JP2003251198A - セラミックハニカム構造体 - Google Patents
セラミックハニカム構造体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 触媒コンバータや微粒子捕集用フィルタとし
て使用される際に発生する熱衝撃や熱応力により、セル
の対角線方向に発生する破壊を防止する。 【解決手段】 外周壁と、この外周壁の内周側でセル壁
により囲まれた多数のセルを有するセラミックハニカム
構造体において、異なるセル壁でのセル壁厚さが均一で
なく、セル壁厚さの平均値ｔａｖとセル壁厚さの最大値
ｔｍａｘ、最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たすセラミックハニカム構造体。
て使用される際に発生する熱衝撃や熱応力により、セル
の対角線方向に発生する破壊を防止する。 【解決手段】 外周壁と、この外周壁の内周側でセル壁
により囲まれた多数のセルを有するセラミックハニカム
構造体において、異なるセル壁でのセル壁厚さが均一で
なく、セル壁厚さの平均値ｔａｖとセル壁厚さの最大値
ｔｍａｘ、最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たすセラミックハニカム構造体。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車エンジンの
排気ガス浄化用触媒の担体として或いはディーゼルエン
ジンの排気ガス中の微粒子を除去するためのフィルタと
して使用するに適したセラミックハニカム構造体に関す
るものである。
排気ガス浄化用触媒の担体として或いはディーゼルエン
ジンの排気ガス中の微粒子を除去するためのフィルタと
して使用するに適したセラミックハニカム構造体に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】地域環境や地球環境の保全面から、自動
車などのエンジンから排出される排気ガスに含まれる有
害物質の削減が求められ、これに応えるため排気ガス浄
化用として、触媒コンバータ用担体や微粒子捕集用フィ
ルタにセラミックハニカム構造体が使用されている。こ
のセラミックハニカム構造体のセル構造は、圧力損失を
低減させるに適していること、製造が容易なこと等の理
由により図３に示すようにセル形状を四角形、特に正方
形とし、セル壁厚はハニカム構造体内で均一なものが一
般的である。このため、セル壁に平行な方向には強度が
高いが、セル壁に対して斜めの方向の強度が低いという
問題点をもっていた。従って、従来のハニカム構造体
は、触媒コンバータや微粒子捕集用フィルタとして使用
される際に発生する熱衝撃や熱応力により、セルの対角
線方向に破壊するおそれがあった。例えば、従来のセラ
ミックハニカム構造体における具体的破壊状況の模式図
を図４に示す。このような欠点を解消するため特開昭５
５−１４７１５４号公報には、外周付近のセル壁の厚さ
を内部のセル壁より厚くすることによりハニカム構造体
外周側の強度を向上させ、結果として、ハニカム構造体
全体の強度を向上させようとする技術が開示されてい
る。また、特公昭５１−２０４３５号公報には、セル壁
の交差部に円弧状或いは直線状などの膨大部を形成させ
る製造法が開示され、従来技術の欠点である、セル壁交
差部の隅角部への応力集中によるクラック発生や、隅角
部付近の排気ガス流動が悪いことに起因する触媒反応効
率の低下の問題を解消できるとされている。
車などのエンジンから排出される排気ガスに含まれる有
害物質の削減が求められ、これに応えるため排気ガス浄
化用として、触媒コンバータ用担体や微粒子捕集用フィ
ルタにセラミックハニカム構造体が使用されている。こ
のセラミックハニカム構造体のセル構造は、圧力損失を
低減させるに適していること、製造が容易なこと等の理
由により図３に示すようにセル形状を四角形、特に正方
形とし、セル壁厚はハニカム構造体内で均一なものが一
般的である。このため、セル壁に平行な方向には強度が
高いが、セル壁に対して斜めの方向の強度が低いという
問題点をもっていた。従って、従来のハニカム構造体
は、触媒コンバータや微粒子捕集用フィルタとして使用
される際に発生する熱衝撃や熱応力により、セルの対角
線方向に破壊するおそれがあった。例えば、従来のセラ
ミックハニカム構造体における具体的破壊状況の模式図
を図４に示す。このような欠点を解消するため特開昭５
５−１４７１５４号公報には、外周付近のセル壁の厚さ
を内部のセル壁より厚くすることによりハニカム構造体
外周側の強度を向上させ、結果として、ハニカム構造体
全体の強度を向上させようとする技術が開示されてい
る。また、特公昭５１−２０４３５号公報には、セル壁
の交差部に円弧状或いは直線状などの膨大部を形成させ
る製造法が開示され、従来技術の欠点である、セル壁交
差部の隅角部への応力集中によるクラック発生や、隅角
部付近の排気ガス流動が悪いことに起因する触媒反応効
率の低下の問題を解消できるとされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においても、触媒コンバータや微粒子捕集用フィ
ルタとして使用される際に発生する熱衝撃や熱応力によ
り、セルの対角線方向に破壊するという問題を解消する
には至っていなかった。例えば、特開昭５５−１４７１
５４号公報では、外周付近のセル壁の厚さを厚くして外
周付近の強度を改善しているものの、中心付近では同一
厚さのセル壁により構成されていることから、セル壁交
差部の強度はハニカム構造体中心付近の各所で同等とな
り、熱衝撃や熱応力が発生した際に、セル壁交差部に応
力集中が発生し、隣接するセル壁交差部をクラックが連
鎖的に伝播し、セルの対角線方向に破壊するという問題
があった。また、特公昭５１−２０４３５号公報では、
セル壁の交差部に円弧状或いは直線上などの膨大部が形
成されていることから、セル壁交差部の応力集中が低減
されるものの、セル壁交差部の強度はハニカム構造体内
の各所で同等となり、熱衝撃や熱応力が発生した際に、
隣接するセル壁交差部をクラックが連鎖的に伝播し、セ
ルの対角線方向に破壊するという問題があった。
来技術においても、触媒コンバータや微粒子捕集用フィ
ルタとして使用される際に発生する熱衝撃や熱応力によ
り、セルの対角線方向に破壊するという問題を解消する
には至っていなかった。例えば、特開昭５５−１４７１
５４号公報では、外周付近のセル壁の厚さを厚くして外
周付近の強度を改善しているものの、中心付近では同一
厚さのセル壁により構成されていることから、セル壁交
差部の強度はハニカム構造体中心付近の各所で同等とな
り、熱衝撃や熱応力が発生した際に、セル壁交差部に応
力集中が発生し、隣接するセル壁交差部をクラックが連
鎖的に伝播し、セルの対角線方向に破壊するという問題
があった。また、特公昭５１−２０４３５号公報では、
セル壁の交差部に円弧状或いは直線上などの膨大部が形
成されていることから、セル壁交差部の応力集中が低減
されるものの、セル壁交差部の強度はハニカム構造体内
の各所で同等となり、熱衝撃や熱応力が発生した際に、
隣接するセル壁交差部をクラックが連鎖的に伝播し、セ
ルの対角線方向に破壊するという問題があった。
【０００４】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たもので、熱衝撃や熱応力が発生しても応力集中の発生
するセル壁交差部をセルの対角線方向にクラックが連鎖
的に進展し破壊するという現象を防止することができる
セラミックハニカム構造体を提供しようとするものであ
る。すなわち耐熱衝撃性に優れたセラミックハニカム構
造体を得ようとするものである。
たもので、熱衝撃や熱応力が発生しても応力集中の発生
するセル壁交差部をセルの対角線方向にクラックが連鎖
的に進展し破壊するという現象を防止することができる
セラミックハニカム構造体を提供しようとするものであ
る。すなわち耐熱衝撃性に優れたセラミックハニカム構
造体を得ようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
外周壁と、この外周壁の内周側でセル壁により囲まれた
多数のセルを有するセラミックハニカム構造体におい
て、前記セルの少なくとも一部のセルでのセル壁厚さが
均一でないことを特徴とするセラミックハニカム構造体
である。また、本発明の第２の発明は、セル壁厚さの平
均値ｔａｖとセル壁厚さの最大値ｔｍａｘ、最小値ｔ
ｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たすことを特徴とするセラミックハニカム構
造体である。
外周壁と、この外周壁の内周側でセル壁により囲まれた
多数のセルを有するセラミックハニカム構造体におい
て、前記セルの少なくとも一部のセルでのセル壁厚さが
均一でないことを特徴とするセラミックハニカム構造体
である。また、本発明の第２の発明は、セル壁厚さの平
均値ｔａｖとセル壁厚さの最大値ｔｍａｘ、最小値ｔ
ｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たすことを特徴とするセラミックハニカム構
造体である。
【０００６】次に、本発明の構成の理由を説明する。本
発明の第１の発明の構成において、セラミックハニカム
構造体内のセル壁のセル壁厚さが均一でない。ここでセ
ル壁厚さが均一でないこととは、軸方向に垂直な断面で
見た際に少なくともセル壁の厚さが異なることを意味す
る。例えばハニカム構造体の同一セルを構成するセル壁
の一部が互いに異なる場合や、隣接するセル間でセル壁
厚さが異なる場合、互いに平行なセル壁の厚さが異なる
場合等々である。従って、隔壁の厚さが均一でないた
め、セル壁交差部を構成するセル壁厚さがセル毎に異な
る。このため、セル壁交差部の強度がセル毎に異なり、
ハニカム構造体内各所で一定とはならないため、同程度
の強度を有するセル壁交差部が連続的に存在しないこと
から、熱応力が発生した際にセル壁交差部を連鎖的にク
ラックが進展し、セルの対角線方向に破壊するという現
象を防止することができ、結果的に優れた耐熱衝撃特性
が得られるのである。さらに、本発明の第２の発明の構
成において、セル壁厚さは、セル壁の平均値ｔａｖと、
セル壁厚さの最大値ｔｍａｘ、最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たしている。ここでｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値は、セル壁厚の平均値に対するバラツキ度
