JP6729356B2 - 多孔質ハニカムフィルタ - Google Patents

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Description

本発明は、排ガスを透過させる第１セル壁と排ガスを透過しにくい第２セル壁とを有する多孔質ハニカムフィルタに関する。
内燃機関の排気管には、排ガスに含まれる粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）を捕集する排ガス浄化装置が設けられている。この排ガス浄化装置は、排ガスに含まれるＰＭを捕集するための多孔質ハニカムフィルタを備えている。
多孔質ハニカムフィルタは、多孔質のセル壁に囲まれて軸方向に伸びるガス流路を形成するセルを有する。多数のセルのうちの一部のセルは流入端面において栓部によって閉塞され、残りのセルは流出端面において栓部によって閉塞される。このような構成の多孔質ハニカムフィルタにおいては、排ガスは、流入端面が開口したセルから流入し、流入セルと流出セル間の内圧差を駆動力としてセル壁内を通過した後に、流出端面が開口したセルから排出される。排ガス中のＰＭは、セル壁を通過する際に捕集される。
ところが、上記多孔質ハニカムフィルタにおいては、流入端面における通路面積が栓部によって半減するため、圧力損失が増大しやすい。また、セル壁を透過するガス量は、軸方向における部位ごとに大きく異なるため、ガス透過が集中する箇所が発生することにより、圧力損失が増大する。そこで、例えば特許文献１には、格子状で各々の端面に続く内側の対向する２側面が奥側ほど狭くなる三角形状で、それぞれ反対側端面近傍まで伸びる複数の通路を有する排ガス浄化装置が提案されている。
特開２００２−３１７６１８号公報
しかしながら、三角形状に伸びる通路を有する上述の排ガス浄化装置においては、圧力損失を小さくすることができるが、フィルタ全体が均一な材質、気孔率となるため、捕集率を高めるためにセル壁の気孔率を高めると強度が低下する。そのため、キャニング時や振動により破損が起こるおそれがある。一方、強度を高めるために気孔率を小さくすると、捕集率が低下したり、圧力損失が増大したりするおそれがある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、実用に耐えうる十分な強度を有し、低い圧力損失と高い捕集率を兼ね備えることが可能な多孔質ハニカムフィルタを提供しようとするものである。
本発明の一態様は、排ガスを透過させる多孔質の第１セル壁（２１）と、
上記第１セル壁（２１）よりも上記排ガスを透過しにくい第２セル壁（２２）と、
上記第１セル壁及び上記第２セル壁に囲まれて伸びるガス流路を形成するセル（３）と、を有する多孔質ハニカムフィルタ（１）であって、
上記第２セル壁は、上記第１セル壁よりも気孔率が小さく、
さらに、上記多孔質ハニカムフィルタの外周に筒状外皮（１０）を有し、上記筒状外皮の内側が上記第１セル壁及び上記第２セル壁によって複数の上記セルに区画されており、
上記第１セル壁は、上記筒状外皮の軸方向（Ｚ）に対して傾斜して伸びる傾斜壁（２１１）からなり、上記第２セル壁は、上記軸方向に対して平行に伸びる平行壁（２２１）よりなる、多孔質ハニカムフィルタにある。
本発明の他の態様は、排ガスを透過させる多孔質の第１セル壁（２１）と、
上記第１セル壁（２１）よりも上記排ガスを透過しにくい第２セル壁（２２）と、
上記第１セル壁及び上記第２セル壁に囲まれて伸びるガス流路を形成するセル（３）と、を有する多孔質ハニカムフィルタ（１）であって、
上記第２セル壁は、上記第１セル壁よりも気孔率が小さく、
さらに、上記多孔質ハニカムフィルタの外周に筒状外皮（１０）を有し、上記筒状外皮の内側が上記第１セル壁及び上記第２セル壁によって複数の上記セルに区画されており、
上記筒状外皮の軸方向（Ｚ）と直交方向における上記多孔質ハニカムフィルタの断面において、上記第１セル壁が占める断面積Ｓ a 及び上記第２セル壁が占める断面積Ｓ b がＳ a ＞Ｓ b の関係を満足し、
上記第２セル壁の数が上記第１セル壁の数よりも少ない、多孔質ハニカムフィルタにある。
本発明のさらに他の態様は、排ガスを透過させる多孔質の第１セル壁（２１）と、
上記第１セル壁（２１）よりも上記排ガスを透過しにくい第２セル壁（２２）と、
上記第１セル壁及び上記第２セル壁に囲まれて伸びるガス流路を形成するセル（３）と、を有する多孔質ハニカムフィルタ（１）であって、
上記第２セル壁は、上記第１セル壁よりも気孔率が小さく、
さらに、上記多孔質ハニカムフィルタの外周に筒状外皮（１０）を有し、上記筒状外皮の内側が上記第１セル壁及び上記第２セル壁によって複数の上記セルに区画されており、
上記筒状外皮の軸方向（Ｚ）と直交方向における上記多孔質ハニカムフィルタの断面において、上記第１セル壁が占める断面積Ｓa及び上記第２セル壁が占める断面積Ｓ b がＳ a ＞Ｓ b の関係を満足し、
上記第１セル壁の厚みＴ 1 と、上記第２セル壁の厚みＴ 2 とが、Ｔ 1 ＜Ｔ 2 の関係を満足する、多孔質ハニカムフィルタにある。
上記多孔質ハニカムフィルタは、第１セル壁と第２セル壁とを有する。第１セル壁には排ガスが透過して、排ガス中のＰＭを捕集することができる。第１セル壁の気孔率を適宜調整することにより、捕集率を高めたり、圧損の増大を防止したりすることができる。以下、多孔質ハニカムフィルタのことを適宜「フィルタ」といい、「圧力損失」のことを適宜「圧損」という。
一方、第２セル壁は、排ガスを透過させる必要がなく、第１セル壁よりも気孔率が小さい。そのため、気孔率の小さくした第２セル壁によってフィルタの強度を実用上十分な程度まで高めることが可能になる。
このように、上記フィルタにおいては、第１セル壁及び第２セル壁にそれぞれ異なる機能を持たせることができる。すなわち、第１セル壁においては圧損の増大を抑制しながら、ＰＭを捕集させ、第２セル壁においては実用上十分な強度を持たせることができる。
以上のごとく、上記態様によれば、実用に耐えうる十分な強度を有し、低い圧損と高い捕集率を兼ね備えることが可能な提供することができる。なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
実施形態１の多孔質ハニカムフィルタの斜視図。 実施形態１の多孔質ハニカムフィルタのＹＺ断面の部分拡大図。 実施形態１の多孔質ハニカムフィルタのＸＺ断面の部分拡大図。 実施形態１の多孔質ハニカムフィルタの流入端面の部分拡大図。 実施形態１の多孔質ハニカムフィルタの流入端面寄りの位置におけるＸＹ断面の部分拡大図。 実施形態１の多孔質ハニカムフィルタの軸方向の中央位置におけるＸＹ断面の部分拡大図。 実施形態１の多孔質ハニカムフィルタの流出端面寄りの位置におけるＸＹ断面の部分拡大図。 実施形態１の多孔質ハニカムフィルタの流出端面の部分拡大図。 実施形態１における傾斜壁の接続部の部分断面拡大図。 実施形態１における傾斜壁の拡大断面図。 実施形態１における平行壁の拡大断面図。 実施形態１における傾斜構造体の斜視図。 実施形態１における傾斜構造体のＹＺ平面断面図。 実施形態１における、（ａ）傾斜壁間の空間内に平行壁形成材料を充填した傾斜構造体の部分斜視図、（ｂ）傾斜壁間の空間内に充填された平行壁形成材料を部分的に硬化させて平行壁を形成した傾斜構造体の部分斜視図。 実施形態１における、平行壁形成材料を硬化してなる平行壁を複数形成した傾斜構造体の部分斜視図。 変形例１における、（ａ）傾斜構造体の斜視図、（ｂ）傾斜構造体片の斜視図。 変形例１における、（ａ）傾斜構造体片と平行部形成用のグリーンシートとの積層する工程を示す説明図、（ｂ）傾斜構造体片とグリーンシートとの積層体からなるハニカム成形体のＸＹ平面の部分拡大図。 実施形態２の多孔質ハニカムフィルタのＹＺ平面断面図。 実施形態２における曲線状に傾斜する傾斜壁の接続部の部分断面拡大図。 実施形態３の多孔質ハニカムフィルタのＹＺ平面断面図。 実施形態４の多孔質ハニカムフィルタのＹＺ平面断面図。 実施形態４における傾斜壁の接続部の部分断面拡大図。 実施形態５の多孔質ハニカムフィルタにおける端面の拡大図。 実施形態５の多孔質ハニカムフィルタにおける、（ａ）ＹＺ平面断面図、（ｂ）ＸＺ平面断面図。 実施形態６の多孔質ハニカムフィルタの端面における正面図。 比較形態１の多孔質ハニカムフィルタの斜視図。 比較形態１の多孔質ハニカムフィルタの軸方向と平行な面での断面図。 実験例における、試料Ｅ２の多孔質ハニカムフィルタにおける傾斜壁の断面を示す説明図。 実験例における、各多孔質ハニカムフィルタの流入端面から軸方向における距離と壁透過流速との関係を示す図。
（実施形態１）
多孔質ハニカムフィルタの実施形態について、図１〜図１５を参照して説明する。図１に例示されるように、フィルタ１は、第１セル壁２１と第２セル壁２２とセル３とを有する。本明細書においては、第１セル壁２１及び第２セル壁２２のように、ガス流路となるセル３を囲む壁のことを、適宜セル壁という。
第１セル壁２１は、排ガスを透過させる多孔質のセル壁である。「第１セル壁」のことを以下適宜「透過セル壁」という。フィルタ１は、フィルタ１内に流入した排ガスＧが透過セル壁２１に透過されるように構成されている。排ガスＧが透過セル壁２１に透過されれば透過セル壁２１の形成パターンは特に限定されるわけではない。
非透過セル壁２２は、透過セル壁２１よりも排ガスＧを透過しにくいセル壁である。「第２セル壁」のことを以下適宜「非透過セル壁」という。フィルタ１は、フィルタ１内に流入した排ガスＧが非透過セル壁２２に透過され難い、或いは実質的に透過されないように構成されている。排ガスＧが非透過セル壁２２に透過されなければ非透過セル壁２２の形成パターンは特に限定されるわけではない。非透過セル壁２２は、透過セル壁２１よりも気孔率が小さい。非透過セル壁２２は、多孔質であってもよいが、多孔質である必要はなく、非多孔体、すなわち緻密体であってもよい。
