JP2018062871A - 目封止ハニカム構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】アイソスタティック強度を維持しつつ、圧力損失の上昇を抑制することが可能な目封止ハニカム構造体を提供する。【解決手段】複数個のハニカムセグメント４と、接合層６と、ハニカムセグメント４のセル２の開口部を目封止する目封止部５と、を備え、ハニカムセグメント４には、少なくとも２種類の異なる断面形状のセル２が、所定の繰り返し配列パターンを有するように形成されており、一部周縁外周壁セル領域１９における流入セル２ｙの平均断面積Ｓ２ｉｎを流出セル２ｘの平均断面積Ｓ２ｏｕｔで除算した値Ｒ２ｓが、全周縁隔壁セル領域１８における流入セル２ｙの平均断面積Ｓ１ｉｎを流出セル２ｘの平均断面積Ｓ１ｏｕｔで除算した値Ｒ１ｓの、１．７倍以上、２．０倍以下である。【選択図】図３

Description

本発明は、目封止ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、アイソスタティック強度を維持しつつ、圧力損失の上昇を抑制することが可能な目封止ハニカム構造体に関する。

地球環境への影響や、資源節約の観点から、自動車の燃費低減が近年求められている。このため、直接噴射式ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の熱効率の良い内燃機関が、自動車用の動力源として使用される傾向にある。

一方、これらの内燃機関では、燃料の燃焼の際に生じる燃えかすの発生が問題となっている。大気環境の観点から、排ガスに含まれる有毒成分の除去と同時に、煤（以下、「スート（Ｓｏｏｔ）」ともいう）等の粒子状物質（以下、「ＰＭ」ということがある）を大気に放出しないための対策が必要とされている。

特に、ディーゼルエンジンから排出されるＰＭの除去に関する規制は世界的に強化される傾向にある。そして、ＰＭを除去するための捕集フィルタ（以下、「ＤＰＦ」ということがある）として、ハニカム構造のウォールフロー型排ガス浄化フィルタの使用が注目され、種々のシステムが提案されている。上記ＤＰＦは、通常、多孔質の隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画されたものであり、セルを交互に目封止することで、セルを形成する多孔質の隔壁がフィルタの役目を果たす構造である。多孔質の隔壁によって複数のセルが区画された柱状の構造体を、「ハニカム構造体」ということがある。また、ハニカム構造体に形成されたセルの開口部が目封止部によって目封止されたものを、「目封止ハニカム構造体」ということがある。目封止ハニカム構造体は、ＤＰＦのような捕集フィルタとして広く用いられている。目封止ハニカム構造体の流入端面（第１の端面）から、粒子状物質を含有する排ガスが流入すると、排ガスが隔壁を通過する際に、当該排ガス中の粒子状物質が濾過され、目封止ハニカム構造体の流出端面（第２の端面）から、浄化されたガスが排出される。

従来、目封止ハニカム構造体のセルの形状について、四角セルや六角セル、ＨＡＣセル（八角形と四角形を組み合わせたセル）等があった。昨今、異形のセルを組み合わせたものや、目封止の位置を工夫した新たな目封止ハニカム構造体の開発が進んでいる（例えば、特許文献１及び２参照）。このような目封止ハニカム構造体によれば、使用初期の圧力損失及びＰＭ堆積時の圧力損失の双方を低減しつつ、ＰＭの燃焼時のクラック（ｃｒａｃｋ）の発生を抑制し、隔壁にアッシュ等を多く堆積させることができる。

特開２０１４−２００７４１号公報 特開２０１５−０２９９３９号公報

特許文献１及び２のような特殊なセルの形状を持つ目封止ハニカム構造体をＤＰＦとして用いる場合、目封止ハニカム構造体は、端面が円形等の特定の大きさの円柱形状とすることが一般的である。円柱形状の目封止ハニカム構造体を製造する方法の１つとして、以下のような製造方法が提案されている。まず、特殊なセルを区画する隔壁及びその特殊セルの外周を覆うセグメント外周壁を有するハニカムセグメントを複数個作製する。次に、複数個のハニカムセグメントを、接合材を用いて接合し、ハニカムセグメントの接合体（以下、「ハニカムセグメント接合体」という）を作製する。次に、ハニカムセグメント接合体の外周を任意の形状に研削し、更に、その外周にコート処理を行って、目封止ハニカム構造体を製造する。このような方法によって製造された目封止ハニカム構造体を、以下、「セグメント構造の目封止ハニカム構造体」ということがある。

従来、セグメント構造の目封止ハニカム構造体においては、ハニカムセグメント接合体の各ハニカムセグメント間の「セルの配列」については、特に問題とされることはなかった。例えば、目封止ハニカム構造体の全てのセルの形状が四角形の同一形状である場合は、セルの繰り返し最小単位が、１つのセルである。このため、このような目封止ハニカム構造体においては、ハニカムセグメント内の「セルの配列」については、特に問題にされることはなかった。しかしながら、特許文献１及び２のような特殊なセルの形状を持つ目封止ハニカム構造体においては、各ハニカムセグメントのセグメント外周壁に接する部分の形状が、圧力損失に大きな影響を与えることが判明した。そして、上記したような各ハニカムセグメントのセグメント外周壁に接する部分のセルの形状を工夫しなければ、目封止ハニカム構造体の圧力損失の上昇が顕著になってしまう。

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものである。本発明によれば、アイソスタティック強度を維持しつつ、圧力損失の上昇を抑制することが可能な目封止ハニカム構造体が提供される。

本発明によれば、以下に示す、目封止ハニカム構造体が提供される。

［１］ 複数個の角柱状のハニカムセグメントと、
複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士を互いに接合する接合層と、
それぞれの前記ハニカムセグメントの流入端面における所定のセルの開口部、及び流出端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部と、を備え、
前記ハニカムセグメントが、前記流入端面から前記流出端面まで延びる複数の前記セルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁、及び最外周に配設されたセグメント外周壁、を有し、
前記ハニカムセグメントには、前記セルの延びる方向に直交する断面において、少なくとも２種類の異なる形状の前記セルが、所定の繰り返し配列パターンを有するように形成されており、
前記流入端面側に前記目封止部が配設された前記セルを流出セルとし、前記流出端面側に前記目封止部が配設された前記セルを流入セルとし、
前記ハニカムセグメントの前記セルは、全周縁隔壁セルと、一部周縁外周壁セルと、を含み、
前記全周縁隔壁セルは、前記セルの全周縁が前記隔壁により囲まれたセルであり、
前記一部周縁外周壁セルは、前記セルの周縁が前記隔壁及び前記セグメント外周壁により囲まれた前記セルであり、
前記一部周縁外周壁セルは、前記セルの延びる方向に直交する前記断面の形状が、前記全周縁隔壁セルの少なくとも一部の形状を含み、
前記全周縁隔壁セルの存在する領域における、前記流入セルの平均断面積Ｓ１_ｉｎを前記流出セルの平均断面積Ｓ１_ｏｕｔで除算した値を、Ｒ１ｓとし、
前記一部周縁外周壁セルの存在する領域における、前記流入セルの平均断面積Ｓ２_ｉｎを前記流出セルの平均断面積Ｓ２_ｏｕｔで除算した値を、Ｒ２ｓとした場合に、
前記Ｒ２ｓが、前記Ｒ１ｓの１．７倍以上、２．０倍以下である、目封止ハニカム構造体。

［２］ 前記ハニカムセグメントの前記一部周縁外周壁セルが形成された外周領域を除き、前記目封止部は、前記流出セルの周りを、流入セルが取り囲むように、前記ハニカムセグメントの前記セルの開口部に配置されている、前記［１］に記載の目封止ハニカム構造体。

［３］ 前記ハニカムセグメントの前記セグメント外周壁の厚さが、０．３〜１．０ｍｍである、前記［１］又は［２］に記載の目封止ハニカム構造体。

［４］ 前記接合層の厚さが、０．５〜１．５ｍｍである、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体。

［５］ 前記流入セルにおいて、対向する２枚の前記隔壁の相互間距離のうち最も短い距離をセル開口幅とすると、
前記流入セルの前記セル開口幅の平均値が０．５ｍｍ以上である、前記［１］〜［４］のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体。

［６］ 前記一部周縁外周壁セルの存在する領域における、前記流入セルの平均断面積Ｓ２_ｉｎが４ｍｍ^２以下である、前記［１］〜［５］のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体。

［７］ 前記全周縁隔壁セルの存在する領域において、前記流入セル及び前記流出セルが、それぞれ１種類の断面形状を有する、前記［１］〜［６］のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体。

