特許 6824770 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】6824770

(24)【登録日】2021年1月15日

(45)【発行日】2021年2月3日

(54)【発明の名称】ハニカム構造体

(51)【国際特許分類】

   B01J 35/04 20060101AFI20210121BHJP

   B01J 23/46 20060101ALI20210121BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20210121BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20210121BHJP

【ＦＩ】

   B01J35/04 301K

   B01J35/04 301J

   B01J35/04ZAB

   B01J23/46 311A

   B01D53/94 280

   F01N3/28 301P

【請求項の数】10

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2017-25598(P2017-25598)

(22)【出願日】2017年2月15日

(65)【公開番号】特開2018-130668(P2018-130668A)

(43)【公開日】2018年8月23日

【審査請求日】2019年10月23日

(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】高橋 道夫

【審査官】 森坂 英昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２７０５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７３１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１０７２３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ ２１／００ − ３８／７４

Ｂ０１Ｄ ５３／８６

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

Ｆ０１Ｎ ３／００ − ３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流入端面から流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造部を備え、
前記ハニカム構造部は、前記セルの延びる方向に直交する断面における中央部と外周部との境界に、多孔質の境界壁を有し、前記断面における前記境界壁の形状が、円形又は楕円形であり、
前記ハニカム構造部は、前記中央部における前記隔壁の厚さ及びセルピッチと、前記外周部における前記隔壁の厚さ及びセルピッチとが同じで、且つ、前記中央部における前記隔壁の気孔率が、前記外周部における前記隔壁の気孔率より大きくなるように構成されている、ハニカム構造体。

【請求項2】

前記ハニカム構造部の前記中央部の気孔率が、５０％以上、７０％以下である、請求項１に記載のハニカム構造体。

【請求項3】

前記ハニカム構造部の前記外周部の気孔率が、２５％以上、５０％以下である、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。

【請求項4】

前記ハニカム構造部の前記中央部及び前記外周部の前記隔壁の厚さが、０．０３８ｍｍ以上、０．５００ｍｍ以下である、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】

前記隔壁を構成する多孔質材料の平均細孔径が、２μｍ以上、２００μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

【請求項6】

前記ハニカム構造部の前記中央部、及び前記外周部のセルピッチが、０．７０ｍｍ以上、２．６０ｍｍ以下である、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】

前記ハニカム構造部の前記中央部及び前記外周部のセル密度が、１５個／ｃｍ^２以上、２３３個／ｃｍ^２以下である、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】

前記隔壁が、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートの群より選択される少なくとも一種のセラミックスを含む材料によって構成されたものである、請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

【請求項9】

内燃機関の排ガス浄化用の触媒担体に用いられる、請求項１〜８のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

【請求項10】

前記ハニカム構造部の前記隔壁の表面及び前記隔壁の細孔のうちの少なくとも一方に、排ガス浄化用の触媒が担持されている、請求項１〜９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、排ガス浄化用の触媒を担持するための触媒担体として用いた際に、低圧損で触媒を早期に活性化させることが可能なハニカム構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車等のエンジンから排出される排ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害物質の浄化処理のため、ハニカム構造体に触媒を担持したものが使用されている。このように、ハニカム構造体に担持した触媒によって排ガスを処理する場合、触媒をその活性温度まで昇温する必要があるが、エンジン始動時には、触媒が活性温度に達していないため、排ガスが十分に浄化されないという問題があった。

【0003】

また、エンジン等の内燃機関を始動した直後に排ガスを浄化するには、早期にハニカム構造体に担持された触媒を活性化させる必要がある。また、それ以外の手段としては、例えば、ハニカム構造体に担持する触媒の量（以下、「担持量」ともいう）を多くして、触媒効果を高める手段などが考えられる。ただし、触媒の担持量を多くすると、ハニカム構造体に形成されたセルの開口の大きさが狭まるため、圧力損失が高くなるといった問題が生じる。以下、圧力損失のことを、「圧損」と称することがある。

【0004】

現在、ガス浄化用の触媒を担持するための触媒担体としてのハニカム構造体として、例えば、以下のようなハニカム構造体が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

【0005】

特許文献１には、排ガスが流通するセル構造の基材と、基材のセル壁面に形成されている触媒層と、によって構成された触媒コンバーター（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）が開示されている。この基材は、中央領域と周辺領域とから構成されている。中央領域は、基材の直径の５０〜９０％の範囲にある。中央領域の触媒層を形成する担体には、セリア−ジルコニア固溶体（ｓｅｒｉａ−ｚｉｒｃｏｎｉａ ｓｏｌｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）が適用されている。また、周辺領域の触媒層を形成する担体には、アルミナ−セリア−ジルコニア固溶体（Ａｌｕｍｉｎａ−ｃｅｒｉａ−ｚｉｒｃｏｎｉａ ｓｏｌｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）が適用されている。特許文献１に記載された触媒コンバーターは、触媒全体を有効活用しながら酸素吸放出能に優れたものであるとされている。

【0006】

特許文献２には、排ガスを浄化するための触媒の担体として用いられるハニカム構造体が開示されている。このハニカム構造体は、セル密度が一定の領域であるセル密度領域を複数有し、軸方向に直交する断面において、中心部から外周部に向かって径方向にセル密度の異なる複数の上記セル密度領域を有するものである。また、互いにセル密度が異なる隣り合う該セル密度領域同士の間には、両者を隔てる境界領域が設けられている。特許文献２に記載されたハニカム構造体は、境界領域における境界セルの平均水力直径をΦ１、境界領域のすぐ内側にあるセル密度領域におけるセルの平均水力直径をΦ２とした場合に、Φ１／Φ２≧１．２５であることを特徴とする。特許文献２に記載されたハニカム構造体は、上記構成により、圧力損失の低減を図り、排ガス浄化性能を向上させることができるとされている。

【0007】

特許文献３には、排ガスの流れ方向に対し複数の貫通孔を有する担体基材と、この貫通孔の内壁面に形成された１又は複数の触媒担持層と、この触媒担持層に担持された貴金属と、を有する排ガス浄化触媒が開示されている。特許文献３に記載された排ガス浄化触媒は、通過する排ガスの流圧が全貫通孔間で均一となるように触媒担持層の厚みが調節されており、通過する排ガスの流圧が全体的に均一となるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１５−７１１４０号公報

