JP2009154124A - 部分目封止レスｄｐｆ - Google Patents

Abstract

【課題】ハニカムセグメントが備える複数の流通孔に、さらに、入口と出口とが目封止されていない貫通セルを設けることにより、貫通セル内の通過流速を早くして堆積するスート量（パティキュレート量）を少なくし、再生時の内部温度の異常上昇を制御でき、さらに、再生限界の向上とＰＭエミッションの対応とを実現するセラミックフィルタ及びセラミックフィルタの製造方法を提供する。
【解決手段】ハニカムセグメント２には複数の流通孔７が形成されるともに、セルが、複数の流通孔７の入口及び／又は出口として構成され、互いに接合した複数のハニカムセグメント２を含み、各ハニカムセグメント２は、第一の流入孔８と、第二の流入孔９と、を含み、さらに、セルの入口と出口とが目封止されずに、セルの入口から出口まで流体が流出可能に貫通形成されている貫通セル１０とを少なくとも一部含むセラミックフィルタ。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ、ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ），その他の捕集フィルタに用いられるセラミックフィルタに関する。このフィルタは、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（ｓｏｏｔ）等のパティキュレート（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）を捕捉して除去する。

ＤＰＦは、特開５６−１２９０２０号公報に記載される。炭化珪素等のセラミックからなる多孔質のハニカムセグメントがセグメントからなる接合層によって、複数接合された後、その周囲がコート材層により被覆される。このＤＰＦは、ディーゼエンジンの排気系に配置され、排ガスを浄化するために使用される。

前述のＤＰＦにおける各ハニカムセグメントは、多孔質の隔壁によって仕切られ、且つ軸方向に貫通する多数の流通孔を有している。隣接する流通孔は、交互に目封止された一端部を有する。すなわち、流通孔は、一側の端部で開口している一方、他側の端部で目封止される。この流通孔と隣接する他の流通孔とは、他側の端部で目封止される一方、一側の端部で開口している。

このような構造のＤＰＦでは、排ガスが、開口している流通孔の端部から排ガスが流入し、多孔質の隔壁を通過して他の流通孔から流出する。排ガスが隔壁を通過する間に、排ガス中のスートに代表されるパティキュレートが隔壁に捕捉され、排ガスが浄化される。

このようなＤＰＦでは、排ガスの浄化を継続することにより、スートが流通孔内に堆積し、経時的に圧力損失が増大して浄化効率が低下する。このため、スートを燃焼して除去する再生を行う必要がある。この再生時におけるスートの燃焼熱によって、それぞれのハニカムセグメントにおける排ガスの出口側の中央部分でもっとも高くなることがわかっており（刊行物「ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｅｒｉｅｚ ８７００１０」（１９８３年２月刊行）参照）、このようなハニカムセグメントの再生中に、出口側の最高温度がハニカムセグメントの耐久温度以上となり、ハニカムセグメントにクラックが発生したり、担持された触媒の劣化を招いたりして問題となっていた。

とりわけ、セグメント構造からなるＤＰＦでは再生時における最高温度の制御が問題となっていた。すなわち、セグメント構造からなるＤＰＦでは、その接合部にスートが溜まらず、また接合部は低熱伝導率・高熱容量になるため、図９Ａ〜図９Ｃで示されるように、セグメント１０２の外周部は温度が低くなり、セグメント１０２の中央にヒートスポットができてしまう。したがって、この特有の温度分布により、セグメントの出口端面が熱膨張により変形したり、引張応力がかかったりして、出口端面にクラックが生じやすいという問題が生じていた。

ところで、従来から、再生時におけるＤＰＦの入口温度が一定以下となるように温度を調整したり、又は、再生時に供給する空気内の酸素温度や空気流量を抑制したり、さらには、ハニカムセグメントに堆積するスートの量が一定以上とならないように再生時期を調製したり等、前述の問題を解決しようとする試みがなされてきた。例えば、次の特許文献２〜４がある。

特許文献２では、開口部近傍に部分栓を設け、パティキュレートの堆積による過剰な圧力損失の発生を抑制また割れや溶損を防止することにより、問題解決を図らんとしている。しかし、この特許文献２に示される部分栓９９では、例えば、図１０に示されるように、ＰＭが徐々に堆積していき、再生前にＰＭで目詰まりしてしまい、逆にその部分栓近傍のＰＭ密度が高くなり、再生時に通常の目封止部よりも温度が高くなってしまう。したがって、再生時における最高温度を十分に抑制し得るものではなく、セグメントの熱膨張による変形、さらには、クラックが生じやすいという問題に対しての十分な対策となっていない。とりわけ、前述のセグメント構造ゆえの特異な温度・応力分布から生じる問題に対しては、特許文献２では、一体成形であるがために、各セグメントに生じ得る特異な温度・応力分布をどのように制御するかという技術思想の開示は全く見られず、問題の解決に至っていない。

特許文献３では、目封止部の少なくとも一部に貫通孔が形成したものであり、一定の効果はあると思われるが、捕集効率がパティキュレートの堆積によりばらつきが生じやすい上、特許文献３では一体成形のハニカムであって、セグメント構造からなるＤＰＦが有する問題に対しては、不十分である。

特許文献４では、軸方向に略平行に延びる複数のセルを有するハニカム形状の担体基材が排ガス流路に直列に複数個列設された排ガス浄化装置として構成されるが、この２個以上を直列に並べた構成では、再生を繰り返すうちに、後流ＤＰＦに堆積しているＰＭが完全に燃焼せず、圧損が非常に高くなり、また繰り返し後の再生時に後流ＤＰＦにて異常燃焼が起こり得る等して、問題に解決には至っていない。

以上のように特許文献１〜４のいずれも、ハニカムセグメントの再生時に生じる問題、とりわけセグメント構造における再生時の問題に対して十分な対応はなされておらず、更なる改良が求められている。

特開５６−１２９０２０号公報 特開２００２−２５６８４２号公報 特開２００４−１３０２２９号公報 特許第３８７４２５８号公報 刊行物「ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｅｒｉｅｚ ８７００１０」

本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、複数のセルから形成されるハニカムセグメントが備える複数の流通孔に、さらに、入口セルと出口セルとが目封止されていない貫通セルを設けることにより、貫通セル内の通過流速を早くして堆積するスート量（パティキュレート量）を少なくし、再生時の内部温度の異常上昇を制御でき、さらに、再生限界の向上とＰＭエミッションの対応とを実現するセラミックフィルタ及びセラミックフィルタの製造方法を提供する。

本発明により、以下のＤＰＦが提供される。

［１］ 多孔質の隔壁によって仕切られると共に複数のセルから形成されるハニカムセグメントであって、前記ハニカムセグメントの長手方向には排ガスの流路となる複数の流通孔が形成されるともに、前記セルが、前記排ガスの流路となる複数の流通孔の入口及び／又は出口として構成され、互いに接合した複数のハニカムセグメントを含み、各ハニカムセグメントは、前記セルの入口で目封止されると共に、前記セルの出口で開放される第一の流入孔と、前記セルの入口で開放されると共に、前記セルの出口で目封止される第二の流入孔と、を含み、さらに、前記セルの入口と出口とが目封止されずに、前記セルの入口から出口まで流体が流出可能に貫通形成されている貫通セルとを少なくとも一部含むセラミックフィルタ。

［２］ 前記貫通セルは、前記セラミックフィルタの中央部分に配置される前記ハニカムセグメントに多く形成されている［１］に記載のセラミックフィルタ。

［３］ 前記貫通セルは、セラミックフィルタの外周部に位置するセグメント以外の、内周部に位置するハニカムセグメントに多く形成されている［１］又は［２］に記載のセラミックフィルタ。

［４］ 前記貫通セルは、規則的に形成されている［１］〜［３］のいずれかに記載のセラミックフィルタ。

［５］ 前記貫通セルは、不規則に形成されている［１］〜［３］のいずれかに記載のセラミックフィルタ。

［６］ 前記セルには、両端とも目封止されている両端目封止セルが、さらに含まれて構成されている［１］〜［５］のいずれかに記載のセラミックフィルタ。

［７］ 前記貫通セルは、入口及び出口の両端とも目封止されずに形成されている［１］〜［６］のいずれかに記載のセラミックフィルタ。

［８］ 前記貫通セルは、その両端または一方の端部が目封止され、且つ、目封止された前記両端又は一方の端部の一部を貫通させた小貫通孔が形成されている［１］〜［７］のいずれかに記載のセラミックフィルタ。

