JP6339463B2 - ハニカム構造体 - Google Patents

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Description

本発明は、ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、外周部分の耐圧強度に優れ、且つ耐熱衝撃性にも優れたハニカム構造体に関する。
化学、電力、鉄鋼等の様々な分野において、環境対策や特定物資の回収等のために使用される触媒装置用の担体、又はフィルタとして、耐熱性、耐食性に優れるセラミック製のハニカム構造体が採用されている。ハニカム構造体では、流体の流路となるセルを区画形成する隔壁によって、蜂の巣構造（ハニカム構造）が形作られている。このようなハニカム構造体は、自動車のエンジンなどの内燃機関から排出される排ガスを浄化するための排ガス浄化装置において、排気ガス浄化用触媒を担持するための触媒担体として用いられている。また、ハニカム構造体は、両端面のセル開口部を交互に目封止して目封止ハニカム構造体とし、ディーゼル機関等から排出される粒子状物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタとしても盛んに用いられている。
ハニカム構造体によって排ガスを浄化する場合には、例えば、ハニカム構造体を、排ガスが流入する流入口及び浄化された排ガスが流出する流出口を有する缶体内に収納した排ガス浄化装置の状態で使用されることがある。以下、上述したように、ハニカム構造体を、排ガス浄化装置の缶体内に収納することを、「キャニング」するということがある。
従来、このようなハニカム構造体は、排ガス浄化装置の缶体内に収納する際に、当該ハニカム構造体の外周部に破損を生じることがある。このため、ハニカム構造体の外周部の耐圧強度を向上させるための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
特許文献１には、セルの断面が六角形状のハニカム構造体において、外周部の隔壁の厚さを中心部の厚さより厚くする技術が記載されている。また、特許文献２及び特許文献３には、セルの断面が四角形状のハニカム構造体において、外周部の隔壁の厚さを中心部の厚さより厚くする技術が記載されている。また、特許文献４には、ハニカム構造体の矩形又は正方形の断面を構成する４辺のうち、少なくとも１辺の辺縁部に位置するセルの水力直径を、他のセルの水力直径よりも小さくする技術が記載されている。
特開平１１−２７０３３４号公報 特開平１１−２７７６５３号公報 国際公開第０２／０１１８８４号 特開２０００−２３８１５３号公報
特許文献１〜３に記載されたハニカム構造体は、外周部における隔壁の厚さが厚くなっているため、外周部分の耐圧強度が向上されている。しかしながら、隔壁の厚さを厚くした部位（すなわち、外周部）と、隔壁の厚さが厚くなっていない中央部との境界部分における耐熱衝撃性が低下し、当該境界部分にてクラックが発生し易くなるという問題があった。
例えば、排ガス浄化装置において、ハニカム構造体を触媒担体（以下、単に「担体」ということがある）として用いた場合、排ガスの温度上昇又は下降に伴い、担体内に温度差が生じる。すなわち、排ガスの温度上昇時（例えば、車両加速時）では、一般的に担体の中央部における排ガスの当たる部分の温度が高くなり、外周近傍の温度が低くなる。それとは逆に、排ガスの温度下降時（例えば、車両減速時）では、担体の中央部における排ガスの当たる部分の温度が低くなり、外周近傍の温度が高くなる。このようにして、車両走行時などにおける各々の条件で、担体内に温度差が生じると、担体内での膨張及び収縮により熱応力が発生する。このとき、外周部の隔壁の厚さが、中央部の隔壁の厚さに比して厚い構成であると、熱応力に対して外周部の強度が大きくなる。但し、外周部から隔壁の厚さが薄くなる部分、すなわち、外周部と中央部との境界部分においては、熱応力の影響をより大きく受けてしまうこととなる。したがって、特許文献１〜３に記載されたハニカム構造体は、外周部と中央部との境界部分の耐熱衝撃性が低くなり、排ガスの温度上昇又は下降の際に、当該境界部分にクラックが発生し易くなってしまう。
また、特許文献４に記載されたハニカム構造体においても、水力直径が大きなセルが形成された部分と、水力直径が小さなセルが形成された部分との境界部分における耐熱衝撃性が低下する。したがって、特許文献４に記載されたハニカム構造体も、特許文献１〜３に記載されたハニカム構造体と同様に、上記境界部分にてクラックが発生し易くなるという問題があった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、外周部分の耐圧強度に優れ、且つ耐熱衝撃性にも優れたハニカム構造体を提供する。
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］ 第一の端面から第二の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する筒状のハニカム構造部を備え、前記隔壁は、前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に垂直な断面において、前記セルの形状が多角形となるように配設されたものであり、且つ、前記ハニカム構造部は、前記断面の重心点を含む中央領域における前記隔壁の厚さよりも、前記中央領域の外側に位置する外周領域における前記隔壁の厚さが厚くなるように構成されたものであり、前記ハニカム構造部の前記断面において、当該断面の重心点を通り、且つ、多角形の前記セルの一辺を構成する前記隔壁に対して直交する方向に延びる一の線分を、第一線分とした場合に、前記第一線分上に配列する前記セルのうち、前記中央領域と前記外周領域との境界を中心として前記第一線分の延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセルは、前記第一線分の延びる方向のセルピッチが、当該各５個以内で且つ少なくとも１個のセルを除く前記中央領域において前記第一線分上に配列する前記セルの前記第一線分の延びる方向のセルピッチに対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさである、ハニカム構造体。
［２］ 前記ハニカム構造部の前記断面において、当該断面の重心点を通り、且つ、多角形の前記セルの前記一辺以外の他の辺を構成する前記隔壁に対して直交する方向に延びる他の線分を、第二線分とした場合に、前記第二線分上に配列する前記セルのうち、前記中央領域と前記外周領域との境界を中心として前記第二線分の延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセルは、前記第二線分の延びる方向のセルピッチが、当該各５個以内で且つ少なくとも１個のセルを除く前記中央領域において前記第二線分上に配列する前記セルの前記第二線分の延びる方向のセルピッチに対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさである、前記［１］に記載のハニカム構造体。
［３］ 前記第一線分上に配列する前記セルにおいて、前記中央領域と前記外周領域との境界を中心として前記第一線分の延びる方向に配列する前記各５個以内で且つ少なくとも１個のセルの形状が、当該各５個以内で且つ少なくとも１個のセルを除く前記中央領域に形成された前記セルの形状を、少なくとも前記第一線分の延びる方向に収縮させた形状である、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。
［４］ 前記第一線分上に配列する前記セルにおいて、前記第一線分の延びる方向に配列する前記各５個以内で且つ少なくとも１個のセルを除く前記外周領域における前記隔壁の厚さが、前記第一線分の延びる方向に配列する前記各５個以内で且つ少なくとも１個のセルを除く前記中央領域における前記隔壁の厚さの、１．０５〜１．８倍の厚さである、前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［５］ 前記第一線分上に配列する前記セルにおいて、前記第一線分の延びる方向に配列する前記各５個以内で且つ少なくとも１個のセルを除く前記中央領域に形成された前記セルのセルピッチと、前記第一線分の延びる方向に配列する前記各５個以内で且つ少なくとも１個のセルを除く前記外周領域に形成された前記セルのセルピッチとが、同じ大きさである、前記［１］〜［４］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、外周部分の耐圧強度に優れ、且つ耐熱衝撃性にも優れている。すなわち、本発明のハニカム構造体は、中央領域における隔壁の厚さよりも、中央領域の外側に位置する外周領域における隔壁の厚さが厚くなるように構成されたものである。このため、外周部分の耐圧強度に優れている。更に、中央領域に形成されたセルのセルピッチに対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさのセルピッチのセルが、中央領域と外周領域との境界部分に形成されている。すなわち、上記境界部分にて、セルピッチが相対的に小さい「小セルピッチセル」が形成されている。このような「小セルピッチセル」が形成されることにより、上記境界部分の耐熱衝撃性が向上する。したがって、本発明のハニカム構造体は、例えば、境界部分に対して大きな熱応力が加わったとしても、当該境界部分にクラック等の破損が生じ難くなる。
