JP2008302355A

JP2008302355A - ハニカムフィルタ

Info

Publication number: JP2008302355A
Application number: JP2008102818A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Oya; 智一大矢; Kazutake Oku; 和丈尾久
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2007-05-07
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2008-12-18

Abstract

【課題】
本発明は、低い圧力損失と、高いＰＭの捕集効率とを両立したハニカムフィルタを提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明のハニカムフィルタは、複数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セルのいずれか一方の端部が目封じされ、一方の端面側から流入したガスが他方の端面側から流出する柱状のハニカム本体と、上記セル壁に担持されたセラミック粒子とを備え、上記ハニカム本体のセル壁の気孔率は、７５〜９５％であり、上記セラミック粒子は、上記セル壁の上記ガスの流出側が開口したセル側から上記ガスの流入側が開口したセル側に向かって、濃度が低くなるように担持されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハニカムフィルタに関する。

バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出される排ガス中に含有されるパティキュレートマター（以下、単にパティキュレート又はＰＭともいう）が環境や人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。
そこで、排ガス中のパティキュレートを捕集して、排ガスを浄化することができるフィルタとして、多孔質セラミックからなるハニカムフィルタ（ハニカム構造体）が種々提案されている。

特許文献１には、主に無機繊維からなり、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム構造体であって、上記ハニカム構造体を構成する無機繊維は、上記貫通孔の形成方向に対して平行な面に比べて、上記貫通孔の形成方向に対して垂直な面に沿ってより多く配向していることを特徴とするハニカム構造体が開示されている。

特許文献１に開示されたハニカム構造体は、充分な強度を有する高気孔率のハニカム構造体を実現すべく、主に無機繊維から構成されている。
また、特許文献１には、排ガスを浄化するために、ハニカム構造体を構成する上記無機繊維に触媒を付着させてもよいことが記載されている。

ＷＯ２００５／０００４４５号公報

特許文献１に開示されたハニカム構造体は、高気孔率のハニカム構造体であり、そのため、ハニカムフィルタとして使用する際に、圧力損失を低く維持することができる。
しかしながら、高気孔率のハニカムフィルタでは、排ガス中のＰＭを捕集しようとした際に、ＰＭの捕集漏れが発生することがある。
このように、従来のハニカムフィルタにおいては、低い圧力損失と、高い捕集効率という相反する特性を両立させることが困難であった。

そこで、本発明者らは、ハニカムフィルタにおいて、低い圧力損失と、高い捕集効率との相反する特性を両立させるべく鋭意検討を行い、本発明を完成した。

即ち、請求項１に記載のハニカムフィルタは、複数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セルのいずれか一方の端部が目封じされ、一方の端面側から流入したガスが他方の端面側から流出する柱状のハニカム本体と、上記セル壁に担持されたセラミック粒子とを備え、
上記ハニカム本体のセル壁の気孔率は、７５〜９５％であり、
上記セラミック粒子は、上記セル壁の上記ガスの流出側が開口したセル（以下、ガス流出セルともいう）側から上記ガスの流入側が開口したセル（以下、ガス流入セルともいう）側に向かって、濃度が低くなるように担持されていることを特徴とする。

請求項１に記載のハニカムフィルタでは、気孔率が７５〜９５％である高気孔率のハニカム本体のセル壁に、ガスの流出側が開口したセル側からガスの流入側が開口したセル側に向かって、濃度が低くなるようにセラミック粒子が担持されている。この場合、排ガス中のＰＭを捕集した際に、ＰＭがセル壁の内部に入り込みつつ捕集され（深層濾過され）るため、ＰＭがセル壁を通り抜けることがなく、ＰＭの捕集漏れを回避することができる。

また、ＰＭを深層濾過した場合、セル壁の表面にＰＭ層が形成されにくいため、ハニカムフィルタの圧力損失は増加しにくい。そのため、上記ハニカムフィルタでは、長期間に渡って、低い圧力損失を維持することができる。

請求項２に記載のハニカムフィルタは、上記セラミック粒子が酸化物触媒からなる粒子（以下、酸化物触媒粒子ともいう）である。
請求項２に記載のハニカムフィルタでは、上記セラミック粒子が酸化物触媒粒子であるため、請求項１に記載のハニカムフィルタが奏する効果に加え、排ガス中のＰＭの燃焼、除去を促進し、さらに長期間に渡って、低い圧力損失を維持することができる。

請求項３に記載のハニカムフィルタは、上記セラミック粒子がセリア（ＣｅＯ_２）を含む粒子である。
請求項３に記載のハニカムフィルタでは、上記セラミック粒子がセリアを含む粒子であるため、請求項１に記載のハニカムフィルタが奏する効果に加え、排ガス中のＰＭの燃焼、除去を促進し、さらに長期間に渡って、低い圧力損失を維持することができる。

請求項４に記載のハニカムフィルタは、上記ハニカム本体が主に無機繊維からなる。
請求項４に記載のハニカムフィルタでは、上記ハニカム本体が主に無機繊維からなるため、上記ハニカム本体を高気孔率とするのに特に適している。

請求項５に記載のハニカムフィルタでは、上記ハニカム本体が、一体成形されたハニカム部材を備えている。
請求項５に記載のハニカムフィルタによれば、上記一体成形されたハニカム部材を押出成形等により製造することができるため、ハニカム部材の製造が容易となる。

請求項６に記載のハニカムフィルタでは、上記ハニカム本体は、貫通孔が設けられた積層部材が、上記貫通孔同士が重なり合うように長手方向に複数枚積層されてなるハニカム部材を備えている。
請求項６に記載のハニカムフィルタのように、ハニカムフィルタを構成するハニカム本体が上記積層部材が積層されたハニカム部材を備えていると、再生処理等の際にハニカムフィルタ全体に大きな温度差が生じても、それぞれの積層部材に生じる温度差は小さく、それによる熱応力も小さいため、破損しにくい。

請求項７に記載のハニカムフィルタでは、上記ハニカム本体の両端部には、端部用部材が配設されている。
請求項７に記載のハニカムフィルタのように、端部用部材が配設することにより、ハニカム本体の各セルのいずれか一方の端部を確実に封止することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（第一実施形態）
図１（ａ）は、第一実施形態に係るハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第一実施形態に係るハニカムフィルタ１は、（Ａ）複数のセル１１ａ、１１ｂがセル壁１３を隔てて長手方向（図１（ａ）中、矢印ａ参照）に並設された、主に無機繊維からなり、一体成形された円柱状のハニカム部材１０ａ、及び、セル１１ａ、１１ｂのいずれか一方の端部を目封じすべくハニカム部材１０ａの両端面に配設された金属製の端部用部材１０ｂからなるハニカム本体１０と、（Ｂ）セル壁１３に担持されたセラミック粒子であるセリア粒子（図示せず）とを備えている。

ハニカムフィルタ１では、ハニカム本体１０の一方の端面側（図１（ｂ）中、左側）からセル１１ａ（ガス流入セル１１ａ）内に流入した排ガスＧは、セル１１ａとセル１１ｂとを隔てるセル壁１３を通過した後、他方の端面側（図１（ｂ）中、右側）が開口したセル１１ｂ（ガス流出セル１１ｂ）から外部へと流出するようになっている。
従って、ハニカムフィルタ１では、セル壁１３において、排ガスＧ中のＰＭが捕集されることとなる。

さらに、セル壁１３には、セラミック粒子としてセリア粒子が担持されている。
ここで、セリア粒子は、セル壁１３の排ガスＧの流出側が開口したセル（ガス流出セル１１ｂ）側から排ガスＧの流入側が開口したセル（ガス流入セル１１ａ）側に向かって、濃度が低くなるように担持されている。

