JP2003026488A - 表面が強化されたハニカム構造体及びその強化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 端面が強化され、特に耐エロージョン性に優
れ、自動車エンジンの排ガス浄化装置等に特に適したハ
ニカム構造体を提供する。簡易な工程でハニカム構造体
を強化することができ、ハニカム構造体の端面強化に適
したハニカム構造体の表面強化方法を提供する。 【解決手段】 隔壁２により仕切られた軸方向に貫通す
る複数の流通孔３を有するハニカム構造体１である。隔
壁２の端部における表面が隔壁２の軸方向中央部よりも
多くのガラス相を含むことを特徴とするハニカム構造体
１である。ハニカム構造体１の表面強化方法であって、
ハニカム構造体１の表面の一部を加熱し、溶融させた
後、凝固させることを特徴とする強化方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、表面が強化され
たハニカム構造体に関し、特に表面の強度が改良され耐
エロージョン性に特に優れ、自動車エンジンの排ガス浄
化装置等に特に適したハニカム構造体に関する。本発明
はさらに、簡易な工程でハニカム構造体の表面を強化す
ることができるハニカム構造体の表面強化方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】 ハニカム構造体は、フィルター、触媒
担体などに広く用いられており、特に自動車エンジン等
の内燃機関の排ガス浄化装置における触媒担体、ディー
ゼルエンジンの排ガス浄化用フィルター等として多く用
いられている。

【０００３】 ハニカム構造体が自動車などの排ガス浄
化装置の触媒担体などに用いられる場合、環境問題への
配慮から、排ガス規制が年々強化される傾向にあり、こ
れに対応すべく排ガス浄化触媒には浄化性能の向上が求
められている。他方、エンジン開発の面からは、低燃
費、高出力化の指向が顕著に示されており、このような
状況に対応すべく、排ガス浄化触媒には圧力損失の低減
も求められている。

【０００４】 そこで、そうした問題を解決するため
に、ハニカム構造体は、その隔壁や外周壁の厚さをいっ
そう薄くすることで、通気性を高めて圧力損失を低減し
つつ、しかも排ガス浄化触媒を軽量化して熱容量を低減
し、暖機時の浄化性能を向上させる動きが強まってい
る。

【０００５】 この様な薄肉化のために、ハニカム構造
体の隔壁や外周壁の強度は低下し、特にエンジンから排
出される高圧の排ガスに曝される開口端面、即ち、隔壁
の端部及び外周壁の端部における摩耗（以下エロージョ
ンという）が激しいという問題点があった。

【０００６】 この様な低熱容量化、低圧力損失等の浄
化性能の向上と耐エロージョン性の向上は一般に相反す
るものであり、例えば低熱容量化を実現するために、ハ
ニカム構造体の気孔率を向上させたり壁厚を薄くすると
ハニカム構造体としての強度が低下し耐エロージョン性
が低下する。

【０００７】 かかる問題を解決する手段としては、例
えば開口端面近傍の隔壁のみを肉厚にしたハニカム構造
体及びその製造方法（特開２０００−５１７１０公
報）、ハニカム構造体の開口端面に釉薬、水ガラス等の
ガラス成分を塗布・焼成する方法、同様にハニカム構造
体を形成する原料、例えばコージェライトのうちの特定
成分を塗布・焼成する方法（同公報）等が検討されてい
る。

【０００８】 しかしながら、開口端面近傍を肉厚にす
ると、開口端面の耐摩耗性は向上するものの、ハニカム
構造体の端面開口率を低下させることになり、圧力損失
が低いという薄壁型ハニカム構造体のメリットを減殺す
る点において好ましくない。また、釉薬等のガラス成分
を塗布・焼成する方法は、塗布部分が緻密化されるもの
の、ハニカム構造体とは異なる成分の相が形成されるた
め十分な強度の向上が図れない。

【０００９】 また、コージェライト化原料、即ち焼成
等の熱処理によりコージェライトとなる原料、例えばタ
ルク、アルミナ、カオリン等の混合物等のうちの特定成
分を塗布・焼成する方法は、当該部分の緻密化を進行さ
せることは可能であるが、塗布部分の化学組成がコージ
ェライトの化学量論的組成からはずれ、熱膨脹率が高く
なるために、耐熱衝撃性を損なう点において好ましくな
い。また、これらの方法は、スラリー及び溶液の塗布工
程や含浸工程を必要とし、焼成前のハニカム構造体にス
ラリーや溶液を含浸等させると膜厚のコントロールが難
しく均一な品質のものが得られにくくなり、ハニカム構
造体の焼成後に塗布することは同様に膜厚のコントロー
ルが難しく、焼成工程が２回必要となり経済的に好まし
くない。

