JP7385450B2 - ハニカム構造体 - Google Patents

Description

本発明は、ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのフィルタや触媒を担持して排ガスを浄化するための触媒担体等に使用されるハニカム構造体に関する。

ディーゼル車やトラックから排出される排ガス中には、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。このＰＭは、主にスート（煤）等のカーボン微粒子からなるもので、大気中に放出されるのを防止する必要があり、厳しい排出規制が課せられている。

このような厳しい排出規制に対応すべく、ＰＭ排出量を低減するための多くの研究が行われているが、ＰＭ排出量を燃焼技術の改善によって低減するには限界があり、排気系にフィルタを設置することが、有効なＰＭ排出量の低減手段となっている。

ＰＭを捕集するためのフィルタとしては、圧力損失を許容範囲に抑えつつ、高いＰＭ捕集効率を得られることから、ハニカム構造体を用いたウォールフロー型のものが、広く使用されている。ウォールフロー型フィルタに使用されるハニカム構造体は、排ガスの入口側となる流入端面から排ガスの出口側となる流出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している。このハニカム構造体に、所定のセルの流出端面側の開口端部及び残余のセルの流入端面側の開口端部を目封止する目封止部を設けることにより、高いＰＭ捕集効率を持ったフィルタが得られる。

ＰＭを捕集するためのフィルタに用いられるハニカム構造体は、近年、ＰＭの捕集量を増大するため、高熱容量が見込まれる材料によって作製されることがある。但し、このような高熱容量が見込まれる材料は、概して熱膨張が高い特性であるが故に、高温の排ガスによる熱衝撃によって高い熱応力が発生し、ハニカム構造体が破損することがある。このようなことから、近年、フィルタを１つのハニカム構造体として製造するのではなく、複数個のハニカム形状のセグメント（ハニカムセグメント）を接合してハニカム構造体とすることが提案されている（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。

特開２０１５－１８７０４４号公報

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層によって接合しているが、使用中において、ハニカムセグメント内の応力緩和のため、また、過大な熱応力が負荷されるなどの理由により、接合層自体にクラックが発生することがある。このような接合層のクラックが広範囲に及ぶと、クラックが流路方向全域まで貫通してしまい、ハニカムセグメント同士を保持できず、一部のハニカムセグメントが分離してしまうことがある。そして、分離したハニカムセグメントは、排ガスの風圧などによって下流側に押し出されて、ハニカム構造体から抜け落ちてしまうこともある。このような事象が発生すると、ハニカム構造体よりも下流側に設けられた排ガス浄化装置の後処理システムを物理的に損傷するなどの問題が発生する懸念がある。

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。本発明は、接合層にクラックが発生して一部のハニカムセグメントが分離したとしても、分離したハニカムセグメントが下流側に抜け落ちてしまうことを防止することが可能な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］ 複数個の角柱状のハニカムセグメントと、複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士を互いに接合する接合層と、を有するハニカムセグメント接合体を備え、
前記ハニカムセグメントは、流体の入口側となる第一端面から流体の出口側となる第二端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁と、前記ハニカムセグメントの側面を構成するセグメント外壁と、を有し、
前記ハニカムセグメント接合体において、第一のハニカムセグメントの一の側面と、第二のハニカムセグメントの一の側面とが対向配置された状態で前記接合層を介して相互に接合され、
前記第一のハニカムセグメントは、当該第一のハニカムセグメントの前記一の側面に、当該一の側面から外側に向かって突出する第一突起及び第二突起を有し、
前記第二のハニカムセグメントは、当該第二のハニカムセグメントの前記一の側面に、当該一の側面から外側に向かって突出する第三突起を有し、
前記第一のハニカムセグメントの前記第二突起は、前記一の側面における前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、前記第一突起よりも前記第二端面寄りに配設され、
前記第二のハニカムセグメントの前記第三突起は、前記一の側面における前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、対向配置された第一のハニカムセグメントの前記第一突起と前記第二突起との間に位置し、且つ、
前記第一のハニカムセグメントと前記第二のハニカムセグメントとは、前記ハニカムセグメント接合体の軸方向の投影視において、前記第三突起の少なくとも一部が、前記第一突起及び前記第二突起と重なるように配設されている、ハニカム構造体であって、
前記第一突起の突起高さＨ１と前記第三突起の突起高さＨ３とを足し合わせた値（Ｈ１＋Ｈ３）が、前記接合層の厚さＨ４よりも大であり、且つ、
前記第二突起の突起高さＨ２と前記第三突起の突起高さＨ３とを足し合わせた値（Ｈ２＋Ｈ３）が、前記接合層の厚さＨ４よりも大であり、
前記第一突起及び前記第二突起の、前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向及び突起高さ方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さＷ１，Ｗ２が、前記第一のハニカムセグメントの前記一の側面の横幅方向の長さＷ０１の２０～７０％であり、
前記第三突起の、前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向及び突起高さ方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さＷ３が、前記第二のハニカムセグメントの前記一の側面の横幅方向の長さＷ０２の２０～７０％であり、
前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、前記第一突起と前記第三突起との相互間距離が１～１５ｍｍであり、前記第二突起と前記第三突起との相互間距離が１～１５ｍｍである、ハニカム構造体。

