JPWO2006106785A1 - ハニカム構造体 - Google Patents

Abstract

本発明は、アッシュを外部に排出し易く、圧力損失を低く保つことができるハニカム構造体を提供することを目的とするものであり、本発明のハニカム構造体は、複数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セルのいずれか一方の端部が封止されたハニカム構造体であって、気孔率が７０〜９５％であり、上記ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面の径に対する、上記ハニカム構造体の長手方向の長さの比が０．２〜０．９であることを特徴とする。

Description

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中のパティキュレート等を捕集、除去するフィルタとして用いられるハニカム構造体に関する。

バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出される排気ガス中に含有されるすす等のパティキュレートが環境や人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。
そこで、排気ガス中をコージェライトやＳｉＣ等からなる多孔質セラミックを通過させ、排気ガス中のパティキュレートを捕集して、排気ガスを浄化することができるセラミックフィルタが種々提案されている。

このようなセラミックフィルタは、通常、一方向に多数のセルが並設された柱状体のセル同士を隔てるセル壁がフィルタとして機能するようになっている。
即ち、上記ハニカムフィルタにおいて、上記柱状体に形成されたセルは、排気ガスの入口側又は出口側の端部のいずれかが封止材により、所謂、市松模様となるように目封じされ、一のセルに流入した排気ガスは、必ずセルを隔てるセル壁を通過した後、他のセルから流出するようになっており、排気ガスがこのセル壁を通過する際、パティキュレートがセル壁部分で捕捉され、排気ガスが浄化されることとなる。

このような排気ガスの浄化作用に伴い、ハニカムフィルタのセルを隔てるセル壁部分には、次第にパティキュレートが堆積し、目詰まりを起こして通気を妨げるようになる。このため、ハニカムフィルタでは、定期的に加熱手段を用いて目詰まりの原因となっているパティキュレートを燃焼除去してハニカムフィルタを再生する再生処理を行う必要がある。

そのため、ハニカムフィルタの特性として、捕集効率が高いことや、圧力損失が低いことに加えて、再生処理時に、クラックや溶損が発生しないこと、さらには、触媒が担持されている場合には、その触媒の熱劣化が発生しないことが要求される。

そして、圧力損失が低く、再生処理時にフィルタや溶損が発生しないハニカムフィルタとして、少なくとも約０．５０ｇ／ｃｍ^３のハニカム嵩密度と、約０．９を超えない、直径に対する長さの実効アスペクトレシオとを有し、ディーゼル排気微粒子を捕捉し、かつ、燃焼させるための、端部が閉塞された多孔性セラミックハニカム構造体を備えたセラミックフィルタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、特許文献１には、セル壁の気孔率は、通常５０％程度であり、７０％を超えるとセラミックフィルタとしての完全性に疑問が生じることが記載されている。

特表２００３−５１５０２３号公報

既に説明したように、排気ガス中のパティキュレートを捕集するハニカムフィルタは、一定量のパティキュレートを捕集した後には、このパティキュレートを燃焼させる再生処理を施す必要があり、このような再生処理を行っても、パティキュレートと共に排出、捕集され、燃焼の際に残留する、エンジンオイル、エンジン由来のアッシュはフィルタ内に残ることとなる。
ここで、上記特許文献１に開示されたハニカムフィルタでは、気孔率が５０％程度と低いため、再生処理後において、アッシュがセル壁を通過せず、除々にアッシュがセル壁やセル内に堆積されていくこととなる。そして、このように、アッシュがセル壁やセル内に堆積すると、ハニカム構造体の圧力損失が増大し、その結果、ハニカムフィルタ自体の交換を余儀なくされることとなる。

特に、特許文献１に開示されたハニカムフィルタは、熱耐性を向上させるべく、言い換えれば、フィルタの熱容量を高めるべく、セル壁の厚さを厚くするとともに、ハニカムフィルタの嵩密度を大きくしているが、その結果、開口率が低下し、アッシュが蓄積しうる空間の容積が相対的に少なくなるため、セル壁やセル内にアッシュが堆積した際の圧力損失の増大が急激に発生し、燃費の悪化や、エンジンの損傷を引き起こし易かった。
従って、このハニカムフィルタでは、搭載される自動車の使用ライフに応じてアッシュの許容容積を確保するため、フィルタを頻繁に取り外し、アッシュを取り除かなければならないか、又は、フィルタの容積を予め大きくしなければならなかった。

本願発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討し、特許文献１の記載に反して、気孔率が７０％を超えるような高気孔率のハニカム構造体としても、フィルタとして充分に機能することができ、さらに、気孔率を高めるとともに、ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面の径に対する、長手方向の長さの比を所定の値にすることにより、圧力損失を低く保つことができることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明のハニカム構造体は、複数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セルのいずれか一方の端部が封止されたハニカム構造体であって、
気孔率が７０〜９５％であり、
上記ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面の径に対する、上記ハニカム構造体の長手方向の長さの比が０．２〜０．９であることを特徴とする。

なお、本明細書においては、以下、ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面の径に対する上記ハニカム構造体の長手方向の長さの比のことを、アスペクト比ともいう。
また、本発明において、ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面の径とは、垂直断面の形状を問わず、上記垂直な断面における最も長い部分の長さのことをいい、断面形状が円形である場合には、断面の径とは、その直径を意味する。

本発明のハニカム構造体は、開口率が３０〜５０％であることが望ましい。
本発明のハニカム構造体において、上記セル壁の厚さは０．６ｍｍ以上であることが望ましい。

上記ハニカム構造体は、セルが重なり合うように、前記長手方向に複数の積層部材が積層されてなり、
上記積層部材は、主に無機繊維からなるものであることが望ましく、この場合、積層された主に無機繊維からなる積層部材の両端には、端部用の積層部材として、さらに金属からなる板状体が積層されていることが望ましい。

また、上記ハニカム構造体は、セルが重なり合うように、前記長手方向に複数の積層部材が積層されてなり、
上記積層部材は、主に金属からなるものであることも望ましい。

上記ハニカム構造体においては、該ハニカム構造体の少なくとも一部に、触媒が担持されてなることが望ましい。

本発明のハニカム構造体によれば、気孔率が７０〜９５％と高いため、ガスがセル壁を通過しやすい。また、パティキュレートを燃焼させた際にも残るアッシュがセル壁を通過することができ、外部に排出されやすいため、アッシュがハニカム構造体内（セル壁上）に堆積することによる圧力損失の増加率を低く抑えることができる。
また、上記ハニカム構造体では、アスペクト比が０．２〜０．９と小さいため、セル内を通過する際の排気ガスが受ける抵抗が小さく、そのため、圧力損失を低く保つことができる。
このように本発明のハニカム構造体は、高気孔率で、かつ、アスペクト比が低いため、圧力損失を低く保つことができる

本発明のハニカム構造体は、複数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、上記セルのいずれか一方の端部が封止されたハニカム構造体であって、
気孔率が７０〜９５％であり、
上記ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面の径に対する、上記ハニカム構造体の長手方向の長さの比（アスペクト比）が０．２〜０．９であることを特徴とする。

本発明のハニカム構造体の気孔率は、その下限が７０％で、上限が９５％である。
上記気孔率が７０％未満では、パティキュレートを燃焼した際に生じるアッシュが、セル壁を通過しづらく、セル壁の表面や内部に堆積しやすくため、アッシュの堆積による圧力損失の上昇を避けることができない。一方、気孔率が９５％超えると、パティキュレートの捕集効率を上げるために壁を厚くしなければならなくなり、それに伴い、開口率及び／又は濾過面積が小さくなるため、排気ガスのハニカム構造体への流入、及び／又は、ハニカム構造体内を通過する際の圧力損失の増大が発生しやすくなる。さらにハニカム構造体の強度が不充分となる。
また、後述するように、本発明のハニカム構造体に触媒が担持されている場合、上記気孔率とは、触媒担持後の気孔率を意味する。

また、上記ハニカム構造体のアスペクト比は、下限が０．２で、上限が０．９である。
上記アスペクト比が０．２未満では、初期の圧力損失が大きくなり、また、ハニカム構造体を設置する排気ガス浄化装置の形状によっては、ハニカム構造体全体を有効に使用することができない場合がある。また、上記アスペクト比が０．９を超えた場合は、セル内を通過する際の排気ガスが受ける抵抗が大きく、圧力損失が大きくなる。

