ハニカム構造体
【課題】ガソリンエンジンから排気される排ガスの浄化性能に優れた触媒コンバーターの担体として使用し得るハニカム構造体を提供する。
【解決手段】上流端面から下流端面まで延びる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を備え、上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セル４を区画形成する隔壁５が湾曲しており、湾曲した隔壁５からなる湾曲部の壁厚は、湾曲部５以外の部分の壁厚よりも薄いハニカム構造体。
【解決手段】上流端面から下流端面まで延びる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を備え、上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セル４を区画形成する隔壁５が湾曲しており、湾曲した隔壁５からなる湾曲部の壁厚は、湾曲部５以外の部分の壁厚よりも薄いハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体及び排ガス浄化装置に関し、更に詳しくは、ガソリンエンジンから排気される排ガスの浄化性能に優れた触媒コンバーターの担体として使用し得るハニカム構造体及びこれを用いた排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用、建設機械用、及び産業用定置エンジン、並びに燃焼機器等から排出される排ガスに含まれる、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯＸ）、硫黄酸化物（ＳＯＸ）等の被浄化成分を浄化するため、触媒担体上に浄化用の触媒を担持した触媒コンバーターが用いられている。このような触媒コンバーターとしては、例えば、ハニカム構造体におけるセルを形成する隔壁に触媒層が担持された構造を有するものが用いられている。そして、このような触媒コンバーターにおいては、まず、触媒コンバーターの一方の端面側からセルに排ガスを流入させ、隔壁の触媒層に排ガスを接触させ、次いで、他方の端面の側から外部へ浄化されたガスを排出させる。このようにして排ガスを浄化することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３８０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の触媒コンバーターは、排ガスの浄化性能（特にエンジン始動直後における浄化性能）は、十分ではなかった。具体的には、排ガスと触媒の接触頻度が未だ十分ではなく、また、排ガスと触媒とが接触したとしてもエンジン始動直後においては触媒の活性温度に十分に達していない状態で排ガスが触媒コンバーターを通過することがあった。
【０００５】
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り、その課題とするところは、ガソリンエンジンから排気される排ガスの浄化性能に優れた触媒コンバーターの担体として使用し得るハニカム構造体及びこれを用いた排ガス浄化装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、以下に示す、ハニカム構造体及び排ガス浄化装置が提供される。
【０００７】
［１］ 上流端面から下流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備え、前記上流端面側の端部を前記流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、前記セルを区画形成する前記隔壁が湾曲しており、湾曲した前記隔壁からなる湾曲部の壁厚は、前記湾曲部以外の部分の壁厚よりも薄いハニカム構造体。
【０００８】
［２］ 両端部以外の部分の前記隔壁は、湾曲していないか、または、前記上流端面側の端部の前記隔壁よりも湾曲の程度が小さい前記［１］に記載のハニカム構造体。
【０００９】
［３］ 前記湾曲部が形成された側の端部を、前記流体の流れ方向に垂直な平面に５０倍に拡大して投影したときの投影図において、前記湾曲部の輪郭線が、前記隔壁の先端部に形成された複数の凹凸が投影されたことに起因する波線状をなす前記［１］または［２］に記載のハニカム構造体。
【００１０】
［４］ 前記湾曲部は、前記湾曲部が形成された側の端面から１５ｍｍの範囲に形成されており、複数の前記セルは、前記湾曲部が形成された側の端部を前記流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における一のセルの開口部の面積が、ハニカム構造体の中心軸方向の中間でハニカム構造体を切断した断面における前記一のセルの開口部の面積に対して、１０〜６０％の大きさである変形セルを含み、全セルの数に対する前記変形セルの数の割合が、６０％以上である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１１】
［５］ 前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体と、流体が流入する流入口及び流体が流出する流出口を有し、前記ハニカム構造体を収納する筒状の缶体と、を備え、前記ハニカム構造体が、前記上流端面が前記缶体の前記流入口側を向くとともに前記下流端面が前記缶体の前記流出口側を向くように、前記缶体内に配置された排ガス浄化装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のハニカム構造体は、上流端面側の端部を前記流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、前記セルを区画形成する前記隔壁が湾曲しているため、湾曲した隔壁からなる湾曲部によりセル内に流入した排ガスに乱流が生じる。そのため、本発明のハニカム構造体を触媒担体として使用した場合（即ち、触媒担体として本発明のハニカム構造体を備える触媒コンバーターを作製した場合）、排ガスと触媒の接触頻度が増大することになり、排ガスの浄化性能が向上する。また、湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚よりも薄いため、壁厚が同じである場合に比べて、熱容量が低く、湾曲部は排ガスの熱による昇温が速い。そのため、触媒が担持された本発明のハニカム構造体（即ち、触媒コンバーター）は、エンジン始動直後の早い段階で湾曲部が触媒活性温度に到達して排ガスの浄化が行われ、その結果、上記触媒コンバーターはエンジン始動直後における排ガスの浄化性能に優れる。
【００１３】
本発明の排ガス浄化装置は、本発明のハニカム構造体を備え、上記ハニカム構造体が、上流端面が缶体の流入口側を向くとともに下流端面が缶体の流出口側を向くように、缶体内に配置されているため、ハニカム構造体の湾曲部によりセル内に流入した排ガスに乱流が生じる。そのため、ハニカム構造体に触媒が担持されている場合、排ガスと触媒の接触頻度が増大することになり、排ガスの浄化性能が向上する。また、ハニカム構造体の湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚よりも薄いため、壁厚が同じである場合に比べて、熱容量が低く、湾曲部は排ガスの熱による昇温が速い。そのため、上記触媒コンバーターを有する排ガス浄化装置は、エンジン始動直後の早い段階で湾曲部が触媒活性温度に到達して排ガスの浄化が行われ、本発明の排ガス浄化装置はエンジン始動直後における排ガスの浄化性能に優れる。
【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】図１のハニカム構造体の上流端面の一部の領域を拡大して模式的に示す平面図である。
【図３】図１に示されるハニカム構造体の中心軸に平行な面で切断した断面を示す模式図である。
【図４】図１に示されるハニカム構造体の上流端部が湾曲した隔壁を示す模式図である。
【図５】図４に示す隔壁を矢印Ａの方から見た矢視図である。
【図６】図４に示す隔壁を矢印Ｂの方から見た矢視図である。
【図７】図１に示されるハニカム構造体の上流端面側の端部の一部の投影図である。
【図８】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態における上流端面の一部の領域を拡大して模式的に示す平面図である。
【図９】図８に示されるハニカム構造体の上流端面側の端部の一部の投影図である。
【図１０】本発明の排ガス浄化装置の一実施形態を示し、排ガスの流れる方向に平行な平面で切断した断面を示す模式図である。
【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が、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：
図１〜図３は、本発明のハニカム構造体の一実施形態を示しており、図１〜図３に示すハニカム構造体１００は、上流端面２から下流端面３まで延びる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を備え、上流端面２側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セル４を区画形成する隔壁５が湾曲しており、湾曲した隔壁５からなる湾曲部１０ａの壁厚は、湾曲部１０ａ以外の部分（湾曲していない部分１１ａ（図４参照））の壁厚よりも薄いものである。ハニカム構造体１００は、外周に配設された外周壁７を有している。但し、本発明のハニカム構造体は、必ずしも外周壁を有する必要はない。なお、図１は、本発明のハニカム構造体１００の一の実施形態を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１のハニカム構造体の上流端面２の一部の領域Ｓを拡大して模式的に示す平面図である。また、図３は、図１に示されるハニカム構造体１００の中心軸に平行な面で切断した断面を示す模式図であり、図２に示す矢印Ｋの位置を通る面で切断した断面を示している。
【００１７】
このようなハニカム構造体１００は、上流端面２側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セル４を区画形成する隔壁５が湾曲しているため、湾曲した隔壁５からなる湾曲部１０ａによりセル４内に流入した排ガスに乱流が生じる。そのため、ハニカム構造体１００を触媒担体として使用した場合、排ガスと触媒の接触頻度が増大することになり、排ガスの浄化性能が向上する。また、湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚よりも薄いため、壁厚が同じである場合に比べて、熱容量が低く、湾曲部は排ガスの熱による昇温が速い。そのため、触媒が担持されたハニカム構造体１００（即ち、触媒コンバーター）は、エンジン始動直後の早い段階で湾曲部が触媒活性温度に到達して排ガスの浄化が行われ、上記触媒コンバーターはエンジン始動直後における排ガスの浄化性能に優れるものになる。
【００１８】
また、セル４内を流れる流体（排ガス）は、隔壁５から離れるほど高温である。具体的には、流体の流れ方向に垂直な面において、セル４の中心部ほど高温の流体が流れている。そして、上記湾曲部が形成されることにより、この湾曲部がより高温の流体と接触することができる。そのため、隔壁の昇温速度が向上する。従って、ハニカム構造体１００は触媒を担持させた場合において触媒の活性温度に到達し易く、排ガスの浄化性能が向上するものである。
【００１９】
［１−１］隔壁：
本発明のハニカム構造体は、上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セルを区画形成する隔壁が湾曲している。別言すれば、本発明のハニカム構造体の隔壁は、上流端面側の端部が、流体の流れ方向に垂直な断面において湾曲している。ここで、上流端面側の端部のみが、流体の流れ方向に垂直な断面において湾曲していてもよいし、上流端面側の端部及び下流端面側の端部の両方が、流体の流れ方向に垂直な断面において湾曲していてもよい。即ち、上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面のみにおいて、セルを区画形成する隔壁が湾曲していてもよいし、上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面及び下流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面の両方において、セルを区画形成する隔壁が湾曲していてもよい。後者のような構成であると、ハニカム構造体のセル内に流入した排ガスが下流端面側の湾曲部にも衝突するため、排ガスが触媒に接触する頻度がより多くなり、排ガスの浄化性能が更に向上する。
【００２０】
上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、隔壁が凸形状に湾曲していることが好ましい。このような形状で湾曲していると、セルの中心部を流れる高温の流体と上記湾曲部が更に接触し易くなるため、エンジン始動後における隔壁の昇温速度が更に向上する。従って、触媒を担持させたハニカム構造体においては触媒の活性温度に到達し易く、排ガスの浄化性能が向上する。凸形状とは、中央部分がそれ以外の部分よりも盛り上がった形状であり、例えば、円弧状（図２参照）などを挙げることができる。
【００２１】
本発明のハニカム構造体は、両端部以外の部分の隔壁は、湾曲していないか、または、上流端面側の端部の隔壁よりも湾曲の程度が小さいことが好ましい。隔壁の、両端部以外の部分が湾曲していない場合、圧力損失の増大を防止することができる。そして、隔壁の、両端部以外の部分における湾曲の程度が、上流端面側の端部の湾曲の程度よりも小さい場合、両端部以外が湾曲していない場合に比べて圧力損失が増えるものの、両端部以外の部分における湾曲部分によって流体の進行が適度に妨げられるためセル内で乱流が適度に発生し、ＰＭの捕集効率が向上する。
【００２２】
ここで、「上流端面側の端部の隔壁よりも湾曲の程度が小さい」とは、セルを通る流体の流れが、上流端面側の端部に比べて、両端部以外の部分の方が阻害され難いことを意味し、具体的には、「湾曲部が形成された側の端部以外の部分を流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における上記一のセルの開口部の面積」が、「湾曲部が形成された側の端部を流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における一のセルの開口部の面積」に比べて、大きいことをいう。
【００２３】
