JP2004321848A - ハニカム構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関、ボイラー等の排気ガス中の微粒子捕集用又は上下水等の液体の濾過用のフィルターとして好適に用いることができるとともに、使用時の圧力損失の増加が抑制されたハニカム構造体を提供する。
【解決手段】第１及び第２の二つの端面５を有し、第１の端面５ａから第２の端面５ｂまで貫通する複数の流体流路３が形成された多孔質体２と、流体流路３の端面５側の端部６を封止する封止部材４とを備えてなるハニカム構造体１であって、第１の流体流路３ａのうちの一以上が、第１の端面５ａにおける開口面積（面積（Ｓ１））が、第１の端面５ａから所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、第１の端面５ａから所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する形状に形成されてなることを特徴とするハニカム構造体１。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハニカム構造体及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、例えば、内燃機関、ボイラー等の排気ガス中の微粒子捕集用又は上下水等の液体の濾過用のフィルターとして好適に用いることができるとともに、使用時の圧力損失の増加が抑制されたハニカム構造体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関、ボイラー等の排気ガス中の微粒子や有害物質は、環境への影響を考慮して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から排出される粒子状物質の除去に関する規制は欧米、日本国内ともに強化される方向にあり、粒子状物質を除去するための捕集フィルター（以下、ＤＰＦということがある）にハニカム構造体を用いたハニカムフィルターが使用されている。また、上下水等の液体の濾過にもハニカム構造体を用いたハニカムフィルターが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】このような目的で使用されるハニカムフィルターは、一般に、図２１（ａ）及び図２１（ｂ）に示すように、流体の流入端面４２及び流出端面４４を有し、流入端面４２から流出端面４４まで貫通する多数の断面四角形状の流体流路３３ａ，３３ｂが形成された多孔質体３２が、流入端面４２及び流出端面４４が全体形状として市松模様を形成するように、隣接する流体流路３３ａ，３３ｂが互いに反対側となる一方の端部で封止されて構成されている。このように構成されたハニカムフィルター３１において、気体や液体等の流体は、流入端面４２において開口している流体流路３３ｂ、即ち流出端面４４において封止されている流体流路３３ｂに流入し、多孔質の多孔質体３２を透過して隣の流体流路３３ａ、即ち流入端面４２において封止され、流出端面４４において開口している流体流路３３ａから排出される。この際、多孔質体３２が流体に含まれる被濾過物質を濾過し、濾過された物質は多孔質体３２の流体流路３３ｂの内壁を構成する表面上に堆積する。
【０００４】しかしながら、このようなハニカム構造体を用いたハニカムフィルター３１をＤＰＦ等として用いた場合、流入端面４２の流体流路３３ｂの開口部分に煤等の堆積物が多く堆積すると、流入端面４２の開口部分の面積が減少、又は流入端面４２の開口部分が閉塞してハニカムフィルター３１の圧力損失が増大しディーゼルエンジンの出力低下や燃費の悪化を招くという不具合があった。
【０００５】このために、ハニカム構造体を用いたフィルターとして、例えば、図２２に示すように、流体流路７０，７１（通路）を画成する隔壁７４を有し、隔壁７４が予め定められた平均細孔径の細孔を内包する多孔質の材料から形成されてなり、流体流路７０，７１の端部開口が、隔壁７４の細孔の細孔径よりも大きいが、元の通路の流路断面積よりも狭い流路断面積を有する小孔７５，７６となるように隔壁７４の端部分が寄せ集められてこの端部分同志が部分的に接続されてなるパティキュレートフィルター７７（ハニカムフィルター）が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、図２３に示すように、排気ガスの流れ方向の両端面が隣同士を半ピッチずらした格子状で、各々の端面に続く内側の対向する二側面が奥側ほど狭い三角形状で反対側端面近傍まで延び、所定厚みの壁８４にて囲まれることで、ガス流入側セル８２及びガス流出側セル８３が構成されたパティキュレートフィルター８０（ハニカムフィルター）が提案されている（例えば、特許文献３参照）。また、ハニカム構造体を用いたものとしては、図２４（ａ）及び図２４（ｂ）に示すように、排気ガスの流れ方向に格子状の壁８５にて囲まれ、後端側及び先端側を交互に栓詰しガス流入側及びガス流出側とする複数の通路８６を有し、栓詰部８７が、上流側に向かって細くなる形状にて突出する突出部位８８を形成する排気浄化装置８９が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】特許文献２〜４において提案されているハニカムフィルター及び排気浄化装置は、排気ガス等の被処理流体の流入する部分の面積を大きくなるように形成されていることから、使用時の圧力損失を低減させることが可能である。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−３０１１１４号公報
【特許文献２】
特開２００３−４９６２７号公報
【特許文献３】
特開２００２−３１７６１８号公報
【特許文献４】
特開２００２−３０９９２２号公報
【０００８】しかしながら、上述したハニカムフィルターは、その端面において寄せ集められた又は接合されている部分を精度よく製造することが困難であり、その接合部分に隙間が形成され易く、浄化されるべき排気ガスが、浄化させずに接合部分の隙間を通過して排出されてしまうという問題があった。また、この接合部分の機械的強度が低く、振動や排気ガスの圧力によって破損するという問題もあった。
【０００９】また、図２４（ａ）及び図２４（ｂ）に示した排気浄化装置８９においては、通路８６の端部において突出する突出部位８８の表面と、格子状の壁８５の先端部分とに段差９１があり、突出部位８８の表面に沿って流入する流体９０がこの段差部分で縮流し、流入抵抗が増大するという問題があった。また、突出部位８８のそれぞれが独立して形成されていることから、流入側の端面から壁８５までの間において、隣接する通路８６が区画されていないため、排気浄化装置８９に流入する流体９０が通路８６の軸方向と異なる方向に、例えば、隣接する通路８６をまたがって流れるために、流入側の端面の圧力損失が増大するという問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、例えば、内燃機関、ボイラー等の排気ガス中の微粒子捕集用又は上下水等の液体の濾過用のフィルターとして好適に用いることができるとともに、使用時の圧力損失の増加が抑制されたハニカム構造体、及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するため、本発明は、以下のハニカム構造体を提供するものである。
【００１２】
［１］ 第１及び第２の二つの端面を有し、前記第１の端面から前記第２の端面まで貫通する複数の流体流路が形成された多孔質体と、前記流体流路の前記端面から所定長さの部分（端部）を封止する封止部材とを備えてなり、前記流体流路が、前記第２の端面側の前記端部が前記封止部材によって封止されるとともに前記第１の端面で前記封止部材によって封止されずに開口した第１の流体流路と、前記第１の端面側の前記端部が前記封止部材によって封止されるとともに前記第２の端面で前記封止部材によって封止されずに開口した第２の流体流路とから構成されてなるハニカム構造体であって、前記第１の流体流路のうちの一以上が、前記第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、前記第１の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、前記第１の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、前記面積（Ｓ１）から前記面積（Ｓ２）まで漸減する形状に形成されてなることを特徴とするハニカム構造体（以下、「第一の発明」ということがある）。
【００１３】
［２］ 前記第１の流体流路の内壁を構成する前記多孔質体の、前記第１の端面から所定深さの位置までの一部が除去され、除去された前記多孔質体の一部の代わりに、隣接する前記第２の流体流路の、前記第１の端面側の前記端部を封止する前記封止部材によって前記第１の流体流路の内壁が構成されてなる前記［１］に記載のハニカム構造体。
【００１４】
［３］ 前記第１の流体流路の、前記面積（Ｓ３）が前記面積（Ｓ１）から前記面積（Ｓ２）まで漸減する形状が、円錐台形状、釣鐘形状又は朝顔形状である前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。
【００１５】
［４］ 前記第２の流体流路のうちの一以上が、前記第２の端面における開口面積（面積（Ｓ４））が、前記第２の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ５））よりも大であるとともに、前記第２の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ６））が、前記面積（Ｓ４）から前記面積（Ｓ５）まで漸減する形状に形成されてなる前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１６】
［５］ 前記第２の流体流路の内壁を構成する前記多孔質体の、前記第２の端面から所定深さの位置までの一部が除去され、除去された前記多孔質体の一部の代わりに、隣接する前記第１の流体流路の、前記第２の端面側の前記端部を封止する前記封止部材によって前記第２の流体流路の内壁が構成されてなる前記［４］に記載のハニカム構造体。
【００１７】
［６］ 前記第２の流体流路の、前記面積（Ｓ６）が前記面積（Ｓ４）から前記面積（Ｓ５）まで漸減する形状が、円錐台形状、釣鐘形状又は朝顔形状である前記［４］又は［５］に記載のハニカム構造体。
【００１８】
［７］ 前記多孔質体が、セラミックス及び／又は金属を主成分とする材料から構成されてなる前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１９】
［８］ 前記多孔質体を構成する材料が、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、ジルコニア、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属、金属珪素、活性炭、シリカゲル、及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む前記［７］に記載のハニカム構造体。
【００２０】
［９］ 前記多孔質体の、前記流体流路を形成する内表面及び／又はその内部に触媒が担持されてなる前記［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２１】