［２］ 前記第一突起と前記第二突起とは、それぞれ独立した突起部材によって構成されている、前記［１］に記載のハニカム構造体。

［３］ 前記第一突起と前記第二突起とは、２つの突起を有する１つの突起部材によって構成されている、前記［１］に記載のハニカム構造体。

［７］ 前記第一のハニカムセグメントの前記一の側面において、前記第一突起及び前記第二突起が、前記第一のハニカムセグメントの前記第二端面から当該第一のハニカムセグメントの軸方向長さＬ０１の５０％の位置までの範囲に存在する、前記［１］～［６］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、接合層にクラックが発生して一部のハニカムセグメントが分離したとしても、分離したハニカムセグメントが下流側に抜け落ちてしまうことを防止することができる。また、本発明のハニカム構造体は、従来のセグメント構造のハニカム構造体に比して、接合層に発生したクラックが、ハニカム構造体の流路方向全域に貫通し難くもなるため、ハニカムセグメントの分離についても有効に抑制することができる。

本発明のハニカム構造体の第一実施形態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３のＰで示す範囲を拡大した拡大断面図である。 本発明のハニカム構造体の第一実施形態に用いられる第一の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第一実施形態に用いられる第二の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第二実施形態に用いられる第一の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第二実施形態に用いられる第二の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第三実施形態に用いられる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第四実施形態に用いられる第一のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。

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：
本発明のハニカム構造体の第一実施形態は、図１～図４に示すようなハニカム構造体１００である。ここで、図１は、本発明のハニカム構造体の第一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３のＰで示す範囲を拡大した拡大断面図である。

ハニカム構造体１００は、ハニカムセグメント接合体１０、及びハニカムセグメント接合体１０の外周を囲繞するように配置された外周壁１３を備えた、セグメント構造のハニカム構造体１００である。

ハニカムセグメント接合体１０は、複数個の柱状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の側面同士を格子状に接合する接合層１４と、を有している。ハニカムセグメント４は、流体の入口側となる第一端面１１から流体の出口側となる第二端面１２まで延びる複数のセル２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁１と、ハニカムセグメント４の側面を構成するセグメント外壁３と、を有している。ハニカムセグメント４は、第一端面１１及び第二端面１２が四角形の四角柱状のものである。

ハニカムセグメント接合体１０において、第一のハニカムセグメント４ａの一の側面と、第二のハニカムセグメント４ｂの一の側面とが対向配置された状態で接合層１４を介して相互に接合されている。第一のハニカムセグメント４ａは、図５に示すように構成されたものであり、第二のハニカムセグメント４ｂは、図６に示すように構成されたものである。ここで、図５は、本発明のハニカム構造体の第一実施形態に用いられる第一のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。図６は、本発明のハニカム構造体の第一実施形態に用いられる第二のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。

図５に示すように、第一のハニカムセグメント４ａは、その一の側面に、当該一の側面から外側に向かって突出する第一突起７及び第二突起８を有している。第一のハニカムセグメント４ａの一の側面とは、四角柱状の第一のハニカムセグメント４ａにおいて、その側面を構成するセグメント外壁３の一つの表面を意味する。

図６に示すように、第二のハニカムセグメント４ｂは、その一の側面に、当該一の側面から外側に向かって突出する第三突起９を有している。第二のハニカムセグメント４ｂの一の側面とは、四角柱状の第二のハニカムセグメント４ｂにおいて、その側面を構成するセグメント外壁３の一つの表面を意味する。

図１～図４に示すハニカム構造体１００は、上述したような第一のハニカムセグメント４ａ及び第二のハニカムセグメント４ｂの構成について特に主要な特徴を有している。以下、第一のハニカムセグメント４ａ及び第二のハニカムセグメント４ｂの構成についてより詳細に説明する。

第一のハニカムセグメント４ａの第二突起８は、一の側面における第一端面１１から第二端面１２に向かう軸方向において、第一突起７よりも第二端面１２寄りに配設されている。以下、本明細書において、特に断りのない限り、「軸方向」とは、ハニカムセグメント４の第一端面１１から第二端面１２に向かう方向を意味する。

第二のハニカムセグメント４ｂの第三突起９は、一の側面における第一端面１１から第二端面１２に向かう軸方向において、対向配置された第一のハニカムセグメント４ａの第一突起７と第二突起８との間に位置している。そして、第一のハニカムセグメント４ａと第二のハニカムセグメント４ｂとは、ハニカムセグメント接合体１０の軸方向の投影視において、第三突起９の少なくとも一部が、第一突起７及び第二突起８と重なるように配設されている。即ち、ハニカムセグメント接合体１０の状態において、第一突起７と第三突起９とは、軸方向に互いの一部が重なるように配置されており、また、第二突起８と第三突起９とも、軸方向に互いの一部が重なるように配置されている。

ハニカム構造体１００は、接合層１４にクラックが発生して一部のハニカムセグメント４が分離したとしても、分離したハニカムセグメント４が下流側に抜け落ちてしまうことを防止することができる。即ち、例えば、第一のハニカムセグメント４ａと第二のハニカムセグメント４ｂとを接合する接合層１４の接合が解除されたとしても、第一突起７、第二突起８、及び第三突起９が相互に係わり合って止まることにより、脱落防止の機能を奏する。このため、第一のハニカムセグメント４ａ又は第二のハニカムセグメント４ｂがハニカムセグメント接合体１０から部分的に分離してしまった場合であっても、これらの下流側への抜け落ちを有効に防止することができる。また、ハニカム構造体１００は、従来のセグメント構造のハニカム構造体に比して、接合層１４に発生したクラックが、ハニカム構造体１００の流路方向（別言すれば、軸方向）全域に貫通し難くもなるため、ハニカムセグメント４の分離についても有効に抑制することができる。

