(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の隔壁により、軸方向に貫通する複数の流通孔が形成されているハニカム構造体であって、
該複数の隔壁が、複数の異なる厚さの隔壁により構成され、
平均隔壁厚さより厚い隔壁と、平均隔壁厚さより薄い隔壁とを混在してなる隔壁群が、隔壁が配設されている全領域のうち、特定の一部の領域に配設され、前記特定の一部の領域において、前記平均隔壁厚さより厚い隔壁が連続して並んで設けられている領域があり、平均隔壁厚さより薄い隔壁のみからなる隔壁群が、その他の領域に配設されていることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】
該平均隔壁厚さより厚い隔壁と平均隔壁厚さより薄い隔壁を混在してなる隔壁群が、少なくとも外周部近傍領域の一部を含んで配設され、該平均隔壁厚さより薄い隔壁のみからなる隔壁群が、該外周部近傍領域の内側に位置する中央部領域を含んで配設されている請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
該平均隔壁厚さより薄い隔壁のみからなる隔壁群が、少なくとも外周部近傍領域の一部を含んで配設され、該平均隔壁厚さより厚い隔壁と平均隔壁厚さより薄い隔壁を混在してなる隔壁群が、該外周部近傍領域の内側に位置する中央部領域を含んで配設されている請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
該平均隔壁厚さより厚い隔壁と、該平均隔壁厚さより薄い隔壁とを、不規則に配設してなる請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
該平均隔壁厚さより薄い隔壁が、２種以上の異なる厚さの隔壁である請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
該平均隔壁厚さより厚い隔壁が、２種以上の異なる厚さの隔壁である請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
該複数の隔壁が、外周部近傍領域で、ハニカム構造体の外周面に対する法線が通過する位置の流通孔を形成し、かつ該法線に対し、±２０度に位置するものについて、該平均隔壁厚さより厚い隔壁により構成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
該複数の隔壁が、ハニカム構造体の外周面に対する法線が通過する位置の流通孔を形成し、かつ該法線に対し、７０〜１１０度に位置するものについて、該平均隔壁厚さより厚い隔壁により構成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項９】
外周壁に隣接する隔壁を含む隔壁群により形成される流通孔を閉塞してなる請求項１〜８のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
該複数の流通孔の系方向における断面形状が、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形、丸形状のいずれか１種、又はこれらの２種以上である請求項１〜９のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１１】
該複数の異なる厚さの隔壁における、平均隔壁厚さが、０．１０ｍｍ未満である請求項１〜１０のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１２】
該複数の異なる厚さの隔壁における、最も薄い隔壁の厚さ（ｔ１）に対する、最も厚い隔壁の厚さ（ｔ２）の比（ｔ２／ｔ１）が、２以下である請求項１〜１１のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１３】
該複数の隔壁に、触媒成分を担持してなる請求項１〜１２のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載のハニカム構造体を、該流通孔が貫通する両端面で、目封じ材により互い違いに目封じしてなるハニカムフィルター。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のハニカム構造体又はハニカムフィルターと、該ハニカム構造体又はハニカムフィルターに排ガスを導入する排ガス導入管と、該ハニカム構造体又は該ハニカムフィルターを把持するケースと、該排ガス導入管が連結し、該ケースに接合しているコーン部とを備えるコンバーターシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハニカム構造体等に関する。更に詳しくは、排ガス中の異物等によるエロージョンに対して高い耐性を有するとともに、所望の浄化性能の暖機特性及び外圧に対する機械的強度と熱的負荷に対する耐熱衝撃性を同時に発揮させることができるハニカム構造体等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、排気ガス規制の強化に伴い、より高い浄化性能を有するハニカム構造体が求められており、触媒を隔壁に担持したハニカム構造体の隔壁を薄くすることにより、触媒の熱容量を低減して浄化性能の暖機特性を向上させる試みが盛んに行われている。浄化性能の向上に対する要請は年々高まる傾向にあり、現在、０．１〜０．２ｍｍ程度の薄壁のものが主流として用いられているが、一部では０．１ｍｍ以下のものも用いられ始めており、このような薄壁化の要請は、今後、ますます高まるものと考えられている。
【０００３】
また、触媒を隔壁に担持したハニカム構造体を備えるコンバーターシステムを、エキゾーストマニホールド（以下、「エキマニ」と省略することがある。）直下に搭載することにより、ハニカム構造体の隔壁に担持されている触媒を、高温の排ガスにより直ちに活性化し、エンジンの始動直後に排出される有害物質を低減する試みも盛んに行われている。
【０００４】
ところが、このような要請に応じて、ハニカム構造体を薄壁化したコンバーターシステムをエキマニに直下に搭載した場合には、排ガス中に混在する異物（エキマニを構成する材料や、エキマニを作製する際に用いる溶接材等に由来する種々の粒径を有する粒子状物質が主である）によりハニカム構造体端面部が抉られるエロージョン現象が、重要な問題となってきている。
【０００５】
このようなエロージョン現象により、排ガス噴き付け端面の触媒が欠落して、触媒性能の低下を招き、場合によっては、エロージョンが急激に進行してエロージョン損傷部がハニカム構造体の端面部付近に留まらず、内部深くまで進行し、ハニカム構造体が破損に至るからである。また、このようなエロージョン現象により、ハニカム構造体外周部及び外周部近傍領域が大きく損失すると、ハニカム構造体をコンバータケース内部に把持（キャニング）する役目であるマット部材が剥き出しになるため、排ガスの噴き付けによりマット部材が飛散してしまい、飛散したマット材質が更に異物となってハニカム構造体を損傷させる場合があるからである。
【０００６】
このようなエロージョン現象は、上述した近年の要請、より具体的には以下の（１）、（２）に述べる事項に起因するものであり、浄化性能における暖機特性の向上、及びエンジンの始動直後に排出される有害物質の低減といった要請を満足させながらも、耐エロージョン性を高める手段が強く望まれている。
【０００７】
（１）薄壁化したハニカム構造体では、通常、外力に対する破壊強度が低下しており、特に、各隔壁単位での破壊強度は、壁厚さにより直接的に影響を受けるため、薄くする程、各隔壁単位での破壊強度は低下する。
【０００８】
（２）コンバーターシステムをエキマニ直下に搭載すると、従来のように床下搭載していた場合に比べ、ハニカム構造体が、より高温、高圧の排ガスに曝されるため、より大きな熱衝撃等の熱的負荷を受けるとともに、排気ガスの偏流や脈動の影響も受け易くなる。
【０００９】