本発明のハニカム構造体の形状は、後に図示する形状は円柱状であるが、円柱状に限定されるわけではなく、例えば、楕円柱状や角柱状等であってもよく、その他の任意形状であってもよい。
特に、エンジン直下にハニカム構造体が配置される場合には、スペースが非常に限られ、フィルタの形状も、複雑な形状にする必要が生じることがあるからである。
なお、複雑な形状のハニカム構造体を製造する場合には、後述する積層型ハニカム構造体であることが望ましい。所望の構造、形状に加工するのに適しているからである。

また、上記ハニカム構造体において、セル壁の厚さは、０．６ｍｍ以上であることが望ましい。この範囲であれば、高気孔率であってもセル壁内でパティキュレートを捕集することができるため捕集効率が高いからである。

また、上記セル壁の厚さの望ましい上限は、５．０ｍｍである。
セル壁の厚さが厚すぎると、開口率及び／又は濾過面積が小さくなりすぎ、圧力損失が上昇することがある。また、アッシュが抜けにくくなる。また、パティキュレートを深層濾過する範囲をすす捕集に対する壁の有効領域とすると有効領域の占める比率が低下することとなる。

また、上記ハニカム構造体の平均気孔径は特に限定されないが、望ましい下限は１μｍであり、望ましい上限は１００μｍである。平均気孔径が１μｍ未満では、セル壁内部までパティキュレートが深層濾過されず、セル壁内部に担持した触媒と接触することができない場合がある。一方、平均気孔径が１００μｍを超えると、パティキュレートが気孔を通り抜けてしまい、該パティキュレートを充分に捕集することができず、フィルタとして機能しないことがある。
なお、気孔率や平均気孔径は、例えば、水銀ポロシメータを用いた水銀圧入法による測定、重量法、アルキメデス法、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定等、従来公知の方法により測定することができる。

上記ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面におけるセル密度は特に限定されないが、望ましい下限は、０．１６個／ｃｍ^２（１．０個／ｉｎ^２）、望ましい上限は、９３個／ｃｍ^２（６００個／ｉｎ^２）、より望ましい下値は、０．６２個／ｃｍ^２（４．０個／ｉｎ^２）、より望ましい上限は、７７．５個／ｃｍ^２（５００個／ｉｎ^２）である。
また、上記ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面におけるセルの大きさは特に限定されないが、望ましい下限は０．８ｍｍ×０．８ｍｍ、望ましい上限は１６ｍｍ×１６ｍｍである。

上記ハニカム構造体の開口率の望ましい値は、下限が３０％であり、上限が５０％である。
上記開口率が３０％未満では、排気ガスがハニカム構造体に流入出する際の圧力損失が大きくなる場合があり、５０％を超えると、セル壁を厚くしたときに、濾過面積を充分に確保することができず圧力損失が大きくなったり、また、ハニカム構造体の強度が低下したりする場合がある。
なお、ハニカム構造体の開口率とは、ハニカム構造体の中心の断面の開口率、すなわち、ハニカム構造体を長手方向の中点で、長手方向と垂直に切断した断面の開口率のことをいう。

また、上記ハニカム構造体では、セルは、ハニカム構造体の端面全体において、長手方向に垂直な断面の面積の総和が相対的に大きくなるように、出口側の端部が封止材により封止されてなる入口側セル群と、上記断面の面積の総和が相対的に小さくなるように、入口側の端部が上記封止材により封止されてなる出口側セル群との２種類のセルからなるものであってもよい。

なお、上記入口側セル群と上記出口側セル群との組み合わせとしては、（１）入口側セル群を構成する個々のセルと、出口側セル群を構成する個々のセルとで、垂直断面の面積が同じであって、入口側セル群を構成するセルの数が多い場合、（２）入口側セル群を構成する個々のセルと、出口側セル群を構成する個々のセルとで、上記垂直断面の面積が異なり、両者のセルの数も異なる場合、（３）入口側セル群を構成する個々のセルと、出口側セル群を構成する個々のセルとで、入口側セル群を構成するセルの上記垂直断面の面積が大きく、両者のセルの数が同じ場合が含まれる。
また、入口側セル群を構成するセル及び／又は出口側セル群を構成するセルは、その形状や垂直断面の面積等が同じ１種のセルからそれぞれ構成されていてもよく、その形状や垂直断面の面積等が異なる２種以上のセルからそれぞれ構成されていてもよい。

また、上記ハニカム構造体には、触媒が担持されていてもよい。
上記ハニカム構造体では、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等の排気ガス中の有害なガス成分を浄化することができる触媒を担持させることにより、触媒反応により排気ガス中の有害なガス成分を充分に浄化することが可能となる。また、パティキュレートの燃焼を助ける触媒を担持させることにより、パティキュレートをより容易に、又は、連続的に、燃焼除去することができる。その結果、上記ハニカム構造体は、排気ガスの浄化性能を向上することができ、さらに、パティキュレートを燃焼させるためのエネルギーを低下させることも可能となる。
また、上記ハニカム構造体が、長手方向に複数の積層部材が積層されてなるものである場合には、この積層部材の少なくとも一部に触媒が担持されていればよい。

上記触媒としては特に限定されないが、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属からなる触媒が挙げられる。また、これらの貴金属に加えて、アルカリ金属（元素周期表１族）、アルカリ土類金属（元素周期表２族）、希土類元素（元素周期表３族）、遷移金属元素を含んで担持されていてもよい。

また、上記ハニカム構造体に上記触媒を付着させる際には、予めその表面をアルミナ等の触媒担持層で被覆した後に、上記触媒を付着させてもよい。上記触媒担持層としては、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ、セリア等の酸化物セラミックが挙げられる。

本発明のハニカム構造体の具体的な形態は、大きく下記の３つの形態に分けることができる。
即ち、１つ目は、セルが重なり合うように、上記長手方向に複数の積層部材が積層された形態（以下、このような形態のハニカム構造体を積層型ハニカム構造体ともいう）であり、２つ目は、複数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質セラミック部材がシール材層を介して複数個結束されて構成された形態（以下、このような形態のハニカム構造体を集合型ハニカム構造体ともいう）であり、３つ目は、全体が一体として焼結形成された多孔質セラミック体から構成された形態（以下、このような形態のハニカム構造体を一体型ハニカム構造体ともいう）である。

これらのなかでは、積層型ハニカム構造体が本発明のハニカム構造体に適している。
７０％以上の高気孔率としやすく、熱応力による破損が発生しにくいからである。また、上述したようなアスペクト比を有するハニカム構造体とする場合には、積層部材の枚数を少なくでき、製造コストの低減を図ることができる。

まず、上記積層型ハニカム構造体について、図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、積層型ハニカム構造体の具体例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ線断面図である。

積層型ハニカム構造体１０は、いずれか一端が目封じされた多数のセル１１が壁部（セル壁）１３を隔てて長手方向に並設された円柱形状のものである。
すなわち、図１（ｂ）に示したように、セル１１は、排気ガスの入口側又は出口側に相当する端部のいずれかが目封じされ、一のセル１１に流入した排気ガスは、必ずセル１１を隔てるセル壁１３を通過した後、他のセル１１から流出し、セル壁１３がフィルタとして機能するようになっている。

そして、積層型ハニカム構造体１０は、厚さが０．１〜２０ｍｍ程度の積層部材１０ａを積層して形成した積層体であり、長手方向にセル１１が重なり合うように、積層部材１０ａが積層されている。
ここで、セルが重なり合うように積層部材が積層されているとは、隣り合う積層部材に形成されたセル同士が連通するように積層されていることをいう。
また、積層された積層部材１０ａの両端には、端部用の積層部材１０ｂとして、セルが市松模様に形成された緻密質の板状体が積層されている。

ここで、積層部材１０ａとしては、積層後のセル壁の気孔率が７０〜９５％のものを用いている。これにより、セル壁の気孔率を上記範囲にすることができるからである。
また、積層型ハニカム構造体１０は、そのアスペクト比が０．２〜０．９である。アスペクト比の調整は、積層部材１０ａの径を考慮して、その厚さと積層枚数を調整することにより行うことができる。

各積層部材同士は、無機の接着材等により接着されていてもよいし、単に物理的に積層されているのみであってもよいが、単に物理的に積層されているのみであることが望ましい。単に物理的に積層されているのみであると、接着材等からなる接合部により排気ガスの流れが阻害されて圧力損失が高くなってしまうことがないからである。なお、各積層部材同士が単に物理的に積層されているのみである場合、積層体とするには、排気管に装着するためのケーシング（金属製の筒状体）内で積層し、圧力を加える。

