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� ��あり、図3は、図1のb-b断面構造を示す部分� �面図である。

 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。

 完全セル6は、従来、DPF等のフィルターに 用いられている目封止ハニカム構造体と同様 、ハニカム構造体の端面が市松模様を呈する ような目封止パターンで、その一端部に目封 止部8が形成されている。

 一方、最外周部パーシャルセル5は、前記 目封止パターンにより目封止すべき最外周部 パーシャルセル5の内、一部の最外周部パー� �ャルセル5についてはその全長に渡って閉塞� ��れるよう外周壁4と一体的に形成され(図3参� ��)、残余の最外周部パーシャルセル5につい� �はその一端部のみ目封止部8が形成されてい� ��(図2参照)。

 本発明に係る目封止ハニカム構造体にお� ��ては、このように、最外周部パーシャルセ� ��を全て閉塞し外周壁と一体化するのではな� ��、一部の最外周部パーシャルセルのみ閉塞� ��て外周壁と一体化することにより、フィル� ��ーとしての有効面積を大きく減少させたり� ��圧力損失を過度に増大させたりすることを� ��ぎつつ、目封止部を形成する最外周部パー� ��ャルセルの個数をある程度まで減少させて� ��最外周部パーシャルセルに目封止部を形成� ��る手間と労力を軽減することができ、生産� ��と機能性との両立を可能としている。

 本発明に係るハニカム構造体において、外� ��壁と一体的に形成される最外周部パーシャ� ��セルと、一端部のみ目封止部が形成される� ��外周部パーシャルセルとの振り分けは、下� ��により求められるセル面積率の値によって� ��うのが好ましい。
 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

 すなわち、図3に示すように、ハニカム構造 体4の端面が市松模様を呈するような目封止� �ターンにより目封止すべき最外周部パーシ� �ルセル5の内、上式により求められるセル面� ��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する。

 また、図2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� ��部にのみ目封止部8が形成された状態とする 。

 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のみ目封止部8 が形成されたものとが混在した状態とする。

 このようにセル面積率に応じて振り分け� ��行うのが好ましいのは、最外周部パーシャ� ��セルが、完全セルに比して、その形状の一� ��を欠いた不定形状であり、特にセル面積率� ��小さいものは、その端部に目封止部を形成� ��るのが困難で、目封止部の形成に手間と労� ��とを要するという事情による。

 単に、DPF等のフィルターに用いた場合の� ��能のみを考慮すれば、目封止を必要とする� ��べての最外周部パーシャルセルについて、� ��の一端部に目封止部を形成することが望ま� ��いが、生産性も考慮に入れた場合には、目� ��止部の形成が困難なセル面積率の小さい最� ��周部パーシャルセルについては、その全長� ��渡って閉塞されるよう外周壁と一体的に形� ��することが有利である。このような外周壁� ��の一体化は、ハニカム構造体を押出成形す� ��際に使用する口金の構造を調整すること等� ��より、比較的容易に行うことができる。

 本発明に係る第一の目封止ハニカム構造� ��においては、セル面積率が比較的大きく目� ��止部の形成がある程度容易に行える最外周� ��パーシャルセルについては、目封止部を形� ��して、フィルター性能への寄与を図り、セ� ��面積率が比較的小さく目封止部の形成が困� ��である最外周部パーシャルセルについては� ��閉塞してもフィルターの有効面積や圧力損� ��に与える悪影響が小さいことから、外周壁� ��一体化して生産性の向上を図り、更に、目� ��止部形成の困難性が中程度であるようなセ� ��面積率を持つ最外周部パーシャルセルにつ� ��ては、目封止部を形成したものと、外周壁� ��一体化したものとが混在するような構成と� ��ることが好ましい。

 本発明に係る第一のハニカム構造体におい� ��、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(%)の範囲内の値であることが更� ��好ましい(ただし、0(%)は除く)。セル面積率S ₁ が30(%)を超える値であると、比較的大きな最� ��周部パーシャルセルまで外周壁と一体化さ� ��る場合があり、フィルターの有効面積や圧� ��損失に与える悪影響が大きくなる可能性が� ��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、比較的大きな最� ��周部パーシャルセルまで外周壁と一体化さ� ��る場合があり、フィルターの有効面積や圧� ��損失に与える悪影響が大きくなる可能性が� ��る。

 フィルターとしての性能と生産性とのバラ� ��スを図る観点から特に好適な実施形態の一� ��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。

 図4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る 。

 本発明に係る第二の目封止ハニカム構造� ��11も、前記第一の目封止ハニカム構造体と� �様に、二つの端面の間を連通する複数のセ� �を区画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� �、ハニカム構造体の最外周部に位置し、そ� �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 外周部パーシャルセル5以外の完全なセル断� �を有する完全セル6とからなる。