［１０］ 焼成することによって多孔質体となる原材料を押出成形することによって、第１の端面から第２の端面まで貫通する複数の流体流路が形成された未焼成多孔質体を形成し、前記未焼成多孔質体に形成された前記流体流路に、封止剤を、前記第２の端面から所定長さの部分（端部）又は前記第１の端面から所定長さの部分（端部）のいずれかに選択的に充填して、前記第２の端面から充填したものを第１の流体流路及び前記第１の端面から充填したものを第２の流体流路とした後に、前記未焼成多孔質体を焼成して、前記流体流路に封止剤が充填された多孔質体から構成されたハニカム構造体を製造する方法であって、前記第２の流体流路の前記第１の端面側の前記端部に前記封止剤を充填する前に、前記第１の流体流路の一以上を、前記第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、前記第１の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、前記第１の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、前記面積（Ｓ１）から前記面積（Ｓ２）まで漸減する形状に変形させることを特徴とするハニカム構造体の製造方法（以下、「第二の発明」ということがある）。
【００２２】
［１１］ 焼成することによって多孔質体となる原材料を押出成形することによって、第１の端面から第２の端面まで貫通する複数の流体流路が形成された未焼成多孔質体を形成し、前記未焼成多孔質体に形成された前記流体流路に、封止剤を、前記第２の端面から所定長さの部分（端部）又は前記第１の端面から所定長さの部分（端部）のいずれかに選択的に充填して、前記第２の端面から充填したものを第１の流体流路及び前記第１の端面から充填したものを第２の流体流路とした後に、前記未焼成多孔質体を焼成して、前記流体流路に封止剤が充填された多孔質体から構成されたハニカム構造体を製造する方法であって、前記第２の流体流路の前記第１の端面側の前記端部に前記封止剤を充填した後に、前記第１の流体流路の一以上を、前記第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、前記第１の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、前記第１の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、前記面積（Ｓ１）から前記面積（Ｓ２）まで漸減する形状に変形させることを特徴とするハニカム構造体の製造方法（以下、「第三の発明」ということがある）。
【００２３】
［１２］ 前記第１の流体流路の、前記面積（Ｓ３）が前記面積（Ｓ１）から前記面積（Ｓ２）まで漸減する形状を、円錐台形状、釣鐘形状又は朝顔形状に変形させる前記［１０］又は［１１］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００２４】
［１３］ 前記第１の流体流路の前記第２の端面側の前記端部に前記封止剤を充填する前に、前記第２の流体流路の一以上を、前記第２の端面における開口面積（面積（Ｓ４））が、前記第２の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ５））よりも大であるとともに、前記第２の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ６））が、前記面積（Ｓ４）から前記面積（Ｓ５）まで漸減する形状に変形させる前記［１０］〜［１２］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【００２５】
［１４］ 前記第１の流体流路の前記第２の端面側の前記端部に前記封止剤を充填した後に、前記第２の流体流路の一以上を、前記第２の端面における開口面積（面積（Ｓ４））が、前記第２の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ５））よりも大であるとともに、前記第２の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ６））が、前記面積（Ｓ４）から前記面積（Ｓ５）まで漸減する形状に変形させる前記［１０］〜［１２］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【００２６】
［１５］ 前記第２の流体流路の、前記面積（Ｓ６）が前記面積（Ｓ４）から前記面積（Ｓ５）まで漸減する形状を、円錐台形状、釣鐘形状又は朝顔形状に変形させる前記［１３］又は［１４］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００２７】
［１６］ 前記第１及び／又は第２の流体流路の形状を変形させる前に、対応する前記未焼成多孔質体の前記第１及び／又は第２の端面に水を添加して、前記未焼成多孔質体の可塑性を復元する前記［１０］〜［１５］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【００２８】
［１７］ 前記未焼成多孔質体の前記第１及び／又は第２の端面に、その表面に複数の突起が形成された板状の成形用型を押し当てて、対応する前記第１及び／又は第２の流体流路の形状を変形させる前記［１０］〜［１６］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【００２９】
［１８］ 前記未焼成多孔質体の前記第１及び／又は第２の端面に、その側周面に複数の突起が形成された円柱状の成形用型を回転させながら押し当てて、対応する前記第１及び／又は第２の流体流路の形状を変形させる前記［１０］〜［１６］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【００３０】
［１９］ 前記未焼成多孔質体の前記第１及び／又は第２の端面に、針状の成形用部材を突き刺して、対応する前記第１及び／又は第２の流体流路の形状を変形させる前記［１０］〜［１６］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【００３１】
［２０］ 前記未焼成多孔質体の前記第１及び／又は第２の端面を撮像し、撮像した画像を画像処理することで、前記成形用部材を突き刺す位置を特定する前記［１９］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００３２】
［２１］ 焼成することによって多孔質体となる原材料を押出成形することによって、第１の端面から第２の端面まで貫通する複数の流体流路が形成された未焼成多孔質体を形成し、前記未焼成多孔質体に形成された前記流体流路に、封止剤を、前記第２の端面から所定長さの部分（端部）又は前記第１の端面から所定長さの部分（端部）のいずれかに選択的に充填して、前記第２の端面から充填したものを第１の流体流路及び前記第１の端面から充填したものを第２の流体流路とした後に、前記未焼成多孔質体を焼成して、前記流体流路に封止剤が充填された多孔質体から構成されたハニカム構造体を製造する方法であって、前記未焼成多孔質体を焼成した後に、前記第１の流体流路の一以上を、前記第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、前記第１の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、前記第１の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、前記面積（Ｓ１）から前記面積（Ｓ２）まで漸減する形状に変形させることを特徴とするハニカム構造体の製造方法（以下「第四の発明」ということがある）。
【００３３】
［２２］ 前記未焼成多孔質体を焼成した後に、前記第２の流体流路の一以上を、前記第２の端面における開口面積（面積（Ｓ４））が、前記第２の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ５））よりも大であるとともに、前記第２の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ６））が、前記面積（Ｓ４）から前記面積（Ｓ５）まで漸減する形状に変形させる前記［２１］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００３４】
［２３］ 前記多孔質体の前記第１及び／又は第２の端面を加工除去することによって、対応する前記第１及び／又は第２の流体流路の形状を変形させる請求項［２１］又は［２２］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００３５】
［２４］ 前記多孔質体の前記第１及び／又は第２の端面を撮像し、撮像した画像を画像処理することで、前記加工除去する位置を特定する前記［２３］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、図面に従って、本発明のハニカム構造体及びその製造方法の実施の形態を詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００３７】まず、本発明（第一の発明）のハニカム構造体の一の実施の形態について具体的に説明する。図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本実施の形態のハニカム構造体１は、第１及び第２の二つの端面５を有し、第１の端面５ａから第２の端面５ｂまで貫通する複数の流体流路３が形成された多孔質体２と、流体流路３の端面５から所定長さの部分（端部６）を封止する封止部材４とを備えてなり、流体流路３が、第２の端面５ｂ側の端部が封止部材４によって封止されるとともに第１の端面５ａで封止部材４によって封止されずに開口した第１の流体流路３ａと、第１の端面５ａ側の端部６が封止部材４によって封止されるとともに第２の端面５ｂで封止部材４によって封止されずに開口した第２の流体流路３ｂとから構成されてなるハニカム構造体１であって、第１の流体流路３ａのうちの一以上が、第１の端面５ａにおける開口面積（面積（Ｓ１））が、第１の端面５ａから所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、第１の端面５ａから所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する形状に形成されてなることを特徴とする。
【００３８】このように構成することによって、本実施のハニカム構造体１をフィルターとして用いた場合には、排気ガス等の流体の流入する側の端面５、即ち、第１の端面５ａにおける開口面積（面積（Ｓ１））を、第１の端面５ａから所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大きくすることができるために、フィルターの圧力損失を低減させるとともに、開口面積（面積（Ｓ１））を大きくすることにより、排気ガスに含まれる粒子状物質、例えば、煤等により端面５の開口部分が閉塞され難くなり圧力損失の増加を軽減させることができる。また、第１の端面５ａ側において、大きく開口した第１の流体流路３ａ以外の第２の流体流路３ｂの端部６においては、封止部材４によって封止されていることから、衝撃や処理すべき流体の背圧による破損や、処理すべき流体が処理されないまま流出側の端面（第２の端面５ｂ）から流出するような不具合を有効に防止することができる。なお、図２（ａ）に示すように、開口面積（面積（Ｓ１））が大きくなるように構成された第１の流体流路３ａに隣接する第２の流体流路３ｂの端部６の形状は、所定深さの位置から第１の端面５ａまで漸増する形状に形成されている。また、本実施の形態のハニカム構造体１は、第１の端面５ａにおいて、隣接する第１の流体流路３ａ相互の端部６が多孔質体２によって区画されており、第１の端面５ａ側から流入した流体は、多孔質体によって構成された内壁に沿って所定の第１の流体流路３ａに流入することとなる。このため、隣接する第１の流体流路３ａ相互間での流体の流れに乱れが生じることがなく、圧力損失の低下を抑制することができる。
