(57)【要約】【課題】ハニカム構造体の歩留まりを飛躍的に向上させるとともに、製造コストを大幅に低減することができるハニカム構造体及びその製造方法を提供する。【解決手段】多孔質の隔壁７によって、二つの開口端の間を連通する複数のセル９が区画、形成されたセル構造体１０と、セル構造体１０の外周に配設された外壁３０と、セル９ａ，９ｂのそれぞれの二つの開口端のうち、いずれか一方を目封止するように、セル構造体１０の一端側と他端側で相補的な市松模様に配設された第一の目封止部２５とを備え、セル９のそれぞれの一の開口端から流入した流体が、多孔質の隔壁７を透過して、それぞれの他の開口端５から濾過流体として流出することが可能なハニカム構造体２０である。目封止後に焼成された第一の目封止部２５と、目封止後に焼成されることなく未焼成の第二の目封止部２６とを備えたものである。【選択図】図１
2005270755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質の隔壁によって、二つの開口端の間を連通する複数のセルが区画、形成されたセル構造体と、前記セル構造体の外周に配設された外壁と、前記セルのそれぞれの二つの開口端のうち、いずれか一方を目封止するように、前記セル構造体の一端側と他端側で相補的な市松模様に配設された第一の目封止部とを備え、前記セルのそれぞれの一の開口端から流入した流体が、前記多孔質の隔壁を透過して、それぞれの他の開口端から濾過流体として流出することが可能なハニカム構造体であって、目封止後に焼成された第一の目封止部と、目封止後に焼成されることなく未焼成の第二の目封止部とを備えたハニカム構造体。
【請求項２】
前記第二の目封止部が、最外周に位置する最外周セル及び前記最外周セルから所定数だけ内部方向に位置する外周セルのそれぞれ前記二つの開口端のうち、少なくとも一方の前記第一の目封止部が配設されていない前記開口端の少なくとも一部に備えてなる請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記最外周セルから前記外周セルの距離が、下式１で規定される前記ハニカム構造体の水力直径の２〜１０％である請求項２に記載のハニカム構造体のハニカム構造体。
ＨＤ＝４Ｓ／Ｌ  …式１
（ＨＤ：水力直径、Ｓ：ハニカム構造体のガス流路方向に対し垂直な断面の断面積、Ｌ：ハニカム構造体のガス流路方向に対し垂直な断面の外周長さ）
【請求項４】
前記ハニカム構造体の一方のセル開口端面から前記第二の目封止部の厚さが、前記第一の目封部の厚さよりも浅い請求項１〜３のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
前記第二の目封止部の厚さが、０．５〜３．０ｍｍである請求項４に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
前記ハニカム構造体の他方のセル開口端面から前記第二の目封止部の厚さが、前記第一の目封部の厚さよりも深い請求項１〜５のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
前記第二の目封止部の厚さが、５．０ｍｍ以上である請求項６に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
前記ハニカム構造体の外壁及び／又は前記第二の目封止部が、セラミックスを含む材料によって形成されている請求項１〜７のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項９】
前記セラミックスを含む材料から形成された突出物が、前記ハニカム構造体の外壁から外周セルの端面にかけて前記ハニカム構造体を周設する請求項１〜８のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
前記突出物の縦断面形状が、テーパ形状又は円頭形状である請求項９に記載のハニカム構造体。
【請求項１１】
前記第二の目封止部が、前記ハニカム構造体の中心で且つ隔壁の直交軸を基準とした場合、１０〜８０゜、１００〜１７０゜、１９０〜２６０゜及び２８０〜３５０゜の範囲で主に形成される請求項１〜１０のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項１２】
前記セルの断面形状が、三角形、四角形、六角形、八角形及び円形のうちの何れかの形状もしくは、何れかの形状を組み合わせた形状である請求項１〜１１のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項１３】
前記ハニカム構造体が、コージェライト、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネイト及びＬＡＳからなる群より選ばれた何れか１種を主結晶相とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項１４】