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。 本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、第一の端面を模式的に示す平面図である。 本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。 図３のＸ−Ｘ’断面を模式的に示す断面図である。 図４のＡに示される範囲を模式的に示す拡大断面図である。 図５に示される断面の一部を拡大した部分拡大断面図である。 図５に示される断面の他の部を拡大した部分拡大断面図である。 図５に示される断面の更に他の部を拡大した部分拡大断面図である。 本発明のハニカム構造体の他の実施形態の、セルの延びる方向に垂直な断面を模式的に示す断面図である。 図９のＢに示される範囲を模式的に示す拡大断面図である。 図９のＣに示される範囲を模式的に示す拡大断面図である。 図９のＤに示される範囲を模式的に示す拡大断面図である。 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に垂直な断面を模式的に示す拡大断面図である。 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更に他の実施形態の、第一の端面を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の、セルの延びる方向に垂直な断面の一部を模式的に示す拡大断面図である。 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に垂直な断面の一部を模式的に示す拡大断面図である。 実施例１のハニカム構造体における、第一線分上に配列するセルの、セルピッチ（ｍｍ）と隔壁の厚さ（ｍｍ）との関係を示すグラフである。 実施例１のハニカム構造体における、第二線分上に配列するセルの、セルピッチ（ｍｍ）と隔壁の厚さ（ｍｍ）との関係を示すグラフである。 実施例１のハニカム構造体における、第三線分上に配列するセルの、セルピッチ（ｍｍ）と隔壁の厚さ（ｍｍ）との関係を示すグラフである。 実施例１３のハニカム構造体における、第一線分上に配列するセルの、セルピッチ（ｍｍ）と隔壁の厚さ（ｍｍ）との関係を示すグラフである。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
（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について説明する。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、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、第一の端面を模式的に示す平面図である。図３は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。図４は、図３のＸ−Ｘ’断面を模式的に示す断面図である。図５は、図４のＡに示される範囲を模式的に示す拡大断面図である。図６は、図５に示される断面の一部を拡大した部分拡大断面図である。図７は、図５に示される断面の他の部を拡大した部分拡大断面図である。図８は、図５に示される断面の更に他の部を拡大した部分拡大断面図である。
図１〜図４に示すように、本実施形態のハニカム構造体１００は、第一の端面１１から第二の端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁１を有する筒状のハニカム構造部１０を備えたものである。図１〜図４に示すハニカム構造部１０は、円筒状のものである。本実施形態のハニカム構造体１００においては、ハニカム構造部１０が、隔壁１を囲繞するように最外周に配設された外周壁３を有していてもよい。このような外周壁３を有することにより、ハニカム構造体１００を、排ガス浄化装置の缶体内に収納し易くなる。
隔壁１は、ハニカム構造部１０のセル２の延びる方向に垂直な断面において、セル２の形状が多角形となるように配設されたものである。セルの延びる方向に垂直な断面におけるセルの形状としては、例えば、四角形、六角形、八角形、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。以下、「セルの延びる方向に垂直な断面におけるセルの形状」のことを、「セルの断面形状」ということがある。また、セルの断面形状は、多角形の少なくとも一辺が内側又は外側に湾曲した形状であってもよい。図１〜図８においては、セル２の断面形状が、六角形の場合の例を示す。また、以下、本発明において、「断面」とは、特に断りのない限り、「ハニカム構造部１０のセル２の延びる方向に垂直な断面」のことを意味する。
ハニカム構造部１０は、セル２の延びる方向に垂直な断面の重心点Ｏを含む中央領域２２における隔壁１の厚さよりも、中央領域２２の外側に位置する外周領域２１における隔壁１の厚さが厚くなるように構成されたものである。すなわち、ハニカム構造部１０は、中央領域２２において、隔壁１の厚さが相対的に薄く、且つ、外周領域２１において、隔壁１の厚さが相対的に厚くなるように構成されている。このように構成することによって、外周領域２１（別言すれば、ハニカム構造体１００の外周部分）の耐圧強度を向上することができる。
中央領域２２及び外周領域２１が形成される範囲の大きさについては特に制限はない。例えば、中央領域２２は、上記断面の重心点Ｏから、当該断面の半径の長さの５０〜９８％の範囲であることが好ましい。中央領域２２は、上記断面の重心点Ｏから、当該断面の半径の長さの６０〜９５％の範囲であることが更に好ましく、当該断面の半径の長さの７０〜９０％の範囲であることが特に好ましい。このように構成することによって、キャニング時におけるハニカム構造体の耐圧強度を向上する効果を得ることができる。ここで、本明細書において、「キャニング」とは、ハニカム構造体をガス浄化装置などの缶体内に収納することをいう。
更に、本実施形態のハニカム構造体１００は、以下に示すような構成を採用することで、耐熱衝撃性にも優れたものとなっている。まず、図４に示すようなハニカム構造部１０の断面において、当該断面の重心点Ｏを通り、且つ、多角形のセル２の一辺を構成する隔壁１に対して直交する方向に延びる一の線分を、第一線分２９ａとする。この第一線分２９ａは、ハニカム構造部１０の断面に描かれる仮想線分である。図５に示すように、第一線分２９ａ上には、複数のセル２が、第一線分２９ａの延びる方向に配列している。ここで、第一線分２９ａ上に配列するセル２のうち、中央領域２２に存在するセル２を、中央領域セル２ａとする。また、第一線分２９ａ上に配列するセル２のうち、外周領域２１に存在するセル２を、外周領域セル２ｂとする。中央領域２２と外周領域２１とは、境界２４を境として、それぞれのセル２を区画形成する隔壁１の厚さが異なっている。すなわち、中央領域セル２ａを区画形成する隔壁１の厚さが相対的に薄く、且つ、外周領域セル２ｂを区画形成する隔壁１の厚さが相対的に厚くなっている。本実施形態のハニカム構造体は、第一線分２９ａ上に配列するセル２のうち、境界２４を中心として第一線分２９ａの延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセル２（２ｃ）について、当該セル２ｃのセルピッチを小さくしたことに特徴がある。以下、第一線分２９ａ上に配列するセル２のうち、境界２４を中心として第一線分２９ａの延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセル２ｃであって、当該セル２ｃのセルピッチを小さくしたセルを、「小セルピッチセル２ｃ」ということがある。この小セルピッチセル２ｃは、第一線分２９ａの延びる方向のセルピッチＬ２が、中央領域セル２ａのセルピッチＬ１に対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさである。「中央領域セル２ａのセルピッチＬ１」とは、小セルピッチセル２ｃを除く中央領域２２において第一線分２９ａ上に配列するセル２ａ（中央領域セル２ａ）の第一線分２９ａの延びる方向のセルピッチＬ１である。また、上記したセルピッチの比率を求める際の「中央領域セル２ａのセルピッチＬ１」は、中央領域２２のセル２ａのうち、第一線分２９ａ上に配列するセル２ａのセルピッチの平均値とする。
