以下、本発明の代表的な実施形態につい� ��具体的に説明するが、本発明は以下の実施� ��態に限定されるものではなく、本発明の趣� ��を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識� ��基づいて、適宜設計の変更、改良等が加え� ��れることが理解されるべきである。

 図1は、本発明に係る第一の目封止ハニカ ム構造体の端面を部分的に示す平面図であり 、図2は、図1のa-a断面構造を示す部分断面図� ��ある。

 本発明に係る第一の目封止ハニカム構造� ��1は、二つの端面の間を連通する複数のセル を区画形成する多孔質の隔壁3と、隔壁3と一� ��的に形成された外周壁4とを有する。セルは 、ハニカム構造体の最外周部に位置し、その 一部が外周壁4と接触している不完全なセル� �面を有する最外周部パーシャルセル5と、最� ��周部パーシャルセル5以外の完全なセル断面 を有する完全セル6とからなる。

 これら完全セル6と最外周部パーシャルセ ル5とは、従来、DPF等のフィルターに用いら� �ている目封止ハニカム構造体と同様、ハニ� �ム構造体の端面が市松模様を呈するような� �封止パターンで、その一端部に目封止部が� �成されているが、本発明に係る第一の目封� �ハニカム構造体においては、従来とは異な� �特徴的な構造として、最外周部パーシャル� �ル5における目封止部7の深さが、完全セル6� �おける目封止部8の深さよりも浅くなってい� ��。

 前述のとおり、目封止ハニカム構造体をD PF等の用途で使用する場合には、目封止ハニ� ��ム構造体の外周壁の周りにセラミック繊維� ��ット等からなる保持材を巻いた状態で筒状� ��管体内に圧縮固定(キャニング)するのが一� �的であり、このキャニングにより、目封止� �ニカム構造体には、キャニング面圧が負荷� �れる。

 ここで、本発明に係る第一の目封止ハニ� ��ム構造体1のように、最外周部パーシャルセ ル5における目封止部7の深さが、完全セル6に おける目封止部8の深さよりも浅くなってい� �と、図2に示すように、最外周部パーシャル� ��ル5に形成された目封止部7の内部側端部付� �に荷重Fが掛かっても、当該目封止部7の内部 側端部と隔壁3との接触部分Aには曲げモーメ� ��トは作用せず、当該接触部分Aへの応力集中 が発生しないため、当該接触部分Aは破壊開� �点とはなりにくい。したがって、前記のよ� �な構造を有する第一の目封止ハニカム構造� �1は、キャニングされる際におけるキャニン� ��面圧の負荷によって破壊が生じにくい、機� ��的強度に優れたものである。

 本発明において、キャニング時の機械的� ��度を向上させる重要な要素は、最外周部パ� ��シャルセルにおける目封止部の個々の深さ� ��、隔壁を挟んでその最外周部パーシャルセ� ��のすぐ内側に存在する完全セルにおける目� ��じ深さより相対的に浅いことである。した� ��って、第一の目封止ハニカム構造体のよう� ��、最外周部パーシャルセルにける目封止部� ��個々の深さが、完全セルにおける目封止部� ��個々の深さよりも浅い目封止ハニカム構造� ��であることが機械的強度の面で最も好まし� ��。なお、完全セルにおける目封止部の深さ� ��は、通常、ある程度のバラツキが有るが、� ��のような場合、最外周部パーシャルセルに� ��ける目封止部の個々の深さが、完全セルに� ��ける目封止部の深さの平均値よりも浅くな� ��ていれば、最外周部パーシャルセルとその� ��ぐ内側に存在する完全セルとの関係におい� ��、前記の重要な要素がほぼ満たされ、優れ� ��機械的強度を発揮し得る。

 図3は、本発明に係る第二の目封止ハニカ ム構造体の端面を部分的に示す平面図であり 、図4は、図3のb-b断面構造を示す部分断面図� ��あり、図5は、図3のc-c断面構造を示す部分� �面図である。

 本発明に係る第二の目封止ハニカム構造� ��2も、前記第一のハニカム構造体1と同様に� �二つの端面の間を連通する複数のセルを区� �形成する多孔質の隔壁3と、隔壁3と一体的に 形成された外周壁4とを有する。セルは、ハ� �カム構造体の最外周部に位置し、その一部� �外周壁4と接触している不完全なセル断面を� ��する最外周部パーシャルセル5と、最外周部 パーシャルセル5以外の完全なセル断面を有� �る完全セル6とからなる。

