JP5361374B2 - ハニカム構造体及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ハニカム構造体及びその製造方法に関し、更に詳しくは、金属容器内に固定して排ガス等の処理を行ったときに、端部に欠け等の損傷が発生することを抑制することが可能なハニカム構造体、及びそのようなハニカム構造体の製造方法に関する。
自動車の排ガスや廃棄物の焼却時に発生する焼却排ガス等に含有される、塵やその他の粒子状物質を捕集するため、更には上記排ガス中のＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣ等を、担持した触媒により吸着・吸収するために、セラミックスからなるハニカム構造体が使用されている。このようなセラミックハニカム構造体は、使用に際しては、通常、筒状の金属容器（コンバーター容器）内に固定（キャニング）され、そこに高温排ガス等が流される。
このように金属容器内に固定されたハニカム構造体は、高温排ガス等により加熱されたときに、欠け等の損傷が生じることがあった。特に、外周面に外周コート部を有するハニカム構造体（例えば、特許文献１，２参照）では、両端部の外周部分における外周コート部や隔壁に損傷が生じるという問題があった。
特開平３−２７５３０９号公報 特開平５−２６９３８８号公報
通常、セラミックハニカム構造体を筒状の金属容器内に固定する場合には、ハニカム構造体が軸方向に移動しないように、ハニカム構造体の両端面を把持部材（リテナーリング）で把持している。リテナーリングは、通常、金属容器の内面に溶接等により固定されている。筒状の金属容器は、高温排ガス等により外側方向（筒形状の軸方向に垂直な断面における径方向外側（径が大きくなる方向））に熱膨張するため、金属容器内面に固定されたリテナーリングも同時に外側方向に移動する。これに対し、セラミックハニカム構造体は、金属容器より熱膨張率が低いため、外側方向への膨張量が小さく、相対的に端面を把持するリテナーリングが、ハニカム構造体の端面上を外側方向に移動することになる。これにより、リテナーリングがハニカム構造体の端面を外側方向に引っ掻く状態となり、ハニカム構造体の端面の外周部分で外側方向の引張応力が発生するため、外周コート部や隔壁に欠けが発生し易くなっていた。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、金属容器内に固定して排ガス等の処理を行ったときに、両端部に欠け等の損傷が発生することを防止することが可能なハニカム構造体及びその製造方法を提供することを特徴とする。
上記課題を達成するため、本発明によって以下のハニカム構造体及びその製造方法が提供される。
［１］ 流体の流路となり軸方向に貫通する複数のセルを、区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の外周に配設される外周コート部とを備えるハニカム構造体であって、少なくとも一方の軸方向端部において、外周コート部の全端面が、ハニカム構造部の端面より軸方向内側に位置するハニカム構造体。
［２］ 前記軸方向端部が、テーパ状に形成されてなり、テーパ部の最も内側の位置をテーパ始点としたときに、前記テーパ始点が、ハニカム構造部上に位置する［１］に記載のハニカム構造体。
［３］ 一方の端部側の所定のセルの開口部と、他方の端部側の残余のセルの開口部とをそれぞれ封止する目封止部を更に備えた[１]又は[２]に記載のハニカム構造体。
［４］ 流体の流路となり軸方向に貫通する複数のセルを、区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム成形体の周縁部を、研削加工して研削ハニカム成形体を形成する工程と、前記研削ハニカム成形体を、前記研削ハニカム成形体の端部に嵌合し得る凹部を有する２つのカムで、前記研削ハニカム成形体のそれぞれの端部にそれぞれの凹部を嵌合させた状態で挟み、前記研削ハニカム成形体及び２つの前記カムを前記研削ハニカム成形体の軸を中心として回転させた状態で、外周コート材を前記研削ハニカム成形体の外周に供給しながらコート用へらで均し、前記研削ハニカム成形体の外周の中で前記カムと嵌合した部分（嵌合部）を除く部分（非嵌合部）に外周コート部を形成して、ハニカム構造体を作製する工程とを有し、少なくとも一方の軸方向端部において、外周コート部の全端面が、ハニカム構造部の端面より軸方向内側に位置するハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）。
［５］ 流体の流路となり軸方向に貫通する複数のセルを、区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム成形体の周縁部を、研削加工して研削ハニカム成形体を形成する工程と、前記研削ハニカム成形体を２つのカムで挟み、前記研削ハニカム成形体及び２つの前記カムを前記研削ハニカム成形体の軸を中心として回転させた状態で、外周コート材を前記研削ハニカム成形体の外周に供給しながらコート用へらで前記外周コート材を均して外周コート部を形成して外周コートハニカム成形体を形成する工程と、前記外周コートハニカム成形体の少なくとも一方の軸方向端部をテーパ状に加工してハニカム構造体を作製する工程とを有し、少なくとも一方の軸方向端部において、外周コート部の全端面が、ハニカム構造部の端面より軸方向内側に位置するハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）。