積層型ハニカム構造体では、長手方向に積層部材が積層されてなる構造を有するので、再生処理等の際にフィルタ全体に大きな温度差が生じても、それぞれの積層部材に生じる温度差は小さく、それによる熱応力も小さいため、損傷が非常に発生しにくい。このため、積層型ハニカム構造体は、セル壁で深層濾過させることを目的として高気孔率にしやすい。また、特にフィルタを複雑な形状とした場合には、フィルタは熱応力に対して非常に弱くなるが、積層型ハニカム構造体は、複雑な形状とした場合であっても、損傷が非常に発生しにくい。

積層型ハニカム構造体を構成する積層部材は、それぞれ主に無機繊維からなる積層部材（以下、無機繊維積層部材ともいう）か、又は、主に金属からなる積層部材（以下、金属積層部材ともいう）であることが望ましい。高気孔率とした場合のハニカム構造体としての強度や、耐熱性に優れるからである。
そして、各積層部材を積層する際には、無機繊維積層部材のみを積層してもよいし、金属積層部材のみを積層してもよい。
さらに、無機繊維積層部材と金属積層部材とを組み合わせて積層してもよい。両者を組み合わせて積層する場合、その積層順序は特に限定されない。

上記金属積層部材の材料としては特に限定されず、例えば、クロム系ステンレス、クロムニッケル系ステンレス等が挙げられる。
また、上記金属積層部材は、上述したような金属からなる金属繊維が３次元に入り組んで構成された構造体、上述したような金属からなり、造孔材によって貫通気孔が形成された構造体、上述したような金属からなる金属粉末を気孔が残るように焼結させた構造体等であることが望ましい。

また、上記無機繊維積層部材を構成する無機繊維の材質としては、例えば、シリカ−アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミック、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物セラミック、炭化珪素等の炭化物セラミック、玄武岩等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上記無機繊維の繊維長の望ましい下限は、０．１ｍｍ、望ましい上限は、１００ｍｍ、より望ましい下限は、０．５ｍｍ、より望ましい上限は、５０ｍｍである。また、上記無機繊維の繊維径の望ましい下限は、０．３μｍ、望ましい上限は、３０μｍ、より望ましい下限は、０．５μｍ、より望ましい上限は、１５μｍである。

上記無機繊維積層部材は、上記無機繊維のほかに、一定の形状を維持するためにこれらの無機繊維同士を結合するバインダを含んでもよい。
上記バインダとしては特に限定されず、例えば、珪酸ガラス、珪酸アルカリガラス、ホウ珪酸ガラス等の無機ガラス、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル等が挙げられる。
上記無機繊維積層部材は、無機粒子及び金属粒子を少量含んでいてもよい。

また、上記無機繊維積層部材では、無機繊維同士がシリカを含有する無機物等により固着されていてもよい。この場合、無機繊維同士の交差部近傍が固着されていることが望ましい。これにより、無機繊維積層部材の強度及び柔軟性が優れたものとなるからである。
上記シリカを含有する無機物としては、例えば、珪酸ガラス、珪酸アルカリガラス、ホウ珪酸ガラス等の無機ガラスが挙げられる。

また、積層された無機繊維積層部材や金属積層部材の両端には、さらに、セルが市松模様に形成された端部用の積層部材が積層されていることが望ましい。
上記端部用の積層部材を積層することにより、端部のセルを封止材で封止することを行わなくても、セルのいずれか一方の端部は、封止されることとなる。

上記端部用の積層部材は、上記無機繊維積層部材や金属積層部材と同様の材質からなり、セルが市松模様に形成されたものであってもよいし、セルが市松模様に形成された緻密質の板状体であってもよい。
なお、本明細書において、緻密質とは、積層部材よりも気孔率が小さいものをいい、その具体的な材料としては、例えば、金属やセラミック等が挙げられる。
上記緻密質の板状体を用いた場合には、上記端部用の積層部材を薄くすることができる。
また、上記緻密質の板状体としては、金属からなる板状体が望ましい。

上記積層部材と上記端部用の積層部材との組み合わせとしては、（１）上記積層部材として無機繊維積層部材を用い、上記端部用の積層部材として、端部用の無機繊維積層部材、端部用の金属積層部材又は緻密質の板状体を用いる組み合わせ、（２）上記積層部材として金属積層部材を用い、上記端部用の積層部材として、端部用の無機繊維積層部材、端部用の金属積層部材又は緻密質の板状体を用いる組み合わせが挙げられる。
また、上記積層部材として金属積層部材を用いた場合には、上記端部用の積層部材として、端部用の金属積層部材、又は、緻密質の板状体を用いることが望ましい。
また、上記端部用の積層部材として、緻密質の板状体を用いた場合には、この場合、封止部からすすが漏れることを防止することができる。

また、上記積層部材として、金属積層部材のみを用いた場合や、積層された無機繊維積層部材や金属積層部材の両端にさらに金属からなる板状体を積層した場合には、長時間使用しても風食されにくい。
また、ケーシング（金属容器）との熱膨張差に起因して、高温時（使用時）にケーシング（金属容器）との隙間及び各積層部材間の隙間が生じることを防止することができ、その結果、排気ガス中のパティキュレートが漏れ出して、パティキュレートの捕集効率が低下してしまうことを防止することができると考えられる。

また、上記積層型ハニカム構造体では、積層部材として、主に多孔質セラミックからなる積層部材（以下、セラミック積層部材ともいう）を用いてもよい。
上記セラミック積層部材を構成する多孔質セラミックの材質としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化珪素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、アルミナ、ジルコニア、コージュライト、ムライト、シリカ、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック等が挙げられる。また、上記セラミック積層部材は、シリコンと炭化珪素との複合体といった２種類以上の材料から形成されているものであってもよい。

また、上記積層型ハニカム構造体では、セルの寸法が異なる積層部材を作製し、これらを積層していけば、セルの内表面に凹凸が形成され、濾過面積が大きくなり、パティキュレートを捕集した際の圧力損失をさらに低くすることが可能となると考えられる。また、凹凸により排気ガスの流れを乱流にすることができるため、フィルタ内の温度差を小さくし、熱応力による損傷を効果的に防止することができると考えられる。
上記セルの平面視形状については特に四角形に限定されず、例えば、三角形、六角形、八角形、十二角形、円形、楕円形等の任意の形状であってよい。
なお、セラミック積層部材を積層した場合も、その両端に緻密質からなる板状体等の端部用の積層部材を積層してもよい。

次に、積層型ハニカム構造体の製造方法について、図２を参照しながら説明する。
（１）金属積層部材の製造方法
まず、厚さが０．１〜２０ｍｍ程度の主に金属からなる多孔質金属板をレーザー加工又は打ち抜き加工することで、ほぼ全面にセルを互いにほぼ等間隔で形成し、セルが高密度で形成された積層部材を製造する。
また、積層型ハニカム構造体の端面近傍に位置し、セルの封止部を構成する積層部材を製造する場合には、レーザー加工の際に、セルを市松模様に形成し、セルが低密度で形成された積層部材（端部用の積層部材）を製造する。
そして、このセルが低密度で形成された積層部材を１枚〜数枚端部に用いれば、端部の所定のセルを塞ぐという工程を行うことなく、フィルタとして機能する積層型ハニカム構造体を得ることができる。

次に、必要に応じて、金属積層部材に触媒を付与する。
具体的には、例えば、金属積層部材の表面に、酸化物触媒や比表面積の大きなアルミナ膜を形成し、このアルミナ膜の表面に白金等の触媒を付与する。
酸化物触媒を担持する方法としては、例えば、ＣＺ（ｎＣｅＯ_２・ｍＺｒＯ_２）１０ｇ、エタノール１ｌ（リットル）、クエン酸５ｇ及びｐＨ調整剤を適量含む溶液に、金属積層部材を５分間程度浸漬し、その後、５００℃程度で焼成処理を施す方法等が挙げられる。
なお、この場合、上記した浸漬、焼成工程を繰り返すことにより、付与触媒量を調整することができる。