従来、ハニカム構造体の強度を向上させたものとしては、隔壁が相対的に厚い隔壁と薄い隔壁とを均一に配設してなるハニカム構造体（実開昭５８−１９７４３号公報）が提案されている。また、隔壁の厚さを中心方向に規則的に薄くすることにより、外力に対するハニカム構造体全体の破壊強度を確保しながらも、接触面積の増大、及び暖機時間の短縮により浄化性能を向上させたハニカム構造体が提案されている（特開昭５４−１１０１８９号公報）。
【００１０】
しかし、これらのハニカム構造体は、いわゆる床下搭載を意図して作製されていたのが現状であり、上述した近年におけるハニカム構造体の薄壁化及びコンバーターシステムのエキマニ直下での搭載といった要請、更には、これらの要請に起因して発生するエロージョン現象という問題を全く考慮するものではなかった。
【００１１】
このため、これらのハニカム構造体は、実際上、高い耐エロージョン性を発揮させながら、浄化性能の暖機特性を向上させることができるものではなかった。
【００１２】
また、実開昭５８−１９７４３号公報に記載のハニカム構造体にあっては、相対的に厚い隔壁と薄い隔壁とを均一に配設する構造とする結果、構造体全体の強度を大きくする反面、耐熱衝撃性が低下するという問題もあった。
【００１３】
他方、隔壁の排ガス導入側端部のみを肉厚にして、耐エロージョン性を向上させたハニカム構造体が提案されている（特開２０００−５１７１０公報）。
【００１４】
しかし、このハニカム構造体でも、上述した近年におけるハニカム構造体の薄壁化及びコンバーターシステムのエキマニ直下での搭載といった要請に起因して発生するエロージョン現象の多くが、ハニカム構造体端面の特定部分でのみ生じるということを全く考慮するものではなかった。
【００１５】
また、一の隔壁での肉厚部と肉薄部とを有する結果、肉厚部と肉薄部との境界で熱応力が集中し易く、充分な耐熱衝撃性を得られるものではなかった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、浄化性能における暖機特性の向上、及びエンジンの始動直後に排出される有害物質の低減といった近年の要請を満足させながらも、外圧に対する充分な機械的強度を有し、同時に耐エロージョン性、及び耐熱衝撃性の大きなハニカム構造体等を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の課題を解決するべく鋭意検討した結果、まず、エロージョンのメカニズムに関して、
▲１▼微小粒径の異物による場合、異物が隔壁に衝突することにより隔壁が損傷し、それが繰り返されることで、エロージョンに進展すること、
▲２▼損傷した隔壁の破片が、自ら隔壁を損傷することによってもエロージョンが生じていること、
▲３▼粗大粒径の異物による場合、隔壁との衝突による損傷の他、異物が、端面上を摺動して端面が削れていくこと、
▲４▼熱衝撃によるマイクロクラック、又は排ガス脈動衝撃波による風食損傷も考えられるが、エロージョンを生じるのは、▲１▼〜▲３▼によるメカニズムが主であることを見出した。
【００１８】
また、本発明者らは、次に、エロージョン原因に関し、
▲１▼エキマニが鋳鉄により一体的に製作されているに場合には、使用中に、エキマニ内壁面が酸化により酸化スケールを形成して脆くなり、排気ガス流によりこの酸化スケールが剥離されて粒径数十μｍの異物となり、排気ガス流れに乗ってハニカム構造体に飛来すること、
▲２▼エキマニがステンレス製の薄板を溶接して製作されている場合には、エキマニ内面は酸化され難いため、鋳鉄製に比べて酸化スケールが発生し難いが、溶接時にエキマニ内面に付着したスパッタ、又は溶接ビート等の溶接物に由来する脱落物（スパッタ由来の場合は、１ｍｍ〜数ｍｍの粒径を有し、溶接ビート由来の場合は酸化スケールと同等の比較的小さい粒径を有する場合がある。）が排気ガス流に乗ってハニカム構造体に飛来することを見出した。
尚、エキマニをステンレス製とするのは、エキマニの軽量化、及びエキマニの熱容量の低減化を図ることができるため、軽量化により、自動車の燃費向上に寄与することができ、熱容量低減により、排気ガスの温度低下を抑え、触媒の早期活性化を促進することができるためである。
【００１９】
また、本発明者らは、現在、主に用いられているコンバーターシステムについてエキマニの配置とエロージョンとの関係を鋭意検討したところ、以下の点を見出した。
【００２０】
▲１▼図１及び図２に示すコンバーターシステムのように、各気筒毎（２気筒、４気筒等種々の気筒のものがある。）にエキマニの各排気管がそのまま排ガス導入管５としてコーン部７に連結されているものは、排ガス２１が、殆ど広がらずに高速でハニカム構造体１０に噴き付けられる。しかも、酸素センサーの正確な測定を可能とする必要上等から、殆どの排気管５は、図１に示すように、各排気管５から排出された排ガス２１が交差して、ハニカム構造体１０の端面における中央領域に集中的に噴き付けられるように配設されるか、図２に示すように、排ガス２１が途中で交差して、ハニカム構造体１０の端面における外周部近傍領域に集中的に噴き付けられるように配設される。このため、このタイプのコンバーターシステムでは、ハニカム構造体１０の排ガス噴き付け端面の中央部領域か、外周部近傍領域に集中的に、エロージョンを生じる。
【００２１】
▲２▼図３、４に示すコンバーターシステムのように、エキマニの各排気管を集合させた一の集合管を排ガス導入管５としてコーン部７に連結しているものは、排ガス２１がコーン部７に沿って広がりハニカム構造体１０の排ガス噴き付け端面の全体に噴き付けられる。また、排ガス２１は、排ガス流の中央部程、流速が大きいが、排ガス中の異物は、不規則に飛来してハニカム構造体１０の端面に至る。
【００２２】
但し、図４に示すように、排ガス導入管５を、排ガス噴き付け端面中央部の上方に位置させて配置するコンバーターシステムでは、大きな流速で端面に至る異物は、端面中央部に位置する隔壁と小さな角度で衝突することから衝突エネルギーは小さく、エロージョン量も小さい。一方、ハニカム構造体の端面外周部近傍領域に至る排ガスは、ハニカム構造体１０の端面に至った後、コーン部７の内面に沿って逆流し、再び排ガスに流れに乗って端面に至ることから、端面外周部近傍では、エロージョン量が大きい。
【００２３】
また、図３（ａ）に示すように、排ガス導入管５を、排ガス噴き付け端面に対して、斜め上方に位置させて配置するコンバーターシステムでは、大きな流速で排ガス噴き付け端面に至る異物は、端面中央部に位置する隔壁と大きな角度で衝突することから衝突エネルギーは大きく、端面中央部でエロージョン量が大きくなる。
【００２４】
また、図３（ｂ）に示すように、斜め上方から、ハニカム構造体１０の端面に至った排ガス２１中の異物は、コーン部７内面に衝突して分岐して、端面の外周部近傍領域を周方向に摺動し、再び、排ガス流に乗って端面中央部領域を通過するように摺動することから、端面外周部近傍領域と中央部領域でエロージョン量が大きくなる。
【００２５】
本発明は、本発明者らが、以上のような知見に基づき、特定の排ガス噴き付け領域及び異物摺動領域に対応させて、厚い隔壁を高い比率で配設し、逆に排ガス噴き付け領域以外の領域では、薄い隔壁を高い比率で配設することにより、従来のハニカム構造体の課題を解決し得ることを知見し、完成に至ったものである。
【００２６】
また、本発明は、本発明者らが、ハニカム構造体の排ガス噴き付け領域及び異物摺動領域が特定の範囲に限定されない場合であっても、異なる厚さの隔壁を不規則に配設することにより、従来のハニカム構造体の課題を解決し得ることを知見し、完成に至ったものである。
【００２７】
即ち、本発明によれば、複数の隔壁により、軸方向に貫通する複数の流通孔が形成されているハニカム構造体であって、複数の隔壁が、複数の異なる厚さの隔壁により構成され、複数の異なる厚さの隔壁中、平均隔壁厚さより厚い隔壁が、特定の一部の領域に、その他の領域に比較して高い割合で配設されていることを特徴とするハニカム構造体が提供される（以下、「第一のハニカム構造体」ということがある。）。
【００２８】
本発明の第一のハニカム構造体においては、具体的には、次のような態様を挙げることができる。
【００２９】