本発明の目封止ハニカム構造体は、所謂、セグメント構造の目封止ハニカム構造体である。そして、本発明の目封止ハニカム構造体は、全周縁隔壁セルの存在する領域及び一部周縁外周壁セルの存在する領域において、流入セルと流出セルの平均断面積の比率が、特定の数値範囲に収まるように構成されている。即ち、上述したように、Ｒ２ｓが、Ｒ１ｓの１．７倍以上、２．０倍以下である。ここで、Ｒ１ｓは、「Ｒ１ｓ＝Ｓ１_ｉｎ／Ｓ１_ｏｕｔ」の関係を有し、Ｒ２ｓは「Ｒ２ｓ＝Ｓ２_ｉｎ／Ｓ２_ｏｕｔ」の関係を有する。Ｓ１_ｉｎは、全周縁隔壁セルの存在する領域における流入セルの平均断面積を示す。Ｓ１_ｏｕｔは、全周縁隔壁セルの存在する領域における流出セルの平均断面積を示す。Ｓ２_ｉｎは、一部周縁外周壁セルの存在する領域における流入セルの平均断面積を示す。Ｓ２_ｏｕｔは、一部周縁外周壁セルの存在する領域における流出セルの平均断面積を示す。本発明の目封止ハニカム構造体によれば、アイソスタティック強度を維持しつつ、圧力損失の上昇を抑制することができる。

本発明の目封止ハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す、流入端面側からみた斜視図である。 本発明の目封止ハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す、流入端面側からみた平面図である。 図１に示す目封止ハニカム構造体の流入端面の一部を拡大した拡大平面図である。 図１に示す目封止ハニカム構造体の流出端面の一部を拡大した拡大平面図である。 図３のＡ−Ａ’を模式的に示す断面図である。 図１に示す目封止ハニカム構造体に用いられる目封止ハニカムセグメントを模式的に示す、流入端面側からみた斜視図である。 図１に示す目封止ハニカム構造体に用いられる目封止ハニカムセグメントを模式的に示す、流入端面側からみた平面図である。 本発明の目封止ハニカム構造体の第一実施形態を流入端面側からみた模式的部分拡大図である。 比較例１の目封止ハニカム構造体に用いられる目封止ハニカムセグメントを模式的に示す、流入端面側からみた平面図である。 比較例２及び３の目封止ハニカム構造体に用いられる目封止ハニカムセグメントを模式的に示す、流入端面側からみた平面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。

（１）目封止ハニカム構造体：
本発明の目封止ハニカム構造体の第一実施形態は、図１〜図５に示すように、複数個のハニカムセグメント４と、接合層６と、目封止部５と、を備えた、目封止ハニカム構造体１００である。本実施形態の目封止ハニカム構造体１００は、所謂、セグメント構造の目封止ハニカム構造体である。目封止ハニカム構造体１００の外周には、複数個のハニカムセグメント４を囲繞するように配設された外壁８を更に備えている。本実施形態の目封止ハニカム構造体１００は、排ガス中に含まれる粒子状物質を除去するための捕集フィルタとして好適に利用することができる。

ここで、図１は、本発明の目封止ハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す、流入端面側からみた斜視図である。図２は、本発明の目封止ハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す、流入端面側からみた平面図である。図３は、図１に示す目封止ハニカム構造体の流入端面の一部を拡大した拡大平面図である。図４は、図１に示す目封止ハニカム構造体の流出端面の一部を拡大した拡大平面図である。図５は、図３のＡ−Ａ’を模式的に示す断面図である。また、図６は、図１に示す目封止ハニカム構造体に用いられる目封止ハニカムセグメントを模式的に示す、流入端面側からみた斜視図である。図７は、図１に示す目封止ハニカム構造体に用いられる目封止ハニカムセグメントを模式的に示す、流入端面側からみた平面図である。

図６及び図７に示すように、ハニカムセグメント４は、流体が流入する流入端面１１から、流体が流出する流出端面１２まで延びる複数のセル２を取り囲むように配設された多孔質の隔壁１、及び最外周に配設されたセグメント外周壁３を有するものである。図１〜図５に示すように、目封止ハニカム構造体１００は、複数個のハニカムセグメント４を備え、この複数個のハニカムセグメント４の側面同士が接合層６を介して接合されている。複数個のハニカムセグメント４のうち、目封止ハニカム構造体１００の中央部分に配置されたハニカムセグメント４は、流入端面１１から流出端面１２に向かう方向を軸方向とする「角柱状」を呈するものとなっている。一方で、複数個のハニカムセグメント４のうち、外壁８と接している外周部分に配置されたハニカムセグメント４は、角柱状に形成されたハニカムセグメント４の一部が、外壁８の形状に沿って研削された柱状のものとなっている。

接合層６は、複数個のハニカムセグメント４の側面同士を互いに接合する接合材によって構成されたものである。複数個のハニカムセグメント４が接合層６を介して接合された接合体を、ハニカムセグメント接合体７ということがある。

目封止部５は、それぞれのハニカムセグメント４に形成されたセル２の開口部に配設され、セル２の流入端面１１側又は流出端面１２側のいずれか一方の開口部を封止するものである。即ち、目封止部５は、それぞれのハニカムセグメント４の流入端面１１における所定のセル２ｘの開口部、及び流出端面１２における所定のセル２ｘ以外の残余のセル２ｙの開口部に配設されている。以下、ハニカムセグメント４の流入端面１１におけるセル２の開口部に目封止部５が配設されたセル２（即ち、上述した所定のセル２ｘ）を、「流出セル２ｘ」ということがある。ハニカムセグメント４の流出端面１２におけるセル２の開口部に目封止部５が配設されたセル２（即ち、上述した残余のセル２ｙ）を、「流入セル２ｙ」ということがある。ハニカムセグメント４のセル２の開口部に目封止部５が配設されたものを、目封止ハニカムセグメント４Ａということがある。

ハニカムセグメント４には、セル２の延びる方向に直交する断面において、少なくとも２種類の異なる形状のセルが、所定の繰り返し配列パターンを有するように形成されている。例えば、図６及び図７に示すハニカムセグメント４には、セル２の形状が四角形のセル（例えば、流出セル２ｘ）と、セル２の形状が五角形のセル（例えば、流入セル２ｙ）との、２種類の異なる形状のセル２が形成されている。上述した「繰り返し配列パターン」とは、少なくとも１つの流出セル２ｘと、少なくとも１つの流入セル２ｙとによって構成された配列パターンであって、１つのハニカムセグメント４において、当該配列パターンが、２つ以上存在するものをいう。以下、セル２の延びる方向に直交する断面における、セル２の形状のことを、「セル形状」、「断面形状」、及び「断面の形状」ということがある。なお、各ハニカムセグメント４に形成される流出セル２ｘ及び流入セル２ｙの個数については、図１〜図７に描画された個数に限定されることはない。例えば、図１〜図７においては、上記した「繰り返し配列パターン」を説明するための便宜上、流出セル２ｘ及び流入セル２ｙの個数を少な目に描画している。

目封止部５の配置、別言すれば、流出セル２ｘと流入セル２ｙとの配置については、特に制限はない。ただし、ハニカムセグメント４の最外周に位置する流出セル２ｘを除き、目封止部５は、流出セル２ｘの周りを、流入セル２ｙが取り囲むように、ハニカムセグメント４のセル２の開口部に配置されていることが好ましい。例えば、図６及び図７に示すハニカムセグメント４のように、セル形状が四角形の流出セル２ｘの周りを、セル形状が五角形の流入セル２ｙが取り囲むように、各目封止部５が配置されていることが好ましい。ここで、「流出セル２ｘの周りを、流入セル２ｙが取り囲む」とは、セル２の延びる方向に直交する断面において、以下のように構成されていることを意味する。ここでは、図６及び図７に示すように、流出セル２ｘのセル形状が四角形の場合の例について説明する。まず、一の流出セル２ｘの４辺のそれぞれに対して、流入セル２ｙの一辺が隣接するように配置される。この際、一の流出セル２ｘの一辺に対して、２つ以上の流入セル２ｙの一辺が隣接するように配置されていてもよい。即ち、一の流出セル２ｘの一辺の半分の位置までに、一の流入セル２ｙの一辺が隣接するように配置され、更に、一の流出セル２ｘの一辺の半分以降の位置に、他の流入セル２ｙの一辺が隣接するように配置されていてもよい。そして、一の流出セル２ｘに隣接する流入セル２ｙの全てが、相互の流入セル２ｙ同士で、互いの一辺が隣接するように配置される。このような状態で流入セル２ｙが配置されることを、「流出セル２ｘの周りを、流入セル２ｙが取り囲む」という。ハニカムセグメント４の最外周に位置する流出セル２ｘ、及びこの流出セル２ｘの周囲に配置された流入セル２ｙを含む領域を、「ハニカムセグメント４の外周領域」ということがある。

