特許 6530217 ハニカム構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6530217

(24)【登録日】2019年5月24日

(45)【発行日】2019年6月12日

(54)【発明の名称】ハニカム構造体

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/022 20060101AFI20190531BHJP

   B01D 39/20 20060101ALI20190531BHJP

   B01D 46/00 20060101ALI20190531BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/022 B

   B01D39/20 D

   B01D46/00 302

【請求項の数】8

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-66895(P2015-66895)

(22)【出願日】2015年3月27日

(65)【公開番号】特開2016-186264(P2016-186264A)

(43)【公開日】2016年10月27日

【審査請求日】2017年11月15日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088616

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 一平

(74)【代理人】

【識別番号】100154829

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 成

(72)【発明者】

【氏名】山本 博隆

【審査官】 稲村 正義

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２２８６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５６４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０２５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５７３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６２１２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００−３／３８

Ｂ０１Ｄ ３９／２０，４６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の端面である流入端面から他方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、所定の前記セルの前記流入端面側の端部に配設された流入側目封止部と、残余の前記セルの前記流出端面側の端部に配設された流出側目封止部と、を備えるハニカム構造体であり、
前記ハニカム構造部には、側面に開口を有する穴部が１〜７個形成され、
前記穴部の前記開口の開口径が、３〜５０ｍｍであり、
前記ハニカム構造部の前記端面における最大長さの半分の値に対する、前記穴部の深さの合計の値が、１〜１４であり、
前記ハニカム構造部の前記側面に、全ての前記穴部の前記開口の全部を覆うように配設され、前記ハニカム構造体と同材質である外周壁を更に備えているハニカム構造体。

【請求項2】

前記穴部が２個以上形成され、全ての前記穴部は、最も近い前記穴部同士の距離が、１０ｍｍ以上である請求項１に記載のハニカム構造体。

【請求項3】

全ての前記穴部が、前記ハニカム構造部の前記端面における最大長さの半分の長さより深い請求項１または２に記載のハニカム構造体。

【請求項4】

前記穴部が２個以上形成され、
前記ハニカム構造部の中心軸に直交し且つ前記ハニカム構造部の前記流入端面と向かい合う平面を端面側投影面とし、前記ハニカム構造部の前記中心軸方向から前記端面側投影面に前記ハニカム構造部の前記穴部を投影することを想定したとき、
前記端面側投影面に投影される全ての前記穴部は、一の前記穴部の中心軸と他の前記穴部の中心軸とのなす角が４５°であるか、或いは、前記端面側投影面に投影される全ての前記穴部は、一の前記穴部の中心軸と他の前記穴部の中心軸とのなす角が９０°である請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

【請求項5】

前記穴部が２個以上形成され、
前記ハニカム構造部の中心軸に直交し且つ前記ハニカム構造部の前記流入端面と向かい合う平面を端面側投影面とし、前記ハニカム構造部の前記中心軸方向から前記端面側投影面に前記ハニカム構造部の前記穴部を投影することを想定したとき、
前記端面側投影面に投影される全ての前記穴部は、中心軸が互いに平行である請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

【請求項6】

前記穴部が２個以上形成され、前記ハニカム構造部が円柱状であり、
前記ハニカム構造部の前記流出端面において、前記隔壁の厚さ方向に直交する方向をＸ軸とし、前記Ｘ軸に直交する方向をＹ軸とするとともに、前記ハニカム構造部の中心軸をＺ軸とする座標軸を想定し、前記ハニカム構造部の前記中心軸方向の長さをＬとし、前記ハニカム構造部の前記流出端面における半径をＲとし、更に、前記Ｙ軸に直交する平面を側面側投影面とし、前記Ｙ軸の方向から前記側面側投影面に前記ハニカム構造部の前記穴部の前記開口を投影することを想定したとき、
前記側面側投影面に投影される全ての前記穴部の前記開口の中心は、Ｚ軸方向においてはＬ／２〜３Ｌ／４の間に形成され、Ｘ軸方向においては−３Ｒ／４〜＋３Ｒ／４の間に形成される請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

【請求項7】

前記穴部の前記開口が塞がれている請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

【請求項8】

前記穴部の前記開口が閉塞材で塞がれており、
前記ハニカム構造部の側面及び前記穴部の前記開口を塞ぐ前記閉塞材の表面を覆うように配設された外周壁を備える請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、長時間の使用でも圧力損失の急上昇が発生し難く、捕集効率が良好であり、十分なアイソスタティック強度が確保されたハニカム構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ディーゼルエンジンは、燃焼による微粒子物質（以下、「ＰＭ」ということがある）を発生し、この微粒子物質には、発がん性が認められている。そのため、微粒子物質の大気に放出されてしまうことを防止することが必須である。そこで、現在では、従来の重量による微粒子排出量規制に加え微粒子個数を規制する厳しい規制が課せられている。

