ハニカム構造体
【課題】ＤＰＦに用いた場合において、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇が適度に抑えられるとともに、圧力損失も過度に上昇しないようなハニカム構造体を提供する。
【解決手段】ハニカム形状を有するセグメントを接合一体化することにより構成されたハニカム構造体である。前記セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、ベース基材は、気孔率が３０〜８０％、平均細孔径が５〜４０μｍであり、修飾部は、セグメントの出口側端面から、セルの軸方向に沿って、セグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有する。
【解決手段】ハニカム形状を有するセグメントを接合一体化することにより構成されたハニカム構造体である。前記セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、ベース基材は、気孔率が３０〜８０％、平均細孔径が５〜４０μｍであり、修飾部は、セグメントの出口側端面から、セルの軸方向に沿って、セグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルター等の集塵用フィルターとして好適に使用されるハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス用の捕集フィルター、例えば、ディーゼルエンジン等からの排ガスに含まれているスート等の粒子状物質（パティキュレートマター（ＰＭ））を捕捉して除去するためのディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）として、ハニカム構造体が広く使用されている。
【０００３】
このようなハニカム構造体（フィルター）を長期間継続して使用するためには、定期的にフィルターに再生処理を施す必要がある。すなわち、フィルター内部に経時的に堆積したＰＭにより増大した圧力損失を低減させてフィルター性能を初期状態に戻すため、フィルター内部に堆積したＰＭを燃焼させて除去する必要がある。このフィルター再生時には、フィルター内部に堆積したＰＭが流体（排ガス）の入口側から順に燃焼するため、出口側に近い部位ほど、前方で発生した熱とその場でＰＭが燃焼した熱とによる温度上昇が激しくなる。そのため、フィルター各部の温度上昇が不均一になりやすく、熱応力によってクラック等の欠陥を発生させるという問題があった。
【０００４】
このような問題に対し、ハニカム構造体を複数のハニカム形状のセグメントから構成し、各セグメント間を弾性質素材からなる接合材で接合一体化した構造とすることにより、ハニカム構造体に作用する熱応力を分散、緩和する方法が提案され（例えば、特許文献１参照）、それによって耐熱衝撃性をある程度改善できるようになったが、近年のフィルターの大型化に伴う熱応力の増大により、この方法だけでは十分な効果が得られにくくなってきている。また、平均細孔径を入口側端面から出口側端面に向かって小さくなるように形成し、ＰＭが出口側付近に偏って堆積するのを防ぐことにより、フィルター再生時における燃焼熱の偏りを抑制したハニカム構造体も知られているが（例えば、特許文献２参照）、このように平均細孔径を小さくするだけでは、十分な効果が得られにくいのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７９７２９号公報
【特許文献２】特開平１−１４５３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＤＰＦに用いた場合において、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇が適度に抑えられるとともに、圧力損失も過度に上昇しないようなフィルターとしてのバランスに優れたハニカム構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下のハニカム構造体が提供される。
【０００８】
［１］ 流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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形状を有するセグメントを、前記セルの軸方向と垂直の方向において複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成されたハニカム構造体であって、前記セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、前記ベース基材は、気孔率が３０〜８０％、平均細孔径が５〜４０μｍであり、前記修飾部は、前記セグメントの出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記セグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体（第一のハニカム構造体）。
【０００９】
［２］ 全ての前記セグメントにおいて、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径が同一である［１］に記載のハニカム構造体。
【００１０】
［３］ 前記セグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントと、その内側に位置する中央セグメントとで、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径の何れか１つ以上が異なっている［１］に記載のハニカム構造体。
【００１１】
［４］ 流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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形状を有するセグメントを、前記セルの軸方向と垂直の方向において複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成されたハニカム構造体であって、前記セグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材のみからなり、前記外周セグメントの内側に位置する中央セグメントの内の少なくとも一部の中央セグメントは、前記ベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有するとともに、残りの中央セグメントは、前記外周セグメントと同様に前記ベース基材のみからなり、前記ベース基材は、気孔率が３０〜８０％、平均細孔径が５〜４０μｍであり、前記修飾部は、前記中央セグメントの出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記セグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体（第二のハニカム構造体）。
【００１２】
［５］ 流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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構造体であって、前記ハニカム構造体は、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、前記ベース基材は、気孔率が３０〜８０％、平均細孔径が５〜４０μｍであり、前記修飾部は、前記ハニカム構造体の出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記ハニカム構造体全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体（第三のハニカム構造体）。
【００１３】
［６］ 前記ハニカム構造体の径方向全体において、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径が同一である［５］に記載のハニカム構造体。
【００１４】
［７］ 前記ハニカム構造体の中央から外周に向かって、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径の何れか１つ以上が連続的又は段階的に変化している［５］に記載のハニカム構造体。
【００１５】
［８］ 流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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構造体であって、前記ハニカム構造体は、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、前記修飾部は、前記ハニカム構造体の外周から中央に向かって前記ハニカム構造体の半径の１／１０〜３／５までの部分を除き、前記ハニカム構造体の出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記ハニカム構造体全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体（第四のハニカム構造体）。
【００１６】
［９］ 所定の前記セルの開口部を前記入口側端面で目封止するとともに、残余の前記セルの開口部を前記出口側端面で目封止する目封止部を備えた［１］〜［８］の何れかに記載のハニカム構造体。
【００１７】
［１０］ 前記入口側端面の開口率が、前記出口側端面の開口率より大きい［９］に記載のハニカム構造体。
【００１８】
［１１］ 前記隔壁に触媒成分が担持された［１］〜［１０］の何れかに記載のハニカム構造体。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のハニカム構造体は、修飾部、すなわち緻密化処理を施す部位の長さを限定するとともに、ベース基材の気孔率及び平均細孔径並びに修飾部の気孔率及び平均細孔径を限定することによって、ＤＰＦに用いた場合におけるフィルター再生時の出口側付近の温度上昇が適度に抑えられるとともに、圧力損失の過度な上昇も抑えられており、フィルターとしてのバランスに優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る第一のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る第一のハニカム構造体の実施形態の他の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る第一のハニカム構造体の実施形態の更に他の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る第二のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図５】本発明に係る第二のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す出口側端面の概略平面図である。
【図６】本発明に係る第二のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す出口側端面の概略平面図である。
【図７】本発明に係る第二のハニカム構造体の実施形態の他の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図８】本発明に係る第三のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図９】本発明に係る第三のハニカム構造体の実施形態の他の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図１０】本発明に係る第三のハニカム構造体の実施形態の更に他の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図１１】本発明に係る第四のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図１２】本発明に係る第一及び第二のハニカム構造体の基本構造の一例を示す概略斜視図である。
【図１３】本発明に係る第一及び第二のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの一例を示す概略斜視図である。
【図１４】本発明に係る第一及び第二のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの他の一例を示す概略斜視図である。
【図１５】本発明に係る第三及び第四のハニカム構造体の基本構造の一例を示す概略斜視図である。
【図１６】本発明に係る第三及び第四のハニカム構造体の一例を示す一方の端面側から見た概略部分平面図である。
【図１７】本発明に係る第三及び第四のハニカム構造体の他の一例を示す一方の端面側から見た概略部分平面図である。
【図１８】入口側端面と出口側端面とで開口率が異なるハニカム構造体の実施形態の一例を示す入口側端面の部分拡大図である。
【図１９】入口側端面と出口側端面とで開口率が異なるハニカム構造体の実施形態の一例を示す出口側端面の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体的な実施形態に基づき説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるもではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００２２】
本発明の第一及び第二のハニカム構造体は、ハニカム形状のセグメント（ハニカムセグメント）を複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成されたものである。図１２は、本発明に係る第一及び第二のハニカム構造体の基本構造の一例を示す概略斜視図であり、図１３は、本発明に係る第一及び第二のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの一例を示す概略斜視図である。
【００２３】
図１３に示すように、ハニカムセグメント２は、流体の入口側となる入口側端面１０と流体の出口側となる出口側端面１１とを有しており、この２つの端面の間に、流体の流路となる複数のセル（貫通孔）５が多孔質の隔壁３によって区画形成されている。なお、ＤＰＦのようなフィルターとして使用する場合には、所定セルの開口部を入口側端面で目封止するとともに、残余のセルの開口部を出口側端面で目封止する目封止部を配設するのが一般的であり、通常は、図１４のように、一方の端面が目封止部９により市松模様を呈するよう目封止し、他方の端面が目封止部により、これと相補的な市松模様を呈するよう目封止する。すなわち、隣接するセルの開口部が互いに反対側の端面にて目封止されるように目封止部を形成する。
