(57)【要約】  【課題】  キャニングケース内に装着するときや位置ずれに伴う破損が生じにくいハニカム構造体と、このハニカム構造体を備えるガス処理装置を提供する。  【解決手段】  酸化物セラミックスからなり、外壁２と、外壁２の内側に設けられた複数の隔壁３と、封止材４とを備え、外壁２および隔壁３、または隔壁３同士で囲まれた空間が流体の流通路５となり、流通路５の流入口または流出口が封止材４により封止されてなる柱状のハニカム構造体１であって、外壁２は、長手方向に沿って中央部が内側に湾曲しているハニカム構造体１である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物セラミックスからなり、外壁と、該外壁の内側に設けられた複数の隔壁と、封止材とを備え、前記外壁および前記隔壁、または前記隔壁同士で囲まれた空間が流体の流通路となり、該流通路の流入口または流出口が封止材により前記封止されてなる柱状のハニカム構造体であって、前記外壁は、長手方向に沿って中央部が内側に湾曲していることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】
前記外壁における湾曲度合が０．２５ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記外壁における両端部の直径の平均と中央部の直径との差が０．６ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記酸化物セラミックスが、チタン酸アルミニウムを主成分とし、チタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉ２Ｏ５）およびチタン酸鉄（Ｆｅ２ＴｉＯ５）が前記チタン酸アルミニウムの一部に固溶してなるセラミックスであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項５】
前記外壁の外周面が、リチウムアルミニウムシリケートを主成分とする膜によって覆われていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項６】
排気管が接続されたキャニングケース内に、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のハニカム構造体を備えていることを特徴とするガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスを浄化するためのフィルタ等に用いられるハニカム構造体およびこれを備えるガス処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関、焼却炉およびボイラー等から発生する排気ガス中に含まれる微粒子等を捕集するフィルタとしてハニカム構造体が用いられており、このハニカム構造体は、一般的に、弾性を有する把持材により把持された状態で金属等からなる容器であるキャニングケース内に装着されるものである。
【０００３】
そして、このようなハニカム構造体として、例えば、特許文献１には、多数の貫通孔が壁部を隔てて長手方向に並設された柱状の多孔質セラミックブロックからなるハニカム構造体であって、多数の貫通孔は、長手方向に垂直な断面における面積の総和が相対的に大きくなるように、ハニカム構造体の一方の端部で封止されてなる大容積貫通孔群と、断面における面積の総和が相対的に小さくなるように、ハニカム構造体の他方の端部で封止されてなる小容積貫通孔群とからなり、貫通孔壁面の表面粗さＲｙは、10〜100μｍである
ハニカム構造体が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第2004/111398号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したようなハニカム構造体には、圧力損失を低減させることが要求されているが、この要求に応えるべく隔壁を薄くするとアイソスタティック強度（等方的圧力破壊強度）が低下することとなり、把持材を介してキャニングケース内にハニカム構造体を装着するときに破損するという問題があった。また、フィルタとして長期間に亘って使用し続けたとき、排ガスの圧力や振動によって、ハニカム構造体に位置ずれが生じると、ハニカム構造体に掛かる圧縮圧が部分的に異なることとなり、ハニカム構造体が破損するという問題があった。そのため、ハニカム構造体には、キャニングケース内に装着するときや位置ずれに伴う破損が生じにくいことが求められている。
【０００６】
