(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスが流入する側の端面である流入端面から排ガスが流出する側の端面である流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁、を有するハニカム基材を備え、
前記セルが、前記流入端面側から前記流出端面側まで実質的に貫通する貫通セルと、前記ハニカム基材の前記流入端面側において前記セルの端部が目封止部によって実質的に塞がれた入口目封止セルと、を含み、
前記ハニカム基材の前記隔壁の気孔率が、３５〜６５％であり、且つ、
前記ハニカム基材は、前記ハニカム基材の前記流入端面から、前記セルの延びる方向の長さの７３％の部分の気孔率と、前記ハニカム基材の前記流入端面から、前記セルの延びる方向の長さの７８％の部分の気孔率との平均値である基準気孔率に対して、前記隔壁の気孔率が３〜３０％低い低気孔率領域、及び、前記低気孔率領域よりも前記隔壁の気孔率が高い高気孔率領域からなり、且つ当該低気孔率領域が、前記ハニカム基材の前記流入端面から、前記セルの延びる方向の長さの５〜４５％を占める範囲に設けられているとともに、当該高気孔率領域が、前記ハニカム基材の前記流出端面から、前記セルの延びる方向の５５〜９５％を占める範囲に設けられている、ハニカム構造体。
【請求項２】
前記低気孔率領域の気孔率が、３５〜６２％である、請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記基準気孔率が、３８〜６５％である、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記低気孔率領域が、前記ハニカム基材の前記流入端面側から前記セルの延びる方向に当該低気孔率領域の気孔率の値が漸増する気孔率漸増領域を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
前記貫通セルと前記入口目封止セルとが前記隔壁を挟んで隣接するように配置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
前記隔壁の厚さが、２０３〜４０７μｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
前記ハニカム基材のセル密度が、１５．５〜６２．２セル／ｃｍ２である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
前記高気孔率領域は、第一高気孔率領域と、第二高気孔率領域との少なくとも一方の領域を含み、
前記第一高気孔率領域は、前記低気孔率領域の気孔率よりも前記隔壁の気孔率が高く、且つ前記基準気孔率よりも前記隔壁の気孔率が低い領域であり、且つ、
前記第二高気孔率領域は、前記隔壁の気孔率が、前記基準気孔率と同じ気孔率の領域、及び、前記基準気孔率よりも前記隔壁の気孔率が高い領域であり、
前記低気孔率領域と前記第二高気孔率領域との間に、前記第一高気孔率領域が設けられている、又は、前記高気孔率領域が、前記第二高気孔率領域のみによって構成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、排ガス中に含まれる粒子状物質を良好に捕集することができ、且つ、一旦捕集した粒子状物質の外部への流出を有効に抑制することが可能なハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車、鉄道、建設機械、農業用機械、等の内燃機関、特にディーゼルエンジンから排出される、「炭素を主成分とする粒子状物質」を捕集することが求められている。以下、粒子状物質のことを、「ＰＭ」又は「パティキュレートマター」ということがある。また、ＧＤＩ（Ｇａｓｏｌｉｎｅ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）エンジン等のガソリンエンジンから排出されるＰＭを捕集することも求められている。これに対して、近時では、所定のセルの一方の端部と残余のセルの他方の端部とが目封止され、当該所定のセルと当該残余のセルとが交互に配置された目封止ハニカム構造体を、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）として使用している。そして、このようなＤＰＦによって、ディーゼル機関等から排出されるＰＭを捕集する方法が盛んに用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
このようなＤＰＦによれば、排ガスの入口側の端面からセル内に排ガスが流入し、セル内に流入した排ガスが隔壁を通過し、隔壁を通過した排ガス（別言すれば、浄化ガス）が排ガスの出口側の端面から排出される。そして、排ガスが隔壁を通過するときに、排ガス中に含有されるＰＭが隔壁により捕集され、排ガスが浄化される。
【０００４】
しかし、従来の、「両端面に目封止部が形成されたハニカム構造体」においては、流入した排ガスの全てが隔壁を通過し、排ガス中の粒子状物質のほとんどが、隔壁で捕集されるため、圧力損失が増大し易いものであった。また、エンジンオイルや燃料中に微量に含まれる不純物（Ｓ、Ｃａ等）により、灰分（Ａｓｈ）が生成し、長時間の運転により、当該灰分がＤＰＦのセル内に堆積し、圧力損失が増大するという問題があった。
【０００５】
このような問題点を解決するために、排ガスが流出する側の端面のみに目封止部を形成するハニカム構造体（ハニカムフィルタ）が提案されている（例えば、特許文献２〜４を参照）。また、排ガスが流入する側の端面のみに目封止部を形成するハニカム構造体も提案されている（例えば、特許文献５を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５４０３４号公報
【特許文献２】特表２００２−５３７９６５号公報
【特許文献３】特許第３９４２０８６号公報
【特許文献４】特開２００４−２５１１３７号公報
【特許文献５】国際公開第２０１２／０４６４８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２〜４に記載されたハニカムフィルタは、目封止部が形成されたセル内に灰分が堆積し、セル内の空間が灰分によって埋められていくため、ハニカムフィルタの使用に伴い圧力損失が上昇してしまうという問題があった。また、特許文献２〜４に記載されたハニカムフィルタは、目封止部が形成されたセルの流出端面側に、排ガス中のＰＭが順次堆積していく。そのため、例えば、流出端面側に堆積したＰＭが一度に燃焼した場合などには、ハニカムフィルタが局所的に極めて高温となり、ハニカムフィルタの流出端面側近傍にてクラック等の破損を生じることがある。
【０００８】
また、特許文献５に記載されたハニカム構造体は、図７Ａに示すように、ハニカム構造体８００の流入端面８１１側の開口部に、粒子状物質８１３が堆積しやすい傾向がある。ここで、図７Ａは、従来のハニカム構造体のセルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。図７Ａに示すハニカム構造体８００は、流入端面８１１のみに目封止部８０５が設けられたハニカム構造体８００である。このようなハニカム構造体８００においては、流入端面８１１側の目封止部８０５が途切れる箇所から、貫通セル８０２ａと入口目封止セル８０２ｂとに差圧が生じることとなる。そして、このハニカム構造体８００では、流入端面８１１側の目封止部８０５が途切れる箇所の近傍に、排ガスＧに含まれる粒子状物質８１３が多く堆積する。したがって、上述した粒子状物質８１３の堆積が一定の量を超えた場合に、図７Ｂに示すように、流入端面８１１側に局所的に堆積した粒子状物質８１３が隔壁８０１から剥がれ落ちてしまうことがある。また、流入端面８１１から流入する排ガスＧの流量が多くなった場合にも、流入端面８１１側に局所的に堆積した粒子状物質８１３が隔壁８０１から剥がれ落ちてしまうことがある。