CN101247875A - 蜂窝结构体、蜂窝结构体的制造方法和废气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供蜂窝结构体、蜂窝结构体的制造方法和废气净化装置，本发明的目的是提供一种即使为了处理堆积在过滤器(蜂窝结构体)内的PM而在一定时间进行强制再生，也能够减少产生的热量并抑制在长度(层积)方向上产生温差，从而能够防止蜂窝结构体发生熔损或裂纹等破损的蜂窝结构体。本发明的蜂窝结构体是沿着长度方向形成有2个以上被孔道壁隔开的孔道的柱状蜂窝结构体，其特征在于，在利用与上述蜂窝结构体的长度方向的任意一个端面平行的平面将上述蜂窝结构体分割成两部分并使被分割的各部分的表观体积相等的情况下，上述被分割的各部分的表观密度互不相同。

Description

蜂窝结构体、蜂窝结构体的制造方法和废气净化装置

本申请是以2006年1月27日提出的日本专利申请2006-018587号作为基础申请主张优先权的申请。

技术领域

本发明涉及用于净化从柴油发动机等内燃机排出的废气的蜂窝结构体、该蜂窝结构体的制造方法、以及用于净化上述废气中的颗粒物质(下面称为PM)的废气净化装置。

背景技术

从柴油发动机等内燃机排出的废气中含有煤烟等PM，近年来，该PM给环境和人体带来危害已成为问题。

于是，作为捕集废气中的PM以净化废气的过滤器，已提出各种过滤器，该过滤器使用了堇青石制或碳化硅制等的陶瓷蜂窝过滤器。并且，还提出了各种使用了蜂窝结构体的过滤器，该蜂窝结构体是通过将具有孔道(cell)的层积部件层积而构成的(例如，参见专利文献1、2)。

通常，在使用了这种蜂窝结构体的过滤器中，需要定期地进行处理(下面也称为再生处理)，将堆积在过滤器内的PM燃烧除去。作为这样的再生处理方法，主要使用后喷射(post injection)方式，在该后喷射方式中还包括：在燃料中加入添加剂的方式；以及，在过滤器上负载贵金属催化剂或氧化物催化剂以便容易将PM燃烧除去的方式；等等。

并且，还可以使用加热器等加热设备来将PM燃烧除去。

专利文献1：WO2005/000445

专利文献2：WO2005/005018

对于如上所述的现有的蜂窝结构体来说，在再生处理中，因部位的不同，温度上升的程度有所不同。具体地说，例如，PM燃烧所产生的热沿着废气的流向传递到气体流出侧，导致有时蜂窝结构体的气体流出侧的温度高于气体流入侧的温度。

像这样，伴随蜂窝结构体的不均匀的温度上升而沿着过滤器的长度方向出现较大温差，在这种情况下，较大的热应力作用在蜂窝结构体上，其结果导致有时在蜂窝结构体上出现裂纹等破损。

此外，考虑到连续再生处理特性等，在蜂窝结构体当中，有些蜂窝结构体被设计成高孔隙率。在该情况下，由于孔隙率高，所以存在蜂窝结构体的热容量小、蜂窝结构体的温度变得非常高的倾向。而且，若像这样使蜂窝结构体处于高温，则有时会出现熔损等破损。

另一方面，若降低孔隙率，则连续再生处理特性恶化，即使采用与不降低孔隙率的情况相同的处理时间，蜂窝结构体内堆积的PM量仍容易增多。若为了处理所堆积的PM而每隔一定时间进行强制再生处理，则产热增大，即使是低孔隙率(高孔隙率)，仍容易产生裂纹等破损。

并且，若频繁进行再生处理，则产热较小，不易产生破损，但存在燃料成本增高的问题。

发明内容

本发明人鉴于上述课题进行了深入研究，结果发现，对于沿着长度方向形成有2个以上被孔道壁隔开的孔道、且气体通过其内部的柱状蜂窝结构体来说，例如通过以气体流入侧和气体流出侧两者的表观密度不同的方式构成该柱状蜂窝结构体，能够抑制在蜂窝结构体的气体流入侧和气体流出侧之间产生温差，能够在维持连续再生处理特性的状态下使热应力减小，从而完成了本发明的蜂窝结构体。

同时还发现了这种蜂窝结构体的制造方法。

即，本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体是沿着长度方向形成有2个以上被孔道壁隔开的孔道的柱状蜂窝结构体，所述蜂窝结构体的特征在于，利用与上述蜂窝结构体的长度方向的任意一个端面平行的平面将上述蜂窝结构体分割成两部分，并使被分割的各部分的表观体积相等，在这种情况下，上述被分割的各部分的表观密度互不相同。

在本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体中，优选上述被分割的各部分的一方与上述被分割的各部分的另一方的表观密度之比为1∶1.1～6，优选在该蜂窝结构体上负载有催化剂。

本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体优选主要由无机纤维和/或金属构成。

此外，上述蜂窝结构体优选通过层积2片以上的具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件并使对应的孔道重叠来构成。另外，在以下的本说明书中将该方式也称为层积型蜂窝结构体。

并且，除了上述方式之外，本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体还可以采用：以1个蜂窝部件构成的方式；粘合2个以上柱状蜂窝单元而形成的方式(下面称为集合型蜂窝结构体)，其中柱状蜂窝单元沿着长度方向形成有2个以上被孔道壁隔开的孔道；以1个蜂窝单元构成的方式(下面称为一体型蜂窝结构体)。

对于本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体，优选上述被分割的各部分的一方的孔隙率为75％～95％，上述被分割的各部分的另一方的孔隙率为70％～90％，且上述被分割的各部分的一方的孔隙率大于上述被分割的各部分的另一方的孔隙率。

此外，在上述蜂窝结构体为上述层积型蜂窝结构体的情况下，优选上述层积部件是主要由无机纤维构成的层积部件和/或主要由金属构成的层积部件。

并且，优选在本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体的两端配置有端部用部件，该端部用部件具有形成为错落方格图案的孔道。

在上述蜂窝结构体中，气体通过其内部，上述被分割的各部分的一方为气体流入侧，上述被分割的各部分的另一方为气体流出侧，上述气体流出侧的表观密度(d_b)与上述气体流入侧的表观密度(d_a)之比优选为1∶1.1～6，优选在上述蜂窝结构体上负载有催化剂。优选该蜂窝结构体主要由无机纤维和/或金属构成。

优选在气体流入侧和气体流出侧具有不同表观密度的上述蜂窝结构体中负载有催化剂，上述蜂窝结构体优选通过层积2片以上的具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件并使对应的孔道重叠而构成，优选上述气体流入侧的孔隙率为75％～95％，上述气体流出侧的孔隙率为70％～90％，且上述气体流入侧的孔隙率大于上述气体流出侧的孔隙率，优选上述层积部件是主要由无机纤维构成的层积部件和/或主要由金属构成的层积部件。优选在该蜂窝结构体的两端配置有端部用部件，该端部用部件具有形成为错落方格图案的孔道。

本发明的第二方面涉及蜂窝结构体的制造方法，在该制造方法中，制作2片以上的具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件，层积2片以上的上述层积部件并使各层积部件的对应的上述孔道重叠，所述制造方法的特征在于，在上述层积部件层积前和/或层积后对至少一部分的层积部件进行压缩，由此制造上述蜂窝结构体。

本发明的第三方面涉及蜂窝结构体的制造方法，在该制造方法中，制作2片以上的具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件，层积2片以上的上述层积部件并使各层积部件的对应的上述孔道重叠，所述制造方法的特征在于，在层积上述层积部件时，层积孔隙率不同的层积部件作为上述层积部件中的至少一部分，由此制造上述蜂窝结构体。

本发明的第四方面涉及蜂窝结构体的制造方法，在该制造方法中，制作2片以上的具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件，层积2片以上的上述层积部件并使各层积部件的对应的上述孔道重叠，所述制造方法的特征在于，在层积上述层积部件时，层积孔道壁的厚度不同的层积部件作为上述层积部件中的至少一部分，由此制造上述蜂窝结构体。

本发明的第五方面涉及蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，通过对柱状蜂窝部件的至少一部分进行压缩，制造蜂窝结构体，其中所述柱状蜂窝部件沿着长度方向形成有2个以上被孔道壁隔开的孔道。

本发明的第六方面涉及废气净化装置，其特征在于，在废气流路中设置有本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体。

在本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体中，由于被分割的各部分的表观密度互不相同，因此，即使为了处理堆积在过滤器(蜂窝结构体)内的PM而在一定时间进行强制再生，也能够减少产生的热量，抑制在长度(如果是层积型蜂窝结构体，则为层积方向)方向上产生温差，能够防止蜂窝结构体发生熔损或裂纹等破损。

此外，在本发明的第二～第五方面涉及的蜂窝结构体的制造方法中，无需复杂的工序或昂贵的设备等，只是在层积部件的层积前和/或层积后将至少一部分的层积部件压缩并层积，或者层积孔隙率或孔道壁厚度不同的层积部件，或者对蜂窝部件的至少一部分进行压缩，就能够高效地制造出被分割的各部分的一方的表观密度与被分割的各部分的另一方的表观密度(气体流入侧的表观密度与气体流出侧的表观密度)不同的蜂窝结构体。

另外，在本发明的第六方面涉及的废气净化装置中，由于在废气流路中设置有本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体，因此，能够高效净化废气，同时，在再生处理时，蜂窝结构体不会发生不均匀的温度上升，所以能够在防止破损发生的同时进行蜂窝结构体的再生。

附图说明

图1(a)～图1(f)是以二维曲线图表示在本发明的蜂窝结构体上，层积部件的结构特性以使气体流入侧和气体流出侧的表观密度不同的方式变化的情况的图。在图1(a)～图1(f)中，将沿层积方向的离开气体流入侧的端部的位置l(距离l)作为横轴，并将任意位置l的结构特性P(值设为p)作为纵轴，对位置l与结构特性p之间的关系进行绘图。

图2(a)～图2(d)是示意性地表示在构成本发明的层积型蜂窝结构体的层积部件的层积方向不同的情况下，以使表观体积相等的方式分割成气体流入侧和气体流出侧这两部分的蜂窝结构体的透视立体图。

图3(a)是示意性地表示本发明的层积型蜂窝结构体的一例的立体图，图3(b)是沿图3(a)的A-A线的截面图。

图4(a)是示意性地表示构成本发明的层积型蜂窝结构体的层积部件的立体图，图4(b)是表示对图4(a)所示的层积部件进行层积来制造蜂窝结构体的情况的立体图。

图5是示意性地表示本发明的废气净化装置的一例的截面图。

图6是示意性地表示本发明的集合型蜂窝结构体的一例的立体图。

图7(a)是示意性地表示构成本发明的集合型蜂窝结构体的蜂窝单元的立体图，图7(b)是沿图7(a)的B-B线的截面图。

符号说明

10、20、40蜂窝结构体；10a层积部件；10b端部用层积部件；10c隔板；10d固定件；11、51孔道；13、53孔道壁；200废气净化装置；23金属外壳；24导入管；25排出管；30催化剂载体；41粘合材料层；42密封材料层；43陶瓷块；50蜂窝单元；52封堵材料。

具体实施方式

首先，说明本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体。此外，与蜂窝结构体相关的发明仅为本发明的第一方面，因此，下面将本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体简称为本发明的蜂窝结构体。

