JP6697364B2 - 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、ハニカム基材の外周にフランジ部を備えるハニカム構造体に関する。
従来、セラミックス製ハニカム構造体は、自動車排ガス浄化用触媒担体、排ガス浄化用微粒子除去フィルタ、或いは燃焼装置用蓄熱体の種々に使用されている。セラミックス製ハニカム構造体は、成形材料（坏土）の粘度を調整し、押出成形機を用いて所望のハニカム形状に押出成形した後、生切断、乾燥、仕上げ加工したハニカム成形体を高温で焼成処理することで製造されている。ここで、ハニカム構造体は、流体の流路を形成する一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する格子状の隔壁を有している。
セラミックス製ハニカム構造体は、使用する用途や捕集性能等に応じて種々の形状のものが製造され、一般的に円柱状や角柱状を呈するものが多く採用されている。更に一部には、ハニカム内側に位置するハニカム基材と、ハニカム外側に位置し、ハニカム基材の外周に形成されたハニカム外壁の一部にフランジ部を備えるハニカム構造体が製造されている。このような構造のハニカム構造体は、例えば、少なくとも一方の端面がテーパー状のフランジ部を備えるハニカム構造体が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
このフランジ部を備えるハニカム構造体（以下、単に「ハニカム構造体」と称す。）は、金属製の缶体の内部に収容するキャニングを経て、例えば、排ガス浄化用触媒担体や微粒子捕集フィルタ等として用いられる。このとき、ハニカム構造体は、フランジ部と缶体とが把持材を介して主に接触し、フランジ部以外の部分（ハニカム基材）は、缶体あるいは把持材と非接触の状態となる。そのため、把持材あるいは熱伝導性の高い金属製の缶体と接触する面積が必要最小限に抑えられることにより、不要な熱損失が発生しない等の良好な熱的特性を示す利点を備えている。更に、ハニカム構造体の製造工程における搬送時や缶体にキャニングする際に、フランジ部をロボットアーム等で挟むことが可能となり、ハニカム基材に無用な負荷が加わるのを防ぐことができる。その結果、ハニカム構造体の破損を防ぎ、更に搬送作業等を容易にする特徴を備えている。
上述したフランジ部を備えるハニカム構造体は、フランジ部を含むハニカム径の大きなハニカム構造体を予め製作し、フランジ部を残しつつ、所望のハニカム径のハニカム基材になるまで外周面を切削加工することによって形成される。その後、切削加工後の外部に対して、セルや隔壁が剥き出しとなった基材外周面に対して、周知の外周コート材を施与し、乾燥させることによってハニカム外壁を形成することが行われる。このハニカム外壁が形成されることによって、ハニカム構造体自体の強度を高めることができるとともに、搬送時やキャニング時にハニカム構造体に加わる衝撃によって、セル欠け等の不良の発生を抑制することができる。
特開２０１０−１８４２１８号公報
しかしながら、上記のハニカム構造体は、以下に掲げる問題を生じることがあった。すなわち、排ガス浄化用触媒担体や微粒子捕集フィルタ等に用いられるハニカム構造体は、缶体に収容された状態で使用されるため、ハニカム基材の基材外周面に形成されるハニカム外壁は、缶体への収容後には実用上は特に必要のないものであった。更に、ハニカム外壁が存在することによって、ハニカム構造体自体の熱容量が増加し、熱的特性に影響を及ぼすことがあった。これらの要因によって、排ガス浄化用触媒担体や微粒子捕集フィルタ等として使用した場合、昇温速度や捕集した微粒子の燃焼効率が低下する虞があった。
したがって、缶体への収容後には必要性のほとんどないハニカム外壁を形成する作業を行うことは、ハニカム構造体の製造効率を低下させる要因となり、かつハニカム外壁を形成するための外周コート材等の原材料費が余分にかかることがあった。特に、缶体へのキャニング時等には、フランジ部がロボットアーム等によって把持されるため、ハニカム基材に直接力が加わることがない。そのため、ハニカム基材は必要最小限の強度さえ有していればよく、缶体に収容された後は当該缶体がハニカム構造体を外部からの衝撃に対して保護する機能を有していた。