【0003】

ここで、燃焼の改善による微粒子物質の排出低減には限界があり、排気にフィルタを設置することが現在唯一の有効な手段となっている。このフィルタとしては、多孔質の隔壁をガスが通過するように設計したウォールフロー型のフィルタが有効である。具体的には、ウォールフロー型のフィルタとしては、流体の流路となるセルを流入端面側と流出端面側とで交互に目封止し、隔壁に排ガスが流れるようにしたハニカム構造体が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−２５４０３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載のフィルタ（ハニカム構造体）は、長時間使用することにより、粒子状物質がフィルタ内に堆積する。そして、このフィルタは、堆積した粒子状物質によってフィルタが目詰まりを生じ、フィルタの圧力損失が急上昇する現象が生じてしまうことがある（図７参照）。そのため、圧力損失の上昇を極力抑える必要がある用途には上記フィルタを使用し難い状況であった。つまり、上記フィルタの用途に制限があった。

【0006】

そこで、長時間の使用でも圧力損失の急上昇が発生し難く、捕集効率が良好であり、十分なアイソスタティック強度が確保されたフィルタ（ハニカム構造体）の開発が求められていた。

【0007】

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。本発明の課題とするところは、長時間の使用でも圧力損失の急上昇が発生し難く、捕集効率が良好であり、十分なアイソスタティック強度が確保されたハニカム構造体を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によれば、以下に示す、ハニカム構造体が提供される。

【0009】

［１］ 一方の端面である流入端面から他方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、所定の前記セルの前記流入端面側の端部に配設された流入側目封止部と、残余の前記セルの前記流出端面側の端部に配設された流出側目封止部と、を備えるハニカム構造体であり、前記ハニカム構造部には、側面に開口を有する穴部が１〜７個形成され、前記穴部の前記開口の開口径が、３〜５０ｍｍであり、前記ハニカム構造部の前記端面における最大長さの半分の値に対する、前記穴部の深さの合計の値が、１〜１４であり、前記ハニカム構造部の前記側面に、全ての前記穴部の前記開口の全部を覆うように配設され、前記ハニカム構造体と同材質である外周壁を更に備えているハニカム構造体。

【0010】

［２］ 前記穴部が２個以上形成され、全ての前記穴部は、最も近い前記穴部同士の距離が、１０〜５０ｍｍである前記［１］に記載のハニカム構造体。

【0011】

［３］ 全ての前記穴部が、前記ハニカム構造部の前記端面における最大長さの半分の長さより深い前記［１］または［２］に記載のハニカム構造体。

【0012】

［４］ 前記穴部が２個以上形成され、前記ハニカム構造部の中心軸に直交し且つ前記ハニカム構造部の前記流入端面と向かい合う平面を端面側投影面とし、前記ハニカム構造部の前記中心軸方向から前記端面側投影面に前記ハニカム構造部の前記穴部を投影することを想定したとき、前記端面側投影面に投影される全ての前記穴部は、一の前記穴部の中心軸と他の前記穴部の中心軸とのなす角が４５°であるか、或いは、前記端面側投影面に投影される全ての前記穴部は、一の前記穴部の中心軸と他の前記穴部の中心軸とのなす角が９０°である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。

【0013】

［５］ 前記穴部が２個以上形成され、前記ハニカム構造部の中心軸に直交し且つ前記ハニカム構造部の前記流入端面と向かい合う平面を端面側投影面とし、前記ハニカム構造部の前記中心軸方向から前記端面側投影面に前記ハニカム構造部の前記穴部を投影することを想定したとき、前記端面側投影面に投影される全ての前記穴部は、中心軸が互いに平行である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。

【0014】

［６］ 前記穴部が２個以上形成され、前記ハニカム構造部が円柱状であり、前記ハニカム構造部の前記流出端面において、前記隔壁の厚さ方向に直交する方向をＸ軸とし、前記Ｘ軸に直交する方向をＹ軸とするとともに、前記ハニカム構造部の中心軸をＺ軸とする座標軸を想定し、前記ハニカム構造部の前記中心軸方向の長さをＬとし、前記ハニカム構造部の前記流出端面における半径をＲとし、更に、前記Ｙ軸に直交する平面を側面側投影面とし、前記Ｙ軸の方向から前記側面側投影面に前記ハニカム構造部の前記穴部の前記開口を投影することを想定したとき、前記側面側投影面に投影される全ての前記穴部の前記開口の中心は、Ｚ軸方向においてはＬ／２〜３Ｌ／４の間に形成され、Ｘ軸方向においては−３Ｒ／４〜＋３Ｒ／４の間に形成される前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体。

【0015】

［７］ 前記穴部の前記開口が塞がれている前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカム構造体。

【0016】

［８］ 前記穴部の前記開口が閉塞材で塞がれており、前記ハニカム構造部の側面及び前記穴部の前記開口を塞ぐ前記閉塞材の表面を覆うように配設された外周壁を備える前記［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカム構造体。

【発明の効果】

【0017】

本発明のハニカム構造体は、ハニカム構造部の側面に開口する穴部が形成されている。そのため、本発明のハニカム構造体は、長時間の使用でも圧力損失の急上昇が発生し難く、捕集効率が良好であり、十分なアイソスタティック強度が確保されたものである。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。

【図2】本発明のハニカム構造体の一の実施形態における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3】本発明のハニカム構造体の他の実施形態におけるハニカム構造体と端面側投影面とを模式的に示す平面図である。