上述したように、境界２４を中心として第一線分２９ａの延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセル２ｃのセルピッチＬ２を小さくすることにより、中央領域２２と外周領域２１との境界部分２３の耐熱衝撃性が向上する。このため、例えば、本実施形態のハニカム構造体１００を、排ガス浄化装置用の触媒担体として使用した際に、排ガスの温度上昇又は下降に対して、当該境界部分でのクラックの発生を有効に抑制することができる。更に、上記境界部分２３におけるセル（小セルピッチセル２ｃ）のセルピッチＬ２を小さくすることで、小セルピッチセル２ｃの開口部の大きさが小さくなる。このため、他のセル２に比べ小セルピッチセル２ｃの触媒担持量が少なくなり、境界部分２３における耐熱衝撃性の更なる向上の期待がある。なお、境界部分２３は、境界２４を中心として第一線分２９ａの延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセル２ｃが形成されている範囲のことである。境界部分２３は、中央領域２２に含まれていてもよいし、外周領域２１に含まれていてもよい。更に、境界部分２３は、中央領域２２と外周領域２１との両方の領域に含まれていてもよい。図２及び図４のＡ及びＡ’に示す範囲は、上記境界部分２３を含む範囲である。
小セルピッチセル２ｃの第一線分２９ａの延びる方向のセルピッチＬ２は、中央領域セル２ａの第一線分２９ａの延びる方向のセルピッチＬ１に対して、７０〜９３％の大きさであることが好ましく、７０〜９０％の大きさであることが更に好ましい。小セルピッチセル２ｃの第一線分２９ａの延びる方向のセルピッチＬ２をより小さくすることで、耐熱衝撃性を更に向上させることができる。
また、小セルピッチセル２ｃは、第一線分２９ａの延びる方向のセルピッチＬ２が、外周セル２ｂのセルピッチＬ３に対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさであることが好ましい。なお、「外周セル２ｂのセルピッチＬ３」とは、小セルピッチセル２ｃを除く外周領域２１において第一線分２９ａ上に配列するセル２ｂ（外周領域セル２ｂ）の第一線分２９ａの延びる方向のセルピッチＬ３である。このように構成することによって、小セルピッチセル２ｃのセルピッチＬ２が、第一線分２９ａ上に配列するその他のセル２ａ，２ｂのセルピッチＬ１，Ｌ３に対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさとなり、境界部分２３における耐熱衝撃性が極めて良好に向上する。
小セルピッチセル２ｃの第一線分２９ａの延びる方向のセルピッチＬ２は、外周領域セル２ｂの第一線分２９ａの延びる方向のセルピッチＬ３に対して、７０〜９３％の大きさであることが更に好ましく、７０〜９０％の大きさであることが特に好ましい。小セルピッチセル２ｃの第一線分２９ａの延びる方向のセルピッチＬ２をより小さくすることで、耐熱衝撃性を更に向上させることができる。
ここで、本発明における「セルピッチ」について説明する。本発明における「セルピッチ」とは、セルピッチの計測対象となるセル（以下、「一のセル」という）の開口部の幅と、当該セルをその両側にて区画する２つの隔壁のそれぞれ半分の厚さと、を加算した長さのことをいう。すなわち、一のセルの「セルピッチＬ」は、以下のように求めることができる。まず、当該一のセルの一の方向における開口部の幅を「Ｌａ」とする。また、上記一の方向にて当該一のセルを区画する２つ隔壁の厚さを「Ｌｂ」及び「Ｌｃ」とする。「セルピッチＬ」は、上記開口部の幅Ｌａと、隔壁の厚さＬｂの半分の長さと、隔壁の厚さＬｃの半分の長さと、を加算した長さ（Ｌａ＋１／２Ｌｂ＋１／２Ｌｃ）である。
例えば、図６は、図５に示される断面の中央領域２２の一部を拡大した部分拡大断面図である。図６においては、符号Ｌ１ａは、中央領域セル２ａの第一線分２９ａの延びる方向における開口部の幅を示す。符号Ｌ１ｂ及びＬ１ｃは、中央領域セル２ａを区画する隔壁１のうち第一線分２９ａの延びる方向に対して直交するように配設された隔壁１の厚さを示す。なお、隔壁１の厚さＬ１ｂは、中央領域セル２ａを区画する隔壁１のうち、断面の重心点Ｏに近い側に配設された隔壁１の厚さである。隔壁の厚さＬ１ｃは、中央領域セル２ａを区画する隔壁１のうち、断面の重心点Ｏから遠い側に配設された隔壁１の厚さである。中央領域セル２ａの第一線分２９ａの延びる方向のセルピッチＬ１は、開口部の幅Ｌ１ａと、隔壁１の厚さＬ１ｂの半分の長さと、隔壁１の厚さＬ１ｃの半分の長さと、を加算した長さ（Ｌ１ａ＋１／２Ｌ１ｂ＋１／２Ｌ１ｃ）である。
図７は、図５に示される断面の境界部分２３の一部を拡大した部分拡大断面図である。境界部分２３においても、上述した中央領域と同様の方法にて、当該境界部分２３に形成された小セルピッチセル２ｃのセルピッチＬ２を求めることができる。また、図示は省略するが、外周領域においても、上述した中央領域と同様の方法にて、当該外周領域に形成された外周領域セル２ｂのセルピッチＬ３（図５参照）を求めることができる。
図８は、図５に示される断面の外周領域２１と外周領域２１内に形成された境界部分２３の一部を拡大した部分拡大断面図である。図８においては、外周領域２１の境界側に境界部分２３が形成されている。図８に示されるように、外周領域２１内に境界部分２３が形成されている場合においても、上述した中央領域と同様にて、当該境界部分２３に形成された小セルピッチセル２ｃのセルピッチＬ２を求めることができる。
これまでに説明した図１〜図４に示すハニカム構造体１００は、境界２４を中心として第一線分２９ａの延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセル２ｃが「小セルピッチセル２ｃ」となっている。但し、多角形のセルの一辺を構成する隔壁に対して直交する方向に延びる線分が、ハニカム構造体の断面において、複数本存在する場合がある。このため、本発明のハニカム構造体は、多角形のセルの上記一辺以外の他の辺を構成する隔壁に対して直交する方向に延びる他の線分を、第二線分とし、当該第二線分上においても、これまでに説明した構成と同様の構成を採用することができる。すなわち、本発明のハニカム構造体は、例えば、図９〜図１２に示すようなハニカム構造体１００Ａであってもよい。ここで、図９は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態の、セルの延びる方向に垂直な断面を模式的に示す断面図である。図１０は、図９のＢに示される範囲を模式的に示す拡大断面図である。図１１は、図９のＣに示される範囲を模式的に示す拡大断面図である。図１２は、図９のＤに示される範囲を模式的に示す拡大断面図である。
図９〜図１２に示すように、ハニカム構造体１００Ａは、第一の端面１１から第二の端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁１を有する筒状のハニカム構造部１０Ａを備えたものである。なお、図９〜図１２において、図１〜図４に示すハニカム構造体１００と同様に構成された構成要素については、同一の符号を付して説明を省略することがある。ハニカム構造部１０Ａの断面において、当該断面の重心点Ｏを通り、且つ、多角形のセル２の一辺以外の他の辺を構成する隔壁１に対して直交する方向に延びる他の線分を、第二線分２９ｂ及び第三線分２９ｃとする。ハニカム構造部１０Ａに形成されたセル２の断面形状は、六角形であるため、上述した「隔壁１に対して直交する方向に延びる他の線分」は、２本となる。
図９に示すハニカム構造体１００Ａのハニカム構造部１０Ａは、中央領域２２において、隔壁１の厚さが相対的に薄く、且つ、外周領域２１において、隔壁１の厚さが相対的に厚くなるように構成されている。中央領域２２と外周領域２１とは、境界２４を境として、それぞれのセル２を区画形成する隔壁１の厚さが異なっている。すなわち、中央領域セル２ａを区画形成する隔壁１の厚さが相対的に薄く、且つ、外周領域セル２ｂを区画形成する隔壁１の厚さが相対的に厚くなっている。また、第一線分２９ａ、第二線分２９ｂ及び第三線分２９ｃ上には、複数のセル２が、それぞれの線分の延びる方向に配列している。