そこで、本発明は上記実情に鑑み、ハニカム外壁の一部を省略することで、熱容量を減少させ、熱的性質の向上を図るとともに、ハニカム構造体の製造工程を簡略化し、製造効率を高め、かつ製造コストの低廉化が可能なハニカム構造体の提供を課題とするものである。
本発明によれば、上記課題を解決したハニカム構造体が提供される。
［１］ 一方の端面から他方の端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを区画形成する格子状の隔壁及びハニカム外壁を備えるハニカム基材と、前記ハニカム基材の前記ハニカム外壁の一部に取設され、一方のフランジ端面から他方のフランジ端面まで延びる複数のフランジセルを区画形成する格子状のフランジ隔壁及びフランジ外壁を備えるフランジ部とを有し、前記ハニカム基材は、基材外周面を周方向に沿って囲むようにしてハニカム外壁が設けられた外壁領域、及び、前記周方向に沿って前記ハニカム外壁が設けられていない未外壁領域を有し、前記ハニカム外壁が設けられていない前記未外壁領域が、前記基材外周面の総面積に対し、１０〜９０％の範囲であるハニカム構造体。
［２］ 前記未外壁領域は、前記基材外周面の総面積に対し、４０〜８０％の範囲である前記［１］に記載のハニカム構造体。
［３］ 前記ハニカム基材は、前記セルに所定の配設基準の目封止部を有する前記［１］または［２］に記載のハニカム構造体。
［４］ 前記ハニカム基材の前記未外壁領域におけるハニカム径は、前記ハニカム外壁を有する外壁領域におけるハニカム径に対して小さい前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［５］ 前記フランジ部は、前記フランジ外壁に対して傾斜したテーパー部を有する前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［６］ 前記フランジ部は、前記ハニカム基材の中心軸に対し、偏心した位置にフランジ中心軸を有する前記［１］〜［５］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によれば、ハニカム構造体のハニカム基材の基材外周面に、ハニカム外壁が設けられていない未外壁領域を有することで、熱容量の減少を図ることができる。更に、ハニカム外壁の形成に伴う作業を簡略化することで製造効率を向上させ、製造コストを低く抑えることができる。
本発明の一実施形態のハニカム構造体の概略構成を模式的に示す斜視図である。 ハニカム構造体の概略構成を示す他方の端面側から視た正面図である。 ハニカム構造体の概略構成を示す平面図である。 本発明の別例構成のハニカム構造体の一例を示す平面図である。 本発明の別例構成のハニカム構造体の一例を示す平面図である。 本発明の別例構成のハニカム構造体の一例を示す平面図である。 本発明の別例構成のハニカム構造体の一例を示す平面図である。 本発明の別例構成のハニカム構造体の一例を示す平面図である。 本発明の別例構成のハニカム構造体の一例を示す平面図である。 本発明の別例構成のハニカム構造体の一例を示す平面図である。 本発明の別例構成のハニカム構造体の一例を示す平面図である。 本発明の別例構成のハニカム構造体の一例を示す平面図である。
以下、図面を参照しつつ本発明のハニカム構造体の実施の形態について詳述する。なお、本発明のハニカム構造体は、以下の実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、種々の設計の変更、修正、及び改良等を加え得るものである。
本実施形態のハニカム構造体１は、図１〜図３に示すように、コージェライト等のセラミックス材料を用いて形成されたハニカム基材１０と、ハニカム基材１０と同様にセラミックス材料を用い、当該ハニカム基材１０の基材外周面１１の一部に形成されたフランジ部２０とを主に備えている。
ハニカム基材１０は、全体が円柱状を呈し、一方の端面１２ａから他方の端面１２ｂまで延びる流体の流路を形成する複数のセル１３を区画形成する格子状の隔壁１４と、基材外周面１１の少なくとも一部を被覆してなるハニカム外壁１５とを備えている。
