JP2011200835A - ハニカム構造体およびこれを用いたフィルタならびに排気ガス処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 軸方向に沿った壁面4aを有する隔壁4により仕切られた複数の流通孔2と、複数の流通孔2の一端および他端のそれぞれを交互に封止する封止材3とを備えたハニカム構造体1であって、ハニカム構造体1の両側の端面は凸状に湾曲しているとともに、一つの流通孔2の周りに配置された封止材3において、隣り合う封止材3の内側の表面3aと壁面4aとの交わる位置が異なるハニカム構造体1である。位置が異なると、熱が繰り返し与えられても隣り合う封止材3の内側の表面3aと壁面4aとの交わる位置に発生する応力は、隣り合う封止材3の内側の表面3aと壁面4aとの交わる位置が一致している場合より緩和されやすいため、この位置に生じるクラック・溶損は抑制される。
【選択図】 図1
Description
除去する方法,ハニカム構造体21の排気ガスの流入側に酸化触媒を配置し、この酸化触媒に軽油等の燃料を供給することによって生じる酸化反応によって発生する熱を利用して、微粒子を燃焼除去する方法等がある。
り中心部のセル長が長いハニカム構造体が提案されている。この様な従来のハニカム構造体を図12,13に示す。
図12,13のX部,Y部)では、封止材34の内側端部の位置が直線状に揃っているため、こ
の位置における溶損およびクラックを抑制することができなかった。また同様に、上流端部では、中心部,外周部とも封止材34の内側端部の位置が直線状に揃っているため、この位置における溶損およびクラックを抑制することができなかった。
酸アルミニウムを主成分とする焼結体からなることを特徴とするものである。
変化を与えても封止材は長期間に亘って破損することがない。
造体を示す、(a)は図1(a)におけるC−C’線での断面図であり、(b)は図1(a)におけるD−D’線での断面図である。
であって、隔壁4は厚みが0.05〜1.0mmである。
の測定する場所を示す模式図である。
いればよい。
θ=tan−1(h/d)・・・(1)
また、本発明のハニカム構造体を構成する隔壁4は、熱膨張係数が小さい成分、例えば、コージェライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2),β−ユークリプトタイト(Li2O・Al2O3・2SiO2),β−スポジュメン(Li2O・Al2O3・4SiO2),炭化珪素(SiC),窒化珪素(Si3N4),サイアロン(Si6−ZAlZOZN8−Z,但しzは固溶量で0.1以上1以下である。),ムライト(3Al2O3・2SiO2),燐酸ジルコニウムカリウム(KZr2(PO4)3)またはチタン酸アルミニウム(Al2TiO5)を主成分とする焼結体からなることが好適であるが、特に、本発明のハニカム構造体は、隔壁4がチタン酸アルミニウムを主成分とする焼結体からなることが好適である。このようなチタン酸アルミニウムを主成分とする焼結体は耐熱衝撃性が高いので、隔壁4に捕集した微粒子を燃焼して再生するために、バーナー,ヒーター等で加熱して急激な温度変化を与えても隔壁4は長期間に亘って破損することがない。
O3・2SiO2),燐酸ジルコニウムカリウム(KZr2(PO4)3)またはチタン酸アルミニウム(Al2TiO5)を主成分とする焼結体からなることが好適であるが、特に、本発明のハニカム構造体は、封止材3がチタン酸アルミニウムを主成分とする焼結体からなることが好適である。このようなチタン酸アルミニウムを主成分とする焼結体は耐熱衝撃性が高いので、封止材3に堆積した微粒子を燃焼して再生するために、バーナー,ヒーター等で加熱して急激な温度変化を与えても封止材3,30は長期間に亘って破損することがない。
れぞれ構成する成分の含有量は、蛍光X線分析法またはICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合高周波プラズマ)発光分析法により求めることができる。具体的には、主成分がチタン酸アルミニウムの場合には、酸化チタンおよび酸化アルミニウムについては、各元素Ti,Alの含有量を測定して酸化物に換算した含有量の合計をチタン酸アルミニウムの含有量とすればよい。
ない流通孔2aおよび封止されている流通孔2bとも4角形状であるが、流通孔2aを流通孔2bより端面の面積を大きくし、その角部を円弧状にしたものである。一方、流出側では図8,9に示す例のハニカム構造体1とも(b)に示すように流入側で封止されていない流通孔2aは封止され、流入側で封止されている流通孔2bは封止されないように構成されている。
