JP2002292225A - ハニカム構造体及びそのアッセンブリ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 使用時における反応率、浄化効率、再生効率
等の低下を抑えつつ、熱応力破損に対する耐久性に優れ
たハニカム構造体を提供する。 【解決手段】 隔壁１０により仕切られた軸方向に貫通
する多数の流通孔６を有するハニカム構造からなる複数
のハニカムセグメント２ａ及び２ｂが一体化されてなる
ハニカム構造体１である。ハニカム構造体１の最外周面
２３を構成しないハニカムセグメント２ａの少なくとも
１つにおける平均壁厚が最外周面２３を構成するハニカ
ムセグメント２ｂの少なくとも１つにおける平均壁厚よ
り厚いことを特徴とするハニカム構造体１である。ハニ
カム構造体１を、ハニカム構造体１の最外周面２３に圧
縮弾性材料Ｂを圧縮状態で配することにより金属容器内
に圧縮把持してなるハニカム構造体アッセンブリであ
る。
等の低下を抑えつつ、熱応力破損に対する耐久性に優れ
たハニカム構造体を提供する。 【解決手段】 隔壁１０により仕切られた軸方向に貫通
する多数の流通孔６を有するハニカム構造からなる複数
のハニカムセグメント２ａ及び２ｂが一体化されてなる
ハニカム構造体１である。ハニカム構造体１の最外周面
２３を構成しないハニカムセグメント２ａの少なくとも
１つにおける平均壁厚が最外周面２３を構成するハニカ
ムセグメント２ｂの少なくとも１つにおける平均壁厚よ
り厚いことを特徴とするハニカム構造体１である。ハニ
カム構造体１を、ハニカム構造体１の最外周面２３に圧
縮弾性材料Ｂを圧縮状態で配することにより金属容器内
に圧縮把持してなるハニカム構造体アッセンブリであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、内燃機関、ボイ
ラー、化学反応機器および燃料電池用改質器等の触媒作
用を利用する触媒用担体または排ガス中の微粒子捕集フ
ィルター等に用いられるハニカム構造体及びそのアッセ
ンブリに関し、特に使用時の熱応力による破損に対する
耐久性に優れたハニカム構造体及びそのアッセンブリに
関する。
ラー、化学反応機器および燃料電池用改質器等の触媒作
用を利用する触媒用担体または排ガス中の微粒子捕集フ
ィルター等に用いられるハニカム構造体及びそのアッセ
ンブリに関し、特に使用時の熱応力による破損に対する
耐久性に優れたハニカム構造体及びそのアッセンブリに
関する。
【０００２】
【従来の技術】 内燃機関、ボイラー、化学反応機器お
よび燃料電池用改質器等の触媒作用を利用する触媒用担
体、または排ガス中の微粒子、特にディーゼル微粒子の
捕集フィルター等にハニカム構造体が用いられている。
よび燃料電池用改質器等の触媒作用を利用する触媒用担
体、または排ガス中の微粒子、特にディーゼル微粒子の
捕集フィルター等にハニカム構造体が用いられている。
【０００３】 この様な目的で使用されるハニカム構造
体は、排気ガスの急激な温度変化や局所的な発熱によっ
てハニカム構造内の温度分布が不均一となり、構造体に
クラックを生ずる等の問題があった。特にディーゼルエ
ンジンの排気中の粒子状物質を捕集するフィルターとし
て用いられる場合には、溜まったカーボン微粒子を燃焼
させて除去し再生することが必要であり、この際に局所
的な高温化が避けられないため、大きな熱応力が発生し
易く、クラックが発生し易かった。
体は、排気ガスの急激な温度変化や局所的な発熱によっ
てハニカム構造内の温度分布が不均一となり、構造体に
クラックを生ずる等の問題があった。特にディーゼルエ
ンジンの排気中の粒子状物質を捕集するフィルターとし
て用いられる場合には、溜まったカーボン微粒子を燃焼
させて除去し再生することが必要であり、この際に局所
的な高温化が避けられないため、大きな熱応力が発生し
易く、クラックが発生し易かった。
【０００４】 このため、ハニカム構造体を複数に分割
したセグメントを接合材により接合する方法が提案され
た。たとえば、米国特許第４３３５７８３号公報には、
多数のハニカム体を不連続な接合材で接合するハニカム
構造体の製造方法が開示されている。また、特公昭６１
−５１２４０号公報には、セラミック材料よりなるハニ
カム構造のマトリックスセグメントを押出し成形し、焼
成後その外周部を加工して平滑にした後、その接合部に
焼成後の鉱物組成がマトリックスセグメントと実質的に
同じで、かつ熱膨脹率の差が８００℃において０．１％
以下となるセラミック接合材を塗布し、焼成する耐熱衝
撃性回転蓄熱式が提案されている。また、１９８６年の
ＳＡＥ論文８６０００８には、コージェライトのハニカ
ムセグメントを同じくコージェライトセメントで接合し
たセラミックハニカム構造体が開示されている。さらに
特開平８−２８２４６号公報には、ハニカムセラミック
部材を少なくとも三次元的に交錯する無機繊維、無機バ
インダー、有機バインダー及び無機粒子からなる弾性質
シール材で接着したセラミックハニカム構造体が開示さ
れている。
したセグメントを接合材により接合する方法が提案され
た。たとえば、米国特許第４３３５７８３号公報には、
多数のハニカム体を不連続な接合材で接合するハニカム
構造体の製造方法が開示されている。また、特公昭６１
−５１２４０号公報には、セラミック材料よりなるハニ
カム構造のマトリックスセグメントを押出し成形し、焼
成後その外周部を加工して平滑にした後、その接合部に
焼成後の鉱物組成がマトリックスセグメントと実質的に
同じで、かつ熱膨脹率の差が８００℃において０．１％
以下となるセラミック接合材を塗布し、焼成する耐熱衝
撃性回転蓄熱式が提案されている。また、１９８６年の
ＳＡＥ論文８６０００８には、コージェライトのハニカ
ムセグメントを同じくコージェライトセメントで接合し
たセラミックハニカム構造体が開示されている。さらに
特開平８−２８２４６号公報には、ハニカムセラミック
部材を少なくとも三次元的に交錯する無機繊維、無機バ
インダー、有機バインダー及び無機粒子からなる弾性質
シール材で接着したセラミックハニカム構造体が開示さ
れている。
【０００５】 しかしながら、排ガス規制の更なる強化
やエンジンの高性能化等のため、エンジン燃焼条件の改
善、触媒浄化性能の向上を狙いとして、排気ガス温度が
年々上昇してきており、ハニカム担体に要求される耐熱
衝撃性も厳しくなってきている。従って、上述のような
ハニカム構造体であっても、使用時における流入ガス温
の急激な変化、局所的な反応熱、燃焼熱等がより大きく
なると、充分に熱応力を緩和できず、ハニカム構造体に
クラックを生じ、極端な場合ハニカム構造体がばらけ、
振動により構造体が粉々に破壊するなどの可能性が考え
られる。
やエンジンの高性能化等のため、エンジン燃焼条件の改
善、触媒浄化性能の向上を狙いとして、排気ガス温度が
年々上昇してきており、ハニカム担体に要求される耐熱
衝撃性も厳しくなってきている。従って、上述のような
ハニカム構造体であっても、使用時における流入ガス温
の急激な変化、局所的な反応熱、燃焼熱等がより大きく
なると、充分に熱応力を緩和できず、ハニカム構造体に
クラックを生じ、極端な場合ハニカム構造体がばらけ、
振動により構造体が粉々に破壊するなどの可能性が考え
られる。
【０００６】 このような問題を解消する手段として
は、ハニカム構造体の熱容量を大きくすることで温度変
化を小さくし、反応速度、燃焼速度を遅らせ、最大温度
を下げることで、ハニカム構造体に作用する熱応力を緩
和する方法があるが、このような方法では、ハニカム構
造体の反応率、浄化効率、再生効率が低下する欠点があ
った。また、特公昭５４−１１０１８９号公報におい
て、ハニカム担体の横断面中心方向ヘ壁厚を規則的に薄
くした構造が提案されており、さらに、特開昭５４−１
５０４０６号公報又は特開昭５５−１４７１５４号公報
において、ハニカム構造体の外周側部分のセル隔壁を内
部のセル隔壁よりも厚くした構造が提案されている。し