本実施形態のハニカム構造体は、図１０に示すように、第一線分２９ａ上に配列するセル２のうち、境界２４を中心として第一線分２９ａの延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセル２ｃについて、当該セル２ｃのセルピッチが小さくなっている。また、図１１に示すように、第二線分２９ｂ上に配列するセル２のうち、境界２４を中心として第二線分２９ｂの延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセル２ｃについて、当該セル２ｃのセルピッチが小さくなっている。更に、図１２に示すように、第三線分２９ｃ上に配列するセル２のうち、境界２４を中心として第三線分２９ｃの延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセル２ｃについて、当該セル２ｃのセルピッチが小さくなっている。ここで、図１１における第二線分２９ｂ上に配列するセル２のうち、境界２４を中心として第二線分２９ｂの延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセル２ｃのうち、セルピッチを小さくしたセル２ｃを、小セルピッチセルという。同様に、図１２における第三線分２９ｃ上に配列するセル２のうち、境界２４を中心として第三線分２９ｃの延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセル２ｃのうち、セルピッチを小さくしたセル２ｃを、小セルピッチセルという。このように、多角形のセル２の一辺以外の他の辺を構成する隔壁１に対して直交する方向に延びる他の線分上にも、セルピッチを小さくした小セルピッチセル２ｃを設けることにより、境界部分２３の耐熱衝撃性を向上させることができる。図１１において第二線分２９ｂ上に配列するセル２のうち、小セルピッチセル２ｃのセルピッチＬ２が、中央領域２２において第二線分２９ｂ上に配列するセル２ａのセルピッチＬ１に対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさであることが好ましい。図１１において第二線分２９ｂ上に配列するセル２のうち、小セルピッチセル２ｃのセルピッチＬ２が、外周領域２１において第二線分２９ｂ上に配列するセル２ｂのセルピッチＬ３に対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさであることが好ましい。図１２において第三線分２９ｃ上に配列するセル２のうち、小セルピッチセル２ｃのセルピッチＬ２が、中央領域２２において第三線分２９ｃ上に配列するセル２ａのセルピッチＬ１に対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさであることが好ましい。図１２において第三線分２９ｃ上に配列するセル２のうち、小セルピッチセル２ｃのセルピッチＬ２が、外周領域２１において第三線分２９ｃ上に配列するセル２ｂのセルピッチＬ３に対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさであることが好ましい。
小セルピッチセル２ｃを設ける範囲は、例えば、第一線分２９ａ上においては、境界２４を中心として第一線分２９ａの延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセル２ｃが形成された範囲である。すなわち、最大で、中央領域２２と外周領域２１との境界部分２３における１０個のセル２ｃが、小セルピッチセル２ｃとなる。別言すれば、小セルピッチセル２ｃは、境界２４を中心として第一線分２９ａの延びる方向に配列する１〜１０個のセルによって構成されている。小セルピッチセル２ｃは、当該方向に配列する２〜９個のセルによって構成されていることが好ましく、当該方向に配列する３〜８個のセルによって構成されていることが更に好ましい。例えば、当該方向に配列する１１個以上のセルが、小セルピッチセル２ｃであると、小セルピッチの近傍のセルピッチが通常となる部分において、熱衝撃によりクラックが発生する懸念がある。また、中央領域２２と外周領域２１との境界２４を中心として各５個以内で且つ少なくとも１個のセル２が、小セルピッチセル２ｃとなることも重要である。すなわち、小セルピッチセル２ｃが、境界２４から離れて形成されていても、耐熱衝撃性を向上する効果が十分に発現しない。具体的には、ハニカム構造体１００の温度上昇又は下降の際に生じる熱応力は、隔壁１の厚さが薄くなる、中央領域２２と外周領域２１との境界２４に集中し、当該境界２４周辺にて、より大きな熱衝撃が加わることとなる。したがって、当該境界２４から離れた箇所に、小セルピッチセル２ｃを形成しても、耐熱衝撃性を向上する効果が十分に発現しないこととなる。
図１０においては、第一線分２９ａの延びる方向に配列する２個のセル２が、小セルピッチセル２ｃとなっている。例えば、図１３に示すように、第一線分２９ａの延びる方向に配列する５個のセル２が、小セルピッチセル２ｃとなっていてもよい。図１３は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に垂直な断面を模式的に示す拡大断面図である。図１３において、図１０と同様に構成された構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１〜図４に示すハニカム構造体１００は、セルの断面形状が六角形であるが、セルの断面形状は、六角形以外の多角形であってもよい。例えば、図１４〜図１６に示すハニカム構造体２００は、セル３２の断面形状が四角形である。ここで、図１４は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す斜視図である。図１５は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、第一の端面を模式的に示す平面図である。図１６は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に垂直な断面の一部を模式的に示す拡大断面図である。
ハニカム構造体２００は、第一の端面４１から第二の端面４２まで延びる複数のセル３２を区画形成する多孔質の隔壁３１を有する筒状のハニカム構造部４０を備えたものである。ハニカム構造体２００においては、ハニカム構造部４０が、隔壁３１を囲繞するように最外周に配設された外周壁３３を有している。ハニカム構造部４０は、セル３２の延びる方向に垂直な断面の重心点Ｏを含む中央領域５２における隔壁３１の厚さよりも、中央領域５２の外側に位置する外周領域５１における隔壁３１の厚さが厚くなるように構成されたものである。
ハニカム構造部４０のセル３２の延びる方向に垂直な断面において、当該断面の重心点Ｏを通り、且つ、セル３２の一辺を構成する隔壁３１に対して直交する方向に延びる一の線分を、第一線分５９ａとする。第一線分５９ａ上には、複数のセル３２が、第一線分５９ａの延びる方向に配列している。ここで、第一線分５９ａ上に配列するセル３２のうち、中央領域５２に存在するセル３２を、中央領域セル３２ａとする。また、第一線分５９ａ上に配列するセル３２のうち、外周領域５１に存在するセル３２を、外周領域セル３２ｂとする。中央領域５２と外周領域５１とは、境界５４を境として、それぞれのセル３２を区画形成する隔壁３１の厚さが異なっている。そして、第一線分５９ａ上に配列するセル３２のうち、境界５４を中心として第一線分５９ａの延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセル３２ｃについて、当該セル３２ｃのセルピッチが、その他のセル３２に比して小さくなっている。すなわち、小セルピッチセル３２ｃは、第一線分５９ａの延びる方向のセルピッチＬ５が、中央領域セル３２ａのセルピッチＬ４に対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさである。また、小セルピッチセル３２ｃは、第一線分５９ａの延びる方向のセルピッチＬ５が、外周領域セル３２ｂのセルピッチＬ６に対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさであることが好ましい。また、四角形のセル３２の上記一辺以外の他の辺を構成する隔壁３１に対して直交する方向に延びる他の線分を第二線分とした場合に、当該第二線分上に小セルピッチセル３２ｃを設けてもよい。このように、セルの断面形状が四角形のハニカム構造体であっても、これまでに説明した、セルの断面形状が六角形のハニカム構造体と同様の構成を採用することができる。
