WO2021049095A1 - 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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市川　周一
拓也 石原
由紀夫 宮入
昌明 桝田
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日本碍子株式会社
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • 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.
  • Automobile exhaust gas usually contains harmful components such as carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides and fine particles such as carbon as a result of incomplete combustion. From the viewpoint of reducing health hazards to the human body, there is an increasing demand for reduction of harmful gas components and fine particles in automobile exhaust gas.
  • Patent Document 1 proposes a technique of inserting a magnetic wire into a part of cells of a cordierite honeycomb widely used as a catalyst carrier honeycomb. According to this technique, a current can be passed through the coil on the outer periphery of the honeycomb to raise the wire temperature by induction heating, and the heat can raise the honeycomb temperature.
  • Patent Document 1 when the magnetic wire is inserted into a part of the cell of the honeycomb structure, the cell into which the magnetic wire is inserted sacrifices the flow path for flowing the exhaust gas, so that the pressure is increased accordingly. There is a problem that the loss increases.
  • the present invention can satisfactorily suppress pressure loss, and can remove combustion of carbon fine particles and the like by induction heating, or heat a catalyst to be supported on the honeycomb structure, and exhaust gas.
  • the subject is to provide a gas purification device.
  • the present inventors have found that in a columnar honeycomb structure in which a plurality of columnar honeycomb segments are joined via a bonding material layer, a metal member is embedded in the bonding material layer. It was found that the above problems can be solved by doing so. That is, the present invention is specified as follows. (1) A columnar honeycomb structure in which a plurality of columnar honeycomb segments are joined via a bonding material layer.
  • the columnar honeycomb segment comprises an outer peripheral wall and a porous partition wall that is disposed inside the outer peripheral wall and partitions a plurality of cells that penetrate from one end face to the other end face to form a flow path.
  • a columnar honeycomb having an outer peripheral wall and a porous partition wall arranged inside the outer peripheral wall and partitioning a plurality of cells forming a flow path from one end face to the other end face. It ’s a structure, A honeycomb structure in which a metal member is arranged inside or on the surface of the outer peripheral wall.
  • a coil wiring that spirally orbits the outer circumference of the honeycomb structure, A metal tube accommodating the honeycomb structure and the coil wiring, Exhaust gas purification device with.
  • honeycomb structure and an exhaust gas purifying device capable of satisfactorily suppressing pressure loss, removing combustion of carbon fine particles and the like by induction heating, or heating a catalyst to be supported on the honeycomb structure.
  • FIG. 1 shows a schematic external view of the columnar honeycomb structure 10 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the honeycomb structure 10 perpendicular to the axial direction.
  • the honeycomb structure 10 is configured by joining a plurality of columnar honeycomb segments 17 via a bonding material layer 18.
  • the honeycomb segment 17 includes an outer peripheral wall 11 and a porous partition wall 12 that is disposed inside the outer peripheral wall 11 and partitions a plurality of cells 15 that penetrate from one end face to the other end face to form a flow path.
  • the outer shape of the honeycomb structure 10 is not particularly limited, but has a cylindrical end face (cylindrical shape), an oval-shaped columnar end face, and a polygonal end face (quadrangle, pentagon, hexagon, heptagon, octagon, etc.). It can have a columnar shape or the like.
  • the size of the honeycomb structure 10 is not particularly limited, but the length in the central axial direction is preferably 40 to 500 mm. Further, for example, when the outer shape of the honeycomb structure 10 is cylindrical, the radius of the end face thereof is preferably 50 to 500 mm.
  • the outer diameter of the honeycomb structure 10 may be the same as or different from the outer diameter of the honeycomb segment 17.
  • a plurality of columnar honeycomb segments 17 having a quadrangular end face may be joined via a bonding material layer 18 to form a columnar honeycomb structure 10 having a quadrangular end face.
  • a plurality of columnar honeycomb segments 17 having a quadrangular end face are joined via a joining material layer 18 to form a joined body having a quadrangular end face as a whole, and then the outer periphery of the joined body is ground to form an end face.
  • the material of the partition wall 12 and the outer peripheral wall 11 of the honeycomb segment 17 is not particularly limited, but is usually formed of a ceramic material because it needs to be a porous body having a large number of pores.
  • a ceramic material for example, cordierite, silicon carbide, silicon, aluminum titanate, silicon nitride, mullite, alumina, silicon-silicon carbide composites, silicon carbide-corgerite composites, especially silicon-silicon carbide composites or silicon carbide.
  • Examples thereof include a sintered body as a main component.
  • the term "silicon carbide-based" means that the honeycomb segment 17 contains silicon carbide in an amount of 50% by mass or more of the entire honeycomb segment 17.
  • honeycomb segment 17 contains the silicon-silicon carbide composite as the main component means that the honeycomb segment 17 contains the silicon-silicon carbide composite (total mass) in an amount of 90% by mass or more of the entire honeycomb segment 17.
  • the silicon-silicon carbide composite material contains silicon carbide particles as an aggregate and silicon as a binder for binding the silicon carbide particles, and a plurality of silicon carbide particles are formed between the silicon carbide particles. It is preferably bonded by silicon so as to form pores.
  • the fact that the honeycomb segment 17 contains silicon carbide as a main component means that the honeycomb segment 17 contains silicon carbide (total mass) in an amount of 90% by mass or more of the entire honeycomb segment 17.
  • the honeycomb segment 17 is more preferably having a high thermal conductivity from the viewpoint of heating the inside of the segment in a short time.
  • the material for this purpose is preferably formed of at least one ceramic material selected from the group consisting of silicon carbide, silicon, and silicon nitride.
  • the thermal conductivity of the ceramic material of the honeycomb segment 17 is preferably 3 W / mK or more, and more preferably 10 W / mK or more.
  • the honeycomb segment 17 has a value in which the coefficient of thermal expansion of the ceramic material is close to the coefficient of thermal expansion of the metal member from the viewpoint of suppressing the thermal stress generated due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramic material and the metal member during heating. Is more preferable.
  • the material for this purpose is preferably formed of at least one selected from the group consisting of silicon carbide, silicon, and silicon nitride, and a ceramic material such as mullite and alumina.
  • the coefficient of thermal expansion of the ceramic material of the honeycomb segment 17 is preferably 3 ⁇ 10 -6 or more. This coefficient of thermal expansion is measured with a thermal expansion meter, for example, in the range of room temperature to 800 ° C.
  • the shape of the cell 15 of the honeycomb segment 17 is not particularly limited, but the cross section orthogonal to the central axis of the honeycomb segment 17 should be a polygon such as a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, an octagon, a circle, or an ellipse. Is preferable, and other irregular shapes may be used.
  • the thickness of the partition wall 12 of the honeycomb segment 17 is preferably 0.10 to 0.50 mm, and more preferably 0.25 to 0.45 mm in terms of ease of manufacture. For example, when it is 0.10 mm or more, the strength of the honeycomb structure 10 is further improved, and when it is 0.50 mm or less, the pressure loss can be further reduced when the honeycomb structure 10 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 wall 12 constituting the honeycomb segment 17 is preferably 30 to 70%, and more preferably 40 to 65% in terms of ease of production.
  • the porosity of the partition wall 12 is 30% or more, the pressure loss is likely to decrease, and when it is 70% or less, the strength of the honeycomb structure 10 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 10 can be maintained.
  • the terms "average pore diameter” and “porosity” mean the average pore diameter and porosity measured by the mercury intrusion method.
  • the cell density of the honeycomb segment 17 is preferably in the range of 5 to 93 cells / cm 2 , more preferably in the range of 5 to 63 cells / cm 2 , and in the range of 31 to 54 cells / cm 2. Is even more preferable.
  • the cell density of the honeycomb segment 17 is 5 cells / cm 2 or more, the pressure loss is likely to decrease, and when it is 93 cells / cm 2 or less, the strength of the honeycomb structure 10 can be maintained.
  • the honeycomb segments 17 are alternately arranged with a plurality of cells A having one end face side open and having a mesh sealing portion 38 on the other end face, and cells A, respectively, and the other end face side is open.
