JP2018167214A - ハニカム構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒を担持した際に排ガスの浄化性能が向上するハニカム構造体を提供する。
【解決手段】複数のセル２を区画するように配設された多孔質の隔壁１及び外周壁を有する、柱状のハニカム構造部を備え、隔壁１は、セル２内に延びるように突出し、且つ、セル２の延びる方向に連続して設けられた、突起部２１を有し、突起部２１は、側面２１ｘが、隔壁１の表面に対して、４０〜７０°の傾斜角となるように傾斜した末広がり形状を有する特定突起部２１ａを含み、セル２の水力直径Ａと特定突起部２１ａの高さＨとが０．０４≦Ｈ／Ａ≦０．４０の関係を満たし、セル２の水力直径Ａと、裾部２３の高さＨ_１とが、０．０４≦Ｈ₁／Ａ≦０．３８の関係を満たし、突起部２１の高さＨと裾部２３の高さＨ_１とがＨ_１＜Ｈの関係を満たし、ハニカム構造部における全ての突起部２１の総数に対する特定突起部２１ａの総数の割合が２．５％以上である、ハニカム構造体。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、ガス浄化用の触媒を担持する触媒担体として特に好適に利用することが可能なハニカム構造体に関する。

近年では、社会全体で環境問題に対する意識が高まっており、燃料を燃焼して動力を生成する技術分野では、燃料の燃焼時に発生する排ガスから、窒素酸化物等の有害成分を除去する様々な技術が開発されている。そして、有害成分を除去する様々な技術としては、例えば、自動車のエンジンから排出される排ガスから、窒素酸化物等の有害成分を除去する様々な技術が開発されている。こうした排ガス中の有害成分の除去の際には、触媒を用いて有害成分に化学反応を起こさせて比較的無害な別の成分に変化させるのが一般的である。そして、排ガス浄化用の触媒を担持するための触媒担体として、ハニカム構造体が用いられている。

従来、このようなハニカム構造体として、流体の流路となる複数のセルを区画する多孔質の隔壁を有するハニカム構造部を備えたものが提案されている。このようなハニカム構造体として、隔壁の幾何学的表面積を増大させることを目的として、隔壁より内方に突出するフィン（ｆｉｎ）を設けたハニカム構造体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６２−２６６２９８号公報

特許文献１のようなハニカム構造体は、隔壁に設けられたフィンにより、隔壁の幾何学的表面積を増大させることができる。しかし、フィンの根元部分に触媒が溜まり易く、使用されない触媒があり、触媒の浄化性能に対して触媒の担持量が多くなっていた。つまり、使用されない触媒があり、触媒が有効活用されていない状況であった。

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、排ガス浄化用の触媒を担持する触媒担体として特に好適に利用することが可能なハニカム構造体が提供される。担持された触媒を有効活用して良好な浄化性能を有しつつ、圧力損失の増大が抑制されるハニカム構造体が提供される。

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。

［１］ 第一端面から第二端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを区画するように配設された多孔質の隔壁、及び前記隔壁を囲繞するように配設された外周壁を有する、柱状のハニカム構造部を備え、
前記隔壁は、前記セル内に延びるように突出し、且つ、前記セルの延びる方向に連続して設けられた、突起部を有し、
前記突起部は、側面が前記隔壁の表面に対して、４０〜７０°の傾斜角となるように傾斜した末広がり形状を有する特定突起部を含み、
前記セルの水力直径Ａと、前記特定突起部の高さＨとが、０．０４≦Ｈ／Ａ≦０．４０の関係を満たし、
前記特定突起部は、前記セルの水力直径Ａと、末広がり形状を有する部分である裾部の高さＨ_１とが、０．０４≦Ｈ₁／Ａ≦０．３８の関係を満たし、
前記特定突起部の高さＨと、裾部の高さＨ_１とが、Ｈ_１＜Ｈの関係を満たし、
前記ハニカム構造部における全ての前記突起部の総数に対する、前記特定突起部の総数の割合が、２．５％以上である、ハニカム構造体。

［２］ 前記突起部は、当該突起部の先端側に、曲率半径Ｒが０．０１〜０．１ｍｍの角部を有する、前記［１］に記載のハニカム構造体。

［３］ 前記セルを区画するように配設された前記隔壁において、前記セルの周縁を構成する一辺あたりに設けられる前記突起部の数が、３個以下である、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。

［４］ 前記特定突起部が、前記ハニカム構造部の全域に設けられている、前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。

本発明のハニカム構造体は、セル内に突出するように設けられた突起部を有するものであるため、隔壁の幾何学的表面積を増大させることができる。特に、本発明のハニカム構造体は、担持された触媒を有効活用し、良好な浄化性能を有しつつ、圧力損失の増大が抑制される。

本発明のハニカム構造体の一実施形態を模式的に示す斜視図である。 本発明のハニカム構造体の一実施形態の流入端面を模式的に示す平面図である。 図２に示す流入端面の一部（領域Ｐ）を拡大して模式的に示す平面図である。 図３における特定突起部を拡大して模式的に示す平面図である。 本発明のハニカム構造体の他の実施形態における特定突起部を拡大して模式的に示す平面図である。 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態における特定突起部を拡大して模式的に示す平面図である。 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態における特定突起部を拡大して模式的に示す平面図である。 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態における特定突起部を拡大して模式的に示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。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。