 本発明に係る第二の目封止ハニカム構造� ��2において、完全セル6は、従来、DPF等のフ� �ルターに用いられている目封止ハニカム構� �体と同様、ハニカム構造体の端面が市松模� �を呈するような目封止パターンで、その一� �部に目封止部8が形成される。

 一方、最外周部パーシャルセル5は、下式(1) により求められるセル面積率の値によって、 異なる処理が施されている。
 セル面積率(%)=最外周部パーシャルセルの面 積/完全セルの面積×100 (1)

 すなわち、図5に示すように、上式(1)により 求められるセル面積率が一定の値S ₁ 未満である最外周部パーシャルセル5ついて� �、その全長に渡って閉塞されるよう外周壁4� ��一体的に形成された状態としている。

 また、図4に示すように、前記セル面積率が 一定の値S ₂ (ただし、S ₁ <S ₂ )を超える最外周部パーシャルセル5について� ��、前記目封止パターンにしたがってその一� ��部に完全セル6における目封止部8の深さよ� �も浅くなるよう目封止部7が形成された状態� ��している。

 更に、前記セル面積率がS ₁ 以上かつS ₂ 以下の最外周部パーシャルセル5については� �その全長に渡って閉塞されるよう外周壁4と� ��体的に形成されたものと、前記目封止パタ� ��ンにしたがってその一端部に完全セル6にお ける目封止部8の深さよりも浅くなるよう目� �止部7が形成されたものとが混在した状態と� ��ている。

 このようにセル面積率に応じて取り扱い� ��変えているのは、最外周部パーシャルセル� ��、完全セルに比して、その形状の一部を欠� ��た不定形状であり、特にセル面積率の小さ� ��ものは、その端部に目封止部を形成するの� ��困難で、目封止部の形成に手間と労力とを� ��するという事情による。

 単に、キャニング時の破壊防止という点� ��みを考慮すれば、前記第一の目封止ハニカ� ��構造体のように、目封止を必要とするすべ� ��の最外周部パーシャルセルについて、完全� ��ルの目封止部よりも浅い目封止部を形成す� ��ことが望ましいが、生産性も考慮に入れた� ��合には、目封止部の形成が困難なセル面積� ��の小さい最外周部パーシャルセルについて� ��、その全長に渡って閉塞されるよう外周壁� ��一体的に形成することが有利である。この� ��うな外周壁との一体化は、ハニカム構造体� ��押出成形する際に使用する口金の構造を調� ��すること等により、比較的容易に行うこと� ��できる。

 そこで、本発明に係る第二の目封止ハニ� ��ム構造体2においては、セル面積率が比較的 大きく目封止部の形成がある程度容易に行え る最外周部パーシャルセル5については、前� �第一の目封止ハニカム構造体1のように、完� ��セル6の目封止部8より浅い目封止部7を形成� ��て、キャニング時の破壊防止を図り、セル� ��積率が比較的小さく目封止部の形成が困難� ��ある最外周部パーシャルセル5については、 外周壁4と一体化して生産性の向上を図り、� �に、目封止部形成の困難性が中程度である� �うなセル面積率を持つ最外周部パーシャル� �ル5については、浅い目封止部7を形成したも のと、外周壁4と一体化したものとが混在す� �ような構成とした。

 図4のように、その一端部に完全セル6に� �ける目封止部8の深さよりも浅くなるよう目� ��止部7が形成された最外周部パーシャルセル 5においては、その目封止部7の内部側端部付� ��に荷重Fが掛かっても、当該目封止部7の内� �側端部と隔壁3との接触部分Aには曲げモーメ ントは作用せず、当該接触部分Aへの応力集� �が発生しないため、当該接触部分Aは破壊開� ��点とはなりにくい。

