JP2016055231A - ハニカム焼成体及びハニカムフィルタ - Google Patents

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Abstract

【課題】ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下を抑制するハニカム焼成体及びハニカム焼成体を用いたハニカムフィルタの提供。【解決手段】多孔質のセル隔壁３０と、排ガス導入セル２１と、排ガス排出セル２２と、外周壁３２とを備えるハニカム焼成体１０であって、外周壁３２に隣接するセルを除き、排ガス排出セル２２の周囲全体に排ガス導入セル２１が隣接しており、外周壁３２に隣接する部分では、排ガス導入セル２１と交互に配置された排ガス排出セル２２が配置され、外周壁３２に隣接する部分に配置された排ガス排出セル２２の長手方向に垂直方向の断面の面積は、外周壁３２に隣接する部分に配置された各排ガス導入セル２１の断面の面積よりも大きく、外周壁３２に接続するセル隔壁３０は、外周壁３２に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有するハニカム焼成体１０。【選択図】図２

Description

本発明は、ハニカム焼成体及びハニカムフィルタに関する。
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、すす等のパティキュレート（以下、ＰＭもしくはすすともいう）が含まれており、近年、このＰＭが環境又は人体に害を及ぼすことが問題となっている。また、排ガス中には、ＣＯ、ＨＣ又はＮＯｘ等の有害なガス成分も含まれていることから、この有害なガス成分が環境又は人体に及ぼす影響についても懸念されている。
そこで、内燃機関と連結されることにより排ガス中のＰＭを捕集したり、排ガスに含まれるＣＯ、ＨＣ又はＮＯｘ等の排ガス中の有害なガス成分を浄化したりする排ガス浄化装置として、コージェライトやＳｉＣ（炭化ケイ素）等の多孔質セラミックからなるハニカム構造のフィルタ（ハニカムフィルタ）が種々提案されている。
また、内燃機関の燃費を改善し、圧力損失の上昇に起因する運転時のトラブル等をなくすために、初期の圧力損失が低いハニカムフィルタや、所定量のＰＭが堆積した際に圧力損失の上昇割合が低いハニカムフィルタが求められている。
圧力損失を低くするためには、開口率を高くすることが有効な手段である。しかし、開口率を高くしようとすると、セル隔壁の厚さを薄くせざるを得ず、その結果、ハニカム焼成体の強度を確保することが困難となる。
ハニカム焼成体において、圧力損失を低く抑えることと、強度を確保することとは相反する特性であり、これらの特性を同時に確保することは困難であった。
このような問題を解決するために、特許文献１及び２には、セル構造を改良したハニカムフィルタが開示されている。
特許文献１には、複数のセルがセル隔壁を隔てて長手方向に並設され、その外縁に外縁壁を有する多孔質セラミック部材が、接着材層を介して複数個接着されたハニカム構造体であって、上記多孔質セラミック部材の上記外縁壁の厚さは、上記セル隔壁の厚さよりも厚く、上記多孔質セラミック部材の最外周に位置するセルの少なくとも１つには、当該セルの角部の少なくとも１箇所に、当該角部を充填する充填体が設けられていることを特徴とするハニカム構造体が開示されている。
図１２は、特許文献１に開示されたハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材の長手方向に垂直な断面図である。この断面において最外周に位置し、かつ、多孔質セラミック部材４２０の外縁壁４２３ａと垂直に交わるセル隔壁により隔てられた方形のセル４２１ａの角部に直角三角形状の充填物が設けられている。
特許文献１では、セル構造をこのようにすることで、多孔質セラミック部材の強度を確保しつつ、開口率を確保して圧力損失を低く保ち、クラック等の破損の発生を回避している。
特許文献２には、排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁と、排ガス入口側の端部が開口されかつ排ガス出口側の端部が目封止された排ガス導入セルと、排ガス出口側の端部が開口されかつ排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セルと、外周に形成された外周壁とを備えた複数のハニカム焼成体が接着材層を介して接着されることにより形成されているハニカムフィルタであって、上記排ガス導入セル及び上記排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、目封止部分を除き排ガス入口側の端部から上記排ガス出口側の端部にかけて、それぞれのセルにおける全ての場所において同じであり、上記排ガス排出セルの周囲全体に、多孔質のセル隔壁を隔てて上記排ガス導入セルが隣接してなり、上記外周壁に隣接するセルは、全て排ガス導入セルであることを特徴とするハニカムフィルタが開示されている。
図１３は、特許文献２に開示されたハニカムフィルタの端面の図である。ハニカムフィルタ５１０の端面において、排ガス排出セル５１１の周囲全体に、多孔質のセル隔壁５１３を隔てて排ガス導入セル５１２、５１４を配置するとともに、外周壁５１７に隣接するセルを全て第１排ガス導入セル５１２Ａ及び第２排ガス導入セル５１４Ａ、５１４Ｂとしている。
特許文献２では、セル構造をこのようにすることで、第１排ガス導入セル５１２、５１２Ａ及び第２排ガス導入セル５１４、５１４Ａ、５１４Ｂから排ガス排出セル５１１に、均一に排ガスが流れるようにしている。これにより、排ガスがハニカムフィルタから流出する際の流出抵抗が低くなり、圧力損失も低くなる。
国際公開第２００７／０５８００６号パンフレット 国際公開第２０１３／１８７４４２号パンフレット
ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンに比べて排ガス温度が高く、ＰＭの排出量が少ないという長所がある。
一方、ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンに比べて燃費が劣るという欠点がある。そのため、ガソリンエンジンから排出される排ガスを浄化することを考えた場合、排ガスを浄化するためのフィルタには、圧力損失が低いことが求められる。また、フィルタの温度が上がりすぎると機械的な強度が低下し破壊されやすくなるので、フィルタの温度が上がりすぎないように、充分な熱容量が求められる。
特許文献１に開示されたハニカム構造体を、ガソリンエンジンのような排ガス温度が高く、ＰＭの排出量が少ない環境で使用すると、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低くなりにくい。この初期の圧力損失を低くするためには、セル隔壁の厚さをより薄くすることが考えられるが、セル隔壁の厚さを薄くすると多孔質セラミック部材（ハニカム焼成体）の強度が低下し、破損しやすくなると考えられる。また、熱容量が小さくなり、排ガスが流入した際に多孔質セラミック部材（ハニカム焼成体）の温度が必要以上に高くなると考えられる。多孔質セラミック部材（ハニカム焼成体）の温度が必要以上に高くなると、多孔質セラミック部材（ハニカム焼成体）自身が熱により破損したり、担持された触媒が失活することになる。
また、特許文献２に開示されたハニカムフィルタでは圧力損失が低くなっているが、それでも、特許文献２に開示されたハニカムフィルタをガソリンエンジンに用いた場合は、圧力損失が充分に低減されているとは言えなかった。圧力損失をさらに低減するためには、セル隔壁の厚さを薄くすることが考えられるが、上記特許文献１のハニカムフィルタのセル隔壁を薄くする場合と同様の問題も生じる。さらに、排ガス排出セルと、排ガス導入セルとの配置にも改良の余地があった。
すなわち、特許文献１及び２に開示されたハニカムフィルタはガソリンエンジン用のハニカムフィルタとして充分な性能を有しているとは言えなかった。
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下を抑制することができるハニカム焼成体及び該ハニカム焼成体が用いられたハニカムフィルタを提供することである。
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、排ガス排出セルの周囲全体にセル隔壁を隔てて排ガス導入セルを配置し、ハニカム焼成体の最外周部に排ガス排出セルと排ガス導入セルとを交互に配置し、ハニカム焼成体の最外周部に配置されたセルの形状を所定の形状とすることで、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失を充分に低く、強度を充分に強くすることができ、熱容量の低下を抑制できることを見出し本発明を完成させた。
すなわち、本発明のハニカム焼成体は、排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁と、排ガス入口側の端部が開口されかつ排ガス出口側の端部が目封止された排ガス導入セルと、排ガス出口側の端部が開口されかつ排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セルと、外周に形成された外周壁とを備え、上記排ガス導入セル及び上記排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、目封止部分を除き排ガス入口側の端部から排ガス出口側の端部にかけて、それぞれのセルにおける全ての場所において同じであるハニカム焼成体であって、上記外周壁に隣接するセルを除き、上記排ガス排出セルの周囲全体に、上記セル隔壁を隔てて上記排ガス導入セルが隣接しており、上記外周壁に隣接する部分では、上記排ガス導入セルと、上記排ガス導入セルと交互に配置された排ガス排出セルが配置されており、上記外周壁に隣接する部分に配置された各排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積は、上記外周壁に隣接する部分に配置された各排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも大きく、上記外周壁に接続する上記セル隔壁は、上記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有していることを特徴とする。
本発明のハニカム焼成体では、上記外周壁に隣接するセルを除き、上記排ガス排出セルの周囲全体に、上記セル隔壁を隔てて上記排ガス導入セルが隣接している。
このような構造であると、排ガス排出セルの周囲にあるセル隔壁全体を充分に利用して、排ガス導入セルに流入した排ガスを通過させ、ＰＭを堆積させることができる。つまり、セル隔壁全体を広く利用することができる。そのため、ＰＭが排ガス導入セルのセル隔壁の内壁に薄く均等に溜まり易くなり、ＰＭ層の透過抵抗も低くすることができ、初期において圧力損失が低く、ＰＭが堆積しても圧力損失が上昇しにくいハニカム焼成体とすることができる。
