WO2007037222A1

WO2007037222A1 - ハニカムフィルタ

Info

Publication number: WO2007037222A1
Application number: PCT/JP2006/319041
Authority: WO
Inventors: Syuhei Hayakawa
Original assignee: Ibiden Co., Ltd.
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2007-04-05
Also published as: JP5209315B2; ATE464112T1; EP1769838A2; EP1769838B1; US7550026B2; DE602006013562D1; CN101146589B; US20070169453A1; EP1769838A3; KR100944133B1; KR20080002871A; JPWO2007037222A1; CN101146589A

Abstract

封止体（３０）を形成する材料はハニカム構造体（２３）を形成する材料よりも、Ａｌ元素、Ｆｅ元素、Ｂ元素、Ｓｉ元素及び遊離炭素を多く含有する。各封止体（３０）は、関連するセル（２８）の中心軸線（Ｘ）に対応する中央位置に凸部（３１）を有する。凸部（３１）の形成により、封止体（３０）の熱膨張は中央位置に集中し、凸部（３１）よりも外側位置の熱膨張は低減される。

Description

明細書

ノヽニカムフイノレタ

技術分野

[0001] 本発明は、例えば、内燃機関、ボイラー等の排気ガス中に含まれる粒子状物質等を捕集及び除去するために用いられるハ-カムフィルタに関するものである。

背景技術

[0002] 近年にお、ては、環境への影響を考慮し、内燃機関やボイラー等の燃焼装置の排気ガスに含まれる粒子状物質を排気ガス中から除去する必要性が高まっている。特にディーゼルエンジン力排出される黒鉛微粒子等の粒子状物質 (以下 PMと、う）の除去に関する規制は欧米、日本国内ともに強化されつつある。 PM等を除去するための捕集フィルタとして、 DPF (Diesel Particulate Filter)と呼ばれるハ-カム構造体が使用されている。ハ-カム構造体は、燃焼装置の排気通路に設けられたケーシング内に収容されている。ハ-カム構造体は、その長手方向に延びるとともに隔壁により区画された多数のセルを有している。隣接する一対のセルにおいて、一方のセルの開口端と、その開口端と反対側にある他方のセルの開口端が封止体で封止される。複数の封止体はハニカム構造体の各端面 (流入口側端面及び流出口側端面）に巿松模様状に配置される。排気ガスは、ハ-カム構造体の流入口側端面において、開放されているセルに流入し、多孔質の隔壁を通って、流出口側端面において開放されている隣のセル力も排出される。例えばディーゼルエンジン力排出される PM は濾過フィルタとして機能する隔壁に捕集され隔壁上に堆積する。隔壁に堆積した P Mは、パーナやヒータ等の加熱手段、又は排気ガスの熱により、燃焼されて除去される。

[0003] 特開平 1— 258715は、ハ-カム状成形体と、その所定のセルの端部を目封止する封止体とを一体に備える従来のハ-カムフィルタを開示して、る。このハ-カム状成形体は、 A1元素、 B元素及び Fe元素の合計含有量が 1重量％以下でかつ遊離炭素の含有量が 5重量％以下である多孔質炭化ケィ素焼結体より形成されている。封止体は、 A1元素、 B元素及び Fe元素の合計含有量が上記ハ-カム状成形体の含有量よりも少なぐ遊離炭素の含有量が 5重量％以下である多孔質炭化ケィ素焼結体より形成されている。

[0004] ここで、ハ-カムフィルタ及び封止体を形成する多孔質炭化ケィ素焼結体に含有される A1元素、 B元素、 Fe元素及び遊離炭素等の不純物元素は、焼成後もそのまま残存し、成形体焼成時に炭化ケィ素粒子の成長を促進させる。上記各元素は、成形体を形成する粒子の表面に付着する、或いは、成形体を焼成する過程において溶融することで粒子間の空隙を埋めることにより、得られる焼成体の耐熱性及び強度を高める'性質がある。

発明の開示

[0005] ハ-カム状成形体及び封止体が組成の異なる材料から形成された場合には、ハニカム状成形体と封止体との間で熱膨張係数が異なることがある。この場合、 PMの燃焼時における熱衝撃による応力は、ハニカム状成形体と封止体との境界に集中しやすくなり、ハ-カム状成形体よりも封止体にクラックが生じる可能性が高い。なぜならば、成形体の耐熱性及び強度に影響を与える不純物元素 (A1元素、 B元素、 Fe元素、遊離炭素等)の含有量の合計が、ハ-カム状成形体よりも少なくされた封止体が採用されているからである。カロえて、排気ガスの加熱による PMの燃焼時において生じ得る、封止体自体の過度の熱膨張も、その封止体にクラックを生じさせる要因となつている。仮に、封止体にクラックが生じてしまうと、そのクラックから充分に浄ィ匕されていない排気ガスが漏れ、フィルタ機能の低下、つまり排気ガスの浄ィ匕効率の低下が生じる。

[0006] この発明の目的は、封止体におけるクラックの発生を抑制することができるハ-カムフィルタを提供することにある。

[0007] 上記の目的を達成するために、本発明のハ-カムフィルタは、隔壁によって区画された複数のセルを有する少なくとも 1つの柱状のハニカム構造体と、前記複数のセルのうち、複数の第 1のセルの上流開口と、複数の第 2のセルの下流開口とを封止する封止体とを備えたハ-カムフィルタであって、各封止体を形成する材料は、前記ハ- カム構造体を形成する材料よりも、 A1元素、 Fe元素、 B元素、 Si元素及び遊離炭素の含有量の合計が多、ことを要旨とする。 [0008] 通常、 PMの燃焼時においてフィルタの内部に生じる熱衝撃の応力は封止体と隔壁との接触面すなわち境界に集中しやすい。この応力集中は、封止体と隔壁との境界、特に封止体の表面にクラックを引き起こしやすい。そのクラックは封止体と隔壁との間の隙間となり、排気ガスの浄ィ匕効率を低下させる。通常、隔壁の厚みに比べて封止体の厚みは大きいことから、封止体の熱容量は隔壁のものよりも大きい。このため、仮に隔壁と封止体とを同一材料で構成すると、隔壁に対して封止体の熱膨張が大きくなり、ひいては封止体の内部に生じる過度の熱応力により、その封止体の表面に沿ってクラックが生じやすくなる。

[0009] そこで、本発明では、ハ-カム構造体を形成する材料よりも、封止体を形成する材料に多くの不純物元素（例えば、 A1元素、 Fe元素、 B元素、 Si元素及び遊離炭素）を含有させている。このような不純物元素は、ハ-カム構造体又は封止体を形成する粒子間に介在し、焼成過程で液相化及び結合しやすいものとなる。このため、その不純物元素は、フィルタ成形体を焼成して所望のハ-カムフィルタを得る過程で、上記粒子間において粒子同士を結合させる。さらに、その不純物元素は、ハ-カム構造体又は封止体を形成する粒子間におヽて容易に液相化し、各粒子間に存在する微細な空隙や、フィルタ成形体を焼成する過程で封止体の内部に生じる熱応力に伴つて形成される新たな空隙に関しても、これを埋めることがあり得る。上述したように、本発明においては、封止体を形成する材料中に、ハ-カム構造体よりも多くの不純物元素が含有されて、ることから、ハ-カム構造体よりも封止体にお、て上記不純物元素の作用効果が充分に発揮される。従って、本発明によれば、封止体を形成する粒子同士が、液相化した不純物元素を介して強固に接合されているため、封止体の耐熱性及び強度の向上が充分に図られている。これにより、 PMの燃焼時における熱衝撃に際しての応力が封止体と隔壁との境界に集中した場合や、封止体が過度に熱膨張した場合においても、その封止体におけるクラック、特に境界部分に沿うクラックの発生が抑制される。