図４、図５に示す隔壁５は、湾曲部１０ａ以外の部分１１ａが平らな板状（湾曲しない板状）である例を示している。なお、図４は、図１に示されるハニカム構造体の、一方の端部が湾曲した隔壁を示す模式図である。図５は、図４に示す隔壁を矢印Ａの方から見た矢視図である。なお、図５は、図４に示す隔壁を矢印Ｂの方から見た矢視図である。
【００２４】
本発明のハニカム構造体は、上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セルを区画形成する隔壁が湾曲していれば特に制限はないが、セルを区画形成する隔壁の交差部１２（図２参照）は湾曲していないことが好ましい。交差部が湾曲している場合、流路方向（流体の流れ方向）の圧縮強度が低下するため、ハニカム構造体に流路方向の力が加わるとハニカム構造体が破壊され易い。特に、交差部の湾曲した部分の根元から折れ曲がり破壊されるおそれがある。一方、本発明のハニカム構造体のように交差部が湾曲していない場合には、流路方向の圧縮強度が低下しない（圧縮強度が維持される）ため、流路方向の力が加わったとしてもハニカム構造体が破壊され難いという利点がある。
【００２５】
本発明のハニカム構造体においては、湾曲した隔壁からなる湾曲部の壁厚は、湾曲部以外の部分（湾曲していない部分）の壁厚よりも薄くなっている。上述したように、湾曲部は、より高温の流体と接触することができる。そのため、湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚と同程度の厚さであっても昇温速度が速い（昇温速度が良好である）が、湾曲部の壁厚を、湾曲していない部分の壁厚よりも薄くすることで、熱容量が低くなり、更に昇温速度が速くなる。そのため、エンジン始動直後の早い段階で湾曲部が触媒活性温度に到達して排ガスの浄化が行われることになる。また、湾曲部の昇温速度が速いため、ハニカム構造体全体としても昇温速度が速くなる。
【００２６】
なお、湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚よりも薄いため、エンジンから排出される排ガスの温度が低下した場合、湾曲部の温度も低下し易い傾向にある。しかし、湾曲していない部分が十分な厚さを有しているため、この湾曲していない部分に排ガスの熱を蓄えることができ、エンジンから排出される排ガスの温度が低下しても、湾曲していない部分に蓄えられた熱によって、触媒の温度、及び湾曲部を通過する際の排ガスの温度を高く維持することができる。ここで、湾曲部の壁厚Ｔ１は、図３に示すように、湾曲部１０ａの先端の厚さのことであり、湾曲していない部分の壁厚Ｔ０は、ハニカム構造体の中心軸方向の中間で切断した断面における隔壁の厚さのことである。
【００２７】
湾曲部の壁厚は、具体的には、湾曲していない部分の壁厚を１００％としたときに、１０〜７０％であることが好ましく、３０〜５０％であることが更に好ましい。上記範囲とすることによって、上述したような全体として昇温速度が速いハニカム構造体を得ることができる。
【００２８】
隔壁の端部は、端面から、ハニカム構造体の中心軸方向の長さ（流体の流れ方向の長さ）の２５ｍｍの位置までの範囲の部分をいう。
【００２９】
隔壁において、セルの内側に湾曲した部分である湾曲部は、この湾曲部が形成された側の端面（湾曲部に近い方の端面）から１５ｍｍの深さＦ（図３参照）までの範囲内に形成されていることが好ましく、上記端面から５ｍｍの深さまでの範囲内に形成されていることが更に好ましい。上記範囲外である場合に比べて流路の形状が急激に変化する（セルが急に曲がる）ことになるため、排ガスなどの流体に乱流が生じ易い。その結果、触媒が担持された本発明のハニカム構造体（即ち、触媒コンバーター）は、排ガスと触媒の接触頻度が増大することになり、排ガスの浄化性能が向上する。上記範囲外であると、セル閉塞率が同じである場合、上記範囲内である場合に比べて流路の形状の変化が緩やかになる。そのため、流路（セル）中の流体に乱流が生じ難くなる。その結果、排ガスと触媒の接触頻度が低くなり、浄化性能が十分に得られなくなるおそれがある。なお、「湾曲部が形成された側の端面」とは、上流端面、または、下流端面側の端部に湾曲部が形成されている場合には上流端面と下流端面との両方のことである。そして、上記端面から１５ｍｍの範囲とは、湾曲部が形成された側の端面からハニカム構造体の中心軸方向に１５ｍｍまでの範囲である。別言すれば、上記端面と、上記端面から流体の流れ方向に１５ｍｍ離れた位置（深さＦ（図３参照））に形成される流体の流れ方向に垂直な平面との間の範囲を意味する。
【００３０】
複数のセルは、湾曲部が形成された側の端部を流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における一のセルの開口部の面積が、ハニカム構造体の中心軸方向の中間でハニカム構造体を切断した断面における上記一のセルの開口部の面積に対して、１０〜６０％の大きさである変形セルを含み、全セルの数に対する変形セルの数の割合が、６０％以上であることが好ましい。このような変形セルが上記範囲を満たす場合、ＰＭ詰まりが生じ難く良好にＰＭを捕集できる。ここで、変形セルは、上記条件を満たすセルのことであるが、別言すれば、湾曲部によって流体がセル内を直進することを妨げているセルのことであり、例えば、湾曲部を有する隔壁により区画形成されているセルであったとしても、湾曲部によって流体がセル内を直進することを妨げていない場合には変形セルには該当しない。
【００３１】
図７は、図１に示されるハニカム構造体１００の、湾曲部１０ａが形成された側の端部（上流端面２側の端部）を、流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図の一部を示している。図７において、この投影図（図７）における一の変形セル４ａの開口部８の面積Ｓ１が、ハニカム構造体１００の中心軸方向の中間Ｍ（図３参照）でハニカム構造体１００を切断した断面における一の変形セル４ａの開口部１８の面積Ｓ０（図７において破線で示す四角形の面積）に対して、１０〜６０％の範囲内である例を示している。以下、（Ｓ１／Ｓ０）×１００で算出される値を「セル閉塞率」と記す場合がある。
【００３２】
本発明のハニカム構造体は、湾曲部が形成された側の端部の投影図において、この投影図を５０倍に拡大したときの湾曲部の輪郭線が、隔壁の先端に形成された複数の凹凸が投影されたことに起因する波線状をなすものであることが好ましい。このように湾曲部の輪郭線が波線状をなすことによって、輪郭線が平滑である場合に比べて表面積が大きくなるため、熱交換率が良好となり、ハニカム構造体の昇温速度が向上する。ここで、「波線状」とは、同一または異なる大きさの山と谷が不規則に現れる波形のことである。そして、本発明のハニカム構造体は、上記波線状の輪郭線が描かれるような隔壁を有しており、この隔壁は、ハニカム構造体の端面（波線状の輪郭線が描かれている側の端面）における、最も薄いところと最も厚いところの差が例えば２０〜５００μｍである。上記差は、２０〜４００μｍであることが好ましい。
【００３３】
図８は、セル４の内側に湾曲した部分である湾曲部１０ａが形成された側の端部の投影図であり、この投影図を５０倍に拡大したときの湾曲部１０ａの輪郭線Ｌ（即ち、湾曲部１０ａの、セル４の内側に位置する方の輪郭線Ｌ）が、隔壁５の先端に形成された複数の凹凸が投影されたことに起因する波線状をなしている例である。図８は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態における上流端面２の一部の領域を拡大して模式的に示す平面図であり、図９は、図８に示されるハニカム構造体の上流端面側の端部の一部の投影図である。
【００３４】
隔壁５の気孔率は、２５〜６５％であることが好ましく、３０〜５０％であることが更に好ましい。２５％より小さいと、ハニカム構造体が排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタとしても作用する場合、捕集性能が低下し、また、圧力損失が増大することがある。６５％より大きいと、ハニカム構造体の強度が低下することがある。隔壁５の気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００３５】
隔壁５の厚さは、０．０５〜０．４５ｍｍであることが好ましく、０．１０〜０．２５ｍｍであることが更に好ましい。０．０５ｍｍより薄いと、ハニカム構造体の強度が低下することがある。０．４５ｍｍより厚いと、圧力損失が増大することがある。隔壁５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。なお、隔壁５の厚さとは、湾曲している部分以外の部分における隔壁５の厚さのことである。
【００３６】
ハニカム構造体１００のセル密度（ハニカム構造体１００のセル４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）は、３０〜１５０個／ｃｍ２であることが好ましく、５０〜１５０個／ｃｍ２であることが更に好ましい。３０個／ｃｍ２より小さいと、キャニング性が低下することがある。１５０個／ｃｍ２より大きいと、圧力損失が大きくなることがある。
【００３７】
隔壁５の平均細孔径は、１０〜１００μｍであることが好ましく、１５〜８０μｍであることが更に好ましい。１０μｍより小さいと、隔壁に粒子状物質の堆積が少ない場合でも圧力損失が増大することがある。一方、１００μｍより大きいと、ハニカム構造体が脆くなり欠落し易くなることがある。隔壁５の平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。
【００３８】
ハニカム構造体１００のセル４の形状は、特に限定されないが、セル４の延びる方向に直交する断面において、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、または楕円形であることが好ましく、その他不定形であってもよい。四角形と八角形との組み合わせであることも好ましい態様である。
【００３９】
外周壁７の厚さは、特に限定されないが、１〜７ｍｍが好ましい。１ｍｍより薄いと、強度が低下することがある。７ｍｍより厚いと、圧力損失が増大することがある。
【００４０】
ハニカム構造体１００の流れ方向に垂直に切断した断面の形状は、特に限定されないが、円、楕円、多角形等が好ましい。ハニカム構造体１００は、セル４の延びる方向を中心軸方向とする円柱状であることが好ましい。また、ハニカム構造体１００の大きさは、特に限定されないが、セル４の延びる方向における長さが５０〜４００ｍｍであることが好ましい。具体的には、ハニカム構造体１００の形状が円柱状の場合、上流端面の直径は、５０〜４００ｍｍであることが好ましい。
【００４１】
ハニカム構造体１００の隔壁５及び外周壁７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５及び外周壁７の材質としては、具体的には、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一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が好ましい。隔壁５と外周壁７の材質は、同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。また、「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８０質量％以上含有することをいう。
【００４２】
［１−２］触媒：
本発明のハニカム構造体は、排ガスの浄化性能に優れた触媒コンバーターの担体として使用し得るものであり、本発明のハニカム構造体の隔壁に触媒を担持させることによって触媒コンバーターを得ることができる。担持される触媒は、目的に応じて適宜決定することができる。例えば、三元触媒、酸化触媒、ＮＯＸ選択還元触媒、ＮＯＸ吸蔵還元触媒などを挙げることができる。触媒の単位体積当りの担持量は、１０〜３００ｇ／リットルであることが好ましく、１５〜２５０ｇ／リットルであることが更に好ましい。上記担持量が３００ｇ／リットル超であると、隔壁５の細孔が閉塞することにより、圧力損失が大きくなることがある。
【００４３】
三元触媒とは、主に炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する触媒のことをいう。例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）を含む触媒を挙げることができる。この三元触媒により、炭化水素は水と二酸化炭素に、一酸化炭素は二酸化炭素に、窒素酸化物は窒素に、それぞれ酸化或いは還元によって浄化される。
【００４４】
酸化触媒としては貴金属を含有するものを挙げることができ、具体的には、Ｐｔ、Ｒｈ及びＰｄからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものが好ましい。貴金属の合計量は、ハニカム構造体１００の単位体積当り、０．１〜１０．０ｇ／リットルであることが好ましい。
【００４５】
ＮＯＸ選択還元触媒としては、金属置換ゼオライト、バナジウム、チタニア、酸化タングステン、銀、及びアルミナからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものを挙げることができる。
【００４６】
ＮＯＸ吸蔵還元触媒としては、アルカリ金属、及び／又はアルカリ土類金属等を挙げることができる。アルカリ金属としては、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ等を挙げることができる。アルカリ土類金属としては、Ｃａなどを挙げることができる。
【００４７】
［２］ハニカム構造体の製造方法：
まず、成形原料を混練して坏土とする。次に、得られた坏土をハニカム形状に押出成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の少なくとも一方の端部を、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の糸（太さ０．０１〜０．８ｍｍ）、金属板などの切断手段により切断して、隔壁の端部を、流体の流れ方向に垂直な面においてセルの内側に湾曲させたハニカム成形体を得ることができる。次に、得られたハニカム成形体を焼成することによってハニカム構造体を作製することができる。上記焼成の後、必要に応じて、隔壁に触媒を担持させることによって触媒が担持されたハニカム構造体（触媒コンバーター）を作製することができる。なお、坏土をハニカム形状に押出成形した後、切断手段により切断することなく、端面を押し潰すことによって、隔壁の端部をセルの内側に湾曲させることもできる。また、ハニカム形状に押出成形して、中心軸方向に長い柱状の連続ハニカム成形体を得た後、得られた連続ハニカム成形体を、上記切断手段により切断することによりハニカム成形体を得てもよい。ここで、上記切断手段によると、切断面におけるセルの開口部の形状が維持され難く隔壁が撓む（湾曲する）。そして、隔壁を湾曲させるに従い、湾曲部の壁厚が薄くなる。このようにして、湾曲部の壁厚を、湾曲していない部分の壁厚よりも薄くすることができる。