【０００１０】

【発明が解決しようとする課題】 本発明は上述のよう
な従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、ハニカム構造体の薄肉化に伴う強
度、耐久性の低下を防止し、特に耐エロージョン性の優
れたハニカム構造体を提供することにある。本発明の他
の目的は、上記ハニカム構造体の提供に適し、簡易な工
程でハニカム構造体の表面を強化できる方法を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】 本発明者らが鋭意検討
した結果、ハニカム構造体の表面、特に隔壁の端部をガ
ラス化させるにより、強度、特に耐エロージョン性が向
上することを見出して第１の発明を完成させた。

【００１２】 即ち第１の発明は、隔壁により仕切られ
た軸方向に貫通する複数の流通孔を有するハニカム構造
体であって、前記ハニカム構造体の表面が前記隔壁の軸
方向中央部よりも多くのガラス相を含むことを特徴とす
るハニカム構造体を提供するものである。

【００１３】 第１の発明において、ハニカム構造体の
表面が隔壁の端部における表面を含むことが好ましく、
該表面が最表面から少なくとも３μｍの深さの範囲を含
むことが好ましく、外表面が隔壁の端部から軸方向中央
部方向へ少なくとも１ｍｍの範囲における隔壁表面を含
むことが好ましい。さらに、該表面がガラス相からなる
層を有することが好ましい。さらには、このようなハニ
カム構造体が内燃機関の排ガス浄化用として用いられる
ことが好ましい。

【００１４】 第２の発明は、隔壁により仕切られた軸
方向に貫通する複数の流通孔を有するハニカム構造体の
表面強化方法であって、前記ハニカム構造体の表面の一
部を加熱し、溶融させた後、凝固させることを特徴とす
る強化方法を提供するものである。

【００１５】 第２の発明において、該表面の一部がハ
ニカム構造体の隔壁の端部における表面を含むことが好
ましく、最表面から５０μｍ以内の範囲を溶融させるこ
とがさらに好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】 以下、本発明を好適な実施の形
態に基づ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。

【００１７】 図１（ａ）、（ｂ）及び図２は第１の発
明に係るハニカム構造体の一実施形態を示す模式図であ
る。図１（ａ）、（ｂ）及び図２に示す第１の発明のハ
ニカム構造体１は隔壁２により仕切られた軸方向に貫通
する多数の流通孔３を有する。第１の発明の重要な特徴
は、ハニカム構造体１の表面が隔壁２の軸方向中央部２
２よりも多くのガラス相を含むことである。ここで、ハ
ニカム構造体１の表面とは、外周壁４の外表面、図３に
示す隔壁２の端部２１における表面２１ｂ及び隔壁２の
端部近傍２３における表面２３ｂの各々の一部又は全部
を意味し、隔壁２の軸方向中央部２２とは、図２に示さ
れるように隔壁２の軸方向全長の中央部分であって軸方
向全長の１／３を占める部分を意味する。ハニカム構造
体１の表面がガラス化された相を多く含むことにより強
度が向上するため、ハニカム構造体１の表面が強化さ
れ、ハニカム構造体１全体の耐久性が向上する。特に、
隔壁２の端部２１における表面２１ｂが隔壁２の軸方向
中央部２２よりもガラス化された相を多く含む場合、被
処理流体とともに流れてくる異物などが開口端面１０に
おいて隔壁２の端部２１に衝突した際の強度が向上し、
耐エロージョン性が改良されてハニカム構造体全体の耐
久性が実質的に向上する。

【００１８】 ここで、隔壁２の端部２１とは、図３
（ａ）に示されるように開口端面１０における隔壁２の
先端部分であって、図１（ｂ）の上面図に表れる範囲の
部分を意味する。

【００１９】 本発明において、ガラス相をより多く含
む表面が、図３（ａ）に示すように隔壁２の端部２１に
おける表面２１ｂの一部又は全部を含むこと、即ち隔壁
２の端部２１における表面２１ｂの一部又は全部が隔壁
２の軸方向中央部２２よりも多くのガラス相を有するこ
とが好ましい。この場合、総ての隔壁２の端部２１にお
ける表面２１ｂが隔壁２の軸方向中央部２２より多くの
ガラス相を有することがさらに好ましいが、一部の隔壁
２の端部２１における表面２１ｂが隔壁２の軸方向中央
部２２より多くのガラス相を有するものでもよい。ま
た、１つの隔壁２の端部２１について、その全部の表面
２１ｂが隔壁２の軸方向中央部２２より多くのガラス相
を有することが好ましいが、その一部の表面２１ｂが隔
壁２の軸方向中央部２２より多くのガラス相を有するも
のでもよい。

