JP7141357B2 - ハニカム構造体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハニカム構造体の製造方法に関する。更に詳しくは、複数個のハニカムセグメントを接合する接合層の接合強度の向上を図ることが可能なハニカム構造体の製造方法に関する。

近年では、社会全体で環境問題に対する意識が高まっており、燃料を燃焼して動力を生成する技術分野では、燃料の燃焼時に発生する排ガスから、窒素酸化物等の有害成分を除去する様々な技術が開発されている。例えば、自動車のエンジンから排出される排ガスから、窒素酸化物等の有害成分を除去する様々な技術が開発されている。こうした排ガス中の有害成分の除去の際には、触媒を用いて有害成分に化学反応を起こさせて比較的無害な別の成分に変化させるのが一般的である。そして、排ガス浄化用の触媒を担持するための触媒担体として、ハニカム構造体が用いられている。

また、内燃機関の燃焼により排出される排ガスには、窒素酸化物等の有毒ガスとともに、煤等の粒子状物質が含まれている。以下、粒子状物質を、「ＰＭ」ということがある。ＰＭは、「Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ」の略である。例えば、ガソリンエンジンから排出されるＰＭの除去に関する規制は世界的に厳しくなっており、ＰＭを除去するためのフィルタとして、ハニカム構造体が用いられている。

従来、このようなハニカム構造体として、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が開示されている（例えば、特許文献１参照）。以下、このようなハニカム構造体を「セグメント構造のハニカム構造体」ということがある。セグメント構造のハニカム構造体は、１つのハニカム構造体が、複数個のハニカムセグメントによって分割された構造を有しているため、ハニカム構造体に生じる熱応力を分散させることができる。また、セグメント構造のハニカム構造体では、複数個のハニカムセグメントを接合する接合層が、熱応力を緩和する緩衝部材の役割を果すこともある。

セグメント構造のハニカム構造体は、例えば、以下の方法で製造されている。まず、複数個のハニカムセグメントを作製する。次に、作製したハニカムセグメントの側面に、ペースト状の接合材を塗布する。次に、接合材を塗布し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組み合わせて、ハニカムセグメントの組立体を作製する。次に、ハニカムセグメントの組立体を乾燥させて、複数個のハニカムセグメントの側面同士を接合材によって接合して、ハニカムセグメントの接合体を作製する。次に、必要に応じて、ハニカムセグメントの接合体の外周部分を所望の形状に加工して、ハニカム構造体を製造する。以下、本明細書において、「接合材」とは、乾燥する前のペースト状の流動性を有する物質を意味し、「接合層」とは、接合材が乾燥した後の固体状の物質を示す。接合材が乾燥した後の接合層は、通常、多孔質の構造体である。

特開２０１５－１８７０４４号公報

セグメント構造のハニカム構造体を製造する方法において、ハニカムセグメントの側面同士を接合する接合材としては、例えば、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、ＳｉＣ粒子等の無機材料に、有機バインダ、発泡樹脂、分散剤等の添加剤を加えて調製したペースト状の接合材が用いられている。ハニカムセグメントの組立体を乾燥する方法としては、例えば、連続乾燥炉を用いて熱風乾燥させる方法が挙げられ、その乾燥時の最高温度は、例えば、１２０℃である。

上述したハニカムセグメントの組立体の乾燥において、組立体の外周部に比して、組立体の内部は、接合材の乾燥に長い時間を要する。従来のセグメント構造のハニカム構造体は、ハニカムセグメント同士を接合する接合強度に関し、組立体の外周部の接合層よりも、組立体の内部の接合層の方が、その接合強度が低いという問題があった。特に、このような傾向は、ハニカムセグメントの組立体が大きくなるほど顕著になる傾向にある。上述したように、組立体の内部は、接合材の乾燥に長い時間を要するため、乾燥後の接合層は、多孔質体の気孔が繋がりあって粗な構造になり易く、結果的に、組立体の内部の接合層の接合強度が低下してしまうものと推察される。なお、乾燥時の最高温度をより高くすることで、乾燥に要する時間を短縮することはできる。しかしながら、接合材の表面から急速な乾燥収縮が起こり、ハニカムセグメントの組立体が割れ易くなり歩留りが悪くなってしまう。このため、ハニカムセグメントの組立体を乾燥する際には、ハニカムセグメントの組立体の内外での乾燥差を小さくするように、ゆっくり加熱する必要がある。

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る。本発明によれば、セグメント構造のハニカム構造体において、接合層の接合強度の向上を図ることが可能なハニカム構造体の製造方法が提供される。

