(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子状に配設され多数のセルを形成する隔壁と，該隔壁の周囲を囲う外皮よりなるセラミックハニカム構造体において，
上記外皮には，押出成形時にその長手方向に沿って全長にわたって該外皮を切り離すことにより形成したスリットを設けてなると共に，乾燥焼成してなり，
上記スリットにより形成される上記外皮の切断面は互いに当接していることを特徴とするセラミックハニカム構造体。
【請求項２】
請求項１において，上記スリットは，複数設けてあることを特徴とするセラミックハニカム構造体。
【請求項３】
請求項２において，上記スリット同士は，略均等な間隔をあけて設けてあることを特徴とするセラミックハニカム構造体。
【請求項４】
請求項２又は３において，上記スリット同士の間隔は，上記隔壁同士の間隔の２倍以上の間隔をあけて設けてあることを特徴とするセラミックハニカム構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において，上記外皮は円筒形状を有していると共にその外径が５０〜１５０ｍｍ，長さが５０〜２００ｍｍであり，上記隔壁の厚さは０．０４〜０．３ｍｍであり，上記セルは四角形又は六角形であると共にその１辺の長さが０．５〜１．５ｍｍであることを特徴とするセラミックハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，自動車の排ガス浄化装置等の触媒担体として用いられるセラミックハニカム構造体，特に耐熱衝撃性に優れたセラミックハニカム構造体に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より，排ガス浄化装置の触媒担体として，図６（ａ）（ｂ）に示すごとく，コージェライト等のセラミックよりなる隔壁９０を格子状に配置して多数のセル９９を設け，かつその周囲を隔壁９０と同材質の外皮９５により囲うセラミックハニカム構造体９が用いられている。このセラミックハニカム構造体９の隔壁９０の表面に排ガス浄化用の触媒を担持させることにより，排ガス浄化機能が発揮される。
【０００３】
【解決しようとする課題】
ところで，上記セラミックハニカム構造体９は，上記排ガス浄化装置に触媒担体として用いた場合には，高温の排ガスに直接曝され，繰り返し熱衝撃を受ける。この熱衝撃を受けた場合には，セラミックハニカム構造体の外皮等に割れが生じることがある。そのため，セラミックハニカム構造体に対しては，使用中に熱衝撃により割れが発生しないような高い耐熱衝撃性が要求される。
【０００４】
また，最近の排ガス浄化装置に対する高性能要求に伴って，触媒機能を早期に発揮させるべく，触媒担体の昇温を従来よりも早める工夫がなされてきている。例えば，隔壁の熱容量低下のための隔壁の薄肉化などが行われている。隔壁の薄肉化を行う場合には，セラミックハニカム構造体全体の強度を維持すべく，外皮の厚肉化が行われる。この隔壁薄肉化及び外皮厚肉化を実施した場合には，熱衝撃による外皮に与えられる応力が大きくなり，割れの発生を起こりやすくしてしまう。
それ故，セラミックハニカム構造体に対しては，耐熱衝撃性のさらなる向上が望まれている。
【０００５】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，耐熱衝撃性に優れたセラミックハニカム構造体を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は、格子状に配設され多数のセルを形成する隔壁と，該隔壁の周囲を囲う外皮よりなるセラミックハニカム構造体において，
上記外皮には，押出成形時にその長手方向に沿って全長にわたって該外皮を切り離すことにより形成したスリットを設けてなると共に，乾燥焼成してなり，
上記スリットにより形成される上記外皮の切断面は互いに当接していることを特徴とするセラミックハニカム構造体にある。
【０００７】
本発明において最も注目すべきことは，上記外皮にその全長にわたるスリットを形成したことである。
