WO2001093984A1 - Structure et filtre nid-d'abeille et procede de production - Google Patents

Description

明 細 書 ハニカム構造体とハニカムフィル夕一、 及びそれらの製造方法

技術分野

本発明は、 内燃機関等の熱機関、 又はポイラ一等の燃焼装置の排気ガス浄 ^装置や、 液体燃料又は気体燃料の改質装置等に用いられる触媒担持用のハ 二カム構造体とハニカムフィルタ一、 及びそれらの製造方法に関するもので ある。

背景技術

従来、 内燃機関等の熱機関又はボイラー等の燃癀装置の排気ガス浄化装置 や、 液体燃料又は気体燃料の改質装置等に、 触媒成分を担持したハニカム構 造体が用いられている。 また、 ディーゼルエンジンから排出される排気ガス のような含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集除去するために、 ハニカム フィルタ一を用いることが知られている。

このような目的で使用されるハニカム構造体又はハニカムフィルターは、 排気ガスの急激な温度変化や局所的な発熱にさらされて内部に不均一な温度 分布が生じやすく、 それが原因でクラックが発生する等の問題があった。 特 に、 ディ一ゼルエンジンの排気中の粒子状物質を補集するハニカムフィル夕 —として用いられる場合には、 溜まったカーボン微粒子を燃焼させて除去す ることが必要であり、 この際に局所的な高温化が避けられないため、 大きな 熱応力が発生し易く、 クラックが発生し易かった。 ここで、 熱応力の発生は 、 温度分布の不均一により、 ハニカム構造体各部の熱膨張変形が異なるのに 対し、 各部が互いに拘束されて自由に変形できないことによるものである。 また、 使用目的により八二カム構造体が大型化する場合には、 複数のハニ カム部材を接合部材により接合して一体化したハニカム構造体又は八二カム 一を作成することが知られており、 この場合も、 発生する熱応力を低減させ る工夫が必要となる。

熱応力を低減する方策として、 従来、 例えば、 U S P 4 3 3 5 7 8 3号公 報には、 多数の八二カム部材を不連続な接合部材で接合する八二カム構造体 の製造方法が開示されている。 しかし、 このハニカム構造体では、 熱応力が 、 主に流通孔が貫通する両端面外周部近傍に発生するということが考慮され ていないため、 熱応力を必ずしも充分に緩和するものではなかった。 また、 接合部材が、 不連続に設けられているため、 ハニカム部材の接合強度が充分 ではなく、 得られるハニカム構造体の機械的強度が必ずしも充分なものでは なかった。

また、 特公昭 6 1— 5 1 2 4 0号公報には、 セラミック材料よりなるハニ カム構造のマトリックス部材を押出し成形し、 焼成後その外周部を加工して 平滑にした後、 その接合部に焼成後の鉱物組成がマトリックス部材と実質的 に同一で、 かつ熱膨脹率の差が 8 0 0 °Cにおいて 0 . 1 %以下となるセラミ ック接合材を塗布し、 焼成する耐熱衝撃性回転蓄熱体が提案されている。 し かしながら、 この耐熱衝撃性回転蓄熱体でも、 熱応力が、 主に流路入口端面 及び流路出口端面の外周部近傍に発生するにもかかわらず、 ハニカム部材が これら両端面外周部で接合されているため、 熱応力を必ずしも充分に緩和す るものではなかった。

また、 1 9 8 6年の S A E論文 8 6 0 0 0 8には、 コ一ジエライトのハニ カム部材を同じくコ一ジェライトセメントで接合したセラミックハニカムフ ィルターが開示されいる。 しかしながら、 このハニカムフィルタ一でも、 流 路入口端面外周部及び出口端面外周部まで接合されている点で、 前述のハニ カム構造体等と同様であり、 やはり熱応力を必ずしも充分に緩和するもので はなかった。

さらに、 特開平 8— 2 8 2 4 6号公報には、 複数のハニカムセラミック部 材を、 少なくとも三次元的に交錯する無機繊維と無機粒子とを、 無機バイン ダ一、 及び有機バインダ一を介して相互に結合してなる弾性質シール部材で 接着したセラミックハニカムフィルタ一が開示されている。 しかし、 このハ 二カムフィルタ一でも、 ハニカム部材とシール部材が同材質でなく、 また、 流路入口端面外周部及び出口端面外周部まで接着されているため、 その端面 に発生する熱応力を緩和できないという問題点があつた。

本発明は、 このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、 その目的 とするところは、 使用時における熱応力によるクラック発生が生じない耐久 性に優れたハニカム構造体、 八二カムフィルター、 及びそれらの製造方法を 提供することにある。

発明の開示

本発明によれば、 隔壁により仕切られた多数の流通孔を有する八二カム部 材を複数備え、 この複数のハニカム部材が、 ハニカム部材と実質的に同材質 の接合部材により、 流通孔の流路方向と実質的に平行な面で接合され、 該複 数のハニカム部材が一体化されてなるハニカム構造体であって、 ハニカム部 材における接合面が、 少なくとも、 流路入口端面外周部及び/又は流路出口 端面外周部に接続する端部を含んで、 未接合部を有することを特徴とするハ 二カム構造体が提供される。

また、 本発明によれば、 隔壁により仕切られ、 流路入口端面及び流路出口 端面に貫通する多数の流通孔を、 流通孔が貫通する流路入口端面及び流路出 口端面で互い違いに目封じされているハニカムフィルタ一部材を複数有し、 このハニカムフィル夕一部材が、 該ハニカムフィルタ一部材と実質的に同材 質の接合部材により、 該流通孔の流路方向と平行な面が接合され、 該複数の ハニカム部材が一体化されてなるハニカムフィル夕一であって、 この八二力 ムフィルタ一部材における接合面が、 少なくとも、 流路入口端面外周部又は 流路出口端面外周部に接続する端部を含んで、 未接合部を有することを特徴 とするハニカムフィルタ一が提供される。

これらハニカム構造体及びハニカムフィルタ一 （以下、 「ハニカム構造体 等」 と省略していうことがある。 ） においては、 八二カム部材及び接合部材 の主成分が金属 S iと S i Cからなり、 ハニカム部材の S i / ( S i. + S i C ) で規定される S i含有量が 5〜5 0重量％であり、 接合部材の S i / ( S i + S i C ) で規定される S i含有量が、 接合されるハニカム部材と同等 かそれより多く、 かつ 1 0〜8 0重量％であるものとすることもできる。 また、 本発明のハニカム構造体等においては、 接合部材が、 接合面に、 連 続的に配設されていることが好ましく、 接合面の未接合部が、 流路入口端面 外周部又は流路出口端面外周部から流通孔の流路方向に、 同方向におけるハ 二カム構造体の全長に対し、 1 0 %以上の長さで設けられていること、 又は 流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部から各端面の中心方向に、 同方 向における八二カム構造体の全幅に対し、 1 0 %以上の長さで設けられてい ることが好ましい。

さらに、 本発明のハニカム構造体等においては、 接合面の未接合部の少な くとも一部に、 耐熱無機材料を主成分とする充填部材が配設されていること が好ましく、 この際、 充填部材のヤング率が、 ハニカム部材のヤング率の 8 0 %以下であること、 又は充填部材の材料強度が、 ハニカム部材の材料強度 より小さいこと、 の少なくともいずれか一方を満足することが好ましい。 さらにまた、 本発明のハニカム構造体等においては、 ハニカム部材の主成 分が、 コ一ジエライト、 ムライト、 アルミナ、 スピネル、 炭化珪素、 窒化珪 素、 リチウムアルミニウムシリゲート、 チタン酸アルミニウム及びこれらの 組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも 1種のセラミックス、 又は F e— C r— A 1系金属であることが好ましい。 また、 ハニカム部材の隔壁上 に、 触媒を担持させることもできる。

他方、 本発明によれば、 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られた 混練物を成形、 乾燥してハニカム体を得、 次いで、 ハニカム体と実質的に同 材質の接合層を、 ハニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面 に、 少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部 を除いて一部に形成し、 次いで、 複数のハニカム体を、 接合層を介して接合 して一体化した後、 焼成することを特徴とする八二カム構造体の製造方法が 提供される。

また、 本発明によれば、 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られた 混練物を成形、 乾燥してハニカム体とした後、 更に、 ハニカム体を焼成して ハニカム部材を得、 次いで、 ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、 ハニ カム部材における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、 少なくとも流路 入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成 し、 次いで、 複数のハニカム部材を、 接合層を介して接合して一体化した後 、 焼成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法が提供される。 さらに、 本発明によれば、 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られ た混練物を成形、 乾燥して八二カム体とした後、 更に、 八二カム体の外形を 加工し、 次いで、 ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、 ハニカム体にお ける流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、 少なくとも流路入口端面外周 部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、 次いで、 複数の該八ニカム体を、 接合層を介して接合して一体化した後、 焼成するこ とを特徴とする八二カム構造体の製造方法が提供される。

