(第一実施形態)
以下、本発明の一実施形態である第一実施形 態について、図4、5を参照しながら説明する� ��
図4(a)は、本発明のハニカムフィルタの一例� �模式的に示した斜視図であり、図4(b)は、図4 (a)のD-D線断面図である。
図5(a)は、本発明のハニカムフィルタを構成� �るハニカム構造体、積層部材及び端部用部� �の一例を示す斜視図であり、(b)は、(a)に示� �ハニカム構造体、積層部材及び端部用部材� �配設してハニカムフィルタを製造する様子� �示す斜視図である。

図4(a)に示すように、ハニカムフィルタ1は円� ��形状であり、その側面部分は金属容器23に� �り構成され、また、その端面部分は端部用� �材10cにより構成されている。
また、金属容器23の内部には、図4(b)及び図5(b )に示すように、ハニカム構造体10aと、ハニ� �ム構造体10aの両端面に位置する積層部材10b� �が配設されている。

このハニカムフィルタ1においては、図4(b)に� ��すように、端部用部材10cの貫通孔11c、積層� ��材10bの貫通孔11b、ハニカム構造体10aの貫通� ��11aが連通してなる貫通孔11が形成されてお� �、貫通孔11の一端が端部用部材10cによって目 封じされている。
また、積層部材10bの壁部13b、ハニカム構造体 10aの壁部13aからなる壁部13が形成されており� ��各貫通孔11は壁部13によって隔てられている 。
このため、一の貫通孔11に流入した排ガスは� ��必ず貫通孔11を隔てる壁部13を通過した後、 他の貫通孔11から流出するようになっている� ��従って、排ガスがこの壁部13を通過する際� �PMが壁部13の内部で捕集され、排ガスが浄化� ��れることとなる。

以下、ハニカムフィルタ1を構成する各部材� �ついて詳しく説明する。
まず、ハニカム構造体10aについて説明する。 図5(a)に示すように、ハニカム構造体10aは、� �に無機繊維が一体成形された構造体として� �形されたものであり、その形状は円柱形状� �ある。そして、その内部には、ハニカム構� �体10aの長手方向と平行な方向に一方の端面� �ら他方の端面まで貫通し、壁部13aにより隔� �られた多数の貫通孔11aを有している。また� �ハニカム構造体10aを構成する無機繊維100は� �貫通孔11aの形成方向により多く配向してい� �。

ここで、無機繊維の配向について図面を用い て説明する。
図6(a)は、図5(a)に示すハニカム構造体の正面� ��であり、(b)は、(a)に示すハニカム構造体のE -E線断面図である。

無機繊維が貫通孔の形成方向により多く配向 しているとは、図6(b)に示すように、図6(a)に� ��すハニカム構造体10aを壁部13aに沿って切断� ��たE-E線破断面を観察した際に、無機繊維100� ��うち、貫通孔11aの形成方向と無機繊維の方� ��とのなす角度αが0~45°となるように配向し� �いる無機繊維100aを貫通孔の形成方向に配向� ��ている無機繊維とし、貫通孔の形成方向と� ��機繊維の方向とのなす角度αが45~90°となる� ��うに配向している無機繊維100bを貫通孔の形 成方向に対して垂直方向に配向している無機 繊維とした際に、貫通孔の形成方向に配向し ている無機繊維100aが貫通孔の形成方向に対� �て垂直方向に配向している無機繊維100bより� ��多いことを意味する。
なお、ハニカム構造体の破断面における無機 繊維の配向の確認は、走査型電子顕微鏡(SEM)� ��を用いて行うことができる。

また、ハニカム構造体10aは、主に無機繊維 からなる部材であるが、ハニカム構造体10aに は無機繊維の他に無機物が含まれ、この無機 物を介して無機繊維同士が固着されることに よってその形状が保持されている。

次に、積層部材10bについて説明する。図5(a )に示すように、積層部材10bは、主に無機繊� �からなる円盤状のシート状物であり、その� �面14bの直径は、円柱状のハニカム構造体10a� �端面14aの直径と略同一である。そして、積� �部材10bの一方の端面から他方の端面まで貫� �し、壁部13bにより隔てられた多数の貫通孔11 bを有している。

また、積層部材10bを構成する無機繊維100は、 貫通孔11bの形成方向に対して垂直方向により 多く配向している。
なお、無機繊維の配向方向を定める方法は、 上述したハニカム構造体10aについて無機繊維 の配向を定めた方法と同様であり、無機繊維 が貫通孔の形成方向に対して垂直方向により 多く配向しているとは、貫通孔の形成方向に 対して垂直方向に配向している無機繊維100b� �貫通孔の形成方向に配向している無機繊維10 0aよりも多いことを意味する。

また、積層部材10bは、主に無機繊維からな る部材であるが、積層部材10bには無機繊維の 他に無機物が含まれ、この無機物を介して無 機繊維同士が固着されることによってその形 状が保持されている。

次に、金属容器23について説明する。金属� ��器23は、主に金属からなり、図5(b)に示すよ� ��に、その形状は、円筒状である。そして、� ��の内径は、ハニカム構造体10aの端面14a及び� ��層部材10bの端面14bの直径と略同一となって� ��り、また、その長さは、ハニカム構造体10a� ��長手方向の長さと略同一となっている。な� ��、図5(b)においては、金属容器23を形成する� ��部の上部を省略して描いているものである� ��

続いて、端部用部材10cについて説明する。 端部用部材10cは、主に金属からなり、図5(a)� �示すように、その形状は、円盤状である。� �た、その端面14cの直径は、金属容器23の外径 と略同一である。さらに、端部用部材10cの一 方の端面から他方の端面まで貫通した貫通孔 11cが、市松模様状に形成されている。