【特許文献2】特開２０１３−１７３１３３号公報

【特許文献3】特開２０１０−１３１５２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１に記載された触媒コンバーターは、中央部と外周部とで、担持する触媒種を変えることにより、触媒全体を有効活用している。しかしながら、触媒種を変えただけでは、エンジン始動直後の低温状態での触媒活性が必ずしも改善されている訳ではなく、低温時の排ガス浄化性能は、未だ十分なものではないという問題があった。

【0010】

特許文献２に記載されたハニカム構造体は、ハニカム構造体の中央部のセル密度を、外周部と比較して高くすることで、排ガス浄化性能の向上を図っている。しかしながら、中央部のセル密度を高くして、触媒と排ガスの接触面積を増大させただけでは、低温状態での触媒活性が十分とはいえず、低温時の排ガス浄化性能は、未だ十分なものではないという問題があった。

【0011】

特許文献３に記載された排ガス浄化触媒についても、触媒担持層の厚みを排ガス流圧の高さに応じて変えているものの、低温状態での触媒活性が必ずしも改善されている訳ではなく、低温時の排ガス浄化性能は、未だ十分なものではないという問題があった。

【0012】

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てものである。本発明は、排ガス浄化用の触媒を担持するための触媒担体として用いた際に、低圧損で触媒を早期に活性化させることが可能なハニカム構造体を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0013】

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。

【0014】

［１］ 流入端面から流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造部を備え、
前記ハニカム構造部は、前記セルの延びる方向に直交する断面における中央部と外周部との境界に、多孔質の境界壁を有し、前記断面における前記境界壁の形状が、円形又は楕円形であり、
前記ハニカム構造部は、前記中央部における前記隔壁の厚さ及びセルピッチと、前記外周部における前記隔壁の厚さ及びセルピッチとが同じで、且つ、前記中央部における前記隔壁の気孔率が、前記外周部における前記隔壁の気孔率より大きくなるように構成されている、ハニカム構造体。

【0015】

［２］ 前記ハニカム構造部の前記中央部の気孔率が、５０％以上、７０％以下である、前記［１］に記載のハニカム構造体。

【0016】

［３］ 前記ハニカム構造部の前記外周部の気孔率が、２５％以上、５０％以下である、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。

【0017】

［４］ 前記ハニカム構造部の前記中央部及び前記外周部の前記隔壁の厚さが、０．０３８ｍｍ以上、０．５００ｍｍ以下である、前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。

【0018】

［５］ 前記隔壁を構成する多孔質材料の平均細孔径が、２μｍ以上、２００μｍ以下である、前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。

【0019】

［６］ 前記ハニカム構造部の前記中央部、及び前記外周部のセルピッチが、０．７０ｍｍ以上、２．６０ｍｍ以下である、前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体。

【0020】

［７］ 前記ハニカム構造部の前記中央部及び前記外周部のセル密度が、１５個／ｃｍ^２以上、２３３個／ｃｍ^２以下である、前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカム構造体。

【0021】

［８］ 前記隔壁が、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートの群より選択される少なくとも一種のセラミックスを含む材料によって構成されたものである、前記［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカム構造体。

【0022】

［９］ 内燃機関の排ガス浄化用の触媒担体に用いられる、前記［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカム構造体。

【0023】

［１０］ 前記ハニカム構造部の前記隔壁の表面及び前記隔壁の細孔のうちの少なくとも一方に、排ガス浄化用の触媒が担持されている、前記［１］〜［９］のいずれかに記載のハニカム構造体。

【発明の効果】

【0024】

本発明のハニカム構造体は、柱状のハニカム構造部を備えている。ハニカム構造部は、複数のセルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁と、セルの延びる方向に直交する断面における中央部と外周部との境界を区画する多孔質の境界壁と、を有している。そして、ハニカム構造部は、中央部における隔壁の厚さ及びセルピッチと、外周部における隔壁の厚さ及びセルピッチとが同じで、且つ、中央部における隔壁の気孔率が、外周部における隔壁の気孔率より大きくなるように構成されている。

【0025】

上記したように構成されたハニカム構造体は、中央部に高気孔率の多孔質材料によって構成された隔壁が配置されているため、外周部に比して、触媒の担持量を多くすることができる。また、中央部と外周部との境界に、多孔質の境界壁を有している。このため、中央部における触媒の担持量を多くする効果と、境界壁による中央部の断熱効果とが相俟って、触媒を早期活性化することができ、排ガス浄化性能を向上させることができる。また、隔壁の厚さ及びセルピッチについては、中央部と外周部とで同じであるため、従来のハニカム構造体のような、セル構造の変化による圧損上昇が生じることがない。したがって、本発明のハニカム構造体は、低圧損で触媒を早期に活性化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【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】図１に示すハニカム構造体の流入端面を模式的に示す平面図である。

【図3】図２のＸ−Ｘ’断面を模式的に示す、断面図である。

【図4】セルの形状が正方形の場合における、セルピッチを説明するための模式図である。

【図5】セルの形状が六角形の場合における、セルピッチを説明するための模式図である。

【図6】セルの形状が三角形の場合における、セルピッチを説明するための模式図である。

【図7】実施例の熱サイクル試験における、ハニカム構造体を缶体に挿入した状態を示す模式図である。

【図8】実施例のＨＣ浄化試験において用いられる装置を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

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

【0028】

（１）ハニカム構造体：
図１〜図３に示すように、本発明のハニカム構造体の一の実施形態は、多孔質の隔壁１を有するハニカム構造部４を備えたハニカム構造体１００である。多孔質の隔壁１は、流入端面１１から流出端面１２まで延びる流体の流路となる複数のセル２を取り囲むように配設されたものである。ハニカム構造部４は、流入端面１１及び流出端面１２を両端面とする柱状を呈している。

【0029】

図１〜図３に示すハニカム構造部４は、セル２を取り囲むように配設された隔壁１を囲繞するように配設された外周壁３を有している。ここで、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、図１に示すハニカム構造体の流入端面を模式的に示す平面図である。図３は、図２のＸ−Ｘ’断面を模式的に示す、断面図である。

【0030】

ハニカム構造体１００を構成するハニカム構造部４は、セル２の延びる方向に直交する断面における中央部１６と外周部１７との境界に、多孔質の境界壁５を有している。即ち、ハニカム構造部４において、境界壁５の内側が中央部１６となり、境界壁５の外側が外周部１７となる。図１〜図３において、符号１ａは、中央部１６の隔壁１ａを示し、符号２ａは、中央部１６のセル２ａを示す。また、符号１ｂは、外周部１７の隔壁１ｂを示し、符号２ｂは、外周部１７のセル２ｂを示す。

