以下、本発明の実施の最良の形態につい� ��説明するが、本発明は以下の実施の形態に� ��定されるものではなく、本発明の趣旨を逸� ��しない範囲で、当業者の通常の知識に基づ� ��て、以下の実施の形態に対し適宜変更、改� ��等が加えられたものも本発明の範囲に入る� ��とが理解されるべきである。

 図1~4を参照しつつ本発明を概説する。

 本発明において、ハニカム構造体とは、� ��壁により仕切られた軸方向に貫通する多数� ��流通孔(セル)を有する構造体をいう。図1は� ��発明のハニカム構造体の一実施形態を示す� ��式図である。図1に示すように、ハニカム構 造体1は複数のハニカムセグメント3が接合材2 により接合されて構成されている。

 各ハニカムセグメントの詳しい様子を図2 、3に示す。図2は、本発明のハニカム構造体� ��形成するハニカムセグメントの一実施形態� ��流路の入口側から見た平面図であり、図3は 本発明の一実施形態であるハニカムセグメン トを流路の出口側から見た平面図である。図 2、3に示すように、ハニカムセグメント(3a、3 b)は流路に垂直な断面積が異なる2種類のセル (4a、4b、5a、5b)が隔壁6を隔てて互い違いに市� ��状に整列して構成される。図2に示すように 、流路の入口側においては、断面積が小さい 方のセル5bが封止されており、一方、図3に示 すように流路の出口側においては、断面積が 大きい方のセル4bが封止されている。したが� ��て、図2に示す流路の入口側の方が図3に示� �流路の出口側よりも開口率が高い。

 図4は本発明のハニカム構造体の一実施形 態を流路方向に沿って切断し、中間部分を省 略した模式的断面図である。図4において、� �ニカム構造体1は複数のハニカムセグメント3 が接合材2a、2bにより接合されて構成されて� �る。図1および図4に示すように、本発明にお いては、接合材(2、2a、2b)の接合幅は入口側7� ��大きく、出口側8で小さい。ここで、接合幅 とは、各端面におけるセグメントの4辺に接� �る接合部の中央部の平均値を指す。

 これに対して、従来技術のハニカム構造� ��では、流路の入口側でも出口側でも接合幅� ��等しい。図5は従来技術のハニカム構造体を 図4と同様に流路方向に沿って切断し、中間� �分を省略した模式的断面図である。図5にお� ��て、ハニカム構造体1の接合材2の接合幅は� �入口側7と出口側8とで等しい。

 本発明のハニカム構造体は、下記式(1)にお� ��て、0<α<0.7かつ0.3<W _OUT <2.5mmを満たすのが好ましい。

 W _In =α×{(1-OFA _In )/(1-OFA _Out )}×W _Out  (1)
[W _In :入口側接合幅、W _Out :出口側接合幅、OFA _In :入口側開口率、OFA _Out :出口側開口率]

 出口側接合幅W _Out が0.3mm以下であると堆積微粒子再生時にセグ� ��ントの熱膨張を接合部が十分に緩和できず� ��ラックが発生する傾向があり、出口側接合� ��W _Out が2.5mm以上であると断面内の流路面積が小さ� ��圧損が高い傾向がある。

 また、本発明のハニカム構造体を構成す� ��ハニカムセグメントは入口側端面の面積が� ��口側端面の面積より小さいのが好ましい。

 αが0以下であると入口セルの下流側によ� ��多くの微粒子(スート)が堆積するため、再� �時に下流域の温度が非常に高温になりクラ� �クが発生する可能性が高くなる傾向にあり� �αが0.7以上であると、セルの開口率が小さく なり過ぎて圧損が上昇する傾向にある。

 本発明においては、さらに、下記式(2)にお� ��て、0<α<0.7、900<Seg _Out <3600mm ² を満たすのが好ましい。

 Seg _In =α×{(1-OFA _In )/(1-OFA _Out )}×Seg _Out  (2)
[Seg _In :ハニカムセグメントの入口側端面面積、Seg _Out :ハニカムセグメントの出口側端面面積、OFA _In :入口側開口率、OFA _Out :出口側開口率]

 ハニカムセグメントの出口側端面面積Seg _Out が900mm ² 以下であると単位断面積あたりの接合部の占 める割合が高くなるため、その断面積内での 流路面積が小さくなり、圧損が高くなる傾向 があり、ハニカムセグメントの出口側端面面 積Seg _Out が3600mm ² 以上であるとセグメントの中心と外周部分と の温度勾配が大きくなり、熱膨張差によりセ グメント内にクラックが発生する懸念がある 。

 本発明において、ハニカム構造体の主成� ��は、強度、耐熱性等の観点から、コージェ� ��イト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭� ��珪素、炭化珪素-コージェライト系複合材料 、珪素-炭化珪素系複合材料、窒化珪素、リ� �ウムアルミニウムシリケート、チタン酸ア� �ミニウム、Fe-Cr-Al系金属及びこれらの組み合 わせよりなる群から選ばれる少なくとも1種� �材料からなることが好ましいが、炭化珪素� �は珪素-炭化珪素系複合材料を主成分とする� ��とが本発明のハニカム構造体に特に適して� ��る。ここで、「主成分」とは、ハニカム構� ��体の50質量%以上、好ましくは70質量%以上、� ��に好ましくは80質量%以上を構成することを� ��味する。また、本発明において、ハニカム� ��造体が金属珪素(Si)と炭化珪素(SiC)とからな� ��場合、ハニカム構造体のSi/(Si+SiC)で規定さ� �るSi含有量が少なすぎるとSi添加の効果が得� ��れず、50質量%を超えるとSiCの特徴である耐� ��性、高熱伝導性の効果が得られない。Si含� �量は、5~50質量%であることが好ましく、10~40� ��量%であることが更に好ましい。

