(57)【要約】【課題】使用時にクラックが発生し難く、捕集効率及び圧力損失がバランス良く発揮され、粒子状物質が過剰に堆積することが防止されたハニカム構造体を提供する。【解決手段】第１供給端面１１ａから第１排出端面まで貫通し流体の流路となる複数のセル４を区画形成する多孔質の隔壁５を有する第１ハニカム構造部１１と、第２供給端面から第２排出端面２１ｂまで貫通し流体の流路となる複数のセル１４を区画形成する多孔質の隔壁１５を有する第２ハニカム構造部２１とを備え、第２ハニカム構造部２１が、第２供給端面が第１排出端面と向かい合うように配置された状態で第１ハニカム構造部１１に接合され、隔壁１５が、セル４の開口部の一部を塞ぐように配置されており、第１ハニカム構造部１１の熱容量に対する第２ハニカム構造部２１の熱容量の比の値が０．８〜１．２であるハニカム構造体１００。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端面である第１供給端面から他方の端面である第１排出端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第１ハニカム構造部と、前記第１ハニカム構造部より下流に配置し、一方の端面である第２供給端面から他方の端面である第２排出端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第２ハニカム構造部とを備え、
前記第２ハニカム構造部は、前記第２ハニカム構造部の前記第２供給端面が、前記第１ハニカム構造部の前記第１排出端面と向かい合うように配置された状態で前記第１ハニカム構造部に接合されており、
前記第２ハニカム構造部の前記隔壁が、前記第１ハニカム構造部における前記セルの開口部の一部を塞ぐように配置されており、
前記第１ハニカム構造部の熱容量に対する前記第２ハニカム構造部の熱容量の比の値が、０．８〜１．２であるハニカム構造体。
【請求項２】
前記第１ハニカム構造部の気孔率に対する前記第２ハニカム構造部の気孔率の比の値が、０．８〜１．２である請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記第２ハニカム構造部の熱容量が、前記第１ハニカム構造部の熱容量よりも大きい請求項１または２に記載のハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、使用時にクラックが発生し難く、良好な捕集効率を有すること及び圧力損失の増加が抑制されることがバランス良く発揮され、アッシュや煤などの粒子状物質が過剰に堆積することが防止されたハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンなどから排出される排ガス中の粒子状物質を除去するための捕集フィルタとしてハニカム構造体が用いられている。このハニカム構造体としては、ウォールフロー型のハニカム構造体、ストレートフロー型のハニカム構造体などが知られている。これらのうち、ウォールフロー型のハニカム構造体は、排ガスが流れるセルの開口部の両端を交互に市松模様状に目封止されたものである。このウォールフロー型のハニカム構造体は、セル隔壁の細孔で排ガスを濾過してセル隔壁に粒子状物質を捕集することで排出を抑制するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなウォールフロー型のハニカム構造体は、ストレートフロー型のハニカム構造体に比べて圧力損失が大きい。そのため、ガソリンエンジンのように排ガス中の粒子状物質の量が少ない場合や、排ガス浄化効率が厳しく要求されない場合にあわせて、目封止のパターンを変えることが行われている。例えば、セルの開口部の一端のみ目封止したハニカム構造体が報告されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９５８０５号公報
【特許文献２】特許第３９４２０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載のハニカム構造体は、作製に際してセルの開口部を目封止する手間がかかる。また、圧力損失が未だに大きい。そして、開口部が完全に目封止されたセルが存在するため、アッシュ（灰）や煤が過剰に堆積する。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものである。その課題とするところは、使用時にクラックが発生し難く、良好な捕集効率を有すること及び圧力損失の増加が抑制されることがバランス良く発揮され、アッシュや煤などの粒子状物質が過剰に堆積することが防止されたハニカム構造体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、以下に示す、ハニカム構造体が提供される。
【０００８】
［１］  一方の端面である第１供給端面から他方の端面である第１排出端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第１ハニカム構造部と、前記第１ハニカム構造部より下流に配置し、一方の端面である第２供給端面から他方の端面である第２排出端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第２ハニカム構造部とを備え、前記第２ハニカム構造部は、前記第２ハニカム構造部の前記第２供給端面が、前記第１ハニカム構造部の前記第１排出端面と向かい合うように配置された状態で前記第１ハニカム構造部に接合されており、前記第２ハニカム構造部の前記隔壁が、前記第１ハニカム構造部における前記セルの開口部の一部を塞ぐように配置されており、前記第１ハニカム構造部の熱容量に対する前記第２ハニカム構造部の熱容量の比の値が、０．８〜１．２であるハニカム構造体。
