JP2009257321A - ハニカム構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】ハニカム構造体の端面にセンサーを差込できる差込穴が形成されることにより、ハニカム構造体部の温度、酸素濃度等を直接測定可能、基材となるハニカム構造体の温度制御がし易く、ＯＢＤ測定や酸素濃度、ＮＯ_Ｘ濃度等を測定用途に応じた種種のセンサーを取り付け可能、さらに、キャニングし易く、各種取り付けセンサーの耐久性も向上できるハニカム構造体、ハニカムフィルターを提供することにある。とりわけ、ＤＰＦに用いられる場合には、スス漏れもなく好適に用いることができる。
【解決手段】多孔質の隔壁３によって仕切られると共に、流体の流路となる複数のセル５から形成されるハニカム構造体である。ハニカム構造体の端面にはセンサーを差込できる差込穴９が形成されてなり、差込穴の内周または近傍には破損防止手段１７が設けられている。
【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、センサー挿入穴付ハニカム構造体に関する。

化学、電力、鉄鋼等の様々な分野において、環境対策や特定物資の回収等のために使用される触媒装置用の担体、又はフィルターとして、耐熱性、耐食性に優れるセラミック製の目封止ハニカム構造体が採用されている。特に、近時では、目封止ハニカム構造体は、排ガス用触媒フィルター、自動車、トラック、バス用エンジン向け、さらには、燃焼装置排ガス処理向けとして用いられ、中でも、ディーゼル機関から排出されるパティキュレートマター（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）として盛んに用いられている。そして、高温、腐食性ガス雰囲気下で使用されるハニカム構造体の材料として、耐熱性、化学的安定性に優れた、コージェライトまたは炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックス材が好適に用いられている。

このようなハニカム構造体は、例えば、セラミックス等からなる多孔質の隔壁によって区画、形成された流体の流路となる複数のセルが中心軸方向に互いに並行するように配設された構造を有している。また、隣接したセルの端部は、交互に（市松模様状に）目封じされている。すなわち、一のセルは、一方の端部が開口し、他方の端部が目封じされており、これと隣接する他のセルは、一方の端部が目封じされ、他方の端部が開口している。このような構造とすることにより、一方の端部から所定のセル（流入セル）に流入させた排ガスを、多孔質の隔壁を通過させることによって流入セルに隣接したセル（流出セル）を経由して流出させ、隔壁を通過させる際に排ガス中の粒子状物質（パティキュレート）を隔壁に捕捉させることによって、排ガスの浄化をすることができる。

ところで、前述のような従来のハニカム構造体、ハニカムフィルターが用いられている排ガス浄化装置では、配管に取り付けられたセンサーからの圧力や温度等の信号に基づいた制御や故障診断（ＯＢＤ）が定期的に、或いは必要に応じて行われている。従来のハニカム構造体、従来のハニカムフィルター等では、ハニカムフィルター等の圧力や温度等を直接計測する適切な手段がなく、ハニカムフィルター前後の配管に取り付けられた差圧計や温度センサーにより、圧損・温度を計測し、その変化割合から間接的に異常有無を判断していた。また、目封じ部のないハニカム構造体においては、ハニカム側面に穴を開け、温度センサーの熱電対をその穴に挿入して、温度を測定することが提案されている。しかし、これでは目封じ部を有するフィルター部を直接測定することができず、間接な測定に留まるものであるから、正確な数値測定とはならず、故障の有無を判断しづらいものであった。また、側面に穴を設ける場合には、ハニカムに損傷を与えざるを得なかった。すなわち、ハニカムのセル隔壁の厚みは薄く、センサーを挿入するための差込穴を設けるためにドリル等で切削する必要があり、その切削工程の過程でセル隔壁にダメージを与えて破損する虞が極めて高い。そのため、ハニカムの特性を大きく損ねていた。また、仮に差込穴を設ける工程でダメージを与えなくても、従来のハニカム構造体、ハニカムフィルターでは、温度センサーの挿入時にダメージを与え易く、前述と同様に、ハニカム構造体、ハニカムフィルターの特性を大きく損ねていた。

また、従来のハニカム構造体を基材とするＤＰＦにおいては、その側面にセンサーを取り付ける為の穴を設け、センサーをその穴に挿入した場合、例えセンサーとフィルターケースの間にシール材を設置したとしても、センサーとフィルター基材の穴との間に隙間が生じ、その隙間からススが漏れてしまうという問題もあった。

また、ハニカムに横から入れる場合には、製造工程で生じる問題も深刻であった。たとえば、ハニカム側面に穴を形成する場合には、キャニングする際に、キャニングとマット、ハニカムのそれぞれの穴を一致させるのが容易ではない。マットの穴を大きくしたり、周方向のマットを欠落させたりすると、マット面圧の不均一により、ハニカムにかかる応力が大きくなったり、熱伝達の不均一により、温度分布が悪化し、熱応力が大きくなるなどの問題が発生する。特にフィルターでは、スス再生時に高い熱応力が発生しやすく、問題となりやすい。しかし、キャニング、マット、ハニカムを一体化させる工程を先行させた後に、ドリル等の掘削工具を用いて穴を成形すると、ハニカムにダメージを一層与えやすい。このように製造工程の面でも支障が生じやすかった。

このような問題に対して、従来のハニカム構造体に設けられる複数のセルの一つに収まるようにセンサーを配置することも試行されてはみたが、セルは配置する温度センサーと比較しても小さい寸法からなるものが一般的であり、ハニカムにダメージを与えずにセンサーを挿入出来ない。細い線径のセンサーを用いたとしても、車両搭載中の熱履歴により、耐えることができない。さらに、特殊センサーになるため、開発費等コスト面採算面からも問題があり、現実的には難しい。

さらに、近年の環境問題に対応すべく、排ガス浄化装置の触媒による浄化性能（たとえば、酸素濃度、ＮＯ_Ｘ濃度等）が正確に測定されることが求められており、温度センサーのみならず、酸素濃度測定センサー、ＮＯ_Ｘ濃度測定センサー等の各種測定センサーが取り付けできることが求められている。

このような種々の問題に対して、次の特許文献がある。

特許文献１では、ハニカムフィルターのガス入口側の目封じ部を入口端面から後方にずらした箇所に設置し、その入口側目封じの前方部の側面にセンサー穴を設けることが開示されている。しかしながら、目封じ部の前方にセンサー穴があるため、堆積したススが燃焼した際、最も高温となるハニカムフィルター出口近傍の温度を直接測ることはできない。また、現在市販車両に搭載されている前段酸化触媒とハニカムフィルターは別体となっているため、ケース側面に穴を開け、センサーを差し込むことが可能であり、フィルター入口のガス温度を計測することは、難しいことではない。

特許第３９９９０８９号公報

本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、ハニカム構造体の端面にセンサーを差込できる差込穴が形成されることにより、ハニカム構造体部の温度、酸素濃度等を直接測定可能、基材となるハニカム構造体の温度制御がし易く、ＯＢＤ測定や酸素濃度、ＮＯ_Ｘ濃度等を測定用途に応じた種種のセンサーを取り付け可能、さらに、キャニングし易く、各種取り付けセンサーの耐久性も向上できるハニカム構造体、ハニカムフィルターを提供することにある。とりわけ、ＤＰＦに用いられる場合には、スス漏れもなく好適に用いることができる。

本発明により、以下のセンサー挿入穴付ハニカム構造体が提供される。

［１］ 多孔質の隔壁によって仕切られると共に、流体の流路となる複数のセルから形成されるハニカム構造体であって、前記ハニカム構造体の端面にはセンサーを差込できる差込穴が形成されてなり、前記差込穴の内周または近傍には破損防止手段が設けられているハニカム構造体。

［２］ 前記差込穴が、前記ハニカム構造体の長さ方向に形成されている［１］に記載のハニカム構造体。

［３］ 前記差込穴が、複数のセルに亘る領域に形成されている［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。

［４］ 前記差込穴が、流体の出口側に相当する端面側に形成される［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［５］ 前記破損防止手段として、さらに、壁強化材が塗布又は注入されている［４］に記載のハニカム構造体。

［６］ 前記破損防止手段として、さらに、外周コート材又は目封じ材と同材質が注入されている［５］に記載のハニカム構造体。

［７］ 前記破損防止手段として、スリーブが設けられている［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［８］ 前記破損防止手段が設けられた差込穴であって、更に測定部の空隙または低熱容量部を有する［５］〜［７］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［９］ 材質がセラミックスであり、その平均細孔径が１〜２０μｍである［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［１０］ 前記隔壁が、多孔質の隔壁基材と、その隔壁基材における前記流体の流入側のみ又は流入側と流出側に設けられた少なくとも１層以上の表層と、を有する複層構造として構成されている［１］〜［９］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［１１］ 一方の端部が目封じされた前記所定のセルの長手方向に対し垂直な断面の面積の合計をＡ（ｍｍ^２）、他方の端部が目封止された前記残余のセルの長手方向に対し垂直な断面の面積の合計をＢ（ｍｍ^２）とした場合に、Ａ＜Ｂ、の関係である［１］〜［１０］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［１２］ 一方の端部が目封止された前記所定のセルの長手方向に対し垂直な断面形状と、他方の端部が目封止された前記残余のセルの長手方向に対し垂直な断面形状とが異なるように形成されている［１］〜［１１］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［１３］ 前記センサーが前記セルの閉塞状態を検知可能である［１］〜［１２］のいずれかに記載のハニカム構造体。