透過セル壁２１及び非透過セル壁２２の排ガスの透過性は、例えば次のようにして測定、比較することができる。まず、フィルタ１の透過セル壁２１、非透過セル壁２２から板状の試験片をそれぞれ切り出す。次いで、各試験片によって隔てられた空間の一方を真空に保つ。この空間が低圧側である。また、各試験片によって隔てられた空間のもう一方に試験気体を導入する。この空間が高圧側である。高圧側空間への試験気体の導入後、低圧側空間の圧力増大の度合を測定することにより、試験片の気体透過度を測定することができる。その結果、透過セル壁２１及び非透過セル壁２２の透過性を測定、比較することができる。
図１に例示されるように、フィルタ１は、例えば円柱状であるが、楕円柱状、三角柱状、四角柱状などの他の柱状体であってもよい。フィルタ１は、例えば円筒状のような両端開口の筒状外皮１０と、この筒状外皮１０の内側を区画するセル壁２とを有する。筒状外皮１０の軸方向がフィルタ１の軸方向Ｚである。この軸方向Ｚは、通常、ガス流路を形成するセル３の伸長方向、フィルタ１内に流入する排ガスＧの流れ方向、フィルタ１から外部に流出する排ガスＧの流れ方向、セル３内を流れる排ガスＧの流れ方向等と一致する。
透過セル壁２１を介して隣り合うセル３同士は、軸方向Ｚの任意位置におけるガス流路断面積Ｓが相互に異なることが好ましい（図５〜図７参照）。これにより、透過セル壁２１を挟んで隣接するセル３間に内圧差を発生させることができる。その結果、排ガスＧが多孔質の透過セル壁２１を透過し、透過セル壁２１にＰＭが捕集される。具体的には後述するが、例えば軸方向Ｚに対して傾斜する傾斜壁２１１を介して縮小セル３２と拡大セル３３とが相互に隣り合う配置構成にすることができる。図５〜図７に例示される断面において、密度の濃いドットハッチング領域と密度の薄いドットハッチング領域が透過セル壁２１を介して隣り合っており、これらのハッチング領域の面積Ｓ1、Ｓ2が異なっている。この面積の相違が、透過セル壁２１を介して隣り合うセル３同士のガス流路断面積Ｓが相互に異なることを意味する。
一方、非透過セル壁２２を介して隣り合うセル３同士については、軸方向Ｚの任意の位置におけるガス流路断面積Ｓを同じにすることができる。これにより、非透過セル壁２２を挟んで隣接するセル３間に内圧差が発生しなくなる。その結果、排ガスＧが非透過セル２２を透過し難くなるか、あるいは実質的に非透過セル２２を透過しなくなる。具体的には後述するが、例えば軸方向Ｚに対して平行に伸びる平行壁２２１を介して縮小セル３２同士、拡大セル３３同士をそれぞれ隣接させる配置構成にすることができる。図５〜図７に例示される断面において、密度の濃いドットハッチング領域同士が非透過セル壁２２を介して隣り合う各セル３のガス流路断面積の関係に相当する。密度の薄いドットハッチングの領域同士についても同様である。
図１、図２、図４〜図９に例示されるように、透過セル壁２１は、例えば傾斜壁２１１によって形成することができる。傾斜壁２１１はセル３内の排ガスＧの流れ方向に対して傾斜する。なお、図１は、フィルタの斜視図を示し、フィルタ内部のセル壁は本来図示されないが、説明の便宜のため一部の傾斜壁２１１の形成パターンを点線にて示してある。
一方、非透過セル壁２２は、例えば図３、図４〜図８に例示されるように、排ガスＧの流れ方向に平行に伸びる平行壁２２１により形成することができる。
非透過セル壁２２の気孔率を小さくすると、フィルタ１の強度を高めることができる。この場合には、軸方向Ｚに直交する例えばＹ軸方向の強度保障ができればよく、非透過セル壁２２によって形成される構造体がガス流の抵抗にならないように、できるだけその構造体の体積は小さいことが望ましい。そのため、非透過セル壁２２を上述のように平行壁２２１によって形成し、平行壁２２１は軸方向Ｚに対して平行であり、傾斜壁２１に対して直行していることが好ましい。しかし、フィルタ１の要求仕様を満たす範囲であれば、非透過セル壁２２は必ずしも軸方向Ｚに平行でなくてもよく、微小な傾斜や成形時や焼結時に形成されうる波状の部分を含んでいてもよい。
フィルタ１の軸方向Ｚにおける両端面１１、１２におけるセル３の外縁形状は、三角形、正方形、長方形、六角形、八角形等の多角形にすることができる。セル３の形状は、円形、楕円形にすることも可能である。軸方向Ｚに直交する断面におけるセル３の外縁形状も同様である。
セル３の外縁形状が多角形の場合には、各セル３を囲む複数のセル壁２のうち少なくとも１つのセル壁２を傾斜させて傾斜壁２１１とすることができる。セル３の外縁形状は、対向する二辺を有する多角形状が好ましい。そして、セル３を囲む対向する２つのセル壁２を傾斜させることにより一対の傾斜壁２１１を形成する好ましい。この場合には、傾斜壁２１１を通過する排ガスＧの流速のばらつきを小さくして圧損をより小さくすることができる。同様の観点から、セル３の外縁形状は、図１に例示されるように四角形がより好ましく、対向する一対の傾斜壁２１１は、両者の壁面距離が両端面１１、１２のいずれか一方に向かうにつれて近づくように傾斜することがより好ましい。
以下、傾斜壁２１１よりなる透過セル壁２１と、平行壁２２１よりなる非透過セル壁２２を有するフィルタ１について、詳細に説明する。「平行壁」のことを、以下適宜「支持壁」という。なお、以下の説明において、Ｚ軸方向と直交し、かつ支持壁２２１の壁面と平行な方向をＹ軸方向とし、Ｚ軸方向及びＹ軸方向のいずれにも直交する方向をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸とＹ軸とを有する平面でのフィルタ断面をＸＹ断面、Ｙ軸とＺ軸とを有する平面でのフィルタ断面をＹＺ断面、Ｘ軸とＺ軸とを有する平面でのフィルタ断面をＸＺ断面とする。
図２は、排ガスＧの流れ方向に対して平行なＹＺ平面、具体的には、フィルタ１の軸方向Ｚ、及び支持壁２２１の壁面と平行なＹ軸方向を含む平面でのフィルタ１の断面を示す。図２に例示されるように、透過セル壁２１は、軸方向Ｚに対して傾斜して伸びる傾斜壁２１１を有する。傾斜壁２１１は、軸方向Ｚに対して傾斜しているため、軸方向Ｚと傾斜壁２１１の傾斜方向Ｄｓ１、Ｄｓ２とは交わる。図２において、傾斜方向Ｄｓ１、Ｄｓ２は傾斜壁２１１の斜面方向である。各傾斜壁２１１は、そのＹ座標位置が軸方向Ｚに対して例えば連続的に変化する。対向する一対の傾斜壁２１１は、例えば両者のＹ座標位置が両端面１１、１２のいずれか一方に向かってそれぞれ近づくように連続的に傾斜する。
傾斜壁２１１は、図２に例示されるようにセル壁２の伸長方向全体に形成されていてもよいが、後述の実施形態３に示すように、部分的に形成されていてもよい。傾斜壁２１１は、軸方向Ｚに対して外観上傾斜していればよく、傾斜壁２１１の軸方向Ｚに対する傾斜角度θは、特に限定されるわけではないが例えば０．９°以上が好ましい（図９参照）。傾斜角度の上限は、例えば３０°未満である。傾斜角度θはフィルタ１の寸法、所望の圧損や捕集率等に応じて適宜調整可能である。各傾斜壁２１１の傾斜角度は、本実施形態のように一定にしてもよいが変化させてもよい。
図２に例示されるように、透過セル壁２１として、連続的かつ直線的に傾斜する傾斜壁２１１を形成することができる。図示を省略するが、傾斜が断続的であったり、傾斜角度が段階的に変化したりする傾斜壁を形成することもできる。
図２に例示されるように、透過セル壁２１は、対向する少なくとも一対の傾斜壁２１１を有することが好ましい。また、これら一対の傾斜壁２１１の傾斜方向Ｄｓ１、Ｄｓ２は、軸方向Ｚに対して対称であることが好ましい。この場合は、軸方向Ｚの所定位置において、一対の傾斜壁２１１をそれぞれ通過する排ガスＧの流速のばらつきを小さくすることができる。そのため、圧損をより小さくすることができる。また、一対の傾斜壁２１１にそれぞれ捕集されるＰＭ量のばらつきが小さくなる。そのため、フィルタ１の加熱時における温度のばらつきを小さくすることができる。傾斜方向Ｄｓ１、Ｄｓ２は、軸方向Ｚに対して非対称にすることも可能である。
また、図２に例示されるように、傾斜壁２１１の軸方向Ｚに対する傾斜方向Ｄs１、Ｄs２は例えば交互に逆である。傾斜方向Ｄs１、Ｄs２が交互に逆とは、図２に例示されるように対向する一対の傾斜壁２１１の傾斜方向Ｄs１、Ｄs２の交点Ｐ1、Ｐ2が、交互にＺ軸方向における反対側に位置することを意味する。
図３は、排ガスＧの流れ方向に平行なＸＺ平面、具体的には、支持壁２２１の壁面と直交する平面でのフィルタ１の断面を示し、支持壁２２１よりなる非透過セル壁２２の断面が示されている。図３に例示されるように、非透過セル壁２２は、例えば軸方向Ｚに対して平行に伸びる支持壁２２１よりなる。各支持壁２２１は、そのＸ座標位置が軸方向Ｚに対して変化せず、例えば一定である。支持壁２２１も、上述の傾斜壁２１１と同様に、対向する一対のセル壁２に形成することができる。軸方向Ｚに対して平行に伸びる支持壁２２は、その全体が外観上軸方向Ｚに対して平行であればよく、微小な傾斜や成形時や焼結時に形成されうる波状の部分を含んでいてもよい。
図１、図４〜図８に例示されるように、フィルタ１の端面１１、１２やＸＹ断面において、支持壁２２１は、傾斜壁２１１と直交することが好ましい。この場合には、フィルタの強度をより向上させることができる。なお、図５は、軸方向Ｚにおける中央と流入端面１１との中間位置におけるフィルタ１のＸＹ断面を流入端面１１側から示す図である。図５のＸＹ断面の軸方向Ｚにおける位置及び向きは、図２におけるＶ−Ｖ線及び矢印でそれぞれ示される。図６は、軸方向Ｚの中央位置におけるフィルタ１のＸＹ断面を流入端面１１側から示す図である。図６のＸＹ断面の軸方向Ｚにおける位置及び向きは、図２におけるVI−VI線及び矢印でそれぞれ示される。図７は、軸方向Ｚにおける中央と流出端面１２との中間位置におけるフィルタ１のＸＹ断面を流入端面１１側から示す図である。図７のＸＹ断面の軸方向Ｚにおける位置及び向きは、図２におけるVII−VII線及び矢印でそれぞれ示される。
