JP2013194569A - ハニカムフィルタ及び接合型ハニカムフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】圧力損失が低く、且つ煤やアッシュが過剰に堆積することを抑制することが可能なハニカムフィルタを提供する。
【解決手段】第一端面１１及び第二端面１２を有する多角筒形状の外周壁３と、外周壁３の内部に配置された多孔質の隔壁１と、を備え、隔壁１の気孔率が、４０〜７０％であり、複数のセル２が、第一端面１１から第二端面１２に延びる方向の回転軸Ｌに対して螺旋を描くように隔壁１によって区画形成され、複数のセル２のうちの外周側に位置する少なくとも一のセル２が、第一端面１１から第二端面１２に向かう途中で、外周壁３によって遮断されているハニカムフィルタ１００。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハニカムフィルタ及び接合型ハニカムフィルタに関する。更に詳しくは、圧力損失が低く、且つ煤やアッシュが過剰に堆積することを抑制することが可能なハニカムフィルタ、及びこのようなハニカムフィルタを用いた接合型ハニカムフィルタに関する。

ディーゼルエンジンや、直接噴射式ガソリンエンジン等の内燃機関や各種の燃焼装置等から排出されるガスには、煤を主体とする粒子状物質が、多量に含まれている。このような粒子状物質がそのまま大気中に放出されると、環境汚染を引き起こすことがある。そのため、内燃機関や燃焼装置等における排気系には、粒子状物質を捕集するため排ガス浄化フィルタが搭載されている。このような排ガス浄化フィルタとしては、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」ということがある）を挙げることができる。

このようなＤＰＦとしては、例えば、「複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を備え、所定のセルの一方の端部と、残余のセルの他方の端部とに目封止部を有する」ハニカム構造体が、用いられている。

このようなＤＰＦは、隔壁の表面に、煤やアッシュ（灰）が過剰に堆積することにより、フィルタの浄化機能が著しく低下してしまう。また、隔壁の表面に、煤やアッシュ（灰）が過剰に堆積すると、圧力損失も増加してしまう。このため、煤やアッシュの過剰の堆積を緩和する対策が採られたハニカム構造体が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特開２００９−２３６０６７号公報 特開２００９−１５４１２４号公報

近年、排ガス規制がより厳しくなる傾向があるが、新興国等の一部では、先進国と比較して排ガス規制が緩和されている場合がある。特に、従来の目封止ハニカム構造体は、製造コストが高く、それぞれの国のニーズ（別言すれば、排ガス規制）に応じた排ガス浄化フィルタの開発が望まれている。

また、新興国等において既に使用されている自動車に、排ガス浄化フィルタを搭載するためには、レトロフィット用（即ち、後付用）の排ガス浄化フィルタが必要となる。このようなレトロフィット用の排ガス浄化フィルタにおいては、捕集した煤等を加熱燃焼させることによりフィルタの機能を再生する再生制御装置が装備されていないことが一般的である。このため、従来の排ガス浄化フィルタでは、煤が過剰に堆積してしまうと、フィルタの浄化性能が低下してしまうという問題があった。また、煤が過剰に堆積することにより、排ガス浄化フィルタの圧力損失が大幅に上昇してしまうという問題もあった。また、このようなレトロフィット用の排ガス浄化フィルタが必要とされる新興国等においては、自動車の燃料として、燃焼によりアッシュがより多く発生するような燃料が用いられることがある。このような場合には、排ガス浄化フィルタにアッシュがより多く堆積するため、フィルタの浄化性能が低下したり、圧力損失が上昇したりするという問題がより顕著になる。

上述した特許文献１及び２に記載のハニカム構造体は、煤やアッシュの過剰の堆積をある程度抑制することができるものの、煤やアッシュの過剰の堆積をより抑制することが可能な排ガス浄化フィルタの開発が要望されている。また、上述した特許文献１及び２に記載のハニカム構造体は、使用初期の状態における圧力損失が大きく、圧力損失のより低減された排ガス浄化フィルタの開発が要望されている。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものである。本発明は、圧力損失が低く、且つ煤やアッシュが過剰に堆積することを抑制することが可能なハニカムフィルタ、及びこのようなハニカムフィルタを用いた接合型ハニカムフィルタを提供する。

本発明によれば、以下のハニカムフィルタ、及び接合型ハニカムフィルタが提供される。

［１］ 第一端面及び第二端面を有する多角筒形状の外周壁と、前記外周壁の内部に配置され、前記第一端面及び前記第二端面の少なくとも一方の端面に開口部を有する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、を備え、前記隔壁の気孔率が、４０〜７０％であり、複数の前記セルが、前記第一端面から前記第二端面に延びる方向の回転軸に対して螺旋を描くように前記隔壁によって区画形成され、且つ、複数の前記セルのうちの外周側に位置する少なくとも一のセルが、前記第一端面から前記第二端面に向かう途中で、前記外周壁によって遮断されているハニカムフィルタ。

［２］ 前記外周壁が、四角筒形状又は三角筒形状である前記［１］に記載のハニカムフィルタ。

［３］ 前記外周壁が、四角筒形状であり、前記第一端面から前記第二端面まで螺旋を描くように形成されたセルの、前記第一端面から前記第二端面までの前記回転軸に対する回転角度が、３０〜２４０°である前記［２］に記載のハニカムフィルタ。

［４］ 前記外周壁が、三角筒形状であり、前記第一端面から前記第二端面まで螺旋を描くように形成されたセルの、前記第一端面から前記第二端面までの前記回転軸に対する回転角度が、２０〜２１０°である前記［２］に記載のハニカムフィルタ。

［５］ 前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカムフィルタを、複数個備え、前記複数個の前記ハニカムフィルタが、互いの前記外周壁の表面同士が対向するように隣接して配置された状態で接合された接合型ハニカムフィルタ。

［６］ 接合された前記複数個の前記ハニカムフィルタの外周部分が研削加工され、前記研削加工された側面を覆うように配置された外壁を更に備えた前記［５］に記載の接合型ハニカムフィルタ。

本発明のハニカムフィルタは、第一端面及び第二端面を有する多角筒形状の外周壁と、外周壁の内部に配置され、第一端面及び第二端面の少なくとも一方の端面に開口部を有する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、を備えたものである。本発明のハニカムフィルタにおいては、隔壁の気孔率が、４０〜７０％である。そして、複数のセルが、第一端面から第二端面に延びる方向の回転軸に対して螺旋を描くように隔壁によって区画形成され、且つ、複数のセルのうちの外周側に位置する少なくとも一のセルが、第一端面から第二端面に向かう途中で、外周壁によって遮断されている。

本発明のハニカムフィルタは、粒子状物質の排出基準が緩い排ガス規制に対応した低捕集効率のフィルタとして好適に用いることができる。本発明のハニカムフィルタによれば、圧力損失を低減し、且つ煤やアッシュが過剰に堆積することを抑制することができる。例えば、ハニカムフィルタの第一端面側を排ガスの流入面とした場合、第一端面のセルの開口部から流入した排ガスは、螺旋状のセル内を通過して第二端面側に移動する。この際、第一端面から第二端面に向かう途中で、外周壁によって遮断されているセルに流入した排ガス中の煤やアッシュは、このセルを区画形成する隔壁又はセルを遮断する外周壁によって捕集される。また、第一端面から第二端面まで螺旋を描くように形成されたセルに流入した排ガスは、螺旋の流れに沿って移動しつつ、その一部が、多孔質の隔壁を透過する。これにより、排ガス中の煤やアッシュの一部が、多孔質の隔壁によって捕集される。また、排ガスが隔壁を透過せずとも、空気よりも質量のある煤やアッシュは、螺旋の流れによって生じる慣性力（別言すれば、遠心力）によって、隔壁の表面に付着して捕集されることもある。また、螺旋を描くように形成されたセルに流入した排ガス中の残りの煤やアッシュは、第二端面のセルの開口部から、浄化されたガスとともに排出される。

