(57)【要約】本発明は、パティキュレートを捕集した際の圧力損失が低く、また、再生処理を行っても、圧力損失を長時間低い状態に保つことが可能な長寿命のハニカム構造体を提供することを目的とするものであり、本発明のハニカム構造体は、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質セラミックブロックからなるハニカム構造体であって、上記多数の貫通孔は、長手方向に垂直な断面における面積の総和が相対的に大きくなるように、上記ハニカム構造体の一方の端部で封止されてなる大容積貫通孔群と、上記断面における面積の総和が相対的に小さくなるように、上記ハニカム構造体の他方の端部で封止されてなる小容積貫通孔群とからなり、上記貫通孔壁面の表面粗さＲｙは、１０〜１００μｍであることを特徴とする。
2004111398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質セラミックブロックからなるハニカム構造体であって、
前記多数の貫通孔は、長手方向に垂直な断面における面積の総和が相対的に大きくなるように、前記ハニカム構造体の一方の端部で封止されてなる大容積貫通孔群と、前記断面における面積の総和が相対的に小さくなるように、前記ハニカム構造体の他方の端部で封止されてなる小容積貫通孔群とからなり、
前記貫通孔壁面の表面粗さＲｙは、１０〜１００μｍであることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】
長手方向に垂直な断面における貫通孔の密度は、１５．５〜６２個／ｃｍ２である請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
多数の貫通孔は、長手方向に垂直な断面の面積が相対的に大きい大容積貫通孔と、前記断面の面積が相対的に小さい小容積貫通孔との２種類の貫通孔からなる請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
貫通孔の長手方向に垂直な断面の形状は、多角形である請求項１〜３のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項５】
貫通孔の長手方向に垂直な断面の形状は、八角形及び四角形である請求項１〜４のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項６】
大容積貫通孔群と小容積貫通孔群との断面の面積の比（大容積貫通孔群／小容積貫通孔群）は、１．０１〜６である請求項１〜５のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
大容積貫通孔と小容積貫通孔との断面の面積の比（大容積貫通孔／小容積貫通孔）は、１．０１〜６である請求項３〜６のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
長手方向に垂直な断面における前記一の大容積貫通孔が隣り合う大容積貫通孔と共有する壁部と、前記一の大容積貫通孔が隣り合う前記小容積貫通孔と共有する壁部との交わる角の少なくとも１つが鈍角である請求項３〜７のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項９】
大容積貫通孔及び／又は小容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の角部の近傍が曲線により構成されている請求項３〜８のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
隣り合う大容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の重心間距離と、隣り合う小容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の重心間距離とが等しい請求項３〜９のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項１１】
多孔質セラミックブロックは、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質セラミック部材がシール材層を介して複数個結束されることにより構成されている請求項１〜１０のいずれか１に記載のハニカム構造体。
【請求項１２】
車両の排気ガス浄化装置に使用される請求項１〜１１のいずれか１に記載のハニカム構造体を用いたフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本出願は、２００３年６月５日に出願された日本国特許出願２００３−１６１２６１号を基礎出願として優先権主張する出願である。
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中のパティキュレート等を除去するフィルタとしての用途等に用いられるハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出される排気ガス中に含有されるスス等のパティキュレートが環境や人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。
この排気ガスを多孔質セラミックを通過させ、排気ガス中のパティキュレートを捕集して、排気ガスを浄化することができるセラミックフィルタが種々提案されている。【０００３】従来、この種のハニカムフィルタとして、相対的に容積の大きな貫通孔（以下、大容積貫通孔という）と、相対的に容積の小さな貫通孔（以下、小容積貫通孔という）の２種類の貫通孔を設け、大容積貫通孔の排気ガス出口側の端部を封止材により封止するとともに、小容積貫通孔の排気ガス入口側の端部を封止材により封止することにより、入口側が開放された貫通孔（以下、入口側貫通孔ともいう）の表面積を出口側が開放された貫通孔（以下、出口側貫通孔ともいう）の表面積に比べて相対的に大きくし、パティキュレート捕集時の圧力損失の上昇を抑制したフィルタが開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２の図１７参照）。【０００４】また、上記入口側貫通孔の数を、上記出口側貫通孔の数よりも多くすることによって、同様に入口側貫通孔の表面積を出口側貫通孔の表面積に比べて相対的に大きくし、パティキュレート捕集時の圧力損失の上昇を抑制したフィルタが開示されている（例えば、特許文献２の図３参照）。【０００５】特許文献１や特許文献２に開示された排気ガス浄化用フィルタに用いられるハニカムフィルタは、入口側貫通孔の表面積の総量と出口側貫通孔の表面積の総量とが等しいハニカムフィルタと比較すると、入口側貫通孔の表面積が相対的に大きいために、捕集したパティキュレートの堆積層が薄くなり、上述したように、パティキュレート捕集時の圧力損失の上昇を抑制することができる。【０００６】さらに、一定量のパティキュレートを捕集した後、ポストインジェクション方式等、エンジンコントロールを行うことにより排気ガス温度を上げたり、ハニカム構造体よりも排気ガスの上流側に設置したヒータの温度を上げることにより、パティキュレートを燃焼させる際、パティキュレートが高温ガスと接触して燃焼しやすくなるため、パティキュレートの燃焼スピードを早くすることができる。【０００７】しかしながら、上述した従来のハニカムフィルタは、パティキュレートを燃焼させた際に燃え滓として残るアッシュは移動せずに貫通孔の壁面上にそのまま堆積する。このため、隔壁に形成されている気孔が塞がれたり、アッシュがブリッジを形成して貫通孔が目詰まりする現象が起こり、圧力損失が急上昇するという問題が発生しやすいことが判明した。【０００８】また、特許文献２の図１７に開示されたハニカムフィルタは、大容積貫通孔の表面積を相対的に大きくするにつれて、ハニカムフィルタを構成するハニカム構造体の重量が減少する傾向が現れ、そのために熱容量が低下して熱応答性が良くなる。その結果、パティキュレートの燃焼スピードが早くなりすぎ、アッシュが移動せずに貫通孔の壁面上にそのまま堆積してしまうため、アッシュがブリッジを形成し、貫通孔が目詰まりを起こして圧力損失が急上昇するという問題が発生しやすいことが判明した。【０００９】
