JP2020062606A - ハニカム構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】接合層に生じるクラックの伸展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。【解決手段】複数個のハニカムセグメント４と、ハニカムセグメント４の側面同士を互いに接合する接合層１４と、外周壁１３と、を備え、複数個のハニカムセグメント４は、特定ハニカムセグメント４ａを含み、特定ハニカムセグメント４ａは、第一基準位置１５に対して、第一端面１１の位置が、セル２の延びる方向に０．３〜５．０ｍｍ突出している又は０．３〜５．０ｍｍ窪んでおり、第二基準位置１６に対して、第二端面１２の位置が、セル２の延びる方向に０．３〜２．５ｍｍ突出している又は０．３〜２．５ｍｍ窪んでいる。【選択図】図４

Description

本発明は、ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、複数個のハニカムセグメントを接合層によって接合したセグメント構造のハニカム構造体に関する。

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

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

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

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

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

特開２００３−３４０２２４号公報

セグメント構造のハニカム構造体は、ハニカム構造体全体の熱応力を緩和することができるものの、ハニカム構造体の外周部の接合層に、クラック（ｃｒａｃｋ）等が発生し易いという問題があった。

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

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

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものである。本発明によれば、複数個のハニカムセグメントを接合する接合層に生じるクラックの伸展を有効に抑制することが可能なハニカム構造体が提供される。

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］ 複数個の角柱状のハニカムセグメントと、
複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士を互いに接合する接合層と、
前記接合層によって前記ハニカムセグメントが格子状に配列した状態で接合されたハニカムセグメント接合体の外周を囲繞するように配設された外周壁と、を備え、
複数個の前記ハニカムセグメントのそれぞれは、第一端面から第二端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁を有し、
前記ハニカムセグメント接合体の前記セルの延びる方向において、それぞれの前記ハニカムセグメントの前記第一端面の位置を平均した位置を、第一基準位置とし、
前記ハニカムセグメント接合体の前記セルの延びる方向において、それぞれの前記ハニカムセグメントの前記第二端面の位置を平均した位置を、第二基準位置とし、
複数個の前記ハニカムセグメントは、特定ハニカムセグメントを含み、
前記特定ハニカムセグメントは、前記第一基準位置に対して、前記第一端面の位置が、前記セルの延びる方向に０．３〜５．０ｍｍ突出している又は０．３〜５．０ｍｍ窪んでおり、且つ、
前記特定ハニカムセグメントは、前記第二基準位置に対して、前記第二端面の位置が、前記セルの延びる方向に０．３〜２．５ｍｍ突出している又は０．３〜２．５ｍｍ窪んでいる、ハニカム構造体。

［２］ 前記第一端面が、前記セル内を流れる流体が流出する側の出口端面である、前記［１］に記載のハニカム構造体。

［３］ 前記特定ハニカムセグメントの数が、全ての前記ハニカムセグメントの数に対して１０％以上である、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。

［４］ 複数個の前記ハニカムセグメントは、前記外周壁と接するように前記ハニカムセグメント接合体の最外周に配置された外周セグメントと、前記外周セグメントよりも前記ハニカムセグメント接合体の内側に配置された完全セグメントと、から構成され、
前記特定ハニカムセグメントの数が、全ての前記完全セグメントの数に対して１０％以上である、前記［３］に記載のハニカム構造体。

本発明のハニカム構造体は、ハニカムセグメント接合体の接合層に生じるクラックの伸展を有効に抑制することができる。即ち、本発明のハニカム構造体においては、複数個のハニカムセグメントは、第一端面のセルの延びる方向における位置が、第一基準位置に対して所望の位置となるように構成された特定ハニカムセグメントを含んでいる。そして、特定ハニカムセグメントは、第一端面の位置及び第二端面の位置が、上述した数値範囲となるように、各基準位置に対して突出している又は窪んでいる。本発明のハニカム構造体は、ハニカムセグメント接合体の第一端面側及び第二端面側において、特定ハニカムセグメントによる段差を有しており、接合層に生じるクラックの伸展を有効に抑制することができる。

本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。 図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２のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。 図２のＢ−Ｂ’断面を模式的に示す断面図である。 図２のＣ−Ｃ’断面を模式的に示す断面図である。 第一基準位置を説明するための模式図である。 第二基準位置を説明するための模式図である。

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。

（１）ハニカム構造体：
本発明のハニカム構造体の一の実施形態は、図１〜図６に示すように、複数個のハニカムセグメント４と、接合層１４と、外周壁１３と、を備えた、ハニカム構造体１００である。本実施形態のハニカム構造体１００は、所謂、セグメント構造のハニカム構造体１００である。ハニカム構造体１００は、排ガス中に含まれるＰＭを除去するためのＰＭ捕集フィルタとして好適に利用することができる。

