(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】2023-12-19
(45)【発行日】2023-12-27
(54)【発明の名称】ハニカム構造体
(51)【国際特許分類】
C04B 37/00 20060101AFI20231220BHJP
B01J 35/04 20060101ALI20231220BHJP
B01D 46/00 20220101ALI20231220BHJP
F01N 3/28 20060101ALI20231220BHJP
F01N 3/022 20060101ALI20231220BHJP
【ＦＩ】
C04B37/00 Z
B01J35/04 301E
B01J35/04 301J
B01J35/04 301F
B01D46/00 302
F01N3/28 301P
F01N3/28 301N
F01N3/022 Z
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2019220596
(22)【出願日】2019-12-05
(65)【公開番号】P2021088489
(43)【公開日】2021-06-10
【審査請求日】2022-07-22
(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】石岡 知大
(72)【発明者】
【氏名】結城 一也
【審査官】大西 美和
(56)【参考文献】
【文献】特表２００７－５２７４８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０６９２３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２６２６６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２２２１５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２８０４９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１８２０２０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０４Ｂ ３７／００－３７／０４
Ｂ０１Ｊ ２１／００－３８／７４
Ｂ０１Ｄ ４６／００－４６／９０
Ｂ０１Ｄ ３９／００－４１／０４
Ｆ０１Ｎ ３／０１
Ｆ０１Ｎ ３／０２－ ３／０３８
(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、を有するハニカムセグメント接合体を備え、前記ハニカムセグメントは、流体の入口側となる第一端面から流体の出口側となる第二端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁と、前記ハニカムセグメントの側面を構成するセグメント外壁と、を有し、
複数個の前記ハニカムセグメントのうちの一のハニカムセグメントは、当該一のハニカムセグメントの一の側面に、外方に向けて突出した少なくとも１つの凸部を有し、
少なくとも１つの前記凸部は、前記一のハニカムセグメントの前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、前記第一端面又は前記第二端面のいずれか一方を起点とし、前記軸方向に延びるように設けられ、
複数個の前記ハニカムセグメントのうちの他のハニカムセグメントは、当該他のハニカムセグメントの一の側面に、内方に向けて窪んだ少なくとも１つの凹部を有し、
少なくとも１つの前記凹部は、前記他のハニカムセグメントの前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、前記第一端面又は前記第二端面のいずれか一方を起点とし、前記軸方向に延びるように設けられ、
前記ハニカムセグメント接合体において、前記一のハニカムセグメントと前記他のハニカムセグメントは、互いの前記一の側面同士が対向するように隣り合って配置され、且つ、前記他のハニカムセグメントの前記凹部内に、前記一のハニカムセグメントの前記凸部が挿入された状態で前記接合層を介して相互に接合されており、
前記凸部の、前記軸方向及び当該凸部の突出高さ方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さＷ２が、前記一のハニカムセグメントの前記一の側面の横幅方向の長さＷ１より小さく、
前記凹部の、前記軸方向及び当該凹部の窪み方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さＷ４が、前記他のハニカムセグメントの前記一の側面の横幅方向の長さＷ３より小さく、
前記凸部の前記突出高さ方向の裾部は、前記一の側面の平坦部から屈曲した屈曲側面によって構成され、
前記一の側面の前記平坦部から仮想的に延長される平面によって構成される前記凸部の仮想底面と、当該凸部の前記屈曲側面とのなす角θ１が、６０°以上である、ハニカム構造体であって、
前記凸部の前記横幅方向の長さＷ２が、前記一のハニカムセグメントの前記一の側面の前記横幅方向の長さＷ１の２０～７０％であり、
前記凹部の前記横幅方向の長さＷ４が、前記他のハニカムセグメントの前記一の側面の前記横幅方向の長さＷ３の２０～７０％である、ハニカム構造体。
【請求項2】
前記一のハニカムセグメントの前記凸部の前記一の側面から突出する突出高さＨ２が、前記一のハニカムセグメントと前記他のハニカムセグメントの互いの前記一の側面相互間の前記接合層の最大厚さＨ１より大きい、請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項3】
前記他のハニカムセグメントの前記凹部の窪み深さＨ４が、前記他のハニカムセグメントの側面を構成する前記セグメント外壁の厚さより小さく、前記凹部が前記セグメント外壁を貫通していない、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項4】
前記凸部の前記軸方向の長さＬ２が、前記一のハニカムセグメントの前記軸方向の長さＬ１の５～５０％の長さであり、前記凹部の前記軸方向の長さＬ４が、前記他のハニカムセグメントの前記軸方向の長さＬ３の５～５０％の長さである、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、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのフィルタや触媒を担持して排ガスを浄化するための触媒担体等に使用されるハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
ディーゼル車やトラックから排出される排ガス中には、粒子状物質が含まれている。以下、粒子状物質を、「ＰＭ」ということがある。ＰＭは、「Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ」の略である。このＰＭは、主にスート（煤）等のカーボン微粒子からなるもので、大気中に放出されるのを防止する必要があり、厳しい排出規制が課せられている。
【0003】
このような厳しい排出規制に対応すべく、ＰＭ排出量を低減するための多くの研究が行われているが、ＰＭ排出量を燃焼技術の改善によって低減するには限界があり、排気系にフィルタを設置することが、有効なＰＭ排出量の低減手段となっている。
【0004】
ＰＭを捕集するためのフィルタとしては、圧力損失を許容範囲に抑えつつ、高いＰＭ捕集効率を得られることから、ハニカム構造体を用いたウォールフロー型のものが、広く使用されている。ウォールフロー型フィルタに使用されるハニカム構造体は、排ガスの入口側となる流入端面から排ガスの出口側とな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している。このハニカム構造体に、所定のセルの流出端面側の開口端部及び残余のセルの流入端面側の開口端部を目封止する目封止部を設けることにより、高いＰＭ捕集効率を持ったフィルタが得られる。
【0005】