［１４］ ［１］〜［１３］のいずれかに記載のハニカム構造体の前記差込穴が形成されている端面と反対側の端面であって、前記差込穴の外周に近傍するセルと同一路にあるセルの入口又は出口には、追加目封じがされているハニカムフィルター。

［１５］ ［１４］に記載のハニカムフィルターをキャニングし、センサーを取り付けたコンバーター。

［１６］ ［１］〜［１４］のいずれかに記載のハニカム構造体を使用して、前記ハニカム構造体における前記セルの閉塞量を検知する閉塞量検知方法。

本発明によれば、ハニカム構造体の端面にセンサーを差込できる差込穴が形成されることにより、ハニカム構造体部の温度、酸素濃度等を直接測定可能、基材となるハニカム構造体の温度制御がし易く、ＯＢＤ測定や酸素濃度、ＮＯ_Ｘ濃度等を測定用途に応じた種種のセンサーを取り付け可能、さらに、キャニングし易く、各種取付センサーの耐久性も向上できるハニカム構造体を提供できるという優れた効果を奏する。とりわけ、ＤＰＦに用いられる場合には、スス漏れもなく好適に用いることができるという優れた効果を奏する。

本発明の一実施形態が適用されるセンサー挿入穴付ハニカム構造体を示した模式図であって、セラミックフィルターの平面図である。 本発明の一実施形態が適用されるセンサー挿入穴付ハニカム構造体を示した模式図であって、図１に示されるＡ−Ａ’線に沿って断面した断面図であって、一部省略した省略図である。 図２Ａのセンサー挿入穴付ハニカム構造体にセンサーを差込みした状態を模式的に示した図である。 図１に示される差込穴を形成する前の状態を示した図であって、その周辺を、一部拡大した拡大図である。 本発明の一実施形態が適用されるセンサー挿入穴付ハニカム構造体を示した模式図であって、図１に示される差込穴を形成した後の状態を示した図であって、その周辺を、一部拡大した拡大図である。 図３Ｂを、差込穴を基準（中心）にしてハニカム構造体の長さ方向に断面した状態を模式的に示した図である。 本発明の別の実施形態であるセンサー挿入穴付ハニカム構造体を示した模式図であって、図１に示される差込穴を形成した後に、その周辺セルに壁強化材を塗布又は注入した状態を示した図であって、一部拡大した拡大図である。 図４Ａを、差込穴を基準（中心）にしてハニカム構造体の長さ方向に断面した状態を模式的に示した図である。 本発明の別の実施形態が適用されるセンサー挿入穴付ハニカム構造体を示した模式図であって、図１に示されるスリーブ差込穴を形成した後に、スリーブを挿入し、その周辺セルに壁強化材を塗布又は注入した状態を示した図であって、一部拡大した拡大図である。 図５Ａを、差込穴を基準（中心）にしてハニカム構造体の長さ方向に断面した状態を模式的に示した図である。 センサーの抜け防止手段の一例を示した模式図であって、長さ方向に断面して一部拡大して示した図である。 センサーの抜け防止手段の一例を示した模式図であって、長さ方向に断面して一部拡大して示した図である。 センサーの抜け防止手段の一例を示した模式図であって、長さ方向に断面して一部拡大して示した図である。 本発明の別の実施形態であるセンサー挿入穴付ハニカム構造体の備える破損防止手段の一例として補強部が取り付けられた状態を模式的に示した図であって、長さ方向に断面して一部拡大するとともに、一部省略して示した図である。 図７Ａの補強部の正面図であって、一部拡大するとともに、一部省略して模式的に示した図である。 図７Ａの補強部が取り付けられた状態を模式的に示した図であって、部拡大するとともに、一部省略して示した図である。 本発明の一実施形態が適用されるセンサー挿入穴付ハニカム構造体を示した模式図であって、図５Ａの差込穴にセンサーを挿入する状態を示した図である。 本発明の一実施形態が適用されるセンサー挿入穴付ハニカム構造体を示した模式図であって、追加目封じが施されたている状態を示した図である。 本発明の一実施形態が適用されるセンサー挿入穴付ハニカム構造体をＤＰＦとして用い、マットを介してキャニングされている状態を示した模式図である。 本発明の一実施形態が適用されるセンサー挿入穴付ハニカム構造体の一部を示した模式図であって、実施例１のＤＰＦの断面及びセンサーを取り付けた状態を示した図である。 本発明の別の実施形態が適用されるセンサー挿入穴付ハニカム構造体の一部を示した模式図であって、実施例２のＤＰＦの断面及びセンサーを取り付けた状態を示した図である。 本発明の別の実施形態が適用されるセンサー挿入穴付ハニカム構造体の一部を示した模式図であって、実施例３のＤＰＦの断面及びセンサーを取り付けた状態を示した図である。 本発明の別の実施形態が適用されるセンサー挿入穴付ハニカム構造体の一部を示した模式図であって、実施例４のＤＰＦの断面及びセンサーを取り付けた状態を示した図である。 比較例１のＤＰＦの一部の断面及びセンサーを取り付けた状態を模式的に示した図である。 比較例２のＤＰＦの一部の断面及びセンサーを取り付けた状態を模式的に示した図である。 比較例３のＤＰＦの一部の断面及びセンサーを取り付けた状態を模式的に示した図である。 本発明の別の実施形態が適用される実施例３のＤＰＦ及び比較例１のＤＰＦの再生温度追従性について模式的に示したグラフである。 本発明の別の実施形態が適用されるセンサー挿入穴付ハニカム構造体を示した模式図であって、一の端面と他の端面とで開口率が異なる目封止を一部拡大するとともに一部拡大して模式的に示した正面図である。 本発明の別の実施形態が適用されるセンサー挿入穴付ハニカム構造体を示した模式図であって、一の端面と他の端面とで開口率が異なる目封止を一部拡大するとともに一部拡大して模式的に示した背面図である。 本発明の一実施形態が適用されるセンサー挿入穴付ハニカム構造体の隔壁を拡大して模式的に示す部分断面図である。 ＤＰＦフィルターの再生に伴うＡＳＨ閉塞量の結果を示すグラフである。 実施例１のＤＰＦの排ガス流出側端面から１５０ｍｍの領域であって、ＤＰＦの長さ方向に直行する断面を示した写真である。 実施例１のＤＰＦの排ガス流出側端面から１２０ｍｍの領域であって、ＤＰＦの長さ方向に直行する断面を示した写真である。 実施例１のＤＰＦの排ガス流出側端面から１００ｍｍの領域であって、ＤＰＦの長さ方向に直行する断面を示した写真である。 実施例１のＤＰＦにＡｓｈが堆積しセルが閉塞する状態をＤＰＦの長さ方向の断面を示した写真である。

以下、本発明のハニカム構造体を実施するため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ンサー挿入穴付ハニカム構造体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］本発明のハニカム構造体：
本発明のハニカム構造体１は、図１〜図４Ｂに示されるように、多孔質の隔壁３によって仕切られると共に、流体の流路となる複数のセル５から形成されるハニカム構造体である。ハニカム構造体１の端面７にはセンサーを差込できる差込穴９が形成されてなり、差込穴９の内周または近傍には破損防止手段１６が設けられている。

［１−１］差込穴：
本実施形態に備えられる差込穴は、図１、図２Ａに示されるように、ハニカム構造体の端面７（７ｂ）に形成され、さらに、図２Ｂに示されるようにセンサー１１を差込できるように形成される。このような構成を採用するのは、ハニカム構造体にダメージを与えないで、ハニカム構造体内部の温度、酸素濃度等を直接測定できるようにするためである。また、キャニングした後に、センサーの設置スペースをわざわざ設けなくてもよい。さらに、センサー着脱時には、取り付けるセンサーもハニカムの隔壁に接触し損傷を受け易いが、差込穴を形成することでセンサーの耐久性を向上できる。

差込穴の形状としては、たとえば、丸形状、楕円、三角が挙げられるが、これらの形状に限定されるものではなく、取り付けたい所望のセンサーの形状に応じて好適な形状を選択することができる。

具体的には、図３Ａに示されるように、○で囲まれた領域に差込穴を形成する場合には、その○の中の領域内にある隔壁３をドリル等の工具で削ると、図３Ｂ、図３Ｃに示されるようなセンサーを挿入可能な差込穴９を形成できる。なお、図３Ｃの点線で示される隔壁は、削り取られた隔壁３ｂを示すものである。