  • a plurality of cells B having a mesh sealing portion 39 on one end surface may be provided.
  • the cells A and B are alternately arranged adjacent to each other with the partition wall 12 in between, and both end surfaces form a checkered pattern.
  • the number, arrangement, shape, etc. of cells A and B are not limited, and can be appropriately designed as needed.
  • Such a honeycomb structure 10 can be used as a filter (honeycomb filter) for purifying exhaust gas. When the honeycomb structure 10 is not used as a honeycomb filter, it is not necessary to provide the sealing portions 38 and 39.
  • the honeycomb structure 10 of the present embodiment may have a catalyst supported on the surface of the partition wall 12 and / or in the pores of the partition wall 12.
  • the type of catalyst is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose and use of the honeycomb structure 10.
  • a noble metal catalyst or a catalyst other than these can be mentioned.
  • a noble metal catalyst such as platinum (Pt), palladium (Pd), or rhodium (Rh) is supported on the surface of the alumina pores, and a three-way catalyst containing a co-catalyst such as ceria or zirconia, an oxidation catalyst, or an alkali.
  • a NO x storage reduction catalyst LNT catalyst
  • earth metal and platinum as storage components of nitrogen oxide (NO x).
  • catalysts that do not use noble metals include NO x selective reduction catalysts (SCR catalysts) containing copper-substituted or iron-substituted zeolites. Further, two or more kinds of catalysts selected from the group consisting of these catalysts may be used.
  • the method of supporting the catalyst is also not particularly limited, and can be carried out according to the conventional method of supporting the catalyst on the honeycomb structure.
  • the honeycomb structure 10 may have a breathable surface layer on at least a part of the surface of the partition wall 12.
  • having breathability 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, it is possible to suppress the pressure loss of the honeycomb structure 10 caused by the surface layer.
  • permability refers to a physical characteristic value calculated by the following formula (1), and is a value that is an index indicating the passing resistance when a predetermined gas passes through the object (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 is the sample diameter (cm)
  • P is 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 permability is measured with the surface layer scraped off, and the surface layer and the partition wall are measured.
  • the permeability of the surface layer is calculated from the ratio of the thickness of the base material and the measurement results of these permeability.
  • the porosity of the surface layer is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and even 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 easily peels off, so it is preferably 90% or less.
  • the difference between the mercury porosity of the sample having the surface layer and the base material and the mercury porosity of the base material only by scraping and removing only the surface layer is the difference between the surface layer. It is regarded as a mercury porosity curve, and the porosity of the surface layer is calculated from the scraped mass and the mercury porosity curve. SEM imaging may be performed, and the porosity of the surface layer may be calculated from the area ratio of the void portion and the solid portion by image analysis 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 pore volume frequency
  • the peak is taken as the average pore diameter.
  • an SEM image of the cross section of the honeycomb structure 10 is taken, and the void portion and the solid portion are binarized by image analysis of the surface layer portion, 20 or more voids are randomly selected, and the average of the inscribed circles thereof is selected. May be the average pore diameter.
  • 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 10 on which the surface layer is formed is cut in a direction perpendicular to the direction in which the cell 15 extends, and the thickness of the surface layer is measured from the cross section thereof. The average of the measured values of the thickness of the points can be taken.
  • Examples of the bonding material constituting the bonding material layer 18 for bonding a plurality of honeycomb segments 17 include ceramic powder, ceramic fiber, dispersion medium (for example, water, etc.), and if necessary, an inorganic binder, an organic binder, and a solution. Those prepared by mixing additives such as glue and foamed resin can be used.
  • the ceramics may be ceramics containing 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. It is more preferable that the material is the same as that of the honeycomb segment 17.
  • ceramic fibers is effective in imparting a stress relaxation function
  • alumina fibers, magnesium silicate fibers and the like are preferably used from the viewpoint of complying with the REACH regulation.
  • the inorganic binder include colloidal silica
  • examples of the organic binder include polyvinyl alcohol, methyl cellulose, and CMC (carboxymethyl cellulose).
  • a metal member 21 is embedded in the bonding material layer 18 of the honeycomb structure 10. According to such a configuration, an electric current is passed through the coil wiring on the outer periphery of the honeycomb structure 10, the temperature of the metal member 21 is raised by induction heating, and the temperature of the honeycomb structure 10 can be raised by the heat. Further, in the honeycomb structure 10, since the metal member 21 is embedded in the bonding material layer 18 instead of in the cell 15, the pressure loss is not affected.
  • the shape of the metal member 21 is not particularly limited, but a wire shape, a foil shape, a mesh shape, or the like is preferable.
  • the metal member 21 can be easily embedded in the bonding material layer 18 and can be efficiently arranged around the honeycomb segment 17. ..
  • the metal wire is provided so as to circulate along the outer circumference of the honeycomb segment 17 in the bonding material layer 18. According to such a configuration, the metal member 21 can be arranged around the honeycomb segment 17 more efficiently. Further, the metal wire is preferably provided on the surface of the honeycomb segment 17 in the bonding material layer 18. According to such a configuration, the honeycomb segment 17 can be heated more satisfactorily.
  • the metal foil is preferably provided on the surface of the honeycomb segment 17 in the bonding material layer 18. Further, it is more preferable that the metal foil is provided in the bonding material layer 18 so as to cover the entire surface of the honeycomb segment 17. According to such a configuration, the honeycomb segment 17 can be heated more satisfactorily.
  • the metal mesh is preferably provided on the surface of the honeycomb segment 17 in the bonding material layer 18. Further, it is more preferable that the metal mesh is provided in the bonding material layer 18 so as to cover the entire surface of the honeycomb segment 17. According to such a configuration, the honeycomb segment 17 can be heated more satisfactorily.
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the honeycomb structure 10 shown in FIG. 2 parallel to the axial direction.
  • the metal wire 22 is provided so as to circulate along the outer circumference of the honeycomb segment 17, and constitutes a loop current flow path that circulates along the outer circumference of the honeycomb segment 17 in a cross section perpendicular to the axial direction of the honeycomb structure 10. doing.
  • a current flows so as to go around the metal wire 22 by induction heating, and a loop current is likely to be generated. Therefore, induction heating is sufficiently possible even at a relatively low frequency of several tens of kHz or less.
  • the metal wire 22 makes it easy to generate a loop current, there is no limitation due to the Curie point of the material such as the fact that a ferromagnetic material must be used for the metal wire 22, and the honeycomb structure has a good heating rate.
  • Body 10 can be obtained.
  • the size of the metal wire 22 is not particularly limited, but can be formed, for example, with a diameter of 0.3 to 2 mm.
  • a plurality of metal wires 22 are provided for one honeycomb segment 17.
  • the metal wires 22 are formed in an annular shape that orbits the honeycomb segment 17 at intervals from each other. According to such a configuration, even when a part of the metal wire 22 is damaged such as cutting, the other metal wire 22 remains as an annular metal member 21 orbiting the honeycomb segment 17, so that the honeycomb segment It is possible to prevent the entire 17 from not being heated.
  • Each metal wire 22 may be wound around the honeycomb segment 17 in the bonding material layer 18, or may be provided apart from the surface of the honeycomb segment 17.
  • honeycomb segments 17 provided so that the metal wire 22 orbits is not particularly limited, and can be appropriately adjusted according to a desired induction heating efficiency.
  • a total of 16 honeycomb segments 17 are joined by the bonding material layer 18, four in each of the vertical and horizontal directions, and among them, 12 honeycomb segments 17 located on the outer periphery are ground in the manufacturing process. It does not retain its original shape.
  • Metal wires 22 are provided around each of the four honeycomb segments 17 in the center except for the 12 honeycomb segments 17. As described above, it is preferable to provide the metal wire 22 around all of the honeycomb segments 17 other than those located on the outer periphery of the honeycomb structure 10 because the induction heating efficiency is further increased.
  • the metal wire 22 is provided so as to orbit one honeycomb segment 17 along the outer circumference thereof, but the present invention is not limited to this, and is shown in FIG.