本発明のハニカム焼成体では、上記外周壁に隣接する部分では、上記排ガス導入セルと、上記排ガス導入セルと交互に配置された排ガス排出セルが配置されており、上記外周壁に隣接する部分に配置された各排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積は、上記外周壁に隣接する部分に配置された各排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも大きい。
このような構造のハニカム焼成体では、上記外周壁に隣接するセルについて、排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積を、排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも大きくとっている。そのため、排ガスがハニカ焼成体から流出する際の流出抵抗を低くすることがでる。さらに、外周壁に隣接する排ガス導入セルを区画するセル隔壁は勿論のこと、排ガス導入セルを区画する外周壁も排ガスの通過が可能となる。従って、本発明のハニカム焼成体の最外周部では、排ガスの浄化にセル隔壁全体を完全に利用できるとともに、外周壁をも利用することができる。その結果、ＰＭが排ガス導入セルのセル隔壁の表面や外周壁の表面に薄く均等に溜まり易くなるため、堆積したＰＭ層を排ガスが透過する際に生じる透過抵抗を低くすることができる。これにより、初期において圧力損失が低く、ＰＭが堆積しても圧力損失が上昇しにくいハニカム焼成体とすることができる。
本発明のハニカム焼成体では、上記外周壁に接続する上記セル隔壁は、上記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有している。
このような構造のハニカム焼成体では、ハニカム焼成体の最外周部の体積が大きくなる。
そのため、上記ハニカム焼成体は、最外周部の体積が充分に大きいので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカム焼成体の最外周部の体積が大きいので、本発明のハニカム焼成体では熱容量の低下を抑制することができる。そのため、本発明のハニカム焼成体が急激に加熱されたとしても外周壁により熱を受け止めることができ、クラックの発生を抑制できる。
このことは以下のようにも説明できる。
ハニカム焼成体の基材が存在している部分と基材が存在していないセルの空間部分とを含む領域において、ハニカム焼成体を所定範囲で切り取り、上記所定範囲に含まれるハニカム焼成体の重量を、上記所定範囲の体積で割った値を、「見かけ密度」とすると、本発明のハニカム焼成体では、ハニカム焼成体の最外周部の方が、ハニカム焼成体の内側部分よりも「見かけ密度」の値が大きくなる。
そのため、本発明のハニカム焼成体では、ハニカム焼成体の最外周部の熱容量が相対的に高い。従って、外部から急激に熱が加えられても最外周部で熱を受け止めることができ、クラックの発生を防ぐことができる。
また、ハニカム焼成体の最外周部の「見かけ密度」が高いと、外枠が機械的に頑丈な構造となるので外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。
本発明のハニカム焼成体では、上記排ガス導入セルは、上記外周壁に隣接していない第１排ガス導入セル及び第２排ガス導入セルと、上記外周壁に隣接している第３排ガス導入セルとからなり、上記第１排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面の面積は、上記第２排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面の面積よりも小さく、かつ、上記排ガス排出セルは、上記外周壁に隣接していない第１排ガス排出セルと、上記外周壁に隣接している第２排ガス排出セルとからなり、上記第１排ガス排出セルの長手方向に対して垂直方向の断面の面積は、上記第２排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面の面積と同じであるかそれよりも大きく形成されており、セルの長手方向に垂直な断面に関し、上記排ガス排出セル及び上記排ガス導入セルは、いずれも多角形からなり、上記第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、上記排ガス排出セルと対面している辺の長さが、上記第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、上記排ガス排出セルと対面している辺の長さよりも長いことが望ましい。
このような構造のハニカム焼成体では、第１排ガス導入セルと排ガス排出セルの間のセル隔壁は、透過領域が大きくなっており（多角形セルの断面形状で言えば辺の長さが長い）、排ガスはこの都合のよい隔壁を通過することができ、セル隔壁の透過抵抗を低減させることができる。また、排ガス排出セルの断面の面積が第１排ガス導入セルより相対的に大きいことから排ガス排出セルの通過抵抗を低減せしめることができる。つまり、セル隔壁の透過抵抗及び排ガス排出セルの通過抵抗をいずれも下げることができ、初期圧力損失を低くすることができる。
次に、ＰＭが一定量堆積した後は、第１排ガス導入セルの断面の面積を第２排ガス導入セルのそれよりも相対的に小さくしてあるため、第１排ガス導入セルに堆積したＰＭ層の透過抵抗が早期に高くなり、排ガスが自然に（つまり自発的に）第２排ガス導入セルにより多く入り込むように排ガスの主流路が“スイッチ”されることとなり、断面の面積の大きな第２排ガス導入セルにＰＭが広く薄く堆積されて、ＰＭ堆積後であっても、排ガス導入セルの通過抵抗及び堆積したＰＭ層を排ガスが透過する際に生じる透過抵抗を低減せしめることができ、過渡圧力損失を低くすることができる。
本発明のハニカム焼成体では、上記第１排ガス排出セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状は、八角形であり、上記第１排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状は、正方形であり、上記第２排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状は、八角形であることが望ましい。
このような構造のハニカム焼成体では、初期の圧力損失を効果的に抑制することができるとともに、ＰＭが堆積する表面積を大きくとることが可能となり、圧力損失を低く保つことができる。
本発明のハニカム焼成体では、上記第２排ガス排出セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状は、上記第１排ガス排出セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状である八角形の一部が直線により切り取られ六角形となっている形状から、さらに、上記六角形の角部のうち上記外周壁に隣接する２つの角部が面取りされた形状であることが望ましい。
このような構造のハニカム焼成体では、排ガス排出セルが隣接する外周壁近傍の体積を大きくすることができ、ハニカム焼成体の最外周部の体積をさらに大きくすることができる。従って、上述したハニカム焼成体の最外周部の体積が大きい場合の効果をより向上させることができる。
なお、本明細書において「角部が面取りされた形状」とは、角部を直線又は曲線で切り取った形状のことを意味する。
本発明のハニカム焼成体では、上記第３排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状は、上記第１排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状と合同な正方形であってもよい。
このような構造のハニカム焼成体では、外周壁に隣接している排ガス導入セルの表面積を大きくすることができる。従って、ＰＭが堆積する部分が大きくなり、圧力損失を低く保つことができる。
本発明のハニカム焼成体では、上記第３排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状は、上記第１排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状である正方形から、さらに、上記正方形の角部のうち上記外周壁に隣接する２つの角部が面取りされた形状であってもよい。
このような構造のハニカム焼成体では、第３排ガス導入セルが隣接する外周壁近傍の体積を大きくすることができ、ハニカム焼成体の最外周部の体積をさらに大きくすることができる。従って、上述したハニカム焼成体の最外周部の体積が大きい場合の効果をより向上させることができる。
本発明のハニカム焼成体では、構成材料がＳｉＣであることが望ましい。
ＳｉＣは、耐熱性に優れた材料である。構成材料がＳｉＣであるハニカム焼成体は、耐熱性に優れたハニカム焼成体となる。
本発明のハニカム焼成体では、上記セル隔壁の厚さが０．２１０ｍｍ以下であることが望ましい。
本発明のハニカム焼成体は、上記セル構造を有するので圧力損失が低くなっている。さらに、セル隔壁の厚さが上記範囲内であると、セル隔壁の厚さが充分に薄いのでＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失がさらに低くなる。また、ＰＭが堆積した際も圧力損失の上昇を充分に抑えることができる。
セル隔壁の厚さが、０．２１０ｍｍを超えると、セル隔壁の厚さが厚すぎるので、排ガスがセル隔壁を通過する際の抵抗が大きくなり、その結果圧力損失を低減しにくくなる。
本発明のハニカム焼成体では、上記外周壁の厚さの最小値は、上記セル隔壁の厚さの１．５〜３倍であることが望ましい。
外周壁の厚さの最小値が、セル隔壁の厚さの１．５〜３倍であると、外周壁が充分な厚さを有しているので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカム焼成体の外周壁が厚いので、熱容量の低下を抑制することができる。
本発明のハニカムフィルタは、上記本発明のハニカム焼成体が接着材層を介して接着されることにより形成されることを特徴とする。
本発明のハニカムフィルタは上記効果を奏する本発明のハニカム焼成体により構成されるので、本発明のハニカムフィルタは、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下が抑制されている。
本発明のハニカムフィルタはガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために用いられることが望ましい。