上記金属積層部材の表面にアルミナ膜を形成する方法としては、例えば、Ａｌ（ＮＯ_３）_３等のアルミニウムを含有する金属化合物の溶液を金属積層部材に含浸させて加熱する方法、アルミナ粉末を含有する溶液を金属積層部材に含浸させて加熱する方法等が挙げられる。
上記アルミナ膜に助触媒等を付与する方法としては、例えば、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３等の希土類元素等を含有する金属化合物の溶液を金属積層部材に含浸させて加熱する方法等が挙げられる。
上記アルミナ膜に触媒を付与する方法としては、例えば、ジニトロジアンミン白金硝酸（［Ｐｔ（ＮＨ_３）_２（ＮＯ_２）_２］ＨＮＯ_３）溶液等を金属積層部材に含浸させて加熱する方法等が挙げられる。

（２）無機繊維積層部材の製造方法
まず、抄造用スラリーを調製する。具体的には、水１リットルに対し、無機繊維を５〜１００ｇの割合で分散させ、その他に、シリカゾル等の無機バインダを無機繊維１００重量部に対して１０〜４０重量部、アクリルラテックス等の有機バインダを１〜１０重量部の割合で添加し、さらに、必要に応じて、硫酸アルミニウム等の凝結剤、ポリアクリルアミド等の凝集剤を少量添加し、充分撹拌することにより抄造用スラリーを調製する。

次に、上記抄造用スラリーを用いて、主に無機繊維からなる積層部材を抄造する。
具体的には、上記抄造用スラリーをメッシュにより抄き、得られたものを１００〜２００℃程度の温度で乾燥し、さらに、打ち抜き加工によりほぼ全面にセルを等間隔で形成し、図２（ａ）に示すような、セルが高密度で形成された所定厚さの無機繊維積層部材を得る。
また、積層型ハニカム構造体の端面近傍に位置し、セルの封止部を構成する積層部材を製造する場合には、例えば、上記抄造用スラリーをメッシュにより抄き、得られたものを１００〜２００℃程度の温度で乾燥し、さらに、打ち抜き加工により市松模様にセルを形成することにより、所定のセルが低密度で形成された無機繊維積層部材（端部用の積層部材）を製造することができる。

また、無機繊維同士が無機ガラス等の無機物で固着された無機繊維積層部材を作製する場合には、抄造用スラリーを調製する際に、上記無機ガラスからなる無機繊維や無機粒子を混合しておき、抄造、乾燥後、９００〜１０５０℃程度で加熱処理すればよい。
また、この後、必要に応じて、酸処理や焼きしめ処理を行ってもよい。

上記無機繊維積層部材には、必要に応じて、触媒を付与してもよい。
触媒を付与する場合には、構成材料であるアルミナファイバ等の無機繊維に、予め酸化物や白金等の貴金属からなる触媒を付与してもよい。成形前に無機繊維に触媒を付与することにより、触媒をより均一に分散させた状態で付着させることができる。
上記無機繊維に触媒を付与する方法としては、例えば、触媒を担持させたアルミナ等の酸化物のスラリーに無機繊維を浸漬した後、引き上げて加熱する方法や、触媒を含むスラリーに無機繊維を浸漬した後、引き上げて加熱する方法等が挙げられる。後者の方法では、無機繊維に直接触媒が付着することとなる。
なお、触媒の付与は、抄造後に行ってもよい。

（３）セラミック積層部材の製造方法
まず、上述したようなセラミックを主成分とする原料ペーストを用いて、押出成形、プレス成形等の成形方法により、所望の積層部材と略同形状のセラミック成形体を作製する。
上記原料ペーストとしては特に限定されないが、製造後の積層部材の気孔率を考慮し、例えば、上述したようなセラミックからなる粉末に、バインダ及び分散媒液等を加えたものが挙げられる。

上記バインダとしては特に限定されず、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
上記バインダの配合量は、通常、セラミック粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部程度が望ましい。

上記分散媒液としては特に限定されず、例えば、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール、水等が挙げられる。
上記分散媒液は、上記原料ペーストの粘度が一定範囲内となるように適量配合される。

これらセラミック粉末、バインダ及び分散媒液は、アトライター等で混合し、ニーダー等で充分に混練した後、成形される。

また、上記原料ペーストには、必要に応じて成形助剤を添加してもよい。
上記成形助剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。

さらに、上記原料ペーストには、所望の気孔率にあわせて、酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
上記バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、フライアッシュバルーンが望ましい。

次に、上記セラミック成形体を、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等を用いて乾燥させ、セラミック乾燥体とした後、所定の条件で脱脂、焼成を行うことにより、セラミック積層部材を製造することができる。
上記セラミック乾燥体の脱脂及び焼成の条件は、従来から多孔質セラミックからなるフィルタを製造する際に用いられている条件を適用することができる。

その後、必要に応じて、セラミック積層部材に触媒を付与する。なお、触媒の付与方法は、金属積層部材の場合と同様である。
また、端部用の積層部材として、必要に応じて、緻密質の板状体を作製する。

（４）積層部材の積層工程
図２（ｂ）に示すように、片側に抑え用の金具を有する円筒状のケーシング（金属容器）２３を用い、まず、ケーシング２３内に、（１）〜（３）のようにして製造した端部用の積層部材１０ｂを１枚〜数枚積層した後、内部用の積層部材１０ａを所定枚数積層する。そして、最後に、端部用の積層部材１０ｂを１枚〜数枚積層し、さらにプレスを行い、その後、もう片方にも、抑え用の金具を設置、固定することにより、キャニングまで完了した積層型ハニカム構造体を作製することができる。もちろん、この工程では、セルが重なり合うように、各積層部材を積層する。
また、端部用の積層部材として、金属製の緻密体の板状体を用いた場合には、これを溶接することで押え用金具とすることもできる。
また、無機繊維積層部材を用いて積層型ハニカム構造体を製造する場合には、プレス時に積層部材が薄くなることに伴って、その気孔率が減少することとなるため、この減少分を考慮して積層部材を製造しておく必要がある。

次に、集合型ハニカム構造体について、図面を参照しながら説明する。
図３は、集合型ハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図であり、図４（ａ）は、図３に示した集合型ハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した多孔質セラミック部材のＢ−Ｂ線断面図である。

図３に示すように、集合型ハニカム構造体４０は、炭化珪素等からなる多孔質セラミック部材５０が、シール材層（接着材層）４１を介して複数個組み合わされて円柱状のセラミックブロック４５を構成し、このセラミックブロック４５の周囲にシール材層（コート層）４２が形成されている。

多孔質セラミック部材５０は、図４（ａ）、（ｂ）に示したように、長手方向に多数のセル５１が並設され、セル５１同士を隔てるセル壁（壁部）５３がフィルタとして機能するようになっている。即ち、多孔質セラミック部材５０に形成されたセル５１は、図４（ｂ）に示したように、排気ガスの入口側又は出口側の端部のいずれかが封止材５２により目封じされ、一のセル５１に流入した排気ガスは、必ずセル５１を隔てるセル壁５３を通過した後、他のセル５１から流出するようになっている。

ここで、多孔質セラミック部材５０としては、気孔率が７０〜９５％のものを用いている。これにより、セル壁の気孔率を上記範囲にすることができるからである。
また、集合型ハニカム構造体４０は、そのアスペクト比が０．２〜０．９である。

集合型ハニカム構造体４０は、主として多孔質セラミックからなり、その材料としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化珪素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、アルミナ、ジルコニア、コージュライト、ムライト、シリカ、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック等が挙げられる。また、集合型ハニカム構造体４０は、シリコンと炭化珪素との複合体といった２種類以上の材料から形成されているものであってもよい。シリコンと炭化珪素との複合体を用いる場合には、シリコンを全体の５〜４５重量％となるように添加することが望ましい。
上記多孔質セラミックの材料としては、耐熱性が高く、機械的特性に優れ、かつ、熱伝導率も高い炭化珪素質セラミックが望ましい。なお、炭化珪素質セラミックとは、炭化珪素が６０重量％以上のものをいうものとする。

多孔質セラミック部材５０を構成する封止材５２とセル壁５３とは、同じ多孔質セラミックからなることがより望ましい。これにより、両者の密着強度を高くすることができるとともに、封止材５２の気孔率をセル壁５３と同様に調整することで、セル壁５３の熱膨張率と封止材５２の熱膨張率との整合を図ることができ、製造時や使用時の熱応力によって封止材５２とセル壁５３との間に隙間が生じたり、封止材５２や封止材５２に接触する部分のセル壁５３にクラックが発生したりすることを防止することができる。なお、セル壁は、セル５１同士を隔てるセル壁及び外周部分の両方を意味するものとする。