かし、この様なハニカム構造体は外部からの機械的応力
に対する強度は強くなるが、内側のセル隔壁が薄いた
め、使用時における発生熱応力は大きく、充分な耐久性
があるとは言えない。
は、ハニカム構造体の熱容量を大きくすることで温度変
化を小さくし、反応速度、燃焼速度を遅らせ、最大温度
を下げることで、ハニカム構造体に作用する熱応力を緩
和する方法があるが、このような方法では、ハニカム構
造体の反応率、浄化効率、再生効率が低下する欠点があ
った。また、特公昭５４−１１０１８９号公報におい
て、ハニカム担体の横断面中心方向ヘ壁厚を規則的に薄
くした構造が提案されており、さらに、特開昭５４−１
５０４０６号公報又は特開昭５５−１４７１５４号公報
において、ハニカム構造体の外周側部分のセル隔壁を内
部のセル隔壁よりも厚くした構造が提案されている。し
かし、この様なハニカム構造体は外部からの機械的応力
に対する強度は強くなるが、内側のセル隔壁が薄いた
め、使用時における発生熱応力は大きく、充分な耐久性
があるとは言えない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】 本発明はこのような
従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とす
るところは、使用時における反応率、浄化効率、再生効
率等の低下を抑えつつ、熱応力破損に対する耐久性に優
れたハニカム構造体を提供することにある。
従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とす
るところは、使用時における反応率、浄化効率、再生効
率等の低下を抑えつつ、熱応力破損に対する耐久性に優
れたハニカム構造体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 本発明は上記課題を解
決すべく研究を重ねた結果、中心部の温度上昇を抑制し
つつ外周部を高温に保つことにより、反応率等の効率低
下を抑制しつつ熱応力に対する耐久性を改良できること
を見出したことに基づき、さらにハニカム構造体を少な
くとも外側のセグメントと内側のセグメントに分割し、
外側セグメントの平均壁厚を内側セグメントの平均壁厚
より薄くすることにより上記課題を解決できることを見
出したことに基づくものである。
決すべく研究を重ねた結果、中心部の温度上昇を抑制し
つつ外周部を高温に保つことにより、反応率等の効率低
下を抑制しつつ熱応力に対する耐久性を改良できること
を見出したことに基づき、さらにハニカム構造体を少な
くとも外側のセグメントと内側のセグメントに分割し、
外側セグメントの平均壁厚を内側セグメントの平均壁厚
より薄くすることにより上記課題を解決できることを見
出したことに基づくものである。
【０００９】 即ち、第１の発明は、隔壁により仕切ら
れた軸方向に貫通する多数の流通孔を有するハニカム構
造からなる複数のハニカムセグメントが一体化されてな
るハニカム構造体であって、前記ハニカム構造体の最外
周面を構成しない前記ハニカムセグメントの少なくとも
１つにおける平均壁厚が前記最外周面を構成するハニカ
ムセグメントの少なくとも１つにおける平均壁厚より厚
いことを特徴とするハニカム構造体を提供するものであ
る。
れた軸方向に貫通する多数の流通孔を有するハニカム構
造からなる複数のハニカムセグメントが一体化されてな
るハニカム構造体であって、前記ハニカム構造体の最外
周面を構成しない前記ハニカムセグメントの少なくとも
１つにおける平均壁厚が前記最外周面を構成するハニカ
ムセグメントの少なくとも１つにおける平均壁厚より厚
いことを特徴とするハニカム構造体を提供するものであ
る。
【００１０】 第１の発明において、前記最外周面を構
成するハニカムセグメントの少なくとも１つにおける平
均壁厚の、前記最外周面を構成しないハニカムセグメン
トの少なくとも１つにおける平均壁厚に対する比率が
０．２〜０．９であることが好ましく、最外周面を構成
しないハニカムセグメントの少なくとも１つの断面積が
ハニカム構造体の断面積の９％〜８１％であることが好
ましい。また、ハニカム構造体が自動車排ガス浄化用と
して用いられることが好ましく、ディーゼル微粒子捕集
用フィルターとして用いられることがさらに好ましい。
さらに、ハニカムセグメントが互いに隣接する面の間の
一部又は全部に圧縮弾性材料Ａ、好ましくはセラミック
繊維製マット、さらに好ましくはアルミナまたはムライ
ト組成を主成分とする非膨脹性マットを配することが好
ましい。さらに、ハニカムセグメントの主成分が、炭化
珪素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライ
ト、ジルコニア、燐酸ジルコニウム、アルミニウムチタ
ネート、チタニア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種のセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ
−Ａｌ系金属、ニッケル系金属又は金属ＳｉとＳｉＣと
からなるものであることが好ましい。
成するハニカムセグメントの少なくとも１つにおける平
均壁厚の、前記最外周面を構成しないハニカムセグメン
トの少なくとも１つにおける平均壁厚に対する比率が
０．２〜０．９であることが好ましく、最外周面を構成
しないハニカムセグメントの少なくとも１つの断面積が
ハニカム構造体の断面積の９％〜８１％であることが好
ましい。また、ハニカム構造体が自動車排ガス浄化用と
して用いられることが好ましく、ディーゼル微粒子捕集
用フィルターとして用いられることがさらに好ましい。
さらに、ハニカムセグメントが互いに隣接する面の間の
一部又は全部に圧縮弾性材料Ａ、好ましくはセラミック
繊維製マット、さらに好ましくはアルミナまたはムライ
ト組成を主成分とする非膨脹性マットを配することが好
ましい。さらに、ハニカムセグメントの主成分が、炭化
珪素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライ
ト、ジルコニア、燐酸ジルコニウム、アルミニウムチタ
ネート、チタニア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種のセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ
−Ａｌ系金属、ニッケル系金属又は金属ＳｉとＳｉＣと
からなるものであることが好ましい。
【００１１】 第２の発明は、上記ハニカム構造体を、
該ハニカム構造体の最外周面に圧縮弾性材料Ｂを圧縮状
態で配することにより金属容器内に圧縮把持してなるハ
ニカム構造体アッセンブリを提供するものである。
該ハニカム構造体の最外周面に圧縮弾性材料Ｂを圧縮状
態で配することにより金属容器内に圧縮把持してなるハ
ニカム構造体アッセンブリを提供するものである。
【００１２】 第２の発明において、前記圧縮弾性材料
Ｂがセラミック繊維製マットであることが好ましく、バ
ーミュキュライトを含む加熱膨脹性マット又はアルミナ
またはムライト組成を主成分とする非膨脹性マットであ
ることがさらに好ましい。又、ハニカム構造体アッセン
ブリが、押込み、巻き締め、クラムシェル、スウェージ
ングでキャニングされていることが好ましい。更に、ハ
ニカムセグメントに触媒を担持させた後、金属容器に収
納してなるハニカム構造体アッセンブリであることが好
ましく、また、ハニカムセグメントを金属容器に収納し
た後に、該ハニカムセグメントに触媒を担持させてなる
ハニカム構造体アッセンブリであることも好ましい。
Ｂがセラミック繊維製マットであることが好ましく、バ
ーミュキュライトを含む加熱膨脹性マット又はアルミナ
またはムライト組成を主成分とする非膨脹性マットであ
ることがさらに好ましい。又、ハニカム構造体アッセン
ブリが、押込み、巻き締め、クラムシェル、スウェージ
ングでキャニングされていることが好ましい。更に、ハ
