JP2016138032A - ハニカム構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハニカム構造体に巻回される保持マットのずれを抑制する。
【解決手段】多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された角柱形状のハニカム焼成体４０が接着層３５を介して複数個結束されたハニカム構造体１０であって、ハニカム構造体１０の長手方向に延びる軸の周りに略回転対称な外周面１１と、外周面１１を取り囲むように、外周面１１の全周に亘って形成されたリング状凸部１５とを含み、リング状凸部１５は、所定の径を有する頭頂部１８ａと、第１のテーパー領域１６と、第２のテーパー領域１７と含み、第１のテーパー領域１６及び第２のテーパー領域１７には、頭頂部１８ａと第１のテーパー領域１６及び前記第２のテーパー領域１７の境界からそれぞれ外周面１１に向かって放物線状の突起１６ａ、１７ａが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハニカム構造体及びその製造方法に関する。

バス、トラック、乗用車等の車両及び建設機械等の内燃機関から排出される排ガス中に含有されるスス等のパティキュレート（以下、ＰＭともいう）が周囲の環境及び人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。そこで、排気ガス中のＰＭを捕集して、排気ガスを浄化するフィルタとして多孔質セラミックからなるハニカム構造体を用いたものが種々提案されている。

これらのハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材は、通常、一方向に多数の貫通孔が並設され、貫通孔同士を隔てる隔壁がフィルタとして機能するようになっている。すなわち、多孔質セラミック部材に形成された貫通孔は、排気ガスの入り口側又は出口側の端部のいずれかが充填材により目封じされた封口部を形成し、一の貫通孔に流入した排気ガスは、必ず貫通孔を隔てる隔壁を通過した後、他の貫通孔から流出するようになっており、排気ガスがこの隔壁を通過する際、パティキュレートが隔壁部分で捕捉され、排気ガスが浄化される。

従来、このようなセラミックフィルタとして機能するハニカム構造体は、多孔質セラミック部材を接着層を介して接合して複数結束させてハニカム集合体を形成し、このハニカム集合体を所定の形状に研削してセラミックブロックとし、その外周面にシール体を設けることで作製していた。ハニカム構造体の形状としては、ケーシング内で固定するため、略円柱状のハニカム構造体の略中央部の外周を全周に亘ってリング状に取り囲み、その長手方向に両端がテーパー状となったリング状凸部を備えるものが提供されている。

従来の外周シール材層の形成方法では、リング状凸部形状が規定されたゴムシートにスラリー状のコート材を供給してリング状凸部を形成するため、リング状凸部の両端のテーパー部はどの位置においても平坦になっていた（特許文献１を参照）。

また、リング状凸部を備えるハニカム構造体においては、梱包容器に効率的に格納するため、リング状凸部において所定の径を有する頭頂部の一部をハニカム構造体の長手方向に平行な平面で切り欠いて形成した平面部が設けられることがあった。このようなハニカム構造体においては、リング状凸部の頭頂部と平面部は、一定の幅を有するように形成されていた（特許文献２を参照。）。

特開２０１４−６４９８４号公報 特開２０１４−６４９７８号公報

ハニカム構造体をケーシングに格納する際には、セラミックファイバによる保持マットにより巻回し、リング状凸部の平坦なテーパー部に保持マットの端面が当接するようにして固定していたが、十分な摩擦力が得られず保持マットがずれることがあった。

また、製造過程においてリング状凸部の平面部を把持する際に、平面部の幅は頭頂部の幅と同一であり、平面部の把持が難しいということがあった。このため、ハニカム構造体を平面部で把持する際に、把持し損ねてハニカム構造体がずれたり、落下したりすることがあった。

本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、保持マットのずれを抑制するようなハニカム構造体及びこのようなハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。また、平面部を設けたリング状凸部を備え、平面部の把持が確実にできるようなハニカム構造体及びこのようなハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明のハニカム構造体は、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された角柱形状の多孔質セラミック部材が接合層を介して複数個結束されたハニカム構造体であって、前記ハニカム構造体の長手方向に延びる軸の周りに略回転対称な外周面と、前記外周面を取り囲むように、前記外周面の全周に亘って形成されたリング状凸部とを含み、前記リング状凸部は、所定の径を有する頭頂部と、前記頭頂部から前記長手方向の第１の端部側に形成された前記軸の周りに略回転対称な第１のテーパー領域と、前記頭頂部から前記長手方向の第２の端部側に形成された前記軸の周りに略回転対称な第２のテーパー領域と含み、前記第１のテーパー領域及び前記第２のテーパー領域において、前記軸について所定方向に、前記頭頂部と前記第１のテーパー領域及び前記第２のテーパー領域の境界からそれぞれ外周面に向かって放物線状の突起が形成されたものである。