[0010] 各封止体は、関連するセルの開口に隣接する第 1端面と、前記第 1端面の反対側にある第 2端面とを有し、第 1端面力第 2端面までの長さが前記セルの軸線と直交する方向において不均一となるように、第 2端面が形成されていることが好ましい。この構成によれば、セルの第 1端面力第 2端面までの長さが均一である封止体、すなわち第 1及び第 2端面が平坦な封止体に比べ、上記熱衝撃による応力や PMの燃焼時における熱膨張を低減することが容易となる封止体が得られる。従って、封止体におけるクラックの発生が効果的に抑制される。

[0011] 各封止体は、関連するセルの開口に隣接する第 1端面と、前記第 1端面の反対側の第 2端面とを有し、前記第 2端面は前記セルの中心軸線に対応する中央位置に凹部を有していることが好ましい。この構成によれば、 PMの燃焼時においてハ-カムフィルタの内部に熱衝撃が生じたときの応力は、封止体の第 2端面に設けられた凹部の中央に集中し、その結果、封止体と隔壁との境界に対する応力の集中が低減される。仮に、封止体と隔壁との境界付近における応力集中に起因してクラックが発生すると、そのクラックは成長が著しぐ封止体としての機能が損なわれる可能性すらある。し力しながら、この構成においては、封止体の中央部分に応力^^中させることから、クラックが発生しにくぐ仮にクラックが発生したとしても成長し難いため、封止体としての機能が長期にわたって保持される。

[0012] 各封止体は、前記凹部よりも外側において、前記隔壁と 1〜50° の接触角で接触するであることが好ましい。この構成によれば、封止体と隔壁との境界で生じる応力を低減させつつ、封止体の中央部分に好適に集中させて、封止体としての機能の維持を最適化することが可能となる。

[0013] 前記封止体は、関連するセルの開口に隣接する第 1端面と、前記第 1端面の反対側の第 2端面とを有し、前記第 2端面は、前記セルの中心軸線に対応する中央位置に凸部を有していることが好ましい。この構成によれば、 PMの燃焼時における封止体の熱膨張は、封止体の第 2端面に設けられた凸部の中央に集中し、その結果、封止体と隔壁との境界における熱膨張が低減される。仮に、封止体と隔壁との境界付近における過度の熱膨張に起因してクラックが発生すると、そのクラックは成長が著しぐ封止体としての機能が損なわれる可能性すらある。し力しながら、この構成においては、封止体の中央部分に熱膨張を集中させることから、クラックが発生しにくぐ仮にクラックが発生したとしても成長し難いため、封止体としての機能が長期にわたって保持される。 [0014] 各封止体は、前記凸部よりも外側において、前記隔壁と 91〜179° の接触角で接触するであることが好ましい。この構成によれば、封止体と隔壁との境界に生じる熱膨張を低減させつつ、封止体の中央部分に好適に集中させて、封止体としての機能の維持を最適化することが可能となる。

[0015] 前記封止体の前記第 1端面から前記第 2端面までの長さは前記セルの軸線からの距離によって異なり、前記第 1端面から前記第 2端面までの長さの最大値と最小値との差は、前記隔壁の厚みの 15倍以下であることが好ましぐ 10倍以下であることがより好ましい。この構成によれば、封止体の第 2端面の表面形状が欠陥サイズと認定すべき範囲外であることから、封止体の表面部分に対して過度の応力が集中することがなぐ応力を適度に緩和することができる。従って、封止体の表面部分に対してクラックが生じることがほとんどな!/、。

[0016] 前記ハ-カム構造体は、コージエライト、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム、炭化珪素及び金属珪素炭化珪素複合体よりなる群より選択される少なくとも一種の材料力形成されていることが好ましい。コージヱライト、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム及び炭化珪素及び金属珪素炭化珪素複合体は熱膨脹率が低いため、これらよりなる群力も選ばれた一種の材料、又はこれらの材料を二種以上混合した複合材料をノヽ-カム構造体の構成材料として用いることにより、耐熱衝撃性に優れたハニカムフィルタが得られる。また、これらの材料の中でも、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム及び炭化珪素の少なくとも一種をノヽ-カム構造体の構成材料として使用した場合は、融点が高くなることから、耐熱性に優れたノヽ-カムフィルタが得られる。

[0017] 前記隔壁の少なくとも一部には、触媒が担持されていることが好ましい。この構成によれば、隔壁の表面及び内部に捕集された PMがその触媒の作用により容易に燃焼され、除去される。

[0018] 前記ハニカム構造体は、外周壁と、前記外周壁の内側に設けられた隔壁と、前記隔壁により区画されて流体の流路となる複数のセルとを有するハ-カム部材を、接合材により複数個結束されたものであることが好ましい。この構成によれば、一つのハ- カム部材力形成された別のハ-カム構造体に比べ、複数のハ-カム部材を結束させてハ-カム構造体を形成することで、例えば、フィルタ内部において PMの燃焼により発生する熱衝撃が各部材間で低減されるようになる。従って、ハ-カム構造体におけるクラックの発生が極力抑制される。

[0019] 前記ハ-カム構造体の外周には、塗布層が設けられていることが好ましい。この構成によれば、ハ-カムフィルタの位置ずれが抑制される。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]排気ガス浄化装置の概略図。

[図 2]ハニカムフィルタの一端面の平面図。

[図 3]ハニカム部材の斜視図。

[図 4]本発明の第 1実施形態に従うハ-カムフィルタの断面図。

[図 5]図 4のハニカムフィルタの封止体の部分拡大断面図。

[図 6]図 5の封止体の断面図。

[図 7] (a)〜 (d)は、別例の封止体の断面図。

[図 8] (a)、（b)はそれぞれ封止体形成装置の概略断面図、部分拡大図。

[図 9]本発明の第 2実施形態に従うハ-カムフィルタの断面図。

[図 10]図 9のハニカムフィルタの封止体の部分拡大断面図。

[図 11]図 10の封止体の断面図。

[図 12] (a)〜（d)は、別例の封止体の断面図。

[図 13]図 10の封止体の形成を説明するための図。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、車両の排気ガス浄ィ匕装置に適用した本発明の実施形態に従うハニカムフィルタについて説明する。はじめに排気ガス浄ィ匕装置について概略的に説明する。排気ガス浄化装置は、例えば、排気ガスの熱のみにより、捕集された PMを燃焼して除去する自然着火方式である。本発明のハ-カムフィルタは他の方式の排気ガス浄ィ匕装置にも適用可能である。

[0022] 図 1に示すように、排気ガス浄ィ匕装置 10は、例えば、ディーゼルエンジン 11から排出される排気ガスを浄ィ匕するための装置である。ディーゼルエンジン 11は、図示しない複数の気筒を備えている。各気筒には、金属材料力もなる排気マ-ホールド 12の分岐部 13がそれぞれ連結されて!ヽる。

[0023] 排気マ-ホールド 12の下流側には、金属材料力もなる第 1排気管 15及び第 2排気管 16が配設されている。第 1排気管 15の上流端は、マ-ホールド 12に連結されている。第 1排気管 15と第 2排気管 16との間には、同じく金属材料力もなる筒状のケーシング 18が配設されている。ケーシング 18の上流側端は第 1排気管 15の下流側端に連結され、ケーシング 18の下流側端は第 2排気管 16の上流側端に連結されている。その結果、第 1排気管 15、ケーシング 18及び第 2排気管 16の内部は互いに連通し、その中を排気ガスが流れる。

