JP7181704B2 - 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、２つ以上のセル構造が境界壁によって隔てられたハニカム構造体において、機械的強度に優れたハニカム構造体に関する。
従来、自動車等のエンジンから排出される排ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害物質の浄化処理のため、ハニカム構造体に触媒を担持したものが使用されている。また、ハニカム構造体は、多孔質の隔壁によって区画形成されたセルの開口部に目封止を施すことにより、排ガス浄化用のフィルタとしても使用されている。
ハニカム構造体は、排ガスの流路となり複数のセルを区画形成する隔壁を有する柱状の構造体である。このようなハニカム構造体は、セルの延びる方向に直交する面において、複数のセルが、所定の周期で規則的に配列したセル構造を有している。従来は、１つのハニカム構造体において、上記面内のセル構造は、１種類であったが、近年、排ガス浄化効率の向上等を目的として、上記面内に、２種類以上のセル構造を有するハニカム構造体が提案されている。例えば、セルの延びる方向に直交する面の、中央部分と外周部分において、セル密度やセル形状を異ならせることにより、上記面内に、２種類以上のセル構造を有するハニカム構造体が提案されている（例えば、特許文献１～３を参照）。
特許文献１～３には、２種類以上のセル構造を有するハニカム構造体として、例えば、セルの延びる方向に直交する面内において、中央部分のセル密度が高く、外周部分のセル密度が低くなるように構成されたハニカム構造体等が開示されている。このように、従来、ハニカム構造体の中央部分と外周部分とでセル密度が異なる２つ以上のセル構造を有するハニカム構造体が提案されている。
上記のような２つ以上の異なるセル構造を有するハニカム構造体については、例えば、それぞれのセル構造の境界部分に、多孔質の境界壁を配設することが考えられる。そして、このようなハニカム構造体において、境界壁によって隔てられた各領域では、セルを区画形成する隔壁の厚さが、それぞれ一定となっている。
ハニカム構造体は、通常、セラミック原料等を含む成形原料を押出成形してハニカム成形体を作製し、得られたハニカム成形体を焼成することによって製造している。２種類以上のセル構造を有するハニカム構造体は、上述したような押出成形によってハニカム成形体を作製した際に、セル構造を隔てる境界壁の近傍において、セルの形状が変形してしまうことがあった。このため、２種類以上のセル構造を有するハニカム構造体は、上記したセルの形状の変形に伴う強度低下の影響が大きく、安定した機械的強度を有するハニカム構造体の製造が困難という問題があった。
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。本発明は、２つ以上のセル構造が境界壁によって隔てられたハニカム構造体において、機械的強度に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］ 流入端面から流出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多孔質の隔壁、及び前記隔壁の外周を囲繞するように配設された外周壁を有する、柱状のハニカム構造部を備え、
前記ハニカム構造部は、前記セルの延びる方向に直交する面において、
前記ハニカム構造部の外周に形成された外周セル構造と、前記外周セル構造よりも内側の中央部分に形成され、前記外周セル構造とは異なるセル構造の中央セル構造と、前記外周セル構造と前記中央セル構造との境界部分に配設された境界壁と、を有し、
前記ハニカム構造部は、前記隔壁の厚さＴ０１が、前記外周セル構造における基本隔壁厚さＴ００よりも厚くなる外周強化領域を含むとともに、
前記隔壁の厚さＴ１１が、前記外周セル構造における基本隔壁厚さＴ００よりも厚くなる第一境界強化領域、及び、前記隔壁の厚さＴ２１が、前記中央セル構造における基本隔壁厚さＴ２０よりも厚くなる第二境界強化領域、のうちの少なくとも一方の領域を含み、
前記外周強化領域は、前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する面において、当該面の重心Ｏを起点とした距離Ｌ０の範囲を除く範囲に存在し、
前記第一境界強化領域は、前記重心Ｏを起点とした距離Ｌ１の範囲であり、かつ、前記外周セル構造の範囲に存在し、
前記第二境界強化領域は、前記中央セル構造の範囲のうち、前記重心Ｏを起点とした距離Ｌ２の範囲を除く範囲に存在し、前記外周強化領域における前記隔壁の厚さＴ０１（ｍｍ）と、前記外周セル構造における基本隔壁厚さＴ００（ｍｍ）とが、下記式（２）の関係を満たす、ハニカム構造体。
式（２）：Ｔ００＋０．０１２７＜Ｔ０１＜Ｔ００＋０．０３８１
前記ハニカム構造部は、前記セルの延びる方向に直交する面において、
前記ハニカム構造部の外周に形成された外周セル構造と、前記外周セル構造よりも内側の中央部分に形成され、前記外周セル構造とは異なるセル構造の中央セル構造と、前記外周セル構造と前記中央セル構造との境界部分に配設された境界壁と、を有し、
前記ハニカム構造部は、前記隔壁の厚さＴ０１が、前記外周セル構造における基本隔壁厚さＴ００よりも厚くなる外周強化領域を含むとともに、
前記隔壁の厚さＴ１１が、前記外周セル構造における基本隔壁厚さＴ００よりも厚くなる第一境界強化領域、及び、前記隔壁の厚さＴ２１が、前記中央セル構造における基本隔壁厚さＴ２０よりも厚くなる第二境界強化領域、のうちの少なくとも一方の領域を含み、
前記外周強化領域は、前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する面において、当該面の重心Ｏを起点とした距離Ｌ０の範囲を除く範囲に存在し、
前記第一境界強化領域は、前記重心Ｏを起点とした距離Ｌ１の範囲であり、かつ、前記外周セル構造の範囲に存在し、
前記第二境界強化領域は、前記中央セル構造の範囲のうち、前記重心Ｏを起点とした距離Ｌ２の範囲を除く範囲に存在し、前記外周強化領域における前記隔壁の厚さＴ０１（ｍｍ）と、前記外周セル構造における基本隔壁厚さＴ００（ｍｍ）とが、下記式（２）の関係を満たす、ハニカム構造体。
式（２）：Ｔ００＋０．０１２７＜Ｔ０１＜Ｔ００＋０．０３８１
［２］ 前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する面において、
前記重心Ｏから前記外周壁まで延びる仮想直線上の、前記重心Ｏから前記外周壁の外側までの距離を距離ｒ０とし、前記仮想直線上の、前記重心Ｏから前記境界壁の外側までの距離を距離ｒ１とし、
前記ハニカム構造部が、下記式（１）の関係を満たす、前記［１］に記載のハニカム構造体。
式（１）：０．５＞（ｒ０－Ｌ０）／（ｒ０－ｒ１）＞０．１
前記重心Ｏから前記外周壁まで延びる仮想直線上の、前記重心Ｏから前記外周壁の外側までの距離を距離ｒ０とし、前記仮想直線上の、前記重心Ｏから前記境界壁の外側までの距離を距離ｒ１とし、
前記ハニカム構造部が、下記式（１）の関係を満たす、前記［１］に記載のハニカム構造体。
式（１）：０．５＞（ｒ０－Ｌ０）／（ｒ０－ｒ１）＞０．１
［３］ 前記第一境界強化領域における前記隔壁の厚さＴ１１（ｍｍ）と、前記外周セル構造における基本隔壁厚さＴ００（ｍｍ）とが、下記式（３）の関係を満たす、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。
式（３）：Ｔ００＋０．０１２７＜Ｔ１１＜Ｔ００＋０．０３８１