ハニカムセグメント４のセル２は、全周縁隔壁セル２ａと、一部周縁外周壁セル２ｂと、を含む。全周縁隔壁セル２ａは、セル２の全周縁が隔壁１により囲まれたセル２である。一部周縁外周壁セル２ｂは、セル２の周縁が隔壁１及びセグメント外周壁３により囲まれたセル２である。一部周縁外周壁セル２ｂは、セル２の延びる方向に直交する断面の形状が、全周縁隔壁セル２ａの少なくとも一部の形状を含む。また、全周縁隔壁セル２ａの存在する領域を、全周縁隔壁セル領域１８とし、一部周縁外周壁セル２ｂの存在する領域を、一部周縁外周壁セル領域１９とする。

本実施形態の目封止ハニカム構造体１００において、全周縁隔壁セル領域１８及び一部周縁外周壁セル領域１９における、流入セル２ｙの平均断面積及び流出セル２ｘの平均断面積を、以下の（Ａ）〜（Ｄ）ように示すこととする。
（Ａ）全周縁隔壁セル領域１８における流入セル２ｙの平均断面積を「Ｓ１_ｉｎ」とする。以下、「平均断面積Ｓ１_ｉｎ」ということもある。
（Ｂ）全周縁隔壁セル領域１８における流出セル２ｘの平均断面積を「Ｓ１_ｏｕｔ」とする。以下、「平均断面積Ｓ１_ｏｕｔ」ということもある。
（Ｃ）一部周縁外周壁セル領域１９における流入セル２ｙの平均断面積を「Ｓ２_ｉｎ」とする。以下、「平均断面積Ｓ２_ｉｎ」ということもある。
（Ｄ）一部周縁外周壁セル領域１９における流出セル２ｘの平均断面積を「Ｓ２_ｏｕｔ」とする。以下、「平均断面積Ｓ２_ｏｕｔ」ということもある。

本実施形態の目封止ハニカム構造体１００において、平均断面積Ｓ１_ｉｎを平均断面積Ｓ１_ｏｕｔで除算した値（Ｓ１_ｉｎ／Ｓ１_ｏｕｔ）を、「Ｒ１ｓ」とする。平均断面積Ｓ２_ｉｎを平均断面積Ｓ２_ｏｕｔで除算した値（Ｓ２_ｉｎ／Ｓ２_ｏｕｔ）を、「Ｒ２ｓ」とする。

本実施形態の目封止ハニカム構造体１００は、上記したＲ２ｓが、Ｒ１ｓの１．７倍以上、２．０倍以下であることが重要な特徴となっている。即ち、本実施形態の目封止ハニカム構造体１００は、流出セル２ｘの平均断面積に対する流入セル２ｙの平均断面積の比率（即ち、Ｒ１ｓ及びＲ２ｓ）が、全周縁隔壁セル領域１８と一部周縁外周壁セル領域１９とで異なるように構成されている。このように構成された目封止ハニカム構造体１００は、アイソスタティック強度を維持しつつ、圧力損失の上昇を抑制することができる、という効果を奏するものである。例えば、上記構成を採用することにより、流入セル２ｙの開口部が、煤等の粒子状物質によって詰まり難くなり、圧力損失の上昇を有効に抑制することができる。

従来のセグメント構造の目封止ハニカム構造体において、各ハニカムセグメントの外周部分は、通常、当該ハニカムセグメントにおける「セルの繰り返し配列パターン」の一部が不完全な状態で再現されたものとなっている。例えば、ハニカムセグメントは、使用する用途等に応じて、適切な大きさ（例えば、端面の寸法）が決定される。したがって、ハニカムセグメントは、その外周部分のセル形状において、「セルの繰り返し配列パターン」が途切れた状態となることが多かった。また、セグメント構造の目封止ハニカム構造体においては、「セルの繰り返し配列パターン」の形状に関する制約や、ハニカムセグメントの大きさに関する制約を重視する傾向があり、ハニカムセグメントの外周部分のセル形状はあまり重視されていなかった。本発明者は、セグメント構造の目封止ハニカム構造体の圧力損失に対して、ハニカムセグメントの外周部分のセル形状、特に、流出セルの平均断面積に対する流入セルの平均断面積の比率が大きな影響を及ぼすことを見出し、本発明を完成させるに至った。

本実施形態の目封止ハニカム構造体１００は、上記したＲ２ｓが、Ｒ１ｓの１．７倍以上、２．０倍以下とすることにより、圧力損失の上昇を抑制している。本実施形態の目封止ハニカム構造体１００は、隔壁１の厚さやセル密度などのハニカムセグメント４全体の構造についての変更を特段要しないため、アイソスタティック強度の大幅な低下を引き起こすこともない。このため、例えば、排ガス浄化装置内において目封止ハニカム構造体を把持する際に必要とされるアイソスタティック強度を十分に確保しつつ、目封止ハニカム構造体の圧力損失の上昇を有効に抑制することができる。

本実施形態の目封止ハニカム構造体１００において、Ｒ２ｓが、Ｒ１ｓの１．７倍未満又は２．０倍超であると、圧力損失の上昇を抑制することが困難になる。Ｒ１ｓの１．８倍以上、１．９倍以下であることが好ましい。このように構成することによって、目封止ハニカム構造体の圧力損失の上昇をより有効に抑制することができる。

全周縁隔壁セル領域の流入セルの平均断面積Ｓ１_ｉｎは、０．８〜３．０ｍｍ^２であることが好ましく、１．２〜２．５ｍｍ^２であることが更に好ましい。全周縁隔壁セル領域の流出セルの平均断面積Ｓ１_ｏｕｔは、１．０〜１０．０ｍｍ^２であることが好ましく、２．０〜８．０ｍｍ^２であることが更に好ましい。上記のような数値範囲とすることにより、アイソスタティック強度の大幅な低下をより有効に抑制しつつ、圧力損失の上昇を有効に抑制することができる。

流入セルの平均断面積Ｓ１_ｉｎ、流出セルの平均断面積Ｓ１_ｏｕｔ、流入セルの平均断面積Ｓ２_ｉｎ、及び流出セルの平均断面積Ｓ２_ｏｕｔは、例えば、以下の方法により求めることができる。まず、ハニカムセグメントを軸方向に切断し、切断したハニカムセグメントの断面を撮像する。次に、撮像によって得られた画像について、各セルの断面積を測定し、全周縁隔壁セル領域の流入セル及び流出セル、並びに、一部周縁外周壁セル領域の流入セル及び流出セルについて、それぞれ平均断面積を算出する。また、セルの延びる方向において、各セルの断面積が一定である場合には、各セルの断面積の測定に代えて、各セルの開口部の面積の測定を行ってもよい。例えば、ハニカムセグメントの流入端面及び流出端面を撮像し、得られた画像について、各セルの開口部の面積を測定する。そして、測定した各セルの開口部の面積を基に、全周縁隔壁セル領域の流入セル及び流出セル、並びに、一部周縁外周壁セル領域の流入セル及び流出セルについて、それぞれ平均値を算出する。算出した平均値が、各セルの平均断面積となる。また、セル開口幅の平均値についても、上述した方法と同様の方法で得られた画像から求めることができる。具体的には、撮像によって得られた画像について、各セルの開口幅を測定し、その平均値を算出することで、セル開口幅の平均値を求めることができる。

目封止ハニカム構造体１００の全体形状については、特に制限はない。例えば、図１に示す目封止ハニカム構造体１００の全体形状は、流入端面１１及び流出端面１２が円形の円柱形状である。その他、図示は省略するが、目封止ハニカム構造体の全体形状としては、流入端面及び流出端面が、楕円形やレーストラック（Ｒａｃｅｔｒａｃｋ）形や長円形等の略円形の柱形状であってもよい。また、目封止ハニカム構造体の全体形状としては、流入端面及び流出端面が、四角形や六角形等の多角形の角柱形状であってもよい。

ハニカムセグメントを構成する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であることが好ましい。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（Ｍｕｌｌｉｔｅ）、アルミナ、スピネル（Ｓｐｉｎｅｌ）、炭化珪素、窒化珪素、及びチタン酸アルミニウム等が考えられる。金属としては、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属、及び金属珪素等が考えられる。これらの材料の中から選ばれた１種又は２種以上を主成分とすることが好ましい。高強度、高耐熱性等の観点から、アルミナ、ムライト、チタン酸アルミニウム、コージェライト、炭化珪素、及び窒化珪素から構成された群より選ばれた１種又は２種以上を主成分とすることが特に好ましい。また、高熱伝導率や高耐熱性等の観点からは、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、ハニカムセグメントの５０質量％以上、好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上を構成する成分のことを意味する。