次に、上記セリア粒子がセル壁に担持されている態様を図面を参照しながら説明する。
図２（ａ）は、第一実施形態のハニカムフィルタにおいて、セル壁に担持されたセリア粒子の態様を説明するための模式図である。なお、図２（ａ）は、図１（ｂ）の一部を拡大した模式図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＢの部分をさらに拡大した模式図である。

図２（ａ）に示すように、セル壁１３では、ガス流出セル側１３ｂからガス流入セル側１３ａに向かって濃度が低くなるように、セリア粒子１４が担持されている。
このように、セル壁１３に担持されたセリア粒子１４にガス流出セル側１３ｂからガス流入セル側１３ａに向かって、濃度が低くなるように濃度勾配が形成されていると、セル壁１３は、ガス流出セル側１３ｂからガス流入セル側１３ａに向かって気孔率及び気孔径が徐々に小さくなっていることとなる。
従って、セル壁１３で排ガスＧ中のＰＭを捕集すると、ＰＭは、ガス流入セル側１３ａからセル壁１３の内部へと入り込むものの、セルを通ってガス流出セル側１３ｂへとは通り抜けることができない。
なお、図２（ａ）中、セリア粒子１４は黒点で示している。

なお、本発明において、セラミック粒子が、上記セル壁のガス流出セル側からガス流入セル側に向かって、濃度が低くなるように担持されているとは、セル壁の断面を観察した際に、そのセル壁の断面をガス流出セル側からガス流入セル側に渡って同一面積の複数の領域に区分すると（例えば、図２（ｂ）では３つの領域Ａ〜Ｃに区分している）、ガス流出セル側の領域内で観察されるセラミック粒子の数が、この領域のガス流入セル側に隣接する領域内で観察されるセラミック粒子の数よりも多いことをいう。
また、本発明のハニカムフィルタにおいては、必ずしもセル壁の全体に渡ってセラミック粒子が担持されている必要はないが、上記濃度勾配が形成されるように、セル壁の全体に渡って担持されていることが望ましく、特に、セラミック粒子が酸化物触媒粒子である場合には、上記濃度勾配が形成されるように、セル壁の全体に渡って担持されていることが望ましい。
酸化物触媒粒子が、セル壁のガス流出セル側の近傍にのみ担持されている場合や、セル壁のガス流出セル側に露出した面に膜状に担持されている場合には、酸化物触媒粒子とＰＭとの接点が少なくなるからである。

ハニカム本体１０を構成するハニカム部材１０ａは、主に無機繊維からなるものであり、
ハニカム本体１０のセル壁１３は、７５〜９５％の高い気孔率を備えている。
ハニカム本体１０のセル壁１３の気孔率（セラミック粒子が担持されていない状態のセル壁の気孔率）が７５％未満では、ＰＭの深層濾過が困難になるとともに、ハニカムフィルタに再生処理を施す際に、ＰＭの燃焼に必要な温度までハニカムフィルタ内の温度が上昇しにくく、連続再生能力が低下することとなる。
一方、ハニカム本体１０のセル壁１３の気孔率が９５％を超えると、ハニカムフィルタ内で気孔の占める割合が極めて大きくなるため、ハニカムフィルタの強度を確保することが困難になる。
また、ハニカム本体１０のセル壁１３の平均気孔径は、１０〜６０μｍであることが望ましい。これは、ＰＭを深層濾過するのに適しているからである。

このハニカム部材１０ａの構成について、もう少し詳しく説明する。
ハニカム部材１０ａは、主に無機繊維からなるものであるが、詳細には、無機繊維であるアルミナファイバ同士が、無機物であるガラスを介して固着されている。
ここで、アルミナファイバ同士が固着されている部分は、ハニカム部材１０ａ全体で一様ではないが、主にアルミナファイバの交差部又はその近傍であり、無機物であるガラスがアルミナファイバの交差部又はその近傍に局在している。

なお、無機繊維同士が交差部又はその近傍で無機物を介して固着されているとは、無機繊維同士の交差部（無機繊維同士が接触していても、接触していなくてもよい）に局在（存在）する無機物を介して無機繊維同士が固着している状態、無機繊維同士の交差部の近傍に局在（存在）する無機物を介して無機繊維同士が固着している状態、又は、無機繊維同士の交差部及びその近傍の領域全体に局在（存在）する無機物を介して無機繊維同士が固着している状態をいう。

図３は、ハニカム部材１０ａの一部であって、無機繊維同士が無機物を介して固着された態様の一例を模式的に示す断面図である。なお、図３に示した断面図には、交差する無機繊維を長さ方向に切断した断面を示している。
図３に示す例では、無機繊維であるアルミナファイバ５１同士の交差部又はその近傍に無機物であるガラス５２が固着しており、交差部又はその近傍に固着したガラス５２が同時に２本のアルミナファイバを交差部又はその近傍で結合させる役割を果たしている。
ここで、ガラス５２は、溶融固化することにより、アルミナファイバ同士の交差部又はその近傍に固着している。

そして、図３に示すように、ガラス５２がアルミナファイバ５１同士の交差部又はその近傍に局在している場合、多くのアルミナファイバ５１は、他のアルミナファイバ５１との交差部又はその近傍がガラス５２により被覆され、その他の大部分にはほとんどガラスが固着していないこととなる。
なお、本明細書において、無機繊維同士の交差部又はその近傍とは、無機繊維同士が最近接する部位から、概ね無機繊維の繊維径の１０倍以内の距離の領域のことをいう。

また、ハニカム部材１０ａでは、無機繊維であるアルミナファイバ同士が、無機物であるガラスで固着される部分の数は、１本のアルミナファイバにつき１ヶ所のみでなく、２ヶ所以上にガラスが固着しているアルミナファイバも存在する。その結果、ハニカム部材１０ａでは、多くのアルミナファイバが複雑にからみ合い、アルミナファイバの解繊が防止されるとともに、優れた強度も備えることとなる。

ハニカム本体１０を構成する端部用部材１０ｂは、ハニカム本体１０の両端部（ハニカム部材１０ａの両端面）に配設される部材であり、所定の位置に貫通孔が形成された金属製の板状体である。
端部用部材１０ｂにおいて、上記貫通孔は、ハニカム部材１０ａの両端面に配設した際に、ハニカム部材１０ａの所定のセルのみと連通する部分に形成されている。具体的には、排ガスＧが流入する端面側（図１（ｂ）中、左側）に配設された端部用部材１０ｂは、ハニカム部材１０ａのガス流入セル１１ａと連通する位置に貫通孔が形成されており、排ガスＧが流出する端面側（図１（ｂ）中、右側）に配設された端部用部材１０ｂは、ハニカム部材１０ａのガス流出セル１１ｂと連通する位置に貫通孔が形成されている。従って、ハニカム部材１０ａの両端面に配設された端部用部材１０ｂのそれぞれは、貫通孔の形成位置が異なることとなる。そして、このような端部用部材１０ｂを配設することにより、各セルは、いずれか一方の端部が目封じされることとなる。

また、図１（ａ）、（ｂ）に開示したハニカムフィルタでは、セラミック粒子としてセリア粒子が担持されているが、本実施形態において、セル壁に担持されるセラミック粒子は、セリア粒子以外にも、Ｋ_２Ｏ／ＣｅＯ_２、ＣｕＯ／ＣｅＯ_２等からなる粒子（セリアを含む粒子）や、セリア以外の酸化物触媒粒子等であってもよい。
上記酸化物触媒としては、例えば、Ｋ_２Ｏ、ＺｒＯ_２、ＦｅＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、ＣｕＯ_２、Ｍｎ_２Ｏ_３、ＭｎＯ、及び、組成式Ａ_ｎＢ_１−ｎＣＯ_３（式中、ＡはＬａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ又はＹであり、Ｂはアルカリ金属又はアルカリ土類金属であり、ＣはＭｎ、Ｃｏ、Ｆｅ又はＮｉ）で表される複合酸化物等が挙げられる。
セラミック粒子として、これらの酸化物触媒を担持させることにより、パティキュレートの燃焼温度を低下させることができる。