上記の通り、本発明のハニカムフィルタは、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下が抑制されている。そのため、本発明のハニカムフィルタは、ガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために好適に用いることができる。
図１（ａ）は、一般的なハニカム焼成体により排ガスが浄化される場合を模式的に示す模式図である。図１（ｂ）は、一般的なハニカム焼成体により排ガスが浄化される際に生じる圧力損失を模式的に示す模式図であり、図１（ａ）の破線部の拡大図である。 図２は、本発明のハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図である。 図３（ａ）は、図２に示す本発明のハニカム焼成体の長手方向に垂直方向の断面の一例を模式的に示す断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の破線部分の拡大図である。 図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明のハニカム焼成体における第２排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。 図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明のハニカム焼成体における排ガス排出角部セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。 図６（ａ）〜（ｆ）は、本発明のハニカム焼成体における第３排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。 図７は、図３（ａ）に示す本発明のハニカム焼成体の長手方向に垂直方向の断面において、排ガスの流れを模式的に示す模式図である。 図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明のハニカム焼成体の端面の一部の一例を拡大して示す拡大端面図である。 図９は、本発明のハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。 図１０は、本発明のハニカムフィルタが設置された排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。 図１１は、初期圧力損失測定装置を模式的に示す説明図である。 図１２は、特許文献１に開示されたハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材の長手方向に垂直な断面図である。 図１３は、特許文献２に開示されたハニカムフィルタの端面の図である。
以下、本発明のハニカム焼成体及びハニカムフィルタについて具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
本発明のハニカム焼成体について説明する前に、排ガスが一般的なハニカム焼成体により浄化される場合の説明及びその際に生じる圧力損失について図面を用いて説明する。
まず、一般的なハニカム焼成体により排ガスが浄化される場合を説明する。
図１（ａ）は、一般的なハニカム焼成体により排ガスが浄化される場合を模式的に示す模式図である。
図１（ａ）に示す一般的なハニカム焼成体１１０は、一方の端部が封止材１１１により封止されており排ガスの流路となる複数のセル１２０と、上記セルを区画形成する多孔質のセル隔壁１３０とを備えている。セル１２０は、排ガスが流入する排ガス導入セル１２１と、排ガスが排出される排ガス排出セル１２２とからなる。
内燃機関から排出され、ハニカム焼成体１１０に流入した排ガス（図１（ａ）中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、ハニカム焼成体１１０の排ガス流入側端面１１０ａに開口した排ガス導入セル１２１に流入し、セル１２０を隔てるセル隔壁１３０を通過する。この際、排ガス中のＰＭがセル隔壁１３０で捕集され、排ガスが浄化されることとなる。浄化された排ガスは、排ガス流出側端面１１０ｂに開口した排ガス排出セル１２２から流出し、外部に排出される。
次に、排ガスが一般的なハニカム焼成体により浄化される際に生じる圧力損失について説明する。
図１（ｂ）は、一般的なハニカム焼成体により排ガスが浄化される際に生じる圧力損失を模式的に示す模式図であり、図１（ａ）の破線部の拡大図である。
図１（ｂ）に示すように、圧力損失は、（ａ）排ガスがハニカム焼成体１１０に流入する際の流入抵抗ΔＰ１、（ｂ）排ガス導入セル１２１の通過抵抗ΔＰ２、（ｃ）セル隔壁１３０の透過抵抗ΔＰ３、（ｄ）堆積したＰＭ層を排ガスが透過する際に生じる透過抵抗ΔＰ４、（ｅ）排ガス排出セル１２２の通過抵抗ΔＰ５、（ｆ）排ガスがハニカム焼成体１１０から流出する際の流出抵抗ΔＰ６、により発生すると考えている。
発明者らは、ＰＭが堆積する前の初期圧力損失は、（ｃ）、（ｅ）及び（ｆ）が支配因子であること、及び、一定量ＰＭが堆積した後に発生する過渡圧力損失は、（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）が支配因子であることを突き止めている。
特に、排ガス導入セル１２１によるハニカム焼成体１１０の開口率より排ガス排出セル１２２によるハニカム焼成体１１０の開口率が小さい場合には、（ｅ）排ガス排出セル１２２の通過抵抗ΔＰ５が初期圧力損失の支配因子として強く影響を及ぼすことになる。
また、初期圧力損失の支配因子として（ａ）排ガスがハニカム焼成体１１０に流入する際の流入抵抗ΔＰ１ではなく、（ｆ）排ガスがハニカム焼成体１１０から流出する際の流出抵抗ΔＰ６が挙げられる理由は、排ガスを圧縮する抵抗よりも排ガスがセルから排出されて急速膨張する際にセル出口付近に渦流が発生し、この渦流が排ガスの流出を阻害することにより生じる抵抗の方が高いためであると推測している。
次に本発明のハニカム焼成体について説明する。
本発明のハニカム焼成体は、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失を充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下が抑制されている。このことを図面を用いて説明する。
図２は、本発明のハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図である。
図２に示すように、本発明のハニカム焼成体の一例であるハニカム焼成体１０は、排ガスの流路となる複数のセル２０を区画形成する多孔質のセル隔壁３０と、排ガス入口側の端部１０ａが開口されかつ排ガス出口側の端部１０ｂが目封止された排ガス導入セル２１と、排ガス出口側の端部１０ｂが開口されかつ排ガス入口側１０ａの端部が目封止された排ガス排出セル２２と、外周に形成された外周壁３２とを備えている。
また、排ガス導入セル２１及び排ガス排出セル２２の長手方向に垂直方向の断面形状は、封止材１１を除き排ガス入口側の端部１０ａから排ガス出口側の端部１０ｂにかけて、それぞれのセルにおける全ての場所において同じである。
図２に示すように、ハニカム焼成体１０では、外周壁３２に接続するセル隔壁３０は、外周壁３２に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域３１を有している。
このような構造であると、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の体積が大きくなる。
ハニカム焼成体１０は、最外周部１２の体積が充分に大きいので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の体積が大きいので、熱容量の低下を抑制することができる。そのため、ハニカム焼成体１０が急激に加熱されたとしても外周壁３２により熱を受け止めることができ、クラックの発生を抑制できる。
このことは以下のようにも説明できる。
ハニカム焼成体１０の基材が存在している部分と基材が存在していないセルの空間部分とを含む領域において、ハニカム焼成体１０を所定範囲で切り取り、上記所定範囲に含まれるハニカム焼成体１０の重量を、上記所定範囲の体積で割った値を、「見かけ密度」とすると、ハニカム焼成体１０では、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の方が、ハニカム焼成体１０の内側部分よりも「見かけ密度」の値が大きくなる。
そのため、ハニカム焼成体１０では、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の熱容量が相対的に高い。従って、外部から急激に熱が加えられても最外周部１２で熱を受け止めることができ、クラックの発生を防ぐことができる。
また、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の「見かけ密度」が高いと、外枠が機械的に頑丈な構造となるので外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。
次に、排ガス導入セル２１及び排ガス排出セル２２の形状について図面を用いて詳しく説明する。
図３（ａ）は、図２に示す本発明のハニカム焼成体の長手方向に垂直方向の断面の一例を模式的に示す断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の破線部分の拡大図である。
図３（ａ）に示すように、排ガス導入セル２１は、外周壁３２に隣接していない第１排ガス導入セル２１ａ及び第２排ガス導入セル２１ｂと、外周壁３２に隣接している第３排ガス導入セル２１ｃとからなる。
また、排ガス排出セル２２は、外周壁３２に隣接していない第１排ガス排出セル２２ａと、外周壁３２に隣接している第２排ガス排出セル２２ｂと、角部１３に配置されている排ガス排出角部セル２２ｃとからなる。
そして、第２排ガス排出セル２２ｂの断面の面積は、第３排ガス導入セル２１ｃの断面の面積よりも大きい。
なお、本明細書において「外周壁に隣接している第２排ガス排出セル」には、角部に配置されている「排ガス排出セル」は含まれない。
なお、各セル２０の長手方向に垂直方向の断面の面積は以下の方法により求めることができる。
まず、ハニカム焼成体１０を長手方向に垂直方向に切断する。次に、ハニカム焼成体１０の長手方向に垂直方向の断面のＳＥＭ画像を撮影する。
撮影したＳＥＭ画像を２値化してセル隔壁３０、外周壁３２等の骨格部分と、各セル２０の空間部分とを識別する。そして、ＳＥＭ画像において各セルの空間部分と識別された部分の面積を各セルの面積とする。
まず、外周壁３２に隣接していない部分に配置された各セルの断面形状について説明する。
ハニカム焼成体１０では、第１排ガス排出セル２２ａの周囲全体に、セル隔壁３０を隔てて排ガス導入セル２１が隣接していれば特に形状は限定されないが、例えば、以下のような形状であることが望ましい。