【００３９】従来、図３（ａ）に示すように、ＤＰＦ等に用いられるハニカム構造体４１においては、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれる粒子状物質３４、例えば、煤等が、第１の流体流路３３の第１の端面４３ａの外周側から徐々に堆積してその開口面積を減少させ、最終的に、図３（ｂ）に示すように、粒子状物質３４がブリッジングを起こすことにより、第１の流体流路３３の第１の端面４３ａを閉塞させてしまう。ハニカム構造体４１を構成する全ての第１の流体流路３３の第１の端面４３ａが閉塞してしまうと、燃焼排気を外部に排出することができずにディーゼルエンジンが破損する等の問題が発生する。このため、第１の端面４３ａが閉塞してしまう前にＤＰＦ等を加熱して煤等の堆積物を酸化させて、頻繁に再生を行わなければなければならなかった。図２（ａ）に示すように、本実施の形態のハニカム構造体１においては、第１の端面５ａにおける開口面積（面積（Ｓ１））を、第１の端面５ａから所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大きく構成されているために、第１の流体流路３ａの第１の端面５ａ側の端部６が閉塞するまでの周期を長くすることができ、上述した再生作業の頻度を少なくすることができる。また、再生作業の頻度を少なくすることによって、ＤＰＦ等に不要な熱応力を生じさせないことから、ハニカム構造体１を構成する多孔質体２の劣化を抑制することができる。なお、第１の端面５ａにおいて、第１の流体流路の中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する形状となる部位の深さについては、特に限定されることはないが、ガス流れを滑らかにするためには面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する変化率を小さくするようにすることであり、目安としては隣接する各流体流路の間隔（セルピッチ）の１／４以上であることが好ましく、隣接する各流体流路の間隔（セルピッチ）の１／２以上であることがさらに好ましい。
【００４０】図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本実施の形態のハニカム構造体１においては、第１の流体流路３ａの第１の端面５ａから所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する形状が、円錐台形状、釣鐘形状又は朝顔形状であることが好ましい。このような形状とすることにより第１の流体流路３ａの第１の端面５ａ側の端部６が閉塞するまでの周期をより長くすることが可能となり、ハニカム構造体１の圧力損失の増加を有効に低減させることができる。また、本実施の形態においては、封止部材４が、多孔質体２の第１の端面５ａから中心の方向に向かって、中心軸に垂直な断面積が小さくなることから、封止部材４が、流体流路３内に流入した流体の圧力によって、ハニカム構造体１から外部に押出されて抜けてしまうことが物理的に抑止されている。このため、封止部材４と多孔質体２との接触面積は非常に小さくてもよくなり、封止部材４の、端面５から充填された長さを、各流体流路３の内壁を構成する多孔質体２の厚さと同程度とすることができる。このように構成することにより、多孔質体２の濾過面積を増大し、流体の通過抵抗を低減することができる。また、このように構成された封止部材４は、その剛性を小さくすることが可能となり、ハニカム構造体１の耐熱衝撃性が向上する。さらには、封止部材４の熱容量が小さくなるので、ハニカム構造体１を加熱した際に、第１の端面５ａ側の端部６を高温にまで昇温することができ、粒子状物質の燃焼再生効率を高めることが可能となる。この封止部材４の低熱容量化の効果は、流体、例えは、排気ガスの入り口側となる端面においては、排気ガス中の微粒子による流体流路３の閉塞防止の観点で期待できる。封止部材４を多孔質として通気性を持たせることで、流体流路３の端部における断面積が漸減する部位においても排気ガスが封止部材４と多孔質体２とを通過できるようになり、圧力損失の低減に寄与することができる。排気ガスの入り口側及び出口側の端面のいずれにおいても封止部材４に通気性を持たせてもよいが、入り口側の端面で封止部材４に通気性を持たせると、流体流路３の入り口側の端部における断面積が漸減する部位において排気ガス中の微粒子が捕捉されることになり、当該部位での微粒子堆積を促進させ流体流路３の入り口の微粒子堆積による閉塞を招く可能性があるため、排気ガスの入り口側の封止部材４には、通気性を持たせないことが好ましい場合がある。
【００４１】また、本実施の形態おいては、図４に示すように、第２の流体流路３ｂのうちの一以上が、第２の端面５ｂにおける開口面積（面積（Ｓ４））が、第２の端面５ｂから所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ５））よりも大であるとともに、第２の端面５ｂから所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ６））が、面積（Ｓ４）から面積（Ｓ５）まで漸減する形状に形成されてなるものであってもよい。このように、ハニカム構造体１の両端面５において、第１及び第２の流体流路３ａ，３ｂの開口する端面の面積（Ｓ１）及び面積（Ｓ４）を大きくすることにより、排気ガスの流入及び流出に係る圧力損失を有効に低減させることができる。なお、第２の流体流路３ｂの、面積（Ｓ６）が面積（Ｓ４）から面積（Ｓ５）まで漸減する形状においても、円錐台形状、釣鐘形状又は朝顔形状であることが好ましい。
【００４２】また、本実施の形態においては、第１の流体流路３ａの第２の端面５ｂ側の端部６と、第２の流体流路３ｂの第１の端面５ａ側の端部６とにおいて、それぞれの流体流路３の端部６を封止部材４によって封止する深さについては特に限定されることはなく、例えば、図４に示すように、第１及び第２の流体流路３ａ，３ｂの中心軸に垂直な断面積が大きくなり始める位置よりも深くまで封止されていてもよく、また、図５（ａ）に示すように、第１及び第２の流体流路３ａ，３ｂの中心軸に垂直な断面積が大きくなり始める位置よりも浅く封止されていてもよく、また、図５（ｂ）に示すように、第１及び第２の流体流路３ａ，３ｂの中心軸に垂直な断面積が大きくなり始める位置と同位置まで封止されていてもよい。
【００４３】図２（ａ）に示す本実施の形態のハニカム構造体１を構成する多孔質体２の材料に特に制限はないが、強度、耐熱性、耐久性等の観点から、主成分は酸化物又は非酸化物の各種セラミックスや金属等が好ましく、具体的には、例えば、セラミックスとしてはコージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、ジルコニア、リチウムアルミニウムシリケート及びチタン酸アルミニウム等を挙げることができ、金属としてはＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属及び金属珪素等を挙げることができ、これらの中から選ばれた少なくとも一種以上を主成分とすることが好ましい。また、活性炭、シリカゲル、ゼオライト等の吸着材料も多孔質体２の好適な材料として挙げることができる。さらに高強度、高耐熱性等の観点からは、アルミナ、ムライト、ジルコニア、炭化珪素及び窒化珪素からなる群から選ばれた少なくとも１種であることが好ましく、熱伝導率及び耐熱性の観点からは、炭化珪素又は珪素−炭化珪素複合材料が特に適している。ここで、「主成分」とは、多孔質体２の５０質量％以上、好ましくは７０質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上を構成することを意味する。また、この材料には、造孔材をさらに加えてもよい。この造孔材としては、焼成工程により飛散消失する性質のもであればよく、カーボン質等の無機物質やプラスチック材料等の高分子化合物、澱粉等の有機物質等のそれぞれを単独で用いてもよく、これらの二以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４４】第１及び第２の流体流路３ａ，３ｂの端部６を封止する封止部材４の材料についても特に制限はないが、上述のハニカム構造体１を構成する多孔質体２の材料として挙げたセラミックス、金属及び吸着材料の中から選択された少なくとも一種を主成分とする材料であることが好ましい。
【００４５】また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、多孔質体２の流体流路３を形成する内表面及び／又はその内部に触媒が担持されてなるものであってもよい。特に、ハニカム構造体１をＤＰＦとして用いる場合は、多孔質体２に捕捉された粒子状物質の燃焼を促進させるような機能を有する触媒であることが好ましい。このような触媒の具体例としては、例えば、貴金属系のＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等や、非金属系のペロブスカイト型触媒等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種を、多孔質体２の流体流路３を形成する内表面及び／又はその内部に担持させることが好ましい。
【００４６】本実施の形態においては、図６（ａ）に示すように、第１の流体流路３ａが、多孔質体の第１の端面５ａにおいて、その全ての開口面積（面積（Ｓ１））が、第１の端面５ａから所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大きくなるように構成されていてもよく、また、規則的又は不規則的に、例えば、図６（ｂ）に示すように、第１の流体流路３ａを一つおきに大きくなるように構成されていてもよい。なお、第２の流体流路３ｂの、多孔質体２の第２の端面５ｂ（図２（ａ）参照）における形状も同様である。
【００４７】また、図２（ａ）に示した本実施の形態のハニカム構造体１においては、隣接する流体流路３を形成する部位の多孔質体２の厚さについては特に制限はないが、この多孔質体２の厚さが厚すぎると、流体が透過する際の初期圧力損失が大きくなりすぎ、薄すぎると強度が不足し各々好ましくない。隣接する流体流路３を形成する部位の多孔質体２の厚さは、３０〜２０００μｍであることが好ましく、４０〜１０００μｍであることがさらに好ましく、５０〜７５０μｍであることが特に好ましい。また、図１に示すように、本実施の形態のハニカム構造体１においては、多孔質体２の外周を覆う外周壁７を備えてなることが好ましく、ハニカム構造体１の強度向上の観点から、外周壁７の厚さは、流体流路３を形成する部位の多孔質体２の厚さよりも厚いことが好ましく、４５〜６０００μｍ、さらには６０〜４０００μｍ、特に７５〜２０００μｍの範囲であることが好ましい。なお、外周壁７は成形時に多孔質体２と一体的に形成させる成形一体壁だけでなく、成形後に、多孔質体２の外周を研削して所定形状とし、セメント等で外周壁７を形成するセメントコート壁でもよい。
【００４８】本実施の形態のハニカム構造体１を構成する多孔質体２の気孔径については、特に制限はなく、当業者であれば用途に合わせて適宜選択することができる。一般に、気孔径は排気ガス等の処理すべき流体の粘度や分離すべき対象物によって選択することができ、例えば、ハニカム構造体１をＤＰＦに用いる場合は、平均値で１〜１００μｍ程度とすることが好ましい。また、水の浄化用に用いる場合は、０．０１〜１０μｍ程度とすることが好ましい。