[0024] ケーシング 18の中央部は排気管 15, 16よりも大径でありケーシング 18は、排気管 15, 16の途中に比較的太い内部空間を有するフィルタ室を提供する。このケーシング 18内にハ-カムフィルタ 21が収容されている。ハ-カムフィルタ 21の外周面とケーシング 18の内周面との間には、ハ-カムフィルタ 21とは別体で構成された断熱材 19 が配設されている。ケーシング 18内においてハ-カムフィルタ 21より上流には、触媒担体 71が収容されてヽる。触媒担体 71には従来公知の酸化触媒が担持されてヽる。触媒担体 71の内部において排気ガスが酸化処理される。この酸ィ匕熱がハ-カムフィルタ 21の内部に伝導され、ハ-カムフィルタ 21の内部における PMが燃焼されて除去される。本明細書では、 PMを燃焼して及び除去することを、「PMの除去」または「ノヽ二カムフィルタの再生」と、うことがある。

[0025] 以下、本発明の第 1実施形態に従うハ-カムフィルタ 21について説明する。

[0026] 図 2に示すノヽ-カムフィルタ 21は、柱状をなす複数個（本実施形態では 16個）のハ二カム部材 22よりなるハ-カム構造体 23を有する。各ハ-カム部材 22は複数のセル 28を有し、いくつかのセル 28は封止体 30によって封止されている。各ハ-カム部材 22は例えば四角柱のような多角柱状であり得る。

[0027] ハ-カムフィルタ 21の製造を説明する。まず、押出成形によりハ-カム部材 22と同形状をなすハニカム成形体すなわち未焼成のハニカム構造体を形成する。複数のハ二カム成形体を接合材 24により結束させて集合体を形成する。その集合体の所定箇所に後述の封止体ペーストを充填してフィルタ成形体を得る。そのフィルタ成形体を所定条件で焼成する。焼成したフィルタ成形体を切削して、断面を円形状に整える。このようにしてハニカムフィルタ 21が得られる。図 2の例では、周面の切削により、いくつかの隔壁 27は部分的に欠けており、いくつかのセル 28が周面に露出している。露出したセル 27は塗布層 41を形成するときに、塗布層 41の材料によって充填されている。本明細書で使用する用語「断面」は、ハ-カムフィルタ 21の軸線 Qに対して垂直な断面を意味する（図 1参照)。接合材 24は、無機バインダ、有機ノインダ、無機繊維等を含有する。

[0028] 図 3に示すように、ハ-カム部材 22は、外周壁 26と、その外周壁 26の内側に配置された隔壁 27とを有し、断面形状が正方形状に形成されている。そのハ-カム部材 2 2の外周壁 26及び隔壁 27を形成する材料、すなわちハニカム構造体 23を形成する主な材料 (主成分）としては、多孔質セラミックが挙げられる。「主成分」とは、ハ-カム構造体 23を形成する全成分中に 50質量％以上含まれる成分をヽぅ。

[0029] この種の多孔質セラミックとしては、例えば、コージエライト、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム、炭化珪素及び金属珪素炭化珪素複合体等の、熱膨脹率の低いセラミックが挙げられる。これらは単独で使用されてもよぐ二種以上を組み合わせて使用されてもよい。これらの中でも、耐熱性に優れるとともに高融点を有するという観点から、炭化珪素、金属珪素炭化珪素複合体、リン酸ジルコニウム及びチタン酸アルミニウムの、ずれか一種を採用するのが好まし、。

[0030] ハニカム構造体 23を形成する材料中には、 A1元素、 Fe元素、 B元素、 Si元素及び遊離炭素よりなる不純物が含有されている。一般的にハ-カム構造体 23を形成する材料中には、上記不純物元素が合計で 0. 3質量％程度含まれている。 A1元素、 Fe 元素、 B元素、 Si元素及び遊離炭素は、上記フィルタ成形体を焼成する過程で容易に液相化し、ハ-カム構造体 23を形成する主成分粒子 (例えば、炭化珪素粒子)の表面に付着する、或いはその粒子間の空隙を埋めることで、ハ-カム構造体 23の耐熱性や強度を高める性質を有する。

[0031] また、本実施形態の隔壁 27には、白金族元素（例えば Pt等)や、その他の金属元素及びその酸化物等からなる酸化触媒が担持されて!、てもよ!ヽ。このような酸化触媒を隔壁 27に担持した場合には、隔壁 27の表面及び内部に捕集された PMの燃焼が、酸化触媒の触媒作用により促進される。 [0032] ハ-カム部材 22は、隔壁 27により区画された複数のセル 28を有している。図 4に示すように、各セル 28は、一方の端面（上流側端面 29A)から他方の端面（下流側端面 29B)にかけて軸線 Qに沿って延び、流体としての排気ガスの流路として機能する。各セル 28は端面 29Aと端面 29Bに開口を有する。各セル 28の 1つの開口は、封止体 30により封止されている。従って、複数の封止体 30は各端面 29A、 29Bに巿松模様状に配置される。すなわち、約半数のセル 28は上流側端面 29Aにおいて開口し、残りの約半数のセル 28は下流側端面 29Bにおいて開口している。

[0033] 封止体 30を形成する主な材料 (主成分）としては、上記ハ-カム構造体 23と同一の特性 (例えば、熱膨張率)を確保するといつた観点から、ハ-カム構造体 23と同一の多孔質セラミック (コージエライト、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム、炭化珪素及び金属珪素-炭化珪素複合体等)が好ましい。「主成分」とは、封止体 30を形成する材料中に 50質量％以上含まれる成分をヽぅ。

[0034] この封止体 30を形成する材料中には、上記ハ-カム構造体 23と同様、 A1元素、 F e元素、 B元素、 Si元素及び遊離炭素よりなる不純物が含有されている。本実施形態の封止体 30を形成する材料中には、上記ハ-カム構造体 23よりも多くの不純物が含有されている。すなわち、封止体 30を形成する材料中における不純物元素の含有量の合計は、 0. 35質量％超であり、好ましくは 1. 5質量％以下である。

[0035] この不純物の含有量が 0. 35質量％以下の場合には、封止体 30の耐熱性及び強度が十分に確保されない可能性が高い。すなわち、封止体 30と隔壁 27との境界部分に生じる応力や、排気ガスの加熱による PMの燃焼時において生じ得る、封止体 3 0の過度の熱膨張等により、その封止体 30にクラックが生じやすくなる。一方、上記不純物の含有量が 1. 5質量％を超える場合には、封止体 30中における熱膨張差によってクラックが生じやすくなる可能性がある。又は、不純物が焼結助剤として作用し、焼結が進行しすぎて封止体 30の強度が低下する可能性がある。

[0036] 図 5に示すように、封止体 30の奥側の表面 33において、セル 28の中心軸線 Xに対応する中央位置に凸部 31が設けられている。凸部 31は、封止体 30の熱膨張を中央位置に集中させて、封止体 30において凸部 31よりも外側位置が熱膨張するのを低減させる機能を有する。この凸部 31は、セル 28の中心軸線 Xに対応する封止体 30 の中央部分をセル 28の開口すなわち封止体 30の反対側に向けて突出する。封止体 30は、セル 28の外方側に位置する平坦な第 1端面 32と、セル 28の内方側に位置する第 2端面 33とを有し、第 1端面 32から第 2端面 33までの長さ Lが、封止体 30の外周位置から中央に向力うに連れて連続的に変化しており、セル 28の中心軸線 Xと直交する方向 Yにおいて不均一である。より詳しくは、封止体 30は、上記長さ Lが、外周側から中央部分に向かうに連れて次第に大きくなるように形成されている。