第一突起７の突起高さＨ１と第三突起９の突起高さＨ３とを足し合わせた値（Ｈ１＋Ｈ３）が、接合層１４の厚さＨ４よりも大である。また、第二突起８の突起高さＨ２と第三突起９の突起高さＨ３とを足し合わせた値（Ｈ２＋Ｈ３）が、接合層１４の厚さＨ４よりも大である。このように構成することによって、第三突起９が、第一突起７及び第二突起８の双方に引っ掛かり易くなり、第一のハニカムセグメント４ａ及び第二のハニカムセグメント４ｂの脱落を有効に防止することができる。

第一突起７の突起高さＨ１と第三突起９の突起高さＨ３とを足し合わせた値（Ｈ１＋Ｈ３）は、接合層１４の厚さＨ４の１．１～２．０倍であることが好ましく、１．１～１．５倍であることが更に好ましい。同様に、第二突起８の突起高さＨ２と第三突起９の突起高さＨ３とを足し合わせた値（Ｈ２＋Ｈ３）は、接合層１４の厚さＨ４の１．１～２．０倍であることが好ましく、１．１～１．５倍であることが更に好ましい。

第一突起７の突起高さＨ１は、例えば、０．３～３．０ｍｍであることが好ましく、０．３～１．５ｍｍであることが更に好ましい。第二突起８の突起高さＨ２は、例えば、０．３～３．０ｍｍであることが好ましく、０．３～１．５ｍｍであることが更に好ましい。第三突起９の突起高さＨ３は、例えば、０．３～３．０ｍｍであることが好ましく、０．３～１．５ｍｍであることが更に好ましい。接合層１４の厚さＨ４は、例えば、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。本明細書において、第一突起７、第二突起８及び第三突起９のそれぞれの「突起高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３」は、ハニカムセグメントの側面から各突起の頂点までの距離とする。なお、「ハニカムセグメントの側面から各突起の頂点までの距離」とは、突起の頂点からハニカムセグメントの側面に下した垂線の長さのことである。また、第一突起７、第二突起８及び第三突起９のいずれかにおいて、突起の頂点を２つ以上有する場合は、その高さが高い方の突起の頂点までの距離を、当該突起の高さとする。

第一突起７及び第二突起８の横幅方向の長さＷ１，Ｗ２が、第一のハニカムセグメント４ａの一の側面の横幅方向の長さＷ０１の２０～７０％であり、２０～５０％であることが好ましい。ここで、第一突起７及び第二突起８の「横幅方向」とは、第一端面１１から第二端面１２に向かう軸方向及び第一突起７及び第二突起８の突起高さ方向のそれぞれに直交する方向のことを意味する。また、「突起高さ方向」とは、第一突起７の頂部又は第二突起８の頂部から第一のハニカムセグメント４ａの一の側面に下した垂線の延びる方向のことを意味する。

第三突起９の軸方向及び突起高さ方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さＷ３が、第二のハニカムセグメント４ｂの一の側面の横幅方向の長さＷ０２の２０～７０％であり、２０～５０％であることが好ましい。第三突起９の「横幅方向」とは、第一端面１１から第二端面１２に向かう軸方向及び第三突起９の突起高さ方向のそれぞれに直交する方向のことを意味する。

第一端面１１から第二端面１２に向かう軸方向において、第一突起７と第三突起９との相互間距離が１～１５ｍｍであり、第二突起８と第三突起９との相互間距離が１～１５ｍｍである。第一突起７と第三突起９との相互間距離が１ｍｍ未満であると、ハニカムセグメント４間の接合層１４が不足し強度確保の観点で好ましくない。第一突起７と第三突起９との相互間距離が１５ｍｍを超えると、接合層１４に発生したクラック進展を防止しづらくなるという点で好ましくない。また、第二突起８と第三突起９との相互間距離が１ｍｍ未満であると、前述と同様に強度確保の観点で好ましくない。第二突起８と第三突起９との相互間距離が１５ｍｍを超えると、前述と同様にクラック進展防止の観点で好ましくない。第一突起７と第三突起９との相互間距離は５～１４ｍｍであることが更に好ましく、第一突起７と第三突起９との相互間距離は５～１０ｍｍであることが更に好ましい。なお、図５において、Ｌ１は、第一突起７の第二端面１２からの軸方向の距離を示し、Ｌ２は、第二突起８の第二端面１２からの軸方向の距離を示す。また、図６において、Ｌ３は、第三突起９の第二端面１２からの軸方向の距離を示す。

第一のハニカムセグメント４ａの一の側面において、第一突起７及び第二突起８が、第一のハニカムセグメント４ａの第二端面１２から当該第一のハニカムセグメント４ａの軸方向長さＬ０１の５０％の位置までの範囲に存在することが好ましい。ハニカムセグメント４の分離の起点となるクラックは、第二端面１２から軸方向長さＬ０１の５０％の位置までの範囲に発生しやすい。このため、上記のような構成については、発生したクラックがハニカムセグメント４同士を接合する接合面の全面に進展することを、第一突起７及び第二突起８によって防ぐことができるため、ハニカムセグメント４が分離しにくいという点で利点がある。上記のような構成の場合、第二のハニカムセグメント４ｂの一の側面において、第三突起９も、第二端面１２から第二のハニカムセグメント４ｂの軸方向長さＬ０２の５０％の位置までの範囲に存在する。