差込穴の寸法としては、各種センサーを挿入できる大きさであることが好ましい。たとえば、一般的なセンサーの寸法は、０．１〜２０ｍｍ程度であるが、このようなものに限定されず、必要に応じて好適な寸法のセンサーを用いることができるように、穴寸法も必要に応じて適宜選択されることが好ましい。たとえば、温度測定用熱電対の場合、シースタイプが用いられるが、市販サイズでは、φ０．５、φ１．０、φ１．６、φ２．３、φ３．２、φ４．８、φ６．４、φ８．０ｍｍ等のサイズが一般的である。また、前述のサイズからなるものの他に温度測定用熱電対として、φ０．１５ｍｍ、φ０．２５ｍｍ等のいわゆる極細タイプもある。このような極細タイプは、耐久性が要求されない比較的低温部の測定に用いることが可能である。但し、線径が細いと強度が低いため、取り付けには補強部が必要となる。また、複数の熱電対をまとめて使用する場合もあり、さらに、バリエーションとして、抜け防止のため、センサーの一部をネジ形状としたり、凹凸などによる引掛かり部を設けるケースもある。たとえば、ネジ形状の場合には、Ｍ４やＭ５サイズを用いることができる。このように熱電対には様々なサイズ、バリエーションのものがあるが、一般的には、熱電対の径は、太い程耐久性の点で有利であり、細い程応答性の点で優れている。

ただし、差込穴の寸法が挿入するセンサーの寸法と同一では、その差込穴にセンサーを挿入する際に、ハニカム構造体とセンサーの両方にダメージを与えてしまうため好ましくなく、また、センサーの寸法よりも過度に大きいとセンサーが抜けやすくなるため好ましくない。したがって、穴の径は応答性と耐久性の面から、φ０．２〜φ２１ｍｍ程度が好ましく、更にφ１．７〜φ５．０ｍｍが好ましい。穴の深さは出口側端面から、１０〜１００ｍｍ程度が、最も温度が高くなる部分の測定ができる点で好ましい。

差込穴の形成方法としては、ハニカム構造体の焼成前（いわゆる生ハニカム構造体）にドリル等の掘削工具を用いて形成することが好ましい。焼成後に得られるハニカム構造体では、差込穴を形成する際に、ドリル等の掘削工具を用いると、セルや隔壁を押し潰してしまい、センサー挿入前にハニカムに損傷を与えてしまう虞があるからである。他方、後述の補強材を塗布する場合や、スリーブを設置する場合においては、焼成後に得られるハニカム構造体に、差込穴を、ダイヤモンド砥石を用いたマシニングセンタ等により形成することができる。穴形成後、補強材を塗布したり、スリーブを設置することにより、実質損傷の影響をなくすことができるからである。また、補強材塗布後に凹凸等の抜け防止加工を施すこともできる。

差込穴が、ハニカム構造体の長さ方向に形成されていることが好ましい。差込穴がハニカム構造体の長さ方向、すなわち、セルの流路方向に形成されることで、差込穴を形成することにより、掘削されるセルを可能な限り少なくでき、ハニカムの特性を損なうことを極力抑えることができる。換言すれば、ハニカム構造体の断面における掘削面積が大きい差込穴になればなるほど、掘削時の応力がセルを区画する（仕切る）隔壁にかかることになる。その結果、得られるハニカム構造体の特性を損ね易くなるため、そのような弊害を防止するために、ハニカム構造体の長さ方向に形成することで、掘削時に応力がかるセルをできる限り少なくした。

また、差込穴を形成することにより、流体の流入流出に与える影響を極力低減し、センサーを挿入（差込み）しても、センサーを挿入しない状態と略同様の流体の流れを維持することができ、正確な測定が可能となるから好ましい。ハニカム構造体内部の温度や酸素濃度、ＮＯ_Ｘ濃度等を、センサーを用いて測定するにしても、センサーを挿入した場合とセンサーを挿入しない場合とで、たとえば、流体の流入量、方向、流速等、測定条件が変わってしまっては、適性にハニカムの状態を測定したことにはならない。したがって、センサーをとりつけても、センサーがない状態に限りなく近づけて測定できるように、差込穴の形成位置を所望位置に設けることとした。

さらに、差込穴が、複数のセルに亘る領域に形成されていることが好ましい。差込穴を形成し易いからである。ここで、複数のセルに亘る領域とは、隣接する複数のセルを、セル同士の間を仕切る隔壁を跨ぐかのように、隣接する複数のセルにかけて形成されることを意味する。前述のように、１つのセル内に差込穴を形成するのは、難しいからである。ただし、このように複数のセルに亘る領域に形成されるとしても、過度にならない程度の大きさ、寸法であることが好ましい。過度の大きさ、寸法に差込穴が形成されると、ハニカムの特性を損ねることにもなるからである。

また、差込穴は、ハニカム構造体の両端面のいずれか一方に形成されることが好ましく、より好ましいのは、流体の出口側に相当する端面側に形成されることである。ハニカム構造体の備える端面は流体の流入路又は流出路となる。ハニカム構造体の流入路にセンサー差込穴を設けた場合には、たとえば、流入する流体は、ハニカム部の熱容量の影響を受けるため、流体の温度や圧力、濃度等、流体の入口付近の状態を直接測定できるので好ましい。流体の流入量等を測定できるため、流体の応力がどのようにハニカム構造体に負荷されるか等が測定できるので、好ましい。さらに、ハニカム構造体の流出路にセンサー差込穴を設けた場合には、たとえば、ハニカム構造体内の温度上昇が激しいため、溶損を制御するためにも測定する意義が大きい。また、酸素濃度やＮＯ_Ｘ濃度についても、浄化性能の劣化や不具合を見つけることができるため、同様である。

なお、差込穴の端面に形成する位置は、ハニカム構造体の基軸から外径よりも半径の４分の３以内の内側に形成されることが好ましい。更に、ハニカム構造体基軸よりも半径の１０分の１に形成されることが好ましく、更に、温度測定の場合は、４分の１以上または配管内径よりも外側に形成されることが好ましい。温度上昇やその温度上昇に起因する溶損が生じやすい箇所であるから、そのような弊害を制御するために、所望の箇所に形成されることが好ましい。また、センサー取り付けの点においても、ハニカム構造体基軸よりも少し外側が好ましい。ハニカムフィルターが楕円などの異形状の場合や、配管が非対称となる場合などは、ガスの流れの影響により、最も温度が上昇しやすい位置を事前に測定しておき、その位置にセンサー穴を設けることが好ましい。

［１−２］破損防止手段：
破損防止手段は差込穴の内周または近傍に設けられている。このように所望箇所に破損防止手段を設けるのは、センサー設置時の外力により発生する欠け等の発生を防ぐと共に、使用中にセンサーが振動し、センサー穴内部とぶつかり、ダメージを受けるリスクを回避するためである。また、掘削により、事実上隔壁が撤去された分だけ、掘削前と比較して強度面が弱くなっている状態を補う効果もある。また、差込穴の形成前に比べ、差込穴を形成した際には、センサーを挿入しても隙間が形成されているため、差込穴を設けたことで、流体の流れが変化することを極力防ぎ、さらに、ハニカムの特性を損なわないようにするためである。加えて、センサー挿入時に、ハニカム内の正確な測定ができるようにするためでもある。このような破損防止手段には下記のようなものが挙げられる。

ここで、差込穴の近傍には、差込み穴と隣接するハニカム内部での位置的関係のみならず、破損防止手段が外付けされることでハニカム外部の位置的関係（たとえば、後述の外付けの補強部等）も含まれる。

［１−２−１］壁強化材：
また、破損防止手段として、さらに、壁強化材が塗布又は注入されていることが好ましい。差込穴の内周または近傍の強度を保つことができるから好ましい。また、後述のスリーブと併用すれば、スリーブを介してセンサーが着脱自在に所望箇所に固定できるため好ましい。スリーブと壁強化材とが、センサーとハニカムとの間に介在するため、センサーの着脱により、ハニカムへの損傷もない。

この壁強化材が塗布又は注入されている具体例としては、図４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂが挙げられる。図４Ａ、４Ｂは、差込穴９の内周セル５ａ〜５ｄに、強化材１７が注入されている状態を示したものである。また、図５Ａ、５Ｂは、スリーブ１３を併用しており、スリーブ差込穴１５の周辺セル５ｅ〜５ｈに、強化材１７が注入されている状態を示したものである。

なお、前述の壁強化材を塗布又は注入するのは、差込穴（又はスリーブ差込穴）を形成した後に行われてもよいし、差込穴（又はスリーブ差込穴）を形成する前に壁強化材を塗布又は注入し、その壁強化材が乾燥した後に、差込穴（又はスリーブ差込穴）を形成してもよい。差込穴（又はスリーブ差込穴）を形成した後に壁強化材を塗布又は注入する場合には、差込穴（又はスリーブ差込穴）の形状維持に難点が若干あるものの、差込穴（又はスリーブ差込穴）の切削は隔壁のみであるため、切削作業が容易となる。他方、壁強化材を塗布又は注入した後に、差込穴を形成する場合には、差込穴（又はスリーブ差込穴）の形状維持に配慮する必要がなく、掘削した形状がそのまま差込穴（又はスリーブ差込穴）となるため寸法誤差が少なくなり利点がある。ただし、壁強化材も合わせて掘削する必要がある。なお、スリーブを併用する場合には、差込穴を形成した後に、スリーブを差し込み、周辺セルとスリーブ間の間に強化材を塗布注入することで、どちらの利点も兼ねることができるため好ましい。