さらにまた、 本発明によれば、 原料粉末、 バインダ一及び水を混練し、 得 られた混練物を成形、 乾燥してハニカム体を得、 次いで、 該ハニカム体と実 質的に同材質の接合層を、 該ハニカム体における流通孔の流路方向と実質的 に平行な面に、 少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接 続する端部を除いて一部に形成し、 次いで、 複数の該ハニカム体を、 該接合 層を介して接合して一体化した後、 外形を加工し、 その後焼成することを特 徴とするハニカム構造体の製造方法が提供される。

さらにまた、 本発明によれば、 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得 られた混練物を成形、 乾燥してハニカム体とした後、 更に、 ハニカム体の外 形を加工した後、 焼成してハニカム部材を得、 次いで、 ハニカム体と実質的 に同材質の接合層を、 ハニカム部材における流通孔の流路方向と実質的に平 行な面に、 少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続す る端部を除いて一部に形成し、 次いで、 複数の八二カム部材を、 接合層を介 して接合して一体化した後、 焼成することを特徴とするハニカム構造体の製 造方法が提供される。

さらにまた、 本発明によれば、 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得 られた混練物を成形、 乾燥してハニカム体とし、 次いで、 ハニカム体を焼成 してハニカム部材とした後、 ハニカム部材の外形を加工し、 次いで、 ハニカ ム体と実質的に同材質の接合層を、 ハニカム部材における流通孔の流路方向 と実質的に平行な面に、 少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外 周部に接続する端部を除いて一部に形成し、 次いで、 複数の該ハニカム部材 を、 接合層を介して接合レて一体化した後、 焼成することを特徴とするハニ カム構造体の製造方法が提供される。

他方、 本発明によれば、 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られた 混練物を成形、 乾燥してハニカム体を得、 次いで、 ハニカム体の流路入口端 面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、 流路入口端面及び流路出口 端面で互い違いに目封じして目封じハニカム体を作製し、 次いで、 ハニカム 体と実質的に同材質からなる接合層を、 目封じハニカム体における流通孔の 流路方向と実質的に平行な面に、 少なくとも流路入口端面外周部又は流路出 口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、 次いで、 複数の目封じ ハニカム体を、 接合層を介して接合して一体化した後、 焼成することを特徴 とするハニカムフィルタ一の製造方法が提供される。

また、 本発明によれば、 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られた 混練物を成形、 乾燥してハニカム体とした後、 更に、 ハニカム体を焼成して 八二カム部材を得、 次いで、 ハニカム部材の、 流路入口端面及び流路出口端 面に貫通する多数の流通孔を、 流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに 目封じしてハニカムフィルタ一部材を作製し、 次いで、 ハニカム体と実質的 に同材質からなる接合層を、 ハニカムフィル夕一部材における流通孔の流路 方向と実質的に平行な面に、 少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端 面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、 次いで、 複数のハニカムフ ィルター部材を、 接合層を介して接合して一体化した後、 焼成することを特 徴とするハニカムフィルタ一の製造方法が提供される。

さらに、 本発明によれば、 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られ た混練物を成形、 乾燥してハニカム体を得、 次いで、 ハニカム体の流路入口 端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、 流路入口端面及び流路出 口端面で互い違いに目封じして目封じハニカム体を作製し、 次いで、 ハニカ ム体と実質的に同材質の接合層を、 目封じハニカム体における流通孔の流路 方向と実質的に平行な面に、 少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端 面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、 次いで、 複数の目封じ八二 カム体を、 接合層を介して接合して一体化した後、 外形を加工し、 その後焼 成することを特徴とするハニカムフィルタ一の製造方法が提供される。 さらにまた、 本発明によれば、 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得 られた混練物を成形、 乾燥してハニカム体とした後、 更に、 ハニカム体の外 形を加工し、 次いで、 ハニカム体の流路入口端面及び流路出口端面に貫通す る多数の流通孔を、 流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに目封じして 目封じハニカム体を作製し、 次いで、 ハニカム体と実質的に同材質の接合層 を、 目封じハニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、 少 なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除い て一部に形成し、 次いで、 複数の目封じハニカム体を、 接合層を介して接合 して一体化した後、 焼成することを特徴とするハニカムフィルタ一の製造方 法が提供される。

さらにまた、 本発明によれば、 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得 られた混練物を成形、 乾燥してハニカム体とした後、 更に、 ハニカム体の外 形を加工した後、 焼成してハニカム部材を得、 次いで、 ハニカム部材の流路 入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、 流路入口端面及び流 路出口端面で互い違いに目封じしてハニカムフィル夕一部材を作製し、 次い で、 ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、 ハニカムフィル夕一部材にお ける流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、 少なくとも流路入口端面外周 部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、 次いで、 複数のハニカムフィル夕一部材を、 接合層を介して接合して一体化した後、 焼成することを特徴とするハニカムフィル夕一の製造方法が提供される。 さらにまた、 本発明によれば、 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得 られた混練物を成形、 乾燥してハニカム体とし、 次いで、 該ハニカム体を焼 成してハニカム部材とした後、 該ハニカム部材の外形を加工し、 次いで、 該 ハニカム部材の流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、 流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに目封じして八二カムフィルタ一 部材を作製し、 次いで、 八二カム体と実質的に同材質の接合層を、 八二カム フィルタ一部材における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、 少なくと も流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部 に形成し、 次いで、 複数のハニカムフィル夕一部材を、 接合層を介して接合 して一体化した後、 焼成することを特徴とするハニカムフィルタ一の製造方 法が提供される。

これらハニカム構造体等の製造方法では、 接合層を、 連続的に形成するこ とが好ましい。 また、 得られたハニカム構造体等の外形を、 更に加工しても よい。

また、 ハニカム構造体等の側面の少なくとも一部に、 耐熱無機材料を主成 分とする充填材を塗布することが好ましく、 八二カム構造体等を製造後、 触 媒を担持してもよい。

また、 接合層を一部に形成した面の、 接合層が形成されていない部分の少 なくとも一部に、 耐熱無機材料を主成分とする充填材を配設することが好ま しい。

ハニカム部材及び接合層の主成分としては、 コ一ジエライト、 ムライト、 アルミナ、 スピネル、 炭化珪素、 窒化珪素、 リチウムアルミニウムシリケ一 ト、 チタン酸アルミニウム及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる 少なくとも 1種のセラミックス、 F e— C r— A 1系金属、 又は金属 S iと S i. Cからなることが好ましい。 図面の簡単な説明

図 1 ) 、 図 1 (b) 、 図 1 (c) 、 図 1 (d) は、 それぞれ本発明に 係る八二カム構造体の各種実施例を示す斜視図である。

図 2 (a) 、 図 2 (b) は、 それぞれ本発明に係るハニカム構造体の他の 各実施例を示す斜視図である。

図 3 (a) 、 図 3 (b) は、 それぞれ本発明に係るハニカム構造体の他の 各実施例を示す斜視図である。

図 4 (a) 、 図 4 (b) 、 図 4 (c) 、 図 4 (cl) は、 それぞれ本発明に 係るハニカム構造体の更に他の各実施例を示す斜視図である。

図 5 (a) 、 図 5 (b) 、 図 5 (c) 、 図 5 (d) は、 それぞれ本発明に 係るハニカム構造体の更に別の各実施例を示す斜視図である。

図 6 (a) は、 本発明に係るハニカム構造体の更に別の実施例を示す斜視 図であり、 図 6 (b) は、 図 6 (a)'の Y— Y断面説明図である。

図 7 (a) は、 本発明に係るハニカム構造体の更に別の実施例を示す斜視 図であり、 図 7 (b) は、 図 7 (a) の Z_Z断面説明図である。

図 8 (a) は、 本発明に係る八二カム構造体の更に別の実施例を示す側面 図であり、 図 8 (b) は、 図 8 (a) の A_A断面説明図である。

図 9 (a) は、 本発明に係るハニカム構造体の更に別の実施例を示す側面 図であり、 図 9 (b) は、 図 9 (a) の B_B断面説明図である。

図 10 (a) は、 本発明に係るハニカムフィル夕一の一実施例を示す側面 図であり、 図 10 (b) は、 その平面図であり、 図 10 (c) は、 その底面 図である。

図 1 1 (a) は、 本発明に係るハニカム構造体のスリットの配置例を示す 平面図であり、 図 1 1 (b) は、 その正面図であり、 図 11 (c) は、 その 側面図であり、 図 1 1 (d) は、 その底面図である。 - 発明を実施するための最良の形態