以上述べた各部材からなるハニカムフィルタ 1の構成について、図5(b)を用いて説明する。
図5(b)に示すように、ハニカムフィルタ1にお� ��ては、金属容器23内でハニカム構造体10aの� �れぞれの端面14a側に3枚ずつ積層部材10bが積� ��されている。
このとき、ハニカム構造体10aと全ての積層部 材10bとは、それぞれの貫通孔の位置が重なり 合うように位置を合わせて積層されている。 即ち、ハニカム構造体10aの貫通孔11a及び6枚� �積層部材10bの貫通孔11bが全て重なり合うよ� �に連通していることとなる。

ハニカムフィルタ1においては、最も外側に� �置する積層部材10bのさらに外側に端部用部� �10cが1枚ずつ配設されている。そして、端部� ��部材10cの側面14cと金属容器23の端部とが溶� �によって固定されている。
市松模様状に形成された貫通孔11cを有する端 部用部材10cは、貫通孔11cと積層部材10bの貫通 孔11bとの位置が重なるように、かつ、両端の 端部用部材10cの貫通孔11c同士の位置が重なら ないように固定されている。端部用部材10cが このような位置に固定されていることによっ て、ハニカム構造体10aと積層部材10bの貫通孔 が連通してなる貫通孔の一方の端部が目封じ されることとなる。
従って、ハニカムフィルタ1の貫通孔11は、隣 り合う貫通孔11同士がそれぞれ異なる端部で� ��い違いに目封じされていることとなる。

以下、本実施形態のハニカムフィルタ1の製� �方法について説明する。
(1)ハニカム構造体の作製工程

まず、アルミナファイバ、ガラスファイバ 、有機バインダ、可塑剤、潤滑剤及び水を混 合し、充分攪拌することによって、混合物を 調製する。

次に、上記混合物をプランジャー式押出成 形機の混合物タンクよりシリンダー内に投入 し、ピストンをダイス側に押し込んで円柱状 のダイスより混合物を押し出し、複数の貫通 孔が壁部を隔てて長手方向に並設された円柱 状のハニカム成形体の長尺体を作製する。

次に、上記ハニカム成形体の長尺体を、切 断ディスクが切断部材として備えられた切断 装置により所定の長さに切断した後、得られ たハニカム成形体をマイクロ波乾燥機及び熱 風乾燥機により、100~200℃、大気雰囲気下、5~ 60分乾燥する。

次に、上記乾燥させたハニカム成形体を脱脂 炉中で、200~600℃、大気雰囲気、1~5時間脱脂� �た後、焼成炉中で、900~1050℃で焼成する。
さらに、得られたハニカム成形体を1~10mol/lの 塩酸溶液に、0.5~24時間浸漬させることによっ て酸処理を施した後に、再度焼成炉中で、900 ~1050℃で焼成することにより、ハニカム構造� ��10aを作製する。
このようにして作製したハニカム構造体は、 無機繊維が貫通孔の形成方向により多く配向 したハニカム構造体となる。

(2)積層部材の作製工程
まず、アルミナファイバを水に分散させ、そ のほかに無機バインダ、有機バインダを添加 する。さらに、凝結剤、凝集剤をともに少量 添加し、充分撹拌することにより抄造用スラ リーを調製する。

上記工程で得られた抄造用スラリーを、円 形の穴開きメッシュにより抄き、得られたも のを100~200℃で乾燥する。これにより、一方� �面から他方の面まで貫通し、壁部により隔� �られた多数の貫通孔を有するシート状の積� �部材を作製する。このようにして作製した� �層部材10bは、無機繊維が貫通孔の形成方向� �対して垂直方向により多く配向した積層部� �となる。

(3)端部用部材の作製工程
主にステンレス等の金属からなる略円盤形状 の多孔質金属板を準備し、これをレーザ加工 することによって、図5(a)に示すように貫通� �が市松模様状に形成された端部用部材を作� �する。

(4)積層工程
まず、金属容器の一方の端部に端部用部材の 端面を合わせて1つ配設し、溶接により固定� �る。
次に、この金属容器を、端部用部材を固定し た面が下になるように立てて、この端部用部 材の貫通孔と積層部材の貫通孔とが重なり合 い、かつ、それぞれの積層部材の貫通孔同士 が重なり合うように、金属容器内に積層部材 を3枚積層する。
次に、ハニカム構造体を、ハニカム構造体の 貫通孔が積層部材の貫通孔と重なり合うよう にして金属容器内に積層する。
さらに、このハニカム構造体の上側に露出し た端面上に、ハニカム構造体の貫通孔と積層 部材の貫通孔とが重なり合うように、かつ、 それぞれの積層部材の貫通孔同士が重なり合 うようにして積層部材を3枚積層する。
その後、端部用部材をその貫通孔が積層部材 の貫通孔(下側の端部用部材の貫通孔とその� �置が重なっていない貫通孔)と重なり合うよ� ��に、積層部材の端面の上に積層する。

(5)加圧工程
このように各部材を積層した状態では、最上 部に位置する端部用部材は金属容器の端部よ りも上方に存在しているため、端部用部材の 上面に対して下向きに、すなわち貫通孔の形 成方向に平行の向きに圧力を加える。すると 、積層部材がその弾性によって変形するため 、端部用部材が金属容器と接触する位置まで 下方に移動する。この加圧工程では、端部用 部材が下方に移動して金属容器と接した時点 で圧力を弱めて、端部用部材がその位置から 移動しないようにする。

(6)固定工程
端部用部材と金属容器とが接している状態で 、端部用部材と金属容器の端部とを溶接して 固定する。以上の工程により円柱状のハニカ ムフィルタを製造する。

