(57)【要約】【課題】実用に耐え得る強度を確保しながら、触媒の早期活性化、触媒による排ガス浄化性能の向上、圧力損失の低減を図ることができる六角セルハニカム構造体を提供すること。【解決手段】六角セルハニカム構造体１は、六角形格子状のセル壁２と、セル壁２に囲まれた六角形状の多数のセル３と、外周側面を覆う筒状のスキン層４とを有する。セル壁２のうち、基本セル壁２ａの平均厚みが１４０μｍ以下であり、３つの基本セル壁２ａ同士の交点部分における３つのセル開口部の輪郭に接する円の直径Ｄａの平均値Ｄａｘと、セルピッチＰとの関係が、Ｄａｘ／Ｐ≧０．１３である。六角セルハニカム構造体１の横断面において、基本セル壁２ａの表面２０ａが内方に曲線状に凹んで形成されていると共に、隣接する２つの基本セル壁２ａがなす内角部２９ａがその２つの基本セル壁２ａの表面２０ａを滑らかにつなぐように曲線状に形成されている。【選択図】図２
2010089077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス浄化触媒の触媒担体として用いられ、六角形格子状のセル壁と、該セル壁に囲まれた六角形状の多数のセルと、外周側面を覆う筒状のスキン層とを有するセラミックス製の六角セルハニカム構造体において、
上記セル壁のうち、上記スキン層と組み合わせられることなく６つのセル壁によって実質的に完全な六角形状のセルを形成する要素となるセル壁である基本セル壁の平均厚みが１４０μｍ以下であり、
３つの上記基本セル壁同士の交点部分における３つのセル開口部の輪郭に接する円の直径Ｄａの平均値Ｄａｘと、セルピッチＰとの関係が、Ｄａｘ／Ｐ≧０．１３であり、
上記六角セルハニカム構造体の横断面において、上記基本セル壁の表面が内方に曲線状に凹んで形成されていると共に、隣接する２つの上記基本セル壁がなす内角部がその２つの上記基本セル壁の表面を滑らかにつなぐように直線状又は曲線状に形成されていることを特徴とする六角セルハニカム構造体。
【請求項２】
請求項１において、上記六角セルハニカム構造体を構成する材料は、コーディエライトであることを特徴とする六角セルハニカム構造体。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記基本セル壁の表面が曲率半径１〜３２ｍｍの円弧状のＲ面によって形成されていると共に、上記内角部が曲率半径０．１〜０．４ｍｍの円弧状のＲ面によって形成されており、かつ、上記六角セルハニカム構造体における細孔径４０μｍ以上の細孔の合計容積が０．０２ｃｍ3／ｇ以下であることを特徴とする六角セルハニカム構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記基本セル壁における最も厚みの小さい最薄部の厚みは、４０μｍ以上であることを特徴とする六角セルハニカム構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記直径Ｄａの平均値Ｄａｘと上記セルピッチＰとの関係が、Ｄａｘ／Ｐ≧０．１６であることを特徴とする六角セルハニカム構造体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、上記セル壁のうち、上記スキン層近傍において該スキン層と組み合わせられて実質的に不完全な六角形状のセルを形成する要素となる最外周セル壁同士の交点部分、又は該最外周セル壁と上記基本セル壁との交点部分における３つのセル開口部の輪郭に接する円の直径Ｄｂの平均値Ｄｂｘと、上記直径Ｄａの平均値Ｄａｘとの関係が、Ｄｂｘ／Ｄａｘ≧１．０５であることを特徴とする六角セルハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の内燃機関の排ガス浄化装置の触媒担体に用いられるセラミックス製の六角セルハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用の排ガス浄化装置における触媒担体として用いられるハニカム構造体は、担持する触媒の早期活性化等を目的として、セル壁の厚みを薄肉化してハニカム構造体全体を軽量化し、その熱容量を低減させる試みがなされている。
また、排ガス浄化性能の向上等を目的として、触媒を均一な厚みで担持させることができる、排ガスを良好に流通させて圧力損失を低減することができるといった形状的な特性から、セル形状を六角形としたハニカム構造体（以下、六角セルハニカム構造体という）が採用されている。
【０００３】
ところが、通常、触媒担体であるハニカム構造体は、外周側から所定の圧力をかけた状態でケース内に把持される。そのため、セル壁の薄肉化（例えば１４０μｍ以下の厚み）による剛性の低下によって、外周面からの圧力に対する破壊強度が低下するという問題が生じる（後述する特許文献１参照）。また、通常の生産過程では、成形、乾燥等の工程においてセル壁に若干の歪みが生じることは避けられない。特に、セル壁の厚みを１４０μｍ以下の薄肉とした場合には、アイソスタティック強度が低下する傾向が見られるため、強度を向上させるための何らかの対策が必要となる。
また、この破壊強度の低下は、セル形状が三角形又は四角形の場合よりも六角形である六角セルハニカム構造体のほうが特に深刻な問題となっていた。
【０００４】
そこで、六角セルハニカム構造体の強度向上に関する技術としては、様々な先行文献が開示されている。