一方、フランジ部２０は、ハニカム基材１０の中心軸Ｃ（図１参照）と一致する中心軸を有し、ハニカム外壁１５の一部に取設され、当該ハニカム外壁１５から外周方向に沿って同心円状に突設した略円環状の部材によって構成されている。フランジ部２０は、ハニカム基材１０と同様に、一方のフランジ端面２１ａから他方のフランジ端面２１ｂまで延びる流体の流路を形成する複数のフランジセル２２を区画形成する格子状のフランジ隔壁２３と、フランジ外周面２４の全体を被覆するフランジ外壁２５とを有している。
更にフランジ部２０は、ハニカム基材１０の基材外周面１１に形成されたハニカム外壁１５及び当該ハニカム外壁１５と平行に配されたフランジ外壁２５の両端部２６ａ，２６ｂと所定の傾斜角度で接続する一対のテーパー部２７と、当該テーパー部２７の間のフランジ外壁２５のフランジ外壁長さＶ（図３参照）に相当するフランジ本体とを含んで構成されている。なお、図１及び図３において、一対のテーパー部２７の傾斜面（フランジ端面２１ａ，２１ｂに相当）にそれぞれ表れるフランジセル２２及びフランジ隔壁２３の構成については、図示を簡略化するため省略している。ここで、フランジ外壁２５のフランジ外壁長さＶと、フランジ外壁２５を挟んだ一対のフランジ端面２１ａ，２１ｂのそれぞれのフランジ端面長さＶ１，Ｖ２を合わせたものが、フランジ部長さＷとなる（図３参照）。また、ハニカム基材１０の基材外周面１１からフランジ部２０のフランジ外壁２５までをフランジ部厚さＨと定義する。
本実施形態のハニカム構造体１において、テーパー部２７を有するフランジ部２０は、ハニカム基材１０の一方の端面１２ａから他方の端面１２ｂに至る軸方向の長さＬ（ハニカム長さ）に対し、一方の端面１２ａ側から約１／５程度の位置にある。換言すると、入口側端面（一方の端面１２ａに相当）からの距離Ｘ（図３参照）で離間した位置からフランジ部２０が設けられている。更に、ハニカム基材１０の他方の端面１２ｂから軸方向の長さＬの１／２以上の範囲に、ハニカム基材１０の基材外周面１１に対してハニカム外壁１５を設けない“未外壁領域Ｒ１”を有している。
これに対し、上記未外壁領域Ｒ１以外のハニカム基材１０の基材外周面１１にはハニカム外壁１５を設けた“外壁領域Ｒ２”を有している。ここで、未外壁領域Ｒ１におけるハニカム基材１０のハニカム径Ｄ１に対し、ハニカム外壁１５が設けられた外壁領域Ｒ２におけるハニカム基材１０のハニカム径Ｄ２は、ハニカム外壁厚さに相当する分だけ大きくなっている（図２及び図３参照）。
前述したように、ハニカム基材１０のハニカム外壁１５は、ハニカム基材を所望のハニカム径（ハニカム径Ｄ１に相当）まで切削加工した後、外部に剥き出しとなった基材外周面１１に外周コート材（図示しない）を施与し、乾燥させることによって形成されている。
更に詳細に説明すると、本実施形態のハニカム構造体１において、ハニカム基材１０は、ハニカム外壁１５を設けない未外壁領域Ｒ１が、基材外周面１１の総面積に対し、１０〜９０％の範囲である。更に好ましくは、未外壁領域Ｒ１は、総面積に対して４０〜８０％の範囲である。ここで、基材外周面１１の総面積とは、図３に示すように、未外壁領域Ｒ１と、フランジ部２０を挟んでハニカム外壁１５が設けられた二箇所の外壁領域Ｒ２との各領域面積の合計である。
本実施形態のハニカム構造体１において、フランジ部２０の位置をハニカム基材１０の一方の端面１２ａ側から約１／５程度の位置にあるものを示したが、これに限定されるものではなく、ハニカム基材１０の軸方向の長さＬの任意の位置に設定することができる。すなわち、総面積に対して、上記数値範囲で未外壁領域Ｒ１が設けられているものであれば構わない。
ハニカム構造体１におけるフランジ部２０は、既に説明したように、ハニカム構造体１を製造する過程や、微粒子捕集フィルタ等として用いるために、缶体の内部に収容するキャニングの工程において、ハニカム構造体をロボットアーム等によって把持するための被把持部としての機能を有している。更に、排ガス浄化用触媒担体や微粒子捕集フィルタ等として使用する場合に、缶体の内部に収容されたハニカム構造体と当該缶体とが直接あるいは把持材を介して接触する箇所である。