また、図１（ａ）、（ｂ）に示したハニカムフィルタでは、ハニカム部材を構成する無機繊維がアルミナファイバであるが、無機繊維の材質はアルミナに限定されるわけではなく、アルミナ以外に、例えば、シリカ−アルミナ、ムライト、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミック、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物セラミック、炭化ケイ素等の炭化物セラミック、玄武岩等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上併用してもよい。

次に、第一実施形態に係るハニカムフィルタを製造する方法について説明する。
（１）まず、ハニカム本体を主に構成する無機繊維であるアルミナファイバ、後工程を経てアルミナファイバ同士を固着することとなるガラスファイバ、有機バインダ及び水を混合し、さらに、必要に応じて、造孔剤、可塑剤、潤滑剤等を混合することにより成形用混合物を調製する。

（２）次に、上記成形用混合物をプランジャー式成形機に投入し、プランジャー式成形機に取り付けられた所定の孔が形成されたダイスを介して上記成形用混合物を連続的に押し出すことにより、長手方向に多数のセルが形成された柱形状の成形体を作製する。

（３）次に、押し出された成形体を所定の長さに切断する切断処理、成形体中の水分を除去する乾燥処理、及び、成形中の有機物を除去する脱脂処理を行う。
なお、上記乾燥処理及び上記脱脂処理は、必ず行わなければならないわけではない。

ここで、上記切断処理は、例えば、切断部分に刃が形成されているカッタ、レーザ、線状体等の切断部材を用いて行うことができる。
さらに、上記切断処理は、上記押出し成形にて成形された成形体が移動する先に、レーザ、カッタ等の切断手段を備えた成形体切断機を設けておき、上記切断手段が成形体押出速度に同期した速度で移動しながら、上記成形体を切断手段により切断する方法で行うことが望ましい。上記機構を有する切断装置を用いると、連続して切断工程を行うことができ、量産性が向上するからである。

また、上記乾燥処理は、例えば、マイクロ波加熱乾燥機、熱風乾燥機、赤外線乾燥機等を用いて行えばよく、この際、複数の装置を組み合わせて用いてもよい。
具体的には、熱風乾燥機を用いる場合には、例えば、設定温度１００〜１５０℃、大気雰囲気下、５〜６０分間乾燥することにより行えばよい。この場合、熱風が上記成形体の長手方向に平行に当たり、熱風がセルを通過できるように設置されていることが望ましい。熱風が上記成形体のセルを通過することにより、上記成形体の乾燥が効率よく進行することとなる。

また、上記脱脂処理は、通常、有機物を酸化分解することができるように、大気雰囲気等の酸化雰囲気下で行うことが望ましい。具体的には、例えば、設定温度２００〜６００℃、大気雰囲気下で、１〜５時間加熱することにより行えばよい。このとき、使用する脱脂炉は、特に限定されるものではなく、バッチ形式の脱脂炉でもよいが、連続的に処理を行うことができるように、ベルトコンベアを備えた連続炉により行うことが望ましい。

（４）次に、上記成形体を上記アルミナファイバ等の無機繊維の耐熱温度より低く、かつ、上記ガラスファイバ等の無機物の耐熱温度以上で加熱する加熱処理を行う。
具体的には、例えば、９００〜１０５０℃で、５〜１５時間の条件で行えばよい。
この加熱処理を行うことにより、アルミナファイバ同士が、ガラスファイバと同一材料からなる無機物を介して固着されたハニカム部材を製造することができる。

また、このような方法でハニカム部材を作製した後には、必要に応じて、上記ハニカム部材に酸処理を施してもよい。
この酸処理は、例えば、塩酸、硫酸等の溶液に上記ハニカム部材を浸漬することにより行うことができる。具体的には、例えば、濃度１〜１０ｍｏｌ／ｌの溶液中を使用し、処理時間０．５〜２４時間、処理温度７０〜１００℃で酸処理を施せばよい。
このような酸処理を施すことにより、シリカ以外の成分が溶出し、その結果、ハニカム部材の耐熱性が向上することとなるからである。

また、上記酸処理は、上記加熱処理の途中で行ってもよい。
具体的には、例えば、９５０℃、５時間の条件で１回目の加熱処理を行い、その後上記酸処理を行い、さらに、１０５０℃、５時間の条件で２回目の加熱処理を行えばよい。

（５）上記（１）〜（４）の工程とは別に、端部用部材を作製する。
具体的には、金属板を所定のサイズの円盤状に加工した後、レーザ加工や打ち抜き加工により所定の位置に貫通孔を形成することにより作製する。

（６）次に、ハニカム部材の両端面に上記端部用部材を配設し、ハニカム本体とする。
ハニカム部材の両端面への端部用部材の配設は、端部用部材とハニカム部材との両者の位置合せを行いながら、金属製のケーシング内で行う。
この方法について、図面を参照しながら説明する。

図４（ａ）は、ハニカム本体を構成するハニカム部材と端部用部材とを模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すハニカム本体の両端部に端部用部材を配設する方法を説明するための斜視図である。

図４（ａ）に示すような、ハニカム部材１０ａと、２枚の端部用部材１０ｂを作製するとともに、別途、図４（ｂ）に示すような、片側に押え用金具を有する金属製で円筒状のケーシング１２３を用意し、まず、１枚の端部用部材１０ｂをケーシング１２３内の押さえ用金具１２３ａ側に配設し、次に、ハニカム部材１０ａを先にケーシング１２３内に収納した端部用部材１０ｂと位置合せを行いながら配設し、その後、もう一枚の端部用部材を位置合せを行いながら配設する。そして、押え用金具が配設された側と反対側にも押え用金具を設置、固定する。

（７）次に、上記ハニカム本体のセル壁に、セラミック粒子として酸化物触媒粒子を担持させることにより、ハニカム本体と、上記ハニカム本体のセル壁に担持された酸化物触媒粒子とを備えたハニカムフィルタを完成する。
具体的には、下記の方法を用いることにより、セル壁のガス流出セル側からガス流入セル側に向かって、酸化物触媒粒子の濃度が低くなるように担持させる。
ここで、上記酸化物触媒としては、ＣｅＯ_２、Ｋ_２Ｏ／ＣｅＯ_２、ＣｕＯ／ＣｅＯ_２等のセリアを含む触媒や、Ｋ_２Ｏ、ＺｒＯ_２、ＦｅＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、ＣｕＯ_２、Ｍｎ_２Ｏ_３、ＭｎＯ、組成式Ａ_ｎＢ_１−ｎＣＯ_３（式中、ＡはＬａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ又はＹであり、Ｂはアルカリ金属又はアルカリ土類金属であり、ＣはＭｎ、Ｃｏ、Ｆｅ又はＮｉ）で表される複合酸化物等を用いることができる。

まず、酸化物触媒物質を適宜粉砕した後、水等に分散させてスラリー状にし、これを、スプレー法等により、ガス（例えば、空気、不活性ガス等の気体状の媒体）の中に分散させて気体状触媒分散体を調製する。

次に、この気体状触媒分散体をキャリアガスに乗せて、ハニカム本体の一方の端面側からハニカム本体内に流入させる。
この処理において、上記キャリアガスは、ハニカム本体のガス流出側の端面から流入し、セル壁を通過した後、ガス流入側の端面から放出されることとする（図１（ｂ）における排ガスＧの経路と逆の経路を通ることとなる）。
そして、上記キャリアガスがセル壁を通過する際に、上記キャリアガスに分散している気体状触媒分散体が、上記セル壁に付着することとなる。