本发明的蜂窝结构体是沿着长度方向形成有2个以上被孔道壁隔开的孔道的柱状蜂窝结构体，所述蜂窝结构体的特征在于，利用与上述蜂窝结构体的长度方向的任意一个端面平行的平面将上述蜂窝结构体分割成两部分，并使被分割的各部分的表观体积相等，在这种情况下，上述被分割的各部分的表观密度互不相同。

上述蜂窝结构体为柱状体，在长度方向上具有两个端面。在本发明的蜂窝结构体中，利用与这两个端面之中的任意一个端面平行的平面将蜂窝结构体分割成2部分时，所分割的各部分的表观密度互不相同。

此外，在本说明书中，“柱状”包括圆柱状、椭圆柱状、多棱柱状等任意的柱形状。

对上述蜂窝结构体的用途没有特别限定，因此还可以将上述蜂窝结构体设置在气体流通的通路之外的位置上，但在后述中，将对在气体流通的通路上设置上述蜂窝结构体的情况进行说明。

即，上述蜂窝结构体是沿着长度方向形成有2个以上被孔道壁隔开的孔道、且气体在其内部通过的柱状蜂窝结构体，其特征在于，在利用与上述蜂窝结构体的气体流入侧或气体流出侧的任意一个端面平行的平面将上述蜂窝结构体分割成气体流入侧和气体流出侧这两部分并使这两部分的表观体积相等时，气体流入侧的表观密度与气体流出侧的表观密度不同。

利用与蜂窝结构体的气体流入侧或气体流出侧的任意一个的端面平行的平面将上述蜂窝结构体分割成气体流入侧和气体流出侧这两部分并使这两部分的表观体积相等是指，无论气体流入侧的端面与气体流出侧的端面是否平行，利用与任意一个的端面平行的面，以表观体积为基准将蜂窝结构体二等分为气体流入侧和气体流出侧。此外，在气体流入侧的端面与气体流出侧的端面平行的情况下，为了将蜂窝结构体分割成两部分而采用的端面是哪个端面都相同，但是在不平行的情况下，以使将蜂窝结构体分割成两部分而得到的各分割体尽可能为近似形状的方式从任意一个的端面选择。

在此，气体流入侧的表观密度是指，利用与气体流入侧或气体流出侧的任意一个的端面平行的面，以使表观体积相等的方式将蜂窝结构体分割成两部分，被分割成两部分的蜂窝结构体的气体流入侧整体的表观密度。即，气体流入侧的表观密度是指，作为将蜂窝结构体分割成两部分而得到的整个分割体的气体流入侧整体的表观密度，该表观密度可以通过由该气体流入侧整体的质量除以表观体积来求出。

并且，气体流出侧的表观密度是指，利用与气体流入侧或气体流出侧的任意一个的端面平行的面，以使表观体积相等的方式将蜂窝结构体分割成两部分，被分割成两部分的蜂窝结构体的气体流出侧整体的表观密度。即，气体流出侧的表观密度是指，作为将蜂窝结构体分割成两部分而得到的整个分割体的气体流出侧整体的表观密度，该表观密度可以通过由该气体流出侧整体的质量除以表观体积来求出。

此外，在本说明书中，表观体积是指，以作为对象的部分的最外形状所限定的表观体积，是指将作为对象的部分的内部的孔道或气孔这类的空间或空隙等的体积全部合计之后的体积。

在本发明的蜂窝结构体中，气体流入侧的表观密度和气体流出侧的表观密度不同。

在本发明的蜂窝结构体中，只要气体流入侧的表观密度和气体流出侧的表观密度不同即可，对用于产生该不同的表观密度的手段和方法没有特别限定。

作为如上所述使气体流入侧和气体流出侧产生不同表观密度的手段和方法，例如可以举出，改变气体流入侧和气体流出侧的孔隙率的方法、改变孔道壁厚度的方法等。尤其，在为层积型蜂窝结构体的情况下，作为改变孔隙率的方法，可以举出，在气体流入侧和气体流出侧改变层积部件的压缩程度来进行层积的方法、层积孔隙率不同的层积部件的方法等；作为改变孔道壁厚度的方法，可以举出层积孔道壁厚度不同的层积部件的方法等。

对于这些方法将在后面详细进行叙述，在如上所述的方法中，通过改变上述层积部件的结构特性，能够使层积部件集合体的不同位置的表观密度发生变化，从而能够在由层积部件层积而成的蜂窝结构体的气体流入侧和气体流出侧产生不同的表观密度。关于改变表观密度的方法，在集合型蜂窝结构体和一体型蜂窝结构体中也可以考虑相同的方法。

首先，以本发明的蜂窝结构体为层积型蜂窝结构体的情况为例，参照附图，说明在气体流入侧和气体流出侧产生互不相同的表观密度的具体方式。此外，上述层积型蜂窝结构体的方式不限于下述方式。

图1(a)～图1(f)是以二维曲线图表示在本发明的层积型蜂窝结构体中，层积部件的结构特性以在气体流入侧和气体流出侧产生各不相同的表观密度的方式变化的情况的图。

即，如图1所示，在将从气体流入侧的端部朝向气体流出侧的端部的方向设为层积方向，将气体流入侧的端部和气体流出侧的端部之间的距离设为L时，将沿着该层积方向的离开气体流入侧的端部的位置l(距离l)作为横轴，并且，将任意位置l的结构特性P(例如，孔隙率的倒数、孔道壁的厚度、当为层积型蜂窝结构体时层积部件的压缩程度等，值设为p)作为纵轴，图1是对位置l与结构特性p之间的关系进行绘图而得到的二维曲线图，参照图1，进行说明。

作为第一方式，可以举出如下情况：如图1(a)所示，气体流入侧的结构特性p为恒定值(＝p₁)，并且气体流出侧的结构特性p也为恒定值(＝p₂)、且该值不同于第一结构特性p的值，作为整体，气体流入侧和气体流出侧的表观密度各不相同。

在图1(a)的第一方式的情况下，结构特性p从p₁变为p₂的位置位于气体流入侧和气体流出侧之间的边界、即l＝L/2(气体流入侧的端部和气体流出侧的端部的中点)，但不限于此，也可以是l＝L/2以外的任意位置。即使在任意位置，气体流入侧的表观密度和气体流出侧的表观密度也不同。

在第一方式中，沿着层积方向，结构特性p以二段从p₁变为p₂，但是结构特性p的变化不限于二段，可以是三段以上的多段变化。

具体地说，将结构特性p以三段变化作为第二方式表示在图1(b)中。参照图1(b)，在尺寸(距离)为l₁＜l₂的位置l₁和l₂，结构特性p分别从p₁变为p₂、以及从p₂变为p₃。

并且，在气体流入侧的端部和位置l₁之间，结构特性恒定为p₁；在位置l₁和l₂之间，结构特性恒定为p₂，而且，在位置l₂和气体流出侧的端部之间，结构特性恒定为p₃。

在该情况下，气体流入侧的表观密度和气体流出侧的表观密度也不同。

与第一方式相同，结构特性变化的位置不限于图1(b)所示的l₁和l₂，可以在任意位置变化。此外，也可以设定为结构特性以p₁～p₄四段变化，进而还可以设定为多段变化的结构特性。

接着，图1(c)示出第三方式。

在图1(c)中，气体流入侧的端部的结构特性为p₁，结构特性p连续变化到位置l₁的结构特性p₂。在相邻的区域即位置l₁～l₂之间，结构特性一直恒定为p₂，接下来，结构特性从位置l₂的p₂连续变化到气体流出侧的端部的p₃。并且，第三方式也与上述方式相同，l₁和l₂的位置是任意的。

此外，在第三方式中，也可以使结构特性p从气体流入侧的端部到位置l₁为恒定值，从位置l₁到l₂连续变化(例如增加)，从位置l₂到气体流出侧的端部再次为恒定值。

如此，在第三方式中，气体流入侧的表观密度和气体流出侧的表观密度也不同。

第一方式到第三方式是结构特性不连续地变化的方式，但相反，结构特性也可以连续地变化，而不是不连续地变化。

图1(d)～图1(f)例示出结构特性从气体流入侧的端部到气体流出侧的端部连续地变化的第四方式。

在图1(d)中，结构特性从气体流入侧的端部到气体流出侧的端部以线性函数变化，同样，在图1(e)中以指数函数变化，并且在图1(f)中以S形(sigmoid)函数变化。此外，作为结构特性从气体流入侧的端部到气体流出侧的端部连续变化的方式，只要使气体流入侧的表观密度和气体流出侧的表观密度不同即可，不限于上述方式，可以举出，以二维曲线状、三维曲线状、正弦(sin)曲线状等任意的连续曲线状变化的方式。

作为气体流入侧的表观密度和气体流出侧的表观密度不同的方式，参照图1(a)～图1(f)，说明了第一方式到第四方式，但本发明的蜂窝结构体不限于图1所示的方式，例如可以调换图1中的气体流入侧和气体流出侧的相对位置。并且，图1示出使结构特性从气体流入侧的端部到气体流出侧的端部增加的方式，相对于此，还可以使结构特性减小，也可以是将增加、恒定和减小等组合而成的任意变化。

此外，可以并存结构特性连续变化的区域和不连续变化的区域，该变化率也可以是任意变化率。

而且，在本发明的蜂窝结构体中，对于产生不同表观密度的结构特性的变化种类，可以是遍及本发明的蜂窝结构体整体的单一的结构特性(例如仅为孔隙率等)的变化，也可以是多种结构特性的组合(例如，孔隙率和孔道壁厚度的组合等)的变化。在任意情况下，都能够在气体流入侧和气体流出侧产生不同的表观密度。

在此，作为本发明的蜂窝结构体整体的形状，例如在为层积型蜂窝结构体的情况下，根据层积部件的层积方向，可以举出：沿着长度方向上垂直的方向将层积部件进行层积而成的圆柱形、以从长度方向上垂直的方向倾斜规定角度的方式将层积部件层积而得到的倾斜的圆柱形等任意形状。对其他蜂窝结构体整体的形状没有特别限定，不管蜂窝结构体的种类如何，可以举出椭圆柱状、四棱柱状、多棱柱状、它们的倾斜形状等。

图2(a)～图2(d)是分别示意性地表示在构成本发明的蜂窝结构体的层积部件的层积方向不同的情况下，以所分割的各部分的表观体积相等的方式分割成气体流入侧和气体流出侧两部分的蜂窝结构体的透视立体图。图2(a)～图2(d)所示的二分割方式不仅可以应用于层积型蜂窝结构体，还能够应用于集合型或一体型蜂窝结构体。

图2(a)是层积方向为与端部的层积部件垂直的方向的本发明的蜂窝结构体被分割成两部分的图，利用与端面平行的平面将圆柱形的蜂窝结构体分割成两部分并使被分割的各部分的表观体积相等。并且，对于图2(b)所示的蜂窝结构体，层积方向为垂直于端面的方向，该层积方向从被与端面平行的平面分割的各部分的表观体积相等的位置，向与该垂直方向成规定角度的方向(图中为上方)弯折。在上述弯折的位置，本发明的蜂窝结构体被与端面平行的平面分割成两部分并使被分割的各部分的表观体积相等。

