(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部が封止されており排ガスの流路となる複数のセルと、前記セルを区画形成する多孔質のセル隔壁とを備えたハニカム焼成体であって、
前記ハニカム焼成体の構成材料はＳｉＣであり、
前記複数のセルは、前記ハニカム焼成体の最外周部に配置された外周セルと、前記外周セルより内側に配置された内部セルを含み、
前記各内部セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形であり、
前記外周セルは、前記セル隔壁及び前記ハニカム焼成体の外周を形成する外周壁から形成され、
前記外周壁と接続する前記セル隔壁は、前記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有し、前記外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、前記内部セルの断面形状である矩形を縮小し、かつ、縮小した矩形から２つの角部が面取りされた形状であり、
前記外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、前記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０〜８０％であり、
前記セル隔壁は、前記外周セル同士の間にある外周セル間セル隔壁と、前記内部セル同士の間にある内部セル間セル隔壁とを含み、
前記外周セル間セル隔壁の最小の厚さは、前記内部セル間セル隔壁の厚さより厚いことを特徴とするハニカム焼成体。
【請求項２】
前記外周セル間セル隔壁の最小の厚さは０．１００〜０．３００ｍｍである請求項１に記載のハニカム焼成体。
【請求項３】
前記内部セル間セル隔壁の厚さは０．２１０ｍｍ以下である請求項１又は２に記載のハニカム焼成体。
【請求項４】
前記外周壁の最小の厚さは、前記内部セル間セル隔壁の厚さの１．５〜３倍である請求項１〜３のいずれかに記載のハニカム焼成体。
【請求項５】
複数の請求項１〜４のいずれかに記載のハニカム焼成体が接着材層を介して接着されることにより形成されることを特徴とするハニカムフィルタ。
【請求項６】
ガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために用いられる請求項５に記載のハニカムフィルタ。
【請求項７】
セラミック原料を押出成形用金型を用いて押出成形することによりセルを区画形成するセル隔壁を備えたハニカム成形体を作製する押出成形工程と、
前記セルの一方の端部を封止する封止工程と、
前記ハニカム成形体を焼成する焼成工程とを含む、請求項１〜４のいずれかに記載のハニカム焼成体を製造する方法であって、
前記押出成形工程で用いる前記押出成形用金型は、第一の面と、前記第一の面の反対側に形成された第二の面と、前記第一の面から前記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有するセラミック原料供給部と、前記第二の面から前記第一の面に向かって、前記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備える押出成形用金型であり、
前記第二の面から見た前記第二貫通孔の形状は、前記ハニカム成形体の外周壁を成形するための最外周スリットと、前記ハニカム成形体の最外周部に配置された外周セル同士の間の外周セル間セル隔壁を成形するための外周スリットと、前記外周セルより内側に配置された内部セル同士の間の内部セル間セル隔壁を成形するための内部スリットとから構成された格子形状であり、
前記第二の面には、前記内部スリットを形成するための内部格子が配置され、かつ、前記内部スリットの外側に配置され、前記外周スリットを形成するための外周格子が配置されており、
前記第二の面から見た、前記内部格子の形状は、同一の矩形であり、
前記第二の面から見た、前記外周格子の形状は、前記内部格子の形状を縮小し、その縮小した形状から２つの角部が面取りされた形状であり、かつ、前記面取りされた角部が前記最外周スリット側に配置されており、
前記第二の面から見た前記外周格子の面積が、前記内部格子の各面積の６０〜８０％であり、
前記外周スリットの最小のスリット幅は、前記内部スリットのスリット幅よりも広いことを特徴とするハニカム焼成体の製造方法。
【請求項８】
前記外周スリットの最小のスリット幅は、０．１００〜０．３００ｍｍである請求項７に記載のハニカム焼成体の製造方法。
【請求項９】
前記内部スリットのスリット幅は、０．２１０ｍｍ以下である請求項７又は８に記載のハニカム焼成体の製造方法。
【請求項１０】
前記最外周スリットの最小のスリット幅は、前記内部スリットのスリット幅の１．５〜３倍の値である請求項７〜９のいずれかに記載のハニカム焼成体の製造方法。
【請求項１１】
前記外周スリットの内壁面には原料通過抑制面が形成されている請求項７〜１０のいずれかに記載のハニカム焼成体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム焼成体、ハニカムフィルタ及びハニカム焼成体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、すす等のパティキュレート（以下、ＰＭもしくはすすともいう）が含まれており、近年、このＰＭが環境または人体に害を及ぼすことが問題となっている。また、排ガス中には、ＣＯ、ＨＣまたはＮＯｘ等の有害なガス成分も含まれていることから、この有害なガス成分が環境または人体に及ぼす影響についても懸念されている。
【０００３】
そこで、内燃機関と連結されることにより排ガス中のＰＭを捕集したり、排ガスに含まれるＣＯ、ＨＣまたはＮＯｘ等の排ガス中の有害なガス成分を浄化したりする排ガス浄化装置として、コージェライトや炭化ケイ素等の多孔質セラミックからなるハニカム構造のフィルタ（ハニカムフィルタ）が種々提案されている。
【０００４】
また、内燃機関の燃費を改善し、圧力損失の上昇に起因する運転時のトラブル等をなくすために、初期の圧力損失が低いハニカムフィルタや、所定量のＰＭが堆積した際に圧力損失の上昇割合が低いハニカムフィルタが求められている。
【０００５】
圧力損失を低くするためには、開口率を高くすることが有効な手段である。しかし、開口率を高くしようとすると、セル隔壁の厚さを薄くせざるを得ず、その結果、ハニカム焼成体の強度を確保することが困難となる。
ハニカム焼成体において、圧力損失を低く抑えることと、強度を確保することとは相反する特性であり、これらの特性を同時に確保することは困難であった。
【０００６】
このような問題を解決するために、特許文献１には、セル構造を改良したハニカムフィルタが開示されている。
【０００７】
すなわち、特許文献１には、複数のセルがセル隔壁を隔てて長手方向に並設され、その外縁に外縁壁を有する多孔質セラミック部材が、接着材層を介して複数個接着されたハニカム構造体であって、上記多孔質セラミック部材の上記外縁壁の厚さは、上記セル隔壁の厚さよりも厚く、上記多孔質セラミック部材の最外周に位置するセルの少なくとも１つには、当該セルの角部の少なくとも１箇所に、当該角部を充填する充填体が設けられていることを特徴とするハニカム構造体が開示されている。
図１３は、特許文献１に開示されたハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材の長手方向に垂直な断面図である。この断面において最外周に位置し、かつ、多孔質セラミック部材２２０の外縁壁２２３ａと垂直に交わるセル隔壁により隔てられた方形のセル２２１ａの角部に直角三角形状の充填物が設けられている。
特許文献１では、セル構造をこのようにすることで、多孔質セラミック部材の強度を確保しつつ、開口率を確保して圧力損失を低く保ち、クラック等の破損の発生を回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００７／０５８００６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】
【０００９】
ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンに比べて排ガス温度が高く、ＰＭの排出量が少ないという長所がある。そのため、ガソリンエンジン用のフィルタにおいては、ディーゼルエンジン用のフィルタと比べて、ＰＭの捕集効率が低くてもよいと考えられる。
一方、ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンに比べて燃費が劣るという欠点がある。そのため、ガソリンエンジンから排出される排ガスを浄化することを考えた場合、排ガスを浄化するためのフィルタには、圧力損失が低いことが求められる。また、フィルタの温度が上がりすぎると機械的な強度が低下し破壊されやすくなるので、フィルタの温度が上がりすぎないように、充分な熱容量が求められる。
【００１０】
特許文献１に開示されたハニカム構造体を、ガソリンエンジンのような排ガス温度が高く、ＰＭの排出量が少ない環境で使用すると、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低くなりにくい。この初期の圧力損失を低くするためには、セル隔壁の厚さをより薄くすることが考えられるが、セル隔壁の厚さを薄くすると、熱容量が小さくなり、排ガスが流入した際に多孔質セラミック部材（ハニカム焼成体）の温度が必要以上に高くなると考えられる。多孔質セラミック部材（ハニカム焼成体）の温度が必要以上に高くなると、多孔質セラミック部材（ハニカム焼成体）自身が熱により破損したり、担持された触媒が失活することになる。また、セル隔壁の厚さを薄くすると多孔質セラミック部材（ハニカム焼成体）の強度が低下し、破損しやすくなると考えられる。
すなわち、特許文献１に開示されたハニカム構造体はガソリンエンジン用のハニカムフィルタとして充分な性能を有しているとは言えなかった。
【００１１】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下を抑制することができるハニカム焼成体、該ハニカム焼成体を用いたハニカムフィルタ及び該ハニカム焼成体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、セル隔壁を薄くし、ハニカム焼成体の最外周部に配置された外周セルの形状を所定の形状とすることで、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失を充分に低く、強度を充分に強くすることができ、熱容量の低下を抑制できることを見出し本発明を完成させた。
【００１３】
すなわち、本発明のハニカム焼成体は、一方の端部が封止されており排ガスの流路となる複数のセルと、上記セルを区画形成する多孔質のセル隔壁とを備えたハニカム焼成体であって、上記ハニカム焼成体の構成材料はＳｉＣであり、上記複数のセルは、上記ハニカム焼成体の最外周部に配置された外周セルと、上記外周セルより内側に配置された内部セルを含み、上記各内部セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形であり、上記外周セルは、上記セル隔壁及び上記ハニカム焼成体の外周を形成する外周壁から形成され、上記外周壁と接続する上記セル隔壁は、上記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有し、上記外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、上記内部セルの断面形状である矩形を縮小し、かつ、縮小した矩形から２つの角部が面取りされた形状であり、上記外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０〜８０％であり、上記セル隔壁は、上記外周セル同士の間にある外周セル間セル隔壁と、上記内部セル同士の間にある内部セル間セル隔壁とを含み、上記外周セル間セル隔壁の最小の厚さは、上記内部セル間セル隔壁の厚さより厚いことを特徴とするハニカム焼成体。