例えば、特許文献１には、セル壁同士の交点部分に内接する内接円直径ＤａとセルピッチＰとの関係をＤａ／Ｐ≧０．１３とすることが示されている。これにより、セル壁の厚みが１４０μｍ以下の薄肉の六角セルハニカム構造体であっても、破壊強度を十分に確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１９６２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の発明では、機械的な強度を十分に確保することができるものの、上記条件を満たすことによってセル壁同士の交点部分が大きくなり、その分だけ質量が増えて熱容量が大きくなってしまう。そのため、触媒の早期活性化という面では不利となり、薄肉にして触媒の早期活性化を図ることができるという効果を十分に発揮することができなかった。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、強度を向上させることができると共に、触媒の早期活性化、排ガス浄化性能の向上、圧力損失の低減を図ることができる六角セルハニカム構造体を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、排ガス浄化触媒の触媒担体として用いられ、六角形格子状のセル壁と、該セル壁に囲まれた六角形状の多数のセルと、外周側面を覆う筒状のスキン層とを有するセラミックス製の六角セルハニカム構造体において、
上記セル壁のうち、上記スキン層と組み合わせられることなく６つのセル壁によって実質的に完全な六角形状のセルを形成する要素となるセル壁である基本セル壁の平均厚みが１４０μｍ以下であり、
３つの上記基本セル壁同士の交点部分における３つのセル開口部の輪郭に接する円の直径Ｄａの平均値Ｄａｘと、セルピッチＰとの関係が、Ｄａｘ／Ｐ≧０．１３であり、
上記六角セルハニカム構造体の横断面において、上記基本セル壁の表面が内方に曲線状に凹んで形成されていると共に、隣接する２つの上記基本セル壁がなす内角部がその２つの上記基本セル壁の表面を滑らかにつなぐように直線状又は曲線状に形成されていることを特徴とする六角セルハニカム構造体にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、上記基本セル壁の平均厚みが１４０μｍ以下であるという薄肉の六角セルハニカム構造体である場合を前提として、３つの上記基本セル壁同士の交点部分における３つのセル開口部の輪郭に接する円の直径Ｄａの平均値Ｄａｘと、セルピッチＰとの関係が、Ｄａｘ／Ｐ≧０．１３であることにより、破壊強度（例えば、アイソスタティック強度）を向上させることができる。すなわち、この関係を具備することによって、交点部分における強度を向上させ、全体の破壊強度を高めることができる。これにより、上記六角セルハニカム構造体は、薄肉であっても排ガス浄化装置の触媒担体として実用に耐え得る強度を有するものとなる。
【００１０】
また、本発明では、上記六角セルハニカム構造体の横断面において、上記基本セル壁の表面が内方に曲線状に凹んで形成されている。そのため、上記基本セル壁の表面を略直線状とした場合に比べて、内方に凹ませた分だけ上記六角セルハニカム構造体を軽量化し、その熱容量を低減することができる。これにより、担持させた触媒の早期活性化を実現することができる。
また、上記基本セル壁同士の交点部分が上記条件を満たすことによって大きくなり、上記六角セルハニカム構造体全体の質量が増大するおそれがある場合でも、これを相殺することができる。これにより、機械的な強度を維持しながら、触媒の早期活性化を実現することができる。
【００１１】
また、上記基本セル壁の表面を曲線状にしたことにより、略直線状とした場合に比べて上記基本セル壁の表面積を大きくすることができる。すなわち、触媒を担持させる担持面積を大きくすることができる。これにより、触媒による排ガス浄化性能の向上を図ることができる。
また、上記基本セル壁の表面を曲線状にしたことにより、略直線状とした場合に比べて上記各セルのセル開口部の面積を大きくすることができる。これにより、上記六角セルハニカム構造体全体として、排ガスを良好に流通させて圧力損失を低減することができる。
【００１２】
さらに、本発明では、上記六角セルハニカム構造体の横断面において、隣接する２つの上記基本セル壁がなす内角部がその２つの上記基本セル壁の表面を滑らかにつなぐように直線状又は曲線状に形成されている。すなわち、上記内角部は、角張って形成されることなく、隣接する２つの上記基本セル壁の表面と表面とを滑らかに直線状又は曲線状につなげ、あたかもその部分が肉盛りされているかのように形成されている。そのため、上記六角セルハニカム構造体に発生する応力を上記内角部において分散・緩和させることができる。これにより、上記六角セルハニカム構造体の破壊強度をさらに向上させることができる。
【００１３】
このように、本発明によれば、強度を向上させることができると共に、触媒の早期活性化、触媒による排ガス浄化性能の向上、圧力損失の低減を図ることができる六角セルハニカム構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における、六角セルハニカム構造体の全体構造を示す説明図。
【図２】実施例１における、六角セルハニカム構造体の横断面を示す説明図。