【図4】実施例１のハニカム構造体に形成された穴部の開口の位置を説明するための模式図である。

【図5】実施例８のハニカム構造体に形成された穴部の開口の位置を説明するための模式図である。

【図6】本発明のハニカム構造体における使用時間と圧力損失の関係を示すグラフである。

【図7】従来のハニカム構造体における使用時間と圧力損失の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明は以下の実施の形態に限定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、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。

【0020】

［１］ハニカム構造体：
本発明のハニカム構造体の一実施形態は、図１、図２に示すハニカム構造体１００である。ハニカム構造体１００は、多孔質の隔壁１を有するハニカム構造部１０と、流入側目封止部３と、流出側目封止部４と、を備えている。ハニカム構造部１０は、一方の端面である流入端面１１から他方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を区画形成する隔壁１を有している。また、流入側目封止部３は、所定のセル２の流入端面１１側の端部に配設されたものである。また、流出側目封止部４は、残余のセル２の流出端面１２側の端部に配設されたものである。ハニカム構造部１０には、側面５に開口３０ａを有する穴部３０が１〜７個形成されている。穴部３０の開口３０ａの開口径Ｄは、３〜５０ｍｍである。ハニカム構造体１００は、ハニカム構造部１０の端面における最大長さの半分の値に対する、穴部３０の深さの合計の値が、１〜１４である。そして、ハニカム構造体１００は、ハニカム構造部１０の側面に、全ての穴部３０の開口３０ａの全部を覆うように配設され、ハニカム構造体と同材質である外周壁２０を更に備えている。

【0021】

このようなハニカム構造体１００は、上記構成を採用することにより、長時間の使用により粒子状物質が堆積することに起因して生じる目詰まりが防止され、圧力損失の急上昇が発生し難いものである。即ち、従来のウォールフロー型のフィルタは、図７に示すように、長時間（所定の時間Ｔ）、排ガス中のＰＭを除去すると、このフィルタのセル２がＰＭによって閉塞されてしまい、圧力損失が急上昇してしまう。このように圧力損失が急上昇してしまうことを防止するため、定期的にＰＭを燃やすことでＰＭを除去し、フィルタを再生している。しかし、フィルタの再生の回数が増えると、エンジンの燃費が悪くなる。また、再生を行わないでフィルタ内のＰＭを除去することは手間が掛かる。一方、ハニカム構造体１００によれば、長時間使用した場合（つまり、所定の時間Ｔを経過した場合）でも、圧力損失の急上昇が防止される（図６参照）。また、ハニカム構造体１００は、ウォールフロー型のフィルタであるため、ＰＭの捕集効率が良好である。また、通常、ハニカム構造体の内部に穴部３０のような空間が形成されると、アイソスタティック強度が低下することも想定される。しかし、ハニカム構造体１００は、十分なアイソスタティック強度が確保されている。このように、ハニカム構造体１００は、圧力損失の急上昇を長期間防止することができ、良好な捕集効率が得られ、更に、アイソスタティック強度を十分に確保できるという効果を奏するものである。

【0022】

図１は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態における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。

【0023】

［１−１］ハニカム構造部：
ハニカム構造部１０は、その側面５に開口３０ａを有する穴部３０が形成されている。この穴部が形成されることにより、流入端面から流入した排ガスの一部は、隔壁を通過しないで排出される。即ち、流入セル２ａ（図２参照）に流入した排ガスの中には、穴部３０に流入するものがある。そして、この穴部３０に流入した排ガスは、穴部３０に連なる流出セル２ｂ（図２参照）からそのまま排出されることがある。このように、ハニカム構造体１００には、排ガスの一部が、隔壁を通過することなくそのまま排出される経路がある。そのため、長期間、ＰＭを捕集し続けることで隔壁が目詰まりを生じさせる状態となった場合であっても、上記経路があることにより、圧力損失が急上昇することを防止することができる。また、上記経路があることにより、隔壁が目詰まりを生じさせる状態となるまでに時間がかかり、仮に圧力損失の急上昇が発生するとしても、その発生時期を大幅に遅くすることができる。

【0024】

穴部の開口の形状は、円形、楕円形、三角形や四角形などの多角形などとすることができる。これらの中でも、穴部の開口の形状は、穴部を形成し易いという観点から、円形であることが好ましい。

【0025】

ここで、本明細書において、穴部は、スリット（溝）を含まない概念である。具体的には、穴部は、長径と、この長径に直交するもの（短径）との比（長径／短径）の値が、１〜２となるものであることが好ましい。なお、長径は、穴部の開口の外縁上の異なる２点を結ぶ線分のうち最も長いものである。

【0026】

穴部の開口の開口径は、３〜５０ｍｍであり、１０〜４０ｍｍであることが好ましく、２０〜３０ｍｍであることが更に好ましい。このような範囲とすることにより、圧力損失の急上昇を長期間防止することができ、良好な捕集効率が得られ、更に、アイソスタティック強度を十分に確保できる。穴部の開口の開口径が下限値未満であると、圧力損失の急上昇を長期間防止することができない。また、従来のハニカム構造体（穴部が形成されていないもの）と同様に、圧力損失の急上昇を長時間防止することができない。上限値超であると、穴部から流出するＰＭの流出量が増加するため、ＰＭの捕集効率が十分でなくなる。なお、「開口の開口径」とは、開口の外縁上の異なる２点を結ぶ線分のうち最も長いものの長さをいう。