【0031】

ハニカム構造部４は、中央部１６における隔壁１ａの厚さ及び隔壁１ａによって取り囲まれるセル２ａのセルピッチと、外周部１７における隔壁１ｂの厚さ及び隔壁１ｂによって取り囲まれるセル２ｂのセルピッチとが同じである。また、ハニカム構造部４は、中央部１６における隔壁１ａの気孔率が、外周部１７における隔壁１ｂの気孔率より大きくなるように構成されている。

【0032】

上記したように構成されたハニカム構造体１００は、中央部１６に高気孔率の多孔質材料によって構成された隔壁１ａが配置されているため、外周部１７に比して、触媒の担持量を多くすることができる。また、中央部１６と外周部１７との境界に、多孔質の境界壁５を有しているため、中央部１６の断熱効果に優れている。このため、中央部１６における触媒の担持量を多くする効果と、境界壁５による中央部１６の断熱効果とが相俟って、触媒を早期活性化することができ、排ガス浄化性能を向上させることができる。また、隔壁１の厚さ及びセルピッチについては、中央部１６と外周部１７とで同じであるため、従来のハニカム構造体のような、セル構造の変化による圧損上昇が生じることがない。したがって、本実施形態のハニカム構造体１００は、低圧損で触媒を早期に活性化させることができる。

【0033】

ここで、中央部１６における隔壁１ａの厚さと、外周部１７における隔壁１ｂの厚さとが同じとは、中央部１６における隔壁１ａの厚さに対して、外周部１７における隔壁１ｂの厚さが、±２５％以内であることを意味する。このように構成することにより、隔壁１ａ，１ｂの厚さの違いによる圧損上昇を有効に抑制することができる。また、中央部１６におけるセルピッチと、外周部１７におけるセルピッチとが同じとは、中央部１６におけるセルピッチに対して、外周部１７におけるセルピッチが、±１０％以内であることを意味する。このように構成することにより、中央部１６と外周部１７のセルピッチの違いによる圧損上昇を有効に抑制することができる。

【0034】

図４に示すように、セル２の形状が正方形の場合には、図４の符号Ｐで示される長さが、「セルピッチＰ」となる。図４において、符号ｔで示される長さは、セル２を区画する隔壁１の厚さを示す。図４に示すように、セルピッチＰは、セル２を挟んで対向する２つの隔壁１，１のそれぞれの厚さの中間点の相互間距離となる。図４は、セルの形状が正方形の場合における、セルピッチを説明するための模式図である。

【0035】

また、図５に示すように、セル２の形状が六角形の場合には、図５の符号Ｐで示される長さが、「セルピッチＰ」となる。図５において、符号ｔで示される長さは、セル２を区画する隔壁１の厚さを示す。図５は、セルの形状が六角形の場合における、セルピッチを説明するための模式図である。

【0036】

また、図６に示すように、セル２の形状が三角形の場合には、図６の符号Ｐで示される長さが、「セルピッチＰ」となる。図６において、符号ｔで示される長さは、セル２を区画する隔壁１の厚さを示す。図６は、セルの形状が三角形の場合における、セルピッチを説明するための模式図である。

【0037】

図４〜図６に示すように、「セルピッチＰ」は、複数のセル２の配列において、１つのセル２を１単位とした場合の長さとなる。このため、例えば、中央部１６（図２参照）におけるセルピッチと、外周部１７（図２参照）におけるセルピッチとが同じとなる場合には、中央部１６（図２参照）におけるセル密度と、外周部１７（図２参照）におけるセル密度とが同じとなる。

【0038】

なお、中央部１６における隔壁１ａの厚さに対して、外周部１７における隔壁１ｂの厚さが、±２５％以内であることが好ましく、±１５％以内であることが更に好ましい。また、中央部１６におけるセルピッチに対して、外周部１７におけるセルピッチが、±１０％以内であることが好ましく、±５％以内であることが更に好ましい。

【0039】

ハニカム構造部４の中央部１６の気孔率が、５０％以上、７０％以下であることが好ましく、５５％以上、６５％以下であることがより好ましい。中央部１６の気孔率が５０％未満であると、中央部１６に担持できる触媒の量が少なくなり、触媒の早期活性が起こり難くなることがある。一方、中央部１６の気孔率が７０％を超えると、中央部１６の強度が低くなり過ぎることがある。

【0040】

ハニカム構造部４の外周部１７の気孔率が、２５％以上、５０％以下であることが好ましく、２５％以上、５０％未満であることが更に好ましく、２５％以上、４０％以下であることが特に好ましい。外周部１７の気孔率が、２５％未満であると、外周部１７の隔壁１ｂ自体が緻密となり、隔壁１ｂの表面に触媒を担持し難くなることがある。このため、外周部１７の浄化性能が低下することがある。一方、外周部１７の気孔率が５０％を超えると、ハニカム構造部４自体の強度低下を招くことがある点で好ましくない。

【0041】

中央部１６の隔壁１ａの気孔率、及び外周部１７の隔壁１ｂの気孔率は、水銀ポロシメータ（Ｍｅｒｃｕｒｙ ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒ）によって計測された値とする。水銀ポロシメータとしては、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のＡｕｔｏｐｏｒｅ ９５００（商品名）を挙げることができる。なお、隔壁１ａ及び隔壁１ｂの平均細孔径についても、水銀ポロシメータによって計測された値とする。

【0042】

中央部１６の気孔率と、外周部１７の気孔率と差の値については、それぞれの気孔率を比較した際に、有意な差が有ればよい。例えば、中央部１６の気孔率をＰ１％とし、外周部１７の気孔率をＰ２％とした場合に、Ｐ１／Ｐ２≧１．０２であることが好ましく、Ｐ１／Ｐ２≧１．１０であることが更に好ましい。Ｐ１／Ｐ２＜１．０２であると、中央部１６と外周部１７の特性に差が生じ難くなり、これまでに説明した各効果が発現し難くなることがある。また、Ｐ１／Ｐ２≦５．０であることが好ましく、Ｐ１／Ｐ２≦４．０であることが更に好ましい。Ｐ１／Ｐ２＞５．０であると、ハニカム構造体を金属容器内に収容した際に、ハニカム構造体が破損し易くなることがある。