更に、粒子状物質８１３により貫通セル８０２ａの流路が閉塞し易いため、閉塞箇所にて排ガスＧの流速が上がり、上述した粒子状物質８１３の剥がれ落ちがより起こり易くなることもある。そして、隔壁８０１から剥がれ落ちた粒子状物質８１３は、貫通セル８０２ａ内を通過し、ハニカム構造体８００の流出端面８１２から流出してしまう。このように、隔壁８０１から剥がれ落ちた粒子状物質８１３が、ハニカム構造体８００の流出端面８１２から流出してしまうことを、以下、「ブローオフ」ということがある。このようなブローオフの問題は、貫通セル８０２ａを有し、この貫通セル８０２ａを区画する隔壁８０１にて粒子状物質８１３を捕集するハニカム構造体８００に特有の問題である。そして、現在、このようなブローオフの抑制されたハニカム構造体の開発が要望されている。図７Ｂは、図７Ａに示すハニカム構造体が、ブローオフを生じている状態を示す模式図である。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、符号８０３は外周壁を示し、符号８０４はハニカム基材を示す。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、排ガス中に含まれる粒子状物質を良好に捕集することができ、且つ、一旦捕集した粒子状物質の外部への流出を有効に抑制することが可能なハニカム構造体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、以下に示す、ハニカム構造体が提供される。
【００１１】
［１］  排ガスが流入する側の端面である流入端面から排ガスが流出する側の端面である流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁、を有するハニカム基材を備え、前記セルが、前記流入端面側から前記流出端面側まで実質的に貫通する貫通セルと、前記ハニカム基材の前記流入端面側において前記セルの端部が目封止部によって実質的に塞がれた入口目封止セルと、を含み、前記ハニカム基材の前記隔壁の気孔率が、３５〜６５％であり、且つ、前記ハニカム基材は、前記ハニカム基材の前記流入端面から、前記セルの延びる方向の長さの７３％の部分の気孔率と、前記ハニカム基材の前記流入端面から、前記セルの延びる方向の長さの７８％の部分の気孔率との平均値である基準気孔率に対して、前記隔壁の気孔率が３〜３０％低い低気孔率領域、及び、前記低気孔率領域よりも前記隔壁の気孔率が高い高気孔率領域からなり、且つ当該低気孔率領域が、前記ハニカム基材の前記流入端面から、前記セルの延びる方向の長さの５〜４５％を占める範囲に設けられているとともに、当該高気孔率領域が、前記ハニカム基材の前記流出端面から、前記セルの延びる方向の５５〜９５％を占める範囲に設けられている、ハニカム構造体。
【００１２】
［２］  前記低気孔率領域の気孔率が、３５〜６２％である、前記［１］に記載のハニカム構造体。
【００１３】
［３］  前記基準気孔率が、３８〜６５％である、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。
【００１４】
［４］  前記低気孔率領域が、前記ハニカム基材の前記流入端面側から前記セルの延びる方向に当該低気孔率領域の気孔率の値が漸増する気孔率漸増領域を含む、前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１５】
［５］  前記貫通セルと前記入口目封止セルとが前記隔壁を挟んで隣接するように配置されている、前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１６】
［６］  前記隔壁の厚さが、２０３〜４０７μｍである、前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１７】
［７］  前記ハニカム基材のセル密度が、１５．５〜６２．２セル／ｃｍ２である、前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［８］  前記高気孔率領域は、第一高気孔率領域と、第二高気孔率領域との少なくとも一方の領域を含み、前記第一高気孔率領域は、前記低気孔率領域の気孔率よりも前記隔壁の気孔率が高く、且つ前記基準気孔率よりも前記隔壁の気孔率が低い領域であり、且つ、前記第二高気孔率領域は、前記隔壁の気孔率が、前記基準気孔率と同じ気孔率の領域、及び、前記基準気孔率よりも前記隔壁の気孔率が高い領域であり、前記低気孔率領域と前記第二高気孔率領域との間に、前記第一高気孔率領域が設けられている、又は、前記高気孔率領域が、前記第二高気孔率領域のみによって構成されている、前記［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のハニカム構造体によれば、排ガス中に含まれる粒子状物質を良好に捕集することができ、且つ、一旦捕集した粒子状物質の外部への流出を有効に抑制することができる。すなわち、目封止部が配設されていない貫通セルに排ガスが流入すると、当該貫通セル内の圧力が上昇し、貫通セルに隣接する入口目封止セル内の圧力が貫通セル内の圧力に対して相対的に低くなる。このため、排ガスの一部が貫通セルから隔壁を透過して入口目封止セルに流入し、入口目封止セルの、目封止部が配設されていない側（ハニカム基材における流出端面側）の端部から、隔壁を透過した排ガスが排出される。そして、このように、排ガスの一部が隔壁を透過することにより、貫通セル内の隔壁に、排ガスに含有される粒子状物質が堆積するため、粒子状物質を良好に捕集することができる。
【００１９】
そして、本発明のハニカム構造体のハニカム基材は、セルの延びる方向の流入端面側に位置し、その隔壁の気孔率が、ハニカム基材の流入端面から、セルの延びる方向の長さの７３％の部分の気孔率と、ハニカム基材の前記流入端面から、セルの延びる方向の長さの７８％の部分の気孔率との平均値である基準気孔率よりも、その隔壁の気孔率が低い低気孔率領域と、セルの延びる方向の流出端面側に位置し、その隔壁の気孔率が低気孔率領域よりも高い高気孔率領域と、を有している。このため、低気孔率領域における貫通セルの隔壁に堆積する粒子状物質の量を相対的に少なくすることができる。したがって、貫通セルの流入端面近傍の隔壁に、粒子状物質が過剰に堆積しなくなり、粒子状物質の隔壁からの剥がれ落ちを有効に抑制することができる。また、本発明のハニカム構造体においては、貫通セルの流入端面側が、粒子状物質の堆積によって狭くなり難くなる。そして、貫通セル内の流路を広く確保することができれば、排ガスの流量が増大しても、堆積した粒子状物質にかかる圧力を抑制することができ、粒子状物質の隔壁からの剥がれ落ちを防止することができる。したがって、本発明のハニカム構造体は、一旦捕集した粒子状物質の外部への流出を有効に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す、流入端面側からみた斜視図である。
【図２】本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す、流出端面側からみた斜視図である。
【図３】本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す、流入端面側からみた平面図である。
【図４】本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す、流出端面側からみた平面図である。
【図５】本発明のハニカム構造体の第一実施形態の、排ガスの流れる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図６Ａ】本発明のハニカム構造体の第一実施形態の、排ガスの流れる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図６Ｂ】図６Ａの符号Ｘに示す破線で囲われた範囲を拡大して示す、拡大図である。
