JP2013198884A - ハニカムセグメント体およびそれを備えたセラミックフィルター - Google Patents

Abstract

【課題】角部の欠けや角部を起点としたシール材のクラックを防止できるとともに、フィルター性能が高く、熱による歪みが生じにくい角柱状のハニカムセグメント体を提供する。
【解決手段】ハニカムセグメント体２は、縦方向に延びる複数の縦壁３０および横方向に延びる複数の横壁４０と、ほぼ矩形状の外周壁５０とを含み。隅に位置する第１セルを囲む部分の第１外周壁５１は、均一な厚みを有しており、湾曲して第２外周壁５２および第３外周壁５３と連続している。また、複数の縦壁３０は全て縦方向の長さが同じであり、複数の横壁４０は全て横方向の長さが同じである。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃エンジンの排気ガスに含有される微粒子を除去する多孔質セラミック製のフィルターであり、複数のハニカムセグメント体を一体化させたハニカムフィルターに関する。

ディーゼル車両の排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのディーゼルパーティキュレートフィルター（ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter））の開発が盛んに進めら
れてきている。現在、ＤＰＦとしては、主に、ハニカム構造を有するウォールフロータイプのものが用いられている。

ウォールフロータイプのハニカムフィルターは、軸方向に延伸し当該軸方向に垂直な断面において格子状に配置された多数のセルを備え、軸方向の両端面において端部が開孔した開孔セルと端部が封孔された封孔セルとが互い違いに配置されている構成を有する。

また、このようなハニカムフィルターを大型化するために、複数の角柱状のハニカムセグメント体をシール材により接着して一体化させる技術が知られている。このハニカムセグメント体では、セルを区画するために、軸方向に垂直な断面において、格子状に形成された、縦方向に延びた複数の縦壁および横方向に延びた複数の横壁と、外周壁とを備えている。

このような角柱状のハニカムセグメント体は、軸方向に垂直な断面における四隅の角部の欠けや、当該角部を起点としたシール材のクラックが生じることが考えられる。そこで、これらを防止するために、特許文献１には、角柱状のハニカムセグメント体の外周面における角部を面取りが施されたアール面とすることが記載されている。また、特許文献２にも、角部がアール面となったハニカムフィルターが記載されている。

特許第４０５１１６３号公報 意匠登録第１１５５７７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のハニカムセグメント体では、図８に示されるように、軸方向に垂直な断面において、複数のセル１００が格子状に配置されており、四隅に位置するセル１００を含めた全てのセル１００がほぼ正方形の同形状となっている。そのため、四隅に位置するセル１００とアール面６００との距離、つまり、角部における外周壁の厚みは、面取りの際に削った分だけ、ほぼ正方形のセル１００の断面における頂点に近づくにつれ薄くなる。このような外周壁の厚みに差が生じると熱的に不均衡になるため、温度上昇と下降の繰り返しにより、歪みが発生し、角部においてクラックの原因となる。

また、角部におけるクラックの発生を防止するために、外周壁の厚みを全体的に厚くすることが考えられる。しかしながら、この場合、外周壁を構成する材料の量が必要以上に大きくなる。

一方、特許文献２に記載のハニカムセグメント体では、図９に示されるように、軸方向
に垂直な断面において、アール面６００が、四隅に位置するセル１００だけでなく当該セル１００に隣接するセル１００にも重なるように形成されており、アール面６００の曲率半径が比較的大きい。そのため、角部の欠けや、角部を起点としたシール材のクラックを防止できる。また、図９に示されるように、アール面６００と重なるセル１００については、当該アール面６００に沿った形状にすることにより、外周壁５００の厚みを全周にわたって均一にしている。そのため、外周壁５００において熱的な不均衡が生じることがない。

しかしながら、図９に示されるように、アール面６００が四隅に位置するセル１００だけでなく当該セル１００に隣接するセル１００にも重なるように形成され、アール面６００に重なるセル１００の断面積を他のセルよりも小さくしている。そのため、アール面６００を有する部分の外周壁５００に連接している縦壁３００の長さＬ１ａは、アール面を有する部分以外の外周壁５００に連接している縦壁３００の長さＬ１ｂに比べて短くなる。同様に、アール面を有する部分の外周壁５００に連接している横壁４００の長さＬ２ａは、アール面を有する部分以外の外周壁５００に連接している横壁４００の長さＬ２ｂに比べて短くなる。そのため、熱により縦壁３００や横壁４００が膨張する際、アール面６００を有する部分の外周壁５００に応力が加わることで、歪みや破損が生じる可能性がある。また、アール面６００に重なるセル１００を囲む縦壁３００および横壁４００の内面の面積が他のセルよりも小さくなっているため、当該セルにおけるフィルター性能が他のセル１００に比べて低くなる。すなわち、端に位置する縦壁３００および横壁４００のフィルター性能が他よりも低くなる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、角部の欠けや角部を起点としたシール材のクラックを防止できるとともに、フィルター性能が高く、熱による歪みが生じにくい角柱状のハニカムセグメント体およびそれを備えたセラミックフィルターを提供することにある。