（１）複数の隔壁により、軸方向に貫通する複数の流通孔が形成されているハニカム構造体であって、複数の隔壁が、複数の異なる厚さの隔壁により構成され、平均隔壁厚さより厚い隔壁と、平均隔壁厚さより薄い隔壁とを混在してなる隔壁群が、特定の一部の領域に配設され、前記特定の一部の領域において、前記平均隔壁厚さより厚い隔壁が連続して並んで設けられている領域があり、平均隔壁厚さより薄い隔壁のみからなる隔壁群が、その他の領域に配設されていることを特徴とするハニカム構造体。
【００３２】
また、（１）のハニカム構造体では、平均隔壁厚さより厚い隔壁と平均隔壁厚さより薄い隔壁を混在してなる隔壁群が、少なくとも外周部近傍領域の一部を含んで配設され、平均隔壁厚さより薄い隔壁のみからなる隔壁群が、外周部近傍領域の内側に位置する中央部領域を含んで配設されているハニカム構造体；又は平均隔壁厚さより薄い隔壁のみからなる隔壁群が、少なくとも外周部近傍領域の一部を含んで配設され、平均隔壁厚さより厚い隔壁と平均隔壁厚さより薄い隔壁を混在してなる隔壁群が、外周部近傍領域の内側に位置する中央部領域を含んで配設されているハニカム構造体等を更に詳細な態様として挙げることができる。
【００３３】
また、（１）のハニカム構造体であっても、平均隔壁厚さより厚い隔壁と、該平均隔壁厚さより薄い隔壁とを、不規則に配設してなるものとしてもよい。
【００３５】
本発明の第一のハニカム構造体であっても、平均隔壁厚さより薄い隔壁、又は平均隔壁厚さより厚い隔壁を、２種以上の異なる厚さの隔壁で構成させることができる。
【００３６】
また、比較的粒径の大きな異物が発生する場合では、複数の隔壁のうち、外周部近傍領域で、ハニカム構造体の外周面に対する法線が通過する位置の流通孔を形成し、かつこの法線に対し、±２０度に位置するものについては、平均隔壁厚さより厚い隔壁により構成されていることが好ましく、排ガス噴き付け方向が、ハニカム構造体中央部から外周部方向であるコンバーターシステムでは、複数の隔壁のうち、ハニカム構造体の外周面に対する法線が通過する位置の流通孔を形成し、かつこの法線に対し、７０〜１１０度に位置するものについては、平均隔壁厚さより厚い隔壁により構成されていることが好ましい。
【００３７】
また、本発明のいずれのハニカム構造体においても、外周壁を隔壁の二倍以上に厚くして構造体全体の強度を補強することもできるが、外周壁に隣接する隔壁を含む隔壁群により形成される流通孔の内部を、押出し成形時において、口金形状の調整により、ハニカム構造体を構成する材料と同一の材料で閉塞することにより、又は外周壁に隣接する隔壁を含む隔壁群に、ハニカム構造体を構成する材料と同一の材料若しくは異種材料成分を含浸し、気孔率を下げて緻密化することにより補強することもできる。
【００３８】
更に、本発明のいずれのハニカム構造体においても、複数の流通孔の系方向における断面形状が、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形、丸形状のいずれか１種、又はこれらの２種以上であることが好ましい。
【００３９】
また、複数の異なる厚さの隔壁は、平均の隔壁の厚さが、０．１０ｍｍ以下であることが好ましく、複数の異なる厚さの隔壁中、最も薄い隔壁の厚さ（ｔ1）に対する、最も厚い隔壁の厚さ（ｔ2）の比（ｔ2／ｔ1）が、２．００以下であることが好ましい。また、耐熱衝撃性の観点からは、隔壁厚さの比をあまり大きくせずに１．５０以下とすることがより好ましく、更には、ハニカム構造体の成形性の観点からは、隔壁厚さの比を１．３０以下とすることが特に好ましい。一方、薄い隔壁に対して、厚い隔壁の厚さは、少なくとも５％以上、好ましくは１０％以上厚くすることが必要である。これより薄いと耐エロージョン性の向上が充分に認められない。また、押出し成形において、口金スリット幅の加工精度が約３〜５％あるので、ハニカム構造体全体を均一な隔壁厚さで設計しても実際には、この程度のバラツキをもった相対的に薄い隔壁と厚い隔壁が混在することになる。従って、この加工精度以上の厚さ差異を付与することになるので、厚さの比は１．０３以上、好ましくは１．０５以上となる。
【００４０】
本発明においては、複数の隔壁に、触媒成分を担持してなることが好ましく、このようなハニカム構造体における流通孔を、貫通する両端面で、目封じ材により互い違いに目封じすることによりハニカムフィルターとすることができる。
【００４１】
更に、本発明においては、このようなハニカム構造体又はハニカムフィルターと、これらハニカム構造体等に排ガスを導入する排ガス導入管と、これらハニカム構造体等及びハニカムフィルターを把持するケースと、排ガス導入管が連結され、ケースに接合しているコーン部とにより構成されるコンバーターシステムとすることができる。
【００４２】
本発明の第一のハニカム構造体では、上記のように、平均隔壁厚さより厚い隔壁が、排ガスが噴き付ける領域及び／又は排ガス中の異物が摺動する領域に対応させて、特定の一部の領域に、高い割合で配設されているため、排ガス又は排ガス中の異物によるエロージョンに対する耐性が大きく、しかも、逆に排ガスが噴き付ける領域及び／又は排ガス中の異物が摺動する領域に対応しないその他の領域では、平均隔壁厚さより薄い隔壁が、高い割合で配設されているため、高い暖機特性を維持して高度な浄化性能を発揮させることができる。尚、ディーゼル車においては、排ガスの酸素含有割合がガソリン車よりも高いこともあって、エンジン又はエキマニからの酸化スケール又はオイルアッシュ固形成分に由来する異物の排ガス浄化フィルターへの飛来が著しく、より高い耐エロージョン性が求められるが、本発明のハニカム構造体では、ディーゼル微粒子状物質を捕集・除去する排ガス浄化フィルター場合でも同様に優れた効果を発揮することができるため、特に好適に用いることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００４５】
１．第一のハニカム構造体
図１〜４に示すように、本発明の第一のハニカム構造体１０は、複数の隔壁により、軸方向に貫通する複数の流通孔３が形成されているハニカム構造体１０であって、複数の隔壁が、複数の異なる厚さの隔壁１、２により構成され、複数の異なる厚さの隔壁１、２中、平均隔壁厚さより厚い隔壁２が、特定の一部の領域に、その他の領域に比較して高い割合で配設されているものである。
【００４６】
第一のハニカム構造体１０において、貫通する複数の流通孔３は、その系方向における断面形状が、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形、丸形状のいずれか１種、又はこれらの２種以上を有するものを挙げることができる。中でも、耐エロージョン性が大きな点では、耐衝撃の大きな隔壁交点を多く有する、より多角の形状（例えば、四角形よりも六角形の方が好ましい。）又は、隔壁交点で隔壁が厚くなる丸形状が好ましい。
【００４７】
また、後述するように排ガス噴き付け方向を考慮して平均隔壁厚さより厚い隔壁１を配設する場合には、その系方向における断面形状が、三角形、五角形、八角形、又は丸形状が好ましく、耐熱衝撃性を向上させる点からは、六角形、八角形、丸形状が好ましい。
【００４８】
第一のハニカム構造体１０は、複数の隔壁が、複数の異なる厚さの隔壁１、２により構成され、複数の異なる厚さの隔壁１、２中、平均隔壁厚さより厚い隔壁１が、排ガスが噴き付ける領域４及び／又は排ガス中の異物が摺動する領域（図示せず）に対応させて特定の一部の領域に、その他の領域に比較して高い割合で配設されていればよく、詳細な条件については、求められる耐エロージョン性、暖機特性、構造体全体の強度及び耐熱衝撃性、同時に配設されるエキマニ等を考慮して適宜選択することが好ましい。
【００４９】
例えば、高い耐エロージョン性が求められる場合では、平均隔壁厚さより厚い隔壁２を、排ガス噴き付け領域等に対応する領域４で、より高比率で配設すればよく、暖機特性等の要請が強い場合には、全体に平均隔壁厚さより薄い隔壁１が高比率となるように配設すればよい。
【００５０】
また、平均隔壁厚さより厚い隔壁２及び平均隔壁厚さより薄い隔壁１を、規則的に配設しても、不規則的に配設してもよいが、熱応力の集中を緩和して耐熱衝撃性を向上させることができる点では不規則に配設することが好ましい。具体的には、図１８に示すグラフのように隔壁厚さを変化させたものを一例として挙げることができる。
