JP6190379B2 - ハニカムフィルタ - Google Patents

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Description

本発明は、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、スス等のパティキュレート（以下、ＰＭともいう）が含まれており、近年、このＰＭが環境また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または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また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または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、これらのハニカムフィルタでは、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種々提案されている。
このようなフィルタを開示した発明として、特許文献１および特許文献２が挙げられる。
図１８（ａ）は、特許文献１に記載のハニカムフィルタを模式的に示した斜視図であり、図１８（ｂ）は、上記ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体を模式的に示す斜視図である。
特許文献１には、図１８（ａ）〜（ｂ）に示すように、排ガス入口側の端部が開口され且つ排ガス出口側の端部が目封止された排ガス導入セル１０２と、排ガス出口側の端部が開口され且つ排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セル１０１とを備え、排ガス排出セル１０１のセルの長手方向に垂直な断面の断面形状が正方形、排ガス導入セル１０２のセルの長手方向に垂直な断面の断面形状が八角形で、これら排ガス排出セル１０１と排ガス導入セル１０２とが交互に（チェックパターンに）配置されたハニカム焼成体１００が複数個接着材層１０５により結束され、外周に外周コート層１０６が形成されたハニカムフィルタ９０が開示されている。
以下、本発明および背景技術の説明においては、排ガス出口側の端部が開口され且つ排ガス入口側の端部が目封止されたセルを、単に、排ガス排出セルと表記する。また、排ガス入口側の端部が開口され且つ排ガス出口側の端部が目封止されたセルを、単に、排ガス導入セル、第１排ガス導入セル、第２排ガス導入セルと表記する。
単に、セルと記載した場合は、排ガス排出セルおよび排ガス導入セルの両方を示す。
さらに、排ガス導入セル、排ガス排出セル等のセルの長手方向に対して垂直方向の断面を、単に、排ガス導入セル、排ガス排出セル等の断面と表記する。
図２０（ａ）は、特許文献２に記載のハニカムフィルタを模式的に示した斜視図であり、図２０（ｂ）は、上記ハニカムフィルタの端面を模式的に示した端面図である。
特許文献２には、図２０（ａ）〜（ｂ）に示すような、各セルの断面の断面形状が全て同じ正方形のハニカムフィルタであって、排ガス出口側の端部が開口され且つ排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セル１１１の周囲全体に排ガス入口側の端部が開口され且つ排ガス出口側の端部が目封止された排ガス導入セル１１２、１１４がセル隔壁１１３を隔てて隣接するハニカムフィルタ１１０が開示されている。なお、断面の形状に関し、排ガス導入セル１１２は、排ガス排出セル１１１とセル隔壁１１３を隔てた１辺が対面しているが、排ガス導入セル１１４は、排ガス排出セル１１１と角部同士が対向する関係にあり、排ガス導入セル１１４の断面形状を構成する辺は、いずれも排ガス排出セル１１１と対面していない。
国際公開第２００４／０２４２９４号パンフレット 米国特許第４４１７９０８号明細書
本発明は、上記従来技術では実現できなかったＰＭ未堆積時の圧力損失（初期圧損）、および、ＰＭ堆積時の圧力損失の上昇を抑制したハニカムフィルタの提供を目的とする。
この特許文献１に開示されたハニカムフィルタ９０では、図５及び６に示すハニカムフィルタ２０のように、排ガス排出セル１１の周囲全体に第１排ガス導入セル１２および第２排ガス導入セル１４が配置された構造をとっていないので、排ガスが排ガス導入セル１０２から排ガス排出セル１０１に抜けるセル隔壁が限定され、圧力損失を低下させることが難しかった。さらに、ハニカム焼成体１００の外周壁１０７に隣接するセルは、排ガス導入セルの総容積が排ガス排出セルの総容積よりも大きくなっている。以下に説明するように、外周壁に隣接するセルは、外周壁１０７に隣接していないセルに比べて、排ガスの流れ方向が限定されているのに加え、排ガス導入セルの総容積が排ガス排出セルの総容積よりも大きくなっており、排ガスがセル隔壁を透過しにくいため、外周壁に隣接するセルに排ガスが流れ込みにくく、有効に利用することができず、圧力損失が上昇してしまう。
外周壁１０７に隣接するセルは、外周壁１０７に隣接していないセルに比べて、排ガスの流れ方向が限定されているとは、以下のようなことを意味している。
図１９は、特許文献１に記載のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の端面を模式的に示す端面図である。
図１９に示すハニカムフィルタ９０を構成するハニカム焼成体１００の外周壁１０７に隣接する排ガス導入セル１０２Ａでは、排ガス導入セル１０２Ａに導入された排ガスは、セル隔壁を経て、排ガス導入セル１０２Ａに隣接し、かつ、外周壁１０７に隣接する２つの排ガス排出セル１０１Ａと、排ガス導入セル１０２Ａに隣接し、かつ、外周壁１０７に隣接しない１つの排ガス排出セル１０１Ｂとに排出されるのみである。
また、外周壁１０７に隣接する排ガス排出セル１０１Ａでは、排ガス排出セル１０１Ａに隣接し、かつ、外周壁１０７に隣接する２つの排ガス導入セル１０２Ａと、排ガス導入セル１０１Ａに隣接し、かつ、外周壁１０７に隣接しない１つの排ガス導入セル１０２Ｂとから排ガスが導入されるのみである。
従って、４つの排ガス排出セル、例えば、排ガス排出セル１０１Ｃに隣接する４つの排ガス排出セル１０２Ｂ、１０２Ｃから排ガスが導入される外周壁１０７に隣接しない排ガス排出セル１０１Ｃに比べて、外周壁１０７に隣接する排ガス排出セル１０１Ａでは、内部の圧力が相対的に低くなり易い。その結果、外周壁１０７に隣接する排ガス導入セル１０２Ａでは、外周壁１０７に隣接する両側の排ガス排出セル１０１Ａに排ガスが流れ込み易くなり、排ガスの流れ方向が限定されることとなるのである。
また、特許文献２に開示されたハニカムフィルタ１１０では、排ガス排出セル１１１の周囲全体に排ガス導入セル１１２が配置された構造ではあるものの、ハニカム焼成体の外周壁１１７に隣接するセルは、排ガス排出セルの総容積が排ガス導入セルの総容積より大きい構造をとっておらず、やはり外周壁に隣接するセルに排ガスが流れ込みにくく、有効に利用することができないため、圧力損失が上昇してしまう。
本発明者らは、上記問題に鑑み、鋭意検討した結果、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排ガス導入セルを配置するとともに、外周壁に隣接するセルについては、排ガス排出セルの総容積を排ガス導入セルの総容積よりも大きくとることにより、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することができるとともに、外周壁に隣接するセルにも排ガスが流れやすく、排ガス導入セルから隣りの排ガス排出セルに排ガスが流れやすいため、排ガス導入セルを区画するセル隔壁および外周壁を充分に利用することができ、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フィルタを提供することができることを見出し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明のハニカムフィルタは、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且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且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およ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、上記排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとからなり、上記排ガス排出セルの総容積が上記排ガス導入セルの総容積よりも大きいことを特徴とする。
本発明のハニカムフィルタでは、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排ガス導入セルを配置しているので、排ガス排出セルの周囲にあるセル隔壁全体を完全に利用することができる。また、上記構成に加え、外周壁に隣接するセルについては、排ガス排出セルの総容積を排ガス導入セルの総容積よりも大きくとっているので、外周壁に隣接する排ガス導入セルから容積の大きい排ガス排出セルに排ガスが流れやすくなり、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、上記排ガス導入セルを区画する外周壁にも排ガスの透過が可能となるため、実質的な濾過面積を充分に大きくとることができ、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フィルタとすることができる。
本発明のハニカムフィルタでは、上記外周壁に隣接するセルは、上記排ガス導入セルと、該排ガス導入セルと交互に配置された上記排ガス排出セルとからなり、各排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の断面積は、各排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の断面積よりも大きいことが望ましい。
上記構成のハニカムフィルタでは、上記外周壁に隣接するセルは、上記排ガス導入セルと、該排ガス導入セルと交互に配置された上記排ガス排出セルとからなり、上記排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の断面積は、上記排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の断面積よりも大きいので、外周壁に隣接する排ガス導入セルから断面積の大きい排ガス排出セルに排ガスがより流れやすくなり、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、上記排ガス導入セルを区画する外周壁にも排ガスの透過が可能となるため、実質的な濾過面積を最大限に大きくとることができ、初期において圧力損失がより低く、ＰＭが堆積しても圧力損失が上昇しにくいハニカムフィルタとすることができる。
すなわち、本発明者らは、圧力損失は、（ａ）排ガスがハニカムフィルタに流入する際の流入抵抗、（ｂ）排ガス導入セルの通過抵抗、（ｃ）セル隔壁の透過抵抗、（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、（ｅ）排ガス排出セルの通過抵抗、（ｆ）排ガスがハニカムフィルタから流出する際の流出抵抗、により発生すると考えている。また、本発明者らの研究により、ＰＭが堆積する前の初期圧損は、（ｃ）、（ｅ）および（ｆ）が支配因子であること、および、一定量ＰＭが堆積した後に発生する過渡圧損は、（ａ）、（ｂ）および（ｄ）が支配因子であることを突き止めている。なお、初期圧損の支配因子の一つとして（ｂ）排ガス導入セルの通過抵抗ではなく、（ｅ）排ガス排出セルの通過抵抗が挙げられる理由は、排ガス導入セルによるハニカムフィルタの開口率より排ガス排出セルによるハニカムフィルタの開口率が小さいことに起因している。同様に、初期圧損の支配因子として（ａ）排ガスがハニカムフィルタに流入する際の流入抵抗ではなく、（ｆ）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挙げられる理由は、ガスを圧縮する抵抗よりも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。
本発明のハニカムフィルタでは、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排ガス導入セルを配置しているので、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。また、外周壁に隣接するセルに関し、上記排ガス排出セルの総容積を上記排ガス導入セルの総容積よりも大きくとっているので、排ガス導入セルから排ガス排出セルに均一に排ガスが流れ易くなり、（ｆ）の流出抵抗を低くすることができる。そのため、外周壁にも排ガスを透過させることができる。このように、セル隔壁全体を広く利用することができるため、ＰＭが排ガス排出セルのセル隔壁の内壁に薄く均等に溜まり易くなり、（ｄ）の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フィルタとすることができる。
上記本発明のハニカムフィルタの効果を図面を用いて説明する。
図１（ａ）に示すハニカムフィルタは、上記した構成のハニカムフィルタであり、かつ、外周壁１７の厚さが均一で、外周壁１７に隣接する第１排ガス導入セル１２Ａの断面形状が、外周壁１７に隣接しない第１排ガス導入セルの断面形状１２と同じであり、外周壁１７に隣接する排ガス排出セル１１Ａ、１１Ｂの断面形状が、外周壁１７に隣接しない排ガス排出セル１１の断面形状に対して、外周壁１７に隣接する第１排ガス導入セル１２Ａにおける外周壁１７を構成する内壁１２０Ａを繋ぐ直線に合わせて一部欠損したハニカムフィルタである。なお、外周壁１７におけるセルの長手方向に垂直方向の断面形状の角部１７０の輪郭が曲線から構成されているのに伴って、近接する排ガス排出セル１１Ｂの角部１７０に最も近い面取り部１１０Ｂも曲線により構成されている。
図１（ａ）に示すハニカムフィルタでは、外周壁１７に隣接するセル以外の部分では、排ガス排出セル１１の周囲全体に、多孔質のセル隔壁１３を隔てて第１排ガス導入セル１２および第２排ガス導入セル１４を配置するとともに、外周壁１７に隣接するセルを第１排ガス導入セル１２Ａおよび排ガス排出セル１１Ａ、１１Ｂとしている。
従って、外周壁１７に隣接するセル以外の部分では、排ガス排出セル１１の周囲にあるセル隔壁１３の全体を完全に利用することができる。また、外周壁に隣接するセルについては、排ガス排出セル１１Ａ、１１Ｂの長手方向に垂直方向の断面の断面積を、第１排ガス導入セル１２Ａの長手方向に垂直方向の断面の断面積よりも大きくとっているので、（ｆ）の流出抵抗を低くすることができ、図１（ａ）に示すように、外周壁１７に隣接する第１排ガス導入セル１２Ａを区画するセル隔壁１３ａは勿論のこと、第１排ガス導入セル１２Ａを区画する外周壁１７も排ガスの透過が可能となる。
このように、セル隔壁１３全体を完全に利用できるとともに、外周壁１７も利用することができ、ＰＭが排ガス排出セル１１のセル隔壁１３の表面や外壁１７の表面に薄く均等に溜まり易くなるため、（ｄ）のＰＭ層の透過抵抗を低くすることができる。その結果、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フィルタとすることができる。
本発明のハニカムフィルタでは、上記構成に加え、上記排ガス導入セルは、第１排ガス導入セルとセルの長手方向に対して垂直方向の断面の断面積が該第１排ガス導入セルより大きい第２排ガス導入セルの２種類からなり、かつ、上記排ガス排出セルのセル長手方向に対して垂直方向の断面の断面積は、上記第２排ガス導入セルのセル長手方向に対して垂直方向の断面の断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およ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か、もしくは、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いずれか一辺は、上記排ガス排出セルと対面し、かつ上記第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺はいずれも上記排ガス排出セルと対面しないことが望ましい。
以降、排ガス排出セル、第１排ガス導入セル、第２排ガス導入セルの断面形状等に関する説明を行うが、第１排ガス導入セル、第２排ガス導入セルの区別がない場合であっても、排ガス導入セルおよび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。
本発明のハニカムフィルタにおいて、外周壁と外周壁に隣接する排ガス導入セルの形状としては、以下の３パターンがある。
（１）図１１（ｂ）および図１３（ａ）に示すような、外周壁の厚さが均一でなく、外周壁に隣接する第１排ガス導入セルの断面形状および排ガス排出セルの断面形状が、外周壁に隣接しない第１排ガス導入セルの断面形状および排ガス排出セルの断面形状とそれぞれ同じであるもの。
（２）図６（ａ）および図１３（ｂ）に示すような、外周壁の厚さが均一であり、外周壁に隣接する第１排ガス導入セルの断面形状が、外周壁に隣接しない第１排ガス導入セルの断面形状と同じであり、外周壁に隣接する排ガス排出セルの断面形状が、外周壁に隣接しない排ガス排出セルの断面形状に対して、外周壁に隣接する第１排ガス導入セルにおける外周壁を構成する内壁を繋ぐ直線に合わせて一部欠損したもの。
（３）図１２（ｄ）および図１３（ｃ）に示すような、外周壁の厚さが外周壁に隣接する第１排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの断面形状に合わせて均一であり、外周壁に隣接する第１排ガス導入セルの断面形状および排ガス排出セルの断面形状が、外周壁に隣接しない第１排ガス導入セルの断面形状および排ガス排出セルの断面形状とそれぞれ同じであるもの。すなわち、外周壁が外周壁に隣接する第１排ガス導入セルの断面形状および排ガス排出セルの断面形状に合わせて屈曲しているもの。
上記構成のハニカムフィルタでは、上記した効果に加え、初期の圧力損失を従来のハニカムフィルタに比べてより低くすることができるとともに、かなりの量のＰＭがセル隔壁に堆積した段階においても、圧力損失の上昇割合が小さく、初期からＰＭが限界に近い量堆積するまでの全体にわたって圧力損失を大幅に改善することができる。
なお、本発明でいうセルの断面形状とは、セルの長手方向に垂直な断面に関し、排ガス排出セル、第１排ガス導入セルまたは第２排ガス導入セルの各セル内壁で構成される形状をいう。
また、本発明でいう断面積とは、セルの長手方向に垂直な断面に関し、排ガス排出セル、第１排ガス導入セルまたは第２排ガス導入セルの各セル内壁で構成される断面形状の面積をいう。なお、セル内壁とはセルを構成するセル隔壁の表面のうち、セルの内部側の表面部分をいう。
さらに、本発明でいう辺とは、セルの長手方向に垂直な断面に関し、排ガス排出セル、第１排ガス導入セルまたは第２排ガス導入セルの各セル内壁で構成される断面形状が多角形である場合に、その多角形の頂点間の線分をいう。
また、辺の長さとはその線分の長さをいい、頂点部分が曲線によって構成されるいわゆる面取り形状となっている場合には、その曲線部分を除外した直線部分の長さをいう。
頂点部分が曲線となっている場合には、その曲線部位においては、セル間を隔てるセル壁が厚くなっていることから透過抵抗が高くなり、排ガスは直線部分に優先的に流れ込むため、この直線部分の長さを調整する必要があることから、曲線部分を除外して考えた方が妥当だからである。
なお、曲線部分を除外した直線部分の辺の長さは、多角形の直線部分を仮想的に延長し、この仮想の直線同士が交差する交点を仮想的な頂点とするとき、この仮想的な頂点間を結んで構成される仮想的な辺の長さの８０％以上とすることが望ましい。セルの断面形状が多角形状の場合には、辺の長さが仮想的な辺の長さの８０％以上であれば、辺の長さを調整することで本発明の作用効果である主流路スイッチの効果を実現できるからである。
本発明のハニカムフィルタにおいて、第１排ガス導入セルまたは第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セルと対面している辺とは、セルの長手方向に垂直な断面に関し、第１排ガス導入セルまたは第２排ガス導入セルのセル内壁で構成される多角形の辺について、これらの辺を２等分する仮想的な垂線（以下、垂直二等分線という）を、第１排ガス導入セルまたは第２排ガス導入セルの外側へ向かって描いた場合に、垂直二等分線が、セル隔壁を隔ててそれら第１排ガス導入セルまたは第２排ガス導入セルの辺と隣接する排ガス排出セルのセル内壁で構成される図形領域と交わる場合に、その辺は排ガス排出セルと対面しているという。
この場合、排ガス排出セルと対面する辺を有する第１排ガス導入セルまたは第２排ガス導入セルは、排ガス排出セルと対面しているという。
また、本発明のハニカムフィルタにおいて、排ガス排出セルの断面形状を構成する辺のうち、第１排ガス導入セルまたは第２排ガス導入セルと対面する辺とは、セルの長手方向に垂直な断面に関し、排ガス排出セルのセル内壁で構成される多角形の辺について、これらの辺を２等分する仮想的な垂線（以下、垂直二等分線という）を排ガス排出セルの外側へ向かって描いた場合に、垂直二等分線が、セル隔壁を隔ててその排ガス排出セルの辺と隣接するセル第１排ガス導入セルまたは第２排ガス導入セルのセル内壁で構成される図形領域と交わる場合に、その辺は第１排ガス導入セルまたは第２排ガス導入セルと対面しているという。
この場合、第１排ガス導入セルまたは第２排ガス導入セルと対面する辺を有する排ガス排出セルは、第１排ガス導入セルまたは第２排ガス導入セルと対面しているという。
さらに、本発明のハニカムフィルタにおいて、第１排ガス導入セルを構成する辺のうち、第２排ガス導入セルと対面する辺とは、セルの長手方向に垂直な断面に関し、第１排ガス導入セルのセル内壁で構成される多角形の辺について、これらの辺を２等分する仮想的な垂線（以下、垂直二等分線という）を第１排ガス導入セルの外側へ向かって描いた場合に、垂直二等分線が、セル隔壁を隔ててその第１排ガス導入セルの辺と隣接する第２排ガス導入セルのセル内壁で構成される図形領域と交わる場合に、その辺は第２排ガス導入セルと対面しているという。
この場合、第２排ガス導入セルと対面する辺を有する第１排ガス導入セルは、第２排ガス導入セルと対面しているという。
また、本発明のハニカムフィルタにおいて、第２排ガス導入セルを構成する辺のうち、第１排ガス導入セルと対面する辺とは、セルの長手方向に垂直な断面に関し、第２排ガス導入セルのセル内壁で構成される多角形の辺について、これらの辺を２等分する仮想的な垂線（以下、垂直二等分線という）を第２排ガス導入セルの外側へ向かって描いた場合に、垂直二等分線が、セル隔壁を隔ててその第２排ガス導入セルの辺と隣接する第１排ガス導入セルのセル内壁で構成される図形領域と交わる場合に、その辺は第１排ガス導入セルと対面しているという。
この場合、第１排ガス導入セルと対面する辺を有する第２排ガス導入セルは、第１排ガス導入セルと対面しているという。
また、本発明のハニカムフィルタにおいては、２つのセル間を隔てるセル隔壁の厚さは、次のように定義される。
すなわち、セルの長手方向に垂直な断面において、セル内壁により構成される断面図形の幾何学的な重心を２つのセルについてそれぞれ求め、その重心間を結ぶ直線を描き、直線がセル隔壁領域と重なる部分の線分の長さをセル隔壁の厚さとする。なお、セルはいうまでもなく空間であるが、ここでいう重心はセル内壁により構成される断面図形の幾何学的な重心を意味しており、セルのような空間の断面図形であっても重心の定義は可能である。
本発明のハニカムフィルタにおいて使用する“隣接する”の意味は、日本語における“隣接”の意味そのままである。この”隣接“は、排ガス導入セルが多孔質のセル隔壁を隔てて排ガス排出セルと対面するように配置される場合のみならず、排ガス導入セルが排ガス排出セルと対面しない場合であっても、多孔質のセル隔壁を隔てて、排ガス排出セルの斜向かいに排ガス導入セルが配置される場合にも使われる。日本語においては、”隣接“の言葉の用例として”格子が斜めに隣接している“という表現が許されている。
