(57)【要約】  加熱時の熱分散性に優れ、熱応力による破損が有効に防止されたハニカム構造体及びその効率的な製造方法を提供する。多孔質な隔壁３と目封止部７とを備え、セル４に流入した流体が、濾過層として機能する隔壁３を経由して流出することが可能で、複数のセル４の、目封止部７が配置されていない開口端部（未封止開口端部）５に、未封止開口端部５を封止するように配置された追加目封止部８をさらに備え、追加目封止部８の、軸方向に垂直な方向のそれぞれの断面形状が、全体として所定のパターン形状を形成してなり、パターン形状の重心が、排ガスの流れの軸方向に垂直な方向の断面におけるほぼ中心に位置するように構成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの端面間を排ガスの流路となる複数のセルが形成されるように配置された多数の細孔を有する多孔質な隔壁と、前記二つの端面における前記セルの開口端部のいずれか一方を交互に封止するように配置された目封止部とを備えたハニカム構造体であって、
複数の前記セルの、前記目封止部が配置されていない前記開口端部（未封止開口端部）に、前記未封止開口端部を封止するように配置された追加目封止部をさらに備え、
前記追加目封止部の、軸方向に垂直な方向のそれぞれの断面形状が、全体として所定のパターン形状を形成してなり、
前記パターン形状の重心が、前記排ガスの流れの軸方向に垂直な方向の断面におけるほぼ中心に位置するように構成されてなることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】
前記パターン形状が、所定の一連形状である請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記パターン形状が、軸方向に垂直な方向の全体の断面外形形状とほぼ相似形である請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面における単位面積当たりの配置密度が、外周部分よりも中央部分の方が高い請求項１〜３のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項５】
前記追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面における単位面積当たりの配置密度が、前記目封止部の前記単位面積当たりの配置密度の１〜４５％である請求項１〜４のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項６】
前記中央部分における前記追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面における単位面積当たりの配置密度が、前記目封止部の前記単位面積当たりの配置密度の３〜４５％である請求項１〜５のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項７】
前記セルの軸方向に垂直な方向の断面形状が、四角形及び八角形を組み合わせた形状である請求項１〜６のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項８】
前記端面のうち入口側に位置する入口側端面における前記目封止部が、断面形状が四角形の前記セルの開口端部に配置されてなる請求項７に記載のハニカム構造体。
【請求項９】
前記追加目封止部の配置された前記セルを構成する前記隔壁のうちの少なくとも一部の厚さが、前記目封止部の配置された前記セルを構成する前記隔壁の厚さよりも厚い請求項１〜８のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
前記追加目封止部が、前記隔壁と異なる材料から構成されてなる請求項１〜９のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１１】
前記追加目封止部が、軸方向に垂直な方向の全体の断面外形から５ｍｍ以上離れた領域に配置されてなる請求項１〜１０のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１２】
前記隔壁が、コージェライト、ムライト、アルミナ、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素、アルミニウムチタネート、リチウムアルミニウムシリケート（ＬＡＳ）及び燐酸ジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも一種を主結晶とするものである請求項１〜１１のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１３】
前記追加目封止部の単位長さ当たりの熱容量が、前記隔壁の前記熱容量の１．２〜１０倍である請求項１〜１２のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１４】
前記追加目封止部の単位体積当たりの熱容量が、前記隔壁の前記熱容量の１．２〜１０倍である請求項１〜１３のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１５】
前記追加目封止部の、軸方向の熱伝導率が、前記隔壁の前記熱伝導率の１．２〜１０倍である請求項１〜１４のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１６】
前記追加目封止部の、軸方向の熱伝導率が軸方向に垂直な方向の熱伝導率の１．２〜５倍である請求項１〜１５のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１７】
前記追加目封止部の軸方向の配置長さが、全長の０．１〜０．８であるとともに、前記目封止部の軸方向の配置長さの１．５倍以上である請求項１〜１６のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１８】
４０〜８００℃における軸方向の平均熱膨張係数が、２．０×１０-6／℃以下である請求項１〜１７のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項１９】
前記隔壁が、一体的構造を有する請求項１〜１８のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項２０】
前記排ガスが、内燃機関から排出されるものである請求項１〜１９のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれかに記載のハニカム構造体の、前記隔壁の内表面及び／又はその細孔の内表面の少なくとも一部に、前記排ガスを浄化する能力を有する触媒が担持されてなるハニカム触媒体。
【請求項２２】