したがって、缶体と非接触の状態でハニカム基材は内包されており、収容後（キャニング後）は、ハニカム基材１０のハニカム外壁１５は実用上の必要性はほとんどない。すなわち、缶体に収容されるまでの間に、ハニカム構造体１の強度を一定以上保証し、キャニング時や搬送時等に加わる衝撃によって隔壁等の破損を防ぐことができるものであればよい。
そこで、本発明のハニカム構造体１は、ハニカム基材１０の基材外周面１１の一部に敢えてハニカム外壁１５を設けない未外壁領域Ｒ１を有し、ハニカム構造体１の強度を必要最低限の状態にしている。そのため、基材外周面１１の総面積に対する比率を上記範囲に特定している。
ここで、総面積に対する未外壁領域Ｒ１の比率が１０％より低い場合、ハニカム基材１０の基材外周面１１のほとんどにハニカム外壁１５が存在することとなり、未外壁領域Ｒ１を有することによる効果、特にハニカム構造体１の軽量化に寄与する効果を得ることがほとんどできない。熱容量を減少させる効果も低くなる。
一方、基材外周面１１の総面積に対する未外壁領域Ｒ１の比率が９０％より高い場合、基材外周面１１のほとんどがハニカム外壁１５を備えないことになり、ハニカム構造体１の強度が著しく低下するおそれがある。そのため、キャニング時や搬送時等の衝撃によってハニカム構造体１が破損する危険性が大きくなる。したがって、総面積に対する未外壁領域Ｒ１の比率を上記の通り、１０％〜９０％の範囲にしている。更に、当該比率を４０％〜８０％の範囲とすることにより、未外壁領域Ｒ１を有する効果及びハニカム構造体１の実用上の十分な強度を確保するために最適な条件とすることができる。
更に、基材外周面１１に未外壁領域Ｒ１を有することで、ハニカム外壁１５をわざわざ構築するための作業を簡易化及び効率化することができ、作業時間の短縮等を図ることができる。加えて、基材外周面１１に施与する外周コート材の使用量を大幅に削減することが可能となり、製造コストを抑制することができる。更に、外周コート材を乾燥させ、ハニカム外壁を形成するための乾燥等の各工程の時間を減らすことができる。
また、ハニカム外壁１５を有しないことで、未外壁領域Ｒ１の部分を用いて排気ガス等の浄化処理を行うことも可能となる。すなわち、従来のハニカム構造体と比較し、セル１３と排気ガス等との接触面積を増やすことが可能となり、排気ガス等の浄化効率を向上させることができる。加えて、ハニカム構造体１の未外壁領域Ｒ１のセル１３に対し、所定の配設基準に従って目封止部（図示しない）を有するものであってもよい。これにより、更に浄化性能の向上が期待される。
ここで、本実施形態のハニカム構造体１を構成するための、ハニカム構造体の製造方法は特に限定されるものではない。すなわち、従来から周知のフランジ部を備えるハニカム構造体を製造するための手法を流用することができる。例えば、フランジ部２０を含んだハニカム径の大きなハニカム成形体を押出成形し、乾燥及び焼成等の工程を経て、本実施形態のハニカム構造体１のベースとなるハニカム構造体（図示しない）を予め製造する。
その後、当該ハニカム構造体に対し、フランジ部２０に相当する部分を残しつつ、構造体外周面を切削し、円柱状のハニカム基材１０のハニカム径Ｄ１になるまで加工を行う。これにより、円柱状のハニカム基材１０と、基材外周面１１の一部から突設され、ハニカム基材１０と一体的に形成されたフランジ部２０とを有するハニカム構造体１を形成することができる。
このとき、ハニカム基材１０の基材外周面１１は、切削加工によってセル１３及び隔壁１４の一部が外部に対して剥き出しとなっている。そこで、ハニカム外壁１５を設ける外壁領域Ｒ２に対し、外周コート材の施与が行われる。このとき、外周コート材の施与が行われない部分（未外壁領域Ｒ１）には、マスキング処理が行われ、外周コート材が基材外周面１１に付着しないような対策が施される。これにより、ハニカム基材１０の基材外周面１１において、ハニカム外壁１５が設けられない未外壁領域Ｒ１及びハニカム外壁１５が設けられた外壁領域Ｒ２の二つの領域を含む、フランジ部２０を備えるハニカム構造体１が形成される。また、フランジ部２０の一方のフランジ端面２１ａおよび他方のフランジ端面２１ｂ、あるいは、テーパー部２７において、フランジ隔壁２３の端部に外周コート材を施与することによりフランジ隔壁２３の強度を向上させて、当該フランジ隔壁２３の破損を防いでも良い。更には、切削加工によってフランジ部２０の外周を切削した後、外周コート材を施与しても良い。これにより、フランジ部２０の径をより精度良く作成できる。