ＰＭを捕集するためのフィルタに用いられるハニカム構造体は、近年、ＰＭの捕集量を増大するため、高熱容量が見込まれる材料によって作製されることがある。但し、このような高熱容量が見込まれる材料は、概して熱膨張が高い特性であるが故に、高温の排ガスによる熱衝撃によって高い熱応力が発生し、ハニカム構造体が破損することがある。このようなことから、近年、フィルタを１つのハニカム構造体として製造するのではなく、複数個のハニカム形状のセグメント（ハニカムセグメント）を接合してハニカム構造体とすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。以下、このようなハニカム構造体を「セグメント構造のハニカム構造体」ということがある。セグメント構造のハニカム構造体は、１つのハニカム構造体が、複数個のハニカムセグメントによって分割された構造を有しているため、ハニカム構造体に生じる熱応力を分散させることができる。また、セグメント構造のハニカム構造体では、複数個のハニカムセグメントを接合する接合層が、熱応力を緩和する緩衝部材の役割を果すこともある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１６－１７２２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
セグメント構造のハニカム構造体は、ハニカムセグメント同士を接合層によって接合しているが、使用中において、ハニカムセグメント内の応力緩和のため、また、過大な熱応力が負荷されるなどの理由により、接合層自体にクラックが発生することがある。このような接合層のクラックが広範囲に及ぶと、クラックが流路方向全域まで貫通してしまい、ハニカムセグメント同士を保持できず、一部のハニカムセグメントが分離してしまうことがある。そして、分離したハニカムセグメントは、排ガスの風圧などによって下流側に押し出されて、ハニカム構造体から抜け落ちてしまうこともある。このような事象が発生すると、ハニカム構造体よりも下流側に設けられた排ガス浄化装置の後処理システムを物理的に損傷するなどの問題が発生する懸念がある。
【0008】
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。本発明は、接合層にクラックが発生した際に、そのクラックがハニカム構造体の流路方向全域に貫通し難く、クラックによるハニカムセグメントの分離を有効に抑制す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】
【0009】
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。
【0010】
［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、を有するハニカムセグメント接合体を備え、
前記ハニカムセグメントは、流体の入口側となる第一端面から流体の出口側となる第二端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁と、前記ハニカムセグメントの側面を構成するセグメント外壁と、を有し、
複数個の前記ハニカムセグメントのうちの一のハニカムセグメントは、当該一のハニカムセグメントの一の側面に、外方に向けて突出した少なくとも１つの凸部を有し、
少なくとも１つの前記凸部は、前記一のハニカムセグメントの前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、前記第一端面又は前記第二端面のいずれか一方を起点とし、前記軸方向に延びるように設けられ、
複数個の前記ハニカムセグメントのうちの他のハニカムセグメントは、当該他のハニカムセグメントの一の側面に、内方に向けて窪んだ少なくとも１つの凹部を有し、
少なくとも１つの前記凹部は、前記他のハニカムセグメントの前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、前記第一端面又は前記第二端面のいずれか一方を起点とし、前記軸方向に延びるように設けられ、
前記ハニカムセグメント接合体において、前記一のハニカムセグメントと前記他のハニカムセグメントは、互いの前記一の側面同士が対向するように隣り合って配置され、且つ、前記他のハニカムセグメントの前記凹部内に、前記一のハニカムセグメントの前記凸部が挿入された状態で前記接合層を介して相互に接合されており、
前記凸部の、前記軸方向及び当該凸部の突出高さ方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さＷ２が、前記一のハニカムセグメントの前記一の側面の横幅方向の長さＷ１より小さく、
前記凹部の、前記軸方向及び当該凹部の窪み方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さＷ４が、前記他のハニカムセグメントの前記一の側面の横幅方向の長さＷ３より小さく、
前記凸部の前記突出高さ方向の裾部は、前記一の側面の平坦部から屈曲した屈曲側面によって構成され、
前記一の側面の前記平坦部から仮想的に延長される平面によって構成される前記凸部の仮想底面と、当該凸部の前記屈曲側面とのなす角θ１が、６０°以上である、ハニカム構造体であって、
前記凸部の前記横幅方向の長さＷ２が、前記一のハニカムセグメントの前記一の側面の前記横幅方向の長さＷ１の２０～７０％であり、
前記凹部の前記横幅方向の長さＷ４が、前記他のハニカムセグメントの前記一の側面の前記横幅方向の長さＷ３の２０～７０％である、ハニカム構造体。
前記ハニカムセグメントは、流体の入口側となる第一端面から流体の出口側となる第二端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁と、前記ハニカムセグメントの側面を構成するセグメント外壁と、を有し、
複数個の前記ハニカムセグメントのうちの一のハニカムセグメントは、当該一のハニカムセグメントの一の側面に、外方に向けて突出した少なくとも１つの凸部を有し、
少なくとも１つの前記凸部は、前記一のハニカムセグメントの前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、前記第一端面又は前記第二端面のいずれか一方を起点とし、前記軸方向に延びるように設けられ、
複数個の前記ハニカムセグメントのうちの他のハニカムセグメントは、当該他のハニカムセグメントの一の側面に、内方に向けて窪んだ少なくとも１つの凹部を有し、
少なくとも１つの前記凹部は、前記他のハニカムセグメントの前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、前記第一端面又は前記第二端面のいずれか一方を起点とし、前記軸方向に延びるように設けられ、
前記ハニカムセグメント接合体において、前記一のハニカムセグメントと前記他のハニカムセグメントは、互いの前記一の側面同士が対向するように隣り合って配置され、且つ、前記他のハニカムセグメントの前記凹部内に、前記一のハニカムセグメントの前記凸部が挿入された状態で前記接合層を介して相互に接合されており、
前記凸部の、前記軸方向及び当該凸部の突出高さ方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さＷ２が、前記一のハニカムセグメントの前記一の側面の横幅方向の長さＷ１より小さく、
前記凹部の、前記軸方向及び当該凹部の窪み方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さＷ４が、前記他のハニカムセグメントの前記一の側面の横幅方向の長さＷ３より小さく、
前記凸部の前記突出高さ方向の裾部は、前記一の側面の平坦部から屈曲した屈曲側面によって構成され、
前記一の側面の前記平坦部から仮想的に延長される平面によって構成される前記凸部の仮想底面と、当該凸部の前記屈曲側面とのなす角θ１が、６０°以上である、ハニカム構造体であって、
前記凸部の前記横幅方向の長さＷ２が、前記一のハニカムセグメントの前記一の側面の前記横幅方向の長さＷ１の２０～７０％であり、
前記凹部の前記横幅方向の長さＷ４が、前記他のハニカムセグメントの前記一の側面の前記横幅方向の長さＷ３の２０～７０％である、ハニカム構造体。
【0011】
［２］ 前記一のハニカムセグメントの前記凸部の前記一の側面から突出する突出高さＨ２が、前記一のハニカムセグメントと前記他のハニカムセグメントの互いの前記一の側面相互間の前記接合層の最大厚さＨ１より大きい、前記［１］に記載のハニカム構造体。
【0012】
［３］ 前記他のハニカムセグメントの前記凹部の窪み深さＨ４が、前記他のハニカムセグメントの側面を構成する前記セグメント外壁の厚さより小さく、前記凹部が前記セグメント外壁を貫通していない、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。
【0014】
［４］ 前記凸部の前記軸方向の長さＬ２が、前記一のハニカムセグメントの前記軸方向の長さＬ１の５～５０％の長さであり、
前記凹部の前記軸方向の長さＬ４が、前記他のハニカムセグメントの前記軸方向の長さＬ３の５～５０％の長さである、前記［１］～［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