請求項１〜２０のいずれかに記載のハニカム構造体又は請求項２１に記載のハニカム触媒体を備えた排ガス処理装置。
【請求項２３】
坏土をハニカム形状に成形したハニカム成形体又は前記ハニカム成形体を焼成した前記ハニカム構造体の二つの端面に、所定の大きさの孔の開いたマスク及び／又はフィルムを配置し、前記マスク及び／又はフィルムの孔を経由して、前記セルの目封止部、追加目封止部となる部分にそれぞれの材料を注入することによって目封止部及び追加目封止部を形成して、請求項１〜２０のいずれかに記載のハニカム構造体を得るハニカム構造体の製造方法であって、
前記マスク及び／又はフィルムとして、前記追加目封止部に対応する孔の大きさが、前記目封止部に対応する孔の大きさとは異なるものを用いるハニカム構造体の製造方法。
【請求項２４】
前記マスク及び／又はフィルムとして、前記追加目封止部に対応する孔の大きさが、前記目封止部に対応する孔の大きさよりも大きいものを用いる請求項２３に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項２５】
前記セルの目封止部及び追加目封止部となる部分におけるそれぞれの材料の注入が、押し込み法によるものである請求項２３又は２４に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項２６】
前記セルの目封止部及び追加目封止部となる部分におけるそれぞれの材料の注入が、吸引法によるものである請求項２３又は２４に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項２７】
前記セルの目封止部となる部分における材料の注入と、追加目封止部となる部分における材料の注入とを分けて行うとともに、それぞれ１回以上分けて行う請求項２３〜２６のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項２８】
前記目封止部及び追加目封止部の形成後、焼成をする請求項２３〜２７のいずれか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、ハニカム構造体及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、加熱時の熱分散性に優れ、熱応力による破損が有効に防止されたハニカム構造体及びその効率的な製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、ボイラー等から排出される排気ガス中の微粒子や有害物質は、環境への影響を考慮して排気ガス中から除去する必要性が高まっている。特に、ディーゼルエンジンから排出される微粒子（以下、ＰＭということがある）の除去に関する規制は欧米、日本国内ともに強化される方向にあり、ＰＭを除去するための捕集フィルタ（以下、ＤＰＦということがある）としてハニカム構造体を用いることが注目されている。【０００３】
一般に、ハニカム構造体２１は、図１６に示すように、二つの端面間を排ガスの流路となる複数のセル２４が形成されるように配置された多数の細孔を有する多孔質な隔壁２３と、二つの端面におけるセル２４の開口端部のいずれか一方を交互に封止するように配置された目封止部２７とを備えたものである。このように構成されたハニカム構造体２１において、気体や液体等の流体は、目封止部２７によって封止されずに開口した流入側開口端部２５からセル２４ｂに流入し、多孔質の隔壁２３を通って隣のセル２４ａ（流入側開口端部２５において封止され、流出側開口端部２６において開口している）から排出させる。この際、隔壁２３が実質的なフィルタとなり、例えば、ディーゼルエンジンから排出されるカーボン微粒子等が隔壁２３上に堆積する。このようなハニカム構造体２１は、排気ガスの急激な温度変化や局所的な発熱によってハニカム構造体２１内の温度分布が不均一となり、ハニカム構造体２１にクラックを生ずる等の問題があった。特に、ＤＰＦとして用いられる場合には、溜まったカーボン微粒子を燃焼させて除去し再生することが必要であり、この際に局所的な高温化が避けられないため、大きな熱応力が発生して、破損が生じ易いという問題があった。【０００４】
このため、ハニカム構造体を複数に分割したセグメントを接合材により接合する方法（例えば、特許文献１参照）や、流路セパレータが形成されたハニカム構造体（例えば、特許文献２参照）が開示されている。
【特許文献１】特公昭６１−５１２４０号公報
【特許文献２】特開２００３−１６１１３６号公報
【０００５】
特許文献１に開示された方法は、セグメントを一体化することにより、局部的な温度上昇を抑制するもので、それ相応に有効な方法であるが、１つのハニカム構造体を製造するために、多数のセグメントを製造した後これらを一体化するという工程を必要するという問題があり、必ずしも十分に満足し得るものではなかった。また、特許文献２に開示されたハニカム構造体も、熱応力による破損防止の効果は必ずしも十分に満足し得るものであるとはいえず、特に、流路セパレータの付与の比率によっては、温度や圧力損失の上昇等を有効に抑制することができない場合があるという問題があった。【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、加熱時の熱分散性に優れ、熱応力による破損が有効に防止されたハニカム構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【０００７】
本発明によって、以下のハニカム構造体及びその製造方法が提供される。
［１］二つの端面間を排ガスの流路となる複数のセルが形成されるように配置された多数の細孔を有する多孔質な隔壁と、前記二つの端面における前記セルの開口端部のいずれか一方を交互に封止するように配置された目封止部とを備えたハニカム構造体であって、複数の前記セルの、前記目封止部が配置されていない前記開口端部（未封止開口端部）に、前記未封止開口端部を封止するように配置された追加目封止部をさらに備え、前記追加目封止部の、軸方向に垂直な方向のそれぞれの断面形状が、全体として所定のパターン形状を形成してなり、前記パターン形状の重心が、前記排ガスの流れの軸方向に垂直な方向の断面におけるほぼ中心に位置するように構成されてなることを特徴とするハニカム構造体。
【０００８】
［２］前記パターン形状が、所定の一連形状である前記［１］に記載のハニカム構造体。
［３］前記パターン形状が、軸方向に垂直な方向の全体の断面外形形状とほぼ相似形である前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。
【０００９】
［４］前記追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面における単位面積当たりの配置密度が、外周部分よりも中央部分の方が高い前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１０】
