JP5498705B2

JP5498705B2 - ハニカム構造体

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Application number: JP2008557010A
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Inventors: 貴志水谷
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Description

本発明はハニカム構造体に関し、更に詳しくは、流体の入口側と出口側とで開口率の異なるハニカム構造体であって、開口率の高い入口側において剛性の高いハニカム構造体に関する。

従来、内燃機関等の熱機関又はボイラー等の燃焼装置の排気ガス浄化装置や、液体燃料又は気体燃料の改質装置等に、触媒成分を担持したハニカム構造体が用いられている。また、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのような含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集除去するフィルタとしてハニカム構造体を用いることが知られている。

このような目的で使用されるハニカム構造体は、排気ガスの急激な温度変化や局所的な発熱にさらされて内部に不均一な温度分布が生じやすく、それが原因でクラックが発生する等の問題があった。そこで、このような問題を解消するため、ハニカム構造体を複数のハニカムセグメントから構成し、各ハニカムセグメント間を弾性質素材からなる接合材で接合一体化した構造とすることにより、構造体に作用する熱応力を緩和する方法が提案された。

しかしながら、ハニカムセグメントを複数個接合して１つのハニカム構造体として用いる場合、従来はハニカムセグメントの接合面となる外壁が平滑であったため、接合強度が弱く、使用時における振動や排圧によってハニカムセグメントの接合が緩んだり外れたりして、ハニカムセグメントがずれたりばらけたりしてしまうことがあった。

このような従来の事情に鑑みて、隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔を有するハニカムセグメントを、接合材によって複数個接合したハニカム構造体において、ハニカムセグメントの接合面となる外壁の平面度を特定の値とすることにより、使用時における振動や排圧によってハニカムセグメントが移動しない耐久性に優れたハニカム構造体が提案されている（特許文献１）。

また、セグメント化することにより、熱応力によるクラックはある程度抑制できるが、セグメント自体の熱応力に対する耐性を更に高めることができれば、セグメント数の減少によるコストの低減や再生効率の向上も図ることができるという観点もある。

このような事情に鑑みて、外周壁と、前記外周壁の内側に配置された隔壁と、前記隔壁により仕切られた、軸方向に貫通する多数の流通孔とを有する複数のハニカムセグメントが一体化されてなるハニカム構造体であって、前記ハニカム構造体の軸方向に対する垂直断面において、他のハニカムセグメントに隣接する前記外周壁の最外点に沿った直線に対する隔壁の角度が２５〜６５度の範囲であるハニカムセグメントを含むことにより、熱応力によるクラックに対する耐性に優れたハニカムセグメントを含むハニカム構造体が提案されている（特許文献２）。
特開２００１−１３８４１６号公報特開２００３−２２７３２７号公報

ところで、ハニカム構造体からなる微粒子捕集フィルタ（ＤＰＦ）がエンジンのターボチャージャー出口付近に縦置きに搭載される場合、ＤＰＦの自重や振動等によるＤＰＦの移動を抑制するため、リテナーリングをつける場合が多い。その際、リテナーリングがＤＰＦを締め付ける強度は下流側で設定し、その強度をそのまま上流側にも適用することがある。図８は、リテナーリングをつけてキャニングしたハニカム構造体の一部（右上隅部）を示す模式図である。ハニカム構造体１はリテナーリング３２を配設され、マット３３を介してＤＰＦホルダー３１にキャニングされる。キャニングによりハニカム構造体１には面圧３４がかかる。この面圧３４は、リテナーリング３２付近で大である。

一方、微粒子捕集後の圧損低減のために設計された、入口側の開口率が高いＤＰＦの場合、入口側の開口率が高いと構造的強度が低くなり、出口側と同じ締め付け強度では破損にいたる場合があるという問題がある。

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り、その課題とするところは、流体の入口側と出口側とで開口率が異なるハニカム構造体であって、開口率の高い入口側の構造的な剛性が高いハニカム構造体を提供することにある。

