JP2003227327A - ハニカム構造体 - Google Patents

ハニカム構造体

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関、ボイラー等の排ガス中の微粒子捕
集フィルター等に用いられ、熱応力によるクラックに対
する耐性に優れたハニカムセグメントを含むハニカム構
造体を提供する。 【解決手段】 外周壁８と、外周壁８の内側に配置され
た隔壁２と、隔壁２により仕切られた、軸方向に貫通す
る多数の流通孔３とを有する複数のハニカムセグメント
１２が一体化されてなるハニカム構造体である。ハニカ
ム構造体１のＸ軸方向に対する垂直断面において、他の
ハニカムセグメントに隣接する外周壁８ａの最外点に沿
った直線９に対する隔壁２の角度ａ及び／又はｂが２５
〜６５度の範囲であるハニカムセグメント１２を含むこ
とを特徴とするハニカム構造体１である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、内燃機関、ボイ
ラー等の排ガス中の微粒子捕集フィルター等に用いられ
るハニカム構造体に関し、特に熱応力によるクラックに
対する耐性に優れたハニカム構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】 内燃機関、ボイラー等の排ガス中の微
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、一般に、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、隔
壁２により仕切られた、Ｘ軸方向に貫通する多数の流通
孔３を有し、端面が市松模様状を呈するように、隣接す
る流通孔３が互いに反対側となる一方の端部で目封止さ
れた構造を有する。この様な構造を有するハニカム構造
体において、被処理流体は流入口側端面４２が目封止さ
れていない流通孔３、すなわち流出孔側端面４４で端部
が目封止されている流通孔３に流入し、多孔質の隔壁２
を通って隣の流通孔３、すなわち流入孔側端面４２で端
部が目封止され、流出孔側端面４４が目封止されていな
い流通孔３から排出される。この際隔壁２がフィルター
となり、例えばディーゼルエンジンから排出されるスー
ト（スス）などが隔壁に捕捉され隔壁上に堆積する。こ
の様に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、ハニカム構造体内に熱応力が発生
し、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
（以下ＤＰＦという）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おこり、再生温
度の不均一化により大きな熱応力が発生し、クラックが
発生しやすいという問題があった。
【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。例えば、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、かつ熱膨張率の差が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Ｓ
ＡＥ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。更に特開
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。また、熱伝導率の高く、耐熱性の高い炭化珪素系
の材料等を用いてハニカム構造体を作ることにより局所
的な高温化を防止し、熱応力によるハニカム構造体の破
損を防止することも試みられている。
【０００５】 この様にセグメント化することにより、
及び／又は炭化珪素系の材料のように耐熱性の高い材料
を用いることにより熱応力によるクラックはある程度抑
制できるが、セグメント自体の熱応力に対する耐性を更
に高めることができれば、セグメント数の減少によるコ
ストの低減や再生効率の向上も図ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】 本発明はこのような
