JP2010221185A - ハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタ面積を増加させながら圧力損失の低減兼ね揃えることができるハニカムフィルタ、及びハニカムフィルタの製造方法である。とりわけ、フィルタ面積を増加させながら圧力損失の低減、及び再生時間の短縮化による再生効率の向上を実現し、ハニカム構造体全体の構造上の強度を維持でき、また容易に成形可能であり、更に、歩留まりを向上できる。
【解決手段】隔壁４によって区画形成された排ガ0スの流路となる多数のセル３（３ａ，３ｂ）を備えるとともに、セル３の断面面積の大小を有するハニカム構造体からなり、多数のセル３の開口端部１１には互い違いに目封じされてなる目封止部１０が形成されるとともに、セル３の向かい合う１対の面４ｂ，４ｂ又は一対の領域のみが流路方向において波状に同じ波長で形成されている波型セル３を備えるハニカムフィルタ１。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気ガス中の粒子状物質を捕集するハニカムフィルタ及び前記ハニカムフィルタの製造方法に関する。

従来より、ハニカム構造体は、自動車排ガスをはじめとした各種内燃機関から排出される排気ガスの浄化触媒用担体や脱臭用触媒担体として、広く用いられている。このようなハニカム構造体においては、例えば、自動車排ガス浄化触媒用として用いる場合には、圧損を低減するために、セル通路を隔てる隔壁を平面状に形成する場合が一般的であった。

しかしながら、環境問題を背景として排ガス規制が強化されるに伴い、自動車排ガス浄化触媒については、圧損性能よりも浄化性能が重要視されるようになってきている。そのためハイドロカーボン類（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質排出量を低減するエンジンの開発や現在主流となっている三元触媒の改良が進み、これら両方の効果で有害物質の排出量は低減する傾向にある。

こうして、エンジン運転時の全体的な排出量が低減されるようになってきた一方で、エンジンの始動直後に排出される有害物質の量がクローズアップされてきている。例えば、米国の規制走行サイクルであるＦＴＰ−７５サイクルにおいては、エンジン始動直後の１４０秒間のＣｏｌｄ−ｔｒａｎｓｉｅｎｔモード、及び全走行サイクルで排出される総排出量の６０〜８０％が排出されている。この原因の１つは、特にエンジン始動直後では排気ガス温度が低いために触媒が十分に活性化せず、その結果、有害物質が浄化されずに触媒を通過してしまうことにある。また、エンジン始動直後は、燃料の燃焼状態も安定しておらず、三元触媒の浄化性能を左右する重要なファクターである排気ガスのＡ／Ｆ（空燃比）即ち、排気ガス中の酸素量の割合が変動していることも一因となっている。このため、エンジン始動直後の触媒の温度を早く上昇させるために、触媒の位置をできる限りエンジンに近づけて排気ガス温度の高い場所に触媒を置いたり、触媒のハニカム担体自体の熱容量を下げるために、セル隔壁を薄くしたり、早く排ガスの熱を吸収し、かつ、触媒と排ガスの接触面積を増やすために担体のセル密度を増やしたりする工夫が行われている。

ところが、従来の通常のハニカム構造体においては、圧損の低減を目的として、セル通路が直管状となるように隔壁が平面状に形成されているものが殆どである。このため、隔壁と排気ガスとの接触面積を増大させるために、隔壁厚さを薄くしてセル数を増大させる工夫がなされているが、接触面積の増大には制約があり、また、排ガスの有害成分によっては十分な浄化効果がみられないといったこと等、浄化性能の向上に限界があった。更に、浄化性能を向上させるために担持する触媒量を増やした場合には、高価な触媒成分である白金類を多量に使うこととなって、コストの増大を招くのみならず、触媒層が厚くなることから、実際に排ガスと十分接触できる触媒の割合が減少する等、期待通りの浄化性能向上が得られない。また、触媒の初期性能は高いものとなるが、貴金属がより一層密集することになり、経時的に触媒どうしの凝集が起こり易くなる等して、使用寿命が短くなる問題があった。

そこで、このような問題に対して、セル通路方向及びセル通路方向に垂直な断面方向の両方向に波状に形成することにより、フィルタ面積を増加させて浄化効率を向上させんとするものや、断面積の大きさの違うセルを交互に配列させ、入口側を断面積の大きいセルとすることで、ススやエンジンオイルの未燃物質などの堆積量を多くし再生のサイクルを長くせんとする、ハニカム構造体が開発されている。しかし、これらのハニカム構造体をハニカムフィルタとして使用する場合には、以下のような新たな問題が生じてしまい、十分な対応となっていない。

たとえば、前者のような、セル通路方向及びセル通路方向を共に垂直な断面方向の両方向に波状からなるハニカムでは、そのセル形状に起因して、ハニカム構造体全体の構造上の強度、とりわけＡ軸圧縮強度が大きく低下することや、波型構造の組み合わせによる成形加工性の複雑さと、それに起因する歩留まりの低下を招きかねない。後者では、フィルタ面積が小さくなるため、圧力損失が増大し、クラックが生じやすくなり、浄化効率や再生効率が低減しやすくなってしまう。したがって、フィルタ面積を増加させながら圧力損失の低減を兼ね揃えておらず、不十分なものといわざるを得ない。

また、近年では、セル流路方向の壁面とセル断面方向のセルを波状にし、表面積を増大させているハニカム構造体も見られるが、このような波型構造では、ハニカム構造体全体の構造上の強度、とりわけＡ軸圧縮強度が大きく低減しやすいとともに、成形加工性の複雑さによる歩留まりの低減が生じやすく、やはり不十分であるといわざるを得ず、更なる改良が求められる。

このような課題に対して、以下の特許文献１〜３がある。

特許文献１では、排ガスの浄化性能や触媒性の向上、キャニングに対する機械的強度の向上、更に耐熱衝撃性の向上を目的に、通路方向に互いに平行である複数のセル通路を有するハニカム構造体であって、セル通路を隔てる隔壁同士の交差部は、セル通路に垂直な断面において所定ピッチを保ちつつ規則的な位置に形成され、かつ交差部を除いた壁面部は、セル通路方向及びセル通路方向に垂直な断面方向の両方向に波状に形成されるハニカム構造体が開示され、排ガスとの接触面積を増やすために、セル流路方向の壁面とセル断面方向のセルを波状にし、表面積を増大させている。

特許文献２、３では、断面積の大きさの違うセルを交互に配列させ、入口側を断面積の大きいセルとすることで、ススやエンジンオイルの未燃物質などの堆積量を多くすることができ、再生を行うサイクルを長くせんとするものである。

特開２００１−５２０２７３号公報 特開２００５−２７０９６９号公報 特開２００４−５７１９４２号公報

しかし、特許文献１のような波型構造では、表面積を増大させる点では一定の評価を得ることができるが、セル通路方向及びセル通路方向に垂直な断面方向の両方向に波状に形成されるために、ハニカム構造体全体の構造上の強度、とりわけＡ軸圧縮強度が大きく低下することや、成形加工性の複雑さによる歩留まりの低下が懸念される。さらに、同文献で示される波状の最適範囲が不明確であり、フィルタ面積を増大させながら、圧力損失の低減を兼ね揃えることができず、不十分であるといわざるを得ない。

また、特許文献２，３のような断面積の大きさの違うセルを交互に配列させるものは、入口側を断面積の大きいセルとすることで、ススやエンジンオイルの未燃物質などの堆積量を多くし、堆積量の増加に伴う圧力損失の上昇を抑え、再生を行うサイクルを長くできるが、フィルタ面積が増大している訳ではなく、圧力損失の値が低下はしているわけではない。

本発明は、このような課題を解決すべく、研究が重ねられてなされたものであり、隔壁によって区画形成された排ガスの通路となる多数のセルを備えるとともに、前記セルの断面面積の大小を有するハニカム構造体からなり、前記多数のセルの開口端部には互い違いに目封じされてなる目封止部が形成されるとともに、前記セルの向かい合う１対の面又は一対の領域のみが前記セル通路方向において波状に同じ波長で形成されている波型セルを備えるハニカムフィルタとして構成されることによって、フィルタ面積を増加させながら圧力損失の低減兼ね揃えることができるハニカムフィルタ、及びハニカムフィルタの製造方法を提供する。とりわけ、フィルタ面積を増加させながら圧力損失の低減、及び再生時間の短縮化による再生効率の向上を実現し、ハニカム構造体全体の構造上の強度を維持でき、また容易に成形可能であり、更に、歩留まりを向上できる。