本発明のハニカムセグメント体は、上記課題を解決するために、複数の角柱状のハニカムセグメント体が結合部により結合されたハニカムフィルターを構成するハニカムセグメント体であって、複数のセルが延伸する軸方向に直交する断面においてセルを区画するためのセル壁を備え、上記セル壁は、上記軸方向に直交する断面において格子状に形成された、列方向に延びる複数の第１壁および行方向に延びる複数の第２壁と、当該第１壁および第２壁の外側に形成される外周壁とを含み、上記複数の第１壁の全ては、列方向の長さが同じかほぼ同じであり、上記複数の第２壁の全ては、行方向の長さが同じかほぼ同じであり、上記軸方向に直交する断面において隅に位置するセルである隅セルを囲む部分の外周壁を第１外周壁としたとき、当該第１外周壁は、均一な厚みを有しており、少なくとも一部において、湾曲しているか、または、第１外周壁以外の外周壁に対して傾斜していることを特徴とする。

上記の構成によれば、角柱状のハニカムセグメント体の角部に位置する第１外周壁は、少なくとも一部において、湾曲しているか、または、第１外周壁以外の外周壁に対して傾斜している。そのため、角部の欠けや角部に起因した結合部へのクラックが生じることを防止できる。

また、第１外周壁が均一な厚みを有しているため、特許文献１に記載のような角部における外周壁の厚みの変化による熱的な不均衡が生じず、ハニカムセグメント体の角部に位置する第１外周壁においてクラックが発生することを抑制できる。

さらに、複数の第１壁全ての列方向長さは同じかほぼ同じである。これにより、複数の
第１壁が熱により膨張したとしても均一に膨張するために、角部付近に応力が集中することがなく、外周壁の熱歪みによる破損等を防止することができる。

同様に、複数の第２壁全ての行方向長さは同じかほぼ同じである。これにより、複数の第２壁が熱により膨張したとしても均一に膨張するために、角部付近に応力が集中することがなく、外周壁の熱歪みによる破損等を防止することができる。

さらに、複数の第１壁の列方向長さが同じかほぼ同じであるため、全ての第１壁のフィルター性能が同じである。同様に、複数の第２壁の行方向長さが同じかほぼ同じであるため、全ての第２壁のフィルター性能も同じである。よって、特許文献２のように端に位置する壁のフィルター性能が他よりも低くなることがなく、フィルター性能の低下を防止できる。

以上から、角部の欠けや角部を起点としたシール材のクラックを防止できるとともに、フィルター性能が高く、熱による歪みが生じにくい角柱状のハニカムセグメント体を実現することができる。

さらに、本発明において、上記隅セルにおける第１壁の内面の列方向長さは、隅セル以外のセルにおける第１壁の内面の列方向長さと同一かほぼ同一であり、上記隅セルにおける第２壁の内面の行方向長さは、隅セル以外のセルにおける第２壁の内面の行方向長さと同一かほぼ同一であることが好ましい。これにより、各セルのフィルター性能を均一化することができる。

なお、本発明において、上記第１外周壁以外の外周壁のうち、上記行方向に沿った壁の部分を第２外周壁とし、上記列方向に沿った壁の部分を第３外周壁としたとき、上記第１外周壁が上記第２外周壁から上記第３外周壁にかけて湾曲していてもよい。

もしくは、本発明において、上記第１外周壁が上記第２外周壁から上記第３外周壁にかけて傾斜していてもよい。

もしくは、本発明において、上記第１外周壁は、上記第２外周壁と連続し上記行方向に沿った第１部分壁と、上記第３外周壁と連続し上記列方向に沿った第２部分壁と、上記第１部分壁から上記第２部分壁にかけて湾曲した湾曲部とを備え、上記隅セルにおける上記第１部分壁の内面の行方向長さは、当該隅セルにおける第２壁の内面の行方向長さの１／２以下であってもよい。

もしくは、本発明において、上記第１外周壁は、上記第２外周壁と連続し上記行方向に沿った第１部分壁と、上記第３外周壁と連続し上記列方向に沿った第２部分壁と、上記第１部分壁から上記第２部分壁にかけて傾斜した傾斜部とを備え、上記隅セルにおける上記第１部分壁の内面の行方向長さは、当該隅セルにおける第２壁の内面の行方向長さの１／２以下であってもよい。