  • a total of four honeycomb segments 17, two vertically and horizontally adjacent to each other may be provided as one segment so as to circulate along the outer circumference thereof. With such a configuration, a larger loop current can be generated and sufficient induction heating is possible even at lower frequencies.
  • four honeycomb segments 17 are provided as one segment so as to orbit the metal wire 23 along the outer circumference thereof, but the present invention is not limited to this as long as it serves as a loop current flow path.
  • the honeycomb segments 17 may be provided so as to circulate the metal wire 23 along the outer circumference of the honeycomb segments 17 as one segment by combining two, three, or five or more.
  • a plurality of metal wires 22 are formed in an annular shape around the honeycomb segment 17 at intervals from each other with respect to one honeycomb segment 17.
  • one metal wire 24 may be provided for one honeycomb segment 17 so as to spirally orbit the honeycomb segment 17.
  • the metal member 21 can be efficiently embedded in the bonding material layer 18.
  • the metal wire 24 may be wound around the honeycomb segment 17 in the bonding material layer 18, or may be provided apart from the surface of the honeycomb segment 17.
  • the honeycomb structure 10 may be provided so that the metal wire 25 extends in the bonding material layer 18 in parallel with the axial direction of the honeycomb segment 17.
  • One metal wire 25 may be provided in the bonding material layer 18 between two honeycomb segments 17 adjacent to each other, but if two or more metal wires 25 are provided, the heating efficiency of the honeycomb segment 17 is higher. It is preferable because it becomes good.
  • the metal member 21 may be provided on the entire surface or in a part of the area in the axial direction of the honeycomb segment 17.
  • the heating efficiency of the honeycomb segment 17 becomes better.
  • the metal member 21 is provided in a part of the region of the honeycomb segment 17 in the axial direction, for example, when the metal member 21 is provided in the region on the inlet side of the gas flow path of the honeycomb segment 17, the gas heated at the start position of the gas flow is honeycomb. Since it proceeds to the outlet side of the segment 17, the entire honeycomb segment 17 can be efficiently heated.
  • soot tends to accumulate on the outlet side of the gas flow path of the honeycomb segment 17
  • the metal member 21 is provided in the region on the outlet side, the soot accumulated in the honeycomb segment 17 can be removed more effectively.
  • the metal member 21 is provided in a part of the honeycomb segment 17 in the axial direction, the coil provided on the outer periphery of the honeycomb structure 10 can be made compact when the honeycomb structure 10 is used as an exhaust gas purifying device. it can.
  • the metal member 21 can be composed of one or more selected from the group consisting of copper, iron, aluminum, nickel, chromium, and cobalt. According to such a configuration, a heating effect due to eddy current loss due to the flow of current through the conductor can be obtained.
  • a metal wire is used as the metal member, the length of the path through which the eddy current flows can be increased, so that there is an advantage that good heating is possible even if the frequency is as low as several tens of kHz.
  • the metal member 21 is made of a magnetic material. According to such a configuration, the heating efficiency of the honeycomb segment 17 becomes better due to the effect of increasing the magnetic field density and the magnetic permeability that affect the eddy current loss.
  • the content ratio of the magnetic material in the metal member 21 can be appropriately designed in consideration of the heating efficiency of the honeycomb structure 10.
  • the magnetic material constituting the metal member 21 is preferably contained in an amount of 20% by volume or more with respect to the metal member 21, and more preferably all of the metal member 21 is made of the magnetic material. Further, the metal member 21 may be provided separately in the bonding material layer 18 with a metal member 21 made of a magnetic material and a metal member 21 made of a metal material other than the magnetic material.
  • the magnetic material of the metal member 21 preferably has a Curie point of 450 ° C. or higher.
  • the magnetic material has a Curie point of 450 ° C. or higher, it is possible to heat the catalyst supported on the honeycomb structure 10, and of course, the PM (particulate matter) collected in the cell 15 is burned. It becomes easy to remove and regenerate the honeycomb structure filter.
  • the magnetic material having a curry point of 450 ° C. or higher include the balance Co-20% by mass Fe, the balance Co-25% by mass Ni-4% by mass Fe, the balance Fe-15 to 35% by mass Co, and the balance Fe-.
  • the magnetic material of the metal member 21 preferably has an intrinsic resistance value of 20 ⁇ cm or more at 25 ° C. According to such a configuration, the amount of heat generated by induction heating can be further increased.
  • Examples of the magnetic material having an intrinsic resistance value of 20 ⁇ cm or more at 25 ° C. include the balance Fe-18 mass% Cr, the balance Fe-13 mass% Cr-2 mass% Si, and the balance Fe-20 mass% Cr-2 mass.
  • the magnetic material of the metal member 21 preferably has a maximum magnetic permeability of 1000 or more. According to such a configuration, when the honeycomb structure 10 is dielectrically heated, the temperature is raised in a short time to a temperature at which moisture evaporates (about 100 ° C.) and further to a temperature at which the catalyst is activated (about 300 ° C.). Can be raised.
  • Examples of the magnetic material having a maximum magnetic permeability of 1000 or more include the balance Fe-10% by mass Si-5% by mass Al, 49% by mass Co-49% by mass Fe-2% by mass V, and the balance Fe-36% by mass. There are Ni, the balance Fe-45% by mass Ni, the balance Fe-35% by mass Cr, the balance Fe-18% by mass Cr, and the like.
  • the magnetic material of the metal member 21 is magnetized by a magnetic field, and the state of magnetization changes depending on the strength of the magnetic field. This is represented by the "magnetization curve".
  • the magnetization curve may have a magnetic field H on the horizontal axis and a magnetic flux density B on the vertical axis (BH curve).
  • the state in which no magnetic field is applied to the magnetic material is called the degaussed state and is represented by the origin O.
  • the magnetic flux density increases from the origin O and a saturated curve is drawn.
  • This curve is the "initial magnetization curve”.
  • the slope of the straight line connecting the point on the initial magnetization curve and the origin is the "permeability".
  • Permeability is a measure of the ease of magnetization of a magnetic material in the sense that a magnetic field permeates it.
  • the magnetic permeability near the origin where the magnetic field is small is the “initial magnetic permeability”
  • the maximum magnetic permeability on the initial magnetization curve is the “maximum magnetic permeability”.
  • the honeycomb structure 10 may be provided with a coat layer 32 on the outer peripheral surface.
  • the material constituting the coat layer 32 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.
  • the 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 metal member 31 may be further arranged inside the coat layer 32. According to such a configuration, the honeycomb structure 10 can be heated more satisfactorily.
  • the metal member 31 may be arranged on the surface of the coat layer 32. Further, the metal member 31 may be provided so as to orbit the outermost circumference of the honeycomb structure 10, or may be provided so as to extend in parallel with the axial direction of the honeycomb structure 10.
  • FIG. 8 shows a schematic external view of the columnar honeycomb structure 20 according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of the honeycomb structure 20 perpendicular to the axial direction.
  • the honeycomb structure 20 is a porous partition wall 12 that is disposed inside the outer peripheral wall 11 and the outer peripheral wall 11 and partitions a plurality of cells 15 that penetrate from one end face to the other end face to form a flow path. And have.
  • a metal member 41 is arranged inside the outer peripheral wall 11. The metal member may be arranged on the surface of the outer peripheral wall 11.
  • the metal member 41 of the honeycomb structure 20 can use the same form and material as the metal member 21 of the honeycomb structure 10 described above.
  • the metal member 41 may be formed into a wire shape to form a metal wire 42.
  • the metal wire 42 is provided so as to orbit along the outer periphery of the honeycomb structure 20, and is a flow path of a loop current orbiting along the outer periphery of the honeycomb structure 20 in a cross section perpendicular to the axial direction of the honeycomb structure 20. Consists of.
  • a plurality of metal wires 42 are provided with respect to the honeycomb structure 20.
  • the metal wires 42 are formed in an annular shape that orbits the honeycomb structure 20 at intervals from each other.