此外，图2(c)表示以使蜂窝结构体整体呈弯曲的形状将层积部件层积而得到的本发明的蜂窝结构体。像这样在蜂窝结构体弯曲的情况下，也可以利用与端面平行的平面将蜂窝结构体分割成两部分并使被分割的各部分的表观体积相等。并且，图2(d)表示具有与垂直于端面的方向成规定角度的层积方向的本发明的蜂窝结构体。图2(d)所示的蜂窝结构体具有圆柱倾斜的形状，因此，在这种情况下也能够利用与端面平行的平面将蜂窝结构体分割成两部分并使这两部分的表观体积相等。

如上所述，当利用与蜂窝结构体的气体流入侧或气体流出侧的任意一个的端面平行的平面将本发明的蜂窝结构体分割成两部分并使被分割的各部分的表观体积相等时，上述气体流入侧的表观密度和上述气体流出侧的表观密度不同，因此，即使为了处理堆积在过滤器内的PM而进行强制再生，也能够使所产生的热量减少，并抑制在长度(层积)方向上产生温差，从而能够防止蜂窝结构体发生熔损或裂纹等破损。

此外，在层积型蜂窝结构体中，能够利用构成蜂窝结构体的层积部件单元改变结构特性，以使气体流入侧的表观密度和气体流出侧的表观密度不同，因此，本发明的蜂窝结构体能够容易地应对设计变更。

通常，蜂窝结构体的再生时，需要采用上述方法燃烧PM。若过滤器的使用环境改变，则在包含蜂窝结构体的过滤器内部的燃烧状态或所产生的热的分布等发生改变的情况较多。在这种情况下，若为现有的蜂窝结构体，则需要变更蜂窝结构体整体的设计，并且，即使变更设计，有时也不能高效地应对燃烧特性的变化。

但是，在为本发明的蜂窝结构体的情况下，仅通过设计变更以使气体流入侧的表观密度和气体流出侧的表观密度不同，就能够高效应对所产生的燃烧特性的变化。即，在本发明的蜂窝结构体中，能够将PM的燃烧特性的变化反馈到表观密度的变更这种设计变更上。

在本发明的蜂窝结构体(即，层积型蜂窝结构体)中，优选以分数表示的气体流出侧的表观密度(d_b)与气体流入侧的表观密度(d_a)之比d_b/d_a为1.1～6。

气体流出侧的表观密度与气体流入侧的表观密度之比小于1.1时，气体流入侧和气体流出侧在表观密度上不存在有意义的差别，因此有时得不到本发明的效果。并且，气体流出侧温度上升，还有可能在蜂窝结构体上产生裂纹。另一方面，当上述比大于6时，煤烟容易蓄积在气体流入侧，当蓄积程度进一步增大时，有时还产生在气体流入侧和气体流出侧双方均产生裂纹等问题。

在此，气体流入侧和气体流出侧的各表观密度的优选的下限值为0.04g/cm³，优选的上限值为0.7g/cm³。

当表观密度小于0.04g/cm³时，强度不足，有时容易破损。并且，当表观密度为0.7g/cm³以下时，更适合连续燃烧PM，因此表观密度为0.7g/cm³以下是优选的。

对于本发明的蜂窝结构体，优选气体流入侧的孔隙率为75％～95％、气体流出侧的孔隙率为70％～90％，并且，优选气体流入侧的孔隙率大于气体流出侧的孔隙率。

若气体流入侧的孔隙率小于75％，则在过滤器再生时过滤器内部温度难以上升到燃烧PM所需的温度，并且，PM难以进入到气孔内部，因此，蜂窝结构体的连续再生能力有可能下降。另一方面，当气体流入侧的孔隙率大于95％时，气孔所占的比例增大，导致难以维持蜂窝结构体整体的强度。

当气体流出侧的孔隙率小于70％时，与上述气体流入侧相同，蜂窝结构体的连续再生能力有可能下降，另一方面，若气体流出侧的孔隙率大于90％，则热容量降低，温度急剧上升，有时产生裂纹等。

此外，在上述各自的孔隙率的范围内，若气体流入侧的孔隙率大于气体流出侧的孔隙率，则在过滤器再生时，能够抑制在蜂窝结构体的层积方向上产生温差，从而能够防止破损。

在上述层积型蜂窝结构体中，以孔道重叠的方式层积具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件。

上述蜂窝结构体的形状不限于后述的圆柱状，可以是例如椭圆柱状、棱柱状等其他任意形状。

在发动机正下方配置蜂窝结构体时，由于空间非常有限，因此较多的情况是需要结合空间将过滤器的形状做成复杂的形状。在这种情况下，上述层积型的蜂窝结构体适合于加工成所期望的结构或形状，能够制造形状复杂的蜂窝结构体。

此外，在上述蜂窝结构体中，优选相邻的孔道之间的距离(即，孔道壁的厚度)为0.2mm以上。这是因为，当该距离小于0.2mm时，有时蜂窝结构体的强度下降。

另一方面，上述相邻的孔道之间的距离(孔道壁的厚度)的优选的上限值为5.0mm。当孔道壁的厚度大于5.0mm时，孔道的开口率和/或过滤面积减小，有时压力损失随之增加。并且，燃烧PM时产生的灰分进入到气孔深处，变得难以脱出。进一步，若将能够深层过滤PM的范围设为用于捕获煤烟的壁的有效区域，则在蜂窝结构体中有效区域所占的比例下降。

此外，对上述蜂窝结构体的平均孔径没有特别限定，但是优选的下限值是1μm，优选的上限值是100μm。若平均孔径小于1μm，则PM在孔道壁内部得不到深层过滤，从而有时不能与负载在孔道壁内部的催化剂接触。另一方面，若平均孔径大于100μm，则有时PM直接穿过气孔，从而不能充分地捕集这些PM，起不到过滤器的作用。

另外，对于孔隙率和平均孔径，可以通过现有公知的方法测定，例如基于水银孔隙率计的测定、重量法、阿基米德法、基于扫描电子显微镜(SEM)的测定等。

在上述蜂窝结构体中，对与层积部件的层积面平行的面的孔道密度没有特别限定，但是优选的下限值是0.16个/cm²(1.0个/in²)，优选的上限值是93个/cm²(600个/in²)，更优选的下限值是0.62个/cm²(4.0个/in²)，更优选的上限值是77.5个/cm²(500个/in²)。

另外，对于上述蜂窝结构体的与层积部件的层积面平行的面的孔道尺寸没有特别限定，但是优选的下限值是0.8mm×0.8mm、优选的上限值是16mm×16mm。

对于本发明的蜂窝结构体的开口率，优选的下限值是30％，优选的上限值是60％。

当上述开口率小于30％时，废气流入流出蜂窝结构体时的压力损失有时增大，当上述开口率大于60％时，蜂窝结构体的强度有时下降。

接着，参照附图，说明本发明的蜂窝结构体。

图3(a)是示意性地表示蜂窝结构体的一例的立体图，图3(b)是沿图3(a)的A-A线的截面图。

圆柱形状的蜂窝结构体10是将具有2个以上被壁部(孔道壁)13隔开的孔道11的层积部件以上述孔道11重叠的方式进行层积而构成的。形成于层积部件上的上述孔道11均从蜂窝结构体10的长度方向(图3(a)所示的双箭头X的方向)的一个端部连通到另一个端部，该连通的孔道(下面也称为连通孔道)的任意一端被端部用部件(端部用层积部件)封住。另外，对于端部用部件(端部用层积部件)将在后面进行叙述。

在本发明中，端部用部件也包括端部用层积部件，可以将端部用部件和端部用层积部件作为相同的部件处理。

如图3(b)所示，连通孔道11的相当于废气的流入侧或流出侧的端部的任意一个被封住，流入一个孔道11的废气通过了将孔道11隔开的孔道壁13之后，从其他孔道11流出。即，孔道壁13起到过滤器的作用。

而且，蜂窝结构体10是将厚度为0.1mm～20mm的层积部件10a进行层积而构成的层积体，并且以使孔道11重叠的方式将层积部件10a层积。

此外，以使孔道重叠的方式将层积部件层积是指以如下方式将层积部件层积：将形成于层积部件上的孔道和形成于相邻的层积部件上的孔道垂直地投影到层积部件上时，各孔道具有至少一部分重复的区域。

另外，尽管还与层积部件的材质等有关，但根据情况，也可以通过层积厚度大于20mm的层积部件来制作蜂窝结构体。

如上所述，蜂窝结构体可以由层积部件构成，也可以由1个蜂窝部件构成。在蜂窝结构体是由1个蜂窝部件构成的情况下，优选上述蜂窝部件主要由无机纤维和/或金属构成。对这样的蜂窝部件没有特别限定，例如可以使用将上述层积部件的厚度增大后的部件等。

在将层积部件10a层积而得到的蜂窝结构体的两端上层积有端部用层积部件10b，该端部用层积部件10b具有形成为错落方格图案的孔道(参见图4)。

此外，在本发明的蜂窝结构体中，为了保持气体流入侧的表观密度和气体流出侧的表观密度不同的层积结构，可以在层积部件10a之间层积隔板10c(参见图4)。

优选本发明的蜂窝结构体通过层积主要由无机纤维构成的层积部件(下面也称为无机纤维层积部件)和/或主要由金属构成的层积部件(下面也称为金属层积部件)而构成。通过使用这样的层积部件，能够制造出耐热性优异、在制成高孔隙率时强度也优异的蜂窝结构体。

在层积各层积部件时，可以仅层积无机纤维层积部件，也可以仅层积金属层积部件。此外，也可以将无机纤维层积部件和金属层积部件组合进行层积。在将两者组合进行层积时，对它们的层积顺序没有特别限定。

另外，作为构成上述无机纤维层积部件的无机纤维的材质，例如，可以举出二氧化硅-氧化铝、莫来石、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆等氧化物陶瓷；氮化硅、氮化硼等氮化物陶瓷；碳化硅等碳化物陶瓷；玄武岩等。这些材料可以单独使用，也可以两种以上合用。

对于上述无机纤维的纤维长度，优选的下限值是0.1mm，优选的上限值是100mm，更优选的下限值是0.5mm，更优选的上限值是50mm。另外，对于上述无机纤维的纤维直径，优选的下限值是0.3μm，优选的上限值是30μm，更优选的下限值是0.5μm，更优选的上限值是15μm。

对于上述无机纤维层积部件，除了上述无机纤维之外，为保持一定形状，还可以含有将这些无机纤维结合的粘合剂。

对上述的粘合剂没有特别限定，例如可以举出硅酸盐玻璃、硅酸盐碱性玻璃、硼硅酸盐玻璃等无机玻璃；氧化铝溶胶、二氧化硅溶胶、二氧化钛溶胶等。

上述无机纤维层积部件也可以含有少量的无机粒子和金属粒子。

另外，在上述无机纤维层积部件中，可以用含有二氧化硅的无机物等来固着无机纤维彼此。在该情况下，优选无机纤维彼此不是沿着无机纤维的长度方向遍及某个程度的长度的范围被固着，而是在无机纤维的表面上的交叉点或交叉点的附近固着。从而能够得到强度和柔软性优异的无机纤维层积部件。