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、熱応力によるクラックに対する耐性に優れたハニ
カムセグメントを含むハニカム構造体を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】 本発明者は、上記のよ
うな問題点について鋭意検討を行った結果、ハニカム構
造体に生じるクラックは、流通孔のコーナー部、すなわ
ち隔壁の交点に応力が集中することによって生じること
及び流通孔の角度、すなわち隔壁の角度を変えることに
より応力の集中を抑制することができ応力の低減及び応
力に対する耐性の向上を図ることができることを見出し
た。
【０００８】 本発明は、上記の知見に基づくものであ
って、外周壁と、前記外周壁の内側に配置された隔壁
と、前記隔壁により仕切られた、軸方向に貫通する多数
の流通孔とを有す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
体の軸方向に対する垂直断面において、他のハニカムセ
グメントに隣接する前記外周壁の最外点に沿った直線に
対する隔壁の角度が２５〜６５度の範囲であるハニカム
セグメントを含む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。
【０００９】 本発明において、ハニカムセグメントの
前記断面における前記流通孔の形状が四角形であること
が好ましく、ハニカム構造体の中央部に配置されている
ハニカムセグメントの少なくとも１つが、前記角度が２
５〜６５度の範囲であるハニカムセグメントであること
が好ましい。また、ハニカムセグメントが、炭化珪素又
は珪素−炭化珪素複合材料を主成分とすることが好まし
く、ハニカム構造体の７０体積％以上が、前記断面にお
ける断面積が９００ｍｍ2〜１００００ｍｍ2であるハニ
カムセグメントから構成されていることが好ましい。ま
た、ハニカムセグメントにおける所定の流通孔の開口部
が一の端面において封止され、残余の一部の流通孔の開
口部が他の端面において封止されていることが好まし
く、また、ハニカムセグメントにおける所定の流通孔の
開口部が一の端面において封止され、残余の総ての流通
孔の開口部が他の端面において封止されていることも好
ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】 以下、図面にしたがって、本発
明のハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法を詳
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。なお、以下において断面とは、特に断り
のない限りＸ軸方向（流通孔の長手方向）に対する垂直
の断面を意味する。
【００１１】 本発明のハニカム構造体は、図１
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示すように、外周
壁８と、外周壁８の内側に配置された隔壁２と、隔壁２
により仕切られた、軸方向に貫通する多数の流通孔３と
を有する複数のハニカムセグメント１２が一体化されて
なるハニカム構造体である。本発明の重要な特徴は、図
１（ｂ）及び（ｄ）に示すように、ハニカム構造体１の
断面において、他のハニカムセグメントに隣接する外周
壁８ａの最外点に沿った直線（以後、外周線という）９
に対する隔壁２の角度（以後傾斜角という）ａ及び／又
はｂが２５〜６５度の範囲であるハニカムセグメントを
ハニカム構造体が含むことである。
【００１２】 従来のハニカムセグメントは、図１０
（ａ）及び（ｂ）に示すように、傾斜角ａが９０度又は
１８０度（平行）であり、通常、断面四角形を基本形状
とする。この様なハニカムセグメントを図１０（ｃ）に
示すように配置して一体化してハニカム構造体とする。
この様なハニカム構造体を、例えばＤＰＦに用いると、
ＤＰＦに捕集された粒子状物質（ＰＭ）が高温のエンジ
ン排ガスで再生される際、流体の特性上、排ガスはＤＰ
Ｆの中央部に多く流れるため、再生もＤＰＦの中央部で
活発に起こる。このため、ＤＰＦの中央部は高温、外周
部は低温になりやすく、ＤＰＦの中央部から径方向に温
度差ができやすくなる。したがってＤＰＦの中央部が外
周部より膨張しようとするため、例えば図１１（ａ）に