【００４８】
また、上記切断手段の種類や切断速度により、切断面における開口部の輪郭線を粗くすることができる（即ち、開口部の輪郭線をギザギザにすることができる）。別言すれば、上記切断手段の種類や切断速度を適宜設定することにより、開口部の輪郭線を、波線状にすることができる。
【００４９】
上記切断手段は、押出成形体を切断する際に隔壁の端部を上記切断手段の進行方向に変形させながら進む。従って、上記切断手段は、上記隔壁の端部に変形を生じさせることができる程度に押出成形体との抵抗値が大きいものである。具体例としては、上記太さのステンレス鋼などを挙げることができる。
【００５０】
切断手段の移動速度（押出成形体の端部の切断速度）は、隔壁が湾曲しかつ湾曲部の壁厚が、湾曲していない部分の壁厚よりも薄くなる限り特に制限はなく、切断手段の材質や太さにより適宜決定することができるが、１０〜２０ｃｍ／秒であることが好ましい。
【００５１】
湾曲部を形成しない側の端部においては、従来のハニカム構造体の製造に使用されている公知の切断手段（鋭利な金属刃など）により従来公知の条件で切断することができる。
【００５２】
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く、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。
【００５３】
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一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。
【００５４】
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、３〜１０質量部であることが好ましい。
【００５５】
造孔材としては、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く、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、８〜１５質量部であることが好ましい。
【００５６】
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し、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、０．１〜５．０質量部であることが好ましい。
【００５７】
分散媒の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．２〜３．０質量部であることが好ましい。
【００５８】
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。
【００５９】
成形原料を混練して坏土を形成する方法としては、特に制限はなく、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、所望のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度を有す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。
【００６０】
焼成温度は、ハニカム成形体の材質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。
【００６１】
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が、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、これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥または熱風乾燥を単独でまたは組み合わ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。
【００６２】
ハニカム構造体の隔壁に触媒を担持する方法は、特に限定されないが、例えば、ハニカム構造体の隔壁に触媒スラリーを塗工して、乾燥、焼付けを行う方法を挙げることができる。触媒スラリーを塗工する方法は、特に限定されず、公知の方法で塗工することができる。例えば、まず、触媒を含有する触媒スラリーを調製する。その後、調製した触媒スラリーを、ディッピングや吸引によりセル内に流入させる。この触媒スラリーは、セル内の隔壁の表面全体に塗工することが好ましい。そして、触媒スラリーをセル内に流入させた後に、余剰スラリーを圧縮空気で吹き飛ばす。その後、触媒スラリーを乾燥、焼付けすることにより、セル内の隔壁表面に触媒が担持されたハニカム構造体を得ることができる。乾燥条件は、８０〜１５０℃、１〜６時間とすることが好ましい。また、焼付け条件は４５０〜７００℃、０．５〜６時間とすることが好ましい。なお、触媒スラリーに含有される触媒以外の成分としては、アルミナ等が挙げられる。
【００６３】
［３］排ガス浄化装置：
本発明の排ガス浄化装置の一実施形態は、図９に示すように、ハニカム構造体１００（本発明のハニカム構造体）と、排ガスＧ１が流入する流入口２２及び浄化された排ガスＧ２が流出する流出口２３を有し、ハニカム構造体１００を収納する筒状の缶体２１とを備え、ハニカム構造体１００が、上流端面２が缶体２１の流入口２２側を向くとともに下流端面３が缶体２１の流出口２３側を向くように、缶体２１内に配置されたものである。図９は、本発明の排ガス浄化装置の一実施形態を示し、排ガスの流れる方向に平行な平面で切断した断面を示す模式図である。
【００６４】
このように、本実施形態の排ガス浄化装置２００は、ハニカム構造体１００を備え、上記ハニカム構造体１００が、上流端面２が缶体２１の流入口２２側を向くとともに下流端面３が缶体２１の流出口２３側を向くように、缶体２１内に配置されているため、ハニカム構造体１００の湾曲部１０ａによりセル４内に流入した排ガスに乱流が生じる。そのため、触媒が担持されたハニカム構造体（触媒コンバーター）は、排ガスと触媒の接触頻度が増大することになり、この触媒コンバーターを有する排ガス浄化装置は、排ガスの浄化性能が向上する。また、ハニカム構造体１００の湾曲部１０ａの壁厚は、湾曲していない部分の壁厚よりも薄いため、壁厚が同じである場合に比べて、熱容量が低く、湾曲部１０ａは排ガスの熱による昇温が速い。そのため、ハニカム構造体１００は、エンジン始動直後の早い段階で湾曲部が触媒活性温度に到達して排ガスの浄化が行われ、上記触媒コンバーターを有する排ガス浄化装置はエンジン始動直後における排ガスの浄化性能に優れる。
【００６５】
［３−１］ハニカム構造体：
本発明の排ガス浄化装置において、缶体内に収納されるハニカム構造体は、上記本発明のハニカム構造体である。ハニカム構造体１００の個数は、圧力損失等が所望の値になるように適宜決定することができる。
【００６６】
缶体内に２個以上のハニカム構造体を配置する場合には、複数のハニカム構造体は、全て、「上流端面２が缶体２１の流入口２２側を向くとともに下流端面３が缶体２１の流出口２３側を向く」ように配置される。また、ハニカム構造体を２個以上配置する場合、それぞれのハニカム構造体の「セルの延びる方向に直交する断面」における直径は、他のハニカム構造体の「セルの延びる方向に直交する断面」における直径と同じであることが好ましいが、直径の異なるハニカム構造体があってもよい。
【００６７】
例えば、図９は、ハニカム構造体１００を１つ備えている排ガス浄化装置２００の例であり、図９に示す排ガス浄化装置２００においては、１つのハニカム構造体１００が、上流端面２が缶体２１の流入口２２側を向くとともに下流端面３が缶体２１の流出口２３側を向いた状態で、缶体２１内に配置されている。
【００６８】
［３−２］缶体：
排ガス浄化装置２００において、缶体２１は、排ガスＧ１が流入する流入口２２及び浄化された排ガスＧ２が流出する流出口２３を有し、ハニカム構造体１００を収納する、筒状の構造体である。
【００６９】
缶体２１は、特に限定されるものではなく、自動車排ガス等の排ガス浄化用のハニカムフィルタを収納するために通常用いられるものを用いることができる。缶体２１の材質としては、ステンレス鋼等の金属を挙げることができる。缶体２１の大きさは、ハニカム構造体１００にクッション材３１を巻きつけた状態で圧入できる大きさであることが好ましい。缶体２１は、筒形状の両端部がテーパー状に細くなり、流入口２２及び流出口２３の「排ガスが流れる方向に直交する断面」における直径が、中央部のハニカム構造体が収納される部分の「排ガスが流れる方向に直交する断面」における直径より小さいことが好ましい。具体的には、缶体２１の中央部の上記直径は、６０〜４１０ｍｍが好ましい。また、缶体２１の流入口２２及び流出口２３の上記直径は、６０〜４１０ｍｍが好ましい。
【００７０】
排ガス浄化装置２００において、缶体２１内に２個以上のハニカム構造体１００を配置する場合、各ハニカム構造体１００間の距離（即ち、隣合うハニカム構造体の向かい合う流入端面と流出端面との間の距離）は、１〜９０ｍｍが好ましく、２〜５０ｍｍが更に好ましい。１ｍｍより短いと、隣り合うハニカム構造体１００同士が接触し、破損等が生じることがある。９０ｍｍより長いと、排ガス浄化装置２００が大きくなることがある。
【００７１】
ハニカム構造体１００は、外周にクッション材３１が巻き付けられた状態で、缶体２１内に圧入されていることが好ましい。このような状態で収納されると、ハニカム構造体１００が缶体２１内で移動することを防止することができ、缶体２１内で安定させることができる。これにより、ハニカム構造体１００が破損されることが防止される。クッション材３１としては、特に限定されないが、耐熱無機絶縁マット等を挙げることができる。
【００７２】
また、ハニカム構造体１００は、留め具３２により両端面を固定された状態で、缶体２１内に収納されていることが好ましい。留め具３２は、平板の中央部が取り除かれた形状であるリング状であってもよいし、ハニカム構造体１００の端面の外縁の一部を留める板状であってもよい。留め具３２の材質は、セラミックであってもよいし、ステンレス鋼、鉄鋼等の金属であってもよい。
【００７３】
［４］排ガス浄化装置の製造方法：
図９に示される本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態（排ガス浄化装置２００）を製造する方法としては、本発明のハニカム構造体の一の実施形態（ハニカム構造体１００）の外周に、クッション３１材を巻きつけ、クッション材３１が巻付けられたハニカム構造体１００を、缶体２１内に圧入することにより排ガス浄化装置２００を得る方法であることが好ましい。
【００７４】
クッション材３１としては、耐熱無機絶縁マット等を挙げることができる。このように収納すると、ハニカム構造体１００が缶体２１内で移動することを防止することができる。
【００７５】
缶体２１は、公知方法で作製することができる。例えば、フェライト系ステンレスからなる板材料を、プレス加工して、溶接することによって作製することができる。缶体の形状、大きさ等の条件は、上記本発明の排ガス浄化装置の一実施形態において好ましいとされた条件であることが好ましい。
【実施例】
【００７６】
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。なお、実施例及び比較例中、隔壁の平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値であり、気孔率は、アルキメデス法により測定した値である。
【００７７】
（実施例１）
焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
【００７８】
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の一方の端部を、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の糸（太さ０．０５ｍｍ）で切断するとともに、鋭利な金属刃で他方の端部を切断することによって、隔壁の上流端面側の端部が、流体の流れ方向に垂直な面においてセルの内側に湾曲しており、下流端面側の端部は湾曲していない円筒状のハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体の湾曲部の全部は、図４及び図５に示すように、流路の中央から端面に向かって次第に隆起する形状であった。なお、上記糸で切断する際における上記糸の移動速度は、１８ｃｍ／秒とした。
【００７９】
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて１２０℃で１時間乾燥し、その後、１３５０〜１４５０℃で６時間焼成してハニカム構造体を得た。
【００８０】
このハニカム構造体は、セル閉塞率が４０％であり、湾曲部の形成範囲が２ｍｍであり（即ち、湾曲部が形成された側の端面（上流端面）から２ｍｍの深さまでの範囲内に湾曲部が形成されており）、変形セル数の割合が７０％であり、厚さ割合が３０％であり、輪郭線（湾曲部の輪郭線）は滑らかであった。本実施例のハニカム構造体は、上記のように厚さ割合が３０％である（即ち、湾曲していない部分の壁厚を１００％としたとき、湾曲部の壁厚が３０％であった）ので、湾曲部の壁厚は湾曲していない部分（湾曲部以外の部分）の壁厚よりも薄いものであった。また、このハニカム構造体は、隔壁の厚さが１２０μｍであり、セル密度が６２セル／ｃｍ２であり、端面の直径が９３ｍｍであり、中心軸方向長さが７６ｍｍであり、隔壁の平均細孔径が４μｍであり、隔壁の気孔率が３２％であった。なお、「厚さ割合」は、隔壁の、流体の流れ方向の中間位置における厚さに対する、湾曲した隔壁（湾曲部）の先端から１ｍｍの位置における隔壁の厚さの割合である。上記隔壁の厚さは、ハニカム構造体を中心軸方向に平行に切断し、その端面から１ｍｍの位置における隔壁の厚さを測定した値である。隔壁の平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値であり、気孔率は、アルキメデス法により測定した値である。表１、表２中、輪郭線が波線状である場合を「波線状」と示し、輪郭線が波線状でない場合を「滑らか」と示す。なお、「滑らか」とは、ハニカム構造体の端面における隔壁の最も薄いところと、最も厚いところの差が１０μｍ未満であることを意味する。
【００８１】
得られたハニカム構造体について、以下の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表１に示す。なお、表１中の「セル閉塞率」は、全セルのセル閉塞率の平均値を示す。湾曲部の形成範囲の値（ｍｍ）は、全て、湾曲部が形成された側の端面（上流端面）からの深さを示す。