本発明は上記要求を満たすべく案出されたものであり、キャニングケース内に装着するときや位置ずれに伴う破損が生じにくいハニカム構造体と、このハニカム構造体を備えるガス処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のハニカム構造体は、酸化物セラミックスからなり、外壁と、該外壁の内側に設けられた複数の隔壁と、封止材とを備え、前記外壁および前記隔壁、または前記隔壁同士で囲まれた空間が流体の流通路となり、該流通路の流入口または流出口が前記封止材により封止されてなる柱状のハニカム構造体であって、前記外壁は、長手方向に沿って中央部が内側に湾曲していることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のガス処理装置は、排気管が接続されたキャニングケース内に、上記構成のハニカム構造体を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のハニカム構造体によれば、外壁が、長手方向に沿って中央部が内側に湾曲していることにより、外壁の表面積が拡がり、キャニングケース内に装着するときに外壁に掛かる圧縮圧を小さくすることができることから、装着時における破損を抑制することができる。また、外壁と把持材との接触面積が大きくなることから、位置ずれを抑制することができるため、位置ずれに伴う破損を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明のガス処理装置によれば、排気管が接続されたキャニングケース内に、本発明のハニカム構造体を備えていることにより、位置ずれに伴ってハニカム構造体が破損するおそれが少ないため、長期間に亘って効率よく微粒子を捕集することができる信頼性の高いガス処理装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態のハニカム構造体の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ’線での断面図である。
【図２】本実施形態のハニカム構造体の端面の一例を示す、（ａ）は流入口側の部分拡大図であり、（ｂ）は流出口側の部分拡大図である。
【図３】本実施形態のハニカム構造体の端面の他の例を示す、（ａ）は流入口側の部分拡大図であり、（ｂ）は流出口側の部分拡大図である。
【図４】本実施形態の一例を模式的に示すガス処理装置の概略断面図である。
【図５】キャニング構造体の耐久性の評価に用いる振動発生装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態のハニカム構造体およびこれを用いたガス処理装置の一例について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態のハニカム構造体の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ’線での断面図である。
【００１４】
図１に示す例のハニカム構造体１は、柱状であって、酸化物セラミックスからなり、外壁２と、外壁２の内側に設けられた複数の隔壁３と、封止材４とを備え、外壁２および隔壁３、または隔壁３同士で囲まれた空間が流体の流通路５となり、流通路５の流入口または流出口が封止材４により封止されてなる。図１（ｂ）において、左側が流入口であり、右側が流出口である。そして、排気ガス（ＥＧ）の流れとしては、流入口が開口しており流出口が封止材４によって封止されている流通路５ａに入り込んだ排気ガスが、矢印で示すように、流出口側に向かう際に隔壁３を通って、流入口が封止材４によって封止され流出口が開口している流通路５ｂから流れ出るものである。なお、排気ガスに含まれる微粒子は、このような流れにおいて、主に隔壁３に捕集される。そして、ハニカム構造体１は、外壁２の外周面が把持材により把持された状態で、キャニングケース（図示しない。）内に装着されるものである。
【００１５】
このような構造において、本実施形態のハニカム構造体１は、外壁２が、長手方向に沿って中央部が内側に湾曲していることが重要である。このような構造であることにより、外壁の表面積が拡がり、キャニングケース内に装着するときに外壁に掛かる圧縮圧を小さくすることができることから、装着時における破損を抑制することができる。また、外壁と把持材との接触面積が大きくなることから、位置ずれを抑制することができるため、位置ずれに伴う破損を抑制することができる。
【００１６】
また、外壁２が、長手方向に沿って中央部が内側に湾曲していることにより、中央部における外壁２とキャニングケースとの間隔が広くなり、外壁２から漏洩した排気ガス中に
含まれる水蒸気が原因となって生じるキャニングケースの腐食を遅らせることができる。さらに、圧縮圧が小さいことにより、キャニングケースへの装着に用いる把持材として、弾性の高い把持材を用いることができるため、把持材の高い把持力によりハニカム構造体１の位置ずれを長期間に亘って抑制するという２次的効果を生むことができる。
【００１７】