【０００９】
［２］  前記第１ハニカム構造部の気孔率に対する前記第２ハニカム構造部の気孔率の比の値が、０．８〜１．２である前記［１］に記載のハニカム構造体。
【００１０】
［３］  前記第２ハニカム構造部の熱容量が、前記第１ハニカム構造部の熱容量よりも大きい前記［１］または［２］に記載のハニカム構造体。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のハニカム構造体は、第１ハニカム構造部と第２ハニカム構造部とを備えている。そして、第２ハニカム構造部は、第２ハニカム構造部の第２供給端面が、第１ハニカム構造部の第１排出端面と向かい合うように配置された状態で第１ハニカム構造部に接合されている。第２ハニカム構造部の隔壁が、第１ハニカム構造部におけるセルの開口部の一部を塞ぐように配置されている。そのため、第１ハニカム構造部のセルを通過した排ガス中の粒子状物質の一部が、第２ハニカム構造部の端面に堆積する。即ち、第１ハニカム構造部のセルを通過した排ガス中の粒子状物質（アッシュや煤）の一部は、第２ハニカム構造部に捕集されることになる。そのため、従来のストレートフロー型のハニカム構造体と比べて、排ガス中の粒子状物質の捕集効率が良好になる。また、本発明のハニカム構造体は、「第２ハニカム構造部の隔壁が、第１ハニカム構造部におけるセルの開口部の一部を塞ぐように配置されているストレートフロー型のハニカム構造体」である。即ち、第１ハニカム構造部におけるセルは適度に開口している。そのため、本発明のハニカム構造体は、ウォールフロー型のハニカム構造体に比べて圧力損失が小さい。以上のことから、本発明のハニカム構造体は、「良好な捕集効率を有する」ことと「圧力損失の増加が抑制される」ことがバランス良く発揮される。
【００１２】
また、本発明のハニカム構造体は、第２ハニカム構造部の隔壁が、第１ハニカム構造部におけるセルの開口部の一部を塞ぐように配置されている。即ち、上述したように、第１ハニカム構造部におけるセルは適度に開口している。そのため、本発明のハニカム構造体の第２ハニカム構造部の端面に堆積した粒子状物質は、使用中に排ガスによって押し流されたり、再生によって容易に燃焼されたりする。その結果、本発明のハニカム構造体は、アッシュや煤などの粒子状物質が過剰に堆積することが防止される。
【００１３】
更に、本発明のハニカム構造体は、第１ハニカム構造部の熱容量に対する第２ハニカム構造部の熱容量の比の値が、０．８〜１．２である。即ち、第１ハニカム構造部と第２ハニカム構造部とは、熱容量が互いに近い値を示すものである。そのため、使用時の冷熱サイクルにおいて第１ハニカム構造部と第２ハニカム構造部とを接合する部分に掛かる熱応力は小さくなる。その結果、本発明のハニカム構造体は、使用時にクラックが発生し難いものになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明のハニカム構造体の一の実施形態のセルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。
【図３】図２の一部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図４】本発明のハニカム構造体の一の実施形態の使用状態における第１ハニカム構造部と第２ハニカム構造部との接合部分の一部を拡大して模式的に示す説明図である。
【図５】本発明のハニカム構造体の一の実施形態の第１ハニカム構造部の排出端面と第２ハニカム構造部の供給端面との関係を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明のハニカム構造体の他の実施形態の第１ハニカム構造部の排出端面と第２ハニカム構造部の供給端面との関係を模式的に示す説明図である。
【図７】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の第１ハニカム構造部の排出端面と第２ハニカム構造部の供給端面との関係を模式的に示す説明図である。
【図８】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の第１ハニカム構造部の排出端面と第２ハニカム構造部の供給端面との関係を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００１６】
［１］ハニカム構造体：