［５］前記追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面における単位面積当たりの配置密度が、前記目封止部の前記単位面積当たりの配置密度の１〜４５％である前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１１】
［６］前記中央部分における前記追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面における単位面積当たりの配置密度が、前記目封止部の前記単位面積当たりの配置密度の３〜４５％である前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１２】
［７］前記セルの軸方向に垂直な方向の断面形状が、四角形及び八角形を組み合わせた形状である前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１３】
［８］前記端面のうち入口側に位置する入口側端面における前記目封止部が、断面形状が四角形の前記セルの開口端部に配置されてなる前記［７］に記載のハニカム構造体。
【００１４】
［９］前記追加目封止部の配置された前記セルを構成する前記隔壁のうちの少なくとも一部の厚さが、前記目封止部の配置された前記セルを構成する前記隔壁の厚さよりも厚い前記［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１５】
［１０］前記追加目封止部が、前記隔壁と異なる材料から構成されてなる前記［１］〜［９］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１６】
［１１］前記追加目封止部が、軸方向に垂直な方向の全体の断面外形から５ｍｍ以上離れた領域に配置されてなる前記［１］〜［１０］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１７】
［１２］前記隔壁が、コージェライト、ムライト、アルミナ、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素、アルミニウムチタネート、リチウムアルミニウムシリケート（ＬＡＳ）及び燐酸ジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも一種を主結晶とするものである前記［１］〜［１１］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１８】
［１３］前記追加目封止部の単位長さ当たりの熱容量が、前記隔壁の前記熱容量の１．２〜１０倍である前記［１］〜［１２］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１９】
［１４］前記追加目封止部の単位体積当たりの熱容量が、前記隔壁の前記熱容量の１．２〜１０倍である前記［１］〜［１３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２０】
［１５］前記追加目封止部の、軸方向の熱伝導率が、前記隔壁の前記熱伝導率の１．２〜１０倍である前記［１］〜［１４］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２１】
［１６］前記追加目封止部の、軸方向の熱伝導率が軸方向に垂直な方向の熱伝導率の１．２〜５倍である前記［１］〜［１５］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２２】
［１７］前記追加目封止部の軸方向の配置長さが、全長の０．１〜０．８であるとともに、前記目封止部の軸方向の配置長さの１．５倍以上である前記［１］〜［１６］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２３】
［１８］４０〜８００℃における軸方向の平均熱膨張係数が、２．０×１０-6／℃以下である前記［１］〜［１７］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２４】
［１９］前記隔壁が、一体的構造を有する前記［１］〜［１８］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２５】
［２０］前記排ガスが、内燃機関から排出されるものである前記［１］〜［１９］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２６】
［２１］前記［１］〜［２０］のいずれかに記載のハニカム構造体の、前記隔壁の内表面及び／又はその細孔の内表面の少なくとも一部に、前記排ガスを浄化する能力を有する触媒が担持されてなるハニカム触媒体。
【００２７】
［２２］前記［１］〜［２０］のいずれかに記載のハニカム構造体又は前記［２１］に記載のハニカム触媒体を備えた排ガス処理装置。
【００２８】
［２３］坏土をハニカム形状に成形したハニカム成形体又は前記ハニカム成形体を焼成した前記ハニカム構造体の二つの端面に、所定の大きさの孔の開いたマスク及び／又はフィルムを配置し、前記マスク及び／又はフィルムの孔を経由して、前記セルの目封止部、追加目封止部となる部分にそれぞれの材料を注入することによって目封止部及び追加目封止部を形成して、前記［１］〜［２０］のいずれかに記載のハニカム構造体を得るハニカム構造体の製造方法であって、前記マスク及び／又はフィルムとして、前記追加目封止部に対応する孔の大きさが、前記目封止部に対応する孔の大きさとは異なるものを用いるハニカム構造体の製造方法。
【００２９】
［２４］前記マスク及び／又はフィルムとして、前記追加目封止部に対応する孔の大きさが、前記目封止部に対応する孔の大きさよりも大きいものを用いる前記［２３］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００３０】
［２５］前記セルの目封止部及び追加目封止部となる部分におけるそれぞれの材料の注入が、押し込み法によるものである前記［２３］又は［２４］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００３１】
［２６］前記セルの目封止部及び追加目封止部となる部分におけるそれぞれの材料の注入が、吸引法によるものである前記［２３］又は［２４］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００３２】
［２７］前記セルの目封止部となる部分における材料の注入と、追加目封止部となる部分における材料の注入とを分けて行うとともに、それぞれ１回以上分けて行う前記［２３］〜［２６］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【００３３】