おけるハニカムセグメント１２ａには矢印Ｓ方向に応力
が加わる。その結果、隔壁２の交点２５に応力が集中
し、図１１（ｃ）に示すように、例えば隔壁の交点２５
ａにクラックが発生しやすくなる。更に、一旦発生した
クラックは、その斜め方向の隔壁の交点２５ｂに応力を
集中させるため、クラックが進展しやすいという欠点も
持っていた。
【００１３】 これに対して、本発明のハニカム構造体
は、傾斜角ａが２５〜６５度の範囲であるハニカムセグ
メント、例えば図１（ｂ）に示すような傾斜角ａ及びｂ
が４５度であるハニカムセグメントを含むため、上述と
同様に応力Ｓが加わった場合に、図２に示すように構造
的に隔壁の交点２５に応力が集中しにくくなる。また、
万が一交点２５ａにクラックが入ったとしても、隣接す
る交点２５ｂへの応力集中が避けられるため、クラック
が進展しにくくなる。
【００１４】 本発明において外周線９とは、ハニカム
セグメントの断面における外周形状が、直線と凸角（１
８０度未満の角度）である内角とを有する多角形、例え
ば図１（ｂ）に示すような四角形の場合は、外周壁８に
沿って延びる直線を意味する。なお、図１（ｄ）に示す
ような他のハニカムセグメントに隣接しない外周壁８ｂ
上の線は含まない。また、ハニカムセグメントの断面外
周形状が上記のような一般的な多角形ではない場合、例
えば図３に示すように、凹角（１８０度より大きい角
度）である内角を有する多角形の場合、外周線９は図３
に示すように、ハニカムセグメントの外側で頂点を結ん
で延びる直線を意味することとなる。
【００１５】 また、外周線９と隔壁２に沿った直線の
交点において、互いに補角となる２つの角度が形成され
るが、傾斜角（外周線９に対する隔壁２の角度）とは、
外周線９と隔壁２に沿って延びる直線との交点において
形成される鋭角の角度を意味する。
【００１６】 本発明において、図１（ｂ）又は図３に
示すハニカムセグメントのように、傾斜角ａ及びｂが４
５度の場合に最も効果的であるが、傾斜角が２５〜６５
度の範囲であれば良好な改良効果が得られ、３０〜６０
度の範囲であると更に良好な改良効果が得られ、３５〜
５５度の範囲であれば、４５度の場合とほぼ同等の改良
効果が得られる。
【００１７】 図４に、本発明に係るハニカムセグメン
トの別の形態として、傾斜角ａ及びｂが各々３０度及び
６０度であるハニカムセグメントを示し、図５には、図
４に示すハニカムセグメントの接合形態を示した。この
様な形態においても本発明の効果を得ることができる。
また、図３や図４に示すような、外周形状が凹角を有す
る多角形のハニカムセグメントの場合には、図５に示す
ように接合の際の位置合わせが簡単にできるという利点
もある。
【００１８】 図６には、傾斜角ａ及びｂが各々３０度
及び６０度である別の形態のハニカムセグメントを示し
た。図６に示すハニカムセグメントは、隔壁の交点が直
角ではないが、この様な形態でも本発明の効果が得られ
る。また、図４〜６に示したハニカム構造体は所定の流
通孔の開口部が一の端面において封止され、残余の所定
の流通孔の開口部が他の端面において封止されている。
この様な封止を行うことにより大きな濾過面積を確保す
ることができる。この場合において、当該残余の所定の
流通孔が、残余の一部の流通孔であること、すなわち、
何れの端面においても封止されていない流通孔が存在し
ても良いが、当該残余の所定の流通孔が、残余の総ての
流通孔であること、すなわち、総ての流通孔の開口部が
何れか一方の端面において封止されていることが、最も
大きな濾過面積を確保することができる点で好ましい。
【００１９】 本発明において、傾斜角が２５〜６５度
の範囲であるハニカムセグメントとは、何れかの外周線
に対しての傾斜角が２５〜６５度の範囲である隔壁が、
隔壁全体に対して、５０体積％以上、好ましくは７０体
積％以上、更に好ましくは９０体積％以上、最も好まし
くは９５体積％以上であるハニカムセグメントを意味す
る。更に、総ての外周線に対しての傾斜角が２５〜６５
度の範囲である隔壁が、隔壁全体に対して、５０体積％
以上、好ましくは７０体積％以上、更に好ましくは９０
体積％以上、最も好ましくは９５体積％以上であること
が好適である。また、隔壁は、好ましくは３０〜２００
０μｍ、更に好ましくは４０〜１０００μｍ、最も好ま