［９］ 前記貫通セルの開口面積が、目封止のされていないセルの開口面積に対して２０〜１００％である［７］又は［８］に記載のセラミックフィルタ。

［１０］ 前記セルの、入口側の断面形状と出口側の断面形状とが異なるように形成されている［１］〜［９］のいずれか１項に記載のセラミックフィルタ。

［１１］ 前記セルの入口側の断面形状が八角形で構成され、前記セルの出口側の断面形状が四角セルで構成される［１０］に記載のセラミックフィルタ。

［１２］ 前記目封止が千鳥状に形成され、その一部が貫通セルとして構成されている［１］〜［１１］のいずれかに記載のセラミックフィルタ。

［１３］ 前記千鳥状に形成される目封止の一部には、少なくとも両端目封止セルが含まれる［１２］に記載のセラミックフィルタ。

［１４］ 前記貫通セルは、全セル数の２〜４０％を占める［１］〜［１３］のいずれかに記載のセラミックフィルタ。

［１５］ ［１］〜［１４］の何れかに記載のセラミックフィルタを製造するにあたり、前記流通孔の端部に前記目封止を形成する工程であって、フィルムを貼ってレーザーで穴をあける工程において、前記貫通セル以外のセルを作るところのみフィルムにレーザーで穴をあけて、目封止ペーストを押し込んで作るセラミックフィルタの製造方法。

［１６］ 前記流通孔の端部に前記目封止を形成する工程であって、前記フィルムを貼ってレーザーで穴をあける工程において、千鳥状にレーザー孔をあける中で、目封止レス部を作るところのみレーザーで穴をあけず、目封止ペーストを押し込んで作る［１５］に記載のセラミックフィルタの製造方法。

［１７］ ［１］〜［１４］の何れかに記載のセラミックフィルタを製造するにあたり、前記貫通セルを作る工程において、目封止を形成した後、前記目封止に貫通孔を設けることで貫通セルを作るセラミックフィルタの製造方法。

［１８］ 前記貫通セルを作る製造方法において、目封止を千鳥状に形成した後、前記目封止に貫通孔を設けることで貫通セルを作る［１７］に記載のセラミックフィルタの製造方法。

［１９］ ［１］〜［１４］の何れかに記載のセラミックフィルタを製造するにあたり、前記貫通セルを作る工程において、目封止を形成した後、その目封止の一部を抉り取ることで貫通セルを作るセラミックフィルタの製造方法。

［２０］ 前記貫通セルを作る製造方法において、目封止を千鳥状に形成した後、その目封止の一部を抉り取ることで貫通セルを作る［１９］に記載のセラミックフィルタの製造方法。

本発明によれば、複数のセルから形成されるハニカムセグメントが備える複数の流通孔に、さらに、入口セルと出口セルとが目封止されていない貫通セルを設けることにより、貫通セル内の通過流速を早くして堆積するスート量（パティキュレート量）を少なくし、再生時の内部温度の異常上昇を制御でき、さらに、再生限界の向上とＰＭエミッションの対応とを実現するセラミックフィルタ及びセラミックフィルタの製造方法を提供できるという優れた効果を奏する。

以下、本発明のセラミックフィルタを実施するための最良の形態について具体的に説明する。但し、本発明はその発明特定事項を備えるセラミックフィルタを広く包含するものであり、以下の実施形態に限定されるものではない。

［１］本発明のセラミックフィルタの構成：
本発明のセラミックフィルタ１は、図１〜３に示されるように、多孔質の隔壁６によって仕切られると共に複数のセルから形成されるハニカムセグメント２であって、ハニカムセグメント２の長手方向には排ガスの流路となる複数の流通孔７が形成されるともに、セルが、排ガスの流路となる複数の流通孔７の入口及び／又は出口として構成され、互いに接合した複数のハニカムセグメント２を含む。各ハニカムセグメント２は、セルの入口で目封止されると共に、セルの出口で開放される第一の流入孔８と、セルの入口で開放されると共に、セルの出口で目封止される第二の流入孔９と、を含む。さらに、セルの入口と出口とが目封止されずに、セルの入口から出口まで流体が流出可能に貫通形成されている貫通セル１０とを少なくとも一部含むものとして構成される。

具体的には、図１に示されるように、セラミックフィルタ１は、円柱形のハニカム３と、ハニカム３の周りに配置されたコート剤層４とを含む。ハニカム３は、互いに接合された複数のハニカムセグメント２を含む。ハニカムセグメント２は、接合層９によって互いに接合される。ハニカムセグメント２の接合の後、ハニカム３は、外周部分で研削加工され、円形断面、楕円断面、三角断面、その他の断面となる。ハニカム３の周囲は、コート剤層４によって被覆され、セラミックフィルタ１になる。ＤＰＦとしてのこのセラミックは、ディーゼルエンジンの排ガスの流路に配置されて、ディーゼルエンジンから排出されるスートを含むパティキュレートを捕捉する。

［１−１］ハニカムセグメント：
ハニカムセグメント２は、図１、図２に示されるように、接合材（接合材層４）を介して互いに複数接合されることにより、本実施形態のセラミックフィルタ１を構成する。各ハニカムセグメント２は、多孔質の隔壁６によって仕切られ、さらに、複数のセルから形成される。また、各ハニカムセグメント２の長手方向には排ガスの流路となる複数の流通孔７が形成される。セルは、前記排ガスの流路となる複数の流通孔７の入口及び／又は出口として構成される。ハニカムセグメントが備える流通孔７は、入口のセルが目封止されると共に出口のセルが開放されている第一の流入孔８と、入口のセルが開放されると共に出口のセルが目封止されている第二の流入孔９と、入口のセル及び出口のセルが目封止されずに貫通している貫通セルと、から概ね構成される。

なお、組み合わされるハニカムセグメントの数は、必要に応じて選択されることが好ましい。

［１−１−１］流通孔：
流通孔７は、第一の流入孔８、第二の流入孔９、貫通セル１０とから構成される。

［１−１−１−１］第一の流入孔と第二の流入孔：
第一の流入孔８は、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃで示されるように、入口で目封止されると共に、出口で開放されている。また、第二の流入孔９は、入口で開放されると共に出口で目封止される。このように、入口で目封止されると共に、出口で開放される第一流入孔８と、入口で開放されると共に出口で目封止される第二の流入孔９とを設けることにより、効率よい捕集を可能にする。

ここで、第一の流通孔と第二の流通孔との配列（配置）は、貫通セルを設けない箇所では、排ガスを流入流出しパティキュレート（スート）の捕集を効率よく行うために、隣接させることが好ましいが、貫通セルを設ける場合には、必要に応じた配列を採用することが好ましい。具体的には、第一の流通孔と第二の流通孔と間に貫通セルを設けて、第一の流通孔／貫通セル／第二の流通孔の順で形成されてもよいし、貫通セル／第一の流通孔／第二の流通孔／貫通セル、あるいは、貫通セル／第一の流通孔／貫通セル／／第二の流通孔／貫通セルの順に形成されてもよい。また、これらの配列に限られず、第一の流通孔、第二の流通孔、貫通セルのそれぞれの割合を組み合わせすることにより、再生時の温度上昇を制御でき、かつ、ＰＭエミッションに耐え得るものであればよい。

［１−１−１−２］貫通セル：
本実施形態の備える貫通セルは、ハニカムセグメントの長さ方向（軸心方向）に貫通形成されたものをいい、排ガスが、セルの入口から流入しセルの出口へ向けて流出できるように貫通して形成してある。すなわち、この貫通セルは、前述の第一流通孔及び第二流通孔と異なり、セルの入口及び出口（両端）が目封止されずに貫通形成されているもの望ましい。