ニカムセグメントに触媒を担持させた後、金属容器に収
納してなるハニカム構造体アッセンブリであることが好
ましく、また、ハニカムセグメントを金属容器に収納し
た後に、該ハニカムセグメントに触媒を担持させてなる
ハニカム構造体アッセンブリであることも好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】 以下、図面に従って、本発明の
ハニカム構造体及びハニカム構造体アッセンブリの内容
を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定さ
れるものではない。尚、以下において断面とは、特に断
りのない限り流通孔方向に対する垂直の断面を意味す
る。
ハニカム構造体及びハニカム構造体アッセンブリの内容
を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定さ
れるものではない。尚、以下において断面とは、特に断
りのない限り流通孔方向に対する垂直の断面を意味す
る。
【００１４】 図１（ａ）は本発明に係るハニカム構造
体の一実施形態を示すハニカム構造体の断面−模式図で
ある。本発明のハニカム構造体１は図１（ｂ）、（ｃ）
に示されるような隔壁１０により仕切られた軸方向に貫
通する多数の流通孔６を有するハニカムセグメント２ａ
及び２ｂが一体化されることにより構成される。
体の一実施形態を示すハニカム構造体の断面−模式図で
ある。本発明のハニカム構造体１は図１（ｂ）、（ｃ）
に示されるような隔壁１０により仕切られた軸方向に貫
通する多数の流通孔６を有するハニカムセグメント２ａ
及び２ｂが一体化されることにより構成される。
【００１５】 本発明の重要な特徴は、図１（ｂ）、
（ｃ）に示されるように、最外周面２３を構成しないハ
ニカムセグメント２ａの平均壁厚（図１（ｂ）参照）
が、最外周面を構成するハニカムセグメント２ｂの平均
壁厚（図１（ｃ）参照）よりも厚いことである。本発明
において平均壁厚とは、ハニカムセグメントの外周壁を
含めない隔壁６の平均の厚さを意味する。この様な構成
にしたことにより、本発明のハニカム構造体は、壁厚の
厚い中心部の反応速度を低く抑えられるので、構造体内
最大温度は低くくなり、壁厚の薄い外側構造体の温度は
高くなる結果、十分な反応率、浄化効率、再生効率を保
持しながら、構造体全体の温度分布を小さくできる。従
って、本発明のハニカム構造体は反応率、浄化効率、再
生効率等の効率を高く保ちつつ熱応力破壊に対する改良
された耐久性を示すものとなる。
（ｃ）に示されるように、最外周面２３を構成しないハ
ニカムセグメント２ａの平均壁厚（図１（ｂ）参照）
が、最外周面を構成するハニカムセグメント２ｂの平均
壁厚（図１（ｃ）参照）よりも厚いことである。本発明
において平均壁厚とは、ハニカムセグメントの外周壁を
含めない隔壁６の平均の厚さを意味する。この様な構成
にしたことにより、本発明のハニカム構造体は、壁厚の
厚い中心部の反応速度を低く抑えられるので、構造体内
最大温度は低くくなり、壁厚の薄い外側構造体の温度は
高くなる結果、十分な反応率、浄化効率、再生効率を保
持しながら、構造体全体の温度分布を小さくできる。従
って、本発明のハニカム構造体は反応率、浄化効率、再
生効率等の効率を高く保ちつつ熱応力破壊に対する改良
された耐久性を示すものとなる。
【００１６】 本発明において、「ハニカム構造体の最
外周面を構成しないハニカムセグメント」（以後内側セ
グメントと称す）とは、例えば図１（ａ）において、ハ
ニカム構造体１の最外周面２３を構成しない２つハニカ
ムセグメント２ａを意味し、「ハニカム構造体の最外周
面を構成するハニカムセグメント」（以後外側セグメン
トと称す）とは、ハニカム構造体１の最外周面２３を構
成する４つハニカムセグメント２ｂを意味する。従っ
て、内側セグメントの少なくとも１つとは、例えば図１
において２つの内側セグメント２ａのうちの１つ又は２
つを意味し、外側セグメントの少なくとも１つとは、４
つの外側セグメント２ｂのうちの１つ、２つ、３つ又は
４つを意味する。例えば図１に示される本発明は、４つ
外側セグメント２ｂうち少なくとも１つのセグメントに
おける隔壁１０の平均厚さが２つの内側セグメント２ａ
のうち少なくとも１つのセグメントにおける隔壁１０の
平均厚さより薄い構成となっている。本発明において、
２つの内側セグメント２ａの平均壁厚が４つの外側セグ
メント２ｂの平均壁厚よりも厚いことが好ましい。
外周面を構成しないハニカムセグメント」（以後内側セ
グメントと称す）とは、例えば図１（ａ）において、ハ
ニカム構造体１の最外周面２３を構成しない２つハニカ
ムセグメント２ａを意味し、「ハニカム構造体の最外周
面を構成するハニカムセグメント」（以後外側セグメン
トと称す）とは、ハニカム構造体１の最外周面２３を構
成する４つハニカムセグメント２ｂを意味する。従っ
て、内側セグメントの少なくとも１つとは、例えば図１
において２つの内側セグメント２ａのうちの１つ又は２
つを意味し、外側セグメントの少なくとも１つとは、４
つの外側セグメント２ｂのうちの１つ、２つ、３つ又は
４つを意味する。例えば図１に示される本発明は、４つ
外側セグメント２ｂうち少なくとも１つのセグメントに
おける隔壁１０の平均厚さが２つの内側セグメント２ａ
のうち少なくとも１つのセグメントにおける隔壁１０の
平均厚さより薄い構成となっている。本発明において、
２つの内側セグメント２ａの平均壁厚が４つの外側セグ
メント２ｂの平均壁厚よりも厚いことが好ましい。
【００１７】 図２は本発明の別の実施形態を示したも
のであるが、この場合には中心部４個の断面四角形状の
ハニカムセグメント２ｃが内側セグメントとなり、各々
８個のハニカムセグメント２ｆ、２ｅ及４個のハニカム
セグメント２ｄの合計２０個が外側セグメントとなる。
従って、内側セグメント２ｃの少なくとも１つのセグメ
ントにおける平均壁厚が、外側セグメント２ｆ、２ｄ及
び２ｅのうち少なくとも１つのセグメントにおける平均
壁厚より厚い構成となっている。
のであるが、この場合には中心部４個の断面四角形状の
ハニカムセグメント２ｃが内側セグメントとなり、各々
８個のハニカムセグメント２ｆ、２ｅ及４個のハニカム
セグメント２ｄの合計２０個が外側セグメントとなる。
従って、内側セグメント２ｃの少なくとも１つのセグメ
ントにおける平均壁厚が、外側セグメント２ｆ、２ｄ及
び２ｅのうち少なくとも１つのセグメントにおける平均
壁厚より厚い構成となっている。
【００１８】 平均壁厚の厚いハニカムセグメント２ｃ
は、ハニカム構造体１の中心部に近い方が好ましく、例
えば図２において、ハニカム構造体１の断面上の中心に
接する４つの内側セグメント２ｃの平均壁厚が合計２０
個の外側セグメント２ｆ、２ｄ及び２ｅの何れか１つ、
さらに好ましくは外側セグメント全体の平均壁厚よりも
厚いことが好ましい。
は、ハニカム構造体１の中心部に近い方が好ましく、例
えば図２において、ハニカム構造体１の断面上の中心に
接する４つの内側セグメント２ｃの平均壁厚が合計２０
個の外側セグメント２ｆ、２ｄ及び２ｅの何れか１つ、
さらに好ましくは外側セグメント全体の平均壁厚よりも
厚いことが好ましい。
【００１９】 壁厚の薄い外側セグメントにおける平均
壁厚の、隔壁の厚い内側セグメントの平均壁厚に対する
比率は、好ましくは０．２〜０．９であり、さらに好ま
しくは０．３〜０．９であり、最も好ましくは０．５〜
０．８である。この比率が小さすぎると実質的に製造が
困難となり、１に近すぎると本発明の効果が得られな
い。
壁厚の、隔壁の厚い内側セグメントの平均壁厚に対する
比率は、好ましくは０．２〜０．９であり、さらに好ま
しくは０．３〜０．９であり、最も好ましくは０．５〜
０．８である。この比率が小さすぎると実質的に製造が
困難となり、１に近すぎると本発明の効果が得られな
い。
【００２０】 隔壁の厚い内側セグメントの断面積は、
ハニカム構造体全体の断面積の好ましくは９％以上、更