ここで、図１は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すハニカム構造体の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２のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。図５は、図２のＢ−Ｂ’断面を模式的に示す断面図である。図６は、図２のＣ−Ｃ’断面を模式的に示す断面図である。

ハニカムセグメント４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設された多孔質の隔壁１を有するものである。ハニカムセグメント４は、その外周部分に、セグメント外壁を更に有することにより、その全体形状が、例えば、角柱状となるように構成されている。なお、本発明において、セル２とは、隔壁１によって取り囲まれた空間のことを意味する。

複数個のハニカムセグメント４は、各ハニカムセグメント４の側面同士が接合層１４を介して接合されている。複数個のハニカムセグメント４が接合層１４を介して接合された接合体を、以下、「ハニカムセグメント接合体８」ということがある。ハニカム構造体１００においては、複数個のハニカムセグメント４が、接合層１４によって格子状に配列した状態で接合されることにより、ハニカムセグメント接合体８が形成されている。外周壁１３は、このようなハニカムセグメント接合体８の外周を囲繞するように配設されている。

複数個のハニカムセグメント４のうち、外周壁１３と接するようにハニカムセグメント接合体８の最外周に配置されたハニカムセグメント４を、「外周セグメント４ｙ」という。また、複数個のハニカムセグメント４のうち、外周セグメント４ｙ以外のハニカムセグメント４を、「完全セグメント４ｘ」という。即ち、完全セグメント４ｘは、外周セグメントよりもハニカムセグメント接合体８の内側に配置されたハニカムセグメント４である。完全セグメント４ｘは、第一端面１１から第二端面１２に向かう方向を軸方向とする「角柱状」となるように構成されている。一方で、外周セグメント４ｙは、角柱状に形成されたハニカムセグメント４の一部が、外周壁１３の形状に沿って研削された柱状となるように構成されている。以下、本明細書において、「軸方向」とは、特に断りのない限り、ハニカムセグメント４の第一端面１１側から第二端面１２側に向かう方向に平行な方向のことを意味する。

それぞれのハニカムセグメント４におけるセル２は、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る。即ち、目封止部５は、それぞれのハニカムセグメント４において、所定のセル２の第一端面１１の開口部、及び、所定のセル２以外の残余のセル２の第二端面１２の開口部に配設されている。

以下、ハニカムセグメント４の第一端面１１におけるセル２の開口部に目封止部５が配設されたセル２（即ち、上述した所定のセル２）を、「流出セル」ということがある。ハニカムセグメント４の第二端面１２におけるセル２の開口部に目封止部５が配設されたセル２（即ち、上述した残余のセル２）を、「流入セル」ということがある。

複数個のハニカムセグメント４は、第一端面１１のセル２の延びる方向における位置が、後述する第一基準位置から所定の値だけ離れた位置となる特定ハニカムセグメント４ａを含んでいる。ここで、図１〜図６に示すハニカム構造体１００において、符号４ｂは、特定ハニカムセグメント４ａ以外のハニカムセグメント４ｂを示している。特定ハニカムセグメント４ａ以外のハニカムセグメント４ｂは、第一基準位置１５に対する第一端面１１のずれの量（絶対値）及び第二基準位置１６に対する第二端面１２のずれの量（絶対値）が、０．３ｍｍ未満であるということができる。

ハニカムセグメント接合体８のセル２の延びる方向において、それぞれのハニカムセグメント４の第一端面１１を平均した位置を、第一基準位置１５とする。また、ハニカムセグメント接合体８のセル２の延びる方向において、それぞれのハニカムセグメント４の第二端面１２の位置を平均した位置を、第二基準位置１６とする。

ここで、第一基準位置１５及び第二基準位置１６について、図７及び図８を参照しつつ、更に詳しく説明する。図７は、第一基準位置を説明するための模式図である。図８は、第二基準位置を説明するための模式図である。なお、図７及び図８は、図４に示す断面の一部を拡大した拡大断面を模式的に示すものである。

図７に示すように、第一基準位置１５とは、セル２の延びる方向において、それぞれのハニカムセグメント４の第一端面１１の位置を平均した位置のことである。第一基準位置１５は、例えば、以下の方法によって規定することができる。まず、第一基準位置１５を規定するための仮の基準位置として、仮基準面１７を決定する。仮基準面１７は、セル２の延びる方向に直交する平面であれば、セル２の延びる方向においてどのような位置であってもよい。図７においては、それぞれのハニカムセグメント４の第一端面１１よりも、セル２の延びる方向の更に外方において、仮基準面１７を設けている。