【図３】実施例１における、実質的に完全な六角形状のセルを示す説明図。
【図４】実施例１における、基本セル壁の平均厚みを求めるための説明図。
【図５】実施例５における、圧縮破壊強度の試験体を示す説明図。
【図６】実施例５における、基本セル壁の最薄部厚みとｃ軸における圧縮破壊強度との関係を示す説明図。
【図７】本発明における、直径Ｄａ及びセル壁の表面の形状を示す説明図。
【図８】（ａ）本発明品のセル開口部の面積を示す説明図、（ｂ）従来品のセル開口部の面積を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明において、「実質的に完全な六角形状」とは、いわゆる幾何学上の六角形に限るものではなく、スキン層を要素とせずに、６つのセル壁を組み合わせて一般的な概念における六角形となる形状を意味している。より具体的には、スキン層を一部の要素としてセル開口部を形成しているセル（実質的に不完全な六角形状のセル）を除いたセルが「実質的に完全な六角形状」のセルということとなる。
【００１６】
また、上記のごとく、３つの上記基本セル壁同士の交点部分における３つのセル開口部の輪郭に接する円の直径Ｄａの平均値Ｄａｘと、セルピッチＰとの関係が、Ｄａｘ／Ｐ≧０．１３である。このＤａｘ／Ｐが０．１３未満の場合には、十分な破壊強度向上効果が得られない。
【００１７】
ここで、上記直径Ｄａは、図７に示すごとく、六角セルハニカム構造体１における基本セル壁２ａ同士の交点部分において、隣接する３つのセル開口部ｃ１〜ｃ３の輪郭、つまり基本セル壁２ａの表面位置のどこかでそれぞれ接するように円Ｃａを描いてその直径Ｄａを求める。そして、この円Ｃａとセル開口部ｃ１〜ｃ３の輪郭とが接する位置は、実際には、その交点部分の内角部２９ａの微細な形状のばらつきや基本セル壁２ａの厚み等によって変化するが、いずれの場合にも、セル開口部ｃ１〜ｃ３の内部にはみ出さないように、すべてのセル開口部ｃ１〜ｃ３の輪郭に接する最大の円を描いて求める。
また、上記平均値Ｄａｘは、上記基本セル壁同士の全交点における上記直径Ｄａの平均値のことである。
【００１８】
また、上記のごとく、上記基本セル壁の表面が内方に曲線状に凹んで形成されている。ここで、上記基本セル壁の表面が内方に凹んでいるとは、上記平均値Ｄａｘと上記セルピッチＰとが上記条件を満たし、かつ、上記基本セルの表面位置が、基本セル壁の表面を直線状に形成した場合のその基本セル壁の表面位置よりも内方（六角形状のセルの中心から離れる方向）にあることをいう（後述する図３参照）。
また、上記基本セル壁の表面は、後述する円弧等の曲線によって構成してもよいし、例えば複数の直線を曲線状につないで構成してもよい。
【００１９】
また、上記のごとく、隣接する２つの上記基本セル壁がなす上記内角部がその２つの上記基本セル壁の表面を滑らかにつなぐように直線状又は曲線状に形成されている。ここで、上記内角部が隣接する２つの上記基本セル壁の表面を滑らかにつなぐように直線状又は曲線状に形成されているとは、上記平均値Ｄａｘと上記セルピッチＰとが上記条件を満たし、かつ、上記内角部の表面位置が、基本セル壁の表面を直線状に形成した場合のその内角部の表面位置よりも外方（六角形状のセルの中心に近づく方向）にあり、あたかも肉盛りされているかのように形成されていることをいう（後述する図３参照）。
また、上記内角部は、後述する円弧等の曲線によって構成してもよいし、例えば複数の直線を曲線状につないで構成してもよい。また、１本の直線によって構成してもよい。
【００２０】
また、上記六角セルハニカム構造体を構成する材料は、コーディエライトであることが好ましい（請求項２）。
すなわち、コーディエライトは、触媒担体として用いられる他のセラミックスであるＳｉＣ等と比べて強度的に若干劣る傾向にある。そのため、本発明の構造的な強度向上策を採用することが非常に有効となる。
【００２１】
また、上記基本セル壁の表面が曲率半径１〜３２ｍｍの円弧状のＲ面によって形成されていると共に、上記内角部が曲率半径０．１〜０．４ｍｍの円弧状のＲ面によって形成されており、かつ、上記六角セルハニカム構造体における細孔径４０μｍ以上の細孔の合計容積が０．０２ｃｍ3／ｇ以下であることが好ましい（請求項３）。
【００２２】
上記基本セル壁の表面の曲率半径が１ｍｍ未満の場合には、上記基本セル壁（特に後述する最薄部）において厚みを十分に確保することができず、破壊強度が低下するおそれがある。一方、３２ｍｍを超える場合には、上記六角セルハニカム構造体の軽量化を十分に行うことができず、触媒の早期活性化、触媒による排ガス浄化性能の向上、圧力損失の低減を図るという本発明の効果を十分に得ることができないおそれがある。
【００２３】
また、上記内角部の曲率半径が０．１ｍｍ未満の場合には、上記六角セルハニカム構造体に発生する応力を上記内角部において分散・緩和させる効果を十分に得ることができず、破壊強度の向上を図ることができないおそれがある。一方、０．４ｍｍを超える場合には、上記基本セル壁同士の交点部分の容積が大きくなることにより、その交点部分の吸水量が増加する。そのため、スラリー状の触媒材料をコートする際に、触媒材料の水分が上記交点部分において吸収され、触媒材料を均一に精度良くコートすることができないおそれがあり、さらには上記セルに触媒材料が目詰まりするおそれもある。
【００２４】