排ガス導入セルと排ガス排出セルの断面形状が多角形であり、多孔質のセル隔壁を隔てて、排ガス導入セルが排ガス排出セルと対面するように配置される場合とは、具体的には図１（ｂ）に示すような場合であり、図１（ｂ）では第２排ガス導入セル１４が多孔質のセル隔壁１３を隔てて排ガス排出セル１１と対面している。また、排ガス導入セルと排ガス排出セルの断面形状が円や楕円であり、排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの断面形状である円弧によって一つの多孔質のセル隔壁が構成されるのであれば（３次元的に言えば、排ガス排出セルの内壁曲面と排ガス導入セルの内壁曲面が、１つの多孔質のセル隔壁の表面と裏面を構成している場合）、排ガス導入セルと排ガス排出セルの断面形状が多角形である場合に準じて、多孔質のセル隔壁を隔てて、排ガス導入セルが排ガス排出セルと対面するように配置されていると解する。具体的には図１５に示すような場合であり、図１５では第２排ガス導入セル５４が多孔質のセル隔壁５３を隔て排ガス排出セル５１と対面しているとして扱う。
また、排ガス導入セルと排ガス排出セルの断面形状が多角形であり、排ガス導入セルと排ガス排出セルが対面せず、多孔質のセル隔壁を隔てて、排ガス排出セルの斜向かいに排ガス導入セルが配置される場合とは、具体的には図１３に示すような場合であり、図１３では第２排ガス導入セル４４と排ガス排出セル４１は互いに対面することなく、多孔質のセル隔壁４３を隔て第２排ガス導入セル４４が排ガス排出セル４１の斜向かいに配置されている。
なお、排ガス導入セルと排ガス排出セルの断面形状が、円や楕円を除く、曲線で構成される図形である場合、曲線と曲線の交点を頂点、これら頂点間の曲線を辺として扱い、排ガス排出セルまたは排ガス導入セルの断面形状を構成する辺（曲線）について、これを２等分し、辺の両端の頂点を結ぶ直線に垂直な仮想的な垂線を排ガス排出セルまたは排ガス導入セルの外側へ向かって描いた場合に、当該垂線が、セル隔壁を隔てて最も近い排ガス導入セルまたは排ガス排出セルのセル内壁で構成される図形領域と交わる場合に、排ガス排出セルまたは排ガス導入セルの辺（曲線）は、排ガス導入セルまたは排ガス排出セルと対面するとして扱う。さらに、排ガス排出セルまたは排ガス導入セルは、排ガス導入セルまたは排ガス排出セルと対面するという。また、頂点に相当する部分がいわゆる面取り形状となっているような場合は、曲線を延長し、延長線同士が交わる仮想的な交点を便宜的に頂点とみなす。
排ガス導入セルと排ガス排出セルの断面形状が、円や楕円を除く、曲線で構成される図形である場合、排ガス導入セルと排ガス排出セルが対面せず、多孔質のセル隔壁を隔てて、排ガス排出セルの斜向かいに排ガス導入セルが配置される場合とは、具体的には図１６に示すような場合であり、図１６では第２排ガス導入セル６４と排ガス排出セル６１は互いに対面することなく、多孔質のセル隔壁６３を隔て第２排ガス導入セル６４が排ガス排出セル６１の斜向かいに配置されている。
請求項１の“前記排ガス排出セルの周囲全体に、前記多孔質のセル隔壁を隔てて前記排ガス導入セルが隣接してなり、”を英語に逐語訳すると“each exhaust gas emission cell is enclosed all around by the adjacent exhaust gas introduction cells across the porous cell walls”となる。
なお、“斜向かいに配置する”とは、排ガス排出セルと排ガス導入セルとが対面せず、排ガス排出セルの長手方向に垂直な断面において、当該排ガス排出セル内壁により構成される断面図形の幾何学的な重心と当該断面図形の頂点（断面形状の頂点部分が面取形状となっている場合には、断面形状を構成する辺（直線または曲線）を仮想的に延長して、その延長線の交点を頂点とみなす）を結んだ仮想線の一つと、排ガス導入セルの長手方向に垂直な断面において、当該排ガス導入セル内壁により構成される断面図形の幾何学的な重心とセルの頂点（断面形状の頂点部分が面取形状となっている場合には、断面形状を構成する辺（直線または曲線）を仮想的に延長して、その延長線の交点を頂点とみなす）を結んだ仮想線の一つが互いに平行になるか、互いに重なるように排ガス導入セルと排ガス排出セルが配置されることをいう。なお、複数の仮想線のうち一対の仮想線が互いに平行になるか、互いに重なれば、他の仮想線同士が所定角度（例えば９０°）で交わっていてもよい。
また、上記”隣接（adjacent）“の説明では、「排ガス導入セル」は、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルを総称している。
次に、図面に基づき、セルと対面している辺、および、２つのセル間を隔てるセル隔壁の厚さに関する説明を行う。
図１（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るハニカムフィルタの端面の一部を拡大して示した拡大端面図であり、排ガス排出セル１１およびその周囲に存在する第１排ガス導入セル１２および第２排ガス導入セル１４が表示されている。
第１排ガス導入セル１２または第２排ガス導入セル１４の断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル１１と対面している辺とは、図１（ｂ）に示すセルの長手方向に垂直な断面に関し、第１排ガス導入セル１２または第２排ガス導入セル１４のセル内壁で構成される多角形の辺１２ａ、１４ａについて、これらの辺を２等分する仮想的な垂線（以下、垂直二等分線という）を、第１排ガス導入セル１２または第２排ガス導入セル１４の外側へ向かって描いた場合に、垂直二等分線Ａ、垂直二等分線Ｂが、図１（ｂ）に示すように、セル隔壁を隔ててそれら第１排ガス導入セル１２または第２排ガス導入セル１４の辺１２ａ、１４ａと隣接する排ガス排出セル１１のセル内壁で構成される図形領域（辺１１ａ、１１ｂ）と交わる場合に、辺１２ａ、１４ａは排ガス排出セル１１と対面しているという。
本発明において、垂直二等分線の交わりをもって対面しているとする理由は、辺の長さ方向について中央付近、つまり排ガス導入セルと排ガス排出セルを隔てるセル隔壁の中央部分を排ガスが透過する際に受ける透過抵抗が、隔壁全体を排ガスが透過することで発生する圧力損失を代表しているからである。
本発明においては、セルの長手方向に垂直な断面に関し、排ガス排出セル、第１排ガス導入セルまたは第２排ガス導入セルの各セル内壁で構成される断面形状が多角形である場合に、その多角形の頂点部分が曲線によって構成されるいわゆる面取り形状となっている場合には、各辺の垂直二等分線は、当該曲線を除外した線分の垂直二等分線とする。
また、頂点部分が曲線によって構成されるいわゆる面取り形状となっている場合には、この曲線は辺として扱わない。また、断面形状の頂点部分が面取形状となっている場合には、断面形状を構成する辺を仮想的に延長して、その延長線の交点を頂点とみなして多角形として扱う。
押し出し成形によりハニカムフィルタを製造する場合には、セルの長手方向に垂直な断面の形状が多角形である場合に、その頂点部分に応力が集中しないように、頂点部分を曲線で構成する場合があり、そのような頂点部分が曲線で構成される場合であっても多角形として取り扱う趣旨である。
２つのセル間を隔てるセル隔壁の厚さは、次のように定義される。
すなわち、図１（ｂ）に示すセルの長手方向に垂直な断面において、セル内壁により構成される断面図形の幾何学的な重心を２つのセルについてそれぞれ求め（図１（ｂ）では、排ガス排出セル１１の重心をＯ１１、第２排ガス導入セル１４の重心をＯ１４とし）、その重心間を結ぶ直線Ｚ１４を描き、直線Ｚ１４がセル隔壁領域と重なる部分の線分の長さＤをセル隔壁の厚さとする。なお、セルはいうまでもなく空間であるが、ここでいう重心はセル内壁により構成される断面図形の幾何学的な重心を意味しており、セルのような空間の断面図形であっても重心の定義は可能である。
セル隔壁の厚さを上記のように定義した理由は、以下の通りである。ガスがセル隔壁を透過する際の透過抵抗が最も高くなるのは、セル隔壁を透過するガスの流速の最も高い部分であり、その部分の透過抵抗がセル隔壁の透過抵抗を代表できる。ハニカムフィルタの長手方向に対するガスの流速は、セル内壁により構成される断面形状の幾何学的な重心に相当する位置が最も高く、セルの断面において同心円状に低くなるため、排ガス導入セルと排ガス排出セルの重心間を結ぶ線とセル隔壁との交点が、セル隔壁を透過するガスの流速の最も高い部分にあたる。このように圧力損失の面で考えた時には、重心間を結ぶ直線を描き、直線がセル隔壁領域と重なる部分の線分の長さＤをセル隔壁の厚さと定義することは、理にかなっているといえる。
なお、本発明においては、セルの辺の長さおよびセル隔壁の厚さの測定、セル断面形状の特定は、電子顕微鏡写真を用いて行う。電子顕微鏡写真の撮影は、電子顕微鏡（FE-SEM：日立ハイテクノロジーズ製 高分解能電界放出形走査電子顕微鏡 S-4800）にて行う。
また、電子顕微鏡写真の拡大倍率は、セルを構成するセル隔壁の表面（内壁）の粒子や気孔の凹凸が、セルの断面形状の特定や、辺の長さ、隔壁厚さおよびセルの断面積の計測に支障にならない程度の倍率であり、かつセルの断面形状の特定や、辺の長さ、セル隔壁の厚さおよびセルの断面積の計測が可能となる倍率を採用することが必要であり、拡大倍率３０倍の電子顕微鏡写真を用いて計測することが最適である。
すなわち、上述したセルの長さやセル隔壁の厚さの定義に基づき、電子顕微鏡写真のスケールを利用してセルの各辺の長さを測定して、その値を求め、断面積については、得られたセルの長さ等の値に基づき、算術的に求める。また、断面積について算術的に計測することが煩雑な場合は、電子顕微鏡写真のスケールから単位面積に相当する正方形（スケール長さを１辺とする正方形）を切り取り、この重量を測定、一方でセルの断面形状に沿ってセル断面を切り取り（多角形の場合に頂点部分が曲線となっている場合にはその曲線に沿って切り取り）、その切り取った部分の重量を測定する。重量比率からセルの断面の断面積を計算することができる。
例えば、添付の図２（ａ）であれば、排ガス排出セル１１および第２排ガス導入セル１４の内壁で構成される断面形状が八角形でありそれらの断面積が同一であり、第１排ガス導入セル１２の内壁で構成される断面形状が正方形（頂点部分は曲線で構成されいわゆる面取り形状となっているが、本発明では断面形状を構成する４つの辺を延長した直線が４点で交わっており、４つの交点を頂点とする正方形として扱う）である。写真には５００μｍのスケールが表示されており、この写真中の５００μｍに相当する長さを1辺とする正方形（単位面積に相当する）をこの写真から切り出し、その重量を測定する。次に、八角形と正方形を写真から切り取り（正方形の４つの頂点部分が曲線で構成されているのでその曲線に沿って切り取る）、その重量を測定する。５００μｍスケールの正方形と切り取った物との重量比率から断面積を算出する。セルの断面積の比率のみを計測する場合であれば、八角形と正方形の重量比からそのまま面積比率が算出できる。
また、本発明においては、セルの長さやセル隔壁の厚さ、断面積の計測について、上述した人手による計測から、電子顕微鏡写真を画像データとして取り込むか、電子顕微鏡から直接取り込んだ画像データを用い、写真のスケールを入力して、電子的な計測に置き換えることも可能である。もちろん、人手による計測方法も電子化した計測方法も電子顕微鏡画像のスケールに基づいた計測であって、同一原理に基づいており、両者の計測結果に齟齬が発生しないことは言うまでもない。
電子的な計測としては、画像解析式粒度分布ソフトウェア（株式会社マウンテック（Mountech）製）MAC-View （Version3.5）なる計測ソフトウェアを用いることができる。このソフトウェアでは電子顕微鏡写真をスキャナーで取り込むか、電子顕微鏡から直接取り込んだ画像データを用い、当該写真のスケールを入力し、セルの内壁に沿って範囲を指定することで断面積を計測できる。また、画像中の任意の点間距離も電子顕微鏡写真のスケールを基に計測できる。
電子顕微鏡によりセル断面を撮影する際には、セルの長手方向に垂直にフィルタを切断し、その切断面が入るように、１ｃｍ×１ｃｍ×１ｃｍのサンプルを準備し、サンプルを超音波洗浄するか、もしくは樹脂で包埋して、電子顕微鏡写真を撮影する。樹脂による包埋を行っても、セルの辺の長さおよびセル隔壁の厚さの計測には影響を与えない。
図２（ａ）〜（ｂ）は、電子顕微鏡により撮影されたセル断面の形状の一例を示す写真である。
図２（ａ）では、排ガス排出セル１１および第２排ガス導入セル１４の断面形状が八角形であることがわかる。また、第１排ガス導入セル１２の断面形状は正方形である。第１排ガス導入セル１２の頂点部分は、わずかに曲線で構成されているが、第１排ガス導入セル１２の４本の直線で構成される辺を延長すると、４つの交点が存在することとなり、この交点を頂点とした正方形を構成できるので、本発明における定義に従い、このセルの断面形状は正方形として扱う。
また、MAC-View （Version3.5）を用いることで、排ガス排出セル１１および第２排ガス導入セル１４の断面形状の面積（断面積）を２．１４ｍｍ２、第１排ガス導入セル１２の断面形状の面積（断面積）を０．９２ｍｍ２と算出できる。
さらに、図２（ｂ）に示すように、第１排ガス導入セル１２の断面形状を構成する辺のうち排ガス排出セル１１と対面する辺Ｌｓの長さは、第１排ガス導入セルの４つの頂点部分が曲線で構成されているため、この曲線部分を除いた長さとなる。また、第２排ガス導入セル１４の断面形状を構成する辺のうち排ガス排出セル１１と対面する辺の長さＬｏは、八角形の頂点間距離となる。
このように、辺の長さＬｓ、Ｌｏ、断面積とも電子顕微鏡写真から測定できる。
図３（ａ）〜（ｂ）は、図２に示したセルとは別のセルのセル断面の形状の一例を示す走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）である。
さらに、図３（ａ）によれば、排ガス排出セル４１、第１排ガス導入セル４２、第２排ガス導入セル４４の断面形状はいずれも４つの等しい長さの辺を仮想的に延長した直線が互いに垂直に交わり、その交点（頂点）部分が曲線で構成された形状であることがわかる。これらのセルの断面形状は、いずれも頂点部分が曲線で構成されているが、各セルを構成する４本の直線を延長すると、４つの交点が存在することとなり、この交点を仮想的な頂点とすると、頂点間距離は４つとも等しく正方形を構成するので、本発明における定義に従い、これらのセルの断面形状は正方形として扱う。
また、図３（ｂ）から理解できるように、第１排ガス導入セル４２を構成する辺はその垂直二等分線が排ガス排出セル４１と交わるため、第１排ガス導入セル４２を構成する辺は排ガス排出セル４１と対面すると言える。その一方で、第２排ガス導入セル４４を構成する辺は、その垂直二等分線が排ガス排出セル４１と交わらないため、第２排ガス排出セル４４を構成する辺は、排ガス排出セル４１と対面しない。このように第２排ガス導入セル４４および第1排ガス導入セル４２を構成する辺が排ガス排出セル４１と対面するか否かを電子顕微鏡写真から特定することができる。
本発明においては、ハニカムフィルタを構成するセルの長手方向に垂直な断面に関し、
第１排ガス導入セル、第２排ガス導入セルおよび排ガス排出セルは、排ガス入口端から排ガス出口端にかけて目封止部分を除き、それぞれのセルにおける全ての場所において、それらセルの内壁で構成される断面形状は同じである。つまり、第１排ガス導入セルだけについて、その長手方向に垂直な断面を見た場合、その内壁で構成される断面図形は目封止部分を除いて排ガス入口端から排ガス出口端のどの部分の断面を見ても同じ形状である。同じ形状というのは合同という意味であり、相似は含まない。すなわち、相似関係となる形状は、異なる形状となる。第１排ガス導入セルのみならず、第２排ガス導入セルおよび排ガス排出セルもまた、それぞれ第１排ガス導入セルの場合と同じ説明が成り立つ。目封止部分を除外した理由は、目封止部分には目封止材が存在するためセル隔壁の内壁により構成される断面図形が物理的に存在しないからである。
本発明のハニカムフィルタでは、従来のハニカムフィルタに比べて、初期からＰＭが限界に近い量堆積するまでの全体にわたって総合的に圧力損失を低くすることができる。
上述した圧損を各抵抗に分解した考え方において、初期圧損を低下させるためには、通過抵抗ならびに流出抵抗を下げる必要があることから、急速膨張を抑制するために排ガス排出セルの断面積を排ガス導入セルのそれと同じかそれより相対的に大きくする必要があり、一方、過渡圧損を低下させるためには、ＰＭを広く薄く堆積させる必要があることから、排ガス導入セルの断面積を排ガス排出セルのそれよりも相対的に大きくしなければならない。
つまり、過渡圧損と初期圧損を同時に低減させることは不可能とされてきた。本発明者らは、さらに研究を進めて以下、本発明を完成させた。
即ち、排ガス導入セルとして、断面積が大きなもの（第２排ガス導入セル）と断面積が小さなもの（第１排ガス導入セル）の２種類を採用するとともに、その断面積が第２排ガス導入セルと同じか相対的に大きな排ガス排出セルを採用し、この排ガス排出セルの全周囲に２種類の排ガス導入セルを配置し、かつ第１排ガス導入セルと排ガス排出セルを隔てる隔壁内壁の長さを第２排ガス導入セルと排ガス排出セルを隔てる隔壁内壁の長さよりも相対的に長くするか、第１排ガス導入セルと排ガス排出セルを隔てる隔壁の厚さを第２排ガス導入セルと排ガス排出セルを隔てる隔壁の厚さよりも相対的に薄くすることにより、排ガスをまず第１排ガス導入セルに優先的に導入する。
第１排ガス導入セルと排ガス排出セルの間の隔壁は、透過領域が大きい（多角形セルの断面形状で言えば辺の長さが長い）かまたはその厚さが薄くなっており、排ガスはこの都合のよい隔壁を透過することができ、（ｃ）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積が第１排ガス導入セルより相対的に大きいことから（ｅ）の通過抵抗を低減せしめることができる。つまり、（ｃ）の透過抵抗および（ｅ）の通過抵抗をいずれも下げることができ、初期圧損を低くすることができるのである。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、（ｂ）の通過抵抗および（ｄ）の透過抵抗を低減せしめることができ、過渡圧損を低くすることができる。
このように、本発明では主流路を自己スイッチさせることで従来不可能とされてきた過渡圧損と初期圧損を同時に低減させるという驚くべき効果を実現したのである。
このような排ガスがより多く流れ込む主流路の“スイッチ”による初期圧損、過渡圧損の同時低減効果は、先に説明した全ての構成要件が一体的に作用した場合に発現するものであり、このような構成、効果は公知文献には存在しない。
先に示した国際公開第２００４／０２４２９４号（特許文献１）には、図１８に示すように、排ガス導入セル１０２の断面形状が八角形、排ガス排出セル１０１の断面形状が四角形のハニカムフィルタが開示されており、排ガス導入セル１０２の断面積を大きくすることで、ＰＭを広く薄く堆積させ過渡圧損を下げられることが開示されている。しかし、この特許文献１から本発明に至るためには、断面積が小さい排ガス排出セル１０１の一部を排ガス導入セル１０２に変更し、断面積の大きな排ガス導入セル１０２の一部を排ガス排出セル１０１にする必要があるが、このような変更は排ガス導入セル１０２の断面積を大きくしようとする特許文献１記載の発明思想を否定することとなり、特許文献１を最近接文献として、本発明が導出されることはない。
また、図２０に基づいて説明したように、米国特許第４４１７９０８号明細書（特許文献２）には、断面積が同一の排ガス導入セルの数を増やし、排ガス導入セルの総面積を大きくすることで、ＰＭを広く薄く堆積させて過渡圧損を下げることができるハニカムフィルタが開示されている。
しかしながら、この特許文献２から本発明に至るためには、排ガス導入セルの一部を断面積が小さいセルに変更する必要があるが、排ガス導入セルの断面積を減らすこととなるため、結局特許文献２の発明思想の否定となり、特許文献２を最近接文献として、本発明が導出されることはない。
このように、公知技術は、本発明を否定しており、本発明は、公知文献から導かれるものではない。
以下、上記発明の作用効果について、実施形態を例示として詳しく説明する。
図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係るハニカムフィルタの端面の一部を拡大して示した拡大端面図である。
図４（ａ）に示すように、このハニカムフィルタ２０では、排ガス出口側の端部が開口され且つ排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セル１１の周囲全体に、多孔質のセル隔壁１３を隔てて排ガス入口側の端部が開口され且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１２と第２排ガス導入セル１４とが隣接して形成されている。
セルの長手方向に垂直な断面の形状に関し、排ガス排出セル１１は図１８に示した排ガス導入セル１０２と同様の形状の八角形であり、第１排ガス導入セル１２は正方形であり、第２排ガス導入セル１４は、排ガス排出セル１１と同じ形状の八角形である。 第２排ガス導入セル１４のセルの断面積は、第１排ガス導入セル１２のセルの断面積より大きく、排ガス排出セル１１の断面積と同じである。従って、第２排ガス導入セル１４の断面積は、排ガス排出セル１１の断面積と同じであり、第１排ガス導入セル１２の断面積よりは、排ガス排出セル１１の断面積の方が大きい。そのため、排ガスが排ガス排出セル１１を通過する際の抵抗、排ガスがフィルタの外部に流出す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１２の断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル１１と対面している辺１２ａの長さが、第２排ガス導入セル１４の断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル１１と対面している辺１４ａの長さよりも長い。
排ガスがハニカムフィルタ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１２と第２排ガス導入セル１４に流れ込む。排ガスは、フィルタ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。本発明のハニカムフィルタは、排ガス排出セル１１の辺１２ａの長さ（Ｌｓ）が、第２排ガス導入セル１４の辺１４ａの長さ（Ｌｏ）よりも長いので、排ガス排出セル１１と第１排ガス導入セル１２とを隔てるセル隔壁１３ａの表面積は、排ガス排出セル１１と第２排ガス導入セル１４とを隔てるセル隔壁１３ｂの表面積よりも大きいこととなり、排ガスは、セル隔壁１３ａをより透過し易く、初期においては、セル隔壁１３ａ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、排ガスがハニカムフィルタ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。
排ガス排出セル１１と第１排ガス導入セル１２とを隔てるセル隔壁１３ａの表面積は、第１排ガスセル導入セル１２の内壁側の表面積であり、排ガス入口端面および出口端面間距離から入口側、出口側の封止部の長さを除いた実効的なフィルタの長さをＬｅ（図６（ｂ）参照）とすると、第１排ガスセル導入セル１２の内壁側の表面積は、Ｌｓ×Ｌｅで表わされる。また、同様に、排ガス排出セル１１と第２排ガス導入セル１４とを隔てるセル隔壁１３ｂの表面積は、第２排ガス導入セル１４の内壁側の表面積であり、排ガス入口端面および出口端面間距離から入口側、出口側の封止部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排ガスセル導入セル１４の内壁側の表面積は、Ｌｏ×Ｌｅで表わされる。なお、フィルタの実効的長さとして、図６（ｂ）では、封止材１１の先端を基準とした長さをとっている。