このように、本発明のハニカムフィルタは、外周壁によって遮断されているセル以外のセルの両端が、第一端面及び第二端面にて開口しているため、圧力損失が非常に低いものである。また、第一端面から第二端面まで螺旋を描くように形成されたセルに流入した排ガス中の煤やアッシュの一部が、このセルを区画形成する隔壁によって捕集されるとともに、残りの煤やアッシュが、浄化されたガスとともに第二端面の開口部から排出される。そのため、隔壁の表面に、煤やアッシュが過剰に堆積し難くなっている。また、上述したように、本発明のハニカムフィルタは、隔壁の表面に、煤やアッシュが過剰に堆積し難くなっているため、捕集した煤等を加熱燃焼させることによりフィルタの機能を再生する再生制御装置も必要としない。このため、本発明のハニカムフィルタは、レトロフィット用の排ガス浄化フィルタとして良好に用いることができる。外周壁によって遮断されているセルには、煤やアッシュが経時的に堆積することとなるが、フィルタの浄化性能や圧力損失の増加に対する影響は極めて少ない。

また、本発明の接合型ハニカムフィルタは、上述した本発明のハニカムフィルタを、複数個備え、複数個のハニカムフィルタが、互いの外周壁の表面同士が対向するように隣接して配置された状態で接合されたものである。本発明の接合型ハニカムフィルタは、本発明のハニカムフィルタと同様の効果を奏するものである。

また、本発明の接合型ハニカムフィルタは、接合された複数個のハニカムフィルタの外周部分が研削加工され、研削加工された側面を覆うように配置された外壁を更に備えたものであってもよい。これにより、上述した効果を維持しつつ、接合型ハニカムフィルタの外周形状を、所望の形状とすることができる。

本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。 本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す側面図である。 図２に示すハニカムフィルタの第一端面を模式的に示す平面図である。 図２におけるＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ’断面を模式的に示す断面図である。 図２におけるＣ−Ｃ’断面を模式的に示す断面図である。 図２に示すハニカムフィルタの第二端面を模式的に示す平面図である。 本発明のハニカムフィルタの一実施形態における、セルが螺旋を描くように形成された状態を説明するための模式図である。 本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を模式的に示す斜視図である。 本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を模式的に示す側面図である。 図６に示すハニカムフィルタの第一端面を模式的に示す平面図である。 図６におけるＤ−Ｄ’断面を模式的に示す断面図である。 図６におけるＥ−Ｅ’断面を模式的に示す断面図である。 図６に示すハニカムフィルタの第二端面を模式的に示す平面図である。 本発明のハニカムフィルタを製造する方法における研削加工前のハニカム構造体を示す斜視図である。 図８に示す研削加工前のハニカム構造体の第一端面を模式的に示す平面図である。 研削加工後のハニカム構造体の外周面に外周壁を配設したハニカムフィルタを模式的に示す斜視図である。 本発明の接合型ハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。 本発明の接合型ハニカムフィルタの他の実施形態を模式的に示す斜視図である。 本発明の接合型ハニカムフィルタの更に他の実施形態を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。

（１）ハニカム構造体：
まず、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態について説明する。図１は、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す側面図である。図３Ａは、図２に示すハニカムフィルタの第一端面を模式的に示す平面図である。図３Ｂは、図２におけるＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。図３Ｃは、図２におけるＢ−Ｂ’断面を模式的に示す断面図である。図３Ｄは、図２におけるＣ−Ｃ’断面を模式的に示す断面図である。図３Ｅは、図２に示すハニカムフィルタの第二端面を模式的に示す平面図である。図４は、本発明のハニカムフィルタの一実施形態における、セルが螺旋を描くように形成された状態を説明するための模式図である。

図１〜図４に示すように、本実施形態のハニカムフィルタ１００は、第一端面１１及び第二端面１２を有する多角筒形状の外周壁３と、この外周壁３の内部に配置された多孔質の隔壁１と、を備えたものである。図１〜図４に示すハニカムフィルタ１００においては、外周壁３が、四角筒形状である。外周壁３の内部に配置された隔壁１により、複数のセル２が区画形成されている。本実施形態のハニカムフィルタにおいては、隔壁１の気孔率が、４０〜７０％である。

本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、複数のセル２が、第一端面１１及び第二端面１２の少なくとも一方の端面に開口部を有する。そして、図３Ａ〜図３Ｅに示すように、複数のセル２が、第一端面１１から第二端面１２に延びる方向の回転軸Ｌに対して螺旋を描くように隔壁１によって区画形成されている。即ち、セル２を区画形成する隔壁１が、上記回転軸Ｌに対してねじれた状態で、四角筒形状の外周壁３の内部に配置されている。以下、「第一端面１１から第二端面１２に延びる方向」を、「ハニカムフィルタの軸方向」ということがある。本発明において、「螺旋」とは、蔓巻線状の３次元曲線の螺旋のことをいう。

例えば、図３Ａは、ハニカムフィルタ１００の第一端面１１を模式的に示す平面図である。この第一端面１１においては、セル２を区画形成する格子状の隔壁１が、紙面のｘ−ｙ方向にそれぞれ平行に延びるように配置されている。図３Ｂは、ハニカムフィルタ１００の第一端面１１から、軸方向の長さの１／４の長さの部分における、ハニカムフィルタの軸方向に垂直な断面を示す断面図である。図３Ｂに示す断面においては、格子状の隔壁１が、紙面のｘ−ｙ方向にそれぞれに対して、右回り（別言すれば、時計回り）に、１５°回転した状態で配置されている。即ち、ハニカムフィルタ１００の第一端面１１から、軸方向の長さの１／４の長さの部分において、隔壁１によって区画形成されるセル２は、１５°に相当する螺旋軌道を描いている。

図３Ｃは、ハニカムフィルタ１００の第一端面１１から、軸方向の長さの２／４の長さの部分における、ハニカムフィルタの軸方向に垂直な断面を示す断面図である。また、図３Ｄは、ハニカムフィルタ１００の第一端面１１から、軸方向の長さの３／４の長さの部分における、ハニカムフィルタの軸方向に垂直な断面を示す断面図である。図３Ｃに示す断面においては、格子状の隔壁１が、紙面のｘ−ｙ方向にそれぞれに対して、右回りに、３０°回転した状態で配置されている。また、図３Ｄに示す断面においては、格子状の隔壁１が、紙面のｘ−ｙ方向にそれぞれに対して、右回りに、４５°回転した状態で配置されている。即ち、ハニカムフィルタ１００の第一端面１１から、軸方向の長さの２／４の長さの部分において、隔壁１によって区画形成されるセル２は、３０°に相当する螺旋軌道を描いている。また、ハニカムフィルタ１００の第一端面１１から、軸方向の長さの３／４の長さの部分において、隔壁１によって区画形成されるセル２は、４５°に相当する螺旋軌道を描いている。上述した各断面における「回転角度」は、第一端面１１におけるセル２の位置を基準とした、回転軸Ｌに対する回転角度のことである。

図３Ｅは、ハニカムフィルタ１００の第二端面１２を模式的に示す平面図である。この第二端面１２においては、セル２を区画形成する格子状の隔壁１が、紙面のｘ−ｙ方向にそれぞれに対して、右回りに、６０°回転した状態で配置されている。このように、図１〜図４に示す本実施形態のハニカムフィルタ１００は、複数のセル２が、第一端面１１から第二端面１２に延びる方向の回転軸Ｌに対して、螺旋を描くように形成されている。本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、第一端面１１から第二端面１２までの回転軸Ｌに対する回転角度が６０°ということになる。以下、「第一端面１１から第二端面１２までの回転軸Ｌに対する回転角度」を、「螺旋回転角度」ということがある。この螺旋回転角度は、第一端面１１と第二端面１２とにおける、回転軸Ｌに対するセルの位相といえる。

そして、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、外周壁３が多角筒形状（図１〜図４においては、四角筒形状）である。そのため、複数のセル２のうちの外周側に位置する少なくとも一のセル２ｂが、第一端面１１から第二端面１２に向かう途中で、外周壁３によって遮断されている。即ち、これまでに説明したように、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、全てのセル２が、回転軸Ｌを回転中心として、ハニカムフィルタ１００の軸方向に対して螺旋を描くように形成されている。ここで、外周側に位置する少なくとも一のセル２ｂは、上記回転軸Ｌを回転中心とした螺旋軌道が、四角筒形状の外周壁３によって寸断されている。このため、外周側に位置する少なくとも一のセル２ｂが、第一端面１１から第二端面１２に向かう途中で、外周壁３によって遮断されることとなる。以下、「外周壁３によって遮断されるセル２ｂ」のことを、「遮断螺旋セル２ｂ」ということがある。また、「第一端面１１から第二端面１２まで螺旋軌道を維持するように形成されたセル２ａ」のことを、「螺旋セル２ａ」ということがある。セル２の一部が、外周壁３によって区画され、完全にはセル２の流路が遮断されていないセルについては、上記「螺旋セル」に含まれるものとする。