多孔質の隔壁によって、二つの開口端の間を連通する複数のセルが区画、形成されたハニカム成形体に、前記セルのそれぞれの二つの開口端のうち、いずれか一方を目封止材で目封止するように、前記ハニカム成形体の一端側と他端側で相補的な市松模様に第一の目封止部を配設後・焼成することにより、ハニカム体を得、得られたハニカム体を、所定の外径寸法且つ軸方向に延びる、隔壁で囲まれ且つ相互に仕切られた多数のセルのうち、外周部の最外側に位置するものが、外部との間の隔壁を有さないことにより、外部に開口した軸方向に延びる凹溝が形成されるように外周研削し、外周研削されたハニカム体の外周部の少なくとも凹溝に、セラミックスを含む材料を充填し所定の外形寸法になるように外壁を形成した後、更に、外壁が形成されたハニカム体の最外周に位置する最外周セル及び前記最外周セルから所定数だけ内部方向に位置する外周セルのそれぞれ前記二つの開口端のうち、少なくとも一方の前記第一の目封止部が配設されていない前記開口端の少なくとも一部に、セラミックスを含む材料を充填・乾燥させて焼成されることなく未焼成にて第二の目封止部を形成するハニカム構造体の製造方法。
【請求項１５】
前記セラミックスを含む材料が、コージェライト粒子及び／又はセラミックファイバーと、それらの間に存在する非晶質酸化物マトリックスとからなる請求項１４に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項１６】
前記非晶質酸化物マトリックスが、コロイダルシリカまたはコロイダルアルミナにて形成されたマトリックスである請求項１５に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項１７】
前記ハニカム体が、コージェライト、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネイト及びＬＡＳからなる群より選ばれた何れか１種を主結晶相とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のハニカム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関、ボイラー等の排ガス中の微粒子捕集フィルター等に用いられるハニカム構造体及びそ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には、環境汚染の原因となるような炭素を主成分とするパティキュレート（粒子状物質）が多量に含まれているため、それらの排気系には、パティキュレートを捕集するためのフィルター（ディーゼルパティキュレートフィルター［ＤＰＦ］）が搭載されることがある。
【０００３】
一般に、このような目的で使用されるフィルターには、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、多孔質の隔壁７により仕切られた軸方向に貫通する複数のセル（流通孔）９を有し、目封止部１１によって、所定のセル９ａの一方の端部を封じ、残余のセル９ｂについては前記所定のセル９ａとは反対側の他方の端部を封じてなるハニカム構造体１が使用される。
【０００４】
排ガスは、このようなハニカム構造体１からなるフィルターの一方の端面３から内部に流入し、ガス中に含まれるパティキュレート等が除去された後、他方の端面５から流出する。具体的には、まず排ガスは、このフィルターの一方の端面３において端部が封止されておらず他方の端面５において端部が封止されたセル９ｂに流入し、多孔質の隔壁７を通って、一方の端面３において端部が封止され他方の端面５において端部が封止されていないセル９ａに移動し、このセル９ａから排出される。そして、この際に隔壁７が濾過層となり、ガス中のパティキュレートが隔壁７に捕捉され隔壁７上に堆積する。
【０００５】
このフィルターを一定時間使用した後、フィルターの隔壁上に堆積したパティキュレートは、電気ヒーターの通電等により加熱されて燃焼除去される。
【０００６】
しかし、フィルター本体の径方向の外周部は、排ガスの流通が少なくまた外気への放熱が大きいために、温度が下がり易い傾向にあり、この部分においてはパティキュレートの酸化・燃焼が良好に行われ難く、フィルターを再生した後でもパティキュレートの燃え残りが生じ、フィルターの隔壁に目詰まりを起こすだけでなく、パティキュレート燃焼の際に、燃え残りが一気に燃焼したような場合、この部分がより高温となり、フィルター溶損又は（熱応力による）破損しやすいという問題点があった。
【０００７】
以上のように、パティキュレートがフィルター内で偏った堆積をすることを防止するため、例えば、フィルター本体の径方向の外周部を封止したハニカム構造体が主に用いられている。上記ハニカム構造体の製造方法は、例えば、図８に示すように、（１）多孔質の隔壁によって、二つの開口端の間を連通する複数のセルが区画、形成されたハニカム成形体に、セルのそれぞれの二つの開口端のうち、いずれか一方を目封止材で目封止するように、ハニカム成形体の一端側と他端側で相補的な市松模様に目封止部を配設後・焼成することにより、ハニカム体４０を得、（２）得られたハニカム体４０に、ハニカム体４０の径方向の外周部を所定の範囲で目封止材で目封止し、再度焼成することにより、外周目封止されたハニカム体４２を得、（３）得られたハニカム体４２を所定の外径寸法になるように外径研削を行い、（４）更に、その外周を保護するためコート材（セラミックスを含む材料）４６でコーティングし、乾燥させることにより、ハニカム構造体５０を得ることが行われてきた。
【０００８】
