WO2020110396A1 - ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置 - Google Patents

ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置 Download PDF

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    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
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    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C04B2235/3218—Aluminium (oxy)hydroxides, e.g. boehmite, gibbsite, alumina sol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/349—Clays, e.g. bentonites, smectites such as montmorillonite, vermiculites or kaolines, e.g. illite, talc or sepiolite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/06—Ceramic, e.g. monoliths
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a honeycomb structure and an exhaust gas purification device.
  • the present invention relates to a honeycomb structure and an exhaust gas purifying apparatus capable of burning and removing carbon fine particles and the like by electric heating and suppressing an increase in pressure loss.
  • Exhaust gas from automobiles usually contains fine particles such as carbon as a result of incomplete combustion. From the viewpoint of reducing health damage to the human body, there is an increasing demand for reduction of fine particles in automobile exhaust gas. At present, fine particles emitted from a gasoline engine, which is a mainstream power source for automobiles, are required to be reduced to almost zero. Further, there is a similar demand for exhaust gas particulates of diesel engines.
  • Patent Document 1 a honeycomb structure portion having porous partition walls that partition and form a plurality of cells serving as fluid channels and an outer peripheral wall positioned at the outermost periphery, and There has been proposed a honeycomb structure including a predetermined opening of the cell on the end face on the inlet side and a plugging portion arranged on the remaining opening of the cell on the end face on the outlet side of the fluid.
  • Patent Document 3 discloses that a non-conductive honeycomb cell is used without passing a current through the honeycomb structure itself. There is disclosed a method in which a metal wire is inserted into the honeycomb structure and induction heating is performed by a coil configured to circulate around the outer peripheral surface of the honeycomb structure.
  • Patent Document 3 when the technique disclosed in Patent Document 3 is applied to a honeycomb structure filter, some cells cannot be used as gas flow paths, and the filter filtration area decreases, resulting in pressure loss. was found to cause a significant increase in
  • An object of the present invention is to provide a honeycomb structure and an exhaust gas purification device that can remove carbon fine particles and the like by electric heating by combustion and suppress an increase in pressure loss.
  • a cell serving as a fluid flow path of a honeycomb structure has a plurality of cells A having openings on the fluid inflow side and a plugging portion at the end surface on the fluid outflow side, and cells. And a plurality of cells B which are arranged alternately with each other and have an outlet on the fluid outlet side and a plugging portion on the end surface on the fluid inlet side. It has been found that the above problem can be solved by configuring one or both of the plugged portions to include a magnetic material. That is, the present invention is specified as follows.
  • a porous partition wall that serves as a flow path for a fluid and defines and forms a plurality of cells that extend from an inflow end surface that is an end surface on the fluid inflow side to an outflow end surface that is an end surface on the outflow side of the fluid,
  • An outer peripheral wall located at the outermost periphery,
  • a columnar honeycomb structure having The cells are arranged alternately with a plurality of cells A having openings on the inflow side of the fluid and having plugged portions on the end surface on the outflow side of the fluid, and the outflow sides of the fluid are open.
  • a plurality of cells B each having a plugging portion on the end face on the inflow side of the fluid, One or both of the plugged portion of the cell A and the plugged portion of the cell B include a honeycomb structure.
  • the present invention it is possible to provide a honeycomb structure and an exhaust gas purifying apparatus that can remove carbon fine particles and the like by electric heating by combustion and suppress an increase in pressure loss.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a honeycomb structure of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cross section parallel to the cell extending direction (gas flowing direction) in the cells and partition walls having the plugged portions of the honeycomb structure of FIG. 1.
  • Fig. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section parallel to a cell extending direction (gas flowing direction) in a cell and partition walls having a plugged portion of a honeycomb structure of one embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 Fig.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section parallel to a cell extending direction (gas flowing direction) in a cell and partition walls having a plugged portion of a honeycomb structure of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view of an exhaust gas flow path of an exhaust gas purification device incorporating a honeycomb structure according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a schematic view enlarging and describing an exhaust gas passage of an exhaust gas purifying device in which a honeycomb structure according to an embodiment of the present invention is incorporated.
  • FIG. 1 shows a perspective view schematically showing a honeycomb structure 1 of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cross section parallel to the cell extending direction (gas flowing direction) in the cell 15 having the plugged portions 18 and 19 and the partition wall 12 of the honeycomb structure 1 of FIG. Is listed.
  • the illustrated honeycomb structure 1 serves as a flow path for a fluid, and has a porous structure that defines a plurality of cells 15 extending from an inflow end surface 13 that is an end surface on the inflow side of the fluid to an outflow end surface 14 that is an end surface on the outflow side of the fluid.
  • the partition 12 and the outer peripheral wall 11 located at the outermost periphery are provided.
  • the cells 15 are arranged alternately with a plurality of cells A each having a plugging portion 18 on the end face on the outflow side of the fluid and an opening on the inflow side of the fluid.
  • a plurality of cells B each having an opening on the outflow side and having a plugging portion 19 on the end surface on the inflow side of the fluid are provided.
  • the cells A and the cells B are alternately arranged adjacent to each other with the partition wall 12 interposed therebetween, and both end surfaces form a checkered pattern.
  • the number, arrangement, shape, etc. of the cells A and B and the thickness of the partition walls 12 are not limited, and can be appropriately designed as necessary.
  • Such a honeycomb structure 1 can be used as a filter (honeycomb filter) for purifying exhaust gas.
  • the plugging portion 18 of the cell A having the plugging portion 18 on the end surface on the fluid outflow side opening and the fluid outflow side is the plugging portion of a conventionally known honeycomb structure. It is possible to use the one configured similarly to the one used as the section.
  • the plugged portion 19 of the cell B having the plugged portion 19 on the end surface on the fluid inflow side that is open on the outflow side of the fluid contains a magnetic material.
  • the plugging portion 19 of the cell B may have a material used as a plugging portion of a conventionally known honeycomb structure as a base material, and the base material may include a magnetic material, or may be composed of only a magnetic material. Good.
  • the plugging portion 19 of the cell B contains the magnetic substance, but the present invention is not limited to this, and the plugging portion 18 of the cell A and the plugging portion 19 of the cell B are not limited thereto. It is sufficient that one or both contain a magnetic material.
  • the plugged portion 18 of the cell A and the plugged portion 19 of the cell B may include glass.
  • the plugged portions 18 and 19 of the cells A and B may be disposed after the outer peripheral coating is formed, or may be in a state before the outer peripheral coating is formed, that is, a honeycomb structure. It may be arranged at the stage of producing the body 1.
  • the plugged portions 18 of the cells A and the plugged portions 19 of the cells B By configuring one or both of the plugged portions 18 of the cells A and the plugged portions 19 of the cells B to include a magnetic material, the plugged portions when the honeycomb structure 1 is used as a honeycomb filter are Since the magnetic material is included as it is, it is not necessary to use the cells 15 of the honeycomb structure 1 only to fill the material containing the magnetic material, and as a result, an increase in pressure loss can be suppressed. Further, in the illustrated honeycomb structure 1, the cell B has a plugging portion 19 including a magnetic material on the end surface on the fluid inflow side.
  • the coil wiring that spirals around the outer periphery of the honeycomb structure 1 is arranged at a position corresponding to the plugging portion 19 of the cell B. That is, by only arranging the coil wiring so as to spirally rotate around the outer periphery in the vicinity of the end surface on the fluid inflow side of the honeycomb structure 1 and performing induction heating, the heat from the end surface heated on the inflow side moves the fluid. At the same time, it propagates through the partition 12 and the cell 15 and is heated to the outflow side. Therefore, it is not necessary to heat the entire honeycomb structure 1 in the length direction, and the energy efficiency is improved.
  • the coil wiring that spirals around the outer periphery of the honeycomb structure 1 is arranged at the position corresponding to the plugging portion 19 of the cell B as described above, but the present invention is not limited to this.
  • the wiring may be provided at a position corresponding to one or both of the plugged portion 18 of the cell A and the plugged portion 19 of the cell B.
  • the plugging portions arranged at the positions corresponding to the coil wirings include a magnetic material.
  • the depth of the plugging portion 19 of the cell B containing the magnetic material in the cell extending direction gradually decreases from the center of the honeycomb structure 1 toward the outermost periphery. ..
  • the coil wiring is arranged at a position corresponding to the plugging portion 19 of the cell B, that is, the outer periphery is spirally wound around the end face on the fluid inflow side of the honeycomb structure 1.
  • the heat due to the induction heating is hard to be blocked by the outer plugging portion 19, and the honeycomb structure 1 is well heated to the center.
  • the form gradually decreasing from the center of the honeycomb structure 1 to the outermost periphery is not particularly limited and can be appropriately designed. For example, at a uniform rate from the center of the honeycomb structure 1 toward the outermost periphery. Those that are smaller are preferable.
  • the depth of the plugging portion 19 of the cell B containing the magnetic material in the cell extending direction gradually decreases from the center of the honeycomb structure 1 toward the outermost periphery as described above.
  • the present invention is not limited to this, and the depth in the direction in which one or both of the plugged portions 18 of the cells A and the plugged portions 19 of the cells B containing the magnetic material is the center of the honeycomb structure 1. It may be gradually decreased from the outermost position to the outermost position.
  • one or both of the plugged portion 18 of the cell A and the plugged portion 19 of the cell B containing the magnetic material may have a depth in the extending direction of the cells appropriately adjusted to a desired purpose. You may form so that it may change toward the outermost periphery from the center of.
  • the Curie point of the magnetic material is not particularly limited, but it is preferably 700°C or higher.
  • the Curie point of the magnetic material may be 800° C. or higher.
  • the Curie point of the magnetic material is 700° C. or higher, it becomes possible to reach the honeycomb temperature sufficient to raise the catalyst temperature above the catalyst activation temperature, and of course the PM(s) trapped in the cells 15 ( It becomes easy to regenerate the honeycomb structure filter by burning away the particulate matter).
  • an alloy containing Fe or Co as a main component is suitable, and a specific composition is, for example, balance Co-20 mass% Fe, balance Co-25 mass%.
  • Ni-4 mass% Fe balance Fe-15 to 35 mass% Co, balance Fe-17 mass% Co-2 mass% Cr-1 mass% Mo, balance Fe-49 mass% Co-2 mass% V, balance Fe -18 mass% Co-10 mass% Cr-2 mass% Mo-1 mass% Al, balance Fe-27 mass% Co-1 mass% Nb, balance Fe-20 mass% Co-1 mass% Cr-2 mass% V, balance Fe-35 mass% Co-1 mass% Cr, pure cobalt, pure iron, electromagnetic soft iron, balance Fe-0.1 to 0.5 mass% Mn and the like.
  • the Curie point of a magnetic material refers to the temperature at which the ferromagnetic properties are lost.