本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、一つの回転軸Ｌに対して、全てのセル２が、同一回転方向に螺旋を描くように形成されていることが好ましい。また、ハニカムフィルタ１００の軸方向における同一位置においては、全てのセル２の螺旋の回転角度が、同じであることが好ましい。即ち、図４に示すように、第一端面１１から第二端面１２までの螺旋回転角度が６０°である場合、回転軸Ｌに対して、全てのセル２が、同一回転方向に、且つ、軸方向における同一位置において同じ回転角度となるような螺旋を描いていることが好ましい。ここで、セル２が螺旋を描くように形成されていることについて、図４を参照しつつ、更に詳細に説明する。図４においては、第一端面１１から第二端面１２（図１参照）までのセル２ｐ，２ｑ，２ｒ，２ｓ，２ｔ，２ｕの螺旋軌道を破線によって示している。そして、図４においては、セル２ｐ，２ｑ，２ｒ，２ｓ，２ｔ，２ｕの第二端面における開口位置を、波線が付された矩形によって示している。例えば、図４におけるセル２ｐは、回転軸Ｌからの距離が最も短いセルである。一方、セル２ｓやセル２ｔ等のセルは、回転軸Ｌからの距離が、セル２ｐに比して長いセルである。セル２ｐ，２ｑ，２ｒ，２ｓ，２ｔにおける、それぞれの螺旋の回転角度は、いずれも６０°である。セル２ｕは、上述した遮断螺旋セルであり、第一端面１１から第二端面１２（図１参照）に向かう途中で、外周壁３によってセル２ｕの流路が遮断されている。

図１〜図４に示すような本実施形態のハニカムフィルタ１００は、粒子状物質の排出基準が緩い排ガス規制に対応した低捕集効率のフィルタとして好適に用いることができる。本実施形態のハニカムフィルタ１００によれば、圧力損失を低減し、且つ煤やアッシュが過剰に堆積することを抑制することができる。例えば、ハニカムフィルタ１００の第一端面１１側を排ガスの流入面とした場合、第一端面１１のセル２の開口部から流入した排ガスは、螺旋状のセル２内を通過して第二端面１２側に移動する。この際、遮断螺旋セル２ｂに流入した排ガス中の煤やアッシュは、遮断螺旋セル２ｂを区画形成する隔壁１又は遮断螺旋セル２ｂを遮断する外周壁３によって捕集される。

また、螺旋セル２ａに流入した排ガスは、螺旋の流れに沿って移動しつつ、その一部が、多孔質の隔壁１を透過する。即ち、第一端面１１から第二端面１２へと螺旋の流れに沿って移動する排ガスには、ハニカムフィルタの軸方向に向かう慣性力及び螺旋軌道による慣性力（別言すれば、遠心力）が生じる。このような慣性力によって、螺旋セル２ａ内を移動する排ガスが、螺旋セル２ａの外側を区画する隔壁１を通過し、同時に、その排ガス中の煤やアッシュの一部が、多孔質の隔壁１によって捕集される。また、排ガスが隔壁１を透過せずとも、空気よりも質量のある煤やアッシュは、螺旋の流れによって生じる慣性力によって、隔壁１の表面に付着して捕集されることもある。また、螺旋セル２ａに流入した排ガス中の残りの煤やアッシュは、第二端面１２の螺旋セル２ａの開口部から、浄化されたガスとともに排出される。

このように、本実施形態のハニカムフィルタ１００は、遮断螺旋セル２ｂ以外の螺旋セル２ａの両端が、第一端面１１及び第二端面１２にて開口しているため、圧力損失が非常に低いものである。また、本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、排ガス中の煤やアッシュが、隔壁１によって全て捕集されるのではなく、煤やアッシュの一部が、第二端面１２の螺旋セル２ａの開口部から、浄化されたガスとともに排出される。そのため、隔壁１の表面に、煤やアッシュが過剰に堆積し難くなっている。

また、本実施形態のハニカムフィルタ１００は、隔壁１の表面に、煤やアッシュが過剰に堆積し難くなっているため、再生制御装置も必要としない。再生制御装置とは、捕集した煤等を加熱燃焼させることによりフィルタの機能を再生するものである。このため、本実施形態のハニカムフィルタ１００は、レトロフィット用の排ガス浄化フィルタとして良好に用いることができる。遮断螺旋セル２ｂには、煤やアッシュが経時的に堆積することとなるが、煤等の堆積による捕集効率や圧力損失に対する影響は極めて少ない。

多角筒形状の外周壁３は、第一端面１１及び第二端面１２に対して、各側面１３が垂直となるように構成された直角筒であることが好ましい。また、外周壁３は、四角筒形状又は三角筒形状のものであることが好ましい。本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、図４に示すセル２ｕのように、外周側に位置する少なくとも一のセル２が、第一端面から第二端面に向かう途中で、外周壁３によって遮断されている。即ち、セル２ｕは、遮断螺旋セル２ｂである。外周壁３が、四角筒形状又は三角筒形状であると、外周側に位置するセル２が螺旋を描く場合に、螺旋の回転角度が比較的に小さな場合であっても、外周壁３によってセル２の流路が遮断され易くなる。例えば、外周壁が、六角筒形状や八角筒形状であっても、外周側に位置するセルが、外周壁によって遮断されたものであれば、図１〜図４に示すハニカムフィルタ１００と同様の効果を得ることができる。但し、六角筒形状や八角筒形状の場合には、螺旋の回転角度を大きくしなければならないことがある。即ち、セル２を区画形成する隔壁１の、回転軸Ｌに対するねじれが大きくなり、ハニカムフィルタ１００の強度が低下することがある。

ここで、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態について説明する。図５は、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を模式的に示す斜視図である。図６は、本発明のハニカムフィルタの他の実施形態を模式的に示す側面図である。図７Ａは、図６に示すハニカムフィルタの第一端面を模式的に示す平面図である。図７Ｂは、図６におけるＤ−Ｄ’断面を模式的に示す断面図である。図７Ｃは、図６におけるＥ−Ｅ’断面を模式的に示す断面図である。図７Ｄは、図６に示すハニカムフィルタの第二端面を模式的に示す平面図である。

図５〜図７Ｄに示すハニカムフィルタ２００は、第一端面３１及び第二端面３２を有する三角筒形状の外周壁２３と、この外周壁２３の内部に配置された多孔質の隔壁２１と、を備えたものである。外周壁２３の内部に配置された隔壁２１により、複数のセル２２が区画形成されている。複数のセル２２は、第一端面３１及び第二端面３２の少なくとも一方の端面に開口部を有するものである。隔壁２１の気孔率が、第一の実施形態のハニカムフィルタと同様に、４０〜７０％である。

図５〜図７Ｄに示すハニカムフィルタ２００においても、図７Ａ〜図７Ｄに示すように、複数のセル２２が、第一端面３１から第二端面３２に延びる方向の回転軸Ｌに対して螺旋を描くように隔壁２１によって区画形成されている。即ち、セル２２を区画形成する隔壁２１が、上記回転軸Ｌに対してねじれた状態で、三角筒形状の外周壁２３の内部に配置されている。

例えば、図７Ａは、ハニカムフィルタ２００の第一端面３１を模式的に示す平面図である。この第一端面３１においては、セル２２を区画形成する格子状の隔壁２１が、紙面のｘ−ｙ方向にそれぞれ平行に延びるように配置されている。図７Ｂは、ハニカムフィルタ２００の第一端面３１から、軸方向の長さの１／３の長さの部分における、ハニカムフィルタの軸方向に垂直な断面を示す断面図である。図７Ｃは、ハニカムフィルタ２００の第一端面３１から、軸方向の長さの２／３の長さの部分における、ハニカムフィルタの軸方向に垂直な断面を示す断面図である。図７Ｂに示す断面においては、格子状の隔壁２１が、紙面のｘ−ｙ方向にそれぞれに対して、右回りに、１５°回転した状態で配置されている。また、図７Ｃに示す断面においては、格子状の隔壁２１が、紙面のｘ−ｙ方向にそれぞれに対して、右回りに、３０°回転した状態で配置されている。