【００１４】
本発明のハニカム焼成体では、構成材料がＳｉＣである。ＳｉＣは、耐熱性に優れた材料である。このため、本発明のハニカム焼成体は、耐熱性に優れたハニカム焼成体となる。
【００１５】
本発明のハニカム焼成体では、上記各内部セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形であり、上記外周壁と接続する上記セル隔壁は、上記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有し、上記外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、上記内部セルの断面形状である矩形を縮小し、かつ、縮小した矩形から２つの角部が面取りされた形状である。
上記外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状が上記のような形状であると、ハニカム焼成体の外周壁の体積が大きくなる。
そのため、上記ハニカム焼成体は、外周壁の体積が充分に大きいので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、上記ハニカム焼成体の外周壁の体積が大きいので、本発明のハニカム焼成体では熱容量の低下を抑制することができる。そのため、本発明のハニカム焼成体が急激に加熱されたとしても外周壁により熱を受け止めることができ、クラックの発生を抑制できる。
このことは以下のようにも説明できる。
ハニカム焼成体のＳｉＣが存在している部分とＳｉＣが存在していないセルの空間部分とを含む領域において、ハニカム焼成体を所定範囲で切り取り、上記所定範囲に含まれるハニカム焼成体の重量を、上記所定範囲の体積で割った値を、「見かけ密度」とすると、本発明のハニカム焼成体では、ハニカム焼成体の最外周部分の方が、ハニカム焼成体の内側部分よりも「見かけ密度」の値が大きくなる。
そのため、本発明のハニカム焼成体では、ハニカム焼成体の最外周部分の熱容量が相対的に高い。従って、外部から急激に熱が加えられても最外周部分で熱を受け止めることができ、クラックの発生を防ぐことができる。
また、ハニカム焼成体の最外周部分の「見かけ密度」が高いと、外枠が機械的に頑丈な構造となるので外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。
なお、本明細書において、「矩形から角部が面取りされた形状」とは、矩形から、矩形の角部を直線又は曲線で切り取った形状のことを意味する。
【００１６】
本発明のハニカム焼成体では、上記外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０〜８０％である。
通常、セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が小さくなると、圧力損失が大きくなると考えられるが、上記構成のハニカム焼成体では圧力損失の増加が抑制されている。
その原因は以下の機構によるものと考えられる。
通常、ハニカム焼成体の周囲には接着材層が配置されることになる。排ガスがハニカム焼成体に流入する際には、接着材層に衝突する排ガスも生じる。このような排ガスは接着材層により流れが偏向され近くのセルに流入することになる。このように流れが偏向された排ガスは、ハニカム焼成体の最外周部に配置されている外周セルよりも、外周セルの内側に配置されているセルにより多く流入することになると考えられる。すなわち、ハニカム焼成体の外周に配置された外周セルには、もともと排ガスが流入しにくいので、ハニカム焼成体の外周に配置された外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積がある程度小さくてもあまり圧力損失に影響しないと考えられる。
このような理由から、本発明のハニカム焼成体のように、外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の６０〜８０％であったとしてもガス通過抵抗には殆ど影響しない。そのため、圧力損失が増加しにくいと考えられる。
また、上記面積の割合が６０％未満であると、外周セルの開口部の面積が小さくなり排ガスの流路が狭くなり、排ガスがセル隔壁を通過する際のガス通過抵抗が大きくなるので、圧力損失が大きくなる。
また、上記面積の割合が８０％を超えると、ハニカム焼成体の最外周部の見かけ密度の値が低くなるので、上記のハニカム焼成体の外周壁が厚くなっていることの効果が得られにくい。
【００１７】
本発明のハニカム焼成体では、上記セル隔壁は、上記外周セル同士の間にある外周セル間セル隔壁と、上記内部セル同士の間にある内部セル間セル隔壁とを含み、上記外周セル間セル隔壁の最小の厚さは、上記内部セル間セル隔壁の厚さより厚い。
このような構造であると、ハニカム焼成体の最外周部の見かけ密度の値が高いので外枠が機械的に頑丈な構造となる。そのため、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカム焼成体の最外周部の見かけ密度の値が高いので熱容量の低下を抑制することができる。
【００１８】
本発明のハニカム焼成体では、上記外周セル間セル隔壁の最小の厚さは０．１００〜０．３００ｍｍであることが望ましい。
外周セル間セル隔壁の最小の厚さが０．１００ｍｍ未満であると、外周セル間セル隔壁の厚さが薄すぎるので、外周セル間セル隔壁が破損しやすくなる。
外周セル間セル隔壁の最小の厚さが０．３００ｍｍを超えると、外周セル間セル隔壁の厚さが厚すぎるので、排ガスが外周セル間セル隔壁を通過する際の抵抗が大きくなり、その結果圧力損失が大きくなる。
【００１９】
本発明のハニカム焼成体では、上記内部セル間セル隔壁の厚さは０．２１０ｍｍ以下であることが望ましい。
また、内部セル間セル隔壁の厚さが０．２１０ｍｍ以下であると、内部セル間セル隔壁の厚さが充分に薄いのでＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低くなる。また、ＰＭが堆積した際も圧力損失の上昇を抑えることができる。
内部セル間セル隔壁の厚さが０．２１０ｍｍを超えると、内部セル間セル隔壁の厚さが厚すぎるので、排ガスが内部セル間セル隔壁を通過する際の抵抗が大きくなり、その結果圧力損失が大きくなる。
【００２０】
本発明のハニカム焼成体では、上記外周壁の最小の厚さは、上記内部セル間セル隔壁の厚さの１．５〜３倍であることが望ましい。
外周壁の最小の厚さが、内部セル間セル隔壁の厚さの１．５〜３倍であると、外周壁が充分な厚さを有しているので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。
【００２１】
本発明のハニカムフィルタは、上記本発明のハニカム焼成体が接着材層を介して接着されることにより形成されることを特徴とする。
本発明のハニカムフィルタは上記効果を奏する本発明のハニカム焼成体により構成されるので、本発明のハニカムフィルタは、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下が抑制されている。
【００２２】
本発明のハニカムフィルタはガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために用いられることが望ましい。
上記の通り、本発明のハニカムフィルタは、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下が抑制されている。そのため、本発明のハニカムフィルタは、ガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために好適に用いることができる。
【００２３】
本発明のハニカム焼成体の製造方法は、セラミック原料を押出成形用金型を用いて押出成形することによりセルを区画形成するセル隔壁を備えたハニカム成形体を作製する押出成形工程と、上記セルの一方の端部を封止する封止工程と、上記ハニカム成形体を焼成する焼成工程とを含む、上記本発明のハニカム焼成体を製造する方法であって、上記押出成形工程で用いる上記押出成形用金型は、第一の面と、上記第一の面の反対側に形成された第二の面と、上記第一の面から上記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有するセラミック原料供給部と、上記第二の面から上記第一の面に向かって、上記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備える押出成形用金型であり、上記第二の面から見た上記第二貫通孔の形状は、上記ハニカム成形体の外周壁を成形するための最外周スリットと、上記ハニカム成形体の最外周部に配置された外周セル同士の間の外周セル間セル隔壁を成形するための外周スリットと、上記外周セルより内側に配置された内部セル同士の間の内部セル間セル隔壁を成形するための内部スリットとから構成された格子形状であり、上記第二の面には、上記内部スリットを形成するための内部格子が配置され、かつ、上記内部スリットの外側に配置され、上記外周スリットを形成するための外周格子が配置されており、上記第二の面から見た、上記内部格子の形状は、同一の矩形であり、上記第二の面から見た、上記外周格子の形状は、上記内部格子の形状を縮小し、その縮小した形状から２つの角部が面取りされた形状であり、かつ、上記面取りされた角部が上記最外周スリット側に配置されており、上記第二の面から見た上記外周格子の面積が、上記内部格子の各面積の６０〜８０％であり、上記外周スリットの最小のスリット幅は、上記内部スリットのスリット幅よりも広いことを特徴とする。
【００２４】
本発明のハニカム焼成体の製造方法では、上記構成の押出成形用金型を用いることにより、上記効果を奏する本発明のハニカム焼成体を製造することができる。
特に、本発明のハニカム焼成体の製造方法によれば、以下の理由により外周セル間セル隔壁に欠陥が生じにくい。
通常、スリット幅が一定でない押出成形用金型にセラミック原料が流れ込むと、スリット幅が広い部分ではセラミック原料の排出速度が速くなり、スリット幅が狭い部分ではセラミック原料の排出速度が遅くなる。このようにスリットに流れるセラミック原料の排出速度に違いが生じると、排出速度の速いセラミック原料に排出速度の遅いセラミック原料が引っ張られ、成形されるセル隔壁が切れる原因となる。
例えば、内部スリット側の外周スリットのスリット幅が、内部スリットの幅と同じ幅であり、最外周スリット側に向かう途中で、急激に外周スリットのスリット幅が広くなる押出成形用金型を用いてハニカム成形体を製造する場合には、スリット幅が広い外周スリットの部分を流れるセラミック原料の排出速度が速すぎ、スリット幅が内部スリットの幅と同じである外周スリットの部分を流れるセラミック原料を引っ張り形成されるセル隔壁が切れやすくなる。
しかしながら、上記外周スリットの最小のスリット幅が、上記内部スリットのスリット幅よりも広いと、外周スリットに流れるセラミック原料の排出速度の違いを緩和することができる。従って、成形されるセル隔壁に欠陥が生じることを防ぐことができる。
【００２５】
本発明のハニカム焼成体の製造方法では、上記押出成形用金型の上記外周スリットの最小のスリット幅は、０．１００〜０．３００ｍｍであることが望ましい。
外周スリットの最小のスリット幅が０．１００ｍｍ未満であると、セラミック原料の排出速度に違いが生じやすく、成形される外周セル間セル隔壁に欠陥が生じやすい。
外周スリットの最小のスリット幅が０．３００ｍｍを超えると、成形される外周セル間セル隔壁が厚くなりすぎるので、製造されたハニカム焼成体において排ガスが外周セル間セル隔壁を通過する際の抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなる。
【００２６】
本発明のハニカム焼成体の製造方法では、上記押出成形用金型の上記内部スリットのスリット幅は、０．２１０ｍｍ以下であることが望ましい。
このような押出成形用金型を用いると、内部セル間セル隔壁の厚さが０．２１０ｍｍ以下のハニカム焼成体を製造することができる。