  • the material of the partition walls 12 and the outer peripheral wall 11 of the honeycomb structure 1 is not particularly limited, but since it is necessary to be a porous body having a large number of pores, it is usually formed of a ceramic material.
  • a ceramic material for example, cordierite, silicon carbide, aluminum titanate, silicon nitride, mullite, alumina, silicon-silicon carbide-based composite material, silicon carbide-cordierite-based composite material, particularly silicon-silicon carbide composite material or silicon carbide And a sintered body.
  • silicon carbide-based means that the honeycomb structure 1 contains silicon carbide in an amount of 50 mass% or more of the entire honeycomb structure 1.
  • the honeycomb structure 1 contains a silicon-silicon carbide composite material as a main component means that the honeycomb structure 1 contains 90 mass% or more of the silicon-silicon carbide composite material (total mass) of the whole honeycomb structure 1.
  • the silicon-silicon carbide composite material contains silicon carbide particles as an aggregate and silicon as a binder for bonding the silicon carbide particles, and a plurality of silicon carbide particles are formed between the silicon carbide particles. It is preferably bound by silicon so as to form pores.
  • the fact that the honeycomb structure 1 contains silicon carbide as a main component means that the honeycomb structure 1 contains silicon carbide (total mass) in an amount of 90 mass% or more of the whole honeycomb structure 1.
  • the ceramic material is at least one selected from the group consisting of cordierite, silicon carbide, aluminum titanate, silicon nitride, mullite, and alumina.
  • the cell shape of the honeycomb structure 1 is not particularly limited, it is preferably a polygon such as a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, and an octagon, a circle, or an ellipse in a cross section orthogonal to the central axis, and other It may be a fixed form.
  • the outer shape of the honeycomb structure 1 is not particularly limited, but the end face is a circular column (cylindrical shape), the end face is an oval column, and the end face is a polygon (square, pentagon, hexagon, heptagon, octagon). And the like).
  • the size of the honeycomb structure 1 is not particularly limited, but the length in the central axis direction is preferably 40 to 500 mm. Further, for example, when the honeycomb structure 1 has a cylindrical outer shape, it is preferable that the radius of the end face be 50 to 500 mm.
  • the thickness of the partition walls 12 of the honeycomb structure 1 is preferably 0.20 to 0.50 mm, and more preferably 0.25 to 0.45 mm from the viewpoint of ease of manufacturing. For example, when it is 0.20 mm or more, the strength of the honeycomb structure 1 is further improved, and when it is 0.50 mm or less, the pressure loss can be made smaller when the honeycomb structure 1 is used as a filter. ..
  • the thickness of the partition wall 12 is an average value measured by a method of observing a cross section in the central axis direction with a microscope.
  • the porosity of the partition walls 12 constituting the honeycomb structure 1 is preferably 30 to 70%, and more preferably 40 to 65% from the viewpoint of ease of production. When it is 30% or more, the pressure loss tends to decrease, and when it is 70% or less, the strength of the honeycomb structure 1 can be maintained.
  • the average pore diameter of the porous partition wall 12 is preferably 5 to 30 ⁇ m, more preferably 10 to 25 ⁇ m. When it is 5 ⁇ m or more, the pressure loss can be reduced when it is used as a filter, and when it is 30 ⁇ m or less, the strength of the honeycomb structure 1 can be maintained.
  • the terms "average pore size” and “porosity” mean the average pore size and porosity measured by the mercury porosimetry method.
  • the cell density of the honeycomb structure 1 is also not particularly limited, but is preferably in the range of 5 to 63 cells/cm 2 , and more preferably 31 to 54 cells/cm 2 .
  • Such a honeycomb structure 1 is formed into a honeycomb shape having partition walls 12 that form a plurality of cells 15 that pass through a kneaded material containing a ceramic raw material from one end surface to the other end surface and serve as fluid passages. Then, the honeycomb formed body is formed, and the honeycomb formed body is dried and then fired.
  • the outer peripheral wall may be extruded integrally with the honeycomb structure portion and used as it is as the outer peripheral wall, or it may be molded or fired.
  • the outer periphery of the honeycomb formed body may be ground into a predetermined shape, and a coating material may be applied to the honeycomb structure whose outer periphery has been ground to form an outer peripheral coating.
  • a honeycomb structure having an outer periphery is used without grinding the outermost periphery of the honeycomb structure, and the outer peripheral surface of the honeycomb structure having the outer periphery (that is, The outer peripheral coating may be formed by further applying the coating material to the outer periphery of the honeycomb structure).
  • the outer peripheral wall 11 of the two-layer structure which is located at the outermost periphery, is formed in which the outer peripheral coating of the coating material is further laminated on the outer peripheral surface of the honeycomb structure.
  • the outer peripheral wall may be extruded integrally with the honeycomb structure part and fired as it is, and may be used as the outer peripheral wall without processing the outer periphery.
  • the composition of the coating material is not particularly limited, and various known coating materials can be appropriately used.
  • the coating material may further contain colloidal silica, an organic binder, clay and the like.
  • the organic binder is preferably used in an amount of 0.05 to 0.5% by mass, more preferably 0.1 to 0.2% by mass.
  • Clay is preferably used in an amount of 0.2 to 2.0% by mass, more preferably 0.4 to 0.8% by mass.
  • the honeycomb structure 1 is not limited to the integral type honeycomb structure 1 in which the partition walls 12 are integrally formed.
  • the honeycomb structure 1 has porous partition walls 12, and the partition walls 12 allow passage of fluid.
  • a honeycomb structure 1 having a structure in which a plurality of columnar honeycomb segments in which a plurality of cells 15 to be defined are formed and combined through a bonding material layer (hereinafter, may be referred to as “bonded honeycomb structure”) May be
  • the honeycomb structure 1 of the present embodiment may have a catalyst supported on the surface of the porous partition walls 12 forming the inner walls of the plurality of cells 15 and/or in the pores of the partition walls 12.
  • the honeycomb structure 1 of the present embodiment has a catalyst carrier carrying a catalyst and a filter provided with plugging portions 18 and 19 for purifying particulate matter (carbon fine particles) in exhaust gas (for example, It may be configured as a diesel particulate filter (hereinafter, also referred to as "DPF").
  • DPF diesel particulate filter
  • the type of catalyst is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the intended use or application of the honeycomb structure 1.
  • a noble metal catalyst or a catalyst other than these may be used.
  • a noble metal-based catalyst a noble metal such as platinum (Pt), palladium (Pd), or rhodium (Rh) is supported on the surface of alumina fine pores, and a three-way catalyst or an oxidation catalyst containing a cocatalyst such as ceria or zirconia, or an alkali is used.
  • a NO x storage reduction catalyst LNT catalyst
  • NO x selective reduction catalyst containing copper substituted or iron-substituted zeolite (SCR catalyst) and the like As a catalyst without using a noble metal, NO x selective reduction catalyst containing copper substituted or iron-substituted zeolite (SCR catalyst) and the like. Further, two or more kinds of catalysts selected from the group consisting of these catalysts may be used.
  • the method for supporting the catalyst is not particularly limited, and it can be performed according to the conventional supporting method for supporting the catalyst on the honeycomb structure.
  • Each of the fired honeycomb structures can be used as a honeycomb segment, and the side surfaces of a plurality of honeycomb segments can be bonded and integrated with a bonding material to form a honeycomb structure in which the honeycomb segments are bonded.
  • the honeycomb structure in which the honeycomb segments are joined can be manufactured, for example, as follows. The bonding material is applied to the bonding surface (side surface) with the bonding material adhesion prevention mask attached to both bottom surfaces of each honeycomb segment.
  • honeycomb segments are arranged adjacent to each other so that the side surfaces of the honeycomb segments face each other, and the adjacent honeycomb segments are pressure-bonded to each other and then dried by heating.
  • the outer peripheral portion may be ground to have a desired shape (for example, a columnar shape), the outer peripheral surface may be coated with a coating material, and the outer peripheral wall 11 may be formed by heating and drying.
  • the material of the mask for preventing adhesion of the bonding material is not particularly limited, but for example, synthetic resin such as polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyimide, or Teflon (registered trademark) can be preferably used.
  • the mask preferably has an adhesive layer, and the material of the adhesive layer is acrylic resin, rubber type (for example, rubber containing natural rubber or synthetic rubber as a main component), or silicon type resin. preferable.
  • An adhesive film having a thickness of 20 to 50 ⁇ m, for example, can be preferably used as the bonding material adhesion preventing mask.
  • the bonding material for example, a material prepared by mixing ceramic powder, a dispersion medium (for example, water, etc.), and, if necessary, an additive such as a binder, a deflocculant, and a foamed resin can be used.
  • a dispersion medium for example, water, etc.
  • an additive such as a binder, a deflocculant, and a foamed resin
  • the ceramics should contain at least one selected from the group consisting of cordierite, mullite, zircon, aluminum titanate, silicon carbide, silicon nitride, zirconia, spinel, indialite, sapphirine, corundum, and titania. Is preferable, and the same material as that of the honeycomb structure is more preferable.
  • the binder include polyvinyl alcohol, methyl cellulose, CMC (carboxymethyl cellulose) and the like.
  • the honeycomb structure 1 may have a surface layer on at least a part of the surface of the partition wall 12.
  • the surface layer contains a magnetic material and is breathable.
  • having air permeability means that the permeability of the surface layer is 1.0 ⁇ 10 ⁇ 13 m 2 or more. From the viewpoint of further reducing the pressure loss, the permeability is preferably 1.0 ⁇ 10 ⁇ 12 m 2 or more. Since the surface layer has air permeability, pressure loss due to the surface layer can be suppressed.
  • permeability refers to a physical property value calculated by the following formula (1), and is a value serving as an index representing a passage resistance when a predetermined gas passes through the substance (partition wall 12). is there.
  • C permeability (m 2 )
  • F gas flow rate (cm 3 /s)
  • T sample thickness (cm)
  • V gas viscosity (dynes ⁇ sec/cm 2 ).
  • D indicates the sample diameter (cm)
  • P indicates the gas pressure (PSI).
  • the partition wall 12 with the surface layer is cut out, the permeability is measured with the surface layer attached, and then the permeability measurement is performed with the surface layer scraped off.
  • the permeability of the surface layer is calculated from the ratio of the thickness of the base material and the permeability measurement results.
  • the surface layer contains the magnetic material, the heat propagated by the induction heating of the plugging portion 19 containing the magnetic material heats the surface layer, so that the honeycomb structure 1 can be heated by the electromagnetic induction even better.
  • the magnetic material contained in the surface layer may be made of the same material as the magnetic material contained in the plugging portion 19 described above.