【0043】

ハニカム構造部４の中央部１６及び外周部１７の隔壁１ａ，１ｂの厚さが、０．０３８ｍｍ以上、０．５００ｍｍ以下であることが好ましく、０．０５０ｍｍ以上、０．３００ｍｍ以下であることが更に好ましい。本実施形態のハニカム構造体１００においては、上記のような隔壁１ａ，１ｂの厚さとすることにより、ハニカム構造体１００の破損抑制と圧力損失抑制の点で好ましい。例えば、隔壁１ａ，１ｂの厚さが０．０３８ｍｍ未満であると、隔壁１ａ，１ｂが破損し易くなることがある。隔壁１ａ，１ｂの厚さが０．５００ｍｍを超えると、ハニカム構造体１００の圧力損失が増大することがある。隔壁１ａ，１ｂの厚さは、ハニカム構造体１００の断面の形状を、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）によって観測することにより測定した値である。なお、以下、「ハニカム構造部４の中央部１６及び外周部１７の隔壁１ａ，１ｂ」を総称して、「ハニカム構造部４の隔壁１」、又は単に「隔壁１」ということがある。

【0044】

ハニカム構造部４の中央部１６及び外周部１７のセルピッチが、０．７０ｍｍ以上、２．６０ｍｍ以下であることが好ましく、０．７３ｍｍ以上、１．８０ｍｍ以下であることが更に好ましい。セルピッチが、０．７０ｍｍ未満であると、ハニカム構造体１００の圧力損失が増大することや、触媒を担持した場合に、担持した触媒によってセルの目詰まりが発生することがある。セルピッチが、２．６０ｍｍを超えると、ハニカム構造体１００としての強度が不足することがある。なお、ハニカム構造体１００は、中央部１６のセルピッチと、外周部１７のセルピッチとが同じである。

【0045】

ハニカム構造部４の隔壁１を構成する多孔質材料の平均細孔径が、２μｍ以上、２００μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上、２００μｍ以下であることが更に好ましく、１０μｍ以上、１００μｍ以下であることが特に好ましい。平均細孔径が２μｍより小さいと、触媒（別言すれば、触媒成分）の着火性能（ライトオフ性能）が低下することがある。平均細孔径が２００μｍより大きいと、隔壁１ａ，１ｂの強度が低下することがある。なお、ライトオフ性能（ｌｉｇｈｔ−ｏｆｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）とは、ハニカム構造体１００に担持した触媒の浄化性能が発現する温度特性のことを意味する。

【0046】

ハニカム構造部４の中央部１６及び外周部１７のセル密度が、１５個／ｃｍ^２以上、２３３個／ｃｍ^２以下であることが好ましく、３０個／ｃｍ^２以上、１８６個／ｃｍ^２以下であることが更に好ましい。セル密度が、１５個／ｃｍ^２未満であると、ハニカム構造体１００としての強度が不足することがある。セル密度が、２３３個／ｃｍ^２を超えると、ハニカム構造体１００の圧力損失が増大することや、触媒を担持した場合に、担持した触媒によってセルの目詰まりが発生することがある。

【0047】

ハニカム構造部４の隔壁１は、セラミックスを含む材料からなるものであることが好ましい。更に、隔壁１を構成する材料は、下記、「材料群」から選択される少なくとも一種のセラミックスを含むものであることが好ましい。「材料群」とは、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートを含む群である。

【0048】

本実施形態のハニカム構造体１００において、セル２の延びる方向に直交する断面におけるセル２の形状については、特に制限はない。セル２の形状として、例えば、「三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等の多角形」、円形、楕円形等を挙げることができる。また、これらの形状の複数を組み合わせた態様も、好ましい態様である。また、四角形の中では、正方形又は長方形が好ましい。以下、「セル２の延びる方向に直交する断面」のことを、「ハニカム構造部４の断面」又は「ハニカム構造体１００の断面」ということがある。なお、本発明において、セル２とは、隔壁１によって取り囲まれた空間のことを意味する。

【0049】

図１〜図３に示すハニカム構造体１００においては、中央部１６に形成されたセル２ａと、外周部１７に形成されたセル２ｂとが、例えば、図２の紙面の縦横方向に、それぞれ格子状に配列しているが、セル２ａ，２ｂの配列はこれに限定されることはない。例えば、図２において、中央部１６に形成されたセル２ａが、外周部１７に形成されたセル２ｂの配列と異なる方向に沿って配置されていてもよい。即ち、中央部１６のセル２ａの配列と、外周部１７のセル２ｂの配列とが、平行な位置関係を有していなくともよい。ただし、上述したように、互いのセル２ａ，２ｂの配列が、平行な位置関係を有していない場合であっても、中央部１６における隔壁１ａの厚さ及びセルピッチと、外周部１７における隔壁１ｂの厚さ及びセルピッチとは同じとなる必要がある。

【0050】

ハニカム構造体１００の外形（別言すれば、ハニカム構造体１００の全体形状）については、特に制限はない。ハニカム構造体１００の外形として、例えば、円柱状、楕円柱状、「四角柱状等の、底面が多角形の柱状」、「底面が不定形の柱状」等を挙げることができる。また、ハニカム構造体１００の大きさは、特に限定されないが、セル２の延びる方向の長さが２５〜３５０ｍｍであることが好ましい。また、例えば、ハニカム構造体１００の外形が円柱形の場合、その底面の直径が３０〜５００ｍｍであることが好ましい。

【0051】

境界壁５は、中央部１６の外周を取り囲むように配設されている。ハニカム構造体１００の断面における、境界壁５の幅は、０．１〜１．０ｍｍであることが好ましく、０．３〜０．６ｍｍであることが更に好ましい。境界壁５の幅が、０．１ｍｍ未満であると、中央部の断熱効果が十分に発現しないことがある。一方、境界壁５の幅が、１．０ｍｍを超えると、ハニカム構造体の圧力損失が増大することがある。

【0052】

境界壁５は、セラミックスを含む材料からなるものであることが好ましい。境界壁５を構成する材料は、上述した隔壁１を構成する好適材料として例示された「材料群」から選択される少なくとも一種のセラミックスを含むものであることが好ましい。