図７Ｄは、ハニカムフィルタ２００の第二端面３２を模式的に示す平面図である。この第二端面３２においては、セル２２を区画形成する格子状の隔壁２１が、紙面のｘ−ｙ方向にそれぞれに対して、右回りに、４５°回転した状態で配置されている。このように、図５〜図７Ｄに示すハニカムフィルタ２００においては、第一端面３１から第二端面３２までの回転軸Ｌに対する回転角度が４５°ということになる。このように構成された本実施形態のハニカムフィルタ２００は、図１〜図４Ｅに示すハニカムフィルタ１００と同様の効果を奏するものである。

即ち、本発明のハニカムフィルタは、以下の（１）〜（３）の構成を満たしたものであれば、図１〜図４Ｅに示すハニカムフィルタ１００と同様の効果を奏するものである。（１）第一端面及び第二端面を有する多角筒形状の外周壁と、外周壁の内部に配置され、第一端面及び第二端面の少なくとも一方の端面に開口部を有する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、を備えたハニカムフィルタであること。（２）隔壁の気孔率が、４０〜７０％であること。（３）複数のセルが、回転軸に対して螺旋を描くように隔壁によって区画形成され、且つ、外周側に位置する少なくとも一のセルが、第一端面から第二端面に向かう途中で、外周壁によって遮断されていること。なお、図５〜図７Ｄに示すハニカムフィルタ２００は、外周壁２３の形状が異なることと、螺旋回転角度が異なること以外は、図１〜図４Ｅに示すハニカムフィルタ１００と同様に構成されている。また、セルが螺旋を描く際の回転の方向は、右回りであってもよいし、左回りであってもよい。

図１〜図４Ｅに示すような本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、多孔質の隔壁１の気孔率が、４０〜７０％である。隔壁の気孔率が４０％未満では、螺旋セル２ａ内を流通する排ガスが、螺旋セル２ａを区画形成する隔壁１を透過し難くなり、十分な捕集性能が得られない。また、隔壁の気孔率が４０％未満では、ハニカムフィルタ１００の圧力損失が増大してしまう。一方、隔壁の気孔率が７０％を超えると、ハニカムフィルタ１００の強度が低下してしまう。特に、本実施形態のハニカムフィルタ１００は、隔壁１が回転軸Ｌに対してねじれた状態で配置されているため、隔壁１がねじれていない従来のハニカムフィルタと比較して、軸方向に対する圧縮強度が低くなる傾向がある。隔壁１の気孔率を７０％以下とすることで、隔壁１が回転軸Ｌに対してねじれた状態で配置されていたとしても、フィルタとして十分な強度を得ることができる。本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、隔壁１の気孔率が、４２〜６６％であることが好ましく、４５〜６１％であることが更に好ましい。このように構成することによって、捕集性能を維持しつつ、強度に優れたものとすることができる。気孔率は、水銀ポロシメータによって測定した値である。

図１〜図４Ｅに示すハニカムフィルタ１００においては、第一端面１１と第二端面１２とのそれぞれの中心点を結ぶ中心軸が、セル２の螺旋軌道の回転軸Ｌとなっている。なお、回転軸Ｌは、本実施形態のハニカムフィルタ１００において、セル２の螺旋軌道を説明するための仮想的な軸である。本実施形態のハニカムフィルタ１００における回転軸Ｌは、第一端面１１上の第一の点と、第二端面１２上の第二の点とを結んで形成される軸であることが好ましい。また、回転軸Ｌは、第一端面１１の外周壁に内接する内接円の内部に存在する点と、第二端面１２の外周壁に内接する内接円の内部に存在する点とを結んで形成される軸であることがより好ましい。更に、この回転軸Ｌは、以下の２つの円の内部に存在する２点を結んで形成される軸であることがより好ましい。一つ目の円は、第一端面１１の外周壁に内接する内接円と同心円で、且つ当該内接円の１／２の半径の円である。２つ目の円は、第二端面１２の外周壁に内接する内接円と同心円で、且つ当該内接円の１／２の半径の円である。

また、回転軸Ｌは、外周壁３が上述した直角筒である場合には、外周壁３の各側面に平行となる軸であることが好ましい。このように構成することによって、複数のセル２のうちの一部のセルを、遮断螺旋セル２ｂとし、複数のセル２のうちの残りのセルを、螺旋セル２ａとすることができる。本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、外周壁３が直角筒であり、且つ、セル２の螺旋軌道の回転軸Ｌが、第一端面１１と第二端面１２とのそれぞれの中心点を結んで形成される軸であることが特に好ましい。

本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、第一端面１１に開口するセル２の総数（個数）に対する、螺旋セル２ａの個数の比率が、３０〜９５％であることが好ましい。このように構成することによって、良好な捕集性能を維持しつつ、圧力損失を低減することができる。なお、セル２の総数（個数）に対する、螺旋セル２ａの個数の比率が、４５〜９０％であることが更に好ましく、６０〜８５％であることが特に好ましい。螺旋セル２ａ以外のセル２は、遮断螺旋セル２ｂである。セル２の総数に対する、螺旋セル２ａの個数の比率が、３０％未満であると、ハニカムフィルタの圧力損失が増大してしまう。一方、セル２の総数に対する、螺旋セル２ａの個数の比率が、９５％を超えると、遮断螺旋セル２ｂが少なくなり、捕集性能が低下することがある。

また、図１〜図４に示すような、外周壁３が、四角筒形状であるハニカムフィルタ１００においては、螺旋セル２ａの、第一端面１１から第二端面１２までの螺旋回転角度が、３０〜２４０°であることが好ましい。このように構成することによって、良好な捕集性能を維持しつつ、圧力損失を低減することができる。螺旋セル２ａの螺旋回転角度が３０°未満の場合には、捕集性能が十分に発揮されないことがある。また、螺旋セル２ａの螺旋回転角度が２４０°を超える場合には、圧力損失が増大することがある。外周壁３が、四角筒形状である場合において、螺旋セル２ａの螺旋の回転角度は、６０〜１５０°であることが更に好ましく、６０〜９０°であることが特に好ましい。

また、図５〜図７Ｄに示すような、外周壁２３が、三角筒形状であるハニカムフィルタ２００においては、螺旋セル２２ａの、第一端面３１から第二端面３２までの螺旋回転角度が、２０〜２１０°であることが好ましい。このように構成することによって、外周壁が四角筒形状の場合と同様の効果を奏するものとなる。外周壁２３が、三角筒形状である場合において、螺旋セル２２ａの螺旋回転角度は、３０〜２１０°であることが更に好ましく、３０〜９０°であることが特に好ましい。

図１〜図４に示すような本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、隔壁１の厚さについては特に制限はない。隔壁１の厚さは、０．０１〜０．９ｍｍであることが好ましく、０．０２〜０．７ｍｍであることが更に好ましく、０．０３〜０．６ｍｍであることが特に好ましい。隔壁１の厚さが０．０１ｍｍ未満であると、ハニカムフィルタの強度が低下することがある。隔壁１の厚さが０．９ｍｍを超えると、隔壁透過抵抗が増大し、捕集効率が十分に得られないことがあり、さらに圧力損失が増大することがある。隔壁１の厚さは、ハニカムフィルタ１００の回転軸Ｌに垂直な断面を顕微鏡観察する方法で測定した値である。

ハニカムフィルタ１００のセル密度については特に制限はないが、２０〜１００個／ｃｍ^２であることが好ましい。セル密度が、２０個／ｃｍ^２未満であると、強度が低下することがある。また、セル密度が、１００個／ｃｍ^２を超えると、圧力損失が増大することがある。なお、セル密度は、ハニカムフィルタ１００の第一断面における、単位面積当たりのセルの個数のことである。セル密度は、２５〜８０個／ｃｍ^２であることが更に好ましく、３０〜５０個／ｃｍ^２であることが特に好ましい。

多孔質の隔壁１の平均細孔径については、特に制限はない。隔壁１の平均細孔径は、５〜１００μｍであることが好ましく、７〜８０μｍであることが更に好ましく、９〜５０μｍであることが特に好ましい。隔壁の平均細孔径が５μｍ未満であると、隔壁に粒子状物質の堆積が少ない場合でも圧力損失が増大することがある。隔壁の平均細孔径が１００μｍを超えると、隔壁１が脆くなり欠落し易くなることがある。隔壁１の平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。