［１］ 隔壁によって区画形成された排ガスの通路となる多数のセルを備えるとともに、前記セルの断面面積の大小を有するハニカム構造体からなり、前記多数のセルの開口端部には互い違いに目封じされてなる目封止部が形成されるとともに、前記セルの向かい合う１対の面又は一対の領域のみが前記セル通路方向において波状に同じ波長で形成されている波型セルを備えるハニカムフィルタ。

［２］ 前記波型セルは、前記セル通路方向に波状に同じ振幅で形成されている［１］に記載のハニカムフィルタ。

［３］ 前記セルの全てが前記セル通路方向において波状に同じ周期で形成されている［１］又は［２］に記載のハニカムフィルタ。

［４］ 前記波型セルの振幅が隔壁厚さに対して１５０〜３５０％である［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［５］ 前記波型セルの波長が隔壁厚さに対して５〜９．５倍の長さに形成されている［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［６］ 前記波型セルの上流側開口断面積が、出口側開口断面積よりも大きく形成される［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［７］ 前記波型セルが、四角形セルと八角形セルとの交互の組み合わせからなる［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［８］ 前記ハニカム構造体の外周部が、前記波型セルの波状に応じて凹凸状に形成されている［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［９］ 前記ハニカム構造体の外周部が、前記波型セルの波状に応じて、肉厚或いは肉薄状に形成されるとともに、面状に形成されている［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカムフィルタ。

［１０］ ［１］〜［９］のいずかに記載のハニカムフィルタを製造する方法であって、セラミック原料を含有する成形原料を押し出し成形する際に、押出しスピードを調節して、前記セルの向かい合う１対の面のみが流路方向において波状に同じ波長の波型セル形成するハニカムフィルタの製造方法。

本発明に係るハニカムフィルタは、これをＤＰＦとして適用することによって、以下の効果を奏する。

本発明に係るハニカムフィルタによれば、隔壁によって区画形成された排ガスの通路となる多数のセルを備えるとともに、前記セルの断面面積の大小を有するハニカム構造体からなり、前記多数のセルの開口端部には互い違いに目封じされてなる目封止部が形成されるとともに、前記セルの向かい合う１対の面のみが前記セル通路方向において波状に同じ波長で形成されている波型セルを備えるハニカムフィルタとして構成されることによって、フィルタ面積を増加させながら圧力損失の低減兼ね揃えることができるハニカムフィルタ、及びハニカムフィルタの製造方法を提供できるといった優れた効果を奏することができる。とりわけ、フィルタ面積を増加させながら圧力損失の低減、及び再生時間の短縮化による再生効率の向上を実現し、ハニカム構造体全体の構造上の強度を維持でき、また容易に成形可能であり、更に、歩留まりを向上できる。

本発明に係るハニカムフィルタの一の実施形態であって、一部省略した斜視図であって、模式的に示した図である。 図１のハニカムフィルタの端面を一部拡大して示した平面図であって、模式的に示した図である。 図１のハニカムフィルタの長さ方向を断面した断面図であって、模式的に示した図である。 図３の断面図を一部拡大して模式的に示した図であって、波型セルの一例を示した図である。 図２の大セルを一部拡大して、図２の紙面左右方向を上下方向に回転させ模式的に示した斜視図である。 図２の小セルを一部拡大して、図２の紙面左右方向を上下方向に回転させ模式的に示した斜視図である。 本発明に係るハニカムフィルタの別の実施形態であって、ハニカムフィルタの長さ方向を断面した断面図であって、外周部にコート材を塗布していないハニカムフィルタを模式的に示した図である。 本発明に係るハニカムフィルタの別の実施形態であって、ハニカムフィルタの長さ方向を断面した断面図であって、外周部にコート材を塗布して凹凸状に形成したハニカムフィルタを模式的に示した図である。 本発明の基材であるハニカム構造体の押出成形に用いる口金の概略の構成と構造を示す模式図であって、断面図である。 本発明のハニカムフィルタの別の実施形態の端面を一部拡大して示した平面図であって、模式的に示した図である。

以下、本発明のハニカムフィルタ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ハニカム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］本発明のハニカムフィルタ：
本発明のハニカムフィルタは、図１〜４に示されるように、隔壁４によって区画形成された排ガスの通路となる多数のセル３（３ａ，３ｂ）を備えるとともに、前記セルの断面面積の大小を有するハニカム構造体からなり、多数のセル３の開口端部１１には互い違いに目封じされてなる目封止部１０が形成されるとともに、セル３の向かい合う１対の面４ｂ，４ｂ又は一対の領域（４ｂと４ｃの領域）のみが前記セル通路方向において波状に同じ波長で形成されている波型セル３を備えるハニカムフィルタ１として構成される。

［１−１］波型セル：
本実施形態のハニカムフィルタに形成される波型セルは、隔壁によって区画形成された排ガスの通路（流路）となるもので、セルの断面面積が大小を有するものとして構成されていることが望ましい。また、本実施形態のハニカムフィルタでは、セルの向かい合う１対の面又は一対の領域のみが通路方向（流路方向）において波状に同じ波長で形成されていることが望ましい。このようにセルの断面面積が大小を有しながら、セルの向かい合う１対の面のみが流路方向において波状に同じ波長で形成されることにより、セル通路方向が波形となるため、従来に見られるようなセル通路方向が、ハニカムフィルタの軸方向に直線状に形成されるものよりも、浄化処理可能なフィルタ面積を増大させることができる。

ここで、一般的なハニカムフィルタでは、（１）セルの断面面積が同一断面積を有するものとして構成されているもの、或いは、（２）流路方向において直線状に形成されているものが見られるが、このような構成では、フィルタ面積を増加させることができず、浄化効率や再生効率を向上させることが難しい。とりわけ、（１）のハニカムフィルタでは、その内部を通過する排ガスの通過速度は、ハニカムフィルタの上流側端面近傍の領域（排ガスの流入側のセル）の方が下流側端面近傍の領域と比較して遅くなる傾向が見られるが、このことは、上流側のセルでの排ガス（とりわけ排ガスに含まれるスス等）と隔壁との接触面積が小さくなるだけでなく、フィルタ全体としての面積が十分でなく、浄化効率を十分とは言い難いものであった。

そこで、このような問題に対して、前述の先行文献に見られる従来のハニカムフィルタでは、（３）ハニカムフィルタの開口部における断面形状、すなわち、セル断面の隔壁を波型に形成するとともに、流路方向においても波型に形成された波型セルを備えるものや、（４）セル断面の隔壁が直線状に形成されながら隣接するセルの断面積に大小をつけて、フィルタ面積を増加させるものが見られる。しかし、前述の（３）に見られる従来のハニカムフィルタでは、開口部におけるセル断面の隔壁を波型に形成するとともに、流路方向においても波型に形成されているため、Ａ軸圧縮強度が低下する問題に加えて、パーミアビリティが増大することにより圧力損失も増大するといった問題が生じている。また、セル断面の隔壁全てに波型を形成し、流路方向にも波型を形成することは成形加工を複雑にし、歩留まりの低下を招く。とりわけ、（３）のハニカムフィルタの備える波型セルでは、上流側端面近傍の領域においてもハニカムフィルタ内部を通過する排ガスの通過速度を制御して隔壁内へスス等を透過させやすく、フィルタ面積を増加させるものではあるが、排ガスと不規則に波状に形成される波型セルとの接触時の応力等が過大となり圧力損失の低減化が実現できない。また、このような従来の波型セルでは、前述のように、開口端部、すなわちセル断面の形状においても波型形状に形成されているため、排ガスの流入側端面の入口及び入口近傍に過度な応力が生じやすく、Ａ軸圧縮強度が大きく低下する。