この壁強化材としては、耐熱性・耐食性に優れた材質が好ましく、たとえば、アルミナ、コージェライト、ＳｉＣ、ムライト、ジルコニア、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２ＴｉＯ_５などのセラミックス材が熱応力抑制面や耐摩耗性で好ましい。

ただし、壁強化材が、差込部の周囲にある隣接セルに塗布又は注入されて、その隣接セルから流体の流入流出が遮られると、壁強化材を塗布又は注入前と比較して、ハニカムの特性を損なうことにもなり、差込穴に差込みしたセンサーの測定も、流体の流入流出が遮られていることから、正確な測定が行われたことにはならない。したがって、壁強化材が塗布又は注入されても、流体の流入流出が遮られないように（妨げられないように）形成されることが好ましい。

［１−２−１−１］その他の壁強化材：
最も好ましいのは、破損防止手段として、さらに、外周コート材又は目封じ材と同材質が注入されていることである。このように外周コート材又は目封じ材と同材質の壁強化材が用いられると、ハニカム構造体やＤＰＦとの熱膨張のミスマッチがなくなり、差込穴を形成したことによる不具合を回避でき、本願の効果をより奏することができる。

［１−２−２］スリーブ：
また、破損防止手段として、スリーブが備えられていることが好ましい。差込穴の内周または近傍の強度を保つことができるから好ましい。さらに、このようなスリーブを備えられることにより、センサーの着脱にも、隣接セルにその着脱時の応力をかかることを軽減できる。また、着脱の際にセンサーに損傷を与えることも防ぐことができるから好ましい。加えて、流体の漏れを防ぎ、ＤＰＦとして使用される場合には、スス漏れ対策となる。

このスリーブの材料としては、耐熱性・耐食性に優れた材質が好ましく、たとえば、アルミナ、コージェライト、ＳｉＣ、ムライト、ジルコニア、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２ＴｉＯ_５などのセラミックス材が熱応力抑制面や耐摩耗性で好ましく、金属では、ステンレス鋼、或いはステンレス鋼を主たる構成材料としたもの、チタン系合金、さらには、ステライトをはじめとするコバルト基合金等からなる耐熱鋼が肉盛りされた構造のもの等が挙げられる。ただし、このような材質、形状に限らず、耐熱性等を有しているものであれば、公知のスリーブを用いることができる。ハニカム構造体やＤＰＦと同材質であると熱膨張ミスマッチがなく最も好ましい。

このスリーブの寸法としては、たとえば、外径３〜２５ｍｍ、内径０．５〜２０ｍｍ、厚み０．５〜１５ｍｍ、形状円筒状、角状、楕円状、割子状等があげられる。スリーブ内面には、センサー抜け防止用凹凸やネジ加工等のセンサー抜け防止手段を施すことができる。

センサー抜け防止手段としては、たとえば、図６Ａ〜６Ｃに示されるものが挙げられる。図６Ａでは、スリーブ１３の内面に凹凸形状を施して雄ねじ（或いは雌ねじ）とし、さらに、センサー１１の外周面に凹凸形状を施して雌ねじ（或いは雄ねじ）として、ねじ構造にすることによって、スリーブ内面の凹凸とセンサー外周面の凹凸とが嵌合し、センサーの抜けを防止するものである。図６Ｂは、スリーブ１３の内面に板状からなる板バネ３３ａを設けることによって、板バネ３３ａからのスリーブの軸心方向に向けての付勢を与えて、センサー１１の抜けを防止するものである。図６Ｃは、スリーブ１３の先端に（ハニカム構造体のスリーブを取り付ける場合に、ハニカム構造体の内部側に位置する端部）、板状からなる板バネ３３ｂを設けることによって、板バネ３３ａからのスリーブの先端であって、センサー１１の軸心方向に向けて付勢を与えて、センサー１１の抜けを防止するものである。

ここで、前述のようなスリーブを併用して用いる場合には、ハニカムには、センサー差込穴よりも径が大きいスリーブ差込穴を形成することが好ましい。センサー差込穴の寸法に合うスリーブを用いると、結果的にスリーブの内径が狭くなり、その内径がセンサーの差込穴に相当することから、センサーが挿入できなくなってしまう。また、スリーブとの熱膨張ミスマッチも考慮する必要がある。したがって、センサーを挿入でき、スリーブとの熱膨張分を吸収できるように、スリーブを入れるスリーブ差込孔の寸法を大きくした。なお、スリーブ差込穴の寸法は、たとえばクリアランスが２５〜１００μｍ程度のものであれば好適に用いることができるが、このような寸法に限られない。また、スリーブがハニカムと同材質の場合、熱膨張ミスマッチの影響がなくなるため、上記クリアランスを充填材で隙間を埋めることができ、スリーブの脱落防止や、ススモレ防止の点で更に好ましい。

具体的には、図５Ａに示されるように、スリーブを差し込みするスリーブ差込穴を形成した後に、スリーブをその穴に挿入しておくと、センサーの着脱が容易になるため好ましい。

［１−２−３］その他の破損防止手段：
また、破損防止手段が設けられた差込穴であって、更に測定部の空隙または低熱容量部を有することが好ましい。前述の破損防止手段のように、センサー穴の内部を壁強化材やスリーブにより補強する場合、センサー測定部を壁強化材やスリーブが覆ってしまうことになる。温度測定のケースにおいては、この補強部自体に熱容量があるため、センサー部の温度追従性が悪くなる。これを回避するためには、補強部を端面側の一部に限定し、測定部に空隙を設けるか、高気孔率材等により、補強部を低熱容量にすることが好ましい。温度以外を測定するケースにおいても、測定箇所に空隙やガス透過性の高い多孔質材を設けることにより、測定部と被測定体が遮断されることなく、測定の追従性が悪化することを防ぐことができる。

さらに、破損防止手段として、外付けの補強部を設けることも好ましい形態のひとつである。このように外付けの補強部を設けると、ハニカムの製作工程を単純化できるため好ましい。具体的には、図７Ａ〜７Ｃに示されるものが一例として挙げられる。図７Ａに示されるように、センサー１１を、外付けの補強部３７に形成される補強部穴３７ａ（図７Ｂ）にセンサーを差込む。図７Ｂ、７Ｃに示されるように、外付けの補強部３７には、アーム３７ｂ，３７ｂ、取り付け部３７ｃ，３７ｃが形成されており、アーム３７ｂ，３７ｂをハニカムの端面方向に配置しながら、取り付け部３７ｃ，３７ｃをハニカムの外周面にいわばハニカムを挟持するようにして取り付けすると、センサー１１は、外付けの補強部３７によって容易にハニカムに取り付けできるため好ましい。ただし、このような補強部に限られず、ハニカムの外側から補強できるものであって、本願の効果を奏するものであれば、広く破損防止手段として含まれる。

この外付けの補強部の材質は、配管と同材質、または、ステンレス等の耐熱、耐食性のある材質が好ましく、更には、低熱膨張率のセラミックス等を組み合わせることが更に好ましい。

［１−３］：ハニカム構造体のその他の構成：
本実施形態のハニカム構造体は、多孔質の隔壁によって仕切られると共に、流体の流路となる複数のセルから形成されるものである。

具体的には、図１〜図３Ｃに示されるように、ハニカム構造体１は、複数のセル５から構成され、その長さ方向の両端に端面７（７ａ、７ｂ）が形成されている。また、ハニカム構造体１は、多孔質の隔壁３によって仕切られるとともに、流体の流路となるセル５が形成されている。さらに、端面７ａには、センサーを差込できる差込穴９が形成されている。なお、流体は、端面７の一方（７ａ）から他方（７ｂ）にかけて、流入流出するだけでなく、多孔質の隔壁３を通って隣接するセルから隣接するセルへの流入流出も行われる。

また、ハニカム構造体の差込穴が形成されている端面と反対側の端面であって、差込穴の外周に近傍するセルと同一路にあるセルの入口又は出口には、追加目封じがされていることが好ましい。このように構成することにより、入口から出口への流体の流れを維持することができ、ハニカムの特性を確保できるため好ましい。すなわち、流体が所望の流れから外れて漏れ出したり、逆流したりすることを防ぐことができる。

具体的には、図９に示されるように、ハニカム構造体の端面に交互に目封じされた目封止め部が形成された後、流体の入口に当たる側の端面に、追加目封じ２１ａを施すとよい。さらに、流体の出口に当たる側の端面または流路の途中にも、必要に応じて追加目封じ２１ｂを形成することも好ましい形態の一つである。

［１−３−１］センサー：
本実施形態に差込できるセンサーは、温度（測定）センサー、酸素濃度（測定）センサー、ＮＯ_Ｘ濃度（測定）センサー等が挙げられる。このようなセンサーは、ＯＢＤ測定や酸素濃度、ＮＯ_Ｘ濃度を測定するために用いられるものである。なお、これらのセンサーに限らず、差込可能なものであるセンサーであれば、測定用等に応じて種種のセンサーを差込するものも本願に取り付け可能なセンサーに含まれる。

