JPWO2009041611A1 - ハニカム構造体およびこれを用いた浄化装置 - Google Patents

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Abstract

耐熱性および耐熱衝撃性等に優れ、熱分解がしにくく、熱処理を行なっても機械的特性が安定しているハニカム構造体およびこれを用いた浄化装置が望まれている。本発明のハニカム構造体は、ＭｇＴｉ２Ｏ５−Ａｌ２ＴｉＯ５の結晶を有するセラミックス体をハニカム構造としたことを特徴とする。また、本発明の浄化装置は、ハニカム構造体と、ハニカム構造体を収容し、流入口および流出口を有するケースと、を備えてなり、ケースの流入口から入った流体を、ハニカム構造体を通過させて、ケースの流出口から出すように構成したことを特徴とする。

Description

本発明は、セラミックスからなるハニカム構造体に関する。また、内燃機関またはボイラー等で発生する排気ガス等の流体に含まれる微粒子を捕集するためのハニカム構造体およびこれを用いた浄化装置に関する。
従来、内燃機関等で発生する排気ガス中に含まれる炭素を主成分とする微粒子（特にディーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子（ディーゼル微粒子）を捕集する目的で、セラミックスからなるハニカム構造体が使用されてきた。
このハニカム構造体は、多孔質のセラミックスからなる格子状の隔壁によって仕切られた複数の流通孔を備えている。また、各流通孔の一端と他端のいずれか一方が交互に封止されている。これにより、排気ガスがフィルタの入口から流入して出口から流出する際に、排気ガス中の微粒子が隔壁に捕集される。
現在、耐熱性および耐熱衝撃性等に優れ、熱分解がしにくく、熱処理を行なっても機械的特性が安定しているハニカム構造体およびこれを用いた浄化装置が望まれている。
国際公開第２００５／００５０１９号パンフレット
本発明の一形態に係るハニカム構造体は、ＭｇＴｉ２Ｏ５−Ａｌ２ＴｉＯ５の結晶を有するセラミックス体をハニカム構造としたことを特徴とする。
また、本発明の一形態に係るハニカム構造体は、セラミックスからなる隔壁により仕切られ、一端より他端に至る流通孔を複数備え、これら複数の流通孔の一端と他端のいずれか一方を交互に封止した封止部を有するハニカム構造体であって、前記隔壁は、ＭｇＴｉ２Ｏ５−Ａｌ２ＴｉＯ５の結晶を有してなることを特徴とする。
また、本発明の一形態に係るハニカム構造体は、１軸方向に延びたセラミックスからなる隔壁により仕切られ、一端より他端に至る流通孔を複数備え、これら複数の流通孔の一端と他端のいずれか一方を交互に封止した封止部を有するハニカム構造体であって、前記隔壁は、ＭｇＴｉ２Ｏ５−Ａｌ２ＴｉＯ５の結晶を有してなり、前記隔壁を温度１２００℃で２時間維持する熱処理前後において、下記式（１）で表される変化率ＣＲが２０以下であることを特徴とする。
ＣＲ＝（｜Ｃａ−Ｃｂ｜／Ｃａ）×１００ ・・・（１）
ただし、
Ｃａ：前記熱処理前の前記１軸方向における圧縮破壊強度（ＭＰａ）
Ｃｂ：前記熱処理後の前記１軸方向における圧縮破壊強度（ＭＰａ）
また、本発明の一形態に係るハニカム構造体は、セラミックスからなる隔壁により仕切られ、一端より他端に至る流通孔を複数備え、これら複数の流通孔の一端と他端のいずれか一方を交互に封止した封止部を有するハニカム構造体であって、前記隔壁は、ＭｇＴｉ２Ｏ５−Ａｌ２ＴｉＯ５の結晶を有してなり、前記封止部の気孔率をＰｓ、前記隔壁の気孔率をＰｗとしたとき、下記式（２）で表される比率ＰＲが８４以下であることを特徴とする。
ＰＲ＝（｜Ｐｗ−Ｐｓ｜／Ｐｗ）×１００ ・・・（２）
本発明の一形態に係る浄化装置は、前記ハニカム構造体と、前記ハニカム構造体を収容し、流入口および流出口を有するケースと、を備えてなり、前記ケースの流入口から入った流体を、前記ハニカム構造体を通過させて、前記ケースの流出口から出すように構成したことを特徴とする。