合いを示したものであり、セル壁厚さのバラツキをｔ
ａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値で４０以下とするこ
とによって、ハニカム構造体内のセル壁厚さが均一にな
らないため、いわゆる同程度の強度を有するセル壁交差
部が連続的に存在しないことから、熱衝撃や熱応力によ
りセル壁交差部を連鎖的にクラックが進展し、セルの対
角線方向に破壊するという現象を防止することができ、
結果的に優れた耐熱衝撃特性が得られるのである。一
方、ｔａ ｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０を超え
ると、ハニカム構造体内のセル壁厚さの違いが小さくな
るため、セル壁交差部の強度が同程度に収束することか
ら、熱衝撃や熱応力によりセル壁交差部を連鎖的にクラ
ックが進展し、セルの対角線方向に破壊し易くなり、耐
熱衝撃特性が低下するためである。ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値は好ましくは１〜４０であり、更に好
ましくは２〜３０である。ここで、ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値の好ましい範囲を１以上としたのは、
１未満では最小壁厚と最大壁厚の差が大きくなることか
ら、ハニカム構造体の押出成形の際に、公知の押出成形
用口金のスリット部から排出されるセラミックス原料の
杯土の速度のバランスが悪くなり、成形体の曲がり或い
は亀裂が発生することもあり好ましくない。尚、セル壁
の交差部に図２（ｃ）に示すような曲線部を形成するこ
とにより、セル壁交差部の応力集中係数を小さくできる
ことから、セル壁交差部の強度が改善され、クラックが
セルの対角線方向に破壊する現象をより防止することが
できる。また、本発明のセラミックハニカム構造体を構
成するセラミック材料としては、本発明が主に、自動車
エンジンの排気ガス浄化用触媒の担体として或いはディ
ーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子を除去するための
フィルタとして使用されるため、耐熱性に優れた材料を
使用することが好ましく、コージェライト、アルミナ、
ムライト、窒化珪素、炭化珪素及びＬＡＳからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種を主結晶とするセラミック材
料を用いることが好ましい。中でも、コージェライトを
主結晶とするセラミックハニカム構造体は、安価で耐熱
性、耐化学性に優れ、また低熱膨張であることから最も
好ましい。
発明の第１の発明の構成において、セラミックハニカム
構造体内のセル壁のセル壁厚さが均一でない。ここでセ
ル壁厚さが均一でないこととは、軸方向に垂直な断面で
見た際に少なくともセル壁の厚さが異なることを意味す
る。例えばハニカム構造体の同一セルを構成するセル壁
の一部が互いに異なる場合や、隣接するセル間でセル壁
厚さが異なる場合、互いに平行なセル壁の厚さが異なる
場合等々である。従って、隔壁の厚さが均一でないた
め、セル壁交差部を構成するセル壁厚さがセル毎に異な
る。このため、セル壁交差部の強度がセル毎に異なり、
ハニカム構造体内各所で一定とはならないため、同程度
の強度を有するセル壁交差部が連続的に存在しないこと
から、熱応力が発生した際にセル壁交差部を連鎖的にク
ラックが進展し、セルの対角線方向に破壊するという現
象を防止することができ、結果的に優れた耐熱衝撃特性
が得られるのである。さらに、本発明の第２の発明の構
成において、セル壁厚さは、セル壁の平均値ｔａｖと、
セル壁厚さの最大値ｔｍａｘ、最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たしている。ここでｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値は、セル壁厚の平均値に対するバラツキ度
合いを示したものであり、セル壁厚さのバラツキをｔ
ａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値で４０以下とするこ
とによって、ハニカム構造体内のセル壁厚さが均一にな
らないため、いわゆる同程度の強度を有するセル壁交差
部が連続的に存在しないことから、熱衝撃や熱応力によ
りセル壁交差部を連鎖的にクラックが進展し、セルの対
角線方向に破壊するという現象を防止することができ、
結果的に優れた耐熱衝撃特性が得られるのである。一
方、ｔａ ｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０を超え
ると、ハニカム構造体内のセル壁厚さの違いが小さくな
るため、セル壁交差部の強度が同程度に収束することか
ら、熱衝撃や熱応力によりセル壁交差部を連鎖的にクラ
ックが進展し、セルの対角線方向に破壊し易くなり、耐
熱衝撃特性が低下するためである。ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値は好ましくは１〜４０であり、更に好
ましくは２〜３０である。ここで、ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値の好ましい範囲を１以上としたのは、
１未満では最小壁厚と最大壁厚の差が大きくなることか
ら、ハニカム構造体の押出成形の際に、公知の押出成形
用口金のスリット部から排出されるセラミックス原料の
杯土の速度のバランスが悪くなり、成形体の曲がり或い
は亀裂が発生することもあり好ましくない。尚、セル壁
の交差部に図２（ｃ）に示すような曲線部を形成するこ
とにより、セル壁交差部の応力集中係数を小さくできる
ことから、セル壁交差部の強度が改善され、クラックが
セルの対角線方向に破壊する現象をより防止することが
できる。また、本発明のセラミックハニカム構造体を構
成するセラミック材料としては、本発明が主に、自動車
エンジンの排気ガス浄化用触媒の担体として或いはディ
ーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子を除去するための
フィルタとして使用されるため、耐熱性に優れた材料を
使用することが好ましく、コージェライト、アルミナ、
ムライト、窒化珪素、炭化珪素及びＬＡＳからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種を主結晶とするセラミック材
料を用いることが好ましい。中でも、コージェライトを
主結晶とするセラミックハニカム構造体は、安価で耐熱
性、耐化学性に優れ、また低熱膨張であることから最も
好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明を実施例に基づき詳
細に説明する。
細に説明する。
【実施例１】本発明のセラミックハニカム構造体は、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、タルク等のコージェライト化原料粉末を、
コージェライト組成となるよう調合して原料とする。こ
れに、バインダー、潤滑剤等の成形助剤、必要に応じて
造孔剤を所定量添加混合した後、水を添加して混練し、
可塑化可能なバッチを作製し、押出成形によってハニカ
ム成形体を得た。この際、ハニカム構造体の少なくとも
一部のセルのセル壁厚さが不均一となるように、公知の
押出成形用金型の出口側の成形溝幅を調整し、図２に示
すようなセル壁を有する成形体とした。その後、得られ
た成形体に対して１４００℃の焼成を行い、図１に示す
コージェライト質セラミックハニカム構造体１０を得
た。ハニカム構造体の寸法は外径２６７ｍｍ、長さ３０
０ｍｍ、セル壁平均厚さ０．３ｍｍ、セル数４６．５セ
ル／ｃｍ２であった。またハニカム構造体の気孔率は６
５％、平均細孔径は２０μｍであった。尚、得られたハ
ニカム構造体のセル壁の厚さは以下の方法で測定した。
図５（ａ）に示すように、ハニカム構造体のＸ軸、及び
Ｙ軸の直径１４、１３を等間隔に分割する５箇所×５箇
所計２５箇所のセルについて、セルを囲む４つのセル壁
の厚さ１５を測定した。測定は、倍率１００倍の投影機
を使用して行い、図５（ｂ）に示すように、セル壁の長
さをほぼ２等分１６する中間点でのセル壁厚さ１５を測
定し、セル壁厚さとした。このようにして測定した４箇
所／１セル×２５箇所、計１００箇所のセル壁厚の測定
値から、その平均値ｔａｖ、最大値ｔｍａ ｘ及び最小値
ｔｍｉｎからｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値を求
めた。得られたセラミックハニカム構造体に対して、耐
熱衝撃性の評価を行った。耐熱衝撃性の評価試験は、一
定温度に加熱された電気炉中にセラミックハニカム構造
体を挿入して３０分間保持し、その後室温に急冷し、目
視観察でクラックが発見された温度差（加熱温度−室
温）を耐熱衝撃温度とした。また、目視による判定でク
ラックが発見されない場合は、２５℃温度を上昇させ同
様の試験を行い、クラックが発生するまで繰り返した。
なお、試験数は各３個とし、それらの平均で示した。結
果を表１に示す。表１に示したように、セル壁厚がハニ
カム構造体内で不均一であるｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値が４０以下の試験ＮＯ．１〜５及び試験Ｎ
Ｏ．８〜９のハニカム構造体は、耐熱衝撃温度が、自動
車エンジンの排気ガス浄化用触媒の担体として、或い
は、ディーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子を除去す
るためのフィルタとして使用される際に、問題ないレベ
ルである耐熱衝撃温度７００℃以上を示した。このため
実使用時の熱衝撃によってもクラックが発生し、破壊に
至る心配が少ない。一方、ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値が４０を越えた試験ＮＯ．６、７及び９の
ハニカム構造体は、セル壁厚の厚さの違いが小さく、均
一となるため、耐熱衝撃温度が７００℃未満となり、実
使用時の熱衝撃によりクラックが発生し、破壊する心配