このセンサーの脱着は、例えば、図８に示されるように、スリーブが設けられている場合には、そのスリーブにセンサーを押し込むように挿入すると、ハニカムにセンサーを装着（取付）できる。また、センサーをハニカムから取り外す場合には、ハニカムから出ているセンサーの一部をつまみ引っ張り出すと、取り外しできる。

さらに、センサーがセルの閉塞状態を検知可能であることも好ましい形態の一つである。このようにセンサー用差込穴に差し込まれるセンサーがセルの閉塞状態を検知可能であると、セルの閉塞状態を使用中に非破壊で測定できるから好ましい。たとえば、Ａｓｈ堆積のメカニズムとしては、一般的に排ガス流出側の（下流）端面側から順に詰まっていき、セル内の圧損が高くなる傾向がみられ、最終的にＡｓｈが詰まって閉塞した状態になると、排ガスが隔壁を透過して隣接するセルへ流れなくなる。この際、本実施形態のように差込穴にセンサーを差し込んでガス温度等を測定すると、Ａｓｈが十分に堆積していない状態では温度上昇等を検知できるが、Ａｓｈが十分に溜まると、Ａｓｈにセンサーの先端（に備えられている検知部等）が埋もれてしまうため、それまで温度上昇等を検知していたセンサーが急に反応しなくなる。すなわち、センサーによって検知する温度が上昇しないことによって、センサー先端位置までＡｓｈが溜まった（堆積した）ことが分かり、セルの閉塞状態を検知できるのである。換言すれば、センサーが温度上昇等を検知できなくなるため、Ａｓｈによるガスが流れない状態となるＡｓｈ閉塞量をセンサーによって測定することができる。

なお、従来では、前述のようなＡｓｈ堆積モードにおけるＡｓｈ量を直接検知できず、圧損から間接的に検知する場合においても、スス堆積モードと走行中の自然再生や強制再生によるスス燃焼モードでは、同じスス堆積量でも圧損が異なる圧損ヒステリシスが生じてしまう場合があり、高精度なセンシング（圧損検知からＡｓｈ量推定）ができなかった。しかし、本実施形態では、直接センシングできるセンサーを段階的または連続的に配置することにより、より高精度なセンシング（Ａｓｈ量検知）を可能とする。Ａｓｈ量検知が高精度になることにより、Ａｓｈ閉塞により相対的にハニカム担体の容積が減ることに伴うスス堆積量の補正を、より正確に行なうことが可能となる。例えば、スス堆積限界が５ｇ／Ｌの場合、Ａｓｈ閉塞により、実容積が半分になった場合、スス堆積量は、上流側半分の容積部に集中してしまうため、実質１０ｇ／Ｌ堆積したことになる。このような場合、元々のスス堆積限界を半分の２．５ｇ／Ｌに補正する必要があるが、補正するためには、正確なＡｓｈ閉塞量を知る必要がある。

ここで、「Ａｓｈ閉塞量」とは、セルがＡｓｈで閉塞し、ガスが流れない状態となったセル容積をいい、閉塞せずにガスが流れる状態の場合にはフィルターとして機能するため、たとえ隔壁表面に少し堆積していても、ここでのＡｓｈ閉塞量には含まれない。なお、想定される最大走行距離にもよるが、セルの閉塞状態を検知させるセンサーの取り付け位置（センサーの検知部の位置）としては、出口端面から３０ｍｍ以上、ハニカム全長の１／２以下で設置されることが好ましい。このような位置までに、Ａｓｈが堆積すると、圧損が高くなり排ガスが流れない閉塞状態となるため、エンジン走行に支障が出ることになる。また、「圧損ヒステリシス」とは、スス堆積モードと走行中の自然再生や強制再生によるスス燃焼モードでは、同じスス堆積量でも圧損が異なる状態をいう。

ハニカム内のＡｓｈ閉塞量を検知するセンサーとしては、たとえば、熱電対や酸素センサー、圧力センサー、スートセンサー、静電容量センサーなどを好適に用いることができる。

また、閉塞量検知方法として、複数のセルにセンサー穴を設け、その一部を補強し、そこにセンサーを設置することにより、ハニカム構造体におけるセルの閉塞量を検知することも好ましい。たとえば、閉塞量検知方法として、Ａｓｈ閉塞量を測定する場合には、前述のようなセンサーを、差込み穴にセットし、温度上昇等が検知できなくなった状態で、アラーム表示させる等して測定することもできるし、複数の位置にセンサーをセットして、段階的に信号を出させることも可能であるし、静電容量式センサー等を用いることにより、Ａｓｈ閉塞状態を連続してモニターすることも可能となる。従来、Ａｓｈの閉塞量を直接検知するには、Ｘ線ＣＴのような大掛かりな装置を使うか、切断観察、セル内部へ棒を差し込み、その挿入可能長さを求めることしか方法はなく、走行中に信号を出すことは不可能であり、圧損などの間接的な手段に頼るしかなかった。一方、直接セル内にセンサーをセットするには、あまりにもハニカム隔壁が薄く、セルが小さすぎて、セルを傷つけずにセンサーを挿入することすらできなかった。まして、走行に耐えうる設置など考えられず、直接センシングする技術開発は困難を極めた。

［２］：ＤＰＦ：
また、ディーゼル排ガス浄化用のフィルターとして用いられることが好ましい。これまで前述したハニカム構造体を基体として、ディーゼル排ガス浄化用のフィルターとして用いられると、温度制御が容易である上に、酸素濃度やＮＯ_Ｘ濃度の測定が容易となるため、ＤＰＦに好適に用いることができるため、好ましい。

［３］：ハニカム構造体のその他の構成：
また、本発明の実施形態のハニカム構造体は、多孔質の隔壁を有し、隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画形成された筒状のものである。本発明のハニカム構造体の材質については、強度、耐熱性等の観点から、コージェライト、炭化珪素、アルミナ、ゼオライト、ムライト、アルミニウムチタネート及びＬＡＳ（リチウムアルミニウムシリケート）からなる群より選ばれたいずれか１種を主結晶相とすることが好ましい。なお、スラリー状目封止部材のスラリーを、ハニカム構造体と同一にすると、両者の熱膨張率が一致するという効果がある。ハニカム構造体は、中心軸に垂直な断面形状（底面の形状）が円形のものであるが、例えば、楕円形、長円形、四角形等の多角形、異形等であってもよい。また、セルの断面（ハニカム構造体の軸方向に垂直な断面）形状も特に限定されるものではなく、四角形であることが好ましいが、三角形、六角形等の多角形等でもよい。

さらに、一方の端部が目封じされた前記所定のセルの長手方向に対し垂直な断面の面積の合計をＡ（ｍｍ^２）、他方の端部が目封止された前記残余のセルの長手方向に対し垂直な断面の面積の合計をＢ（ｍｍ^２）とした場合に、Ａ＜Ｂ、の関係であるものも好ましい形態の一つであり、さらに、一方の端部が目封止された前記所定のセルの長手方向に対し垂直な断面形状と、他方の端部が目封止された前記残余のセルの長手方向に対し垂直な断面形状とが異なるように形成されているもの（以下、適宜「開口断面積の大小からなるセル」という）も好ましい形態の一つである。

前述のように、セル５の断面形状（セル５の長手方向に対し垂直な断面の形状）は、特に限定されるものではなく、たとえば、多角形、円形、楕円形、レーシングトラック形、又はそれらが一部変形した形状等から形成されるセルも一例として挙げることができる。ハニカム構造体は、ＤＰＦとして使用する場合には、全てのセルの断面形状を（通常は四角形で）、同じくし、同じ開口面積を持ち、それらセルの端部が排気ガスの入口側の端面と出口側の端面の開口率が同等であるのが一般的である。

但し、セル５の断面形状は単一である必要はなく、例えば、セル５の断面形状を、八角形と四角形とすることも好ましい態様である。図１４Ａは正面図であり、図１４Ｂは背面図であり、これら図１４Ａ及び図１４Ｂは、一の端面と他の端面とで開口率が異なる目封止ハニカム構造体の一の実施形態を示す図である。図１４Ａ及び図１４Ｂに示される態様においては、四角形セル５ｘとそれよりも開口面積の大きい八角形セル５ｙ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５ｘについては一の端面にて目封止材７による目封止が施され、八角形セル５ｙについては他の端面にて目封止材７による目封止が施されている。このように、一の端面では開口面積の大きい八角形セル５ｙを開口させ、他の端面では開口面積の小さい四角形セル５ｘを開口させることで、一の端面の開口率を他の端面の開口率よりも大きくすることが出来る。