また、上記基本セル壁の表面及び上記内角部の曲率半径は、上記ハニカム構造体のメッシュ数（一定面積当たりのセル数）や上記セル壁の厚み等に応じて設定すればよい。例えば、上記内角部の曲率半径は、六角形状を呈する上記セルの構造上、上記基本セル壁の表面の曲率半径によって設定可能な範囲が決まるため、その設定可能な範囲で設定すればよい。
【００２５】
また、上記の曲率半径を設定する場合には、図８（ａ）に示すごとく、基本セル壁２ａの表面２０ａが内方に曲線状に凹んで形成された本発明の六角セルハニカム構造体１における、基本セル壁２ａに囲まれた各セル３ａのセル開口部の面積をＳ１とし、図８（ｂ）に示すごとく、基本セル壁９２ａの表面が直線状に形成された従来の六角セルハニカム構造体９１における、基本セル壁９２ａに囲まれた各セル９３ａのセル開口部の面積をＳ２とした場合に、Ｓ１≧Ｓ２の関係を満たすようにすることが好ましい。
この場合には、高強度を実現しつつ、軽量化を図って触媒の早期活性化を実現し、触媒による排ガス浄化性能の向上、圧力損失の低減を図るという本発明の効果を十分に得ることができる。
【００２６】
また、上記六角セルハニカム構造体における細孔径４０μｍ以上の細孔の合計容積が０．０２ｃｍ3／ｇを超える場合には、上記六角セルハニカム構造体の破壊強度を十分に確保することができないおそれがある。
【００２７】
また、上記六角セルハニカム構造体の気孔率は、４０％以下であることが好ましい。
上記気孔率は、ポロシメータを用いた水銀圧入法により測定することができるが、その気孔率が４０％を超える場合には、上記六角セルハニカム構造体全体の強度を十分に確保することができないおそれがある。
なお、上記気孔率の下限値は、十分な量の触媒を担持させることができないという理由により１０％とすることが好ましい。
【００２８】
また、上記基本セル壁における最も厚みの小さい最薄部の厚みは、４０μｍ以上であることが好ましい（請求項４）。
上記基本セル壁の上記最薄部の厚みが４０μｍ未満の場合には、上記基本セル壁の強度を十分に確保することができないおそれがあり、さらには上記六角セルハニカム構造体全体の破壊強度が低下するおそれがある。また、上記六角セルハニカム構造体を押出成形により成形する際には、金型のスリット幅が狭くなり、材料の供給が十分に行われず、精度良く成形することができないおそれがある。また、これによって成形品の強度が低下するおそれがある。
【００２９】
また、上記基本セル壁の上記最薄部の厚みは、上記基本セル壁における最も厚みの大きい最厚部の厚みの９０％以下であることが好ましい。
上記最薄部の厚みが上記最厚部の厚みの９０％を超える場合には、上記六角セルハニカム構造体の軽量化を十分に行うことができず、触媒の早期活性化、触媒による排ガス浄化性能の向上、圧力損失の低減を図るという本発明の効果を十分に得ることができないおそれがある。
【００３０】
また、上記直径Ｄａの平均値Ｄａｘと上記セルピッチＰとの関係が、Ｄａｘ／Ｐ≧０．１６であることがより好ましい（請求項５）。
この場合には、上記六角セルハニカム構造体全体の破壊強度を向上させるという効果をさらに高めることができる。
上記直径Ｄａの平均値Ｄａｘと上記セルピッチＰとの関係がＤａｘ／Ｐ＜０．１６の場合には、破壊強度を向上させるという効果を十分に得ることができないおそれがある。
また、上記Ｄａｘ／Ｐの上限値は、開口面積の低下により圧力損失が上昇してしまうという理由で０．３０であることが好ましい。
【００３１】
また、上記セル壁のうち、上記スキン層近傍において該スキン層と組み合わせられて実質的に不完全な六角形状のセルを形成する要素となる最外周セル壁同士の交点部分、又は該最外周セル壁と上記基本セル壁との交点部分における３つのセル開口部の輪郭に接する円の直径Ｄｂの平均値Ｄｂｘと、上記直径Ｄａの平均値Ｄａｘとの関係が、Ｄｂｘ／Ｄａｘ≧１．０５であることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記六角セルハニカム構造体全体の破壊強度を向上させるという効果をさらに高めることができる。これは、Ｄｂｘ／Ｄａｘ≧１．０５の関係を満たすことによって、最外周側近傍の強度をその内側よりも高めることができるが、その最外周側近傍の強度の向上が上記六角セルハニカム構造体全体の強度向上に大きく寄与し、さらに破壊強度を向上させることができる。
ここで、上記直径Ｄｂ及び上記平均値Ｄｂｘは、前述した直径Ｄａ及び平均値Ｄａｘと同様の求め方で求めることができる。
【００３２】
また、上記最外周セル壁は、上記基本セル壁と同様の形状で構成されていることが好ましい。すなわち、上記最外周セル壁の表面は、内方に曲線状に凹んで形成されていることが好ましい。また、隣接する２つの上記最外周セル壁がなす内角部は、その２つの上記最外周セル壁の表面を滑らかにつなぐように直線状又は曲線状に形成されていることが好ましい。
この場合には、上記最外周セル壁においても、触媒の早期活性化、触媒による排ガス浄化性能の向上、圧力損失の低減を図ることができるという本発明の効果を十分に得ることができる。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる六角セルハニカム構造体について、図を用いて説明する。
本例の六角セルハニカム構造体１は、図１に示すごとく、排ガス浄化触媒の触媒担体として用いられるセラミックス製の六角セルハニカム構造体である。