がある。
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、タルク等のコージェライト化原料粉末を、
コージェライト組成となるよう調合して原料とする。こ
れに、バインダー、潤滑剤等の成形助剤、必要に応じて
造孔剤を所定量添加混合した後、水を添加して混練し、
可塑化可能なバッチを作製し、押出成形によってハニカ
ム成形体を得た。この際、ハニカム構造体の少なくとも
一部のセルのセル壁厚さが不均一となるように、公知の
押出成形用金型の出口側の成形溝幅を調整し、図２に示
すようなセル壁を有する成形体とした。その後、得られ
た成形体に対して１４００℃の焼成を行い、図１に示す
コージェライト質セラミックハニカム構造体１０を得
た。ハニカム構造体の寸法は外径２６７ｍｍ、長さ３０
０ｍｍ、セル壁平均厚さ０．３ｍｍ、セル数４６．５セ
ル／ｃｍ２であった。またハニカム構造体の気孔率は６
５％、平均細孔径は２０μｍであった。尚、得られたハ
ニカム構造体のセル壁の厚さは以下の方法で測定した。
図５（ａ）に示すように、ハニカム構造体のＸ軸、及び
Ｙ軸の直径１４、１３を等間隔に分割する５箇所×５箇
所計２５箇所のセルについて、セルを囲む４つのセル壁
の厚さ１５を測定した。測定は、倍率１００倍の投影機
を使用して行い、図５（ｂ）に示すように、セル壁の長
さをほぼ２等分１６する中間点でのセル壁厚さ１５を測
定し、セル壁厚さとした。このようにして測定した４箇
所／１セル×２５箇所、計１００箇所のセル壁厚の測定
値から、その平均値ｔａｖ、最大値ｔｍａ ｘ及び最小値
ｔｍｉｎからｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値を求
めた。得られたセラミックハニカム構造体に対して、耐
熱衝撃性の評価を行った。耐熱衝撃性の評価試験は、一
定温度に加熱された電気炉中にセラミックハニカム構造
体を挿入して３０分間保持し、その後室温に急冷し、目
視観察でクラックが発見された温度差（加熱温度−室
温）を耐熱衝撃温度とした。また、目視による判定でク
ラックが発見されない場合は、２５℃温度を上昇させ同
様の試験を行い、クラックが発生するまで繰り返した。
なお、試験数は各３個とし、それらの平均で示した。結
果を表１に示す。表１に示したように、セル壁厚がハニ
カム構造体内で不均一であるｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値が４０以下の試験ＮＯ．１〜５及び試験Ｎ
Ｏ．８〜９のハニカム構造体は、耐熱衝撃温度が、自動
車エンジンの排気ガス浄化用触媒の担体として、或い
は、ディーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子を除去す
るためのフィルタとして使用される際に、問題ないレベ
ルである耐熱衝撃温度７００℃以上を示した。このため
実使用時の熱衝撃によってもクラックが発生し、破壊に
至る心配が少ない。一方、ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値が４０を越えた試験ＮＯ．６、７及び９の
ハニカム構造体は、セル壁厚の厚さの違いが小さく、均
一となるため、耐熱衝撃温度が７００℃未満となり、実
使用時の熱衝撃によりクラックが発生し、破壊する心配
がある。
【０００８】
【表１】
【０００９】
【発明の効果】以上詳細に説明したとおり、本発明によ
れば、セラミックハニカム構造体内のセル壁のセル壁厚
さが均一でないことから、セル壁交差部の強度がハニカ
ム構造体内各所で一定とはならず、強度の低いセル壁交
差部が連続的に存在しないことから、熱衝撃や熱応力が
発生した際にセル壁交点部を連鎖的にクラックが進展
し、セルの対角線方向に破壊するという現象を防止する
ことができ、耐熱衝撃性に優れたセラミックハニカム構
造体を得ることができる。
れば、セラミックハニカム構造体内のセル壁のセル壁厚
さが均一でないことから、セル壁交差部の強度がハニカ
ム構造体内各所で一定とはならず、強度の低いセル壁交
差部が連続的に存在しないことから、熱衝撃や熱応力が
発生した際にセル壁交点部を連鎖的にクラックが進展
し、セルの対角線方向に破壊するという現象を防止する
ことができ、耐熱衝撃性に優れたセラミックハニカム構
造体を得ることができる。
【図１】実施の形態でのセラミックハニカム構造体を示
した斜視図である。
した斜視図である。
【図２】（ａ）本発明のセラミックハニカム構造体のセ
ル壁を示す図である。 （ｂ）本発明の別のセラミックハニカム構造体のセル壁
を示す図である。 （ｃ）本発明の別のセラミックハニカム構造体のセル壁
を示す図である。
ル壁を示す図である。 （ｂ）本発明の別のセラミックハニカム構造体のセル壁
を示す図である。 （ｃ）本発明の別のセラミックハニカム構造体のセル壁
を示す図である。
【図３】従来のセラミックハニカム構造体のセル壁を示
す図である。
す図である。
【図４】従来のセラミックハニカム構造体における具体
的破壊状況の模式図である。
的破壊状況の模式図である。
【図５】セラミックハニカム構造体のセル壁厚さの測定
個所を示す図である。
個所を示す図である。
１０：セラミックハニカム構造体
１１：セル壁
１２：貫通孔
１３：Ｙ軸の直径
１４：Ｘ軸の直径
１５：セル壁の厚さ
１６：セル壁の長さの二等分長さ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年１０月１８日（２００２．１０．
１８）
１８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
外周壁と、この外周壁の内周側でセル壁により囲まれた
多数のセルを有するセラミックハニカム構造体におい
て、前記セルのセル壁厚さが、軸方向に垂直な断面全領
域において均一でないことを特徴とするセラミックハニ
カム構造体である。また、本発明の第２の発明は、軸方
向に垂直な断面でのＸ軸及びＹ軸の直径を等間隔に分割
する５箇所×５箇所計２５箇所のセルについて、セルを
囲む４つのセル壁厚さであって、セル壁厚さの平均値ｔ
ａｖとセル壁厚さの最大値ｔｍａｘ、最小値ｔ
ｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のセラ
ミックハニカム構造体である。
外周壁と、この外周壁の内周側でセル壁により囲まれた
多数のセルを有するセラミックハニカム構造体におい
て、前記セルのセル壁厚さが、軸方向に垂直な断面全領
域において均一でないことを特徴とするセラミックハニ
カム構造体である。また、本発明の第２の発明は、軸方
向に垂直な断面でのＸ軸及びＹ軸の直径を等間隔に分割
する５箇所×５箇所計２５箇所のセルについて、セルを
囲む４つのセル壁厚さであって、セル壁厚さの平均値ｔ
ａｖとセル壁厚さの最大値ｔｍａｘ、最小値ｔ
ｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のセラ
ミックハニカム構造体である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】次に、本発明の構成の理由を説明する。本
発明の第１の発明の構成において、セラミックハニカム
構造体内のセル壁のセル壁厚さが均一でない。ここでセ
ル壁厚さが均一でないこととは、軸方向に垂直な断面で
見た際に断面全領域においてセル壁の厚さが異なること
を意味する。例えばハニカム構造体の同一セルを構成す
るセル壁の一部が互いに異なる場合や、隣接するセル間
でセル壁厚さが異なる場合、互いに平行なセル壁の厚さ
が異なる場合等々である。従って、隔壁の厚さが均一で
ないため、セル壁交差部を構成するセル壁厚さがセル毎
に異なる。このため、セル壁交差部の強度がセル毎に異
なり、ハニカム構造体内各所で一定とはならないため、
同程度の強度を有するセル壁交差部が連続的に存在しな
いことから、熱応力が発生した際にセル壁交差部を連鎖
的にクラックが進展し、セルの対角線方向に破壊すると
いう現象を防止することができ、結果的に優れた耐熱衝
撃特性が得られるのである。さらに、本発明の第２の発
明の構成において、軸方向に垂直な断面でのＸ軸及びＹ
軸の直径を等間隔に分割する５箇所×５箇所計２５箇所
のセルについて、セルを囲む４つのセル壁厚さであっ
て、セル壁厚さは、セル壁の平均値ｔａｖと、セル壁厚
さの最大値ｔｍａｘ、最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たしている。ここでｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値は、セル壁厚の平均値に対するバラツキ度
合いを示したものであり、セル壁厚さのバラツキをｔ
ａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値で４０以下とするこ
とによって、ハニカム構造体内のセル壁厚さが均一にな
らないため、いわゆる同程度の強度を有するセル壁交差
部が連続的に存在しないことから、熱衝撃や熱応力によ
りセル壁交差部を連鎖的にクラックが進展し、セルの対
角線方向に破壊するという現象を防止することができ、
結果的に優れた耐熱衝撃特性が得られるのである。一
方、ｔａ ｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０を超え
ると、ハニカム構造体内のセル壁厚さの違いが小さくな
るため、セル壁交差部の強度が同程度に収束することか
ら、熱衝撃や熱応力によりセル壁交差部を連鎖的にクラ
ックが進展し、セルの対角線方向に破壊し易くなり、耐
熱衝撃特性が低下するためである。ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値は好ましくは１〜４０であり、更に好
ましくは２〜３０である。ここで、ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値の好ましい範囲を１以上としたのは、
１未満では最小壁厚と最大壁厚の差が大きくなることか
ら、ハニカム構造体の押出成形の際に、公知の押出成形
用口金のスリット部から排出されるセラミックス原料の
杯土の速度のバランスが悪くなり、成形体の曲がり或い
は亀裂が発生することもあり好ましくない。尚、セル壁
の交差部に図２（ｃ）に示すような曲線部を形成するこ
とにより、セル壁交差部の応力集中係数を小さくできる