このように目封止されていない貫通セルを形成すると、入口又は出口に目封止といういわば排ガスの流入流出を遮蔽する遮蔽壁がない分、流通孔内での排ガスの通過流速が早くなり堆積するスート量が少なくなる。そのため、再生時の内部温度の異常上昇を抑制できる。前述したように、セグメント構造からなるＤＰＦでは、その接合部にスートが溜まらず、また接合部は低熱伝導率・高熱容量のため、セグメント外周部は温度が低く、セグメント中央にヒートスポットができてしまい、この特有の温度分布により、セグメントの出口端面が熱膨張により変形したり、引張応力がかかったりして、出口端面にクラックが生じやすいという問題が生じていた。しかし、この貫通セルを形成することにより、進入した排ガスのほとんどが貫通セルの入口から出口へとそのまま通過して（流出して）スート等を蓄積せず、しかも通過する際の流速が早いため、排ガス通過の際に生じる冷却効果と相俟って、再生時の温度上昇を抑制できるといった優れた効果を発揮できるのである。したがって、セグメント構造からなるＤＰＦの再生時における最高温度の制御が極めて容易に行えるようになり本願の効果を奏することができる。

換言すれば、ハニカムセグメント内に貫通セルと、第一の流通孔と第二の流通孔とを組み合わせて形成することにより、各ハニカムセグメントの段階で、セグメント構造ゆえの特異な温度・応力分布による不具合を、共働して制御でき、再生限界を向上できるだけでなく、この各ハニカムセグメントを、複数組み合わせて形成されるハニカムセグメント構造体の段階で、さらに、セグメント構造ゆえの特異不具合を全体として制御でき、再生限界の向上を、全体として実現できる。したがって極め細かい制御が可能となる。

図３Ｃを参照しながら、貫通セル１０について具体的に説明する。図３Ｃに示されるように、貫通セル１０は、入口と出口とのセルに目封止されていない状態で形成されている。すなわち、貫通セル１０の入口から進入した排ガスは、障害となるいわば壁がないから貫通セル１０の貫通孔内における通過流速が早い。そのため、ほとんどそのまま貫通セルの出口へと進み、その出口から外に（排気管に）流出（移動）していく。換言すれば、貫通セルの通過流速が早いため貫通孔内に進入した排ガスが有するパーティキュレート（スート）が貫通孔内に蓄積されずに、次の工程に排出されることになる。而して、再生時に、燃料となるスートがないから、スートの燃焼による局部的な温度の異常上昇がなくなり、ハニカムセグメントにクラック等の弊害を防止できる。したがって、各ハニカムセグメント内での微妙な温度制御を、貫通セルを設けることだけで可能となるから望ましい。

なお、前述の「ほとんど（そのまま流出（移動））」するのは、実際には、入口と出口が目封止されていない貫通セルであっても、前述のブラウン拡散等の作用によって若干のＰＭが貫通孔内に堆積するため、「ほとんど」とした。ただし、このようなブラウン拡散が生じても、貫通セルでは、目封止が形成される流通孔と比較して、貫通セルの貫通孔内に捕集されるＰＭ量は微量に抑えることができるため、本願の効果を奏することができる。加えて、貫通セルに捕集されずに排出されるＰＭ量は、ハニカムセグメントに占める貫通セルを形成する割合を所望の範囲内とすることにより、所望のＰＭ量に抑制できることはいうまでもない。

さらに、貫通セルは、第一流通孔と第二流通孔と共働することにより、セグメント内の温度制御（調整）、とりわけ、再生時の温度上昇の制御が可能になるように形成されている。具体的には、図３Ａ〜図３Ｃに示されるように、ハニカムセグメントが組み付けられたセラミックフィルタを排ガスの流路内に配置すると（図示せず）、貫通セル１０の入口から流入孔７（貫通孔）内に流入した排ガスは、貫通セル１０の出口から排出されるものや、前述のブラウン拡散等の作用によって貫通セル１０の多孔質の隔壁６を通って隣接する第一流通孔８から出るものもあれば、さらに、多孔質の隔壁６を通って第二流通孔９或いは別の貫通孔１０に入り、そこから外部に出ることになる。

また、第二流通孔９から流入孔７（貫通孔）内に流入した排ガスは、たとえば、図３Ａ〜図３Ｃの左端から各ハニカムセグメントの流通孔内に流入して右側へ移動し、第二流入孔９の出口からは出ずに、隣接する第一流通孔８又は、第二貫通孔９から流出する場合もある。すなわち、排ガスは目封止されずに開放されている流通孔からハニカムセグメント内に流入すると共に、目封止されていない出口から外に出ることになるからである。なお、図３Ａ〜図３Ｃでは、ハニカムセグメントの左側端面が、排ガスの入口側となり、その右側端面が出口側となっているが、この配置方法に限定されるものではない。

このように、ハニカムセグメント２は、多孔質の隔壁によって区画されているウォータウォール型として形成されているから、排ガスがその多孔質の隔壁を通過して他の流通孔（出口側が開放されている）に移動し、右側端面から流出する。したがって、排ガスは、流通孔内を通過する際に、自重により流通孔内に落下等して捕集される他に、前述の隔壁を通過する際にも、隔壁に捕捉されて、排ガスが浄化される。

なお、ＤＰＦでは、ＰＭの捕集により、ハニカムセグメントの内部にパーティキュレート（スート）が経時的に堆積させるため、ＤＰＦの圧力損失が増大し、クラック等の弊害が生じかねないため、パーティキュレート（スート）を燃焼して再生する必要が生じることは前述した通りである。

また、貫通セルはハニカムセグメントの中央部分に多く形成されていることが好ましい。ハニカムセグメントの中央部分に貫通セルを多く形成する場合には、中央部分での排ガスの通過流速が早くなるため、堆積スートの蓄積は、周辺部分よりも相対的に少なくなる。したがって、中央部分では、再生時のスートの燃焼によって発生する熱量を小さくすることができる。これにより、再生時の温度上昇を低くでき、ハニカムセグメントにクラックや触媒劣化を発生させることを防ぎ、ひいては、セラミックフィルタの再生限界を向上させる。

このように、貫通セルをハニカムセグメントの中央部分又は内側部分に多く形成するものには、ＤＰＦの中心に配置されるハニカムセグメントに形成される貫通セルの配置率を、ＤＰＦの周辺部分又は外側部分に配置されるハニカムセグメントに比べて高い配置割合にする場合の他、ＤＰＦの配置位置の関係なく各ハニカムセグメントの中央部分又は内側部分に形成する貫通セルの配置率を高くするものも含まれる。前者のＤＰＦの中心に配置されるハニカムセグメントの貫通セルの配置率を高くしたものであれば、ＤＰＦ全体としての総合的な温度制御を可能にでき、本願の効果を奏することができるから好ましい。また、後者の各ハニカムセグメントの配置率を高くしたものであれば、ＤＰＦが様々な形状として構成される場合にも、ＤＰＦの特性を十分に発揮し、本願の効果を奏することができるので好ましい。

なお、ここでの「貫通セルの配置率」とは、ＤＰＦ全体当たりの排ガスの入口側端面における所定の面積（中央部分と周辺部分）に対して同面積内に存在する貫通セルの開口の面積比率、或いは、ハニカムセグメント１個当たりの排ガスの入口側端面における所定の面積（中央部分と周辺部分）に対して同面積内に存在する貫通セルの開口の面積比率をいう。さらに、「中央部分又は内側部分」とは、ＤＰＦ或いはハニカムセグメントの端面の外形内にあって、前記端面の外形に対しての内部領域をいう。この中央部分は、端面の外形内で任意に設定してもよい。さらに「周辺部分又は外側部分」とは、端面の外形及び前記相似形の間の領域をいう。

また、貫通セルは、セラミックフィルタの外周部に位置するセグメント以外の、内周部に位置するハニカムセグメントに多く形成されていることがより好ましい。前述したように、セラミックフィルタの内周部は、スートが蓄積し易く、そのため再生時の温度上昇が高くなりやすい。再生時の温度上昇が、ハニカムセグメントが絶え得る以上に過度に高温
になると、ハニカムセグメントの破損等を引き起こし易くなるからである。したがって、内周部に位置するハニカムセグメントに貫通セルを多く形成することにより、内周部にスートが溜まりにくくなり、再生時の温度上昇を制御できるからより好ましい。

また、前述のように、貫通セルをセラミックフィルタの外周部に位置するセグメント以外の、内周部に位置するハニカムセグメントに多く形成されることにより、センサ等の周辺機器が不要で簡単な構造となり、煩雑な制御が不要となるから好ましい。

また、貫通セルは、ハニカムセグメント内に規則的に形成されていることが好ましい。規則的に貫通セルが配置形成されることにより、再生時の温度制御を容易に行うことができ、再生限界を向上させることができるからである。

