JP6122534B1 - ハニカム構造体 - Google Patents

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Abstract

【課題】耐エロージョン性に優れるとともに、耐熱衝撃性にも優れたハニカム構造体を提供する。【解決手段】ハニカム構造部４は、流入端面１１の中央領域を含む方向の一部に、下記式（１）によって算出される気孔率変化率が２〜８％の緻密部を有するとともに、流入端面１１側から流出端面１２側に向かって外径が増大する外径増大部１７を有し、ハニカム構造部４の下記式（２）によって算出される平均径変化率が０．２〜３％である。式（１）：（１−Ｐｘ／Ｐｙ）×１００（Ｐｘは、流入端面１１の中央領域における気孔率（％）を示し、Ｐｙは、流入端面１１の中央領域を除く外周領域の気孔率（％）を示す）式（２）：（１−Ｄｘ／Ｄｙ）×１００（Ｄｘは、ハニカム構造部４の流入端面１１の平均径（ｍｍ）、Ｄｙは、ハニカム構造部４の流出端面１２の平均径（ｍｍ）を示す）【選択図】図５

Description

本発明は、ハニカム構造体に関する。異物によるエロージョンに対する耐久性に優れるとともに、耐熱衝撃性にも優れたハニカム構造体に関する。
近年では、社会全体で環境問題に対する意識が高まっており、燃料を燃焼して動力を生成する技術分野では、燃料の燃焼時に発生する排ガスから、窒素酸化物等の有害成分を除去する様々な技術が開発されている。例えば、自動車のエンジンから排出される排ガスから、窒素酸化物等の有害成分を除去する様々な技術が開発されている。こうした排ガス中の有害成分の除去の際には、触媒を用いて有害成分に化学反応を起こさせて比較的無害な別の成分に変化させるのが一般的である。そして、排ガス浄化用の触媒を担持するための触媒担体として、ハニカム構造体が用いられている。
また、内燃機関の燃焼により排出される排ガスには、窒素酸化物等の有毒ガスと共に、煤等の粒子状物質が含まれている。以下、粒子状物質を、「ＰＭ」ということがある。例えば、ガソリンエンジンから排出されるＰＭの除去に関する規制は世界的に厳しくなっており、ＰＭを除去するためのフィルタとして、ハニカム構造を有するハニカムフィルタが用いられている。
従来、このようなハニカム構造体として、流入端面から流出端面まで延びる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ハニカム構造部を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３−６３４２２号公報
ハニカム構造体を、排ガスを浄化するための浄化部材として使用する場合において、排気系には、金属粉、金属片などが含まれていることがあり、異物によるエロージョン（Ｅｒｏｓｉｏｎ）の対策が求められていた。従来のハニカム構造体においては、このような異物によるエロージョンに対する耐久性が低いという問題があった。
また、排ガスを浄化するための浄化部材として使用するためのハニカム構造体は、高温の排ガスによる熱サイクルに対する耐熱衝撃性も必要とされている。このため、耐熱衝撃性に優れたハニカム構造体の開発についても要望がある。
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。本発明は、異物によるエロージョンに対する耐久性に優れるとともに、耐熱衝撃性にも優れたハニカム構造体を提供する。
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。
［１］ 流入端面から流出端面まで延びる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、及び前記隔壁を囲繞するように配設された外周壁を有する、ハニカム構造部を備え、前記ハニカム構造部は、前記流入端面の中央領域を含み、当該流入端面の前記中央領域から前記ハニカム構造部の軸方向の一部に、下記式（１）によって算出される気孔率変化率が２〜８％の緻密部を有し、且つ、前記ハニカム構造部は、前記ハニカム構造部の軸方向の少なくとも一部において、前記ハニカム構造部の前記軸方向に直交する面の外径が、前記流入端面側から前記流出端面側に向かって増大する外径増大部を有し、前記ハニカム構造部の下記式（２）によって算出される平均径変化率が０．２〜３％である、ハニカム構造体。
式（１）：（１−Ｐｘ／Ｐｙ）×１００
（但し、式（１）において、Ｐｘは、前記流入端面の前記中央領域における気孔率（％）を示し、Ｐｙは、前記流入端面の前記中央領域を除く外周領域の気孔率（％）を示す。）
式（２）：（１−Ｄｘ／Ｄｙ）×１００
（但し、式（２）において、Ｄｘは、前記ハニカム構造部の前記流入端面の平均径（ｍｍ）を示し、Ｄｙは、前記ハニカム構造部の前記流出端面の平均径（ｍｍ）を示す。）
［２］ 前記流入端面の前記中央領域の、上記式（１）によって算出される気孔率変化率が２〜６％である、前記［１］に記載のハニカム構造体。
［３］ 前記ハニカム構造部は、前記流出端面の中央領域における下記式（３）によって算出される気孔率変化率が、２％未満である、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。
式（３）：（１−Ｐ’ｘ／Ｐ’ｙ）×１００
（但し、式（３）において、Ｐ’ｘは、前記流出端面の前記中央領域における気孔率（％）を示し、Ｐ’ｙは、前記流出端面の前記中央領域を除く前記外周領域の気孔率（％）を示す。）
［４］ 前記緻密部の気孔率が、２０〜７０％である、前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［５］ 前記外径増大部が、前記ハニカム構造部の軸方向の全域に存在する、前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［６］ 前記外径増大部が、前記ハニカム構造部の軸方向の一部のみ存在する、前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［７］ 前記ハニカム構造部の前記外周壁が、前記隔壁の外周に配設された外周コート層を含む、前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［８］ 前記ハニカム構造部に形成された前記セルのいずれか一方の端部を封止するように配置された目封止部を、更に備えた、前記［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカム構造体。
本発明のハニカム構造体は、ハニカム構造部の流入端面側に、流入端面の中央領域における気孔率が外周領域の気孔率に比して低くなるように構成され、上記式（１）によって算出される気孔率変化率が２〜８％の緻密部を有している。更に、本発明のハニカム構造体は、ハニカム構造部が、上記式（２）によって算出される平均径変化率が０．２〜３％の外径増大部を有している。このため、本発明のハニカム構造体は、異物によるエロージョンに対する耐久性に優れるとともに、耐熱衝撃性にも優れるという効果を奏するものである。