【００２４】
このように目封止が施されたハニカムセグメントから構成されるハニカム構造体の一端面（入口側端面）よりスート等のＰＭを含む流体を通気させると、流体は、当該一端面側において開口部が目封止さていないセルよりハニカム構造体の内部に流入し、濾過能を有する多孔質の隔壁を通過して、他端面（出口側端面）側が目封止されていない他の流通孔に入る。そして、この隔壁を通過する際に流体中のＰＭが隔壁に補足され、ＰＭが除去された浄化後の流体が他端面より排出される。
【００２５】
図１２のように、本発明の第一及び第二のハニカム構造体１は、前記のようなハニカムセグメント２を、セルの軸方向と垂直の方向において複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成される。ハニカムセグメント２の接合には接合材が使用され、この接合材としては、耐熱性を有するセラミックファイバー、セラミック粒子等からなるフィラーと、コロイダルシリカ等の無機接着剤とを主成分とし、更に必要に応じて有機バインダー（例えば、メチルセルロース（ＭＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等）、分散剤、水等を加え、それをミキサー等の混練機を使用して混合、混練してペースト状にしたものが好ましい。
【００２６】
このような接合材をハニカムセグメントの接合面に所定の厚さで塗布してハニカムセグメントを組み合わせた後、接合材を乾燥硬化させることにより、複数個のハニカムセグメントが一体化されたハニカム構造体とする。その後、必要に応じ、外周部を研削加工するなどして、円柱状等の所望形状に加工してもよい。なお、この場合、加工により外周壁が除去され、内部の隔壁とセルが露出した状態となるので、露出面をコーティング材で被覆するなどして外周壁を再形成することが好ましい。
【００２７】
本発明の第一のハニカム構造体に使用されるハニカムセグメントは、すべてハニカム形状で多孔質のベース基材と、このベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部（緻密化部）とを有する。また、本発明の第二のハニカム構造体に使用されるハニカムセグメントについては、それらセグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントと外周セグメントの内側に位置する中央セグメントとで、修飾部の有無が異なる。すなわち、外周セグメントは、全て前記ベース基材のみからなるが、中央セグメントは、その内の少なくとも一部が、前記ベース基材と、このベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、残りの中央セグメントは、外周セグメントと同様に前記ベース基材のみからなる。
【００２８】
修飾部は、本発明のハニカム構造体をＤＰＦに用いた場合において、フィルター再生時に過剰に昇温しやすい出口側端面付近の熱容量及び熱伝導率を増加させて昇温を適度に抑制し、耐熱衝撃性を向上させる目的で形成されるものであるが、本発明の第一及び第二のハニカム構造体では、この修飾部の形成によって圧力損失が上昇し過ぎないように、その形成範囲を限定している。修飾部の具体的な形成範囲は、ハニカムセグメントの出口側端面から、セルの軸方向に沿って、ハニカムセグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲である。修飾部の形成範囲がハニカムセグメント全長の１／１０に満たないと、フィルター再生時における出口側端面付近の過剰な昇温を効果的に抑制するだけの熱容量と熱伝導率を確保することが困難であり、ハニカムセグメント全長の１／２を超えると、修飾部によって圧力損失が過度に上昇し、フィルターとしての実用性に問題が生じる。
【００２９】
修飾部の形成範囲を前記のように限定し、更に、圧力損失に大きく影響する他の要因である、ベース基材の気孔率及び平均細孔径並びに修飾部の気孔率及び平均細孔径を後述のように限定することにより、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇が適度に抑えられるとともに、圧力損失の過度な上昇も抑えられ、フィルターとしてのバランスに優れたハニカム構造体となる。また、本発明の第二のハニカム構造体においては、更に修飾部を形成するハニカムセグメントを、中央セグメントの内の少なくとも一部に限定することで、修飾部の形成による圧力損失の上昇をより抑えやすくしている。
【００３０】
本発明の第一及び第二のハニカム構造体が前記のように複数のハニカムセグメントを接合して構成されているのに対し、本発明の第三及び第四のハニカム構造体は一体構造を有するものである。図１５は、本発明に係る第三及び第四のハニカム構造体の基本構造の一例を示す概略斜視図であり、図１６は、本発明に係る第三及び第四のハニカム構造体の一方の端面側から見た概略部分平面図である。
【００３１】
これらの図に示すように、本発明に係る第三及び第四のハニカム構造体は、流体の入口側となる入口側端面２０と流体の出口側となる出口側端面２１とを有しており、この２つの端面の間に、流体の流路となる複数のセル（貫通孔）５が多孔質の隔壁３によって区画形成されている。なお、ＤＰＦのようなフィルターとして使用する場合には、所定セルの開口部を入口側端面で目封止するとともに、残余のセルの開口部を出口側端面で目封止する目封止部を配設するのが一般的であり、通常は、図１７のように、一方の端面が目封止部９により市松模様を呈するよう目封止し、他方の端面が目封止部により、これと相補的な市松模様を呈するよう目封止する。すなわち、隣接するセルの開口部が互いに反対側の端面にて目封止されるように目封止部を形成する。
【００３２】
このように目封止が施されたハニカム構造体の一端面（入口側端面）よりスート等のＰＭを含む流体を通気させると、流体は、当該一端面側において開口部が目封止さていないセルよりハニカム構造体の内部に流入し、濾過能を有する多孔質の隔壁を通過して、他端面（出口側端面）側が目封止されていない他の流通孔に入る。そして、この隔壁を通過する際に流体中のＰＭが隔壁に補足され、ＰＭが除去された浄化後の流体が他端面より排出される。
【００３３】
本発明の第三及び第四のハニカム構造体は、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、このベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部（緻密化部）とを有する。
【００３４】
修飾部は、本発明のハニカム構造体をＤＰＦに用いた場合において、フィルター再生時に過剰に昇温しやすい出口側端面付近の熱容量及び熱伝導率を増加させて昇温を適度に抑制し、耐熱衝撃性を向上させる目的で形成されるものであるが、本発明の第三及び第四のハニカム構造体では、この修飾部の形成によって圧力損失が上昇し過ぎないように、その形成範囲を限定している。修飾部の具体的な形成範囲は、ハニカム構造体の出口側端面から、セルの軸方向に沿って、ハニカム構造体全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲である。修飾部の形成範囲がハニカム構造体全長の１／１０に満たないと、フィルター再生時における出口側端面付近の過剰な昇温を効果的に抑制するだけの熱容量と熱伝導率を確保することが困難であり、ハニカム構造体全長の１／２を超えると、修飾部によって圧力損失が過度に上昇し、フィルターとしての実用性に問題が生じる。
【００３５】
修飾部の形成範囲を前記のように限定し、更に、圧力損失に大きく影響する他の要因である、ベース基材の気孔率及び平均細孔径並びに修飾部の気孔率及び平均細孔径を後述のように限定することにより、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇が適度に抑えられるとともに、圧力損失の過度な上昇も抑えられ、フィルターとしてのバランスに優れたハニカム構造体となる。また、本発明の第四のハニカム構造体においては、更にハニカム構造体の径方向における修飾部の形成部位を、ハニカム構造体の外周から中央に向かってハニカム構造体の半径の１／１０〜３／５までの部分を除いた部位に限定することで、修飾部の形成による圧力損失の上昇をより抑えやすくしている。なお、ハニカム構造体の径方向における修飾部の未形成部分を、ハニカム構造体の外周から中央に向かってハニカム構造体の半径の１／１０に満たない範囲までとすると、圧力損失の上昇抑制効果が得られ難く、ハニカム構造体の外周から中央に向かってハニカム構造体の半径の３／５を超える範囲までとすると、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇抑制効果が得られ難くなる。
【００３６】
本発明の第一〜第四のハニカム構造体におけるベース基材の気孔率は、３０〜８０％、好ましくは４５〜８０％である。ベース基材の気孔率が３０％未満では、ベース基材自体の圧力損失が大きすぎ、８０％を超えると、フィルター再生時の最高温度が上昇しすぎるため、実用上問題が生じる。また、ベース基材の平均細孔径は、５〜４０μｍ、好ましくは５〜２０μｍである。ベース基材の平均細孔径が５μｍ未満では、ベース基材自体の圧力損失が大きすぎ、４０μｍを超えると、ＰＭを捕集するフィルター機能が低下しすぎるため、実用上問題が生じる。
【００３７】
修飾部の気孔率は、ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率（ベース基材の気孔率から２〜２０％差し引いた値）、好ましくは３〜１２％低い気孔率である。ベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量が２％未満では、修飾部の形成による効果、すなわちフィルター再生時における出口側端面付近の過剰な昇温を抑制する効果が十分に得られず、２０％を超えると、圧力損失が大きくなり過ぎる。また、修飾部の平均細孔径は、ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径、好ましくは０．１〜５μｍ小さい平均細孔径である。ベース基材の平均細孔径に対する修飾部の平均細孔径の減少量が０．１μｍ未満では、修飾部の形成による効果が十分に得られず、１０μｍを超えると、圧力損失が大きくなり過ぎる。
【００３８】
なお、本発明で規定する「気孔率」は、ベース基材の修飾部を形成していない部分又は修飾部を形成した部分から隔壁厚みの平板を試験片として切り出し、アルキメデス法で測定したものであり、「平均細孔径」は、ベース基材の修飾部を形成していない部分又は修飾部を形成した部分から所定形状（□５×１５ｍｍ）の試験片を切り出し、水銀ポロシメーターで測定したものである。
【００３９】
本発明の第一のハニカム構造体において、修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径は、ハニカム構造体を構成する全てのハニカムセグメントにおいて同一であっても良いし、前記限定範囲内であれば、ハニカム構造体を構成するセグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントと、その内側に位置する中央セグメントとで、修飾部の気孔率、平均細孔径及び長さの何れか１つ以上が異なっていても良い。また、本発明の第三のハニカム構造体において、修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径は、ハニカム構造体の径方向全体において同一であっても良いし、前記限定範囲内であれば、ハニカム構造体の中央から外周に向かって、修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径の何れか１つ以上が連続的又は段階的に変化していても良い。
【００４０】
図１は、本発明に係る第一のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の外周部に位置する外周セグメント２ａの修飾部７ａと、外周セグメント２ａの内側に位置する中央セグメント２ｂの修飾部７ｂとの長さが同一であり、これら修飾部７ａ、７ｂの気孔率と平均細孔径も同一である。通常は、このような実施形態で本発明の効果を十分に発揮させることができる。
【００４１】
図２は、本発明に係る第一のハニカム構造体の実施形態の他の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の外周部に位置する外周セグメント２ａの修飾部７ａと、外周セグメント２ａの内側に位置する中央セグメント２ｂの修飾部７ｂとの長さが同一であるが、中央セグメント２ｂの修飾部７ｂの方が外周セグメント２ａの修飾部７ａよりも気孔率と平均細孔径が低く（小さく）なるような構成としている。フィルターの再生時には出口側端面付近が温度上昇しやすいが、更にこの出口側端面付近においても、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように中央セグメント２ｂの修飾部７ｂをより緻密化して熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和することが好ましい。
【００４２】
図３は、本発明に係る第一のハニカム構造体の実施形態の更に他の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の外周部に位置する外周セグメント２ａの修飾部７ａと、外周セグメント２ａの内側に位置する中央セグメント２ｂの修飾部７ｂとの気孔率及び平均細孔径は同一であるが、中央セグメント２ｂの修飾部７ｂの方が外周セグメント２ａの修飾部７ａより長さが長くなるような構成としている。先述のとおり、出口側端面付近でも、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように中央セグメント２ｂの修飾部７ｂをより長くして熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和することが好ましい。
【００４３】
図４は、本発明に係る第二のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の外周部に位置する外周セグメント２ａには修飾部が形成されておらず、外周セグメント２ａの内側に位置する中央セグメント２ｂにのみ修飾部７ｂが形成された構成としている。先述のとおり、出口側端面付近でも、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように中央セグメント２ｂにのみ修飾部７ｂを形成して熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和するのも好ましい形態である。また、中央セグメント２ｂにのみ修飾部７ｂを形成する場合、その修飾部７ｂは、図５に示す出口側端面の概略平面図のように、径方向の全体に形成されていても良いし、図６に示す出口側端面の概略平面図のように、径方向において部分的に形成されていても良い。