封止材５２の厚さは特に限定されないが、例えば、封止材５２が多孔質炭化珪素からなる場合には、１〜２０ｍｍであることが望ましく、２〜１０ｍｍであることがより望ましい。

集合型ハニカム構造体４０において、シール材層（接着材層）４１は、多孔質セラミック部材５０間に形成され、複数個の多孔質セラミック部材５０同士を結束する接着材としても機能するものであり、一方、シール材層（コート層）４２は、ハニカムブロック４５の外周面に形成され、集合型ハニカム構造体４０を内燃機関の排気通路に設置した際、ハニカムブロック４５の外周面からセルを通過する排気ガスが漏れ出すことを防止するための封止材、形状を整える補強材としても機能するものである。
なお、多孔質セラミック部材４０において、接着材層４１とコート層４２とは、同じ材料からなるものであってもよく、異なる材料からなるものであってもよい。さらに、接着材層４１及びコート層４２が同じ材料からなるものである場合、その材料の配合比は同じであってもよく、異なっていてもよい。また、緻密質でも、多孔質でもよい。

接着材層４１及びコート層４２を構成する材料としては特に限定されず、例えば、無機バインダと有機バインダと無機繊維及び／又は無機粒子とからなるもの等が挙げられる。

上記無機バインダとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機バインダのなかでは、シリカゾルが望ましい。

上記有機バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記有機バインダのなかでは、カルボキシメチルセルロースが望ましい。

上記無機繊維としては、例えば、シリカ−アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバー等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機繊維のなかでは、シリカ−アルミナファイバーが望ましい。

上記無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等を挙げることができ、具体的には、炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素等からなる無機粉末等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れる炭化珪素が望ましい。

さらに、シール材層を形成するために用いるペーストには、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
上記バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。

次に、上記集合型ハニカム構造体の製造方法について説明する。
まず、上述したようなセラミックを主成分とする原料ペーストを用いて押出成形を行い、四角柱形状のセラミック成形体を作製する。

上記セラミック粉末の粒径は特に限定されないが、後の焼成工程で収縮の少ないものが好ましく、例えば、０．３〜７０μｍ程度の平均粒径を有する粉末１００重量部と０．１〜１．０μｍ程度の平均粒径を有する粉末５〜６５重量部とを組み合わせたものが好ましい。
多孔質セラミック部材の気孔径等を調節するためには、焼成温度やセラミック粉末の粒径を調節することでできる。
また、上記セラミック粉末は酸化処理が施されたものであってもよい。

上記バインダとしては特に限定されず、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
上記バインダの配合量は、通常、セラミック粉末１００重量部に対して、１〜１５重量部程度が望ましい。

上記分散媒液としては特に限定されず、例えば、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール、水等が挙げられる。
上記分散媒液は、上記原料ペーストの粘度が一定範囲内となるように適量配合される。

これらセラミック粉末、バインダ及び分散媒液は、アトライター等で混合し、ニーダー等で充分に混練した後、押出成形される。

また、上記原料ペーストには、必要に応じて成形助剤を添加してもよい。
上記成形助剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリビニルアルコール等が挙げられる。

さらに、上記原料ペーストには、所望の気孔率を考慮して、酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
上記バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。

次に、上記セラミック成形体を、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等を用いて乾燥させ、セラミック乾燥体とする。次いで、入口側セル群の出口側の端部、及び、出口側セル群の入口側の端部に、封止材となる封止材ペーストを所定量充填し、セルを目封じする。

上記封止材ペーストとしては特に限定されないが、後工程を経て製造される封止材の気孔率が６０〜９５％となるものが望ましく、例えば、上記原料ペーストと同様のものを用いることができる。

次に、上記封止材ペーストが充填されたセラミック乾燥体に対して、所定の条件で脱脂（例えば、２００〜５００℃）、焼成（例えば、１４００〜２３００℃）を行うことにより、多孔質セラミックからなり、その全体が一の焼結体から構成された多孔質セラミック部材５０を製造することができる。
上記セラミック乾燥体の脱脂及び焼成の条件は、従来から多孔質セラミックからなるフィルタを製造する際に用いられている条件を適用することができる。

次に、多孔質セラミック部材５０の側面に、接着材層４１となる接着剤ペーストを均一な厚さで塗布して接着剤ペースト層を形成し、この接着剤ペースト層の上に、順次他の多孔質セラミック部材５０を積層する工程を繰り返し、所定の大きさの多孔質セラミック部材集合体を作製する。
なお、上記接着剤ペーストを構成する材料としては、既に説明しているのでここではその説明を省略する。

次に、この多孔質セラミック部材集合体を加熱して接着剤ペースト層を乾燥、固化させて接着材層４１とする。
次に、ダイヤモンドカッター等を用い、多孔質セラミック部材５０が接着材層４１を介して複数個接着された多孔質セラミック部材集合体に切削加工を施し、円柱形状のセラミックブロック４５を作製する。

そして、ハニカムブロック４５の外周に上記シール材ペーストを用いてシール材層４２を形成することで、多孔質セラミック部材５０が接着材層４１を介して複数個接着された円柱形状のセラミックブロック４５の外周部にシール材層４２が設けられたハニカム構造体１０を製造することができる。

その後、必要に応じて、ハニカム構造体に触媒を担持させる。上記触媒の担持は集合体を作製する前の多孔質セラミック部材に行ってもよい。

次に、一体型ハニカム構造体について、図面を参照しながら説明する。
図５（ａ）は、本発明のハニカム構造体の別の一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、そのＣ−Ｃ線断面図である。

図５（ａ）に示したように、一体型ハニカム構造体６０は、多数のセル６１がセル壁（壁部）６３を隔てて長手方向に並設された多孔質セラミックからなる円柱状のセラミックブロック６５を構成している。なお、セル壁は、セル６１を隔てるセル壁及び外周部分の両方を意味するものとする。

一体型ハニカム構造体６０では、セラミックブロック６５は、図５（ｂ）に示したように、セル６１の端部のいずれかが封止材６２により封止されている。
即ち、一体型ハニカム構造体６０のセラミックブロック６５では、一方の端部で所定のセル６１が封止材６２により封止され、セラミックブロック６５の他方の端部では、封止材６２により封止されていないセル６１が封止材６２により封止されている。
この場合、一のセル６１に流入した排気ガスは、必ずセル６１を隔てるセル壁６３を通過した後、他のセル６１から流出されるようになっており、これらのセル６１同士を隔てるセル壁６３を粒子捕集用フィルタとして機能させることができる。

また、セラミックブロック６５としては、気孔率が７０〜９５％のものを用いている。
また、一体型ハニカム構造体６０は、そのアスペクト比が０．２〜０．９である。
また、図５には示していないが、セラミックブロック６５の周囲には、図３に示した集合型ハニカム構造体４０と同様に、シール材層（コート層）が形成されていてもよい。

上記集合型ハニカム構造体を構成する多孔質セラミックとしては、例えば、上述した集合型ハニカム構造体を構成する多孔質セラミックと同様のものが挙げられる。
そして、それらのなかでは、コージェライト等の酸化物セラミックが好ましい。安価に製造することができるとともに、比較的熱膨張係数が小さく、使用している途中に破壊されることがないからである。

また、一体型ハニカム構造体において、封止材の材料、セル壁の厚さ、シール材層の材料、等に関しては、上述した集合型ハニカム構造体と同様であるので、ここでは、詳しい説明を省略する。

次に、一体型ハニカム構造体の製造方法の一例について説明する。
まず、上記のセラミックを主成分とする原料ペーストを用いて押出成形を行い、セラミックブロックとなる円柱形状のセラミック成形体を作製する。この際、成形体の形状が円柱で、寸法が多孔質セラミック部材と比べて大きい他は、集合型ハニカム構造体と同様のバインダ、分散媒等を用い、同様の方法で成形体を製造するので、ここでは、その詳しい説明を省略する。

次に、集合型ハニカム構造体の製造と同様に、上記セラミック成形体を、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等を用いて乾燥させ、セラミック乾燥体とする。次いで、入口側セル群の出口側の端部、及び、出口側セル群の入口側の端部に、封止材となる封止材ペーストを所定量充填し、セルを目封じする。
その後、集合型ハニカム構造体の製造と同様に、脱脂、焼成を行うことによりセラミックブロックを製造し、必要に応じて、シール材層の形成を行うことにより、一体型ハニカム構造体を製造することができる。また、上記一体型ハニカム構造体にも、上述した方法で触媒を担持させてもよい。