しくは５０〜５００μｍの範囲の厚さを有する板状であ
って、断面形状は、少なくとも１つの流通孔を形成する
区間において、当該断面に沿って直線が描ける程度の直
線性を有することが好ましい。
【００２０】 また、隔壁により仕切られることによっ
て形成される流通孔の断面形状は、多角形状であること
が好ましく、特に四角形であることが好ましい。流通孔
の断面形状を四角形とした場合には、隔壁を一の外周壁
から他の一の外周壁まで続く直線状とすることができ、
また傾斜角を一定とすることができる。
【００２１】 本発明においてハニカム構造体が、傾斜
角が２５〜６５度の範囲であるハニカムセグメントを少
なくとも１つ含むことにより、ある程度の改良効果が期
待できる。また、傾斜角が２５〜６５度の範囲であるハ
ニカムセグメントは、ハニカム構造体の断面における中
央部に配置されていることが好ましい。上述のようにハ
ニカム構造体は中央部が高温になりやすいため、中央部
において熱膨張による応力を最も受けやすい。したがっ
て、中央部に傾斜角が２５〜６５度の範囲であるハニカ
ムセグメントを配置することにより、ハニカム構造体全
体の熱応力に対する耐性を効果的に改良することができ
る。ここで、ハニカム構造体の断面における中央部（以
下中央部という）に配置されているハニカムセグメント
とは、図７に示すように、ハニカム構造体１の断面中心
１０を含むか若しくは断面中心１０に隣接するハニカム
セグメント１２ｉを意味する。したがって、図７に示す
ハニカム構造体においては、断面中心１０に隣接する４
つのハニカムセグメント１２ｉが中央部に配置されてい
るハニカムセグメントである。
【００２２】 中央部に配置されているハニカムセグメ
ントの少なくとも１つ、更に好ましくは２つ以上、最も
好ましくは全部が、傾斜角が２５〜６５度の範囲である
ハニカムセグメントであることが好ましい。更に、ハニ
カム構造体の外周側に配置されているハニカムセグメン
ト、例えば図７におけるハニカムセグメント１２ｏを傾
斜角が２５〜６５度の範囲であるハニカムセグメントと
することが好ましく、総てのハニカムセグメントを傾斜
角が２５〜６５度の範囲であるハニカムセグメントとす
ることが最も好ましい。
【００２３】 本発明において、ハニカム構造体の主成
分は、強度、耐熱性等の観点から、コージェライト、ム
ライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、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、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸
アルミニウム、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種の材料
からなることが好ましいが、上記熱伝導率の範囲に入
り、耐熱性が高いという点で、炭化珪素又は珪素−炭化
珪素系複合材料を主成分とすることが本発明のハニカム
構造体に特に適している。ここで、「主成分」とは、ハ
ニカム構造体の５０質量％以上、好ましくは７０質量％
以上、更に好ましくは８０質量％以上を構成することを
意味する。また、本発明において、ハニカム構造体１が
金属珪素（Ｓｉ）と炭化珪素（ＳｉＣ）とからなる場
合、ハニカム構造体１のＳｉ／（Ｓｉ＋ＳｉＣ）で規定
されるＳｉ含有量が少なすぎるとＳｉ添加の効果が得ら
れず、５０質量％を超えるとＳｉＣの特徴である耐熱
性、高熱伝導性の効果が得られない。Ｓｉ含有量は、５
〜５０質量％であることが好ましく、１０〜４０質量％
であることが更に好ましい。
【００２４】 また、流通孔の開口部を封止する材料と
しては、上述のハニカム構造体に好適に用いることがで
きるセラミックス又は金属の中から選ばれた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
じ材料とすることが更に好ましい。
【００２５】 本発明において、ハニカム構造体の熱伝
導率に特に制限はないが、熱伝導率が高すぎると放熱が
大きすぎて、再生時に十分に温度が上昇せず再生効率が
低下するため好ましくない。また、熱伝導率が低すぎる
と、ススの再生時に局所的な高温化がおこり、大きな熱
応力によるクラックが更に発生しやすいという問題があ