六角セルハニカム構造体１は、六角形格子状のセル壁２と、セル壁２に囲まれた六角形状の多数のセル３と、外周側面を覆う筒状のスキン層４とを有している。
【００３４】
また、図２に示すごとく、六角セルハニカム構造体１の横断面において、セル壁２のうち、スキン層４と組み合わせられることなく６つのセル壁によって実質的に完全な六角形状のセル３ａを形成する要素となるセル壁である基本セル壁２ａの平均厚みＴが１４０μｍ以下である。
【００３５】
また、同図に示すごとく、３つの基本セル壁２ａ同士の交点部分における、３つのセル開口部の輪郭に接する円Ｃａの直径をＤａ、すべての交点における直径Ｄａの平均値をＤａｘ、セルピッチをＰとした場合、平均値ＤａｘとセルピッチＰとがＤａｘ／Ｐ≧０．１３の関係を満たしている。
本例では、セルピッチＰは、後述する基本セル壁２ａの最薄部２１ａにおける距離としている。
【００３６】
また、同図に示すごとく、セル壁２のうち、スキン層４近傍においてスキン層４と組み合わせられて実質的に不完全な六角形状のセル３ｂを形成する要素となる最外周セル壁２ｂ同士の交点部分、又は最外周セル壁２ｂと基本セル壁２ａとの交点部分における、３つのセル開口部の輪郭に接する円の直径をＤｂ、すべての交点における直径Ｄｂの平均値をＤｂｘとした場合、平均値Ｄａｘと平均値ＤｂｘとがＤｂｘ／Ｄａｘ≧１．０５の関係を満たしている。
【００３７】
また、図２、図３に示すごとく、基本セル壁２ａは、その表面２０ａが内方に曲線状に凹んで形成されている。すなわち、図３に示すごとく、平均値ＤａｘとセルピッチＰとが上記条件を満たし、かつ、基本セル壁２ａの表面を直線状とし、これを仮想線Ａ（点線）とした場合、基本セル壁２ａの表面２０ａが仮想線Ａよりも内方（六角形状のセル３ａの中心から離れる方向）にある。
本例では、基本セル壁２ａの表面２０ａは、曲率半径が１．０〜３２ｍｍの範囲内の円弧状のＲ面によって形成されている。また、基本セル壁２ａにおける最も厚みの小さい最薄部２１ａの厚みＴ１は、４０μｍ以上である。また、最薄部２１ａの厚みＴ１は、基本セル壁２ａにおける最も厚みの大きい最厚部２２ａの厚みＴ２の９０％以下である。
【００３８】
また、図２、図３に示すごとく、隣接する２つの基本セル壁２ａがなす内角部２９ａは、その２つの基本セル壁２ａの表面２０ａ同士を滑らかにつなぐように曲線状に形成されている。すなわち、図３に示すごとく、内角部２９ａが仮想線Ａよりも外方（六角形状のセル３ａの中心に近づく方向）にあり、あたかもその部分が肉盛りされているかのように形成されている。
本例では、内角部２９ａは、曲率半径が０．１〜０．４ｍｍの範囲内の円弧状のＲ面によって形成されている。
【００３９】
また、図２に示すごとく、最外周セル壁２ｂは、基本セル壁２ａと同様の形状である。すなわち、最外周セル壁２ｂの表面２０ｂは、基本セル壁２の表面２０ａと同様の形状である。また、隣接する２つの最外周セル壁２ｂがなす内角部２９ｂは、隣接する２つの基本セル壁２ａがなす内角部２９ａと同様の形状である。
【００４０】
また、六角セルハニカム構造体１は、コーディエライトよりなる。また、六角セルハニカム構造体１において、単位質量当たりの細孔径４０μｍ以上の細孔の合計容積は、０．０２ｃｍ3／ｇ以下である。
【００４１】
なお、本例のような六角セルハニカム構造体１においては、基本セル壁２ａの平均厚みＴを以下のようにして求めることができる。すなわち、図４に示すごとく、基本セル壁２ａの中央部分に当たる最薄部２１ａから、基本セル壁２ａの表面２０ａと内角部２９ａとの接点部分に当たる最厚部２２ａまでの間において等間隔に５点の厚みを測定する。厚みｔ１、ｔ５は、それぞれ最薄部２１ａ、最厚部２２ａの厚みＴ１、Ｔ２と同じである。そして、基本セル壁の平均厚みＴを、Ｔ＝（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５）／５の式から求める。
【００４２】
次に、上記六角セルハニカム構造体１の製造方法について簡単に説明する。
六角セルハニカム構造体１を製造するに当たっては、少なくとも、セラミックス原料を押出成形してハニカム成形体を成形する押出成形工程と、上記ハニカム成形体を所望長さに切断する切断工程と、上記ハニカム成形体を乾燥させる乾燥工程と、上記ハニカム成形体を焼成してハニカム構造体（六角セルハニカム構造体１）を得る焼成工程とを含む。
そして、上記押出成形工程では、セル壁２の形状に対応する形状のスリット溝を有する押出成形用金型（図示略）を用いて押出成形する。
【００４３】
まず、押出成形工程では、ハニカム成形体を構成するセラミックス原料を準備する。本例では、セラミックス原料の原料粉末として、カオリン、溶融シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、タルク等を含有し、化学組成が重量比にて最終的にＳｉＯ2：４５〜５５％、Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２％、ＭｇＯ：１２〜１８％よりなるコーディエライトを主成分とする組成となるように調整したものを用いた。この原料粉末に水、バインダー等を所定量添加し、混練することでセラミックス原料を得る。そして、このセラミックス原料を上記押出成形金型を用いて押出成形し、ハニカム成形体を成形する。
