(57)【要約】【課題】複数のハニカムセグメント体を接合部によって接合したハニカムフィルタにおいて接合部におけるクラックの発生を抑制させる。【解決手段】スペーサ部８におけるハニカムセグメント体１に対向する２面がハニカムセグメント体１と接触している。そして、ハニカムセグメント体１の熱膨張係数αｈと接合部２の熱膨張係数αｓとスペーサ部８の熱膨張係数αｓｐとが、αｓｐ＞αｈ＞αｓを満たすか、もしくは、αｓｐ＜αｈ＜αｓを満たす。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム構造を有する複数のハニカムセグメント体が接合部によって接合されてなるハニカムフィルタであって、
ハニカムセグメント体の間に配置されたスペーサ部を備え、
上記スペーサ部における上記ハニカムセグメント体に対向する２面が上記ハニカムセグメント体と接触しており、
上記ハニカムセグメント体の熱膨張係数αｈと上記接合部の熱膨張係数αｓと上記スペーサ部の熱膨張係数αｓｐとが、αｓｐ＞αｈ＞αｓを満たすか、もしくは、αｓｐ＜αｈ＜αｓを満たすことを特徴とするハニカムフィルタ。
【請求項２】
ハニカム構造を有する複数のハニカムセグメント体が接合部によって接合されてなるハニカムフィルタであって、
ハニカムセグメント体の間に配置されたスペーサ部を備え、
上記スペーサ部における上記ハニカムセグメント体に対向する２面の少なくとも一方の面と上記ハニカムセグメント体とが上記接合部と同じ材料の接合層を介して接着されており、
上記ハニカムセグメント体の熱膨張係数αｈと上記接合部の熱膨張係数αｓと上記スペーサ部の熱膨張係数αｓｐとが、αｈ＞αｓかつαｓｐ＞αｓを満たすか、もしくは、αｈ＜αｓかつαｓｐ＜αｓを満たすことを特徴とするハニカムフィルタ。
【請求項３】
｜αｈ−αｓ｜が１．５×１０−６／℃以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のハニカムフィルタ。
【請求項４】
スペーサ部の熱伝導率Ｗｓｐと接合部の熱伝導率ＷｓとがＷｓｐ＞Ｗｓの関係を満たすことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のハニカムフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディーゼルエンジンなどに適用されるハニカムフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出される排ガスには、環境に悪影響を及ぼす粒子状物質（ＰＭ、Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）が含まれているため、排ガスの排出規制が日米欧において段階的に強化されている。かかる規制に適合させるため、この粒子状物質を排ガスから除去するためのハニカム構造を有するウォールフロータイプのハニカムフィルタが用いられている。
【０００３】
ウォールフロータイプのハニカムフィルタは多孔性の隔壁を備えている。このハニカムフィルタは、ディーゼルエンジンの排気通路に配置され、排ガスが通過する際に、排ガス中の粒子状物質がこの多孔性の隔壁に捕集される。これによって、排ガスから粒子状物質が除去される。
【０００４】
このようなハニカムフィルタとしては、複数のハニカムセグメント体を接合部によって接合する技術が知られている。これにより大型化に対応することができる。ただし、このような接合部を用いたセラミックフィルタでは、温度上昇および降下の繰り返しによる熱応力によって、接合部にクラックが発生する可能性がある。そこで、特許文献１には、接合部の厚みが不均一であることに起因してクラックが発生することに着目し、接合部の厚みを均一にするために、ハニカムセグメント体間に間隔保持材（スペーサ部）を挟持させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０２６２７号（２００２年４月９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術でも接合部におけるクラックの発生を十分に防止することができない。本発明は、この問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のハニカムセグメント体を接合部によって接合したハニカムフィルタにおいて接合部におけるクラックの発生を抑制させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記の課題を解決するために、ハニカムフィルタにおいてクラックが発生する原因を調べたところ、接合部の材料（接合材）を塗布して加熱接合した後冷却すると、各構成部材の熱膨張係数の差に起因する残留応力が発生し、その状態で加熱冷却を繰り返すとクラックが発生することに気づいた。そして、本発明者らは、鋭意研究の末、この原因によるクラックの発生を抑制する技術思想を具現化する数値範囲を見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、ハニカム構造を有する複数のハニカムセグメント体が接合部によって接合されてなるハニカムフィルタであって、ハニカムセグメント体の間に配置されたスペーサ部を備え、上記スペーサ部における上記ハニカムセグメント体に対向する２面が上記ハニカムセグメント体と接触しており、上記ハニカムセグメント体の熱膨張係数αｈと上記接合部の熱膨張係数αｓと上記スペーサ部の熱膨張係数αｓｐとが、αｓｐ＞αｈ