本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す斜視図である。 図１に示すハニカム構造体の側面を模式的に示す側面図である。 図１に示すハニカム構造体の流入端面を模式的に示す平面図である。 図１に示すハニカム構造体の流出端面を模式的に示す平面図である。 図３のＸ−Ｘ’断面を模式的に示す、断面図である。 本発明のハニカム構造体の第一実施形態における、ハニカム構造部の気孔率の測定箇所を説明するための模式図である。 本発明のハニカム構造体の第二実施形態を模式的に示す斜視図である。 図７に示すハニカム構造体の側面を模式的に示す側面図である。 図７に示すハニカム構造体の流入端面を模式的に示す平面図である。 図７に示すハニカム構造体の流出端面を模式的に示す平面図である。 図９のＹ−Ｙ’断面を模式的に示す、断面図である。 本発明のハニカム構造体の第三実施形態を模式的に示す側面図である。 本発明のハニカム構造体の第四実施形態を模式的に示す側面図である。 本発明のハニカム構造体の第五実施形態を模式的に示す側面図である。 本発明のハニカム構造体の第六実施形態を模式的に示す側面図である。 本発明のハニカム構造体の第七実施形態を模式的に示す側面図である。 本発明のハニカム構造体の第八実施形態を模式的に示す側面図である。 耐熱衝撃性の試験における、エンジンの運転時間（秒）とエンジン回転数（ｒｐｍ）との関係を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態について説明する。しかし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。したがって、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、以下の実施形態に対し適宜変更、改良等が加えられ得ることが理解されるべきである。
（１）ハニカム構造体（第一実施形態）：
図１〜図５に示すように、本発明のハニカム構造体の第一実施形態は、多孔質の隔壁１、及び隔壁１を囲繞するように配設された外周壁３を有する、ハニカム構造部４を備えたハニカム構造体１００である。ここで、図１は、本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すハニカム構造体の側面を模式的に示す側面図である。図３は、図１に示すハニカム構造体の流入端面を模式的に示す平面図である。図４は、図１に示すハニカム構造体の流出端面を模式的に示す平面図である。図５は、図３のＸ−Ｘ’断面を模式的に示す、断面図である。
ハニカム構造部４の隔壁１は、流入端面１１から流出端面１２まで延びる流体の流路となる複数のセル２を区画形成するものである。ハニカム構造部４は、流入端面１１の中央領域を含み、当該流入端面１１の中央領域からハニカム構造部４の軸方向の一部に、気孔率が相対的に低くなるように構成された緻密部１５を有する。この緻密部１５は、下記式（１）によって算出される気孔率変化率が２〜８％である。また、ハニカム構造部４は、ハニカム構造部４の軸方向の少なくとも一部において、ハニカム構造部４の軸方向に直交する面の外径が、流入端面１１側から流出端面１２側に向かって増大する外径増大部１７を有する。そして、このような外径増大部１７を有することにより、ハニカム構造部４の下記式（２）によって算出される平均径変化率が０．２〜３％となっている。図５に示すハニカム構造部４は、ハニカム構造部４の軸方向の全域に外径増大部１７を有している。
式（１）：（１−Ｐｘ／Ｐｙ）×１００
（但し、式（１）において、Ｐｘは、流入端面１１の中央領域における気孔率（％）を示し、Ｐｙは、流入端面１１の中央領域を除く外周領域の気孔率（％）を示す。）
式（２）：（１−Ｄｘ／Ｄｙ）×１００
（但し、式（２）において、Ｄｘは、ハニカム構造部４の流入端面１１の平均径（ｍｍ）を示し、Ｄｙは、ハニカム構造部４の流出端面１２の平均径（ｍｍ）を示す。）
本実施形態のハニカム構造体１００は、上記のような緻密部１５及び外径増大部１７を有するものであり、異物によるエロージョンに対する耐久性に優れるとともに、耐熱衝撃性にも優れるという効果を奏するものである。以下、異物によるエロージョンに対する耐久性を、「耐エロージョン性」ということがある。
ハニカム構造部４の流入端面１１の中央領域を含み、当該中央領域からハニカム構造部４の軸方向の一部に、上述した緻密部１５を有することにより、ハニカム構造部４の耐エロージョン性を向上させることができる。ただし、このような緻密部１５がハニカム構造部４の流入端面１１の中央領域に存在する場合には、ハニカム構造部４の流出端面１２側の耐熱衝撃性が低下してしまうことがある。このため、本実施形態のハニカム構造体１００においては、上記式（２）によって算出される平均径変化率を０．２〜３％とすることで、ハニカム構造部４の流出端面１２側の耐熱衝撃性の低下を抑制している。即ち、ハニカム構造体１００の平均径変化率が０．２％未満であると、ハニカム構造部４の流入端面１１の中央領域に緻密部１５を有する場合には、流出端面１２側の耐熱衝撃性が低下してしまう。一方で、ハニカム構造体１００の平均径変化率が３％を超えると、逆に、流入端面１１側の耐熱衝撃性が低下してしまう。
ハニカム構造部４は、流入端面１１側から流出端面１２側に向かって、その外径が増大する外径増大部１７を有することにより、平均径変化率が０．２〜３％となっている。上記式（２）において、Ｄｘは、ハニカム構造部４の流入端面１１の平均径（ｍｍ）を示し、Ｄｙは、ハニカム構造部４の流出端面１２の平均径（ｍｍ）を示す。ここで、流入端面１１の平均径（ｍｍ）、及び流出端面１２の平均径（ｍｍ）とは、ハニカム構造部４の流入端面１１及び流出端面１２の形状が円形の場合には、その円形の直径（ｍｍ）のことを意味する。ハニカム構造部４の流入端面１１及び流出端面１２の形状が円形でない場合には、以下の方法に従って、平均径（ｍｍ）を求める。ハニカム構造部４の流入端面１１の場合、流入端面１１の幾何学的重心を通過する外径のうちの長径の長さ（ｍｍ）と短径の長さ（ｍｍ）を測定し、その平均値を、流入端面１１の平均径（ｍｍ）とする。同様に、ハニカム構造部４の流出端面１２の場合、流出端面１２の幾何学的重心を通過する外径のうちの長径の長さ（ｍｍ）と短径の長さ（ｍｍ）を測定し、その平均値を、流出端面１２の平均径（ｍｍ）とする。以下、「平均径Ｄｘ」という場合は、流入端面１１の平均径（ｍｍ）を意味する。また、「平均径Ｄｙ」という場合は、流出端面１２の平均径（ｍｍ）を意味する。
ハニカム構造部４の緻密部１５は、流入端面１１の中央領域からハニカム構造部４の軸方向の一部に存在している。以下、ハニカム構造部４の流入端面１１の中央領域の気孔率、及び流入端面１１の外周領域の気孔率の測定方法について、図６を参照しつつ、更に詳しく説明する。なお、以下の説明においては、ハニカム構造部４の流出端面１２の中央領域の気孔率、及び流出端面１２の外周領域の気孔率の測定方法についても併せて説明する。図６は、本発明のハニカム構造体の第一実施形態における、ハニカム構造部の気孔率の測定箇所を説明するための模式図である。図６の紙面上方の符号１１に示される部分が、ハニカム構造部４の流入端面１１を示している。図６の紙面中央の符号４に示される部分が、ハニカム構造部４を軸方向に沿って切断した断面を示している。図６に示す上記断面においては、ハニカム構造部４の隔壁１及びセル２を捨象した形で作図を行っている。図６の紙面下方の符号１２に示される部分が、ハニカム構造部４の流出端面１２を示している。なお、ハニカム構造部４の軸方向とは、ハニカム構造部４の流入端面１１から流出端面に向かう方向のことを意味する。