式（３）：Ｔ００＋０．０１２７＜Ｔ１１＜Ｔ００＋０．０３８１
［４］ 前記第二境界強化領域における前記隔壁の厚さＴ２１（ｍｍ）と、前記中央セル構造における基本隔壁厚さＴ２０（ｍｍ）とが、下記式（４）の関係を満たす、前記［１］～［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
式（４）：Ｔ２０＋０．０１２７＜Ｔ２１＜Ｔ２０＋０．０３８１
式（４）：Ｔ２０＋０．０１２７＜Ｔ２１＜Ｔ２０＋０．０３８１
［５］ 前記中央セル構造を２つ以上有し、当該２つ以上の前記中央セル構造の境界部分には、それぞれ中央境界壁を有し、
それぞれの前記中央境界壁から外側の領域であり、前記重心Ｏを起点とした距離Ｌ’ｎの範囲において、前記隔壁の厚さＴ’ｎ１が、当該隔壁を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’ｎ０よりも厚くなる中央外側境界強化領域、及び、それぞれの前記中央境界壁から内側の領域であり、前記重心Ｏを起点とした距離Ｌ’’ｍの範囲を除く範囲において、前記隔壁の厚さＴ’’ｍ１が、当該隔壁を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’’ｍ０よりも厚くなる中央内側境界強化領域、のうちの少なくとも一方の領域を含む、前記［１］～［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。
それぞれの前記中央境界壁から外側の領域であり、前記重心Ｏを起点とした距離Ｌ’ｎの範囲において、前記隔壁の厚さＴ’ｎ１が、当該隔壁を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’ｎ０よりも厚くなる中央外側境界強化領域、及び、それぞれの前記中央境界壁から内側の領域であり、前記重心Ｏを起点とした距離Ｌ’’ｍの範囲を除く範囲において、前記隔壁の厚さＴ’’ｍ１が、当該隔壁を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’’ｍ０よりも厚くなる中央内側境界強化領域、のうちの少なくとも一方の領域を含む、前記［１］～［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［６］ 前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する面において、当該面の重心Ｏから前記外周壁の外側までの距離を距離ｒ０とし、前記重心Ｏからそれぞれの前記中央境界壁までの距離を距離ｒ’ｎとし、
前記ハニカム構造部が、下記式（５）の関係を満たす、前記［５］に記載のハニカム構造体。
式（５）：０．５＞（ｒ０－Ｌ０）／（ｒ０－ｒ’ｎ）＞０．１
前記ハニカム構造部が、下記式（５）の関係を満たす、前記［５］に記載のハニカム構造体。
式（５）：０．５＞（ｒ０－Ｌ０）／（ｒ０－ｒ’ｎ）＞０．１
［７］ 前記中央外側境界強化領域における前記隔壁の厚さＴ’ｎ１（ｍｍ）と、当該隔壁を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’ｎ０（ｍｍ）とが、下記式（６）の関係を満たす、前記［５］又は［６］に記載のハニカム構造体。
式（６）：Ｔ’ｎ０＋０．０１２７＜Ｔ’ｎ１＜Ｔ’ｎ０＋０．０３８１
式（６）：Ｔ’ｎ０＋０．０１２７＜Ｔ’ｎ１＜Ｔ’ｎ０＋０．０３８１
［８］ 前記中央内側境界強化領域における前記隔壁の厚さＴ’’ｍ１（ｍｍ）と、当該隔壁を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’’ｍ０（ｍｍ）とが、下記式（７）の関係を満たす、前記［５］～［７］のいずれかに記載のハニカム構造体。
式（７）：Ｔ’’ｍ０＋０．０１２７＜Ｔ’’ｍ１＜Ｔ’’ｍ０＋０．０３８１
式（７）：Ｔ’’ｍ０＋０．０１２７＜Ｔ’’ｍ１＜Ｔ’’ｍ０＋０．０３８１
［９］ 前記中央セル構造における前記セルの繰り返し単位の配列方向が、前記外周セル構造における前記セルの繰り返し単位の配列方向に対して、１０°以上、４５°以下傾いている、前記［１］～［８］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、２つ以上のセル構造が境界壁によって隔てられたハニカム構造体において、境界壁の近傍に発生するセルの形状の変形を抑制し、機械的強度に優れるという効果を奏するものである。
以下、本発明の実施形態について説明する。しかし、本発明は以下の実施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、以下の実施形態に対し適宜変更、改良等が加えられ得ることが理解されるべきである。
（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は、図１～図６に示すようなハニカム構造体１００である。このハニカム構造体１００は、多孔質の隔壁１、及びこの隔壁１の外周を囲繞するように配設された外周壁３を有する、柱状のハニカム構造部４を備えたものである。ハニカム構造部４の隔壁１は、流入端面１１から流出端面１２まで延びる流体の流路となる複数のセル２を区画形成するものである。
本発明のハニカム構造体の一の実施形態は、図１～図６に示すようなハニカム構造体１００である。このハニカム構造体１００は、多孔質の隔壁１、及びこの隔壁１の外周を囲繞するように配設された外周壁３を有する、柱状のハニカム構造部４を備えたものである。ハニカム構造部４の隔壁１は、流入端面１１から流出端面１２まで延びる流体の流路となる複数のセル２を区画形成するものである。
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、図１に示すハニカム構造体の流入端面を模式的に示す平面図である。図３は、図２において、外周強化領域、第一境界強化領域、及び第二境界強化領域を説明するための説明図である。図４は、図２のＸ－Ｘ’断面を模式的に示す、断面図である。図５は、図２における外周強化領域の一部を拡大した拡大平面図である。図６は、図２における第一境界強化領域、及び第二境界強化領域の一部を拡大した拡大平面図である。
本実施形態のハニカム構造体１００は、ハニカム構造部４が、以下のように構成されている点に特徴を有する。ハニカム構造部４が、外周セル構造１６と、中央セル構造１５と、外周セル構造１６と中央セル構造１５との境界部分に配設された境界壁８と、を有する。そして、このハニカム構造部４において、中央セル構造１５と、外周セル構造１６とが、異なるセル構造となっている。ここで、中央セル構造１５とは、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に直交する面において、ハニカム構造部４の中央部分に形成された複数のセル２ａによって構成された構造のことである。外周セル構造１６とは、上記面において、ハニカム構造部４の外周に形成された複数のセル２ｂによって構成された構造のことである。したがって、中央セル構造１５及び外周セル構造１６は、境界壁８によって隔てられた２つ領域を意味している。なお、中央セル構造１５及び外周セル構造１６のより詳細な構成については後述する。
本実施形態のハニカム構造体１００は、特に、下記（ａ）を満たし、且つ、下記（ｂ）及び（ｃ）のうちの少なくとも一方を満たす点において、特に重要な特徴を有する。
（ａ）隔壁１の厚さＴ０１が、外周セル構造１６における基本隔壁厚さＴ００よりも厚くなる、外周強化領域Ａを含む。