【0027】

本発明のハニカム構造体は、ハニカム構造部の端面における最大長さの半分の値に対する、穴部の深さの合計の値（深さ／長さの比）は、１〜１４であり、３〜１２であることが好ましく、５〜１０であることが更に好ましい。このような範囲とすることにより、圧力損失の急上昇を長期間防止することができ、良好な捕集効率が得られ、更に、アイソスタティック強度を十分に確保できる。上記深さ／長さの比が下限値未満であると、圧力損失の急上昇を長期間防止することができない。上限値超であると、穴部から流出するＰＭの流出量が増加するため、ＰＭの捕集効率が十分でなくなる。なお、「穴部の深さ」は、穴部の最も深い部分の深さのことをいう。

【0028】

穴部の数は、１〜７個であり、２〜６個であることが好ましく、３〜５個であることが更に好ましい。このような範囲とすることにより、圧力損失の急上昇を長期間防止することができ、良好な捕集効率が得られ、更に、アイソスタティック強度を十分に確保できる。穴部が０個であると（即ち、穴部が形成されていないと）、圧力損失の急上昇を長期間防止することができない。穴部の数が７個超であると、ＰＭの捕集効率が十分でなくなる。

【0029】

全ての穴部は、ハニカム構造部の端面における最大長さの半分より深いことが好ましい。このようにすることで、穴部を通過するＰＭが増加してＰＭの堆積を抑制することができる。そのため、圧力損失の急上昇を更に長期間防止することができる。ハニカム構造部の端面における最大長さの半分より浅い穴部があると、圧力損失の急上昇を長期間防止することができないおそれがある。

【0030】

穴部が２個以上形成される場合、全ての穴部は、最も近い穴部同士の距離が、１０ｍｍ以上であることが好ましく、１５ｍｍ以上であることが好ましく、２０ｍｍ以上であることが更に好ましい。なお、上限値は、５０ｍｍとすることが好ましい。上記距離をこのような範囲とすることにより、ハニカム構造体のアイソスタティック強度を良好に確保することができる。上記距離が上記範囲外であると、ハニカム構造体のアイソスタティック強度を十分に確保できないおそれがある。「最も近い穴部同士の距離」とは、２個以上形成された穴部のそれぞれにおいて、最も近くに形成された穴部（近接穴部）を決定したとき、この近接穴部との最短の距離のことをいう。

【0031】

穴部が２個以上形成される場合、以下の条件（ｉ）または（ｉｉ）を満たすことが好ましい。即ち、まず、図３に示すように、ハニカム構造部１０の中心軸Ｏに直交し且つハニカム構造部１０の流入端面１１と向かい合う平面を端面側投影面４１とする。そして、ハニカム構造部１０の中心軸Ｏ方向から端面側投影面４１にハニカム構造部１０の穴部３０を投影することを想定する。このとき、条件（ｉ）：端面側投影面４１に投影される全ての穴部３０は、一の穴部３０の中心軸と他の穴部３０の中心軸とのなす角が４５°である。または、条件（ｉｉ）：端面側投影面４１に投影される全ての穴部３０は、一の穴部３０の中心軸と他の穴部３０の中心軸とのなす角が９０°である。図３は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態におけるハニカム構造体と端面側投影面とを模式的に示す平面図である。

【0032】

このような条件を満たすことで、穴部に排ガスを均一に取り込むことができ、穴部内におけるＰＭの堆積が均一になる。そのため、圧力損失の急上昇を長時間防止することができる。

【0033】

なお、条件（ｉ）または（ｉｉ）を満たす穴部同士（一の穴部と他の穴部）は、隣り合っていなくてもよい。即ち、端面側投影面に投影された際に、各穴部の中心軸同士が上記角度を満たせばよく、ハニカム構造体のセルの延びる方向の位置関係については特に制限はない。

【0034】

条件（ｉ）または（ｉｉ）を満たす穴部同士（一の穴部と他の穴部）は、一部の空間を共有するように互いに交差していてもよい。このように互いに交差していると、穴部に排ガスを均一に取り込むことができ、穴部内におけるＰＭの堆積が均一になる。そのため、圧力損失の急上昇を長時間防止することができる。

【0035】

条件（ｉ）または（ｉｉ）を満たす穴部同士（一の穴部と他の穴部）は、空間を共有しないで交差していてもよい。つまり、条件（ｉ）または（ｉｉ）を満たす穴部同士は、立体交差の関係にあってもよい。このように交差していると、空間を共有した場合の交差部が起因となる強度低下が改善されるため、アイソスタティック強度を確保することができる。

【0036】

また、穴部が２個以上形成される場合、以下の条件（ａ）を満たすことが好ましい。即ち、まず、ハニカム構造部の中心軸に直交し且つハニカム構造部の流入端面と向かい合う平面を端面側投影面とする。そして、ハニカム構造部の中心軸方向から端面側投影面にハニカム構造部の穴部を投影することを想定する。このとき、条件（ａ）：端面側投影面に投影される全ての穴部は、中心軸が互いに平行である。