ここで、外壁２および隔壁３を形成する酸化物セラミックスとしては、例えば、コージェライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）、β−ユークリプタイト（Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、β−スポジュメン（Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、アルミン酸カルシウム（ＣａＡｌ４Ｏ７）、燐酸ジルコニウムカリウム（ＫＺｒ２(ＰＯ４)）およびチタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）の少なくともいずれか１種である。封止材４についても、外壁２および隔壁３を形成した酸化物セラミックスと同じ酸化物セラミックスで形成することが好適である。
【００１８】
このように、外壁２および隔壁３や封止材４を酸化物セラミックスで形成すると、非酸化物セラミックス、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）で形成した場合と比べ、複数の角柱状の多孔質セラミックブロックを接合したり、接合した多孔質セラミックブロックの外周側を切削加工したりすることなく、一体的に形成することができるので、接合が不要となり、接合層による圧力損失の増加を防ぐことができる。さらに、接合した後の外周側の切削加工が不要となるため、隔壁３の薄壁化等の設計の自由度が高くなるとともに、材料費を低減することができ、大気雰囲気で焼成することができるので、生産コストを抑えることができる。
【００１９】
また、ハニカム構造体１は、例えば、外径Ｄが140〜270ｍｍ、軸方向Ａの長さＬが100
〜250ｍｍ、円筒度が2.5ｍｍ以下の円柱状であって、軸方向Ａに対して垂直な断面における流通路５の個数は100ｍｍ２当たり５〜124個（32〜800ＣＰＳＩ）である。また、隔壁
３の厚みが0.05ｍｍ以上0.25ｍｍ以下であり、封止材４の厚みが１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。なお、ＣＰＳＩとはCells Per Square Inchesのことである。
【００２０】
また、ハニカム構造体１の有効濾過面積は、捕集を繰り返すことによって生じる圧力損失および微粒子を燃焼するとによって生じる熱応力をともに低減するという観点から、1.1ｍ２／Ｌ以上であることが好適で、1.4ｍ２／Ｌ以上であることがさらに好適である。また、有効濾過面積の上限は、例えば、2.0ｍ２／Ｌである。ハニカム構造体１の有効濾過
面積とは、ハニカム構造体１Ｌ（リットル）あたりの隔壁３（封止材４に接している部分を除く）の表面積の合計をいう。
【００２１】
図２は、本実施形態のハニカム構造体の端面の一例を示す、（ａ）は流入口側の部分拡大図であり、（ｂ）は流出口側の部分拡大図である。図２に示す例において、端面における流通路５の開口形状は、それぞれ四角形状、八角形状であり、捕集効率向上の観点では、各端面における開口面積は、流入口側で大きいことが好適である。図２においては、流通路５ａと、流通路５ａよりも開口面積の大きい流通路５ｂとを備えている例を示している。
【００２２】
また、図２に示す例のハニカム構造体１の端面において、流通路５ｂの直径は、流通路５ａの直径に対して、1.55倍以上1.95倍以下であることが好適である。このように、直径の比を1.55倍以上1.95倍以下とすることで、隔壁３の機械的強度を損なうことなく、隔壁３および封止材４のそれぞれの表面積が大きくなるため、微粒子の捕集量を増加させることができる。なお、ここで直径とは、端面において開口している流通路５ａおよび流通路５ｂを構成する隔壁３に接する内接円の直径をいい、光学顕微鏡を用いて、倍率を例えば50倍以上100倍以下として測定することができる。
【００２３】
図３は、本実施形態のハニカム構造体の端面の他の例を示す、（ａ）は流入口側の部分拡大図であり、（ｂ）は流出口側の部分拡大図である。図３に示す例において、端面における流通路５の開口形状は、それぞれ扁平六角形状，正六角形状であり、捕集効率向上の観点では、各端面における開口面積は、流入口側で大きいことが好適である。
【００２４】
また、本実施形態のハニカム構造体１は、外壁２の湾曲度合が0.25ｍｍ以上0.65ｍｍ以下であることが好適である。ここで、湾曲度合とは、ハニカム構造体１を定盤に載置したときの外壁２と定盤との隙間の距離の最大値のことであり、外壁２の湾曲度合が0.25ｍｍ以上0.65ｍｍ以下であるときには、高い捕集効率を有しつつ、キャニングケース内に装着するときや位置ずれに伴う破損が生じにくいハニカム構造体１とすることができる。また、キャニングケース内に装着して使用したときの端部における把持材の劣化も抑制することができる。特に、湾曲度合は、0.3ｍｍ以上0.4ｍｍ以下であることが好適である。
【００２５】
また、本実施形態のハニカム構造体１は、外壁における両端部の直径の平均と中央部の直径との差（以下、単に直径の差ともいう。）が0.6ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好