本発明のハニカム構造体は、前記軸について所定方向に、前記頭頂部と前記第１のテーパー領域及び前記第２のテーパー領域の境界からそれぞれ外周面に向かって放物線状の突起が形成されている。したがって、保持マットの端面とリング状凸部が当接する際に、第１のテーパー領域及び第２のテーパー領域に形成された突起が保持マットに嵌入することにより摩擦力が向上し、ハニカム構造体に対して保持マットがずれるという問題が解消される。

また、本発明のハニカム構造体は、略回転対称な外周面を有し、リング状凸部は前記外周面を取り囲むように形成されているため、フィルタとして使用する際にケーシングへの固定に適すると共に、リング状凸部でハニカム構造体を保護することができる。また、頭頂部を第１及び第２の端部側に形成された第１及び第２のテーパー領域で挟んでいるために、頭頂部の機械的な強度を確保することができる。

本発明のハニカム構造体において、前記リング状凸部は、前記軸について所定方向に、前記ハニカム構造体をその長手方向に平行な平面で切り欠いて形成した平面部を含み、前記平面部の幅は、前記頭頂部の幅より大きいことが好ましい。

本発明のハニカム構造体は、リング状凸部において頭頂部より幅の大きい平面部を有するものであり、平面部の面積を確保している。したがって、製造過程においてリング状凸部の平面部を把持する際に、ハニカム構造体をリング状凸部の平面部にて確実に把持することができ、ハニカム構造体がずれたり、落下したりすることがなくなる。

本発明のハニカム構造体において、前記平面部は、前記軸と所定距離をなす平面によって前記頭頂部を切り欠かれてなることが好ましい。本発明のハニカム構造体において、前記頭頂部及び前記平面部の幅は、前記長手方向に、前記頭頂部又は前記平面部が前記第１及び第２のテーパー領域とそれぞれ形成する境界の間隔であることが好ましい。

前記軸と所定距離をなす平面によって頭頂部を切り欠くことにより、リング状凸部に所定の平面部を形成することができる。また、頭頂部及び平面部の幅を第１及び第２のテーパー領域との境界の間隔として規定することにより、頭頂部及び平面部の幅の大きさを一義的に規定することができる。

本発明のハニカム構造体において、前記平面部の幅は、前記頭頂部の幅の少なくとも１．２倍あることが好ましく、前記平面部の幅は、前記頭頂部の幅の少なくとも１．３倍あることがさらに好ましい。平面部の幅を頭頂部の幅より１．２倍又は１．３倍とすることにより、平面部の面積を確保し、ひいては平面部の確実な把持を可能にすることができる。

本発明のハニカム構造体において、前記軸について所定方向とは、前記軸について０時、３時、６時及び９時の方向であることが好ましい。平面部を０時、３時、６時及び９時方向に設けることにより、梱包容器内におけるリング状凸部間の干渉を低減し、複数のハニカム構造体を効率よく格納することができる。

本発明のハニカム構造体の製造方法は、前記多孔質セラミック部材を複数個結束してハニカム集合体を構成する工程と、前記ハニカム集合体を研削し、前記外周面及び前記リング状凸部に対応する形状が形成されたセラミックブロックに加工する工程と、前記セラミックブロックの外周にシール材層を形成する工程とを含むものである。本発明のハニカム構造体の製造方法は、一連の工程により前記ハニカム構造体の構成を可能にするものである。

本発明によると、第１のテーパー領域及び第２のテーパー領域に形成された突起が保持マットとの摩擦力を向上させることにより、ケーシング内においてハニカム構造体を巻回して固定する保持マットのずれを抑制することができる。

また、ハニカム構成体のリング状凸部における平面部の幅を頭頂部の幅より大きくすることにより、平面部の面積を確保し、ハニカム構成体を平面部にて確実に把持できるようにすることができる。