に好ましくは１６％以上、更により好ましくは２５％以
上である。本発明において断面積とは、図１、図２に示
されるような、流通孔に対する垂直断面における流通孔
部分を含む面積を意味する。この断面積が小さすぎると
壁厚を厚くする効果が充分ではなくなる。さらに、壁厚
の厚い内側セグメントの断面積がハニカム構造体全体の
体積の８１％以下であることが好ましく、更に好ましく
は６４％以下、更により好ましくは４９％以下である。
この断面積が大きすぎると反応効率等が低下し好ましく
ない。
ハニカム構造体全体の断面積の好ましくは９％以上、更
に好ましくは１６％以上、更により好ましくは２５％以
上である。本発明において断面積とは、図１、図２に示
されるような、流通孔に対する垂直断面における流通孔
部分を含む面積を意味する。この断面積が小さすぎると
壁厚を厚くする効果が充分ではなくなる。さらに、壁厚
の厚い内側セグメントの断面積がハニカム構造体全体の
体積の８１％以下であることが好ましく、更に好ましく
は６４％以下、更により好ましくは４９％以下である。
この断面積が大きすぎると反応効率等が低下し好ましく
ない。
【００２１】 図１及び図２において、内側、外側セグ
メントともに同じセル密度（単位断面積当りの流通孔の
数）であるが、本発明において、内側、外側セグメント
のセル密度は異なっても良く、壁厚の厚い内側セグメン
トのセル密度は隔壁の薄い外側セグメントのセル密度と
同じ又は小さいことが好ましい。本発明において、内側
及び外側セグメントのセル密度は０．９〜３１０セル／
ｃｍ2（６〜２０００セル／平方インチ）が好ましい。
セル密度が０．９セル／ｃｍ2未満になると、幾何学的
表面積が不足し、３１０セル／ｃｍ2を超えると、圧力
損失が大きくなりすぎる。また、ハニカムセグメント２
の流通孔６の断面形状（セル形状）は、製作上の観点か
ら、三角形、四角形および六角形のうちのいずれかであ
ることが好ましい
メントともに同じセル密度（単位断面積当りの流通孔の
数）であるが、本発明において、内側、外側セグメント
のセル密度は異なっても良く、壁厚の厚い内側セグメン
トのセル密度は隔壁の薄い外側セグメントのセル密度と
同じ又は小さいことが好ましい。本発明において、内側
及び外側セグメントのセル密度は０．９〜３１０セル／
ｃｍ2（６〜２０００セル／平方インチ）が好ましい。
セル密度が０．９セル／ｃｍ2未満になると、幾何学的
表面積が不足し、３１０セル／ｃｍ2を超えると、圧力
損失が大きくなりすぎる。また、ハニカムセグメント２
の流通孔６の断面形状（セル形状）は、製作上の観点か
ら、三角形、四角形および六角形のうちのいずれかであ
ることが好ましい
【００２２】 本発明におけるハニカム構造体１はハニ
カムセグメント２が一体化されたものであるが、例えば
接合材７を用いてハニカムセグメント２が互いに隣接す
る面４を接合することができる。また、圧縮弾性材料Ａ
をハニカムセグメントの互いに隣接する面に配すること
も好ましい。さらに、図１に示されるように、圧縮弾性
材料Ａ３、好ましくはセラミック繊維製マットを内側セ
グメント２ａと外側セグメント２ｂが互いに隣接する面
４ａｂに配することが好ましく、更に、図２に示される
ように、外側セグメント２ｅ同士が互いに隣接する面４
ｅｅに圧縮弾性材料Ａ３を配することも好ましい。この
様に圧縮弾性材料Ａを各面間に配することにより、熱応
力が緩和され、ハニカム構造体の耐久性がさらに向上す
る。
カムセグメント２が一体化されたものであるが、例えば
接合材７を用いてハニカムセグメント２が互いに隣接す
る面４を接合することができる。また、圧縮弾性材料Ａ
をハニカムセグメントの互いに隣接する面に配すること
も好ましい。さらに、図１に示されるように、圧縮弾性
材料Ａ３、好ましくはセラミック繊維製マットを内側セ
グメント２ａと外側セグメント２ｂが互いに隣接する面
４ａｂに配することが好ましく、更に、図２に示される
ように、外側セグメント２ｅ同士が互いに隣接する面４
ｅｅに圧縮弾性材料Ａ３を配することも好ましい。この
様に圧縮弾性材料Ａを各面間に配することにより、熱応
力が緩和され、ハニカム構造体の耐久性がさらに向上す
る。
【００２３】 本発明において、圧縮弾性材料Ａは耐熱
性とクッション性を備えることが好ましい。耐熱性及び
クッション性を有する圧縮弾性材料Ａとしては、バーミ
ュキュライトを実質上含まない非膨脹性材料、又は少量
のバーミュキュライトを含む低膨脹性材料であり、アル
ミナ、高アルミナ、ムライト、炭化珪素、窒化珪素、ジ
ルコニア、チタニアからなる群より選ばれた少なくとも
１種あるいはそれらの複合物からなるセラミック繊維を
主成分とすることが好ましく、この中でもバーミュキュ
ライトを実質上含まずアルミナ又はムライトを主成分と
する非膨脹性材料がより好ましい。さらに、これらの繊
維製マットであることが好ましく、セラミック繊維製マ
ットがアルミナ又はムライト組成を主成分とする非膨脹
性マットであることがさらに好ましい。これらのセラミ
ック製マットは、被処理流体の漏れを防止する観点から
シール性を有することがさらに好ましい。圧縮弾性材料
Ａの好適な具体例は、３Ｍ社製／１１００ＨＴや三菱化
学社製／マフテック等である。
性とクッション性を備えることが好ましい。耐熱性及び
クッション性を有する圧縮弾性材料Ａとしては、バーミ
ュキュライトを実質上含まない非膨脹性材料、又は少量
のバーミュキュライトを含む低膨脹性材料であり、アル
ミナ、高アルミナ、ムライト、炭化珪素、窒化珪素、ジ
ルコニア、チタニアからなる群より選ばれた少なくとも
１種あるいはそれらの複合物からなるセラミック繊維を
主成分とすることが好ましく、この中でもバーミュキュ
ライトを実質上含まずアルミナ又はムライトを主成分と
する非膨脹性材料がより好ましい。さらに、これらの繊
維製マットであることが好ましく、セラミック繊維製マ
ットがアルミナ又はムライト組成を主成分とする非膨脹
性マットであることがさらに好ましい。これらのセラミ
ック製マットは、被処理流体の漏れを防止する観点から
シール性を有することがさらに好ましい。圧縮弾性材料
Ａの好適な具体例は、３Ｍ社製／１１００ＨＴや三菱化
学社製／マフテック等である。
【００２４】 本発明において、ハニカムセグメント２
は強度、耐熱性等の観点から、主成分が、炭化珪素、窒
化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライト、ジルコ
ニア、燐酸ジルコニウム、アルミニウムチタネート、チ
タニア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種のセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金
属、ニッケル系金属又は金属ＳｉとＳｉＣとからなるこ
とが好ましい。本発明において、主成分とは成分の８０
質量％以上を占め、主結晶相となるものを意味する。接
合材７も上記ハニカムセグメントに好適な材料の中から
選ぶことができる。
は強度、耐熱性等の観点から、主成分が、炭化珪素、窒
化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライト、ジルコ
ニア、燐酸ジルコニウム、アルミニウムチタネート、チ
タニア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種のセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金
属、ニッケル系金属又は金属ＳｉとＳｉＣとからなるこ
とが好ましい。本発明において、主成分とは成分の８０
質量％以上を占め、主結晶相となるものを意味する。接
合材７も上記ハニカムセグメントに好適な材料の中から
選ぶことができる。
【００２５】 圧縮弾性材料Ａを配する際には、製作上
の観点から、ハニカムセグメント２の断面は、少なくと
も一辺が３０ｍｍ以上であることが好ましく、さらに好