  • the metal member 41 of the honeycomb structure 20 may be provided with one metal wire 44 spirally orbiting the honeycomb structure 20.
  • the honeycomb structure 20 may be provided so that the metal wire 45 extends in the outer peripheral wall 11 in parallel with the axial direction of the honeycomb structure 20.
  • honeycomb structure manufacturing method The method for producing the honeycomb structure 10 according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
  • a honeycomb structure made of cordierite first, a cordierite-forming raw material is prepared as a material for clay. Since each component is blended in the cordierite-forming raw material so as to have the theoretical composition of the cordierite crystal, a silica source component, a magnesia source component, an alumina source component, and the like are blended. Of these, 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, magnesite and the like. Of these, talc is preferred. Talc is preferably contained in 37 to 43% by mass in the cordierite-forming raw material.
  • 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 in that there are few 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 in the cordierite-forming raw material.
  • a material (additive) for clay to be added to the cordierite 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 that can be oxidized and removed by reacting with oxygen at a temperature equal to or lower than the firing temperature of cordierite, or a low melting point reactant having a melting point at a temperature equal to or lower than the firing temperature of corderite can be used.
  • the substance that can be oxidatively removed include resins (particularly particulate resin) and graphite (particularly particulate graphite).
  • the low melting point reactant at least one metal selected from the group consisting of iron, copper, zinc, lead, aluminum, and nickel, and alloys containing these metals as main components (for example, carbon steel in the case of iron). , Cast iron, stainless steel), or alloys containing two or more kinds of main components can be used.
  • the low melting point reactant is preferably a powder-granular or fibrous iron alloy. Further, the particle size or fiber diameter (average diameter) is preferably 10 to 200 ⁇ m. Examples of the shape of the low melting point reactant include a spherical shape, a lozenge shape, a konpeito shape, and the like, and 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 for example, dextrin, polyalcohol and the like can be mentioned.
  • surfactant for example, fatty acid soap can be mentioned.
  • the additive may be used alone or in combination of two or more.
  • the prepared clay is molded into a honeycomb shape by an extrusion molding method, an injection molding method, a press molding method, etc. to obtain a raw honeycomb molded body. It is preferable to adopt an extrusion molding method because continuous molding is easy and, for example, cordierite crystals can be oriented.
  • the extrusion molding method can be performed using an apparatus such as a vacuum clay kneader, a ram type extrusion molding machine, and a twin-screw type continuous extrusion molding machine.
  • honeycomb molded body is dried and adjusted to a predetermined size to obtain a honeycomb dried body.
  • the honeycomb molded body can be dried by hot air drying, microwave drying, dielectric drying, vacuum drying, vacuum drying, freeze drying and 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.
  • honeycomb body is fired to produce a fired honeycomb body.
  • each of the honeycomb fired bodies is used as a honeycomb segment, and the side surfaces of the plurality of honeycomb segments are joined by a bonding material layer to be integrated to form a honeycomb structure in which the plurality of honeycomb segments are joined.
  • the honeycomb structure in which the honeycomb segments are joined can be manufactured, for example, as follows.
  • 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 crimped to each other and then heat-dried. In this way, a honeycomb structure in which the side surfaces of adjacent honeycomb segments are joined by a bonding material layer is produced.
  • the material of the mask for preventing adhesion of the bonding material is not particularly limited, but for example, a 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 preferably an acrylic resin, a rubber-based (for example, rubber containing natural rubber or synthetic rubber as a main component), or a silicon-based resin. preferable.
  • an adhesive film having a thickness of 20 to 50 ⁇ m can be preferably used.
  • a metal member is provided in advance by winding a metal wire around the outer peripheral surface of the honeycomb segment, and then the joining material is made of metal.
  • the joining material is made of metal.
  • the outer peripheral surface may be ground to remove the outer peripheral wall.
  • a coating material is applied to the outer periphery of the honeycomb structure from which the outer peripheral wall has been removed in this manner in a later step to form a coat layer.
  • the outer peripheral surface is ground, a part of the outer peripheral wall may be ground and removed, and a coat layer may be formed on the portion by a coating material.
  • the coating material when preparing the coating material, for example, it can be prepared using a biaxial rotary vertical mixer. Further, 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. Further, the 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, and the applied coating material is dried to form a coat layer.
  • the metal member is provided in advance by winding a metal wire around the outer peripheral surface of the honeycomb structure
  • a coating material is applied to the outer peripheral surface of the honeycomb structure so as to cover the metal member to form a coat layer.
  • a honeycomb structure in which a metal member is embedded may be produced.
  • the honeycomb structure is placed on a turntable and rotated, and the coating material is discharged from the blade-shaped coating nozzle while the coating nozzle is applied along the outer peripheral portion of the honeycomb structure.
  • a method of pressing and applying 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 is reduced, and it is possible to form an outer peripheral coating which is excellent in appearance and is not easily damaged by thermal shock.
  • the method for drying the applied coating material is not particularly limited.
  • the coating material is dried.
  • a method for removing water and organic substances can be preferably used by holding the product in an electric furnace at 600 ° C. for 1 hour or longer.
  • the catalyst When the catalyst is supported on the honeycomb structure, there is no particular limitation on the method of supporting the catalyst, and the catalyst can be supported according to the method of supporting the catalyst which is performed in the conventional method for producing the honeycomb structure.
  • the exhaust gas purification device can be configured by using the honeycomb structure according to the embodiment of the present invention described above.
  • FIG. 12 shows, as an example, a schematic view of the exhaust gas flow path of the exhaust gas purification device 50 in which the honeycomb structure 10 is incorporated.
  • the exhaust gas purifying device 50 has a honeycomb structure 10 and a coil wiring 54 that spirally orbits the outer periphery of the honeycomb structure 10. Further, the exhaust gas purification device 50 has a metal pipe 52 for accommodating the honeycomb structure 10 and the coil wiring 54.
  • the exhaust gas purification device 50 can be arranged in the enlarged diameter portion 52a of the metal pipe 52.
  • the coil wiring 54 may be fixed in the metal tube 52 by the fixing member 55.
  • the fixing member 55 is preferably a heat-resistant member such as a ceramic fiber.
  • the honeycomb structure 10 may carry a catalyst.
  • the coil wiring 54 is spirally wound around the outer circumference of the honeycomb structure 10. It is also assumed that two or more coil wirings 54 are used. An alternating current supplied from the alternating current power supply CS flows through the coil wiring 54 in response to the on (ON) of the switch SW, and as a result, a magnetic field that changes periodically is generated around the coil wiring 54.
  • the on / off of the switch SW is controlled by the control unit 53.
  • the control unit 53 can turn on the switch SW in synchronization with the start of the engine and allow an alternating current to flow through the coil wiring 54. It is also assumed that the control unit 53 turns on the switch SW regardless of the start of the engine (for example, in response to the operation of the heating switch pushed by the driver).
  • the temperature of the honeycomb structure 10 rises according to a change in the magnetic field according to the alternating current flowing through the coil wiring 54. As a result, carbon fine particles and the like collected by the honeycomb structure 10 are burned.
  • raising the temperature of the honeycomb structure 10 raises the temperature of the catalyst supported by the catalyst carrier contained in the honeycomb structure 10 and promotes the catalytic reaction.
  • carbon monoxide (CO), oxide oxide (NO x ), and hydrocarbon (CH) are oxidized or reduced to carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), and water (H 2 O).
  • Example 1 A columnar honeycomb segment made of cordierite having a square shape of 42 mm, a length of 85 mm, a partition wall thickness of 0.1 mm, and a distance between partition walls of about 1 mm was prepared.
  • a metal wire having a wire diameter of 0.45 mm was wound around the outer peripheral surface of the honeycomb segment with the material of the balance Fe-17 mass% Cr.
  • a bonded body was produced by adhering honeycombs made of cordierite of the same size, in which the metal wire was not wound, around the honeycomb segment around which the metal wire was wound with a bonding material.
