(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
六角形格子状のセル壁に囲まれた六角形状のセルを多数設けてなる六角セルハニカム構造体において、
上記各セルを構成する六角形状の上記セル壁がなす６つの内角部には、上記六角セルハニカム構造体の軸方向に直交する断面において、略円弧状を呈するＲ角部が１つ飛びに配設されており、該Ｒ角部の曲率半径は、隣の上記内角部よりも大きく、
上記Ｒ角部の最小曲率半径は、０．２５〜０．４５ｍｍ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２】
請求項１において、上記Ｒ角部の最小曲率半径は、上記セル壁の厚さの２．８〜５倍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、上記セル壁の厚さは、７０〜１３０μｍ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、六角形格子状のセル壁に囲まれた六角形状のセルを多数設けてなる六角セルハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排ガス浄化用基材として、従来から高耐熱衝撃性を有するコーディエライトを主成分とし、セル壁を格子状に設けて多数のセルを構成してなるハニカム構造体が知られている。このハニカム構造体は、格子状に設けたセル壁の表面に触媒成分を担持させて用いられる（特許文献１参照）。
【０００３】
ハニカム構造体は、三角形、四角形、六角形等のセル形状を有するものがある。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）は、セル形状が三角形や四角形のものよりも、触媒をセル壁に均一な厚さに担持させることが容易であり、圧力損失を低減することができる。また、過剰量の触媒担持を抑制することができるため、全体の軽量化を実現することができる。そのため、近年、排ガス浄化性能の点から、特に上記六角セルハニカム構造体が注目されている（特許文献２参照）。
【０００４】
ところが、この六角セルハニカム構造体は、上述したとおり、他のセル形状に比べて優れた排ガス浄化性能を有しているが、全体の強度が低いという問題がある。特に、自動車の排ガス浄化用基材として用いる場合、六角セルハニカム構造体全体の強度が不充分な場合には、排気管への圧入（キャニング）時や車輌組上げ時における振動衝撃によって欠け、割れ等の不具合が生じるおそれがある。
【０００５】
この問題を解決する方法として、セル壁の厚みを全体的に大きくすることで、六角セルハニカム構造体の強度を向上させる方法がある。しかしながら、この方法では、六角セルハニカム構造体全体の重量が増加してしまい、軽量化を実現することができないおそれがある。また、これにより、セル壁に担持させた触媒を早期に暖気する性能が低下する等、六角セルハニカム構造体が持っている排ガス浄化性能を低下させるおそれがある。
【０００６】
そのため、持っている性能を維持しながら、全体の強度を向上させ、実用上必要な強度を充分に確保することができる六角セルハニカム構造体が求められている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１７７７９４号公報
【特許文献２】特開２０００−２３７６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点を鑑みてなされたもので、性能を維持しながら、全体の強度を向上させ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】
【０００９】
本発明は、六角形格子状のセル壁に囲まれた六角形状のセルを多数設けてなる六角セルハニカム構造体において、
上記各セルを構成する六角形状の上記セル壁がなす６つの内角部には、上記六角セルハニカム構造体の軸方向に直交する断面において、略円弧状を呈するＲ角部が１つ飛びに配設されており、該Ｒ角部の曲率半径は、隣の上記内角部よりも大きく、
上記Ｒ角部の最小曲率半径は、０．２５〜０．４５ｍｍであ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）。
【００１０】
本発明の六角セルハニカム構造体において、上記各セルは、六角形状の上記セル壁により構成されており、該セル壁がなす６つの内角部を有している。そして、最も注目すべき点は、この６つの内角部には、略円弧状を呈するＲ角部が１つ飛びに配設されており、該Ｒ角部の曲率半径は、隣の上記内角部（上記Ｒ角部でないもの）よりも大きいということである。
【００１１】