［２８］前記目封止部及び追加目封止部の形成後、焼成をする前記［２３］〜［２７］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【００３４】
本発明のハニカム構造体は、加熱時の熱分散性に優れていることから、熱応力による破損が有効に防止されている。また、本発明のハニカム構造体の製造方法は、上述したハニカム構造体を簡便かつ低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のハニカム構造体の一の実施の形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示すハニカム構造体の一方の端面を模式的に示す平面図である。
【図３】図１に示すハニカム構造体の他方の端面を模式的に示す平面図である。
【図４】図２に示すハニカム構造体のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】本発明のハニカム構造体の一の実施の形態における追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面におけるパターン形状（格子状）の例を示す平面図である。
【図６】本発明のハニカム構造体の一の実施の形態における追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面におけるパターン形状（四角形を組み合わせた形状）の例を示す平面図である。
【図７】本発明のハニカム構造体の一の実施の形態における追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面におけるパターン形状（四角形を組み合わせた形状）の例を示す平面図である。
【図８】本発明のハニカム構造体の一の実施の形態における追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面におけるパターン形状（小さな四角形を組み合わせた形状）の例を示す平面図である。
【図９】本発明のハニカム構造体の一の実施の形態における追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面におけるパターン形状（三角形を組み合わせた六角形状）の例を示す平面図である。
【図１０】本発明のハニカム構造体の一の実施の形態における追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面におけるパターン形状（角部のない四角形状）の例を示す平面図である。
【図１１】本発明のハニカム構造体の一の実施の形態における追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面におけるパターン形状（十文字状）の例を示す平面図である。
【図１２】本発明のハニカム構造体の一の実施の形態における追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面におけるパターン形状（渦巻状）の例を示す平面図である。
【図１３】本発明のハニカム構造体の一の実施の形態における追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面におけるパターン形状（塗り潰された小さな四角形状）の例を示す平面図である。
【図１４】本発明のハニカム構造体の一の実施の形態における追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面におけるパターン形状（同心円状）の例を示す平面図である。
【図１５】本発明のハニカム構造体の一の実施の形態における追加目封止部の、軸方向に垂直な方向の断面におけるパターン形状（ハニカム構造体の外形形状の中心（図心）（Ｏ）と追加目封止部の重心（Ｍ）とが所定のズレ量（Ｌ）でズレた円状）の例を模式的に示す平面図である。
【図１６】従来のハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。
【図１７】本発明のハニカム構造体の一の実施の形態における目封止部及び追加目封止部を配置する前における軸方向に垂直な方向のセル形状の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    ：ハニカム構造体
３    ：隔壁
４    ：セル
４ａ  ：セル
４ｂ  ：セル
４ｃ  ：封止セル
５    ：開口端部
６ａ  ：一方の端面
６ｂ  ：他方の端面
７    ：目封止部
８    ：追加目封止部
１１  ：外周面
２１  ：ハニカム構造体
２３  ：隔壁
２４  ：セル
２４ａ：セル
２４ｂ：セル
２５  ：流入側開口端部
２６  ：流出側開口端部
２７  ：目封止部
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明のハニカム構造体及びその製造方法の実施の形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。【００３８】
図１は、本発明のハニカム構造体の一の実施の形態を模式的に示す斜視図、図２は、図１に示すハニカム構造体の一方の端面を模式的に示す平面図、図３は、図１に示すハニカム構造体の他方の端面を模式的に示す平面図、図４は、図２に示すハニカム構造体のＡ−Ａ線における断面の一部を示す図である。Ｌ１は、目封止部７の軸方向の配置長さを、Ｌ２は、追加目封止部８の軸方向の配置長さを示す。図１〜図４に示すように、本実施の形態のハニカム構造体１は、二つの端面６ａ、６ｂ間を排ガスの流路となる複数のセル４（４ａ、４ｂ）が形成されるように配置された多数の細孔を有する多孔質な隔壁３と、二つの端面６ａ、６ｂにおけるセル４ａ、４ｂの開口端部５のいずれか一方を交互に封止するように配置された目封止部７とを備え、セル４に流入した流体が、濾過層として機能する隔壁３を経由して流出することが可能で、複数のセル４の、目封止部７が配置されていない開口端部（未封止開口端部）５に、未封止開口端部５を封止するように配置された追加目封止部８をさらに備え、追加目封止部８の、軸方向に垂直な方向のそれぞれの断面形状が、全体として所定のパターン形状を形成してなり、パターン形状の重心が、排ガスの流れの軸方向に垂直な方向の断面におけるほぼ中心に位置するように構成されてなることを特徴とするものである。なお、パターン形状は、追加目封止部８に目封止部７を介在させて配置することによって形成されるものであってもよい。【００３９】