図４〜図８に例示されるように、フィルタ１は、軸方向Ｚの両端に排ガスＧの流入端面１１と流出端面１２とを有する。そして、セル３は、流入端面１１から流出端面１２に向けてセル３内のガス流路断面積Ｓが小さくなる縮小セル３２と、流入端面１１から流出端面１２に向けてセル３内のガス流路断面積Ｓが大きくなる拡大セル３３とを有する。縮小セル３２と拡大セル３３とは、１つの傾斜壁２１１を共有して相互に隣り合って配置されていることが好ましい。この場合には、排ガスＧが縮小セル３２に流入し、共有の傾斜壁２１１を通過して隣接の拡大セル３３から排出され易くなり、ＰＭ捕集率を向上させ、捕集率のばらつきを小さくすることができる。なお、図４〜図８においては、縮小セル３２のガス流路断面積をＳ1とし、拡大セル３３のガス流路断面積をＳ2とする。ガス流路断面積Ｓ1は、軸方向Ｚと直交する断面における縮小セル３２の面積であり、ガス流路断面積Ｓ2は、軸方向Ｚと直交する断面における拡大セル３３の面積である。
縮小セル３２は、ガス流路断面積Ｓ1が一定の領域と、ガス流路断面積Ｓ1が小さくなる領域とを含んで、ガス流路断面積Ｓ1が段階的に小さくなっていてもよい。同様に、拡大セル３３においては、ガス流路断面積Ｓ2が段階的に大きくなっていてもよい。
図２、図４〜図８に例示されるように、縮小セル３２と拡大セル３３とは、ＸＹ平面におけるＹ軸方向に交互に形成されており、Ｙ軸方向において互いに隣り合っている。一方、ＸＹ平面におけるＸ軸方向においては、縮小セル３２同士、又は拡大セル３３同士が隣りあっている。このような縮小セル３２と拡大セル３３の配置構成を採用することにより、対向する傾斜壁２１１が軸方向Ｚの端面１１、１２で交差、一体化される。各傾斜壁２１１がそれぞれ端面１１、１２で接続されることにより、傾斜壁２１１のみで一体の構造体を形成することができる。そのため、後述のように例えば押出成形を用いたフィルタの製造が可能になり、フィルタ１の量産性の向上が可能になる。
また、図２、図４〜図８に例示されるように、縮小セル３２と拡大セル３３は、１つの傾斜壁２１１を共有して相互に隣り合って配置されている。これにより、図５〜図７に例示されるように、傾斜壁２１１を介して隣り合う縮小セル３２と拡大セル３３は、これらのガス流路断面積Ｓ1、Ｓ2が相互に異なる領域を有することとなる。この場合には、傾斜壁２１１を介して隣接する縮小セル３２と拡大セル３３との間に内圧差が発生し、傾斜壁２１１に排ガスＧを透過させることができる。
さらに、図３、図５〜図７に例示されるように、縮小セル３２同士及び拡大セル３３同士は支持壁２２１を介して隣接させることができる。これにより、図５〜図７に例示されるように、軸方向Ｚの任意の位置において、支持壁２２１を介して隣り合う縮小セル３２同士のガス流路断面積Ｓ1が互いに同じになり、支持壁２２１を介して隣り合う拡大セル３３同士のガス流路断面積Ｓ2も同じになる。この場合には、縮小セル３２と拡大セル３３との間には内圧差が発生せず、支持壁２２１には排ガスＧが透過し難くなるか、或いは実質的に透過しなくなる。
図２、図４に例示されるように、流入端面１１においては、縮小セル３２のガス流路断面積Ｓ1が最大になり、縮小セル３２は、流入端面１１において開口していることが好ましい。一方、拡大セル３３のガス流路断面積Ｓ2は、流入端面１１において最小になり、拡大セル３３の対向する２つの傾斜壁２１１は、流入端面１１において直接接続して流入側接続部２１４が形成されていることが好ましい。この場合には、拡大セル３３は流入端面１１で閉塞しており、ガス流路断面積Ｓ2は流入端面１１の流入側接続部２１４において０となる。そのため、流入端面１１において、排ガスＧが流入する流入セルとなる縮小セル３２の開口面積が大きくなり、圧損をより小さくすることができる。
図２、図８に例示されるように、流出端面１２においては、縮小セル３２のガス流路断面積Ｓ1が最小になり、縮小セル３２は、対向する２つの傾斜壁２１１は、流出端面１２において直接接続して流出側接続部２１３が形成されていることが好ましい。この場合には、縮小セル３２は流出側接続部２１３により閉塞し、ガス流路断面積Ｓ1は流出端面１２の流出側接続部２１３において０とすることができる。一方、拡大セル３３のガス流路断面積Ｓ2は、流出端面１２において最大になり、流出端面１２において拡大セル３３を開口させることができる。
対向する一対の傾斜壁２１１の傾斜角度θを適宜調整することにより、上述のように、流出端面１１又は流入端面１２のいずれかにおいて傾斜方向を交わらせことができる。この場合には、傾斜方向が交わる流出端面１１又は流入端面１２において、一対の傾斜壁２１１を直接接続させることができる。
各セル壁２及び両端面１１、１２に囲まれる各セル３の形状は、Ｘ軸方向が高さ方向となる三角柱となる。縮小セル３２と拡大セル３３とはＹ軸方向、すなわち、支持壁２２１の壁面と平行方向で、軸方向Ｚと直交する方向に隣り合い、交互に配置されている。隣り合う縮小セル３２と拡大セル３３は、１つの傾斜壁２１１を共有する。
フィルタ１は、コージェライト、ＳｉＣ、チタン酸アルミ、セリア−ジルコニア固溶体、アルミナ、ムライト等のセラミックス材料により形成される。熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れるという観点から、コージェライトが好ましい。
傾斜壁２１１よりなる透過セル壁２１と、支持壁２２１よりなる非透過セル壁２２は、同じ材料から形成されていてもよいが、異なる材料により形成することもできる。例えば、透過セル壁２１をコージェライトのようなセラミックスにより形成し、非透過セル壁２２を金属により形成することも可能である。好ましくは、透過セル壁２１及び非透過セル壁２２の両方がコージェライト結晶相を主成分とするセラミックスよりなることが好ましい。この場合には、透過セル壁２１と非透過セル壁２２との熱膨張差を小さくすることができるため、クラック等の不具合の発生を防止できる。
透過セル壁２１及び非透過セル壁２２の気孔率は、これらの原料組成や各原料粉末の粒径などを調整することにより変更可能である。気孔率は、水銀圧入法による水銀ポロシメータを用いて比較、測定することできる。水銀ポロシメータには、例えば島津製作所製のオートポアＩＶ９５００を用いることができる。
非透過セル壁２２は、透過セル壁２１よりも単位厚み当たりの強度が高い材質によって形成されることが好ましい。この場合には、非透過セル壁２２による強度向上効果がより増大する。単位厚みあたりの強度は、例えば、ＪＩＳ Ｒ１６０１：２００８「ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法」に則り、支点２点と荷重点１点の３点曲げ強さ評価により測定し、比較することができる。
図１０及び図１１に例示されるように、透過セル壁２１及び非透過セル壁２２には、排ガス浄化触媒４を担持することができる。触媒４としては、例えば貴金属を含有する三元触媒がある。触媒性能に優れるという観点から、貴金属としては、Ｐｔ、Ｒｈ、及びＰｄのうちの少なくとも１種が好ましい。
図１０に例示されるように、透過セル壁２１においては、触媒４が内部に担持されている。透過セル壁２１は、気孔率が高いため、触媒４は透過セル壁２１の表面だけでなく内部にも担持される。具体的には、透過セル壁２１は、大きな細孔２１９を多数有するため、透過セル壁２１内における細孔２１９に面する壁面にも触媒４が担持される。細孔２１９は、透過セル壁を通過する排ガスの流路となる。ＰＭの捕集率の向上、及び圧損の低減という観点から、透過セル壁の気孔率は、例えば４０〜７０％の範囲にすることができる。
一方、図１１に例示されるように、気孔率の低い支持壁２２１よりなる非透過セル壁２２においては、触媒４は、内部には担持されず、ガス流路に面する表面２２８に担持される。非透過セル壁２２は、排ガスが透過しないセル壁であるため、支持壁２２１の内部にまで触媒４を担持させる必要もない。透過セル壁２１においては、内部まで触媒が担持される程度まで気孔率を高め、非透過セル壁２２においては、表面２２８に触媒が担持される程度まで気孔率を低下させることができる。フィルタ１の強度をより向上させるという観点から、非透過セル壁の気孔率は、４５％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましい。非透過セル壁は、緻密体であってもよく、非透過セル壁の気孔率は０であってもよい。
触媒の担持は、公知の方法によって行うことができる。例えば排ガス浄化触媒又はその前駆体を含有する液体中にフィルタを浸漬し、その後フィルタに触媒を焼き付ける方法がある。
傾斜壁２１１と支持壁２２１とを有するフィルタ１は、例えば次のようにして製造される。まず、シリカ、水酸化アルミニウム、タルク等の原料粉末を、コージェライト組成となるように配合したコージェライト化原料を準備する。コージェライト化原料としては、その他にもカオリン、アルミナ等を用いることもできる。コージェライト化原料は、焼成後の最終的な組成が、例えばＳｉＯ2：４７〜５３質量％、Ａｌ2Ｏ3：３２〜３８質量％、ＭｇＯ：１２〜１６質量％となるように、原料粉末の組成を調整することができる。
次に、粉末状のコージェライト化原料に、水、メチルセルロースを加えて混練し、粘土状の坏土を得る。坏土には、増粘剤、分散剤、有機バインダ、造孔材、界面活性剤等を添加することもできる。この坏土を傾斜壁形成用坏土という。
次に、傾斜壁形成用坏土を押出成形して、図１２及び図１３に例示されるように、蛇腹状の傾斜構造体２００を得る。押出方向は、軸方向Ｚの直交方向である。具体的には、図１３に例示される傾斜構造体２００のＹＺ平面体を、Ｘ軸方向に押し出す。ＹＺ平面体は、蛇腹断面状平面体、波状平面体、連結Ｖ字状平面体等ということもできる。Ｘ軸方向は、図１３における紙面と直交方向であり、焼成後に形成される傾斜壁２１１の接続部２１３、２１４の伸長方向である。このように、ＹＺ平面体をＸ軸方向に押し出すことにより、押出成形によって傾斜構造体２００を得ることができる。その結果、傾斜構造体２００の量産性が向上し、多孔質ハニカムフィルタの生産性が高まる。