図１（ａ）は、ハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図である。 図２（ａ）は、セラミックブロックの一例を模式的に示す斜視図であり図２（ｂ）は図２（ａ）の側面図である。 図３は、ハニカム集合体の一例を模式的に示す斜視図である。 図４（ａ）は、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図であり、図４（ｂ）は、そのＢ−Ｂ線断面図である。 図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、ハニカム集合体を研削してセラミックブロックを形成する一連の研削工程を示す図である。 図６（ａ）はハニカム構造体に保持マットを巻回し、図６（ｂ）はハニカム構造体を第１のケーシングに格納し、図６（ｃ）はハニカム構造体を第１及び第２のケーシングに格納した状態を示す斜視図である。 図７は、ハニカム構造体に巻回する保持マットを示す斜視図である。

以下、本発明のハニカム構造体及びその製造方法について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。

図１（ａ）は、ハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）はその側面図である。ハニカム構造体１０は、フィルタとして機能する単位となる多孔質セラミック部材によるハニカム焼成体４０を接着層３５にて接合し複数結束したハニカム集合体を研削してなるセラミックブロック２０を用い、その外周面に外周シール材層１２を形成して構成されている。ハニカム構造体１０では、その長手方向に延びる軸について略回転対称な形状を有するハニカム構造体１０を円柱とみなしたときの円柱の側面をハニカム構造体１０の外周面１１と定める。

ハニカム構造体１０の長手方向（図１（ｂ）中、両矢印ａで示す方向）の中央部には、第１の研削領域１４及び第２の研削領域１９に挟まれてリング状凸部１５が設けられている。リング状凸部１５は、ハニカム構造体１０の外周面１１を取り囲むと共にハニカム構造体１０の外側に向かって鍔状に突出し、第１のテーパー領域１６、第２のテーパー領域１７及び中央研削領域１８を有する。

中央研削領域１８は、所定の径を有する頭頂部１８ａと、前記軸について０時、３時、６時及び９時の方向に、頭頂部１８ａを前記軸から所定距離を有する長手方向に平行な平面で切り欠いて形成された平面部１８ｂとを有している。

リング状凸部１５においては、中央研削領域１８が第１のテーパー領域１６及び第２のテーパー領域１７と形成する境界の長手方向の間隔を当該位置における幅と規定する。中央研削領域１８の内、所定の径を有する頭頂部１８ａにおいては、位置に関わらず幅は一定である。平面部１８ｂにおいては、頭頂部１８ａと接する位置で頭頂部１８ａの幅となり、平面部１８ｂにおける最小の値となる。また、幅は０時、３時、６時又は９時の方向となる中央部で最大の幅となる。以下では、平面部１８ｂについては、便宜的に、この最大の幅を平面部１８ｂの幅ということにする。

本実施の形態のハニカム構造体１０は、リング状凸部１５において、平面部１８ｂの幅が頭頂部１８ａの幅より実質的に大きくなっている。このため、平面部１８ｂの面積を確保することができ、ハニカム構造体１０を平面部１８ｂで確実に把持することができる。したがって、製造過程においてハニカム構造体１０を平面部１８ｂで把持する際に、ハニカム構造体１０がずれたり、落下したりすることがなくなる。

ここで、平面部１８ｂの幅は、頭頂部１８ａの幅より実質的に大きいものであればよい。具体的には、少なくとも１．１倍あることが好ましく、１．２倍あることがより好ましく、１．３倍あることがさらに好ましく、１．４倍あることがさらにより好ましく、１．５倍あることが殊に好ましい。このように、平面部１８ｂの幅を頭頂部１８ａの幅より実質的に大きく、具体的には少なくとも１．１〜１．５倍とすることにより、平面部１８ｂの面積を確保することができ、ひいては平面部の確実な把持を可能にすることができる。

第１のテーパー領域１６及び第２のテーパー領域１７には、前記軸について０時、３時、６時及び９時の方向に、平面部１８ｂとの境界から外周面１１に向かって、すなわち第１の研削領域１４及び第２の研削領域１９に向かって、放物線状態の突起１６ａ、１７ａが形成されている。ここで、放物線状とは、前記軸に平行で長手方向に延びる平面によって切断した突起１６ａ、１７ａの形状が略放物線を描くものであってもよい。

本実施の形態のハニカム構造体１０は、リング状凸部１５にこのような放物線状の突起１６ａ、１７ａを形成したものである。したがって、このハニカム構造体１０をセラミックファイバの保持マットで巻回してケーシングに固定するとき、突起１６ａ、１７ａが当接する保持マットの端面に嵌入することにより大きな摩擦力を確保することができ、ハニカム構造体１０と保持マットのずれを低減することができる。