適である。直径の差が0.6ｍｍ以上であるときには、高い捕集効率を有しつつ、キャニン
グケース内に装着するときや位置ずれに伴う破損が生じにくいハニカム構造体１とすることができる。特に、直径の差は、0.6ｍｍ以上0.9ｍｍ以下であることが好適である。
【００２６】
外壁における両端部の直径の平均とは、流入側および流出側の端面の直径を円周方向に沿って等間隔（45°）にそれぞれ４点ノギスで測定した測定値の相加平均のことである。また、外壁における中央部の直径とは、中央部の直径を円周方向に沿って等間隔に４点ノギスで測定した測定値の相加平均のことである。
【００２７】
また、本実施形態のハニカム構造体１は、酸化物セラミックスが、チタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）を主成分とし、チタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉ２Ｏ５）およびチタン酸鉄（Ｆｅ２ＴｉＯ５）がチタン酸アルミニウムに固溶してなるセラミックスであることが好適である。このような構成であると、チタン酸アルミニウムが備える高い耐熱性に、チタン酸マグネシウムの高い耐食性およびチタン酸鉄の高い耐熱劣化性が加わり、耐熱性、耐食性および耐熱劣化性を兼ね備えた酸化物セラミックスとすることができる。
【００２８】
また、酸化物セラミックスが、チタン酸アルミニウムを主成分とする場合、酸化物セラミックスを構成する全成分を100質量％のうち、チタン酸マグネシウムおよびチタン酸鉄
をそれぞれ16質量％以上24質量％以下含んでいることが好適である。このような構成を満たすことにより、耐熱性、耐食性および耐熱劣化性のいずれも優れた酸化物セラミックスとすることができる。
【００２９】
ここで、酸化物セラミックスにおける主成分とは、酸化物セラミックスを構成する全成分100質量％のうち50質量％より多い含有量の成分のことである。酸化物セラミックスを
構成する成分（結晶構造）の同定は、Ｘ線回折法によって行なうことができる。また、含有量は、ＩＣＰ発光分析法または蛍光Ｘ線分析法により求め数値から算出することができる。例えば、Ｍｇ，Ｆｅ，Ａｌの金属元素の含有量を求め、それぞれの含有量から、ＭｇＴｉ２Ｏ５、Ｆｅ２ＴｉＯ５、Ａｌ２ＴｉＯ５に換算して算出すればよい。
【００３０】
また、チタン酸マグネシウムおよびチタン酸鉄のチタン酸アルミニウムへの固溶の有無は、エネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）または波長分散型Ｘ線分光器（ＷＤＳ）を備えた透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて確認することができる。
【００３１】
また、酸化物セラミックスが、チタン酸アルミニウムを主成分とする場合、主成分からなる結晶間である粒界相に珪素酸化物が存在していることが好適である。粒界相に珪素酸
化物が存在しているときには、その粒界相と隣接する結晶同士を強く結合することができるとともに、結晶の異常な粒成長を抑制するため、酸化物セラミックスの機械的強度を高くすることができる。
【００３２】
なお、珪素酸化物は、粒界相を構成する全成分100質量％のうち50質量％より多く含有
していることが好適であり、粒界相における含有量の測定は、エネルギー分散型Ｘ線分光器または波長分散型Ｘ線分光器を備えた透過型電子顕微鏡を用いて測定することができる。特に、この珪素酸化物は、粒界相を構成する全成分100質量％のうちの含有量が90質量
％以上であることが好適である。
【００３３】
また、本実施形態のハニカム構造体１は、外壁２の外周面がリチウムアルミニウムシリケートを主成分とする膜によって覆われていることが好適である。このような構成であるときには、リチウムアルミニウムシリケートは、線膨張係数が低いことから、熱が繰り返してハニカム構造体１にかかっても外周面から剥離しにくく、長期間に亘って外周面を保護することができる。また、外壁２を構成する酸化物セラミックスが正の線膨張係数を有する場合、リチウムアルミニウムシリケートの成分を調整することにより、負の線膨張係数を有するものとすれば、繰り返し外壁２に掛かる熱応力を緩和することができる。
【００３４】
ここで、膜における主成分とは、膜を構成する全成分100質量％のうち50質量％より多
い含有量の成分のことである。成分の同定および含有量の測定は、エネルギー分散型Ｘ線分光器または波長分散型Ｘ線分光器を備えた透過型電子顕微鏡を用いればよい。
【００３５】
図４は、本実施形態の一例を模式的に示すガス処理装置の概略断面図である。
【００３６】
図４に示す例のガス処理装置９は、本実施形態のハニカム構造体１が、その外周を把持材６に保持された状態でキャニングケース７に収容され、キャニングケース７の流入口７ａおよび流出口７ｂにそれぞれ排気管８ａ，８ｂが接続されている。ここで、把持材６は断熱材であることが好適で、この場合、微粒子の燃焼除去により、ハニカム構造体１に生じた熱がキャニングケース７に伝わってキャニングケース７が変形したり劣化したりするのを抑制することができる。