ことから、セル壁交差部の強度が改善され、クラックが
セルの対角線方向に破壊する現象をより防止することが
できる。また、本発明のセラミックハニカム構造体を構
成するセラミック材料としては、本発明が主に、自動車
エンジンの排気ガス浄化用触媒の担体として或いはディ
ーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子を除去するための
フィルタとして使用されるため、耐熱性に優れた材料を
使用することが好ましく、コージェライト、アルミナ、
ムライト、窒化珪素、炭化珪素及びＬＡＳからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種を主結晶とするセラミック材
料を用いることが好ましい。中でも、コージェライトを
主結晶とするセラミックハニカム構造体は、安価で耐熱
性、耐化学性に優れ、また低熱膨張であることから最も
好ましい。
発明の第１の発明の構成において、セラミックハニカム
構造体内のセル壁のセル壁厚さが均一でない。ここでセ
ル壁厚さが均一でないこととは、軸方向に垂直な断面で
見た際に断面全領域においてセル壁の厚さが異なること
を意味する。例えばハニカム構造体の同一セルを構成す
るセル壁の一部が互いに異なる場合や、隣接するセル間
でセル壁厚さが異なる場合、互いに平行なセル壁の厚さ
が異なる場合等々である。従って、隔壁の厚さが均一で
ないため、セル壁交差部を構成するセル壁厚さがセル毎
に異なる。このため、セル壁交差部の強度がセル毎に異
なり、ハニカム構造体内各所で一定とはならないため、
同程度の強度を有するセル壁交差部が連続的に存在しな
いことから、熱応力が発生した際にセル壁交差部を連鎖
的にクラックが進展し、セルの対角線方向に破壊すると
いう現象を防止することができ、結果的に優れた耐熱衝
撃特性が得られるのである。さらに、本発明の第２の発
明の構成において、軸方向に垂直な断面でのＸ軸及びＹ
軸の直径を等間隔に分割する５箇所×５箇所計２５箇所
のセルについて、セルを囲む４つのセル壁厚さであっ
て、セル壁厚さは、セル壁の平均値ｔａｖと、セル壁厚
さの最大値ｔｍａｘ、最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たしている。ここでｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値は、セル壁厚の平均値に対するバラツキ度
合いを示したものであり、セル壁厚さのバラツキをｔ
ａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値で４０以下とするこ
とによって、ハニカム構造体内のセル壁厚さが均一にな
らないため、いわゆる同程度の強度を有するセル壁交差
部が連続的に存在しないことから、熱衝撃や熱応力によ
りセル壁交差部を連鎖的にクラックが進展し、セルの対
角線方向に破壊するという現象を防止することができ、
結果的に優れた耐熱衝撃特性が得られるのである。一
方、ｔａ ｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０を超え
ると、ハニカム構造体内のセル壁厚さの違いが小さくな
るため、セル壁交差部の強度が同程度に収束することか
ら、熱衝撃や熱応力によりセル壁交差部を連鎖的にクラ
ックが進展し、セルの対角線方向に破壊し易くなり、耐
熱衝撃特性が低下するためである。ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値は好ましくは１〜４０であり、更に好
ましくは２〜３０である。ここで、ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値の好ましい範囲を１以上としたのは、
１未満では最小壁厚と最大壁厚の差が大きくなることか
ら、ハニカム構造体の押出成形の際に、公知の押出成形
用口金のスリット部から排出されるセラミックス原料の
杯土の速度のバランスが悪くなり、成形体の曲がり或い
は亀裂が発生することもあり好ましくない。尚、セル壁
の交差部に図２（ｃ）に示すような曲線部を形成するこ
とにより、セル壁交差部の応力集中係数を小さくできる
ことから、セル壁交差部の強度が改善され、クラックが
セルの対角線方向に破壊する現象をより防止することが
できる。また、本発明のセラミックハニカム構造体を構
成するセラミック材料としては、本発明が主に、自動車
エンジンの排気ガス浄化用触媒の担体として或いはディ
ーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子を除去するための
フィルタとして使用されるため、耐熱性に優れた材料を
使用することが好ましく、コージェライト、アルミナ、
ムライト、窒化珪素、炭化珪素及びＬＡＳからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種を主結晶とするセラミック材
料を用いることが好ましい。中でも、コージェライトを
主結晶とするセラミックハニカム構造体は、安価で耐熱
性、耐化学性に優れ、また低熱膨張であることから最も
好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明を実施例に基づき詳
細に説明する。
細に説明する。
【実施例１】本発明のセラミックハニカム構造体は、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、タルク等のコージェライト化原料粉末を、
コージェライト組成となるよう調合して原料とする。こ
れに、バインダー、潤滑剤等の成形助剤、必要に応じて
造孔剤を所定量添加混合した後、水を添加して混練し、
可塑化可能なバッチを作製し、押出成形によってハニカ
ム成形体を得た。この際、ハニカム構造体のセル壁厚さ
が軸方向に垂直な断面全領域において不均一となるよう
に、公知の押出成形用金型の出口側の成形溝幅を調整
し、図２に示すようなセル壁を有する成形体とした。そ
の後、得られた成形体に対して１４００℃の焼成を行
い、図１に示すコージェライト質セラミックハニカム構
造体１０を得た。ハニカム構造体の寸法は外径２６７ｍ
ｍ、長さ３００ｍｍ、セル壁平均厚さ０．３ｍｍ、セル
数４６．５セル／ｃｍ２であった。またハニカム構造体
の気孔率は６５％、平均細孔径は２０μｍであった。
尚、得られたハニカム構造体のセル壁の厚さは以下の方
法で測定した。図５（ａ）に示すように、ハニカム構造
体のＸ軸、及びＹ軸の直径１４、１３を等間隔に分割す
る５箇所×５箇所計２５箇所のセルについて、セルを囲
む４つのセル壁の厚さ１５を測定した。測定は、倍率１
００倍の投影機を使用して行い、図５（ｂ）に示すよう
に、セル壁の長さをほぼ２等分１６する中間点でのセル
壁厚さ１５を測定し、セル壁厚さとした。このようにし
て測定した４箇所／１セル×２５箇所、計１００箇所の
セル壁厚の測定値から、その平均値ｔａｖ、最大値ｔ
ｍａ ｘ及び最小値ｔｍｉｎからｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値を求めた。得られたセラミックハニカム構
造体に対して、耐熱衝撃性の評価を行った。耐熱衝撃性
の評価試験は、一定温度に加熱された電気炉中にセラミ
ックハニカム構造体を挿入して３０分間保持し、その後
室温に急冷し、目視観察でクラックが発見された温度差
（加熱温度−室温）を耐熱衝撃温度とした。また、目視
による判定でクラックが発見されない場合は、２５℃温
度を上昇させ同様の試験を行い、クラックが発生するま
で繰り返した。なお、試験数は各３個とし、それらの平
均で示した。結果を表１に示す。表１に示したように、
セル壁厚がハニカム構造体内で不均一であるｔａｖ／
（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０以下の試験ＮＯ．１
〜５及び試験ＮＯ．８〜９のハニカム構造体は、耐熱衝
撃温度が、自動車エンジンの排気ガス浄化用触媒の担体
として、或いは、ディーゼルエンジンの排気ガス中の微
粒子を除去するためのフィルタとして使用される際に、
問題ないレベルである耐熱衝撃温度７００℃以上を示し
た。このため実使用時の熱衝撃によってもクラックが発
生し、破壊に至る心配が少ない。一方、ｔａｖ／（ｔ
ｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０を越えた試験ＮＯ．６、
７及び９のハニカム構造体は、セル壁厚の厚さの違いが
小さく、均一となるため、耐熱衝撃温度が７００℃未満
となり、実使用時の熱衝撃によりクラックが発生し、破
壊する心配がある。 ─────────────────────────────────────────────────────
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、タルク等のコージェライト化原料粉末を、
コージェライト組成となるよう調合して原料とする。こ
れに、バインダー、潤滑剤等の成形助剤、必要に応じて
造孔剤を所定量添加混合した後、水を添加して混練し、
可塑化可能なバッチを作製し、押出成形によってハニカ
ム成形体を得た。この際、ハニカム構造体のセル壁厚さ
が軸方向に垂直な断面全領域において不均一となるよう
に、公知の押出成形用金型の出口側の成形溝幅を調整
し、図２に示すようなセル壁を有する成形体とした。そ
の後、得られた成形体に対して１４００℃の焼成を行
い、図１に示すコージェライト質セラミックハニカム構
造体１０を得た。ハニカム構造体の寸法は外径２６７ｍ
ｍ、長さ３００ｍｍ、セル壁平均厚さ０．３ｍｍ、セル
数４６．５セル／ｃｍ２であった。またハニカム構造体
の気孔率は６５％、平均細孔径は２０μｍであった。
尚、得られたハニカム構造体のセル壁の厚さは以下の方
法で測定した。図５（ａ）に示すように、ハニカム構造
体のＸ軸、及びＹ軸の直径１４、１３を等間隔に分割す
る５箇所×５箇所計２５箇所のセルについて、セルを囲
む４つのセル壁の厚さ１５を測定した。測定は、倍率１
００倍の投影機を使用して行い、図５（ｂ）に示すよう
に、セル壁の長さをほぼ２等分１６する中間点でのセル
壁厚さ１５を測定し、セル壁厚さとした。このようにし
て測定した４箇所／１セル×２５箇所、計１００箇所の
セル壁厚の測定値から、その平均値ｔａｖ、最大値ｔ