本実施の形態のハニカム構造体１０において、リング状凸部１５に平面部１８ｂを設けたが、リング状凸部１５に平面部１８ｂを設けないような構成も可能である。この場合、リング状凸部１５の頭頂部１８ａが外周面１１を全周に亘って取り巻くことになる。また、突起１６ａ、１７ａは、第１のテーパー領域１６及び第２のテーパー領域１７と頭頂部１８ａとの境界から外周面１１に向かって形成される。

このように、リング状凸部１５に平面部１８ｂを設けない場合においても、突起１６ａ、１７ａに由来する摩擦力によって、ハニカム構造体１０をセラミックファイバの保持マットで巻回してケーシングに固定するときに保持マットのずれを抑制することができる。

図２（ａ）は、セラミックブロックの一例を模式的に示す斜視図であり、図２（ｂ）はその側面図である。図２（ａ）に示すセラミックブロック２０では、セラミックブロック２０を円柱とみなしたときの円柱の側面をセラミックブロックの外周面２１と定める。

セラミックブロック２０においても、ハニカム構造体１０と同様に、セラミックブロック２０の長手方向の中央部に、第１の研削領域２４及び第２の研削領域２９に挟まれたリング状凸部２５が設けられている。リング状凸部２５は、セラミックブロック２０の外周面２１を取り囲むと共にセラミックブロック２０の外側に向かって鍔状に突出し、第１のテーパー領域２６、第２のテーパー領域２７及び中央研削領域２８を有する。

中央研削領域２８は、所定の径を有する頭頂部２８ａと、第１の軸Ｌ１について０時、３時、６時及び９時の方向に頭頂部２８ａを切り欠いて形成された平面部２８ｂとを有している。第１のテーパー領域２６及び第２のテーパー領域２７には、第１の軸Ｌ１について０時、３時、６時及び９時の方向に、平面部２８ｂとの境界から外周面２１に向かって、すなわち第１の研削領域２４及び第２の研削領域２９に向かって、放物線状の突起２６ａ、２７ａが形成されている。

セラミックブロック２０は、複数のハニカム焼成体４０を接着層３５にて接合して複数結束し、四辺にスラリーを塗布して充填層を形成してなるハニカム集合体を長手方向の第１の軸Ｌ１について回転して研削加工して形成されたものであり、第１の軸Ｌ１について０時、３時、６時及び９時の方向について第１の軸Ｌ１から所定距離に平面部１８ｂが形成され、平面部２８ｂから外周面２１に向かって放物線状の突起２６ａ、２７ａが形成されている。

図１（ａ）に示したハニカム構造体１０において、外周シール材層１２はセラミックブロック２０の外周面２１を覆っている。外周シール材層１２の厚さは、セラミックブロック２０の外周面２１に露出したハニカム焼成体４０の凹凸を埋めることができることが好ましい。具体的には０．０５ｍｍ以上が好ましい。

図３は、複数のハニカム焼成体を結束したハニカム集合体の一例を模式的に示す斜視図である。図４（ａ）は、ハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図であり、図４（ｂ）は、そのＢ−Ｂ線断面図である。

図４（ａ）に示すハニカム焼成体４０は、略角柱形状を有し、多数の貫通孔４１がセル壁４３を隔てて長手方向（図４（ａ）中、ｂの方向）に並設されており、貫通孔４１のいずれかの端部が封止材４２で封止されたセルを形成する多孔質セラミック部材である。従って、一方の端面が開口したセル（貫通孔４１）に流入した排ガスＧは、必ずセル（貫通孔４１）を隔てるセル壁４３を通過した後、他方の端面が開口した他のセル（貫通孔４１）から流出するようになっている。従って、セル壁４３がＰＭ等を捕集するためのフィルタとして機能する。

このようなハニカム焼成体４０を用い、前記長手方向について、縦方向に４列、横方向に４列、合わせて１６個のハニカム焼成体４０を接着層３５にて接合して結束し、ハニカム集合体３０を構成する。そして、ハニカム集合体３０を第１の軸Ｌ１の周りに回転させつつ研削し、図２（ａ）に示したようなセラミックブロック２０を形成する。