本発明のハニカム構造体等は、 複数のハニカム部材又はハニカムフィル夕 一部材 （以下、 「ハニカム部材等」 と省略していうことがある。 ） が、 ハニ カム部材と実質的に同材質の接合部材により接合されているため、 ハニカム 部材と接合部材のフィルター使用時における熱膨張率が略同一となり、 熱応 力の発生を抑制することができるものである。

また、 本発明者らの鋭意検討によると、 熱応力は流路入口端面外周部又は 流路出口端面外周部で極めて大きいことが分かっており、 本発明では、 接合 面を、 この部分に接続する端部を少なくとも含んで、 一部に未接合部を有す るように構成しているため、 前述した接合材による熱応力低減効果に加え、 更に効果的にハニカム構造体等に発生する熱応力を低減することができ、 ク ラック等が発生しない、 耐久性に優れるハニカム構造体等とすることができ る。

以下、 本発明に係るハニカム構造体等の各構成要件について詳しく説明す る。

本発明に係るハニカム構造体は、 隔壁により仕切られた多数の流通孔を有 するハニカム部材を複数一体化してなるものであり、 本発明のハニカムフィ ルターは、 隔壁により仕切られ、 流路入口端面及び流路出口端面に貫通する 多数の流通孔を、 流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに目封じされて なるハニカムフィル夕一部材を複数一体化してなるものである。

本発明におけるハニカム部材等において、 流通孔の断面形状 （セル形状） は、 製作上の観点から、 三角形、 四角形、 六角形又はコルゲート形状のいず れかであることが好ましい。

また、 隔壁により形成されるセルのセル密度は、 ハニカム部材としての強 度及び有効 G S A (幾何学的表面積） 、 更にはガスが流れる場合の圧力損失 を考慮して、 6〜 2 0 0 0セル/平方ィンチ （0 . 9 - 3 1 1セル/ c m2) が好ましく、 5 0〜 4 0 0セル/平方ィンチ （ 7 . 8〜6 2セル Z c m2) が 更に好ましい。

また、 ハニカム部材の形状としては、 例えば、 円柱形状を、 その中心軸を 通るように軸方向に 3分割又は 4分割に切断し、 軸方向と垂直方向の断面形 状が、 扇形となるような形状のもの；円柱形状を、 軸方向に一定間隔で 9分 割以上に切断し、 軸方向と垂直方向の断面形状が、 各セグメントで扇形、 四 角等の異なる形状となるもの等を挙げることができる。 中でも、 接触面を、 多数、 且つ 3次元的に設けることによりハエカムフィルターの熱応力を低減 することができる点から、 ハニカム部材を 9分割以上に切断した形状のもの が好ましい。

他方、 本発明におけるハニカム部材は、 強度、 耐熱性等の観点から、 コ一 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、 リチウ ムアルミニウムシリケ一ト、 チタン酸アルミニウム及びこれらの組み合わせ よりなる群から選ばれる少なくとも 1種のセラミックス、 F e— C r— A 1 系金属からなることが好ましく、 中でも、 熱伝導率が高く放熱しやすいとい う点で炭化珪素が好ましい。

また、 本発明においては、 金属 S iと S i Cを主成分とすることも好まし く、 この際には、 ハニカム部材の S i / ( S i + S i C ) で規定される S i 含有量が、 5〜 5 0重量％であることが好ましく、 1 0〜4 0重量％でぁる ことがさらに好ましい。 5重量％未満では S iによる結合が不十分であるた め、 熱伝導率、 強度が不足する場合があり、 一方、 · 5 0重量％を超えると過 度に収縮してしまい、 気孔率低下、 気孔径縮小などの弊害を生じる場合があ る。

本発明においては、 流通孔を目封じする目封じ部材について特に制限はな く、 例えば、 ハニカム部材と同様のセラミックス及び Z又は金属からなるも のを挙げることができる。

本発明においてハニカム部材は、 上述したセラミックス及び Z又は金属か らなる原料粉末に、 バインダー及び水を所定量投入した後、 混練し、 得られ た混練物を、 成形して所望の形状とした後、 成形体の乾燥を行ってハニカム 体を得、 最後に、 このハニカム体を焼成することにより得ることができる。 本発明におけるハニカム部材は、 寸法精度を向上させるために、 後述する 接合材による接合前に、 その外形を加工しておこくとが好ましい。 また、 こ の外形の加工は、 成形して得られるハニカム体に対して行ってよい。

本発明で用いられるバインダーとしては、 例えば、 ヒドロキシメチルセル 口一ス、 メチルセルロース、 ヒドロキシェチルセルロース、 カルボキシルメ チルセルロース、 又はポリビニルアルコール等を挙げることができ、 これら バインダーは、 一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる また、 本発明では、 その他に、 成形助剤として一般的に使用されるェチレ ングリコ一ル、 デキストリン、 脂肪酸石鹼、 又はポリアルコール等を必要に 応じて添加してもよい。

投入する水の量は、 通常、 上述した粉末原料 1 0 0重量部に対して、 1 0 〜4 0重量部程度であり、 水を投入後、 得られた混合原料を、 真空土練機等 で混練し、 可塑性とする。

成形方法は、 押出成形が好ましく、 例えば、 ラム式押出し成形機、 2軸ス クリュ一式連続押出成形装置等を用いて行うことができる。

また、 乾燥方法としては、 例えば、 熱風乾燥、 マイクロ波乾燥、 誘電乾燥 、 減圧乾燥、 真空乾燥、 凍結乾燥等を挙げることができ、 中でも、 誘電乾燥 、 マイクロ波又は熱風乾燥を単独で又は組合せて行うことが好ましい。 更に 、 焼成条件については、 用いる材料の種類により適宜所望の条件を選択すれ ばよい。

また、 本発明のハニカムフィルタ一において、 流通孔を目封じする際には 、 成形乾燥後のハニカム体の流通孔を目封じして目封じハニカム体としても よく、 更に焼成した後のハニカム部材の流通孔を目封じしてハニカムフィル 夕一部材としてもよい。 中でも、 目封じ部材の接合強度が大きい点で、 ハニ カム体の流通孔を目封じして目封じハニカム体とすることが好ましい。 本発明においては、 複数のハニカム部材等が、 ハニカム部材と実質的に同 材質の主成分からなる接合部材により、 流通孔の流路方向と実質的に平行な 面が接合されて一体化されてなるものであり、 接合面が、 少なくとも、 流路 入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を含む未接合部を有 している。

ここで、 本明細書中、 「接合面」 とは、 一部に接合材が配設されている面 を意味する。 また、 「未接合部」 とは、 接合面のうち、 接合材の配設されて いない部分を意味する。 更に、 「実質的に平行な面」 とは、 複数の八二カム 部材を接合する際に障害にならない範囲で厳密な意味で平行でない面も含む 意味である。

本発明においては、 接合部材は、 接合面に不連続的に 2箇所以上で配設さ れているもの、 接合面に連続的に配設されているもの、 のいずれでもよいが 、 ハニカム部材等の接合強度を高くできる点で、 接合面に連続的に配設され ているものが好ましい。

また、 接合部材の形状としては、 例えば、 ハニカム構造体の軸方向の断面 形状が、 三角形、 長方形、 正方形、 菱形、 台形、 楕円、 円形、 トラックサ一 クル形状、 半楕円形、 又は半円形の等を挙げることができるが、 フィル夕一 全体の温度を均一化し易い点で、 楕円、 円形、 トラックサークル形状等が好 ましい。

未接合部は、 八二カム構造体等の流路入口端面外周部又は流路出口端面外 周部から流通孔の流路方向に、 同方向のハニカム構造体等の全長に対し、 1 0 %以上の長さで形成されていることが好ましく、 3 0 %以上の長さで形成 されていることがより好ましい。 この範囲であれば、 ハニカム構造体等全体 の熱応力を効果的に低減することができ、 クラック等の発生を抑制し耐久性 を向上させることができる。

また、 未接合部は、 更にハニカム構造体等の流路入口端面外周部又は流路 出口端面外周部から各端面の中心方向に、 同方向の八二カム構造体等の全幅 に対して 1 0 %以上の長さで形成されていることが好ましく、 3 0 %以上の 長さで形成されていることがより好ましい。 これにより、 より熱応力を低減 することができ、 耐久性を更に向上させることができる。

また、 本発明においては、 接合部をハニカム構造体等の略中心部に設け、 未接合部が、 接合面におけるハニカム構造体等の側面、 流路出口端面及び流 路入口端面に接続する部分全部を含んで設けられていることが好ましい。 こ れにより、 八二カム構造体等で熱応力が発生し易い部分がいずれも容易に変 形が可能となり、 クラック等の発生を高度に抑制することができる。

更に、 本発明おいては、 未接合部が、 各部の変形に偏りを生じにくい点で 、 ハニカム構造体等の中心軸を基準に線対称に配置されていることが好まし いが、 例えば、 図 1 1 ( a ) 〜 （d ) に示すように、 未接合部 1 2を、 ハニ 力ム構造体等の中心軸を基準に、 非線対称に配置するものであってもよい。 他方、 本発明における接合材は、 上述の通り、 八二カム部材と実質的に同 材質のものである。