その後、乾燥処理を施し、さらに必要に応じて、焼成処理を施すことにより酸化物触媒粒子が上記セル壁に担持されることとなる。
このような方法を用いることにより、セル壁のガス流出セル側からガス流入セル側に向かって濃度が低くなるように、酸化物触媒粒子を担持させることができる。

また、この方法では、キャリアガスの流入速度を適宜変更することにより、セル壁内での酸化物触媒粒子の濃度勾配を調整することができる。
上記流入速度を遅くするほど、酸化物触媒粒子はセル壁の表面付近に担持されやすくなるため、セル壁内での酸化物触媒粒子の濃度勾配が大きくなり、逆に、上記流入速度を早くするほど、酸化物触媒粒子はセル壁の内部まで浸透して担持される割合が増えるため、セル壁内での酸化物触媒粒子の濃度勾配が小さくなる。

以下、本実施形態のハニカムフィルタの作用効果について列挙する。
（１）ハニカム本体のセル壁が高気孔率であるので、ＰＭを深層濾過にて捕集するのに適している。そのため、ハニカムフィルタの圧力損失が増大しにくい。

（２）ハニカム本体のセル壁に、ガス流出セル側からガス流入セル側に向かって、濃度が低くなるようにセラミック粒子が担持されているため、ＰＭの深層濾過を行いつつ、ＰＭの捕集漏れを回避することができ、さらに、上記セラミック粒子がセリア粒子等の酸化物触媒粒子であると、ＰＭの燃焼、除去を促進し、排ガスの浄化を促進することができる。

（３）ハニカム部材を主に構成するアルミナファイバ等の無機繊維同士が、ガラス等の無機物を介して固着されているため、高気孔率とともに高い強度を備えることとなる。

以下に実施例を掲げて、第一実施形態について、さらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
Ａ．ハニカム部材の作製
（１）まず、アルミナ７２％とシリカ２８％とからなるシリカ−アルミナファイバ（平均繊維長：０．３ｍｍ、平均繊維径：５μｍ）１２．３重量部、ガラスファイバ（平均繊維径：９μｍ、平均繊維長：３ｍｍ）６．２重量部、有機バインダ（メチルセルロース）１１．７重量部、造孔剤（アクリル）７．１重量部、可塑剤（日本油脂社製ユニルーブ）を８．１重量部、潤滑剤（グリセリン）を３．８重量部、及び、水５０．９重量部を混合し、充分撹拌することにより成形用混合物を調整した。

（２）上記成形用混合物をプランジャー式押出成形機の混合物タンクよりシリンダー内に投入し、ピストンをダイス側に押し込んでダイスより混合物を押し出し、長手方向に垂直な面におけるセルの大きさ４．５ｍｍ×４．５ｍｍを２ｍｍ間隔で有する、円柱形状の成形体（円の直径：１６０ｍｍ）を作製した。

（３）上記円柱形状の成形体を、切断ディスクを切断部材として備えた切断装置を用いて長さ６０ｍｍに切断した。これにより、直径１６０ｍｍ×長手方向の長さ６０ｍｍの成形体を得た。

（４）上記（３）の工程で得た円柱形状の成形体を、マイクロ波乾燥機及び熱風乾燥機を用いて、大気雰囲気下、２００℃で３時間乾燥処理し、成形体中に含まれる水分を除去した。

（５）上記乾燥処理を施した成形体を、電気炉内で、大気雰囲気下、４００℃で３時間の条件で加熱し、成形体中に含まれる有機物を除去する脱脂処理を施した。

（６）上記脱脂処理を施した成形体を、まず、焼成炉中で、大気雰囲気下、９５０℃で５時間の条件で加熱し、次に、９０℃、４ｍｏｌ／ｌのＨＣｌ溶液に１時間浸漬する酸処理を施し、さらに、焼成炉中で、大気雰囲気下、１０５０℃で５時間の条件で再度加熱することより、ハニカム部材を完成した。
なお、この（６）の工程を経ることにより、アルミナファイバ同士がガラスを介して固着されることとなる。

また、このような（１）〜（６）を経て完成したハニカム部材について、下記の方法により、気孔率及び平均気孔径を測定した。勿論、測定サンプル用のハニカム部材については、別に作製している。
即ち、ＪＩＳＲ１６５５に準じ、水銀圧入法による細孔分布測定装置（島津製作所社製、オートポアＩＩＩ９４０５）を用い、ハニカム部材の中央部分を１ｃｍの幅の立方体となるように切断してサンプルとし、水銀圧入法により、細孔直径０．２〜５００μｍの範囲で細孔分布を測定し、そのときの平均細孔径を（４Ｖ／Ａ）として計算し、気孔率及び平均気孔径を算出した。なお、サンプル数は１０個とした。
結果を表１に示した。

Ｂ．端部用部材の作製
Ｎｉ−Ｃｒ合金製金属板を、直径１６０ｍｍ×厚さ１ｍｍの円盤状に加工した後、レーザー加工することで、４．５ｍｍ×４．５ｍｍの貫通孔が所定の位置に形成された端部用部材を製造した。
ここでは、端部用部材を２枚作製し、それぞれの端部用部材には、後工程で、ハニカム部材の両端面に端部用部材を配設した際に、ハニカム本体の一方の端面側と他方の端面側とでセルの封止箇所が異なる形態となるように、互いに異なる位置に貫通孔を形成した。

Ｃ．ハニカム本体の作製
片側に押え用金具が取り付けられた円筒状のＳＵＳ製ケーシング（図４（ｂ）参照）を用意し、これを押え用金具が取り付けられた側が下になるように立てた。そして、まず、上記Ｂの工程で得た端部用部材を１枚収納し、その後、この端部用部材の上に、端部用部材の貫通孔とハニカム部材のセルとの位置合せを行いながら、上記Ａの工程で得たハニカム部材を収納し、最後にもう１枚の端部用部材をハニカム部材の上に収納し、その後、ケーシングのもう片側にも、押え用金具を設置、固定することにより、ケーシング内に収納されたハニカム本体を完成した。
なお、この工程ではハニカム本体の入口側端面と出口側端面とでセルの封止箇所が異なるように（即ち、各セルのいずれか一方の端部のみが封止されるように）、端部用部材を配設した。

Ｄ．ハニカムフィルタの作製
上記ハニカム本体のセル壁に、セル壁のガス流出セル側からガス流入セル側に向かってセリア粒子の濃度が低くなるように、平均粒子径０．１μｍのセリア粒子を担持させ、ハニカムフィルタを完成した。
具体的には、平均粒子径０．１μｍのセリア（ＣｅＯ_２）粒子を水に分散させて、ＣｅＯ_２のスラリーを準備した。次に、このスラリーを分散させた気体をキャリアガスにのせて、ハニカム本体の一方の端面（完成後、ガスが流出することとなる側の端面）から流入させた。このとき、キャリアガスは空間速度７２０００（１／ｈ）で流入させた。
その後、スラリーが付着したハニカム本体を７００℃で加熱し、セリア粒子が担持されたハニカム本体を完成した。
なお、本実施例では、セリア粒子をハニカム本体１リットルあたり６０グラムの割合で担持した。

ハニカムフィルタの評価
（セリア粒子の担持状態（濃度））
セリア粒子を担持したセル壁をハニカムフィルタの長手方向に沿ってクロスカットし、その断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を写真にとり、この写真について、市販の画像解析ソフト（住友金属テクノロジー社製、粒子解析ＩＩＩ）を用いて、空間部分（細孔部分）と粒子部分（セラミック粒子等）とを区別して２値化し、画像解析することにより、空間部分の占める割合（％）を算出した。
このとき、ＳＥＭ写真において、セル壁の２ｍｍ四方の範囲をランダムに１０箇所選択し、図２（ｂ）に示す部分拡大図に示すように、セル壁を厚さ方向に３等分して領域Ａ〜Ｃの３つの領域（領域Ａ：３等分した領域のうち最もガス流入セルに近い領域、領域Ｂ：３等分した領域の中間の領域、領域Ｃ：３等分した領域のうちに最もガス流出セルに近い領域）に区分し、各領域における空間部分の占める割合を算出した。
結果を表１に示した。
なお、この評価では、上記空間部分の占める割合を算出することにより、単位面積あたりの気孔の占める割合が算出されることとなる。