【図７Ａ】従来のハニカム構造体のセルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示すハニカム構造体が、ブローオフを生じている状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００２２】
（１）ハニカム構造体：
図１〜図５に示すように、本発明のハニカム構造体の第一実施形態は、流体（すなわち、排ガスＧ）の流路となる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁１を有するハニカム基材４を備えたハニカム構造体１００である。この隔壁１によって、排ガスＧが流入する側の端面である流入端面１１から排ガスＧが流出する側の端面である流出端面１２まで延びる複数のセル２が区画形成されている。ハニカム構造体１００において、複数のセル２が、貫通セル２ａと、入口目封止セル２ｂと、を含んでいる。貫通セル２ａとは、流入端面１１側から流出端面１２側まで実質的に貫通するセル２のことである。入口目封止セル２ｂとは、ハニカム基材４の流入端面１１側において当該セル２の端部が目封止部５によって実質的に塞がれたセル２のことである。また、本実施形態のハニカム構造体１００においては、ハニカム基材４の隔壁１の気孔率が、３５〜６５％である。また、ハニカム基材４は、ハニカム基材４の流入端面１１から、セル２の延びる方向の長さの５〜４５％を占める範囲において、当該ハニカム基材４の隔壁１の気孔率が低くなるように構成された低気孔率領域１５を有する。また、ハニカム基材４は、低気孔率領域１４よりもセル２の延びる方向の流出端面１２側の範囲において、当該ハニカム基材４の隔壁１の気孔率が低気孔率領域１５よりも高くなるように構成された高気孔率領域１６を有する。高気孔率領域１６は、ハニカム基材４の流出端面１２から、セル２の延びる方向の５５％〜９５％を占める範囲に設けられている。そして、ハニカム基材の流入端面から、セルの延びる方向の長さの７３％の部分の気孔率と、ハニカム基材の前記流入端面から、セルの延びる方向の長さの７８％の部分の気孔率との平均値である基準気孔率と低気孔率領域１５の気孔率との差が、３〜３０％である。
【００２３】
なお、気孔率は、セルが形成されている部分を含むハニカム基材の断面の画像から、隔壁の実体部分の気孔の割合を算出して気孔率とした。まず、本実施形態のハニカム構造体を、セルの延びる方向と並行に切断する。次に、その切断面の中央に位置する中央隔壁を測定対象とし、日立製作所社製の走査電子顕微鏡「Ｓ−３２００Ｎ（商品名）」の反射電子（アニュラー検出器）によって撮像し、切断面の画像を得る。中央隔壁の撮像は、測定対象の中央隔壁の厚さ方向が、撮像画面の上下方向となり、中央隔壁のセルの延びる方向が撮像画面の左右方向となるようにし、複数箇所にて撮像を行う。中央隔壁の撮像は、撮像画像の上下方向が、測定対象の中央隔壁が収まるような倍率に設定し、また撮像画像の左右方向が６００μｍの範囲となるように設定して行う。全長方向においては、ハニカム基材の端面から全長の３％に相当する部分を最初の測定箇所として、その後はハニカム基材の全長の５％に相当する間隔で１９箇所、さらに、ハニカム基材端面から全長の５％に相当する部分と、ハニカム基材の端面から全長の４５％に相当する部分の２箇所において測定を行う。それぞれの撮像箇所のセル隔壁部と気孔部を画像解析システム（三谷商事社製の「ＷＩＮＲＯＯＦ」）を用いて二値化し、面積を算出する。ハニカム基材の、流入端面からセルの延びる方向の長さの７３％の部分の気孔率と、ハニカム基材の、流入端面からセルの延びる方向の長さの７８％の部分の気孔率との平均値を、基準気孔率とした。また、基準気孔率に対して、３〜３０％低い気孔率を有し、且つ、ハニカム基材の、流入端面からセルの延びる方向の長さの５〜４５％を占める範囲にある測定箇所の測定値を、低気孔率領域の気孔率とした。また、低気孔率領域の気孔率よりも高い気孔率を有し、且つ、ハニカム基材の、流出端面からセルの延びる方向の長さの５５〜９５％を占める範囲にある測定箇所の測定値を、高気孔率領域の気孔率とした。なお、気孔率の測定はハニカム基材に触媒が担持されていない状態で行うものとする。触媒が担持されたものを測定する場合は触媒部分を除外して気孔率の測定を行う。触媒部分の除外は、画像解析システムにより、触媒部分を除外して気孔率の測定を行ってもよく、また、物理的・化学的に除去しても良い。
【００２４】
ここで、「セルの端部が目封止部によって「実質的」に塞がれる」とは、セルの端部が目封止部によって塞がれ、それにより排ガスが当該セルを通過し難い状態であることを意味する。目封止部形成時にできるわずかな隙間や、目封止部５が多孔体であることにより、目封止部を通過する微量のガス流れがあってもよい。また、「セルが「実質的」に貫通する」とは、排ガスが当該セルを通過することができる状態を意味する。これは、目封止部等がセル内に配設されていても、当該目封止部等に孔が開いている等の状態により、排ガスが当該セルを通過できるような場合も含むものである。また、図１に示すような円柱形のハニカム構造体１００において、「セルの延びる方向」とは、円柱形のハニカム構造体１００の中心軸方向のことを意味する。以下、高気孔率領域１６における隔壁１の気孔率を、単に「高気孔率領域１６の気孔率」ということがある。また、低気孔率領域１５における隔壁１の気孔率を、単に「低気孔率領域１５の気孔率」ということがある。また、隔壁１と目封止部５とが接している部分については、隔壁１の細孔内に目封止部５の一部が入り込み、当該隔壁１の気孔率が減少することがある。本実施形態のハニカム構造体１００においては、上述したように目封止部５の影響により隔壁１の気孔率が減少していたとしても、前述の低気孔率領域の考慮対象には含まないこととする。
【００２５】
図１は、本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す、流入端面側からみた斜視図である。図２は、本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す、流出端面側からみた斜視図である。図３は、本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す、流入端面側からみた平面図である。図４は、本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す、流出端面側からみた平面図である。図５は、本発明のハニカム構造体の第一実施形態の、排ガスの流れる方向に平行な断面を示す模式図である。図１〜図５に示すハニカム構造体１００を構成するハニカム基材４は、隔壁１を囲繞するように配置された外周壁４を有する。
【００２６】
本実施形態のハニカム構造体１００によれば、排ガス中に含まれる粒子状物質を良好に捕集することができ、且つ、一旦捕集した粒子状物質の外部への流出を有効に抑制することができる。すなわち、図６Ａに示すように、本実施形態のハニカム構造体１００によれば、ハニカム基材４の流入端面１１から排ガスＧを流入させたときに、排ガスＧ中に含まれる粒子状物質を、貫通セル２ａを区画形成する隔壁１によって捕集することができる。すなわち、ハニカム構造体１００は、ハニカム基材４の流入端面１１における、入口目封止セル２ｂの端部に目封止部５が配設されている。この構造により、目封止部５が配設されていないセル（すなわち、貫通セル２ａ）に排ガスＧが流入すると、当該貫通セル２ａ内の圧力が上昇し、貫通セル２ａに隣接する入口目封止セル２ｂ内の圧力が貫通セル２ａ内の圧力に対して相対的に低くなる。このため、排ガスＧの一部が、貫通セル２ａから多孔質の隔壁１を透過して入口目封止セル２ｂに流入し、この入口目封止セル２ｂに流入した排ガスＧが、入口目封止セル２ｂの、目封止部５が配設されていない側（ハニカム基材４における流出端面１２側）の端部から排出される。貫通セル２ａと入口目封止セル２ｂとが隣接することにより、貫通セル２ａと入口目封止セル２ｂとの間に位置する多孔質の隔壁１を透過して、排ガスＧが「貫通セル２ａから入口目封止セル２ｂへと」移動することができる。そして、このように、排ガスＧの一部が隔壁１を透過することにより、貫通セル２ａ内の隔壁１に、排ガスＧに含有される粒子状物質が堆積するため、粒子状物質を捕集することができる。図６Ａは、本発明のハニカム構造体の第一実施形態の、排ガスの流れる方向に平行な断面を示す模式図である。