そのため、製造されたハニカム焼成体は、セル隔壁の厚さが充分に薄いのでＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低くなる。また、ＰＭが堆積した際も圧力損失の上昇を抑えることができる。
上記押出成形用金型の上記内部スリットのスリット幅が０．２１０ｍｍを超えると、内部セル間セル隔壁の厚さが０．２１０ｍｍを超えるハニカム焼成体が製造される。このようなハニカム焼成体は内部セル間セル隔壁の厚さが厚すぎるので、排ガスがセル隔壁を通過する際の抵抗が大きくなり、その結果圧力損失が大きくなる。
【００２７】
本発明のハニカム焼成体の製造方法では、上記最外周スリットの最小のスリット幅は、上記内部スリットのスリット幅の１．５〜３倍の値であることが望ましい。
このような押出成形用金型を用いて製造されたハニカム焼成体では、外周壁が充分な厚さを有している。そのため、外枠が機械的に頑丈な構造となり外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、上記ハニカム焼成体の外周壁が厚いので、熱容量の低下を抑制することができる。
【００２８】
本発明のハニカム焼成体の製造方法では、上記押出成形用金型には、上記外周スリットの内壁面には原料通過抑制面が形成されていることが望ましい。
本発明のハニカム焼成体の製造方法で用いる押出成形用金型は、内部スリットのスリット幅が、外周スリットの最小のスリット幅よりも狭い。そのため、内部スリットを流れるセラミック原料は、外周スリットを流れるセラミック原料よりもセラミック原料の排出速度が遅くなる。このようにセラミック原料の排出速度に違いが生じると、排出速度の速いセラミック原料に排出速度の遅いセラミック原料が引っ張られ成形されるセル隔壁が切れる原因となる。
しかし、上記押出成形用金型の外周スリットの内壁面に原料通過抑制面が形成されていると、原料通過抑制面が抵抗となり、外周スリットからセラミック原料が排出されにくくなる。その結果、外周スリットから押し出されるセラミック原料の排出速度が遅くなり、外周スリット及び内部スリットから押し出されるセラミック原料の排出速度の違いを緩和することができる。従って、成形されるセル隔壁に欠陥が生じることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１（ａ）は、本発明のハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図２は、図１に示す本発明のハニカム焼成体の長手方向に垂直方向の断面の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｅ）は、本発明のハニカム焼成体における外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明のハニカム焼成体では、外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さいにも関わらず、圧力損失の増加が抑制されている原因となる機構を模式的に示す模式図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明のハニカム焼成体における角部セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、本発明のハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明のハニカムフィルタが設置された排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、本発明のハニカム焼成体の製造方法において用いる押出成形用金型の一例を模式的に示す断面図である。
【図９】図９（ａ）は、図８に示す押出成形用金型を第二の面から見たときの平面図であり、図９（ｂ）は、９（ａ）の破線部の拡大図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｅ）は、本発明のハニカム焼成体の製造方法において用いる押出成形用金型の第二の面から見た外周格子の形状の一例を模式的に示す平面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｄ）は、本発明のハニカム焼成体の製造方法において用いる押出成形用金型の第二の面から見た角部格子の形状の一例を模式的に示す平面図である。
【図１２】図１２は、図８に示す押出成形用金型を第二の面から見たときの拡大図である。
【図１３】図１３は、特許文献１に開示されたハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材の長手方向に垂直な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明のハニカム焼成体、ハニカムフィルタ及び本発明のハニカム焼成体の製造方法について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
【００３１】
本発明のハニカム焼成体について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、本発明のハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図１（ａ）に示すように、本発明のハニカム焼成体の一例であるハニカム焼成体１０は、一方の端部が封止材１１により封止されており排ガスの流路となる複数のセル２０と、上記セルを区画形成する多孔質のセル隔壁３０とを備えている。
複数のセル２０は、ハニカム焼成体の最外周部に配置された外周セル２１と、外周セル２１より内側に配置された内部セル２２を含んでいる。
各内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面形状は同一の矩形であり、外周セル２１の長手方向に垂直方向の断面形状は、内部セル２２の断面形状である矩形から２つの角部が面取りされた形状である。外周セル２１及び内部セル２２の断面形状については詳しくは後述する。
また、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハニカム焼成体１０は、長手方向（図１（ａ）中、両矢印の方向）に垂直方向の断面が正方形である直方体である。
ハニカム焼成体１０の長手方向に垂直方向の断面は一辺が３０〜４５ｍｍである正方形であることが望ましい。
ハニカム焼成体１０の全長は、１４０〜１６０ｍｍであることが望ましい。
【００３２】
ハニカム焼成体１０の構成材料はＳｉＣである。ＳｉＣは、耐熱性に優れた材料である。このため、ハニカム焼成体１０は、耐熱性に優れたハニカム焼成体となる。
【００３３】
ハニカム焼成体１０では、セル密度が、１５．５〜６２個／ｃｍ２（１００〜４００ｃｐｓｉ）の範囲であることが望ましく、３１〜４６．５個／ｃｍ２（２００〜３００ｃｐｓｉ）の範囲であることがより望ましい。
【００３４】
上記の構成を有するハニカム焼成体１０を排ガスが通過する場合について、図１（ｂ）を参照して以下に説明する。
図１（ｂ）に示すように、内燃機関から排出され、ハニカム焼成体１０に流入した排ガス（図１（ｂ）中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、ハニカム焼成体１０の排ガス流入側端面１０ａに開口した一のセル２０に流入し、セル２０を隔てるセル隔壁３０を通過する。この際、排ガス中のＰＭがセル隔壁３０で捕集され、排ガスが浄化されることとなる。浄化された排ガスは、排ガス流出側端面１０ｂに開口した他のセル２０から流出し、外部に排出される。
【００３５】
次に、ハニカム焼成体１０におけるセル２０の配置、セル隔壁３０の形状等について図面を用いて説明する。
図２は、図１に示す本発明のハニカム焼成体の長手方向に垂直方向の断面の一例を模式的に示す断面図である。
図２に示すように、複数のセル２０は、ハニカム焼成体１０の最外周部１２に配置された外周セル２１と、外周セル２１より内側に配置された内部セル２２を含んでいる。さらに、複数のセル２０は、ハニカム焼成体１０の角部１３に配置された角部セル２３を含んでいる。
なお、本明細書において、「外方ハニカム焼成体の角部」は、「外方ハニカム焼成体の最外周部」に含まれない。すなわち、外周セル２１に角部セル２３は含まれない。
内部セル２２はセル隔壁３０により区画形成されており、外周セル２１はセル隔壁３０及びハニカム焼成体１０の外周を形成する外周壁３２によりそれぞれ区画形成されている。
【００３６】
図２に示すように、ハニカム焼成体１０では、セル隔壁３０は、外周セル２１同士の間にある外周セル間セル隔壁３１と、内部セル２２同士の間にある内部セル間セル隔壁３３とを含んでいる。外周セル間セル隔壁３１は、セル間の間隔が等しい等幅領域３１ａと、外周壁３２に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域３１ｂとからなっている。また、等幅領域３１ａは内部セル間セル隔壁３３に接続し、厚壁領域３１ｂは、外周壁３２に接続している。また、内部セル間セル隔壁３３の厚さＴ２は一定である。
そして、外周セル間セル隔壁３１の最小の厚さＴ１（すなわち、等幅領域３１ａの幅）は、内部セル間セル隔壁３３の厚さＴ２より厚い。
このような構造であると、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の見かけ密度の値が高いので外枠が機械的に頑丈な構造となる。そのため、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の見かけ密度の値が高いので熱容量の低下を抑制することができる。
なお、外周セル間セル隔壁３１の最小の厚さＴ１は、内部セル間セル隔壁３３の厚さＴ２の１．５〜３倍であることが望ましい。
【００３７】
ハニカム焼成体１０では、外周セル間セル隔壁３１の最小の厚さＴ１は０．１００〜０．３００ｍｍであることが望ましい。
外周セル間セル隔壁３１の最小の厚さＴ１が０．１００ｍｍ未満であると、外周セル間セル隔壁３１の厚さが薄すぎるので、外周セル間セル隔壁３１が破損しやすくなる。
外周セル間セル隔壁３１の最小の厚さＴ１が０．３００ｍｍを超えると、外周セル間セル隔壁３１の厚さが厚すぎるので、排ガスが外周セル間セル隔壁３１を通過する際の抵抗が大きくなり、その結果圧力損失が大きくなる。
【００３８】
ハニカム焼成体１０では、内部セル間セル隔壁３３の厚さＴ２は０．２１０ｍｍ以下であることが望ましく、０．０７５〜０．１６０ｍｍであることが望ましい。
内部セル間セル隔壁３３の厚さＴ２が０．２１０ｍｍ以下であると、内部セル間セル隔壁３３の厚さが充分に薄いのでＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低くなる。また、ＰＭが堆積した際も圧力損失の上昇を抑えることができる。
内部セル間セル隔壁３３の厚さＴ２が、０．２１０ｍｍを超えると、内部セル間セル隔壁３３の厚さが厚すぎるので、排ガスが内部セル間セル隔壁３３を通過する際の抵抗が大きくなり、その結果圧力損失が大きくなる。
【００３９】
ハニカム焼成体１０では、外周壁３２の厚さは特に限定されないが、外周壁３２の最小の厚さＴ３は、内部セル間セル隔壁３３の厚さＴ２の１．５〜３倍であることが望ましく、２〜３倍であることがさらに望ましい。例えば、外周壁３２の最小の厚さＴ３は、０．１１３〜０．４８０ｍｍであることが望ましい。
外周壁３２の最小の厚さＴ３が、内部セル間セル隔壁３３の厚さＴ２の１．５〜３倍であると、外周壁３２が充分な厚さを有しているので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。
【００４０】
ハニカム焼成体１０では、セル隔壁３０の気孔率は、４０〜６５％であることが望ましい。
セル隔壁３０の気孔率が４０〜６５％である場合、セル隔壁３０は、排ガス中のＰＭを良好に捕集することができ、かつ、セル隔壁３０に起因する圧力損失の上昇を抑制することができる。従って、初期の圧力損失が低く、ＰＭを堆積しても圧力損失が上昇しにくいハニカム焼成体１０となる。