本発明のハニカム構造体によれば、少なくとも一方の軸方向端部において、外周コート部の端面がハニカム構造部の端面より、軸方向内側に位置するように形成されているため、リテナーリングで両端部を把持した状態で金属容器内に固定したときに、リテナーリングが外周コート部の端面に接触することを防止でき、外周コート部及び隔壁の欠けを防止することができる。また、本発明のハニカム構造体の製造方法によれば、上記本発明のハニカム構造体を効率的に製造することができる。
本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示し、図１（ａ）は中心軸を含む平面で切断した断面図であり、図１（ｂ）は中心軸に垂直な平面で切断した断面図である。 本発明のハニカム構造体の一の実施形態を、筒状の金属容器内に固定した状態を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。 本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示し、中心軸に垂直な断面の一部を拡大した断面図である。 本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示し、中心軸に垂直な断面の一部を拡大した断面図である。 本発明のハニカム構造体の他の実施形態を模式的に示し、図５（ａ）は中心軸を含む断面図であり、図５（ｂ）は中心軸に垂直な断面図である。 本発明のハニカム構造体の他の実施形態を模式的示し、中心軸を含む断面における、テーパ部を拡大した部分断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態において、ハニカム成形体の周縁部を、研削砥石で研削加工する様子を模式的に示す軸方向を含む断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態における一工程を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態において、ハニカム構造体が作製された状態を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）の一の実施形態における一工程を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）の一の実施形態において、中間段階で得られる外周コートハニカム成形体を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）の一の実施形態における一工程を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。
符号の説明
１，５１：ハニカム構造部、１ａ，５１ａ：ハニカム構造部の端面、１ｂ，５１ｂ：ハニカム構造部の外周、２，５２，８２：外周コート部、２ａ，５２ａ：外周コート部の端面、３，５３：軸方向端部、４：溝、５：ハニカム構造部最外周、１１：ハニカム成形体、１２：外壁、１３，７３：研削砥石、１４，７４：研削ハニカム成形体、１４ａ：研削ハニカム成形体の端部、１５，７５：カム、１６：凹部、１７，７７：外周コート材、１８，７８：コート用へら、１９：嵌合部、２０：非嵌合部、６１：外周領域（テーパ部）、６２：テーパ始点、６３：テーパ終点、８１：外周コートハニカム成形体、１００，１５０：ハニカム構造体、２００：金属容器、２０１：リテナーリング、２０２：ガスシール、２０３：ワイヤメッシュマット、２０４：ガス入口、Ａ：軸方向、Ｄ：距離、Ｗ：テーパ幅、Ｈ：テーパ深さ、Ｔ：厚さ、Ｃ：軸方向中央部。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、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、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
図１（ａ）（ｂ）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し、図１（ａ）は中心軸（以下、単に「軸」ということがある）を含む平面で切断した断面図（中心軸を含む断面図）であり、図１（ｂ）は中心軸に垂直な平面で切断した断面図（中心軸に垂直な断面図）である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施形態のハニカム構造体１００は、ハニカム構造部１と、ハニカム構造部１の外周１ｂに配設される外周コート部２とを備え、軸方向両端部３，３において、外周コート部２の端面２ａが、ハニカム構造部１の端面１ａより軸方向内側に位置するものである。ここで、「外周コート部の端面２ａがハニカム構造部の端面１ａより軸方向内側に位置する」というときの「軸方向内側」とは、図１（ａ）に示すように、ハニカム構造体１００の軸方向Ａにおいて、軸方向中央部（ハニカム構造体１００の軸方向Ａにおける中央部）Ｃに、より近い側を意味する。従って、「軸方向内側」に位置するというときは、軸方向中央部Ｃに、より近い位置にある（軸方向中央部Ｃとの距離が短い）ということを意味する。軸方向中央部Ｃは、ハニカム構造部１の両端面から等距離にある位置である。本実施形態のハニカム構造体１００において、ハニカム構造部１は、流体の流路となり軸方向に貫通する複数のセルを、区画形成する多孔質の隔壁を有するものである。本実施形態においては、軸方向両端部３，３における外周コート部の端面２ａが、ハニカム構造部の端面１ａより軸方向内側に位置しているが、軸方向の片側の端部のみにおいて、外周コート部の端面２ａが、ハニカム構造部の端面１ａより軸方向内側に位置していればよい。