ハニカム構造部の気孔率を測定する際には、ハニカム構造部４の流入端面１１側の符号Ｐ１〜Ｐ５に示す部位と、ハニカム構造部４の流出端面１２側の符号Ｐ６〜Ｐ１０に示す部位との、合計１０箇所について、ハニカム構造部４の隔壁の気孔率を測定する。ハニカム構造部４の気孔率［％］は、水銀ポロシメータ（Ｍｅｒｃｕｒｙ ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒ）によって計測された値とする。水銀ポロシメータとしては、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のＡｕｔｏｐｏｒｅ ９５００（商品名）を挙げることができる。
図６の流入端面１１において、符号Ｐ２に示す部位は、流入端面１１の中央領域である。符号Ｐ２によって示される流入端面１１の中央領域は、流入端面１１の中心から、ハニカム構造部４の流入端面１１の直径の１０％に相当する範囲とする。このような範囲の流入端面１１の中央領域のことを、以下、「流入端面１１の中央領域Ｐ２」、又は、単に「中央領域Ｐ２」ということがある。中央領域Ｐ２においては、この領域内の任意の４点について、気孔率を測定し、その平均値を、中央領域Ｐ２の気孔率（％）とする。
図６の流入端面１１において、符号Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５に示す部位は、流入端面１１の外周領域である。符号Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５によって示される流入端面１１の外周領域は、流入端面１１の最外周から内側に向かって、ハニカム構造部４の流入端面１１の直径の１０％に相当する環状の範囲とする。このような範囲の流入端面１１の外周領域のことを、以下、「流入端面１１の外周領域Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５」、又は、単に「外周領域Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５」ということがある。外周領域Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５においては、それぞれの領域内の任意の２点について、気孔率を測定し、その平均値を、それぞれの外周領域Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５の気孔率（％）とする。
図６の流出端面１２において、符号Ｐ７に示す部位は、流出端面１２の中央領域である。符号Ｐ７によって示される流出端面１２の中央領域は、流出端面１２の中心から、ハニカム構造部４の流出端面１２の直径の１０％に相当する範囲とする。このような範囲の流出端面１２の中央領域のことを、以下、「流出端面１２の中央領域Ｐ７」、又は、単に「中央領域Ｐ７」ということがある。中央領域Ｐ７においては、この領域内の任意の４点について、気孔率を測定し、その平均値を、中央領域Ｐ７の気孔率（％）とする。
図６の流出端面１２において、符号Ｐ６，Ｐ８〜Ｐ１０に示す部位は、流出端面１２の外周領域である。符号Ｐ６，Ｐ８〜Ｐ１０によって示される流出端面１２の外周領域は、流出端面１２の最外周から内側に向かって、ハニカム構造部４の流出端面１２の直径の１０％に相当する環状の範囲とする。このような範囲の流出端面１２の外周領域のことを、以下、「流出端面１２の外周領域Ｐ６，Ｐ８〜Ｐ１０」、又は、単に「外周領域Ｐ６，Ｐ８〜Ｐ１０」ということがある。外周領域Ｐ６，Ｐ８〜Ｐ１０においては、それぞれの領域内の任意の２点について、気孔率を測定し、その平均値を、それぞれの外周領域Ｐ６，Ｐ８〜Ｐ１０の気孔率（％）とする。
図１〜図５に示す本実施形態のハニカム構造体１００においては、中央領域Ｐ２の気孔率（％）が、外周領域Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５のそれぞれの気孔率（％）よりも低い値となっている。
本実施形態のハニカム構造体１００においては、流入端面１１の中央領域の、上記式（１）によって算出される気孔率変化率が２〜８％であり、２〜７％であることが好ましく、２〜６％であることが特に好ましい。即ち、本実施形態のハニカム構造体１００においては、ハニカム構造部４の緻密部１５の気孔率変化率が２〜６％であることが特に好ましい。
なお、上記式（１）における「Ｐｘ」は、上記した方法によって求めた「流入端面１１の中央領域Ｐ２における気孔率（％）」である。また、上記式（１）における「Ｐｙ」は、上記した方法によって求めた「外周領域Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５における気孔率（％）の平均値」である。
ハニカム構造部４の緻密部１５の気孔率変化率が２％未満であると、十分な耐エロージョン性を得ることができない。また、気孔率変化率が２％未満であると、ハニカム構造部４の流入端面１１側の耐熱衝撃性が低下してしまう。一方で、気孔率変化率が８％を超えると、上記とは逆に、ハニカム構造部４の流出端面１２側の耐熱衝撃性が低下してしまう。本実施形態のハニカム構造体１００においては、ハニカム構造部４に外径増大部１７を設けることで、耐熱衝撃性の低下を抑制する効果を奏するものであるが、緻密部１５の気孔率変化率を特定の数値範囲とすることで、互いの作用効果が相俟って、耐エロージョン性及び耐熱衝撃性に特に優れたものとなる。
ハニカム構造部４の緻密部１５は、流入端面１１の中央領域からハニカム構造部４の軸方向の一部に存在している。このため、ハニカム構造部４の流出端面１２には、流入端面１１のような緻密部１５が存在しないことが好ましい。例えば、ハニカム構造部４は、流出端面１２の中央領域における下記式（３）によって算出される気孔率変化率が、２％未満であることが好ましく、１．５％未満であることが更に好ましい。
式（３）：（１−Ｐ’ｘ／Ｐ’ｙ）×１００
（但し、式（３）において、Ｐ’ｘは、流出端面の中央領域における気孔率（％）を示し、Ｐ’ｙは、流出端面の中央領域を除く外周領域の気孔率（％）を示す。）
なお、上記式（３）における「Ｐ’ｘ」は、上記した方法によって求めた「流出端面１２の中央領域Ｐ７における気孔率（％）」である。また、上記式（３）における「Ｐ’ｙ」は、上記した方法によって求めた「外周領域Ｐ６，Ｐ８〜Ｐ１０における気孔率（％）の平均値」である。
ハニカム構造部４の緻密部１５の気孔率が、２０〜７０％であることが好ましく、２２〜６６％であることが更に好ましく、２４〜６３％であることが特に好ましい。なお、ハニカム構造部４の緻密部１５の気孔率は、図６における「流入端面１１の中央領域Ｐ２における気孔率（％）」のことである。
本実施形態のハニカム構造体は、隔壁の厚さが、４０〜３５０μｍであることが好ましく、５０〜３００μｍであることが更に好ましく、６０〜２６０μｍであることが特に好ましい。隔壁の厚さが、４０μｍ未満であると、ハニカム構造部のアイソスタティック強度（Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が低下してしまうことがある。隔壁の厚さが、３５０μｍを超えると、圧力損失が増大し、エンジンの出力低下や燃費の悪化を引き起こすことがある。隔壁の厚さは、ハニカム構造体の軸方向に直交する断面を光学顕微鏡により観察する方法で測定した値である。