目封止部の材料については特に制限はない。目封止部の材料は、上述のハニカムセグメントの好適な材料として挙げた各種セラミックス及び金属等の中から選択された１種又は２種以上を含むことが好ましい。

本実施形態の目封止ハニカム構造体は、複数個のハニカムセグメント（より具体的には、目封止ハニカムセグメント）が接合層を介して相互に接合されたものである。このように構成することによって、目封止ハニカム構造体にかかる熱応力を分散させることができ、局所的な温度上昇によるクラックの発生を有効に防止することができる。

ハニカムセグメントの大きさについては、特に制限はない。ただし、１個のハニカムセグメントの大きさが大きすぎると、クラックの発生を防止する効果が十分に発揮されないことがある。また、１個のハニカムセグメントの大きさが小さすぎると、ハニカムセグメントの接合層による接合作業が煩雑になることがある。

ハニカムセグメントの形状については、特に制限はない。例えば、ハニカムセグメントの形状として、当該ハニカムセグメントの軸方向に直交する断面形状が四角形や六角形等の多角形の角柱形状を挙げることができる。なお、目封止ハニカム構造体の最外周に配設されるハニカムセグメントは、目封止ハニカム構造体の全体形状に応じて、角柱形状の一部が研削等により加工されたものであってもよい。

図１〜図５に示すように、本実施形態の目封止ハニカム構造体１００において、各ハニカムセグメント４の所定の繰り返し配列パターンは、全周縁隔壁セル２ａによって形成されている。この全周縁隔壁セル２ａは、流入セル２ｙと流出セル２ｘとを含み、繰り返し配列パターンを形成する流入セル２ｙは、当該流入セル２ｙの中心軸方向に直交する断面形状が、見かけ上、略五角形である。また、繰り返し配列パターンを形成する流出セル２ｘは、当該流出セル２ｘの中心軸方向に直交する断面形状が、見かけ上、略正方形である。上記「断面形状」とは、各セル２を、その中心軸方向に直交する平面で切断したときの、その断面に現れる形状のことであり、セル２を形成する隔壁１に囲まれた部分の形状を指す。そして、本実施形態の目封止ハニカム構造体１００の各ハニカムセグメント４は、断面形状が略正方形である流出セル２ｘの周囲を、８個の断面形状が略五角形である流入セル２ｙが取り囲むように配置された、セルの繰り返し配列パターンを有している。このように構成することによって、本実施形態の目封止ハニカム構造体１００は、従来の目封止ハニカム構造体と比較して、フィルタとして使用した場合に、各ハニカムセグメント４の濾過面積を大きくすることができる。このため、ＰＭ堆積時の圧力損失を低減させることができる。また、このように構成されたハニカムセグメント４においては、流出セル２ｘ同士が隣接することはなく、流出セル２ｘは、その周囲の全てを流入セル２ｙによって取り囲まれることになる。このため、流出セル２ｘの開口率を大きくすることができるとともに、流出セル２ｘの数を流入セル２ｙの数と比べて少なくできるため、目封止ハニカム構造体１００の使用初期の圧力損失を低減させることができる。

図１〜図５に示す通り、断面形状が略五角形である流入セル２ｙは、正五角形ではなく、例えば、その内角が、一の頂点から時計回りに、９０°、１３５°、９０°、９０°、１３５°の、所謂、ホームベース形状であることが好ましい。このように構成することによって、４個の流入セル２ｙが、それぞれのホームベース形状の先端側の角部が集合するように隣接して形成されることとなる。４個の流入セル２ｙにおいて、それぞれのホームベース形状の先端側の角部が集合する部分では、２つの隔壁１が互いに直交する構造となっており、この角部が集合する部分における隔壁１の熱容量を高く維持することができ、ＰＭ燃焼時の熱応力を緩和させることができる。

図８に示すように、流出セル２ｘの第１の辺１３を形成する隔壁１と、流出セル２ｘの第１の辺１３と対向する第２の辺１４を形成する隔壁１との距離である距離Ｐは、０．８ｍｍを超え、３．８ｍｍ未満の範囲であることが好ましい。距離Ｐとは、第１の辺１３を形成する隔壁１の厚さ方向の中心から、対向する第２の辺１４を形成する隔壁１の厚さ方向の中心とを結ぶ最短距離を指す。また、図８に示すように、流出セル２ｘの一辺と略平行に隣接する流入セル２ｙの第３の辺１５を形成する隔壁１と、流入セル２ｙの第３の辺１５と対向する第４の辺１６を形成する隔壁１との距離を、距離Ｑとする。距離Ｐに対する、距離Ｑの比率は、０．２以上、１．６未満の範囲であることが好ましい。距離Ｑとは、第３の辺１５を形成する隔壁１の厚さ方向の中心から、対向する第４の辺１６を形成する隔壁１の厚さ方向の中心とを結ぶ最短距離を指す。距離Ｐ及び距離Ｑの関係を上記の範囲とすることによって、初期の圧力損失及びＰＭ堆積時における圧力損失がバランス良く低減されるため好ましい。図８は、本発明の目封止ハニカム構造体の第一実施形態を流入端面側からみた模式的部分拡大図である。

ハニカムセグメントのセグメント外周壁の厚さが、０．３〜１．０ｍｍであることが好ましく、０．３〜０．８ｍｍであることが更に好ましく、０．４〜０．６ｍｍであることが特に好ましい。ハニカムセグメントのセグメント外周壁の厚さが、０．３ｍｍ未満であると、ハニカムセグメントの強度が低下することがある点で好ましくない。ハニカムセグメントのセグメント外周壁の厚さが、１．０ｍｍ超であると、圧力損失が高くなり、耐熱衝撃性が低下することがある点で好ましくない。

接合層の厚さが、０．５〜１．５ｍｍであることが好ましく、０．７〜１．３ｍｍであることが更に好ましく、０．８〜１．２ｍｍであることが特に好ましい。接合層の厚さが、０．５ｍｍ未満であると、耐熱衝撃性が低下することがある点で好ましくない。接合層の厚さが、１．５ｍｍ超であると、圧力損失が高くなることがある点で好ましくない。

本実施形態の目封止ハニカム構造体においては、全周縁隔壁セル領域において、流入セル及び流出セルが、それぞれ１つの断面形状を有することが好ましい。即ち、全周縁隔壁セル領域における流入セルは、全て同じ断面形状であることが好ましい。また、全周縁隔壁セル領域における流出セルは、全て同じ断面形状であることが好ましい。このように構成された目封止ハニカム構造体は、これまでに説明した各条件を満たすことにより、アイソスタティック強度や耐熱衝撃性を良好に維持しつつ、不燃性の粒子状物質の堆積による圧力損失の上昇を良好に抑制することができる。

本実施形態の目封止ハニカム構造体においては、全周縁隔壁セルが、断面形状が異なる２種以上のセルを含むものであることが好ましい。図１〜図５に示す目封止ハニカム構造体１００においては、断面形状が略正方形である流出セル２ｘが、１つ目の断面形状の全周縁隔壁セル２ａであり、断面形状が略五角形である流入セル２ｙが、２つ目の断面形状の全周縁隔壁セル２ａである。このように構成することによって、少なくとも２種類の異なる断面形状のセルにより、所定の繰り返し配列パターンが良好に形成されることとなる。なお、セルの断面形状が多角形である場合、当該多角形の角部は、Ｒを有する湾曲形状であってもよい。例えば、略正方形とは、断面形状が、正方形、及び正方形の少なくとも１つの角部がＲを有する湾曲形状に形成された形状を総称したものである。同様に、略五角形とは、断面形状が、五角形、及び五角形の少なくとも１つの角部がＲを有する湾曲形状に形成された形状を総称したものである。

流入セル２ｙにおいて、対向する２枚の隔壁１の相互間距離のうち最も短い距離をセル開口幅とすると、流入セル２ｙのセル開口幅の平均値が０．５ｍｍ以上であることが好ましい。このように構成することによって、スート等のＰＭによるセルの詰まりを抑制することができる。流入セルのセル開口幅の平均値については、０．８ｍｍ以上であることが更に好ましく、１．０ｍｍ以上であることが特に好ましい。