すなわち、上記各セルにおいて、上記６つの内角部のうち、１つ飛びの合計３つの内角部に上記Ｒ角部を積極的に設けたのである。そして、上記各セルにおいて、上述したような場所に上記Ｒ角部を設けることにより、上記六角セルハニカム構造体全体の強度を向上させることができ、実用上必要な強度を充分に確保することができる。
【００１２】
特に、上記六角セルハニカム構造体を自動車の排ガス浄化用基材として用いる場合、強度を向上させることにより、排気管への圧入（キャニング）時や車輌組上げ時における振動衝撃によって上記六角セルハニカム構造体に生じる欠け、割れ等の不具合を抑制することができる。
【００１３】
また、上記各セルにおいて、上記６つの内角部のうち、１つ飛びの合計３つの内角部に上記Ｒ角部を設けただけであるから、単に上記セル壁を全体的に厚くして強度を向上させた場合に比べて、上記六角セルハニカム構造体の重量の大幅な増加を抑えることができる。
【００１４】
また、上記Ｒ角部を設けたことによる上記六角セルハニカム構造体の基本的な構造や重量・体積の大幅な変化はほとんどないため、上記六角セルハニカム構造体が有している排ガス浄化性能、例えば上記セル壁に担持させた触媒を早期に暖気する性能（触媒早期暖気性能）等を維持することができる。
【００１５】
また、本発明では、上記Ｒ角部を、上記６つの内角部のうちの３つの内角部に設けてある。つまり、設けるＲ角部の数を３つとしたのである。そしてさらに、上記３つのＲ角部を、１つ飛びの上記内角部に設けてある。つまり、各Ｒ角部が連続した位置とならないように配置したのである。そのため、上記六角セルハニカム構造体の製造上において、スラリー状の原料を押出成形する際に、上記Ｒ角部を上記以外の設置数（１、２、４、５、６）、設置位置（上下対称、左右対称、一方側に多く設定する等）とした場合に比べて、原料の偏りがなく、均一に精度よく成形することができる。これにより、成形後に変形が生じることを防止できる。
【００１６】
このように、本発明によれば、性能を維持しながら、全体の強度を向上させ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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明においては、上記Ｒ角部の曲率半径は、該Ｒ角部において一定とすることもできるし、段階的に変化させることもできる。
【００１８】
また、上記Ｒ角部の最小曲率半径は、上記セル壁の厚さの２．８〜５倍であることが好ましい（請求項２）。
上記Ｒ角部の最小曲率半径が上記セル壁の厚さの２倍未満の場合には、上記六角セルハニカム構造体全体の強度を向上させる効果を充分に得ることができないおそれがある。一方、１０倍を超える場合には、上記六角セルハニカム構造体全体の重量が増加するおそれがある。そして、これにより、触媒早期暖気性能等の排ガス浄化性能を低下させるおそれがある。以上のことから、本発明の効果を充分に得るためには、上記Ｒ角部の最小曲率半径は、上記セル壁の厚さの２．８〜５倍とすることが望ましい。
なお、ここでいう最小曲率半径とは、上記Ｒ角部における最も小さい曲率半径のことである。また、上記Ｒ角部における曲率半径が一定である場合には、その一定の曲率半径が上記最小曲率半径に該当する。
【００１９】
また、上記Ｒ角部の最小曲率半径は、０．２５〜０．４５ｍｍである。
上記Ｒ角部の最小曲率半径が０．２５ｍｍ未満の場合には、上記六角セルハニカム構造体全体の強度を向上させる効果を充分に得ることができないおそれがある。一方、０．４５ｍｍを超える場合には、上記Ｒ角部における上記セル壁の厚みが大きくなるため、上記六角セルハニカム構造体全体の重量が増加するおそれがある。そして、これにより、触媒早期暖気性能等の排ガス浄化性能を低下させるおそれがある。
【００２０】
また、上記セル壁の厚さは、７０〜１３０μｍであることが好ましい（請求項３）。
上記セル壁の厚さが７０μｍ未満の場合には、上記六角セルハニカム構造体自身の強度が低下するおそれがある。一方、１３０μｍを超える場合には、上記六角セルハニカム構造体全体の重量が大きく増加するおそれがあると共に、触媒早期暖気性能等の排ガス浄化性能を低下させるおそれがある。また、上記Ｒ角部を設けたことによる強度向上の効果も充分に得ることができないおそれがある。
【実施例】
【００２１】
（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１〜図４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、六角形格子状のセル壁２に囲まれた六角形状のセル３を多数設けてなる。
そして、図３に示すごとく、各セル３を構成する六角形状のセル壁２がなす６つの内角部２１〜２６には、六角セルハニカム構造体１の軸方向に直交する断面において、略円弧状を呈するＲ角部２０が１つ飛び、すなわち内角部２１、２３、２５に配設されており、Ｒ角部２０の曲率半径は、隣の内角部２２、２４、２６よりも大きい。