上記スリットは，外皮を切り離すことにより設けてある。そして，切り離されたスリットの両壁の間には，隙間があってもなくても良い。即ち，上記スリットは，そのスリットを境界とする両側の外皮が分離されていればよく，両側の外皮が当接せずに間隙をもっていても，あるいは当接して間隙がない状態となっていてもいずれでも良い。
【０００８】
上記スリットの形成方法としては，セラミックハニカム構造体の押出成形時に同時に設ける方法をとることが好ましい。この場合には，スリットを形成するための特別な工程を設ける必要がなく，また，スリットの幅及び形状等を良好に仕上げることができる。
【０００９】
上記隔壁及び外皮は，例えばコージェライト等のセラミックにより構成する。コージェライトは，一般的に，ＳｉＯ2：４５〜５５重量％，Ａｌ2Ｏ3：３３〜４２重量％，ＭｇＯ：１２〜１８重量％の化学組成よりなる。
【００１０】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明のセラミックハニカム構造体は，上記のごとく，その外皮に上記スリットを有している。そのため，上記セラミックハニカム構造体は，スリットを設けていない場合に比べて，大幅に耐熱衝撃性が向上する。
【００１１】
即ち，セラミックハニカム構造体が例えば排ガスにより急激に加熱された場合には，急激な熱膨張が生ずる。この熱膨張は，通常は，排ガスが大量に通過する隔壁部分において最も大きくなり，外皮の熱膨張と差が生じる。そのため，外皮には大きな引張応力が加えられる。そのため，従来ならば，この引張応力に耐えきれずに外皮に割れが生じる場合があった。
【００１２】
ここで，本発明では，上記スリットを外皮に設け，これにより外皮を分割してある。そのため，上記引張応力が外皮に付与された場合には，スリットの幅が広がることにより，上記引張応力は十分に解放される。しかも，上記スリットは外皮の全長にわたって設けられているので，応力集中も回避できる。それ故，上記スリットを有する本発明のセラミックハニカム構造体は，従来よりも耐熱衝撃性が大幅に向上する。
【００１３】
したがって，本発明によれば，耐熱衝撃性に優れたセラミックハニカム構造体を提供することができる。
【００１４】
次に，上記スリットにより形成される上記外皮の切断面は互いに当接している。この場合には，スリット部分に隙間が無い状態となるので，外皮の欠け等の発生を防止することができる。
【００１５】
また，請求項２の発明のように，上記スリットは，複数設けてあることが好ましい。これにより，熱衝撃時の応力解放を複数箇所で行うことができ，さらに耐熱衝撃性を向上させることができる。
また，請求項３の発明のように，上記スリット同士は略均等な間隔をあけて設けてあることが好ましい。この場合には，熱衝撃発生時の応力解放をバランスよく行うことができ，さらに耐熱衝撃性を向上させることができる。
【００１６】
また，請求項４の発明のように，上記スリット同士の間隔は，上記隔壁同士の間隔の２倍以上の間隔をあけて設けてあることが好ましい。スリット同士の間隔を上記隔壁同士の間隔の２倍未満とした場合には，外皮によるハニカム構造体の強化の効果が得られないという問題がある。
【００１７】
また，請求項５の発明のように，上記外皮は円筒形状を有していると共にその外径が５０〜１５０ｍｍ，長さが５０〜２００ｍｍであり，上記隔壁の厚さは０．０４〜０．３ｍｍであり，上記セルは四角形又は六角形であると共にその１辺の長さが０．５〜１．５ｍｍであることが好ましい。この寸法のセラミックハニカム構造体においては，特に熱衝撃による外皮への応力付与が大きくなるが，この場合にも上記スリットにより確実に応力解放を図ることができ，優れた耐熱衝撃性を実現することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施形態例
本発明の実施形態例にかかるセラミックハニカム構造体につき，図１〜図５を用いて説明する。
本例では，自動車の排ガス浄化装置の触媒担体に用いられるセラミックハニカム構造体について，本発明品としての実施例Ｅ１〜Ｅ３と従来品としての比較例Ｃ１，計４種類のものを準備し，その性能を評価した。
【００１９】
（実施例Ｅ１）
実施例Ｅ１のセラミックハニカム構造体１は，図１（ａ）〜（ｃ）に示すごとく，格子状に配設され多数のセル１９を形成する隔壁１０と，該隔壁１０の周囲を囲う外皮１５とよりなる。上記外皮１５には，その長手方向に沿って全長にわたって該外皮１５を切断してなるスリット２を設けてなる。