【００２７】
そして、本実施形態のハニカム構造体１００においては、ハニカム基材４が、流入端面１１側に低気孔率領域１５を有し、流入端面１２側に高気孔率領域１６を有している。このように構成することによって、図６Ｂに示すように、貫通セル２ａ内の隔壁１に捕集される粒子状物質１３が、セル２の流れ方向に比較的に均等に堆積することとなる。すなわち、貫通セル２ａでは、目封止部５が配設された部分の隔壁１では排ガスＧが殆ど透過できず、隔壁１の目封止部５が配設されていない部分（別言すれば、目封止部５が途切れた箇所）から、粒子状物質１３が堆積し始めることとなる。特に、従来のハニカム構造体においては、流入端面側の目封止部が途切れた箇所近傍の排ガスの透過量が多いため、ハニカム基材の流入端面側により多くの量の粒子状物質が堆積することがあった。本実施形態のハニカム構造体１００においては、排ガスの透過量が多くなる流入端面１１側の５〜４５％の範囲に、気孔率の低い低気孔率領域１５を設けることにより、流入端面１１側の粒子状物質１３の堆積量を相対的に少なくすることができる。したがって、貫通セル２ａの流入端面１１近傍の隔壁１に、粒子状物質が過剰に堆積しなくなり、粒子状物質の隔壁１からの剥がれ落ちを有効に抑制することができる。また、貫通セル２ａの流入端面１１側が、粒子状物質１３の堆積によって狭くなり難くなる。そして、貫通セル２ａ内の流路を広く確保することができれば、排ガスＧの流量が増大しても、堆積した粒子状物質１３にかかる圧力を抑制することができ、粒子状物質１３の隔壁１からの剥がれ落ちを防止することができる。したがって、本実施形態のハニカム構造体１００によれば、一旦捕集した粒子状物質１３の外部への流出（別言すれば、ブローオフ）を有効に抑制することができる。このようなブローオフを有効に抑制するという効果は、貫通セル２ａを有し、この貫通セル２ａを区画する隔壁１にて粒子状物質１３を捕集するハニカム構造体１００に特有の顕著な効果である。
【００２８】
本実施形態のハニカム構造体においては、ハニカム基材の隔壁の気孔率が、３５〜６５％であることが必要である。このような気孔率とすることで、貫通セルと入口目封止セルとを有するハニカム構造体であっても、排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタとして良好に機能するものとなる。ハニカム基材の高気孔率領域及び低気孔率領域の気孔率が、共に３５〜６５％の範囲内に含まれる。
【００２９】
低気孔率領域は、ハニカム基材の流入端面から、セルの延びる方向の長さの５〜４５％を占める範囲に存在する。ハニカム基材の「セルの延びる方向の長さ」とは、ハニカム基材の流入端面から流出端面までの長さのことである。低気孔率領域の占める範囲が、セルの延びる方向の長さの５％未満であると、低気孔率領域の占める範囲が短すぎて、ハニカム基材のセルの延びる方向の全域に、粒子状物質を均等に堆積させることが困難となる。一方、低気孔率領域の占める範囲が、セルの延びる方向の長さの４５％を超えると、粒子状物質を捕集する捕集効率が低下してしまう。低気孔率領域の占める範囲は、セルの延びる方向の長さの５〜４５％であることが好ましく、１５〜４０％であることが更に好ましく、２５〜３５％であることが特に好ましい。
【００３０】
低気孔率領域の気孔率は、基準気孔率に比して、３〜３０％低いことが必要である。そして、低気孔率領域以外の領域を構成する隔壁の気孔率は、低気孔率領域の気孔率よりも大である。基準気孔率と低気孔率領域を構成する隔壁の気孔率との差が３％未満であると、ハニカム基材のセルの延びる方向の全域に、粒子状物質を均等に堆積させることが困難となる。基準気孔率と低気孔率領域を構成する隔壁の気孔率との差が３０％を超えると、低気孔率領域以外の領域（別言すれば、高気孔率領域）の気孔率が高くなり過ぎる場合、少なくとも高気孔率領域の一部（別言すれば、基準気孔率の隔壁）の気孔率が高くなりすぎる場合、又は、低気孔率領域の気孔率が低くなり過ぎる場合がある。高気孔率領域の気孔率、又は少なくとも高気孔率領域の一部（別言すれば、基準気孔率の隔壁）の気孔率が高くなり過ぎる場合には、ハニカム構造体の強度が低下したり、捕集効率が低下したりすることがある。低気孔率領域の気孔率が低くなり過ぎる場合には、ハニカム構造体の圧力損失が増大したり、捕集効率が低下したりすることがある。基準気孔率と低気孔率領域の気孔率との差が、３〜３０％であることが好ましく、１０〜２５％であることが更に好ましく、１７〜２３％であることが特に好ましい。なお、気孔率の測定はハニカム基材に触媒が担持されていない状態で行うものとする。触媒が担持されたものを測定する場合は触媒部分を除外して気孔率の測定を行う。
【００３１】
低気孔率領域の気孔率が、３５〜６２％であることが好ましい。低気孔率領域は、ハニカム基材の隔壁の細孔内に充填材が充填され、当該隔壁の気孔率が低くなった部位によって形成されたものであることが好ましい。このように構成することにより、単一のハニカム基材に対して、気孔率の異なる低気孔率領域と高気孔率領域とを共存させることができる。
【００３２】
本実施形態のハニカム構造体においては、低気孔率領域が、ハニカム基材の流入端面側からセルの延びる方向に向けて段階的に大きくなるように構成されていてもよい。また、低気孔率領域が、ハニカム基材の流入端面側からセルの延びる方向に当該低気孔率領域の気孔率の値が漸増する気孔率漸増領域を含んでもよい。すなわち、低気孔率領域は、気孔率の値がセルの延びる方向に一定の値でなく、セルの延びる方向に気孔率が変化するものであってもよい。このように構成することにより、低気孔率領域において、粒子状物質がより均等に堆積することとなる。
【００３３】
また、本実施形態のハニカム構造体においては、高気孔率領域は、第一高気孔率領域と、第二高気孔率領域とからなるものであってもよい。第一高気孔率領域とは、低気孔率領域の気孔率よりも隔壁の気孔率が高く、且つ基準気孔率よりも隔壁の気孔率が低い領域である。即ち、第一高気孔率領域の気孔率は、基準気孔率と比して、気孔率が低く、その差が３％未満の領域である。第二気孔率領域とは、隔壁の気孔率が、基準気孔率と同じ気孔率の領域、及び、基準気孔率よりも隔壁の気孔率が高い領域である。高気孔率領域が、第一高気孔率領域と、第二高気孔率領域とからなる場合は、低気孔率領域と第二高気孔率領域との間に、第一高気孔率領域が設けられていることが好ましい。そして、この第一高気孔率領域の気孔率は、第二高気孔率領域と低気孔率領域との気孔率の差を埋めるような値であることがより好ましい。例えば、第一高気孔率領域として、低気孔率領域と第一高気孔率領域との境界における気孔率から、第二高気孔率領域と第一高気孔率領域との境界における気孔率へと、当該第一高気孔率領域の気孔率が段階的又は連続的に変化するような領域を挙げることができる。このような第一高気孔率領域のセルの延びる方向の長さは、ハニカム基材のセルの延びる方向の長さの９０％以下であることが好ましい。なお、本実施形態のハニカム構造体においては、高気孔率領域が、上記第二高気孔率領域のみによって構成されていてもよいし、高気孔率領域中に、第一高気孔率領域と第二高気孔率領域とが混在していてもよい。
【００３４】
高気孔率領域の気孔率が、３８〜６５％であることが好ましい。高気孔率領域の気孔率は、セルの延びる方向において一定であってもよいし、異なっていてもよい。高気孔率領域は、低気孔率領域を形成するための充填材等が隔壁の細孔に充填されておらず、ハニカム基材の隔壁本来の気孔率を有することが好ましい。このように構成することによって、ハニカム基材の構成が簡便なものとなる。
【００３５】
