特許 7057691 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】

(24)【登録日】2022-04-12

(45)【発行日】2022-04-20

(54)【発明の名称】ハニカム構造体

(51)【国際特許分類】

   B01D 39/20 20060101AFI20220413BHJP

   B01D 46/00 20220101ALI20220413BHJP

   C04B 37/00 20060101ALI20220413BHJP

   C04B 38/00 20060101ALI20220413BHJP

   F01N 3/022 20060101ALI20220413BHJP

【ＦＩ】

B01D39/20 D

B01D46/00 302

C04B37/00 Z

C04B38/00 303Z

F01N3/022 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018050887

(22)【出願日】2018-03-19

(65)【公開番号】P2019162576

(43)【公開日】2019-09-26

【審査請求日】2020-10-19

(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】結城 一也

【審査官】目代 博茂

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２５０９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３４０２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００７／０８３７１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００５／１０８３２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－０５６４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１０６２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０２９４８１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ３９／００－３９／２０

Ｂ０１Ｄ４６／００－４６／５４

Ｆ０１Ｎ３／０２－３／０３８

Ｃ０４Ｂ３７／００－３８／１０

Ｃ０４Ｂ３５／５６－３５／５９９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数個の角柱状のハニカムセグメントと、
複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士を互いに接合する接合層と、
前記ハニカムセグメントのうちの一部の前記ハニカムセグメントが格子状に配列した状態で、前記接合層によって複数個の前記ハニカムセグメントが接合されたハニカムセグメント接合体の外周を囲繞するように配設された外周壁と、を備え、
前記ハニカムセグメントは、流入端面から流出端面まで軸方向に延び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、及び前記隔壁を取り囲むように配設されたセグメント外壁を有し、
それぞれの前記ハニカムセグメントにおける前記セルは、前記流入端面側又は前記流出端面側のいずれか一方の端部が、目封止部によって目封止されており、
前記接合層は、前記ハニカムセグメント接合体の最外周に配置された最外周セグメント同士を接合する外周接合層と、前記最外周セグメント以外の中央セグメント同士を接合する中央接合層と、を含み、
前記中央セグメントが前記接合層によって前記格子状に配列した状態で接合されており、
前記ハニカムセグメント接合体の前記流入端面側において、少なくとも１つの前記外周接合層の延びる方向を第一方向Ｌ１とし、且つ、
前記ハニカムセグメント接合体の重心Ｏと、前記外周接合層と前記外周壁とが交わる交点Ｐと、を結ぶ線分ＯＰの延びる方向を第二方向Ｌ２とし、
前記第一方向Ｌ１と前記第二方向Ｌ２とのなす角θの大きさが、２５～４５°であり、
前記なす角θの大きさが２５～４５°となる前記外周接合層によって接合される前記最外周セグメントが、前記ハニカムセグメント接合体の前記流入端面側において、前記ハニカムセグメント接合体の重心Ｏを通る、前記中央接合層の延びる方向の平行線上に存在する、ハニカム構造体。

【請求項2】

前記ハニカムセグメント接合体の前記流入端面側において、前記なす角θの大きさが２５～４５°となる前記外周接合層が、２～８個存在する、請求項１に記載のハニカム構造体。

【請求項3】

前記ハニカムセグメント接合体の前記流入端面側において、前記中央セグメントの形状が四角形である、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。

【請求項4】

前記ハニカムセグメント接合体の前記流入端面側において、前記接合層の幅が０．３～３．０ｍｍ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。

【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、複数個のハニカムセグメントを接合層によって接合したセグメント構造のハニカム構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

ディーゼルエンジン等の各種内燃機関から排出される排ガスの中には、塵、スス、及びカーボン微粒子等の多くの粒子状物質（パティキュレートマター：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）が含まれている。このため、例えば、ディーゼルエンジンを動力源とする自動車から排出される排ガスを浄化する浄化装置として、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）が用いられている。以下、粒子状物質を「ＰＭ」ということがある。また、ディーゼルパティキュレートフィルタを「ＤＰＦ」ということがある。

【0003】

上記ＤＰＦは、通常、多孔質の隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画されたものであり、複数のセルの開口部を交互に目封止することで、セルを形成する多孔質の隔壁がフィルタの役目を果たす構造である。

【0004】

ＤＰＦによって排ガス中のＰＭの除去を継続して行うと、ＤＰＦの内部にＰＭが堆積し、浄化効率が低下するとともに、ＤＰＦの圧力損失が大きくなる。そこで、ＤＰＦを用いた浄化装置においては、ディーゼル機関から発生する高温の排ガスにより、堆積したＰＭを燃焼させる「再生処理」を行う必要がある。

【0005】

上述した再生処理の際には、ＰＭの燃焼熱によってＤＰＦに高い熱応力が発生するため、ＤＰＦの破損を防止するための対策が必要である。特に、乗用車等は、再生処理の頻度が多くなる傾向があり、ＤＰＦの破損を防止するための対策が特に重要視されている。