図１２及び図１３に例示されるように、傾斜構造体２００は、後述の焼成後に傾斜壁を構成する多数の傾斜部２０１を有する。隣り合う一対の傾斜部２０１は、接続部２１３、２１４に向けて相互に近づくように傾斜する。隣り合う傾斜部２０１は、傾斜方向Ｄs１、Ｄs２が相互に異なる。本形態において、一対の傾斜部２０１の傾斜方向は、軸方向Ｚに対して対称であり、傾斜角も対称である。傾斜構造体２００においては、傾斜部２０１が軸方向Ｚの端部においてそれぞれ接続して接続部２１３、２１４を形成している。接続部２１３、２１４は、押出方向であるＸ軸方向に伸びる。
したがって、隣り合う２つの傾斜部２０１は、互いに対向し、各接続部２１３、２１４において軸方向Ｚを軸として対称構造になる。その結果、図１３に例示されるように、傾斜構造体２００のＹＺ断面は、Ｖ字が連続的に横に連なった連続Ｖ字形状となっている。傾斜構造体の軸方向Ｚの長さは、焼成後の収縮などを考慮しなければ、多孔質ハニカムフィルタの軸方向の長さと一致する。
次いで、マイクロ波乾燥によって、傾斜構造体２００を乾燥、収縮させる。その後、図示を省略するが、所望の円柱形状のフィルタ１の直径よりも大きな長さになるように傾斜構造体２００を切断する。
次に、傾斜構造体２００に対して平行壁形成材料を一体的に成形する。これにより、傾斜構造体２００に平行部２０２を形成し、ハニカム成形体を得る。具体的には、粉末状のコージェライト化原料と、粉末状の光硬化性樹脂とを混合することにより、平行壁形成材料を得る。光硬化性樹脂の量は、後述のレーザ照射により平行壁形成材料の硬化が可能であれば、できるだけ少ないことが好ましい。この場合には、支持壁の緻密性を高めることができる。
次に、図１４（ａ）に例示されるように、傾斜構造体２００の押出方向を鉛直方向に配置する。押出方向は、上述のとおりＸ軸方向であり、接続部２１３、２１４の伸長方向でもある。このとき、傾斜構造体２００のＹ軸方向及びＺ軸方向は水平方向となる。
次いで、傾斜構造体２００の傾斜壁２１１間の空間Ｓp内に、鉛直方向における所定高さまで平行壁形成材料２２０を充填する。そして、空間Ｓp内の平行壁形成材料２２０にレーザ光ＬＳを例えば鉛直方向に照射する。照射は、例えば鉛直方向の上から下に向けて行うことができる。この照射により、図１４（ｂ）に例示されるように、平行壁形成材料２２０を照射面から所定の厚みまで硬化させ、平行部２０２を形成することができる。硬化させる厚みは、所望の支持壁２２１の厚みに応じて適宜調整することができる。
次いで、図１５に例示されるように、平行部２０２の上に、鉛直方向における所定高さまで平行壁形成材料２２０をさらに充填する。次いで、この平行壁形成材料２２０に鉛直方向にレーザ光ＬＳを照射し、平行壁形成材料２２０を硬化させて平行部２０２をさらに形成する。このように、平行壁形成材料２２０の充填とレーザ光ＬＳの照射による硬化とを繰り返し行うことにより、所定の間隔を空けて平行部２０２を形成することができる。
次いで、傾斜壁２１１間の空間Ｓp内に残留する未硬化の平行壁形成材料２２０を空間Ｓp内から排出させて除去する。未硬化の平行壁形成材料の除去は、全ての平行部２０２の形成後に行っても、各平行部２０２の形成後に行ってもよい。このようにして、傾斜構造体２００における各傾斜部２０１間に、傾斜部２０１に直交する平行部２０２を一体的に形成し、ハニカム成形体を得る。平行壁形成材料２２０は、例えばハニカム成形体を傾けることにより、端面１１、１２におけるセル３の開口部から容易に除去させることができる。さらに、エアブロー等を併用して除去してもよい。
平行部２０２の形成にあたっては、例えば３Ｄプリンタを利用することができる。３Ｄプリンタの利用においては、本形態のように、光硬化性樹脂を含有する平行壁形成材料２２０を用いてもよいが、光硬化性樹脂を含有しない平行壁形成材料２２０を用いることも可能である。この場合には、レーザ光ＬＳの光源として、例えばコージェライトが吸収可能な短波長の高エネルギーなものを選択することができる。そして、レーザ光ＬＳの照射によりコージェライト化原料が発熱し、コージェライト原料を少なくとも部分的に焼結させることにより硬化させることができる。短波長のレーザ光の照射には、例えばフェムト秒レーザを用いることができる。
次いで、図示を省略するが、ハニカム成形体を円柱形状にくり抜いた後、セメンティングにより外周に円筒状の外皮を形成する。これにより、円柱状のハニカム成形体を得ることができる。この円柱状のハニカム成形体を焼成することにより、図１に例示されるフィルタ１を得ることができる。焼成により、傾斜部２０１は傾斜壁２１１になり、平行部２０２は支持壁２２１になる。
フィルタ形状、セル形状などは、適宜変更可能である。また、セルピッチ、セル壁の厚み、傾斜壁の傾斜角度、フィルタの長さ、幅などの寸法も適宜変更可能である。
本実施形態のフィルタ１は、図１〜図９に例示されるように、セル壁２として透過セル壁２１と非透過セル壁２２とを有する。透過セル壁２１は排ガスＧを透過し、排ガスＧ中のＰＭを捕集することができる。透過セル壁２１は、例えば傾斜壁２１１のようにセル壁を軸方向Ｚに対して傾斜させることにより形成できる。透過セル壁２１の気孔率を適宜調整することにより、捕集率を高めたり、圧損の増大を防止したりすることができる。
一方、非透過セル壁２２は、排ガスＧを透過させる必要がなく、透過セル壁２１よりも気孔率が小さい。そのため、透過セル壁２１に対して相対的に非透過セル壁２２の数を減らしても、気孔率の小さな非透過セル２２によってフィルタの強度を実用上十分な程度まで高めることができる。非透過セル壁２２は、傾斜壁よりも気孔率が小さく緻密であり、例えば軸方向Ｚに対して平行に伸びる支持壁２２１により形成することができる。
このように、フィルタ１においては、透過セル壁２１及び非透過セル壁２２にそれぞれ異なる機能を持たせることができる。透過セル壁２１においては圧損の増大を抑制しながら、ＰＭを捕集させ、非透過セル壁２２においては実用上十分な強度を持たせることができる。
フィルタ１においては、その効果を損ねない範囲内において、種々の変形が可能である。例えば、本形態のフィルタ１において、各セル３を構成する一対の傾斜壁２１１は、接続部２１３、２１４を通る軸方向Ｚに関して対称であるが、非対称であってもよい。傾斜壁２１１の軸方向Ｚに対する傾斜角は、本形態のように傾斜の向きを交互に変えて一定であってもよいが、不定であってもよい。
また、本形態のフィルタ１においては、対向する傾斜壁２１１は、両端面１１、１２のいずれか一方において接続しているが、端面１１、１２において傾斜壁２１１が接続せず、セル３が端面１１、１２において開口していてもよい。この場合においても、各セル３が傾斜壁２１１を有するため、縮小セル３２の流入端面１１のセルの開口面積は、流出端面１２よりも大きくなり、拡大セルの流入端面１１のセルの開口面積は、流出端面１２よりも小さくなる。捕集率を高めるという観点から、対向する傾斜壁２１１は、軸方向の任意の箇所において直接接続されるか、あるいは後述のように連結部材により連結され、各セル３２、３３は閉塞していることが好ましい。
また、フィルタ１の製造に用いられる傾斜構造体２００は、生産性の観点からは、本形態のように押出成形による作製が好ましいが、例えば射出成形、３Ｄプリンタなどによる成形も可能である。成形体全体を３Ｄプリンタ等により製造することも可能である。
（変形例１）
本例においては、製造方法の変形例について説明する。実施形態１においては、傾斜構造体の作製後、平行壁形成材料の充填及びレーザ照射により支持壁を形成する例について説明した。本例においてはグリーンシートを用いて支持壁を形成する例について説明する。なお、本例以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態等において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態等におけるものと同様の構成要素等を表す。
図１６（ａ）に例示されるように、まず、実施形態１と同様に、傾斜構造体２００を作製する。次いで、傾斜構造体２００をＸ軸方向と直交する断面、すなわちＹＺ断面で切断する。切断は、所望の支持壁２２１の形成ピッチと例えば同じ幅で行うことができる。このようにして、図１６（ｂ）に例示される傾斜構造体片２０９を複数切り出す。傾斜構造体片２０９の形状は、Ｘ軸方向の幅が小さい点を除いて傾斜構造体２００と同じである。
次いで、コージェライト化原料と、有機溶媒と、ブチラール系バインダとを混合することにより、スラリー状の平行壁形成材料を作製する。この平行壁形成材料をドクターブレード法にて所定厚みのシート状に成形することにより、未焼成のシート状成形体を得る。シート状成形体を、以下グリーンシートという。グリーンシートの厚みは、焼成後に所望の厚みの支持壁２２１が形成されるように適宜調整することができる。
次に、図１６（ｂ）及び図１７（ａ）に例示されるように、傾斜構造体片２０９の切断面２０３とグリーンシート２２５のシート面２２６とが当接するように交互に積層する。傾斜構造体片２０９の切断面２０３は、図１６（ｂ）におけるＹＺ面であり、蛇腹断面状の面である。このグリーンシート２２５が実施形態１における平行部２０２に相当し、焼成後に支持壁２２１となる。
積層時には、傾斜構造体片２０９とグリーンシート２２５との当接面に、例えば有機溶剤を塗布しておくことが好ましい。この場合には、傾斜構造体片２０９とグリーンシート２２５との接着性が向上し、焼成時や焼成後にクラックが発生したり、セル壁が部分的に変形したりすることを防止することができる。
接着性をより向上させるという観点からは、有機溶剤としては、グリーンシート２２５の作製時に用いたものと同様又は類似のものを用いることが好ましい。有機溶剤の塗布は、例えばスプレーにより行うことができる。また、有機溶剤の塗布は、傾斜構造体片２０９の切断面２０３に対して行うことができる。また、傾斜構造体片２０９とグリーンシート２２５とを熱圧着により接合させてもよい。この場合にも、クラックの発生や変形を防止することができる。