作为上述含有二氧化硅的无机物，例如可以举出硅酸盐玻璃、硅酸盐碱性玻璃、硼硅酸盐玻璃等无机玻璃。

对于上述金属层积部件的材料没有特别限定，例如可以举出铬系不锈钢、铬镍系不锈钢等。

另外，优选上述金属层积部件是由上述金属构成的金属纤维在三维上缠绕而构成的结构体；通过成孔材料形成有贯通孔的由上述金属构成的结构体；以保留有气孔的方式对由如上所述的金属构成的金属粉末进行烧结而得到的结构体等。

优选在层积的无机纤维层积部件或金属层积部件的两端进一步层积有具有形成为错落方格图案的孔道的端部用层积部件。

通过层积上述端部用层积部件，可以将由层积部件层积而成的连通孔道的任意一端的端部封住，而无需在层积端部用层积部件之前利用封堵材料等将位于端部的层积部件的孔道封住。

并且，对于层积型蜂窝结构体以外的蜂窝结构体，通过配置端部用部件，能够得到与如上所述的通过层积端部用层积部件得到的效果相同的效果。

优选上述端部用层积部件由与上述无机纤维层积部件或金属层积部件相同的材质或者由致密材质来构成，并且孔道形成为错落方格图案。

另外，在本说明书中，致密材质是指，孔隙率比构成层积部件的材质的孔隙率小的材质，作为具体的材料，可以举出例如金属或陶瓷等。

在使用了上述致密材质的情况下，能够使上述端部用层积部件变薄。

作为上述端部用层积部件，优选由致密材质的金属构成。

作为上述层积部件和上述端部用层积部件的组合，可以举出：组合(1)，作为上述层积部件，使用无机纤维层积部件，作为上述端部用层积部件，使用孔道形成为错落方格图案的无机纤维层积部件、金属层积部件或由致密材质构成的端部用层积部件；组合(2)，作为上述层积部件，使用金属层积部件，作为上述端部用层积部件，使用孔道形成为错落方格图案的无机纤维层积部件、金属层积部件或由致密材质构成的端部用层积部件；组合(3)，作为上述层积部件，组合使用无机纤维层积部件和金属层积部件，作为上述端部用层积部件，使用孔道形成为错落方格图案的无机纤维层积部件、金属层积部件或由致密材质构成的端部用层积部件。

作为上述组合之中的优选的组合，可以采用如下组合：作为上述层积部件，使用无机纤维层积部件和/或金属层积部件，作为上述端部用层积部件，使用孔道形成为错落方格图案的金属层积部件或由致密材质构成的端部用层积部件。

并且，在使用由致密材质构成的端部用层积部件作为上述端部用层积部件的情况下，能够防止煤烟从封堵部分泄漏，因而优选。

而且，在仅将金属层积部件用作上述层积部件的情况下，或者，在层积的无机纤维层积部件或金属层积部件的两端进一步层积有孔道形成为错落方格图案的金属层积部件或由致密材质的金属构成的端部用层积部件的情况下，即使长时间使用，也难以被风蚀或浸蚀。此外，优选各层积部件的热导率实质相同。

此外，若使用上述组合，则在高温时(使用时)，能够防止由于热膨胀差而在金属外壳和蜂窝结构体之间产生间隙或在各层积部件之间产生间隙。其结果，能够防止废气中的PM漏出而导致PM的捕集效率下降。

对于构成本发明的蜂窝结构体的层积部件的真密度，每个层积部件的真密度可以不同，但优选全部的层积部件的真密度实质相同。这是因为，通过使用真密度实质相同的层积部件，则孔隙率等的差能够反映表观密度的差，从而能够制造气体流入侧和气体流出侧的表观密度不同的蜂窝结构体。

此外，将孔道尺寸不同的层积部件作为构成上述蜂窝结构体的层积部件来进行层积，则在连通的孔道的内表面形成凹凸，使过滤面积增大，从而可以进一步降低捕集PM时的压力损失。并且，由于凹凸能够使废气流动形成为湍流，因此过滤器内的温差变小，从而能够有效防止热应力引起的损伤。

对于上述孔道的俯视形状，不特别限定为四边形，可以是例如三角形、六边形、八边形、十二边形、圆形、椭圆形、星形等任意形状。

此外，可以在层积的无机纤维层积部件或金属层积部件之间层积隔板，以便能够保持规定的层积结构。

隔板上形成有2个以上被孔道壁隔开的孔道，这些孔道的形成位置与无机纤维层积部件或金属层积部件相同，因此，不会妨碍废气在连通孔道中的流动，所述连通孔道是通过将层积部件进行层积而形成的。

此外，隔板的周边部具备用于固定到金属外壳上的固定件。在将蜂窝结构体设置在金属外壳上，以构成废气净化装置时，将上述固定件固定在金属外壳的规定位置上，能够保持构成蜂窝结构体的层积部件的层积结构。作为固定件的构造，没有特别限定，可以举出例如挂钩固定(フック止め)、螺旋固定(ネジ止め)、掣子固定(掛け止め)、熔接、焊接或者它们的组合等构造。

对上述隔板的材质没有特别限定，可以使用与用于上述端部用层积部件的材质相同的材质，特别优选使用上述致密材质。

例如，对于以在2个区域层积程度不同的方式将层积部件层积而构成本发明的蜂窝结构体的情况(例如，在一个区域层积部件被压缩，在另一个区域层积部件未被压缩的情况等)，为保持各区域的层积程度而层积隔板时，则隔板受到来自层积部件被压缩的区域的压力。若将该隔板固定在金属外壳上，则因上述压力使其受到来自固定件的应力，但是，若隔板以致密材质构成，则能够防止因该应力导致的隔板变形或破损。

对层积隔板的数量也没有特别限定，只要根据层积程度不同的区域的数量进行层积即可。

优选在构成上述蜂窝结构体的层积部件上负载有催化剂。

催化剂可以负载到全部的层积部件上，也可以负载到部分层积部件上。并且，对于单个的层积部件来所，可以在层积部件的表面的全部或一部分上负载催化剂。

作为上述催化剂，可以举出例如铂、钯、铑等贵金属、碱金属、碱土金属和氧化物、或者它们的组合。

作为上述氧化物，可以举出CeO₂、ZrO₂、FeO₂、Fe₂O₃、CuO、CuO₂、Mn₂O₃、MnO等金属氧化物；以组成式A_nB_1-nCO₃(式中，A为La、Nd、Sm、Eu、Gd或Y，B为碱金属或碱土金属，C为Mn、Co、Fe或Ni)表示的复合氧化物等。若将上述氧化物催化剂负载到层积部件上，则能够降低PM的燃烧温度。

这些催化剂可以单独使用，也可以合用2种以上。

上述催化剂相对于上述蜂窝结构体的表观体积的负载量优选为10g/l～50g/l。

当上述负载量小于10g/l时，蜂窝结构体上存在很多没有负载催化剂的部分，导致PM与催化剂接触的概率下降，因此，有时不能充分降低PM的燃烧温度。另一方面，若上述负载量大于50g/l，则催化剂量过剩，PM与催化剂之间的接触概率大多不能相应地提高。

此外，优选上述蜂窝结构体的耐热温度为1200℃以上。

当上述耐热温度小于1200℃时，尤其是在一次燃烧大量PM(例如5g/l以上)以进行再生处理时，有时蜂窝结构体上发生熔损等破损。因此，在蜂窝结构体的耐热温度较低的情况下，为了避免蜂窝结构体的熔损，需要频繁地进行再生处理，这种频繁的再生处理导致燃料成本问题。

特别是在蜂窝结构体上负载氧化物催化剂时，蜂窝结构体的温度变得容易上升，因此，优选蜂窝结构体具有上述范围的耐热温度。

此外，为了避免内燃机的燃料成本问题，优选在堆积了2g/l～3g/l左右的PM的状态下进行蜂窝结构体的再生处理。

可以使用无机粘合材料等将各层积部件相互粘合，也可以仅机械层积各层积部件，优选仅机械层积各层积部件。当仅进行机械层积时，能够防止涂布有粘合材料等的接合部(或粘合部)阻碍废气流动而引起压力损失的上升。此外，为了将各层积部件仅机械地相互层积来形成层积体，只要在后述的金属外壳内进行层积并施加压力即可。

本发明的蜂窝结构体具有层积有层积部件的结构，气体流入侧的表观密度和气体流出侧的表观密度不同，因此，即使在再生处理等时在过滤器整体上产生较大的温差，但在各个层积部件上产生的温差较小，因此，热应力也小，所以出现损伤也非常少。

由于具有这样的层积结构，所以本发明的蜂窝结构体能够形成为高孔隙率以便利用孔道壁进行深层过滤。并且，在上述蜂窝结构体中，如上所述，能够容易实现PM到达深层，因此，负载于孔道壁内部的催化剂与PM容易接触，从而能够高效地燃烧更多的PM。

此外，将过滤器制成复杂的形状时，过滤器对热应力的抵抗非常弱，但本发明的蜂窝结构体即使为复杂的形状的情况下，也难以发生损伤。

上述蜂窝结构体通常设置在筒状的金属外壳内。

作为上述金属外壳的材质，可以举出例如不锈钢、铁等金属类。

并且，上述金属外壳的形状可以是一体型的筒状体，也可以是能够分割成2个或2个以上的分割体的筒状体(例如蚌壳型的金属外壳等)。

接着，参照图4，说明本发明的第二方面涉及的蜂窝结构体的制造方法。

本发明的第二方面涉及蜂窝结构体的制造方法，在该制造方法中，制作2片以上的具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件，层积各层积部件并使对应的孔道重叠，所述制造方法的特征在于，在上述层积部件层积前和/或层积后对至少一部分的层积部件进行压缩，由此制造本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体。

即，本发明的第二方面是包括下述工序来构成的：在上述层积部件层积前和/或层积后对至少一部分的层积部件进行压缩。

下面，按照工序顺序进行说明。

(1)无机纤维层积部件以及由无机纤维构成的端部用层积部件的制造方法

首先，制备抄制用浆料。具体地说，例如充分混合无机纤维和无机玻璃等无机物，根据需要，进一步添加适量的水、有机粘合剂、无机粘合剂等，充分进行搅拌，由此制备抄制用浆料。

接着，使用上述抄制用浆料，抄制主要由无机纤维构成的层积部件。

具体地说，首先，利用筛网对上述抄制用浆料进行抄制，在100℃～200℃的温度下对所得到的抄制物进行干燥，进而，通过冲孔加工在大致整个面上以等间隔形成孔道，然后，在900℃～1050℃下进行加热处理，由此得到如图4(a)所示那样的具有以高密度形成的孔道的规定厚度的无机纤维层积部件10a。

此外，使用无机纤维来制造端部用层积部件的情况下，例如，利用筛网对上述抄制用浆料进行抄制，在100℃～200℃的温度下对所得到的抄制物进行干燥，进一步通过冲孔加工以错落方格图案形成孔道。然后，在900℃～1050℃下进行加热处理，由此制造以低密度形成有规定孔道的端部用层积部件10b。

作为调整无机纤维层积部件的孔隙率的方法，例如可以举出如下方法：在上述无机纤维的抄制工序中，通过抄制次数调整所得到的抄制物的厚度，在上述加热处理工序中，对所抄制的无机纤维层积部件进行压缩的同时进行加热处理。