【0006】

従来、こうしたＤＰＦの破損を防止するための技術として、ＤＰＦを一つのハニカム構造体によって製造するのではなく、ハニカム構造を有するセグメントの複数個を、接合材を介して接合する技術が提案されている（特許文献１参照）。以下、「ハニカム構造を有するセグメント」を、「ハニカムセグメント」ということがある。また、「複数個のハニカムセグメントが接合層によって接合されたハニカム構造体」を、「セグメント構造のハニカム構造体」ということがある。なお、このようなセグメント構造のハニカム構造体と対比されるハニカム構造体として、ハニカム構造体を構成する隔壁の全てが連続した１つの構造物となっているハニカム構造体がある。このような「隔壁の全てが連続した１つの構造物となっているハニカム構造体」を、「一体構造のハニカム構造体」ということがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００３－３４０２２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

セグメント構造のハニカム構造体は、ハニカム構造体全体の熱応力を緩和することができるものの、ハニカム構造体の外周部の接合層に、クラック（ｃｒａｃｋ）等が発生し易いという問題があった。例えば、ＤＰＦ用のハニカム構造体は、再生処理時のＰＭの酸化・燃焼を促進するために、酸化触媒が担持されることがある。酸化触媒を担持する際には、ハニカム構造体に、酸化触媒を含むスラリーをコートした後、高温で熱処理して焼き付ける操作が行われるが、この熱処理時に、外周部の接合層にクラック等が発生することがある。また、車両走行時に発生する排ガスの急昇温や急降温においても、接合層にクラック等が発生することがある。

【0009】

昨今、大型トラック等においては、ＤＰＦのダウンサイジング等の要求により、コージェライト製のＤＰＦからＳｉＣ製のＤＰＦへ切り替える傾向があり、大型サイズのＳｉＣ製のＤＰＦの採用が高まっている。大型サイズのＤＰＦでは、触媒を担持する際に、ＤＰＦの内外温度差がよりつきやすく、クラックが入りやすいという問題があった。

【0010】

また、ＳｉＣ化においても、ＳＣＲとＤＰＦを一体化したＤＰＦにおいては、担持する触媒量も多く、ＤＰＦの材料として高気孔率で熱伝導の低い材料を使う傾向がある。ここで、「ＳＣＲ」とは、「Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｉｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：選択還元型ＮＯｘ触媒」の略である。高気孔率の材料は、特性的に低熱伝導となるため、ＤＰＦの材料として使用した場合に、触媒を担持する際に、ＤＰＦの内外温度差がつきやすく、クラックが入りやすいという問題があった。

【0011】

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。本発明によれば、複数個のハニカムセグメントを接合する接合層に生じるクラックの発生を有効に抑制することが可能なハニカム構造体が提供される。

【課題を解決するための手段】

【0012】

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。

【0013】

［１］ 複数個の角柱状のハニカムセグメントと、
複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士を互いに接合する接合層と、
前記ハニカムセグメントのうちの一部の前記ハニカムセグメントが格子状に配列した状態で、前記接合層によって複数個の前記ハニカムセグメントが接合されたハニカムセグメント接合体の外周を囲繞するように配設された外周壁と、を備え、
前記ハニカムセグメントは、流入端面から流出端面まで軸方向に延び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、及び前記隔壁を取り囲むように配設されたセグメント外壁を有し、
それぞれの前記ハニカムセグメントにおける前記セルは、前記流入端面側又は前記流出端面側のいずれか一方の端部が、目封止部によって目封止されており、
前記接合層は、前記ハニカムセグメント接合体の最外周に配置された最外周セグメント同士を接合する外周接合層と、前記最外周セグメント以外の中央セグメント同士を接合する中央接合層と、を含み、
前記中央セグメントが前記接合層によって前記格子状に配列した状態で接合されており、
前記ハニカムセグメント接合体の前記流入端面側において、少なくとも１つの前記外周接合層の延びる方向を第一方向Ｌ１とし、且つ、
前記ハニカムセグメント接合体の重心Ｏと、前記外周接合層と前記外周壁とが交わる交点Ｐと、を結ぶ線分ＯＰの延びる方向を第二方向Ｌ２とし、
前記第一方向Ｌ１と前記第二方向Ｌ２とのなす角θの大きさが、２５～４５°であり、
前記なす角θの大きさが２５～４５°となる前記外周接合層によって接合される前記最外周セグメントが、前記ハニカムセグメント接合体の前記流入端面側において、前記ハニカムセグメント接合体の重心Ｏを通る、前記中央接合層の延びる方向の平行線上に存在する、ハニカム構造体。

【0014】

［２］ 前記ハニカムセグメント接合体の前記流入端面側において、前記なす角θの大きさが２５～４５°となる前記外周接合層が、２～８個存在する、前記［１］に記載のハニカム構造体。

【0015】

［３］ 前記ハニカムセグメント接合体の前記流入端面側において、前記中央セグメントの形状が四角形である、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。

【0016】

［４］ 前記ハニカムセグメント接合体の前記流入端面側において、前記接合層の幅が０．３～３．０ｍｍである、前記［１］～［３］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、ハニカムセグメント接合体の接合層に生じるクラックの発生を有効に抑制することができる。即ち、本発明のハニカム構造体は、ハニカムセグメント接合体の最外周に配置された最外周セグメント同士を接合する外周接合層が、第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２とのなす角θの大きさが２５～４５°となるように構成されている。外周接合層は、接合層にクラックが入りやすい放射線方向を避けるよう配置されているため、ハニカムセグメント接合体の外周部の接合層（即ち、外周接合層）に生じるクラックの発生を有効に抑制することができる。