  • the bonding material a bonding material prepared by mixing cordierite powder having an average particle size of 15 ⁇ m, alumina fiber having an average length of 200 ⁇ m, colloidal silica, and carboxymethyl cellulose was used.
  • a honeycomb structure around which a metal wire was wound was used as the center of the joint, and the outer circumference was processed so as to have a cylindrical shape with a diameter of 82 mm to obtain a honeycomb structure.
  • a heating test of the honeycomb structure was performed with an induction heating coil having a diameter of 100 mm, and the temperature of the end face of the honeycomb structure was measured with an infrared thermometer.
  • the input power was 14 kW
  • the induction heating frequency was 30 kHz
  • the temperature rising performance of the honeycomb structure was measured.
  • FIG. 13 shows a graph showing the relationship between time (seconds) and temperature (° C.).

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Abstract

圧力損失を良好に抑制することができ、誘導加熱によるカーボン微粒子などの燃焼除去または、ハニカム構造体に担持させる触媒の加熱が可能なハニカム構造体及び排気ガス浄化装置を提供する。柱状のハニカムセグメントが、接合材層を介して複数個接合して構成されている柱状のハニカム構造体であって、柱状のハニカムセグメントは、外周壁と、外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁とを有し、接合材層内に、金属部材が埋め込まれているハニカム構造体。

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。
　自動車の排気ガスには、通常は不完全燃焼の結果として一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物などの有害成分や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、自動車排気ガス中の有害ガス成分および微粒子の低減要求が高まっている。
　しかしながら、現在、これらの有害成分は、エンジン始動直後という、触媒温度が低く、触媒活性が不十分な期間に排出されている。このため、排気ガス中の有害成分が、触媒活性化温度に達する前に触媒で浄化されずに排出されるおそれがある。このような要求に応えるためには、触媒活性化温度に達する前に触媒で浄化されずに排出されるエミッションを極力低減させることが必要であり、例えば、誘導加熱技術を利用した対策が知られている。
　このような技術として、特許文献１には、触媒担体ハニカムとして広く使用されているコージェライトハニカムの一部のセルに、磁性体ワイヤーを挿入する技術が提案されている。当該技術によれば、ハニカム外周のコイルに電流を流し、誘導加熱によりワイヤー温度を上昇させ、その熱でハニカム温度を上昇させることができる。
米国特許出願公開第２０１７／００２２８６８号明細書
　しかしながら、特許文献１のように、ハニカム構造体のセルの一部に磁性体ワイヤーを挿入すると、磁性体ワイヤーが挿入されたセルは排気ガスを流すための流路が犠牲となるため、それだけ圧力損失が増加するという問題がある。
　本発明は、このような事情に鑑み、圧力損失を良好に抑制することができ、誘導加熱によるカーボン微粒子などの燃焼除去または、ハニカム構造体に担持させる触媒の加熱が可能な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、柱状のハニカムセグメントが、接合材層を介して複数個接合して構成された柱状のハニカム構造体において、接合材層内に、金属部材を埋め込んだ構成とすることで、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）柱状のハニカムセグメントが、接合材層を介して複数個接合して構成されている柱状のハニカム構造体であって、
　前記柱状のハニカムセグメントは、外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁とを有し、
　前記接合材層内に、金属部材が埋め込まれているハニカム構造体。
（２）外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁とを有する柱状のハニカム構造体であって、
　前記外周壁の内部又は表面に、金属部材が配設されているハニカム構造体。
（３）（１）または（２）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、
　前記ハニカム構造体及び前記コイル配線を収容する金属管と、
を有する排気ガス浄化装置。
　圧力損失を良好に抑制することができ、誘導加熱によるカーボン微粒子などの燃焼除去または、ハニカム構造体に担持させる触媒の加熱が可能な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柱状のハニカム構造体の外観模式図である。 本発明の一実施形態のハニカム構造体の軸方向と垂直な断面模式図である。 本発明の一実施形態のハニカムセグメントの目封止部を有するセル及び隔壁における、セルの軸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軸方向と平行な断面模式図である。 本発明の別の一実施形態のハニカム構造体の軸方向と垂直な断面模式図である。 本発明の別の一実施形態のハニカム構造体の軸方向と平行な断面模式図である。 本発明の更に別の一実施形態のハニカム構造体の軸方向と平行な断面模式図である。 本発明の別の一実施形態の柱状のハニカム構造体の外観模式図である。 本発明の更に別の一実施形態のハニカム構造体の軸方向と垂直な断面模式図である。 本発明の更に別の一実施形態のハニカム構造体の軸方向と垂直な断面模式図である。 本発明の更に別の一実施形態の柱状のハニカム構造体の外観模式図である。 本発明の更に別の一実施形態のハニカム構造体の軸方向と垂直な断面模式図である。 本発明の更に別の一実施形態のハニカム構造体の軸方向と平行な断面模式図である。 本発明の更に別の一実施形態のハニカム構造体の軸方向と平行な断面模式図である。 本発明の更に別の一実施形態のハニカム構造体の軸方向と平行な断面模式図である。 本発明の一実施形態の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。 実施例に係るハニカム構造体の加熱試験結果を示すグラフである。
　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、本発明の一実施形態の柱状のハニカム構造体１０の外観模式図を示す。図２に、ハニカム構造体１０の軸方向と垂直な断面模式図を示す。ハニカム構造体１０は、柱状のハニカムセグメント１７が、接合材層１８を介して複数個接合して構成されている。ハニカムセグメント１７は、外周壁１１と、外周壁１１の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセル１５を区画形成する多孔質の隔壁１２とを有する。
　ハニカム構造体１０の外形は、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１０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１０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１０の外形は、ハニカムセグメント１７の外径と同じであってもよく、異なっていてもよい。例えば、端面が四角形の柱状のハニカムセグメント１７を、接合材層１８を介して複数個接合することで、端面が同じく四角形の柱状のハニカム構造体１０としてもよい。また、端面が四角形の柱状のハニカムセグメント１７を、接合材層１８を介して複数個接合して全体で端面が四角形の接合体を形成した後、当該接合体の外周を研削することで、端面が円形の柱状のハニカム構造体１０としてもよい。
　ハニカムセグメント１７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、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、ハニカムセグメント１７が炭化珪素を、ハニカムセグメント１７全体の５０質量％以上含有していることを意味する。ハニカムセグメント１７が珪素－炭化珪素複合材を主成分とするというのは、ハニカムセグメント１７が珪素－炭化珪素複合材（合計質量）を、ハニカムセグメント１７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、ハニカムセグメント１７が炭化珪素を主成分とするというのは、ハニカムセグメント１７が炭化珪素（合計質量）を、ハニカムセグメント１７全体の９０質量％以上含有していることを意味する。