しかしながら、上記ハニカム構造体は、外周研削時における芯出しが困難であり、ハニカム構造体の径方向の外周部を設計通りに仕上げることが容易でない。特に近年は燃費向上が要求されており、これに対しフィルターの気孔率を上げることで圧損を低減する方法があるが、気孔率を上げると前記ハニカムを成形する際に流路となるセルの曲がりが発生したり、外径の真円度が悪化するという影響がでるため、外周研削時の芯出しがより困難となっている。このため、従来のように目封じ材によって外周目封じされたハニカム構造体を製造しようとすると歩留まりが悪く、更に焼成工程を少なくとも２度行う必要があるため、製造コストがかさむといった問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ハニカム構造体の径方向の外周部が確定した後、その外周部を目封止することができるため、ハニカム構造体の歩留まりを飛躍的に向上させるとともに、ハニカム構造体の径方向の外周部の目封止を焼成することなく製造することができるため、製造コストを大幅に低減することができるハニカム構造体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明は、以下のハニカム構造体及びその製造方法を提供するものである。
【００１１】
［１］  多孔質の隔壁によって、二つの開口端の間を連通する複数のセルが区画、形成されたセル構造体と、前記セル構造体の外周に配設された外壁と、前記セルのそれぞれの二つの開口端のうち、いずれか一方を目封止するように、前記セル構造体の一端側と他端側で相補的な市松模様に配設された第一の目封止部とを備え、前記セルのそれぞれの一の開口端から流入した流体が、前記多孔質の隔壁を透過して、それぞれの他の開口端から濾過流体として流出することが可能なハニカム構造体であって、目封止後に焼成された第一の目封止部と、目封止後に焼成されることなく未焼成の第二の目封止部とを備えたハニカム構造体。
【００１２】
［２］  第二の目封止部が、最外周に位置する最外周セル及び前記最外周セルから所定数だけ内部方向に位置する外周セルのそれぞれ前記二つの開口端のうち、少なくとも一方の前記第一の目封止部が配設されていない前記開口端の少なくとも一部に備えてなる［１］に記載のハニカム構造体。
【００１３】
［３］  前記最外周セルから前記外周セルの距離が、下式１で規定される前記ハニカム構造体の水力直径の２〜１０％である［２］に記載のハニカム構造体のハニカム構造体。
ＨＤ＝４Ｓ／Ｌ  …式１
（ＨＤ：水力直径、Ｓ：ハニカム構造体のガス流路方向に対し垂直な断面の断面積、Ｌ：ハニカム構造体のガス流路方向に対し垂直な断面の外周長さ）
【００１４】
［４］  ハニカム構造体の一方のセル開口端面から前記第二の目封止部の厚さが、前記第一の目封部の厚さよりも浅い［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１５】
［５］  第二の目封止部の厚さが、０．５〜３．０ｍｍである［４］に記載のハニカム構造体。
【００１６】
［６］  ハニカム構造体の他方のセル開口端面から前記第二の目封止部の厚さが、前記第一の目封部の厚さよりも深い［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１７】
［７］  第二の目封止部の厚さが、５．０ｍｍ以上である［６］に記載のハニカム構造体。
【００１８】
［８］  ハニカム構造体の外壁及び／又は前記第二の目封止部が、セラミックスを含む材料によって形成されている［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１９】
［９］  セラミックスを含む材料から形成された突出物が、前記ハニカム構造体の外壁から外周セルの端面にかけて前記ハニカム構造体を周設する［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２０】
［１０］  突出物の縦断面形状が、テーパ形状又は円頭形状である［９］に記載のハニカム構造体。
【００２１】
尚、［１］〜［１０］のハニカム構造体は、コージェライト粒子及び／又はセラミックファイバーと、それらの間に存在する非晶質酸化物マトリックスとからなるセラミックスを含む材料であることが好ましい。また、上記非晶質酸化物マトリックスは、コロイダルシリカまたはコロイダルアルミナにて形成されたマトリックスであることが好ましい。
【００２２】
［１１］  第二の目封止部が、前記ハニカム構造体の中心で且つ隔壁の直交軸を基準とした場合、１０〜８０゜、１００〜１７０゜、１９０〜２６０゜及び２８０〜３５０゜の範囲で主に形成される［１］〜［１０］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２３】
［１２］  セルの断面形状が、三角形、四角形、六角形、八角形及び円形のうちの何れかの形状もしくは、何れかの形状を組み合わせた形状である［１］〜［１３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２４】
尚、［１］〜［１２］のハニカム構造体は、隔壁が濾過能を有し、内燃機関の排ガス等の含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集除去するフィルターとして用いることができる。
【００２５】
［１３］  ハニカム構造体が、コージェライト、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネイト及びＬＡＳからなる群より選ばれた何れか１種を主結晶相とする［１］〜［１２］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２６】