次に、本実施の形態のハニカム構造体１０を製造する実施例について説明する。まず、平均粒径１０μｍのα型炭化珪素粉末７０００重量部と、平均粒径０．５μｍのα型炭化珪素粉末３０００重量部とを乾式混合し、得られた混合物１００００重量部に対して有機バインダ（メチルセルロース）５７０重量部と、水１７７０重量部とを加え、混錬して混合組成物を得た。その混合組成物に可塑剤（日本油脂社製、ユニルーブ（登録商標））３３０重量部と、潤滑剤（グリセリン）１５０重量部とを加え、更に混錬した後、押出成形し、図４（ａ）のハニカム焼成体４０と同様の形状の角柱状の生成形体を作製した。

次に、マイクロ波乾燥機等を用いて、生成形体を乾燥して、セラミック乾燥体を得た。別途、平均粒径１０μｍのα型炭化珪素粉末７４００重量部と、平均粒径０．５μｍのα型炭化珪素粉末２１００重量部と、メチルセルロース１２０重量部と、エステル系有機溶媒４６０重量部と、エーテル系有機溶媒１４７０重量部と、グリコール系有機溶媒３７０重量部とを加え、混錬した混合組成物による封止材ペーストを得た。この封止材ペーストを所定のセルの開口に充填した。乾燥機で乾燥させた後、セラミック乾燥体を４００℃で脱脂し、常圧、２２００℃、アルゴン雰囲気下で、３時間焼成し、炭化珪素焼結体からなるハニカム焼成体４０（図４（ａ）を参照）を作製した。このハニカム焼成体４０の寸法は３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１２７ｍｍ（Ｈ×Ｗ×Ｌ）、気孔率は４２％、平均気孔径は１１μｍ、セル密度は２４０セル／平方インチ（ｃｐｓｉ）、セル隔壁の厚さは０．２８ｍｍである。

別途、耐熱性の接合材ペーストを調整した。この接合材ペーストの組成は、平均繊維長２０μｍで平均繊維径２μｍのアルミナファイバー３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化珪素粒子２１重量％、シリカゾル１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び水２８．４重量％である。接合材ペーストの粘度は３０Ｐａ・ｓ（室温）である。

別途、スペーサー（空隙保持部材）を用意した。各スペーサーは、両面に粘着材が塗布されたボール紙製で、直径５ｍｍ×厚さ１ｍｍの円盤である。

各ハニカム焼成体４０の各側面の各隅に１つのスペーサーを取り付けた。各スペーサーは、ハニカム焼成体４０の隅を区画する２つの辺からそれぞれ６．５ｍｍだけ離れた位置に取り付けた。スペーサー付きのハニカム焼成体４０を４個×４個に結束し、ハニカム集合体（図３を参照）を組み立てた。

次に、接合材ペースト供給装置に取り付けられたペースト供給室にハニカム集合体を設置した。ペースト供給室の内寸は、１４１ｍｍ×１４１ｍｍ×１２７ｍｍ（Ｈ×Ｗ×Ｌ）である。接合材ペースト供給装置は、ハニカム集合体中のハニカム焼成体４０間の空隙に対応する位置に形成された、幅５ｍｍの３つの供給溝を備える。各供給溝は、ペースト供給室の内面と接合材ペースト供給装置の内部とを連通する。ペースト供給室は、接合材ペースト供給装置に取り付けられた端部とは反対の端部に、開閉可能な底板を有する。この底板を閉じて、底板をハニカム集合体の端面に当接させることで、ハニカム焼成体４０間の空隙を封止した。

この状態で、接合材ペースト供給装置のペースト供給室に接合材ペーストを投入した。接合材ペーストを、ペースト供給室の内面からハニカム集合体の側面に０．２ＭＰａの圧力で注入し、底板に当接した端面とは反対側のハニカム集合体の端面に０．０５ＭＰａの圧力で注入した。これにより、ハニカム焼成体４０間の間隙に接合材ペーストを充填した。次に、ハニカム集合体を１００℃で１時間乾燥し、接合材ペーストを硬化させた。硬化後に、厚さ１ｍｍの接合剤による接着層３５で一体化されたハニカム集合体３０（図３を参照）が得られた。