これらの構成によれば、角柱状のハニカムセグメント体の角部において比較的大きな湾曲面や傾斜面を形成することができ、角部の欠けや角部を起点としたシール材のクラックをより一層防止することができる。

さらに、本発明において、上記第１外周壁と上記第２外周壁と上記第３外周壁とは厚みが同一かほぼ同一であることが好ましい。

上記の構成によれば、外周壁の厚みを全周にわたって均一にすることができ、熱による
応力が外周壁の特定の部分に集中することがなく、外周壁におけるクラックの発生をより一層防止することができる。

さらに、本発明において、上記外周壁と上記第１壁と上記第２壁とは厚みが同一かほぼ同一であることが好ましい。

上記の構成によれば、セル壁全体の厚みが均一になるため、熱による応力がセル壁の特定の部分に集中することがなく、セル壁におけるクラックの発生をより一層防止することができる。

さらに、本発明において、上記隅セル以外のセルは、上記軸方向に直交する断面において同じ断面形状を有していることが好ましい。

上記の構成によれば、隅セル以外のセルが均一な形状を有するため、フィルター性能をセルによらず均一にすることができるとともに、熱による応力が特定の部分に集中することがなく、ハニカムセグメント体におけるクラックの発生をより一層防止することができる。

また、本発明のハニカムフィルターは、複数の上記のハニカムセグメント体を結合部により結合させたことを特徴とする。

上記の構成によれば、ハニカムセグメント体の角部の欠けや角部を起点としたシール材のクラックを防止できるとともに、フィルター性能が高く、熱による歪みが生じにくいハニカムフィルターを実現することができる。

本発明によれば、角部の欠けや角部を起点としたシール材のクラックを防止できるとともに、フィルター性能が高く、熱による歪みが生じにくい角柱状のハニカムセグメント体を実現することができる。

本発明の一実施形態に係るハニカムフィルターを示す斜視図である。 図１のハニカムフィルターのＢ−Ｂ’矢視断面図である。 本発明の一実施形態に係るハニカムセグメント体を示す断面図である。 図３の角部を拡大した図である 第１の変形例に係るハニカムセグメント体を示す断面図である。 第２の変形例に係るハニカムセグメント体を示す断面図である。 第３の変形例に係るハニカムセグメント体を示す断面図である。 従来のハニカムセグメント体を示す断面図である。 従来の別のハニカムセグメント体を示す断面図である。

本発明の一実施形態について図１〜図７に基づいて説明すれば、以下の通りであるが、本発明は、当該実施の形態に限定されるものではない。本発明は、ハニカムフィルターと、当該ハニカムフィルターを構成するハニカムセグメント体に係るものである。

図１は、本実施形態に係るハニカムフィルターを示す斜視図である。ハニカムフィルター１は、排ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ（Particulate Matter））を捕集するフィルターの役割を果たすものであり、複数のハニカムセグメント体２と、これら複数のハニカムセグメント体２を結合させて一体化させるための結合部３とを備えている。

ハニカムセグメント体２は、他のハニカムセグメント体２と結合し易いように、結合面が平らとなるような角柱状（直方体状）となっている。ハニカムセグメント体２のサイズは特に限定されるものではないが、例えば、３５×３５×１５０ｍｍである。

また、ハニカムセグメント体２は、その軸方向（図中Ａで示す）に延伸した複数のセル１０がセル壁２０によって区画されている。軸方向Ａに沿ったセル壁２０の長さは、ハニカムフィルター１の設置場所、処理するＰＭ濃度およびエンジン排気量などに応じて適宜変更すればよい。また、セル壁２０は、軸方向Ａに対して直交する断面が格子状となっている。

図２は、図１に示されるハニカムフィルターにおけるＢ−Ｂ’矢視断面図である。図２に示されるように、各セル１０は軸方向Ａの一端側が開孔され、他端側が封孔部８０により封孔（封止）されている。さらに、各セル１０は、軸方向Ａの各端部において、当該端部が開孔した開孔セルと当該端部が封孔された封孔セルとが互い違いになるように配置されている。すなわち、各セル１０は、軸方向の各端部において開孔セルと封孔セルとが市松模様を成し、一端側の市松模様における開孔セルおよび封孔セルの位置と他端側の市松模様における開孔セルおよび封孔セルの位置とが反転するように配置されている。

図２は、ＰＭを含んだ排気ガスＧがハニカムセグメント体２内でどのように移動するかを示している。同図に示すように、まず、端面側のセルから排気ガスＧが導入される。排気ガスＧが導入されたセル１０の端面側は封孔されているため、排気ガスＧは直進し難く、セル壁２０の細孔を通過して、隣接するセル１０へ移動する。このセル壁２０の細孔を通過する過程で、排気ガスＧに含まれるＰＭをセル壁２０で効率良く捕集できる。つまり、セル１０間に位置するセル壁２０がフィルターとして機能する。