【００４９】本実施の形態のハニカム構造体を構成する多孔質体２の気孔率に特に制限はないが、例えば、ハニカム構造体１をＤＰＦに用いる場合の好ましい気孔率は２０％以上、より好ましくは４０％以上、さらに好ましくは６０％以上である。また、多孔質体２の流体流路３の内壁を構成する部位の厚さを薄くするとともに、ハニカム構造体１の中心軸に垂直な断面における単位面積当たりの流体流路３の個数（セル密度）を少なくし、即ち各流体流路３の断面積を大きくし、気孔率を上げることも、初期の圧力損失を小さくする観点から好ましい形態であり、例えば、多孔質体２の流体流路３の内壁を構成する部位の厚さが１．５ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下、更に好ましくは０．５ｍｍ以下であって、セル密度が３００個／平方インチ以下、より好ましくは２００個／平方インチ以下、更に好ましくは１００個／平方インチ以下とし、気孔率が５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上であることも好ましい。一方、気孔率が大きすぎると強度が不足しすぎるため、気孔率は９０％以下であることが好ましい。多孔質体２の流体流路３の内壁を構成する部位の厚さをさらに薄くして気孔率を下げることも、多孔質体２の耐熱性と強度を確保しつつ初期の圧力損失を小さくする観点から好ましい形態であり、例えば、多孔質体２の流体流路３の内壁を構成する部位の厚さが０．４ｍｍ以下、より好ましくは０．３ｍｍ以下、さらに好ましくは０．２ｍｍ以下であって、気孔率が６０％以下、より好ましくは５０％以下、さらに好ましくは４０％以下であることも好ましい。
【００５０】さらに、触媒を担持してパティキュレートを連続して燃焼させる方式のフィルター等の、圧力損失を低く抑えなければならないフィルターとしてハニカム構造体１を用いる場合には、気孔率が３０〜９０％の範囲にあることが好ましく、気孔率が５０〜８０％の範囲にあることがさらに好ましく、気孔率が５０〜７５％の範囲にあることが特に好ましい。また、ハニカム構造体を、排気ガス中に粒子状物質の燃焼を促進させる触媒を多孔質体２に担持させる方式のフィルターとして用いる場合には、粒子状物質の燃焼時に生じる大きな熱応力に耐え得るように、緻密で高強度な材料から形成されることが必要となる。このような材料の気孔率は２０〜８０％が好ましく、２５〜７０％がさらに好ましく、３０〜６０％が特に好ましい。なお、気孔率は体積％を意味し、水銀ポロシメーターにより測定することができる。
【００５１】また、本実施の形態においては、粒子状物質が燃焼する際の熱の影響をさらに和らげるために、チタン酸アルミニウム、アルミナ、ムライト、炭化珪素、窒化珪素、ジルコニウム、タングステン、タンタル等の耐熱性を有する高熱容量物質を単独又は異種材質を組み合わせたものを、流体流路３を形成する部位の多孔質体２の内表面及びその細孔表面に被覆したり、多孔質体２の組織内部に含有させてもよい。多孔質体２の組織内部に含有させる場合には、粒子状又は繊維状の形態のいずれであってもよく、繊維状の場合には、短い繊維状のものを多孔質体２の組織内部に分散させるか、あるいは、長い繊維状のものを流体流路３の長手方向に沿って配置させることが好ましい。また、粒子状又は繊維状の高熱容量物質の断面形状は特に限定されるものではない。
【００５２】また、図示は省略するが、本実施の形態のハニカム構造体は、複数のセグメントを一体化させたものや、スリットを有するものであることも好ましい。複数のセグメントに分割しこれを一体化したものとすることやスリットを有するものとすることにより、熱応力を分散させ熱応力によるクラックの発生を有効に防止することができる。ハニカム構造体をセグメント化し、これを一体化する場合の各セグメントの大きさや形状に制限はないが、各セグメントが大きすぎると、セグメント化によるクラックの発生防止の効果が十分に発揮されず、小さすぎると各セグメントの製造や接合による一体化が煩雑となり好ましくない。このため、セグメントは、その断面積の大きさが９００〜１００００ｍｍ^２であることが好ましく、９００〜５０００ｍｍ^２であることがさらに好ましく、９００〜３６００ｍｍ^２であることが特に好ましい。また、フィルターとして用いた場合には、ハニカム構造体の全体積のうちの７０体積％以上が、この大きさのハニカムセグメントから構成されていることが好ましい。セグメントの好ましい形状は、例えば、セグメントの断面形状が四角形状、即ち、セグメントが四角柱状であるものを基本形状とし、一体化した場合のハニカム構造体の形状に合わせて外周側のセグメントの形状を適宜選択することができる。また、ハニカム構造体全体の断面形状に特に制限はなく、図１に示すような円形状に限られず、例えば、楕円形状の他、レーストラック形状、長円形状等の略円形状の他、四角形状、六角形状等の多角形状とすることもできる。また、本実施の形態のハニカム構造体においては、流体流路の中心軸に垂直な断面の形状は、図１に示すような正方形に限定されることはなく、例えば、三角形、長方形、六角形等の多角形であってもよい。
【００５３】ここで、一般的なハニカム構造体をハニカムフィルターとして用いた場合に、捕集した粒子状物質が、多孔質体の流体流路の内壁を構成する表面に堆積する過程について説明する。図７に示すように、ハニカムフィルター３１に排気ガス３８が流れ込むと、排気ガス３８は流体流路３３の入り口部分（端部）で曲がって、一旦収縮した状態で流体流路３３の内部に流入し、流体流路３３の入り口部分に排気ガス３８の流れによどみができる。このよどみ部分では排気ガス３８の流速が非常に遅くなる。また、排気ガス３８に含まれる粒子状物質もよどみ部分では通過の速度が遅くなるため、多孔質体３２に捕集され易くなり、流体流路３３の入り口部分には粒子状物質の堆積が多くなる。
【００５４】この粒子状物質が堆積する過程は、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す、大きく三つの段階に分けることができる。第一段階（慣性衝突及びブラウン運動）としては、図８（ａ）に示すように、粒子状物質３４が、多孔質体３２の流体流路３３を形成する表面及びその表面に形成された細孔の内部に捕捉され、細孔内部への粒子状物質３４の堆積が進行する。これにより細孔の入口が閉塞し、多孔質体３２の流体流路３３を形成する表面に粒子状物質３４の堆積層が覆い始め、ハニカムフィルター３１の圧力損失が急激に上昇する。この第一段階では細孔を通り抜ける粒子状物質３４が多いので捕集効率は低い。また、細孔径が粗大な場合には、堆積した粒子状物質３４によって細孔の入口は閉塞しないか、又は閉塞したとしても時間がかかる。
【００５５】第一段階を過ぎ、さらに粒子状物質３４が堆積すると第二段階（初期直接さえぎり）となる。図８（ｂ）に示すように、多孔質体３２の流体流路３３を形成する表面に堆積された、粒子状物質３４からなる堆積層の厚さが次第に増加していく。この第二段階では粒子状物質３４からなる堆積層の厚さに比例して圧力損失が上昇する。なお、第二段階においては、粒子状物質３４からなる堆積層自身がケーク層となり、粒子状物質３４を捕捉するために、ハニカムフィルター３１の捕集効率が高くなる。
【００５６】この第二段階を過ぎ、さらに粒子状物質３４が多孔質体３２の流体流路３３を形成する表面に堆積すると第三段階（後期直接さえぎり）となる。図８（ｃ）に示すように、粒子状物質３４からなる堆積層が急激に厚くなることで流体流路３３が狭くなり、流体流路３３の通過抵抗が増大する。このため、ハニカムフィルター３１の圧力損失が急増する。
【００５７】このようなことから、ハニカム構造体をハニカムフィルターとして用いる場合には、上述した第二段階をより長く維持できるものであることが好ましく、また、第二段階の状態でハニカムフィルターを再生することが好ましい。図２（ａ）に示すように、本実施の形態のハニカム構造体１においては、第１の流体流路３ａのうちの一以上が、第１の端面５ａにおける開口面積（面積（Ｓ１））が、第１の端面５ａから所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、第１の端面５ａから所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する形状に形成されてなることから、上述した粒子状物質の堆積過程における第一段階及び第二段階が長く維持され、その圧力損失の上昇を軽減させることができる。
【００５８】次に、本発明（第一の発明）のハニカム構造体の他の実施の形態について説明する。図９（ａ）は、本実施の形態のハニカム構造体を、中心軸に平行に切断した断面図、図９（ｂ）は、本実施の形態のハニカム構造体の第１の端面を示す平面図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、本実施の形態のハニカム構造体３０は、第１及び第２の二つの端面５を有し、第１の端面５ａから第２の端面５ｂまで貫通する複数の流体流路３が形成された多孔質体２と、流体流路３の端面５から所定長さの部分（端部６）を封止する封止部材４とを備えてなり、流体流路３が、第２の端面５ｂ側の端部が封止部材４によって封止されるとともに第１の端面５ａで封止部材４によって封止されずに開口した第１の流体流路３ａと、第１の端面５ａ側の端部６が封止部材４によって封止されるとともに第２の端面５ｂで封止部材４によって封止されずに開口した第２の流体流路３ｂとから構成されてなるハニカム構造体３０であって、第１の流体流路３ａのうちの一以上が、第１の端面５ａにおける開口面積（面積（Ｓ１））が、第１の端面５ａから所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、第１の端面５ａから所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する形状に形成されてなることを特徴とする。なお、本実施の形態のハニカム構造体３０においては、第１の流体流路３ａの内壁を構成する多孔質体２の、第１の端面５ａから所定深さの位置までの一部が除去され、除去された多孔質体２の一部の代わりに、隣接する第２の流体流路３ｂの、第１の端面５ａ側の端部６を封止する封止部材４によって第１の流体流路３ａの内壁が構成されている。
【００５９】図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した一の実施の形態のハニカム構造体１は、第１の流体流路３ａの内壁が、第１の端面５ａから第２の端面５ｂの全域に渡って多孔質体２によって構成されているものであるが、図９（ａ）に示すように、本実施の形態のハニカム構造体３０は、多孔質体２の、第１の端面５ａから所定深さの位置までの一部が除去され、除去された多孔質体２の一部の代わりに、隣接する第２の流体流路３ｂの、第１の端面５ａ側の端部６を封止する封止部材４によって第１の流体流路３ａの内壁が構成されている。このように構成することによって、図１に示した一の実施の形態のハニカム構造体１と同様の作用、効果を得ることができる。なお、本実施の形態のハニカム構造体３０は、第１の端面５ａにおいて、隣接する第１の流体流路３ａ相互の端部６が多孔質体２及び封止部材４によって区画されており、第１の端面５ａ側から流入した流体は、内壁に沿って所定の第１の流体流路３ａ流入することとなる。このため、隣接する第１の流体流路３ａ相互間での流体の流れに乱れが生じることがなく、圧力損失の低下を抑制することができる。
【００６０】また、本実施の形態においては、図示は省略するが、第２の流体流路の内壁を構成する多孔質体の、第２の端面から所定深さの位置までの一部が除去され、除去された多孔質体の一部の代わりに、隣接する第１の流体流路の、第２の端面側の端部を封止する封止部材によって第２の流体流路の内壁が構成されてなるものであってもよい。