【0053】

中央部１６の大きさについては特に制限はない。ここで、中央部１６の大きさとは、境界壁５によって取り囲まれる領域の大きさ、即ち、「当該領域に形成されたセル２の開口部分を含んだ面積」のことである。ハニカム構造体１００の断面において、ハニカム構造体１００の断面の面積に対する、中央部１６の面積の比の百分率が、１０〜８０％であることが好ましく、２５〜７５％であることが更に好ましい。このように構成することによって、ハニカム構造部４の中央部１６におけるライトオフ性能がより良好なものとなる。なお、中央部１６の面積の比の百分率が、１０％未満であると、中央部１６の面積が小さ過ぎて、触媒の早期活性が起こり難くなることがある。中央部１６の面積の比の百分率が、８０％を超えると、ハニカム構造体１００の強度が低くなる過ぎることがある。

【0054】

ハニカム構造部４の断面における、境界壁５の形状については、特に制限はない。図１〜図３に示すハニカム構造体１００においては、境界壁５の形状が、ハニカム構造部４の外周形状の相似形状に近い、円形状の環状となっている。境界壁５は、上記断面において、円形、楕円形である。

【0055】

本実施形態のハニカム構造体１００は、内燃機関の排ガス浄化用の触媒担体として好適に用いることができる。触媒担体とは、触媒の微粒子を支える多孔性の構造物のことである。したがって、ハニカム構造部４に形成された各セル２は、流入端面１１側及び流出端面１２側の端部が、目封止部などによって封止されていないことが好ましい。

【0056】

本実施形態のハニカム構造体１００は、中央部１６と外周部１７とが別々に形成されたものであり、境界壁５を介して、中央部１６と外周部１７とが接合されたものであってもよい。例えば、本実施形態のハニカム構造体１００は、中央部１６のみ単独で作製された中央部ハニカムと、中央部１６に該当する部分がくり抜かれた筒状を呈する外周部ハニカムとが、境界壁５を介して接合されたものであってもよい。このような境界壁５の材料としては、例えば、従来公知のハニカム構造体において、外周壁を形成するための用いられる外周コート材等を挙げることができる。

【0057】

また、本実施形態のハニカム構造体１００は、中央部１６と外周部１７とが一体的に形成されたものであってもよい。例えば、ハニカム構造体１００を押出成形によって作製する場合には、中央部１６を形成する成形原料の外側に、外周部１７を形成する成形原料を配して坏土を作製し、この坏土を押出成形してハニカム構造体１００を作製してもよい。

【0058】

本実施形態のハニカム構造体１００は、ハニカム構造部４の外周と取り囲むような外周壁３を有している。図１〜図３に示すハニカム構造体１００においては、外周壁３と、ハニカム構造部４の外周部１７の隔壁１ｂとが、一体的に形成されている。なお、図示は省略するが、ハニカム構造部４が、その外周を覆うように配設された外周コート層を有するものであってもよい。例えば、図１〜図３に示すようなハニカム構造部４の外周壁３を、研削加工等によって一旦取り除いた後、外周壁３を取り除いたハニカム構造部４の外周に、外周コート材を塗工し、ハニカム構造部４の外周を覆うような外周コート層を配設してもよい。

【0059】

本実施形態のハニカム構造体１００は、ハニカム構造部４の隔壁１の表面及び隔壁１の細孔のうちの少なくとも一方に、排ガス浄化用の触媒（図示せず）が担持されていてもよい。触媒の担持量は、１０〜４００（ｇ／リットル）であることが好ましく、５０〜２００（ｇ／リットル）であることが更に好ましい。触媒の担持量が、１０（ｇ／リットル）より少ないと、排ガス浄化性能が低くなることがある。触媒の担持量が、４００（ｇ／リットル）より多いと、圧力損失が大きくなることがある。ここで、触媒担持量（ｇ／リットル）は、隔壁表面の触媒と隔壁内の触媒の総質量を、ハニカム構造体の体積（隔壁及び「セル空間」の合計体積）で除した値である。なお、ハニカム構造体に触媒を担持した場合、中央部１６の触媒担持量と、外周部１７の触媒担持量が異なり、中央部１６は外周部１７と比べて触媒担持量が多くなる。

【0060】

触媒としては、従来公知の自動車排ガス用の触媒を挙げることができる。例えば、「Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属を基体とした三元触媒」、酸化触媒、脱臭触媒、「Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ等の卑金属触媒」等を挙げることができる。

【0061】

（２）ハニカム構造体の製造方法：
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法について説明する。

【0062】

本発明のハニカム構造体を製造する際には、まず、ハニカム成形体を成形するための成形原料を調製する。成形原料は、セラミックス原料を含有するものであることが好ましい。

【0063】

成形原料に含有されるセラミックス原料としては、例えば、以下の「原料群」から選択される少なくとも一種のセラミックスが好ましい。「原料群」とは、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、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、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートを含む群である。これらの原料を用いることにより、強度及び耐熱性に優れたハニカム構造体を得ることができる。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ス原料である。そして、コージェライト化原料は、焼成されてコージェライトになるものである。シリカ源となる原料成分としては、石英、溶融シリカ等を挙げることができる。アルミナ源となる原料成分としては、不純物が少ないため、酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも一方を用いることが好ましい。マグネシア源となる原料成分としては、タルク、マグネサイト等を挙げることができる。マグネシア源としてのタルクは、平均粒子径が１０〜３０μｍであることが好ましい。また、マグネシア源成分は、不純物として、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣａＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ等を含有してもよい。

【0064】

成形原料は、上記セラミックス原料に、造孔材、バインダ、分散剤、界面活性剤、分散媒等を混合して調製することが好ましい。

【0065】

造孔材としては、グラファイト、小麦粉、澱粉、発泡樹脂、吸水性ポリマー等を挙げることができる。また、造孔材としては、フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂を挙げることができる。これらの合成樹脂は、中空の粒子であってもよいし、中空部分のない中身の詰まった粒子であってもよい。造孔材の添加量は、セラミックス原料を１００質量部に対して、１〜１０質量部であることが好ましい。

【0066】

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、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。バインダの添加量は、セラミックス原料を１００質量部に対して、１〜１０質量部であることが好ましい。

【0067】

分散剤としては、デキストリン、ポリアルコール等を挙げることができる。

【0068】

界面活性剤としては、エチレングリコール、脂肪酸石鹸等を挙げることができる。界面活性剤の添加量は、セラミックス原料を１００質量部に対して、０．１〜５質量部であることが好ましい。