セル隔壁３０の気孔率が４０％未満では、セル隔壁３０の気孔の割合が小さすぎるため、排ガスがセル隔壁３０を通過しにくくなり、排ガスがセル隔壁３０を通過する際の圧力損失が大きくなる。一方、セル隔壁３０の気孔率が６５％を超えると、セル隔壁３０の機械的強度が低くなり、再生時等において、クラックが発生し易くなる。
【００４１】
ハニカム焼成体１０では、セル隔壁３０に含まれる気孔の平均気孔径は、８〜２５μｍであることが望ましい。
上記構成のハニカム焼成体１０では、圧力損失の増加を抑制しながら、高い捕集効率でＰＭを捕集することができる。
セル隔壁３０に含まれる気孔の平均気孔径が８μｍ未満であると、気孔が小さすぎるため、排ガスがセル隔壁３０を透過する際の圧力損失が大きくなる。一方、セル隔壁３０に含まれる気孔の平均気孔径が２５μｍを超えると、気孔径が大きくなりすぎるので、ＰＭの捕集効率が低下してしまう。
【００４２】
なお、気孔率及び平均気孔径は、水銀圧入法により測定することができる。
【００４３】
ハニカム焼成体１０では、外周壁３２の気孔率は、４０〜６５％であることが望ましい。
外周壁３２の気孔率が上記範囲であることが望ましい理由は、セル隔壁３０の気孔率が上記範囲であると望ましい理由と同じである。
【００４４】
ハニカム焼成体１０では、外周壁３２に含まれる気孔の平均気孔径は、８〜２５μｍであることが望ましい。
外周壁３２に含まれる気孔の平均気孔径が上記範囲であることが望ましい理由は、セル隔壁３０に含まれる気孔の平均気孔径が上記範囲であると望ましい理由と同じである。
【００４５】
次に、ハニカム焼成体１０の各セル２０の形状について説明する。
まず、各内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形αである。
ハニカム焼成体１０では、矩形αは正方形であることが望ましく、一辺が０．５〜２．０ｍｍである正方形であることがより望ましい。
【００４６】
外周セル２１の長手方向に垂直方向の断面形状は、内部セル２２の断面形状である矩形αを縮小し、かつ、縮小した矩形α´から２つの角部が面取りされた形状である。
また、外周壁３２と接続する外周セル間セル隔壁３１は、外周壁３２に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域３１ｂを有している。
すなわち、外周セル２１の長手方向に垂直方向の断面形状において、矩形α´から２つの角部が面取りされた部分には、厚壁領域３１ｂが形成されている。
なお、「矩形から角部が面取りされた形状」とは、矩形から、矩形の角部を直線又は曲線で切り取った形状のことを意味する。
また、矩形α´は、矩形αを等倍縮小した形状であってもよく、高さ方向又は幅方向に縮小した形状であってもよい。この場合、矩形α´の面積は矩形αの６０〜８０％であることが望ましい。
【００４７】
また、外周セル２１の断面形状は、図３（ａ）〜（ｅ）に示すような形状であってもよい。
図３（ａ）〜（ｅ）は、本発明のハニカム焼成体における外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
【００４８】
図３（ａ）は、矩形αを幅方向に０．８倍した矩形α´の隣り合う２つの角部が２つの線分Ａ及びＢにより、それぞれ切り取られた６角形である外周セル２１ａの断面形状を示している。線分Ａ及びＢは直接接しておらず、線分Ａ及びＢを延長すると矩形α´の外側でこれらが交わることになる。また、切り取られた２つの角部の間にある矩形α´の辺の一部は、上記６角形の一辺を形成している。
【００４９】
図３（ｂ）は、矩形α´の隣り合う２つの角部が２つの線分Ｃ及びＤにより、それぞれ切り取られた５角形である外周セル２１ｂの断面形状を示している。線分Ｃと線分Ｄとはα´を形成する辺において交差している。なお、線分Ｃと線分Ｄとは矩形α´の内部で交差していてもよい。すなわち、切り取られる２つの角部の間には、上記５角形を構成する辺が存在していない。
【００５０】
図３（ｃ）は、矩形α´の隣り合う２つの角部のうち一方の角部が線分Ｅ及びＦにより切り取られ、もう一方の角部が線分Ｇ及びＨにより切り取られた８角形である外周セル２１ｃの断面形状を示している。線分Ｅと線分Ｆとは、矩形α´の内部で互い交差している。さらに、線分Ｇと線分Ｈとも、矩形α´の内部で互い交差している。また、切り取られた２つの角部の間にある矩形α´の辺の一部は、上記８角形の一辺を形成している。
【００５１】
図３（ｄ）は、矩形α´の隣り合う２つの角部が２つの曲線Ａ´及びＢ´により、それぞれ切り取られた外周セル２１ｄの断面形状を示している。曲線Ａ´及びＢ´は、α´の角部がＲ面取りされるように線分Ａ及びＢを折り曲げた曲線である。切り取られた２つの角部の間にある矩形α´の辺の一部は、外周セル２１ｄの断面形状の輪郭を形成している。
【００５２】
図３（ｅ）は、矩形α´の隣り合う２つの角部が２つの曲線Ｃ´及びＤ´により、それぞれ切り取られた外周セル２１ｅの断面形状を示している。曲線Ｃ´及びＤ´は、矩形α´の角部がＲ面取りされるように線分Ｃ及びＤを折り曲げた曲線である。曲線Ｃ´と曲線Ｄ´とは矩形α´を形成する辺において交差している。なお、曲線Ｃ´と曲線Ｄ´とは、矩形α´の内部で交差していてもよい。
【００５３】
ハニカム焼成体１０では、図３（ａ）〜（ｅ）において矩形α´の角部が切り取られた部分（すなわち、破線と実線で囲まれた部分）には、厚壁領域３１ｂが形成されている。
なお、外周セル２１の断面形状は上記形状に限られず、矩形α´から２つの角部が面取りされた別の形状であってもよい。
【００５４】
外周セル２１の長手方向に垂直方向の断面形状が上記のような形状であり、厚壁領域３１ｂが形成されていると、ハニカム焼成体１０の外周壁３２近傍の体積が大きくなる。
そのため、ハニカム焼成体１０は、外周壁３２近傍の体積が充分に大きいので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、外周壁３２近傍の体積が大きいので、ハニカム焼成体１０では熱容量の低下を抑制することができる。そのため、ハニカム焼成体１０が急激に加熱されたとしても外周壁３２により熱を受け止めることができ、クラックの発生を抑制できる。
【００５５】
このことは以下のようにも説明できる。
ハニカム焼成体１０のＳｉＣが存在している部分とＳｉＣが存在していないセルの空間部分とを含む領域において、ハニカム焼成体１０を所定範囲で切り取り、所定範囲に含まれるハニカム焼成体１０の重量を、所定範囲の体積で割った値を、「見かけ密度」とすると、ハニカム焼成体１０では、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の方が、ハニカム焼成体１０の内側部分よりも「見かけ密度」の値が大きくなる。
そのため、ハニカム焼成体１０では、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の熱容量が相対的に高い。従って、外部から急激に熱が加えられても最外周部１２で熱を受け止めることができ、クラックの発生を防ぐことができる。
また、ハニカム焼成体１０の最外周部１２の「見かけ密度」が高いと、外枠が機械的に頑丈な構造となるので外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。
【００５６】
ハニカム焼成体１０では、外周セル２１の長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面の面積の６０〜８０％である。
通常、セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が小さくなると、圧力損失が大きくなると考えられるが、上記構成のハニカム焼成体１０では圧力損失の増加が抑制されている。
その原因を以下に図面を用いて説明する。
図４は、本発明のハニカム焼成体では、外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積よりも小さいにも関わらず、圧力損失の増加が抑制されている原因となる機構を模式的に示す模式図である。
図４に示すように、通常、ハニカム焼成体１０の周囲には接着材層１４が配置されることになる。排ガスがハニカム焼成体１０に流入する際には、接着材層１４に衝突する排ガスも生じる。このような排ガスは接着材層１４によりせき止められ、流れに対してほぼ垂直方向に進むことになる。（図４中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）。このように流れの方向が変更された排ガスは、他の排ガスに押されハニカム焼成体１０の最外周部１２に配置されている外周セル２１又は外周セル２１の内側に配置されている内部セル２２に流入することになるが、流れの方向が変更された排ガスにもある程度勢いがあるので、外周セル２１を飛び越え内部セル２２に流入する排ガスも多く発生する。そうすると、外周セル２１に流入する排ガスよりも、内部セル２２に流入する排ガスの方が多いと考えられる。すなわち、ハニカム焼成体１０の最外周部１２に配置された外周セル２１には、もともと排ガスが流入しにくいので、ハニカム焼成体１０の最外周部１２に配置された外周セル２１の長手方向に垂直方向の断面の面積がある程度小さくてもあまり圧力損失に影響しないと考えられる。
このような理由から、ハニカム焼成体１０のように、外周セル２１の長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面の面積の６０〜８０％であったとしてもガス通過抵抗には殆ど影響しない。そのため、圧力損失が増加しにくいと考えられる。
また、上記面積の割合が６０％未満であると、外周セル２１の開口部の面積が小さくなり排ガスの流路が狭くなり、排ガスがセル隔壁３０を通過する際のガス通過抵抗が大きくなるので、圧力損失が大きくなる。
また、上記面積の割合が８０％を超えると、ハニカム焼成体１０の最外周部の見かけ密度の値が低くなるので、ハニカム焼成体１０の外周壁３２が厚くなっていることの効果が得られにくい。
【００５７】
なお、外周セル２１の長手方向に垂直方向の断面の面積及び内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面の面積は以下の方法により求めることができる。
まず、ハニカム焼成体１０を長手方向に垂直方向に切断する。次に、ハニカム焼成体１０の長手方向に垂直方向の断面のＳＥＭ画像を撮影する。
撮影したＳＥＭ画像を２値化してセル隔壁３０、外周壁３２等の骨格部分と、外周セル２１、内部セル２２等の空間部分とを識別する。そして、ＳＥＭ画像において各セルの空間部分と識別された部分の面積を各セルの面積とする。
また、内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面の面積とは、上記方法により求められた全ての内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面の面積の平均値のことである。
【００５８】
次に、ハニカム焼成体１０の角部１３に配置される角部セル２３の形状について説明する。
角部セル２３の長手方向に垂直方向の断面形状は、特に限定されないが、内部セル２２の断面形状である矩形αから少なくとも１つの角部が面取りされた形状であることが望ましい。また、矩形αを縮小し、かつ、縮小した矩形α´から少なくとも１つの角部が面取りされた形状であってもよい。角部セル２３の形状がこのような形状であると、ハニカム焼成体１０の外周壁３２近傍の体積が大きくなる。
そのため、ハニカム焼成体１０は、外周壁３２近傍の体積が充分に大きいので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、外周壁３２近傍の体積が大きいので、ハニカム焼成体１０では熱容量の低下を抑制することができる。そのため、ハニカム焼成体１０が急激に加熱されたとしても外周壁３２により熱を受け止めることができ、クラックの発生を抑制できる。
【００５９】
また、角部セル２３の形状は、矩形α又は矩形α´から全ての角部が直線又は曲線で面取りされた形状であってもよく、外部セル２１と同様の形状であってもよく、図５（ａ）〜（ｄ）に示す形状であってもよい。