＞αｓを満たすか、もしくは、αｓｐ＜αｈ＜αｓを満たすことを特徴としている。
【０００９】
αｈ＞αｓのとき、冷却過程では、ハニカムセグメント体の方が接合部よりも熱膨張係数が大きいために収縮量も大きくなる。そのため、接合部には、ハニカムセグメント体における接合部と接する外周面に沿った方向（以下、面方向）に圧縮応力が発生する。ここで、αｓｐ＞αｓであれば、スペーサ部は、ハニカムセグメント体と接合層を介することなく接触しているので、ハニカムセグメント体からの応力の影響が小さく、ハニカムセグメント体よりも収縮量が大きくなる。これにより、スペーサ部は、隣接する接合部からの応力を吸収することができる。その結果、接合部においてハニカムセグメント体から加えられた圧縮応力が緩和され、クラックの発生を抑制することができる。
【００１０】
一方、αｈ＜αｓのとき、冷却過程では、ハニカムセグメント体の方が接合部よりも熱膨張係数が小さいために収縮量も小さくなる。そのため、接合部には面方向に引っ張り応力が発生する。ここで、αｓｐ＜αｓであれば、スペーサ部は、ハニカムセグメント体と接合層を介することなく接触しているので、ハニカムセグメント体からの応力の影響が小さく、ハニカムセグメント体よりも収縮量が小さくなる。これにより、スペーサ部は、隣接する接合部に対して応力を加えることとなる。その結果、接合部においてハニカムセグメント体から加えられた引っ張り応力が緩和され、クラックの発生を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明は、ハニカム構造を有する複数のハニカムセグメント体が接合部によって接合されてなるハニカムフィルタであって、ハニカムセグメント体の間に配置されたスペーサ部を備え、上記スペーサ部における上記ハニカムセグメント体に対向する２面の少なくとも一方の面と上記ハニカムセグメント体とが上記接合部と同じ材料の接合層を介して接着されており、上記ハニカムセグメント体の熱膨張係数αｈと上記接合部の熱膨張係数αｓと上記スペーサ部の熱膨張係数αｓｐとが、αｈ＞αｓかつαｓｐ＞αｓを満たすか、もしくは、αｈ＜αｓかつαｓｐ＜αｓを満たすことを特徴としている。
【００１２】
αｈ＞αｓのとき、冷却過程では、接合部にはハニカムセグメント体から面方向に圧縮応力が発生する。ここで、αｓｐ＞αｓであれば、接合部および接合層に囲まれたスペーサ部の方が当該接合部および接合層よりも収縮量が大きくなる。これにより、接合部がハニカムセグメント体から受ける圧縮応力が、スペーサ部と接合部および接合層との収縮量の差により緩和される。この結果、接合部におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００１３】
一方、αｈ＜αｓのとき、冷却過程では、接合部にはハニカムセグメント体から面方向に引っ張り応力が発生する。ここで、αｓｐ＜αｓであれば、接合部および接合層に囲まれたスペーサ部の方が当該接合部および接合層よりも収縮量が小さくなる。これにより、接合部は、ハニカムセグメント体から受けた引っ張り応力を緩和するような応力をスペーサ部から受けることになる。この結果、接合部におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００１４】
さらに、本発明において、｜αｈ−αｓ｜が１．５×１０−６／℃以下であることが好ましい。
【００１５】
これにより、接合部がハニカムセグメント体から受ける応力を低くすることができる。
【００１６】
さらに、本発明において、スペーサ部の熱伝導率Ｗｓｐと接合部の熱伝導率ＷｓとがＷｓｐ＞Ｗｓの関係を満たすことが好ましい。
【００１７】
これにより、加熱冷却時においてハニカムセグメント体間に温度差があるとき、スペーサ部を介してハニカムセグメント体間で熱が伝達されハニカムフィルタ全体としての熱の均温性が向上でき、クラックの発生を抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、複数のハニカムセグメント体を接合部によって接合したハニカムフィルタにおいて接合部におけるクラックの発生を抑制させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態におけるハニカムフィルタの例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１に示すハニカムフィルタに用いるハニカムセグメント体を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すハニカムセグメント体の断面図である。
【図３】スペーサ部を含み延伸方向に平行な面で切ったときの断面図を示す。
【図４】図３のＡーＡ’線からみたときのハニカムセグメント体の外周面を示す図である。
【図５】スペーサ接着工程および接合工程の第１の方法を示す図である。
【図６】スペーサ接着工程および接合工程の第２の方法を示す図である。
【図７】スペーサ部とハニカムセグメント体とのＡタイプの接着を示す図である。
【図８】スペーサ部とハニカムセグメント体とのＢタイプの接着を示す図である。
【図９】ハニカムフィルタを作製する際の旋盤加工面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態について、以下に詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更して実施し得るものである。
【００２１】