【0069】

分散媒としては、水が好ましい。分散媒の量は、セラミックス原料を１００質量部に対して、３０〜１５０質量部であることが好ましい。

【0070】

成形原料を用いてハニカム成形体を形成する際には、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。

【0071】

なお、ハニカム構造体を一度の押出成形によって作製する場合には、中央部を形成するための成形原料と、外周部を形成するための成形原料とを、別々に調製し、それぞれの成形原料を用いて、２種類の坏土を作製する。そして、中央部を形成するための成形原料から作製した坏土の外側に、外周部を形成するための成形原料から作製した坏土を配して、一塊の坏土を作製し、この坏土を用いて押出成形を行う。

【0072】

一方、ハニカム構造体の中央部と外周部とを別々に作製し、後から、境界壁を介して双方を接合する場合には、中央部に相当するハニカム構造体と、外周部に相当するハニカム構造体とを個々に作製する。外周部に相当するハニカム構造体は、中央部に該当する部分がくり抜かれた筒状を呈するハニカム構造体である。

【0073】

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、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。

【0074】

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、押出成形法、射出成形法、プレス成形法等の成形方法を用いることができる。連続成形が容易であり、例えば、コージェライト結晶を配向させることができることから、押出成形法を採用することが好ましい。押出成形法は、真空土練機、ラム式押出成形機、２軸スクリュー連続押出成形機等の装置を用いて行うことができる。また、押出成形に用いる装置に、所望の隔壁厚さ、セルピッチ、セル形状等のハニカム成形体となるような口金を装着して、押出成形を行うことが好ましい。口金の材質としては、摩耗し難い、ステンレス鋼、超硬合金等が好ましい。

【0075】

ハニカム成形体を成形した後に、得られたハニカム成形体を乾燥することが好ましい。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る。これらのなかでも、ハニカム成形体全体を、迅速且つ均一に乾燥することができることから、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。また、乾燥条件は、乾燥方法によって適宜決定することができる。

【0076】

次に、ハニカム成形体を本焼成して、ハニカム構造体を作製する。「本焼成」とは、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の操作を意味する。

【0077】

なお、ハニカム成形体を本焼成する前には、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、その方法については特に制限はなく、ハニカム成形体中の、バインダ、分散剤、造孔材等の有機物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℃程度である。造孔材の燃焼温度は、種類によって異なるが、２００〜１０００℃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。

【0078】

本焼成における焼成条件については、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。ここで、焼成条件とは、焼成温度、焼成時間、焼成雰囲気等の焼成を行う際の諸条件である。例えば、コージェライト化原料を使用している場合には、焼成最高温度は、１４１０〜１４４０℃が好ましい。また、焼成時の最高温度の保持時間は、３〜１５時間が好ましい。

【0079】

以上のようにして、本発明のハニカム構造体を製造することができる。なお、製造したハニカム構造体に、触媒を担持してもよい。

【0080】

触媒の担持方法については、特に制限はない。例えば、従来公知のハニカム構造体の製造方法において用いられる方法に準じて、ハニカム構造体に触媒を担持することができる。一例として、自動車排ガス用触媒として、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属を担持する場合は、以下のようにして担持することができる。まず、「塩化白金酸水溶液等の貴金属触媒成分」及び「ＣｅＯ_２等の希土類酸化物」を含むγ−アルミナのスラリーに、酸処理及び熱処理を実施したハニカム構造体を浸漬する。一定時間経過した後、ハニカム構造体をスラリーから取り出す。ハニカム構造体を取り出した後、ハニカム構造体に過剰に付着した余剰のスラリーを、エアー等で除去してもよい。そして、スラリーから取り出したハニカム構造体を乾燥することで、触媒が担持されたハニカム構造体を得ることができる。なお、スラリーから取り出したハニカム構造体を、５００〜６００℃の温度で焼付けを行うことで、ハニカム構造体を得てもよい。

【0081】

ハニカム構造体に担持する触媒としては、「Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属を基体とした三元触媒」、酸化触媒、脱臭触媒、「Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ等の卑金属触媒」等を挙げることができる。また、触媒を担持する方法の他の例として、酸処理後の高比表面積状態のコージェライトによって構成されたハニカム構造体の隔壁の表面に、触媒を担持し、次いで、６００〜１０００℃で熱処理を行う方法を挙げることができる。

【実施例】

【0082】

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

【0083】

（実施例１）
タルク、カオリン、アルミナ、シリカ、及び水酸化アルミニウムを用意し、これらを混合してコージェライト化原料を得た。コージェライト化原料は、その化学組成が、ＳｉＯ_２が４２〜５６質量％、Ａｌ_２Ｏ_３が３０〜４５質量％、及びＭｇＯが１２〜１６質量％となるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ、及び水酸化アルミニウムを、所定の割合で調合したものである。

【0084】

次に、得られたコージェライト化原料に、造孔材、バインダとしてのメチルセルロース、及び分散媒としての水を添加し、これらを混合して成形原料を得た。造孔材は、コージェライト化原料１００質量部に対して、１０質量部添加した。バインダは、コージェライト化原料１００質量部に対して、３質量部添加した。分散媒は、コージェライト化原料１００質量部に対して、５０質量部添加した。造孔材としては、平均粒子径の異なる２種類のグラファイトを所定の割合で混合したものを用いた。グラファイトとしては、平均粒子径１０μｍのグラファイトと、平均粒子径５０μｍのグラファイトを用いた。実施例１においては、造孔材として使用するグラファイトの配分を変えて、２種類の成形原料を調製した。２種類の成形原料は、ハニカム構造体の中央部と外周部とを個々に作製するためのものである。

【0085】

次に、得られた２種類の成形原料を混練して、ハニカム成形体を成形するための２種類の坏土を得た。２種類の坏土は、上述したようにグラファイトの配分を変えているため、焼成によって得られるそれぞれの多孔質材料は、それぞれの気孔率の値が異なるものとなる。

【0086】

次に、所定の口金を用いて２種の坏土をそれぞれ押出成形し、複数のセルを取り囲むように配設された隔壁と、外周壁とを備えた、２種類のハニカム成形体を得た。２種類のハニカム成形体は共に、セル形状（セルの延びる方向に直交する断面におけるセルの形状）が正方形で、全体形状が円柱状であった。