以下、第一実施形態のハニカムフィルタにつ いての作用効果を列挙する。
(1)ハニカムフィルタが主に無機繊維からなる 一体成形された柱状のハニカム構造体から構 成されており、一体成形されたハニカム構造 体には積層界面、すなわち無機繊維が比較的 密に分布する部位が存在しないため、圧力損 失の低いハニカムフィルタとすることができ る。

(2)積層部材を構成する無機繊維が貫通孔の形 成方向に対して垂直方向により多く配向して いるため、積層部材はその貫通孔の形成方向 に加圧された場合に元の形状に戻ろうとする 復元力(弾性)が大きい。
また、ハニカム構造体は無機繊維が貫通孔の 形成方向により多く配向しており、その貫通 孔の形成方向に加圧された場合に縮みにくく 、また、復元力(弾性)が小さい。
また、端部用部材は、加圧によりほとんど縮 むことがなく、また、復元力(弾性)を有さな� ��。
そして、本実施形態のハニカムフィルタでは 、このような大きな弾性を有する積層部材が 小さな弾性しか有さないハニカム構造体と端 部用部材との間に積層されているため、積層 部材がハニカム構造体の凹凸の形状や端部用 部材の端面の形状に合わせて変形した状態で 存在することができ、ハニカム構造体と積層 部材とが密着し、積層部材と端部用部材とが 密着するので、ハニカムフィルタに流入させ た排ガスが各部材間の隙間に流入することが ない。従って、PMの捕集効率の高いハニカム� ��ィルタとすることができる。

(3)また、本実施形態のハニカムフィルタは、 その両端部に端部用部材が配設されており、 ハニカム構造体の貫通孔と積層部材の貫通孔 が連通してなる貫通孔のいずれか一方の端部 が端部用部材によって目封じされている。
そのため、ハニカム構造体の壁部及び積層部 材の壁部で排ガス中のPMを捕集することがで� ��、PMの捕集効率が高いハニカムフィルタと� �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が、本実施形態はこ れら実施例のみに限定されるものではない。

(実施例1)
(1)ハニカム構造体の作製
(1-1)混合工程
まず、アルミナ72%とシリカ28%とからなるアル ミナファイバ(平均繊維長:0.3mm、平均繊維径:5 μm)12.3重量部、ガラスファイバ(平均繊維径:9� �m、平均繊維長:3mm)6.2重量部、有機バインダ(� ��チルセルロース)11.7重量部、造孔剤(アクリ� ��)7.1重量部、可塑剤(日本油脂社製 ユニルー ブ)を8.1重量部、潤滑剤(グリセリン)を3.8重量 部及び水50.9重量部を混合し、充分撹拌する� �とにより混合物を調製した。

(1-2)押出成形工程
(1-1)で得られた混合物をプランジャー式押出� ��形機の混合物タンクよりシリンダー内に投� ��し、ピストンをダイス側に押し込んでダイ� ��より混合物を押し出し、貫通孔を有する、� ��柱状のハニカム成形体の長尺体を作製した� ��

(1-3)切断工程
(1-2)で得られた円柱状のハニカム成形体の長� ��体を、切断ディスクを切断部材として備え� ��切断装置を用いて切断した。これにより、� ��ニカム成形体を得た。

(1-4)乾燥工程
(1-3)で得られた円柱状のハニカム成形体を、� ��イクロ波乾燥機及び熱風乾燥機により、大� ��雰囲気下、200℃で3時間乾燥処理し、ハニカ ム成形体中に含まれる水分を除去した。

(1-5)脱脂工程
(1-4)で得られた円柱状のハニカム成形体を、� ��気炉中で、大気雰囲気下、400℃で3時間加熱 処理し、ハニカム成形体中に含まれる有機物 を除去した。

(1-6)熱処理及び酸処理工程
(1-5)で得られた円柱状のハニカム成形体に対� ��、焼成炉中で、大気雰囲気下、950℃で5時間 の条件で加熱処理を行った。
その後、得られたハニカム成形体を90℃、4mol /lのHCl溶液に1時間浸漬することにより酸処理 を施し、さらに、1050℃、5時間の条件で再度� ��処理を行って、長手方向に平行な方向に4.5m m×4.5mmの貫通孔を有する、直径160mm、貫通孔� �形成方向における長さが58mmの大きさのハニ� ��ム構造体を作製した。
なお、このようにして作製したハニカム構造 体の無機繊維の配向方向を走査型電子顕微鏡 (SEM)で観察したところ、図7に示すように無機 繊維の配向方向が確認でき、無機繊維は貫通 孔の形成方向により多く配向していた。
図7は、ハニカム構造体の貫通孔より1.5mm内部 の壁内の状態を示したSEM写真である。

(2)積層部材の作製
(2-1)抄造用スラリーの調製工程
アルミナファイバを水1リットルに対して10g� �割合で分散させ、そのほかに無機バインダ� �して、シリカゾルをファイバに対して5wt%、� ��機バインダとしてアクリルラテックスを3wt% の割合で添加した。さらに、凝結剤として硫 酸アルミニウム、凝集剤としてポリアクリル アミドを、ともに少量添加し、充分撹拌する ことにより抄造用スラリーを調製した。

(2-2)抄造工程
(2-1)で得られた抄造用スラリーを、4.5mm×4.5mm� ��穴が互いに2mmの間隔でほぼ全面に形成され� ��直径160.0mmの穴開きメッシュにより抄き、得 られたものを150℃で乾燥することにより、4.5 mm×4.5mmの貫通孔が互いに2mmの間隔で全面に形 成された1mmの厚さの積層部材を作製した。
この積層部材を積層部材Aとした。
なお、このようにして作製した積層部材Aの� �機繊維の配向方向を走査型電子顕微鏡(SEM)で 観察したところ、無機繊維は貫通孔の形成方 向に対して垂直方向により多く配向していた 。