＜ハニカムフィルタ＞
本実施形態のハニカムフィルタの構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態におけるハニカムフィルタの一例を示す斜視図である。
【００２２】
ハニカムフィルタ１０は、図１に示すように、ガスの通路となる一方向（以下、延伸方向という）に延伸したセルを有する複数のハニカムセグメント体１と、ハニカムセグメント体１同士を接合する接合部２と、接合部２の厚みを均一にするためのスペーサ部（図１では図示せず）とを備えている。なお、ハニカムフィルタ１０は、外周を被覆する被覆部４を備えていてもよい。
【００２３】
延伸方向に垂直なハニカムフィルタ１０の断面形状は、図１に示す円形に限定されず、例えば、楕円形、正方形、長方形または多角形であってもよい。ハニカムフィルタ１０の断面の大きさはエンジンの排気量によってその最適値が決定される。
【００２４】
ハニカムフィルタ１０は、エンジンの排気通路に設置され、排ガス中の粒子状物質を捕集する。また、捕集された粒子状物質による目詰まりを防止するためにハニカムフィルタ１０を加熱して、粒子状物質を除去する再生加熱処理が行われる。
【００２５】
＜ハニカムセグメント体＞
ハニカムセグメント体１の構成について、図２を参照しながら説明する。図２の（ａ）は、図１に示すハニカムフィルタ１０を構成するハニカムセグメント体１を示す斜視図である。図２の（ｂ）は、図２の（ａ）に示すハニカムセグメント体１において、延伸方向に沿う面で切断したときの断面図である。
【００２６】
ハニカムセグメント体１は、四角柱であり、延伸方向が長手方向となっている。以下では、ハニカムセグメント体１の延伸方向に沿った４つの面を外周面といい、残りの２面を端面という。
【００２７】
図２の（ａ）に示すように、ハニカムセグメント体１は、例えば、延伸方向に沿って形成された複数のセル５、セル５の壁部６、および封孔部７を備えている。セル５は、ハニカムセグメント体１の２つの端面を連通しており、排ガスの流路として機能する。壁部６は、排ガスを通過させる細孔（図示しない）が設けられており、排ガス中の粒子状物質を捕集するためのフィルタとして機能する。封孔部７は、セル５の封鎖として用いられる従来公知のものである。
【００２８】
ハニカムセグメント体１では、複数のセル５が壁部６を隔てて延伸方向に並設され、セル５のいずれか一方の端面が封孔部７によって封鎖される。そして、セル５の一方から他方に向けて（図２の（ｂ）における矢印の方向）排ガスを流し、かつ壁部６の細孔を通して隣接するセル５に排ガスを流す（図２（ｂ）における矢印を参照）ように構成されている。
【００２９】
より具体的には、複数のセル５は、排ガスの流れる方向に沿って規則的に並設されている。セル５は、壁部６によって仕切られることによって形成されている。セル５は、上流側（エンジン側）の端面または下流側（排気口側）の端面のいずれかの端面において封孔部７によって封鎖されており、隣り合うセル同士において封鎖された端面が異なっている。すなわち、あるセルの一方（例えば、エンジン側）の端面が開口し、他方（例えば、排気口側）の端面が封鎖されている場合、このセルと隣接するセルは、対応する一方（例えば、エンジン側）の端面が封鎖され、対応する他方（例えば、排気口側）の端面が開口している。このため、各端面において、封鎖されているセルは、図２の（ａ）に示すように市松模様を形成する。
【００３０】
上記のような構成により、図２の（ｂ）にて矢印で示すように、エンジンからの排ガスは、エンジン側の端面が開口しているセル（流入セル）に流入する。流入セルの排気口側の端面は封鎖されているので、流入セル内に流入した排ガスは、流入セルから排出されることができず、壁部６の細孔を通り流入セルに隣接したセル（流出セル）に拡散する。この流出セルでは、エンジン側の端面が封鎖されているが、排気口側の端面は開口している。このため、流出セル内に拡散した排ガスは、流出セルから排気口へ流出する。ここで、排ガスがハニカムセグメント体１を通過する際に、壁部６を通過し、このとき排ガス中の粒子状物質がこの壁部６に捕集される。このようなメカニズムによって、排ガスを浄化することができる。
【００３１】
このようなハニカムセグメント体１において、セル５の断面形状は、略正方形であることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、他の形状であってもよい。壁部６の厚みは、例えば、０．２〜０．４ｍｍである。単位面積中のセル数も特に限定されるものではないが、例えば、２００〜３００ｃｐｓｉである。
【００３２】
ハニカムセグメント体１は、ハニカムセグメント体１を構成する主要構成材と、従来公知の焼結助剤、従来公知の各種バインダー等を含んでいる組成物を焼結、または反応焼結等をすることによって形成されたものである。
【００３３】
ハニカムセグメント体１の主要構成材としては、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素および窒化チタン等の窒化物セラミック、コージェライト、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカやムライト、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタルおよび炭化タングステン等の炭化物セラミック
、などを挙げることができる。強度、耐熱性の観点から、窒化ケイ素が好ましい。なお、窒化ケイ素のケイ素と窒素の一部をそれぞれアルミニウムと酸素で置換したサイアロンも窒化ケイ素質に含まれる。