（ｂ）隔壁１の厚さＴ１１が、外周セル構造１６における基本隔壁厚さＴ００よりも厚くなる、第一境界強化領域Ｂを含む。
（ｃ）隔壁１の厚さＴ２１が、中央セル構造１５における基本隔壁厚さＴ２０よりも厚くなる、第二境界強化領域Ｃを含む。
（ｂ）隔壁１の厚さＴ１１が、外周セル構造１６における基本隔壁厚さＴ００よりも厚くなる、第一境界強化領域Ｂを含む。
（ｃ）隔壁１の厚さＴ２１が、中央セル構造１５における基本隔壁厚さＴ２０よりも厚くなる、第二境界強化領域Ｃを含む。
ここで、外周強化領域Ａは、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に直交する面において、当該面の重心Ｏを起点とした距離Ｌ０の範囲を除く範囲に存在する。第一境界強化領域Ｂは、上記重心Ｏを起点とした距離Ｌ１の範囲であり、かつ、外周セル構造１６の範囲に存在する。第二境界強化領域Ｃは、中央セル構造１５の範囲のうち、上記重心Ｏを起点とした距離Ｌ２の範囲を除く範囲に存在する。なお、上記重心Ｏから境界壁８までの距離を距離Ｌ３とした場合に、距離Ｌ２＜距離Ｌ３＜距離Ｌ１＜距離Ｌ０の関係を有する。
本実施形態のハニカム構造体１００は、押出成形によってハニカム成形体を作製した際に、セル構造を隔てる境界壁８の近傍において、セル２の形状の変更を有効に抑制することができる。このため、セル２の形状の変形に伴う強度低下が起こり難く、安定した機械的強度を有するものである。したがって、本実施形態のハニカム構造体１００は、境界壁８の近傍に発生するセル２の形状の変形を抑制し、機械的強度に優れるという効果を奏するものである。
ハニカム構造体１００は、下記式（１）の関係を満たすものであることが好ましい。ここで、下記式（１）において、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に直交する面において、当該面の重心Ｏから外周壁３まで延びる仮想直線上の、重心Ｏから外周壁３の外側までの距離を、距離「ｒ０」とする。また、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に直交する面において、上記仮想直線上の、重心Ｏから境界壁８の外側までの距離を、距離「ｒ１」とする。
式（１）：０．５＞（ｒ０－Ｌ０）／（ｒ０－ｒ１）＞０．１
上記式（１）の関係を満たすことにより、強度が向上するという効果を奏するものとなる。なお、「（ｒ０－Ｌ０）／（ｒ０－ｒ１）」の値が、０．５以上であると、ハニカム構造体１００の質量の増大が大きくなることがある。また、「（ｒ０－Ｌ０）／（ｒ０－ｒ１）」の値が、０．１以下であると、十分な強度向上が発現しないことがある。
外周強化領域Ａにおける隔壁１の厚さＴ０１（ｍｍ）と、外周セル構造１６における基本隔壁厚さＴ００（ｍｍ）とが、下記式（２）の関係を満たす。下記式（２）の関係を満たすことにより、強度が向上するという効果を奏するものとなる。
式（２）：Ｔ００＋０．０１２７＜Ｔ０１＜Ｔ００＋０．０３８１
第一境界強化領域Ｂにおける隔壁１の厚さＴ１１（ｍｍ）と、外周セル構造１６における基本隔壁厚さＴ００（ｍｍ）とが、下記式（３）の関係を満たすことが好ましい。下記式（３）の関係を満たすことにより、強度が向上するという効果を奏するものとなる。
式（３）：Ｔ００＋０．０１２７＜Ｔ１１＜Ｔ００＋０．０３８１
第二境界強化領域Ｃにおける隔壁１の厚さＴ２１（ｍｍ）と、中央セル構造１５における基本隔壁厚さＴ２０（ｍｍ）とが、下記式（４）の関係を満たすことが好ましい。下記式（４）の関係を満たすことにより、強度が向上するという効果を奏するものとなる。
式（４）：Ｔ２０＋０．０１２７＜Ｔ２１＜Ｔ２０＋０．０３８１
本発明において、外周セル構造１６とは、ハニカム構造部４の外周壁３と境界壁８との間に存在するセル２ｂによって構成されたセル構造のことをいう。このため、外周セル構造１６は、ハニカム構造部４の最外周に形成された完全セルを含むセル構造ということができる。以下、セル２の周囲の全てが隔壁１によって区画されたセル２のことを、「完全セル」ということがある。一方、セル２の周囲の全てが隔壁１によって区画されておらず、セル２の一部が外周壁３によって区画されているセル２のことを、「不完全セル」ということがある。また、セル２の一部が境界壁８によって区画されているセル２についても、「不完全セル」ということがある。ハニカム構造部４の形成されたセル２は、上記したように「完全セル」と「不完全セル」とに分類することができる。
本発明において、中央セル構造１５とは、境界壁８よりも内側に存在するセル２ａによって構成されたセル構造のことをいう。このため、中央セル構造１５は、ハニカム構造部４の境界壁８よりも内側に形成された完全セルを含むセル構造ということができる。
「セル構造」とは、セル２の延びる方向に直交する面において、隔壁１によって区画されたセル２の１個、又は複数個のセル２の組み合わせを１つの繰り返し単位とし、このような繰り返し単位を２つ以上含む構造のことをいう。例えば、同一セル形状のセル２が、上記面において規則的に配列している場合、同一セル形状のセル２を含む範囲を、１つのセル構造とすることができる。なお、図示は省略するが、異なるセル形状のセルであっても、複数個のセルの組み合わせが１つの繰り返し単位となる場合には、その繰り返し単位が存在する範囲を、１つのセル構造とすることができる。本実施形態のハニカム構造体１００において、中央セル構造１５及び外周セル構造１６のそれぞれは、少なくとも１種類以上のセル構造を含んでいる。
なお、本実施形態のハニカム構造体１００においては、上述した（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の各条件を満たすことにより、セル２を区画形成する隔壁１の厚さが部分的に厚くなっていることがある。この際、当該隔壁１によって区画形成されるセル２の形状が、繰り返し単位となるセル２の形状に対し、隔壁１の厚さ分だけ相似的に縮小している場合には、その相似的に縮小しているセル２についても、繰り返し単位の１つとして扱うこととする。
本発明において、２つのセル構造が「異なるセル構造」であるとは、２つのセル構造を比較した場合に、セル密度、セル形状のいずれか１つが異なることを意味する。「セル密度が異なる」とは、２つのセル構造のセル密度を比較した場合に、７個／ｃｍ２以上の差を有することをいう。
「距離Ｌ０」、「距離Ｌ１」、及び「距離Ｌ２」については、以下のようにして測定することができる。即ち、重心Ｏと外周壁３を通る直線上において、重心Ｏを起点とした各距離を測定する。
外周セル構造１６における「基本隔壁厚さＴ００」については、以下のように測定することができる。外周セル構造１６を構成する領域における強化領域に含まれない範囲内で、外周壁３から一定距離にある隔壁１の厚さを、重心Ｏを中心として時計回りに６０°毎に１点ずつ、計６点測定し、その平均値を求める。なお、「強化領域」とは、隔壁１の厚さが部分的に厚くなっている領域のことをいう。
外周セル構造１６における「外周強化領域Ａの隔壁１の厚さＴ０１」については、以下のように測定することができる。重心Ｏを起点とした距離Ｌ０を除く範囲で、外周壁３から一定距離にある隔壁１の厚さを、重心Ｏを中心として時計回りに６０°毎に１点ずつ、計６点測定し、その平均値を求める。
外周セル構造１６における「第一境界強化領域Ｂの隔壁１の厚さＴ１１」については、以下のように測定することができる。重心Ｏからの距離Ｌ１の範囲であり、且つ外周セル構造１６を構成する領域内で、外周壁３から一定距離にある隔壁１の厚さを、重心Ｏを中心として時計回りに６０°毎に１点ずつ、計６点測定し、その平均値を求める。