【００８２】
［昇温速度］
ガスバーナー装置を用いて６００℃のガス（高温流体）を１０Ｎｍ３／分の速度でハニカム構造体の上流端面側から流入させたときの、ハニカム構造体の下流端面側の端部における隔壁の温度上昇を熱電対を用いて測定した。試験開始４０秒後の湾曲部温度が、比較例１のハニカム構造体の下流端面側の端部における隔壁の温度よりも３０℃以上高い場合は「ＡＡ」とし、２０℃〜２９℃高い場合は「Ａ」とし、１０℃〜１９℃高い場合は「Ｂ」とし、１０℃未満の場合は「Ｃ」とした。本評価を、表１中、「昇温速度」と示す。なお、昇温速度が上昇すれば、単位時間当たりの浄化性能が向上する。そのため、昇温速度の評価が高ければ、浄化性能も高くなる。従って、昇温速度の評価が高いハニカム構造体は、浄化性能も高いものである。
【００８３】
［圧縮破壊強度］
圧縮試験機（Ｉｎｓｔｒｏｎ社製の「Ｉｎｓｔｒｏｎ ４２０６」）を用いて、ハニカム構造体の流体の流れ方向にヘッドスピード１ｍｍ／分以下で連続的に荷重を加えることにより、ハニカム構造体の流路方向の圧縮破壊強度を測定した。その後、以下の評価基準で圧縮破壊強度の評価を行った。各ハニカム構造体の圧縮破壊強度が、比較例１のハニカム構造体の圧縮破壊強度の５０〜１００％である場合は「ＡＡ」とし、３０〜４９％である場合は「Ａ」とし、５〜２９％である場合は「Ｂ」とし、５％未満である場合は「Ｃ」とした。なお、本評価を、表１中、「強度」と示す。
【００８４】
表１中、「形状」の欄における「−」は、ハニカム構造体が、隔壁の端部が湾曲していない形状である（湾曲部が形成されていない）ことを示し、「凸」は、隔壁の端部が湾曲している形状である（湾曲部が形成されている）ことを示す。そして、この「凸」は、具体的には、図４及び図５に示すような形状であることを示している。即ち、端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セルを区画形成する隔壁が凸形状に湾曲しており、かつ、ハニカム構造体の中央から端面に向かって次第に隆起し、ハニカム構造体の端面にて最も隆起している形状であることを示す。
【００８５】
なお、本実施例で作製したハニカム構造体を備える排ガス浄化装置は、以下のように作製した。まず、厚さ２ｍｍの仕切り板が配設された、流入口及び流出口を有する金属製（具体的には、フェライト系ステンレス製）の缶体を用意した。次に、得られたハニカム構造体を上記缶体内に収納した。収納に際しては、セラミックス繊維を主成分とするマットでハニカム構造体の外周をそれぞれ覆い、かつ、ハニカム構造体が、上流端面が缶体の流入口側を向くとともに下流端面が缶体の流出口側を向くようにして、ハニカム構造体を缶体内に圧入して固定した。以上のようにして、排ガス浄化装置を作製した。この排ガス浄化装置は、「昇温速度」及び「強度」の評価結果が良好である本実施例で作製したハニカム構造体を備えるため、本実施例のハニカム構造体を触媒担体として使用した場合、排ガスの浄化性能が向上する。
【００８６】
【表１】
【００８７】
（実施例２〜１７）
セル閉塞率、湾曲部の形成範囲、変形セル数の割合、厚さ割合、及び輪郭線がそれぞれ表１に示すものになるようにしたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜１７のハニカム構造体を作製した。作製した各ハニカム構造体について、以下の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表１に示す。
【００８８】
（実施例１８）
焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
【００８９】
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の両方の端部を、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の糸（太さ０．０５ｍｍ）で切断することによって、隔壁の下流側の端部（一方の端部）及び上流側の端部（他方の端部）が、流体の流れ方向に垂直な面において湾曲している円筒状のハニカム成形体を得た。なお、上記糸で切断する際における上記糸の移動速度は、１８ｃｍ／秒とした。
【００９０】
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて１２０℃で１時間乾燥し、その後、１３５０〜１４５０℃で６時間焼成してハニカム構造体を得た。
【００９１】
このハニカム構造体は、上流端面側の端部において、セル閉塞率が４０％であり、湾曲部の形成範囲が２ｍｍであり（即ち、湾曲部が、上流端面から２ｍｍの範囲に形成されている）、厚さ割合が３０％であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合（変形セルの数の割合）が７０％であり、「輪郭線」の形状が「滑らか」であった。そして、下流端面側の端部において、セル閉塞率が４０％であり、湾曲部の形成範囲が２ｍｍであり（即ち、湾曲部が、下流端面から２ｍｍの範囲に形成されている）、厚さ割合が３０％であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合（変形セルの数の割合）が７０％であり、「輪郭線」の形状が「滑らか」であった。また、このハニカム構造体は、隔壁の厚さ（隔壁の、流体の流れ方向の中間位置における厚さ）が１２０μｍであり、セル密度が６２セル／ｃｍ２であり、端面の直径が９３ｍｍであり、中心軸方向長さ（流体の流れ方向の長さ）が７６ｍｍであり、隔壁の平均細孔径が４μｍであり、隔壁の気孔率が３２％であった。
【００９２】
得られたハニカム構造体について、上記の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表１に示す。
【００９３】
（実施例１９）
焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
【００９４】
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の一方の端部を、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の糸（太さ０．０７ｍｍ）で切断するとともに、鋭利な金属刃で他方の端部を切断することによって、隔壁の上流端面側の端部が、流体の流れ方向に垂直な面においてセルの内側に湾曲しており、下流端面側の端部は湾曲していない円筒状のハニカム成形体を得た。なお、上記糸で切断する際における上記糸の移動速度は、１０ｃｍ／秒とした。
【００９５】
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて１２０℃で１時間乾燥し、その後、１３５０〜１４５０℃で６時間焼成してハニカム構造体を得た。
【００９６】
このハニカム構造体は、上流端面側の端部において、セル閉塞率が４０％であり、湾曲部の形成範囲が２ｍｍであり（即ち、湾曲部が、上流端面から２ｍｍの範囲に形成されている）、厚さ割合が３０％であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合（変形セルの数の割合）が７０％であり、「輪郭線」の形状が「波線状」であった。また、このハニカム構造体は、隔壁の厚さ（隔壁の、流体の流れ方向の中間位置における厚さ）が１２０μｍであり、セル密度が６２セル／ｃｍ２であり、端面の直径が９３ｍｍであり、中心軸方向長さ（流体の流れ方向の長さ）が７６ｍｍであり、隔壁の平均細孔径が４μｍであり、隔壁の気孔率が３２％であった。
【００９７】
得られたハニカム構造体について、上記の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表１に示す。
【００９８】
（実施例２０〜３５）
セル閉塞率、湾曲部の形成範囲、変形セル数の割合、厚さ割合、及び輪郭線がそれぞれ表２に示すものとなるようにしたこと以外は、実施例１９と同様にして、実施例２０〜３５のハニカム構造体を作製した。作製した各ハニカム構造体について、実施例１と同様の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表２に示す。
【００９９】
（実施例３６）
焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
【０１００】
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の両方の端部を、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の糸（太さ０．０７ｍｍ）で切断することによって、隔壁の上流端面側の端部及び下流端面側の端部が、流体の流れ方向に垂直な面においてセルの内側に湾曲している円筒状のハニカム成形体を得た。なお、上記糸で切断する際における上記糸の移動速度は、１２ｃｍ／秒とした。
【０１０１】
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて１２０℃で１時間乾燥し、その後、１３５０〜１４５０℃で６時間焼成してハニカム構造体を得た。
【０１０２】
このハニカム構造体は、上流端面側の端部において、セル閉塞率が４０％であり、湾曲部の形成範囲が２ｍｍであり（即ち、湾曲部が、上流端面から２ｍｍの範囲に形成されている）、厚さ割合が３０％であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合（変形セルの数の割合）が６０％であり、「輪郭線」の形状が「波線状」であった。そして、下流端面側の端部において、セル閉塞率が４０％であり、湾曲部の形成範囲が２ｍｍであり（即ち、湾曲部が、下流端面から２ｍｍの範囲に形成されている）、厚さ割合が３０％であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合（変形セルの数の割合）が６０％であり、「輪郭線」の形状が「波線状」であった。また、このハニカム構造体は、隔壁の厚さ（隔壁の、流体の流れ方向の中間位置における厚さ）が１２０μｍであり、セル密度が６２セル／ｃｍ２であり、端面の直径が９３ｍｍであり、中心軸方向長さ（流体の流れ方向の長さ）が７６ｍｍであり、隔壁の平均細孔径が４μｍであり、隔壁の気孔率が３２％であった。
【０１０３】
得られたハニカム構造体について、上記の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表２に示す。
【０１０４】
【表２】
【０１０５】
（比較例１）
焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
【０１０６】
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、鋭利な金属刃で両端部を切断して、隔壁が湾曲していない円筒状のハニカム成形体を得た。
【０１０７】
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて１２０℃で１時間乾燥し、その後、１３００〜１４５０℃で６時間焼成してハニカム構造体を得た。
【０１０８】
作製したハニカム構造体について、実施例１と同様の方法で「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表１に示す。
【０１０９】
表１、表２から明らかなように、実施例１〜３６のハニカム構造体は、比較例１のハニカム構造体に比べて、昇温速度が向上しており、ガソリンエンジンから排気される排ガスの浄化性能に優れた触媒コンバーターの担体として使用し得ることが確認できた。
【０１１０】
実施例５〜６では、厚さ割合（％）の値が小さいため、即ち、湾曲部の熱容量が十分に低いため、実施例２〜４に比べて、昇温速度の評価が良好であった。
【０１１１】
実施例１〜４では、厚さ割合（％）の値が所定の範囲を満たすため、実施例５、６に比べて、強度（湾曲部の強度）の評価が良好であった。
【０１１２】
実施例２では、厚さ割合（％）の値が大き過ぎるため、即ち、湾曲部と湾曲していない部分との壁厚の差が小さいため、実施例４〜６に比べて「昇温速度」が十分に得られていない。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明のハニカム構造体及び本発明の排ガス浄化装置は、ガソリンエンジンから排出される排ガスの浄化に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１１４】
２：上流端面、３：下流端面、４：セル、４ａ：変形セル、５：隔壁、７：外周壁、８，１８：開口部、１０ａ：湾曲部、１１ａ：湾曲した端部以外の部分、１２：交差部、２１：缶体、２２：流入口、２３：流出口、３１：クッション材、３２：留め具、１００：ハニカム構造体、２００：排ガス浄化装置、Ｇ１：排ガス、Ｇ２：浄化された排ガス。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体及び排ガス浄化装置に関し、更に詳しくは、ガソリンエンジンから排気される排ガスの浄化性能に優れた触媒コンバーターの担体として使用し得るハニカム構造体及びこれを用いた排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用、建設機械用、及び産業用定置エンジン、並びに燃焼機器等から排出される排ガスに含まれる、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯＸ）、硫黄酸化物（ＳＯＸ）等の被浄化成分を浄化するため、触媒担体上に浄化用の触媒を担持した触媒コンバーターが用いられている。このような触媒コンバーターとしては、例えば、ハニカム構造体におけるセルを形成する隔壁に触媒層が担持された構造を有するものが用いられている。そして、このような触媒コンバーターにおいては、まず、触媒コンバーターの一方の端面側からセルに排ガスを流入させ、隔壁の触媒層に排ガスを接触させ、次いで、他方の端面の側から外部へ浄化されたガスを排出させる。このようにして排ガスを浄化することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３８０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の触媒コンバーターは、排ガスの浄化性能（特にエンジン始動直後における浄化性能）は、十分ではなかった。具体的には、排ガスと触媒の接触頻度が未だ十分ではなく、また、排ガスと触媒とが接触したとしてもエンジン始動直後においては触媒の活性温度に十分に達していない状態で排ガスが触媒コンバーターを通過することがあった。
【０００５】