(3)端部用部材の作製
(3-1)端部用部材の作製工程
Ni-Cr合金製金属板を、直径165mm×厚さ1mmの円盤 状に加工した後、レーザ加工することで、4.5 mm×4.5mmの孔が市松模様に形成された端部用部 材を作製した。この工程で、端部用部材は2� �作製し、それぞれの端部用部材には、下記� �積層工程で端部用部材を積層した際に、ハ� �カムフィルタの排ガスの入口側の端面と出� �側の端面とで封止箇所が異なる形態となる� �うに、互いに異なる位置に貫通孔を形成し� �。

(4)ハニカムフィルタの製造
(4-1)積層工程
外径165mm(内径160mm)×長さ60mmの円筒状のケーシ ング(金属容器)の一方の端部に、上記(3)の工� ��で得た端部用部材を1つ配設し、溶接により 固定した。このケーシングを端部用部材を固 定した面が下になるように立てた。この端部 用部材の貫通孔と積層部材の貫通孔とが重な り合い、かつ、それぞれの積層部材の貫通孔 同士が重なり合うように、上記(2)の工程で得 た積層部材Aを3枚積層した。次に、上記(1)の� ��程で作製したハニカム構造体を、ハニカム� ��造体の一方の端面の貫通孔が、上記積層部� ��の貫通孔と重なり合うように積層した。さ� ��に、このハニカム構造体の他方の端面に、� ��ニカム構造体の貫通孔と積層部材の貫通孔� ��重なり合うように、かつ、それぞれの積層� ��材の貫通孔同士が重なり合うように、積層� ��材を3枚積層した。
その後、もう1つの端部用部材をその貫通孔� �積層部材の貫通孔と重なり合うように積層� �材の端部に積層した。

(4-2)加圧工程、固定工程
この端部用部材を金属容器と端部用部材とが 接するまで加圧し、溶接により金属容器と固 定することによって、上記ハニカム構造体及 び上記積層部材を金属容器内に固定し、直径 165mm×長さ62mmのハニカムフィルタを製造した� ��
なお、この工程ではハニカムフィルタの排ガ スの入口側の端部と出口側の端部とで封止箇 所が異なるように(重なりあった貫通孔のい� �れか一方のみが封止されるように)、端部用� ��材を配設した。

(比較例1)
円柱状のハニカム構造体を用いずに、上記(2) の工程で作製した積層部材Aのみを金属容器� �に積層した他は実施例1と同様にして、図10(b )に示すような構成のハニカムフィルタを製� �した。なお、積層部材Aは計96枚積層した。

(比較例2)
積層部材を用いずに、上記(1)と略同様にして 作製した直径160mm、貫通孔の形成方向におけ� ��長さが、60mmの大きさのハニカム構造体のみ を金属容器内に積層した他は実施例1と同様� �して、図1(b)に示すような構成のハニカムフ� ��ルタを製造した。

各実施例及び比較例で製造したハニカムフィ ルタについて、圧力損失と捕集効率の測定を 行い、その特性を評価した。
(圧力損失の評価)
図8に示したような圧力損失測定装置170を用� �て圧力損失を測定した。図8は、圧力損失測� ��装置の説明図である。
この圧力損失測定装置170は、送風機176の排気 ガス管177に、ハニカムフィルタ1を固定して� �置し、ハニカムフィルタ1の前後の圧力を検� ��可能にするため、圧力計178を取り付けたも� ��である。
そして、送風機176を排気ガスの流速が10m/sに� ��るように運転し、運転開始から5分後の差圧 (圧力損失)を測定した。
その結果、実施例1、比較例1、2で製造したハ ニカムフィルタの圧力損失はそれぞれ
40kPa、47kPa、38kPaであった。

(PMの捕集効率の評価)
図9に示したような捕集効率測定装置230を用� �てPMの捕集効率を測定した。図9は、捕集効� �測定装置の説明図である。
この捕集効率測定装置230は、2L(リットル)の� �モンレール式ディーゼルエンジン231と、エ� �ジン231からの排ガスを流通する排ガス管232� �、ハニカムフィルタ1を流通する前の排ガス� ��サンプリングするサンプラー235と、ハニカ� ��フィルタ1を流通した後の排ガスをサンプリ ングするサンプラー236と、サンプラー235、236 によりサンプリングされた排ガスを希釈する 希釈器237と、希釈された排ガスに含まれるPM� ��量を測定するPMカウンタ238(TSI社製、凝集粒� ��カウンタ3022A-S)とを備えた走査型モビリテ� �粒子径分析装置(Scanning Mobility Particle Sizer  SMPS)として構成されている。
そして、ハニカムフィルタ1が排ガス管232の� �中に固定して配置されている。

次に、測定手順を説明する。エンジン231を回 転数が2000min ^-1 、トルクが47Nmとなるように運転し、エンジ� �231からの排ガスをハニカムフィルタ1に流通� ��せた。このとき、ハニカムフィルタ1を流通 する前のPM量P ₀ と、ハニカムフィルタ1を通過した後のPM量P ₁ とをPMカウンタ238を用いて測定した。そして� ��下記計算式を用いて捕集効率を算出した。
捕集効率(%)=(P ₀ -P ₁ )/P ₀ ×100
その結果、実施例1、比較例1、2で製造したハ ニカムフィルタの捕集効率はそれぞれ、80%、 78%、65%であった。