[0037] 図 6に示すように、凸部 31の外周側において、凸部 31の外面と隔壁 27とのなす接触角 0は、 91〜179° であり、好ましくは 91〜135° である。接触角 0力未満の場合には、例えば図 7 (d)に示すように、封止体 30の外周側が切欠き Kとして作用するため、上記熱衝撃が発生したとき、隔壁 27と封止体 30との境界に対する応力集中が著しくなる。この結果、封止体 30の外周側の表面境界に沿ってクラックが生じたり、封止体 30が剥離しやすくなる。一方、接触角 Θ力 S179° を超える場合には、凸部 31がほとんど生じず、結果的に封止体 30の外周側にクラックが生じやすくなる。

[0038] 第 1端面 32から第 2端面 33までの長さ Lの最大値 L1と最小値 L2との差は、隔壁 2 7の厚み Tの 15倍以下であり、好ましくは 10倍以下である。この差が 15倍を超える場合には、封止体 30の第 2端面 33の表面形状が欠陥サイズとして無視できなくなる。その結果、ハ-カムフィルタ 21の内部において上記熱衝撃が生じた際には、そのときの応力が凸部 31と隔壁 27との境界部分に対して集中しやすくなり、凸部 31の外周側にクラックが生じやすくなる。

[0039] 図 2に示すように、ハ-カム構造体 23の外周全面に塗布層 41が設けられている。この塗布層 41は、ケーシング 18内におけるハ-カムフィルタ 21の位置ずれを抑制するために設けられる。塗布層 41は、無機粒子、無機繊維、無機バインダ、有機バインダを含有する。塗布層 41に含有される無機粒子としては、炭化珪素、窒化珪素、コージエライト、アルミナ、ムライト、ジルコ -ァ、リン酸ジルコニウム、アルミニウムチタネート、チタ-ァ及びこれらの組み合わせよりなる群力選ばれるセラミックス、鉄—クロムーアルミ二ゥム系金属、ニッケル系金属、金属珪素炭化珪素複合材等が挙げられる。無機繊維としては、シリカ一アルミナセラミックファイバー、ムライトファイバー、シリカファイバー、アルミナファイバー、ジルコユアファイバ一等が挙げられる。また、無機バインダとしては、アルミナゾル、シリカゾル、チタ-ァゾル等が挙げられ、有機バインダとしては、カルボキシメチルセルロース、ポリビュルアルコール、メチルセル口ース、ェチルセルロース等の親水性有機高分子が挙げられる。

[0040] 次に、本第 1実施形態のハ-カムフィルタ 21の製造方法について説明する。ここでは、まず、ハ-カム部材 22と同一の形状をなすノヽ-カム成形体の製造方法について説明する。多孔質セラミック粉末 (例えば、 α型炭化珪素粉末及び )8型炭化珪素粉末）、アルミニウム、ホウ素、鉄、炭素等の助剤、有機バインダ (例えば、メチルセル口ース)及び水を含有する原料ペーストを押出成形することによりハニカム成形体が得られる。ちなみに、ここで用いられる多孔質セラミック粉末に所望量の不純物元素 (A1 元素、 Fe元素、 B元素、 Si元素及び遊離炭素）が含有されているのであれば、助剤として上記各成分を添加する必要はな、。多孔質セラミック粉末に所望量の不純物元素が不足している場合、必要に応じて不足分の不純物元素を追加してもよい。「原料ペースト」とは、本明細書における「ノヽ二カム構造体 23を形成する材料」を意味する。そして、ここで得られたノヽ-カム成形体を接合剤ペーストを介して複数個結束させることで集合体 Sが得られる。

[0041] 続いて、集合体 Sにおける所定のセル 28の開口端部に封止体 30を配設する。その際、本実施形態では、図 8に示す封口装置または封止体形成装置 51を用いる。まず封口装置 51に設けられた 2つの吐出槽 52内に、多孔質セラミック粉末 (例えば、 a 型炭化珪素粉末及び ι8型炭化珪素粉末)、アルミニウム、ホウ素、鉄、炭素等の助剤、潤滑剤（例えば、ポリオキシエチレンモノブチルエーテル）、溶剤（例えば、ジェチレングリコールモノー 2—ェチルへキシルエーテル）、分散剤（例えば、リン酸エステル系化合物）、ノインダ (例えば、メタクリル酸 n—ブチルを OX— 20で溶解したもの）等を含有する封止体ペースト Pを充填した後、吐出槽 52間に上記集合体 Sを配設する。ちなみに、封止体ペースト中における、アルミニウム、ホウ素、鉄、炭素等の助剤の添加量は、上記ハ-カム部材 22の原料ペーストよりも多い。多孔質セラミック粉末に所望量の不純物元素 (A1元素、 Fe元素、 B元素、 Si元素及び遊離炭素）が含有されているのであれば、助剤として上記各成分を添加する必要はない。多孔質セラミック粉末に所望量の不純物元素が不足して、る場合、必要に応じて不足分の不純物元素を追加してもよい。また、前記「封止体ペースト」とは、本明細書における「封止体 3 0を形成する材料」を意味する。

[0042] 次いで、吐出槽 52の内壁において格子状をなすマスク 53を所定のセル 28Aの開口端部に当接させるとともに、所定のセル 28Aを除く残余のセル 28Bの開口端部にマスク 53の開口部 54を対向させる。このとき、残余のセル 28Bと、吐出槽 52の内部とは連通している。この状態で、モノポンプ（図示略)を用いて各吐出槽 52の内部に所定の圧力を印加することで、封止体ペースト Pをマスク 53の開口部 54より吐出させ、セル 28Bの開口端部に封止体ペースト Pを充填する。その際、封止体ペースト Pの粘度を調整することにより、得られる封止体 30 (凸部 31)の形状を適宜変化させることができる。

[0043] 次いで、この封止体ペーストが集合体 Sの所定箇所に充填されたフィルタ成形体を、所定条件で乾燥、脱脂及び焼成した後に断面円形状に切削加工することで、所望のハ-カムフィルタ 21が得られる。

[0044] 集合体 Sを所定形状に切削加工した後に、封止体を集合体 Sに配設してもよい。

[0045] 集合体 Sに封止体を配設してハ-カムフィルタ 21を製造する例を説明したが、封止体ペーストの充填は、集合体 Sの完成前に行ってもよい。例えば、未乾燥のハニカム成形体の所定箇所に封止体ペーストを充填し、乾燥、脱脂、及び焼成して、ハニカム構造体 23を形成する。その後、複数のハ-カム構造体 23を接合剤ペーストを介して結束させて集合体 Sを形成し、集合体 Sを所定形状に切削加工してハ-カムフィルタ 21を製造してもよい。

[0046] フィルタ成形体を焼成する場合、その成形体中に含有されて!ヽる上記不純物元素（ A1元素、 Fe元素、 B元素、 Si元素及び遊離炭素）は、フィルタ成形体を形成する主成分粒子 (例えば、炭化珪素粒子）間において容易に液相化し、その粒子同士を結合させる。さらに、各粒子間に存在する微細な空隙や、フィルタ成形体を焼成する過程でその成形体の内部に生じる熱応力に伴って形成される新たな空隙が、液相化した不純物元素により埋められることもあり得る。その結果、耐熱性及び強度が確保されたハ-カムフィルタ 21が得られるのである。