【0037】

このような条件を満たすことで、空間を共有した場合の交差部が起因となる強度低下が改善されるため、アイソスタティック強度を確保することができる。

【0038】

また、穴部が２個以上形成され、ハニカム構造部が円柱状である場合、以下の条件（α）を満たすことが好ましい。即ち、まず、図４、図５に示すように、ハニカム構造部１０の流出端面１２において、隔壁の厚さ方向に直交する方向をＸ軸とし、このＸ軸に直交する方向をＹ軸とする。更に、ハニカム構造部１０の中心軸ＯをＺ軸とする。このような座標軸を想定する。次に、ハニカム構造部１０の中心軸Ｏ方向の長さをＬとし、ハニカム構造部１０の流出端面１２における半径をＲとする。更に、Ｙ軸に直交する平面を側面側投影面とし、Ｙ軸の方向から側面側投影面にハニカム構造部１０の穴部３０の開口３０ａを投影することを想定する。このとき、条件（α）：側面側投影面に投影される全ての穴部３０の開口３０ａの中心は、Ｚ軸方向においてはＬ／４〜３Ｌ／４の間に形成され、Ｘ軸方向においては−３Ｒ／４〜＋３Ｒ／４の間に形成される。

【0039】

このような条件を満たすことで、穴部に排ガスを均一に取り込むことができ、穴部内におけるＰＭの堆積が均一になる。そのため、圧力損失の急上昇を長時間防止することができる。

【0040】

図４は、実施例１のハニカム構造体に形成された穴部の開口の位置を説明するための模式図である。図５は、実施例８のハニカム構造体に形成された穴部の開口の位置を説明するための模式図である。

【0041】

なお、ハニカム構造部の形状は、円柱状に限らない。例えば、三角柱状、四角柱状などの多角柱状、楕円柱状などとすることができる。

【0042】

隔壁の厚さは、５０．８〜５０８．０μｍであることが好ましく、２０３．２〜３８１．０μｍであることが更に好ましく、２５４．０〜３０４．８μｍであることが特に好ましい。隔壁の厚さが下限値未満であると、捕集効率が低下するおそれがある。上限値超であると、圧力損失が増加するおそれがある。

【0043】

隔壁の気孔率は、４０〜７０％であることが好ましく、４２〜６５％であることが更に好ましく、４８〜５９％であることが特に好ましい。気孔率の下限値未満であると、圧力損失が増加するおそれがある。上限値超であると、ハニカム構造体の強度が低下するためキャニング時にハニカム構造体が破損するおそれがある。気孔率は、水銀ポロシメータによって測定した値である。

【0044】

隔壁の材料としては、セラミックが好ましく、強度及び耐熱性に優れることより、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、及び炭化珪素−コージェライト系複合材料からなる群から選択される少なくとも１種が更に好ましい。これらの中でも、コージェライトが特に好ましい。

【0045】

ハニカム構造体のセルの延びる方向の長さは、１０１．６〜２２８．６ｍｍとすることができる。

【0046】

ハニカム構造体１００は、ハニカム構造部１０の側面５に外周壁２０（図１参照）を更に備えていてもよい。外周壁２０は、ハニカム構造部１０の側面５及び穴部３０の開口３０ａを覆うように配設されていることが好ましい。このように外周壁２０を配設することで、外周壁２０の表面は平滑であるため、把持材がハニカム構造体１００と擦れてハニカム構造体が劣化することを防止できる。ここで、穴部の開口を塞ぐようにこの穴部に閉塞材を配設してもよい。そして、外周壁２０は、この閉塞材の表面（露出した面）上に配設することができる。なお、閉塞材を用いずに穴部を塞いでもよい。即ち、穴部の開口の開口径が３０ｍｍ以下である場合、閉塞材を用いることなく、外周壁２０を配設することができる。

【0047】

外周壁２０の厚さは、０．５〜４．０ｍｍであることが好ましく、０．８〜３．０ｍｍであることが更に好ましく、１．０〜２．０ｍｍであることが特に好ましい。外周壁の厚さが下限値未満であると、捕集効率が低下するおそれがある。上限値超であると、ハニカム構造体１００全体の体積を一定とする場合、外周壁の分だけハニカム構造体の断面積が減少してしまう。そのため圧力損失が増大するおそれがある。

【0048】

［１−２］目封止部：
本発明のハニカム構造体は、流入側目封止部と流出側目封止部とを備えている。これらの目封止部の材料は、上述した隔壁と同様のものとすることができる。

【0049】

また、流入側目封止部及び流出側目封止部の深さは、適宜決定することができる。

【0050】

［２］ハニカム構造体の製造方法：
本実施形態のハニカム構造体の製造方法について説明する。まず、ハニカム構造体を作製するための坏土を調整し、この坏土を成形して、ハニカム成形体を作製する（成形工程）。その後、得られたハニカム成形体（或いは、必要に応じて行われた乾燥後のハニカム乾燥体）に目封止を施して目封止部（流入側目封止部及び流出側目封止部）を形成する（目封止部形成工程）。その後、焼成してハニカム焼成体を作製する。その後、このハニカム焼成体の側面に穴を開けて穴部を形成する。このようにしてハニカム構造体を得ることができる（ハニカム構造体作製工程）。なお、焼成する前のハニカム成形体の側面に穴を開けて穴部とすることもできる。