次に、四辺塗布したハニカム集合体３０を切削加工し、リング状凸部を除き直径１４２ｍｍの円柱状のセラミックブロック２０（図２を参照）を作製した。この研削加工は、セラミックブロック２０において、第１の研削領域２４及び第１のテーパー領域２６を形成し、続いて第２の研削領域２９及び第２のテーパー領域２７を形成し、最後に中央研削領域２８を形成する一連の研削工程により実施した。

本実施例で作製するセラミックブロック２０は、リング状凸部２５を除いた部分の形状が円柱状であり、その寸法としては円柱の直径が１４０〜１５０ｍｍ程度、例えば１４３．８ｍｍであり、長手方向の長さが１００〜１７０ｍｍである。

リング状凸部２５においては、頭頂部２８ａは、１４２〜１６０ｍｍの径を有している。また。図２（ｂ）に示すように、頭頂部２８ａの幅Ｘ３が１５〜２４ｍｍ、平面部２８ｂの幅Ｘ４が２６〜３５ｍｍと、平面部２８ｂの幅が頭頂部２８ａの幅より実質的に大きくなっている。平面部２８ｂにおいて、幅方向に直交する長手方向の長さＺ２は３０〜５６ｍｍであり、高さＹ２が２〜１０ｍｍである。なお、この高さＹ２は、略円柱形上の第１の研削領域２４又は第２の研削領域２９を基準とするものとする。以下でも同様である。また、第１のテーパー領域２６が立ち上がる角度θ３、第２のテーパー領域２７が立ち上がる角度θ４は、共に２７〜４３度である。

本実施の形態では、このようなセラミックブロック２０を作成するため、ハニカム集合体３０の第１の端部３０ａ及び第２の端部３０ｂを図示しない回転装置の把持手段にて挟んで把持し、長手方向に沿った第１の軸Ｌ１の周りに所定の回転速度で回転駆動させている。また、第１の軸Ｌ１と平行であり、第１の軸Ｌ１との離間距離を制御可能な第２の軸Ｌ２に沿って回転駆動され、第２の軸Ｌ２に沿って移動する、第２の軸Ｌ２について回転対称な回転砥石１００を設けている。そして、ハニカム集合体３０を回転装置によって第１の軸Ｌ１の周りに回転させつつ、第２の軸Ｌ２の周りに回転駆動される回転砥石１００を用いて研削している。

この回転砥石１００は、第２の回転軸Ｌ２に沿って所定径に形成され、第２の回転軸Ｌ２の方向に所定長さを有する外周部１０１を有している。また、外周部１０１から第２の回転軸Ｌ２沿ってハニカム集合体３０の第１の端部３０ａ側に次第に径が小さくなる所定長さの第１のテーパー部１０２を有している。さらに、外周部１０１から第２の回転軸Ｌ２に沿ってハニカム集合体３０の第２の端部３０ｂ側に次第に径が小さくなる所定長さの第２のテーパー部１０３を有している。これら第１のテーパー部１０２及び第２のテーパー部１０３は、第２の軸Ｌ２と直交する一つの平面について対称になるように形成されている。

図５（ａ）に示す第１の研削工程では、ハニカム集合体３０の第１の端部３０ａから第２の端部３０ｂに向けて、第２の軸Ｌ２に沿って第１の距離に亘って回転砥石１００を移動し、ハニカム集合体３０の外周面３１として第１の研削領域２４及び第１のテーパー領域２６を形成した。

図５（ｂ）に示す第２の研削工程では、ハニカム集合体３０の第２の端部３０ｂから第１の端部３０ａに向けて、第２の軸Ｌ２に沿って第２の距離に亘って回転砥石１００を移動し、第２の研削領域２９及び第２のテーパー領域２７を形成した。

図５（ｃ）に示す第３の研削工程では、第２の研削工程を終えた位置から第１の端部３０ａに向けて、第２の軸Ｌ２に沿って第２の所定距離に亘って回転砥石１００を移動し、中央研削領域２８を形成した。このような第１〜第３の研削工程によって、所定形状に研削加工されたセラミックブロック２０（図２参照）が得られた。

次に、無機繊維としてアルミナシリケートからなるセラミックファイバ（ショット含有率３％、平均繊維長２０μｍ、平均繊維径６μｍ）２２．３重量％、無機粒子として平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量％、無機バインダとしてシリカゾル（ゾル中のＳｉＯ２含有率３０重量％）７重量％、有機バインダとしてカルボキシメチルセルロース０．５重量％、及び水３９重量％を混合し、混錬することにより、塗布層形成ペーストを調整した。本実施例では、塗布層形成ペーストは充填層形成ペーストと同じ組成である。

