(57)【要約】【課題】再生処理を行う際、ＰＭの燃焼熱により生じる長手方向の温度上昇のバラツキを緩和して、上記長手方向における熱膨張差によるクラックの発生を抑えたハニカム構造体を提供する。【解決手段】第１セル壁12aは、長手方向から見て、他方の端部における上記第１セル壁12aの内面よりも第１セル11aの内方側に位置する突出内面14を有し、上記突出内面14は、上記長手方向に平行な断面において、上記他方の端部側から、上記第１セル11aの内方側に最も突出している部分に向かって、徐々に上記第１セル11aの内方側に位置するように傾斜した傾斜面14aを有するとともに、上記第１セル11aの内方側に最も突出している部分が、上記長手方向の中央部に位置するように形成されており、上記長手方向に平行な断面において、上記突出内面14が形成されている部分のハニカム構造体1の幅寸法が、上記他方の端部における上記幅寸法よりも小さい外形形状を有するハニカム構造体1。【選択図】図１
2017094224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルがセル壁を隔てて長手方向に延びるように並設された柱状のハニカム構造体であって、
前記複数のセルは、前記セル壁のうち第１セル壁によって区画され、かつ、一方の端部が封止された第１セルと、前記セル壁のうち第２セル壁によって区画され、かつ、他方の端部が封止された第２セルとを有し、
前記第１セルは、排ガスが流入する入口側セルであり、かつ、前記第２セルは、排ガスが流出する出口側セルであり、
前記第１セルおよび前記第２セルは、前記長手方向に垂直な断面において、少なくとも１つの方向に交互に並設されており、
前記第１セル壁は、前記長手方向から見て、前記他方の端部における前記第１セル壁の内面よりも前記第１セルの内方側に位置する突出内面を有し、
前記突出内面は、前記長手方向に平行な断面において、前記他方の端部側から、前記第１セルの内方側に最も突出している部分に向かって、徐々に前記第１セルの内方側に位置するように傾斜した傾斜面を有するとともに、前記第１セルの内方側に最も突出している部分が、前記長手方向の中央部に位置するように形成されており、
前記長手方向に平行な断面において、前記突出内面が形成されている部分のハニカム構造体の幅寸法が、前記他方の端部における前記幅寸法よりも小さい外形形状を有する、ハニカム構造体。
【請求項２】
前記第１セルは、前記他方の端部における前記長手方向に垂直な断面の面積Ｓ１と、前記最も突出している部分における前記長手方向に垂直な断面の面積Ｓ２とが、下記（ｉ）式を満たす、請求項１に記載のハニカム構造体。
０．９０≦Ｓ２／Ｓ１≦０．９６  ・・・（ｉ）
【請求項３】
前記傾斜面は、前記他方の端部における前記第１セルの前記長手方向に垂直な断面における重心と、前記一方の端部における前記第１セルの前記長手方向に垂直な断面における重心とを結ぶ直線に対する傾斜率Ｇが、下記（ｉｉ）式を満たす、請求項１または２に記載のハニカム構造体。
０．０００２５≦Ｇ≦０．０００５０  ・・・（ｉｉ）
【請求項４】
前記セル壁は、コージェライトまたはチタン酸アルミニウムからなる、請求項１〜３のいずれか一つ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、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含まれるスス等を捕集するためのハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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含まれるスス等のパティキュレート（以下、ＰＭという）が、環境および人体に害を及ぼすことが問題となっている。そこで、排ガス中のＰＭを捕集して、排ガスを浄化するフィルタとして、多孔質セラミックからなるハニカム構造体が種々提案されている。
【０００３】
この種のハニカム構造体として、従来、複数のセルがセル壁を隔てて長手方向に延びるように並設された構造を有するハニカム構造体が知られている。上記複数のセルは、長手方向の両端部のうち、排ガスの入口側または出口側のいずれか一方の端部が封止されている。そのため、排ガスの出口側の端部が封止されたセルに流入した排ガスは、セル同士を隔てるセル壁を通過した後、排ガスの入口側の端部が封止されたセルから流出する。よって、排ガスがハニカム構造体を通過する際、排ガス中のＰＭはセル壁に捕集される。これにより、排ガスを浄化することができる。
【０００４】
このような構造を有するハニカム構造体として、例えば、特許文献１には、複数のセルの長手方向に垂直な断面における面積および形状がそれぞれ等しく、かつ、排ガスの出口側の端部が封止されたセルの数が、排ガスの入口側の端部が封止されたセルの数よりも多いハニカム構造体が開示されている。このようなハニカム構造体では、排ガスの出口側の端部が封止されたセルを区画するセル壁の全表面積が、排ガスの入口側の端部が封止されたセルを区画するセル壁の全表面積よりも大きくなる。よって、ＰＭのろ過に寄与できるセル壁の表面積（以下、ろ過面積という）を大きくすることができる。
【０００５】
また、例えば、特許文献２および３には、複数のセルが、長手方向に垂直な断面における面積の総和が相対的に大きい大容積セル群と、上記断面における面積の総和が相対的に小さい小容積セル群とからなるハニカム構造体が開示されている。このようなハニカム構造体では、大容積セル群を、排ガスの出口側の端部が封止された流入側セルとすることにより、流入側セルを区画するセル壁の全表面積が相対的に大きくなる。よって、ＰＭのろ過面積を大きくすることができる。
【０００６】
また、特許文献４には、入口側および出口側の端部付近を除く領域において、複数のセルの長手方向に垂直な断面の形状および大きさが、長手方向に沿って一様に形成され、かつ、入口側および出口側の端部付近では、ハニカム構造体の外径が、上記端部に近づくにつれて、長手方向中央部近傍の外径よりも大きくなるように漸増しているハニカム構造体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第４４１７９０８号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１４９３４７９号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第１５１４５８８号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第１８５７４２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３に開示されたハニカム構造体では、排ガスが、出口側の端部が封止材によって封止された流入側セル内に流入し、流入側セルを出口側の端部に向かって進む。排ガスは、上記封止材に突き当たると、流入側セル内での行き場を失う。そのため、排ガスは、流入側セルを区画するセル壁を通って、入口側の端部が封止された流出側セルに流れる。すなわち、流入側セルを区画するセル壁のうち、主に出口側の端部付近のセル壁にＰＭが堆積し、それ以外の部分のセル壁には、ＰＭがあまり堆積しない。そのため、ハニカム構造体の再生処理を行う際、ＰＭの燃焼熱によって、出口側の端部付近のセル壁の温度は上昇しやすくなるが、それ以外の部分のセル壁の温度は上昇しにくくなる。すなわち、ハニカム構造体は、長手方向において温度上昇のバラツキが生じやすくなるため、上記長手方向における熱膨張差によりクラックが発生する場合がある。
【０００９】
本発明者は、上述のようにＰＭが一様に堆積しない原因およびその対策について、次のように考えた。従来のハニカム構造体は、複数のセルが長手方向に直線状に延びるように形成されている。すなわち、複数のセルの上記長手方向に垂直な断面の形状および大きさは、上記長手方向に沿って一様に形成されている。そのため、流入側セル内に流入した排ガスは、セル壁にほとんど接触することなく直進し、封止材に突き当たる。その後、排ガスは、流入側セルを区画するセル壁を通って、流出側セルに流れる。したがって、ハニカム構造体の主に出口側の端部付近のセル壁にＰＭが堆積すると考えられる。そこで、本発明者は、複数のセルの長手方向に垂直な断面の形状および大きさを、上記長手方向に沿って変化させることで、排ガスがセル壁と接触する面積を大きくすることができるのではないか、と考えた。
【００１０】