（１）ハニカム構造体：
本発明のハニカム構造体の一実施形態は、図１〜図４に示すハニカム構造体１００である。ハニカム構造体１００は、柱状のハニカム構造部１０を備えている。ハニカム構造部１０は、第一端面１１から第二端面１２まで延びる流体の流路となる複数のセル２を区画するように配設された多孔質の隔壁１、及びこの隔壁１を囲繞するように配設された外周壁２０を有している。隔壁１は、セル２内に延びるように突出し、且つ、セル２の延びる方向に連続して設けられた、突起部２１を有している。

ハニカム構造体１００は、突起部２１が特定突起部２１ａを含んでいる。この特定突起部２１ａは、その側面２１ｘが、隔壁１の表面１ｘに対して、４０〜７０°の傾斜角となるように傾斜した末広がり形状を有しているものである。ハニカム構造体１００は、セル２の水力直径Ａと、特定突起部２１ａの高さＨとが、０．０４≦Ｈ／Ａ≦０．４０の関係を満たしている。更に、特定突起部２１ａは、セル２の水力直径Ａと、末広がり形状を有する部分である裾部２３の高さＨ_１が、０．０４≦Ｈ₁／Ａ≦０．３８である。ハニカム構造体１００は、特定突起部２１ａの高さＨと、裾部２３の高さＨ_１とが、Ｈ_１＜Ｈの関係を満たしている。そして、ハニカム構造体１００は、全ての突起部２１の総数に対する、特定突起部２１ａの総数の割合が、２．５％以上である。なお、以下、特定突起部２１ａを有するセル２を「特定セル２ａ」と記す場合がある。

このハニカム構造体１００は、セル２内に突出するように設けられた突起部２１を有するものであるため、隔壁１の幾何学的表面積を増大させることができる。

特に、ハニカム構造体１００は、特定突起部２１ａを有するので、担持された触媒を有効活用して良好な浄化性能を有する。つまり、断面四角形状の突起部の場合、触媒を担持させると、突起部の根元部分において触媒が溜まってしまい（触媒溜まりが生じ）、この触媒溜まりの下層部（突起部の根元により近い部分）の触媒は有効に使われ難い状況にある。そのため、使用され難い触媒が担持されることで触媒が無駄になっていた。そこで、特定突起部２１ａを設けることにより、触媒を有効に活用することができる。そして、このように触媒を有効活用することにより、良好な触媒の浄化性能を発揮する。また、所定の条件を満たす突起部２１（即ち、特定突起部２１ａ）を設けることで、圧力損失が増大してしまうことを抑制することができる。

（１−１）隔壁：
ハニカム構造体１００は、上記の通り隔壁１が突起部２１を有している。そのため、ハニカム構造体１００に触媒を担持させると、ハニカム構造体１００は、突起部２１が設けられている分だけ、突起部２１が設けられていないハニカム構造体に比べて触媒の担持面積が増える。その結果、触媒と排ガスとの接触性が高まり、排ガスの浄化性能が向上することになる。

突起部２１は、この突起部２１の側面２１ｘが、隔壁１の表面１ｘに対して、４０〜７０°の傾斜角となるように傾斜した末広がり形状を有する特定突起部２１ａを含んでいる。即ち、特定突起部２１ａの裾部２３における傾斜角が、４０〜７０°である。

特定突起部２１ａにおいて、末広がり形状の傾斜角は、４０〜６５°であることが更に好ましい。傾斜角が上記範囲内であると、触媒コート時に触媒が突起部の根元に厚く溜まりにくく触媒コート後の表面積を広くすることができ、排ガスの浄化性能が向上する。上記傾斜角が上記下限値未満であると、特定突起部の裾部の高さを同じにしようとする場合、特定突起部の容積（特に裾部の容積）が増えることになる。そのため、ハニカム構造体の熱容量が増大するので、触媒が活性温度に到達するまでに時間がかかり、排ガスの浄化性能が悪化するおそれがある。上記傾斜角が上記上限値超であると、触媒コート時に触媒が特定突起部の根元に溜まってしまい、触媒溜まりが生じるおそれがある。つまり、特定突起部の根元に触媒の厚い層が形成される傾向がある。そのため、この触媒層の下層部（特定突起部の根元により近い部分）の触媒は有効に使われないおそれがある。

特定突起部２１ａの上記傾斜角θは、以下のように測定する。即ち、まず、特定突起部２１ａの裾部２３の高さＨ_１の１／２の位置において底辺（隔壁１の表面１ｘを延長した平面Ｆ（図３、図４参照））と平行な直線Ｔ１を引く。その後、この直線Ｔ１と特定突起部２１ａの側面２１ｘの交点Ｋを求める。その後、この交点Ｋにおける、側面２１ｘとの接線を引き、本接線と底辺Ｆがなす角度を求め、これを傾斜角θとする。なお、この傾斜角θは、隔壁１の表面１ｘと突起部２１の側面２１ｘとのなす角度のうち鋭角の方の角度をいう。