本発明のハニカム構造体の一実施形態は、図１、図２に示すハニカム構造体１００のように、第１ハニカム構造部１１と、この第１ハニカム構造部１１より下流に配置される第２ハニカム構造部２１とを備えている。第１ハニカム構造部１１は、一方の端面である第１供給端面１１ａから他方の端面である第１排出端面１１ｂ（図３参照）まで貫通し流体の流路となる複数のセル４を区画形成する多孔質の隔壁５を有している。第２ハニカム構造部２１は、一方の端面である第２供給端面２１ａ（図３参照）から他方の端面である第２排出端面２１ｂまで貫通し流体の流路となる複数のセル１４を区画形成する多孔質の隔壁１５を有している。第２ハニカム構造部２１は、図２、図３に示すように、第２ハニカム構造部２１の第２供給端面２１ａが、第１ハニカム構造部１１の第１排出端面１１ｂと向かい合うように配置された状態で第１ハニカム構造部１１に接合されている。即ち、第１ハニカム構造部１１と第２ハニカム構造部２１とは直列に配置されている。「直列に配置」とは、隣り合うハニカム構造部の端面が互いに向かい合うように配置されることをいう。ハニカム構造体１００は、第２ハニカム構造部２１の隔壁１５が、第１ハニカム構造部１１におけるセル４の開口部の一部を塞ぐように配置されている。また、第１ハニカム構造部１１及び第２ハニカム構造部２１は、外周に配設された外周壁７，１７を有している。なお、本発明のハニカム構造体は、必ずしも外周壁７，１７を有する必要はない。
【００１７】
ハニカム構造体１００は、上述した第１ハニカム構造部１１と第２ハニカム構造部２１とを備えている。そして、第２ハニカム構造部２１は、第２ハニカム構造部２１の第２供給端面２１ａが、第１ハニカム構造部１１の第１排出端面１１ｂと向かい合うように配置された状態で第１ハニカム構造部１１に接合されている。ハニカム構造体１００は、第２ハニカム構造部２１の隔壁１５が、第１ハニカム構造部１１におけるセル４の開口部の一部を塞ぐように配置されている。そのため、図３に示すように、第１ハニカム構造部１１のセル４を通過した排ガスＧ中の粒子状物質３０の一部が、第２ハニカム構造部２１の第２供給端面２１ａに堆積する（図３，４参照）。即ち、第１ハニカム構造部１１のセル４を通過した排ガスＧ中の粒子状物質３０の一部は、第２ハニカム構造部２１に捕集されることになる。なお、粒子状物質３０は、第２ハニカム構造部２１の隔壁内の細孔に入り込んで捕集されるものもある。粒子状物質３０としては、アッシュや煤がある。そのため、従来のストレートフローのハニカム構造体と比べて、排ガス中の粒子状物質の捕集効率が良好になる。
【００１８】
また、ハニカム構造体１００は、「第２ハニカム構造部２１の隔壁１５が、第１ハニカム構造部１１におけるセル４の開口部の一部を塞ぐように配置されている」ストレートフロー型のハニカム構造体である。即ち、第１ハニカム構造部１１におけるセル４は適度に開口している。そのため、ハニカム構造体１００は、ウォールフロー型のハニカム構造体に比べて圧力損失が小さいものである。以上のことから、ハニカム構造体１００は、「良好な捕集効率を有する」ことと「圧力損失の増加が抑制される」ことがバランス良く発揮されるものである。
【００１９】
また、ハニカム構造体１００は、上述したように、第１ハニカム構造部１１におけるセル４は適度に開口している。そのため、ハニカム構造体１００の第２ハニカム構造部２１の第２供給端面２１ａに堆積した粒子状物質３０は、使用中に排ガスＧによって押し流されたり、再生によって容易に燃焼されたりする。その結果、ハニカム構造体１００は、アッシュや煤などの粒子状物質３０が過剰に堆積し難くなっている。
【００２０】
更に、ハニカム構造体１００は、第１ハニカム構造部１１の熱容量に対する第２ハニカム構造部２１の熱容量が０．８〜１．２である。即ち、第１ハニカム構造部１１と第２ハニカム構造部２１とは、熱容量が互いに近い値を示すものである。そのため、使用時の冷熱サイクルにおいて第１ハニカム構造部１１と第２ハニカム構造部２１とを接合する部分に大きな熱応力がかかり難くなっている。その結果、ハニカム構造体１００は、使用時にクラックが発生し難いものである。
【００２１】
このようなハニカム構造体１００は、新興国向けの排ガス浄化フィルタに利用することができる。新興国の排ガス規制は緩いので、高い捕集効率は要求されないためである。また、レトロフィット用のフィルタに利用することもできる。レトロフィット用のフィルタは、再生制御装置が装備されていないため、煤が過剰に堆積することを抑制することが求められるためである。
【００２２】
図１は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態のセルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。図２は、図１の一部Ｐを拡大して模式的に示す断面図である。図３は、図１に示すハニカム構造体１００の第１ハニカム構造部１１の第１排出端面１１ｂと第２ハニカム構造部２１の第２供給端面２１ａとの関係を模式的に示す説明図である。図４は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の使用状態における第１ハニカム構造部と第２ハニカム構造部との接合部分の一部を拡大して模式的に示す説明図である。
【００２３】
ハニカム構造体１００は、上述したように第１ハニカム構造部１１の熱容量に対する第２ハニカム構造部２１の熱容量の比の値が０．８〜１．２であり、１．０〜１．２であることが好ましく、１．１〜１．２であることが更に好ましい。即ち、第２ハニカム構造部の熱容量は、第１ハニカム構造部の熱容量よりも大きいことが好ましい。上記範囲であることにより、使用時の冷熱サイクルにおいて第１ハニカム構造部１１と第２ハニカム構造部２１とを接合する部分に大きな熱応力がかかり難くなる。その結果、ハニカム構造体１００は、使用時にクラックが発生し難いものになる。
【００２４】
本発明のハニカム構造体は、上記条件を満たす限りその他の物性などは特に制限はない。なお、各ハニカム構造部の熱容量は、ハニカム構造部のセルの延びる方向の長さ、隔壁の気孔率、隔壁の厚さ、セル密度などの要素を調整することにより設定することができる。
