(57)【要約】【課題】圧力損失の上昇を抑制しつつ、構造体強度を向上可能なハニカム構造体を提供する。【解決手段】ハニカム構造体１は、ベース領域１１と外周強化領域１２とを有する。外周強化領域１２は、中心セル２０に対してＢ軸が３０度傾いた仮想正六角形Ｈを中心セル２０と同軸に描いたときに、仮想正六角形Ｈの辺Ｌに垂直な方向を構成するセル壁３の長さがベース領域１１におけるセル壁の長さに比べて短くされた一対の短セル壁３０を用いて形成される非正六角形状の扁平セル２１を複数有する。複数の扁平セル２１は、仮想正六角形Ｈの辺に沿う方向に並んで配列されている。扁平セル２１のセルピッチは、ベース領域１１におけるセル２のセルピッチと同等、仮想正六角形Ｈの辺Ｌに沿う方向で同じ列に並んだ各扁平セル２１の短セル壁３の長さｈ１は、それぞれ同等とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隣接する断面六角形状の複数のセル（２）と、複数の上記セルを形成する複数のセル壁（３）と、複数の上記セル壁の外周に設けられて上記セル壁を保持する外周壁（４）と、を有するハニカム構造体（１）であって、
ハニカム中心軸（１０）に垂直な断面視で、
正六角形状の複数の上記セルを含んで構成されており、上記ハニカム中心軸がセル中心を通る正六角形状の中心セル（２０）を有するベース領域と、
非正六角形状の複数の上記セルを含んで構成されており、上記ベース領域の外周に配置された外周強化領域（１２）と、を有しており、
上記外周強化領域は、上記中心セルに対してＢ軸が３０度傾いた仮想正六角形（Ｈ）を上記中心セルと同軸に描いたときに、当該仮想正六角形の辺（Ｌ）に垂直な方向を構成する上記セル壁の長さが上記ベース領域における上記セル壁の長さに比べて短くされた一対の短セル壁（３０）を用いて形成される非正六角形状の扁平セル（２１）を複数有しており、
複数の上記扁平セルは、上記仮想正六角形の辺に沿う方向に並んで配列されており、
上記仮想正六角形の辺に沿う方向で見て、上記扁平セルのセルピッチは、上記ベース領域における上記セルのセルピッチと同等とされており、
上記仮想正六角形の辺に沿う方向で同じ列に並んだ上記各扁平セルの上記短セル壁の長さは、それぞれ同等とされている、ハニカム構造体（１）。
【請求項２】
上記外周強化領域は、上記ハニカム中心軸と上記仮想正六角形の各頂点とをそれぞれ結んだ６本の各第１仮想直線（Ｖ１）上に、上記仮想正六角形の各頂点から延びる上記仮想正六角形の２本の辺のうちの一方に垂直な方向を構成する第１セル壁（３４１）と他方に垂直な方向を構成する第２セル壁（３４２）とを用いて形成される変形セル（２２）を少なくとも１個有しており、
上記変形セルの上記第１セル壁および上記第２セル壁の長さは、上記仮想正六角形の各辺に垂直な方向を構成する上記ベース領域における上記セル壁の長さに比べて短くされており、
上記変形セルの上記第１セル壁および上記第２セル壁の長さは、上記仮想正六角形の辺に沿う方向で同じ列に並んだ上記扁平セルの上記短セル壁の長さと同等とされている、請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
各上記扁平セルにおける上記短セル壁の長さは、上記外周壁に近くなるほど短くなる、請求項１または２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
上記外周強化領域は、上記外周壁側から数えて少なくとも４列目以上にあるいずれかの列までの領域より構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
上記外周強化領域における上記セル壁の壁厚は、上記ベース領域における上記セル壁の壁厚よりも厚化されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
上記ベース領域および上記外周強化領域は、いずれも、セル頂点部（３１）に角Ｒ面部（３２１）を有する補強部（３２）を有しており、
上記外周強化領域における上記角Ｒ面部の寸法は、上記ベース領域における上記角Ｒ面部の寸法よりも拡大されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
上記外周強化領域は、上記ハニカム中心軸に垂直な断面視において上記仮想正六角形の辺に沿う方向について見たときに、
上記セル壁に沿って一つ飛び毎にあるセル頂点部（３１）から放射状に延びる３つの上記セル壁を含んで構成される三又ユニット（３３）の面積が、隣り合う上記三又ユニット間で同等とされた強化構造を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体に関し、さらに詳しくは、断面六角形状のセルを有するハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両分野では、内燃機関から排出される排ガスを浄化するため、排ガス浄化装置が使用されている。排ガス浄化装置は、排気管に収容されたセラミックス製のハニカム構造体と、ハニカム構造体に保持させた触媒成分とを有している。ハニカム構造体は、通常、互いに隣接する複数のセルと、複数のセルを形成する複数のセル壁と、複数のセル壁の外周に設けられてセル壁を保持する外周壁と、を有している。触媒成分は、セル壁表面に保持されている。