【0051】

以下、各製造工程について更に詳細に説明する。

【0052】

［２−１］成形工程：
まず、成形工程においては、セラミック原料を含有するセラミック成形原料を成形して、流体の流路となる複数のセルを区画形成するハニカム成形体を形成する。

【0053】

セラミック成形原料に含有されるセラミック原料としては、コージェライト化原料、コージェライト、ムライト、アルミナ、チタニア、炭化珪素、及びチタン酸アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種を含むものであることが好ましい。なお、コージェライト化原料とは、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セラミック原料であって、焼成されてコージェライトになるものである。

【0054】

このセラミック成形原料は、上記セラミック原料に、分散媒、有機バインダ、無機バインダ、造孔材、界面活性剤等を混合して調製することが好ましい。各原料の組成比は、特に限定されず、作製しようとするハニカム構造体の構造、材質等に合わせた組成比とすることが好ましい。

【0055】

セラミック成形原料を成形する際には、まず成形原料を混練して坏土とし、得られた坏土をハニカム形状に成形することが好ましい。成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、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。坏土を成形してハニカム成形体を形成する方法としては特に制限はなく、押出成形、射出成形等の従来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、セル密度を有する口金を用いて押出成形してハニカム成形体を形成する方法等を好適例として挙げることができる。

【0056】

焼成する前のハニカム成形体に穴を形成する場合、ドリル等の掘削工具を用いて、ハニカム成形体に穴を形成することができる。このように、焼成する前のハニカム成形体の段階で穴部となる穴を形成することにより、穴部の形成時に生じるクラックを抑制することができる。

【0057】

ハニカム成形体の形状は、特に限定されず、円柱状、中心軸に直交する断面が楕円形、レーストラック形状、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形の柱状等を挙げることができる。

【0058】

得られたハニカム成形体を乾燥してもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、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、なかでも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組合せて行うことが好ましい。

【0059】

［２−２］目封止部形成工程：
次に、ハニカム成形体（乾燥工程を採用する場合には、ハニカム乾燥体）に、目封止部を形成する。具体的には、まず、ハニカム成形体の流入端面に、流入セル２ａ（図２参照）が覆われるようにマスクを施し、マスクの施された端部（流入端部）を目封止スラリーに浸漬して、マスクが施されていない流出セルの開口部に目封止スラリーを充填する。その後、ハニカム成形体の流出端面について、流出セル２ｂ（図２参照）が覆われるようにマスクを施し、マスクの施された端部（流出端部）を目封止スラリーに浸漬して、マスクが施されていない流入セルの開口部に目封止スラリーを充填する。このようにして、目封止部が形成されたハニカム成形体を得ることができる。

【0060】

目封止スラリーは、従来公知のハニカム構造体の目封止部の材料として使用されるものを適宜選択して使用することができる。

【0061】

［２−３］ハニカム構造体作製工程：
次に、得られたハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得る。その後、得られたハニカム焼成体の側面に穴を開けて穴部を形成して、ハニカム構造体を作製する。

【0062】

なお、ハニカム成形体を焼成（本焼成）する前には、そのハニカム成形体を仮焼することが好ましい。仮焼は、脱脂のために行うものであり、その方法は、特に限定されるものではなく、中の有機物（有機バインダ、分散剤、造孔材等）を除去することができればよい。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℃程度であるので、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。

【0063】

ハニカム成形体の焼成（本焼成）は、適当な条件を選択すればよい。例えば、コージェライト化原料を使用している場合には、焼成温度は、１４１０〜１４４０℃が好ましい。また、焼成時間は、最高温度でのキープ時間として、４〜６時間が好ましい。

【0064】

ハニカム焼成体の側面に穴を開ける手段としては、ドリル等の掘削工具などを採用することができる。このように、ハニカム焼成体の段階で穴部となる穴を開ける場合、焼成時にハニカム成形体が収縮することによる穴部の径の変化を考慮する手間が生じない。

【0065】

更に外周壁を配設する場合、上記焼成後に閉塞材を、穴部の開口を覆うようにハニカム焼成体の側面に塗布した後、外周コート材で側面を塗布し、乾燥させて外周壁を形成することが好ましい。閉塞材としては、ハニカム構造体と同材質の条件を満たすものを用いることができる。また、外周コート材は、従来公知のハニカム構造体の外周壁を形成するために用いられるものを適宜採用することができる。また、穴部の開口径（穴径）が３０ｍｍ以下であれば閉塞材を用いずに、外周コート材のみで穴（穴部の開口）を覆うこともできる。

【実施例】

【0066】

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。

【0067】

（実施例１）
コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を１３質量部、分散媒を３５質量部、有機バインダを６質量部、分散剤を０．５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用した。分散媒としては水を使用し、有機バインダとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。