ハニカムセグメント４に形成されているセル２の形状については特に制限はない。例えば、セル２の延びる方向に直交する断面における、セル２の形状としては、多角形、円形、楕円形等を挙げることができる。多角形としては、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等を挙げることができる。なお、セル２の形状は、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形であることが好ましい。また、セル２の形状については、全てのセル２の形状が同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。例えば、図示は省略するが、四角形のセルと、八角形のセルと混在したものであってもよい。また、セル２の大きさについては、全てのセル２の大きさが同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、図示は省略するが、複数のセルのうち、一部のセルの大きさを大きくし、他のセルの大きさを相対的に小さくしてもよい。

隔壁１によって区画されるセル２のセル密度が、１５～６２個／ｃｍ^２であることが好ましく、３１～５４個／ｃｍ^２であることが更に好ましい。このように構成することによって、本実施形態のハニカム構造体１００を、自動車のエンジンから排出される排ガスを浄化するための浄化部材（例えば、フィルタや触媒担体）として好適に利用することができる。

隔壁１の気孔率が、３０～７５％であることが好ましく、３５～７０％であることが更に好ましく、４０～６５％であることが特に好ましい。隔壁１の気孔率は、水銀圧入法によって測定された値である。隔壁１の気孔率の測定は、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて行うことができる。気孔率の測定は、各ハニカムセグメント４の隔壁１の一部を切り出して試験片とし、その試験片を用いて行うことができる。隔壁１の気孔率が、３０％未満であると、ハニカム構造体１００自体の圧力損失が増大することや、触媒の担持後における圧力損失のばらつきが大きくなることがある。隔壁１の気孔率が、７５％を超えると、ハニカム構造体１００の強度が低下してしまうことがある。

ハニカムセグメント４を構成する材料に特に制限はないが、強度、耐熱性、耐久性等の観点から、下記材料群から選択される少なくとも１種の材質が好ましい。材料群とは、炭化珪素、珪素－炭化珪素系複合材料、窒化珪素、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、チタン酸アルミニウム、及びＦｅ－Ｃｒ－Ａｌ系金属の材料群である。これらの中でも、炭化珪素、又は珪素－炭化珪素系複合材料が更に好ましい。珪素－炭化珪素系複合材料は、炭化珪素（ＳｉＣ）を骨材とし、且つ珪素（Ｓｉ）を結合材とする複合材料である。

ハニカムセグメント４の形状については、特に制限はない。なお、ハニカムセグメント４のうち、最外周に配置されたハニカムセグメント４は、ハニカム構造体１００の全体形状に応じて、その一部が研削等により加工されていることが好ましい。また、最外周に配置されたハニカムセグメント４以外のハニカムセグメント４は、例えば、軸方向に直交する断面形状が四角形の角柱状であることが好ましい。

第一突起７、第二突起８及び第三突起９を構成する材料に特に制限はないが、上述したハニカムセグメント４を構成する材料と同様のものであることが好ましい。特に、第一突起７、第二突起８及び第三突起９を構成する材料としては、炭化珪素、又は珪素－炭化珪素系複合材料が更に好ましい。

第一突起７、第二突起８及び第三突起９は、ハニカムセグメント４と同材質の原料を用いて、例えば、成形によって作製することができる。第一突起７、第二突起８及び第三突起９は、上記方法によって個々に作製したものを、例えば、焼成前のハニカムセグメント４の側面を構成するセグメント外壁３に対して、下地材などを介して配置し、焼成することにより形成されていることが好ましい。

図５に示す第一のハニカムセグメント４ａは、第一のハニカムセグメント４ａの軸方向及び第一突起７の突起高さ方向のそれぞれに平行な面における、第一突起７及び第二突起８の形状が三角形である。第一突起７及び第二突起８の上述した形状については、三角形に限定されることはなく、例えば、長方形、正方形、台形等の四角形、半円形、半楕円形などであってもよい。

図６に示す第二のハニカムセグメント４ｂにおいても、第二のハニカムセグメント４ｂの軸方向及び第三突起９の突起高さ方向のそれぞれに平行な面における、第三突起９の形状が三角形である。第三突起９の上述した形状については、三角形に限定されることはなく、例えば、長方形、正方形、台形等の四角形、半円形、半楕円形などであってもよい。

接合層１４の材料については、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における接合層の材料を用いることができる。接合層１４の厚さＨ４については特に制限はないが、例えば、０．５～３．０ｍｍであることが好ましく、０．５～２．０ｍｍであることが更に好ましく、０．５～１．５ｍｍ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。例えば、図１に示すハニカム構造体１００の全体形状は、第一端面１１及び第二端面１２が円形の円柱状である。その他、図示は省略するが、ハニカム構造体の全体形状としては、第一端面及び第二端面が、楕円形やレーストラック（Ｒａｃｅｔｒａｃｋ）形や長円形等の略円形の柱状であってもよい。また、ハニカム構造体の全体形状としては、第一端面及び第二端面が、四角形や六角形等の多角形の角柱状であってもよい。