中央セル構造１５における「基本隔壁厚さＴ２０」については、以下のように測定することができる。強化領域に含まれない範囲内で、外周壁３から一定距離にある隔壁１の厚さを、重心Ｏを中心として時計回りに６０°毎に１点ずつ、計６点測定し、その平均値を求める。
中央セル構造１５における「第二境界強化領域Ｃの隔壁１の厚さＴ２１」については、以下のように測定することができる。中央セル構造１５を構成する領域のうち、重心Ｏからの距離Ｌ２を除く範囲内で、外周壁３から一定距離にある隔壁１の厚さを、重心Ｏを中心として時計回りに６０°毎に１点ずつ、計６点測定し、その平均値を求める。
セル２の延びる方向に直交する面における、それぞれのセル２の形状については特に制限はない。例えば、中央セル構造１５及び外周セル構造１６を構成するセル２の形状としては、三角形、四角形、六角形、八角形などの多角形を挙げることができる。また、中央セル構造１５及び外周セル構造１６を構成するセル２は、それぞれのセル構造内において、一のセル２と、他のセル２とで、その形状が異なっていてもよい。
本実施形態のハニカム構造体１００においては、中央セル構造１５のセル密度が、外周セル構造１６のセル密度よりも大であることが好ましい。このように構成されたハニカム構造体１００は、セル２の延びる方向に直交する面において、排ガスを外周のセル２に流入させやすくすることができ、ハニカム構造体１００と排ガスを効率よく接触させ浄化できる点で好ましい。
中央セル構造１５におけるセル密度は、４０～１５５個／ｃｍ２であることが好ましく、６０～１４０個／ｃｍ２であることが更に好ましく、７５～１１０個／ｃｍ２であることが特に好ましい。中央セル構造１５におけるセル密度が４０個／ｃｍ２未満であると、ハニカム構造体１００の強度を確保できないことや、排ガスを外周に流入させることが難しいことがある。また、中央セル構造１５におけるセル密度が１５５個／ｃｍ２を超えると、ハニカム構造体１００の圧力損失が増大することや、触媒を担持した場合に、担持した触媒によってセル２の目詰まりが発生することがある。
外周セル構造１６におけるセル密度は、１５～９５個／ｃｍ２であることが好ましく、３０～８０個／ｃｍ２であることが更に好ましく、４０～６５個／ｃｍ２であることが特に好ましい。外周セル構造１６におけるセル密度が１５個／ｃｍ２未満であると、ハニカム構造体１００の強度が不足することがある。また、外周セル構造１６におけるセル密度が９５個／ｃｍ２を超えると、ハニカム構造体１００の圧力損失が増大することや、触媒を担持した場合に、担持した触媒によってセル２の目詰まりが発生することがある。
中央セル構造１５における基本隔壁厚さＴ２０は、０．０５～０．２１ｍｍであることが好ましく、０．０５～０．１６ｍｍであることが更に好ましく、０．０５～０．１２ｍｍであることが特に好ましい。中央セル構造１５における隔壁１の厚さが薄すぎると、ハニカム構造体１００の強度が確保できないことや、排ガスを外周に流入させることが難しくなる点で好ましくない。中央セル構造１５における隔壁１の厚さが厚すぎると、ハニカム構造体１００の圧力損失が増大することや、触媒を担持した場合に、担持した触媒によってセル２の目詰まりが発生する点で好ましくない。
外周セル構造１６における基本隔壁厚さＴ００は、０．０７～０．２３ｍｍであることが好ましく、０．０７～０．１８ｍｍであることが更に好ましく、０．０７～０．１５ｍｍであることが特に好ましい。外周セル構造１６における隔壁１の厚さが薄すぎると、ハニカム構造体１００の強度が確保できないことや、排ガスを外周に流入させることが難しくなる点で好ましくない。外周セル構造１６における隔壁１の厚さが厚すぎると、ハニカム構造体１００の圧力損失が増大することや、触媒を担持した場合に、担持した触媒によってセル２の目詰まりが発生する点で好ましくない。
外周壁３の厚さは、０．２～１．０ｍｍであることが好ましく、０．３～０．８ｍｍであることが更に好ましく、０．４～０．６ｍｍであることが特に好ましい。外周壁３の厚さが薄すぎると、ハニカム構造体１００全体の機械的強度が低下してしまう点で好ましくない。外周壁３の厚さが厚すぎると、ハニカム構造体１００のセル２の開口面積が減少し、圧力損失が増大することがある点で好ましくない。
境界壁８の厚さは、０．０１～１．００ｍｍであることが好ましく、０．０５～０．９０ｍｍであることが更に好ましく、０．１０～０．８０ｍｍであることが特に好ましい。境界壁８の厚さが薄すぎると、強度確保の点で好ましくない。境界壁８の厚さが厚すぎると、ハニカム構造体１００のセル２の開口面積が減少し、圧力損失が増大することがある点で好ましくない。
図１～図６に示すハニカム構造体１００においては、中央セル構造１５におけるセル２ａの繰り返し単位の配列方向が、外周セル構造１６におけるセル２ｂの繰り返し単位の配列方向に対して傾いた状態となっている。すなわち、中央セル構造１５におけるセル２ａの繰り返し単位は、図２の紙面の横方向に配列している。その一方で、外周セル構造１６におけるセル２ｂの繰り返し単位は、図２の紙面の横方向に対して斜めに傾いた方向に配列している。このように構成することによって、特定の箇所応力集中が発生することを抑制し、強度確保に効果を奏するものとなる。なお、本実施形態のハニカム構造体１００は、中央セル構造１５におけるセル２ａの繰り返し単位の配列方向が、外周セル構造１６におけるセル２ｂの繰り返し単位の配列方向に対して、平行であってもよい。
ハニカム構造体１００においては、外周セル構造１６におけるセル２ｂの繰り返し単位の配列方向と、中央セル構造１５におけるセル２ａの繰り返し単位の配列方向とのなす角の大きさについては特に制限はない。ただし、中央セル構造１５におけるセル２ａの繰り返し単位の配列方向が、外周セル構造１６におけるセル２ｂの繰り返し単位の配列方向に対して傾いている場合には、１０°以上、４５°以下傾いていることが好ましい。上記のような角度範囲で、セル２ａ，２ｂの繰り返し単位の配列方向を傾かせることにより、上述した効果を有効に発現させることができる。例えば、図１～図６に示すハニカム構造体１００は、外周セル構造１６におけるセル２ｂの繰り返し単位の配列方向と、中央セル構造１５におけるセル２ａの繰り返し単位の配列方向とのなす角の大きさが、４５°となっている。
ハニカム構造部４の隔壁１の気孔率が、１０～５５％であることが好ましく、２０～４５％であることが更に好ましく、２５～３５％であることが特に好ましい。隔壁１の気孔率が１０％未満であると、ハニカム構造体１００をフィルタとして使用した際に、圧力損失が増大することがある。隔壁１の気孔率が５５％を超えると、ハニカム構造体１００の強度が不十分となり、排ガス浄化装置に用いられる缶体内にハニカム構造体１００を収納する際に、ハニカム構造体１００を十分な把持力で保持することが困難となる。隔壁１の気孔率は、水銀ポロシメータ（Ｍｅｒｃｕｒｙ ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒ）によって計測された値とする。水銀ポロシメータとしては、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のＡｕｔｏｐｏｒｅ ９５００（商品名）を挙げることができる。