[0047] 封止体 30を形成する材料中における、上記不純物元素の含有量の合計が、ハ- カム構造体 23 (隔壁 27)を形成する材料よりも多、ことから、ハ-カム構造体 23 (隔壁 27)と比較して封止体 30の耐熱性及び強度が確保されやすい。そのため、本実施形態のハ-カムフィルタ 21を用、て排気ガスの浄ィ匕を行う場合には、 PMの燃焼時における熱衝撃に際しての応力が封止体 30と隔壁 27との境界に集中した場合や、封止体 30が過度に熱膨張した場合においても、封止体 30におけるクラック、特に境界部分に沿うクラックの発生が極力抑制される。

[0048] 封止体 30が過度に熱膨張する場合、そうした熱膨張が主に凸部 31に集中する。これにより、封止体 30と隔壁 27との境界付近においては熱膨張が低減される。ひいては、封止体 30の外周側において上記境界部分に沿うクラックの発生や、封止体 30 の剥離が好適に抑制される。その結果、封止体 30と隔壁 27との境界部分に隙間が生じることはなく、充分に浄化されて!ヽなヽ排気ガスが排出されるとヽつた不具合が解消されることとなり、その排気ガスの浄ィ匕効率が低下することはない。すなわち、封止体 30としての機能を長期にわたって保持することができる。

[0049] 第 1実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。

[0050] (1) 封止体 30を形成する材料中に、ハニカム構造体 23よりも多くの不純物元素が含有されて、ること力、ハ-カム構造体 23よりも封止体 30にお!/、て上記不純物元素の作用効果が充分に発揮されることとなる。従って、封止体 30を形成する粒子同士が、液相化した不純物元素を介して強固に接合されている。また、これにより、封止体 30の耐熱性及び強度の向上が充分に図られている。その結果、 PMの燃焼時における熱衝撃に際しての応力が封止体 30と隔壁 27との境界に集中した場合や、封止体 30が過度に熱膨張した場合においても、封止体 30におけるクラックの発生を抑制することができる。

[0051] (2) 封止体 30の中央部分には凸部 31が設けられている。そのため、封止体 30が過度に熱膨張する場合、そうした熱膨張が主に凸部 31に集中する。これにより、封止体 30の外周側においては熱膨張が低減される。ひいては、封止体 30の外周側において上記境界部分に沿うクラックの発生や、封止体 30の剥離を好適に抑制することができる。

[0052] (3) 凸部 31の外周側外面と隔壁 27とのなす接触角 Θを 91〜179° とすることで、封止体 30と隔壁 27との境界付近における熱膨張を低減させつつ、封止体 30の中央部分にそうした熱膨張を集中させることが可能となる。すなわち、封止体 30の外周側と比較してクラックの発生及び成長が抑制されやすい、封止体 30の中央部分に上記熱膨張を集中させることが可能となる。これにより、封止体 30自体におけるクラックの発生が好適に抑制されるようになり、封止体 30としての機能の維持を最適化することが可能となる。

[0053] (4) 封止体 30において、第 1端面 32から第 2端面 33までの長さ Lの最大値 L1と最小値 L2との差は、隔壁 27の厚み Tの 15倍以下であり、好ましくは 10倍以下である。このため、ハ-カムフィルタ 21の内部において上記熱衝撃が生じた際には、そのときの応力が凸部 31と隔壁 27との境界部分に対して集中することがなぐ凸部 31におけるクラックの発生を好適に抑制することができる。

[0054] (5) ハ-カム構造体 23は、コージエライト、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミ-ゥム、炭化珪素及び金属珪素炭化珪素複合体よりなる群より選択される少なくとも一種の材料力も形成されている。すなわち、ハ-カム構造体 23は、熱膨脹率の低い多孔質セラミックより形成されている。そのため、耐熱衝撃性に優れたノヽ-カムフィルタ 21を得ることができる。

[0055] (6) 隔壁 27には酸ィ匕触媒が担持されていることが好ましい。この場合、隔壁 27の表面及び内部に捕集された PMをその酸ィ匕触媒の作用により容易に燃焼及び除去することができる。

[0056] (7) ハ-カム構造体 23は、ハ-カム部材 22を接合材 24により複数個結束させて开成されている。このため、ハ-カム構造体 23においては、一つのハ-カム部材 22 から形成された別のハ-カム構造体と比べ、例えば、 PMの燃焼により発生する熱衝撃が各部材間で低減されるようになる。従って、ハ-カム構造体 23におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。

[0057] (8) ハ-カム構造体 23の外周には塗布層 41が設けられているため、ケーシング 1 8内におけるハ-カムフィルタ 21の位置ずれを容易に抑制することができる。

[0058] 次に、本発明の第 2実施形態に従うハ-カムフィルタ 21について説明する。第 2実施形態のハ-カムフィルタ 21は、封止体 30の形状においてのみ第 1実施形態のものと異なる。その差異について以下に説明する。

[0059] 図 9及び図 10に示すように、第 2実施形態の封止体 30の奥側の表面 33は、セル 2 8の中心軸線 Xに対応する中央位置に凹部 61を有している。この凹部 61は、上記熱衝撃による応力を封止体 30の中央位置に集中させて、封止体 30において凹部 61よりも外側位置に集中する応力を緩和させる機能を有する。封止体 30は、セル 28の開口に隣接する平坦な第 1端面 32と、第 1端面 32と反対側の第 2端面 33とを有し、第 1 端面 32から第 2端面 33までの長さ Lが、封止体 30の外周位置から中央に向かうに連れて連続的に変化しており、セル 28の中心軸線 Xと直交する方向 Yにおいて不均一であるより詳しくは、封止体 30は、上記長さ Lが、外周側から中央部分に向かうに連れて次第に小さくなるように形成されて、る。

[0060] 図 11に示すように、凹部 61の外周側において、凹部 61の内面と隔壁 27とのなす接触角 Θは、 1〜50° であり、好ましくは 1〜45° であり、最も好ましくは 1〜30° である。接触角 Θが 1° 未満の場合には、封止体 30と隔壁 27との接触長さが実質的に長くなるため、隔壁 27の表面積が減少し、 PMの捕集効率が低下するおそれがある。また、封止体 30の外周側の厚みが薄くなり、剥離しやすくなる。一方、接触角 Θが 50° を超える場合には、凹部 61の作用効果がほとんど発揮されず、ノ、二カムフィルタ 21内部において上記熱衝撃が発生したときには、隔壁 27と封止体 30との境界に対する応力集中が著しくなり、封止体 30の外周側において上記境界部分に沿うクラックが生じやすくなる。

[0061] また、第 1端面 32から第 2端面 33までの長さ Lの最大値 L1と最小値 L2との差は、隔壁 27の厚み Tの 15倍以下であり、好ましくは 10倍以下である。この差が 15倍を超える場合には、封止体 30の第 2端面 33の表面形状が欠陥サイズとして無視できなくなる。その結果、排気ガスの浄化を行う過程で、凹部 61内に過剰の PMが堆積しやすくなる。仮に、そうした PMが燃焼されずに燃え残った場合には、局部的な PMの自己着火が生じ、そのときの熱衝撃に伴って封止体 30の中央部分に大きなクラックを生じさせる可能性がある。