【００６１】また、図９（ａ）に示すように、本実施の形態のハニカム構造体３０においては、封止部材４と多孔質体２との境目となる部位が、テーパ状に形成されていることから、流入する流体の縮流の発生を抑制することができる。
【００６２】本実施の形態のハニカム構造体３０を構成する多孔質体２及び封止部材４は、図１に示したハニカム構造体１を構成する多孔質体２及び封止部材４と同様に構成されたものを好適に用いることができる。
【００６３】次に、本発明（第二の発明）のハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態について説明する。本実施の形態のハニカム構造体の製造方法は、焼成することによって多孔質体となる原材料を押出成形することによって、第１の端面から第２の端面まで貫通する複数の流体流路が形成された未焼成多孔質体を形成し、未焼成多孔質体に形成された流体流路に、封止剤を、第２の端面から所定長さの部分（端部）又は第１の端面から所定長さの部分（端部）のいずれかに選択的に充填して、第２の端面から充填したものを第１の流体流路及び第１の端面から充填したものを第２の流体流路とした後に、未焼成多孔質体を焼成して、流体流路に封止剤が充填された多孔質体から構成されたハニカム構造体を製造する方法であって、第２の流体流路の第１の端面側の端部に封止剤を充填する前に、第１の流体流路の一以上を、第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、第１の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、第１の端面から所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する形状に変形させることを特徴とする。
【００６４】このように構成することによって、図１に示したハニカム構造体１を簡便かつ低コストに製造することができる。以下、本実施の形態のハニカム構造体の製造方法について、さらに具体的に説明する。
【００６５】まず、焼成することによって多孔質体となる原材料を作製する。この原材料は、図１に示したハニカム構造体１を構成する多孔質体２の材料として挙げた、セラミックス及び／又は金属を主成分とする材料を好適に用いることができる。具体的には、コージェライト原料としてのシリカ、カオリン、タルク、及びアルミナに、造孔材としての発泡樹脂を加えて、さらにバインダー、分散剤、及び水を加えて混練し粘土状の原材料を作製する。造孔材としては、焼成することにより飛散消失する性質のもであればよく、カーボン質等の無機物質やプラスチック材料等の高分子化合物、澱粉等の有機物質等を単独で用いるか組み合わせて用いることができる。
【００６６】次に、このようにして得られた原材料を、所定形状のスリットを備えたハニカム構造体押出成形用口金を用いて押出成形して未焼成多孔質体を作製する。このハニカム構造体押出成形用口金の構成は、従来のハニカム構造体を製造する際に用いられるハニカム構造体押出成形用口金を好適に用いることができる。得られた未焼成多孔質体は、非常に軟らかく自重によって変形することがあるために、必要に応じて未焼成多孔質体を乾燥させてもよい。乾燥手段としては、各種方法で行うことが可能であるが、マイクロ波乾燥と熱風乾燥と、又は誘電乾燥と熱風乾燥とを組み合わせた方法で乾燥することが好ましい。他に凍結乾燥等の特殊な方法も好適に用いることができる。また、未焼成多孔質体の両端面を所定の長さとなるように切断加工してもよい。これまでに説明した製造工程においては、従来のハニカム構造体を製造する方法に準じて行うことができる。
【００６７】従来のハニカム構造体の製造方法においては、この未焼成多孔質体に形成された流体流路に、封止剤を、第２の端面から所定長さの部分（端部）又は第１の端面から所定長さの部分（端部）のいずれかに選択的に充填して、第２の端面から充填したものを第１の流体流路及び第１の端面から充填したものを第２の流体流路とするのであるが、本実施の形態においては、第２の流体流路の第１の端面側の端部に封止剤を充填する前に、第１の流体流路の一以上を、第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、第１の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、第１の端面から所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する形状に変形させる。上述した形状に第１の流体流路を変形させる方法としては、例えば、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、未焼成多孔質体１２の第１の端面１５ａに、その表面に複数の突起２０が形成された板状の成形用型２１を押し当てて、対応する第１の流体流路１３ａの形状を変形させる方法や、図１１に示すように、未焼成多孔質体１２の第１の端面１５ａに、その側周面に複数の突起２０が形成された円柱状の成形用型２２を回転させながら押し当てて、対応する第１の流体流路１３ａの形状を変形させる方法等を挙げることができる。板状の成形用型２１を用いて対応する第１の流体流路１３ａの形状を変形させる際には、図１０（ａ）に示すように、未焼成多孔質体１２の第１の端面１５ａの全面を覆うことが可能な大きさの成形用型２１ａを用いて、１回で対応する全ての第１の流体流路１３ａの形状を変形させてもよく、また、図１０（ｂ）に示すように、未焼成多孔質体１２の第１の端面１５ａの一部を覆うことが可能な大きさの成形用型２１ｂを用いて、複数回に分けて変形させてもよい。また、図１２に示すように、未焼成多孔質体１２の第１の端面１５ａに、針状の成形用部材２３を突き刺して、対応する第１の流体流路１３ａの形状を変形させてもよい。この場合には、図１３に示すように、未焼成多孔質体１２の第１の端面１５ａをＣＣＤカメラ２４等で撮像し、撮像した画像を画像処理することで、成形用部材２３（図１２参照）を突き刺す位置を特定することが好ましく、このように構成することによって、図１２に示すように、ｘ方向及びｙ方向にＮＣ走査可能なＮＣ制御テーブル２５上に未焼成多孔質体１２を載置し、画像処理したデータを元に、未焼成多孔質体１２の第１の端面１５ａにおける各流体流路１３の配列ピッチの微妙な違いや歪み等を補正するようにＮＣ制御テーブル２５を移動させ、所定の第１の流体流路１３ａの端部に成形用部材２３を突き刺すことが可能となり、高精度にその形状を変形させることができる。
【００６８】また、第１の流体流路の形状を変形させる際に、流体流路を形成する未焼成多孔質体が乾燥しすぎて可塑性を失っている場合には、第１の流体流路の形状を変形させる前に、未焼成多孔質体の第１の端面に水を添加して、未焼成多孔質体の可塑性を復元することが好ましい。また、本実施の形態においては、第１の流体流路の、面積（Ｓ３）が面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する形状を、円錐台形状、釣鐘形状又は朝顔形状となるように変形させることが好ましい。また、上述した原材料として、熱可塑性樹脂から構成された成形助剤が含有されたものを用いることで、未焼成多孔質体を成形し冷却後に、その端部を加熱することで未焼成多孔質体に可塑性を発現させることも好ましい。封止剤を各流体流路内に充填後に未焼成多孔質体の対応する端部を変形させる場合には、封止剤にも熱可塑性樹脂を添加することが好ましい。
【００６９】次に、図示は省略するが、第２の流体流路の第１の端面側の端部に封止剤を充填する。具体的には、まず、ポリエステルフィルム等のフィルムを、未焼成多孔質体の第１の端面に貼付する。フィルム材質はポリエステル（フィルム）を用いることが好ましい。また、フィルムの片面には粘着剤を塗布することで、未焼成多孔質体の端面にフィルムを容易に貼付することができる。そして、この端面に貼付したフィルムを、ＮＣ走査可能なレーザー装置にて、未焼成多孔質体の端面の第２の流体流路が開口している部位を穿孔する。
【００７０】次に、コージェライト原料に水、バインダー、グリセリンを入れて、２００ｄＰａ・ｓ程度の封止剤を作製し、得られた封止剤を、充填用容器に入れる。この充填用容器内に、フィルムを貼付した未焼成多孔質体を、フィルムを貼付した側から圧入し、充填用容器内の封止剤をフィルムの孔から第２の流体流路内へと充填する。充填が完了した後に、未焼成多孔質体を充填用容器から取り出す。このようにして未焼成多孔質体の第１の端面において第２の流体流路の端部に充填剤が充填された未焼成多孔質体を作製する。
【００７１】次に、第２の流体流路の端部に封止剤が充填された未焼成多孔質体の第１の端面を、フィルムを剥さずに１４０℃程度の熱風を当てて乾燥する。この乾燥は、ホットプレート等を用いて行ってもよい。
【００７２】次に、上述した方法と同様にして、未焼成多孔質体の第１の流体流路の第２の端面側の端部に封止剤を充填する。この際、本実施の形態においては、第１の流体流路の第２の端面側の端部に封止剤を充填する前に、又は第１の流体流路の第２の端面側の端部に封止剤を充填した後に、第２の流体流路の一以上を、第２の端面における開口面積（面積（Ｓ４））が、第２の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ５））よりも大であるとともに、第２の端面から所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ６））が、面積（Ｓ４）から面積（Ｓ５）まで漸減する形状に変形させてもよい。このように未焼成多孔質体の両端面において、第１及び第２の流体流路の開口する端面の面積（Ｓ１）及び面積（Ｓ４）を大きくすることにより、最終製品であるハニカム構造体を、例えば、ＤＰＦ等として用いる際に、排気ガスの流入及び流出に係る圧力損失を有効に低減させることができる。
【００７３】第１の流体流路の第２の端面側の端部に封止剤を充填する前に、第２の流体流路の一以上の形状を変形させる方法としては、上述した第１の流体流路の形状を変形させる方法と同様にして行うことができる。また、第１の流体流路の第２の端面側の端部に封止剤を充填した後に、第２の流体流路の一以上の形状を変形させる方法としては、まず、上述した第２の流体流路の端部に封止剤を充填する方法と同様にして第１の流体流路の第２の端面側の端部に封止剤を充填し、次に、上述した方法と同様にして、第２の流体流路の一以上の形状を変形させればよい。また、第２の流体流路の一以上の形状を変形させる際には、第２の流体流路の、面積（Ｓ６）が面積（Ｓ４）から面積（Ｓ５）まで漸減する形状を、円錐台形状、釣鐘形状又は朝顔形状に変形させることが好ましい。第１の流体流路の端部に封止剤が充填された、未焼成多孔質体の第２の端面側を、貼付したフィルムを剥さずに１４０℃程度の熱風を当てて乾燥する。
【００７４】次に、このようにして得られた未焼成多孔質体を焼成して、流体流路に封止剤が充填された多孔質体から構成されたハニカム構造体を製造する。
【００７５】なお、本実施の形態においては、第１の流体流路の一以上が、多孔質体の第１の端面において、その開口面積（面積（Ｓ１））が、第１の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大きくなるように構成されていればよく、例えば、全ての第１の流体流路の開口面積（面積（Ｓ１））が大きくなるように変形させてもよく、また、規則的又は不規則的に、例えば、第１の流体流路が、一つおきに大きくなるよう変形させてもよい。第２の流体流路の多孔質体の第２の端面における形状を変形させる場合も同様である。