本発明のハニカム構造体１は、図１〜図３に示すようなハニカム基材１０とフランジ部２０とを有するものに特に限定されるものではなく、未外壁領域Ｒ１及び外壁領域Ｒ２の配置及び形状等を任意に設定することができる。
例えば、フランジ部４１の両側の一方の端面４２ａ及び他方の端面４２ｂ側にそれぞれ未外壁領域を設定したハニカム構造体４０ａ（図４Ａ参照）、或いは、ハニカム基材４３の軸方向の長さＬの中央部分に未外壁領域Ｒ１を有するハニカム構造体４０ｂ（図４Ｂ参照）であっても構わない。
一方、本実施形態のハニカム構造体１において、フランジ部２０が一対のテーパー部２７を備えるものを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、フランジ端面５１ａ，５１ｂをそれぞれハニカム基材５２の基材外周面５３に対して直交するようにしたフランジ部長さＷ及びフランジ部厚さＨのフランジ部５４を有し、ハニカム基材５２の他方の端面５５ｂ側に未外壁領域Ｒ１を有し、一方の端面５５ａ側からの距離に相当する入口端面からの距離Ｘの外壁領域Ｒ２を有するハニカム構造体５０ａ（図５Ａ参照）や、上記フランジ部５４を備え、ハニカム基材５２の軸方向の長さＬに対して中央部分に未外壁領域Ｒ１を有するハニカム構造体５０ｂ（図５Ｂ参照）であっても構わない。
更に、基材外周面６１に直交するフランジ端面６２ａ，６２ｂを備えるフランジ部６３を有し、当該フランジ部６３を挟み込むように両側に一対の未外壁領域Ｒ１を有し、ハニカム基材６４の他方の端面６５ｂ側の近傍に外壁領域Ｒ２を有するハニカム構造体６０ａ（図６Ａ参照）や、上記フランジ部６３を備え、ハニカム基材６４の一方の端面６５ａ側と、他方の端面６５ｂ側の一部とに未外壁領域Ｒ１をそれぞれ有するハニカム構造体６０ｂ（図６Ｂ参照）であっても構わない。
更に、基材外周面７１に直交するフランジ端面７２ａ，７２ｂを備えるフランジ部７３を有し、当該フランジ部７３からそれぞれ離間した一方の端面７４ａ及び他方の端面７４ｂの近傍に一対の未外壁領域Ｒ１を有し、フランジ部７３の両側近傍にそれぞれ外壁領域Ｒ２を有するハニカム構造体７０ａ（図７Ａ参照）や、ハニカム基材７５における未外壁領域Ｒ１及び外壁領域Ｒ２の境界がハニカム基材７５の軸方向に対して傾斜した傾斜境界部７６を有するハニカム構造体７０ｂ（図７Ｂ参照）、或いは、ハニカム基材８２の中心軸に対し、偏心した位置にフランジ部８１のフランジ中心軸が設定され、他方の端面８３ｂ側に未外壁領域Ｒ１を有し、一方の端面８３ａ側に外壁領域Ｒ２を有するハニカム構造体８０（図８参照）であっても構わない。
上記の図４Ａ〜図８まで示したそれぞれのハニカム構造体４０ａ，４０ｂ，５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂ，７０ａ，７０ｂ，８０は、いずれも基材外周面５３等の総面積に対する未外壁領域Ｒ１の比率が上記範囲に限定されており、使用する用途及び発揮する性能に応じて、種々選択し、任意のハニカム構造体４０ａ等を採用することができる。
加えて、外部にセル１３が露出した本実施形態のようなハニカム構造体１等に対し、必要に応じて、ハニカム構造体１の一方の端面１２ａ及び他方の端面１２ｂに対し、一つずつ位置をずらし交互にセル１３に目封止部（図示しない）を有するハニカム構造体を構成するものであっても構わない。
以下、本発明のハニカム構造体の実施例について説明するが、本発明のハニカム構造体は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
（実施例１）