通过这样的方法，能够制造利用无机玻璃等无机物将无机纤维相互固着的无机纤维层积部件10a和端部用层积部件10b。

此后，还可以对实施了加热处理的无机纤维层积部件和端部用层积部件进行酸处理或烧固处理。

根据需要，在制造上述无机纤维层积部件和端部用层积部件之后负载催化剂。

在负载催化剂的情况下，可以预先在作为构成材料的氧化铝纤维等无机纤维上负载催化剂。若在成型前在无机纤维上负载催化剂，则能够使催化剂以更均匀的分散状态附着。

作为使催化剂负载在作为构成材料的上述无机纤维上或者负载在上述无机纤维层积部件上的方法，可以举出例如在含有催化剂的浆料中浸渍无机纤维或无机纤维层积部件，之后，提起，进行加热干燥的方法等。通过重复浸渍到浆料中和加热干燥，能够调整无机纤维或无机纤维层积部件的催化剂负载量。催化剂可以负载到无机纤维或无机纤维层积部件的全部或一部分上。并且，上述催化剂可以仅负载到一部分无机纤维层积部件上，也可以负载到全部的无机纤维层积部件上。

此外，可以在抄制后负载催化剂。

(2)金属层积部件以及由金属构成的端部用层积部件的制造方法

首先，对厚度为0.1mm～20mm、主要由金属构成的多孔性金属板进行激光加工或冲孔加工，由此在大致整个面上以相互大致等间隔地形成孔道，制造图4(a)所示的具有以高密度形成的孔道的层积部件10a。

另外，在制造位于蜂窝结构体的端面附近的、构成孔道的封堵部的端部用层积部件的情况下，在进行激光加工时，将孔道形成为错落方格图案，制造具有以低密度形成的孔道的端部用层积部件10b。

而且，若将1片～数片具有以低密度形成的孔道的该端部用层积部件用于端部，则无需进行封堵端部的规定的孔道这一工序，就能够得到起到过滤器作用的蜂窝结构体。

端部层积用部件10b可以是由陶瓷、金属等致密材料构成的板状体，而不是像层积部件10a那样由无机纤维或多孔性金属构成。

接着，根据需要，在金属层积部件上负载催化剂。

作为负载氧化物催化剂的方法，可以举出例如，将金属层积部件浸渍在含有10g的CZ(nCeO₂·mZrO₂)、11升乙醇、5g柠檬酸和适量pH调整剂的溶液中5分钟左右，然后，在500℃下实施烧制处理的方法等。

此外，在该情况下，通过重复进行上述的浸渍、烧制工序，能够调整所负载的催化剂量。

另外，上述催化剂可以仅负载于部分金属层积部件上，也可以负载于全部的金属层积部件上。

(3)隔板的制造方法

首先，对厚度为0.1mm～20mm且主要由金属构成的致密材质金属板进行激光加工或冲孔加工，由此以相互大致等间隔形成孔道，制造图4(a)所示的具有以高密度形成的孔道的隔板10c。

若使用具有以高密度形成的孔道的隔板，则能够容易维持特别是经由对层积部件进行压缩的工序而得到的蜂窝结构体中的所期望的层积结构。

根据需要，隔板上可以与金属层积部件同样地负载催化剂。此外，上述催化剂可以仅负载于部分金属层积部件上，也可以负载于全部的金属层积部件上。

(4)在层积前和/或层积后对至少一部分层积部件进行压缩的工序

本发明的第二方面涉及蜂窝结构体的制造方法，在所述制造方法中，制作2片以上的具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件，对各层积部件进行层积并使对应的孔道重叠，所述制造方法包括在上述层积部件层积前和/或层积后对至少一部分层积部件进行压缩的工序。

如图4(b)所示，使用在气体流入侧的端部具有加压用金属部件的圆筒状金属外壳23，将以(1)～(3)的方式制造的端部用层积部件10b、层积部件10a和隔板10c层积到金属外壳23内。在此的层积部件10a可以是无机纤维层积部件，也可以是金属层积部件，或者，还可以是它们的组合。

首先，在气体流入侧的端部层积1片～数片端部用层积部件10b，并使端部用层积部件10b与加压用金属部件相接，然后层积规定片数的层积部件10a，进而层积隔板10c。层积到隔板10c之后，对层积部件的集合体进行压缩以达到规定的表观密度，在维持压缩状态的同时，利用隔板10c所具备的固定件10d将隔板10c固定在金属外壳23上。

接下来，在被固定的隔板10c上层积规定片数的层积部件，然后，层积1片～数片端部用层积部件10b，根据需要进行压缩，在气体流出侧的端部上设置加压用金属部件并进行固定，由此能够制造在气体流入侧和气体流出侧保持有规定的层积结构的蜂窝结构体。即，通过调整层积部件的压缩程度以使气体流入侧的表观密度和气体流出侧的表观密度不同，能够制造出本发明的层积型蜂窝结构体。

当存在3个以上表观密度不同的区域时，只要重复如下工序即可：在上述层积工序中，将隔板固定在金属外壳上，层积规定片数的层积部件并进行压缩，在维持该压缩状态的同时，利用其他隔板进行固定。

在该层积工序中，层积各层积部件并使对应的孔道重叠。并且，在将金属制的致密体的板状体用作端部用层积部件的情况下，通过对该板状体进行熔接，也能够形成为加压用金属部件。

作为用于调整气体流入侧和气体流出侧的表观密度的压缩工序的顺序，如上所述，可以在将层积部件层积之后，对层积部件的集合体进行压缩以达到规定的表观密度，也可以是将预先压缩到规定的表观密度的层积部件进行层积的顺序。还可以将压缩工序设置在层积部件的层积前和层积后这两个阶段。

如上所述，在本发明的第二方面涉及的蜂窝结构体的制造方法中，经由在上述层积部件的层积前和/或层积后对至少一部分的层积部件进行压缩的工序，能够高效地制造出在气体流入侧和气体流出侧表观密度不同的蜂窝结构体。

接着，说明本发明的第三方面涉及的蜂窝结构体的制造方法。

本发明的第三方面涉及蜂窝结构体的制造方法，在该制造方法中，制作2片以上的具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件，层积各层积部件并使对应的孔道重叠，所述制造方法的特征在于，在对上述层积部件进行层积时，层积孔隙率不同的层积部件作为上述层积部件中的至少一部分，由此制造出本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体。

即，本发明的第三方面包括如下工序：在对层积部件进行层积时，层积孔隙率不同的上述层积部件作为上述层积部件中的至少一部分。

即，在本发明的第二方面涉及的蜂窝结构体的制造方法中，通过改变层积部件的压缩程度来调整表观密度，替代该方案，在本发明的第三方面中，在对层积部件进行层积时，层积孔隙率不同的层积部件作为上述层积部件中的至少一部分来调整蜂窝结构体的表观密度。

此外，各工序的顺序已在本发明的第二方面涉及的蜂窝结构体的制造方法中详细叙述，因此省略说明。

具体地说，在气体流入侧的端部层积必要片数的端部用层积部件，在该端部用层积部件上层积规定片数的具有规定的孔隙率的层积部件。接下来，层积规定片数的层积部件，该层积部件具有与从气体流入侧的端部开始层积的层积部件不同的孔隙率，在气体流出侧的端部层积端部用层积部件。在此，可以在该过程中在孔隙率变化的层积部件之间层积上述隔板，也可以不层积隔板。但是，由于对层积部件进行压缩能够引起孔隙率的变化，所以可以在必要最小限度的范围内进行该压缩。

作为具有不同孔隙率的层积部件的制造方法，参照本发明的第二方面涉及的蜂窝结构体的制造方法中的说明，可以简要地例举出如下方法。例如，在为无机纤维层积部件的情况下，通过调整抄制无机纤维时的抄制厚度或对抄制物进行压缩加热处理，可以调整孔隙率，并且，在为金属层积部件的情况下，通过使用孔隙率不同的金属板作为用于冲孔加工的多孔性金属板，能够调整孔隙率。

与本发明的第二方面涉及的蜂窝结构体的制造方法相同，为了设置3个以上孔隙率不同的区域，只要依次层积孔隙率不同的层积部件即可。

像这样，在本发明的第三方面涉及的蜂窝结构体的制造方法中，在对层积部件进行层积时，经由层积孔隙率不同的层积部件作为上述层积部件中的至少一部分的工序，能够简便地制造出本发明的蜂窝结构体。

接下来，说明本发明的第四方面涉及的蜂窝结构体的制造方法。

本发明的第四方面涉及蜂窝结构体的制造方法，在该制造方法中，制作2片以上的具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件，层积各层积部件并使对应的孔道重叠，所述制造方法的特征在于，在对上述层积部件进行层积时，层积上述孔道壁的厚度不同的层积部件作为上述层积部件中的至少一部分，由此制造本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体。

即，本发明的第四方面包括如下工序：在对上述层积部件进行层积时，层积上述孔道壁的厚度不同的层积部件作为上述层积部件中的至少一部分。

在上述本发明的第二方面涉及的蜂窝结构体的制造方法中，通过改变层积部件的压缩程度来调整表观密度，替代该方案，在本制造方法中，通过层积孔道壁的厚度不同的层积部件来调整蜂窝结构体的表观密度。若增加孔道壁的厚度，则层积部件的空隙部分(即，孔道)所占的体积减少，结果导致表观密度增加。相反，若孔道壁的厚度变薄，则表观密度降低。

为了改变孔道壁的厚度，只要在层积部件的制造工序中改变通过冲孔加工所形成的孔道的尺寸即可。因此，若减小孔道的尺寸，则表观密度上升，另一方面，若增大孔道的尺寸，则表观密度降低。

将采用这种方式制造得到的孔道壁厚度不同的层积部件进行层积以达到所期望的表观密度，来制造本发明的蜂窝结构体。

在对孔道壁厚度不同的多种层积部件进行多段层积时，通过层积所形成的连通孔道的内部表面呈凹凸状或阶梯状，从而能够增大连通孔道的内部表面积。其结果，废气的过滤面积增加，因此，能够更加有效地净化废气。在该情况下，将层积部件层积以使在规定的区域内孔道壁厚度的平均值不同。

另外，关于层积部件的压缩，根据需要进行即可。并且，为了防止有效过滤面积的减少，不层积隔板的情况较多。

在此，对于本发明的第二～第四方面涉及的蜂窝结构体的制造方法，可以如上所述单独地实施各制造方法，也可以组合实施各制造方法。对组合实施各制造方法的情况没有特别限定，可以举出例如，将本发明的第二方面涉及的蜂窝结构体的制造方法和本发明的第三方面涉及的蜂窝结构体的制造方法组合实施的情况，可以简要地例举出以下的工序。

在金属外壳上层积端部用层积部件，接着层积规定片数的层积部件并进行压缩，层积隔板并加以固定(本发明的第二方面涉及的蜂窝结构体的制造方法)。接下来，在固定的隔板上层积规定片数的孔隙率不同的层积部件，然后，层积端部用层积部件(本发明的第三方面涉及的蜂窝结构体的制造方法)。

这些工序的顺序不限于例举的顺序，还可以在进行本发明的第三方面涉及的蜂窝结构体的制造方法之后进行本发明的第二方面涉及的蜂窝结构体的制造方法。

接下来，说明本发明的第五方面涉及的蜂窝结构体的制造方法。

本发明的第五方面涉及蜂窝结构体的制造方法，该制造方法的特征在于，通过对沿着长度方向形成有2个以上被孔道壁隔开的孔道的柱状蜂窝部件的至少一部分进行压缩，制造本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体。