本発明によれば、以下に示す、ハニカム構造体の製造方法が提供される。

［１］ 複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁及び前記隔壁を囲繞するように配置されたセグメント外壁を有する角柱状のハニカムセグメントを複数個作製する、ハニカムセグメント作製工程と、
前記ハニカムセグメントの側面に接合用ペーストを塗工し、複数個の前記ハニカムセグメントを、複数個の前記ハニカムセグメントの側面相互間に前記接合用ペーストを介在させた状態で格子状に組み合わせて、前記ハニカムセグメントの組立体を作製する、組立体作製工程と、
前記ハニカムセグメントの前記組立体を乾燥させて、複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士を前記接合用ペーストによって接合して、前記ハニカムセグメントの接合体を作製する、接合体作製工程と、を備え、
前記組立体作製工程において、複数個の前記ハニカムセグメントを格子状に組み合わせる前記接合用ペーストの交点部の少なくとも１つに、前記組立体の第一端面から当該組立体の軸方向の長さの５０％以上の範囲まで、筒状又は柱状の伝熱補助部材を配設する、ハニカム構造体の製造方法。

［２］ 前記伝熱補助部材は、網目構造を有する、前記［１］に記載のハニカム構造体の製造方法。

［３］ 前記伝熱補助部材は、金属又は合金によって形成されたものである、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体の製造方法。

［４］ 前記組立体作製工程において、複数個の前記ハニカムセグメントを格子状に組み合わせる前記接合用ペーストの前記交点部のうち、少なくとも前記組立体の前記第一端面の重心を中心とし、当該第一端面の一辺の長さの５０％の長さによって囲われる範囲内の交点部に、前記伝熱補助部材を配設する、前記［１］～［３］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

［５］ 前記接合体作製工程において、前記ハニカムセグメントの前記組立体を１００℃以上に加熱する、前記［１］～［４］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

［６］ 前記伝熱補助部材を、前記組立体のいずれか一方の端面から当該組立体の軸方向の長さの９５％以下の範囲までに配設する、前記［１］～［５］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

［７］ 前記伝熱補助部材を、前記組立体の前記交点部を軸方向に貫通するように配置する、前記［１］～［５］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

［８］ 前記接合体作製工程後に行われる工程であって、前記接合体の外周を所望の形状に研削加工する、接合体研削工程を更に備える、前記［１］～［７］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

本発明のハニカム構造体の製造方法によれば、複数個のハニカムセグメントを接合する接合層の接合強度の向上を図ることができる。すなわち、組立体作製工程において、接合用ペーストの交点部の少なくとも１つに、筒状又は柱状の伝熱補助部材を配設することにより、ハニカムセグメントの組立体の乾燥時に、接合用ペーストの乾燥を促進させることができる。このため、接合用ペーストが乾燥することによって形成される接合層が、緻密な多孔質体となり、接合層の接合強度を向上させることができる。

本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態によって製造されたハニカム構造体の一例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。 本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態におけるハニカムセグメント作製工程によって作製されたハニカムセグメント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製造方法の一の実施形態における組立体作製工程の一部を説明する模式図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態における組立体作製工程の一部を説明する模式図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態における組立体作製工程の一部を説明する模式図である。 本発明のハニカム構造体の製造方法によって製造されたハニカム構造体の他の例を模式的に示す断面図である。 組立体作製工程における伝熱補助部材の配設箇所の一例を説明する平面図である。 組立体作製工程における伝熱補助部材の配設箇所の他の例を説明する平面図である。 組立体作製工程における伝熱補助部材の配設箇所の更に他の例を説明する平面図である。 組立体作製工程における伝熱補助部材の配設箇所の更に他の例を説明する平面図である。 組立体作製工程における伝熱補助部材の配設箇所の更に他の例を説明する平面図である。 組立体作製工程における伝熱補助部材の配設箇所の更に他の例を説明する平面図である。

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）ハニカム構造体の製造方法：
本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態は、図１～図４に示すようなハニカム構造体１００を製造するための製造方法である。ここで、図１は、本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態によって製造されたハニカム構造体の一例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２のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。図４は、図２のＢ－Ｂ’断面を模式的に示す断面図である。

図１～図４に示すハニカム構造体１００は、複数個のハニカムセグメント４と、複数個のハニカムセグメント４の側面同士を接合する接合層１４と、を備えたハニカム構造体１００である。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の互いの側面同士が、接合層１４によって接合されることにより、１つのハニカム形状の構造体を構成している。