[0062] 次に、第 2実施形態のハ-カムフィルタ 21の製造方法について第 1実施形態との差異について説明する。 [0063] 図 13に示すように、まず、ハニカム成形体を複数個結束させた集合体 Sの所定のセル 28Aにおける一端側（上流側）の開口端部、及びこの所定のセル 28Aを除く残余のセル 28Bにおける他端側（下流側）の開口端部をそれぞれ榭脂製マスク 53により閉塞し、集合体 Sの一端部を封止体ペースト Pに浸漬させる。すると、封止体ペースト Pがセル 28Bの内部に流れ込み、セル 28Bの開口を塞ぐ。その際、封止体ペースト Pの粘度を調整することにより、得られる封止体 30 (凹部 61)の形状を適宜変化させることができる。続いて、集合体 Sの他端部を、同様に封止体ペースト Pに浸漬させる。そして、この封止体ペースト Pが所定箇所に充填されたフィルタ成形体を所定条件で乾燥、脱脂及び焼成した後に、これを断面円形状に切削加工することで、所望のハ-カムフィルタ 21が得られる。

[0064] さて、第 2実施形態のハ-カムフィルタ 21を用いて排気ガスの浄ィ匕を行う場合には、ハ-カムフィルタ 21内部に生じる熱衝撃に際しての応力は、封止体 30において上記凹部 61 (中央部分）に集中する。これにより、封止体 30の外周側においてはそうした応力が低減される。ひいては、封止体 30の外周側において上記境界部分に沿うクラックの発生や、封止体 30の剥離を好適に抑制することができる。その結果、封止体 30と隔壁 27との境界部分に隙間が生じることはなく、充分に浄化されて!、な、排気ガスが排出されるといった不具合が解消されることとなり、排気ガスの浄ィ匕効率が低下することはない。すなわち、封止体 30としての機能を長期にわたって保持することができる。

[0065] また、凹部 61の外周側内面と隔壁 27とのなす接触角 Θを 1〜50° とすることで、封止体 30と隔壁 27との境界部分で生じる応力を低減させつつ、封止体 30の中央部分に集中させることが可能となる。すなわち、封止体 30の外周側と比較してクラックの発生及び成長が抑制されやすい、封止体 30の中央部分に上記応力を集中させることが可能となる。従って、封止体 30自体におけるクラックの発生が好適に抑制され、封止体 30としての機能の維持を最適化することが可能となる。

[0066] 各実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

[0067] 'ハ-カムフィルタ 21は、接合剤ペーストによって結束された複数のハ-カム構造体 23からなる集合型ハ-カム構造体に限られず、 1つのハ-カム構造体 23からなり、接合剤ペーストを用いな、あるいは接合層のなヽモノリシックハ-カム構造体であつてもよい。集合型ハ-カム構造体の場合、各ハ-カム構造体は炭化珪素又は金属珪素—炭化珪素複合体力もなる材料で形成されていることが望ましい。モノリシックハ二カム構造体は、コージエライト、リン酸ジルコニウム、又はチタン酸アルミニウムからなる材料で形成されてヽることが望ましヽ。

[0068] · 第 1実施形態において、接触角 0が上記所定範囲内（91〜179° )であれば、図 7 (a)、（b)に示すように、封止体 30の凸部 31の形状を適宜変更してもよい。

[0069] · 第 1実施形態において、仮に、封止体ペーストの粘度調整の手間を軽減することができるのであれば、接触角 Θが上記所定範囲以外（90° 以下)である封止体 30を採用してもよい。例えば、図 7 (c)に示すように、接触角 Θ力^ 0° である封止体 30を採用してもよい。この場合、封止体 30の第 2端面 33の外周側は平坦状に形成される。また、例えば、図 7 (d)に示すように、接触角 Θ力未満である封止体 30を採用してちよい。

[0070] · 第 2実施形態において、接触角 0が上記所定範囲内（1〜50° )であれば、図 1 2 (a)に示すように、封止体 30の凹部 61の形状を適宜変更してもよい。

[0071] · 第 2実施形態において、仮に、封止体ペーストの粘度調整の手間を軽減することができるのであれば、図 12 (b)〜（d)に示すように接触角 Θが上記所定範囲以外（5 0° 超）である封止体 30を採用してもよい。ちなみに、図 12 (b)は、接触角 Θ力 0° 超〜 90° 未満である封止体 30を示し、図 12 (c)は、接触角 Θ力である封止体 30を示す。また、図 12 (d)は、接触角 Θ力を超える封止体 30を示す。

[0072] · 仮に、封止体ペーストの粘度調整の手間を軽減することができるのであれば、第 1実施形態における凸部 31、第 2実施形態における凹部 61を省略してもよい。この場合、封止体 30の第 2端面 33は、全面に亘つて平坦状に形成される。

[0073] · 各実施形態において、塗布層 41を省略してもよい。

[0074] · 各実施形態では、複数個のハ-カム部材 22を結束させたノヽ-カムフィルタ 21を採用したが、これを一つのハ-カム部材カゝら形成してもよい。この場合、複数個のハ二カム部材 22を接合材 24によって結束させる作業が省略されるため、製造の簡略ィ匕を図ることができる。 [0075] · 各実施形態においては、断面形状が円形状を呈するハ-カムフィルタ 21を採用したが、その断面形状はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、断面形状が楕円形状、略三角形状、又は正六角形、正八角形等の多角形状を呈するハニカムフイノレタを採用してもよ、。

[0076] · 各実施形態では、排気ガスの熱によって PMの燃焼及び除去を行うものとしたが、排気ガス浄ィ匕装置 10の内部に設けられたヒータやパーナ等の加熱手段によって P Mの燃焼及び除去を行う構成を採用してもよい。

[0077] 実施例

次に、本発明の試験例と比較例を説明する。

<ハ-カムフィルタの製造 >

まず、平均粒径 10 mの α型炭化珪素粉末 7000重量部と、平均粒径 0. 5 mの a型炭化珪素粉末 3000重量部とを湿式混合し、得られた混合物 10000重量部に対して有機バインダ (メチルセルロース） 570重量部と、水 1770重量部とを加え、混鍊して混合組成物を得た。その混合組成物に可塑剤（日本油脂社製、ュ-ルーブ（登録商標）） 330重量部と、潤滑剤（グリセリン） 150重量部とを加え、更に混鍊した後、押出成形し、図 3に示す角柱状の生成形体を作製した。

[0078] 次に、マイクロ波乾燥機等を用いて、生成形体を乾燥して、セラミック乾燥体を得た。封止体ペーストを所定のセルの開口に充填した。乾燥機で乾燥させた後、セラミツク乾燥体を 400°Cで脱脂し、常圧、 2200°C、アルゴン雰囲気下で 3時間焼成し、封止体 30付きの、炭化珪素焼結体力なるハ-カム部材 22 (図 3)を製造した。このハ -カム部材 22の寸法は 34. 3mm X 34. 3mm X 150mm (H X W X L)、気孔率は 4 2%、平均気孔径は 11 μ m、セル密度は 240セル Z平方インチ（cpsi)、セル隔壁の厚さは 0. 3mmである。

[0079] 別途、耐熱性の接合材ペーストを調整した。この接合材ペーストの組成は、平均繊維長 20 μ mで平均繊維径 6 μ mのアルミナファイバー 30重量⁰ /₀、平均粒径 0. 6 μ mの炭化珪素粒子 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％である。接合材ペーストの粘度は 30Pa ' s (室温)である。 4個 X 4個の四角柱状の多孔質ノヽ-カム部材 22を接合剤ペーストを用いて積層し、 100°Cで 1時間乾燥し、接合材ペーストを硬化させ、厚さ lmmの接合材 24により一体化された集合体 Sが得られた。集合体 Sの外周をダイヤモンドカッターを用いて切削加工し、その外周部に塗布層ペーストを塗布して、厚さ 1. Ommの塗布層ペースト層を形成した。 120°Cで塗布層を乾燥して、直径 140mm、長さ 150mmの円柱形状のハ-カムフィルタ 21を製造した。塗布層ペーストは、無機繊維としてアルミナシリケートからなるセラミックファイバ（ショット含有率 3%、平均繊維長 100 m) 23. 3重量 %、無機粒子として炭化珪素粉末 (平均粒径 0. 3 ^ πι) 30. 2重量％、無機バインダとしてシリカゾル（ゾル中の SiOの含有率 30重量％) 7重量⁰ /₀、有機バインダとして力