図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明のハニカム焼成体における角部セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
図５（ａ）は、矩形αの角部のうち最もハニカム焼成体１０の内側になる角部を除いて、３つの角部が線分Ｉ、Ｊ及びＫによりそれぞれ切り取られた７角形である角部セル２３ａの断面形状を示している。線分Ｉ及びＪは直接接しておらず、線分Ｉ及びＪを延長すると矩形αの外側でこれらが交わることになる。また、線分Ｉ及びＫは直接接しておらず、線分Ｉ及びＫを延長すると矩形αの外側でこれらが交わることになる。また、線分Ｊと線分Ｋとは並行である。切り取られた３つの角部の間にそれぞれある矩形αの辺の一部は、角部セル２３ａの断面形状である７角形の一辺をそれぞれ形成している。
図５（ｂ）は、矩形αの角部のうち最もハニカム焼成体１０の内側になる角部が線分Ｌにより切り取られた５角形である角部セル２３ｂの断面形状を示している。
図５（ｃ）は、矩形αの角部のうち最もハニカム焼成体１０の内側になる角部を除いて、３つの角部が曲線Ｉ´、Ｊ´及びＫ´によりそれぞれ切り取られた角部セル２３ｃの断面形状を示している。曲線Ｉ´、Ｊ´及びＫ´は、矩形αの角部がＲ面取りされるように線分Ｉ、Ｊ及びＫを折り曲げた曲線である。切り取られた３つの角部の間にそれぞれある矩形αの辺の一部は、角部セル２３ｃの断面形状の輪郭を形成している。
図５（ｄ）は、矩形αの角部のうち最もハニカム焼成体１０の内側になる角部が曲線Ｌ´により切り取られた角部セル２３ｄの断面形状を示している。曲線Ｌ´は、矩形αの角部がＲ面取りされるように線分Ｌを折り曲げた曲線である。
特に、角部セル２３の形状が図５（ｂ）又は図５（ｄ）に示す形状であると、ハニカム焼成体１０の構造上、圧縮応力がかかりにくくなる。そのため、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。
【００６０】
ハニカム焼成体１０では、角部セル２３の長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面の面積の６０〜８０％であることが望ましい。
上記面積の割合が６０％未満であると、角部セル２３の開口部の面積が小さくなり排ガスの流路が狭くなり、排ガスがセル隔壁３０を通過する際のガス通過抵抗が大きくなるので、圧力損失が大きくなる。
また、上記面積の割合が８０％を超えると、角部セル２３の長手方向に垂直方向の断面の面積が大きいので、ハニカム焼成体１０の角部の見かけの密度の値が低くなるので、ハニカム焼成体１０の機械的な強度が充分になりにくい。
【００６１】
ハニカム焼成体１０には、排ガスを浄化するための触媒を担持させてもよく、担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、この中では、白金がより望ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
これら触媒が担持されていると、ＰＭを燃焼除去しやすくなり、有毒な排ガスの浄化も可能になる。
【００６２】
次に、本発明のハニカムフィルタについて図面を参照しながら説明する。
図６は、本発明のハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。
図６に示すように、本発明のハニカムフィルタの一例であるハニカムフィルタ１は、複数のハニカム焼成体１０が接着材層１４を介して接着されることにより形成されている円柱状のハニカムフィルタである。
【００６３】
ハニカムフィルタ１は上記効果を奏するハニカム焼成体１０により構成されるので、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下が抑制されている。
【００６４】
ハニカムフィルタ１では、接着材層１４は、無機バインダと無機粒子とを含む接着材ペーストを塗布、乾燥させたものである。上記接着材ペーストは、さらに無機繊維及び／又はウィスカを含んでいてもよい。
【００６５】
ハニカムフィルタ１の外周には、必要に応じて排ガスの漏れを防止するための外周コート層１５が形成されていてもよい。外周コート層１５の材料は、接着材ペーストの材料と同じであることが望ましい。
【００６６】
ハニカムフィルタ１は、ガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために用いられるハニカムフィルタであることが望ましい。
上記の通り、ハニカムフィルタ１は、ＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下が抑制されている。そのため、ハニカムフィルタ１は、ガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために好適に用いることができる。
【００６７】
このようなハニカムフィルタ１が用いられた排ガス浄化装置について図面を用いて説明する。
図７は、本発明のハニカムフィルタが設置された排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
図７に示す排ガス浄化装置５０は、ハニカムフィルタ１と、ハニカムフィルタ１の外方を覆う金属ケーシング５１と、ハニカムフィルタ１と金属ケーシング５１との間に配置された保持シール材５２とから構成されており、金属ケーシング５１の排ガスが導入される側の端部には、エンジン等の内燃機関に連結された導入管５３が接続されており、金属ケーシング５１の他端部には、外部に連結された排出管５４が接続されている。
【００６８】
内燃機関から排出され、排ガス浄化装置５０に流入した排ガス（図７中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、ハニカムフィルタ１を構成するハニカム焼成体１０に到達し、ハニカム焼成体１０により浄化される。排ガスがハニカム焼成体１０により浄化される機構は既に述べているのでここでの説明は省略する。浄化された排ガスは、ハニカム焼成体１０から流出し外部に排出される。
【００６９】
排ガス浄化装置５０において、保持シール材５２は、無機繊維からなるマットであることが望ましく、そのマットは、ニードリング処理を施して得られるニードルマットであることが望ましい。
また、無機繊維としてはアルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、シリカ繊維、及び、生体溶解性繊維を用いることができる。
なお、ニードリング処理とは、ニードル等の繊維交絡手段を素地マットに対して抜き差しすることをいう。保持シール材５２では、比較的平均繊維長の長い無機繊維がニードリング処理により３次元的に交絡していることが望ましい。
【００７０】
なお、交絡構造を呈するために、無機繊維はある程度の平均繊維長を有しており、例えば、無機繊維の平均繊維長は、５０μｍ〜１００ｍｍ程度であることが望ましい。
【００７１】
保持シール材５２を構成するマットの無機繊維の平均繊維径は、１〜２０μｍであることが望ましく、３〜１０μｍであることがより望ましい。
無機繊維の平均繊維径が１〜２０μｍであると、無機繊維の強度及び柔軟性が充分に高くなり、保持シール材５２のせん断強度を向上させることができる。
無機繊維の平均繊維径が１μｍ未満であると、無機繊維が細く切れやすいので、無機繊維の引っ張り強度が不充分となる。一方、無機繊維の平均繊維径が２０μｍを超えると、無機繊維が曲がりにくいため、柔軟性が不充分となる。
【００７２】
保持シール材５２を構成するマットの目付量（単位面積あたりの重量）は、特に限定されないが、２００〜４０００ｇ／ｍ２であることが望ましく、１０００〜３０００ｇ／ｍ２であることがより望ましい。マットの目付量が２００ｇ／ｍ２未満であると、保持力が充分ではなく、このようなマットにより構成される保持シール材５２を用いて排ガス浄化装置５０を製造する場合、ハニカムフィルタ１が脱落しやすくなる。
また、マットの目付量が４０００ｇ／ｍ２を超えると、マットの嵩が低くなりにくい。
【００７３】
また、保持シール材５２を構成するマットの嵩密度（巻き付ける前の保持シール材の嵩密度）については、特に限定されないが、０．１０〜０．３０ｇ／ｃｍ３であることが望ましい。マットの嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ３未満であると、無機繊維の絡み合いが弱く、無機繊維が剥離しやすいため、マットの形状を所定の形状に保ちにくくなる。
また、各マットの嵩密度が０．３０ｇ／ｃｍ３を超えると、保持シール材５２を構成するマットが硬くなり、保持シール材５２のハニカムフィルタ１への巻き付け性が低下し、保持シール材５２が割れやすくなる。
【００７４】
保持シール材５２を構成するマットには、嵩高さを抑えたり、排ガス浄化装置５０の組み立て前の作業性を高めたりするために、さらに有機バインダ等のバインダが含まれていてもよい。
また、保持シール材５２を構成するマットの厚さは１．５〜１５ｍｍであることが望ましい。
【００７５】
排ガス浄化装置５０において、金属ケーシング５１は、主にステンレス等の金属からなることが望ましい。
【００７６】
次に、本発明のハニカム焼成体の製造方法の一例を説明する。
本発明のハニカム焼成体の製造方法は、セラミック原料を押出成形用金型を用いて押出成形することによりセルを区画形成するセル隔壁を備えたハニカム成形体を作製する押出成形工程と、上記セルの一方の端部を封止する封止工程と、上記ハニカム成形体を焼成する焼成工程とを含む、上記本発明のハニカム焼成体を製造する方法であって、上記押出成形工程で用いる上記押出成形用金型は、第一の面と、上記第一の面の反対側に形成された第二の面と、上記第一の面から上記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有するセラミック原料供給部と、上記第二の面から上記第一の面に向かって、上記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備える押出成形用金型であり、上記第二の面から見た上記第二貫通孔の形状は、上記ハニカム成形体の外周壁を成形するための最外周スリットと、上記ハニカム成形体の最外周部に配置された外周セル同士の間の外周セル間セル隔壁を成形するための外周スリットと、上記外周セルより内側に配置された内部セル同士の間の内部セル間セル隔壁を成形するための内部スリットとから構成された格子形状であり、上記第二の面には、上記内部スリットを形成するための内部格子が配置され、かつ、上記内部スリットの外側に配置され、上記外周スリットを形成するための外周格子が配置されており、上記第二の面から見た、上記内部格子の形状は、同一の矩形であり、上記第二の面から見た、上記外周格子の形状は、上記内部格子の形状を縮小し、その縮小した形状から２つの角部が面取りされた形状であり、かつ、上記面取りされた角部が上記最外周スリット側に配置されており、上記第二の面から見た上記外周格子の面積が、上記内部格子の各面積の６０〜８０％であり、上記外周スリットの最小のスリット幅は、上記内部スリットのスリット幅よりも広いことを特徴とする。
【００７７】
（１−１）セラミック原料準備工程
まず、ハニカム焼成体１０の原料となるセラミック原料を準備する。セラミック原料は炭化ケイ素粉末と、有機バインダと、可塑剤と、潤滑剤と、水とを混合することにより準備することができる。
上記セラミック原料には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらの中では、アルミナバルーンが望ましい。
【００７８】
（１−２）押出成形工程
次に、準備したセラミック原料を押出成形用金型を用いて押出成形することによりセルを区画形成するセル隔壁を備えたハニカム成形体を作製する。
【００７９】
この押出成形工程において用いる押出成形用金型について説明する。
図８は、本発明のハニカム焼成体の製造方法において用いる押出成形用金型の一例を模式的に示す断面図である。