本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、入口側の接合幅を厚くすることで構造強度を高め、リテナー締め付け時の破損を抑制することによって、上記課題を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、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］端面の面積が異なる２種類の貫通孔が隔壁を隔てて複数併設されて柱状のハニカムセグメントが構成され、該ハニカムセグメントは、一方の端面においては、端面の面積の小さい貫通孔が目封止されて開口率が高い入口側が形成され、他の端面においては、端面の面積が大きい貫通孔が目封止されて開口率が低い出口側が形成されており、複数の前記ハニカムセグメントが接合材を介して、長手方向の向きを揃えて固着されて構成されるハニカム構造体であって、複数の前記ハニカムセグメントの内、前記ハニカム構造体の外周部に位置するハニカムセグメント以外のハニカムセグメントの断面形状が四角形であり、入口側の端面の接合材の接合幅（但し、接合幅とは、各端面における、ハニカム構造体の外周部に位置するハニカムセグメント以外のハニカムセグメントの４辺に接する接合部の中央部の平均値を指す）が出口側の端面の接合材の接合幅よりも大きいハニカム構造体。

［２］下記式（１）において、０＜α＜０．７かつ０．３＜Ｗ_ＯＵＴ＜２．５ｍｍを満たす上記［１］に記載のハニカム構造体。

Ｗ_Ｉｎ＝α×{（１−ＯＦＡ_Ｉｎ）／（１−ＯＦＡ_Ｏｕｔ）}＋Ｗ_Ｏｕｔ（１）
［式（１）中、Ｗ_Ｉｎ：入口側接合幅、Ｗ_Ｏｕｔ：出口側接合幅、ＯＦＡ_Ｉｎ：入口側開口率、ＯＦＡ_Ｏｕｔ：出口側開口率］

［３］前記ハニカムセグメントは入口側端面の面積が出口側端面の面積より小さい上記［１］または［２］に記載のハニカム構造体。

［４］下記式（２）において、０＜β＜０．７、９００＜Ｓｅｇ_Ｏｕｔ＜３６００ｍｍ^２を満たす上記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。

Ｓｅｇ_Ｉｎ＝β×{（１−ＯＦＡ_Ｉｎ）／（１−ＯＦＡ_Ｏｕｔ）}×Ｓｅｇ_Ｏｕｔ（２）
［式（２）中、Ｓｅｇ_Ｉｎ：ハニカムセグメントの入口側端面面積、Ｓｅｇ_Ｏｕｔ：ハニカムセグメントの出口側端面面積、ＯＦＡ_Ｉｎ：入口側開口率、ＯＦＡ_Ｏｕｔ：出口側開口率］

流体の入口側の開口率が出口側の開口率よりも高いハニカム構造体においては、入口側は出口側に比べて、目封止部の構造的な剛性が低いため、キャニング時（特にリテナーリングがある際）に外周から加圧された場合に端面が破壊する懸念がある。そこで、緻密で強度の高い接合部を厚くすることで、構造的な剛性を高めることができる。

本発明のハニカム構造体の一実施形態を示す模式図である。本発明のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの一実施形態を示す模式的な平面図（入口側）である。本発明のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの一実施形態を示す模式的な平面図（出口側）である。本発明のハニカム構造体の一実施形態を示す模式的な縦断面図である。従来技術に係るハニカム構造体の模式的な縦断面図である。締め付け試験の様子を示す斜視図である。締め付け試験の様子を示す断面図である。ＤＰＦをキャニングした様子を示す断面図である。

符号の説明

１：ハニカム構造体、２：接合材、３、３ａ、３ｂ：ハニカムセグメント、４、４ａ、４ｂ、５、５ａ、５ｂ：貫通孔（セル）、６：隔壁、７：入口側、８：出口側、２１：帯、２２：目封止部、３１：ＤＰＦホルダー、３２：リテナーリング、３３：マット、３４：面圧

以下、本発明の実施の最良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、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。

図１〜４を参照しつつ本発明を概説する。

本発明において、ハニカム構造体とは、隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔（セル）を有する構造体をいう。図１は本発明のハニカム構造体の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、ハニカム構造体１は複数のハニカムセグメント３が接合材２により接合されて構成されている。