隔壁１の材料については特に制限はない。強度、耐熱性、耐久性等の観点から、隔壁１の材料としては、その主成分が、酸化物又は非酸化物の各種セラミックスや金属等であることが好ましい。具体的には、セラミックスとして、例えば、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、及びチタン酸アルミニウムから構成される材料群より選択される少なくとも１種を含む材料を挙げることができる。金属として、Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ系金属及び金属珪素等を挙げることができる。これらの材料の中から選ばれた１種又は２種以上を、隔壁１の材料の主成分とすることが好ましい。高強度、高耐熱性等の観点から、アルミナ、ムライト、チタン酸アルミニウム、コージェライト、炭化珪素、及び窒化珪素から構成される材料群より選ばれた１種又は２種以上を主成分とすることが特に好ましい。また、高熱伝導率や高耐熱性等の観点から、炭化珪素又は珪素－炭化珪素複合材料が特に適している。ここで、「主成分」とは、その成分中に、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％以上存在する成分のことを意味する。
境界壁８の材料としては、強度、耐熱性、耐久性等の観点から、その主成分が、酸化物又は非酸化物の各種セラミックスや金属等であることが好ましい。境界壁８の材料は、隔壁１の材料と同じものであることが好ましい。
外周壁３の材料としては、強度、耐熱性、耐久性等の観点から、その主成分が、酸化物又は非酸化物の各種セラミックスや金属等であることが好ましい。外周壁３の材料は、隔壁１の材料と同じものであることが好ましい。本実施形態のハニカム構造体１００は、隔壁１、境界壁８、及び外周壁３が、一度の押出成形によって形成された一体成形品であることが特に好ましい。
ハニカム構造体１００の全体形状については特に制限はない。本実施形態のハニカム構造体１００の全体形状は、流入端面１１及び流出端面１２の形状が、円形、又は楕円形であることが好ましく、特に、円形であることが好ましい。また、ハニカム構造体１００の大きさについては特に制限はないが、流入端面１１から流出端面１２までの長さが、５０～２５４ｍｍであることが好ましい。また、ハニカム構造体１００の全体形状が円柱状の場合、それぞれの端面の直径が、５０～２５４ｍｍであることが好ましい。
本実施形態のハニカム構造体１００は、内燃機関の排ガス浄化用の部材として好適に用いることができる。例えば、排ガス浄化用の触媒を担持するための触媒担体として好適に利用することができる。本実施形態のハニカム構造体１００は、ハニカム構造部４の隔壁１の表面及び隔壁１の細孔のうちの少なくとも一方に、排ガス浄化用の触媒が担持されたものであってもよい。
また、図示は省略するが、本実施形態のハニカム構造体は、隔壁によって区画形成されたセルのいずれか一方の端部に配設された目封止部を、更に備えたものであってもよい。目封止部は、セルの流入端面側又は流出端面側の開口部に配設され、セルのいずれか一方の端部を封止するものである。このような目封止部を更に備えたハニカム構造体は、排ガス中の粒子状物質を除去するフィルタとして利用することができる。
次に、本発明のハニカム構造体の他の実施形態について、図７及び図８を参照しつつ説明する。図７は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態の流入端面を模式的に示す平面図である。図８は、図７における中央外側境界強化領域、及び中央内側境界強化領域の一部を拡大した拡大平面図である。
図７及び図８に示すように、本実施形態のハニカム構造体２００は、多孔質の隔壁１、及び隔壁１の外周を囲繞するように配設された外周壁３を有する、柱状のハニカム構造部４を備えたものである。ハニカム構造部４は、セル２の延びる方向に直交する面において、中央セル構造１５と、外周セル構造１６と、境界壁８と、を有する。ハニカム構造体２００において、中央セル構造１５と、外周セル構造１６とは、異なるセル構造となっている。
図７及び図８に示すハニカム構造体２００において、中央セル構造１５は、セル構造が異なる２種以上のセル構造を更に有する。すなわち、ハニカム構造体２００では、中央セル構造１５が、境界壁８の内側に存在する第一中央セル構造１５ａと、この第一中央セル構造１５ａの更に内側に存在する第二中央セル構造１５ｂと、を有している。第一中央セル構造１５ａは、第二中央セル構造１５ｂを囲繞するような環状となっている。そして、第一中央セル構造１５ａと第二中央セル構造１５ｂとの境界部分に、その境界を区画する中央境界壁１８を有している。ここで、「中央境界壁１８」とは、２重に配置された２つの中央セル構造１５において、その境界部分に存在する境界壁のことである。なお、中央セル構造１５は、図７及び図８に示すような２種のセル構造を有するものに限定されることはなく、図示は省略するが、３種以上のセル構造を有していてもよい。
図７及び図８に示すように、中央セル構造１５が中央境界壁１８を有し、２種以上のセル構造を有する場合には、ハニカム構造体２００が、下記（ｄ）及び（ｅ）のうちの少なくとも一方を満たすものであることが好ましい。
（ｄ）中央境界壁１８から外側の領域であり、重心Ｏを起点とした距離Ｌ’ｎの範囲において、隔壁１の厚さＴ’ｎ１が、当該隔壁１を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’ｎ０よりも厚くなる中央外側境界強化領域Ｄを含む。（ｅ）中央境界壁１８から内側の領域であり、重心Ｏを起点とした距離Ｌ’’ｍの範囲を除く範囲において、隔壁１の厚さＴ’’ｍ１が、当該隔壁１を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’’ｍ０よりも厚くなる中央内側境界強化領域Ｅを含む。
上記（ｄ）及び（ｅ）のうちの少なくとも一方を満たすものであると、押出成形によってハニカム成形体を作製した際に、セル構造を隔てる中央境界壁１８の近傍において、セル２の形状の変更を有効に抑制することができる。このため、セル２の形状の変形に伴う強度低下が起こり難く、安定した強度を有するものである。したがって、ハニカム構造体２００は、中央境界壁１８の近傍に発生するセル２の形状の変形を抑制し、機械的強度に優れるという効果を奏するものである。
上記（ｄ）の「距離Ｌ’ｎ」、「基本隔壁厚さＴ’ｎ０」及び「隔壁１の厚さＴ’ｎ１」において、「ｎ」は、中央境界壁１８によって隔てられた各セル構造に対応した記号であり、「ｎ＝１，２，３，・・・」を意味する。例えば、第一中央セル構造１５ａでは、第一中央セル構造１５ａから外側に距離Ｌ’１の範囲において、隔壁１の厚さＴ’１１が、当該隔壁１を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’１０よりも厚くなる中央外側境界強化領域Ｄを含む。
上記（ｅ）の「距離Ｌ’’ｍ」、「基本隔壁厚さＴ’’ｍ０」及び「隔壁１の厚さＴ’’ｍ１」において、「ｍ」は、中央境界壁１８によって隔てられた各セル構造に対応した記号であり、「ｍ＝２，３，・・・」を意味する。例えば、第二中央セル構造１５ｂでは、第二中央セル構造１５ｂから内側に距離Ｌ’’２の範囲において、隔壁１の厚さＴ’’２１が、当該隔壁１を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’’２０よりも厚くなる中央内側境界強化領域Ｅを含む。
ハニカム構造体２００は、下記式（５）の関係を満たすものであることが好ましい。ここで、下記式（５）において、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に直交する面において、当該面の重心Ｏから外周壁３の外側までの距離を距離ｒ０とし、当該面の重心Ｏからそれぞれの中央境界壁１８までの距離を距離ｒ’ｎとする。