【００４４】
図７は、本発明に係る第二のハニカム構造体の実施形態の他の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の外周部に位置する外周セグメント２ａと、外周セグメント２ａの内側に位置する中央セグメントの内、外周セグメント２ａに隣接する位置にある中央セグメント２ｂ’とには修飾部が形成されておらず、中央セグメント２ｂ’の内側に位置する中央セグメント２ｂ”にのみ修飾部７ｂ”が形成された構成としている。中央セグメントは、外周セグメントより熱が逃げにくく、温度上昇しやすい傾向にあるので、修飾部が形成されていることが好ましいが、ハニカム構造体を構成するセグメントの数が多い場合などには、中央セグメントの内、ハニカム構造体の外周に近い位置に存在するものは、外周セグメントと同様に比較的熱が逃げやすいので、そのような中央セグメントと外周セグメントには修飾部を形成せず、それ以外の一部の中央セグメントにのみ修飾部を形成して熱容量と熱伝導率を高めるようにしても、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和することができる。
【００４５】
図８は、本発明に係る第三のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の径方向全体において、修飾部７の長さが同一であり、その気孔率及び平均細孔径も同一である。通常は、このような実施形態で本発明の効果を十分に発揮させることができる。
【００４６】
図９は、本発明に係る第三のハニカム構造体の実施形態の他の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の径方向全体において、修飾部７の長さは同一であるが、気孔率と平均細孔径とについては中央部の方が外周部よりも低く（小さく）なるよう段階的に変化させた構成としている。先述のとおり、出口側端面付近でも、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように中央部をより緻密化して熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和することが好ましい。
【００４７】
図１０は、本発明に係る第三のハニカム構造体の実施形態の更に他の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の径方向全体において、修飾部７の気孔率と平均細孔径は同一であるが、長さについては中央部の方が外周部よりも長くなるよう段階的に変化させた構成としている。先述のとおり、出口側端面付近でも、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように中央部の修飾部７をより長くして熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和することが好ましい。
【００４８】
図１１は、本発明に係る第四のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の径方向における修飾部７の形成部位を、ハニカム構造体１の外周から中央に向かってハニカム構造体の半径の１／１０〜３／５までの部分を除いた中央部に限定した構成としている。先述のとおり、出口側端面付近でも、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように所定範囲の外周部を除いた中央部にのみ修飾部７を形成して熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和するのも好ましい形態である。
【００４９】
なお、本発明の第一及び第二のハニカム構造体においては、ハニカム構造体の外周部を形成するのに必要な個数である限り、外周セグメントの個数は特に限定されず、また、外周セグメントの内側に存在する限り、中央セグメントの個数も特に限定されない。
【００５０】
本発明の第一〜第四のハニカム構造体におけるハニカム構造体又はハニカムセグメントのベース基材の構成材料としては、強度、耐熱性等の観点から、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化珪素（ＳｉＣ）を骨材とし珪素（Ｓｉ）を結合材として形成された珪素−炭化珪素系複合材料、窒化珪素、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、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属からなる群より選択される少なくとも一種の材料を好適なものとして挙げることができる。中でも、本発明の第一及び第二のハニカム構造体に使用されるハニカムセグメントのベース基材の構成材料としては、炭化珪素又は珪素−炭化珪素系複合材料を用いることが好ましく、本発明の第三及び第四のハニカム構造体に使用されるベース基材の構成材料としては、コージェライトを用いることが好ましい。目封止部の構成材料は、ハニカム構造体又はハニカムセグメントとの熱膨張差を小さくするため、ハニカム構造体又はハニカムセグメントと同じ材料を用いることが好ましい。
【００５１】
ベース基材の製造方法には、従来公知の方法を用いることができる。具体的な方法の一例としては、前記のような材料に、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のバインダー、造孔材、界面活性剤、溶媒としての水等を添加して、可塑性の坏土とし、この坏土を所定のハニカム形状となるように押出成形し、次いで、マイクロ波、熱風等によって乾燥した後、焼成する。セルに目封止部を形成する場合、前記焼成は、セルに目封止部を形成する前に行っても良いし、セルに目封止部を形成した後で、目封止部の焼成と一緒に行うようにしても良い。
【００５２】
セルを目封止する方法にも、従来公知の方法を用いることができる。具体的な方法の一例としては、ハニカムセグメント又はハニカム構造体の端面にシートを貼り付けた後、当該シートの目封止しようとするセルに対応した位置に穴を開け、このシートを貼り付けたままの状態で、目封止部の構成材料をスラリー化した目封止用スラリーに、ハニカムセグメント又はハニカム構造体の端面を浸漬し、シートに開けた孔を通じて、目封止しようとするセルの開口端部内に目封止用スラリーを充填し、それを乾燥及び／又は焼成して硬化させる。
【００５３】
ベース基材の気孔率や平均細孔径は、材料の粒径、造孔材の粒径や添加量、焼成条件などによって調節することができる。
【００５４】
ＤＰＦに使用されるハニカム構造体は、全てのセルが同形状（通常は四角形）で同じ開口面積を持ち、それらが入口側端面と出口側端面とで市松模様を呈するよう交互に目封止され、入口側端面と出口側端面の開口率が同等であるのが一般的であるが、最近は、スート捕集後の圧力損失の上昇抑制等を目的として、入口側端面の開口率を出口側端面の開口率よりも大きくしたハニカム構造体も提案されており、本発明のハニカム構造体にも、このような構造を適用することができる。
【００５５】
図１８及び図１９は、入口側端面と出口側端面とで開口率が異なる目封止ハニカム構造体の実施形態の一例を示しており、図１８は入口側端面の部分拡大図、図１９は出口側端面の部分拡大図である。これらの図に示すように、この実施形態においては、四角形セル５ａとそれよりも開口面積の大きい八角形セル５ｂとが、各端面上の直交する二方向において交互に配列されており、四角形セル５ａについては入口側端面にて目封止部９による目封止が施され、八角形セル５ｂについては出口側端面にて目封止部９による目封止が施された状態になっている。このように入口側端面では開口面積の大きい八角形セル５ｂを開口させ、出口側端面では開口面積の小さい四角形セル５ａを開口させることで、入口側端面の開口率を出口側端面の開口率よりも大きくすることができる。
【００５６】
修飾部の形成は、例えば、ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含む修飾用スラリーを調製し、このスラリーにベース基材の一端面側から、修飾部を形成しようとする所定の長さまで浸漬して、スラリーを含浸、すなわちベース基材の隔壁の細孔内にスラリー中の粒子を充填させ、その後、熱処理を施すという方法より行うことができる。また、本発明の第一及び第二のハニカム構造体における修飾部の形成は、セグメントを接合する前の段階で実施してもよいし、セグメント接合後のハニカム構造体の状態で行っても良い。セグメントを接合する前の段階で修飾部の形成を行うと、中央セグメントと外周セグメントとで修飾部の形成範囲や気孔率、平均細孔径を自由に組み合わせることができる。ただし、ハニカム構造体の状態で修飾部の形成を行っても、マスキングや複数回の修飾により、修飾部の形成範囲や気孔率、平均細孔径をセグメント毎に設定することは可能であるので、ハニカム構造体の状態で修飾部の形成を制限するものではない。
【００５７】
修飾用スラリーは、最終的に隔壁に残存する成分であり、化学的に又は物理的に変化するものも、除去されるものでなければ含まれる。修飾用スラリーには、緻密化するための粒子として、炭化珪素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライト、ジルコニア、燐酸ジルコニウム、アルミニウムチタネート、チタニア、及びこれらの組合せよりなる群から選ばれるセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属、ニッケル系金属、又は金属ＳｉとＳｉＣ等の無機粉体を含むことが好ましい。更に、γアルミナ、セリア、ジルコニア、セリア系複合酸化物、ジルコニア系複合酸化物等のような、ハニカム構造体に触媒成分を担持させる際のウォッシュコートに含まれる粒子を用いることもできる。
【００５８】
また、この粒子の粒径は、ベース基材の平均細孔径の２〜６０％の大きさであることが好ましい。この粒子の平均粒子径が、ベース基材の平均細孔径の２％未満であると、隔壁の細孔内に充填されるべき粒子が細孔径に対し小さすぎる結果、細孔内に充分に充填することができないおそれがある。すなわち、細孔内に保持出来ず、素通りしてしまうことがあり、好ましくない。一方、ベース基材の平均細孔径の６０％を超えると、隔壁の細孔内に充填されるべき粒子が細孔径に対し大きすぎるので、細孔内に充填することができない（細孔内に入らない）おそれがあり、好ましくない。
【００５９】
修飾用スラリーは、このような粒子の他、粒子を細孔内面に結合させることが可能な結合材を含み、それらを水に希釈したものであることが好まく、更に、分散剤、消泡剤を適宜、含ませても良い。結合材としては、シリカゾル又はアルミナゾル等のコロイダルゾルや膨潤して結合性を示す層状化合物等が好適に使用できる。修飾スラリー含浸後の熱処理の条件は、修飾スラリーの組成によって、適宜、定めればよい。ベース基材と同じ組成の修飾スラリーで修飾を行う場合は、結合性を付与するため、ベース基材の焼成条件と同じ条件での熱処理が必要となる。コロイダルシリカ等の７００〜８００℃で強度が発現する材料を組み合わせると、低い温度での熱処理が可能となる。
【００６０】
ベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量や、ベース基材の平均細孔径に対する修飾部の平均細孔径の減少量は、修飾用スラリーに含まれる粒子の粒径や含有量、修飾用スラリーを含浸する回数などによって調節することができる。
【００６１】
本発明の第一〜第四のハニカム構造体において、ハニカム構造体又はハニカムセグメントの隔壁の厚さは、７〜２０ｍｉｌ（１７８〜５０８μｍ）であることが好ましく、８〜１６ｍｉｌ（２０３〜４０６μｍ）であることがより好ましく、１０〜１２ｍｉｌ（２５４〜３０５μｍ）であることが更に好ましい。隔壁の厚さが７ｍｉｌ未満であると、強度が不足して耐熱衝撃性が低下する場合があり、一方、隔壁の厚さが２０ｍｉｌ超を超えると、圧力損失が増大する傾向にあるからである。
【００６２】
セル密度は、１４０〜３５０セル／ｉｎ２（ｃｐｓｉ）であることが好ましく、１６０〜３２０ｃｐｓｉであることがより好ましく、２００〜３００ｃｐｓｉであることが更に好ましい。セル密度が１４０ｃｐｓｉ未満であると、流体との接触効率が不足する傾向にあり、一方、セル密度が３５０ｃｐｓｉを超えると、圧力損失が増大する傾向にあるからである。なお、「ｃｐｓｉ」は「ｃｅｌｌｓ ｐｅｒ ｓｑｕａｒｅ ｉｎｃｈ」の略であり、１平方インチ当りのセル数を表す単位である。例えば１０ｃｐｓｉは、約１．５５セル／ｃｍ２である。
【００６３】
セル形状（セル断面の形状）については、特に限定されることはなく、例えば、四角形、三角形、六角形、八角形等の多角形でも、丸形であっても良く、また、前記のように異なる形状のセルが組み合わされて配列されていても良い。
【００６４】
また、本発明の第一〜第四のハニカム構造体においては、フィルター再生時のＰＭの燃焼を促進させたり、排ガス中の有害物質を浄化したりする目的で、隔壁に触媒成分を担持させるようにしても良い。隔壁に触媒成分を担持する方法としては、例えば、触媒成分を含む溶液を、アルミナ粉末のような高比表面積の耐熱性無機酸化物からなる粉末を含浸させた後、乾燥、焼成して、触媒成分を含有する粉末を得、この粉末にアルミナゾルや水などを加えて触媒スラリーを調製し、これにハニカムセグメント又はハニカム構造体を浸漬させて、スラリーをコートしてから、乾燥、焼成するといった方法を用いることができる。
【００６５】
触媒成分としては、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄからなる群より選択される一種以上の貴金属を用いることが好ましい。これら貴金属の担持量は、ハニカム構造体単位体積当たり、０．３〜３．５ｇ／Ｌとすることが好ましい。
【実施例】
【００６６】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６７】
（実施例１〜４９及び比較例１〜２１）
ＳｉＣ粉末及び金属Ｓｉ粉末を８０：２０の質量割合で混合し、これに造孔材、有機バインダー、界面活性剤及び水を添加して、可塑性の坏土を得た。この坏土を押出成形し、乾燥させてハニカム状成形体を得た。このハニカム状成形体に対し、その両端面が市松模様状を呈するように、各セルの一端部に目封止部を形成した。すなわち、隣接するセルが、互いに反対側の端部で封じられるように目封止部の形成を行った。目封止部の材料には、ハニカム状成形体と同じ材料を用いた。こうして目封止部を形成し、乾燥させた後、ハニカム状成形体を、大気雰囲気中、約４００℃で脱脂し、更に、Ａｒ雰囲気において約１４５０℃で焼成して、成形体中のＳｉＣ粒子をＳｉで結合させることにより、表１〜１０に示すような気孔率と平均細孔径とを有し、隔壁の厚さが１２ｍｉｌ（３０５μｍ）、セル形状が正方形、セル密度が約４６．５セル／ｃｍ２（３００セル／平方インチ）、断面が一辺３５ｍｍの正方形、軸方向の長さが１５２ｍｍである四角柱状のハニカムセグメントのベース基材を得た。なお、気孔率及び平均細孔径の測定方法は先述のとおりである。