このようなハニカムセグメント体２は、例えば、セラミック坏土（セラミック組成物）を押出し装置によって押出成形し、焼成して得られた多孔質セラミックス体に、端部を封孔することで得られる。ハニカムセグメント体２の材料であるセラミック坏土としては、特に限定されるものではなく、窒化珪素、チタン酸アルミニウム、炭化珪素、アルミナ、コーディライト、ムライトなどを使用できる。これらは単独で使用してもよいし、複数種類を併用してもよい。

結合部３は、複数の角柱状のハニカムセグメント体２の側面同士を結合させるものである。本実施形態では、結合部３は、ハニカムフィルター１が軸方向Ａに直交する断面において矩形状になるように、複数の角柱状のハニカムセグメント体２を結合している。これにより、サイズの異なるハニカムフィルター１が得られ、多様な需要に対応可能である。

結合部３は、ハニカムセグメント体２同士の間に配置され加熱されることにより、ハニカムセグメント体２同士を結合させる。結合部３の材料としては、例えば、無機系バインダー、有機系バインダー、セラミック粒子、セラミック繊維などを適宜組み合わせた材料が用いられる。

なお、ハニカムフィルター１の外周部分には外周被覆層が形成されてもよい。

＜ハニカムセグメント体の構成＞
図３は、角柱状のハニカムセグメント体を示す、軸方向Ａに直交する断面図である。また、図４は、図３の右上部の拡大図である。図３に示されるように、ハニカムセグメント体２は、複数（Ｍ×Ｎ個）のセル１０が格子状に形成されたセル壁２０によって区画形成されている。セル壁２０は、列方向（以下、縦方向という）に延びる複数の縦壁（第１壁
）３０と、当該縦方向に垂直な行方向（以下、横方向という）に延びる複数の横壁（第２壁）４０と、外周に形成された外周壁５０とからなり、縦壁３０および横壁４０が格子状に配置されている。ここで、縦方向および横方向は、軸方向Ａに垂直であり、かつ、互いに直交する方向である。

Ｍ×Ｎ個のセル１０は、Ｍ個の列とＮ個の行とをなるように行列状に区画されている。すなわち、縦方向にＮ個配置され、横方向にＭ個配置されている。ここで、行列状に配列された複数のセル１０のうち四隅に位置する４つのセルを第１セル（隅セルともいう）１１とし、残りのセルを第２セル１２とする。第１セル１１および第２セル１２からなるセル１０の数（Ｍ×Ｎ個）は、特に限定されるものではないが、例えば、セルピッチ１．５ｍｍであり、２８０セル／ｉｎｃｈ^２である。なお、ＭとＮの値は同じであっても良い。

第１セル１１は縦壁３０、横壁４０および外周壁５０により囲まれて隅に位置している。また、第２セル１２は、縦壁３０および横壁４０のみに囲まれている内側のセルと、縦壁３０、横壁４０および外周壁５０に囲まれている外側のセルとを含む。以下では、図示されるように、第１セル１１を囲む部分の外周壁５０を第１外周壁５１とし、第１外周壁５１以外の外周壁のうち、横方向に沿って壁の部分であり、全ての縦壁３０と連接する２つの壁を第２外周壁５２とし、縦方向に沿った壁の部分であり、全ての横壁４０と連接する２つの壁を第３外周壁５３とする。

第１外周壁５１は、第２外周壁５２および第３外周壁５３と連続している。つまり、第１外周壁５１の外面が第２外周壁５２の外面および第３外周壁５３と外面と連続しており、第１外周壁５１の内面が第２外周壁５２の内面および第３外周壁５３と内面と連続している。

２つの第２外周壁５２は、互いに平行な平板状であり、外面および内面が平面になっている。第２外周壁５２は縦壁３０に対して垂直である。なお、全ての縦壁３０は、２つの第２外周壁５２の間に位置し、両端が第２外周壁５２に連接している。そのため、軸方向Ａに直交する断面において、第２外周壁５２間の縦壁３０の縦方向長さＬ１は、全ての縦壁３０において同一かほぼ同一となる。なお、本明細書において長さがほぼ同一であるとは、製造上の誤差等に起因する微差がある場合も含むことを意味しており、具体的には例えば５％以内の差を有する場合である。