【０００３】
先行する特許文献１には、外周壁が楕円形状を呈するハニカム構造体において、断面六角形状のセルのＢ軸とＣ軸とのなす角度をθとしたときに３０°＜θ＜４５°であり、アイソスタティック強度が４ＭＰａ以上であるハニカム構造体が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８１４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、排気規制や燃費規制の厳格化により、排ガス浄化装置には、早期暖気および低圧力損失が求められている。それに伴い、ハニカム構造体では、セル壁の壁厚が年々薄化されてきている。しかし、壁厚の薄肉化は、ハニカム構造体の構造体強度を低下させる。そのため、触媒成分を保持させたハニカム構造体を排気管に収容するキャニング工程において、径方向から負荷される圧縮応力により、ハニカム構造体が破壊しやすい。特に、断面四角形状のセルを有するハニカム構造体に比べ、断面六角形状のセルを有するハニカム構造体は、構造体強度が低いため、キャニング時の応力集中によって破壊しやすい。
【０００６】
これに対し、上述した従来のハニカム構造体では、構造体強度を向上させるため、正六角形状のセルをできる限り変形させずに（セル変形を３０°＜θ＜４５°の範囲の変形までにとどめる）、強度を確保しようとする。しかしながら、この技術によると、正六角形状のセルを部分的な変形にとどめることが難しく、ハニカム構造体を構成するセル全てを変形させる必要がある。そのため、従来のハニカム構造体では、圧力損失が大きくなる。また、従来のハニカム構造体は、そもそも、ハニカム構造体の外周壁が楕円形状を呈しているので、この点からも圧力損失が大きくなりやすい。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、圧力損失の上昇を抑制しつつ、構造体強度を向上可能な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】
本発明の一態様は、互いに隣接する断面六角形状の複数のセル（２）と、複数の上記セルを形成する複数のセル壁（３）と、複数の上記セル壁の外周に設けられて上記セル壁を保持する外周壁（４）と、を有するハニカム構造体（１）であって、
ハニカム中心軸（１０）に垂直な断面視で、
正六角形状の複数の上記セルを含んで構成されており、上記ハニカム中心軸がセル中心を通る正六角形状の中心セル（２０）を有するベース領域と、
非正六角形状の複数の上記セルを含んで構成されており、上記ベース領域の外周に配置された外周強化領域（１２）と、を有しており、
上記外周強化領域は、上記中心セルに対してＢ軸が３０度傾いた仮想正六角形（Ｈ）を上記中心セルと同軸に描いたときに、当該仮想正六角形の辺（Ｌ）に垂直な方向を構成する上記セル壁の長さが上記ベース領域における上記セル壁の長さに比べて短くされた一対の短セル壁（３０）を用いて形成される非正六角形状の扁平セル（２１）を複数有しており、
複数の上記扁平セルは、上記仮想正六角形の辺に沿う方向に並んで配列されており、
上記仮想正六角形の辺に沿う方向で見て、上記扁平セルのセルピッチは、上記ベース領域における上記セルのセルピッチと同等とされており、
上記仮想正六角形の辺に沿う方向で同じ列に並んだ上記各扁平セルの上記短セル壁の長さは、それぞれ同等とされている、ハニカム構造体（１）にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記ハニカム構造体は、上記構成を有している。つまり、上記ハニカム構造体は、従来のハニカム構造体とは異なり、キャニング時に応力集中が発生しやすい外周強化領域に限って、上記構成を満たす扁平セルを用いて積極的にセルを一定方向に変形させており、ベース領域における正六角形状のセルは基本的に変形させていない。そのため、上記ハニカム構造体によれば、圧力損失の上昇を抑制することができる。また、高い座屈強度を有する短セル壁を有する扁平セルが外周強化領域に配置されることにより、ハニカム構造体の構造体強度を向上させることができる。
【００１０】
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１のハニカム構造体のハニカム中心軸に垂直な断面構造を簡素化して示した説明図である。
【図２】実施形態１のハニカム構造体に含まれるセルを模式的に示したものであり、（ａ）は外周強化領域に含まれる扁平セル、（ｂ）は外周強化領域に含まれうる変形セル、（ｃ）はベース領域における通常のセルである。
【図３】外周強化領域における強化列数の数え方を説明するための説明図である。
【図４】外周強化領域における同一列を示した説明図である。
【図５】実施形態２のハニカム構造体のハニカム中心軸に垂直な断面構造を簡素化して示した説明図である。
【図６】実施形態３のハニカム構造体における外周強化領域の一部を簡素化して示した説明図である。
【図７】実施形態４のハニカム構造体のハニカム中心軸に垂直な断面構造を簡素化して示した説明図である。