従って、辺１２ａの長さＬｓが、辺１４ａ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、排ガス排出セル１１の辺１２ａの長さ（Ｌｓ）が、第２排ガス導入セル１４の辺１４ａの長さ（Ｌｏ）よりも長いと、排ガス排出セル１１と第１排ガスセル導入セル１２とを隔てるセル隔壁１３ａの表面積が排ガス排出セル１１と第２排ガス導入セル１４とを隔てるセル隔壁１３ｂの表面積よりも大きいこととなるのである。
なお、図４（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。図１（ａ）についても同様である。
次に、図４（ｂ）に示すように、ＰＭがセル隔壁１３ａの第１排ガス導入セル１２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１２の断面積が小さいため、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１３ａを透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、排ガス排出セル１１と第２排ガス導入セル１４とを隔てるセル隔壁１３ｂを透過し（主流路のスイッチ）、セル隔壁１３ｂの第２排ガス導入セル１４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透過することができるので、図４（ｃ）に示すように、第１排ガス導入セル１２と第２排ガス導入セル１４とを隔てるセル隔壁１３ｃの内部も透過し排ガス排出セル１１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１４側からもセル隔壁１３ｃに侵入するとともに、第１排ガス導入セル１２側からセル隔壁１３ｃ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１２の周囲のセル隔壁１３ａ、１３ｃの第１排ガス導入セル１２の内壁表面全体のみならず、むしろ第２排ガス導入セル１４の周囲のセル隔壁１３ｂ、１３ｃの第２排ガス導入セル１４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１２の断面積は、第２排ガス導入セル１４の断面積よりも小さいので、ＰＭが厚く堆積し、ＰＭ層の透過抵抗が高くなり、排ガス導入後、早期に排ガスが第１排ガス導入セル１２よりも第２排ガス導入セル１４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１２の周囲のセル隔壁１３ａ、１３ｃの第１排ガス導入セル１２の内壁表面よりむしろ、第２排ガス導入セル１４の周囲のセル隔壁１３ｂ、１３ｃの第２排ガス導入セル１４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１４の周囲のセル隔壁１３ｂ、１３ｃの第２排ガス導入セル１４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１４の周囲のセル隔壁１３ｂ、１３ｃの第２排ガス導入セル１４の内壁表面積は第１排ガス導入セル１２の周囲のセル隔壁１３ａ、１３ｃの第１排ガス導入セル１２の内壁表面積に比べて広く、ＰＭが第２排ガス導入セル１４の周囲のセル隔壁１３ｂ、１３ｃ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、本発明に係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。
本発明のハニカムフィルタにおいては、セル隔壁を隔てて隣接する排ガス排出セルと第１排ガス導入セルのセル長手方向に垂直な断面に関し、それらの断面形状が多角形である場合に、排ガス排出セルの断面形状を構成する辺のうち、セル隔壁を隔てて第１排ガス導入セルと隣接し、当該第１排ガス導入セルと対面する辺と、第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、セル隔壁を隔てて排ガス排出セルと隣接し、当該排ガス排出セルと対面する辺とは互いに平行であることが望ましい。
このことは、排ガス排出セルと第１排ガス導入セルを隔てるセル隔壁の厚みはどこでも均一であることを意味しており、フィルタの破壊強度が高い上、排ガスを透過させやすく、ＰＭを均一に堆積させることができることから、圧力損失を低くできるからである。
なお、断面形状において多角形の頂点部分が曲線で構成されている場合には、その曲線部分は辺としては扱わない。そもそも平行にはならないからである。
セル長手方向に垂直な断面において、曲線部分を除外した断面形状の辺の長さは、辺とみなされる直線部分を仮想的に延長し、この仮想の直線同士が交差する交点を仮想的な頂点とするとき、この仮想的な頂点の間を結んで構成される多角形の仮想的な辺の長さの８０％以上とすることが望ましい。逆に言えば、辺として扱われない部分は、仮想的な辺の長さの２０％未満とすることが望ましい。
セルの断面形状が多角形状の場合には、辺の長さが仮想的な辺の長さの８０％以上であれば、辺の長さを調整することで本発明の作用効果である主流路スイッチの効果を実現できるからである。
また、本発明のハニカムフィルタにおいては、セル隔壁を隔てて隣接する排ガス排出セルと第２排ガス導入セルのセル長手方向に垂直な断面に関し、それらの断面形状が多角形である場合に、排ガス排出セルの断面形状を構成する辺のうち、セル隔壁を隔てて第２排ガス導入セルと隣接し、当該第２排ガス導入セルと対面する辺と、第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、セル隔壁を隔てて排ガス排出セルと隣接し、当該排ガス排出セルと対面する辺とは互いに平行であることが望ましい。
このことは、排ガス排出セルと第２排ガス導入セルを隔てる隔壁の厚みはどこでも均一であることを意味しており、フィルタの破壊強度が高い上、排ガスを透過させやすく、ＰＭを均一に堆積させることができることから、圧力損失を低くできるからである。
なお、断面形状において多角形の頂点部分が曲線で構成されている場合には、その曲線部分は辺としては扱わない。そもそも平行にはならないからである。
セル長手方向に垂直な断面において、曲線部分を除外した断面形状の辺の長さは、辺とみなされる直線部分を仮想的に延長し、この仮想の直線同士が交差する交点を仮想的な頂点とするとき、この仮想的な頂点の間を結んで構成される多角形の仮想的な辺の長さの８０％以上とすることが望ましい。逆に言えば、辺として扱われない部分は、仮想的な辺の長さの２０％未満とすることが望ましい。
セルの断面形状が多角形状の場合には、辺の長さが仮想的な辺の長さの８０％以上であれば、辺の長さを調整することで本発明の作用効果である主流路スイッチの効果を実現できるからである。
本発明のハニカムフィルタにおいては、セル隔壁を隔てて隣接する第１排ガス導入セルと第２排ガス導入セルのセル長手方向に垂直な断面に関し、それらの断面形状が多角形である場合に、第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、セル隔壁を隔てて第２排ガス導入セルと隣接し、当該第２排ガス導入セルと対面する辺と、第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、セル隔壁を隔てて第１排ガス導入セルと隣接し、当該第１排ガス導入セルと対面する辺とは互いに平行であることが望ましい。
このことは、第１排ガス導入セルと第２排ガス導入セルを隔てる隔壁の厚みはどこでも均一であることを意味しており、ハニカムフィルタの破壊強度が高く、この隔壁を透過せしめて第２排ガス導入セルから排ガス排出セル側へ排ガスを透過させやすく、第２排ガス導入セル内壁にＰＭを広く薄く均一に堆積させることができることから、ＰＭ堆積後に圧力損失を低くできるからである。
なお、断面形状において多角形の頂点部分が曲線で構成されている場合には、その曲線部分は辺としては扱わない。そもそも平行にはならないからである。
セル長手方向に垂直な断面において、曲線部分を除外した断面形状の辺の長さは、辺とみなされる直線部分を仮想的に延長し、この仮想の直線同士が交差する交点を仮想的な頂点とするとき、この仮想的な頂点の間を結んで構成される多角形の仮想的な辺の長さの８０％以上とすることが望ましい。逆に言えば、辺として扱われない部分は、仮想的な辺の長さの２０％未満とすることが望ましい。
セルの断面形状が多角形状の場合には、辺の長さが仮想的な辺の長さの８０％以上であれば、辺の長さを調整することで本発明の作用効果である主流路スイッチの効果を実現できるからである。
本発明のハニカムフィルタにおいては、セル隔壁を隔ててそれぞれ隣接する排ガス排出セル、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルのセル長手方向に垂直な断面に関し、それらの断面形状が多角形である場合に、
（ａ）排ガス排出セルの断面形状を構成する辺のうち、セル隔壁を隔てて第１排ガス導入セルと隣接し、当該第１排ガス導入セルと対面する辺と、第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、セル隔壁を隔てて排ガス排出セルと隣接し、当該排ガス排出セルと対面する辺とは互いに平行であり、
かつ、
（ｂ）排ガス排出セルの断面形状を構成する辺のうち、セル隔壁を隔てて第２排ガス導入セルと隣接し、当該第２排ガス導入セルと対面する辺と、第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、セル隔壁を隔てて排ガス排出セルと隣接し、当該排ガス排出セルと対面する辺とは互いに平行であり、
かつ、
（ｃ）第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、セル隔壁を隔てて第２排ガス導入セルと隣接し、当該第２排ガス導入セルと対面する辺と、第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、セル隔壁を隔てて第１排ガス導入セルと隣接し、当該第１排ガス導入セルと対面する辺とは互いに平行であることが望ましい。
また、本発明のハニカムフィルタにあっては、第１排ガス導入セル、第２排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの長手方向に垂直な断面に関し、それらの断面形状が多角形である場合、上述の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を同時に備えた構成に加えて、さらに、（ａ）において平行となっている辺同士の間の距離、（ｂ）において平行となっている辺同士の間の距離および（ｃ）において平行となっている辺同士の間の距離はそれぞれ等しいことが望ましい。なお、辺同士の間の距離は、一方の辺の任意の点Ｐから垂線を他方の辺に向かって仮想的に描き、この垂線が他方の辺と交わった点をＱとするとＰとＱの間の距離が平行な辺同士の間の距離として定義される。
上述した構成によれば、ハニカムフィルタの破壊強度も最も高く、ＰＭ堆積前と堆積後のいずれにおいても最も圧力損失を低減でき、かつＰＭを再生した場合に発生する熱衝撃によるフィルタの破損を抑制することができる。
なお、断面形状において多角形の頂点部分が曲線で構成されている場合には、その曲線部分は辺としては扱わない。そもそも平行にはならないからである。
セル長手方向に垂直な断面において、曲線部分を除外した断面形状の辺の長さは、辺とみなされる直線部分を仮想的に延長し、この仮想の直線同士が交差する交点を仮想的な頂点とするとき、この仮想的な頂点の間を結んで構成される多角形の仮想的な辺の長さの８０％以上とすることが望ましい。逆に言えば、辺として扱われない部分は、仮想的な辺の長さの２０％未満とすることが望ましい。
セルの断面形状が多角形状の場合には、辺の長さが仮想的な辺の長さの８０％以上であれば、辺の長さを調整することで本発明の作用効果である主流路スイッチの効果を実現できるからである。
本発明のハニカムフィルタは、自動車の内燃機関から排出される排ガス中のＰＭを浄化するために用いられることが望ましい。ＰＭ堆積前にフィルタに生じる初期圧損、ＰＭ堆積によりフィルタに生じる過渡圧損の両方を同時に低減できるため、エンジンの燃費を改善できるからである。
本発明のハニカムフィルタは、自動車の内燃機関としてディーゼルエンジンを採用した場合に最適である。ディーゼルエンジンから排出されるＰＭの量はガソリンエンジンよりも多く、ＰＭ堆積によってフィルタに生じる過渡圧損を低減する要請がガソリンエンジンに比べて高いからである。
本発明のハニカムフィルタを自動車の内燃機関から排出される排ガス中のＰＭを浄化するために用いる場合には、排気管内に保持材を介して本発明のハニカムフィルタを固定して使用する。
本発明のハニカムフィルタでは、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およ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２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セルと対面している辺の長さは、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の０．８倍以下であることが望ましい。
上記構成のハニカムフィルタでは、排ガスが、排ガス排出セルと第１排ガス導入セルとを隔てるセル隔壁をより透過し易くなり、初期の圧力損失を効果的に抑制することができ、ＰＭが堆積した後も圧力損失の増加割合が大きくなるのを抑制することができる。
第１排ガス導入セルの辺の長さに対する第２排ガス導入セルの辺の長さの比が、０．８を超えると、両辺の長さに大きな差がなくなるため、初期の圧力損失を低く抑えるのが難しくなる。
第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セルと対面している辺の長さは、第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セルと対面している辺の長さの０．７以下がより好ましく、０．５以下がさらに好ましい。
本発明のハニカムフィルタでは、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は、八角形であり、上記第１排ガス導入セルは正方形であり、上記第２排ガス導入セルは、八角形であることが望ましい。
上記構成のハニカムフィルタは、作用・効果について説明した図４に係るハニカムフィルタと同様の形状であり、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。
本発明のハニカムフィルタでは、セルの長手方向に垂直な断面に関し、
上記第２排ガス導入セルの断面積は、上記排ガス排出セルの断面積と同じであり、
上記第１排ガス導入セルの断面積は、上記第２排ガス導入セルの断面積の２０〜５０％であることが望ましい。なお、このハニカムフィルタでは、セルの長手方向に垂直な断面に関し、排ガス排出セルは、八角形であり、第１排ガス導入セルは正方形であり、第２排ガス導入セルは、八角形である。
上記構成のハニカムフィルタでは、排ガスが第１排ガス導入セルを通過する際の抵抗と第２排ガス導入セルを通過する際の抵抗に差をつけることができ、圧力損失を効果的に抑制することができる。
第１排ガス導入セルの断面積が第２排ガス導入セルの断面積の２０％未満であると、第１排ガス導入セルの断面積が小さくなりすぎ、排ガスが第１排ガス導入セルを通過する通過抵抗が大きくなり、圧力損失が高くなり易い。一方、第１排ガス導入セルの断面積が第２排ガス導入セルの断面積の５０％を超えると、両者の通過抵抗の差が小さくなり、圧力損失を低くすることが難しくなる。
第１排ガス導入セルの断面積は、第２排ガス導入セルの断面積の２２〜４５％であることがより好ましい。
本発明のハニカムフィルタでは、上記ハニカムフィルタのセル同士を隔てるセル隔壁の厚さは、全ての場所において等しいことが望ましい。
上記構成のハニカムフィルタでは、ハニカムフィルタの全体で上述した効果を奏することができる。
本発明のハニカムフィルタでは、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の断面形状は八角形であり、上記第１排ガス導入セルの断面形状は正方形であり、上記第２排ガス導入セルの断面形状は八角形であり、
上記第２排ガス導入セルと上記排ガス排出セルの断面形状は互いに合同であるとともに、
上記排ガス排出セルの周囲にはセル隔壁を隔てて上記第１排ガス導入セルと第２排ガス導入セルとがそれぞれ４つずつ交互に配置されて排ガス排出セルを包囲してなり、
また、排ガス排出セルを包囲している４つの第２排ガス導入セルの断面形状である各八角形の幾何学的な重心を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セルの断面形状からなる図形領域を通過する２本の線分の交点は、排ガス排出セルの断面形状である八角形の幾何学的な重心と一致してなり、
かつ、上記４つの第２排ガス導入セルの断面形状である各八角形の幾何学的な重心を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セルの断面形状からなる図形領域を通過しない４本は、正方形を構成し、その各辺の中点は排ガス排出セルを包囲している４つの第１排ガス導入セルの断面形状である各正方形の幾何学的な重心と一致するように、
上記排ガス排出セル、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルがそれぞれ配置されてなるとともに、
上記排ガス排出セルの断面形状を構成する辺において、セル隔壁を隔てて第１排ガス導入セルと対面する辺と、上記第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺において、上記セル隔壁を隔てて排ガス排出セルと対面する辺とは平行であり、
上記排ガス排出セルの断面形状を構成する辺において、セル隔壁を隔てて上記第２排ガス導入セルと対面する辺と、上記第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺において、上記セル隔壁を隔てて排ガス排出セルと対面する辺とは平行であり、また、上記第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺において、セル隔壁を隔てて上記第２排ガス導入セルと対面する辺と、上記第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺において、上記セル隔壁を隔てて第１排ガス導入セルと対面する辺とは平行であり、かつ上記平行な辺の間の距離は、いずれの組み合わせにおいても互いに等しいことが望ましい。
本発明のハニカムフィルタでは、上記外周壁は、角部を有し、該角部以外の外周壁の厚さが均一になるように、セルの長手方向に垂直な断面における上記外周壁に隣接する排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの上記外周壁に接する辺は、上記外周壁の外壁をなす辺と平行かつ直線的に形成されていることが望ましい。なお、このハニカムフィルタでは、セルの長手方向に垂直な断面に関し、排ガス排出セルは、八角形であり、第１排ガス導入セルは正方形であり、第２排ガス導入セルは、八角形である。
このような実施形態のハニカムフィルタは、外周壁と外周壁に隣接する排ガス導入セルの形状としては、３パターンがある旨の説明における（２）のパターンに該当する。
外周壁によりハニカム焼成体の強度が向上すると共に、ハニカム焼成体における排ガス排出セルと排ガス導入セルの容積比率の部分的なバラツキがより抑えられ、より排ガスの流れが均一になるため、圧力損失を低減させることができる。
本発明のハニカムフィルタでは、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、上記第１排ガス導入セルおよび上記第２排ガス導入セルは、いずれも正方形であることが望ましい。
このような上記第１排ガス導入セルおよび上記第２排ガス導入セルが、いずれも正方形である場合であっても、排ガス排出セルと第１排ガス導入セルと第２排ガス導入セルとの大きさの関係や位置関係等が異なり、例えば、第１排ガス導入セルの断面の面積は、排ガス排出セルの断面積と比較して小さいので、従来技術で説明したハニカムフィルタ１１０（図２０参照）とは異なり、上述した本発明の効果を奏することができる。
本発明のハニカムフィルタでは、セルの長手方向に垂直な断面に関し、
上記第２排ガス導入セルの断面積は、上記排ガス排出セルの断面積と同じであり、
上記第１排ガス導入セルの断面積は、上記第２排ガス導入セルの断面積の２０〜５０％であることが望ましい。なお、このハニカムフィルタでは、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、上記第１排ガス導入セルおよび上記第２排ガス導入セルは、いずれも正方形である。
上記構成のハニカムフィルタでは、排ガスが第１排ガス導入セルを通過する際の抵抗と第２排ガス導入セルを通過する際の抵抗に差をつけることができ、圧力損失を効果的に抑制することができる。
第１排ガス導入セルの断面積が第２排ガス導入セルの断面積の２０％未満であると、第１排ガス導入セルの断面積が小さくなりすぎ、排ガスが第１排ガス導入セルを通過する通過抵抗が大きくなり、圧力損失が高くなり易い。一方、第１排ガス導入セルの断面積が第２排ガス導入セルの断面積の５０％を超えると、両者の通過抵抗の差が小さくなり、圧力損失を低くすることが難しくなる。
本発明のハニカムフィルタでは、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の断面形状は正方形であり、上記第１排ガス導入セルの断面形状は正方形であり、上記第２排ガス導入セルの断面形状は正方形であり、
上記第２排ガス導入セルと上記排ガス排出セルの断面形状は互いに合同であるとともに、
上記排ガス排出セルの周囲にはセル隔壁を隔てて上記第１排ガス導入セルと第２排ガス導入セルとがそれぞれ４つずつ交互に配置されて排ガス排出セルを包囲してなり、
また、排ガス排出セルを包囲している４つの第２排ガス導入セルの断面形状である各正方形の幾何学的な重心を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セルの断面形状からなる図形領域を通過する２本の線分の交点は、排ガス排出セルの断面形状である正方形の幾何学的な重心と一致してなり、
かつ、上記４つの第２排ガス導入セルの断面形状である各正方形の幾何学的な重心を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セルの断面形状からなる図形領域を通過しない４本は、正方形を構成し、その各辺の中点は排ガス排出セルを包囲している４つの第１排ガス導入セルの断面形状である各正方形の幾何学的な重心と一致するように、
上記排ガス排出セル、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルがそれぞれ配置されてなるとともに、
上記排ガス排出セルの断面形状を構成する辺において、セル隔壁を隔てて第１排ガス導入セルと対面する辺と、上記第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺において、上記セル隔壁を隔てて排ガス排出セルと対面する辺とは平行であり、
上記第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺において、セル隔壁を隔てて上記第２排ガス導入セルと対面する辺と、上記第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺において、上記セル隔壁を隔てて第１排ガス導入セルと対面する辺とは平行であり、かつ上記平行な辺の間の距離は、いずれの組み合わせにおいても互いに等しいことが望ましい。
本発明のハニカムフィルタでは、上記外周壁は、角部を有し、該角部以外の外周壁の厚さが均一になるように、セルの長手方向に垂直な断面における上記外周壁に隣接する排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの上記外周壁に接する辺は、上記外周壁の外壁をなす辺と平行かつ直線的に形成されていることが望ましい。なお、このハニカムフィルタでは、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、上記第１排ガス導入セルおよび上記第２排ガス導入セルは、いずれも正方形である。