【００３７】
なお、把持材６は、例えば、セラミックファイバー、ガラスファイバー、カーボンファイバーおよびセラミックウィスカーの少なくとも１種を用いたファイバー製マットであることが好適である。ファイバー製マットが好適な理由は、その入手や加工が容易であるとともに、耐熱性およびクッション性が高いからである。ファイバー製マットは、例えば、バーミュキュライトを実質上含まない無膨張性マット、または少量のバーミュキュライトを含む低膨張性マット等であり、酸化アルミニウム、ムライト、炭化珪素、窒化珪素、ジルコニア、チタニアまたはこれらの複合物からなるセラミックファイバーを主成分とするものが好適で、特に、バーミュキュライトを含まない酸化アルミニウムまたはムライトを主成分とする無膨張性マットがより好適である。
【００３８】
また、キャニングケース７は、例えば、ＳＵＳ303、ＳＵＳ304、ＳＵＳ316およびＳＵ
Ｓ409等のステンレスからなり、その中央部が円筒状に、両端部が円錐台状にそれぞれ形
成されるものである。
【００３９】
このガス処理装置９の排気ガス（ＥＧ）の流入側には、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関（図示しない）が排気管８ａを介して接続される。そして、この内燃機関が作動して、排気ガスが排気管８ａを通ってキャニングケース７に供給されると、ハニカム構造体１の流通路５ｂの中に排気ガスが導入され、封止材４によってその流出が遮られる。流出が遮られた排気ガスは、通気性の隔壁３を通過して、隣接する流通路５ａ
に導入される。排気ガスが隔壁３を通過するとき、隔壁３の壁面や隔壁３に開口する気孔の表面で排気ガス中の微粒子が捕集される。そして、微粒子が捕集された排気ガスは、浄化された状態で、流通路５ａから排出され、排気管８ｂを介して外部に排出される。なお、ガス処理装置９は、ハニカム構造体１の隔壁３の壁面に触媒を担持してもよい。
【００４０】
本実施形態のガス処理装置９によれば、キャニングケース７内に、本実施形態のハニカム構造体１を備えていることにより、位置ずれに伴ってハニカム構造体１が破損するおそれが少ないため、長期間に亘って効率よく微粒子を捕集することができる信頼性の高いガス処理装置とすることができる。また、ハニカム構造体１の交換頻度が少ないことから、ガス処理効率の高いガス処理装置９とすることができる。
【００４１】
なお、本実施形態では流体が気体である排気ガスを用いた例について説明したが、流体として液体を用いることも可能である。例えば、流体として上水または下水を用いることが可能であり、本実施形態のガス処理装置９を液体の濾過用としても適用することができる。
【００４２】
次に、本実施形態のハニカム構造体の製造方法の一例について説明する。
【００４３】
本実施形態のハニカム構造体１を形成するためのセラミック粉末を得るには、まず、酸化アルミニウムの粉末を53〜59質量％、残部を酸化チタンの粉末として調合した調合原料を乾式混合して１次原料を得る。次に、得られた１次原料を大気雰囲気中、温度を1435℃以上1560℃以下として、１時間以上５時間以下で仮焼することにより、擬ブルッカイト型の結晶のチタン酸アルミニウムからなる第１の仮焼粉末を得る。
【００４４】
また、上記セラミック粉末がマグネシウムを含む場合には、まず、酸化アルミニウムの粉末を36〜42質量％および酸化マグネシウムの粉末を９〜15質量％および残部を酸化チタンの粉末として調合した調合原料を乾式混合して１次原料を得る。次に、得られた１次原料を大気雰囲気中、温度を1435℃以上1560℃以下として、１時間以上５時間以下で仮焼することにより、チタン酸マグネシウムがチタン酸アルミニウムに固溶した擬ブルッカイト型の結晶からなる第２の仮焼粉末を得る。
【００４５】
また、上記セラミック粉末がマグネシウムおよび鉄を含む場合には、まず、酸化アルミニウムの粉末を27〜33質量％、酸化マグネシウムの粉末を７〜13質量％、酸化第二鉄の粉末を13〜17質量％および残部を酸化チタンの粉末として調合した調合原料を乾式混合して１次原料を得る。次に、得られた１次原料を大気雰囲気中、温度を1435℃以上1560℃以下として、１時間以上５時間以下で仮焼することにより、チタン酸マグネシウムおよびチタン酸鉄がチタン酸アルミニウムに固溶した擬ブルッカイト型の結晶からなる第３の仮焼粉末を得ることができる。
【００４６】
なお、チタン酸マグネシウムおよびチタン酸鉄がチタン酸アルミニウムに固溶することができるのであれば、これら金属酸化物の粉末以外に炭酸塩、水酸化物および硝酸塩などの粉末を用いてもよく、またこれらの化合物の粉末を用いてもよい。また、１次原料を得るために用いる各粉末は、その純度が99.0質量％以上、特に99.5質量％以上であることがさらに好適である。