【特許文献１】特許第３１３０５８７号公報
【特許文献２】米国特許第４４１７９０８号公報（図３、図１７等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】本発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、パティキュレートを捕集した際の圧力損失が低く、また、再生処理を行っても、圧力損失を長時間低い状態に保つことが可能な長寿命のハニカム構造体（フィルタ）を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】本発明は、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質セラミックブロックからなるハニカム構造体であって、
上記多数の貫通孔は、長手方向に垂直な断面における面積の総和が相対的に大きくなるように、上記ハニカム構造体の一方の端部で封止されてなる大容積貫通孔群と、上記断面における面積の総和が相対的に小さくなるように、上記ハニカム構造体の他方の端部で封止されてなる小容積貫通孔群とからなり、
上記貫通孔壁面の表面粗さＲｙは、１０〜１００μｍであることを特徴とするハニカム構造体。
以下、本発明のハニカム構造体について説明する。【００１２】本発明では、貫通孔壁面のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に基づく表面粗さ（最大高さ）Ｒｙを、１０〜１００μｍとしているため、貫通孔壁面の気孔と粒子も適切に配置されて適切な凹凸を形成しており、このような凹凸に起因してパティキュレートの蓄積状態が変わり、パティキュレートを捕集した際の圧力損失を低く抑えることができる。【００１３】また、再生処理を行った際にはアッシュが貫通孔内を排気ガスの出口側まで移動しやすく、貫通孔の壁面にアッシュに起因する目詰まりが発生しにくいため、大容積貫通孔の容積を有効に利用することが可能となり、圧力損失を長時間に渡って低い状態に保つことができ、エンジンへの負荷を低減することができるとともに、長寿命のハニカム構造体を提供することができる。このため、逆洗浄等のメンテナンス費用を低く抑えることができる。【００１４】本発明において、圧力損失が低くなるメカニズムは定かではないが、次のようであると考えられる。
本発明のハニカム構造体は、大容積貫通孔群と小容積貫通孔群とを有しており、その両端面における開口率が異なるものである。このようなハニカム構造体においては、構造上、大容積貫通孔群を構成する貫通孔同士の間に位置する隔壁の占める割合が多くなる。逆にいうと、大容積貫通孔群を構成する貫通孔と小容積貫通孔群を構成する貫通孔との間に位置する隔壁の占める割合が小さくなる。従って、直接、大容積貫通孔群を構成する貫通孔から小容積貫通孔群を構成する貫通孔へガスが流入しにくくなる。そのため、両端面の開口率が同一のハニカム構造体と比較すると、エンジンの排気量が同一であれば、隔壁内に流入するガスの流れが早くなり、その結果、パティキュレートや、アッシュが高密度となって隔壁の深くまで浸透しやすくなると考えられる。【００１５】そのようなものに対して、本発明のハニカム構造体は、さらに、貫通孔壁面が所定の表面粗さを有するものである。このように、貫通孔壁面の表面粗さをある程度粗くした場合、その箇所での煤やアッシュの蓄積状態を不均一にしたり、ガスの流れを局所的に変更させたりすることとなり、壁内に煤やアッシュが入りすぎないようにしたり、煤やアッシュの剥離が可能になりやすくしたりすることで、厚い堆積層を作らないようにすることができ、低い圧力損失になると考えられる。
そのため、本発明のハニカム構造体では、部分的には煤やアッシュの蓄積量が増すこととなるが、煤やアッシュの剥離が可能であるため、結果的には、圧力損失が小さくなると考えられる。【００１６】ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に基づく表面粗さ（最大高さ）Ｒｙが１００μｍを超えると、局所的に著しく高い箇所や、局所的に著しく高い箇所が隔壁上に存在することとなる。そして、表面粗さが大きすぎると、パティキュレートが貫通孔の壁面に不均一に堆積しすぎたり、壁内に侵入して堆積が起こるため、パティキュレートを燃焼させた後には、アッシュが壁面上や壁内部に残留するところと、残留しないところとが発生し、アッシュが多く残留するところでは、目詰まりやブリッジを形成しやすくなって、圧力損失が高くなりやすいと考えられる。【００１７】また、表面粗さ（最大高さ）Ｒｙが１０μｍ未満であると、貫通孔の壁面が平坦となり、壁面が平坦であると、ガスの流入が起こりにくくなって、上述した剥離の効果を享受することができなくなるため、圧力損失が高くなると考えられる。また、パティキュレートが壁面上に堆積層を作り、アッシュ上に高密度に堆積すると、アッシュが緻密化（かさ密度が上がる）するため、剥離しにくくなる。また、ガスの流入が起こりにくくなると、煤が燃焼しにくくなり、そのため、再生が困難になり、圧力損失が上昇すると考えられる。
また、ハニカム構造体が緻密な状態に近づくため、少量のパティキュレートの堆積により急激な圧力損失の上昇が発生し、エンジンに大きな負荷がかかり、パティキュレートの排出量が不安定になる。これに伴い、パティキュレートの捕集状態も不均一になり、再生を行った際にアッシュがブリッジを形成し、気孔への目詰まりが発生しやすくなり、これがまた圧力損失上昇の原因となるとも考えられる。【００１８】なお、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に基づく表面粗さ（最大高さ）Ｒｙとは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定し、この値をμｍで表したものをいう。
【発明の効果】
【００１９】本発明のハニカム構造体では、パティキュレートを捕集した際の圧力損失を低く抑えることができる。
また、本発明のハニカム構造体では、アッシュの堆積に起因する圧力損失を長時間に渡って低い状態に保つことができ、大容積貫通孔の容積を有効に利用することが可能となり、エンジンへの負荷を低減することができるとともに、長寿命のハニカム構造体を提供することができる。このため、逆洗浄等のメンテナンス費用を低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】本発明のハニカム構造体は、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質セラミックブロックからなるハニカム構造体であって、
上記多数の貫通孔は、長手方向に垂直な断面における面積の総和が相対的に大きくなるように、上記ハニカム構造体の一方の端部で封止されてなる大容積貫通孔群と、上記断面における面積の総和が相対的に小さくなるように、上記ハニカム構造体の他方の端部で封止されてなる小容積貫通孔群とからなり、
上記貫通孔壁面の表面粗さＲｙは、１０〜１００μｍであることを特徴とする。【００２１】本発明のハニカム構造体は、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質セラミックブロックからなものであるが、上記多孔質セラミックブロックは、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質セラミック部材がシール材層を介して複数個結束されることにより構成されていてもよく（以下、上記ハニカム構造体を集合体型ハニカム構造体ともいう）、全体が一体として焼結形成されたセラミック部材から構成されていてもよい（以下、上記ハニカム構造体を一体型ハニカム構造体ともいう）。
さらには、上記多孔質セラミックブロックを含み、その周囲部にシール材層が形成されているものであってもよい。【００２２】上記集合体型ハニカム構造体の場合、壁部は、多孔質セラミック部材の貫通孔を隔てる隔壁と、多孔質セラミック部材の外壁及び多孔質セラミック部材間の接着材層として機能しているシール材層とから構成されており、上記一体型ハニカム構造体の場合、一種類の隔壁のみにより構成されている。【００２３】また、上記ハニカム構造体には形成される多数の貫通孔は、長手方向に垂直な断面における面積の総和が相対的に大きくなるように、上記ハニカム構造体の一方の端部で封止されてなる大容積貫通孔群と、上記断面における面積の総和が相対的に小さくなるように、上記ハニカム構造体の他方の端部で封止されてなる小容積貫通孔群とからなる。