図８に示す断面図は、セラミック原料を押し出す方向に平行な方向における押出成形用金型の断面図である。図８中、セラミック原料を押し出す方向を矢印ａで示す。
【００８０】
図８に示すように、押出成形用金型１００は、第一の面１１０ａと、第一の面１１０ａの反対側に形成された第二の面１１０ｂと、第一の面１１０ａから第二の面１１０ｂに向かって形成された第一貫通孔１１１ａを有するセラミック原料供給部１５０と、第二の面１１０ｂから第一の面１１０ａに向かって、第一貫通孔１１１ａと連通するように形成された第二貫通孔１１１ｂを有する成形部１６０とを備える。
ここで、セラミック原料供給部１５０には、セラミック原料を供給し、通過させるために、第一貫通孔１１１ａが形成されている。また、成形部１６０には、セラミック原料供給部１５０を通過した成形セラミック原料をハニカム成形体の形状に成形するために、第二貫通孔１１１ｂが形成されている。
なお、押出成形用金型１００を固定するため、押出成形用金型１００の周囲に形成された外枠１７０は、必要に応じて備えられていればよい。
【００８１】
セラミック原料供給部１５０の厚さは、５〜１０ｍｍであることが望ましい。セラミック原料供給部１５０の厚さが５〜１０ｍｍであると、成形圧力を適切な範囲に維持することができ、押出成形用金型の寿命が長くなる。
セラミック原料供給部１５０の厚さが５ｍｍ未満であると、セラミック原料供給部１５０の厚さが薄くなりすぎるため、成形部１６０への負荷が大きくなり、押出成形用金型の寿命が短くなる場合がある。一方、セラミック原料供給部１５０の厚さが１０ｍｍを超えると、成形圧力を高く設定しなければならず、成形速度を上げることが困難となる場合がある。無理に成形速度を上げようとすると、押出成形用金型１００への負担が大きくなり、種々の不都合が発生しやすくなる場合がある。
【００８２】
成形部１６０の厚さは、１〜４ｍｍであることが望ましい。成形部１６０の厚さが１〜４ｍｍであると、成形圧力を適切な範囲に維持することができ、成形体の形状をほぼ設定通りとすることができる。
成形部１６０の厚さが１ｍｍ未満であると、成形部１６０の厚さが薄くなりすぎるため、成形体の形状をほぼ設定通りとすることが困難となり、不良品が発生し易くなる場合がある。一方、成形部１６０の厚さが４ｍｍを超えると、成形圧力を高く設定しなければならず、成形速度を上げるのが困難となる場合がある。無理に成形速度を上げようとすると、押出成形用金型１００への負担が大きくなり、種々の不都合が発生し易くなる場合がある。
【００８３】
セラミック原料供給部１５０の厚さに対する成形部１６０の厚さ（セラミック原料供給部１５０の厚さ／成形部１６０の厚さ）は、２〜８であることが望ましく、２〜６であることがより望ましい。セラミック原料供給部１５０の厚さに対する成形部１６０の厚さが上記範囲内であると、成形圧力を適切な範囲に維持することができ、成形体の形状をほぼ設定通りとすることができる。また、押出成形用金型の寿命を長く保つことができる。
セラミック原料供給部１５０の厚さに対する成形部１６０の厚さが２未満であると、成形部１６０の厚さが小さすぎて（薄すぎて）、成形体の形状が設計から外れる場合がある。また、セラミック原料供給部１５０の厚さが大きすぎて（厚すぎて）、成形圧力を高く設定しなければならず、成形速度を上げることが困難となる場合がある。
セラミック原料供給部１５０の厚さに対する成形部１６０の厚さが８を超えると、成形部１６０の厚さが大きすぎて（厚すぎて）、成形圧力を高く設定しなければならず、成形速度を上げることが困難となる場合がある。また、セラミック原料供給部１５０の厚さが小さすぎて（薄すぎて）、成形部１６０への負荷が大きくなり、押出成形用金型の寿命が短くなる場合がある。
【００８４】
次に、押出成形用金型１００の各スリットについて説明する。
図９（ａ）は、図８に示す押出成形用金型を第二の面から見たときの平面図であり、図９（ｂ）は、９（ａ）の破線部の拡大図である。
第二の面１１０ｂから見た第二貫通孔１１１ｂの形状は、ハニカム成形体の外周壁３２を成形するための最外周スリット１３２と、ハニカム成形体の最外周部１２に配置された外周セル２１同士の間の外周セル間セル隔壁３１を成形するための外周スリット１３１と、外周セル２１より内側に配置された内部セル２２同士の間の内部セル間セル隔壁３３を成形するための内部スリット１３３とから構成された格子形状である。
【００８５】
ここで、最外周スリット１３２、外周スリット１３１及び内部スリット１３３について、図９（ａ）及び（ｂ）を用いて詳しく説明する。
【００８６】
最外周スリット１３２は、ハニカム成形体の外周壁３２を成形するためのスリットである。すなわち、図９（ｂ）に示すように、押出成形用金型１００の断面において、外部格子１２１及び角部格子１２３を形成する辺のうち、最も押出成形用金型１００の外方側に位置する辺の部分を繋いで形成される線の外側のスリットが、最外周スリット１３２である。
【００８７】
外周スリット１３１は、ハニカム成形体の最外周部１２に配置された外周セル間のセル壁３１を成形するためのスリットである。
すなわち、図９（ｂ）に示すように、隣り合う外部格子１２１同士の間、又は、隣り合う外部格子１２１及び角部格子１２３の間にあるスリットが、外周スリット１３１である。また、外周スリット１３１は、押出成形用金型１００の内方から外方にかけてスリット幅が一定である等幅領域１３１ａと、スリット幅が徐々に拡大する拡大領域１３１ｂとを有している。外周スリット１３１では、等幅領域１３１ａのスリット幅が、最小の外周スリット１３１のスリット幅Ｓ１となる。
【００８８】
内部スリット１３３は、外周セル２１より内側に配置された内部セル間セル隔壁３３を成形するためのスリットである。すなわち、図９（ｂ）に示すように、外部格子１２１より内側に配置されたすべてのスリットが、内部スリット１３３である。例えば、内部格子１２２と隣り合う内部格子１２２との間に配置されたスリットは、内部スリット１３３である。また、内部格子１２２と隣り合う外部格子１２１との間に配置されたスリットも、内部スリット１３３である。なお、内部スリット１３３のスリット幅Ｓ２は一定である。
【００８９】
押出成形用金型１００では、外周スリット１３１の最小のスリット幅Ｓ１は、内部スリット１３３のスリット幅Ｓ２よりも広い。
通常、スリット幅が一定でない押出成形用金型にセラミック原料が流れ込むと、スリット幅が広い部分ではセラミック原料の排出速度が速くなり、スリット幅が狭い部分ではセラミック原料の排出速度が遅くなる。このようにスリットに流れるセラミック原料の排出速度に違いが生じると、排出速度の速いセラミック原料に排出速度の遅いセラミック原料が引っ張られ、成形されるセル隔壁が切れる原因となる。
例えば、外周スリット１３１において、等幅領域１３１ａのスリット幅が、内部スリット１３３のスリット幅Ｓ２と同じ幅であり、最外周スリット１３２側に向かう途中で、拡大領域１３１ｂが形成されている押出成形用金型を用いてハニカム成形体を製造する場合には、拡大領域１３１ｂを流れるセラミック原料の排出速度が速すぎ、等幅領域１３１ａ及び内部スリット１３３を流れるセラミック原料を引っ張り形成されるセル隔壁３０が切れやすくなる。
しかしながら、押出成形用金型１００では、外周スリット１３１の最小のスリット幅Ｓ１が、内部スリット１３３のスリット幅Ｓ２よりも広い。そのため、拡大領域１３１ｂを流れるセラミック原料の排出速度と、等幅領域１３１ａ及び内部スリット１３３とを流れるセラミック原料の排出速度との違いを緩和することができる。従って、成形されるセル隔壁３０に欠陥が生じることを防ぐことができる。
なお、外周スリット１３１の最小のスリット幅Ｓ１は、内部スリット１３３のスリット幅Ｓ２の１．５〜３倍であることが望ましい。
【００９０】
押出成形用金型１００の外周スリット１３１の最小のスリット幅Ｓ１は、０．１００〜０．３００ｍｍであることが望ましい。
外周スリット１３１の最小のスリット幅Ｓ１が０．１００ｍｍ未満であると、セラミック原料の排出速度に違いが生じやすく、成形されるセル隔壁３０に欠陥が生じやすい。
外周スリット１３１の最小のスリット幅Ｓ１が０．３００ｍｍを超えると、成形される外周セル間セル隔壁３１が厚くなりすぎるので、製造されたハニカム焼成体において排ガスが外周セル間セル隔壁３１を通過する際の抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなる。
【００９１】
押出成形用金型１００の内部スリット１３３のスリット幅Ｓ２は、０．２１０ｍｍ以下であることが望ましい。
このような押出成形用金型１００を用いると、内部セル間セル隔壁３３の厚さが０．２１０ｍｍ以下のハニカム焼成体１０を製造することができる。
そのため、製造されたハニカム焼成体１０は、セル隔壁３０の厚さが充分に薄いのでＰＭが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低くなる。また、ＰＭが堆積した際も圧力損失の上昇を抑えることができる。
押出成形用金型１００の内部スリット１３３のスリット幅Ｓ２が０．２１０ｍｍを超えると、内部セル間セル隔壁３３の厚さが０．２１０ｍｍを超えるハニカム焼成体１０が製造される。このようなハニカム焼成体１０は内部セル間セル隔壁３３の厚さが厚すぎるので、排ガスがセル隔壁を通過する際の抵抗が大きくなり、その結果圧力損失が大きくなる。
【００９２】
押出成形用金型１００の最外周スリット１３２の最小のスリット幅Ｓ３は、内部スリット１３３のスリット幅Ｓ２の１．５〜３倍の値であることが望ましく、２〜３倍の値であることがより望ましい。例えば、最外周スリット１３２の最小のスリット幅Ｓ３は、０．１１３〜０．４８０ｍｍであることが望ましい。
このような押出成形用金型１００を用いて製造されたハニカム焼成体１０では、外周壁３２が充分な厚さを有している。そのため、外枠が機械的に頑丈な構造となり外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカム焼成体１０の外周壁３２が厚いので、熱容量の低下を抑制することができる。
【００９３】
次に、押出成形用金型１００の内部格子１２２及び外部格子１２１について説明する。
図９（ａ）に示すように、第二の面１１０ｂには、内部スリット１３３を形成するための内部格子１２２が配置され、かつ、内部スリット１３３の外側に配置され、外周スリット１３１を形成するための外部格子１２１が配置されている。なお、第二の面１１０ｂの角部１１３には、角部格子１２３が配置されている。また、本明細書において「外部格子」に「角部格子」は含まれない。
【００９４】
図９（ａ）に示すように、第二の面１１０ｂから見た、内部格子１２２の形状は、同一の矩形βである。
押出成形用金型１００において、矩形βは正方形であることが望ましく、一辺が０．５〜２．０ｍｍである正方形であることがより望ましい。
【００９５】
また、図９（ａ）に示すように、第二の面１１０ｂから見た、外部格子１２１の形状は、内部格子１２２の形状を縮小し、その縮小した形状である矩形β´から２つの角部が面取りされた形状である。さらに、面取りされた角部は最外周スリット１３２側に配置されている。
また、矩形β´は、矩形βを等倍縮小した形状であってもよく、高さ方向又は幅方向に縮小した形状であってもよい。この場合、矩形β´の面積は矩形βの６０〜８０％であることが望ましい。
【００９６】
第二の面１１０ｂから見た、外部格子１２１の形状は、図１０（ａ）〜（ｅ）に示すような形状であってもよい。
図１０（ａ）〜（ｅ）は、本発明のハニカム焼成体の製造方法において用いる押出成形用金型の第二の面から見た外周格子の形状の一例を模式的に示す平面図である。ここで、図１０（ａ）〜（ｅ）中に示す破線は、内部格子１２２の形状である矩形βを示す。
【００９７】
図１０（ａ）は、矩形βを幅方向に０．８倍した矩形β´の隣り合う２つの角部が２つの線分Ｍ及びＮにより、それぞれ切り取られた６角形である外部格子１２１ａの形状を示している。線分Ｍ及びＮは直接接しておらず、線分Ｍ及びＮを延長すると矩形β´の外側でこれらが交わることになる。また、切り取られた２つの角部の間にある矩形β´の辺の一部は、上記６角形の一辺を形成している。