このように、本実施形態のハニカム構造体は、少なくとも一方の軸方向端部において、外周コート部の端面がハニカム構造部の端面より、軸方向内側に位置するように形成されているため、リテナーリングで両端部を把持した状態で金属容器内に固定したときに、リテナーリングが外周コート部の端面に接触することを防止でき、外周コート部及び隔壁（ハニカム構造部の隔壁）の欠けを防止することが可能となる。
図２は、本実施形態のハニカム構造体１００を、筒状の金属容器２００内に固定した状態を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。図２に示すように、ハニカム構造体１００は、その外周（外周コート部の外周）と金属容器２００の内面との間に、ワイヤメッシュマット２０３及びガスシール２０２を配設することにより、金属容器２００内に把持され、固定されている。図２に示すように、ガスシール２０２は、ハニカム構造体１００の、金属容器２００のガス入口２０４側の端部付近に配設されている。そして、金属容器２００の内面には、ハニカム構造体が軸方向に移動しないように、ハニカム構造体の両端部に相当する位置にリテナーリング２０１が配設されている。図２に示すように、本実施形態のハニカム構造体１００は、軸方向端部において、外周コート部の端面がハニカム構造部の端面より、軸方向内側に位置するように形成されているため、リテナーリングが、ハニカム構造部の端面のみに接触し、外周コート部の端面には接触していないことが分かる。これにより、外周コート部及び隔壁の欠けを防止することが可能となる。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す、本実施形態のハニカム構造体においては、外周コート部の端面２ａとハニカム構造部の端面１ａとの間の、軸方向における距離Ｄが０．０１ｍｍ以上であることが好ましく、０．１ｍｍ以上であることが更に好ましく、０．５ｍｍ以上であることが特に好ましい。また、上記軸方向における距離Ｄは、５ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以下であることが更に好ましく、１ｍｍ以下であることが特に好ましい。このような距離とすることにより、ハニカム構造体を金属容器内に固定するときに、外周コート部の外表面を十分強い把持力で把持しながら、外周コート部のリテナーリングとの接触をより確実に防止することが可能となる。上記距離Ｄが０．０１ｍｍより短いと、外周コート部の端面がリテナーリングと接触し易くなることがある。距離Ｄが５ｍｍより長いと、ハニカム構造部の外周１ｂの露出が多くなり、外周コート部の側面と当該側面を把持する把持部材との接触面積が減少し、把持力低下を招くことがある。ここで、外周コート部の端面２ａがハニカム構造部の端面１ａに対して傾斜等している場合には、外周コート部の端面２ａの中でハニカム構造部の端面１ａに最も近い位置と、ハニカム構造部の端面１ａとの間の距離を、距離Ｄとする。
本実施形態のハニカム構造体は、一方の端部側の所定のセルの開口部と、他方の端部側の残余のセルの開口部とをそれぞれ封止する目封止部を更に備えたものであることが好ましい。そして、上記所定のセルと上記残余のセルとが交互に並び、両端面において、市松模様が形成されるように目封止部が配列されていることが更に好ましい。
図３に示すように、本実施形態のハニカム構造体１００を構成するハニカム構造部１は、外周１ｂの表面（外周表面）が、その外周表面を構成する隔壁により形成される軸方向に伸びる複数の溝４を有するものであることが好ましい。このように、ハニカム構造部１の外周表面に隔壁により形成される溝４が形成されることにより、外周コート部２とハニカム構造部１との接着面積を広くすることができ、外周コート部の耐剥離性を向上することが可能となる。このような溝４は、例えば、所定の原料を押出成形して得られたハニカム成形体の周縁部を研削加工して、セルを形成していた隔壁（周縁部を除く）を外周面に露出させることにより形成される。この場合、セルの内部であった部分が外周面に露出することになり、このセルの内部であった部分が、ハニカム構造部１の外周表面の溝４を形成することになる。ここで、図３は、本発明のハニカム構造体１００の一実施形態を模式的に示し、中心軸に垂直な断面の一部を拡大した断面図である。
ハニカム構造部１は、上述のように、軸方向に貫通する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有するものであるが、その形状は特に限定されるものではない。例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように円柱状であることが好ましいが、四角柱、六角柱等の多角柱状、底面が楕円形の柱状等、いずれの形状でもよい。また、セルの断面（軸方向に垂直な断面）形状も特に限定されるものではなく、図１（ｂ）に示すような四角形であることが好ましいが、三角形、六角形等の多角形等でもよい。また、ハニカム構造部１の隔壁の気孔率や平均細孔径も特に限定されるものではなく、排ガス処理等に使用することが可能なセラミックにおける気孔率や平均細孔径であればよい。