 一方、図5のように、その全長に渡って閉 塞されるよう外周壁4と一体的に形成された� �外周部パーシャルセル5においては、当該最� ��周部パーシャルセル5にかかる荷重Fにより� �じる曲げモーメントの作用によって、隣接� �る完全セル6に形成された目封止部8の内部側 端部と隔壁3との接触部分Bに応力が集中しや� ��いが、第二の目封止ハニカム構造体2では、 外周壁4と一体化される最外周部パーシャル� �ル5を一定のセル面積率以下の小さなものに� ��定することで、荷重Fを小さくして応力集中 を低減し、キャニング時の破壊開始点になる ことを防止することができる。

 本発明に係る第二の目封止ハニカム構造体� ��おいて、前記セル面積率S ₁ は、30(%)以下の範囲内の値であることが好ま� ��く、10(%)以下の範囲内の値であることがよ� �好ましく、5(%)以下の範囲内の値であること� ��更に好ましい(ただし、0(%)は除く)。セル面� ��率S ₁ が30(%)を超える値であると、目封止部の形成� ��ある程度容易なものまで外周壁と一体化さ� ��る場合があり、キャニング時の破壊防止効� ��が低減する可能性がある。

 また、前記セル面積率S ₂ は、2~30(%)の範囲内の値であることが好まし� �、2~10(%)の範囲内の値であることがより好ま� ��く、2~5(%)の範囲内の値であることが更に好� ��しい。セル面積率S ₂ が2(%)未満の値であると、目封止部の形成が� �なり困難な最外周部パーシャルセルにまで� �封止部を形成しなければならない場合があ� �、生産性を低下させる可能性がある。一方� �セル面積率S ₂ が30(%)を超える値であると、目封止部の形成� ��ある程度容易なものまで外周壁と一体化さ� ��る場合があり、キャニング時の破壊防止効� ��が低減する可能性がある。

 キャニング時の破壊防止効果と生産性との� ��ランスを図る観点から特に好適な実施形態� ��一例として、前記セル面積率S ₁ を5(%)とし、前記セル面積率S ₂ を30(%)とした構成が挙げられる。

 本発明に係る第一の目封止ハニカム構造� ��及び第二の目封止ハニカム構造体を製造す� ��に際して、異なる深さ(長さ)の目封止部を� �成する方法としては、例えば次のような方� �を挙げることができる。一般に、ハニカム� �造体に目封止部を形成する場合には、ハニ� �ム構造体の端面にシートを貼り付けた後、� �該シートの目封止しようとするセルに対応� �た部分に孔を開け、当該シートを貼り付け� �ハニカム構造体の端面を、目封止材料をス� �リー化した目封止スラリー中に浸漬するこ� �により、前記孔を通じて目封止しようとす� �セルの端部に目封止スラリーを充填し、そ� �後、乾燥及び/又は焼成して、充填した目封� ��スラリーを硬化させて目封止部とするが、� ��ートに孔を開ける際に、孔の寸法を変更す� ��ことで目封止深さを異なるようにすること� ��できる。通常、孔の寸法を大きくするほど� ��目封止スラリーが深い位置まで充填されや� ��くなり、形成される目封止部の深さが深く� ��る。

 また、本発明に係る第二の目封止ハニカ� ��構造体を製造するに際して、所定の最外周� ��パーシャルセルを外周壁と一体的に形成す� ��方法としては、例えば次のような方法を挙� ��ることができる。一般に、ハニカム構造体� ��、セルを形成するための多数のセルブロッ� ��を有する押出し成形用口金を用いて、押出� ��成形により形成されるが、その押出し成形� ��口金における最外周部パーシャルセルを形� ��するセルブロックを除去することで、押出� ��時に当該除去部分に坏土が入り込み、最外� ��部パーシャルセルを外周壁と一体的に形成� ��ることができる。

 本発明に係る第一の目封止ハニカム構造� ��及び第二の目封止ハニカム構造体において� ��目封止部を除くハニカム構造体本体の材質� ��しては、特に限定されるものではないが、� ��えばDPFのような高熱に晒される環境下で使� ��する場合には、コージェライトのような耐� ��性に優れた材質から構成されるものが好ま� ��い。また、目封止部の材質は、ハニカム構� ��体本体との熱膨張差を抑えるため、ハニカ� ��構造体本体と同材質とすることが好ましい� ��

 また、本発明に係る第一の目封止ハニカ� ��構造体及び第二の目封止ハニカム構造体お� ��ては、目封止部の剛性が隔壁の剛性よりも� ��く、かつ、目封止部の熱容量が隔壁の熱容� ��よりも大きくなるようにしたり、目封止部� ��熱伝導率が隔壁の熱伝導率よりも低くなる� ��うにしたり、目封止部の熱膨張係数が隔壁� ��熱膨張係数よりも低なるようにしたりする� ��とも好ましく、このような関係が得られる� ��う隔壁と目封止部とで異なる材質を選択し� ��も良い。

 目封止部の剛性を隔壁の剛性をより低く� ��ると、キャニング面圧が負荷されて隔壁が� ��形した際に、それに追従して目封止部も同� ��に変形するので、部分的な応力集中が緩和� ��れ破壊が生じにくくなる。

 なお、目封止ハニカム構造体をDPFとして� ��期間継続して使用するためには、定期的に� ��生処理を施す必要がある。すなわち、フィ� ��ター内部に経時的に堆積したパティキュレ� ��トにより増大した圧力損失を低減させてフ� ��ルター性能を初期状態に戻すため、フィル� ��ー内部に堆積したパティキュレートを燃焼� ��せて除去する必要がある。このフィルター� ��生時には、目封止部が形成されたハニカム� ��造体の端部に大きな熱応力が発生し、この� ��応力がハニカム構造体にクラックや破壊等� ��欠陥を発生させることがあるが、目封止部� ��剛性を隔壁の剛性をより低くすると、この� ��応力を緩和して欠陥の発生を抑制すること� ��できる。

 更に、目封止部の熱容量が隔壁の熱容量� ��りも大きくなるようにすると、再生処理の� ��のパティキュレートの燃焼による温度上昇� ��、目封止部の蓄熱効果により抑制すること� ��でき、過度な温度上昇による隔壁の溶損や� ��ラックの発生を効果的に防止することがで� ��る。

 また、目封止部の熱伝導率を隔壁の熱伝� ��率よりも低くすると、パティキュレートの� ��焼時の発生熱が目封止部に蓄熱され、これ� ��より、ハニカム構造体端部の温度変化を緩� ��かになってサーマルクラックの発生が抑制� ��れる。

 更にまた、目封止部の熱膨張係数を隔壁� ��熱膨張係数よりも低くすると、目封止部が� ��の蓄熱効果で高温化しても、目封止部と隔� ��との熱膨張差により、隔壁にクラックが入� ��のを防止することができる。目封止部の熱� ��張係数は、セル通路方向とそれに垂直な断� ��方向の何れの方向においても隔壁の熱膨張� ��数より小さくすることが好適である。

 目封止部と隔壁について、前記のような� ��剛性、熱容量、熱伝導率、熱膨張係数の関� ��を満たそうとする場合には、隔壁の材質を� ��ージェライト又はその複合材とし、目封止� ��の材質をチタン酸アルミニウム(アルミニウ ムチタネート(以下、「AT」と言う。))又はそ� ��複合材とすることが好ましい。

 目封止部の材質としては、特に、結晶相� ��してATを60%以上含有し、それ以外の結晶相� �ルチル、コランダム、ムライトの少なくも� �種から構成されており、ガラス相が5%以下の ATあることが好ましい。

 ATのヤング率は、コージェライトのヤン� �率のおよそ1/10である。ATのヤング率は、AT結 晶量が増加するに従い減少するので、AT結晶� ��が多いほど好ましい。更に、ATのヤング率� �AT平均結晶粒径が大きくなるに従って減少す るので、AT平均結晶粒径が大きいほど好まし� ��。ATのヤング率はAT結晶量とAT平均結晶粒径� ��そして気孔率により変化し、およそ0.1から5 0GPa前後である。ヒートサイクル耐久性の観� �からは平均結晶粒径は10μm未満であることが 好ましいが、通常、目封止部は隔壁に比して 十分な厚みを有しており、必ずしもヒートサ イクル耐久性に重点が置かれないので、目封 止部にAT材を用いる場合には、AT平均結晶粒� �は10μm以上であってもよく、むしろ目封止部 のヤング率を減少させることができて好都合 である。ただし、材料圧縮強度低下の観点か ら平均結晶粒径は100μm未満であることが好ま しい。