ここで、貫通セルが規則的に配置形成される具体的な例としては、例えば、図４Ａ〜図４Ｃに示されるものがある。図４Ａは貫通セルが矩形状に配置形成されるものであり、図４Ｃは貫通セルが十字状に配置形成されているものである。これらに見られるように、貫通セルが形成されることにより、各ハニカムセグメントの特性に応じた貫通セルを形成できるため、ＤＰＦの特性を発揮できるから好ましい。

なお、前述のような、線状等が単一に形成されるものに限らず、図４Ｂに示されるように、線状と矩形状からなる貫通セルが組み合わされて規則的に配列されるもの等も、規則的に形成されている貫通セルに含まれる。

また、貫通セルは、不規則に形成されているものも好ましい形態の一つである。例えば、複数のハニカムセグメントが接合されて形成される本実施形態のセラミックフィルタでは、全てのハニカムセグメントが、フィルタの中心部に配置され接合されるわけではない。例えば、ハニカムセグメントが縦４×横４の構成からなるセグメント構造から形成されるフィルタでは、中心部に位置するハニカムセグメントが４つであり、外周部には、１２個のハニカムセグメントが配置され接合される。このような場合には、中心部に配置されるハニカムセグメントに含まれる貫通セルの配置割合と、外周に配置されるハニカムセグメントに含まれる貫通セルの配置割合が同一のものでだけでなく、外周部の貫通セルの割合が相違するものも形成される方が、フィルタ全体としての特性を相乗的に向上させることができるので好ましい。

また、形状や大きさ等様々な特性に対応したＤＰＦを成形する場合には、貫通セルが不規則に形成される方が、ＤＰＦ全体の性能を引き出しやすい場合もある。セラミックフィルタは、真円、楕円のものだけでなく、その形状は様々なものがある（たとえば、三角形断面、六角形断面等）。このような場合に、外周に配置されるハニカムセグメントが、中心と比較して、その形成される貫通孔が不規則に形成された方が、各ハニカムセグメント内の温度制御を容易にするだけでなく、各ハニカムセグメントを接合して形成したフィルタとしての、制御もそれぞれのハニカムセグメントの特性に連関して、協働した全体として効率よく発揮できるのである。

ここで、図５Ａ〜図５Ｂは、貫通セルが不規則に配置形成されているものを示した模式図である。図５Ａ〜図５Ｂに示されるように、貫通セル１０は、線状や矩形状に配列されずに、文字通り不規則に配列され、各ハニカムセグメントとしての局所的な温度制御のみならず、全体としての温度制御を共働して行うことができる。

さらに、セルの両端が目封止されている、いわゆる両端目封止セルが形成されることも好ましい形態の一つである。前述した第一貫通孔、第二貫通孔、貫通セルの他に、さらに、このような両端目封止セルが形成されることにより、スートの蓄積量、排ガスの流入速度、流入量を調製でき、ハニカムセグメント全体としてのクラックや触媒劣化等を防ぐことができ、これらの弊害を防止できることにより、セラミックフィルタ全体としての再生限界の向上や、フィルタ全体の特性を向上できるから好ましい。

また、貫通セルは、入口及び出口の両端とも目封止されずに形成されていることが好ましい。貫通セルが入口及び出口の両端とも目封止されずに形成される場合には、目封止の工程がないため、生産工程が簡素化でき、さらに、貫通孔内におけるスート量の蓄積を極力抑えることができるため、好ましい。

また、貫通セルのその両端又は一方の端部が、目封止され、且つ、目封止されたその両端又は一方の端部の一部を貫通させて小貫通孔を形成した貫通セルとして形成されることも好ましい形態の一つである。これまで説明した貫通セルの他に、セルの両端或いはいずれかの端部が目封止され、さらに目封止されたその両端又は一方の端部の一部を貫通させて小貫通孔を形成した貫通セルも、貫通セルに含む趣旨である。このような目封止に小貫通孔を設けた貫通セルを、さらに、ハニカムセグメントに形成すると、排ガスの貫通孔内での通過流速を極め細やかに制御できるので好ましい。すなわち、ＤＰＦを構成する各ハニカムセグメントの貫通セルは、排ガスの通過流速が全て一律である必要はない。すなわち、外周に配置されるハニカムセグメントでは、ＤＰＦの中央に比べＤＰＦの構造上、再生時の最高温度が高くてもクラック等に耐え得る構造である場合が多い。ハニカムセグメントのＤＰＦ内の位置により、スートの蓄積量が異なり、また、ＤＰＦの中心部の方が高温になりやすいからである。そのような場合には、この外周に配置されるハニカムセグメントに形成される貫通セルでは、中央に配置されるハニカムセグメントに形成される貫通セルに比べ、貫通孔内でのスートの蓄積量が多い方が、ＤＰＦ全体の特性を引き出せる。したがって、貫通セルに目封止を設けて小貫通孔を形成することより、前述のような排ガスの通過流速及びスートの蓄積量をコントロールできるようにした。

換言すれば、貫通セルの両端が目封止されていなければ、貫通セルの流入速度が目封止された貫通セルに比べ早いため、貫通セル内にスートがブラウン拡散により堆積される極僅かなスート量や、隣接する流通孔内に移動した排ガスを除いて、貫通セルの入口から流入し貫通セルの出口へと流出する。したがって、スート量の蓄積が極僅かに抑えられるから、再生時の最高温度が容易に制御でき、再生限界を向上させることができる。

他方、貫通セルのその両端又は一方の端部が、目封止され、且つ、目封止されたその両端又は一方の端部の一部を貫通させて小貫通孔を形成した貫通セルとして形成される場合には、前述の目封止が全くされていない貫通セルと比較して貫通孔内の流入速度が遅くなり、スート量の蓄積も増える。しかし、前述と比較してスート量が増えても、完全に貫通セルの両端を目封止したものではないから、完全に目封止されたものに比べて、依然として、スート量の蓄積を最小限に抑えることが可能であり、局所的に耐え得る最高温度に容易に制御しやすい。したがって、再生限界を向上できる。

ここで、「貫通セルの目封止を一端」とするのは、セルの他方の端部を目封止せず、一方の端部のみ目封止し、その目封止した端部に小貫通孔を形成したものも、スート量を制御する上で効果的であるから、本願の実施形態に含める趣旨である。このように貫通セルを形成することにより、たとえば、排ガスの入口となる流入口を目封止せず、出口を目封止して小貫通孔を形成する場合には、目封止しないものと比較して、開口率は下がるから、排ガスの出口付近の流速は落ち、スートの蓄積量は出口付近よりも入口側で多くなる。さらに、粒径が大きいスートについても、隆径が大きい程重量があるため、入口付近で蓄積されやすい。したがって、再生時のハニカムセグメントの出口付近でスート量が少ないことにより、再生時のハニカムセグメント出口付近の温度上昇を抑制することができる。

例えば、排ガスの入口となる流入口を目封止して小貫通孔を形成し、出口を目封止せずに貫通セルを形成すると、貫通セルの入口側のセルが完全に開口してはいないものの貫通しているから、貫通セル内へ進入する排ガスの進入量はゼロではない。しかし、小貫通孔を形成した貫通セルに進入する（流入する）スート量は、再生時の最高温度がクラック限界を超える程には進入せず、貫通セル内へのスート量の蓄積を抑制できることができ、捕集効果を上げながら、排ガスが流通孔内を通過する際に生じる冷却効果と相俟って、同時に再生時の温度上昇を抑制できるといった優れた効果を奏することができるのである。加えて、このように貫通セルとセグメント構造とが組み合わせて構成されることにより、セグメント構造により、通常生じ得る接合材の熱容量や熱伝導率、スート分布等により一体構造には見られない特異な温度分布、複雑な温度分布を、貫通セルに目封止を施し、さらに、小貫通孔を形成することにより、きめ細かい温度制御が可能となり本願の効果を奏することができるので、より好ましい形態の一つと言える。

また、排ガスの出口となる流入口を目封止して小貫通孔を形成し、入口を目封止せずに貫通セルを形成すると、目封止しない貫通セルに比べ排ガスの通過流速が遅いものの、目封止した第一流通孔、第二流通孔に比べ、排ガスの通過流速は早い。したがって、第一流通孔、第二流通孔にくらべスート量の蓄積は少ないが、目封止しない貫通セルに比べ多くなり、再生時の温度上昇の微妙な制御が可能になる。