これらの結果から、実施例1のハニカムフィ� �タでは、圧力損失が低く、かつ、捕集効率� �高いハニカムフィルタとすることができた� �
これに対し、比較例1のハニカムフィルタで� �、圧力損失が高くなっていた。
また、比較例2のハニカムフィルタでは、捕� �効率が低くなっていた。

(第二実施形態)
次に、本発明の一実施形態である第二実施形 態について説明する。
本実施形態では、第一実施形態におけるハニ カム構造体の端面に積層される積層部材の貫 通孔の形成方向における全体の長さが、一方 の端面側及び他方の端面側で、それぞれハニ カム構造体の貫通孔の形成方向における長さ の1~10%となっている。

本実施形態においても、第一実施形態におい て説明した効果(1)~(3)を発揮することができ� �。
また、以下の効果を発揮することができる。
(4)本実施形態のハニカムフィルタは、ハニカ ム構造体の端面に積層される積層部材の貫通 孔の形成方向における全体の長さが、一方の 端面側及び他方の端面側で、それぞれ上記ハ ニカム構造体の貫通孔の形成方向における長 さの1%以上である。
よって、積層部材がハニカム構造体の端面に 存在する凹凸の形状や端部用部材の端面の形 状に合わせて充分に変形した状態で存在する ことができる。
そのため、上記ハニカム構造体と上記積層部 材とが密着し、かつ、上記積層部材と上記端 部用部材との間が密着したハニカムフィルタ とすることができる。
従って、排ガスが各部材間の隙間に流入する ことが少なく、PMの捕集効率が高いハニカム� ��ィルタとすることができる。

(5)また、積層部材の貫通孔の形成方向におけ る全体の長さが、一方の端面側及び他方の端 面側で、それぞれハニカム構造体の貫通孔の 形成方向における長さの10%以下である。
そのため、貫通孔の形成方向における長さが 同じ積層部材を複数枚積層させる場合に、ハ ニカムフィルタを構成する上記積層部材の積 層枚数を少なくすることができ、無機繊維が 密に分布している積層界面の数をより少なく することができる。
従って、圧力損失のより低いハニカムフィル タとすることができる。

以下、本発明の第二実施形態をより具体的に 開示した実施例を示す。なお、本実施形態は 、これらの実施例のみに限定されるものでは ない。
各実施例及び参考例においては、ハニカム構 造体の両端面側に積層する積層部材の長さ(� �通孔の形成方向における全体の長さ)を変更� ��てハニカムフィルタを製造し、その特性を� ��価した。

(実施例2、3、参考例1~4)
まず、実施例1の工程(2)における抄造の条件� �変更し、貫通孔の形成方向における長さが0. 5mmである積層部材を作製した。
この積層部材を積層部材Bとした。

ハニカムフィルタとした後の、一の端面側 でのハニカム構造体の貫通孔の形成方向にお ける長さに対する積層部材の貫通孔の形成方 向における全体の長さ(%)(表1には、積層部材� ��割合と表記)が、表1に示す値となるように� �ハニカム構造体の左側端面、右側端面に積� �部材A又は積層部材Bをそれぞれ表1に示す枚� �だけ積層し、ハニカム構造体の貫通孔の形� �方向における長さを表1に示す長さに変更し� ��他は、実施例1と同様にして、ハニカムフィ ルタを製造した。そして、製造した各ハニカ ムフィルタについて、圧力損失と捕集効率を 測定した。その結果を実施例1の結果と合わ� �て表1に示した。

表1の結果から、実施例1~3で製造したハニカ� �フィルタは、圧力損失がきわめて低く、捕� �効率がきわめて高くなっていることがわか� �。
これに対し、参考例1、2で製造したハニカム� ��ィルタでは、片方又は両方の端面側に積層� ��た積層部材の長さが1%未満であったため、� �集効率がやや低くなっていた。
また、参考例3、4で製造したハニカムフィル� ��では、片方又は両方の端面側に積層した積� ��部材の長さが10%を超えていたため、圧力損� ��がやや高くなっていた。

(第三実施形態)
次に、本発明の一実施形態である第三実施形 態について説明する。
本実施形態では、第一実施形態において、ハ ニカム構造体の貫通孔と積層部材の貫通孔が 連通してなる貫通孔の端部のいずれか一方が 端部用部材によって目封じされた構成となっ ていることに代えて、ハニカム構造体の貫通 孔の端部のいずれか一方が、端部用部材及び 積層部材により目封じされた構成を有してい る。

本実施形態において用いられる積層部材は 、ハニカム構造体の貫通孔と略同形状の貫通 孔が市松模様状に、すなわちハニカム構造体 の貫通孔の半分の数だけ形成されている。こ れは、第一実施形態における端部用部材の貫 通孔の配置と略同様である。

本実施形態におけるハニカムフィルタの製造 方法において、このような形状の積層部材を 作製する方法としては、例えば、所定形状の 穴が市松模様状に形成されているメッシュを 用いて、第一実施形態で用いたものと同様の 組成の抄造用スラリーを抄造する方法等が挙 げられる。
そして、上記方法等によって作製した積層部 材を、その貫通孔の位置を端部用部材の貫通 孔の位置と合わせて配置する他は、第一実施 形態と同様の方法を用いることによってハニ カムフィルタを製造することができる。