この点について、特許文献４の図１に開示された柱状のハニカム構造体では、入口側および出口側の端部付近を除く領域において、複数のセルの長手方向に垂直な断面の形状および大きさが、上記長手方向に沿って一様に形成されている。したがって、排ガスは、ほとんどセル壁に接触することなく直進する。そのため、該セル壁には、ＰＭがほとんど堆積しない。一方、入口側および出口側の端部付近では、ハニカム構造体の外径が、上記端部に近づくにつれて、上記長手方向中央部近傍の外径よりも大きくなるように漸増している。すなわち、複数のセルは、上記長手方向に平行な断面において、上記長手方向の中央部近傍が、ハニカム構造体の中心軸線に向かって屈曲した形状を有する。このような構成により、排ガスは、入口側の端部付近において、セル壁と接触する面積が増し、該セル壁にＰＭが多く堆積する。また、出口側の端部付近では、複数のセルが屈曲した形状を有していても、従来通り、ＰＭが多く堆積する。以上より、上記構成を有するハニカム構造体は、入口側および出口側の端部付近ではＰＭが多く堆積する。一方、入口側および出口側の端部付近を除く領域では、ＰＭがほとんど堆積しない。したがって、ＰＭを均一に堆積させることができない。その結果、上記ハニカム構造体は、再生処理を行う際、上記長手方向において温度上昇のバラツキが生じやすくなるため、上記長手方向における熱膨張差によりクラックが発生する場合がある。
【００１１】
また、上記構成を有するハニカム構造体は、入口側の端部付近において、流入側セル内に流入した排ガスが、大きな通過抵抗を受けることになる。そのため、排ガスが流入側セル内に流入し難くなり、ハニカム構造体全体としての圧力損失は増加する傾向にある。
【００１２】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、再生処理を行う際、ＰＭの燃焼熱により生じる長手方向の温度上昇のバラツキを緩和して、上記長手方向における熱膨張差によるクラックの発生を抑えたハニカム構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るハニカム構造体は、複数のセルがセル壁を隔てて長手方向に延びるように並設された柱状のハニカム構造体であって、上記複数のセルは、上記セル壁のうち第１セル壁によって区画され、かつ、一方の端部が封止された第１セルと、上記セル壁のうち第２セル壁によって区画され、かつ、他方の端部が封止された第２セルとを有し、上記第１セルは、排ガスが流入する入口側セルであり、かつ、上記第２セルは、排ガスが流出する出口側セルであり、上記第１セルおよび上記第２セルは、上記長手方向に垂直な断面において、少なくとも１つの方向に交互に並設されており、上記第１セル壁は、上記長手方向から見て、上記他方の端部における上記第１セル壁の内面よりも上記第１セルの内方側に位置する突出内面を有し、上記突出内面は、上記長手方向に平行な断面において、上記他方の端部側から、上記第１セルの内方側に最も突出している部分に向かって、徐々に上記第１セルの内方側に位置するように傾斜した傾斜面を有するとともに、上記第１セルの内方側に最も突出している部分が、上記長手方向の中央部に位置するように形成されており、上記長手方向に平行な断面において、上記突出内面が形成されている部分のハニカム構造体の幅寸法が、上記他方の端部における上記幅寸法よりも小さい外形形状を有する（第１の構成）。
【００１４】
上記第１の構成に係るハニカム構造体は、複数のセルがセル壁を隔てて上記長手方向に延びるように並設された柱状のハニカム構造体であって、上記複数のセルは、上記セル壁のうち第１セル壁によって区画され、かつ、一方の端部が封止された第１セルと、上記セル壁のうち第２セル壁によって区画され、かつ、他方の端部が封止された第２セルとを有し、上記第１セルおよび上記第２セルは、上記長手方向に垂直な断面において、少なくとも１つの方向に交互に並設されており、上記第１セル壁は、上記長手方向から見て、上記他方の端部における上記第１セル壁の内面よりも上記第１セルの内方側に位置する突出内面を有する。
【００１５】
以上の構成により、第１セルに排ガスが流入した場合、排ガスの一部は、他方の端部における第１セル壁の内面よりも第１セルの内方側に位置する突出内面に接触する。そのため、第１セル壁の一方の端部付近だけでなく、第１セル壁の突出内面にもＰＭが堆積する。これにより、ハニカム構造体を再生処理する際に、ＰＭの燃焼熱により生じる上記長手方向の温度上昇のバラツキを緩和して、上記長手方向における熱膨張差によるクラックの発生を抑えることができる。
【００１６】
また、上記第１の構成において、上記突出内面は、上記長手方向に平行な断面において、上記他方の端部側から上記第１セルの内方側に最も突出している部分に向かって、徐々に上記第１セルの内方側に位置するように傾斜した傾斜面を有する。
【００１７】
これにより、第１セル内に流入した排ガスの一部は、他方の端部側から、第１セルの内方側に最も突出している部分に向かって傾斜した傾斜面に接触する。よって、第１セル内で、排ガスを第１セル壁に効率よく接触させることができる。したがって、第１セル壁において、ＰＭを効率よく堆積させることができる。その結果、ハニカム構造体を再生処理する際に、ＰＭの燃焼熱により生じる上記長手方向の温度上昇のバラツキをより緩和して、上記長手方向における熱膨張差によるクラックの発生をより抑えることができる。
【００１８】
さらに、上記第１の構成において、上記突出内面は、上記第１セルの内方側に最も突出している部分が、上記長手方向の中央部に位置するように形成されている。
【００１９】
以上の構成により、第１セル内に流入した排ガスの一部は、上記長手方向の中央部よりも他方の端部側に位置する突出内面に接触する。そのため、第１セル壁の一方の端部付近だけでなく、第１セル壁における上記長手方向の中央部よりも他方の端部側にも、ＰＭを堆積させることができる。これにより、ハニカム構造体を再生処理する際に、ＰＭの燃焼熱により生じる上記長手方向の温度上昇のバラツキをより緩和して、上記長手方向における熱膨張差によるクラックの発生をより抑えることができる。
【００２０】
また、上記第１の構成において、ハニカム構造体は、上記長手方向に平行な断面において、上記突出内面が形成されている部分の幅寸法が、上記他方の端部における幅寸法よりも小さい外形形状を有する。
【００２１】
通常、ハニカム構造体は、金型を用いて、原料ペーストを押出成形することにより製造される。そのため、ハニカム構造体のセル壁の厚さは、ハニカム構造体の上記長手方向に等しく成形される。このように、セル壁の厚さが上記長手方向に等しく成形されていても、ハニカム構造体が上述の外形形状を有することにより、第１セル壁に突出内面を有するハニカム構造体を容易に形成することができる。
【００２２】
さらに、上記第１の構成において、上記第１セルは、排ガスが流入する入口側セルであり、かつ、上記第２セルは、排ガスが流出する出口側セルである。
【００２３】
これにより、第１セルに流入した排ガスの一部は、第１セル壁の突出内面に接触する。そのため、第１セル壁の突出内面にＰＭを堆積させることができる。
【００２４】
上記第１の構成において、上記第１セルは、上記他方の端部における上記長手方向に垂直な断面の面積Ｓ１と、上記最も突出している部分における上記長手方向に垂直な断面の面積Ｓ２とが、下記（ｉ）式を満たす（第２の構成）。
０．９０≦Ｓ２／Ｓ１≦０．９６  ・・・（ｉ）
【００２５】
Ｓ１とＳ２とが上記（ｉ）式を満たすと、第１セルに流入した排ガスは、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、セル壁に接触する面積が大きくなる。そのため、該セル壁には、ＰＭが良好に堆積する。したがって、上記第２の構成に係るハニカム構造体は、一方の端部付近のセル壁に集中してＰＭが堆積することを回避し、セル壁の全域にＰＭを堆積させることができる。
【００２６】
Ｓ２／Ｓ１が０．９０未満であると、第１セル壁の最も突出している部分における上記長手方向に垂直な断面の面積Ｓ２が小さすぎて、排ガスの流入抵抗の増加を招く。さらに、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、堆積するＰＭの量が増加する。そのため、排ガスが通過することができる第１セルの領域が狭くなる。したがって、排ガスは、最も突出している部分から一方の端部までの範囲を、流れにくくなる場合がある。
【００２７】
一方、Ｓ２／Ｓ１が０．９６を超えると、第１セル壁の最も突出している部分の突出の度合いが小さすぎる。そのため、第１セルに流入した排ガスは、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、セル壁と接触する面積を充分に確保できない場合がある。すなわち、多くのＰＭは、従来通り、一方の端部付近のセル壁に堆積する。よって、従来に比べて充分な効果が得られない場合がある。
【００２８】
上記第１または第２の構成において、上記傾斜面は、上記他方の端部における上記第１セルの上記長手方向に垂直な断面における重心と、上記一方の端部における上記第１セルの上記長手方向に垂直な断面における重心とを結ぶ直線に対する傾斜率Ｇが、下記（ｉｉ）式を満たす（第３の構成）。
０．０００２５≦Ｇ≦０．０００５０  ・・・（ｉｉ）
【００２９】