隔壁１の厚さについては特に制限はない。例えば、１つのセル２の一辺と、当該１つのセル２と略平行に隣接する他のセル２の一辺と、の間に存在する隔壁１の厚さは、０．０７〜０．５１ｍｍであることが好ましく、０．１０〜０．４６ｍｍであることが更に好ましく、０．１２〜０．３８ｍｍであることが特に好ましい。隔壁１の厚さが、０．０７ｍｍよりも小さいと、ハニカムセグメント４の成形が困難となることがあるため好ましくない。また、隔壁１の厚さが、０．５１ｍｍよりも大きいと、濾過面積確保や圧力損失低減の観点から好ましくない。

また、本実施形態の目封止ハニカム構造体においては、それぞれのハニカムセグメントが以下のように構成されたものを好適例の１つとして挙げることができる。流入セル２ｙにおいて、幾何学的表面積ＧＳＡが、１０〜３０ｃｍ^２／ｃｍ^３であることが好ましく、１２〜１８ｃｍ^２／ｃｍ^３であることが更に好ましい。ここで、上述した「幾何学的表面積ＧＳＡ」とは、流入セル２ｙの全内表面積（Ｓ）を、ハニカムセグメントの全容積（Ｖ）で除した値（Ｓ／Ｖ）のことをいう。一般に、フィルタの濾過面積が大きいほど、隔壁へのＰＭ堆積厚さを低減できるため、上述した幾何学的表面積ＧＳＡの数値範囲とすることにより、目封止ハニカム構造体の圧力損失を低く抑えることができる。よって、流入セル２ｙの幾何学的表面積ＧＳＡが１０ｃｍ^２／ｃｍ^３より小さいと、ＰＭ堆積時の圧力損失の増加につながることがあるため好ましくない。また、３０ｃｍ^２／ｃｍ^３より大きいと、初期の圧力損失が増加することがあるため好ましくない。

本実施形態の目封止ハニカム構造体では、流入セル２ｙのセル断面開口率が２０〜７０％であることが好ましく、２５〜６５％であることが更に好ましい。流入セル２ｙのセル断面開口率が２０％より小さいと、初期の圧力損失が増加することがあるため好ましくない。また、７０％より大きいと、濾過流速が速くなるためＰＭの捕集効率が低下し、更に隔壁１の強度が不足することがあるため好ましくない。ここで、「流入セル２ｙのセル断面開口率」とは、目封止ハニカム構造体の中心軸方向に垂直な断面における、「目封止ハニカム構造体に形成された隔壁１全体の断面積」と「全てのセル２の断面積の総和」との合計に対する、「流入セル２ｙの断面積の総和」の比率を意味する。

本実施形態の目封止ハニカム構造体では、全周縁隔壁セル２ａのそれぞれの水力直径が０．５〜３．５ｍｍであることが好ましく、０．８〜２．５ｍｍであることが更に好ましい。全周縁隔壁セル２ａのそれぞれの水力直径が０．５ｍｍより小さいと、初期の圧力損失が増加することがあるため好ましくない。また、全周縁隔壁セル２ａのそれぞれの水力直径が３．５ｍｍより大きいと、排ガスと隔壁１との接触面積が減少し、浄化効率が低下することがあるため好ましくない。ここで、全周縁隔壁セル２ａのそれぞれの水力直径とは、各全周縁隔壁セル２ａの断面積及び周長に基づき、４×（断面積）／（周長）によって計算される値である。全周縁隔壁セル２ａの断面積とは、目封止ハニカム構造体の中心軸方向に垂直な断面に現れるセルの形状（断面形状）の面積を指し、セルの周長とは、そのセルの断面形状の周囲の長さ（当該断面を囲む閉じた線の長さ）を指す。

初期の圧力損失、ＰＭ堆積時の圧力損失、及び捕集効率のトレードオフを鑑み、目封止ハニカム構造体のより好ましい態様としては、以下のように構成されていることが好ましい。流入セル２ｙの幾何学的表面積ＧＳＡが１０〜３０ｃｍ^２／ｃｍ^３であること、流入セル２ｙのセル断面開口率が２０〜７０％であること、及び複数のセル２のそれぞれの水力直径が０．５〜３．５ｍｍであること、を同時に満たすことが好ましい。また、流入セル２ｙの幾何学的表面積ＧＳＡが１２〜１８ｃｍ^２／ｃｍ^３であること、流入セル２ｙのセル断面開口率が２５〜６５％であること、及び複数のセル２のそれぞれの水力直径が０．８〜２．５ｍｍであること、を同時に満たすことが更に好ましい。

本実施形態の目封止ハニカム構造体においては、複数のセル２を形成する隔壁１に触媒が担持されていてもよい。隔壁１に触媒を担持するとは、隔壁１の表面及び隔壁１に形成された細孔の内壁に、触媒がコーティングされることをいう。触媒の種類としては、ＳＣＲ触媒（ゼオライト、チタニア、バナジウム）や、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうち少なくとも２種の貴金属と、アルミナ、セリア（Ｃｅｒｉａ）、ジルコニア（Ｚｉｒｃｏｎｉａ）の少なくとも１種を含む三元触媒等が挙げられる。このような触媒を担持することにより、直接噴射式ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等から排出される排ガスに含まれるＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ等を無毒化するとともに、隔壁１の表面に堆積したＰＭを触媒作用により燃焼除去させ易くすることが可能となる。

本実施形態の目封止ハニカム構造体において、上記のような触媒を担持させる方法は、特に制限はなく、当業者が通常行う方法を採用することができる。具体的には、触媒スラリーをウォッシュコート（ｗａｓｈ ｃｏａｔ）して乾燥、焼成する方法等が挙げられる。

（２）目封止ハニカム構造体の製造方法：
図１〜図５に示す本実施形態の目封止ハニカム構造体の製造方法については、特に制限はなく、例えば、以下のような方法により製造することができる。まず、ハニカムセグメントを作製するための可塑性の坏土を調製する。ハニカムセグメントを作製するための坏土は、原料粉末として、前述のハニカムセグメントの好適な材料の中から選ばれた材料に、適宜、バインダ等の添加剤、及び水を添加することによって調製することができる。

次に、このようにして得られた坏土を押出成形することにより、複数のセルを取り囲むように配設された隔壁、及び最外周に配設されたセグメント外周壁を有する、角柱状のハニカム成形体を作製する。ハニカム成形体は、複数個作製する。

得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥し、ハニカム成形体の作製に用いた材料と同様の材料で、セルの開口部を目封止することで目封止部を作製する。目封止部を作製した後に、ハニカム成形体を更に乾燥してもよい。

次に、目封止部を作製したハニカム成形体を焼成することにより、目封止ハニカムセグメントを得る。焼成温度及び焼成雰囲気は原料により異なり、当業者であれば、選択された材料に最適な焼成温度及び焼成雰囲気を選択することができる。次に、複数の目封止ハニカムセグメントを、接合材を用いて互いに接合し、乾燥硬化させた後、所望の形状となるよう外周を加工することによって、セグメント構造の目封止ハニカム構造体を得ることができる。接合材としては、セラミックス材料に、水等の溶媒を加えてペースト状にしたものを用いることができる。また、目封止ハニカムセグメントの接合体の外周を加工した後の加工面は、セルが露出した状態となっているため、図１に示すように、その加工面に外周コート材を塗工して外壁８を形成してもよい。外周コート材の材料としては、例えば、接合材の材料と同じ材料を用いることができる。

（比較例１）
セラミックス原料として、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを８０：２０の質量割合で混合した混合原料を準備した。この混合原料に、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔材として吸水性樹脂を添加するとともに、水を添加して成形原料を作製した。得られた成形原料を、ニーダー（ｋｎｅａｄｅｒ）を用いて混練し、坏土を得た。

次に、得られた坏土を、真空押出成形機を用いて成形し、図９に示す目封止ハニカムセグメント１０４Ａと同様の繰り返し配列パターンを有する四角柱形状のハニカムセグメントを１６個作製した。ここで、図９は、比較例１の目封止ハニカム構造体に用いられる目封止ハニカムセグメントを模式的に示す、流入端面側からみた平面図である。

図９において、符号１０４は、ハニカムセグメントを示し、符号１０５は、目封止部を示す。ハニカムセグメント１０４は、複数のセル１０２を取り囲むように配設された多孔質の隔壁１０１、及び最外周に配設されたセグメント外周壁１０３を有するものである。目封止部１０５は、ハニカムセグメント１０４の流入端面及び流出端面において、各セル１０２の開口部を千鳥状に目封止するように配置されている。目封止ハニカムセグメント１０４Ａは、セル１０２の断面形状が正方形であり、流出セル１０２ｘと流入セル１０２ｙとで、セルの大きさが異なっている。具体的には、流出セル１０２ｘの大きさが、流入セル１０２ｙの大きさに比して、相対的に大きくなるように構成されている。また、目封止ハニカムセグメント１０４Ａにおいて、各流入セル１０２ｙ及び流出セル１０２ｘの各断面形状は、全周縁隔壁セル１０２ａと一部周縁外周壁セル１０２ｂとにおいて同じ形状となっている。