ましくは５０ｍｍ以上、最も好ましくは７０ｍｍ以上で
ある。
の観点から、ハニカムセグメント２の断面は、少なくと
も一辺が３０ｍｍ以上であることが好ましく、さらに好
ましくは５０ｍｍ以上、最も好ましくは７０ｍｍ以上で
ある。
【００２６】 図３は図１に示すハニカム構造体を金属
容器１１に保持したハニカム構造体アッセンブリ８の断
面−模式図である。図３に示す本発明のハニカム構造体
アッセンブリ８は、ハニカム構造体１の最外周面２３に
圧縮弾性材料Ｂを圧縮状態で配することによりハニカム
構造体１を金属容器１１に圧縮把持してなるものであ
る。
容器１１に保持したハニカム構造体アッセンブリ８の断
面−模式図である。図３に示す本発明のハニカム構造体
アッセンブリ８は、ハニカム構造体１の最外周面２３に
圧縮弾性材料Ｂを圧縮状態で配することによりハニカム
構造体１を金属容器１１に圧縮把持してなるものであ
る。
【００２７】 本発明において圧縮弾性材料Ｂとして
は、前述の圧縮弾性材料Ａと同様に耐熱性及びクッショ
ン性を有することが好ましく、さらにシール性を有する
ことが好ましいが、非膨脹性材料であっても膨脹性材料
であっても良い。好ましい圧縮弾性材料Ｂはアルミナ、
高アルミナ、ムライト、炭化珪素、窒化珪素、ジルコニ
ア、チタニアからなる群より選ばれた少なくとも１種あ
るいはそれらの複合物を主成分とするセラミック繊維等
であるが、これらの繊維製マットであることがさらに好
ましい。具体的には前述の３Ｍ社製／１１００ＨＴや三
菱化学社製／マフテック等を用いることが出来るが、膨
脹性マットである３Ｍ社製／インタラムマット等を用い
ることもできる。
は、前述の圧縮弾性材料Ａと同様に耐熱性及びクッショ
ン性を有することが好ましく、さらにシール性を有する
ことが好ましいが、非膨脹性材料であっても膨脹性材料
であっても良い。好ましい圧縮弾性材料Ｂはアルミナ、
高アルミナ、ムライト、炭化珪素、窒化珪素、ジルコニ
ア、チタニアからなる群より選ばれた少なくとも１種あ
るいはそれらの複合物を主成分とするセラミック繊維等
であるが、これらの繊維製マットであることがさらに好
ましい。具体的には前述の３Ｍ社製／１１００ＨＴや三
菱化学社製／マフテック等を用いることが出来るが、膨
脹性マットである３Ｍ社製／インタラムマット等を用い
ることもできる。
【００２８】 本発明において、ハニカム構造体１を圧
縮弾性材料Ｂとともに圧縮状態で金属容器１１内に入れ
る方法は、図４に示すガイド１７を用いた押込み方法、
図５に示す金属板１１ｃを巻き付けて引っ張ることで面
圧を付与し、金属板１１ｃの合わせ部を溶接して固定す
る巻き絞め方法、あるいは図６に示す２分割された金属
容器１１ａ，１１ｂで負荷を与えながら挟み込み、２つ
の金属容器１１ａ，１１ｂの合わせ面（つば）１６ａ，
１６ｂの個所を溶接することで一体化容器とするクラム
シェル方法が好適である。また、この他に、図７に示す
ような、金属塑性加工技術を応用した、金属容器１１を
外部からタップ（加圧型）１２を介して圧縮圧力を加え
て金属容器１１の外径寸法を絞る方法（スウェージング
方法）も好適である。更には、図８に示すように、塑性
加工を応用した方法で金属容器１１を回転させながら加
工治具１８を用いて最外周面を塑性加工により絞り込む
方法、いわゆる回転鍛造方法によることで金属容器の外
径を絞り、面圧を付与する方法も可能である。
縮弾性材料Ｂとともに圧縮状態で金属容器１１内に入れ
る方法は、図４に示すガイド１７を用いた押込み方法、
図５に示す金属板１１ｃを巻き付けて引っ張ることで面
圧を付与し、金属板１１ｃの合わせ部を溶接して固定す
る巻き絞め方法、あるいは図６に示す２分割された金属
容器１１ａ，１１ｂで負荷を与えながら挟み込み、２つ
の金属容器１１ａ，１１ｂの合わせ面（つば）１６ａ，
１６ｂの個所を溶接することで一体化容器とするクラム
シェル方法が好適である。また、この他に、図７に示す
ような、金属塑性加工技術を応用した、金属容器１１を
外部からタップ（加圧型）１２を介して圧縮圧力を加え
て金属容器１１の外径寸法を絞る方法（スウェージング
方法）も好適である。更には、図８に示すように、塑性
加工を応用した方法で金属容器１１を回転させながら加
工治具１８を用いて最外周面を塑性加工により絞り込む
方法、いわゆる回転鍛造方法によることで金属容器の外
径を絞り、面圧を付与する方法も可能である。
【００２９】 本発明のハニカム構造体又はハニカム構
造体アッセンブリを触媒担体として、内燃機関、ボイラ
ー、化学反応機器、燃料電池用改質器等に用いる場合、
ハニカムセグメントに触媒能を有する金属を担持させる
ようにする。触媒能を有する代表的なものとしてはＰ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等が挙げられ、これらのうちの少なくと
も１種をハニカムセグメントに担持させることが好まし
い。
造体アッセンブリを触媒担体として、内燃機関、ボイラ
ー、化学反応機器、燃料電池用改質器等に用いる場合、
ハニカムセグメントに触媒能を有する金属を担持させる
ようにする。触媒能を有する代表的なものとしてはＰ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等が挙げられ、これらのうちの少なくと
も１種をハニカムセグメントに担持させることが好まし
い。
【００３０】 一方、本発明のハニカム構造体又はハニ
カム構造体アッセンブリを、ディーゼルエンジン用パテ
ィキュレートフィルター（ＤＰＦ）のような、排気ガス
中に含まれる粒子状物質を捕集除去するためのフィルタ
ーに用いようとする場合、ハニカム構造体の流通孔を交
互に封じ隔壁をフィルターとする構造を有するものが好
ましい。
カム構造体アッセンブリを、ディーゼルエンジン用パテ
ィキュレートフィルター（ＤＰＦ）のような、排気ガス
中に含まれる粒子状物質を捕集除去するためのフィルタ
ーに用いようとする場合、ハニカム構造体の流通孔を交
互に封じ隔壁をフィルターとする構造を有するものが好
ましい。
【００３１】 このような、ハニカムセグメントから構
成されるハニカム構造体の一端面より粒子状物質を含ん
だ排気ガスを通すと、排気ガスは当該一端面側の流通孔
が封じられていない流通孔よりハニカム構造体の内部に
流入し、濾過能を有する多孔質の隔壁を通過し、他端面
側の封じられていない孔より排出される。この隔壁を通
過する際に粒子状物質が隔壁に捕捉される。端面を封じ
るための材料は上記ハニカムセグメント２に好適な材料
の中から選ぶことができる。
成されるハニカム構造体の一端面より粒子状物質を含ん
だ排気ガスを通すと、排気ガスは当該一端面側の流通孔
が封じられていない流通孔よりハニカム構造体の内部に
流入し、濾過能を有する多孔質の隔壁を通過し、他端面
側の封じられていない孔より排出される。この隔壁を通
過する際に粒子状物質が隔壁に捕捉される。端面を封じ
るための材料は上記ハニカムセグメント２に好適な材料
の中から選ぶことができる。
【００３２】 なお、捕捉された粒子状物質が隔壁上に
堆積してくると、圧損が急激に上昇し、エンジンに負荷
がかかり、燃費、ドライバビリティが低下するので、定
期的にヒーター等の加熱手段により、粒子状物質を燃焼
除去し、フィルター機能を再生させるようにする。この
燃焼再生時、燃焼を促進させるため、ハニカム構造体に
前記のような触媒能を有する金属を担持させてもよい。
堆積してくると、圧損が急激に上昇し、エンジンに負荷
がかかり、燃費、ドライバビリティが低下するので、定
期的にヒーター等の加熱手段により、粒子状物質を燃焼
除去し、フィルター機能を再生させるようにする。この
燃焼再生時、燃焼を促進させるため、ハニカム構造体に
前記のような触媒能を有する金属を担持させてもよい。
【００３３】 本発明において、ハニカム構造体アッセ
ンブリに触媒を担持させる方法としては、触媒担持前に
金属容器１１内にセルハニカム構造体１を把持し、ハニ
カム構造体アッセンブリ８としてから、ハニカム構造体