他方、本実施形態のハニカムフィルタでは、前述のような構成により、排ガスに流入流出側である端面側のセル断面形状は、波形状せずに断面面積を大小にしてセルの長さ方向にのみ波形を形成するため、排ガスの流入速度を適度に制御でき、上流側から下流側にかけて排ガスの隔壁透過を適度に高めることができる。そのため、フィルタ面積を大きく形成することができ、浄化効率を向上させることができる。また、排ガスの流入側のおけるセル断面の形状が波形でないため、セルの長さ方向に波形を形成しても、Ａ軸圧縮強度が大きく低下せずに、圧力損失も低減できる。

さらに、本実施形態のハニカムフィルタでは、排ガスの流入速度を適度に制御でき、向かい合う１対の壁面又は一対の領域で流路方向に波打つ構造により、ガス流の流れを乱すことができ、ガスとススの接触を多くして燃焼速度を上昇させ、再生時間を短くすることが可能になり、燃費の向上や、連続再生における再生インターバルが長くなるといったメリットがある。

とりわけ、本実施形態のハニカムフィルタでは、セルの向かい合う１対の面又は一対の領域のみが波状に形成され、セルの長さ方向に直交する断面は、波型セルとして波状に形成されていないため、成形が容易になることに起因して歩留まりを向上できることに加え、ススが堆積した状態でＤＰＦとして、本実施形態のハニカムフィルタを使用しても、浄化効率を向上させながら圧力損失（スス堆積圧損）を低減化させることができる。たとえば、全長が１９０．５ｍｍまでの寸法からなるＤＰＦ担体として使用する場合には、圧力損失が壁通過の圧力損失が支配的となるため、この波型セルがより効果を発揮しやすいものとなる。

ただし、それ以上の長尺品としてハニカムフィルタがＤＰＦとして使用される場合には（成形される場合には）、ハニカムフィルタに生じ得る圧力損失には、排ガスがセル通路を通過する際の圧力損失も含まれる結果、本実施形態のハニカムフィルタが備える波型セルによっても、ハニカムフィルタ全体の圧力損失を減少させづらくなる。

ここで、「Ａ軸圧縮強度」とは、ＪＡＳＯ Ｍ５０５−８７（自動車排気ガス浄化触媒用セラミックモノリス担体の試験方法）にも規定されているように、ハニカム構造体の流路に対し平行な方向における圧縮強度を意味する。このＡ軸圧縮強度の測定方法は、ＪＡＳＯ Ｍ ５０５−８７に準拠し、たとえば、セル壁厚１２ｍｉｌ、セルピッチ２００ｃｐｓｉのハニカム構造体であれば、Ａ軸方向の長さが２５．４ｍｍ、これと直角方向の直径が２５．４ｍｍの円柱形の試験片をハニカム構造体からくりぬき、オートグラフを用いてＡ軸方向への圧縮試験により測定して、その圧縮強度を求めることができる。なお、この「Ａ軸圧縮強度」は、具体的には、図１に示される「Ａ軸方向」の圧縮強度である。

また、「セルの向かい合う１対の面又は一対の領域のみが流路方向において波状に形成されている」とは、セルを形成する隔壁のうち向かい合う１対の面のみにおいて、それぞれの流路方向に隔壁が波状に形成されていること、又は、セルを形成する隔壁のうち向かい合う１対の面と、１対の面に近傍の面を含む領域のみにおいて、それぞれの流路方向に隔壁が波状に形成されていることを意味している。たとえば、図２のような四角形セル３ｂであれば、図２、図５Ｂに示されるように、四角形セル３ｂを形成する４つの面のうちの、対向する隔壁面４ｂ，４ｂだけが波状に形成されている又は、四角形セル３ｂを形成する４つの面のうちの、対向する隔壁面４ｂ，４ｂと、その隔壁面４ｂ，４ｂとの近傍の面４ｃ，４ｃだけが波状に形成されていることを意味し、その隔壁面４ｂ，４ｂが波状に形成されている場合には、他の隔壁面４ａ，４ａは波状に形成されないことを意味する。また、図２のような八角形セルであれば、図２、図５Ａに示されるように、八角形セルを形成する８つの面のうちの、対向する隔壁面４ｂ，４ｂだけ、又は、八角形セルを形成する８つの面のうちの、対向する隔壁面４ｂ，４ｂと、その隔壁面４ｂ，４ｂとの近傍の面４ｃ，４ｃだけが波状に形成されていることを意味し、その隔壁面４ｂ，４ｂが波状に形成されている場合には、他の隔壁面４ａ，４ａは波状に形成されないことを意味する。換言すれば、対向する１対の面以外の、セルを形成する隔壁面では、波状に形成されていないことを意味する。

ただし、この一対の隔壁面は、図２のような四角形セルの左右方向、及び八角形セルの左右方向に限定されるものではなく、四角形セルの上下方向、八角形セルの上下方向に形成されてもよい。加えて、本実施形態では、「セルの断面面積の大小を有する」ものであるから、大小のセルに形成される波型セルが、大小のセルの夫々の通路方向において波状に同じ波長で形成されていることが望ましい。ハニカムフィルタ全体として、圧力損失の低減できるとともに、Ａ軸圧縮強度を低減しづらくするためである。

また、「波状」とは、波のピークからボトムにかけての波線であることを意味する。本実施形態では、この「波状」である「波のピークからボトムにかけての波線」が、流路方向において少なくとも１回、或いは、それ以上繰り返して形成されることが好ましい。また、「セルの向かい合う１対の面のみが流路方向において波状に同じ波長」とは、波のピークからボトムにかけての波線の長さが同じであることを意味するとともに、波のピーク、波のボトムが同じ形状となることを意味する。この「セルの向かい合う１対の面のみが流路方向において波状に同じ波長」である「波型セル」には、例えば、向かい合う１対の面を形成するセルの始点（起点）が波のピーク（或いはボトム）から始まり、少なくとも１回又はそれ以上形成される波型セルがある。

具体的には、図４に示されるように、波（波型セル）のピーク７ａは、波状に形成されるセル形状の頂となる領域である。また、波（波型セル）のボトム７ｂは、波状に形成されるセル形状の底となる領域である。

また、本実施形態のハニカムフィルタに形成される波型セルが、前記セルの流路方向に波状に同じ振幅で形成されていることが好ましい。このように構成されることで、圧力損失を低減させながらフィルタ面積を増加させることができ、さらに成形しやすくなるため好ましい。他方、波型セルがセルの流路方向に波状に同じ振幅で形成されていないと、排ガスが隔壁透過しやすい流域と排ガスが隔壁透過しづらい流域とが形成されやすくなり、その結果、セルの流路方向全体を効率よく排ガス浄化に使用できず、さらには、圧損を増加させやすくなるため好ましくない。

ただし、「セルの流路方向に波状に同じ振幅で形成されている」ものには、（ｉ）波のピークとボトムの差異が同じであれば、全てのセルの始点（起点）が波のピーク（或いはボトム）といったように、同じ波形状から始まり、少なくとも１回又はそれ以上波状が形成される波型セルがある。

具体的には、図３、４に示されるような、全てのセルの始点（起点）が波のピーク近傍の同じ波形状から始まり少なくとも１回又はそれ以上波形状が形成される波型セルを一例として挙げることができる。ただし、このような波型セルに限定されるものではなく、本願の構成を採用しながら本願の効果を奏するものであれば、たとえば、全てのセルの始点（起点）が波のボトム近傍の同じ波形状から始まり少なくとも１回又はそれ以上波形状が形成される波型セルなども本実施形態のハニカムフィルタが備える波型セルに含まれる。

また、セルの全てが流路方向において波状に同じ周期で形成されていることが好ましい。このように構成されることで、局部的に、圧力損失を低減させながらフィルタ面積を増加させることができるだけでなく、ハニカムフィルタ全体として、圧力損失を低減させながらフィルタ面積を増加させることができるため、本願の効果をより一層奏することができる。また、成型しやすくなるだけでなく、成型工程が簡単となり、歩留まりを向上させることにもなるため好ましい。