次に、得られたハニカムセグメントを高周波誘電加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて１２０℃で２時間乾燥した。なお、乾燥時には、ハニカムセグメントの流出端面が、鉛直下向きになるように配置して乾燥を行った。

乾燥後のハニカムセグメントに、目封止部を形成した。まず、ハニカムセグメントの流入端面にマスクを施した。次に、マスクの施された端部（流入端面側の端部）を目封止スラリーに浸漬し、マスクが施されていないセル（流出セル）の開口部に目封止スラリーを充填した。このようにして、ハニカムセグメントの流入端面側に、目封止部を形成した。そして、乾燥後のハニカムセグメントの流出端面についても同様にして、流入セルにも目封止部を形成した。

そして、目封止部の形成されたハニカムセグメントを脱脂し、焼成し、目封止ハニカムセグメントを得た。脱脂の条件は、５５０℃で３時間とし、焼成の条件は、アルゴン雰囲気下で、１４５０℃、２時間とした。なお、焼成時には、目封止部の形成されたハニカムセグメントの流出端面が、鉛直下向きになるように配置して焼成を行った。

以上のようにして、比較例１の目封止ハニカム構造体の製造に使用する目封止ハニカムセグメントを作製した。作製した目封止ハニカムセグメントは、図９に示す目封止ハニカムセグメントと同様に、相対的に断面形状が大きな流出セル１０２ｘと、相対的に断面形状が小さな流入セル１０２ｙとが、隔壁１０１を隔てて交互に配置されるように構成されたものであった。上記のように構成された目封止ハニカムセグメントのデザインを、「デザインＣ」とする。表１の「デザイン」の欄に、比較例１に用いた目封止ハニカムセグメントのデザインを示す。

作製した目封止ハニカムセグメントは、軸方向に直交する断面が正方形で、その正方形の一辺の長さ（セグメントサイズ）が３７．９ｍｍであった。また、ハニカムセグメントは、その軸方向の長さが１５２．４ｍｍであった。また、目封止ハニカムセグメントにおいて、図９に示す距離ＣＰ１が１．３ｍｍであり、距離ＣＰ２が１．６ｍｍであり、隔壁の厚さが０．１５ｍｍであった。表１に、「隔壁の厚さ［ｍｍ］」、「距離ＣＰ１［ｍｍ］」、及び「距離ＣＰ２［ｍｍ］」の値を示す。また、作製した目封止ハニカムセグメントは、セグメント外周壁の厚さが、０．５ｍｍであった。表１の「セグメント外周壁厚さ［ｍｍ］」の欄に、セグメント外周壁の厚さを示す。なお、比較例１の目封止ハニカム構造体は、図９に示すように、距離ＣＰ１及び距離ＣＰ２は、縦方向と横方向とでそれぞれの距離が同じ長さとなるように構成されている。

作製した目封止ハニカムセグメントについて、流入セルのセル開口幅を測定した。流入セルのセル開口幅の平均値は、１．５ｍｍであった。また、作製した目封止ハニカムセグメントについて、流入セルの平均断面積を求めた。結果を表１に示す。流入セルの平均断面積は、１ｍｍ^２であった。結果を表２の「一部周縁外周壁セル領域における流入セルの平均断面積Ｓ２_ｉｎ」の欄に示す。また、比較例１にて作製した目封止ハニカムセグメントは、一部周縁外周壁セル領域と全周縁隔壁セル領域とで、それぞれのセル構造が同じであるため、Ｒ２ｓは、Ｒ１ｓの１．０倍（別言すれば、同じ値）となっていた。表２の「Ｒ２ｓの比率［倍］」の欄に、Ｒ２ｓのＲ１ｓに対する比率（倍率）を示す。

１６個の焼成済みの目封止ハニカムセグメントを、接合材を用いて接合し一体化した。接合材は、無機粒子、無機接着剤を主成分とし、副成分として、有機バインダ、界面活性剤、発泡樹脂、水等を含むものとした。無機粒子としては、板状粒子、無機接着剤としては、コロイダルシリカ（シリカゾル）を使用した。板状粒子としては、マイカを使用した。１６個のハニカムセグメントが一体化に接合されたハニカムセグメント接合体の外周を円柱形状に研削加工し、その外周面にコート材を塗布して、比較例１の目封止ハニカム構造体を得た。比較例１の目封止ハニカム構造体は、端面の直径が１４３．８ｍｍであった。コート材は、セラミックス粉末、水、結合材を含むものとした。接合材によって形成された接合層の幅は、１ｍｍであった。表１の「接合層の厚さ［ｍｍ］」の欄に、接合層の幅を示す。

（比較例２）
比較例１と同様の方法で坏土を調製し、得られた坏土を、真空押出成形機を用いて成形し、図１０に示す目封止ハニカムセグメント２０４Ａと同様の繰り返し配列パターンを有する四角柱形状のハニカムセグメントを１６個作製した。なお、「図１０に示す目封止ハニカムセグメント２０４Ａと同様の繰り返し配列パターン」とは、断面形状が正方形の流出セル２０２ｘの周りを、断面形状が五角形の８個の流入セル２０２ｙが取り囲むように配列された繰り返し配列パターンのことである。

次に、得られたハニカムセグメントを、比較例１と同様の方法で乾燥した。次に、乾燥後のハニカムセグメントに、図１０に示す目封止ハニカムセグメント２０４Ａと同様の繰り返し配列パターンとなるように目封止部を形成した。流入セル、及び流出セルが上記のように構成された目封止ハニカムセグメントのデザインを、「デザインＡ」とする。表１の「デザイン」の欄に、比較例２に用いた目封止ハニカムセグメントのデザインを示す。

作製したハニカムセグメントは、図１０に示す目封止ハニカムセグメント２０４Ａと同様に、断面形状が正方形の流出セル２０２ｘと、断面形状が五角形の流入セル２０２ｙとによって構成された「繰り返し配列パターン」を有するものであった。そして、目封止ハニカムセグメント２０４Ａは、その外周部分に、正方形及び長方形の２種類の一部周縁外周壁セル２０２ｂと、五角形の全周縁隔壁セル２０２ａとが形成されていた。目封止ハニカムセグメント２０４Ａの外周部分においては、正方形及び長方形の２種類の一部周縁外周壁セル２０２ｂと、五角形の全周縁隔壁セル２０２ａとによって、上記した繰り返し配列パターンの一部が部分的に再現されていた。

作製した目封止ハニカムセグメントは、軸方向に直交する断面が正方形で、その正方形の一辺の長さ（セグメントサイズ）が３７．９ｍｍであった。また、ハニカムセグメントは、その軸方向の長さが１５２．４ｍｍであった。また、目封止ハニカムセグメントにおいて、図１０に示す距離Ｐが３．３ｍｍであり、距離Ｑが０．７ｍｍであり、隔壁の厚さが０．２ｍｍであった。表１に、「隔壁の厚さ［ｍｍ］」、「距離Ｐ［ｍｍ］」、及び「距離Ｑ［ｍｍ］」の値を示す。「距離Ｐ［ｍｍ］」は、表１の「Ｐ又はＣＰ１［ｍｍ］」の欄に示す。「距離Ｑ［ｍｍ］」は、表１の「Ｑ又はＣＰ２」［ｍｍ］」の欄に示す。また、作製した目封止ハニカムセグメントは、セグメント外周壁の厚さが、０．５ｍｍであった。表１の「セグメント外周壁厚さ［ｍｍ］」の欄に、セグメント外周壁の厚さを示す。なお、比較例２の目封止ハニカム構造体は、図１０に示すように、距離Ｐ及び距離Ｑは、縦方向と横方向とでそれぞれの距離が同じ長さとなるように構成されている。

作製した目封止ハニカムセグメントについて、流入セルのセル開口幅を測定した。流入セルのセル開口幅の平均値は、０．５ｍｍであった。また、作製した目封止ハニカムセグメントについて、各セルの断面積を測定し、「一部周縁外周壁セル領域における流入セルの平均断面積Ｓ２_ｉｎ」を求めた。一部周縁外周壁セル領域における流入セルの平均断面積Ｓ２_ｉｎは、０．８ｍｍ^２であった。結果を表２に示す。