本発明のハニカム構造体の用途は特に限定されないが、車両の排気ガス浄化装置に用いられることが望ましい。
図６は、本発明のハニカム構造体が設置された車両の排気ガス浄化装置の一例を模式的に示した断面図である。

図６に示したように、排気ガス浄化装置２００では、ハニカム構造体２０の外方をケーシング２３が覆っており、ケーシング２３の排気ガスが導入される側の端部には、エンジン等の内燃機関に連結された導入管２４が接続されており、ケーシング２３の他端部には、外部に連結された排出管２５が接続されている。なお、図６中、矢印は排気ガスの流れを示している。

このような構成からなる排気ガス浄化装置２００では、エンジン等の内燃機関から排出された排気ガスは、導入管２４を通ってケーシング２３内に導入され、ハニカム構造体２０のセル壁を通過して、このセル壁でパティキュレートが捕集されて浄化された後、排出管２５を通って外部へ排出されることとなる。

そして、ハニカム構造体２０のセル壁にパティキュレートが堆積すると、ハニカム構造体２０の再生処理を行う。
ハニカム構造体２０の再生処理とは、捕集したパティキュレートを燃焼させることを意味するが、本発明のハニカム構造体を再生する方法としては、例えば、ポストインジェクション方式、排気ガス流入側に設けた加熱手段によりハニカム構造体を加熱する方式、固体のパティキュレートを直接酸化する触媒をフィルタに設けて連続的に再生する方式、及び、ハニカム構造体の上流側に設けた酸化触媒によりＮＯｘを酸化させてＮＯ_２を生成させ、そのＮＯ_２を用いてパティキュレートを酸化させる方式等が挙げられる。

以下に実施例を掲げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１）
（１）抄造用スラリーの調製工程
まず、アルミナファイバ５０重量部、ガラスファイバ（平均繊維径：９μｍ、平均繊維長：３ｍｍ）５０重量部及び有機バインダ（ポリビニルアルコール系繊維）１０重量部を、充分量の水に分散させ、充分撹拌することにより抄造用スラリーを調製した。

（２）抄造工程及びセル形成工程
（１）で得られたスラリーを、直径１９７ｍｍのメッシュにより抄き、得られたものを１３５℃で乾燥することにより、直径１９７ｍｍ、厚さ５ｍｍのシート状無機複合体を得た。
次に、打ち抜き加工により、セル密度が３．７２個／ｃｍ^２、セル壁の厚さ（セル間隔）が２ｍｍとなるようにシート状無機複合体の略全面にセルを形成した。

（３）加熱処理工程
（２）で得られたシート状無機複合体を加圧しながら９５０℃で１時間加熱処理し、無機繊維積層部材を得た。なお、この工程では、アルミナファイバ同士がガラスにより固着されることとなる。

（４）酸処理及び焼きしめ処理
（３）で得られた無機繊維積層部材を９０℃、４ｍｏｌ／ｌのＨＣｌ溶液に１時間浸漬することにより酸処理を施し、さらに、１０５０℃で５時間の条件で焼きしめ処理を行った。
これにより、気孔率が８０％で、厚さが１ｍｍの部材を作成した。

（５）端部用の積層部材（金属板状体）の作製
Ｎｉ−Ｃｒ合金製金属板を、直径１９７ｍｍ×厚さ１ｍｍの円盤状に加工した後、レーザー加工することで、セル密度約１．８〜１．９個／ｃｍ^２、セル壁の厚さ（セル間隔）が２ｍｍとなるようにしてセルが市松模様に形成された端部用の積層部材（金属板状体）を製造した。
なお、端部用の積層部材では、セルが市松模様に形成されており、セル密度が積層部材の略半分となっている。

（６）積層工程
まず、別途、片側に抑え用の金具が取り付けられたケーシング（円筒状の金属容器）を、金具が取り付けられた側が下になるように立てた。そして、上記（５）の工程で得た端部用の積層部材（金属板状体）を１枚積層した後、上記（４）の工程で得た無機繊維積層部材を５６枚積層し、最後に端部用の積層部材（金属板状体）１枚を積層し、さらにプレスを行い、その後、もう片方にも、抑え用の金具を設置、固定することにより、その長さが３９．４ｍｍの積層体からなるハニカム構造体を得た。なお、プレス工程を経て作製したハニカム構造体の気孔率は、７０％である。
また、この工程ではセルが重なり合うように、各シートを積層した。

（実施例２〜１６）
基本的には、実施例１と同様の工程を行い、ハニカム構造体の直径に応じてメッシュの直径を、ハニカム構造体の長さと気孔率とに応じて無機繊維積層部材の積層枚数を、セル壁の厚さに応じて打ち抜き加工時のセル同士の間隔を、抄造時の厚さと気孔率に応じて加熱処理工程での圧縮度合を調整し、表１、２に示した形状のハニカム構造体を製造した。
なお、実施例２〜４では、気孔率８０％、厚さ１ｍｍの積層部材を積層後、プレスして気孔率７０％のハニカム構造体とし、実施例５〜１２では、気孔率９０％、厚さ１ｍｍの積層部材を積層後、プレスして気孔率８５％のハニカム構造体とし、実施例１３〜１６では、気孔率９８％、厚さ１ｍｍの積層部材を積層後、プレスして気孔率９５％のハニカム構造体とした。

（実施例１７）
（１）積層部材の作製
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金製３次元網目状金属多孔体（三菱マテリアル社製、商品名：ＭＡ２３、平均気孔径３５μｍ、気孔率８５％、厚さ１ｍｍ）を直径１４５ｍｍの円盤状に加工した後、レーザー加工することで、セル密度が１２．４個／ｃｍ^２、セル壁の厚さ（セル間隔）が１．１ｍｍとなるようにセルをほぼ全面に形成し、金属積層部材を製造した。

（２）積層工程
片側に抑え用の金具が取り付けられたケーシング（円筒状の金属容器）を、金具が取り付けられた側が下になるように立てた。そして、実施例１の（５）の工程と同様の方法で、所定の位置に市松模様にセルが形成された端部用の積層部材（金属板状体）を作製し、この端部用の積層部材（金属板状体）を１枚積層した後、上記金属積層部材を７１枚積層し、最後に上記と同様の端部用の積層部材（金属板状体）を１枚積層し、さらにプレスを行い、その後、もう片方にも、抑え用の金具を設置、固定することにより、その長さが７２．５ｍｍの積層体からなるハニカム構造体を得た。

（実施例１８）
金属板の直径及びハニカム構造体の長さを表１に示すようにした以外は、実施例１７と同様にしてハニカム構造体を得た。

（実施例１９）
平均粒径５０μｍのα型炭化珪素の粗粉末３１９０重量部と、平均粒径０．５μｍのα型炭化珪素の微粉末１３７０重量部とを湿式混合し、得られた混合物に対して、平均粒子径が６０μｍのアクリル粒子を９８０重量部、有機バインダ（メチルセルロース）を７００重量部、及び、適量の水を加えて混練して混合組成物を得た。
次に、上記混合組成物に可塑剤（日本油脂社製 ユニルーブ）を３３０重量部、潤滑剤として（グリセリン）を１５０重量部加えてさらに混練した後、押出成形を行い、図４に示した角柱形状の生成形体を作製した。

次に、マイクロ波乾燥機等を用いて上記生成形体を乾燥させ、セラミック乾燥体とした後、上記生成形体と同様の組成の封止材ペーストを所定のセルに充填した。
次いで、再び乾燥機を用いて乾燥させた後、４００℃で脱脂し、常圧のアルゴン雰囲気下２２００℃、３時間で焼成を行うことにより、気孔率が７０％、平均気孔径が３５μｍ、その大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×７２．５ｍｍ、セル５１の数（セル密度）が４１．９個／ｃｍ^２、セル壁５３の厚さが０．６ｍｍの炭化珪素焼結体からなる多孔質セラミック部材５０を製造した。

繊維長２０μｍのアルミナファイバ３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化珪素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を含む耐熱性の接着剤ペーストを用いて多孔質セラミック部材５０を多数接着させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、円柱状のセラミックブロック４５を作製した。