【００５１】
他方、構造体全体の強度を向上させるには、平均隔壁厚さより厚い隔壁２を直線的な位置に設けることが好ましく、更に平均隔壁厚さより厚い隔壁２を全体に分散させることがより好ましい。また、外周部近傍の隔壁を薄壁化した際には、構造体全体の強度も低下することになるため、構造体全体の強度を補強することが好ましい。この際、補強手段としては、口金形状を調整して押出し成形を行って、外周壁に隣接する隔壁を含む隔壁群により形成される流通孔３の内部を、ハニカム構造体を構成する材料と同一の材料で閉塞したもの、又は外周壁に隣接する隔壁を含む隔壁群に、ハニカム構造体を構成する材料と同一の材料若しくは異種材料成分を含浸し、気孔率を下げて緻密化したもの等を挙げることができる。
【００５２】
また、この際の異種材料としては、例えば、ハニカム構造体がコージェライト質セラミック材料からなる場合には、同じセラミック系材料で比較的熱膨張係数が近い材料のムライト、アルミナ、シリカ、マグネシア等が好ましい。
【００５３】
また、平均隔壁厚さより薄い隔壁１を、２種以上の異なる厚さの隔壁により構成させてもよく、同様に平均隔壁厚さより厚い隔壁２を、２種以上の異なる厚さの隔壁により構成させてもよい。この際、例えば、ハニカム構造体１０の隔壁のエロージョンが、主に中央部領域の隔壁で生じるものの、排ガス噴き付け領域４が端面全域に亘り、外周部側程、エロージョン現象が徐々に小さくなる場合には、複数の隔壁１、２を、ハニカム構造体１０の中央部から外周方向にかけて、段階的又は連続的に薄くなっているもので構成させることにより、求められる耐エロージョン性を効果的に発揮させることができる。具体的には、図１７に示すグラフのように隔壁厚さを変化させたものを一例として挙げることができる。
【００５４】
また、同様の場合に、平均隔壁厚さより薄い隔壁１の割合を、ハニカム構造体１０の中央部から外周方向にかけて、段階的又は連続的に大きくなるように配設したものであっても、効果的に耐エロージョン性を向上させることができる。
【００５５】
次に、平均隔壁厚さより薄い隔壁１と平均隔壁厚さより厚い隔壁２との配設位置について、図面に基づいてより具体的に説明する。
【００５６】
図５〜１６は、第一のハニカム構造体において、平均隔壁厚さより厚い隔壁と平均隔壁厚さより薄い隔壁との配列の状態を模式的に示す断面図である。
【００５７】
図５〜９に示すように、第一のハニカム構造体の一の実施形態としては、複数の隔壁１、２により、軸方向に貫通する複数の流通孔４が形成されているハニカム構造体であって、複数の隔壁１、２が、複数の異なる厚さの隔壁により構成され、平均隔壁厚さより厚い隔壁２と、平均隔壁厚さより薄い隔壁１とを混在してなる隔壁群１１が、特定の一部の領域に配設され、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、その他の領域に配設されているものを挙げることができる。
【００５８】
このハニカム構造体１０では、排ガス噴き付け領域に対応して、平均隔壁厚さより厚い隔壁２と平均隔壁厚さより薄い隔壁１を混在してなる隔壁群を配設することにより、効果的に耐エロージョン性を向上させることができるとともに、排ガス噴き付け領域に対応しないその他の領域で、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２を配設することにより、高い暖機特性を維持して高度な浄化性能を発揮させることができる。また、単に端部のみ厚壁化した場合に比べ、構造体の強度が向上するという利点も有する。更に、このハニカム構造体では、平均隔壁厚さより厚い隔壁２を平均隔壁厚さより薄い隔壁１と混在して配設しているため、特に、高い暖機特性を発揮することができる。加えて、平均隔壁厚さより厚い隔壁２を設けた領域で、高熱容量の厚い隔壁と低熱容量の薄い隔壁とを混在させる構造とするため、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が配設されている領域との温度勾配が緩やかとなり、境界領域の熱応力を低減することができる。
【００５９】
このようなハニカム構造体としては、図５〜７に示すように、平均隔壁厚さより厚い隔壁２と平均隔壁厚さより薄い隔壁１とを混在してなる隔壁群１１が、少なくとも外周部近傍領域の一部を含んで配設され、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、外周部近傍領域の内側に位置する中央部領域を含んで配設されているもの；図８、９に示すように、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、少なくとも外周部近傍領域の一部を含んで配設され、平均隔壁厚さより厚い隔壁２と平均隔壁厚さより薄い隔壁１を混在してなる隔壁群１１が、外周部近傍領域の内側に位置する中央部領域を含んで配設されているもの等を挙げることができる。
【００６０】
前者の場合には、図２に示すコンバーターシステムのように排ガス噴き付け領域４が外周部近傍領域に集中する場合、又は図３若しくは図４に示すコンバーターシステムのように、排ガスの局所的な還流２２により、エロージョンが外周部近傍領域に集中する場合に効果的に耐エロージョン性を向上させることができる。一方、後者の場合には、図１又は図３に示すコンバーターシステムのように排ガス噴き付け領域が中央部領域に集中する場合に、効果的に耐エロージョン性を向上させることができる。
【００６１】
また、前者のハニカム構造体としては、▲１▼図５に示すように、平均隔壁厚さより厚い隔壁２と平均隔壁厚さより薄い隔壁１とを混在してなる隔壁群１１が、外周部近傍領域に配設され、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、外周部近傍領域の内側に位置する中央部領域に配設されているものの他、▲２▼図６に示すように、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、外周部近傍領域の内側に位置する中央部領域を含んで断面形状が外周壁に接続する四辺で囲まれる四角形となる領域に設けられ、平均隔壁厚さより厚い隔壁２と平均隔壁厚さより薄い隔壁１とを混在してなる隔壁群１１が、その他の外周部近傍領域の一部を含む領域に設けられているもの、▲３▼図７に示すように、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、外周壁に接続する平行の２つの直線と、この２つの直線を結ぶ外周壁内面によって形成される２つ曲線により包囲される中央部領域を含む領域に設けられ、平均隔壁厚さより厚い隔壁２と平均隔壁厚さより薄い隔壁１とを混在してなる隔壁群１１が、その他の外周部近傍領域の一部を含む領域に設けられているものを挙げることができる。
【００６２】
図５に示すハニカム構造体１０では外周部近傍領域の隔壁群が平均隔壁厚さより薄い隔壁１を混在しているため、この領域での熱容量及び圧損の増大を抑制して、暖機特性等を向上させることもできるとともに、過度の剛性増加を抑制して、耐熱衝撃性の低下を防ぐことができる。
【００６３】
また、図６に示すハニカム構造体１０では、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、外周部近傍領域の一部にも配設されているため、図５に示すハニカム構造体で述べた熱容量及び圧損の低減、並びに耐熱衝撃性の向上等の効果をより増大させることができる。
【００６４】
また、図７に示すハニカム構造体では、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、図６に示すハニカム構造体より、更に広範囲で配設されているため、図５に示すハニカム構造体で述べた熱容量及び圧損の低減、並びに耐熱衝撃性の向上等の効果を特に増大させることができる。
【００６５】
尚、外周部近傍領域で、隔壁群を厚くする場合には、例えば、外周から少なくとも１０セル以上の範囲で隔壁を厚くすることが好ましく、２０セル以上の範囲で隔壁を厚くすることがより好ましい。