【００４７】
次に、得られた上記それぞれの仮焼粉末を固定砥石および回転砥石を上下方向に対向して配置した電動磨砕機を用いて解砕し、ＪＩＳ  Ｒ  6001：1998で規定する粒度がＦ150
であるステンレス製のメッシュを用いてメッシュパスする。解砕条件としては、例えば、砥石の粒度、砥石の材質、砥石の磨砕面同士の間隔および回転砥石の回転数をそれぞれＦ24〜Ｆ46、100μｍ以下（但し、０μｍを除く）の酸化アルミニウム、100ｒｐｍ以上700
ｒｐｍ以下とすれば、Ｄ５０の粒径が50μｍ以上80μｍ以下であるセラミック粉末を得ることができる。ここで、砥石の粒度は、ＪＩＳ  Ｒ  6001：1998で規定する粒度であり、砥石の磨砕面同士の間隔は、33μｍ以上47μｍ以下であることが好適である。
【００４８】
上述した製造方法によって得られたセラミック粉末に、例えば、平均粒径が１μｍ以上３μｍ以下であり、添加量がセラミック粉末100質量部に対して0.4質量部以上1.2質量部
以下である酸化珪素の粉末と、添加量がセラミック粉末100質量部に対して１質量部以上13質量部以下であるグラファイト、澱粉またはポリエチレン樹脂等の造孔剤とを添加する
。そして、さらに可塑剤、滑り剤および水等を加えて、万能攪拌機、回転ミルまたはＶ型攪拌機等を使って混練物を作製する。その後、作製した混練物をさらに三本ロールミルや混練機等を用いて混練し、可塑化した坏土を得る。
【００４９】
次に、この坏土を用いてスクリューを備えた押出成形機により成形する。この押出成形機には成形型が装着され、その成形型は成形体の外径を決定する内径が、例えば155ｍｍ
以上300ｍｍ以下であり、ハニカム構造体１の外壁２および隔壁３を形成するためのスリ
ットを有している。
【００５０】
そして、上述したような成形型が装着された押出成形機に坏土を投入し、圧力を加えてハニカム状の成形体を作製し、得られた成形体を所定長さ、例えば170ｍｍ以上180ｍｍ以下に切断する。
【００５１】
次に、切断された成形体の外壁の外周面にグリースを噴霧塗布してから、軸方向Ａが載置面に垂直になるように成形体を載置してマイクロ波乾燥機にて乾燥する。ここで、外壁２が、長手方向に沿って中央部が内側に湾曲するハニカム構造体１を得るには、端部よりも中央部の乾燥収縮が大きくなるように、成形体の内周側（流通路５となる部分）に存在する空気を下側から上側に向かって排気しながら乾燥すればよい。
【００５２】
また、外壁２における湾曲度合が0.25ｍｍ以上0.65ｍｍ以下であるハニカム構造体１を得るには、乾燥時における排気するための風速を４ｍ／分以上７ｍ／分以下にすればよい。また、外壁２における湾曲度合が0.3ｍｍ以上0.４ｍｍ以下であるハニカム構造体１，10を得るには、乾燥時における排気するための風速を4.5ｍ／分以上６ｍ／分以下とすればよい。
【００５３】
また、外壁２における両端部の直径の平均と中央部の直径との差が0.6ｍｍ以上２ｍｍ
以下であるハニカム構造体１を得るには、押出工程において、成形体を押し出す際の速度差が径方向で生じるように、成形型における隔壁３を形成するためのスリットの幅寸法の差を、径方向で0.03ｍｍ以上0.08ｍｍ以下とすればよい。径方向におけるスリットの幅寸法の差が小さければ、外壁２における両端部の直径の平均と中央部の直径との差は小さくなり、径方向におけるスリットの幅寸法の差が大きければ、外壁２における両端部の直径の平均と中央部の直径との差は大きくなる。スリットの幅寸法は、光学顕微鏡を用いて、倍率を例えば50倍以上100倍以下として測定すればよく、成形型の中心側と外側の各５個
のスリットの幅寸法の平均値を用いる。
【００５４】
また、外壁２の外周面が、リチウムアルミニウムシリケートを主成分とする被膜によって覆われているハニカム構造体１を得るには、リチウム系増稠剤を含むグリースを、成形体の外壁の外周面に噴射塗布してから焼成すればよい。なお、リチウムアルミニウムシリケートは、成形体中に含まれる酸化アルミニウムおよび酸化珪素と、グリースに含まれるリチウムとが反応することによって形成されるものである。
【００５５】
次に、成形体を乾燥させた乾燥体の複数の流通路５の流入側および流出側のそれぞれを
交互に封止する封止材４を形成する。具体的には、まず、流出側端面（ＯＦ）で封止材４を形成しない部分にマスキングする。そして、乾燥体の外周よりも全長が長い帯状体を乾燥体の流出側外周に巻き付け、接着テープ、融着テープまたは粘着テープ等により帯状体を乾燥体に固定した後、乾燥体の流出側端面側を円筒状の容器に溜められたスラリーに浸漬する。
【００５６】
このスラリーは、セラミック粉末に、例えば、平均粒径が１μｍ以上３μｍ以下であり、添加量がセラミック粉末100質量部に対して0.4質部以上1.2質量部以下である酸化珪素
の粉末と、添加量が仮焼粉末100質量部に対して１質量部以上13質量部以下であるグラフ
ァイト、澱粉またはポリエチレン樹脂等の造孔剤とを添加した後、分散剤および水等を加えて混合することで得られるものである。