【００６８】
次に、粒子径２μｍのＳｉＣ粒子１５０質量部に、コロイダルシリカ（固形分４０％の溶液）１５０質量部と、水２００質量部とを加え、よく撹拌して、修飾用スラリーを調製した。なお、調製に際し、分散剤、消泡剤を、適宜、加えた。こうして得られた修飾用スラリーに、前記ベース基材を、一方の端面から所定の長さまで浸漬させ、その後、エアーブローによって過剰なスラリーを除去した。次いで、スラリーを乾燥させた後、７００℃で熱処理を施し、ベース基材の全長に対して表１〜１０に示すような長さ（修飾部長さ比）を持つとともに、ベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量（気孔率減少量）と、ベース基材の平均細孔径に対する修飾部の平均細孔径の減少量（平均細孔径減少量）とが、同表に示す値となるような修飾部を形成して、ハニカムセグメントを作製した。
【００６９】
続いて、ＳｉＣ粉末、アルミノシリケート質繊維、シリカゾル水溶液及び粘土を混合したものに、更に水を加え、ミキサーを用いて３０分間混練を行い、ペースト状の接合材を得た。この接合材を、前記ハニカムセグメントの外周面に、厚さ約１ｍｍとなるように塗布して接合材層を形成し、その上に別のハニカムセグメントを載置する工程を繰り返し、４個×４個に組み合わされた合計１６個のハニカムセグメントからなるハニカムセグメント積層体を作製した。そして、適宜、外部より圧力を加えるなどして全体を接合させた後、１２０℃で２時間乾燥させてハニカムセグメント接合体を得た。このハニカムセグメント接合体の外形が円柱状になるように、その外周を研削加工した後、その加工面に接合材と同じ組成のコーティング材を塗布して外周壁を再形成し、７００℃で２時間、乾燥硬化させ、実施例１〜４９及び比較例１〜２１のハニカム構造体を得た。
【００７０】
こうして作製された実施例１〜４９及び比較例１〜２１のハニカム構造体について、次の方法で圧力損失増加率を求めた。まず、修飾部が形成された実施例１〜４９及び比較例１〜２１の各ハニカム構造体（修飾済みハニカム構造体）に、スートを含む２００℃の排ガスを２．２７Ｎｍ３／ｍｉｎの流量で流して、スートを徐々に堆積させて行き、スートの堆積量が４ｇ／Ｌに達した時点におけるハニカム構造体の前後での圧力損失を測定して、これをスート堆積後の修飾済みハニカム構造体圧力損失とした。また、ベース基材に対して修飾部の形成を行わなかった以外は、各実施例及び比較例のハニカム構造体の作製手順と同様の手順で、修飾部が形成されていないハニカム構造体（未修飾ハニカム構造体）を作製し、これら各未修飾ハニカム構造体ついても同様の測定方法で圧力損失を測定して、これをスート堆積後の未修飾ハニカム構造体圧力損失とした。こうして測定された各圧力損失から、下式により圧力損失増加率を求めた。その結果を表１〜７に示す。
【００７１】
圧力損失増加率（％）＝（スート堆積後の修飾済みハニカム構造体圧力損失／スート堆積後の未修飾ハニカム構造体圧力損失−１）×１００
【００７２】
【表１】
【００７３】
【表２】
【００７４】
【表３】
【００７５】
【表４】
【００７６】
【表５】
【００７７】
【表６】
【００７８】
【表７】
【００７９】
表１〜７に示すとおり、本発明の要件を満たす実施例１〜４９は、修飾部の長さがハニカムセグメント全長の１／２を超える比較例１、４、７、１０、１３、１６及び１９や、ベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量が２０％を超える比較例２、３、５、６、８、９、１１、１２、１４、１５、１７、１８、２０及び２１と比べて、低い圧力損失増加率を示しており、これら実施例は、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇を抑制するために緻密化された修飾部が形成されていても、それによって過度な圧力損失の上昇が生じにくいことがわかる。
【００８０】
（実施例５０〜６７及び比較例２２〜３３）
合計１６個のハニカムセグメントの内、外周部に位置する１２個の外周セグメントと、その内側に位置する４個の中央セグメントとで、表８〜１０に示すように、修飾部の修飾部長さ比、気孔率減少量及び平均細孔径減少量の何れか１つ以上が異なるようにした以外は、前記実施例１〜４９及び比較例１〜２１と同様にしてハニカム構造体を作製し、圧力損失増加率を求めた。その結果を表８〜１０に示す。
【００８１】
【表８】
【００８２】
【表９】
【００８３】
【表１０】
【００８４】
表８〜１０に示すとおり、本発明の要件を満たす実施例５０〜６７は、中央セグメントの修飾部の長さがハニカムセグメント全長の１／２を超える比較例２２、２６及び３０や、外周セグメントの修飾部の長さがハニカムセグメント全長の１／２を超える比較例２３、２７及び３１や、中央セグメントのベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量が２０％を超える比較例２４、２５、２８、２９、３２及び３３と比べて、低い圧力損失増加率を示しており、これら実施例は、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇を抑制するために緻密化された修飾部が形成されていても、それによって過度な圧力損失の上昇が生じにくいことがわかる。
【００８５】
（実施例６８〜８８及び比較例３４〜４２）
コージェライト化原料として、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム及びシリカを、化学組成がＳｉＯ２：４２〜５６質量％、Ａｌ２Ｏ３：３０〜４５質量％、ＭｇＯ：１２〜１６質量％となるような質量割合で混合し、これに造孔材、有機バインダー、界面活性剤及び水を添加して、可塑性の坏土を得た。この坏土を押出成形し、乾燥させてハニカム状成形体を得た。このハニカム状成形体に対し、その両端面が市松模様状を呈するように、各セルの一端部に目封止部を形成した。すなわち、隣接するセルが、互いに反対側の端部で封じられるように目封部の形成を行った。目封止部の材料には、ハニカム状成形体と同じ材料を用いた。こうして目封止部を形成し、乾燥させた後、ハニカム状成形体を、大気雰囲気中において最高温度１４００〜１４３０℃の温度範囲で焼成して、表１１〜１３に示すような気孔率と平均細孔径とを有し、隔壁の厚さが１２ｍｉｌ（３０５μｍ）、セル形状が正方形、セル密度が約４６．５セル／ｃｍ２（３００セル／平方インチ）、断面が直径１４４ｍｍの円形、軸方向の長さが１５２ｍｍである円柱状のハニカム構造体のベース基材を得た。なお、気孔率及び平均細孔径の測定方法は先述のとおりである。
【００８６】
次に、粒子径２μｍのコージェライト粒子１５０質量部に、コロイダルシリカ（固形分４０％の溶液）１５０質量部と、水２００質量部とを加え、よく撹拌して、修飾用スラリーを調製した。なお、調製に際し、分散剤、消泡剤を、適宜、加えた。こうして得られた修飾用スラリーに、前記ベース基材を、一方の端面から所定の長さまで浸漬させ、その後、エアーブローによって過剰なスラリーを除去した。次いで、スラリーを乾燥させた後、７００℃で熱処理を施し、ベース基材の全長に対して表１１〜１３に示すような長さ（修飾部長さ比）を持つとともに、ベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量（気孔率減少量）と、ベース基材の平均細孔径に対する修飾部の平均細孔径の減少量（平均細孔径減少量）とが、同表に示す値となるような修飾部を形成して、実施例６８〜８８及び比較例３４〜４２のハニカム構造体を得た。こうして作製されたハニカム構造体について、前記実施例１〜４９及び比較例１〜２１と同様にして、圧力損失増加率を求めた。その結果を表１１〜１３に示す。
【００８７】
【表１１】
【００８８】
【表１２】
【００８９】
【表１３】
【００９０】
表１１〜１３に示すとおり、本発明の要件を満たす実施例６８〜８８は、修飾部の長さがハニカム構造体全長の１／２を超える比較例３４、３７及び４０や、ベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量が２０％を超える比較例３５、３６、３８、３９、４１及び４２と比べて、低い圧力損失増加率を示しており、これら実施例は、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇を抑制するために緻密化された修飾部が形成されていても、それによって過度な圧力損失の上昇が生じにくいことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、ＤＰＦ等の集塵用フィルターとして好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１：ハニカム構造体、２：ハニカムセグメント、２ａ：外周セグメント、２ｂ：中央セグメント、２ｂ’：中央セグメント、２ｂ”：中央セグメント、３：隔壁、５：セル、５ａ：四角形セル、５ｂ：八角形セル、７：修飾部、７ａ：修飾部、７ｂ：修飾部、７ｂ”：修飾部、９：目封止部、１０：入口側端面、１１：出口側端面、２０：入口側端面、２１：出口側端面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルター等の集塵用フィルターとして好適に使用されるハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス用の捕集フィルター、例えば、ディーゼルエンジン等からの排ガスに含まれているスート等の粒子状物質（パティキュレートマター（ＰＭ））を捕捉して除去するためのディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）として、ハニカム構造体が広く使用されている。
【０００３】
このようなハニカム構造体（フィルター）を長期間継続して使用するためには、定期的にフィルターに再生処理を施す必要がある。すなわち、フィルター内部に経時的に堆積したＰＭにより増大した圧力損失を低減させてフィルター性能を初期状態に戻すため、フィルター内部に堆積したＰＭを燃焼させて除去する必要がある。このフィルター再生時には、フィルター内部に堆積したＰＭが流体（排ガス）の入口側から順に燃焼するため、出口側に近い部位ほど、前方で発生した熱とその場でＰＭが燃焼した熱とによる温度上昇が激しくなる。そのため、フィルター各部の温度上昇が不均一になりやすく、熱応力によってクラック等の欠陥を発生させるという問題があった。
【０００４】
このような問題に対し、ハニカム構造体を複数のハニカム形状のセグメントから構成し、各セグメント間を弾性質素材からなる接合材で接合一体化した構造とすることにより、ハニカム構造体に作用する熱応力を分散、緩和する方法が提案され（例えば、特許文献１参照）、それによって耐熱衝撃性をある程度改善できるようになったが、近年のフィルターの大型化に伴う熱応力の増大により、この方法だけでは十分な効果が得られにくくなってきている。また、平均細孔径を入口側端面から出口側端面に向かって小さくなるように形成し、ＰＭが出口側付近に偏って堆積するのを防ぐことにより、フィルター再生時における燃焼熱の偏りを抑制したハニカム構造体も知られているが（例えば、特許文献２参照）、このように平均細孔径を小さくするだけでは、十分な効果が得られにくいのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７９７２９号公報
【特許文献２】特開平１−１４５３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＤＰＦに用いた場合において、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇が適度に抑えられるとともに、圧力損失も過度に上昇しないようなフィルターとしてのバランスに優れたハニカム構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下のハニカム構造体が提供される。
【０００８】
［１］ 流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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形状を有するセグメントを、前記セルの軸方向と垂直の方向において複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成されたハニカム構造体であって、前記セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、前記ベース基材は、気孔率が３０〜８０％、平均細孔径が５〜４０μｍであり、前記修飾部は、前記セグメントの出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記セグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体（第一のハニカム構造体）。
【０００９】
［２］ 全ての前記セグメントにおいて、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径が同一である［１］に記載のハニカム構造体。
【００１０】
［３］ 前記セグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントと、その内側に位置する中央セグメントとで、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径の何れか１つ以上が異なっている［１］に記載のハニカム構造体。
【００１１】
［４］ 流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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形状を有するセグメントを、前記セルの軸方向と垂直の方向において複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成されたハニカム構造体であって、前記セグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材のみからなり、前記外周セグメントの内側に位置する中央セグメントの内の少なくとも一部の中央セグメントは、前記ベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有するとともに、残りの中央セグメントは、前記外周セグメントと同様に前記ベース基材のみからなり、前記ベース基材は、気孔率が３０〜８０％、平均細孔径が５〜４０μｍであり、前記修飾部は、前記中央セグメントの出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記セグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体（第二のハニカム構造体）。