具体的には、 ハニカム部材のところで述べたコ一ジエライト、 ムライト、 ア レミナ、 スピネル、 炭化珪素、 窒化珪素、 リチウムアルミニウムシリケ一 ト、 チタン酸アルミニウム及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる 少なくとも 1種のセラミックス、 又は F e - C r - A 1系金属等からなり、 ハニカム部材の成分と対応させたものを挙げることができる。

他方、 ハニカム部材が金属 S iと S i Cとを主成分とする場合には、 接合 材も金属 S iと S i Cを主成分とすることが好ましいが、 この際には、 S i / ( S i + S i C) で規定される S i含有量が、 接合されるハニカム部材と 同等かそれより多く、 かつ 1 0〜 8 0重量％であることが好ましい。 S i含 有量がハニカム部材に比べて同等未満では、 充分な接合強度が得られない場 合があり、 8 0重量％を超えると、 高温での耐酸化性が不充分となる場合が ある。

本発明において、 接合部材は、 ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、 ハニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、 少なくとも流 路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形 成した後、 焼成することにより設けることができる。 もっとも、 本発明のハニカム構造体においては、 成形、 乾燥後のハニカム 体をさらに焼成して得たハニカム部材に接合層の形成した後、 焼成すること により接合部材を設けることもできる。 また、 本発明のハニカムフィルタ一 においても、 ハニカム体の流通孔を目封じした目封じハニカム体に接合層の 形成した後、 焼成することにより接合部材を設けてもよく、 ハニカム部材を 目封じしたハニカムフィル夕一部材に接合層の形成した後、 焼成することに より接合部材を設けてもよい。

接合層を形成する方法としては、 所定の面に八二カム体と実質的に同材質 のスラリーを直接塗布しても良いが、 所定の厚みを確保するために、 同様の 材質のもので形成した所定の厚みのプレートを用い、 これに同材質のスラリ —を塗布して接合することが好ましい。 また、 接合層は、 ハニカム部材等の 接合強度を大きくするために、 連続的に形成することが好ましい。

本発明のハニカム構造体等は、 このように接合層を形成したハニカム体又 は等の複数を一体化した後焼成して得ることができる。 焼成条件は、 接合す る上で好適な条件であればよく、 接合材の材料に応じて適宜好適な熱処理温 度を選択すればよい。 但し、 一般には 2 0 0〜4 0 0 °Cの温度で行うことが 好ましい。

本発明においては、 未接合部の少なくとも一部に、 耐熱無機材料を主成分 とする充填部材が配設されていることが好ましい。

これにより、 ガスなど流体の未接合部からの吹き抜け （通り抜け） を防止 することができる。

尚、 本発明のハニカムフィルタ一に充填部材を配設する場合は、 充填部材 を、 少なくとも未接合部により形成される空隙が流路入口端面に露出する部 分全てを閉塞するように、 未接合部の一部に配設することが好ましい。 これ により、 未接合部に煤が堆積することを防止することができるとともに、 流 路入口端面 1 6側に配設された充填部材と接合材間、 及び流路出口端面 1 4 に露出する空隙によりハニカムフィルターに生じる熱応力を高度に低減する ことができる。 耐熱無機材料を主成分とする充填部材としては、 耐熱性を有するセラミツ クスファイバ一、 セラミックス粉、 セメント等を単独で、 あるいは混合して 用いることが好ましく、 更に必要に応じて、 有機バインダー、 無機バインダ —等を混合して用いてもよい。

また、 本発明における充填部材としては、 ①ヤング率が、 ハニカム部材の ヤング率の 8 0 %以下であること、 ②材料強度が、 ハニカム部材の材料強度 より小さいこと、 の少なくともいずれか一方を満足することが好ましく、 こ れらの両方を満足することがより好ましい。

少なくとも、 これらいずれか一方を満足すると、 熱応力低減効果が大きく 、 ハニカム構造体等の耐久性がさらに向上するからである。 ここで、 ヤング 率は、 静的弾性率試験法により荷重と変位量の関係から測定算出したもので あり、 材料強度は、 材料試験機を用いて 4点曲げ強度試験 （ J I S 1 6 0 1 ) により測定したものである。

本発明においては、 さらに、 得られたハニカム構造体等の側面の少なくと も一部に上述した充填材を塗布して、 耐熱性を向上させることも好ましい。 尚、 充填部材は、 ハニカム部材等又はハニカム体等を一体化して焼成した 後に、 充填材を充填し、 乾燥、 更に必要に応じて焼成して配設してもよく、 一体化し.て焼成する前に充填材を充填した後、 ハニカム部材等又は八二カム 体等とともに焼成して配設してもよい。

また、 本発明においては、 容器等の寸法合わせ等を考慮して、 一体化した 後にハニカム部材等 （ハニカム構造体等） の外形を加工してもよく、 更に焼 成した後にハニカム部材等 （ハニカム構造体等） の外形を加工してもよい。 本発明において、 一体化したハニカム構造体等は、 流通孔の流路方向に垂 直方向の断面形状が、 円、 楕円、 レーストラック等、 各種の形状を採り得る また、 本発明においては、 このようなハニカム構造体等を、 触媒担体とし て内燃機関等の熱機関若しくはボイラー等の燃焼装置の排気ガスの浄化、 又 は液体燃料若しくは気体燃料の改質に用いようとする場合には、 ハニカム部 材等に例えば、 p t、 Pd、 Rh等の触媒能を有する金属少なくとも 1種を 担持することが好ましい。

また、 ハニカムフィル夕一として用いる場合には、 捕捉された粒子状物質 が隔壁上に堆積してくると、 目詰まりを起こしてフィル夕一としての機能が 低下するので、 定期的にヒ一夕一等の加熱手段でハニカムフィルターを加熱 することにより、 粒子状物質を燃焼除去し、 フィル夕一を再生することを行 う。 従って、 ハニカムフィル夕一の場合には、 フィルター再生時の粒子状物 質の燃焼を促進するために、， 隔壁上にそのような触媒能を有する金属を担持 させてもよい。

以下、 本発明を図面に示す実施形態に基づき更に詳細に説明するが、 本発 明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

図 1 (a) (b) (c) (d) は本発明に係るハニカム構造体の各種実施 例を示す斜視図である。

図 1 (a) (b) (c) (d) に示す八二カム構造体 10は、 隔壁により 仕切られた軸方向 （流路方向） （図 1 (a) (b) (c) (d) で、 X方向 で示す。 ） に貫通する多数の流通孔 1 1を有するハニカム部材 21を 4個接 合して構成されている。 また、 ハニカム部材 21は、 ハニカム部材 2 1と実 質的に同材質の接合部材 25により、 流通孔 11の流路方向 Xと実質的に平 行な面 （接合面） 22で接合されており、 この接合面 22のうち、 未接合部 12は、 流路出口端面外周部 15に接続する端部 18を含んで設けられ、 接 合部材 25は、 連続的に配設されている。

ここで、 図 1 (a) に示すハニカム構造体 10は、 未接合部 12が、 接合 面 22のうち、 流路出口端面 14及び側面 13に接続する部分の一部を含ん で、 側面 13からハニカム構造体 10の中心方向 Yの幅が流路入口端面 16 方向に徐々に小さくなるように斜めに形成されている。 また、 図 1 (b) に 示すハニカム構造体 10は、 未接合部 12が、 同様に流路出口端面 14及び 側面 13に接続する部分の一部を含んで形成されているが、 未接合部 12の 形状が矩形であり、 側面 13からハニカム構造体 10の中心方向 Yの幅が流 路入口端面 16方向に同一になるように形成されている。 また、 図 1 (c) に示すハニカム構造体 10は、 未接合部 12が、 接合面 22のうち、 側面 1 3に接続する部分全体と、 流路出口端面 14に接続する一部を含んで、 側面 13から八二カム構造体 10の中心方向 Yの幅が流路入口端面 16方向に徐 々に小さくなるように斜めに形成されている。 また、 図 1 (d) に示すハニ カム構造体 10は、 未接合部 12が、 接合面 22のうち、 側面 13に接続す る部分全体と、 流路出口端面 14及び流路入口端面 16に接続する一部を含 んで、 側面 13からハニカム構造体 10の中心方向 Yの幅が流路出口端面方 向に同一になるように形成されている。

図 1 (a) (b) (c) (d) に示す八二カム構造体 10では、 局所的な 高温又は低温のような温度分布の不均一が生じても、 ハニカム構造体 10の 各部が互いに拘束されずに自由に変形でき、 熱応力が低減され、 クラックの 発生が極力防止される。