ここで、各貫通孔は、それぞれの貫通孔の長手方向に垂直な断面における面積が同一で、大容積貫通孔群を構成する一方の端部が封止された貫通孔の数が、小容積貫通孔群を構成する他方の端部が封止された貫通孔の数よりも多くなるように構成されていてもよいし、また、大容積貫通孔群を構成する貫通孔の長手方向に垂直な断面における面積が相対的に大きく、小容積貫通孔群を構成する貫通孔の長手方向に垂直な断面における面積が相対的に小さくなるように構成されていてもよい。
また、後者の場合、大容積貫通孔群を構成する貫通孔の数と、小容積貫通孔群を構成する貫通孔の数とは特に限定されず、大容積貫通孔群を構成する貫通孔の長手方向に垂直な断面における面積の総和が、小容積貫通孔群を構成する貫通孔の長手方向に垂直な断面における面積の総和よりも大きければ、同一であってもよいし、異なっていてもよい。【００２４】また、本発明のハニカム構造体においては、基本ユニットとしての形状の繰り返しが起こっており、その基本ユニットでみて、断面の面積比が異なっている。従って、外周の１〜２セルまでも厳密に測定した場合に、本発明のハニカム構造体に含まれる場合には、その１〜２セルを除いて計算するか、基本ユニットの繰り返しとならない部位を取り除いて計算し、本発明に含まれるか否かを判断する。具体的には、例えば、図８に示すように、貫通孔の長手方向に垂直な断面の形状が、その外周付近近傍以外の部分で、全て同一であり、かつ、その断面形状が同一の貫通孔について、いずれか一方の端部が封止されるとともに、全体として各端面の封止部と開放部とが市松模様を呈するように配置された構成を有するハニカム構造体は、本発明のハニカム構造体に含まないものとする。【００２５】図１は、本発明のハニカム構造体の一例である集合体型ハニカム構造体の具体例を模式的に示す斜視図であり、図２（ａ）は、図１に示したハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材の一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した多孔質セラミック部材のＡ−Ａ線断面図である。図１に示すハニカム構造体においては、多数の貫通孔は、長手方向に垂直な断面の面積が相対的に大きい大容積貫通孔と、上記断面の面積が相対的に小さい小容積貫通孔との２種類の貫通孔からなるものである。【００２６】図１に示したように、本発明のハニカム構造体１０は、多孔質セラミック部材２０がシール材層１４を介して複数個結束されてセラミックブロック１５を構成し、このセラミックブロック１５の周囲には、排気ガスの漏れを防止するためのシール材層１３が形成されている。なお、シール材層は、必要に応じて形成されていればよい。【００２７】また、この多孔質セラミック部材２０では、その長手方向に多数の貫通孔２１が並設されているが、この貫通孔２１は、長手方向に垂直な断面の面積が相対的に大きい大容積貫通孔２１ａと、上記断面の面積が相対的に小さい小容積貫通孔２１ｂとの２種類からなり、大容積貫通孔２１ａは、ハニカム構造体１０の排気ガス出口側の端部で封止材２２により封止される一方、小容積貫通孔２１ｂは、ハニカム構造体１０の排気ガス入口側の端部で封止材２２により封止され、これらの貫通孔同士を隔てる隔壁２３がフィルタとして機能するようになっている。即ち、大容積貫通孔２１ａに流入した排気ガスは、必ずこれらの隔壁２３を通過した後、小容積貫通孔２１ｂから流出するようになっている。【００２８】図１に示したハニカム構造体１０では、その形状は円柱状であるが、本発明のハニカム構造体は、円柱状に限定されることはなく、例えば、楕円柱状や角柱状等任意の形状、大きさのものであってもよい。【００２９】本発明のハニカム構造体において、多孔質セラミック部材の材料としては特に限定されず、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化珪素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、アルミナ、ジルコニア、コージュライト、ムライト等の酸化物セラミック等を挙げることができる。また、本発明のハニカム構造体は、シリコンと炭化ケイ素等の複合体からなるものであってもよく、チタン酸アルミニウムからなるものであってもよい。これらのなかでは、耐熱性が大きく、機械的特性に優れ、かつ、熱伝導率も大きい炭化珪素が望ましい。【００３０】多孔質セラミック部材の気孔率は特に限定されないが、２０〜８０％程度であることが望ましい。気孔率が２０％未満であると、本発明のハニカム構造体がすぐに目詰まりを起こすことがあり、一方、気孔率が８０％を超えると、多孔質セラミック部材の強度が低下して容易に破壊されることがある。貫通孔の壁面粗度は、ハニカム構造体の気孔率によっても変化するので、壁面のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に基づく表面粗さ（最大高さ）Ｒｙが１０〜１００μｍとなるように、気孔を考慮に入れない巨視的な平坦性を考慮するとともに、気孔率をも考慮に入れてハニカム構造体を製造する必要がある。
なお、上記気孔率は、例えば、水銀圧入法、アルキメデス法及び走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定等、従来公知の方法により測定することができる。【００３１】上記多孔質セラミック部材の平均気孔径は１〜１００μｍであることが望ましい。平均気孔径が１μｍ未満であると、パティキュレートが容易に目詰まりを起こすことがある。
一方、平均気孔径が１００μｍを超えると、パティキュレートが気孔を通り抜けてしまい、該パティキュレートを捕集することができず、フィルタとして機能することができないことがある。【００３２】このような多孔質セラミック部材を製造する際に使用するセラミックの粒径としては特に限定されないが、後の焼成工程で収縮が少ないものが望ましく、例えば、０．３〜５０μｍ程度の平均粒径を有する粉末１００重量部と、０．１〜１．０μｍ程度の平均粒径を有する粉末５〜６５重量部とを組み合わせたものが望ましい。上記粒径のセラミック粉末を上記配合で混合することで、多孔質セラミック部材を製造することができるからである。
また、上記２種類の粉末の粒径、特に大きい方の粉末の粒径を調製することにより、貫通孔壁面の粗度を調整することができる。一体型ハニカム構造体を製造する場合においても、同様の方法をとることができる。【００３３】上記封止材は、多孔質セラミックからなるものであることが望ましい。
本発明のハニカム構造体において、上記封止材により一端部が封止された多孔質セラミック部材は、多孔質セラミックからなるものであるため、上記封止材を上記多孔質セラミック部材と同じ多孔質セラミックとすることで、両者の接着強度を高くすることができるとともに、封止材の気孔率を上述した多孔質セラミック部材と同様に調整することで、上記多孔質セラミック部材の熱膨張率と封止材の熱膨張率との整合を図ることができ、製造時や使用時の熱応力によって封止材と隔壁との間に隙間が生じたり、封止材や封止材に接触する部分の隔壁にクラックが発生したりすることを防止することができる。【００３４】上記封止材が多孔質セラミックからなる場合、その材料としては特に限定されず、例えば、上述した多孔質セラミック部材を構成するセラミック材料と同様の材料を挙げることができる。【００３５】本発明のハニカム構造体において、シール材層１３、１４は、多孔質セラミック部材２０間、及び、セラミックブロック１５の外周に形成されている。そして、多孔質セラミック部材２０間に形成されたシール材層１４は、複数の多孔質セラミック部材２０同士を結束する接着剤としても機能し、一方、セラミックブロック１５の外周に形成されたシール材層１３は、本発明のハニカム構造体１０を内燃機関の排気通路に設置した際、セラミックブロック１５の外周から排気ガスが漏れ出すことを防止するための封止材として機能する。【００３６】上記シール材層を構成する材料としては特に限定されず、例えば、無機バインダーと、有機バインダーと、無機繊維及び／又は無機粒子からなるもの等を挙げることができる。