【００２０】 本発明のハニカム構造体において、より
多くのガラス相を有する表面の深さの幅には制限がない
が、強度向上の観点からはガラス相を多く有する表面は
所定の深さを有することが好ましく、少なくと最表面か
ら３μｍ、好ましくは５μｍ、さらに好ましくは１０μ
ｍ以上、最も好ましくは２０μｍ以上の深さであること
が好適である。一方ガラス相を生成するためのコストの
観点からガラス相を多く有する表面は薄い方が好まし
く、具体的には最表面から好ましくは５０μｍ以内、さ
らに好ましくは４０μｍ以内、最も好ましくは３０μｍ
以内である。

【００２１】 さらに、図３（ｂ）に示されるように、
ガラス相をより多く含む表面が隔壁２の端部２１から軸
方向中央部へ向かって一定範囲の隔壁における端部近傍
２３の表面２３ｂを含むことが、耐エロージョン性をさ
らに向上させる点で好ましい。ここで、隔壁２の端部２
１からとは、図３（ｂ）に示すように、端部２１の下端
２１ａ（軸方向中央部側に最も近い点）からの距離を意
味し、この範囲は端部２１の下端２１ａから少なくとも
１ｍｍであることが好ましく、さらに好ましくは３ｍｍ
以上、さらにより好ましくは５ｍｍ以上、最も好ましく
は１０ｍｍ以上である。一方ガラス相を生成するコスト
の観点からはこの範囲は狭い方がよく、好ましくはハニ
カム構造体の軸方向全長の１／３以下、さらに好ましく
は１／６以下、最も好ましくは１／１２以下である。こ
の場合において、総ての隔壁２の端部近傍２３における
表面２３ｂが隔壁２の軸方向中央部２２よりも多くのガ
ラス相を有することが好ましいが、一部の隔壁２の端部
近傍２３における表面２３ｂが隔壁２の軸方向中央部２
２より多くのガラス相を有するものでもよい。また、１
つの隔壁２の端部近傍２３について、その全部の表面が
隔壁２の軸方向中央部２２より多くのガラス相を有する
ことが好ましいが、その一部の表面が隔壁２の軸方向中
央部２２より多くのガラス相を有するものでもよい。

【００２２】 本発明のハニカム構造体１は、ハニカム
構造体１の表面、特に隔壁２における端部２１の全部又
は一部の表面、好ましくはさらに端部近傍２３の全部又
は一部の表面がより多くのガラス相を有するものである
が、これらの部分にガラス相からなる層を有することが
強度をさらに向上させる観点から好ましい。ガラス相か
らなる層は、前述と同様強度及びコストの観点から、最
表面から３μｍ以上、好ましくは５μｍ以上、さらに好
ましくは１０μｍ以上、最も好ましくは２０μｍ以上で
あって、５０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下、最も
好ましくは３０μｍ以下であることが好適である。

【００２３】 隔壁２の端部２１がより多くのガラス相
を含む場合、両側の端部２１のうち何れか一方の側又は
両方の側の端部がより多くのガラス相を含むものであっ
てもよい。一方の側にのみある場合は被処理流体が流入
する側にあることが好ましく、この場合はより強度を必
要とする面のみを補強するという点で経済的に好まし
い。また、両方の側にある場合は、ハニカム構造体１を
方向に関係なく取り付けることができる点で好ましい。

【００２４】 上述のように本発明のハニカム構造体１
はハニカム構造体１の表面、好ましくは隔壁２の端部２
１の表面２１ｂ及び任意的に隔壁２の端部近傍２３の表
面２３ｂがガラス相を多く含むものであるが、図３
（ｃ）に示されるように、隔壁２の端部２１の表面のみ
ではなく内部も含めた全体、好ましくはさらに隔壁２の
端部近傍２３の表面２３ｂのみではなく内部も含めた全
体がガラス相を隔壁の軸方向中央部２２より多く含むか
又は実質的にガラス相からなるものであってもよい。