特に、 図 1 (c) (d) に示すハニカム構造体 10では、 ハニカム構造体 10全体で熱応力を低減する効果が大きいため、 温度の不均一がハニカム構 造体 10全体に及ぶような使用環境において特に有効である。

図 2 (a) (b) に示すハニカム構造体 10は、 ハニカム部材 21を 3個 接合して構成されるものである。 図 2 (a) に示すハニカム構造体 10は、 図 1 (c) と同様に、 未接合部 12が、 接合面 22のうち、 側面 13に接続 する部分全体と、 流路出口端面 14に接続する一部を含んで、 側面 1 3から ハニカム構造体 10の中心方向 Yの幅が流路入口端面 16方向に徐々に小さ くなるように斜めに形成されている。 また、 図 2 (b) に示すハニカム構造 体 10は、 図 1 (cl) と同様に、 未接合部 12が、 接合面 22のうち、 側面 13に接続する部分全体と、 流路出口端面 14及び流路入口端面 16に接続 する一部とを含んで、 側面 13からハニカム構造体 10の中心方向 Yの幅が 流路入口端面 16方向に同一になるように形成されている。

このようなハニカム構造体でも、 図 1 (a) (b) (c) (d) に示すハ 二カム構造体 10と略同様の熱応力低減効果を発揮することができる。 図 3 (a) (b) は、 本発明に係るハニカム構造体の他の実施例を示す斜 視図である。

図 3 (a) に示すハニカム構造体 10は、 未接合部 12が、 接合面 22の うち、 八二カム構造体 10の側面 13に接続する部分の一部と、 流路出口端 面 14に接続する部分の全部とを含んで設けられている。 また、 この例では 、 未接合部 12が、 端面外周部 15の 2点 （A， B) 、 （C, D) を連続的 につないで流路出口端面 14の中央部で交差するように設けられている。 このようなハニカム構造体 10では、 流路出口端面 14における熱応力の 低減効果が大きいという利点を有する。

図 3 (b) に示すハニカム構造体 10は、 更に、 未接合部 12が、 接合面 22のうち、 ハニカム構造体 10の側面 13に接続する部分の一部と、 流路 入口端面 16に接続する部分の全部とを含んで設けられ、 未接合部 12が、 流路出口端面 14と同様に、 端面外周部 17の 2点 （図示せず） を連続的に つないで流路入口端面 16の中央部で交差するように設けられている。 このようなハニカム構造体 10では、 流路出口端面 14と流路入口端面 1 6とで熱応力の低減効果が大きく、 クラックの発生を更に抑制することがで さる。

図 4 (a) (b) (c) (d) に示すハニカム構造体 10は、 接合部材 2 5がハニカム構造体 10の中心部に配設され、 未接合部 12が、 接合面 22 のうち、 ハニカム構造体 10の側面 13、 流路出口端面 14及び流路入口端 面 16に接続する部分全部を含んで設けられているものである。 図 4 (a) は、 接合部材 25の断面形状が長方形の場合、 図 4 (b) は、 接合部材 25 の断面形状が円形の場合、 図 4 (c) は、 接合部材 25の断面形状がレース トラック形の場合、 図 4 (d) は、 接合部材 25の断面形状が菱形の場合を それぞれ示す。

このようなハニカム構造体 10では、 極めて熱応力の低減効果が大きく、 局所的な高温又は低温の如く温度の不均一が大きく、 その不均一がハニカム 構造体の全体にわたって分布するような場合においても、 クラック等を生じ ないハニカム構造体とすることができる。

一方、 図 5 (a) (b) (c) (d) に示すハニカム構造体 10は、 未接 合部 12が、 接合面 22のうち、 ハニカム構造体 10の側面 13及び流路出 口端面 14に接続する部分の全部と、 流路入口端面 16に接続する部分の一 部とを含んで設けられ、 接合部材 25の一部が、 ハニカム構造体 10の流路 入口端面 16に露出して設けられているものである。

このハニカム構造体では、 特に、 流路出口端面 14及び側面 13における 熱応力を低減する効果が大きいという利点を有する。

図 6 (a) (b) 及び図 7 (a) (b) に示すハニカム構造体 10は、 図 4 (a) (b) (c) (d) に示す八二カム構造体 10と同様に、 未接合部 12が、 接合面 22のハニカム構造体 10の側面 13、 流路出口端面 14及 び流路入口端面 16に接続する部分全部を含んで設けられているものであり 、 更に、 ハニカム部材 14を 9個接合して構成することにより、 接合面 22 を多数設けたものである。

図 6 (a) (b) に示すハニカム構造体 10は、 図 4 (a) と同様に、 接 合部材 25の断面形状が長方形の場合を示しており、 図 7 (a) (b) に示 すハニカム構造体 10は、 接合部材 25の断面形状が楕円形の場合を示して いる。

このハエカム構造体 10では、 図 4 (a) 〜 （d) に示すハニカム構造体 10のところで述べた効果に加え、 未接合部 12をハニカム構造体 10中に

、 多数かつ均一に設けることができるため、 ハニカム構造体 10の熱応力を 極めて低減することができる。

図 8 (a) (b) に示すハニカム構造体 10は、 図 4 (a) (b) (c) (d) に示すハニカム構造体 10と同様に、 4個のハニカム部材 21を、 接 合部材 25で接合したものであり、 接合部材 25がハニカム構造体 10の中 心部に配設され、 未接合部 12が、 接合面 22のハニカム構造体 10の側面 13、 流路出口端面 14及び流路入口端面 16に接続する部分全部を含んで 設けられている。 また、 このハニカム構造体 10では、 充填部材 24が、 接 合部材 25の周囲に側面 13の一部に露出するように未接合部 12の一部に 配設されており、 充填部材 24が配設されず空隙を形成している未充填部 3 1が、 接合面 22のうち、 ハニカム構造体 10の側面 13の一部に接続する 部分の一部と、 流路出口端面 14及び流路入口端面 16に接続する部分の全 部とを含んで設けられている。

この八二カム構造体 10では、 充填部材 24の存在により、 流体が、 未接 合部 12を流路方向に流れることがなく、 流体の吹き抜けを防止することが できるとともに、 流路出口端面 14及び流路入口端面 16に接続する部分の 全部に未充填部 31が設けられているため、 熱応力の低減効果が極めて大き いという利点を有する。

図 9 (a) (b) に示すハニカム構造体 10は、 図 6 (a) (b) に示 すハニカム構造体 10と同様に、 ハニカム部材 14を 9個接合して構成する ことにより、 接合面 22を多数設けたものであることの他は、 図 8 (a) ( b) に示すハニカム構造体 10と同様の構成としたものである。

このハニカム構造体 10では、 図 8 (a) (b) に示すハニカム構造体 1 0のところで述べた効果に加え、 未接合部 12を八二カム構造体 10中に、 多数かつ均一に設けることができるため、 ハニカム構造体 10の熱応力を極 めて低減することができる。

図 10 (a) (b) (c) は、 ハニカムフィルタ一として用いる場合の実 施形態を示すものである。

図 10 (a) (b) (c) に示す八二カムフィルタ一 1では、 図 4 (a) (b) (c) (d) に示すハニカム構造体 10と同様に、 4個のハニカムフ ィル夕一部材 33を、 接合部材 25で接合したものであり、 接合部材 25が ハニカムフィルター 1の中心部に配設され、 未接合部 12が、 接合面 22の ハニカムフィルター 1の側面 13、 流路出口端面 14及び流路入口端面 16 に接続する部分全部を含んで設けられている。 また、 このハニカムフィルタ 一 1では、 充填部材 24を、 未接合部 12により形成される空隙が流路入口 端面 16に露出する部分全てを閉塞するように未接合部 12の一部に配設さ れており、 流路入口端面 1 6側に配設された充填部材 2 4と接合部材 2 5間 ' 、 及び流路出口端面 1 4に露出して、 充填材が配設されず空隙を形成してい る未充填部 3 1が形成されている。

この八二カムフィルタ一 1では、 ガス流入側の未充填部 3 1に排ガス中の すすが堆積することなく、 ハニカムフィルタ一として好適に用いることがで きるとともに、 流路出口端面 1 4及び流路入口端面 1 6の近傍に空隙が形成 されているため、 極めて熱応力の低減効果が大きいという利点を有する。 次に、 本発明に係る八二カム構造体及び八二カムフィルターの製造方法の 例について説明するが、 本発明はこれらに限定されるものではない。

- (製造例 1 )

原料として、 S i C粉 7 5重量％及び金属 S i粉 2 5重量％の混合粉末を 使用し、 これにメチルセルロース及びヒドロキシプロボキシルメチルセル口 ース、 界面活性剤及び水を添加し、 可塑性の坏土を作製した。