前記凹部の前記軸方向の長さＬ４が、前記他のハニカムセグメントの前記軸方向の長さＬ３の５～５０％の長さである、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】
【0015】
本発明のハニカム構造体は、従来のセグメント構造のハニカム構造体に比して、接合層にクラックが発生した際に、そのクラックがハニカム構造体の流路方向全域に貫通し難くなるため、クラックによるハニカムセグメントの分離を有効に抑制することができる。また、本発明のハニカム構造体は、接合層にクラックが発生して一部のハニカムセグメントが分離したとしても、分離したハニカムセグメントが下流側に抜け落ちてしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図6】本発明のハニカム構造体の第一実施形態に用いられる一のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。
【図7】本発明のハニカム構造体の第一実施形態に用いられる他のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。
【図9】本発明のハニカム構造体の第二実施形態の第二端面側を模式的に示す平面図である。
【図10】本発明のハニカム構造体の第二実施形態に用いられるハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。
【図11】本発明のハニカム構造体の第三実施形態に用いられる一のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。
【図12】本発明のハニカム構造体の第三実施形態に用いられる他のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。
【図13】本発明のハニカム構造体の第四実施形態に用いられるハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。
【図14】本発明のハニカム構造体の第五実施形態に用いられる一のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。
【図15】本発明のハニカム構造体の第五実施形態に用いられる他のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。
【図16】本発明のハニカム構造体の第六実施形態に用いられるハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。
【図17】本発明のハニカム構造体の第六実施形態の第二端面側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】
【0017】
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。
【0018】
（１）ハニカム構造体：
本発明のハニカム構造体の第一実施形態は、図１～図５に示すようなハニカム構造体１００である。ここで、図１は、本発明のハニカム構造体の第一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第一端面側を示す平面図である。図３は、図１に示すハニカム構造体の第二端面側を示す平面図である。図４は、図３のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。図５は、図３のＢ－Ｂ’断面を模式的に示す断面図である。
本発明のハニカム構造体の第一実施形態は、図１～図５に示すようなハニカム構造体１００である。ここで、図１は、本発明のハニカム構造体の第一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第一端面側を示す平面図である。図３は、図１に示すハニカム構造体の第二端面側を示す平面図である。図４は、図３のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。図５は、図３のＢ－Ｂ’断面を模式的に示す断面図である。
【0019】
【0020】
ハニカムセグメント接合体１０は、複数個の柱状のハニカムセグメント４と、複数個のハニカムセグメント４の側面同士を格子状に接合する接合層１４と、を有している。ハニカムセグメント４は、流体の入口側となる第一端面１１から流体の出口側となる第二端面１２まで延びる複数のセル２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁１と、ハニカムセグメント４の側面を構成するセグメント外壁３と、を有している。ハニカムセグメント４は、第一端面１１及び第二端面１２が四角形の四角柱状のものである。
【0021】
ハニカム構造体１００は、複数個のハニカムセグメント４において、図６に示すような一のハニカムセグメント４ａと、図７に示すような他のハニカムセグメント４ｂと、を有している。図６は、本発明のハニカム構造体の第一実施形態に用いられる一のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。図７は、本発明のハニカム構造体の第一実施形態に用いられる他のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。
【0022】
図６に示すように、一のハニカムセグメント４ａは、一のハニカムセグメント４ａの一の側面であるセグメント外壁３に、外方に向けて突出した少なくとも１つの凸部７を有している。そして、一のハニカムセグメント４ａの少なくとも１つの凸部７は、一のハニカムセグメント４ａの第一端面１１から第二端面１２に向かう軸方向において、第一端面１１又は第二端面１２のいずれか一方を起点とし、上記軸方向に延びるように設けられている。図６に示す一のハニカムセグメント４ａにおいて、４つの側面を構成する各セグメント外壁３には、第二端面１２を起点とし、一のハニカムセグメント４ａの軸方向に延びるような凸部７がそれぞれ設けられている。以下、本明細書において、特に断りのない限り、「軸方向」とは、ハニカムセグメント４の第一端面１１から第二端面１２に向かう方向を意味する。
【0023】
図７に示すように、他のハニカムセグメント４ｂは、他のハニカムセグメント４ｂの一の側面であるセグメント外壁３に、内方に向けて窪んだ少なくとも１つの凹部８を有している。そして、他のハニカムセグメント４ｂの少なくとも１つの凹部８は、他のハニカムセグメント４ｂの第一端面１１から第二端面１２に向かう軸方向において、第一端面１１又は第二端面１２のいずれか一方を起点とし、上記軸方向に延びるように設けられている。図７に示す他のハニカムセグメント４ｂにおいて、４つの側面を構成する各セグメント外壁３には、第二端面１２を起点とし、他のハニカムセグメント４ｂの軸方向に延びるような凹部８がそれぞれ設けられている。
【0024】
図１～図５に示すハニカムセグメント接合体１０において、図６に示す一のハニカムセグメント４ａと図７に示す他のハニカムセグメント４ｂは、互いの一の側面同士が対向するように隣り合って配置されている。そして、他のハニカムセグメント４ｂの凹部８内に、一のハニカムセグメント４ａの凸部７が挿入された状態で接合層１４を介して相互に接合されている。そして、ハニカム構造体１００は、一のハニカムセグメント４ａの凸部７及び他のハニカムセグメント４ｂの凹部８の構成について特に主要な特徴を有している。以下、一のハニカムセグメント４ａの凸部７及び他のハニカムセグメント４ｂの凹部８の構成についてより詳細に説明する。
【0025】
図６に示す一のハニカムセグメント４ａにおいて、凸部７の横幅方向の長さＷ２が、一のハニカムセグメント４ａの一の側面の横幅方向の長さＷ１より小さい。ここで、「横幅方向」とは、一のハニカムセグメント４ａの軸方向及び凸部７の突出高さ方向のそれぞれに直交する方向を意味する。なお、「凸部７の突出高さ方向」は、一のハニカムセグメント４ａの一の側面に対する法線方向のことである。
【0026】
また、一のハニカムセグメント４ａの凸部７は、軸方向に直交する面において、例えば、図８に示す「なす角θ１」が、６０°以上であるものとする。図８は、図３に示す一のハニカムセグメントを拡大した拡大平面図である。図８に示すように、凸部７の突出高さ方向の裾部１６は、一の側面であるセグメント外壁３の平坦部から屈曲した屈曲側面１５によって構成されている。そして、凸部７の底面部分を仮想底面１７とした際に、凸部７の仮想底面１７と、凸部７の屈曲側面１５とのなす角θ１が、６０°以上である。なお、凸部７の仮想底面１７とは、凸部７の仮想的な底面部分のことであり、一のハニカムセグメント４ａの一の側面の平坦部から仮想的に延長される平面によって構成される。凸部７の屈曲側面１５は、平坦部から鋭く山形に曲がるものに限定されず、平坦部から円弧を描くように折れ曲がっていてもよい。例えば、屈曲側面１５が、一のハニカムセグメント４ａの側面の平坦部から円弧を描くように折れ曲がっている場合には、以下のようにして、上述したなす角θ１を求めることとする。まず、凸部の屈曲側面１５が曲面によって構成される場合には、凸部の屈曲側面１５の「凸部７の根元から突出高さ方向の２０％の位置」における接線方向を、凸部７の屈曲側面１５の延びる方向とする。そして、凸部７の仮想底面１７と、凸部７の屈曲側面１５の延びる方向と、によって形成される角の大きさを、上述したなす角θ１とする。