次に、仮基準面１７から、それぞれのハニカムセグメント４の各第一端面１１までのそれぞれの距離ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５を求める。図７においては、ハニカムセグメント接合体８の一の断面における５つのハニカムセグメント４を図示しているが、仮基準面１７から各第一端面１１までの距離については、図示されていない全てのハニカムセグメント４について測定する。例えば、ハニカムセグメント接合体８を構成するハニカムセグメント４がｎ個ある場合には、仮基準面１７から各第一端面１１までの距離は、ｎ箇所で測定され、それぞれの距離については、距離ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５・・・，ｐｎと示すことができる。

次に、測定された距離ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５・・・，ｐｎの相加平均値ｐ０を算出する。この平均値の算出において、距離ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５・・・，ｐｎは、仮基準面１７を基準値として、仮基準面１７からセル２の延びる一の方向の値を「正の値」とし、他の方向の値を「負の値」とする。したがって、上述したように、仮基準面１７の位置を、それぞれのハニカムセグメント４の第一端面１１よりも更に外方に位置するものとした場合には、測定される距離ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５・・・，ｐｎは、全て正の値（又は負の値）を示すこととなる。

次に、仮基準面１７から、セル２の延びる方向に相加平均値ｐ０の距離の位置を、第一基準位置１５とする。第一基準位置１５は、セル２の延びる方向に直交する平面として規定することができる。

また、図８に示すように、第二基準位置１６とは、セル２の延びる方向において、それぞれのハニカムセグメント４の第二端面１２の位置を平均した位置のことである。第二基準位置１６は、例えば、以下の方法によって規定することができる。まず、第二基準位置１６を規定するための仮の基準位置として、仮基準面１８を決定する。仮基準面１８は、セル２の延びる方向に直交する平面であれば、セル２の延びる方向においてどのような位置であってもよい。図８においては、それぞれのハニカムセグメント４の第二端面１２よりも、セル２の延びる方向の更に外方において、仮基準面１８を設けている。

次に、仮基準面１８から、それぞれのハニカムセグメント４の各第二端面１２までのそれぞれの距離ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５を求める。図８においては、ハニカムセグメント接合体８の一の断面における５つのハニカムセグメント４を図示しているが、仮基準面１８から各第二端面１２までの距離については、図示されていない全てのハニカムセグメント４について測定する。例えば、ハニカムセグメント接合体８を構成するハニカムセグメント４がｎ個ある場合には、仮基準面１８から各第二端面１２までの距離は、ｎ箇所で測定され、それぞれの距離については、距離ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５・・・，ｑｎと示すことができる。

次に、測定された距離ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５・・・，ｑｎの相加平均値ｑ０を算出する。この平均値の算出において、距離ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５・・・，ｑｎは、仮基準面１８を基準値として、仮基準面１８からセル２の延びる一の方向の値を「正の値」とし、他の方向の値を「負の値」とする。したがって、上述したように、仮基準面１８の位置を、それぞれのハニカムセグメント４の第二端面１２よりも更に外方に位置するものとした場合には、測定される距離ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５・・・，ｑｎは、全て正の値（又は負の値）を示すこととなる。

次に、仮基準面１８から、セル２の延びる方向に相加平均値ｑ０の距離の位置を、第二基準位置１６とする。第二基準位置１６は、セル２の延びる方向に直交する平面として規定することができる。

図７及び図８に示すような第一基準位置１５及び第二基準位置１６については、具体的には、以下のような方法で求めることができる。まず、水平な平面を有する定盤（図示せず）の上に、ハニカム構造体１００を設置する。この際、ハニカム構造体１００の第一端面１１側が、鉛直上方を向くように設置する。次に、ダイヤルゲージ（Ｄｉａｌ ｇａｕｇｅ）付きの探針（プローブ；ｐｒｏｂｅ）を、各ハニカムセグメント４の第一端面１１上を走査させる。この際の仮基準面１７は、測定器である探針の基準点とすることができる。このようにして、仮基準面１７から個々のハニカムセグメント４の第一端面１１までの距離ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５・・・，ｐｎを測定する。そして、測定された距離ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５・・・，ｐｎの相加平均値ｐ０を求めることにより、第一基準位置１５を特定することができる。第二基準位置１６についても上記した方法と同様の方法により、その位置を特定することができる。

図１〜図６に示すハニカム構造体１００において、複数個のハニカムセグメント４は、後述するように構成された特定ハニカムセグメント４ａを含んでいる。特定ハニカムセグメント４ａは、セル２の延びる方向において、第一基準位置１５に対して、それぞれの第一端面１１の位置が、セル２の延びる方向に０．３〜５．０ｍｍ突出している又は０．３〜５．０ｍｍ窪んでいる。図４〜図６において、第一基準位置１５から、各特定ハニカムセグメント４ａの第一端面１１の位置までの距離は、Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃ，Ｔ１ｄに示される距離となる。