在本发明的第五方面涉及的蜂窝结构体的制造方法中，仅通过对上述蜂窝部件的至少一部分进行压缩，就能够制造出具有所期望的表观密度的蜂窝结构体。

以上，作为本发明的蜂窝结构体，说明了层积型蜂窝结构体等，但不限于此，即使为集合型蜂窝结构体或一体型蜂窝结构体，也能够得到本发明的效果。

如上所述，集合型蜂窝结构体是指将2个以上柱状蜂窝单元粘接而形成的蜂窝结构体，其中柱状蜂窝单元沿着长度方向形成有2个以上被孔道壁隔开的孔道；一体型蜂窝结构体是指由1个蜂窝单元构成的蜂窝结构体。

首先，说明集合型蜂窝结构体。

图6是示意性表示集合型蜂窝结构体的一例的立体图，图7(a)是构成图6所示的蜂窝结构体的蜂窝单元的立体图，图7(b)是图7(a)所示的蜂窝单元的沿B-B线的截面图。

如图6所示，蜂窝结构体40的结构如下：经由密封材料层(粘合材料层)41将2个以上由碳化硅质陶瓷等构成的蜂窝单元50组合，构成圆柱状陶瓷块43，在该陶瓷块43的周围形成有密封材料层(涂层)42。

在图6所示的蜂窝结构体40中，陶瓷块的形状为圆柱状，在本发明的蜂窝结构体中，陶瓷块不限于圆柱状，只要为柱状即可，例如还可以是椭圆柱状或棱柱状等任意形状。

如图7(a)、图7(b)所示，蜂窝单元50是沿着长度方向并列设置有以孔道壁53相隔的2个以上孔道51的蜂窝单元，孔道51的任意一个端部被封堵材料52封堵，因此，将孔道51彼此隔开的孔道壁53起到过滤器的作用。即，如图7(b)所示，在蜂窝单元50中所形成的孔道51的废气入口侧或出口侧的端部的任意一个被封堵材料52封堵，流入一个孔道51中的废气必定通过将孔道51隔开的孔道壁53之后，从其他孔道51流出。

对于该集合型蜂窝结构体40，利用与气体流入侧或气体流出侧的任意一个的端面平行的平面以表观体积相等的方式将蜂窝结构体40分割成气体流入侧和气体流出侧时，上述气体流入侧的表观密度和上述气体流出侧的表观密度不同。

通过采用这种方式构成，即使为了处理堆积在过滤器(蜂窝结构体)内的PM而在一定时间进行强制再生，也使所生成的热量减小，能够抑制在长度(层积)方向上产生温差，从而能够防止蜂窝结构体上产生熔损或裂纹等破损。

作为形成具有这种构成的蜂窝结构体的方法，如上所述，可以举出在气体流入侧和气体流出侧改变封堵材料的重量或形状的方法、改变孔隙率的方法、改变孔道壁的厚度的方法等。

集合型蜂窝结构体40主要由多孔性陶瓷构成，作为多孔性陶瓷的材料，例如可以举出：氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化钛等氮化物陶瓷；碳化硅、碳化锆、碳化钛、碳化钽、碳化钨等碳化物陶瓷；氧化铝、氧化锆、堇青石、莫来石、二氧化硅、钛酸铝等氧化物陶瓷等。并且，蜂窝单元可以由硅和碳化硅的复合体形成。在使用硅和碳化硅的复合体的情况下，优选硅的添加量为全体的0重量％～45重量％。

尤其是将上述集合型蜂窝结构体用作过滤器的情况下，作为上述蜂窝单元的材料，优选耐热性高、机械特性优异、且热导率也较高的碳化硅质陶瓷。此外，碳化硅质陶瓷是指碳化硅为60重量％以上的陶瓷。

优选孔道壁53的厚度的下限值为0.1mm、上限值为0.4mm。

当孔道壁53的厚度小于0.1mm时，孔道壁53的强度变得过低，有时引起裂纹等破损，另一方面，当孔道壁53的厚度大于0.4mm时，不能保持高开口率，其结果，压力损失有时变得过大。

优选集合型蜂窝结构体40的孔隙率为45％～55％。

当上述孔隙率小于45％时，有时压力损失增大，另一方面，若上述孔隙率大于55％，则有时强度下降。

此外，上述孔隙率可以通过例如水银压入法、阿基米德法、利用扫描电子显微镜(SEM)进行测定等现有公知的方法进行测定。

对集合型蜂窝结构体40的平均孔径没有特别限制，然而，优选的下限值为1μm，优选的上限值为50μm。更优选的下限值为5μm，更优选的上限值为30μm。当平均孔径小于1μm时，压力损失增高，另一方面，当平均孔径大于50μm时，PM容易直接穿过气孔，不能充分捕集该PM，导致有时该PM的捕集效率下降。

更优选用于封堵集合型蜂窝结构体40的端部的封堵材料52和孔道壁53由相同的多孔性陶瓷构成。这样，能够提高两者的密合强度，同时能够将封堵材料52的孔隙率调整为与孔道壁53的孔隙率相同，由此能够实现孔道壁53的热膨胀率与封堵材料52的热膨胀率的匹配，能够防止因制造时或使用时的热应力而在封堵材料52和孔道壁53之间产生间隙，或者在封堵材料52或与封堵材料52接触的部分的孔道壁53上产生裂纹。

对封堵材料52的长度没有特别的限制，然而，例如当封堵材料52由多孔性碳化硅构成的情况下，优选封堵材料52的长度的下限值为1mm，优选的上限值为20mm。

这是由于，当上述封堵材料的长度小于1mm时，有时不能可靠地封住孔道的端部，另一方面，当上述封堵材料的长度大于20mm时，蜂窝结构体的有效过滤面积下降。

在集合型蜂窝结构体40中，密封材料层(粘合材料层)41形成于蜂窝单元50之间，具有防止废气漏出的功能，此外，还起到将2个以上的蜂窝单元50彼此束在一起的粘合材料的作用，另一方面，密封材料层(涂层)42形成于蜂窝块43的外周面，当在内燃机的排气通道上设置蜂窝结构体40时，该密封材料层(涂层)42起到用于防止在孔道内流通的废气从蜂窝块43的外周面漏出的密封材料的作用，并且在调整蜂窝块43的外周形状的同时还起到加强外周部的加强材料的作用。

此外，在集合型蜂窝结构体40中，粘合材料层41和涂层42可以采用相同的材料构成，也可以采用不同的材料构成。此外，在粘合材料层41和涂层42采用相同的材料构成的情况下，其材料的混合比可以相同，也可以不同。并且，可以是致密材质，也可以是多孔材质。

对构成粘合材料层41和涂层42的材料没有特别限定，可以举出例如由无机粘合剂、有机粘合剂以及无机纤维和/或无机粒子构成的材料等。

作为上述无机粘合剂，可以举出例如二氧化硅溶胶、氧化铝溶胶等。这些可以单独使用，也可以2种以上合用。在上述无机粘合剂中，优选二氧化硅溶胶。

作为上述有机粘合剂，可以举出例如聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素等。这些可以单独使用，也可以2种以上合用。在上述有机粘合剂中，优选羧甲基纤维素。

作为上述无机纤维，可以举出：例如氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、玻璃、钛酸钾、硼酸铝等构成的陶瓷纤维等；例如氧化铝、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、二氧化铈、莫来石、碳化硅等构成的晶须等。这些可以单独使用，也可以2种以上合用。在上述无机纤维之中，优选氧化铝纤维。

作为上述无机粒子，可以举出例如碳化物、氮化物等，具体地说，可以举出由碳化硅、氮化硅、氮化硼等构成的无机粉末等。这些可以单独使用，也可以2种以上合用。在上述无机粒子之中，优选导热性优异的碳化硅。

而且，在用于形成密封材料层的糊(paste)中，可根据需要，添加成分为氧化物类陶瓷的微小中空球体即空心球(balloon)、以及球状丙烯酸树脂微粒、石墨等成孔剂。

对上述空心球没有特别限定，可以举出例如氧化铝球、玻璃微球、火山灰球(シラスバル一ン)、烟尘球(FA球)、莫来石球等。其中，优选氧化铝球。

此外，可以在本发明的集合型蜂窝结构体上负载催化剂。作为上述催化剂，可以举出在层积型蜂窝结构体的描述中所说明的催化剂。

另外，在上述集合型蜂窝结构体上附着上述催化剂时，优选预先利用氧化铝等催化剂负载层将其表面覆盖，之后，附着上述催化剂。从而，能够增大比表面积，提高催化剂的分散度，增加催化剂的反应部位。并且，能够通过催化剂负载层防止催化剂金属的烧结。

作为上述催化剂负载层，可以举出例如氧化铝、二氧化钛、氧化锆、二氧化硅等氧化物陶瓷。

接着，说明上述集合型蜂窝结构体的制造方法。

首先，使用如上所述的以陶瓷为主要成分的原料糊进行挤压成型，制造四棱柱形状的陶瓷成型体。

对上述原料糊没有特别限制，但优选制造后的蜂窝单元的孔隙率为45％～55％的原料糊，例如可以举出：在由如上所述的陶瓷构成的粉末中添加粘合剂、分散介质液等而成的原料糊。

对上述陶瓷粉末的粒径没有特别限制，但优选在后面的烧制工序中收缩较少的陶瓷粉末，优选例如将100重量份平均粒径为3μm～70μm的粉末和5重量份～65重量份平均粒径为0.1μm～1.0μm的粉末组合而成的陶瓷粉末。

并且，上述陶瓷粉末可以是实施了氧化处理的陶瓷粉末。

对上述粘合剂没有特别限定，可以举出例如甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙二醇等。

通常，相对于100重量份的陶瓷粉末，上述粘合剂的混合量优选为1重量份～15重量份。

对上述分散介质液没有特别限定，可以举出例如苯等有机溶剂、甲醇等醇、水等。

适量混合上述分散介质液，使上述原料糊的粘度在一定范围内。

利用超微磨碎机(attritor)等将陶瓷粉末、粘合剂以及分散介质液混合，使用捏和机等充分混炼之后，进行挤压成型。

并且，可以根据需要，在上述原料糊中添加成型助剂。

对上述成型助剂没有特别限定，可以举出例如乙二醇、糊精、脂肪酸皂、脂肪酸、聚乙烯醇等。

而且，可以根据需要，在上述原料糊中添加成分为氧化物类陶瓷的微小中空球体即空心球、以及球状丙烯酸树脂微粒、石墨等成孔剂。

对上述空心球没有特别限定，可以举出例如氧化铝球、玻璃微球、火山灰球、烟尘球(FA球)、莫来石球等。其中，优选氧化铝球。

接着，使用微波干燥机、热风干燥机、介质干燥机、减压干燥机、真空干燥机、冷冻干燥机等对上述陶瓷成型体进行干燥，得到陶瓷干燥体。接着，在入口侧孔道组的出口侧的端部以及在出口侧孔道组的入口侧的端部填充规定量的作为封堵材料的封堵材料糊，以将孔道封住。

对上述封堵材料糊没有特别限定，但优选经过后续工序制造出的封堵材料的孔隙率达到30％～75％，例如可以使用与上述原料糊相同的材料。

并且，在该工序中，通过调整所填充的糊的量，能够调整经由后续工序形成的封堵材料的长度。

接着，在规定条件下对填充有上述封堵材料糊的陶瓷干燥体进行脱脂(例如在200℃～500℃)、烧制(例如在1400℃～2300℃)，由此能够制造出蜂窝单元50，该蜂窝单元50整个由一个烧结体构成，在长度方向上并列设置有以孔道壁相隔的2个以上孔道，上述孔道的任意一端的端部被封住。