【００６６】
また、エキマニ直下に配置するハニカム構造体では、排ガスが、ハニカム構造体の排ガス噴き付け端面に局部的にあたり、排ガスが特に強くあたる領域の寸法はエキマニの口径に近似する。エキマニの口径は、多くの場合、約φ１０〜３０ｍｍであり、ハニカム構造体の外径は、一般に、約φ１００ｍｍ前後である。従って、外周からハニカム構造体直径の１０〜６０％の領域で隔壁を厚くすることが好ましい。
【００６７】
また、中央部領域とは、外周部近傍領域の内側の領域で、通常、外周部近傍領域に比べ、特に排ガスの噴き付けが強い又は弱い領域を意味し、例えば、図４で示される排ガス導入管の口径がφ５０ｍｍ程度で、ハニカム構造体がφ１００ｍｍ程度であれば、中央部領域とは、ハニカム構造体の端面の中心を領域の中心として直径で約５０〜８０ｍｍ程度の円形等で示される領域となる。
【００６８】
次に、後者のハニカム構造体としては、▲１▼図８に示すように、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、外周部近傍領域に配設され、平均隔壁厚さより厚い隔壁２と平均隔壁厚さより薄い隔壁１とを混在してなる隔壁群１１が、外周部近傍領域の内側に位置する中央部領域に配設されているものの他、▲２▼図９に示すように、平均隔壁厚さより厚い隔壁２と平均隔壁厚さより薄い隔壁１とを混在してなる隔壁群１１が、中央部領域の少なくとも一部と、更に外周部の一部を含んで十字形状で示される領域で配設され、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、その他の外周部近傍領域の一部を含む領域に配設されているものを挙げることができる。
【００６９】
図８に示すハニカム構造体では、中央部領域の隔壁群が薄い隔壁を混在しているため、この領域での熱容量及び圧損の増大を抑制して、暖機特性等を向上させることもできるとともに、過度の剛性増加を抑制して、耐熱衝撃性の低下を防ぐこともできる。
【００７０】
また、図９に示すハニカム構造体では、ハニカム構造体の外周部近傍領域の一部に平均隔壁厚さより厚い隔壁２が存在しているのため、図８に示すハニカム構造体に比べ、ハニカム構造体全体の機械的強度を高め、成形時の保型性と耐キャニング性を向上させることができる。もっとも、平均隔壁厚さより厚い隔壁２が存在している中央部領域等で平均隔壁厚さより厚い隔壁１が混在しているため、中央部領域等で熱容量及び圧損の増大を抑制して、暖機特性等を向上させることもできるとともに、過度の剛性増加を抑制して、耐熱衝撃性の低下を防止する効果も有する。
【００７１】
尚、図３（ａ）に示すように、排ガス導入管５を、排ガス噴き付け端面に対して、斜め上方に位置させて配置するコンバーターシステムでは、図３（ｂ）に示すように、ハニカム構造体１０の端面に至った排ガス２１中の異物は、コーン部７内面に衝突して分岐して、端面の外周部近傍領域を円周方向に摺動し、再び排ガスに流れに乗って端面中央部領域を通過するように摺動することから、端面外周部近傍領域と中央部領域で主にエロージョンを生じる。従って、このタイプのコンバーターシステムでは、図３（ｂ）に示すように、平均隔壁厚さより厚い隔壁２と平均隔壁厚さより薄い隔壁１とを混在してなる隔壁群１１が、外周部近傍領域の少なくとも一部と中央部領域の少なくとも一部に配設され、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、これら両者の領域の間に位置する中間領域に配設されているハニカム構造体とすることが好ましい。
【００７２】
次に、図１０、１１に示す第一のハニカム構造体における他の実施の形態について説明する。
図１０、１１に示すように、第一のハニカム構造体における他の実施形態としては、複数の隔壁１、２により、軸方向に貫通する複数の流通孔４が形成されているハニカム構造体１０であって、複数の隔壁１、２が、複数の異なる厚さの隔壁により構成され、平均隔壁厚さより厚い隔壁２のみからなる隔壁群１３が、特定の一部の領域に配設され、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、その他の領域に配設されているものを挙げることができる。
【００７３】
このハニカム構造体１０では、排ガス噴き付け領域に対応して、平均隔壁厚さより厚い隔壁２のみからなる隔壁群を配設することにより、効果的に耐エロージョン性を向上させることができるとともに、排ガス噴き付け領域に対応しないその他の領域で、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２を配設することにより、高い暖機特性を維持して高度な浄化性能を発揮させることができる。また、単に端部のみ厚壁化した場合に比べ、構造体強度が向上するという利点も有する。
【００７４】
このようなハニカム構造体としては、図１０、１１に示すように、複数の隔壁１、２が、複数の異なる厚さの隔壁により構成され、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、外周部近傍領域の一部を少なくとも含んで配設され、平均隔壁厚さより厚い隔壁２のみからなる隔壁群１３が、外周部近傍領域の内側に位置する中央部領域を含んで配設されているもの、又は図１０、１１に示すように、複数の隔壁１、２が、複数の異なる厚さの隔壁により構成され、平均隔壁厚さより厚い隔壁２のみからなる隔壁群１３が、外周部近傍領域の一部を少なくとも含んで配設され、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、外周部近傍領域の内側に位置する中央部領域を含んで配設されているものを挙げることができる。
【００７５】
前者の場合には、図１又は図３に示すコンバーターシステムのように排ガス噴き付け領域が中央部領域に集中する場合に、効果的に耐エロージョン性を向上させることができる。
特に、このハニカム構造体では、排ガス噴き付け領域である中央部領域で、隔壁群を平均隔壁厚さより厚い隔壁２のみにより構成しているため、耐エロージョン性が大きく、しかも平均隔壁厚さより厚い隔壁２と薄い隔壁１とを全体に均一に配設した構造に比べ、使用時に高温になり易い中央部の熱容量を増大させることができるため、中央部の過度の温度上昇が抑制されハニカム構造体各部の温度格差による熱応力の増大を抑制することができるという利点を有する。
【００７６】
更には、平均隔壁厚さより厚い隔壁２と平均隔壁厚さより薄い隔壁１の隔壁厚さの比を後述する範囲内で制御することにより、押出し成形時に、ハニカム構造体の中央部と外周部近傍領域で、押出し圧力、又は押出し原料の不均一に起因して発生する押出し速度のバラツキを的確に緩和して、押出し成形時の成形性を向上させることができる。
【００７７】
一方、後者の場合には、図２に示すコンバーターシステムのように排ガス噴き付け領域が外周部近傍領域に集中する場合、又は図３若しくは図４に示すコンバーターシステムのように、排ガスの局所的な還流２２により、エロージョンが外周部近傍領域に集中する場合に効果的に耐エロージョン性を向上させることができる。
【００７８】
また、前者のハニカム構造体１０としては、▲１▼図１０に示すように、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、外周部近傍領域に配設され、平均隔壁厚さより厚い隔壁２のみからなる隔壁群１３が、外周部近傍領域の内側に位置する中央部領域に配設されているものの他、▲２▼図１１に示すように、平均隔壁厚さより厚い隔壁２のみからなる隔壁群１３が、中央部領域の少なくとも一部と、更に外周部の一部を含んで断面形状が十字形状となる領域で配設され、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、その他の外周部近傍領域の一部を含む領域に配設されているものを挙げることができる。
【００７９】
図１０に示すハニカム構造体１０では、図１又は図３に示すコンバーターシステムのように、排ガス噴き付け領域がハニカム構造体１０の中央部に集中する場合に、効果的に耐エロージョン性を向上させることができる。