式（５）：０．５＞（ｒ０－Ｌ０）／（ｒ０－ｒ’ｎ）＞０．１
上記式（５）の関係を満たすことにより、強度が向上するという効果を奏するものとなる。なお、「（ｒ０－Ｌ０）／（ｒ０－ｒ’ｎ）」の値が、０．５以上であると、質量の増大が大きくなることがある。また、「（ｒ０－Ｌ０）／（ｒ０－ｒ’ｎ）」の値が、０．１以下であると、十分な強度向上を発現しないことがある。
中央外側境界強化領域Ｄにおける隔壁１の厚さＴ’ｎ１（ｍｍ）と、当該隔壁１を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’ｎ０（ｍｍ）とが、下記式（６）の関係を満たすことが好ましい。下記式（６）の関係を満たすことにより、強度が向上するという効果を奏するものとなる。
式（６）：Ｔ’ｎ０＋０．０１２７＜Ｔ’ｎ１＜Ｔ’ｎ０＋０．０３８１
中央内側境界強化領域Ｅにおける隔壁１の厚さＴ’’ｍ１（ｍｍ）と、当該隔壁１を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’’ｍ０（ｍｍ）とが、下記式（７）の関係を満たすことが好ましい。下記式（７）の関係を満たすことにより、強度が向上するという効果を奏するものとなる。
式（７）：Ｔ’’ｍ０＋０．０１２７＜Ｔ’’ｍ１＜Ｔ’’ｍ０＋０．０３８１
ハニカム構造体２００において、中央境界壁１８の厚さ等の各種条件については、中央セル構造１５と外周セル構造１６とを隔てる境界壁８と同様に構成されていることが好ましい。また、中央外側境界強化領域Ｄにおける隔壁１の厚さＴ’ｎ１（ｍｍ）、及び中央内側境界強化領域Ｅにおける隔壁１の厚さＴ’’ｍ１（ｍｍ）については、「第一境界強化領域の隔壁の厚さＴ１１」と同様の方法によって測定することができる。
（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を製造する方法について説明する。
次に、本発明のハニカム構造体を製造する方法について説明する。
まず、ハニカム構造部を作製するための可塑性の坏土を作製する。ハニカム構造部を作製するための坏土は、原料粉末として、前述の隔壁の好適な材料群の中から選ばれた材料に、適宜、バインダ等の添加剤、及び水を添加することによって作製することができる。
次に、作製し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、及び最外周に配設された外周壁を有する、柱状のハニカム成形体を得る。押出成形においては、押出成形用の口金として、坏土の押出面に、成形するハニカム成形体の反転形状となるスリットが形成されたものを用いることができる。特に、本発明のハニカム構造体を製造する際には、押出成形用の口金として、押出成形するハニカム成形体の中央部分と外周部分とで、セル構造が異なるようにスリットが形成されたものを用いることが好ましい。そして、使用する口金においては、セル構造が異なる中央部分と外周部分との境界に、環状のスリットが形成されていることが好ましい。このような環状のスリットによって、外周セル構造と中央セル構造とを隔てる境界壁が成形される。
ハニカム成形体を作製する際には、最終的に得られるハニカム構造体が、下記（ａ’）を満たし、且つ、下記（ｂ’）及び（ｃ’）のうちの少なくとも一方を満たすものとなるように押出成形することが好ましい。
（ａ’）隔壁１の厚さＴ０１が、外周セル構造１６における基本隔壁厚さＴ００よりも厚くなる、外周強化領域を含む（例えば、図５参照）。
（ｂ’）隔壁１の厚さＴ１１が、外周セル構造１６における基本隔壁厚さＴ００よりも厚くなる、第一境界強化領域を含む（例えば、図６参照）。
（ｃ’）隔壁１の厚さＴ２１が、中央セル構造１５における基本隔壁厚さＴ２０よりも厚くなる、第二境界強化領域を含む（例えば、図６参照）。
（ｂ’）隔壁１の厚さＴ１１が、外周セル構造１６における基本隔壁厚さＴ００よりも厚くなる、第一境界強化領域を含む（例えば、図６参照）。
（ｃ’）隔壁１の厚さＴ２１が、中央セル構造１５における基本隔壁厚さＴ２０よりも厚くなる、第二境界強化領域を含む（例えば、図６参照）。
ここで、外周強化領域は、ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する面において、当該面の重心Ｏを起点とした距離Ｌ０の範囲を除く範囲に存在する。第一境界強化領域は、上記重心Ｏを起点とした距離Ｌ１の範囲であり、かつ、外周セル構造の範囲に存在する。第二境界強化領域は、中央セル構造の範囲のうち、上記重心Ｏを起点とした距離Ｌ２の範囲を除く範囲に存在する。
得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥してもよい。また、ハニカム成形体の製造に用いた材料と同様の材料で、セルの開口部を目封止することで目封止部を配設してもよい。
次に、得られたハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム構造体を得る。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。なお、本発明のハニカム構造体を製造する方法は、これまでに説明した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さら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。
限定されるものではない。
（参考例１）
コージェライト化原料１００質量部に、分散媒を３５質量部、有機バインダを６質量部、分散剤を０．５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用した。分散媒としては水を使用し、造孔材としては平均粒子径１～１０μｍのコークスを使用し、有機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を使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。
コージェライト化原料１００質量部に、分散媒を３５質量部、有機バインダを６質量部、分散剤を０．５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用した。分散媒としては水を使用し、造孔材としては平均粒子径１～１０μｍのコークスを使用し、有機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を使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。
次に、ハニカム成形体作製用の口金を用いて坏土を押出成形し、全体形状が円柱状のハニカム成形体を得た。押出成形においては、押出成形用の口金として、押出成形するハニカム成形体の中央部分と外周部分とで、セル構造が異なるようにスリットが形成されたものを用いた。
次に、ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。
次に、乾燥したハニカム成形体を、脱脂し、焼成して、参考例１のハニカム構造体を製造した。参考例１のハニカム構造体は、端面の直径が１１８ｍｍの円柱状であった。参考例１のハニカム構造体のセルの延びる方向の長さは、１２７ｍｍであった。