各ハニカムセグメントの詳しい様子を図２、３に示す。図２は、本発明のハニカム構造体を形成するハニカムセグメントの一実施形態を流路の入口側から見た平面図であり、図３は本発明の一実施形態であるハニカムセグメントを流路の出口側から見た平面図である。図２、３に示すように、ハニカムセグメント（３ａ、３ｂ）は流路に垂直な断面積が異なる２種類のセル（４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ）が隔壁６を隔てて互い違いに市松状に整列して構成される。図２に示すように、流路の入口側においては、断面積が小さい方のセル５ｂが封止されており、一方、図３に示すように流路の出口側においては、断面積が大きい方のセル４ｂが封止されている。したがって、図２に示す流路の入口側の方が図３に示す流路の出口側よりも開口率が高い。

図４は本発明のハニカム構造体の一実施形態を流路方向に沿って切断し、中間部分を省略した模式的断面図である。図４において、ハニカム構造体１は複数のハニカムセグメント３が接合材２ａ、２ｂにより接合されて構成されている。図１および図４に示すように、本発明においては、接合材（２、２ａ、２ｂ）の接合幅は入口側７で大きく、出口側８で小さい。ここで、接合幅とは、各端面におけるセグメントの４辺に接する接合部の中央部の平均値を指す。

これに対して、従来技術のハニカム構造体では、流路の入口側でも出口側でも接合幅は等しい。図５は従来技術のハニカム構造体を図４と同様に流路方向に沿って切断し、中間部分を省略した模式的断面図である。図５において、ハニカム構造体１の接合材２の接合幅は、入口側７と出口側８とで等しい。

本発明のハニカム構造体は、下記式（１）において、０＜α＜０．７かつ０．３＜Ｗ_ＯＵＴ＜２．５ｍｍを満たすのが好ましい。

Ｗ_Ｉｎ＝α×{（１−ＯＦＡ_Ｉｎ）／（１−ＯＦＡ_Ｏｕｔ）}＋Ｗ_Ｏｕｔ（１）
［Ｗ_Ｉｎ：入口側接合幅、Ｗ_Ｏｕｔ：出口側接合幅、ＯＦＡ_Ｉｎ：入口側開口率、ＯＦＡ_Ｏｕｔ：出口側開口率］

出口側接合幅Ｗ_Ｏｕｔが０．３ｍｍ以下であると堆積微粒子再生時にセグメントの熱膨張を接合部が十分に緩和できずクラックが発生する傾向があり、出口側接合幅Ｗ_Ｏｕｔが２．５ｍｍ以上であると断面内の流路面積が小さく圧損が高い傾向がある。

また、本発明のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントは入口側端面の面積が出口側端面の面積より小さいのが好ましい。

αが０以下であると入口セルの下流側により多くの微粒子（スート）が堆積するため、再生時に下流域の温度が非常に高温になりクラックが発生する可能性が高くなる傾向にあり、αが０．７以上であると、セルの開口率が小さくなり過ぎて圧損が上昇する傾向にある。

本発明においては、さらに、下記式（２）において、０＜β＜０．７、９００＜Ｓｅｇ_Ｏｕｔ＜３６００ｍｍ^２を満たすのが好ましい。

Ｓｅｇ_Ｉｎ＝β×{（１−ＯＦＡ_Ｉｎ）／（１−ＯＦＡ_Ｏｕｔ）}×Ｓｅｇ_Ｏｕｔ（２）
［Ｓｅｇ_Ｉｎ：ハニカムセグメントの入口側端面面積、Ｓｅｇ_Ｏｕｔ：ハニカムセグメントの出口側端面面積、ＯＦＡ_Ｉｎ：入口側開口率、ＯＦＡ_Ｏｕｔ：出口側開口率］

ハニカムセグメントの出口側端面面積Ｓｅｇ_Ｏｕｔが９００ｍｍ^２以下であると単位断面積あたりの接合部の占める割合が高くなるため、その断面積内での流路面積が小さくなり、圧損が高くなる傾向があり、ハニカムセグメントの出口側端面面積Ｓｅｇ_Ｏｕｔが３６００ｍｍ^２以上であるとセグメントの中心と外周部分との温度勾配が大きくなり、熱膨張差によりセグメント内にクラックが発生する懸念がある。