　ハニカムセグメント１７は、セグメント内部まで短時間で加熱させる観点から、熱伝導率が高い方がより好ましい。このための材質としては、炭化珪素、珪素、及び、窒化珪素からなる群から選択される少なくとも１つのセラミックス材料で形成されるのが好ましい。ハニカムセグメント１７のセラミックス材料の熱伝導率は、３Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、１０Ｗ／ｍＫ以上あることがより好ましい。
　ハニカムセグメント１７は、加熱の際にセラミックス材料と金属部材との熱膨張係数の差異によって発生する熱応力を抑制する観点から、セラミックス材料の熱膨張係数が金属部材の熱膨張係数に値が近い方がより好ましい。このための材質としては、炭化珪素、珪素、及び、窒化珪素からなる群から選択される少なくとも１つ、ムライト、アルミナ等のセラミックス材料で形成されるのが好ましい。ハニカムセグメント１７のセラミックス材料の熱膨張係数は、３×１０－６以上あることが好ましい。この熱膨張係数は、例えば室温から８００℃の範囲で、熱膨張計にて測定される。
　ハニカムセグメント１７のセル１５の形状は特に限定されないが、ハニカムセグメント１７の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。
　ハニカムセグメント１７の隔壁１２の厚さは、０．１０～０．５０ｍｍ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、０．１０ｍｍ以上であると、ハニカム構造体１０の強度がより向上し、０．５０ｍｍ以下であると、ハニカム構造体１０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、ハニカムセグメント１７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。隔壁１２の気孔率が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１０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１０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。
　ハニカムセグメント１７のセル密度は、５～９３セル／ｃｍ2の範囲であることが好ましく、５～６３セル／ｃｍ2の範囲であることがより好ましく、３１～５４セル／ｃｍ2の範囲であることが更に好ましい。ハニカムセグメント１７のセル密度が５セル／ｃｍ2以上であると、圧力損失が減少しやすく、９３セル／ｃｍ2以下であると、ハニカム構造体１０の強度を維持できる。
　図３に示すように、ハニカムセグメント１７は、一方の端面側が開口して他方の端面に目封止部３８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、他方の端面側が開口して一方の端面に目封止部３９を有する複数のセルＢとを備えてもよい。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１０は、排気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。なお、ハニカム構造体１０は、ハニカムフィルタとして用いない場合は、目封止部３８、３９を設けなくてもよい。
　本実施形態のハニカム構造体１０は、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。
　触媒の種類については特に制限はなく、ハニカム構造体１０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。
　ハニカム構造体１０は、隔壁１２の表面の少なくとも一部において、通気性を有する表面層を有してもよい。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、表面層に起因するハニカム構造体１０の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、表面層と基材とを有するサンプル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１０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。
　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１０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。
　ハニカムセグメント１７を複数個接合する接合材層１８を構成する接合材としては、例えば、セラミックス粉末、セラミックスファイバー、分散媒（例えば、水等）、及び必要に応じて、無機バインダ、有機バインダ、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一種を含有するセラミックスであることが好ましく、ハニカムセグメント１７と同材質であることがより好ましい。セラミックスファイバーの添加は応力緩和の機能付与に有効であり、ＲＥＡＣＨ規制対応の観点からアルミナファイバー、マグネシウムシリケートファイバー等が好適に用いられる。無機バインダとしてはコロイダルシリカ、有機バインダとしては、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１０の接合材層１８内には、金属部材２１が埋め込まれている。このような構成によれば、ハニカム構造体１０の外周のコイル配線に電流を流し、誘導加熱により金属部材２１の温度を上昇させ、その熱でハニカム構造体１０の温度を上昇させることができる。また、ハニカム構造体１０は、金属部材２１が、セル１５内ではなく、接合材層１８内に埋め込まれているため、圧力損失に影響を及ぼさない。
　金属部材２１の形状は、特に限定されないが、ワイヤー状、箔状、またはメッシュ状などが好ましい。金属部材２１がワイヤー状、箔状、またはメッシュ状などに形成されていると、金属部材２１を接合材層１８内に埋め込みやすく、また、効率的にハニカムセグメント１７の周囲に配置することができる。
　金属部材２１をワイヤー状に形成して金属ワイヤーとする場合、当該金属ワイヤーは、接合材層１８内において、ハニカムセグメント１７の外周に沿って周回するように設けるのが好ましい。このような構成によれば、より効率的にハニカムセグメント１７の周囲に金属部材２１を配置させることができる。また、金属ワイヤーは、接合材層１８内において、ハニカムセグメント１７の表面に設けるのが好ましい。このような構成によれば、より良好にハニカムセグメント１７を加熱することができる。
　金属部材２１を箔状に形成して金属箔とする場合、当該金属箔は、接合材層１８内において、ハニカムセグメント１７の表面に設けるのが好ましい。また、当該金属箔は、接合材層１８内において、ハニカムセグメント１７の全面を覆うように設けるのがより好ましい。このような構成によれば、より良好にハニカムセグメント１７を加熱することができる。
　金属部材２１をメッシュ状に形成して金属メッシュとする場合、当該金属メッシュは、接合材層１８内において、ハニカムセグメント１７の表面に設けるのが好ましい。また、当該金属メッシュは、接合材層１８内において、ハニカムセグメント１７の全面を覆うように設けるのがより好ましい。このような構成によれば、より良好にハニカムセグメント１７を加熱することができる。
　金属部材２１をワイヤー状に形成して金属ワイヤー２２とした例が図２に示されている。また、図２に示すハニカム構造体１０の軸方向と平行な断面模式図を図４に示す。金属ワイヤー２２は、ハニカムセグメント１７の外周に沿って周回するように設けられ、ハニカム構造体１０の軸方向と垂直な断面において、ハニカムセグメント１７の外周に沿って周回するループ電流の流路を構成している。このような構成によれば、誘導加熱により金属ワイヤー２２を周回するように電流が流れて、ループ電流が発生しやすい。このため、数十ｋＨｚ以下の比較的低い周波数でも十分に誘導加熱が可能となる。また、金属ワイヤー２２の配置によってループ電流が発生しやすくなっているため、金属ワイヤー２２に必ず強磁性体を用いなければならない等の材料のキュリー点による制限が無く、加熱速度が良好なハニカム構造体１０を得ることができる。金属ワイヤー２２の大きさは特に限定されないが、例えば、０．３～２ｍｍ径に形成することができる。
　図２及び図４に示すハニカム構造体１０では、１つのハニカムセグメント１７に対して、複数の金属ワイヤー２２が設けられている。各金属ワイヤー２２は、互いに間隔を空けて、ハニカムセグメント１７を周回する環状に形成されている。このような構成によれば、一部の金属ワイヤー２２が切断などの損傷を受けたときでも、他の金属ワイヤー２２がハニカムセグメント１７を周回する環状の金属部材２１として残っているため、ハニカムセグメント１７全体が加熱しなくなることを回避することができる。各金属ワイヤー２２は、接合材層１８内において、ハニカムセグメント１７に巻き付けてあってもよく、ハニカムセグメント１７の表面から離間して設けられていてもよい。
　金属ワイヤー２２が周回するように設けられたハニカムセグメント１７の数は、特に限定されず、所望の誘導加熱効率によって、適宜調整することができる。図２のハニカム構造体１０では、縦横に４つずつ、合計１６個のハニカムセグメント１７が接合材層１８で接合されており、そのうち、外周に位置する１２個のハニカムセグメント１７は製造工程で研削されて当初の形状を保持していない。当該１２個のハニカムセグメント１７を除く、中央の４つのハニカムセグメント１７の周囲に、それぞれ金属ワイヤー２２を設けている。このように、ハニカム構造体１０外周に位置するもの以外のハニカムセグメント１７の全てに対し、その周囲に金属ワイヤー２２を設けると、誘導加熱効率がより高まるため好ましい。
　図２及び図４に示すハニカム構造体１０では、金属ワイヤー２２は、１つのハニカムセグメント１７に対し、その外周に沿って周回するように設けられているが、これに限らず、図５に示すように、縦横に隣接する２つずつ、合計４つのハニカムセグメント１７を１つのセグメントとして、その外周に沿って周回するように設けてもよい。このような構成によれば、より大きなループ電流を発生させることができ、より低い周波数でも十分に誘導加熱が可能となる。図５では４つのハニカムセグメント１７を１つのセグメントとして、その外周に沿って金属ワイヤー２３を周回するように設けたが、ループ電流の流路となるものであれば、これに限定されない。例えば、ハニカムセグメント１７を、２つ、３つまたは５つ以上まとめて１つのセグメントとして、その外周に沿って金属ワイヤー２３を周回するように設けてもよい。