コージェライト化原料に、造孔材、有機バインダ及び水を添加して成形原料とした。成形原料を、混合、混練して円柱状の坏土を調製した。有機バインダとしては、メチルセルロースを用い、コージェライト化原料１００質量部に対して５質量部添加した。水は分散媒として添加し、成形原料全体に対して１０質量％となるように添加した。コージェライト原料は、焼成によりコージェライトとなる原料である。具体的には、シリカ（ＳｉＯ２）が４２〜５６質量％、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が３０〜４５質量％、マグネシア（ＭｇＯ）が１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成となるように「所定の原料」が混合されたセラミックス原料である。ここで、「所定の原料」は、タルク、カオリン、仮焼カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム、及びシリカのうちから選択された原料である。
次に、所定の口金を用いて坏土を押出成形し、複数のセルを区画形成する隔壁と、この隔壁と同時に一体で押出成形された外周壁とを備えるハニカム成形体を得た。ハニカム成形体は、セル形状（セルの延びる方向に直交する断面におけるセルの形状）が正方形で、全体形状が円柱形であった。
次に、得られたハニカム成形体を、誘電乾燥及び熱風乾燥で乾燥させ、その後、最高温度１４２０℃で１００時間焼成してハニカム焼成体を作製した。
得られたハニカム焼成体は、隔壁厚さが１００μｍであり、セル密度が９５セル／ｃｍ２であった。また、ハニカム焼成体の隔壁の気孔率は、５５％であった。また、ハニカム焼成体の平均細孔径は、１５μｍであった。ハニカム焼成体は、直径が２２５ｍｍ、セルの延びる方向における長さが２６０ｍｍの円柱形で、外壁厚さは０．６ｍｍであった。なお、気孔率及び平均細孔径は水銀ポロシメータで測定した値である。
次に、得られたハニカム焼成体の外周部分を、ハニカム基材及びフランジ部が形成されるように研削した。この時、フランジ部となる部分の外周は研削しなかった。これにより、ハニカム基材とフランジ部とが形成された。ハニカム焼成体の外周部分を研削する方法としては、ハニカム焼成体を回転させるとともに「ダイヤモンドをまぶした砥石」を回転させながら、この砥石をハニカム焼成体の外周部に押し当てる方法とした。フランジ部の端面には、傾斜角をつけなかった。つまり、フランジ部の両端面をテーパー状としなかった。
研削後のハニカム基材の外周の一部に、図５Ａに示すようなパターンで、未外壁領域の割合が１０％となるように外周コート材を塗布した。
なお、外周コート壁を塗布する際に、フランジ部の両方の端面にもヘラを用いて外周コート材をフランジ隔壁の端部に塗布し、その後乾燥させて、外周コート材を施与した。
フランジ部の両方の端面およびハニカム基材における外周コート材の厚さは１ｍｍであった。これによりハニカム基材の外壁形成部の直径（ハニカム径Ｄ２）は２１０ｍｍとなった。この時、未外壁領域の直径（ハニカム径Ｄ１）は２０８ｍｍであった。なお、外壁形成部と未外壁領域の直径が等しくなるように、予め外周コートの厚さ分だけ外壁形成部の直径を小さく研削しておいても良いことは言うまでもない。
（実施例２〜１５、比較例１〜６）
実施例１と同様の方法で、下記表１に記載した構造となるようにセル密度、壁厚や未外壁領域の割合を変えたものを製作した。実施例４、５および比較例１は、フランジ外壁長さＶが１０ｍｍ、フランジ端面長さＶ１，Ｖ２がそれぞれ５ｍｍとなるように製作した。また、実施例８および実施例９は、ハニカム焼成体の直径が２３０ｍｍのものを研削してハニカム基材およびフランジ部を形成した。研削後のハニカム基材の外周に、表１に示すパターンおよび未外壁領域の比率となるように外周コート材を塗布した。
なお、実施例１２から１５および比較例５、６は、ハニカム基材の中心軸に対しフランジ中心軸を０．２ｍｍ偏心して製作した。偏心させることにより、缶体に収納後振動等によりハニカム構造体が回転しにくくなるため好ましい。偏心量は０．１ｍｍから５ ｍｍ程度であれば良い。
得られたハニカム構造体について、以下に示す方法で、「浄化性能試験」および「外観チェック」を行った。その結果を下記の表１に示す。