ｍａ ｘ及び最小値ｔｍｉｎからｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値を求めた。得られたセラミックハニカム構
造体に対して、耐熱衝撃性の評価を行った。耐熱衝撃性
の評価試験は、一定温度に加熱された電気炉中にセラミ
ックハニカム構造体を挿入して３０分間保持し、その後
室温に急冷し、目視観察でクラックが発見された温度差
（加熱温度−室温）を耐熱衝撃温度とした。また、目視
による判定でクラックが発見されない場合は、２５℃温
度を上昇させ同様の試験を行い、クラックが発生するま
で繰り返した。なお、試験数は各３個とし、それらの平
均で示した。結果を表１に示す。表１に示したように、
セル壁厚がハニカム構造体内で不均一であるｔａｖ／
（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０以下の試験ＮＯ．１
〜５及び試験ＮＯ．８〜９のハニカム構造体は、耐熱衝
撃温度が、自動車エンジンの排気ガス浄化用触媒の担体
として、或いは、ディーゼルエンジンの排気ガス中の微
粒子を除去するためのフィルタとして使用される際に、
問題ないレベルである耐熱衝撃温度７００℃以上を示し
た。このため実使用時の熱衝撃によってもクラックが発
生し、破壊に至る心配が少ない。一方、ｔａｖ／（ｔ
ｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０を越えた試験ＮＯ．６、
７及び９のハニカム構造体は、セル壁厚の厚さの違いが
小さく、均一となるため、耐熱衝撃温度が７００℃未満
となり、実使用時の熱衝撃によりクラックが発生し、破
壊する心配がある。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１５年１月１０日（２００３．１．１
０）
０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
外周壁と、この外周壁の内周側でセル壁により囲まれた
多数のセルを有するセラミックハニカム構造体におい
て、前記セルの少なくとも一部のセルにおいて、セル壁
厚さが均一でなく、セル壁交差部を構成するセル壁厚さ
がセル毎に異なることを特徴とするセラミックハニカム
構造体である。また、本発明の第２の発明は、軸方向に
垂直な断面でのＸ軸及びＹ軸の直径を等間隔に分割する
５箇所×５箇所計２５箇所のセルについて、セルを囲む
４つのセル壁厚さであって、セル壁厚さの平均値ｔａｖ
とセル壁厚さの最大値ｔｍａｘ、最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のセラ
ミックハニカム構造体である。
外周壁と、この外周壁の内周側でセル壁により囲まれた
多数のセルを有するセラミックハニカム構造体におい
て、前記セルの少なくとも一部のセルにおいて、セル壁
厚さが均一でなく、セル壁交差部を構成するセル壁厚さ
がセル毎に異なることを特徴とするセラミックハニカム
構造体である。また、本発明の第２の発明は、軸方向に
垂直な断面でのＸ軸及びＹ軸の直径を等間隔に分割する
５箇所×５箇所計２５箇所のセルについて、セルを囲む
４つのセル壁厚さであって、セル壁厚さの平均値ｔａｖ
とセル壁厚さの最大値ｔｍａｘ、最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のセラ
ミックハニカム構造体である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】次に、本発明の構成の理由を説明する。本
発明の第１の発明の構成において、セラミックハニカム
構造体内のセル壁のセル壁厚さが均一でない。ここでセ
ル壁厚さが均一でないこととは、軸方向に垂直な断面で
見た際に少なくともセル壁の厚さが異なることを意味す
る。例えばハニカム構造体の同一セルを構成するセル壁
の一部が互いに異なる場合や、隣接するセル間でセル壁
厚さが異なる場合、互いに平行なセル壁の厚さが異なる
場合等々である。従って、隔壁の厚さが均一でないた
め、セル壁交差部を構成するセル壁厚さがセル毎に異な
る。このため、セル壁交差部の強度がセル毎に異なり、
ハニカム構造体内各所で一定とはならないため、同程度
の強度を有するセル壁交差部が連続的に存在しないこと
から、熱応力が発生した際にセル壁交差部を連鎖的にク
ラックが進展し、セルの対角線方向に破壊するという現
象を防止することができ、結果的に優れた耐熱衝撃特性
が得られるのである。さらに、本発明の第２の発明の構
成において、軸方向に垂直な断面でのＸ軸及びＹ軸の直
径を等間隔に分割する５箇所×５箇所計２５箇所のセル
について、セルを囲む４つのセル壁厚さであって、セル
壁厚さは、セル壁の平均値ｔａｖと、セル壁厚さの最大
値ｔｍａｘ、最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たしている。ここでｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値は、セル壁厚の平均値に対するバラツキ度
合いを示したものであり、セル壁厚さのバラツキをｔ
ａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値で４０以下とするこ
とによって、ハニカム構造体内のセル壁厚さが均一にな
らないため、いわゆる同程度の強度を有するセル壁交差
部が連続的に存在しないことから、熱衝撃や熱応力によ
りセル壁交差部を連鎖的にクラックが進展し、セルの対
角線方向に破壊するという現象を防止することができ、
結果的に優れた耐熱衝撃特性が得られるのである。一
方、ｔａ ｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０を超え
ると、ハニカム構造体内のセル壁厚さの違いが小さくな
るため、セル壁交差部の強度が同程度に収束することか
ら、熱衝撃や熱応力によりセル壁交差部を連鎖的にクラ
ックが進展し、セルの対角線方向に破壊し易くなり、耐
熱衝撃特性が低下するためである。ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値は好ましくは１〜４０であり、更に好
ましくは２〜３０である。ここで、ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値の好ましい範囲を１以上としたのは、
１未満では最小壁厚と最大壁厚の差が大きくなることか
ら、ハニカム構造体の押出成形の際に、公知の押出成形
用口金のスリット部から排出されるセラミックス原料の
杯土の速度のバランスが悪くなり、成形体の曲がり或い
は亀裂が発生することもあり好ましくない。尚、セル壁
の交差部に図２（ｃ）に示すような曲線部を形成するこ
とにより、セル壁交差部の応力集中係数を小さくできる
ことから、セル壁交差部の強度が改善され、クラックが
セルの対角線方向に破壊する現象をより防止することが
できる。また、本発明のセラミックハニカム構造体を構
成するセラミック材料としては、本発明が主に、自動車
エンジンの排気ガス浄化用触媒の担体として或いはディ
ーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子を除去するための
フィルタとして使用されるため、耐熱性に優れた材料を
使用することが好ましく、コージェライト、アルミナ、
ムライト、窒化珪素、炭化珪素及びＬＡＳからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種を主結晶とするセラミック材
料を用いることが好ましい。中でも、コージェライトを
主結晶とするセラミックハニカム構造体は、安価で耐熱
性、耐化学性に優れ、また低熱膨張であることから最も
好ましい。
発明の第１の発明の構成において、セラミックハニカム
構造体内のセル壁のセル壁厚さが均一でない。ここでセ
ル壁厚さが均一でないこととは、軸方向に垂直な断面で
見た際に少なくともセル壁の厚さが異なることを意味す
る。例えばハニカム構造体の同一セルを構成するセル壁
の一部が互いに異なる場合や、隣接するセル間でセル壁
厚さが異なる場合、互いに平行なセル壁の厚さが異なる
場合等々である。従って、隔壁の厚さが均一でないた
め、セル壁交差部を構成するセル壁厚さがセル毎に異な
る。このため、セル壁交差部の強度がセル毎に異なり、
ハニカム構造体内各所で一定とはならないため、同程度
の強度を有するセル壁交差部が連続的に存在しないこと
から、熱応力が発生した際にセル壁交差部を連鎖的にク
ラックが進展し、セルの対角線方向に破壊するという現
象を防止することができ、結果的に優れた耐熱衝撃特性
が得られるのである。さらに、本発明の第２の発明の構
成において、軸方向に垂直な断面でのＸ軸及びＹ軸の直
径を等間隔に分割する５箇所×５箇所計２５箇所のセル
について、セルを囲む４つのセル壁厚さであって、セル
壁厚さは、セル壁の平均値ｔａｖと、セル壁厚さの最大
値ｔｍａｘ、最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たしている。ここでｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値は、セル壁厚の平均値に対するバラツキ度
合いを示したものであり、セル壁厚さのバラツキをｔ
ａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値で４０以下とするこ
とによって、ハニカム構造体内のセル壁厚さが均一にな
らないため、いわゆる同程度の強度を有するセル壁交差
部が連続的に存在しないことから、熱衝撃や熱応力によ
りセル壁交差部を連鎖的にクラックが進展し、セルの対
角線方向に破壊するという現象を防止することができ、
結果的に優れた耐熱衝撃特性が得られるのである。一
方、ｔａ ｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０を超え
ると、ハニカム構造体内のセル壁厚さの違いが小さくな
るため、セル壁交差部の強度が同程度に収束することか
ら、熱衝撃や熱応力によりセル壁交差部を連鎖的にクラ
ックが進展し、セルの対角線方向に破壊し易くなり、耐
熱衝撃特性が低下するためである。ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値は好ましくは１〜４０であり、更に好