【００３４】
主要構成材が窒化ケイ素であるハニカムセグメント体１は、窒化ケイ素質のハニカムセグメント体であるといえる。本明細書において、「主要構成材」とは、ハニカムセグメント体中に、５０重量％以上、より好ましくは８０重量％以上含まれている材料を意味する。
【００３５】
ハニカムセグメント体１は、気孔率が４０〜７０％であることが好ましく、５５〜６５％であることがより好ましい。気孔率が４０％以上であることにより、圧力損失が大きくなり過ぎないためフィルタとして好適である。また、気孔率が７０％以下であることにより、十分な強度を維持できるため好ましい。なお、本明細書において、気孔率は、アルキメデス法によって測定された数値である。
【００３６】
ハニカムセグメント体１の大きさは、従来公知の大きさであり、例えば、２０〜１００ｍｍ（縦）×２０〜１００ｍｍ（横）×５０〜５００ｍｍ（高さ）であり、２５〜７０ｍｍ（縦）×２５〜７０ｍｍ（横）×１００〜３５０ｍｍ（高さ）であることが好ましく、３０〜６０ｍｍ（縦）×３０〜６０ｍｍ（横）×１００〜３５０ｍｍ（高さ）であることがより好ましい。なお、本明細書において、「縦の長さ」はハニカムセグメント体１の長手方向の長さが意図される（図２の（ａ）にて「ｘ」で示す。）。「横」は、長手方向に垂直な方向の長さが意図される（図２の（ａ）にて「ｙ」で示す。）。「高さ」は、長手方向と長手方向に垂直な方向とによって形成された面に垂直な方向の長さが意図される（図２の（ａ）にて「ｚ」で示す。）。
【００３７】
また、ハニカムセグメント体１の外周面には、端面間に亘って延伸方向に平行な突条が複数列形成されていてもよい。もしくは、外周面に突起部が複数形成されていてもよい。突条や突起の高さは０．２ｍｍ以上であってもよい。このような突条や突起は、ハニカムセグメント体１と一体に成形される。
【００３８】
＜接合部＞
接合部２は、接合部２を構成する骨材と必要に応じてその他の材料とを含んでいる接合材を硬化することによって形成されたものである。より具体的には、ハニカムセグメント体１の外周面に塗布された接合材の層を硬化したものである。このような接合材は、例えば、接合部２を構成する骨材の１つ以上と必要に応じてその他の材料とを混合し、ミキサーにて、所定時間の混練を行うことによって製造することができる。
【００３９】
接合部２を構成する接合材としては、例えば、コージェライト、チタン酸アルミニウム、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、フォルステライト、ジルコニア（ＺｒＯ２）および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などのセラミックを挙げることができる。
【００４０】
その他の材料としては、例えば、セラミック繊維、無機バインダー、有機バインダー、および水が挙げられる。
【００４１】
無機バインダーには、例えば、コロイダルシリカおよびコロイダルアルミナの少なくとも一種を用いることができる。コロイダルシリカ（例えば、日産化学社製、商品名：「スノーテックス３０」）とは、ＳｉＯ２がコロイド状になったものであり、水７０％およびシリカ３０％の比率を有している。コロイダルアルミナとは、Ａｌ２Ｏ３がコロイド状になったものであり、水７０％およびアルミナ３０％の比率を有している。有機バインダーには、例えば、例えば、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、およびポリビニルアルコールの少なくとも一種を用いることができる。
【００４２】
なお、セラミック繊維は、強度の向上に寄与する。
【００４３】
接合部２の厚みは、従来公知の厚みであり、例えば、０．５〜１０ｍｍであり、１〜５ｍｍであることが好ましく、１〜３ｍｍであることが好ましい。本明細書において、「接合部の厚み」は、この接合部が接合する２つのハニカムセグメント体１間の接合部２の長さを意味する。
【００４４】
＜スペーサ部＞
図３は、スペーサ部を含み、延伸方向に平行な面で切ったときの断面図を示す。また、図４は、図３においてＡーＡ’線のＡーＡ’線からみたときのハニカムセグメント体の外周面上を示す図である。図３に示されるように、スペーサ部８は、接合部２の厚みを均一にするために、ハニカムセグメント体１間の一部の領域に挟み込まれるものである。また、図３および図４に示されるように、スペーサ部８は、ハニカムセグメント体１の外周面に対向する２つの平行な面（上面および下面）と、当該上面および下面に直交し、接合部２と接する側面とを外面とする形状を有している。
【００４５】
また、スペーサ部８は、角柱状であるハニカムセグメント体１の外周面の４隅付近に配置され、その側面が全て同一かほぼ同一の高さを有する。そして、ハニカムセグメント体１間にスペーサ部８の高さだけの間隔に接合部２が満たされる。すなわち、ハニカムセグメント体１間においてスペーサ部８が存在しない領域に接合部２が存在する。これにより、接合部２の厚みがスペーサ部８の高さに従い均一となる。
【００４６】
スペーサ部８の上面および下面に平行な断面の形状は特に限定されるものではない。ただし、当該断面の形状が角形（三角、四角、六角など）であれば、角に起因して接合部２にクラックが発生しやすいことが考えられる。そのため、断面の形状は、円形や楕円形であることが好ましい。これにより、接合部２のクラックの発生をより一層防止できる。なお、スペーサ部８の断面のサイズは、例えば、５〜１５ｍｍである。