ここで、図１６においては、小セルピッチセル３２ｃの断面形状が、第一線分５９ａの延びる方向の２つ辺が、円弧状に湾曲した四角形となっている。小セルピッチセルの断面形状は、小セルピッチセル３２ｃのセルピッチＬ５が、中央領域セル３２ａのセルピッチＬ４に対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさであれば、例えば、当該断面形状の少なくとも１つの辺が湾曲した四角形であってもよい。すなわち、小セルピッチセル３２ｃの断面形状が、当該小セルピッチセル３２ｃを除く中央領域５２に形成されたセル３２（３２ａ）の形状を、少なくとも第一線分５９ａの延びる方向に収縮させた形状であってもよい。例えば、図１７は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に垂直な断面の一部を模式的に示す拡大断面図である。図１７において、図１６と同様に構成された構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。図１７においては、小セルピッチセル３２ｃの断面形状が、平行四辺形となっている。一方で、中央領域５２に形成された中央領域セル３２ａの断面形状は、正方形である。中央領域セル３２ａの断面形状を、第一線分５９ａの延びる方向に収縮させた場合、図１６に示すような、２つ辺が円弧状に湾曲した四角形や、図１７に示すような、平行四辺形となる。そして、上記した、２つ辺が円弧状に湾曲した四角形や平行四辺形のセルは、当該セルの第一線分５９ａの延びる方向の開口部の幅が、中央領域セル３２ａに比して小さくなる。その結果、小セルピッチセル３２ｃのセルピッチＬ５が、中央領域セル３２ａのセルピッチＬ４に対して小さくなる（図１６参照）。
以下、本実施形態のハニカム構造体について、各構成要素ごとに更に詳細に説明する。
（１−１）ハニカム構造部：
図１〜図４に示すハニカム構造部１０は、上述したように、多孔質の隔壁１と、隔壁１を囲繞するように最外周に配設された外周壁３と、を有している。外周壁３は、ハニカム構造部１０を作製する過程において、ハニカム成形体を押出成形する際に、隔壁１とともに形成されたものであってもよい。また、押出成形時には外周壁３を形成しなくともよい。例えば、セル２を区画形成する隔壁１の外周部分に、セラミック材料を塗工して外周壁３を形成することもできる。更に、ハニカム構造部１０の外周部分を研削して一度除去し、隔壁１を囲繞するようにセラミック材料を塗工して外周壁３を形成することもできる。
ハニカム構造部の形状については特に制限はない。例えば、ハニカム構造部の形状としては、ハニカム構造部の端面が円形の筒状（円筒形状）、上記端面がオーバル形状の筒状、上記端面が多角形の筒状の形状を挙げることができる。多角形としては、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等を挙げることができる。図１〜図４においては、ハニカム構造部１０の形状が、端面が円形の筒状である場合の例を示す。
ハニカム構造部の隔壁は、セラミックを主成分とするものであることが好ましい。隔壁の材質としては、例えば、以下の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。即ち、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、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、及びアルミニウムチタネート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。これらの中でも、コージェライトが好ましい。コージェライトであると、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたハニカム構造体を得ることができるためである。ここで、「主成分」とは、隔壁を構成する材料中に含まれる成分が５０質量％以上の成分のことを意味する。隔壁が、上記群より選択される少なくとも１種を、８０質量％以上含む材料からなることが好ましく、９０質量％以上含む材料からなることが更に好ましい。
隔壁の厚さが、４０〜４００μｍであることが好ましく、５０〜１７０μｍであることが更に好ましく、５０〜１２０μｍであることが特に好ましい。隔壁の厚さを上記数値範囲とすることにより、隔壁の強度を維持しつつ、ハニカム構造体の圧力損失の増大を抑制することができる。本実施形態のハニカム構造体においては、中央領域において、隔壁の厚さが相対的に薄く、且つ、外周領域において、隔壁の厚さが相対的に厚くなるように構成されている。このため、外周領域の隔壁の厚さが、中央領域の隔壁の厚さの、１．０５〜１．８倍の厚さであることが好ましく、１．０５〜１．６倍の厚さであることが更に好ましく、１．０５〜１．４倍の厚さであることが特に好ましい。
また、第一線分上に配列するセルにおいて、小セルピッチセルが形成された領域を除く外周領域における隔壁の厚さが、小セルピッチセルが形成された領域を除く中央領域における隔壁の厚さの、１．０５〜１．８倍の厚さであることが好ましい。なお、以下、単に「外周領域」という場合には、「小セルピッチセルが形成された領域を除く外周領域」のことを意味する。また、以下、単に「中央領域」という場合には、「小セルピッチセルが形成された領域を除く中央領域」のことを意味する。外周領域における隔壁の厚さが、中央領域における隔壁の厚さの、１．０５〜１．６倍の厚さであることが更に好ましく、１．０５〜１．４倍の厚さであることが特に好ましい。また、小セルピッチセルが形成された境界部分における隔壁の厚さは、当該境界部分が存在する中央領域における隔壁の厚さに対して、１．０〜１．８倍であることが好ましい。
ハニカム構造部のセル密度は、３０〜１５０個／ｃｍ２であることが好ましい。セル密度を上記数値範囲とすることで、圧力損失の増大を有効に防止することができる。ハニカム構造部のセル密度とは、セルの延びる方向に直交する断面における、単位面積当たりのセルの個数のことを意味する。ハニカム構造部のセル密度が、６０〜１５０個／ｃｍ２であることが更に好ましく、９０〜１５０個／ｃｍ２であることが特に好ましい。なお、本実施形態のハニカム構造体においては、中央領域及び外周領域と、小セルピッチセルが形成された境界部分とは、セル密度の値が異なることとなる。また、中央領域と外周領域とで、セル密度の値が異なってもよいし、セル密度の値が同じであってもよい。
第一線分上に配列するセルにおいて、中央領域に形成されたセルのセルピッチと、外周領域に形成されたセルのセルピッチとは、同じ大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。例えば、小セルピッチセルを除く中央領域に形成されたセルのセルピッチが、小セルピッチセルを除く外周領域に形成されたセルのセルピッチよりも小であってもよい。
隔壁の気孔率は、２０〜６０％であることが好ましく、２５〜５０％であることが更に好ましく、２５〜４０％であることが特に好ましい。気孔率が２０％より小さいと、ハニカム構造体を触媒担体として用いた場合に、隔壁の細孔内に担持できる触媒の量が少なくなり、ハニカム構造体の触媒担持に関する特性が悪化することがある。気孔率が６０％より大きいと、ハニカム構造部の強度が低下することがある。隔壁の気孔率は、水銀ポロシメータで測定することができる。水銀ポロシメータとしては、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製、商品名：Ａｕｔｏｐｏｒｅ ９５００を挙げることができる。
ハニカム構造部の第一の端面から第二の端面までの長さは、５０〜１７０ｍｍであることが好ましく、８０〜１３０ｍｍであることが更に好ましい。但し、ハニカム構造部の第一の端面から第二の端面までの長さは、上記数値範囲に限定されることはなく、ハニカム構造体を、種々の排ガス浄化装置に用いた際に、最適な浄化性能を得るように適宜選択すればよい。
ハニカム構造部の第一の端面から第二の端面に延びる方向に垂直な断面における大きさについては、特に制限はなく、ハニカム構造体を、種々の排ガス浄化装置に用いた際に、最適な浄化性能を得るように適宜選択すればよい。なお、本実施形態のハニカム構造体において、上記断面の形状が円形状である場合には、この断面の直径が、７０〜１７０ｍｍであることが好ましく、７５〜１５０ｍｍであることが更に好ましい。
外周壁は、隔壁と同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。例えば、外周壁は、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、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、及びアルミニウムチタネートからなる群より選択される少なくとも１種からなるもの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、耐熱性に優れたハニカム構造部となる。