ハニカムセグメント４は、複数のセル２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁１、及びこの隔壁１を囲繞するように配置されたセグメント外壁３（図５参照）を有する角柱状のものである。以下、角柱状のハニカムセグメント４の一方の端面を「第一端面１１」とし、角柱状のハニカムセグメント４のもう一方の端面を「第二端面１２」とする。ハニカムセグメント４のセグメント外壁３は、角柱状のハニカムセグメント４の側面を構成している。図１～図４に示すハニカム構造体１００は、接合層によって接合された複数個のハニカムセグメント４を取り囲むように配設された外周壁１３を更に有している。

本実施形態のハニカム構造体の製造方法は、「ハニカムセグメント作製工程」と、「組立体作製工程」と、「接合体作製工程」と、を備えている。

ハニカムセグメント作製工程は、図５に示すような、複数のセル２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁１、及び隔壁１を囲繞するように配置されたセグメント外壁３を有する角柱状のハニカムセグメント４を複数個作製する工程である。図５は、本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態におけるハニカムセグメント作製工程によって作製されたハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。

組立体作製工程は、図６～図８に示すように、複数個のハニカムセグメント４を格子状に組み合わせて、ハニカムセグメント４の組立体１０を作製する工程である。より具体的には、組立体作製工程では、まず、ハニカムセグメント４の側面（別言すれば、「セグメント外壁３」）に接合用ペースト１４ａを塗工する。次に、複数個のハニカムセグメント４を、互いの側面相互間に接合用ペースト１４ａを介在させた状態で格子状に組み合わせて、ハニカムセグメント４の組立体１０を作製する。図６～図８は、本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態における組立体作製工程の一部を説明する模式図である。

接合体作製工程は、ハニカムセグメント４の組立体１０を乾燥させて、複数個のハニカムセグメント４の側面同士を接合用ペースト１４ａによって接合して、ハニカムセグメント４の接合体を作製する工程である。接合体作製工程は、主に、ハニカムセグメント４の側面同士を接合する接合用ペースト１４ａを乾燥・固化させるための工程であり、乾燥・固化した接合用ペースト１４ａは、図１～図４に示すハニカム構造体１００における接合層１４となり、この乾燥・固化により、接合層１４に所望の接合力が発現する。

本実施形態のハニカム構造体の製造方法においては、「組立体作製工程」において、以下のような操作を更に含むことを、主要な構成としている。即ち、図８に示すように、組立体作製工程において、接合用ペースト１４ａの交点部の少なくとも１つに、筒状又は柱状の伝熱補助部材１５を配設する操作を更に含む。なお、筒状又は柱状の伝熱補助部材１５は、ハニカムセグメント４の組立体１０の第一端面１１から当該組立体１０の軸方向の長さの５０％以上の範囲まで配設することとする。ここで、「接合用ペースト１４ａの交点部」とは、ハニカムセグメント４の第一端面１１側において、複数個のハニカムセグメント４を格子状に組み合わせる際の「接合用ペースト１４ａの交点部」である。例えば、図８における「接合用ペースト１４ａの交点部」は、ハニカムセグメント４の第一端面１１側において、４つのハニカムセグメント４が格子状に組み合わされた際に、２つの接合用ペースト１４ａの列が交差する部分となる。

本実施形態のハニカム構造体の製造方法においては、「組立体作製工程」において、上記のような、筒状又は柱状の伝熱補助部材１５を接合用ペースト１４ａの交点部に配置した後、接合体作製工程にて、接合用ペースト１４ａを乾燥させる。このように構成されたハニカム構造体の製造方法によれば、ハニカムセグメント４の組立体１０の乾燥時に、接合用ペースト１４ａの乾燥を促進させることができる。このため、接合用ペースト１４ａが乾燥することによって形成される接合層１４（図１参照）が、緻密な多孔質体となり、接合層１４（図１参照）の接合強度を向上させることができる。

以下、本実施形態のハニカム構造体の製造方法について、各工程ごとに更に詳細に説明する。

（１－１）ハニカムセグメント作製工程：
ハニカムセグメント作製工程は、図５に示すようなハニカムセグメント４を、複数個作製する工程である。ハニカムセグメント作製工程は、従来公知のセグメント構造のハニカム構造体を製造する方法における、ハニカムセグメントの作製方法に準じて行うことができる。例えば、以下のような方法を挙げることができる。