ここで、追加目封止部８に関し、「軸方向に垂直な方向のそれぞれの断面形状が、全体として所定のパターン形状を形成してなり」とは、「連続又はセル１個飛び、２個飛び等の一定の間隔あるいは一定の規則性を保持して形成する」ことを意味する。また、「パターン形状の重心」とは、パターン形状をなす追加目封止部の重心を意味する。また、「パターン形状の重心が、排ガスの流れの軸方向に垂直な方向の断面におけるほぼ中心に位置する」とは、具体的には、パターン形状をなす追加目封止部の重心が、ハニカム構造体の軸方向に垂直な断面の外形形状の図心から、外形形状の直径（円形以外の場合は、水力直径）の１／６の範囲内にあることを意味する。また、追加目封止部が両方の端面にそれぞれ配置されている場合は、両方の端面における追加目封止部を併せた重心を意味することは言うまでもない。【００４０】
また、排ガスの流れの中心の近傍に追加目封止部８の配置密度を高くし、排ガスの流れの中心から外れた部分の追加目封止部８の配置密度を低くすることも有効である。また、追加目封止部８は、二つの端面６ａ、６ｂの少なくともいずれか一方に配置されるが、両方の端面６ａ、６ｂにそれぞれ配置されることが好ましい（図２、３参照）。【００４１】
このように、本実施の形態ハニカム構造体１においては、追加目封止部８を備えていることにより、一方の端面６ａ側の開口端部５、例えば、入口側の開口端部５と、他方の端面６ｂ側の開口端部５、例えば、出口側の開口端部５との両方の開口端部５が封止されたセル（以下、「封止セル４ｃ」ということがある）が形成されて、この封止セル４ｃにより、加熱時の熱分散性を向上させ、熱応力による破損を有効に防止することができる。従来、ハニカム構造体１をＤＰＦとして使用し、隔壁３によって捕集したカーボン微粒子等を燃焼させてＤＰＦの再生を行う際に、その中心軸近傍には再生時の燃焼熱が集中し易いため、捕集したカーボン微粒子が多い場合には急減な温度上昇によりＤＰＦが破損や溶損するということがあった。追加目封止部８が形成されたセル４には、隔壁３に堆積するカーボン微粒子の量を減少させることができ、再生時における発熱量を軽減させることができる。さらに、封止セル４ｃにはカーボン微粒子等が捕集されないため、再生時に燃焼熱が発生せず、実際に燃焼の起きている他の部分よりも温度が低くなり、この他の部分で生じた燃焼熱を吸収し、熱分散に寄与して急激な燃焼を制御することができる。【００４２】
また、本実施の形態ハニカム構造体１においては、追加目封止部８の軸方向に垂直な方向のそれぞれの断面形状が、全体として所定のパターン形状を形成してなり、パターン形状の重心が、排ガスの流れの軸方向に垂直な方向の断面におけるほぼ中心に位置するように構成されてなるように構成されているため、再生時における最高温度を低減させる大きな効果を得ることができる。【００４３】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、パターン形状が、所定の一連形状であることが好ましい。図１〜３に示すハニカム構造体１における追加目封止部８のパターンは、外周面まで届く大きさの十文字状に配置されたものであるが、パターン形状の一連形状については特に制限はなく、例えば、図５に示すような格子状、図６、７に示すような四角形を組み合わせた形状、図８に示すような小さな四角形を組み合わせた形状、図９に示すような三角形を組み合わせた六角形状、図１０に示すような角部のない四角形状、図１１に示すような中途で途切れた十文字状、図１２に示すような渦巻状、図１３に示すような塗り潰された小さな四角形状、図１４に示すような同心円状、図１５に示すようなハニカム構造体１の外形形状の中心（図心）（Ｏ）と追加目封止部の重心（Ｍ）とがズレ量（Ｌ）でズレた円状等を挙げることができる。また、これらの形状を組み合わせたものであってもよい。このように構成することによって、例えば、連続した所定の一連形状の封止セル４ｃよって、ハニカム構造体１を、任意の領域毎に区画することができる。このため、カーボン微粒子等を燃焼させた際の発熱を、それぞれの領域毎に分散することが可能となり、発熱による連鎖的な燃焼を抑制し、急激な温度上昇を有効に防止することができる。【００４４】
なお、「一連形状」とは、例えば、ハニカム構造体１の一方の端面６ａにおいて、最も近くに存在する追加目封止部８同士（目封止部７を介在させてもよい）を結んだ線が直線又は曲線を描く状態をいう。図２、３に示すように、追加目封止部８（目封止部７を介在させてもよい）が、連続して形成されている場合には、ハニカム構造体１の一方の端面６ａにおいて、追加目封止部８により連続的に囲われた領域、又は、追加目封止部８がハニカム構造体２の外周面１１側まで配設されている際にはハニカム構造体２の外周面１１と追加目封止部８とにより連続的に囲われた領域（以下、「セグメント領域」ということがある）を形成することが好ましい。セグメント領域は、一つの端面において、複数形成されていてもよいし、一つであってもよい。なお、ハニカム構造体１の一方の端面６ａにおいて、追加目封止部８が、ハニカム構造体１の外周面１１に到達する前に途中で途切れている場合には、その延長線を想定してセグメント領域を規定することができる。【００４５】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、パターン形状が、軸方向に垂直な方向の全体の断面外形形状とほぼ相似形であることが好ましい。このように構成することによって、少ない追加目封止部で効率的に発熱領域を分断することができ、その分、圧損の上昇を抑えることができる。【００４６】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、追加目封止部８の、軸方向に垂直な方向の断面における単位面積当たりの配置密度が、外周部分よりも中央部分の方が高いことが好ましい。このように構成することによって、最高温度が発生する中央部分の温度を下げることができる。【００４７】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、追加目封止部８の、軸方向に垂直な方向の断面における単位面積当たりの配置密度が、目封止部７の単位面積当たりの配置密度の１〜４５％であることが好ましく、２〜２０％であることがさらに好ましい。１％未満であると、十分な熱分散効果が得られないことがあり、４５％を超えると、圧損が大きくなりすぎることがある。また、２０％以下であると圧損の上昇はそれほど大きくならないのでより好ましい。【００４８】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、中央部分における追加目封止部８の、軸方向に垂直な方向の断面における単位面積当たりの配置密度が、目封止部７の単位面積当たりの配置密度の３〜４５％であることが好ましく、５〜３０％であることがさらに好ましい。３％未満であると、十分な熱分散効果が得られないことがあり、４５％を超えると、圧損が大きくなりすぎることがある。このように構成することによって、耐久性に優れたハニカム構造体を得ることができる。【００４９】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、セル４の軸方向に垂直な方向の断面形状が、四角形及び八角形を組み合わせた形状であることが好ましい。このように構成することによって、ハニカム構造体の隔壁に対し排ガス上流側の体積と下流側の体積を変えることができ、設計の自由度が増す。【００５０】