このように、多数の傾斜構造体片２０９と多数のグリーンシート２２５とをそれぞれ交互に積層する。これにより、図１７（ｂ）に例示されるように傾斜構造体片２０９とグリーンシート２２５との積層体からなるハニカム成形体を得ることができる。その後は、実施形態１と同様の操作を行うことにより、実施形態１と同様のフィルタ１を得ることができる。
（実施形態２）
次に、傾斜壁が軸方向の両末端側に曲線的に傾斜する多孔質ハニカムフィルタの実施形態について説明する。図１８及び図１９に例示されるように、本形態のフィルタ１は、透過セル壁２１となる傾斜壁２１１が軸方向Ｚの流入端面１１側又は流出端面１２側にそれぞれ湾曲している。
本形態のフィルタ１は、実施形態１と同様にＸＹ断面の外縁形状が四角形のセル３を有する。対向する一対のセル壁２が傾斜壁２１１によって形成されており、対向する残りの一対のセル壁２が支持壁２２１によって形成されている（図１参照）。図１８に例示されるように対向する２つの傾斜壁２１１は、軸方向Ｚの中央部分においては直線的に傾斜しているが、図１８及び図１９に例示されるように、流入端面１１側、流出端面１２側に向けて曲線的に傾斜する。
より具体的には、軸方向Ｚに伸びる傾斜壁２１１は、流入端面１１側に向けて曲線的に傾斜する流入側曲線傾斜領域Ａcfと、流出端面１２側に向けて曲線的に傾斜する流出側曲線傾斜領域Ａcrとを有する。縮小セル３２においては、一対の傾斜壁２１１が流出側曲線傾斜領域Ａcrにおいて接続して流出側接続部２１３が形成されている。一方、拡大セル３３においては、一対の傾斜壁２１１が流入側曲線傾斜領域Ａcfにおいて接続して流入側接続部２１４が形成されている。その結果、流入側接続部２１４及び流出側接続部２１３は湾曲構造になっている。流入側曲線傾斜領域Ａcfと流出側曲線傾斜領域Ａcrとの間の傾斜壁２１１は、直線的に傾斜する。
上記のように傾斜壁２１１が両端面１１、１２側に湾曲しているため、傾斜壁２１１の接平面Ｐと軸方向Ｚとのなす角αが軸方向の両端面１１、１２に向かって大きくなる。具体的には、図１８に例示されるように、軸方向Ｚのより端面１１、１２側における接平面Ｐ2と軸方向Ｚとのなす角α2と、接平面Ｐ2よりも軸方向Ｚの内部における接平面Ｐ1と軸方向Ｚとのなす角α1とがα1＜α2の関係を満足する。
本形態のように、傾斜壁２１１は、曲面を有していてもよく、図１８及び図１９に例示されるようにＹＺ断面において傾斜壁２１１が曲線状に傾斜して湾曲している場合には、傾斜壁２１１を通過する排ガスの流速のバラツキをより小さくすることができる。後述の実験例で示すように、実施形態１及び後述の実施形態３のフィルタ１に比べて、最もばらつきが小さくなる。そのため、圧損を十分に低下させつつ、優れた捕集率を示すことができる。
また、図１８に例示されるように、曲線状に傾斜する一対の傾斜壁２１１は、傾斜方向が軸方向Ｚに対して対称であり、流入端面１１で接続する。その結果、流入側曲線傾斜領域Ａcfにおいては、セル３のガス流路断面積が流入端面１１側に向かうにつれて増大し、その増大量も流入端面１１側に向かうにつれて大きくなる。流出側曲線傾斜領域Ａcr側についても同様である。したがって、流入端面１１及び流出端面１２におけるセル３の開口面積がより大きくなり、その結果圧損をより小さくできると考えられる。なお、曲線状に傾斜する傾斜壁の傾斜方向は、接線方向のことを意味する。したがって、傾斜方向が軸方向に対して対称であることは、曲線状の傾斜壁上における各接線が対称であることを意味するが、厳密に全ての接線が対称でなくとも外観上実質的に対称であればよい。
また、図１８においては、流入側曲線傾斜領域Ａcfと流出側曲線傾斜領域Ａcrとの間が直線状に傾斜する傾斜壁の例を示したが、直線状に傾斜する領域は必ずしも必要なわけではない。図示を省略するが、フィルタのＹＺ断面において、例えば傾斜壁における軸方向の中央に変曲点を設けることにより、傾斜方向が軸方向に対して互いに対称な流入側曲線傾斜領域Ａcfと流出側曲線傾斜領域Ａcrとが変曲点において連結された傾斜壁を形成することも可能である。その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
（実施形態３）
次に、傾斜壁が流入端面及び流出端面よりも軸方向の内側において接続して閉塞した多孔質ハニカムフィルタの実施形態について説明する。上述の実施形態においては、透過セル壁２１となる傾斜壁２１１が軸方向Ｚの両端面１１、１２において接続してセル３が閉塞していたが、本形態においては、図２０に例示されるように、対向する一対の傾斜壁２１１が軸方向Ｚにおける両端面１１、１２よりも内側において接続してセル３が閉塞したフィルタ１について説明する。
本形態のフィルタ１は、実施形態１と同様に、ＸＹ断面の外縁形状が四角形のセル３を有する。対向する一対のセル壁２が軸方向Ｚに対して傾斜する傾斜壁２１１を有し、対向する残りの一対のセル壁２が軸方向Ｚに対して平行に伸びる支持壁２２１によって形成されている（図１参照）。図２０に例示されるように、軸方向Ｚに伸びる一対の傾斜壁２１１は、流入端面１１又は流出端面１２よりも軸方向Ｚの内側において接続して接続部２１３、２１４が形成されている。
図２０に例示される本形態のフィルタ１について、傾斜壁２１１を含み軸方向Ｚの両端面１１、１２まで伸びる一続きのセル壁２に着目して説明する。このセル壁２は、軸方向Ｚの中央において流入側接続部２１４と流出側接続部２１４との間に形成された傾斜壁２１１を有する。さらに、上述の一続きのセル壁２は、傾斜壁２１１の流入側に連なると共に軸方向Ｚに対して平行に伸びる流入側平行壁２１５と、傾斜壁２１１の流出側に連なると共に軸方向Ｚに対して平行に伸びる流出側平行壁２１６とを有する。傾斜壁２１１、流入側平行壁２１５、及び流出側平行壁２１６は、組成や気孔率などがそれぞれ異なる構成部材によって形成することができる。実施形態１又は変形例１と同様に押出成形により生産性良く傾斜構造体を製造するためには、傾斜壁２１１、流入側平行壁２１５、及び流出側平行壁２１６は、同じ構成部材からなることが好ましい。
また、縮小セル３２及び拡大セル３３を囲むセル壁の観点から本形態のフィルタ１を説明する。流入端面１１から排ガスＧが流入する縮小セル３２は、対向する一対の傾斜壁２１１と、各傾斜壁２１１の流入側に連なると共に軸方向Ｚに対して平行に伸びる一対の流入側平行壁２１５とを有する。縮小セル３２における一対の傾斜壁２１１は、流出端面１２側に向けて互いに近づくように傾斜し、流出端面１２よりも軸方向Ｚの内側において接続する。図２０に例示されるように一対の傾斜壁２１１が例えば直接接続することにより流出側接続部２１３が形成され、縮小セル３２が閉塞している。流出側接続部２１３は例えば軸方向Ｚにおける流出端面１２寄りに形成することができる。流出側接続部２１３よりも流出端面１２側には、接続した傾斜壁２１１が１つのセル壁となって軸方向Ｚに平行に伸びる流出側平行壁２１６が形成されている。
流出端面１２から排ガスＧが排出さる拡大セル３３は、対向する一対の傾斜壁２１１と、各傾斜壁２１１の流出側に連なると共に軸方向Ｚに対して平行に伸びる一対の流出側平行壁２１６とを有する。拡大セル３３における一対の傾斜壁２１１は、流入端面１１側に向けて互いに近づくように傾斜し、流入端面１１よりも軸方向Ｚの内側において接続する。図２０に例示されるように、一対の傾斜壁２１１が例えば直接接続することにより流入側接続部２１４が形成され、拡大セル３３が閉塞している。流入側接続部２１４は例えば軸方向Ｚにおける流入端面１１寄りに形成することができる。流入側接続部２１４よりも流入端面１１側には、接続した傾斜壁２１１が１つのセル壁となって軸方向Ｚに平行に伸びる流入側平行壁２１５が形成されている。
縮小セル３２及び拡大セル３３において、対向する一対の傾斜壁２１１の傾斜方向は、軸方向Ｚについて例えば互いに対称にすることができる。縮小セル３２及び拡大セル３３は、両者の間に共通の傾斜壁２１１を有して隣り合っており、例えばＹ軸方向に交互に形成される。
図２０に例示されるように、フィルタ１は、傾斜壁２１１を介して例えばＹ軸方向に縮小セル３２と拡大セル３３とが隣り合う連通領域Ａcと、隣り合わない非連通領域Ａncとを有する。連通領域Ａcは、排ガスＧが傾斜壁２１１を通過す領域であり、縮小セル３２内に流入した排ガスＧが連通領域Ａcにおいて傾斜壁２１１を通過して拡大セル３３から排出される。一方、非連通領域Ａncにおいては、縮小セル３２同士が流入側平行壁２１５を介して隣り合い、拡大セル３３同士が流出側平行壁２１６を介して隣り合っている。したがって、非連通領域Ａncは、排ガスＧが平行セル壁２１５、２１６等のセル壁を実質的に通過しない領域となる。連通領域Ａcは、軸方向Ｚの中央に形成されており、非連通領域Ａncは、軸方向Ｚの両端面１１、１２から所定領域にそれぞれ形成される。
流入側平行壁２１５と流出側平行壁２１６とは例えば同じ長さであり、流入端面１１側及び流出端面１２側の非連通領域Ａncも例えば同じ長さにすることができる。流入側平行壁２１５の長さ及び流出側平行壁２１６の長さは、適宜変更することが可能であり、両者の長さは同じであっても異なっていてもよい。
同じ形状、大きさのフィルタ１において同じセルピッチでセル壁２を形成する場合においては、実施形態１のように傾斜壁２１１の接続部２１３、２１４を流出端面１２、流入端面１１にそれぞれ形成した場合に比べて（図２参照）、本例のように接続部２１３、２１４を流出端面１２、流入端面１１よりもそれぞれ軸方向Ｚの内側に形成した場合には（図２３参照）、流入端面１１、流出端面１２でのセル壁２に対するガス透過が発生しない助走区間を設けることができる。この助走区間の存在により、流入端面１１でのセル壁２への衝突によるガス乱流の影響によって起こるセル３への流入ロスやガス集中が抑制される。これにより、圧損を低下させることができる。
後述の実験例において示すように、本形態のように、直線的に伸びる傾斜壁２１１が両端面１１、１２よりも内側で接続している場合には、実施形態１のように両端面１１、１２において接続している場合程ではないものの、傾斜壁２１１を通過する排ガスＧの流速のバラツキを小さくすることができる。そのため、圧損を低下させつつ、優れた捕集率を示すことが可能になる。