傾斜率Ｇが上記（ｉｉ）式の範囲を満たすと、第１セルに流入した排ガスは、大きな通過抵抗を受けることなく、封止材まで到達することができる。さらに、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、セル壁に接触する面積が大きくなる。そのため、該セル壁には、ＰＭが良好に堆積する。したがって、上記第３の構成に係るハニカム構造体は、一方の端部付近のセル壁に集中してＰＭが堆積することを回避し、セル壁の全域にＰＭを堆積させることができる。
【００３０】
傾斜率Ｇが０．０００２５未満であると、傾斜率が小さすぎる。そのため、第１セルに流入した排ガスは、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、セル壁と接触する面積を充分に確保できない場合がある。すなわち、多くのＰＭは、従来通り、一方の端部付近のセル壁に堆積する。よって、従来に比べて充分な効果が得られない場合がある。
【００３１】
傾斜率Ｇが０．０００５０を超えると、傾斜率が大きすぎて、排ガスの通過抵抗の増加を招く。さらに、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、堆積するＰＭの量が増加する。そのため、排ガスが通過することができる第１セルの領域が狭くなる。したがって、排ガスは、最も突出している部分から一方の端部までの範囲を、流れにくくなる場合がある。
【００３２】
上記第１〜第３のうちいずれか一つの構成において、上記セル壁は、コージェライトまたはチタン酸アルミニウムからなる（第４の構成）。
【００３３】
セル壁をコージェライトまたはチタン酸アルミニウムによって構成することにより、耐熱衝撃性に優れたハニカム構造体が得られる。
【００３４】
コージェライトは、耐熱衝撃性に優れる一方で、気孔径の制御が難しい。そのため、炭化ケイ素に比べて、ブロードな気孔径分布となりやすい。よって、ＰＭが不均一に堆積した状態で再生処理を実施すると、大きな気孔径が集中する領域（機械強度が低い領域）、かつ、ＰＭが多く堆積する領域（再生処理時に大きく温度上昇して膨張する領域）において、クラックが発生しやすくなる、というデメリットがある。ところが、ハニカム構造体に上記第１〜第３のうちいずれか一つの構成を適用することにより、ＰＭが極端に多く堆積する領域が存在しににくくなる。そのため、ブロードな気孔径分布であっても、クラックの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のハニカム構造体において、第１セル壁は、長手方向から見て、他方の端部における第１セル壁の内面よりも第１セルの内方側に位置する突出内面を有し、上記突出内面は、上記長手方向に平行な断面において、上記他方の端部側から、上記第１セルの内方側に最も突出している部分に向かって、徐々に上記第１セルの内方側に位置するように傾斜した傾斜面を有するとともに、上記第１セルの内方側に最も突出している部分が、上記長手方向の中央部に位置するように形成されており、上記長手方向に平行な断面において、上記突出内面が形成されている部分のハニカム構造体の幅寸法が、上記他方の端部における上記幅寸法よりも小さい外形形状を有する。よって、ハニカム構造体を再生処理する際に、ＰＭの燃焼熱により生じる上記長手方向の温度上昇のバラツキを緩和して、上記長手方向における熱膨張差によるクラックの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るハニカム構造体１を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すハニカム構造体１のＩＩ−ＩＩ線断面の一部を示す図である。
【図３】図３は、傾斜率Ｇの算出方法を説明するための図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、実施例１のハニカム構造体の長手方向に垂直な断面の一部を示す顕微鏡写真である。
【図５】図５は、実施例１および比較例１のシミュレーションモデルにおけるセル壁の各地点を通過する空気の量を表すグラフである。
【図６】図６は、その他の実施形態に係るハニカム構造体の一例である集合型ハニカム構造体２を模式的に示す斜視図である。
【図７】図７は、図６に示したハニカム構造体２を構成する１つのセラミック部材の一例を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００３８】
１．ハニカム構造体の構成
まず、本発明の実施形態（以下、本実施形態ともいう）に係るハニカム構造体１の構成について説明する。
【００３９】
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るハニカム構造体１を模式的に示す斜視図である。また、図２は、図１に示すハニカム構造体１のＩＩ−ＩＩ線断面の一部を示す図である。
【００４０】
図１に示すように、ハニカム構造体１は、全体として円柱状に形成されている。また、ハニカム構造体１は、長手方向の中央部が他の部分に比べて細く形成されていて、全体としてくびれた形状を有する。
【００４１】
ハニカム構造体１は、円柱状のセラミックブロック１０と、該セラミックブロック１０の外周に、該セラミックブロック１０内に設けられたセル１１を保護するために形成された外周コート層１５とを備える。
【００４２】
また、図１および図２に示すように、セラミックブロック１０では、複数のセル１１がセル壁１２を隔てて上記長手方向に延びるように並設されている。そして、複数のセル１１は、上記長手方向の両端部のうち、一方の端部が封止材１３によって封止された第１セル１１ａと、他方の端部が封止材１３によって封止された第２セル１１ｂとを有する。第１セル１１ａおよび第２セル１１ｂは、上記長手方向に垂直な断面において直交する２方向、すなわち、図１中に示すＸ方向およびＹ方向に沿って、それぞれ交互に並設されている。ここで、長手方向とは、円柱状のハニカム構造体の延伸方向、すなわち、図１中に示すＺ方向をいう。
【００４３】
セラミックブロック１０は、底面の円形の直径が１００〜１５０ｍｍであることが好ましい。また、上記長手方向の長さが１００〜１８０ｍｍであることが好ましい。
【００４４】
以下、ハニカム構造体１のそれぞれの構成について、詳しく説明する。
【００４５】
（複数のセル）
図１および図２に示すように、複数のセル１１は、第１セル１１ａと第２セル１１ｂとを有する。第１セル１１ａは、一方の端部が封止材１３によって封止されている。また、第２セル１１ｂは、他方の端部が封止材１３によって封止されている。すなわち、第１セル１１ａの他方の端部は開口し、第２セル１１ｂの一方の端部は開口している。
【００４６】
第１セル１１ａおよび第２セル１１ｂは、上記長手方向に垂直な断面が同じ大きさの四角形である。なお、外周コート層１５に隣り合う第１セル１１ａおよび第２セル１１ｂについては、上記長手方向に垂直な断面において、断面の一部がセラミックブロック１０の外周に沿うような形状である。
【００４７】
ここで、長手方向に垂直な断面の形状（以下、断面形状という）とは、上記長手方向に垂直な断面において、それぞれのセルを区画するセル壁の内壁で形成される形状をいう。上述のように、本実施形態に係るハニカム構造体１は、セルの断面形状が四角形である。しかしながら、セルの断面形状は、例えば、三角形、四角形、六角形、八角形等の多角形、これらの多角形の角部が曲線により構成された形状、円形、楕円形等であってもよい。
【００４８】
また、長手方向に垂直な断面の面積（以下、断面積という）とは、上記長手方向に垂直な断面において、それぞれのセルを区画するセル壁の内壁で囲われた部分の面積である。なお、セルの断面形状が、多角形の角部が曲線により構成された形状である場合の断面積は、各辺を延長して形成される多角形の面積とする。具体的には、正方形の角部が曲線により構成された形状の場合、上記多角形の対向する２組の辺の中点同士を結ぶ２つの線分の長さの積が断面積である。辺および線分の長さは、測定顕微鏡を用いて測定する。具体的には、株式会社ニコン製のＭＭ−８００／ＬＭＦＡを用いて測定することができる。
【００４９】
本実施形態に係るハニカム構造体１は、上記長手方向に垂直な断面におけるセル１１の単位面積あたりの数が、３１〜６２個／ｃｍ２（２００〜４００個／ｉｎｃｈ２）であることが好ましい。
【００５０】
（セル壁）
図１に示すように、セル壁１２は、第１セル１１ａおよび第２セル１１ｂを区画するように設けられている。すなわち、第１セル１１ａおよび第２セル１１ｂは、それぞれ、セル壁１２によって囲まれている。なお、図１に示すように、ハニカム構造体１において、第１セル１１ａと第２セル１１ｂとは並んで設けらているため、第１セル１１ａを区画するセル壁１２と第２セル１１ｂを区画するセル壁１２とは同じセル壁１２である。セル壁１２の厚さは、上記長手方向に等しい。
【００５１】