（ＰＭの捕集効率の測定）
図５に示したような捕集効率測定装置２３０を用いてＰＭの捕集効率を測定した。図５は、捕集効率測定装置の説明図である。
この捕集効率測定装置２３０は、２Ｌ（リットル）のコモンレール式ディーゼルエンジン２３１と、エンジン２３１からの排ガスを流通する排ガス管２３２と、金属ケーシング１２３内にハニカム本体１０が配設され、排ガス管２３２に接続されたハニカムフィルタ１と、ハニカムフィルタ１内を通過する前の排ガスをサンプリングするサンプラー２３５と、ハニカムフィルタ１内を通過した後の排ガスをサンプリングするサンプラー２３６と、サンプラー２３５、２３６によりサンプリングされた排ガスを希釈する希釈器２３７と、希釈された排ガスに含まれるＰＭの量を測定するＰＭカウンタ２３８（ＴＳＩ社製、凝集粒子カウンタ３０２２Ａ−Ｓ）とを備えた走査型モビリティ粒子径分析装置（ＳｃａｎｎｉｎｇＭｏｂｉｌｉｔｙＰａｒｔｉｃｌｅＳｉｚｅｒＳＭＰＳ）として構成されている。

次に、測定手順を説明する。エンジン２３１を回転数が２０００ｍｉｎ^−１、トルクが４７Ｎｍとなるようにエンジン２３１を運転し、エンジン２３１からの排ガスをハニカムフィルタ１に流通させた。このとき、ハニカムフィルタ１を通過する前のＰＭ量Ｐ_０と、ハニカムフィルタ１を通過した後のＰＭ量Ｐ_１とをＰＭカウンタ２３８を用いて把握した。そして、下記計算式（１）を用いて捕集効率を算出した。結果を表１に示した。

捕集効率（％）＝（Ｐ_０−Ｐ_１）／Ｐ_０×１００・・・（１）

（実施例２）
実施例１のＤの工程において、セリア粒子をセル壁に担持させる際に、キャリアガスの空間速度を５０００（１／ｈ）に変更した以外は実施例１と同様にしてハニカムフィルタを製造した。
そして、実施例２のハニカムフィルタに対して、実施例１と同様の評価を行った。

（比較例１）
実施例１のＡの工程と同様にしてハニカム部材を製造した後、実施例１のＤの工程で使用したＣｅＯ_２のスラリーと同様のスラリー中に、ハニカム部材を浸漬し、その後、１１０℃で２時間の乾燥処理、及び、７００℃で１時間の焼成処理を施し、ハニカム部材にセリア粒子を担持させた。
次に、実施例１のＢの工程と同様にして端部用部材を準備し、さらに、実施例１のＣの工程と同様の方法を用いて、ケーシング内にセリア粒子を担持したハニカム部材と端部用部材を収納し、ハニカムフィルタを完成した。
そして、比較例１のハニカムフィルタに対して、実施例１と同様の評価を行った。

表１に示したように、実施例１、２に係るハニカムフィルタでは、担持されたセリア粒子の量（濃度）が、セル壁のガス流出セル側からガス流入セル側に向かって少なく（低く）なっており、比較例１に係るハニカムフィルタでは、セル壁に均一にセリア粒子が担持されている。このことから、実施例１、２では、セル壁のガス流出セル側からガス流入セル側に向かって気孔の占める割合が大きくなっており、比較例１では、セル壁全体で気孔の占める割合が同一であることが明らかである。
そして、実施例１、２に係るハニカムフィルタのように、セル壁に濃度勾配を設けてセリア粒子を担持させた場合には、高い捕集効率を達成することができるのに対し、比較例１のハニカムフィルタのように、セル壁に均一にセリア粒子を担持させた場合には、捕集効率が低くなることが明らかとなった。

（第２実施形態）
第一実施形態のハニカムフィルタは、ハニカムフィルタを構成するハニカム本体が、主に無機繊維からなる一体成形されたハニカム部材と、ハニカム本体の両端部に配設された端部用部材とからなるものであるが、これに対して、本実施形態のハニカムフィルタは、ハニカム本体を構成するハニカム部材が、複数枚の積層部材が積層された積層体からなるものである。
なお、本実施形態のハニカムフィルタの構成は、ハニカム本体の構成が異なる以外は、第一実施形態のハニカムフィルタの構成と同様である。従って、以下の説明においては、ハニカム本体を中心に本実施形態のハニカムフィルタの説明を行う。

以下、第二実施形態のハニカムフィルタについて、図面を参照しながら説明する。
図６（ａ）は、第二実施形態に係るハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、そのＣ−Ｃ線断面図である。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第二実施形態に係るハニカムフィルタ１０１は、複数のセル１１１ａ、１１１ｂがセル壁１１３を隔てて長手方向（図６（ａ）中、矢印ｂ参照）に並設され、各セルのいずれか一方の端部が目封じされた円柱形状のハニカム本体１１０と、セル壁１１３に担持されたセリア粒子等のセラミック粒子（図示せず）とを備えている。
そして、ハニカム本体１１０は、厚さが０．１〜２０ｍｍの円板状の積層部材１１０ａが複数枚積層されてなるハニカム部材と、このハニカム部材の両端面に配設された端部用部材１１０ｂとから構成されている。ここで、各積層部材１１０ａは、それぞれに設けられた貫通孔同士が互いに重なり合うことにより、セルを構成するように積層されており、さらに、所定の位置に貫通孔が設けられた端部用部材１１０ｂは、セルのいずれか一方の端部のみを目封じするように配設されている。

このハニカムフィルタ１０１では、ハニカム本体１１０の一方の端面側（図６（ｂ）中、左側）からセル１１１ａ（ガス流入セル１１１ａ）内に流入した排ガスＧは、セル１１１ａとセル１１１ｂとを隔てるセル壁１１３を通過した後、他方の端面側（図６（ｂ）中、右側が開口した１１１ｂ（ガス流出セル１１１ｂ）から外部に流出するようになっている。
従って、ハニカムフィルタ１０１では、セル壁１１３において、排ガスＧ中のＰＭが捕集されることとなる。
さらに、ハニカム本体１１０では、ハニカム本体１１０のセル壁１１３の気孔率（セラミック粒子が担持されていない状態の気孔率）が７５〜９５％と高気孔率であるため、ＰＭを深層濾過することができる。

ハニカムフィルタ１０１において、ハニカム本体１１０を構成する積層部材１１０ａは、主に無機繊維からなるものであり、所定枚数積層されている。
ここで、各積層部材１１０ａ同士は、無機接着材等により接着されていてもよいし、単に物理的に積層されているのみであってもよいが、単に物理的に積層されているのみであることが望ましい。単に物理的に積層されているのみであると、接着材等からなる接合部により排ガスの流れが阻害されて圧力損失が高くなってしまうことがないからである。なお、各積層部材同士が単に物理的に積層されているのみである場合、ハニカム部材とするには、金属ケーシング内で積層し、圧力を加える。
なお、各積層部材１１０ａは、上記長手方向の長さが異なる（厚さが薄い）以外は、第一実施形態のハニカムフィルタを構成するハニカム部材と同一である。
ハニカム本体１１０を構成する端部用部材１１０ｂは、第一実施形態のハニカムフィルタを構成する端部用部材１０ｂと同一である。