【0027】
一のハニカムセグメント４ａの凸部７の横幅方向の長さＷ２は、突出高さ方向において一定でなくともよい。例えば、図６に示す一のハニカムセグメント４ａの凸部７は、軸方向に直交する面において、その形状が略長方形となり、その突出高さ方向において、横幅方向の長さＷ２が一定となっている。しかしながら、一のハニカムセグメント４ａの凸部７は、軸方向に直交する面において、例えば、三角形や台形などの多角形、或いは、凸部７の屈曲側面１５が湾曲した半円状や半楕円などの形状であってよい。他のハニカムセグメント４ｂの凹部８の形状については、一のハニカムセグメント４ａの凸部７の形状に応じて適宜変更することができる。
【0028】
図７に示す他のハニカムセグメント４ｂにおいて、凹部８の横幅方向の長さＷ４が、他のハニカムセグメント４ｂの一の側面の横幅方向の長さＷ３より小さい。ここで、「横幅方向」とは、他のハニカムセグメント４ｂの軸方向及び凹部８の窪み方向のそれぞれに直交する方向を意味する。なお、「凹部８の窪み方向」は、他のハニカムセグメント４ｂの一の側面に対する法線方向のことである。
【0029】
図１～図５に示すようなハニカム構造体１００は、従来のセグメント構造のハニカム構造体に比して、接合層１４に発生したクラックが、ハニカム構造体１００の流路方向（別言すれば、軸方向）全域に貫通し難くなる。したがって、ハニカム構造体１００は、ハニカムセグメント４の分離を有効に抑制することができる。また、ハニカム構造体１００は、各ハニカムセグメント４の互いの一の側面同士が対向するようなハニカムセグメント接合体１０であっても、ハニカムセグメント４同士の分離を極めて有効に抑制することができる。即ち、ハニカムセグメント接合体１０において、各ハニカムセグメント４が碁盤の目状に配置されていても、各ハニカムセグメント４の分離を有効に抑制することができる。更に、ハニカム構造体１００は、仮に、接合層１４にクラックが発生して一部のハニカムセグメント４が分離したとしても、分離したハニカムセグメント４が下流側に抜け落ちてしまうことを防止することができる。
【0030】
一のハニカムセグメント４ａの凸部７の一の側面から突出する突出高さＨ２（図３及び図６参照）が、一のハニカムセグメント４ａと他のハニカムセグメントの互いの一の側面相互間の接合層１４の最大厚さＨ１（図３参照）より大きいことが好ましい。このように構成することによって、接合層１４にクラックが発生して一部のハニカムセグメント４が分離したとしても、分離したハニカムセグメント４が下流側に抜け落ちてしまうことをより防止することができる。
【0031】
ハニカム構造体１００は、凸部７の横幅方向の長さＷ２が、一のハニカムセグメント４ａの一の側面の横幅方向の長さＷ１より小さく、また、凹部８の横幅方向の長さＷ４が、他のハニカムセグメント４ｂの一の側面の横幅方向の長さＷ３より小さい。ここで、凸部７の横幅方向の長さＷ２が、一のハニカムセグメント４ａの一の側面の横幅方向の長さＷ１の２０～７０％であり、２０～５０％であることが好ましい。また、凹部８の横幅方向の長さＷ４が、他のハニカムセグメント４ｂの一の側面の横幅方向の長さＷ３の２０～７０％であり、２０～５０％であることが好ましい。このように構成することによって、ハニカム構造体１００の軸方向に直交する面におけるセル２の流路面積の減少を有効に抑制することができ、ハニカム構造体１００の圧力損失の上昇を抑制することができる。
【0032】
凸部７の軸方向の長さＬ２については特に制限はない。例えば、凸部７の軸方向の長さＬ２が、一のハニカムセグメント４ａの軸方向の長さＬ１の５～５０％の長さであると、流路面積減少を有効に抑制する点で好ましい。また、凹部８の軸方向の長さＬ４は、対向するように隣り合って配置される一のハニカムセグメント４ａの凸部７が挿入され得る長さを有していれば特に制限はない。具体的には、凹部８の軸方向の長さＬ４は、対向するように隣り合って配置される一のハニカムセグメント４ａの凸部７の軸方向の長さＬ２よりも若干長いものでればよい。例えば、凸部７の軸方向の長さＬ２が、一のハニカムセグメント４ａの軸方向の長さＬ１の５～５０％の長さである場合には、凹部８の軸方向の長さＬ４が、他のハニカムセグメント４ｂの軸方向の長さＬ３の５～５０％の長さであることが好ましい。なお、１つのハニカム構造体１００において、一のハニカムセグメント４ａの軸方向の長さＬ１と、他のハニカムセグメント４ｂの軸方向の長さＬ３とは同じ長さであることが好ましい。
【0033】
凸部７の仮想底面１７と、凸部７の屈曲側面１５とのなす角θ１は、６０°以上であるが、６０～９０°であることが好ましく、８０～９０°であることが更に好ましい。なす角θ１が６０°未満であると、凹部８内に凸部７が挿入される際に、凹部８内での凸部７の位置が安定しないことがある。一方で、なす角θ１が９０°を超えると、凸部７の先端側が広がり過ぎてしまい、凸部７の挿入が困難になってしまうことがある。
【0034】
凹部８の窪み深さＨ４は、対向するように隣り合って配置される一のハニカムセグメント４ａの凸部７の突出高さＨ２に対応し、この凸部７が挿入され得る窪み深さを有していれば特に制限はない。具体的には、凹部８の窪み深さＨ４は、対向するように隣り合って配置される一のハニカムセグメント４ａの凸部７の突出高さＨ２と同じであることが好ましい。凹部８の窪み深さＨ４は、他のハニカムセグメント４ｂのセグメント外壁３の厚さよりも小さくてもよいし、セグメント外壁３の厚さよりも大きくてもよい。ハニカム構造体１００において、凹部８の窪み深さＨ４は、他のハニカムセグメント４ｂのセグメント外壁３の厚さよりも小さく、凹部８がセグメント外壁３を貫通しないように形成されていることが好ましい。例えば、凹部８の窪み深さＨ４が、セグメント外壁３の厚さよりも大きくなる形態としては、図１５に示す他のハニカムセグメント８４ｂを挙げることができる。図１５に示す他のハニカムセグメント８４ｂの詳細については後述するが、図１５に示すハニカムセグメント８４ｂにおいては、凹部８８が、他のハニカムセグメント８４ｂのセグメント外壁８３を貫通するように形成され、凹部８８の一部が、ハニカムセグメント８４内に形成された一部のセル２内まで到達している。
【0035】
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。
【0036】
隔壁１によって区画されるセル２のセル密度が、１５～６２個／ｃｍ２であることが好ましく、３１～５４個／ｃｍ２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浄化部材（例えば、フィルタや触媒担体）として好適に利用することができる。
【0037】
隔壁１の気孔率が、３０～７５％であることが好ましく、３５～７０％であることが更に好ましく、４０～６５％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、７５％を超えると、ハニカム構造体１００の強度が低下してしまうことがある。
【0038】
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。
【0039】
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。なお、ハニカムセグメント４のうち、最外周に配置されたハニカムセグメント４は、ハニカム構造体１００の全体形状に応じて、その一部が研削等により加工されていることが好ましい。また、最外周に配置されたハニカムセグメント４以外のハニカムセグメント４は、例えば、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。
【0040】
接合層１４の材料については、特に制限はなく、従来公知のセグメント構造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。接合層１４の最大厚さＨ１については特に制限はないが、例えば、０．５～３．０ｍｍ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。
【0041】