ここで同じ周期とは、波状に形成されるセル形状のピークから次のピークまでの波の形状（うねり）、或いは、波状に形成されるセル形状のボトムから次のボトムまでの波の形状（うねり）をいい、具体的には、図４の符号Ｚで示されるピークから次のピークまでの波の形状（うねり）、或いはボトムから次のボトムまでの波の形状（うねり）をいう。

さらに、波型セルの流路方向の波位相が、隣接する波型セルに対して一致することが好ましい。このように構成されることで、局部的に、圧力損失を低減させながらフィルタ面積を増加させることができるだけでなく、ハニカムフィルタ全体として、圧力損失を低減させながらフィルタ面積を増加させることができるため、本願の効果をより一層奏することができる。他方、位相がずれていると、セル内のガス流路が狭くなり、圧力損失の増大や、ススによる流路の詰まりなどの弊害が生じる虞があるため、そのような弊害を制御する必要があるためである。

たとえば、図３、４に示されるような、互いに波位相のズレがない（０度）である波型セルを一例として挙げることができる。

また、波型セルの振幅が隔壁厚さに対して１５０〜３５０％であることが好ましく、より好ましいのは２４０〜３２５％である。波型セルの振幅がある領域、すなわち、波型セルのピークとボトムが形成される領域では、排ガスの隔壁透過が生じやすい領域であるため、波型セルの振幅を隔壁の厚さに対して寸法に制御することで、波型セルのピークとボトムを通過する排ガスの通過速度や、波型セルのピークとボトムを形成する隔壁への排ガスの透過圧力（隔壁侵入圧力）を制御することにより、圧力損失を低減させながらフィルタ面積を増加させることができ、より本願の効果を奏し易くした。他方、波型セルの振幅が隔壁厚さに対して１００％より小さいと、フィルタ面積を増加できず、浄化効率や再生効率を向上しづらくなるため、好ましくない。また波型セルの振幅が隔壁厚さに対して３００％より大きいと、ガス通過による圧力損失の影響が大きくなるため、圧力損失の低減がしづらくなり、機械的強度も弱くなり、加えて、成型加工性が劣るため好ましくない。

ここで、「波型セルの振幅」とは、波型セルのピークとボトムの差であって、図４の符号Ｒで示されるピークからボトムまでの距離（深さ）をいう。

また、波型セルの波長が隔壁厚さに対して５〜９．５倍の長さに形成されていることも好ましい形態の一つである。このような所望範囲内の長さに波長が形成されると、圧力損失を低減させながらフィルタ面積を増加させることができ、さらに、機械的強度も維持できるため、本願の効果をより奏することができる。他方、波型セルの波長が隔壁厚さに対して５倍より短くなると、フィルタ面積を増加できず浄化効率や再生効率を向上しづらくなるため、好ましくない。また波型セルの波長が９．５倍より長くなると、圧力損失の低減がしづらくなり、機械的強度も弱くなり、加えて、成型加工性が劣るため好ましくない。

さらに、流通孔の上流側開口面積が、出口側開口面積よりも大きく形成されセルを備えるハニカムフィルタとして構成されることが好ましい。このように構成されることにより、排ガスの流入速度を確実に制御でき、セルの向かい合う１対の（壁）面で流路方向に波打つ構造と相俟って、更にガス流の流れを乱すことができ、ガスとススの接触を多くして燃焼速度をより上昇させることができる。その結果、浄化処理効率を向上させながら、出口側端面での応力緩和をより奏することができ、さらに、再生時のクラックの抑制と再生効率の向上化を同時に奏することができ、加えて、再生時間の短縮化を確実に行え、燃費の向上や、連続再生における再生インターバルが長くなるといったメリットがある。

たとえば、図２に示されるような断面面積の大小からなるセルを形成して、開口面積が大きいセル（図２の符合３ａ、以下、適宜「大セル」という）の、上流側端面では目封じせずに開口して形成するともに、開口面積が小さいセル（図２の符合３ｂ、以下、適宜「小セル」という）の、上流側端面では目封じして形成し、さらに、大セル３ａの下流側端面では大セル３ａのみを目封じして形成したものを一例として挙げることができる。

［１−２］ハニカムフィルタのその他の構成：
本実施形態におけるハニカムフィルタの基材は、図１〜３に示されるように、多数の細孔を有する多孔質のセラミックからなる隔壁４によって区画された、排ガスの流路となる複数のセルを備えるハニカム構造体からなる。このハニカム構造体には、多数の流通孔の下流側に形成される開口端部１１ｂ、及び上流側に形成される開口端部１１ａが形成されるとともに、その開口端部１１ｂ、１１ａには互い違いに目封じされてなる目封止部が形成されている。ただし、ハニカム構造の全体形状については特に限定されるものではなく、例えば、図１、２に示されるような円筒状の他、楕円形状、四角柱状、三角柱状等の形状を挙げることができる。

また、ハニカム構造体が備える流通孔の開口形状（セル形状ともいい、セルの形成方向に対して垂直な断面におけるセルの形状）としては、例えば、図２に示されるような四角形セル、八角形セルの他、五角形セル、六角形セル、三角形セル等を組み合わして形成したものを挙げることができる。ただし、このような形状、組み合わせ等に限られるものではなく、公知のセルの形状を広く包含することができる。より好ましいセル形状としては、円形セル又は四角形以上の多角形セルとの組み合わせセルから開口部が形成されることが好ましい。このような円形セル又は四角形以上の多角形セルがより好ましいのは、高熱応力を緩和させながら、再生時のクラックを抑制しやすく、さらに排ガスの流入流出を制御しやすいからである。とりわけ、セル密度、開口率等を考慮すると、八角形セルが好ましく、より好ましくは、上流側開口面積が出口側開口面積よりも大きく形成しやすい四角形セル（上流側開口形状）と、八角形セル（下流側開口形状）との組み合わせた複数のセルを備えるものである。このように四角形セル−八角形セルからなるセルを組み合わせて、ハニカム端面の開口を形成して、さらに後述のように目封じ部を形成すると、浄化処理効率を向上させながら、出口側端面での応力緩和をより奏することができ、さらに、再生時へのクラック抑制を抑制と再生効率の向上化を同時に奏することができるため好ましい。

たとえば、図２に示されるように、断面形状が異なる四角形セル−八角形セルを波型セルとするハニカム構造体を形成する場合には、口金に加工を施したり、原料の出る速度が異なるように抵抗をつけたり、更には、原料が供給される口金の穴を、波型に形成したい部分に増やしたりすることによって、波型セルを作製することで、（原料の）押し出しスピードに違いが生じ、スピードが速い面では波型に、遅い面で平面になる。このように波型を得るには様々な方法があるが向かい合う一対のみ、又は一対の領域に波型を作製するためには、スリットの特定の部分に抵抗を持たせ原料の押し出しスピードを調整することで所望の構造を作製可能である。

ハニカム構造の基材が備えるセル密度も特に制限はないが、本実施形態のようなハニカムフィルタとして用いる場合には、６〜１５００セル／平方インチ（０．９〜２３３セル／ｃｍ^２）の範囲であることが好ましい。また、隔壁の厚さは、２０〜２０００μｍの範囲であることが好ましい。

また、ハニカム構造体が備える隔壁の気孔率は３５〜７５％であることが好ましい。隔壁の気孔率が３５％より低いと隔壁自体のパーミアビリティが著しく低下するため、スート堆積量に対する圧損上昇はリニアの傾向を示すがスートが堆積していない状態での圧損が大きく上昇する。気孔率が７５％より高いと材料強度が低くなり、キャニング時にクラックが発生する可能性がある。

また、本明細書において、「平均細孔径」、「気孔率」というときには、水銀圧入法により測定した平均細孔径、気孔率を意味するものとする。

また、ハニカム構造体が備える隔壁の気孔径５〜４０μｍであることが好ましい。気孔径が５μｍより小さいとパーミアビリティが非常に低くなり、スート堆積のない時の圧損が非常に高くなる。４０μｍより大きいと、排ガスが隔壁を透過する際にＰＭを十分に捕集できず、容易に通過してしまうため捕集効率が十分でない。また、隔壁の気孔径５μｍより小さくなると排ガスが隔壁を透過する際の侵入圧力が過大となって、クラックを生じやすくなるため好ましくない。