［１４］  多孔質の隔壁によって、二つの開口端の間を連通する複数のセルが区画、形成されたハニカム成形体に、前記セルのそれぞれの二つの開口端のうち、いずれか一方を目封止材で目封止するように、前記ハニカム成形体の一端側と他端側で相補的な市松模様に第一の目封止部を配設後・焼成することにより、ハニカム体を得、得られたハニカム体を、所定の外径寸法且つ軸方向に延びる、隔壁で囲まれ且つ相互に仕切られた多数のセルのうち、外周部の最外側に位置するものが、外部との間の隔壁を有さないことにより、外部に開口した軸方向に延びる凹溝が形成されるように外周研削し、外周研削されたハニカム体の外周部の少なくとも凹溝に、セラミックスを含む材料を充填し所定の外形寸法になるように外壁を形成した後、更に、外壁が形成されたハニカム体の最外周に位置する最外周セル及び前記最外周セルから所定数だけ内部方向に位置する外周セルのそれぞれ前記二つの開口端のうち、少なくとも一方の前記第一の目封止部が配設されていない前記開口端の少なくとも一部に、セラミックスを含む材料を充填・乾燥させて焼成されることなく未焼成にて第二の目封止部を形成するハニカム構造体の製造方法。
【００２７】
［１５］  セラミックスを含む材料が、コージェライト粒子及び／又はセラミックファイバーと、それらの間に存在する非晶質酸化物マトリックスとからなる［１４］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００２８】
［１６］  非晶質酸化物マトリックスが、コロイダルシリカまたはコロイダルアルミナにて形成されたマトリックスである［１５］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００２９】
［１７］  ハニカム体が、コージェライト、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネイト及びＬＡＳからなる群より選ばれた何れか１種を主結晶相とする請求項［１４］〜［１６］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【００３０】
尚、［１４］〜［１７］に記載の方法は、外壁と第二の目封止部が同一部材により形成されたハニカム構造体を製造することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のハニカム構造体及びその製造方法は、ハニカム構造体の径方向の外周部が確定した後、その外周部を目封止することができるため、ハニカム構造体の歩留まりを飛躍的に向上させるとともに、ハニカム構造体の径方向における外周部の目封止を焼成することなく製造することができるため、製造コストを大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は、本発明のハニカム構造体の典型例を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の説明図であり、図２〜５は、本発明のハニカム構造体の各例を示す縦断面図である。本発明に係るハニカム構造体２０は、例えば、図１（ａ）（ｂ）及び図２に示すように、多孔質の隔壁７によって、二つの開口端３，５の間を連通する複数のセル９が区画、形成されたセル構造体１０と、セル構造体１０の外周に配設された外壁３０と、セル９ａ，９ｂのそれぞれの二つの開口端３，５のうち、いずれか一方を目封止するように、セル構造体１０の一端側と他端側で相補的な市松模様に配設された第一の目封止部２５とを備え、セルのそれぞれの一の開口端３から流入した流体が、多孔質の隔壁７を透過して、それぞれの他の開口端５から濾過流体として流出することが可能であり、セル構造体１０の最外周に位置する最外周セル２３及び最外周セル２３から所定数だけ内部方向に位置する外周セル２４のそれぞれ二つの開口端３，５のうち、第一の目封止部２５が配設されていない開口端３，５の少なくとも一部に、焼成されることなく乾燥されることだけで最外周セル２３及び外周セル２４の目封止が可能なセラミックスを含む材料（コート材）によって形成された第二の目封止部２６をさらに備えてなるものである。
【００３３】
即ち、本発明のハニカム構造体の主な特徴は、図１（ｂ）に示すように、セル構造体１０の一端側と他端側で相補的な市松模様に配設された第一の目封止部２５を備えたフィルター部３４と、フィルター部３４の残りの開口端３，５を第二の目封止部２６で封止して得られたフィルター部３４の外周に配設された外周封止部３２と、更に、外周封止部３２の外周に配設された外壁３０から形成されたものであって、セラミックスを含む材料（コート材）で外周封止部３２を焼成されることなく、未焼成にて乾燥されることだけで形成したことにある。また、本発明では、外壁３０と外周封止部３２は同一部材にて形成されているため、外壁３０の形成と同時に外周封止部３２を形成することができるため、効率的である。
【００３４】
以上のことから、本発明のハニカム構造体は、ハニカム構造体の径方向の外周部が確定した後、その外周部を目封止することができるため、ハニカム構造体の歩留まりを飛躍的に向上させるとともに、ハニカム構造体の径方向における外周部の目封止及びハニカム構造体の外壁の形成を焼成することなく製造することができるため、製造コストを大幅に低減することができる。
【００３５】