また、特定ハニカムセグメント４ａは、セル２の延びる方向において、第二基準位置１６に対して、第二端面１２の位置が、セル２の延びる方向に０．３〜２．５ｍｍ突出している又は０．３〜２．５ｍｍ窪んでいる。図４〜図６において、第二基準位置１６から、各特定ハニカムセグメント４ａの第二端面１２の位置までの距離は、Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ，Ｔ２ｄに示される距離となる。

ハニカム構造体１００は、ハニカムセグメント接合体８の第一端面１１側及び第二端面１２側において、特定ハニカムセグメント４ａによって、セル２の延びる方向に段差を有している。このため、この段差によって、接合層１４に生じるクラックの伸展を有効に抑制することができる。

特定ハニカムセグメント４ａの第一端面１１の位置が、第一基準位置１５に対して５．０ｍｍを超えて突出している又は５．０ｍｍを超えて窪んでいる場合、ハニカム構造体１００に排ガス浄化用の触媒を担持する際に、以下のような支障を生じるおそれがある。まず、ハニカム構造体１００に排ガス浄化用の触媒の担持方法については、従来公知の方法として、ハニカム構造体１００の第二端面１２を触媒スラリー中に漬けた状態で、ハニカム構造体１００の第一端面１１から触媒スラリーを吸引する吸引法がある。このような吸引法により触媒を担持する際に、第一端面１１の位置が、上記数値を超えて突出している又は窪んでいる場合には、第一端面１１において触媒スラリーの漏れが発生し易くなってしまう。

また、特定ハニカムセグメント４ａの第一端面１１の位置が、上記数値を超えて突出している又は窪んでいる場合には、接合層１４にクラック等の破損が生じ易くなる。例えば、排ガス浄化装置等の筐体となる缶体内にハニカム構造体１００を収容した際に、第一端面１１に付与される面圧により、接合層１４に破損が生じ易くなる。ハニカム構造体１００を、排ガス浄化装置等の筐体となる缶体内に収容することを、「キャニング（ｃａｎｎｉｎｇ）」ということがある。

特定ハニカムセグメント４ａの第二端面１２の位置が、第二基準位置１６に対して２．５ｍｍを超えて突出している又は２．５ｍｍを超えて窪んでいる場合においても、接合層１４にクラック等の破損が生じ易くなる。

第一基準位置１５から特定ハニカムセグメント４ａの第一端面１１の位置までの距離の下限値は、０．３ｍｍであり、０．５ｍｍであることが好ましい。第一基準位置１５から特定ハニカムセグメント４ａの第一端面１１の位置までの距離が０．３ｍｍ未満であると、特定ハニカムセグメント４ａによるクラックの伸展を抑制する効果が得られ難くなる。以下、「第一基準位置１５から特定ハニカムセグメント４ａの第一端面１１の位置までの距離」のことを、「第一基準位置１５からのズレ量」ということがある。

特定ハニカムセグメント４ａは、第二基準位置１６に対して、第二端面１２の位置が、セル２の延びる方向に０．３〜２．５ｍｍ突出している又は０．３〜２．５ｍｍ以下窪んでいる。第二基準位置１６から特定ハニカムセグメント４ａの第二端面１２の位置までの距離の下限値は、０．３ｍｍであり、０．５ｍｍであることが好ましい。第二基準位置１６から特定ハニカムセグメント４ａの第二端面１２の位置までの距離が０．３ｍｍ未満であると、特定ハニカムセグメント４ａによるクラックの伸展を抑制する効果が得られ難くなる。以下、「第二基準位置１６から特定ハニカムセグメント４ａの第二端面１２の位置までの距離」のことを、「第二基準位置１６からのズレ量」ということがある。

ハニカム構造体１００は、例えば、排ガス中のＰＭを捕集するためのＰＭ捕集フィルタとして好適に利用することができる。この場合、ハニカム構造体１００は、第一端面１１が、セル２内を流れる流体（具体的には、排ガス）が流出する側の出口端面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、クラックがより発生し易い出口端面において、接合層１４に生じるクラックの伸展を有効に抑制することができる。

特定ハニカムセグメント４ａの数が、全てのハニカムセグメント４の数に対して１０％以上であることが好ましく、３０％以上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、接合層１４に生じるクラックの伸展をより有効に抑制することができる。特定ハニカムセグメント４ａの数が、全てのハニカムセグメント４の数に対して１０％未満であると、第一端面１１における段差箇所が少なくなり、クラックの伸展を抑制する箇所が少なくなることがある。なお、特定ハニカムセグメント４ａ以外のハニカムセグメント４ｂは、第一基準位置１５に対する第一端面１１のズレ量（絶対値）及び第二基準位置１６に対する第二端面１２のズレ量（絶対値）が、０．３ｍｍ未満である。