ここで、本明細書において「裾部の高さＨ_１」は、以下のように測定される値である。即ち、まず、セル２の延びる方向に直交する断面において、特定突起部２１ａの内側で、上記平面Ｆと、特定突起部２１ａの各側面２１ｘとに接する内接円を描く。次に、この内接円と特定突起部２１ａの各側面２１ｘとの交点Ａ_０から、平面Ｆに垂線Ｓを引き（図４参照）、この垂線Ｓの長さを「裾部の高さＨ_１」とする。なお、１つの特定突起部２１ａにおいて垂線Ｓの長さが異なるときは、長い方を「裾部の高さＨ_１」とする。また、特定突起部２１ａの裾部２３は、上記垂線Ｓから外側の部分をいう。

また、特定突起部２１ａは、上述した所定の傾斜角θとなるように傾斜した末広がり形状を有する突起部２１であり、「末広がり形状を有する」とは、別言すると、以下の関係を有するということができる。即ち、内接円と特定突起部２１ａの各側面２１ｘとの各交点Ａ_０を通り、平面Ｆ（図４参照）と平行な直線Ｔ２を引いたとき、この直線Ｔ２と特定突起部２１ａの側面２１ｘとのなす角を本体角θ_１とする。このとき、特定突起部２１ａの裾部２３の傾斜角θが本体角θ_１より小さい値となるような場合をいう。即ち、例えば、断面が二等辺三角形状の突起部は、特定突起部の裾部の傾斜角θと本体角θ_１とが同じ値となるので、特定突起部２１ａに該当しないことになる。

特定突起部２１ａは、セル２の水力直径Ａと、末広がり形状を有する部分である裾部２３の高さＨ_１が、０．０４≦Ｈ₁／Ａ≦０．４０であり、０．０４≦Ｈ₁／Ａ≦０．３３であることが好ましい。裾部２３の高さＨ_１とセル２の水力直径Ａとが上記関係を満たすことにより、圧力損失の増大を抑制することができる。下限値未満であると、十分な浄化性能が発揮されない。また、上限値超であると、圧力損失が大きくなり過ぎてしまう。

突起部２１（特定突起部２１ａを含む）の高さＨは、セル２の水力直径Ａと、０．０４≦Ｈ／Ａ≦０．４０であり、０．０４≦Ｈ／Ａ≦０．３５であることが好ましい。突起部２１の高さＨとセル２の水力直径Ａとが上記関係を満たすことにより、圧力損失の増大を抑制することができる。下限値未満であると、十分な浄化性能が発揮されない。また、上限値超であると、圧力損失が大きくなり過ぎてしまう。

なお、特定突起部２１ａの高さＨと、裾部２３の高さＨ_１とは、Ｈ_１＜Ｈの関係を満たしている。より具体的には、特定突起部２１ａの高さＨに対する裾部２３の高さＨ_１の割合（式：裾部２３の高さＨ_１／特定突起部２１ａの高さＨ×１００）は、１０〜９５％であることが好ましい。このような割合であると、裾部２３の高さＨ_１と突起部の高さＨとが上記関係を満たすことにより、浄化性能が向上されるとともに圧力損失の増大を抑制することができる。

ハニカム構造体１００は、ハニカム構造部１０における全ての突起部２１の総数に対する、特定突起部２１ａの総数の割合が、２．５〜１００％であり、１２．５〜１００％であることが好ましい。このような割合とすることにより、良好な浄化性能が得られる。上記割合が、２．５％未満であると、排ガスの浄化性能が十分に得られない。

なお、セルの水力直径Ａとは、各セルの断面積及び周長に基づき、４×（断面積）／（周長）によって計算される値である。セルの断面積とは、ハニカム構造体の中心軸方向に垂直な断面に現れるセルの形状（断面形状）の面積を指し、セルの周長とは、そのセルの断面形状の周囲の長さ（当該断面を囲む閉じた線の長さ）を指す。

突起部２１は、この突起部２１の先端側に、曲率半径Ｒが０．０１〜０．１ｍｍの角部を有することが好ましい。このようにすると、触媒が突起部２１の表面により良好に担持されることになるため、排ガスの浄化性能が更に向上する。曲率半径Ｒが上記下限値未満であると、突起部２１の先端に触媒が十分に担持されずに、排ガスの浄化性能が十分に向上されないおそれがある。曲率半径Ｒが上記上限値超であると、ハニカム構造体の熱容量が増大する傾向があるので、触媒が活性温度に到達するまでに時間がかかり、排ガスの浄化性能が悪化するおそれがある。図６は、突起部２１（特定突起部２１ａ）の先端側に曲率半径Ｒを有する角部が形成された例を示している。