また、測定した断面積の値から、「全周縁隔壁セル領域における流入セルの平均断面積Ｓ１_ｉｎ」、「全周縁隔壁セル領域における流出セルの平均断面積Ｓ１_ｏｕｔ」、及び「一部周縁外周壁セル領域における流出セルの平均断面積Ｓ２_ｏｕｔ」についても求めた。結果を表２に示す。そして、「平均断面積Ｓ１_ｉｎを平均断面積Ｓ１_ｏｕｔで除算した値（Ｒ１ｓ＝Ｓ１_ｉｎ／Ｓ１_ｏｕｔ）」、「平均断面積Ｓ２_ｉｎを平均断面積Ｓ２_ｏｕｔで除算した値（Ｒ２ｓ＝Ｓ２_ｉｎ／Ｓ２_ｏｕｔ）」を求めた。作製した目封止ハニカムセグメントは、Ｒ２ｓは、Ｒ１ｓの０．９倍となっていた。

１６個の焼成済みの目封止ハニカムセグメントを、接合材を用いて接合し一体化した。接合材は、比較例１にて使用したものと同様のものを用いた。接合層の幅は、１ｍｍであった。

（比較例３）
比較例３においては、ハニカムセグメントの構成を表１及び表２に示すように変更した以外は、比較例２と同様にして、目封止ハニカム構造体を作製した。ハニカムセグメントの構成の変更点は、「距離Ｐ」、「距離Ｑ」、「流入セルのセル開口幅（平均値）」、及び表２に示す各値である。

（実施例１）
比較例１と同様の方法で坏土を調製し、得られた坏土を、真空押出成形機を用いて成形し、図７に示す目封止ハニカムセグメント４Ａと同様の繰り返し配列パターンを有する四角柱形状のハニカムセグメントを１６個作製した。なお、「図７に示す目封止ハニカムセグメント４Ａと同様の繰り返し配列パターン」とは、断面形状が正方形の流出セルの周りを、断面形状が五角形の８個の流入セルが取り囲むように配列された繰り返し配列パターンのことである。

作製したハニカムセグメントは、図７に示す目封止ハニカムセグメント４Ａと同様に、断面形状が正方形の流出セル２ｘと、断面形状が五角形の流入セル２ｙとによって構成された「繰り返し配列パターン」を有するものであった。この繰り返し配列パターンは、ハニカムセグメント４の全周縁隔壁セル領域１８に位置していた。ハニカムセグメント４の一部周縁外周壁セル領域１９には、上記した繰り返し配列パターンの一部を部分的に模した配列パターンを有するように、正方形の流出セル２ｘと、五角形の流入セル２ｙとが形成されていた。ただし、一部周縁外周壁セル領域１９に形成された流入セル２ｙ（別言すれば、一部周縁外周壁セル２ｂ）は、繰り返し配列パターンを構成する五角形の流入セル２ｙのうちの２つの流入セル２ｙが連結したような断面形状を有するものであった。

次に、得られたハニカムセグメントを、比較例１と同様の方法で乾燥した。次に、乾燥後のハニカムセグメントに、図７に示す目封止ハニカムセグメント４Ａと同様の繰り返し配列パターンとなるように目封止部を形成した。流入セル、及び流出セルが上記のように構成された目封止ハニカムセグメントのデザインを、「デザインＢ」とする。表１の「デザイン」の欄に、実施例１に用いた目封止ハニカムセグメントのデザインを示す。

作製した目封止ハニカムセグメントは、軸方向に直交する断面が正方形で、その正方形の一辺の長さ（セグメントサイズ）が３７．９ｍｍであった。また、ハニカムセグメントは、その軸方向の長さが１５２．４ｍｍであった。また、目封止ハニカムセグメントにおいて、図７に示す距離Ｐが３．４ｍｍであり、距離Ｑが０．６ｍｍであり、隔壁の厚さが０．２ｍｍであった。表１に、「隔壁の厚さ［ｍｍ］」、「距離Ｐ［ｍｍ］」、及び「距離Ｑ［ｍｍ］」の値を示す。また、作製した目封止ハニカムセグメントは、セグメント外周壁の厚さが、０．５ｍｍであった。表１の「セグメント外周壁厚さ［ｍｍ］」の欄に、セグメント外周壁の厚さを示す。なお、実施例１の目封止ハニカム構造体は、図７に示すように、距離Ｐ及び距離Ｑは、縦方向と横方向とでそれぞれの距離が同じ長さとなるように構成されている。

作製した目封止ハニカムセグメントについて、流入セルのセル開口幅を測定した。流入セルのセル開口幅の平均値は、０．４ｍｍであった。また、作製した目封止ハニカムセグメントについて、各セルの断面積を測定し、「一部周縁外周壁セル領域における流入セルの平均断面積Ｓ２_ｉｎ」を求めた。一部周縁外周壁セル領域における流入セルの平均断面積Ｓ２_ｉｎは、１．４ｍｍ^２であった。結果を表２に示す。

また、測定した断面積の値から、「全周縁隔壁セル領域における流入セルの平均断面積Ｓ１_ｉｎ」、「全周縁隔壁セル領域における流出セルの平均断面積Ｓ１_ｏｕｔ」、及び「一部周縁外周壁セル領域における流出セルの平均断面積Ｓ２_ｏｕｔ」についても求めた。結果を表２に示す。そして、「平均断面積Ｓ１_ｉｎを平均断面積Ｓ１_ｏｕｔで除算した値（Ｒ１ｓ＝Ｓ１_ｉｎ／Ｓ１_ｏｕｔ）」、「平均断面積Ｓ２_ｉｎを平均断面積Ｓ２_ｏｕｔで除算した値（Ｒ２ｓ＝Ｓ２_ｉｎ／Ｓ２_ｏｕｔ）」を求めた。作製した目封止ハニカムセグメントは、Ｒ２ｓは、Ｒ１ｓの２．０倍となっていた。

１６個の焼成済みの目封止ハニカムセグメントを、接合材を用いて接合し一体化した。接合材は、比較例１にて使用したものと同様のものを用いた。接合層の幅は、１ｍｍであった。

（実施例２〜１２）
実施例２〜１２においては、ハニカムセグメントの構成を表１及び表２に示すように変更し、接合層の幅を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして、目封止ハニカム構造体を作製した。実施例２〜１２の目封止ハニカム構造体の、「距離Ｐ」、「距離Ｑ」、「流入セルのセル開口幅（平均値）」、「接合層の厚さ」、及び「セグメント外周壁厚さ」は、表１に示す通りである。

（比較例４，５）
比較例４，５においては、ハニカムセグメントの構成を表１及び表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして、目封止ハニカム構造体を作製した。ハニカムセグメントの構成の変更点は、「距離Ｐ」、「距離Ｑ」、「流入セルのセル開口幅（平均値）」、及び表２に示す各値である。

実施例１〜１２及び比較例１〜５の目封止ハニカム構造体について、以下の方法で、圧力損失、アイソスタティック強度、及び耐熱衝撃性の評価を行った。評価結果を、表３に示す。

（圧力損失）
まず、実施例１〜１２及び比較例１〜５の目封止ハニカム構造体の質量をそれぞれ測定した。次に、排気量２．０Ｌの乗用車用ディーゼルエンジンを搭載した乗用車の排気系に、比較例１の目封止ハニカム構造体を装着した。そして、乗用車の走行試験を行い、目封止ハニカム構造体によって排ガス中のアッシュを捕集させ、目封止ハニカム構造体の圧力損失の変化を測定した。そして、初期の圧力損失と比べて、圧力損失の値が３ｋＰａ上昇した時点で、目封止ハニカム構造体の質量を測定した。そして、測定開始前に測定した目封止ハニカム構造体の質量からの質量増加量を算出した。算出した質量増加量を、目封止ハニカム構造体の体積で除することにより、圧力損失が３ｋＰａ上昇したときの単位体積（Ｌ）あたりのアッシュの堆積量を求めた。実施例１〜１２及び比較例２〜５の目封止ハニカム構造体についても、上述した方法と同様の方法でアッシュの堆積量を求めた。以下の評価基準により、アッシュ堆積圧損の評価を行った。
評価Ａ：アッシュの堆積量が、比較例１のアッシュの堆積量に対して、＋３０％以上である。
評価Ｂ：アッシュの堆積量が、比較例１のアッシュの堆積量に対して、＋２０％以上、＋３０％未満である。
評価Ｃ：アッシュの堆積量が、比較例１のアッシュの堆積量に対して、＋１０％以上、＋２０％未満である。
評価Ｄ：アッシュの堆積量が、比較例１のアッシュの堆積量に対して、＋１０％未満である。