特定ハニカムセグメント４ａの数が、全ての完全セグメント４ｘの数に対して１０％以上であることが好ましく、３０％以上であることが更に好ましい。このように構成することによって、クラックがより発生し易い第一端面１１の中央付近において、接合層１４に生じるクラックの伸展をより有効に抑制することができる。特定ハニカムセグメント４ａの数が、全ての完全セグメント４ｘの数に対して１０％未満であると、第一端面１１における段差箇所が少なくなり、クラックの伸展を抑制する箇所が少なくなることがある。

ハニカム構造体１００の第一端面１１側又は第二端面１２側における接合層１４の幅については特に制限はないが、例えば、０．３〜３．０ｍｍであることが好ましく、０．５〜２．５ｍｍであることが更に好ましく、０．５〜１．５ｍｍであることが特に好ましい。接合層１４の幅が０．５ｍｍ未満であると、ハニカム構造体１００の接合強度が低下し易くなる点で好ましくない。接合層１４の幅が３．０ｍｍを超えると、ハニカム構造体１００の圧力損失が増大することがある点で好ましくない。

接合層１４の材料については、特に制限はなく、従来公知のハニカム構造体における接合層の材料を用いることができる。なお、特定ハニカムセグメント４ａが第一端面１１から突出するように配設されている場合において、特定ハニカムセグメント４ａの突出した側面には、接合層１４が配設されていてもよいし、配設されていなくともよい。図４〜図６に示す断面図では、特定ハニカムセグメント４ａの突出した側面には、接合層１４が配設されていない状態を示している。

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。

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

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

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

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。

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。

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。

ハニカム構造体１００の大きさ、例えば、第一端面１１から第二端面１２までの長さや、ハニカム構造体１００のセル２の延びる方向に直交する断面の大きさについては、特に制限はない。本実施形態のハニカム構造体１００を、排ガス浄化用のフィルタとして用いた際に、最適な浄化性能を得るように、各大きさを適宜選択すればよい。例えば、ハニカム構造体１００の第一端面１１から第二端面１２までの長さは、１５０〜３０５ｍｍであることが好ましく、１５０〜２００ｍｍであることが特に好ましい。また、ハニカム構造体１００のセル２の延びる方向に直交する断面の面積は、１４４〜３３０ｍｍ^２であることが好ましく、１４４〜１７８ｍｍ^２であることが特に好ましい。

ハニカム構造体１００においては、所定のセル２の第一端面１１側の開口部、及び残余のセルの第二端面１２側の開口部に、目封止部５が配設されている。ここで、第二端面１２側の開口部に目封止部５が配設され、第一端面１１側が開口したセル２を、流入セルとする。また、第一端面１１側の開口部に目封止部５が配設され、第二端面１２側が開口したセル２を、流出セルとする。流入セルと流出セルとは、隔壁１を隔てて交互に配設されていることが好ましい。そして、それによって、ハニカム構造体１００の両端面に、目封止部５と「セル２の開口部」とにより、市松模様が形成されていることが好ましい。

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

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

次に、このようにして得られた坏土を押出成形することにより、複数のセルを取り囲むように配設された隔壁、及び最外周に配設されたセグメント外壁を有する、角柱状のハニカム成形体を作製する。

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

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

次に、複数のハニカムセグメントを、接合材を用いて互いに接合する。この際、複数のハニカムセグメントのうちの少なくとも１つを、セルの延びる方向に、所定量だけ突出させる又は窪ませる。具体的には、まず、各ハニカムセグメントの側面に接合材を塗布して、複数のハニカムセグメントの側面同士を接合する。この段階では、接合材を完全に硬化させずに、ハニカムセグメントの側面同士を仮止めの状態で維持する。次に、ハニカムセグメントの端面の面積に応じた押出面を有する押出し治具を用意する。仮止めの状態で接合されたハニカムセグメントの接合体の端面に、上記した押出し治具を押し当て、複数のハニカムセグメントのうちの少なくとも１つを、セルの延びる方向に、所定量だけ突出させる。また、複数のハニカムセグメントのうちの少なくとも１つを、セルの延びる方向に、所定量だけ窪ませる場合には、上記した押出し治具を、上記とは反対側の端面に押し当てて、所定のハニカムセグメントを所定量だけ突出させる。特定ハニカムセグメント４ａの突出した側面に接合層を配設しない場合には、例えば、特定ハニカムセグメント４ａを突出させた後に、突出させた部位の側面に付着した接合材をヘラ等で掻き出すことで、接合層を除去することができる。

次に、仮止めの状態で接合されたハニカムセグメントの接合体における接合層を、乾燥硬化させ、必要に応じて熱処理等を行う。次に、ハニカムセグメントの接合体の外周部分を、所望の形状となるように加工することによって、セグメント構造のハニカム構造体を製造する。接合材としては、セラミックス材料に、水等の溶媒を加えてペースト状又はスラリー状にしたものを用いることができる。