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、第一端面１１及び第二端面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、第一端面及び第二端面が、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、第一端面及び第二端面が、四角形や六角形等の多角形の角柱状であってもよい。
【0042】
ハニカム構造体１００の大きさ、例えば、第一端面から第二端面までの長さや、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。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の第一端面から第二端面までの長さは、１００～３００ｍｍであることが好ましく、１００～２００ｍｍ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、１５０００～９００００ｍｍ２であることが好ましく、２００００～７００００ｍｍ２であることが特に好ましい。
【0043】
ハニカム構造体１００は、それぞれのハニカムセグメント４におけるセル２の第一端面１１側又は第二端面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てもよい。このように構成することによって、ハニカム構造体１００を、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集除去するためにフィルタとして良好に利用することができる。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。
【0044】
次に、本発明のハニカム構造体の第二実施形態について、図９及び図１０を参照しつつ説明する。図９は、本発明のハニカム構造体の第二実施形態の第二端面側を模式的に示す平面図である。図１０は、本発明のハニカム構造体の第二実施形態に用いられるハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。図９及び図１０において、図１～図５に示すハニカム構造体１００並びに図６及び図７に示すハニカムセグメント４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。
【0045】
図９に示すように、第二実施形態のハニカム構造体２００は、ハニカムセグメント接合体３０、及びハニカムセグメント接合体３０の外周を囲繞するように配置された外周壁１３を備えた、セグメント構造のハニカム構造体２００である。
【0046】
ハニカムセグメント接合体３０は、複数個の柱状のハニカムセグメント２４と、複数個のハニカムセグメント２４の側面同士を格子状に接合する接合層１４と、を有している。ハニカムセグメント２４は、第一端面１１から第二端面１２まで延びる複数のセル２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁１と、ハニカムセグメント２４の側面を構成するセグメント外壁２３と、を有している。
【0047】
第二実施形態のハニカム構造体２００は、ハニカムセグメント接合体３０が、図１０に示すようなハニカムセグメント２４によって構成されている。ハニカムセグメント２４は、四角柱状の１つの側面において、外方に向けて突出した凸部２７を有し、また、四角柱状の別の側面において、内方に向けて窪んだ凹部２８を有している。このため、ハニカムセグメント２４は、１つのハニカムセグメント２４が、図６に示すような一のハニカムセグメント４ａの機能を有しつつ、図７に示すような他のハニカムセグメント４ｂの機能も有している。第二実施形態のハニカム構造体２００は、複数個のハニカムセグメント２４が互いの側面同士が対向するように隣り合って配置された状態において、一のハニカムセグメント２４の凸部２７が、他のハニカムセグメント２４の凹部２８に挿入されている。このように構成されたハニカム構造体２００も、これまでに説明した第一実施形態のハニカム構造体１００（図１～図５参照）と同様の効果を奏するものとなる。
【0048】
ハニカムセグメント２４のように、１つのハニカムセグメント２４において凸部２７と凹部２８の双方を有する場合には、例えば、角柱状の側面のうちの半数の側面に凸部２７を有し、もう半数の側面に凹部２８を有することが好ましい。例えば、ハニカムセグメント２４が四角柱状の場合には、２つの側面に凸部２７を有し、残りの２つの側面に凹部２８を有することが好ましい。このように構成することによって、１種類のハニカムセグメント２４の組み合わせによって、他のハニカムセグメント２４の凹部２８内に、一のハニカムセグメント２４の凸部２７が挿入されたハニカムセグメント接合体３０を簡便に得ることができる。なお、第一実施形態のハニカム構造体１００（図１～図５参照）においては、一のハニカムセグメント４ａと他のハニカムセグメント４ｂとが、それぞれ異なる構成のハニカムセグメント４となっている。但し、一のハニカムセグメント４ａは、少なくとも１つの凸部７を有するハニカムセグメント４であればよく、また、他のハニカムセグメント４ｂは、少なくとも１つの凹部８を有するハニカムセグメント４であればよい。したがって、本発明のハニカム構造体において、互いの一の側面同士が対向するように隣り合って配置された２つのハニカムセグメント（即ち、一のハニカムセグメントと他のハニカムセグメント）は、異なるものであってもよいし、同じものであってもよい。
【0049】
図１０に示すハニカムセグメント２４の凸部２７及び凹部２８のそれぞれは、例えば、図６に示すハニカムセグメント４の凸部７及び図７に示すハニカムセグメント４の凹部８と同様に構成されていることが好ましい。例えば、図１０に示すハニカムセグメント２４の凸部２７において、横幅方向の長さＷ２、突出高さＨ２、及び軸方向の長さＬ２に関しては、図６に示すハニカムセグメント４の凸部７と同様に構成されていることが好ましい。また、図１０に示すハニカムセグメント２４の凹部２８において、横幅方向の長さＷ４、及び軸方向の長さＬ４等に関しても、図７に示すハニカムセグメント４の凹部８と同様に構成されていることが好ましい。
【0050】
次に、本発明のハニカム構造体の第三実施形態及び第四実施形態について、図１１～図１３を参照しつつ説明する。図１１は、本発明のハニカム構造体の第三実施形態に用いられる一のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。図１２は、本発明のハニカム構造体の第三実施形態に用いられる他のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。図１３は、本発明のハニカム構造体の第四実施形態に用いられるハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。図１１～図１３において、図６及び図７に示すハニカムセグメント４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。
【0051】
第三実施形態のハニカム構造体（図示せず）においては、図１１及び図１２に示される２種類のハニカムセグメント４４によってハニカムセグメント接合体（図示せず）が形成されている。第三実施形態のハニカム構造体（図示せず）は、図１１及び図１２に示されるハニカムセグメント４４が用いられること以外は、これまでに説明した第一実施形態のハニカム構造体１００（図１～図５参照）と同様に構成されていることが好ましい。
【0052】
図１１に示すハニカムセグメント４４ａは、四角柱状の各側面を構成するセグメント外壁４３に、外方に向けて突出した凸部４７を有している。ハニカムセグメント４４ａの凸部４７は、第一端面１１を起点とし、第二端面１２を終点とし、ハニカムセグメント４４ａの軸方向に延びるように設けられている。また、図１２に示すハニカムセグメント４４ｂは、四角柱状の各側面を構成するセグメント外壁４３に、内方に向けて窪んだ凹部４８を有している。ハニカムセグメント４４ｂの凹部４８は、第一端面１１を起点とし、第二端面１２を終点とし、ハニカムセグメント４４ｂの軸方向に延びるように設けられている。
【0053】
第三実施形態のハニカム構造体は、図１１に示すハニカムセグメント４４ａと、図１２に示すハニカムセグメント４４ｂとが、互いの側面同士が対向するように隣り合って配置されることによってハニカムセグメント接合体（図示せず）が形成されている。このように構成されたハニカム構造体も、これまでに説明した第一実施形態のハニカム構造体１００（図１～図５参照）と同様の効果を奏するものとなる。
【0054】