【００２５】
本発明のハニカム構造体は、上記要素のうち「隔壁の気孔率」を調整することにより、上記「熱容量の比の値」を上記範囲に設定されたものであることが好ましい。具体的には、第１ハニカム構造部１１の「気孔率」に対する第２ハニカム構造部２１の「気孔率」の比の値は、０．８〜１．２の範囲内であることが好ましい。そして、上記「気孔率」の比の値は、１．０〜１．２であることが更に好ましく、１．１〜１．２であることが特に好ましい。上記要素のうち「隔壁の気孔率」を調整することによれば、ハニカム構造体の圧力損失の増大を防止することができる。更に、捕集効率の低下を防止することができる。
【００２６】
「一部を塞ぐように配置され」とは、第１ハニカム構造部１１のセル４から排出された排ガスの一部の流れが第２ハニカム構造部２１の隔壁１５によって妨げられるように第２ハニカム構造部２１の隔壁１５が配置されていることをいう。即ち、第１ハニカム構造部１１のセル４からなる流路の一部が第２ハニカム構造部２１の隔壁１５によって遮断されていることをいう。
【００２７】
ハニカム構造体１００は、上述したように、第２ハニカム構造部２１の隔壁１５が、第１ハニカム構造部１１におけるセル４の開口部の１５〜４０％を塞ぐように配置されている。即ち、ハニカム構造体１００は、第１ハニカム構造部１１におけるセル４の開口部の遮断面積率が１５〜４０％である。別言すれば、第１ハニカム構造部１１におけるセル４の開口部は、６０〜８５％の割合で開口している。この遮断面積率は、１８〜３７％であることが好ましく、２０〜３５％であることが更に好ましく、２５〜３０％であることが特に好ましい。上記遮断面積率が１５％未満であると、煤を捕集し得る第２ハニカム構造部２１の端面の面積が小さいため、捕集効率が低下する。４０％超であると、煤の堆積によって目詰まりが生じるセルが多くなるため、圧力損失が増大する。
【００２８】
ここで、上記遮断面積率は、「第１ハニカム構造部１１における複数のセル４の開口部の面積の和」に対する「上記複数のセル４の開口部を塞いでいる第２ハニカム構造部２１の隔壁１５の面積の和」の割合（％）である。具体的には、まず、第１ハニカム構造部１１のセル４の中から複数のセルを任意に選択する。その後、これらのセルの開口部の面積の和を算出する。その後、これらのセルの開口部を塞いでいる「第２ハニカム構造部２１の隔壁１５」の面積の和を算出する。その後、これらの関係から上記遮断面積率を算出する。更に具体的には、以下のように算出される値のことである。ここで、ハニカム構造体１００のセル４の延びる方向に直交する平面を投影平面とする。まず、第１ハニカム構造部１１の端面中の複数の任意の視野におけるセルの開口部の面積の総和を算出する。その後、ハニカム構造体１００の一方の端面（第２ハニカム構造部２１の第２排出端面２１ｂ）と上記投影平面とが向かい合うように、上記投影平面に対してハニカム構造体１００を配置する。その後、ハニカム構造体１００のセル４の延びる方向からハニカム構造体を上記投影平面に投影して、図５の説明図に示すような投影図を得る。得られた投影図中の上記「複数の任意の視野」に相当する部分を画像解析して、開口部分と隔壁部分とに分ける。その後、下記式により遮断面積率を算出する。「「複数の任意の視野」に相当する部分」とは、「第１ハニカム構造部１１の端面中の複数の任意の視野」が上記投影平面に投影されている部分のことをいう。
式：（１−（開口部分の面積の総和／（第１ハニカム構造部１１の第１排出端面１１ｂにおけるセル４の開口部の面積の総和）））×１００
【００２９】
第２ハニカム構造部２１は、上記「熱容量の比の値」が上記条件を満たす限り、第１ハニカム構造部１１と同じハニカム構造部を用いても良いし異なるものを用いてもよい。
【００３０】
「第１ハニカム構造部１１と同じハニカム構造部」とは、少なくとも「セルの延びる方向の長さ」以外の物性が第１ハニカム構造部１１と同じハニカム構造部のことである。即ち、坏土をハニカム状に押出成形してハニカム成形体を作製した後、乾燥焼成させて得られるハニカム焼成体を、セルの延びる方向に垂直に切断して複数のハニカム構造部を得たとき、これらのハニカム構造部は「同じ」ハニカム構造部ということができる。
【００３１】
第２ハニカム構造部２１が、第１ハニカム構造部１１と同じハニカム構造部からなる場合、上記遮断面積率の範囲を満たすには以下のようにすることができる。即ち、図４に示すように、第２ハニカム構造部２１を、第１ハニカム構造部１１に対して第２ハニカム構造部２１の中心軸を中心に０°超で９０°未満の範囲で回転された状態で配置することによって、上記遮断面積率の範囲を満たすことができる。即ち、本発明のハニカム構造体は、第２ハニカム構造部２１を、第１ハニカム構造部１１に対して第２ハニカム構造部２１の中心軸を中心に０°超で９０°未満の範囲で回転された状態で配置することによって、上記遮断面積率を満たすものであってもよい。このようなハニカム構造体は、第１ハニカム構造部１１と第２ハニカム構造部２１との熱容量が同じであるため、たとえば再生時などに熱応力が発生したときに、第１ハニカム構造部１１と第２ハニカム構造部２１の膨張差に起因するクラックが発生し難い。図４は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の第１ハニカム構造部の排出端面と第２ハニカム構造部の供給端面との関係を模式的に示す説明図である。