【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】図１に示すハニカム構造体の流入端面側を示す平面図である。

【図3】図２のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。

【図4】本発明のハニカム構造体の他の実施形態を模式的に示す平面図である。

【図5】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す平面図である。

【図6】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す平面図である。

【図7】比較例１のハニカム構造体を模式的に示す平面図である。

【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が、本発明は以下の実施の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の実施形態は、図１～図３に示すように、複数個のハニカムセグメント４と、接合層１４と、外周壁１３と、を備えた、ハニカム構造体１００である。本実施形態のハニカム構造体１００は、所謂、セグメント構造のハニカム構造体１００である。本実施形態のハニカム構造体１００は、排ガス中に含まれる粒子状物質を除去するための捕集フィルタとして好適に利用することができる。

【0021】

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側を示す平面図である。図３は、図２のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。

【0022】

ハニカムセグメント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を取り囲むように配設された多孔質の隔壁１を有するものである。ハニカムセグメント４は、隔壁１の外周部分に、セグメント外壁を更に有することにより、その全体形状が、例えば、角柱状となるように構成されている。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。

【0023】

ハニカム構造体１００は、複数個のハニカムセグメント４を備え、この複数個のハニカムセグメント４の側面同士が接合層１４を介して接合されている。

【0024】

接合層１４は、複数個のハニカムセグメント４の側面同士を互いに接合する接合材によって構成されたものである。複数個のハニカムセグメント４が接合層１４を介して接合された接合体を、以下、「ハニカムセグメント接合体８」ということがある。本実施形態のハニカム構造体１００においては、複数個のハニカムセグメント４のうちの一部のハニカムセグメント４が、接合層１４によって格子状に配列した状態で接合されることにより、上記したハニカムセグメント接合体８が形成されている。外周壁１３は、このようなハニカムセグメント接合体８の外周を囲繞するように配設されている。

【0025】

本実施形態のハニカム構造体１００において、複数個のハニカムセグメント４のうち、ハニカムセグメント接合体８の最外周に配置されたハニカムセグメント４を、「最外周セグメント４ａ」という。また、複数個のハニカムセグメント４のうち、最外周セグメント４ａ以外のハニカムセグメント４を、「中央セグメント４ｂ」という。中央セグメント４ｂは、流入端面１１から流出端面１２に向かう方向を軸方向とする「角柱状」となるものとなっている。一方で、最外周セグメント４ａは、角柱状に形成されたハニカムセグメント４の一部が、外周壁１３の形状に沿って研削された柱状のものとなっている。以下、本明細書において、「軸方向」とは、特に断りのない限り、ハニカムセグメント４の流入端面１１側から流出端面１２側に向かう方向に平行な方向のことを意味する。

【0026】

接合層１４は、以下のような、外周接合層１４ａと、中央接合層１４ｂと、を含むものであり、外周接合層１４ａは、最外周セグメント４ａ同士を接合する接合層１４のことである。中央接合層１４ｂは、中央セグメント４ｂ同士を接合する接合層１４のことである。

【0027】

それぞれのハニカムセグメント４におけるセル２は、流入端面１１側又は流出端面１２側のいずれか一方の端部が、目封止部５によって目封止されている。即ち、目封止部５は、それぞれのハニカムセグメント４の流入端面１１における所定のセル２の開口部、及び流出端面１２における所定のセル２以外の残余のセル２の開口部に配設されている。

【0028】

以下、ハニカムセグメント４の流入端面１１におけるセル２の開口部に目封止部５が配設されたセル２（即ち、上述した所定のセル２）を、「流出セル」ということがある。ハニカムセグメント４の流出端面１２におけるセル２の開口部に目封止部５が配設されたセル２（即ち、上述した残余のセル２）を、「流入セル」ということがある。

【0029】

ハニカム構造体１００は、最外周セグメント４ａ及び外周接合層１４ａの構成に関して、主要な特徴を有している。即ち、図２に示すように、ハニカム構造体１００は、第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２とのなす角θ１の大きさが、２５～４５°となるように構成されている。ここで、「第一方向Ｌ１」は、ハニカムセグメント接合体８の流入端面１１側において、少なくとも１つ外周接合層１４ａの延びる方向のことである。「第二方向Ｌ２」とは、線分ＯＰの延びる方向のことである。「線分ＯＰ」は、ハニカムセグメント接合体８の重心Ｏと、外周接合層１４ａと外周壁１３とが交わる交点Ｐと、を結ぶ線分のことである。なお、ハニカムセグメント接合体８の「重心Ｏ」とは、ハニカムセグメント接合体８の流入端面１１の幾何学的な意味での重心のことをいう。第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２とのなす角θ１は、このなす角θ１のうち鋭角を示すものとする。なお、外周接合層１４ａと外周壁１３とが交わる交点Ｐは、外周接合層１４ａの「幅の中心線」と、外周壁１３の「厚さの中心線」とが交差する点とする。