上述陶瓷干燥体的脱脂和烧制的条件可以应用以往在制造由多孔性陶瓷构成的过滤器时使用的条件。

接着，在蜂窝单元50的侧面以均匀的厚度涂布成为粘合材料层41的粘合材料糊，形成粘合材料糊层，在该粘合材料糊层之上，依次层积其他蜂窝单元50，重复上述工序，制作规定尺寸的蜂窝单元集合体。此外，为了确保蜂窝单元50之间的空间，还可以采用如下方法：在蜂窝单元50之上粘贴空隙保持材料，经由空隙保持材料将2个以上蜂窝单元50组合，由此制造出集合体，之后，在蜂窝单元50之间的空隙中注入粘合材料糊。

此外，对构成上述粘合材料糊的材料已进行了说明，因此，在此省略说明。

接着，对该蜂窝单元集合体进行加热，使粘合材料糊层干燥、固化，形成粘合材料层41。

使用金刚石切割器等，对经由粘合材料层41将2个以上蜂窝单元50粘合而成的蜂窝单元集合体实施切削加工，制作圆柱形状的陶瓷块43。

并且，通过使用上述密封材料糊在陶瓷块43的外周上形成涂层42，能够制造出在圆柱形状的陶瓷块43的外周部上具有涂层42的蜂窝结构体40，所述圆柱形状的陶瓷块43是经由粘合材料层41将2个以上蜂窝单元50粘合而成的。

然后，根据需要，在蜂窝结构体上负载催化剂。上述催化剂的负载可以在制作集合体之前的蜂窝单元上进行。

在负载催化剂的情况下，优选在蜂窝结构体的表面上形成具有高比表面积的氧化铝膜，并在该氧化铝膜的表面上施加助催化剂以及铂等催化剂。

作为在上述集合型蜂窝结构体的表面上形成氧化铝膜的方法，例如可以举出，将蜂窝结构体浸渍在Al(NO₃)₃等含铝的金属化合物的溶液中并进行加热的方法；将蜂窝结构体浸渍在含有氧化铝粉末的溶液中并进行加热的方法等。

作为施加助催化剂的方法，例如可以举出，将蜂窝结构体浸渍在Ce(NO₃)₃等含有稀土元素等的金属化合物的溶液中并进行加热的方法等。

作为施加催化剂的方法，例如可以举出，将蜂窝结构体浸渍在硝酸二硝基二氨铂溶液([Pt(NH₃)₂(NO₂)₂]HNO₃，铂浓度4.53重量％)等中并进行加热的方法等。

并且，还可以采用如下方法施加催化剂：预先在氧化铝微粒上施加催化剂，将蜂窝结构体浸渍在含有施加了催化剂的氧化铝粉末的溶液中，并进行加热。

此外，也可以不形成氧化铝膜来负载氧化物。作为上述氧化物，可以举出例如CeO₂、ZrO₂、FeO₂、Fe₂O₃、CuO、CuO₂、Mn₂O₃、MnO等金属氧化物以及组成式A_nB_1-nCO₃(式中，A是La、Nd、Sm、Eu、Gd或Y，B是碱金属或碱土金属，C是Mn、Co、Fe或Ni)表示的复合氧化物等。这些氧化物可以单独使用，也可以2种以上合用。

在改变上述集合型蜂窝结构体的孔隙率、孔道壁的厚度的情况下，最好是在上述的优选的范围内改变。作为改变上述集合型蜂窝结构体的孔隙率的具体方法，可以举出如下方法：在制作蜂窝成型体时，制作出在烧制后孔隙率不同的2种蜂窝成型体，在成型体的阶段进行粘合的方法。可以在烧制后经由无机粘合材料等进行粘合。

在改变孔道壁的厚度的情况下，可以举出如下方法，先制作出孔道壁较厚的蜂窝单元的成型体，在成型体的阶段对孔道实施加工，来改变孔道壁的厚度的方法。也可以对烧制后的蜂窝单元实施加工。

接着，说明一体型蜂窝结构体。

对于该一体型蜂窝结构体，在利用与气体流入侧或气体流出侧的任意一个的端面平行的平面以使表观体积相等的方式将上述蜂窝结构体分割成气体流入侧和气体流出侧两部分时，上述气体流入侧的表观密度和上述气体流出侧的表观密度不同。

上述一体型蜂窝结构体是由不经由粘合材料等将整个蜂窝结构体一体制造而成的蜂窝结构体构成的。因此，可以认为该一体型蜂窝结构体是由构成集合型蜂窝结构体的1个蜂窝单元形成的蜂窝结构体。但是，其尺寸与集合型蜂窝结构体的尺寸相同，其形状是作为蜂窝结构体所要求的形状，即圆柱状、椭圆柱状等形状。

因此，上述一体型蜂窝结构体的结构和所要求特性等与上述的集合型蜂窝结构体大致相同，其制造方法也与制造蜂窝单元的方法大致相同。但是，其周围可以具备在烧结体之后形成的密封材料层。

并且，它们是一体形成的大容积的陶瓷，因此，优选由膨胀率低、难以形成裂纹等的材料构成，优选例如堇青石等。

作为以使气体流入侧的表观密度和上述气体流出侧的表观密度不同的方式形成一体型蜂窝结构体的方法，可以举出与集合型蜂窝结构体相同的方法，如改变孔隙率的方法、改变孔道壁的厚度的方法等，其具体方法与集合型蜂窝结构体的情况相同。

在这种一体型蜂窝结构体中，即使为了处理堆积在过滤器(蜂窝结构体)内的PM而在一定时间进行强制再生，也可以降低所产生的热量，能够抑制在长度(层积)方向上产生温差，从而能够防止在蜂窝结构体上产生熔损或裂纹等破损。

对本发明的蜂窝结构体的用途没有特别限定，例如可以用于车辆的废气净化装置。

接着，说明使用了上述蜂窝结构体的本发明的第六方面涉及的废气净化装置。

本发明的第六方面涉及的废气净化装置的特征在于，在废气流路中设置有本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体。

图5是示意性地表示设置有本发明的第一方面涉及的蜂窝结构体的车辆用的废气净化装置的一例的截面图。

如图5所示，废气净化装置200主要由蜂窝结构体20、覆盖蜂窝结构体20的外部的金属外壳23构成，在金属外壳23的废气导入侧的端部上连接有导入管24，该导入管24与发动机等内燃机相连，金属外壳23的另一端部与排出管25连接，该排出管25与外部相连。此外，在图5中表示出作为任选的构成要件的催化剂载体30，该催化剂载体30相对于金属外壳23内的废气流路位于蜂窝结构体20的上游侧。该催化剂载体30上负载有例如铂、钯、铑等贵金属催化剂。另外，箭头表示废气的流向。

在废气净化装置200中，从柴油发动机等内燃机排出的废气通过导入管24被导入到金属外壳23内，在通过催化剂载体30内之后，从气体流入侧孔道流入蜂窝结构体20内，通过孔道壁，PM被捕集，在废气被净化之后，从气体流出侧孔道排出到蜂窝结构体外，通过排出管25排出到外部。

废气通过催化剂载体30内，由此能够净化废气中的有害气体成分，即CO、HC和NOx等。并且，使气体通过负载有有助于PM燃烧的催化剂的催化剂载体30内，由此能够更加容易地在蜂窝结构体20内将PM燃烧除去。

在本发明的废气净化装置中设置蜂窝结构体，当该蜂窝结构体被分割成两部分并使该两部分的表观体积相等时，气体流入侧和气体流出侧具有不同的表观密度，因此，能够高效地抑制伴随PM燃烧而在层积方向上产生温差，防止由此而产生裂纹等，并能够有效地净化废气中含有的PM。

实施例

下面举出实施例，更详细地说明本发明，但本发明不限于这些实施例。

(I)层积部件A～G的制作

(a)无机纤维层积部件A的制作

(1)抄制用浆料的制备工序

首先，将50重量份氧化铝纤维、50重量份玻璃纤维(平均纤维直径为9μm、平均纤维长为3mm)和10重量份有机粘合剂(聚乙烯醇系纤维)分散到足量的水中，充分搅拌，由此制备抄制用浆料。

(2)抄制工序和孔道形成工序

利用直径143mm的筛网对工序(1)中得到的浆料进行抄制，在135℃下对所得到的抄制物进行干燥，得到片状无机复合体。

接着，利用冲孔加工，在片状无机复合体的大致整个面上形成孔道(开口率37.5％)，使得孔道密度为12.4个/cm²(80个/inch²)，孔道壁厚度(孔道间隔)为1.1mm。

(3)加热处理工序

一边对工序(2)中得到的片状无机复合体进行加压一边在950℃下加热处理1小时，得到了无机纤维层积部件。另外，经由该工序，使氧化铝纤维彼此通过玻璃而固着。

(4)酸处理和烧固处理

通过在90℃、4mol/L的HCl溶液中浸渍工序(3)中得到的无机纤维层积部件1小时，进行酸处理，进而，在1050℃下进行烧固处理5小时。

由此，制作了孔隙率为95％、厚度为1mm的无机纤维层积部件A(开口率37.5％)。

(b)无机纤维层积部件B～D的制作

按照无机纤维层积部件A的制作步骤，但是，调整了加热处理工序(3)中的加压程度，制作出孔隙率分别为90％、80％的无机层积部件B和C(开口率37.5％)，调整了工序(2)中的冲孔加工时的孔道彼此的间隔，制作出孔道壁厚度为1.3mm的无机层积部件D(开口率29.4％)。

(c)金属层积部件E～G的制作

将Ni-Cr-W系合金制三维网眼状金属多孔体(三菱材料公司制造，商品名：MA23，平均孔径为35μm，孔隙率为90％、80％、70％这3种，厚度为1mm)加工成直径为143mm的圆盘状之后，进行激光加工，从而在大致整个面上形成孔道，使得孔道密度为12.4个/cm²(80个/inch²)、孔道壁厚度(孔道间隔)为1.1mm，制造出金属层积部件E～G。

各层积部件A～G的物理性质等列于表1。

[表1]

层积部件	材料	真密度[g/cm3]	孔隙率[％]	厚度[mm]	孔道壁厚度[mm]	孔道密度[cpsi]	开口率[％]
								A	无机纤维	2.78	95	1	1.1	80	37.5
B	无机纤维	2.78	90	1	1.1	80	37.5
								C	无机纤维	2.78	80	1	1.1	80	37.5
D	无机纤维	2.78	90	1	1.3	80	29.4
								E	金属	8.97	90	1	1.1	80	37.5
F	金属	8.97	80	1	1.1	80	37.5
								G	金属	8.97	70	1	1.1	80	37.5

(II)端部用层积部件(金属板状体)的制作

将Ni-Cr合金制造的金属板加工成直径143mm×厚度1mm的圆盘状，然后通过激光加工，制造出具有形成为错落方格图案的孔道的端部用层积部件(金属板状体)，并使孔道密度为约6.2个/cm²(40个/inch²)、孔道壁厚度(孔道间隔)为约2mm。