本実施形態においても、第一実施形態にお いて説明した効果(1)~(3)を発揮することがで� �る。

(第四実施形態)
次に、本発明の一実施形態である第四実施形 態について説明する。
本実施形態では、第一実施形態に加えて、ハ ニカム構造体を構成する無機繊維及び/又は� �層部材を構成する無機繊維に触媒が担持さ� �た構成を有している。
ハニカム構造体の無機繊維に触媒を担持させ る方法としては、ハニカム構造体を触媒を適 量含む溶液に5分間浸漬し、その後、500℃で� �成処理を施すことで、酸化物触媒として無� �繊維に担持させる方法が挙げられる。
また、積層部材の無機繊維に触媒を担持させ る方法としては、無機繊維を触媒を含む無機 酸化物スラリーに含浸させた後、500℃で加熱 することにより触媒が付着した無機繊維を調 製し、この無機繊維を用いて積層部材を作製 する方法が挙げられる。

本実施形態においても、第一実施形態におい て説明した効果(1)~(3)を発揮することができ� �。
また、以下の効果を発揮することができる。

(6)本実施形態のハニカムフィルタは、触媒が 担持されているため、上記触媒とハニカムフ ィルタに捕集されたPMとが接触することによ� ��て、上記ハニカムフィルタの再生処理でPM� �燃焼に必要な活性化エネルギーを低下させ� �ことができる。
従って、より低温で効率良く、PMを燃焼させ� ��ことができる。
また、上記触媒が担持された上記ハニカムフ ィルタは、排ガス中の又はPMの燃焼過程にお� ��て発生したCO、HC及びNOx等を浄化するための 触媒コンバータとしても機能することができ る。

(その他の実施形態)
本発明のハニカムフィルタを構成するハニカ ム構造体、積層部材及び端部用部材、並びに 、本発明のハニカムフィルタの長手方向に対 して垂直な断面形状は、特に円形に限られる ものではなく、矩形等、種々の形状とするこ とができるが、曲線のみ又は曲線と直線とで 囲まれた形状であることが望ましい。
その具体例として、円形以外には、例えば、 楕円形、長円形(レーストラック形)、楕円形� ��は長円形等の単純閉曲線の一部が凹部を有� ��る形状(concave形状)等を挙げることができる� ��

本発明のハニカムフィルタの開口率の望まし い値は、下限が30%であり、上限が60%である。
上記開口率が30%未満では、ハニカムフィルタ に排ガスが流入出する際の圧力損失が大きく なる場合があり、60%を超えると、ハニカムフ ィルタを構成するハニカム構造体及び積層部 材の強度が低下したりする場合がある。

上記ハニカム構造体は、主に無機繊維からな るとともに、この無機繊維と無機物とからな ることが望ましい。
上記無機繊維の材質としては、例えば、シリ カ-アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ� �チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミッ� �、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物セラ� �ック、炭化珪素等の炭化物セラミック、玄� �岩等が挙げられる。
これらは、単独で用いてもよく、2種以上を� �用してもよい。

これらのなかでは、炭化珪素、アルミナ、玄 武岩、シリカ、シリカ-アルミナ、チタニア� �びジルコニアよりなる群から選ばれた少な� �とも1種が望ましい。
これらを用いたハニカム構造体は耐熱性に優 れるからである。

上記無機物としては、例えば、上記無機繊維 が溶融又は昇華しない温度で溶融するものを 用いることができる。また、上記無機物は、 上記無機繊維の耐熱温度以下で溶融するもの が望ましい。
上記無機物としては、シリカを含有するもの が望ましく、その具体例としては、例えば、 珪酸ガラス、珪酸アルカリガラス、ホウ珪酸 ガラス等の無機ガラス等が挙げられる。

また、上記ハニカム構造体においては、無機 物が溶融固化することで、無機繊維同士の交 差部分又はその近傍を固定していることが望 ましい。
上記無機物が溶融固化して上記無機繊維同士 を固定することで、上記無機繊維同士の結合 強度が高くなり、上記無機繊維の解繊がさら に防止されて、上記ハニカム構造体の強度が より向上することとなるからである。

上記ハニカム構造体の引張強度は、0.3MPa以上 であることが望ましく、0.4MPa以上であること がより望ましい。
上記引張強度が0.3MPa未満では、上記ハニカム 構造体をハニカムフィルタに用いた場合に、 充分な信頼性を得ることができない場合があ る。
なお、上記引張強度は、上記ハニカム構造体 をシート状に加工し、その両端を治具で固定 し、インストロン型万能試験機により測定す ることができる。

上記無機繊維の繊維長の望ましい下限値は0.1 mmであり、望ましい上限値は100mmである。
上記繊維長が0.1mm未満では、無機繊維同士を� ��機物を介して固着することが困難になり、� ��分な強度を得ることができない場合があり� ��一方、上記繊維長が100mmを超えると、均質� �ハニカム構造体を作製することが難しく、� �分な強度を有するハニカム構造体とするこ� �ができない場合があるからである。
上記繊維長のより望ましい下限値は0.5mmであ� ��、より望ましい上限値は50mmである。

上記無機繊維の繊維径の望ましい下限値は0.3 μmであり、望ましい上限値は30μmである。
上記繊維径が0.3μm未満では、無機繊維自身が 折れ易く、その結果、得られたハニカム構造 体が風食され易くなり、一方、上記繊維径が 30μmを超えると、無機繊維同士が無機物を介� ��て固着することが困難になり、充分な強度� ��得ることができない場合がある。上記繊維� ��のより望ましい下限値は0.5μmであり、より� ��ましい上限値は15μmである。

上記ハニカム構造体のみかけの密度は、望ま しい下限が0.04g/cm ³ であり、望ましい上限が0.4g/cm ³ である。
0.04g/cm ³ 未満では、強度が不充分となり破壊されやす くなることがある。また、0.4g/cm ³ 以下では、連続的にPMを燃焼させるのにより� ��しているので望ましい。
なお、みかけ密度とは、試料の質量(g)を試料 のみかけ容積(cm ³ )で除した値をいい、みかけ容積とは、試料� �貫通孔と気孔とを含んだ容積をいう。