このような実施形態のハニカムフィルタは、外周壁と外周壁に隣接する排ガス導入セルの形状としては、３パターンがある旨の説明における（２）のパターンに該当する。
外周壁によりハニカム焼成体の強度が向上すると共に、ハニカム焼成体における排ガス排出セルと排ガス導入セルの容積比率の部分的なバラツキがより抑えられ、より排ガスの流れが均一になるため、圧力損失を低減させることができる。
本発明のハニカムフィルタでは、上述したセルの長手方向に垂直な断面に関し、上記多角形からなるセルの頂点部分は、曲線面取り形状となっていることが望ましい。
上記構成のハニカムフィルタでは、セルの頂点部分が曲線面取り形状となっているので、セルの角部に熱等に起因する応力が集中しにくく、クラックが発生しにくい。
本発明のハニカムフィルタでは、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、上記第１排ガス導入セルおよび上記第２排ガス導入セルは、点対称な多角形であって、その辺の数が八本以下の多角形であることが望ましい。
点対称な多角形であって、その辺の数が八本以下の多角形とすることで、排ガスがセルを通過する抵抗を小さくすることができ、圧力損失をより低くすることが可能となる。
本発明のハニカムフィルタでは、上記排ガス導入セルは、第１排ガス導入セルとセルの長手方向に対して垂直方向の断面の断面積が該第１排ガス導入セルより大きい第２排ガス導入セルの２種類からなり、かつ、
上記排ガス排出セルのセル長手方向に対して垂直方向の断面の断面積は、上記第２排ガス導入セルのセル長手方向に対して垂直方向の断面の断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と上記排ガス導入セルとは、曲線により構成された形状であり、上記第１排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さは、上記第２排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さより薄いことが望ましい。
本発明のハニカムフィルタにおいて、上記第１排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さが、上記第２排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さより薄い場合、初期においては、排ガスは、第１排ガス導入セルと排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁を透過し易く、ある程度、ＰＭが堆積した段階で、第２排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁を透過するようになる。また、第２排ガス導入セルのセルの断面積は、第１排ガス導入セルのセルの断面積より大きく、排ガス排出セルの断面積は、第２排ガス導入セルの断面積と同じか大きいので、上述した本発明の作用効果を奏する。
本発明のハニカムフィルタでは、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と上記排ガス導入セルとは、曲線により構成された形状であり、上記第１排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さは、上記第２排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さの４０〜７５％であることが望ましい。
本発明のハニカムフィルタにおいて、上記第１排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さが、上記第２排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さの４０〜７５％である場合、上述した主流路スイッチの効果がより大きくなり、上述した本発明の作用効果がより効果的に働く。
上記第１排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さが、上記第２排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さの４０％未満であると、上記第１排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さを極めて薄くする必要があるので、ハニカムフィルタの機械的特性が低下する。一方、上記第１排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さが、上記第２排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さの７５％を超えると、両者のセル隔壁の厚さに大きな差がなくなるため、上述した圧損低減の効果が得られないことがある。
本発明のハニカムフィルタでは、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、上記第１排ガス導入セルおよび上記第２排ガス導入セルは、いずれも円形であることが望ましい。
上記構成のハニカムフィルタでは、排ガス排出セル、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルの断面形状がいずれも円形であっても、本発明の作用・効果を奏することができる。
本発明のハニカムフィルタでは、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および上記第２排ガス導入セルの断面形状は、セルの外側に向けて湾曲する４つの曲線から構成された膨潤正方形であり、一方上記第１排ガス導入セルの断面形状は、セルの内側に向けて湾曲する４つの曲線から構成された収縮正方形であることが望ましい。
本発明おいて使用される膨潤正方形とは、図形の外側に向けて湾曲する、同じ長さをもつ４つの曲線から構成された図形であり、あたかも正方形の辺がその幾何学的な重心から外側方向へ膨らんだ形状の図形をいう。また、収縮正方形とは、図形の内側へ向けて湾曲する、同じ長さをもつ４つの曲線から構成された図形であり、あたかも正方形の辺がその幾何学的な重心方向に向けて収縮した形状の図形をいう。
上記構成のハニカムフィルタでは、排ガス排出セル、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルが上述の構成を有するので、排ガス排出セルが第１排ガス導入セルより断面積が大きくなり、排ガス排出セル、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルの大きさの関係も、本発明の関係を有するハニカムフィルタとなる。従って、本発明の作用効果を奏することができる。
本発明のハニカムフィルタでは、セルの長手方向に垂直な断面に関し、
上記第２排ガス導入セルの断面積は、上記排ガス排出セルの断面積と同じであり、
上記第１排ガス導入セルの断面積は、上記第２排ガス導入セルの断面積の２０〜５０％であることが望ましい。なお、このハニカムフィルタでは、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と上記排ガス導入セルとは、曲線により構成された形状である。
上記構成のハニカムフィルタでは、排ガスが第１排ガス導入セルを通過する際の抵抗と第２排ガス導入セルを通過する際の抵抗に差をつけることができ、圧力損失を効果的に抑制することができる。
第１排ガス導入セルの断面積が第２排ガス導入セルの断面積の２０％未満であると、第１排ガス導入セルの断面積が小さくなりすぎ、排ガスが第１排ガス導入セルを通過する通過抵抗が大きくなり、圧力損失が高くなり易い。一方、第１排ガス導入セルの断面積が第２排ガス導入セルの断面積の５０％を超えると、両者の通過抵抗の差が小さくなり、圧力損失を低くすることが難しくなる。
本発明のハニカムフィルタでは、上記排ガス導入セルとしては、第１排ガス導入セルとセルの長手方向に対して垂直方向の断面の断面積が該第１排ガス導入セルより大きい第２排ガス導入セルの２種類のみからなることが望ましい。
第２排ガス導入セルよりも断面積が小さい排ガス導入セルの数が少ない方が導入セルとしての実効的な面積を大きくすることができ、ＰＭを薄く広く堆積させられるからである。
本発明のハニカムフィルタでは、上記ハニカムフィルタは、ハニカム焼成体から構成されてなり、当該ハニカム焼成体は、炭化ケイ素、または、ケイ素含有炭化ケイ素からなることが望ましい。
上記炭化ケイ素、上記ケイ素含有炭化ケイ素は、耐熱性に優れた材料である。このため、このハニカムフィルタは、耐熱性に優れたハニカムフィルタとなる。
本発明のハニカムフィルタでは、ハニカムフィルタのセル隔壁の厚さは、０．１０〜０．４６ｍｍであることが望ましい。
上記厚さのセル隔壁は、該ガス中のＰＭを捕集するのに充分な厚さを有するとともに、圧力損失の増加を効果的に抑制することができる。そのため、本発明のハニカムフィルタでは、上述した本発明のハニカムフィルタとしての効果を充分に奏することができる。
上記セル隔壁の厚さが０．１０ｍｍ未満では、セル隔壁の厚さが薄くなりすぎるため、ハニカムフィルタの機械的強度が低下する。一方、セル隔壁の厚さが０．４６ｍｍを超えると、セル隔壁が厚くなりすぎるため、排ガスがセル隔壁を透過する際の圧力損失が大きくなる。
本発明のハニカムフィルタでは、上記セル隔壁の気孔率は、４０〜６５％であることが望ましい。
セル隔壁の気孔率が４０〜６５％である場合、セル隔壁は、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フィルタとなる。
セル隔壁の気孔率が４０％未満では、セル隔壁の気孔の割合が小さすぎるため、排ガスがセル隔壁を透過しにくくなり、排ガスがセル隔壁を透過する際の圧力損失が大きくなる。一方、セル隔壁の気孔率が６５％を超えると、セル隔壁の機械的特性が低く、再生時等において、クラックが発生し易くなる。気孔径および気孔率は、水銀圧入法にて接触角を１３０°、表面張力を４８５ｍＮ／ｍの条件で測定する。
本発明のハニカムフィルタでは、上記セル隔壁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。
上記構成のハニカムフィルタでは、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、排ガスがセル隔壁を透過する際の圧力損失が大きくなる。一方、セル隔壁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。
本発明のハニカムフィルタでは、外周には、外周コート層が形成されていることが望ましい。
この外周のコート層は、内部のセルの機械的に保護する役割を果たす。そのため、圧縮強度等の機械的特性に優れたハニカムフィルタとなる。
本発明のハニカムフィルタでは、
ハニカムフィルタを構成するセルの長手方向に垂直な断面形状に関し、
上記第１排ガス導入セル、上記第２排ガス導入セルおよび上記排ガス排出セルは、排ガス入口側の端部から排ガス出口側の端部にかけて目封止部分を除き、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、上記第１排ガス導入セルおよび上記第２排ガス導入セルの断面形状は互いに異なり、かつ上記排ガス排出セルおよび上記第１排ガス導入セルの断面形状もまた互いに異なっていることが望ましい。この異なるというのは、すなわち合同ではないということであり、しかし相似形は含む趣旨である。すなわち、断面形状が相似形である場合には、断面形状が互いに異なると解釈される。
第１排ガス導入セルそれ自体は、どの断面を見ても同じ形状であり、第２排ガス導入セルおよび排ガス排出セルもまた、それぞれ、どの断面を見ても同じ形状であるが、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルを比較した場合、それらの断面形状は互いに異なり、また、排ガス排出セルおよび第１排ガス導入セルの断面形状を比較した場合もまた互いに異なっている。
本発明のハニカムフィルタでは、セルの長手方向に対して垂直な断面に関して、下記セル構造を１つのセルユニットとして、このセルユニットが、下記セル構造における排ガス排出セルの周囲に配置される第１排ガス導入セルおよび第２排ガスセルを互いに共有しながら、２次元的に繰り返されることにより、ハニカムフィルタを構成していることが望ましい。
セル構造：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排ガス導入セルが隣接してなり、上記排ガス導入セルは、第１排ガス導入セルとセルの長手方向に対して垂直方向の断面の断面積が該第１排ガス導入セルより大きい第２排ガス導入セルの２種類からなるとともに、上記排ガス排出セルのセル長手方向に対して垂直な断面の断面積は、上記第２排ガス導入セルのセル長手方向に対して垂直な断面の断面積と同じであるかそれよりも大きく形成されてなり、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およ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か、もしくは、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いずれか一辺は、上記排ガス排出セルと対面し、かつ上記第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺はいずれも上記排ガス排出セルと対面しないセル構造
または、
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と上記排ガス導入セルとは、曲線により構成された形状であり、上記第１排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さは、上記第２排ガス導入セルと上記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さよりも薄いセル構造
上記セルユニットが２次元的に繰り返されて大きな容積のフィルタが構成される。フィルタには外周壁が存在しており、当然セルユニットはこの外周壁から外へは広がらない。このため、セルユニットはこの外周壁の形状に合わせて適宜欠損を受ける。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るハニカムフィルタの端面を示す端面図であり、図１（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るハニカムフィルタの端面の一部を拡大して示した拡大端面図である。 図２（ａ）〜（ｂ）は、セル断面の形状の一例を示す走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）である。 図３（ａ）〜（ｂ）は、図２に示したセルとは別のセルのセル断面の形状の一例を示す走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係るハニカムフィルタの端面の一部を拡大して示した拡大端面図である。 図５は、本発明の第一実施形態に係る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６（ａ）は、図５に示すハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すハニカム焼成体のＡ−Ａ線断面図である。 図７は、セルの断面形状において、第２排ガス導入セルおよび排ガス排出セルが八角形であり、第１排ガス導入セルが正方形である場合に、セルユニット（セル構造）が２次元的に、すなわちＸ、Ｙ方向にどのように繰り返し、第１排ガス導入セルおよび第２排ガスセルが各セルユニット（セル構造）間においてどのように共有されるかを示したハニカムフィルタのセル長手方向に垂直な断面の拡大図である。 図８は、初期圧力損失測定方法を模式的に示す断面図である。 図９は、圧力損失測定方法を模式的に示す断面図である。 図１０（ａ）は、実施例１および比較例１において測定したＰＭ捕集量と圧力損失の関係を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、ガス流量と初期圧力損失との関係を示すグラフである。 図１１（ａ）は、本発明の第二実施形態に係るハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図であり、図１１（ｂ）は、上記ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体を示す斜視図である。 図１２（ｃ）は、本発明の第二実施形態に係るハニカムフィルタの変形例の一つを示す斜視図であり、図１２（ｄ）は、図１２（ｃ）に示すハニカムフィルタの端面図である。 図１３（ａ）は、本発明の第三実施形態に係るハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の端面におけるセルの配置例の一例を模式的に示す端面図であり、図１３（ｂ）は、本発明の第三実施形態に係るハニカムフィルタの変形例の一つを示す端面図であり、図１３（ｃ）は、本発明の第三実施形態に係るハニカムフィルタのさらに別の変形例の一つを示す端面図である。 図１４は、セルの断面形状において、第１排ガス導入セル、および第２排ガス導入セルおよび排ガス排出セルが正方形である場合に、セルユニット（セル構造）が2次元的に、すなわちＸ、Ｙ方向にどのように繰り返し、第１排ガス導入セルおよび第２排ガスセルが各セルユニット（セル構造）間においてどのように共有されるかを示したハニカムフィルタのセル長手方向に垂直な断面の拡大図である。 図１５は、本発明の第四実施形態に係るハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の端面におけるセルの配置例の一例を模式的に示す端面図である。 図１６は、本発明の第五実施形態に係るハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の端面におけるセルの配置例の一例を模式的に示す端面図である。 図１７（ａ）は、膨潤正方形のセル形状の一例を模式的に示す説明図であり、図１７（ｂ）は、収縮正方形のセル形状の一例を模式的に示す説明図であり、図１７（ｃ）は、収縮正方形の頂点部分に面取りが施された形状の一例を模式的に示す説明図であり、図１７（ｄ）は、膨潤正方形の頂点部分に面取りが施された形状の一例を模式的に示す説明図である。 図１８（ａ）は、特許文献１に記載のハニカムフィルタを模式的に示す斜視図であり、図１８（ｂ）は、上記ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体を模式的に示す斜視図である。 図１９は、特許文献１に記載のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の端面を模式的に示す端面図である。 図２０（ａ）は、特許文献２に記載のハニカムフィルタを模式的に示した斜視図であり、図２０（ｂ）は、上記ハニカムフィルタの端面を模式的に示した端面図である。 図２１（ａ）は、比較例に係るハニカムフィルタを模式的に示す斜視図であり、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）に示すハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体を模式的に示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施形態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。
（第一実施形態）
以下、本発明のハニカムフィルタの一実施形態である第一実施形態について説明する。
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタは、排ガス出口側の端部が開口され且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、排ガス入口側の端部が開口され且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して、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルとを備え、外周に外周壁を有する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。
また、上記外周壁に隣接するセル以外のセルに関し、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第１排ガス導入セルと第２排ガス導入セルとが隣接しており、
セルの長手方向に対して垂直方向の断面に関し、上記第２排ガス導入セルの断面積が第１排ガス導入セルの断面積より大きく、上記排ガス排出セルの断面積は、上記第２排ガス導入セルの断面積と同じであり、
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およ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。
上記外周壁に隣接するセルは、上記第１排ガス導入セルと、該第１排ガス導入セルと交互に配置された前記排ガス排出セルとからなり、上記排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の断面積は、上記第１排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の断面積よりも大きい。
上記外周壁は、角部を有し、該角部以外の外周壁の厚さが均一になるように、セルの長手方向に垂直な断面における上記外周壁に隣接する第１排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの上記外周壁に接する辺は、上記外周壁の外壁をなす辺と平行かつ直線的に形成されており、上記排ガス排出セルは、一部が欠損している。
なお、セルの長手方向に垂直方向の断面形状に関し、上記排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの断面形状は、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る。
図５は、本発明の第一実施形態に係る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６（ａ）は、図５に示すハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すハニカム焼成体のＡ−Ａ線断面図である。
図５に示すハニカムフィルタ２０では、複数個のハニカム焼成体１０が接着材層１５を介して結束されてセラミックブロック１８を構成し、このセラミックブロック１８の外周には、排ガスの漏れを防止するための外周コート層１６が形成されている。なお、外周コート層１６は、必要に応じて形成されていればよい。
なお、ハニカム焼成体１０は、四角柱形状であるが、図６（ａ）に示すように、端面における角部が曲線形状となるように面取りが施されており、これにより角部に熱応力が集中し、クラック等の損傷が発生するのを防止している。上記角部は、直線形状となるように面取りされていてもよい。
なお、第一実施形態に係るハニカムフィルタ２０では、排ガス排出セルは、排ガス出口側の端部が開口され且つ排ガス入口側の端部が目封止されており、排ガス導入セルは、排ガス入口側の端部が開口され且つ排ガス出口側の端部が目封止されているが、目封止材１１は、ハニカム焼成体と同じ材料が好ましい。
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すハニカム焼成体１０では、断面が八角形状の排ガス排出セル１１の周囲全体に、多孔質のセル隔壁を隔てて断面が正方形の第１排ガス導入セル１２と断面が八角形状の第２排ガス導入セル１４とが隣接している。第１排ガス導入セル１２と第２排ガス導入セル１４とは、排ガス排出セル１１の周囲に交互に配置されており、第２排ガス導入セル１４の断面積が第１排ガス導入セル１２の断面積より大きく、排ガス排出セル１１の断面積は、第２排ガス導入セル１４の断面積と同じである。また、このハニカム焼成体１０の外周には、外周壁１７が形成されており、外周壁１７に隣接するセルは、排ガス排出セル１１Ａ、１１Ｂと第１排ガス導入セル１２Ａから構成されている。