本実施形態のハニカム構造体は、隔壁によって区画形成されるセルのセル密度が、３０〜１５０個／ｃｍ２であることが好ましく、３４〜１４０個／ｃｍ２であることが更に好ましい。このように構成することによって、本実施形態のハニカム構造体を、排ガス浄化用触媒担体やフィルタ等として好適に利用することができる。
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、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、コージェライト化原料、リチウムアルミニウムシリケート、アルミニウムチタネート、及び炭化珪素−コージェライト系複合材料からなる群より選択される少なくとも１種を含む材料を好適例として挙げることができる。「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５０質量％以上含有することを意味する。
ハニカム構造部の外周壁は、セルを区画形成する隔壁と一体的に構成されたものであってもよいし、セルを区画形成する隔壁の外周側に外周コート材を塗工することによって形成した外周コート層であってもよい。外周コート層は、製造時において、隔壁と外周壁とを一体的に形成した後、形成された外周壁を、研削加工等の公知の方法によって除去した後、隔壁の外周側に設けられたものであってもよい。
ハニカム構造部に形成されているセルの形状については特に制限はない。例えば、セルの延びる方向に直交する断面における、セルの形状としては、多角形、円形、楕円形等を挙げることができる。多角形としては、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等を挙げることができる。また、セルの形状については、全てのセルの形状が同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。例えば、四角形のセルと、八角形のセルと混在したものであってもよい。また、セルの大きさについては、全てのセルの大きさが同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、複数のセルのうち、一部のセルの大きさを大きくし、他のセルの大きさを相対的に小さくしてもよい。
ハニカム構造部の形状については特に制限はない。ハニカム構造部の形状としては、流入端面及び流出端面の形状が円形、楕円形、多角形等の柱状を挙げることができる。ただし、本実施形態のハニカム構造体は、上述したような外径増大部を有するため、厳密は、その形状の少なくとも一部が錘台形状等となっている。例えば、流入端面及び流出端面の形状が円形の場合には、ハニカム構造部の形状は、円錘台形状となる。多角形としては、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等を挙げることができる。
ハニカム構造部の大きさ、例えば、流入端面から流出端面までの長さや、ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する断面の大きさについては、特に制限はない。本実施形態のハニカム構造体を、排ガス浄化用の部材として用いた際に、最適な浄化性能を得るように、各大きさを適宜選択すればよい。例えば、ハニカム構造部の流入端面から流出端面までの長さは、４０〜２００ｍｍであることが好ましく、５０〜１９０ｍｍであることが特に好ましい。また、ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する断面の面積は、３０００〜１２００００ｍｍ２であることが好ましく、４５００〜１０００００ｍｍ２であることが特に好ましい。
本実施形態のハニカム構造体においては、ハニカム構造部の隔壁の表面及び隔壁の細孔のうちの少なくとも一方に、排ガス浄化用の触媒が担持されていてもよい。このように構成することによって、排ガス中のＣＯやＮＯｘやＨＣなどを触媒反応によって無害な物質にすることができる。
（２）ハニカム構造体（第二実施形態）：
次に、本発明のハニカム構造体の第二実施形態について説明する。図７〜図１１に示すように、本発明のハニカム構造体の他の実施形態は、多孔質の隔壁１を有するハニカム構造部４と、ハニカム構造部４に形成されたセル２のいずれか一方の端部に配設された目封止部５と、を備えたハニカム構造体２００である。多孔質の隔壁１は、流入端面１１から流出端面１２まで延びる流体の流路となる複数のセル２を区画形成するものである。目封止部５は、セル２の流入端面１１側又は流出端面１２側の開口部に配設され、セル２のいずれか一方の端部を封止するものである。ここで、複数のセル２のうち、流出端面１２側の開口部に目封止部５が配設され、流入端面１１側が開口したセル２を、流入セル２ａとする。また、複数のセル２のうち、流入端面１１側の開口部に目封止部５が配設され、流出端面１２側が開口したセル２を、流出セル２ｂとする。
ここで、図７は、本発明のハニカム構造体の第二実施形態を模式的に示す斜視図である。図８は、図７に示すハニカム構造体の側面を模式的に示す側面図である。図９は、図７に示すハニカム構造体の流入端面を模式的に示す平面図である。図１０は、図７に示すハニカム構造体の流出端面を模式的に示す平面図である。図１１は、図９のＹ−Ｙ’断面を模式的に示す、断面図である。
図７〜図１０に示すハニカム構造体２００に用いられるハニカム構造部４は、図１〜図５に示すハニカム構造部４と同様に構成されたものである。即ち、ハニカム構造部４は、流入端面１１の中央領域を含み、当該流入端面１１の中央領域からハニカム構造部４の軸方向の一部に、気孔率が相対的に低くなるように構成された緻密部１５を有する。そして、緻密部１５は、上記式（１）によって算出される気孔率変化率が２〜８％となっている。また、ハニカム構造部４は、ハニカム構造部４の軸方向の少なくとも一部において、ハニカム構造部４の軸方向に直交する面の外径が、流入端面１１側から流出端面１２側に向かって増大する外径増大部１７を有する。そして、このような外径増大部１７を有することにより、ハニカム構造部４の上記式（２）によって算出される平均径変化率が０．２〜３％となっている。
このように構成されたハニカム構造体２００も、図１〜図５に示すハニカム構造体１００と同様の作用効果を奏するものである。即ち、ハニカム構造体２００も、耐エロージョン性に優れるとともに、耐熱衝撃性にも優れるという効果を奏するものである。
目封止部は、複数のセルのうち、所定のセルの流入端面側の開口部、及び所定のセル以外の残余のセルの流出端面側の開口部に配置されたものである。上記のように、複数のセルについては、それぞれのセルのいずれか一方の開口部が目封止部によって封止されることにより、本実施形態のハニカム構造体は、排ガス浄化用のフィルタとして利用することができる。図７〜図１０に示すハニカム構造体２００は、特に、ガソリンエンジン用のフィルタとして好適に用いることができる。ガソリンエンジンは、排ガス排出時における煤の発生量が、ディーゼルエンジンに比して少ない。このため、ガソリンエンジン用のフィルタは、フィルタによって捕集した煤を強制的に燃焼除去する強制再生を必要としない。ただし、ガソリンエンジン用のフィルタは、連続的に高温排ガスに曝されるため、高温排ガスの熱サイクルに対する耐熱衝撃性を必要としている。本実施形態のハニカム構造体２００は、耐熱衝撃性に優れたものであるため、ガソリン自動車用のフィルタの要求特性に合致したものであるといえる。