  • the porosity of the surface layer is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, still more preferably 70% or more. By having a porosity of 50% or more, pressure loss can be suppressed. However, if the porosity is too high, the surface layer becomes brittle and peels off easily, so 90% or less is preferable.
  • the porosity of the surface layer is calculated from the measured mass and the mercury porosity curve.
  • the porosity of the surface layer may be calculated from the area ratio of the void portion and the solid portion by performing SEM image photographing and analyzing the image of the surface layer portion.
  • the average pore diameter of the surface layer is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, further preferably 4 ⁇ m or less, and particularly preferably 3 ⁇ m or less.
  • the average pore diameter is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, further preferably 4 ⁇ m or less, and particularly preferably 3 ⁇ m or less.
  • the mercury porosi curve with the surface layer (pore volume frequency) and only the surface layer were scraped off in the form of the peak value with a mercury porosimeter.
  • the difference between the mercury porosicurves of only the substrate is the mercury porosicurve of the surface layer, and the peak is the average pore diameter.
  • binarization of voids and solid portions is performed, 20 or more voids are randomly selected, and the average of the inscribed circles is selected. May be the average pore diameter.
  • the weight average particle diameter is preferably 20 ⁇ m or less.
  • the weight average particle diameter is not particularly set, but can be set to 0.5 ⁇ m or more, for example.
  • the weight average particle diameter is measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring device.
  • the shortest diameter d of the magnetic particles is 0.1 to 5 ⁇ m and the longest diameter of the magnetic body is L ⁇ m.
  • the shortest diameter d means that the largest line segment among the 50 line segments that is orthogonal to the longest diameter of 50 particles by image analysis from SEM images is the shortest diameter of the particles, and this is averaged by the number of particles. Therefore, the shortest diameter d can be obtained.
  • the length is obtained by averaging the longest diameters of 50 or more particles in the SEM image with the number of particles to obtain the longest diameter L.
  • the magnetic material is needle-shaped. Needle-like means L/d ⁇ 5.
  • the thickness of the surface layer is not particularly limited. However, in order to obtain the effect of the surface layer more remarkably, the thickness of the surface layer is preferably 10 ⁇ m or more. On the other hand, from the viewpoint of avoiding an increase in pressure loss, the thickness of the surface layer is preferably 80 ⁇ m or less. The thickness of the surface layer is more preferably 50 ⁇ m or less.
  • the honeycomb structure 1 on which the surface layer is formed is cut in a direction perpendicular to the direction in which the cells 15 extend, and the thickness of the surface layer is measured from the cross section, and an arbitrary 5 is obtained. An average of the point thickness measurements can be taken.
  • FIG. 3 is a cross section of the cell 25 having the plugged portions 28 and 29 and the partition wall 22 of the honeycomb structure 10 according to another embodiment of the present invention, which is parallel to the cell extending direction (gas flowing direction).
  • the cross-sectional view which shows typically is described.
  • the plugging portion 29 of the cell B having an opening on the fluid outflow side is made of a material containing a magnetic material. Therefore, when the honeycomb structure 10 is used as a honeycomb filter, the plugged portion contains the magnetic material as it is, and it is necessary to use the cells 25 of the honeycomb structure 10 only to fill the material containing the magnetic material. Disappears. As a result, an increase in pressure loss can be suppressed.
  • the opening of the cell B having the plugging portion 29 on the end surface of the fluid inflow side and the fluid inflow side is open, and the opening of the fluid inflow side is the end surface on the fluid outflow side. It is smaller than the opening of the cell A having the plugged portion 28 at the bottom, and the plugged portion 29 of the cell B contains a magnetic material. According to such a configuration, in the exhaust gas purifying apparatus using the honeycomb structure 10, a larger amount of fluid can be taken in from the cell A in which the inflow side of the fluid is larger open, and the cell B is in the inflow side of the fluid.
  • the coil wiring that spirals around the outer periphery of the honeycomb structure 10 is arranged at a position corresponding to the plugging portion 29 of the cell B, that is, the honeycomb structure 10
  • the coil wiring is arranged so as to spirally rotate around the outer periphery in the vicinity of the end surface on the inflow side of the fluid, and the heat from the end surface heated on the inflow side is moved along with the movement of the fluid and the partition wall 22 and the cell 25. It propagates inside and is heated to the outflow side. Therefore, it is not necessary to heat the entire honeycomb structure 10 in the longitudinal direction, and the energy efficiency is improved.
  • the opening of the cell B is smaller than the opening of the cell A as described above, but the present invention is not limited to this, and the opening of the cell A and the opening of the cell B are formed in different sizes.
  • the plugged portion 28 of the cell A or the plugged portion 29 of the cell B having the smaller opening may be made of a material containing a magnetic material.
  • FIG. 4 is a cross section of the cell 35 having the plugged portions 38 and 39 and the partition wall 32 of the honeycomb structure 30 according to another embodiment of the present invention, which is parallel to the cell extending direction (gas flowing direction).
  • the cross-sectional view which shows typically is described.
  • the opening of the cell B having the plugging portion 39 on the end face on the fluid inflow side and the fluid outflow side is open, and the cell B on the fluid inflow side is open on the end face on the fluid outflow side. It is formed to have substantially the same size as the opening of the cell A having the sealing portion 38, and the plugging portion 39 of the cell B is made of a material containing a magnetic material.
  • the depth of the plugged portions 39 of the cells B in the cell extending direction is substantially the same from the center to the outer periphery of the honeycomb structure 30.
  • the plugging portion 39 of the cell B With a material containing a magnetic material, the plugging portion when the honeycomb structure 30 is used as a honeycomb filter contains the magnetic material as it is, and thus contains the magnetic material. It is no longer necessary to use the cells 35 of the honeycomb structure 30 solely for filling the material. As a result, an increase in pressure loss can be suppressed.
  • the cell B has a plugging portion 39 including a magnetic material on the end surface on the fluid inflow side. Therefore, when the honeycomb structure 30 is used as the exhaust gas purifying apparatus, the same arrangement configuration as that described in the exhaust gas purifying apparatus 6 using the honeycomb structure 1 can be used.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of an exhaust gas flow path of the exhaust gas purification device 6 in which the honeycomb structure 1 is incorporated.
  • the exhaust gas flow path having the honeycomb structure 1 and the coil wiring 4 that spirals around the outer periphery of the honeycomb structure 1 may be defined by the metal tube 2.
  • the exhaust gas purification device 6 can be arranged on the expanded diameter portion 2 a of the metal pipe 2.
  • the coil wiring 4 may be fixed in the metal tube 2 by the fixing member 5.
  • the fixing member 5 is preferably a heat resistant member such as ceramic fiber.
  • the honeycomb structure 1 may carry a catalyst.
  • the coil wiring 4 is spirally wound around the outer periphery of the honeycomb structure 1.
  • a mode in which two or more coil wires 4 are used is also envisioned.
  • An alternating current supplied from the alternating current power source CS flows to the coil wiring 4 in response to the turning on of the switch SW, and as a result, a magnetic field that periodically changes is generated around the coil wiring 4.
  • the control unit 3 controls ON/OFF of the switch SW.
  • the control unit 3 can turn on the switch SW in synchronism with the start of the engine to allow an alternating current to flow through the coil wiring 4. It is also assumed that the control unit 3 turns on the switch SW regardless of the start of the engine (for example, in response to the operation of the heating switch pressed by the driver).
  • the honeycomb structure 1 is heated according to the change in the magnetic field according to the alternating current flowing through the coil wiring 4. As a result, carbon fine particles and the like collected by the honeycomb structure 1 are burned.
  • the honeycomb structure 1 carries a catalyst
  • the temperature rise of the honeycomb structure 1 raises the temperature of the catalyst carried by the catalyst carrier contained in the honeycomb structure 1 to promote the catalytic reaction.
  • carbon monoxide (CO), nitride oxide (NO x ), hydrocarbon (CH) are oxidized or reduced to carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), water (H 2 O).
  • FIG. 6 is a schematic view enlarging and describing an exhaust gas flow path of the exhaust gas purification device 26 in which the honeycomb structure 10 is incorporated.
  • the flow path of the exhaust gas has the honeycomb structure 10 and the coil wiring 24 that spirals around the outer periphery of the honeycomb structure 10.
  • the flow path of the exhaust gas is defined by the metal pipe 27, and the exhaust gas purification device 26 can be arranged in the expanded diameter portion 27 a of the metal pipe 27.
  • the coil wiring 24 is fixed in the metal tube 27 by a fixing member 25 made of a heat resistant material such as ceramic fiber.
  • the cell B has the plugging portion 29 containing the magnetic material on the fluid inflow side, and the outer periphery of the honeycomb structure 10 is surrounded.
  • the coil wiring 24 that spirals around is arranged at a position corresponding to the plugged portion 29 of the cell B. That is, induction heating is performed by arranging the coil wiring 24 so as to spirally rotate around the outer periphery only in the vicinity of the end face on the fluid inflow side of the honeycomb structure 10.
  • the heat from the end surface heated on the inflow side propagates in the partition walls 22 and the cells 25 as the fluid moves, and is heated to the outflow side. As a result, it is not necessary to heat the entire honeycomb structure 10 in the length direction, and energy efficiency is improved.
  • a honeycomb structure having porous partition walls and a plurality of cells partitioned by the partition walls is manufactured.
  • a cordierite-forming raw material is prepared as a material for kneaded clay.
  • each component is blended so as to have a theoretical composition of cordierite crystals, and thus a silica source component, a magnesia source component, an alumina source component and the like are blended.
  • quartz and fused silica are preferably used as the silica source component, and the particle size of the silica source component is preferably 100 to 150 ⁇ m.
  • magnesia source component examples include talc and magnesite. Of these, talc is preferred. Talc is preferably contained in the cordierite forming raw material in an amount of 37 to 43% by mass.
  • the particle size (average particle size) of talc is preferably 5 to 50 ⁇ m, more preferably 10 to 40 ⁇ m.
  • the magnesia (MgO) source component may contain Fe 2 O 3 , CaO, Na 2 O, K 2 O and the like as impurities.
  • alumina source component those containing at least one of aluminum oxide and aluminum hydroxide are preferable from the viewpoint of less impurities.
  • aluminum hydroxide is preferably contained in an amount of 10 to 30% by mass, and aluminum oxide is preferably contained in an amount of 0 to 20% by mass.
  • the clay material (additive) to be added to the cordierite-forming raw material At least a binder and a pore-forming agent are used as additives. In addition to the binder and the pore-forming agent, a dispersant or a surfactant can be used.
  • a substance capable of reacting with oxygen to be oxidized and removed at a temperature below the firing temperature of cordierite, or a low melting point reaction substance having a melting point at a temperature below the firing temperature of cordierite can be used.