ハニカム構造体１００の大きさ、例えば、第一端面から第二端面までの長さや、ハニカム構造体１００のセル２の延びる方向に直交する断面の大きさについては、特に制限はない。ハニカム構造体１００を、排ガス浄化用のフィルタとして用いた際に、最適な浄化性能を得るように、各大きさを適宜選択すればよい。例えば、ハニカム構造体１００の第一端面から第二端面までの長さは、１００～３００ｍｍであることが好ましく、１００～２００ｍｍであることが特に好ましい。また、ハニカム構造体１００のセル２の延びる方向に直交する断面の面積は、１５０００～９００００ｍｍ^２であることが好ましく、２００００～７００００ｍｍ^２であることが特に好ましい。

ハニカム構造体１００は、それぞれのハニカムセグメント４におけるセル２の第一端面１１側又は第二端面１２側のいずれか一方の端部が、目封止部５によって目封止されていてもよい。このように構成することによって、ハニカム構造体１００を、排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集除去するためにフィルタとして良好に利用することができる。目封止部５の材料については特に制限はない。目封止部５の材料は、例えば、ハニカムセグメント４を構成する材料として例示した材料と同様な材料が好ましい。

次に、本発明のハニカム構造体の第二実施形態について、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第二実施形態に用いられる第一のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。図８は、本発明のハニカム構造体の第二実施形態に用いられる第二のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。図７及び図８において、図５及び図６に示すハニカムセグメント４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ことがある。

第二実施形態のハニカム構造体（図示せず）においては、図７及び図８に示される２種類のハニカムセグメント２４によってハニカムセグメント接合体（図示せず）が形成されている。第二実施形態のハニカム構造体（図示せず）は、図７及び図８に示されるハニカムセグメント２４が用いられること以外は、これまでに説明した第一実施形態のハニカム構造体１００（図１～図４参照）と同様に構成されていることが好ましい。

図７に示すハニカムセグメント２４は、四角柱状の各側面を構成するセグメント外壁２３に、第一突起２７及び第二突起２８を有する。したがって、図７に示すハニカムセグメント２４は、第二実施形態のハニカム構造体（図示せず）において第一のハニカムセグメント２４ａとなる。第一突起２７及び第二突起２８の横幅方向の長さは、第一のハニカムセグメント２４ａの一の側面の横幅方向の長さと同じものとなっている。

図８に示すハニカムセグメント２４は、四角柱状の各側面を構成するセグメント外壁２３に、第三突起２９を有する。したがって、図８に示すハニカムセグメント２４は、第二実施形態のハニカム構造体（図示せず）において第二のハニカムセグメント２４ｂとなる。第三突起２９の横幅方向の長さは、第二のハニカムセグメント２４ｂの一の側面の横幅方向の長さと同じものとなっている。

第一のハニカムセグメント２４ａの第二突起２８は、一の側面における第一端面３１から第二端面３２に向かう軸方向において、第一突起２７よりも第二端面３２寄りに配設されている。

第二のハニカムセグメント２４ｂの第三突起２９は、一の側面における第一端面３１から第二端面３２に向かう軸方向において、対向配置された第一のハニカムセグメント２４ａの第一突起２７と第二突起２８との間に位置している。

第二実施形態のハニカム構造体は、図７に示す第一のハニカムセグメント２４ａと、図８に示す第二のハニカムセグメント２４ｂとが、互いの側面同士が対向するように隣り合って配置されることによってハニカムセグメント接合体（図示せず）が形成されている。そして、第一のハニカムセグメント２４ａと第二のハニカムセグメント２４ｂとは、ハニカムセグメント接合体（図示せず）の軸方向の投影視において、第三突起２９の少なくとも一部が、第一突起２７及び第二突起２８と重なるように配設されている。このように構成されたハニカム構造体も、これまでに説明した第一実施形態のハニカム構造体１００（図１～図５参照）と同様の効果を奏するものとなる。

図７に示す第一のハニカムセグメント２４ａは、第一突起２７及び第二突起２８の横幅方向の長さ以外については、図５に示す第一のハニカムセグメント４ａと同様に構成されていることが好ましい。図８に示す第二のハニカムセグメント２４ｂは、第三突起２９の横幅方向の長さ以外については、図６に示す第二のハニカムセグメント４ｂと同様に構成されていることが好ましい。

第二実施形態のハニカム構造体は、上述したような図７及び図８に示される２種類のハニカムセグメント２４によってハニカムセグメント接合体（図示せず）が形成されたものである。但し、ハニカムセグメント接合体（図示せず）に用いられる２種類のハニカムセグメント２４は、図７及び図８に示される２種類のハニカムセグメント２４に限定されることはない。例えば、図７に示す第一のハニカムセグメント２４ａと、図６に示す第二のハニカムセグメント４ｂとによって、ハニカムセグメント接合体（図示せず）が形成されていてもよい。この場合は、ハニカムセグメント接合体（図示せず）の軸方向の投影視において、第三突起９（図６参照）の少なくとも一部が、第一突起２７（図７参照）及び第二突起２８（図７参照）と重なるように配設される。また、図５に示す第一のハニカムセグメント４ａと、図８に示す第二のハニカムセグメント２４ｂとによって、ハニカムセグメント接合体（図示せず）が形成されていてもよい。この場合は、ハニカムセグメント接合体（図示せず）の軸方向の投影視において、第三突起２９（図８参照）の少なくとも一部が、第一突起７（図５参照）及び第二突起８（図５参照）と重なるように配設される。