前記のハニカム構造体および浄化装置によれば、耐熱性および耐熱衝撃性等に優れる。また、チタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉ２Ｏ５）はチタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）の高温での分解を抑制する。さらに、ＭｇＴｉ２Ｏ５−Ａｌ２ＴｉＯ５は化学量論組成であるため、非化学量論組成の結晶に比べて結晶に発生する力学的な歪みが生じにくい。これにより、熱処理を行っても熱処理前後において機械的特性の変化が少ない。
本発明の一形態に係るハニカム構造体を説明する斜視図である。 図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の一形態に係るハニカム構造体を説明する図であり、入口端面の一部を示す平面図である。 本発明の一形態に係るハニカム構造体を説明する図であり、出口端面の一部を示す平面図である。 本発明の一形態に係るハニカム構造体を説明する図であり、入口端面の一部を示す平面図である。 本発明の一形態に係るハニカム構造体を説明する図であり、出口端面の一部を示す平面図である。 本発明の一形態に係るハニカム構造体を説明する図であり、入口端面の一部を示す平面図である。 本発明の一形態に係るハニカム構造体を説明する図であり、出口端面の一部を示す平面図である。 本発明の一形態に係る浄化装置を説明する概略断面図である。
符号の説明
１：ハニカム構造体
２：流通孔
３：封止部
４：隔壁
５：排気ガス流入口
６：排気ガス流出口
７：ケース
８：断熱材層
９：排気管
１０：浄化装置
図１，２に示すように、本実施形態のハニカム構造体１は、多孔質のセラミックスからなる隔壁４の一端４ａから他端４ｂに至る流通孔２を複数備える。つまり、これら流通孔２は、例えば１軸方向（図示の矢印Ａ方向）に長い格子状の隔壁４により仕切られて構成される。さらに、ハニカム構造体１は各流通孔２の一端と他端のいずれか一方を封止するための封止部３を有する。
また、ハニカム構造体１の一端（図３）および他端（図４）を平面視した場合、隣接する流通孔２のいずれか一方が封止部３（３ａ，３ｂ）で封止されている。図３，４に示すように、封止部３ａ，３ｂは、例えば市松模様状に配置されている。また、各流通孔２の平面形状は、円形状、各種角形状、角部が円弧状である４角形状、または、４角形状のものと８角形状のものとを組合せた形状等の種々の形状とすることができる。また、１つのハニカム構造体１に、異なる平面形状の流通孔２が混在してもよい。例えば図５に図示したハニカム構造体１は、平面形状が４角形状の流通孔２と、平面形状が８角形状の流通孔２とを含んでいる。なお、多数の流通孔２は、交互に封止された部分を有していればよく、市松模様状に限定されない。
ハニカム構造体１は図１，２に示すように、全体が例えば円柱状であり、その外径が１００〜２００ｍｍ、１軸方向の長さＬが１００〜２５０ｍｍである。１軸方向（Ａ）に対して垂直な断面において、流通孔２の個数は、例えば１平方インチ当たり５０〜８００個である。この断面における各流通孔２の断面積は、例えば１〜１０ｍｍ２である。各流通孔２を仕切る隔壁４の厚み（１軸方向に対して直交する方向の厚み）は、例えば０．０５〜１．０ｍｍである。
隔壁４は化学量論組成のマグネシウムアルミニウムチタネート（ＭｇＴｉ２Ｏ５−Ａｌ２ＴｉＯ５）の結晶を有してなるものである。ここで、マグネシウムアルミニウムチタネートは固溶体であり、Ｘ線回折チャートで２θ＝２５．５°〜２６．５°にメインピークを有する。
隔壁４は化学量論組成のマグネシウムアルミニウムチタネートの固溶体であることから、チタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉ２Ｏ５）はチタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）の高温での分解を抑制する。チタン酸マグネシウムおよびチタン酸アルミニウムがいずれも化学量論組成（定比）からなるため、非化学量論組成の結晶に比べて結晶に発生する力学的な歪みが抑制される。このため、熱処理前後においても隔壁４の機械的特性は安定しており、熱処理後に機械的強度が著しく低下することがない。