なお、貫通孔の開口面積は、全ての流通孔で同一とする必要はなく、開口面積の異なる流通孔が混在するようにしてもよい。フィルタの排気ガス出口側の目封止部近傍において特に温度上昇するので、排気ガス入口側よりも出口側において、より目封止部の熱容量を増大させることが好ましい。

ここで、この「小貫通孔を形成した貫通セル」は、（１）単一のハニカムセグメント内に、「目封止されていない貫通セル」と共に組合せて形成されてもよいし、（２）単一のハニカムセグメント内に「小貫通孔を形成した貫通セル」のみ形成してもよいし、（３）単一のハニカムセグメント内に「目封止されていない貫通セル」のみ形成し、さらに別のハニカムセグメントに「小貫通孔を形成した貫通セル」のみ形成し、それぞれのハニカムセグメントを組み合わせてＤＰＦを成形してもよい。このような小貫通孔を形成した貫通セルは、貫通セルの両端が目封止されていない貫通セルに比べ、小貫通孔を形成させることから、あらたな作業が必要となるため、適宜必要に応じて、目封止がない貫通セルと組み合わせることがより好ましい。

なお、「小貫通孔」の形成方法としては、例えば（１）流通孔の端部に目封止部を形成する工程において、流通孔の端部に目封止部となるセラッミクペーストを注入した後、セラミックペーストの一部分に流体を吹き付けることにより形成してもよいし、（２）たとえば、流通孔の端部に、目封止部となるセラミックペーストを注入する際又は注入した後、セラミックペーストに棒状の熱可塑性有機物又は棒状の可燃物を挿入し、その後、過熱することによって、前記棒状の熱可塑性有機物を溶融、流出させるか、又は、前述の棒の可燃物を燃焼・消失させることにより、目封止部に貫通孔を形成してもよい。また、（３）流通孔の端部に目封止部となるセラミックペーストを注入した後、板状の台に複数の突起を装着し穴空け治具を押し付けることにより、形成してもよいし、また、（４）流通孔の端部に目封止部となるセラミックペーストを注入した後、セラミックペーストの一部分にレーザーを照射することにより、目封止部に貫通孔を形成してもよい。

さらに、図６Ａ〜Ｂ、図７Ａ〜Ｂ、及び、図８Ａ〜Ｂを参照しながら小貫通孔の開口形状について、説明する。ここで、図６Ａ〜Ｂは、目封止なしの貫通セルを模式的に示したものであり、図６Ａはハニカムセグメントの端面側からみた一部拡大平面図であり、図６Ｂは、図６Ｂはハニカムセグメントを軸心方向（長さ方向）に断面した一部拡大平面図である。また、図７Ａ〜Ｂは、目封止の貫通セルを模式的に示したものであり、図７Ａは目封止あり貫通セルを模式的に示したものであり、円状の小貫通孔をハニカムセグメントの端面側からみた一部拡大平面図である。図７Ｂはハニカムセグメントを軸心方向（長さ方向）に断面した一部拡大平面図である。図８Ａ〜Ｂは目封止の貫通セルを模式的に示したものであり、目封止あり貫通セルを模式的に示したものであり、図８Ａは、矩形状の小貫通孔をハニカムセグメントの端面側からみた一部拡大平面図である。図８Ｂはニカムセグメントを軸心方向（長さ方向）に断面した一部拡大平面図である。

図６Ａ、Ｂに示されるように、貫通孔が目封止されていない貫通セルが形成される場合に、貫通セルの有する開口部は最大となる。したがって、このように貫通セルを形成することにより、再生時の温度低減という効果を奏することができるため好ましい。他方、図７Ａに示されるように目封止した後に貫通孔を丸形状に貫通形成したり、図８Ａに示されるように矩形形状に貫通形成したり、する場合には、開口部と目封止部材の間には段が形成され、目封止されない貫通セルに比べて再生時の温度低減という点では若干劣るものの、捕集効果を上げながら、排ガスが流通孔内を通過する際に生じる冷却効果と相俟って、再生時の温度上昇を抑制できるといった優れた効果を奏することができ、きめ細かい温度制御が可能となり好ましい。

また、貫通孔のサイズは必要に応じて適宜選択されることが好ましい。すなわち、貫通セルのサイズが大きいほどＰＭ堆積による閉塞までのＰＭ許容堆積量が多くなるため好ましく、貫通セルのサイズが小さいほど、捕集効率が向上するため好ましいからである。ただし、過度に大きいものであったり、又は過度に小さいものであったりする場合には、本願の効果を発揮しづらくなるため、所望のハニカムセグメント、或いは、所望のＤＰＦになるように必要に応じて、適宜適度に選択されることが好ましい。

また、貫通セルの開口面積が、目封止のされていないセルの開口面積に対して２０〜１００％であることが好ましい。すなわち、両端または一方の端部が目封止され、且つ、目封止された前記両端又は一方の端部の一部を貫通させた小貫通孔が形成されている場合には、小貫通孔が形成された貫通セルのサイズがセル開口サイズの２０％以下であると、ＰＭ堆積量が３ｇ／Ｌ以下でＰＭ堆積により貫通孔が閉塞してしまい、再生時の温度低減効果が得られないからである。すなわち、再生時の温度上昇が高くなり、ハニカムセグメントにクラックや触媒劣化を発生させるおそれがあるから、好ましくない。なお、貫通セルの開口面積が１００％である場合には、目封止を形成しない貫通セルを形成する場合と同じとなる。

また、セルの、入口側の断面形状と出口側の断面形状とが異なるように形成されることも好ましい形態の一つである。貫通孔内での排ガスの通過流速がコントロールし易くなり、蓄積され得るスート量を調整し易くできる。したがって、再生時の温度上昇のきめ細かい制御を可能になる。

より好ましいのは、セルの入口側の断面形状が八角形で構成され、前記セルの出口側の断面形状が四角セルで構成されることである。いわゆる（入口が）八角形−（出口が）四角形デザインからなるセルは、圧損を低減できる効果があり、これらのデザインからなるセルに前述の貫通セルを組み合わせても本願の効果が得られるため、好ましい形態の一つである。

なお、八角形−四角形で構成させるセル構造では、（１）出口側目封止（八角形目封止）が貫通セルとして構成される場合、（２）入口側目封止（四角形目封止）が貫通セルとして構成される場合がある。

具体的には、出口側目封止（＝入口セルの後端）が貫通セルの場合には、八角形で構成される入口セルは出口セルと共有する隔壁の面積が四角形のみで構成されるセル構造に比べ小さいため、壁と透過する流速が高く、壁透過圧損が高くなる。また、その形状が八角形ゆえ断面積が大きいので、管路を通過する際の慣性抵抗が小さくなる。而して、壁を透過する抵抗と慣性抵抗のバランスで、前者がより高く後者がより低いということは、壁を透過せずに、より流体は下流へ流れていこうとする。その場合、出口目封止近傍の壁で多く透過するため、出口目封止近傍に多くのスートが堆積し、再生時に出口側が高温になりやすい。よって、出口側に貫通セルを施すと再生時の高温の抑制率がより大きくなる。

また、入口側目封止（＝出口セルの上流）が貫通セルの場合には、出口セルは流路断面積が小さいため管路通過の慣性抵抗が高いため、圧損が高くなる。よって、貫通セルを施す事で圧損を大きく低減することが出来る。

また、目封止が千鳥状に形成され、その一部が貫通セルとして構成されていることが好ましい。目封止部容積が増えることで、高熱容量化が可能となり、再生時の温度上昇の制御がし易くなるため好ましい。このように目封止が千鳥状に配置されていると、入口セルと出口セルとが常に交互に並んでいるため、入口から入った流体は４面に流出することが出来る。これに対して、千鳥状ではなくどちらかが連続的に並んで構成される場合には、その間の隔壁を流体は通過することはない。つまり、目封止が千鳥状に形成される場合には、流体が隔壁を通過する面積を最も大きくする事ができるので好ましい。換言すれば、その千鳥状のデザインに貫通セルを配置すると、各セルの通過流速が均一に近いため、捕集効率を高く維持することができ、また、ＰＭ堆積分布も均一に近づくため再生限界も高くなる。