次に、第三実施形態のハニカム構造体（図示せず）について説明する。第三実施形態のハニカム構造体（図示せず）は、図９に示されるハニカムセグメント４４によってハニカムセグメント接合体（図示せず）が形成されている。図９は、本発明のハニカム構造体の第三実施形態に用いられるハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。第三実施形態のハニカム構造体（図示せず）は、図９に示されるハニカムセグメント４４が用いられること以外は、これまでに説明した第一実施形態のハニカム構造体１００（図１～図４参照）と同様に構成されていることが好ましい。

図９に示すハニカムセグメント４４は、セグメント外壁４３によって構成される一の側面に、第一突起４７及び第二突起４８を有し、更に別の側面に、第三突起４９を有している。したがって、図９に示すハニカムセグメント４４は、第一突起４７及び第二突起４８を有する一の側面に着目した場合には、第一のハニカムセグメント４４ａと見做すことができる。また、図９に示すハニカムセグメント４４は、第三突起４９を有する別の側面に着目した場合には、第二のハニカムセグメント４４ｂと見做すことができる。第三実施形態のハニカム構造体（図示せず）は、実質的に１種類のハニカムセグメント４４を、適宜、第一のハニカムセグメント４４ａ又は第二のハニカムセグメント４４ｂと見做すことによりハニカムセグメント接合体（図示せず）が形成されている。このように構成されたハニカム構造体も、これまでに説明した第一実施形態のハニカム構造体１００（図１～図５参照）と同様の効果を奏するものとなる。

次に、第四実施形態のハニカム構造体（図示せず）について説明する。第四実施形態のハニカム構造体（図示せず）は、第一のハニカムセグメントとして、図１０に示されるハニカムセグメント６４が用いられている。図１０は、本発明のハニカム構造体の第四実施形態に用いられる第一のハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。ハニカムセグメント接合体（図示せず）の形成に用いられる第二のハニカムセグメントは、これまでに説明した第二のハニカムセグメント、例えば、図６に示す第二のハニカムセグメント４ｂ等を適宜用いることができる。

図１０に示すハニカムセグメント６４（第一のハニカムセグメント６４ａ）は、第一突起６７と第二突起６８とが、２つの突起を有する１つの突起部材７０によって構成されている。このように構成することによって、突起部材７０の配置作業の効率化やハニカムセグメント６４の側面との設置面積増による強度増加といった点に利点がある。なお、図５に示す第一のハニカムセグメント４ａは、第一突起７と第二突起８とが、それぞれ独立した突起部材によって構成されている。このような図５に示す第一のハニカムセグメント４ａは、配置位置の自由度が高まることで、ハニカムセグメント６４の分離に対して広範囲に抑制効果を及ぼすことができ、後段への抜け落ちを有効に防ぐことができる点に利点がある。

（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。ハニカム構造体の製造方法としては、「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、を備えた方法を挙げることができる。

ハニカムセグメント作製工程は、図６及び図７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。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際における、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。

次に、第一突起、第二突起及び第三突起を、以下の方法で作製する。まず、ハニカムセグメントと同様に、原材料と水などを有する坏土を調製する。そして、所定の金型へ坏土を押出し、押出した坏土を成形することにより、所望の形状を有する突起部材（例えば、第一突起、第二突起及び第三突起）を作製する。

次に、作製した第一突起、第二突起及び第三突起を、ハニカムセグメントの各側面の所定の位置に配設する。第一突起、第二突起及び第三突起を配設する際には、成型後のハニカムセグメントの側面の所望の位置に各突起部材を配置する。配置する前には下地材などを側面に塗布し、突起部材との接着性を向上させてもよい。接着後、焼成することにより各突起を有するハニカムセグメントを得ることができる。

組立体作製工程は、複数個のハニカムセグメントを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の側面（別言すれば、「セグメント外壁」）に接合用ペーストを塗工する。次に、複数個のハニカムセグメントを、互いの側面相互間に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、ハニカムセグメントの組立体を作製する。この際、第一のハニカムセグメントの第一突起と第二突起の間に、第二のハニカムセグメントの第三突起が接合層を介して嵌り合うように、複数個のハニカムセグメントを格子状に組み合わせる。

接合体作製工程は、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用ペーストによって接合して、ハニカムセグメントの接合体を作製する工程である。接合体作製工程は、主に、ハニカムセグメントの側面同士を接合する接合用ペーストを乾燥・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は、ハニカム構造体における接合層となり、この乾燥・固化により、接合層に所望の接合力が発現する。

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。

接合体作製工程によって、ハニカムセグメント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。例えば、このような研削加工を行うことにより、図１～図４に示すような、円柱状のハニカムセグメント接合体１０を作製することができる。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。