本実施形態のハニカム構造体において、流入セルの形状と、流出セルの形状とは同じであってもよいし、流入セルの形状と、流出セルの形状とが異なっていてもよい。例えば、流入セルの形状を八角形とし、流出セルの形状を四角形としてもよい。また、セルの大きさについては、全てのセルの大きさが同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、複数のセルのうち、流入セルの大きさを大きくし、流出セルの大きさを、流入セルの大きさに比して相対的に小さくしてもよい。また、逆に、複数のセルのうち、流入セルの大きさを小さくし、流出セルの大きさを、流入セルの大きさに比して相対的に大きくしてもよい。更に、流入セルの中にも、大きさが異なるセルが混在していてもよい。流出セルの中にも、大きさが異なるセルが混在していてもよい。
ハニカム構造部における、流入セルと流出セルとの配置については特に制限はないが、１個の流入セルに対して、少なくとも１個の流出セルが、隔壁を隔てて離接するように配置されていることが好ましい。例えば、セルの形状が四角形の場合には、流入セルと流出セルとが隔壁を隔てて交互に配置され、ハニカム構造部の両端面が相補的な市松模様を呈するように構成されていることが好ましい。
（３）ハニカム構造体（第三実施形態〜第八実施形態）：
次に、本発明のハニカム構造体の第三実施形態〜第八実施形態について、図１２〜図１７を参照しつつ説明する。ここで、図１２は、本発明のハニカム構造体の第三実施形態を模式的に示す側面図である。図１３は、本発明のハニカム構造体の第四実施形態を模式的に示す側面図である。図１４は、本発明のハニカム構造体の第五実施形態を模式的に示す側面図である。図１５は、本発明のハニカム構造体の第六実施形態を模式的に示す側面図である。図１６は、本発明のハニカム構造体の第七実施形態を模式的に示す側面図である。図１７は、本発明のハニカム構造体の第八実施形態を模式的に示す側面図である。
第三実施形態〜第八実施形態のハニカム構造体は、ハニカム構造部の側面の形状が、図１２〜図１７に示すハニカム構造部４のように構成されていること以外は、図１〜図５に示すハニカム構造部４と同様に構成されたものである。即ち、ハニカム構造部４は、流入端面１１の中央領域を含み、当該流入端面１１の中央領域からハニカム構造部４の軸方向の一部に、気孔率が相対的に低くなるように構成された緻密部１５を有する。そして、緻密部１５は、上記式（１）によって算出される気孔率変化率が２〜８％となっている。また、ハニカム構造部４は、ハニカム構造部４の軸方向の少なくとも一部において、ハニカム構造部４の軸方向に直交する面の外径が、流入端面１１側から流出端面１２側に向かって増大する外径増大部１７を有する。そして、このような外径増大部１７を有することにより、ハニカム構造部４の上記式（２）によって算出される平均径変化率が０．２〜３％となっている。
図１２に示す第三実施形態のハニカム構造体３００は、ハニカム構造部４の側面を構成する外周壁３が、流入端面１１側から流出端面１２側に向かって末広がりとなる形状をなしている。この末広がりとなる形状をなす部分が、ハニカム構造部４の外径増大部１７となっている。
図１３に示す第四実施形態のハニカム構造体４００は、ハニカム構造部４の側面を構成する外周壁３が、流入端面１１側から一定の範囲において外径の変化がない柱状をなしている。そして、流出端面１２側において、ハニカム構造部４の側面を構成する外周壁３が、円錐台形状をなしている。この円錐台形状をなす部分が、ハニカム構造部４の外径増大部１７となっている。
図１４に示す第五実施形態のハニカム構造体５００は、ハニカム構造部４の側面を構成する外周壁３が、流入端面１１側から流出端面１２側に向かって釣鐘形状をなしている。この釣鐘形状をなす部分が、ハニカム構造部４の外径増大部１７となっている。
図１５に示す第六実施形態のハニカム構造体６００は、ハニカム構造部４の側面を構成する外周壁３が、流入端面１１側から一定の範囲において、ハニカム構造部４の側面を構成する外周壁３が、円錐台形状をなしている。そして、流出端面１２側において外径の変化がない柱状をなしている。そして、この円錐台形状をなす部分が、ハニカム構造部４の外径増大部１７となっている。
図１６に示す第七実施形態のハニカム構造体７００は、ハニカム構造部４の側面を構成する外周壁３が、流入端面１１側から一定の範囲において外径の変化がない柱状をなしている。そして、ハニカム構造部４の側面を構成する外周壁３が、流出端面１２側において末広がりとなる形状をなしている。この末広がりとなる形状をなす部分が、ハニカム構造部４の外径増大部１７となっている。
図１７に示す第八実施形態のハニカム構造体８００は、ハニカム構造部４の側面を構成する外周壁３が、流入端面１１側から一定の範囲において外径の変化がない柱状をなしている。そして、ハニカム構造部４の側面を構成する外周壁３が、流出端面１２側において釣鐘形状をなしている。この釣鐘形状をなす部分が、ハニカム構造部４の外径増大部１７となっている。
本発明のハニカム構造体におけるハニカム構造部の外周の形状、別言すれば、ハニカム構造部を側面から見た形状は、これまでに説明した第一実施形態〜第八実施形態に限定されることはない。即ち、本発明のハニカム構造体は、上記式（２）によって算出される平均径変化率が０．２〜３％となるように、所望形状の外径増大部を有していれば、その外周の形状については、その使用用途等に応じて、適宜決定することができる。
（４）ハニカム構造体の製造方法：
次に、本発明のハニカム構造体を製造する方法について説明する。本発明のハニカム構造体の製造方法としては、ハニカム成形体を作製する工程、ハニカム成形体を乾燥及び焼成する工程、を備えたものを挙げることができる。
（４−１）成形工程：
成形工程は、成形原料を混練して得られる坏土をハニカム形状に押出成形してハニカム成形体を得る工程である。ハニカム成形体は、第一端面から第二端面まで延びるセルを区画形成する隔壁、及びこの隔壁の最外周を囲繞するように形成された外周壁を有するものである。隔壁によって構成されたハニカム構造の部分が、ハニカム構造部となる。成形工程においては、まず、成形原料を混練して坏土とする。次に、得られた坏土を押出成形して、隔壁と外周壁とが一体的に成形されたハニカム成形体を得る。
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。成形原料としては、従来公知のハニカム構造体の製造方法において使用される成形原料と同様のものを用いることができる。
成形原料を混練して坏土を形成する方法としては、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。押出成形は、ハニカム成形体の断面形状に対応したスリットが形成された押出成形用の口金を用いて行うことができる。
（４−２）焼成工程：
焼成工程は、ハニカム成形体を焼成して、ハニカム構造体を得る工程である。ハニカム成形体を焼成する前に、得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥してもよい。また、製造するハニカム構造体として、目封止部を備えたものとする場合には、ハニカム成形体を乾燥した後に、ハニカム成形体の作製に用いた材料と同様の材料で、セルの開口部を目封止することで目封止部を作製してもよい。目封止部を作製した後に、ハニカム成形体を更に乾燥してもよい。
