JP6948273B2 - ハニカムフィルタ - Google Patents

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ガス中の粒子状物質（パティキュレートマター（以下、「ＰＭ」という場合がある。））等を除去するためのハニカムフィルタに関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガスには、環境汚染の原因となるような炭素を主成分とするスス等のＰＭが多量に含まれている。そのため、ディーゼルエンジン等の排気系には、ＰＭを除去（捕集）するためのフィルタが搭載されることが一般的である。

このような目的で使用されるフィルタとして、セラミック材料等からなるハニカムフィルタが広く使用されている。通常、ハニカムフィルタは、ハニカム構造部と目封止部とから構成される。ハニカム構造部は、流体が流入する側の端面である流入端面から流体が流出する側の端面である流出端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する。このハニカム構造部の何れかの端面において、各セルの一方の端部を目封止する目封止部を配設することにより、ハニカムフィルタが得られる（例えば、特許文献１，２参照）。

このようなハニカムフィルタを排ガスに含まれるＰＭの除去に用いると、排ガスは、ハニカムフィルタの流入端面から、流出端面において端部が目封止されたセル内に流入する。その後、排ガスは、多孔質の隔壁を透過して、流入端面において端部が目封止されたセル内に移動する。そして、排ガスが、多孔質の隔壁を透過する際に、この隔壁が濾過層となり、排ガス中のＰＭが隔壁に捕捉されて隔壁上に堆積する。こうして、ＰＭが除去された排ガスは、その後、流出端面から外部に流出する。

ところで、ハニカムフィルタを長期間継続して使用するためには、定期的にフィルタに再生処理を施す必要がある。即ち、ハニカムフィルタの隔壁上に経時的に堆積したＰＭによって増大した圧力損失を低減させてフィルタ性能を初期状態に戻すため、隔壁上に堆積したＰＭを燃焼させて除去する必要がある。

再生時のハニカムフィルタの温度は、通常は８００〜９００℃程度である。しかし、前回の再生時におけるＰＭの燃焼が不十分でフィルタ内にＰＭが過剰に堆積している場合には、ハニカムフィルタの温度が、その耐熱限界温度である１３００℃前後まで上昇し、ハニカムフィルタにクラックが発生することが有る。

このようなクラックが発生したハニカムフィルタをそのまま使い続けると、そのクラックからＰＭが漏れ出し、環境を汚染することになるため、クラックの発生を検知できるようにする技術が求められている。

ハニカムフィルタのクラックを検知するための技術としては、ハニカムフィルタの下流側に、ハニカムフィルタのクラックから漏れ出したＰＭを検知できる装置を配置することが考えられる。従来、ＰＭを検知できる装置として、ＰＭの粒子数（ＰＮ：Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｎｕｍｂｅｒ）を測定するＰＮ測定装置や、ＰＭの重量を測定するＰＭセンサが知られている。

特開昭５７−７２１５号公報 特開２０００−２７９７２９号公報

しかしながら、ＰＮ測定装置は、非常に高価であることに加え、市販の車両に搭載することが困難なほど大型であるため、これを用いてクラックの発生を検知することは現実的ではない。また、ＰＭセンサは、ハニカムフィルタに生じたクラックが微細なものである場合は、そのクラックの発生を検知することが困難である。即ち、微細なクラックから漏れ出すことができるＰＭは、粒径が小さく極めて軽量であるため、一般的なＰＭセンサの感度では、クラックから漏れ出したＰＭによる重量の増加を検知できない。

また、ハニカムフィルタの圧力損失の変化によって、ハニカムフィルタのクラックを検知することも考えられるが、上記のようにハニカムフィルタに生じたクラックが微細なものである場合は、圧力損失の変化が小さ過ぎて、クラックの発生を検知することは困難である。

本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものである。即ち、本発明は、ハニカムフィルタの再生時において、過剰な昇温によりクラックが発生した場合に、そのクラックの発生を安価かつ容易に検知可能なハニカムフィルタを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、以下のハニカムフィルタが提供される。

［１］ 複数個のハニカムセグメントから構成されたハニカムフィルタであって、
前記ハニカムセグメントは、流体が流入する側の端面である流入端面から流体が流出する側の端面である流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム構造部と、複数の前記セルにおける前記流入端面側又は前記流出端面側の何れか一方の端部に配設された目封止部と、を備えたものであり、
前記ハニカムフィルタは、複数個のハニカムセグメントが、前記セルの延びる方向と垂直の方向において組み合わせられ、接合一体化したものであり、
前記ハニカム構造部は、炭化珪素からなる骨材と、前記骨材同士を結合する結合材とから構成されており、
前記ハニカムフィルタの前記セルの延びる方向に直交する断面において、当該断面の重心を中心とする直径３．６ｃｍの円内に少なくともその一部が含まれる前記ハニカムセグメントを内側セグメントとし、それ以外の前記ハニカムセグメントを外側セグメントとし、
前記外側セグメントの内の少なくとも１つは、前記隔壁の表面に、厚さ０．３μｍ以下の保護層を有するか、保護層を有さない低耐熱性セグメントであり、
前記内側セグメント及び前記外側セグメントの内、前記低耐熱性セグメント以外のものは、前記隔壁の表面に厚さ０．５〜７．３μｍの保護層を有する高耐熱性セグメントであり、
前記保護層は、４０質量％以上の珪素と４０質量％以上の酸素とを含む層であり、
前記ハニカムフィルタの前記セルの延びる方向に直交する断面における全ての前記ハニカムセグメントの断面積に対する前記低耐熱性セグメントの断面積の比率が、１６〜７６％であるハニカムフィルタ。

［２］ 前記高耐熱性セグメントの前記保護層の厚さが、１．０〜６．０μｍである［１］に記載のハニカムフィルタ。

［３］ 前記ハニカムフィルタの前記セルの延びる方向に直交する断面における全ての前記ハニカムセグメントの断面積に対する前記低耐熱性セグメントの断面積の比率が、３２〜６６％である［１］又は［２］に記載のハニカムフィルタ。

［４］ 前記結合材が、珪素又はコージェライトを含むものである［１］〜［３］の何れかに記載のハニカムフィルタ。

［５］ 前記ハニカム構造部に触媒が担持された［１］〜［４］の何れかに記載のハニカムフィルタ。

本発明のハニカムフィルタは、フィルタ内の最高温度が、クラックが発生するレベルの温度となった時に、ハニカムフィルタを構成する一部のハニカムセグメントがアクティブ酸化によりファイバー化して、変形する。そして、この変形により、ハニカムフィルタには、比較的粒径が大きく重量の重いＰＭでも通過できるような大きなクラックが発生する。このため、本発明のハニカムフィルタにおいては、クラックから漏れ出したＰＭのＰＭセンサによる検知や、変形による圧力損失の変化の検知が容易であり、高価で大型なＰＮ測定装置を使用しなくても、クラックの発生を容易に検知することができる。