ハニカム構造部１の隔壁の厚さについては特に限定されるものではないが、この隔壁の厚さが厚過ぎると、流体が透過する際の圧力損失が大きくなることがあり、薄過ぎると強度が不足することがある。隔壁の厚さは、１００〜１０００μｍであることが好ましく、２００〜８００μｍであることが更に好ましい。また、多孔質の隔壁の材料は、特に限定されるものではないが、セラミックであることが好ましく、コーディエライト、炭化珪素、サイアロン、ムライト、窒化珪素、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア、アルミナ、及びシリカからなる群より選択される少なくとも一種であることが更に好ましい。
ハニカム構造部１のセル密度は特に限定されるものではないが、５〜３００セル／ｃｍ２であることが好ましく、１０〜１００セル／ｃｍ２であることが更に好ましく、１５〜５０セル／ｃｍ２であることが特に好ましい。
「ハニカム構造部の最外周５」というときは、図４に示すように、ハニカム構造部の外周面に露出している各隔壁の最も外側の位置を繋いで形成される外周を意味する。ここで、図４は、本発明のハニカム構造体１００の一実施形態を模式的に示し、中心軸に垂直な断面の一部を拡大した断面図である。
外周コート部２の材質は、特に限定されるものではないが、特許文献１，２に記載されている材質が好ましい。例えば、コージェライトセルベンとセラミックファイバーと無機バインダーを併用したものや、コージェライト粒子及び／又はセラミックファイバーと、コロイダルシリカまたはコロイダルアルミナにて形成された晶質酸化物マトリックスとを併用したもの等を挙げることができる。
図５（ａ）（ｂ）は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態を模式的に示し、図５（ａ）は中心軸を含む断面図であり、図５（ｂ）は中心軸に垂直な断面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、本実施形態のハニカム構造体１５０は、ハニカム構造部５１と、ハニカム構造部５１の外周５１ｂに配設される外周コート部５２とを備え、軸方向両端部５３，５３において、外周コート部５２の端面５２ａが、ハニカム構造部５１の端面５１ａより軸方向内側に位置するものであり、かつ、軸方向両端部が、テーパ状に形成されてなるものである。テーパ状に形成されるのは、軸方向の一方の端部だけでもよい。本実施形態において、「軸方向端部がテーパ状に形成される」というときは、ハニカム構造体の軸方向端面の外周領域（テーパ部）６１が、外側ほど軸方向内側に近づくように傾斜した状態に形成されることを意味する。
このように、本実施形態のハニカム構造体は、軸方向端部をテーパ状に形成することにより、外周コート部の端面がハニカム構造部の端面より軸方向内側に位置するように構成されており、これにより、リテナーリングで両端部を把持した状態で金属容器内に固定したときに、リテナーリングが外周コート部の端面に接触することを防止でき、外周コート部及び隔壁（ハニカム構造部の隔壁）の欠けを防止することが可能となる。
図６は本発明のハニカム構造体の他の実施形態を模式的示し、中心軸を含む断面における、テーパ部６１を拡大した部分断面図である。図６に示すように、本実施の形態のハニカム構造体１５０は、テーパ部６１の最も内側の位置をテーパ始点６２としたときに、テーパ始点６２が、ハニカム構造部５１上に位置している。これにより、外周コート部の端面５２ａが、ハニカム構造部の端面５１ａより軸方向内側に位置する構造となる。つまり、テーパ始点６２がハニカム構造部５１上に位置し、外周コート部５２上には位置しないようにすることにより、外周コート部５２の端面全体が、テーパ部６１上に位置することになるため、外周コート部の端面５２ａ全体が、ハニカム構造部の端面５１ａより軸方向内側に位置することになる。
ハニカム構造部５１の最外周からテーパ始点６２までの、半径方向における距離を、セルの幅を基準にして示した場合、０．５セル以上であることが好ましく、１セル以上が更に好ましく、１．５セル以上が特に好ましい。また、上記半径方向における距離は、５セル以下であることが好ましく、３セル以下であることが更に好ましく、２セル以下であることが特に好ましい。テーパ幅Ｗ、又はハニカム構造部５１の最外周からテーパ始点６２までの半径方向における距離が長すぎると、キャニング時にリテナーリングのあたり具合が不安定になるため好ましくない。ここで、「１セル」というときは、一つのセルの軸方向に垂直な断面における最大幅を意味する。例えば、断面が長方形のセルでは、対角線の長さが最大幅となり、「１セル」分の長さとなる。
図６に示すように、テーパ部６１の最外周の部分をテーパ終点６３としたときに、テーパ始点６２とテーパ終点６３との間の、軸方向における距離Ｈは、０．０１ｍｍ以上であることが好ましく、０．１ｍｍ以上であることが更に好ましく、０．３ｍｍ以上であることが特に好ましい。また、距離Ｈは、５ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以下であることが更に好ましく、２ｍｍ以下であることが特に好ましく、１ｍｍ以下であることが最も好ましい。距離Ｈが長くなり過ぎると、テーパ角度が大きくなり、キャニング時にリテナーリングの当たり具合が不安定になるため好ましくない。また、テーパ部を形成する代わりに、ハニカム構造体端面を平面ではなくて、緩やかに凸形状に形成することでもよい。外周部ではテーパ部を形成したように傾斜を形成することになる。