図３（ａ）に示すように、第１排ガス排出セル２２ａの断面形状は八角形であり、第１排ガス導入セル２１ａの断面形状は正方形であり、第２排ガス導入セル２１ｂの断面形状は八角形である。
これらセルの形状が上記の形状であると、初期の圧力損失を効果的に抑制することができるとともに、ＰＭが堆積する表面積を大きくとることが可能となり、圧力損失を低く保つことができる。この効果については詳しく後述する。
なお、各セルが上記形状である場合には、セルの長手方向に垂直な断面形状に関し、第１排ガス排出セル２２ａは、一辺の長さが０．４〜１．０ｍｍである４本の短辺と、一辺の長さが１．０〜１．５ｍｍである４本の長辺とが交互に配置され、短辺と長辺とが形成する角の角度が１２０〜１５０°である八角形であり、第１排ガス導入セル２１ａは、一辺の長さが１．０〜１．５ｍｍの正方形であり、第２排ガス導入セル２１ｂは、一辺の長さが０．４〜１．０ｍｍである４本の短辺と、一辺の長さが１．０〜１．５ｍｍである４本の長辺とが交互に配置された短辺と長辺とが形成する角の角度が１２０〜１５０°である八角形であることが望ましい。
次に、外周壁３２に隣接する部分に配置された各セルの断面形状について説明する。
ハニカム焼成体１０では、外周壁３２に隣接する部分に配置された第３排ガス導入セル２１ｃ、第２排ガス排出セル２２ｂ及び排ガス排出角部セル２２ｃの断面形状は、厚壁領域３１が形成されるような形状であり、第２排ガス排出セル２２ｂの断面の面積が、第３排ガス導入セル２１ｃの断面の面積よりも大きければ特に限定されないが、例えば、以下のような形状であることが望ましい。
まず、図３（ａ）に示すように、ハニカム焼成体１０の長手方向に垂直方向の断面において、外周壁３２に隣接するセルを除き、第１排ガス導入セル２１ａ、第２排ガス導入セル２１ｂ及び第１排ガス排出セル２２ａは、パターン化されて配置されている。外周壁３２に隣接するセルは、このパターン化された配置において、次に外周側に配置されるセルから一部を切り取った形状であることが望ましい。
すなわち、図３（ｂ）に示すように、ハニカム焼成体１０において、第２排ガス排出セル２２ｂの長手方向に対して垂直方向の断面形状は、第１排ガス排出セル２２ａの長手方向に対して垂直方向の断面形状である八角形の一部が、外周壁３２の厚さが最小となる部分の外周壁３２の内側の点を繋いだ直線により切り取られ六角形αとなっている形状から、さらに、上記六角形αの角部のうち外周壁３２に隣接する２つの角部が面取りされた形状であることが望ましい。
このような構造のハニカム焼成体１０では、第２排ガス排出セル２２ｂが隣接する外周壁近傍の体積を大きくすることができ、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の体積をさらに大きくすることができる。従って、上述したハニカム焼成体１０の最外周部１２の体積が大きい場合の効果をより向上させることができる。
なお、本明細書において「角部が面取りされた形状」とは、角部を直線又は曲線で切り取った形状のことを意味する。
より具体的に、図面を用いて第２排ガス排出セル２２ｂの形状を説明する。
第２排ガス排出セル２２ｂの断面形状は、図４（ａ）〜（ｅ）に示すような形状であってもよい。
図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明のハニカム焼成体における第２排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
図４（ａ）に示すように第２排ガス排出セル２２ｂ１の断面形状は、第１排ガス排出セル２２ａ１の断面形状である八角形（図４（ａ）中、破線で示す）の一部が直線により切り取られ六角形αとなっている形状から、さらに、六角形αの角部のうち外周壁３２に隣接する２つの角部が面取りされた形状である。
すなわち、図４（ａ）に示す第２排ガス排出セル２２ｂ１の断面形状は、六角形αの角部のうち、外周壁３２に隣接する２つの角部が２つの線分Ａ及びＢにより、それぞれ切り取られた八角形状の形状である。また、線分Ａ及びＢは直接接しておらず、線分Ａ及びＢを延長すると六角形αの外側でこれらが交わることになる。切り取られた２つの角部の間にある六角形αの辺の一部は、上記八角形の一辺を形成している。
図４（ｂ）に示すように、第２排ガス排出セル２２ｂ２の断面形状は、六角形αの角部のうち外周壁３２に隣接する２つの角部が２つの線分Ｃ及びＤにより、それぞれ切り取られた七角形状の形状である。また、線分Ｃと線分Ｄとは六角形αを形成する辺において交差している。なお、線分Ｃと線分Ｄとは六角形αの内部で交差していてもよい。切り取られた２つの角部の間には、上記六角形αの辺が存在していない。
図４（ｃ）に示すように、第２排ガス排出セル２２ｂ３の断面形状は、六角形αの角部のうち外周壁３２に隣接する２つの角部の一方の角部が線分Ｅ及びＦにより切り取られ、もう一方の角部が線分Ｇ及びＨにより切り取られた十角形状の形状である。線分Ｅと線分Ｆとは、六角形αの内部で互い交差している。さらに、線分Ｇと線分Ｈとも、六角形αの内部で互い交差している。また、切り取られた２つの角部の間にある六角形αの辺の一部は、上記十角形の一辺を形成している。
図４（ｄ）に示すように、第２排ガス排出セル２２ｂ４の断面形状は、六角形αの角部のうち外周壁３２に隣接する２つの角部が２つの曲線Ａ´及びＢ´により、それぞれ切り取られた形状である。曲線Ａ´及びＢ´は、六角形αの角部がＲ面取りされるように線分Ａ及びＢを折り曲げた曲線である。切り取られた２つの角部の間にある六角形αの辺の一部は、第２排ガス排出セル２２ｂ４の断面形状の輪郭を形成している。
図４（ｅ）に示すように、第２排ガス排出セル２２ｂ５の断面形状は、六角形αの角部のうち外周壁３２に隣接する２つの角部が２つの曲線Ｃ´及びＤ´により、それぞれ切り取られた形状である。曲線Ｃ´及びＤ´は、六角形αの角部がＲ面取りされるように線分Ｃ及びＤを折り曲げた曲線である。曲線Ｃ´と曲線Ｄ´とは六角形αを形成する辺において交差している。なお、曲線Ｃ´と曲線Ｄ´とは六角形αの内部で交差していてもよい。
また、第２排ガス排出セル２２ｂ１〜第２排ガス排出セル２２ｂ５の断面の面積は、六角形αの面積の６０〜８０％であることが望ましい。
次に排ガス排出角部セル２２ｃの形状を説明する。
排ガス排出角部セル２２ｃの断面形状は、図５（ａ）及び（ｂ）に示すような形状であってもよい。
図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明のハニカム焼成体における排ガス排出角部セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
図５（ａ）に示すように排ガス排出角部セル２２ｃ１の断面形状は、第１排ガス排出セル２２ａの断面形状である八角形（図５（ａ）中、破線で示す）の一部が２本の直線により切り取られ五角形βとなっている形状から、さらに、五角形βの角部のうち外周壁３２に隣接する３つの角部が面取りされた形状である。すなわち、図５（ａ）に示す排ガス排出角部セル２２ｃ１の断面形状は、五角形βの角部のうち、外周壁３２に隣接する３つの角部が３つの線分Ｉ、Ｊ及びＫにより、それぞれ切り取られた八角形状の形状である。また、線分Ｉ、Ｊ及びＫは直接接しておらず、線分Ｉ及びＪ、並びに、Ｉ及びＫを延長すると五角形βの外側でこれらが交わることになる。また、線分Ｊと線分Ｋとは並行である。さらに、切り取られた３つの角部の間にある五角形βの辺の一部は、上記八角形の辺を形成している。
図５（ｂ）に示すように、排ガス排出角部セル２２ｃ２の断面形状は、五角形βの角部のうち外周壁３２に隣接する３つの角部が３つの曲線Ｉ´、Ｊ´及びＫ´により、それぞれ切り取られた形状である。曲線Ｉ´、Ｊ´及びＫ´は、五角形βの角部がＲ面取りされるように線分Ｉ、Ｊ及びＫを折り曲げた曲線である。切り取られた３つの角部の間にある５角形βの辺の一部は、排ガス排出角部セル２２ｃ２の断面形状の輪郭を形成している。
また、排ガス排出角部セル２２ｃ１及び排ガス排出角部セル２２ｃ２の断面の面積は、六角形αの面積の４０〜８０％であることが望ましい。
次に、第３排ガス導入セル２１ｃの形状を説明する。
ハニカム焼成体１０において、第３排ガス導入セル２１ｃの断面形状は、第１排ガス導入セル２１ａの断面形状と合同な正方形γであってもよく、正方形γの角部のうち外周壁３２に隣接する２つの角部が面取りされた形状であってもよい。
第３排ガス導入セル２１ｃの断面形状が、第１排ガス導入セル２１ａの断面形状と合同な正方形γである場合には、第３排ガス導入セル２１ｃの表面積を大きくすることができる。従って、ＰＭが堆積する部分が大きくなり、圧力損失を低く保つことができる。
また、第３排ガス導入セル２１ｃの断面形状が、正方形γの角部のうち外周壁３２に隣接する２つの角部が面取りされた形状である場合には、第３排ガス導入セル２１ｃが隣接する外周壁近傍の体積を大きくすることができ、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の体積をさらに大きくすることができる。従って、上述したハニカム焼成体１０の最外周部１２の体積が大きい場合の効果をより向上させることができる。
具体的に、第３排ガス導入セル２１ｃの断面形状は、図６（ａ）〜（ｆ）に示すような形状であってもよい。
図６（ａ）〜（ｆ）は、本発明のハニカム焼成体における第３排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
図６（ａ）に示すように、第３排ガス導入セル２１ｃ１の断面形状は、第１排ガス導入セル２１ａの断面形状と合同な正方形γである。
図６（ｂ）に示すように、第３排ガス導入セル２１ｃ２の断面形状は、正方形γの角部のうち外周壁３２に隣接する２つの角部が２つの線分Ｌ及びＭにより、それぞれ切り取られた六角形状の形状である。また、線分Ｌ及びＭは直接接しておらず、線分Ｌ及びＭを延長すると正方形γの外側でこれらが交わることになる。切り取られた２つの角部の間にある正方形γの辺の一部は、上記六角形の一辺を形成している。
図６（ｃ）に示すように、第３排ガス導入セル２１ｃ３の断面形状は、正方形γの角部のうち外周壁３２に隣接する２つの角部が２つの線分Ｎ及びＯにより、それぞれ切り取られた五角形状の形状である。また、線分Ｎと線分Ｏとは正方形γを形成する辺において交差している。なお、線分Ｎと線分Ｏとは正方形γの内部で交差していてもよい。切り取られた２つの角部の間には、上記正方形γの辺が存在していない。
図６（ｄ）に示すように、第３排ガス導入セル２１ｃ４の断面形状は、正方形γの角部のうち外周壁３２に隣接する２つの角部の一方の角部が線分Ｐ及びＱにより切り取られ、もう一方の角部が線分Ｒ及びＳにより切り取られた八角形状の形状である。線分Ｐと線分Ｑとは、正方形γの内部で互い交差している。さらに、線分Ｒと線分Ｓとも、正方形γの内部で互い交差している。また、切り取られた２つの角部の間にある正方形γの辺の一部は、上記八角形の一辺を形成している。