まず、得られた構造体の隔壁に、触媒を担持した。触媒としては、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）を質量比で１：０．５：４（Ｐｔ：Ｒｈ：Ｐｄ）の比率で含み、アルミナ及びセリアを主成分とするものを用いた。触媒の担持量としては、１５０ｇ／Ｌとした。触媒の担持量（ｇ／Ｌ）とは、ハニカム構造体の単位体積（１Ｌ）あたりに担持される触媒の量（ｇ）のことである。
触媒を担持したハニカム構造体に、非熱膨張性のセラミックマットを巻きつける。このセラミックマットは、フランジ部に巻きつける。そして、セラミックマットが巻きつけられたハニカム構造体を、２分割されたステンレス製（ＳＵＳ４３０）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試験用の缶体を組み立てる。このようにして作製した、ハニカム構造体を収納した缶体（試験用の缶体）を排ガス浄化装置として試験に供した。
［浄化性能試験］
２．０Ｌガソリンエンジン車をシャーシダイナモ上で走行させ、実施例１〜１５、及び比較例１〜６を用いた排ガス浄化装置の浄化性能の評価を行った。具体的には、２．０Ｌガソリンエンジン車を欧州ＮＥＤＣモードで運転し、欧州ＮＥＤＣモード走行中における、排ガス中の、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯＸ）の排出量（単位：ｇ／ｋｍ）を測定した。実施例１〜１５、及び比較例１〜３の排ガス浄化装置について、セル密度および壁厚が同じものを基準として以下のＡ〜Ｄの評価基準で評価した。即ち、実施例１〜１１および比較例１〜３は比較例４を基準とし、実施例１２、１３は比較例５を基準とし、実施例１４、１５は比較例６を基準として評価した。
基準の比較例４、５または６の排ガス浄化装置のＨＣ排出量、ＣＯ排出量、ＮＯＸ排出量に対する、評価対象の排ガス浄化装置のＨＣ排出量、ＣＯ排出量、ＮＯＸ排出量の比率（百分率）により、評価を行うこととする。以下、評価対象の排ガス浄化装置のＨＣ排出量、ＣＯ排出量、及びＮＯＸ排出量の上記比率（百分率）を総称して、「排出量比率」ということがある。
［浄化性能の評価基準］
Ａ：評価対象の排ガス浄化装置のＨＣ排出量、ＣＯ排出量、及びＮＯＸ排出量の排出量比率のうち、最も値の大きな排出量比率が、９３％以下である。
Ｂ：評価対象の排ガス浄化装置のＨＣ排出量、ＣＯ排出量、及びＮＯＸ排出量の排出量比率のうち、最も値の大きな排出量比率が、９３％を超え、９６％以下である。
Ｃ：評価対象の排ガス浄化装置のＨＣ排出量、ＣＯ排出量、及びＮＯＸ排出量の排出量比率のうち、最も値の大きな排出量比率が、９６％を超え、９９％以下である。
Ｄ：評価対象の排ガス浄化装置のＨＣ排出量、ＣＯ排出量、及びＮＯＸ排出量の排出量比率のうち、最も値の大きな排出量比率が、９９％を超える。
なお、浄化性能の評価において、「Ａ」の場合は、浄化性能は、特に良好であるといえる。「Ｂ」の場合は、浄化性能は、より良好であるといえる。「Ｃ」の場合は、浄化性能は、良好であるといえる。「Ｄ」の場合は、浄化性能は実質的に略変化なし又は悪化しているといえる。
［浄化性能試験後のハニカム構造体の外観チェック］
前記浄化性能試験後におけるハニカム構造体の外観を目視でチェックし、触媒担持、缶体への収納、組み立てから浄化性能試験の間における破損状況を観察し次の評価基準で評価した。
［外観チェックの評価基準］
Ａ：破損等の異常が全く見られなかった。
Ｂ：破損があるが破損部分の最大寸法が１ｍｍ未満であり、２箇所以下であった。
Ｃ：破損があるが破損部分の最大寸法が２ｍｍ未満であり、３箇所以下であった。
Ｄ：破損があり破損部分の最大寸法が２ｍｍ以上であった。
なお、浄化性能試験後のハニカム構造体の外観チェックにおいて、「Ａ」は全く問題なく特に良好であり、「Ｂ」の場合、破損は限定的なものであり実用上の問題は無く、より良好であるといえる。「Ｃ」の場合は、実用上の問題は無く良好であるといえる。「Ｄ」の場合は実用上問題となる可能性がある。破損箇所はすべてハニカム外壁が設けられていない未外壁領域であった。