【００３２】
「第１ハニカム構造部１１に対して」とは、「第１ハニカム構造部１１を基準にして」という意味である。即ち、仮に第１ハニカム構造部１１を、その中心軸を中心に第２ハニカム構造部２１の回転角と同じ角度だけ同じ方向に回転させると、第１ハニカム構造部１１と第２ハニカム構造部２１とが同じ姿勢になることを意味する。第１ハニカム構造部１１におけるセル４の開口部の上記遮断面積率が０％になることを意味する。
【００３３】
また、本発明のハニカム構造体は、図６に示すように、第２ハニカム構造部２１の隔壁１５を、第１ハニカム構造部１１の隔壁５よりも厚くすることによって上記「熱容量の比の値」及び上記遮断面積率を満たすものであってもよい。特に、図６に示すように、第２ハニカム構造部２１の隔壁１５が、第１ハニカム構造部１１の隔壁５を均一に厚くして得られる隔壁と同じである場合、セル１４は、セル４に対して均一に狭まる。そのため、各セル４，１４に流れる排ガスの流速が均一化し、煤が偏って堆積することを防止できる。その結果、圧力損失の上昇を防ぐことができる。図６は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態の第１ハニカム構造部の排出端面と第２ハニカム構造部の供給端面との関係を模式的に示す説明図である。なお、図６〜図８は、第２ハニカム構造部２１として、第１ハニカム構造部１１と異なるハニカム構造部を用いた例を示している。
【００３４】
また、本発明のハニカム構造体は、図７に示すように、第２ハニカム構造部２１のセル密度を、第１ハニカム構造部１１のセル密度と異ならせることによって上記「熱容量の比の値」及び上記遮断面積率を満たすものであってもよい。特に、図７に示すように、第２ハニカム構造部２１のセル１４が、第１ハニカム構造部１１のセル４を複数個に等分割して形成されるセルと同じである場合、セル１４は、セル４に対して均一に狭まる。そのため、各セル４，１４に流れる排ガスの流速が均一化し、煤が偏って堆積することを防止できる。その結果、圧力損失の上昇を防ぐことができる。図７は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態の第１ハニカム構造部の排出端面と第２ハニカム構造部の供給端面との関係を模式的に示す説明図である。
【００３５】
なお、上記遮断面積率を満たすためには、図８に示すように、第２ハニカム構造部２１のセル１４の形状を、第１ハニカム構造部１１のセル４の形状と異ならせてもよい。セル４，１４の形状は、セル４，１４の延びる方向に垂直な断面におけるセルの形状のことである。
【００３６】
なお、上記「熱容量の比の値」及び上記遮断面積率を満たすには、上述した方法を組み合わせてもよい。ここで、上述したように、「熱容量の比の値」の条件を満たすという観点からは、隔壁の気孔率を調整することが好ましい。
【００３７】
以下にハニカム構造部（第１ハニカム構造部、第２ハニカム構造部）の物性（セル密度、隔壁の厚さなど）について説明する。なお、第１ハニカム構造部と第２ハニカム構造部とは、上記「熱容量の比の値」の条件を満たす限り物性値が同じであってもよいし異なってもよい。
【００３８】
ハニカム構造部の隔壁の気孔率は、２０〜７０％であることが好ましく、２５〜６５％であることが更に好ましく、３０〜６０％であることが特に好ましい。隔壁の気孔率が上記範囲であると、煤の捕集機能を保持しつつ充分な強度を有するハニカム構造体が得られるという利点がある。隔壁の気孔率が２０％未満であると、排ガスが隔壁を通過し難くなるため煤が堆積し難く、充分な捕集効率が得られないおそれがある。７０％超であると、充分な強度が得られないため、再生時に生じる熱応力などの力により隔壁が破損するおそれがある。隔壁の気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００３９】
ハニカム構造部の隔壁の厚さは、０．０８〜０．５１ｍｍであることが好ましく、０．１０〜０．３８ｍｍであることが更に好ましく、０．１３〜０．２５ｍｍであることが特に好ましい。隔壁の厚さが上記範囲であることにより、圧力損失が増大し過ぎずに捕集効率が良好になる。即ち、「良好な捕集効率を有する」という機能と「圧力損失の増加が抑制される」という機能とがバランス良く発揮される。隔壁の厚さが０．０８ｍｍ未満であると、煤を捕集することができる第２ハニカム構造部の端面の面積が小さいため、充分な捕集効率が確保できないおそれがある。０．５１ｍｍ超であると、排ガスが通過できる流路が狭いため、煤の目詰まりが発生して圧力損失が上昇するおそれがある。隔壁の厚さは、中心軸に平行な断面を顕微鏡観察する方法で測定した値である。
【００４０】
ハニカム構造部のセル密度は、１６〜９３個／ｃｍ２であることが好ましく、３１〜７８個／ｃｍ２であることが更に好ましく、４７〜６２個／ｃｍ２であることが特に好ましい。上記セル密度が上記範囲であると、圧力損失が増大し過ぎずに捕集効率が良好になる。即ち、「良好な捕集効率を有する」という機能と「圧力損失の増加が抑制される」という機能とがバランス良く発揮される。ハニカム構造部のセル密度が１６個／ｃｍ２未満であると、煤を捕集することができる第２ハニカム構造部の端面の面積が小さいため、充分な捕集効率が確保できないおそれがある。９３個／ｃｍ２超であると、排ガスが通過できる流路が狭いため、煤の目詰まりが発生して圧力損失が上昇するおそれがある。セル密度は、セルの延びる方向に直交する断面における、単位面積当たりのセルの個数のことである。