（１−２）その他の構成要素：
本実施形態のハニカム構造体においては、第１端面における所定のセル（第１セル）の開口部、及び第２端面における残余のセル（第２セル）の開口部に配設された目封止部を備えていてもよい。上記第１セルと上記第２セルとは、交互に並んでいることが好ましい。そして、それによって、ハニカム構造体の両端面に、目封止部と「セルの開口部」とにより、市松模様が形成されていることが好ましい。目封止部の材質は、隔壁の材質として好ましいとされた材質であることが好ましい。目封止部の材質と隔壁の材質とは、同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。このようなハニカム構造体は、排ガス中の粒子状物質を捕集するためのフィルタとして好適に用いることができる。
また、本実施形態のハニカム構造体においては、隔壁の表面及び当該隔壁に形成された細孔の内部に、触媒が担持されていてもよい。触媒としては、例えば、三元触媒、ＮＯＸ吸蔵還元触媒、酸化触媒、金属置換ゼオライトを主成分とするＮＯＸ選択還元触媒などの種々の触媒を挙げることができる。隔壁の表面及び隔壁に形成された細孔の内部に、触媒を担持する方法としては、例えば、従来公知の触媒用スラリーを用いた方法を挙げることができる。触媒用スラリーは、触媒以外に、貴金属、触媒助剤、貴金属保持材料などを含有していてもよい。貴金属としては、例えば、白金、ロジウム、パラジウムなどを挙げることができる。触媒助剤としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、セリアなどを挙げることができる。
（２）ハニカム構造体の製造方法：
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法について説明する。まず、セラミック原料を含有する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形成する隔壁（焼成前の隔壁）と最外周に位置する外周壁（焼成前の外周壁）とを備える筒状のハニカム成形体を成形する。
成形原料に含有されるセラミック原料としては、例えば、以下の「原料群」から選択される少なくとも１種のセラミックが好ましい。「原料群」とは、「炭化珪素、珪素−炭化珪素複合材料、コージェライト化原料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群」である。これらの原料を用いることにより、強度及び耐熱性に優れたハニカム構造体を得ることができる。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って、焼成されてコージェライトになるものである。シリカ源となる原料成分（シリカ源成分）としては、石英、溶融シリカ等を挙げることができる。アルミナ源となる原料成分（アルミナ源成分）としては、不純物が少ないため、酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムの中の少なくとも一方（両方でもよい）を、用いることが好ましい。マグネシア源となる原料成分（マグネシア源成分）としては、タルク、マグネサイト等を挙げることができる。マグネシア源成分としてのタルクは、平均粒子径が１０〜３０μｍであることが好ましい。また、マグネシア源成分は、不純物として、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ等を含有してもよい。
成形原料は、上記セラミック原料に、造孔材、バインダ、分散剤、界面活性剤、分散媒等を混合して調製することが好ましい。
造孔材としては、グラファイト、小麦粉、澱粉、発泡樹脂、吸水性ポリマー、「中空又は中実の、「フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等」の合成樹脂」、等を挙げることができる。造孔材の含有量は、セラミック原料を１００質量％としたときに、１〜１０質量％であることが好ましい。
バインダとしては、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。バインダの含有量は、セラミック原料を１００質量％としたときに、１〜１０質量％であることが好ましい。
分散剤としては、デキストリン、ポリアルコール等を挙げることができる。
界面活性剤としては、エチレングリコール、脂肪酸石鹸等を挙げることができる。界面活性剤の含有量は、セラミック原料を１００質量％としたときに、０．１〜５質量％であることが好ましい。
分散媒としては、水が好ましい。分散媒の含有量は、セラミック原料を１００質量％としたときに、３０〜１５０質量％であることが好ましい。
成形原料を用いてハニカム成形体を形成する際には、まず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ことが好ましい。
成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、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特に制限はなく、押出成形法、射出成形法、プレス成形法等の成形方法を用いることができる。連続成形が容易であり、例えば、コージェライト結晶を配向させることができることから、押出成形法を採用することが好ましい。押出成形法は、真空土練機、ラム式押出成形機、２軸スクリュー式連続押出成形機等の装置を用いて行うことができる。また、押出成形に用いる装置に、所望の隔壁厚さ、セルピッチ、セル形状等のハニカム成形体となるような口金を装着して、押出成形を行うことが好ましい。口金の材質としては、摩耗し難い、ステンレス鋼、超硬合金等が好ましい。
ここで、ハニカム成形体を形成する口金としては、得られるハニカム構造部の中央領域に該当する部分のスリットの幅が相対的に薄く、且つ、外周領域に該当する部分のスリットの幅が相対的に厚くなるように構成された口金を用いることが好ましい。また、押出成形の際には、中央領域に該当する部分と外周領域に該当する部分との間にて押出される坏土の押出速度を、相対的に遅くすることが好ましい。すなわち、小セルピッチセルが形成される境界部分に相当する部分の坏土の押出速度を、中央領域及び外周領域に該当する部分（境界部分は除く）の坏土の押出速度よりも遅くすることが好ましい。このように構成することによって、坏土の押出パターンとして、小セルピッチセルが形成される境界部分が、中央領域及び外周領域に比して凹んだ形状となる。その結果、上記境界部分に形成されるセルのセルピッチが、中央領域及び外周領域に形成されるセルのセルピッチに比して小さくなる。そして、坏土の押出速度を調節することにより、小セルピッチセルのセルピッチを、その他のセルのセルピッチに対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさとすることができる。小セルピッチセルが形成される境界部分に相当する部分の坏土の押出速度を調節する方法としては、口金に対して小セルピッチが形成される部分の裏穴の一部を塞ぐ方法を挙げることができる。このようにして、特定の裏孔の一部を塞ぐことにより、特定部分（即ち、小セルピッチが形成される部分）への坏土の流れを遅くし、押出速度を部分的に遅くすることができる。また、ハニカム成形体を形成する口金として、予め、中央領域と外周領域との境界を含む境界部分のセルのセルピッチが、中央領域のセルピッチに対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさとなるようなスリットが形成された口金を用いてもよい。また、押出形成中のハニカム成形体又は一旦押出形成されたハニカム成形体に対して外力を加えて、中央領域と外周領域との境界部分に小セルピッチセルを形成してもよい。更に、ハニカム成形体の自重によって、中央領域と外周領域との境界部分に小セルピッチセルを形成することもできる。このように、小セルピッチセルを形成する方法については種々の方法を採用することができる。
ハニカム成形体を成形した後に、得られたハニカム成形体を乾燥することが好ましい。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、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、ハニカム成形体全体を、迅速且つ均一に乾燥することができることから、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組合せて行うことが好ましい。また、乾燥条件は、乾燥方法によって適宜決定することができる。