１に触媒を担持させる方法が可能である。この方法によ
れば、触媒担持工程中に、ハニカム構造体１が欠けた
り、破損したりする可能性を回避することが出来る。ま
た、ハニカムセグメント２に触媒成分を担持した後に、
ハニカム構造体１とし、これを金属容器１１内に収納把
持してなることが、本発明のハニカム構造体又はハニカ
ム構造体アッセンブリを触媒コンバータとして用いる場
合に好ましい。
ンブリに触媒を担持させる方法としては、触媒担持前に
金属容器１１内にセルハニカム構造体１を把持し、ハニ
カム構造体アッセンブリ８としてから、ハニカム構造体
１に触媒を担持させる方法が可能である。この方法によ
れば、触媒担持工程中に、ハニカム構造体１が欠けた
り、破損したりする可能性を回避することが出来る。ま
た、ハニカムセグメント２に触媒成分を担持した後に、
ハニカム構造体１とし、これを金属容器１１内に収納把
持してなることが、本発明のハニカム構造体又はハニカ
ム構造体アッセンブリを触媒コンバータとして用いる場
合に好ましい。
【００３４】
【実施例】 以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細
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。尚、以下の実施例及び比較例で作製したハ
ニカム構造体はセルを交互に目封止し、隔壁をフィルタ
ーとして利用するディーゼル微粒子捕集用フィルターで
ある。
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。尚、以下の実施例及び比較例で作製したハ
ニカム構造体はセルを交互に目封止し、隔壁をフィルタ
ーとして利用するディーゼル微粒子捕集用フィルターで
ある。
【００３５】 （実施例１）原料として、炭化珪素粉末
を使用し、これにメチルセルロース及びヒドロキシプロ
ポキシルメチルセルロース、界面活性剤及び水を添加し
て、可塑性の坏土を作製した。この坏土を押出成形し、
マイクロ波及び熱風で乾燥した。次いで、端面を交互に
千鳥状になるようにハニカム構造体と同材質の目封止材
で目封止し、次に、Ｎ2雰囲気中で加熱脱脂した後、Ａ
ｒ雰囲気中で焼成して、外径がΦ１４４ｍｍ、内径がΦ
７３ｍｍの１／４断面形状×長さ１５２ｍｍの外側セグ
メント２ｂ、及び外径がΦ７２ｍｍの１／２の断面形状
×長さ１５２ｍｍの内側セグメント２ａを得た。これら
のハニカムセグメントをコロイダルシリカとアルミナフ
ァイバーを水で混合した接合材により接合、乾燥するこ
とにより、直径１４４ｍｍ×長さ１５２ｍｍ、の円柱状
ハニカム構造体１が組み立てられた。内側セグメント２
ａは壁厚が０．４３ｍｍ、セル密度が３１セル／ｃ
ｍ2、単位熱容量が０．７６Ｊ／ｃｍ3・℃であり、外側
セグメント２ｂは壁厚が０．３８ｍｍ、セル密度が３１
セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．６８Ｊ／ｃｍ3・℃であ
って、内外セグメントの熱容量比が０．８９、隔壁厚比
が０．８８のハニカム構造体１を得た。さらに、そのハ
ニカム構造体１の外周にセラミック繊維製非膨脹マット
５を巻き付け、ＳＵＳ４０９の金属容器１１にテーパー
治具により押込んでセグメント間、ハニカム構造体１と
金属容器間を圧縮固定してハニカム構造体アッセンブリ
８を得た。
を使用し、これにメチルセルロース及びヒドロキシプロ
ポキシルメチルセルロース、界面活性剤及び水を添加し
て、可塑性の坏土を作製した。この坏土を押出成形し、
マイクロ波及び熱風で乾燥した。次いで、端面を交互に
千鳥状になるようにハニカム構造体と同材質の目封止材
で目封止し、次に、Ｎ2雰囲気中で加熱脱脂した後、Ａ
ｒ雰囲気中で焼成して、外径がΦ１４４ｍｍ、内径がΦ
７３ｍｍの１／４断面形状×長さ１５２ｍｍの外側セグ
メント２ｂ、及び外径がΦ７２ｍｍの１／２の断面形状
×長さ１５２ｍｍの内側セグメント２ａを得た。これら
のハニカムセグメントをコロイダルシリカとアルミナフ
ァイバーを水で混合した接合材により接合、乾燥するこ
とにより、直径１４４ｍｍ×長さ１５２ｍｍ、の円柱状
ハニカム構造体１が組み立てられた。内側セグメント２
ａは壁厚が０．４３ｍｍ、セル密度が３１セル／ｃ
ｍ2、単位熱容量が０．７６Ｊ／ｃｍ3・℃であり、外側
セグメント２ｂは壁厚が０．３８ｍｍ、セル密度が３１
セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．６８Ｊ／ｃｍ3・℃であ
って、内外セグメントの熱容量比が０．８９、隔壁厚比
が０．８８のハニカム構造体１を得た。さらに、そのハ
ニカム構造体１の外周にセラミック繊維製非膨脹マット
５を巻き付け、ＳＵＳ４０９の金属容器１１にテーパー
治具により押込んでセグメント間、ハニカム構造体１と
金属容器間を圧縮固定してハニカム構造体アッセンブリ
８を得た。
【００３６】 （実施例２）実施例１と同様の操作を行
い、内側セグメント２ａの壁厚が０．５３ｍｍ、セル密
度が１６セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．６７Ｊ／ｃｍ3
・℃であり、外側セグメント２ｂの壁厚が０．３８ｍ
ｍ、セル密度が３１セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．６
８Ｊ／ｃｍ3・℃であって、内外セグメントの熱容量比
が約１、隔壁厚比が０．７２のハニカム構造体１を得
た。さらに、そのハニカム構造体１の外周にセラミック
繊維製非膨脹マット５を巻き付け、ＳＵＳ４０９の金属
容器１１にテーパー治具により押込んでセグメント間、
ハニカム構造体１と金属容器１１間を圧縮固定してハニ
カム構造体アッセンブリ８を得た。
い、内側セグメント２ａの壁厚が０．５３ｍｍ、セル密
度が１６セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．６７Ｊ／ｃｍ3
・℃であり、外側セグメント２ｂの壁厚が０．３８ｍ
ｍ、セル密度が３１セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．６
８Ｊ／ｃｍ3・℃であって、内外セグメントの熱容量比
が約１、隔壁厚比が０．７２のハニカム構造体１を得
た。さらに、そのハニカム構造体１の外周にセラミック
繊維製非膨脹マット５を巻き付け、ＳＵＳ４０９の金属
容器１１にテーパー治具により押込んでセグメント間、
ハニカム構造体１と金属容器１１間を圧縮固定してハニ
カム構造体アッセンブリ８を得た。
【００３７】 （実施例３）実施例１と同様の操作を行
い、内側セグメント２ａの壁厚が０．６４ｍｍ、セル密
度が１６セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．７８Ｊ／ｃｍ3
・℃であり、外側セグメント２ｂの壁厚が０．３１ｍ
ｍ、セル密度が３１セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．５
６Ｊ／ｃｍ3・℃であって、内外セグメントの熱容量比
が０．７２、隔壁厚比が０．４８のハニカム構造体１を
得た。さらに、そのハニカム構造体１の外周にセラミッ
ク繊維製非膨脹マット５を巻き付け、ＳＵＳ４０９の金
属容器１１にテーパー治具により押込んでセグメント
間、ハニカム構造体１と金属容器１１間を圧縮固定して
ハニカム構造体アッセンブリ８を得た。
い、内側セグメント２ａの壁厚が０．６４ｍｍ、セル密
度が１６セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．７８Ｊ／ｃｍ3
・℃であり、外側セグメント２ｂの壁厚が０．３１ｍ
ｍ、セル密度が３１セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．５
６Ｊ／ｃｍ3・℃であって、内外セグメントの熱容量比
が０．７２、隔壁厚比が０．４８のハニカム構造体１を