高気孔率領域は、ハニカム基材の流出端面から、セルの延びる方向の長さの５５〜９５％を占める範囲に設けられている。ハニカム基材の「セルの延びる方向の長さ」とは、ハニカム基材の流入端面から流出端面までの長さのことである。高気孔率領域の占める範囲が、セルの延びる方向の長さの９５％を超えると、高気孔率領域の占める範囲が長すぎて、ハニカム基材のセルの延びる方向の全域に、粒子状物質を均等に堆積させることが困難となる。一方、高気孔率領域の占める範囲が、セルの延びる方向の長さの５％未満であると、粒子状物質を捕集する捕集効率が低下してしまう。高気孔率領域の占める範囲は、セルの延びる方向の長さの５５〜９５％であることが好ましく、６０〜８５％であることが更に好ましく、６５〜７５％であることが特に好ましい。
【００３６】
本実施形態のハニカム構造体においては、ハニカム基材は、低気孔率領域、及び、低気孔率領域よりも隔壁の気孔率が高い高気孔率領域のみからなり、且つ当該低気孔率領域が、ハニカム基材の流入端面から、セルの延びる方向の長さの５〜４５％を占める範囲に設けられていることも好ましい。
【００３７】
本実施形態のハニカム構造体においては、ハニカム基材に形成されたセルが、貫通セルと、ハニカム基材の流入端面側においてのみ目封止部によって実質的に塞がれた入口目封止セルとのいずれか一方のセルであることが好ましい。このように構成することによって、本実施形態のハニカム構造体を、粒子状物質を捕集するフィルタとして有効に使用することができる。
【００３８】
隔壁の厚さは、１００〜４５０μｍであることが好ましく、１２０〜４１０μｍであることが更に好ましい。１００μｍより薄いと、ハニカム基材の強度が低下することがある。４５０μｍより厚いと、捕集性能が低下し、圧力損失が増大することがある。また、ディーゼルエンジンから排出される排ガスを処理する場合には、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中のＰＭ量が比較的多いため、通常、セル数を少なくする（セル密度を小さくする）傾向がある。そのため、隔壁１の厚さを２０３〜４０７μｍとすることが、強度と捕集性能のバランスをよくするために好ましい。また、ガソリンエンジンから排出される排ガスを処理する場合には、ガソリンエンジンから排出される排ガス中のＰＭ量が比較的少ないため、通常、セル数を多くする（セル密度を大きくする）傾向がある。そのため、隔壁の厚さを１２０〜２０３μｍとすることが、強度と捕集性能のバランスをよくするために好ましい。隔壁の厚さは、ハニカム基材の軸方向の断面を顕微鏡観察する方法で測定した値である。
【００３９】
ハニカム基材のセル密度（ハニカム基材のセルの延びる方向に直交する断面における、単位面積当たりのセルの個数）は、１５．５〜１５０セル／ｃｍ２であることが好ましく、１５．５〜６２．２セル／ｃｍ２であることが更に好ましい。セル密度が小さ過ぎると、捕集性能が低下することがある。セル密度が大き過ぎると、ハニカム基材の流入端面付近にＰＭが堆積し、セルがＰＭによって閉塞していくため、圧力損失が大きくなることがある。また、ディーゼルエンジンから排出される排ガスを処理する場合には、３０〜７０セル／ｃｍ２であることが更に好ましい。３０セル／ｃｍ２より小さいと、捕集性能が低くなることがある。７０セル／ｃｍ２より大きいと、圧力損失が大きくなることがある。また、ガソリンエンジンから排出される排ガスを処理する場合には、４５〜１５０セル／ｃｍ２であることが更に好ましい。ガソリンエンジンから排出される排ガスは、ＰＭ量が少ないため、セルが閉塞するリスクが低いため、セル密度を高くすることが可能であり、セル密度を高くすることにより捕集性能を高くすることができる。また、セルが閉塞し難いため、連続再生も行い易い。４５セル／ｃｍ２より小さいと、捕集性能が低くなることがあり、１５０セル／ｃｍ２より大きいと、ＰＭ捕集時の圧力損失が大きくなることがある。
【００４０】
ハニカム基材のセルの形状は、特に限定されないが、セルの延びる方向に直交する断面において、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、又は楕円形であることが好ましく、その他不定形であってもよい。
【００４１】
ハニカム基材の外周壁の厚さは、特に限定されないが、０．５〜６ｍｍが好ましい。０．５ｍｍより薄いと、外周近傍のセルが欠けやすく、強度が低下することがある。６ｍｍより厚いと、圧力損失が増大することがある。
【００４２】
ハニカム基材の形状（別言すれば、ハニカム構造体の形状）は、特に限定されないが、円柱形状、底面が楕円形の柱状、底面が四角形、五角形、六角形等の多角形の柱形状等が好ましい。ハニカム構造体は、セルの延びる方向を中心軸方向とする柱形状であることが好ましい。また、ハニカム基材（別言すれば、ハニカム構造体）の大きさは、特に限定されないが、セルの延びる方向における長さが１５〜２００ｍｍであることが好ましい。ハニカム基材の長さがこのような範囲であるため、ハニカム構造体によって、圧力損失を増大させずに、優れた捕集性能で排ガスを処理することができる。１５ｍｍより短いと、捕集性能が悪化することがある。また、２００ｍｍより長いと、捕集性能向上はあまり期待できず、むしろ、圧力損失が増大することがある。捕集性能と圧力損失のバランスを考えると、ハニカム基材の長さは、５０〜１２０ｍｍが更に好ましい。特に複数個のハニカム構造体を、収納容器内に直列に配置する場合において、効果的である。また、例えば、ハニカム基材（別言すれば、ハニカム構造体）の外形が円柱形の場合、その底面（端面）の直径は、８０〜４００ｍｍであることが好ましい。ハニカム基材の底面の直径は、上記範囲内において、エンジン排気量や出力に合わせて、適宜選定される。
【００４３】
ハニカム基材の隔壁及び外周壁は、セラミックを主成分とするものであることが好ましい。隔壁及び外周壁の材質としては、具体的には、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。これらの中でも、熱伝導率に優れた炭化珪素、及び、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライトが好ましい。通常のＤＰＦでは、ＰＭ堆積量を増やし、再生間隔を長くすることが必要であるため、炭化珪素のように熱容量の大きい材質が好ましいが、本発明においては、連続再生しやすい熱容量の比較的小さいコージェライトが特に好ましい。隔壁と外周壁の材質は、同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。また、「セラミックを主成分とする」というときは、セラミックを全体の９０質量％以上含有することを意味する。
【００４４】
図１〜図５に示すように、本実施形態のハニカム構造体１００においては、ハニカム基材４の流入端面１１側における、一部のセル２の端部を塞ぐように目封止部５が配設されている。本実施形態のハニカム構造体１００においては、目封止部５が配設される一部のセル（入口目封止セル２ｂ）と、目封止部が配設されない残余のセル（貫通セル２ａ）とは、隣接して配置されている。更に、入口目封止セル２ｂと、貫通セル２ａとが交互に並び、ハニカム基材４の流入端面１１において、貫通セル２ａの開口部と、入口目封止セル２ｂの端部に配設された目封止部とにより市松模様が形成されることが好ましい。
【００４５】
目封止部５の材質は、ハニカム基材４の隔壁１の材質と同じであることが好ましい。
【００４６】
本実施形態のハニカム構造体は、隔壁の少なくとも一部に触媒、例えば、酸化触媒が担持されたものであってもよい。更に詳細には、ハニカム構造体を構成するハニカム基材の隔壁に触媒が担持されていることが好ましい。触媒の、単位体積当りの担持量は、０．１〜１５０ｇ／リットルであることが好ましく、１０〜８０ｇ／リットルであることが更に好ましい。「ｇ／リットル」は、ハニカム構造体１リットル当たりの触媒のグラム数（ｇ）を示す。０．１ｇ／リットルより少ないと、触媒効果が発揮され難くなることがある。１５０ｇ／リットルより多いと、隔壁の細孔が閉塞することにより、圧力損失が大きくなり、捕集効率が著しく低下することがある。また、ウォッシュコート層を形成する酸化触媒の場合、触媒の単位体積当たりの担持量は、１０〜１５０ｇ／リットルであることが好ましい。触媒担持量が１０ｇ／リットルより少ないと、ウォッシュコート層を形成し難くなることがある。なお、ハニカム基材の隔壁に触媒が担持されている場合には、隔壁に担持された触媒により、ハニカム基材の気孔率を変化させることができる。更に、触媒の種類や触媒の粒径を変えたり、触媒のコート量に差を設けたりすることで、ハニカム基材に気孔率差をつけることもできる。