また、上述のように、セル４の軸方向に垂直な方向の断面形状が、図１７に示すように四角形及び八角形を交互に組み合わせた形状である場合、端面６ａ、６ｂのうち入口側に位置する入口側端面６ａにおける目封止部７が、断面形状が四角形のセル４の開口端部５に配置されてなることが好ましい。このように構成することによって、ハニカム構造体の隔壁に対し排ガス上流側の体積を下流側よりも大きくすることが容易にでき、ＰＭやアッシュの堆積量を多くすることができるので好ましい。この時、軸方向に垂直な面における八角形のセルの断面積と四角形のセルの断面積の比は任意の数値に設定出来、例えば１．３〜５の範囲が、圧損とアッシュ堆積量の面において好ましい。用途によっては、その逆数（１／５〜１／１．３）の範囲（即ち四角形のセルの断面積の方を八角形のセルの断面積よりも小さくする。）としても良い。【００５１】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、追加目封止部８の配置されたセル４を構成する隔壁３のうちの少なくとも一部の厚さが、目封止部７の配置されたセル４を構成する隔３壁の厚さよりも厚いことが好ましい。このように構成することによって、追加目封止部に加えて隔壁部分の熱容量も増加するので、より多くの熱量を吸収することができる。【００５２】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、追加目封止部８が、隔壁３と異なる材料から構成されてなることが好ましい。このように構成することによって、隔壁材料と異なった熱容量を有する材料とすることができ、必要とする熱容量になるような設計とすることが可能となる。【００５３】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、追加目封止部８が、軸方向に垂直な方向の全体の断面外形から５ｍｍ以上離れた領域に配置されてなることが好ましい。このように構成することによって、全体の質量を低減することができる。なお、ハニカム構造体の外周部近傍は、外周部からの放熱等による冷却があるため、高温となりにくいので追加目封止を必要としない場合が多い。【００５４】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、隔壁３は、コージェライト、ムライト、アルミナ、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素、アルミニウムチタネート、リチウムアルミニウムシリケート（ＬＡＳ）及び燐酸ジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも一種を主結晶とするものであることが好ましい。このように構成することによって、耐久性に優れたハニカム構造体を得ることができる。【００５５】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、追加目封止部８が、隔壁３と同じ材料から構成されてなることが好ましい。このように構成することによって、熱膨張率等の特性が隔壁とほぼ同一となるため、高温時の破損や追加目封止部の脱落が起きにくい等、良好な耐久性を得ることができる。なお、目封止部７の材料についても同様である。【００５６】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、追加目封止部８の単位長さ当たりの熱容量が、隔壁３の熱容量の１．２〜１０倍であることが好ましく、４〜１０倍であることがさらに好ましい。１．２倍未満であると、熱吸収量が少なく再生時に高温になりすぎることがあり、１０倍を超えると、熱吸収量が多くなりすぎ再生に必要な熱量を確保できなくなることがある。このように構成することによって、最適な追加目封止部を得ることができる。なお、追加目封止部８の単位長さ当たりの熱容量が上述の条件を満足するように調整するには、例えば、その製造時において、原料の種類や、原料に加える造孔材の量等を調整することが好ましい。【００５７】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、追加目封止部８の単位体積当たりの熱容量が、隔壁３の熱容量の１．２〜１０倍であることが好ましく、４〜１０倍であることがさらに好ましい。１．２倍未満であると、熱吸収量が少なく再生時に高温になりすぎることがあり、１０倍を超えると、熱吸収量が多くなりすぎ再生に必要な熱量を確保できなくなることがある。このように構成することによって、最適な追加目封止部を得ることができる。この場合も、製造時において、原料の種類や、原料に加える造孔材の量等を調整することが好ましい。【００５８】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、追加目封止部８の、軸方向の熱伝導率が、隔壁３の熱伝導率の１．２〜１０倍であることが好ましく、２〜４倍であることがさらに好ましい。１．２倍未満であると、熱の拡散が不十分で追加目封止部周辺が高温となりすぎることがあり、１０倍を超えると、加熱又は冷却時に追加目封止部と隔壁の温度差が大きくなりすぎ、熱膨張差によって追加目封止部が脱落し易くなることがある。このように構成することによって、耐久性に優れたハニカム構造体を得ることができる。【００５９】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、追加目封止部８の、軸方向の熱伝導率が軸方向に垂直な方向の熱伝導率の１．２〜５倍であることが好ましく、３〜５倍であることがさらに好ましい。１．２倍未満であると、追加目封止部での熱拡散が不十分で追加目封止部周辺が高温となりすぎることがあり、５倍を超えると、加熱又は冷却時に追加目封止部と隔壁の温度差が大きくなりすぎ、熱膨張差によって追加目封止部が脱落し易くなることがある。このように構成することによって、耐久性に優れたハニカム構造体を得ることができる。【００６０】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、追加目封止部８の軸方向の配置長さが、全長の０．１〜０．８であるとともに、目封止部７の軸方向の配置長さの１．５倍以上であることが好ましく、全長の０．５〜０．８であるとともに、目封止部７の軸方向の配置長さの３倍以上であることがより好ましい。全長の０．１〜０．８の範囲、目封止部７の軸方向の配置長さの１．５倍以上の範囲を外れると、再生時にハニカム構造体が高温又は低温になりすぎることがある。このように構成することによって、耐久性に優れたハニカム構造体を得ることができる。【００６１】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、４０〜８００℃における軸方向の平均熱膨張係数が、２．０×１０-6／℃以下であることが好ましく、１．０×１０-6／℃以下であることがさらに好ましい。２．０×１０-6／℃を超えると、熱応力によってハニカム構造体にクラック等の破壊を生じることがある。このように構成することによって、フィルタとして用いた場合、再生の加熱時において、内部の各部の温度差による変形やクラック等の発生を有効に防止することができる。【００６２】