なお、上述した通り、本発明のハニカム構造体において、シール材層は、多孔質セラミック部材間、及び、セラミックブロックの外周に形成されているが、これらのシール材層は、同じ材料からなるものであってもよく、異なる材料からなるものであってもよい。
さらに、上記シール材層が同じ材料からなるものである場合、その材料の配合比は同じものであってもよく、異なるものであってもよい。【００３７】上記無機バインダーとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機バインダーのなかでは、シリカゾルが望ましい。【００３８】上記有機バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記有機バインダーのなかでは、カルボキシメチルセルロースが望ましい。【００３９】上記無機繊維としては、例えば、シリカーアルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバー等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機繊維のなかでは、シリカーアルミナファイバーが望ましい。【００４０】上記無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等を挙げることができ、具体的には、炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素等からなる無機粉末又はウィスカー等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れる炭化珪素が望ましい。【００４１】シール材層１４は、緻密体からなるものであってもよく、その内部への排気ガスの流入が可能なように、多孔質体であってもよいが、シール材層１３は、緻密体からなるものであることが望ましい。シール材層１３は、本発明のハニカム構造体１０を内燃機関の排気通路に設置した際、セラミックブロック１５の外周から排気ガスが漏れ出すことを防止する目的で形成されているからである。【００４２】図３（ａ）は、本発明のハニカム構造体の一例である一体型ハニカム構造体の具体例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、そのＢ−Ｂ線断面図である。また、図３に示すハニカム構造体において、多数の貫通孔は、長手方向に垂直な断面の面積が相対的に大きい大容積貫通孔と、上記断面の面積が相対的に小さい小容積貫通孔との２種類の貫通孔からなるものである。【００４３】図３（ａ）に示したように、ハニカム構造体３０は、多数の貫通孔３１が壁部３３を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質セラミックブロック３５を含んで構成されている。貫通孔３１は、長手方向に垂直な断面の面積が相対的に大きい大容積貫通孔３１ａと、上記断面の面積が相対的に小さい小容積貫通孔３１ｂとの２種類の貫通孔からなり、大容積貫通孔３１ａは、ハニカム構造体３０の排気ガス出口側の端部で封止材３２により封止される一方、小容積貫通孔３１ｂは、ハニカム構造体３０の排気ガス入口側の端部で封止材３２により封止され、これらの貫通孔３１を隔てる隔壁３３がフィルタとして機能するようになっている。
図３には示していないが、多孔質セラミックブロック３５の周囲には、図１に示したハニカム構造体１０と同様に、シール材層が形成されていてもよい。【００４４】このハニカム構造体３０では、多孔質セラミックブロック３５が焼結により製造された一体構造のものであるほかは、集合体型ハニカム構造体１０と同様に構成されており、大容積貫通孔３１ａに流入した排気ガスは、貫通孔３１を隔てる壁部３３を通過した後、小容積貫通孔３１ｂから流出するようになっている。従って、一体型ハニカム構造体３０においても、集合体型ハニカム構造体の場合と同様の効果が得られる。【００４５】また、一体型ハニカム構造体３０においても、集合体型ハニカム構造体１０同様、形状、大きさは任意のものであってよく、その気孔率は集合体型ハニカム構造体同様２０〜８０％であることが望ましく、その気孔径は１〜１００μｍ程度であることが望ましい。【００４６】多孔質セラミックブロック３５を構成する多孔質セラミックとしては特に限定されず、集合体型ハニカム構造体と同様の窒化物、炭化物、酸化物セラミックを挙げることができるが、通常、コージェライト等の酸化物セラミックが使用される。安価に製造することができるとともに、比較的熱膨張係数が小さいため、製造中及び使用中に熱応力によってハニカム構造体が破損するおそれが少ないからである。【００４７】このような一体型ハニカム構造体３０における封止材３２は、同様に多孔質セラミックからなるものであることが望ましく、その材料としては、特に限定されないが、例えば、上述した多孔質セラミック３５を構成するセラミック材料と同様の材料を挙げることができる。【００４８】図１及び図３に示したような構成からなる本発明のハニカム構造体において、長手方向に垂直な断面における貫通孔の密度は、１５．５〜６２個／ｃｍ２であることが望ましい。
長手方向に垂直な断面における貫通孔の密度が６２個／ｃｍ２を超えると、個々の貫通孔の断面積が小さくなりすぎるので、アッシュがブリッジを形成し、目詰まりを起こしやすくなることがあり、一方、上記貫通孔の密度が１５．５個／ｃｍ２未満であると、ハニカム構造体全体としての濾過面積が減少してしまうため、パティキュレート捕集時の圧力損失が大きくなり、エンジンに大きな負荷がかかり、パティキュレートの排出量が不安定になりやすい。これに伴い、パティキュレートの捕集状態も不均一になり、再生を行った際にアッシュがブリッジを形成し、気孔への目詰まりが発生しやすくなり、これがまた圧力損失上昇の原因となることがある。【００４９】また、上記ハニカム構造体において、貫通孔（大容積貫通孔及び／又は小容積貫通孔）の長手方向に垂直な断面の形状は、多角形であることが望ましく、四角形及び八角形であることがより望ましい。【００５０】多角形にすることにより、大容積貫通孔及び／又は小容積貫通孔を排気ガスが通過する際に貫通孔の形状による摩擦の大きい部分をなくし、貫通孔を通過する際の摩擦に起因する圧力損失を低くすること、または、隔壁の厚みの不均一な部分、つまり、排気ガスが局所的に通過しにくくなる部分をなくし、隔壁を通過する際の抵抗に起因する圧力損失を低くすること、このどちらかの効果を得ることができるからである。【００５１】また、多角形のなかでも、４角形以上の多角形が望ましく、その角の少なくとも１つが鈍角であることがより望ましい。上記のようにすることで、貫通孔入口側を通過する際の摩擦及び貫通孔出口側を通過する際の摩擦に起因する圧力損失を低くすることができるからである。【００５２】また、本発明では、長手方向に垂直な断面における上記一の大容積貫通孔が隣り合う大容積貫通孔と共有する壁部と、上記一の大容積貫通孔が隣り合う上記小容積貫通孔と共有する壁部との交わる角の少なくとも１つが鈍角であることが望ましい。【００５３】大容積貫通孔及び／又は小容積貫通孔の断面の角部の近傍は、曲線により構成されていることが望ましい。曲線にすることにより、角部での応力集中に起因するクラックの発生を防ぐことができるからである。【００５４】本発明において、大容積貫通孔群と小容積貫通孔群との断面の面積の比（大容積貫通孔群／小容積貫通孔群）は、１．０１〜６であることが望ましい。
上記面積の比（大容積貫通孔群／小容積貫通孔群）が６を超えると、小容積貫通孔群の容積が小さくなりすぎて、貫通孔出口側を通過する際の摩擦及び隔壁を通過する際の抵抗に起因する圧力損失が増大し、初期の圧力損失が大きくなってしまう。上記面積の比（大容積貫通孔群／小容積貫通孔群）は、１．２〜５がより好ましい。さらに、上記面積の比（大容積貫通孔群／小容積貫通孔群）は、１．２〜３．０がより一層好ましい。【００５５】また、大容積貫通孔と小容積貫通孔との断面の面積の比（大容積貫通孔／小容積貫通孔）は、１．０１〜６であることが望ましい。上記面積の比（大容積貫通孔／小容積貫通孔）を、開口比率ともいうこととする。