【００２５】 さらに本発明のハニカム構造体１が多孔
質体である場合、ハニカム構造体１の表面、好ましくは
隔壁２の端部２１における表面２１ｂの一部又は全部を
含み、さらに好ましくは隔壁の端部近傍２３における表
面２３ｂの一部又は全部を含む表面が、隔壁２の軸方向
中央部２２よりも緻密化されていることが好ましい。緻
密化とは気孔率が小さくなることをいい、緻密化される
ことによりその部分の強度はさらに向上する。緻密化さ
れている範囲は、好ましくは最表面から３μｍ以上、さ
らに好ましくは５μｍ以上、さらにより好ましくは１０
μｍ以上、最も好ましくは２０μｍ以上であって、好ま
しくは５０μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以下、
最も好ましくは３０μｍ以下である。ただし、３０μｍ
を超えて内部まで緻密化されていてもよい。隔壁の端部
近傍２３の範囲は隔壁２の端部２１の下端２１ａから少
なくとも１ｍｍであることが好ましく、さらに好ましく
は３ｍｍ以上、さらにより好ましくは５ｍｍ以上、最も
好ましくは１０ｍｍ以上であって、好ましくはハニカム
構造体の軸方向全長の１／３以下、さらに好ましくは１
／６以下、最も好ましくは１／１２以下である。

【００２６】 本発明のハニカム構造体は、図３（ｄ）
に示すように、外周壁４の端部４１の表面４１ｂ及び好
ましくは外周壁の端部近傍４３の表面４３ｂが隔壁２の
軸方向中央部２２よりも多くのガラス相を含むことも外
周壁４の強化の観点から好ましい。この場合も上記隔壁
の場合と同様に、最表面から少なくと３μｍ、好ましく
は５μｍ、さらに好ましくは１０μｍ以上、最も好まし
くは２０μｍ以上であって、好ましくは５０μｍ以下、
さらに好ましくは４０μｍ以下、最も好ましくは３０μ
ｍ以下の範囲で多くのガラス相を含むことが好適であ
り、さらにこれらの部分がガラス相からなる層を有する
ことが好ましく、さらにはこれらの部分が緻密化されて
いることが好ましい。外周壁の端部近傍４３の範囲は外
周壁の端部４１の下端４１ａから少なくとも１ｍｍであ
ることが好ましく、さらに好ましくは３ｍｍ以上、さら
により好ましくは５ｍｍ以上、最も好ましくは１０ｍｍ
以上であって、好ましくはハニカム構造体の軸方向全長
の１／３以下、さらに好ましくは１／６以下、最も好ま
しくは１／１２以下である。

【００２７】 本発明のハニカム構造体１の隔壁２及び
／又は外周壁４はガラス相及び結晶層の化学組成が同一
であることが均一な熱膨脹により熱応力の集中を招きに
くくする点で好ましく、さらに一方の端部から他方の端
部まで同一の化学組成であることが同様の観点から好ま
しい。

【００２８】 本発明のハニカム構造体１の隔壁２及び
外周壁４は、例えば、コージェライト、ムライト、アル
ミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、リチウムアルミ
ニウムシリケート、アルミニウムチタネート、ジルコニ
ア及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少な
くとも１種のセラミックスからなる多孔質体であること
が好ましい。ここで、炭化珪素には、金属珪素と炭化珪
素とからなるものも含まれる。この中で特にコージェラ
イトは熱膨脹係数が小さく、自動車エンジンの排ガス浄
化用ハニカム構造体の材質として好適に用いられるため
本発明においても特に好ましい。

【００２９】 また、本発明のハニカム構造体の断面形
状としては、例えば、図１（ｂ）に示すように円形の
他、楕円、長円、台形、三角形、四角形、六角形又は左
右非対称な異形形状とすることができる。中でも、円、
楕円、長円が好ましい。また、流通孔３の断面の形状と
しては特に制限はないが、例えば、三角形以上の多角形
状、例えば図１（ｂ）に示すように正方形の他、長方
形、及び六角形とすることができ、中でも、三角形、四
角形又は六角形のうちのいずれかであることが好まし
い。ハニカム構造体１のセル密度（単位断面積当たりの
流通孔３の数）も特に限定されないが、６〜１５００セ
ル／平方インチ（０．９〜２３３セル／ｃｍ²）の範囲
のセル密度であることが好ましい。また、隔壁２の厚さ
は、好ましくは２０〜２０００μｍ、さらに好ましくは
３０〜１５０μｍ、最も好ましくは４０〜１００μｍの
範囲である。

【００３０】 本発明のハニカム構造体は、耐エロージ
ョン性に優れることから特に自動車などの内燃機関の排
ガス浄化用に用いることが好ましいが、各種フィルター
や触媒担体などの各種用途に用いることもできる。ま
た、本発明のハニカム構造体は、触媒コンバーター容器
に組み込んで使用されることが好ましい。この場合に
は、ハニカム構造体はコンバーター容器内において、そ
の外周面でリングにより把持されて組み込まれているこ
とが好ましい。