本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。 ハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面において、内側セグメントと外側セグメントとを示す説明図である。 ハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面において、内側セグメントと外側セグメントとを示す説明図である。 低耐熱性セグメントの一の実施形態であって、セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。 低耐熱性セグメントの他の一の実施形態であって、セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。 高耐熱性セグメントの一の実施形態であって、セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。 本発明のハニカムフィルタにおける、高耐熱性セグメントと低耐熱性セグメントとの組み合わせの例を示す説明図である。 本発明のハニカムフィルタにおける、高耐熱性セグメントと低耐熱性セグメントとの組み合わせの例を示す説明図である。 本発明のハニカムフィルタにおける、高耐熱性セグメントと低耐熱性セグメントとの組み合わせの例を示す説明図である。 本発明のハニカムフィルタにおける、高耐熱性セグメントと低耐熱性セグメントとの組み合わせの例を示す説明図である。 本発明のハニカムフィルタにおける、高耐熱性セグメントと低耐熱性セグメントとの組み合わせの例を示す説明図である。 本発明のハニカムフィルタにおける、高耐熱性セグメントと低耐熱性セグメントとの組み合わせの例を示す説明図である。 本発明のハニカムフィルタにおける、高耐熱性セグメントと低耐熱性セグメントとの組み合わせの例を示す説明図である。 本発明の要件を満たさないハニカムフィルタにおける、高耐熱性セグメントと低耐熱性セグメントとの組み合わせの例を示す説明図である。 本発明の要件を満たさないハニカムフィルタにおける、高耐熱性セグメントと低耐熱性セグメントとの組み合わせの例を示す説明図である。 エンジンをアイドル状態としてハニカムフィルタを再生した場合において、ハニカムフィルタにファイバー化による変形が生じたときの圧力損失の変化を示すグラフである。 エンジンをアイドル状態としてハニカムフィルタを再生した場合において、ハニカムフィルタにファイバー化による変形が生じなかったときの圧力損失の変化を示すグラフである。

以下、本発明を具体的な実施形態に基づき説明するが、本発明は、それらの実施形態に限定されて解釈されるものではなく、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、適宜設計の変更、改良等を加え得るものである。

（１）ハニカムフィルタ：
図１は、本発明のハニカムフィルタの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。本発明のハニカムフィルタの一の実施形態であるハニカムフィルタ１００は、複数個のハニカムセグメント７から構成される。ハニカムセグメント７は、ハニカム構造部４と目封止部３とを備える。ハニカム構造部４は、排ガス等の流体が流入する側の端面である流入端面１１から流体が流出する側の端面である流出端面１２まで延びる流体の流路となる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁１を有する。目封止部３は、複数のセル２における流入端面１１側又は流出端面１２側の何れか一方の端部に配設されている。ハニカムフィルタ１００が、複数個のハニカムセグメント７が、セル２の延びる方向と垂直の方向において組み合わせられ、接合材８を介して接合一体化することによって構成されている。

ハニカムフィルタ１００を構成する複数個のハニカムセグメント７は、その一部が内側セグメント７ａであり、残りの一部が外側セグメント７ｂである。図２及び図３は、ハニカムフィルタ１００のセルの延びる方向に直交する断面において、内側セグメント７ａと外側セグメント７ｂとを示す説明図である。尚、これらの図においては、ハニカムセグメント７の隔壁や目封止部の描画は省略されている。

本発明においては、図２及び図３に示すように、ハニカムフィルタ１００のセルの延びる方向に直交する断面において、当該断面の重心Ｇを中心Ｏとする直径３．６ｃｍの円１３内に少なくともその一部が含まれるハニカムセグメント７を内側セグメント７ａとする。また、この内側セグメント７ａ以外のハニカムセグメントを外側セグメント７ｂとする。尚、ここで言う「重心」とは、ハニカムフィルタ１００のセル２の延びる方向に直交する断面において、ハニカムフィルタ１００の外周縁により描かれる図形の重心のことである。図２の例では、ハニカムフィルタ１００を構成する１６個のハニカムセグメント７の内、円１３内に少なくともその一部が含まれる４個のハニカムセグメント７が内側セグメント７ａであり、それ以外の１２個のハニカムセグメント７が外側セグメント７ｂである。また、図３の例では、ハニカムフィルタ１００を構成する２５個のハニカムセグメント７の内、円１３内に少なくともその一部が含まれる１個のハニカムセグメント７が内側セグメント７ａであり、それ以外の２４個のハニカムセグメント７が外側セグメント７ｂである。

ハニカムフィルタ１００において、外側セグメント７ｂの内の少なくとも１つは、低耐熱性セグメントである。また、内側セグメント７ａ及び外側セグメント７ｂの内、低耐熱性セグメント以外のものは、高耐熱性セグメントである。ここで、低耐熱性セグメントとは、隔壁の表面に、厚さ０．３μｍ以下の保護層を有するか、保護層を有さないハニカムセグメントである。また、高耐熱性セグメントとは、隔壁の表面に厚さ０．５〜７．３μｍの保護層を有するハニカムセグメントである。尚、保護層とは、４０質量％以上の珪素と４０質量％以上の酸素とを含む層である。

図４は、低耐熱性セグメントの一の実施形態であって、セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。図５は、低耐熱性セグメントの他の一の実施形態であって、セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。図６は、高耐熱性セグメントの一の実施形態であって、セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。

図４に示す低耐熱性セグメントＢの一の実施形態においては、隔壁１の表面に、厚さ０．３μｍ以下の保護層６が形成されている。また、図５に示す低耐熱性セグメントＢの他の一の実施形態においては、隔壁１の表面に、保護層が形成されておらず、隔壁１の表面が、セル２内に直接露出した状態となっている。また、図６に示す高耐熱性セグメントＡの一の実施形態においては、隔壁１の表面に、厚さ０．５〜７．３μｍの保護層５が形成されている。

尚、このような保護層の有無や厚さ以外の構造は、低耐熱性セグメントＢと高耐熱性セグメントＡとで同一であってよい。即ち、低耐熱性セグメントＢと高耐熱性セグメントＡとの何れにおいても、ハニカム構造部４は、流入端面１１から流出端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁１を有する。複数のセル２の内の一部のセルは、ハニカム構造部４の流入端面１１側において、端部が目封止部３によって目封止された入口目封止セル２ｂである。また、複数のセル２の内の残りのセルは、ハニカム構造部４の流出端面１２側において、端部が目封止部３によって目封止された出口目封止セル２ａである。出口目封止セル２ａと入口目封止セル２ｂとは、隔壁１を隔てて隣接するように交互に配置されている。

高耐熱性セグメントＡの保護層５は、高耐熱性セグメントＡのアクティブ酸化を抑制するために形成されたものである。ここで、「アクティブ酸化」とは、炭化珪素材料が、低酸素雰囲気下で高温に晒された際に生じる、炭化珪素の酸化分解反応である。具体的には、下式（１）のように、炭化珪素（ＳｉＣ）から一酸化珪素（ＳｉＯ）ガスが発生する。このアクティブ酸化によって発生したＳｉＯガスは、その後、下式（２）のように、雰囲気中の酸素（Ｏ_２）と化合して二酸化珪素（ＳｉＯ_２）からなる繊維状物質（ファイバー）を析出する。このような現象を、「ファイバー化」という。
式（１）：ＳｉＣ（固体）＋Ｏ_２（気体）→ＳｉＯ（気体）＋ＣＯ（気体）
式（２）：ＳｉＯ（気体）＋１／２Ｏ_２（気体）→ＳｉＯ_２（固体）