本発明において、ハニカム構造体の主成分は、強度、耐熱性等の観点から、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、炭化珪素−コージェライト系複合材料、珪素−炭化珪素系複合材料、窒化珪素、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、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属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種の材料からなることが好ましいが、炭化珪素又は珪素−炭化珪素系複合材料を主成分とすることが本発明のハニカム構造体に特に適している。ここで、「主成分」とは、ハニカム構造体の５０質量％以上、好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上を構成することを意味する。また、本発明において、ハニカム構造体が金属珪素（Ｓｉ）と炭化珪素（ＳｉＣ）とからなる場合、ハニカム構造体のＳｉ／（Ｓｉ＋ＳｉＣ）で規定されるＳｉ含有量が少なすぎるとＳｉ添加の効果が得られず、５０質量％を超えるとＳｉＣの特徴である耐熱性、高熱伝導性の効果が得られない。Ｓｉ含有量は、５〜５０質量％であることが好ましく、１０〜４０質量％であることが更に好ましい。

ハニカムセグメントのセル密度は、６〜２０００セル／平方インチ（０．９〜３１０セル／ｃｍ^２）が好ましい。セル密度が６セル／平方インチ（０．９セル／ｃｍ^２）未満になると、ハニカムセグメントとしての強度及び有効ＧＳＡ（幾何学的表面積）が不足し、２０００セル／平方インチ（３１０セル／ｃｍ^２）を超えると、ガスが流れる場合の圧力損失が大きくなる。

ハニカムセグメントの隔壁の厚さは、５０〜２０００μｍが好ましい。隔壁の厚さが５０μｍ未満になると、ハニカムセグメントとしての強度が不足し、２０００μｍを超えると、ハニカムセグメントの有効ＧＳＡが低下するとともに、ガスが流れる場合の圧力損失が大きくなる。また、ハニカムセグメントの流通孔の断面形状（セル形状）は、製作上の観点から、三角形、四角形及び六角形のうちのいずれかであることが好ましい。

本発明において、ハニカム構造体の熱伝導率に特に制限はないが、熱伝導率が高すぎると放熱が大きすぎて、再生時に十分に温度が上昇せず再生効率が低下するため好ましくない。また、熱伝導率が低すぎると、再生時に局所的な高温化がおこり、大きな熱応力によるクラックが更に発生しやすいという問題がある。ハニカム構造体の熱伝導率は、４０℃において、好ましくは１０〜６０Ｗ／ｍＫ、更に好ましくは２０〜５５Ｗ／ｍＫ、最も好ましくは２５〜５０Ｗ／ｍＫである。

本発明のハニカム構造体におけるハニカムセグメントの大きさに制限はないが、各セグメントが大きすぎると、熱応力による破損の問題が生じやすくなり、小さすぎると各セグメントの製造や接合による一体化が煩雑となり好ましくない。好ましいハニカムセグメントの大きさは、断面積が９００ｍｍ^２〜１００００ｍｍ^２、更に好ましくは９５０ｍｍ^２〜５０００ｍｍ^２、最も好ましくは１０００ｍｍ^２〜３５００ｍｍ^２であり、ハニカム構造体の７０体積％以上が、この大きさのハニカムセグメントから構成されていることが好ましい。ハニカムセグメントの形状に特に制限はないが、断面形状が四角形状であることが好ましい。

本発明のハニカム構造体は、複数のハニカムセグメントが一体化されてなるものであるが、その際に接合材を用いて一体化することができる。好ましい接合材は、前述のハニカム構造体の主成分として好適に用いられる材料から選ぶことができる。詳しくは、ハニカムセグメントを接合する接合材としては、耐熱性を有するセラミックスファイバー、セラミックス粉、セメント等を単独で、あるいは混合して用いることが好ましく、更に必要に応じて有機バインダー、無機バインダー等を混合して用いると、接合作用が向上し好ましい。また、接合材とハニカムセグメントとの熱膨張係数の差が大きすぎると加熱・冷却時において接合部に熱応力が集中するため好ましくない。接合材とハニカムセグメントとの２０℃から８００℃までの熱膨張係数の差は、好ましくは１×１０^−６／℃である。