  • the substance that can be removed by oxidation include resin (particularly particulate resin) and graphite (particularly particulate graphite).
  • the low-melting-point reactant is at least one metal selected from the group consisting of iron, copper, zinc, lead, aluminum, and nickel, and an alloy mainly containing these metals (for example, carbon steel in the case of iron). Or cast iron, stainless steel), or an alloy containing two or more kinds as main components.
  • the low melting point reaction substance is preferably a powdery or fibrous iron alloy. Further, the particle diameter or fiber diameter (average diameter) is preferably 10 to 200 ⁇ m.
  • the shape of the low-melting-point reaction substance include a spherical shape, a curl rhombus shape, and a ganpe sugar shape. These shapes are preferable because the shape of the pores can be easily controlled.
  • binder examples include hydroxypropylmethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol and the like.
  • dispersant examples include dextrin, polyalcohol and the like.
  • surfactant examples include fatty acid soap. The additives may be used alone or in combination of two or more.
  • the prepared kneaded material is molded into a honeycomb shape by an extrusion molding method, an injection molding method, a press molding method or the like to obtain a raw honeycomb molded body. It is preferable to employ the extrusion molding method because continuous molding is easy and, for example, cordierite crystals can be oriented.
  • the extrusion molding method can be carried out using a device such as a vacuum clay kneader, a ram type extrusion molding machine, or a twin screw type continuous extrusion molding machine.
  • the honeycomb formed body is dried and adjusted to a predetermined size to obtain a dried honeycomb body.
  • the honeycomb formed body can be dried by hot air drying, microwave drying, dielectric drying, reduced pressure drying, vacuum drying, freeze drying, or the like. Since the whole can be dried quickly and uniformly, it is preferable to perform drying by combining hot air drying and microwave drying or dielectric drying.
  • the material of the plugging portion (slurry for plugging), the same material for kneaded material as the partition wall (honeycomb dried body) may be used, or a different material may be used. Specifically, it is obtained by mixing a ceramic raw material, a surfactant, and water, adding a sintering aid, a pore-forming agent, etc., if necessary, to form a slurry, and kneading using a mixer or the like. be able to.
  • a mask is applied to a part of the cell openings on one end surface of the honeycomb dried body, and the end surface is immersed in a storage container in which the plugging slurry is stored, and the cells are not masked. Fill plugging slurry.
  • a mask is applied to a part of the cell openings on the other end surface of the dried honeycomb body, and the end surface is immersed in a storage container in which the plugging slurry is stored, and the cells are not masked. Then, the plugging slurry is filled. Then, the honeycomb structure having a plugged portion is obtained by drying and firing.
  • the drying condition the same condition as the condition for drying the honeycomb formed body can be adopted.
  • the above-mentioned firing conditions can be usually set to a temperature of 1410 to 1440° C. for 3 to 15 hours in an air atmosphere.
  • the plugging slurry in which the cell openings on one or both end faces are immersed contains a magnetic substance.
  • one or both of the plugged portion of the cell A and the plugged portion of the cell B of the honeycomb structure contains the magnetic material.
  • the outer peripheral surface when the obtained honeycomb structure is manufactured in a state where the outer peripheral wall is formed on the outer peripheral surface thereof, the outer peripheral surface may be ground and the outer peripheral wall may be removed.
  • a coating material is applied to the outer periphery of the honeycomb structure from which the outer peripheral wall is removed in this manner to form an outer peripheral coating.
  • the outer peripheral surface when the outer peripheral surface is ground, a part of the outer peripheral wall may be ground and removed, and the outer peripheral coating may be formed on the part by a coating material.
  • the coating material for example, it can be prepared using a two-axis rotating vertical mixer.
  • the coating material may further contain colloidal silica, organic binder, clay and the like.
  • the organic binder is preferably used in an amount of 0.05 to 0.5% by mass, more preferably 0.1 to 0.2% by mass.
  • Clay is preferably used in an amount of 0.2 to 2.0% by mass, more preferably 0.4 to 0.8% by mass.
  • a coating material is applied to the outer peripheral surface of the honeycomb structure prepared above, and the applied coating material is dried to form an outer peripheral coating.
  • the honeycomb structure is placed on a rotary table and rotated, and the coating nozzle is discharged along the outer peripheral portion of the honeycomb structure while discharging the coating material from the blade-shaped coating nozzle.
  • a method of applying by pressing can be mentioned. With this configuration, the coating material can be applied with a uniform thickness. Further, the surface roughness of the formed outer peripheral coating becomes small, and it is possible to form an outer peripheral coating which has an excellent appearance and is not easily damaged by thermal shock.
  • a coating material is applied to the entire outer peripheral surface of the honeycomb structure to form an outer peripheral coating.
  • a coating material may be partially applied to form the outer peripheral coating, Of course, a coating material may be applied to the entire outer peripheral surface of the honeycomb structure to form the outer peripheral coating.