浄化性能試験および浄化性能試験後の外観チェックから総合評価を行った。実施例１〜１５及び比較例１〜６のハニカム構造体の構成、フランジ部形状、未外壁領域の割合、及び各性能評価の結果をまとめたものを下記表１に示す。
Figure 0006697364
表１に示すような結果を得た。実施例１〜１５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良好な結果が得られた。なお、前記セルに所定の配列基準で、例えば、一方の端面と他方の端面において互い違いになるように交互に目封止部を有する排ガス浄化用のフィルタとして用いることもできる。また、ハニカム構造体は一体で成形されたものではなく、四角形などの多角形のセグメントを接着層などで組み合わせたものでも良いし、炭化珪素等の他のセラミックス材料を用いても良い。
本発明のハニカム構造体は、自動車排ガス浄化用触媒担体、排ガス浄化用微粒子除去フィルタ、燃焼装置用蓄熱体等として好適に用いることができる。
１，４０ａ，４０ｂ，５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂ，７０ａ，７０ｂ，８０：ハニカム構造体、１０，４３，５２，６４，７５，８２：ハニカム基材、１１，５３，６１，７１：基材外周面、１２ａ，４２ａ，５５ａ，６５ａ，７４ａ，８３ａ：一方の端面、１２ｂ，４２ｂ，５５ｂ，６５ｂ，７４ｂ，８３ｂ：他方の端面、１３：セル、１４：隔壁、１５：ハニカム外壁、２０，４１，５４，６３，７３，８１：フランジ部、２１ａ，５１ａ，６２ａ，７２ａ：一方のフランジ端面、２１ｂ，５１ｂ，６２ｂ，７２ｂ：他方のフランジ端面、２２：フランジセル、２３：フランジ隔壁、２４：フランジ外周面、２５：フランジ外壁、２６ａ，２６ｂ：両端部、２７：テーパー部、７６：傾斜境界部、Ｃ：中心軸、Ｄ１，Ｄ２：ハニカム径、Ｈ：フランジ部厚さ、Ｌ：軸方向の長さ、Ｒ１：未外壁領域、Ｒ２：外壁領域、Ｖ：フランジ外壁長さ、Ｖ１，Ｖ２：フランジ端面長さ、Ｘ：入口側端面からの距離、Ｗ：フランジ部長さ。

Claims (6)

  1. 一方の端面から他方の端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを区画形成する格子状の隔壁及びハニカム外壁を備えるハニカム基材と、
    前記ハニカム基材の前記ハニカム外壁の一部に取設され、一方のフランジ端面から他方のフランジ端面まで延びる複数のフランジセルを区画形成する格子状のフランジ隔壁及びフランジ外壁を備えるフランジ部と
    を有し、
    前記ハニカム基材は、
    基材外周面を周方向に沿って囲むようにしてハニカム外壁が設けられた外壁領域、及び、前記周方向に沿って前記ハニカム外壁が設けられていない未外壁領域を有し、
    前記ハニカム外壁が設けられていない前記未外壁領域が、前記基材外周面の総面積に対し、１０〜９０％の範囲であるハニカム構造体。
  2. 前記未外壁領域は、
    前記基材外周面の総面積に対し、４０〜８０％の範囲である請求項１に記載のハニカム構造体。
  3. 前記ハニカム基材は、
    前記セルに所定の配設基準の目封止部を有する請求項１または２に記載のハニカム構造体。
  4. 前記ハニカム基材の前記未外壁領域におけるハニカム径は、
    前記ハニカム外壁を有する外壁領域におけるハニカム径に対して小さい請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  5. 前記フランジ部は、
    前記フランジ外壁に対して傾斜したテーパー部を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  6. 前記フランジ部は、
    前記ハニカム基材の中心軸に対し、偏心した位置にフランジ中心軸を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
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