図６（ｅ）に示すように、第３排ガス導入セル２１ｃ５の断面形状は、正方形γの角部のうち外周壁３２に隣接する２つの角部が２つの曲線Ｌ´及びＭ´により、それぞれ切り取られた形状である。曲線Ｌ´及びＭ´は、正方形γの角部がＲ面取りされるように線分Ｌ及びＭを折り曲げた曲線である。切り取られた２つの角部の間にある正方形γの辺の一部は、第３排ガス導入セル２１ｃ５の断面形状の輪郭を形成している。
図６（ｆ）に示すように、第３排ガス導入セル２１ｃ６の断面形状は、正方形γの角部のうち外周壁３２に隣接する２つの角部が２つの曲線Ｎ´及びＯ´により、それぞれ切り取られた形状である。曲線Ｎ´及びＯ´は、正方形γの角部がＲ面取りされるように線分Ｎ及びＯを折り曲げた曲線である。曲線Ｎ´と曲線Ｏ´とは正方形γを形成する辺において交差している。なお、曲線Ｎ´と曲線Ｏ´とは正方形γの内部で交差していてもよい。
また、第３排ガス導入セル２１ｃ２〜第３排ガス導入セル２１ｃ６の断面の面積は、正方形γの面積の６０〜８０％であることが望ましい。
次に、排ガス導入セル２１及び排ガス排出セル２２の配置について図面を用いて詳しく説明する。
図３（ａ）に示すように、ハニカム焼成体１０では、外周壁３２に隣接するセルを除き、排ガス排出セル２２の周囲全体に、セル隔壁３０を隔てて排ガス導入セル２１が隣接しており、外周壁３２に隣接する部分では、排ガス導入セル２１と、排ガス導入セル２１と交互に配置された排ガス排出セル２２が配置されている。
上記セルの配置であると、排ガス排出セル２２の周囲にあるセル隔壁３０全体を充分に利用して、排ガス導入セル２１に流入した排ガスを通過させ、ＰＭを堆積させることができる。つまり、セル隔壁３０全体を広く利用することができる。そのため、ＰＭが排ガス導入セル２１のセル隔壁３０の内壁に薄く均等に溜まり易くなり、ＰＭ層の透過抵抗も低くすることができる。すなわち、（ｄ）堆積したＰＭ層を排ガスが透過する際に生じる透過抵抗ΔＰ４を低くすることができる。そのため、初期において圧力損失が低く、ＰＭが堆積しても圧力損失が上昇しにくくすることができる。
このようなハニカム焼成体１０を排ガスが通過する場合について図面を用いて説明する。
図７は、図３（ａ）に示す本発明のハニカム焼成体の長手方向に垂直方向の断面において、排ガスの流れを模式的に示す模式図である。
図７中の矢印は、排ガスが、ハニカム焼成体１０のセル隔壁３０又は外周壁３２を通過する流れを示している。
図７に示すように、ハニカム焼成体１０では、第２排ガス排出セル２２ｂの断面の面積は、第３排ガス導入セル２１ｃの断面の面積よりも大きい。
このような構造のハニカム焼成体１０では、排ガスがハニカ焼成体１０から流出する際の流出抵抗、すなわち、（ｆ）排ガスがハニカム焼成体１１０から流出する際の流出抵抗ΔＰ６を低くすることができる。
さらに、外周壁３２に隣接する第３排ガス導入セル２１ｃを区画するセル隔壁３０は勿論のこと、第３排ガス導入セル２１ｃを区画する外周壁３２も排ガスの通過が可能となる。従って、ハニカム焼成体１０の最外周部１２では、排ガスの浄化にセル隔壁３０全体を完全に利用できるとともに、外周壁３２も利用することができる。その結果、ＰＭが第３排ガス導入セル２１ｃのセル隔壁３０の表面や外周壁３２の表面に薄く均等に溜まり易くなるため、堆積したＰＭ層を排ガスが透過する際に生じる透過抵抗を低くすることができる。すなわち、（ｄ）堆積したＰＭ層を排ガスが透過する際に生じる透過抵抗ΔＰ４を低くすることができる。
これにより、初期において圧力損失が低く、ＰＭが堆積しても圧力損失が上昇しにくいハニカム焼成体とすることができる。
なお、第２排ガス排出セル２２ｂの断面の面積が、第３排ガス導入セル２１ｃの断面の面積よりも大きければ、各セルの形状は特に限定されないが、例えば、以下のような形状であることが望ましい。
すなわち、ハニカム焼成体１０では、第１排ガス導入セル２１ａの断面の面積が、第２排ガス導入セル２１ｂの断面の面積よりも小さく、かつ、排ガス排出セル２２の断面の面積は、第２排ガス導入セル２１ｂの断面の面積と同じであるかそれよりも大きく形成されており、セルの長手方向に垂直な断面に関し、排ガス排出セル２２及び排ガス導入セル２１は、いずれも多角形からなり、第１排ガス導入セル２１ａの断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル２２と対面している辺の長さが、第２排ガス導入セル２１ｂの断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル２２と対面している辺の長さよりも長いことが望ましい。
さらに、各セルの形状が、図３（ａ）に示すような形状であると、第１排ガス導入セル２１ａと排ガス排出セル２２の間のセル隔壁３０は、透過領域が大きくなっており（多角形セルの断面形状で言えば辺の長さが長い）、排ガスはこの都合のよい隔壁を通過することができ、セル隔壁３０の透過抵抗を低減させることができる。また、排ガス排出セル２２の断面の面積が第１排ガス導入セル２１ａより相対的に大きいことから排ガス排出セル２２の通過抵抗を低減せしめることができる。つまり、セル隔壁３０の透過抵抗及び排ガス排出セル２２の通過抵抗をいずれも下げることができ、初期圧力損失を低くすることができる。
次に、ＰＭが一定量堆積した後は、第１排ガス導入セル２１ａの断面の面積を第２排ガス導入セル２１ｂのそれよりも相対的に小さくしてあるため、第１排ガス導入セル２１ａに堆積したＰＭ層の透過抵抗が早期に高くなり、排ガスが自然に（つまり自発的に）第２排ガス導入セル２１ｂにより多く入り込むように排ガスの主流路が“スイッチ”されることとなり、断面の面積の大きな第２排ガス導入セル２１ｂにＰＭが広く薄く堆積されて、ＰＭ堆積後であっても、排ガス導入セル２１の通過抵抗及び堆積したＰＭ層を排ガスが透過する際に生じる透過抵抗を低減せしめることができ、過渡圧力損失を低くすることができる。
この効果を図面を用いて詳しく説明する。
図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明のハニカム焼成体の端面の一部の一例を拡大して示す拡大端面図である。
図８（ａ）に示すように、このハニカム焼成体１０では、排ガス出口側の端部が開口されかつ排ガス入口側の端部が目封止された第１排ガス排出セル２２ａの周囲全体に、セル隔壁３０を隔てて排ガス入口側の端部が開口されかつ排ガス出口側の端部が目封止された第１排ガス導入セル２１ａと第２排ガス導入セル２１ｂとが隣接して形成されている。
第１排ガス排出セル２２ａの断面形状は八角形であり、第１排ガス導入セル２１ａは正方形であり、第２排ガス導入セル２１ｂの断面形状は八角形である。 第２排ガス導入セル２１ｂのセルの断面の面積は、第１排ガス導入セル２１ａのセルの断面の面積より大きく、第１排ガス排出セル２２ａの断面の面積と同じである。従って、第２排ガス導入セル２１ｂの断面の面積は、第１排ガス排出セル２２ａの断面の面積と同じであり、第１排ガス導入セル２１ａの断面の面積よりは、第１排ガス排出セル２２ａの断面の面積の方が大きい。そのため、排ガスが第１排ガス排出セル２２ａを通過する際の抵抗、排ガスがハニカム焼成体１０の外部に排出される際の抵抗を低く抑えることができ、圧力損失を低くすることが可能となる。
また、第１排ガス導入セル２１ａの断面形状を構成する辺のうち、第１排ガス排出セル２２ａと対面している辺４１ａの長さが、第２排ガス導入セル２１ｂの断面形状を構成する辺のうち、第１排ガス排出セル２２ａと対面している辺４１ｂの長さよりも長い。
排ガスがハニカム焼成体１０の方向に向かって流れてくると、入口側の端部が開口している第１排ガス導入セル２１ａと第２排ガス導入セル２１ｂに流れ込む。排ガスは、ハニカム焼成体１０内の流れ易い部分から順に、全体の流れが均等になるように流れる。ハニカム焼成体１０は、第１排ガス排出セル２２ａの辺４１ａの長さ（Ｌｓ）が、第２排ガス導入セル２１ｂの辺４１ｂの長さ（Ｌｏ）よりも長いので、第１排ガス排出セル２２ａと第１排ガス導入セル２１ａとを隔てるセル隔壁３０ａの表面積は、第１排ガス排出セル２２ａと第２排ガス導入セル２１ｂとを隔てるセル隔壁３０ｂの表面積よりも大きいこととなり、排ガスは、セル隔壁３０ａをより通過し易く、初期においては、セル隔壁３０ａの表面にＰＭが堆積する。
以上のように、排ガス排出セルの通過抵抗、排ガスがハニカム焼成体から流出する際の流出抵抗を同時に低くできるため、ＰＭが堆積する前の初期の圧力損失を低減できる。
セルを構成する辺の長さと表面積との関係を上記のように結論づけたのは、以下の理由による。
第１排ガス排出セル２２ａと第１排ガス導入セル２１ａとを隔てるセル隔壁３０ａの表面積は、第１排ガス導入セル２１ａの内壁側の表面積であり、排ガス入口端面及び出口端面間距離から入口側、出口側の封止材１１の長さを除いた実効的なハニカム焼成体１０の長さをＬｅとすると、第１排ガス導入セル２１ａの内壁側の表面積は、Ｌｓ×Ｌｅで表わされる。また、同様に、第１排ガス排出セル２２ａと第２排ガス導入セル２１ｂとを隔てるセル隔壁３０ｂの表面積は、第２排ガス導入セル２１ｂの内壁側の表面積であり、排ガス入口端面及び出口端面間距離から入口側、出口側の封止材１１の長さを除いた実効的なフィルタ長さをＬｅとすると、第２排ガス導入セル２１ｂの内壁側の表面積は、Ｌｏ×Ｌｅで表わされる。
従って、辺４１ａの長さＬｓが、辺４１ｂの長さＬｏよりも相対的に長くなれば、表面積もＬｓ×Ｌｅの方がＬｏ×Ｌｅに比べて相対的に大きくなる。つまり、辺の長さと表面積の大きさは同義である。従って、第１排ガス排出セル２２ａの辺４１ａの長さ（Ｌｓ）が、第２排ガス導入セル２１ｂの辺４１ｂの長さ（Ｌｏ）よりも長いと、第１排ガス排出セル２２ａと第１排ガス導入セル２１ａとを隔てるセル隔壁３０ａの表面積が第１排ガス排出セル２２ａと第２排ガス導入セル２１ｂとを隔てるセル隔壁３０ｂの表面積よりも大きいこととなる。
なお、図８（ａ）〜（ｃ）では、図の一部分についてのみ、作用・効果に関する事項を書き入れている。
次に、図８（ｂ）に示すように、ＰＭがセル隔壁３０ａの第１排ガス導入セル２１ａの内壁表面にある程度の量堆積すると、第１排ガス導入セル２１ａの断面の面積が小さいため、ＰＭが厚く堆積し、その結果、ＰＭの堆積に起因する抵抗が増加し、排ガスがセル隔壁３０ａを通過しにくくなってくる。このような状況になると、上記したように、排ガスは、第１排ガス排出セル２２ａと第２排ガス導入セル２１ｂとを隔てるセル隔壁３０ｂを通過し（主流路のスイッチ）、セル隔壁３０ｂの第２排ガス導入セル２１ｂの内壁表面にもＰＭが堆積する。
次に、排ガスは、セル隔壁の中をかなり自由に通過することができるので、図８（ｃ）に示すように、第１排ガス導入セル２１ａと第２排ガス導入セル２１ｂとを隔てるセル隔壁３０ｃの内部も通過し第１排ガス排出セル２２ａに流れるようになる。この場合、排ガスは、第２排ガス導入セル２１ｂ側からもセル隔壁３０ｃに侵入するとともに、第１排ガス導入セル２１ａ側からセル隔壁３０ｃに侵入することとなる。