ハニカムセグメント接合体の外周を加工した後の加工面は、セルが露出した状態となっているため、ハニカムセグメント接合体の加工面に外周コート材を塗工して、外周壁を形成してもよい。外周コート材の材料としては、例えば、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、セラミック粒子等の無機原料に、有機バインダ、発泡樹脂、分散剤等の添加剤と水とを加えて混練し、スラリー状としたものを挙げることができる。

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）
セラミックス原料として、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを８０：２０の質量割合で混合した混合原料を準備した。この混合原料に、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔材として吸水性樹脂を添加するとともに、水を添加して成形原料を作製した。得られた成形原料を、ニーダー（ｋｎｅａｄｅｒ）を用いて混練し、坏土を得た。

次に、得られた坏土を、真空押出成形機を用いて成形し、四角柱状のハニカム成形体を６０個作製した。なお、実施例１においては、四角柱状のハニカム成形体の３２個が完全セグメントとなる。

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

次に、乾燥後のハニカム成形体に、目封止部を形成した。まず、乾燥後のハニカム成形体の第一端面にマスクを施した。次に、マスクの施された端部（第一端面側の端部）を目封止スラリーに浸漬し、マスクが施されていないセル（流出セル）の開口部に目封止スラリーを充填した。このようにして、乾燥後のハニカム成形体の第一端面側に、目封止部を形成した。そして、乾燥後のハニカム成形体の第二端面についても同様にして、流入セルにも目封止部を形成した。

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

以上のようにして、実施例１のハニカム構造体の製造に使用するハニカムセグメントを作製した。各ハニカムセグメントは、軸方向に直交する断面が正方形で、その正方形の一辺の長さ（セグメントサイズ）が３９ｍｍであった。ハニカムセグメントは、そのうちの６個を特定ハニカムセグメントとして使用するものとし、それ以外のものを、特定ハニカムセグメント以外のハニカムセグメントとして使用するものとした。特定セグメントについては、その軸方向の長さを、３０１．８〜３０９．０ｍｍとした。それ以外のハニカムセグメントについては、その軸方向の長さを、３０４．６〜３０５．０ｍｍとした。ハニカムセグメントは、隔壁の厚さが０．３０ｍｍで、セル密度が４７個／ｃｍ^２であった。

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

次に、得られたハニカムセグメントを、互いの側面同士が対向するように隣接して配置された状態で、接合材によって仮止めの状態で接合した。なお、ハニカムセグメントの接合体は、その端面において、縦方向に８個、横方向に８個のハニカムセグメント４が配列するように配置した。表１の「ハニカムセグメント」における「個数（個）」及び「配置（個数×個数）」の欄には、各実施例に用いたハニカムセグメントの個数、及びその配置を示す。例えば、「配置（個数×個数）」の欄に、「８×８」と記載されている場合には、上述したように、縦方向に８個、横方向に８個のハニカムセグメント４を用いたことを意味する。なお、ハニカムセグメントの接合体を作製する際には、接合体の端面の中心を中心とした直径３０４．８ｍｍの円に収まる範囲内に、６０個のハニカムセグメントを配置し、それ以外の範囲については、ダミー（ｄｕｍｍｙ）のハニカムセグメントを配置した。表１の「ハニカムセグメント」における「個数（個）」及び「配置（個×個）」の欄には、各実施例に用いたハニカムセグメントの個数、及びその配置を示す。例えば、「配置（個×個）」の欄に、「８×８」と記載されている場合には、縦方向に８個、横方向に８個のハニカムセグメント４を用いたことを意味する。

次に、ハニカムセグメントの端面の面積に応じた押出面を有する押出し治具を用意した。そして、仮止めの状態で接合されたハニカムセグメントの接合体の端面に、上記した押出し治具を押し当て、複数のハニカムセグメントのうちの６つを、セルの延びる方向に、所定量だけ突出又は窪ませた。その後、ハニカムセグメントの接合体における接合層を、乾燥硬化させ、更に熱処理を行った。

次に、ハニカムセグメント接合体の外周を円柱状に研削加工し、その外周面にコート材を塗布して、実施例１のハニカム構造体を得た。実施例１のハニカム構造体は、端面の直径が３０４．８ｍｍであった。表１に各結果を示す。また、実施例１のハニカム構造体は、接合層の幅が１．０ｍｍであった。