【００３１】 本発明のハニカム構造体の製造方法に特
に制限はないが、例えば上記のような材質の粉体にバイ
ンダー等を混合し、射出成形、押し出し成形などによっ
て一定形状に成形した後、乾燥、焼成することにより製
造することができる。

【００３２】 コージェライトを材質とするハニカム構
造体は、例えば、タルク、カオリン、仮焼カオリン、ア
ルミナ、水酸化アルミニウム、シリカの中から、化学組
成がＳｉＯ₂ ４２〜５６重量％、Ａｌ₂Ｏ₃ ３０〜４
５重量％、ＭｇＯ１２〜１６重量％の範囲に入るように
所定の割合に調合されたコージェライト化原料に、造孔
剤としてグラファイトを１５〜２５重量％、及びＰＥ
Ｔ、ＰＭＭＡ、架橋ポリスチレン、フェノール樹脂等の
合成樹脂を５〜１５重量％添加し、メチルセルロース
類、界面活性剤を所定量添加後、水を適宜加えて混練し
坏土とする。次いで、この坏土を真空脱気後、ハニカム
構造に押出成形し、誘電乾燥もしくはマイクロ波乾燥、
熱風乾燥法により乾燥した後、最高温度を１４００〜１
４３５℃の間で焼成するという一連の工程により、製造
することができる。

【００３３】 次に第２の発明について説明する。第２
の発明はハニカム構造体を第１の発明のハニカム構造体
１に強化するのに適した、ハニカム構造体の強化方法で
ある。第２の発明の重要な特徴は、ハニカム構造体の一
部の表面を加熱し溶融させることであり、これにより、
加熱された表面部分から溶融した後、変質（ガラス化）
し、その部分の強度が向上する。従って強度の向上を必
要とする部分や耐エロージョン性の向上を必要とする部
分等の表面強度を本発明により向上させることによっ
て、ハニカム構造体の強度や耐久性を向上させることが
できる。

【００３４】 第２の発明において、加熱し溶融させる
部分に特に制限はなく強化を必要とする表面部分であれ
ば何れの表面でもよいが、開口端面１０、即ち隔壁２の
端部２１及び外周壁４の端部４１及び開口端面近傍、即
ち隔壁２の端部２１の下端２１ａ及び外周壁４の端部４
１の下端４１ａから軸方向中央部方向へ少なくとも１ｍ
ｍ、好ましくは３ｍｍ以上、さらに好ましくは５ｍｍ以
上、最も好ましくは１０ｍｍ以上であって、好ましくは
ハニカム構造体の軸方向全長の１／３以下、さらに好ま
しくは１／６以下、最も好ましくは１／１２以下の部分
における一部又は全部の表面を加熱し溶融させることが
耐エロージョン性を向上させる観点から好ましい。

【００３５】 表面の一部を加熱し溶融させる手段に特
に制限はないが、例えばハロゲンヒーターを用いた手
段、レーザー光を用いた手段、電磁波を用いた手段、放
電による手段又はバーナーを用いた手段などを好適に用
いることができる。中でもハロゲンヒーターを用いた手
段が好ましい。ハロゲンヒーターは非常に短時間で加熱
対象物を昇温させることができるため、単数もしくは複
数のハロゲンヒーターを用いて表面のみを加熱すること
により、ハロゲンヒーターのエネルギーをハニカム構造
体の表面に集中させて加熱することができ、ハニカム構
造体の内部まで加熱されて溶融する前に、表面のみを短
い時間溶融状態とすることが可能となる。溶融を短時間
で行うにはハロゲンヒーターの光源を複数使用すること
が望ましい。

【００３６】 この様にして溶融されたハニカム構造体
の表面部分は、溶融状態から再度凝固する過程で後変質
（ガラス化）しその部分の強度が向上する。さらに、ハ
ニカム構造体が多孔質体であって溶融状態となっている
間に細孔の一部又は全部が小さくなり又は消滅する場合
には表面部分が緻密化される。溶融させる最表面からの
深さに特に限定はないが、ハニカム構造体を十分に強化
するためには少なくとも３μｍ、好ましくは５μｍ、さ
らに好ましくは１０μｍ以上、最も好ましくは２０μｍ
以上の範囲であることが好適である。一方短時間で強化
するという観点から溶融させる範囲は、好ましくは５０
μｍ、さらに好ましくは４０μｍ、最も好ましくは３０
μｍ以内であることが好適である。

【００３７】 第２の発明において、凝固の手段に特に
制限はない。好ましい凝固手段は室温で放置することで
あるが、強制的に冷却することもガラス相を生成し又は
増加させ、又はガラス相の層を生成し又は増加させる点
で好ましい。