そして、ハニカム構造体をＤＰＦとして使用する場合には、一の端面を排気ガスの入口側とし、他の端面を排気ガスの出口側とすれば、セルの断面形状が単一（たとえば、全て四角形）又はセルの断面積が同一であるＤＰＦ（目封止ハニカム構造体）に比較して、開口断面積の大小からなるセルを備えるハニカム構造体、或いは開口形状が異なるセルを備えるハニカム構造体では、スス堆積に伴う圧損上昇の傾きが小さくなるが、これは、圧損変化に対するスス堆積量の変動幅が大きいことになり、スス堆積量検知が難しくなることを意味する。したがって、本発明を開口断面積の大小からなるセルを備えるハニカム構造体、或いは開口形状が異なるセルを備えるハニカム構造体に適用することは、通常のハニカム構造体に適用する場合に比べ、特にスス堆積量検知精度向上効果が大きくなり、好ましい。また、開口断面積の大小からなるセルを備えるハニカム構造体、或いは開口形状が異なるセルを備えるハニカム構造体は、入口側セルの容積が大きくなるため、Ａｓｈをより多く堆積させることができる。言い換えれば、所定のＡｓｈ堆積容量を確保する場合、ハニカム構造体自体をコンパクトにすることができる。しかしながら、Ａｓｈ堆積量検知面では不利な構造であり、その分のＡｓｈ堆積マージンを見込む必要があり、本来のコンパクト化を達成できていなかった。上述のような開口断面積の大小からなるセルを備えるハニカム構造体、或いは開口形状が異なるセルを備えるハニカム構造体では、Ａｓｈ堆積量を検知する場合、スス堆積量検知同様、Ａｓｈ堆積に伴う圧損上昇の傾きが小さくなるが、これは、圧損変化に対するＡｓｈ堆積量の変動幅が大きいことになり、Ａｓｈ堆積量検知が難しくなるからである。このように開口断面積の大小からなるセルを備えるハニカム構造体、或いは開口形状が異なるセルを備えるハニカム構造体に適用することにより、直接センシングでのＡｓｈ堆積マージンを見込む必要がなくなり、本来のコンパクト化を達成することが可能となる。

また、隔壁の気孔率や平均細孔径も特に限定されるものではなく、排ガス処理等に使用することが可能なセラミックにおける気孔率や平均細孔径であればよい。隔壁の厚さについては特に限定されるものではないが、この隔壁の厚さが厚過ぎると、流体が透過する際の圧力損失が大きくなることがあり、薄過ぎると機械的強度が不足することがある。隔壁の厚さは、１００〜１０００μｍであることが好ましく、２００〜８００μｍであることが更に好ましい。セル密度は特に限定されるものではないが、５〜３００セル／ｃｍ^２であることが好ましく、１０〜１００セル／ｃｍ^２であることが更に好ましく、１５〜５０セル／ｃｍ^２であることが特に好ましい。薄壁・低セル密度ほど、低強度であり、センサー挿入穴との隙間が大きくなりやすく、厚壁・高セル密度ほど、圧損が高くなるためである。

より好ましいのは、ハニカムフィルターの材質がセラミックスであり、その平均細孔径が１〜２０μｍである。特にＤＰＦとして使用した場合、従来ススの捕集規制が厳しくないケースにおいて、センサーとセンサー穴の隙間からのススモレの影響はそれ程大きくはなかったが、ススの捕集性能が厳しく求められるケースについては、僅かなススモレも許容できない。特に捕集性能を個数カウントする場合においては、最適な細孔径をもつハニカムフィルターと本発明のセンサー挿入穴構造を組み合わせることにより、高捕集性能と高精度制御とを両立させる効果が期待できる。最適な細孔径は、平均細孔径で１〜２０μｍが好ましく、更には１０〜１５μｍが圧損と捕集性能の両面で好ましい。

ハニカム構造体の成形方法としては、例えば、押出し成形法、射出成形法、プレス成形法、セラミック原料を円柱状に成形後貫通孔（セル）を形成する方法等を挙げることができるが、連続成形が容易であるとともに、コージェライト結晶を配向させて低熱膨張性にできる点で押出し成形法が好ましい。また、押出し成形は横（水平）方向、縦（垂直）方向、斜め方向のいずれの方向でもよい。押出し成形は、例えば、ラム式押出し成形機、２軸スクリュー式連続押出成形装置等を用いて行うことができる。押出し成形する際には、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を使用して、所望のハニカム構造を有するハニカム成形体を作製することができる。

また、これまでの実施の形態においては、セルを区画形成する隔壁と外壁とが一体で成形された一体成形のハニカム構造体や、隔壁の外周部分に別途外壁形成されたハニカム構造体についての説明を行ってきたが、例えば、セグメント構造を有するハニカム構造体においても適用することができる。その場合、セグメントの中心付近、特にセグメントの断面積が６０％以内のエリアにセンサー穴を設けることが好ましい。温度やガスの流れにおいて、接合部の影響を最小限に抑えられるからである。

［３−１］複層構造：
また、隔壁が、多孔質の隔壁基材と、その隔壁基材における流体の流入側のみ又は流入側と流出側に設けられた少なくとも１層以上の表層と、を有する複層構造として構成されていることも好ましい形態の一つである。このように隔壁が、多孔質の隔壁基材と、その隔壁基材における排気ガス（流体）の流入側のみ又は流入側に設けられた表層（所謂、多孔質のコート層）とを有する複層構造とすることにより、隔壁表面では、微粒子の侵入を阻止されるとともに、ススは表層のみに堆積し、基材内部に堆積しなくなる。その結果、表層に溜まったスス量に比例して、圧損は直線的に変動するようになる。従って、圧損検知によるスス量推定精度も向上するため、より高精度にスス再生制御を行なうことが可能となる。しかしながら、高精度の制御になるほど、逆に検知マージンは少なくなるため、過昇温等の異常検知を直接センシングできる本発明と組み合わせることが有効となる。

ここで、図１５は、本実施形態のセンサー挿入穴付ハニカム構造体の隔壁を拡大して模式的に示す部分断面図である。図１５に示す態様において、隔壁３は、隔壁基材２９の流入側（のみ）に表層２８を設けたものである。この図１５に示されるような態様で、本実施形態のセンサー挿入穴付ハニカム構造体をＤＰＦとして使用する場合には、排気ガス（流体）は、一方の端面側から開口した（目封止されていない）セル内に流入し、表層２８が設けられた側から隔壁基材２９の側へ隔壁３を通過し、他方の端面側から開口した（目封止されていない）セルへ、他方の端面から外部へと流出する。このようにして、隔壁表面では微粒子の侵入を阻止しながら、ススが表層のみに堆積して基材内部に堆積しなくなるため、表層に溜まったスス量に比例して、圧損は直線的に変動することになる。したがって、前述のように、本願の効果を普く奏することができるため好ましい。

なお、前述のような表層（所謂多孔質のコート層）は、たとえば、製造時に、空間形成剤を含有するコート層の原料を、多孔質基材の隔壁に塗布し、その後、造孔材を焼失させることにより得ることができ、セラミックスを主成分とする材料、耐熱紙又は焼結金属等を好適例として挙げることができる。具体的には、セラミックスを主成分とする材料からなるものである場合、セラミックスとしては、炭化珪素、コージェライト、アルミナタイタネート、サイアロン、ムライト、窒化珪素、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカ、ゼオライト及びＬＡＳ（リチウムアルミニウムシリケート）又はこれらを組み合わせたものを好適例として挙げることができる。特に、炭化珪素、コージェライト、ムライト、窒化珪素、アルミナ、アルミナタイタネート等のセラミックスが、耐アルカリ特性上好適に用いることができる。

［３−２］目封止部：
本実施形態においては、目封止部（目封じ部）が形成されることが好ましい。なお、この目封止部（目封じ部）は、従来、ハニカム構造体のセルの開口端部を目封止してフィルターとして用いる際に使用される目封止部と同様に構成されたものを用いることができる。

この目封止部は、セルの軸方向に垂直な断面における形状が四角形である場合には、前記所定のセルと前記残余のセルとが交互に配置されるように、それぞれのセルの開口端部に配設されていることが好ましい。

なお、この目封止部は、隔壁と同一材料から構成されたものであることが好ましいが、同一材料からなり、且つ気孔率が隔壁より高く、ヤング率が隔壁より小さいものであることが好ましい。このようにすることにより、熱膨張の差による破損を防止することができる。目封止部材の原料としては、たとえば、セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水等を混合してスラリー状にし、その後ミキサー等を使用して混練することにより得たもの等を挙げることができる。

なお、目封止部の一例としては、一方の端部が開口され且つ他方の端部に目封止部（封止部）を有する所定のセルと、上記一方の端部に目封止部（封止部）を有し且つ上記他方の端部が開口された残余のセルとが交互に配設され、各端面が目封止（封止）されたセルと目封止（封止）されていないセルにより市松模様が形成されたもの等を挙げることができる。セルの開口部に目封止を形成する目封止部の材質としては、特に限定されないが、アルミナ、コーディエライト、ＳｉＣ、アルミニウムチタネート、ムライト、ゼオライト、ＡｌＮ、Ｓｉ_２Ｎ_４が好ましく、これらの中でも、耐熱及び耐熱衝撃性に優れる点で、コーディエライト、ＳｉＣ、アルミニウムチタネート、ムライト、が好ましい。

目封止部の、ハニカム構造体の端面からセル内に入り込む深さは、特に限定されないが、圧力損失を低減し、触媒を担持したときの触媒有効面積を大きくし、強度を高くするという観点から１〜２０ｍｍが好ましい。