上記ハニカム構造体の気孔率は、望ましい下 限が75%であり、望ましい上限が95%である。
上記気孔率が75%未満であると、ハニカムフィ ルタの再生時にPMを燃焼させるのに必要な温� ��までハニカムフィルタ内温度が上昇しにく� ��、また、PMが気孔内部まで入り込みにくい� �で、ハニカムフィルタの連続再生能力が低� �するおそれがある。一方、気孔率が95%を超� �ると気孔の占める割合が大きくなり、ハニ� �ム構造体全体の強度を維持することができ� �くくなる。

また、上記ハニカム構造体の平均気孔径は、 特に限定されず、望ましい下限は1μmであり� �望ましい上限は100μmである。1μm未満では、� ��通孔の壁部(セル壁)内部の深層においてPMが 濾過されず、セル壁内部に担持した触媒と接 触することができない場合がある。一方、100 μmを超えると、PMが気孔を通り抜けてしまい� ��これらPMを充分に捕集することができず、� �ィルタとして機能しないことがある。
なお、気孔率や平均気孔径は、水銀ポロシメ ータを用いた水銀圧入法、アルキメデス法、 走査型電子顕微鏡(SEM)による測定等の従来公� ��の方法により測定することができる。

また、上記ハニカム構造体において、隣接 する貫通孔間の距離(すなわち、壁部の厚さ)� ��、0.2mm以上であることが望ましい。0.2mm未満 では、ハニカム構造体の強度が低下すること があるからである。

一方、上記隣接する貫通孔間の距離(セル� �の厚さ)の望ましい上限は5.0mmである。セル� �の厚さが厚すぎると貫通孔(セル)の開口率及 び/又は濾過面積が小さくなり、それに伴っ� �圧力損失が増加することがある。また、PMを 燃焼させた際に生じるアッシュが、気孔に深 く入り込んで抜けにくくなる。

上記ハニカム構造体において、貫通孔の形成 方向に対して垂直方向における貫通孔(セル)� ��密度は特に限定されず、望ましい下限は、0 .16個/cm ² (1.0個/in ² )、望ましい上限は、93個/cm ² (600個/in ² )、より望ましい下値は、0.62個/cm ² (4.0個/in ² )、より望ましい上限は、77.5個/cm ² (500個/in ² )である。

また、上記ハニカム構造体において、貫通 孔の形成方向に対して垂直方向における貫通 孔の大きさは特に限定されないが、望ましい 下限は0.8mm×0.8mm、望ましい上限は16mm×16mmで� �る。

また、上記ハニカム構造体を構成する貫通 孔の内表面に凹凸を形成した場合、濾過面積 が大きくなり、PMを捕集した際の圧力損失を� ��らに低くすることが可能となると考えられ� ��。また、凹凸により排ガスの流れを乱流に� ��ることができるため、ハニカムフィルタ内� ��温度差を小さくし、熱応力による損傷を効� ��的に防止することができると考えられる。

なお、上記貫通孔の平面視形状については 特に四角形に限定されず、例えば、三角形、 六角形、八角形、十二角形、円形、楕円形、 星型等の形状を挙げることができる。

また、上記ハニカム構造体は、耐熱温度が120 0℃以上であることが望ましい。
上記耐熱温度が1200℃未満では、再生処理を� �った際、特に、一度に多量のPMを燃焼させる 再生処理を行った際に、ハニカム構造体に溶 損等の破損が発生する場合があるからである 。

ハニカム構造体に担持させることのできる触 媒の種類は特に限定されるものでないが、少 なくともCeO ₂ を含む酸化物触媒であることが望ましい。
上記酸化物触媒としては、PMの燃焼温度を低� ��させることができるものであれば特に限定� ��れず、例えば、CeO ₂ 、K ₂ O、ZrO ₂ 、FeO ₂ 、Fe ₂ O ₃ 、CuO、CuO ₂ 、Mn ₂ O ₃ 、MnO、組成式A _n B _1-n CO ₃ (式中、AはLa、Nd、Sm、Eu、Gd又はYであり、Bは� ��ルカリ金属又はアルカリ土類金属であり、C はMn、Co、Fe又はNi)で表される複合酸化物等が 挙げられる。
これらは、単独で用いてもよいし、2種以上� �用してもよいが、少なくともCeO ₂ を含むものであることが望ましい。
このような酸化物触媒を担持させることによ り、ハニカムフィルタの再生処理の際のPMの� ��焼温度を低下させることができる。

上記触媒の上記ハニカム構造体のみかけ体積 に対する担持量は、10~200g/lが望ましい。
上記担持量が10g/l以下では、ハニカム構造体� ��壁部に対して上記触媒が担持されていない� ��分が多くなるため、PMと上記触媒とが接触� �ない部分が生じ、充分にPMの燃焼温度を低下 することができない場合があり、一方、200g/l を超えてもPMと上記触媒との接触効率はさほ� ��向上しないからである。

また、本発明のハニカム構造体には、白金 、パラジウム、ロジウム等の貴金属からなる 触媒が担持されていてもよく、上記酸化物触 媒と上記貴金属触媒が両方担持されていても 良い。

また、ハニカム構造体の作製工程において 、ハニカム成形体の長尺体を作製する際に用 いる装置は、特に限定されるものではなく、 単軸スクリュー式押出成形機、多軸スクリュ ー式押出成形機、プランジャー式成形機等を 挙げることができる。この中でも、プランジ ャー式成形機を特に好適に用いることができ る。