【００３８】 次に第２の発明の一実施形態を示す図４
に従って、より具体的に本発明の方法を説明する。図４
は第２の発明を実施するための装置を示したものである
が、この装置は加熱手段としてハロゲンヒーター５１を
備えている。熱源として用いられるハロゲンランプ５２
は棒状である。ハロゲンランプ５２の形状に特に制限は
なく、球状、環状、棒状等任意の形状のものを選択しう
るが、特定の面を効率よく均一に加熱するためには棒状
であることが好ましい。ハロゲンランプ５２の周りに
は、加熱対象となるハニカム構造体１の表面にハロゲン
ランプ５２からのエネルギーが集中するように反射鏡５
４を備えている。これにより効率よくハロゲンランプ５
２のエネルギーをハニカム構造体１の表面に集中させる
ことができ、より短時間で表面部分のみを加熱し溶融さ
せることができる。さらに、ハニカム構造体１の表面が
ハロゲンランプ５２の集光位置上を移動するように移動
手段が備えられている。これによりハニカム構造体１が
一定速度で移動し、ハロゲンランプ５２の熱エネルギー
を均一にハニカム構造体１の表面に与えることができ、
均一な溶融強化が可能となる。強化させるべき表面がハ
ニカム構造体１の開口端面１０であれば、図４に示され
るようにハニカム構造体１をＸ方向に平行に移動させる
ような移動手段を備えればよく、強化させるべき表面が
例えばハニカム構造体１の外周壁表面であればハニカム
構造体を回転させるような移動手段を設ければよい。ま
た、ハロゲンヒーター５１を移動させるような移動手段
を備えてもよく、ハロゲンヒーター５１とハニカム構造
体の両方を移動させるような移動手段を備えてもよい。

【００３９】 ハロゲンヒーターは不活性ガスとともに
ハロゲン系元素又はこれらの化合物を封入した管形ラン
プを熱源とするヒーターであって、主にこのランプから
発生する赤外線により加熱するものである。ハロゲンヒ
ーターは一般に近赤外線を発生させて対象物を加熱する
ものであるが、遠赤外線を発生させるものもあり、何れ
であってもよい。ハロゲンヒーターの色温度、大きさ、
数には特に制限はなく、対象となるセラミック多孔質体
の材質、形状等により表面のみを溶融可能なハロゲンヒ
ーターの色温度、大きさ、数等を適宜選択することがで
きる。

【００４０】 加熱手段としては、ハロゲンヒーターに
換えてレーザー光を用いた手段、電磁波を用いた手段、
放電による手段及びバーナーを用いた手段などを用いる
ことができる。例えばレーザー光を用いた手段は小面積
の加熱に適しており、例えば一部の隔壁２の端部２１の
みを強化する場合には好適である。これらの加熱手段
は、強化対象物をその融点以上に安定的にかつ短時間で
上昇させることができる手段であることが好ましい。

【００４１】 この様な装置を用いて、ハニカム構造体
１の強化させるべき表面、好ましくは開口端面１０の全
部又は一部、即ち隔壁２の端部２１における表面２１ｂ
及び隔壁の端部近傍２３における表面２３ｂを加熱し溶
融させた後凝固させることができる。

【００４２】 ハニカム構造体に触媒を担持させる場
合、本発明によって表面を溶融強化した後に触媒を担持
させてもよいが、本発明によれば表面のみを加熱し溶融
させるため、触媒を担持させる内部の温度が殆ど上昇し
ないため、触媒を担持させた後、表面を溶融強化するこ
とも可能である。触媒を担持させる方法は、湿式法や乾
式法等の一般的な方法を用いることができ、例えば触媒
を含むスラリーを調製しこれをハニカム構造体にウォッ
シュコートした後乾燥させる方法を用いることができ
る。

【００４３】

【実施例】 以下、実施例に従いの本発明をさらに詳細
に説明する。ハニカム構造体として、コージェライトか
ら形成された直径９９ｍｍ×長さ６０ｍｍ、隔壁の厚さ
が２．７ｍｉｌ（６８．５８μｍ）、気孔率が３５容量
％である円柱形の自動車排ガス浄化用ハニカム構造体を
用いた。加熱手段として、図５に示される様に３本の棒
状ハロゲンランプ５２及び反射鏡５４を備えた以下の装
置を用いた。 ハロゲンランプ：定格２００Ｖ、２５００Ｗ、長さ３０
０ｍｍ×３本 反射鏡焦点距離：１５ｍｍ