特定突起部２１ａは、ハニカム構造部１０の外周から５ｍｍの範囲の外周部を除く、当該ハニカム構造部１０の中央部に設けられていることが好ましい態様の一つである。このように特定突起部２１ａがハニカム構造部１０の中央部に設けられていると、排ガスの浄化性能を向上させつつ、圧力損失の増大を抑制することができる。「ハニカム構造部１０の中央部」は、ハニカム構造部１０の外周から５ｍｍの範囲の外周部を除いた領域のことである。別言すれば、特定突起部２１ａは、上記中央部のみに設けられ、ハニカム構造部１０の外周から５ｍｍの範囲である外周部には設けないことが好ましい。なお、本態様では、特定突起部２１ａは、上記中央部に設けられていればよく、当該中央部の全部に設けられても良いし、一部に設けられることでもよい。

また、特定突起部２１ａは、ハニカム構造部１０の全域（即ち、上記外周部と中央部を合わせた領域）に設けられていることも好ましい態様の一つである。別言すれば、特定突起部２１ａは、ハニカム構造部１０の全域の全てのセルに設けられていることが好ましい。このように特定突起部２１ａが設けられていると、触媒がより有効に活用され、排ガスの浄化性能がより向上する。

突起部２１は、セルの延びる方向に直交する断面における形状について特に制限はない。例えば、三角形、四角形などの多角形状、半円形状などとすることができる。なお、特定突起部２１ａについては、裾部２３よりも上部の側面２１ｘをそのまま延長して描かれる図形が、上記形状に該当する。図４、図７は、突起部２１が三角形の場合の例であり、図５、図６、図８は、突起部２１が四角形の場合の例である。

特定突起部２１ａの裾部２３の側面２１ｘは、図４〜図６に示すように直線状（平面状）であってもよいし、図７、図８に示すように曲線状（曲面状）であってもよい。

なお、突起部２１の位置、形状、高さ、角度などについては、セル２の延びる方向に直交する断面において、任意の特定セルを、画像測定機で観察し、確認を行う。なお、例えば断面形状が四角形のセルの場合、画像測定機上で下側に位置する辺を第１辺α、左側に位置する辺を第２辺β、上側に位置する辺を第３辺γ、右側に位置する辺を第４辺σとする（図３参照）。なお、画像測定機としては、例えば、Ｍｉｔｕｔｏｙｏ社製の「小型ＣＮＣ画像測定機クイックビジョンエルフＱＶ ＥＬＦ」などを挙げることができる。

突起部２１は、その数について特に制限はなく、各辺に任意の数だけ設けることができる。この突起部２１の数は、各辺で同じであってもよいし、異なっていてもよい。但し、突起部２１の数は、各辺で同じであることがよい。このようにすると、エロージョン耐性が維持されることになる。つまり、突起部２１の数が各辺ごとに異なる場合、突起部２１の数が少ない辺において隔壁１の強度が低下するおそれがある。上記のように突起部２１の数が各辺で同じであると、隔壁１の強度の低下を防止できる。

各辺に設ける突起部２１の数は、具体的には、３個以下であることがよい。即ち、セル２を区画するように配設された隔壁１において、セル２の周縁を構成する一辺あたりに設けられる突起部２１の数は、３個以下であることが好ましい。このようにすると、排ガスが、隣り合う突起部２１の間を更に良好に流れ、排ガスの淀みが生じ難く、浄化性能を向上させる観点において有効である。つまり、各辺における突起部２１の数が４個以上であると、隣り合う突起部２１の間隔が狭くなり過ぎ、圧力損失が増大する傾向がある。

図３は、各辺に設ける突起部２１（特定突起部２１ａを含む）の数が２個の場合について例示している。図３では突起部２１の数は各辺で同じということになる。

突起部２１の形成位置は特に制限はない。具体的には、突起部２１は、隔壁１の表面１ｘから突出して設けられてもよいし、セル２の周縁を構成する二辺の隔壁１が交わる交点部位に設けてもよい。更に、これらの両方であってもよい。ここで、１つのセル２に同じ数の突起部２１を設ける場合、少なくとも１つの突起部２１を上記交点部位に配置すると、突起部２１を上記交点部位に配置しない場合に比べて圧力損失の増大をより抑制することができる。

隔壁１の厚さは、０．０４０〜０．２３０ｍｍであることが好ましく、０．０４０〜０.１７８ｍｍであることが更に好ましい。隔壁１の厚さが下限値未満であると、機械的強度が不足するおそれがある。上限値超であると、ハニカム構造体１００の圧力損失が上昇するおそれがある。なお、隔壁１の厚さは、突起部２１が設けられていない部分を測定したときの厚さのことである。

隔壁１の材料としては、特に制限はない。例えば、セラミックを主成分とすることが好ましい。具体的には、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、及び炭化珪素−コージェライト系複合材料からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

ハニカム構造体１００は、セルの延びる方向に直交する断面において、セルの形状としては、四角形以外に、例えば、三角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、あるいは四角形と、六角形又は八角形等との組合せとすることができる。なお、本明細書において「多角形」とは、セル２の形状が多角形に準ずる形状を含む概念である。また、「セル２の形状」は、突起部２１を設けていない状態の形状をいうものとする。突起部２１は、隔壁１の表面１ｘを延長した平面Ｆ（図３参照）によって切り取られる部分のことである。