次に、無機繊維としてアルミナシリケートからなるセラミックファイバー（ショット含有率：３％、繊維長：５〜１００μｍ）２３．３重量％、無機粒子として平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、無機バインダとしてシリカゾル（ゾル中のＳｉＯ_２の含有率：３０重量％）７重量％、有機バインダとしてカルボキシメチルセルロース０．５重量％及び水３９重量％を混合、混練してシール材ペーストを調製した。

次に、上記シール材ペーストを用いて、セラミックブロック４５の外周部に厚さ０．２ｍｍのシール材ペースト層を形成した。そして、このシール材ペースト層を１２０℃で乾燥して、直径１４５ｍｍ×長さ７２．５ｍｍの円柱状で、開口率３７．４％の集合体型ハニカム構造体４０を製造した。

（実施例２０）
ハニカム構造体の直径及び長さを表１に示すようにした以外は、実施例１９と同様にしてハニカム構造体を製造した。

（比較例１〜８）
基本的には、実施例１と同様の工程を行い、ハニカム構造体の直径に応じてメッシュの直径を、ハニカム構造体の長さと気孔率とに応じて無機繊維積層部材の積層枚数を、セル壁の厚さに応じて打ち抜き加工時のセル同士の間隔を、抄造時の厚さと気孔率に応じて加熱処理工程での圧縮度合を調整し、表１、２に示した形状のハニカム構造体を製造した。
なお、比較例１、２では、気孔率８０％、厚さ１ｍｍの積層部材を積層後、プレスして気孔率７０％のハニカム構造体とし、比較例３、４では、気孔率９０％、厚さ１ｍｍの積層部材を積層後、プレスして気孔率８５％のハニカム構造体とし、比較例５、６では、気孔率９８％、厚さ１ｍｍの積層部材を積層後、プレスして気孔率９５％のハニカム構造体とし、比較例７では、気孔率８０％、厚さ１ｍｍの積層部材を積層後、プレスして気孔率６５％のハニカム構造体とし、実施例８では、気孔率９８％、厚さ１ｍｍの積層部材を積層して、気孔率９８％のハニカム構造体とした。

（比較例９）
実施例１７の（１）の工程で、気孔率６５％のＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系金属製の３次元網目状金属多孔体を用いた以外は実施例１７と同様にしてハニカム構造体を製造した。

（比較例１０）
平均粒径５０μｍのα型炭化珪素の粗粉末５７１０重量部と、平均粒径０．５μｍのα型炭化珪素の微粉末２４５０重量部とを湿式混合し、得られた混合物に対して、平均粒子径が６０μｍのアクリル粒子を３４０重量部、有機バインダ（メチルセルロース）を７００重量部、及び、適量の水を加えて混練して混合組成物を得た。
次に、上記混合組成物に可塑剤（日本油脂社製 ユニルーブ）を３３０重量部、潤滑剤として（グリセリン）を１５０重量部加えてさらに混練した後、押出成形を行い、図４に示した角柱形状の生成形体を作製した。

次に、実施例１９と同様にして封止材ペーストの充填し、乾燥、焼成を行うことにより、気孔率が５０％、平均気孔径が３５μｍ、その大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×７２．５ｍｍ、セル５１の数（セル密度）が４１．９個／ｃｍ^２、セル壁５３の厚さが０．６ｍｍの多孔質セラミック部材５０を製造した。

その後、実施例１９と同様にして、多孔質セラミック部材５０を多数接着させた円柱状のセラミックブロック４５の作製、及び、セラミックブロック４５外周部のシール材層の形成を行い、直径１４５ｍｍ×長さ７２．５ｍｍの円柱状で、開口率３７．４％の集合体型ハニカム構造体４０を製造した。

製造したハニカム構造体の直径、長さ、容量及び気孔率を記載するとともに、積層部材を積層したものについて積層枚数、積層部材を構成する無機繊維のアスペクト比、及びハニカム構造体中の気孔の気孔径を表１に記載する。

また、ハニカム構造体を構成するセル壁の厚さ、ハニカム構造体のセル密度及び開口率を表２に記載するとともに、下記する評価方法により測定されたハニカム構造体の圧力損失、再生後の圧力損失、及び、初期捕集効率を表２に記載する。

（評価）
（１）初期圧力損失の測定
図７に示したような圧力損失測定装置１７０を用いて測定した。図７は、圧力損失測定装置の説明図である。
この圧力損失測定装置１７０は、送風機１７６の排気ガス管１７７に、アルミナマット１７２を巻いたハニカム構造体１０を金属ケーシング１７１内に固定して配置し、ハニカム構造体１０の前後の圧力を検出可能に圧力計１７８を取り付けたものである。
そして、送風機１７６を排気ガスの流通量が７５０ｍ^３／ｈになるように運転し、運転開始から５分後の差圧（圧力損失）を測定した。
結果は、表２に示した通りである。
なお、実施例１〜１８及び比較例１〜９のハニカム構造体は、上述したように金属ケーシング内に積層して製造しているため、ハニカム構造体の周囲にアルミナマットを巻くことなく、排気ガス内に配置して測定を行った。一方、実施例１９、２０及び比較例１０のハニカム構造体では、図７に示した通り、ハニカム構造体の周囲にアルミナマットを巻いて測定を行った。

（２）１００回再生処理後の圧力損失の測定
実施例及び比較例に係るハニカム構造体を排気ガス浄化装置として、エンジンの排気通路に配設し、上記エンジンを回転数２０００ｍｉｎ^−１、トルク４０Ｎｍで、９０分間運転し、その後、ポストインジェクション方式の再生処理を行うことを１００回繰り返し、１００回目の再生処理を行った直後の圧力損失を測定した。なお、圧力損失の測定は、上記初期圧力損失の測定と同様の方法で行った。なお、測定前にパティキュレートの漏れがないことを目視にて確認した。
結果は、表２に示した通りである。

（３）初期捕集効率の測定
図８に示したような捕集効率測定装置２７０を用いて測定した。図８は、捕集効率測定装置の説明図である。
この捕集効率測定装置２７０は、２Ｌのコモンレール式ディーゼルエンジン２７６と、エンジン２７６からの排気ガスを流通する排気ガス管２７７と、排気ガス管２７７に接続されアルミナマット２７２を巻いたハニカム構造体１０を固定する金属ケーシング２７１と、ハニカム構造体１０を流通する前の排気ガスをサンプリングするサンプラー２７８と、ハニカム構造体１０を流通した後の排気ガスをサンプリングするサンプラー２７９と、サンプラー２７８、２７９によりサンプリングされた排気ガスを希釈する希釈器２８０と、希釈された排気ガスに含まれるパティキュレートの量を測定するＰＭカウンタ２８１（ＴＳＩ社製、凝集粒子カウンタ３０２２Ａ−Ｓ）とを備えた走査型モビリティ粒径分析装置（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅｒ ＳＭＰＳ）として構成されている。

次に、測定手順を説明する。エンジン２７６を回転数が２０００ｍｉｎ^−１、トルクが４７Ｎｍとなるようにエンジン２７６を運転し、エンジン２７６からの排気ガスをハニカム構造体１０に流通させた。このとき、ハニカム構造体１０を流通する前のＰＭ量Ｐ_０と、ハニカム構造体１０を通過した後の排気ガス量Ｐ_１とをＰＭカウンタ２８１を用いて、ＰＭ粒子数から把握した。そして、下記計算式（１）を用いて捕集効率を算出した。
捕集効率（％）＝（Ｐ_０−Ｐ_１）／Ｐ_０×１００・・・（１）
結果は、表２に示した通りである。

なお、上記（１）初期圧力損失の測定と同様、実施例１〜１８及び比較例１〜９のハニカム構造体は、上述したように金属ケーシング内に積層して製造しているため、ハニカム構造体の周囲にアルミナマットを巻くことなく、排気ガス内に配置して測定を行った。一方、実施例１９、２０及び比較例１０のハニカム構造体では、図８に示した通り、ハニカム構造体の周囲にアルミナマットを巻いて測定を行った。

表１、２に示したように、実施例に係るハニカム構造体のように、そのアスペクト比が０．２〜０．９であれば初期圧力損失が１４．６ｋＰａ以下と低いのに対し、比較例に係るハニカム構造体のように、上記アスペクト比が上記範囲を外れると初期圧力損失が１６．０ｋＰａ以上と大きくなることが明らかとなった。
また、実施例及び比較例に係るハニカム構造体を比較すれば明らかなように、セル壁の気孔率が７０％未満では、１００回再生処理後の圧力損失の増加率が大きく、一方、９５％を超えると風食が激しく、フィルタとして機能することができない。
さらに、セル壁の厚さが、０．６ｍｍを下回ると、初期捕集効率が低下する傾向にあることも明らかとなった。