【００９８】
図１０（ｂ）は、矩形β´の隣り合う２つの角部が２つの線分Ｏ及びＰにより、それぞれ切り取られた５角形である外部格子１２１ｂの形状を示している。線分Ｏと線分Ｐとはβ´を形成する辺において交差している。なお、線分Ｏと線分Ｐとは矩形β´の内部で交差していてもよい。すなわち、切り取られる２つの角部の間には、上記５角形を構成する辺が存在していない。
【００９９】
図１０（ｃ）は、矩形β´の隣り合う２つの角部のうち一方の角部が線分Ｑ及びＲにより切り取られ、もう一方の角部が線分Ｓ及びＴにより切り取られた８角形である外部格子１２１ｃの断面形状を示している。線分Ｑと線分Ｒとは、矩形β´の内部で互い交差している。さらに、線分Ｓと線分Ｔとも、矩形β´の内部で互い交差している。また、切り取られた２つの角部の間にある矩形β´の辺の一部は、上記８角形の一辺を形成している。
【０１００】
図１０（ｄ）は、矩形β´の隣り合う２つの角部が２つの曲線Ｍ´及びＮ´により、それぞれ切り取られた外部格子１２１ｄの断面形状を示している。曲線Ｍ´及びＮ´は、β´の角部がＲ面取りされるように線分Ｍ及びＮを折り曲げた曲線である。切り取られた２つの角部の間にある矩形β´の辺の一部は、外部格子１２１ｄの断面形状の輪郭を形成している。
【０１０１】
図１０（ｅ）は、矩形β´の隣り合う２つの角部が２つの曲線Ｏ´及びＰ´により、それぞれ切り取られた外部格子１２１ｅの断面形状を示している。曲線Ｏ´及びＰ´は、矩形β´の角部がＲ面取りされるように線分Ｏ及びＰを折り曲げた曲線である。曲線Ｏ´と曲線Ｐ´とは矩形β´を形成する辺において交差している。なお、曲線Ｏ´と曲線Ｐ´とは、矩形β´の内部で交差していてもよい。
【０１０２】
押出成形用金型１００の外部格子１２１及び内部格子１２２が上記形状であると、厚壁領域３１ｂが形成されたハニカム焼成体１０を製造することができる。すなわち、製造されたハニカム焼成体１０の外周壁３２近傍の体積を充分に大きくすることができる。そのため、製造されたハニカム焼成体１０の外枠が機械的に頑丈な構造となり、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、外周壁３２近傍の体積が大きいので、製造されたハニカム焼成体１０では熱容量の低下を抑制することができる。そのため、製造されたハニカム焼成体１０が急激に加熱されたとしても外周壁３２により熱を受け止めることができ、クラックの発生を抑制できる。
【０１０３】
また、押出成形用金型１００の第二の面１１０ｂから見た外部格子１２１の面積は、内部格子１２２の各面積の６０〜８０％である。
押出成形用金型１００の第二の面１１０ｂから見た外部格子１２１の面積と、内部格子１２２の面積との関係が上記範囲内であると、製造されたハニカム焼成体の外周セル２１の長手方向に垂直方向の断面の面積を、内部セル２２の長手方向に垂直方向の断面の面積の６０〜８０％とすることができる。このようなハニカム焼成体１０は、上記ハニカム焼成体１０の説明で述べたように圧力損失の増加が抑制されている。
【０１０４】
次に、角部格子１２３について説明する。
押出成形用金型１００の第二の面１１０ｂから見た角部格子１２３の形状は、特に限定されないが、内部格子１２２の形状である矩形βから少なくとも１つの角部が面取りされた形状であることが望ましい。また、矩形βを縮小し、かつ、縮小した矩形β´から少なくとも１つの角部が面取りされた形状であってもよい。角部格子１２３の形状がこのような形状であると、製造されたハニカム焼成体１０の外周壁３２近傍の体積を大きくすることができる。
そのため、製造されたハニカム焼成体１０は、外周壁３２近傍の体積が充分に大きいので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、外周壁３２近傍の体積が大きいので、製造されたハニカム焼成体１０では熱容量の低下を抑制することができる。そのため、製造されたハニカム焼成体１０が急激に加熱されたとしても外周壁３２により熱を受け止めることができ、クラックの発生を抑制できる。
【０１０５】
また、押出成形用金型１００の第二の面１１０ｂから見た角部格子１２３の形状は、矩形β又は矩形β´から全ての角部が直線又は曲線で面取りされた形状であってもよく、外部格子１２１と同様の形状であってもよく、図１１（ａ）〜（ｄ）に示す形状であってもよい。
図１１（ａ）〜（ｄ）は、本発明のハニカム焼成体の製造方法において用いる押出成形用金型の第二の面から見た角部格子の形状の一例を模式的に示す平面図である。
図１１（ａ）は、矩形βの角部のうち最も第二の面１１０ｂの内側になる角部を除いて、３つの角部が線分Ｕ、Ｖ及びＷによりそれぞれ切り取られた７角形である角部格子１２３ａの形状を示している。線分Ｕ及びＶは直接接しておらず、線分Ｕ及びＶを延長すると矩形βの外側でこれらが交わることになる。また、線分Ｕ及びＷは直接接しておらず、線分Ｕ及びＷを延長すると矩形βの外側でこれらが交わることになる。また、線分Ｖと線分Ｗとは並行である。切り取られた３つの角部の間にそれぞれある矩形βの辺の一部は、角部格子１２３ａの形状である７角形の一辺をそれぞれ形成している。
図１１（ｂ）は、矩形βの角部のうち最も第二の面１１０ｂの内側になる角部が線分Ｘにより切り取られた５角形である角部格子１２３ｂの断面形状を示している。
図１１（ｃ）は、矩形βの角部のうち最もハニカム焼成体１０の内側になる角部を除いて、３つの角部が曲線Ｕ´、Ｖ´及びＷ´によりそれぞれ切り取られた角部格子１２３ｃの形状を示している。曲線Ｕ´、Ｖ´及びＷ´は、矩形βの角部がＲ面取りされるように線分Ｕ、Ｖ及びＷを折り曲げた曲線である。切り取られた３つの角部の間にそれぞれある矩形βの辺の一部は、角部格子１２３ｃの断面形状の輪郭を形成している。
図１１（ｄ）は、矩形βの角部のうち最も第二の面１１０ｂの内側になる角部が曲線Ｘ´により切り取られた角部格子１２３ｄの形状を示している。曲線Ｘ´は、矩形βの角部がＲ面取りされるように線分Ｘを折り曲げた曲線である。
特に、角部格子１２３の形状が図１１（ｂ）又は図１１（ｄ）に示す形状であると、製造されたハニカム焼成体１０の構造上、圧縮応力がかかりにくくなる。そのため、製造されたハニカム焼成体１０は、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。
【０１０６】
図９（ｂ）に示すように押出成形用金型１００において、外周スリット１３１の内壁面には原料通過抑制面１３５が形成されていることが望ましい。
ここで、原料通過抑制面とは、原料が通過しにくくなるよう、表面を加工した面のことをいう。
【０１０７】
ハニカム焼成体１０の製造方法で用いる押出成形用金型１００は、内部スリット１３３のスリット幅Ｓ２が、外周スリット１３１の最小のスリット幅Ｓ１よりも狭い。そのため、内部スリット１３３を流れるセラミック原料は、外周スリット１３１を流れるセラミック原料よりもセラミック原料の排出速度が遅くなる。このようにセラミック原料の排出速度に違いが生じると、排出速度の速いセラミック原料に排出速度の遅いセラミック原料が引っ張られ成形されるセル隔壁３０が切れる原因となる。
しかし、押出成形用金型１００の外周スリット１３１の内壁面に原料通過抑制面１３５が形成されていると、原料通過抑制面１３５が抵抗となり、外周スリット１３１からセラミック原料が排出されにくくなる。その結果、外周スリット１３１から押し出されるセラミック原料の排出速度が遅くなり、外周スリット１３１及び内部スリット１３３から押し出されるセラミック原料の排出速度の違いを緩和することができる。従って、成形されるセル隔壁３０に欠陥が生じることを防ぐことができる。
なお、内部スリット１３３のスリット幅Ｓ２が最外周スリット１３２の最小のスリット幅Ｓ３よりも狭い場合には、最外周スリット１３２の内壁面に原料通過抑制面１３５が形成されていてもよい。この場合には、外周スリット１３１、内部スリット１３３及び最外周スリット１３２から押し出されるセラミック原料の排出速度の違いを緩和することができ、成形されるセル隔壁３０に欠陥が生じることを防ぐことができる。
【０１０８】
原料通過抑制面１３５としては、例えば、放電加工により形成された粗化面が挙げられる。一般的に、押出成形用金型は、ブレード加工により所定の形状に加工される。そこで、押出成形用金型１００を製造する際に、第一貫通孔１１１及び内部スリット１３３をブレード加工により形成した後、外周スリット１３１や最外周スリット１３２を放電加工により形成することで、外周スリット１３１や最外周スリット１３２の内壁面に粗化面を形成することができる。外周スリット１３１や最外周スリット１３２の内壁面に粗化面が形成されていると、粗化面が抵抗となって、セラミック原料が通りにくくなる。その結果、内部スリット１３３から押し出されるセラミック原料が、外周スリット１３１や最外周スリット１３２から押し出されるセラミック原料に引っ張られにくくなり、切れにくくなる。
【０１０９】
原料通過抑制面１３５が粗化面である場合、表面粗さＲａは、０．１〜１．０μｍである。
なお、表面粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（１９９４）に準拠した中心線平均粗さであり、例えば、触針式表面粗さ測定器等により測定することができる。
【０１１０】
図１２は、図８に示す押出成形用金型を第二の面から見たときの拡大図である。
図１２に示すように、内部スリット１３３（第二貫通孔１１１ｂ）は、セラミック原料供給部１５０の第一貫通孔１１１ａと連通するように格子状に設けられている。
また、セラミック原料供給部１５０の第一貫通孔１１１ａは、通常、スリットが交差する位置に対応して設けられている。
具体的には、図１２に示すように、内部スリット１３３同士の交点のうち隣接する交点をそれぞれ１５０ａ及び１５０ｂとしたとき、第一貫通孔１１１ａは交点１５０ａ上に設けられている。
【０１１１】
押出成形用金型１００の素材は、炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金、炭化タングステンとコバルトとその他微量粒子（例えば、ＴｉＣ、ＴｉＮ等）とを混合して焼結した超硬合金、工具鋼、ステンレス鋼、又は、アルミニウム合金等であることが望ましい、炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金であることがより望ましい。
ここで、炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金の硬度は、一般に、１０００〜１５００Ｈｖである。
【０１１２】
（１−３）乾燥工程
次に、上記押出成形工程で得られたハニカム成形体を、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、又は、凍結乾燥機等を用いて乾燥させる。ハニカム成形体の乾燥では、マイクロ波乾燥機と熱風乾燥機とを併用するか、又は、マイクロ波乾燥機を用いてハニカム成形体をある程度の水分となるまで乾燥させた後、熱風乾燥機を用いてハニカム成形体中の水分を完全に除去してもよい。
【０１１３】
（１−４）封止工程
上記乾燥工程後のハニカム成形体のセルの一方の端部に封止材となる封止材ペーストを充填して上記セルを封止する封止工程を行う。
ここで、封止材ペーストとしては、上記セラミック原料を用いることができる。
【０１１４】
（１−５）脱脂工程
次に、上記封止工程後のハニカム成形体を３００〜６５０℃で、０．５〜３時間加熱することによりハニカム成形体中の有機物を除去し、ハニカム脱脂体を作製する。
【０１１５】
（１−６）焼成工程
上記脱脂工程で得られたハニカム脱脂体を窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気下で、１８００〜２２００℃、０．５〜４時間焼成する。
なお、セルの端部に充填された封止材ペーストは、加熱により焼成され、封止材となる。
【０１１６】
以上の工程を経て本発明のハニカム焼成体を製造することができる。
【０１１７】
次に、本発明のハニカムフィルタの製造方法を説明する。
【０１１８】
（２）ハニカムフィルタの製造方法
（２−１）接着材ペースト準備工程