ハニカム構造体１００は、セル２の総数に対する特定セル２ａの総数の割合（式：（特定セル２ａの数／全てのセル２の数）×１００で算出される割合）は、１０〜１００％であることが好ましく、５０〜１００％であることが更に好ましい。このようにすると、全セル２中の特定セル２ａの割合が上記範囲であることにより、より良好な排ガス浄化性能が発揮される。全セル２中の特定セル２ａの割合が上記下限値未満であると、十分に排ガスの浄化性能が向上せず、浄化性能が不足するおそれがある。

ハニカム構造体１００は、１つの特定セル２ａにおいて当該特定セル２ａに設けられた突起部２１の総数のうち、特定突起部２１ａの総数の割合（式：（特定突起部２１ａの総数／突起部２１の総数）×１００で算出される割合）は、２５〜１００％であることが好ましい。そして、上記割合は、５０〜１００％であることが更に好ましい。このようにすると、より良好な排ガス浄化性能が発揮される。上記割合が上記下限値未満であると、十分に排ガスの浄化性能が向上せず、浄化性能が不足するおそれがある。なお、上記割合は、全ての特定セルの平均値である。

（１−２）外周壁：
外周壁２０は、隔壁１を囲繞するように配設された壁である。外周壁２０は、隔壁１と一体に形成したものであってもよい。

外周壁２０の厚さは、０．１〜６．０ｍｍであることが好ましく、０．１〜３．０ｍｍであることが特に好ましい。外周壁２０の厚さが下限値未満であると、機械的強度が低下することがある。上限値超であると、ハニカム構造体１００を収容するために、大きなスペースを確保しなければならないことがある。

ハニカム構造体１００のセル密度は、３１〜１５５個／ｃｍ^２であることが好ましく、４３〜１４８個／ｃｍ^２であることが特に好ましい。セル密度が下限値未満であると、強度が保てないおそれがある。上限値超であると、ハニカム構造体１００の圧力損失が上昇するおそれがある。

（２）ハニカム構造体の製造方法：
本発明のハニカム構造体は、ハニカム成形工程と、焼成工程と、を有する方法により製造できる。以下に各工程について説明する。

（２−１）ハニカム成形工程：
本工程においては、セラミック原料を含有するセラミック成形原料を成形して、流体の流路となる複数のセルを区画するように配設された隔壁を有するハニカム成形体を形成する。

セラミック成形原料に含有されるセラミック原料としては、コージェライト化原料、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、チタン酸アルミニウム、からなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。なお、コージェライト化原料とは、シリカが４２〜５６質量％、アルミナが３０〜４５質量％、マグネシアが１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミック原料である。そして、コージェライト化原料は、焼成されてコージェライトになるものである。

また、セラミック成形原料は、上記セラミック原料に、分散媒、有機バインダ、無機バインダ、造孔材、界面活性剤等を混合して調製することができる。各原料の組成比は、特に限定されず、作製しようとするハニカム構造体の構造、材質等に合わせた組成比とすることが好ましい。

セラミック成形原料を成形する際には、まず、セラミック成形原料を混練して坏土とし、得られた坏土をハニカム形状に成形する。セラミック成形原料を混練して坏土を形成する方法としては、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。坏土を成形してハニカム成形体を形成する方法としては、例えば、押出成形、射出成形等の公知の成形方法を用いることができる。

具体的には、口金を用いて押出成形してハニカム成形体を形成する方法等を好適例として挙げることができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。

口金は、以下のようにして作製したものを用いることが好ましい。即ち、まず、フィンを有さない従来公知のハニカム構造体を作製する際に使用される口金（従来型口金）を用意する。その後、この従来型口金のスリット（隔壁を構成するための隙間）から外側に向かって放電加工で突起部（特定突起部を含む）と相補的な領域（坏土が入り込むことによって突起部（特定突起部を含む）となる領域）を形成する。このようにして所定の口金を作製することができる。

このような口金を用いることで、本発明のハニカム構造体の条件を満たす突起部及び特定突起部を有するハニカム成形体を簡便に作製することができる。

ハニカム成形体の形状としては、特に制限はなく、円柱状、楕円柱状、端面が「正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形等」の多角柱状等を挙げることができる。

また、上記成形後に、得られたハニカム成形体を乾燥することができる。乾燥方法は、特に限定されるものではない。例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができる。これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥または熱風乾燥を単独でまたは組合せて行うことが好ましい。

（２−２）焼成工程：
次に、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を作製する。ハニカム成形体の焼成（本焼成）は、仮焼したハニカム成形体を構成する成形原料を焼結させて緻密化し、所定の強度を確保するために行われる。焼成条件（温度、時間、雰囲気等）は、成形原料の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。例えば、コージェライト化原料を使用している場合には、焼成温度は、１４１０〜１４４０℃が好ましい。また、焼成時間は、最高温度でのキープ時間として、４〜８時間が好ましい。仮焼、本焼成を行う装置としては、電気炉、ガス炉等を用いることができる。以上のようして得られたハニカム焼成体を、本発明のハニカム構造体とすることができる。なお、ハニカム構造体の製造方法においては、以下に示すような外周コート工程を更に有していてもよい。