【００１２】
［５］ 流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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構造体であって、前記ハニカム構造体は、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、前記ベース基材は、気孔率が３０〜８０％、平均細孔径が５〜４０μｍであり、前記修飾部は、前記ハニカム構造体の出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記ハニカム構造体全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体（第三のハニカム構造体）。
【００１３】
［６］ 前記ハニカム構造体の径方向全体において、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径が同一である［５］に記載のハニカム構造体。
【００１４】
［７］ 前記ハニカム構造体の中央から外周に向かって、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径の何れか１つ以上が連続的又は段階的に変化している［５］に記載のハニカム構造体。
【００１５】
［８］ 流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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構造体であって、前記ハニカム構造体は、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、前記修飾部は、前記ハニカム構造体の外周から中央に向かって前記ハニカム構造体の半径の１／１０〜３／５までの部分を除き、前記ハニカム構造体の出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記ハニカム構造体全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体（第四のハニカム構造体）。
【００１６】
［９］ 所定の前記セルの開口部を前記入口側端面で目封止するとともに、残余の前記セルの開口部を前記出口側端面で目封止する目封止部を備えた［１］〜［８］の何れかに記載のハニカム構造体。
【００１７】
［１０］ 前記入口側端面の開口率が、前記出口側端面の開口率より大きい［９］に記載のハニカム構造体。
【００１８】
［１１］ 前記隔壁に触媒成分が担持された［１］〜［１０］の何れかに記載のハニカム構造体。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のハニカム構造体は、修飾部、すなわち緻密化処理を施す部位の長さを限定するとともに、ベース基材の気孔率及び平均細孔径並びに修飾部の気孔率及び平均細孔径を限定することによって、ＤＰＦに用いた場合におけるフィルター再生時の出口側付近の温度上昇が適度に抑えられるとともに、圧力損失の過度な上昇も抑えられており、フィルターとしてのバランスに優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る第一のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る第一のハニカム構造体の実施形態の他の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る第一のハニカム構造体の実施形態の更に他の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る第二のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図５】本発明に係る第二のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す出口側端面の概略平面図である。
【図６】本発明に係る第二のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す出口側端面の概略平面図である。
【図７】本発明に係る第二のハニカム構造体の実施形態の他の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図８】本発明に係る第三のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図９】本発明に係る第三のハニカム構造体の実施形態の他の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図１０】本発明に係る第三のハニカム構造体の実施形態の更に他の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図１１】本発明に係る第四のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。
【図１２】本発明に係る第一及び第二のハニカム構造体の基本構造の一例を示す概略斜視図である。
【図１３】本発明に係る第一及び第二のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの一例を示す概略斜視図である。
【図１４】本発明に係る第一及び第二のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの他の一例を示す概略斜視図である。
【図１５】本発明に係る第三及び第四のハニカム構造体の基本構造の一例を示す概略斜視図である。
【図１６】本発明に係る第三及び第四のハニカム構造体の一例を示す一方の端面側から見た概略部分平面図である。
【図１７】本発明に係る第三及び第四のハニカム構造体の他の一例を示す一方の端面側から見た概略部分平面図である。
【図１８】入口側端面と出口側端面とで開口率が異なるハニカム構造体の実施形態の一例を示す入口側端面の部分拡大図である。
【図１９】入口側端面と出口側端面とで開口率が異なるハニカム構造体の実施形態の一例を示す出口側端面の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体的な実施形態に基づき説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるもではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００２２】
本発明の第一及び第二のハニカム構造体は、ハニカム形状のセグメント（ハニカムセグメント）を複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成されたものである。図１２は、本発明に係る第一及び第二のハニカム構造体の基本構造の一例を示す概略斜視図であり、図１３は、本発明に係る第一及び第二のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの一例を示す概略斜視図である。
【００２３】
図１３に示すように、ハニカムセグメント２は、流体の入口側となる入口側端面１０と流体の出口側となる出口側端面１１とを有しており、この２つの端面の間に、流体の流路となる複数のセル（貫通孔）５が多孔質の隔壁３によって区画形成されている。なお、ＤＰＦのようなフィルターとして使用する場合には、所定セルの開口部を入口側端面で目封止するとともに、残余のセルの開口部を出口側端面で目封止する目封止部を配設するのが一般的であり、通常は、図１４のように、一方の端面が目封止部９により市松模様を呈するよう目封止し、他方の端面が目封止部により、これと相補的な市松模様を呈するよう目封止する。すなわち、隣接するセルの開口部が互いに反対側の端面にて目封止されるように目封止部を形成する。
【００２４】
このように目封止が施されたハニカムセグメントから構成されるハニカム構造体の一端面（入口側端面）よりスート等のＰＭを含む流体を通気させると、流体は、当該一端面側において開口部が目封止さていないセルよりハニカム構造体の内部に流入し、濾過能を有する多孔質の隔壁を通過して、他端面（出口側端面）側が目封止されていない他の流通孔に入る。そして、この隔壁を通過する際に流体中のＰＭが隔壁に補足され、ＰＭが除去された浄化後の流体が他端面より排出される。
【００２５】
図１２のように、本発明の第一及び第二のハニカム構造体１は、前記のようなハニカムセグメント２を、セルの軸方向と垂直の方向において複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成される。ハニカムセグメント２の接合には接合材が使用され、この接合材としては、耐熱性を有するセラミックファイバー、セラミック粒子等からなるフィラーと、コロイダルシリカ等の無機接着剤とを主成分とし、更に必要に応じて有機バインダー（例えば、メチルセルロース（ＭＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等）、分散剤、水等を加え、それをミキサー等の混練機を使用して混合、混練してペースト状にしたものが好ましい。
【００２６】
このような接合材をハニカムセグメントの接合面に所定の厚さで塗布してハニカムセグメントを組み合わせた後、接合材を乾燥硬化させることにより、複数個のハニカムセグメントが一体化されたハニカム構造体とする。その後、必要に応じ、外周部を研削加工するなどして、円柱状等の所望形状に加工してもよい。なお、この場合、加工により外周壁が除去され、内部の隔壁とセルが露出した状態となるので、露出面をコーティング材で被覆するなどして外周壁を再形成することが好ましい。
【００２７】
本発明の第一のハニカム構造体に使用されるハニカムセグメントは、すべてハニカム形状で多孔質のベース基材と、このベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部（緻密化部）とを有する。また、本発明の第二のハニカム構造体に使用されるハニカムセグメントについては、それらセグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントと外周セグメントの内側に位置する中央セグメントとで、修飾部の有無が異なる。すなわち、外周セグメントは、全て前記ベース基材のみからなるが、中央セグメントは、その内の少なくとも一部が、前記ベース基材と、このベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、残りの中央セグメントは、外周セグメントと同様に前記ベース基材のみからなる。
【００２８】
修飾部は、本発明のハニカム構造体をＤＰＦに用いた場合において、フィルター再生時に過剰に昇温しやすい出口側端面付近の熱容量及び熱伝導率を増加させて昇温を適度に抑制し、耐熱衝撃性を向上させる目的で形成されるものであるが、本発明の第一及び第二のハニカム構造体では、この修飾部の形成によって圧力損失が上昇し過ぎないように、その形成範囲を限定している。修飾部の具体的な形成範囲は、ハニカムセグメントの出口側端面から、セルの軸方向に沿って、ハニカムセグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲である。修飾部の形成範囲がハニカムセグメント全長の１／１０に満たないと、フィルター再生時における出口側端面付近の過剰な昇温を効果的に抑制するだけの熱容量と熱伝導率を確保することが困難であり、ハニカムセグメント全長の１／２を超えると、修飾部によって圧力損失が過度に上昇し、フィルターとしての実用性に問題が生じる。
【００２９】
修飾部の形成範囲を前記のように限定し、更に、圧力損失に大きく影響する他の要因である、ベース基材の気孔率及び平均細孔径並びに修飾部の気孔率及び平均細孔径を後述のように限定することにより、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇が適度に抑えられるとともに、圧力損失の過度な上昇も抑えられ、フィルターとしてのバランスに優れたハニカム構造体となる。また、本発明の第二のハニカム構造体においては、更に修飾部を形成するハニカムセグメントを、中央セグメントの内の少なくとも一部に限定することで、修飾部の形成による圧力損失の上昇をより抑えやすくしている。
【００３０】
本発明の第一及び第二のハニカム構造体が前記のように複数のハニカムセグメントを接合して構成されているのに対し、本発明の第三及び第四のハニカム構造体は一体構造を有するものである。図１５は、本発明に係る第三及び第四のハニカム構造体の基本構造の一例を示す概略斜視図であり、図１６は、本発明に係る第三及び第四のハニカム構造体の一方の端面側から見た概略部分平面図である。
【００３１】
これらの図に示すように、本発明に係る第三及び第四のハニカム構造体は、流体の入口側となる入口側端面２０と流体の出口側となる出口側端面２１とを有しており、この２つの端面の間に、流体の流路となる複数のセル（貫通孔）５が多孔質の隔壁３によって区画形成されている。なお、ＤＰＦのようなフィルターとして使用する場合には、所定セルの開口部を入口側端面で目封止するとともに、残余のセルの開口部を出口側端面で目封止する目封止部を配設するのが一般的であり、通常は、図１７のように、一方の端面が目封止部９により市松模様を呈するよう目封止し、他方の端面が目封止部により、これと相補的な市松模様を呈するよう目封止する。すなわち、隣接するセルの開口部が互いに反対側の端面にて目封止されるように目封止部を形成する。
【００３２】
このように目封止が施されたハニカム構造体の一端面（入口側端面）よりスート等のＰＭを含む流体を通気させると、流体は、当該一端面側において開口部が目封止さていないセルよりハニカム構造体の内部に流入し、濾過能を有する多孔質の隔壁を通過して、他端面（出口側端面）側が目封止されていない他の流通孔に入る。そして、この隔壁を通過する際に流体中のＰＭが隔壁に補足され、ＰＭが除去された浄化後の流体が他端面より排出される。
【００３３】
本発明の第三及び第四のハニカム構造体は、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、このベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部（緻密化部）とを有する。
【００３４】