図１１に示すハニカムセグメント４４ａは、凸部４７の軸方向の長さ以外については、図６に示す一のハニカムセグメント４ａと同様に構成されていることが好ましい。図１２に示すハニカムセグメント４４ｂは、凹部４８の軸方向の長さ以外については、図７に示す他のハニカムセグメント４ｂと同様に構成されていることが好ましい。
【0055】
次に、第四実施形態のハニカム構造体（図示せず）について説明する。第四実施形態のハニカム構造体（図示せず）は、図１３に示されるハニカムセグメント６４によってハニカムセグメント接合体（図示せず）が形成されている。第四実施形態のハニカム構造体（図示せず）は、図１３に示されるハニカムセグメント６４が用いられること以外は、これまでに説明した第二実施形態のハニカム構造体２００（図９参照）と同様に構成されていることが好ましい。
【0056】
図１３に示すハニカムセグメント６４は、四角柱状の各側面を構成するセグメント外壁６３に、外方に向けて突出した凸部６７と、内方に向けて窪んだ凹部６８と、を有している。ハニカムセグメント６４の凸部６７及び凹部６８は、第一端面１１を起点とし、第二端面１２を終点とし、ハニカムセグメント６４の軸方向に延びるように設けられている。このように構成されたハニカム構造体も、これまでに説明した第二実施形態のハニカム構造体２００（図９参照）と同様の効果を奏するものとなる。
【0057】
【0058】
次に、本発明のハニカム構造体の第五実施形態及び第六実施形態について、図１４～図１７を参照しつつ説明する。図１４は、本発明のハニカム構造体の第五実施形態に用いられる一のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。図１５は、本発明のハニカム構造体の第五実施形態に用いられる他のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。図１６は、本発明のハニカム構造体の第六実施形態に用いられるハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。図１７は、本発明のハニカム構造体の第六実施形態の第二端面側を模式的に示す平面図である。図１４～図１６において、図６及び図７に示すハニカムセグメント４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。図１７において、図９に示すハニカム構造体２００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。
【0059】
第五実施形態のハニカム構造体（図示せず）においては、図１４及び図１５に示される２種類のハニカムセグメント８４によってハニカムセグメント接合体（図示せず）が形成されている。第五実施形態のハニカム構造体（図示せず）は、図１４及び図１５に示されるハニカムセグメント８４が用いられること以外は、これまでに説明した第一実施形態のハニカム構造体１００（図１～図５参照）と同様に構成されていることが好ましい。
【0060】
図１４に示すハニカムセグメント８４ａは、四角柱状の各側面を構成するセグメント外壁８３に、外方に向けて突出した凸部８７を有している。ハニカムセグメント８４ａの凸部８７は、第二端面１２を起点とし、ハニカムセグメント８４ａの軸方向に延びるように設けられている。また、図１５に示すハニカムセグメント８４ｂは、四角柱状の各側面を構成するセグメント外壁８３に、内方に向けて窪んだ凹部８８を有している。ハニカムセグメント８４ｂの凹部８８は、第二端面１２を起点とし、ハニカムセグメント８４ｂの軸方向に延びるように設けられている。
【0061】
図１５に示すハニカムセグメント８４ｂは、図７に示す他のハニカムセグメント４ｂに対応するものであるが、内方に向けて窪んだ凹部８８の構成が、図７に示す他のハニカムセグメント４ｂの凹部８と相違している。即ち、図１５に示すハニカムセグメント８４ｂの凹部８８は、ハニカムセグメント８４ｂのセグメント外壁８３を貫通し、ハニカムセグメント８４ｂの最外周のセル２まで到達するような窪み深さを有している。なお、例えば、凹部８８の窪み深さは、図１５に示すものよりも更に深いものであってもよい。例えば、図示は省略するが、ハニカムセグメント８４ｂの凹部８８は、最外周のセル２を区画する外周側の隔壁１よりも内側まで窪んでいるものであってもよい。
【0062】
図１４に示すハニカムセグメント８４ａの凸部８７の突出高さは、図１５に示すハニカムセグメント８４ｂの凹部８８の窪み深さに対応するものとなっている。第五実施形態のハニカム構造体は、図１４に示すハニカムセグメント８４ａと、図１５に示すハニカムセグメント８４ｂとが、互いの側面同士が対向するように隣り合って配置されることによってハニカムセグメント接合体（図示せず）が形成されている。このように構成されたハニカム構造体も、これまでに説明した第一実施形態のハニカム構造体１００（図１～図５参照）と同様の効果を奏するものとなる。特に、本実施形態のハニカム構造体は、ハニカムセグメントの抜け落ちをより有効に抑制することができる。
【0063】
図１４に示すハニカムセグメント８４ａは、凸部８７の突出高さ以外については、図６に示す一のハニカムセグメント４ａと同様に構成されていることが好ましい。図１５に示すハニカムセグメント８４ｂは、凹部４８の窪み深さ以外については、図７に示す他のハニカムセグメント４ｂと同様に構成されていることが好ましい。
【0064】
次に、第六実施形態のハニカム構造体について、図１６及び図１７を参照して説明する。図１７に示すように、第六実施形態のハニカム構造体３００は、ハニカムセグメント９４によってハニカムセグメント接合体９０が形成されている。第六実施形態のハニカム構造体３００は、ハニカムセグメント９４が用いられること以外は、これまでに説明した第二実施形態のハニカム構造体２００（図９参照）と同様に構成されていることが好ましい。図１６は、第六実施形態に用いられるハニカムセグメントを模式的に示す斜視図であり、図１７に示すハニカムセグメント９４の変形例を示している。
【0065】
図１６に示すハニカムセグメント９４は、四角柱状の各側面を構成するセグメント外壁９３に、外方に向けて突出した凸部９７と、内方に向けて窪んだ凹部９８と、を有している。ハニカムセグメント９４の凸部９７及び凹部９８は、第二端面１２を起点とし、ハニカムセグメント９４の軸方向に延びるように設けられている。ハニカムセグメント９４の凹部９８は、ハニカムセグメント９４のセグメント外壁９３を貫通し、ハニカムセグメント９４の最外周のセル２まで到達するような窪み深さを有している。ハニカムセグメント９４の凸部８７の突出高さは、上記した凹部９８の窪み深さに対応するものとなっている。このように構成されたハニカム構造体も、これまでに説明した第二実施形態のハニカム構造体２００（図９参照）と同様の効果を奏するものとなる。特に、本実施形態のハニカム構造体３００は、ハニカムセグメントの抜け落ちをより有効に抑制することができる。
【0066】
【0067】
（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。ハニカム構造体の製造方法としては、「ハニカムセグメント作製工程」と、「組立体作製工程」と、「接合体作製工程」と、を備えた方法を挙げることができる。
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。ハニカム構造体の製造方法としては、「ハニカムセグメント作製工程」と、「組立体作製工程」と、「接合体作製工程」と、を備えた方法を挙げることができる。
【0068】
ハニカムセグメント作製工程は、図６及び図７に示すような、複数のセル２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁１、及び隔壁１を囲繞するように配置されたセグメント外壁３を有する角柱状のハニカムセグメント４を複数個作製する工程である。ハニカムセグメント作製工程は、従来公知のセグメント構造のハニカム構造体を製造する際における、ハニカムセグメントの作製方法に準じて行うことができる。
【0069】
ハニカムセグメント作製工程において、図６に示すような凸部７を有するハニカムセグメント４を作製する場合には、以下の方法によって、セグメント外壁３の表面に、所望の突出高さＨ２の凸部７を形成する。具体的には、まず、ハニカムセグメント４を作製するための成形体を押出成形等によって作製する。この際、ハニカムセグメント４の成形体におけるセグメント外壁の厚さを、凸部７の突出高さＨ２を含んだ厚さとなるように成形を行う。そして、作製したハニカムセグメント４の成形体を焼成して、ハニカムセグメント４の前駆体を作製する。そして、ハニカムセグメント４の前駆体について、切削加工などにより、不要なセグメント外壁を切削することにより所望の凸部を形成する。
【0070】