本実施形態のハニカム構造体については、軸方向端部をテーパ状に形成することにより、外周コート部の端面がハニカム構造部の端面より軸方向内側に位置するように構成した以外の条件については、上述した本発明のハニカム構造体の一の実施形態の場合と同様の条件であることが好ましい。
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態について説明する。本実施形態の製造方法により、上記本発明のハニカム構造体の一の実施形態を製造することができる。
まず、所定の成形原料を混練して坏土を調製し、調製された坏土を成形して外壁一体成形されたハニカム状の成形体を作製し、それを乾燥、焼成してハニカム成形体を作製する。このとき、成形原料の組成、成形条件、乾燥、焼成条件等は、特に限定されず、目的とするハニカム構造体に合わせて、公知の条件を適宜選択することができる。得られるハニカム成形体は、流体の流路となり軸方向に貫通する複数のセルを、区画形成する多孔質の隔壁を有するものである。そして、このハニカム成形体が、本実施形態のハニカム構造体の製造方法で得られるハニカム構造体を構成するハニカム構造部になるものであるため、上述した本発明のハニカム構造体の一の実施形態を構成するハニカム構造部と共通する要素については、同様の条件を満たすものであることが好ましい。
例えば、成形原料を混練して坏土を調製する方法としては、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。所定の成形原料は、所望の材質に合わせて適宜選択することができる。
ハニカム状の成形体を作製する方法としては、例えば、押出成形、射出成形、プレス成形等の従来公知の成形法を用いることができる。中でも、上述のように調製した坏土を、所望の外周壁厚さ、隔壁厚さ、セル密度の口金を用いて押出成形する方法等を好適例として挙げることができる。
乾燥の方法としては、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、過熱水蒸気乾燥等の従来公知の乾燥法を用いることができる。中でも、成形体全体を迅速かつ均一に乾燥することができる点で、熱風乾燥と、マイクロ波乾燥又は誘電乾燥とを組み合わせた乾燥方法が好ましい。乾燥条件は、ハニカム状の成形体の形状、材質等に合わせて適宜選択することができる。
上述の方法で乾燥させたハニカム状の成形体を焼成炉において焼成して、ハニカム成形体を作製する。焼成炉及び焼成条件は、ハニカム状の成形体の形状、材質等に合わせて適宜選択することができる。焼成の前に仮焼成によりバインダ等の有機物を燃焼除去してもよい。
また、ハニカム状の成形体を乾燥した後、又は焼成した後に、両端面に千鳥状に目封止を施してもよい。目封止の方法も公知の方法を使用することができる。
次に、得られたハニカム成形体の外壁及び隔壁の一部（周縁部）を研削加工し、研削ハニカム成形体を形成する。図７は、ハニカム成形体１１の周縁部を、研削砥石で研削加工する様子を模式的に示す軸方向を含む断面図である。図７に示すように、中心軸を回転中心として、ハニカム状の焼成体１１を回転させながら、研削砥石１３を外壁１２に接触させて、外壁１２を含む周縁部を研削する。研削砥石１３は回転させながら外壁１２に接触させることが好ましく、ハニカム状の焼成体１１の中心軸に並行に、一方の端部から他方の端部まで移動させながらハニカム状の焼成体１１の外壁全体を研削するトラバース研削方法で加工することが加工品質を確保する上で好ましい。また、砥石が離脱する方の端部では離脱時に角部で欠けを発生する可能性があるので、ハニカム状焼成体１１の中腹部で一旦、砥石をハニカム状焼成体１１の外側へ離脱させて砥石を他方の端部へ移動させて、初めとは逆方向に、他方の端部からもう一方の端部の方向へ移動させながらハニカム状の焼成体１１の外壁全体を研削する方法でもよい。ハニカム成形体１１を回転させる方法、装置は特に限定されるものではない。また、ハニカム成形体全長にわたって一度に研削砥石で削り込むプランジ研削方法でもよい。またあるいは、研削加工に代えて、バイトあるいはスクリュー状の工具により切削加工することでもよい。
次に、図８に示すように、得られた研削ハニカム成形体１４を、研削ハニカム成形体１４の端部に嵌合し得る凹部１６を有する２つのカム１５，１５で、研削ハニカム成形体１４のそれぞれの端部１４ａ，１４ａにそれぞれの凹部１６，１６を嵌合させた状態で挟み、研削ハニカム成形体１４及び２つのカム１５，１５を研削ハニカム成形体１４の軸を中心として回転させた状態で、外周コート材１７を研削ハニカム成形体１４の外周に供給しながらコート用へら１８で均す。これにより、図９に示すように、研削ハニカム成形体１４の外周の中でカム１５と嵌合した部分（嵌合部）１９を除く部分（非嵌合部）２０に、外周コート部２を形成して、ハニカム構造体１００を作製する。外周コート部２は、研削ハニカム成形体１４の外周とコート用へら１８との隙間に相当する部分に形成されることになる。ここで、図８は、本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態における一工程を模式的に示す、中心軸を含む断面図であり、図９は、本発明のハニカム構造体の製造方法（第一の製造方法）の一の実施形態において、ハニカム構造体が作製された状態を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。図７〜１０ではハニカム構造体の全長方向を設置面に対して垂直となるように配置して各工程を行っているが、垂直方向に限る必要はなく、水平方向や斜め方向に配置してこれまでの工程を行ってもよい。