また、流通孔の開口部を封止する材料としては、上述のハニカム構造体に好適に用いることができるセラミックス又は金属の中から選ばれた１種又は２種以上の材料が好ましく、ハニカム構造体の主成分と同じ材料とすることが更に好ましい。

本発明のハニカム構造体を、触媒担体として内燃機関等の熱機関若しくはボイラー等の燃焼装置の排気ガスの浄化、又は液体燃料若しくは気体燃料の改質に用いようとする場合、本発明のハニカム構造体に触媒、例えば触媒能を有する金属を担持させることが好ましい。触媒能を有する金属の代表的なものとしては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈが挙げられ、これらのうちの少なくとも１種をハニカム構造体に担持させることが好ましい。

次に本発明のハニカム構造体の製造方法を説明する。

ハニカム構造体の原料粉末として、前述の好適な材料、例えば炭化珪素粉末を使用し、これにバインダー、例えばメチルセルロース及びヒドロキシプロポキシルメチルセルロースを添加し、更に界面活性剤及び水を添加し、可塑性の坏土を作製する。この坏土を押出成形する際に、口金の形状を本発明に係るハニカムセグメント、すなわち端面の断面積が異なる２種類のセルで構成されるハニカムセグメントを形成することができる形状として押出成形することにより、所定の形状のハニカムセグメントを得る。

これを、例えばマイクロ波及び熱風で乾燥後、端面が市松模様状を呈するように、隣接する流通孔が互いに反対側となる一方の端部でハニカム構造体の製造に用いた材料と同様の材料で目封止し、更に乾燥した後、例えばＮ_２雰囲気中で加熱脱脂し、その後Ａｒ等の不活性雰囲気中で焼成することにより本発明に係るハニカムセグメントを得ることができる。また、従来のハニカムセグメントの外周を切削加工することによっても得ることができる。この様にして得られたセグメントを、例えばセラミックスセメントを用いて接合した後、例えば２００℃で乾燥硬化し、本発明のハニカム構造体を得ることができる。

この様にして製造されたハニカム構造体に触媒を担持させる方法は、当業者が通常行う方法でよく、例えば触媒スラリーをウォッシュコートして乾燥、焼成することにより触媒を担持させることができる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１−１−１）
原料として、ＳｉＣ粉７５質量％及び金属Ｓｉ粉２５質量％の混合粉末を使用し、これにメチルセルロース及びヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、界面活性剤及び水を添加して、可塑性の坏土を作製した。この坏土を押出成形し、入口側端面から５ｍｍのところまでに抑え板を置いて加圧することで、セグメントの断面サイズを小さくし、その後、マイクロ波及び熱風で乾燥して、気孔率４３％、平均気孔径約１０μｍ、隔壁厚さ１０ｍｉｌ、セル密度約４７セル／ｃｍ^２（３００セル／平方インチ）のハニカムセグメントを得た。これを、端面が市松模様状を呈するように、隣接する前記流通孔が互いに反対側となる一方の端部でハニカム構造体の製造に用いた材料と同様の材料で目封止して、乾燥させた後、Ｎ_２雰囲気中約４００℃で脱脂し、その後Ａｒ不活性雰囲気中で約１５５０℃で焼成して、Ｓｉ結合ＳｉＣのハニカムセグメントを得た。これをアルミノシリケート質、炭化珪素粉及びシリカゲルに有機及び無機のバインダーの混合物を用いて接合して２００℃で乾燥硬化した後、切削により直径１４４ｍｍ×長さ１５２ｍｍのＤＰＦ用の円柱状ハニカム構造体を得た。入口ＯＦＡ＝０．４３６％、出口ＯＦＡ＝０．２５８％、α＝０．０５、セグメント面積１２４６．１ｍｍ^２、Ｗ_Ｉｎ＝１．０４ｍｍ、Ｗ_Ｏｕｔ＝１．００ｍｍであった。

なお、上記以外にも出口から入口にかけてテーパー状に形状を小さくする方法（抑え板使用）や、乾燥条件を出口側と入口側とで変えて行う方法もある。

このハニカム構造体を以下に示す評価試験に付した。結果を表１に示す。

［締め付け破壊強度］
図７および８に示すように、ハニカム構造体１の目封止部分２２に幅５ｍｍの帯２１を巻き付け、その締め付け強度を上げていき、端面が破壊する巻き付け強度を測定する。