【００４７】
また、スペーサ部８の材料としては、例えば、コージェライト、酸化チタン、アルミナ、β-スポジュメン、チタン酸アルミニウムなどを用いることができる。
【００４８】
＜ハニカムフィルタの製造方法＞
本実施形態のハニカムフィルタ１０は、一例として次のようにして製造することができる。
【００４９】
上述したハニカムセグメント体１を構成する骨材の１種以上と必要に応じてその他の材料とを混合して、可塑性の坏土（ハニカムセグメント用の組成物）を作製する（ハニカムセグメント用の組成物の作製工程）。この坏土を上述したハニカム構造の形状となるように押出成形する（成形工程）。成形したハニカムセグメントを乾燥し（乾燥工程）、封孔部７によってセルを封鎖する（封孔工程）。次いで、ハニカムセグメントを焼結する（焼結工程）。
【００５０】
このようにして、ハニカムセグメント体１を作製した後、ハニカムセグメント体１の外周面に、スペーサ部８を接着する（スペーサ接着工程）。その後、接合部２用の材料（接合材）を塗布し、所定の立体形状（ハニカム構造体の全体構造）となるように複数のハニカムセグメント体１を組み付け、この組み付けた状態で加熱乾燥する。この加熱乾燥によって、接合材が硬化して接合部２を形成し、ハニカムセグメント体１同士を接合させる（
接合工程）。
【００５１】
このようにして、複数のハニカムセグメント体１が接合部２によって一体的に接合されたセラミックブロックが作製される。その後、このセラミックブロックを図１に示す形状に研削加工し、外周面を外塗り材４によって被覆し、加熱乾燥する（加工工程）。このようにして、図１に示すハニカムフィルタ１０を製造する。
【００５２】
封孔工程は、封鎖をしないセルをマスキングした状態で、ハニカムセグメント体１の端面をスラリー状の封孔材に浸漬して、開口しているセルに封孔材を充填することによって封孔部７を形成することができる。なお、封孔材の充填は、焼結工程前に行っても、焼結工程後に行ってもよい。
【００５３】
＜スペーサ接着工程および接合工程の概要＞
次に、スペーサ接着工程および接合工程の概要について説明する。スペーサ接着工程および接合工程については特に限定されるものではなく、例えば以下の第１の方法または第２の方法を用いればよい。
【００５４】
なお、ここでは、第１ハニカムセグメント体の外周面Ａと第２ハニカムセグメント体の外周面Ｂとを接合する場合について説明する。
【００５５】
（１）第１の方法
図５を参照しながら第１の方法について説明する。第１の方法では、１つの一体物により構成されるスペーサ部８を用いる。まず、図５の（ａ）および（ｂ）に示されるように、スペーサ部８における第１ハニカムセグメント体１ａの外周面Ａと対向する面である下面を当該外周面Ａの所定箇所（例えば、図４に示される４箇所）に接着させる（スペーサ接着工程）。
【００５６】
次に、図５の（ｃ）に示されるように、第１ハニカムセグメント体１ａの外周面Ａにおいて、スペーサ部８が接着された箇所以外の領域に接合部２の材料となる接合材を塗布する（塗布工程）。このとき、スペーサ部８の上面に接合材を薄く塗布してもよいし、スペーサ部８の上面に接合材を塗布しないようにしてもよい。
【００５７】
そして、図５の（ｄ）に示されるように、第２ハニカムセグメント体１ｂの外周面Ｂを外周面Ａに対向させた状態で外周面Ａに近づけ、外周面Ａに接着されたスペーサ部８の上面を外周面Ｂに接触させるとともに、外周面Ａに塗布された接合材も外周面Ｂに接触させる。その後、図５の（ｅ）に示されるように、熱処理を行うことで接合材を硬化させ、接合部２を形成する。
【００５８】
なお、塗布工程においてスペーサ部８の上面に接合材を薄く塗布する場合には、スペーサ部８と第２ハニカムセグメント体１ｂの外周面Ｂとは、接合材を介して接着されることとなる。一方、塗布工程においてスペーサ部８の上面に接合材を塗布しない場合には、スペーサ部８と第２ハニカムセグメント体１ｂの外周面Ｂとは、接合材を介することなく直接接することとなる。
【００５９】
（２）第２の方法
図６を参照しながら第２の方法について説明する。第２の方法では、２つの一体物である第１スペーサ８ａおよび第２スペーサ８ｂにより構成されるスペーサ部８を用いる。まず、図６の（ａ）および（ｂ）に示されるように、第１スペーサ８ａにおける第１ハニカムセグメント体１ａの外周面Ａと対向する面である下面を当該外周面Ａの所定箇所（例えば、図４に示される４箇所）に接着させる（スペーサ接着工程）。一方、図６の（ｃ）お
よび（ｄ）に示されるように、第２スペーサ８ｂにおける第２ハニカムセグメント体の外周面Ｂと対向する面である上面を当該外周面Ｂの所定箇所（例えば、図４に示される４箇所）に接着させる（スペーサ接着工程）。なお、第１スペーサ８ａおよび第２スペーサ８ｂは、第１ハニカムセグメント体１ａと第２ハニカムセグメント体１ｂとを接合する際に、第１スペーサ８ａの上面と第２スペーサ８ｂの下面とが当接するように、外周面Ａおよび外周面Ｂのそれぞれの所定箇所に接着される。
【００６０】
次に、図６の（ｅ）に示されるように、第１ハニカムセグメント体１ａの外周面Ａにおいて、第１スペーサ８ａが接着された箇所以外の領域に接合部２の材料となる接合材を塗布する。このとき、外周面Ａ上にのみ接合材を塗布し、第１スペーサ８ａの上面に接合材が回りこまないようにする。
【００６１】
同様に、図６の（ｆ）に示されるように、第２ハニカムセグメント体１ｂの外周面Ｂにおいて、第２スペーサ８ｂが接着された箇所以外の領域に接合部の材料となる接合材を塗布する。このとき、外周面Ｂ上にのみ接合材を塗布し、第２スペーサ８ｂの下面に接合材が回りこまないようにする。