隔壁１の表面に、保護層を有していないか、保護層６を有していても、その厚さが０．３μｍ以下である低耐熱性セグメントＢでは、ハニカムフィルタ１００の再生時のような低酸素雰囲気下において、１２００℃程度で骨材である炭化珪素がアクティブ酸化する。そして、このアクティブ酸化によってファイバー化が生じると、低耐熱性セグメントＢが変形し、それに伴って、大きなクラックが発生する。また、ファイバー化の初期段階では、低耐熱性セグメントＢの変形により流路（セル）が狭まり、圧力損失が一時的に上昇する。

一方、隔壁１の表面に、厚さ０．５〜７．３μｍの保護層５を有している高耐熱性セグメントＡでは、ハニカムフィルタ１００の再生時のような低酸素雰囲気下においても、１３００℃程度まではアクティブ酸化は起こらず、ファイバー化も生じない。即ち、高耐熱性セグメントＡにクラックが発生するレベルの温度は１３００℃程度であり、この温度は、低耐熱性セグメントＢにファイバー化が生じる温度よりも１００℃程度高い。

図７〜図１３は、本発明のハニカムフィルタ１００における、高耐熱性セグメントＡと低耐熱性セグメントＢとの組み合わせの例を示す説明図である。尚、これらの図においては、ハニカムセグメントの隔壁や目封止部の描画は省略されている。また、これらの図においては、点線で囲まれたハニカムセグメントが内側セグメントであり、それ以外のハニカムセグメントが外側セグメントである。

図７の例では、ハニカムフィルタ１００を構成する１６個のハニカムセグメントの内、４個の内側セグメントのみが高耐熱性セグメントＡであり、１２個の外側セグメントは全て低耐熱性セグメントＢである。図８の例では、ハニカムフィルタ１００を構成する１６個のハニカムセグメントの内、４個の内側セグメントと４個の外側セグメントとが高耐熱性セグメントＡであり、８個の外側セグメントが低耐熱性セグメントＢである。図９の例では、ハニカムフィルタ１００を構成する１６個のハニカムセグメントの内、４個の内側セグメントと９個の外側セグメントとが高耐熱性セグメントＡであり、３個の外側セグメントが低耐熱性セグメントＢである。図１０の例では、ハニカムフィルタ１００を構成する１６個のハニカムセグメントの内、４個の内側セグメントと６個の外側セグメントとが高耐熱性セグメントＡであり、６個の外側セグメントが低耐熱性セグメントＢである。

また、図１１の例では、ハニカムフィルタ１００を構成する２５個のハニカムセグメントの内、１個の内側セグメントと４個の外側セグメントとが高耐熱性セグメントＡであり、２０個の外側セグメントが低耐熱性セグメントＢである。図１２の例では、ハニカムフィルタ１００を構成する２５個のハニカムセグメントの内、１個の内側セグメントと８個の外側セグメントとが高耐熱性セグメントＡであり、１６個の外側セグメントが低耐熱性セグメントＢである。図１３の例では、ハニカムフィルタ１００を構成する２５個のハニカムセグメントの内、１個の内側セグメントと１５個の外側セグメントとが高耐熱性セグメントＡであり、９個の外側セグメントが低耐熱性セグメントＢである。

本発明者らが検討したところによると、ハニカムフィルタ１００の再生時において、最も高温となる中央付近（内側セグメントが配置された付近）の温度が、１３００℃程度に達した時には、最も低温となる外周付近でも１２００℃程度に達する。このため、高耐熱性セグメントＡが、クラックが発生するレベルの温度（１３００℃程度）に達した時には、低耐熱性セグメントＢは、アクティブ酸化が生じる温度（１２００℃程度）に達しており、ファイバー化による変形が始まっている。即ち、外側セグメントの内の少なくとも１つが低耐熱性セグメントＢであるハニカムフィルタ１００においては、高耐熱性セグメントＡがクラックの発生するレベルの温度に達した時には、前記外側セグメント（低耐熱性セグメントＢ）に変形が生じることになる。そして、このファイバー化による変形により、ハニカムフィルタ１００には、比較的粒径が大きく重量の重いＰＭでも通過できるような大きなクラックが発生する。また、ファイバー化の初期段階では、低耐熱性セグメントＢの変形により流路（セル）が狭まり、圧力損失が一時的に上昇する。

このように、ハニカムフィルタ１００は、それを構成する複数個のハニカムセグメントの一部として、高耐熱性セグメントＡがクラックの発生するレベルの温度に達した時に、大きなクラックが発生するような低耐熱性セグメントＢを意図的に含ませたものである。このため、本発明のハニカムフィルタ１００においては、クラックから漏れ出したＰＭのＰＭセンサによる検知や、変形による圧力損失の変化の検知が容易であり、高価で大型なＰＮ測定装置を使用しなくても、クラックの発生を容易に検知することができる。

ハニカムフィルタ１００における低耐熱性セグメントＢ及び高耐熱性セグメントＡの配置や個数は、図７〜図１３の例に限定されるものではない。但し、ハニカムフィルタ１００のセルの延びる方向に直交する断面における全てのハニカムセグメント（高耐熱性セグメントＡ及び低耐熱性セグメントＢ）の断面積に対する低耐熱性セグメントＢの断面積の比率は１６〜７６％であり、好ましくは３２〜６６％である。この比率が１６％未満では、クラックの発生が検知し難くなる場合が有る。一方、この比率が７６％を超えると、再生時にクラックを発生させずに燃焼させることができるＰＭの量が少なくなり過ぎる場合が有る。図１４は、本発明の要件を満たさないハニカムフィルタにおける、低耐熱性セグメントと高耐熱性セグメントとの組み合わせの例を示す説明図である。図１４の例では、ハニカムフィルタ２００を構成する２５個のハニカムセグメントの内、１個の内側セグメントのみが高耐熱性セグメントＡで、２４個の外側セグメントが全て低耐熱性セグメントＢであり、前記比率が７６％を超えている。また、図１５も、本発明の要件を満たさないハニカムフィルタにおける、低耐熱性セグメントと高耐熱性セグメントとの組み合わせの例を示す説明図である。図１５の例では、ハニカムフィルタ３００を構成する１６個のハニカムセグメントの内、４個の内側セグメントが低耐熱性セグメントＢで、１２個の外側セグメントが高耐熱性セグメントＡである。

図６に示すような高耐熱性セグメントＡの隔壁１の表面に形成される保護層５の厚さは、０．５〜７．３μｍであり、好ましくは１．０〜６．０μｍである。この保護層５の厚さが０．５μｍ未満では、高耐熱性セグメントＡのアクティブ酸化を十分に抑制することができず、再生時にクラックを発生させずに燃焼させることができるＰＭの量が少なくなり過ぎる場合が有る。一方、この保護層の厚さが７．３μｍを超えると、熱膨張係数の増加により、再生時に生じる熱応力が増大してクラックが発生しやすくなり、再生時にクラックを発生させずに燃焼させることができるＰＭの量が少なくなり過ぎる場合が有る。