［破壊微粒子量］
２．０Ｌのディーゼルエンジンの排ガス流路に、ＤＯＣ（酸化触媒）およびＤＰＦとしての本発明のハニカム構造体をこの順で配設する。エンジン状態を１７００ｒｐｍ、９０Ｎｍにして、ポストインジェクションを入れることで、ＤＰＦ入口ガス温度を上昇させる。ＤＰＦ内部温度が上昇していき、ＤＰＦ内部の堆積微粒子が燃焼する。そして、ＤＰＦ前後の圧力損失が下がり始めたところでポストインジェクションをやめて、エンジン状態をアイドルに切り替えることで、排気ガス中の酸素濃度が上昇し、流量が低下することでＤＰＦ内部温度が急激に上昇する。この試験の後、サンプルをエンジンから取り外し、光学顕微鏡にて出口端面にクラックが発生していないか確認する。クラックが発生していた場合、その試験の時の堆積微粒子量を破壊微粒子量と定義する。
（実施例１−１−２）
α＝０．３０、Ｗ_Ｉｎ＝１．２３とした以外、実施例１−１−１と同様にして円柱状のハニカム構造体を作製した。これを、上記締め付け破壊強度および破壊微粒子量試験に付した。結果を表１に示す。なお、この実施例１−１−２は、以下説明する実施例において、実施例１−２−１および実施例１−３−１に相当する。

（比較例１−１）
α＝０．７０、Ｗ_Ｉｎ＝１．５３とした以外、実施例１−１−１と同様にして円柱状のハニカム構造体を作製した。これを、上記締め付け破壊強度および破壊微粒子量試験に付した。結果を表１に示す。この比較例の場合、締め付け破壊強度および破壊スート量試験の結果は良好であったが、セルの開口率が小さくなり過ぎて圧損が大きい。

（実施例１−２−２〜１−２−４）
入口ＯＦＡ、出口ＯＦＡおよび入口Ｗ_Ｉｎを変化させた以外、上記実施例１−１−２と同様にして円柱状のハニカム構造体を作製した。これらを上記締め付け破壊強度および破壊微粒子量試験に付した。結果を表１に示す。

（実施例１−３−２〜１−３−５および比較例１−３）
セグメント端面面積を変化させた以外、上記実施例１−１−２と同様にして円柱状のハニカム構造体を作製した。これらを上記締め付け破壊強度および破壊微粒子量試験に付した。結果を表１に示す。

（比較例１）
α＝０、Ｗ_Ｉｎ＝１．０４とした以外、実施例１−１−１と同様にして円柱状のハニカム構造体を作製した。これを、上記締め付け破壊強度および破壊微粒子量試験に付した。結果を表１に示す。

（参考例１）
入口側と出口側とで開口率および接合幅が等しい円柱状のハニカム構造体を作製した。これを、上記締め付け破壊強度および破壊微粒子量試験に付した。結果を表１に示す。

（実施例２−１、２−２、比較例２−１、比較例２および参考例２）
隔壁厚さを１２ｍｉｌで固定して、αおよびＷ_Ｉｎを変化させて実施例２−１、２−２および比較例２−１のハニカム構造体を作製した。また、α＝０とした比較例２、および、入口側と出口側とで開口率および接合幅が等しい参考例２を作製した。これらを上記締め付け破壊強度および破壊微粒子量試験に付した。結果を表１に示す。

（実施例３−１、３−２、比較例３および参考例３）
隔壁厚さを１５ｍｉｌとして、αおよびＷ_Ｉｎを変化させて実施例３−１、３−２および比較例３のハニカム構造体を作製した。また、入口側と出口側とで開口率および接合幅が等しい参考例３を作製した。これらを上記締め付け破壊強度および破壊微粒子量試験に付した。結果を表１に示す。