次いで、 この坏土を押出成形して、 それぞれ、 円柱形状を軸方向に一定間 隔で 9分割に切断して得られる軸方向と垂直方向の断面形状が、 扇形、 四角 等の異なる形状を有し、 隔壁の厚さが 0 . 3 mm、 セル密度が 3 1セル Z c m2のハニカム体を複数作製した。

次いで、 これら複数のハニカム体をマイクロ波及び熱風で乾燥後、 ハニカ ム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面の略中央部分に坏土と同 じ組成の接合層を形成し、 その後、 この各ハニカム体を、 この接合層を介し て接合させることにより、 一体に組立てた後、 乾燥した。 得られた組立後の 乾燥体を N2雰囲気中約 4 0 0 °Cで脱脂し、 その後、 A r等の不活性雰囲気中 で約 1 5 5 0 °Cで焼成した。 焼成後、 未接合部の外周部に、 例えば、 アルミ ノシリケート質ファイバ一、 S i C粉、 金属 S i紛、 有機バインダー、 無機 バインダー、 及び水を含む充填材を幅 5〜 1 0 mmに充填し、 約 1 0 0 °Cで 乾燥することにより、 寸法が、 1 4 4 mm φ X 1 5 2 mmL、 接合部の隙間 が 2 mmである図 9に示すハニカム構造体を作製することができた。

(製造例 2 ) 製造例 1において、 端面形状が 5 OmmX 50 mmの角柱形状のハニカム 体を成形し、 複数のハニカム体を接合して一体化した後、 焼成し、 得られた ハニカム構造体の外形を加工して、 寸法が、 14 τητη Χ 152mmLの 円柱形状としたこと及び、 次いで、 接合層と同様の坏土を周を塗布し焼成す ることにより、 ハニカム構造体を作製したこと以外は製造例 1と同様にして 図 9に示すハニカム構造体を作製することができた。

(製造例 3)

製造例 1と同様にして、 端面形状が 5 OmmX 5 Ommの角柱形状のハニ カム体を成形し、 複数のハニカム体を接合して一体化した後、 焼成し、 得ら れたハ二カム構造体の外形を加工して、 寸法が、 144ππηφ X 152mm Lの円柱形状としたこと及び、 次いで、 充填材で外周を塗布し乾燥すること により、 ハニカム構造体を作製したこと以外は製造例 1と同様にして図 9に 示す八二カム構造体を作製することができた。

(製造例 4)

ハニカムフィルタ一は、 ハニカム部材流路の両端面を互い違いに目封じす る工程を行う以外は、 上記した製造例 1〜3同様の方法により、 製造するこ とができた。

(実施例）

以下、 本発明を具体的な実施例に基づいて更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。

(実施例 1 )

製造例 1により、 寸法が 144ππηφ X 152mmL、 隔壁の厚さが 0. 3mm、 セル密度が 31セル /cm2の S i C製ハニカム体の、 流路入口端面 及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、 流通孔が貫通する流路入口端 面及び流路出口端面で互い違いに目封じしたディーゼルエンジン排気浄化パ —ティキユレ一トハニカムフィル夕一を作製した。 また、 このハニカムフィ ル夕一では、 図 1 ( a) に示すように、 未接合部 12を、 接合面 22のうち 、 流路出口端面 （上端面） 14及び側面 13に接続する部分の一部を含んで 、 側面 13からハニカム構造体 10の中心方向 Yの幅が流路入口端面 16方 向に徐々に小さくなるように斜めに設けており、 未接合部 12の長さを、 流 路出口端面 （上端面） 外周部 15からハニカム構造体 10の流路方向に 30 mm、 流路出口端面 （上端面） 外周部 15からハニカム構造体 10の中心方 向に 50mmとした。

(実施例 2〜 6、 10)

実施例 1において、 それぞれ、 図 1 (d) 、 図 3 (a) 、 図 3 (b) 、 図 4 (a) 、 図 4 (b) 、 及び図 7に示す未接合部を有する構造としたこと及 び、 ハニカム構造体 10の未接合部 12間で形成される空隙が、 流路入口端 面 （下端面） 16に露出して形成される場合には、 その露出する部分を、 閉 塞するように、 表 1に示す特性の充填部材 25を深さ 6mmで配設した以外 は実施例 1と同様のものを作製した。

尚、 表 1中、 ヤング率比とは、 ハニカム部材のヤング率に対する充填材の ヤング率の比であり、 各ヤング率については、 静的弾性率試験法により荷重 と変位量の関係から測定算出した。 また、 強度とは、 ハニカム部材に対する 充填材の材料強度をいい、 各材料強度については材料試験機を用いて 4点曲 げ強度試験 （J I S 1601) により測定した。 また、 充填材の方が強度が 大きい場合を 「大」 、 小さい場合を 「小」 と示した。

(実施例 7〜 9 )

実施例 6において、 充填材を、 表 1に示すヤング率比及び強度のものを用 いたこと以外は、 実施例 6と同様のものを作製した。

(実施例 1 1)

実施例 1において、 未接合部 12を、 流路出口端面 （上端面） 外周部 15 からハニカム構造体 10の中心方向に 15mmの長さ、 流路出口端面 （上端 面） 外周部 15からハニカム構造体 10の流路方向に、 5mmの長さで設け たこと以外は、 実施例 1と同様のものを作製した。

(実施例 12、 13 ) 実施例 1において、 図 3 (a) に示す構造にするとともに、 未接合部 12 を、 それぞれ上端面外周部 15から八二カム構造体 10の流路方向に 15、 5mmの長さ、 上端面外周部 15からハニカム構造体 10の中心方向に、 1 5、 5mmの長さで設けた設けたこと以外は、 実施例 1と同様のものを作製 した。

(比較例 1 )

未接合部を有しない一体構造のものを作成したこと以外は実施例 1と同様 のものを作成した。

(評価）

ハニカム構造体 （ハニカムフィルター） 10の側面 13に把持材としてセ ラミック製無膨張マツトを巻き、 SUS 409製のキヤニング用缶体に押し 込んでキヤニング構造体とした後、 ディーゼル燃料軽油の燃焼により発生さ せたすすを含む燃焼ガスを、 ハニカム構造体 （ハニカムフィルタ一） 10の 下端面 16より流入させ、 上端面 14より流出させることにより、 すすをハ 二カム構造体 (八二カムフィル夕一) 10内に捕集し、 次に一旦室温まで放 冷した後、 ハニカム構造体 ひ \二カムフィルター） 10の下端面 16より 8 00°Cで一定割合の酸素を含む燃焼ガスを流入させることにより、 すすを燃 焼除去するフィル夕再生試験を実施した。

実施例 1〜10及び比較例 1のハニカムフィルタ一では、 入口ガス温度を 室温から 800°Cまで上昇させる過渡時間と、 捕集すす重量を 3種類 （過渡 時間：標準条件 （300秒） 、 短 （240秒） 最短 （180秒） ） （捕集す す重量：標準条件 （10 gZL) 、 大 （14g/L) 、 最大 （18 g/L) ) 設定し、 試験を実施した際、 ハニカム構造体の上端面 （出口） 、 下端面 （ 入口） 、 外周、 内部のそれぞれの部位でのクラックの発生の有無を調査した 一方、 実施例 1、 11〜13のハニカムフィル夕一では、 捕集すす重量を 定量的に 10 g/L〜20 gZLの 6種類 （過渡時間：標準条件） で設定し 、 上述と同様にしてフィル夕再生試験を実施した。 結果をまとめて表 1及び 2に示す。

なお、 クラックの発生については、 全く発生しなかったものを〇、 少しで も発生したものを△で示した。

表 1

表 2

表 1からわかるように、 標準条件の場合であっても、 未接合部なし構造の 比較例 1のハニカム構造体においては、 入口及び出口の端面にクラックの発 生が認められるのに対し、 実施例 1〜10のハニカムフィルター （図 1 (a ) 、 図 1 (d) 、 図 3 (a) 、 図 3 (b) 、 図 4 (a) 、 図 4 (b) 、 図 7 ) では、 クラックの発生はなかった。

なお、 過渡時間を短くし捕集すす重量を増加させていくと、 温度の不均一 が大きくなり、 図 1 (a) や図 3 (a) のように、 ハニカムフィルターの外 周部の一端面付近にのみ未接合部が形成されている場合には一部クラックの 発生が生じることがあつたが、 図 4 (b) のように、 未接合部が、 接合面に おけるハニカムフィル夕一の側面、 流路出口端面及び流路入口端面に接続す る部分全部を含んで設けられているハニカムフィルターではほとんどクラッ クは発生せず、 図 7のようにさらに接合面数を増やした例ではまつたくクラ ックの発生は認められなかった。 また、 充填材のヤング率がハニカム部材の ヤング率の 80%以下であるか、 または充填材の材料強度がハニカム部材ょ り小さいと、 クラックの発生は少なかつた。