【図８】実施形態５のハニカム構造体に含まれるセルを模式的に示したものであり、（ａ）はベース領域に含まれる補強部を有するセル、（ｂ）は外周強化領域に含まれる補強部を有する扁平セルである。
【図９】実施形態６のハニカム構造体のハニカム中心軸に垂直な断面構造を簡素化して示した説明図である。
【図１０】三又ユニットを説明するために、図９のＡ部分を拡大して模式的に示した説明図である。
【図１１】実験例１における、試験体１Ｃのハニカム構造体のハニカム中心軸に垂直な断面構造を簡素化して示した説明図である。
【図１２】実験例１における、圧力損失の評価方法を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施形態１）
実施形態１のハニカム構造体について、図１〜図４を用いて説明する。図１〜図４に例示されるように、本実施形態のハニカム構造体１は、セラミックス製（例えば、コージェライト等）であり、互いに隣接する断面六角形状の複数のセル２と、複数のセル２を形成する複数のセル壁３と、複数のセル壁３の外周に設けられてセル壁３を保持する外周壁４と、を有している。なお、図１、図３、および、図４において、セル壁３は、便宜上、線によって表されており、セル壁３の壁厚等は省略されている。
【００１３】
本実施形態において、セル２は、ハニカム構造体１の中心を通る軸であるハニカム中心軸１０に沿って延びる貫通孔より構成されている。セル２は、浄化すべき排ガスが流される流路とされる部位である。なお、上記の断面六角形状にいう断面とは、ハニカム中心軸１０に垂直な断面を意味する。また、上記の断面六角形状にいう六角形状とは、正六角形、非正六角形、角部が丸みを帯びている六角形、製造上意図せず歪んだ六角形等も含む意味である。複数のセル壁３は、互いに隣接するセル壁３と接続されて一体化されている。セル壁３のセル２側の壁面には、ハニカム構造体１の使用時に触媒成分が担持される。外周壁４は、ハニカム中心軸１０に垂直な断面視で円形状の形状を呈している。外周壁４の内側面には、外周壁４の内側面寄りに配置された複数のセル壁３が接続されている。これにより、複数のセル壁３は、外周壁４にて一体に保持されている。
【００１４】
ハニカム構造体１は、図１に例示されるように、ハニカム中心軸１０に垂直な断面視で、ベース領域１１と、外周強化領域１２と、を有している。
【００１５】
ベース領域１１は、正六角形状の複数のセル２を含んで構成されており、ハニカム中心軸１０がセル中心を通る正六角形状の中心セル２０を有する領域である。ベース領域１１において、当該ベース領域１１内に含まれるセル壁３は、具体的には、同等の壁厚とすることができる。より具体的には、中心セル２０と、中心セル２０を取り囲む６つのセル２と、を構成する各セル壁３の壁厚の平均値をｔａｖｅとしたとき、ベース領域１１に含まれるセル壁３の壁厚ｔは、０．９７×ｔａｖｅ〜１．０３×ｔａｖｅの範囲内とすることができる。ベース領域１１に含まれるセル壁３の壁厚が上記範囲内にあるとき、ｔａｖｅに対して誤差の範囲であるといえるので同等の壁厚であるということができる。
【００１６】
外周強化領域１２は、非正六角形状の複数のセル２を含んで構成されており、ベース領域１１の外周に配置された領域である。外周強化領域１２は、具体的には、ベース領域１１と一体的に繋がっている。なお、図１では、外周強化領域１２が、周方向で連続的にベース領域１１を覆うように構成されている例が示されている。
【００１７】
外周強化領域１２は、非正六角形状の扁平セル２１を複数有している。以下、扁平セル２１について説明する。
【００１８】
図１に例示されるように、中心セル２０に対してＢ軸が３０度傾いた仮想正六角形Ｈを中心セル２０と同軸に描く。なお、図２（ｃ）に示されるように、ハニカム中心軸に垂直な断面視で、正六角形状のセル２の対向する一対のセル頂点部を結び、かつ、セル２がその軸について対称な形状となる軸がＣ軸とされる。そして、Ｃ軸に垂直方向の軸であって、セル２の中心を通る軸がＢ軸とされる。なお、図１では、仮想正六角形Ｈは、外周壁４の内側に各頂点が存在するように描かれている。
【００１９】
外周強化領域１２において、扁平セル２１は、図１、図２（ａ）に例示されるように、仮想正六角形Ｈの辺Ｌに垂直な方向を構成するセル壁３の長さがベース領域１１におけるセル壁３の長さに比べて短くされた一対の短セル壁３０を用いて形成されている。これをより具体的に説明する。
【００２０】
図１に例示されるように、ハニカム中心軸１０と仮想正六角形Ｈの各頂点とをそれぞれ結んだ６本の各第１仮想直線Ｖ１を補助線として描く。そして、隣接する第１仮想直線Ｖ１間にあるハニカム構造体１の６分の１の部分に主に着目して説明する。図１および図２に示されるように、外周強化領域１２において、仮想正六角形Ｈの辺Ｌに垂直な方向を構成するセル壁３の長さをｈ１とする。また、ベース領域１１において、仮想正六角形Ｈの辺Ｌに垂直な方向を構成するセル壁３の長さをｈとする。このとき、ｈ１およびｈは、ｈ１＜ｈの関係を満たしている。つまり、図１、図２（ｃ）に例示されるように、ベース領域１０におけるセル２は、仮想正六角形Ｈの辺Ｌに垂直な方向を構成する長さｈの一対のセル壁３と、長さｈの４つのセル壁３とで構成されている。これに対し、外周強化領域１２における扁平セル３０は、長さがｈ１である一対のセル壁３としての短セル壁３０と、短セル壁３０とは長さが異なる４つのセル壁３とで構成されている。なお、一対の短セル壁３０は、対向するように配置されている。このように、外周強化領域１２における扁平セル３０は、仮想正六角形Ｈの辺Ｌに垂直な方向を構成するセル壁３が短くされることにより、仮想正六角形Ｈの辺Ｌに垂直な方向に歪んだ非正六角形状を呈している。