 完全セル6は、従来、DPF等のフィルターに 用いられている目封止ハニカム構造体と同様 、ハニカム構造体の端面が市松模様を呈する ような目封止パターンで、その一端部に目封 止部8が形成されている。

 一方、最外周部パーシャルセル5の内、下式 により求められるセル面積率が所定値S ₃ 未満のものについては、その全長に渡って閉 塞されるよう前記外周壁と一体的に形成され 、前記セル面積率が所定値S ₃ 以上のものについては、前記目封止パターン にしたがってその一端部にのみ目封止部が形 成されている。
 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

 この第二の目封止ハニカム構造体において� ��外周壁と一体的に形成される最外周部パー� ��ャルセル5は、目封止パターンとは無関係で ある。すなわち、ハニカム構造体の端面が市 松模様を呈するような目封止パターンにした がって目封止する場合には目封止の必要がな い最外周部パーシャルセル5であっても、そ� �セル面積率が所定値S ₃ 未満であれば、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ることにな� �。

 このように最外周部パーシャルセル5の内、 そのセル面積率が所定値S ₃ 未満のものを、まとめて外周壁と一体化する ことで、目封止部を形成する最外周部パーシ ャルセルの個数をある程度まで減少させて、 最外周部パーシャルセルに目封止部を形成す る手間と労力を軽減することができる。

 なお、第二の目封止ハニカム構造体は、前� ��のとおり、市松模様を呈するような目封止� ��ターンにより目封止する場合において、本� ��目封止の必要がない最外周部パーシャルセ� ��についても、その内の一部が外周壁と一体� ��されてしまうため、前記目封止パターンに� ��り目封止すべき最外周部パーシャルセルの� ��部についてのみ外周壁と一体化される第一� ��目封止ハニカム構造体に比して、フィルタ� ��としての有効面積や圧力損失の点では若干� ��利になるが、S ₃ の値をある程度小さくすることで、そのよう な不利益を最小限に抑えることができる。

 第二の目封止ハニカム構造体において、具� ��的なS ₃ の値は、30(%)とすることが好ましく、10(%)と� �ることがより好ましく、5(%)とすることが更� ��好ましい。このS ₃ の値を30(%)より大きくすると、比較的大きな� ��外周部パーシャルセルまで外周壁と一体化� ��れ、フィルターの有効面積や圧力損失に与� ��る悪影響が大きくなる可能性がある。

 本発明に係る目封止ハニカム構造体を製� ��するに際して、所定の最外周部パーシャル� ��ルを外周壁と一体的に形成する方法は、特� ��限定されるものでないが、例えば次のよう� ��方法を挙げることができる。一般に、ハニ� ��ム構造体は、セルを形成するための多数の� ��ルブロックを有する押出し成形用口金を用� ��て、押出し成形により形成されるが、その� ��出し成形用口金における最外周部パーシャ� ��セルを形成するセルブロックを除去するこ� ��で、押出し時に当該除去部分に坏土が入り� ��み、最外周部パーシャルセルを外周壁と一� ��的に形成することができる。

 また、所定のセルの一端部に目封止部を� ��成する方法としては、従来公知の方法を用� ��ることができる。具体的には、ハニカム構� ��体の端面にシートを貼り付けた後、当該シ� ��トの目封止しようとするセルに対応した部� ��に孔を開け、当該シートを貼り付けたハニ� ��ム構造体の端面を、目封止材料をスラリー� ��した目封止スラリー中に浸漬することによ� ��、前記孔を通じて目封止しようとするセル� ��端部に目封止スラリーを充填し、その後、� ��燥及び/又は焼成して、充填した目封止スラ リーを硬化させて目封止部とする。

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

 目封止ハニカム構造体をDPF等の用途で使� ��する場合には、目封止ハニカム構造体の外� ��壁の周りにセラミック繊維マット等からな� ��保持材を巻いた状態で筒状の管体内に圧縮� ��定(キャニング)するのが一般的である。こ� �キャニングの際には、目封止ハニカム構造� �の外周面に把持圧力が付与され、当該圧力� �り、目封止部と隔壁との接触部に応力が集� �して破壊が生じやすいが、目封止部の剛性� �隔壁の剛性をより低くすると、圧力が付与� �れて隔壁が変形した際に、それに追従して� �封止部も同様に変形するので、部分的な応� �集中が緩和され破壊が生じにくくなる。

 また、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、DPF等のフ� ��ルターに特に好適に使用できる。