さらに、ハニカム構造体が備える隔壁の厚さは２００〜６００μｍであることが好ましい。２００μｍより小さいと熱容量が小さくなり再生時に堆積スートが異常燃焼を起こしてＤＰＦ内部温度が急上昇しクラックを発生させる可能性がある。６００μｍより大きいと水力直径が小さくなり過ぎて圧損が高くなる。

なお、本実施形態のようなハニカムフィルタとして用いる場合には、ハニカム構造体の、複数のセルの一方の開口端部と他方の開口端部とを互い違いに目封じした構造とすることが望ましい。例えば、図３に示されるように、多数の細孔を有する多孔質セラミックからなる隔壁４によって区画された、ガスの流路となる複数のセル３を有するハニカム構造体を、複数のセル３の一方の開口端部１１ａと他方の開口端部１１ｂとを目封止部１０によって互い違いに目封じした構造とするとよい。このようなハニカム構造体では、排ガス流入側端面１１ａに向かって開口する排ガス流入セル３ａから排ガスＧ_１を流入させると、排ガスＧ_１が隔壁４を通過する際に排ガスＧ_１中のパティキュレートが隔壁４に捕集され、パティキュレートが除去された浄化ガスＧ_２が、排ガス流出側端面１１ｂに向かって開口する排ガス流出セル３ｂから流出することになる。

ハニカム構造の基材の材質は特に限定されないが、セラミックを好適に用いることができ、強度、耐熱性、耐食性等の観点から、コージェライト、アルミナ、ムライト、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、チタニア、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素といった各種のセラミック材料、または、ステンレス鋼といった種々の耐熱性金属材料、あるいは、活性炭、シリカゲル、ゼオライトといった各種の吸着材料が好適に用いられる。セラミック材料では、一種でもよく、又、それらの複合物でもかまわない。

これらの材料の他にも、押出成形できる材料であれば、成形口金の構成により波壁ハニカム構造体が得られるので、上記した材料に異種の材料粒子や繊維を分散複合化させた材料や樹脂等の高分子材料、押出成形後に隔壁表面に被覆したものでも同様の効果が期待できる。また、金属箔をコルゲート状に巻いてハニカム形状とする場合でも、あらかじめ、箔に波形状を塑性加工法により形成しておくことで、同様に波壁ハニカム構造体を得ることができる。

また、上記のようなハニカム構造の基材は、例えば、セラミックからなる骨材粒子、水の他、所望により有機バインダ（ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、メチルセルロース等）、造孔材（グラファイト、澱粉、合成樹脂等）、界面活性剤（エチレングリコール、脂肪酸石鹸等）等を混合し、混練することによって坏土とし、その坏土を所望の形状に成形し、乾燥することによって成形体を得、その成形体を焼成することによって得ることができる。

また、ハニカム構造の基材の隔壁には、酸化触媒、他の触媒や浄化材が、さらに担持されていてもよい。例えば、アルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）やアルカリ土類金属（Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ等）からなるＮＯ_Ｘ吸蔵触媒、三元触媒、セリウム（Ｃｅ）及び／又はジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物に代表される助触媒、ＨＣ（Ｈｙｄｒｏ Ｃａｒｂｏｎ）吸着材等が担持されていてもよい。

ハニカム構造体の作製方法としては、たとえば次のような方法が一例として挙げられる。ただし、このようなハニカム構造体の作製方法に限らず、公知のハニカム構造体の作製方法を用いることもできる。

まず、セラミック原料にバインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して成形原料とする。セラミック原料としては、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、チタニア、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、鉄−クロム−アルミニウム系合金からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、炭化珪素又は珪素−炭化珪素系複合材料が好ましい。珪素−炭化珪素系複合材料とする場合、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末を混合したものをセラミック原料とする。セラミック原料の含有量は、成形原料全体に対して４０〜９０質量％であることが好ましい。

バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、成形原料全体に対して３〜１５質量％であることが好ましい。

水の含有量は、成形原料全体に対して７〜４５質量％であることが好ましい。

界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、成形原料全体に対して５質量％以下であることが好ましい。

造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル、炭素等を挙げることができる。造孔材の含有量は、成形原料全体に対して０〜１５質量％であることが好ましい。

次に、成形原料を混練して坏土を形成する。成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。

次に、坏土を成形して、図１、２に示すような、円筒状のハニカム成形体１００を形成する。ハニカム成形体１は、流体の流路となる一方の端面１１ａから他方の端面１１ｂまで延びる複数のセル３を区画形成する隔壁を有するものであり、さらに、向かい合う１対の面のみが流路方向において波状に同じ波長で形成されている波型セルを備えている。この波型セルの形成方法としては、後述のように、押し出し形成時の押出しスピードを調節して形成されることが好ましい。ただし、坏土を成形してハニカム成形体を形成する方法は特に制限されず、押出成形等の従来公知の成形法を用いてもよい。所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形してハニカム成形体を形成する方法等を好適例として挙げることができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。また。隔壁の最外周に外周壁が配設されている。

次に、得られたハニカム成形体を乾燥させることが好ましい。乾燥の方法は特に限定されず、例えば、マイクロ波加熱乾燥、高周波誘電加熱乾燥等の電磁波加熱方式、熱風乾燥、過熱水蒸気乾燥等の外部加熱方式等を挙げることができる。これらの中でも、成形体全体を迅速かつ均一に、クラックが生じないように乾燥することができる点で、電磁波加熱方式で一定量の水分を乾燥させた後、残りの水分を外部加熱方式により乾燥させることが好ましい。乾燥の条件として、電磁波加熱方式にて、乾燥前の水分量に対して、３０〜９５質量％の水分を除いた後、外部加熱方式にて、３質量％以下の水分にすることが好ましい。電磁波加熱方式としては、誘電加熱乾燥が好ましく、外部加熱方式としては、熱風乾燥が好ましい。乾燥温度は、９０〜１８０℃が好ましい。乾燥時間は１〜１０時間が好ましい。

次に、ハニカム成形体の中心軸方向長さ（セルの延びる方向における長さ）が、所望の長さではない場合は、両端面（両端部）を切断して所望の長さとすることが好ましい。切断方法は特に限定されないが、両頭丸鋸切断機等を用いる方法を挙げることができる。

さらに、ハニカム構造体の外周部が、前記波型セルの波状に応じて凹凸状に形成されているものも好ましい形態の一つである。このような形状にハニカム構造体を形成すると、キャニング時の安定性を十分に確保できるから好ましい。ハニカム構造体の外周部が、前記波型セルの波状に応じて凹凸状に形成する方法としては、前述までの工程を経て得られた、ハニカムセグメント接合体或いはハニカム構造体を研削加工した後、その周面を、ハニカムセグメント接合体或いはハニカム構造体と同材料からなる外周コート層で被覆せずに、そのまま更に乾燥・焼成し、セグメント構造を有する長さ方向に凹凸形状が形成される略円柱状のハニカム構造体を得ることができる。具体的には、図６Ａに示されるようなハニカム構造体を例示できる。さらに、前述までの工程を経て得られた、ハニカムセグメント接合体或いはハニカム構造体を研削加工した後、その周面を、図６Ｂに示されるように、ハニカムセグメント接合体或いはハニカム構造体と同材料からなる外周コート層で、その外周面に沿うように被覆し、乾燥により硬化させて、セグメント構造を有する長さ方向に凹凸形状が形成される略円柱状のハニカム構造体を得ることができる。

ただし、より好ましいのは、ハニカム構造体の外周部が、前記波型セルの波状に応じて、肉厚或いは肉薄状に形成されるとともに、面状に形成されているものである。外部からの応力に対して確実に強度性を備えさせることができるためである。

目封止部の形成方法としては、目封止スラリーを調製し貯留容器に貯留しておく。次に、ハニカム構造体に上記マスクを施した側の端部を、貯留容器中に浸漬して、マスクを施していないセルの開口部に、前述の目封止スラリーを充填する。そして、他方の端部については、一方の端部において目封止されたセルについてマスクを施し、上記一方の端部において目封止されていないセルに、目封止スラリーを充填して目封止部を形成する。これにより、上記一方の端部において目封止されていないセルについて、他方の端部において目封止され、他方の端部においても市松模様状にセルが交互に塞がれた構造となる。また、目封止は、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成した後に、施してもよい。