【００２１】
外周強化領域１２において、複数の扁平セル２１は、図１、図４に示されるように、仮想正六角形Ｈの辺Ｌに沿う方向に並んで配列されている。外周壁４側から数えて何列目以上にあるいずれかの列までの領域から外周強化領域１２が構成されているか、つまり、外周強化領域１２における強化列数は、以下のようにして、求めることができる。
【００２２】
図１には、上述した６本の各第１仮想直線Ｖ１以外にも、さらに、ハニカム中心軸１０と仮想正六角形Ｈの各頂点間の中点とをそれぞれ結んだ６本の第２仮想直線Ｖ２が描かれている。ここで、ある第２仮想直線Ｖ２の方向を０度方向とする（図１では、１２時の位置にある第２仮想直線Ｖ２を０度方向とする）。このとき、そこから時計回りに６０度、１２０度、１８０度、２４０度、３００度の位置にある各第２仮想直線Ｖ２の方向を、それぞれ、６０度方向、１２０度方向、１８０度方向、２４０度方向、３００度方向とする。なお、０度方向の第２仮想直線Ｖ２から時計回りに３０度、９０度、１５０度、２１０度、２７０度、３３０度の位置にある各第１仮想直線Ｖ１の方向を、それぞれ、３０度方向、９０度方向、１５０度方向、２１０度方向、２７０度方向、３３０度方向とする。
【００２３】
外周強化領域１２において、６０度×ｎ（但し、ｎ＝０、１、２、３、４、５）の方向にある各第２仮想直線に平行な短セル壁３０を、図３に示すように、外周壁４からハニカム内側に向かって順に１番目、２番目・・・と数えていく。すると、外周壁４からｍ番目よりハニカム内側に短セル壁３０が現れなくなる。つまり、外周壁４からｍ番目よりハニカム内側には扁平セル２１が現れなくなる。このとき、外周強化領域１２は、外周壁４側から数えてｍ列目までの領域より構成されているということになる。つまり、この場合、外周強化領域１２の扁平セル２１による強化列数は、ｍ列ということになる。そして、隣り合う第１仮想直線Ｖ１間では、各強化列のいずれについても、複数の扁平セル２１が、仮想正六角形Ｈの辺Ｌに沿う方向に並んで配置されている。なお、外周壁４側から数えて強化最終の列を構成する各扁平セル２１において、最もハニカム中心側にあるセル頂点部３１を結んで構成される正六角形が、外周強化領域１２とベース領域１０との境界となる。なお、本実施形態では、上述した仮想正六角形Ｈは、外周強化領域１２とベース領域１０との境界をなす大きさに合わせている。そのため、仮想正六角形Ｈは、外周強化領域１２とベース領域１０との境界を構成していることになる。
【００２４】
外周強化領域１２において、仮想正六角形Ｈの辺Ｌに沿う方向で見た場合、図２（ａ）（ｃ）、図４に示されるように、扁平セル２１のセルピッチｐ１は、ベース領域１１におけるセル２のセルピッチｐと同等とされている（ｐ１≒ｐ）。ベース領域１１におけるセル２のセルピッチｐは、次のようにして算出することができる。中心セル２０と、中心セル２０を取り囲む６つのセル２と、を構成する各セルについて、それぞれセルピッチを求める。得られた各セルピッチの平均値ｐａｖｅが、ベース領域１１におけるセル２のセルピッチｐとされる。一方、扁平セル２１のセルピッチｐ１は、強化最終列に並ぶ各扁平セル２１について、それぞれセルピッチを求める。得られた各セルピッチの平均値ｐ１ａｖｅが、外周強化領域１２における扁平セル２１のセルピッチｐ１とされる。扁平セル２１のセルピッチｐ１が、０．９７×ｐ〜１．０３×ｐの範囲内にあるとき、ベース領域１１におけるセル２のセルピッチｐに対して誤差の範囲であるといえるので、ｐとｐ１とは同等であるということができる。
【００２５】
外周強化領域１２において、仮想正六角形Ｈの辺Ｌに沿う方向で同じ列に並んだ各扁平セル２１の短セル壁３０の長さｈ１は、それぞれ同等とされている。ここで、同一列にある扁平セル２１の短セル壁３０の長さｈ１の平均値をｈ１ａｖｅとしたとき、同一列にある各扁平セル２１の短セル壁３０の長さｈ１が、０．９７×ｈ１ａｖｅ〜１．０３×ｈ１ａｖｅの範囲内にあるとき、ｈ１ａｖｅに対して誤差の範囲であるといえるので、互いに同等の寸法であるということができる。なお、上述したｈ１＜ｈの関係を満たしていることを確認するにあたっては、ｈ１には、最終強化列にある各扁平セル２１の短セル壁３０の長さの平均値を適用し、ｈには、中心セル２０と、中心セル２０を取り囲む６つのセル２と、を構成する各セルにおける、比較するｈ１と同方向を向くセル壁３の長さの平均値を適用すればよい。
【００２６】