第２排ガス導入セル１４と排ガス排出セル１１の断面形状は、いずれも八角形であり、互いに合同である。
本実施形態に係るハニカムフィルタ２０では、角部以外の外周壁１７の厚さが均一になるように、セルの長手方向に垂直な断面における外周壁１７に隣接する排ガス排出セル１１Ａ、１１Ｂと第１排ガス導入セル１２Ａの外周壁１７に接する辺は、外周壁１７の外壁をなす辺と平行かつ直線的に形成されている。
従って、外周壁１７に隣接する排ガス排出セル１１Ａの断面は、一部がカットされているため、八角形から六角形に変化している。第１排ガス導入セル１２Ａの形状断面は、一部カットされた形状でもよいが、第１排ガス導入セル１２の断面形状と合同であることが好ましい。
ハニカム焼成体１０の角部に存在する排ガス排出セル１１Ｂは、八角形から、曲線からなる面取り部１１０Ｂを有する略五角形に変化している。図６（ａ）に示す排ガス排出セル１１Ｂの面取り部１１０Ｂは、面取り部分が曲線を有するように面取りされているが、面取り部分が直線となるように面取りされていてもよい。
このように構成することにより、外周壁によりハニカム焼成体の強度が向上すると共に、ハニカム焼成体における排ガス排出セルと排ガス導入セルの容積比率の部分的なバラツキがより抑えられ、より排ガスの流れが均一になり、外周壁近傍においても、第１排ガス導入セル１２に排ガスがスムーズに流れ込み、セル隔壁および外周壁がフィルタとしての機能を果たすため、圧力損失を低減させることができる。
ハニカム焼成体１０では、外周壁１７に沿うように排ガス排出セル１１Ａ、１１Ｂと第１排ガス導入セル１２Ａとが交互に配置されており、その内側に排ガス排出セル１１が第１排ガス導入セル１２および第２排ガス導入セル１４を介して秩序だって配置されており、排ガス排出セル１１、第１排ガス導入セル１２、および、第２排ガス導入セル１４は、極めて整然とした配置をとっている。
排ガス排出セル１１と第２排ガス導入セル１４とは、同じ八角形の形状を有しているが、この八角形は、重心に対して点対称であり、斜辺（図４において、１４ａで示す）の長さが全て等しく、縦横の辺（図４において、１４ｂで示す）の長さが全て等しい形状の八角形であり、かつ、４つの第１の辺（斜辺）と４つの第２の辺（縦横の辺）とが交互に配置されており、第１の辺と第２の辺とのなす角度が１３５°である。
なお、「斜辺」とは一般的には直角三角形の直角と相対するもっと長い辺をいうが、この明細書中では、説明の便宜のために、下記に説明する４つの仮想的な線分に対して９０°もしくは０°ではない所定の角度を持つ辺１４ａや辺１１ｂを「斜辺」と表現する。また、これと区別する意味で、下記に説明する仮想的な４つの線分に対して平行または垂直な辺１４ｂや辺１１ａを「縦横の辺」と表現する。
「斜辺」、「縦横の辺」の説明における仮想的な線分とは、排ガス排出セル１１の周囲に配置された４つの第２排ガス導入セル１４の断面図形の幾何学的な重心間を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セル１１の断面図形と交わらない４つの線分（これら４つの線分は正方形を構成する）をいう。
第１排ガス導入セル１２は、正方形の断面形状を有している。
また、隣り合う３種類のセル、すなわち排ガス排出セル１１と第２排ガス導入セル１４と第１排ガス導入セル１２との断面形状に関し、八角形状の排ガス排出セル１１の辺において、セル隔壁１３を隔てて第１排ガス導入セル１２と対面する辺１１ａと、正方形の第１排ガス導入セル１２の辺において、セル隔壁１３を隔てて排ガス排出セル１１と対面する辺１２ａとは平行である。
また、八角形の排ガス排出セル１１の辺において、八角形の第２排ガス導入セル１４とセル隔壁１３を隔てて対面する辺１１ｂと、八角形の第２排ガス導入セル１４の辺において、セル隔壁１３を隔てて排ガス排出セル１１と対面する辺１４ａとは平行である。また、第１排ガス導入セル１２の辺において、セル隔壁１３を隔てて第２排ガス導入セル１４と対面する辺１２ｂと、第２排ガス導入セル１４の辺において、セル隔壁１３を隔てて第１排ガス導入セル１２と対面する辺１４ｂとは平行である。また、互いに平行な辺の間の距離は、いずれの組み合わせにおいても互いに等しい（図４（ａ）〜（ｃ）参照）。すなわち、互いに平行な辺１１ａと辺１２ａの間の距離、互いに平行な辺１１ｂと辺１４ａの間の距離および互いに平行な辺１２ｂと辺１４ｂとの間の距離は互いに等しい。
さらに、排ガス排出セル１１、第１排ガス導入セル１２、第２排ガス導入セル１４は、それぞれ以下の条件を満たすように配置されている。
すなわち、排ガス排出セル１１を包囲している４つの第２排ガス導入セル１４の八角形図形の幾何学的な重心を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セル１１の八角形図形領域を通過する２本の線分の交点は、排ガス排出セル１１の八角形図形の幾何学的な重心と一致する。
また、４つの第２排ガス導入セル１４の八角形図形の幾何学的な重心を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セル１１の八角形図形領域を通過しない４本は、正方形を構成し、その各辺の中点は排ガス排出セル１１を包囲している４つの第１排ガス導入セル１２の正方形図形の幾何学的な重心と一致する。
このように、八角形である排ガス排出セル１１の周囲にセル隔壁１３を隔てて正方形の第１排ガス導入セル１２と八角形の第２排ガス導入セル１４がそれぞれ４つずつ交互に配置されて排ガス排出セル１１を包囲した構造を１つのユニットとして、このユニットが、互いに第１排ガス導入セル１２および第２排ガス導入セル１４を共有しながら、２次元的に繰り返して配列してハニカムフィルタを構成するのである。各ユニットは、互いに第１排ガス導入セル１２および第２排ガス導入セル１４を共有しているのであるから、排ガス排出セル１１とセル隔壁１３を隔てて接する第１排ガス導入セル１２および第２排ガス導入セル１４は、隣接するユニットにおける排ガス排出セル１１とセル隔壁１３を隔てて接しているのである。
図７は、セルの断面形状において、第２排ガス導入セル１４および排ガス排出セル１１が八角形であり、第１排ガス導入セル１２が正方形であり、上記説明の条件を満たす配置である場合に、セルユニット（セル構造）が２次元的に、すなわち図７中に記載したＸ、Ｙ方向にどのように繰り返し、第１排ガス導入セル１２および第２排ガスセル１４が各セルユニット（セル構造）間においてどのように共有されるかを示したハニカムフィルタのセル長手方向に垂直な断面の拡大図である。
セルユニット１、セルユニット２およびセルユニット３は、いずれも上記説明の条件を満たすように排ガス排出セル１１の全周囲にセル隔壁１３を介して第１排ガス導入セル１２および第２排ガス導入セル１４をそれぞれ４つずつ交互に配置した構造を有している。セルユニット２はセルユニット１と同じ構造を持っており、セルユニット１と１つの第１排ガス導入セル１２および２つの第２排ガス導入セル１４を共有してＸ方向に隣接している。セルユニット１およびセルユニット２によって共有されているセルは図７中に「共有部分２」と記載している。また、ユニットセル３は、セルユニット１と同じ構造を持っており、セルユニット１と１つの第1排ガス導入セル１２および２つの第２排ガス導入セル１４を共有してＹ方向に隣接している。セルユニット１およびセルユニット３によって共有されているセルは図７中に「共有部分１」と記載している。
なお、４つの第２排ガス導入セル１４の八角形図形の幾何学的な重心を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セル１１の八角形図形領域を通過しない４本の線分Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、および、排ガス排出セル１１の八角形図形領域を通過する仮想的な２本の線分Ｌ、Ｍを、図７中に示している。そして、「共有部分２」は、線分Ｍと同じ方向の線分からなるハッチングにより描かれており、「共有部分１」は、線分Ｌと同じ方向の線分からなるハッチングにより描かれている。
図７に示すように、２本の線分Ｌ、Ｍの交点は、排ガス排出セル１１の幾何学的な重心と一致している。
上記したセルの形状に関し、図４〜６に示すハニカムフィルタ２０では、外周壁１７に隣接している排ガス排出セル１１Ａ、１１Ｂを除いて排ガス排出セル１１および第２排ガス導入セル１４の断面は八角形、第１排ガス導入セル１２、１２Ａの断面は正方形であるが、本発明のハニカムフィルタを構成する排ガス排出セルおよび排ガス導入セルの断面の形状は、上記形状に限定されず、下記するように全て正方形であってもよく、他の多角形の組み合わせであってもよい。
また、このような断面が多角形のセルの排ガス排出セル１１、第１排ガス導入セル１２、および第２排ガス導入セル１４の頂点部分は、断面が曲線となる曲線面取り形状となってもよい。
上記曲線としては、円を４等分に分割した際に得られる曲線（円弧）、楕円を長軸および長軸に垂直な直線で４等分に分割した際に得られる曲線等が挙げられる。特に断面が四角形状のセルの頂点部分に断面が曲線となる曲線面取りが施されていることが好ましい。角部に応力が集中することによりセル隔壁にクラックが入るのを防止することができるからである。
また、このハニカムフィルタ２０では、必要に応じて、断面が円形の一部である円弧等の曲線からなるセルが一部含まれていてもよい。
以下の説明において、外周壁１７に隣接する排ガス排出セル１１Ａ、１１Ｂは、除外することとする。
第１排ガス導入セル１２の断面積は、第２排ガス導入セル１４の断面積の２０〜５０％であることが好ましく、２２〜４５％であることがより好ましい。
図４〜６に示したハニカムフィルタ２０では、排ガス排出セル１１の断面積は、第２排ガス導入セル１４の断面積と同じであるが、排ガス排出セル１１の断面積は、第２排ガス導入セル１４の断面積より大きくてもよい。
排ガス排出セル１１の断面積は、第２排ガス導入セル１４の断面積の１．０５〜１．５倍であることが好ましい。
また、第１排ガス導入セル１２の断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル１１と対面している辺１２ａの長さが、第２排ガス導入セル１４の断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル１１と対面している辺１４ａの長さよりも長い。上述した本発明の定義によれば、辺１２ａ、１４ａは、排ガス排出セル１１と対面している辺である。
第１排ガス導入セル１２の辺１２ａの長さに対する第２排ガス導入セル１４の辺１４ａの長さの比（辺１４ａの長さ／辺１２ａの長さ）は、特に限定されるものではないが、０．８以下が好ましく、０．７以下がより好ましく、０．５以下がさらに好ましい。
図６（ｂ）に示すように、第１排ガス導入セル１２または第２排ガス導入セル１４に流入した排ガスＧ１（図６（ｂ）中、排ガスをＧ１で示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、必ず、排ガス排出セル１１と第１排ガス導入セル１２または第２排ガス導入セル１４とを隔てるセル隔壁１３を透過した後、排ガス排出セル１１から流出するようになっている。排ガスＧ１がセル隔壁１３を透過する際に、排ガス中のＰＭ等が捕集されるため、セル隔壁１３は、フィルタとして機能する。
このように、排ガス排出セル１１、第１排ガス導入セル１２および第２排ガス導入セル１４は、排ガス等の気体を流通させることができる。図６（ｂ）に示す方向に排ガスを流通させる場合、ハニカム焼成体１０の第１の端面１０ａ側の端部（排ガス排出セル１１が目封止されている側の端部）を排ガス入口側の端部といい、ハニカム焼成体１０の第２の端面１０ｂ側の端部（第１排ガス導入セル１２および第２排ガス導入セル１４が目封止されている側の端部）を排ガス出口側の端部という。
このような構成のハニカムフィルタ２０では、本発明に係るハニカムフィルタの作用・効果で説明したように、初期の圧力損失を従来のハニカムフィルタに比べて低くすることができるとともに、かなりの量のＰＭがセル隔壁に堆積した段階においても、圧力損失の上昇割合が小さく、初期からＰＭが限界に近い量堆積するまでの使用範囲の全体にわたって圧力損失を大幅に改善することができる。
図６に示した構成のハニカムフィルタ２０では、外周壁１７の全体にわたって外周壁の厚さが均一であるので、外周壁１７によりハニカム焼成体の強度が向上すると共に、ハニカム焼成体における排ガス排出セルと排ガス導入セルの容積比率の部分的なバラツキがより抑えられ、より排ガスの流れが均一になるため、圧力損失を低減させることができる。
また、外周壁１７に隣接するセルに関し、排ガス排出セル１１Ａ、１１Ｂと第１排ガス導入セル１２Ａとが隣接しているため、外周壁１７の内部を排ガスが通過することができ、その結果、外周壁１７の一部をフィルタとして利用することができ、より圧力損失を低減させることができる。
また、外周壁１７が面取り形状であるので、ハニカム焼成体１０の角部に対する応力集中が抑制され、ハニカム焼成体１０の角部にクラックが発生しにくくなる。さらに、角部に位置する排ガス排出セル１１Ｂの断面形状が、曲線からなる面取り部１１０Ｂを有さず、直線を組み合わせた５角形であると、排ガス排出セル１１Ｂは、ハニカム焼成体１０の角部に近い部分であるので、応力が集中し易く、クラックが発生し易いが、このハニカムフィルタ２０では、排ガス排出セル１１Ｂに面取り部１１０Ｂが形成されているので、排ガス排出セル１１Ｂにクラックが発生しにくい。
第一実施形態に係るハニカムフィルタ２０は、複数のハニカム焼成体１０により構成されているが、ハニカム焼成体１０の構成材料としては、例えば、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック、ケイ素含有炭化ケイ素等が挙げられる。これらのなかでは、炭化ケイ素、または、ケイ素含有炭化ケイ素が好ましい。耐熱性、機械強度、熱伝導性率等に優れるからである。
なお、ケイ素含有炭化ケイ素は、炭化ケイ素に金属ケイ素が配合されたものであり、炭化ケイ素を６０ｗｔ％以上含むケイ素含有炭化ケイ素が好ましい。
第一実施形態に係るハニカムフィルタ２０を構成するハニカム焼成体１０のセル同士を隔てるセル隔壁の厚さは、全ての場所において等しいことが望ましい。また、セル隔壁の厚さは、０．１０〜０．４６ｍｍであることが好ましく、０．１５〜０．３１ｍｍがより好ましい。外周壁１７の厚さは、０．１０〜０．５０ｍｍが好ましい。なお、セル隔壁の厚さは、上記した定義に基づき、図１（ｂ）に示した厚さＤとして測定された値である。
第一実施形態に係るハニカムフィルタ２０を構成するハニカム焼成体１０のセル隔壁および外周壁１７の気孔率は、４０〜６５％であることが好ましい。
第一実施形態に係るハニカムフィルタ２０を構成するハニカム焼成体１０のセル隔壁に含まれる気孔の平均気孔径は、８〜２５μｍであることが好ましい。
気孔径および気孔率は、水銀圧入法にて接触角を１３０°、表面張力を４８５ｍＮ／ｍの条件で測定する。
ハニカム焼成体１０の断面におけるセルの単位面積あたりの数は、３１〜６２個／ｃｍ２（２００〜４００個／ｉｎｃｈ２）であることが望ましい。
本発明の実施形態に係るハニカムフィルタ２０では、外周に外周壁を有する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。ハニカム焼成体を接着する接着材層は、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。上記接着材層は、さらに無機繊維および／またはウィスカを含んでいてもよい。接着材層の厚さは、０．５〜２．０ｍｍが好ましい。
本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタでは、ハニカムフィルタの外周に外周コート層を備えていてもよいが、外周コート層の材料は、接着材の材料と同じであることが望ましい。
外周コート層の厚さは、０．１〜３．０ｍｍが好ましい。
次に、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタの製造方法について説明する。
なお、以下においては、セラミック粉末として、炭化ケイ素を用いる場合について説明する。
（１）セラミック粉末とバインダとを含む湿潤混合物を押出成形することによってハニカム成形体を作製する成形工程を行う。
具体的には、まず、セラミック粉末として平均粒子径の異なる炭化ケイ素粉末と、有機バインダと、液状の可塑剤と、潤滑剤と、水とを混合することにより、ハニカム成形体製造用の湿潤混合物を調製する。
上記湿潤混合物には、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。
続いて、上記湿潤混合物を押出成形機に投入し、押出成形することにより所定の形状のハニカム成形体を作製する。
この際、図４、６に示すセル構造（セルの形状およびセルの配置）を有する断面形状が作製されるような金型を用いてハニカム成形体を作製する。
（２）ハニカム成形体を所定の長さに切断し、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、凍結乾燥機等を用いて乾燥させた後、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目封止する目封止工程を行う。
ここで、封止材ペーストとしては、上記湿潤混合物を用いることができる。
（３）ハニカム成形体を脱脂炉中、３００〜６５０℃に加熱し、ハニカム成形体中の有機物を除去する脱脂工程を行った後、脱脂されたハニカム成形体を焼成炉に搬送し、２０００〜２２００℃に加熱する焼成工程を行うことにより、図４〜６に示したようなハニカム焼成体を作製する。
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、目封止材となる。
また、切断工程、乾燥工程、目封止工程、脱脂工程および焼成工程の条件は、従来からハニカム焼成体を作製する際に用いられている条件を適用することができる。
（４）支持台上で複数個のハニカム焼成体を接着材ペーストを介して順次積み上げて結束する結束工程を行い、ハニカム焼成体が複数個積み上げられてなるハニカム集合体を作製する。
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、さらに無機繊維および／またはウィスカを含んでいてもよい。
上記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および／また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および／また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。
（５）次に、ハニカム集合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、四角柱状のセラミックブロックを作製する。
接着材ペーストの加熱固化の条件は、従来からハニカムフィルタを作製する際に用いられている条件を適用することができる。
（６）セラミックブロックに切削加工を施す切削加工工程を行う。
具体的には、ダイヤモンドカッターを用いてセラミックブロックの外周を切削することにより、外周が略円柱状に加工されたセラミックブロックを作製する。
（７）略円柱状のセラミックブロックの外周面に、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外周コート層形成工程を行う。
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。なお、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。
外周コート層を設けることによって、セラミックブロックの外周の形状を整えて、円柱状のハニカムフィルタとすることができる。
以上の工程によって、ハニカム焼成体を含むハニカムフィルタを作製することができる。
上記工程では、切削工程を行うことにより所定形状のハニカムフィルタを作製していたが、ハニカム焼成体を作製する工程において、外周全体に外周壁を有する複数形状のハニカム焼成体を作製し、それら複数形状のハニカム焼成体を接着材層を介して組み合わせることにより円柱等の所定形状となるようにしてもよい。この場合には、切削工程を省略することができる。
以下、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタの作用効果について列挙する。
（１）本実施形態のハニカムフィルタでは、排ガス排出セルの周囲にあるセル隔壁全体を完全に利用することができるとともに、外周壁の一部の利用することができ、かつ、排ガス排出セルが秩序よく配置された形となるので、排ガスの流れが均一かつスムーズになり、初期の圧力損失を従来のハニカムフィルタに比べて低くすることができるとともに、かなりの量のＰＭがセル隔壁に堆積した段階においても、圧力損失の上昇割合が小さく、初期からＰＭが限界に近い量堆積するまでの全体にわたって圧力損失を大幅に改善することができる。
（２）本実施形態のハニカムフィルタでは、第１排ガス導入セルの断面積は、第２排ガス導入セルの断面積の２０〜５０％とすることができる。
第１排ガス導入セルと第２排ガス導入セルの断面比率を上記のようにすることにより、排ガスが第１排ガス導入セルを通過する際の抵抗と第２排ガス導入セルを通過する際の抵抗に差をつけることができ、圧力損失を効果的に抑制することができる。
（３）本実施形態のハニカムフィルタでは、第１排ガス導入セルの辺の長さに対する第２排ガス導入セルの辺の長さの比を０．８以下とすることができる。
第１排ガス導入セルの辺の長さに対する第２排ガス導入セルの辺の長さの比をこのようにすることにより、排ガスが、排ガス排出セルと第１排ガス導入セルとを隔てるセル隔壁をより透過し易くなり、初期の圧力損失を効果的に抑制することができ、ＰＭが堆積した後も圧力損失の増加割合の上昇を抑制することができる。
（４）本実施形態のハニカムフィルタでは、ハニカム焼成体の構成材料として、炭化ケイ素またはケイ素含有炭化ケイ素とすることができ、耐熱性に優れたハニカムフィルタとすることができる。
（５）本実施形態のハニカムフィルタでは、セル同士を隔てるセル隔壁の厚さは、全ての場所において等しくすることができる。
セル隔壁の全体の厚さをこのように設定することにより、ハニカムフィルタの全体で同じ効果を奏するようにすることができる。
（６）本実施形態のハニカムフィルタでは、セル隔壁の厚さを、０．１０〜０．４６ｍｍとすることができる。
セル隔壁をこのような厚さに設定することにより、排ガス中のＰＭを捕集するのに充分な厚さを有するとともに、圧力損失の増加を効果的に抑制することができる。
（７）本実施形態のハニカムフィルタでは、ハニカムフィルタ２０を構成するセル隔壁および外周壁の気孔率は、４０〜６５％とすることができる。
気孔率をこのように設定することにより、セル隔壁は、排ガス中のＰＭを良好に捕集することができ、かつ、セル隔壁に起因する圧力損失の上昇を抑制することができる。
（８）本実施形態のハニカムフィルタでは、ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体のセル隔壁に含まれる気孔の平均気孔径を８〜２５μｍとすることができる。
上記セル隔壁に含まれる気孔の平均気孔径をこのように設定することにより、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。
（９）本実施形態のハニカムフィルタでは、セルの長手方向に垂直方向の断面形状に関し、上記排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの断面形状は、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る。
従って、ハニカムフィルタの全体で同様の効果を奏することができ、ハニカムフィルタの場所による形状の不均一に起因する不都合の発生を防止することができる。
（１０）本実施形態のハニカムフィルタは、ハニカムフィルタに堆積したＰＭを燃焼除去する再生時に発生する熱衝撃によるクラックが発生しにくい。