２つの第３外周壁５３は、互いに平行な平板状であり、外面および内面が平面になっている。第３外周壁５３は縦壁３０に対して垂直である。なお、全ての横壁４０は、２つの第３外周壁５３の間に位置し、両端が第３外周壁５３に連接している。そのため、軸方向Ａに直交する断面において、第３外周壁５３間の横壁４０の横方向長さＬ２は、全ての横壁４０において同一かほぼ同一となる。

このように、全ての縦壁３０の縦方向長さＬ１が同一かほぼ同一であり、全ての横壁４０の横方向長さＬ２が同一かほぼ同一とである。そのため、温度上昇と下降が繰り返されることで縦壁３０および横壁４０の熱膨張が繰り返されたとしても、全ての縦壁３０が均一に熱膨張し、全ての横壁４０が均一に熱膨張する。そのため、特許文献２のように応力が角部に集中することがなく、角部での破損を防止できる。

なお、第１外周壁５１、第２外周壁５２、第３外周壁５３、縦壁３０および横壁４０は、上述したように、押出し成形により一体化されている。

また、図３に示されるように、外周壁５０は、ほぼ矩形であり、角部において所定の曲率半径を有するアール面６０が形成されている。本実施形態では、アール面６０は第１セ
ル１１を囲む第１外周壁５１にのみ形成されており、図４に示されるように、第１外周壁５１の外面の全てが所定の曲率半径を有する曲面である上記アール面６０となり、当該アール面６０が第２外周壁５２および第３外周壁５３の外面と連続している。

第２セル１２は、軸方向Ａに直交する断面において、すべて同じ形状およびサイズの矩形であることが好ましく、本実施形態では全て同サイズの正方形である。なお、第２セル１２はその断面が長方形であってもよい。そのため、縦壁３０の内面の縦方向長さＬ３は、全ての第２セル１２において同一かほぼ同一となる。同様に、横壁４０の内面の横方向長さＬ４は、全ての第２セル１２において同一かほぼ同一となる。

一方、第１セル１１を囲む第１外周壁５１の内面１１ａは、外面であるアール面６０に沿った形状となっている。軸方向Ａに直交する断面において、第１セル１１における第１外周壁５１の内面１１ａは、縦壁３０の内面１１ｂから横壁４０の内面１１ｃに向けて弧となっており、第１セル１１は扇型となる。

そして、第１外周壁５１の内面１１ａは、所定の曲率半径（ただし、アール面６０の曲率半径より小さい）を有する曲面であり、その曲率中心がアール面６０の曲率中心と同一である。そのため、第１外周壁５１の厚みは、アール面６０の曲率半径と内面１１ａの曲率半径との差となり均一となる。その結果、熱が加わった際に応力が第１外周壁５１の特定の部分に集中することがなく歪みが生じにくくなり、温度上昇と下降の繰り返しがあったとしても第１外周壁５１においてクラックの発生を防止できる。

なお、第１外周壁５１、第２外周壁５２、第３外周壁５３、縦壁３０および横壁４０のそれぞれの厚みｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４およびｔ_５は、特に限定されるものではないが、例えば、０．２ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下である。ただし、第１外周壁５１、第２外周壁５２および第３外周壁５３の厚みｔ_１、ｔ_２、ｔ_３は、全て同一（ｔ_１＝ｔ_２＝ｔ_３）かほぼ同一であることが好ましい。これにより、外周壁５０の全体が同じ厚みとなり、熱的な均衡が保たれ、外周壁５０におけるクラックの発生をより一層防止できる。

さらに、第１外周壁５１、第２外周壁５２および第３外周壁５３の厚みｔ_１、ｔ_２、ｔ_３と、縦壁３０の厚みｔ_４と、横壁４０の厚みｔ_５とが全ての同一（ｔ_１＝ｔ_２＝ｔ_３＝ｔ_４＝ｔ_５）かほぼ同一であることが好ましい。これにより、ハニカムセグメント体２において熱による応力が特定の部分に集中することを防止でき、クラックの発生を抑制できる。

なお、本明細書において壁の厚みがほぼ同一であるとは、製造上の誤差等に起因する微差がある場合も含むことを意味しており、具体的には例えば１０％以内の差を有する場合である。