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４５個作製した。そして、以下の方法で、ハニカム成形体の１３個について、ハニカム成形体の各側面に第一突起及び第二突起を形成し、ハニカム成形体の２０個について、ハニカム成形体の各側面に第三突起を形成した。第一突起及び第二突起の形成は、以下の方法で行った。まず、ハニカムセグメントと同材料を用いて、突起専用の金型からの押出成形により成形して、ハニカム成形体と別体で、第一突起及び第二突起の成形体を作製した。次に、ハニカム成形体の側面の所定の位置に下地材を塗布した後、作製した第一突起及び第二突起の成形体を取り付けた。その後、後述するように、ハニカム成形体とともに第一突起及び第二突起の成形体を焼成して、第一突起及び第二突起を形成した。第三突起の形成は、第一突起と同様の方法により行った。

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、各ハニカムセグメント成形体を、脱脂し、焼成して、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３９ｍｍの正方形であった。ハニカムセグメントの端面の大きさは、ハニカムセグメントの横幅方向の長さに対応する。また、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、３０４．８ｍｍであった。ハニカムセグメントのセグメント外壁の厚さは０．５ｍｍであった。表１に、ハニカムセグメントの構成を示す。

ハニカムセグメントのうち、第一突起及び第二突起を有する第一のハニカムセグメントは、以下のように構成されたものであった。第一突起は、第一のハニカムセグメントの第二端面からの軸方向の位置が８０ｍｍであり、突出高さＨ１が０．６ｍｍであり、横幅方向の長さＷ１が２０ｍｍであった。第二突起は、第一のハニカムセグメントの第二端面からの軸方向の位置が７０ｍｍであり、突出高さＨ２が０．６ｍｍであり、横幅方向の長さＷ２が２０ｍｍであった。結果を表２に示す。

ハニカムセグメントのうち、第三突起を有する第二のハニカムセグメントは、以下のように構成されたものであった。第三突起は、第二のハニカムセグメントの第二端面からの軸方向の位置が７５ｍｍであり、突出高さＨ３が０．６ｍｍであり、横幅方向の長さＷ３が２０ｍｍであった。結果を表３に示す。

第一突起の、軸方向及び突起高さ方向のそれぞれに平行な面における形状は、底辺が１．２ｍｍとなる三角形であった。第二突起の、軸方向及び突起高さ方向のそれぞれに平行な面における形状は、底辺が１．２ｍｍとなる三角形であった。第三突起の、軸方向及び突起高さ方向のそれぞれに平行な面における形状は、底辺が１．２ｍｍとなる三角形であった。第一突起、第二突起及び第三突起の形状を表２に示す。

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た。そして、第一のハニカムセグメントと第二のハニカムセグメントとが交互に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、ハニカムセグメントの組立体を、１００℃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のハニカム構造体において、ハニカムセグメントの互いの側面相互間の接合層の厚さＨ４は１．０ｍｍであった。結果を表１に示す。

第一突起の突出高さＨ１と第三突起の突出高さＨ３との合計値を、表４の「Ｈ１＋Ｈ３（ｍｍ）」の欄に示す。第二突起の突出高さＨ２と第三突起の突出高さＨ３との合計値を、表４の「Ｈ２＋Ｈ３（ｍｍ）」の欄に示す。

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、「ハニカムセグメントの抜け落ち評価」を行った。結果を表４に示す。

［ハニカムセグメントの抜け落ち評価］
ハニカム構造体に１５０℃～８５０℃の冷熱ガスを繰り返し負荷した。加えて同時に振動負荷装置により物理的な振動を付与し、試験後にセグメント抜け落ち有無及び接合層のクラック貫通有無を確認し、耐久性の検証を行った。振動負荷装置による振動条件は、加速度３０Ｇ、振動数１００Ｈｚとした。ハニカムセグメントの抜け落ち評価の評価基準は以下の通りである。
評価「優」：接合層のクラックが、ハニカムセグメントの両端面まで貫通していない。
評価「良」：接合層のクラックが、ハニカムセグメントの両端面まで貫通はしているものの、ハニカムセグメントの抜け落ちは発生していない。
評価「不可」：ハニカムセグメントの抜け落ちが発生している。

（実施例２～９）
実施例２～９については、ハニカムセグメントの構成及び配置を表１のようなものとし、且つ、第一のハニカムセグメントと第二のハニカムセグメントの構成を表２～表４のようなものとして、ハニカム構造体を作製した。表１～表４に示す以外の構成については、実施例１と同様のものとした。実施例２～９のハニカム構造体についても、実施例１と同様の方法で、ハニカムセグメントの抜け落ち評価を行った。結果を表４に示す。以下、実施例５，７，８の記載を、参考例５，７，８と読み替える。

（比較例１～３）
比較例１～３については、ハニカムセグメントの構成及び配置を表１のようなものとしてハニカム構造体を作製した。比較例１～３においては、ハニカムセグメントの側面に第一突起、第二突起、及び第三突起を設けずに、四角柱状の各側面が平坦なハニカムセグメントを作製した。比較例１～３において作製したハニカムセグメントの個数は、表１の「総数（個）」の欄に示す通りである。そして、作製したハニカムセグメントを、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、それ以降は、実施例１と同様の方法でハニカム構造体を作製した。比較例１～３のハニカム構造体についても、実施例１と同様の方法で、ハニカムセグメントの抜け落ち評価を行った。結果を表４に示す。