【0068】

次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、セルの断面形状が四角形で、全体形状が円柱状のハニカム成形体を得た。

【0069】

次に、ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。

【0070】

乾燥後のハニカム成形体（ハニカム乾燥体）に、目封止部を形成した。具体的には、まず、ハニカム乾燥体の流入端面に、流入セル（所定のセル）が覆われるようにマスクを施し、マスクの施された端部（流入端部）を目封止スラリーに浸漬して、マスクが施されていない流出セルの開口部に目封止スラリーを充填した。その後、ハニカム乾燥体の流出端面について、流出セル（残余のセル）が覆われるようにマスクを施し、マスクの施された端部（流出端部）を目封止スラリーに浸漬して、マスクが施されていない流入セルの開口部に目封止スラリーを充填した。その後、目封止部を形成したハニカム成形体を熱風乾燥機で乾燥した。このようにして、目封止ハニカム乾燥体を得た。

【0071】

次に、目封止ハニカム乾燥体について、４５０℃で５時間加熱することにより脱脂を行い、更に、１４２５℃で７時間加熱することにより焼成を行い、ハニカム焼成体を得た。

【0072】

次に、得られたハニカム焼成体の側面から、ドリルを用いて、５個の穴部を形成した。

【0073】

ハニカム構造部（ハニカム焼成体）の流出端面において、隔壁の厚さ方向に直交する方向をＸ軸とし、このＸ軸に直交する方向をＹ軸とする。更に、ハニカム構造部の中心軸をＺ軸とする座標軸を想定する。そして、ハニカム構造部の中心軸方向の長さをＬとし、ハニカム構造部の流出端面における半径をＲとする。そして、Ｙ軸に直交する平面を側面側投影面とする。更に、Ｙ軸方向から上記側面側投影面にハニカム構造部の穴部の開口を投影することを想定する。このとき、側面側投影面に投影される全ての穴部の開口は、Ｚ軸方向にはＬ／２の位置であった。また、Ｘ軸方向には、−２Ｒ／３、−Ｒ／３、０、＋Ｒ／３、＋２Ｒ／３の位置であった（図４参照）。なお、これらの位置は、穴部の開口の中心の位置である。

【0074】

そして、ハニカム構造部の中心軸に直交し且つハニカム構造部の流入端面と向かい合う平面を端面側投影面とする。また、ハニカム構造部の中心軸方向から上記端面側投影面にハニカム構造部の穴部を投影することを想定する。このとき、端面側投影面に投影される全ての穴部は、中心軸が互いに平行となるように形成されていた。

【0075】

また、全ての穴部は、ハニカム構造部を貫通する貫通孔であった。

【0076】

更に、全ての穴部における開口の直径は、２０ｍｍであった。そして、ハニカム構造部の端面における長さの半分の値に対する、穴部の深さの合計の値は、８．７５ｍｍであった。全ての穴部は、最も近い穴部同士の距離が１０ｍｍ以上であった（表１参照）。

【0077】

なお、全ての穴部の開口には、閉塞材を充填して、穴部を閉塞させた。なお、閉塞材にはコージェライト粒子、セラミックファイバー、及びコロイド状酸化物を含むスラリーを用い、穴部の開口に閉塞材を充填した後、２００℃で２時間乾燥させた。閉塞材の深さは、１．０ｍｍであった。

【0078】

次に、ハニカム構造部の外周部を研削して、その後、ハニカム構造部の側面及び閉塞材の表面上に、外周コート材を塗布し、乾燥させて外周壁を形成して、ハニカム構造体を得た。外周コート材には、コージェライト化原料、水、アルコール、及び有機バインダを含むスラリーを用いた。

【0079】

このハニカム構造体は、端面の直径が１４３．８ｍｍ、セルの延びる方向における長さが１５２．４ｍｍであった。また、隔壁の厚さが、３０４．８μｍであった。また、セル密度が、４７個／ｃｍ^２であった。

【0080】

得られたハニカム構造体について、以下に示す方法で、「圧力損失の急上昇」、「捕集効率」、及び「アイソスタティック強度比」の評価を行った。結果を表２に示す。

【0081】

［圧力損失の急上昇］
ハニカム構造体の圧力損失の急上昇について、以下のようにして評価を行った。まず、ディーゼルエンジン（３．０リットル、直噴コモンレール、直列６気筒）から排出される排ガスをハニカム構造体に流入させて、試験を開始する。即ち、２００℃の上記排ガスを、３．０Ｎｍ^３／分の流量でハニカム構造体に流入させて、ハニカム構造体の流入端面側と流出端面側との圧力を測定した。そして、これらの圧力差を算出することにより、圧力損失（ｋＰａ）を求めた。

【0082】

上記の評価により、試験開始後の圧力損失が初期の圧力損失の２０倍以上となる時間が、４０時間以上となる場合を「Ａ」とした。試験開始後の圧力損失が初期の圧力損失の２０倍以上となる時間が、３０時間以上４０時間未満となる場合を「Ｂ」とした。試験開始後の圧力損失が初期の圧力損失の２０倍以上となる時間が、２０時間以上３０時間未満となる場合を「Ｃ」とした。試験開始後の圧力損失が初期の圧力損失の２０倍以上となる時間が、２０時間未満となる場合を「Ｄ」とした。結果を表２に示す。なお、上記「初期の圧力損失」とは、試験開始直後から３０秒間に測定される圧力損失の値の平均値である。