また、ハニカム成形体の長尺体を切断する 際に用いる切断部材としては、特に限定され るものではなく、例えば、切断部分に刃が形 成されているカッタ、レーザ、線状体等が挙 げられる。また、ディスクが回転しながら切 断するカッタを用いることもできる。

ハニカム構造体及び積層部材を作製する工 程において用いる乾燥機としては、特に限定 されるものではないが、例えば、マイクロ波 加熱乾燥機、熱風乾燥機、赤外線乾燥機等を 挙げることができ、複数の装置を組み合わせ てもよい。

ハニカム構造体及び積層部材を作製する工 程においてハニカム成形体や積層部材の前躯 体を乾燥させる際には、熱風が各部材の貫通 孔の形成方向にあたり、熱風が貫通孔を通過 できるように設置されていることが望ましい 。熱風が貫通孔を通過することにより、乾燥 が効率よく進行するからである。

ハニカム構造体を作製する工程において、 脱脂処理は、通常、有機物を酸化分解するこ とができるように、大気雰囲気等の酸化雰囲 気下で行うことが望ましい。また、脱脂炉は 、特に限定されるものではなく、バッチ形式 の脱脂炉でもよいが、連続的に処理を行うこ とができるように、ベルトコンベアを備えた 連続炉により行うことが望ましい。脱脂は、 設定温度200~600℃、大気雰囲気下で、1~5時間� �燥することにより行うことが望ましい。

また、ハニカム構造体を作製する工程におい ては、必要に応じて、作製したハニカム成形 体に対して酸処理を行ってもよい。
上記酸処理を行うことにより、ハニカム成形 体の耐熱性が向上することとなるからである 。
上記酸処理は、例えば、塩酸、硫酸等の溶液 中に上記ハニカム成形体を浸漬することによ り行うことができる。

上記酸処理条件としては、無機物として無機 ガラスを用いる場合、処理溶液の濃度は1~10mo l/lであることが望ましく、処理時間は0.5~24時 間が望ましく、処理温度は70~100℃であること が望ましい。
このような条件で酸処理を施すことにより、 シリカ以外の成分を溶出し、その結果、ハニ カム成形体の耐熱性が向上することとなるか らである。

上記酸処理は、ハニカム成形体の焼成の間 に行っても良い。具体的には、1次焼成工程� �950℃、5時間行い、その後に上記酸処理工程� ��行い、さらに2次焼成工程として再度1050℃� �5時間の熱処理を行うことが望ましい。この� ��理によりハニカム成形体の耐熱性を向上さ� ��ることができる。

本発明のハニカムフィルタを構成する積層部 材は、主に無機繊維からなる。
上記無機繊維としては、特に限定されるもの ではないが、例えば、本発明のハニカム構造 体と同様の材質のものを用いることができる 。

また、上記積層部材は、無機粒子及び金属 粒子を少量含んでいてもよい。上記無機粒子 としては、例えば、炭化物、窒化物、酸化物 等を挙げることができ、具体的には、炭化珪 素、窒化珪素、窒化硼素、アルミナ、シリカ 、ジルコニア、チタニア等からなる無機粉末 等を挙げることができる。金属粒子としては 、例えば、金属シリコン、アルミニウム、鉄 、チタン等を挙げることができる。これらは 、単独で用いてもよく、2種以上を併用して� �よい。

また、上記積層部材を構成する無機繊維と しては、上記ハニカム構造体を構成する無機 繊維として好適に用いることのできる無機繊 維と同様の繊維長又は繊維径を有するものを 好適に使用することができる。

また、上記積層部材の望ましいみかけ密度 、気孔率、平均気孔径、隣接する貫通孔間の 距離(壁部の厚さ)、貫通孔の密度、貫通孔の� ��きさ、貫通孔の平面視形状は上記ハニカム� ��造体と同様である。

また、上記積層部材には、上記ハニカム構 造体と同様の種類の触媒が担持されていても よく、積層部材の見かけ体積に対する触媒担 持量の望ましい範囲は上記ハニカム構造体と 同様である。

また、本発明のハニカムフィルタにおいて 、上記積層部材は、無機の接着剤等により接 着成形されていてもよく、単に物理的に積層 されているのみであってもよい。

本発明のハニカムフィルタを構成する端部用 部材の材質としては、特に限定されないが、 主に緻密質の板状体からなることが望ましい 。
なお、本明細書において、緻密質とは、上記 ハニカム構造体及び上記積層部材よりも気孔 率が小さいものをいい、その具体的な材料と しては、例えば、金属やセラミック等が挙げ られる。
上記緻密質の板状体を用いた場合には、上記 端部用部材を薄くすることができる。

また、上記端部用部材としては、緻密質の金 属からなるものが望ましい。
金属からなる端部用部材を用いた場合には、 長時間使用しても風食されにくいからである 。

また、上記端部用部材には、金属容器と溶 接及び/又はネジによって固定されるための� �接部位及び/又はネジ穴等を有していてもよ� ��。

金属からなり、市松模様状に貫通孔が形成 された上記端部用部材を作製する方法として は、厚さが0.1~20mmの主に金属からなる多孔質� ��属板をレーザ加工又は打ち抜き加工する方� ��を挙げることができる。

本発明のハニカムフィルタを構成する金属容 器の材質としては、特に限定されないが、例 えばステンレス(SUS)、アルミニウム、鉄等の� ��属類が挙げられる。また、その形状に関し� ��も、特に限定されないが、上記金属容器の� ��径と上記ハニカム構造体及び上記積層部材� ��直径とが略同一となっていることが望まし� ��。
さらに、上記金属容器と上記端部用部材とを 溶接及び/又はネジにより固定するのに適し� �形状としてもよく、上記金属容器は、溶接� �位及び/又ネジ穴等を有していてもよい。