上記開口比率が６を超えると、小容積貫通孔の容積が小さくなりすぎて、貫通孔出口側を通過する際の摩擦及び隔壁を通過する際の抵抗に起因する圧力損失が増大し、初期の圧力損失が大きくなってしまう。上記開口比率は、１．２〜５がより好ましい。
さらに、上記開口比率は、１．２〜３．０がより一層好ましい。【００５６】図４（ａ）〜（ｄ）、及び、図５（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る集合体型ハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材の断面の一部を模式的に示した断面図であり、図６は、本発明に係る一体型ハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材の断面を模式的に示した断面図である。なお、一体型、集合型に拘らず、大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面の形状は同じであるので、これらの図を用いて本発明のハニカム構造体における大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面形状を説明する。【００５７】図４（ａ）では、開口比率がほぼ１．５５、図４（ｂ）では、ほぼ２．５４、図４（ｃ）では、ほぼ４．４５、図４（ｄ）では、ほぼ６．００である。また、図５（ａ）、（ｃ）、（ｅ）では、上記開口比率がすべて、ほぼ４．４５であり、図５（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）では、上記開口比率がすべてほぼ６．００であり、図６では、開口比率は３．０である。【００５８】図４（ａ）〜（ｄ）では全て、大容積貫通孔の断面の形状は８角形であり、小容積貫通孔の断面の形状は４角形（正方形）でそれぞれ交互に配列されており、小容積貫通孔の断面積を変化させ、大容積貫通孔の断面形状を少し変化させることにより、開口比率を任意に変動させることが容易にできる。同様に、図５、６に示すハニカム構造体に関しても任意にその開口比率を変動させることができる。【００５９】なお、図５（ａ）〜（ｂ）に示すハニカム構造体１６０、２６０では、大容積貫通孔１６１ａ、２６１ａの断面の形状は５角形であり、そのうちの３つの角がほぼ直角となっており、小容積貫通孔１６１ｂ、２６１ｂの断面の形状は４角形で、それぞれ大きな四角形の斜めに対向する部分を占めるように構成されている。図５（ｃ）〜（ｄ）に示すハニカム構造体１７０、２７０では、図４（ａ）〜（ｄ）に示す断面の形状を変形したものであって、大容積貫通孔１７１ａ、２７１ａと小容積貫通孔１７１ｂ、２７１ｂとが共有する隔壁を小容積貫通孔側にある曲率を持って広げた形状である。この曲率は任意のものであってよい。【００６０】ここでは、大容積貫通孔１７１ａ、２７１ａと小容積貫通孔１７１ｂ、２７１ｂとが共有する隔壁を構成する曲線が１／４円に相当するものを例示する。【００６１】図５（ｅ）〜（ｆ）に示すハニカム構造体１８０、２８０では、大容積貫通孔１８１ａ、２８１ａ及び小容積貫通孔２８１ｂ、２８１ｂは４角形（長方形）からなり、図のように、２つの大容積貫通孔と２つの小容積貫通孔を組み合わせると、ほぼ正方形となるように構成されている。【００６２】図６に示すハニカム構造体６０では、碁盤の目に当たる部分に四角形の小容積貫通孔６１ｂが形成された構成となっており、大容積貫通孔６１ａは、四角の四隅が小さな四角形状に欠けた形状となっており、これらを隔てる隔壁６２ａ、６２ｂが形成されている。【００６３】本発明において、隣り合う大容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の重心間距離と、隣り合う小容積貫通孔の長手方向に垂直な断面の重心間距離とは、等しいことが望ましい。
「隣り合う上記大容積貫通孔の上記断面の重心間距離」とは、一の大容積貫通孔の長手方向に垂直な断面における重心と、隣り合う大容積貫通孔の長手方向に垂直な断面における重心との最小の距離をいい、一方、「隣り合う上記小容積貫通孔の上記断面の重心間距離」とは、一の小容積貫通孔の長手方向に垂直な断面における重心と、隣り合う小容積貫通孔の重心との最小の距離のことをいう。【００６４】上記２つの重心間距離が等しいとき、再生時に熱が均一に拡散することで、ハニカム構造体内部の局所的な温度の偏りがなくなり、長期間繰り返し使用しても、熱応力に起因するクラック等が発生することのない耐久性に優れたフィルタとなるからである。【００６５】本発明のハニカム構造体をフィルタとして用いると、ハニカム構造体を構成する貫通孔の内部に捕集したパティキュレートが次第に堆積していく。
本発明では、貫通孔壁面のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に基づく表面粗さ（最大高さ）Ｒｙを１０〜１００μｍとしているため、貫通孔壁面の気孔と粒子も適切に配置されて適切な凹凸を形成しており、このような凹凸に起因してパティキュレートが貫通孔壁面に均一に堆積しやすいため、パティキュレートを捕集した際の圧力損失を低く抑えることができる。【００６６】また、パティキュレートの堆積量が多くなると圧力損失が次第に大きくなり、一定値を超えると、エンジンへの負荷が大きくなりすぎるため、パティキュレートを燃焼させることにより、フィルタを再生させる。
パティキュレート中には、燃焼して消滅する炭素等のほかに、燃焼により酸化物となる金属等が含まれており、パティキュレートを燃焼させても、これら金属の酸化物等がフィルタ中にアッシュとして残留する。【００６７】アッシュの残留の仕方は、フィルタの構造等に大きく影響されるが、本発明では、上述したように、貫通孔壁面のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に基づく表面粗さ（最大高さ）Ｒｙを１０〜１００μｍとしているため、再生処理を行った際に、アッシュが貫通孔内を排気ガスの出口側まで移動しやすく、貫通孔の壁面にアッシュに起因する目詰まりが発生しにくいため、大容積貫通孔の容積を有効に利用することが可能となり、圧力損失を長時間に渡って低い状態に保つことができ、エンジンへの負荷を低減することができるとともに、長寿命のハニカム構造体を提供することができる。このため、逆洗浄等のメンテナンス費用を低く抑えることができる。【００６８】次に、上述した本発明のハニカム構造体の製造方法の一例について説明する。
本発明のハニカム構造体の構造が図３に示したような、その全体が一の焼結体から構成された一体型ハニカム構造体である場合、まず、上述したようなセラミックを主成分とする原料ペーストを用いて押出成形を行い、図３に示したハニカム構造体３０と略同形状のセラミック成形体を作製する。【００６９】この際、例えば、貫通孔が大容積貫通孔と小容積貫通孔との２種類の貫通孔からなる押出成形に使用する金型を、貫通孔の密度に合わせて選定する。【００７０】上記原料ペーストは、製造後の多孔質セラミックブロックの気孔率が２０〜８０％となるものであれば特に限定されず、例えば、上述したようなセラミックからなる粉末にバインダー及び分散媒液を加えたものを挙げることができる。【００７１】上記バインダーとしては特に限定されず、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。
上記バインダーの配合量は、通常、セラミック粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部程度が望ましい。【００７２】上記分散媒液としては特に限定されず、例えば、ベンゼン等の有機溶媒；メタノール等のアルコール、水等を挙げることができる。
上記分散媒液は、原料ペーストの粘度が一定範囲内となるように、適量配合される。【００７３】これらセラミック粉末、バインダー及び分散媒液は、アトライター等で混合し、ニーダー等で充分に混練した後、押出成形して上記セラミック成形体を作製する。【００７４】また、上記原料ペーストには、必要に応じて成形助剤を添加してもよい。