また、本発明のハニカム構造体は、パティキュレート燃焼時におけるハニカム構造体の溶損又は熱応力による破損を防止し、ハニカム構造体の有効な補強と、その補強のために設けられた外壁の耐剥離性を向上させ、耐熱性、耐熱衝撃性を改善することができる。
【００３６】
更に、本発明のハニカム構造体は、パティキュレート燃焼時に一方の第２目封止部を設けた外周部に堆積したパティキュレートの燃え残りの発生を抑制し、また外周部へのパティキュレートの堆積を抑制することができる。
【００３７】
ここで、本発明のハニカム構造体は、図１（ｂ）に示すように、最外周セル２３から外周セル２４の距離ａが、下式１で規定される前記ハニカム構造体の水力直径の２〜１０％であることが好ましい。
ＨＤ＝４Ｓ／Ｌ  …式１
（ＨＤ：水力直径、Ｓ：ハニカム構造体のガス流路方向に対し垂直な断面の断面積、Ｌ：ハニカム構造体のガス流路方向に対し垂直な断面の外周長さ）
【００３８】
これは、水力直径の２％以下であると外周部の断熱効果が十分得られず、水力直径の１０％を超えると初期圧損が２倍以上になり、またパティキュレートが５ｇ／Ｌ堆積時した状態での圧損が１．５倍以上となるため、燃費の悪化を引き起こし、実用上好ましくないからである。
【００３９】
本発明のハニカム構造体は、図２に示すように、ハニカム構造体２０のセルの開口端３，５から第二の目封止材２６の厚さｃが、第一の目封止材２５の厚さｄと同じであっても良いが、図３に示すように、ハニカム構造体２０の流体流入端３におけるセルの開口端面から第二の目封止部２６の厚さｄが第一の目封部２５の厚さｃよりも薄いことが好ましい。
【００４０】
これは、ハニカム構造体の径方向の外周部は、排ガスの流通が少なくまた外気への放熱が大きいためパティキュレートの燃え残りが多く、目詰まりを起こし易いため、第二の目封止部２６の厚さｄが第一の目封部２５の厚さｃよりも薄くすることで、熱容量を小さくし、温度を上昇しやすくさせることにより、パティキュレートの酸化・燃焼が良好に行うことができ、フィルターを再生した後、パティキュレートの燃え残りが無く、フィルターの隔壁も目詰まりを起こす心配がないからである。尚、第二の目封止部の厚さｄは、０．５〜３．０ｍｍであることが好ましい。
【００４１】
また、本発明のハニカム構造体は、図４に示すように、ハニカム構造体２０の他方の端面５におけるセルの開口端面から第二の目封止部２６の厚さｆが第一の目封止部２５の厚さｃよりも厚いことが好ましい。
【００４２】
これは、パティキュレートを燃焼により再生させる際、パティキュレートの燃焼熱がハニカム構造体の他方の端面５の方にたまっていくため、他方の端面５における温度がもっとも高くなり、溶損しやすいという問題に対し、他方の端面５に設けた第２の目封止部２６を長くすることにより熱容量を局所的に増加させることで、他方の端面５の温度上昇を抑制し、フィルタの溶損の発生を抑制する効果があるからである。尚、第二の目封止部の厚さｆは、５．０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４３】
更に、本発明のハニカム構造体は、図５に示すように、セラミックスを含む材料から形成された突出物２７が、外周部のスス堆積抑制のため、ハニカム構造体２０の外壁３０から外周セル２４の端面にかけてハニカム構造体を周設することが好ましく、突出物２７の縦断面形状がテーパ形状（図５参照）又は円頭形状（図示せず）であることがより好ましい。尚、突起物２７の高さｇは、０．５ｍｍ以上（より好ましくは、１．０〜１０．０ｍｍ）であることが好ましい。
【００４４】
本発明のハニカム構造体は、図６に示すように、第二の目封止部、即ち、外周封止部３２が、ハニカム構造体の中心で且つ隔壁の直交軸を基準とした場合、θ1：１０〜（８０）゜、θ2：１００〜１７０゜、θ3：１９０〜２６０゜及びθ4：２８０〜３５０゜の範囲で主に形成されていてもよい。
【００４５】
これは、外周部を起点とするクラックの発生部位が、前記セルの直行方向に対し４５度方向の部分であり、この部分に第２の目封止部を設けることにより、強度が増しクラックの発生を抑制する効果があるため、この部分を選択的に第２の目封止材を設けることにより
、断熱効果および外周部から発生するクラックの抑制効果を維持しつつ、圧損の上昇を抑制する効果を得ることができるためである。
【００４６】
ここで、本発明で用いるセラミックスを含む材料（コート材）について更に詳細に説明する。本発明で用いるセラミックスを含む材料（コート材）は、図１（ｂ）に示すように、フィルター部３４の外周に配設された外周封止部３２及び外壁３０を形成するものであり、一般に、骨材とそれを結合する無機バインダとから形成されるものであるが、特に骨材としては、熱膨張係数の小さな、また熱履歴による結晶相の変化のない、粒子状のコージェライト（焼成粉末）が有利に用いられ、それによって外周封止部３２及び外壁３０は、コージェライトからなる主結晶相を有するものとされる。
【００４７】
この骨材としてコージェライトが好ましい理由は、次の通りである。即ち、ハニカム構造体の加熱、冷却時には、各部に熱応力が発生し、そして、そのような熱応力は、フィルター部３４と外周封止部３２及び外壁３０との境界面に集中するようになるのであるが、かかる熱応力は、外周封止部３２及び外壁３０とフィルター部３４の熱膨張が同一のときが最小となり、また外周封止部３２及び外壁３０とフィルター部の熱膨張差があるときは、外殻層の熱膨張が小さい方が、そのような熱応力による外周封止部３２及び外壁３０におけるクラックの発生等の問題が、効果的に緩和され得るのであり、このため外周封止部３２及び外壁３０の熱膨張を低下させるために、熱膨張の大きな無機バインダにて与えられるマトリックスよりも、骨材の熱膨張を低下させることが効果的であり、そのために熱膨張の小さなコージェライトが骨材として有利に用いられ得、これによって、外周封止部３２及び外壁３０の熱膨張が小さくされて、熱応力に強いハニカム構造体とすることが出来るのである。