この目封止部材としては、目封じ部材の原料は、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ることができる。目封じ部材の原料に使用する、セラミック原料の種類は、所望の目封じ部材の材質になるものを使用してもよい。例えば、炭化珪素の場合はＳｉＣ粉及び金属Ｓｉ粉の混合物を使用することができる。好ましくは、上記ハニカム構造のセラミック成形体を作製するときに使用されるセラミック原料と同じものである。また、目封じ部材の原料に使用するものとしては、炭化珪素質を使用することもできる。さらに、封じ部材の原料に使用する、造孔材の種類は、特に限定されるものではないが、グラファイト、小麦粉、澱粉、フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、発泡樹脂、シラスバルーン、フライアッシュバルーン等が挙げられる。好ましくは、脱脂時に発熱量の少ない、発泡樹脂、フライアッシュバルーンである。このような造孔材の種類や添加量を変化させることにより目封じ部材の気孔率、ヤング率を制御することができる。造孔材の添加量は、目封じ部材の原料に使用するセラミック原料１００質量部に対して、０．１〜２０質量部が好ましい。また、目封じ部材の原料に使用する、界面活性剤の種類は、特に限定されるものではないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。

目封じ部材の原料としては、セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水以外には、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を使用することができる。

［２］本発明に係るハニカムフィルタの製造方法：
次に、本発明に係るハニカムフィルタの製造方法について説明する。本発明に係るハニカムフィルタの製造方法としては、たとえば次のような方法が一例として挙げられる。ただし、このようなハニカム構造体の作製方法に限らず、本願の構成を採用しながら、本願の効果を奏するものであれば、公知のハニカム構造体の作製方法を適宜用いて製造することもできる。

これまで説明してきたハニカムフィルタを製造する方法であって、セラミック原料を含有する成形原料を押し出し成形する際に、押出しスピードを調節して、セルの全てが流路方向において波状に同じ波長の波型セルを形成するハニカムフィルタを製造することが好ましい。押し出しスピードの調整は、押し出し圧力、ポンプ圧力の調整によって行う。また、口金のスリットの表面粗さや下穴径を変えることで押し出すスピードを調節して、セル通路方向（ｚ軸方向）に波型になるように押し出して成形してもよい。

具体的には、後述のように口金を加工して、原料が押し出される押し出しスピードを変えることで、向かい合う１対の面のみがセル通路方向において波状に同じ波長で形成されている向かい合う１対の面としての隔壁面と、波状でない平面状の隔壁面を形成できる。この押し出しスピードとしては、たとえば、押し出し圧力が２．０〜３．０ＭＰａ、ポンプ圧力が２．０〜３．０ＭＰａの範囲で調整して行われることが好ましい。

また、本実施形態に好適に用いることができる口金としては、以下のように加工された口金を例示できる。

図７Ａに示されるように、口金５０は、大きくは貫通孔５２が形成されたバックプレート５１と裏孔５３が形成された裏孔通路部材５４、及びスリット５５が形成されたスリット部材５６から構成される。ここで、バックプレート５１に形成された貫通孔５２の孔径や孔深さ（バックプレート厚さ）を変えることで、成形原料（以下、「原料」という。）の流動に対する抵抗を変えることができ、これによって原料の押出流量を調整することができる。なお、図７Ａは、押出成形に用いる口金５０の概略の構成と構造を示す模式図であって、断面図である。

また、裏孔通路部５３は、原料をスリット５５に導く通路の役割をしており、一般には、ハニカム構造体における隔壁の交差部と裏孔５３の中心が一致するように配置される。スリット部材５６は、ハニカム構造体の形状、構造を定めるもので、スリット５５から押し出された原料が隔壁を形成する。

原料は、貫通孔５２、裏孔５３、スリット５５の順でこれらの空間を通過するが、ある裏孔５３から出てきた原料とその隣の裏孔５３から出てきた原料は、お互いにスリット５５内を流動して、両方の裏孔５３間のスリット５５内において合流し、密着してハニカム構造体の隔壁を形成しながら連続的に押し出される。

スリットで原料が合流するまでは通常、断面面積の大小を有するセルを押出成形することと同じように押し出しを行い、スリット部で抵抗ある部分と抵抗ない部分を作ることで、押し出し速度に差異が生じて所望の波型構造が得られる。具体的には、図７Ｂに示されるように、セルの向かい合う１対の面のみを波状に形成する場合には、波状に形成する面（図７Ｂの領域Ｗ）に対応する口金のスリットを、抵抗を小さくすることによって、原料の押出スピードを早くし、波状に形成することができ、その他の波状に形成しない面（図７Ｂの領域Ｕ）に対応する口金のスリットを、抵抗を大きくすることによって、原料の押出スピードを遅くし、平面に形成することができる。さらに、セルの向かい合う一対の領域のみを形成する場合にも、同様にして行うとよい。

なお、このような口金に限定されず、公知のハニカム構造体の製造において最も一般的に用いられる押出成形法を、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲に改良して用いることもできる。

さらに、これまで説明してきたハニカムフィルタを製造する方法であって、セラミック原料を含有する成形原料を押し出し成形する際に、超音波振動を与えてセルの全てが流路方向において波状に同じ波長の波型セルを形成することも好ましい製造方法である。このように、超音波振動を与えることで、流路方向において同じ波長の（波状の）波型セルを、形成しやすくなるため好ましい。また、前述の押出しスピードを調節することに加えて、超音波振動を、たとえば口金等に直接与えて成形すると、更に流路方向において波状に同じ波長の波型セルを形成しやすく波を効率的に作り出しやすいため好ましい。

以下、本発明を実施例により、更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［１−１］波型セルのピッチ（１波長）：
波型セルのピッチ（１波長）を測定するために、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて、隔壁断面の画像を撮影し、画像より波型セルのピッチ（１波長）を測定した。

［１−２］圧力損失測定試験：
バーナー燃焼によってススを発生させる装置を用い、ガス流量２．０〜３．０Ｎｍ^３／分、ガス温度１５０〜２５０℃の条件下で、ＤＰＦにススを堆積させていき、スス堆積量との関係においてＤＰＦ前後における圧力損失を測定した。圧力損失は、スス量１ｇ／Ｌまで堆積させた時点、及びスス量６ｇ／Ｌまで堆積させた時点、の夫々における圧力損失値を用い、後述の比較例１の圧力損失値を基準に、圧力損失低下率［％］として評価した。

［１−３］Ａ軸圧縮強度測定試験：
ＪＡＳＯ Ｍ５０５−８７（自動車排気ガス浄化触媒用セラミックモノリス担体の試験方法）に規定されているように、ハニカム構造体の流路に対し平行な方向における圧縮強度を測定した。具体的には、ＪＡＳＯ Ｍ ５０５−８７に準拠し、セル壁圧１２ｍｉｌ、セル密度２００ｃｐｓｉのハニカム構造体についてＡ軸方向の長さが２５．４ｍｍ、これと直角方向の直径が２５．４ｍｍの円柱形の試験片をハニカム構造体からくりぬき、オートグラフを用いてＡ軸方向への圧縮試験により測定した。

［１−４］総合評価
後述する比較例と実施例のハニカムフィルタを比較して、前述の圧力損失、Ａ軸圧縮強度の結果から総合的に評価した。評価方法としては、◎：顕著に良好、○：良好、×：効果なし又は悪くなった。なお、圧力損失については、スス量１ｇ/Ｌで２％以上の低下、且つ６ｇ/Ｌ４％以上の低下の場合には顕著に良好とし、２％、４％以下でも低下していれば良好、それ以下では、×として評価し、Ａ軸圧縮強度測定試験については、１５％以上の低下の場合には、「×：悪い」、１５％未満の場合には◎：良好として、評価し、圧力損失及びＡ軸圧縮強度測定試験の結果から総合的に評価した。