図５に示すような低耐熱性セグメントＢは、隔壁１の表面に保護層が形成されていないか、例えば、図４に示すような保護層６が形成されていたとしても、その厚さは０．３μｍ以下である。低耐熱性セグメントＢの隔壁１の表面に、厚さが０．３μｍを超える保護層６が形成されていると、高耐熱性セグメントＡがクラックの発生するレベルの温度に達しても、低耐熱性セグメントＢにファイバー化による変形や、それに伴うクラックが生じない場合が有る。

保護層は、４０質量％以上の珪素と４０質量％以上の酸素とを含む。４０質量％以上の珪素と４０質量％以上の酸素とを含む保護層を、０．５〜７．３μｍの厚さとなるように高耐熱性セグメントＡの隔壁１の表面に形成することにより、高耐熱性セグメントＡのアクティブ酸化を効果的に抑制することができる。保護層に含まれる珪素と酸素との少なくとも一方が、４０質量％未満であると、前記のような厚さの保護層を高耐熱性セグメントＡの隔壁１の表面に形成しても、高耐熱性セグメントＡのアクティブ酸化を十分に抑制することができない。尚、保護層は、４９質量％以上の珪素と４２質量％以上の酸素とを含むことが好ましく、５０質量％以上の珪素と４３質量％以上の酸素とを含むことがより好ましく、５３質量％以上の珪素と４６質量％以上の酸素とを含むことが更に好ましい。

このような保護層の形成方法としては、例えば、骨材が炭化珪素であるハニカムセグメントを酸素雰囲気下（例えば、酸素濃度１５〜２０質量％）において、９００〜１４００℃で５〜２０時間程度加熱する方法が挙げられる。このような方法で、ハニカムセグメントを酸化処理することにより、骨材である炭化珪素の一部が酸化され、４０質量％以上の珪素と４０質量％以上の酸素とを含むシリカ（ＳｉＯ_２）質の保護層（酸化膜）が形成される。

尚、保護層の有無の確認及び保護層の厚さの測定は、ＦＥ−ＥＰＭＡ（電界放出型電子線マイクロアナライザ）を用いて行うことができる。具体的には、まず、ＦＥ−ＥＰＭＡにて、ハニカムセグメントの隔壁を構成するＳｉＣ粒子（骨材）を覆う、４０質量％以上の珪素と４０質量％以上の酸素とを含む層（保護層）の有無を確認する。次いで、保護層が形成されていることを確認できた隔壁から、縦１００μｍ×横１００μｍの視野を無作為に５箇所抽出する。そして、それぞれの視野について、ＳｉＣ粒子（骨材）を覆っている保護層を、無作為に１０箇所抽出して厚さを計測し、計５０箇所の厚さの平均値を保護層の厚さとする。

図１に示すようなハニカムフィルタ１００のハニカム構造部４は、炭化珪素（ＳｉＣ）からなる骨材と、その骨材同士を結合する結合材とから構成されている。結合材は、珪素（Ｓｉ）又はコージェライトを含むものであることが好ましい。結合材が珪素を含むことにより、高い熱伝導率が得られ、フィルタ再生時の温度を抑制できる。また、結合材がコージェライトを含むことにより、熱膨張率が低くなり、クラックが発生し難くなる。

目封止部３を構成する材料としては、目封止部３とハニカム構造部４との熱膨張差を小さくするため、ハニカム構造部４を構成する材料と同じ材料を用いることが好ましい。セル２の延びる方向における目封止部３の長さ（目封止部３の深さ）は、特に限定されず、ハニカムフィルタ１００の使用環境等に応じて適宜決定することができる。

隔壁１の厚さは、５０〜５００μｍであることが好ましく、１００〜４００μｍであることが特に好ましい。隔壁１の厚さが５０μｍ未満であると、十分な強度が得られない場合がある。また、隔壁１の厚さが５００μｍを超えると、圧力損失が高くなり過ぎて、ハニカムフィルタ１００をディーゼルエンジン等の排気系に搭載した場合に、エンジンの出力低下を招くことがある。

隔壁１の気孔率は、２５〜８０％であることが好ましく、３０〜７６％であることが更に好ましく、３５〜７２％であることが特に好ましい。隔壁１の気孔率が２５％未満であると、圧力損失が高くなり過ぎて、ハニカムフィルタ１００をディーゼルエンジン等の排気系に搭載した場合に、エンジンの出力低下を招くことがある。また、隔壁１の気孔率が８０％を超えると、十分な強度が得られない場合がある。尚、ここで言う「気孔率」は、水銀ポロシメータによって測定した値である。

隔壁１の平均細孔径は、５〜１００μｍであることが好ましく、７〜８０μｍであることが更に好ましく、９〜５０μｍであることが特に好ましい。隔壁１の平均細孔径が５μｍ未満であると、圧力損失が高くなり過ぎて、ハニカムフィルタ１００をディーゼルエンジン等の排気系に搭載した場合に、エンジンの出力低下を招くことがある。また、隔壁１の平均細孔径が１００μｍを超えると、十分な強度が得られない場合がある。尚、ここで言う「平均細孔径」は、水銀ポロシメータによって測定した値である。

ハニカム構造部４のセル密度は、１５〜６５０セル／ｃｍ^２であることが好ましく、３０〜５５０セル／ｃｍ^２であることが更に好ましい。ハニカム構造部４のセル密度が１５セル／ｃｍ^２未満であると、ハニカムフィルタ１００の強度や有効濾過面積が不十分となる場合がある。また、ハニカム構造部４のセル密度が６５０セル／ｃｍ^２超えると、セル２を取り囲む隔壁１の相互間の距離が短くなるため、流路（セル２）にＰＭの詰まりが生じる場合がある。

ハニカム構造部４のセル形状（セル２が延びる方向に直交する断面におけるセル２の形状）には、特に制限はない。好ましいセル形状としては、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、楕円形、あるいはこれらの組合せを挙げることができる。四角形の中では、正方形または長方形が好ましい。

ハニカムフィルタ１００の全体形状は、特に限定されない。ハニカムフィルタ１００の好ましい全体形状としては、円柱状、端面が楕円形の柱状、端面が正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形等の多角形の柱状等が挙げられる。尚、図１に示すハニカムフィルタ１００の形状は円柱状である。

ハニカムフィルタ１００には、外周コート層９が形成されていてもよい。外周コート層９の厚さは、０．０５〜３．０ｍｍであることが好ましく、０．１〜１．５ｍｍであることが更に好ましい。外周コート層９の厚さが０．０５ｍｍ未満であると、外周コート層９の強度が不足して、外周コート層９が割れ易くなる場合が有る。また、外周コート層９の厚さが３．０ｍｍを超えると、圧力損失が高くなり過ぎる場合が有る。

ハニカム構造部４には、触媒が担持されていることが好ましい。触媒が担持されることにより、再生時におけるＰＭの燃焼を促進したり、排ガス中に含まれる有害な成分を浄化したりすることができる。触媒としては、例えば、酸化触媒、三元触媒、還元触媒等を挙げることができる。