また、ディーゼル排ガス浄化用のフィルターとして用いられることが好ましい。前述のハニカム構造体またはハニカムフィルターをキャニングし、センサーを取り付けたコンバーターに好適に用いることができる。

以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。また、実施例における各種の評価、測定は、下記方法により実施した。

（実施例１）
図１１Ａに示されるように、壁厚１２ｍｉｌ、３００セル／ｉｎ^２、外径５．６６ｉｎ×６ｉｎ（長さ）、気孔率５２％、平均細孔径１５μｍのコージェライトＤＰＦであって、ガス入口側の目封じ部と出口側端面に市松模様状に設置し、その出口側目封じの端面中央に５．３ｍｍＤｉａ．深さ２０ｍｍの穴を設け、出口端面から１０ｍｍ部を目封じ材によって補強し、その補強部に内径３．３ｍｍのセンサー穴を設けた。センサー穴の深さは２０ｍｍとした。

（実施例２）
図１１Ｂに示されるように、壁厚１２ｍｉｌ、３００セル／ｉｎ^２、外径５．６６ｉｎ×６ｉｎ（長さ）、気孔率５２％、平均細孔径１５μｍのコージェライトＤＰＦであって、ガス入口側の目封じ部と出口側端面に市松模様状に設置し、その出口側目封じの端面中央に５．５ｍｍＤｉａ．深さ２０ｍｍの穴を設け、出口端面から１０ｍｍ部を目封じ材によって補強し、その補強部に外径５．３ｍｍ、内径３．３ｍｍ、長さ１２ｍｍのアルミナ製スリーブを挿入し、センサー穴を設けた。センサー穴の深さは２０ｍｍとし、スリーブの奥に８ｍｍ深さの空隙部を設けた。

（実施例３）
図１１Ｃに示されるように、壁厚１２ｍｉｌ、３００セル／ｉｎ^２、外径５．６６ｉｎ×６ｉｎ（長さ）、気孔率５２％、平均細孔径１５μｍのコージェライトＤＰＦであって、ガス入口側の目封じ部と出口側端面に市松模様状に設置し、その出口側目封じの端面中央に内径５．５ｍｍ、深さ２０ｍｍの穴を設け、出口端面から１０ｍｍ部を外周コート材によって補強し、その補強部に外径５．３ｍｍ、内径３．３ｍｍ、長さ１２ｍｍのコージェライト製スリーブを挿入し、乾燥により固定させ、センサー穴を設けた。センサー穴の深さは２０ｍｍとし、スリーブの奥に８ｍｍ深さの空隙部を設けた。

（実施例４）
図１１Ｄに示されるように、壁厚１２ｍｉｌ、３００セル／ｉｎ^２、外径５．６６ｉｎ×６ｉｎ（長さ）、気孔率５２％、平均細孔径１５μｍのコージェライトＤＰＦであって、ガス入口側の目封じ部と出口側端面に市松模様状に設置し、その出口側目封じの端面中央から、外側に３５ｍｍ偏芯させた位置に内径３．８ｍｍ、深さ２０ｍｍの穴を設け、出口端面から１０ｍｍ部を目封じ材によって補強し、その補強部に外径３．７ｍｍ、内径１．７ｍｍ、長さ１２ｍｍのコージェライト製スリーブを挿入し、焼結により固定させ、センサー穴を設けた。センサー穴の深さは２０ｍｍとし、スリーブの奥に８ｍｍ深さの空隙部を設けた。センサー穴のセルは９セル分あり、その入口側の開口セルを全て追加目封じした。

（比較例１）
図１２Ａに示されるように、壁厚１２ｍｉｌ、３００セル／ｉｎ^２、外径５．６６ｉｎ×６ｉｎ（長さ）、気孔率５２％、平均細孔径１５μｍのコージェライトＤＰＦであって、ガス入口側の目封じ部を入口端面から４０ｍｍ後方にずらした箇所と出口側端面に市松模様状に設置し、その入口側目封じの前方部の側面に内径４ｍｍ、深さ５０ｍｍのセンサー穴を設けた。

（比較例２）
図１２Ｂに示されるように、壁厚１２ｍｉｌ、３００セル／ｉｎ^２、外径５．６６ｉｎ×６ｉｎ（長さ）、気孔率５２％、平均細孔径１５μｍのコージェライトＤＰＦであって、ガス入口側と出口側端面に市松模様状になるよう交互に目封じし、その出口側端面から２５ｍｍ入口側の側面から中央に向け内径８ｍｍ、深さ７０ｍｍのセンサー穴を設けた。

（比較例３）
図１２Ｃに示されるように、壁厚１２ｍｉｌ、３００セル／ｉｎ^２、外径５．６６ｉｎ×６ｉｎ（長さ）、気孔率５２％、平均細孔径２５μｍのコージェライトＤＰＦであって、ガス入口側と出口側端面に市松模様状になるよう交互に目封じし、その出口側目封じの端面中央に内径３．３ｍｍ、深さ２０ｍｍのセンサー穴を設けた。

（実験１）
常温で圧損測定を行なった。具体的には、実施例１と比較例１のセンサー付ハニカム構造体に、９Ｎｍ^３／ｍｉｎのエアーを流し、その差圧を測定した。測定評価の基準は以下の通りであり、このようにして得られたセンサー穴なしとの圧損比の結果を表１に示す。○：±３％以内、×：±５％以上。

（実験２）
ＤＰＦに触媒を担持し、スス再生試験を行ない、設置された温度センサーの追従性を確認した。再生条件は、スス堆積量５ｇ／Ｌ、再生ガス温度６３０℃、途中エンジンはアイドルに落としている。なお、確認評価の基準は以下の通りであり、この結果を表１に示す。
○：再生温度ピーク検出可、×：再生温度ピーク未検出。

（実験３）
常温で振動試験を行った。具体的には、実施例１及び比較例１のセンサー付きハニカム構造体に、１００Ｈｚ×１００Ｈｒ×３０Ｇの振動を常温で与えて破損の有無を調べた。測定評価の基準は以下の通りであり、その結果を表１に示す。
◎：良好、○：僅かなずれ、△：磨耗有り、×：欠け破損有り。

（実験４）
次に、スス漏れが生じないかを実験した。具体的には、エンジン（２Ｌ、前段ＤＯＣあり）であって、欧州規制モード（ＥＵＤＣ×３回後ＮＥＤＣモードで測定）である実施例２、比較例２のＤＰＦを、図１０のように床下に設置し、スス体積量１０ｇ／Ｌになるまでススを体積させて、実験を行った。なお、図１０に示されるように、ＤＰＦはマット２３を介しながらメタルケース内にキャニングされており、センサーである熱電対２５が取り付けられている。この熱電対の先端が、測定点に位置するようにセッティングして、ＤＰＦ内の温度を測定した。測定評価の基準は以下の通りであり、このようにして得られた結果を表１に示す。
◎：＜１×１０^１１個／ｋｍ、○：≦６×１０^１１個／ｋｍ、△：＞６×１０^１１個／ｋｍ、×：＞６×１０^１２個／ｋｍ。

（考察１）
実験１の結果、実施例１〜４のＤＰＦでは、センサー穴がなしに比べ圧損の上昇は見られず、良好な状態であった。これに対し、比較例１〜３では、センサー穴なしに比べ、５％もの圧損上昇が見られた。

実験２の結果、実施例１〜４のＤＰＦでは、再生温度ピークを測定でき温度センサーの追従性を確認できるといった良好な結果を得ることができた。たとえば、実施例３のＤＰＦでは、図１３に示されるように、再生温度ピーク及び温度センサーの追従性を示した。また、比較例２及び３についても温度センサーの追従性を確認できた。しかし、比較例１においては、再生温度ピークを検出することができなかった。これは、入口目封じよりも前にセンサー穴があるので、センサーよりも前にはススがほとんど堆積せず、再生時に熱が発生しない上、ススが燃焼した際に発生する熱はガスの流れにより、後方へ逃げるため、前方に設置されたセンサーでは検出できないことに起因するものであると思われる。なお、比較例１のＤＰＦでは、図１３に示されるような温度センサーの追従性を示した。

実験３の結果、実施例１〜４のＤＰＦでは良好な結果が得られた。具体的には、実施例３及び４では、破損もなく、良好な状態であった。また、実施例１及び２では、僅かなずれがあり、さらに、実施例２については、僅かにスリーブずれも見られたが、ＤＰＦとしての使用には全く問題ないものであった。これに対して、比較例１及び２では、磨耗の跡が見られ、具体的には、白粉が発生していた。さらに、比較例３では、破損が見つかった。具体的には、リブ（隔壁）と熱電対がぶつかり、リブの欠けが発生し、白粉（磨耗粉）が観察された。この結果から、比較例１〜３のＤＰＦでは、ＤＰＦとしての使用には耐え得るものではないことが実証された。