［２］再生時間評価：
さらに、前述の実施例６と、比較例１〜３との再生時間について実験を行った。具体的には、ディーゼル燃料軽油の燃焼により発生させたスート（スス）を含む燃焼ガスを、ハニカムフィルタに流入させ、ＰＭ量８ｇ／Ｌをハニカムフィルタに捕集させた。その後、ポストインジェクションにより排気ガス温度を上昇させ、ハニカムフィルタの入口ガス温度を６５０℃で１０分間保持し、ハニカムフィルタ中のスートを燃焼除去した。

［３−１］ハニカム構造体の作製：
（実施例１）
原料として、タルク、カオリン、アルミナを主原料とするコージェライト化原料に、水とバインダを調合し、分散混合、混練した成形原料を、土練機により円柱状に押出して、それを押出し成形機により、押出しスピードを調節して、セルの断面積がガス流入側で大きく、ガス流出側では小さくなるとともに、セルの向かい合う１対の面のみが流路方向において波状に同じ波長の波型セルとなるように、押出し成形してハニカム成形体を得た。このときのセルは、図２に示されるように四角形セル−八角形セルの組み合わせであって、また、排ガス流入側セルの断面積と、排ガス流出側の断面積比は、セル断面積大：セル断面積小＝１．７８：１であり、押出し成形機の押出し圧力は２．０ＭＰａ、ポンプ圧力２．０ＭＰａになるように調整した。

次に、得られたハニカム成形体をマイクロ波乾燥機、熱風乾燥機等で乾燥させた。さらに乾燥させた後に、所定長さに切断し、さらにハニカム成形体の両端面に、前述のように交互に目封じ部を形成して、隔壁厚さ０．３５６ｍｍ、セル密度４６．５セル／ｃｍ^２（３００ｃｐｓｉ）、ハニカム構造体外径１４３．８ｍｍ、ハニカム構造体長さ１５２．４ｍｍ、波型セルの振幅０．３５６ｍｍ、波型セルの１ピッチ（１波長）３．３ｍｍ、波位相のズレが０度（波位相がない波型セル）となるハニカムフィルタを作製し、これを実施例１のハニカムフィルタとした。

（実施例２〜５）
実施例１と同様に、成形原料を土練機により円柱状に押出して、それを押出し成形機により、押出しスピードを調節して、セルの断面積がガス流入側で大きく、ガス流出側では小さくなるとともに、セルの全てが流路方向において波状に同じ波長の波型セルとなるように、押出し成形してハニカム成形体を得た後、得られたハニカム成形体をマイクロ波乾燥機、熱風乾燥機等で乾燥させ、さらに乾燥させた後に、所定長さに切断し、さらにハニカム成形体の両端面に、前述のように交互に目封じ部を形成して、隔壁厚さ０．３５６ｍｍ、セル密度４６．５セル／ｃｍ^２（３００ｃｐｓｉ）、ハニカム構造体外径１４３．８ｍｍ、ハニカム構造体長さ１５２．４ｍｍ、波位相のズレが０度（波位相がない波型セル）となるハニカム構造体を作製した。このときのセルは、図２に示されるように四角形セル−八角形セルの組み合わせであって、また、押出し成形機の押出し圧力は２．３ＭＰａ、ポンプ圧力２．１ＭＰａになるように調整し、波型セルの振幅０．５３４ｍｍ、波型セルの１ピッチ（１波長）が３．３ｍｍとなるように作製したハニカムフィルタを実施例２とし、同様に四角形セル−八角形セルの組み合わせであって、押出し成形機の押出し圧力は２．４ＭＰａ、ポンプ圧力２．２ＭＰａになるように調整し、波型セルの振幅が０．５３４ｍｍ、波型セルの１ピッチ（１波長）が２．８ｍｍとなるように作製したハニカムフィルタを実施例３とし、同様に四角形セル−八角形セルの組み合わせであって、押出し成形機の押出し圧力は２．６ＭＰａ、ポンプ圧力２．３ＭＰａになるように調整し、波型セルの振幅が０．７１２ｍｍ、波型セルの１ピッチ（１波長）が２．８ｍｍとなるように作製したハニカムフィルタを実施例４とし、同様に四角形セル−八角形セルの組み合わせであって、押出し成形機の押出し圧力は２．７ＭＰａ、ポンプ圧力２．５ＭＰａになるように調整し、波型セルの振幅が０．７１２ｍｍ、波型セルの１ピッチ（１波長）が２．３ｍｍとなるようにとなるように作製したハニカムフィルタを実施例５とし、同様に四角形セル−八角形セルの組み合わせであって、押出し成形機の押出し圧力は２．８ＭＰａ、ポンプ圧力２．６ＭＰａになるように調整し、波型セルの振幅が０．８８９ｍｍ、波型セルの１ピッチ（１波長）が２．３ｍｍとなるように作製したハニカムフィルタを実施例６とし、同様に四角形セル−八角形セルの組み合わせであって、押出し成形機の押出し圧力は２．８ＭＰａ、ポンプ圧力２．８ＭＰａになるように調整し、波型セルの振幅が０．９７９ｍｍ、波型セルの１ピッチ（１波長）が２．３ｍｍとなるように作製したハニカムフィルタを実施例７とし、同様に四角形セル−八角形セルの組み合わせであって、押出し成形機の押出し圧力は２．８ＭＰａ、ポンプ圧力２．９ＭＰａになるように調整し、波型セルの振幅が１．０６８ｍｍ、波型セルの１ピッチ（１波長）が２．３ｍｍとなるように作製したハニカムフィルタを実施例８とし、同様に四角形セル−八角形セルの組み合わせであって、押出し成形機の押出し圧力は２．９ＭＰａ、ポンプ圧力２．９ＭＰａになるように調整し、波型セルの振幅が１．１５７ｍｍ、波型セルの１ピッチ（１波長）が２．３ｍｍとなるように作製したハニカムフィルタを実施例９とし、同様に四角形セル−八角形セルの組み合わせであって、押出し成形機の押出し圧力は３．０ＭＰａ、ポンプ圧力３．０ＭＰａになるように調整し、波型セルの振幅が１．２４６ｍｍ、波型セルの１ピッチ（１波長）が２．３ｍｍとなるように作製したハニカムフィルタを実施例１０とした。

（比較例１）
また、実施例１と同様に、原料として、タルク、カオリン、アルミナを主原料とするコージェライト化原料に、水とバインダを調合し、分散混合、混練した成形原料を、土練機により円柱状に押出して、それを押出し成形機により、セルの断面積がガス流入側で大きく、ガス流出側では小さくなるとともに、セルの全てに波状を形成せずに一般的な直線状のセルとなるように、押出し成形してハニカム成形体を得た。このときのセルは四角形セル−八角形セルの組み合わせであって、排ガス流入側セルの断面積と、排ガス流出側の断面積比は、セル断面積大：セル断面積小＝１．７８：１であり、押出し成形機の押出しスピードは調整せずに一定とした。

次に、得られたハニカム成形体をマイクロ波乾燥機、熱風乾燥機等で乾燥させた。さらに乾燥させた後に、所定長さに切断し、さらにハニカム成形体の両端面に、前述のように交互に目封じ部を形成して、セルの振幅がなく、隔壁厚さ０．３５６ｍｍ、セル密度４６．５セル／ｃｍ^２（３００ｃｐｓｉ）、ハニカム構造体外径１４３．８ｍｍ、ハニカム構造体長さ１５２．４ｍｍからなるハニカムフィルタを作製し、これを比較例１のハニカムフィルタとした。