また、 表 2から分かるように、 未接合部分の、 上端面外周部 15からハニ カム構造体 10の流路方向及び中心方向の長さが、 所定以上に短くなると、 すす量の増大に応じてクラックの発生する割合が増大する傾向が認められた 産業上の利用可能性

以上説明したように、 本発明のハニカム構造体及び八二カムフィル夕一に よれば、 温度分布の不均」が生じても、 ハニカム構造体及び八二カムフィル 夕一の各部が互いに拘束されずに自由に変形することができるため、 熱応力 を低減することができ、 その結果、 クラックの発生を防止することができる という効果を奏する。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 隔壁により仕切られた多数の流通孔を有する八二カム部材を複数備え 、 該複数の八二カム部材が、 該八ニカム部材と実質的に同材質の接合部材に より、 該流通孔の流路方向と実質的に平行な面で接合され、 該複数のハニカ ム部材が一体化されてなるハニカム構造体であって、

該八ニカム部材における接合面が、 少なくとも、 流路入口端面外周部及び z又は流路出口端面外周部に接続する端部を含んで、 未接合部を有すること を特徴とするハニカム構造体。 '

2 . 隔壁により仕切られた多数の流通孔を有するハニカム部材を複数有し 、 該複数の八二カム部材を、 該流通孔の流路方向と実質的に平行な面で接合 部材により接合して一体化してなるハニカム構造体であって、

該ハニカム部材が、 金属 S iと S i Cとを主成分とし、 S i Z ( S i + S i C ) で規定される S i含有量が 5〜'5 0重量％であり、

該接合部材が、 金属 S iと S i Cとを主成分とし、 S i Z ( S i + S i C ) で規定される S i含有量が、 接合される該ハニカム部材と同等かそれより 多く、 かつ 1 0〜8 0重量％であり、

該ハニカム部材における接合面が、 少なくとも、 流路入口端面外周部及び /又は流路出口端面外周部に接続する端部を含んで、 未接合部を有すること を特徴とするハニカム構造体。

3 . 該接合部材が、 該接合面に、 連続的に配設されていることを特徴とす る請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の八二カム構造体。

4 . 該接合面の該未接合部が、 該流路入口端面外周部又は流路出口端面外 周部から該流通孔の流路方向に、 同方向における該ハニカム構造体の全長に 対し、 1 0 %以上の長さで設けられていることを特徴とする請求の範囲第 1 項〜第 3項のいずれか 1項に記載の八二カム構造体。

5 . 該接合面の該未接合部が、 該流路入口端面外周部又は該流路出口端面 外周部から各端面の中心方向に、 同方向における該八ニカム構造体の全幅に 対し、 1 0 %以上の長さで設けられていることを特徴とする請求の範囲第 1 項〜第 4項のいずれか 1項に記載の八二力ム構造体。

6 . 該接合面の該未接合部の少なくとも一部に、 耐熱無機材料を主成分と する充填部材が配設されていることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 5項 のいずれか 1項に記載の八二カム構造体。

7 . 該充填部材のヤング率が、 ハニカム部材のヤング率の 8 0 %以下であ ること、 又は該充填部材の材料強度が、 該八ニカム部材の材料強度より小さ いこと、 の少なくともいずれか一方を満足することを特徴とする請求の範囲 第 6項に記載のハニカム構造体。

8 . 該ハニカム部材の主成分が、 コージエライト、 ムライト、 アルミナ、 スピネル、 炭化珪素、 窒化珪素、 リチウムアルミニウムシリケ一ト、 チタン 酸アルミニウム及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも 1種のセラ.ミックス、 又は F e— C r _ A 1系金属である請求の範囲第 1項 、 第 3項〜第 7項のいずれか 1項に記載のハニカム構造体。

9 . 該ハニカム部材の隔壁上に触媒が担持されていることを特徴とする請 求の範囲第 1項〜第 8項のいずれか 1項に記載のハニカム構造体。

1 0 . 隔壁により仕切られ、 流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多 数の流通孔を、 該流通孔が貫通する該流路入口端面及び流路出口端面で互い 違いに目封じされているハニカムフィルタ一部材を複数有し、 該ハニカムフ ィルター部材を、 該流通孔の流路方向と平行な面で、 該ハニカムフィルタ一 部材と実質的に同材質の接合部材により接合して、 一体化してなるハニカム フィル夕一であって、

該ハニカムフィルタ一部材における接合面が、 少なくとも、 流路入口端面 外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を含んで、 未接合部を有する ことを特徴とするハニカムフィル夕一。

1 1 . 隔壁により仕切られ、 流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多 数の流通孔を、 該流通孔が貫通する該流路入口端面及び流路出口端面で互い 違いに目封じされているハニカムフィル夕一部材を複数有し、 該複数のハニ カムフィル夕一部材を、 該流通孔の流路方向と平行な面で、 接合部材により 接合、 一体化してなるハニカムフィルターであって、

該ハニカムフィルタ一部材の基体が、 金属 S iと S i Cとを主成分とし、 S i / ( S i + S i C) で規定される S i含有量が 5〜 5 0重量％であり、 該接合部材が、 金属 S iと S i Cとを主成分とし、 S i / ( S i + S i C ) で規定される S i含有量が、 接合される該ハニカムフィル夕一部材の基体 と同等かそれより多く、 かつ 1 0〜8 0重量％であり、

該ハニカムフィルター部材における接合面が、 少なくとも、 流路入口端面 外周部及び Z又は流路出口端面外周部に接続する端部を含んで、 未接合部を 有することを特徴とするハニカムフィルター。

1 2 . 該接合部材が、 該接合面に、 連続的に配設されていることを特徴と する請求の範囲第 1 0項又は第 1 1項に記載のハニカムフィルター。

1 3 . 該接合面の該未接合部が、 該流路入口端面外周部又は該流路出口端 面外周部から該流通孔の流路方向に、 同方向における該ハニカムフィル夕一 の全長に対し、 1 0 %以上の長さで設けられていることを特徴とする請求の 範囲第 1 0項〜第 1 2項のいずれか 1項に記載のハニカムフィルター。

1 4 . 該接合面の該未接合部が、 該流路入口端面外周部又は該流路出口端 面外周部から各端面の中心方向に、 同方向における該ハニカムフィルターの 全幅に対し、 1 0 %以上の長さで設けられていることを特徴とする請求の範 囲第 1 0項〜第 1 3項のいずれか 1項に記載のハニカムフィルター。

1 5 . 該接合面の該未接合部の少なくとも一部に、 耐熱無機材料を主成分 とする充填部材が配設されていることを特徴とする請求の範囲第 1 0項〜第 1 4項のいずれか 1項に記載のハニカムフィルター。

1 6 . 該充填部材のヤング率が、 ハニカム部材のヤング率の 8 0 %以下で あること、 又は該充填部材の材料強度が、 該八ニカム部材の材料強度より小 さいこと、 の少なくともいずれか一方を満足することを特徴とする請求の範 囲第 1 5項に記載のハニカムフィルター。

1 7 . 該ハニカムフィル夕一部材の主成分が、 コージエライト、 ムライト 、 アルミナ、 スピネル、 炭化珪素、 窒化珪素、 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これらの組み合わせよりなる群から選ばれ る少なくとも 1種のセラミックス、 又は F e - C r - A 1系金属である請求 の範囲第 1 0項、 第 1 2項〜第 1 6項のいずれか 1項に記載のハニカムフィ ルター。

1 8 . 該八ニカム部材の隔壁上に触媒が担持されていることを特徴とする 請求の範囲第 1 0項〜第 1 7項のいずれか 1項に記載の Λ二カムフィルタ一

1 9 . 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られた混練物を成形、 乾 燥してハニカム体を得、 次いで、 該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を 、 該八ニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、 少なくと も流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部 に形成し、 次いで、 複数の該八ニカム体を、 該接合層を介して接合して一体 化した後、 焼成することを特徴とする八二カム構造体の製造方法。

2 0 . 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られた混練物を成形、 乾 燥してハニカム体とした後、 更に、 該ハニカム体を焼成してハニカム部材を 得、 次いで、 該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、 該ハニカム部材に おける流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、 少なくとも流路入口端面外 周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、 次いで 、 複数の該ハニカム部材を、 該接合層を介して接合して一体化した後、 焼成 することを特徴とする八二カム構造体の製造方法。

2 1 . 原料粉末、 パインダ一及び水を混練し、 得られた混練物を成形、 乾 燥してハニカム体とした後、 更に、 該ハニカム体の外形を加工し、 次いで、 該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、 該ハニカム体における流通孔の 流路方向と実質的に平行な面に、 少なくとも流路入口端面外周部又は流路出 口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、 次いで、 複数の該ハニ カム体を、 該接合層を介して接合して一体化した後、 焼成することを特徴と する八二カム構造体の製造方法。