【0087】

次に、得られた２種類のハニカム成形体を１２０℃で熱風乾燥させ、その後、１４００〜１４３０℃で１０時間焼成して、２種類のハニカム基材を作製した。得られたハニカム基材は、セルの延びる方向に直交する面の直径が１００ｍｍ、セルの延びる方向の長さが１００ｍｍの円柱状であった。ハニカム基材の、セル密度は、６２個／ｃｍ^２であり、隔壁の厚さは、０．１１ｍｍであった。隔壁厚さは、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による断面観察の方法で測定した値である。

【0088】

次に、得られた２種類のハニカム成形体のうち、焼成後に気孔率が低くなるハニカム基材を「第一ハニカム基材」とし、焼成後に気孔率が高くなるハニカム基材を「第二ハニカム成形体」とした。第一ハニカム基材については、セルの延びる方向に直交する面の中心から、半径２５ｍｍの中心部をくり貫いた。これにより、第一ハニカム基材の中心部は、直径５０ｍｍの空洞を有するドーナツ状となった。一方、第二ハニカム基材については、その外周部分を研削加工し、直径４９．５ｍｍの円柱状とした。そして、第二ハニカム基材の外周に外周コート材を塗工した後、第一ハニカム基材の空洞部分に第二ハニカム基材を埋め込み、１２０℃で外周コート材を熱風乾燥させた。その後、第一ハニカム基材と第二ハニカム基材の接合体を、１４００〜１４３０℃で１０時間焼成して、実施例１のハニカム構造体を作製した。

【0089】

ハニカム構造体の中央部となる第二ハニカム基材は、気孔率が３５％であり、平均細孔径が５μｍであった。ハニカム構造体の外周部となる第一ハニカム基材は、気孔率が５５％であり、平均細孔径が４μｍであった。気孔率及び平均細孔径は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のＡｕｔｏｐｏｒｅ ９５００（商品名）によって測定した。

【0090】

得られた実施例１のハニカム構造体に、触媒成分及び高比表面積材料を担持して、ハニカム触媒体を作製した。触媒成分としては、パラジウム、白金及びロジウムを用いた。高比表面積材料としては、γ−アルミナを用いた。

【0091】

以下、触媒成分及び高比表面積材料の担持方法について説明する。まず、パラジウム、白金、ロジウム、γ−アルミナ及び水を混合して触媒スラリーを得た。パラジウム、白金及びロジウムの質量比は、１５：１：１（パラジウム：白金：ロジウム＝１５：１：１）とした。また、触媒スラリー中のγ−アルミナの量は、「パラジウム、白金及びロジウムの合計質量」の２０倍の質量とした。

【0092】

次に、得られた触媒スラリーを容器内に入れ、実施例１のハニカム構造体を触媒スラリーに浸漬した。その後、ハニカム構造体を触媒スラリーから取り出し、エアー（空気）で余分な触媒スラリーを除去し、１２０℃で乾燥した。所定量の触媒（触媒成分（パラジウム、白金及びロジウム）及びγ−アルミナ）がハニカム構造体に担持されるまで、上記した浸漬と乾燥を繰り返し行った。その後、所定量の触媒が担持されたハニカム構造体を、窒素雰囲気下、５５０℃で焼成して、ハニカム触媒体を得た。本実施例における「所定量の触媒」とは、触媒担持量が、ハニカム構造の中央部で９０ｇ／リットル、ハニカム構造体の外周部で６０ｇ／リットルとなる量のことである。

【0093】

表１に、実施例１のハニカム構造体の中央部、外周部、及び境界壁の構成を示す。

【0094】

【表1】

【0095】

得られたハニカム触媒体について、以下の「熱サイクル試験」、「ＨＣ浄化試験」、及び「圧損評価」を行った。「ＨＣ浄化試験」とは、ハイドロカーボン（Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）浄化試験のことである。結果を、表２に示す。

【0096】

（熱サイクル試験）
図７に示すように、ハニカム構造体１００をステンレス鋼製の試験用缶体４００内に装着した。そして、ガスバーナー試験機（図示せず）を用いて、燃焼ガスを１．０Ｎｍ^３／分の流量でハニカム構造体１００に流した。この時、燃料としてはプロパンを使用した。そして、ハニカム構造体１００を、２４０秒間で１１００℃まで昇温し、１１００℃で２４０秒間保持した後に、２５℃のガスを０．９Ｎｍ^３／分で５分間流した。そして、「燃焼ガスを流し始めてから、２５℃のガスを流し終わるまで」を１サイクルとしたときに、当該サイクルを５サイクル繰り返した。その後、ハニカム構造体１００を試験用缶体４００から取り出し、顕微鏡を用いて、ハニカム構造体１００の端面を観察し、クラックの有無を確認した。ハニカム構造体１００の端面を観察にて、クラックが確認された場合には、表２の「熱サイクル試験」の欄に、「クラック有り」と記す。一方で、ハニカム構造体１００の端面を観察にて、クラックが確認されなかった場合には、表２の「熱サイクル試験」の欄に、「クラック無し」と記す。図７は、実施例の熱サイクル試験における、ハニカム構造体を缶体に挿入した状態を示す模式図である。また、図７において、符号４０１に示す矢印は、燃焼ガス及び２５℃のガスの流れ方向を示している。

【0097】

（ＨＣ浄化試験）
ＨＣ浄化試験とは、排ガス中のハイドロカーボン（Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ；ＨＣ）の浄化性能を評価する試験である。具体的には、まず、図８に示すような、排気システム（Ｍａｎｉｆｏｌｄ Ｓｙｓｔｅｍ）を作製した。図８に示す排気システム５００は、上流からガソリンエンジン５０１、及び、評価サンプルであるハニカム構造体（図示せず）を装着した触媒コンバーター５０２を備えたものである。ガソリンエンジン５０１としては、排気量２０００ｃｃのガソリンエンジンを用い、ダイナモメータ（Ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ）で動力を吸収した。このような排気システム５００を用いて、ＨＣ浄化試験を行った。ここで、図８は、実施例のＨＣ浄化試験において用いられる装置を示す模式図である。以下、ＨＣ浄化試験の試験方法について更に詳しく説明する。