【００６２】
そして、図６の（ｇ）に示されるように、第２ハニカムセグメント体１ｂの外周面Ｂを外周面Ａに対向させた状態で外周面Ａに近づけ、外周面Ａに接着された第１スペーサ８ａの上面を外周面Ｂに接着された第２スペーサ８ｂの下面に接触させるとともに、外周面Ａに塗布された接合材を外周面Ｂに塗布された接合材に接触させる。その後、図６の（ｈ）に示されるように、熱処理を行うことで接合材を硬化させ、接合部２を形成する。
【００６３】
このようにして第１スペーサ８ａおよび第２スペーサ８ｂでスペーサ部８が形成され、第１スペーサ８ａの下面がスペーサ部８の下面となり、第２スペーサ８ｂの上面がスペーサ部８の上面となる。
【００６４】
＜スペーサ接着工程＞
次に、上記第１の方法および第２の方法におけるスペーサ接着工程について説明する。スペーサ部８とハニカムセグメント体１の側面との接着のタイプとしては、以下のＡタイプおよびＢタイプがある。
【００６５】
（Ａタイプ）
図７はＡタイプの接着を示す図である。図７の（ａ）に示されるように、スペーサ部８におけるハニカムセグメント体１に対向する面に接合部２と同じ材料である接合材を塗布し、当該接合材により、スペーサ部８とハニカムセグメント体１とが接着される。この場合、スペーサ部８とハニカムセグメント体１との間には、接合部２と同じ材料の接合層３が存在することとなる。
【００６６】
なお、図７の（ａ）は、第１の方法において、第１ハニカムセグメント体１ａの外周面Ａ上に接合材を塗布する際にスペーサ部の上面に接合材を塗布しない場合を示している。この場合、スペーサ部８と第１ハニカムセグメント体１ａとの間にのみ接合層３が存在し、スペーサ部８と第２ハニカムセグメント体１ｂとの間には接合層が存在しない。
【００６７】
一方、第１の方法において、第１ハニカムセグメント体１ａの外周面Ａ上に接合材を塗布する際にスペーサ部８の上面にも接合材を薄く塗布する場合、図７の（ｂ）に示されるように、スペーサ部８と第１ハニカムセグメント体１ａとの間およびスペーサ部８と第２ハニカムセグメント体１ｂとの間の両方に接合層３が存在する。また、第２方法でも、第１スペーサ８ａおよび第２スペーサ８ｂの両方にＡタイプの接着を適用すると、図７の（ｂ）のように、スペーサ部８と第１ハニカムセグメント体１ａとの間およびスペーサ部８
と第２ハニカムセグメント体１ｂとの間の両方に接合層３が存在することになる。
【００６８】
（Ｂタイプ）
図８はＢタイプの接着を示す図である。図８に示されるように、スペーサ部８におけるハニカムセグメント体１に対向する面に接合材を塗布することなく、当該面をハニカムセグメント体１の外周面に接触させる。そして、スペーサ部８の側面とハニカムセグメントの外周面とが交わる部分に接着材１３を付け、当該接着材１３を硬化させることにより、スペーサ部８とハニカムセグメント体１とが接着される。この場合、スペーサ部８は、図７に示されるような接合層３を介することなく、ハニカムセグメント体１と接触することとなる。
【００６９】
なお、接着材１３は、接合部２と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
【００７０】
＜熱膨張係数および熱伝導率＞
接合部２の材料である接合材の強度発現の熱処理温度は、５００〜６００℃である。従って、接合部２に対する応力は５００〜６００℃の状態からの冷却過程で発生する。この冷却過程における応力の発生メカニズムを分析することにより、本発明者らは、スペーサ部８の熱膨張係数αｓｐと接合部２（および接合層３）の熱膨張係数αｓとハニカムセグメント体１の熱膨張係数αｈとの適切な関係を見出すに至った。以下、αｓｐ、αｓ、αｈの関係について説明する。
【００７１】
なお、本明細書における「熱膨張係数」は、ＪＩＳ  Ｒ１６１８に準じて測定した値を意味する。
【００７２】
（Ａタイプ）
図７に示されるように、スペーサ部８におけるハニカムセグメント体１と対向する面の少なくとも一方の面とハニカムセグメント体１との間に接合部２と同じ材料で形成された接合層３を有する場合、αｈ＞αｓかつαｓｐ＞αｓを満たすか、もしくは、αｈ＜αｓかつαｓｐ＜αｓを満たすように、スペーサ部８、接合部２（および接合層２）、ならびにハニカムセグメント体１の材料が選択される。
【００７３】
αｈ＞αｓのとき、冷却過程では、ハニカムセグメント体１の方が接合部２よりも熱膨張係数が大きいために収縮量も大きくなる。そのため、接合部２には、ハニカムセグメント体１の外周面に沿った方向（以下、面方向という）に圧縮応力が発生する。ここで、αｓｐ＞αｓであれば、接合部２および接合層３に囲まれたスペーサ部８の方が当該接合部２および接合層３よりも収縮量が大きくなる。これにより、接合部２がハニカムセグメント体１から受ける圧縮応力が、スペーサ部８と接合部２および接合層３との収縮量の差により緩和される。この結果、接合部２におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００７４】
なお、スペーサ部８は、ハニカムセグメント体１の外周面の一部にのみ形成される。そのため、接合部２がハニカムセグメント体１から受ける圧縮応力を緩和するためには、スペーサ部８と接合部２および接合層３との熱膨張係数の差｜αｓｐ−αｓ｜がハニカムセグメント体１と接合部２および接合層３との熱膨張係数の差｜αｈ−αｓ｜よりも大きい、つまり、αｓｐ＞αｈであることが好ましい。これにより、接合部２におけるクラックの発生をより一層抑制することができる。