また、参考例１のハニカム構造体は、セルの延びる方向に直交する面において、ハニカム構造部の外周に形成された外周セル構造と、この外周セル構造よりも内側の中央部分に形成された中央セル構造とが、それぞれ異なるものであった。そして、参考例１のハニカム構造体は、以下のように構成されたものであった。ハニカム構造体のハニカム構造部は、隔壁の厚さＴ０１が、外周セル構造における基本隔壁厚さＴ００よりも厚くなる外周強化領域を含むものであった。また、隔壁の厚さＴ１１が、外周セル構造における基本隔壁厚さＴ００よりも厚くなる第一境界強化領域を含むものであった。なお、基本隔壁厚さＴ００は０．０９００ｍｍであり、隔壁の厚さＴ０１は０．０９０５ｍｍであり、隔壁の厚さＴ１１は０．０９０５ｍｍであった。結果を表１に示す。なお、表１において、「Ｔ２０」は、中央セル構造における基本隔壁厚さを示し、「Ｔ２１」は、中央セル構造の隔壁の厚さ（第二境界強化領域を有する場合は、第二境界強化領域の隔壁の厚さ）を示す。参考例１のハニカム構造体においては、隔壁の厚さＴ２０及び隔壁の厚さＴ２１は、共に０．０６４０ｍｍであった。
なお、参考例１のハニカム構造体において、上記した外周強化領域は、ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する面において、当該面の重心Ｏを起点とした距離Ｌ０の範囲を除く範囲に存在していた。距離Ｌ０は５８ｍｍである。第一境界強化領域は、重心Ｏを起点とした距離Ｌ１の範囲であり、かつ、外周セル構造の範囲に存在していた。距離Ｌ１は４７ｍｍである。結果を表１に示す。
また、ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する面の重心Ｏから外周壁まで延びる仮想直線上の、重心Ｏから前記外周壁の外側までのｒ０を５９ｍｍとし、重心Ｏから境界壁の外側までの距離ｒ１を４２ｍｍとして、「（ｒ０－Ｌ０）／（ｒ０－ｒ１）」の値を求めた。この値は０．０６であった。
参考例１のハニカム構造体について、以下の方法で、「アイソスタティック強度評価」及び「質量評価」を行った。また、各評価結果に基づき、以下の評価基準で「総合評価」を行った。
［アイソスタティック強度評価］
アイソスタティック（Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ）強度の測定は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格（ＪＡＳＯ規格）のＭ５０５－８７で規定されているアイソスタティック破壊強度試験に基づいて行った。アイソスタティック破壊強度試験は、ゴムの筒状容器に、ハニカム構造体を入れてアルミ製板で蓋をし、水中で等方加圧圧縮を行う試験である。すなわち、アイソスタティック破壊強度試験は、缶体に、ハニカム構造体が外周面把持される場合の圧縮負荷加重を模擬した試験である。このアイソスタティック破壊強度試験によって測定されるアイソスタティック強度は、ハニカム構造体が破壊したときの加圧圧力値（ＭＰａ）で示される。本実施例におけるアイソスタティック強度評価における判定基準は、以下の通りである。
評価Ａ：比較例１に対しアイソスタティック強度が１００％以上向上。
評価Ｂ：比較例１に対しアイソスタティック強度が７５％以上、１００％未満向上。
評価Ｃ：比較例１に対しアイソスタティック強度が５０％以上、７５％未満向上。
評価Ｄ：比較例１に対しアイソスタティック強度が２５％以上、５０％未満向上。
評価Ｅ：比較例１に対しアイソスタティック強度の向上が見られない。
アイソスタティック（Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ）強度の測定は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格（ＪＡＳＯ規格）のＭ５０５－８７で規定されているアイソスタティック破壊強度試験に基づいて行った。アイソスタティック破壊強度試験は、ゴムの筒状容器に、ハニカム構造体を入れてアルミ製板で蓋をし、水中で等方加圧圧縮を行う試験である。すなわち、アイソスタティック破壊強度試験は、缶体に、ハニカム構造体が外周面把持される場合の圧縮負荷加重を模擬した試験である。このアイソスタティック破壊強度試験によって測定されるアイソスタティック強度は、ハニカム構造体が破壊したときの加圧圧力値（ＭＰａ）で示される。本実施例におけるアイソスタティック強度評価における判定基準は、以下の通りである。
評価Ａ：比較例１に対しアイソスタティック強度が１００％以上向上。
評価Ｂ：比較例１に対しアイソスタティック強度が７５％以上、１００％未満向上。
評価Ｃ：比較例１に対しアイソスタティック強度が５０％以上、７５％未満向上。
評価Ｄ：比較例１に対しアイソスタティック強度が２５％以上、５０％未満向上。
評価Ｅ：比較例１に対しアイソスタティック強度の向上が見られない。
［質量評価］
ハニカム構造体の質量を測定し、以下の判定基準により評価を行った。
評価Ａ：比較例１に対し質量増加が５％未満。
評価Ｂ：比較例１に対し質量増加が５％以上、１０％未満。
評価Ｃ：比較例１に対し質量増加が１０％以上。
ハニカム構造体の質量を測定し、以下の判定基準により評価を行った。
評価Ａ：比較例１に対し質量増加が５％未満。
評価Ｂ：比較例１に対し質量増加が５％以上、１０％未満。
評価Ｃ：比較例１に対し質量増加が１０％以上。
［総合評価］
以下の評価基準により、総合評価を行った。
評価Ａ：アイソスタティック強度評価がＡであり、且つ質量評価がＡ又はＢの場合。
評価Ｂ：アイソスタティック強度評価がＡであり、且つ質量評価がＣの場合、又はアイソスタティック強度評価がＢであり、且つ質量評価がＡ若しくはＢの場合。
評価Ｃ：アイソスタティック強度評価がＢであり、且つ質量評価がＣの場合、又はアイソスタティック強度評価がＣであり、且つ質量評価がＢ若しくはＣの場合、又はアイソスタティック強度評価がＤであり、且つ質量評価がＡ若しくはＢの場合。
評価Ｄ：アイソスタティック強度評価がＤであり、且つ質量評価がＣの場合、又はアイソスタティック強度評価がＥの場合。
以下の評価基準により、総合評価を行った。
評価Ａ：アイソスタティック強度評価がＡであり、且つ質量評価がＡ又はＢの場合。
評価Ｂ：アイソスタティック強度評価がＡであり、且つ質量評価がＣの場合、又はアイソスタティック強度評価がＢであり、且つ質量評価がＡ若しくはＢの場合。
評価Ｃ：アイソスタティック強度評価がＢであり、且つ質量評価がＣの場合、又はアイソスタティック強度評価がＣであり、且つ質量評価がＢ若しくはＣの場合、又はアイソスタティック強度評価がＤであり、且つ質量評価がＡ若しくはＢの場合。
評価Ｄ：アイソスタティック強度評価がＤであり、且つ質量評価がＣの場合、又はアイソスタティック強度評価がＥの場合。
（参考例２～６，１２、実施例７～１１，１３～２６及び比較例１）
距離Ｌ０、及び、隔壁の厚さＴ００，Ｔ０１，Ｔ１１，Ｔ２０，Ｔ２１を、表１～表４に示すように変更した以外は、参考例１と同様の方法で、ハニカム構造体を作製した。実施例２０～２６のハニカム構造体は、隔壁の厚さＴ２１が、中央セル構造における基本隔壁厚さＴ２０よりも厚くなる第二境界強化領域を含むものであった。
距離Ｌ０、及び、隔壁の厚さＴ００，Ｔ０１，Ｔ１１，Ｔ２０，Ｔ２１を、表１～表４に示すように変更した以外は、参考例１と同様の方法で、ハニカム構造体を作製した。実施例２０～２６のハニカム構造体は、隔壁の厚さＴ２１が、中央セル構造における基本隔壁厚さＴ２０よりも厚くなる第二境界強化領域を含むものであった。
実施例及び参考例２～２６及び比較例１のハニカム構造体について、参考例１と同様の方法で、「アイソスタティック強度評価」、「質量評価」、及び「総合評価」を行った。結果を表１～表４に示す。