以下の説明では、図２に示すように、セル壁１２のうち、第１セル１１ａを区画するセル壁１２が第１セル壁１２ａであり、第２セル１１ｂを区画するセル壁１２が第２セル壁１２ｂである。よって、第１セル１１ａと第２セル１１ｂとの間に位置するセル壁１２は、第１セル壁１２ａであるとともに、第２セル壁１２ｂでもある。
【００５２】
上述のように、ハニカム構造体１は、上記長手方向の中央部が他の部分に比べて細く形成されていて、全体としてくびれた形状を有する。また、上述のように、セル壁１２の厚さは、上記長手方向に等しい。よって、ハニカム構造体１には、上記長手方向から見て、第１セル壁１２ａの内面が第１セル１１ａの内方に向かって突出する突出内面１４が形成される。すなわち、突出内面１４は、上記長手方向から見て、他方の端部における第１セル壁１２ａの内面（図２中、Ｐ１およびＰ２で示す位置）よりも第１セル１１ａの内方側に位置する。ここで、第１セル１１ａの内方とは、上記長手方向に垂直な断面において、第１セル１１ａの中央側を意味する。
【００５３】
突出内面１４は、上記長手方向に平行な断面において、他方の端部側から第１セル１１ａの内方側に最も突出している部分（図２中、Ｑ１およびＱ２で示す位置）に向かって、徐々に第１セル１１ａの内方側に位置するように傾斜した傾斜面１４ａを有する。
【００５４】
傾斜面１４ａは、他方の端部における第１セル１１ａの上記長手方向に垂直な断面における重心と、一方の端部における第１セル１１ａの上記長手方向に垂直な断面における重心とを結ぶ直線に対する傾斜率Ｇが、下記（ｉｉ）式を満たす。
０．０００２５≦Ｇ≦０．０００５０  ・・・（ｉｉ）
【００５５】
なお、傾斜率Ｇは、次のようにして算出することができる。図３は、傾斜率Ｇの算出方法を説明するための図であり、ハニカム構造体１を上記長手方向に平行な面で切断した際の切断面の一部を示す。まず、上記切断面において、他方の端部における第１セル１１ａの上記長手方向に垂直な断面における重心Ｃ１と、一方の端部における第１セル１１ａの上記長手方向に垂直な断面における重心Ｃ２とを結ぶ直線を基準線Ｆとする。そして、第１セル１１ａの他方の端部から３ｍｍの位置における基準線Ｆからセル壁１２ａまでの距離Ｌ１と、突出内面１４が最も突出している部分Ｑ１（すなわち、後述する中央部）における基準線Ｆからセル壁１２ａまでの距離Ｌ２との差を、基準線Ｆにおける第１セル１１ａの他方の端部から３ｍｍの位置から突出内面１４が最も突出している部分までの距離Ｌ３で割ることにより、傾斜率Ｇを求めることができる。すなわち、傾斜率Ｇは、（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ３である。上記の距離は、測定顕微鏡を用いて測定する。具体的には、株式会社ニコン製のＭＭ−８００／ＬＭＦＡを用いて測定することができる。
【００５６】
また、上記最も突出している部分は、ハニカム構造体１の上記長手方向の中央部に位置する。なお、上記中央部とは、ハニカム構造体１の上記長手方向の長さをＬとすると、ハニカム構造体１の他方の端部からの長さが０．４５Ｌ〜０．５５Ｌの範囲を意味する。すなわち、上記長手方向の中央の一点だけを意味するのではなく、長さを有する領域をいう。
【００５７】
このように、第１セル壁１２ａに突出内面１４が形成されたハニカム構造体１は、上記長手方向に平行な断面において、突出内面１４が形成されている部分の幅寸法が、上記他方の端部における幅寸法よりも小さい外形形状を有する。なお、全体として円柱状に形成されたハニカム構造体１において、上記幅寸法は、ハニカム構造体１の上記長手方向に垂直な断面における直径と等しい。
【００５８】
上述したように、ハニカム構造体１は、セル壁１２の厚さが、上記長手方向に等しくなるように成形されている。このように、セル壁１２の厚さが上記長手方向に等しく成形されていても、ハニカム構造体１が上述の外形形状を有することにより、第１セル壁１２ａに突出内面１４を有するハニカム構造体１を容易に形成することができる。
【００５９】
また、ハニカム構造体１が上述の外形形状を有することにより、ハニカム構造体１の周囲に保持シール材を巻いた状態で金属ケーシング内に収容した際に、ハニカム構造体１の他方の端部付近と保持シール材との間に大きな摩擦力を生じさせることができる。そのため、金属ケーシング内でハニカム構造体１の位置がずれにくくなる。その結果、自動車走行時の振動または金属ケーシングとの接触により、ハニカム構造体１が破損することを防止できる。
【００６０】
セル壁１２の厚さは、１５０〜３００μｍであることが好ましい。セル壁１２の厚さが１５０μｍ未満であると、ハニカム構造体１の強度が充分でない場合がある。一方、セル壁１２の厚さが３００μｍを超えると、排ガス通過抵抗が大きくなるため、ハニカム構造体１の圧力損失が上昇する場合がある。ここで、セル壁１２の厚さとは、第１セル壁１２ａの内壁と、第２セル壁１２ｂの内壁との最短距離をいう。
【００６１】
セル壁１２は、多孔質セラミック部材からなることが好ましい。多孔質セラミック部材の材料は、特に限定されるものではなく、例えば、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック、ケイ素含有炭化ケイ素等が挙げられる。これらの中でも、耐熱衝撃性に優れるコージェライト、チタン酸アルミニウム等が好ましい。
【００６２】
セル壁１２が多孔質セラミック部材からなる場合、気孔率は、特に限定されるものではないが、２０〜８０％であることが好ましい。気孔率が２０％未満であると、セル壁１２の表面にＰＭが詰まりやすくなるため、ハニカム構造体１の圧力損失が上昇する場合がある。一方、気孔率が８０％を超えると、ハニカム構造体１の強度が低下する場合がある。
【００６３】
なお、上記気孔率は、水銀圧入法を用いて、接触角を１３０°、表面張力を４８５ｍＮ／ｍの条件で測定する。
【００６４】
（封止材）
図１および図２に示すように、第１セル１１ａおよび第２セル１１ｂは、いずれか一方の端部が封止材１３により封止されている。
【００６５】
封止材１３の材料は、特に限定されるものではないが、上述したセル壁１２と同様の材料であることが好ましい。
【００６６】
本実施形態に係るハニカム構造体１は、第１セル１１ａが、排ガスが流入する入口側セルとなり、かつ、第２セル１１ｂが、排ガスが流出する出口側セルとなるように、排ガスの流路に配置される。これにより、図２に示すように、排ガスＧ（図２中、排ガスをＧ、排ガスの流れる方向を矢印で示す。）は、他方の端部が開口した第１セル１１ａから、第１セル１１ａと第２セル１１ｂとの間に位置するセル壁１２を通って、一方の端部が開口した第２セル１１ｂへ流れる。すなわち、排ガスＧがセル壁１２を通過する際に、排ガスＧ中のＰＭがセル壁１２に捕集されることにより、排ガスＧを浄化することができる。
【００６７】
第１セル壁１２ａが、上記長手方向から見て、他方の端部における第１セル壁１２ａの内面よりも第１セル１１ａの内方側に位置する突出内面１４を有することにより、第１セル１１ａ内に流入した排ガスの一部は、突出内面１４に接触する。これにより、図２に示すように、排ガスＧは、第１セル１１ａから、第１セル壁１２ａの一方の端部付近を通って、第２セル１１ｂへ流れる（図２中、ＲＡで示す）だけでなく、第１セル１１ａから、第１セル壁１２ａの突出内面１４を通って、第２セル１１ｂへ流れる（図２中、ＲＢで示す）。すなわち、第１セル壁１２ａの一方の端部付近だけでなく、第１セル壁１２ａの突出内面１４にも、ＰＭを堆積させることができる。これにより、ハニカム構造体１を再生処理する際に、ＰＭの燃焼熱により生じる上記長手方向の温度上昇のバラツキを緩和して、上記長手方向における熱膨張差によるクラックの発生を抑えることができる。
【００６８】
突出内面１４は、上記長手方向に平行な断面において、第１セル壁１２ａの他方の端部側から第１セル１１ａの内方側に最も突出している部分に向かって、徐々に第１セル１１ａの内方側に位置するように傾斜した傾斜面を有する。これにより、第１セル１１ａ内に流入した排ガスの一部は、傾斜面１４ａに接触する。よって、第１セル１１ａ内で、排ガスを第１セル壁１２ａに効率よく接触させることができる。したがって、第１セル壁１２ａにおいて、ＰＭを効率よく堆積させることができる。その結果、ハニカム構造体１を再生処理する際に、ＰＭの燃焼熱により生じる上記長手方向の温度上昇のバラツキを緩和して、上記長手方向における熱膨張差によるクラックの発生をより抑えることができる。
【００６９】
突出内面１４において、第１セル１１ａの内方側に最も突出している部分は、第１セル壁１２ａの上記長手方向の中央部に位置するように形成されている。これにより、第１セル１１ａ内に流入した排ガスの一部は、上記長手方向の中央部よりも他方の端部側に位置する突出内面１４に接触する。そのため、第１セル壁１２ａの一方の端部付近だけでなく、第１セル壁１２ａにおける上記長手方向の中央部よりも他方の端部側にも、ＰＭを堆積させることができる。これにより、ハニカム構造体１を再生処理する際に、ＰＭの燃焼熱により生じる上記長手方向の温度上昇のバラツキをより緩和して、上記長手方向における熱膨張差によるクラックの発生をより抑えることができる。