その後、成形したハニカム成形体を所望の長さに切断する切断工程と、９０〜１００℃で乾燥させる乾燥工程と、最高温度１４００℃で焼成する焼成工程とを行うことにより、上記六角セルハニカム構造体１を得る。
【００４４】
次に、上記六角セルハニカム構造体１における作用効果について説明する。
本例は、基本セル壁２ａの平均厚みＴが１４０μｍ以下であるという薄肉の六角セルハニカム構造体１である場合を前提として、３つの基本セル壁２ａ同士の交点部分における３つのセル開口部の輪郭に接する円Ｃａの直径Ｄａの平均値Ｄａｘと、セルピッチＰとの関係が、Ｄａｘ／Ｐ≧０．１３であることにより、破壊強度（例えば、アイソスタティック強度）を向上させることができる。すなわち、この関係を具備することによって、交点部分における強度を向上させ、全体の破壊強度を高めることができる。これにより、六角セルハニカム構造体１は、薄肉であっても排ガス浄化装置の触媒担体として実用に耐え得る強度を有するものとなる。
【００４５】
また、本例では、六角セルハニカム構造体１の横断面において、基本セル壁２ａの表面２０ａが内方（六角形状のセル３ａの中心から離れる方向）に曲線状に凹んでいる。そのため、基本セル壁２ａの表面２０ａを略直線状とした場合に比べて、内方に凹ませた分だけ六角セルハニカム構造体１を軽量化し、その熱容量を低減することができる。これにより、担持させた触媒の早期活性化を実現することができる。
また、基本セル壁２ａの交点部分が上記条件を満たすことによって大きくなり、六角セルハニカム構造体１全体の質量が増大するおそれがある場合でも、これを相殺することができる。これにより、機械的な強度を維持しながら、触媒の早期活性化を実現することができる。
【００４６】
また、基本セル壁２ａの表面２０ａを曲線状にしたことにより、略直線状とした場合に比べて基本セル壁２ａの表面積を大きくすることができる。すなわち、触媒を担持させる担持面積を大きくすることができる。これにより、触媒による排ガス浄化性能の向上を図ることができる。
また、基本セル壁２ａの表面２０ａを曲線状にしたことにより、略直線状とした場合に比べて各セル３のセル開口部の面積を大きくすることができる。これにより、六角セルハニカム構造体１全体として、排ガスを良好に流通させて圧力損失を低減することができる。
【００４７】
さらに、本例では、六角セルハニカム構造体１の横断面において、隣接する２つの基本セル壁２ａがなす内角部２９ａがその２つの基本セル壁２ａの表面２０ａを滑らかにつなぐように曲線状に形成されている。すなわち、内角部２９ａは、角張って形成されることなく、隣接する２つの基本セル壁２ａの表面２０ａ同士を滑らかに曲線状につなげ、あたかもその部分が六角形状のセル３ａの中心に近づく方向に肉盛りされているかのように形成されている。そのため、六角セルハニカム構造体１に発生する応力を内角部２９ａにおいて分散・緩和させることができる。これにより、六角セルハニカム構造体１の破壊強度をさらに向上させることができる。
【００４８】
また、本例においては、基本セル壁２ａの表面２０ａが曲率半径１．０〜３２ｍｍの円弧状のＲ面によって形成されていると共に、内角部２９ａが曲率半径０．１〜０．４ｍｍの円弧状のＲ面によって形成されており、かつ、六角セルハニカム構造体１における細孔径４０μｍ以上の細孔の合計容積が０．０２ｃｍ3／ｇ以下である。そのため、強度を向上させることができると共に、触媒の早期活性化、触媒による排ガス浄化性能の向上、圧力損失の低減を図ることができるという本発明の効果を十分に得ることができる。
【００４９】
また、基本セル壁２ａにおける最も厚みの小さい最薄部２１ａの厚みＴ１は、４０μｍ以上である。そのため、基本セル壁２ａの強度を十分に確保すると共に、六角セルハニカム構造体１全体の破壊強度を十分に確保することができる。また、六角セルハニカム構造体１を押出成形により成形する際には、金型のスリット幅を十分に確保することができ、精度良く成形することができる。
【００５０】
また、セル壁２のうち、スキン層４近傍においてスキン層４と組み合わせられて実質的に不完全な六角形状のセル３ｂを形成する要素となる最外周セル壁２ｂ同士の交点部分、又は最外周セル壁２ｂと基本セル壁２ａとの交点部分における３つのセル開口部の輪郭に接する円Ｃｂの直径Ｄｂの平均値Ｄｂｘと、直径Ｄａの平均値Ｄａｘとの関係が、Ｄｂｘ／Ｄａｘ≧１．０５である。そのため、六角セルハニカム構造体１全体の破壊強度を向上させるという効果をさらに高めることができる。これは、Ｄｂｘ／Ｄａｘ≧１．０５の関係を満たすことによって、最外周側近傍の強度をその内側よりも高めることができるが、その最外周側近傍の強度の向上が六角セルハニカム構造体１全体の強度向上に大きく寄与し、さらに破壊強度を向上させることができる。
【００５１】
また、最外周セル壁２ｂは、基本セル壁２ａと同様の形状である。すなわち、最外周セル壁２ｂの表面２０ｂは、基本セル壁２の表面２０ａと同様の形状である。また、隣接する２つの最外周セル壁２ｂがなす内角部２９ｂは、隣接する２つの基本セル壁２ａがなす内角部２９ａと同様の形状である。そのため、最外周セル壁２ｂにおいても、触媒の早期活性化、触媒による排ガス浄化性能の向上、圧力損失の低減を図ることができるという本発明の効果を十分に得ることができる。
【００５２】
このように、本例によれば、強度を向上させることができると共に、触媒の早期活性化、触媒による排ガス浄化性能の向上、圧力損失の低減を図ることができる六角セルハニカム構造体１を提供することができる。