（結果）
実施例１～９のハニカム構造体は、ハニカムセグメントの抜け落ち評価において、全て良好な評価のものであった。特に、実施例１～４，６，９のハニカム構造体は、接合層のクラックがハニカムセグメントの両端面まで貫通しておらず、ハニカムセグメントの抜け落ちに対して極めて良好なものであった。一方、比較例１～３のハニカム構造体は、ハニカムセグメントの抜け落ちが発生してしまった。なお、実施例５及び７のハニカム構造体は、第一突起と第三突起及び第一突起と第二突起の距離が長く、実施例１～４，６，９のハニカム構造体よりもクラックの貫通抑制効果が若干低い傾向があった。また、実施例８のハニカム構造体は、第一突起の横幅方向の長さＷ１及び第二突起の横幅方向の長さＷ２が相対的に小さく、実施例１～４，６，９のハニカム構造体よりもクラックの貫通抑制効果が若干低い傾向があった。

本発明のハニカム構造体は、排気ガスを浄化するための浄化部材として利用することができる。

１：隔壁、２：セル、３，２３，４３，６３：セグメント外壁、４，２４，４４，６４：ハニカムセグメント、４ａ，２４ａ，４４ａ，６４ａ：第一のハニカムセグメント、４ｂ，２４ｂ，４４ｂ：第二のハニカムセグメント、５：目封止部、７，２７，４７，６７：第一突起、８，２８，４８，６８：第二突起、９，２９，４９：第三突起、１０：ハニカムセグメント接合体、１１，３１，５１，７１：第一端面、１２，３２，５２，７２：第二端面、１３：外周壁、１４：接合層、７０：突起部材、１００：ハニカム構造体、Ｈ１：第一突起の突起高さ、Ｈ２：第二突起の突起高さ、Ｈ３：第三突起の突起高さ、Ｈ４：接合層の厚さ、Ｌ０１：第一のハニカムセグメントの軸方向長さ、Ｌ０２：第二のハニカムセグメントの軸方向長さ、Ｌ１：第一突起の第二端面からの軸方向の距離、Ｌ２：第二突起の第二端面からの軸方向の距離、Ｌ３：第三突起の第二端面からの軸方向の距離、Ｗ０１：第一のハニカムセグメントの横幅方向の長さ、Ｗ０２：第二のハニカムセグメントの横幅方向の長さ、Ｗ１：第一突起の横幅方向の長さ、Ｗ２：第二突起の横幅方向の長さ、Ｗ３：第三突起の横幅方向の長さ。

Claims (4)

1. 複数個の角柱状のハニカムセグメントと、複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士を互いに接合する接合層と、を有するハニカムセグメント接合体を備え、
   前記ハニカムセグメントは、流体の入口側となる第一端面から流体の出口側となる第二端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁と、前記ハニカムセグメントの側面を構成するセグメント外壁と、を有し、
   前記ハニカムセグメント接合体において、第一のハニカムセグメントの一の側面と、第二のハニカムセグメントの一の側面とが対向配置された状態で前記接合層を介して相互に接合され、
   前記第一のハニカムセグメントは、当該第一のハニカムセグメントの前記一の側面に、当該一の側面から外側に向かって突出する第一突起及び第二突起を有し、
   前記第二のハニカムセグメントは、当該第二のハニカムセグメントの前記一の側面に、当該一の側面から外側に向かって突出する第三突起を有し、
   前記第一のハニカムセグメントの前記第二突起は、前記一の側面における前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、前記第一突起よりも前記第二端面寄りに配設され、
   前記第二のハニカムセグメントの前記第三突起は、前記一の側面における前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、対向配置された第一のハニカムセグメントの前記第一突起と前記第二突起との間に位置し、且つ、
   前記第一のハニカムセグメントと前記第二のハニカムセグメントとは、前記ハニカムセグメント接合体の軸方向の投影視において、前記第三突起の少なくとも一部が、前記第一突起及び前記第二突起と重なるように配設されている、ハニカム構造体であって、
   前記第一突起の突起高さＨ１と前記第三突起の突起高さＨ３とを足し合わせた値（Ｈ１＋Ｈ３）が、前記接合層の厚さＨ４よりも大であり、且つ、
   前記第二突起の突起高さＨ２と前記第三突起の突起高さＨ３とを足し合わせた値（Ｈ２＋Ｈ３）が、前記接合層の厚さＨ４よりも大であり、
   前記第一突起及び前記第二突起の、前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向及び突起高さ方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さＷ１，Ｗ２が、前記第一のハニカムセグメントの前記一の側面の横幅方向の長さＷ０１の２０～７０％であり、
   前記第三突起の、前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向及び突起高さ方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さＷ３が、前記第二のハニカムセグメントの前記一の側面の横幅方向の長さＷ０２の２０～７０％であり、
   前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、前記第一突起と前記第三突起との相互間距離が１～１５ｍｍであり、前記第二突起と前記第三突起との相互間距離が１～１５ｍｍである、ハニカム構造体。
2. 前記第一突起と前記第二突起とは、それぞれ独立した突起部材によって構成されている、請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 前記第一突起と前記第二突起とは、２つの突起を有する１つの突起部材によって構成されている、請求項１に記載のハニカム構造体。
4. 前記第一のハニカムセグメントの前記一の側面において、前記第一突起及び前記第二突起が、前記第一のハニカムセグメントの前記第二端面から当該第一のハニカムセグメントの軸方向長さＬ０１の５０％の位置までの範囲に存在する、請求項１～３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

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