【００４７】
酸化触媒としては貴金属を含有するものを挙げることができ、具体的には、Ｐｔ、Ｒｈ及びＰｄからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものが好ましい。貴金属の合計量は、ハニカム構造体の単位体積当り、０．１〜５ｇ／リットルであることが好ましい。
【００４８】
（２）ハニカム構造体の製造方法：
本発明のハニカム構造体を製造する方法について、以下に説明する。
【００４９】
まず、多孔質の隔壁を有するハニカム基材を作製する。具体的には、まず、成形原料を混練して坏土とする。次に、得られた坏土をハニカム形状に押出成形してハニカム成形体を得る。
【００５０】
成形原料は、セラミック原料に分散媒及び添加剤を加えたものであることが好ましい。添加剤としては、有機バインダ、造孔材、界面活性剤等を挙げることができる。分散媒としては、水等を挙げることができる。
【００５１】
セラミック原料としては、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト化原料、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライト化原料が好ましい。
【００５２】
有機バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。有機バインダの含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、５〜２５質量部であることが好ましい。
【００５３】
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、１０〜２０質量部であることが好ましい。
【００５４】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を組合せて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、３〜２０質量部であることが好ましい。
【００５５】
分散媒の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、１０〜３０質量部であることが好ましい。
【００５６】
使用するセラミック原料（骨材粒子）の粒子径及び配合量、並びに添加する造孔材の粒子径及び配合量を調整することにより、所望の気孔率、平均細孔径の多孔質基材（ハニカム基材）を得ることができる。
【００５７】
成形原料を混練して坏土を形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。押出成形は、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて行うことができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。
【００５８】
次に、得られたハニカム成形体の一方の端面（流入端面）における一部のセルの開口部を目封止する。セルの開口部を目封止する方法としては、セルの開口部に目封止材を充填する方法を挙げることができる。目封止材を充填する方法としては、まず、ハニカム成形体の一方の端面に、貫通セルとなるセルの開口部を塞ぐようにマスクを施す。ここで、マスクの施し方には、特に制限はないが、ハニカム構造体の一方の端面（流入端面）において、端部が目封止された所定のセルと端部が目封止されない残余のセルとが交互に配置されて、市松模様を形成するようにマスクを施すことが好ましい。
【００５９】
また、別途、セラミック原料、水又はアルコール、及び有機バインダを含むスラリー状の目封止材を、貯留容器に貯留しておく。セラミック原料としては、ハニカム成形体の原料として用いられるセラミック原料と同じであることが好ましい。セラミック原料は、目封止材全体の６８〜９０質量％であることが好ましい。また、水又はアルコールは、目封止材全体の８〜３０質量％であることが好ましく、有機バインダは、目封止材全体の０．１〜２．０質量％であることが好ましい。有機バインダとしては、ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、メチルセルロース等が挙げられる。
【００６０】
そして、上記マスクを施した方の端部を、貯留容器中に浸漬して、マスクが施されていないセルの開口部に目封止材を充填して目封止部を形成する。マスクに開ける孔の大きさを変えた場合には、浸入する目封止材の量が、各孔毎に変化し、目封止材の充填深さを調節することができる。
【００６１】
次に、目封止材をセルの開口部に充填したハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得る。焼成温度は、ハニカム成形体の材質よって適宜決定することができる。例えば、ハニカム成形体の材質がコージェライトの場合、焼成温度は、１３８０〜１４５０℃が好ましく、１４００〜１４４０℃が更に好ましい。また、焼成時間は、３〜１０時間程度とすることが好ましい。
【００６２】
ハニカム成形体を焼成する前に乾燥させてもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができ、これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組合せて行うことが好ましい。また、乾燥条件としては、乾燥温度３０〜１５０℃、乾燥時間１分〜２時間とすることが好ましい。
【００６３】
また、ハニカム成形体に目封止部を形成する前に、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得、得られたハニカム焼成体の一方の端面における一部のセルの開口部に目封止部を形成した後、更に焼成してもよい。
【００６４】
次に、得られたハニカム焼成体に、スラリー状の気孔充填剤を浸漬させて低気孔率領域を作製する。一例として、まず、タルクやアルミナ、シリカ、カオリンなどのコージェライト原料とセルベンを水と増粘剤、分散剤と混合し、低気孔率領域作製用のスラリーを調製する。そして、この低気孔率領域作製用のスラリーに、得られたハニカム焼成体の流入端面側を浸漬させる。これにより、低気孔率領域作製用のスラリーに含まれる充填材が、隔壁の細孔内に侵入し、ハニカム焼成体の流入端面側の気孔率が低くなる。ハニカム焼成体の流入端面からセルの延びる方向の長さの５〜４５％の範囲を、低気孔率領域作製用のスラリーに浸漬させることが好ましい。その後、低気孔率領域作製用のスラリーから取り出し、スラリーへの浸漬終了後のハニカム焼成体を再度乾燥させ、質量を測定し、所望の気孔率となっているかを確認する。気孔率の確認は、原料の配合などにより予測されるハニカム焼成体の気孔率と、スラリー中の固形成分の密度と、及びハニカム焼成体の質量増加等から、ハニカム焼成体におけるスラリー処理部分の気孔率の減少量を予測することにより行う。所望の気孔率になっていないと予測される場合、ハニカム焼成体の低気孔領域作製用のスラリーへの浸漬、乾燥を所望の気孔率が得られるまで繰り返す。最後に焼成して、本実施形態のハニカム構造体を得ることができる。焼成後のハニカム構造体では、スラリー中の成分はハニカム基材に焼結している。また、ハニカム焼成体のスラリーへの浸漬、乾燥は一回で所望の気孔率となるように作製してもよい。また、ハニカム焼成体のスラリーへの浸漬時間は、乾燥後の質量増加量などを目安として、適宜調整することができる。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６６】