このように、ＰＭは、次第に第１排ガス導入セル２１ａの周囲のセル隔壁３０ａ、３０ｃの排ガス導入セル２１の内壁表面全体のみならず、むしろ第２排ガス導入セル２１ｂの周囲の第２排ガス導入セル２１ｂのセル隔壁３０ｂ、３０ｃの排ガス導入セルの内壁表面全体により多く、しかし広く薄く堆積するようになる。第１排ガス導入セル２１ａの断面の面積は、第２排ガス導入セル２１ｂの断面の面積よりも小さいので、ＰＭが厚く堆積し、ＰＭ層の通過抵抗が高くなり、排ガス導入後、早期に排ガスが第１排ガス導入セル２１ａよりも第２排ガス導入セル２１ｂに流れやすくなり（先に説明した排ガスの主流路のスイッチ）、上述したようなＰＭ堆積の推移が起こり、第１排ガス導入セル２１ａの周囲のセル隔壁３０ａ、３０ｃの排ガス導入セルの内壁表面よりむしろ、第２排ガス導入セル２１ｂの周囲のセル隔壁３０ｂ、３０ｃの排ガス導入セルの内壁表面全体にＰＭが堆積する。このため、第２排ガス導入セル２１ｂの周囲のセル隔壁３０ｂ、３０ｃの排ガス導入セルの内壁表面全体を早期にＰＭ堆積のために活用することができる。また、第２排ガス導入セル２１ｂの周囲のセル隔壁３０ｂ、３０ｃの排ガス導入セルの内壁表面積は第１排ガス導入セル２１ａの周囲のセル隔壁３０ａ、３０ｃの排ガス導入セルの内壁表面積に比べて広く、ＰＭが第２排ガス導入セル２１ｂの周囲のセル隔壁３０ｂ、３０ｃの周囲全体に堆積しても堆積層の厚さを薄くできる。そのため、ＰＭが堆積しても、排ガスの圧力損失の増加の割合が小さい。その結果、ＰＭの堆積量が増加しても、圧力損失を低く保つことができるという極めて優れた効果を奏する。
その結果、ハニカム焼成体１０からなるハニカムフィルタを搭載した車両では、使用領域全体にわたって、圧力損失の上昇に起因する運転に不都合な現象が発生しにくく、燃費も低く抑えることができる。
ハニカム焼成体１０の構成材料はＳｉＣであることが望ましい。ＳｉＣは、耐熱性に優れた材料である。このため、構成材料がＳｉＣであるとハニカム焼成体１は耐熱性に優れる。
ハニカム焼成体１０では、セル密度が、１５．５〜６２個／ｃｍ２（１００〜４００ｃｐｓｉ）の範囲であることが好ましい。
ハニカム焼成体１０では、セル隔壁３０の厚さは０．２１０ｍｍ以下であることが望ましく、０．０７５〜０．１６０ｍｍであることがより望ましい。
セル隔壁３０の厚さが０．２１０ｍｍ以下であると、セル隔壁３０の厚さが充分に薄いのでＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低くなる。また、ＰＭが堆積した際も圧力損失の上昇を抑えることができる。
セル隔壁３０の厚さが、０．２１０ｍｍを超えると、セル隔壁３０の厚さが厚すぎるので、排ガスがセル隔壁３０を通過する際の抵抗が大きくなり、その結果圧力損失が大きくなる。
ハニカム焼成体１０では、セル隔壁３０の気孔率は、４０〜６５％であることが望ましい。
セル隔壁３０の気孔率が４０〜６５％である場合、セル隔壁３０は、排ガス中のＰＭを良好に捕集することができ、かつ、セル隔壁３０に起因する圧力損失の上昇を抑制することができる。従って、初期の圧力損失が低く、ＰＭを堆積しても圧力損失が上昇しにくいハニカム焼成体１０となる。
セル隔壁３０の気孔率が４０％未満では、セル隔壁３０の気孔の割合が小さすぎるため、排ガスがセル隔壁３０を通過しにくくなり、排ガスがセル隔壁３０を通過する際の圧力損失が大きくなる。一方、セル隔壁３０の気孔率が６５％を超えると、セル隔壁３０の機械的強度が低くなり、再生時等において、クラックが発生し易くなる。
ハニカム焼成体１０では、セル隔壁３０に含まれる気孔の平均気孔径は、８〜２５μｍであることが望ましい。
上記構成のハニカ焼成体１０では、圧力損失の増加を抑制しながら、高い捕集効率でＰＭを捕集することができる。
セル隔壁３０に含まれる気孔の平均気孔径が８μｍ未満であると、気孔が小さすぎるため、排ガスがセル隔壁３０を透過する際の圧力損失が大きくなる。一方、セル隔壁３０に含まれる気孔の平均気孔径が２５μｍを超えると、気孔径が大きくなりすぎるので、ＰＭの捕集効率が低下してしまう。
なお、気孔率及び平均気孔径は、水銀圧入法により測定することができる。
ハニカム焼成体１０では、外周壁３２の厚さは特に限定されないが、外周壁３２の厚さの最小値は、セル隔壁３０の厚さの１．５〜３倍であることが望ましく、２〜３倍であることがより望ましい。
外周壁３２の厚さの最小値が、セル隔壁３０の厚さの１．５〜３倍であると、セル隔壁３０が薄いにもかかわらず、外周壁３２が充分な厚さを有しているので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカム焼成体１０の外周壁３２が厚いので、セル隔壁３０を薄くすることに伴う熱容量の低下を抑制することができる。
ハニカム焼成体１０では、外周壁３２の気孔率は、４０〜６５％であることが望ましい。
外周壁３２の気孔率が上記範囲であることが望ましい理由は、セル隔壁３０の気孔率が上記範囲であると望ましい理由と同じである。
ハニカム焼成体１０では、外周壁３２に含まれる気孔の平均気孔径は、８〜２５μｍであることが望ましい。
外周壁３２に含まれる気孔の平均気孔径が上記範囲であることが望ましい理由は、セル隔壁３０に含まれる気孔の平均気孔径が上記範囲であると望ましい理由と同じである。
図３（ａ）に示すように、ハニカム焼成体１０は、ハニカム焼成体１０の長手方向に対して垂直方向の断面形状が正方形であることが望ましく、一辺の長さが３０〜４５ｍｍの正方形であることがより望ましい。
このような大きさのハニカム焼成体１０はハンドリングに優れる。
ハニカム焼成体１０には、排ガスを浄化するための触媒を担持させてもよく、担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、この中では、白金がより望ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
これら触媒が担持されていると、ＰＭを燃焼除去しやすくなり、有毒な排ガスの浄化も可能になる。
次に、本発明のハニカムフィルタについて図面を参照しながら説明する。
図９は、本発明のハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。
図９に示すように、本発明のハニカムフィルタの一例であるハニカムフィルタ１は、複数のハニカム焼成体１０が接着材層１４介して接着されることにより形成されている円柱状のハニカムフィルタである。
ハニカムフィルタ１は上記効果を奏するハニカム焼成体１０により構成されるので、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下が抑制されている。
ハニカムフィルタ１では、接着材層１４は、無機バインダと無機粒子とを含む接着材ペーストを塗布、乾燥させたものである。上記接着材ペーストは、さらに無機繊維及び／又はウィスカを含んでいてもよい。
ハニカムフィルタ１の外周には、必要に応じて排ガスの漏れを防止するための外周コート層１５が形成されていてもよい。外周コート層１５の材料は、接着材ペーストの材料と同じであることが望ましい。
ハニカムフィルタ１は、ガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために用いられることが望ましい。
上記の通り、ハニカムフィルタ１は、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下が抑制されている。そのため、ハニカムフィルタ１は、ガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために好適に用いることができる。
このようなハニカムフィルタ１が用いられた排ガス浄化装置について図面を用いて説明する。
図１０は、本発明のハニカムフィルタが設置された排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
図１０に示す排ガス浄化装置５０は、ハニカムフィルタ１と、ハニカムフィルタ１の外方を覆う金属ケーシング５１と、ハニカムフィルタ１と金属ケーシング５１との間に配置された保持シール材５２とから構成されており、金属ケーシング５１の排ガスが導入される側の端部には、エンジン等の内燃機関に連結された導入管５３が接続されており、金属ケーシング５１の他端部には、外部に連結された排出管５４が接続されている。
内燃機関から排出され、排ガス浄化装置５０に流入した排ガス（図１０中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、ハニカムフィルタ１を構成するハニカム焼成体１０に到達し、ハニカム焼成体１０により浄化される。排ガスがハニカム焼成体１０により浄化される機構は既に述べているのでここでの説明は省略する。浄化された排ガスは、ハニカム焼成体１０から流出し外部に排出される。
排ガス浄化装置５０において、保持シール材５２は、無機繊維からなるマットであることが望ましく、そのマットは、ニードリング処理を施して得られるニードルマットであることが望ましい。
また、無機繊維としてはアルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、シリカ繊維、及び、生体溶解性繊維を用いることができる。
なお、ニードリング処理とは、ニードル等の繊維交絡手段を素地マットに対して抜き差しすることをいう。保持シール材５２では、比較的平均繊維長の長い無機繊維がニードリング処理により３次元的に交絡していることが望ましい。
なお、交絡構造を呈するために、無機繊維はある程度の平均繊維長を有しており、例えば、無機繊維の平均繊維長は、５０μｍ〜１００ｍｍ程度であることが望ましい。
保持シール材５２を構成するマットの無機繊維の平均繊維径は、１〜２０μｍであることが望ましく、３〜１０μｍであることがより望ましい。
無機繊維の平均繊維径が１〜２０μｍであると、無機繊維の強度及び柔軟性が充分に高くなり、保持シール材５２のせん断強度を向上させることができる。
無機繊維の平均繊維径が１μｍ未満であると、無機繊維が細く切れやすいので、無機繊維の引っ張り強度が不充分となる。一方、無機繊維の平均繊維径が２０μｍを超えると、無機繊維が曲がりにくいため、柔軟性が不充分となる。
保持シール材５２を構成するマットの目付量（単位面積あたりの重量）は、特に限定されないが、２００〜４０００ｇ／ｍ２であることが望ましく、１０００〜３０００ｇ／ｍ２であることがより望ましい。マットの目付量が２００ｇ／ｍ２未満であると、保持力が充分ではなく、このようなマットにより構成される保持シール材５２を用いて排ガス浄化装置１を製造する場合、ハニカムフィルタ１が脱落しやすくなる。
また、マットの目付量が４０００ｇ／ｍ２を超えると、マットの嵩が低くなりにくい。