隔壁４は、微量成分として、酸化チタン（ＴｉＯ２），酸化カリウム（Ｋ２Ｏ），酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の酸化物を含んでいてもよい。これら微量成分のうち、好適な多孔質のハニカム構造体とするために、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）は０．２質量％以下、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）は０．９質量％以下であるとよい。なお、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）および酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）の各含有量は、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ（Inductivity Coupled Plasma）発光分析法により求めることができる。具体的には、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）および酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）については、それぞれ金属元素のＫ，Ｎａの含有量を測定して酸化物に換算すればよい。
化学量論組成のマグネシウムアルミニウムチタネート（ＭｇＴｉ２Ｏ５−Ａｌ２ＴｉＯ５）の結晶および上記微量成分の組成はＸ線回折法で同定することができる。また、隔壁４中における各成分の比率は、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）発光分析法により求めることができる。
特に、隔壁４を構成する成分１００質量％に対して、チタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）は６０〜７０質量％，チタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉ２Ｏ５）は１６〜２６質量％残部が酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）であることが好適である。
通常、チタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）は、８５０〜１２８０℃の範囲で熱分解する。このため、隔壁４がチタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）を含むセラミックスである場合、この化合物の熱分解が生じても破壊しにくい耐熱衝撃性が求められる。本実施形態のハニカム構造体１は、チタン酸マグネシウムを含むので、熱分解が抑えられ、その結果、下記式（１）の値の低い圧縮破壊強度の変化率を達成できる。つまり、温度１２００℃で２時間維持する熱処理前後において、下記式（１）で表される変化率ＣＲが２０以下である。
ＣＲ＝（｜Ｃａ−Ｃｂ｜／Ｃａ）×１００ ・・・ （１）
ただし、
Ｃａ：前記熱処理前の１軸方向（図１，２におけるＡ方向）における圧縮破壊強度（ＭＰａ）
Ｃｂ：前記熱処理後の前記１軸方向における圧縮破壊強度（ＭＰａ）
圧縮破壊強度Ｃａ，Ｃｂは、例えばＪＡＳＯ Ｍ ５０５−８７に準拠して測定されるものであり、変化率ＣＲは、式（１）により求めればよい。測定用の試料としては、ハニカム構造体１から一辺の長さが１０ｍｍの立方体をくり抜いたものを用いればよい。
変化率ＣＲが２０以下であると、チタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）は高温で分解しにくくなるため、使用を重ねても耐熱衝撃性を高い状態で維持することができる。これにより、ハニカム構造体１の再生（隔壁４で捕集した微粒子を焼却または逆洗させる等により除去して、再使用可能な状態にすることを繰り返しても容易に破壊しない。