ハニカム成形体を焼成する際の焼成温度は、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、最高温度でのキープ時間として４〜６時間程度とすることが好ましい。
本発明のハニカム構造体を製造する際には、この焼成工程において、ハニカム成形体の流入端面となる端面の端部側において緻密部となる中央領域が他の部分よりも遅れて高温となるような焼成条件により焼成を行うことが好ましい。このように構成することによって、得られるハニカム構造体の流入端面側の中央領域の気孔率が、外周領域の気孔率に比して低くなる緻密部を形成することが出来る。
例えば、ハニカム成形体の焼成は、油脂や有機物等が除去されたハニカム成形体を、不活性ガス雰囲気下で高温焼成するための焼成炉を用いて行うことができる。焼成炉は、長手形状を呈し、一方の炉開口部から炉内空間に導入されたハニカム成形体を、水平方向に沿って定速移動させながら、他方の炉開口部に到達するまでの間で本焼成を行うものである。この際、例えば、以下のように焼成を行うことが好ましい。まず、ハニカム成形体を、その軸方向が鉛直方向に平行となり、ハニカム成形体の流入端面側が下方を向くように配置する。そして、配置したハニカム成形体に対して、下方となる流入端面側において、緻密部となる中央領域が他の部分よりも遅れて高温となるように焼成を行うことが好ましい。なお、中央領域が他の部分よりも遅れて高温となるように焼成を行う方法としては、栃を配置するなどして焼成中のハニカム成形体の温度に差を生じさせながら焼成を行う方法を挙げることができる。流入端面側の中央領域とその他の部分との温度差に特に制限はないが、例えば、１５〜１００℃の温度差を設けることで、得られるハニカム構造体の流入端面側の中央領域の気孔率が、外周領域の気孔率に比して低くなる緻密部を形成することができる。
また、必要に応じて、焼成工程を行った後、得られたハニカム構造体の外周壁を研削加工し、その後、隔壁の外周側に外周コート材を塗工して、外周コート層を形成してもよい。例えば、外周壁の研削加工、及び外周コート層の形成については、以下に記載する方法１〜方法３を採用することにより、得られるハニカム構造体の平均径変化率を０．２〜３％となるようにすることができる。方法１は、外周壁を研削加工する際、流入端面側から流出端面側まで均一の大きさで加工した後、外周コート材を塗工する際、流入端面側から流出端面側の外周コート層の厚さを厚くする。方法２は、外周壁を研削加工する際、流入端面側を小さく加工した後、外周コート材を流入端面側から流出端面側まで均一の厚さで塗工する。方法３は、外周壁を研削加工する際、流入端面側から流出端面側まで均一の大きさで加工した後、外周コート材を流入端面側から流出端面側まで均一の厚さで外周コート層を塗工する。方法３においては、その後、乾燥を行った後に、外周コート層を流出端面側から流入端面側にかけて径が小さくなるように研削加工を行う。本発明のハニカム構造体を製造する方法においては、上記した方法１〜方法３のうち、方法１及び方法２がより好ましい。
（実施例１）
コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を０．５質量部、分散媒を３３質量部、有機バインダを５．６質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、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。分散媒としては水を使用し、造孔材としては平均粒子径１０〜５０μｍの吸水性ポリマーを使用し、有機バインダとしてはメチルセルロース（Ｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）を使用し、分散剤としてはデキストリン（Ｄｅｘｔｒｉｎ）を使用した。
次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体形状が円柱形
のハニカム成形体を得た。
次に、ハニカム成形体を、作製するハニカム構造体の流入端面側が下を向くようにして、アルミナ製の焼栃の上に載置した。そして、ハニカム成形体を、熱風乾燥機にて乾燥させた。乾燥条件としては、９５〜１４５℃とした。
次に、乾燥させたハニカム成形体を、トンネルキルン（Ｔｕｎｎｅｌ ｋｉｌｎ；連続焼成炉）にて焼成した。焼成条件としては、１３５０〜１４４０℃で、１０時間、焼成してハニカム焼成体を得た。実施例１においては、焼成時に流入端面側の中央領域が、その他の部分に対し５０℃遅れて昇温されるようにして焼成を行った。
実施例１のハニカム構造体は、流入端面の中央領域を含み、当該流入端面の中央領域から軸方向の一部に、流入端面の中央領域における気孔率が、当該中央領域よりも外側の外周領域の気孔率に比して低くなるように構成された緻密部を有するものであった。また、得られたハニカム構造体は、図２に示すハニカム構造体１００のような、ハニカム構造部４の軸方向に直交する面の外径が、流入端面１１側から流出端面１２側に向かって増大する外径増大部１７を有するものであった。
実施例１のハニカム構造体は、中央領域の隔壁の厚さが５０μｍであり、外周領域の隔壁の厚さが７０μｍであった。また、セル密度が９３個／ｃｍ２であった。セルの形状は、四角形であった。表１の「セル構造」の欄に、中央領域の隔壁の厚さ、外周領域の隔壁の厚さ、セル密度、及びセル形状を示す。また、作製したハニカム構造体が、目封止部を備えていない場合に、表１の「目封止部」の欄に「なし」と記す。一方、作製したハニカム構造体が、目封止部を備えている場合に、表１の「目封止部」の欄に「有」と記す。実施例１のハニカム構造体は、目封止部を備えていないものであるため、表１の「目封止部」の欄には、「なし」と記す。
実施例１のハニカム構造体は、軸方向に直交する断面の形状が円形であり、上記したように、ハニカム構造体の外周の形状が、図２に示すようなものであった。ハニカム構造体の流出端面の直径は、１０５．４ｍｍであり、流入端面から流出端面のまでの長さ（全長）は、８１．２ｍｍであった。実施例１のハニカム構造体の形状を、表１の「断面形状」、「外周の形状」、「全長」の欄に示す。なお、表１の「外周の形状」の「形成方法」の欄には、ハニカム構造体が、隔壁と一体的に構成された外周壁を有する場合には、「一体」と記す。また、ハニカム構造体が、隔壁と一体的に構成された外周壁を外周加工により取り除き、隔壁を囲繞するように外周コート材を塗工して形成した外周コート層を備えたものの場合には、「外周加工」と記す。なお、表１の「直径」の欄は、ハニカム構造体の「流出端面の狙いの直径」の値を示し、製造されたハニカム構造体の実際の直径（Ｄｘ，Ｄｙ）は、表３に示している。
実施例１のハニカム構造体について、図６に示すＰ１〜Ｐ１０のそれぞれの測定箇所の気孔率を測定した。気孔率の測定結果を表２に示す。また、気孔率の測定結果に基づいて、「Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５の平均値」と、「Ｐ６，Ｐ８〜Ｐ１０の平均値」を求めた。結果を、表２に示す。