ハニカムフィルタ１００のセル２の形状は、特に制限はない。ハニカムフィルタ１００の軸方向に垂直な断面におけるセル２の形状は、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、又は楕円形であることが好ましい。また、上記断面におけるセル２の形状は、その他の不定形であってもよい。本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、ハニカムフィルタ１００の軸方向にセル２が螺旋を描くように形成されているため、軸方向に垂直な断面におけるセル２の形状が、第一端面１１におけるセル２の形状から多少歪んでいてもよい。また、上記断面におけるセル２の形状は、セル２の周縁の一部が外周壁３によって遮られていない場合のセル２の形状である。

多孔質の隔壁１は、セラミックを主成分とするものであることが好ましい。隔壁１の材質としては、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、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、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライトが好ましい。「セラミックを主成分とする」というときは、セラミックを全体の８０質量％以上含有することをいう。

外周壁３は、本実施形態のハニカムフィルタ１００の外周部分を構成するものである。複数のセル２のうちの外周側に位置する少なくとも一のセル２が、外周壁３によって遮断され、この遮断されたセル２が、遮断螺旋セル２ｂとなる。本実施形態のハニカムフィルタ１００においては、外周壁３が、多角筒形状であり、四角筒形状又は三角筒形状であることが好ましい。

外周壁３の厚さについては、特に制限はない。外周壁３の厚さは、０．２〜９ｍｍが好ましく、０．４〜６ｍｍが更に好ましく、０．６〜２ｍｍが特に好ましい。外周壁３の厚さが０．２ｍｍより薄いと、ハニカムフィルタ１００の強度が低下することがある。外周壁３の厚さが９ｍｍより厚いと、ハニカムフィルタ１００の圧力損失が増大することがある。

外周壁３は、セラミックを主成分とするものであることが好ましい。外周壁３の材質としては、具体的には、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、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、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライトが好ましい。隔壁１と外周壁３の材質は、同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。外周壁３は、隔壁１と一体的に形成されたものではなく、螺旋を描くようにねじれた状態の隔壁１の外周部分を覆うように、別途配置されたものであることが好ましい。「一体的に形成」とは、例えば、隔壁１と外周壁３とが、一度の押出成形によって同時に形成され、且つその境界部分が存在しないような連続して形成されたもののことをいう。

多角筒形状の外周壁３の第一端面１１及び第二端面１２の大きさについては特に制限はない。多角形の第一端面１１及び第二端面１２においては、最も長い多角線の長さが、１５〜８００ｍｍであることが好ましく、２０〜２００ｍｍであることが更に好ましく、３０〜６０ｍｍであることが特に好ましい。

ここで、回転軸Ｌと中心が同じ位置であり、且つ外周壁に内接する内接円の直径を、「円筒内接直径」とする。また、回転軸Ｌと中心が同じ位置であり、且つ外周壁に外接する外接円の直径を、「円筒外接直径」とする。本実施形態のハニカム構造体においては、上記「円筒外接直径」に対する、上記「円筒内接直径」の比率が、１０〜９０％であることが好ましく、３０〜８０％であることが更に好ましい。上記「円筒外接直径」に対する、上記「円筒内接直径」の比率が、１０％未満であると、遮断螺旋セル２ｂが形成され難くなることがあり、９０％以上だと遮断螺旋セル２ｂが多くなり圧力損失が大きくなりすぎることがある。

外周壁３の第一端面１１から第二端面１２までの長さについては特に制限はない。外周壁３の「第一端面１１から第二端面１２までの長さ」を、以下「軸方向の長さ」という。外周壁３の軸方向の長さは、ハニカムフィルタ１００を設置するスペースの大きさに応じて適宜決定することができる。外周壁３の軸方向の長さは、１５〜１２００ｍｍであることが好ましく、４０〜８００ｍｍであることが更に好ましく、６０〜４００ｍｍであることが特に好ましい。外周壁３の軸方向の長さは、同一の螺旋回転角度を実現する場合に、隔壁１のねじれの度合いに影響を与えるものである。即ち、外周壁３の軸方向の長さが短い場合には、同一の螺旋回転角度を実現する場合に、隔壁１のねじれの度合いが大きくなる。一方、外周壁３の軸方向の長さが長い場合には、同一の螺旋回転角度を実現する場合に、隔壁１のねじれの度合いが小さくなる。隔壁１のねじれの度合いが大きくなり過ぎると、ハニカムフィルタ１００の軸方向の圧縮強度が低下することがある。外周壁３の軸方向の長さを上記数値範囲とすることで、コンパクトで且つ軸方向の圧縮強度が高いハニカムフィルタ１００とすることができる。

（２）ハニカムフィルタの製造方法：
次に、本発明のハニカムフィルタを製造する方法について、図１〜図４に示すような外周壁が四角筒形状のハニカムフィルタを製造する方法を例に説明する。

本実施形態のハニカムフィルタを製造する際には、まず、図８及び図９に示すようなハニカム構造体５００を作製する。図８及び図９に示すハニカム構造体５００は、一方の端面５１１から他方の端面５１２まで延びる複数のセル５０２を区画形成する隔壁５０１、及び隔壁５０１を取り囲むように配設された外周壁５４３を有するものである。ハニカム構造体５００は、円筒形状のものである。このハニカム構造体５００においては、一方の端面５１１から他方の端面５１２に延びる方向の回転軸に対して、複数のセル５０２が螺旋を描くように隔壁５０１によって区画形成されている。

このようなハニカム構造体５００の外周部分を研削加工して、角柱状の構造体を得、得られた角柱状の構造体の側面に、外周壁を再度配設することによって、本実施形態のハニカムフィルタを製造することができる。図８及び図９における破線Ｊは、ハニカム構造体５００を研削加工する位置（研削加工位置）を示すものである。

図８及び図９に示すハニカム構造体５００は、以下のようにして作製することができる。まず、セラミック原料を含有する成形原料を混合し混練して坏土を得る。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、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、及びアルミニウムチタネートからなる群より選択される少なくとも一種を用いることが好ましい。なお、コージェライト化原料とは、シリカが４２〜５６質量％、アルミナが３０〜４５質量％、マグネシアが１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミック原料である。コージェライト化原料は、焼成されてコージェライトになるものである。

また、成形原料は、上記セラミック原料に、分散媒、有機バインダ、無機バインダ、界面活性剤、造孔材等を更に混合して調製することが好ましい。各原料の組成比は、特に限定されず、作製しようとするハニカム構造体の構造、材質等に合わせた組成比とすることが好ましい。

分散媒としては、水を用いることができる。分散媒の添加量は、セラミック原料１００質量部に対して、１０〜３０質量部であることが好ましい。

有機バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、又はこれらを組み合わせたものとすることが好ましい。また、有機バインダの添加量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．５〜５質量部が好ましい。

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、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の添加量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．５〜２質量部が好ましい。

造孔材としては、樹脂粒子、デンプン、カーボン等を用いることができる。造孔材は、作製するハニカム構造体の隔壁に気孔を形成するためのものである。ハニカム構造体の隔壁が４０〜７０％となるように、造孔材の添加量を調整することが好ましい。造孔材を添加せずとも、得られるハニカム構造体の隔壁の気孔率を４０〜７０％にすることができる場合には、造孔材を添加しなくともよい。

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、得られた坏土を成形して、円筒状のハニカム成形体を形成する。ハニカム成形体は、複数のセルを区画形成する隔壁を有するものである。坏土を成形してハニカム成形体を形成する方法としては特に制限はなく、押出成形、射出成形等の公知の成形方法を用いることができる。例えば、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する押出成形用口金を用いて押出成形する方法等を好適例として挙げることができる。押出成形用口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。

ハニカム成形体を成形する場合には、上述した押出成形用口金を回転させながら坏土を押出成形することにより、得られるハニカム成形体に、螺旋状の捻りを加えることが好ましい。この際、押出成形されたハニカム成形体の先端部分を、受け台等によって受け止めて、押出成形された部分が、押出成形用口金の回転と同期して回転しないようにすることが好ましい。これにより、一方の端面から他方の端面に延びる方向の回転軸に対して、複数のセルが螺旋を描くように隔壁によって区画形成されてハニカム成形体を得ることができる。