外周強化領域１２におけるセル壁３の壁厚は、具体的には、外周強化領域１２におけるセル壁３の全てがいずれも同等の壁厚とされていてもよいし、異なる壁厚のセル壁３を含むように構成することもできる。本実施形態は、外周強化領域１２におけるセル壁３の全てがいずれも同等の壁厚とされている例である。外周強化領域１２における全てのセル壁３の壁厚の平均値をｔ１ａｖｅとしたとき、セル壁３の壁厚ｔ１が、０．９７×ｔ１ａｖｅ〜１．０３×ｔ１ａｖｅの範囲内にあるとき、ｔ１ａｖｅに対して誤差の範囲であるといえるので、互いに同等の寸法であるということができる。なお、本実施形態は、外周強化領域１２におけるセル壁３の壁厚が、ベース領域１２におけるセル壁３の壁厚に対して厚化されていない例である。つまり、本実施形態は、扁平セル２１の形状により、外周強化領域１２が主に強化されている例であるといえる。
【００２７】
ハニカム構造体１において、外周強化領域１２は、外周壁４側から数えて少なくとも４列目以上にあるいずれかの列までの領域より構成されていることが好ましい。つまり、外周強化領域１２が、外周壁４側から数えて少なくとも４列目以上にあるいずれかの列まで、扁平セル２１を有していることが好ましい。キャニング時に発生する応力は、外周壁４から４列目部分までの領域で高い値をとるからである。そのため、上記構成によれば、必要最小限の構成で構造体強度の向上を図ることが可能となる。なお、図１では、外周強化領域１２が、外周壁４側から数えて４列目までの領域より構成されている例が示されている。
【００２８】
ハニカム構造体１において、外周強化領域１２は、外周壁４側から数えて多くとも２０列目以内にあるいずれかの列までの領域より構成されていることが好ましい。外周強化領域１２を、２０列目より大きい領域より構成しても、ハニカム構造体１の大きな強度向上は望めない。また、ハニカム構造体１のセル数は、外周部ほど多くなる。そのため、外周部における扁平セル２１の量が増えると、ハニカム構造体１の圧力損失が増加しやすくなる。そのため、上記構成とすることにより、圧力損失の上昇を抑制しつつ、構造体強度を向上しやすいハニカム構造体１が得られる。
【００２９】
外周強化領域１２は、上記効果を確実なものとするなどの観点から、より好ましくは、外周壁４側から数えて多くとも１２列目以内にあるいずれかの列までの領域より構成することができる。
【００３０】
なお、ハニカム構造体１におけるセル密度は、例えば、４６．５セル／ｃｍ２〜１５５セル／ｃｍ２（３００ｃｐｓｉ〜１０００ｃｐｓｉ）などとすることができる。
【００３１】
ハニカム構造体１において、外周強化領域１２は、図２（ｂ）および図１に示されるように、上述した扁平セル２１以外にも、変形セル２２を含むことができる。外周強化領域１２において、変形セル２２は、ベース領域１１における正六角形状のセル２を一方向に歪ませた扁平セル２１を外周強化領域１２に用いたことで生じ得る、第１仮想直線Ｖ１方向における外周強化領域１２の部分のセル変形を吸収し、複数の扁平セル２１を同一列方向で収まりよく配置する役割を有している。また、変形セル２２は、仮想六角形Ｈの隣接する２つの辺Ｌに沿った扁平セル２１による同一列間を連続的に繋げる役割も有している。変形セル２２は、具体的には、ハニカム中心軸１０と仮想正六角形Ｈの各頂点とをそれぞれ結んだ６本の各第１仮想直線Ｖ１上に、仮想正六角形Ｈの各頂点から延びる仮想正六角形Ｈの２本の辺Ｌのうちの一方に垂直な方向を構成する第１セル壁３４１と２本の辺Ｌのうちの他方に垂直な方向を構成する第２セル壁３４２とを用いて形成されている。以下、変形セル２２について説明する。
【００３２】
図１に示されるように、ベース領域１１と外周強化領域１２との境界をなす正六角形の頂点が外周壁４の内側（ハニカム構造体１のハニカム径内）に存在する場合に、変形セル２２は、６本の各第１仮想直線Ｖ１上に少なくとも１個現れる。なお、図１では、各第１仮想直線Ｖ１上に、大きさ、形状の異なる２つの変形セル２２がそれぞれ並んで配置されている例が示されている。なお、２つの変形セル２２のうち、ベース領域１１側の変形セル２２は、六角形状（非正六角形状）の形状を呈している。また、２つの変形セル２２のうち、外周壁４側の変形セル２２は、五角形状（非正五角形状）の形状を呈している。
【００３３】
図１、図２（ｂ）に示されるように、変形セル２２において、変形セル２２の第１セル壁３４１および第２セル壁３４２の長さｈ２は、仮想正六角形Ｈの各辺Ｌに垂直な方向を構成するベース領域１１のセル壁３の長さｈに比べて短くされている（ｈ２＜ｈ）。また、変形セル２２の第１セル壁３４１および第２セル壁３４２の長さｈ２は、仮想正六角形Ｈの辺Ｌに沿う方向で同じ列に並んだ扁平セル２１の短セル壁３０の長さｈ１と同等とされている（同一列で見てｈ１≒ｈ２）。ここで、ｈ１としては、同一列にある扁平セル２１の短セル壁３０の長さの平均値が用いられる。また、ｈ２としては、３０度×ｎ（但し、ｎ＝１、３、５、７、９、１１）の方向において、扁平セル２１と同一列にある各変形セル２２の第１セル壁３４１および第２セル壁３４２の長さの平均値が用いられる。そして、ｈ１とｈ２とを比較し、ｈ２が、０．９７×ｈ１〜１．０３×ｈ１の範囲内にあるとき、ｈ１に対して誤差の範囲であるといえるので、互いに同等であるということができる。
【００３４】
ハニカム構造体１の外周強化領域１２が変形セル２２を有する場合には、外周壁４からより内周部まで、座屈強度を高めた扁平セル２１を敷き詰めることが可能となる。また、上記変形セル２２により、上述した仮想六角形Ｈの隣接する２つの辺Ｌに沿う扁平セル２１の列間が連続的に繋がる。そのため、上記の場合には、ハニカム構造体１の構造体強度を確実なものとすることができる。