【００７５】
一方、αｈ＜αｓのとき、冷却過程では、ハニカムセグメント体１の方が接合部２よりも熱膨張係数が小さいために収縮量も小さくなる。そのため、接合部２には面方向に引っ張り応力が発生する。ここで、αｓｐ＜αｓであれば、接合部２および接合層３に囲まれ
たスペーサ部８の方が当該接合部２および接合層３よりも収縮量が小さくなる。これにより、接合部２は、ハニカムセグメント体１から受けた引っ張り応力を緩和するような応力をスペーサ部８から受けることになる。この結果、接合部２におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００７６】
なお、スペーサ部８は、ハニカムセグメント体１の外周面の一部にのみ形成される。そのため、接合部２がハニカムセグメント体１から受ける引っ張り応力を緩和するためには、スペーサ部８と接合部２および接合層３との熱膨張係数の差｜αｓ−αｓｐ｜がハニカムセグメント体１と接合部２および接合層３との熱膨張係数の差｜αｓ−αｈ｜よりも大きい、つまり、αｓｐ＜αｈであることが好ましい。これにより、接合部２におけるクラックの発生をより一層抑制することができる。
【００７７】
（Ｂタイプ）
図８に示されるように、スペーサ部８とハニカムセグメント体１とが接合層３を介することなく接触している場合、αｓｐ＞αｈ＞αｓを満たすか、もしくは、αｓｐ＜αｈ＜αｓを満たすように、スペーサ部８、接合部２およびハニカムセグメント体１の材料が選択される。
【００７８】
上述したように、αｈ＞αｓのとき、冷却過程では、接合部２にはハニカムセグメント体１から面方向に圧縮応力が発生する。ここで、αｓｐ＞αｈであれば、スペーサ部８は、ハニカムセグメント体１と接合層３を介することなく接触しているので、ハニカムセグメント体１からの応力の影響が小さく、ハニカムセグメント体１よりも収縮量が大きくなる。これにより、スペーサ部８は、隣接する接合部２からの応力を吸収することができる。その結果、接合部２においてハニカムセグメント体１から加えられた圧縮応力が緩和され、クラックの発生を抑制することができる。
【００７９】
一方、αｈ＜αｓのとき、冷却過程では、接合部２にはハニカムセグメント体１から面方向に引っ張り応力が発生する。ここで、αｓｐ＜αｈであれば、スペーサ部８は、ハニカムセグメント体１と接合層３を介することなく接触しているので、ハニカムセグメント体１からの応力の影響が小さく、ハニカムセグメント体１よりも収縮量が小さくなる。これにより、スペーサ部８は、隣接する接合部２に対して応力を加えることとなる。その結果、接合部２においてハニカムセグメント体から加えられた引っ張り応力が緩和され、クラックの発生を抑制することができる。
【００８０】
なお、上記のＡタイプおよびＢタイプのいずれにおいても、｜αｈ−αｓ｜は、１．５×１０−６／℃以下であることが好ましい。｜αｈ−αｓ｜が１．５×１０−６／℃を超えると、６００℃前後で加熱接合してから冷却したときに、熱膨張量の違いから接合部２がハニカムセグメント体１から受ける応力が大きくなりすぎて、スペーサ部８による応力緩和の効果が小さくなるからである。また、｜αｈ−αｓ｜は、１．０×１０−６／℃以上であることが好ましい。この範囲であれば、ハニカムセグメント体１および接合部２の材料選択の幅が広がるからである。
【００８１】
一方、スペーサ部８とハニカムセグメント体１とはサイズが大きく異なる。例えば、ハニカムセグメント体１の延伸方向の長さが１８５ｍｍに対して、スペーサ部８における同じ方向の長さが５ｍｍ×２個＝１０ｍｍである。そのため、スペーサ部８による接合部２の応力緩和の効果を高めるため、｜αｓｐ−αｓ｜または｜αｈ−αｓｐ｜は、１．５×１０−６／℃以上であってもよい。
【００８２】
さらに、スペーサ部８の熱伝導率Ｗｓｐと接合部２の熱伝導率Ｗｓとが、Ｗｓｐ＞Ｗｓの関係を満たすことが好ましい。これにより、加熱冷却時において隣接するハニカムセグ
メント体１の間に温度差があるとき、スペーサ部８を介してハニカムセグメント体１の間で熱が伝達され、ハニカムフィルタ１０全体としての熱の均温性が向上でき、クラックの発生を抑制できる。
【００８３】
＜その他の実施形態＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８４】
以下に実施例を示し、本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００８５】
まず、金属シリコン２２重量％（山石金属製）、β型窒化珪素２２重量％（電気化学工業製）、造孔剤（原料：フェノール樹脂）１６重量％（エアウオーター製）、押出成形用バインダー（原料：メチルセルロース）１６重量％（信越化学工業製）、水からなる原料を混合・混練し、押出機で３７ｍｍ×３７ｍｍ×２００ｍｍ  セルピッチ１．７ｍｍのハニカム状の角柱体を成形した。そして、脱脂後、窒素中で反応焼結を行った。焼成温度は第一焼成が１０００-１４５０℃、第２焼成が１７００-１８００℃である。これにより、実施例１〜４および比較例１〜４について、３５×３５×１８５ｍｍの角柱状のハニカムセグメント体１を作製した。
【００８６】
ハニカムセグメント体１の物性を測定したところ、以下となった。
なお、気孔率はアルキメデス法を用いて測定し、熱膨張係数は示差膨張式熱機械分析装置を用いて測定した。
気孔率  ６０％
熱膨張係数  αｈ＝３．００×１０−６／℃