また、千鳥状に形成される目封止の一部には、少なくとも両端目封止セルが含まれることが好ましい。前述の構成に加えて、さらに、目封止部容積が増えることで、高熱容量化が可能となり、再生時の温度上昇の制御がし易くなるためより好ましい。

貫通セルは、全セル数の２〜４０％を占めることが好ましい。貫通セルが、全セル数の２〜４０％になるように形成することで、貫通セル内を通過するガスによる冷却効果とスート堆積分布の調整ができ、再生限界を向上させ、ＰＭエミッションについても所望の数値範囲内になるから好ましい。また、より好ましいのは、貫通セルが全セル数の４〜３０％を占めるように形成されることである。貫通セルが、全セル数の４〜３０％になるように形成することで、貫通セル内を通過するガスによる冷却効果を発揮すると共に、スート堆積分布の調整を十分に行うことができるから、再生限界をより向上させるとともに、ＰＭエミッションについてもより所望の数値範囲内になり好ましい。さらに、好ましいのは、貫通セルが全セル数の５〜２０％である。このように貫通セルを全セル数に占める所望の範囲にすることで、さらに好ましい再生限界の向上を実現でき、ＰＭエミッションについてもより好ましい数値範囲を得ることができる。

［１−１−２］ハニカムセグメントのその他の構成：
ハニカムセグメントの形状としては、特に限定されるものではなく、ハニカム構造体の柱状構造の中心軸に垂直な断面形状（底面の形状）としては、四角形等の多角形、円形、楕円形、長円形、異形等である。また、セルの断面形状も特に限定されるものではなく、三角形、四角形、六角形、八角形、円形、あるいはこれらの組合せとして形成してもよい。

ハニカムセグメントは、材料として強度、耐熱性の観点から、コージェライト（ｃｏｒｄｉｅｒｅｉｔｅ）、ムライト（ｍｕｌｌｉｔｅ）、アルミナ（ａｌｕｍｉｎａ）、スピネル（ｓｐｉｎｅｌ）、炭化珪素、炭化珪素−コージェライト系複合素材、珪素−炭化珪素複合材、窒化珪素、リチウムアルミニウムシリケート（ｌｉｔｈｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｉｌｉｃａｔｅ）、チタン酸アルミニウム、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属からなる群から選択される１種もしくは複数種を組み合わせた材料を使用する。

ハニカムセグメントの製造では、上述した中から選択された材料にバインダ、界面活性剤や水等を添加して、可塑性の坏土とする。バインダは、例えば、メチルセルロース（ｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ヒドロキシプロポキシルセルロ−ス（ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐｏｘｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ヒドロキシエチルセルロース（ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、カルボキシメチルセルロース（ｃａｒｂｏｘｙｌｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）を使用する。この坏土は押出成形されて、隔壁によって仕切られ且つ長手方向に貫通する多数の流通孔を有するハニカム構造となる。このハニカム構造は、マイクロ波、熱風等によって乾燥された後、焼結されて、ハニカムセグメントを作製する。

接合層は、材料として、無機粒子を繊維とコロイダルゾルの混合物を使用する。無機粒子は、例えば、セメントを始めとして、炭化珪素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライトである。コロイダルゾルは、例えば、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナである。接合材は、この混合物に、必要に応じて金属繊維等の金属、造孔剤、各種セラミックスの粒子などを添加した材料を使用する。

［２］本実施形態のセラミックフィルタの製造方法：
以下、本実施形態におけるセラミックフィルタの製造方法を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。但し、本発明はその発明特定事項を備えるセラミックフィルタにおける貫通孔の形成方法を広く包含するものであり、以下の実施形態に限定されるものではない。

本実施形態におけるセラミックフィルタを製造するにあたり、図１〜３に示されるように、流通孔７の端部に目封止を形成する工程であって、フィルムを貼ってレーザーで穴をあける工程において、貫通セル１０以外のセルを作るところのみフィルムにレーザーで穴をあけて、目封止ペーストを押し込んでセラミックフィルタ製造することが好ましい。とりわけ、流通孔７の端部に目封止を形成する工程であって、フィルムを貼ってレーザーで穴をあける工程において、千鳥状にレーザー孔をあける中で、目封止レス部を作るところのみレーザーで穴をあけず、目封止ペーストを押し込んでセラミックフィルタを製造することがより好ましい。

具体的には、ハニカム成形体の所定のセルの一方の端面側（或いは両端側）の開口部を目封止材料（図３Ａ〜図３Ｃ参照）によって封止することにより目封止ハニカム成形体を得る工程で行われる。流通孔の端部に目封止を配設（形成）する方法としては、まず、マスキング副工程においてフィルムをハニカム成形体の端面に配置する。このフィルムはポリエステルフィルムを使用することができる。フィルムの片面には粘着剤を塗布し、ハニカム成形体の端面に貼着する。次に、ＮＣ走査可能なレーザー装置にて、ポリエステルフィルムを貼着したハニカム成形体の端面の、所定のセルの開口部に相当する部分を穿孔する。穿孔した際に、フィルムが溶ける影響で、穿孔した孔の周囲が盛り上がる。

目封止を千鳥状に形成する場合には、前述の所定のセルの開口部に相当する部分は、千鳥状に穿孔することが好ましい。

次に、穿孔されたフィルム（千鳥状に穿孔されたフィルム）を貼着したハニカム成形体を、上述した目封止材料を貯留した貯留容器内に圧入して、フィルムの孔から、貯留容器内の目封止材料をセル内に充填して配設する。所定量の目封止材料を配設した後、ハニカム成形体を貯留容器から取り出す。このようにして目封止ハニカム成形体を得ることができる。

ここで、目封止材料を配設する場合には、一方の端面（或いは両端）において千鳥状に配設してもよいし、図示は省略するが、例えば、目封止材料を所定の領域に密集させるように配設してもよいし（図示は省略）、また、一方の端面（或いは両端）において目封止材料を列状や同心円状や放射状に配設してもよく、様々なパターンに形成することも可能である。

また、ハニカム成形体の外周側のセルを全て目封止して、角部の欠けを防止してもよい。この場合には、両方の端面ともに目封止材料を配設してもよいし、どちらかの片方の端面のみに配設してもよい。

なお、ハニカム成形体に目封止材料を配設する場合には、ハニカム成形体と目封止材料とのそれぞれの材料を同一にしたとしても、実際に焼成を行った場合に焼成収縮率が同一になるとは限らない。この原因としては、例えば、成形原料を押出成形したハニカム成形体は、原料粒子が配向していることや、ハニカム成形体の隔壁の厚さと目封止材料の寸法との間に隔たりがあること、さらに、目封止材料は乾燥時の収縮が大きいこと等が考えられる。このため、本実施の形態の目封止ハニカム構造体の製造方法においては、予め、原料の配合割合や原料粒子サイズを適宜調整して、それぞれの焼成収縮率が適切な値となるように設定する。通常の目封止ハニカム構造体では、その外周を加工して外壁を新たに被覆形成することから、ハニカム成形体と目封止材料との焼成収縮率の差にはある程度の許容範囲がある。

また、目封止材料を低熱容量化することにより、焼成時に温度差が付き難くすることができ、以下の焼成工程において、より均一な焼成を実現することができる。目封止材料１７を低熱容量化する方法としては、例えば、目封止材料の充填方向の長さを短くすることや、目封止材料を高気孔率化すること等を挙げることができる。目封止材料の充填方向の長さは、好ましくは５ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下とする。なお、目封止材料１７を高気孔率化することと組み合わせることにより、さらに高い効果を得ることができる。

また、目封止材料を低熱容量化する別の方法としては、図３Ｂ、図３Ｃに示されるように、充填した目封止材料に窪みを形成してもよいし、充填した目封止材料内部に空洞や空隙を形成してもよい。窪みを形成する方法としては、目封止材料を構成するスラリー中の水分を多くして、このスラリーをセルに充填した後に起きるヒケ現象を利用できる。また、高粘度の状態で目封止材料をセルに充填することで、目封止材料とハニカム成形体の隔壁との間に空隙を形成することも利用できる。