また、図１１に示すハニカム構造体１０では、図１０に示すハニカム構造体１０と同様に、排ガス噴き付け領域がハニカム構造体１０の中央部に集中する場合に、効果的に耐エロージョン性を向上させることができることに加え、ハニカム構造体１０の外周部近傍領域の一部に平均隔壁厚さより厚い隔壁２が存在しているのため、図１０に示すハニカム構造体１０に比べ、ハニカム構造体全体の機械的強度を高め、成形時の保型性と耐キャニング性を向上させることができる。
【００８０】
また、後者のハニカム構造体１０としては、▲１▼図１２に示すように、平均隔壁厚さより厚い隔壁２のみからなる隔壁群１３が、外周部近傍領域に配設され、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、外周部近傍領域の内側に位置する中央部領域に配設されているものの他、▲２▼図１３に示すように、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、外周部近傍領域の内側に位置する中央部領域を含んで断面形状が外周壁に接続する四辺で囲まれる四角形となる領域に設けられ、平均隔壁厚さより厚い隔壁２のみからなる隔壁群１３が、その他の外周部近傍領域の一部を含む領域に設けられているものを挙げることができる。
【００８１】
図１２に示すハニカム構造体１０では、図２に示すコンバーターシステムのように排ガス噴き付け領域が外周部近傍領域に集中する場合、又は、図３若しくは図４に示すコンバーターシステムのように、排ガスの局所的な還流２２により、エロージョンが外周部近傍領域に集中する場合に、効果的に耐エロージョン性を向上させることができる。また、図１３に示すハニカム構造体１０では、図１２に示すハニカム構造体１０と同様に、排ガス噴き付け領域が外周部近傍領域に集中する場合、又は排ガスの局所的な還流２２により、エロージョンが外周部近傍領域に集中する場合に、効果的に耐エロージョン性を向上させることができることに加え、平均隔壁厚さより薄い隔壁１のみからなる隔壁群１２が、外周部近傍領域の一部にも配設されているため、熱容量及び圧損の低減、及び耐熱衝撃性の向上等の効果をより増大させることができる。
【００８２】
尚、この実施形態のハニカム構造体１０では、エロージョンが主に中央部領域の隔壁で生じるものの、端面全域に亘って起こり、外周部側程、エロージョン現象が徐々に小さくなる場合には、平均隔壁厚さより薄い隔壁１及び平均隔壁厚さより厚い隔壁２を、それぞれ２種以上の異なる厚さの隔壁からなるもので構成し、ハニカム構造体１０の中央部から外周方向にかけて、段階的又は連続的に薄い隔壁を配設することにより、効果的に耐エロージョン性を向上させることもできる。
【００８３】
次に、第一のハニカム構造体における更に他の実施形態について説明する。
【００８４】
第一のハニカム構造体の更に他の実施形態としては、複数の隔壁により、軸方向に貫通する複数の流通孔が形成されているハニカム構造体であって、複数の隔壁が配設されている全領域で、平均隔壁厚さより厚い隔壁と平均隔壁厚さより薄い隔壁とが、混在して配設され、平均隔壁厚さより厚い隔壁を相対的に多く混在してなる隔壁群が、特定の一部の領域に配設され、平均隔壁厚さより薄い隔壁を相対的に多く混在してなる隔壁群が、その他の領域に配設されているものを挙げることができる。
【００８５】
このハニカム構造体では、排ガス噴き付け領域に対応して特定の一部の領域に、平均隔壁厚さより厚い隔壁を相対的に多く混在してなる隔壁群を配設することにより、効果的に耐エロージョン性を向上させるとともに、排ガス噴き付け領域に対応しないその他の領域では、平均隔壁厚さより薄い隔壁を相対的に多く混在してなる隔壁群を配設することにより、高い暖機特性を維持して高度な浄化性能を発揮させることができる。また、単に端部のみ厚壁化した場合に比べ、耐熱衝撃性及び構造体強度が向上するという利点も有する。また、このハニカム構造体では、平均隔壁厚さより厚い隔壁を平均隔壁厚さより薄い隔壁と全体で混在させて配設しているため、特に、高い暖機特性を発揮することができるとともに、熱応力の集中も極力緩和することができる。また、このハニカム構造体では、エロージョンが、特定の一部の領域で主に生じるものの、少なからず全領域で生じる場合に、効果的に耐エロージョン性を向上させることができる。
【００８６】
尚、このハニカム構造体でも、平均隔壁厚さより薄い隔壁を、２種以上の異なる厚さの隔壁により構成してもよく、平均隔壁厚さより厚い隔壁を、２種以上の異なる厚さの隔壁により構成してもよい。
【００８７】
次に、図１４、１５に示す第一のハニカム構造体における更に他の実施形態について説明する。
【００８８】
図１４、１５に示すように、第一のハニカム構造体１０では、図１〜３に示すコンバーターシステムのように、排ガスの噴き付け方向が、流通孔３の貫通方向に対して一定の角度を有している場合には、複数の隔壁のうち、ハニカム構造体１０の外周面における法線２０が通過する位置に設けられている流通孔３を形成し、かつこの法線２０に対し、７０〜１１０度に位置するものについて、平均隔壁厚さより厚い隔壁２により構成させることが好ましく、８０〜１００度に位置するものについて、平均隔壁厚さより厚い隔壁２により構成させることがより好ましく、８５〜９５度に位置するものについて、平均隔壁厚さより厚い隔壁２により構成させることが特に好ましい。
【００８９】
排ガスの噴き付け方向が、流通孔３の貫通方向に対して一定の角度を有している場合には、排ガス中の異物の移動方向と垂直に近い位置に配設されている隔壁程、異物による衝撃を受け易いため、このような衝撃を受け易い隔壁を平均隔壁厚さより厚い隔壁２により構成させることにより、効果的に耐エロージョン性を向上させることができる。
【００９０】
尚、７０〜１１０度の範囲に限ったのは、この範囲外のものまで平均隔壁厚さより厚い隔壁２により構成させると、耐エロージョン性の向上という効果に比べ、熱容量の増大による暖機特性の低下という弊害の方が大きくなってしまう場合があるからである。
【００９１】
他方、排ガス中の異物の粒径が、１ｍｍ以上の大きな粒径のものが多く含まれる場合には、図１６に示すように、複数の隔壁のうち、外周部近傍領域で、ハニカム構造体１０の外周面における法線２０が通過する位置に設けられているの流通孔３を形成し、かつこの法線２０に対し、±２０度に位置するものについて、平均隔壁厚さより厚い隔壁２により構成させることが好ましく、±１０度に位置するものについて、平均隔壁厚さより厚い隔壁２により構成させることがより好ましく、±５度に位置するものについて、平均隔壁厚さより厚い隔壁２により構成させることが特に好ましい。
【００９２】
エキマニ５をステンレス製とした場合には、溶接物等に由来する粒径１ｍｍ以上の比較的大きな異物が発生するが、この異物は、排ガス噴き付け端面上を摺動してコーン部７内面でその移動方向を変更し、主に端面の外周部近傍を円周方向に摺動することから、外周部近傍に配設された隔壁のうち、円周方向に対して垂直に近い位置の隔壁程、この粒径の大きな異物による衝撃を受け易い。そこで、このような位置に設けられる隔壁を平均隔壁厚さより厚い隔壁により構成させることにより、効果的に耐エロージョン性を向上させることができる。
【００９３】
また、このように平均隔壁厚さより厚い隔壁２を配設した場合には、外周部近傍領域で、流通孔３に対応する法線２０に対し、±２０度以外で位置する隔壁については、より薄い隔壁を配設し、中央部領域では、更に薄い隔壁を配設することが、耐エロージョン性を効果的に向上させながら、熱容量を低減して暖機特性を向上させる点で好ましい。
【００９４】
第一のハニカム構造体においては、複数の異なる厚さの隔壁における平均隔壁厚さが、０．１０ｍｍ未満であることが好ましく、０．０６５ｍｍ未満であることがより好ましい。
【００９５】
平均隔壁厚さを、０．１０ｍｍ未満とすることにより、近年の要請に充分に対応する暖機特性を発揮することができるとともに、圧力損失を大幅に低減することができる。
【００９６】