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、原料粉末に、適宜、バインダ等の添加剤、造孔材、及び水を添加することによって調製することができる。原料粉末としては、例えば、炭化珪素、コージェライト、珪素－炭化珪素複合材料、コージェライト－炭化珪素複合材料、窒化珪素、ムライト、アルミナ及びチタン酸アルミニウムから構成される群から選択される少なくとも１種を含むセラミック粉末等を挙げることができる。

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、複数のセルを区画形成する隔壁、及びこの隔壁を囲繞するように配設されたセグメント外壁を有する、ハニカムセグメント成形体を作製する。

次に、ハニカムセグメント成形体を焼成することにより、ハニカムセグメントを製造する。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。ハニカムセグメント作製工程において作製するハニカムセグメント４の個数についての制限はなく、セグメント構造のハニカム構造体１００（図１参照）を製造するために必要な個数を適宜作製すればよい。なお、ハニカムセグメント作製工程において、必要に応じて、ハニカムセグメント４のセル２の第一端面１１側又は第二端面１２側の端部に、セルの開口部が交互に目封止されるように目封止部（図示せず）を配設してもよい。

（１－２）組立体作製工程：
組立体作製工程は、図６～図８に示すように、ハニカムセグメント作製工程によって作製された複数個のハニカムセグメント４を格子状に組み合わせて、ハニカムセグメント４の組立体１０を作製する工程である。組立体作製工程においては、まず、接合用ペースト１４ａを調製する。接合用ペースト１４ａの調製方法については特に制限はなく、従来公知のセグメント構造のハニカム構造体を製造する方法における、接合用ペーストの調製方法に準じて行うことができる。例えば、接合用ペーストは、接合用ペースト作製用の原料粉末に、適宜、バインダ等の添加剤、造孔材、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、調製した接合用ペースト１４ａを、ハニカムセグメント４の側面であるセグメント外壁３の表面に塗工する。接合用ペースト１４ａの塗工方法等についても、従来公知のセグメント構造のハニカム構造体を製造する方法にて行われる各方法と同様の方法を採用することができる。

次に、複数個のハニカムセグメント４を、互いの側面相互間に接合用ペースト１４ａを介在させた状態で格子状に組み合わせて、ハニカムセグメント４の組立体１０を作製する。ハニカムセグメント４の側面相互間の距離（別言すれば、接合用ペースト１４ａの厚み）については特に制限はないが、後述する伝熱補助部材１５を配置する操作にて、伝熱補助部材１５が、ハニカムセグメント４と接触しない十分な距離を確保することが好ましい。例えば、ハニカムセグメント４の側面相互間の距離は、０．５～３．０ｍｍであることが好ましく、０．５～１．５ｍｍであることが更に好ましい。

次に、図８に示すように、ハニカムセグメント４の組立体１０における接合用ペースト１４ａの交点部の少なくとも１つに、筒状又は柱状の伝熱補助部材１５を配設する。以下、「筒状又は柱状の伝熱補助部材１５」について、単に「伝熱補助部材１５」と記載することがある。伝熱補助部材１５は、ハニカムセグメント４の組立体１０の第一端面１１から当該組立体１０の軸方向の長さの５０％以上の範囲まで配設する。伝熱補助部材１５の配設する範囲が、第一端面１１から当該組立体１０の軸方向の長さの５０％未満の範囲であると、伝熱補助部材１５による接合用ペースト１４ａの乾燥促進効果が十分に得られないことがある。

伝熱補助部材１５の配設する範囲の長さは、ハニカムセグメント４の組立体１０の軸方向の長さの５０％以上であればよく、例えば、ハニカムセグメント４の組立体１０を軸方向に貫通するように配置してもよい。この場合、伝熱補助部材１５の配設する範囲は、ハニカムセグメント４の第一端面１１から軸方向の長さの１００％となる。このように構成することによって、接合用ペースト１４ａの乾燥をより促進することができる。このようにして製造されたハニカム構造体は、例えば、図９に示すように、複数個のハニカムセグメント４を接合する接合層１４を、第一端面１１側から第二端面１２側まで貫通するように、伝熱補助部材１５が配設されることとなる。ここで、図９は、本発明のハニカム構造体の製造方法によって製造されたハニカム構造体の他の例を模式的に示す断面図である。図９に示すハニカム構造体２００は、伝熱補助部材１５の配置される範囲が、図１～図４に示すハニカム構造体１００と異なっている。なお、ハニカム構造体２００において、伝熱補助部材１５の配置される範囲以外については、図１～図４に示すハニカム構造体１００と同様に構成されていることが好ましい。図９において、図１～図４に示すハニカム構造体１００と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