以下、これを詳説する。
【００２２】
本例の六角セルハニカム構造体１は、自動車の排ガス浄化用基材として用いられるものである。
図１に示すごとく、六角セルハニカム構造体１の外周は、円筒形状の外周スキン部４により覆われている。そして、六角セルハニカム構造体１の内部は、外周スキン部４内に六角形格子状に配設されたセル壁２と、セル壁２によって区画されている多数の六角形状のセル３とによって構成されている。
【００２３】
また、六角セルハニカム構造体１は、コーディエライトを主成分とするセラミックよりなり、その寸法は、外径９０ｍｍ、長さ１３０ｍｍである。また、外周スキン部４の厚さは３００μｍ、セル壁２の厚さは９０μｍである。
なお、図１では、図を簡略化するために、セル３の形状を単純な六角形として示してある。
【００２４】
また、図２に示すごとく、六角セルハニカム構造体１の軸方向に直交する断面において、セル壁２は、上述したとおり六角形格子状に配設されており、セル３を構成している。そして、この六角セルハニカム構造体１において、最も注目すべき点は、セル壁２に略円弧状を呈するＲ角部２０が配設されていることである。以下、このＲ角部２０について、さらに詳説する。
【００２５】
図３に示すごとく、１つのセル（単位セル）３に注目すると、セル３を構成する六角形状のセル壁２は、６つの内角部２１〜２６を有している。そして、６つの内角部２１〜２６のうち、１つ飛びの合計３つの内角部２１、２３、２５には、Ｒ角部２０が配設されている。
【００２６】
同図に示すごとく、このＲ角部２０は、所定の曲率半径を持って略円弧状に形成されている。そして、Ｒ角部２０の曲率半径は、少なくとも隣の内角部２２、２４、２６の曲率半径よりも大きい。なお、本例のＲ角部２０の曲率半径は、Ｒ角部２０において一定であり、セル壁２の厚さの約３倍にあたる０．３ｍｍである。つまり、この値がＲ角部２０の最小曲率半径となる。
また、Ｒ角部２０の曲率半径は、本例のように、Ｒ角部２０において一定であってもよいし、段階的に変化させることもできる。
【００２７】
次に、本例の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。
まず、六角セルハニカム構造体１の原料となるセラミックス原料を準備する。このセラミックス原料の原料粉末としては、カオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、溶融シリカ等を含有し、化学組成が重量比にて最終的にＳｉＯ2：４８〜５２％、Ａｌ2Ｏ3：３４〜３８％、ＭｇＯ：１２〜１６％よりなるコーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2）を主成分とする組成となるように混合し、スプレードライにより顆粒化させたものを用いた。この原料粉末に水、バインダ、水溶性潤滑材等を所定量添加し、混練することでセラミックス原料を得る。このセラミックス原料の粘度は、２５００〜８０００（ｐｏｉｓｅ）に調整した。
【００２８】
次に、上記セラミックス原料を押出成形するための金型について説明する。
図４に示すごとく、本例で用いる成形用金型８は、材料となる上記セラミックス原料を供給するための供給面８０１と、材料を押し出す押出面８０２とを有している。押出面８０２には、周囲よりも突出した溝形成部８１が形成されており、作製する六角セルハニカム構造体１のセル壁２の形状（図２、図３参照）に対応した形状のスリット溝８１１が加工されている。このスリット溝８１１は、放電加工、レーザー加工等の方法により形成することができる。また、供給面８０１には、材料を供給する供給穴（図示略）が内部に向かって形成されている。この供給穴とスリット溝８１１とは、成形用金型８の内部において連通している。
【００２９】
そして、上記の成形用金型８を用い、材料となる上記セラミックス原料を供給面８０１の供給穴から供給し、スリット溝８１１を通過させて押出面８０２から押し出す。これにより、基本構造が最終的に得ようとする六角セルハニカム構造体１とほぼ同じであるハニカム成形体（図示略）を成形する。
【００３０】
次に、上記ハニカム成形体を所望の大きさに切断し、電磁波加熱で均一に乾燥させる。
次に、大気中において約１４００℃で最大５時間焼成を行う。
以上により、図１の六角セルハニカム構造体１を得る。
【００３１】
次に、本例の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。