最後に、塗布層形成ペーストをセラミックブロック２０の外側面に塗布して、１２０℃１時間乾燥して、塗布層形成ペーストを硬化させ、外周シール材層１２を形成した。外周シール材層１２の厚さは０．０５〜０．３ｍｍとした。外周シール材層１２の厚さは、リング状凸部１５における外周シール材層の厚さではなく、リング状凸部１５以外の部分における外周シール材層１２の厚さを意味する。

ここで、塗布剤形成ペーストの塗布方法としては、塗布層形成ペーストを塗る時に第１のテーパー領域１６及び第２のテーパー領域１７に放物線状の突起１６ａ、１７ａが形成されたセラミックブロック２０のボディラインが、外周シール材層１２を形成しても浮き出るようにすることができる。このためには、スクレーパーなどを用い、セラミックブロック２０のボディラインに沿って薄く均一厚みになるよう塗布層形成ペーストを塗布してもよい。

また、塗布層形成ペーストの塗布後に塗布層形成ペーストを硬化させる段階で塗布層形成ペーストにヒケを生じさせてセラミックブロック２０のボディラインを浮き出させるような塗り方がある。それには、水分量が多めの塗布層形成ペーストを採用することで硬化させる段階で水分が多量に蒸発してペーストが引けてセラミックブロック２０のボディラインを浮き立たせることが可能になる。

なお、これらの塗布方法に限らず、セラミックブロック２０に塗布層形成ペーストを塗布した後に、セラミックブロック２０のボディラインが浮き出るようにし、第１のテーパー領域１６及び第２のテーパー領域１７に放物線状の突起１６ａ、１６ｂの形状が明確に表れるようにすることができるようなものであればよい。

本実施例で作製したハニカム構造体１０は、リング状凸部１５を除いた部分の形状が円柱状であり、その寸法としては円柱の直径が１４０〜１５０ｍｍ程度であり、長手方向の長さが１００〜１７０ｍｍである。

リング状凸部１５においては、リング状凸部１５の頭頂部１８ａは、１４２〜１６０ｍｍの径を有している。また、図１（ｂ）に示すように、頭頂部１８ａの幅Ｘ１が１５〜２４ｍｍ、平面部１８ｂの幅Ｘ２が２６〜３５ｍｍと、平面部１８ｂの幅が頭頂部１８ａの幅より大きくなっている。平面部１８ｂにおいて、幅方向に直交する長手方向の長さＺ１は３０〜５６ｍｍであり、高さＹ１が２〜１０ｍｍである。第１のテーパー領域１６が立ち上がる角度θ１、第２のテーパー領域１７が立ち上がる角度θ２は、共に２７〜４３度である。

本実施例のハニカム構造体１０は、リング状凸部１５の平面部１８ｂの幅が頭頂部１８ａの幅より実質的に大きくなっている。したがって、平面部１８ｂの面積を確保することができ、平面部１８ｂを確実に把持することができる。

次に、本実施例のハニカム構造体をケーシングに格納する態様について説明する。図６は、ハニカム構造体１０をケーシングに６０に格納する態様を説明する図である。図７は、ハニカム構造体１０に巻回する保持マット５０を示す斜視図である。

図６（ａ）に示すように、ハニカム構造体１０の第１の研削領域１４及び第２の研削領域１９には、それぞれセラミックファイバによる第１の保持マット５１及び第２の保持マット５２が巻回される。第１の保持マット５１及び第２の保持マット５２は、図７に示すように、所定厚で略矩形の形状を有し、巻回したときに嵌合するように短辺の両端に対応する切欠が形成されたたセラミックファイバを使用する。

第１の保持マット５１及び第２の保持マット５２の長辺の端面は、リング状凸部１５の第１のテーパー領域１６及び第２のテーパー領域１７にも巻回されて当接される。このとき、第１の保持マット５１及び第２の保持マット５２の端面は、第１のテーパー領域１６及び第２のテーパー領域１７に形成された放物線状の突起１６ａ、１７ａに押圧され、突起１６ａ、１７ａは第１の保持マット５１及び第２の保持マット５２に嵌入する。