なお、伝熱補助部材１５は、ハニカム構造体２００を製造した後に、ハニカム構造体２００の接合層１４中にそのまま残しておいてもよいし、接合層１４から引き抜いて取り除いてもよい。伝熱補助部材１５を引き抜いて取り除く際には、伝熱補助部材１５を引き抜いた箇所に空隙ができるため、その空隙を、別途、セラミックスラリー等を用いて封止してもよい。特に、ハニカムセグメント４の組立体１０（図８参照）を軸方向に貫通するように伝熱補助部材１５を配置した場合には、伝熱補助部材１５を引き抜いた後に、軸方向に貫通する貫通孔が形成される。このような貫通孔について、必要に応じて、適宜、セラミックスラリー等を用いて封止することが好ましい。

図８に示すような組立体作製工程において、伝熱補助部材１５を、ハニカムセグメント４の組立体１０を軸方向に貫通しないように配置する場合には、伝熱補助部材１５を、組立体１０のいずれか一方の端面から当該組立体１０の軸方向の長さの５０～９５％の範囲までに配設することが好ましい。このように構成することによって、伝熱補助部材１５を引き抜いた場合でも貫通孔が形成されず、貫通孔を封止するための工程を簡略化することができる。

伝熱補助部材１５の外径は、０．９～１．１ｍｍであることが好ましい。伝熱補助部材１５の外径を上記数値範囲とすることで、伝熱補助部材１５を、接合用ペースト１４ａの交点部に挿入する際に、ハニカムセグメント４との接触を防ぐことができる。

筒状の伝熱補助部材１５は、網目構造を有するものであることが好ましい。例えば、網目構造を有する伝熱補助部材１５として、金属繊維を網目状に編んだステント（Ｓｔｅｎｔ）状の筒状部材を挙げることができる。網目構造を構成する金属繊維の直径については、例えば、０．２ｍｍ程度であることが好ましい。

伝熱補助部材は、金属又は合金によって形成されたものであることが好ましい。例えば、伝熱補助部材としては、融点が７００℃以上で、熱伝導率が１５Ｗ／ｍＫ以上のものであることが好ましい。伝熱補助部材を構成する材質として、例えば、銅、ＳＵＳ３０４等のステンレスを挙げることができる。なお、銅の融点は１０８５℃であり、熱伝導率は３８５Ｗ／ｍＫである。ＳＵＳ３０４の融点は１４００℃であり、熱伝導率は１６Ｗ／ｍＫである。銅は、伝熱性、耐食性に優れ、更に、安価で入手することができる。例えば、銅製の網目構造を有する伝熱補助部材１５として、細線からなる汎用品などを入手することができる。ＳＵＳ３０４は、耐食性に特に優れ、細線からなる汎用品などを入手することができる。

組立体作製工程において、伝熱補助部材１５は、接合用ペースト１４ａの交点部のうちの少なくとも１つに配設すればよい。勿論、接合用ペースト１４ａの全ての交点部に対して、伝熱補助部材１５を配設してもよい。伝熱補助部材１５を配設する交点部の数は、例えば、接合用ペースト１４ａの交点部の総数に対して、１０％以上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、接合用ペースト１４ａの乾燥を促進する効果をより良好に得ることができる。また、接合用ペースト１４ａの交点部のうちの一部に伝熱補助部材１５を配設する際には、ハニカムセグメント４の組立体１０のなるべく中央寄りに位置する交点部に対して、伝熱補助部材１５を配設することが好ましい。このように構成することによって、より乾燥し難い中央寄りに位置する接合用ペースト１４ａの乾燥を促進することができる。例えば、接合用ペースト１４ａの交点部のうち、少なくとも組立体１０の第一端面１１の重心を中心とし、当該第一端面１１の一辺の長さの５０％の長さによって囲われる範囲内の交点部に、伝熱補助部材１５を優先的に配設することが好ましい。

（１－３）接合体作製工程：
接合体作製工程は、ハニカムセグメント４の組立体１０を乾燥させて、複数個のハニカムセグメント４の側面同士を接合用ペースト１４ａによって接合して、ハニカムセグメント４の接合体を作製する工程である。本実施形態のハニカム構造体の製造方法においては、接合用ペースト１４ａの交点部に筒状又は柱状の伝熱補助部材１５を配設しているため、組立体１０の軸方向内部まで乾燥時の熱が伝達し易く、接合用ペースト１４ａの乾燥を促進させることができる。このため、接合用ペースト１４ａが乾燥することによって形成される接合層１４（図１参照）が、緻密な多孔質体となり、接合層１４（図１参照）の接合強度を向上させることができる。