得た。さらに、そのハニカム構造体１の外周にセラミッ
ク繊維製非膨脹マット５を巻き付け、ＳＵＳ４０９の金
属容器１１にテーパー治具により押込んでセグメント
間、ハニカム構造体１と金属容器１１間を圧縮固定して
ハニカム構造体アッセンブリ８を得た。
【００３８】 （比較例１）実施例１と同様の操作を行
い、内側及び外側の全セグメントの壁厚が０．３８ｍ
ｍ、セル密度が３１セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．６
８Ｊ／ｃｍ3であって、内外セグメントの熱容量比、隔
壁厚比が各々１のハニカム構造体１を得た。さらに、そ
のハニカム構造体１の外周にセラミック繊維製非膨脹マ
ット５を巻き付け、ＳＵＳ４０９の金属容器にテーパー
治具により押込んでセグメント間、ハニカム構造体１と
金属容器１１間を圧縮固定してハニカム構造体アッセン
ブリ８を得た。
い、内側及び外側の全セグメントの壁厚が０．３８ｍ
ｍ、セル密度が３１セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．６
８Ｊ／ｃｍ3であって、内外セグメントの熱容量比、隔
壁厚比が各々１のハニカム構造体１を得た。さらに、そ
のハニカム構造体１の外周にセラミック繊維製非膨脹マ
ット５を巻き付け、ＳＵＳ４０９の金属容器にテーパー
治具により押込んでセグメント間、ハニカム構造体１と
金属容器１１間を圧縮固定してハニカム構造体アッセン
ブリ８を得た。
【００３９】 （比較例２）実施例１と同様の操作を行
い、内側及び外側の全セグメントの壁厚が０．４３ｍ
ｍ、セル密度が３１セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．７
６Ｊ／ｃｍ3であって、内外セグメントの熱容量比、隔
壁厚比が各々１のハニカム構造体１を得た。さらに、そ
のハニカム構造体１の外周にセラミック繊維製非膨脹マ
ットを巻き付け、ＳＵＳ４０９の金属容器１１にテーパ
ー治具により押込んでセグメント間、ハニカム構造体１
と金属容器１１間を圧縮固定してハニカム構造体アッセ
ンブリ８を得た。
い、内側及び外側の全セグメントの壁厚が０．４３ｍ
ｍ、セル密度が３１セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．７
６Ｊ／ｃｍ3であって、内外セグメントの熱容量比、隔
壁厚比が各々１のハニカム構造体１を得た。さらに、そ
のハニカム構造体１の外周にセラミック繊維製非膨脹マ
ットを巻き付け、ＳＵＳ４０９の金属容器１１にテーパ
ー治具により押込んでセグメント間、ハニカム構造体１
と金属容器１１間を圧縮固定してハニカム構造体アッセ
ンブリ８を得た。
【００４０】 （比較例３）実施例１と同様の操作を行
い、内側セグメント２ａの壁厚が０．３８ｍｍ、セル密
度が４７セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．８１Ｊ／ｃｍ3
・℃であり、外側セグメント２ｂの壁厚が０．３８ｍ
ｍ、セル密度が３１セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．６
８Ｊ／ｃｍ3・℃であって、内外セグメントの熱容量比
が０．８４、隔壁厚比が１のハニカム構造体１を得た。
さらに、そのハニカム構造体１の外周にセラミック繊維
製非膨脹マット５を巻き付け、ＳＵＳ４０９の金属容器
１１にテーパー治具により押込んでセグメント間、ハニ
カム構造体１と金属容器１１間を圧縮固定してハニカム
構造体アッセンブリ８を得た。
い、内側セグメント２ａの壁厚が０．３８ｍｍ、セル密
度が４７セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．８１Ｊ／ｃｍ3
・℃であり、外側セグメント２ｂの壁厚が０．３８ｍ
ｍ、セル密度が３１セル／ｃｍ2、単位熱容量が０．６
８Ｊ／ｃｍ3・℃であって、内外セグメントの熱容量比
が０．８４、隔壁厚比が１のハニカム構造体１を得た。
さらに、そのハニカム構造体１の外周にセラミック繊維
製非膨脹マット５を巻き付け、ＳＵＳ４０９の金属容器
１１にテーパー治具により押込んでセグメント間、ハニ
カム構造体１と金属容器１１間を圧縮固定してハニカム
構造体アッセンブリ８を得た。
【００４１】 （燃焼再生試験）このようにして得た実
施例１〜３及び比較例１〜３のハニカム構造フィルター
（ハニカム構造体アッセンブリ）に、ディーゼルエンジ
ンから排出される微粒子（以降スートと称する）を各々
３０ｇ捕集し、入口ガス温７００℃、酸素濃度１０％、
排ガス流量０．７Ｎｍ3／ｍｉｎ．の排気ガスによりフ
ィルターに堆積したスートを燃焼、ハニカム構造体内１
５箇所の温度を測定した。燃焼試験後、ハニカム構造フ
ィルターの重量を測定し、スートの再生効率を求めた。
さらに、燃焼再生による構造体の損傷を目視と実体顕微
鏡により観察、破損の有無を確認した。
施例１〜３及び比較例１〜３のハニカム構造フィルター
（ハニカム構造体アッセンブリ）に、ディーゼルエンジ
ンから排出される微粒子（以降スートと称する）を各々
３０ｇ捕集し、入口ガス温７００℃、酸素濃度１０％、
排ガス流量０．７Ｎｍ3／ｍｉｎ．の排気ガスによりフ
ィルターに堆積したスートを燃焼、ハニカム構造体内１
５箇所の温度を測定した。燃焼試験後、ハニカム構造フ
ィルターの重量を測定し、スートの再生効率を求めた。
さらに、燃焼再生による構造体の損傷を目視と実体顕微
鏡により観察、破損の有無を確認した。
【００４２】 実施例１〜３及び比較例１〜３において
作製されたフィルターの特性を表１にまとめ、試験結果
を図９に示す。比較例１のハニカム構造体内最高温度は
１０５０℃まで上昇し、ハニカム構造体は破損した。ま
た、壁厚を厚くした比較例２は再生時のハニカム構造体
内最高温度が８５０℃まで低下、ハニカム構造体にもク
ラックなどの損傷は認められなかったが、担体外周部の
温度が上昇せず、スート再生効率が７１％と極端に低い
結果であった。また比較例３は内側セグメントの熱容量
を高くしたにもかかわらずハニカム構造体内最高温度が
１０００℃と高く、ハニカム構造体は破損した。これに
対し、本発明による実施例１〜３は、最大温度が７８０
℃〜８８０℃と低く抑えられ、スート再生効率も９０〜
９２％と高かった。
作製されたフィルターの特性を表１にまとめ、試験結果
を図９に示す。比較例１のハニカム構造体内最高温度は
１０５０℃まで上昇し、ハニカム構造体は破損した。ま
た、壁厚を厚くした比較例２は再生時のハニカム構造体
内最高温度が８５０℃まで低下、ハニカム構造体にもク
ラックなどの損傷は認められなかったが、担体外周部の
温度が上昇せず、スート再生効率が７１％と極端に低い
結果であった。また比較例３は内側セグメントの熱容量
を高くしたにもかかわらずハニカム構造体内最高温度が
１０００℃と高く、ハニカム構造体は破損した。これに
対し、本発明による実施例１〜３は、最大温度が７８０
℃〜８８０℃と低く抑えられ、スート再生効率も９０〜
９２％と高かった。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【発明の効果】 以上説明してきたように本発明による
ハニカム構造体及びそのアッセンブリは、内側構造体の
隔壁を外側構造体の隔壁より厚くすることで、構造体内
に発生する最大温度が低く抑えられ、なお且つ、外側構
造体の隔壁を内側構造体の隔壁より薄くしたため、外周
部の温度が上昇した結果、スート再生効率が高く、従っ
て、高い耐久性及び高い効率を示した。
ハニカム構造体及びそのアッセンブリは、内側構造体の
隔壁を外側構造体の隔壁より厚くすることで、構造体内
に発生する最大温度が低く抑えられ、なお且つ、外側構
造体の隔壁を内側構造体の隔壁より薄くしたため、外周
部の温度が上昇した結果、スート再生効率が高く、従っ
て、高い耐久性及び高い効率を示した。
【図１】 （ａ）は本発明の一実施形態を示すハニカム