【００７０】
ハニカム構造体１は、上記長手方向に平行な断面において、突出内面１４が形成されている部分の幅寸法が、他方の端部における幅寸法よりも小さい外形形状を有する。通常、ハニカム構造体は、金型を用いて、原料ペーストを押出成形することにより製造される。そのため、ハニカム構造体のセル壁の厚さは、ハニカム構造体の上記長手方向に等しく成形される。このように、セル壁の厚さが上記長手方向に等しく成形されていても、ハニカム構造体１が上述の外形形状を有することにより、第１セル壁１２ａに突出内面１４を有するハニカム構造体１を容易に形成することができる。
【００７１】
ハニカム構造体１は、第１セル１１ａが、排ガスが流入する入口側セルであり、かつ、第２セル１１ｂが、排ガスが流出する出口側セルである。これにより、第１セル１１ａに流入した排ガスの一部は、第１セル壁１２ａの突出内面１４に接触する。そのため、第１セル壁１２ａの突出内面１４にＰＭを堆積させることができる。
【００７２】
第１セル１１ａは、他方の端部における上記長手方向に垂直な断面の面積Ｓ１と、最も突出している部分における上記長手方向に垂直な断面の面積Ｓ２とが、上記（ｉ）式を満たす。これにより、第１セル１１ａに流入した排ガスは、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、セル壁１２に接触する面積が大きくなる。そのため、該セル壁１２には、ＰＭが良好に堆積する。したがって、ハニカム構造体１は、一方の端部付近のセル壁１２に集中してＰＭが堆積することを回避し、セル壁１２の全域にＰＭを堆積させることができる。
【００７３】
Ｓ２／Ｓ１が０．９０未満であると、第１セル壁１２ａの最も突出している部分における上記長手方向に垂直な断面の面積Ｓ２が小さすぎて、排ガスの流入抵抗の増加を招く。さらに、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、堆積するＰＭの量が増加する。そのため、排ガスが通過することができる第１セル１１ａの領域が狭くなる。したがって、排ガスは、最も突出している部分から一方の端部までの範囲を、流れにくくなる場合がある。
【００７４】
一方、Ｓ２／Ｓ１が０．９６を超えると、第１セル壁１２ａの最も突出している部分の突出の度合いが小さすぎる。そのため、第１セル１１ａに流入した排ガスは、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、セル壁１２と接触する面積を充分に確保できない場合がある。すなわち、多くのＰＭは、従来通り、一方の端部付近のセル壁１２に堆積する。よって、従来に比べて充分な効果が得られない場合がある。
【００７５】
傾斜面１４ａは、他方の端部における第１セル１１ａの上記長手方向に垂直な断面における重心と、最も突出している部分における第１セル１１ａの上記長手方向に垂直な断面における重心とを結ぶ直線に対する傾斜率Ｇが、上記（ｉｉ）式を満たす。これにより、第１セル１１ａに流入した排ガスは、大きな通過抵抗を受けることなく、封止材１３まで到達することができる。さらに、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、セル壁１２に接触する面積が大きくなる。そのため、該セル壁１２には、ＰＭが良好に堆積する。したがって、ハニカム構造体１は、一方の端部付近のセル壁１２に集中してＰＭが堆積することを回避し、セル壁１２の全域にＰＭを堆積させることができる。
【００７６】
傾斜率Ｇが０．０００２５未満であると、傾斜率が小さすぎる。そのため、第１セル１１ａに流入した排ガスは、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、セル壁１２と接触する面積を充分に確保できない場合がある。すなわち、多くのＰＭは、従来通り、一方の端部付近のセル壁１２に堆積する。よって、従来に比べて充分な効果が得られない場合がある。
【００７７】
傾斜率Ｇが０．０００５０を超えると、傾斜率が大きすぎて、排ガスの通過抵抗の増加を招く。さらに、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、堆積するＰＭの量が増加する。そのため、排ガスが通過することができる第１セル１１ａの領域が狭くなる。したがって、排ガスは、最も突出している部分から一方の端部までの範囲を、流れにくくなる場合がある。
【００７８】
セル壁１２は、コージェライトまたはチタン酸アルミニウムからなる。コージェライトは、耐熱衝撃性に優れる一方で、気孔径の制御が難しい。そのため、炭化ケイ素に比べて、ブロードな気孔径分布となりやすい。よって、ＰＭが不均一に堆積した状態で再生処理を実施すると、大きな気孔径が集中する領域（機械強度が低い領域）、かつ、ＰＭが多く堆積する領域（再生処理時に大きく温度上昇して膨張する領域）において、クラックが発生しやすくなる、というデメリットがある。ところが、ハニカム構造体１では、ＰＭが極端に多く堆積する領域が存在しににくくなる。そのため、ブロードな気孔径分布であっても、クラックの発生を抑制することができる。
【００７９】
（外周コート層）
本実施形態に係るハニカム構造体１では、セラミックブロック１０の外周に、外周コート層１５が形成されている。外周コート層１５は、セラミックブロック１０内に設けられたセル１１を保護する役割を果たす。そのため、セラミックブロック１０の外周に外周コート層１５が形成されていると、圧縮強度等の機械的特性に優れたハニカム構造体１が得られる。また、外周コート層１５は、例えば、ハニカム構造体１を、排ガスを浄化するフィルタとして使用する際に、ハニカム構造体１からの排ガスの漏れを防止する役割も果たす。なお、外周コート層１５は、形成されていなくてもよい。
【００８０】
セラミックブロック１０の外周に、外周コート層１５が形成されている場合、外周コート層１５の厚さは、０．１〜３．０ｍｍであることが好ましい。
【００８１】
外周コート層１５の材料は、特に限定されるものではなく、例えば、無機バインダと、有機バインダと、無機繊維および／または無機粒子とからなる材料等が挙げられる。
【００８２】
上記無機バインダとしては、特に限定されず、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。これらの中でも、上記無機バインダは、シリカゾルが好ましい。また、これらは、上記無機バインダとして単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００８３】
上記有機バインダとしては、特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。これらの中でも、上記有機バインダは、カルボキシメチルセルロースが好ましい。また、これらは、上記有機バインダとして単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００８４】
上記無機繊維としては、特に限定されず、例えば、シリカーアルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバー等が挙げられる。これらの中でも、上記無機繊維は、シリカーアルミナファイバーであることが好ましい。また、これらは、上記無機繊維として単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００８５】
上記無機粒子としては、特に限定されず、例えば、炭化物、窒化物等が挙げられる。より具体的には、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素等からなる無機粉末またはウィスカー等が挙げられる。これらの中でも、上記無機粒子は、熱伝導性に優れる炭化ケイ素であることが好ましい。また、これらは、上記無機粒子として単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００８６】
２．ハニカム構造体の製造方法
次に、本発明の実施形態に係るハニカム構造体１の製造方法の一例について説明する。なお、以下、ハニカム構造体１の原料となる湿潤混合物の主成分であるセラミック粉末として、炭化ケイ素を用いる場合の製造方法について説明する。
【００８７】
ハニカム構造体１は、後述する成形工程、乾燥工程、封止工程、脱脂および焼成工程、必要に応じて外周コート層形成工程を行うことにより、製造することができる。
【００８８】
（成形工程）
まず、平均粒子径の異なる炭化ケイ素粉末と、無機バインダおよび／または有機バインダと、液状の可塑剤と、潤滑剤と、水とを混合することにより、原料となる湿潤混合物を調製する。
【００８９】