（２−３）外周コート工程：
本工程では、得られたハニカム焼成体の外周に、外周コート材を塗布して外周壁を形成する。なお、外周壁は、ハニカム成形体の作製時に、隔壁とともに一体形成により作製してもよい。外周コート工程によって更に外周壁を形成することにより、ハニカム構造体に外力が加わった際にハニカム構造体が欠けてしまうことを防止できる。

外周コート材としては、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、ＳｉＣ粒子等の無機原料に、有機バインダ、発泡樹脂、分散剤等の添加材を加えたものに水を加えて混練したものなどを挙げることができる。外周コート材を塗布する方法は、「切削されたハニカム焼成体」をろくろ上で回転させながらゴムへらなどでコーティングする方法等を挙げることができる。

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。

（実施例１）
実施例１においては、まず、ハニカム構造体を作製するための成形原料を調製した。セラミック原料に、バインダ、界面活性剤、造孔材、水を添加して成形原料とした。なお、使用するセラミック原料としては、コージェライト化原料である、カオリン、タルク、アルミナを用いた。

次に、得られた成形原料をニーダーで混練し、次に、真空土練機で土練して、坏土を作製した。次に、得られた坏土を、口金を用いて、押出成形して、ハニカム成形体を作製した。口金は、突起部（特定突起部を含む）を有するハニカム成形体が形成されるものを用いた。ハニカム成形体は、焼成後において、隔壁の厚さが０．０８９ｍｍとなり、セル密度が６２個／ｃｍ^２となるものとした。ハニカム成形体のセルの形状（セルの延びる方向に直交する断面におけるセルの形状）は、四角形となるものとした。ハニカム成形体は、円柱状のものとした。円柱状のハニカム成形体の夫々の端面の直径は、焼成後において１１８．４ｍｍとなるものであった。なお、上記口金は、作製されるハニカム構造体が表１〜表３に示す各条件を満たすように設計したものであった。

次に、ハニカム成形体を乾燥させて、ハニカム乾燥体を得た。乾燥は、まず、誘電乾燥を行い、その後、熱風の温度１２０℃において、２時間の熱風乾燥を行った。次に、ハニカム乾燥体の両端部を切断した。

次に、得られたハニカム乾燥体を脱脂した。脱脂は、４５０℃で５時間行った。次に、脱脂したハニカム乾燥体を焼成して、ハニカム焼成体を得た。焼成は、大気中、１４２５℃で７時間行った。なお、１２００〜１４２５℃までの昇温は５時間とした。このようにして、実施例１のハニカム構造体を作製した。

実施例１のハニカム構造体のセルの延びる方向に直交する断面における、特定突起部の裾部の傾斜角θは４５°であった。また、突起部の角部の曲率半径Ｒ（先端曲率半径Ｒ）は、０．０２５ｍｍであった。また、突起部（特定突起部を含む）の高さＨは０．１８ｍｍであり、特定突起部の裾部の高さＨ_１は、０．１１ｍｍであった。また、セルの水力直径Ａは、１．１８ｍｍであり、セルの水力直径Ａに対する突起部の高さＨの比の値（Ｈ／Ａ）は、０．１５であった。また、セルの延びる方向に直交する断面において、突起部は、表２、表３に示すように、辺１（第１辺α（図３参照））の突起部のみが特定突起部であった。なお、特定突起部の裾部の高さＨ_１は、以下のようにして求めた。まず、セルの延びる方向に直交する断面において、特定突起部の内側で、平面Ｆ（底辺Ｆ（図３参照））と、特定突起部の各側面とに接する内接円を描いた。次に、この内接円と特定突起部の各側面との交点Ａ_０から、平面Ｆに垂線を引き、この垂線の長さを「裾部の高さＨ_１」とした。得られたハニカム構造体は、上記口金の形状が反転した形状と同じ形状であった。

なお、画像測定機（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ社製の「小型ＣＮＣ画像測定機クイックビジョンエルフＱＶ ＥＬＦ」）と画像解析ソフト（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ社製の「ＱＶＰＡＣ」）を用いて、特定突起部の裾部の傾斜角θ及び突起部（特定突起部を含む）の高さＨを測定した。また、突起部の隔壁上の位置の確認を行った。具体的には、上記画像測定機で特定突起部の裾部の傾斜角、及び、突起部の高さＨを測定した。

特定突起部の裾部の傾斜角については、まず、特定突起部の裾部の高さＨ_１の１／２の位置にて底辺Ｆ（図３参照）と平行な直線を引き、この直線と特定突起部の側面の交点Ｋを求めた。その後、この交点Ｋにおける側面との接線を引き、本接線と底辺Ｆがなす角度を求め、これを特定突起部の裾部の傾斜角θとした。なお、本体角θ_１は、７５°であった。この本体角θ_１は、特定突起部における上記所定の内接円と特定突起部の各側面との各交点Ａ_０を通り、平面Ｆ（図３参照）と平行な直線を引いたとき、この直線と特定突起部の側面とのなす角である。