　図２及び図４に示すハニカム構造体１０では、１つのハニカムセグメント１７に対して、複数の金属ワイヤー２２がそれぞれ、互いに間隔を空けて、ハニカムセグメント１７を周回する環状に形成されているが、図６（Ａ）に示すように、１つのハニカムセグメント１７に対して、１本の金属ワイヤー２４が、ハニカムセグメント１７を螺旋状に周回するように設けられていてもよい。このように、１本の金属ワイヤー２４でハニカムセグメント１７を螺旋状に周回させるため、１本の金属ワイヤー２４のみで、ハニカムセグメント１７の軸方向に沿ってどこまでも周回させることができる。このような構成によれば、金属部材２１を効率良く接合材層１８内に埋め込むことができる。金属ワイヤー２４は、接合材層１８内において、ハニカムセグメント１７に巻き付けてあってもよく、ハニカムセグメント１７の表面から離間して設けられていてもよい。
　ハニカム構造体１０は、図６（Ｂ）に示すように、金属ワイヤー２５が、接合材層１８内において、ハニカムセグメント１７の軸方向と平行に伸びるように設けられていてもよい。金属ワイヤー２５は、互いに隣接する２つのハニカムセグメント１７の間の接合材層１８内において、１本設けられていてもよいが、２本以上設けられている方が、ハニカムセグメント１７の加熱効率が良好となるため好ましい。
　金属部材２１は、ハニカムセグメント１７の軸方向において、全体に設けてもよく、一部の領域に設けてもよい。金属部材２１を、ハニカムセグメント１７の軸方向の全体に設けると、ハニカムセグメント１７の加熱効率がより良好となる。金属部材２１を、ハニカムセグメント１７の軸方向の一部の領域に設ける場合、例えば、ハニカムセグメント１７のガス流路の入り口側の領域に設けると、ガス流れの開始位置で加熱されたガスがハニカムセグメント１７の出口側まで進むため、ハニカムセグメント１７全体を効率よく加熱することができる。また、ハニカムセグメント１７のガス流路の出口側はススが溜まりやすいため、金属部材２１を当該出口側の領域に設けると、より効果的にハニカムセグメント１７内に溜まるススを除去することができる。また、金属部材２１を、ハニカムセグメント１７の軸方向の一部に設けると、ハニカム構造体１０を排気ガス浄化装置として用いたときに、ハニカム構造体１０の外周に設けるコイルをコンパクトにすることができる。
　金属部材２１は、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル、クロム、及びコバルトからなる群から選択される一種または二種以上で構成することができる。このような構成によれば、導体に電流が流れることによる渦電流損による加熱効果が得られる。金属部材として金属ワイヤーを用いる場合は、渦電流が流れる経路の長さを稼げるため、周波数が数１０ｋＨｚと低くても良好な加熱が可能になるというメリットがある。
　金属部材２１は、少なくとも一部が磁性体材料で構成されているのが好ましい。このような構成によれば、ハニカムセグメント１７の加熱効率が渦電流損に影響する磁界密度、透磁率が増大する効果により、より良好となる。金属部材２１における磁性体材料の含有割合は、ハニカム構造体１０の加熱効率を考慮して、適宜設計することができる。金属部材２１を構成する磁性体材料は、金属部材２１に対して２０体積％以上含まれているのが好ましく、金属部材２１の全部が磁性体材料で構成されているのがより好ましい。また、金属部材２１は、磁性体材料で構成されたものと、磁性体材料以外の金属材料で構成されたものとが、別々に接合材層１８内に設けられていてもよい。
　金属部材２１の磁性体材料は、４５０℃以上のキュリー点を有するのが好ましい。磁性体材料が４５０℃以上のキュリー点を有すると、ハニカム構造体１０に担持させる触媒を加熱させ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。４５０℃以上のキュリー点を有する磁性体材料としては、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、残部Ｆｅ－３質量％Ｓｉ、残部Ｆｅ－６．５質量％Ｓｉ、残部Ｆｅ－１８質量％Ｃｒ、残部Ｎｉ－１３質量％Ｆｅ－５．３質量％Ｍｏ、残部Ｆｅ－４５質量％Ｎｉ等がある。ここで、磁性体材料のキュリー点は、強磁性の特性を失う温度を指す。
　金属部材２１の磁性体材料は、２５℃で２０μΩｃｍ以上の固有抵抗値を有するのが好ましい。このような構成によれば、誘導加熱による発熱量をより高くすることができる。２５℃で２０μΩｃｍ以上の固有抵抗値を有する磁性体材料としては、例えば、残部Ｆｅ－１８質量％Ｃｒ、残部Ｆｅ－１３質量％Ｃｒ－２質量％Ｓｉ、残部Ｆｅ－２０質量％Ｃｒ－２質量％Ｓｉ－２質量％Ｍｏ、残部Ｆｅ－１０質量％Ｓｉ－５質量％Ａｌ、残部Ｆｅ－１８質量％Ｃｏ－１０質量％Ｃｒ－２質量％Ｍｏ－１質量％Ａｌ、残部Ｆｅ－３６質量％Ｎｉ、残部Ｆｅ－４５質量％Ｎｉ、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－１７質量％Ｃｏ－２質量％Ｃｒ－１質量％Ｍｏ等がある。
　金属部材２１の磁性体材料は、１０００以上の最大透磁率を有するのが好ましい。このような構成によれば、ハニカム構造体１０を誘電加熱した際、水分が気化する温度（約１００℃）まで、さらには触媒が活性化する温度（約３００℃）まで、短時間に温度を上昇させることができる。１０００以上の最大透磁率を有する磁性体材料としては、例えば、残部Ｆｅ－１０質量％Ｓｉ－５質量％Ａｌ、４９質量％Ｃｏ－４９質量％Ｆｅ－２質量％Ｖ、残部Ｆｅ－３６質量％Ｎｉ、残部Ｆｅ－４５質量％Ｎｉ、残部Ｆｅ－３５質量％Ｃｒ、残部Ｆｅ－１８質量％Ｃｒ等がある。
　金属部材２１の磁性体材料は、磁場により磁化され、磁場の強さにより磁化の状態も変わる。これを表したものが「磁化曲線」である。磁化曲線は、横軸には磁場Ｈを目盛り、縦軸には、磁束密度Ｂを目盛る場合（Ｂ－Ｈ曲線）がある。磁性体材料に全く磁場が加えられていない状態を消磁状態といい原点Ｏで表す。磁場を加えていくと、原点Ｏから、磁束密度が増加していき飽和する曲線を描く。この曲線が「初磁化曲線」である。初磁化曲線上の点と原点を結ぶ直線の傾きが「透磁率」である。透磁率は、磁場が浸透するといったような意味合いで、磁性体材料の磁化のしやすさの目安となる。原点付近の磁場が小さい所での透磁率が「初透磁率」であり、初磁化曲線上で最大となる透磁率が「最大透磁率」である。
　ハニカム構造体１０は、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、外周表面にコート層３２を備えても良い。コート層３２を構成する材料は特に限定されず、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。
　図７（Ｃ）に示すように、コート層３２の内部に、更に金属部材３１が配設されていてもよい。このような構成によれば、より良好にハニカム構造体１０を加熱することができる。金属部材３１は、コート層３２の表面に配設されていてもよい。また、金属部材３１は、ハニカム構造体１０の最外周を周回するように設けられていてもよく、ハニカム構造体１０の軸方向と平行に伸びるように設けられていてもよい。
　図８に、本発明の別の一実施形態の柱状のハニカム構造体２０の外観模式図を示す。図９に、ハニカム構造体２０の軸方向と垂直な断面模式図を示す。ハニカム構造体２０は、外周壁１１と、外周壁１１の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセル１５を区画形成する多孔質の隔壁１２とを有する。外周壁１１の内部には、金属部材４１が配設されている。金属部材は、外周壁１１の表面に配設されていてもよい。このような構成によれば、ハニカム構造体２０の外周のコイルに電流を流し、誘導加熱により金属部材４１の温度を上昇させ、その熱でハニカム温度を上昇させることができる。また、ハニカム構造体２０は、金属部材４１が、セル１５内ではなく、外周壁１１の内部に配設されているため、圧力損失を良好に抑制することができる。
　ハニカム構造体２０の金属部材４１は、上述のハニカム構造体１０の金属部材２１と同様の形態及び材料を用いることができる。例えば、図９及び図１０に示すように、金属部材４１をワイヤー状に形成して金属ワイヤー４２としてもよい。金属ワイヤー４２は、ハニカム構造体２０の外周に沿って周回するように設けられ、ハニカム構造体２０の軸方向と垂直な断面において、ハニカム構造体２０の外周に沿って周回するループ電流の流路を構成している。また、図９及び図１０に示すハニカム構造体２０では、ハニカム構造体２０に対して、複数の金属ワイヤー４２が設けられている。各金属ワイヤー４２は、互いに間隔を空けて、ハニカム構造体２０を周回する環状に形成されている。ハニカム構造体２０の金属部材４１は、図１１（Ａ）に示すように、１本の金属ワイヤー４４が、ハニカム構造体２０を螺旋状に周回するように設けられていてもよい。ハニカム構造体２０は、図１１（Ｂ）に示すように、金属ワイヤー４５が、外周壁１１内において、ハニカム構造体２０の軸方向と平行に伸びるように設けられていてもよい。
＜２．ハニカム構造体の製造方法＞
　本発明の実施形態におけるハニカム構造体１０の製造方法について詳細に説明する。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、ハニカム乾燥体を焼成してハニカム焼成体を作製する。次に、このハニカム焼成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層で接合して一体化し、複数の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。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。
　まず、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層によって接合されたハニカム構造体を作製する。
　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。