【００７６】また、ハニカム構造体を複数のセグメントが一体化された構成とするためには、上記の方法でセグメントを得た後、得られたセグメントを、例えば、セラミックスセメントを用いて接合し、乾燥硬化することによってハニカム構造体を製造することができる。このようにして製造されたハニカム構造体に触媒を担持させる方法は、当業者が通常行う方法でよく、例えば、触媒スラリーをウォッシュコートして乾燥、焼成することにより触媒を担持させることができる。
【００７７】次に、本発明（第三の発明）のハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態について具体的に説明する。本実施の形態のハニカム構造体の製造方法は、焼成することによって多孔質体となる原材料を押出成形することによって、第１の端面から第２の端面まで貫通する複数の流体流路が形成された未焼成多孔質体を形成し、未焼成多孔質体に形成された流体流路に、封止剤を、第２の端面から所定長さの部分（端部）又は第１の端面から所定長さの部分（端部）のいずれかに選択的に充填して、第２の端面から充填したものを第１の流体流路及び第１の端面から充填したものを第２の流体流路とした後に、未焼成多孔質体を焼成して、流体流路に封止剤が充填された多孔質体から構成されたハニカム構造体を製造する方法であって、第２の流体流路の第１の端面側の端部に封止剤を充填した後に、第１の流体流路の一以上を、第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、第１の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、第１の端面から所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する形状に変形させることを特徴とする。
【００７８】本実施の形態においては、第二の発明とは異なり、第２の流体流路の第１の端面側の端部に封止剤を充填した後に、第１の流体流路の一以上の形状を変形させるものである。このように構成することによって、第二の発明の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができるとともに、第２の流体流路の第１の端面側の端部に封止剤を充填する際に、封止剤に含まれる水分が未焼成多孔質体に吸収されて、未焼成多孔質体の第１の端面近傍の可塑性が復元し、第１の流体流路の変形が容易となる。
【００７９】また、本実施の形態においては、上述した第二の発明の実施の形態と同様に、第１の流体流路の第２の端面側の端部に封止剤を充填する前に、又は第１の流体流路の第２の端面側の端部に封止剤を充填した後に、第２の流体流路の一以上を、第２の端面における開口面積（面積（Ｓ４））が、第２の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ５））よりも大であるとともに、第２の端面から所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ６））が、面積（Ｓ４）から面積（Ｓ５）まで漸減する形状に変形させることが好ましい。
【００８０】なお、本実施の形態のハニカム構造体の製造方法に用いられる原材料は、第二の発明の実施の形態において説明した原材料と同様に構成されたものを好適に用いることができる。また、封止剤を充填する方法や、第１及び第２の流体流路の形状を変形させる方法等は、第二の発明の実施の形態において説明した方法を好適に用いることができる。
【００８１】次に、本発明（第四の発明）のハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態について具体的に説明する。本実施の形態のハニカム構造体の製造方法は、焼成することによって多孔質体となる原材料を押出成形することによって、第１の端面から第２の端面まで貫通する複数の流体流路が形成された未焼成多孔質体を形成し、未焼成多孔質体に形成された流体流路に、封止剤を、第２の端面から所定長さの部分（端部）又は第１の端面から所定長さの部分（端部）のいずれかに選択的に充填して、第２の端面から充填したものを第１の流体流路及び第１の端面から充填したものを第２の流体流路とした後に、未焼成多孔質体を焼成して、流体流路に封止剤が充填された多孔質体から構成されたハニカム構造体を製造する方法であって、未焼成多孔質体を焼成した後に、第１の流体流路の一以上を、第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、第１の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、第１の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する形状に変形させることを特徴とする。
【００８２】具体的には、まず、上述した第二の発明の実施の形態と同様の方法にて、未焼成多孔質体を形成し、得られた未焼成多孔質体に形成された流体流路に、封止剤を充填し、封止剤を充填した未焼成多孔質体を焼成し、流体流路に封止剤が充填された多孔質体を形成する。次に、得られた多孔質体に形成された第１の流体流路の一以上を、第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、第１の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、第１の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する形状に変形させる。この端部の形状を変形させる方法としては、図１４及び図１５に示すように、多孔質体２６の第１の端面１５ａを、例えば、円錐状の砥石２７を用いて加工除去して、対応する第１の流体流路１３ａの形状を変形させることが好ましい。上述したように、加工除去の方法として研削加工を行う場合には、図１６に示すように、多孔質体２６の第１の端面１５ａをＣＣＤカメラ２４等で撮像し、撮像した画像を画像処理することで、加工除去（研削加工）する位置を特定することが好ましく、このように構成することによって、図１４に示すように、ｘ方向及びｙ方向にＮＣ走査可能なＮＣ制御テーブル２５上に多孔質体２６を載置し、画像処理したデータを元に、多孔質体２６の第１の端面１５ａにおける各流体流路１３の配列ピッチの微妙な違いや歪み等を補正するようにＮＣ制御テーブル２５を移動させ、所定の第１の流体流路１３ａの端部を加工除去（研削加工）することが可能となり、高精度にその形状を変形させることができる。このように構成することによって、図９（ａ）に示したハニカム構造体３０を簡便かつ低コストに製造することができる。また、加工除去の方法については、研削加工に限定されることはく、例えば、ハニカム構造体が金属材料から形成されている場合には、円錐状の電極を用いた放電加工によっても、対応する第１の流体流路１３ａの形状を変形させることができる。
【００８３】また、本実施の形態においては、多孔質体を焼成した後に、第２の流体流路の一以上を、第２の端面における開口面積（面積（Ｓ４））が、第２の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ５））よりも大であるとともに、第２の端面から所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ６））が、面積（Ｓ４）から面積（Ｓ５）まで漸減する形状に変形させてもよい。第２の流体流路を変形させる方法としては、第１の流体流路を変形した方法と同様に、図１４に示したような円錐状の砥石２７を用いて加工除去（研削加工）することが好ましい。
【００８４】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００８５】
（実施例１）
まず、コージェライト原料としてのシリカ、カオリン、タルク、及びアルミナに、造孔材としての発泡樹脂を加えて、さらに、バインダー、分散剤、及び水を加えて混練し粘土状の原材料を形成した。得られた原材料を、所定の形状のハニカム構造体押出成形用口金を用いて押出成形し、第１の端面から第２の端面まで貫通する複数の流体流路が形成された未焼成多孔質体を形成した。
【００８６】次に、得られた未焼成多孔質体をマイクロ波乾燥又は誘電乾燥と、熱風乾燥とを組み合わせて乾燥を行い、乾燥した未焼成多孔質体を所定の長さとなるように切断した。
【００８７】このようにして得られた未焼成多孔質体の端面に、ポリエステルフィルムを貼付し、このポリエステルフィルムを、ＮＣ走査可能なレーザー装置にて、未焼成多孔質体の第１の端面における所定の流体流路（第２の流体流路）が開口するように穿孔した。
【００８８】この後、別途、コージェライト原料に水、バインダー、グリセリンを入れて、２００ｄＰａ・ｓ程度の封止剤を作製し、この封止剤を充填用容器に入れ、さらに、この充填用容器に、未焼成多孔質体のフィルムは貼付した第１の端面を圧入し、フィルムに穿孔した孔より流体流路（第２の流体流路）の端部に封止剤を、第１の端面から３．０ｍｍの深さまで充填した。
【００８９】この後、封止剤を充填した以外の流体流路（第１の流体流路）を、第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、第１の端面から約５ｍｍの深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、第１の端面から約５ｍｍの深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する形状に変形させた。本実施例においては、面積（Ｓ１）は約６．５ｍｍ^２、面積（Ｓ２）は約４．５ｍｍ^２とした。
【００９０】次に、未焼成多孔質体の第１の流体流路の第２の端面側の端部にも上述した方法と同様にして封止剤を充填した後に、未焼成多孔質体を焼成して、流体流路に封止剤が充填された多孔質体から構成されたハニカム構造体を製造した。
【００９１】本実施例のハニカム構造体は、第１及び第２の端面の直径が約２２９ｍｍ、流体の流れ方向の長さが約１５０ｍｍ、第１及び第２の流体流路の中心軸に垂直な断面の形状は正方形で、各流体流路の内壁を構成する部位の多孔質体の厚さは約０．４ｍｍ（０．０１７インチ）とした。また、隣接する各流体流路の間隔（セルピッチ）は約２．５ｍｍで、ハニカム構造体の中心軸に垂直な断面において、１平方インチ当たりに、流体流路が１００個形成されている。また、流体流路に充填した封止剤の、第１及び第２の端面からの長さは、両方の端面ともに約３ｍｍとした。また、得られたハニカム構造体を構成する多孔質体の気孔率を水銀ポロシメーターにより測定したところ６６％で、その平均細孔径は２２μｍであった。
【００９２】
（比較例１）
第１の流体流路の、第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））を変形させずに、その以外は実施例１と同様の方法で、第１の流体流路及び第２の流体流路の中心軸に垂直な断面積が、第１の端面から第２の端面まで同一のハニカム構造体を製造した。