另外，在端部用层积部件中，孔道形成为错落方格图案，孔道密度大致是层积部件A～G的一半。

(III)隔板的制作

在整个面上形成孔道，使孔道密度为12.4个/cm²(80个/inch²)、孔道壁厚度(孔道间隔)为1.1mm，除此之外，采用与上述(II)端部用层积部件相同的方式制作隔板。

(IV)在层积部件上负载催化剂

首先，在各种层积部件上负载作为氧化物催化剂的LaCoO₃。采用的方法如下：将0.01mol的La(NO₃)₃·6H₂O、0.01mol的Co(OCOCH₃)₂·4H₂O、0.024mol的C₆H₈O₇·H₂O(柠檬酸)以20ml的比例在乙醇溶剂中进行混合搅拌，制备出LaCoO₃前体溶胶。将蜂窝结构体浸渍于该溶胶中，提起之后，通过抽吸将多余的溶胶去除，在100℃下进行干燥，在600℃下实施1小时的烧制处理。

此外，通过X线衍射测定，确认到LaCoO₃的钙钛矿结构。

使用负载有上述催化剂的层积部件，制作了蜂窝结构体。

(实施例1)

首先，将在气体流入侧安装有加压用金属部件的金属外壳(圆筒状的金属容器)以安装有金属部件的一侧在下的方式立起。然后，层积1片上述(II)工序中得到的端部用层积部件(金属板状体)之后，层积35片上述(I)工序中得到的无机纤维层积部件A(层积长度为35mm)，接下来层积1片上述(III)工序中得到的隔板，利用固定件将隔板固定在金属外壳上。

接着，在隔板上层积53片无机纤维层积部件C(此时的层积长度为53mm)，将该层积体压缩到层积长度为35mm，最后层积1片端部用层积部件(金属板状体)，然后，在气体流出侧也设置并固定加压用金属部件，由此得到表观密度以二段变化的层积全长为70mm的蜂窝结构体。实施例1的蜂窝结构体存在2个表观密度不同的区域，这些区域对应于以表观体积相等的方式将蜂窝结构体分割成两部分时的各分割体。

气体流入侧的孔隙率为95％，表观密度为0.0869(g/cm³)，而气体流出侧的孔隙率为70％，表观密度为0.521(g/cm³)。由此，气体流出侧的表观密度与气体流入侧的表观密度之比为6.00。此外，在全部的层积工序中以使孔道重叠的方式层积各层积部件。

(实施例2～8)

基本上进行与实施例1相同的工序，调整无机纤维层积部件的层积片数和压缩程度，制造出具有如表2所示的表观密度以二段变化的层积结构的蜂窝结构体。

此外，在实施例2～8的蜂窝结构体上，表观密度之比的最小值为1.10，最大值为3.00。

(实施例9)

采用与实施例1相同的步骤，调整无机纤维层积部件的层积片数和压缩程度，制造出具有如表2所示的各段的层积长度为23mm、表观密度以三段变化的层积结构的蜂窝结构体。此外，气体流入侧和气体流出侧是利用与层积部件的层积面平行的面将蜂窝结构体均等地二等分来划分的，因此，在本实施例中，气体流入侧和气体流出侧的边界存在在第2段的层积集合体的层积方向的中点。

实施例9的蜂窝结构体的表观密度之比为2.00。

(实施例10)

采用与实施例9相同的方式，调整无机纤维层积部件的层积片数和压缩程度，使各段的层积长度为17mm，制造出如表2所示的表观密度以四段变化的蜂窝结构体。

实施例10的蜂窝结构体的表观密度之比也为2.00。

(实施例11～14)

在实施例11～14中，在气体流入侧和气体流出侧分别使用孔隙率不同的层积部件来制作蜂窝结构体。即，如表2所示，在气体流出侧层积孔隙率低于气体流入侧的层积部件，得到气体流出侧的表观密度较高的层积结构(层积全长为70mm)。

不对层积部件进行压缩，以及不层积隔板，除此之外，制作步骤与实施例1相同。

对于实施例11～14中得到的各表观密度之比，实施例11～13为2.00，实施例14为1.50。

(实施例15)

在实施例15中，在气体流入侧和气体流出侧分别使用孔道壁厚度不同的层积部件来制作蜂窝结构体。即，如表2所示，在气体流出侧层积孔道壁厚度大于气体流入侧的层积部件，得到气体流出侧的表观密度较高的层积结构(层积全长为70mm)。

不对层积部件进行压缩，以及不层积隔板，除此之外，制作步骤与实施例1相同。

在实施例15中得到的表观密度之比为1.13。

(参考例1和2)

进行与实施例1基本相同的工序，调整无机纤维层积部件的层积片数和压缩程度，如表2所示，制造出具有表观密度以二段变化的层积结构的蜂窝结构体。

此外，在参考例1和参考例2的蜂窝结构体中，表观密度之比分别为1.05和8.00。

(比较例1～4)

进行与实施例1基本相同的工序，在比较例1～4中，制作出气体流入侧和气体流出侧表观密度相同的蜂窝结构体、即表观密度之比为1.00的蜂窝结构体。即，如表2所示，在比较例1～3中，在一段的层积结构中改变层积部件的层积片数和压缩程度；在比较例4中，第1段和第2段的层积结构相同。此外，在比较例1～3中未层积有隔板。

[表2]

※表中，层积长度之前带有箭头的情况表示对层积部件进行了压缩。

(评价)

(1)评价方法

将层积型蜂窝结构体设置并固定在金属外壳上，进行包壳，接着，将经包壳的层积型蜂窝结构体设置在废气流路中，并使其距离2L的柴油发动机0.5mm。设置后，在使柴油发动机以3000rpm的转速、50Nm的扭矩连续运转24小时的同时，捕集PM(利用催化剂进行连续再生)。然后，通过后喷射将积存于过滤器内的PM强制再生。然后，卸下过滤器，目视观察层积部件，并采用以下基准进行评价。结果列于表3。此外，在全部的过滤器中，在过滤器的后方使用颗粒物质计数器，测定PM的漏出，其结果，没有检测到PM。

评价基准

○：未发现有孔道壁破损

△：部分孔道壁轻微变细

×：发现有孔道壁破损

[表3]

如表3所示，由于气体流入侧的表观密度和气体流出侧的表观密度不同，因此，对于实施例中制造的蜂窝结构体来说，未发现有孔道壁的破损。另一方面，对于比较例中制造的蜂窝结构来说，发现有孔道壁的破损。

像这样，在通过本发明的第二、第三、第四方面涉及的蜂窝结构体的制造方法制造的蜂窝结构体中，气体流入侧的表观密度和气体流出侧的表观密度不同，因此，使产生表观密度差异的方式是压缩、孔隙率、孔道壁厚度中的任意一种，均能够有效地防止孔道壁的破损。

此外，对于参考例中制造的蜂窝结构体来说，虽然还不至于达到孔道壁的破损，但发现部分孔道壁已轻微变细。认为其原因在于，在参考例1的蜂窝结构体中，表观密度之差不是有意义的差别，并且，在参考例2的蜂窝结构体中表观密度之差过大。由以上可知，优选气体流出侧的表观密度与气体流入侧的表观密度之比为1.1～6的范围。

Claims (20)

1.一种蜂窝结构体，该蜂窝结构体是沿着长度方向形成有2个以上被孔道壁隔开的孔道的柱状蜂窝结构体，所述蜂窝结构体的特征在于，利用与所述蜂窝结构体的长度方向的任意一个端面平行的平面将所述蜂窝结构体分割成两部分，并使被分割的各部分的表观体积相等，在这种情况下，所述被分割的各部分的表观密度互不相同。

2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，其中，所述被分割的各部分的一方的表观密度与所述被分割的各部分的另一方的表观密度之比为1∶1.1～6。

3.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构体上负载有催化剂。

4.根据权利要求1～3任一项所述的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构体主要由无机纤维和/或金属构成。

5.根据权利要求1～3任一项所述的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构体是通过层积2片以上的具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件并使对应的所述孔道重叠而构成的。

6.根据权利要求1～5任一项所述的蜂窝结构体，其中，所述被分割的各部分的一方的孔隙率为75％～95％，所述被分割的各部分的另一方的孔隙率为70％～90％，并且，所述被分割的各部分的一方的孔隙率大于所述被分割的各部分的另一方的孔隙率。

7.根据权利要求5或6所述的蜂窝结构体，其中，所述层积部件是主要由无机纤维构成的层积部件和/或主要由金属构成的层积部件。

8.根据权利要求4或7所述的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构体的两端配置有端部用部件，所述端部用部件具有形成为错落方格图案的孔道。

9.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，其中，在所述蜂窝结构体中，气体通过该蜂窝结构体的内部，所述被分割的各部分的一方为气体流入侧，所述被分割的各部分的另一方为气体流出侧，所述气体流出侧的表观密度与所述气体流入侧的表观密度之比为1∶1.1～6。

10.根据权利要求9所述的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构体上负载有催化剂。

11.根据权利要求9或10所述的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构体主要由无机纤维和/或金属构成。

12.根据权利要求9或10所述的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构体是通过层积2片以上的具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件并使对应的所述孔道重叠而构成的。

13.根据权利要求9～12任一项所述的蜂窝结构体，其中，所述气体流入侧的孔隙率为75％～95％，所述气体流出侧的孔隙率为70％～90％，并且，所述气体流入侧的孔隙率大于所述气体流出侧的孔隙率。

14.根据权利要求12或13所述的蜂窝结构体，其中，所述层积部件是主要由无机纤维构成的层积部件和/或主要由金属构成的层积部件。

15.根据权利要求11或14所述的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构体的两端配置有端部用部件，所述端部用部件具有形成为错落方格图案的孔道。

16.一种蜂窝结构体的制造方法，在该制造方法中，制作2片以上的具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件，层积2片以上所述层积部件并使各所述层积部件的对应的所述孔道重叠，所述制造方法的特征在于，在对所述层积部件进行层积前和/或层积后，对至少一部分的层积部件进行压缩，由此制造权利要求5、6、7、8、12、13、14或15所述的蜂窝结构体。

17.一种蜂窝结构体的制造方法，在该制造方法中，制作2片以上的具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件，层积2片以上所述层积部件并使各所述层积部件的对应的所述孔道重叠，所述制造方法的特征在于，在层积所述层积部件时，层积孔隙率不同的层积部件作为所述层积部件的至少一部分，由此制造权利要求5、6、7、8、12、13、14或15所述的蜂窝结构体。

18.一种蜂窝结构体的制造方法，在该制造方法中，制作2片以上的具有2个以上被孔道壁隔开的孔道的层积部件，层积2片以上所述层积部件并使各所述层积部件的对应的所述孔道重叠，所述制造方法的特征在于，在层积所述层积部件时，层积孔道壁的厚度不同的层积部件作为所述层积部件的至少一部分，由此制造权利要求5、6、7、8、12、13、14或15所述的蜂窝结构体。

19.一种蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，通过对柱状蜂窝部件的至少一部分进行压缩，制造权利要求4、6、11、13或15所述的蜂窝结构体，所述柱状蜂窝部件为沿着长度方向形成有2个以上被孔道壁隔开的孔道的柱状蜂窝部件。

20.一种废气净化装置，其特征在于，在该废气净化装置中，在废气流路中设置有权利要求1～19任一项所述的蜂窝结构体。

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