（比較例２）
比較例１と同様に、原料として、タルク、カオリン、アルミナを主原料とするコージェライト化原料に、水とバインダを調合し、分散混合、混練した成形原料を、土練機により円柱状に押出して、それを押出し成形機により、セルの断面積がガス流入側とガス流出側とでは等しくなるようにし（排ガス流入側セルの断面積と、排ガス流出側の断面積比は、１：１）、セルの全てに波状を形成せずに一般的な直線状のセルとなるように、押出し成形してハニカム成形体を得た。このときのセルは四角形セルであって、押出し成形機の押出しスピードは調整せずに一定とした。次に、得られたハニカム成形体をマイクロ波乾燥機、熱風乾燥機等で乾燥させた。さらに乾燥させた後に、所定長さに切断し、さらにハニカム成形体の両端面に、前述のように交互に目封じ部を形成して、セルの振幅がなく、隔壁厚さ０．３５６ｍｍ、セル密度４６．５セル／ｃｍ^２（３００ｃｐｓｉ）、ハニカム構造体外径１４３．８ｍｍ、ハニカム構造体長さ１５２．４ｍｍからなるハニカムフィルタを作製し、これを比較例２のハニカムフィルタとした。

（比較例３）
原料として、タルク、カオリン、アルミナを主原料とするコージェライト化原料に、水とバインダを調合し、分散混合、混練した成形原料を、土練機により円柱状に押出して、それを押出し成形機により、押出しスピードを調節して、セルの断面積がガス流入側で大きく、ガス流出側では小さくなるとともに、図２に示されるような、セルの向かい合う４つの面が流路方向において波状に同じ波長の波型セルとなるように、押出し成形してハニカム成形体を得た。このときのセルは、図２に示されるように四角形セル−八角形セルの組み合わせであって、また、排ガス流入側セルの断面積と、排ガス流出側の断面積比は、セル断面積大：セル断面積小＝１．７８：１であり、押出し成形機の押出し圧力は２．６ＭＰａ、ポンプ圧力２．３ＭＰａになるように調整した。さらに、得られたハニカム成形体をマイクロ波乾燥機、熱風乾燥機等で乾燥させた。さらに乾燥させた後に、所定長さに切断し、さらにハニカム成形体の両端面に、前述のように交互に目封じ部を形成して、隔壁厚さ０．３５６ｍｍ、セル密度４６．５セル／ｃｍ^２（３００ｃｐｓｉ）、ハニカム構造体外径１４３．８ｍｍ、ハニカム構造体長さ１５２．４ｍｍ、波型セルの振幅０．７１２ｍｍ、波型セルの１ピッチ（１波長）２．８ｍｍ、波位相のズレが０度（波位相がない波型セル）となるハニカムフィルタを作製し、これを比較例３のハニカムフィルタとした。

（比較例４）
押出し成形機の押出し圧力を２．８ＭＰａ、ポンプ圧力２．６ＭＰａになるように調整して、波型セルの振幅が０．８８９ｍｍ、波型セルの１ピッチ（１波長）が２．３ｍｍとなるハニカムフィルタであって、備えるセルが四角形セルのみから構成されている事以外は、実施例６と同様に成形したハニカムフィルタを比較例４とした。

以上のようにして得られた実施例１〜１０、及び比較例１〜３のハニカムフィルタについて前述した各実験を行った。その結果を表１に示すとともに、前述の実施例１〜１０、及び比較例１〜３のハニカムフィルタの特性を表１に示す。さらに、前述の実験［２］について求めた比較例１、２、４、実施例６における各再生時間を、比較例２と対比して、夫々が短縮できた割合を表２に示した。

（考察１）
表１に示されるように、実施例１〜１０のハニカムフィルタでは、良好な結果を得ることができた。特に、スス堆積時の圧力損失の低減化は、実施例６〜９で圧損のバラツキ範囲がスス量１ｇ／Ｌで２％以上の低下、６ｇ／Ｌで４％以上の低下が確認でき、波型セルによる影響が大きく顕著に良好なものとなっている。また、実施例１〜１０のハニカムフィルタでは、一様にＡ軸圧縮強度が低下し、最大でもＡ軸圧縮強度が１５％以内の低下に留まっており、設計基準の範囲内であることが確認できた。したがって、本実施形態における波型セルはＡ軸圧縮強度を大きく低下させるほど大きな影響を及ぼさず、ハニカムフィルタ全体としてのアイソスタティック強度の低下へとならないことが確認できた。

他方、比較例３では、本実施形態とは異なり、四角形セルの４面及び、その四角形セルと対向する辺を含む八角形セルの４面に波型が形成されるため、Ａ軸圧縮強度が１５％を超えてしまい、実用性に乏しいことが裏づけられた。更に、比較例２では、四角形セルのみから構成される、波状のセルを施していないハニカムフィルタであるが、スス６ｇ/Ｌ堆積時の圧損が１５％と、圧損によるクラック等の不具合が生じやすいことが確認された。

なお、キャニングなどでは特にＢ軸、Ｃ軸の強度も問題となるが、本実施形態では、セル通路方向のみに波型となっているためＢ軸、Ｃ軸の強度は平らなセル（例えば比較例１のハニカムフィルタが備えるセル）の場合と変わらない。

（考察２）
さらに、表２に示されるように、断面積が違うセルであって、波型セルを採用している実施例では、比較例１〜３と比べても、再生時間を大幅に短縮化していることが裏づけされており、再生効率が向上したことが実証された。他方、比較例では、断面積が同じセルからなるハニカムフィルタ２と比較して、断面積が違うセルからなる比較例１のハニカムフィルタ、断面積が同じセルを波型セルとして構成した比較例４のハニカムフィルタでは、再生時間を短縮化できているものの、実施例ほどに顕著な短縮化を実現できなかった。

本発明に係るハニカムフィルタは、自動車用エンジン、建設機械用エンジン、産業機械用定置エンジン等の内燃機関、その他の燃焼機器等から排出される排気ガス中の粒子状物質を排気ガス中から除去するために利用することが出来る。

１：ハニカムフィルタ、２ａ，２ｂ：端面、３：セル（波型セル）、３ａ：大セル（八角形セル、排ガス流入セル）、３ｂ：小セル（四角形セル、排ガス流出セル）、４：隔壁、４ａ：（波状でない）面（隔壁面）、４ｂ：（波状である）面（隔壁面）、７ａ：（波型セルの）ピーク、７ｂ：（波型セルの）ボトム、１０：目封止部、１１：開口端部、１１ａ：上流側（排ガス流入側）開口端部、１１ｂ：下流側（排ガス流出側）開口端部、２０：外周壁（外周コート層）、２５：外周壁（外周コート層）、５０：口金、５１：バックプレート、５２：貫通孔、５３：裏孔、５４：裏孔通路部材、５５：スリット、５６：スリット部材、Ｔ：領域、Ｕ：領域、Ｗ：領域、Ｒ：（波型セルの）ピークと（波型セルの）ボトムの距離（深さ）、Ｚ：領域。

Claims (10)

1. 隔壁によって区画形成された排ガスの通路となる多数のセルを備えるとともに、前記セルの断面面積の大小を有するハニカム構造体からなり、
   前記多数のセルの開口端部には互い違いに目封じされてなる目封止部が形成されるとともに、
   前記セルの向かい合う１対の面又は一対の領域のみが前記セル通路方向において波状に同じ波長で形成されている波型セルを備えるハニカムフィルタ。
2. 前記波型セルは、前記セル通路方向に波状に同じ振幅で形成されている請求項１に記載のハニカムフィルタ。
3. 前記セルの全てが前記セル通路方向において波状に同じ周期で形成されている請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
4. 前記波型セルの振幅が隔壁厚さに対して１５０〜３５０％である請求項１〜３のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
5. 前記波型セルの波長が隔壁厚さに対して５〜９．５倍の長さに形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
6. 前記波型セルの上流側開口断面積が、出口側開口断面積よりも大きく形成される請求項１〜５のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
7. 前記波型セルが、四角形セルと八角形セルとの交互の組み合わせからなる請求項１〜６のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
8. 前記ハニカム構造体の外周部が、前記波型セルの波状に応じて凹凸状に形成されている請求項１〜７のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
9. 前記ハニカム構造体の外周部が、前記波型セルの波状に応じて、肉厚或いは肉薄状に形成されるとともに、面状に形成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載のハニカムフィルタ。
10. 請求項１〜９のいずか１項に記載のハニカムフィルタを製造する方法であって、セラミック原料を含有する成形原料を押し出し成形する際に、押出しスピードを調節して、前記セルの向かい合う１対の面のみが流路方向において波状に同じ波長の波型セル形成するハニカムフィルタの製造方法。

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