また、保持シール材５２を構成するマットの嵩密度（巻き付ける前の保持シール材の嵩密度）については、特に限定されないが、０．１０〜０．３０ｇ／ｃｍ３であることが望ましい。マットの嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ３未満であると、無機繊維の絡み合いが弱く、無機繊維が剥離しやすいため、マットの形状を所定の形状に保ちにくくなる。
また、各マットの嵩密度が０．３０ｇ／ｃｍ３を超えると、保持シール材５２を構成するマットが硬くなり、保持シール材５２のハニカムフィルタ１への巻き付け性が低下し、保持シール材５２が割れやすくなる。
保持シール材５２を構成するマットには、嵩高さを抑えたり、排ガス浄化装置１の組み立て前の作業性を高めたりするために、さらに有機バインダ等のバインダが含まれていてもよい。
また、保持シール材５２を構成するマットの厚さは１．５〜１５ｍｍであることが望ましい。
排ガス浄化装置５０において、金属ケーシング５１は、主にステンレス等の金属からなることが望ましい。
次に、本発明のハニカム焼成体の製造方法及び本発明のハニカムフィルタの製造方法の一例を説明する。
（１）ハニカム焼成体の製造方法
（１−１）セラミック原料準備工程
まず、ハニカム焼成体の原料となるセラミック原料を準備する。セラミック原料は炭化ケイ素粉末と、有機バインダと、可塑剤と、潤滑剤と、水とを混合することにより準備することができる。
上記セラミック原料には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらの中では、アルミナバルーンが望ましい。
（１−２）押出成形工程
次に、上記セラミック原料準備工程で準備したセラミック原料を押出成形し、所定の長さで切断することにより、ハニカム成形体を作製する。この際、図３（ａ）及び（ｂ）、図４（ａ）〜（ｅ）、図５（ａ）及び（ｂ）、並びに、図６（ａ）〜（ｆ）に示すセル構造（セルの形状及びセルの配置）を有する断面形状が形成されるような金型を用いてハニカム成形体を作製する。
なお、セル隔壁の厚さ、外周壁の厚さ、外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積と内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積との面積比は金型の形状を調整することによりすることができる。
特に、外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積と内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積との面積比を調整する場合には、面取りする範囲（角度、位置）を調節することによりすることができる。
（１−３）乾燥工程
次に、上記押出成形工程で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、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、又は、凍結乾燥機等を用いて乾燥させる。ハニカム成形体の乾燥では、マイクロ波乾燥機と熱風乾燥機とを併用するか、又は、マイクロ波乾燥機を用いてハニカム成形体をある程度の水分となるまで乾燥させた後、熱風乾燥機を用いてハニカム成形体中の水分を完全に除去してもよい。
（１−４）封止工程
上記乾燥工程後のハニカム成形体の所定のセルに封止材となる封止材ペーストを充填して上記セルを封止する封止工程を行う。
ここで、封止材ペーストとしては、上記セラミック原料を用いることができる。
（１−５）脱脂工程
次に、上記封止工程後のハニカム成形体を３００〜６５０℃で、０．５〜３時間加熱することによりハニカム成形体中の有機物を除去し、ハニカム脱脂体を作製する。
（１−６）焼成工程
上記脱脂工程で得られたハニカム脱脂体を窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気下で、１８００〜２２００℃、０．５〜４時間焼成する。
なお、セルの端部に充填された封止材ペーストは、加熱により焼成され、封止材となる。
以上の工程を経て本発明のハニカム焼成体を製造することができる。
次に、本発明のハニカムフィルタの製造方法を説明する。
（２）ハニカムフィルタの製造方法
（２−１）接着材ペースト準備工程
まず、ハニカム焼成体を接着させるための接着材ペーストを作製する。
接着材ペーストとしては、例えば、無機バインダと有機バインダと無機粒子とからなるものを使用する。また、上記接着材ペーストは、さらに無機繊維及び／又はウィスカを含んでいてもよい。
接着材ペーストに含まれる無機粒子としては、例えば、炭化物粒子、窒化物粒子等が挙げられる。具体的には、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機粒子の中では、熱伝導性に優れる炭化ケイ素粒子が望ましい。
上記接着材ペーストに含まれる無機繊維及び／又はウィスカとしては、例えば、シリカ−アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等からなる無機繊維及び／又はウィスカ等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機繊維の中では、アルミナファイバが望ましい。また、無機繊維は、生体溶解性ファイバであってもよい。
さらに、上記接着材ペーストには、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等を添加してもよい。バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。
（２−２）集合工程
上記工程で準備した接着材ペーストをハニカム焼成体の側面に塗り、複数のハニカム焼成体を集合する。
その後、集合されたハニカム焼成体を加熱することにより接着材ペーストを加熱固化して接着材層とし、ハニカム焼成体の集合体を作製する。
次に、ダイヤモンドカッター等を用い、ハニカム焼成体の集合体に切削加工を施し、円柱状とする。
（２−３）外周コート層形成工程
次に、上記集合工程により得られたハニカム焼成体の集合体の外周に外周コート材ペーストを塗布し、乾燥固化して外周コート層を形成する。
ここで、外周コート材ペーストとしては、上記接着材ペーストを使用することができる。また、外周コート材ペーストとして、上記接着材ペーストと異なる組成のペーストを使用してもよい。
なお、外周コート層は必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設ければよい。
以上の工程を経て本発明のハニカムフィルタを製造することができる。
（実施例）
以下に、本発明を実施するための形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本発明を実施するための形態はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１−１）
（１）ハニカム焼成体の製造
（１−１）セラミック原料準備工程
平均粒子径２２μｍを有する炭化ケイ素の粗粉末５２．８重量％と、平均粒子径０．５μｍの炭化ケイ素の微粉末２２．６重量％とを混合し、得られた混合物に対して、有機バインダ（メチルセルロース）４．６重量％、潤滑剤（日油社製 ユニルーブ）０．８重量％、グリセリン１．３重量％、造孔材（アクリル樹脂）１．９重量％、オレイン酸２．８重量％、及び、水１３．２重量％を加えて混合してセラミック原料を準備した。
（１−２）押出成形工程
次に、上記セラミック原料準備工程で準備したセラミック原料を押出成形し、ハニカム焼成体１０の元になるハニカム成形体を作製した。
各セルの形状、大きさは以下の通りであった。
第１排ガス排出セル２２ａは、一辺の長さが０．５６６ｍｍである４本の短辺と、一辺の長さが１．３００ｍｍである４本の長辺とが交互に配置された八角形であった。
また、短辺と長辺とが形成する角の角度は、全ての角が１３５°であった。
第２排ガス排出セル２２ｂは、図４（ａ）に示した形状であった。
より詳しく説明すると、図４（ａ）中の六角形αは、２．１００ｍｍの辺、１．３００ｍｍの辺、０．５６６ｍｍの辺、１．３００ｍｍの辺、０．５６６ｍｍの辺及び１．３００ｍｍの辺が順に六角形となるように配置された形状であり、２．１００ｍｍの辺と１．３００ｍｍの辺とが形成する角の角度が９０°であり、１．３００ｍｍの辺と０．５６６ｍｍの辺とが形成する角の角度は１３５°であった。
第２排ガス排出セル２２ｂは、上記六角形αの２．１００ｍｍの辺と２つの１．３００ｍｍの辺とが形成する２つの角部が面取りされた形状であり、その断面の面積は、上記六角形αの面積の６５％であった。
排ガス排出角部セル２２ｃは、図５（ａ）に示した形状であり、その断面の面積は、上記六角形αの面積の４５％であった。
第１排ガス導入セル２１ａは、一辺の長さが１．３００ｍｍの正方形であった。
第２排ガス導入セル２１ｂは、一辺の長さが０．５６６ｍｍである４本の短辺と、一辺の長さが１．３００ｍｍである４本の長辺とが交互に配置された八角形であった。
また、短辺と長辺とが形成する角の角度は、全ての角が１３５℃であった。
第３排ガス導入セル２１ｃは、図６（ｂ）に示した形状であり、その断面の面積は、第１排ガス排出セル２２ａの断面の面積の６０％であった。
（１−３）乾燥工程
次いで、マイクロ波乾燥機を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させることにより、ハニカム成形体の乾燥体を作製した。
（１−４）封止工程
その後、ハニカム成形体の乾燥体の所定のセルに封止材ペーストを充填してセルの封止を行った。
具体的には、排ガス入口側の端部及び排ガス出口側の端部が図２に示す位置で封止されるようにセルの封止を行った。
（１−５）脱脂工程
続いて、セルの目封止を行ったハニカム成形体の乾燥体を４００℃、２時間の条件で脱脂する脱脂処理を行いハニカム脱脂体を作製した。
（１−６）焼成工程
さらに、ハニカム脱脂体を常圧のアルゴン雰囲気下２２００℃、２時間４０分の条件で焼成処理を行った。
以上の工程を経て実施例１−１に係るハニカム焼成体を作製した。
作製した実施例１−１に係るハニカム焼成体では、気孔率が４５％、平均気孔径が１５μｍ、大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍ、セル密度が３１個／ｃｍ２（２００ｃｐｓｉ）、セル隔壁の厚さが０．２０３ｍｍ、外周壁の厚さの最小値が０．３２２ｍｍであった。
（比較例１−１）
上記「（１−２）押出成形工程」において、第２排ガス排出セル２２ｂの断面形状の角部、排ガス排出角部セル２２ｃの断面形状の角部、及び、第３排ガス導入セル２１ｃの断面形状の角部を面取りしなかった以外は、実施例１−１と同様にして比較例１−１に係るハニカム焼成体を作製した。
（比較例１−２）
上記「（１−２）押出成形工程」において、第２排ガス排出セル２２ｂの断面形状の角部、排ガス排出角部セル２２ｃの断面形状の角部、及び、第３排ガス導入セル２１ｃの断面形状の角部を面取りをせず、作製されるハニカム焼成体のセル隔壁の厚さを０．２５０ｍｍ、外周壁の厚さの最小値を０．３２２ｍｍとした以外は、比較例１−１と同様にして比較例１−２に係るハニカム焼成体を作製した。