また、本実施形態のハニカム構造体１は、封止部３の気孔率をＰｓ、隔壁４の気孔率をＰｗとした場合に、下記式（２）で規定された気孔率の比率ＰＲが８４以下である。これにより、再生するために行う熱処理において、隔壁４と封止部３との境界に生じるクラックおよび溶損は発生しにくくなる。
ＰＲ＝（｜Ｐｓ−Ｐｗ｜／Ｐｗ）×１００・・・（２）
式（２）で表される気孔率の比率ＰＲが８４以下であると、焼結工程における隔壁４および封止部３の収縮率の差が小さくなる。その結果、隔壁４と封止部３との境界の応力集中が低減されるため、ハニカム構造体１の耐熱衝撃性が向上する。これにより、再生における隔壁４と封止部３との境界に生じるクラックおよび溶損を減少させることができる。また、焼成工程における封止部３の収縮率と隔壁４の収縮率を予め略同等になるように調整することにより、封止部３と隔壁４を一体的に焼成しても、焼成後に封止部３と隔壁４との間で亀裂が発生することが抑制される。
特に、隔壁４の気孔率（Ｐｗ）は３０％以上６０％以下、封止部３の気孔率（Ｐｓ）は９．６％以上６０％以下にすればよく、これらの気孔率（Ｐｗ），（Ｐｓ）は、水銀圧入法を用いて測定することができる。
図５に示すように、隔壁４の入口端面を平面視した場合の流通孔２の開放部分の形状を封止部分の面積より広い例えば８角形状とし、図６に示すように、出口端面の開放部分の形状を封止部分より狭い例えば４角形状としてもよい。一方、流通孔２の封止部分の形状は、上述した開放部分の形状とは逆に隔壁４の入口端面側を４角形状とし、出口端面側を８角形状としてもよい。
また、図７に示すように、隔壁４の入口端面を平面視した場合の流通孔２の開放部分の形状を封止部分の面積より広い角部が円弧状の例えば４角形状とし、図８に示すように、出口端面の開放部分の形状を封止部分より狭い例えば４角形状としてもよい。一方、流通孔２の封止部分の形状は開放部分の形状とは逆にして、隔壁４の入口端面側を４角形状とし、出口端面側を角部が円弧状の例えば４角形状としてもよい。
このように構成することにより、図３，４に示すように、流通孔２の形状が４角形状のみである場合よりも、微粒子を捕集する隔壁４の表面積を大きくすることができるため、微粒子の捕集量を増大させることができる。また、流通孔２の開口面積をより広くすることで、微粒子を好適に補集することができる。
特に、図７では、角部が円弧状である４角形状の流通孔２の水力直径は、これより面積の小さい流通孔２の水力直径に対して、１．５５倍以上１．９５倍以下であることが好適である。このように、水力直径の比を１．５５倍以上とすることで、微粒子の捕集量を増大させることができる。ここで、流通孔２の水力直径とは、隔壁４の一端面を平面視した場合の隔壁４に接する内接円の直径をいい、光学顕微鏡を用いて測定することができる。
次に、ハニカム構造体１の製造方法について説明する。
まず、調合原料を準備する。隔壁４が化学量論組成のマグネシウムアルミニウムチタネート（ＭｇＴｉ２Ｏ５−Ａｌ２ＴｉＯ５）の結晶を有するハニカム構造体を得るには、原料である酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の各平均粒径を制御する必要がある。
平均粒径が１〜１０μｍである酸化チタン（ＴｉＯ２）と平均粒径が１〜１０μｍである酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とを用意する。そして、酸化チタン（ＴｉＯ２）および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）をモル比でＴｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３＝４０〜６０：６０〜４０とし、酸化チタン（ＴｉＯ２）および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる成分１００質量部に、平均粒径が１〜１０μｍの酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を１〜１０質量部と、二酸化珪素（ＳｉＯ２）を１〜１０質量部とを調合して調合原料を得る。