る。ハニカム構造体の熱伝導率は、４０℃において、好
ましくは１０〜６０Ｗ／ｍＫ、更に好ましくは２０〜５
５Ｗ／ｍＫ、最も好ましくは２５〜５０Ｗ／ｍＫであ
る。
【００２６】 本発明のハニカム構造体におけるハニカ
ムセグメントの大きさに制限はないが、各セグメントが
大きすぎると、熱応力による破損の問題が生じやすくな
り、小さすぎると各セグメントの製造や接合による一体
化が煩雑となり好ましくない。好ましいハニカムセグメ
ントの大きさは、断面積が９００ｍｍ2〜１００００ｍ
ｍ2、更に好ましくは更に好ましくは９５０ｍｍ2〜５０
００ｍｍ2、最も好ましくは１０００ｍｍ2〜３５００ｍ
ｍ2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、図１（ａ）、（ｂ）に示すように断面形状が四角形
状であることが好ましい。また、図１（ｃ）、（ｄ）に
示すように一体化した場合のハニカム構造体の形状に合
わせて外周側のハニカムセグメントの形状を適宜選択す
ることができるが、少なくとも２つの辺が互いに直角と
なる直線である断面形状とすることが好ましい。
【００２７】 本発明において、ハニカムセグメントの
セル密度（単位断面積当たりの流通孔の数）に特に制限
はないが、セル密度が小さすぎると、ハニカム構造体と
しての強度及び有効ＧＳＡ（幾何学的表面積）が不足
し、セル密度が大きすぎると、被処理流体が流れる場合
の圧力損失が大きくなる。セル密度の好ましい範囲は、
６〜２０００セル／平方インチ（０．９〜３１１セル／
ｃｍ2）、更に好ましくは５０〜１０００セル／平方イ
ンチ（７．８〜１５５セル／ｃｍ2）、最も好ましくは
１００〜４００セル／平方インチ（１５．５〜６２．０
セル／ｃｍ2）である。
【００２８】 本発明のハニカム構造体は、複数のハニ
カムセグメントが一体化されてなるものであるが、その
際に接合材を用いて一体化することができる。好ましい
接合材は、前述のハニカム構造体の主成分として好適に
用いられる材料から選ぶことができる。また、接合材と
ハニカムセグメントとの熱膨張係数の差が大きすぎると
加熱・冷却時において接合部に熱応力が集中するため好
ましくない。接合材とハニカムセグメントとの２０℃か
ら８００℃までの熱膨張係数の差は、好ましくは１×１
０-6／℃である。
【００２９】 本発明のハニカム構造体を、触媒担体と
して内燃機関等の熱機関若しくはボイラー等の燃焼装置
の排気ガスの浄化、又は液体燃料若しくは気体燃料の改
質に用いようとする場合、本発明のハニカム構造体に触
媒、例えば触媒能を有する金属を担持させることが好ま
しい。触媒能を有する金属の代表的なものとしては、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｈが挙げられ、これらのうちの少なくとも
１種をハニカム構造体に担持させることが好ましい。
【００３０】 次に本発明のハニカム構造体の製造方法
を説明する。ハニカム構造体の原料粉末として、前述の
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ス及びヒドロキシプロポ
キシルメチルセルロースを添加し、更に界面活性剤及び
水を添加し、可塑性の坏土を作製する。この杯土を押出
成形する際に、口金の形状を本発明に係るハニカムセグ
メント、すなわち傾斜角が２５〜６５度であるハニカム
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後、端面
が市松模様状を呈するように、隣接する流通孔３が互い
に反対側となる一方の端部でハニカム構造体の製造に用
いた材料と同様の材料で目封止し、更に乾燥した後、例
えばＮ2雰囲気中で加熱脱脂し、その後Ａｒ等の不活性
雰囲気中で焼成することにより本発明に係るハニカムセ
グメントを得ることができる。また、図１０（ａ）に示
すような従来のハニカムセグメントの外周を切削加工す
ることによっても得ることができる。この様にして得ら
れたセグメントを、例えばセラミックスセメントを用い
て接合した後、例えば２００℃で乾燥硬化し、本発明の
ハニカム構造体を得ることができる。
【００３１】 この様にして製造されたハニカム構造体
に触媒を担持させる方法は、当業者が通常行う方法でよ
く、例えば触媒スラリーをウォッシュコートして乾燥、