（実施形態４）
次に、傾斜壁が連結部材によって接続された多孔質ハニカムフィルタの実施形態について説明する。上述の実施形態においては、軸方向Ｚに伸びる対向する一対の傾斜壁２１１同士が接続部２１３、２１４において直接接続していた。本形態においては、図２１及び図２２に例示されるように、例えば端面１１、１２と平行な連結部材２３を介して傾斜壁２１１が連結されたフィルタ１について説明する。
本形態のフィルタ１は、実施形態１と同様にＸＹ断面の外縁形状が四角形のセル３を有する。対向する一対のセル壁２が軸方向Ｚに対して傾斜する傾斜壁２１１によって形成されており、対向する残りの一対のセル壁２が軸方向Ｚに対して平行に伸びる支持壁２２１によって形成されている（図１参照）。図２１及び図２２に例示されるように、軸方向Ｚに伸びる一対の傾斜壁２１１は、直接交わって接続しておらず、連結部材２３を介して連結されている。
縮小セル３２は、流出端面１２に設けられた流出側連結部材２３１により閉塞されており、流出側連結部材２３１により流出側接続部２１３が形成されている。一方、拡大セル３３は、流入端面１１に設けられた流入側連結部材２３２により閉塞されており、流入側連結部材２３２により流入側接続部２１４が形成されている。
各傾斜壁２１１は、流入端面１１から流出端面１２に向かって連続的にかつ直線的に傾斜している。同じ形状、大きさのフィルタ１において同じセルピッチで傾斜壁２１１を形成する場合においては、実施形態１のように傾斜壁２１１が両端面１１、１２において交わって接続する場合に比べて（図２参照）、本形態のように傾斜壁２１１が両端面１１、１２において連結部材２３を介して連結される場合には、傾斜壁２１１の傾斜角度が小さくなる。
連結部材２３は、例えば軸方向Ｚと直交する面を有する。連結部材は、上述のごとく、流入端面１１、１２と平行に設けることができるが、一対の傾斜壁２１１を連結することができれば傾斜していてもよい。連結部材２３の材質は、適宜選択可能である。特に限定されるわけではないが、例えば傾斜壁２１１や支持壁２２１などのセル壁２と同様にコージェライトによって形成することができる。連結部材２３は、セル３内のガス流路を外観上閉塞するものであり、連結部材２３自体は、ガスを透過させても透過させなくてもよい。
好ましくは、連結部材２３は、傾斜壁２１１と同じ構成部材よりなることがよい。この場合には、多数の傾斜壁２１１が連結部材２３で連結された傾斜構造体２００を、実施形態１及び変形例１のように押出成形により製造することができる。つまり、傾斜構造体２００として、傾斜壁２１１及び連結部材２３で一体の構造体を形成することができるため、押出成形による製造が可能になる。そのため、生産性よく、フィルタ１を製造することができる。
本形態のように、軸方向Ｚに対して直線的に傾斜して伸びる傾斜壁２１１を両端面１１、１２において連結部材２３により連結させても、傾斜壁２１１により透過セル壁２１を形成させることができる。上述のごとく、傾斜角度を小さくすることが可能になるため、排ガスＧの傾斜壁２１１内の通過距離が大きくなる。そのため、ＰＭの捕集率の向上が可能になる。また、この場合には、傾斜壁２１１の内圧差が大きくなり、透過セル壁２１に排ガスがより透過し易くなる。
また、連結部材２３の気孔率を調整することにより、端面１１、１２の連結部材２３においても、排ガスＧ中のＰＭの捕集を行うことが可能になる。傾斜壁２１１を有するため、各セル３の端面１１、１２における連結部材２３の形成面積は、例えば後述の比較形態１のように、傾斜壁２１１を有しておらず軸方向Ｚに平行に伸びるセル壁を有するフィルタにおける連結部材２３の形成面積に比べて小さくなる。そのため、圧損の低減も可能になる。連結部材２３の形成面積は、フィルタ１の端面１１、１２における連結部材２３の面積である。その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
（実施形態５）
次に、非透過セル壁の軸方向の端部が軸方向の端面よりも内側に形成された多孔質ハニカムフィルタの実施形態について説明する。上述の実施形態においては、支持壁２２１よりなる非透過セル壁２２は、軸方向Ｚにおける両端面１１、１２まで形成されていた。本形態においては、図２３、図２４（ａ）及び図２４（ｂ）に例示されるように、非透過セル壁２２は、軸方向Ｚの両端面１１、１２には到達せず、非透過セル壁２２の端部２２２は、端面１１、１２よりも軸方向Ｚの内側にある。
本形態のフィルタ１は、実施形態１と同様にＸＹ断面の外縁形状が四角形のセル３を有する。対向する一対のセル壁２が軸方向Ｚに対して傾斜して伸びる傾斜壁２１１によって形成されており、この傾斜壁２１１が透過セル壁２１となる。一対の傾斜壁２１１は、流入端面１１又は流出端面１２まで形成されている。
一方、対向する残りの２つのセル壁２が軸方向Ｚに対して平行に伸びる支持壁２２１によって形成されており、この支持壁２２１が非透過セル壁２２となる。図２３、図２４（ａ）、図２４（ｂ）に例示されるように、一対の非透過セル壁２２は、流入端面１１又は流出端面１２まで到達しておらず、非透過セル壁２２の端部２２２は、端面１１、１２よりもそれぞれ軸方向Ｚの内側にある。
図２４（ａ）及び図２４（ｂ）に例示されるように、非透過セル壁２２は、フィルタ１の軸方向Ｚの内部における所定の範囲Ａtに形成されている。非透過セル壁２２の形成領域Ａtは、両端面１１、１２よりも内側にある。フィルタ１の両端面１１、１２から内側の所定領域には、非透過セル壁２２の非形成領域Ａntが形成されている。非形成領域Ａntには、非透過セル壁が形成されていない。
その結果、各セル３は、上述の形成領域Ａtにおいては一対の透過セル壁２２と一対の非透過セル壁２２とに囲まれるが、上述の非形成領域Ａntにおいては一対の非透過セル壁２２によって挟まれることなく一対の透過セル壁２２によって挟まれて区画される。そして、フィルタ１の両端面１１、１２には、一対の透過セル壁２１に挟まれるともに非透過セル２２がない拡大セル開口部３５が形成される。
上記のように、フィルタ１の端面１１、１２に拡大セル開口部３５を有する場合には、圧損をより低減させることができる。特に、拡大セル開口部３５が、流入端面１１に形成されている場合には、排ガスが流入する流入端面１１における開口面積がより大きくなるため、圧損の低減効果がより顕著になる。
非透過セル壁２２の形成領域Ａt、非形成領域Ａntの軸方向Ｚにおける長さは、適宜変更可能である。支持壁２２１よりなる非透過セル壁２２は、上述のようにフィルタ強度を向上させることができ、この強度向上効果を十分に得るためには、非透過セル壁２２の形成領域Ａtの長さは、フィルタの軸方向Ｚにおける全長の８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上がさらに好ましい。
上述の拡大セル開口部３５による圧損の低減効果をより十分に得るためには、非形成領域Ａntの軸方向Ｚにおける長さは、フィルタの軸方向Ｚにおける全長の１％以上であることが好ましく、３％以上であることがより好ましく、５％以上であることがさらに好ましい。非形成領域Ａntが軸方向Ｚにおける両端に形成されている場合には、非形成領域ＡNTの軸方向Ｚにおける長さは、それぞれの長さのことである。
非透過セル壁２２の非形成領Ａntや、これによって形成される拡大セル開口部３５は、軸方向Ｚの両端面１１、１２に形成されていてもよいが、一方の端面に形成されていてもよい。上述のように流入端面１１の圧損をより低減できるという観点から、非透過セル壁２２の非形成領Ａntや拡大セル開口部３５は、少なくとも流入端面１１に形成されていることが好ましい。その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
（実施形態６）
次に、軸方向と直交方向におけるフィルタの断面において、透過セル壁が占める断面積よりも非透過セル壁が占める断面積が小さいフィルタについて説明する。まず、図４〜図８を参照して説明する。
図４〜図８に例示されるように、フィルタ１の軸方向と直交方向の断面においては、透過セル壁２１の断面によって形成される領域の面積Ｓaと、非透過セル壁２２の断面によって形成される領域の面積Ｓbが存在する。例えば図５〜図７に示す各断面図において、透過セル壁２１の断面は、Ｘ軸方向と平行に伸びる領域であり、細かい斜線ハッチングにて示された領域である。この領域が透過セル壁２１の断面積Ｓaである。すなわち、フィルタ１の軸方向と直交方向の任意断面において、透過セル壁２１の断面積の合計がＳaである。
一方、非透過セル壁２２の断面は、Ｙ軸方向と平行に伸びる領域であり、粗い斜線ハッチングにて示された領域である。この領域が非透過セル壁２２の断面積Ｓ2である。すなわち、フィルタ１の軸方向と直交方向の任意断面において、非透過セル壁２２の断面積の合計がＳbである。
軸方向の任意位置における軸方向と直交方向のフィルタ１の断面において、Ｓa＞Ｓbの関係を満足することが好ましい。この場合には、フィルタ１内における非透過セル壁２２の占有体積を小さくすることができる。そのため、ガスを透過し難い非透過セル壁２２によるガス流れの妨げを緩和することができる。これにより、圧損の更なる低減が可能になる。また、排ガスＧ中のＰＭは、透過セル壁２１に捕集されるため、上記のように非透過セル壁２２の占有面積を相対的に減らしても捕集率の低下を防止できる。すなわち、捕集率の低下を防止しつつ、圧損を低下させることができる。
Ｓa＞Ｓbの関係を満足するために、例えば透過セル壁の数よりも非透過セル壁の数を少なくすることができる。その例を図２５に示す。図２５は、フィルタ１の端面１１、１２の正面図を示す。図２５において、Ｘ軸と平行に伸びる線のうち、太線は、紙面と直交方向における手前にある接続部２１４、２１３を示し、細線は、紙面と直交方向における奥にある接続部２１３、２１４を示す。流入端面１１と流出端面１２とでは、Ｘ軸方向に平行に伸びる太線と細線の位置が半ピッチずれるが、実質的に等価な図となる。