ここで、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に代えて、Ｍｇを含むスピネル型構造の酸化物または焼成によりＭｇＯに転化するＭｇ含有化合物のいずれかであってもよい。
ハニカム構造体における圧縮破壊強度の変化率（ＣＲ）は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）の含有量の影響を受ける。つまり、二酸化珪素（ＳｉＯ２）の含有量が高いほど、変化率（ＣＲ）は低く、二酸化珪素（ＳｉＯ２）の含有量が低いほど、変化率（ＣＲ）は高くなる。このような観点から、変化率（ＣＲ）が２０以下であるハニカム構造体を得るには、調合原料における二酸化珪素（ＳｉＯ２）を３〜１０質量部とするとよい。
上述のようにして得られた調合原料に、グラファイト、澱粉または樹脂粉末等の造孔剤の所定量を添加した後、さらに可塑剤、増粘剤、滑り剤および水等を加えて、万能攪拌機、回転ミルまたはＶ型攪拌機等を使って混合物とする。そして、この混合物を三本ロールミルまたは混練機等を用いて混練し、可塑化した杯土を得る。
次に、金型を用いて押出成形機を用いて成形する。成形体の外径を決定する内径が、例えば１００〜２５０ｍｍであり、ハニカム構造体１の隔壁４を形成するためのスリットを有する金型を用いる。この金型を装着した押出成形機に前記杯土を投入し、圧力を加えてハニカム状に成形する。その後、成形体を乾燥して所定長さに切断加工する。
成形体の流通孔２の一端と他端のいずれか一方を封止する。複数の流通孔２のうちの一部に、選択的にマスキングを施す。このとき、例えば、封止される流通孔２が市松模様状に配置されるように、マスキングする流通孔２を選択する。マスキングを施した出口端面（図２の符号ＯＦ）をスラリーにディッピングする。なお、マスキングが施されていない出口端面（ＯＦ）を有する流通孔２には、予め入口端面（図２の符号ＩＦ）から撥水性の樹脂をコーティングし先端部の形状が平坦なピンを、入口端面（ＩＦ）から流通孔２に挿入しておき常温にて乾燥する。これによって、成形体の出口側の封止部３ｂが形成される。そして、前記ピンを抜き、上述の作業と同じ作業を入口端面（ＩＦ）側でも行い、成形体の入口側の封止部３ａを形成する。
次に、得られた成形体を焼成する。電気炉またはガス炉等の焼成炉を用いて、成形体を温度１２５０℃〜１７００℃で０．５時間〜５時間保持することにより焼成する。
このように作製されたハニカム構造体１は、チタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉ２Ｏ５）およびチタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）が化学量論組成（定比）であるため、結晶相に発生する力学的な歪みが抑制され、隔壁４の熱処理前後における機械的特性の変化を低減することができる。
また、このように作製されたハニカム構造体１は、長期間にわたり効率よく流体中の微粒子を捕集することができる。
本実施形態のハニカム構造体１を、ディーゼルエンジン（不図示）の排気ガス中のディーセル微粒子を捕集するフィルタとして用いる場合について説明する。図９に示すように、本実施形態の浄化装置１０は、ハニカム構造体１と、これを収容するケース７とを備えてなる。ケース７は例えばステンレス等の金属製であり、その中央部が円筒状に、両端部が円錐台状にそれぞれ形成されている。ケース７の中央部にハニカム構造体１が収容され、ケース７の両端部に排気ガス（ＥＧ）の流入口５および流出口６がそれぞれ形成されている。また、ケース７の中央部内面には、ハニカム構造体１の側面を包囲する例えばセラミックファイバー，ガラスファイバー，カーボンファイバーおよびセラミックウィスカーの少なくともいずれか１種からなる断熱材層８が形成されている。ケース７の流入口５には排気管９が連結している。排気管９より排気ガス（ＥＧ）がケース７内に流入する。