【0030】

本実施形態のハニカム構造体１００は、接合層１４に生じるクラックの発生を有効に抑制することができる。即ち、本実施形態のハニカム構造体１００は、最外周セグメント４ａ同士を接合する外周接合層１４ａが、第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２とのなす角θ１の大きさが２５～４５°となるように構成されている。外周接合層１４ａは、接合層１４にクラックが入りやすい放射線方向を避けるよう配置されているため、ハニカムセグメント接合体８の外周部の接合層１４（即ち、外周接合層１４ａ）に生じるクラックの発生を有効に抑制することができる。そして、外周接合層１４ａに生じるクラックの発生を抑制することで、接合層１４全体へのクラックの伸展を有効に防止することができる。

【0031】

なす角θ１の大きさが２５°未満であると、外周接合層１４ａが放射線方向に近くなり、クラックの発生を抑制する効果が十分に得られない。なす角θ１は鋭角を示すものであるため、その実質的な上限値が４５°である。なす角θ１の大きさは、３０～４５°であることが好ましく、４０～４５°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、クラックの発生をより有効に抑制することができる。

【0032】

ハニカムセグメント接合体８の流入端面１１側において、なす角θ１の大きさが２５～４５°となる外周接合層１４ａは、少なくとも１つであればよい。本実施形態のハニカム構造体１００においては、図２に示すように、最外周セグメント４ａのうち、ハニカムセグメント接合体８の重心Ｏを中心として、紙面の縦横の径方向に延長した延長線上の計８箇所に、なす角θ１の大きさが２５～４５°となる外周接合層１４ａが存在する。例えば、本実施形態のハニカム構造体１００は、最外周セグメント４ａのうち、ハニカムセグメント接合体８の重心Ｏを中心として、紙面の縦横の径方向に延長した延長線上の４個の最外周セグメント４ａとして、中央セグメント４ｂとは形状の異なるハニカムセグメント４が採用されている。この４個の最外周セグメント４ａは、流入端面１１側の形状が四角形の中央セグメント４ｂに対して、この四角形を時計回りに４５°回転させたような形状となっている。このため、流入端面１１側において、４５°回転させたような形状の最外周セグメント４ａを接合する外周接合層１４ａは、そのなす角θ１の大きさが２５～４５°となる。以下、「なす角θ１の大きさが２５～４５°となる外周接合層１４ａ」を、「特定外周接合層１４ａ」ということがある。

【0033】

なお、特定外周接合層１４ａによって接合される最外周セグメント４ａは、ハニカムセグメント接合体８の流入端面１１側において、ハニカムセグメント接合体８の重心Ｏを通る、「中央接合層１４ｂの延びる方向の平行線上」に存在する。このように構成することによって、接合層１４にクラックが入りやすい放射線方向に対して、特定外周接合層１４ａによるクラックの発生抑制効果がより顕著なものとなる。

【0034】

ハニカムセグメント接合体８の流入端面１１側において、特定外周接合層１４ａが、２～８個存在することが好ましく、４～８個存在することがより好ましい。特に、ハニカムセグメント接合体８の重心Ｏから中央接合層１４ｂの延びる上下左右の４方向に対して、それぞれ特定外周接合層１４ａが存在することにより、特定外周接合層１４ａによるクラックの発生抑制効果がより顕著なものとなる。

【0035】

ハニカムセグメント接合体８の流入端面１１側において、中央セグメント４ｂの形状が四角形であることが好ましく、その形状が正方形であることがより好ましい。そして、ハニカムセグメント接合体８の流入端面１１側において、複数個の中央セグメント４ｂが四角格子状に配列した状態で、中央接合層１４ｂによって接合されることが好ましい。

【0036】

ハニカムセグメント接合体８の流入端面１１側において、最外周セグメント４ａの形状については特に制限はなく、特定外周接合層１４ａのなす角θ１の大きさが２５～４５°となるような外周形状を有していればよい。例えば、上述したように、最外周セグメント４ａの形状としては、四角形の中央セグメント４ｂに対して、その四角形を時計回りに４５°回転させたような形状を挙げることができる。ここで、図４～図６を参照しつつ、本発明のハニカム構造体の他の実施形態及び更に他の実施形態について説明する。図４は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態を模式的に示す平面図である。図５及び図６のそれぞれは、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す平面図である。なお、図４～図６においては、各ハニカムセグメント４のセル２の開口部を目封止する目封止部５（図２参照）を捨象した状態で作図している。図４～図６に示すハニカム構造体２００，３００，４００において、図１～図３に示すハニカム構造体１００と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略することがある。