（アイソスタティック強度）
アイソスタティック強度の測定は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格であるＪＡＳＯ規格のＭ５０５−８７で規定されているアイソスタティック破壊強度試験に基づいて行った。アイソスタティック破壊強度試験は、ゴムの筒状容器に、目封止ハニカム構造体を入れてアルミ製板で蓋をし、水中で等方加圧圧縮を行う試験である。即ち、アイソスタティック破壊強度試験は、缶体に、目封止ハニカム構造体が外周面把持される場合の圧縮負荷加重を模擬した試験である。このアイソスタティック破壊強度試験によって測定されるアイソスタティック強度は、目封止ハニカム構造体が破壊したときの加圧圧力値（ＭＰａ）で示される。以下の評価基準により、アイソスタティック強度の評価を行った。
評価Ａ：アイソスタティック強度が、３．０ＭＰａ以上である。
評価Ｂ：アイソスタティック強度が、２．０ＭＰａ以上、３．０ＭＰａ未満である。
評価Ｃ：アイソスタティック強度が、１．０ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ未満である。
評価Ｄ：アイソスタティック強度が、１．０ＭＰａ未満である。

（耐熱衝撃性）
社団法人自動車技術会発行の自動車規格であるＪＡＳＯ規格のＭ５０５−８７に規定されている方法に基づいて、電気炉スポーリング試験による耐熱衝撃性の評価を行った。具体的には、まず、室温より所定温度高い温度に保った電気炉に、室温の目封止ハニカム構造体を入れた。この状態で、２０分間保持後、目封止ハニカム構造体を取り出し、耐火レンガ上に載置した。この状態で、１５分間以上自然放置した後、室温になるまで目封止ハニカム構造体を冷却し、その目封止ハニカム構造体にクラック等の破壊が生じているかを調べた。この操作を、目封止ハニカム構造体にクラック等の破壊が生じるまで繰り返した。なお、電気炉内温度は、上記の操作を繰り返す度に、２５℃ずつ上昇させていった。目封止ハニカム構造体にクラック等の破壊が生じていることが確認された操作の１回前の操作における電気炉内温度を、目封止ハニカム構造体の安全温度とした。以下の評価基準により、耐熱衝撃性の評価を行った。
評価Ａ：安全温度が、５００℃以上である。
評価Ｂ：安全温度が、４００℃以上、５００℃未満である。
評価Ｃ：安全温度が、３００℃以上、４００℃未満である。
評価Ｄ：安全温度が、３００℃未満である。

（結果）
実施例１〜１２の目封止ハニカム構造体は、Ｒ２ｓの比率が１．７以上、２．０倍以下のものであった。実施例１〜１２の目封止ハニカム構造体は、基準値となる比較例１の目封止ハニカム構造体と比較して、圧力損失が３ｋＰａ上昇したときのアッシュの堆積量が＋１０％以上であり、アッシュの堆積量が増加しても、圧力損失が上昇し難いものであった。即ち、実施例１〜１２の目封止ハニカム構造体は、アッシュ堆積時の圧力損失の上昇が抑制されたものであった。また、実施例１〜１２の目封止ハニカム構造体は、アイソスタティック強度、及び耐熱衝撃性の評価においても、評価Ｃ以上となり、良好な評価結果であった。

一方、比較例２〜５の目封止ハニカム構造体は、基準値となる比較例１の目封止ハニカム構造体と比較して、圧力損失が３ｋＰａ上昇したときのアッシュの堆積量が＋１０％未満であり、アッシュ堆積時の圧力損失を抑制する効果が十分に得られなかった。特に、実施例１〜４及び比較例２〜５の目封止ハニカム構造体の評価結果を比較することにより、Ｒ２ｓの比率を１．７倍以上、２．０倍以下とすることで、アッシュの堆積量が増加しても、圧力損失が上昇し難くなるということが確認された。Ｒ２ｓの比率については、１．７倍未満、及び２．０倍超のいずれの場合においても、アッシュの堆積量の増加に伴い、圧力損失が上昇し易くなるということが確認された。

実施例１〜４の目封止ハニカム構造体の評価結果を比較することにより、流入セルのセル開口幅の平均値を０．５ｍｍ以上とすることで、圧力損失を抑制する効果が向上することが分かった。実施例５〜８の目封止ハニカム構造体の評価結果を比較することにより、接合層の厚さを１．５ｍｍ以下とすることで、圧力損失を抑制する効果が向上することが分かった。なお、接合層の厚さについては、０．４ｍｍとした場合に、耐熱衝撃性が僅かに低下することが分かった。また、実施例９〜１２の目封止ハニカム構造体の評価結果を比較することにより、セグメント外周壁の厚さが１．０ｍｍ以下とすることで、圧力損失を抑制する効果が向上することが分かった。なお、セグメント外周壁の厚さについては、０．２ｍｍとした場合に、アイソスタティック強度が僅かに低下することが分かった。

本発明の目封止ハニカム構造体は、直噴ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等から排出される排ガスに含まれる微粒子等を除去するための捕集フィルタとして利用することができる。

１，１０１，２０１：隔壁、２，１０２，２０２：セル、２ａ，１０２ａ，２０２ａ：全周縁隔壁セル、２ｂ，１０２ｂ，２０２ｂ：一部周縁外周壁セル、２ｘ，１０２ｘ，２０２ｘ：流出セル（所定のセル）、２ｙ，１０２ｙ，２０２ｙ：流入セル（残余のセル）、３，１０３，２０３：セグメント外周壁、４，１０４，２０４：ハニカムセグメント、４Ａ，１０４Ａ，２０４Ａ：目封止ハニカムセグメント、５，１０５，２０５：目封止部、６：接合層、７：ハニカムセグメント接合体、８：外壁、１１：流入端面、１２：流出端面、１３：第１の辺、１４：第２の辺、１５：第３の辺、１６：第４の辺、１８：全周縁隔壁セル領域、１９：一部周縁外周壁セル領域、１００：目封止ハニカム構造体、ＣＰ１，ＣＰ２，Ｐ，Ｑ：距離。

Claims (7)

1. 複数個の角柱状のハニカムセグメントと、
   複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士を互いに接合する接合層と、
   それぞれの前記ハニカムセグメントの流入端面における所定のセルの開口部、及び流出端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部と、を備え、
   前記ハニカムセグメントが、前記流入端面から前記流出端面まで延びる複数の前記セルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁、及び最外周に配設されたセグメント外周壁、を有し、
   前記ハニカムセグメントには、前記セルの延びる方向に直交する断面において、少なくとも２種類の異なる形状の前記セルが、所定の繰り返し配列パターンを有するように形成されており、
   前記流入端面側に前記目封止部が配設された前記セルを流出セルとし、前記流出端面側に前記目封止部が配設された前記セルを流入セルとし、
   前記ハニカムセグメントの前記セルは、全周縁隔壁セルと、一部周縁外周壁セルと、を含み、
   前記全周縁隔壁セルは、前記セルの全周縁が前記隔壁により囲まれたセルであり、
   前記一部周縁外周壁セルは、前記セルの周縁が前記隔壁及び前記セグメント外周壁により囲まれた前記セルであり、
   前記一部周縁外周壁セルは、前記セルの延びる方向に直交する前記断面の形状が、前記全周縁隔壁セルの少なくとも一部の形状を含み、
   前記全周縁隔壁セルの存在する領域における、前記流入セルの平均断面積Ｓ１_ｉｎを前記流出セルの平均断面積Ｓ１_ｏｕｔで除算した値を、Ｒ１ｓとし、
   前記一部周縁外周壁セルの存在する領域における、前記流入セルの平均断面積Ｓ２_ｉｎを前記流出セルの平均断面積Ｓ２_ｏｕｔで除算した値を、Ｒ２ｓとした場合に、
   前記Ｒ２ｓが、前記Ｒ１ｓの１．７倍以上、２．０倍以下である、目封止ハニカム構造体。
2. 前記ハニカムセグメントの前記一部周縁外周壁セルが形成された外周領域を除き、前記目封止部は、前記流出セルの周りを、流入セルが取り囲むように、前記ハニカムセグメントの前記セルの開口部に配置されている、請求項１に記載の目封止ハニカム構造体。
3. 前記ハニカムセグメントの前記セグメント外周壁の厚さが、０．３〜１．０ｍｍである、請求項１又は２に記載の目封止ハニカム構造体。
4. 前記接合層の厚さが、０．５〜１．５ｍｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体。
5. 前記流入セルにおいて、対向する２枚の前記隔壁の相互間距離のうち最も短い距離をセル開口幅とすると、
   前記流入セルの前記セル開口幅の平均値が０．５ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体。
6. 前記一部周縁外周壁セルの存在する領域における、前記流入セルの平均断面積Ｓ２_ｉｎが４ｍｍ^２以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体。
7. 前記全周縁隔壁セルの存在する領域において、前記流入セル及び前記流出セルが、それぞれ１種類の断面形状を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体。

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