【００５７】
ここで、帯状体は、例えば、発砲ポリエチレンシート、ポリプロピレン樹脂が表面に被覆されたクラフト紙等からなり、その厚さは１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好適である。
【００５８】
次に、乾燥体の流出側端面側をスラリーに浸漬した乾燥体を容器から取り出し、乾燥させた後、乾燥体の流入側端面（ＩＦ）側を上述した方法と同じ方法で、スラリーに浸漬する。そして、流入側端面側の封止部４となるスラリーを乾燥させた後、焼成炉に入れて、1380℃〜1500℃の温度で２〜10時間保持することにより、本実施形態のハニカム構造体１を得ることができる。
【００５９】
また、本実施形態のガス処理装置９は、図４に示す例によれば、上述した方法によって作製されたハニカム構造体１の外周を把持材６により把持した状態で、キャニングケース７に収容した後、排気管８ａをキャニングケース７の流入口７ａに、また、排気管８ｂをキャニングケース７の流出口７ｂに、それぞれ接続することにより得ることができる。
【００６０】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【実施例１】
【００６１】
まず、酸化アルミニウムの粉末を30質量％、酸化第二鉄の粉末を15質量％、酸化マグネシウムの粉末10質量％および残部を酸化チタンの粉末として調合した調合原料を乾式混合して１次原料を得た。ここで、各粉末の純度は、いずれも99.5質量％のものを用いた。
【００６２】
次に、得られた１次原料を大気雰囲気中、温度を1450℃として、３時間で仮焼することにより、チタン酸マグネシウムおよびチタン酸鉄がチタン酸アルミニウムに固溶した擬ブルッカイト型の結晶からなる仮焼粉末を得た。
【００６３】
そして、固定砥石および回転砥石を上下方向に対向して配置した電動磨砕機（増幸産業（株）製 マスコロイダー（登録商標））を用いてこの仮焼粉末をそれぞれ解砕し、ＪＩ
Ｓ  Ｒ  6001：1998で規定する粒度がF150であるステンレス製のメッシュを用いてメッシュパスすることによりセラミック粉末を得た。ここで、砥石の材質および回転砥石の回転数は、それぞれ酸化アルミニウム、400ｒｐｍとし、砥石の磨砕面同士の間隔および砥石
の粒度は、36.7ｍｍ、Ｆ36とした。ここで、砥石の粒度は、ＪＩＳ  Ｒ  6001：1998で規定する粒度である。
【００６４】
また、セラミック粉末のＤ５０は、ＪＩＳ  Ｚ  8825−１：2001（ＩＳＯ13320−１：1999）に記載のレーザー回折法に準拠して測定した結果、その測定値は58μｍであった。
【００６５】
そして、得られたセラミック粉末に、平均粒径が２μｍであり、添加量がセラミック粉末100質量部に対して0.8質量部である酸化珪素の粉末と、添加量がセラミック粉末100質
量部に対して７質量部である澱粉とを添加した後、さらに可塑剤、滑り剤および水を加えて、万能攪拌機を使って混練物を作製した。そして、この混練物を混練機を用いて混練し、可塑化した坏土を得た。
【００６６】
次に、この坏土を用いてスクリューを備えた押出成形機により成形した。この押出成形機には成形型が装着され、その成形型としては成形体の外径を決定する内径が170ｍｍで
あり、ハニカム構造体の外壁および隔壁を形成するためのスリットを有している成形型を用意した。
【００６７】
そして、上述したような成形型が装着された押出成形機に坏土を投入し、圧力を加えてハニカム状の成形体を作製し、得られた成形体を175ｍｍの長さで切断した。
【００６８】
次に、切断された成形体の外壁の外周面にグリースを噴霧塗布してから、軸方向Ａが載置面に垂直になるように成形体を載置して、成形体の内周側に存在する空気を下側から上側に向かって排気するための風速を表１に示す通りに設定し、マイクロ波乾燥機にて乾燥した。
【００６９】
次に、成形体を乾燥させた乾燥体の複数の流通路の流入側および流出側のそれぞれを交互に封止する封止材を形成した。まず、流出側端面で封止材を形成しない部分にマスキングした。そして、乾燥体の外周よりも全長が長い帯状体を乾燥体の流出側外周に巻き付け、接着テープにより帯状体を乾燥体に固定した後、乾燥体の流出側端面側を予め円筒状の容器に溜められたスラリーに浸漬した。なお、このスラリーは、成形体の形成に用いたスラリーと同じものを用い、スラリーの粘度およびスラリーの液面の高さは、それぞれ1.8
Ｐａ・ｓ、4.4ｍｍとした。
【００７０】
そして、乾燥体の流出側端面側をスラリーに浸漬した乾燥体を容器から取り出し、乾燥させた後、乾燥体の流入側端面側を上述した方法と同じ方法でスラリーに浸漬した。乾燥体の流出側外周および流入側に巻き付ける帯状体は、いずれも発砲ポリエチレンシートを用い、容器の内周と帯状体の外周間との隙間を20ｍｍとした。
【００７１】
そして、乾燥体を電気炉に入れて、1380℃の焼成温度で３時間保持することにより、試料Ｎｏ．１〜８のハニカム構造体を得た。