ましくは２〜３０である。ここで、ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値の好ましい範囲を１以上としたのは、
１未満では最小壁厚と最大壁厚の差が大きくなることか
ら、ハニカム構造体の押出成形の際に、公知の押出成形
用口金のスリット部から排出されるセラミックス原料の
杯土の速度のバランスが悪くなり、成形体の曲がり或い
は亀裂が発生することもあり好ましくない。尚、セル壁
の交差部に図２（ｃ）に示すような曲線部を形成するこ
とにより、セル壁交差部の応力集中係数を小さくできる
ことから、セル壁交差部の強度が改善され、クラックが
セルの対角線方向に破壊する現象をより防止することが
できる。また、本発明のセラミックハニカム構造体を構
成するセラミック材料としては、本発明が主に、自動車
エンジンの排気ガス浄化用触媒の担体として或いはディ
ーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子を除去するための
フィルタとして使用されるため、耐熱性に優れた材料を
使用することが好ましく、コージェライト、アルミナ、
ムライト、窒化珪素、炭化珪素及びＬＡＳからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種を主結晶とするセラミック材
料を用いることが好ましい。中でも、コージェライトを
主結晶とするセラミックハニカム構造体は、安価で耐熱
性、耐化学性に優れ、また低熱膨張であることから最も
好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明を実施例に基づき詳
細に説明する。
細に説明する。
【実施例１】本発明のセラミックハニカム構造体は、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、タルク等のコージェライト化原料粉末を、
コージェライト組成となるよう調合して原料とする。こ
れに、バインダー、潤滑剤等の成形助剤、必要に応じて
造孔剤を所定量添加混合した後、水を添加して混練し、
可塑化可能なバッチを作製し、押出成形によってハニカ
ム成形体を得た。この際、ハニカム構造体の少なくとも
一部のセルのセル壁厚さが不均一となるように、公知の
押出成形用金型の出口側の成形溝幅を調整し、図２に示
すようなセル壁を有する成形体とした。その後、得られ
た成形体に対して１４００℃の焼成を行い、図１に示す
コージェライト質セラミックハニカム構造体１０を得
た。ハニカム構造体の寸法は外径２６７ｍｍ、長さ３０
０ｍｍ、セル壁平均厚さ０．３ｍｍ、セル数４６．５セ
ル／ｃｍ２であった。またハニカム構造体の気孔率は６
５％、平均細孔径は２０μｍであった。尚、得られたハ
ニカム構造体のセル壁の厚さは以下の方法で測定した。
図５（ａ）に示すように、ハニカム構造体のＸ軸、及び
Ｙ軸の直径１４、１３を等間隔に分割する５箇所×５箇
所計２５箇所のセルについて、セルを囲む４つのセル壁
の厚さ１５を測定した。測定は、倍率１００倍の投影機
を使用して行い、図５（ｂ）に示すように、セル壁の長
さをほぼ２等分１６する中間点でのセル壁厚さ１５を測
定し、セル壁厚さとした。このようにして測定した４箇
所／１セル×２５箇所、計１００箇所のセル壁厚の測定
値から、その平均値ｔａｖ、最大値ｔｍａ ｘ及び最小値
ｔｍｉｎからｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値を求
めた。得られたセラミックハニカム構造体に対して、耐
熱衝撃性の評価を行った。耐熱衝撃性の評価試験は、一
定温度に加熱された電気炉中にセラミックハニカム構造
体を挿入して３０分間保持し、その後室温に急冷し、目
視観察でクラックが発見された温度差（加熱温度−室
温）を耐熱衝撃温度とした。また、目視による判定でク
ラックが発見されない場合は、２５℃温度を上昇させ同
様の試験を行い、クラックが発生するまで繰り返した。
なお、試験数は各３個とし、それらの平均で示した。結
果を表１に示す。表１に示したように、セル壁厚がハニ
カム構造体内で不均一であるｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値が４０以下の試験ＮＯ．１〜５及び試験Ｎ
Ｏ．８〜９のハニカム構造体は、耐熱衝撃温度が、自動
車エンジンの排気ガス浄化用触媒の担体として、或い
は、ディーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子を除去す
るためのフィルタとして使用される際に、問題ないレベ
ルである耐熱衝撃温度７００℃以上を示した。このため
実使用時の熱衝撃によってもクラックが発生し、破壊に
至る心配が少ない。一方、ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値が４０を越えた試験ＮＯ．６、７及び９の
ハニカム構造体は、セル壁厚の厚さの違いが小さく、均
一となるため、耐熱衝撃温度が７００℃未満となり、実
使用時の熱衝撃によりクラックが発生し、破壊する心配
がある。
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、タルク等のコージェライト化原料粉末を、
コージェライト組成となるよう調合して原料とする。こ
れに、バインダー、潤滑剤等の成形助剤、必要に応じて
造孔剤を所定量添加混合した後、水を添加して混練し、
可塑化可能なバッチを作製し、押出成形によってハニカ
ム成形体を得た。この際、ハニカム構造体の少なくとも
一部のセルのセル壁厚さが不均一となるように、公知の
押出成形用金型の出口側の成形溝幅を調整し、図２に示
すようなセル壁を有する成形体とした。その後、得られ
た成形体に対して１４００℃の焼成を行い、図１に示す
コージェライト質セラミックハニカム構造体１０を得
た。ハニカム構造体の寸法は外径２６７ｍｍ、長さ３０
０ｍｍ、セル壁平均厚さ０．３ｍｍ、セル数４６．５セ
ル／ｃｍ２であった。またハニカム構造体の気孔率は６
５％、平均細孔径は２０μｍであった。尚、得られたハ
ニカム構造体のセル壁の厚さは以下の方法で測定した。
図５（ａ）に示すように、ハニカム構造体のＸ軸、及び
Ｙ軸の直径１４、１３を等間隔に分割する５箇所×５箇
所計２５箇所のセルについて、セルを囲む４つのセル壁
の厚さ１５を測定した。測定は、倍率１００倍の投影機
を使用して行い、図５（ｂ）に示すように、セル壁の長
さをほぼ２等分１６する中間点でのセル壁厚さ１５を測
定し、セル壁厚さとした。このようにして測定した４箇
所／１セル×２５箇所、計１００箇所のセル壁厚の測定
値から、その平均値ｔａｖ、最大値ｔｍａ ｘ及び最小値
ｔｍｉｎからｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値を求
めた。得られたセラミックハニカム構造体に対して、耐
熱衝撃性の評価を行った。耐熱衝撃性の評価試験は、一
定温度に加熱された電気炉中にセラミックハニカム構造
体を挿入して３０分間保持し、その後室温に急冷し、目
視観察でクラックが発見された温度差（加熱温度−室
温）を耐熱衝撃温度とした。また、目視による判定でク
ラックが発見されない場合は、２５℃温度を上昇させ同
様の試験を行い、クラックが発生するまで繰り返した。
なお、試験数は各３個とし、それらの平均で示した。結
果を表１に示す。表１に示したように、セル壁厚がハニ
カム構造体内で不均一であるｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値が４０以下の試験ＮＯ．１〜５及び試験Ｎ
Ｏ．８〜９のハニカム構造体は、耐熱衝撃温度が、自動
車エンジンの排気ガス浄化用触媒の担体として、或い
は、ディーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子を除去す
るためのフィルタとして使用される際に、問題ないレベ
ルである耐熱衝撃温度７００℃以上を示した。このため
実使用時の熱衝撃によってもクラックが発生し、破壊に
至る心配が少ない。一方、ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値が４０を越えた試験ＮＯ．６、７及び９の
ハニカム構造体は、セル壁厚の厚さの違いが小さく、均
一となるため、耐熱衝撃温度が７００℃未満となり、実
使用時の熱衝撃によりクラックが発生し、破壊する心配
がある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態でのセラミックハニカム構造体を示
した斜視図である。
した斜視図である。
【図２】（ａ）本発明のセラミックハニカム構造体のセ
ル壁を示す図である。 （ｂ）本発明の別のセラミックハニカム構造体のセル壁
を示す図である。
ル壁を示す図である。 （ｂ）本発明の別のセラミックハニカム構造体のセル壁
を示す図である。
【図３】従来のセラミックハニカム構造体のセル壁を示
す図である。
す図である。
【図４】従来のセラミックハニカム構造体における具体
的破壊状況の模式図である。
的破壊状況の模式図である。
【図５】セラミックハニカム構造体のセル壁厚さの測定
個所を示す図である。
個所を示す図である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１５年４月２２日（２００３．４．２
２）
２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
外周壁と、この外周壁の内周側でセル壁により囲まれた
多数のセルを有するセラミックハニカム構造体におい
て、前記セルのセル壁厚さが均一でなく、セル壁交差部
を構成するセル壁厚さがセル毎に異なることを特徴とす
るセラミックハニカム構造体である。また、本発明の第
２の発明は、軸方向に垂直な断面でのＸ軸及びＹ軸の直
径を等間隔に分割する５箇所×５箇所計２５箇所のセル
について、セルを囲む４つのセル壁厚さであって、セル
壁厚さの平均値ｔａｖとセル壁厚さの最大値ｔｍａｘ、
最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のセラ
ミックハニカム構造体である。
外周壁と、この外周壁の内周側でセル壁により囲まれた
多数のセルを有するセラミックハニカム構造体におい
て、前記セルのセル壁厚さが均一でなく、セル壁交差部
を構成するセル壁厚さがセル毎に異なることを特徴とす