また、ハニカムセグメント作製工程において、図７に示すような凹部８を有するハニカムセグメント４を作製する場合には、以下の方法によって、セグメント外壁３の表面に、所望の窪み深さＨ４の凹部８を形成する。具体的には、従来公知の方法で、セグメント外壁３の表面に凹部８が形成されていないハニカムセグメント４の前駆体を作製する。作製したハニカムセグメント４の前駆体について、セグメント外壁３の一部を切削加工して、所望の凹部を形成する。
【0071】
組立体作製工程は、複数個のハニカムセグメントを格子状に組み合わせて、ハニカムセグメントの組立体を作製する工程である。より具体的には、組立体作製工程では、まず、ハニカムセグメントの側面（別言すれば、「セグメント外壁」）に接合用ペーストを塗工する。次に、複数個のハニカムセグメントを、互いの側面相互間に接合用ペーストを介在させた状態で格子状に組み合わせて、ハニカムセグメントの組立体を作製する。この際、一のハニカムセグメントの凸部と他のハニカムセグメントの凹部とが嵌り合うように、複数個のハニカムセグメントを格子状に組み合わせる。
【0072】
接合体作製工程は、ハニカムセグメントの組立体を乾燥させて、複数個のハニカムセグメントの側面同士を接合用ペーストによって接合して、ハニカムセグメントの接合体を作製する工程である。接合体作製工程は、主に、ハニカムセグメントの側面同士を接合する接合用ペーストを乾燥・固化させるための工程であり、乾燥・固化した接合用ペーストは、ハニカム構造体における接合層となり、この乾燥・固化により、接合層に所望の接合力が発現する。
【0073】
乾燥の方法は特に制限はなく、例えば、マイクロ波加熱乾燥、高周波誘電加熱乾燥等の電磁波加熱方式と、熱風乾燥、過熱水蒸気乾燥等の外部加熱方式とを挙げることができる。これらの中でも、成形体全体を迅速かつ均一に、クラックが生じないように乾燥することができる点で、電磁波加熱方式で一定量の水分を乾燥させた後、残りの水分を外部加熱方式により乾燥させることが好ましい。
【0074】
接合体作製工程によって、ハニカムセグメントの接合体を作製した後、得られた接合体の外周部分を所望の形状となるように研削加工してもよい。例えば、このような研削加工を行うことにより、図１～図５に示すような、円柱状のハニカムセグメント接合体１０を作製することができる。また、接合体の外周部分を研削加工した後、その外周面に外周コート層を配設して、ハニカム構造体１００（図１参照）の外周壁１３（図１参照）を作製してもよい。このような接合体作製工程以降の各製造工程については、例えば、従来公知のセグメント構造のハニカム構造体を製造する方法に準じて行うことができる。
【実施例】
【0075】
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。
【0076】
（実施例１）
まず、ハニカムセグメントを作製するための坏土を調製するための原料粉末として、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを混合した混合原料を準備した。そして、準備した混合原料に、バインダ、造孔材、及び水を適量加えて、可塑性の坏土を調製した。
まず、ハニカムセグメントを作製するための坏土を調製するための原料粉末として、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを混合した混合原料を準備した。そして、準備した混合原料に、バインダ、造孔材、及び水を適量加えて、可塑性の坏土を調製した。
【0077】
次に、得られた坏土を、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４９個作製した。そして、ハニカム成形体の２２個について、ハニカム成形体の各側面に凸部を形成し、ハニカム成形体の２１個について、ハニカム成形体の各側面に凹部を形成した。
【0078】
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更に乾燥した。次に、乾燥後のハニカムセグメント成形体のセルの端部に、セルの開口部が第一端面側と第二端面側とで交互に目封止されるように目封止部を配設した。
【0079】
次に、各ハニカムセグメント成形体を、脱脂し、焼成して、ハニカムセグメントを作製した。各ハニカムセグメントの端面の大きさは、１辺が３９．４ｍｍの正方形であった。ハニカムセグメントの端面の大きさは、ハニカムセグメントの横幅方向の長さＷ１，Ｗ３に対応する。また、各ハニカムセグメントの第一端面から第二端面までの軸方向の長さＬ１，Ｌ３は、３０４．８ｍｍであった。ハニカムセグメントのセグメント外壁の厚さは１．５ｍｍであった。表１に、ハニカムセグメントの構成を示す。
【0080】
凸部を有するハニカムセグメントは、四角柱状のハニカムセグメントの４つの側面に、第二端面を起点として、軸方向に延びるように設けられていた。凸部の軸方向の長さＬ２は７６．２ｍｍで、突出高さＨ２は１．２ｍｍで、横幅方向の長さＷ２は２０ｍｍであった。また、凹部を有するハニカムセグメントは、四角柱状のハニカムセグメントの４つの側面に、第二端面を起点として、軸方向に延びるように設けられていた。凹部の軸方向の長さＬ４は７７．２ｍｍで、窪み深さＨ４は１．２ｍｍで、横幅方向の長さＷ４は２２ｍｍであった。表２に、ハニカムセグメントの凸部及び凹部の構成を示す。
【0081】
次に、ハニカムセグメントの側面に、ＳｉＣ系モルタル接着材である接合用ペーストを塗工した。そして、４９個のハニカムセグメントを、凸部を有するハニカムセグメントと凹部を有するハニカムセグメントとが交互に配置されるように接合用ペーストを介して格子状に組み合わせて、ハニカムセグメントの組立体を作製した。ハニカムセグメントの組立体を作製する際のハニカムセグメントの配置及び個数を、表１の「ハニカムセグメント」における「配置」及び「総数（個）」の欄に示す。なお、「配置」の欄には、例えば、上述したように、縦方向及び横方向にそれぞれ７個ずつハニカムセグメントが配置される場合には、「７×７」と示す。
【0082】
表１の「参照図」の欄には、各実施例におけるハニカムセグメントの形状及びその配置を参照するための図面の番号を示す。例えば、実施例１のハニカム構造体は、凸部を有するハニカムセグメントを一のハニカムセグメントとし、凹部を有するハニカムセグメントを他のハニカムセグメントとした際に、図３に示すようなハニカムセグメント４ａ，４ｂの配置を有している。即ち、図３に示すように、一のハニカムセグメント４ａと他のハニカムセグメント４ｂとが接合層１４を挟んで交互に配置されている。そして、一のハニカムセグメント４ａの凸部７が、他のハニカムセグメント４ｂの凹部８内に挿入された状態で、接合層１４を介して相互に接合されている。
【0083】
次に、ハニカムセグメントの組立体を、１００℃の大気雰囲気で、１時間乾燥して、ハニカムセグメントの接合体を作製した。次に、作製したハニカムセグメントの接合体の外周を円柱状に研削加工し、その外周面に外周コート層を配設して、ハニカム構造体を製造した。実施例１のハニカム構造体において、ハニカムセグメントの互いの側面相互間の接合層の最大厚さＨ１は１．０ｍｍであった。結果を表１に示す。
【0084】
ハニカムセグメントの軸方向の長さＬ１に対する、凸部の軸方向の長さＬ２の比の百分率を、表３の「Ｌ２／Ｌ１（％）」の欄に示す。ハニカムセグメントの軸方向の長さＬ３に対する、凹部の軸方向の長さＬ４の比の百分率を、表３の「Ｌ４／Ｌ３（％）」の欄に示す。ハニカムセグメントの横幅方向の長さＷ１に対する、凸部の横幅方向の長さＷ２の比の百分率を、表３の「Ｗ２／Ｗ１（％）」の欄に示す。ハニカムセグメントの横幅方向の長さＷ３に対する、凹部の横幅方向の長さＷ４の比の百分率を、表３の「Ｗ４／Ｗ３（％）」の欄に示す。接合層の最大厚さＨ１に対する、凸部の突出高さＨ２の比の百分率を、表３の「Ｈ２／Ｈ１（％）」の欄に示す。
【0085】
【表1】
【0086】
【表2】
【0087】
【表3】
【0088】
実施例１にて製造したハニカム構造体について、以下の方法で、「接合部のクラック進展有無評価」を行った。結果を表３に示す。
【0089】
［接合部のクラック進展有無評価］
ハニカム構造体に１５０℃～８５０℃の冷熱ガスを繰り返し負荷した。加えて同時に振動負荷装置により物理的な振動を付与して、試験後に、ハニカム構造体の接合層についてのクラックの進展の有無を確認した。振動負荷装置による振動条件は、加速度３０Ｇ、振動数１００Ｈｚとした。クラックの進展の有無の確認は、以下の方法で行った。まず、本評価においては、各実施例及び比較例についてハニカム構造体を１０個作製し、１０個のハニカム構造体について、上記試験を行った。その後、１０個のハニカム構造体について、第一端面からセルの延びる方向の１０ｍｍまでの範囲、及び第二端面からセルの延びる方向の１０ｍｍの各接合層について、クラックの発生及び進展を目視及びＣＴ観察にて確認した。いずれか一方の端面（即ち、第一端面又は第二端面）から１０ｍｍまでの範囲の接合層において、クラックの発生及び進展が確認されなかった場合を、クラックの進展が見られないと判断した。