修飾部は、本発明のハニカム構造体をＤＰＦに用いた場合において、フィルター再生時に過剰に昇温しやすい出口側端面付近の熱容量及び熱伝導率を増加させて昇温を適度に抑制し、耐熱衝撃性を向上させる目的で形成されるものであるが、本発明の第三及び第四のハニカム構造体では、この修飾部の形成によって圧力損失が上昇し過ぎないように、その形成範囲を限定している。修飾部の具体的な形成範囲は、ハニカム構造体の出口側端面から、セルの軸方向に沿って、ハニカム構造体全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲である。修飾部の形成範囲がハニカム構造体全長の１／１０に満たないと、フィルター再生時における出口側端面付近の過剰な昇温を効果的に抑制するだけの熱容量と熱伝導率を確保することが困難であり、ハニカム構造体全長の１／２を超えると、修飾部によって圧力損失が過度に上昇し、フィルターとしての実用性に問題が生じる。
【００３５】
修飾部の形成範囲を前記のように限定し、更に、圧力損失に大きく影響する他の要因である、ベース基材の気孔率及び平均細孔径並びに修飾部の気孔率及び平均細孔径を後述のように限定することにより、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇が適度に抑えられるとともに、圧力損失の過度な上昇も抑えられ、フィルターとしてのバランスに優れたハニカム構造体となる。また、本発明の第四のハニカム構造体においては、更にハニカム構造体の径方向における修飾部の形成部位を、ハニカム構造体の外周から中央に向かってハニカム構造体の半径の１／１０〜３／５までの部分を除いた部位に限定することで、修飾部の形成による圧力損失の上昇をより抑えやすくしている。なお、ハニカム構造体の径方向における修飾部の未形成部分を、ハニカム構造体の外周から中央に向かってハニカム構造体の半径の１／１０に満たない範囲までとすると、圧力損失の上昇抑制効果が得られ難く、ハニカム構造体の外周から中央に向かってハニカム構造体の半径の３／５を超える範囲までとすると、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇抑制効果が得られ難くなる。
【００３６】
本発明の第一〜第四のハニカム構造体におけるベース基材の気孔率は、３０〜８０％、好ましくは４５〜８０％である。ベース基材の気孔率が３０％未満では、ベース基材自体の圧力損失が大きすぎ、８０％を超えると、フィルター再生時の最高温度が上昇しすぎるため、実用上問題が生じる。また、ベース基材の平均細孔径は、５〜４０μｍ、好ましくは５〜２０μｍである。ベース基材の平均細孔径が５μｍ未満では、ベース基材自体の圧力損失が大きすぎ、４０μｍを超えると、ＰＭを捕集するフィルター機能が低下しすぎるため、実用上問題が生じる。
【００３７】
修飾部の気孔率は、ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率（ベース基材の気孔率から２〜２０％差し引いた値）、好ましくは３〜１２％低い気孔率である。ベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量が２％未満では、修飾部の形成による効果、すなわちフィルター再生時における出口側端面付近の過剰な昇温を抑制する効果が十分に得られず、２０％を超えると、圧力損失が大きくなり過ぎる。また、修飾部の平均細孔径は、ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径、好ましくは０．１〜５μｍ小さい平均細孔径である。ベース基材の平均細孔径に対する修飾部の平均細孔径の減少量が０．１μｍ未満では、修飾部の形成による効果が十分に得られず、１０μｍを超えると、圧力損失が大きくなり過ぎる。
【００３８】
なお、本発明で規定する「気孔率」は、ベース基材の修飾部を形成していない部分又は修飾部を形成した部分から隔壁厚みの平板を試験片として切り出し、アルキメデス法で測定したものであり、「平均細孔径」は、ベース基材の修飾部を形成していない部分又は修飾部を形成した部分から所定形状（□５×１５ｍｍ）の試験片を切り出し、水銀ポロシメーターで測定したものである。
【００３９】
本発明の第一のハニカム構造体において、修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径は、ハニカム構造体を構成する全てのハニカムセグメントにおいて同一であっても良いし、前記限定範囲内であれば、ハニカム構造体を構成するセグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントと、その内側に位置する中央セグメントとで、修飾部の気孔率、平均細孔径及び長さの何れか１つ以上が異なっていても良い。また、本発明の第三のハニカム構造体において、修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径は、ハニカム構造体の径方向全体において同一であっても良いし、前記限定範囲内であれば、ハニカム構造体の中央から外周に向かって、修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径の何れか１つ以上が連続的又は段階的に変化していても良い。
【００４０】
図１は、本発明に係る第一のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の外周部に位置する外周セグメント２ａの修飾部７ａと、外周セグメント２ａの内側に位置する中央セグメント２ｂの修飾部７ｂとの長さが同一であり、これら修飾部７ａ、７ｂの気孔率と平均細孔径も同一である。通常は、このような実施形態で本発明の効果を十分に発揮させることができる。
【００４１】
図２は、本発明に係る第一のハニカム構造体の実施形態の他の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の外周部に位置する外周セグメント２ａの修飾部７ａと、外周セグメント２ａの内側に位置する中央セグメント２ｂの修飾部７ｂとの長さが同一であるが、中央セグメント２ｂの修飾部７ｂの方が外周セグメント２ａの修飾部７ａよりも気孔率と平均細孔径が低く（小さく）なるような構成としている。フィルターの再生時には出口側端面付近が温度上昇しやすいが、更にこの出口側端面付近においても、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように中央セグメント２ｂの修飾部７ｂをより緻密化して熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和することが好ましい。
【００４２】
図３は、本発明に係る第一のハニカム構造体の実施形態の更に他の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の外周部に位置する外周セグメント２ａの修飾部７ａと、外周セグメント２ａの内側に位置する中央セグメント２ｂの修飾部７ｂとの気孔率及び平均細孔径は同一であるが、中央セグメント２ｂの修飾部７ｂの方が外周セグメント２ａの修飾部７ａより長さが長くなるような構成としている。先述のとおり、出口側端面付近でも、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように中央セグメント２ｂの修飾部７ｂをより長くして熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和することが好ましい。
【００４３】
図４は、本発明に係る第二のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の外周部に位置する外周セグメント２ａには修飾部が形成されておらず、外周セグメント２ａの内側に位置する中央セグメント２ｂにのみ修飾部７ｂが形成された構成としている。先述のとおり、出口側端面付近でも、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように中央セグメント２ｂにのみ修飾部７ｂを形成して熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和するのも好ましい形態である。また、中央セグメント２ｂにのみ修飾部７ｂを形成する場合、その修飾部７ｂは、図５に示す出口側端面の概略平面図のように、径方向の全体に形成されていても良いし、図６に示す出口側端面の概略平面図のように、径方向において部分的に形成されていても良い。
【００４４】
図７は、本発明に係る第二のハニカム構造体の実施形態の他の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の外周部に位置する外周セグメント２ａと、外周セグメント２ａの内側に位置する中央セグメントの内、外周セグメント２ａに隣接する位置にある中央セグメント２ｂ’とには修飾部が形成されておらず、中央セグメント２ｂ’の内側に位置する中央セグメント２ｂ”にのみ修飾部７ｂ”が形成された構成としている。中央セグメントは、外周セグメントより熱が逃げにくく、温度上昇しやすい傾向にあるので、修飾部が形成されていることが好ましいが、ハニカム構造体を構成するセグメントの数が多い場合などには、中央セグメントの内、ハニカム構造体の外周に近い位置に存在するものは、外周セグメントと同様に比較的熱が逃げやすいので、そのような中央セグメントと外周セグメントには修飾部を形成せず、それ以外の一部の中央セグメントにのみ修飾部を形成して熱容量と熱伝導率を高めるようにしても、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和することができる。
【００４５】
図８は、本発明に係る第三のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の径方向全体において、修飾部７の長さが同一であり、その気孔率及び平均細孔径も同一である。通常は、このような実施形態で本発明の効果を十分に発揮させることができる。
【００４６】
図９は、本発明に係る第三のハニカム構造体の実施形態の他の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の径方向全体において、修飾部７の長さは同一であるが、気孔率と平均細孔径とについては中央部の方が外周部よりも低く（小さく）なるよう段階的に変化させた構成としている。先述のとおり、出口側端面付近でも、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように中央部をより緻密化して熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和することが好ましい。
【００４７】
図１０は、本発明に係る第三のハニカム構造体の実施形態の更に他の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の径方向全体において、修飾部７の気孔率と平均細孔径は同一であるが、長さについては中央部の方が外周部よりも長くなるよう段階的に変化させた構成としている。先述のとおり、出口側端面付近でも、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように中央部の修飾部７をより長くして熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和することが好ましい。
【００４８】
図１１は、本発明に係る第四のハニカム構造体の実施形態の一例を模式的に示す概略断面図である。この実施形態では、ハニカム構造体１の径方向における修飾部７の形成部位を、ハニカム構造体１の外周から中央に向かってハニカム構造体の半径の１／１０〜３／５までの部分を除いた中央部に限定した構成としている。先述のとおり、出口側端面付近でも、特に径方向の断面中央部は外部に熱が逃げにくく、外周部より温度上昇しやすい傾向にあるので、このように所定範囲の外周部を除いた中央部にのみ修飾部７を形成して熱容量と熱伝導率を高め、温度分布の不均一による熱応力の発生を緩和するのも好ましい形態である。
【００４９】
なお、本発明の第一及び第二のハニカム構造体においては、ハニカム構造体の外周部を形成するのに必要な個数である限り、外周セグメントの個数は特に限定されず、また、外周セグメントの内側に存在する限り、中央セグメントの個数も特に限定されない。
【００５０】
本発明の第一〜第四のハニカム構造体におけるハニカム構造体又はハニカムセグメントのベース基材の構成材料としては、強度、耐熱性等の観点から、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化珪素（ＳｉＣ）を骨材とし珪素（Ｓｉ）を結合材として形成された珪素−炭化珪素系複合材料、窒化珪素、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、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属からなる群より選択される少なくとも一種の材料を好適なものとして挙げることができる。中でも、本発明の第一及び第二のハニカム構造体に使用されるハニカムセグメントのベース基材の構成材料としては、炭化珪素又は珪素−炭化珪素系複合材料を用いることが好ましく、本発明の第三及び第四のハニカム構造体に使用されるベース基材の構成材料としては、コージェライトを用いることが好ましい。目封止部の構成材料は、ハニカム構造体又はハニカムセグメントとの熱膨張差を小さくするため、ハニカム構造体又はハニカムセグメントと同じ材料を用いることが好ましい。
【００５１】
ベース基材の製造方法には、従来公知の方法を用いることができる。具体的な方法の一例としては、前記のような材料に、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のバインダー、造孔材、界面活性剤、溶媒としての水等を添加して、可塑性の坏土とし、この坏土を所定のハニカム形状となるように押出成形し、次いで、マイクロ波、熱風等によって乾燥した後、焼成する。セルに目封止部を形成する場合、前記焼成は、セルに目封止部を形成する前に行っても良いし、セルに目封止部を形成した後で、目封止部の焼成と一緒に行うようにしても良い。
【００５２】
セルを目封止する方法にも、従来公知の方法を用いることができる。具体的な方法の一例としては、ハニカムセグメント又はハニカム構造体の端面にシートを貼り付けた後、当該シートの目封止しようとするセルに対応した位置に穴を開け、このシートを貼り付けたままの状態で、目封止部の構成材料をスラリー化した目封止用スラリーに、ハニカムセグメント又はハニカム構造体の端面を浸漬し、シートに開けた孔を通じて、目封止しようとするセルの開口端部内に目封止用スラリーを充填し、それを乾燥及び／又は焼成して硬化させる。
【００５３】
ベース基材の気孔率や平均細孔径は、材料の粒径、造孔材の粒径や添加量、焼成条件などによって調節することができる。