（結果）
実施例及び参考例１～２６のハニカム構造体は、「アイソスタティック強度評価」、及び「質量評価」の双方の評価において良好な結果を得ることができた。また、各強化領域において、その強化領域における基本隔壁厚さよりも隔壁の厚さが厚くなるほど、アイソスタティック強度の向上が見られた。ただし、隔壁の厚さが厚くなるほど、質量評価の評価結果が低下する傾向が見られた。比較例１のハニカム構造体は、アイソスタティック強度評価の評価結果が極めて低いものであった。
実施例及び参考例１～２６のハニカム構造体は、「アイソスタティック強度評価」、及び「質量評価」の双方の評価において良好な結果を得ることができた。また、各強化領域において、その強化領域における基本隔壁厚さよりも隔壁の厚さが厚くなるほど、アイソスタティック強度の向上が見られた。ただし、隔壁の厚さが厚くなるほど、質量評価の評価結果が低下する傾向が見られた。比較例１のハニカム構造体は、アイソスタティック強度評価の評価結果が極めて低いものであった。
本発明のハニカム構造体は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等から排出される排ガスを浄化するための触媒を担持する触媒担体や、排ガスを浄化するためのフィルタとして利用することができる。
１：隔壁、２：セル、２ａ：セル（中央セル構造のセル）、２ｂ：セル（外周セル構造のセル）、３：外周壁、４：ハニカム構造部、８：境界壁、１１：流入端面、１２：流出端面、１５：中央セル構造、１５ａ：第一中央セル構造、１５ｂ：第二中央セル構造、１６：外周セル構造、１８：中央境界壁、１００，２００：ハニカム構造体、Ａ：外周強化領域、Ｂ：第一境界強化領域、Ｃ：第二境界強化領域、Ｄ：中央外側境界強化領域、Ｅ：中央内側境界強化領域。
Claims (9)
- 流入端面から流出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多孔質の隔壁、及び前記隔壁の外周を囲繞するように配設された外周壁を有する、柱状のハニカム構造部を備え、
前記ハニカム構造部は、前記セルの延びる方向に直交する面において、
前記ハニカム構造部の外周に形成された外周セル構造と、前記外周セル構造よりも内側の中央部分に形成され、前記外周セル構造とは異なるセル構造の中央セル構造と、前記外周セル構造と前記中央セル構造との境界部分に配設された境界壁と、を有し、
前記ハニカム構造部は、前記隔壁の厚さＴ０１が、前記外周セル構造における基本隔壁厚さＴ００よりも厚くなる外周強化領域を含むとともに、
前記隔壁の厚さＴ１１が、前記外周セル構造における基本隔壁厚さＴ００よりも厚くなる第一境界強化領域、及び、前記隔壁の厚さＴ２１が、前記中央セル構造における基本隔壁厚さＴ２０よりも厚くなる第二境界強化領域、のうちの少なくとも一方の領域を含み、
前記外周強化領域は、前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する面において、当該面の重心Ｏを起点とした距離Ｌ０の範囲を除く範囲に存在し、
前記第一境界強化領域は、前記重心Ｏを起点とした距離Ｌ１の範囲であり、かつ、前記外周セル構造の範囲に存在し、
前記第二境界強化領域は、前記中央セル構造の範囲のうち、前記重心Ｏを起点とした距離Ｌ２の範囲を除く範囲に存在し、前記外周強化領域における前記隔壁の厚さＴ０１（ｍｍ）と、前記外周セル構造における基本隔壁厚さＴ００（ｍｍ）とが、下記式（２）の関係を満たす、ハニカム構造体。
式（２）：Ｔ００＋０．０１２７＜Ｔ０１＜Ｔ００＋０．０３８１ - 前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する面において、
前記重心Ｏから前記外周壁まで延びる仮想直線上の、前記重心Ｏから前記外周壁の外側までの距離を距離ｒ０とし、前記仮想直線上の、前記重心Ｏから前記境界壁の外側までの距離を距離ｒ１とし、
前記ハニカム構造部が、下記式（１）の関係を満たす、請求項１に記載のハニカム構造体。
式（１）：０．５＞（ｒ０－Ｌ０）／（ｒ０－ｒ１）＞０．１ - 前記第一境界強化領域における前記隔壁の厚さＴ１１（ｍｍ）と、前記外周セル構造における基本隔壁厚さＴ００（ｍｍ）とが、下記式（３）の関係を満たす、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
式（３）：Ｔ００＋０．０１２７＜Ｔ１１＜Ｔ００＋０．０３８１ - 前記第二境界強化領域における前記隔壁の厚さＴ２１（ｍｍ）と、前記中央セル構造における基本隔壁厚さＴ２０（ｍｍ）とが、下記式（４）の関係を満たす、請求項１～３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
式（４）：Ｔ２０＋０．０１２７＜Ｔ２１＜Ｔ２０＋０．０３８１ - 前記中央セル構造を２つ以上有し、当該２つ以上の前記中央セル構造の境界部分には、それぞれ中央境界壁を有し、
それぞれの前記中央境界壁から外側の領域であり、前記重心Ｏを起点とした距離Ｌ’ｎの範囲において、前記隔壁の厚さＴ’ｎ１が、当該隔壁を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’ｎ０よりも厚くなる中央外側境界強化領域、及び、それぞれの前記中央境界壁から内側の領域であり、前記重心Ｏを起点とした距離Ｌ’’ｍの範囲を除く範囲において、前記隔壁の厚さＴ’’ｍ１が、当該隔壁を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’’ｍ０よりも厚くなる中央内側境界強化領域、のうちの少なくとも一方の領域を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。 - 前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する面において、当該面の重心Ｏから前記外周壁の外側までの距離を距離ｒ０とし、前記重心Ｏからそれぞれの前記中央境界壁までの距離を距離ｒ’ｎとし、
前記ハニカム構造部が、下記式（５）の関係を満たす、請求項５に記載のハニカム構造体。
式（５）：０．５＞（ｒ０－Ｌ０）／（ｒ０－ｒ’ｎ）＞０．１ - 前記中央外側境界強化領域における前記隔壁の厚さＴ’ｎ１（ｍｍ）と、当該隔壁を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’ｎ０（ｍｍ）とが、下記式（６）の関係を満たす、請求項５又は６に記載のハニカム構造体。
式（６）：Ｔ’ｎ０＋０．０１２７＜Ｔ’ｎ１＜Ｔ’ｎ０＋０．０３８１ - 前記中央内側境界強化領域における前記隔壁の厚さＴ’’ｍ１（ｍｍ）と、当該隔壁を含むセル構造における基本隔壁厚さＴ’’ｍ０（ｍｍ）とが、下記式（７）の関係を満たす、請求項５～７のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
式（７）：Ｔ’’ｍ０＋０．０１２７＜Ｔ’’ｍ１＜Ｔ’’ｍ０＋０．０３８１ - 前記中央セル構造における前記セルの繰り返し単位の配列方向が、前記外周セル構造における前記セルの繰り返し単位の配列方向に対して、１０°以上、４５°以下傾いている、請求項１～８のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
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