【００９３】得られたハニカム構造体（実施例及び比較例）を、スートゼネレータを用いて粒子状物質堆積試験を行い、堆積した粒子状物質によるハニカム構造体（実施例及び比較例）の圧力損失を測定した。図１７に示すように、スートゼネレータ５０は、その内部で軽油を燃焼させることにより粒子状物質を大量に発生させることができる燃焼室５１と、この燃焼室５１で発生した燃焼ガスと粒子状物質が通過する通過流路５２と、この通過流路５２に連通し、その内部にハニカム構造体５４を配設して、ハニカム構造体５４に短時間に大量の粒子状物質を堆積させることができる試験室５３とを備えている。燃焼室５１には、燃料が供給されるとともに、空気又は必要に応じて酸素を供給することができように流量計５５が配設され、また、通過流路５２には、空気又は必要に応じて酸素と窒素を供給することができるように流量計５５が配設されている。また、試験室５３には、レコーダー５６に接続された温度測定用の熱電対５７と、試験室５３の内部圧力測定用の圧力計５８が配設されている。また、試験室５３には、通過流路５２から流入しハニカム構造体５４を通過した気体が排出される排気ダクト５９が接続されている。粒子状物質捕集時の試験室５３の温度は約２００℃で、通気流量は９Ｎｍ^３／ｍｉｎとした。この際の粒子状物質発生量は、１時間当たり９０ｇであった。また、堆積した粒子状物質によるハニカム構造体５４の圧力損失を測定した後に、その端面における粒子状物質の堆積状況を確認した。
【００９４】実施例１のハニカム構造体５４ａは、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示すように、第１の流体流路６０の第１の端面６０ａの開口面積（面積（Ｓ１））が大きくなっているために、第１の端面６０ａ側の端部が粒子状物質６１によって閉塞することはなく、第１の流体流路６０の中まで粒子状物質６１が入り込んでいた。このように最後まで第１の流体流路６０の第１の端面６０ａが粒子状物質６１によって閉塞することがなく、圧力損失の急激な増加は起こらなかった。
【００９５】比較例１のハニカム構造体５４ｂは、図１９（ａ）に示すように、まず、第１の流体流路６０の第１の端面６０ａに粒子状物質６１が堆積し、第１の流体流路６０の第１の端面６０ａの開口面積が狭くなった。その後、粒子状物質６１がさらに堆積し、図１９（ｂ）に示すように、第１の流体流路６０の第１の端面６０ａが閉塞し、急激に圧力損失が上昇した。
【００９６】
（実施例２）
実施例１のハニカム構造体を製造した方法と同様の方法で、第１及び第２の端面の直径が約１４４ｍｍ、流体の流れ方向の長さが約１５２ｍｍ、第１及び第２の流体流路の中心軸に垂直な断面の形状は正方形、各流体流路の内壁を構成する部位の多孔質体の厚さは約０．３ｍｍ（０．０１２インチ）のハニカム構造体（実施例２）を製造した。本実施例のハニカム構造体は、隣接する各流体流路の間隔（セルピッチ）は約１．５ｍｍで、ハニカム構造体の中心軸に垂直な断面において、１平方インチ当たりに流体流路が３００個形成されている。また、第１の端面の、封止剤を充填した以外の流体流路（第１の流体流路）を、第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、第１の端面から約３ｍｍの深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、第１の端面から約３ｍｍの深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、面積（Ｓ１）から面積（Ｓ２）まで漸減する形状に変形させた。本実施例においては、面積（Ｓ１）は約２ｍｍ^２、面積（Ｓ２）は約１．５ｍｍ^２とした。また、流体流路に充填した封止剤の、第１及び第２の端面からの長さは、両方の端面とも３ｍｍとした。
【００９７】第１の端面側を流入側の端面となるように、実施例２と比較例１のハニカム構造体をスートゼネレータ５０（図１７）内に設置し、粒子状物質を堆積させない条件下で空気のみを通気されて、各ハニカム構造体の圧力損失を測定した。また、実施例２のハニカム構造体を、第１の端面が流出側の端面となるように、即ち第２の端面が流入側の端面となるように、設置方向を逆にしてスートゼネレータ５０（図１７）内に設置し、同様に圧力損失を測定した。図２０は、実施例２及び比較例１のハニカム構造体における、通気した気体の流量（ｍ^３／ｍｉｎ）と、圧力損失（ｋＰａ）との関係を示すグラフである。図２０に示すように、比較例１のハニカム構造体に比べて実施例２のハニカム構造体の圧力損失が低減することが確認された。また、実施例２のハニカム構造体においては、第１の端面を流出側の端面とした場合には、さらに圧力損失が低減することが確認された。
【００９８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によって、例えば、内燃機関、ボイラー等の排気ガス中の微粒子捕集用又は上下水等の液体の濾過用のフィルターとして好適に用いることができるとともに、使用時の圧力損失の増加が抑制されたハニカム構造体、このようなハニカム構造体を用いた微粒子除去システム、及びこのようなハニカム構造体を容易に押出し成形することが可能なハニカム構造体押出し成形用口金を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明（第一の発明）のハニカム構造体の一の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明（第一の発明）のハニカム構造体の一の実施の形態を、中心軸に平行に切断した断面図、図２（ｂ）は、本発明のハニカム構造体の一の実施の形態の第１の端面を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、従来のハニカム構造体をフィルターとして用いた際における、ハニカム構造体を構成するセルの開口端部が微粒子等により閉塞する過程を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明（第一の発明）のハニカム構造体の他の実施の形態を、中心軸に平行に切断した断面図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明（第一の発明）のハニカム構造体の他の実施の形態を、中心軸に平行に切断した断面図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本発明（第一の発明）のハニカム構造体の他の実施の形態の第１の端面を示す平面図である。
【図７】従来のハニカム構造体をフィルターとして用いた際における、ハニカム構造体の隔壁に、捕集した粒子状物質が堆積する過程を模式的に示す断面図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、従来のハニカム構造体をフィルターとして用いた際の、捕集した粒子状物質が隔壁に堆積する過程を模式的に示す、ハニカム構造体を構成するセルの拡大平面図である。
【図９】図９（ａ）は、本発明（第一の発明）のハニカム構造体の他の実施の形態を、中心軸に平行に切断した断面図、図９（ｂ）は、本発明のハニカム構造体の他の実施の形態の第１の端面を示す平面図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本発明（第二の発明）のハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態における、板状の成形用型を用いて第１の流体流路を変形させる工程を模式的に示す斜視図である。
【図１１】本発明（第二の発明）のハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態における、円柱状の成形用型を用いて第１の流体流路を変形させる工程を模式的に示す斜視図である。
【図１２】本発明（第二の発明）のハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態における、針状の成形用部材を用いて第１の流体流路を変形させる工程を模式的に示す斜視図である。
【図１３】本発明（第二の発明）のハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態における、未焼成多孔質体の第１の端面を撮像する工程を模式的に示す斜視図である。
【図１４】本発明（第四の発明）のハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態における、円錐状の砥石を用いて、第１の流体流路を変形させる工程を模式的に示す斜視図である。
【図１５】本発明（第四の発明）のハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態における、未焼成多孔質体を中心軸に平行に切断した断面図である。
【図１６】本発明（第四の発明）のハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態における、多孔質体の第１の端面を撮像する工程を模式的に示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施例に用いられるスートゼネレータの概要構成図である。
【図１８】図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、本発明の実施例のハニカム構造体に粒子状物質が堆積する過程を示す断面図である。
【図１９】図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、本発明の比較例のハニカム構造体に粒子状物質が堆積する過程を示す断面図である。
【図２０】実施例２及び比較例１のハニカム構造体における、通気した気体の流量（ｍ^３／ｍｉｎ）と、圧力損失（ｋＰａ）との関係を示すグラフである。
【図２１】図２１（ａ）は、従来のハニカム構造体を示す斜視図、図２１（ｂ）は、従来のハニカム構造体を構成するセルの拡大平面図である。
【図２２】従来のハニカム構造体を示す断面図である。
【図２３】従来のハニカム構造体を示す断面図である。
【図２４】図２４（ａ）は、従来のハニカム構造体を示す斜視図、図２４（ｂ）は、従来のハニカム構造体の中心軸に平行に切断した断面図である。
【符号の説明】
１…ハニカム構造体、２…多孔質体、３…流体流路、３ａ…第１の流体流路、３ｂ…第２の流体流路、４…封止部材、５…端面、５ａ…第１の端面、５ｂ…第２の端面、６…端部、７…外周壁、１２…未焼成多孔質体、１３ａ…第１の流体流路、１５ａ…第１の端面、２０…突起、２１，２１ａ，２１ｂ，２２…成形用型、２３…成形用部材、２４…ＣＣＤカメラ、２５…ＮＣ制御テーブル、２６…多孔質体、２７…砥石、３０…ハニカム構造体、３１…ハニカムフィルター、３２…多孔質体、３３，３３ａ，３３ｂ…流体流路、３４…粒子状物質、３８…排気ガス、４１…ハニカム構造体、４２…流入端面、４３ａ…第１の端面、４４…流出端面、５０…スートゼネレータ、５１…燃焼室、５２…通過流路、５３…試験室、５４，５４ａ，５４ｂ…ハニカム構造体、５５…流量計、５６…レコーダー、５７…熱電対、５８…圧力計、５９…排気ダクト、６０…第１の流体流路、６０ａ…第１の端面、６１…粒子状物質、７０，７１…流体流路、７４…隔壁、７５，７６…小孔、７７…パティキュレートフィルター、８０…パティキュレートフィルター、８２…ガス流入側セル、８３…ガス流出側セル、８４，８５…壁、８６…通路、８７…栓詰部、８８…突出部位、８９…排気浄化装置、９０…流体、９１…段差。

Claims (24)

1. 第１及び第２の二つの端面を有し、前記第１の端面から前記第２の端面まで貫通する複数の流体流路が形成された多孔質体と、前記流体流路の前記端面から所定長さの部分（端部）を封止する封止部材とを備えてなり、前記流体流路が、前記第２の端面側の前記端部が前記封止部材によって封止されるとともに前記第１の端面で前記封止部材によって封止されずに開口した第１の流体流路と、前記第１の端面側の前記端部が前記封止部材によって封止されるとともに前記第２の端面で前記封止部材によって封止されずに開口した第２の流体流路とから構成されてなるハニカム構造体であって、