ディーゼルエンジン（不図示）が作動して、排気ガス（ＥＧ）が排気管９よりケース７に流入すると、ハニカム構造体１の入口端面（ＩＦ）から、封止部３ａで封止されていない流通孔２の中に、排気ガス（ＥＧ）が導入される。排気ガス（ＥＧ）が導入された流通孔２は、出口端面（ＯＦ）側の端部が封止部３ｂによって封止されているので、排気ガス（ＥＧ）の流出は遮られる。流出が遮られた排気ガス（ＥＧ）は、多孔質の隔壁４を通過し、出口端面（ＯＦ）側が封止部３ｂで封止されていない隣接する流通孔２より排出される。隔壁４では、その内部の気孔内で排気ガス（ＥＧ）中のディーゼル微粒子が捕集される。つまり、隣接する流通孔２には、浄化された空気が流入する。そして、隣接する流通孔２の入口端面（ＩＦ）側の端部は封止部３ａで封止されているので、浄化された空気に排気ガス（ＥＧ）が混入しない。このようにして、浄化装置１０のハニカム構造体１に導入された排気ガス（ＥＧ）は、ディーゼル微粒子を含まない状態に浄化され、出口端面（ＯＦ）から外部に排出される。
このような浄化装置１０には、本実施形態のハニカム構造体１をフィルタとして好適に用いることができ、長期間にわたり効率よくディーゼル微粒子を捕集することができる。
なお、本実施形態では流体として排気ガスを用いた例について説明したが、流体として液体を用いることも可能である。例えば、流体として上水または下水を用いることが可能であり、本実施形態の浄化装置を液体の濾過用としても適用できる。
まず、表１に示される酸化チタンＸ：酸化チタンＹ：酸化アルミニウムの比率が、モル比で２０：２０：６０である成分１００質量部と、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を５質量部と、二酸化珪素（ＳｉＯ２）を５質量部とを調合した調合原料を得た。
この調合原料に造孔剤としてグラファイトを所定量添加した。その後、さらに可塑剤、増粘剤、滑り剤および水を加えて、回転ミルを使ってスラリーとした。そして、混練機を用いて回転ミルにより得られたスラリーを混練し、可塑化した杯土を得た。
次に、成形体の外径を決定する内径が２５０ｍｍであり、ハニカム構造体１の隔壁４を形成するためのスリットを有する金型を装着した押出成形機に前記杯土を投入した。そして、前記杯土に圧力を加えてハニカム状に成形した。その後、成形体を乾燥して所定長さに切断加工した。
次に、市松模様状になるように、一部の流通孔２にマスキングを施した後、出口端面（ＯＦ）をスラリーにディッピングした。撥水性の樹脂をコーティングした先端部の形状が平坦であるピンを、入口端面（ＩＦ）から流通孔２に挿入しておき常温にて乾燥した。これにより、成形体の出口側の封止部３ｂが形成された。そして、ピンを抜き、上述の作業と同じ作業を入口端面（ＩＦ）側でも行い、成形体の入口側の封止部３ａを形成した。なお、封止部３ａ，３ｂとも隔壁４を形成するのに用いた調合原料と同種の調合原料を用いた。
そして、電気炉を用いて成形体を１５００℃で４時間焼成してハニカム構造体を得た。
得られたハニカム構造体の隔壁４を構成するセラミックスの組成については、Ｘ線回折法を用いて同定した。その組成式を表１に示す。
また、ハニカム構造体１から、一辺の長さが１０ｍｍである立方状にくり抜いた試料（封止部３ａ，３ｂを含めない。）をそれぞれ２０個作製した。その後、各試料の１軸方向Ａの圧縮破壊強度を測定して、測定値の平均値および標準偏差を算出した。なお、１軸方向Ａにおける圧縮破壊強度は、ＪＡＳＯ Ｍ ５０５−８７に準拠して測定した。その結果を表１に示す。
Figure 2009041611
表１からわかるように、隔壁４を構成する組成がチタン酸マグネシウムおよびチタン酸アルミニウムの少なくともいずれかが非化学量論組成（不定比）である試料Ｎｏ．２〜４は、いずれも圧縮破壊強度の平均値が３．８２ＭＰａ以下であり、標準偏差は０．６ＭＰａ以上であった。
一方、チタン酸マグネシウムおよびチタン酸アルミニウムが化学量論組成（定比）で固溶している試料Ｎｏ．１は、圧縮破壊強度の平均値が４．３２ＭＰａであり試料Ｎｏ．２〜４より高かった。さらに、試料Ｎｏ．１の標準偏差は０．４ＭＰａであり、試料Ｎｏ．２〜４より小さかった。これらの結果より、試料Ｎｏ．１のように、化学量論組成のチタン酸マグネシウムおよびチタン酸アルミニウムを含むハニカム構造体１は、隔壁４の機械的特性が高く、そのばらつきが小さいハニカム構造体であるといえる。