【００４８】
なお、かかる骨材として用いられるコージェライトは、一般に、５０μｍ以下の平均粒径を有する焼成粉末であるが、中でも、微細な平均粒径を持つものと比較的粗い平均粒径を持つものとのブレンドにて構成される２段階の粒度分布を持つもの、例えば平均粒径が１５μｍ以下のものと平均粒径が３０μｍ以上のものとの混合物等が、有利に用いられることとなる。また、骨材として、そのようなコージェライト粒子に代えて、その一部として、非晶質のムライト、または非晶質のシリカ−アルミナ等から構成されるセラミックファイバーを用いることにより、外周封止部３２及び外壁３０のクラックの発生が有利に防止され、その剥離等の抑制に効果的に寄与せしめ得る利点がある。なお、このセラミックファイバーとしては、繊維長：１０〜１５μｍ、繊維径：２〜３μｍ程度のものが、有利に用いられることとなる。
【００４９】
また、このようなコージェライト粒子やセラミックファイバー等の骨材を結合して、外周封止部３２及び外壁３０を形成する無機バインダにて与えられるマトリックスは、一般に、非晶質の酸化物マトリックスであり、それは、有利には、コロイダルシリカまたはコロイダルアルミナを無機バインダとして用いることにより、形成される。本発明においては、従来から公知の水ガラスやアルミナセメント等の無機バインダを用いることも可能であるが、特に、コロイダルシリカ若しくはコロイダルアルミナを無機バインダとして用いることにより、フィルター部３４の外周部に形成される外周封止部３２及び外壁３０の耐熱特性を有利に高め、また得られるハニカム構造体２０の耐熱衝撃特性の改善を有利に達成し得るのである。
【００５０】
なお、かかるコロイダルシリカやコロイダルアルミナの如きコロイド状酸化物を無機バインダとして用いる場合にあっては、そのようなコロイド状酸化物は、コージェライト粒子及び／又はセラミックファイバーの１００重量部に対して、固形分換算で３〜３５重量部の割合で配合せしめられることが望ましい。外周封止部３２及び外壁３０の強度を確保し、骨材たるコージェライト粒子やセラミックファイバーを充分に固着させるためには、少なくとも３重量部以上の割合において使用する必要があるからであり、またその使用割合が多くなり過ぎると、外周封止部３２及び外壁３０の熱特性、更にはハニカム構造体自体の熱特性が悪化するようになるからである。
【００５１】
ところで、このように本発明に従うセラミックハニカム構造体の製造に際しては、上記したコージェライト粒子及び／又はセラミックファイバーとコロイド状酸化物とを主成分として含むコート材が有利に用いられ、このコート材にて、ハニカム本体の外周壁部たる外殻層が形成されることとなるが、そのようなコート材には、それのハニカム本体への被覆の作業性を考慮して、更に有機バインダ等の粘度調整剤等の適宜の助剤が、必要に応じて配合せしめられ得るものである。
【００５２】
尚、本発明のハニカム構造体は、流通孔の断面形状（セル形状）には特に限定はないが、製造上の観点から、三角形、四角形、六角形、八角形及び円形のうちの何れかの形状、もしくは、何れかの形状を組み合わせた形状、更には楕円形、オーバル形、略三角形、略四角形などの多角形などといったあらゆる形状をとることができる。
【００５３】
また、本発明のハニカム構造体の材質については、強度、耐熱性等の観点から、コージェライト、炭化珪素、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネイト及びＬＡＳ（リチウムアルミニウムシリケート）からなる群より選ばれたいずれか１種を主結晶相とすることが好ましい。また、目封止材の材質は、ハニカム構造体と同一にすると、両者の熱膨張率が一致するため好ましい。
【００５４】
更に、本発明のハニカム構造体は、特にその用途を限定するものではないが、これまで説明したように、セル（流通孔）を仕切る隔壁が濾過能を有し、内燃機関の排ガス等の含塵流体中に含まれるパティキュレート（粒子状物質）を捕集除去するフィルターとして用いるのが、その特性を発揮させる上で最も好ましい。
【００５５】
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法について図７に基づいて説明する。
本発明のハニカム構造体の製造方法は、主に（１）〜（４）の工程で製造が行われる。
（１）多孔質の隔壁によって、二つの開口端の間を連通する複数のセルが区画、形成されたハニカム成形体（図示せず）に、セルのそれぞれの二つの開口端のうち、いずれか一方を目封止材で目封止するように、前記ハニカム成形体の一端側と他端側で相補的な市松模様に第一の目封止部を配設後・焼成することにより、ハニカム体４０を得る。
【００５６】
（２）得られたハニカム体４０を、所定の外径寸法且つ軸方向に延びる、隔壁７で囲まれ且つ相互に仕切られた多数のセルのうち、外周部の最外側に位置するものが、外部との間の隔壁７を有さないことにより、外部に開口した軸方向に延びる凹溝１２が形成されるように外周研削する。即ち、（２）の工程で、（１）の工程で得られた外周壁を一体的に有するハニカム体の外周部４４をセル曲りがなくなるまで研削することにより、外周部にセル曲り部が存在しないこととなり、ハニカム構造体２０の機械的強度の一番弱い部位を有さない外周研削されたハニカム体４１を得ることができる。