触媒の担持量は、１０〜５００ｇ／Ｌであることが好ましく、２０〜４００ｇ／Ｌであることが更に好ましく、３０〜３００ｇ／Ｌであることが特に好ましい。触媒の担持量が１０ｇ／Ｌ未満であると、触媒性能が十分に発現しない場合がある。また、触媒の担持量が５００ｇ／Ｌを超えると、流路（セル）の断面積が小さくなり、圧力損失が高くなり過ぎる場合がある。尚、ここで言う触媒の担持量（ｇ／Ｌ）とは、ハニカム構造部の単位体積（１Ｌ）当たりに担持される触媒の量（ｇ）のことである。

（２）ハニカムフィルタの製造方法：
以下、本発明のハニカムフィルタの製造方法の一例を説明する。まず、セラミック原料を含有する成形原料を調製する。セラミック原料としては、骨材となる炭化珪素と、結合材となる珪素又はコージェライト化原料とからなるものが好ましい。尚、コージェライト化原料とは、焼成されることによりコージェライトになる原料のことであり、具体的には、シリカが４２〜５６質量％、アルミナが３０〜４５質量％、マグネシアが１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成となるように配合された原料である。

成形原料は、前記セラミック原料に、分散媒、焼結助剤、有機バインダ、界面活性剤、造孔材等を混合して調製することが好ましい。

分散媒としては、水を用いることが好ましい。分散媒の含有量は、成形原料を混練して得られる坏土が成形しやすい硬度となるように適宜調整する。具体的な分散媒の含有量としては、成形原料全体に対して２０〜８０質量％であることが好ましい。

焼結助剤としては、例えば、イットリア、マグネシア、酸化ストロンチウム等を用いることができる。焼結助剤の含有量は、成形原料全体に対して０．１〜０．３質量％であることが好ましい。

有機バインダとしては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。有機バインダの含有量は、成形原料全体に対して２〜１０質量％であることが好ましい。

界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、成形原料全体に対して２質量％以下であることが好ましい。

造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、澱粉、発泡樹脂、中空樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、成形原料全体に対して１０質量％以下であることが好ましい。

次に、成形原料を混練して坏土を形成する。成形原料を混練して坏土を形成する方法には特に制限はない。例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。

次いで、得られた坏土を成形して、ハニカム成形体を形成する。ハニカム成形体は、流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁を有する成形体である。坏土を成形してハニカム成形体を形成する方法には特に制限はなく、押出成形法、射出成形法等の公知の成形方法を用いることができる。例えば、所望のセル形状、隔壁厚さ等に対応した口金を用いて押出成形する方法等を好適例として挙げることができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。

こうして得られたハニカム成形体を乾燥させた後、焼成する。乾燥方法は、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができる。中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組み合わせて行うことが好ましい。

乾燥後のハニカム成形体（ハニカム乾燥体）を焼成して、ハニカム構造部を作製する。尚、この焼成（本焼成）の前に、ハニカム成形体中に含まれているバインダ等を除去するため、仮焼（脱脂）を行うことが好ましい。仮焼の条件は、特に限定されるものではなく、ハニカム成形体中に含まれている有機物（有機バインダ、界面活性剤、造孔材等）を除去することができるような条件あればよい。一般に、有機バインダの燃焼温度は１００〜３００℃程度、造孔材の燃焼温度は２００〜８００℃程度である。そのため、仮焼の条件としては、酸化雰囲気において、２００〜１０００℃程度で、３〜１００時間程度加熱することが好ましい。

ハニカム成形体の焼成（本焼成）は、仮焼したハニカム成形体を構成する成形原料を焼結させて緻密化し、所定の強度を確保するために行われるものである。焼成の条件（温度、時間、雰囲気等）は、成形原料の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。

次に、ハニカム構造部に目封止部を形成する。目封止部は、出口目封止セルについては、ハニカム構造部の流出端面側において、端部が目封止されるように形成し、入口目封止セルについては、ハニカム構造部の流入端面側において、端部が目封止されるように形成する。この目封止部の形成には、従来公知の方法を用いることができる。具体的な方法の一例としては、まず、前記のような方法で作製したハニカム構造部の端面にシートを貼り付ける。次いで、このシートの、目封止部を形成しようとするセルに対応した位置に穴を開ける。次に、このシートを貼り付けたままの状態で、目封止部の形成材料をスラリー化した目封止用スラリーに、ハニカム構造部の端面を浸漬し、シートに開けた孔を通じて、目封止しようとするセルの開口端部内に目封止用スラリーを充填する。

こうしてセル内に充填した目封止用スラリーを乾燥した後、焼成して硬化させることにより、ハニカム構造部と目封止部とを備えたハニカムセグメントが得られる。目封止部の形成材料には、ハニカム構造部の形成材料と同じ材料を用いることが好ましい。尚、目封止部の形成は、ハニカム成形体の乾燥後、仮焼後あるいは焼成（本焼成）後の何れの段階で行ってもよい。

こうして得られたハニカムセグメントの内、高耐熱性セグメントとするものには、保護層を形成するための酸化処理を施す。酸化処理の方法としては、例えば、ハニカムセグメントを酸素雰囲気下（例えば、酸素濃度１５〜２０質量％）において、９００〜１４００℃で５〜２０時間程度加熱する方法が挙げられる。このような方法で、ハニカムセグメントを酸化処理することにより、骨材である炭化珪素の一部が酸化され、隔壁の表面に、４０質量％以上の珪素と４０質量％以上の酸素とを含むシリカ（ＳｉＯ_２）質の保護層（酸化膜）が形成される。

前記のようにして得られたハニカムセグメントの内、低耐熱性セグメントとするものには、基本的に保護層は不要であるため、酸化処理を施す必要は無い。但し、低耐熱性セグメントであっても、厚さが０．３μｍ未満であれば、隔壁の表面に保護層が形成されていても良い。厚さが０．３μｍ未満の保護層は、特に酸化処理を施さなくても、上記したハニカム成形体の焼成（本焼成）の過程で形成されることが有る。尚、厚さが０．３μｍ未満の保護層を酸化処理によって形成する場合には、高耐熱性セグメントの保護層を形成する場合よりも、加熱雰囲気の酸素濃度を低くしたり、加熱時間を短くしたりすることにより、形成される保護層の厚さを調整することが好ましい。

次いで、高耐熱性セグメント及び低耐熱性セグメントのそれぞれの側面に、スラリー状の接合材を塗布し、その接合材により、当該側面同士が接合されるように、高耐熱性セグメントと低耐熱性セグメントとを組み合わせる。この時、外側セグメントの内の少なくとも１つは、低耐熱性セグメントとなるようにする。また、最終的に得られるハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面における全てのハニカムセグメントの断面積に対する低耐熱性セグメントの断面積の比率が１６〜７６％となるように、高耐熱性セグメントと低耐熱性セグメントとの個数を調整する。高耐熱性セグメントと低耐熱性セグメントとをこのように組み合わせ、接合材を加熱乾燥させることにより、複数個のハニカムセグメント（高耐熱性セグメント及び低耐熱性セグメント）が接合材を介して接合一体化されたハニカムセグメント接合体が得られる。