押出成形用口金の回転の速度と、坏土の押出し速度とを調整することによって、ハニカム成形体における、螺旋回転角度を調節することができる。

また、押出成形用口金を回転させずに、一方の端面から他方の端面に延びるセルが形成されたハニカム成形体を得た後に、得られたハニカム成形体を捻ってもよい。即ち、得られたハニカム成形体に対して、一方の端面から他方の端面に延びる方向を回転軸として、複数のセルが螺旋を描くように捻りを加え、ねじれた状態のハニカム成形体を作成してもよい。

次に、得られたハニカム成形体を乾燥する。次に、乾燥したハニカム成形体を焼成する。これにより、図８及び図９に示すような、流体の流路となる複数のセル５０２を区画形成する多孔質の隔壁５０１を備えたハニカム構造体５００を得ることができる。このハニカム構造体５００においては、全てのセル５０２が、一方の端面５１１から他方の端面５１２まで螺旋を描くように隔壁５０１によって区画形成されている。即ち、ハニカム構造体５００においては、全てのセル５０２が、「螺旋セル」になっている。

乾燥方法は、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができる。なかでも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組み合わせて行うことが好ましい。

ハニカム成形体を焼成する前には、このハニカム成形体を仮焼することが好ましい。仮焼は、脱脂のために行うものである。仮焼の方法については特に制限はない。例えば、ハニカム成形体中の有機物の少なくとも一部を除去することができればよい。上記有機物としては、有機バインダ、界面活性剤、造孔材等を挙げることができる。有機バインダの燃焼温度は１００〜３００℃程度である。このため、仮焼は、酸化雰囲気において、２００〜１０００℃程度で、１０〜１００時間程度加熱することが好ましい。

ハニカム成形体の焼成は、仮焼した成形体を構成する成形原料を焼結させて緻密化し、所定の強度を確保するために行われるものである。焼成の条件は、成形原料の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。例えば、コージェライト化原料を使用している場合には、焼成温度は、１３５０〜１４４０℃が好ましい。また、焼成時間は、最高温度でのキープ時間として、３〜１０時間が好ましい。仮焼、本焼成を行う装置としては、電気炉、ガス炉等を挙げることができる。

次に、得られたハニカム構造体５００の外周部分を研削加工して、角柱状の構造体（角柱構造体６００）を得る。

次に、図１０に示すように、得られた角柱構造体６００の外周に、外周壁７０３を配設して、外周壁が四角筒形状のハニカムフィルタ７００を製造する。角柱構造体６００は、多孔質の隔壁７０１を有し、この隔壁７０１により、複数のセル７０２が区画形成されている。そして、図１０に示すハニカムフィルタ７００においては、複数のセル７０２が、第一端面７１１から第二端面７１２に延びる方向の回転軸に対して螺旋を描くように隔壁７０１によって区画形成されている。

図１０に示すハニカムフィルタ７００においては、複数のセル７０２のうちの外周側に位置する少なくとも一のセル７０２が、第一端面７１１から第二端面７１２に向かう途中で、外周壁７０３によって遮断されている。即ち、図８及び図９に示すハニカム構造体５００を研削加工することにより、得られる角柱構造体６００の外周側に位置する少なくとも一のセル５０２が、螺旋軌道の途中で寸断されることとなる。そして、この角柱構造体６００の外周側に、新たに外周壁７０３を配設することにより、螺旋軌道の途中で寸断されたセル７０２が、外周壁７０３によって遮断されることとなる。

外周壁７０３を形成する方法としては、角柱構造体６００の外周に、スラリー状のコート材を塗工し、塗工したコート材を乾燥する方法を挙げることができる。コート材を乾燥した後、更に焼成してもよい。このようなコート材としては、例えば、ハニカム構造体を作製するための坏土と同じ成分のものを挙げることができる。また、コート材は、セラミックセメントなどを用いた、セメントコート材であってもよい。

以上のようにして、本実施形態のハニカムフィルタを製造することができる。図８及び図９では、ハニカム構造体５００が円筒形状である場合の例を示しているが、複数のセル５０２が螺旋を描くように、焼成前の成形体に捻りを加えられるような形状であれば、円筒形状以外の形状であってもよい。即ち、焼成前の成形体に捻りを加えることができ、且つ、得られたハニカム構造体の外周部分を研削加工して、角柱状の角柱構造体が得られるようなハニカム構造体であれば、ハニカム構造体の形状については特に制限はない。なお、成形体に捻りを加える際に、回転軸に対して均等な捻りを加え易いことから、ハニカム構造体５００が円筒形状であることが好ましい。

また、図８及び図９では、角柱構造体６００の形状が四角柱である場合の例を示しているが、三角柱等の他の多角柱であってもよい。多角柱における端面の角の数が多くなると、角柱構造体６００の形状が、円柱に近くなる。角柱構造体６００の形状が、円柱に近くなると、角柱構造体６００の外周側のセル５０２が寸断され難くなることがある。このため、角柱構造体６００の形状は、三角柱又は四角柱であることが好ましい。

（３）接合型ハニカムフィルタ：
次に、本発明の接合型ハニカムフィルタの一の実施形態について説明する。本実施形態の接合型ハニカムフィルタは、これまでに説明した本発明のハニカムフィルタを複数個備えたものである。ここで、図１〜図４に示すハニカムフィルタ１００を複数個備えた接合型ハニカムフィルタを例に、本実施形態の接合型ハニカムフィルタについて説明する。図１１は、本発明の接合型ハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。

図１１に示すように、本実施形態の接合型ハニカムフィルタ８００は、これまでに説明した本発明のハニカムフィルタ１００を複数個備えたものである。本実施形態の接合型ハニカムフィルタ８００においては、複数個のハニカムフィルタ１００が、互いの外周壁３の表面同士が対向するように隣接して配置された状態で接合されたものである。図１１に示す接合型ハニカムフィルタ８００は、第一端面１１側から見た場合に、縦横それぞれ３個ずつ、合計で９個のハニカムフィルタ１００が接合されたものである。ハニカムフィルタ１００の外周壁３の表面同士は、接合層８１１によって接合されている。

接合層８１１は、ハニカムフィルタ１００の外周壁３の表面同士を接合するための接合材によって形成されたものであることが好ましい。接合材としては、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、ＳｉＣ粒子、有機バインダ、発泡樹脂等の充填材を水等の分散媒に分散させてスラリー状に調製されたものを挙げることができる。このような接合材を、ハニカムフィルタ１００の外周壁３の表面（即ち、接合面）に塗工し、この接合材を塗工した面に、別のハニカムフィルタ１００の外周面３の表面を当接させて、互いの外周壁３の表面同士を接合させる。接合材が乾燥して固化したものが、上述した接合層８１１となる。

接合層の厚さについては特に制限はない。接合層の厚さとしては、０．１〜９ｍｍであることが好ましく、０．２〜５ｍｍであることが更に好ましく、０．４〜３ｍｍであることが特に好ましい。「接合層の厚さ」とは、接合型ハニカムフィルタの、ハニカムフィルタの軸方向に垂直な断面における、一のハニカムフィルタの外周壁の表面（接合面）から、接合層を介して接合されたハニカムフィルタの外周壁の表面（接合面）までの長さのことをいう。接合層の厚さが厚すぎると、接合型ハニカムフィルタの、ハニカムフィルタの軸方向に垂直な断面における、排ガスが通過する面積が相対的に小さくなり、圧力損失が増大することがある。接合層の厚さが薄すぎると、ハニカムフィルタ同士を接合する接合力が十分に得られないことがある。また、ハニカムフィルタの相互間に接合層が配置されることにより、各ハニカムフィルタが熱膨張又は熱収縮したときに、体積変化分を接合層によって緩衝させることができる。接合層の厚さが薄すぎると、上述した体積変化分を緩衝させる効果が十分に発現しないことがある。

本実施形態の接合型ハニカムフィルタ８００においては、接合する個々のハニカムフィルタ１００が、予め多角筒形状の外周壁３を備えているため、接合層８１１によるハニカムフィルタ１００の接合が極めて容易である。本実施形態の接合型ハニカムフィルタ８００は、本発明のハニカムフィルタを複数個接合したものであるため、本発明のハニカムフィルタと同様の効果を奏するものである。