2 2 . 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られた混練物を成形、 乾 燥して八二カム体を得、 次いで、 該八ニカム体と実質的に同材質の接合層を 、 該八ニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、 少なくと も流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部 に形成し、 次いで、 複数の該ハニカム体を、 該接合層を介して接合して一体 化した後、 外形を加工し、 その後焼成することを特徴とする八二カム構造体 の製造方法。

2 3 . 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られた混練物を成形、 乾 燥してハニカム体とした後、 更に、 該ハニカム体の外形を加工した後、 焼成 してハニカム部材を得、 次いで、 該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を 、 該ハニカム部材における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、 少なく とも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一 部に形成し、 次いで、 複数の該ハニカム部材を、 該接合層を介して接合して 一体化した後、 焼成することを特徴とする八二カム構造体の製造方法。

2 4 . 原料粉末、 バインダ一及び水を混練し、 得られた混練物を成形、 乾 燥してハニカム体とし、 次いで、 該ハニカム体を焼成してハニカム部材とし た後、 該ハニカム部材の外形を加工し、 次いで、 該ハニカム体と実質的に同 材質の接合層を、 該八ニカム部材における流通孔の流路方向と実質的に平行 な面に、 少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する 端部を除いて一部に形成し、 次いで、 複数の該ハニカム部材を、 該接合層を 介して接合して一体化した後、 焼成することを特徴とする八二カム構造体の 製造方法。

2 5 . 該接合層を、 連続的に形成することを特徴とする請求の範囲第 1 9 項〜第 2 4項のいずれか 1項に記載のハニカム構造体の製造方法。

2 6 . 請求の範囲第 1 9項〜第 2 5項のいずれか 1項に記載の方法で得ら れた八二カム構造体の外形を、 更に加工することを特徴とするハニカム構造 体の製造方法。

2 7 . 請求の範囲第 1 9項〜第 2 6項のいずれか 1項に記載の製造方法で 得られる八二カム構造体の側面の少なくとも一部に、 耐熱無機材料を主成分 とする充填材を塗布することを特徴とする八二カム構造体の製造方法。

2 8 . 該接合層を一部に形成した面のうち、 接合層が形成されていない部 分の少なくとも一部に、 耐熱無機材料を主成分とする充填材を配設すること を特徴とする請求の範囲第 1 9項〜第 2 7項のいずれか 1項に記載の八二力 ム構造体の製造方法。

2 9 . 該ハニカム体及び該接合層の主成分が、 コージヱライト、 ムライト 、 アルミナ、 スピネル、 炭化珪素、 窒化珪素、 リチウムアルミニウムシリケ —ト、 チタン酸アルミニウム及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれ る少なくとも 1種のセラミックス、 F e— C r— A 1系金属、 又は金属 S i と S i Cからなることを特徴とする請求の範囲第 1 9項〜第 2 8項のいずれ か 1項に記載の八二カム構造体の製造方法。

3 0 . 請求の範囲第 1 9項〜第 2 9項のいずれか 1項に記載の製造方法に より八二カム構造体を製造後、 触媒を担持することを特徴とする触媒付きハ 二カム構造体の製造方法。

3 1 . 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られた混練物を成形、 乾 燥してハニカム体を得、 次いで、 該ハニカム体の流路入口端面及び流路出口 端面に貫通する多数の流通孔を、 該流路入口端面及び該流路出口端面で互い 違いに目封じして目封じハニカム体を作製し、 次いで、 該ハニカム体と実質 的に同材質からなる接合層を、 該目封じハニカム体における該流通孔の流路 方向と実質的に平行な面に、 少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端 面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、 次いで、 複数の該目封じハ 二カム体を、 該接合層を介して接合して一体化した後、 焼成することを特徴 とするハニカムフィルターの製造方法。

3 2 . 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られた混練物を成形、 乾 燥してハニカム体とした後、 更に、 該ハニカム体を焼成してハニカム部材を 得、 次いで、 該八ニカム部材の、 流路入口端面及び流路出口端面に貫通する 多数の流通孔を、 該流路入口端面及び該流路出口端面で互い違いに目封じし てハニカムフィル夕一部材を作製し、 次いで、 該ハニカム体と実質的に同材 質からなる接合層を、 該ハニカムフィル夕一部材における該流通孔の流路方 向と実質的に平行な面に、 少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面 外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、 次いで、 複数の該ハニカムフ ィル夕一部材を、 該接合層を介して接合して一体化した後、 焼成することを 特徴とするハニカムフィルターの製造方法。

3 3 . 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られた混練物を成形、 乾 燥して八二カム体を得、 次いで、 該ハニカム体の流路入口端面及び流路出口 端面に貫通する多数の流通孔を、 該流路入口端面及び該流路出口端面で互い 違いに目封じして目封じハニカム体を作製し、 次いで、 該ハニカム体と実質 的に同材質の接合層を、 該目封じハニカム体における該流通孔の流路方向と 実質的に平行な面に、 少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周 部に接続する端部を除いて一部に形成し、 次いで、 複数の該目封じハニカム 体を、 該接合層を介して接合して一体化した後、 外形を加工し、 その後焼成 することを特徴とするハニカムフィル夕一の製造方法。

3 4 . 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られた混練物を成形、 乾 燥してハニカム体とした後、 更に、 該ハニカム体の外形を加工し、 次いで、 該八ニカム体の流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、 該流路入口端面及び該流路出口端面で互い違いに目封じして目封じハニカム 体を作製し、 次いで、 該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、 該目封じ ハニカム体における該流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、 少なくとも 流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に 形成し、 次いで、 複数の該目封じハニカム体を、 該接合層を介して接合して 一体化した後、 焼成することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法。

3 5 . 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られた混練物を成形、 乾 燥して八二カム体とした後、 更に、 該ハニカム体の外形を加工した後、 焼成 して八二カム部材を得、 次いで、 該ハニカム部材の流路入口端面及び流路出 口端面に貫通する多数の流通孔を、 該流路入口端面及び該流路出口端面で互 い違いに目封じしてハニカムフィル夕一部材を作製し、 次いで、 該八ニカム 体と実質的に同材質の接合層を、 該八ニカムフィル夕一部材における流通孔 の流路方向と実質的に平行な面に、 少なくとも流路入口端面外周部又は流路 出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、 次いで、 複数の該八 二カムフィルタ一部材を、 該接合層を介して接合して一体化した後、 焼成す ることを特徴とするハニカムフィルタ一の製造方法。

3 6 . 原料粉末、 バインダー及び水を混練し、 得られた混練物を成形、 乾 燥してハニカム体とし、 次いで、 該ハニカム体を焼成してハニカム部材とし た後、 該ハニカム部材の外形を加工し、 次いで、 該ハニカム部材の流路入口 端面及ぴ流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、 該流路入口端面及び該流 路出口端面で互い違いに目封じしてハニカムフィルタ一部材を作製し、 次い で、 該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、 該ハニカムフィル夕一部材 における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、 少なくとも流路入口端面 外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、 次い で、 複数の該ハニカムフィル夕一部材を、 該接合層を介して接合して一体化 した後、 焼成することを特徵とする八二カムフィルターの製造方法。

3 7 . 該接合層を、 連続的に形成することを特徴とする請求の範囲第 3 1 項〜第 3 6項のいずれか 1項に記載のハニカムフィルターの製造方法。

3 8 . 請求の範囲第 3 1項〜第 3 7項のいずれか 1項に記載の方法で得ら れたハ二カムフィルタ一の外形を、 更に加工することを特徴とするハニカム フィル夕一の製造方法。 ■

3 9 . 請求の範囲第 3 1項〜第 3 8項のいずれか 1項に記載の製造方法で 得られるハニカムフィルターの側面の少なくとも一部に、 耐熱無機材料を主 成分とする充填材を塗布することを特徴とするハニカムフィルターの製造方 法。

4 0 . 該接合層を一部に形成した面のうち、 接合層が形成されていない部 分の少なくとも一部に、 耐熱無機材料を主成分とする充填材を配設すること を特徴とする請求の範囲第 3 1項〜第 3 9項のいずれか 1項に記載の八二力 ムフィル夕一の製造方法。

4 1 . 該八ニカム体及び該接合材の主成分が、 コージエライト、 ムライト 、 アルミナ、 スピネル、 炭化珪素、 窒化珪素、 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これらの組み合わせよりなる群から選ばれ る少なくとも 1種のセラミックス、 F e— C r—A l系金属、 又は金属 S i と S i Cからなることを特徴とする請求の範囲第 3 1項〜第 4 0項のいずれ 力 項に記載のハニカムフィルターの製造方法。

4 2 . 請求の範囲第 3 1項〜第 4 1項のいずれか 1項に記載の製造方法に よりハニカムフィルターを製造後、 触媒を担持することを特徴とする触媒付 きハニカムフィルターの製造方法。