【００４１】
ハニカム構造部の大きさは、例えばセルの延びる方向における長さが５０〜４５０ｍｍであることが好ましい。また、ハニカム構造部の外形が円柱形状の場合、直径は１００〜４００ｍｍとすることができる。
【００４２】
ハニカム構造部のセルの形状は、例えば、四角形、三角形、六角形、八角形などの多角形、円形、楕円形などを挙げることができる。セルの形状は、セルの延びる方向に直交する断面において四角形であることが好ましい。
【００４３】
ハニカム構造部のセルの開口率は、５５〜８５％であることが好ましく、６０〜８０％であることが更に好ましく、６５〜７５％であることが特に好ましい。セルの開口率が上記範囲であると、圧力損失が増大し過ぎずに捕集効率が良好になる。即ち、「良好な捕集効率を有する」という機能と「圧力損失の増加が抑制される」という機能とがバランス良く発揮される。セルの開口率が５５％未満であると、煤によって目詰まりが生じるため、圧力損失が上昇するおそれがある。８５％超であると、煤が堆積する第２ハニカム構造部の端面の面積が小さくなるため、充分な捕集効率が得られないおそれがある。セルの開口率は、ハニカム構造部の一方の端面及び他方の端面のそれぞれにおけるセルの開口率のことである。なお、一方の端面におけるセルの開口率と一方の端面におけるセルの開口率とは、同じであってもよいし異なっていてもよい。
【００４４】
ハニカム構造部の外形は、例えば、円柱形状、楕円柱形状、四角柱形状、五角柱形状、六角柱形状などが好ましく、円柱形状であることが更に好ましい。
【００４５】
ハニカム構造部の隔壁及び外周壁は、セラミックを主成分とするものであることが好ましい。隔壁及び外周壁の材質としては、例えば、以下の群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。即ち、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、コージェライトが好ましい。コージェライトであると、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたハニカム構造体を得ることができるためである。隔壁と外周壁の材質は、同じであることが好ましい。なお、隔壁と外周壁の材質は異なっていてもよい。「セラミックを主成分とする」というときは、セラミックを全体の９０質量％以上含有することをいう。
【００４６】
［２］ハニカム構造体の製造方法：
次に、図１に示すハニカム構造体１００の製造方法について説明する。
【００４７】
まず、セラミック原料を含有する成形原料を混練して坏土を得る。成形原料は、セラミック原料に分散媒及び添加剤を加えたものであることが好ましい。添加剤としては、有機バインダ、造孔材、界面活性剤等を挙げることができる。分散媒としては、水等を挙げることができる。
【００４８】
セラミック原料としては、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト化原料、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライト化原料が好ましい。
【００４９】
有機バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。有機バインダの含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．２〜２質量部であることが好ましい。
【００５０】
造孔材は、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではない。造孔材としては、例えば、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、５〜１５質量部であることが好ましい。
【００５１】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、一種単独で使用してもよい。また、二種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．１〜２質量部であることが好ましい。
【００５２】
分散媒の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、１０〜３０質量部であることが好ましい。
【００５３】
使用するセラミック原料（骨材粒子）の粒子径及び配合量、並びに添加する造孔材の粒子径及び配合量を調整することにより、所望の気孔率、平均細孔径の多孔質基材を得ることができる。
【００５４】
成形原料を混練して坏土を形成する方法としては、特に制限はない。例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。
【００５５】
次に、ハニカム形状に押出成形してハニカム成形体を作製する。押出成形は、所望のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度とすることができる口金を用いて行うことができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。
【００５６】