実施例１のハニカム構造体は、６個のハニカムセグメントが特定ハニカムセグメントとなるものであった。実施例１のハニカム構造体について、ダイヤルゲージ付きの探針を用いて、６個の特定ハニカムセグメントにおける、第一基準位置に対する、第一端面の位置のズレ量をそれぞれ測定した。また、６個の特定ハニカムセグメントにおける、第二基準位置に対する、第二端面の位置のズレ量をそれぞれ測定した。実施例１のハニカム構造体は、特定ハニカムセグメントの第一基準面からの最大ズレ量（ｍｍ）が、＋４．２ｍｍであり、特定ハニカムセグメントの第二基準面からの最大ズレ量（ｍｍ）が、−２．２ｍｍであった。各結果を、表２の「第一基準面からの最大ズレ量（ｍｍ）」及び「第二基準面からの最大ズレ量（ｍｍ）」の欄に示す。なお、最大ズレ量とは、ズレ量の絶対値が最大となる値のことを意味する。表２の「第一基準面からの最大ズレ量（ｍｍ）」及び「第二基準面からの最大ズレ量（ｍｍ）」の欄において、各ズレ量（ｍｍ）が±０．３ｍｍ未満である場合、「−」と記す。

特定ハニカムセグメントの第一基準面からの最小ズレ量（ｍｍ）が、−３．０ｍｍであり、特定ハニカムセグメントの第二基準面からの最小ズレ量（ｍｍ）が、＋０．６ｍｍであった。各結果を、表２の「第一基準面からの最小ズレ量（ｍｍ）」及び「第二基準面からの最小ズレ量（ｍｍ）」の欄に示す。なお、最小ズレ量とは、ズレ量の絶対値が最小となる値のことを意味する。表２の「第一基準面からの最小ズレ量（ｍｍ）」及び「第二基準面からの最小ズレ量（ｍｍ）」の欄において、各ズレ量（ｍｍ）が±０．３ｍｍ未満である場合、「−」と記す。

表２に示すように、実施例１のハニカム構造体において、第一基準位置に対する、第一端面の位置のズレ量の最大値（絶対値）は、４．２ｍｍであった。第一基準位置に対する、第一端面の位置のズレ量の最小値（絶対値）は、３．０ｍｍであった。第二基準位置に対する、第二端面の位置のズレ量の最大値（絶対値）は、２．２ｍｍであった。第二基準位置に対する、第二端面の位置のズレ量の最小値（絶対値）は、０．６ｍｍであった。また、完全セグメントの個数に対する、特定ハニカムセグメントの個数の割合は、１９％であった。結果を、表２の「完全セグメントに対する特定ハニカムセグメントの割合（％）」の欄に示す。

実施例１のハニカム構造体について、以下の方法で、クラック伸展試験、押し込み試験、及び触媒コート試験を行った。結果を表３に示す。

［クラック伸展試験］
まず、各実施例のハニカム構造体について、以下の方法で、加熱振動試験を実施した。まず、ハニカム構造体の外周面に、非熱膨張性のセラミックマットを巻き付けた。次に、セラミックマットを巻きつけたハニカム構造体を、ステンレス製の缶体に収納した後、溶接して、缶体内にハニカム構造体を収納した。ハニカム構造体を収納した缶体を、以下、「試験用の缶体」という。次に、試験用の缶体を、加熱振動試験装置に取り付け、加熱振動試験装置から、プロパンの燃焼ガスを試験用の缶体内に供給した。燃焼ガスは、ハニカム構造体の流入端面におけるガス温度が、最大で９００℃で、ガス流量が１５Ｎｍ^３／分となるようにした。次に、上記燃焼ガスを試験用の缶体内に連続して供給した状態で、ハニカム構造体のセルの延びる方向に直交する方向の振動を、缶体に与えた。缶体に与えた振動の条件は、２００Ｈｚ、５０Ｇの振動を２００時間与えることとした。加熱振動試験において、ハニカム構造体の流入端面側を第二端面とし、ハニカム構造体の流出端面側を第一端面とした。加熱振動試験を実施した後、第一端面における接合層のクラックを観察して、以下の評価基準に基づき評価を行った。
（評価基準）
評価「優」：第一端面上における、格子状の接合層の総長さに対して、クラックが観察された範囲の長さが２０％以下。
評価「良」：第一端面上における、格子状の接合層の総長さに対して、クラックが観察された範囲の長さが２０％超、５０％以下。
評価「可」第一端面上における、格子状の接合層の総長さに対して、クラックが観察された範囲の長さが５０％超、８０％以下。
評価「不可」第一端面上における、格子状の接合層の総長さに対して、クラックが観察された範囲の長さが８０％超。
なお、「格子状の接合層の総長さ」とは、格子状の接合層において、格子の延びる方向の長さの総和のことを意味する。「クラックが観察された範囲の長さ」とは、クラックが観察された範囲についての、格子の延びる方向の長さの総和のことを意味する。