  • the method for drying the applied coating material that is, the undried outer peripheral coating
  • the coating material that is, the undried outer peripheral coating
  • a method of removing water and organic matter by holding at 600° C. for 1 hour or more in an electric furnace can be preferably used.
  • the cell openings of the honeycomb structure are not sealed in advance, the cell openings may be plugged after the outer peripheral coating is formed.
  • the silicon carbide powder contained in the coating material is colored by irradiating the outer peripheral surface with a laser, the outer peripheral coating of the obtained honeycomb structure is irradiated with laser light.
  • the product information may be printed (marked).
  • Suitable examples of the laser beam used for laser marking include carbon dioxide (CO 2 ) laser, YAG laser, and YVO4 laser.
  • the conditions of the laser for irradiating the laser beam can be appropriately selected according to the type of the laser used. For example, when a CO 2 laser is used, the output is 15 to 25 W and the scanning speed is 400 to 600 mm/ Marking with s is preferred. By marking in this way, the irradiated part develops a color such that it exhibits a dark color such as black to green, and the contrast due to the coloring with the non-irradiated part becomes extremely good.
  • the method of supporting the catalyst is not particularly limited, and it can be carried out according to the method of supporting the catalyst which is used in the conventional method for manufacturing a honeycomb structure.

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Abstract

電気加熱によるカーボン微粒子などの燃焼除去が可能であるとともに、圧力損失の増加が抑制されたハニカム構造体及び排気ガス浄化装置を提供する。流体の流路となり、流体の流入側の端面である流入端面から流体の流出側の端面であ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と、最外周に位置する外周壁とを有する柱状のハニカム構造体であって、セルは、流体の流入側が開口して流体の流出側の端面に目封止部を有する複数のセルＡと、セルＡとそれぞれ交互に配置され、流体の流出側が開口して流体の流入側の端面に目封止部を有する複数のセルＢとを含み、セルＡの目封止部及びセルＢの目封止部の一方又は両方が、磁性体を含むハニカム構造体。

Description

ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置
　本発明は、ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置に関する。とりわけ、電気加熱によるカーボン微粒子などの燃焼除去が可能であるとともに、圧力損失の増加が抑制されたハニカム構造体及び排気ガス浄化装置に関する。
　自動車の排ガスには、通常は不完全燃焼の結果としてカーボンなどの微粒子が含まれる。人体への健康被害低減の観点から、自動車排ガス中の微粒子低減要求が高まっている。現在、自動車動力源の主流であるガソリンエンジンから排出される微粒子も限りなく０に近い排出への低減が要求される。また、ディーゼルエンジンの排ガス微粒子についても同様の要求がある。
　対策として、特許文献１には、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と最外周に位置する外周壁とを有するハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の、流体の入口側の端面における所定の前記セルの開口部及び流体の出口側の端面における残余の前記セルの開口部に配設された目封止部とを備えるハニカム構造体が提案されている。
　そして、上記のフィルタを車両に搭載する際、搭載スペース確保の観点からは、比較的スペースの余裕のある床下位置に搭載することが、排気システム構成上の設計自由度確保の観点から好ましい。しかしながら、上記のフィルタを床下配置にすると、エンジン排ガス温度が低くなり、フィルタに溜まった微粒子（カーボン微粒子）の燃焼が進まず、カーボン微粒子が蓄積してしまい、圧力損失の過大な上昇を引き起こして、エンジンの出力低下を招く問題がある。これを回避するため、特許文献２に開示されているように、電流を導電性のハニカム構造体自体に流し、そのジュール熱でハニカム構造体自体を加熱する方法が提案されている。しかしながら、特許文献２に開示された技術では、排ガス中に凝縮水が排気管内で生成されると、電気短絡が発生してしまう問題がある。
　これに対し、凝縮水が発生する環境でも使用可能であり、カーボン微粒子が堆積する条件でも使用可能な加熱技術として、特許文献３にはハニカム構造体自身に電流を流さず、非導電性ハニカムセルに金属ワイヤを挿入して、ハニカム構造体の外周面を周回するように構成されたコイルにより誘導加熱する方法が開示されている。
特許第４９２０７５２号公報 特許第５２６１２５６号公報 米国特許出願公開第２０１７／００２２８６８号明細書
　しかしながら、本発明者らの検討の結果、特許文献３に開示された技術をハニカム構造フィルタに適用すると、一部のセルがガス流路として使用できなくなり、フィルタ濾過面積が減ることにより、圧力損失の大幅な増加を引き起こしてしまうことが分かった。
　本発明は、電気加熱によるカーボン微粒子などの燃焼除去が可能であるとともに、圧力損失の増加が抑制されたハニカム構造体及び排気ガス浄化装置を提供することを課題とするものである。
　本発明者らは鋭意検討の結果、ハニカム構造体の流体の流路となるセルを、流体の流入側が開口して流体の流出側の端面に目封止部を有する複数のセルＡと、セルＡとそれぞれ交互に配置され、流体の流出側が開口して流体の流入側の端面に目封止部を有する複数のセルＢとを含む構成とし、さらにセルＡの目封止部及びセルＢの目封止部の一方又は両方が磁性体を含む構成とすることで、上記課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明は以下のように特定される。
（１）流体の流路となり、流体の流入側の端面である流入端面から流体の流出側の端面であ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と、
　最外周に位置する外周壁と、
を有する柱状のハニカム構造体であって、
　前記セルは、前記流体の流入側が開口して前記流体の流出側の端面に目封止部を有する複数のセルＡと、前記セルＡとそれぞれ交互に配置され、前記流体の流出側が開口して前記流体の流入側の端面に目封止部を有する複数のセルＢとを含み、
　前記セルＡの目封止部及び前記セルＢの目封止部の一方又は両方が、磁性体を含むハニカム構造体。
（２）（１）のハニカム構造体と、
　前記ハニカム構造体の外周を螺旋状に周回するコイル配線と、
を有する排気ガス浄化装置。
　本発明によれば、電気加熱によるカーボン微粒子などの燃焼除去が可能であるとともに、圧力損失の増加が抑制されたハニカム構造体及び排気ガス浄化装置を提供することができる。
本発明の一実施形態のハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。 図１のハニカム構造体の目封止部を有するセル及び隔壁における、セルが延びる方向（ガスの流れる方向）に平行な断面を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態のハニカム構造体の目封止部を有するセル及び隔壁における、セルが延びる方向（ガスの流れる方向）に平行な断面を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態のハニカム構造体の目封止部を有するセル及び隔壁における、セルが延びる方向（ガスの流れる方向）に平行な断面を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るハニカム構造体が組み込まれた排気ガス浄化装置の排気ガス流路の概略図である。 本発明の一実施形態に係るハニカム構造体が組み込まれた排気ガス浄化装置の排気ガス流路を拡大して記載した概略図である。
　以下、図面を参照して、本発明のハニカム構造体の実施形態について説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
（１．ハニカム構造体）
　図１には、本発明の一実施形態のハニカム構造体１を模式的に示す斜視図が記載されている。図２には、図１のハニカム構造体１の目封止部１８、１９を有するセル１５及び隔壁１２における、セルが延びる方向（ガスの流れる方向）に平行な断面を模式的に示す断面図が記載されている。図示のハニカム構造体１は、流体の流路となり、流体の流入側の端面である流入端面１３から流体の流出側の端面である流出端面１４まで延びる複数のセル１５を区画形成する多孔質の隔壁１２と、最外周に位置する外周壁１１とを備える。図示のハニカム構造体１において、セル１５は、流体の流入側が開口して流体の流出側の端面に目封止部１８を有する複数のセルＡと、セルＡとそれぞれ交互に配置され、流体の流出側が開口して流体の流入側の端面に目封止部１９を有する複数のセルＢとを備える。セルＡ及びセルＢは隔壁１２を挟んで交互に隣接配置されており、両端面は市松模様を形成する。セルＡ及びセルＢの数、配置、形状等及び隔壁１２の厚み等は制限されず、必要に応じて適宜設計することができる。このようなハニカム構造体１は、排ガスを浄化するフィルタ（ハニカムフィルタ）として用いることができる。
　図示のハニカム構造体１において、流体の流入側が開口して流体の流出側の端面に目封止部１８を有するセルＡの当該目封止部１８は、従来公知のハニカム構造体の目封止部として用いられるものと同様に構成されたものを用いることができる。一方、流体の流出側が開口して流体の流入側の端面に目封止部１９を有するセルＢの当該目封止部１９は、磁性体を含んでいる。セルＢの目封止部１９は従来公知のハニカム構造体の目封止部として用いられる材料を母材として、当該母材が磁性体を含むものでもよく、磁性体のみで構成されていてもよい。図示のハニカム構造体１においてはセルＢの目封止部１９のみに磁性体を含んでいるが、これに限定されず、セルＡの目封止部１８及びセルＢの目封止部１９の一方又は両方が、磁性体を含むものであればよい。また、セルＡの目封止部１８及びセルＢの目封止部１９はガラスを含んでもよい。なお、セルＡ及びセルＢの目封止部１８、１９は、外周コーティングが形成された後に配設されたものであってもよいし、外周コーティングが形成される前の状態、即ち、ハニカム構造体１を作製する段階で配設されたものであってもよい。