【００５３】
（実施例２）
本例では、本発明の六角セルハニカム構造体の特性を評価すべく、各部の寸法を変更した複数の六角セルハニカム構造体（本発明品としての試料Ｅ１１〜Ｅ１３、比較品としての試料Ｃ１１〜Ｃ１３）を作製し、開口面積を測定した。
【００５４】
本発明品としての試料Ｅ２１〜Ｅ２３は、基本的な構成が実施例１と同様の六角セルハニカム構造体である。
比較品としての試料Ｃ１１〜Ｃ１３は、平均値ＤａｘとセルピッチＰとの関係がＤａｘ／Ｐ≧０．１３を満たし、セル壁の表面を直線状（図３の仮想線Ａ）にした六角セルハニカム構造体である。すなわち、セル壁の交点部分の強度を向上させ、全体の強度を向上させたタイプのものである。
【００５５】
各試料における各部の寸法は、表１に示すとおりである。ここで、表中の「ミル」とは、セル壁の厚みを表しており、単位は１／１０００インチである。また、「メッシュ」とは、１平方インチ当たりのセル数を表している。また、「曲率半径Ｒ１」とは、基本セル壁の表面の曲率半径である。
また、六角セルハニカム構造体としては、直径１０３ｍｍ、長さ１０５ｍｍの円柱状のものを用いた。また、開口面積は、ＣＡＤ図又はマイクロスコープを用いて測定した。
【００５６】
【表１】
2010089077.tif 000003
【００５７】
次に、各試料の開口面積の測定結果を表１に示す。
表１からわかるように、試料Ｅ１１〜Ｅ１３は、試料Ｃ１１〜Ｃ１３に比べて各セルの開口面積が大きくなっている。
この結果から、本発明の六角セルハニカム構造体は、基本セル壁の表面が内方に曲線状（円弧状）に凹んで形成されていることにより、各セルの開口面積を大きくして排ガスを良好に流通させることができ、圧力損失を低減することができることがわかる。
【００５８】
（実施例３）
本例では、本発明の六角セルハニカム構造体の特性を評価すべく、各部の寸法等を変更した複数の六角セルハニカム構造体（本発明品としての試料Ｅ２１、Ｅ２２、比較品としての試料Ｃ２１、Ｃ２２）を作製し、質量、アイソスタティック強度を測定した。
【００５９】
本発明品としての試料Ｅ２１、Ｅ２２は、基本的な構成が実施例１と同様の六角セルハニカム構造体である。
比較品としての試料Ｃ２１は、セル壁の表面を直線状とした一般的な従来の六角セルハニカム構造体である。また、試料Ｃ２２は、平均値ＤａｘとセルピッチＰとの関係がＤａｘ／Ｐ≧０．１３を満たし、セル壁の表面を直線状にした六角セルハニカム構造体である。
【００６０】
各試料における各部の寸法等は、表２に示すとおりである。
六角セルハニカム構造体としては、実施例２と同様の寸法、形状（直径１０３ｍｍ、長さ１０５ｍｍの円柱状）のものを作製した。また、隣接する２つの基本セル壁がなす内角部の曲率半径（後述する曲率半径Ｒ２）は、すべて０．２５ｍｍとした。
アイソスタティック強度は、「ＪＡＳＯ規格：Ｍ５０５−８７」に定められた測定法に基づき、六角セルハニカム構造体に対して静水圧を印加することにより測定した。その判定は、アイソスタティック強度が３．５ＭＰａ以上：◎、１．５ＭＰａ以上３．５ＭＰａ未満：○、１．０ＭＰａ以上１．５ＭＰａ未満：△、１．０ＭＰａ未満：×とした。
【００６１】
【表２】
2010089077.tif 000004
【００６２】
次に、各試料の質量、アイソスタティック強度の測定結果を表２に示す。
表２からわかるように、試料Ｅ２１は、Ｄａｘ／Ｐ≧０．１３の条件を満たし（基本セル壁同士の交点部分が大きく）、基本セル壁の表面が内方に曲線状に凹んで形成されている（曲率半径Ｒ１が設定されている）ことにより、十分なアイソスタティック強度が得られた（判定：○）。また、質量も従来（試料Ｃ２１）とほぼ同等であるため、触媒の早期活性化を実現することができる。
また、試料Ｅ２２は、試料Ｅ２１に比べてさらにＤｂｘ／Ｄａｘ≧１．０５の条件を満たし、最外周側近傍の強度を向上させていることにより、より優れたアイソスタティック強度が得られた（判定：◎）。また、質量は、最外周側近傍の強度向上のために従来（試料Ｃ２１）よりも少し重くなったが問題のない範囲であり、触媒の早期活性化を実現することができる。
【００６３】
一方、試料Ｃ２１は、Ｄａｘ／Ｐ≧０．１３の条件を満たしていないため、十分なアイソスタティック強度が得られなかった（判定：×）。
また、試料Ｃ２２は、Ｄａｘ／Ｐ≧０．１３の条件を満たしていることで十分なアイソスタティック強度が得られたものの（判定：○）、基本セル壁の表面が直線状に形成されている（曲率半径Ｒ１が設定されていない）ことで質量が重くなっており、触媒の早期活性化という点では不利である。
【００６４】
以上の結果から、本発明の六角セルハニカム構造体は、基本セル壁の厚みが１４０μｍ以下であるという薄肉の場合を前提とした場合でも、３つの基本セル壁同士の交点部分における３つのセル開口部の輪郭に接する円の直径Ｄａの平均値ＤａｘとセルピッチＰとの関係がＤａｘ／Ｐ≧０．１３を満たすことにより、つまり基本セル壁同士の交点部分を大きくすることにより、全体の強度を向上させることができ、排ガス浄化触媒の触媒担体として実用に耐え得る強度を有するものとなることがわかる。
【００６５】
また、さらに、最外周セル壁同士の交点部分又は最外周セル壁と基本セル壁との交点部分における３つのセル開口部の輪郭に接する円の直径Ｄｂの平均値Ｄｂｘと、直径Ｄａの平均値Ｄａｘとの関係がＤｂｘ／Ｄａｘ≧１．０５を満たすことにより、最外周側近傍の強度を高め、全体の強度をさらに向上させることが可能であることがわかる。