次に、表２に示される、平均粒径がいずれも５μｍである酸化チタンＸ：酸化チタンＹ：酸化アルミニウムの比率が、モル比で２０：２０：６０である成分１００質量部と、平均粒径が５μｍである酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を５質量部と、二酸化珪素（ＳｉＯ２）を５質量部とを調合して調合原料を得た。
その後、実施例１に示した方法と同じ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の封止部３を構成するセラミックスの組成については、Ｘ線回折法を用いて同定した。その組成式を表２に示す。
また、封止部３と隔壁４との接合状態を観察するため、ファイバースコープを用いて、Ａ軸方向から光を照射した。封止部３と隔壁４との間に隙間がなければ、光は端面から透過せず、封止部３と隔壁４との間に隙間があれば、光は端面から透過する。端面から光の透過が部分的にでも確認されたハニカム構造体を「確認」とし、確認されなかったハニカム構造体を「未確認」とした。その結果を表２に示す。
Figure 2009041611
表２からわかるように、封止部３を構成するチタン酸マグネシウムおよびチタン酸アルミニウムがともに非化学量論組成（不定比）である試料Ｎｏ．６〜８は隙間が確認された。一方、封止部３を構成する組成がチタン酸マグネシウムおよびチタン酸アルミニウムとも化学量論組成（定比）である試料Ｎｏ．５は隙間が確認されなかった。これらの結果より、試料Ｎｏ．５のように、化学量論組成のチタン酸マグネシウムおよびチタン酸アルミニウムを含むハニカム構造体１は、捕集効率の高いハニカム構造体であるといえる。
まず、酸化チタンおよび酸化アルミニウムの比率がモル比でＴｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３＝４０：６０である成分１００質量部に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を５質量部と、表３に示される含有量の二酸化珪素（ＳｉＯ２）とを調合して調合原料を得た。
次に、得られた調合原料より、実施例１に示した方法と同じ方法でハニカム構造体を作製した。そして、得られた各ハニカム構造体より一辺の長さが１０ｍｍである立方状にくり抜いた試料のＡ軸方向における圧縮破壊強度を測定した。この測定値をＣａとして表３に示す。
また、ハニカム構造体を温度１２００℃で２時間熱処理した。その後、一辺の長さが１０ｍｍである立方状にくり抜いた試料のＡ軸方向における圧縮破壊強度を測定した。この測定値をＣｂとして表３に示す。１軸方向（Ａ軸方向）における圧縮破壊強度Ｃａ，Ｃｂより圧縮破壊強度の変化率（ＣＲ）を算出した。
また、同じ方法で得られた別のハニカム構造体を電気炉に入れて、一定温度で１時間保持した。その後、室温（２４℃）中に取り出した。このハニカム構造体にクラックが確認されたときの前記一定温度と室温（２４℃）との温度差を耐熱衝撃温度として表３に示す。
Figure 2009041611
表３からわかるように、圧縮破壊強度の変化率（ＣＲ）が２０を超えている試料Ｎｏ．１２（再生可能回数７３８回）に対し、圧縮破壊強度の変化率（ＣＲ）が２０以下の試料Ｎｏ．９〜１１は、耐熱衝撃温度が高く再生可能回数も７５５回以上と多かった。この結果より、試料Ｎｏ．１２のように、圧縮破壊強度の変化率ＣＲが２０以下のハニカム構造体１は、耐熱衝撃性が高いハニカム構造体であるといえる。
平均粒径が５μｍであるＴｉＯ２と平均粒径が５μｍであるＡｌ２Ｏ３とを用意した。モル比がＴｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３＝４０：６０である成分１００質量部に、平均粒径が５μｍである酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を５質量部と、二酸化珪素（ＳｉＯ２）を５質量部とを調合して調合原料を得た。