接合材としては、例えば、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、セラミック粒子等の無機原料に、有機バインダ、発泡樹脂、分散剤等の添加材と水とを加えて混練し、スラリー状としたものが、好適に使用できる。接合材を高耐熱性セグメント及び低耐熱性セグメントのそれぞれの側面に塗布する方法は、特に限定されず、刷毛塗り等の方法を用いることができる。

ハニカムセグメント接合体は、そのままの状態でもハニカムフィルタとして使用できるが、必要に応じて、その外周部分に研削加工を施し、円柱状等の所望の形状としてもよい。この場合、研削加工後の外周部分（加工面）に、外周コート層を形成することが好ましい。

外周コート層は、研削加工後のハニカムセグメント接合体の加工面に、外周コート材を塗布することにより形成される。外周コート材としては、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、セラミック粒子等の無機原料機バインダ、発泡樹脂、分散剤等の添加材と水とを加えて混練し、スラリー状としたものが好適に使用できる。外周コート材をハニカム接合体の加工面に塗布する方法は、特に限定されない。好適な方法としては、例えば、研削加工後のハニカムセグメント接合体をろくろ上で回転させながら、その加工面に、外周コート材をゴムヘラなどでコーティングする方法を挙げることができる。

（３）触媒の担持方法：
次に、前記のようにして製造されたハニカムフィルタのハニカム構造部に、触媒を担持する方法の一例を説明する。まず、担持させようとする触媒を含む触媒スラリーを調製する。この触媒スラリーを、ハニカム構造部の隔壁にコートする。コートの方法は、特に限定されない。例えば、ハニカム構造部の一方の端面を触媒スラリー中に漬けた状態で、ハニカム構造部の他方の端面から吸引する方法（吸引法）が好適なコート方法として挙げられる。こうして、ハニカム構造部の隔壁に触媒スラリーをコートした後、触媒スラリーを乾燥させる。更に、乾燥した触媒スラリーを焼成してもよい。このようにして、ハニカム構造部に酸化触媒が担持されたハニカムフィルタを得ることができる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
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てセラミック原料を得た。得られたセラミック原料に、有機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、分散媒として水を添加して成形原料とし、この成形原料を真空土練機により混練して坏土を作製した。有機バインダの添加量は、セラミック原料１００質量部に対し、７質量部とした。造孔材の添加量は、セラミック原料１００質量部に対し、３質量部とした。水の添加量は、セラミック原料１００質量部に対し、４２質量部とした。

得られた坏土を、所定形状の口金を用いて押出成形し、全体形状が四角柱状のハニカム成形体を得た。こうして得られたハニカム成形体を、マイクロ波乾燥機で乾燥した後、更に熱風乾燥機で乾燥させて、ハニカム乾燥体を得た。

次いで、ハニカム乾燥体の所定のセルの一方の端部と、残余のセルの他方の端部とに目封止部を形成した。目封止部の形成は、ハニカム乾燥体の両端面が、端部に目封止部が形成されたセルと、端部に目封止部が形成されていないセルとによって、市松模様を呈するように行った。目封止部の形成方法としては、まず、ハニカム乾燥体の端面にシートを貼り付け、このシートの、目封止部を形成しようとするセルに対応した位置に穴を開けた。続いて、このシートを貼り付けたままの状態で、目封止部の形成材料をスラリー化した目封止用スラリーに、ハニカム乾燥体の端面を浸漬し、シートに開けた孔を通じて、目封止しようとするセルの端部内に目封止用スラリーを充填した。尚、目封止部の形成材料には、前記成形原料と同じものを用いた。

こうして、セルの端部内に充填した目封止用スラリーを乾燥させた後、ハニカム乾燥体を、大気雰囲気にて約４００℃で仮焼（脱脂）した。その後、Ａｒ不活性雰囲気にて約１４５０℃で焼成することにより、ハニカムセグメントを得た。得られたハニカムセグメントは、セルの延びる方向に直交する断面が一辺３６ｍｍの正方形であり、セルの延びる方向における長さが１５２ｍｍであった。また、得られたハニカムセグメントのハニカム構造部は、炭化珪素からなる骨材と、珪素からなり、骨材同士を結合する結合材とから構成されていた。

このようにして得られた複数個のハニカムセグメントの内の一部のハニカムセグメントに酸化処理を施して隔壁の表面に、厚さが１．５μｍで、５３質量％の珪素と４６質量％の酸素とを含むＳｉＯ_２質の保護層（酸化膜）を形成した。酸化処理は、ハニカムセグメントを酸素濃度２０質量％の酸素雰囲気下において、１３００℃で５時間加熱する方法で行った。こうして酸化処理を施したハニカムセグメントを高耐熱性セグメントとし、酸化処理を施さなかったハニカムセグメントを低耐熱性セグメントとした。

続いて、アルミナ粉に、シリカファイバー、有機バインダ及び水を添加してスラリー状の接合材を得た。この接合材を、高耐熱性セグメント及び低耐熱性セグメントのそれぞれの側面に厚さ約１ｍｍとなるように塗布した。そして、このように接合材が塗布された４個の高耐熱性セグメントＡと１２個の低耐熱性セグメントＢとからなる合計１６個のハニカムセグメントを、図７に示す配置となるように組み合わせ、ハニカムセグメント積層体を作製した。このハニカムセグメント積層体を、１２０℃で２時間乾燥させて、全体形状が四角柱状のハニカムセグメント接合体を得た。

次いで、このハニカムセグメント接合体の全体形状が円柱状となるように、その外周を研削加工した。研削加工後、その加工面に接合材と同じ組成の外周コート材を１ｍｍの厚さで塗布し、７００℃で２時間乾燥硬化させて外周コート層を形成した。

こうして作製された実施例１のハニカムフィルタは、直径が１４４ｍｍで、長さが１５２ｍｍであった。隔壁の厚さは３２０μｍで、隔壁の気孔率は５２％であった。セル密度は４６セル／ｃｍ^２で、セル形状は正方形であった。ハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面における全てのハニカムセグメント（高耐熱性セグメント及び低耐熱性セグメント）の断面積に対する低耐熱性セグメントの断面積の比率は、６６％であった。

（実施例２〜４，６〜８）
酸化処理の条件を調整することにより、高耐熱性セグメントの保護層の珪素と酸素との含有量及び／又は保護層の厚さを表１に示す値に変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜４，６〜８のハニカムフィルタを作製した。

（実施例５）
各ハニカムセグメントのハニカム構造部に触媒を担持させた以外は、実施例１と同様にして、実施例５のハニカムフィルタを作製した。尚、触媒の担持は、吸引法により、ハニカムセグメント接合体の隔壁の表面に、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）を５：１の比率で含有する触媒スラリーのコート層を形成した後、 加熱乾燥することにより行った。ハニカムフィルタの体積１リットル当たりの貴金属（Ｐｔ、Ｒｈ）の合計担持量は１５ｇとした。

（実施例９）
低耐熱性セグメントとして、隔壁の表面に、厚さが０．３μｍで、５０質量％の珪素と４３質量％の酸素とを含むＳｉＯ_２質の保護層（酸化膜）を形成したものを用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例９のハニカムフィルタを作製した。