 なお、コージェライトの比熱とATの比熱は� �ね同等であり、およそ500から1000J/kgKである� �熱容量〔J/K〕は質量〔kg〕と比熱〔J/kgK〕の� ��であるので、単位体積あたりの熱容量〔J/m ³ K〕は真比重(密度)〔kg/m ³ 〕と比熱〔J/kgK〕の積で表せる。コージェラ� ��トの真比重が約2.5に対して、ATの真比重は� �3.6なので、気孔率が同等と仮定すると、ATの 熱容量はコージェライトの1.44倍となる。

 一般的に、気孔率が増加すると、強度と� ��ング率は、減少する傾向にあるため、ATの� �孔率をコージェライトよりも小さくするこ� �で、ATのヤング率は増加するが、もともとコ ージェライトの1/10程度と小さいため、気孔� �を低減してもコージェライトよりも十分に� �さいヤング率を示す。これにより、ATの気孔 率をコージェライトよりも小さくすることで 、コージェライトよりも大きな熱容量と小さ なヤング率の特性を発現することができる。

 更に、ATの熱膨張係数と熱伝導率は、AT結晶 量が増加するに従い減少するため、AT結晶量� ��多いほど好ましく、AT結晶量は60%以上が好� �しい。ATの熱膨張係数(40~800℃)はおよそ-2.0×1 0 ^-6 /℃~4.0×10 ^-6 /℃の範囲内である。ATの熱伝導率はおよそ3.0 W/mK以下である。また、コージェライトの熱� �導率はおよそ1.0W/mK以下であるが、ATのAT結晶 量を多くすることでコージェライトよりも熱 伝導率を小さくすることができる。コージェ ライトからなるハニカム構造体の場合、40~800 ℃の熱膨張係数(A軸)は通常1.5×10 ^-6 /℃以下である。チタン酸アルミニウムはコ� �ジェライトよりも低ヤング率であるため、� �壁のコージェライトよりも目封止部のATの方 が高熱膨張であっても良いが、ATの方を低熱� ��張化することで、隔壁と目封止部の境界に� ��ける応力をより一層低減できるのでより好� ��しい。

 本発明において、ハニカム構造体の形状� ��、特に限定されるものではなく、例えば、� ��ニカム構造体の柱状構造の中心軸に垂直な� ��面形状としては、四角形等の多角形、円形� ��楕円形、長円形等ぼ任意な形状とすること� ��できる。また、セルの断面形状も特に限定� ��れるものではなく、三角形、四角形、六角� ��、八角形、円形、あるいはこれら形状の組� ��せでも良い。

 DPF等のフィルターとして使用する場合、� ��ニカム構造体の隔壁の厚さは、100~2000μmが� �適であり、200~1000μmであることがより好まし く、300~700μmであることが更に好ましい。隔� �の厚さが100μm未満であると、強度が不足し� �耐熱衝撃性が低下する場合があり、一方、� �壁の厚さが2000μm超であると、圧力損失が増� ��する傾向にあるからである。

 ハニカム構造体のセル密度は、20~600セル/in ² (cpsi)が好適であり、50~400cpsiであることがよ� �好ましく、100~300cpsiであることが更に好まし い。セル密度が20cpsi未満であると、排ガスと の接触効率が不足する傾向にあり、一方、セ ル密度が600cpsi超であると、圧力損失が増大� �る傾向にある。なお、「cpsi」は「cells per s quare inch」の略であり、1平方インチ当りのセ ル数を表す単位である。例えば10cpsiは、約1.5 5セル/cm ² である。

 ハニカム構造体の気孔率は30~90%が好適で� ��り、45~80%であることがより好ましく、50~70%� ��あることが特に好ましい。気孔率を30~90%と� ��ることにより、圧力損失を低減した上で、� ��造体としての機械的強度を保持できる。

 ハニカム構造体の平均気孔径(細孔径)は5~ 500μmが好適である。平均気孔径が5μm未満で� �ると、圧力損失が上昇する傾向にあり、一� �、平均気孔径が500μm超であると、フィルタ� �として用いた場合に捕集効率が低下する傾� �にある。

 本発明の目封止ハニカム構造体の用途は� ��特に限定されるものではないが、キャニン� ��して使用する目封止ハニカム構造体、特にD PF等のフィルターに好適に使用できる。