更に、セルの総数に対する特定セルの総数の割合（式：（特定セルの数／全てのセルの数）×１００で算出される割合）は、１００％であった（表２、表３中、「全セルに対する特定セルの割合（％）」の欄に示す）。なお、上記特定セルの総数の割合の算出方法としては、上記画像測定機と画像解析ソフトを用いて、特定セルとこれ以外のセルを確認し、特定セルの総数と、これ以外のセルの総数を数えることで特定セルの総数を計測した。そして、これらの値から、ハニカム構造体のセルの総数に対する特定セルの総数の割合を算出した。

なお、全ての特定セルは、同じ形状であった。そして、１つの特定セルにおいて当該特定セルに設けられた突起部の総数のうち、特定突起部の総数の割合（式：（特定突起部の総数／突起部の総数）×１００で算出される割合）は、２５％であった。これは、表２、表３中の「１つの特定セル当たりの特定突起部の割合（％）」の欄に示す。この割合は、以下のように算出した。まず、１つの特定セル内に設けられている特定突起部の数の割合を確認した。例えば、四角形状の特定セルの４つの辺の全てにそれぞれ２つの突起部が形成され、そのうちの１つの辺（第１辺α）にのみ特定突起部が形成されている場合、２個／８角＝０．２５のように割合を算出した。その後、全ての特定セルにおける平均値を算出した。また、ハニカム構造体における全ての突起部の総数に対する、特定突起部の総数の割合は、２５％であった（表２、表３中、「突起部に対する特定突起部の割合」の欄に示す）。

実施例１のハニカム構造体について、隔壁厚さ（ｍｍ）、隔壁の気孔率（％）、及び、セル密度（個／ｃｍ^２）は、以下の方法で測定した。隔壁厚さ（ｍｍ）及びセル密度（個／ｃｍ^２）は、上記画像測定機と画像解析ソフトを用いて測定し、隔壁の気孔率（％）は、水銀圧入法により測定した。結果を表１に示す。表１中、「隔壁の気孔率（％）」を「気孔率（％）」と示す。

表１中、「１辺あたりの突起部の数（Ｎ）」の欄は、セルの各辺（第１辺α〜第４辺σ（図３参照））のそれぞれに設けられた突起部（特定突起部を含む）の数を示す。また、表１中、「突起部の配置領域」の欄における「全域」とは、「ハニカム構造部の全域」のことを示し、この「ハニカム構造部の全域」とは、ハニカム構造体の端面における全域を意味する。

［ＬＡ−４試験］
作製したハニカム構造体について、以下のようにして、米国Ｆｅｄｒａｌ Ｔｅｓｔ ＰｒｏｃｅｄｕｒｅのＬＡ−４モードに基づく試験を行った。まず、ハニカム構造体の隔壁には、触媒（三元触媒）を２００ｇ／Ｌ担持させた。触媒を担持したハニカム構造体は電気炉を用い、９５０℃で１２時間エージング処理を行った。次に、触媒を担持させたハニカム構造体を、排気量が２４００ｃｃの車両の床下位置に搭載し、ＬＡ−４試験を行った。ＬＡ−４試験においては、排ガス測定装置（ＨＯＲＩＢＡ社製、型番「ＭＥＸＡ−７４００」）を用いて排ガス成分ごとのダイレクトモーダルマスを測定した。また、代表的な排ガス成分としてＨＣの排出量を測定した。

なお、隔壁が突起部を有するハニカム構造体においては、特に加速から２山目の排ガス排出量が多くなる。このため、２山目の加速開始時と、２山目の加速終了時のモーダルマス積算値の比を計算し、加速から２山目の前後のＨＣ排出増加量（％）を求めた。結果を表３に示す。

なお、表２、表３において、例えば「全セル中、５％のセルで特定突起部が設けられたセルが存在する」は、全てのセルの５％のセルにおいて特定突起部が設けられていることを意味する。つまり、全セルの５％が特定セルであることを示す。

「配置ルール２」の欄における「辺１の突起部のみが特定突起部である」は、全ての辺（第１辺α〜第４辺σ（図３参照））のうちの「辺１（第１辺α）」上の突起部のみが特定突起部であり、その他の辺（第２辺β〜第４辺σ）上の突起部は特定突起部以外の突起部であることを示す。また、「辺１、２の突起部のみが特定突起部である」は、全ての辺のうちの「辺１（第１辺α）」上と「辺２（第２辺β）」上の突起部のみが特定突起部であり、その他の辺（第３辺γ、第４辺σ）上の突起部は特定突起部以外の突起部であることを示す。また、「辺１、２、３の突起部のみが特定突起部である」は、全ての辺のうちの「辺１（第１辺α）」、「辺２（第２辺β）」、及び「辺３（第３辺γ）」上の突起部のみが特定突起部であり、その他の辺（第４辺σ）の突起部は特定突起部以外の突起部であることを示す。