次に、作製したハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体（第１ハニカム焼成体）を得る。焼成温度は、ハニカム成形体の材質によって適宜決定することができる。例えば、ハニカム成形体の材質がコージェライトの場合、焼成温度は、１３８０〜１４５０℃が好ましく、１４００〜１４４０℃が更に好ましい。また、焼成時間は、３〜１０時間程度とすることが好ましい。
【００５７】
ハニカム成形体を焼成する前に乾燥させてもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではない。例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができる。これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組合せて行うことが好ましい。また、乾燥条件としては、乾燥温度３０〜１５０℃、乾燥時間１分〜２時間とすることが好ましい。
【００５８】
次に、気孔率などの要素を異ならせることによって熱容量を異ならせること以外は、上記第１ハニカム焼成体の作製方法と同様にしてハニカム焼成体（第２ハニカム焼成体）を作製する。次に、第１ハニカム焼成体と第２ハニカム焼成体とを直列に配置する。その後、第２ハニカム焼成体を、第１ハニカム焼成体に対して第２ハニカム焼成体の中心軸を中心に所定の角度で回転させる。その後、この状態でこれらを互いに接合する。このようにして、図１に示すハニカム構造体１００のような、第１ハニカム構造部とこの第１ハニカム構造部に直列に配置された第２ハニカム構造部とを有するハニカム構造体を作製することができる。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明を実施例に基づいて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。
【００６０】
（実施例１）
コージェライト化原料として、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用した。このコージェライト化原料１００質量部に、造孔材を１０質量部、分散媒を２０質量部、有機バインダを１質量部、分散剤を０．５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。分散媒として水を使用し、造孔材としては平均粒子径１０〜５０μｍのコークスを使用した。有機バインダとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。
【００６１】
次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形して、一方の端面から他方の端面まで貫通する複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム成形体を作製した。ハニカム成形体は、セルの延びる方向に直交する断面におけるセルの形状が四角形で、全体形状が円柱形であった。次に、作製したハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させて乾燥したハニカム成形体（ハニカム乾燥体）を得た。その後、ハニカム乾燥体の両端部を切断して所定の寸法に整えた。
【００６２】
次に、上記ハニカム乾燥体を熱風乾燥機で乾燥した。その後、１４１０〜１４４０℃で５時間焼成してハニカム焼成体を得た。このハニカム焼成体を第１ハニカム構造部とした。
【００６３】
得られたハニカム焼成体は、直径が２６６．７ｍｍであり、中心軸方向の長さが１０１．６ｍｍであった。ハニカム焼成体のセル密度は４．７個／ｃｍ２であった。隔壁の厚さは０．２０ｍｍであった。隔壁の気孔率は３５％であった。隔壁の平均細孔径は４μｍであった。ハニカム焼成体のセルの延びる方向に直交する断面におけるセルの形状は、四角形であった。隔壁の気孔率と平均細孔径は、それぞれ水銀ポロシメータにより測定した。結果を表１に示す。
【００６４】
次に、隔壁の厚さを変えたこと以外は上記第１ハニカム構造部の作製方法と同様にして、別のハニカム焼成体を作製した。このハニカム焼成体は、直径が２６６．７ｍｍであり、中心軸方向の長さが１０１．６ｍｍであった。ハニカム焼成体のセル密度は４．７個／ｃｍ２であった。隔壁の厚さは０．３０ｍｍであった。隔壁の気孔率は２１．９％であった。隔壁の平均細孔径は４μｍであった。ハニカム焼成体のセルの延びる方向に直交する断面におけるセルの形状は、四角形であった。このハニカム焼成体を第２ハニカム構造部とした。そして、第１ハニカム構造部の熱容量に対する第２ハニカム構造部の熱容量の比の値は、０．８であった。
【００６５】
その後、この状態で第１ハニカム構造部と第２ハニカム構造部とを互いに接合した。このようにして、図６に示すようなハニカム構造体を作製した。
【００６６】
なお、得られたハニカム構造体は、第２ハニカム構造部の隔壁が、第１ハニカム構造部におけるセルの開口部の１５％を塞ぐように配置されたものであった。即ち、遮断面積率が１５％であった。
【００６７】
作製したハニカム構造体について、［クラック耐性］、［圧力損失］及び［捕集効率］の各評価を行った。各評価の評価方法を以下に示す。
【００６８】
［クラック耐性］：