【００５７】
（３）外周研削されたハニカム体４１の外周部の少なくとも凹溝１２に、セラミックスを含む材料（コート材）４６を充填・乾燥させて所定の外形寸法及び寸法精度になるように外壁３０を形成する。これにより、外壁が形成されたハニカム体４３は、アイソスタティック強度を効果的に向上することができ、使用時における外壁の剥離による強度低下を防止するとともに、ハニカム構造体４１の補強の際に惹起されるハニカム熱衝撃度の低下を効果的に抑制することができる。
【００５８】
（４）外壁が形成されたハニカム体４３の最外周に位置する最外周セル２３及び最外周セル２３から所定数だけ内部方向に位置する外周セル２４のそれぞれ二つの開口端３，５のうち、第一の目封止部２５が配設されていない開口端３，５の少なくとも一部に、セラミックスを含む材料（コート材）４８を充填・乾燥させて第二の目封止部２６を形成する（図１（ａ）（ｂ）参照）。
【００５９】
以上のことから、本発明のハニカム構造体の製造方法（図７参照）は、従来のハニカム構造体の製造方法（図８参照）と比較して、外周研削時における芯出しが容易であり、ハニカム構造体の径方向の外周部を設計通りに仕上げることできるため、ハニカム構造体の歩留まりを飛躍的に向上させるとともに、ハニカム構造体の径方向における外周部の目封止を焼成することなく製造することができるため、製造コストを大幅に低減することができる。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６１】
（比較例１〜５）
直径２０６ｍｍ、長さ１７８ｍｍ、隔壁厚さ０．３ｍｍ、セル密度４６／ｃｍ2で焼成後に気孔率が６５％となるように原料を調整したハニカム成形体に、ハニカム成形体の一端側と他端側で相補的な市松模様に目封止部を配設するとともに、ハニカム成形体の径方向の外周部を外周から１０セル分内周方向に目封止材にて厚さｃ：３ｍｍ（図９参照）で封止し、これを高温にて焼成した後、外径が１９１ｍｍになるように研削除去し、コート材にて被覆したハニカム構造体５０（ＤＰＦ）を５体作製した（図８参照）。
【００６２】
（実施例１〜５）
直径２０６ｍｍ、長さ１７８ｍｍ、隔壁厚さ０．３ｍｍ、セル密度４６／ｃｍ2で焼成後に気孔率が６５％となるように原料を調整したハニカム成形体に、ハニカム成形体の一端側と他端側で相補的な市松模様に目封止部を配設するとともに、これを高温にて焼成し（１）、外径が１９１ｍｍになるように研削除去した後（２）、コート材にて被覆し（３）、両端面の外周部を外周から５セル分内周方向にコート材にて厚さｃ：３ｍｍ（図２参照）を封止し（４）、これを乾燥することによりハニカム構造体２０（ＤＰＦ）を５体作製した（図７参照）。
【００６３】
上述の２種類のＤＰＦにおいて、セル直交方向（０，９０，１８０，２７０度方向［図６参照］）にて、その外周セルを封止した部分のセル数を測定した結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
2005270755.tif 000003
【００６５】
表１の結果から、比較例１〜５では、その封止したセルが方向によりばらついているが、実施例１〜５においては、そのばらつきがなくなっており、本発明のハニカム構造体は精度よく外周部に目封じをすることができたと言える。
【００６６】
（実施例６〜１０、比較例６〜７）
外周部を第２の封止材で封止せずに他は実施例１と同様に製作したＤＰＦおよび、両端面の外周部をコート材にて封止する長さを外周から内周方向に３セル、５セル、７セル、１０セル、１３セル、１６セル分とし、他は実施例１と同様に製作したＤＰＦを準備した（試験体１〜７）。上記の試験体１〜７のＤＰＦに対し、パティキュレートを堆積させない状態にて室温の空気を流した場合（流量：９Ｎｍ3／ｍｉｎ）の圧力損失および、パティキュレートを５ｇ／Ｌ堆積させた状態にて２００℃の空気を流した場合（流量：５Ｎｍ3／ｍｉｎ）の圧力損失を測定した。上記試験結果を図１１及び図１２に示す。
【００６７】
図１１及び図１２の結果から、コート材による封止長さが式１で規定される水力直径の１０％を越えると、パティキュレートが堆積していない状態（図１１）およびパティキュレートが５ｇ／Ｌ堆積している状態（図１２）において、圧力損失が初期の２倍以上となり燃費の悪化を引き起こすため、実用に適さない。
【００６８】
上記試験体１〜７のＤＰＦを用い、排気量４リットルのコモンレール式直噴ディーゼルエンジンの排気系に搭載し、パティキュレートを２０ｇ捕集させた後に再生を行うサイクルを１００サイクル実施した後、ＤＰＦ入口側端面の外周部におけるパティキュレートの燃え残り状態を確認した。上記試験を実施した後のパティキュレートの燃え残り状況を目視により確認した結果を表２に示す。この結果からコート材による外周部封止長さが、式１で規定される水力直径の２％よりも少ないと、入口側端面のパティキュレートが燃え残ってしまうことが判明した（比較例６）。
【００６９】
【表２】
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【００７０】
以上のことから、外周部に配設する第２目封止部は、式１で規定される前記ハニカム構造体の水力直径の２〜１０％が望ましいと言うことができる。