【００７２】
なお、試料Ｎｏ．１〜８は、図１に示す形状とし、軸方向Ａの長さＬがいずれも152ｍ
ｍであって、軸方向Ａに対して垂直な断面における流通路の単位面積当たりの個数をそれぞれ300ＣＰＳＩとした。
【００７３】
そして、試料Ｎｏ.１〜８をそれぞれ定盤に載置し、外壁と定盤との隙間の距離の最大
値を測定することによって、外壁の湾曲度合を求め、その値を表１に示した。
【００７４】
そして、試料Ｎｏ.１〜８のハニカム構造体の外壁の外周面を、厚さが７ｍｍのセラミ
ック製無膨張性マットの把持材で把持して、ＳＵＳ409からなるキャニングケースに装着
してキャニング構造体とした。なお、試料Ｎｏ．１については、キャニングケースに装着しようとしたときに、外壁に破損が確認された。
【００７５】
図５は、キャニング構造体の耐久性の評価に用いる振動発生装置の模式図である。
【００７６】
具体的には、図５に示す振動発生装置11の振動部12にキャニング構造体を取り付けた後
、高温ガス発生装置（図示しない）から発生させた高温ガス（ＨＧ）をハニカム構造体の流入口に向かって供給して流出口から排出させるとともに、振動発生装置11により上下方向の振動を与える試験を行なった。なお、条件としては、高温ガスの温度を700℃とした
状態で振動（周波数100Ｈｚ、加速度60Ｇ）を与え、125時間が経過した後、キャニング構造体を取り出して、キャニングケースに対するハニカム構造体の軸方向Ａにおける位置ずれを測定し、その値を表１に示した。なお、試料Ｎｏ．１については、キャニングケースへの装着時に破損が確認されたため、振動試験は実施していない。
【００７７】
【表１】
2015029925.tif 000003
【００７８】
試料Ｎｏ.２〜８は、破損することなくキャニングケースへ装着することができるとと
もに、表１に示すように、振動試験におけるハニカム構造体の位置ずれが1.5ｍｍ以下と
小さいことから、外壁が、長手方向に沿って中央部が内側に湾曲していることにより、キャニングケース内に装着するときに外壁に掛かる圧縮圧を小さくすることができるとともに、外壁と把持材との接触面積の増加によって位置ずれを抑制できることがわかった。
【００７９】
また、試料Ｎｏ．３〜７は、ハニカム構造体の位置ずれが１ｍｍ以下とさらに小さく、位置ずれに伴う破損が生じにくいハニカム構造体であったことから、外壁の湾曲度合は、0.25ｍｍ以上0.65ｍｍ以下であることが好適とわかった。
【実施例２】
【００８０】
実施例１で示した方法と同じ方法で成形体を作製した。なお、本実施例では、押出工程において、成形体が押し出される速度差が径方向で生じるように、隔壁を形成するためのスリットの幅寸法の差が表２に示す値である成形型を用いて成形した。なお、径方向におけるスリットの幅寸法の差は、成形型の中心側と外側の各５個のスリットの幅寸法の平均値を用いた。また、排気するための風速は、５ｍ／分とした。
【００８１】
そして、外壁における両端部の直径の平均は、流入側および流出側の端面の直径を円周方向に沿って等間隔に45°ずらしてそれぞれ４点ノギスで測定し、測定値の相加平均を求めた。また、外壁における中央部の直径は、中央部の直径を円周方向に沿って等間隔に45°ずらして４点ノギスで測定し、測定値の相加平均を求めた。外壁における両端部の直径の平均、中央部の直径および直径の差を表２に示した。
【００８２】
そして、試料Ｎｏ.９〜14のハニカム構造体の外壁の外周面を、厚さが７ｍｍのセラミ
ック製無膨張性マットの把持材で把持して、ＳＵＳ409からなるキャニングケースに装着
してキャニング構造体とし、試験時間を200時間としたこと以外は、実施例１で示した方
法と同じ方法で振動試験を実施した。位置ずれの結果を表２に示す。
【００８３】
【表２】
2015029925.tif 000004
【００８４】
表２に示すように、試料Ｎｏ．10〜13は、振動を与えた時間が実施例１で与えた時間より長くなってもハニカム構造体の位置ずれが1.2ｍｍ以下と小さかったことから、外壁に
おける両端部の直径の平均と中央部の直径との差が0.6ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが
好適とわかった。
【００８５】
また、以上の実施例により、本実施例のハニカム構造体は、位置ずれに伴う破損のおそれが少ないため、このハニカム構造体を備えるガス処理装置は、長期間に亘って効率よく微粒子を捕集することができる信頼性の高いガス処理装置となることがわかった。
【符号の説明】
【００８６】
１：ハニカム構造体
２：外壁
３：隔壁
４：封止材
５：流通路
６：把持材
７：キャニングケース
８：排気管
９：ガス処理装置
【図１】
2015029925.tif 000005
【図２】
2015029925.tif 000006
【図３】
2015029925.tif 000007
【図４】
2015029925.tif 000008
【図５】
2015029925.tif 000009