焼成することにより触媒を担持させることができる。
【００３２】
【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。
【００３３】 （比較例１）原料として、ＳｉＣ粉７５
質量％及び及び金属Ｓｉ粉２５質量％の混合粉末を使用
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て流通孔の断面形状が正方形であ
り傾斜角が０度及び９０度であって、気孔率４３％、平
均気孔径約１０μｍ、隔壁厚さ約３００μｍ（１２ｍｉ
ｌ）、セル密度約４７セル／ｃｍ2（３００セル／平方
インチ）の図１０（ａ）に示すようなハニカムセグメン
トを得た。これを、端面が市松模様状を呈するように、
隣接する前記流通孔が互いに反対側となる一方の端部で
ハニカム構造体の製造に用いた材料と同様の材料で目封
止して、乾燥させた後、Ｎ2雰囲気中約４００℃で脱脂
し、その後Ａｒ不活性雰囲気中で約１５５０℃で焼成し
て、Ｓｉ結合ＳｉＣのハニカムセグメントを得た。これ
をアルミノシリケート質、炭化珪素粉及びシリカゲルに
有機及び無機のバインダーの混合物を用いて接合して２
００℃で乾燥硬化した後、切削により直径１４４ｍｍ×
長さ１５２ｍｍのＤＰＦ用の円柱状ハニカム構造体Ａを
得た。
【００３４】 （比較例２〜５及び実施例１〜５）同様
にして、傾斜角ａを各々５、１０、１５、２０度とした
ハニカム構造体Ｂ〜Ｅを比較例２〜５として作成し、傾
斜角を各々２５、３０、３５、４０、４５度としたハニ
カム構造体Ｆ〜Ｊを実施例１〜５として作成した。な
お、傾斜角ａが４５度以外の場合には、２つの傾斜角ａ
及びｂができるが、（傾斜角）ｂ＝（９０−（傾斜角
ａ））という関係となり、傾斜角ａが４５〜９０度のも
のは、傾斜角が４５〜０度のものと各々幾何学的に同一
となる。
【００３５】 （最大応力の測定）得られたハニカム構
造体Ａ〜Ｊの各々に熱電対を３１点装着して内部の温度
分布を正確に測定できる状態とし、これを、２Ｌのター
ボ・インタークーラー付き直噴式ディーゼルエンジンの
排気管に接続し、３０ｐｐｍのローディア社製Ｃｅ燃料
添加剤を含有する軽油を用いてエンジンを運転し、６ｇ
／Ｌのススをフィルターに溜めた後、ＤＰＦ入口のエン
ジン排気ガス温度を６００℃に昇温させてススを燃焼さ
せたときのハニカム構造体内の温度分布を測定した。測
定された温度分布を基に有限要素法によって各ハニカム
セグメント内の最大応力を計算し、傾斜角と最大応力と
の関係を図８に示した。
【００３６】 図８より、最大応力は傾斜角ａが２５度
を境に急激に減少しており、また、傾斜角ａが２５〜４
５度の領域で本発明の効果が顕著にでていることがわか
る。したがって、幾何学的に傾斜角２５〜４５度と同一
である傾斜角４５〜６５度の領域も含めて傾斜角２５〜
６５度の領域において本発明の効果が顕著にでているこ
とがわかる。
【００３７】 （限界スート量の測定）上記と同様のス
スの燃焼試験を行い、フィルターに溜めるススの量を４
ｇ／Ｌから始めススの再生処理後に顕微鏡観察を行い、
ハニカム構造体の端面にクラックが認められない場合を
ＯＫ、クラックが認められた場合をＮＧとした。ススの
堆積量をこ２ｇ／Ｌずつ増やしていき、この試験を繰り
返しその結果を表１に示した。表１に示すように、本発
明のハニカム構造体Ｆ〜Ｊが非常に良好なクラックに対
する耐性を示した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【発明の効果】 以上述べてきたように本発明のハニカ
ム構造体は、傾斜角が２５〜６５度の範囲であるハニカ
ムセグメントを含むため、熱応力に対する良好な耐性を
示した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のハニカム構造体の一実施形態を示す
模式図であり、（ａ）はハニカムセグメントの模式的な
斜視図、（ｂ）はハニカムセグメントの模式的な断面
図、（ｃ）はハニカム構造体の模式的な斜視図、（ｄ）
はハニカム構造体の模式的な断面図である。
【図２】 図１におけるＩＩの部分の拡大図である。
【図３】 本発明におけるハニカムセグメントの別の実
施形態を示す模式的な断面図である。
【図４】 本発明におけるハニカムセグメントの更に別
の実施形態を示す模式的な平面図である。