され、排気ガス(EG)の流入側および流出側がそれぞれ入口8および出口9である。ケース7の入口8には排気管10が連結され、排気ガス(EG)は排気管10からケース7内に流入するように構成されている。
NayK1−y)AlSi3O8(0≦y≦1)で表わされるアルカリ長石,Mgを含むスピネル型構造の酸化物,MgOおよび焼成によりMgOに転化するMg含有化合物、の少なくともいずれか1種からなる成分を1〜10質量部と、を調合して調合原料を得る。この調合原料にグラファイト、澱粉または樹脂粉末等の造孔剤の所定量を添加した後、さらに可塑剤,増粘剤,滑剤および水等を加えて、万能攪拌機,回転ミルまたはV型攪拌機等を使ってスラリー化した混練物を作製する。そして、この混練物を三本ロールミルや混練機等を用いて混練して、杯土を得る。
加えてスラリー状の前記混練物に浸漬する。
1)で表わされるアルカリ長石(MgO)を5質量部とを調合して調合原料を得た。
えてハニカム状に成形した後、乾燥させてから所定長さに切断した。
位置の間隔が0.2mm未満である場合として、それぞれ表1に○×を記入した。
造体とした。
排気ガスを排気ガス処理装置20に導入し、微粒子を捕集した。次に、エンジンの回転数を4000min−1として、各試料の温度が700℃になったときに、エンジンの回転数を1050
min−1,トルクを30N・mにそれぞれ変更して微粒子を燃焼させるという耐久性試験を実施した。この排気ガスの導入,微粒子の捕集および燃焼という操作を、微粒子の捕集量が0.1mg/cm3増加する毎に繰り返し、クラックが発生するまでの微粒子の捕集量
を求め、その値を表1に示した。この微粒子の捕集量の値が大きいほど、クラックが生じにくく、ハニカム構造体の耐久性が優れていることを意味する。
る試料No.5〜11を比べると、試料No.6〜10は、封止材3の内側の表面3aと壁面4aのなす角度および封止材30の内側の表面30aと壁面4aとのなす角度がともに5度以上55度未満であることから、角度がこの範囲外である試料No.5,11より、微粒子の捕集量が増えてきてもさらにクラックが発生しにくくなっていることが分かる。
び封止材3,30の各気孔率が48%,軸方向に垂直な方向における断面の流通孔4の密度が0.46個/mm2,封止材3,30の各厚みが2〜5mm,隔壁4の幅が0.2mmであるハニカ
ム構造体1とした。
体的には、内部が800℃に保持された電気炉に試料を配置し、20分経過した後に試料を取
り出して、クラックの有無を目視で確認した。
2:流通孔
3,30:封止材
4:隔壁
5:フィルタ
6:断熱材層
7:ケース
8:排気ガス(EG)の入口
9:排気ガス(EG)の出口
10:排気管
20:排気ガス処理装置
Claims (8)
- 軸方向に沿った壁面を有する隔壁により仕切られた複数の流通孔と、該複数の流通孔の一端および他端のそれぞれを交互に封止する封止材とを備えてなるハニカム構造体であって、該ハニカム構造体の両側の端面は凸状に湾曲しているとともに、一つの前記流通孔の周りに配置された前記封止材において、隣り合う前記封止材の内側の表面と前記壁面との交わる位置が異なることを特徴とするハニカム構造体。
- 隣り合う前記封止材の内側の表面は、互いに形状の異なる凸状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。
- 隣り合う前記封止材の内側の表面は、円錐状,半球状およびこれらが複合化した形状のいずれか2種であることを特徴とする請求項2に記載のハニカム構造体。
- 前記封止材の内側の表面と前記壁面とのなす角度が5度以上55度未満であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のハニカム構造体。
- 前記隔壁は、チタン酸アルミニウムを主成分とする焼結体からなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のハニカム構造体。
- 前記封止材は、チタン酸アルミニウムを主成分とする焼結体からなることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のハニカム構造体。
- 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のハニカム構造体の前記隔壁の前記壁面に触媒を担持したフィルタであって、前記流通孔の封止されていない一端を入口とし、この流通孔と前記隔壁を介した他の流通孔の封止されていない他端を出口として排気ガスを通過させて、該排気ガス中の微粒子を前記隔壁で捕集することを特徴とするフィルタ。
- 請求項7に記載のフィルタを備えていることを特徴とする排気ガス処理装置。
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