【００３５】
ハニカム構造体１は、上記構成を有している。つまり、ハニカム構造体１は、従来のハニカム構造体とは異なり、キャニング時に応力集中が発生しやすい外周強化領域１２に限って、上記構成を満たす扁平セル２１を用いて積極的にセル２を一定方向に変形させており、ベース領域１１における正六角形状のセル２は基本的に変形させていない。そのため、ハニカム構造体１によれば、圧力損失の上昇を抑制することができる。また、高い座屈強度を有する短セル壁３０を有する扁平セル２１が外周強化領域１２に配置されることにより、ハニカム構造体１の構造体強度を向上させることができる。
【００３６】
（実施形態２）
実施形態２のハニカム構造体について、図５を用いて説明する。なお、実施形態２以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
【００３７】
図５に示されるように、つまり、ベース領域１１と外周強化領域１２との境界をなす正六角形を描いたとき、当該六角形の頂点が外周壁４の外側（ハニカム構造体１のハニカム径外）に存在している。なお、図５では、仮想正六角形Ｈを、ベース領域１１と外周強化領域１２との境界をなす正六角形として描いている。この場合、ベース領域１１のセル２のうち、第１仮想直線Ｖ１に沿って並ぶ最もハニカム径方向外方にあるセル２が、外周壁４に接続している。つまり、本実施形態のハニカム構造体１では、実施形態１のハニカム構造体１と異なり、第１仮想直線Ｖ１上に変形セル２２が現れない。そして、外周強化領域１２は、周方向で不連続にベース領域の外周を覆っている。その他の構成は、実施形態１と同様である。
【００３８】
このような構成を有する場合でも、基本的には、実施形態１と同様の作用効果を奏することができる。もっとも、実施形態１のハニカム構造体１の方が、より内部まで扁平セル２１を配置して外周強化領域１２を構成することができる。
【００３９】
（実施形態３）
実施形態３のハニカム構造体について、図６を用いて説明する。
【００４０】
図６に示されるように、本実施形態のハニカム構造体１では、外周強化領域１２における複数の扁平セル２１における短セル壁３０の長さが、外周壁４に近くなるほど短くなっている。
【００４１】
キャニング時に発生する応力は、外周壁４に近づくほど高くなる。上記構成を有する場合には、外周壁４により近い位置にある扁平セル２１ほど、短セル壁３０の座屈応力が高くなる。そのため、上記構成によれば、構造体強度を効果的に向上させることが可能なハニカム構造体１が得られる。
【００４２】
なお、扁平セル２１における短セル壁３０の長さは、例えば、外周壁４に向かって徐々に小さくなるように構成したり、また、外周壁４に向かって段階的に小さくなるように構成したりすることができる。
【００４３】
その他の構成および作用効果は、実施形態１と同様である。
【００４４】
（実施形態４）
実施形態４のハニカム構造体について、図７を用いて説明する。
【００４５】
図７に示されるように、本実施形態のハニカム構造体１において、外周強化領域１２におけるセル壁３の壁厚は、ベース領域１１におけるセル壁３の壁厚よりも厚化されている。
【００４６】
この構成によれば、外周強化領域１２は、ベース領域１１に比べ、六角形状のセル２を構成する１つのセル壁３の柱長さあたりの座屈応力が大きくなる。そのため、本実施形態のハニカム構造体１は、外周強化領域１２のセル壁３の壁厚が厚化されていない例である実施形態１のハニカム構造体１に比べ、構造体強度の向上に有利である。
【００４７】
外周強化領域１２におけるセル壁３の壁厚ｔ１が、ベース領域１１におけるセル壁３の壁厚ｔよりも厚化されているか否かは、外周強化領域１２におけるセル壁３の壁厚ｔ１を、実施形態１で上述した平均値ｔａｖｅと比較することで確認することができる。
【００４８】
その他の構成および作用効果は、実施形態１と同様である。
【００４９】
（実施形態５）
実施形態５のハニカム構造体について、図８を用いて説明する。
【００５０】
図８に示されるように、本実施形態のハニカム構造体１において、ベース領１１域および外周強化領域１２は、いずれも、セル頂点部３１に角Ｒ面部３２１を有する補強部３２を有している。そして、外周強化領域１２における角Ｒ面部３２１の寸法は、ベース領域１１における角Ｒ面部３２１の寸法よりも拡大されている。
【００５１】
この構成によれば、外周強化領域１２は、ベース領域１１に比べ、角Ｒ面部３２１間にあるセル壁３の柱長さが短くなる。そのため、外周強化領域１２は、ベース領域１１に比べ、六角形状のセル２を構成する１つのセル壁３の柱長さあたりの座屈応力が大きくなる。そのため、本実施形態のハニカム構造体１は、補強部３２を有していない例である実施形態１のハニカム構造体１に比べ、構造体強度の向上に有利である。
【００５２】