【0083】

［捕集効率］
ハニカム構造体の捕集効率を以下のように算出した。まず、軽油を燃料とするバーナーを用いて煤を発生させる。ガス全体の流量が１．５Ｎｍ^３／分となるように、燃焼ガスに所定量の空気を混合し、得られた混合ガスをハニカム構造体に導入して試験を開始する。混合ガスの温度は、２００℃とし、混合ガス中の粒子状物質の濃度が４ｇ／時間となるようにする。試験開始から１２０秒後にサンプリングを実施した。捕集効率は、以下の方法で算出した。

【0084】

ハニカム構造体の流出側に設けたサンプリング用の配管から、真空ポンプにより排ガスを６０秒間サンプリングする。そして、排ガスをサンプリングする際に、排ガスを、ろ紙をセットしたホルダーに通す。これにより、ＰＭをろ紙に捕集する。なお、予め、ろ紙の質量を測定しておく。ハニカム構造体の上流側からサンプリングした排ガス中のＰＭの質量（ろ紙に捕集されたＰＭの質量）と、ハニカム構造体の下流側からサンプリングした排ガス中のＰＭの質量（ろ紙に捕集されたＰＭの質量）とから、捕集効率（％）を算出する。具体的には、下記式（１）により、捕集効率（％）を求める。なお、捕集効率が５０％以上である場合には、ハニカム構造体を、排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタとして良好に用いることができる。

【0085】

捕集効率（％）＝｛（ＰＭ質量Ａ−ＰＭ質量Ｂ）／ＰＭ質量Ａ｝×１００・・・（１）
（ただし、上記式（１）において、「ＰＭ質量Ａ」は、ハニカム構造体の上流側（流入端面側）においてろ紙に捕集されたＰＭの質量（ｇ）を示す。「ＰＭ質量Ｂ」は、ハニカム構造体の下流側（流出端面側）においてろ紙に捕集されたＰＭの質量（ｇ）を示す。）

【0086】

この上記式（１）により算出される捕集効率が、７０％以上である場合を「Ａ」とし、６０％以上７０％未満である場合を「Ｂ」とし、５０％以上６０％未満である場合を「Ｃ」とし、５０％未満である場合を「Ｄ」とした。結果を表２に示す。

【0087】

［アイソスタティック強度比］
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（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、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、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、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。そして、穴部が形成されていない比較例１８のハニカム構造体のアイソスタティック強度を基準として、アイソスタティック強度比を算出した。なお、穴部を封止していないハニカム構造体の強度を測定する場合、穴部にゴム栓を挿入した。穴部に挿入したゴム栓は、穴部の開口と同じ形で同じ径を有するものを用いた。また、ゴム栓は、その硬さが、９０であるものを用いた。なお、ゴム栓の硬さは、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ６２５３に準拠して測定されるデュロメータＡ硬さである。

【0088】

アイソスタティック強度比は、０．９８以上であった場合を「Ａ」とし、０．９５以上０．９８未満であった場合を「Ｂ」とし、０．９０％以上０．９５未満である場合を「Ｃ」とし、０．９未満であった場合を「Ｄ」とした。結果を表２に示す。

【0089】

表１中、「穴部の開口の開口径」は、各穴部の開口の開口径を示す。即ち、例えば、実施例１において、「２０ｍｍ」と記すのは、５個の穴部の全ての開口の開口径が２０ｍｍであることを示す。表２中、「交差角度」は、端面側投影面において穴部の中心軸が互いになす角を示す。「穴部の封止」は、穴部の開口を塞いだか否かを示す。即ち、穴部の開口を塞いだ場合を「封止する」と示し、穴部の開口を塞がない場合を「封止しない」と示す。

【0090】

【表1】

【0091】

【表2】

【0092】

（実施例２〜１９，２１、参考例２０、比較例１〜１９）
表１〜表４に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、「圧力損失の急上昇」、「捕集効率」、及び「アイソスタティック強度比」の評価を行った。結果を表２，４に示す。

【0093】

【表3】

【0094】

【表4】

【0095】

表１〜表４から、実施例１〜１９，２１及び参考例２０のハニカム構造体は、比較例１〜１９のハニカム構造体に比べて、長時間の使用でも圧力損失の急上昇が発生し難く、捕集効率が良好であり、十分なアイソスタティック強度が確保されていることが分かる。

【産業上の利用可能性】

【0096】

本発明のハニカム構造体は、自動車等から排出される排ガスを浄化するフィルタとして採用することができる。

【符号の説明】

【0097】

１：隔壁、２：セル、２ａ：流入セル、２ｂ：流出セル、３：流入側目封止部、４：流出側目封止部、５：側面、１０：ハニカム構造部、１１：流入端面、１２：流出端面、２０：外周壁、３０：穴部、３０ａ：開口、４１：端面側投影面、１００：ハニカム構造体、Ｄ：開口径、Ｏ：中心軸。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】