上記成形助剤としては特に限定されず、例えば、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挙げることができる。【００７５】さらに、上記原料ペーストには、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
上記バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）及びムライトバルーン等を挙げることができる。これらのなかでは、フライアッシュバルーンが望ましい。【００７６】本発明のハニカム構造体では、貫通孔壁面のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に基づく表面粗さＲｙは、１０〜１００μｍであるので、製造されたハニカム構造体の貫通孔壁面が上記粗度を有する粗面となるように、押出成形を行う際に用いる金型の貫通孔表面形成部分を粗化する方法をとることができる。
下記の乾燥工程で乾燥条件を変化させることにより、表面粗度を変化させることもできるが、条件によっては、生成形体にクラックが形成されてしまうため、乾燥条件は、従来の製造方法から余り変化させない方が望ましい。【００７７】さらに、ハニカム構造体の密度（気孔率）を変化させることにより、貫通孔表面の粗度を変化させることができる。この場合、原料ペースト中に含まれる２種類のセラミック粉末の粒子径の組み合わせ等を変化させることにより、ハニカム構造体の密度を変えることができる。【００７８】次に、上記セラミック成形体を、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機及び凍結乾燥機等を用いて乾燥させた後、所定の貫通孔に封止材となる封止材ペーストを充填し、上記貫通孔に目封じする封止処理を施す。【００７９】上記封止材ペーストとしては、後工程を経て製造される封止材の気孔率が２０〜８０％となるものであれば特に限定されず、例えば、上記原料ペーストと同様のものを用いることができるが、上記原料ペーストで用いたセラミック粉末に潤滑剤、溶剤、分散剤及びバインダーを添加したものであることが望ましい。上記封止処理の途中で封止材ペースト中のセラミック粒子が沈降することを防止することができるからである。【００８０】次に、上記封止材ペーストが充填されたセラミック乾燥体に、所定の条件で脱脂、焼成を行うことにより、多孔質セラミックからなり、その全体が一の焼結体から構成されたハニカム構造体を製造することができる。
なお、上記セラミック乾燥体の脱脂及び焼成の条件等は、従来から多孔質セラミックからなるハニカム構造体を製造する際に用いられている条件を適用することができる。
上記貫通孔の壁面の粗度は、得られたハニカム構造体の貫通孔にサンドブラスト処理等の粗化処理を施すことにより調整してもよい。【００８１】また、本発明のハニカム構造体の構造が、図１に示したような、多孔質セラミック部材がシール材層を介して複数個結束されて構成された集合体型ハニカム構造体である場合、まず、上述したセラミックを主成分とする原料ペーストを用いて押出成形を行い、図２に示した多孔質セラミック部材２０のような形状の生成形体を作製する。この際、製造されたハニカム構造体の貫通孔壁面が所定の粗度を有する粗面となるように、押出成形を行う際に用いる金型の貫通孔表面形成部分を粗化する方法をとることができる。【００８２】なお、上記原料ペーストは、上述した集合体型ハニカム構造体において説明した原料ペーストと同様のものを挙げることができる。【００８３】次に、上記生成形体を、マイクロ波乾燥機等を用いて乾燥させて乾燥体とした後、該乾燥体の所定の貫通孔に封止材となる封止材ペーストを充填し、上記貫通孔を封止する封止処理を施す。
なお、上記封止材ペーストは、上述した一体型ハニカム構造体において説明した封止材ペーストと同様のものを挙げることができ、上記封止処理は、封止材ペーストを充填する対象が異なるほかは、上述した一体型ハニカム構造体の場合と同様の方法を挙げることができる。【００８４】次に、上記封止処理を経た乾燥体に所定の条件で脱脂、焼成を行うことにより、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された多孔質セラミック部材を製造することができる。
なお、上記生成形体の脱脂及び焼成の条件等は、従来から多孔質セラミック部材がシール材層を介して複数個結束されて構成されたハニカム構造体を製造する際に用いられている条件等を適用することができる。【００８５】次に、シール材層１４となるシール材ペーストを均一な厚さで塗布してシール材ペースト層を形成し、このシール材ペースト層の上に、順次他の多孔質セラミック部材２０を積層する工程を繰り返し、所定の大きさの角柱状の多孔質セラミック部材２０の積層体を作製する。
なお、上記シール材ペーストを構成する材料としては、上述した本発明のハニカム構造体において説明した通りであるのでここではその説明を省略する。【００８６】次に、この多孔質セラミック部材２０の積層体を加熱してシール材ペースト層を乾燥、固化させてシール材層１４とし、その後、例えば、ダイヤモンドカッター等を用いて、その外周部を図１に示したような形状に切削することで、セラミックブロック１５を作製する。【００８７】そして、セラミックブロック１５の外周に上記シール材ペーストを用いてシール材層１３を形成することで、多孔質セラミック部材がシール材層を介して複数個結束されて構成されたハニカム構造体を製造することができる。【００８８】このようにして製造したハニカム構造体はいずれも柱状であり、その構造は、図１や図２に示した通りである。【００８９】本発明のハニカム構造体の用途は特に限定されないが、車両の排気ガス浄化装置に用いることが望ましい。
図７は、本発明のハニカム構造体が設置された車両の排気ガス浄化装置の一例を模式的に示した断面図である。【００９０】図７に示したように、排気ガス浄化装置８００は、主に、本発明のハニカム構造体８０、ハニカム構造体８０の外方を覆うケーシング８３０、ハニカム構造体８０とケーシング８３０との間に配置された保持シール材８２０、及び、ハニカム構造体８０の排気ガス流入側に設けられた加熱手段８１０から構成されており、ケーシング８３０の排気ガスが導入される側の端部には、エンジン等の内燃機関に連結された導入管８４０が接続されており、ケーシング８３０の他端部には、外部に連結された排出管８５０が接続されている。なお、図７中、矢印は排気ガスの流れを示している。
また、図７において、ハニカム構造体８０は、図１に示したハニカム構造体１０であってもよく、図３に示したハニカム構造体３０であってもよい。【００９１】このような構成からなる排気ガス浄化装置８００では、エンジン等の内燃機関から排出された排気ガスは、導入管８４０を通ってケーシング８３０内に導入され、ハニカム構造体８０の貫通孔から壁部（隔壁）を通過してこの壁部（隔壁）でパティキュレートが捕集されて浄化された後、排出管８５０を通って外部へ排出されることとなる。【００９２】そして、ハニカム構造体８０の壁部（隔壁）に大量のパティキュレートが堆積し、圧力損失が高くなると、ハニカム構造体８０の再生処理が行われる。
上記再生処理では、加熱手段８１０を用いて加熱されたガスをハニカム構造体８０の貫通孔の内部へ流入させることで、ハニカム構造体８０を加熱し、壁部（隔壁）に堆積したパティキュレートを燃焼除去させるのである。
本発明では、上記方法のほか、ポストインジェクション方式を用いてパティキュレートを燃焼除去してもよい。【００９３】また、本発明のハニカム構造体の気孔中には、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等を浄化することができる触媒が担持されていてもよい。
このような触媒が担持されていることで、本発明のハニカム構造体は、排気ガス中のパティキュレートを捕集するハニカム構造体として機能するとともに、排気ガスに含有される上記ＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等を浄化するための触媒コンバータとして機能する。