上記平均粒子径の異なる炭化ケイ素粉末としては、特に限定されないが、例えば、３．０〜５０μｍ程度の平均粒子径を有する炭化ケイ素粉末１００重量部に対して、０．１〜１．０μｍ程度の平均粒子径を有する炭化ケイ素粉末が５〜６５重量部含まれるものが好ましい。上記平均粒子径の異なる炭化ケイ素粉末を上記配合で混合することにより、ハニカム構造体を多孔質の構造にしやすくなるためである。
【００９０】
上記有機バインダとしては、特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。これらの中でも、上記有機バインダは、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースであることが好ましい。また、これらは、上記有機バインダとして単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００９１】
上記無機バインダとしては、特に限定されず、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。これらの中でも、上記無機バインダは、シリカゾルであることが好ましい。また、これらは、上記無機バインダとして単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００９２】
上記可塑剤としては、特に限定されず、例えば、グリセリン等が挙げられる。
【００９３】
上記潤滑剤としては、特に限定されず、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン系化合物等が挙げられる。より具体的には、例えば、上記潤滑剤としてポリオキシエチレンモノブチルエーテル、ポリオキシプロピレンモノブチルエーテル、ポリオキシプロピレンステアリルエーテル等が挙げられる。また、これらは、上記潤滑剤として単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００９４】
続いて、上記湿潤混合物を押出成形機に投入して、所定の形状に押出成形することにより、所定の形状のハニカム成形体を作製する。この際、金型の形状を変えることにより、上記長手方向に垂直な断面において様々な断面形状を有するハニカム成形体を作製することができる。
【００９５】
（乾燥工程）
次に、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、凍結乾燥機等を用いて乾燥させる。乾燥工程は、例えば、ハニカム成形体の外周面に熱風を吹き当てることにより行う。その際、例えば、上記長手方向に垂直な断面において、突出内面１４が形成される上記断面の外周面に吹き当てる熱風の温度を、突出内面１４が形成されない上記断面の外周面に吹き当てる熱風の温度よりも高くすることにより、突出内面１４を有するハニカム構造体１を製造することができる。具体的には、突出内面１４が形成される上記断面の外周面に吹き当てる熱風の温度を１０５〜１１５℃、突出内面１４が形成されない上記断面の外周面に吹き当てる熱風の温度を８０〜９０℃に設定することが好ましい。なお、熱風の温度とは、熱風の吹き出し口における温度をいう。
【００９６】
（封止工程）
続いて、所定のセル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、封止材ペーストの材料としては、特に限定されず、例えば、上記湿潤混合物を用いることができる。
【００９７】
（脱脂および焼成工程）
次に、ハニカム成形体を脱脂炉中で、３００〜６５０℃に加熱し、ハニカム成形体中の有機物を除去する脱脂工程を行う。その後、脱脂されたハニカム成形体を焼成炉に搬送し、２０００〜２２００℃に加熱する焼成工程を行うことにより、ハニカム焼成体（セラミックブロック）を作製する。なお、後の工程で外周コート層を形成しない場合は、上記セラミックブロックをハニカム構造体ともいう。また、焼成工程後、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。
【００９８】
なお、上記乾燥工程、上記封止工程、上記脱脂および焼成工程において記載していない条件は、従来と同様の条件を適用することができる。
【００９９】
（外周コート層形成工程）
続いて、セラミックブロックの外周面に、外周コート材ペーストを塗布して、乾燥固化させることにより、外周コート層を形成する。なお、外周コート層は、セラミックブロックの外周に必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設ければよい。
【０１００】
外周コート材ペーストの材料は、上述したように、例えば、無機バインダと、有機バインダと、無機繊維および／または無機粒子とからなる材料を用いることができる。
【０１０１】
以上の工程によって、本発明の実施形態に係るハニカム構造体１を製造することができる。本発明の実施形態に係るハニカム構造体１は、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含まれるＰＭを捕集するためのフィルタとして、好適に用いることができる。
【０１０２】
３．作用効果
以下、本発明の実施形態に係るハニカム構造体の作用効果について列挙する。
【０１０３】
（１）本発明の実施形態に係るハニカム構造体１において、第１セル壁１２ａは、上記長手方向から見て、他方の端部における第１セル壁１２ａの内面よりも第１セル１１ａの内方側に位置する突出内面１４を有する。以上の構成により、第１セル１１ａに排ガスが流入した場合、排ガスの一部は、他方の端部における第１セル壁１２ａの内面よりも第１セル１１ａの内方側に位置する突出内面１４に接触する。そのため、第１セル壁１２ａの一方の端部付近だけでなく、第１セル壁１２ａの突出内面１４にも、ＰＭが堆積する。これにより、ハニカム構造体１を再生処理する際に、ＰＭの燃焼熱により生じる上記長手方向の温度上昇のバラツキを緩和して、上記長手方向における熱膨張差によるクラックの発生を抑えることができる。
【０１０４】
また、突出内面１４は、上記長手方向に平行な断面において、他方の端部側から第１セル１１ａの内方側に最も突出している部分に向かって、徐々に第１セル１１ａの内方側に位置するように傾斜した傾斜面１４ａを有する。これにより、第１セル１１ａ内に流入した排ガスの一部は、傾斜面１４ａに接触する。よって、第１セル１１ａ内で、排ガスを第１セル壁１２ａに効率よく接触させることができる。したがって、第１セル壁１２ａにおいて、ＰＭを効率よく堆積させることができる。その結果、ハニカム構造体１を再生処理する際に、ＰＭの燃焼熱により生じる上記長手方向の温度上昇のバラツキをより緩和して、上記長手方向における熱膨張差によるクラックの発生をより抑えることができる。
【０１０５】
さらに、突出内面１４は、第１セル１１ａの内方側に最も突出している部分が、上記長手方向の中央部に位置するように形成されている。以上の構成により、第１セル１１ａ内に流入した排ガスの一部は、上記長手方向の中央部よりも他方の端部側に位置する突出内面１４に接触する。そのため、第１セル壁１２ａの一方の端部付近だけでなく、第１セル壁１２ａにおける上記長手方向の中央部よりも他方の端部側にも、ＰＭを堆積させることができる。これにより、ハニカム構造体１を再生処理する際に、ＰＭの燃焼熱により生じる上記長手方向の温度上昇のバラツキをより緩和して、上記長手方向における熱膨張差によるクラックの発生をより抑えることができる。
【０１０６】
また、ハニカム構造体１は、上記長手方向に平行な断面において、突出内面１４が形成されている部分の幅寸法が、他方の端部における幅寸法よりも小さい外形形状を有する。通常、ハニカム構造体は、金型を用いて、原料ペーストを押出成形することにより製造される。そのため、ハニカム構造体のセル壁の厚さは、ハニカム構造体の上記長手方向に等しく成形される。このように、セル壁の厚さが上記長手方向に等しく成形されていても、ハニカム構造体１が上述の外形形状を有することにより、第１セル壁１２ａに突出内面１４を有するハニカム構造体１を容易に形成することができる。
【０１０７】
さらに、ハニカム構造体１は、第１セル１１ａが、排ガスが流入する入口側セルであり、かつ、第２セル１１ｂが、排ガスが流出する出口側セルである。これにより、第１セル１１ａに流入した排ガスの一部は、第１セル壁１２ａの突出内面１４に接触する。そのため、第１セル壁１２ａの突出内面１４にＰＭを堆積させることができる。
【０１０８】
（２）本発明の実施形態に係るハニカム構造体１において、第１セル１１ａは、他方の端部における上記長手方向に垂直な断面の面積Ｓ１と、最も突出している部分における上記長手方向に垂直な断面の面積Ｓ２とが、上記（ｉ）式を満たす。これにより、第１セル１１ａに流入した排ガスは、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、セル壁１２に接触する面積が大きくなる。そのため、該セル壁１２には、ＰＭが良好に堆積する。したがって、ハニカム構造体１は、一方の端部付近のセル壁１２に集中してＰＭが堆積することを回避し、セル壁１２の全域にＰＭを堆積させることができる。