【００６６】
（実施例４）
本例では、本発明の六角セルハニカム構造体の特性を評価すべく、各部の寸法等を変更した複数の六角セルハニカム構造体（本発明品としての試料Ｅ３１、Ｅ３２、Ｅ４１、Ｅ４２、Ｅ５１、Ｅ５２、比較品としての試料Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ５１、Ｃ５２）を作製し、アイソスタティック強度を測定した。
【００６７】
各試料における各部の寸法等は、表３に示すとおりである。ここで、表中の「曲率半径Ｒ１」とは、基本セル壁の表面の曲率半径である。また、「曲率半径Ｒ２」とは、内角部の曲率半径である。また、「細孔容積」とは、単位質量当たりの細孔径４０μｍ以上の細孔の合計容積のことである。
【００６８】
六角セルハニカム構造体としては、実施例２と同様の寸法、形状（直径１０３ｍｍ、長さ１０５ｍｍの円柱状）のものを作製した。
また、試料Ｅ３１、Ｅ３２、Ｅ４１、Ｅ４２、Ｅ５１、Ｅ５２、Ｃ３２、Ｃ４２、Ｃ５２については、細孔径４０μｍ以上の細孔が増大しないように（細孔径４０μｍ以上の細孔の合計容積が０．０２ｃｍ3／ｇ以下となるように）、分級機を用いて原料中に含まれる４５μｍ以上の粗大粒子を除去しておく。そして、この原料を用いて六角セルハニカム構造体を作製する。
また、アイソスタティック強度は、上述した実施例３と同様の方法で測定し、同様に判定を行った。
【００６９】
【表３】
2010089077.tif 000005
【００７０】
次に、各試料のアイソスタティック強度の測定結果を表３に示す。
表３からわかるように、試料Ｅ３１、Ｅ３２、Ｅ４１、Ｅ４２、Ｅ５１、Ｅ５２は、基本セル壁の表面の曲率半径Ｒ１が１〜３２ｍｍの範囲であり、内角部の曲率半径Ｒ２が０．１〜０．４ｍｍの範囲であり、細孔径４０μｍ以上の細孔の合計容積（細孔容積）が０．０２ｃｍ3／ｇ以下であるため、十分なアイソスタティック強度が得られた（判定：◎）。
一方、試料Ｃ３１、Ｃ４１、Ｃ５１は、曲率半径Ｒ１、Ｒ２が上記範囲であるものの、細孔容積が０．０２ｃｍ3／ｇを超えているため、試料Ｅ３１、Ｅ３２、Ｅ４１、Ｅ４２、Ｅ５１、Ｅ５２に比べるとアイソスタティック強度が低くなった（判定：△）。
また、試料Ｃ３２、Ｃ４２、Ｃ５２は、曲率半径Ｒ１が設定されておらず、すなわち基本セル壁の表面が直線状であり、また曲率半径Ｒ２も上記範囲でないため、十分なアイソスタティック強度を得ることができなかった（判定：×）。
【００７１】
以上の結果から、本発明の六角セルハニカム構造体は、基本セル壁の表面の曲率半径が１〜３２ｍｍの範囲であり、内角部の曲率半径が０．１〜０．４ｍｍの範囲であり、細孔径４０μｍ以上の細孔の合計容積が０．０２ｃｍ3／ｇ以下であることが好ましく、これによって排ガス浄化触媒の触媒担体として実用に耐え得る強度を有するものとなることがわかる。
【００７２】
（実施例５）
本例では、本発明の六角セルハニカム構造体の特性を評価すべく、基本セル壁の最薄部の厚みＴ１を変更した六角セルハニカム構造体を作製し、圧縮破壊強度を測定した。
【００７３】
圧縮破壊強度は、次のようにして行った。すなわち、基本的な構成が実施例１と同様の六角セルハニカム構造体１（図１参照）を作製する。セルピッチＰは１．３６ｍｍである。次いで、図５に示すごとく、その六角セルハニカム構造体１から、φ＝１インチ、Ｌ＝１インチの円柱状の試験体１０を切り出す。このとき、六角セルハニカム構造体１の長手方向をａ軸とした場合、試験体１０の長手方向がｃ軸となるように切り出す。そして、この試験体１０について、ｃ軸における圧縮破壊強度を測定する。圧縮破壊強度は、インストロン社製のオートグラフを用いて、試験体１０をｃ軸方向に圧縮することにより測定した。
【００７４】
次に、測定結果を図６に示す。同図は、セル壁の最薄部の厚みＴ１（最薄部厚み）とｃ軸方向における圧縮破壊強度（ｃ軸強度）との関係を示している。
図６からわかるように、基本セル壁の最薄部の厚みＴ１が４０μｍ未満になると、ｃ軸における圧縮破壊強度が著しく低下する傾向が見られた。これは、六角セルハニカム構造体を押出成形により成形する際に、金型のスリット幅が狭くなるため、材料の供給が十分に行われず、精度良く成形することができないからである。また、これによって成形品の強度が低下するからである。
【００７５】
以上の結果から、本発明の六角セルハニカム構造体は、基本セル壁の最薄部の厚みＴ１が４０μｍ以上であることが好ましく、これによって排ガス浄化触媒の触媒担体として実用に耐え得る強度を有するものとなることがわかる。
【符号の説明】
【００７６】
１  六角セルハニカム構造体
２  セル壁
２ａ  基本セル壁
２０ａ  表面（基本セル壁の表面）
３  セル
４  スキン層
【図１】
2010089077.tif 000006
【図２】
2010089077.tif 000007
【図３】
2010089077.tif 000008
【図４】
2010089077.tif 000009
【図５】
2010089077.tif 000010
【図６】
2010089077.tif 000011
【図７】
2010089077.tif 000012
【図８】
2010089077.tif 000013