次に、本実施形態のハニカムフィルタの製造方法について簡単に説明しておく。
（１）最初に、積層部材を必要枚数作製する。
まず、アルミナファイバ等の無機繊維と、ガラスファイバ等の無機物とを充分に混合し、さらに、必要に応じて、適量の水、有機バインダ、無機バインダ等を添加し、充分に攪拌することにより抄造用スラリーを調製する。
次に、上記抄造用スラリーをメッシュにより抄き、得られたものを１００〜２００℃の温度で乾燥し、さらに、打ち抜き加工によりほぼ全面にセルを等間隔で形成し、その後、上記アルミナファイバ等の無機繊維の耐熱温度より低く、かつ、上記ガラスファイバ等の無機物の耐熱温度以上（例えば、９００〜１０５０℃）で加熱処理することにより積層部材を作製する。

（２）上記積層部材の作製とは別に、端部用部材を作製する。
上記端部用部材は、第一実施形態のハニカムフィルタの製造方法の（６）の工程と同様の方法で作製する。

（３）次に、ケーシング内で積層部材を積層するとともに、その両端に端部用部材を配設し、ハニカム本体を作製する。
具体的には、第一実施形態のハニカムフィルタの製造方法でも使用した図４（ｂ）に示したような、片側に押え用金具を有する金属製で円筒状のケーシング１２３を用意し、まず、ケーシング１２３内に端部用部材を１枚配設し、その後、積層部材を所定枚数積層する。そして、最後に端部用部材を１枚配設し、さらにプレスを行い、その後、もう片方にも、抑え用の金具を設置、固定することにより、ハニカム本体を作製することができる。もちろん、この工程では、貫通孔同士が重なり合うように、各積層部材を積層する。
なお、プレス時には積層部材は薄くなり、その気孔率が減少することとなるため、この減少分を考慮して積層部材を製造しておく必要がある。

（４）次に、上記ハニカム本体のセル壁に、セル壁のガス流出セル側からガス流入セル側に向かって、セリア粒子等のセラミック粒子の濃度が低くなるようにセラミック粒子を担持させ、ハニカムフィルタを完成する。
ここで、セリア粒子等のセラミック粒子の担持は、第一実施形態のハニカムフィルタの製造方法の（５）の工程と同様の方法により行えばよい。

以下、本実施形態のハニカムフィルタの作用効果について列挙する。
（１）本実施形態のハニカムフィルタにおいても、第一実施形態のハニカムフィルタと同様の作用効果（１）〜（３）を発揮することができる。

（２）また、ハニカム本体が長手方向に積層部材が積層されたハニカム部材を備えるため、再生処理等の際にハニカムフィルタ全体に大きな温度差が生じても、それぞれの積層部材に生じる温度差は小さく、それによる熱応力も小さいため、破損しにくい。

（その他の実施形態）
本発明のハニカムフィルタにおいて、ハニカム本体のセル壁に担持されるセラミック粒子は、必ずしもセリア粒子等の酸化物触媒粒子である必要はない。
従って、上記セラミック粒子は、例えば、ムライト、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミック等からなる粒子であってもよい。

上記セラミック粒子の平均粒子径は、上記ハニカム部材の平均気孔径より小さいことが望ましい。セル壁にセラミック粒子を担持させた際に、上記セラミック粒子が確実にセル壁の内部に担持されることとなるからである。
具体的には、上記セラミック粒子の平均粒子径は、０．０５〜０．２μｍが望ましい。

上記ハニカム本体が主に無機繊維からなるものである場合、上記無機繊維の繊維長の望ましい下限値は０．１ｍｍであり、望ましい上限値は１００ｍｍである。
上記繊維長が０．１ｍｍ未満では、無機繊維同士が相互に絡み合いにくく、無機繊維同士を無機物を介して固着することが困難になり、ハニカム部材の強度が不充分となる場合があり、一方、上記繊維長が１００ｍｍを超えると、均質なハニカム部材を作製することが難しく、充分な強度を有するハニカム本体とすることができない場合があるからである。
上記繊維長のより望ましい下限値は０．５ｍｍであり、より望ましい上限値は５０ｍｍである。

上記ハニカム本体が主に無機繊維からなるものである場合、上記無機繊維の繊維径の望ましい下限値は０．３μｍであり、望ましい上限値は３０μｍである。
上記繊維径が０．３μｍ未満では、無機繊維自身が折れ易いため、ハニカム部材が風食され易くなり、一方、上記繊維径が３０μｍを超えると、無機繊維同士をガラス等の無機物を介して固着することが困難になり、充分な強度を得ることができない場合がある。
上記繊維径のより望ましい下限値は０．５μｍであり、より望ましい上限値は１５μｍである。

上記ハニカム部材の平均気孔径は、１〜１００μｍが望ましい。
上記平均気孔径が１μｍ未満では、ＰＭが深層濾過されず、圧力損失が短時間で上昇してしまうことがある。一方、上記平均気孔径が１００μｍを超えると、ＰＭが気孔を通り抜けてしまい、フィルタとして機能しないことがある。
なお、気孔率や平均気孔径は、水銀ポロシメータを用いた水銀圧入法、アルキメデス法、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定等の従来公知の方法により測定することができる。

また、上記ハニカム本体において、セル壁の厚さは０．２ｍｍ以上であることが望ましい。０．２ｍｍ未満では、ハニカム本体の強度か不充分になることがあるからである。
また、上記セル壁の厚さは、５．０ｍｍ未満であることが望ましい。セル壁の厚さが厚すぎると、圧力損失が大きくなりすぎることがある。また、ＰＭを燃焼させた際に生じるアッシュが気孔に深く入り込んで抜けにくくなる。

また、上記ハニカム本体のセルの望ましい開口率は、３０〜６０％である。
上記開口率が３０％未満では、ハニカムフィルタの圧力損失が大きくなりすぎることがあり、６０％を超えると、ハニカムフィルタの強度が不充分となる場合がある。

上記ハニカム本体が主に無機繊維からなるものである場合、上記セルの長手方向に垂直な面におけるセル密度は特に限定されず、望ましい下限は、０．１６個／ｃｍ^２（１．０個／ｉｎ^２）、望ましい上限は、９３個／ｃｍ^２（６００個／ｉｎ^２）、より望ましい下値は、０．６２個／ｃｍ^２（４．０個／ｉｎ^２）、より望ましい上限は、７７．５個／ｃｍ^２（５００個／ｉｎ^２）である。

上記ハニカム本体が主に無機繊維からなるものである場合、上記セルの長手方向に垂直な面におけるセルの大きさは特に限定されないが、望ましい下限は０．８ｍｍ×０．８ｍｍ、望ましい上限は１６ｍｍ×１６ｍｍである。

上記ハニカム本体が主に無機繊維からなるものである場合、上記ハニカム本体のみかけ密度は、０．０４〜０．４ｇ／ｃｍ^３が望ましい。
上記みかけ密度が０．０４ｇ／ｃｍ^３未満では、強度が不充分となる場合があり、一方、上記みかけ密度が０．４ｇ／ｃｍ^３を超えると、再生処理時において、ハニカムフィルタの温度が上昇しにくく、連続的にＰＭを燃焼させる際に不利である。
なお、ハニカム本体のみかけ密度とは、ハニカム本体の質量（ｇ）をハニカム本体のみかけ容積（ｃｍ^３）で除した値をいう。また、ハニカム本体のみかけ容積は、ハニカム本体の外形より算出される容積であり、セル及び気孔を含む容積である。

上記ハニカム本体が主に無機繊維からなるものである場合、上記ハニカム本体を構成するハニカム部材の引張強度は、０．３ＭＰａ以上であることが望ましく、０．４ＭＰａ以上であることがより望ましい。上記引張強度が０．３ＭＰａ未満では、上記ハニカムフィルタの信頼性が不充分となる場合がある。
なお、上記引張強度は、上記ハニカム部材をシート状に加工し、その両端を治具で固定し、インストロン型万能試験機により測定することができる。