次に、得られたハニカム成形体を焼成（本焼成）してハニカム構造体を得ることが好ましい。「本焼成」とは、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の操作を意味する。
なお、ハニカム成形体を焼成（本焼成）する前には、そのハニカム成形体を仮焼することが好ましい。仮焼は、脱脂のために行うものであり、その方法は、特に限定されるものではなく、中の有機物（バインダ、分散剤、造孔材等）を除去することができればよい。一般に、バインダ（有機バインダ）の燃焼温度は１００〜３００℃程度である。造孔材の燃焼温度は、種類によって異なるが、２００〜１０００℃程度である。そのため、仮焼の条件としては、酸化雰囲気において、２００〜１０００℃程度で、３〜１００時間程度加熱することが好ましい。
本焼成における焼成条件（温度・時間）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、焼成最高温度は、１４１０〜１４４０℃が好ましい。また、焼成最高温度キープ（保持）時間は、３〜１５時間が好ましい。
以上のようにして、本発明のハニカム構造体を製造することができる。また、このようにして得られたハニカム構造体の第１端面における所定のセルの開口部、及び第２端面における残余のセルの開口部に、目封止部を配設してもよい。目封止部を配設する方法については特に制限はなく、従来公知のハニカム構造体の製造方法における目封止部の配設方法に準じて行うことができる。また、得られたハニカム構造体の隔壁の表面及び当該隔壁に形成された細孔の内部に、触媒を担持してもよい。触媒を担持する方法についても特に制限はなく、従来公知のハニカム構造体の製造方法における触媒の担持方法に準じて行うことができる。
以上のようにして、本発明のハニカム構造体を製造することができる。但し、本発明のハニカム構造体の製造方法については、これまでに説明した製造方法に限定されることはない。
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、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）
まず、セラミック原料を含有する成形原料を用いて、ハニカム成形体を成形するための坏土を調製した。セラミック原料として、コージェライト化原料を用いた。コージェライト化原料に、分散媒、有機バインダ、分散剤、造孔材を添加して、成形用の坏土を調製した。分散媒の添加量は、コージェライト化原料１００質量部に対して、３３質量部とした。有機バインダの添加量は、コージェライト化原料１００質量部に対して、５．６質量部とした。造孔材の添加量は、コージェライト化原料１００質量部に対して、０．５質量部とした。得られた第一のセラミック成形原料を、ニーダーを用いて混練して、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押出成形し、ハニカム成形体を得た。口金としては、中央領域における隔壁の厚さよりも、中央領域の外側に位置する外周領域における隔壁の厚さが厚くなるようにスリットが形成された口金を用いた。また、この口金は、得られるハニカム構造体のセルの断面形状が、六角形となる口金を用いた。表１に、得られるハニカム構造体の「中央領域の隔壁の厚さ（μｍ）」及び「外周領域の隔壁の厚さ（μｍ）」、「セル密度（個／ｃｍ２）」、「セルの断面形状」、「端面の直径（ｍｍ）」、及び「長さ（ｍｍ）」を示す。また、口金としては、得られるハニカム構造部の中央領域に該当する部分のスリットの幅が相対的に薄く、且つ、外周領域に該当する部分のスリットの幅が相対的に厚くなるように構成された口金を用いた。得られるハニカム構造体の隔壁の厚さは、表１に示す通りである。また、使用した口金は、小セルピッチが形成される部分の裏穴の一部を塞ぎ、小セルピッチセルが形成される境界部分に相当する部分の坏土の押出速度が遅くなるようにした。このようにして、上記境界部分に形成されるセルのセルピッチが、中央領域及び外周領域に形成されるセルのセルピッチに比して小さく構成されたハニカム成形体を得た。
次に、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。その後、１３５０〜１４４０℃で１０時間焼成して、表１及び表２に示すように構成されたハニカム構造体を得た。実施例１のハニカム構造体は、ハニカム構造体の最外周のセルから、各１０個のセルについて、隔壁の厚さが厚くなっている。この隔壁の厚さが厚くなっている領域を外周領域とし、それ以外の領域を、中央領域とする。表２に、「外周領域のセル数（個）」、及び「中央領域セルのセルピッチ（ｍｍ）」を示す。なお、中央領域セルのセルピッチ（ｍｍ）は、中央領域に形成されたセルのうち、後述する小セルピッチセルを除くセルのセルピッチである。
ここで、ハニカム構造体のセルの延びる方向に垂直な断面の重心点を通り、且つ、六角形のセルの一辺を構成する隔壁に対して直交する方向に延びる一の線分を、第一線分とし、当該第一線分の延びる方向を、「０°方向」とする。また、上記一の線分を、当該断面の重心点を中心とし、時計回りに６０°回転移動させた線分を、第二線分とし、当該第二線分の延びる方向を、「６０°方向」とする。更に、上記一の線分を、当該断面の重心点を中心とし、時計回りに１２０°回転移動させた線分を、第三線分とし、当該第三線分の延びる方向を、「１２０°方向」とする。
実施例１のハニカム構造体は、第一線分上に配列するセルのうち、ハニカム構造体の最外周から５個目から１０個目までのセルのセルピッチが、中央領域セルのセルピッチに比して、小さくなっていた。具体的には、中央領域セルのセルピッチが、０．９０ｍｍであり、ハニカム構造体の最外周から９個目のセルのセルピッチが、０．８３ｍｍであった。また、実施例１のハニカム構造体は、第二線分及び第三線分上に配列するセルについても、中央領域と外周領域との境界部において、中央領域セルのセルピッチに比して、セルピッチが小さくなっている。このようにセルピッチが小さくなっているセルを、「小セルピッチセル」という。表１に、小セルピッチセルの「有無」、及び「小セルピッチセルの配列方向（隔壁に直交する線分の方向）」を示す。また、表２に、「外周領域のセル数（個）」、「中央領域セルのセルピッチ（ｍｍ）」、「小セルピッチセルの形成範囲（最外周からのセル数）」、及び「小セルピッチセルのセルピッチ（最小値）（ｍｍ）」、及び「セルピッチの比率（％）」を示す。ここで、セルピッチの比率（％）とは、中央領域セルのセルピッチ（ｍｍ）に対する、小セルピッチセルのセルピッチ（ｍｍ）の百分率（％）のことを意味する。
得られたハニカム構造体について、以下の「耐熱衝撃性（１）の評価」及び「耐熱衝撃性（２）の評価」を行った。評価結果を、表３に示す。
［耐熱衝撃性（１）の評価］
ハニカム構造体を収納する缶体内に加熱ガスを供給することができる「プロパンガスバーナー装置」を用いて、ハニカム構造体の耐熱衝撃性（１）の評価を行った。具体的には、各実施例のハニカム構造体を缶体内に収納（キャニング）し、上記プロパンガスバーナー装置にセットした。次に、ハニカム構造体に燃焼ガスを流した。燃焼ガスは、流量５０ＮＬ／ｍｉｎで１０分間流し、ハニカム構造体の前方１０ｍｍ位置での中央部のガス温度を１０分後に１０００℃とする。その後、燃焼ガスを停止し、代わりに冷却エアーを流量２５０ＮＬ／ｍｉｎで１０分間流し、１０分後にハニカム構造体の前方１０ｍｍ位置での中央部のガス温度を１００℃とする。このような、燃焼ガスと冷却エアーの通気を１サイクルとし、これを２０サイクル実施した。そして、その後、ハニカム構造体の中央領域と外周領域との境界部分におけるクラックの有無を目視にて観察した。このようにして、ハニカム構造体の耐熱衝撃性（１）の評価を行った。境界部分にて、クラックが確認されない場合を合格として、表３にて「ＯＫ」と示す。境界部分にて、クラックが確認された場合を不合格として、表３にて「ＮＧ」と示す。
［耐熱衝撃性（２）の評価］
以下の通気条件を１サイクルとし、これを２０サイクル実施した以外は、「耐熱衝撃性（１）の評価」と同様の方法で、ハニカム構造体の耐熱衝撃性（２）の評価を行った。まず、燃焼ガスを流量６０ＮＬ／ｍｉｎで１０分間流し、ハニカム構造体の前方１０ｍｍ位置での中央部のガス温度を１０分後に１１００℃とする。その後、燃焼ガスを停止し、代わりに冷却エアーを流量３００ＮＬ／ｍｉｎで１０分間流し、１０分後にハニカム構造体の前方１０ｍｍ位置での中央部のガス温度を１００℃とする。このような、燃焼ガスと冷却エアーの通気を１サイクルとする。耐熱衝撃性（２）の評価においては、境界部分にて、クラックが確認されない場合を合格として、表３にて「ＯＫ」と示す。境界部分にて、クラックが確認された場合を不合格として、表３にて「ＮＧ」と示す。