【0037】

図４に示すハニカム構造体２００は、ハニカムセグメント接合体８の重心Ｏを中心として、紙面の縦横方向に、最大６個のハニカムセグメント４が接合層１４によって接合されたものである。接合層１４によって接合されたハニカムセグメント４は、その外周部分が円形状に研削加工され、研削加工されたハニカムセグメント４を囲繞するように外周壁１３が配設されている。図４に示すハニカム構造体２００においては、特定外周接合層１４ａによって接合される最外周セグメント４ａが、台形に準じた形状を有しており、この台形の底辺（別言すれば、下底）側が、ハニカムセグメント接合体８の重心Ｏ側を向くように配置されている。そして、ハニカム構造体２００においても、第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２とのなす角θ２の大きさが、２５～４５°となるように構成されている。即ち、台形に準じた形状の最外周セグメント４ａの斜辺部分を接合する外周接合層１４ａが、特定外周接合層１４ａとなっている。なお、「台形に準じた形状」と表記しているのは、台形の上底側が、ハニカムセグメント接合体８の外周形状に対応した円弧状となっているためである。なお、この台形に準じた形状は、例えば、直角三角形等の二等辺三角形の頂点側を、ハニカムセグメント接合体８の外周形状に対応した円弧状とした形状であるともいえる。

【0038】

図５に示すハニカム構造体３００は、ハニカムセグメント接合体８の重心Ｏを中心として、紙面の縦横方向に、最大６個のハニカムセグメント４が接合層１４によって接合されたものである。接合層１４によって接合されたハニカムセグメント４は、その外周部分が円形状に研削加工され、研削加工されたハニカムセグメント４を囲繞するように外周壁１３が配設されている。図５に示すハニカム構造体３００においては、図２に示すハニカム構造体１００と比較して、ハニカムセグメント接合体８の構成するハニカムセグメント４の個数が、紙面の縦横方向に各１個ずつ増えている。ハニカム構造体３００においても、第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２とのなす角θ３の大きさが、２５～４５°となるように構成されている。

【0039】

図６に示すハニカム構造体４００は、ハニカムセグメント接合体８の重心Ｏを中心として、紙面の縦横方向に、最大７個のハニカムセグメント４が接合層１４によって接合されたものである。接合層１４によって接合されたハニカムセグメント４は、その外周部分が円形状に研削加工され、研削加工されたハニカムセグメント４を囲繞するように外周壁１３が配設されている。図６に示すハニカム構造体４００においては、図２に示すハニカム構造体１００と比較して、ハニカムセグメント接合体８の構成するハニカムセグメント４の個数が、紙面の縦横方向に２個ずつ増えている。ハニカム構造体４００においても、第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２とのなす角θ４の大きさが、２５～４５°となるように構成されている。

【0040】

ハニカム構造体１００の流入端面１１側又は流出端面１２側における接合層１４の幅が０．３～３．０ｍｍであることが好ましく、０．５～２．０ｍｍであることが更に好ましく、０．５～１．５ｍｍであることが特に好ましい。接合層１４の幅が０．３ｍｍ未満であると、ハニカム構造体１００の接合強度が低下し易くなる点で好ましくない。接合層１４の幅が３．０ｍｍ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点で好ましくない。

【0041】

接合層１４の材料については、特に制限はなく、従来公知のハニカム構造体における接合層の材料を用いることができる。

【0042】

ハニカムセグメント４に形成されているセル２の形状については特に制限はない。例えば、セル２の延びる方向に直交する断面における、セル２の形状としては、多角形、円形、楕円形等を挙げることができる。多角形としては、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等を挙げることができる。なお、セル２の形状は、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形であることが好ましい。また、セル２の形状については、全てのセル２の形状が同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。例えば、図示は省略するが、四角形のセルと、八角形のセルとが混在したものであってもよい。また、セル２の大きさについては、全てのセル２の大きさが同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、図示は省略するが、複数のセルのうち、一部のセルの大きさを大きくし、他のセルの大きさを相対的に小さくしてもよい。

【0043】

隔壁１によって区画されるセル２のセル密度が、１５～９０個／ｃｍ^２であることが好ましく、３０～６０個／ｃｍ^２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、本実施形態のハニカム構造体１００を、自動車のエンジンから排出される排ガスを浄化するためのフィルタとして好適に利用することができる。

【0044】

隔壁１の気孔率が、３０～８０％であることが好ましく、３５～７５％であることが更に好ましく、４０～７０％であることが特に好ましい。隔壁１の気孔率は、水銀圧入法によって測定された値である。隔壁１の気孔率の測定は、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて行うことができる。気孔率の測定は、各ハニカムセグメント４の隔壁１の一部を切り出して試験片とし、その試験片を用いて行うことができる。隔壁１の気孔率が、３０％未満であると、ハニカム構造体１００自体の圧力損失が増大することや、触媒の担持後における圧力損失のばらつきが大きくなることがある。隔壁１の気孔率が、８０％を超えると、ハニカム構造体１００の、フィルタとしての強度、捕集性能が低下してしまうことがある。

【0045】

ハニカムセグメント４の形状については、特に制限はない。但し、中央セグメント４ｂの形状については、中央セグメント４ｂの軸方向に直交する断面形状が四角形の角柱状であることが好ましい。最外周セグメント４ａの形状については、ハニカム構造体１００の全体形状に応じて、角柱状の一部が研削等により加工されたものであってもよく、加工前の形状としては、例えば、三角形、四角形等を挙げることができる。