このように、本実施の形態のハニカム構造体の製造方法では、研削ハニカム成形体１４の両端部に、凹部１６を有する２つのカム１５，１５を嵌合させた状態で、外周コート材１７を供給、塗布するため、カム１５が嵌合することよって外部に露出しない状態となった嵌合部１９には外周コート材１７は塗布されず、カム１５が嵌合しないため外部に露出した状態の非嵌合部２０のみに外周コート材１７が塗布されることになる。これにより、軸方向端部において、外周コート部２の端面が、ハニカム構造部１の端面より軸方向内側に位置するハニカム構造体を得ることができる。なお、凹部１６を有するカム１５は、研削ハニカム成形体１４の少なくとも一方の端部に嵌合されていればよく、凹部１６を有するカム１５と、凹部を有さないカムとで研削ハニカム成形体を挟んでもよい。
カム１５は、一方の面の中央部に所定の大きさの凹部を有する円板状（又は円柱状）の部材であることが好ましい。所定の大きさとは、その径が、研削ハニカム成形体が嵌合し得る径であり、深さが、得られるハニカム構造体のハニカム構造部の端面と外周コート部の端面との距離に相当する深さであることを意味する。カム１５の凹部が研削ハニカム成形体の端部に嵌合するように形成されるため、カム１５の外径は、研削ハニカム成形体の外周より大きいことになる。カム１５の材質は特に限定されるものではなく、セラミック、金属、樹脂、木材などを用いることができるが、ヘラとの摺動部は摩耗が激しいので耐摩耗材を用いることが好ましい。
コート用へら１８は、非嵌合部２０の中心軸方向長さより長い、板状の部材であることが好ましい。そして、外周コート材１７を研削ハニカム成形体１４の外周に供給するときには、コート用へら１８を研削ハニカム成形体１４の中心軸に並行にして、２つのカム１５，１５の両方に接触させながら外周コート材１７を均すようにすることが好ましい。このように、コート用へら１８で均しながら外周コート材１７を塗布するため、研削ハニカム成形体の最外周とコート用へら１８との隙間が外周コート部の厚さとなる。コート用へら１８の材質は特に限定されるものではないが、挟持部材１４との摩耗が激しいので、セラミック、金属など耐摩耗材を用いることが好ましい。ハニカム成形体１４の外周面をコート用へら１８が１周するだけでは十分に外周面にコート層が形成されない場合には、コート用へら１８を複数周回転させてコート層を形成することで良好な塗布状態を得ることができる。また、コート用へらの塗布終点においては、コート層表面に微妙な段差が生じる。この段差を無くすには、コート完了後に、コート材の供給を止めてコート用へらを周回させるか、あるいは、コート完了後に、段差部を除去する。また、段差部の寸法がキャニングを行う際に問題とならない程度であれば、段差部をそのまま残しておくことでもよい。
研削ハニカム成形体１４を回転させる方法、装置については、上述した、ハニカム成形体１１（図７参照）を回転させる方法、装置と同様であることが好ましい。外周コート層の乾燥方法としては、１００〜２００℃の熱風乾燥が一般的であるが、コート層の乾燥割れを防止するために、室外での天日乾しあるいは室内での自然乾燥、また、電気ヒーターあるいは遠赤外線等による無風乾燥との組み合わせが好適である。また、加湿により乾燥速度を調整する手段との組み合わせも好適である。更に、乾燥後に更に高温での熱処理を行うことでコート層を硬質化することも好適である。
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）の一の実施形態について説明する。本実施形態の製造方法により、上記本発明のハニカム構造体の他の実施形態を製造することができる。
まず、流体の流路となり軸方向に貫通する複数のセルを、区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム成形体の周縁部を、研削加工して研削ハニカム成形体を形成する。ハニカム成形体の作製方法及び研削ハニカム成形体の製造方法については、上述した、第一の製造方法の場合と同様であることが好ましい。
次に、図１０に示すように、研削ハニカム成形体７４を２つのカム７５，７５で挟み、研削ハニカム成形体７４及び２つのカム７５，７５を研削ハニカム成形体７４の軸を中心として回転させた状態で、外周コート材７７を研削ハニカム成形体７４の外周に供給しながらコート用へら７８で外周コート材７７を均して外周コート部を形成し、図１１に示すような、外周コート部８２を有する外周コートハニカム成形体８１を形成する。外周コート部は、研削ハニカム成形体７４の外周とコート用へら７８との隙間に相当する部分に形成されることになる。ここで、図１０は、本発明のハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）の一の実施形態における一工程を模式的に示す、中心軸を含む断面図であり、図１１は、本発明のハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）の一の実施形態において、中間段階で得られる外周コートハニカム成形体を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。