　セルＡの目封止部１８及びセルＢの目封止部１９の一方又は両方が、磁性体を含む構成とすることで、ハニカム構造体１をハニカムフィルタとして用いたときの目封止部がそのまま磁性体を含むこととなり、磁性体を含む材料を充填するためだけにハニカム構造体１のセル１５を使用する必要がなくなり、その結果、圧力損失の増加を抑制することができる。また、図示のハニカム構造体１では、セルＢが流体の流入側の端面に磁性体を含む目封止部１９を有している。このため、ハニカム構造体１を用いた排気ガス浄化装置において、ハニカム構造体１の外周を螺旋状に周回するコイル配線をセルＢの目封止部１９に対応する位置に配置する。すなわち、ハニカム構造体１の流体の流入側の端面付近において外周を螺旋状に周回するようにコイル配線を配置して誘導加熱するだけで、流入側で加熱された端面からの熱が流体の移動とともに隔壁１２及びセル１５内を伝播し、流出側まで加熱される。従って、ハニカム構造体１の長さ方向に亘って全体を加熱する必要がなくなり、エネルギー効率が良好となる。また、ハニカム構造体１の長さ方向に亘って全体を加熱することなく局所加熱のみでよいため、ＰＭ（粒子状物質）の燃焼までの投入電力を低減することができる。また、セル１５内の端面付近に偏在しやすいＰＭ（粒子状物質）を迅速に燃焼除去してハニカム構造フィルタを再生させることが容易となる。図示のハニカム構造体１では、上述のようにハニカム構造体１の外周を螺旋状に周回するコイル配線をセルＢの目封止部１９に対応する位置に配置したが、これに限られず、コイル配線をセルＡの目封止部１８及びセルＢの目封止部１９の一方又は両方に対応する位置に設けてもよい。その際、ハニカム構造体の軸方向において、コイル配線が対応する位置に配置される目封止部は磁性体を含んでいる。
　また、図示のハニカム構造体１では、磁性体を含むセルＢの目封止部１９のセルが延びる方向の深さが、ハニカム構造体１の中心から最外周に向かうにつれて徐々に小さくなっている。このような構成によれば、セルＢの目封止部１９に対応する位置にコイル配線を配置する、すなわち、ハニカム構造体１の流体の流入側の端面付近において外周を螺旋状に周回するようにコイル配線を配置して誘導加熱したとき、ハニカム構造体１の外周側の目封止部１９の深さが最も短く、中心に進むにつれ目封止部１９が徐々に深くなっていくため、誘導加熱による熱が外側の目封止部１９で遮断され難く、ハニカム構造体１の中心まで良好に加熱される。ハニカム構造体１の中心から最外周に向かうにつれて徐々に小さくなっている形態としては、特に限定されず適宜設計可能であるが、例えばハニカム構造体１の中心から最外周に向かうにつれて均等な割合で小さくなっているものが好ましい。図示のハニカム構造体１では、上述のように磁性体を含むセルＢの目封止部１９のセルが延びる方向の深さが、ハニカム構造体１の中心から最外周に向かうにつれて徐々に小さくなっているが、これに限られず、磁性体を含むセルＡの目封止部１８及びセルＢの目封止部１９の一方又は両方のセルが延びる方向の深さが、ハニカム構造体１の中心から最外周に向かうにつれて徐々に小さくなっていてもよい。また、磁性体を含むセルＡの目封止部１８及びセルＢの目封止部１９の一方又は両方のセルが延びる方向の深さを、所望の目的に適宜合わせるように、ハニカム構造体１の中心から最外周に向かうにつれて変化するように形成してもよい。
　磁性体のキュリー点は特に限定されないが、７００℃以上であるのが好ましい。また、磁性体のキュリー点は、８００℃以上であってもよい。磁性体のキュリー点が７００℃以上であると、触媒活性温度以上に触媒温度を上昇させるのに十分なハニカム温度に達することが可能になるのはもちろん、セル１５内に捕集されたＰＭ（粒子状物質）を燃焼除去してハニカム構造フィルタを再生させることが容易となる。７００℃以上のキュリー点を有する磁性体としては、ＦｅまたはＣｏを主成分とする合金が適しており、具体的な組成としては、例えば、残部Ｃｏ－２０質量％Ｆｅ、残部Ｃｏ－２５質量％Ｎｉ－４質量％Ｆｅ、残部Ｆｅ－１５～３５質量％Ｃｏ、残部Ｆｅ－１７質量％Ｃｏ－２質量％Ｃｒ－１質量％Ｍｏ、残部Ｆｅ－４９質量％Ｃｏ－２質量％Ｖ、残部Ｆｅ－１８質量％Ｃｏ－１０質量％Ｃｒ－２質量％Ｍｏ－１質量％Ａｌ、残部Ｆｅ－２７質量％Ｃｏ－１質量％Ｎｂ、残部Ｆｅ－２０質量％Ｃｏ－１質量％Ｃｒ－２質量％Ｖ、残部Ｆｅ－３５質量％Ｃｏ－１質量％Ｃｒ、純コバルト、純鉄、電磁軟鉄、残部Ｆｅ－０．１～０．５質量％Ｍｎ等がある。ここで、磁性体のキュリー点は、強磁性の特性を失う温度をさす。
　ハニカム構造体１の隔壁１２及び外周壁１１の材質については特に制限はないが、多数の細孔を有する多孔質体であることが必要であるため、通常は、セラミックス材料で形成される。例えば、コージェライト、炭化珪素、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、ムライト、アルミナ、珪素－炭化珪素系複合材料、炭化珪素－コージェライト系複合材料の、特に珪素－炭化珪素複合材又は炭化珪素を主成分とする焼結体が挙げられる。本明細書において「炭化珪素系」とは、ハニカム構造体１が炭化珪素を、ハニカム構造体１全体の５０質量％以上含有していることを意味する。ハニカム構造体１が珪素－炭化珪素複合材を主成分とするというのは、ハニカム構造体１が珪素－炭化珪素複合材（合計質量）を、ハニカム構造体１全体の９０質量％以上含有していることを意味する。ここで、珪素－炭化珪素複合材は、骨材としての炭化珪素粒子、及び炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するものであり、複数の炭化珪素粒子が、炭化珪素粒子間に細孔を形成するようにして、珪素によって結合されていることが好ましい。また、ハニカム構造体１が炭化珪素を主成分とするというのは、ハニカム構造体１が炭化珪素（合計質量）を、ハニカム構造体１全体の９０質量％以上含有していることを意味する。
　好ましくは、セラミックス材料は、コージェライト、炭化珪素、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、ムライト、アルミナからなる群から選択される少なくとも１つである。
　ハニカム構造体１のセル形状は特に限定されないが、中心軸に直交する断面において、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、又は楕円形であることが好ましく、その他不定形であってもよい。
　また、ハニカム構造体１の外形としては、特に限定されないが、端面が円形の柱状（円柱形状）、端面がオーバル形状の柱状、端面が多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）の柱状等の形状とすることができる。また、ハニカム構造体１の大きさは、特に限定されないが、中心軸方向長さが４０～５００ｍｍが好ましい。また、例えば、ハニカム構造体１の外形が円筒状の場合、その端面の半径が５０～５００ｍｍであることが好ましい。
　ハニカム構造体１の隔壁１２の厚さは、０．２０～０．５０ｍｍであることが好ましく、製造の容易さの点で、０．２５～０．４５ｍｍであることが更に好ましい。例えば、０．２０ｍｍ以上であると、ハニカム構造体１の強度がより向上し、０．５０ｍｍ以下であると、ハニカム構造体１をフィルタとして用いた場合に、圧力損失をより小さくすることができる。なお、この隔壁１２の厚さは、中心軸方向断面を顕微鏡観察する方法で測定した平均値である。
　また、ハニカム構造体１を構成する隔壁１２の気孔率は、３０～７０％であることが好ましく、製造の容易さの点で４０～６５％であることが更に好ましい。３０％以上であると、圧力損失が減少しやすく、７０％以下であると、ハニカム構造体１の強度を維持できる。
　また、多孔質の隔壁１２の平均細孔径は、５～３０μｍであることが好ましく、１０～２５μｍであることが更に好ましい。５μｍ以上であると、フィルタとして用いた場合に、圧力損失を小さくすることができ、３０μｍ以下であると、ハニカム構造体１の強度を維持できる。なお、本明細書において、「平均細孔径」、「気孔率」というときには、水銀圧入法により測定した平均細孔径、気孔率を意味するものとする。
　ハニカム構造体１のセル密度も特に制限はないが、５～６３セル／ｃｍ2の範囲であることが好ましく、３１～５４セル／ｃｍ2の範囲であることが更に好ましい。
　このようなハニカム構造体１は、セラミックス原料を含有する坏土を、一方の端面から他方の端面まで貫通し流体の流路となる複数のセル１５を区画形成する隔壁１２を有するハニカム状に成形して、ハニカム成形体を形成し、このハニカム成形体を、乾燥した後に焼成することによって作製される。そして、このようなハニカム構造体を、本実施形態のハニカム構造体１として用いる場合には、外周壁をハニカム構造部と一体的に押し出してそのまま外周壁として使用してもよいし、成形又は焼成後に、ハニカム成形体（ハニカム構造体）の外周を研削して所定形状とし、この外周を研削したハニカム構造体に、コーティング材を塗布して外周コーティングを形成してもよい。なお、本実施形態のハニカム構造体１においては、例えば、ハニカム構造体の最外周を研削せずに、外周を有したハニカム構造体を用い、この外周を有するハニカム構造体の外周面（即ち、ハニカム構造体の外周の更に外側）に、更に、上記コーティング材を塗布して、外周コーティングを形成してもよい。即ち、前者の場合には、ハニカム構造体の外周面には、コーティング材からなる外周コーティングのみが最外周に位置する外周壁１１となる。一方、後者の場合には、ハニカム構造体の外周面に、更にコーティング材からなる外周コーティングが積層された、最外周に位置する、二層構造の外周壁１１が形成される。外周壁をハニカム構造部と一体的に押し出してそのまま焼成し、外周の加工無しに、外周壁として使用してもよい。
　コーティング材の組成は特に限定されるものではなく、種々の公知のコーティング材を適宜使用することができる。コーティング材は、コロイダルシリカ、有機バインダ、粘土等を更に含有させてもよい。なお、有機バインダは、０．０５～０．５質量％用いることが好ましく、０．１～０．２質量％用いることが更に好ましい。また、粘土は、０．２～２．０質量％用いることが好ましく、０．４～０．８質量％用いることが更に好ましい。
　なお、ハニカム構造体１は、隔壁１２が一体的に形成された一体型のハニカム構造体１に限定されることはなく、例えば、多孔質の隔壁１２を有し、隔壁１２によって流体の流路となる複数のセル１５が区画形成された柱状のハニカムセグメントが、接合材層を介して複数個組み合わされた構造を有するハニカム構造体１（以下、「接合型ハニカム構造体」ということがある）であってもよい。
　また、本実施形態のハニカム構造体１は、複数のセル１５の内壁を形成する多孔質の隔壁１２の表面及び／又は隔壁１２の細孔内に触媒が担持されたものであってもよい。このように、本実施形態のハニカム構造体１は、触媒を担持した触媒担体や、排ガス中の粒状物質（カーボン微粒子）を浄化するために目封止部１８、１９を設けたフィルタ（例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」ともいう））として構成されたものであってもよい。
　触媒の種類については特に制限はなく、ハニカム構造体１の使用目的や用途に応じて適宜選択することができる。例えば、貴金属系触媒又はこれら以外の触媒が挙げられる。貴金属系触媒としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）といった貴金属をアルミナ細孔表面に担持し、セリア、ジルコニア等の助触媒を含む三元触媒や酸化触媒、又は、アルカリ土類金属と白金を窒素酸化物（ＮＯx）の吸蔵成分として含むＮＯx吸蔵還元触媒（ＬＮＴ触媒）が例示される。貴金属を用いない触媒として、銅置換又は鉄置換ゼオライトを含むＮＯx選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）等が例示される。また、これらの触媒からなる群から選択される２種以上の触媒を用いてもよい。なお、触媒の担持方法についても特に制限はなく、従来、ハニカム構造体に触媒を担持する担持方法に準じて行うことができる。
　焼成ハニカム構造体のそれぞれをハニカムセグメントとして利用し、複数のハニカムセグメントの側面同士を接合材で接合して一体化し、ハニカムセグメントが接合された状態のハニカム構造体とすることができる。ハニカムセグメントが接合された状態のハニカム構造体は例えば以下のように製造することができる。各ハニカムセグメントの両底面に接合材付着防止用マスクを貼り付けた状態で、接合面（側面）に接合材を塗工する。
　次に、これらのハニカムセグメントを、ハニカムセグメントの互いの側面同士が対向するように隣接して配置し、隣接するハニカムセグメント同士を圧着した後、加熱乾燥する。このようにして、隣接するハニカムセグメントの側面同士が接合材によって接合されたハニカム構造体を作製する。ハニカム構造体に対しては、外周部を研削加工して所望の形状（例えば円柱状）とし、外周面にコーティング材を塗工した後、加熱乾燥させて外周壁１１を形成してもよい。
　接合材付着防止用マスクの材料は、特に制限はないが、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド、又はテフロン（登録商標）等の合成樹脂を好適に使用可能である。また、マスクは粘着層を備えていることが好ましく、粘着層の材料は、アクリル系樹脂、ゴム系（例えば、天然ゴム又は合成ゴムを主成分とするゴム）、又はシリコン系樹脂であることが好ましい。
　接合材付着防止用マスクとしては、例えば厚みが２０～５０μｍの粘着フィルムを好適に使用することができる。