【００５４】
ＤＰＦに使用されるハニカム構造体は、全てのセルが同形状（通常は四角形）で同じ開口面積を持ち、それらが入口側端面と出口側端面とで市松模様を呈するよう交互に目封止され、入口側端面と出口側端面の開口率が同等であるのが一般的であるが、最近は、スート捕集後の圧力損失の上昇抑制等を目的として、入口側端面の開口率を出口側端面の開口率よりも大きくしたハニカム構造体も提案されており、本発明のハニカム構造体にも、このような構造を適用することができる。
【００５５】
図１８及び図１９は、入口側端面と出口側端面とで開口率が異なる目封止ハニカム構造体の実施形態の一例を示しており、図１８は入口側端面の部分拡大図、図１９は出口側端面の部分拡大図である。これらの図に示すように、この実施形態においては、四角形セル５ａとそれよりも開口面積の大きい八角形セル５ｂとが、各端面上の直交する二方向において交互に配列されており、四角形セル５ａについては入口側端面にて目封止部９による目封止が施され、八角形セル５ｂについては出口側端面にて目封止部９による目封止が施された状態になっている。このように入口側端面では開口面積の大きい八角形セル５ｂを開口させ、出口側端面では開口面積の小さい四角形セル５ａを開口させることで、入口側端面の開口率を出口側端面の開口率よりも大きくすることができる。
【００５６】
修飾部の形成は、例えば、ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含む修飾用スラリーを調製し、このスラリーにベース基材の一端面側から、修飾部を形成しようとする所定の長さまで浸漬して、スラリーを含浸、すなわちベース基材の隔壁の細孔内にスラリー中の粒子を充填させ、その後、熱処理を施すという方法より行うことができる。また、本発明の第一及び第二のハニカム構造体における修飾部の形成は、セグメントを接合する前の段階で実施してもよいし、セグメント接合後のハニカム構造体の状態で行っても良い。セグメントを接合する前の段階で修飾部の形成を行うと、中央セグメントと外周セグメントとで修飾部の形成範囲や気孔率、平均細孔径を自由に組み合わせることができる。ただし、ハニカム構造体の状態で修飾部の形成を行っても、マスキングや複数回の修飾により、修飾部の形成範囲や気孔率、平均細孔径をセグメント毎に設定することは可能であるので、ハニカム構造体の状態で修飾部の形成を制限するものではない。
【００５７】
修飾用スラリーは、最終的に隔壁に残存する成分であり、化学的に又は物理的に変化するものも、除去されるものでなければ含まれる。修飾用スラリーには、緻密化するための粒子として、炭化珪素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライト、ジルコニア、燐酸ジルコニウム、アルミニウムチタネート、チタニア、及びこれらの組合せよりなる群から選ばれるセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属、ニッケル系金属、又は金属ＳｉとＳｉＣ等の無機粉体を含むことが好ましい。更に、γアルミナ、セリア、ジルコニア、セリア系複合酸化物、ジルコニア系複合酸化物等のような、ハニカム構造体に触媒成分を担持させる際のウォッシュコートに含まれる粒子を用いることもできる。
【００５８】
また、この粒子の粒径は、ベース基材の平均細孔径の２〜６０％の大きさであることが好ましい。この粒子の平均粒子径が、ベース基材の平均細孔径の２％未満であると、隔壁の細孔内に充填されるべき粒子が細孔径に対し小さすぎる結果、細孔内に充分に充填することができないおそれがある。すなわち、細孔内に保持出来ず、素通りしてしまうことがあり、好ましくない。一方、ベース基材の平均細孔径の６０％を超えると、隔壁の細孔内に充填されるべき粒子が細孔径に対し大きすぎるので、細孔内に充填することができない（細孔内に入らない）おそれがあり、好ましくない。
【００５９】
修飾用スラリーは、このような粒子の他、粒子を細孔内面に結合させることが可能な結合材を含み、それらを水に希釈したものであることが好まく、更に、分散剤、消泡剤を適宜、含ませても良い。結合材としては、シリカゾル又はアルミナゾル等のコロイダルゾルや膨潤して結合性を示す層状化合物等が好適に使用できる。修飾スラリー含浸後の熱処理の条件は、修飾スラリーの組成によって、適宜、定めればよい。ベース基材と同じ組成の修飾スラリーで修飾を行う場合は、結合性を付与するため、ベース基材の焼成条件と同じ条件での熱処理が必要となる。コロイダルシリカ等の７００〜８００℃で強度が発現する材料を組み合わせると、低い温度での熱処理が可能となる。
【００６０】
ベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量や、ベース基材の平均細孔径に対する修飾部の平均細孔径の減少量は、修飾用スラリーに含まれる粒子の粒径や含有量、修飾用スラリーを含浸する回数などによって調節することができる。
【００６１】
本発明の第一〜第四のハニカム構造体において、ハニカム構造体又はハニカムセグメントの隔壁の厚さは、７〜２０ｍｉｌ（１７８〜５０８μｍ）であることが好ましく、８〜１６ｍｉｌ（２０３〜４０６μｍ）であることがより好ましく、１０〜１２ｍｉｌ（２５４〜３０５μｍ）であることが更に好ましい。隔壁の厚さが７ｍｉｌ未満であると、強度が不足して耐熱衝撃性が低下する場合があり、一方、隔壁の厚さが２０ｍｉｌ超を超えると、圧力損失が増大する傾向にあるからである。
【００６２】
セル密度は、１４０〜３５０セル／ｉｎ２（ｃｐｓｉ）であることが好ましく、１６０〜３２０ｃｐｓｉであることがより好ましく、２００〜３００ｃｐｓｉであることが更に好ましい。セル密度が１４０ｃｐｓｉ未満であると、流体との接触効率が不足する傾向にあり、一方、セル密度が３５０ｃｐｓｉを超えると、圧力損失が増大する傾向にあるからである。なお、「ｃｐｓｉ」は「ｃｅｌｌｓ ｐｅｒ ｓｑｕａｒｅ ｉｎｃｈ」の略であり、１平方インチ当りのセル数を表す単位である。例えば１０ｃｐｓｉは、約１．５５セル／ｃｍ２である。
【００６３】
セル形状（セル断面の形状）については、特に限定されることはなく、例えば、四角形、三角形、六角形、八角形等の多角形でも、丸形であっても良く、また、前記のように異なる形状のセルが組み合わされて配列されていても良い。
【００６４】
また、本発明の第一〜第四のハニカム構造体においては、フィルター再生時のＰＭの燃焼を促進させたり、排ガス中の有害物質を浄化したりする目的で、隔壁に触媒成分を担持させるようにしても良い。隔壁に触媒成分を担持する方法としては、例えば、触媒成分を含む溶液を、アルミナ粉末のような高比表面積の耐熱性無機酸化物からなる粉末を含浸させた後、乾燥、焼成して、触媒成分を含有する粉末を得、この粉末にアルミナゾルや水などを加えて触媒スラリーを調製し、これにハニカムセグメント又はハニカム構造体を浸漬させて、スラリーをコートしてから、乾燥、焼成するといった方法を用いることができる。
【００６５】
触媒成分としては、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄからなる群より選択される一種以上の貴金属を用いることが好ましい。これら貴金属の担持量は、ハニカム構造体単位体積当たり、０．３〜３．５ｇ／Ｌとすることが好ましい。
【実施例】
【００６６】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６７】
（実施例１〜４９及び比較例１〜２１）
ＳｉＣ粉末及び金属Ｓｉ粉末を８０：２０の質量割合で混合し、これに造孔材、有機バインダー、界面活性剤及び水を添加して、可塑性の坏土を得た。この坏土を押出成形し、乾燥させてハニカム状成形体を得た。このハニカム状成形体に対し、その両端面が市松模様状を呈するように、各セルの一端部に目封止部を形成した。すなわち、隣接するセルが、互いに反対側の端部で封じられるように目封止部の形成を行った。目封止部の材料には、ハニカム状成形体と同じ材料を用いた。こうして目封止部を形成し、乾燥させた後、ハニカム状成形体を、大気雰囲気中、約４００℃で脱脂し、更に、Ａｒ雰囲気において約１４５０℃で焼成して、成形体中のＳｉＣ粒子をＳｉで結合させることにより、表１〜１０に示すような気孔率と平均細孔径とを有し、隔壁の厚さが１２ｍｉｌ（３０５μｍ）、セル形状が正方形、セル密度が約４６．５セル／ｃｍ２（３００セル／平方インチ）、断面が一辺３５ｍｍの正方形、軸方向の長さが１５２ｍｍである四角柱状のハニカムセグメントのベース基材を得た。なお、気孔率及び平均細孔径の測定方法は先述のとおりである。
【００６８】
次に、粒子径２μｍのＳｉＣ粒子１５０質量部に、コロイダルシリカ（固形分４０％の溶液）１５０質量部と、水２００質量部とを加え、よく撹拌して、修飾用スラリーを調製した。なお、調製に際し、分散剤、消泡剤を、適宜、加えた。こうして得られた修飾用スラリーに、前記ベース基材を、一方の端面から所定の長さまで浸漬させ、その後、エアーブローによって過剰なスラリーを除去した。次いで、スラリーを乾燥させた後、７００℃で熱処理を施し、ベース基材の全長に対して表１〜１０に示すような長さ（修飾部長さ比）を持つとともに、ベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量（気孔率減少量）と、ベース基材の平均細孔径に対する修飾部の平均細孔径の減少量（平均細孔径減少量）とが、同表に示す値となるような修飾部を形成して、ハニカムセグメントを作製した。
【００６９】
続いて、ＳｉＣ粉末、アルミノシリケート質繊維、シリカゾル水溶液及び粘土を混合したものに、更に水を加え、ミキサーを用いて３０分間混練を行い、ペースト状の接合材を得た。この接合材を、前記ハニカムセグメントの外周面に、厚さ約１ｍｍとなるように塗布して接合材層を形成し、その上に別のハニカムセグメントを載置する工程を繰り返し、４個×４個に組み合わされた合計１６個のハニカムセグメントからなるハニカムセグメント積層体を作製した。そして、適宜、外部より圧力を加えるなどして全体を接合させた後、１２０℃で２時間乾燥させてハニカムセグメント接合体を得た。このハニカムセグメント接合体の外形が円柱状になるように、その外周を研削加工した後、その加工面に接合材と同じ組成のコーティング材を塗布して外周壁を再形成し、７００℃で２時間、乾燥硬化させ、実施例１〜４９及び比較例１〜２１のハニカム構造体を得た。
【００７０】
こうして作製された実施例１〜４９及び比較例１〜２１のハニカム構造体について、次の方法で圧力損失増加率を求めた。まず、修飾部が形成された実施例１〜４９及び比較例１〜２１の各ハニカム構造体（修飾済みハニカム構造体）に、スートを含む２００℃の排ガスを２．２７Ｎｍ３／ｍｉｎの流量で流して、スートを徐々に堆積させて行き、スートの堆積量が４ｇ／Ｌに達した時点におけるハニカム構造体の前後での圧力損失を測定して、これをスート堆積後の修飾済みハニカム構造体圧力損失とした。また、ベース基材に対して修飾部の形成を行わなかった以外は、各実施例及び比較例のハニカム構造体の作製手順と同様の手順で、修飾部が形成されていないハニカム構造体（未修飾ハニカム構造体）を作製し、これら各未修飾ハニカム構造体ついても同様の測定方法で圧力損失を測定して、これをスート堆積後の未修飾ハニカム構造体圧力損失とした。こうして測定された各圧力損失から、下式により圧力損失増加率を求めた。その結果を表１〜７に示す。
【００７１】
圧力損失増加率（％）＝（スート堆積後の修飾済みハニカム構造体圧力損失／スート堆積後の未修飾ハニカム構造体圧力損失−１）×１００
【００７２】
【表１】
【００７３】
【表２】
【００７４】
【表３】
【００７５】
【表４】
【００７６】
【表５】
【００７７】
【表６】
【００７８】
【表７】
【００７９】
表１〜７に示すとおり、本発明の要件を満たす実施例１〜４９は、修飾部の長さがハニカムセグメント全長の１／２を超える比較例１、４、７、１０、１３、１６及び１９や、ベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量が２０％を超える比較例２、３、５、６、８、９、１１、１２、１４、１５、１７、１８、２０及び２１と比べて、低い圧力損失増加率を示しており、これら実施例は、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇を抑制するために緻密化された修飾部が形成されていても、それによって過度な圧力損失の上昇が生じにくいことがわかる。
【００８０】
（実施例５０〜６７及び比較例２２〜３３）
合計１６個のハニカムセグメントの内、外周部に位置する１２個の外周セグメントと、その内側に位置する４個の中央セグメントとで、表８〜１０に示すように、修飾部の修飾部長さ比、気孔率減少量及び平均細孔径減少量の何れか１つ以上が異なるようにした以外は、前記実施例１〜４９及び比較例１〜２１と同様にしてハニカム構造体を作製し、圧力損失増加率を求めた。その結果を表８〜１０に示す。
【００８１】
【表８】
【００８２】
【表９】
【００８３】
【表１０】
【００８４】
表８〜１０に示すとおり、本発明の要件を満たす実施例５０〜６７は、中央セグメントの修飾部の長さがハニカムセグメント全長の１／２を超える比較例２２、２６及び３０や、外周セグメントの修飾部の長さがハニカムセグメント全長の１／２を超える比較例２３、２７及び３１や、中央セグメントのベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量が２０％を超える比較例２４、２５、２８、２９、３２及び３３と比べて、低い圧力損失増加率を示しており、これら実施例は、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇を抑制するために緻密化された修飾部が形成されていても、それによって過度な圧力損失の上昇が生じにくいことがわかる。
【００８５】
（実施例６８〜８８及び比較例３４〜４２）
コージェライト化原料として、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム及びシリカを、化学組成がＳｉＯ２：４２〜５６質量％、Ａｌ２Ｏ３：３０〜４５質量％、ＭｇＯ：１２〜１６質量％となるような質量割合で混合し、これに造孔材、有機バインダー、界面活性剤及び水を添加して、可塑性の坏土を得た。この坏土を押出成形し、乾燥させてハニカム状成形体を得た。このハニカム状成形体に対し、その両端面が市松模様状を呈するように、各セルの一端部に目封止部を形成した。すなわち、隣接するセルが、互いに反対側の端部で封じられるように目封部の形成を行った。目封止部の材料には、ハニカム状成形体と同じ材料を用いた。こうして目封止部を形成し、乾燥させた後、ハニカム状成形体を、大気雰囲気中において最高温度１４００〜１４３０℃の温度範囲で焼成して、表１１〜１３に示すような気孔率と平均細孔径とを有し、隔壁の厚さが１２ｍｉｌ（３０５μｍ）、セル形状が正方形、セル密度が約４６．５セル／ｃｍ２（３００セル／平方インチ）、断面が直径１４４ｍｍの円形、軸方向の長さが１５２ｍｍである円柱状のハニカム構造体のベース基材を得た。なお、気孔率及び平均細孔径の測定方法は先述のとおりである。