　上述のように隣接するハニカムセグメントの側面同士を接合材層によって接合する前には、ハニカムセグメントの外周面に金属ワイヤーを巻き付ける等で、金属部材をあらかじめ設けておいた後に、接合材を、金属部材を覆うようにハニカムセグメントの外周面に塗工することで、接合材層内に金属部材が埋め込まれたハニカム構造体を作製する。
　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コート層を形成する。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コート層を形成してもよい。
　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。
　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、コート層を形成する。このように構成することによって、乾燥・熱処理時のコート層のクラックの発生を効果的に抑制することができる。また、ハニカム構造体の外周面に金属ワイヤーを巻き付ける等で、金属部材をあらかじめ設けておいた後に、コーティング材を、金属部材を覆うようにハニカム構造体の外周面に塗布することで、コート層内に金属部材が埋め込まれたハニカム構造体を作製してもよい。
　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。
　塗布したコーティング材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。
　ハニカム構造体に触媒を担持する場合、当該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。
＜３．排気ガス浄化装置＞
　上述した本発明の実施形態に係るハニカム構造体を用いて排気ガス浄化装置を構成することができる。図１２は、例として、ハニカム構造体１０が組み込まれた排気ガス浄化装置５０の排気ガス流路の概略図を示している。排気ガス浄化装置５０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５４とを有する。また、排気ガス浄化装置５０は、ハニカム構造体１０及びコイル配線５４を収容する金属管５２を有する。金属管５２の拡径部５２ａに排気ガス浄化装置５０を配置することができる。コイル配線５４は固定部材５５によって金属管５２内に固定されてもよい。固定部材５５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１０は触媒を担持してもよい。
　コイル配線５４は、ハニカム構造体１０の外周に螺旋状に巻かれる。２以上のコイル配線５４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５４に流れ、この結果として、コイル配線５４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５３により制御される。制御部５３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５４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５３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５４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１０が昇温する。これによりハニカム構造体１０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１０が触媒を担持する場合、ハニカム構造体１０の昇温は、ハニカム構造体１０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。
　以下、本発明及びその利点をより良く理解するための実施例を例示するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
　４２ｍｍ角、長さ８５ｍｍ、隔壁厚さが０．１ｍｍ、隔壁間距離が約１ｍｍの柱状のコージェライト製ハニカムセグメントを準備した。このハニカムセグメントの外周表面に、残部Ｆｅ－１７質量％Ｃｒの材質で線径０．４５ｍｍの金属ワイヤーを巻き付けた。金属ワイヤーを周回させたハニカムセグメントの周囲に、金属ワイヤーを巻き付けていない同サイズのコージェライト製ハニカム同士を、接合材で接着することで接合体を作製した。接合材としては、平均粒径１５μｍのコージェライト粉末、平均長さ２００μｍのアルミナファイバー、コロイダルシリカ、及びカルボキシメチルセルロースを混合して調製した接合材を用いた。金属ワイヤーを巻き付けたハニカムセグメントを、接合体の中心とし、直径８２ｍｍの円柱形状になるように外周を加工し、ハニカム構造体を得た。
　次に、誘導加熱装置を用いて、直径１００ｍｍの誘導加熱コイルで当該ハニカム構造体の加熱試験を行い、ハニカム構造体の端面の温度を赤外線温度計で測定した。投入電力は、１４ｋＷとし、誘導加熱周波数は３０ｋＨｚで、ハニカム構造体の昇温性能を測定した。図１３に、時間（秒）－温度（℃）の関係を表したグラフを示す。
１０、２０　ハニカム構造体
１１　外周壁
１２　隔壁
１５　セル
１７　ハニカムセグメント
１８　接合材層
２１、３１、４１　金属部材
２２、２３、２４、２５、４２、４４、４５　金属ワイヤー
３２　コート層
３８、３９　目封止部
５０　排気ガス浄化装置
５２　金属管
５３　制御部
５４　コイル配線
５５　固定部材

Claims (19)

  1. 　柱状のハニカムセグメントが、接合材層を介して複数個接合して構成されている柱状のハニカム構造体であって、
    　前記柱状のハニカムセグメントは、外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁とを有し、
    　前記接合材層内に、金属部材が埋め込まれているハニカム構造体。
  2. 　前記柱状のハニカム構造体が、更に外周表面にコート層を備え、
    　前記コート層の内部又は表面に、前記金属部材が配設されている請求項１に記載のハニカム構造体。
  3. 　前記金属部材が、金属ワイヤーである請求項１または２に記載のハニカム構造体。
  4. 　前記金属ワイヤーが、前記接合材層内において、前記ハニカムセグメントの外周に沿って周回するように設けられている請求項３に記載のハニカム構造体。
  5. 　前記柱状のハニカムセグメントの外周に沿って周回するように設けられた前記金属ワイヤーが、前記柱状のハニカム構造体の軸方向と垂直な断面において、前記柱状のハニカムセグメントの外周に沿って周回するループ電流の流路を構成している請求項４に記載のハニカム構造体。
  6. 　前記金属ワイヤーが、前記接合材層内において、前記ハニカムセグメントの軸方向と平行に伸びるように設けられている請求項３に記載のハニカム構造体。
  7. 　前記金属部材が、金属箔または金属メッシュである請求項１または２に記載のハニカム構造体。
  8. 　前記金属部材が、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル、クロム、及びコバルトからなる群から選択される一種または二種以上で構成されている請求項１～７のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  9. 　前記金属部材の少なくとも一部が磁性体材料で構成されている請求項１～８のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  10. 　前記金属部材の全部が磁性体材料で構成されている請求項９に記載のハニカム構造体。
  11. 　前記磁性体材料は、４５０℃以上のキュリー点を有する請求項９または１０に記載のハニカム構造体。
  12. 　前記磁性体材料は、２５℃で２０μΩｃｍ以上の固有抵抗値を有する請求項９～１１のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  13. 　前記磁性体材料は、１０００以上の最大透磁率を有する請求項９～１２のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  14. 　前記隔壁及び外周壁がセラミックス材料で構成されており、
    　前記セラミックス材料の熱伝導率が３Ｗ／ｍＫ以上である請求項１～１３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  15. 　前記隔壁及び外周壁がセラミックス材料で構成されており、
    　前記セラミックス材料の熱膨張係数が３×１０－６以上である請求項１～１４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  16. 　前記隔壁及び外周壁がセラミックス材料で構成されており、
    　前記セラミックス材料がコージェライト、炭化珪素、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１～１５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  17. 　外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁とを有する柱状のハニカム構造体であって、
    　前記外周壁の内部又は表面に、金属部材が配設されているハニカム構造体。
  18. 　前記ハニカム構造体は、柱状のハニカムセグメントが、接合材層を介して複数個接合して構成されており、
    　前記柱状のハニカムセグメントは、外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁とを有する請求項１７に記載のハニカム構造体。
  19. 　請求項１～１８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、
    　前記ハニカム構造体及び前記コイル配線を収容する金属管と、
    を有する排気ガス浄化装置。
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