2

ルボキシメチルセルロース 0. 5重量％、及び水 39重量％からなる組成物を混鍊したものを用いた。

[0080] ここで、ハ-カム構造体 23を形成する材料中の不純物の合計含有量を一定に維持しつつ、封止体 30を形成する材料中の不純物の合計含有量を変化させて表 1の A〜Gのハ-カムフィルタ 21を製造した。表 1に、ハ-カム構造体 23及び封止体 30 を形成する材料中における、不純物の合計含有量を示す。各元素の含有量は、蛍光 X線分析により測定した。表 1中における数値の単位は質量％である。

[0081] 封止体 30を形成する材料は、上記生成形体を形成する材料と同一の組成で、材料中の不純物の合計含有量が表 1の値になるように、材料の配合比を変化させたり、 A1元素、 Fe元素、 B元素、 Si元素及び遊離炭素を含有する物質 (助剤）を添加することによって調製した。

[0082] セル 28に充填される封止体 30の奥側の表面構造には、中央凸部 31を有するもの

(図 5、 7)と、中央凹部 61を有するもの（図 10、 12)との 2種類がある。図 8の封口装置 51を用いれば、中央凸部 31を有する封止体 30を形成することができる。図 13に示す浸漬法を利用すれば、中央凹部 61を有する封止体 30を形成することができる。

[0083] [表 1] ハニカム構造体中の不封止体の種別と封止体中の不純物元素量 (質量％) 不純物元素

純物元素量 (質量％)

A B C D E F G

Al 0.08 0.08 0.08 0.1 1 0.1 1 0.08 0.08 0.1 1

Fe 0.17 0.1 7 0.27 0.20 0.20 0.27 0.27 0.20

B 0.01 0.01 0.01 0.18 0.1 8 0.06 0.18 0.18

Si 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 遊離炭素 0.06 0.06 0.06 0.00 0.10 0.25 0.35 0.50 口 nT 0.32 0.32 0.42 0.50 0.60 0.67 0.89 1.00

<ハニカムフィルタの評価試験 >

[評価 1]

(試験例 1〜 30及び比較例 1〜 5)

表 2に示すノヽ-カム構造体 23及び封止体 30を有するハ-カムフィルタ 21を製造した後、各例のハ-カムフィルタ 21に関し、ハ-カム構造体 23及び封止体 30を形成する材料中における不純物含有量と、「封止体の耐久性」との相関関係について下記に示す評価を行った。その結果を表 2に示す。中央部分に凸部 31を有する封止体 30において、そうした凸部 31が「封止体の耐久性」に与える影響に関しても評価した。

(封止体の耐久性）

各例のハ-カムフィルタ 21を排気ガス浄ィ匕装置 10に設置し、エンジンを回転数 30

トルク 50Nmで所定時間運転させて排気ガスの浄化試験を行い、 PMを捕集した。次に、エンジンを回転数 4000min^_1でフルロード状態とし、ノ、二カムフィルタ 21の温度が 700°C付近で一定になったところで、エンジンを回転数 1050min^_1 、トルク 30Nmに変更して PMを強制的に燃焼させた。この操作を、上記 PM捕集量が 0. lgZL増加する毎に繰り返し行った。そして、封止体 30と隔壁 27との境界部分、すなわち封止体 30の外周側にクラックが生じない範囲での、 PMの最大捕集量を求めた。この耐久性試験においては、 PMの最大捕集量の値が大きいほど、クラックが生じにくぐ封止体 30の耐久性が優れていることを意味する。

[表 2] 不純物の合計含有量 (質量％)

PMの最大捕凸部の有無接触角 θ 0

集量（g/L) ハニカム構造体封止体

封止体

の種類

試験例 1 0.32 0.42 B なし 90 6.0 試験例 2 0.32 0.42 B あり 90 6.3 試験例 3 0.32 0.42 B あり 91 7.5 試験例 4 0.32 0.42 B あり 135 8.0 試験例 5 0.32 0.42 B あり 179 7.5 試験例 6 0.32 0.50 C なし 90 6.1 試験例 7 0.32 0.50 C あり 90 6.4 試験例 8 0.32 0.50 C あり 91 7.6 試験例 9 0.32 0.50 C あり 135 8.2 試験例 10 0.32 0.50 C あり 179 7.6 試験例 1 1 0.32 0.60 D なし 90 6.2 試験例 12 0.32 0.60 D あり 90 6.5 試験例 13 0.32 0.60 D あり 91 7.7 試験例 14 0.32 0.60 D あり 135 8.3 試験例 15 0.32 0.60 D あり 179 7.5 試験例 16 0.32 0.67 E なし 90 6.3 試験例 17 0.32 0.67 E あり 90 6.6 試験例 18 0.32 0.67 E あり 91 7.8 試験例 19 0.32 0.67 E あり 135 8.4 試験例 20 0.32 0.67 E あり 179 7.6 試験例 21 0.32 0.89 F なし 90 6.4 試験例 22 0.32 0.89 F あり 90 6.7 試験例 23 0.32 0.89 F あり 91 7.9 試験例 24 0.32 0.89 F あり 135 8.6 試験例 25 0.32 0.89 F あり 179 7.7 試験例 26 0.32 1 .00 G なし 90 6.5 試験例 27 0.32 1 .00 G あり 90 6.8 試験例 28 0.32 1 .00 G あり 91 8.0 試験例 29 0.32 1 .00 G あり 135 8.7 試験例 30 0.32 1 .00 G あり 179 7.8 比較例 1 0.32 0.32 A なし 90 5.5 比較例 2 0.32 0.32 A あり 90 5.5 比較例 3 0.32 0.32 A fey 91 5.5 比較例 4 0.32 0.32 A ¾y 135 5.5 比較例 5 0.32 0.32 A あり 179 5.5

「接触角 Θの測定」：光学顕微鏡を用いて封止体 30の断面を撮影し、そのときの写真から接触角 Θを算出した。断面とは、セル 28の中心軸線 Xに対して平行な断面をい表 2に示すように、試験例 1〜30においては、比較例 1〜5に比べ、封止体 30の耐久性が向上していることが確認された。これは、各試験例のハ-カムフィルタ 21の封止体 30においては、ハ-カム構造体 23と比較して不純物含有量の合計が多いことから、封止体 30の耐熱性及び強度が十分に確保されていることに起因するものと思われる。このように、封止体 30中の不純物含有量の合計が多い例（試験例 26〜30) ほど、封止体 30の耐熱性及び強度が顕著に向上した。

[0086] また、試験例 1と試験例 2〜5とを比較した場合、試験例 2〜5にお、ては、試験例 1 に対して封止体 30の耐久性が顕著に向上した。これは、封止体 30の外周側における熱膨張の緩和に寄与する凸部 31の有無に起因するものと考えられる。さらに、例えば、試験例 13及び 14から明らかなように、接触角 Θが 91〜135° の場合に、封止体 30の耐久性が顕著に向上した。これは、接触角 Θが 91〜135° の場合に、封止体 30と隔壁 27との境界部分に生じる熱膨張が特に軽減されやすくなることを意味する。

[評価 2]