　接合材としては、例えば、セラミックス粉末、分散媒（例えば、水等）、及び必要に応じて、バインダ、解膠剤、発泡樹脂等の添加剤を混合することによって調製したものを用いることができる。セラミックスとしては、コージェライト、ムライト、ジルコン、チタン酸アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、ジルコニア、スピネル、インディアライト、サフィリン、コランダム、及びチタニアからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有するセラミックスであることが好ましく、ハニカム構造体と同材質であることがより好ましい。バインダとしては、ポリビニルアルコールやメチルセルロース、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）などを挙げることができる。
　ハニカム構造体１は、隔壁１２の表面の少なくとも一部において、表面層を有してもよい。表面層は、磁性体を含み、かつ、通気性を有する。
　ここで、通気性を有するとは、表面層のパーミアビリティーが、１．０×１０-13ｍ2以上であることをいう。圧力損失をさらに低減する観点から、パーミアビリティーが、１．０×１０-12ｍ2以上であることが好ましい。表面層が通気性を有することで、表面層に起因する圧力損失を抑制することができる。
　また、本明細書において「パーミアビリティー」は、下記式（１）により算出される物性値をいい、所定のガスがその物（隔壁１２）を通過する際の通過抵抗を表す指標となる値である。ここで、下記式（１）中、Ｃはパーミアビリティー（ｍ2）、Ｆはガス流量（ｃｍ3／ｓ）、Ｔは試料厚み（ｃｍ）、Ｖはガス粘性（ｄｙｎｅｓ・ｓｅｃ／ｃｍ2）、Ｄは試料直径（ｃｍ）、Ｐはガス圧力（ＰＳＩ）を示す。なお、下記式（１）中の数値は、１３．８３９（ＰＳＩ）＝１（ａｔｍ）であり、６８９４７．６（ｄｙｎｅｓ・ｓｅｃ／ｃｍ2）＝１（ＰＳＩ）である。
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 　パーミアビリティーを測定する際には、表面層つきの隔壁１２を切り出し、この表面層つきの状態で、パーミアビリティーを測定した後、表面層を削りとった状態でのパーミアビリティー測定を行い、表面層と隔壁基材の厚さの比率と、これらのパーミアビリティー測定結果から、表面層のパーミアビリティーを算出する。
　表面層が磁性体を含むことで、磁性体を含む目封止部１９が誘導加熱されることで伝播した熱が当該表面層を加熱するため、ハニカム構造体１はさらに良好に電磁誘導により加熱される。表面層に含まれる磁性体は、上述した目封止部１９に含まれる磁性体と同様の材料を用いることができる。
　表面層の気孔率は、５０％以上であることが好ましく、６０％以上がより好ましく、７０％以上がさらに好ましい。５０％以上の気孔率を有することで、圧力損失を抑えることができる。ただし、気孔率が高すぎると表面層が脆くなり、はがれやすくなるので、９０％以下とすることが好ましい。
　水銀圧入法により表面層の気孔率を測定する方法として、表面層つきでの水銀ポロシカーブと表面層のみを削って取り除いた基材のみの水銀ポロシカーブの差を表面層の水銀ポロシカーブとみなし、削りとった質量と水銀ポロシカーブとから表面層の気孔率が算出される。ＳＥＭ画像撮影を行い、表面層部分の画像解析により、空隙部と個体部の面積比率から表面層の気孔率を算出しても良い。
　また、表面層の平均細孔直径は、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましく、４μｍ以下であることがさらに好ましく、３μｍ以下であることが特に好ましい。平均細孔直径を１０μｍ以下とすることで、高い粒子捕集効率を達成することができる。ただし、表面層の平均細孔直径が小さすぎると圧力損失が増加してしまうので、０．５μｍ以上とすることが好ましい。
　水銀圧入法により表面層の平均細孔直径を測定する方法として、水銀ポロシメータでのピーク値という形にして、表面層つきでの水銀ポロシカーブ（細孔容積頻度）と表面層のみを削って取り除いた基材のみの水銀ポロシカーブの差を表面層の水銀ポロシカーブとし、そのピークを平均細孔直径とする。また、ハニカム構造体１の断面のＳＥＭ画像を撮影し表面層部分の画像解析により、空隙部と個体部の２値化を行い、ランダムに２０以上の空隙を選択してその内接円の平均を平均細孔直径としても良い。
　表面層における磁性体として磁性体粒子を用いる場合、その重量平均粒子径は２０μｍ以下であることが好ましい。重量平均粒子径を２０μｍ以下とすることで、目標とする表面層の平均細孔直径、厚さ、気孔率を全て満足する範囲におさめることが、他のコントロール可能な設計因子との組み合わせで可能となる。なお、磁性体粒子の重量平均粒子径の下限は特に設けないが、例えば０．５μｍ以上とすることができる。なお、重量平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定するものとする。
　また、磁性体粒子の最短径ｄが０．１～５μｍであり、磁性体の最長径をＬμｍとしたとき、Ｌ／ｄ≧３であることが好ましい。これにより、電気伝導性を保ちつつ通気性を十分に確保する表面層の微構造が確保できる。最短径ｄとは、ＳＥＭ撮影画像からの画像解析により５０粒子について粒子の最長径に直交する線分のうち最大となる線分をその粒子における最短径とし、これを粒子の数で平均することで、最短径ｄを求められるものである。長さとは、ＳＥＭ画像において５０以上の粒子の最長径を粒子の数で平均することで、最長径Ｌを求められる。好ましくは、磁性体が針状である。針状とは、Ｌ／ｄ≧５をいう。
　また、表面層の厚みは特に限定されない。ただし、表面層の効果をより顕著に得るためには、表面層の厚みが１０μｍ以上であることが好ましい。一方、圧力損失の増加を回避する観点から、表面層の厚みが８０μｍ以下であることが好ましい。表面層の厚みはより好ましくは５０μｍ以下である。表面層の厚みの測定方法として、例えば表面層が形成されたハニカム構造体１を、セル１５が伸びる方向に垂直な方向に切断して、その断面から表面層の厚みを測定し、任意の５点の厚みの測定値の平均を取ることができる。
　図３には、本発明の他の一実施形態に係るハニカム構造体１０の目封止部２８、２９を有するセル２５及び隔壁２２における、セルが延びる方向（ガスの流れる方向）に平行な断面を模式的に示す断面図が記載されている。図示のハニカム構造体１０は、流体の流出側が開口するセルＢの目封止部２９が磁性体を含む材料で構成されている。このため、ハニカム構造体１０をハニカムフィルタとして用いたときの目封止部がそのまま磁性体を含むこととなり、磁性体を含む材料を充填するためだけにハニカム構造体１０のセル２５を使用する必要がなくなる。その結果、圧力損失の増加を抑制することができる。また、図示のハニカム構造体１０は、流体の流出側が開口して流体の流入側の端面に目封止部２９を有するセルＢの開口が、流体の流入側が開口して流体の流出側の端面に目封止部２８を有するセルＡの開口より小さく、セルＢの目封止部２９が磁性体を含んでいる。このような構成によれば、ハニカム構造体１０を用いた排気ガス浄化装置において、流体の流入側がより大きく開口したセルＡから流体をより多く取り入れることができ、且つ、セルＢが流体の流入側に磁性体を含む目封止部２９を有するためハニカム構造体１０の外周を螺旋状に周回するコイル配線をセルＢの目封止部２９に対応する位置に配置する、すなわち、ハニカム構造体１０の流体の流入側の端面付近において外周を螺旋状に周回するようにコイル配線を配置して誘導加熱するだけで、流入側で加熱された端面からの熱が流体の移動とともに隔壁２２及びセル２５内を伝播し、流出側まで加熱される。従って、ハニカム構造体１０の長さ方向に亘って全体を加熱する必要がなくなり、エネルギー効率が良好となる。また、ハニカム構造体１０の長さ方向に亘って全体を加熱することなく局所加熱のみでよいため、ＰＭ（粒子状物質）の燃焼までの投入電力を低減することができる。また、セル２５内の端面付近に偏在しやすいＰＭ（粒子状物質）を迅速に燃焼除去してハニカム構造フィルタを再生させることが容易となる。図３に示すハニカム構造体１０では上述のようにセルＢの開口をセルＡの開口より小さくしたが、これに限定されず、セルＡの開口とセルＢの開口とが異なる大きさに形成され、小さい方の開口を有するセルＡの目封止部２８又はセルＢの目封止部２９が、磁性体を含む材料で構成されていてもよい。
　図４には、本発明の他の一実施形態に係るハニカム構造体３０の目封止部３８、３９を有するセル３５及び隔壁３２における、セルが延びる方向（ガスの流れる方向）に平行な断面を模式的に示す断面図が記載されている。図示のハニカム構造体３０は、流体の流出側が開口して流体の流入側の端面に目封止部３９を有するセルＢの開口が、流体の流入側が開口して流体の流出側の端面に目封止部３８を有するセルＡの開口と略同一の大きさに形成されており、セルＢの目封止部３９が磁性体を含む材料で構成されている。セルＢの目封止部３９のセルが延びる方向の深さは、ハニカム構造体３０の中心から外周まで略同一の深さに形成されている。セルＢの目封止部３９を、磁性体を含む材料で構成することで、ハニカム構造体３０をハニカムフィルタとして用いたときの目封止部がそのまま磁性体を含むこととなり、磁性体を含む材料を充填するためだけにハニカム構造体３０のセル３５を使用する必要がなくなる。その結果、圧力損失の増加を抑制することができる。また、図示のハニカム構造体３０では、セルＢが流体の流入側の端面に磁性体を含む目封止部３９を有している。このため、ハニカム構造体３０を用いて排気ガス浄化装置とする場合には、上述のハニカム構造体１を用いた排気ガス浄化装置６において述べたことと同様の配置構成にすることができる。
（２．排気ガス浄化装置）
　図５は、ハニカム構造体１が組み込まれた排気ガス浄化装置６の排気ガス流路の概略図である。排気ガス浄化装置６は、ハニカム構造体１とハニカム構造体１の外周を螺旋状に周回するコイル配線４とを有する排気ガスの流路は、金属管２により定められてもよい。金属管２の拡径部２ａに排気ガス浄化装置６を配置することができる。コイル配線４は固定部材５によって金属管２内に固定されてもよい。固定部材５は、セラミック繊維等の耐熱性部材であることが好ましい。ハニカム構造体１は触媒を担持してもよい。
　コイル配線４は、ハニカム構造体１の外周に螺旋状に巻かれる。２以上のコイル配線４が用いられる形態も想定される。スイッチＳＷのオン（ＯＮ）に応じて交流電源ＣＳから供給される交流電流がコイル配線４に流れ、この結果として、コイル配線４の周囲には周期的に変化する磁界が生じる。なお、スイッチＳＷのオン・オフが制御部３により制御される。制御部３は、エンジンの始動に同期してスイッチＳＷをオンさせ、コイル配線４に交流電流を流すことができる。なお、エンジンの始動とは無関係に（例えば、運転手により押される加熱スイッチの作動に応じて）制御部３がスイッチＳＷをオンする形態も想定される。
　本開示においては、コイル配線４に流れる交流電流に応じた磁界の変化に応じてハニカム構造体１が昇温する。これによりハニカム構造体１により捕集されるカーボン微粒子などが燃焼する。また、ハニカム構造体１が触媒を担持する場合、ハニカム構造体１の昇温は、ハニカム構造体１に含まれる触媒担体より担持された触媒の温度を高め、触媒反応が促進される。端的には、一酸化炭素（ＣＯ）、窒化酸化物（ＮＯx）、炭化水素（ＣＨ）が、二酸化炭素（ＣＯ2）、窒素（Ｎ2）、水（Ｈ2Ｏ）に酸化又は還元される。
　図６は、ハニカム構造体１０が組み込まれた排気ガス浄化装置２６の排気ガス流路を拡大して記載した概略図である。排気ガス浄化装置２６では、排気ガスの流路は、ハニカム構造体１０とハニカム構造体１０の外周を螺旋状に周回するコイル配線２４とを有する。排気ガスの流路は、金属管２７により定められており、金属管２７の拡径部２７ａに排気ガス浄化装置２６を配置することができる。コイル配線２４はセラミック繊維等の耐熱性部材で構成された固定部材２５によって金属管２７内に固定されている。ハニカム構造体１０が組み込まれた排気ガス浄化装置２６の排気ガス流路において、セルＢが流体の流入側に磁性体を含む目封止部２９を有しており、ハニカム構造体１０の外周を螺旋状に周回するコイル配線２４をセルＢの目封止部２９に対応する位置に配置している。すなわち、ハニカム構造体１０の流体の流入側の端面付近のみにおいて外周を螺旋状に周回するようにコイル配線２４を配置して誘導加熱している。流入側で加熱された端面からの熱は、流体の移動とともに隔壁２２及びセル２５内を伝播し、流出側まで加熱される。これにより、ハニカム構造体１０の長さ方向に亘って全体を加熱する必要がなくなり、エネルギー効率が良好となる。
（３．ハニカム構造体の製造方法）
　以下、ハニカム構造体の製造方法を説明する。まず、多孔質の隔壁を有し、隔壁によって複数のセルが区画形成されたハニカム構造体を作製する。例えば、コージェライトからなるハニカム構造体を作製する場合には、まず、坏土用材料としてコージェライト化原料を用意する。コージェライト化原料は、コージェライト結晶の理論組成となるように各成分を配合するため、シリカ源成分、マグネシア源成分、及びアルミナ源成分等を配合する。このうちシリカ源成分としては、石英、溶融シリカを用いることが好ましく、更に、このシリカ源成分の粒径を１００～１５０μｍとすることが好ましい。