本実施形態のハニカムフィルタにおいては、排ガス出口側の端部に設けられる封止部、すなわち第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルに充填される封止部が、セル隔壁を介して、第１排ガス導入セルの1つの辺の長さ以上の幅をもって、縦横に列になり存在する。一般にハニカムフィルタを再生させる場合、ハニカムフィルタの排ガス入口側に堆積したＰＭから順に燃焼し、排ガスの流れにのって、ハニカムフィルタの出口側に熱を伝播しながら出口側まで全てのＰＭが燃焼する。そのため、ハニカムフィルタの出口側ほど高温に曝され、ハニカムフィルタの径方向の温度差がつきやすく、熱応力によってクラックが発生してしまう。このようなクラックは、セルの断面積に大小関係があり、ＰＭが堆積する排ガス導入セルの断面形状として正方形を含む場合に応力集中が生じやすく顕著である。しかし本実施形態のハニカムフィルタでは、排ガス出口側の端部に縦横に列になっている封口部が熱伝導層および外部への放熱層となり、ハニカムフィルタの排ガス出口側の端部での径方向の温度差を小さくすることができ、発生する熱応力を小さくし、クラックが発生しにくくなる。さらに、本実施形態のハニカムフィルタでは、第１排ガス導入セルより多くＰＭが堆積する第２排ガス導入セルに充填される封止材の量が、その断面積に応じて多くなり、それに伴い封止部の熱容量も大きくなっている。そのため、この封止部によって、各セル単位で考えても、ＰＭの燃焼熱のより大きい第２排ガス導入セルの温度上昇を抑制し、ハニカムフィルタの径方向の温度差を小さくすることができ、発生する熱応力を小さくできると考えられる。
このため、本実施形態のハニカムフィルタは、その排ガス導入セルの断面形状として正方形を含んでいても再生時のクラックを抑制できると考えられる。
（１１）本実施形態のハニカムフィルタでは、外周壁によりハニカム焼成体の強度が向上すると共に、ハニカム焼成体における排ガス排出セルと排ガス導入セルの容積比率の部分的なバラツキがより抑えられ、より排ガスの流れが均一になるため、圧力損失を低減させることができる。
以下、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明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）
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％、および、水１３．２重量％を加えて混練して湿潤混合物を得た後、押出成形する成形工程を行った。
本工程では、図６（ａ）に示したハニカム焼成体１０と同様の形状であって、セルの目封止をしていない生のハニカム成形体を作製した。
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。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目封止を行った。
具体的には、排ガス入口側の端部および排ガス出口側の端部が図６（ａ）に示す位置で目封止されるようにセルの目封止を行った。
なお、上記湿潤混合物を封止材ペーストとして使用した。セルの目封止を行った後、封止材ペーストを充填したハニカム成形体の乾燥体を再び乾燥機を用いて乾燥させた。
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℃で脱脂する脱脂処理を行い、さらに、常圧のアルゴン雰囲気下２２００℃、３時間の条件で焼成処理を行った。
これにより、四角柱のハニカム焼成体を作製した。
以下、辺の長さおよび断面積を先に説明した電子顕微鏡写真および画像解析式粒度分布ソフトウェア（株式会社マウンテック（Mountech）製）MAC-View （Version3.5）なる計測ソフトウエアを用いて計測することができる。
作製したハニカム焼成体は、気孔率が４５％、平均気孔径が１５μｍ、大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍ、単位面積当たりのセルの数（セル密度）が２９０個／ｉｎｃｈ２、セル隔壁の厚さが０．２５ｍｍの炭化ケイ素焼結体からなる図６（ａ）、（ｂ）に示すハニカム焼成体１０であった。
作製したハニカム焼成体１０のセルの長手方向に垂直な断面に関し、排ガス排出セル１１の周囲全体には第１排ガス導入セル１２、１２Ａおよび第２排ガス導入セル１４が隣接していた。
第１排ガス導入セル１２、１２Ａは、正方形からなり、第１排ガス導入セル１２、１２Ａの断面形状を構成する辺の長さは０．９６ｍｍであった。
第２排ガス導入セル１４は、八角形であり、排ガス排出セル１１と対面している辺である斜辺の長さは０．２７ｍｍであり、排ガス排出セル１１と対面していない縦横辺の長さは１．１１ｍｍであった。
すなわち、第２排ガス導入セル１４の断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル１１と対面している辺の長さは、第１排ガス導入セル１２の断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル１１と対面している辺の長さの０．２８倍であった。
なお、四隅に位置する排ガス排出セル１１Ｂに関し、外周壁１７と隣接する辺の長さは、１．２３ｍｍであり、縦横の辺の長さは、１．０４ｍｍであり、斜辺の長さは、０．２７ｍｍであり、断面積は、１．４８ｍｍ２であった。
一方、排ガス排出セル１１Ａに関し、外周壁１７と隣接する辺の長さは、１．４９ｍｍであり、外周壁１７と隣接する辺と平行な縦の辺の長さは、１．１１ｍｍであり、外周壁１７と隣接する辺と直角に結合している横の辺の長さは、１．０４ｍｍであり、斜辺の長さは、０．２７ｍｍであり、断面積は、１．７９ｍｍ２であった。
排ガス排出セル１１は、八角形であり、その形状は、第２排ガス導入セル１４と同様であり、第２排ガス導入セル１４と対面している斜辺の長さは０．２７ｍｍであり、第１排ガス導入セル１２と対面している縦横辺の長さは１．１１ｍｍであった。
また、外周壁１７の厚さは、０．３５ｍｍであった。
第１排ガス導入セル１２の断面積は、０．９３ｍｍ２であり、第２排ガス導入セル１４および排ガス排出セル１１の断面積はともに２．１７ｍｍ２であった。すなわち、第１排ガス導入セル１２の断面積は、第２排ガス導入セル１４の断面積の４３％であった。
また、排ガス排出セル１１の断面積は、第２排ガス導入セル１４の断面積と同じであり、かつ、第１排ガス導入セル１２の断面積よりも大きくなっていた。
なお、ハニカム焼成体は、端面における角部が曲線形状となるように面取りが施された四角柱形状であった。
続いて、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％、および、水２８．４重量％を含む耐熱性の接着材ペーストを用いてハニカム焼成体を多数結束させ、さらに、接着材ペーストを１２０℃で乾燥固化させて接着材層を形成して角柱状のセラミックブロックを作製した。
続いて、角柱状のセラミックブロックの外周をダイヤモンドカッターを用いて切断することにより略円柱状のセラミックブロックを作製した。
続いて、接着材ペーストと同様の組成からなるシール材ペーストをセラミックブロックの外周面に塗布し、シール材ペーストを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、円柱状のハニカムフィルタの製造を完了した。
ハニカムフィルタの直径は１４３．８ｍｍ、長手方向の長さは１５０ｍｍであった。
（比較例１）
実施例１と同様に成形工程を行い、生のハニカム成形体を得て、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。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目封止を行った。
ここで、セルの目封止を行う位置を実施例１から変更し、排ガス出口側の端部となる端面では八角形のセルの全てを目封止し、排ガス入口側の端部となる端面では正方形のセルの全てを目封止して、両方の端面においてセルが交互に目封止されるようにした。
その結果、排ガス入口側の端部および排ガス出口側の端部が図２１（ｂ）に示す位置で目封止されたハニカム成形体となった。
以後、実施例１と同様の工程を行い、図２１（ａ）、（ｂ）に示すハニカム焼成体１３０を作製し、ハニカムフィルタ１２０を作製した。
作製したハニカム焼成体１３０のセルの長手方向に垂直な断面に関し、排ガス導入セル１３２は、外周壁１３７に隣接する排ガス導入セル１３２Ａ、１３２Ｂを除き、全て八角形であった。
排ガス排出セル１３１と対面している辺は縦横辺であり、その長さは１．１１ｍｍであった。
他の排ガス導入セル１３２、１３２Ａ、１３２Ｂと対面している辺は斜辺であり、その長さは０．２７ｍｍであった。
排ガス排出セル１３１、１３１Ａは、全て正方形であり、排ガス排出セル１３１、１３１Ａの断面形状を構成する辺の長さは０．９６ｍｍであった。
なお、四隅に位置する排ガス導入セル１３２Ｂに関し、外周壁１３７と隣接する辺の長さは、１．２３ｍｍであり、縦横の辺の長さは、１．０４ｍｍであり、斜辺の長さは、０．２７ｍｍであり、断面積は、１．４８ｍｍ２であった。
一方、排ガス導入セル１３２Ａに関し、外周壁１３７と隣接する辺の長さは、１．４９ｍｍであり、外周壁１７と隣接する辺と平行な縦の辺の長さは、１．１１ｍｍであり、外周壁１７と隣接する辺と直角に結合している横の辺の長さは、１．０４ｍｍであり、斜辺の長さは、０．２７ｍｍであり、断面積は、１．７９ｍｍ２であった。
また、セル隔壁１３３の厚さは、０．２５ｍｍであり、外周壁の厚さは、０．３５ｍｍであった。
排ガス導入セル１３２の断面積は、２．１７ｍｍ２であり、排ガス排出セル１３１の断面積は０．９３ｍｍ２であった。すなわち、排ガス導入セル１３２の断面積は、排ガス排出セル１３１の断面積よりも大きくなっていた。
実施例１および比較例１で製造したハニカムフィルタについて、図８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、図９に示したような圧力損失測定装置を用いて、ＰＭ捕集量と圧力損失の関係を測定した。
（初期圧力損失の測定）
図８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２０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２０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２０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、および、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。
図１０（ｂ）は、実施例１および比較例１において測定したガスの流量と初期圧力損失との関係を示すグラフである。
図１０（ｂ）に示すグラフから明らかなように、比較例１に係るハニカムフィルタでは、ガスの流量を３００ｍ３／ｈ、４５０ｍ３／ｈ、および、６００ｍ３／ｈに設定した際における初期圧力損失が、それぞれ１．７８ｋＰａ、３．４６ｋＰａ、および、５．６６ｋＰａであったのに対し、実施例１に係るハニカムフィルタでは、排気ガスの流量を３００ｍ３／ｈ、４５０ｍ３／ｈ、および、６００ｍ３／ｈに設定した際における初期圧力損失が、それぞれ１．５０ｋＰａ、２．８４ｋＰａ、および、４．６０ｋＰａと初期圧力損失が比較例１に比べて低くなっており、特に流量が早くなるに従い、比較例１との差が顕著になっている。
図９は、実際にディーゼルエンジンを運転させて圧力損失を測定する圧力損失測定方法を模式的に示す説明図である。
この圧力損失測定装置３１０では、排気量１．６リットルのディーゼルエンジン３１１の排ガス管３１２に、ハニカムフィルタ２０を金属ケーシング３１３内に固定して配置し、ハニカムフィルタ２０の前後の圧力を検出可能になるように圧力計３１４が取り付けられている。ハニカムフィルタ２０は、その排ガス入口側の端部がディーゼルエンジン３１１の排ガス管３１２に近い側に配置される。すなわち、排ガス入口側の端部が開口されたセルに排ガスが流入するように配置される。
ディーゼルエンジン３１１を回転数３１００ｒｐｍ、トルク５０Ｎｍで運転して、ディーゼルエンジン３１１からの排ガスをハニカムフィルタ２０に流通させてＰＭをハニカムフィルタに捕集させた。
そして、ハニカムフィルタの見かけ体積１リットルあたりのＰＭの捕集量（ｇ／Ｌ）と圧力損失（ｋＰａ）の関係を測定した。
図１０（ａ）は、実施例１および比較例１において測定したＰＭ捕集量と圧力損失の関係を示すグラフである。
図１０（ａ）に示すグラフから明らかなように、実施例１に係るハニカムフィルタでは、ＰＭ捕集量が０ｇ／Ｌの時点の圧力損失である初期圧力損失が１．３ｋＰａと低く、さらに、ＰＭを８ｇ／Ｌまで捕集させた場合でも圧力損失が７．３ｋＰａと低くなっており、初期の圧力損失のみでなく、ＰＭ捕集量が０ｇ／Ｌからら８ｇ／Ｌまでの全ての時点において、比較例１に係るハニカムフィルタと比べて低くなっているという顕著な効果が示された。なお、比較例１に係るハニカムフィルタでは、ＰＭ捕集量が０ｇ／Ｌの時点の圧力損失である初期圧力損失が１．７ｋＰａであり、ＰＭを８ｇ／Ｌまで捕集させた場合の圧力損失が７．８ｋＰａである。
（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態に係るハニカムフィルタについて説明する。
第二実施形態に係るハニカムフィルタは、排ガス出口側の端部が開口され且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、排ガス入口側の端部が開口され且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して、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルとを備え、外周に外周壁を有する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。
また、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第１排ガス導入セルと第２排ガス導入セルとが隣接しており、
セルの長手方向に対して垂直方向の断面に関し、上記第２排ガス導入セルの断面積が第１排ガス導入セルの断面積より大きく、上記排ガス排出セルの断面積は、上記第２排ガス導入セルの断面積と同じであり、
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およ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。
上記外周壁に隣接するセルに関し、排ガス排出セルと第１排ガス導入セルとが交互に配置されている。
なお、セルの長手方向に垂直方向の断面形状に関し、上記排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの断面形状は、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る。
すなわち、第二実施形態に係るハニカムフィルタは、第一実施形態に係るハニカムフィルタと同様のハニカムフィルタであり、基本的なセルの形状および配置は、第一実施形態に係るハニカムフィルタと同様であるが、外周壁に隣接するセルの断面形状が、外周壁に隣接するセル以外のセルの断面形状と同じである点が第一実施形態に係るハニカムフィルタと異なる。
図１１（ａ）は、本発明の第二実施形態に係るハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図であり、図１１（ｂ）は、上記ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体を示す斜視図である。
図１１（ａ）〜（ｂ）に示すハニカムフィルタ３０を構成するハニカム焼成体１０ａのセル隔壁の断面形状および配置は、図６（ａ）に示すハニカムフィルタ２０を構成するハニカム焼成体１０のセル隔壁および配置と基本的に同じであり、断面が八角形状の排ガス排出セル１１の周囲全体に、多孔質のセル隔壁を隔てて断面が正方形の第１排ガス導入セル１２と断面が八角形状の第２排ガス導入セル１４とが隣接している。第１排ガス導入セル１２と第２排ガス導入セル１４とは、排ガス排出セル１１の周囲に交互に配置されており、第２排ガス導入セル１４の断面積が第１排ガス導入セル１２の断面積より大きく、排ガス排出セル１１の断面積は、第２排ガス導入セル１４の断面積と同じである。また、このハニカム焼成体１０の外周には、外周壁１７ａが形成されており、外周壁１７ａに隣接するセルは、第１排ガス導入セル１２と排ガス排出セル１１とから構成されている。
また、第１排ガス導入セル１２の断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル１１と対面している辺１２ａの長さが、第２排ガス導入セル１４の断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル１１と対面している辺１４ａの長さよりも長い。
図６（ａ）に示すハニカムフィルタ２０を構成するハニカム焼成体１０の場合と異なるのは、図１１（ｂ）に示すように、外周壁に隣接する排ガス排出セル１１および第１排ガス導入セル１２の断面形状が、外周壁に隣接するセル以外の排ガス排出セル１１、第１排ガス導入セル１２の断面形状と同じである点である。
次に、本発明の第二実施形態に係るハニカムフィルタの変形例について説明する。
図１２（ｃ）は、本発明の第二実施形態に係るハニカムフィルタの変形例の一例を示す斜視図であり、図１２（ｄ）は、図１２（ｃ）に示すハニカムフィルタの端面図である。
図１２（ｃ）、（ｄ）に示すハニカムフィルタ１０ｂでは、全ての第１排ガス導入セル１２の形状および第２排ガス導入セル１４の形状は同じであり、外周壁１７ｂの外壁をなす辺１７０ｂが、外周壁１７ｂに隣接する第１排ガス導入セル１２および排ガス排出セル１１の形状に合わせて変化し、外周壁１７ｂの厚さは、均一になっている。
すなわち、外周壁１７ｂの厚さを均一にするため、外周壁１７ｂの外壁をなす辺１７０ｂは、外周壁１７ｂに隣接する第１排ガス導入セル１２および排ガス排出セル１１の形状に沿うように凹凸形状となっている。
上述した内容以外の実施形態の内容は、第一実施形態に記載した内容と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
本実施形態のハニカムフィルタは、押出成形工程において用いる金型の形状を変更する他は、本発明の第一実施形態で説明した方法と同様の方法を用いて製造することができる。
本実施形態に係るハニカムフィルタは、基本的なセルの配置、形状、目封止の態様等が第一実施形態に係るハニカムフィルタ２０と同様であるので、第一実施形態に記載した（１）〜（１０）の作用・効果と同様の作用・効果を奏することができる。
（第三実施形態）
以下、本発明の第三実施形態に係るハニカムフィルタについて説明するが、以下に説明する事項以外の事項は、第一実施形態に係るハニカムフィルタと同様に構成されている。
本発明の第三実施形態に係るハニカムフィルタは、排ガス出口側の端部が開口され且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、排ガス入口側の端部が開口され且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して、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルとを備え、外周に外周壁を有する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。
また、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第１排ガス導入セルと第２排ガス導入セルとが隣接しており、
セルの長手方向に対して垂直方向の断面に関し、上記第２排ガス導入セルの断面積が第１排ガス導入セルの断面積より大きく、上記排ガス排出セルの断面積は、上記第２排ガス導入セルの断面積と同じであり、
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および上記排ガス導入セルは、いずれも正方形からなり、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いずれか一辺は、上記排ガス排出セルと対面し、かつ上記第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺は、いずれも上記排ガス排出セルを構成する辺と対面しない。
上記外周壁に隣接するセルは、第１排ガス導入セルと排ガス排出セルとから構成されている。
セルの長手方向に垂直方向の断面形状に関し、上記排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの断面形状は、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る。
すなわち、第三実施形態に係るハニカムフィルタは、排ガス排出セル、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルのいずれも正方形の断面形状からなること、および、以下に説明する事項以外は、第二実施形態に係るハニカムフィルタと同様に構成されている。
図１３（ａ）は、本発明の第三実施形態に係るハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の端面におけるセルの配置例の一例を模式的に示す端面図である。
図１３（ａ）に示すハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体４０では、断面が正方形の排ガス排出セル４１の周囲全体に、多孔質のセル隔壁を隔てて断面が正方形の第１排ガス導入セル４２と断面が正方形の第２排ガス導入セル４４とが隣接している。第１排ガス導入セル４２と第２排ガス導入セル４４とは、排ガス排出セル４１の周囲に交互に配置されており、第２排ガス導入セル４４の断面積が第１排ガス導入セル４２の断面積より大きく、排ガス排出セル４１の断面積は、第２排ガス導入セル４４の断面積と同じである。
また、隣り合う３種類のセル、すなわち排ガス排出セル４１と第２排ガス導入セル４４と第１排ガス導入セル４２の断面形状に関し、正方形の排ガス排出セル４１の辺において、セル隔壁４３を隔てて第１排ガス導入セル４２と対面する辺４１ａと、正方形の第１排ガス導入セル４２の辺において、セル隔壁４３を隔てて排ガス排出セル４１と対面する辺４２ａとは平行である。
また、第１排ガス導入セル４２の辺において、セル隔壁４３を隔てて第２排ガス導入セル４４と対面する辺４２ｂと、第２排ガス導入セル４４の辺において、セル隔壁４３を隔てて第１排ガス導入セル４２と対面する辺４４ｂとは平行である。また、互いに平行な辺の間の距離は、いずれの組み合わせにおいてもそれぞれ等しい。すなわち、互いに平行な辺４１ａと辺４２ａの間の距離、および互いに平行な辺４２ｂと辺４４ｂとの間の距離はそれぞれ等しい。
また、正方形である排ガス排出セル４１の周囲にはセル隔壁４３を隔てて正方形の第１排ガス導入セル４２と正方形の第２排ガス導入セル４４がそれぞれ４つずつ交互に配置されて排ガス排出セル４１を包囲している。第２排ガス導入セル４４の断面積の方が第１排ガス導入セル４２よりの断面積よりも大きい。
さらに、排ガス排出セル４１、第１排ガス導入セル４２、第２排ガス導入セル４４は、それぞれ以下の条件を満たすように配置されている。
すなわち、排ガス排出セル４１を包囲している４つの第２排ガス導入セル４４の正方形図形の幾何学的な重心を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セル４１の正方形図形領域を通過する２本の線分の交点は、排ガス排出セル４１の正方形図形の幾何学的な重心と一致する。
また、４つの第２排ガス導入セル４４の正方形図形の幾何学的な重心を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セル４１の正方形図形領域を通過しない４本は、正方形を構成し、その各辺の中点は排ガス排出セル４１を包囲している４つの第１排ガス導入セル４２の正方形図形の幾何学的な重心と一致する。