上述した補強部３２は、ベース領域１１および外周強化領域１２の全てのセル頂点部３１に形成されていてもよいし、一部に補強部３２が形成されていないセル頂点部３１があってもよい。なお、補強部３２は、セル壁３同士が接続するセル頂点部３１が厚肉化された部分である。つまり、セル頂点部３１において、各セル壁３の平坦面部分を延長した延長線３００よりもセル２内側へはみ出した部分が補強部３２とされる。補強部３２の角Ｒ面部３２１は、具体的には、セル頂点部３１側に凸となる曲面部を表面に有している。
【００５３】
ベース領域１１における角Ｒ面部３２１の寸法は、次のようにして算出することができる。中心セル２０と、中心セル２０を取り囲む６つのセル２と、を構成する各セル頂点部３１について、各セル頂点部３１に形成された各角Ｒ面部３２１（セル２外側、セル２内側のいずれも含む）に接する内接円を描いたときの内接円の半径を求める（図８（ａ））。そして、内接円の半径の平均値ｒａｖｅが、ベース領域１１における角Ｒ面部３２１の寸法ｒとされる。一方、外周強化領域１２における角Ｒ面部３２１の寸法は、図８（ｂ）で示されるように、角Ｒ面部３２１に接する内接円を描いたときの内接円の半径ｒ１とされる。外周強化領域１２における角Ｒ面部３２１の寸法が、ベース領域１１における角Ｒ面部３２１の寸法よりも拡大されている否かは、外周強化領域１２における角Ｒ面部３２１の寸法ｒ１を、上述した平均値ｒａｖｅと比較することで確認することができる。
【００５４】
その他の構成および作用効果は、実施形態１と同様である。
【００５５】
（実施形態６）
実施形態６のハニカム構造体について、図９および図１０を用いて説明する。
【００５６】
図９に示されるように、本実施形態のハニカム構造体１において、外周強化領域１２は、ハニカム中心軸１０に垂直な断面視において仮想正六角形Ｈの辺Ｌに沿う方向について見たときに、セル壁３に沿って一つ飛び毎にあるセル頂点部３１から放射状に延びる３つのセル壁３を含んで構成される三又ユニット３３の面積が、隣り合う三又ユニット３３間で同等とされた強化構造を含んでいる。なお、図９における丸印は、ハニカム構造体１の製造時に用いられる金型（不図示）が有する坏土供給孔の位置を示したものである（上述した図１、４、５、７も同様である）。なお、坏土供給孔には、粘土状に調製されたハニカム構造体１のセル壁３の原料が供給される。
【００５７】
外周強化領域１２において、セル壁３の厚化や角Ｒ面部３２１の寸法拡大を実施する場合、ハニカム構造体１の成形時に使用する金型のスリットの断面積が増加する。その結果、外周強化領域１２のセル壁３を形成するために必要な原料の供給量が増加し、成形速度が遅くなってセル２が歪みやすくなる。これに対し、上記構成によれば、隣り合う三又ユニット３３間で面積が同等とされた強化構造を含んでいる。そのため、上記構成によれば、ハニカム構造体１の成形時における外周強化領域１２における歪を低減しやすくなり、構造体強度の向上を図りやすくなる。
【００５８】
上述した三又ユニット３３の面積は、具体的には、図１０に例示されるような太線によって囲われた部分の面積である。つまり、ハニカム成形時の坏土供給孔が供給を担う３つのセル壁３（補強部３２含む）の合計断面積が、図１０の太線によって囲われた部分の面積とされる。また、隣接する三又ユニット３３同士の境界は、図１０に例示されるように、セル壁３の中心線Ｍを描き、隣接する三又ユニット３３の交点部分を３分割することによって定められる。
【００５９】
なお、隣り合う三又ユニット３３の面積を比較したときに、一方の三又ユニット３３の面積が、他方の三又ユニット３３の面積の０．９７倍〜１．０３倍の範囲内にあるとき、誤差の範囲であるといえるので、互いに同等の面積であるということができる。
【００６０】
その他の構成は、実施形態４または実施形態５と同様の構成とすることができる。また、その他の効果は、実施形態４または実施形態５と同様である。
【００６１】
＜実験例１＞
表１、２に示されるように、断面六角形状の複数のセルを有し、外周が強化されていないハニカム構造体より構成される試験体１Ｃと、断面六角形状の複数のセルを有し、外周が強化されたハニカム構造体より構成される試験体１〜１５を、金型による押出し成形により作製した。なお、作製したハニカム構造体は、外周壁が円筒形状であり、いずれも、ハニカム径：直径１１７ｍｍ、ハニカム基材長さ：１００ｍｍ、外周壁の厚み：０．３５ｍｍである。
【００６２】
ここで、試験体１Ｃは、図１１に示されるように、外周強化領域１２がなく、ハニカム中心軸１０から外周壁４までにわたって正六角形状のセル２が敷き詰められたセル構造を有している。この試験体１Ｃは、従来のハニカム構造体の一例である。一方、試験体１〜４、９、１０は、図５に従う外周強化領域１２を有しており、扁平セル２１を有しているが、変形セル２２を有していない例である。また、試験体５〜８、１１〜１５は、図１に従う外周強化領域１２を有しており、扁平セル２１および変形セル２２の両方を有している例である。
【００６３】
そして、各試験体について、アイソスタティック強度（ｎ＝２０の平均値、以下省略）、および、圧力損失を測定した。
【００６４】