図２５に例示されるフィルタ１は、実施形態１と同様にＸＹ断面の外縁形状が四角形のセル３を有する。対向する一対のセル壁２が軸方向Ｚに対して傾斜して伸びる傾斜壁２１１によって形成されており、この傾斜壁２１１が透過セル壁２１となる。一方、対向する残りの２つのセル壁２が軸方向Ｚに対して平行に伸びる支持壁２２１によって形成されており、この支持壁２２１が非透過セル壁２２となる。
図２５に例示されるように、透過セル壁２１と非透過セル壁２２とは例えば直交する。これらの透過セル壁２１及び非透過セル壁２２に囲まれるセル３は、端面１１、１２における外縁形状が四角形となる。本形態のフィルタ１は、端面１１、１２において筒状外皮１０の内側を直線的に区画する非透過セル壁２２の数が透過セル壁２１の数よりも少ない。その結果、流入端面１１、流出端面１２におけるセル３の開口部の形状は、図２５に例示されるように長方形になる。
上述のように非透過セル壁２２の数を減らすことにより、Ｓa＞Ｓbの関係を満足させることができる。そのため、フィルタ１内における非透過セル壁２２の占有体積を小さくすることができ、非透過セル壁２２によるガス流れの妨げを緩和することができる。そのため、圧損の低下が可能になる。また、この場合には、例えば流入端面１１におけるセル３の開口面積を大きくすることができる。かかる観点からも、圧損の更なる低減が可能になる。また、非透過セル壁２２の数は、所望の強度を維持できる範囲内において調整することができる。
また、Ｓa＞Ｓbの関係を満足するための他の構成として、例えば軸方向Ｚと直交方向におけるフィルタ１の断面において、非透過セル壁２２の厚みＴ2を透過セル壁２１の厚みＴ1よりも小さくすることができる。つまり、Ｔ1＜Ｔ2の関係を満足させればよい。この場合にも、フィルタ１内における非透過セル壁２２の占有体積を小さくすることができる。その結果、圧損の更なる低下が可能になる。
本形態のようにＳa＞Ｓbの関係を満足する場合には、非透過セル壁２２を、透過セル壁２１よりも単位厚み当たりの強度が高い材質によって形成することが特に好ましい。この場合には、非透過セル壁２２自体の強度が向上するため、非透過セル壁２２の数を少なくしても強度低下はより一層防止される。したがって、強度低下をより一層防止しつつ圧損の向上が可能になる。その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
（比較形態１）
次に、各実施形態との比較用の多孔質ハニカムフィルタの例について説明する。図２６及び図２７に例示されるように、本形態のフィルタ９は、軸方向Ｚに傾斜して伸びる傾斜壁を有していない。フィルタ９は、円筒状の外皮９０と、外皮内を区画するセル壁９１と、セル壁９１に囲まれて円筒状の外皮の軸方向Ｚに伸びるガス流路を形成するセル９２とを有する。各セル９２は、４つのセル壁９１に囲まれており、対向するセル壁９１を２組有し、各セル壁９１は直交している。軸方向Ｚと直交する断面でのセル９２の形状は、四角形、より具体的には正方形である。
各セル９２における軸方向Ｚにおける両端面９３、９４のうちのいずれか一方は、ガスを透過しない閉塞部材９５によって閉塞している。閉塞部材９５が流出端面９４に設けられたセル９２は、流入端面９３には開口しており、排ガスが流入する流入セル９２１となる。一方、閉塞部材９５が流入端面９３に設けられたセル９２は、流出端面９４には開口しており、排ガスが流出する流出セル９２２となる。
流入セル９２１と流出セル９２２とは、交互に近接する。近接する２つの流入セル９２１と流出セル９２２とは、１つのセル壁９１を共有している。流入セル９２１に流入した排ガスは、この流入セル９２１と共有するセル壁９１を通過し流出セル９２２に至る。そして、排ガスＧは、流出セル９２２を通って流出端面９４から排出される。本形態のフィルタ９には、上述の実施形態において示す非透過セル壁が実質的になく、各セル９２を形成する全てのセル壁９１は、排ガスを透過する。
本形態のフィルタ９は、セル壁９１が軸方向Ｚに平行に伸び、セル壁９１に囲まれたセル９２は、上述のように両端面９３、９４において交互に閉塞している。したがって、流入端面９３においては、すべてのセル９２のうちの半分が開口するものの、残りの半分は閉塞部材９５によって閉塞している。そのため、上述の実施形態に比べて流入端面９３における圧損が大きくなる。流出端面９４においても、セル９２の半分が開口し、残りの半分が閉塞する。
図２７においては、セル壁９１を通過する排ガスＧの流速の大きさを、セル壁９１を横切る矢印の長さによって表している。以下、セル壁９１を通過する排ガスＧの流速のことを壁透過流速という。同図に例示されるように、閉塞部材９５が設けられた流入端面９３及び流出端面９４に近づくについて、壁透過速度が大きくなり、フィルタ９の軸方向Ｚの中央においては、壁透過流速が小さくなる。その結果、壁透過流速のバラツキが大きくなり、圧損が増大する。
（実験例）
本例においては、実施形態１〜実施形態３と同様のパターンで形成された傾斜壁を有する３種類の多孔質ハニカムフィルタの壁透過流速をシミュレーションにより計測し、比較形態１の多孔質ハニカムフィルタと比較する。
試料Ｅ１は、実施形態１のフィルタに相当し、傾斜壁２１１が流入端面１１から流出端面１２まで直線的かつ連続的に傾斜し、対向する傾斜壁２１１同士が両端面１１、１２のうち一方において直接接続するフィルタ１である（図１〜図９参照）。本例において壁透過流速の計測に用いた試料Ｅ１の実際の形状、寸法は、次の通りである。
試料Ｅ１のフィルタ１は、円柱形状であり、直径Φは１１８．４ｍｍ、軸方向Ｚの長さは１１８．４ｍｍである。セル壁２の厚み、すなわち、傾斜壁２１１の厚みＴ1及び支持壁２２１の厚みＴ2は、いずれも０．２０３ｍｍである（図９、図３参照）。傾斜壁２１１の接続部２１３、２１４におけるＹ軸方向の厚みＴ3は０．４４４ｍｍであり、接続部２１３、２１４の軸方向Ｚの幅Ｗ1は０．２００ｍｍである（図９参照）。傾斜壁２１１の傾斜角度θ、すなわち、傾斜壁２１１と軸方向Ｚとがなす角度θは０．９７°である（図９参照）。端面１１、１２におけるセル３の外縁形状は正方形であり、外縁の一辺の長さＬ1は１．５７６ｍｍである（図４参照）。
試料Ｅ２は、実施形態２のフィルタに相当し、傾斜壁２１１が軸方向Ｚの両端面１１、１２に曲線的に傾斜し、湾曲構造の接側部２１３、２１４を有するフィルタ１である。壁透過流速の計測に用いた試料Ｅ２における傾斜壁２１１の実際の形成パターンを図２８に示す。図２８において、横軸は流入端面１１から流出端面１２までのフィルタの軸方向Ｚの長さを示す。縦軸は、径方向の幅であり、より具体的には、例えば中央に位置する任意の流入側接続部２１４からのＹ軸方向の距離を示す。図２８において、接続部２１３、２１４の厚みが小さくなっているが、接続部２１３、２１４の厚みは任意に変更可能である。その他の形状及び寸法は、試料Ｅ１と同様である。
試料Ｅ３は、実施形態３のフィルタに相当し、傾斜壁２１１が端面１１、１２よりも軸方向の内側において接続して閉塞したフィルタ１である（図２０参照）。壁透過流速の計測に用いた試料Ｅ３における各寸法は、次の通りである。流入側接続部２１４と流出側接続部２１３との間の軸方向Ｚにおける距離、すなわち、傾斜壁２１１が形成された領域の軸方向の長さは１０８．４ｍｍであり、流入側平行壁２１５の長さ及び流出側平行壁２１６の長さはいずれも５．０ｍｍである。傾斜壁２１１と軸方向Ｚとのなす角、すなわち傾斜角度は１．０６°である。また、試料Ｅ３においては、非連通領域Ａnc＝５．０ｍｍ、連通領域Ａc＝１０８．４ｍｍである（図２０参照）。その他の形状及び寸法は、試料Ｅ１と同様である。
試料Ｃ１は、比較形態１のフィルタに相当し、全てのセル壁が軸方向に平行に伸び、両末端において各セルが交互に閉塞部材によって閉塞したフィルタ９である（図２６及び図２７参照）。壁透過流速の計測に用いた試料Ｃ１における各寸法は、傾斜壁がない点を除いて、試料Ｅ１と同様である。
試料Ｅ１〜Ｅ３の各寸法は代表例であり、フィルタ１の寸法はこれらに限定されるものではなく、適宜変更可能である。各試料のフィルタにおける流入端面からの軸方向の距離と、壁透過流速との関係をシミュレーションにより求めた。シミュレーションの測定条件は、以下の通りである。ガス流量：３２ｍ3／ｍｉｎ、温度：９００℃、上流圧力：６０ｋＰａ。その結果を図２９に示す。
試料Ｃ１のように、傾斜壁を有しておらず、全てのセル壁９１が軸方向Ｚに対して平行に伸び、各セル９２が端面９３、９４のいずれか一方に設けられた閉塞部材９５により閉塞したフィルタ９においては、図２９に示されるように壁透過流速のばらつきが大きくなる（図２６及び図２７参照）。具体的には、流入端面９３及び流出端面９４に近づくにつれて壁透過流速が大きくなり、各端面９３、９４において最大になる。一方、軸方向Ｚの中央において最小になる。壁透過流速の最小値と最大値の幅が大きく、壁透過流速のばらつきが大きい。そのため、圧損が大きくなる。
一方、試料Ｅ１〜試料Ｅ３のように、傾斜壁２１１よりなる透過セル壁２１と、支持壁２２１よりなる非透過セル壁２２とを有するフィルタ１においては、上述の試料Ｃ１に比べて壁透過流速のばらつきが小さく、圧損が小さくなる。図２９より知られるように、試料Ｅ１〜Ｅ３を比較すると、壁透過流速のばらつきは、試料Ｅ３、試料Ｅ１、試料Ｅ２の順で小さくなる。
図２０に例示されるように、傾斜壁２１１が端面１１、１２よりも軸方向Ｚの内側において接続して閉塞した試料Ｅ３のフィルタ１は、傾斜壁２１１が端面１１、１２において閉塞する試料Ｅ１のフィルタ１に比べて、上述のように流入端面１１の開口面積が大きくなる。そのため、図２９に示されるとおり、流入端面１１側における壁透過流速は試料Ｅ３の方が小さくなる。一方、試料Ｅ３における傾斜壁２１１の傾斜角度は、試料Ｅ１に比べて大きくなるため、軸方向Ｚの中央における壁透過流速は試料Ｅ３の方が大きくなる。その結果、壁透過流速のバラツキは、試料Ｅ１の方が試料Ｅ３に比べて小さくなる。