Ｐ１〜Ｐ１０のそれぞれの測定箇所の気孔率の値に基づき、流入端面及び流出端面における気孔率変化率（％）を、上記式（１）又は式（３）により算出した。結果を、表３に示す。
また、ハニカム構造部の流入端面の平均径Ｄｘ（ｍｍ）、及びハニカム構造部の流出端面の平均径Ｄｙ（ｍｍ）を求めた。流入端面の平均径Ｄｘは１０３．２ｍｍであり、流出端面の平均径Ｄｙは１０５．４ｍｍであった。平均径Ｄｘ及び平均径Ｄｙの値に基づき、平均径変化率を、上記式（２）により算出した。結果を、表３に示す。
Figure 0006122534
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（実施例２〜２６）
セル構造、断面形状、外周の形状等を表１に示すように変更し、実施例２〜２６のハニカム構造体を作製した。なお、実施例２〜２６のハニカム構造体は、その外周の形状が、図２、図１２〜図１７のいずれかの形状に該当するものであった。表１の「外周の形状」の「参照図」の欄は、各実施例のハニカム構造体について、その外周の形状が、図２、図１２〜図１７のいずれに該当するのかを示している。例えば、表１の「外周の形状」の「参照図」の欄に、「図１２」と記されている場合は、そのハニカム構造体の外周の形状が、図１２の形状に該当することを意味する。
実施例１１，１２，１８〜２０，２２，２５においては、隔壁と一体的に構成された外周壁を外周加工により取り除き、隔壁を囲繞するように外周コート材を塗工して外周コート層を形成した。なお、実施例１１，１２，１８〜２０，２２，２５においては、外周壁を外周加工する際に、流入端面側を小さく加工した後、外周コート材を流入端面側から流出端面側まで均一の厚さで塗した。また、実施例２１〜２６においては、セルのいずれか一方の端部を封止するように目封止部を配設してハニカム構造体を作製した。
また、実施例２〜２６においては、坏土に添加する造孔材の量を適宜調整して、作製するハニカム構造体の気孔率を調整した。また、焼成時においては、焼成時に下方に向けて置いた流入端面側の中央領域が他の部分に対し、１５〜１００℃遅れて昇温されるようにして焼成を行った。
実施例２〜２６のハニカム構造体について、図６に示すＰ１〜Ｐ１０のそれぞれの測定箇所の気孔率を測定した。気孔率の測定結果を表２に示す。また、気孔率の測定結果に基づいて、「Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５の平均値」と、「Ｐ６，Ｐ８〜Ｐ１０の平均値」を求めた。結果を、表２に示す。
実施例２〜２６のハニカム構造体について、Ｐ１〜Ｐ１０のそれぞれの測定箇所の気孔率の値に基づき、流入端面及び流出端面における気孔率変化率（％）を、上記式（１）又は式（３）により算出した。結果を、表３に示す。
また、ハニカム構造部の流入端面の平均径Ｄｘ（ｍｍ）、及びハニカム構造部の流出端面の平均径Ｄｙ（ｍｍ）を求め、上記式（２）により平均径変化率を算出した。結果を、表３に示す。
実施例１〜２６のハニカム構造体について、「耐エロージョン性」及び「耐熱衝撃性」の評価を、以下の方法で行った。結果を、表４に示す。なお、「耐エロージョン性」及び「耐熱衝撃性」については、実施例１〜２６のそれぞれのハニカム構造体について、後述する比較例１〜２６のうちの同一番号の比較例のハニカム構造体と比較することによって評価を行った。
［耐エロージョン性］
ハニカム構造体を収納する缶体内に、ガスと砥粒を供給して、当該ガスと砥粒を、ハニカム構造体の端面に衝突させることができる「ガスバーナー装置」を用いて、ハニカム構造体の耐エロージョン性の評価を行った。具体的には、まず、作製したハニカム構造体の体積（ｃｍ３）、及び質量（ｇ）を測定し、嵩密度（ｇ／ｃｍ３）を算出した。次に、各実施例のハニカム構造体を缶体内に収納（キャニング）し、上記ガスバーナー装置から発生するガスがハニカム構造体の端面に対し４５°で流入するようにセットした。次に、７００℃、２７０ｍ／ｓｅｃのガスに砥粒（炭化珪素「ＧＣ３２０（商品名）」、平均粒子径５０μｍ）を投入し、砥粒の衝突量が１５ｇ／２００ｓｅｃとなるように、当該砥粒をハニカム構造体の端面に衝突させた。ガスと砥粒を衝突させた後、ハニカム構造体を取り出し、ハニカム構造体の質量（ｇ）を測定し、上記試験前後のハニカム構造体の質量差から、上記試験によって削られたハニカム構造体の量（エロージョン量）を算出した。その後、嵩密度（ｇ／ｃｍ３）とエロージョン量（ｇ）により、エロージョン体積（ｃｍ３）を算出した。このようにして、ハニカム構造体の耐エロージョン性の評価を行った。なお、バーナー装置としては、プロパンを燃料とするガスバーナーの燃焼ガスと、希釈空気との比率をコントロールすることにより、ガス温度を過渡的に変化可能なものを用いた。耐エロージョン性の評価においては、エロージョン体積が少ないほど良好である。耐エロージョン性の評価は、材料、ベースの気孔率およびセル構造が同一である、実施例と比較例の同一番号を比較し、実施例を基準として、比較例を以下の「Ａ」〜「Ｃ」の３段階の評価基準にて行った。
耐エロージョン性の評価基準：
同一番号の実施例に対し、比較例のエロージョン量が５０％以上増加している場合を「Ｂ」、１００％以上増加している場合を「Ｃ」とした。逆に言えば、比較例が「Ｂ」評価の場合、同一番号の実施例は３３％以上エロージョン量が減少していることになる。また、比較例が「Ｃ」評価の場合、同一番号の実施例は５０％以上エロージョン量が減少していることになる。
［耐熱衝撃性］
ハニカム構造体を直列４気筒、排気量２．０リットルのガソリンエンジンの排気ポートに、ハニカム構造体が把持、収容された金属キャンを接続した。なお、耐熱衝撃性の評価においては、各実施例及び比較例のハニカム構造体に対して、１５０ｇ／Ｌの担持量となるように三元触媒を担持した。そして、三元触媒を担持したハニカム構造体を担体としたサンプルを、エンジンの直下に接続した。次に、図１８に示すように、エンジン高速回転とＩｄｌｅを繰り返した条件でエンジンを運転した。このとき、各実施例において、ハニカム構造体の入口側５ｍｍ位置における中央部の担体温度が、最高温度が１０５０℃、最低温度が１００℃以下となるように温度調整を行った。なお、最高温度側はエンジン高速回転を調整して温度を合わせ、最低温度は冷却時にエアーを導入して温度調整を行った。この２０分のエンジンの運転を１サイクルとし、これを３００サイクル繰り返すことにより、耐熱衝撃性の試験を実施した。比較例については、各々実施例の同一番号と同じエンジン回転数、冷却時のエアー導入量の条件で試験を実施した。終了後、ガソリンエンジンから金属キャンを取り外し、その後、金属キャンからも担体を取り出し、ハニカム構造体の流入端面側および流出端面側におけるクラックの有無をそれぞれ目視にて観察した。表４においては、流入端面側の観察結果と、流出端面側の観察結果をそれぞれ示す。ここで、図１８は、耐熱衝撃性の試験における、エンジンの運転時間（秒）とエンジン回転数（ｒｐｍ）との関係を示すグラフである。
耐熱衝撃性の評価基準：
クラックが確認されない場合を合格として、表４にて「ＯＫ」と示す。
クラックが確認された場合を不合格として、表４にて「ＮＧ」と示す。
［総合］
また、以下の評価基準に基づいて、耐熱衝撃性の評価の総合評価を行った。結果を、表４に示す。
耐熱衝撃性の評価において、流入端面側及び流出端面側が共に「ＯＫ」の場合を、「Ａ」とした。