乾燥の方法は特に制限はなく、例えば、マイクロ波加熱乾燥、高周波誘電加熱乾燥等の電磁波加熱方式と、熱風乾燥、過熱水蒸気乾燥等の外部加熱方式とを挙げることができる。これらの中でも、成形体全体を迅速かつ均一に、クラックが生じないように乾燥することができる点で、電磁波加熱方式で一定量の水分を乾燥させた後、残りの水分を外部加熱方式により乾燥させることが好ましい。乾燥の条件として、電磁波加熱方式にて、乾燥前の水分量に対して、３０～９５質量％の水分を除いた後、外部加熱方式にて、３質量％以下の水分にすることが好ましい。電磁波加熱方式としては、誘電加熱乾燥が好ましく、外部加熱方式としては、熱風乾燥が好ましい。乾燥温度は、９０～１８０℃が好ましい。乾燥時間は１～１０時間が好ましい。なお、水分が蒸発するように、ハニカムセグメントの前記組立体を１００℃以上に加熱することも好ましい形態の１つである。

接合体作製工程によって、ハニカムセグメント４の接合体を作製した後、得られた接合体の外周部分を所望の形状となるように研削加工してもよい。また、接合体の外周部分を研削加工した後、その外周面に外周コート層を配設して、ハニカム構造体１００（図１参照）の外周壁１３（図１参照）を作製してもよい。このような接合体作製工程以降の各製造工程については、例えば、従来公知のセグメント構造のハニカム構造体を製造する方法に準じて行うことができる。特に、上述したように、接合体作製工程後に行われる工程であって、ハニカムセグメントの接合体の外周を所望の形状に研削加工する、接合体研削工程を更に備えていることが好ましい。このような接合体研削工程を更に備えることにより、所望形状のハニカム構造体を簡便に製造することができる。

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）
まず、ハニカムセグメントを作製するための坏土を調製するための原料粉末として、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを混合した混合原料を準備した。そして、準備した混合原料に、バインダ、造孔材、及び水を適量加えて、可塑性の坏土を調製した。

次に、得られた坏土を、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４９個作製した。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更に乾燥した。次に、乾燥後のハニカムセグメント成形体のセルの端部に、セルの開口部が第一端面側と第二端面側とで交互に目封止されるように目封止部を配設した。

次に、ハニカムセグメント成形体を、脱脂し、焼成して、４９個のハニカムセグメントを作製した。各ハニカムセグメントの端面の大きさは、１辺が４０ｍｍの正方形であり、各ハニカムセグメントの第一端面から第二端面までの軸方向の長さは、３００ｍｍであった。

次に、ハニカムセグメントの側面に、ＳｉＣ系モルタル接着材である接合用ペーストを塗工し、４９個のハニカムセグメントを、縦方向及び横方向にそれぞれ７個ずつ配置されるように接合用ペーストを介して格子状に組み合わせて、ハニカムセグメントの組立体を作製した。ハニカムセグメントの組立体を作製する際のハニカムセグメントの配置及び個数を、表１の「ハニカムセグメント」における「配置」及び「総数（個）」の欄に示す。なお、「配置」の欄には、例えば、上述したように、縦方向及び横方向にそれぞれ７個ずつハニカムセグメントが配置される場合には、「７×７」と示す。

次に、網目構造を有する筒状の伝熱補助部材を４本用意した。伝熱補助部材は、銅製のものとした。そして、４本の伝熱補助部材を、縦方向及び横方向にそれぞれ７個ずつ格子状に組み合わせた組立体の、中央寄りの４箇所の接合用ペーストの交点部に配置した。４本の伝熱補助部材は、組立体の第一端面から、この組立体の軸方向の長さの５０％までの範囲に配置した。表１の「伝熱補助部材」の「本数（本）」、「配置（参照図）」、「軸方向の範囲（％）」、「材質」、及び「構造」の欄に、実施例１にて使用した伝熱補助部材に関する情報を示す。表１の「伝熱補助部材」の「配置（参照図）」の欄は、伝熱補助部材の配設箇所に関する参照図を示す。また、表１の「伝熱補助部材」の「軸方向の範囲（％）」の欄は、ハニカムセグメントの組立体の軸方向の長さに対する、伝熱補助部材の配置した範囲の軸方向の長さの比の百分率（％）を示す。表１の「伝熱補助部材」の「構造」の欄において、伝熱補助部材が、網目構造を有する筒状のもののである場合には、「網目構造」と記す。後述するように、伝熱補助部材が、側面に網目の無い中空の筒状のものの場合には、「網無し構造」と記す。