また、試料Ｅ２においては、壁透過流速が一定となり、実質的にばらつきがない。その結果、試料Ｅ１〜Ｅ３の中では圧損を最も低下させることが可能になる。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。また、上述の実施形態１〜６の構成は適宜組み合わせることができる。例えば、実施形態２と実施形態３とを組み合わせて、曲線状に傾斜する傾斜壁の接続部２１４、２１３を軸方向における内側に形成することも可能である。また、実施形態２と実施形態４とを組み合わせ、曲線状に傾斜する一対の傾斜壁を、接続部において連結部材を介して接続させることができる。
１ 多孔質ハニカムフィルタ
１１ 流入端面
１２ 流出端面
２ セル壁
２１ 透過セル壁
２１１ 傾斜壁
２２ 非透過セル壁
２２１ 支持壁
３ セル

Claims (23)

  1. 排ガスを透過させる多孔質の第１セル壁（２１）と、
    上記第１セル壁（２１）よりも上記排ガスを透過しにくい第２セル壁（２２）と、
    上記第１セル壁及び上記第２セル壁に囲まれて伸びるガス流路を形成するセル（３）と、を有する多孔質ハニカムフィルタ（１）であって、
    上記第２セル壁は、上記第１セル壁よりも気孔率が小さく、
    さらに、上記多孔質ハニカムフィルタの外周に筒状外皮（１０）を有し、上記筒状外皮の内側が上記第１セル壁及び上記第２セル壁によって複数の上記セルに区画されており、
    上記第１セル壁は、上記筒状外皮の軸方向（Ｚ）に対して傾斜して伸びる傾斜壁（２１１）からなり、上記第２セル壁は、上記軸方向に対して平行に伸びる平行壁（２２１）よりなる、多孔質ハニカムフィルタ。
  2. 上記軸方向と直交方向における上記多孔質ハニカムフィルタの断面において、上記第１セル壁が占める断面積Ｓa及び上記第２セル壁が占める断面積ＳbがＳa＞Ｓbの関係を満足する、請求項１に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  3. 上記第２セル壁の数が上記第１セル壁の数よりも少ない、請求項２に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  4. 上記第１セル壁の厚みＴ1と、上記第２セル壁の厚みＴ2とが、Ｔ1＜Ｔ2の関係を満足する、請求項２又は３に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  5. 上記第１セル壁は、対向する少なくとも一対の上記傾斜壁を有し、上記一対の傾斜壁の傾斜方向（Ｄｓ）は上記軸方向に対して対称である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  6. 上記多孔質ハニカムフィルタは、上記軸方向（Ｚ）の両端に、排ガス（Ｇ）が流入する流入端面（１１）と、上記排ガスが流出する流出端面（１２）とをそれぞれ有し、上記セルは、上記流入端面から上記流出端面に向けてセル内のガス流路断面積（Ｓ）が小さくなる縮小セル（３２）と、上記流入端面から上記流出端面に向けて上記セル内の上記ガス流路断面積が大きくなる拡大セル（３３）とを有し、上記縮小セルと上記拡大セルは、１つの上記傾斜壁を共有して相互に隣り合って配置されている、請求項５に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  7. 上記縮小セル同士及び上記拡大セル同士がそれぞれ上記平行壁を介して隣接する、請求項６に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  8. 上記縮小セルを構成する上記一対の傾斜壁は、直接又は連結部材（２３）を介して接続した流出側接続部（２１３）を有し、上記拡大セルを構成する上記一対の傾斜壁は、直接又は上記連結部材（２３）を介して接続した流入側接続部（２１４）を有する、請求項６又は７に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  9. 上記連結部材が上記傾斜壁と同じ構成部材からなる、請求項８に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  10. 上記流出側接続部が上記軸方向における上記流出端面に形成され、上記流入側接続部が上記軸方向における上記流入端面に形成された、請求項８又は９に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  11. 上記流出側接続部が上記流出端面よりも上記軸方向の内側に形成され、上記流入側接続部が上記流入端面よりも上記軸方向における内側に形成された、請求項８又は９に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  12. 上記流入側接続部と上記流出側接続部との間において、上記傾斜壁は直線的に傾斜する、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  13. 上記軸方向に伸びる上記傾斜壁は、上記流入端面側に向けて曲線的に傾斜する流入側曲線傾斜領域（Ａcf）と、上記流出端面側に曲線的に傾斜する流出側曲線傾斜領域（Ａcr）とを有し、上記縮小セルにおいては、上記一対の傾斜壁が上記流出側曲線傾斜領域において接続して上記流出側接続部が形成されており、上記拡大セルにおいては、上記一対の傾斜壁が上記流入側曲線傾斜領域において接続して上記流入側接続部が形成されている、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  14. 上記流出側接続部及び上記流入側接続部においては、曲線状に傾斜する上記一対の傾斜壁の傾斜方向が上記軸方向に対して対称である、請求項１３に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  15. 上記第２セル壁の上記軸方向の端部（２２２）が、上記多孔質ハニカムフィルタの上記流入端面及び上記流出端面よりも上記軸方向の内側に形成された、請求項６〜１４のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  16. 排ガスを透過させる多孔質の第１セル壁（２１）と、
    上記第１セル壁（２１）よりも上記排ガスを透過しにくい第２セル壁（２２）と、
    上記第１セル壁及び上記第２セル壁に囲まれて伸びるガス流路を形成するセル（３）と、を有する多孔質ハニカムフィルタ（１）であって、
    上記第２セル壁は、上記第１セル壁よりも気孔率が小さく、
    さらに、上記多孔質ハニカムフィルタの外周に筒状外皮（１０）を有し、上記筒状外皮の内側が上記第１セル壁及び上記第２セル壁によって複数の上記セルに区画されており、
    上記筒状外皮の軸方向（Ｚ）と直交方向における上記多孔質ハニカムフィルタの断面において、上記第１セル壁が占める断面積Ｓa及び上記第２セル壁が占める断面積ＳbがＳa＞Ｓbの関係を満足し、
    上記第２セル壁の数が上記第１セル壁の数よりも少ない、多孔質ハニカムフィルタ。
  17. 上記第１セル壁の厚みＴ1と、上記第２セル壁の厚みＴ2とが、Ｔ1＜Ｔ2の関係を満足する、請求項１６に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  18. 排ガスを透過させる多孔質の第１セル壁（２１）と、
    上記第１セル壁（２１）よりも上記排ガスを透過しにくい第２セル壁（２２）と、
    上記第１セル壁及び上記第２セル壁に囲まれて伸びるガス流路を形成するセル（３）と、を有する多孔質ハニカムフィルタ（１）であって、
    上記第２セル壁は、上記第１セル壁よりも気孔率が小さく、
    さらに、上記多孔質ハニカムフィルタの外周に筒状外皮（１０）を有し、上記筒状外皮の内側が上記第１セル壁及び上記第２セル壁によって複数の上記セルに区画されており、
    上記筒状外皮の軸方向（Ｚ）と直交方向における上記多孔質ハニカムフィルタの断面において、上記第１セル壁が占める断面積Ｓa及び上記第２セル壁が占める断面積ＳbがＳa＞Ｓbの関係を満足し、
    上記第１セル壁の厚みＴ1と、上記第２セル壁の厚みＴ2とが、Ｔ1＜Ｔ2の関係を満足する、多孔質ハニカムフィルタ。
  19. 上記第１セル壁を介して隣り合う上記セル同士は、上記筒状外皮の軸方向（Ｚ）の任意の位置におけるガス流路断面積が相互に異なる、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  20. 上記第２セル壁を介して隣り合う上記セル同士は、上記筒状外皮の軸方向（Ｚ）の任意の位置におけるガス流路断面積が同じである、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  21. 上記第２セル壁は、上記第１セル壁よりも単位厚み当たりの強度が高い材質によって形成されている、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  22. 上記第１セル壁及び上記第２セル壁が、コージェライト結晶相を主成分とするセラミックスからなる、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
  23. さらに、上記第１セル壁及び上記第２セル壁に担持された排ガス浄化触媒（４）を有し、上記第１セル壁においては上記排ガス浄化触媒が内部に担持されており、上記第２セル壁においては上記排ガス浄化触媒が上記ガス流路に面する表面（２２８）に担持されている、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の多孔質ハニカムフィルタ。
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