【０１０９】
Ｓ２／Ｓ１が０．９０未満であると、第１セル壁１２ａの最も突出している部分における上記長手方向に垂直な断面の面積Ｓ２が小さすぎて、排ガスの流入抵抗の増加を招く。さらに、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、堆積するＰＭの量が増加する。そのため、排ガスが通過することができる第１セル１１ａの領域が狭くなる。したがって、排ガスは、最も突出している部分から一方の端部までの範囲を、流れにくくなる場合がある。
【０１１０】
一方、Ｓ２／Ｓ１が０．９６を超えると、第１セル壁１２ａの最も突出している部分の突出の度合いが小さすぎる。そのため、第１セル１１ａに流入した排ガスは、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、セル壁１２と接触する面積を充分に確保できない場合がある。すなわち、多くのＰＭは、従来通り、一方の端部付近のセル壁１２に堆積する。よって、従来に比べて充分な効果が得られない場合がある。
【０１１１】
（３）本発明の実施形態に係るハニカム構造体１において、傾斜面１４ａは、他方の端部における第１セル１１ａの上記長手方向に垂直な断面における重心と、一方の端部における第１セル１１ａの上記長手方向に垂直な断面における重心とを結ぶ直線に対する傾斜率Ｇが、上記（ｉｉ）式を満たす。これにより、第１セル１１ａに流入した排ガスは、大きな通過抵抗を受けることなく、封止材１３まで到達することができる。さらに、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、セル壁１２に接触する面積が大きくなる。そのため、該セル壁１２には、ＰＭが良好に堆積する。したがって、ハニカム構造体１は、一方の端部付近のセル壁１２に集中してＰＭが堆積することを回避し、セル壁１２の全域にＰＭを堆積させることができる。
【０１１２】
傾斜率Ｇが０．０００２５未満であると、傾斜率が小さすぎる。そのため、第１セル１１ａに流入した排ガスは、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、セル壁１２と接触する面積を充分に確保できない場合がある。すなわち、多くのＰＭは、従来通り、一方の端部付近のセル壁１２に堆積する。よって、従来に比べて充分な効果が得られない場合がある。
【０１１３】
傾斜率Ｇが０．０００５０を超えると、傾斜率が大きすぎて、排ガスの通過抵抗の増加を招く。さらに、他方の端部から最も突出している部分までの範囲において、堆積するＰＭの量が増加する。そのため、排ガスが通過することができる第１セル１１ａの領域が狭くなる。したがって、排ガスは、最も突出している部分から一方の端部までの範囲を、流れにくくなる場合がある。
【０１１４】
（４）本発明の実施形態に係るハニカム構造体１において、セル壁１２は、コージェライトまたはチタン酸アルミニウムからなる。これにより、耐熱衝撃性に優れたハニカム構造体が得られる。コージェライトは、耐熱衝撃性に優れる一方で、気孔径の制御が難しい。そのため、炭化ケイ素に比べて、ブロードな気孔径分布となりやすい。よって、ＰＭが不均一に堆積した状態で再生処理を実施すると、大きな気孔径が集中する領域（機械強度が低い領域）、かつ、ＰＭが多く堆積する領域（再生処理時に大きく温度上昇して膨張する領域）において、クラックが発生しやすくなる、というデメリットがある。ところが、ハニカム構造体１では、ＰＭが極端に多く堆積する領域が存在しににくくなる。そのため、ブロードな気孔径分布であっても、クラックの発生を抑制することができる。
【０１１５】
以下、本実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【０１１６】
（実施例１）
＜ハニカム構造体の製造＞
まず、３１．３重量部の平均粒子径２３μｍのタルクの粉末と、１２．３重量部の平均粒子径３．５μｍのカオリンの微粉末と、１１．４重量部の平均粒子径６．５μｍのアルミナと、１２．３重量部の平均粒子径１３μｍの水酸化アルミニウムと、９．６重量部の平均粒子径２３μｍの石英粉末とを混合した。得られた混合物に対して、３．８重量部の有機バインダ（メチルセルロース）と、０．８重量部のステアリン酸ナトリウムと、１８．５重量部の水とを加え、混練して、湿潤混合物（原料ペースト）を得た。その後、得られた湿潤混合物を押出成形することにより、円柱状のハニカム成形体を作製した。
【０１１７】
次に、マイクロ波乾燥機を用いて上記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。具体的には、ハニカム成形体を、一方の端部側を下にしてベルトコンベアに載せ、搬送させながら熱風を吹き当てることにより乾燥させた。熱風の吹き出し口は、上段、中段および下段の３段に分かれている。そして、上段、中段および下段の吹き出し口は、それぞれベルトコンベアに沿って並べられている。なお、上段、中段および下段の吹き出し口は、それぞれ、ハニカム成形体の他方の端部側、上記長手方向の中央部、および、一方の端部側に熱風を吹き当てることができる位置に配置されている。熱風の温度は、上段および下段の吹き出し口では８０〜９０℃、中段の吹き出し口では１０５〜１１５℃であった。
【０１１８】
その後、ハニカム成形体の乾燥体の所定のセルに封止材ペーストを充填することにより、セルを封止した。なお、封止材ペーストは、上記湿潤混合物を使用した。
【０１１９】
続いて、セルが封止されたハニカム成形体の乾燥体を４５０℃で５時間脱脂する脱脂処理を行った後、常圧のアルゴン雰囲気下１４２５℃、７時間の条件で焼成処理を行うことにより、実施例１のハニカム構造体を作製した。
【０１２０】
得られたハニカム構造体の大きさは、直径が１０３ｍｍ、上記長手方向の長さが１５０．５ｍｍであった。また、セルの上記長手方向に垂直な断面の形状は、正方形であった。さらに、一方の端部および他方の端部におけるセル壁の厚さは平均０．３１ｍｍであり、セルの封止された部分の上記長手方向の長さは５ｍｍであり、セル壁の気孔率は４５％であった。セルおよびセル壁のその他の形状および大きさについては、図１および図２に示すハニカム構造体と同様であった。
【０１２１】
（比較例１）
乾燥工程において、上段、中段および下段の吹き出し口の熱風の温度が９５〜１０５℃であった点以外は、実施例１と同様の方法により比較例１のハニカム構造体を得た。得られた比較例１のハニカム構造体は、上記長手方向に垂直な断面におけるセルおよびセル壁の形状が一方の端部から他方の端部に向かって同一となるように形成されていた。その他の形状および大きさについては、実施例１のハニカム構造体と同様であった。
【０１２２】
＜セルの寸法測定＞
実施例１および比較例１のハニカム構造体について、第１セルの上記長手方向に垂直な断面の形状を構成する四角形の対向する２組の辺の中点同士を結ぶ２つの線分の長さを測定した。なお、セルの断面形状は正方形に近い形状であるが、厳密には、角部が曲線により構成された形状である。そのため、セルの断面形状を角部が直線により構成された正方形に近似して、測定を行った。長さの測定は、測定顕微鏡（株式会社ニコン製、ＭＭ−８００／ＬＭＦＡ）を用いて行った。
【０１２３】
上記長さの測定は、上記断面の形状が正方形に近い四角形である第１セルを任意に２０個選び、行った。さらに、１つの第１セルにおいて、対向する２組の辺の中点同士を結ぶ２つの線分の長さを測定した。測定した計４０点の長さの最小値、最大値および平均値を、表１に示す。なお、表１中、一方の端部（出口側の端部）および他方の端部（入口側の端部）における上記長さは、それぞれの端部から３ｍｍの位置において測定し、中央部における上記長さは、他方の端部（入口側の端部）から７５ｍｍの位置をダイヤモンドカッターで切断した切断面について測定した。図４（ａ）〜（ｃ）は、実施例１のハニカム構造体の上記長手方向に垂直な断面の一部を示す顕微鏡写真である。図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ他方の端部（入口側の端部）、中央部、一方の端部（出口側の端部）における顕微鏡写真である。なお、それぞれの図中に両矢印で示す長さが、対向する２組の辺の中点同士を結ぶ２つの線分の長さである。
【０１２４】
【表１】
2017094224.tif 000003
【０１２５】
＜傾斜率Ｇの算出＞
実施例１のハニカム構造体では、他方の端部（入口側の端部）から３ｍｍの位置における基準線からセル壁までの距離Ｌ１（１．１３／２＝０．５６５ｍｍ）と、中央部における基準線からセル壁までの距離Ｌ２（１．０８／２＝０．５４ｍｍ）との差が、０．０２５ｍｍであった。また、他方の端部（入口側の端部）から３ｍｍの位置から中央部までの距離Ｌ３は、７２．２５ｍｍであった。よって、傾斜率Ｇは０．０２５／７２．２５＝０．０００３５となった。一方、比較例１のハニカム構造体では、基準線からセル壁までの距離Ｌ１およびＬ２が等しかったので、傾斜率Ｇは０であった。