（ａ）は本発明のハニカム構造体の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明のハニカム構造体を構成する積層部材を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す積層部材を積層してハニカム構造体を製造する様子を示す斜視図である。 本発明のハニカム構造体の一例を模式的に示した斜視図である。 （ａ）は、本発明のハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、そのＢ−Ｂ線断面図である。 （ａ）は、本発明のハニカム構造体の一例を模式的に示した断面図であり、（ｂ）は、そのＣ−Ｃ線断面図である。 本発明のハニカム構造体が設置された車両の排気ガス浄化装置の一例を模式的に示した断面図である。 圧力損失測定装置の説明図である。 捕集効率測定装置の説明図である。

符号の説明

１０、４０ ６０ハニカム構造体
１０ａ 積層部材
１０ｂ 端部用の積層部材
１３、５３、６３ セル壁
４１、４２ シール材層
４５、６５ セラミックブロック
５０ 多孔質セラミック部材
５１、６１ セル
５２、６２ 封止材
２００ 排気ガス浄化装置

そして、圧力損失が低く、再生処理時にクラックや溶損が発生しないハニカムフィルタとして、少なくとも約０．５０ｇ／ｃｍ^３のハニカム嵩密度と、約０．９を超えない、直径に対する長さの実効アスペクトレシオとを有し、ディーゼル排気微粒子を捕捉し、かつ、燃焼させるための、端部が閉塞された多孔性セラミックハニカム構造体を備えたセラミックフィルタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、特許文献１には、セル壁の気孔率は、通常５０％程度であり、７０％を超えるとセラミックフィルタとしての完全性に疑問が生じることが記載されている。

上記バインダとしては特に限定されず、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
上記バインダの配合量は、通常、セラミック粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部が望ましい。

集合型ハニカム構造体４０において、シール材層（接着材層）４１は、多孔質セラミック部材５０間に形成され、複数個の多孔質セラミック部材５０同士を結束する接着材としても機能するものであり、一方、シール材層（コート層）４２は、ハニカムブロック４５の外周面に形成され、集合型ハニカム構造体４０を内燃機関の排気通路に設置した際、ハニカムブロック４５の外周面からセルを通過する排気ガスが漏れ出すことを防止するための封止材、形状を整える補強材としても機能するものである。
なお、集合型ハニカム構造体４０において、接着材層４１とコート層４２とは、同じ材料からなるものであってもよく、異なる材料からなるものであってもよい。さらに、接着材層４１及びコート層４２が同じ材料からなるものである場合、その材料の配合比は同じであってもよく、異なっていてもよい。また、緻密質でも、多孔質でもよい。

上記バインダとしては特に限定されず、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
上記バインダの配合量は、通常、セラミック粉末１００重量部に対して、１〜１５重量部が望ましい。

次に、多孔質セラミック部材５０の側面に、接着材層４１となる接着材ペーストを均一な厚さで塗布して接着材ペースト層を形成し、この接着材ペースト層の上に、順次他の多孔質セラミック部材５０を積層する工程を繰り返し、所定の大きさの多孔質セラミック部材集合体を作製する。
なお、上記接着材ペーストを構成する材料としては、既に説明しているのでここではその説明を省略する。

次に、この多孔質セラミック部材集合体を加熱して接着材ペースト層を乾燥、固化させて接着材層４１とする。
次に、ダイヤモンドカッター等を用い、多孔質セラミック部材５０が接着材層４１を介して複数個接着された多孔質セラミック部材集合体に切削加工を施し、円柱形状のセラミックブロック４５を作製する。

そして、ハニカムブロック４５の外周に上記シール材ペーストを用いてシール材層４２を形成することで、多孔質セラミック部材５０が接着材層４１を介して複数個接着された円柱形状のセラミックブロック４５の外周部にシール材層４２が設けられたハニカム構造体４０を製造することができる。

上記一体型ハニカム構造体を構成する多孔質セラミックとしては、例えば、上述した集合型ハニカム構造体を構成する多孔質セラミックと同様のものが挙げられる。
そして、それらのなかでは、コージェライト等の酸化物セラミックが好ましい。安価に製造することができるとともに、比較的熱膨張係数が小さく、使用している途中に破壊されることがないからである。

次に、集合型ハニカム構造体の製造方法と同様に、上記セラミック成形体を、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等を用いて乾燥させ、セラミック乾燥体とする。次いで、入口側セル群の出口側の端部、及び、出口側セル群の入口側の端部に、封止材となる封止材ペーストを所定量充填し、セルを目封じする。
その後、集合型ハニカム構造体の製造方法と同様に、脱脂、焼成を行うことによりセラミックブロックを製造し、必要に応じて、シール材層の形成を行うことにより、一体型ハニカム構造体を製造することができる。また、上記一体型ハニカム構造体にも、上述した方法で触媒を担持させてもよい。

繊維長２０μｍのアルミナファイバ３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化珪素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を含む耐熱性の接着材ペーストを用いて多孔質セラミック部材５０を多数接着させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、円柱状のセラミックブロック４５を作製した。

（比較例１〜８）
基本的には、実施例１と同様の工程を行い、ハニカム構造体の直径に応じてメッシュの直径を、ハニカム構造体の長さと気孔率とに応じて無機繊維積層部材の積層枚数を、セル壁の厚さに応じて打ち抜き加工時のセル同士の間隔を、抄造時の厚さと気孔率に応じて加熱処理工程での圧縮度合を調整し、表１、２に示した形状のハニカム構造体を製造した。
なお、比較例１、２では、気孔率８０％、厚さ１ｍｍの積層部材を積層後、プレスして気孔率７０％のハニカム構造体とし、比較例３、４では、気孔率９０％、厚さ１ｍｍの積層部材を積層後、プレスして気孔率８５％のハニカム構造体とし、比較例５、６では、気孔率９８％、厚さ１ｍｍの積層部材を積層後、プレスして気孔率９５％のハニカム構造体とし、比較例７では、気孔率８０％、厚さ１ｍｍの積層部材を積層後、プレスして気孔率６５％のハニカム構造体とし、比較例８では、気孔率９８％、厚さ１ｍｍの積層部材を積層して、気孔率９８％のハニカム構造体とした。

（比較例９）
実施例１７の（１）の工程で、気孔率６５％のＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金製の３次元網目状金属多孔体を用いた以外は実施例１７と同様にしてハニカム構造体を製造した。

実施例１〜２０及び比較例１〜１０で製造したハニカム構造体の直径、長さ、容量及び気孔率を表１に記載するとともに、積層部材を積層したものについて積層枚数、積層部材を構成する無機繊維のアスペクト比、及びハニカム構造体中の気孔の気孔径を表１に記載する。

また、実施例１〜２０及び比較例１〜１０で製造したハニカム構造体を構成するセル壁の厚さ、ハニカム構造体のセル密度及び開口率を表２に記載するとともに、下記する評価方法により測定されたハニカム構造体の圧力損失、再生後の圧力損失、及び、初期捕集効率を表２に記載する。

Claims (7)

1. 複数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、前記セルのいずれか一方の端部が封止されたハニカム構造体であって、
   気孔率が７０〜９５％であり、
   前記ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面の径に対する、前記ハニカム構造体の長手方向の長さの比が０．２〜０．９であることを特徴とするハニカム構造体。
2. 開口率が３０〜５０％である請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 前記セル壁の厚さは、０．６ｍｍ以上である請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
4. 前記ハニカム構造体は、セルが重なり合うように、長手方向に複数の積層部材が積層されてなり、
   前記積層部材は、主に無機繊維からなるものである請求項１〜３のいずれかに記載のハニカム構造体。
5. 積層された主に無機繊維からなる積層部材の両端に、端部用の積層部材として、さらに金属からなる板状体が積層されている請求項４に記載のハニカム構造体。
6. 前記ハニカム構造体は、セルが重なり合うように、長手方向に複数の積層部材が積層されてなり、
   前記積層部材は、主に金属からなるものである請求項１〜３のいずれかに記載のハニカム構造体。
7. 前記ハニカム構造体の少なくとも一部に、触媒が担持されてなる請求項1〜６のいずれかに記載のハニカム構造体。

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