 ハニカムセグメントのセル密度は、6~2000セ� ��/平方インチ(0.9~310セル/cm ² )が好ましい。セル密度が6セル/平方インチ(0. 9セル/cm ² )未満になると、ハニカムセグメントとして� �強度及び有効GSA(幾何学的表面積)が不足し、 2000セル/平方インチ(310セル/cm ² )を超えると、ガスが流れる場合の圧力損失� �大きくなる。

 ハニカムセグメントの隔壁の厚さは、50~2 000μmが好ましい。隔壁の厚さが50μm未満にな� ��と、ハニカムセグメントとしての強度が不� ��し、2000μmを超えると、ハニカムセグメント の有効GSAが低下するとともに、ガスが流れる 場合の圧力損失が大きくなる。また、ハニカ ムセグメントの流通孔の断面形状(セル形状)� ��、製作上の観点から、三角形、四角形及び� ��角形のうちのいずれかであることが好まし� ��。

 本発明において、ハニカム構造体の熱伝� ��率に特に制限はないが、熱伝導率が高すぎ� ��と放熱が大きすぎて、再生時に十分に温度� ��上昇せず再生効率が低下するため好ましく� ��い。また、熱伝導率が低すぎると、再生時� ��局所的な高温化がおこり、大きな熱応力に� ��るクラックが更に発生しやすいという問題� ��ある。ハニカム構造体の熱伝導率は、40℃� �おいて、好ましくは10~60W/mK、更に好ましく� �20~55W/mK、最も好ましくは25~50W/mKである。

 本発明のハニカム構造体におけるハニカム� ��グメントの大きさに制限はないが、各セグ� ��ントが大きすぎると、熱応力による破損の� ��題が生じやすくなり、小さすぎると各セグ� ��ントの製造や接合による一体化が煩雑とな� ��好ましくない。好ましいハニカムセグメン� ��の大きさは、断面積が900mm ² ~10000mm ² 、更に好ましくは950mm ² ~5000mm ² 、最も好ましくは1000mm ² ~3500mm ² であり、ハニカム構造体の70体積%以上が、こ の大きさのハニカムセグメントから構成され ていることが好ましい。ハニカムセグメント の形状に特に制限はないが、断面形状が四角 形状であることが好ましい。

 本発明のハニカム構造体は、複数のハニカ� ��セグメントが一体化されてなるものである� ��、その際に接合材を用いて一体化すること� ��できる。好ましい接合材は、前述のハニカ� ��構造体の主成分として好適に用いられる材� ��から選ぶことができる。詳しくは、ハニカ� ��セグメントを接合する接合材としては、耐� ��性を有するセラミックスファイバー、セラ� ��ックス粉、セメント等を単独で、あるいは� ��合して用いることが好ましく、更に必要に� ��じて有機バインダー、無機バインダー等を� ��合して用いると、接合作用が向上し好まし� ��。また、接合材とハニカムセグメントとの� ��膨張係数の差が大きすぎると加熱・冷却時� ��おいて接合部に熱応力が集中するため好ま� ��くない。接合材とハニカムセグメントとの2 0℃から800℃までの熱膨張係数の差は、好ま� �くは1×10 ^-6 /℃である。

 また、流通孔の開口部を封止する材料と� ��ては、上述のハニカム構造体に好適に用い� ��ことができるセラミックス又は金属の中か� ��選ばれた1種又は2種以上の材料が好ましく� �ハニカム構造体の主成分と同じ材料とする� �とが更に好ましい。

 本発明のハニカム構造体を、触媒担体と� ��て内燃機関等の熱機関若しくはボイラー等� ��燃焼装置の排気ガスの浄化、又は液体燃料� ��しくは気体燃料の改質に用いようとする場� ��、本発明のハニカム構造体に触媒、例えば� ��媒能を有する金属を担持させることが好ま� ��い。触媒能を有する金属の代表的なものと� ��ては、Pt、Pd、Rhが挙げられ、これらのうち� ��少なくとも1種をハニカム構造体に担持させ ることが好ましい。

 次に本発明のハニカム構造体の製造方法� ��説明する。

 ハニカム構造体の原料粉末として、前述� ��好適な材料、例えば炭化珪素粉末を使用し� ��これにバインダー、例えばメチルセルロー� ��及びヒドロキシプロポキシルメチルセルロ� ��スを添加し、更に界面活性剤及び水を添加� ��、可塑性の坏土を作製する。この坏土を押� ��成形する際に、口金の形状を本発明に係る� ��ニカムセグメント、すなわち端面の断面積� ��異なる2種類のセルで構成されるハニカムセ グメントを形成することができる形状として 押出成形することにより、所定の形状のハニ カムセグメントを得る。

 これを、例えばマイクロ波及び熱風で乾燥� ��、端面が市松模様状を呈するように、隣接� ��る流通孔が互いに反対側となる一方の端部� ��ハニカム構造体の製造に用いた材料と同様� ��材料で目封止し、更に乾燥した後、例えばN ₂ 雰囲気中で加熱脱脂し、その後Ar等の不活性� ��囲気中で焼成することにより本発明に係る� ��ニカムセグメントを得ることができる。ま� ��、従来のハニカムセグメントの外周を切削� ��工することによっても得ることができる。� ��の様にして得られたセグメントを、例えば� ��ラミックスセメントを用いて接合した後、� ��えば200℃で乾燥硬化し、本発明のハニカム� ��造体を得ることができる。

 この様にして製造されたハニカム構造体� ��触媒を担持させる方法は、当業者が通常行� ��方法でよく、例えば触媒スラリーをウォッ� ��ュコートして乾燥、焼成することにより触� ��を担持させることができる。