ここで、本明細書中、「平均隔壁厚さ」とは、ハニカム構造体を設計する場合の、構造体の熱容量又は圧力損失や機械的強度を計算するための隔壁厚さの代表寸法であり、概ね異なる２種以上の隔壁厚さの総和を隔壁厚さの種類の数で割った値である。尚、従来のハニカム構造体は、平均隔壁厚さが０．１０ｍｍ以上の隔壁により構成され、床下に搭載されるものが殆どであり、特に耐エロージョン性を考慮するものではない。
【００９７】
第一のハニカム構造体においては、複数の異なる厚さの隔壁中、最も薄い隔壁の厚さ（ｔ1）に対する、最も厚い隔壁の厚さ（ｔ2）の比（ｔ2／ｔ1）が、１．０５〜２．００とすることが好ましく、１．１０〜１．５０とすることがより好ましく、１．２０〜１．３０とすることが特に好ましい。
【００９８】
最も薄い隔壁の厚さ（ｔ1）に対する、最も厚い隔壁の厚さ（ｔ2）の比（ｔ2／ｔ1）が、１．０５未満であると、所望の耐エロージョン性を得ることが困難になる場合がある。一方、１．５より大きくなると、耐エロージョン性の向上という効果に比べ、熱容量の増大による暖機特性の低下という弊害の方が大きくなってしまうおそれがあるばかりか、押出し成形時に、最も薄い隔壁と最も厚い隔壁との間で押出し速度の格差が大きくなり成形性が低下してしまうことがある。
【００９９】
特に、近年の要請に応じて、隔壁平均厚さを０．１ｍｍ以下とするような場合には、薄い隔壁の流動抵抗が非常に大きくなることから、最も薄い隔壁と最も厚い隔壁との隔壁厚さの比が、上述した範囲外であると、押出し速度の格差が極めて大きくなり、看過し得ないような変形を生じてしまうことがある。
【０１００】
尚、最も薄い隔壁と最も厚い隔壁との隔壁厚さの比が、上述した範囲外であると、乾燥時や焼成時にも、乾燥速度や焼成速度のバラツキが大きくなり、収縮応力によるクラックや破損を生じる場合がある。
【０１０１】
もっとも、隔壁により微粒子の除去を行う排ガス浄化フィルターの場合には、隔壁の厚さを０．２〜０．５ｍｍとすることが好ましい。また、所望のフィルター機能を得るためには、隔壁の気孔率が４０％以上とすることが好ましい。尚、所望のフィルター機能を得るために気孔率が大きくなる排ガス浄化フィルターでは、より大きな耐エロージョン性が求められ、特に、ディーゼル車用のフィルターでは、酸化スケールやオイルアッシュ等に由来する多量の異物が隔壁と衝突する厳しい環境の下で使用されることからも、耐エロージョン性に対する要求が大きいが、本発明のハニカム構造体を適用することにより、このような要求に応じることが可能となる。
【０１０２】
第一のハニカム構造体における、平均隔壁厚さより厚い隔壁と平均隔壁厚さより薄い隔壁の全体における存在比率（平均隔壁厚さより厚い隔壁：平均隔壁厚さより薄い隔壁）は、１：１〜１：３が好ましく、１：２〜１：２．５がより好ましい。存在比率が、１：１より小さいと、熱容量の増大による暖機特性の低下という弊害の方が大きくなってしまうおそれがあり、１：３より大きいと、所望の耐エロージョン性を得ることが困難な場合がある。
【０１０３】
第一のハニカム構造体は、生産性が高く、低コストである点で、押出し成形により、外周壁と隔壁を一体成形することが好ましく、隔壁を厚壁化する方法としては、例えば、均一のスリット幅を有する成形用口金を、厚壁化したい領域の隔壁を放電加工して所望のスリット幅としたものを用いて押出し成形する方法、又は均一のスリット幅を有する成形用口金にメッキを施し、厚くしたい隔壁の領域のみメッキ厚さを薄くしたもの用いて押出し成形する方法等を挙げることができる。
【０１０４】
第一のハニカム構造体では、外周壁の厚さについて特に制限はないが、隔壁の外周部近傍で平均隔壁厚さより薄い隔壁の存在率が高い場合には、構造体全体の強度を向上させる点から、隔壁厚さに対して二倍以上の厚さとすることが好ましく、排ガスがハニカム構造体の外周壁にあたる場合、又はハニカム構造体の外周壁を含む領域で異物が摺動するような場合には、外周壁をより厚くすることが好ましい。
【０１０５】
第一のハニカム構造体の材料としては特に制限はなく、例えば、コージェライト、アルミナ、ムライト、リチウム・アルミニウム・シリケート、チタン酸アルミニウム、チタニア、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素からなる群より選ばれた少なくとも１種のセラミック材料若しくはそれらの複合材料、又は活性炭、シリカゲル、若しくはゼオライト等の吸着材料を挙げることができる。また、ステンレス鋼等の耐熱性金属材料等であってもよい。
【０１０６】
但し、上述したように、平均隔壁厚さが０．１以下と薄くする場合には、ハニカム構造体の機械的強度、及び耐エロージョン性が低下するため、材料気孔率を、１０〜２５％程度に緻密化し、機械的強度及び耐エロージョン性を向上させることが好ましい。
【０１０７】
この際、ハニカム構造体全体を緻密化しても、端面部を局部的に緻密化してもよいが、キャニングに対する機械的強度、及び全体の機械的強度を高める点、更には熱容量増加による温度上昇を抑制することができる点では、全体的に緻密化することが好ましい。また、局部的に緻密化する場合には、その他の部位との不連続性に起因して耐熱衝撃性を低下する危険性があるため、緻密度合いを連続的に傾斜化することが好ましい。更に、過度の緻密化は、熱膨張係数の増大により耐熱衝撃性の低下を招く恐れがあるため、気孔率を上述した範囲とすることが好ましい。
【０１０８】
また、第一のハニカム構造体では、複数の隔壁に、触媒成分を担持することが好ましく、触媒成分としては、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等を挙げることができる。また、第一のハニカム構造体は、各流通孔を、貫通する両端面で、目封じ材により互い違いに目封じすることによりハニカムフィルターとすることができる。尚、目封じ材について特に制限はなく、例えば、前述した第一のハニカム構造体の材料と同様のものを用いることができる。
【０１０９】
２．第二のハニカム構造体
本発明の第二のハニカム構造体は、複数の隔壁により仕切られ、軸方向に貫通して形成される複数の流通孔を備えるハニカム構造体であって、複数の隔壁が、複数の異なる厚さの隔壁により構成され、平均隔壁厚さより厚い隔壁と、平均隔壁厚さより薄い隔壁とを、不規則に配設されてなるものである。
【０１１０】
これにより、排ガス中の異物が、予測不能に不規則に各隔壁と衝突する状況でも、効果的に耐エロージョン性を向上させることができる。また、熱応力の集中を緩和することにより耐熱衝撃性を向上させることができる。
【０１１１】
第二のハニカム構造体では、平均隔壁厚さより厚い隔壁と、平均隔壁厚さより薄い隔壁を、不規則に配設すること以外の点については、前述した第一のハニカム構造体と同様である。従って、ここでは、それらの点については省略して説明する。
【０１１２】
第二のハニカム構造体では、前述した第一のハニカム構造体のように、構造体全体で、平均隔壁厚さより厚い隔壁と、平均隔壁厚さより薄い隔壁の存在率に格差を設けて配設してもよいが、排ガスが、噴き付け端面全体に噴き付けられている場合には、構造体全体で、均一となるように配設することが好ましい。
【０１１３】
不規則な配列は、例えば、カオス理論により決定することができるが、具体的には、図１９に示すグラフのように隔壁厚さを変化させたものを挙げることができる。
【０１１４】
３．コンバーターシステム
図１〜４に示すように、本発明のコンバーターシステムは、前述した第一若しくは第二のハニカム構造体１０（第二のハニカム構造体は図示せず）又は排ガス浄化フィルター（図示せず）と、第一若しくは第二のハニカム構造体１０等に排ガスを導入する排ガス導入管５と、第一若しくは第二のハニカム構造体等と排ガス導入管５とを把持するケースと、排ガス導入管５が連結し、ケース６に接合しているコーン部７とにより構成されるものである。
【０１１５】
本発明のコンバーターシステムでは、第一のハニカム構造体１０又はこれを用いたハニカムフィルターにより構成させる場合には、ハニカム構造体１０等に配設される平均隔壁厚さより厚い隔壁２が、少なくとも排ガス噴き付け領域及び又は異物摺動領域の一部を含んで配設され、平均隔壁厚さより薄い隔壁１が、少なくとも排ガス噴き付け領域以外の領域の一部を含んで配設されているため、エキマニ直下に搭載した場合であっても、耐エロージョン性、及び耐熱衝撃性に優れ、かつ所望の暖機特性を発揮するコンバーターシステムとすることができる。