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り、その課題とするところは、ガソリンエンジンから排気される排ガスの浄化性能に優れた触媒コンバーターの担体として使用し得るハニカム構造体及びこれを用いた排ガス浄化装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、以下に示す、ハニカム構造体及び排ガス浄化装置が提供される。
【０００７】
［１］ 上流端面から下流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備え、前記上流端面側の端部を前記流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、前記セルを区画形成する前記隔壁が湾曲しており、湾曲した前記隔壁からなる湾曲部の壁厚は、前記湾曲部以外の部分の壁厚よりも薄いハニカム構造体。
【０００８】
［２］ 両端部以外の部分の前記隔壁は、湾曲していないか、または、前記上流端面側の端部の前記隔壁よりも湾曲の程度が小さい前記［１］に記載のハニカム構造体。
【０００９】
［３］ 前記湾曲部が形成された側の端部を、前記流体の流れ方向に垂直な平面に５０倍に拡大して投影したときの投影図において、前記湾曲部の輪郭線が、前記隔壁の先端部に形成された複数の凹凸が投影されたことに起因する波線状をなす前記［１］または［２］に記載のハニカム構造体。
【００１０】
［４］ 前記湾曲部は、前記湾曲部が形成された側の端面から１５ｍｍの範囲に形成されており、複数の前記セルは、前記湾曲部が形成された側の端部を前記流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における一のセルの開口部の面積が、ハニカム構造体の中心軸方向の中間でハニカム構造体を切断した断面における前記一のセルの開口部の面積に対して、１０〜６０％の大きさである変形セルを含み、全セルの数に対する前記変形セルの数の割合が、６０％以上である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１１】
［５］ 前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体と、流体が流入する流入口及び流体が流出する流出口を有し、前記ハニカム構造体を収納する筒状の缶体と、を備え、前記ハニカム構造体が、前記上流端面が前記缶体の前記流入口側を向くとともに前記下流端面が前記缶体の前記流出口側を向くように、前記缶体内に配置された排ガス浄化装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のハニカム構造体は、上流端面側の端部を前記流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、前記セルを区画形成する前記隔壁が湾曲しているため、湾曲した隔壁からなる湾曲部によりセル内に流入した排ガスに乱流が生じる。そのため、本発明のハニカム構造体を触媒担体として使用した場合（即ち、触媒担体として本発明のハニカム構造体を備える触媒コンバーターを作製した場合）、排ガスと触媒の接触頻度が増大することになり、排ガスの浄化性能が向上する。また、湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚よりも薄いため、壁厚が同じである場合に比べて、熱容量が低く、湾曲部は排ガスの熱による昇温が速い。そのため、触媒が担持された本発明のハニカム構造体（即ち、触媒コンバーター）は、エンジン始動直後の早い段階で湾曲部が触媒活性温度に到達して排ガスの浄化が行われ、その結果、上記触媒コンバーターはエンジン始動直後における排ガスの浄化性能に優れる。
【００１３】
本発明の排ガス浄化装置は、本発明のハニカム構造体を備え、上記ハニカム構造体が、上流端面が缶体の流入口側を向くとともに下流端面が缶体の流出口側を向くように、缶体内に配置されているため、ハニカム構造体の湾曲部によりセル内に流入した排ガスに乱流が生じる。そのため、ハニカム構造体に触媒が担持されている場合、排ガスと触媒の接触頻度が増大することになり、排ガスの浄化性能が向上する。また、ハニカム構造体の湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚よりも薄いため、壁厚が同じである場合に比べて、熱容量が低く、湾曲部は排ガスの熱による昇温が速い。そのため、上記触媒コンバーターを有する排ガス浄化装置は、エンジン始動直後の早い段階で湾曲部が触媒活性温度に到達して排ガスの浄化が行われ、本発明の排ガス浄化装置はエンジン始動直後における排ガスの浄化性能に優れる。
【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】図１のハニカム構造体の上流端面の一部の領域を拡大して模式的に示す平面図である。
【図３】図１に示されるハニカム構造体の中心軸に平行な面で切断した断面を示す模式図である。
【図４】図１に示されるハニカム構造体の上流端部が湾曲した隔壁を示す模式図である。
【図５】図４に示す隔壁を矢印Ａの方から見た矢視図である。
【図６】図４に示す隔壁を矢印Ｂの方から見た矢視図である。
【図７】図１に示されるハニカム構造体の上流端面側の端部の一部の投影図である。
【図８】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態における上流端面の一部の領域を拡大して模式的に示す平面図である。
【図９】図８に示されるハニカム構造体の上流端面側の端部の一部の投影図である。
【図１０】本発明の排ガス浄化装置の一実施形態を示し、排ガスの流れる方向に平行な平面で切断した断面を示す模式図である。
【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が、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：
図１〜図３は、本発明のハニカム構造体の一実施形態を示しており、図１〜図３に示すハニカム構造体１００は、上流端面２から下流端面３まで延びる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を備え、上流端面２側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セル４を区画形成する隔壁５が湾曲しており、湾曲した隔壁５からなる湾曲部１０ａの壁厚は、湾曲部１０ａ以外の部分（湾曲していない部分１１ａ（図４参照））の壁厚よりも薄いものである。ハニカム構造体１００は、外周に配設された外周壁７を有している。但し、本発明のハニカム構造体は、必ずしも外周壁を有する必要はない。なお、図１は、本発明のハニカム構造体１００の一の実施形態を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１のハニカム構造体の上流端面２の一部の領域Ｓを拡大して模式的に示す平面図である。また、図３は、図１に示されるハニカム構造体１００の中心軸に平行な面で切断した断面を示す模式図であり、図２に示す矢印Ｋの位置を通る面で切断した断面を示している。
【００１７】
このようなハニカム構造体１００は、上流端面２側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セル４を区画形成する隔壁５が湾曲しているため、湾曲した隔壁５からなる湾曲部１０ａによりセル４内に流入した排ガスに乱流が生じる。そのため、ハニカム構造体１００を触媒担体として使用した場合、排ガスと触媒の接触頻度が増大することになり、排ガスの浄化性能が向上する。また、湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚よりも薄いため、壁厚が同じである場合に比べて、熱容量が低く、湾曲部は排ガスの熱による昇温が速い。そのため、触媒が担持されたハニカム構造体１００（即ち、触媒コンバーター）は、エンジン始動直後の早い段階で湾曲部が触媒活性温度に到達して排ガスの浄化が行われ、上記触媒コンバーターはエンジン始動直後における排ガスの浄化性能に優れるものになる。
【００１８】
また、セル４内を流れる流体（排ガス）は、隔壁５から離れるほど高温である。具体的には、流体の流れ方向に垂直な面において、セル４の中心部ほど高温の流体が流れている。そして、上記湾曲部が形成されることにより、この湾曲部がより高温の流体と接触することができる。そのため、隔壁の昇温速度が向上する。従って、ハニカム構造体１００は触媒を担持させた場合において触媒の活性温度に到達し易く、排ガスの浄化性能が向上するものである。
【００１９】
［１−１］隔壁：
本発明のハニカム構造体は、上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セルを区画形成する隔壁が湾曲している。別言すれば、本発明のハニカム構造体の隔壁は、上流端面側の端部が、流体の流れ方向に垂直な断面において湾曲している。ここで、上流端面側の端部のみが、流体の流れ方向に垂直な断面において湾曲していてもよいし、上流端面側の端部及び下流端面側の端部の両方が、流体の流れ方向に垂直な断面において湾曲していてもよい。即ち、上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面のみにおいて、セルを区画形成する隔壁が湾曲していてもよいし、上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面及び下流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面の両方において、セルを区画形成する隔壁が湾曲していてもよい。後者のような構成であると、ハニカム構造体のセル内に流入した排ガスが下流端面側の湾曲部にも衝突するため、排ガスが触媒に接触する頻度がより多くなり、排ガスの浄化性能が更に向上する。
【００２０】
上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、隔壁が凸形状に湾曲していることが好ましい。このような形状で湾曲していると、セルの中心部を流れる高温の流体と上記湾曲部が更に接触し易くなるため、エンジン始動後における隔壁の昇温速度が更に向上する。従って、触媒を担持させたハニカム構造体においては触媒の活性温度に到達し易く、排ガスの浄化性能が向上する。凸形状とは、中央部分がそれ以外の部分よりも盛り上がった形状であり、例えば、円弧状（図２参照）などを挙げることができる。
【００２１】
本発明のハニカム構造体は、両端部以外の部分の隔壁は、湾曲していないか、または、上流端面側の端部の隔壁よりも湾曲の程度が小さいことが好ましい。隔壁の、両端部以外の部分が湾曲していない場合、圧力損失の増大を防止することができる。そして、隔壁の、両端部以外の部分における湾曲の程度が、上流端面側の端部の湾曲の程度よりも小さい場合、両端部以外が湾曲していない場合に比べて圧力損失が増えるものの、両端部以外の部分における湾曲部分によって流体の進行が適度に妨げられるためセル内で乱流が適度に発生し、ＰＭの捕集効率が向上する。
【００２２】
ここで、「上流端面側の端部の隔壁よりも湾曲の程度が小さい」とは、セルを通る流体の流れが、上流端面側の端部に比べて、両端部以外の部分の方が阻害され難いことを意味し、具体的には、「湾曲部が形成された側の端部以外の部分を流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における上記一のセルの開口部の面積」が、「湾曲部が形成された側の端部を流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における一のセルの開口部の面積」に比べて、大きいことをいう。
【００２３】
図４、図５に示す隔壁５は、湾曲部１０ａ以外の部分１１ａが平らな板状（湾曲しない板状）である例を示している。なお、図４は、図１に示されるハニカム構造体の、一方の端部が湾曲した隔壁を示す模式図である。図５は、図４に示す隔壁を矢印Ａの方から見た矢視図である。なお、図５は、図４に示す隔壁を矢印Ｂの方から見た矢視図である。
【００２４】
本発明のハニカム構造体は、上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セルを区画形成する隔壁が湾曲していれば特に制限はないが、セルを区画形成する隔壁の交差部１２（図２参照）は湾曲していないことが好ましい。交差部が湾曲している場合、流路方向（流体の流れ方向）の圧縮強度が低下するため、ハニカム構造体に流路方向の力が加わるとハニカム構造体が破壊され易い。特に、交差部の湾曲した部分の根元から折れ曲がり破壊されるおそれがある。一方、本発明のハニカム構造体のように交差部が湾曲していない場合には、流路方向の圧縮強度が低下しない（圧縮強度が維持される）ため、流路方向の力が加わったとしてもハニカム構造体が破壊され難いという利点がある。
【００２５】
本発明のハニカム構造体においては、湾曲した隔壁からなる湾曲部の壁厚は、湾曲部以外の部分（湾曲していない部分）の壁厚よりも薄くなっている。上述したように、湾曲部は、より高温の流体と接触することができる。そのため、湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚と同程度の厚さであっても昇温速度が速い（昇温速度が良好である）が、湾曲部の壁厚を、湾曲していない部分の壁厚よりも薄くすることで、熱容量が低くなり、更に昇温速度が速くなる。そのため、エンジン始動直後の早い段階で湾曲部が触媒活性温度に到達して排ガスの浄化が行われることになる。また、湾曲部の昇温速度が速いため、ハニカム構造体全体としても昇温速度が速くなる。
【００２６】
なお、湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚よりも薄いため、エンジンから排出される排ガスの温度が低下した場合、湾曲部の温度も低下し易い傾向にある。しかし、湾曲していない部分が十分な厚さを有しているため、この湾曲していない部分に排ガスの熱を蓄えることができ、エンジンから排出される排ガスの温度が低下しても、湾曲していない部分に蓄えられた熱によって、触媒の温度、及び湾曲部を通過する際の排ガスの温度を高く維持することができる。ここで、湾曲部の壁厚Ｔ１は、図３に示すように、湾曲部１０ａの先端の厚さのことであり、湾曲していない部分の壁厚Ｔ０は、ハニカム構造体の中心軸方向の中間で切断した断面における隔壁の厚さのことである。
【００２７】
湾曲部の壁厚は、具体的には、湾曲していない部分の壁厚を１００％としたときに、１０〜７０％であることが好ましく、３０〜５０％であることが更に好ましい。上記範囲とすることによって、上述したような全体として昇温速度が速いハニカム構造体を得ることができる。