構造体の断面−模式図であり、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）
における各々内側セグメント及び外側セグメントの拡大
図である。
構造体の断面−模式図であり、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）
における各々内側セグメント及び外側セグメントの拡大
図である。
【図２】 本発明の別の実施形態を示すハニカム構造体
の断面−模式図である。
の断面−模式図である。
【図３】 本発明の一実施形態を示すハニカム構造体ア
ッセンブリの断面−模式図である。
ッセンブリの断面−模式図である。
【図４】 金属容器内へのハニカム構造体の押込み方法
の一例を示す一部切り欠き説明図である。
の一例を示す一部切り欠き説明図である。
【図５】 金属容器内へハニカム構造体を収納するため
の巻き絞め方法の一例を示す斜視図である。
の巻き絞め方法の一例を示す斜視図である。
【図６】 金属容器内へハニカム構造体を収納するため
のクラムシェル方法の一例を示す斜視図である。
のクラムシェル方法の一例を示す斜視図である。
【図７】 金属容器内へハニカム構造体を収納するため
のスウェージング方法の一例を示す流通孔方向に対する
平行断面図である。
のスウェージング方法の一例を示す流通孔方向に対する
平行断面図である。
【図８】 金属容器内へハニカム構造体を収納するため
のスウェージング方法の一例を示す流通孔方向に対する
平行断面図である。
のスウェージング方法の一例を示す流通孔方向に対する
平行断面図である。
【図９】 燃焼再生試験の結果を示すグラフである。
１…ハニカム構造体、２…ハニカムセグメント、３…圧
縮弾性材料Ａ、４…ハニカムセグメントが互いに隣接す
る面、５…圧縮弾性材料Ｂ、６…流通孔、７…接合材、
８…ハニカム構造体アッセンブリ、１０…隔壁、１１…
金属容器、１１ａ，１１ｂ…分割金属容器、１１ｃ…金
属板、１２…タップ（加圧型）、１６ａ，１６ｂ…２つ
の金属容器の合わせ面（つば）、１７…ガイド、１８…
加工治具、２３…ハニカム構造体の最外周面。
縮弾性材料Ａ、４…ハニカムセグメントが互いに隣接す
る面、５…圧縮弾性材料Ｂ、６…流通孔、７…接合材、
８…ハニカム構造体アッセンブリ、１０…隔壁、１１…
金属容器、１１ａ，１１ｂ…分割金属容器、１１ｃ…金
属板、１２…タップ（加圧型）、１６ａ，１６ｂ…２つ
の金属容器の合わせ面（つば）、１７…ガイド、１８…
加工治具、２３…ハニカム構造体の最外周面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 33/00 Ｂ０１Ｊ 35/04 ３０１Ｆ 35/04 ３０１ ３０１Ｊ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｐ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＣ Ｆターム(参考） 3G091 AB01 AB13 BA10 BA39 GA01 GA06 GB01Z GB17X HA27 HA29 4D019 AA01 BA02 BA05 BB01 BC07 CA01 CB01 CB04 4D048 BB02 BB18 CC04 CC41 4D058 JA32 JB03 JB06 KA01 KA08 KA23 KA25 KC68 MA44 SA08 TA06 4G069 AA01 AA08 CA03 DA05 EA19 EA25 EB15X EB15Y EE07 FA03
Claims (15)
- 【請求項１】 隔壁により仕切られた軸方向に貫通する
多数の流通孔を有するハニカム構造からなる複数のハニ
カムセグメントが一体化されてなるハニカム構造体であ
って、前記ハニカム構造体の最外周面を構成しない前記
ハニカムセグメントの少なくとも１つにおける平均壁厚
が前記最外周面を構成するハニカムセグメントの少なく
とも１つにおける平均壁厚より厚いことを特徴とするハ
ニカム構造体。 - 【請求項２】 前記最外周面を構成するハニカムセグメ
ントの少なくとも１つにおける平均壁厚の、前記最外周
面を構成しないハニカムセグメントの少なくとも１つに
おける平均壁厚に対する比率が０．２〜０．９であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体。 - 【請求項３】 前記最外周面を構成しない少なくとも１
つのハニカムセグメントの断面積が、前記ハニカム構造
体の断面積の９％〜８１％であることを特徴とする請求
項１又は２に記載のハニカム構造体。 - 【請求項４】 ハニカム構造体が自動車排ガス浄化用と
して用いられることを特徴とする請求項１乃至３の何れ
か１項に記載のハニカム構造体。 - 【請求項５】 ハニカム構造体がディーゼル微粒子捕集
用フィルターとして用いられることを特徴とする請求項
１乃至４の何れか１項に記載のハニカム構造体。 - 【請求項６】 ハニカムセグメントが互いに隣接する面
の間の一部又は全部に圧縮弾性材料Ａを配してなること
を特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のハニ
カム構造体。 - 【請求項７】 前記圧縮弾性材料Ａがセラミック繊維製
マットであることを特徴とする請求項６に記載のハニカ
ム構造体。 - 【請求項８】 前記セラミック繊維製マットがアルミナ
またはムライト組成を主成分とする非膨脹性マットであ
ることを特徴とする請求項７に記載のハニカム構造体。 - 【請求項９】 ハニカムセグメントの主成分が、炭化珪
素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライト、
ジルコニア、燐酸ジルコニウム、アルミニウムチタネー
ト、チタニア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種のセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ系金属、ニッケル系金属又は金属ＳｉとＳｉＣとから
なることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に
記載のハニカム構造体。 - 【請求項１０】 隔壁により仕切られた軸方向に貫通す
る多数の流通孔を有するハニカム構造からなる複数のハ
ニカムセグメントが一体化されてなるハニカム構造体で
あって、前記ハニカム構造体の最外周面を構成しない前
記ハニカムセグメントの少なくとも１つにおける平均壁
厚が前記最外周面を構成するハニカムセグメントの少な
くとも１つにおける平均壁厚より厚い請求項１乃至９の
何れか１項に記載のハニカム構造体を、前記ハニカム構
造体の最外周面に圧縮弾性材料Ｂを圧縮状態で配するこ
とにより金属容器内に圧縮把持してなるハニカム構造体
アッセンブリ。 - 【請求項１１】 前記圧縮弾性材料がセラミック繊維製
マットであることを特徴とする請求項１０に記載のハニ
カム構造体アッセンブリ。 - 【請求項１２】 前記セラミック繊維製マットがバーミ
ュキュライトを含む加熱膨脹性マット又は前記非膨脹性
マットであることを特徴とする請求項１１に記載のハニ
カム構造体アッセンブリ。 - 【請求項１３】 ハニカム構造体アッセンブリが、押込
み、巻き締め、クラムシェル、スウェージングでキャニ
ングされていることを特徴とする請求項１０乃至１２の
何れか１項に記載のハニカム構造体アッセンブリ。 - 【請求項１４】 ハニカムセグメントに触媒を担持させ
た後、金属容器に収納してなる請求項１０乃至１３の何
れか１項に記載のハニカム構造体アッセンブリ。 - 【請求項１５】 ハニカムセグメントを金属容器に収納
した後に、該ハニカムセグメントに触媒を担持させてな
る請求項１０乃至１３の何れか１項に記載のハニカム構
造体アッセンブリ。
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