また、場合によっては、パティキュレートの燃焼温度を低下させることができる。【００９４】上記触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属を挙げることができる。この貴金属からなる触媒は、所謂、三元触媒であり、このような三元触媒が担持された本発明のハニカム構造体は、従来公知の触媒コンバータと同様に機能するものである。従って、ここでは、本発明のハニカム構造体が触媒コンバータとしても機能する場合の詳しい説明を省略する。
但し、本発明のハニカム構造体に担持させることができる触媒は、上記貴金属に限定されることはなく、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等を浄化することができる触媒であれば、任意のものを担持させることができる。
【実施例】
【００９５】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【実施例１】（１）平均粒径１１μｍのα型炭化珪素粉末６０重量％と、平均粒径０．５μｍのβ型炭化珪素粉末４０重量％とを湿式混合し、得られた混合物１００重量部に対して、有機バインダー（メチルセルロース）を５重量部、水を１０重量部加えて混練して混合組成物を得た。次に、上記混合組成物に可塑剤と潤滑剤とを少量加えてさらに混練した後、貫通孔に該当する部分の面粗度Ｒａが１０μｍの金型を用いて押出成形を行い、図４（ａ）〜（ｄ）に示した断面形状と略同様で、開口比率を、２．５４となるように生成形体を作製した。【００９６】次に、マイクロ波乾燥機等を用いて上記生成形体を乾燥させ、セラミック乾燥体とした後、上記生成形体と同様の組成のペーストを所定の貫通孔に充填した後、再び乾燥機を用いて乾燥させた後、４００℃で脱脂し、常圧のアルゴン雰囲気下２２００℃、３時間で焼成を行うことにより、気孔率が４２％、平均気孔径が９μｍ、その大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍで、貫通孔の数が２３．３個／ｃｍ２、実質的に全ての隔壁２３の厚さが０．４１ｍｍの炭化珪素焼結体であり、大容積貫通孔と小容積貫通孔とを備えた多孔質セラミック部材２０を製造した。
なお、得られた多孔質セラミック部材２０の一方の端面においては、大容積貫通孔２１ａのみを封止材により封止し、他方の端面においては、小容積貫通孔２１ｂのみを封止材により封止した。【００９７】（２）繊維長０．２ｍｍのアルミナファイバー３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化珪素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を含む耐熱性のシール材ペーストを用いて、上記多孔質炭化珪素部材を多数結束させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、円柱形状のセラミックブロックを作製した。
このとき、上記多孔質セラミック部材を結束するシール材層の厚さが１．０ｍｍとなるように調整した。【００９８】次に、無機繊維としてアルミナシリケートからなるセラミックファイバー（ショット含有率：３％、繊維長：０．１〜１００ｍｍ）２３．３重量％、無機粒子として平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、無機バインダーとしてシリカゾル（ゾル中のＳｉＯ２の含有率：３０重量％）７重量％、有機バインダーとしてカルボキシメチルセルロース０．５重量％及び水３９重量％を混合、混練してシール材ペーストを調製した。【００９９】次に、上記シール材ペーストを用いて、上記セラミックブロックの外周部に厚さ０．２ｍｍのシール材ペースト層を形成した。そして、このシール材ペースト層を１２０℃で乾燥して、直径が１４４ｍｍの円柱形状のハニカム構造体を製造した。
得られたハニカム構造体の貫通孔を構成する壁面の面粗度、ハニカム構造体の気孔率を表１に示す。【０１００】（実施例２〜６、及び、実施例１１〜１３）
（１）の工程において、大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面形状を表１に示す形状とし、壁厚を表１に示す値となるように設定したほかは、実施例１と同様にして多孔質セラミック部材を製造し、続いて、ハニカム構造体を製造した。得られたハニカム構造体の壁厚、貫通孔壁面の面粗度Ｒｙ、貫通孔の密度、気孔率を表１に示す。
【実施例７】
【０１０１】（１）の工程において、大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面形状を表１に示す形状とするとともに、焼成条件を２０００℃、３時間としたほかは、実施例１と同様にして、多孔質セラミック部材を製造し、続いて、ハニカム構造体を製造した。
得られたハニカム構造体の壁厚、貫通孔壁面の面粗度Ｒｙ、貫通孔の密度、気孔率を表１に示す。
【実施例８】
【０１０２】（１）の工程において、大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面形状を表１に示す形状とするとともに、焼成条件を２２００℃、１時間としたほかは、実施例１と同様にして、多孔質セラミック部材を製造し、続いて、ハニカム構造体を製造した。
得られたハニカム構造体の壁厚、貫通孔壁面の面粗度Ｒｙ、貫通孔の密度、気孔率を表１に示す。
【実施例９】
【０１０３】（１）の工程において、大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面形状を表１に示す形状とするとともに、平均粒径５０μｍのα型炭化珪素粉末８０重量％と、平均粒径０．５μｍのβ型炭化珪素粉末２０重量％とからなる混合物１００重量部、有機バインダー（メチルセルロース）１５重量部、及び、水２０重量部を用いて混合組成物を得、焼成条件を２３００℃、３時間としたほかは、実施例１と同様にして多孔質セラミック部材を製造し、続いて、ハニカム構造体を製造した。
得られたハニカム構造体の壁厚、貫通孔壁面の面粗度Ｒｙ、貫通孔の密度、気孔率を表１に示す。
【実施例１０】
【０１０４】（１）の工程において、大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面形状を表１に示す形状とするとともに、平均粒径５０μｍのα型炭化珪素粉末８０重量％と、平均粒径０．５μｍのβ型炭化珪素粉末２０重量％とからなる混合物１００重量部、有機バインダー（メチルセルロース）１５重量部、及び、水２０重量部を用いて混合組成物を得、焼成条件を２３００℃、６時間としたほかは、実施例１と同様にして多孔質セラミック部材を製造し、続いて、ハニカム構造体を製造した。
得られたハニカム構造体の壁厚、貫通孔壁面の面粗度Ｒｙ、貫通孔の密度、気孔率を表１に示す。【０１０５】（比較例１）
（１）の工程において、大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面形状を表１に示す形状とし、壁厚を表１に示す値となるように設定したほかは、実施例１と同様にして多孔質セラミック部材を製造し、続いて、ハニカム構造体を製造した。得られたハニカム構造体の壁厚、貫通孔壁面の面粗度Ｒｙ、貫通孔の密度、気孔率を表１に示す。
なお、比較例１に係るハニカム構造体は、図８に示すハニカム構造体４００であり、壁部４０２を隔てて形成された貫通孔４０１の断面積は、端部を除いて、全て同じ値となっている。【０１０６】（比較例２）
（１）の工程において、大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面形状を表１に示す形状とするとともに、平均粒径１１μｍのα型炭化珪素粉末６０重量％と、平均粒径０．５μｍのβ型炭化珪素粉末４０重量％とからなる混合物１００重量部、有機バインダー（メチルセルロース）５重量部、及び、水２０重量部を用いて混合組成物を得、焼成条件を１８００℃、３時間としたほかは、実施例１と同様にして、多孔質セラミック部材を製造し、続いて、ハニカム構造体を製造した。
得られたハニカム構造体の壁厚、貫通孔壁面の面粗度Ｒｙ、貫通孔の密度、気孔率を表１に示す。【０１０７】（比較例３）