【０１２６】
＜断面積の測定＞
実施例１および比較例１のハニカム構造体において、第１セルの断面積は、測定した対向する辺の中点同士を結ぶ線分の長さを２乗することにより求めた。算出した値を表２に示す。
【０１２７】
【表２】
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【０１２８】
実施例１のハニカム構造体では、第１セルの他方の端部（入口側の端部）の断面積Ｓ１に対する中央部の断面積Ｓ２の比（Ｓ２／Ｓ１）が、１．１７／１．２８＝０．９１４であった。一方、比較例１のハニカム構造体では、Ｓ１＝Ｓ２であったため、断面積の比（Ｓ２／Ｓ１）は１であった。
【０１２９】
＜ＰＭ堆積量の評価＞
実施例１および比較例１のハニカム構造体のセル壁に堆積するＰＭ量は、シミュレーション解析により評価した。なお、シミュレーションソフトは、ＡｃｕＳｏｌｖｅ（汎用熱流体解析ソフトウェア、アルテアエンジニアリング株式会社製）を用いた。まず、実施例１および比較例１のハニカム構造体と同様の形状および大きさのシミュレーションモデルを作製した。なお、実施例１のシミュレーションモデルは、上記正方形の一辺の長さを、一方の端部では平均１．１３ｍｍ、中央部では平均１．０８ｍｍ、他方の端部では平均１．１２ｍｍとした。また、比較例１のシミュレーションモデルでは、上記正方形の一辺の長さを、一方の端部、中央部および他方の端部のすべてにおいて平均１．１３ｍｍとした。
【０１３０】
次に、実施例１および比較例１のシミュレーションモデルにおいて、他方の端部側から１００Ｌ／ｈの割合で２５℃の空気を供給することにより、ハニカム構造体の上記長手方向におけるセル壁の各地点を通過する空気の割合を算出した。排ガス中にはＰＭが均一に含まれるため、セル壁の各地点を通過する空気の量が多ければ、該セル壁に堆積されるＰＭ量が多い。なお、計測は、上記長手方向において、他方の端部から１０ｍｍの地点から、一方の端部から１０ｍｍの地点まで行った。ハニカム構造体のそれぞれの端部から１０ｍｍ以内の範囲は、乱流の影響が大きいので、測定範囲から除外する必要があるためである。図５は、セル壁の各地点を通過する空気の量を表すグラフであり、実線は実施例１のシミュレーションモデル、破線は比較例１のシミュレーションモデルの結果をそれぞれ示す。なお、図５に示す横軸は、上記長手方向において空気が通過するセル壁の位置を表し、他方の端部から１０ｍｍの位置を０とし、一方の端部から１０ｍｍの位置を１００とした。
【０１３１】
実施例１のハニカム構造体における第１セル壁は、突出内面を有する。そして、上記突出内面は、他方の端部側から上記長手方向の中央部に向かって、傾斜面を有する。そのため、実施例１のシミュレーションモデルにおける第１セル壁は、セル壁を通過する空気の量が、他方の端部側から上記中央部に向かって徐々に増加した後、一旦減少し、さらに、一方の端部側に向かって再び増加する。したがって、実施例１のハニカム構造体では、一方の端部付近のセル壁だけでなく、中央部付近のセル壁にもＰＭが堆積する。その結果、実施例１のハニカム構造体では、再生処理を行う際、ＰＭの燃焼熱により生じる上記長手方向の温度上昇のバラツキを緩和して、上記長手方向における熱膨張差によるクラックの発生を抑えることができる。
【０１３２】
一方、比較例１のハニカム構造体における第１セル壁は、突出内面を有さない。そのため、比較例１のシミュレーションモデルにおける第１セル壁は、セル壁を通過する空気の量が、上記中央部よりも一方の端部側で急激に増加する。したがって、比較例１のハニカム構造体では、主に一方の端部付近のセル壁にＰＭが堆積する。その結果、比較例１のハニカム構造体では、再生処理を行う際、ＰＭの燃焼熱により生じる上記長手方向の温度上昇のバラツキが生じて、上記長手方向における熱膨張差によるクラックが発生する。
【０１３３】
（その他の実施形態）
上記実施形態に係るハニカム構造体１は、全体が一体として形成された一体型ハニカム構造体である。しかしながら、ハニカム構造体１は、一体型ハニカム構造体に限定されず、セラミック部材が接着材層を介して複数個結束された集合型ハニカム構造体であってもよい。
【０１３４】
以下、その他の実施形態に係るハニカム構造体の一例である集合型ハニカム構造体について説明する。
【０１３５】
図６は、その他の実施形態に係るハニカム構造体の一例である集合型ハニカム構造体２を模式的に示す斜視図であり、図７は、図６に示したハニカム構造体２を構成する１つのセラミック部材の一例を模式的に示す斜視図である。
【０１３６】
図６に示すように、集合型ハニカム構造体２は、セラミック部材２６が接着材層２７を介して複数個結束されたセラミックブロック２０と、セラミックブロック２０の外周に形成された外周コート層２５とを有する。
【０１３７】
図７に示すように、セラミック部材２６は、複数のセル２１がセル壁２２を隔てて上記長手方向に延びるように並設された四角柱状の部材である。複数のセル２１は、上記長手方向の両端部のうち、いずれか一方の端部が封止材２３により封止されている。複数のセル２１は、一方の端部が封止された第１セル２１ａと、他方の端部が封止された第２セル２１ｂとを有する。第１セル２１ａおよび第２セル２１ｂは、上記長手方向に垂直な断面において、直交する２方向（すなわち、図７中に示すＸ方向およびＹ方向）に交互に並設されている。また、第１セル２１ａおよび第２セル２１ｂは、上記長手方向に垂直な断面の形状が四角形である。
【０１３８】
接着材層２７および外周コート層２５は、上記実施形態に係るハニカム構造体１の外周コート層１５と同様の材料を用いることができる。
【０１３９】
集合型ハニカム構造体２は、例えば、成形工程において四角柱状のハニカム成形体を作製した後、乾燥工程、封止工程、脱脂および焼成工程、結束工程、切削加工工程、必要に応じて外周コート層形成工程を行うことにより、製造することができる。焼成工程までは、上記実施形態に係るハニカム構造体１の製造方法と同様の条件を適用することができる。
【０１４０】
（結束工程）
焼成工程後、支持台上で複数個のハニカム焼成体を、接着材ペーストを介して順次積み上げて結束することにより、ハニカム集合体を作製する。接着材ペーストの材料としては、例えば、無機バインダと、有機バインダと、無機繊維および／または無機粒子とからなる材料を用いることができる。そして、上記ハニカム集合体を加熱して、接着材ペーストを加熱固化させて接着材層とする。これにより、四角柱状のセラミックブロックが得られる。
【０１４１】
（切削加工工程）
次に、ダイヤモンドカッター等を用いて四角柱状のセラミックブロックの外周を円柱状に切削することにより、円柱状のセラミックブロックを得る。
【０１４２】
その他の工程については、上記実施形態に係るハニカム構造体１の製造方法と同様の条件を適用することができる。
【０１４３】
上記実施形態に係るハニカム構造体１は、円柱状に形成されている。しかしながら、ハニカム構造体の形状は、例えば、三角形、四角形、六角形、八角形等の多角形を底面とする角柱状、楕円柱状等であってもよい。
【０１４４】
上記実施形態に係るハニカム構造体１は、第１セル１１ａおよび第２セル１１ｂが、上記長手方向に垂直な断面において直交する２方向に沿って、それぞれ交互に並設されている。しかしながら、ハニカム構造体１は、上記構成に限定されるものではなく、第１セル１１ａおよび第２セル１１ｂが、上記長手方向に垂直な断面において、少なくとも１つの方向に交互に並設されていればよい。なお、セルの上記長手方向に垂直な断面の形状が六角形である場合、第１セル１１ａおよび第２セル１１ｂは、上記長手方向に垂直な断面において、角度が６０°ずつ異なる３方向に沿って、交互に並設される。
【０１４５】
上記実施形態に係るハニカム構造体１に、セル壁に排ガスを浄化するための触媒が担持されていてもよい。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であることが好ましく、白金であることがより好ましい。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。これらの触媒が担持されていると、ＣＯやＨＣ、ＮＯＸ等の有毒な排ガスを好適に浄化することができる。
【符号の説明】
【０１４６】
１  ハニカム構造体
１０  セラミックブロック
１１  多数のセル
１１ａ  第１セル
１１ｂ  第２セル
１２  セル壁
１２ａ  第１セル壁
１２ｂ  第２セル壁
１４  突出内面
１４ａ  傾斜面
【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】
2017094224.tif 000009
【図６】
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【図７】
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