なお、ハニカムセグメント体１の外周面において、スペーサ部８が接着される箇所以外の領域に、焼結後高さ０．２〜０．３ｍｍの突起が形成されるように、押出機における押出口金表面を加工している。
【００８７】
次に、以下の表１に記載の材料からなるスペーサ部８をハニカムセグメント体１の外周面に接着させた。ここでは、５×５×０．８ｍｍの板状のスペーサ部８を、ハニカムセグメント体１の外周面ごとに４個ずつ接着させた。この接着のタイプは、各実施例および比較例について表１に示されるタイプを用いている。なお、タイプＡおよびタイプＢのいずれにおいても、スペーサ部８の取り付け方法としては第１の方法を用いた。また、タイプＡについては、図７の（ａ）に示されるように、スペーサ部８におけるハニカムセグメント体１の外周面に対向する面の一方と当該外周面とを接合層３を介して接着させ、他方の面とハニカムセグメント体１の外周面とが接合層３を介することなく接触するようにした。なお、接合層３の材料は、接合材と同じである。また、タイプＢでは、接着材１３として接合部２の材料と同じものを使用した。
【００８８】
【表１】
2013202528.tif 000003
【００８９】
さらに、表１に示される材料の接合材を塗布し、ハニカムセグメント体１を組み立てて仮乾燥させた。なお、表１の「セラミックス繊維」としてイソライト製イソウール（直径３μｍ）、「アルミナ」として昭和電工製Ａ４２−２（粒子径３．２μｍ）、「コージェライト」としてマルス釉薬  SS-200（粒子径１０μｍ）、「有機バインダー」として信越化学工業製のメチルセルロース、「コロイダルシリカ」として日産化学製スノーテックス３０を用いた。
【００９０】
図９は、ハニカムセグメント体１を接合材２ａにより接合させることにより組み立てたブロック１１を示す図である。このとき接合材２ａの厚みは、１〜１．４ｍｍであった。その後、各ハニカムセグメント体１の端面において、市松模様となるように封孔材を充填し２００℃で乾燥させた。その後、図９に示される加工想定曲線９に沿って旋盤で円柱状に加工し、無機バルーン（原料：フライアッシュ）１５重量％（巴工業製）、窒化珪素４０重量％（電気化学工業製）、コロイダルシリカ２５重量％（日産化学製）、ベントナイト５重量％（ホージュン製）、水からなる外塗材を塗布し５５０〜７５０℃の温度で焼成した。焼成後における接合部２の厚みは、１〜１．４ｍｍであった。
【００９１】
以上のようにして作製した実施例１〜４および比較例１〜４のハニカムフィルタについて、以下の熱衝撃試験を行った。すなわち、作製したハニカムフィルタを６００℃の炉内で２時間保持し空冷し、端面にクラックが発生しているか調査した。また、ハニカムセグメント体１、スペーサ部８、接合部２の各部の物性（熱膨張係数および熱伝導率）について、各部と同じ材料を用いて実施例１〜４および比較例１〜４と同条件にて測定用試料を作製し測定した。なお、熱伝導率についてはホットディスク法を用いて測定し、熱膨張係数については示差膨張式熱機械分析装置を用いて測定した。表２はその結果を示す。
【００９２】
【表２】
2013202528.tif 000004
【００９３】
表２に示されるように、スペーサ部８の接着タイプがタイプＡでありαｈ＞αｓである
実施例１および比較例１について、αｓｐ＞αｓを満たす実施例１ではクラックの発生が見られなかったのに対し、αｓｐ＞αｓを満たさない比較例１ではクラックの発生が見られた。
【００９４】
さらに、スペーサ部８の接着タイプがタイプＡでありαｈ＜αｓである実施例２および比較例２について、αｓｐ＜αｓを満たす実施例２ではクラックの発生が見られなかったのに対し、αｓｐ＜αｓを満たさない比較例２ではクラックの発生が見られた。
【００９５】
このように、タイプＡでは、αｈ＞αｓかつαｓｐ＞αｓを満たすか、もしくは、αｈ＜αｓかつαｓｐ＜αｓを満たすことにより、クラックの発生を抑制することができることが確認された。
【００９６】
また、スペーサ部８の接着タイプがタイプＢでありαｈ＞αｓである実施例３および比較例３について、αｓｐ＞αｈを満たす実施例３ではクラックの発生が見られなかったのに対し、αｓｐ＞αｈを満たさない比較例３ではクラックの発生が見られた。
【００９７】
さらに、スペーサ部８の接着タイプがタイプＢでありαｈ＜αｓである実施例４および比較例４について、αｓｐ＜αｈを満たす実施例４ではクラックの発生が見られなかったのに対し、αｓｐ＜αｈを満たさない比較例４ではクラックの発生が見られた。
【００９８】
このように、タイプＢでは、αｓｐ＞αｈ＞αｓを満たすか、もしくは、αｓｐ＜αｈ＜αｓを満たすことにより、クラックの発生を抑制することができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる粒子状物質を捕集するためのハニカムフィルタとして好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１  ハニカムセグメント体
２  接合部
３  接合層
５  セル
８  スペーサ部
１０  ハニカムフィルタ
【図１】
2013202528.tif 000005
【図２】
2013202528.tif 000006
【図３】
2013202528.tif 000007
【図４】
2013202528.tif 000008
【図５】
2013202528.tif 000009
【図６】
2013202528.tif 000010
【図７】
2013202528.tif 000011
【図８】
2013202528.tif 000012
【図９】
2013202528.tif 000013