目封止材料内部に空洞や空隙を形成する場合には、多孔質原料や多孔質原料に含まれる造孔材によって形成される細孔よりも大きい体積を有する空洞や空隙を目封止材料内部に形成する。目封止材料を構成するスラリー中に気泡を発生させた状態で用いることにより、このような空洞や空隙を容易に形成することができる。また、ヒケ現象が起きた後で再度、スラリーをその上から充填してもよい。空洞や空隙の形状はどのような形でもよく、目封止材料の低熱容量化に寄与できるだけの体積が確保することができればよい。なお、上述した目封止材料を低熱容量化する方法については、単独で用いても組み合わせて用いてもよい。

目封止材料を乾燥方法としては、ハニカム成形体の目封止材料が配設された側の端面に熱風（例えば、１２０℃）を当ててフィルムを剥さずに約５分乾燥する。熱風送風機、ホットプレート、遠赤外線乾燥機等で乾燥は可能である。このようにして目封止ハニカム成形体を得る。

本実施形態における封止部材は、ハニカム状のフィルタ基体における複数の貫通孔を、一の端面で千鳥格子状に封止し、かつ他の端面で一の端面で封止した貫通孔と異なる貫通孔を千鳥格子状に封止して形成してもよい。これにより、いずれか一の端面から導入された排ガスが第一の流入孔、第２の流入孔のいずれかを区画する隔壁を、あるいは、貫通セルを区画する隔壁を通過させることができ、排ガス中の微粒子（パティキュレート）を捕集、除去することができる。

［３］本実施形態のセラミックフィルタの製造方法：
本実施形態におけるセラミックフィルタを製造するにあたり、図１〜３に示されるように、貫通セル１０を作る工程において、目封止１１を形成した後、前記目封止に貫通孔を設けることで貫通セルを成形することが好ましい。とりわけ、貫通セルを作る成形方法において、目封止を千鳥状に形成した後、目封止に貫通孔を設けることで貫通セルを作ることが好ましい。

具体的には、本実施形態のセラミックフィルタにおける貫通セルの形成方法では、目封止を形成した後、前記目封止に貫通孔を設ける点で、前述した［２］セラミックフィルタの製造方法と相違する。すなわち、図３Ａから図３Ｂに示されるように、流通孔７の端部に目封止１１を配設（形成）する方法として、まず、マスキング副工程においてフィルムをハニカム成形体の端面に配置し、フィルムの片面には粘着剤を塗布し、ハニカム成形体の端面に貼着し、ＮＣ走査可能なレーザー装置にて、ポリエステルフィルムを貼着したハニカム成形体の端面の、所定のセルの開口部に相当する部分を穿孔する。さらに、穿孔されたフィルム（千鳥状に穿孔されたフィルム）を貼着したハニカム成形体を、上述した目封止材料を貯留した貯留容器内に圧入して、フィルムの孔から、貯留容器内の目封止材料をセル内に充填して配設する。所定量の目封止材料を配設した後、ハニカム成形体を貯留容器から取り出す。このようにして目封止されたハニカムを得た後、所望セルに、再度ＮＣ走査可能なレーザー装置等にて、（千鳥状に）穿孔して成形体を得ることができる。

なお、前述の穿孔は例示であって、このような穿孔方法に限られず、前述の小貫通孔を形成する際に説明した穿孔方法等によって、穿孔してもよい。

［４］本実施形態におけるセラミックフィルタにおける貫通セルの形成方法：
本実施形態におけるセラミックフィルタを製造するにあたり、図１〜３に示されるように貫通セル１０を作る工程において、目封止を形成した後、その目封止の一部を抉り取ることで貫通セルを成形することが好ましい。とりわけ、貫通セルを作る成形方法において、目封止を千鳥状に形成した後、その目封止の一部を抉り取ることで貫通セルを成形することが好ましい。

具体的には、本実施形態のセラミックフィルタにおける貫通セルの形成方法では、前述した［２］、［３］におけるセラミックフィルタの製造方法と同様に、目封止を形成して乾燥させた後にその目封止の一部を抉り取って、貫通セルを形成する方法の他、［２］、［３］の製造方法と異なり、目封止を形成した後、乾燥する前に、その目封止の一部を抉り取って、貫通セルを形成する方法、さらには、目封止を形成して乾燥後、焼成工程を経て得た焼成体（完成体）の目封止の一部を抉り取って貫通セルを形成する方法等がある。この目封止を抉り取って貫通セルを形成する方法は、たとえば、はけ等を用いて不要な目封止を人力（たとえば、手等）で抉り取ったり、Φ０．５ｍｍ程度のドリルで穴をあけて抉り取ったりする。なお、前述のドリルで穴をあけて抉り取る場合には、貫通セル形状は円のみなので、そのドリルで開けた穴に棒やすりを入れて所望の形状・サイズに調整することが好ましい。なお、前述の方法は、一例であって、このような方法に限られるものでなく、目封止の一部を抉り取ること本願の効果を奏することができる方法は、前述のセラミックフィルタにおける貫通セルの形成方法に含まれる。

エンジンベンチでの再生試験を行い、クラックが発生する温度を評価するとともに、車両にてＰＭエミッションを評価することで、貫通セルを増やす事での温度低減効果と、ＰＭエミッション悪化（捕集効率低下）の観点で最適デザインを検討した。具体的な試験方法は次の通りである。

（再生試験）
まず、２．０ＬディーゼルエンジンにＤＰＦを搭載し、スートを所定の量だけ堆積させた後、２０００ｒｐｍ×５０Ｎｍで運転した。次に、ポストインジェクションにてＤＰＦ入口ガス温度を６５０℃まで上昇させ、ＤＰＦ前後の圧力損失が落ち始めたところでポストインジェクションを停止し、エンジン運転条件をアイドル状態にした。その際、酸素濃度が急上昇し、流量が低下するため、ＤＰＦ内部温度は、急激に上昇し、材料限界を超えるとＤＰＦ出口端面にクラックが生じる。スート量を徐々に増加させていき、クラックが生じた時の体積あたりのスート量［ｇ／Ｌ］を再生限界値とした。

（ＰＭエミッション試験）
ＰＭエミッション試験について、２．０ディーゼル車両にＤＰＦを搭載。欧州のエミッション規制に従い、ＮＥＤＣモード走行時のＰＭエミッションを評価。ＮＥＤＣモード走行時の平均値［ｍｇ／ｋｍ］で比較した。

（実験水準）
ＤＰＦサイズ：φ１４４×１５２ｍｍＬ、セグメントサイズ：３６ｍｍ角、セグメント配置：４×４セグメントにて、１２ｍｉｌ／ｃｐｓｉ（リブ厚：０．３１ｍｍ／セルピッチ：１．４７ｍｍ）、１５ｍｉｌ／ｃｐｓｉ（０．３８ｍｍ／１．８０ｍｍ）の２種セル構造のものを用いて、それぞれのセル構造で、貫通セルを増加させていき、再生限界試験とＰＭエミッション試験を実施した。

以上の試験結果を表１に示すと共に、再生限界値と端面全セルに占める貫通セルの割合についての関係を図１１に、ＰＭエミッションと端面全セルに占める貫通セルの割合についての関係を図１２に、それぞれ示した。

（結果考察）
再生限界試験について、表１〜３に示されるように、端面全セル数に占める貫通セルの割合が大きくなるほど貫通セル通過ガスによる冷却効果とスート堆積分布の調整により、再生限界は向上した。貫通セルの割合が２％より小さいと冷却効果はほとんどなく、またスート堆積分布もほとんど変化しないため、再生限界の向上は見られなかった。このことから、貫通セルの割合の下限が２％であることが実証された。

（ＰＭエミッション試験）
ＰＭエミッション試験について、表１〜３に示されるように、端面全セル数に占める貫通セルの割合が大きくなるに従い、ＰＭエミッション値は悪化した。貫通セルの割合が４０％より大きいとＰＭエミッションが現在の欧州のＰＭエミッション規制値である２５ｍｇ／ｋｍをオーバーし、規制に通らなくなることがわかった。このことから、貫通セルの割合の上限が、４０％であることが実証された。