次に、伝熱補助部材を接合用ペーストの交点部に配置した組立体を、１２０℃の大気雰囲気で、１時間乾燥して、ハニカムセグメントの接合体を作製した。

次に、作製したハニカムセグメントの接合体の外周を円柱形状に研削加工し、その外周面に外周コート層を配設して、ハニカム構造体を製造した。実施例１にて製造したハニカム構造体は、図１０に示すハニカム構造体３００のように、４９個のハニカムセグメント４が、接合層１４によって接合されたハニカム構造体３００であった。そして、ハニカムセグメント４を格子状に接合する接合層１４の交点部のうち、中央寄りの４箇所の交点部に伝熱補助部材１５が配設されたものであった。ここで、図１０～図１５は、組立体作製工程における伝熱補助部材の配設箇所の一例を説明する平面図である。図１０～図１５に示すハニカム構造体３００，４００，５００，６００，７００，８００において、図１～図４に示すハニカム構造体１００と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施例１にて製造したハニカム構造体について、以下の方法で、「接合層の接合強度評価」を行った。結果を表１に示す。

［接合層の接合強度評価］
まず、各実施例及び比較例にて製造したハニカム構造体の接合層の接合強度を、以下の方法で測定した。まず、各実施例及び比較例のハニカム構造体について、接合強度の評価対象とする接合層を決め、評価対象とした接合層を含む２つのハニカムセグメントを機械加工によって切り出して、接合強度評価用の試験片を作製した。なお、評価対象とした接合層を含む２つのハニカムセグメントは、評価対象とした接合層によって接合された２つのハニカムセグメントである。次に、作製した試験片を、試験台上に載置して固定した。試験片の固定の際には、試験台上に載置される部位を、試験片に含まれる一方のハニカムセグメントの底面のみとし、試験台上において試験片が転倒しないようにしっかりと固定した。次に、試験片の、試験台上に載置されていない方のハニカムセグメントの天面に対して、圧縮試験機により荷重を印加し、接合層が破壊する際の荷重を測定した。接合層が破壊する際の荷重を、接合層の接合強度とした。接合層の接合強度評価においては、後述する比較例１，３にて製造したハニカム構造体の接合層の接合強度を基準値として、評価対象のハニカム構造体の接合層の接合強度の比率を求めた。なお、実施例１～１０及び比較例２については、比較例１を基準とした。また、実施例１１～１４については、比較例３を基準とした。

（実施例２～１０）
実施例２～１０においては、伝熱補助部材の本数、配置、範囲、及びその材質を、表１に示すように変更して、ハニカム構造体を作製した。なお、表１の「伝熱補助部材」の「本数（本）」、「配置（参照図）」、「軸方向の範囲（％）」、及び「材質」の欄に示すこと以外に関する製造工程については、実施例１と同様の製造工程によりハニカム構造体を作製した。なお、実施例２、４、６、８及び１０においては、伝熱補助部材として、ステンレスのＳＵＳ３０４製のものを用いた。

（比較例１）
比較例１においては、接合用ペーストの交点部に伝熱補助部材を配設しなかったこと以外は、実施例１と同様の製造工程によりハニカム構造体を作製した。

（比較例２）
比較例２においては、伝熱補助部材の本数、配置、範囲、及びその材質を、表１に示すように変更して、ハニカム構造体を作製した。なお、表１の「伝熱補助部材」の「本数（本）」、「配置（参照図）」、「軸方向の範囲（％）」、及び「材質」の欄に示すこと以外に関する製造工程については、実施例１と同様の製造工程によりハニカム構造体を作製した。

（実施例１１～１４）
実施例１１～１４においては、ハニカムセグメントの大きさ、及び使用個数を変更してハニカム構造体を作製した。実施例１１～１４にて作製したハニカムセグメントの端面の大きさは、１辺が４０ｍｍの正方形であり、各ハニカムセグメントの第一端面から第二端面までの軸方向の長さは、２３０ｍｍであった。このようなハニカムセグメントを３６個作製し、縦方向及び横方向にそれぞれ６個ずつ配置されるように接合用ペーストを介して格子状に組み合わせて、ハニカムセグメントの組立体を作製した。また、実施例１１～１４における、伝熱補助部材の本数、配置、範囲、及びその材質は、表１に示す通りである。