【００４４】 実施例１ 図５に示されるように、ハニカム構造体１の開口端面１
０と加熱装置との距離ａを１０ｍｍ、即ち集光点を開口
端面１０から５ｍｍ下げた距離とし、ハニカム構造体１
を１５ｍｍ／ｓｅｃ．の速度で加熱装置下を往復運動さ
せ、ハニカム構造体１の開口端面１０を加熱し一時的に
溶融させた後、室温で自然冷却させて凝固させ、開口端
面１０が強化されたハニカム構造体Ａを得た。ハロゲン
ヒーター１の合計照射時間は６００秒とした。

【００４５】 ハニカム構造体Ａの分析 ハニカム構造体Ａを目視で観察した。隔壁及び外周壁の
端部及び端部から約１０ｍｍの範囲で変色がみられ、そ
の部分が一時的に溶融した後凝固したことが判った。さ
らに隔壁２の変色部及び変色しなかった軸方向中央部２
２について、これらの結晶構造を２種類のＸ線回折測定
法、即ち従来法及び薄膜測定法により測定した。従来法
によるＸ線回折の測定は、光学系として集中法を用い
て、従来の方法で測定した。薄膜測定法によるＸ線回折
の測定は、光学系として平行ビームを用い、入射角度を
１°、波長を１．５４Åとして測定した。図６は従来法
によって測定された結果の一例を示すチャートである。
従来法による測定ではＸ線は約１００μｍ程度の深さま
で侵入するため、隔壁における表面及び内部の全体の結
晶構造を測定したこととなる。図６は、変色部及び軸方
向中央部２２の両方の測定結果を示しているが、両者が
まったく重なっており、同一の結晶構造を有するととも
に結晶相の割合もほぼ同一であり、従ってガラス相の割
合もほぼ同一であることを示した。図７は、薄膜測定法
によって測定された結果の一例を示すチャートである。
薄膜測定法による測定では最表面から数μｍ程度の深さ
までの結晶構造を測定したことになる。図７において、
２θが低角度のところで変色部の測定チャートのバック
グラウンドが上昇いており、ハロゲンランプにより赤外
光が照射された部分のガラス相の割合が多くなっている
ことが判る。図６及び図７より、ハロゲンヒーターによ
って加熱し溶融させることにより、隔壁２の端部２１、
端部２１の下端から約１０ｍｍの範囲における隔壁の端
部近傍２３、外周壁４の端部４１及び外周壁４の端部か
ら約１０ｍｍの範囲における外周壁部分２３の極表面層
にガラス相が生成したが、これらの内部にはガラス相が
生成しなかったことが判った。

【００４６】 エロージョン試験 この様にして得られたハニカム構造体Ａを直列４気筒、
排気量２．２リットルのガソリンエンジンの排気ポート
に、溶融強化された開口端面部がエンジン側に向くよう
にハニカム構造体Ａが収容された金属ケースを接続し
た。即ち、ハニカム構造体Ａをエンジンの直近、即ちエ
キゾーストマニホールド直下に配置した。次に図８に示
される条件でエンジンの運転を行い、回転数が６０００
ｒｐｍとなったところで砥粒（炭化珪素、ＧＣ３２０、
平均粒径５０μｍ）を０．１グラム投入した。さらに図
８に示される条件でエンジンの運転を続け１３０秒を１
サイクルとして、２サイクルに１回砥粒を投入しこれを
連続的に繰り返した。砥粒投入量が１０ｇとなったとこ
ろでハニカム構造体のエロージョン量（風蝕体積）を測
定した。エロージョン量の測定は、直径１．５ｍｍのセ
ラミック製ビーズをハニカム構造体Ａの端面上に敷き詰
めた後回収してビーズ体積を測定し、エロージョン試験
後のビーズ体積と試験前のビーズ体積との差を取ること
により行い、これを３回行った平均をエロージョン量と
した。

【００４７】 比較例１及び２ 隔壁の厚さが２．８ｍｉｌ（７１．１２μｍ）、気孔率
が３５容量％のハニカム構造体Ｂを比較例１、隔壁の厚
さが３．５ｍｉｌ（８８．９μｍ）、気孔率が３５容量
％のハニカム構造体Ｃを比較例２としてそれぞれ用意
し、上記ハロゲンヒーターでの加熱を行わなかったこと
を除いてハニカム構造体Ａと同様の条件でエロージョン
試験試験を行い、エロージョン量を測定した。

【００４８】 実施例１及び比較例１、２のエロージョ
ン試験の結果を図９に示す。比較例１及び２の結果が示
すように一般に隔壁の厚さが薄くなるに従い摩耗量（風
蝕体積）は増加するが、本発明による実施例１のハニカ
ム構造体Ａは、隔壁が薄いにもかかわらず、少ない摩耗
量（風蝕体積）を示した。