耐熱衝撃性の評価において、流入端面側及び流出端面側の少なくとも一方が「ＮＧ」の場合を、「Ｃ」とした。
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（比較例１〜２６）
セル構造、断面形状、外周の形状等を表５に示すように変更し、比較例１〜２６のハニカム構造体を作製した。なお、比較例１〜２６のハニカム構造体は、その外周の形状が、図２、図１２〜図１７のいずれかの形状に該当するもの、又は以下に記載するような形状のものであった。比較例５，１０，１１，２４のハニカム構造体は、外径増大部を有さず、軸方向に直交する面の外径が、流入端面側から流出端面側において一定のものであった。このような形状のハニカム構造体について、表５の「外周の形状」の「参照図」の欄に、「長方形」と記す。また、比較例２０のハニカム構造体は、外周の形状が、図２に示す形状の、流入端面と流出端面とが逆に配置されるような形状のものであった。このような形状のハニカム構造体について、表５の「外周の形状」の「参照図」の欄に、「図２（逆）」と記す。
比較例１１，１２，１８〜２０，２２，２５においては、隔壁と一体的に構成された外周壁を外周加工により取り除き、隔壁を囲繞するように外周コート材を塗工して外周コート層を形成した。また、比較例２１〜２６においては、セルのいずれか一方の端部を封止するように目封止部を配設してハニカム構造体を作製した。
比較例１〜２６のハニカム構造体について、図６に示すＰ１〜Ｐ１０のそれぞれの測定箇所の気孔率を測定した。気孔率の測定結果を表６に示す。また、気孔率の測定結果に基づいて、「Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５の平均値」と、「Ｐ６，Ｐ８〜Ｐ１０の平均値」を求めた。結果を、表６に示す。
比較例１〜２６のハニカム構造体について、Ｐ１〜Ｐ１０のそれぞれの測定箇所の気孔率の値に基づき、流入端面及び流出端面における気孔率変化率（％）を、上記式（１）又は式（３）により算出した。結果を、表７に示す。
また、ハニカム構造部の流入端面の平均径Ｄｘ（ｍｍ）、及びハニカム構造部の流出端面の平均径Ｄｙ（ｍｍ）を求め、上記式（２）により平均径変化率を算出した。結果を、表７に示す。
比較例１〜２６のハニカム構造体について、「耐エロージョン性」及び「耐熱衝撃性」の評価を、実施例１と同様の方法で行った。結果を、表８に示す。
Figure 0006122534
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（結果）
表４に示すように、実施例１〜２６のハニカム構造体は、「耐エロージョン性」及び「耐熱衝撃性」の評価において、いずれも良好な結果を得ることができた。比較例１〜２６のハニカム構造体は、ハニカム構造体の流入端面側及び流出端面側のうちの少なくとも一方にクラックが発生していた。例えば、比較例３，６，８，１１，１３，１７，１８等のハニカム構造体は、流入端面の気孔率変化率（％）が正の値を示しており、耐エロージョン性において良好な結果を得ることができたが、クラックの発生を抑制することはできなかった。
本発明のハニカム構造体は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等から排出される排ガスを浄化するための触媒を担持するための触媒担体や、ガソリンエンジンから排出される排ガス中の煤を捕集するためのフィルタとして利用することができる。
１：隔壁、２：セル、２ａ：流入セル、２ｂ：流出セル、３：外周壁、４：ハニカム構造部、５：目封止部、１１：流入端面、１２：流出端面、１５：緻密部、１７：外径増大部、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００：ハニカム構造体、Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５：外周領域（流入端面の外周領域）、Ｐ２：中央領域（流入端面の中央領域）、Ｐ６，Ｐ８〜Ｐ１０：外周領域（流出端面の外周領域）、Ｐ７：中央領域（流出端面の中央領域）、Ｄｘ：流入端面の平均径、Ｄｙ：流出端面の平均径。

Claims (8)

  1. 流入端面から流出端面まで延びる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、及び前記隔壁を囲繞するように配設された外周壁を有する、ハニカム構造部を備え、
    前記ハニカム構造部は、前記流入端面の中央領域を含み、当該流入端面の前記中央領域から前記ハニカム構造部の軸方向の一部に、下記式（１）によって算出される気孔率変化率が２〜８％の緻密部を有し、且つ、
    前記ハニカム構造部は、前記ハニカム構造部の軸方向の少なくとも一部において、前記ハニカム構造部の前記軸方向に直交する面の外径が、前記流入端面側から前記流出端面側に向かって増大する外径増大部を有し、前記ハニカム構造部の下記式（２）によって算出される平均径変化率が０．２〜３％である、ハニカム構造体。
    式（１）：（１−Ｐｘ／Ｐｙ）×１００
    （但し、式（１）において、Ｐｘは、前記流入端面の前記中央領域における気孔率（％）を示し、Ｐｙは、前記流入端面の前記中央領域を除く外周領域の気孔率（％）を示す。）
    式（２）：（１−Ｄｘ／Ｄｙ）×１００
    （但し、式（２）において、Ｄｘは、前記ハニカム構造部の前記流入端面の平均径（ｍｍ）を示し、Ｄｙは、前記ハニカム構造部の前記流出端面の平均径（ｍｍ）を示す。）
  2. 前記流入端面の前記中央領域の、上記式（１）によって算出される気孔率変化率が２〜６％である、請求項１に記載のハニカム構造体。
  3. 前記ハニカム構造部は、前記流出端面の中央領域における下記式（３）によって算出される気孔率変化率が、２％未満である、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
    式（３）：（１−Ｐ’ｘ／Ｐ’ｙ）×１００
    （但し、式（３）において、Ｐ’ｘは、前記流出端面の前記中央領域における気孔率（％）を示し、Ｐ’ｙは、前記流出端面の前記中央領域を除く前記外周領域の気孔率（％）を示す。）
  4. 前記緻密部の気孔率が、２０〜７０％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  5. 前記外径増大部が、前記ハニカム構造部の軸方向の全域に存在する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  6. 前記外径増大部が、前記ハニカム構造部の軸方向の一部のみ存在する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  7. 前記ハニカム構造部の前記外周壁が、前記隔壁の外周に配設された外周コート層を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  8. 前記ハニカム構造部に形成された前記セルのいずれか一方の端部を封止するように配置された目封止部を、更に備えた、請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
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