なお、圧力損失の測定は、次のようにして実施した。図１２に模式的に示されるように、配管部９１と、ハニカム構造体１が内部に収容される収容部９２と、配管部９１と収容部９２との間を繋ぐ拡径部９３と、を有する評価コンバータ９を準備した。配管部９１の直径φ１は、５０．５ｍｍとした。収容部９２の直径φ２は、１２３ｍｍとした。拡径部９３の長さｌ１は、５５ｍｍとした。ハニカム構造体１の一端面と当該一端面側の拡径部９３との距離ｌ２は、５ｍｍとした。ハニカム構造体１の他端面と当該他端面側の拡径部９３との距離ｌ３は、１０ｍｍとした。ハニカム構造体１に流す排ガスのガス流量は、７ｍ３／分、ガス温度は、６００度とした。排ガスを発生させるエンジンには、４．６Ｌ  Ｖ８エンジンを用いた。
【００６５】
【表１】
2019130459.tif 000003
【００６６】
【表２】
2019130459.tif 000004
【００６７】
表１、２に示されるように、試験体１〜４、９、１０は、ｈ１＜ｈ、ｐ１≒ｐ、外周強化領域の同一列にある扁平セルのｈ１が同等とされている。また、試験体５〜８、１１〜１５は、ｈ１＜ｈ、ｈ２＜ｈ、ｐ１≒ｐ、外周強化領域の同一列にある扁平セルのｈ１と変形セルのｈ２とが同等されている。そのため、試験体１〜１５は、いずれも、外周強化領域を有さない比較例としての試験体１Ｃに比べ、圧力損失の上昇を抑制しつつ、構造体強度の向上が図られていることが確認された。なお、触媒コンバータに接続される排管部９１は円形である。したがって拡径部９３で排ガス流れが広がった後も、排ガス流れは円形状をしてハニカム構造体に流入される。ハニカム構造体に流入する際の圧力損失は、流入に有効なハニカム構造体の断面積が大きい方が、１セル当たりに流入するガス流量が小さくなるため小さくなる。これに対し、ハニカム構造体の外形が楕円形状であると、流入ガスが円形状であるが故に、短軸側で排ガス流入部が制限されるため、有効なハニカム構造体の断面積が小さくなる。そのために、圧力損失が高くなる。つまり、楕円形状のハニカム構造体では、長軸側は、排ガス流入が起こらず無駄になる部分が存在する。
【００６８】
また、試験体１〜１５について比較すると以下のことがわかる。試験体１〜４を比較すると、扁平セルにおける短セル壁の長さｈ１をより短くし、扁平セルの扁平度合いを増すことで、アイソスタティック強度が高くなることがわかる。
【００６９】
試験体１〜４、９、１０と、試験体５、７、１１、１２とを比較すると、外周強化領域において、変形セルを導入し、扁平セルによる強化列数を増やした方が、変形セルを導入しない場合に比べて、より高いアイソスタティック強度が得られることがわかる。
【００７０】
試験体５、７、１１、１２と試験体８、１３とを比較すると、外周強化領域において、扁平セルにおける短セル壁の長さを、外周壁に近づくほど短くなるように構成することにより、圧力損失の上昇を抑制しつつ、アイソスタティック強度を向上させやすくなることがわかる。
【００７１】
試験体１〜５、７、８と試験体９〜１３とを比較すると、外周強化領域におけるセル壁の壁厚を、ベース領域におけるセル壁の壁厚よりも厚化することにより、扁平セルの導入による効果との相乗効果で、より高いアイソスタティック強度が得られることがわかる。
【００７２】
試験体３、４と試験体１４、１５とを比較すると、外周強化領域における角Ｒ面部の寸法を、ベース領域における角Ｒ面部の寸法よりも拡大することにより、扁平セルの導入による効果との相乗効果で、より高いアイソスタティック強度が得られることがわかる。
【００７３】
試験体５と試験体６とを比較すると、ハニカム中心軸に垂直な断面視において仮想正六角形の辺に沿う方向について見たときに、セル壁に沿って一つ飛び毎にあるセル頂点部から放射状に延びる３つのセル壁を含んで構成される三又ユニットの面積を、隣り合う三又ユニット間で同等とした試料５の方が、三又ユニットの面積を、隣り合う三又ユニット間で異ならせた試料６に比べて、平均アイソスタティック強度、最小アイソスタティック強度が高くなった。なお、試料５と試料６で、最大アイソスタティック強度は、それほど大きく変わらなかった。これは、三又ユニットの断面積が異なる場合には、ハニカム構造体の押し出し成形時に、セルよれ等の成形欠陥が発生したものが多かったためである。
【００７４】
本発明は、上記各実施形態、各実験例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、各実施形態、各実験例に示される各構成は、それぞれ任意に組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  ハニカム構造体
１０  ハニカム中心軸
１１  ベース領域
１２  外周強化領域
２  セル
２０  中心セル
２１  扁平セル
３  セル壁
３０  短セル壁
４  外周壁
ｐ    ベース領域におけるセルのセルピッチ
ｐ１  扁平セルのセルピッチ
ｈ  ベース領域において、仮想正六角形の辺に垂直な方向を構成するセル壁の長さ
ｈ１  外周強化領域において、仮想正六角形の辺に垂直な方向を構成する短セル壁の長さ
Ｈ  仮想正六角形
Ｌ  仮想正六角形の辺
【図１】
2019130459.tif 000005
【図２】
2019130459.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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