（実施例１）
（ハニカム構造体）
まず、コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を１３質量部、分散媒を３５質量部、有機バインダを６質量部、分散剤を０．５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用した。分散媒としては水を使用し、造孔材としては平均粒子径１〜１０μｍのコークスを使用し、有機バインダとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。造孔材の粒子径と量をコントロールすることにより、隔壁の細孔径及び気孔率をコントロールした。
【００６７】
次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体形状が円柱形のハニカム成形体を得た。
【００６８】
次に、ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。次に、ハニカム成形体の一方の端面全域を覆うようにシートを被せ、当該シートの、入口目封止セルとなるセルの開口部分に該当する箇所に孔を開ける方法にて、ハニカム成形体の一方の端面（流入端面）の一部のセルの開口部にマスクを施した。マスクを施した側の端部を、コージェライト化原料を含有する目封止スラリーに浸漬することによって、流入端面における所定のセル（マスクが施されていないセル）に目封止スラリーを充填した。実施例１においては、貫通セルと入口目封止セルとが隔壁を隔てて交互に配置されるように、流入端面側のセルの開口部に目封止スラリーを充填した。
【００６９】
次に、目封止部を形成したハニカム成形体を熱風乾燥機で乾燥し、更に、１４１０〜１４４０℃で、５時間、焼成した。このようにして、複数のセルが多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカム基材を備え、貫通セルと入口目封止セルとが隔壁を挟んで隣接したハニカム構造体を得た。ハニカム基材の隔壁の気孔率は６５％であった。気孔率は画像解析システムにより測定した。
【００７０】
次に、ハニカム基材の流入端面から、セルの延びる方向の長さの３０％を占める範囲に、コージェライト原料とセルベンをスラリー状にしたものを浸漬させたのち、乾燥させて、質量を測定し、気孔率が３０％低減すると予測される質量になるまで、ハニカム基材のスラリーへの浸漬と、ハニカム基材の乾燥と、質量測定とを、繰り返した。その後、ハニカム構造体を焼成して、実施例１のハニカム構造体を製造した。実施例１のハニカム構造体は、ハニカム基材の流入端面から、セルの延びる方向の長さの３０％を占める範囲において、ハニカム基材の気孔率が３５％となると質量測定から予測される低気孔率領域が形成されている。
【００７１】
得られたハニカム構造体のハニカム基材は、中心軸に直交する断面の直径が１４３．８ｍｍであり、中心軸方向の長さが１５２．４ｍｍの円筒形であった。隔壁の厚さは、３０５μｍであり、セル密度は、４６．５セル／ｃｍ２であった。セルの形状は、四角形であった。表１に、隔壁の厚さ（μｍ）、セル密度（セル／ｃｍ２）、ハニカム基材の直径（ｍｍ）及び長さ（ｍｍ）を示す。
【００７２】
実施例１のハニカム構造体の気孔率を、画像解析システムにより以下のように測定した。まず、実施例１のハニカム構造体を、セルの延びる方向と並行に切断した。次に、その切断面の中央に位置する中央隔壁を測定対象とし、日立製作所社製の走査電子顕微鏡「Ｓ−３２００Ｎ（商品名）」の反射電子（アニュラー検出器）によって撮像し、切断面の画像を得た。中央隔壁の撮像は、測定対象の中央隔壁の厚さ方向が、撮像画面の上下方向となり、中央隔壁のセルの延びる方向が撮像画面の左右方向となるようにし、複数個所にて撮像を行った。中央隔壁の撮像は、撮像画像の上下方向が、測定対象の中央隔壁が収まるような倍率に設定し、また撮像画像の左右方向が６００μｍの範囲となるように設定して行った。全長方向においては、ハニカム基材の端面から全長の３％に相当する部分を最初の測定箇所として、その後はハニカム基材の全長の５％に相当する間隔で１９箇所、さらにハニカム基材端面から全長の５％に相当する部分と、ハニカム基材の端面から全長の４５％に相当する部分の２箇所において測定を行った。それぞれの撮像箇所のセル隔壁部と気孔部を画像解析システム（三谷商事社製の「ＷＩＮＲＯＯＦ」）を用いて二値化し、面積を算出した。
【００７３】
上記画像解析システムにより測定した実施例１のハニカム構造体は、ハニカム基材の流入端面から全長の３、５、８、１３、１８、２３、及び２８％に相当する部分の隔壁の気孔率が、３５％であった。また、ハニカム基材の流入端面から全長の３３、３８、４３、４５、４８、５３、５８、６３、６８、７３、７８、８３、８８、及び９３％に相当する部分の隔壁の気孔率が６５％であった。
【００７４】
実施例１のハニカム構造体は、上述したように、ハニカム基材の流入端面から、セルの延びる方向の長さの３０％を占める範囲において、ハニカム基材の気孔率が３５％となる低気孔率領域が形成されるように、作製された。そして、少なくともハニカム基材の流入端面から、セルの延びる方向の長さの３％から２８％を占める範囲において低気孔率領域が形成されていることが確認された。表１の「低気孔率領域Ａ」の欄に、低気孔率領域の気孔率を示す。また、ハニカム基材の流入端面から、セルの延びる方向の長さの３３％を超える範囲については、隔壁の気孔率が６５％であった。この隔壁の気孔率が６５％の部分が、実施例１のハニカム構造体における高気孔率領域となる。また、水銀ポロシメータにより測定した高気孔率領域（ハニカム基材へのスラリーを用いた処理をしていない領域に相当する）の平均細孔径は２０μｍであった。表１の「高気孔率領域」の欄に、高気孔率領域の気孔率を示す。実施例１のハニカム構造体において、高気孔率領域の気孔率と低気孔率領域の気孔率との差は、３０％であった。表１の「気孔率の差」の欄に、高気孔率領域の気孔率と低気孔率領域の気孔率との差の値を示す。また、表１の「流入端面からの低気孔率領域の長さの比率」の欄に、ハニカム基材のセルの延びる方向の長さに対する、低気孔率領域が形成されるように処理をした長さが占める範囲の比率（百分率）を示す。気孔率は、画像解析システムにより測定した。
【００７５】
【表１】
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【００７６】
得られたハニカム構造体について、以下の方法で、「煤の漏れ量」、「強度」、及び「圧力損失」の評価を行った。結果を、表２に示す。また、「煤の漏れ量」、「強度」、及び「圧力損失」の評価をもとに、以下の方法で、「総合評価」を行った。結果を、表２に示す。
【００７７】
（煤の漏れ量）
ディーゼルエンジン（３．０リットル、直噴コモンレール、直列６気筒）から排出される排気ガスをハニカム構造体に流入させて、ハニカム構造体に１０．０ｇ／Ｌの煤を堆積させる。次に、エンジン始動後アイドリング運転を行い、５秒後に回転数２０００ｒｐｍ、トルク１７８Ｎ・ｍとし２分間運転した。運転開始後、ＡＶＬ製のスートセンサーにて、ハニカム構造体の流出端面から排出されるガス中の煤の量を測定する。スートセンサーに計測された最大値を、煤の漏れ量（ｍｇ／ｍ３）とする。また、測定された煤の漏れ量（ｍｇ／ｍ３）から、以下の判定基準により、Ａ〜Ｄの判定を行った。
評価Ａ：煤の漏れ量が２５０ｍｇ／ｍ３以下の場合を、評価Ａとする。
評価Ｂ：煤の漏れ量が２５０ｍｇ／ｍ３を超え、５００ｍｇ／ｍ３以下の場合を、評価Ｂとする。
評価Ｃ：煤の漏れ量が５００ｍｇ／ｍ３を超え、１０００ｍｇ／ｍ３以下の場合を、評価Ｃとする。
評価Ｄ：煤の漏れ量が１０００ｍｇ／ｍ３を超える場合を、評価Ｄとする。
【００７８】
（強度）