【0098】

ＨＣ浄化試験においては、まず、ガソリンエンジン５０１を始動し、１０分間、３０００回転／分の条件で運転した後、ガソリンエンジン５０１を停止した。その後、排気システム５００である試験装置全体を、２０℃で１０時間放置した。この放置により、試験装置全体を、いわゆるコールド状態とした。コールド（Ｃｏｌｄ）状態とは、ガソリンエンジン本体、冷却水、排気管等が、室温である２０℃と同程度の温度になった状態のことをいう。

【0099】

次に、ＨＣ浄化試験においては、このコールド状態から、再度、ガソリンエンジンを始動する。始動後アイドリングで１０秒間運転した後、ガソリンエンジン５０１を２０００回転／分の運転状態として、１３０秒間以上の間運転した。この時に、ガソリンエンジン５０１の始動後１４０秒経過までの間に、触媒コンバーター５０２から排出されたガス中のハイドロカーボンの量を測定する。表２の「ＨＣ浄化試験」の欄に、「ＨＣ比」を示す。表２に示す「ＨＣ比」は、以下の方法で求めることができる。まず、排気システム５００の触媒コンバーター５０２内に、触媒を担持したハニカム構造体を装着せずに、これまでに説明したＨＣ浄化試験を行い、ハイドロカーボンの量を測定する。次に、排気システム５００の触媒コンバーター５０２内に、触媒を担持したハニカム構造体を装着し、同様のＨＣ浄化試験を行い、ハイドロカーボンの量を測定する。ハニカム構造体を装着せずに行った際のハイドロカーボンの量に対する、ハニカム構造体を装着して行った際のハイドロカーボンの量の比の値が、表２に示す「ＨＣ比」である。「ＨＣ比」が小さいほど、ハニカム構造体は、触媒の着火性能であるライトオフ性能に優れているといえる。

【0100】

（圧損評価）
触媒を担持したハニカム構造体に、室温条件下、１０ｍ^２／ｍｉｎの流速でエアーを流通させ、ハニカム構造体の流入端面側における圧力と、流出端面側における圧力を測定した。流入端面側における圧力と、流出端面側における圧力との圧力差を圧力損失（圧損）とした。表２に示す「圧損比」は、触媒を担持したハニカム構造体の前後（即ち、流路の上流側と下流側）での圧損比を示し、「圧損比」が小さいほど、ハニカム構造体に触媒を担持しても低圧損に優れているといえる。

【0101】

【表2】

【0102】

（実施例２〜２８）
ハニカム構造体の中央部、外周部、境界壁の構成を、表１及び表３に示すように変更して、実施例２〜２６のハニカム構造体を製造した。実施例２５のハニカム構造体は、中央部における隔壁の厚さに対して、外周部における隔壁の厚さが、＋１８％であり、本発明において、両者の隔壁の厚さは、同じであるとみなす。また、実施例２６のハニカム構造体は、中央部におけるセルピッチに対して、外周部におけるセルピッチが、＋６％であり、本発明において、両者のセルピッチは、同じであるとみなす。また、中央部における隔壁の厚さ及びセルピッチ、並びに外周部における隔壁の厚さ及びセルピッチを、表３に示すように変更して、実施例２７，２８のハニカム構造体を作製した。

【0103】

（比較例１〜３）
ハニカム構造体の中央部、外周部、境界壁の構成を、表３に示すように変更して、比較例１〜３のハニカム構造体を製造した。比較例１のハニカム構造体は、中央部における隔壁の気孔率と、外周部における隔壁の気孔率とが同じとなっている。

【0104】

比較例２のハニカム構造体は、中央部における隔壁の厚さと、外周部における隔壁の厚さとが異なっている。特に、比較例２のハニカム構造体は、中央部における隔壁の厚さに対して、外周部における隔壁の厚さが、＋２７％である。

【0105】

比較例３のハニカム構造体は、中央部におけるセルピッチと、外周部におけるセルピッチとが異なっている。特に、比較例２のハニカム構造体は、中央部におけるセルピッチに対して、外周部におけるセルピッチが、＋１１％である。

【0106】

実施例２〜２８及び比較例１〜３のハニカム構造体についても、実施例１と同様の方法で、「熱サイクル試験」、「ＨＣ浄化試験」、及び「圧損評価」を行った。結果を表２及び表４に示す。

【0107】

【表3】

【0108】

【表4】

【0109】

（結果）
表２及び表４に示すように、実施例１〜２８のハニカム構造体は、「熱サイクル試験」、「ＨＣ浄化試験」、及び「圧損評価」において、良好な結果を得ることができた。

【0110】

一方、比較例１，２のハニカム構造体は、実施例１等のハニカム構造体と比較して、圧損比が高いものであった。比較例１のハニカム構造体は、中央部における隔壁の気孔率と、外周部における隔壁の気孔率とが同じである。また、比較例２のハニカム構造体は、中央部における隔壁の厚さと、外周部における隔壁の厚さとが異なるものである。また、比較例３のハニカム構造体は、熱サイクル試験において、クラックが確認された。比較例３のハニカム構造体は、中央部におけるセルピッチと、外周部におけるセルピッチとが異なるものである。

【0111】

また、実施例１〜３のハニカム構造体は、実施例４，５のハニカム構造体と比較して、「ＨＣ浄化試験」又は「圧損評価」において、より優れた結果となった。このため、ハニカム構造部の中央部の気孔率は、５０％以上、７０％以下が好ましいことが分かった。本発明のハニカム構造体は、隔壁の厚さ、セルピッチ、及び気孔率の各パラメータが、「熱サイクル試験」、「ＨＣ浄化試験」、及び「圧損評価」の結果にそれぞれ影響を及ぼしている。このため、上記したパラメータを所定の数値範囲とすることにより、より低圧損で、より浄化性能に優れたハニカム構造体の実現が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0112】

本発明のハニカム構造体は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等から排出される排ガスを浄化するための触媒を担持する触媒担体として利用することができる。

【符号の説明】

【0113】

１：隔壁、１ａ：隔壁（中央部の隔壁）、１ｂ：隔壁（外周部の隔壁）、２：セル、２ａ：セル（中央部のセル）、２ｂ：セル（外周部のセル）、３：外周壁、４：ハニカム構造部、５：境界壁、１１：流入端面、１２：流出端面、１６：中央部、１７：外周部、１００：ハニカム構造体、４００：試験用缶体、４０１：ガスの流れ方向、５００：排気システム、５０１：ガソリンエンジン、５０２：触媒コンバーター。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】