（圧縮応力評価）
（１）圧縮応力のシミュレーション
実施例１−１、比較例１−１及び比較例１−２に係るハニカム焼成体について、周囲から圧力をかけた場合のハニカム焼成体内部に生じる最大の圧縮応力をシミュレーションにより算出した。
シミュレーションの条件は以下の通りとした。
・使用ソフト：ＡＮＳＹＳ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ＡＰＤＬ ｖｅｒｓｉｏｎ １４．０
・計算モデル：２Ｄ平面、１／８対称モデル
・物質特性
ＳｉＣ基材（ヤング率：１５．１２Ｇｐａ、ポアソン比：０．３３）
接着剤層（ヤング率：０．４０Ｇｐａ、ポアソン比：０．２０）
・圧力荷重値：１．５ＭＰａ（等分布荷重）
（２）相対強度の算出
次に、上記シミュレーションにおいて比較例１−２に係るハニカム焼成体の最大圧縮応力
を１．００とした場合の実施例１−１及び比較例１−１の相対強度を算出した。
相対強度は以下の式１により求めることができる。
相対強度＝実施例１−１又は比較例１−１の最大圧縮応力／比較例１−２の最大圧縮応力・・・式１
結果を表１に示す。
Figure 2016055231
表１に示すように、第２排ガス排出セル２２ｂの断面形状の角部、排ガス排出角部セル２２ｃの断面形状の角部、及び、第３排ガス導入セル２１ｃの断面形状の角部を面取りした実施例１−１では、セル隔壁の厚さが薄いにも関わらずハニカム焼成体の圧縮応力に対する強度が向上していた。
（実施例２−１）
以下の方法によりハニカムフィルタを作製した。
（１）ハニカム焼成体の準備
ハニカムフィルタに用いるハニカム焼成体として、実施例１−１のハニカム焼成体を１６個準備した。
（２−１）接着材ペースト準備工程
平均繊維長２０μｍのアルミナファイバ３０重量％、平均粒子径０．６μｍの炭化ケイ素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を混合し耐熱性の接着材ペーストを準備した。
（２−２）集合工程
接着材ペーストを準備した各ハニカム焼成体の側面に塗り、各ハニカム焼成体を集合した。
その後、集合されたハニカム焼成体を１２０℃加熱することにより接着材ペーストを加熱固化して接着材層とし、ハニカム焼成体の集合体を作製した。
次に、ダイヤモンドカッターを用い、ハニカム焼成体の集合体に切削加工を施し、円柱状とした。
（２−３）外周コート層形成工程
次に、接着材ペーストと同様の組成からなる外周コート材ペーストをハニカム焼成体集合体の外周面に塗布し、外周コート材ペーストを１２０℃で乾燥固化させて外周コート層を形成することにより、ハニカムフィルタを製造した。
以上の工程を経て実施例２−１に係るハニカムフィルタを作製した。
（比較例２−１）
比較例１−１に係るハニカム焼成体を用いた以外は、実施例２−１と同様にして比較例２−１に係るハニカムフィルタを作製した。
実施例２−１及び比較例２−１に係るハニカムフィルタについて、図１１に示したような初期圧力損失測定装置を用いて初期圧力損失を測定した。
（初期圧力損失の測定）
図１１は、初期圧力損失測定装置を模式的に示す説明図である。
この初期圧力損失測定装置２１０は、送風機２１１と、送風機２１１に接続された排気ガス管２１２と、ハニカムフィルタ１がその内部に固定配置された金属ケーシング２１３と、ハニカムフィルタ１の前後の圧力を検出可能になるように配管が配設された圧力計２１４から構成されている。すなわち、この初期圧力損失測定装置２１０では、ガスをハニカムフィルタ１の内部に流通させ、その前後の圧を測定することにより圧力損失を測定する。
そして、送風機２１１をガスの流量が３００ｍ３／ｈ、４５０ｍ３／ｈ、及び、６００ｍ３／ｈになるように３回に亘って稼働させ、それぞれ運転開始から５分後の圧力損失を測定した。結果を表２に示す。
Figure 2016055231
実施例２−１に係るハニカムフィルタと、比較例２−１に係るハニカムフィルタとを比較すると、初期圧力損失が同等程度であり、初期圧力損失の上昇が抑制されていた。
以上より、実施例１−１に係るハニカム焼成体は、圧縮応力に対する強度が強く、実施例１−１に係るハニカム焼成体が用いられた実施例２−１に係るハニカムフィルタは、初期圧力損失の上昇が抑制されていることが示された。
１ ハニカムフィルタ
１０ ハニカム焼成体
１１ 封止材
１２ 最外周部
１３ 角部
１４ 接着材層
１５ 外周コート層
２０ セル
２１ 排ガス導入セル
２１ａ 第１排ガス導入セル
２１ｂ 第２排ガス導入セル
２１ｃ、２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃ３、２１ｃ４、２１ｃ５、２１ｃ６ 第３排ガス導入セル
２２ 排ガス排出セル
２２ａ 第１排ガス排出セル
２２ｂ、２２ｂ１、２２ｂ２、２２ｂ３、２２ｂ４、２２ｂ５ 第２排ガス排出セル
２２ｃ、２２ｃ１、２２ｃ２ 排ガス排出角部セル
３０ セル隔壁
３１ 厚壁領域
３２ 外周壁
５０ 排ガス浄化装置
５１ 金属ケーシング
５２ 保持シール材

Claims (11)

  1. 排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁と、排ガス入口側の端部が開口されかつ排ガス出口側の端部が目封止された排ガス導入セルと、排ガス出口側の端部が開口されかつ排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セルと、外周に形成された外周壁とを備え、前記排ガス導入セル及び前記排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、目封止部分を除き排ガス入口側の端部から排ガス出口側の端部にかけて、それぞれのセルにおける全ての場所において同じであるハニカム焼成体であって、
    前記外周壁に隣接するセルを除き、前記排ガス排出セルの周囲全体に、前記セル隔壁を隔てて前記排ガス導入セルが隣接しており、
    前記外周壁に隣接する部分では、前記排ガス導入セルと、前記排ガス導入セルと交互に配置された排ガス排出セルが配置されており、
    前記外周壁に隣接する部分に配置された各排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の面積は、前記外周壁に隣接する部分に配置された各排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも大きく、
    前記外周壁に接続する前記セル隔壁は、前記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有していることを特徴とするハニカム焼成体。
  2. 前記排ガス導入セルは、前記外周壁に隣接していない第１排ガス導入セル及び第２排ガス導入セルと、前記外周壁に隣接している第３排ガス導入セルとからなり、
    前記第１排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面の面積は、前記第２排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面の面積よりも小さく、
    かつ、
    前記排ガス排出セルは、前記外周壁に隣接していない第１排ガス排出セルと、前記外周壁に隣接している第２排ガス排出セルとからなり、
    前記第１排ガス排出セルの長手方向に対して垂直方向の断面の面積は、前記第２排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面の面積と同じであるかそれよりも大きく形成されており、
    セルの長手方向に垂直な断面に関し、前記排ガス排出セル及び前記排ガス導入セルは、いずれも多角形からなり、前記第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、前記排ガス排出セルと対面している辺の長さが、前記第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、前記排ガス排出セルと対面している辺の長さよりも長い請求項１に記載のハニカム焼成体。
  3. 前記第１排ガス排出セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状は、八角形であり、前記第１排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状は、正方形であり、前記第２排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状は、八角形である請求項２に記載のハニカム焼成体。
  4. 前記第２排ガス排出セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状は、前記第１排ガス排出セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状である八角形の一部が直線により切り取られ六角形となっている形状から、さらに、前記六角形の角部のうち前記外周壁に隣接する２つの角部が面取りされた形状である請求項３に記載のハニカム焼成体。
  5. 前記第３排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状は、前記第１排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状と合同な正方形である請求項３又は４に記載のハニカム焼成体。
  6. 前記第３排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状は、前記第１排ガス導入セルの長手方向に対して垂直方向の断面形状である正方形から、さらに、前記正方形の角部のうち前記外周壁に隣接する２つの角部が面取りされた形状である請求項３又は４に記載のハニカム焼成体。
  7. 前記ハニカム焼成体の構成材料がＳｉＣである請求項１〜６のいずれかに記載のハニカム焼成体。
  8. 前記セル隔壁の厚さは、０．２１０ｍｍ以下である請求項１〜７のいずれかに記載のハニカム焼成体。
  9. 前記外周壁の厚さの最小値は、前記セル隔壁の厚さの１．５〜３倍である請求項１〜８のいずれかに記載のハニカム焼成体。
  10. 複数の請求項１〜９のいずれかに記載のハニカム焼成体が接着材層を介して接着されることにより形成されることを特徴とするハニカムフィルタ。
  11. ガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために用いられる請求項１０に記載のハニカムフィルタ。
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