【００２８】
隔壁の端部は、端面から、ハニカム構造体の中心軸方向の長さ（流体の流れ方向の長さ）の２５ｍｍの位置までの範囲の部分をいう。
【００２９】
隔壁において、セルの内側に湾曲した部分である湾曲部は、この湾曲部が形成された側の端面（湾曲部に近い方の端面）から１５ｍｍの深さＦ（図３参照）までの範囲内に形成されていることが好ましく、上記端面から５ｍｍの深さまでの範囲内に形成されていることが更に好ましい。上記範囲外である場合に比べて流路の形状が急激に変化する（セルが急に曲がる）ことになるため、排ガスなどの流体に乱流が生じ易い。その結果、触媒が担持された本発明のハニカム構造体（即ち、触媒コンバーター）は、排ガスと触媒の接触頻度が増大することになり、排ガスの浄化性能が向上する。上記範囲外であると、セル閉塞率が同じである場合、上記範囲内である場合に比べて流路の形状の変化が緩やかになる。そのため、流路（セル）中の流体に乱流が生じ難くなる。その結果、排ガスと触媒の接触頻度が低くなり、浄化性能が十分に得られなくなるおそれがある。なお、「湾曲部が形成された側の端面」とは、上流端面、または、下流端面側の端部に湾曲部が形成されている場合には上流端面と下流端面との両方のことである。そして、上記端面から１５ｍｍの範囲とは、湾曲部が形成された側の端面からハニカム構造体の中心軸方向に１５ｍｍまでの範囲である。別言すれば、上記端面と、上記端面から流体の流れ方向に１５ｍｍ離れた位置（深さＦ（図３参照））に形成される流体の流れ方向に垂直な平面との間の範囲を意味する。
【００３０】
複数のセルは、湾曲部が形成された側の端部を流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における一のセルの開口部の面積が、ハニカム構造体の中心軸方向の中間でハニカム構造体を切断した断面における上記一のセルの開口部の面積に対して、１０〜６０％の大きさである変形セルを含み、全セルの数に対する変形セルの数の割合が、６０％以上であることが好ましい。このような変形セルが上記範囲を満たす場合、ＰＭ詰まりが生じ難く良好にＰＭを捕集できる。ここで、変形セルは、上記条件を満たすセルのことであるが、別言すれば、湾曲部によって流体がセル内を直進することを妨げているセルのことであり、例えば、湾曲部を有する隔壁により区画形成されているセルであったとしても、湾曲部によって流体がセル内を直進することを妨げていない場合には変形セルには該当しない。
【００３１】
図７は、図１に示されるハニカム構造体１００の、湾曲部１０ａが形成された側の端部（上流端面２側の端部）を、流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図の一部を示している。図７において、この投影図（図７）における一の変形セル４ａの開口部８の面積Ｓ１が、ハニカム構造体１００の中心軸方向の中間Ｍ（図３参照）でハニカム構造体１００を切断した断面における一の変形セル４ａの開口部１８の面積Ｓ０（図７において破線で示す四角形の面積）に対して、１０〜６０％の範囲内である例を示している。以下、（Ｓ１／Ｓ０）×１００で算出される値を「セル閉塞率」と記す場合がある。
【００３２】
本発明のハニカム構造体は、湾曲部が形成された側の端部の投影図において、この投影図を５０倍に拡大したときの湾曲部の輪郭線が、隔壁の先端に形成された複数の凹凸が投影されたことに起因する波線状をなすものであることが好ましい。このように湾曲部の輪郭線が波線状をなすことによって、輪郭線が平滑である場合に比べて表面積が大きくなるため、熱交換率が良好となり、ハニカム構造体の昇温速度が向上する。ここで、「波線状」とは、同一または異なる大きさの山と谷が不規則に現れる波形のことである。そして、本発明のハニカム構造体は、上記波線状の輪郭線が描かれるような隔壁を有しており、この隔壁は、ハニカム構造体の端面（波線状の輪郭線が描かれている側の端面）における、最も薄いところと最も厚いところの差が例えば２０〜５００μｍである。上記差は、２０〜４００μｍであることが好ましい。
【００３３】
図８は、セル４の内側に湾曲した部分である湾曲部１０ａが形成された側の端部の投影図であり、この投影図を５０倍に拡大したときの湾曲部１０ａの輪郭線Ｌ（即ち、湾曲部１０ａの、セル４の内側に位置する方の輪郭線Ｌ）が、隔壁５の先端に形成された複数の凹凸が投影されたことに起因する波線状をなしている例である。図８は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態における上流端面２の一部の領域を拡大して模式的に示す平面図であり、図９は、図８に示されるハニカム構造体の上流端面側の端部の一部の投影図である。
【００３４】
隔壁５の気孔率は、２５〜６５％であることが好ましく、３０〜５０％であることが更に好ましい。２５％より小さいと、ハニカム構造体が排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタとしても作用する場合、捕集性能が低下し、また、圧力損失が増大することがある。６５％より大きいと、ハニカム構造体の強度が低下することがある。隔壁５の気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００３５】
隔壁５の厚さは、０．０５〜０．４５ｍｍであることが好ましく、０．１０〜０．２５ｍｍであることが更に好ましい。０．０５ｍｍより薄いと、ハニカム構造体の強度が低下することがある。０．４５ｍｍより厚いと、圧力損失が増大することがある。隔壁５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。なお、隔壁５の厚さとは、湾曲している部分以外の部分における隔壁５の厚さのことである。
【００３６】
ハニカム構造体１００のセル密度（ハニカム構造体１００のセル４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）は、３０〜１５０個／ｃｍ２であることが好ましく、５０〜１５０個／ｃｍ２であることが更に好ましい。３０個／ｃｍ２より小さいと、キャニング性が低下することがある。１５０個／ｃｍ２より大きいと、圧力損失が大きくなることがある。
【００３７】
隔壁５の平均細孔径は、１０〜１００μｍであることが好ましく、１５〜８０μｍであることが更に好ましい。１０μｍより小さいと、隔壁に粒子状物質の堆積が少ない場合でも圧力損失が増大することがある。一方、１００μｍより大きいと、ハニカム構造体が脆くなり欠落し易くなることがある。隔壁５の平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。
【００３８】
ハニカム構造体１００のセル４の形状は、特に限定されないが、セル４の延びる方向に直交する断面において、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、または楕円形であることが好ましく、その他不定形であってもよい。四角形と八角形との組み合わせであることも好ましい態様である。
【００３９】
外周壁７の厚さは、特に限定されないが、１〜７ｍｍが好ましい。１ｍｍより薄いと、強度が低下することがある。７ｍｍより厚いと、圧力損失が増大することがある。
【００４０】
ハニカム構造体１００の流れ方向に垂直に切断した断面の形状は、特に限定されないが、円、楕円、多角形等が好ましい。ハニカム構造体１００は、セル４の延びる方向を中心軸方向とする円柱状であることが好ましい。また、ハニカム構造体１００の大きさは、特に限定されないが、セル４の延びる方向における長さが５０〜４００ｍｍであることが好ましい。具体的には、ハニカム構造体１００の形状が円柱状の場合、上流端面の直径は、５０〜４００ｍｍであることが好ましい。
【００４１】
ハニカム構造体１００の隔壁５及び外周壁７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５及び外周壁７の材質としては、具体的には、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一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が好ましい。隔壁５と外周壁７の材質は、同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。また、「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８０質量％以上含有することをいう。
【００４２】
［１−２］触媒：
本発明のハニカム構造体は、排ガスの浄化性能に優れた触媒コンバーターの担体として使用し得るものであり、本発明のハニカム構造体の隔壁に触媒を担持させることによって触媒コンバーターを得ることができる。担持される触媒は、目的に応じて適宜決定することができる。例えば、三元触媒、酸化触媒、ＮＯＸ選択還元触媒、ＮＯＸ吸蔵還元触媒などを挙げることができる。触媒の単位体積当りの担持量は、１０〜３００ｇ／リットルであることが好ましく、１５〜２５０ｇ／リットルであることが更に好ましい。上記担持量が３００ｇ／リットル超であると、隔壁５の細孔が閉塞することにより、圧力損失が大きくなることがある。
【００４３】
三元触媒とは、主に炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する触媒のことをいう。例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）を含む触媒を挙げることができる。この三元触媒により、炭化水素は水と二酸化炭素に、一酸化炭素は二酸化炭素に、窒素酸化物は窒素に、それぞれ酸化或いは還元によって浄化される。
【００４４】
酸化触媒としては貴金属を含有するものを挙げることができ、具体的には、Ｐｔ、Ｒｈ及びＰｄからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものが好ましい。貴金属の合計量は、ハニカム構造体１００の単位体積当り、０．１〜１０．０ｇ／リットルであることが好ましい。
【００４５】
ＮＯＸ選択還元触媒としては、金属置換ゼオライト、バナジウム、チタニア、酸化タングステン、銀、及びアルミナからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものを挙げることができる。
【００４６】
ＮＯＸ吸蔵還元触媒としては、アルカリ金属、及び／又はアルカリ土類金属等を挙げることができる。アルカリ金属としては、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ等を挙げることができる。アルカリ土類金属としては、Ｃａなどを挙げることができる。
【００４７】
［２］ハニカム構造体の製造方法：
まず、成形原料を混練して坏土とする。次に、得られた坏土をハニカム形状に押出成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の少なくとも一方の端部を、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の糸（太さ０．０１〜０．８ｍｍ）、金属板などの切断手段により切断して、隔壁の端部を、流体の流れ方向に垂直な面においてセルの内側に湾曲させたハニカム成形体を得ることができる。次に、得られたハニカム成形体を焼成することによってハニカム構造体を作製することができる。上記焼成の後、必要に応じて、隔壁に触媒を担持させることによって触媒が担持されたハニカム構造体（触媒コンバーター）を作製することができる。なお、坏土をハニカム形状に押出成形した後、切断手段により切断することなく、端面を押し潰すことによって、隔壁の端部をセルの内側に湾曲させることもできる。また、ハニカム形状に押出成形して、中心軸方向に長い柱状の連続ハニカム成形体を得た後、得られた連続ハニカム成形体を、上記切断手段により切断することによりハニカム成形体を得てもよい。ここで、上記切断手段によると、切断面におけるセルの開口部の形状が維持され難く隔壁が撓む（湾曲する）。そして、隔壁を湾曲させるに従い、湾曲部の壁厚が薄くなる。このようにして、湾曲部の壁厚を、湾曲していない部分の壁厚よりも薄くすることができる。
【００４８】
また、上記切断手段の種類や切断速度により、切断面における開口部の輪郭線を粗くすることができる（即ち、開口部の輪郭線をギザギザにすることができる）。別言すれば、上記切断手段の種類や切断速度を適宜設定することにより、開口部の輪郭線を、波線状にすることができる。
【００４９】
上記切断手段は、押出成形体を切断する際に隔壁の端部を上記切断手段の進行方向に変形させながら進む。従って、上記切断手段は、上記隔壁の端部に変形を生じさせることができる程度に押出成形体との抵抗値が大きいものである。具体例としては、上記太さのステンレス鋼などを挙げることができる。
【００５０】
切断手段の移動速度（押出成形体の端部の切断速度）は、隔壁が湾曲しかつ湾曲部の壁厚が、湾曲していない部分の壁厚よりも薄くなる限り特に制限はなく、切断手段の材質や太さにより適宜決定することができるが、１０〜２０ｃｍ／秒であることが好ましい。
【００５１】
湾曲部を形成しない側の端部においては、従来のハニカム構造体の製造に使用されている公知の切断手段（鋭利な金属刃など）により従来公知の条件で切断することができる。
【００５２】
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く、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。
【００５３】
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一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。
【００５４】
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、３〜１０質量部であることが好ましい。
【００５５】
造孔材としては、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く、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、８〜１５質量部であることが好ましい。
【００５６】
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し、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、０．１〜５．０質量部であることが好ましい。
【００５７】
分散媒の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．２〜３．０質量部であることが好ましい。