【００８６】
次に、粒子径２μｍのコージェライト粒子１５０質量部に、コロイダルシリカ（固形分４０％の溶液）１５０質量部と、水２００質量部とを加え、よく撹拌して、修飾用スラリーを調製した。なお、調製に際し、分散剤、消泡剤を、適宜、加えた。こうして得られた修飾用スラリーに、前記ベース基材を、一方の端面から所定の長さまで浸漬させ、その後、エアーブローによって過剰なスラリーを除去した。次いで、スラリーを乾燥させた後、７００℃で熱処理を施し、ベース基材の全長に対して表１１〜１３に示すような長さ（修飾部長さ比）を持つとともに、ベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量（気孔率減少量）と、ベース基材の平均細孔径に対する修飾部の平均細孔径の減少量（平均細孔径減少量）とが、同表に示す値となるような修飾部を形成して、実施例６８〜８８及び比較例３４〜４２のハニカム構造体を得た。こうして作製されたハニカム構造体について、前記実施例１〜４９及び比較例１〜２１と同様にして、圧力損失増加率を求めた。その結果を表１１〜１３に示す。
【００８７】
【表１１】
【００８８】
【表１２】
【００８９】
【表１３】
【００９０】
表１１〜１３に示すとおり、本発明の要件を満たす実施例６８〜８８は、修飾部の長さがハニカム構造体全長の１／２を超える比較例３４、３７及び４０や、ベース基材の気孔率に対する修飾部の気孔率の減少量が２０％を超える比較例３５、３６、３８、３９、４１及び４２と比べて、低い圧力損失増加率を示しており、これら実施例は、フィルター再生時の出口側付近の温度上昇を抑制するために緻密化された修飾部が形成されていても、それによって過度な圧力損失の上昇が生じにくいことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、ＤＰＦ等の集塵用フィルターとして好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１：ハニカム構造体、２：ハニカムセグメント、２ａ：外周セグメント、２ｂ：中央セグメント、２ｂ’：中央セグメント、２ｂ”：中央セグメント、３：隔壁、５：セル、５ａ：四角形セル、５ｂ：八角形セル、７：修飾部、７ａ：修飾部、７ｂ：修飾部、７ｂ”：修飾部、９：目封止部、１０：入口側端面、１１：出口側端面、２０：入口側端面、２１：出口側端面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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形状を有するセグメントを、前記セルの軸方向と垂直の方向において複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成されたハニカム構造体であって、
前記セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、
前記ベース基材は、気孔率が３０〜８０％、平均細孔径が５〜４０μｍであり、
前記修飾部は、前記セグメントの出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記セグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体。
【請求項２】
全ての前記セグメントにおいて、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径が同一である請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記セグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントと、その内側に位置する中央セグメントとで、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径の何れか１つ以上が異なっている請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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形状を有するセグメントを、前記セルの軸方向と垂直の方向において複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成されたハニカム構造体であって、
前記セグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材のみからなり、
前記外周セグメントの内側に位置する中央セグメントの内の少なくとも一部の中央セグメントは、前記ベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有するとともに、残りの中央セグメントは、前記外周セグメントと同様に前記ベース基材のみからなり、
前記ベース基材は、気孔率が３０〜８０％、平均細孔径が５〜４０μｍであり、
前記修飾部は、前記中央セグメントの出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記セグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体。
【請求項５】
流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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構造体であって、
前記ハニカム構造体は、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、
前記ベース基材は、気孔率が３０〜８０％、平均細孔径が５〜４０μｍであり、
前記修飾部は、前記ハニカム構造体の出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記ハニカム構造体全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体。
【請求項６】
前記ハニカム構造体の径方向全体において、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径が同一である請求項５に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
前記ハニカム構造体の中央から外周に向かって、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径の何れか１つ以上が連続的又は段階的に変化している請求項５に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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構造体であって、
前記ハニカム構造体は、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、
前記修飾部は、前記ハニカム構造体の外周から中央に向かって前記ハニカム構造体の半径の１／１０〜３／５までの部分を除き、前記ハニカム構造体の出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記ハニカム構造体全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体。
【請求項９】
所定の前記セルの開口部を前記入口側端面で目封止するとともに、残余の前記セルの開口部を前記出口側端面で目封止する目封止部を備えた請求項１〜８の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
前記入口側端面の開口率が、前記出口側端面の開口率より大きい請求項９に記載のハニカム構造体。
【請求項１１】
前記隔壁に触媒成分が担持された請求項１〜１０の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１】
流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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形状を有するセグメントを、前記セルの軸方向と垂直の方向において複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成されたハニカム構造体であって、
前記セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、
前記ベース基材は、気孔率が３０〜８０％、平均細孔径が５〜４０μｍであり、
前記修飾部は、前記セグメントの出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記セグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体。
【請求項２】
全ての前記セグメントにおいて、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径が同一である請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記セグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントと、その内側に位置する中央セグメントとで、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径の何れか１つ以上が異なっている請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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形状を有するセグメントを、前記セルの軸方向と垂直の方向において複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成されたハニカム構造体であって、
前記セグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材のみからなり、
前記外周セグメントの内側に位置する中央セグメントの内の少なくとも一部の中央セグメントは、前記ベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有するとともに、残りの中央セグメントは、前記外周セグメントと同様に前記ベース基材のみからなり、
前記ベース基材は、気孔率が３０〜８０％、平均細孔径が５〜４０μｍであり、
前記修飾部は、前記中央セグメントの出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記セグメント全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体。
【請求項５】
流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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構造体であって、
前記ハニカム構造体は、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、
前記ベース基材は、気孔率が３０〜８０％、平均細孔径が５〜４０μｍであり、
前記修飾部は、前記ハニカム構造体の出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記ハニカム構造体全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体。
【請求項６】
前記ハニカム構造体の径方向全体において、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径が同一である請求項５に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
前記ハニカム構造体の中央から外周に向かって、前記修飾部の長さ、気孔率及び平均細孔径の何れか１つ以上が連続的又は段階的に変化している請求項５に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
流体の入口側となる入口側端面と流体の出口側となる出口側端面との間に、流体の流路となる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構造体であって、
前記ハニカム構造体は、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、
前記修飾部は、前記ハニカム構造体の外周から中央に向かって前記ハニカム構造体の半径の１／１０〜３／５までの部分を除き、前記ハニカム構造体の出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記ハニカム構造体全長の１／１０〜１／２の長さまでの範囲に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し２〜２０％低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し０．１〜１０μｍ小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体。
【請求項９】
所定の前記セルの開口部を前記入口側端面で目封止するとともに、残余の前記セルの開口部を前記出口側端面で目封止する目封止部を備えた請求項１〜８の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
前記入口側端面の開口率が、前記出口側端面の開口率より大きい請求項９に記載のハニカム構造体。
【請求項１１】
前記隔壁に触媒成分が担持された請求項１〜１０の何れか一項に記載のハニカム構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００９−２５５０４８（Ｐ２００９−２５５０４８Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９８０（Ｐ２００９−９８０）
【出願日】平成２１年１月６日（２００９．１．６）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月６日（２００９．１．６）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]