【0046】

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。例えば、図１に示すハニカム構造体１００の全体形状は、流入端面１１及び流出端面１２が円形の円柱状である。その他、図示は省略するが、ハニカム構造体の全体形状としては、流入端面及び流出端面が、楕円形やレーストラック（Ｒａｃｅｔｒａｃｋ）形や長円形等の略円形の柱状であってもよい。また、ハニカム構造体の全体形状としては、流入端面及び流出端面が、四角形や六角形等の多角形の角柱状であってもよい。

【0047】

ハニカムセグメント４を構成する材料に特に制限はないが、強度、耐熱性、耐久性等の観点から、下記材料群から選択される少なくとも１種の材質が好ましい。材料群とは、炭化珪素、珪素－炭化珪素系複合材料、窒化珪素、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、チタン酸アルミニウム、及びＦｅ－Ｃｒ－Ａｌ系金属の材料群である。これらの中でも、炭化珪素、又は珪素－炭化珪素系複合材料が更に好ましい。珪素－炭化珪素系複合材料は、炭化珪素（ＳｉＣ）を骨材とし、且つ珪素（Ｓｉ）を結合材とする複合材料である。

【0048】

目封止部５の材料については特に制限はない。目封止部５の材料は、例えば、ハニカムセグメント４を構成する材料として例示した材料と同様な材料が好ましい。

【0049】

ハニカム構造体１００の大きさ、例えば、流入端面１１から流出端面１２までの長さや、ハニカム構造体１００のセル２の延びる方向に直交する断面の大きさについては、特に制限はない。本実施形態のハニカム構造体１００を、排ガス浄化用のフィルタとして用いた際に、最適な浄化性能を得るように、各大きさを適宜選択すればよい。例えば、ハニカム構造体１００の流入端面１１から流出端面１２までの長さは、１５０～３０５ｍｍであることが好ましく、１５０～２００ｍｍであることが特に好ましい。また、ハニカム構造体１００のセル２の延びる方向に直交する断面の面積は、１４４～３３０ｍｍ^２であることが好ましく、１４４～１７８ｍｍ^２であることが特に好ましい。

【0050】

本実施形態のハニカム構造体１００においては、所定のセル２の流入端面１１側の開口部、及び残余のセルの流出端面１２側の開口部に、目封止部５が配設されている。ここで、流出端面１２側の開口部に目封止部５が配設され、流入端面１１側が開口したセル２を、流入セルとする。また、流入端面１１側の開口部に目封止部５が配設され、流出端面１２側が開口したセル２を、流出セルとする。流入セルと流出セルとは、隔壁１を隔てて交互に配設されていることが好ましい。そして、それによって、ハニカム構造体１００の両端面に、目封止部５と「セル２の開口部」とにより、市松模様が形成されていることが好ましい。

【0051】

本実施形態のハニカム構造体１００においては、複数のセル２を形成する隔壁１に触媒が担持されていてもよい。隔壁１に触媒を担持するとは、隔壁１の表面及び隔壁に形成された細孔の内壁に、触媒がコーティングされることをいう。このように構成することによって、排ガス中のＣＯやＮＯｘやＨＣなどを触媒反応によって無害な物質にすることができる。また、捕集した煤等のＰＭの酸化を促進させることができる。

【0052】

（２）ハニカム構造体の製造方法：
実施形態のハニカム構造体の製造方法については、特に制限はなく、例えば、以下のような方法により製造することができる。まず、ハニカムセグメントを作製するための可塑性の坏土を調製する。ハニカムセグメントを作製するための坏土は、原料粉末として、前述のハニカムセグメントの好適な材料の中から選ばれた材料に、適宜、バインダ等の添加剤、及び水を添加することによって調製することができる。

【0053】

次に、このようにして得られた坏土を押出成形することにより、複数のセルを取り囲むように配設された隔壁、及び最外周に配設されたセグメント外壁を有する、角柱状のハニカム成形体を作製する。ハニカム成形体は、複数個作製する。なお、最外周セグメントと中央セグメントの形状が異なる場合には、所望形状のハニカム成形体を、それぞれ必要な個数作製する。

【0054】

得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥し、ハニカム成形体の作製に用いた材料と同様の材料で、セルの開口部を目封止することで目封止部を作製する。目封止部を作製した後に、ハニカム成形体を更に乾燥してもよい。

【0055】

次に、目封止部を作製したハニカム成形体を焼成することにより、ハニカムセグメントを得る。焼成温度及び焼成雰囲気は原料により異なり、当業者であれば、選択された材料に最適な焼成温度及び焼成雰囲気を選択することができる。

【0056】

次に、複数のハニカムセグメントを、接合材を用いて互いに接合し、乾燥硬化させた後、所望の形状となるよう外周を加工することによって、セグメント構造のハニカム構造体を得ることができる。接合材としては、セラミックス材料に、水等の溶媒を加えてペースト状又はスラリー状にしたものを用いることができる。

【0057】

本発明のハニカム構造体を製造する際には、最外周セグメントの形状及び配置を調整することにより、複数のハニカムセグメントを接合したハニカムセグメント接合体において、第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２とのなす角θの大きさが２５～４５°となるようにする。