【０１１６】
また、第二のハニカム構造体又はこれを用いたハニカムフィルターにより構成させる場合には、平均隔壁厚さより厚い隔壁と、平均隔壁厚さより薄い隔壁とが、不規則に配設されているため、排ガス中の異物が、予測不能に不規則に各隔壁と衝突する状況でも、効果的に耐エロージョン性を向上させることができるとともに、熱応力の集中を緩和することにより耐熱衝撃性を向上させることができる。
【０１１７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例及び比較例）
【０１１８】
実施例１
異なる厚さのメッキを施して、所望の異なる厚さの隔壁にそれぞれ対応する幅のスリットを有する成形用口金を用いて、押出し成形により、ハニカム構造体の断面形状が円形、気孔率４０％、直径１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ、流通孔の断面形状が正方形、セル密度が９００ｃｐｓｉ（セルピッチ０．８４ｍｍ）、相対的に薄い隔壁の厚さが０．０６５ｍｍ（２．５ｍｉｌ）、相対的に厚い隔壁の厚さが０．０７６ｍｍ（３．０ｍｉｌ）、薄い隔壁の厚さに対する厚い隔壁の厚さの比が１．１５であり、外周面から中央部方向に最大２０セルまでが含まれる外周部近傍領域の対向する両サイドの半月形状の領域で、ハニカム構造体の外周面における法線に対応する位置の流通孔を形成し、かつ該法線に対し、７０〜１１０度に位置する隔壁のみを０．０７６ｍｍ（３．０ｍｉｌ）の厚い隔壁により構成したコージェライト質ハニカム構造体を作製した。
【０１１９】
比較例１
相対的に薄い隔壁と、相対的に厚い隔壁とを、ハニカム構造体全体に交互に配設したこと以外は実施例１と同様にしてコージェライト質ハニカム構造体を作製した。
【０１２０】
（評価方法）
図２に示す構成のコンバーターシステムを用い、鋳鉄製エキマニに、異物投入口を設けて、定期的に所定量の異物をエキマニ内に投入して、コンバーターシステム内に設置したハニカム構造体の排ガス噴き付け端面に排ガスを噴き付けた。排ガス噴き付け領域は、ハニカム構造体の排ガス噴き付け端面における外周部近傍領域のうち、対向する両サイドに位置する図７に示す半月状領域であり、この領域に配設された隔壁を主として、排ガス流れに乗せて異物を繰り返し衝突させてエロージョン試験を行い、耐エロージョン性を評価した。
この際、異物は、酸化スケールを模擬した擬似異物として、市販のＧＣ（ＳｉＣ）砥粒（平均粒径５０μｍ）を用いた。また、エロージョン量は、ビーズを用いて、エロージョン試験前後でのビーズ充填体積差で測定した。尚、試験後には、ハニカム構造体の排ガス噴き付け端面上には、異物は残存していなかった。
【０１２１】
（評価結果）
実施例１及び比較例１で得られたハニカム構造体に触媒成分を所定量担持したハニカム触媒体を用いて、エロージョン試験を行ったところ、実施例１のハニカム構造体では、比較例１のハニカム構造体に比べ、耐エロージョン性が、約４０％向上していた。
尚、各ハニカム構造体における、触媒成分の担持量を変化させて、同様の試験を行っても同様の結果が得られた。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、浄化性能における暖機特性の向上、及びエンジンの始動直後に排出される有害物質の低減といった近年の要請を満足させながらも、外圧に対する充分な機械的強度を有し、同時に耐エロージョン性、及び耐熱衝撃性の大きなハニカム構造体等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のコンバーターシステム一の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】  本発明のコンバーターシステムの他の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図３】  （ａ）は、本発明のコンバーターシステムの更に他の実施形態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すコンバーターシステムにおける排ガスの流れを模式的に示す一部斜視図である。
【図４】  本発明のコンバーターシステムの更に他の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図５】  本発明の第一のハニカム構造体における平均隔壁厚さより薄い隔壁と、平均隔壁厚さより厚い隔壁の配設パターンの一例を示す断面図である。
【図６】  本発明の第一のハニカム構造体における平均隔壁厚さより薄い隔壁と、平均隔壁厚さより厚い隔壁の配設パターンの他の一例を示す断面図である。
【図７】  本発明の第一のハニカム構造体における平均隔壁厚さより薄い隔壁と、平均隔壁厚さより厚い隔壁の配設パターンの更に他の一例を示す断面図である。
【図８】  本発明の第一のハニカム構造体における平均隔壁厚さより薄い隔壁と、平均隔壁厚さより厚い隔壁の配設パターンの更に他の一例を示す断面図である。
【図９】  本発明の第一のハニカム構造体における平均隔壁厚さより薄い隔壁と、平均隔壁厚さより厚い隔壁の配設パターンの更に他の一例を示す断面図である。
【図１０】  本発明の第一のハニカム構造体における平均隔壁厚さより薄い隔壁と、平均隔壁厚さより厚い隔壁の配設パターンの更に他の一例を示す断面図である。
【図１１】  本発明の第一のハニカム構造体における平均隔壁厚さより薄い隔壁と、平均隔壁厚さより厚い隔壁の配設パターンの更に他の一例を示す断面図である。
【図１２】  本発明の第一のハニカム構造体における平均隔壁厚さより薄い隔壁と、平均隔壁厚さより厚い隔壁の配設パターンの更に他の一例を示す断面図である。
【図１３】  本発明の第一のハニカム構造体における平均隔壁厚さより薄い隔壁と、平均隔壁厚さより厚い隔壁の配設パターンの更に他の一例を示す断面図である。
【図１４】  本発明の第一のハニカム構造体における平均隔壁厚さより薄い隔壁と、平均隔壁厚さより厚い隔壁の配設パターンの更に他の一例を示す一部拡大図である。
【図１５】  本発明の第一のハニカム構造体における平均隔壁厚さより薄い隔壁と、平均隔壁厚さより厚い隔壁の配設パターンの更に他の一例を示す一部拡大図である。
【図１６】  本発明の第一のハニカム構造体における平均隔壁厚さより薄い隔壁と、平均隔壁厚さより厚い隔壁の配設パターンの更に他の一例を示す断面図である。
【図１７】  本発明のハニカム構造体における、隔壁厚さを段階的に変化させた一例を示すグラフである。
【図１８】  本発明のハニカム構造体における、隔壁厚さを段階的に変化させた他の一例を示すグラフである。
【図１９】  本発明のハニカム構造体における、隔壁厚さを不規則に変化させた一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１…平均隔壁厚さより薄い隔壁、２…平均隔壁厚さより厚い隔壁、３…流通孔、４…排ガス噴き付け領域、５…排ガス導入管（エキマニ、排気管）、６…ケース、７…コーン部、８…外周壁、１０…ハニカム構造体、１１…平均隔壁厚さより厚い隔壁と平均隔壁厚さより薄い隔壁を混在してなる隔壁群、１２…平均隔壁厚さより薄い隔壁のみからなる隔壁群、１３…平均隔壁厚さより厚い隔壁のみからなる隔壁群、１４…エロージョン集中領域、２０…法線、２１…排ガス、２２…排ガスの局所的還流。
【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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【図１８】
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【図１９】
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