（実施例１０）
セラミック原料の金属珪素粉末をコージェライト化原料に変更した以外は、実施例４と同様にして、実施例１０のハニカムフィルタを作製した。

（実施例１１）
酸化処理の条件を調整することにより、高耐熱性セグメントの保護層の厚さを表１に示す値に変更するとともに、各ハニカムセグメントのハニカム構造部に触媒を担持させた以外は、実施例１０と同様にして、実施例１１のハニカムフィルタを作製した。尚、触媒の担持は、吸引法により、ハニカムセグメント接合体の隔壁の表面に、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）を５：１の比率で含有する触媒スラリーのコート層を形成した後、加熱乾燥することにより行った。ハニカムフィルタの体積１リットル当たりの貴金属（Ｐｔ、Ｒｈ）の合計担持量は１５ｇとした。

（実施例１２）
１３個の高耐熱性セグメントＡと３個の低耐熱性セグメントＢとからなる合計１６個のハニカムセグメントを、図９に示す配置となるように組み合わせた以外は、実施例２と同様にして、実施例１２のハニカムフィルタを作製した。尚、ハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面における全てのハニカムセグメント（高耐熱性セグメント及び低耐熱性セグメント）の断面積に対する低耐熱性セグメントの断面積の比率は、１６％であった。

（実施例１３）
１０個の高耐熱性セグメントＡと６個の低耐熱性セグメントＢとからなる合計１６個のハニカムセグメントを、図１０に示す配置となるように組み合わせた以外は、実施例１と同様にして、実施例１３のハニカムフィルタを作製した。尚、ハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面における全てのハニカムセグメント（高耐熱性セグメント及び低耐熱性セグメント）の断面積に対する低耐熱性セグメントの断面積の比率は、３２％であった。

（実施例１４）
５個の高耐熱性セグメントＡと２０個の低耐熱性セグメントＢとからなる合計２５個のハニカムセグメントを、図１１に示す配置となるように組み合わせた以外は、実施例１と同様にして、実施例１４のハニカムフィルタを作製した。但し、使用したハニカムセグメントは、セルの延びる方向に直交する断面が一辺３９ｍｍの正方形であり、セルの延びる方向における長さが１５２ｍｍであった。また、ハニカムフィルタは、直径が１９１ｍｍで、長さが１５２ｍｍであった。尚、ハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面における全てのハニカムセグメント（高耐熱性セグメント及び低耐熱性セグメント）の断面積に対する低耐熱性セグメントの断面積の比率は、７６％であった。

（実施例１５）
９個の高耐熱性セグメントＡと１６個の低耐熱性セグメントＢとからなる合計２５個のハニカムセグメントを、図１２に示す配置となるように組み合わせた以外は、実施例１と同様にして、実施例１５のハニカムフィルタを作製した。但し、使用したハニカムセグメントは、セルの延びる方向に直交する断面が一辺３９ｍｍの正方形であり、セルの延びる方向における長さが１５２ｍｍであった。また、ハニカムフィルタは、直径が１９１ｍｍで、長さが１５２ｍｍであった。尚、ハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面における全てのハニカムセグメント（高耐熱性セグメント及び低耐熱性セグメント）の断面積に対する低耐熱性セグメントの断面積の比率は、５６％であった。

（比較例１）
１６個のハニカムセグメントが全て低耐熱性セグメントである以外は、実施例１と同様にして、比較例１のハニカムフィルタを作製した。

（比較例２）
１２個の高耐熱性セグメントＡと４個の低耐熱性セグメントＢとからなる合計１６個のハニカムセグメントを、図１５に示す配置となるように組み合わせた以外は、実施例１と同様にして、比較例２のハニカムフィルタを作製した。比較例２のハニカムフィルタは、４個の内側セグメントが低耐熱性セグメントＢで、１２個の外側セグメントが高耐熱性セグメントＡである。

（比較例３）
酸化処理の条件を調整することにより、高耐熱性セグメントの保護層の珪素と酸素との含有量を表１に示す値に変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例３のハニカムフィルタを作製した。

（比較例４）
４個の高耐熱性セグメントＡの代わりに、４個の低耐熱性セグメントを用いた以外は、実施例１と同様にして、比較例４のハニカムフィルタを作製した。但し、この４個の低耐熱性セグメントは、隔壁の表面に、厚さが０．３μｍで、５１質量％の珪素と４３質量％の酸素とを含むＳｉＯ_２質の保護層（酸化膜）を形成したものである。尚、残りの１２個の低耐熱性セグメントＢは、酸化処理を施しておらず、隔壁の表面に保護層が形成されていないものである。

（比較例５）
１６個のハニカムセグメントが全て高耐熱性セグメントである以外は、実施例１と同様にして、比較例５のハニカムフィルタを作製した。

（比較例６）
１個の高耐熱性セグメントＡと２４個の低耐熱性セグメントＢとからなる合計２５個のハニカムセグメントを、図１４に示す配置となるように組み合わせた以外は、実施例１と同様にして、比較例６のハニカムフィルタを作製した。但し、使用したハニカムセグメントは、セルの延びる方向に直交する断面が一辺３９ｍｍの正方形であり、セルの延びる方向における長さが１５２ｍｍであった。また、ハニカムフィルタは、直径が１９１ｍｍで、長さが１５２ｍｍであった。尚、ハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面における全てのハニカムセグメント（高耐熱性セグメント及び低耐熱性セグメント）の断面積に対する低耐熱性セグメントの断面積の比率は、９５％であった。

（評価）
上記のようにして作製された実施例１〜１５及び比較例１〜６のハニカムフィルタについて、下記に示す方法により、「ＰＭ堆積限界」、「圧力損失の検知性能」及び［総合判定］の各評価を行った。その結果を表２に示す。

［ＰＭ堆積限界］
まず、排気量３０００ｃｃ、直列６気筒のコモンレール式直噴ディーゼルエンジンから排出される排ガスをハニカムフィルタに流入させて、ハニカムフィルタ内にＰＭを６ｇ／Ｌ堆積させた。次いで、上記ディーゼルエンジンの排気系に酸化触媒を設置し、その下流に、上記のようにしてＰＭを堆積させたハニカムフィルタを設置した。次に、上記ディーゼルエンジンをエンジン回転数２０００ｒｐｍ、エンジントルク１７８Ｎ・ｍに保った状態でポスト噴射を行い、ハニカムフィルタへ流入する排ガスの温度が６００℃に達した後、アイドル状態に切り換えて、ハニカムフィルタの強制再生を行った。その後、ハニカムフィルタを取り外し、Ｘ線ＣＴスキャナによってハニカムフィルタのクラックの有無を観察した。ハニカムフィルタ内のＰＭの堆積量を次第に増加させて、この操作を繰り返し行い、ハニカムフィルタにクラックが発生しない最大のＰＭ堆積量を調べた。評価は、比較例５のハニカムフィルタを基準とした。例えば、表２中の「−１ｇ／Ｌ」は、ハニカムフィルタにクラックが発生しない最大のＰＭ堆積量が、比較例５と比べて、１ｇ／Ｌ少なかったことを示している。ハニカムフィルタにクラックが発生しない最大のＰＭ堆積量が、比較例５と同等だった場合を「Ａ」とし、比較例５よりも少ないが、比較例５との差が１ｇ／Ｌ以下であった場合を「Ｂ」とし、比較例５との差が１ｇ／Ｌを超えていた場合を「Ｃ」とした。