本発明は、ＤＰＦ等の集塵用フィルタ等に使用されるハニカムセグメント接合体の作製方法として好適に使用することができる。

図１は、本発明の一実施形態が適用されるセラミックフィルタを示した模式図であって、セラミックフィルタの斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態が適用されるセラミックフィルタを構成するハニカムセグメントの一つを示した模式図であって、ハニカムセグメントの斜視図である。 図２に示したハニカムセグメントの断面を模式的に示した模式図であって、図２に示されるＡ−Ａ断面図である。 図２に示したハニカムセグメントの断面を模式的に示した模式図であって、図２に示されるＢ−Ｂ断面図である。 図２に示したハニカムセグメントの断面を模式的に示した模式図であって、図２に示されるＣ−Ｃ断面図である。 本発明の一実施形態が適用されるセラミックフィルタを構成するハニカムセグメントの一つを示した模式図であって、貫通セルが規則的に形成されたハニカムセグメントの端面を示した図である。 本発明の一実施形態が適用されるセラミックフィルタを構成するハニカムセグメントの一つを示した模式図であって、貫通セルが規則的に形成されたハニカムセグメントの端面を示した図である。 本発明の一実施形態が適用されるセラミックフィルタを構成するハニカムセグメントの一つを示した模式図であって、貫通セルが規則的に形成されたハニカムセグメントの端面を示した図である。 本発明の一実施形態が適用されるセラミックフィルタを構成するハニカムセグメントの一つを示した模式図であって、貫通セルが不規則的に形成されたハニカムセグメントの端面を示した図である。 本発明の一実施形態が適用されるセラミックフィルタを構成するハニカムセグメントの一つを示した模式図であって、貫通セルが不規則的に形成されたハニカムセグメントの端面を示した図である。 本発明の一実施形態が適用されるセラミックフィルタを構成するハニカムセグメントの一つを模式的に示した図であって、貫通セル目封止なしの貫通セルを模式図であり、ハニカムセグメントの端面側からみた一部拡大平面図である。 本発明の一実施形態が適用されるセラミックフィルタを構成するハニカムセグメントの一つを模式的に示した図であって、図６Ａの貫通セルをハニカムセグメントの軸心方向（長さ方向）に断面した一部拡大平面図である。 本発明の一実施形態が適用されるセラミックフィルタを構成するハニカムセグメントの一つを模式的に示した図であって、貫通セル目封止ありの貫通セルを模式図であり、円状の小貫通孔をハニカムセグメントの端面側からみた一部拡大平面図である。 本発明の一実施形態が適用されるセラミックフィルタを構成するハニカムセグメントの一つを模式的に示した図であって、貫通セル目封止ありの貫通セルを模式図であり、図７Ａの貫通セルをハニカムセグメントの軸心方向（長さ方向）に断面した一部拡大平面図である。 本発明の一実施形態が適用されるセラミックフィルタを構成するハニカムセグメントの一つを模式的に示した図であって、貫通セル目封止ありの貫通セルを模式図であり、矩形状の小貫通孔をハニカムセグメントの端面側からみた一部拡大平面図である。 本発明の一実施形態が適用されるセラミックフィルタを構成するハニカムセグメントの一つを模式的に示した図であって、貫通セル目封止ありの貫通セルを模式図であり、図８Ａの貫通セルをハニカムセグメントの軸心方向（長さ方向）に断面した一部拡大平面図である。 従来のハニカムセグメント端面を模式的に示した模式図である。 従来のハニカムセグメントの外周部の温度が低く、セグメント中央にヒートスポットができてしまう様子を模式的に示した模式図である。 従来のハニカムセグメントの外周部の温度が低く、セグメント中央にヒートスポットができてしまう様子を模式的にグラフに示したものある。 従来のハニカムセグメントの部分栓にスートが溜まる様子を模式的に示した模式図であって、ハニカムセグメントの長さ方向断面を示した模式図である。 再生限界値と端面全セルに占める貫通セルの割合についての関係を示した模式図である。 ＰＭエミッションと端面全セルに占める貫通セルの割合についての関係を示した模式図である。

符号の説明

１：セラミックフィルタ、２：ハニカムセグメント、３：ハニカム、４：コート剤層、５：セル、６：多孔質の隔壁、７：流通孔、８：第一の流通孔、９：第二の流通孔、１０：貫通セル、１１：目封止、９９：部分栓、１０１：スート、１０２：従来のＤＰＦ。

Claims (20)

1. 多孔質の隔壁によって仕切られると共に複数のセルから形成されるハニカムセグメントであって、前記ハニカムセグメントの長手方向には排ガスの流路となる複数の流通孔が形成されるともに、前記セルが、前記排ガスの流路となる複数の流通孔の入口及び／又は出口として構成され、互いに接合した複数のハニカムセグメントを含み、
   各ハニカムセグメントは、前記セルの入口で目封止されると共に、前記セルの出口で開放される第一の流入孔と、前記セルの入口で開放されると共に、前記セルの出口で目封止される第二の流入孔と、を含み、
   さらに、前記セルの入口と出口とが目封止されずに、前記セルの入口から出口まで流体が流出可能に貫通形成されている貫通セルとを少なくとも一部含むセラミックフィルタ。
2. 前記貫通セルは、前記セラミックフィルタの中央部分に配置される前記ハニカムセグメントに多く形成されている請求項１に記載のセラミックフィルタ。
3. 前記貫通セルは、セラミックフィルタの外周部に位置するセグメント以外の、内周部に位置するハニカムセグメントに多く形成されている請求項１又は２に記載のセラミックフィルタ。
4. 前記貫通セルが規則的に形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックフィルタ。
5. 前記貫通セルが不規則に形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックフィルタ。
6. 前記セルには、両端とも目封止されている両端目封止セルが、さらに含まれて構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のセラミックフィルタ。
7. 前記貫通セルは、入口及び出口の両端とも目封止されずに形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のセラミックフィルタ。
8. 前記貫通セルは、その両端または一方の端部が目封止され、且つ、目封止された前記両端又は一方の端部の一部を貫通させた小貫通孔が形成されている請求項１〜７のいずれか１項に記載のセラミックフィルタ。
9. 前記貫通セルの開口面積が、目封止のされていないセルの開口面積に対して２０〜１００％である請求項７又は８に記載のセラミックフィルタ。
10. 前記セルの、入口側の断面形状と出口側の断面形状とが異なるように形成されている請求項１〜９のいずれか１項に記載のセラミックフィルタ。
11. 前記セルの入口側の断面形状が八角形で構成され、前記セルの出口側の断面形状が四角セルで構成される請求項１０に記載のセラミックフィルタ。
12. 前記目封止が千鳥状に形成され、その一部が貫通セルとして構成されている請求項１〜１１のいずれか１項に記載のセラミックフィルタ。
13. 前記千鳥状に形成される目封止の一部には、少なくとも両端目封止セルが含まれる請求項１２に記載のセラミックフィルタ。
14. 前記貫通セルは、全セル数の２〜４０％を占める請求項１〜１３のいずれか１項に記載のセラミックフィルタ。
15. 請求項１〜１４の何れか１項に記載のセラミックフィルタを製造するにあたり、前記流通孔の端部に前記目封止を形成する工程であって、フィルムを貼ってレーザーで穴をあける工程において、前記貫通セル以外のセルを作るところのみフィルムにレーザーで穴をあけて、目封止ペーストを押し込んで作るセラミックフィルタの製造方法。
16. 前記流通孔の端部に前記目封止を形成する工程であって、前記フィルムを貼ってレーザーで穴をあける工程において、千鳥状にレーザー孔をあける中で、目封止レス部を作るところのみレーザーで穴をあけず、目封止ペーストを押し込んで作る請求項１５に記載のセラミックフィルタの製造方法。
17. 請求項１〜１４の何れか１項に記載のセラミックフィルタを製造するにあたり、
    前記貫通セルを作る工程において、目封止を形成した後、前記目封止に貫通孔を設けることで貫通セルを作るセラミックフィルタの製造方法。
18. 前記貫通セルを作る成形方法において、目封止を千鳥状に形成した後、前記目封止に貫通孔を設けることで貫通セルを作る請求項１７に記載のセラミックフィルタの製造方法。
19. 請求項１〜１４の何れか１項に記載のセラミックフィルタを製造するにあたり、
    前記貫通セルを作る工程において、目封止を形成した後、その目封止の一部を抉り取ることで貫通セルを作るセラミックフィルタの製造方法。
20. 前記貫通セルを作る成形方法において、目封止を千鳥状に形成した後、その目封止の一部を抉り取ることで貫通セルを作る請求項１９のセラミックフィルタの製造方法。

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