まず、作製したハニカム構造体についてバーナースポーリング試験（急速加熱試験）を行った。具体的には、作製したハニカム構造体に、バーナーで加熱した空気を流すことにより中心部分と外側部分とに温度差を生じさせた。そして、バーナースポーリング試験後、ハニカム構造体を目視にて観察した。以下の評価基準で評価を行った。クラック耐性の評価は、試験後のハニカム構造体にクラックが確認された場合を「不良（ＮＧ）」とした。試験後のハニカム構造体にクラックを確認されなかった場合を「良好（ＯＫ）」とした。
【００６９】
［圧力損失］：
まず、作製したハニカム構造体を収納缶内に収納して排ガス浄化システムを作製した。次に、この排ガス浄化システムに、７Ｌディーゼルエンジンを用いて、２５０℃の排ガスを通気した。そして、この場合における圧力損失を測定した。圧力損失の評価は、遮断面積率が０％の場合を基準として「圧力損失比」を算出した。そして、この圧力損失比が２．５以下となる場合を「Ａ（より良好）」、圧力損失比が２．５を超え３．５以下となる場合を「Ｂ（良好）」、圧力損失比が３．５を超える場合を「Ｃ（不良）」とした。
【００７０】
［捕集効率］：
まず、上記［圧力損失］の評価と同様にして排ガス浄化システムを作製した。次に、この排ガス浄化システムに、７Ｌディーゼルエンジンを用いて、２５０℃の排ガスを通気した。次に、排ガス浄化システムの入口側の粒子状物質の質量と出口側の粒子状物質の質量とを測定した。その後、式：出口側の質量／入口側の質量×１００により、捕集効率を算出した。捕集効率の評価は、煤の堆積量が２ｇ／Ｌのときの捕集効率に基づき行った。捕集効率が３０％以上である場合を「Ａ（より良好）」、捕集効率が１５％以上３０％未満である場合を「Ｂ（良好）」、捕集効率が１５％未満である場合を「Ｃ（不良）」とした。
【００７１】
本実施例のハニカム構造体は、クラック耐性の評価が「ＯＫ」であった。圧力損失の評価が「Ａ」であった。捕集効率の評価が「Ｂ」であった。結果を表２に示す。
【００７２】
【表１】
2013202591.tif 000003
【００７３】
【表２】
2013202591.tif 000004
【００７４】
（実施例２〜２０、比較例１〜２６）
表１，３，５，７に示す条件を満たすハニカム構造部（第１ハニカム構造部、第２ハニカム構造部）を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、各ハニカム構造体を作製した。その後、作製した各ハニカム構造体について、実施例１と同様にして上記各評価（クラック耐性、圧力損失及び捕集効率）を行った。結果を表２，４，６，８に示す。
【００７５】
なお、実施例６〜２０、比較例１２〜２６では、第１ハニカム構造部と第２ハニカム構造部とを直列に配置した状態で、第１ハニカム構造部と第２ハニカム構造部のうち第２ハニカム構造部を、第１ハニカム構造部に対して第２ハニカム構造部の中心軸を中心に３０°回転させた。即ち、第１ハニカム構造部に対する第２ハニカム構造部の位相が３０°となるように第２ハニカム構造部を配置した。
【００７６】
【表３】
2013202591.tif 000005
【００７７】
【表４】
2013202591.tif 000006
【００７８】
【表５】
2013202591.tif 000007
【００７９】
【表６】
2013202591.tif 000008
【００８０】
【表７】
2013202591.tif 000009
【００８１】
【表８】
2013202591.tif 000010
【００８２】
表２，４，６，８から明らかなように、実施例１〜２０のハニカム構造体は、排ガス中の粒子状物質の捕集効率と圧力損失のいずれも良好であることが確認できた。即ち、実施例１〜２０のハニカム構造体は、「良好な捕集効率を有する」という機能と「圧力損失の増加が抑制される」という機能とがバランス良く発揮されることが確認できた。また、実施例１〜２０のハニカム構造体は、第２ハニカム構造部の隔壁が、第１ハニカム構造部におけるセルの開口部の一部を塞ぐように配置されているものである。即ち、第１ハニカム構造部のセルが適度に開口している。そのため、アッシュや煤などの粒子状物質がハニカム構造体内に長期間留まり難くなっている。その結果、アッシュや煤などの粒子状物質が過剰に堆積することが防止されることが確認できた。即ち、実施例１〜２０のハニカム構造体は、従来のＤＰＦの平均的な捕集効率に対して２０〜４０％程度しか煤が堆積しないものであった。更に、実施例１〜２０のハニカム構造体は、第１ハニカム構造部の熱容量に対する第２ハニカム構造部の熱容量の比の値が０．８〜１．２である。そのため、実施例１〜２０のハニカム構造体は、比較例１〜２６のハニカム構造体に比べて、使用時における熱応力などによってクラックが発生し難いことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明のハニカム構造体は、排ガスの浄化に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８４】
４，１４：セル、５，１５：隔壁、７，１７：外周壁、１１：第１ハニカム構造部、１１ａ：第１供給端面、１１ｂ：第１排出端面、２１：第２ハニカム構造部、２１ａ：第２供給端面、２１ｂ：第２排出端面、３０：粒子状物質、１００：ハニカム構造体、Ｇ：排ガス。
【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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