【００７１】
（実施例１１〜１３、比較例８〜９）
入口側外周部を封止するコート材の厚さｃを５ｍｍ、４ｍｍ、１ｍｍ、０．５ｍｍとし、他は実施例１と同様に製作したＤＰＦ（図３参照）を準備した（試験体８〜１１）。実施例１（図２参照）および試験体８〜１１のＤＰＦを用い、前記と同様にコモンレール式直噴ディーゼルエンジンの排気系に搭載し、パティキュレートを２０ｇ捕集させた後に再生を行うサイクルを１００サイクル実施した後、ＤＰＦ入口側端面の外周部におけるパティキュレートの燃え残り状態を確認した。上記試験を実施した後のパティキュレートの燃え残り状況を表３に示す。
【００７２】
【表３】
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【００７３】
表３の結果から、コート材によるセルの封止厚さが、３ｍｍを超えると、入口側端面のパティキュレートが燃え残ってしまうことが判明した（比較例８〜９）。これは、コート材により封止した外周セルの封止厚さが３ｍｍを超えると、熱容量が増加することにより、再生時に温度がパティキュレートの燃焼温度まで上昇しにくくなることが原因と考えられる。
【００７４】
（実施例１４〜１６、比較例１０〜１１）
出口側外周部を封止するコート材の厚さｃを３ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍとし、他は実施例１と同様に製作したＤＰＦ及び、両端面の外周部をコート材で封止していないＤＰＦを準備した（試験体１２〜１６）。上記試験体１２〜１６のＤＰＦを用い、パティキュレートを５ｇ／Ｌ捕集させた状態で、コモンレール式直噴ディーゼルエンジンの排気系に搭載して、パティキュレートの再生を実施し、このときのＤＰＦ内部の温度を熱電対を用いて測定した。尚、この際、パティキュレートが再生を始めるまではエンジン回転数を１７００ｒｐｍとし、再生が始まった時点でエンジン回転数をアイドル状態の回転数まで落とすことにより実施した。このとき再生開始の検知はＤＰＦ前後の圧力損失を常時測定しておき、この圧損が低下を始めた時点を再生開始とした。
【００７５】
上記試験結果を図１３に示す。この結果よりコート材による目封止厚さが５ｍｍ以上であると、再生時の出口側の温度上昇が抑えられていると言える。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明のハニカム構造体及びその製造方法は、内燃機関、ボイラー等の排ガス中の微粒子捕集フィルター等に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明のハニカム構造体の典型例を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の説明図である。
【図２】本発明のハニカム構造体の一例を示す縦断面図である。
【図３】本発明のハニカム構造体の他の例を示す縦断面図である。
【図４】本発明のハニカム構造体の更に他の例を示す縦断面図である。
【図５】本発明のハニカム構造体の別の例を示す縦断面図である。
【図６】本発明のハニカム構造体の更に別の例を示す説明図である。
【図７】本発明のハニカム構造体の製造方法を説明した説明図である。
【図８】従来のハニカム構造体の製造方法を説明した説明図である。
【図９】従来のハニカム構造体の一例を示す縦断面図である。
【図１０】従来フィルターとして使用されているハニカム構造体の基本的な構造を示す概略説明図で、（ａ）が一端面側から見た平面図、（ｂ）が断面図である。
【図１１】パティキュレートが堆積していない状態で室温の空気を流した場合におけるＤＰＦの外周目封止率に対する圧力損失の変化を示すグラフである。
【図１２】パティキュレートを５ｇ／Ｌ堆積させた状態で２００℃の空気を流した場合におけるＤＰＦの外周目封止率に対する圧力損失の変化を示すグラフである。
【図１３】パティキュレートの再生時におけるＤＰＦの出口外周部の封止厚さに対するＤＰＦ再生時の最高温度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７８】
１…ハニカム構造体、３…一方の端面（開口端）、５…他方の端面（開口端）、７…隔壁、９…セル（流通孔）、９ａ…流通孔、９ｂ…流通孔、１０…セル構造体、１１…目封止材、１２…凹溝、２０…ハニカム構造体（本発明）、２３…最外周セル、２４…外周セル、２５…第一の目封止部、２６…第二の目封止部、２７…突起物、３０…外壁、３２…外周封止部、３４…フィルター部、４０…ハニカム体、４１…外周研削されたハニカム体、４２…外周目封止されたハニカム体、４３…外壁が形成されたハニカム体、４４…外周壁を一体的に有するハニカム体の外周部、４６，４８…コート材。
【図１】
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【図２】
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【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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【図１３】
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