まず、ハニカム焼成体１０を接着させるための接着材ペーストを作製する。
接着材ペーストとしては、例えば、無機バインダと有機バインダと無機粒子とからなるものを使用する。また、上記接着材ペーストは、さらに無機繊維及び／又はウィスカを含んでいてもよい。
接着材ペーストに含まれる無機粒子としては、例えば、炭化物粒子、窒化物粒子等が挙げられる。具体的には、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機粒子の中では、熱伝導性に優れる炭化ケイ素粒子が望ましい。
上記接着材ペーストに含まれる無機繊維及び／又はウィスカとしては、例えば、シリカ−アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等からなる無機繊維及び／又はウィスカ等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。無機繊維の中では、アルミナファイバが望ましい。また、無機繊維は、生体溶解性ファイバであってもよい。
さらに、上記接着材ペーストには、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等を添加してもよい。バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。
【０１１９】
（２−２）集合工程
上記工程で準備した接着材ペーストをハニカム焼成体の側面に塗り、複数のハニカム焼成体を集合する。
その後、集合されたハニカム焼成体を加熱することにより接着材ペーストを加熱固化して接着材層とし、ハニカム焼成体の集合体を作製する。
次に、ダイヤモンドカッター等を用い、ハニカム焼成体１０の集合体に切削加工を施し、円柱状とする。
【０１２０】
（２−３）外周コート層形成工程
次に、上記集合工程により得られたハニカム焼成体の集合体の外周に外周コート材ペーストを塗布し、乾燥固化して外周コート層を形成する。
ここで、外周コート材ペーストとしては、上記接着材ペーストを使用することができる。また、外周コート材ペーストとして、上記接着材ペーストと異なる組成のペーストを使用してもよい。
なお、外周コート層は必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設ければよい。
【０１２１】
以上の工程を経て本発明のハニカムフィルタを製造することができる。
【０１２２】
（実施例）
以下に、本発明を実施するための形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本発明を実施するための形態はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【０１２３】
（実施例１−１）
（１）ハニカム焼成体の製造
（１−１）セラミック原料準備工程
平均粒子径２２μｍを有する炭化ケイ素の粗粉末５２．８重量％と、平均粒子径０．５μｍの炭化ケイ素の微粉末２２．６重量％とを混合し、得られた混合物に対して、有機バインダ（メチルセルロース）４．６重量％、潤滑剤（日油社製  ユニルーブ）０．８重量％、グリセリン１．３重量％、造孔材（アクリル樹脂）１．９重量％、オレイン酸２．８重量％、及び、水１３．２重量％を加えて混合してセラミック原料を準備した。
【０１２４】
（１−２）押出成形工程
次に、上記セラミック原料準備工程で準備したセラミック原料を押出成形し、ハニカム焼成体１０の元になるハニカム成形体を作製した。
なお押出成形工程では、以下の形状の押出成形用金型を用いた。
材質は炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金であり、硬度は１２００Ｈｖであった。セラミック原料供給部の厚さが８．５ｍｍ、成形部の厚さが２ｍｍ、外周スリットの最小のスリット幅Ｓ１が０．３０５ｍｍ、内部スリットのスリット幅Ｓ２が０．２０３ｍｍであり、最外周スリットの最小のスリット幅Ｓ３が０．３２２ｍｍであった。つまり、最外周スリットの最小のスリット幅Ｓ３は、外周スリットの最小のスリット幅Ｓ２の約１．５９倍であった。
また、第二の面から見た内部格子の形状は、一辺が１．７０ｍｍの正方形であった。
外部格子の形状の面積は、内部格子の形状の面積の６６．５％であった。
第二の面から見た角部格子の形状は、図１１（ａ）に示す形状であって、内部格子の形状の正方形から３つの角部か面取りされた形状であった。角部格子の形状の面積は、内部格子の形状の面積の７０％であった。
【０１２５】
（１−３）乾燥工程
次いで、マイクロ波乾燥機を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させることにより、ハニカム成形体の乾燥体を作製した。
【０１２６】
（１−４）封止工程
その後、ハニカム成形体のセルの一方のセルに封止材ペーストを充填してセルの封止を行った。
具体的には、排ガス入口側の端部及び排ガス出口側の端部が図２に示す位置で封止されるようにセルの封止を行った。
【０１２７】
（１−５）脱脂工程
続いて、セルの目封止を行ったハニカム成形体の乾燥体を４００℃、２時間の条件で脱脂する脱脂処理を行いハニカム脱脂体を作製した。
【０１２８】
（１−６）焼成工程
さらに、ハニカム脱脂体を常圧のアルゴン雰囲気下２２００℃、２時間４０分の条件で焼成処理を行った。
【０１２９】
以上の工程を経て実施例１に係るハニカム焼成体を作製した。
作製した実施例１に係るハニカム焼成体では、気孔率が４５％、平均気孔径が１５μｍ、大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍ、セル密度が３１個／ｃｍ２（２００ｃｐｓｉ）、外周セル間セル隔壁の最小の厚さが０．３００ｍｍ、内部セル間セル隔壁の厚さが０．２００ｍｍ、外周壁の最小の厚さが０．３１６ｍｍであった。
また、内部セルの断面形状は、一辺が１．６７ｍｍの正方形であった。
外周セルの形状は、図３（ａ）に示す形状であって、外部セルの断面の面積は、内部セルの断面の面積の６６．５％であった。
角部セルの断面形状は、図５（ａ）に示す形状であって、内部セルの断面形状の正方形から３つの角部か面取りされた形状であった。角部セルの断面の面積は、内部セルの断面の面積の７０％であった。
【０１３０】
なお、上記（１−３）乾燥工程〜（１−６）焼成工程を経てハニカム成形体はハニカム焼成体となるが、ハニカム成形体は、乾燥や焼成の際に若干収縮し、作製されたハニカム焼成体は、金型寸法に対し９８％の大きさであった。
【０１３１】
（実施例１−２）〜（実施例１−４）及び（比較例１−１）
製造されたハニカム焼成体の外周セル間セル隔壁の最小の厚さＴ１、外周セルの断面の面積の内部セルの断面の面積に対する割合が表１に示す形状となるように、上記（１−２）押出成形工程において、押出成形用金型の外周スリットの最小のスリット幅Ｓ１、及び、外周格子の面積に対する内部格子の面積の割合を変更した以外は実施例１−１と同様にして実施例１−２〜実施例１−４及び比較例１−１に係るハニカム焼成体を製造した。
【０１３２】
（実施例１−５）
上記（１−２）押出成形工程において、押出成形用金型の最外周スリット及び外周スリットの内壁面に、原料通過抑制面を設けた以外は実施例１−１と同様にして実施例１−５に係るハニカム焼成体を製造した。なお、設けた原料通過抑制面の表面粗さＲａは０．４１０μｍであった。
製造された実施例１−５に係るハニカム焼成体の外周セル間セル隔壁の最小の厚さＴ１、外周セルの断面の面積の内部セルの断面の面積に対する割合を表１に示す。
【０１３３】
【表１】
0006434752.tif 000002
【０１３４】
（良品率の算出）
実施例１−１〜実施例１−５、及び、比較例１−１のハニカム焼成体を、それぞれ５０個ずつ作製した。そして、セル壁が切れていない、セル壁に穴が開いていない、かつ、セル壁が波打っていないハニカム焼成体を良品であるとして、良品率を以下の式１に基づき算出した。算出した良品率を表１に示す。
良品率（％）＝（良品のハニカム焼成体の個数／製造したハニカム焼成体の総数）×１００・・・式１
【０１３５】
表１に示すように、外周セル間セル隔壁の最小の厚さＴ１を大きくすると良品率が向上していた。また、最外周スリット及び外周スリットの内壁面に原料通過抑制面を形成すると、良品率が向上していた。
【０１３６】
（実施例２）
以下の方法により実施例２に係るハニカムフィルタを作製した
【０１３７】
（１）ハニカム焼成体の準備
ハニカムフィルタに用いるハニカム焼成体として、実施例１−１のハニカム焼成体を準備した。
【０１３８】
（２）ハニカムフィルタの製造
（２−１）接着材ペースト準備工程
平均繊維長２０μｍのアルミナファイバ３０重量％、平均粒子径０．６μｍの炭化ケイ素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を混合し耐熱性の接着材ペーストを準備した。
【０１３９】
（２−２）集合工程
接着材ペーストを準備した各ハニカム焼成体の側面に塗り、各ハニカム焼成体を集合した。
その後、集合されたハニカム焼成体を１２０℃加熱することにより接着材ペーストを加熱固化して接着材層とし、ハニカム焼成体の集合体を作製した。
次に、ダイヤモンドカッターを用い、ハニカム焼成体の集合体に切削加工を施し、円柱状とした。
【０１４０】
（２−３）外周コート層形成工程
次に、接着材ペーストと同様の組成からなる外周コート材ペーストをハニカム焼成体集合体の外周面に塗布し、外周コート材ペーストを１２０℃で乾燥固化させて外周コート層を形成することにより、ハニカムフィルタを製造した。
【０１４１】
以上の工程を経て実施例２に係るハニカムフィルタを作製した。
【符号の説明】
【０１４２】
１  ハニカムフィルタ
１０  ハニカム焼成体
１１  封止材
１２  ハニカム焼成体の最外周部
１３  ハニカム焼成体の角部
１４  接着材層
１５  外周コート層
２０  セル
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ  外周セル
２２  内部セル
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ  角部セル
３０  セル隔壁
３１  外周セル間セル隔壁
３１ａ  外周セル間セル隔壁の等幅領域
３１ｂ  外周セル間セル隔壁の厚壁領域
３２  外周壁
３３  内部セル間セル隔壁
５０  排ガス浄化装置
５１  金属ケーシング
５２  保持シール材
１００  押出成形用金型
１１０ａ  押出成形用金型の第一の面
１１０ｂ  押出成形用金型の第二の面
１１１ａ  第一貫通孔
１１１ｂ  第二貫通孔
１１３  第二の面の角部
１２１、１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ、１２１ｅ  外部格子
１２２  内部格子
１２３、１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｅ  角部格子
１３１  外周スリット
１３１ａ  外周スリットの等幅領域
１３１ｂ  外周スリットの拡大領域
１３２  最外周スリット
１３３  内部スリット
１３５  原料通過抑制面
１５０  セラミック原料供給部
１６０  成形部
１７０  外枠
【図１】
0006434752.tif 000003
【図２】
0006434752.tif 000004
【図３】
0006434752.tif 000005
【図４】
0006434752.tif 000006
【図５】
0006434752.tif 000007
【図６】
0006434752.tif 000008
【図７】
0006434752.tif 000009
【図８】
0006434752.tif 000010
【図９】
0006434752.tif 000011
【図１０】
0006434752.tif 000012
【図１１】
0006434752.tif 000013
【図１２】
0006434752.tif 000014
【図１３】
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