［押し込み試験］
まず、ハニカム構造体の外周面に、非熱膨張性のセラミックマットを巻き付けた。次に、セラミックマットを巻きつけたハニカム構造体を、このハニカム構造体の軸方向に対して０．３ＭＰａの面圧を掛けるようにして、ステンレス製の缶体内に押し込んだ。この際、ハニカム構造体の接合層にクラック等の破損が生じた場合を不合格の「ＮＧ」とし、クラック等の破損が生じない場合を合格の「ＯＫ」とした。

［触媒コート試験］
まず、触媒として白金を用意し、この白金を含む触媒スラリーを調製した。次に、触媒スラリーを、ハニカム構造体に対して、乾燥後の単位体積当たりの担持量が２０ｇ／Ｌとなるように担持した。触媒スラリーの担持は、ハニカム構造体の第一端面側から吸引を行いつつ、ハニカム構造体の第二端面側から第一端面側に触媒スラリーを流通させることによって行った。この際に、触媒スラリーの漏れが第一端面側で発生しない場合を合格の「ＯＫ」とし、触媒スラリーの漏れが第一端面側で発生した場合を不合格の「ＮＧ」とした。

（実施例２〜６、比較例１〜５）
ハニカム構造体の構成を、表１及び表２に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様の方法で、ハニカム構造体を製造した。

実施例２〜６、比較例１〜５のハニカム構造体についても、実施例１と同様の方法で、クラック伸展試験、押し込み試験、及び触媒コート試験を行った。結果を表３に示す。

（結果）
実施例１〜６のハニカム構造体は、クラック伸展試験、押し込み試験、及び触媒コート試験の全て評価において良好な結果を示すものであった。

比較例１のハニカム構造体は、第一基準面からの最大ズレ量（ｍｍ）が＋５．３ｍｍであったため、押し込み試験において接合層にクラック等の破損が生じ、また、触媒コート試験においても触媒スラリーの漏れ発生してしまった。比較例２のハニカム構造体は、第二基準面からの最大ズレ量（ｍｍ）が＋２．７ｍｍであったため、押し込み試験において接合層にクラック等の破損が生じてしまった。比較例３〜４のハニカム構造体は、第一基準面からの最大ズレ量（ｍｍ）又は第二基準面からの最大ズレ量（ｍｍ）のいずれか一方が小さ過ぎたため、クラック伸展試験において不可の結果となってしまった。

本発明のハニカム構造体は、自動車等のエンジン等から排出される排ガスに含まれる微粒子等を除去するための捕集フィルタとして利用することができる。

１：隔壁、２：セル、４：ハニカムセグメント、４ａ：特定ハニカムセグメント、４ｂ：特定ハニカムセグメント以外のハニカムセグメント、４ｘ：完全セグメント、４ｙ：外周セグメント、５：目封止部、８：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：第一基準位置、１６：第二基準位置、１７，１８：仮基準面、１００：ハニカム構造体、Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃ，Ｔ１ｄ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ，Ｔ２ｄ：距離、ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５，ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５：距離、ｐ０，ｑ０：相加平均値。

Claims (4)

1. 複数個の角柱状のハニカムセグメントと、
   複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士を互いに接合する接合層と、
   前記接合層によって前記ハニカムセグメントが格子状に配列した状態で接合されたハニカムセグメント接合体の外周を囲繞するように配設された外周壁と、を備え、
   複数個の前記ハニカムセグメントのそれぞれは、第一端面から第二端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁を有し、
   前記ハニカムセグメント接合体の前記セルの延びる方向において、それぞれの前記ハニカムセグメントの前記第一端面の位置を平均した位置を、第一基準位置とし、
   前記ハニカムセグメント接合体の前記セルの延びる方向において、それぞれの前記ハニカムセグメントの前記第二端面の位置を平均した位置を、第二基準位置とし、
   複数個の前記ハニカムセグメントは、特定ハニカムセグメントを含み、
   前記特定ハニカムセグメントは、前記第一基準位置に対して、前記第一端面の位置が、前記セルの延びる方向に０．３〜５．０ｍｍ突出している又は０．３〜５．０ｍｍ窪んでおり、且つ、
   前記特定ハニカムセグメントは、前記第二基準位置に対して、前記第二端面の位置が、前記セルの延びる方向に０．３〜２．５ｍｍ突出している又は０．３〜２．５ｍｍ窪んでいる、ハニカム構造体。
2. 前記第一端面が、前記セル内を流れる流体が流出する側の出口端面である、請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 前記特定ハニカムセグメントの数が、全ての前記ハニカムセグメントの数に対して１０％以上である、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
4. 複数個の前記ハニカムセグメントは、前記外周壁と接するように前記ハニカムセグメント接合体の最外周に配置された外周セグメントと、前記外周セグメントよりも前記ハニカムセグメント接合体の内側に配置された完全セグメントと、から構成され、
   前記特定ハニカムセグメントの数が、全ての前記完全セグメントの数に対して１０％以上である、請求項３に記載のハニカム構造体。

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