このように、第１セル１１を囲む第１外周壁５１の内面１１ａはアール面６０に沿った形状となっている。そのため、軸方向Ａに直交する断面において、第１セル１１の面積は第２セル１２よりも小さくなっている。ただし、全ての縦壁３０の縦方向長さＬ１が同一かほぼ同一であり、全ての横壁４０の横方向長さＬ２が同一かほぼ同一とであることから、第１セル１１における縦壁３０の内面１１ｂの縦方向長さＬ５は、第２セル１２における縦壁３０の内面の縦方向長さＬ３と同一かほぼ同一である。また、第１セル１１における横壁４０の内面１１ｃの横方向長さＬ６も、第２セル１２における横壁４０の内面の横方向長さＬ４と同一かほぼ同一である。上述したように、フィルターとして機能するのは、セル１０の間に位置するセル壁２０である縦壁３０および横壁４０である。そのため、第１セル１１と当該第１セル１１に横方向に隣接する第２セル１２との間の部分の縦壁３０は、横方向に隣接する第２セル１２間の部分の縦壁３０と同じ体積となるため同じフィ
ルター性能を有することとなる。すなわち、全ての縦壁３０が同じフィルター性能を有する。同様に、第１セル１１と当該第１セル１１に縦方向に隣接する第２セル１２との間の部分の横壁４０は、縦方向に隣接する第２セル１２間の部分の横壁４０と同じ体積となるため同じフィルター性能を有することとなる。すなわち、全ての横壁４０が同じフィルター性能を有する。よって、第１セル１１についても第２セル１２と同様のフィルター性能を持たせることができる。

＜第１外周壁の変形例＞
第１セル１１の形状は図４に示されるような扇型に限定されるものではなく、角部の欠けや角部を起点とした結合部３へのクラックの発生を防止できる範囲で様々な形状をとることができる。

図５は、第１の変形例に係る第１セル１１を示す、軸方向Ａに直交する断面図である。図示されるように、第１外周壁５１は、第２外周壁５２および第３外周壁５３に対して傾斜した平板状となっており、その外面である傾斜面７０および内面１１ａが互いに平行な平面である。

この構成によっても、角部が９０度のような比較的鋭い角度を有することがなく、角部における欠けや角部を起点とした結合部３へのクラックの発生を防止できる。

また、傾斜面７０および内面１１ａが互いに平行であるため、第１外周壁５１の厚みが均一となる。その結果、熱が加わった際に応力が第１外周壁５１の特定の部分に集中することがなく歪みが生じにくくなり、温度上昇と下降の繰り返しがあったとしても第１外周壁５１においてクラックの発生を防止できる。

第１の変形例の場合、軸方向Ａに直交する断面において、第１セル１１は、直角に交わる縦壁３０および横壁４０の内面１１ｂ，１１ｃによる線分と、縦壁３０の内面１１ｂから横壁４０の内面１１ｃに延び、これら内面１１ｂ，１１ｃに対して傾斜した第１外周壁５１の平らな内面１１ａによる線分とで囲まれる直角三角形となる。

図６は、第２の変形例に係る第１セル１１を示す、軸方向Ａに直交する断面図である。図示されるように、第１外周壁５１は、第２外周壁５２と連続し横方向に沿った、幅の狭い平板状の第１部分壁５１ａと、第３外周壁と連続し縦方向に沿った、幅の狭い平板状の第２部分壁５１ｂと、第１部分壁５１ａおよび第２部分壁５１ｂと連続し、所定の曲率半径で湾曲した湾曲部５１ｃとを有する。そして、湾曲部５１ｃの外面がアール面６０となる。

本変形例によっても、角部が９０度のような比較的鋭い角度を有することがなく、角部における欠けや角部を起点とした結合部へのクラックの発生を防止できる。

また、第１部分壁５１ａ、第２部分壁５１ｂおよび湾曲部５１ｃの厚みが同一かほぼ同一である。その結果、熱が加わった際に応力が第１外周壁５１の特定の部分に集中することがなく歪みが生じにくくなり、温度上昇と下降の繰り返しがあったとしても第１外周壁５１においてクラックの発生を防止できる。

この場合、軸方向Ａに直交する断面において、第１セル１１は、直角に交わる縦壁３０および横壁４０の内面１１ｂ，１１ｃによる線分と、縦壁３０の内面１１ｂに対して垂直に連続した第１部分壁５１ａの平らな内面１１ｄによる線分と、横壁４０の内面１１ｃに対して垂直に連続した第２部分壁５１ｂの平らな内面１１ｅによる線分と、湾曲部５１ｃの内面１１ｆによる弧とで囲まれる変形扇形状となる。

ここで、内面１１ｄの横方向長さＬ７は、内面１１ｄと対向する内面１１ｃの横方向長さＬ６の１／２以下が好ましく、１／３以下がさらに好ましい。同様に、内面１１ｅの縦方向長さＬ８は、内面１１ｅと対向する内面１１ｂの縦方向長さＬ５の１／２以下が好ましく、１／３以下がさらに好ましい。これにより、湾曲部５１ｃの曲率半径が小さくなりすぎることがなく、角部における欠けや角部を起点とした結合部へのクラックの発生をより一層防止できる。