また、本実施の形態のハニカム構造体１においては、隔壁３が、一体的構造を有する、即ち、隔壁部分を複数に分割したセグメントを接合材により接合するのではなく、一体成形されたハニカム構造体とすることが好ましい。このように構成することによって、機械的強度を向上させるとともに、製造コストを安価に抑えることができる。【００６３】
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の実施の形態について説明する。本実施の形態は、坏土をハニカム形状に成形したハニカム成形体又はハニカム成形体を焼成したハニカム構造体の二つの端面に、所定の大きさの孔の開いたマスク及び／又はフィルムを配置し、マスク及び／又はフィルムの孔を経由して、セルの目封止部、追加目封止部となる部分にそれぞれの材料を注入することによって目封止部及び追加目封止部を形成して、上述のハニカム構造体を得るハニカム構造体の製造方法であって、マスク及び／又はフィルムとして、追加目封止部に対応する孔の大きさが、目封止部に対応する孔の大きさとは異なるものを用いることを特徴とするものである。このように構成することによって、簡便かつ安価に上述のハニカム構造体１を製造することができる。【００６４】
なお、本実施の形態において、目封止部及び追加目封止部を形成すること以外の、坏土の調製、ハニカム成形体の作製、乾燥、焼成等は、従来のハニカム構造体の製造方法に準じて行うことができる。【００６５】
本実施の形態においては、マスク及び／又はフィルムとして、追加目封止部に対応する孔の大きさが、目封止部に対応する孔の大きさよりも大きいものを用いることが好ましい。このように構成することによって、目封止部よりも追加目封止部が長い場合、追加目封止部に材料を容易に注入することができる。【００６６】
セルの目封止部及び追加目封止部となる部分におけるそれぞれの材料の注入が、押し込み法によるものであることが好ましい。このように構成することによって、追加目封止部の長さを容易に設定することができる。【００６７】
また、本実施の形態においては、セルの目封止部及び追加目封止部となる部分におけるそれぞれの材料の注入が、セルの反対側からそれぞれの材料を吸引する吸引法によるものであることが好ましい。このように構成することによって、長い追加目封止部を容易に製造することができる。【００６８】
また、本実施の形態においては、セルの目封止部となる部分における材料の注入と、追加目封止部となる部分における材料の注入とを分けて行うとともに、それぞれ１回以上分けて行うことが好ましく、それぞれ２回以上分けて行うことが好ましい。このように構成することによって、長い追加目封止部を更に容易に製造できる。【００６９】
さらに、本実施の形態においては、目封止部及び追加目封止部の形成後、焼成をすることが好ましい。このように構成することによって、目封止部及び追加目封止部と隔壁の接着がより強固となり、振動等による脱落が起きにくくなる。【００７０】
本発明のハニカム触媒体は、上述のハニカム構造体の、隔壁３の内表面及び／又はその細孔の内表面の少なくとも一部に、排ガスを浄化する能力を有する触媒が担持されてなるものである。触媒の具体例としては、（１）ガソリンエンジン排ガス浄化三元触媒、（２）ガソリンエンジン又はディーゼルエンジン排ガス浄化用の酸化触媒、（３）ＮＯX選択還元用ＳＣＲ触媒、（４）ＮＯX吸蔵触媒等を挙げることができる。【００７１】
ガソリンエンジン排ガス浄化三元触媒は、ハニカム構造体（ハニカム担体）の隔壁を被覆する担体コートと、この担体コートの内部に分散担持される貴金属とを含むものである。担体コートは、例えば、活性アルミナにより構成されている。また、担体コートの内部に分散担持される貴金属としては、Ｐｔ、Ｒｈ、若しくはＰｄ、又はこれらを組み合わせたものを好適例として挙げることができる。さらに、担体コートには、例えば、酸化セリウム、酸化ジルコニア、シリカ等の化合物、又はこれらを組み合わせた混合物が含有される。なお、貴金属の合計量を、ハニカム構造体の体積１リットル当り、０．１７〜７．０７ｇとすることが好ましい。【００７２】
ガソリンエンジン又はディーゼルエンジン排ガス浄化用の酸化触媒には、貴金属が含有される。この貴金属としては、Ｐｔ、Ｒｈ、及びＰｄからなる群より選択される一種以上が好ましい。なお、貴金属の合計量を、ハニカム構造体の体積１リットル当り、０．１７〜７．０７ｇとすることが好ましい。また、ＮＯX選択還元用ＳＣＲ触媒は、金属置換ゼオライト、バナジウム、チタニア、酸化タングステン、銀、及びアルミナからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものである。【００７３】
ＮＯX吸蔵触媒には、アルカリ金属、及び／又はアルカリ土類金属が含有される。アルカリ金属としては、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉを挙げることができる。アルカリ土類金属としては、Ｃａを挙げることができる。なお、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、及びＣａの合計量を、ハニカム構造体の体積１リットル当り、５ｇ以上とすることが好ましい。【００７４】
本発明のハニカム触媒体は、上述のハニカム構造体に、従来公知の方法に準じた製造方法に従って、触媒を担持することにより製造することができる。具体的には、先ず、触媒を含有する触媒スラリーを調製する。次いで、この触媒スラリーを、吸引法等の方法により、ハニカム構造体の隔壁の細孔表面にコートする。その後、室温又は加熱条件下で乾燥することにより、本発明のハニカム触媒体を製造することができる。【００７５】
本発明の排ガス処理装置は、上述のハニカム構造体及び／又はハニカム触媒体を備えたものであり、排ガスを効率よく処理することができる。
【実施例】
【００７６】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【００７７】
（実施例１）