上記ハニカムフィルタにおいて、上記セルの上記長手方向に垂直な断面の形状は、四角形に限定されるわけではなく、例えば、三角形、六角形、八角形、十二角形、円形、楕円形、星型等の形状であってもよい。

本発明のハニカムフィルタの長手方向に垂直な断面の形状は、円形に限定されるわけではなく、矩形等、種々の形状とすることができるが、曲線のみ又は曲線と直線とで囲まれた形状であることが望ましく、その具体例としては、円形以外には、例えば、楕円形、長円形（レーストラック形）、楕円形又は長円形等の単純閉曲線の一部が凹部を有する形状（ｃｏｎｃａｖｅ形状）等が挙げられる。

上記ハニカム本体を構成する端部用部材は、所定の位置に貫通孔が形成されているものであればよく、その材質は、例えば、上記ハニカム部材と同様の材質であってもよいし、多孔質や緻密質の金属やセラミックであってもよい。
なお、端部用部材として、金属製の端部用部材を用いる場合には、端部用部材を金属ケーシング内に配設する際に溶接することにより、この端部用部材に押え用金具としての役割も合せて付与することができる。

また、上記ケーシングの材質としては、例えば、ＳＵＳ（ステンレス）、アルミニウム、鉄等の金属等が挙げられる。

上記ハニカム部材の製造工程において、成形用混合物を押出成形する際に使用するプランジャー式成形機について、図面を参照しながらもう少し詳しく説明しておく。
図７は、プランジャー式成形機を模式的に示す断面図である。

プランジャー式成形機７０は、シリンダー７１とシリンダー内を前後（図面上では左右方向）に往復運動することができる機構を備えたピストン７３と、シリンダーの先端に設けられ、長手方向に多数のセルが形成された柱形状の成形体を押出し成形することができるように孔が形成されたダイス７４と、シリンダー７１の上部に位置し、シリンダー７１からの配管７５が接続された混合物タンク７２とを含んで構成されている。そして、混合物タンク７２のすぐ下には、シャッタ７６が設けられ、混合物タンク７２からの混合物の投入を遮断することができるようになっている。また、配管７５には、羽根７７ａを有するスクリュー７７が配設されており、モータ７８により回転するようになっている。羽根７７ａの大きさは、配管の径とほぼ同じであるため、混合物７９は、上に逆流しにくくなっている。なお、混合物タンク７２には、上記混合工程で得られた混合物が投入されている。

プランジャー式成形機７０を用いて成形体を作製する際には、まず、シャッタ７６を開け、スクリューを回転させることより上記混合工程で得られた混合物を、混合物タンク７２よりシリンダー７１に投入する。このとき、投入量に合わせてピストン７３を図７中、右側のシリンダー７１端部まで移動させる。
混合物がシリンダー７１内に充填されると、シャッタ７６を閉めると同時にスクリュー７７の回転を停止する。このように混合物７９がシリンダー７１内に満たされた状態でピストン７３をダイス側へ押し込むと、ダイス７４より混合物が押し出されて、複数のセルが壁部を隔てて長手方向に複数形成された柱形状の成形体が連続的に形成される。この際、ダイスに形成した孔の形状に応じて、その形状のセルが形成される。この工程を繰り返すことにより、成形体を作製することができる。粘度等によっては、シリンダ７３を停止させ、スクリュー７７を回転させることにより、連続的に成形体を作製することもできる。
なお、ピストン７３の移動させるための駆動源として、図７に示したプランジャー式成形機７０では、オイルシリンダ８０を用いているが、エアーシリンダを用いてもよく、ボールネジ等を用いてもよい。

成形用混合物を押出成形する際に使用する成形機としては、プランジャー式成形機以外に、例えば、単軸スクリュー式押出成形機、多軸スクリュー式押出成形機等であってもよい。

第一実施形態のハニカムフィルタの製造方法では、成形用混合物をプランジャー式成形機で成形した後、乾燥処理、脱脂処理、焼成処理を施すことによりハニカム部材を作製しているが、上記ハニカム部材は他の方法により作製してもよい。

ハニカム部材を作製する他の方法としては、例えば、ハニカム部材のセルを形成するための柱体が、主面に対して垂直、かつ、平面視格子状に立設された底板体と、上記底板体と上記柱体の周囲を包囲するように設けられた外枠体とからなる型枠体を用いる方法（以下、型枠体による作製方法ともいう）が挙げられる。以下、この方法についてもう少し詳しく説明する。

図８（ａ）（Ｉ）〜（Ｖ）は、型枠体を用いるハニカム部材の作製方法における工程の一部を説明するための模式図であり、（ｂ）は、柱体が立設された型枠体内を模式的に示す上面図である。

この型枠体による作製方法では、
（１）まず、ハニカム本体を主に構成する無機繊維、後工程を経て無機繊維同士を固着することとなる無機物、熱硬化性樹脂を混合し、さらに、必要に応じて、溶剤や分散剤、硬化剤等を混合することにより熱硬化性樹脂含有成形用混合物を調製する。

（２）次に、上記熱硬化性樹脂含有成形用混合物を型枠体に充填する。
上記型枠体としては、ハニカム部材のセルを形成するための柱体２３１が、底板体の主面に対して垂直になり、かつ、平面視格子状（図８（ａ）（Ｉ）及び図８（ｂ）参照）になるように立設された底板体２３２と、底板体２３２と柱体２３１の周囲を包囲するように設けられた外枠体２３３（図８（ａ）（Ｉ）参照）とからなる型枠体２３０を使用する（図８（ａ）（ＩＩ）参照）。
そして、型枠体２３０内に熱硬化性樹脂含有成形用混合物２２２を充填する（図８（ａ）（ＩＩＩ）参照）。
なお、型枠体としては、金属製のものを好適に使用することができる。

（３）次に、型枠体２３０内に充填した熱硬化性樹脂含有成形用混合物中の熱硬化性樹脂を硬化させ、型枠体２３０内で樹脂硬化体２２３を形成する（図８（ａ）（ＩＶ）参照）。

（４）次に、型枠体２３０を樹脂硬化体２２３から脱離させる。
柱体２３１を脱離させることで、それまで柱体２３１が占めていた部位にセルが形成され、これを後工程を経てハニカム部材のセルとすることができる（図８（ａ）（Ｖ）参照）。
この際、樹脂硬化体２２３から柱体２３１を容易に抜くことができるように、予め柱体２３１に２°ほどの抜きテーパを形成しておくことが望ましい。
また、外枠体２３３を脱離させることで柱形状の成形体２２４が形成される。

そして、このようにして成形体２２４を形成した後、第一実施形態のハニカムフィルタの製造方法と同様、脱脂処理及び焼成処理を行うことにより、主に無機繊維からなるハニカム部材を作製することができる。

また、型枠体による作製方法において、柱体２３１に代えて、鋳物の鋳造に用いられる中子砂や、樹脂材料、低融点金属、高圧プレス成型した水溶性の塩類等からなる中子を使用し、樹脂硬化体２２３を形成した後、柱体２３１を抜く代わりに、洗溶出、焼失、熱融出等の方法より中子を除去する方法を用いてもよい。

また、ハニカム部材を作製する他の方法としては、例えば、槽本体と、上記槽本体の底部に形成されたメッシュと、上記メッシュに対して垂直、かつ、平面視格子状にメッシュに立設され、ハニカム部材のセルを形成するための柱状マスクと、上記メッシュを底面とし、かつ、上記柱状マスクで囲まれた空間であり、混合物を投入するための液充填部とを備えた槽を用いる方法（以下、立体抄造による作製方法ともいう）も挙げられる。以下、この方法についてもう少し詳しく説明する。