　マグネシア源成分としては、例えば、タルク、マグネサイト等を挙げることができる。これらの中でも、タルクが好ましい。タルクは、コージェライト化原料中３７～４３質量％含有させることが好ましい。タルクの粒径（平均粒子径）は、５～５０μｍであることが好ましく、１０～４０μｍであることが更に好ましい。また、マグネシア（ＭｇＯ）源成分は、不純物としてＦｅ2Ｏ3、ＣａＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等を含有していてもよい。
　アルミナ源成分としては、不純物が少ないという点で、酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムの少なくともいずれか一種を含有するものが好ましい。また、コージェライト化原料中、水酸化アルミニウムは１０～３０質量％含有させることが好ましく、酸化アルミニウムは０～２０質量％含有させることが好ましい。
　次に、コージェライト化原料に添加する坏土用材料（添加剤）を用意する。添加剤として、少なくともバインダと造孔剤を用いる。そして、バインダと造孔剤以外には、分散剤や界面活性剤を使用することができる。
　造孔剤としては、コージェライトの焼成温度以下において酸素と反応して酸化除去可能な物質、又は、コージェライトの焼成温度以下の温度に融点を有する低融点反応物質等を用いることができる。酸化除去可能な物質としては、例えば、樹脂（特に、粒子状の樹脂）、黒鉛（特に、粒子状の黒鉛）等を挙げることができる。低融点反応物質としては、鉄、銅、亜鉛、鉛、アルミニウム、及びニッケルからなる群より選択される少なくとも一種の金属、これらの金属を主成分とする合金（例えば、鉄の場合には炭素鋼や鋳鉄、ステンレス鋼）、又は、二種以上を主成分とする合金を用いることができる。これらの中でも、低融点反応物質は、粉粒状又は繊維状の鉄合金であることが好ましい。更に、その粒径又は繊維径（平均径）は１０～２００μｍであることが好ましい。低融点反応物質の形状は、球状、巻菱形状、金平糖状等が挙げられ、これらの形状であると、細孔の形状をコントロールすることが容易となるため好ましい。
　バインダとしては、例えば、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。また、分散剤としては、例えば、デキストリン、ポリアルコール等を挙げることができる。また、界面活性剤としては、例えば、脂肪酸石鹸を挙げることができる。なお、添加剤は、一種単独又は二種以上用いることができる。
　次に、コージェライト化原料１００質量部に対して、バインダを３～８質量部、造孔剤を３～４０質量部、分散剤を０．１～２質量部、水を１０～４０質量部の割合で混合し、これら坏土用材料を混練し、坏土を調製する。
　次に、調製した坏土を、押出成形法、射出成形法、プレス成形法等でハニカム形状に成形し、生のハニカム成形体を得る。連続成形が容易であり、例えばコージェライト結晶を配向させることができることから、押出成形法を採用することが好ましい。押出成形法は、真空土練機、ラム式押出成形機、２軸スクリュー式連続押出成形機等の装置を用いて行うことができる。
　次に、ハニカム成形体を乾燥させて所定の寸法に調整してハニカム乾燥体を得る。ハニカム成形体の乾燥は、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等で行うことができる。なお、全体を迅速且つ均一に乾燥することができることから、熱風乾燥と、マイクロ波乾燥又は誘電乾燥と、を組み合わせて乾燥を行うことが好ましい。
　次に、目封止部の原料を用意する。目封止部の材料（目封止用スラリー）は、隔壁（ハニカム乾燥体）と同じ坏土用材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。具体的には、セラミック原料、界面活性剤、及び水を混合し、必要に応じて焼結助剤、造孔剤等を添加してスラリー状にし、ミキサー等を使用して混練することにより得ることができる。
　次に、ハニカム乾燥体の一方の端面のセル開口部の一部にマスクを施し、その端面を、目封止用スラリーが貯留された貯留容器中に浸漬して、マスクをしていないセルに目封止用スラリーを充填する。同様にして、ハニカム乾燥体の他方の端面のセル開口部の一部にマスクを施し、その端面を、目封止用スラリーが貯留された貯留容器中に浸漬して、マスクをしていないセルに目封止用スラリーを充填する。その後、乾燥させ、焼成することによって、目封止部を有するハニカム構造体を得る。上記乾燥の条件は、ハニカム成形体を乾燥させる条件と同様の条件を採用することができる。また、上記焼成の条件は、コージェライト化原料を用いた場合には、通常、大気雰囲気下、１４１０～１４４０℃の温度で３～１５時間とすることができる。
　ここで、一方又は両方の端面のセル開口部を浸漬する目封止用スラリーには磁性体を含有させておく。これにより、ハニカム構造体のセルＡの目封止部及びセルＢの目封止部の一方又は両方が、磁性体を含むこととなる。
　目封じの方法としては、ペースト状の材料を、スキージのようなへらで押し込むのが簡単な方法である。スキージの押し込み回数で深さを制御するのが簡単である。深く磁性体を入れたいセルの部分は、押し込み回数を多くし、周辺の浅い箇所は押し込み回数を少なくする。
　また、得られたハニカム構造体は、その外周面に外周壁が形成された状態で作製される場合には、その外周面を研削し、外周壁を取り除いた状態としてもよい。このようにして外周壁を取り除いたハニカム構造体の外周に、後の工程にて、コーティング材を塗布して外周コーティングを形成する。また、外周面を研削する場合には、外周壁の一部を研削して取り除き、その部分に、コーティング材によって外周コーティングを形成してもよい。
　コーティング材を調製する場合には、例えば、２軸回転式の縦型ミキサーを用いて調製することができる。
　また、コーティング材には、コロイダルシリカ、有機バインダ、粘土等を更に含有させてもよい。なお、有機バインダは、０．０５～０．５質量％用いることが好ましく、０．１～０．２質量％用いることが更に好ましい。また、粘土は、０．２～２．０質量％用いることが好ましく、０．４～０．８質量％用いることが更に好ましい。
　先に作製したハニカム構造体の外周面に、コーティング材を塗布し、塗布したコーティング材を乾燥させて、外周コーティングを形成する。このように構成することによって、乾燥・熱処理時の外周コーティングのクラックの発生を効果的に抑制することができる。
　コーティング材の塗工方法としては、例えば、ハニカム構造体を回転台の上に載せて回転させ、コーティング材をブレード状の塗布ノズルから吐出させながらハニカム構造体の外周部に沿うように塗布ノズルを押し付けて塗布する方法を挙げることができる。このように構成することによって、コーティング材を均一な厚さで塗布することができる。また、形成した外周コーティングの表面粗さが小さくなり、外観に優れ、且つ熱衝撃によって破損し難い外周コーティングを形成することができる。
　なお、ハニカム構造体の外周面が研削されて、外周壁が取り除かれたものの場合には、ハニカム構造体の外周面全体にコーティング材を塗布して外周コーティングを形成する。一方、ハニカム構造体の外周面に外周壁が存在する、或いは、一部の外周壁が取り除かれている場合には、部分的にコーティング材を塗布して外周コーティングを形成してもよいし、勿論、ハニカム構造体の外周面全域にコーティング材を塗布して外周コーティングを形成してもよい。
　塗布したコーティング材（即ち、未乾燥の外周コーティング）を乾燥する方法については特に制限はないが、例えば、乾燥クラック防止の観点から、室温にて２４時間以上保持することでコーティング材中の水分の２５％以上を乾燥させた後、電気炉にて６００℃で１時間以上保持することで水分及び有機物を除去する方法を好適に用いることができる。
　また、ハニカム構造体のセルの開口部が予め封止されていない場合には、外周コーティングを形成した後に、セルの開口部に目封止を行ってもよい。
　また、得られたハニカム構造体は、その外周面にレーザーを照射することによって、コーティング材に含まれる炭化珪素粉末が発色するため、得られたハニカム構造体の外周コーティングに、レーザー光を照射して、製品情報等を印字（マーキング）してもよい。
　レーザーによるマーキングの際に使用するレーザー光としては、例えば、炭酸ガス（ＣＯ2）レーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザーを好適例として挙げることができる。レーザー光を照射するレーザーの条件については、使用するレーザーの種類に応じて適宜選択することができるが、例えば、ＣＯ2レーザーを用いた場合には、出力１５～２５Ｗ、スキャンスピード４００～６００ｍｍ／ｓでマーキングすることが好ましい。このようにマーキングすることによって、照射部分が、黒色から緑色のような暗色を呈するように発色し、非照射部分との発色によるコントラストが極めて良好なものとなる。
　ハニカム構造体に触媒を担持する場合には、上記レーザーによる印字を行った後でも、印字部分が劣化することがなく、触媒の担持後でも、上記印字を良好に判読することができる。なお、触媒の担持方法については特に制限はなく、従来のハニカム構造体の製造方法にて行われている触媒担持の方法に準じて行うことができる。
１、１０、３０　ハニカム構造体
２、２７　金属管
３　制御部
４、２４　コイル配線
５、２５　固定部材
６、２６　排気ガス浄化装置
１１　外周壁
１２、２２、３２　隔壁
１３　流入端面
１４　流出端面
１５、２５、３５　セル（セルＡ＋セルＢ）
１８、２８、３８　セルＡの目封止部
１９、２９、３９　セルＢの目封止部

Claims (14)

  1. 　流体の流路となり、流体の流入側の端面である流入端面から流体の流出側の端面であ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と、
    　最外周に位置する外周壁と、
    を有する柱状のハニカム構造体であって、
    　前記セルは、前記流体の流入側が開口して前記流体の流出側の端面に目封止部を有する複数のセルＡと、前記セルＡとそれぞれ交互に配置され、前記流体の流出側が開口して前記流体の流入側の端面に目封止部を有する複数のセルＢとを含み、
    　前記セルＡの目封止部及び前記セルＢの目封止部の一方又は両方が、磁性体を含むハニカム構造体。
  2. 　前記目封止部の磁性体のキュリー点が７００℃以上である請求項１に記載のハニカム構造体。
  3. 　前記目封止部の磁性体のキュリー点が８００℃以上である請求項２に記載のハニカム構造体。
  4. 　前記磁性体を含む前記セルＡの目封止部及び前記セルＢの目封止部の一方又は両方のセルが延びる方向の深さが、前記ハニカム構造体の中心から前記最外周に向かうにつれて変化している請求項１～３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  5. 　前記磁性体を含む前記セルＡの目封止部及び前記セルＢの目封止部の一方又は両方のセルが延びる方向の深さが、前記ハニカム構造体の中心から前記最外周に向かうにつれて徐々に小さくなっている請求項４に記載のハニカム構造体。
  6. 　前記隔壁の表面の少なくとも一部に表面層を有し、前記表面層が、磁性体を含み、かつ、通気性を有する請求項１～５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  7. 　前記セルＡの開口と前記セルＢの開口とが異なる大きさに形成され、小さい方の開口を有する前記セルＡ又は前記セルＢの目封止部が、磁性体を含む材料で構成されている請求項１～６のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  8. 　前記セルＢの開口が前記セルＡの開口より小さく、前記セルＢの目封止部が、磁性体を含む請求項７に記載のハニカム構造体。
  9. 　前記セルＡの目封止部及び前記セルＢの目封止部が、さらにガラスを含む請求項１～８のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  10. 　前記隔壁及び外周壁がセラミックス材料で構成されている請求項１～９のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  11. 　前記セラミックス材料がコージェライト、炭化珪素、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、ムライト、及び、アルミナからなる群から選択される少なくとも１つである請求項１０に記載のハニカム構造体。
  12. 　前記複数のセルの内壁を形成する前記多孔質の隔壁の表面及び／又は前記隔壁の細孔内に、三元触媒、酸化触媒、ＳＣＲ触媒、及び、ＬＮＴ触媒からなる群から選択される少なくとも１つの触媒を設けた請求項１～１１のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  13. 　請求項１～１２のいずれか一項に記載のハニカム構造体と、
    　前記ハニカム構造体の外周を螺旋状に周回するコイル配線と、
    を有する排気ガス浄化装置。
  14. 　前記コイル配線が、前記セルＡの目封止部及び前記セルＢの目封止部の一方又は両方に対応する位置に設けられている請求項１３に記載の排気ガス浄化装置。
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