「ＬＡ−４における二山目前後のＨＣ排出増加量」の欄は、「加速から２山目の前後のＨＣ排出増加量」を示す。

［ＬＡ−４試験の判定］
隔壁が突起部を有さないハニカム構造体に対して、隔壁が突起部を有しているハニカム構造体が、Ｂａｇエミッションにおいて有利となるためには、加速から２山目の前後のＨＣ排出増加量（％）が３６％以下である必要がある。このため、ＬＡ−４試験の判定を以下の基準により行った。
判定「優」：ＨＣ排出増加量が３２％以下である場合を「優」とする。
判定「良」：ＨＣ排出増加量が３５％以下、３２％超である場合を「良」とする。
判定「可」：ＨＣ排出増加量が３６％以下、３５％超である場合を「可」とする。
判定「不可」：ＨＣ排出増加量が３６％超である場合を「不可」とする。

［圧力損失の判定］
圧力損失は、風洞試験装置にて気温２５℃、気圧１ａｔｍ、ガス流量１０Ｎｍ^３／分の条件で測定した。圧力損失の判定は以下の基準で行った。なお、隔壁が突起部を有しているハニカム構造体において許容される圧力損失は、基準構造に対する比率（式：各実施例、比較例のハニカム構造体の圧力損失／基準構造（比較例１のハニカム構造体）の圧力損失により算出される値）が１．３以下である必要がある。そのため、以下の基準とした。
判定「ＯＫ」：基準構造（比較例１）に対する圧力損失の割合が１．３以下である場合を「ＯＫ」とする。
判定「ＮＧ」：基準構造（比較例１）に対する圧力損失の割合が１．３超である場合を「ＮＧ」とする。

［総合判定］
ＬＡ−４試験の判定と、圧力損失の判定とに基づいて以下の基準により総合判定を行った。
判定「優」：ＬＡ−４試験の判定が「優」であり、圧力損失の判定が「ＯＫ」である場合を「優」とする。
判定「良」：ＬＡ−４試験の判定が「良」であり、圧力損失の判定が「ＯＫ」である場合を「良」とする。
判定「可」：ＬＡ−４試験の判定が「可」であり、圧力損失の判定が「ＯＫ」である場合を「可」とする。
判定「不可」：ＬＡ−４試験の判定、または圧力損失の判定に「不可」または「ＮＧ」がある場合を「不可」とする。

（実施例２〜１７、比較例１〜６）
表１〜表３に示すように、突起部を配置したこと以外は、実施例１と同様にしてハニカム構造体を作製した。

実施例２〜１７及び比較例１〜６のハニカム構造体についても、実施例１と同様に隔壁厚さ（ｍｍ）、隔壁の気孔率（％）、及び、セル密度（個／ｃｍ^２）を測定し、ＬＡ−４試験及び圧力損失の測定を行った。結果を表１〜表４に示す。

（結果）
表４に示すように、実施例１〜１７のハニカム構造体は、比較例１〜６のハニカム構造体に比べて、排ガスの浄化性能が向上し、圧力損失の増大が抑制されていることが分かる。

本発明のハニカム構造体は、排ガスを浄化する排ガス浄化用の触媒担体として利用することができる。

１：隔壁、１ｘ：隔壁の表面、２：セル、２ａ：特定セル、１０：ハニカム構造部、１１：第一端面、１２：第二端面、２０：外周壁、２１：突起部、２１ａ：特定突起部、２１ｘ：側面、２３：裾部、Ｆ：平面（底辺）、Ｈ：突起部の高さ、Ｈ_１：裾部の高さ、α：第１辺、β：第２辺、γ：第３辺、σ：第４辺、θ：傾斜角、θ_１：本体角。

Claims (4)

1. 第一端面から第二端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを区画するように配設された多孔質の隔壁、及び前記隔壁を囲繞するように配設された外周壁を有する、柱状のハニカム構造部を備え、
   前記隔壁は、前記セル内に延びるように突出し、且つ、前記セルの延びる方向に連続して設けられた、突起部を有し、
   前記突起部は、側面が前記隔壁の表面に対して、４０〜７０°の傾斜角となるように傾斜した末広がり形状を有する特定突起部を含み、
   前記セルの水力直径Ａと、前記特定突起部の高さＨとが、０．０４≦Ｈ／Ａ≦０．４０の関係を満たし、
   前記特定突起部は、前記セルの水力直径Ａと、末広がり形状を有する部分である裾部の高さＨ_１とが、０．０４≦Ｈ₁／Ａ≦０．３８の関係を満たし、
   前記特定突起部の高さＨと、裾部の高さＨ_１とが、Ｈ_１＜Ｈの関係を満たし、
   前記ハニカム構造部における全ての前記突起部の総数に対する、前記特定突起部の総数の割合が、２．５％以上である、ハニカム構造体。
2. 前記突起部は、当該突起部の先端側に、曲率半径Ｒが０．０１〜０．１ｍｍの角部を有する、請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 前記セルを区画するように配設された前記隔壁において、前記セルの周縁を構成する一辺あたりに設けられる前記突起部の数が、３個以下である、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
4. 前記特定突起部が、前記ハニカム構造部の全域に設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

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