図１１においては、９個のハニカムフィルタ１００を接合層８１１によって接合したものであるが、接合するハニカムフィルタ１００の個数については特に制限はない。接合型ハニカムフィルタ８００の大きさ、及びハニカムフィルタ１００の大きさに応じて、接合するハニカムフィルタ１００の個数を適宜決定することができる。

また、接合型ハニカムフィルタは、接合された複数個のハニカムフィルタの外周部分が研削加工され、研削加工された側面を覆うように配置された外壁を更に備えたものであってもよい。図１２は、本発明の接合型ハニカムフィルタの他の実施形態を模式的に示す斜視図である。

図１２に示す接合型ハニカムフィルタ８０１は、図１１に示すような接合型ハニカムフィルタ８００の外周部分が研削加工され、研削加工された側面を覆うように、更に外壁８１０が配置されたものである。このように構成することによって、接合型ハニカムフィルタ８０１の全体形状を、所望の形状とすることができる。接合型ハニカムフィルタ８０１を構成する各ハニカムフィルタ１００は、多角筒形状の外周壁３を備えたものであるため、複数個のハニカムフィルタ１００を接合した接合型ハニカムフィルタ８００（図１１参照）は、その全体形状が多角筒形状となる。ハニカムフィルタ１００を接合層８１１によって接合した後、その外周部分を研削加工して、更に外壁８１０を設けることにより、個々のハニカムフィルタ１００によって発現する効果を維持しつつ、接合型ハニカムフィルタ８０１を所望の形状とすることができる。

接合型ハニカムフィルタ８０１の外壁８１０としては、各ハニカムフィルタ１００の外周壁３と同様の材料を用いて形成されたものであることが好ましい。

また、接合型ハニカムフィルタは、四角筒形状以外の他の多角筒形状の外周壁を備えたハニカムフィルタを、接合層によって接合したものであってもよい。図１３は、本発明の接合型ハニカムフィルタの更に他の実施形態を模式的に示す斜視図である。図１３に示す接合型ハニカムフィルタ８０２は、図５〜図７Ｄに示す三角筒形状の外周壁２３を備えたハニカムフィルタ２００を、接合層８１１によって接合したものである。図１３に示す接合型ハニカムフィルタ８０２においては、６個のハニカムフィルタ２００を、接合層８１１によって接合したものである。図１３に示す接合型ハニカムフィルタ８０２においては、接合型ハニカムフィルタ８０２の外周部分が研削加工されておらず、接合型ハニカムフィルタ８０２の外周が、ハニカムフィルタ２００の外周壁２３によって構成されている。図１３に示す接合型ハニカムフィルタ８０２においても、その外周部分を研削加工して、図１２に示すような外壁８１０を更に配置してもよい。

また、接合型ハニカムフィルタを構成する各ハニカムフィルタは、その外周形状が同じものであってもよいし、外周形状が異なるものであってもよい。即ち、本発明の接合型ハニカムフィルタは、外周形状が異なるハニカムフィルタを複数個備え、これらのハニカムフィルタが、接合層によって接合されたものであってもよい。

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

（実施例１）
まず、セラミック原料を含有する成形原料を用いて、ハニカム成形体を成形するための坏土を調製した。セラミック原料として、コージェライト化原料を用いた。コージェライト化原料に、分散媒、有機バインダ、分散剤、造孔材を添加して、成形用の坏土を調製した。分散媒の添加量は、コージェライト化原料１００質量部に対して、３質量部とした。有機バインダの添加量は、コージェライト化原料１００質量部に対して、５質量部とした。造孔材の添加量は、コージェライト化原料１００質量部に対して、１０質量部とした。得られたセラミック成形原料を、ニーダーを用いて混練して、坏土を得た。

コージェライト化原料として、タルク、カオリン、アルミナ、シリカを、ＭｇＯが１３．５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３が３６．０質量％、ＳｉＯ_２が５０．５質量％という組成になるように調合した。

次に、得られた坏土を、真空押出成形機を用いて押出成形し、ハニカム成形体を得た。ハニカム成形体を成形する際には、真空押出成形機の押出成形用口金を、坏土の押出方向に対して垂直な面上を回転させながら押出成形を行った。押出成形されたハニカム成形体の先端部分を、受け台によって受け止めて、押出成形された部分が、押出成形用口金の回転と同期して回転しないようにした。

実施例１においては、得られるハニカムフィルタの螺旋回転角度が１５°となるように、上記真空押出成形機の押出成形用を回転させた。ハニカム成形体の形状は、円筒状であり、端面の直径は、７０ｍｍであった。

次に、得られたハニカム成形体を高周波誘電加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて１２０℃で２時間乾燥した。その後、１３５０〜１４５０℃で１０時間焼成してハニカム構造体を得た。

得られたハニカム構造体は、一方の端面における隔壁の厚さが、０．３ｍｍであり、セル密度が、４０個／ｃｍ^２であった。また、ハニカム構造体の一方の端面から他方の端面までの長さが、１５０ｍｍであった。ハニカム構造体の隔壁の気孔率は、６０％であった。気孔率は、水銀ポロシメータによって測定した値である。

得られたハニカム構造体の外周部分を研削加工して、端面が四角形の角柱構造体を作製した。角柱構造体は、ハニカム構造体の一方の端面及び他方の端面が四角形となるように研削加工されたものである。角柱構造体は、四角形の端面の一辺が５０ｍｍの正四角柱形状である。

得られた角柱構造体の外周面に、スラリー状のコート材を塗工した。角柱構造体の外周面に塗工したコート材を乾燥して、外周壁を作製した。外周壁の厚さは、３ｍｍであった。このようにして、実施例１のハニカムフィルタを作製した。実施例１のハニカムフィルタの螺旋回転角度は、３０°である。表１に、実施例１のハニカムフィルタの「外周壁の形状」、「螺旋回転角度（°）」、及び「気孔率（％）」を示す。

また、実施例１のハニカムフィルタについて、以下の方法で、「捕集性能」、「圧力損失」、「強度」、及び［アッシュ堆積］の評価を行った。結果を表１に示す。

［捕集性能］
実施例１のハニカムフィルタを、ディーゼルエンジンの排気系に搭載し、捕集性能を測定した。測定結果については、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｙ、及びＺの５段階で評価した。捕集効率が３０％以上、５０％未満の場合を、評価Ａとした。捕集効率が１５％以上、３０％未満の場合を、評価Ｂとした。捕集効率が１０％以上、１５％未満の場合を、評価Ｃとした。捕集効率が７０％以上の場合を、評価Ｙとした。捕集効率が０％以上、１０％未満の場合を、評価Ｚとした。

［圧力損失］
実施例１のハニカムフィルタを、ディーゼルエンジンの排気系に搭載し、圧力損失を測定した。測定結果については、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＺの４段階で評価した。測定された圧力損失の値が、比較例３の圧力損失と比較して、同等（具体的には、比較例３の圧力損失の値の２０％減の値から、比較例３の圧力損失の値の２０％増の値まで）の場合を、評価Ａとした。測定された圧力損失の値が、比較例３の圧力損失の値に対して、３０％以上で且つ６０％未満の増加量である場合を、評価Ｂとした。測定された圧力損失の値が、比較例３の圧力損失の値に対して、６０％以上で且つ２００％未満の増加量である場合を、評価Ｃとした。測定された圧力損失の値が、比較例３の圧力損失の値に対して、２００％以上の増加量である場合を、評価Ｚとした。

［強度］
実施例１のハニカムフィルタの強度を、圧縮試験機を用いて測定した。測定結果については、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＺの４段階で評価した。比較例３の強度と比較して、同等（具体的には、比較例３の強度の１５％減の値から、比較例３の強度の１５％増の値まで）の場合を、評価Ａとした。測定された強度の値が、比較例３の強度の値に対して、１５％超で且つ３５％以下の減少量である場合を、評価Ｂとした。測定された強度の値が、比較例３の強度の値に対して、３５％超で且つ６０％以下の減少量である場合を、評価Ｃとした。測定された強度の値が、比較例３の強度の値に対して、６０％超の減少量である場合を、評価Ｚとした。