【００２０】
本例のおけるセラミックハニカム構造体１は，円筒形の外皮１５の内部に，四角形状の多数のセル１９を隔壁１０により設けたものである。各部のサイズは，外皮１５の外径は１００ｍｍ，長さは１２０ｍｍ，外皮の厚みは０．３ｍｍ，隔壁１０の厚みは０．１ｍｍ，四角形セル１９の一辺の長さは１．２７ｍｍとした。
このセラミックハニカム構造体１は，コージェライトを主成分とするセラミック材料を用いて，押出成形し，これを乾燥後焼成することにより作製した。
そして，上記スリット２は，上記押出成形時に同時に形成した。
【００２１】
本例のスリット２は，上記円筒状の外皮１５をその円周方向において８等分する位置に均等な間隔をおいて８つ設けた。また，各スリット２は，各隔壁１０の配設方向に平行に，すなわちセラミックハニカム構造体１の長手方向に沿ってその全長に設けた。また，図１（ｃ）に示すごとく，上述したごとく押出成形時に形成した各スリット２を構成する両サイドの端面２１，２２は互いに当接している。
【００２２】
（実施例Ｅ２）
実施例Ｅ２のセラミックハニカム構造体としては，図２に示すごとく，実施例Ｅ１のスリット２の数を外皮１５の外周を４等分する位置に設けた４本に減らした例である。その他は実施例Ｅ１と同様とした。
【００２３】
（実施例Ｅ３）
実施例Ｅ３のセラミックハニカム構造体としては，図３に示すごとく，実施例Ｅ１のスリット２の数を１本だけに減らした例である。その他は実施例Ｅ１と同様とした。
【００２４】
（比較例Ｃ１）
比較例Ｃ１のセラミックハニカム構造体としては，図４（ａ）（ｂ）に示すごとく，実施例Ｅ１におけるスリット２を設けなかった以外は実施例Ｅ１と同様にした例である。
【００２５】
次に，本例では，上記各実施例Ｅ１〜Ｅ３及び比較例Ｃ１のセラミックハニカム構造体に対して，７００〜９００℃の熱衝撃を加え，これに対する耐久性を，割れの発生有無により判断するという熱衝撃試験を行った。
熱衝撃の付加は，電気炉を所定温度にした後，上記ハニカム構造体をその中に２０分間保持し，その後，大気中に放置するという条件により行った。
【００２６】
試験結果を図５に示す。
同図は，横軸にセラミックハニカム構造体の種類を，縦軸に熱衝撃値（℃）を取り，割れ有りの場合を×，割れなしの場合を○により示した。
同図より知られるごとく，スリット２を有していない比較例Ｃ１の場合には，熱衝撃が７００℃であっても外皮に割れが観察された。これに対し，実施例Ｅ１〜Ｅ３のスリット２を有する場合には，７５０℃という大きな熱衝撃を加えても割れが生じなかった。
【００２７】
これは，実施例Ｅ１〜Ｅ３の場合には，上記熱衝撃発生時に外皮１５に付与される大きな引張応力を，上記スリット２において解放することができるためであると考えられる。これに対し，比較例Ｃ１はスリット２を設けていないので，外皮１５が上記引張応力を解放することができず，最終的に割れにつながると考えられる。
【００２８】
また，実施例Ｅ１〜Ｅ３の比較において，スリット２の本数が１〜８本の範囲内においては，その本数が多いほど耐久性が高くなった。これにより，全体強度が維持できる範囲でスリット２の数を外皮１５の分割数を増やすほど，耐熱衝撃性が向上することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例Ｅ１のセラミックハニカム構造体を示す，（ａ）斜視図，（ｂ）正面図，（ｃ）正面図のスリット部拡大図。
【図２】実施例Ｅ２のセラミックハニカム構造体を示す正面図。
【図３】実施例Ｅ３のセラミックハニカム構造体を示す正面図。
【図４】比較例Ｃ１のセラミックハニカム構造体を示す，（ａ）斜視図，（ｂ）正面図。
【図５】実施形態例における，熱衝撃試験結果を示す説明図。
【図６】従来例のセラミックハニカム構造体の，（ａ）斜視図，（ｂ）Ｍ部拡大図。
【符号の説明】
１．．．セラミックハニカム構造体，
１０．．．隔壁，
１５．．．外皮，
１９．．．セル，
２．．．スリット，
【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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