評価「優」：１０個のハニカム構造体の全てにおいて、クラックの進展が見られない。
評価「良」：１０個のハニカム構造体のうちの７個以上において、クラックの進展が見られない。
評価「不可」：１０個のハニカム構造体のうちの４個以上において、クラックの進展が見られる。
ハニカム構造体に１５０℃～８５０℃の冷熱ガスを繰り返し負荷した。加えて同時に振動負荷装置により物理的な振動を付与して、試験後に、ハニカム構造体の接合層についてのクラックの進展の有無を確認した。振動負荷装置による振動条件は、加速度３０Ｇ、振動数１００Ｈｚとした。クラックの進展の有無の確認は、以下の方法で行った。まず、本評価においては、各実施例及び比較例についてハニカム構造体を１０個作製し、１０個のハニカム構造体について、上記試験を行った。その後、１０個のハニカム構造体について、第一端面からセルの延びる方向の１０ｍｍまでの範囲、及び第二端面からセルの延びる方向の１０ｍｍの各接合層について、クラックの発生及び進展を目視及びＣＴ観察にて確認した。いずれか一方の端面（即ち、第一端面又は第二端面）から１０ｍｍまでの範囲の接合層において、クラックの発生及び進展が確認されなかった場合を、クラックの進展が見られないと判断した。
評価「優」：１０個のハニカム構造体の全てにおいて、クラックの進展が見られない。
評価「良」：１０個のハニカム構造体のうちの７個以上において、クラックの進展が見られない。
評価「不可」：１０個のハニカム構造体のうちの４個以上において、クラックの進展が見られる。
【0090】
（実施例２～２３）
実施例２～２３については、ハニカムセグメントの構成及び配置を表１又は表４のようなものとし、且つ、ハニカムセグメントの凸部及び凹部の構成を表２又は表５のようなものとして、ハニカム構造体を作製した。表１、表２、表３及び表４に示す以外の構成については、実施例１と同様のものとした。実施例２～２３のハニカム構造体についても、実施例１と同様の方法で、接合部のクラック進展有無評価を行った。結果を表３に示す。以下、実施例２１，２３を、参考例２１，２３と読み替える。
実施例２～２３については、ハニカムセグメントの構成及び配置を表１又は表４のようなものとし、且つ、ハニカムセグメントの凸部及び凹部の構成を表２又は表５のようなものとして、ハニカム構造体を作製した。表１、表２、表３及び表４に示す以外の構成については、実施例１と同様のものとした。実施例２～２３のハニカム構造体についても、実施例１と同様の方法で、接合部のクラック進展有無評価を行った。結果を表３に示す。以下、実施例２１，２３を、参考例２１，２３と読み替える。
【0091】
【表4】
【0092】
【表5】
【0093】
（比較例１～３）
比較例１～３については、ハニカムセグメントの構成及び配置を表４のようなものとしてハニカム構造体を作製した。比較例１においては、ハニカムセグメントの側面に凹部及び凸部を設けずに、四角柱状の各側面が平坦なハニカムセグメントを４９個作製した。そして、この４９個のハニカムセグメントを、接合用ペーストを介して格子状に組み合わせてハニカムセグメントの組立体を作製し、それ以降は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。比較例２及び３については、ハニカムセグメントの凸部及び凹部を、軸方向の起点が、第二端面から２０ｍｍ又は５０ｍｍとなるようにしてハニカムセグメントを４９個作製した。比較例２及び３における凸部及び凹部の構成は、表５に示すようなものとした。そして、この４９個のハニカムセグメントを、接合用ペーストを介して格子状に組み合わせてハニカムセグメントの組立体を作製し、それ以降は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。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、接合部のクラック進展有無評価を行った。結果を表３に示す。
比較例１～３については、ハニカムセグメントの構成及び配置を表４のようなものとしてハニカム構造体を作製した。比較例１においては、ハニカムセグメントの側面に凹部及び凸部を設けずに、四角柱状の各側面が平坦なハニカムセグメントを４９個作製した。そして、この４９個のハニカムセグメントを、接合用ペーストを介して格子状に組み合わせてハニカムセグメントの組立体を作製し、それ以降は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。比較例２及び３については、ハニカムセグメントの凸部及び凹部を、軸方向の起点が、第二端面から２０ｍｍ又は５０ｍｍとなるようにしてハニカムセグメントを４９個作製した。比較例２及び３における凸部及び凹部の構成は、表５に示すようなものとした。そして、この４９個のハニカムセグメントを、接合用ペーストを介して格子状に組み合わせてハニカムセグメントの組立体を作製し、それ以降は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。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、接合部のクラック進展有無評価を行った。結果を表３に示す。
【0094】
（結果）
実施例１～２３のハニカム構造体は、接合部のクラック進展有無評価において、良好な結果を示すものであることが分かった。特に、実施例１～２０のハニカム構造体は、１０個のハニカム構造体の全てにおいて、クラックの進展が見られなかった。なお、接合部のクラック進展有無評価にて、クラックの進展が見られなかったのは、ハニカム構造体の第一端面及び第二端面のうち、凸部及び凹部の起点となる端面側であった。一方、比較例１～３のハニカム構造体は、接合部のクラック進展有無評価において、実施例１～２３のハニカム構造体よりも評価結果が劣るものであった。
実施例１～２３のハニカム構造体は、接合部のクラック進展有無評価において、良好な結果を示すものであることが分かった。特に、実施例１～２０のハニカム構造体は、１０個のハニカム構造体の全てにおいて、クラックの進展が見られなかった。なお、接合部のクラック進展有無評価にて、クラックの進展が見られなかったのは、ハニカム構造体の第一端面及び第二端面のうち、凸部及び凹部の起点となる端面側であった。一方、比較例１～３のハニカム構造体は、接合部のクラック進展有無評価において、実施例１～２３のハニカム構造体よりも評価結果が劣るものであった。
【産業上の利用可能性】
【0095】
本発明のハニカム構造体は、排気ガスを浄化するための浄化部材として利用することができる。
【符号の説明】
【0096】
１：隔壁、２：セル、３，２３，４３，８３：セグメント外壁、４，２４，４４，６４，８４，９４：ハニカムセグメント、４ａ，４４ａ，８４ａ：ハニカムセグメント（一のハニカムセグメント）、４ｂ，４４ｂ，８４ｂ：ハニカムセグメント（他のハニカムセグメント）、５：目封止部、７，２７，４７，６７，８７，９７：凸部、８，２８，４８，６８，８８，９８：凹部、
１０，３０，９０：ハニカムセグメント接合体、１１：第一端面、１２：第二端面、１３：外周壁、１４：接合層、１５：屈曲側面、１６：裾部（凸部の裾部）、１７：仮想底面、１００，２００，３００：ハニカム構造体、Ｈ１：接合層の最大厚さ、Ｈ２：凸部の突出高さ、Ｈ４：凹部の窪み深さ、Ｌ１：一のハニカムセグメントの軸方向の長さ、Ｌ２：凸部の軸方向の長さ、Ｌ３：他のハニカムセグメントの軸方向の長さ、Ｌ４：凹部の軸方向の長さ、Ｗ１：一のハニカムセグメントの横幅方向の長さ、Ｗ２：凸部の横幅方向の長さ、Ｗ３：他のハニカムセグメントの横幅方向の長さ、Ｗ４：凹部の横幅方向の長さ、θ１：凸部の仮想底面と屈曲側面とのなす角。
１０，３０，９０：ハニカムセグメント接合体、１１：第一端面、１２：第二端面、１３：外周壁、１４：接合層、１５：屈曲側面、１６：裾部（凸部の裾部）、１７：仮想底面、１００，２００，３００：ハニカム構造体、Ｈ１：接合層の最大厚さ、Ｈ２：凸部の突出高さ、Ｈ４：凹部の窪み深さ、Ｌ１：一のハニカムセグメントの軸方向の長さ、Ｌ２：凸部の軸方向の長さ、Ｌ３：他のハニカムセグメントの軸方向の長さ、Ｌ４：凹部の軸方向の長さ、Ｗ１：一のハニカムセグメントの横幅方向の長さ、Ｗ２：凸部の横幅方向の長さ、Ｗ３：他のハニカムセグメントの横幅方向の長さ、Ｗ４：凹部の横幅方向の長さ、θ１：凸部の仮想底面と屈曲側面とのなす角。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】