このように、正方形である排ガス排出セル４１の周囲にセル隔壁４３を隔てて正方形の第１排ガス導入セル４２と正方形の第２排ガス導入セル４４がそれぞれ４つずつ交互に配置されて排ガス排出セル４１を包囲した構造を１つのユニットとして、このユニットが、互いに第１排ガス導入セル４２および第２排ガス導入セル４４を共有しながら、2次元的に繰り返し配列してハニカムフィルタを構成するのである。各ユニットは、互いに第１排ガス導入セル４２および第２排ガス導入セル４４を共有しているのであるから、排ガス排出セル４１とセル隔壁４３を隔てて接する第１排ガス導入セル４２および第２排ガス導入セル４４は、隣接するユニットにおける排ガス排出セル４１とセル隔壁４３を隔てて接しているのである。
図１４は、セルの断面形状において、第１排ガス導入セル４２、第２排ガス導入セル４４および排ガス排出セル４１が正方形であり、上記説明の条件を満たす配置である場合に、セルユニット（セル構造）が２次元的に、すなわち図１４中に記載したＸ、Ｙ方向にどのように繰り返し、第１排ガス導入セル４２および第２排ガスセル４４が各セルユニット（セル構造）間においてどのように共有されるかを示したハニカムフィルタのセル長手方向に垂直な断面の拡大図である。セルユニット１、セルユニット２およびセルユニット３は、いずれも上記説明の条件を満たすように排ガス排出セル４１の全周囲にセル隔壁４３を介して第１排ガス導入セル４２および第２排ガス導入セル４４をそれぞれ４つずつ交互に配置した構造を有している。
セルユニット２はセルユニット１と同じ構造を持っており、セルユニット１と１つの第1排ガス導入セル４２および２つの第２排ガス導入セル４４を共有してＸ方向に隣接している。セルユニット１およびセルユニット２によって共有されているセルは図１４中に「共有部分２」と記載している。また、ユニットセル３は、セルユニット１と同じ構造を持っており、セルユニット１と１つの第1排ガス導入セル４２および２つの第２排ガス導入セル４４を共有してＹ方向に隣接している。セルユニット１およびセルユニット３によって共有されているセルは図１４中に「共有部分１」と記載している。
なお、４つの第２排ガス導入セル４４の八角形図形の幾何学的な重心を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セル４１の八角形図形領域を通過しない４本の線分ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、および、排ガス排出セル４１の八角形図形領域を通過する仮想的な２本の線分ｌ、ｍを、図１４中に示している。そして、「共有部分２」は、線分ｍと同じ方向の線分からなるハッチングにより描かれており、「共有部分１」は、線分ｌと同じ方向の線分からなるハッチングにより描かれている。
図１４に示すように、２本の線分ｌ、ｍの交点は、排ガス排出セル４１の幾何学的な重心と一致している。
また、セルの断面に関し、第１排ガス導入セル４２の断面形状を構成する辺のうちいずれか一辺は、排ガス排出セル４１と対面し、かつ第２排ガス導入セル４４と排ガス排出セル４１とは、角部が対向するように配置されているので、第２排ガス導入セル４４の断面形状を構成する辺は、いずれも排ガス排出セル４１と対面しない。また、外周壁４７に隣接するセルは、第１排ガス導入セル４２および排ガス排出セル４１から構成されている。
この実施形態では、第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺はいずれも排ガス排出セルが対面しないため、第一実施形態と比較して、初期に、より第１排ガス導入セルに排ガスが流れ易い。そのため、第１排ガス導入セルと排ガス排出セルを隔てるセル隔壁の、第１排ガス導入セルの内壁に早期にＰＭが溜まることとなり、上述した主流路のスイッチが、より早期に起こる。そのため、ＰＭが第１排ガス導入セルの内壁と第２排ガス導入セルの内壁に均一に堆積しやすく、一定量のＰＭが堆積した後の圧力損失をより低くすることが可能となる。
本実施形態のハニカムフィルタは、ハニカムフィルタに堆積したＰＭを燃焼除去する再生時に発生する熱衝撃によるクラックが発生しにくい。
本実施形態のハニカムフィルタにおいては、排ガス出口側の端部に設けられる封止部、すなわち第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルに充填される封止部が、セル隔壁を介して、第１排ガス導入セルの１つの辺の長さ以上の幅をもって、縦横に列になり存在する。一般にハニカムフィルタを再生させる場合、ハニカムフィルタの排ガス入口側に堆積したＰＭから順に燃焼し、排ガスの流れにのって、ハニカムフィルタの出口側に熱を伝播しながら出口側まで全てのＰＭが燃焼する。そのため、ハニカムフィルタの出口側ほど高温に曝され、ハニカムフィルタの径方向の温度差がつきやすく、熱応力によってクラックが発生してしまう。このようなクラックは、セルの断面積に大小関係があり、ＰＭが堆積する排ガス導入セルの断面形状として正方形を含む場合に応力集中が生じやすく顕著である。しかし本実施形態のハニカムフィルタでは、排ガス出口側の端部に縦横に列になっている封口部が熱伝導層および外部への放熱層となり、ハニカムフィルタの排ガス出口側の端部での径方向の温度差を小さくすることができ、発生する熱応力を小さくし、クラックが発生しにくくなる。さらに、本実施形態のハニカムフィルタでは、第１排ガス導入セルより多くＰＭが堆積する第２排ガス導入セルに充填される封止材の量が、その断面積に応じて多くなり、それに伴い封止部の熱容量も大きくなっている。そのため、この封止部によって、各セル単位で考えても、ＰＭの燃焼熱のより大きい第２排ガス導入セルの温度上昇を抑制し、ハニカムフィルタの径方向の温度差を小さくすることができ、発生する熱応力を小さくできると考えられる。
このため、本実施形態のハニカムフィルタは、その排ガス導入セルの断面形状として正方形を含んでいても再生時のクラックを抑制できると考えられる。
第１排ガス導入セル４２の断面積は、第２排ガス導入セル４４の断面積の２０〜５０％であることが好ましく、２２〜４５％であることがより好ましい。
図１３（ａ）に示したハニカムフィルタでは、排ガス排出セル４１の断面積は、第２排ガス導入セル４４の断面積と同じであるが、排ガス排出セル４１の断面積は、第２排ガス導入セル４４の断面積より大きくてもよい。
排ガス排出セル４１の断面積は、第２排ガス導入セル４４の断面積の１．０５〜１．５倍であることが好ましい。
セル隔壁の厚さに関し、上述したセル隔壁の厚さの定義に従い、第三実施形態に係るハニカムフィルタ４０の断面では、排ガス排出セル４１の重心Ｏ４１と第１排ガス導入セル４２の重心Ｏ４２とを結ぶ直線Ｚ４２を描いた際に、セル隔壁４３と重なる部分の隔壁の厚さ（辺４２ａと辺４１ａとの間の厚さ）をＸ１とする。第２排ガス導入セル４４と排ガス排出セル４１とを隔てる隔壁４３の厚さは、第２排ガス導入セル４４の重心Ｏ４４と排ガス排出セル４１の重心Ｏ４１とを結ぶ直線Ｚ４４を描いた際に、直線がセル隔壁４３と重なる部分（第２排ガス導入セル４４の角部４４ｃと排ガス排出セル４１の角部４１ｃとの間の距離）を、セル隔壁の厚さＹ１とする。
ハニカムフィルタ４０のセル隔壁の厚さは、図１３（ａ）に示すように部分によって異なるが、厚さＸ１、Ｙ１を含むその厚さを０．１０〜０．４６ｍｍの範囲内の厚さとすることができる。
次に、本発明の第三実施形態に係るハニカムフィルタの変形例について説明する。
図１３（ｂ）は、本発明の第三実施形態に係るハニカムフィルタの変形例の一例を示す端面図である。
図１３（ｂ）に示すハニカムフィルタ４０ａでは、外周壁４７ａに隣接する排ガス排出セル４１Ａの形状が、外周壁４７ａに隣接しない排ガス排出セル４１の形状に対して、外周壁４７ａに隣接する第１排ガス導入セル４２Ａにおける外周壁４７ａを構成する内壁を繋ぐ直線に合わせて一部欠損しており、長方形となっている。また、角部に存在する排ガス排出セル４１Ｂは、外周壁４７ａに隣接しない排ガス排出セル４１に比べて断面積の小さな正方形となっている。
上記形状とすることにより、外周壁４７ａに隣接する排ガス排出セル４１Ａ、４１Ｂおよび第１排ガス導入セル４２Ａと外周壁４７ａとの境界部分は直線的に形成されており、外周壁４７ａの厚さは、均一になっている。
さらに、本発明の第三実施形態に係るハニカムフィルタの別の変形例について説明する。
図１３（ｃ）は、本発明の第三実施形態に係るハニカムフィルタの別の変形例の一例を示す端面図である。
図１３（ｃ）に示すハニカムフィルタ４０ｂでは、全ての第１排ガス導入セル４２の形状、および、排ガス排出セル４１の形状は同じであり、外周壁４７ｂの外壁をなす辺４７０ｂが、外周壁４７ｂに隣接する第１排ガス導入セル４２および排ガス排出セル４１の形状に合わせて変化し、外周壁４７ｂの厚さは、均一になっている。
すなわち、外周壁４７ｂの厚さを均一にするため、外周壁４７ｂの外壁をなす辺４７０ｂは、外周壁４７ｂに隣接する第１排ガス導入セル４２および排ガス排出セル４１の形状に沿うように凹凸形状となっている。
上述した内容以外の実施形態の内容は、第一実施形態に記載した内容と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
本実施形態のハニカムフィルタは、押出成形工程において用いる金型の形状を変更する他は、本発明の第一実施形態で説明した方法と同様の方法を用いて製造することができる。
本実施形態に係るハニカムフィルタ４０では、排ガス排出セル４１および第２排ガス導入セル４４の断面形状が正方形と第一実施形態の場合と異なり、第２排ガス導入セル４４の断面形状を構成する辺はいずれも排ガス排出セル４１と対面しない。一方、第１排ガス導入セル４２の断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル４１と対面する辺４２ａが存在する。このため、第一実施形態に係るハニカムフィルタと同様、初期においては、第１排ガス導入セル４２に排ガスが導入され易く、ＰＭが所定量堆積した後は、第２排ガス導入セル４４に排ガスが導入され易くなると考えられる。
本実施形態に係るハニカムフィルタ４０では、基本的なセルの配置、目封止の態様、各セルの断面積の大小関係等が第一実施形態に係るハニカムフィルタ２０と同様であるので、第一実施形態に記載した（１）〜（４）および（７）〜（１１）の作用・効果と同様の作用・効果を奏することができる。
（第四実施形態）
以下、本発明の第四実施形態に係るハニカムフィルタについて説明するが、以下に説明する事項以外の事項は、第一実施形態に係るハニカムフィルタと同様に構成されている。
本発明の第四実施形態に係るハニカムフィルタは、排ガス出口側の端部が開口され且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、排ガス入口側の端部が開口され且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して、第１排ガス導入セルとセルの長手方向に対して垂直方向の断面の断面積が該第１排ガス導入セルより大きい第２排ガス導入セルとを備え、外周に外周壁を有する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。
本発明の第四実施形態に係るハニカムフィルタでは、上記排ガス排出セルのセル長手方向に対して垂直方向の断面の断面積は、上記第２排ガス導入セルのセル長手方向に対して垂直方向の断面の断面積と同じであり、セルの長手方向に垂直な断面に関し、排ガス排出セルと排ガス導入セルは曲線により構成された形状であり、排ガス排出セル、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルの断面形状は、いずれも円形であり、
上記外周壁に隣接するセルは、第１排ガス導入セルおよび排ガス排出セルより構成されている。
本発明の第四実施形態に係るハニカムフィルタは、セルの長手方向に垂直な断面に関し、排ガス排出セル、第２排ガス導入セルおよび第１排ガス導入セルの断面形状が異なる他は、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタとほぼ同様の構成を有している。
図１５は、本発明の第四実施形態に係るハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の端面におけるセルの配置例の一例を模式的に示す端面図である。
本発明の第四実施形態に係るハニカムフィルタでは、ハニカム焼成体５０は、排ガス排出セル５１、第１排ガス導入セル５２、セル隔壁５３および第２排ガス導入セル５４を備えている。
また、排ガス排出セル５１の周囲全体に多孔質のセル隔壁５３を隔てて第１排ガス導入セル５２および第２排ガス導入セル５４が隣接しており、外周壁５７に隣接するセルは、排ガス排出セル５１および第１排ガス導入セル５２から構成されている。
図１５に示すハニカムフィルタにおいては、セルの長手方向に垂直な断面に対し、第２排ガス導入セル５４の断面積は、排ガス排出セル５１の断面積と同じであり、第１排ガス導入セル５２の断面積は第２排ガス導入セル５４の断面積より小さい。第１排ガス導入セル５２の断面積は第２排ガス導入セル５４の断面積の２０〜５０％であることが望ましい。
排ガス排出セル５１、第１排ガス導入セル５２および第２排ガス導入セル５４の断面形状は、いずれも円形である。
セル隔壁の厚さに関し、上述したセル隔壁の厚さの定義に従い、図１５に示す第四実施形態に係るハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体５０の断面では、排ガス排出セル５１の重心Ｏ５１と第１排ガス導入セル５２の重心Ｏ５２とを結ぶ直線を描いた際に、セル隔壁５３と重なる部分の隔壁の厚さＸ２とする。第２排ガス導入セル５４と排ガス排出セル５１とを隔てる隔壁の厚さは、第２排ガス導入セル５４の重心Ｏ５４と排ガス排出セル５１の重心Ｏ５１とを結ぶ直線Ｚ５４を描いた際に、直線Ｚ５４がセル隔壁５３と重なる部分を、セル隔壁の厚さＹ２とする。
本実施形態のハニカムフィルタ５０では、第１排ガス導入セル５２と排ガス排出セル５１とを隔てるセル隔壁５３の厚さＸ２は、第２排ガス導入セル５４と排ガス排出セル５１とを隔てるセル隔壁５３の厚さＹ２よりも薄くなっている。
この実施形態では、第１排ガス導入セルと排ガス排出セルを隔てるセル隔壁の厚さと、第２排ガス導入セルと排ガス排出セルを隔てるセル隔壁の厚さの差を、第一実施形態よりも広く取ることが可能な形状である。そのため、第一実施形態と比較し、排ガスは初期には、より第１排ガス導入セルに流れ易くなり、第１排ガス導入セルと排ガス排出セルを隔てるセル隔壁の、第１排ガス導入セルの内壁に早期にＰＭが溜まることとなり、上述した主流路のスイッチが、より早期に起こる。そのため、ＰＭが第１排ガス導入セルの内壁と第２排ガス導入セルの内壁に均一に堆積しやすく、一定量のＰＭが堆積した後の圧力損失をより低くすることが可能となる。
第１排ガス導入セル５２と排ガス排出セル５１とを隔てるセル隔壁５３の厚さＸ２は、第２排ガス導入セル５４と排ガス排出セル５１とを隔てるセル隔壁５３の厚さＹ２の４０〜７５％であることが好ましい。
また、本実施形態のハニカムフィルタ５０においては、第１排ガス導入セル５２と第２排ガス導入セル５４とを隔てるセル隔壁５３の厚さは、第１排ガス導入セル５２と排ガス排出セル５４とを隔てるセル隔壁５３の厚さと同様に定めることができる。
図１５に示すハニカムフィルタ５０においては、第１排ガス導入セル５２と第２排ガス導入セル５４とを隔てるセル隔壁５３の厚さは、第１排ガス導入セル５２と排ガス排出セル５１とを隔てるセル隔壁５３の厚さより薄い。
本発明の第四実施形態に係るハニカムフィルタは、図１５に示すように、外周壁に隣接する第１排ガス導入セルの形状が、外周壁に隣接しない第１排ガス導入セルの形状と同じであり、外周壁に隣接する排ガス排出セルの形状が、外周壁に隣接しない排ガス排出セルの形状と同じであってもよく、角部以外の外周壁の厚さがほぼ均一になるように、排ガス排出セルの外周壁に隣接する辺が、外周壁に隣接する複数の第１排ガス導入セルの内壁の最も外側の点同士を繋ぐ直線と同じになるように、一部欠損したハニカムフィルタであってもよい。
また、本発明の第四実施形態に係るハニカムフィルタは、外周壁の厚さが外周壁に隣接する第１排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの形状に合わせて均一で、外周壁に隣接する第１排ガス導入セルの形状および排ガス排出セルの形状が、外周壁に隣接しない第１排ガス導入セルの形状および排ガス排出セルの形状とそれぞれ同じであるハニカムフィルタであってもよい。すなわち、この場合には、外周壁が第１排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの形状に合わせて均一な厚さになるように屈曲している。
上述した内容以外の実施形態の内容は、第一実施形態に記載した内容と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
本実施形態のハニカムフィルタは、押出成形工程において用いる金型の形状を変更する他は、本発明の第一実施形態で説明した方法と同様の方法を用いて製造することができる。
以下に、本発明の第四実施形態に係るハニカムフィルタの作用効果について列挙する。
本発明の第一実施形態で説明したハニカムフィルタでは、第１排ガス導入セル１２の断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル１１と対面している辺１２ａの長さが、第２排ガス導入セル１４の断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル１１と対面している辺１４ａの長さよりも長いことを特徴の一つとし、排ガス排出セル、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルの断面形状がいずれも円で、第１排ガス導入セルと排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さは、第２排ガス導入セルと排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さよりも薄くなっていることを特徴の一つとする第四実施形態に係るハニカムフィルタとは、上記の点で異なる。しかし、その他の構成はほぼ同様である。
排ガス排出セル、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルの断面形状がいずれも円であっても、セル隔壁の厚さが薄いと排ガスはセル隔壁を透過し易く、圧力損失の小さくなると考えられることから、セルの断面形状を構成する辺の長さは、セルを隔てるセル隔壁の厚さとほぼ対応関係を有すると考えることができる。従って、本発明の第四実施形態に係るハニカムフィルタは、第一実施形態に記載した（１）、（２）、（４）および（７）〜（１０）の作用効果を奏することができる。
（第五実施形態）
以下、本発明の第五実施形態に係るハニカムフィルタについて説明するが、以下に説明する事項以外の事項は、第一実施形態に係るハニカムフィルタと同様に構成されている。
本発明の第五実施形態に係るハニカムフィルタは、排ガス出口側の端部が開口され且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、排ガス入口側の端部が開口され且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して、第１排ガス導入セルとセルの長手方向に対して垂直方向の断面の断面積が該第１排ガス導入セルより大きい第２排ガス導入セルとを備え、外周に外周壁を有する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。
本発明の第五実施形態に係るハニカムフィルタでは、上記排ガス排出セルのセル長手方向に対して垂直方向の断面の断面積は、上記第２排ガス導入セルのセル長手方向に対して垂直方向の断面の断面積と同じであり、セルの長手方向に垂直な断面に関し、排ガス排出セルと排ガス導入セルは曲線により構成された形状であり、排ガス排出セルおよび第２排ガス導入セルの断面形状は、セルの外側に向けて湾曲する４つの曲線から構成された膨潤正方形であり、一方第１排ガス導入セルの断面形状は、セルの内側に向けて湾曲する４つの曲線から構成された収縮正方形である。
上記外周壁に隣接するセルは、排ガス排出セルおよび第１排ガス導入セルより構成されている。
本発明の第五実施形態に係るハニカムフィルタは、セルの長手方向に垂直な断面に関し、排ガス排出セル、第２排ガス導入セルおよび第１排ガス導入セルの断面形状が異なる他は、本発明の第一実施形態に係るハニカムフィルタと同様の構成を有している。
図１６は、本発明の第五実施形態に係るハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の端面におけるセルの配置例の一例を模式的に示す端面図である。
本発明の第五実施形態に係るハニカムフィルタでは、ハニカム焼成体６０は、排ガス排出セル６１、第１排ガス導入セル６２、セル隔壁６３および第２排ガス導入セル６４を備えてなり、排ガス排出セル６１の周囲全体に多孔質のセル隔壁６３を隔てて第１排ガス導入セル６２および第２排ガス導入セル６４が隣接している。
図１６に示すハニカムフィルタにおいては、セルの長手方向に垂直な断面に対し、第２排ガス導入セル６４の断面積は、排ガス排出セル６１の断面積と同じであり、第１排ガス導入セル６２の断面積は第２排ガス導入セル６４の断面積より小さい。第１排ガス導入セル６２の断面積は第２排ガス導入セル６４の断面積の２０〜５０％であることが望ましい。
排ガス排出セル６１および第２排ガス導入セル６４の断面形状は、セルの外側に向けて湾曲する４つの曲線から構成された膨潤正方形である。
図１７（ａ）は、膨潤正方形のセル形状の一例を模式的に示す説明図であり、図１７（ｂ）は、収縮正方形のセル形状の一例を模式的に示す説明図であり、図１７（ｃ）は、収縮正方形の頂点部分に面取りが施された形状の一例を模式的に示す説明図であり、図１７（ｄ）は、膨潤正方形の頂点部分に面取りが施された形状の一例を模式的に示す説明図である。
図１７（ａ）には断面形状が膨潤正方形である第２排ガス導入セル６４と、第２排ガス導入セル６４の４つの頂点６４ｅを結んでなる正方形６５を示している。
本発明の説明における膨潤正方形とは、４つの曲線を４辺とする略正方形の図形であり、その略正方形の図形の４つの頂点を結んでなる正方形よりも、４辺が外側に向けて湾曲している図形である。
図１７（ａ）には、第２排ガス導入セル６４の断面形状を構成する辺６４ａが、その幾何学的な重心から正方形６５よりも外側に向けて湾曲して（膨らんで）いることを示している。
図１７（ａ）には膨潤正方形のセル形状の例として第２排ガス導入セル６４の断面形状を示したが、排ガス排出セル６１の断面形状も第２排ガス導入セル６４の断面形状と同様である。
第１排ガス導入セル６２の断面形状は、セルの内側に向けて湾曲する４つの曲線から構成された収縮正方形である。
図１７（ｂ）には断面形状が収縮正方形である第１排ガス導入セル６２と、第１排ガス導入セル６２の４つの頂点６２ｅを結んでなる正方形６６を示している。
本発明の説明における収縮正方形とは、４つの曲線を４辺とする略正方形の図形であり、その略正方形の図形の４つの頂点を結んでなる正方形よりも、４辺がその幾何学的な重心に向けて湾曲（収縮）している図形である。
図１７（ｂ）には、第１排ガス導入セル６２の断面形状を構成する辺６２ａが、正方形６６よりもその幾何学的な重心に向けて湾曲（収縮）していることを示している。
本実施形態では、長手方向の垂直な断面に関し、第１排ガス導入セルには、ガスの流れを阻害し抵抗となる鋭角な部分が存在し、一方で第２排ガス導入セルには、ガスが流れ易い鈍角で形成されている。そのため、第一実施形態と比較して、第２排ガス導入セルと排ガス排出セルの隔てるセル壁の内壁に、僅かにＰＭが堆積した段階で、第１排ガス導入セルにも排ガスが流れ易くなる。そのため、ＰＭが第１排ガス導入セルの内壁と第２排ガス導入セルの内壁に均一に堆積しやすく、一定量のＰＭが堆積した後の圧力損失をより低くすることが可能となる。
本発明の説明における膨潤正方形および収縮正方形には、その頂点付近に面取りが施された形状も含まれる。