(試験例 31〜66及び比較例 6〜 11)

表 3に示すハ-カム構造体 23及び封止体 30を有するハ-カムフィルタ 21を製造した後、各例のハ-カムフィルタ 21に関し、ハ-カム構造体 23及び封止体 30を形成する材料中における不純物含有量と、「封止体の耐久性」との相関関係について評価した。すなわち、各例のハ-カムフィルタ 21について、上記に示す「封止体の耐久性」についての評価を行った。その結果を表 3に示す。中央部分に凹部 61を有する封止体 30において、そうした凹部 61が「封止体の耐久性」に与える影響に関しても評価した。

[0087] [表 3]

不純物の合計含有量 (質量％)

PMの最大捕凹部の有無接触角 θ () 封止体集量（g/L) ハニカム構造体封止体

の種類

試験例 31 0.32 0.42 B なし 90 6.0 試験例 32 0.32 0.42 B あり 0.5 6.3 試験例 33 0.32 0.42 B あり 1 7.5 試験例 34 0.32 0.42 B あり 30 8.0 試験例 35 0.32 0.42 B あり 45 7.5 試験例 36 0.32 0.42 B あり 50 6.5 試験例 37 0.32 0.50 C なし 90 6.1 試験例 38 0.32 0.50 C あり 0.5 6.4 試験例 39 0.32 0.50 C あり 1 7.6 試験例 40 0.32 0.50 C あり 30 8.2 試験例 41 0.32 0.50 C あり 45 7.6 試験例 42 0.32 0.50 C あし」 50 6.5 試験例 43 0.32 0.60 D なし 90 6.2 試験例 44 0.32 0.60 D あり 0.5 6.5 試験例 45 0.32 0.60 D あり 1 7.7 試験例 46 0.32 0.60 D あり 30 8.3 試験例 47 0.32 0.60 D あり 45 7.5 試験例 48 0.32 0.60 D あり 50 6.6 試験例 49 0.32 0.67 E なし 90 6.3 試験例 50 0.32 0.67 あり 0.5 6.6 試験例 51 0.32 0.67 Ε あり 1 7.8 試験例 52 0.32 0.67 Ε あり 30 8.4 試験例 53 0.32 0.67 Ε あり 45 7.6 試験例 54 0.32 0.67 Ε あり 50 6.7 試験例 55 0.32 0.89 F なし 90 6.4 試験例 56 0.32 0.89 F あり 0.5 6.7 試験例 57 0.32 0.89 F あり 1 7.9 試験例 58 0.32 0.89 F あり 30 8.6 試験例 59 0.32 0.89 F あり 45 7.7 試験例 60 0.32 0.89 F あり 50 6.9 試験例 61 0.32 1 .00 G なし 90 6.5 試験例 62 0.32 1 .00 G あり 0.5 6.8 試験例 63 0.32 1 .00 G あり 1 8.0 試験例 64 0.32 1.00 G あり 30 8.7 試験例 65 0.32 1 .00 G あり 45 7.8 試験例 66 0.32 1 .00 G あり 50 7.0 比較例 6 0.32 0.32 A なし 90 5.5 比較例 7 0.32 0.32 A あり 0.5 5.5 比較例 8 0.32 0.32 A あり 1 5.5 比較例 9 0.32 0.32 A あり 30 5.5 比較例 10 0.32 0.32 A あり 45 5.5 比較例 1 1 0.32 0.32 A あり 50 5.5 表 3に示すように、試験例 31〜66においては、比較例 6〜： L 1に比べ、封止体 30の耐久性が向上しているのが確認された。これは、各試験例のハ-カムフィルタ 21の封止体 30においては、ハ-カム構造体 23と比較して不純物含有量の合計が多いことから、封止体 30の耐熱性及び強度が十分に確保されていることに起因するものと思われる。このように、封止体 30中の不純物含有量の合計が多い例（試験例 61〜6 6)ほど、封止体 30の耐熱性及び強度は顕著に向上した。

また、試験例 31と試験例 32〜36とを比較した場合、試験例 32〜36においては、試験例 31に対して封止体 30の耐久性が顕著に向上した。これは、封止体 30の熱衝撃に伴う応力の緩和に寄与する凹部 61の有無に起因するものと考えられる。さらに、例えば、試験例 45及び 46から明らかなように、接触角 Θ力^〜 30° の場合に、封止体 30の耐久性が顕著に向上した。これは、接触角 Θ力^〜 30° の場合に、封止体 3 0と隔壁 27との境界部分に生じる応力が特に軽減されやすくなることを意味する。

Claims

請求の範囲

[1] 隔壁によって区画された複数のセルを有する少なくとも 1つの柱状のハニカム構造体と、前記複数のセルのうち、複数の第 1のセルの上流開口と、複数の第 2のセルの下流開口とを封止する封止体とを備えるハ-カムフィルタであって、

各封止体を形成する材料は、前記ハニカム構造体を形成する材料よりも、 A1元素、 Fe元素、 B元素、 Si元素及び遊離炭素の含有量の合計が多いことを特徴とするハ- カムフイノレタ。

[2] 各封止体は、関連するセルの開口に隣接する第 1端面と、前記第 1端面の反対側の第 2端面とを有し、前記第 1端面から前記第 2端面までの長さが前記セルの軸線と直交する方向にぉ、て不均一となるように、前記第 2端面は形成されて、ることを特徴とする請求項 1に記載のハ-カムフィルタ。

[3] 各封止体は、関連するセルの開口に隣接する第 1端面と、前記第 1端面の反対側の第 2端面とを有し、前記第 2端面は、前記セルの中心軸線に対応する中央位置に凹部を有していることを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載のハ-カムフィルタ。

[4] 各封止体は、前記凹部よりも外側において、前記隔壁に対して 1〜50° の接触角で接触してヽることを特徴とする請求項 3に記載のハ-カムフィルタ。

[5] 各封止体は、関連するセルの開口に隣接する第 1端面と、前記第 1端面の反対側の第 2端面とを有し、前記第 2端面は、前記セルの中心軸線に対応する中央位置に凸部を有していることを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載のハ-カムフィルタ。

[6] 各封止体は、前記凸部よりも外側において、前記隔壁に対して 91〜179° の接触角で接触して、ることを特徴とする請求項 5に記載のハ-カムフィルタ。

[7] 各封止体の前記第 1端面から前記第 2端面までの長さは前記セルの軸線からの距離によって異なり、前記第 1端面力前記第 2端面までの長さの最大値と最小値との差は、前記隔壁の厚みの 15倍以下であることを特徴とする請求項 2〜請求項 6のいずれか一項に記載のハ-カムフィルタ。

[8] 前記ハ-カム構造体は、コージエライト、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム、炭化珪素及び金属珪素炭化珪素複合体よりなる群より選択される少なくとも一種の材料力形成されて、ることを特徴とする請求項 1〜請求項 7の、ずれか一項に記載のハ-カムフィルタ。

[9] 前記隔壁の少なくとも一部には、触媒が担持されていることを特徴とする請求項 1〜8 の！、ずれか一項に記載のハ-カムフィルタ。

[10] 前記ハニカム構造体は、外周壁と、前記外周壁の内側に設けられた隔壁と、前記隔壁により区画されて流体の流路となる複数のセルとを有するハ-カム部材を、接合材により複数個結束させたものであることを特徴とする請求項 1〜9のいずれか一項に記載のハ-カムフィルタ。

[11] 前記ハ-カム構造体の外周に設けられた塗布層を更に備えることを特徴とする請求項 1〜10のいずれか一項に記載のハ-カムフィルタ。