【００５８】
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。
【００５９】
成形原料を混練して坏土を形成する方法としては、特に制限はなく、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、所望のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度を有す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。
【００６０】
焼成温度は、ハニカム成形体の材質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。
【００６１】
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が、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、これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥または熱風乾燥を単独でまたは組み合わ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。
【００６２】
ハニカム構造体の隔壁に触媒を担持する方法は、特に限定されないが、例えば、ハニカム構造体の隔壁に触媒スラリーを塗工して、乾燥、焼付けを行う方法を挙げることができる。触媒スラリーを塗工する方法は、特に限定されず、公知の方法で塗工することができる。例えば、まず、触媒を含有する触媒スラリーを調製する。その後、調製した触媒スラリーを、ディッピングや吸引によりセル内に流入させる。この触媒スラリーは、セル内の隔壁の表面全体に塗工することが好ましい。そして、触媒スラリーをセル内に流入させた後に、余剰スラリーを圧縮空気で吹き飛ばす。その後、触媒スラリーを乾燥、焼付けすることにより、セル内の隔壁表面に触媒が担持されたハニカム構造体を得ることができる。乾燥条件は、８０〜１５０℃、１〜６時間とすることが好ましい。また、焼付け条件は４５０〜７００℃、０．５〜６時間とすることが好ましい。なお、触媒スラリーに含有される触媒以外の成分としては、アルミナ等が挙げられる。
【００６３】
［３］排ガス浄化装置：
本発明の排ガス浄化装置の一実施形態は、図９に示すように、ハニカム構造体１００（本発明のハニカム構造体）と、排ガスＧ１が流入する流入口２２及び浄化された排ガスＧ２が流出する流出口２３を有し、ハニカム構造体１００を収納する筒状の缶体２１とを備え、ハニカム構造体１００が、上流端面２が缶体２１の流入口２２側を向くとともに下流端面３が缶体２１の流出口２３側を向くように、缶体２１内に配置されたものである。図９は、本発明の排ガス浄化装置の一実施形態を示し、排ガスの流れる方向に平行な平面で切断した断面を示す模式図である。
【００６４】
このように、本実施形態の排ガス浄化装置２００は、ハニカム構造体１００を備え、上記ハニカム構造体１００が、上流端面２が缶体２１の流入口２２側を向くとともに下流端面３が缶体２１の流出口２３側を向くように、缶体２１内に配置されているため、ハニカム構造体１００の湾曲部１０ａによりセル４内に流入した排ガスに乱流が生じる。そのため、触媒が担持されたハニカム構造体（触媒コンバーター）は、排ガスと触媒の接触頻度が増大することになり、この触媒コンバーターを有する排ガス浄化装置は、排ガスの浄化性能が向上する。また、ハニカム構造体１００の湾曲部１０ａの壁厚は、湾曲していない部分の壁厚よりも薄いため、壁厚が同じである場合に比べて、熱容量が低く、湾曲部１０ａは排ガスの熱による昇温が速い。そのため、ハニカム構造体１００は、エンジン始動直後の早い段階で湾曲部が触媒活性温度に到達して排ガスの浄化が行われ、上記触媒コンバーターを有する排ガス浄化装置はエンジン始動直後における排ガスの浄化性能に優れる。
【００６５】
［３−１］ハニカム構造体：
本発明の排ガス浄化装置において、缶体内に収納されるハニカム構造体は、上記本発明のハニカム構造体である。ハニカム構造体１００の個数は、圧力損失等が所望の値になるように適宜決定することができる。
【００６６】
缶体内に２個以上のハニカム構造体を配置する場合には、複数のハニカム構造体は、全て、「上流端面２が缶体２１の流入口２２側を向くとともに下流端面３が缶体２１の流出口２３側を向く」ように配置される。また、ハニカム構造体を２個以上配置する場合、それぞれのハニカム構造体の「セルの延びる方向に直交する断面」における直径は、他のハニカム構造体の「セルの延びる方向に直交する断面」における直径と同じであることが好ましいが、直径の異なるハニカム構造体があってもよい。
【００６７】
例えば、図９は、ハニカム構造体１００を１つ備えている排ガス浄化装置２００の例であり、図９に示す排ガス浄化装置２００においては、１つのハニカム構造体１００が、上流端面２が缶体２１の流入口２２側を向くとともに下流端面３が缶体２１の流出口２３側を向いた状態で、缶体２１内に配置されている。
【００６８】
［３−２］缶体：
排ガス浄化装置２００において、缶体２１は、排ガスＧ１が流入する流入口２２及び浄化された排ガスＧ２が流出する流出口２３を有し、ハニカム構造体１００を収納する、筒状の構造体である。
【００６９】
缶体２１は、特に限定されるものではなく、自動車排ガス等の排ガス浄化用のハニカムフィルタを収納するために通常用いられるものを用いることができる。缶体２１の材質としては、ステンレス鋼等の金属を挙げることができる。缶体２１の大きさは、ハニカム構造体１００にクッション材３１を巻きつけた状態で圧入できる大きさであることが好ましい。缶体２１は、筒形状の両端部がテーパー状に細くなり、流入口２２及び流出口２３の「排ガスが流れる方向に直交する断面」における直径が、中央部のハニカム構造体が収納される部分の「排ガスが流れる方向に直交する断面」における直径より小さいことが好ましい。具体的には、缶体２１の中央部の上記直径は、６０〜４１０ｍｍが好ましい。また、缶体２１の流入口２２及び流出口２３の上記直径は、６０〜４１０ｍｍが好ましい。
【００７０】
排ガス浄化装置２００において、缶体２１内に２個以上のハニカム構造体１００を配置する場合、各ハニカム構造体１００間の距離（即ち、隣合うハニカム構造体の向かい合う流入端面と流出端面との間の距離）は、１〜９０ｍｍが好ましく、２〜５０ｍｍが更に好ましい。１ｍｍより短いと、隣り合うハニカム構造体１００同士が接触し、破損等が生じることがある。９０ｍｍより長いと、排ガス浄化装置２００が大きくなることがある。
【００７１】
ハニカム構造体１００は、外周にクッション材３１が巻き付けられた状態で、缶体２１内に圧入されていることが好ましい。このような状態で収納されると、ハニカム構造体１００が缶体２１内で移動することを防止することができ、缶体２１内で安定させることができる。これにより、ハニカム構造体１００が破損されることが防止される。クッション材３１としては、特に限定されないが、耐熱無機絶縁マット等を挙げることができる。
【００７２】
また、ハニカム構造体１００は、留め具３２により両端面を固定された状態で、缶体２１内に収納されていることが好ましい。留め具３２は、平板の中央部が取り除かれた形状であるリング状であってもよいし、ハニカム構造体１００の端面の外縁の一部を留める板状であってもよい。留め具３２の材質は、セラミックであってもよいし、ステンレス鋼、鉄鋼等の金属であってもよい。
【００７３】
［４］排ガス浄化装置の製造方法：
図９に示される本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態（排ガス浄化装置２００）を製造する方法としては、本発明のハニカム構造体の一の実施形態（ハニカム構造体１００）の外周に、クッション３１材を巻きつけ、クッション材３１が巻付けられたハニカム構造体１００を、缶体２１内に圧入することにより排ガス浄化装置２００を得る方法であることが好ましい。
【００７４】
クッション材３１としては、耐熱無機絶縁マット等を挙げることができる。このように収納すると、ハニカム構造体１００が缶体２１内で移動することを防止することができる。
【００７５】
缶体２１は、公知方法で作製することができる。例えば、フェライト系ステンレスからなる板材料を、プレス加工して、溶接することによって作製することができる。缶体の形状、大きさ等の条件は、上記本発明の排ガス浄化装置の一実施形態において好ましいとされた条件であることが好ましい。
【実施例】
【００７６】
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。なお、実施例及び比較例中、隔壁の平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値であり、気孔率は、アルキメデス法により測定した値である。
【００７７】
（実施例１）
焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
【００７８】
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の一方の端部を、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の糸（太さ０．０５ｍｍ）で切断するとともに、鋭利な金属刃で他方の端部を切断することによって、隔壁の上流端面側の端部が、流体の流れ方向に垂直な面においてセルの内側に湾曲しており、下流端面側の端部は湾曲していない円筒状のハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体の湾曲部の全部は、図４及び図５に示すように、流路の中央から端面に向かって次第に隆起する形状であった。なお、上記糸で切断する際における上記糸の移動速度は、１８ｃｍ／秒とした。
【００７９】
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて１２０℃で１時間乾燥し、その後、１３５０〜１４５０℃で６時間焼成してハニカム構造体を得た。
【００８０】
このハニカム構造体は、セル閉塞率が４０％であり、湾曲部の形成範囲が２ｍｍであり（即ち、湾曲部が形成された側の端面（上流端面）から２ｍｍの深さまでの範囲内に湾曲部が形成されており）、変形セル数の割合が７０％であり、厚さ割合が３０％であり、輪郭線（湾曲部の輪郭線）は滑らかであった。本実施例のハニカム構造体は、上記のように厚さ割合が３０％である（即ち、湾曲していない部分の壁厚を１００％としたとき、湾曲部の壁厚が３０％であった）ので、湾曲部の壁厚は湾曲していない部分（湾曲部以外の部分）の壁厚よりも薄いものであった。また、このハニカム構造体は、隔壁の厚さが１２０μｍであり、セル密度が６２セル／ｃｍ２であり、端面の直径が９３ｍｍであり、中心軸方向長さが７６ｍｍであり、隔壁の平均細孔径が４μｍであり、隔壁の気孔率が３２％であった。なお、「厚さ割合」は、隔壁の、流体の流れ方向の中間位置における厚さに対する、湾曲した隔壁（湾曲部）の先端から１ｍｍの位置における隔壁の厚さの割合である。上記隔壁の厚さは、ハニカム構造体を中心軸方向に平行に切断し、その端面から１ｍｍの位置における隔壁の厚さを測定した値である。隔壁の平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値であり、気孔率は、アルキメデス法により測定した値である。表１、表２中、輪郭線が波線状である場合を「波線状」と示し、輪郭線が波線状でない場合を「滑らか」と示す。なお、「滑らか」とは、ハニカム構造体の端面における隔壁の最も薄いところと、最も厚いところの差が１０μｍ未満であることを意味する。
【００８１】
得られたハニカム構造体について、以下の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表１に示す。なお、表１中の「セル閉塞率」は、全セルのセル閉塞率の平均値を示す。湾曲部の形成範囲の値（ｍｍ）は、全て、湾曲部が形成された側の端面（上流端面）からの深さを示す。
【００８２】
［昇温速度］
ガスバーナー装置を用いて６００℃のガス（高温流体）を１０Ｎｍ３／分の速度でハニカム構造体の上流端面側から流入させたときの、ハニカム構造体の下流端面側の端部における隔壁の温度上昇を熱電対を用いて測定した。試験開始４０秒後の湾曲部温度が、比較例１のハニカム構造体の下流端面側の端部における隔壁の温度よりも３０℃以上高い場合は「ＡＡ」とし、２０℃〜２９℃高い場合は「Ａ」とし、１０℃〜１９℃高い場合は「Ｂ」とし、１０℃未満の場合は「Ｃ」とした。本評価を、表１中、「昇温速度」と示す。なお、昇温速度が上昇すれば、単位時間当たりの浄化性能が向上する。そのため、昇温速度の評価が高ければ、浄化性能も高くなる。従って、昇温速度の評価が高いハニカム構造体は、浄化性能も高いものである。
【００８３】
［圧縮破壊強度］
圧縮試験機（Ｉｎｓｔｒｏｎ社製の「Ｉｎｓｔｒｏｎ ４２０６」）を用いて、ハニカム構造体の流体の流れ方向にヘッドスピード１ｍｍ／分以下で連続的に荷重を加えることにより、ハニカム構造体の流路方向の圧縮破壊強度を測定した。その後、以下の評価基準で圧縮破壊強度の評価を行った。各ハニカム構造体の圧縮破壊強度が、比較例１のハニカム構造体の圧縮破壊強度の５０〜１００％である場合は「ＡＡ」とし、３０〜４９％である場合は「Ａ」とし、５〜２９％である場合は「Ｂ」とし、５％未満である場合は「Ｃ」とした。なお、本評価を、表１中、「強度」と示す。
【００８４】
表１中、「形状」の欄における「−」は、ハニカム構造体が、隔壁の端部が湾曲していない形状である（湾曲部が形成されていない）ことを示し、「凸」は、隔壁の端部が湾曲している形状である（湾曲部が形成されている）ことを示す。そして、この「凸」は、具体的には、図４及び図５に示すような形状であることを示している。即ち、端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セルを区画形成する隔壁が凸形状に湾曲しており、かつ、ハニカム構造体の中央から端面に向かって次第に隆起し、ハニカム構造体の端面にて最も隆起している形状であることを示す。
【００８５】
なお、本実施例で作製したハニカム構造体を備える排ガス浄化装置は、以下のように作製した。まず、厚さ２ｍｍの仕切り板が配設された、流入口及び流出口を有する金属製（具体的には、フェライト系ステンレス製）の缶体を用意した。次に、得られたハニカム構造体を上記缶体内に収納した。収納に際しては、セラミックス繊維を主成分とするマットでハニカム構造体の外周をそれぞれ覆い、かつ、ハニカム構造体が、上流端面が缶体の流入口側を向くとともに下流端面が缶体の流出口側を向くようにして、ハニカム構造体を缶体内に圧入して固定した。以上のようにして、排ガス浄化装置を作製した。この排ガス浄化装置は、「昇温速度」及び「強度」の評価結果が良好である本実施例で作製したハニカム構造体を備えるため、本実施例のハニカム構造体を触媒担体として使用した場合、排ガスの浄化性能が向上する。