図１０に示すように、外周コートハニカム成形体を形成する工程においては、研削ハニカム成形体７４の軸方向両端部を挟むカム７５は、上記第一の製造方法で使用するカム１５（図８参照）のような凹部を有する必要はなく、平面状の表面で研削ハニカム成形体の端面を抑えるようにして挟めばよい。このように、研削ハニカム成形体をカム７５で挟むときに、研削ハニカム成形体の端面をカム７５の平面状の表面で抑えるだけであるため、外周コート材７７は、研削ハニカム成形体７４の外周面全体に塗布され、図１１に示すような、研削ハニカム成形体の外周面に露出部分のない、外周コートハニカム成形体８１が得られる。カム７５の形状は、特に限定されず、円板状、円柱状等いずれの形状であってもよい。カム７５の大きさ（径）は、研削ハニカム成形体の端面の径より大きいことが好ましい。
コート用へら７８の形状、材質、使用方法等は、上述した第一の製造方法における、コート用へら１８の形状、材質、使用方法等の条件と同様の条件であることが好ましい。
研削ハニカム成形体７４を回転させる方法、装置については、上述した第一の製造方法における、ハニカム成形体１１（図７参照）を回転させる方法、装置と同様であることが好ましい。
次に、図１２に示すように、外周コートハニカム成形体８１の少なくとも一方の軸方向端部（軸方向端面の外周部分）をテーパ状に加工してハニカム構造体を作製する。外周コートハニカム成形体８１の軸方向端部をテーパ状に加工するときには、研削砥石７３を所望の角度で、外周コートハニカム成形体８１の軸方向端面の外周領域に接触させるようにすることが好ましい。このように、外周コートハニカム成形体８１の軸方向端部をテーパ状に加工することにより、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すような、軸方向端部がテーパ状に形成された本発明のハニカム構造体の他の実施形態（ハニカム構造体１５０）を得ることができる。ここで図１２は、本発明のハニカム構造体の製造方法（第二の製造方法）の一の実施形態における一工程を模式的に示す、中心軸を含む断面図である。
研削砥石７３を外周コートハニカム成形体８１の軸方向端面の外周領域に接触させる角度、研削量（軸方向又は径方向の研削深さ）は、図５（ａ）、図５（ｂ）、及び図６に示す、本発明のハニカム構造体の他の実施形体（ハニカム構造体１５０）におけるテーパ部（外周領域）６１の形状となるような条件（テーパ幅Ｗ、及びテーパ深さＨの条件）とすることが好ましい。研削砥石７３の材質は、特に限定されるものではなく、上記第一の製造方法において、ハニカム成形体の周縁部を研削加工するときに使用した研削砥石１３（図７参照）と同様のものを使用することができる。研削砥石７３の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、図１２に示すように、所定の角度で傾斜するコーン状の先端を有する砥石であることが好ましい。この場合、コーン状の先端を外周コートハニカム成形体の端部に接触させて、コーン形状の中心軸を回転中心として回転させながら外周コートハニカム成形体を研削することが好ましい。外周コートハニカム成形体の中心軸と研削砥石の中心軸とが共に鉛直方向を向いていることが、テーパの角度を調節し易い点で好ましい。また、研削砥石７３の形状は、単に、円板状であってもよい。この場合、円板の中心軸（回転中心）の、外周コートハニカム成形体の中心軸に対する角度を、所定の角度だけ傾けて、研削砥石７３を外周コートハニカム成形体の端面に接触させればよい。上記、コーン状の先端の傾斜角度、及び円板の中心軸の角度は、図６に示す、本発明のハニカム構造体の他の実施形体（ハニカム構造体１５０）におけるテーパ部（外周領域）６１の形状を形成できるような角度とすることが好ましい。
外周コートハニカム成形体８１を回転させる方法、装置については、上述した、ハニカム成形体１１（図７参照）を回転させる方法、装置と同様であることが好ましい。
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）
成形原料としてコージェライト化原料を使用し、これらをニーダーにて混練して坏土を調製した。得られた坏土を、セル構造が四角形セル１２ｍｉｌ／３００ｃｐｓｉ（０．３０４８ｍｍ／４６．５（セル／ｃｍ２））、セルピッチ１．４７ｍｍとなり、外径が３５４ｍｍφより数ｍｍ大き目となるような口金を使用して、ハニカム状に押出成形した。次に、得られたハニカム状の成形体の両端面を交互に目封止し、乾燥・焼成してハニカム成形体を得た。
その後、得られたハニカム成形体の周縁部を研削加工して最外周の径が３５４ｍｍφの研削ハニカム成形体を得た。その後、図８に示すような、凹部を有するカム１５とコート用へら１８とを用いて、外周コート部を形成し、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すような、軸方向両端部において、外周コート部の端面が、ハニカム構造部の端面より軸方向内側に位置する３５６ｍｍφのハニカム構造体を得た。ハニカム構造部の軸方向長さが４３２ｍｍであった。また、外周コート部の端面とハニカム構造部の端面との間の、軸方向における距離は、０．２ｍｍであった。
（実施例２）