［圧力損失の検知性能］
まず、排気量３０００ｃｃ、直列６気筒のコモンレール式直噴ディーゼルエンジンから排出される排ガスをハニカムフィルタに流入させて、ハニカムフィルタ内にＰＭを堆積させた。ＰＭの堆積量は、上記ＰＭ堆積限界において調べた、「ハニカムフィルタにクラックが発生しない最大のＰＭ堆積量」よりも多い量とした。次いで、上記ディーゼルエンジンの排気系に酸化触媒を設置し、その下流に、上記のようにしてＰＭを堆積させたハニカムフィルタを設置した。次に、上記ディーゼルエンジンをエンジン回転数２０００ｒｐｍ、エンジントルク１７８Ｎ・ｍに保った状態でポスト噴射を行い、ハニカムフィルタへ流入する排ガスの温度が６００℃に達した後、アイドル状態に切り換えて、ハニカムフィルタの強制再生を行った。そして、この強制再生時におけるハニカムフィルタの圧力損失の変化を調べた。この強制再生時において、ハニカムフィルタを構成する一部のハニカムセグメントに、ファイバー化による変形が生じた場合には、図１６のグラフに矢印で示したように、圧力損失が一時的に上昇する。これは、ファイバー化による変形により、流路（セル）が狭まるためである。一方、ハニカムフィルタを構成するハニカムセグメントにファイバー化による変形が生じなかった場合には、図１７に示すように、強制再生によるＰＭの燃焼が進行するのに伴って、圧力損失はなだらかに低下する。即ち、ハニカムフィルタが、クラックが発生するレベルの温度に達した時に、一部のハニカムセグメントに、ファイバー化による変形が生じるハニカムフィルタは、圧力損失の変化を調べることにより、クラックの発生を検知することができる。図１６に示すような圧力損失の一時的な上昇が顕著に現れた場合を「Ａ」とし、顕著ではないが、圧力損失の一時的な上昇を確認できた場合を「Ｂ」とし、圧力損失の一時的な上昇を確認できなかった場合を「Ｃ」とした。

［総合判定］
「ＰＭ堆積限界」及び「圧力損失の検知性能」の両方が「Ａ」である場合を「Ａ」とした。「ＰＭ堆積限界」及び「圧力損失の検知性能」の両方が「Ｂ」である場合と、何れか一方が「Ａ」で他方が「Ｂ」である場合とを「Ｂ」とした。「ＰＭ堆積限界」及び「圧力損失の検知性能」の内の、少なくとも一方が「Ｃ」である場合を「Ｃ」とした。

（考察）
表２に示すとおり、本発明の実施例である実施例１〜１５は、総合判定が「Ａ」又は［Ｂ］であった。ハニカムフィルタが低耐熱性セグメントのみで構成されている比較例１及び４は、「ＰＭ堆積限界」が「Ｃ」であり、ハニカムフィルタ全体としての耐熱性が不十分であった。高耐熱性セグメントの保護層に含まれる珪素と酸素との含有量が、それぞれ４０質量％未満である比較例３も、「ＰＭ堆積限界」が「Ｃ」であり、ハニカムフィルタ全体としての耐熱性が不十分であった。ハニカムフィルタが高耐熱性セグメントのみで構成されている比較例５は、「圧力損失の検知性能」が「Ｃ」であり、圧力損失の変化を調べることによって、クラックの発生を検知することは困難なものであった。低耐熱性セグメントの断面積の比率が７６％を超える比較例６は、「ＰＭ堆積限界」が「Ｃ」であり、ハニカムフィルタ全体としての耐熱性が不十分であった。また、この比較例６は、「圧力損失の検知性能」も「Ｃ」であり、圧力損失の変化を調べることによって、クラックの発生を検知することは困難なものであった。更に、内側セグメントを低耐熱性セグメントとし、外側セグメントを高耐熱性セグメントとした比較例２についても、「ＰＭ堆積限界」が「Ｃ」であり、ハニカムフィルタ全体としての耐熱性が不十分であった。

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ガス中の粒子状物質等を除去するためのハニカムフィルタとして、好適に利用することができる。

１：隔壁、２：セル、２ａ：出口目封止セル、２ｂ：入口目封止セル、３：目封止部、４：ハニカム構造部、５：保護層、６：保護層、７：ハニカムセグメント、７ａ：内側セグメント、７ｂ：外側セグメント、８：接合材、９：外周コート層、１１：流入端面、１２：流出端面、１３：円、１００：ハニカムフィルタ、２００，３００：ハニカムフィルタ、Ａ：高耐熱性セグメント、Ｂ：低耐熱性セグメント、Ｇ：重心、Ｏ：中心。

Claims (5)

1. 複数個のハニカムセグメントから構成されたハニカムフィルタであって、
   前記ハニカムセグメントは、流体が流入する側の端面である流入端面から流体が流出する側の端面である流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム構造部と、複数の前記セルにおける前記流入端面側又は前記流出端面側の何れか一方の端部に配設された目封止部と、を備えたものであり、
   複数個のハニカムセグメントは、前記セルの延びる方向と垂直の方向において組み合わせられ、接合一体化したものであり、
   前記ハニカム構造部は、炭化珪素からなる骨材と、前記骨材同士を結合する結合材とから構成されており、
   前記ハニカムフィルタの前記セルの延びる方向に直交する断面において、当該断面の重心を中心とする直径３．６ｃｍの円内に少なくともその一部が含まれる前記ハニカムセグメントを内側セグメントとし、それ以外の前記ハニカムセグメントを外側セグメントとし、
   前記外側セグメントの内の少なくとも１つは、前記隔壁の表面に、厚さ０．３μｍ以下の保護層を有するか、保護層を有さない低耐熱性セグメントであり、
   前記内側セグメント及び前記外側セグメントの内、前記低耐熱性セグメント以外のものは、前記隔壁の表面に厚さ０．５〜７．３μｍの保護層を有する高耐熱性セグメントであり、
   前記保護層は、４０質量％以上の珪素と４０質量％以上の酸素とを含む層であり、
   前記ハニカムフィルタの前記セルの延びる方向に直交する断面における全ての前記ハニカムセグメントの断面積に対する前記低耐熱性セグメントの断面積の比率が、１６〜７６％であるハニカムフィルタ。
2. 前記高耐熱性セグメントの前記保護層の厚さが、１．０〜６．０μｍである請求項１に記載のハニカムフィルタ。
3. 前記ハニカムフィルタの前記セルの延びる方向に直交する断面における全ての前記ハニカムセグメントの断面積に対する前記低耐熱性セグメントの断面積の比率が、３２〜６６％である請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
4. 前記結合材が、珪素又はコージェライトを含むものである請求項１〜３の何れか一項に記載のハニカムフィルタ。
5. 前記ハニカム構造部に触媒が担持された請求項１〜４の何れか一項に記載のハニカムフィルタ。

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