［アッシュ堆積］
実施例１のハニカムフィルタに、ディーゼルエンジンの排気系に搭載して、１０万ｋｍ相当の走行試験を行い、アッシュ（灰）の堆積質量を測定した。測定結果については、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｙ、及びＺの４段階で評価した。ハニカムフィルタに流入したアッシュ総量に対して、０質量％以上、２０質量％未満のアッシュが堆積していた場合を、評価Ａとした。 ハニカムフィルタに流入したアッシュ総量に対して、２０質量％以上、４０質量％未満のアッシュが堆積していた場合を、評価Ｂとした。ハニカムフィルタに流入したアッシュ総量に対して、４０質量％以上、６０質量％未満のアッシュが堆積していた場合を、評価Ｃとした。ハニカムフィルタに流入したアッシュ総量に対して、６０質量％以上のアッシュが堆積していた場合を、評価Ｚとした。

（実施例２〜９、比較例１及び２）
螺旋回転角度、及び隔壁の気孔率が、表１となるように変更したこと以外は、実施例１と同様の方法で、ハニカムフィルタを製造した。得られたハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「捕集性能」、「圧力損失」、「強度」、及び［アッシュ堆積］の評価を行った。結果を表１に示す。また、螺旋回転角度の変更は、真空押出成形機の押出成形用口金の回転速度を調節することによって行った。また、各隔壁の気孔率は、造孔材の添加量によって調節した。

（比較例３）
真空押出成形機の押出成形用口金を回転させず、一方の端面から他方の端面に向けてセルが真っ直ぐに延びるハニカム成形体を作製し、以下、実施例１と同様の方法で、ハニカムフィルタを作製した。得られたハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「捕集性能」、「圧力損失」、「強度」、及び［アッシュ堆積］の評価を行った。結果を表１に示す。

（比較例４）
真空押出成形機の押出成形用口金を回転させず、一方の端面から他方の端面に向けてセルが真っ直ぐに延びるハニカム成形体を作製し、以下、実施例１と同様の方法で、ハニカムフィルタを作製した。比較例４においては、ハニカムフィルタのセルのいずれか一方の端面における開口部分に、目封止部材を配設した。即ち、所定のセルの第一端面の開口部分と、残余のセルの第二端面の開口部分とに、目封止部材を配設してハニカムフィルタを作製した。得られたハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「捕集性能」、「圧力損失」、「強度」、及び［アッシュ堆積］の評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例１０）
実施例１０においては、外周壁の形状が三角筒形状のハニカムフィルタを作製した。まず、実施例１と同様の方法によってハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体の外周部分を研削加工して、端面が三角形の角柱構造体を作製した。角柱構造体は、ハニカム構造体の一方の端面及び他方の端面が三角形となるように研削加工されたものである。角柱構造体は、三角形の端面の一辺が４５ｍｍの正三角柱形状である。

得られた角柱構造体に、実施例１の角柱構造体の外周面に塗工したものと同じ材質のコート材を塗工した。角柱構造体の外周面に塗工したコート材を乾燥して、外周壁を作製した。外周壁の厚さは、４０ｍｍであった。このようにして、実施例１０のハニカムフィルタを作製した。実施例１０のハニカムフィルタの螺旋回転角度は、１５°である。表２に、実施例１０のハニカムフィルタの「外周壁の形状」、「螺旋回転角度（°）」、及び「気孔率（％）」を示す。

また、実施例１と同様の方法で、「捕集性能」、「圧力損失」、「強度」、及び［アッシュ堆積］の評価を行った。結果を表２に示す。

（実施例１１〜１８、比較例５及び６）
螺旋回転角度、及び隔壁の気孔率が、表２となるようにしたこと以外は、実施例１０と同様の方法で、ハニカムフィルタを製造した。得られたハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「捕集性能」、「圧力損失」、「強度」、及び［アッシュ堆積］の評価を行った。結果を表２に示す。また、螺旋回転角度の変更は、真空押出成形機の押出成形用口金の回転速度を調節することによって行った。また、各隔壁の気孔率は、造孔材の添加量によって調節した。

（比較例７）
真空押出成形機の押出成形用口金を回転させず、一方の端面から他方の端面に向けてセルが真っ直ぐに延びるハニカム成形体を作製し、以下、実施例１０と同様の方法で、ハニカムフィルタを作製した。得られたハニカムフィルタについて、実施例１と同様の方法で、「捕集性能」、「圧力損失」、「強度」、及び［アッシュ堆積］の評価を行った。結果を表２に示す。

（結果）
表１及び表２に示すように、実施例１〜１８のハニカムフィルタは、捕集性能に優れ、且つ圧力損失も低いものであった。比較例３及び７のハニカムフィルタは、隔壁によって区画形成されたセルが、一方の端面から他方の端面に向けて真っ直ぐに延びているため、捕集性能は極めて悪いものであった。そのため、比較例３及び７については、フィルタとしての用を成さないものであった。

また、比較例１及び５のハニカムフィルタは、隔壁の気孔率が低いため、螺旋セル内に流入した排ガスが、螺旋セルの外側を区画する隔壁を通過し難く、捕集性能が悪いものとなった。また、排ガスが隔壁を通過し難いため、圧力損失も増大していた。また、比較例２及び６のハニカムフィルタは、隔壁の気孔率が高すぎるため、ハニカムフィルタの強度が極めて低かった。

また、実施例１〜９のハニカムフィルタのうち、螺旋回転角度が３０〜２４０°である実施例２〜６については、捕集性能と圧力損失とのバランスが特に良好であった。即ち、外周壁の形状が四角筒形状である場合には、螺旋回転角度が３０〜２４０°であることが好ましいことが分かった。また、実施例１０〜１８のハニカムフィルタのうち、螺旋回転角度が２０〜２１０°である実施例１１〜１５については、捕集性能と圧力損失とのバランスが特に良好であった。即ち、外周壁の形状が三角筒形状である場合には、螺旋回転角度が２０〜２１０°であることが好ましいことが分かった。

本発明のハニカムフィルタは、内燃機関や各種の燃焼装置等から排出されるガスを、浄化するためのフィルタとして好適に利用することができる。

１，２１：隔壁、２，２２：セル、２ａ：セル（螺旋セル）、２ｂ：セル（遮断螺旋セル）、２ｐ，２ｑ，２ｒ，２ｓ，２ｔ，２ｕ：セル、３，２３外周壁、１１，３１：第一端面、１２，３２：第二端面、１００，２００：ハニカムフィルタ、５００：ハニカム構造体、５０１：隔壁、５０２：セル、５１１：一方の端面、５１２：他方の端面、５４３：外周壁、６００：角柱構造体、７００：ハニカムフィルタ、８００，８０１，８０２：接合側ハニカムフィルタ、８１０：外壁、８１１：接合層、Ｌ：回転軸、Ｊ：研削加工位置。

Claims (6)

1. 第一端面及び第二端面を有する多角筒形状の外周壁と、前記外周壁の内部に配置され、前記第一端面及び前記第二端面の少なくとも一方の端面に開口部を有する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、を備え、
   前記隔壁の気孔率が、４０〜７０％であり、
   複数の前記セルが、前記第一端面から前記第二端面に延びる方向の回転軸に対して螺旋を描くように前記隔壁によって区画形成され、且つ、
   複数の前記セルのうちの外周側に位置する少なくとも一のセルが、前記第一端面から前記第二端面に向かう途中で、前記外周壁によって遮断されているハニカムフィルタ。
2. 前記外周壁が、四角筒形状又は三角筒形状である請求項１に記載のハニカムフィルタ。
3. 前記外周壁が、四角筒形状であり、
   前記第一端面から前記第二端面まで螺旋を描くように形成されたセルの、前記第一端面から前記第二端面までの前記回転軸に対する回転角度が、３０〜２４０°である請求項２に記載のハニカムフィルタ。
4. 前記外周壁が、三角筒形状であり、
   前記第一端面から前記第二端面まで螺旋を描くように形成されたセルの、前記第一端面から前記第二端面までの前記回転軸に対する回転角度が、２０〜２１０°である請求項２に記載のハニカムフィルタ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカムフィルタを、複数個備え、
   前記複数個の前記ハニカムフィルタが、互いの前記外周壁の表面同士が対向するように隣接して配置された状態で接合された接合型ハニカムフィルタ。
6. 接合された前記複数個の前記ハニカムフィルタの外周部分が研削加工され、前記研削加工された側面を覆うように配置された外壁を更に備えた請求項５に記載の接合型ハニカムフィルタ。

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