るセラミックハニカム構造体である。また、本発明の第
２の発明は、軸方向に垂直な断面でのＸ軸及びＹ軸の直
径を等間隔に分割する５箇所×５箇所計２５箇所のセル
について、セルを囲む４つのセル壁厚さであって、セル
壁厚さの平均値ｔａｖとセル壁厚さの最大値ｔｍａｘ、
最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のセラ
ミックハニカム構造体である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】次に、本発明の構成の理由を説明する。本
発明の第１の発明の構成において、セラミックハニカム
構造体内のセル壁のセル壁厚さが均一でない。ここでセ
ル壁厚さが均一でないこととは、軸方向に垂直な断面で
見た際にセル壁の厚さが異なることを意味する。例えば
ハニカム構造体の同一セルを構成するセル壁の一部が互
いに異なる場合や、隣接するセル間でセル壁厚さが異な
る場合、互いに平行なセル壁の厚さが異なる場合等々で
ある。従って、隔壁の厚さが均一でないため、セル壁交
差部を構成するセル壁厚さがセル毎に異なる。このた
め、セル壁交差部の強度がセル毎に異なり、ハニカム構
造体内各所で一定とはならないため、同程度の強度を有
するセル壁交差部が連続的に存在しないことから、熱応
力が発生した際にセル壁交差部を連鎖的にクラックが進
展し、セルの対角線方向に破壊するという現象を防止す
ることができ、結果的に優れた耐熱衝撃特性が得られる
のである。さらに、本発明の第２の発明の構成におい
て、軸方向に垂直な断面でのＸ軸及びＹ軸の直径を等間
隔に分割する５箇所×５箇所計２５箇所のセルについ
て、セルを囲む４つのセル壁厚さであって、セル壁厚さ
は、セル壁の平均値ｔａｖと、セル壁厚さの最大値ｔ
ｍａｘ、最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たしている。ここでｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値は、セル壁厚の平均値に対するバラツキ度
合いを示したものであり、セル壁厚さのバラツキをｔ
ａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値で４０以下とするこ
とによって、ハニカム構造体内のセル壁厚さが均一にな
らないため、いわゆる同程度の強度を有するセル壁交差
部が連続的に存在しないことから、熱衝撃や熱応力によ
りセル壁交差部を連鎖的にクラックが進展し、セルの対
角線方向に破壊するという現象を防止することができ、
結果的に優れた耐熱衝撃特性が得られるのである。一
方、ｔａ ｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０を超え
ると、ハニカム構造体内のセル壁厚さの違いが小さくな
るため、セル壁交差部の強度が同程度に収束することか
ら、熱衝撃や熱応力によりセル壁交差部を連鎖的にクラ
ックが進展し、セルの対角線方向に破壊し易くなり、耐
熱衝撃特性が低下するためである。ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値は好ましくは１〜４０であり、更に好
ましくは２〜３０である。ここで、ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値の好ましい範囲を１以上としたのは、
１未満では最小壁厚と最大壁厚の差が大きくなることか
ら、ハニカム構造体の押出成形の際に、公知の押出成形
用口金のスリット部から排出されるセラミックス原料の
杯土の速度のバランスが悪くなり、成形体の曲がり或い
は亀裂が発生することもあり好ましくない。尚、セル壁
の交差部に図２（ｃ）に示すような曲線部を形成するこ
とにより、セル壁交差部の応力集中係数を小さくできる
ことから、セル壁交差部の強度が改善され、クラックが
セルの対角線方向に破壊する現象をより防止することが
できる。また、本発明のセラミックハニカム構造体を構
成するセラミック材料としては、本発明が主に、自動車
エンジンの排気ガス浄化用触媒の担体として或いはディ
ーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子を除去するための
フィルタとして使用されるため、耐熱性に優れた材料を
使用することが好ましく、コージェライト、アルミナ、
ムライト、窒化珪素、炭化珪素及びＬＡＳからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種を主結晶とするセラミック材
料を用いることが好ましい。中でも、コージェライトを
主結晶とするセラミックハニカム構造体は、安価で耐熱
性、耐化学性に優れ、また低熱膨張であることから最も
好ましい。
発明の第１の発明の構成において、セラミックハニカム
構造体内のセル壁のセル壁厚さが均一でない。ここでセ
ル壁厚さが均一でないこととは、軸方向に垂直な断面で
見た際にセル壁の厚さが異なることを意味する。例えば
ハニカム構造体の同一セルを構成するセル壁の一部が互
いに異なる場合や、隣接するセル間でセル壁厚さが異な
る場合、互いに平行なセル壁の厚さが異なる場合等々で
ある。従って、隔壁の厚さが均一でないため、セル壁交
差部を構成するセル壁厚さがセル毎に異なる。このた
め、セル壁交差部の強度がセル毎に異なり、ハニカム構
造体内各所で一定とはならないため、同程度の強度を有
するセル壁交差部が連続的に存在しないことから、熱応
力が発生した際にセル壁交差部を連鎖的にクラックが進
展し、セルの対角線方向に破壊するという現象を防止す
ることができ、結果的に優れた耐熱衝撃特性が得られる
のである。さらに、本発明の第２の発明の構成におい
て、軸方向に垂直な断面でのＸ軸及びＹ軸の直径を等間
隔に分割する５箇所×５箇所計２５箇所のセルについ
て、セルを囲む４つのセル壁厚さであって、セル壁厚さ
は、セル壁の平均値ｔａｖと、セル壁厚さの最大値ｔ
ｍａｘ、最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たしている。ここでｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔ
ｍｉｎ）の値は、セル壁厚の平均値に対するバラツキ度
合いを示したものであり、セル壁厚さのバラツキをｔ
ａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値で４０以下とするこ
とによって、ハニカム構造体内のセル壁厚さが均一にな
らないため、いわゆる同程度の強度を有するセル壁交差
部が連続的に存在しないことから、熱衝撃や熱応力によ
りセル壁交差部を連鎖的にクラックが進展し、セルの対
角線方向に破壊するという現象を防止することができ、
結果的に優れた耐熱衝撃特性が得られるのである。一
方、ｔａ ｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０を超え
ると、ハニカム構造体内のセル壁厚さの違いが小さくな
るため、セル壁交差部の強度が同程度に収束することか
ら、熱衝撃や熱応力によりセル壁交差部を連鎖的にクラ
ックが進展し、セルの対角線方向に破壊し易くなり、耐
熱衝撃特性が低下するためである。ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値は好ましくは１〜４０であり、更に好
ましくは２〜３０である。ここで、ｔａｖ／（ｔｍａｘ
−ｔｍｉｎ）の値の好ましい範囲を１以上としたのは、
１未満では最小壁厚と最大壁厚の差が大きくなることか
ら、ハニカム構造体の押出成形の際に、公知の押出成形
用口金のスリット部から排出されるセラミックス原料の
杯土の速度のバランスが悪くなり、成形体の曲がり或い
は亀裂が発生することもあり好ましくない。尚、セル壁
の交差部に図２（ｃ）に示すような曲線部を形成するこ
とにより、セル壁交差部の応力集中係数を小さくできる
ことから、セル壁交差部の強度が改善され、クラックが
セルの対角線方向に破壊する現象をより防止することが
できる。また、本発明のセラミックハニカム構造体を構
成するセラミック材料としては、本発明が主に、自動車
エンジンの排気ガス浄化用触媒の担体として或いはディ
ーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子を除去するための
フィルタとして使用されるため、耐熱性に優れた材料を
使用することが好ましく、コージェライト、アルミナ、
ムライト、窒化珪素、炭化珪素及びＬＡＳからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種を主結晶とするセラミック材
料を用いることが好ましい。中でも、コージェライトを
主結晶とするセラミックハニカム構造体は、安価で耐熱
性、耐化学性に優れ、また低熱膨張であることから最も
好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明を実施例に基づき詳
細に説明する。
細に説明する。
【実施例１】本発明のセラミックハニカム構造体は、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、タルク等のコージェライト化原料粉末を、
コージェライト組成となるよう調合して原料とする。こ
れに、バインダー、潤滑剤等の成形助剤、必要に応じて
造孔剤を所定量添加混合した後、水を添加して混練し、
可塑化可能なバッチを作製し、押出成形によってハニカ
ム成形体を得た。この際、ハニカム構造体のセル壁厚さ
が不均一となるように、公知の押出成形用金型の出口側
の成形溝幅を調整し、図２に示すようなセル壁を有する
成形体とした。その後、得られた成形体に対して１４０
０℃の焼成を行い、図１に示すコージェライト質セラミ
ックハニカム構造体１０を得た。ハニカム構造体の寸法
は外径２６７ｍｍ、長さ３００ｍｍ、セル壁平均厚さ
０．３ｍｍ、セル数４６．５セル／ｃｍ２であった。ま
たハニカム構造体の気孔率は６５％、平均細孔径は２０
μｍであった。尚、得られたハニカム構造体のセル壁の
厚さは以下の方法で測定した。図５（ａ）に示すよう
に、ハニカム構造体のＸ軸、及びＹ軸の直径１４、１３
を等間隔に分割する５箇所×５箇所計２５箇所のセルに
ついて、セルを囲む４つのセル壁の厚さ１５を測定し
た。測定は、倍率１００倍の投影機を使用して行い、図