図１７（ｃ）に示す形状では、収縮正方形をそれぞれ構成する曲線である辺６２ａ１と辺６２ａ２が直接結合されておらず、直線面取りである面取り部６２ｂを介して辺６２ａ１と辺６２ａ２が結合されている。
収縮正方形をそれぞれ構成する曲線である辺が面取り部を介して結合されている場合、図１７（ｃ）に点線で示すように、辺６２ａ１と辺６２ａ２を延長した仮想曲線を引き、仮想曲線の交点６２ｃを求めてこの交点６２ｃを頂点と定めることができる。
図１７（ｄ）に示す形状では、膨潤正方形をそれぞれ構成する曲線である辺６４ａ１と辺６４ａ２が結合されておらず、直線面取りである面取り部６４ｂを介して辺６４ａ１と辺６４ａ２が結合されている。
膨潤正方形をそれぞれ構成する曲線である辺が面取り部を介して結合されている場合、図１７（ｄ）に点線で示すように、辺６４ａ１と辺６４ａ２を延長した仮想曲線を引き、仮想曲線の交点６４ｃを求めてこの交点６４ｃを頂点と定めることができる。
そして、この頂点（交点６２ｃまたは交点６４ｃ）を結んで正方形を描くことで、セルの断面形状を構成する曲線が膨潤正方形を構成しているか、収縮正方形を構成しているかを決定することができる。
なお、面取り部は直線面取りに限定されるものではなく、曲線面取りであってもよい。
本実施形態のハニカムフィルタでは、第１排ガス導入セル６２と排ガス排出セル６１とを隔てるセル隔壁６３の厚さは、第２排ガス導入セル６４と排ガス排出セル６１とを隔てるセル隔壁６３の厚さよりも薄くなっている。
セル隔壁の厚さに関し、上述したセル隔壁の厚さの定義に従い、図１６に示す第五実施形態に係るハニカムフィルタ６０の断面では、排ガス排出セル６１の重心Ｏ６１と第１排ガス導入セル６２の重心Ｏ６２とを結ぶ直線を描いた際に、セル隔壁６３と重なる部分の隔壁の厚さ（辺６２ａと辺６１ａとの間の厚さ）をＸ３とする。第２排ガス導入セル６４と排ガス排出セル６１とを隔てる隔壁６３の厚さは、第２排ガス導入セル６４の重心Ｏ６４と排ガス排出セル６１の重心Ｏ６１とを結ぶ直線Ｚ６４を描いた際に、直線Ｚ６４がセル隔壁６３と重なる部分（第２排ガス導入セル６４の頂点６４ｅと排ガス排出セル６１の頂点６１ｅとの間の距離）を、セル隔壁の厚さＹ３とする。
本実施形態のハニカムフィルタ６０では、第１排ガス導入セル６２と排ガス排出セル６１とを隔てるセル隔壁６３の厚さＸ３は、第２排ガス導入セル６４と排ガス排出セル６１とを隔てるセル隔壁６３の厚さＹ３よりも薄くなっている。
また、本実施形態のハニカムフィルタ６０においては、第１排ガス導入セル６２と第２排ガス導入セル６１とを隔てるセル隔壁の厚さは、第１排ガス導入セル６２と排ガス排出セル６１とを隔てるセル隔壁の厚さと同様に定めることができる。
図１６に示すハニカムフィルタ６０においては、第１排ガス導入セル６２と第２排ガス導入セル６４とを隔てるセル隔壁６３の厚さは一定であり、第１排ガス導入セル６２と排ガス排出セル６１とを隔てるセル隔壁６３の厚さと同じである。
本発明の第五実施形態に係るハニカムフィルタは、図１６に示すように、外周壁に隣接する第１排ガス導入セルの形状が、外周壁に隣接しない第１排ガス導入セルの形状と同じであり、外周壁に隣接する排ガス排出セルの形状が、外周壁に隣接しない排ガス排出セルの形状と同じであってよく、角部以外の外周壁の厚さがほぼ均一になるように、排ガス排出セルの外周壁に隣接する辺が、外周壁に隣接する複数の第１排ガス導入セルの内壁の最も外側の点同士を繋ぐ直線と同じになるように、一部欠損したハニカムフィルタであってもよい。
また、本発明の第五実施形態に係るハニカムフィルタは、外周壁の厚さが外周壁に隣接する排ガス導入セルの形状に合わせて均一であり、外周壁に隣接する第１排ガス導入セルの形状および排ガス排出セルの形状が、外周壁に隣接しない第１排ガス導入セルの形状および排ガス排出セルの形状とそれぞれ同じであるハニカムフィルタであってもよい。すなわち、この場合には、外周壁が第１排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの形状に合わせて均一な厚さになるように屈曲している。
本実施形態のハニカムフィルタは、押出成形工程において用いる金型の形状を変更する他は、本発明の第一実施形態で説明した方法と同様の方法を用いて製造することができる。
以下に、本発明の第五実施形態に係るハニカムフィルタの作用効果について列挙する。
本発明の第一実施形態で説明したハニカムフィルタでは、第１排ガス導入セル１２の断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル１１と対面している辺１２ａの長さが、第２排ガス導入セル１４の断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セル１１と対面している辺１４ａの長さよりも長いことを特徴の一つとし、第１排ガス導入セルと排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さは、第２排ガス導入セルと排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さよりも薄くなっていることを特徴の一つとする第五実施形態に係るハニカムフィルタとは、上記の点で異なる。しかし、その他の構成はほぼ同様である。
セル隔壁の厚さが薄いと排ガスはセル隔壁を透過し易く、圧力損失は小さくなると考えられることから、セルの断面形状を構成する辺の長さは、セルを隔てるセル隔壁の厚さとほぼ対応関係を有すると考えることができる。従って、本発明の第五実施形態に係るハニカムフィルタは、第一実施形態に記載した（１）、（２）、（４）および（７）〜（１０）の作用効果を奏することができる。
１０、１０ａ、１０ｂ、４０、４０ａ、４０ｂ、５０、６０ ハニカム焼成体
２０、３０ ハニカムフィルタ
１１、１１Ａ、１１Ｂ、４１、５１、６１ 排ガス排出セル
１１ａ、１１ｂ、４１ａ 辺（排ガス排出セルの辺）
１２、１２Ａ、４２、５２、６２ 第１排ガス導入セル
１２ａ、４２ａ、６２ａ 辺（第１排ガス導入セルの辺）
１３、１３ａ、１３ｂ、４３、５３、６３ セル隔壁
１４、４４、５４、６４ 第２排ガス導入セル
１４ａ 辺（第２排ガス導入セルの辺）
１５ 接着材層
１６ 外周コート層
１７、１７ａ、１７ｂ、４７、５７、６７ 外周壁
１８ セラミックブロック
４１ｃ 角部（排ガス排出セルの角部）
４４ｃ 角部（第２排ガス導入セルの角部）
６２ａ 辺（第１排ガス導入セルの辺）
６２ｂ 面取り部
６１ｅ 頂点（排ガス排出セルの頂点）
６２ｅ 頂点（第１排ガス導入セルの頂点）
６５、６６ 正方形
６４ａ 辺（第２排ガス導入セルの辺）
６４ｂ 面取り部
６４ｅ 頂点（第２排ガス導入セルの頂点）

Claims (28)

  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且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且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、
    前記排ガス導入セルおよ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前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、
    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、前記多孔質のセル隔壁を隔てて前記排ガス導入セルが隣接してなり、
    前記外周壁に隣接するセルは、前記排ガス導入セルと前記排ガス排出セルとからなり、前記排ガス排出セルの総容積が前記排ガス導入セルの総容積よりも大きいことを特徴とするハニカムフィルタ。
  2. 前記外周壁に隣接するセルは、前記排ガス導入セルと、該排ガス導入セルと交互に配置された前記排ガス排出セルとからなり、各排ガス排出セルの長手方向に垂直方向の断面の断面積は、各排ガス導入セルの長手方向に垂直方向の断面の断面積よりも大きい請求項１に記載のハニカムフィルタ。
  3. 前記排ガス導入セルは、第１排ガス導入セルとセルの長手方向に対して垂直方向の断面の断面積が該第１排ガス導入セルより大きい第２排ガス導入セルの２種類からなり、かつ、
    前記排ガス排出セルのセル長手方向に対して垂直方向の断面の断面積は、前記第２排ガス導入セルのセル長手方向に対して垂直方向の断面の断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およ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か、もしくは、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いずれか一辺は、前記排ガス排出セルと対面し、かつ前記第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺はいずれも前記排ガス排出セルと対面しない請求項１または２に記載のハニカムフィルタ。
  4. 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およ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２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺のうち、排ガス排出セルと対面している辺の長さは、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の０．８倍以下である請求項３に記載のハニカムフィルタ。
  5. 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は、八角形であり、前記第１排ガス導入セルは正方形であり、前記第２排ガス導入セルは、八角形である請求項３または４に記載のハニカムフィルタ。
  6. セルの長手方向に垂直な断面に関し、
    前記第２排ガス導入セルの断面積は、前記排ガス排出セルの断面積と同じであり、
    前記第１排ガス導入セルの断面積は、前記第２排ガス導入セルの断面積の２０〜５０％である請求項３〜５のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
  7. 前記ハニカムフィルタのセル同士を隔てるセル隔壁の厚さは、全ての場所において等しい請求項５または６に記載のハニカムフィルタ。
  8. 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の断面形状は八角形であり、前記第１排ガス導入セルの断面形状は正方形であり、前記第２排ガス導入セルの断面形状は八角形であり、
    前記第２排ガス導入セルと前記排ガス排出セルの断面形状は互いに合同であるとともに、
    前記排ガス排出セルの周囲にはセル隔壁を隔てて前記第１排ガス導入セルと第２排ガス導入セルとがそれぞれ４つずつ交互に配置されて排ガス排出セルを包囲してなり、
    また、排ガス排出セルを包囲している４つの第２排ガス導入セルの断面形状である各八角形の幾何学的な重心を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セルの断面形状からなる図形領域を通過する２本の線分の交点は、排ガス排出セルの断面形状である八角形の幾何学的な重心と一致してなり、
    かつ、前記４つの第２排ガス導入セルの断面形状である各八角形の幾何学的な重心を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セルの断面形状からなる図形領域を通過しない４本は、正方形を構成し、その各辺の中点は排ガス排出セルを包囲している４つの第１排ガス導入セルの断面形状である各正方形の幾何学的な重心と一致するように、
    前記排ガス排出セル、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルがそれぞれ配置されてなるとともに、
    前記排ガス排出セルの断面形状を構成する辺において、セル隔壁を隔てて第１排ガス導入セルと対面する辺と、前記第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺において、前記セル隔壁を隔てて排ガス排出セルと対面する辺とは平行であり、
    前記排ガス排出セルの断面形状を構成する辺において、セル隔壁を隔てて前記第２排ガス導入セルと対面する辺と、前記第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺において、前記セル隔壁を隔てて排ガス排出セルと対面する辺とは平行であり、また、前記第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺において、セル隔壁を隔てて前記第２排ガス導入セルと対面する辺と、前記第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺において、前記セル隔壁を隔てて第１排ガス導入セルと対面する辺とは平行であり、かつ前記平行な辺の間の距離は、いずれの組み合わせにおいても互いに等しい請求項５〜７のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
  9. 前記外周壁は、角部を有し、該角部以外の外周壁の厚さが均一になるように、セルの長手方向に垂直な断面における前記外周壁に隣接する排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの前記外周壁に接する辺は、前記外周壁の外壁をなす辺と平行かつ直線的に形成されている請求項５〜８のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
  10. 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、前記第１排ガス導入セルおよび前記第２排ガス導入セルは、いずれも正方形である請求項３または４に記載のハニカムフィルタ。
  11. セルの長手方向に垂直な断面に関し、
    前記第２排ガス導入セルの断面積は、前記排ガス排出セルの断面積と同じであり、
    前記第１排ガス導入セルの断面積は、前記第２排ガス導入セルの断面積の２０〜５０％である請求項１０に記載のハニカムフィルタ。
  12. 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の断面形状は正方形であり、前記第１排ガス導入セルの断面形状は正方形であり、前記第２排ガス導入セルの断面形状は正方形であり、
    前記第２排ガス導入セルと前記排ガス排出セルの断面形状は互いに合同であるとともに、
    前記排ガス排出セルの周囲にはセル隔壁を隔てて前記第１排ガス導入セルと第２排ガス導入セルとがそれぞれ４つずつ交互に配置されて排ガス排出セルを包囲してなり、
    また、排ガス排出セルを包囲している４つの第２排ガス導入セルの断面形状である各正方形の幾何学的な重心を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セルの断面形状からなる図形領域を通過する２本の線分の交点は、排ガス排出セルの断面形状である正方形の幾何学的な重心と一致してなり、
    かつ、前記４つの第２排ガス導入セルの断面形状である各正方形の幾何学的な重心を結ぶ仮想的な線分のうち、排ガス排出セルの断面形状からなる図形領域を通過しない４本は、正方形を構成し、その各辺の中点は排ガス排出セルを包囲している４つの第１排ガス導入セルの断面形状である各正方形の幾何学的な重心と一致するように、
    前記排ガス排出セル、第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルがそれぞれ配置されてなるとともに、
    前記排ガス排出セルの断面形状を構成する辺において、セル隔壁を隔てて第１排ガス導入セルと対面する辺と、前記第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺において、前記セル隔壁を隔てて排ガス排出セルと対面する辺とは平行であり、
    前記第１排ガス導入セルの断面形状を構成する辺において、セル隔壁を隔てて前記第２排ガス導入セルと対面する辺と、前記第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺において、前記セル隔壁を隔てて第１排ガス導入セルと対面する辺とは平行であり、かつ前記平行な辺の間の距離は、いずれの組み合わせにおいても互いに等しい請求項１０または１１に記載のハニカムフィルタ。
  13. 前記外周壁は、角部を有し、該角部以外の外周壁の厚さが均一になるように、セルの長手方向に垂直な断面における前記外周壁に隣接する排ガス導入セルおよび排ガス排出セルの前記外周壁に接する辺は、前記外周壁の外壁をなす辺と平行かつ直線的に形成されている請求項１０〜１２のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
  14. セルの長手方向に垂直な断面に関し、
    前記多角形からなるセルの頂点部分は、曲線面取り形状となっている請求項３〜１３のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
  15. 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、前記第１排ガス導入セルおよび前記第２排ガス導入セルは、点対称な多角形であって、その辺の数が八本以下の多角形である請求項３〜１４のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
  16. 前記排ガス導入セルは、第１排ガス導入セルとセルの長手方向に対して垂直方向の断面の断面積が該第１排ガス導入セルより大きい第２排ガス導入セルの２種類からなり、かつ、
    前記排ガス排出セルのセル長手方向に対して垂直方向の断面の断面積は、前記第２排ガス導入セルのセル長手方向に対して垂直方向の断面の断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と前記排ガス導入セルとは、曲線により構成された形状であり、前記第１排ガス導入セルと前記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さは、前記第２排ガス導入セルと前記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さより薄い請求項１または２に記載のハニカムフィルタ。
  17. 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と前記排ガス導入セルとは、曲線により構成された形状であり、前記第１排ガス導入セルと前記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さは、前記第２排ガス導入セルと前記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さの４０〜７５％である請求項１６に記載のハニカムフィルタ。
  18. 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、前記第１排ガス導入セルおよび前記第２排ガス導入セルは、いずれも円形である請求項１６または１７に記載のハニカムフィルタ。
  19. 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および前記第２排ガス導入セルの断面形状は、セルの外側に向けて湾曲する４つの曲線から構成された膨潤正方形であり、一方前記第１排ガス導入セルの断面形状は、セルの内側に向けて湾曲する４つの曲線から構成された収縮正方形である請求項１６または１７に記載のハニカムフィルタ。
  20. セルの長手方向に垂直な断面に関し、
    前記第２排ガス導入セルの断面積は、排ガス排出セルの断面積と同じであり、
    前記第１排ガス導入セルの断面積は、前記第２排ガス導入セルの断面積の２０〜５０％である請求項１６〜１９のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
  21. 前記排ガス導入セルは、第１排ガス導入セルと第２排ガス導入セルのみからなる請求項３〜２０のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
  22. 前記ハニカムフィルタは、ハニカム焼成体から構成されてなり、当該ハニカム焼成体は、炭化ケイ素、または、ケイ素含有炭化ケイ素からなる請求項１〜２１のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
  23. 前記セル隔壁の厚さは、０．１０〜０．４６ｍｍである請求項１〜２２のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
  24. 前記セル隔壁の気孔率は、４０〜６５％である請求項１〜２３のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
  25. 前記セル隔壁に含まれる気孔の平均気孔径は、８〜２５μｍである請求項１〜２４のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
  26. 外周には、外周コート層が形成されている請求項１〜２５のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
  27. 前記ハニカムフィルタを構成するセルの長手方向に垂直な断面形状に関し、
    前記第１排ガス導入セル、前記第２排ガス導入セルおよび前記排ガス排出セルは、排ガス入口側の端部から排ガス出口側の端部にかけて目封止部分を除き、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、前記第１排ガス導入セルおよび前記第２排ガス導入セルの断面形状は互いに異なり、かつ前記排ガス排出セルおよび前記第１排ガス導入セルの断面形状もまた互いに異なる請求項３〜２６のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
  28. セルの長手方向に対して垂直な断面に関し、下記セル構造を１つのセルユニットとして、このセルユニットが下記セル構造における排ガス排出セルの周囲に配置される第１排ガス導入セルおよび第２排ガス導入セルを互いに共有しながら２次元的に繰り返されることにより、ハニカムフィルタを構成する請求項３〜２７のいずれかに記載のハニカムフィルタ。
    セル構造：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排ガス導入セルが隣接してなり、前記排ガス導入セルは、第１排ガス導入セルとセルの長手方向に対して垂直方向の断面の断面積が該第１排ガス導入セルより大きい第２排ガス導入セルの２種類からなるとともに、前記排ガス排出セルのセル長手方向に対して垂直な断面の断面積は、前記第２排ガス導入セルのセル長手方向に対して垂直な断面の断面積と同じであるかそれよりも大きく形成されてなり、
    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およ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か、もしくは、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いずれか一辺は、前記排ガス排出セルと対面し、かつ前記第２排ガス導入セルの断面形状を構成する辺はいずれも前記排ガス排出セルと対面しないセル構造
    または、
    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と前記排ガス導入セルとは、曲線により構成された形状であり、前記第１排ガス導入セルと前記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さは、前記第２排ガス導入セルと前記排ガス排出セルとを隔てるセル隔壁の厚さよりも薄いセル構造
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