本例の六角セルハニカム構造体１において、各セル３は、六角形状のセル壁２により構成されており、セル壁２がなす６つの内角部２１〜２６を有している。そして、最も注目すべき点は、この６つの内角部２１〜２６には、六角セルハニカム構造体１の軸方向に直交する断面において、略円弧状を呈するＲ角部２０が１つ飛び、すなわち内角部２１、２３、２５に配設されており、Ｒ角部２０の曲率半径は、隣の内角部２２、２４、２６よりも大きいということである。
【００３２】
つまり、各セル３において、６つの内角部２１〜２６のうち、１つ飛びの合計３つの内角部２１、２３、２５に、少なくとも隣の内角部２２、２４、２６よりも大きい所定の曲率半径を有しながら、略円弧状に形成されたＲ角部２０を積極的に設けたのである。そして、各セル３において、上述したような場所にＲ角部２０を設けることにより、六角セルハニカム構造体１全体の強度を向上させることができ、実用上必要な強度を充分に確保することができるのである。
【００３３】
特に、六角セルハニカム構造体１を自動車の排ガス浄化用基材として用いる場合、強度を向上させることにより、排気管への圧入（キャニング）時や車輌組上げ時における振動衝撃によって六角セルハニカム構造体１に生じる欠け、割れ等の不具合を抑制することができる。
【００３４】
また、各セル３において、６つの内角部２１〜２６のうち、１つ飛びの合計３つの内角部２１、２３、２５に曲率半径０．３ｍｍ程度のＲ角部２０を設けただけであるから、単にセル壁２を全体的に厚くして強度を向上させた場合に比べて、六角セルハニカム構造体１の重量の大幅な増加を抑えることができる。
【００３５】
また、Ｒ角部２０を設けたことによる六角セルハニカム構造体１の基本的な構造や重量・体積の大幅な変化はほとんどないため、六角セルハニカム構造体１が有している排ガス浄化性能、例えばセル壁２に担持させた触媒を早期に暖気する性能（触媒早期暖気性能）等を維持することができる。
【００３６】
また、セル壁の厚さは、９０μｍである。そのため、六角セルハニカム構造体１自身の強度を充分に確保することができる。
また、Ｒ角部２０の最小曲率半径は、セル壁２の厚さの３倍にあたる０．３ｍｍである。そのため、六角セルハニカム構造体１全体の強度を向上させる効果をより充分に得ることができる。また、六角セルハニカム構造体１が持っている排ガス浄化性能を確実に維持することができる。
【００３７】
このように、本例によれば、性能を維持しながら、全体の強度を向上させ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。
【００３８】
（実施例２）
本例は、実施例１の六角セルハニカム構造体１において、設けたＲ角部２０の最小曲率半径を変化させた場合におけるアイソスタティック強度を調べたものである。
【００３９】
本例では、実施例１の六角セルハニカム構造体１のＲ角部２０の最小曲率半径を０〜５．０ｍｍに変化させ、各々についてアイソスタティック強度の測定を行った。
ここで、アイソスタティック強度の測定方法について説明する。まず、六角セルハニカム構造体１の両端面を金属板等で塞ぐ。次に、外周面を厚手のフィルム状樹脂で覆い、テープで水密性が保てるように密封した状態とする。そして、水中に沈め、静水圧をかけて破壊する圧力を測定し、これをアイソスタティック強度とした。
【００４０】
測定結果を図５に示す。同図から知られるように、Ｒ角部の最小曲率半径が実質的に０ｍｍ、つまりＲ角部を設けない従来の六角セルハニカム構造体に比べて、Ｒ角部を設けた六角セルハニカム構造体は、アイソスタティック強度が向上している。特に、最小曲率半径が０．２５〜０．４５ｍｍの範囲では、アイソスタティック強度が実用上必要な強度値（０．７ＭＰａ以上）の約３〜５倍を示している。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例１における、六角セルハニカム構造体を示す斜視図。
【図２】実施例１における、Ｒ角部を有するセル壁の形状を示す説明図。
【図３】実施例１における、単位セルにおけるセル壁の形状を示す説明図。
【図４】実施例１における、成形用金型を示す斜視図。
【図５】実施例２における、最小曲率半径とアイソスタティック強度の関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００４２】
１  六角セルハニカム構造体
２  セル壁
２０  Ｒ角部
２１〜２６  内角部
３  セル
【図１】
0004709002.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004709002.tif 000004
【図４】
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【図５】
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