ハニカム構造体の外周に、厚さ０．５ｍｍのウレタンゴム製のシートを巻き付けた。ハニカム構造体の両端部にも円形のウレタンゴム製のシートを当て、さらに、このウレタンゴム製のシートに厚さ２０ｍｍのアルミニウム製の円板を当てた状態で、アルミニウム製の円板とウレタンゴム製のシートの周りをビニールテープで巻くことによりハニカム構造体の両端部を封止した。この両端部を封止したハニカム構造体を試験用サンプルとした。なお、アルミニウム製の円板や円形のウレタンゴム製のシートの半径はハニカム構造体の端部の半径と同じにした。試験用サンプルを圧力容器に入れ、０．３〜３．０ＭＰａ／分の速度で圧力を上昇させ、ハニカム構造体に破壊あるいはクラックを生じたか否かを調べた。クラックの発生は、圧力をかけていた時の破壊音の有無、及びハニカム構造体の外観を目視することにより確認した。ハニカム構造体に破壊あるいはクラックを生じた際の圧力を、ハニカム構造体の機械的強度（ＭＰａ）とした。また、測定された機械的強度の値から、以下の評価基準により、Ａ〜Ｄの判定を行った。
評価Ａ：強度が５．０ＭＰａ以上の場合を、評価Ａとする。
評価Ｂ：強度が３．０ＭＰａ以上、５．０ＭＰａ未満の場合を、評価Ｂとする。
評価Ｃ：強度が１．５ＭＰａ以上、３．０ＭＰａ未満の場合を、評価Ｃとする。
評価Ｄ：強度が１．５ＭＰａ未満の場合を、評価Ｄとする。
【００７９】
（圧力損失）
ディーゼルエンジン（３．０リットル、直噴コモンレール、直列６気筒）から排出される排気ガスをハニカム構造体に流入させて、ハニカム構造体の体積に対する煤の堆積量が４ｇ／Ｌとなるように、ハニカム構造体の隔壁にて煤を捕集する。そして、煤の堆積量が４ｇ／Ｌとなった状態で、２００℃のエンジン排ガスを３．０Ｎｍ３／ｍｉｎの流量で流入させてハニカム構造体の流入端面側と流出端面側との圧力を測定し、その圧力差を算出することにより、圧力損失（ｋＰａ）を求める。測定された圧力損失（ｋＰａ）から、以下の判定基準により、Ａ〜Ｄの判定を行った。
評価Ａ：圧力損失が６ｋＰａ以下の場合を、評価Ａとする。
評価Ｂ：圧力損失が６ｋＰａを超え、９ｋＰａ以下の場合を、評価Ｂとする。
評価Ｃ：圧力損失が９ｋＰａを超え、１３ｋＰａ以下の場合を、評価Ｃとする。
評価Ｄ：圧力損失が１３ｋＰａを超える場合を、評価Ｄとする。
【００８０】
（総合評価）
まず、「煤の漏れ量」、「強度」、及び「圧力損失」のＡ〜Ｄの評価について、以下の方法で、点数付けを行った。評価Ａの場合を、４点とする。評価Ｂの場合を、３点とする。評価Ｃの場合を、２点とする。評価Ｄの場合を、１点とする。そして、「煤の漏れ量」、「強度」、及び「圧力損失」の各評価に基づく点数を合計した点数を、「総合評価」の「点数」とする。また、「煤の漏れ量」、「強度」、及び「圧力損失」の各評価結果と、「総合評価」とから、以下の判定基準により、優、良、不可の３段階の評価を行った。
評価「優」：点数が、９点以上で、「煤の漏れ量」、「強度」、及び「圧力損失」の各評価において、「評価Ｄ」の判定がない場合を、評価「優」とする。
評価「良」：点数が、８点以上で、「煤の漏れ量」、「強度」、及び「圧力損失」の各評価において、「評価Ｄ」の判定がない場合を、評価「良」とする。
評価「不可」：点数が、８点未満であるか、「煤の漏れ量」、「強度」、及び「圧力損失」の各評価において、「評価Ｄ」がある場合を、評価「不可」とする。
【００８１】
【表２】
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【００８２】
（実施例２〜１１、比較例１〜６）
低気孔率領域、及び高気孔率領域の構成を、表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。表１における「流入端面からの低気孔率領域の長さの比率」欄には、低気孔率領域が形成されるように処理をした長さの比率を示す。得られたハニカム構造体について、実施例１と同様の方法で、「煤の漏れ量」、「強度」、及び「圧力損失」の評価を行った。結果を、表２に示す。また、「煤の漏れ量」、「強度」、及び「圧力損失」の評価をもとに、実施例１と同様の方法で、「総合評価」を行った。結果を、表２に示す。実施例２〜１１、比較例１〜６において、低気孔率領域の気孔率の調節は、コージェライト原料とセルベンをスラリー状にしたものをハニカム基材に浸漬させ、乾燥させる工程の回数を調整することにより行った。また、実施例３のハニカム構造体においては、低気孔率領域の気孔率が２段階に変化するものとした。具体的には、ハニカム構造体の流入端面から１０％までを占める範囲の気孔率が、４５％となり、ハニカム構造体の流入端面から１０〜３０％までを占める範囲の気孔率が、５５％となるように製造した。画像解析システムにより測定した気孔率は、ハニカム基材の流入端面から全長の３〜８％を占める範囲の気孔率が、４５％であり、ハニカム基材の流入端面から全長の１３〜２８％を占める範囲の気孔率が５５％であった。実施例３のハニカム構造体について、表１の「低気孔率領域Ａ」の欄に、低気孔率領域の気孔率のうちの気孔率の低い値（すなわち、４５％）と記し、表１の「低気孔率領域Ｂ」の欄に、低気孔率領域の気孔率のうちの気孔率の高い値（すなわち、５５％）と記す。
【００８３】
（結果）
表２に示すように、実施例１〜１１のハニカム構造体は、「煤の漏れ量」、「強度」、及び「圧力損失」のすべての評価において良好な結果を得ることができた。このため、総合評価も良好な結果を得ることができた。
【００８４】
比較例１のハニカム構造体は、低気孔率領域の気孔率が３０％であるため、低気孔率領域の気孔率が低すぎたため、圧力損失が大きくなり、総合評価の結果が不可であった。
【００８５】
比較例２のハニカム構造体は、低気孔率領域の気孔率が３０％であり、気孔率の差が３５％であった。このため、比較例２のハニカム構造体は、圧力損失が大きく総合評価の結果が不可であった。
【００８６】
比較例３のハニカム構造体は、流入端面からの低気孔率領域が形成されるように処理をした長さの比率が５０％であり、画像解析システムにより、ハニカム基材の流入端面から全長の３〜４８％を占める範囲において少なくとも低気孔率領域が形成されていることが確認された。比較例２のハニカム構造体は、煤の漏れ量が多く、また圧力損失も高いため、総合評価の結果不可であった。
【００８７】
比較例４のハニカム構造体は、高気孔率領域の気孔率が高すぎて、ハニカム構造体の強度が著しく低下してしまった。このため、比較例４のハニカム構造体は、強度の評価がＤとなり、総合評価の結果が不可であった。
【００８８】
比較例５のハニカム構造体は、ハニカム基材の気孔率が、セルの延びる方向に一定の値となるものであった。すなわち、比較例５のハニカム構造体は、低気孔率領域及び高気孔率領域のような気孔率の値の異なる領域を有さないものであった。このため、煤がハニカム基材の流入端面側に堆積してしまい、煤の漏れ量が多くなった。このため、比較例５のハニカム構造体は、煤の漏れ量の評価がＤとなり、総合評価の結果が不可であった。
【００８９】
比較例６のハニカム構造体は、高気孔率領域及び低気孔率領域の気孔率がともに低すぎたため、ハニカム構造体の圧力損失が著しく高くなってしまった。このため、比較例６のハニカム構造体は、圧力損失の評価がＤとなり、総合評価の結果が不可であった。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明のハニカム構造体は、排ガスの浄化用のフィルタとして利用することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１：隔壁、２：セル、２ａ：貫通セル、２ｂ：入口目封止セル、３：外周壁、４：ハニカム基材、５：目封止部、１１：流入端面、１２：流出端面、１３：粒子状物質、１５：低気孔率領域、１６：高気孔率領域、１００，８００：ハニカム構造体、８０１：隔壁、８０２：セル、８０２ａ：貫通セル、８０２ｂ：入口目封止セル、８０３：外周壁、８０４：ハニカム基材、８０５：目封止部、８１１：流入端面、８１２：流出端面、８１３：粒子状物質、Ｇ：排ガス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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