実験４の結果、実施例１〜４のＤＰＦではスス漏れがなく、ＰＭ個数レベルも良好な結果が得られた。具体的には、実施例１では５×１０^１１個／ｋｍ以下、実施例２では４×１０^１１個／ｋｍ以下、実施例３では２×１０^１１個／ｋｍ以下にそれぞれ留まり、良好な結果が得られた。とりわけ、実施例４では４×１０^１０個／ｋｍ以下と最も良好結果を得ることができた。これに対して、比較例１では、スス漏れがあり、ＤＰＦ出口面に部分的な黒いススの付着が見られた。ＰＭ個数レベルでも６×１０^１１個／ｋｍを超えてしまい、ＤＰＦとしての使用に耐えられるものではなかった。また、比較例２及び３では、激しいスス漏れがあり、ＤＰＦ出口面に黒いススの付着がはっきりと見られた。さらに、ＰＭ個数レベルでも、比較例２及び３では６×１０^１２個／ｋｍを超えてしまい、ＤＰＦとしての使用は困難であることが実証された。

（実験５）
さらに、ＤＰＦフィルターの繰り返し再生に伴うＡｓｈ閉塞量について実験を行った。具体的には、前述の実施例１と同じＤＰＦを予め用意し、そのセンサー穴に熱電対を挿入して下記のＤＰＦ再生に伴うＡｓｈ閉塞量の測定実験を行った（以下、適宜「実施例５のＤＰＦ」という）。熱電対による閉塞状態の測定箇所は、図１７Ｄに示されるように、ＤＰＦの排ガス入口側端面から排ガス流出側端面にかけて、Ｔ５（排ガス流出側端面から１７０ｍｍの箇所）、Ｔ６（排ガス流出側端面から１２０ｍｍの箇所）、Ｔ７（排ガス流出側端面から７０ｍｍの箇所）、Ｔ８（排ガス流出側端面から２０ｍｍの箇所）で測定した。さらに、壁厚１２ｍｉｌ、セル密度３００セル／ｉｎ^２、外径５．６６”×６”Ｌ、気孔率５２％、平均細孔径１５μｍのＳｉＣＤＰＦであって、ガス入口側端面と出口側端面に市松模様状に設置し、その１セル内にφ０．５ｍｍの熱電対を挿入して、前述の実施例１と同様に下記の測定実験を行った（以下、適宜「比較例４のＤＰＦ」という）。

２．０Ｌのディーゼルエンジンに実施例５、比較例４のＤＰＦを夫々搭載し、３０００ｒｐｍ×５０Ｎｍ定常状態でスートを堆積させた後、ポストインジェクションにより、１７００ｒｐｍ×９５ＮｍでＤＰＦ入口ガス温度を６２０℃に制御し、夫々のＤＰＦの圧損低下を検知した段階で、アイドリングでポストオフし、再生サイクルを２００サイクル繰り返し行った。このようにして得られた結果を、図１６のグラフに示す。

（考察２）
図１６に示されるように、実施例５のＤＰＦでは、所定の再生サイクルを経た後に、ハニカム端面側に近い箇所から順に、センサーによって検知する温度が上昇しない状態がわかり、Ａｓｈによりセルが閉塞した状態を検知できた。具体的には、図１６に示されるように、再生４０サイクル後に、Ｔ８ではセンサーによって検知する温度が上昇していないことから（図１６の＊２参照）、Ａｓｈによって閉塞したことがわかり、Ｔ７ではセンサーによって検知する温度が上昇していないことから、Ａｓｈによる閉塞が確認できた（図１６の＊３参照）。特に、Ｔ７ではＡｓｈによる閉塞により、再生時の温度が９００℃以上まで上昇しなくなっていることが確認できる。他方、比較例４では、２０サイクルで破損した。このことから、比較例４のように、直接セル内にセンサーをセットすると、センサーが使用中にダメージを受け、断線してしまった。また、ハニカム隔壁が薄くセルが小さすぎて、セルを傷つけずにセンサーを挿入できず、ＤＰＦにダメージを与えてしまった。このように、実用性が乏しいことが裏づけられた。

なお、前述の実験を更に裏づけする図１７Ａ〜１７Ｄに示される写真を示す。図１７Ｄは、実施例１のＤＰＦにＡｓｈが堆積しセルが閉塞する状態を示すものであって、再生試験を２００サイクル繰り返し行った後の、ＤＰＦの長さ方向の断面を示したものである。この図１７Ｄからも明らかなように、ハニカムの排ガス流出側端面から、ハニカムの中流流域にかけてＡｓｈが堆積し、セル内を閉塞していることがわかる。同様に、図１７Ａは、ハニカムの排ガス流出側端面から１５０ｍｍの領域であって、ＤＰＦの長さ方向に直行する断面を示したものであり、図１７Ｂは、ハニカムの排ガス流出側端面から１２０ｍｍの領域であって、ＤＰＦの長さ方向に直行する断面を示したものであり、図１７Ｃは、ハニカムの排ガス流出側端面から１００ｍｍの領域であって、ＤＰＦの長さ方向に直行する断面を示したものである。このように、ハニカムの排ガス流出側端面から中流域（ハニカムの排ガス流入側端面）に向けてＡｓｈによるセルの閉塞が確認でき、前述の図１６に示されるグラフを裏づけするものである。すなわち、ハニカムの排ガス流出側端面から１１０ｍｍ以下の領域では、全セルがＡｓｈによって閉塞されフィルターとして機能していないことが確認でき、ハニカムの排ガス流出側端面から１１０ｍｍ〜１５０ｍｍ以下の領域では外周部がＡｓｈによって閉塞していることが確認でき、ハニカムの排ガス流出側端面から１１０ｍｍ〜１５０ｍｍ以下の領域ではＡｓｈの堆積はほとんどないことが確認でき、前述の図１６に示されるグラフが示すセンサー検知結果と一致している。したがって、本実施形態によれば、ハニカムにダメージを与えることなく容易にセル内の閉塞量検知ができることが証明された。なお、図１７Ａ〜１７Ｄでは、写真上、センサー差込み穴が不鮮明であったため、差込み穴を上から明記した。

本発明のセンサー挿入穴付ハニカム構造体は、排ガス用触媒付フィルター、ディーゼルエンジン、自動車、トラック、バス用エンジン、燃焼装置排ガス処理向けに好適に用いることができる。

１：ハニカム構造体、３：隔壁、３ｂ：隔壁、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈ：セル、５ｘ：四角形セル、５ｙ：八角形セル、７：端面、９：差込穴、１１：センサー、１３：スリーブ、１５：スリーブ差込穴、１６：破損防止手段、１７：強化材、１９：目封じ、２１，２１ａ，２１ｂ：追加目封じ、２３：マット、２５：熱電対、２７：外周コート材、２８：表層（コート層）、２９：隔壁基材、３３ａ，３３ｂ：板バネ、３７：補強部、３７ａ：補強部穴、Ｐ：測定点、Ｇ：排ガス。

Claims (16)

1. 多孔質の隔壁によって仕切られると共に、流体の流路となる複数のセルから形成されるハニカム構造体であって、
   前記ハニカム構造体の端面にはセンサーを差込できる差込穴が形成されてなり、
   前記差込穴の内周または近傍には破損防止手段が設けられているハニカム構造体。
2. 前記差込穴が、前記ハニカム構造体の長さ方向に形成されている請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 前記差込穴が、複数のセルに亘る領域に形成されている請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
4. 前記差込穴が、流体の出口側に相当する端面側に形成される請求項１〜３のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
5. 前記破損防止手段として、さらに、壁強化材が塗布又は注入されている請求項４に記載のハニカム構造体。
6. 前記破損防止手段として、さらに、外周コート材又は目封じ材と同材質が注入されている請求項５に記載のハニカム構造体。
7. 前記破損防止手段として、スリーブが設けられている請求項１〜６のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
8. 前記破損防止手段が設けられた差込穴であって、更に測定部の空隙または低熱容量部を有する請求項５〜７のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
9. 材質がセラミックスであり、その平均細孔径が１〜２０μｍである請求項１〜８のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
10. 前記隔壁が、多孔質の隔壁基材と、その隔壁基材における前記流体の流入側のみ又は流入側と流出側に設けられた少なくとも１層以上の表層と、を有する複層構造として構成されている請求項１〜９のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
11. 一方の端部が目封じされた前記所定のセルの長手方向に対し垂直な断面の面積の合計をＡ（ｍｍ^２）、他方の端部が目封止された前記残余のセルの長手方向に対し垂直な断面の面積の合計をＢ（ｍｍ^２）とした場合に、Ａ＜Ｂ、の関係である請求項１〜１０のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
12. 一方の端部が目封止された前記所定のセルの長手方向に対し垂直な断面形状と、他方の端部が目封止された前記残余のセルの長手方向に対し垂直な断面形状とが異なるように形成されている請求項１〜１１のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
13. 前記センサーが前記セルの閉塞状態を検知可能である請求項１〜１２のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載のハニカム構造体の前記差込穴が形成されている端面と反対側の端面であって、前記差込穴の外周に近傍するセルと同一路にあるセルの入口又は出口には、追加目封じがされているハニカムフィルター。
15. 請求項１４に記載のハニカムフィルターをキャニングし、センサーを取り付けたコンバーター。
16. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載のハニカム構造体を使用して、前記ハニカム構造体における前記セルの閉塞量を検知する閉塞量検知方法。