図９（ａ）は、立体抄造による作製方法で用いる槽を模式的に表した図であり、（ｂ）は、立体抄造による作製方法で使用するプレス板を模式的に表した上面図である。

この槽による作製方法では、
（１）まず、成形用混合物を調製する。上記成形用混合物は、第一実施形態のハニカムフィルタの製造方法と同様の方法で調製することができるが、その際、水の配合量を増やし、抄造可能な程度まで粘度を低下させた成形用混合物を調製する。

（２）次に、上記成形用混合物を図９（ａ）に示した槽２４０の液充填部２４３に投入する。
図９（ａ）に示した槽２４０は、槽本体２４７と、槽本体２４７の底部に形成されたメッシュ２４２と、メッシュ２４２に対して垂直になり、かつ、平面視格子状になるようにメッシュ２４２に立設された、ハニカム部材のセルを形成するための柱状マスク２４１と、メッシュ２４２を底面とし、かつ、柱状マスク２４１で囲まれた空間であり、混合物を投入するための液充填部２４３とを備えている。
また、槽２４０は柱状マスク２４１に対応する部分に格子状に貫通孔２４４ａが形成された板からなるプレス板２４４と、排水をするためのコック２４５及びポンプ２４６と、プレス板２４４を槽本体２４７に押し込むためのプレス駆動部と、槽本体に振動を与えるための図示しない揺動部とを備えている。
なお、上記（１）の工程の成形用混合物の調製は、槽２４０内で行ってもよい。

そして、成形用混合物を投入した後には、必要に応じて、液充填部２４３に充填された混合物を攪拌する。攪拌は、槽本体に振動を与えるための図示しない揺動部を作動させて行えばよい。具体的な揺動部としては、例えば、超音波振動子を備えた発振器や、バイブレーターなどが挙げられ、槽本体２４７の側面に設置することができる。また、槽本体２４７の内部に設置してもよい。

（３）次に、上記成形用混合物の水分を吸引して上記成形用混合物内の水をメッシュ２４２を通じて排出する脱水処理を行う。
この際には、メッシュ２４２の下側に設けられたコック２４５を開き、ポンプ２４６を作動させる。これにより、液充填部２４３に充填されている上記成形用混合物が吸引濾過されて、上記成形用混合物に含まれる水分がメッシュ２４２を通じて下に落下し、コック２４５を通じて排出される。その結果、上記成形用混合物に含まれている水が抜けた状態になり、液充填部の底部から所定の高さの脱水体が形成される。

また、上記脱水処理の後に、上記脱水工程で脱水された上記脱水体を上面より上記プレス板にて加圧圧縮するプレス工程を行っても良い。加圧圧縮することで所定の長さ、適当な密度、気孔率を有する圧縮体を形成することができる。

プレス工処理に用いる装置及び方法は以下に限定されるものでないが、図９（ａ）に示す槽２４０では、プレス駆動部として、モータ２４９とモータ２４９に結合したボールネジ２４８が４本設けられており、４本のボールネジ２４８は、プレス板２４４に形成された４個のネジ孔２４４ｂに螺嵌されており、４個のボールネジ２４８が同期しながら回転することにより、プレス板２４４が上下することができるようになっている。
また、プレス板２４４は、図９（ｂ）に示すような、柱状マスク２４１に対応する部分に格子状に貫通孔が形成された板である。

従って、４個のモータ２４９を同期させながら駆動させると、プレス板２４４は下方に降下し、上記脱水体は槽本体下部２４７ａの部分で圧縮され、圧縮体となる。槽本体下部２４７ａは、図９（ａ）に示すように、ハニカム部材の形状となっており、プレス板２４４がモータ２４９が配設されている部分まで下がることにより、円柱形状の圧縮体が形成される。
なお、槽本体下部２４７ａは、円筒形状をなしており、脱水体がプレス板２４４によって圧縮されて、槽本体下部２４７ａに充填されることによりハニカム部材の形状となる。

（４）次に、上記脱水体から上記柱状マスクを取り外すことにより、長手方向に多数のセルが形成された柱形状の成形体を形成するマスク脱離工程を行う。これにより、所定形状のセル、所定の長さ及び密度を有する柱形状の成形体を得ることができる。

そして、このようにして成形体を形成した後、第一実施形態のハニカムフィルタの製造方法と同様、乾燥処理、脱脂処理及び焼成処理を行うことにより、主に無機繊維からなるハニカム部材を作製することができる。

ここまで、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム本体について、主に無機繊維からなるハニカム本体について説明したが、本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム本体は、主に無機繊維からなるものに限定されず、セル壁の気孔率が７５〜９５％であれば、多孔質セラミックからなるものであってもよい。
上記多孔質セラミックの具体的な材質としては、例えば、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、金属と窒化物セラミックの複合体、金属と炭化物セラミックの複合体等であってもよい。
また、上述したセラミックに金属ケイ素を配合したケイ素含有セラミック、ケイ素やケイ酸塩化合物で結合されたセラミック等のセラミック原料も多孔質セラミックの材料として挙げられる。また、コージェライトやチタン酸アルミニウム等であってもよい。

（ａ）は、第一実施形態に係るハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。（ａ）は、第一実施形態のハニカムフィルタにおいて、セル壁に担持されたセリア粒子の態様を説明するための模式図である。（ｂ）は、図２（ａ）中のＢの部分をさらに拡大した模式図である。無機繊維同士が無機物を介して固着された態様の一例を模式的に示す断面図である。（ａ）は、ハニカム本体を構成するハニカム部材と端部用部材とを模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すハニカム本体の両端部に端部用部材を配設する方法を説明するための斜視図である。捕集効率測定装置の説明図である。（ａ）は、第二実施形態に係るハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、そのＣ−Ｃ線断面図である。プランジャー式成形機を模式的に示す断面図である。（ａ）（Ｉ）〜（Ｖ）は、型枠体を用いるハニカム部材の作製方法における工程の一部を説明するための模式図であり、（ｂ）は、柱体が立設された型枠体内を模式的に示す上面図である。（ａ）は、立体抄造による作製方法で用いる槽を模式的に表した図であり、（ｂ）は、立体抄造による作製方法で使用するプレス板を模式的に表した上面図である。

符号の説明

１、１０１ハニカムフィルタ
１０１１０ハニカム本体
１０ａハニカム部材
１０ｂ１１０ｂ端部用部材
１１ａ、１１ｂ、１１１ａ、１１１ｂセル
１３、１１３セル壁
１１０ａ積層部材
１２３ケーシング
Ｇ排ガス

Claims

複数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、前記セルのいずれか一方の端部が目封じされ、一方の端面側から流入したガスが他方の端面側から流出する柱状のハニカム本体と、前記セル壁に担持されたセラミック粒子とを備え、
前記ハニカム本体のセル壁の気孔率は、７５〜９５％であり、
前記セラミック粒子は、前記セル壁の前記ガスの流出側が開口したセル側から前記ガスの流入側が開口したセル側に向かって、濃度が低くなるように担持されていることを特徴とするハニカムフィルタ。
前記セラミック粒子は、酸化物触媒からなる粒子である請求項１に記載のハニカムフィルタ。
前記セラミック粒子は、セリアを含む粒子である請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
前記ハニカム本体は、主に無機繊維からなる請求項１〜３のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
前記ハニカム本体は、一体成形されたハニカム部材を備えている請求項４に記載のハニカムフィルタ。
前記ハニカム本体は、貫通孔が設けられた積層部材が、前記貫通孔同士が重なり合うように長手方向に複数枚積層されてなるハニカム部材を備えている請求項４に記載のハニカムフィルタ。
前記ハニカム本体の両端部には、端部用部材が配設されている請求項１〜６のいずれかに記載のハニカムフィルタ。