【００８６】
【表１】
【００８７】
（実施例２〜１７）
セル閉塞率、湾曲部の形成範囲、変形セル数の割合、厚さ割合、及び輪郭線がそれぞれ表１に示すものになるようにしたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜１７のハニカム構造体を作製した。作製した各ハニカム構造体について、以下の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表１に示す。
【００８８】
（実施例１８）
焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
【００８９】
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の両方の端部を、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の糸（太さ０．０５ｍｍ）で切断することによって、隔壁の下流側の端部（一方の端部）及び上流側の端部（他方の端部）が、流体の流れ方向に垂直な面において湾曲している円筒状のハニカム成形体を得た。なお、上記糸で切断する際における上記糸の移動速度は、１８ｃｍ／秒とした。
【００９０】
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて１２０℃で１時間乾燥し、その後、１３５０〜１４５０℃で６時間焼成してハニカム構造体を得た。
【００９１】
このハニカム構造体は、上流端面側の端部において、セル閉塞率が４０％であり、湾曲部の形成範囲が２ｍｍであり（即ち、湾曲部が、上流端面から２ｍｍの範囲に形成されている）、厚さ割合が３０％であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合（変形セルの数の割合）が７０％であり、「輪郭線」の形状が「滑らか」であった。そして、下流端面側の端部において、セル閉塞率が４０％であり、湾曲部の形成範囲が２ｍｍであり（即ち、湾曲部が、下流端面から２ｍｍの範囲に形成されている）、厚さ割合が３０％であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合（変形セルの数の割合）が７０％であり、「輪郭線」の形状が「滑らか」であった。また、このハニカム構造体は、隔壁の厚さ（隔壁の、流体の流れ方向の中間位置における厚さ）が１２０μｍであり、セル密度が６２セル／ｃｍ２であり、端面の直径が９３ｍｍであり、中心軸方向長さ（流体の流れ方向の長さ）が７６ｍｍであり、隔壁の平均細孔径が４μｍであり、隔壁の気孔率が３２％であった。
【００９２】
得られたハニカム構造体について、上記の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表１に示す。
【００９３】
（実施例１９）
焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
【００９４】
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の一方の端部を、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の糸（太さ０．０７ｍｍ）で切断するとともに、鋭利な金属刃で他方の端部を切断することによって、隔壁の上流端面側の端部が、流体の流れ方向に垂直な面においてセルの内側に湾曲しており、下流端面側の端部は湾曲していない円筒状のハニカム成形体を得た。なお、上記糸で切断する際における上記糸の移動速度は、１０ｃｍ／秒とした。
【００９５】
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて１２０℃で１時間乾燥し、その後、１３５０〜１４５０℃で６時間焼成してハニカム構造体を得た。
【００９６】
このハニカム構造体は、上流端面側の端部において、セル閉塞率が４０％であり、湾曲部の形成範囲が２ｍｍであり（即ち、湾曲部が、上流端面から２ｍｍの範囲に形成されている）、厚さ割合が３０％であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合（変形セルの数の割合）が７０％であり、「輪郭線」の形状が「波線状」であった。また、このハニカム構造体は、隔壁の厚さ（隔壁の、流体の流れ方向の中間位置における厚さ）が１２０μｍであり、セル密度が６２セル／ｃｍ２であり、端面の直径が９３ｍｍであり、中心軸方向長さ（流体の流れ方向の長さ）が７６ｍｍであり、隔壁の平均細孔径が４μｍであり、隔壁の気孔率が３２％であった。
【００９７】
得られたハニカム構造体について、上記の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表１に示す。
【００９８】
（実施例２０〜３５）
セル閉塞率、湾曲部の形成範囲、変形セル数の割合、厚さ割合、及び輪郭線がそれぞれ表２に示すものとなるようにしたこと以外は、実施例１９と同様にして、実施例２０〜３５のハニカム構造体を作製した。作製した各ハニカム構造体について、実施例１と同様の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表２に示す。
【００９９】
（実施例３６）
焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
【０１００】
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の両方の端部を、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の糸（太さ０．０７ｍｍ）で切断することによって、隔壁の上流端面側の端部及び下流端面側の端部が、流体の流れ方向に垂直な面においてセルの内側に湾曲している円筒状のハニカム成形体を得た。なお、上記糸で切断する際における上記糸の移動速度は、１２ｃｍ／秒とした。
【０１０１】
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて１２０℃で１時間乾燥し、その後、１３５０〜１４５０℃で６時間焼成してハニカム構造体を得た。
【０１０２】
このハニカム構造体は、上流端面側の端部において、セル閉塞率が４０％であり、湾曲部の形成範囲が２ｍｍであり（即ち、湾曲部が、上流端面から２ｍｍの範囲に形成されている）、厚さ割合が３０％であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合（変形セルの数の割合）が６０％であり、「輪郭線」の形状が「波線状」であった。そして、下流端面側の端部において、セル閉塞率が４０％であり、湾曲部の形成範囲が２ｍｍであり（即ち、湾曲部が、下流端面から２ｍｍの範囲に形成されている）、厚さ割合が３０％であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合（変形セルの数の割合）が６０％であり、「輪郭線」の形状が「波線状」であった。また、このハニカム構造体は、隔壁の厚さ（隔壁の、流体の流れ方向の中間位置における厚さ）が１２０μｍであり、セル密度が６２セル／ｃｍ２であり、端面の直径が９３ｍｍであり、中心軸方向長さ（流体の流れ方向の長さ）が７６ｍｍであり、隔壁の平均細孔径が４μｍであり、隔壁の気孔率が３２％であった。
【０１０３】
得られたハニカム構造体について、上記の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表２に示す。
【０１０４】
【表２】
【０１０５】
（比較例１）
焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
【０１０６】
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、鋭利な金属刃で両端部を切断して、隔壁が湾曲していない円筒状のハニカム成形体を得た。
【０１０７】
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて１２０℃で１時間乾燥し、その後、１３００〜１４５０℃で６時間焼成してハニカム構造体を得た。
【０１０８】
作製したハニカム構造体について、実施例１と同様の方法で「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表１に示す。
【０１０９】
表１、表２から明らかなように、実施例１〜３６のハニカム構造体は、比較例１のハニカム構造体に比べて、昇温速度が向上しており、ガソリンエンジンから排気される排ガスの浄化性能に優れた触媒コンバーターの担体として使用し得ることが確認できた。
【０１１０】
実施例５〜６では、厚さ割合（％）の値が小さいため、即ち、湾曲部の熱容量が十分に低いため、実施例２〜４に比べて、昇温速度の評価が良好であった。
【０１１１】
実施例１〜４では、厚さ割合（％）の値が所定の範囲を満たすため、実施例５、６に比べて、強度（湾曲部の強度）の評価が良好であった。
【０１１２】
実施例２では、厚さ割合（％）の値が大き過ぎるため、即ち、湾曲部と湾曲していない部分との壁厚の差が小さいため、実施例４〜６に比べて「昇温速度」が十分に得られていない。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明のハニカム構造体及び本発明の排ガス浄化装置は、ガソリンエンジンから排出される排ガスの浄化に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１１４】
２：上流端面、３：下流端面、４：セル、４ａ：変形セル、５：隔壁、７：外周壁、８，１８：開口部、１０ａ：湾曲部、１１ａ：湾曲した端部以外の部分、１２：交差部、２１：缶体、２２：流入口、２３：流出口、３１：クッション材、３２：留め具、１００：ハニカム構造体、２００：排ガス浄化装置、Ｇ１：排ガス、Ｇ２：浄化された排ガス。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流端面から下流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備え、
前記上流端面側の端部を前記流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、前記セルを区画形成する前記隔壁が湾曲しており、
湾曲した前記隔壁からなる湾曲部の壁厚は、前記湾曲部以外の部分の壁厚よりも薄いハニカム構造体。
【請求項２】
両端部以外の部分の前記隔壁は、湾曲していないか、または、前記上流端面側の端部の前記隔壁よりも湾曲の程度が小さい請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記湾曲部が形成された側の端部を、前記流体の流れ方向に垂直な平面に５０倍に拡大して投影したときの投影図において、前記湾曲部の輪郭線が、前記隔壁の先端部に形成された複数の凹凸が投影されたことに起因する波線状をなす請求項１または２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記湾曲部は、前記湾曲部が形成された側の端面から１５ｍｍの範囲に形成されており、
複数の前記セルは、前記湾曲部が形成された側の端部を前記流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における一のセルの開口部の面積が、ハニカム構造体の中心軸方向の中間でハニカム構造体を切断した断面における前記一のセルの開口部の面積に対して、１０〜６０％の大きさである変形セルを含み、
全セルの数に対する前記変形セルの数の割合が、６０％以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体と、
流体が流入する流入口及び流体が流出する流出口を有し、前記ハニカム構造体を収納する筒状の缶体と、を備え、
前記ハニカム構造体が、前記上流端面が前記缶体の前記流入口側を向くとともに前記下流端面が前記缶体の前記流出口側を向くように、前記缶体内に配置された排ガス浄化装置。
【請求項１】
上流端面から下流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備え、
前記上流端面側の端部を前記流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、前記セルを区画形成する前記隔壁が湾曲しており、
湾曲した前記隔壁からなる湾曲部の壁厚は、前記湾曲部以外の部分の壁厚よりも薄いハニカム構造体。
【請求項２】
両端部以外の部分の前記隔壁は、湾曲していないか、または、前記上流端面側の端部の前記隔壁よりも湾曲の程度が小さい請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記湾曲部が形成された側の端部を、前記流体の流れ方向に垂直な平面に５０倍に拡大して投影したときの投影図において、前記湾曲部の輪郭線が、前記隔壁の先端部に形成された複数の凹凸が投影されたことに起因する波線状をなす請求項１または２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記湾曲部は、前記湾曲部が形成された側の端面から１５ｍｍの範囲に形成されており、
複数の前記セルは、前記湾曲部が形成された側の端部を前記流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における一のセルの開口部の面積が、ハニカム構造体の中心軸方向の中間でハニカム構造体を切断した断面における前記一のセルの開口部の面積に対して、１０〜６０％の大きさである変形セルを含み、
全セルの数に対する前記変形セルの数の割合が、６０％以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体と、
流体が流入する流入口及び流体が流出する流出口を有し、前記ハニカム構造体を収納する筒状の缶体と、を備え、
前記ハニカム構造体が、前記上流端面が前記缶体の前記流入口側を向くとともに前記下流端面が前記缶体の前記流出口側を向くように、前記缶体内に配置された排ガス浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１１５７４６（Ｐ２０１２−１１５７４６Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６６４８３（Ｐ２０１０−２６６４８３）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]