実施例１のハニカム構造体は、このハニカム構造体の断面において、当該断面の最外周から当該断面の重心点までの第一線分上に配列するセルの個数が、５２個であった。すなわち、上記断面の重心点から、０°方向に配列するセルの個数が、５２個であった。ここで、実施例１のハニカム構造体の、上記断面の最外周に配置されたセルを、１個目のセルとし、上記断面の重心点に位置するセルを、５２個目とする。図１８は、実施例１のハニカム構造体における第一線分上に配列するセルの、セルピッチ（ｍｍ）と隔壁の厚さ（ｍｍ）との関係をグラフである。また、実施例１のハニカム構造体は、上記断面の最外周から当該断面の重心点までの第二線分及び第三線分上に配列するセルの個数も、それぞれ５２個であった。図１９は、実施例１のハニカム構造体における第二線分上に配列するセル（すなわち、６０°方向に配列するセル）の、セルピッチ（ｍｍ）と隔壁の厚さ（ｍｍ）との関係をグラフである。図２０は、実施例１のハニカム構造体における第三線分上に配列するセル（すなわち、１２０°方向に配列するセル）の、セルピッチ（ｍｍ）と隔壁の厚さ（ｍｍ）との関係をグラフである。図１８〜図２０に示すグラフにおいて、横軸が、断面の最外周に配置されたセルを、１個目のセルとし、上記断面の重心点に位置するセルを、５２個目とした、セルの位置を示す。図１８〜図２０に示すグラフにおいて、右側の縦軸が、隔壁の厚さ（ｍｍ）を示し、左側の縦軸が、セルピッチ（ｍｍ）を示す。
Figure 0006339463
Figure 0006339463
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（実施例２〜１８、比較例１〜１３）
隔壁の厚さ、セル密度、セルの断面形状、端面の直径、長さ、外周領域の形成範囲、中央領域の形成範囲、及び小セルピッチセルの形成範囲を、表１及び表２に示すように変更して、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体について、実施例１と同様の方法で、「耐熱衝撃性（１）の評価」、及び「耐熱衝撃性（２）の評価」を行った。結果を、表３に示す。
実施例４〜６，１０，１１，１４，１６，１８、及び比較例４，５，８，９，１１，１３のハニカム構造体は、セルの断面形状が四角形である。セルの断面形状が四角形の場合には、以下のようにして、小セルピッチセルの配列方向を特定した。ハニカム構造体のセルの延びる方向に垂直な断面の重心点を通り、且つ、四角形のセルの一辺を構成する隔壁に対して直交する方向に延びる一の線分を、第一線分とし、当該第一線分の延びる方向を、「０°方向」とする。また、上記一の線分を、当該断面の重心点を中心とし、時計回りに９０°回転移動させた線分を、第四線分とし、当該第四線分の延びる方向を、「９０°方向」とする。
ここで、第一線分上に配列するセルのセルピッチ（ｍｍ）と隔壁の厚さ（ｍｍ）との関係を示す他の例を、図２１に示す。図２１は、実施例１３のハニカム構造体における第一線分上に配列するセル（すなわち、０°方向に配列するセル）の、セルピッチ（ｍｍ）と隔壁の厚さ（ｍｍ）との関係をグラフである。図２１に示すグラフにおいて、横軸が、断面の最外周に配置されたセルを、１個目のセルとし、上記断面の重心点に位置するセルを、５２個目とした、セルの位置を示す。図２１に示すグラフにおいて、右側の縦軸が、隔壁の厚さ（ｍｍ）を示し、左側の縦軸が、セルピッチ（ｍｍ）を示す。
（結果）
実施例１〜１８のハニカム構造体は、耐熱衝撃性（１）の評価及び耐熱衝撃性（２）の評価において、境界部分にてクラックが確認されず、耐熱衝撃性に優れていることが分かった。一方で、比較例１のように小セルピッチセルが存在しないものは、耐熱衝撃性（２）の評価において、境界部分にてクラックが確認された。また、比較例３のように、中央領域と外周領域との境界を外れて小セルピッチセルが形成されているものは、耐熱衝撃性（１）の評価及び耐熱衝撃性（２）の評価において、境界部分にてクラックが確認された。また、セルピッチの比率が９８％の比較例２についても、耐熱衝撃性（２）の評価において、境界部分にてクラックが確認され、中央領域と外周領域との境界部分の耐熱衝撃性が十分に向上されていないことが判明した。
本発明のハニカム構造体は、排ガスの浄化に利用することができる。例えば、本発明のハニカム構造体は、触媒担体やフィルタに用いることができる。
１，３１：隔壁、２，３２：セル、２ａ，３２ａ：セル（中央領域セル）、２ｂ，３２ｂ：セル（外周領域セル）、２ｃ，３２ｃ：セル（小セルピッチセル）、３，３３：外周壁、１０，１０Ａ，４０：ハニカム構造部、１１，４１：第一の端面、１２，４２：第二の端面、２１，５１：外周領域、２２，５２：中央領域、２３，５３：境界部分、２４，５４：境界（中央領域と外周領域との境界）、２９ａ，５９ａ：第一線分、２９ｂ：他の線分（第二線分）、２９ｃ：他の線分（第三線分）、１００，１００Ａ，２００：ハニカム構造体、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９：セルピッチ、Ｏ：重心点。

Claims (5)

  1. 第一の端面から第二の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する筒状のハニカム構造部を備え、
    前記隔壁は、前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に垂直な断面において、前記セルの形状が多角形となるように配設されたものであり、且つ、
    前記ハニカム構造部は、前記断面の重心点を含む中央領域における前記隔壁の厚さよりも、前記中央領域の外側に位置する外周領域における前記隔壁の厚さが厚くなるように構成されたものであり、
    前記ハニカム構造部の前記断面において、当該断面の重心点を通り、且つ、多角形の前記セルの一辺を構成する前記隔壁に対して直交する方向に延びる一の線分を、第一線分とした場合に、前記第一線分上に配列する前記セルのうち、前記中央領域と前記外周領域との境界を中心として前記第一線分の延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセルは、前記第一線分の延びる方向のセルピッチが、当該各５個以内で且つ少なくとも１個のセルを除く前記中央領域において前記第一線分上に配列する前記セルの前記第一線分の延びる方向のセルピッチに対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさである、ハニカム構造体。
  2. 前記ハニカム構造部の前記断面において、当該断面の重心点を通り、且つ、多角形の前記セルの前記一辺以外の他の辺を構成する前記隔壁に対して直交する方向に延びる他の線分を、第二線分とした場合に、前記第二線分上に配列する前記セルのうち、前記中央領域と前記外周領域との境界を中心として前記第二線分の延びる方向に配列する各５個以内で且つ少なくとも１個のセルは、前記第二線分の延びる方向のセルピッチが、当該各５個以内で且つ少なくとも１個のセルを除く前記中央領域において前記第二線分上に配列する前記セルの前記第二線分の延びる方向のセルピッチに対して、７０％以上且つ９５％以下の大きさである、請求項１に記載のハニカム構造体。
  3. 前記第一線分上に配列する前記セルにおいて、前記中央領域と前記外周領域との境界を中心として前記第一線分の延びる方向に配列する前記各５個以内で且つ少なくとも１個のセルの形状が、当該各５個以内で且つ少なくとも１個のセルを除く前記中央領域に形成された前記セルの形状を、少なくとも前記第一線分の延びる方向に収縮させた形状である、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
  4. 前記第一線分上に配列する前記セルにおいて、前記第一線分の延びる方向に配列する前記各５個以内で且つ少なくとも１個のセルを除く前記外周領域における前記隔壁の厚さが、前記第一線分の延びる方向に配列する前記各５個以内で且つ少なくとも１個のセルを除く前記中央領域における前記隔壁の厚さの、１．０５〜１．８倍の厚さである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  5. 前記第一線分上に配列する前記セルにおいて、前記第一線分の延びる方向に配列する前記各５個以内で且つ少なくとも１個のセルを除く前記中央領域に形成された前記セルのセルピッチと、前記第一線分の延びる方向に配列する前記各５個以内で且つ少なくとも１個のセルを除く前記外周領域に形成された前記セルのセルピッチとが、同じ大きさである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
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