図７は、第３の変形例に係る第１セルを示す、軸方向Ａに直交する断面図である。本変形例に係る第１外周壁５１は、第２の変形例と比較して、湾曲部５１ｃの代わりに、第１部分壁５１ａおよび第２部分壁５１ｂと連続する、第１部分壁５１ａおよび第２部分壁５１ｂに対して傾斜した平板状の傾斜部５１ｄを備える点で異なる。傾斜部５１ｄは、第１部分壁５１ａおよび第２部分壁５１ｂに対して傾斜した、傾斜面７０である外面と内面１１ｇとを有する。

本変形例によっても、角部が９０度のような比較的鋭い角度を有することがなく、角部における欠けや角部を起点とした結合部３へのクラックの発生を防止できる。

また、第１部分壁５１ａ、第２部分壁５１ｂおよび傾斜部５１ｄの厚みが同一かほぼ同一である。その結果、熱が加わった際に応力が第１外周壁５１の特定の部分に集中することがなく歪みが生じにくくなり、温度上昇と下降の繰り返しがあったとしても第１外周壁５１においてクラックの発生を防止できる。

この場合、軸方向Ａに直交する断面において、第１セル１１は、直角に交わる縦壁３０および横壁４０の内面１１ｂ，１１ｃによる線分と、縦壁３０の内面１１ｂに対して垂直に連続した第１部分壁５１ａの平らな内面１１ｄによる線分と、横壁４０の内面１１ｃに対して垂直に連続した第２部分壁５１ｂの平らな内面１１ｅによる線分と、第３部分壁の内面１１ｇによる線分とで囲まれる変形三角形状となる。

本変形例においても、内面１１ｄの横方向長さＬ７は、内面１１ｄと対向する内面１１ｃの横方向長さＬ６の１／２以下が好ましく、１／３以下がさらに好ましい。同様に、内面１１ｅの縦方向長さＬ８は、内面１１ｅと対向する内面１１ｂの縦方向長さＬ５の１／２以下が好ましく、１／３以下がさらに好ましい。これにより、湾曲部５１ｃの曲率半径が小さくなりすぎることがなく、角部における欠けや角部を起点とした結合部へのクラックの発生をより一層防止できる。

なお、第１〜第３の変形例のいずれにおいても、第１セル１１における縦壁３０の内面１１ｂの縦方向長さＬ５は、第２セル１２における縦壁３０の内面の縦方向長さＬ３と同一かほぼ同一である。また、第１セル１１における横壁４０の内面１１ｃの横方向長さＬ６も、第２セル１２における横壁４０の内面の横方向長さＬ４と同一かほぼ同一である。そのため、第１セル１１は第２セルと同等のフィルター機能を有する。

また、第１〜第３の変形例のいずれにおいても、２つの第２外周壁５２は平行であり、それらの間に位置する全ての縦壁３０の縦方向長さＬ１が同一かほぼ同一である。また、２つの第３外周壁５３は平行であり、それらの間に位置する全ての横壁４０の横方向長さＬ２が同一かほぼ同一である。そのため、応力が角部に集中することがなく、角部での破損を防止できる。

＜その他＞
上記の説明では、ハニカムセグメント体２の軸方向Ａに直交する断面の四隅に位置する
第１セル１１の全てが、アール面６０を有する第１外周壁５１、縦壁３０および横壁４０により囲まれるものとした。

しかしながら、図１に示されるようなハニカムフィルター１において、外周側に配置されるハニカムセグメント体２については、１隅または２隅に位置する第１セル１１のみを、アール面６０を有する第１外周壁５１、縦壁３０および横壁４０により囲まれるものとし、それ以外の隅に位置する第１セル１１については、アール面６０を有さない外周壁、縦壁３０および横壁４０により囲まれるようにしてもよい。すなわち、ハニカムフィルター１の四隅に位置するハニカムセグメント体２については、内側に位置する１隅の第１セル１１のみを、アール面６０を有する第１外周壁５１、縦壁３０および横壁４０により囲まれるものとする。また、ハニカムフィルター１の外周側に位置し、かつ、四隅に位置しないハニカムセグメント体２については、内側に位置する２隅の第１セル１１のみを、アール面６０を有する第１外周壁５１、縦壁３０および横壁４０により囲まれるものとする。なお、ハニカムフィルター１の内側に位置するハニカムセグメント体２については、四隅に位置する第１セル１１の全てが、アール面６０を有する第１外周壁５１、縦壁３０および横壁４０により囲まれるものとする。なぜなら、図１に示されるハニカムフィルター１は、固定される金属製容器の形状（例えば円柱状）に合わせて外周が加工される場合がある。その際、加工で除去される位置の第１セル１１についてはアール面６０を有する第１外周壁５１に囲まれる必要がないからである。

なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、排ガス浄化フィルターおよび排ガス浄化装置を製造する産業分野のみならず、乗用車、バス、トラック等の車両や、建設機械等の産業機械においても、利用することができる。

１ ハニカムフィルター
２ ハニカムセグメント体
３ 結合部
１０ セル
１１ 第１セル（隅セル）
１２ 第２セル（隅セル以外のセル）
２０ セル壁
３０ 縦壁（第１壁）
４０ 横壁（第２壁）
５０ 外周壁
５１ 第１外周壁
５１ａ 第１部分壁
５１ｂ 第２部分壁
５１ｃ 湾曲部
５１ｄ 傾斜部
５２ 第２外周壁
５３ 第３外周壁
６０ アール面
７０ 傾斜面
Ａ 軸方向

Claims (10)

1. 複数の角柱状のハニカムセグメント体が結合部により結合されたハニカムフィルターを構成するハニカムセグメント体であって、
   複数のセルが延伸する軸方向に直交する断面においてセルを区画するためのセル壁を備え、
   上記セル壁は、上記軸方向に直交する断面において格子状に形成された、列方向に延びる複数の第１壁および行方向に延びる複数の第２壁と、当該第１壁および第２壁の外側に形成される外周壁とを含み、
   上記複数の第１壁の全ては、列方向の長さが同じかほぼ同じであり、
   上記複数の第２壁の全ては、行方向の長さが同じかほぼ同じであり、
   上記軸方向に直交する断面において隅に位置するセルである隅セルを囲む部分の外周壁を第１外周壁としたとき、当該第１外周壁は、均一な厚みを有しており、少なくとも一部において、湾曲しているか、または、第１外周壁以外の外周壁に対して傾斜していることを特徴とするハニカムセグメント体。
2. 上記隅セルにおける第１壁の内面の列方向長さは、隅セル以外のセルにおける第１壁の内面の列方向長さと同一かほぼ同一であり、
   上記隅セルにおける第２壁の内面の行方向長さは、隅セル以外のセルにおける第２壁の内面の行方向長さと同一かほぼ同一であることを特徴とする請求項１に記載のハニカムセグメント体。
3. 上記第１外周壁以外の外周壁のうち、上記行方向に沿った壁の部分を第２外周壁とし、上記列方向に沿った壁の部分を第３外周壁としたとき、
   上記第１外周壁が上記第２外周壁から上記第３外周壁にかけて湾曲していることを特徴とする請求項１または２に記載のハニカムセグメント体。
4. 上記第１外周壁以外の外周壁のうち、上記行方向に沿った壁の部分を第２外周壁とし、上記列方向に沿った壁の部分を第３外周壁としたとき、
   上記第１外周壁が上記第２外周壁から上記第３外周壁にかけて傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載のハニカムセグメント体。
5. 上記第１外周壁以外の外周壁のうち、上記行方向に沿った壁の部分を第２外周壁とし、上記列方向に沿った壁の部分を第３外周壁としたとき、
   上記第１外周壁は、上記第２外周壁と連続し上記行方向に沿った第１部分壁と、上記第３外周壁と連続し上記列方向に沿った第２部分壁と、上記第１部分壁から上記第２部分壁にかけて湾曲した湾曲部とを備え、
   上記隅セルにおける上記第１部分壁の内面の行方向長さは、当該隅セルにおける第２壁の内面の行方向長さの１／２以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のハニカムセグメント体。
6. 上記第１外周壁以外の外周壁のうち、上記行方向に沿った壁の部分を第２外周壁とし、上記列方向に沿った壁の部分を第３外周壁としたとき、
   上記第１外周壁は、上記第２外周壁と連続し上記行方向に沿った第１部分壁と、上記第３外周壁と連続し上記列方向に沿った第２部分壁と、上記第１部分壁から上記第２部分壁にかけて傾斜した傾斜部とを備え、
   上記隅セルにおける上記第１部分壁の内面の行方向長さは、当該隅セルにおける第２壁の内面の行方向長さの１／２以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のハニカムセグメント体。
7. 上記第１外周壁と上記第１外周壁以外の外周壁とは厚みが同一かほぼ同一であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のハニカムセグメント体。
8. 上記外周壁と上記第１壁と上記第２壁とは厚みが同一かほぼ同一であることを特徴とする請求項７に記載のハニカムセグメント体。
9. 上記隅セル以外のセルは、上記軸方向に直交する断面において同じ断面形状を有していることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載のハニカムセグメント体。
10. 複数の請求項１から９の何れか１項に記載のハニカムセグメント体を結合部により結合させたことを特徴とするハニカムフィルター。
    

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