コージェライト化原料として、タルク、カオリン、アルミナ、シリカのコージェライト化原料を、焼成後にコージェライトとなる配合比で調整し、調整された原料に対し、バインダー、造孔材としてのグラファイト及び／又は発泡樹脂、界面活性剤及び水を加え混合、混練することで坏土とした。造孔剤の添加量を調整することで６５％の気孔率になるようにした。得られた坏土を、焼成後に隔壁の厚さ０．３ｍｍ、セル密度４６．５セル／ｃｍ2、外径１４４ｍｍとなるような口金を用いて押し出し成形を行って、乾燥することでハニカム成形体を作製した。なお、造孔材は、要求される気孔率によって適宜変更可能であり、バインダー、界面活性剤の量も用いられる原料の粒度等により適宜変更可能である。得られたハニカム成形体の両端を焼成後に１５２ｍｍとなるように切断し、両端にフィルムを貼り、目封止部を形成するために、千鳥状になるようにフィルムに孔を開けた。また、追加目封止部を形成するために、追加してフィルムに孔開けを行った。フィルムへの孔開けが終了したハニカム成形体の両端を、目封止部及び追加目封止部の形成材料として、上述の坏土と同じ構成のスラリーを用い、そのスラリーが引かれた上にそれぞれ押し付けて、図１１に示すようなパターン形状の追加目封止部を両端面に、両端面とも、同じパターン形状となるように形成した。追加目封止部を形成したハニカム成形体を焼成することによって、直径が１４４ｍｍ、長さが１５２ｍｍのコージェライト製のウォールフロータイプのハニカム構造体を得た。なお、本実施例においてはハニカム成形体に対して目封止部及び追加目封止部の形成をした後に焼成をしたが、焼成をした後に目封止部及び追加目封止部を形成し、再度焼成してもよく、目封止部及び追加目封止部の形成材料のスラリーとして、ハニカム構造体の隔壁を構成する材料と同じものを用いたが異なるものを用いてもよい。【００７８】
得られたハニカム構造体に対し、触媒として白金（Ｐｔ）をコートしハニカム触媒体を得た。得られたハニカム触媒体にキャニングを行い、エンジンの排気管に設置した。この場合、ハニカム構造体の軸方向に垂直な方向の断面の外形形状の図心と追加目封止部のパターン形状の重心とを一致させた。次いで、エンジンの負荷調整を行い、ハニカム触媒体に７．５ｇ／個のＰＭを堆積させた後にポストインジェクションを行い排ガス温度を７００℃とした後にエンジン回転数をアイドル状態まで落とす再生実験を行い、後述する再生時最高温度及び破壊ＰＭ量を測定した。その結果を表１に示す。ここで、追加目封止密度は、追加目封止部８の軸方向に垂直な方向の断面における単位面積当たりの配置密度（個数）の、目封止部７の単位面積当たりの配置密度（個数）に対する比で示される。また、追加目封止密度は、ハニカム構造体の一方の端面について算出し、追加目封止部８が両方の端面に配置されている場合はそれぞれの端面における追加目封止密度の和を、そのハニカム構造体の追加目封止密度とした。【００７９】
［再生時最高温度］
ハニカム構造体の各部位に外径０．５ｍｍのシース熱電対を配設して、ＰＭ再生時のハニカム構造体内温度プロファイルをモニターできる状態としておき、再生中の最高温度を記録することによって、再生時におけるハニカム構造体の各部位の内部温度を測定し、測定された温度のうち最高温度を再生時最高温度とした。【００８０】
［破壊ＰＭ量］
ＰＭ堆積量を約０．５ｇずつ増加させ、ハニカム構造体に破壊が発生するハニカム構造体の単位体積当りのＰＭ堆積量（破壊ＰＭ量）を求めた。【００８１】
（実施例２〜１０、比較例１〜４）
実施例１において、追加目封止部のパターン形状の重心を、ハニカム構造体の軸方向に垂直な方向の断面の外形形状の図心から表１に示す値の位置ズレとなるような位置に変えたこと、目封止深さ、追加目封止深さ、追加目封止密度、追加目封止の配置形態以外は実施例１と同様にした。追加目封止密度は、追加目封止部の数、具体的にはパターンの長さ及び／又は幅等を変化させることにより変えた。再生時最高温度及び破壊ＰＭ量の測定結果を表１に示す。なお、ここで「追加目封止の配置形態」とは、追加目封止の配置の形態を示すもので、図と全く同一の形状で作成されたことを意味しない。【００８２】
【表１】
2007074808.tif 000003
【００８３】
上述の再生時最高温度の測定実験は、実際に市場で使用された場合における最も過酷な再生状況である。【００８４】
表１から、実施例１〜１０におけるように、追加目封止部のパターン形状の重心とハニカム構造体の軸方向に垂直な方向の断面の外形形状の図心とを合致させる、あるいは、追加目封止部のパターン形状の重心をハニカム構造体の軸方向に垂直な方向の断面の外形形状のほぼ中心に位置させることによって、ハニカム構造体の内部における最高温度が低減されることが分かる。これは、上述のように、追加目封止部を形成することによって、熱分散による急激な燃焼が制御され、ハニカム構造体の内部の温度が低下することによるものであるが、さらに、ハニカム構造体の軸方向に垂直な方向の断面の外形形状の図心と追加目封止部のパターン形状の重心とをほぼ合致させることによって、最もＰＭ量が多くなる排ガスの流れの中心近傍で、追加目封止部が最も効果的に作用することができ、追加目封止部によるハニカム構造体の内部最高温度を低下させる効果を最大限に引き出すことができる。【００８５】
（実施例１１〜１６、比較例５〜６）
実施例1において、目封止深さ、追加目封止の目封止深さ、追加目封止密度、追加目封止の配置形態、セルの断面形状及び追加目封止の重心のズレ以外は実施例１と同様にした。また、セルの軸方向に垂直な方向の断面形状は、図１７に示すように四角形及び八角形を交互に組み合わせた形状であり、セル１つ当りの八角形の面積を四角形の面積より大きくし、八角形の面積と四角形の面積の比を１.６とした。得られたハニカム触媒体入口側の開口端部における目封止部の配置長さ（深さ）、追加目封止部の配置長さ（深さ）、出口側の開口端部における目封止部の配置長さ（深さ）、追加目封止部の配置長さ（深さ）、追加目封止密度、セルの軸方向に垂直な方向の断面形状、追加目封止の重心のズレ、再生時最高温度、破壊ＰＭ量及び追加目封止の配置形態をそれぞれ表２に示す。なお、ここで「追加目封止の配置形態」とは、追加目封止の配置の形態を示すもので、図と全く同一の形状で作成されたことを意味しない。【００８６】
【表２】
2007074808.tif 000004
【００８７】
表２から、軸方向に垂直な方向の断面形状を図１７に示すように四角形及び八角形を交互に組み合わせた形状としても、追加目封止部のパターン形状の重心とハニカム構造体の軸方向に垂直な方向の断面の外形形状の図心とを合致させる、あるいは、追加目封止部のパターン形状の重心をハニカム構造体の軸方向に垂直な方向の断面の外形形状のほぼ中心に位置させることによって、ハニカム構造体の内部における最高温度が低減され、良好な結果を得ることが出来たことが分る。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明のハニカム構造体及びその製造方法は、排気ガス中の微粒子や有害物質が問題となる、内燃機関、ボイラー等が用いられる各種産業分野、例えば、自動車産業等において有効に利用される。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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