   前記第１の流体流路のうちの一以上が、前記第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、前記第１の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、前記第１の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、前記面積（Ｓ１）から前記面積（Ｓ２）まで漸減する形状に形成されてなることを特徴とするハニカム構造体。
2. 前記第１の流体流路の内壁を構成する前記多孔質体の、前記第１の端面から所定深さの位置までの一部が除去され、除去された前記多孔質体の一部の代わりに、隣接する前記第２の流体流路の、前記第１の端面側の前記端部を封止する前記封止部材によって前記第１の流体流路の内壁が構成されてなる請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 前記第１の流体流路の、前記面積（Ｓ３）が前記面積（Ｓ１）から前記面積（Ｓ２）まで漸減する形状が、円錐台形状、釣鐘形状又は朝顔形状である請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
4. 前記第２の流体流路のうちの一以上が、前記第２の端面における開口面積（面積（Ｓ４））が、前記第２の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ５））よりも大であるとともに、前記第２の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ６））が、前記面積（Ｓ４）から前記面積（Ｓ５）まで漸減する形状に形成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載のハニカム構造体。
5. 前記第２の流体流路の内壁を構成する前記多孔質体の、前記第２の端面から所定深さの位置までの一部が除去され、除去された前記多孔質体の一部の代わりに、隣接する前記第１の流体流路の、前記第２の端面側の前記端部を封止する前記封止部材によって前記第２の流体流路の内壁が構成されてなる請求項４に記載のハニカム構造体。
6. 前記第２の流体流路の、前記面積（Ｓ６）が前記面積（Ｓ４）から前記面積（Ｓ５）まで漸減する形状が、円錐台形状、釣鐘形状又は朝顔形状である請求項４又は５に記載のハニカム構造体。
7. 前記多孔質体が、セラミックス及び／又は金属を主成分とする材料から構成されてなる請求項１〜６のいずれかに記載のハニカム構造体。
8. 前記多孔質体を構成する材料が、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、ジルコニア、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属、金属珪素、活性炭、シリカゲル、及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む請求項７に記載のハニカム構造体。
9. 前記多孔質体の、前記流体流路を形成する内表面及び／又はその内部に触媒が担持されてなる請求項１〜８のいずれかに記載のハニカム構造体。
10. 焼成することによって多孔質体となる原材料を押出成形することによって、第１の端面から第２の端面まで貫通する複数の流体流路が形成された未焼成多孔質体を形成し、前記未焼成多孔質体に形成された前記流体流路に、封止剤を、前記第２の端面から所定長さの部分（端部）又は前記第１の端面から所定長さの部分（端部）のいずれかに選択的に充填して、前記第２の端面から充填したものを第１の流体流路及び前記第１の端面から充填したものを第２の流体流路とした後に、前記未焼成多孔質体を焼成して、前記流体流路に封止剤が充填された多孔質体から構成されたハニカム構造体を製造する方法であって、
    前記第２の流体流路の前記第１の端面側の前記端部に前記封止剤を充填する前に、前記第１の流体流路の一以上を、前記第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、前記第１の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、前記第１の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、前記面積（Ｓ１）から前記面積（Ｓ２）まで漸減する形状に変形させることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
11. 焼成することによって多孔質体となる原材料を押出成形することによって、第１の端面から第２の端面まで貫通する複数の流体流路が形成された未焼成多孔質体を形成し、前記未焼成多孔質体に形成された前記流体流路に、封止剤を、前記第２の端面から所定長さの部分（端部）又は前記第１の端面から所定長さの部分（端部）のいずれかに選択的に充填して、前記第２の端面から充填したものを第１の流体流路及び前記第１の端面から充填したものを第２の流体流路とした後に、前記未焼成多孔質体を焼成して、前記流体流路に封止剤が充填された多孔質体から構成されたハニカム構造体を製造する方法であって、
    前記第２の流体流路の前記第１の端面側の前記端部に前記封止剤を充填した後に、前記第１の流体流路の一以上を、前記第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、前記第１の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、前記第１の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、前記面積（Ｓ１）から前記面積（Ｓ２）まで漸減する形状に変形させることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
12. 前記第１の流体流路の、前記面積（Ｓ３）が前記面積（Ｓ１）から前記面積（Ｓ２）まで漸減する形状を、円錐台形状、釣鐘形状又は朝顔形状に変形させる請求項１０又は１１に記載のハニカム構造体の製造方法。
13. 前記第１の流体流路の前記第２の端面側の前記端部に前記封止剤を充填する前に、前記第２の流体流路の一以上を、前記第２の端面における開口面積（面積（Ｓ４））が、前記第２の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ５））よりも大であるとともに、前記第２の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ６））が、前記面積（Ｓ４）から前記面積（Ｓ５）まで漸減する形状に変形させる請求項１０〜１２のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
14. 前記第１の流体流路の前記第２の端面側の前記端部に前記封止剤を充填した後に、前記第２の流体流路の一以上を、前記第２の端面における開口面積（面積（Ｓ４））が、前記第２の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ５））よりも大であるとともに、前記第２の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ６））が、前記面積（Ｓ４）から前記面積（Ｓ５）まで漸減する形状に変形させる請求項１０〜１２のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
15. 前記第２の流体流路の、前記面積（Ｓ６）が前記面積（Ｓ４）から前記面積（Ｓ５）まで漸減する形状を、円錐台形状、釣鐘形状又は朝顔形状に変形させる請求項１３又は１４に記載のハニカム構造体の製造方法。
16. 前記第１及び／又は第２の流体流路の形状を変形させる前に、対応する前記未焼成多孔質体の前記第１及び／又は第２の端面に水を添加して、前記未焼成多孔質体の可塑性を復元する請求項１０〜１５のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
17. 前記未焼成多孔質体の前記第１及び／又は第２の端面に、その表面に複数の突起が形成された板状の成形用型を押し当てて、対応する前記第１及び／又は第２の流体流路の形状を変形させる請求項１０〜１６のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
18. 前記未焼成多孔質体の前記第１及び／又は第２の端面に、その側周面に複数の突起が形成された円柱状の成形用型を回転させながら押し当てて、対応する前記第１及び／又は第２の流体流路の形状を変形させる請求項１０〜１６のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
19. 前記未焼成多孔質体の前記第１及び／又は第２の端面に、針状の成形用部材を突き刺して、対応する前記第１及び／又は第２の流体流路の形状を変形させる請求項１０〜１６のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
20. 前記未焼成多孔質体の前記第１及び／又は第２の端面を撮像し、撮像した画像を画像処理することで、前記成形用部材を突き刺す位置を特定する請求項１９に記載のハニカム構造体の製造方法。
21. 焼成することによって多孔質体となる原材料を押出成形することによって、第１の端面から第２の端面まで貫通する複数の流体流路が形成された未焼成多孔質体を形成し、前記未焼成多孔質体に形成された前記流体流路に、封止剤を、前記第２の端面から所定長さの部分（端部）又は前記第１の端面から所定長さの部分（端部）のいずれかに選択的に充填して、前記第２の端面から充填したものを第１の流体流路及び前記第１の端面から充填したものを第２の流体流路とした後に、前記未焼成多孔質体を焼成して、前記流体流路に封止剤が充填された多孔質体から構成されたハニカム構造体を製造する方法であって、
    前記未焼成多孔質体を焼成した後に、前記第１の流体流路の一以上を、前記第１の端面における開口面積（面積（Ｓ１））が、前記第１の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ２））よりも大であるとともに、前記第１の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ３））が、前記面積（Ｓ１）から前記面積（Ｓ２）まで漸減する形状に変形させることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
22. 前記未焼成多孔質体を焼成した後に、前記第２の流体流路の一以上を、前記第２の端面における開口面積（面積（Ｓ４））が、前記第２の端面から所定深さの位置における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ５））よりも大であるとともに、前記第２の端面から前記所定深さの位置までの中間における中心軸に垂直な断面積（面積（Ｓ６））が、前記面積（Ｓ４）から前記面積（Ｓ５）まで漸減する形状に変形させる請求項２１に記載のハニカム構造体の製造方法。
23. 前記多孔質体の前記第１及び／又は第２の端面を加工除去することによって、対応する前記第１及び／又は第２の流体流路の形状を変形させる請求項２１又は２２に記載のハニカム構造体の製造方法。
24. 前記多孔質体の前記第１及び／又は第２の端面を撮像し、撮像した画像を画像処理することで、前記加工除去する位置を特定する請求項２３に記載のハニカム構造体の製造方法。

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