図６（ｂ）に示すように、第１の保持マット５１及び第２の保持マット５２が巻回されたハニカム構造体１０は、第１の保持マット５１が巻回された部分が金属製の第１のケーシング６１に格納される。第１のケーシング６１は、一軸に対して略回転対称であり、第１の開口６４と第１のフランジ６２を有している。第１のフランジ６２には、複数のネジ穴６３が形成されている。

図６（ｃ）に示すように、ハニカム構造体１０を格納した第１のケーシング６１には、第１のケーシング６１と同じく金属製の第２のケーシング６５が接続される。第１のケーシング６１及び第２のケーシング６５は、組み合わされて一つのケーシング６０を構成し、全体でハニカム構造体１０を格納する。

第２のケーシング６５は、第１のケーシング６１と同様に一軸に対して略回転対称であり、第２のフランジ６６、第２の筒体６７及び第２の開口６８を有している。第２のケーシング６５は、第１のフランジ６２に形成されたネジ穴６３を通じて、第２のフランジ６６を第１のフランジ６２にボルト６９を用いて接続する。

このケーシング６０は、車両の排気管中に設けられ、衝撃や振動に常にさらされる。本実施例のハニカム構造体１０は、第１のテーパー領域１６及び第２のテーパー領域１７に放物線状の突起１６ａ、１７ａが形成され、当接された第１の保持マット５１及び第２の保持マット５２との間に大きな摩擦力を維持している。したがって、ハニカム構造体１０に対する第１の保持マット５１及び第２の保持マット５２のずれが抑制され、ひいてはケーシング６０に格納されたハニカム構造体１０による排ガスの浄化が確保される。

１０ ハニカム構造体
１１ 外周面
１２ 外周シール材層
１４ 第１の研削領域
１５ リング状凸部
１６ 第１のテーパー領域
１７ 第２のテーパー領域
１８ 中央研削領域
１８ａ 頭頂部
１８ｂ 平面部
２０ セラミックブロック
３０ ハニカム集合体
３５ 接着層
４０ ハニカム焼成体
４１ 貫通孔
４２ 封止材
４３ セル壁
５０ 保持マット
６０ ケーシング

Claims (8)

1. 多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された角柱形状の多孔質セラミック部材が接合層を介して複数個結束されたハニカム構造体であって、
   前記ハニカム構造体の長手方向に延びる軸の周りに略回転対称な外周面と、
   前記外周面を取り囲むように、前記外周面の全周に亘って形成されたリング状凸部とを含み、
   前記リング状凸部は、所定の径を有する頭頂部と、前記頭頂部から前記長手方向の第１の端部側に形成された前記軸の周りに略回転対称な第１のテーパー領域と、前記頭頂部から前記長手方向の第２の端部側に形成された前記軸の周りに略回転対称な第２のテーパー領域と含み、
   前記第１のテーパー領域及び前記第２のテーパー領域において、前記軸について所定方向に、前記頭頂部と前記第１のテーパー領域及び前記第２のテーパー領域の境界からそれぞれ外周面に向かって放物線状の突起が形成されたハニカム構造体。
2. 前記リング状凸部は、前記軸について所定方向に、前記ハニカム構造体をその長手方向に平行な平面で切り欠いて形成した平面部を含み、前記平面部の幅は、前記頭頂部の幅より大きい請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 前記平面部は、前記軸と所定距離をなす平面によって前記頭頂部を切り欠かれてなる請求項２に記載のハニカム構造体。
4. 前記頭頂部及び前記平面部の幅は、前記長手方向に、前記頭頂部又は前記平面部が前記第１及び第２のテーパー領域とそれぞれ形成する境界の間隔である請求項２又は３に記載のハニカム構造体。
5. 前記平面部の幅は、前記頭頂部の幅の少なくとも１．２倍ある請求項２から４のいずれかに記載のハニカム構造体。
6. 前記平面部の幅は、前記頭頂部の幅の少なくとも１．３倍ある請求項５に記載のハニカム構造体。
7. 前記軸について所定方向とは、前記軸について０時、３時、６時及び９時の方向である請求項１から６のいずれかに記載のハニカム構造体。
8. 請求項１から７のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法であって、
   前記多孔質セラミック部材を複数個結束してハニカム集合体を構成する工程と、
   前記ハニカム集合体を研削し、前記外周面及び前記リング状凸部に対応する形状が形成されたセラミックブロックに加工する工程と、
   前記セラミックブロックの外周にシール材層を形成する工程と
   を含むハニカム構造体の製造方法。
   

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