その後、実施例１に示した方法と同じ方法でハニカム構造体を作製した。なお、封止部３ａ，３ｂの気孔率は造孔剤であるグラファイトの体積比率により調整した。このグラファイトの体積比率を表４に示す。
得られたハニカム構造体を電気炉に入れて、一定温度で１時間保持した。その後、室温（２４℃）中に取り出した。このハニカム構造体にクラックが確認されたときの前記一定温度と室温（２４℃）との温度差を耐熱衝撃温度として表４に示す。
また、封止部３および隔壁４のそれぞれの気孔率（Ｐｓ），（Ｐｗ）は水銀圧入法により測定し、その測定値およびこの測定値から算出される比率（ＰＲ）を表４に示した。
Figure 2009041611
表４からわかるように、比率（ＰＲ）が８４を超えている試料Ｎｏ．１３（耐熱衝撃温度７２０℃）に対し、比率（ＰＲ）が８４以下の試料Ｎｏ．１４〜１７は、耐熱衝撃温度７６０℃以上で高かった。この結果より、試料Ｎｏ．１４〜１７のように、気孔率の比率ＰＲ８４以下のハニカム構造体１は、耐熱衝撃性が高いハニカム構造体であるといえる。

Claims (8)

  1. ＭｇＴｉ２Ｏ５−Ａｌ２ＴｉＯ５の結晶を有するセラミックス体をハニカム構造としたことを特徴とするハニカム構造体。
  2. 前記セラミックス体が多孔質であることを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体。
  3. セラミックスからなる隔壁により仕切られ、一端より他端に至る流通孔を複数備え、これら複数の流通孔の一端と他端のいずれか一方を交互に封止した封止部を有するハニカム構造体であって、
    前記隔壁は、ＭｇＴｉ２Ｏ５−Ａｌ２ＴｉＯ５の結晶を有してなることを特徴とするハニカム構造体。
  4. １軸方向に延びたセラミックスからなる隔壁により仕切られ、一端より他端に至る流通孔を複数備え、これら複数の流通孔の一端と他端のいずれか一方を交互に封止した封止部を有するハニカム構造体であって、
    前記隔壁は、ＭｇＴｉ２Ｏ５−Ａｌ２ＴｉＯ５の結晶を有してなり、前記隔壁を温度１２００℃で２時間維持する熱処理前後において、下記式（１）で表される変化率ＣＲが２０以下であることを特徴とするハニカム構造体。
    ＣＲ＝（｜Ｃａ−Ｃｂ｜／Ｃａ）×１００ ・・・（１）
    ただし、
    Ｃａ：前記熱処理前の前記１軸方向における圧縮破壊強度（ＭＰａ）
    Ｃｂ：前記熱処理後の前記１軸方向における圧縮破壊強度（ＭＰａ）
  5. セラミックスからなる隔壁により仕切られ、一端より他端に至る流通孔を複数備え、これら複数の流通孔の一端と他端のいずれか一方を交互に封止した封止部を有するハニカム構造体であって、
    前記隔壁は、ＭｇＴｉ２Ｏ５−Ａｌ２ＴｉＯ５の結晶を有してなり、前記封止部の気孔率をＰｓ、前記隔壁の気孔率をＰｗとしたとき、下記式（２）で表される比率ＰＲが８４以下であることを特徴とするハニカム構造体。
    ＰＲ＝（｜Ｐｗ−Ｐｓ｜／Ｐｗ）×１００ ・・・（２）
  6. 前記隔壁の一端面を平面視した場合の前記流通孔は、角部が円弧状である４角形状であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のハニカム構造体。
  7. 前記隔壁の一端面を平面視した場合の前記流通孔は、４角形状のものと８角形状のものとを有することを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のハニカム構造体。
  8. 請求項３乃至７のいずれかに記載のハニカム構造体と、
    前記ハニカム構造体を収容し、流入口および流出口を有するケースと、を備えてなり、
    前記ケースの流入口から入った流体を、前記ハニカム構造体を通過させて、前記ケースの流出口から出すように構成したことを特徴とする浄化装置。
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