実施例１の場合と同様にして、セル構造が四角形セル１７ｍｉｌ／１００ｃｐｓｉ（０．４３１８ｍｍ／１５．５（セル／ｃｍ２））、セルピッチ２．５４ｍｍであり、最外周の径が４０４ｍｍφの研削ハニカム成形体を得た。その後、外周にコート材を塗布して、図１１に示すような、４０６ｍｍφ×４３２ｍｍＬ（軸方向長さ）の外周コートハニカム成形体８１を得た。その後、図１２に示すように、外周コートハニカム成形体８１の軸方向端面の外周部分を、研削砥石を使用してテーパ状に加工して、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すような両端面がテーパ状に形成されたハニカム構造体を得た。テーパ幅Ｗ（図６参照）は５ｍｍであって、テーパ深さＨ（図６参照）は０．４ｍｍであった。
（比較例１）
実施例２の場合と同様にして、図１１に示すような、実施例と同じサイズ、セル構造の外周コートハニカム成形体８１を作製し、これを比較例１のハニカム構造体とした。
実施例１，２及び比較例１のハニカム構造体をコンバーターにキャニングし、ガスバーナー装置により加熱しその後冷却する操作を繰り返すバーナースポーリング試験を、以下の条件で実施し、各ハニカム構造体の端面の状態を観察した。
（バーナースポーリング試験条件）
試験装置：ガスバーナースポーリング装置
加熱条件（１サイクル分）：１００℃（最低温度）から７５０℃（最高温度）までを１０分かけて昇温し、７５０℃で１０分保持し、７５０℃から１００℃までを３０分かけて冷却し、１００℃で１０分保持する。
加熱サイクル数：２００サイクル
バーナースポーリング試験の結果、実施例１のハニカム構造体は、外周コート部の端面には欠けは発生せず、ハニカム構造部の端面の外周部分に若干の欠けが発生していたが、ハニカム構造体の使用上、特に問題となるものではなかった。実施例２のハニカム構造体は、外周コート部及びハニカム構造部のいずれにも欠けは発生しなかった。比較例１のハニカム構造体は、外周コート部及びハニカム構造部のいずれの端面にも大きな欠けが発生していた。これらの結果より、外周コート部の端面が、ハニカム構造部の端面より軸方向内側に位置するように構成することにより、端面の欠けを抑制することが可能になることがわかる。
本発明は、自動車の排ガスや廃棄物の焼却時に発生する焼却排ガス等に含有される、塵やその他の粒子状物質を捕集するため、更には上記排ガス中のＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣ等を、担持した触媒により吸着・吸収するために利用することができる。そして、本発明のハニカム構造体を金属容器内に固定し排ガス等の処理を行ったときに、端部に欠け等の損傷が発生することを防止することができる。

Claims (5)

  1. 流体の流路となり軸方向に貫通する複数のセルを、区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の外周に配設される外周コート部とを備えるハニカム構造体であって、
    少なくとも一方の軸方向端部において、外周コート部の全端面が、ハニカム構造部の端面より軸方向内側に位置するハニカム構造体。
  2. 前記軸方向端部が、テーパ状に形成されてなり、テーパ部の最も内側の位置をテーパ始点としたときに、前記テーパ始点が、ハニカム構造部上に位置する請求項１に記載のハニカム構造体。
  3. 一方の端部側の所定のセルの開口部と、他方の端部側の残余のセルの開口部とをそれぞれ封止する目封止部を更に備えた請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
  4. 流体の流路となり軸方向に貫通する複数のセルを、区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム成形体の周縁部を、研削加工して研削ハニカム成形体を形成する工程と、
    前記研削ハニカム成形体を、前記研削ハニカム成形体の端部に嵌合し得る凹部を有する２つのカムで、前記研削ハニカム成形体のそれぞれの端部にそれぞれの凹部を嵌合させた状態で挟み、前記研削ハニカム成形体及び２つの前記カムを前記研削ハニカム成形体の軸を中心として回転させた状態で、外周コート材を前記研削ハニカム成形体の外周に供給しながらコート用へらで均し、前記研削ハニカム成形体の外周の中で前記カムと嵌合した部分（嵌合部）を除く部分（非嵌合部）に外周コート部を形成して、ハニカム構造体を作製する工程とを有し、
    少なくとも一方の軸方向端部において、外周コート部の全端面が、ハニカム構造部の端面より軸方向内側に位置するハニカム構造体の製造方法。
  5. 流体の流路となり軸方向に貫通する複数のセルを、区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム成形体の周縁部を、研削加工して研削ハニカム成形体を形成する工程と、
    前記研削ハニカム成形体を２つのカムで挟み、前記研削ハニカム成形体及び２つの前記カムを前記研削ハニカム成形体の軸を中心として回転させた状態で、外周コート材を前記研削ハニカム成形体の外周に供給しながらコート用へらで前記外周コート材を均して外周コート部を形成して外周コートハニカム成形体を形成する工程と、
    前記外周コートハニカム成形体の少なくとも一方の軸方向端部をテーパ状に加工してハニカム構造体を作製する工程とを有し、
    少なくとも一方の軸方向端部において、外周コート部の全端面が、ハニカム構造部の端面より軸方向内側に位置するハニカム構造体の製造方法。
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