５（ｂ）に示すように、セル壁の長さをほぼ２等分１６
する中間点でのセル壁厚さ１５を測定し、セル壁厚さと
した。このようにして測定した４箇所／１セル×２５箇
所、計１００箇所のセル壁厚の測定値から、その平均値
ｔａｖ、最大値ｔｍａ ｘ及び最小値ｔｍｉｎからｔａｖ
／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値を求めた。得られたセラ
ミックハニカム構造体に対して、耐熱衝撃性の評価を行
った。耐熱衝撃性の評価試験は、一定温度に加熱された
電気炉中にセラミックハニカム構造体を挿入して３０分
間保持し、その後室温に急冷し、目視観察でクラックが
発見された温度差（加熱温度−室温）を耐熱衝撃温度と
した。また、目視による判定でクラックが発見されない
場合は、２５℃温度を上昇させ同様の試験を行い、クラ
ックが発生するまで繰り返した。なお、試験数は各３個
とし、それらの平均で示した。結果を表１に示す。表１
に示したように、セル壁厚がハニカム構造体内で不均一
であるｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０以下
の試験ＮＯ．１〜５及び試験ＮＯ．８〜９のハニカム構
造体は、耐熱衝撃温度が、自動車エンジンの排気ガス浄
化用触媒の担体として、或いは、ディーゼルエンジンの
排気ガス中の微粒子を除去するためのフィルタとして使
用される際に、問題ないレベルである耐熱衝撃温度７０
０℃以上を示した。このため実使用時の熱衝撃によって
もクラックが発生し、破壊に至る心配が少ない。一方、
ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０を越えた試
験ＮＯ．６、７及び９のハニカム構造体は、セル壁厚の
厚さの違いが小さく、均一となるため、耐熱衝撃温度が
７００℃未満となり、実使用時の熱衝撃によりクラック
が発生し、破壊する心配がある。
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、タルク等のコージェライト化原料粉末を、
コージェライト組成となるよう調合して原料とする。こ
れに、バインダー、潤滑剤等の成形助剤、必要に応じて
造孔剤を所定量添加混合した後、水を添加して混練し、
可塑化可能なバッチを作製し、押出成形によってハニカ
ム成形体を得た。この際、ハニカム構造体のセル壁厚さ
が不均一となるように、公知の押出成形用金型の出口側
の成形溝幅を調整し、図２に示すようなセル壁を有する
成形体とした。その後、得られた成形体に対して１４０
０℃の焼成を行い、図１に示すコージェライト質セラミ
ックハニカム構造体１０を得た。ハニカム構造体の寸法
は外径２６７ｍｍ、長さ３００ｍｍ、セル壁平均厚さ
０．３ｍｍ、セル数４６．５セル／ｃｍ２であった。ま
たハニカム構造体の気孔率は６５％、平均細孔径は２０
μｍであった。尚、得られたハニカム構造体のセル壁の
厚さは以下の方法で測定した。図５（ａ）に示すよう
に、ハニカム構造体のＸ軸、及びＹ軸の直径１４、１３
を等間隔に分割する５箇所×５箇所計２５箇所のセルに
ついて、セルを囲む４つのセル壁の厚さ１５を測定し
た。測定は、倍率１００倍の投影機を使用して行い、図
５（ｂ）に示すように、セル壁の長さをほぼ２等分１６
する中間点でのセル壁厚さ１５を測定し、セル壁厚さと
した。このようにして測定した４箇所／１セル×２５箇
所、計１００箇所のセル壁厚の測定値から、その平均値
ｔａｖ、最大値ｔｍａ ｘ及び最小値ｔｍｉｎからｔａｖ
／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値を求めた。得られたセラ
ミックハニカム構造体に対して、耐熱衝撃性の評価を行
った。耐熱衝撃性の評価試験は、一定温度に加熱された
電気炉中にセラミックハニカム構造体を挿入して３０分
間保持し、その後室温に急冷し、目視観察でクラックが
発見された温度差（加熱温度−室温）を耐熱衝撃温度と
した。また、目視による判定でクラックが発見されない
場合は、２５℃温度を上昇させ同様の試験を行い、クラ
ックが発生するまで繰り返した。なお、試験数は各３個
とし、それらの平均で示した。結果を表１に示す。表１
に示したように、セル壁厚がハニカム構造体内で不均一
であるｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０以下
の試験ＮＯ．１〜５及び試験ＮＯ．８〜９のハニカム構
造体は、耐熱衝撃温度が、自動車エンジンの排気ガス浄
化用触媒の担体として、或いは、ディーゼルエンジンの
排気ガス中の微粒子を除去するためのフィルタとして使
用される際に、問題ないレベルである耐熱衝撃温度７０
０℃以上を示した。このため実使用時の熱衝撃によって
もクラックが発生し、破壊に至る心配が少ない。一方、
ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）の値が４０を越えた試
験ＮＯ．６、７及び９のハニカム構造体は、セル壁厚の
厚さの違いが小さく、均一となるため、耐熱衝撃温度が
７００℃未満となり、実使用時の熱衝撃によりクラック
が発生し、破壊する心配がある。
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｂ２８Ｂ 3/26 ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｃ ４Ｇ０６９
Ｆターム(参考） 3G090 AA02 AA03 CA04
3G091 AA02 AB01 BA10 BA39 GA06
GA11 GB17X
4D019 AA01 BA05 BB06 BC07 BD10
CA01
4D048 BA10X BB02 BB15 EA06
4G054 AA05 AB09 AC00 BD19
4G069 AA08 AA10 BA13A BA13B
CA03 DA06 EA19 EA25 ED06
FA01 FB67
Claims (2)
- 【請求項１】 外周壁と、この外周壁の内周側でセル壁
により囲まれた多数のセルを有するセラミックハニカム
構造体において、前記セルの少なくとも一部のセルでの
セル壁厚さが均一でないことを特徴とするセラミックハ
ニカム構造体。 - 【請求項２】 外周壁と、この外周壁の内周側でセル壁
により囲まれた多数のセルを有するセラミックハニカム
構造体において、セル壁厚さの平均値ｔａｖとセル壁厚
さの最大値ｔｍａｘ、最小値ｔｍｉｎが、 ｔａｖ／（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）≦４０ の関係を満たすことを特徴とするセラミックハニカム構
造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002141180A JP2003251198A (ja) | 2001-12-27 | 2002-05-16 | セラミックハニカム構造体 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001395759 | 2001-12-27 | ||
| JP2001-395759 | 2001-12-27 | ||
| JP2002141180A JP2003251198A (ja) | 2001-12-27 | 2002-05-16 | セラミックハニカム構造体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003251198A true JP2003251198A (ja) | 2003-09-09 |
Family
ID=28677216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002141180A Pending JP2003251198A (ja) | 2001-12-27 | 2002-05-16 | セラミックハニカム構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003251198A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006126507A1 (ja) * | 2005-05-23 | 2006-11-30 | Ngk Insulators, Ltd. | ハニカム構造体 |
| WO2020075603A1 (ja) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体 |
-
2002
- 2002-05-16 JP JP2002141180A patent/JP2003251198A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006126507A1 (ja) * | 2005-05-23 | 2006-11-30 | Ngk Insulators, Ltd. | ハニカム構造体 |
| KR100893514B1 (ko) | 2005-05-23 | 2009-04-16 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | 허니컴 구조체 |
| US7658985B2 (en) | 2005-05-23 | 2010-02-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb structure |
| JP5252916B2 (ja) * | 2005-05-23 | 2013-07-31 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体 |
| WO2020075603A1 (ja) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体 |
| JP2020059636A (ja) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体 |
| JP7154931B2 (ja) | 2018-10-12 | 2022-10-18 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体 |
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