【0058】

ハニカムセグメント接合体の外周を加工した後の加工面は、セルが露出した状態となっているため、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工して、外周壁を形成してもよい。外周コート材の材料としては、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、分散剤等の添加剤と水とを加えて混練し、スラリー状としたものを挙げることができる。

【実施例】

【0059】

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。

【0060】

（実施例１）
セラミックス原料として、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た混合原料を準備した。この混合原料に、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、水を添加して成形原料を作製した。得られた成形原料を、ニーダー（ｋｎｅａｄｅｒ）を用いて混練し、坏土を得た。

【0061】

次に、得られた坏土を、真空押出成形機を用いて成形し、四角柱状のハニカム成形体を１３個作製し、三角柱状のハニカム成形体を１２個作製した。四角柱状のハニカム成形体の９個が中央セグメントとなり、四角柱状のハニカム成形体の４個と三角柱状のハニカム成形体の１２個とが最外周セグメントとなる。

【0062】

次に、得られたハニカム成形体を高周波誘電加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて１２０℃で２時間乾燥した。

【0063】

次に、乾燥後のハニカム成形体に、目封止部を形成した。まず、乾燥後のハニカム成形体の流入端面にマスクを施した。次に、マスクの施された端部（流入端面側の端部）を目封止スラリーに浸漬し、マスクが施されていないセル（流出セル）の開口部に目封止スラリーを充填した。このようにして、乾燥後のハニカム成形体の流入端面側に、目封止部を形成した。そして、乾燥後のハニカム成形体の流出端面についても同様にして、流入セルにも目封止部を形成した。

【0064】

そして、目封止部の形成されたハニカム成形体を脱脂し、焼成し、ハニカムセグメントを得た。脱脂の条件は、５５０℃で３時間とし、焼成の条件は、アルゴン雰囲気下で、１４５０℃、２時間とした。

【0065】

以上のようにして、実施例１のハニカム構造体の製造に使用するハニカムセグメントを作製した。四角柱状のハニカムセグメントは、軸方向に直交する断面が正方形で、その正方形の一辺の長さ（セグメントサイズ）が３９ｍｍであった。三角柱状のハニカムセグメントは、軸方向に直交する断面が直角三角形で、その直角三角形の斜辺の長さ５９ｍｍのものが８個で、その直角三角形の斜辺の長さが８３ｍｍのものが４個であった。表１の「ハニカムセグメント」の「一辺の長さ（ｍｍ）」の欄に、四角柱状のハニカムセグメントの端面の一辺の長さを示す。また、ハニカムセグメントは、その軸方向の長さが１７８ｍｍであった。

【0066】

ハニカムセグメントは、隔壁の厚さが０．３ｍｍで、セル密度が４６個／ｃｍ^２であった。また、隔壁の気孔率は、４１％であった。隔壁の気孔率は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）によって測定した。

【0067】

次に、ハニカムセグメントを接合するための接合材を調製した。接合材は、接合層を構成するための無機原料に、添加剤として、有機バインダ、発泡樹脂、分散剤を加え、更に、水を加えて混練しスラリー状にしたものを用いた。

【0068】

次に、得られたハニカムセグメントを、互いの側面同士が対向するように隣接して配置された状態で、接合材によって接合し、７００℃にて熱処理を行って、ハニカムセグメント接合体を作製した。

【0069】

ハニカムセグメント接合体は、その端面において、図２に示すように、縦方向に５個、横方向に５個の合計２５個のハニカムセグメント４が配列するように接合して作製した。表１の「ハニカムセグメント」における「個数（個）」及び「配置（個数×個数）」の欄には、各実施例に用いたハニカムセグメントの個数、及びその配置を示す。例えば、「配置（個数×個数）」の欄に、「５×５」と記載されている場合には、図２に示すように、縦方向に５個、横方向に５個のハニカムセグメント４を用いたことを意味する。

【0070】

次に、ハニカムセグメント接合体の外周を円柱状に研削加工し、その外周面にコート材を塗布して、実施例１のハニカム構造体を得た。実施例１のハニカム構造体は、端面の直径が１９１ｍｍであり、軸方向の長さが１７８ｍｍであった。また、実施例１のハニカム構造体は、接合層の幅が１．０ｍｍであった。表１に各結果を示す。

【0071】

実施例１のハニカム構造体は、図２に示すような第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２とのなす角θ１の大きさが３０°であった。表１の「第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２とのなす角θ（°）」の各欄に、実施例１のハニカム構造体の「第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２とのなす角θ」の大きさを示す。また、表１の「参照図」の欄には、実施例１のハニカム構造体の最外周セグメント及び外周接合層の構成を参照する図面を示す。