（１）の工程において、大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面形状を表１に示す形状とするとともに、平均粒径５０μｍのα型炭化珪素粉末８０重量％と、平均粒径０．５μｍのβ型炭化珪素粉末２０重量％とからなる混合物１００重量部、有機バインダー（メチルセルロース）１５重量部、及び、水２０重量部を用いて混合組成物を得、焼成条件を２３００℃、１２時間としたほかは、実施例１と同様にして多孔質セラミック部材を製造し、続いて、ハニカム構造体を製造した。
得られたハニカム構造体の壁厚、貫通孔壁面の面粗度Ｒｙ、貫通孔の密度、気孔率を表１に示す。【０１０８】（比較例４）
（１）の工程において、大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面形状を表１に示す形状とするとともに、平均粒径５０μｍのα型炭化珪素粉末８０重量％と、平均粒径０．５μｍのβ型炭化珪素粉末２０重量％とからなる混合物１００重量部、有機バインダー（メチルセルロース）１５重量部、及び、水２０重量部を用いて混合組成物を得、焼成条件を２３００℃、２４時間としたほかは、実施例１と同様にして多孔質セラミック部材を製造し、続いて、ハニカム構造体を製造した。
得られたハニカム構造体の壁厚、貫通孔壁面の面粗度Ｒｙ、貫通孔の密度、気孔率を表１に示す。【０１０９】（参考例１）
（１）の工程において、大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面形状を図９に示す形状としたほかは、実施例１と同様にして多孔質セラミック部材を製造し、続いて、ハニカム構造体を製造した。得られたハニカム構造体の壁厚、貫通孔壁面の面粗度Ｒｙ、貫通孔の密度、気孔率を表１に示す。
なお、参考例１に係るハニカム構造体は、図９に示すハニカム構造体２００であり、貫通孔は、その断面が六角形の大容積貫通孔２０１と三角形の小容積貫通孔２０２とからなり、小容積貫通孔２０２の数が大容積貫通孔２０１の約２倍となっている。【０１１０】（参考例２、３）
（１）の工程において、大容積貫通孔及び小容積貫通孔の断面形状を表１に示す形状とし、壁厚を表１に示す値となるように設定したほかは、実施例１と同様にして多孔質セラミック部材を製造し、続いて、ハニカム構造体を製造した。得られたハニカム構造体の壁厚、貫通孔壁面の面粗度Ｒｙ、貫通孔の密度、気孔率を表１に示す。【０１１１】（評価方法）
（１）貫通孔壁面の面粗度の測定
各実施例、比較例及び参考例に係るハニカム構造体を、貫通孔が露出するように貫通孔に平行に切断し、表面粗さ測定機（東京精密社製  サーフコム  ９２０Ａ）を用いて貫通孔表面の粗度を測定し、その結果からＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に基づく表面粗さＲｙを決定した。その結果を表１に示す。
（２）圧力損失変化
図７に示したように、各実施例、比較例及び参考例に係るハニカム構造体をエンジンの排気通路に配設して排気ガス浄化装置とし、上記エンジンを回転数３０００ｍｉｎ−１、トルク５０Ｎｍで所定の時間運転し、パティキュレート捕集量を測定するとともに、圧力損失を測定した。そのときの初期圧力損失の値及びパティキュレート６（ｇ／Ｌ）捕集時の圧力損失を表１に示す。【０１１２】（３）アッシュ重量と圧力損失との関係
図７に示したように、各実施例、比較例及び参考例に係るハニカム構造体をエンジンの排気通路に配設して排気ガス浄化装置とし、上記エンジンを回転数３０００ｍｉｎ−１、トルク５０Ｎｍで所定の時間運転し、その後に再生処理を繰り返す実験を行い、ハニカム構造体を構成する貫通孔に充填されたアッシュ重量を測定するとともに、ハニカム構造体の圧力損失を測定した。アッシュ１５０ｇ堆積時の圧力損失の値を表１に示す。
図１０は、貫通孔密度と圧力損失との関係を示したグラフであり、図１１は、貫通孔壁面の面粗度と圧力損失との関係を示すグラフである。【０１１３】（４）気孔率の測定
アルキメデス法により気孔率を測定した。その結果を表１に示す。【０１１４】
2004111398.tif 000003
2004111398.tif 000004
【０１１５】表１及び図１０、１１に示した結果より明らかなように、実施例に係るハニカム構造体は、比較例に係るハニカム構造体に比べて、初期の圧力損失に有意差はないが、貫通孔の密度が本発明の範囲外の場合、及び、貫通孔を構成する壁面の面粗度が本発明の範囲外では、パティキュレート６（ｇ／Ｌ）捕集時の圧力損失、及び、アッシュを１５０ｇ堆積した際の圧力損失の増大量が小さい。このように本発明では、パティキュレート捕集時の圧力損失を低く保つことができるとともに、アッシュの堆積に起因する圧力損失を長時間に渡って低い状態に保つことができ、大容積貫通孔の容積を有効に利用することが可能となり、エンジンへの負荷を低減することができるとともに、長寿命のハニカム構造体を提供することができる。このため、逆洗浄等のメンテナンス費用を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】［図１］本発明のハニカム構造体の一例を模式的に示した斜視図である。
［図２］（ａ）は、図１に示したハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した多孔質セラミック部材のＡ−Ａ線断面図である。
［図３］（ａ）は、本発明のハニカム構造体の別の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したハニカム構造体のＢ−Ｂ線断面図である。
［図４］（ａ）〜（ｄ）は、本発明のハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材の長さ方向に垂直な断面を模式的に示した断面図である。
［図５］（ａ）〜（ｆ）は、本発明のハニカム構造体の一例を模式的に示した縦断面図である。
［図６］本発明のハニカム構造体の他の一例を模式的に示した縦断面図である。
［図７］本発明のハニカム構造体を用いた排気ガス浄化装置の一例を模式的に示した断面図である。
［図８］従来のハニカム構造体の一例を模式的に示した断面図である。
［図９］ハニカム構造体の一例を模式的に示した断面図である。
［図１０］実施例、比較例及び参考例に係るハニカム構造体の貫通孔密度と圧力損失との関係を示したグラフである。
［図１１］実施例、比較例及び参考例に係るハニカム構造体の貫通孔壁面の面粗度と圧力損失との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１７】１０、３０  ハニカム構造体
１３、１４  シール材層
１５  セラミックブロック
２０、４０、５０、７０  多孔質セラミック部材
２１ａ、３１ａ、４１ａ、５１ａ、７１ａ  大容積貫通孔
２１ｂ、３１ｂ、４１ｂ、５１ｂ、７１ｂ  小容積貫通孔
２２  封止材
２３、４３、５３、７３  隔壁
３３  壁部
１６０、１７０、１８０、２６０、２７０、２８０  多孔質セラミック部材
１６１ａ、１７１ａ、１８１ａ、２６１ａ、２７１ａ、２８１ａ  大容積貫通孔
１６１ｂ、１７１ｂ、１８１ｂ、２６１ｂ、２７１ｂ、２８１ｂ  小容積貫通孔
１６３、１７３、１８３、２６３、２７３、２８３  壁部
６０  多孔質セラミック部材
６１ａ  大容積貫通孔
６１ｂ  小容積貫通孔
６２ａ、６２ｂ  壁部
【図１】
2004111398.tif 000005
【図２】
2004111398.tif 000006
【図３】
2004111398.tif 000007
【図４】
2004111398.tif 000008
【図５】
2004111398.tif 000009
【図６】
2004111398.tif 000010
【図７】
2004111398.tif 000011
【図８】
2004111398.tif 000012
【図９】
2004111398.tif 000013
【図１０】
2004111398.tif 000014
【図１１】
2004111398.tif 000015
【国際調査報告】
2004111398.tif 000016
2004111398.tif 000017
2004111398.tif 000018
2004111398.tif 000019