（実施例４−１−１，４−１−２および比較例４−１）
隔壁厚さを１５ｍｉｌ、セル密度を１６０ｃｐｓｉとして、αおよびＷ_Ｉｎを変化させて実施例３−１、３−２および比較例３のハニカム構造体を作製した。また、入口側と出口側とで開口率および接合幅が等しい参考例３を作製した。これらを上記締め付け破壊強度および破壊微粒子量試験に付した。結果を表１に示す。

（実施例４−２−２、４−２−３および参考例４）
隔壁厚さを１５ｍｉｌ、セル密度を１６０ｃｐｓｉとして、入口ＯＦＡ、出口ＯＦＡおよび入口Ｗ_Ｉｎを変化させて、比較例４−２−２および４−２−３のハニカム構造体を作製した。また、入口側と出口側とで開口率および接合幅が等しい参考例３を作製した。これらを上記締め付け破壊強度および破壊微粒子量試験に付した。結果を表１に示す。

表から、入口側と出口側とで開口率および接合幅が等しいデザインから、入口セルが大きいデザインになったことで、破壊強度が低下するが（参考例１および実施例１−１−１等参照）、αを大きくしていくことで強度を上げていくことが出来る（実施例１−１−１および実施例１−１−２等参照）。

セグメント端面面積に関しては、セグメント端面面積が大きくなることで、再生限界試験にて、クラックが発生する微粒子量が減少していく。比較例１−３では３０％以上の微粒子量低下となる。ここで、実車での再生制御において、再生を開始するトリガーとなる堆積微粒子量のバラツキ幅を±３０％と設定しているケースが多いため、３０％以上の低下では設定公差を超えてしまうため、実使用時にクラックが発生する可能性が極めて高くなってしまう。

本発明は、内燃機関等の熱機関又はボイラー等の燃焼装置の排気ガス浄化装置に使用することができる。

Claims

端面の面積が異なる２種類の貫通孔が隔壁を隔てて複数併設されて柱状のハニカムセグメントが構成され、
該ハニカムセグメントは、一方の端面においては、端面の面積の小さい貫通孔が目封止されて開口率が高い入口側が形成され、他の端面においては、端面の面積が大きい貫通孔が目封止されて開口率が低い出口側が形成されており、
複数の前記ハニカムセグメントが接合材を介して、長手方向の向きを揃えて固着されて構成されるハニカム構造体であって、
複数の前記ハニカムセグメントの内、前記ハニカム構造体の外周部に位置するハニカムセグメント以外のハニカムセグメントの断面形状が四角形であり、
入口側の端面の接合材の接合幅（但し、接合幅とは、各端面における、ハニカム構造体の外周部に位置するハニカムセグメント以外のハニカムセグメントの４辺に接する接合部の中央部の平均値を指す）が出口側の端面の接合材の接合幅よりも大きいハニカム構造体。
下記式（１）において、０＜α＜０．７かつ０．３＜Ｗ_ＯＵＴ＜２．５ｍｍを満たす請求項１に記載のハニカム構造体。
Ｗ_Ｉｎ＝α×{（１−ＯＦＡ_Ｉｎ）／（１−ＯＦＡ_Ｏｕｔ）}＋Ｗ_Ｏｕｔ（１）
［式（１）中、Ｗ_Ｉｎ：入口側接合幅、Ｗ_Ｏｕｔ：出口側接合幅、ＯＦＡ_Ｉｎ：入口側開口率、ＯＦＡ_Ｏｕｔ：出口側開口率］
前記ハニカムセグメントは入口側端面の面積が出口側端面の面積より小さい請求項１または２に記載のハニカム構造体。
下記式（２）において、０＜β＜０．７、９００＜Ｓｅｇ_Ｏｕｔ＜３６００ｍｍ^２を満たす請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
Ｓｅｇ_Ｉｎ＝β×{（１−ＯＦＡ_Ｉｎ）／（１−ＯＦＡ_Ｏｕｔ）}×Ｓｅｇ_Ｏｕｔ（２）
［式（２）中、Ｓｅｇ_Ｉｎ：ハニカムセグメントの入口側端面面積、Ｓｅｇ_Ｏｕｔ：ハニカムセグメントの出口側端面面積、ＯＦＡ_Ｉｎ：入口側開口率、ＯＦＡ_Ｏｕｔ：出口側開口率］