（比較例３）
比較例３においては、接合用ペーストの交点部に伝熱補助部材を配設しなかったこと以外は、実施例１１と同様の製造工程によりハニカム構造体を作製した。

（実施例１５～１６）
実施例１５～１６においては、伝熱補助部材として、側面に網目の無い中空の筒状のものを用いた以外は、実施例１等と同様の方法でハニカム構造体を作製した。なお、実施例１５～１６における、伝熱補助部材の本数、配置、範囲、及びその材質は、表１に示す通りである。なお、側面に網目の無い中空の筒状の伝熱補助部材とは、その両端のみが開口した中空筒状の伝熱補助部材のことである。伝熱補助部材としては、外径が１ｍｍ、肉厚が０．２ｍｍのものを用いた。

実施例２～１６及び比較例１～３にて製造したハニカム構造体についても、上述した方法にて「接合層の接合強度評価」を行った。結果を表１に示す。

（結果）
実施例１～１０にて製造したハニカム構造体は、比較例１にて製造したハニカム構造体に比して、接合層の接合強度が向上していることが確認された。また、比較例２にて製造したハニカム構造体は、比較例１にて製造したハニカム構造体に比して、接合層の接合強度が僅かに向上しているものの、有意的な強度向上とは言い難いものであった。

伝熱補助部材の材質に関しては、銅製のものを用いた場合の方が、ＳＵＳ３０４製のものを用いた場合よりも、接合層の接合強度がより向上するという結果が得られた。また、伝熱補助部材の本数を増やすほど、接合層の接合強度が向上するという結果が得られた。

また、実施例１１～１４にて製造したハニカム構造体も、比較例３にて製造したハニカム構造体に比して、接合層の接合強度が向上していることが確認された。実施例１５～１６にて製造したハニカム構造体も、実施例１～１４にて製造したハニカム構造体の接合層の接合強度と同程度の値を示すものであった。

本発明のハニカム構造体の製造方法は、排気ガスを浄化するための浄化部材としてのハニカム構造体を製造する方法として利用することができる。

１：隔壁、２：セル、３：セグメント外壁、４：ハニカムセグメント、１０：ハニカムセグメントの組立体、１１：第一端面、１２：第二端面、１３：外周壁、１４：接合層、１４ａ：接合用ペースト、１５：伝熱補助部材、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００：ハニカム構造体。

Claims (8)

1. 複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁及び前記隔壁を囲繞するように配置されたセグメント外壁を有する角柱状のハニカムセグメントを複数個作製する、ハニカムセグメント作製工程と、
   前記ハニカムセグメントの側面に接合用ペーストを塗工し、複数個の前記ハニカムセグメントを、複数個の前記ハニカムセグメントの側面相互間に前記接合用ペーストを介在させた状態で格子状に組み合わせて、前記ハニカムセグメントの組立体を作製する、組立体作製工程と、
   前記ハニカムセグメントの前記組立体を乾燥させて、複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士を前記接合用ペーストによって接合して、前記ハニカムセグメントの接合体を作製する、接合体作製工程と、を備え、
   前記組立体作製工程において、複数個の前記ハニカムセグメントを格子状に組み合わせる前記接合用ペーストの交点部の少なくとも１つに、前記組立体の第一端面から当該組立体の軸方向の長さの５０％以上の範囲まで、筒状又は柱状の伝熱補助部材を配設する、ハニカム構造体の製造方法。
2. 前記伝熱補助部材は、網目構造を有する、請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
3. 前記伝熱補助部材は、金属又は合金によって形成されたものである、請求項１又は２に記載のハニカム構造体の製造方法。
4. 前記組立体作製工程において、複数個の前記ハニカムセグメントを格子状に組み合わせる前記接合用ペーストの前記交点部のうち、少なくとも前記組立体の前記第一端面の重心を中心とし、当該第一端面の一辺の長さの５０％の長さによって囲われる範囲内の交点部に、前記伝熱補助部材を配設する、請求項１～３のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
5. 前記接合体作製工程において、前記ハニカムセグメントの前記組立体を１００℃以上に加熱する、請求項１～４のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
6. 前記伝熱補助部材を、前記組立体のいずれか一方の端面から当該組立体の軸方向の長さの９５％以下の範囲までに配設する、請求項１～５のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
7. 前記伝熱補助部材を、前記組立体の前記交点部を軸方向に貫通するように配置する、請求項１～５のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
8. 前記接合体作製工程後に行われる工程であって、前記接合体の外周を所望の形状に研削加工する、接合体研削工程を更に備える、請求項１～７のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。

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