【0072】

実施例１のハニカム構造体について、以下の方法で、「急速冷却試験（電気炉スポーリング試験：Ｅ－ｓｐ評価）」を行った。結果を表２に示す。

【0073】

［急速冷却試験（電気炉スポーリング試験：Ｅ－ｓｐ評価）］
ハニカム構造体を、炉内の温度が２００℃の電気炉に入れて２時間加熱し、ハニカム構造体を均一な温度にした。その後、加熱したハニカム構造体を電気炉から取り出し、室温まで急速に冷却した。急速冷却後のハニカム構造体について、外周壁におけるクラックの発生を確認した。外周壁にクラックが発生していない場合には、炉内の温度を２５℃ずつ上昇させて、外周壁にクラックが発生するまで、上記した加熱と急速冷却とを繰り返し行った。外周壁にクラックが発生した炉内温度よりも１回前の操作の炉内温度を、急速冷却試験における測定値とした。急速冷却試験においては、以下の評価基準に基づき、合否判定を行った。結果を表２の「判定」の欄に示す。表１の「配置（個数×個数）」の欄における値が同じ比較例のハニカム構造体と比較して、急速冷却試験における測定値が高い値を示す場合を「合格」とし、急速冷却試験における測定値が低い値を示す場合を「不合格」とした。

【0074】

【表1】

【0075】

【表2】

【0076】

（実施例２～４）
ハニカム構造体の構成を、表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様の方法で、ハニカム構造体を製造した。実施例２のハニカム構造体は、図４に示すように、縦方向に６個、横方向に６個の合計３６個のハニカムセグメント４が配列するように接合して作製した。実施例３のハニカム構造体は、図５に示すように、縦方向に６個、横方向に６個の合計３６個のハニカムセグメント４が配列するように接合して作製した。実施例４のハニカム構造体は、図６に示すように、縦方向に７個、横方向に７個の合計４９個のハニカムセグメント４が配列するように接合して作製した。なお、実施例２～４における四角柱状のハニカムセグメントの一辺の長さは、表１に示す通りである。また、実施例２及び３において、三角柱状のハニカムセグメントは、軸方向に直交する断面が直角三角形で、その直角三角形の斜辺の長さ３９ｍｍのものが８個で、その直角三角形の斜辺の長さが５５ｍｍのものが４個であった。実施例４において、三角柱状のハニカムセグメントは、軸方向に直交する断面が直角三角形で、その直角三角形の斜辺の長さ５５ｍｍのものが８個で、その直角三角形の斜辺の長さが７８ｍｍのものが４個であった。

【0077】

（比較例１～３）
ハニカム構造体の構成を、表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様の方法で、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、図７に示すように、縦方向に５個、横方向に５個の合計２５個のハニカムセグメント２４が配列するように接合して作製した。ここで、図７は、比較例１のハニカム構造体を模式的に示す平面図である。図７に示すハニカム構造体５００は、複数個のハニカムセグメント２４と、接合層３４と、外周壁３３と、を備えた、ハニカム構造体５００である。ハニカムセグメント２４は、複数のセル２２を取り囲むように配設された多孔質の隔壁２１を有するものである。比較例１においては、最外周セグメント２４ａ及び中央セグメント２４ｂのそれぞれに、一辺の長さが３９ｍｍの四角柱状のハニカムセグメント２４を使用し、このハニカムセグメント２４を、ハニカムセグメント接合体２８の流入端面３１側において格子状となるように接合層３４を介して接合した。比較例１において、第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２とのなす角θ５は１２°であった。なお、図７において、符号２５は、目封止部を示し、符号３４ａは、外周接合層を示し、符号３４ｂは、中央接合層を示す。なお、図示は省略するが、比較例２のハニカム構造体は、図７に示すハニカム構造体５００に対して、ハニカムセグメント接合体２８の構成するハニカムセグメント２４の個数が、紙面の縦横方向に各１個ずつ増えている。比較例３のハニカム構造体は、図７に示すハニカム構造体５００に対して、ハニカムセグメント接合体２８の構成するハニカムセグメント２４の個数が、紙面の縦横方向に各２個ずつ増えている。

【0078】

実施例２～４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、「急速冷却試験（電気炉スポーリング試験：Ｅ－ｓｐ評価）」を行った。結果を表２に示す。

【0079】

（結果）
実施例１のハニカム構造体は、比較例１のハニカム構造体と比較して、急速冷却試験の結果が良好なものであった。実施例２，３のハニカム構造体は、比較例２のハニカム構造体と比較して、急速冷却試験の結果が良好なものであった。実施例４のハニカム構造体は、比較例３のハニカム構造体と比較して、急速冷却試験の結果が良好なものであった。

【産業上の利用可能性】

【0080】

本発明のハニカム構造体は、直噴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に含まれる微粒子等を除去するための捕集フィルタとして利用することができる。

【符号の説明】

【0081】

１，２１：隔壁、２，２２：セル、４，２４：ハニカムセグメント、４ａ，２４ａ：最外周セグメント、４ｂ，２４ｂ：中央セグメント、５，２５：目封止部、８，２８：ハニカムセグメント接合体、１１，３１：流入端面、１２：流出端面、１３，３３：外周壁、１４，３４：接合層、１４ａ：外周接合層（特定外周接合層）、１４ｂ，３４ｂ：中央接合層、３４ａ：外周接合層、１００，２００，３００，４００，５００：ハニカム構造体、Ｌ１：第一方向、Ｌ２：第二方向、Ｏ：重心（ハニカムセグメント接合体の重心）、Ｐ：交点（外周接合層と外周壁とが交わる交点）、ＯＰ：線分、θ１，θ２，θ３，θ４，θ５：なす角（第一方向と第二方向とのなす角）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】