【００４９】

【発明の効果】 以上のように、本発明のハニカム構造
体は、隔壁の端部のガラス相が多いために、優れた耐エ
ロージョン性を示した。本発明のハニカム構造体は、触
媒担体やフィルターなど、特に自動車などの内燃機関の
排ガス浄化装置に有用なハニカム構造体である。また、
本発明の方法は、簡易な工程で隔壁の端部にガラス相を
生成させることができ、ハニカム構造体を強化すること
ができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は本発明のハニカム構造体の模式的な
斜視図である。（ｂ）は本発明のハニカム構造体の模式
的な上面図である。

【図２】 図１（ｂ）のＩＩ−ＩＩ断面の模式的な断面
図である。

【図３】 （ａ）は図２におけるＩＩＩ（ａ）の部分の
拡大図であり、本発明の一実施態様における隔壁の断面
を模式的に示す図である。（ｂ）は、（ａ）と同様の拡
大図であり、本発明の別の一実施態様における隔壁の断
面を模式的に示す図である。（ｃ）は、（ａ）と同様の
拡大図であり、さらに別の一実施態様における隔壁の断
面を模式的に示す図である。（ｄ）は、図２におけるＩ
ＩＩ（ｄ）の部分の拡大図であり、本発明の一実施態様
における外周壁の断面を模式的に示す図である。

【図４】 本発明の方法を実施するための装置の一形態
を示す模式的な断面図である。

【図５】 実施例に用いた装置を示す断面模式図であ
る。

【図６】 従来法により測定されたＸ線回折の結果を示
すチャートである。

【図７】 薄膜測定法により測定されたＸ線回折の結果
を示すチャートである。

【図８】 エロージョン試験におけるエンジン回転数の
条件を示す図である。

【図９】 エロージョン試験の結果を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１…ハニカム構造体、２…隔壁、３…流通孔、４…外周
壁、１０開口端面、２１…隔壁の端部、２１ａ…隔壁の
端部下端、２１ｂ…隔壁の端部の表面、２２…隔壁の軸
方向中央部、２３…隔壁の端部近傍部、２３ｂ…隔壁の
端部近傍の表面、４１…外周壁の端部、４１ａ…外周壁
の端部下端、４１ｂ…外周壁の端部の表面、４３…外周
壁の端部近傍部、４３ｂ…外周壁の端部近傍の表面、５
１…ハロゲンヒーター、５２…ハロゲンランプ、５４…
反射鏡。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 好正 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 3G090 AA02 BA01 CA04 3G091 AA02 AB01 BA07 BA08 BA09 BA10 BA39 GA06 GA16 GB01X GB10X GB13X GB16X GB17X 4D019 AA01 BA05 BB06 CA01 CB09 4G069 AA08 BA13A BA13B BA14A BA14B CA02 CA03 EA19 EA25 EA27 EB12Y EB15X EB15Y ED03 FA01 FB32 FB37 FB79

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隔壁により仕切られた軸方向に貫通する
   複数の流通孔を有するハニカム構造体であって、前記ハ
   ニカム構造体の表面が前記隔壁の軸方向中央部よりも多
   くのガラス相を含むことを特徴とするハニカム構造体。
2. 【請求項２】 前記ハニカム構造体の表面が前記隔壁の
   端部における表面を含むことを特徴とする請求項１に記
   載のハニカム構造体。
3. 【請求項３】 ハニカム構造体の表面が、最表面からか
   ら少なくとも３μｍの深さの範囲を含むことを特徴とす
   る請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
4. 【請求項４】 ハニカム構造体の表面が前記隔壁の端部
   から軸方向中央部方向へ少なくとも１ｍｍの範囲を含む
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の
   ハニカム構造体。
5. 【請求項５】 ハニカム構造体の表面がガラス相からな
   る層を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか
   １項に記載のハニカム構造体。
6. 【請求項６】 前記ハニカム構造体が内燃機関の排ガス
   浄化用として用いられることを特徴とする請求項１乃至
   ５の何れか１項に記載のハニカム構造体。
7. 【請求項７】 隔壁により仕切られた軸方向に貫通する
   複数の流通孔を有するハニカム構造体の表面強化方法で
   あって、前記ハニカム構造体の表面の一部を加熱し、溶
   融させた後、凝固させることを特徴とする強化方法。
8. 【請求項８】 前記表面の一部がハニカム構造体の隔壁
   の端部における表面を含むことを特徴とする請求項７に
   記載の強化方法。
9. 【請求項９】 ハニカム構造体の最表面から５０μｍ以
   内の範囲を溶融させることを特徴とする請求項７又は８
   に記載の強化方法。