【図５】 図４のハニカムセグメントからなるハニカム
構造体を示す模式的な平面図である。
【図６】 本発明におけるハニカムセグメントの更に別
の実施形態を示す模式的な平面図である。
【図７】 本発明におけるハニカム構造体の更に別の実
施形態を示す模式的な平面図である。
【図８】 実施例及び比較例で得られたハニカム構造体
の傾斜角と再生時の最大応力との関係を示すグラフであ
る。
【図９】 従来のハニカム構造体を示す模式的な図であ
り、（ａ）は模式的な斜視図、（ｂ）は模式的な平面図
である。
【図１０】 従来のハニカムセグメント構造体を示す模
式的な図であり、（ａ）はハニカムセグメントの模式的
な斜視図、（ｂ）はハニカムセグメントの模式的な断面
図、（ｃ）はハニカム構造体の模式的な斜視図である。
【図１１】 （ａ）は、従来のハニカム構造体を示す模
式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）を構成するハニカ
ムセグメントの断面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＸＩｃ
の部分の拡大図である。
【符号の説明】
１…ハニカム構造体、２…隔壁、３…流通孔、８…外周
壁、８ａ…他のハニカムセグメントに隣接する外周壁、
８ｂ…他のハニカムセグメントに隣接しない外周壁、９
…外周線、１０…ハニカム構造体の断面中心、１２…ハ
ニカムセグメント、１２ｉ…中央部に配置されているハ
ニカムセグメント、１２ｏ…外周部に配置されているハ
ニカムセグメント、２５、２５ａ、２５ｂ…隔壁の交
点、４２…流入口側端面、４４…流出口側端面。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外周壁と、前記外周壁の内側に配置され
    た隔壁と、前記隔壁により仕切られた、軸方向に貫通す
    る多数の流通孔とを有す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
    ム構造体の軸方向に対する垂直断面において、他のハニ
    カムセグメントに隣接する前記外周壁の最外点に沿った
    直線に対する隔壁の角度が２５〜６５度の範囲であるハ
    ニカムセグメントを含むことを特徴とするハニカム構造
    体。
  2. 【請求項２】 ハニカムセグメントの前記断面における
    前記流通孔の形状が四角形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。
  3. 【請求項３】 ハニカム構造体の中央部に配置されてい
    るハニカムセグメントの少なくとも１つが、前記角度が
    ２５〜６５度の範囲であるハニカムセグメントであるこ
    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。
  4. 【請求項４】 ハニカムセグメントが、炭化珪素又は珪
    素−炭化珪素複合材料を主成分とす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。
  5. 【請求項５】 ハニカム構造体の７０体積％以上が、前
    記断面における断面積が９００ｍｍ2〜１００００ｍｍ2
    であるハニカムセグメントから構成されていることを特
    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。
  6. 【請求項６】 ハニカムセグメントにおける所定の流通
    孔の開口部が一の端面において封止され、残余の一部の
    流通孔の開口部が他の端面において封止されていること
    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。
  7. 【請求項７】 ハニカムセグメントにおける所定の流通
    孔の開口部が一の端面において封止され、残余の総ての
    流通孔の開口部が他の端面において封止されていること
    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。
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