JP2013094701A - Honeycomb structure - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a honeycomb structure capable of suppressing not only the lowering of filter capacity caused by the generation of radial cracks but also the expansion of the radial cracks.SOLUTION: The columnar honeycomb structure 10 extending along a center axis CL includes a first end surface 10a and a second end surface 10b opposed to each other in the extending direction of the center axis CL, and partition walls 10c for forming a plurality of first flow channels Ra and a plurality of second flow channels Rb extending along the center axis CL. The first flow channels Ra are opened on the side of the first end surface 10a and sealed on the side of the second end surface 10b and the second flow channels Rb are sealed on the side of the first end surface 10a and opened on the side of the second end surface 10b and the opening ratio of the first end surface 10a is larger than that of the second end surface 10b. Flow channel rows W formed by arranging the second flow channels Rb adjacent to each other so as to leave the partition walls 10c along the direction crossing the center axis CL at a right angle are provided.

Description

本発明は、ガスを浄化するフィルタとして用いられるハニカム構造体に関する。   The present invention relates to a honeycomb structure used as a filter for purifying gas.

ディーゼル粒子フィルタ(DPF)等、内燃機関の排出ガスを浄化するフィルタとしてハニカム構造体が広く用いられている(例えば特許文献1を参照)。ハニカム構造体には、排出ガスから取り除かれた煤が堆積するため、一定期間ごとに煤を燃焼してフィルタ再生(regeneration)を行う必要がある。煤を燃焼させるには、高温かつ大量の燃焼排ガスを供給して煤に着火し、煤を燃え尽きさせればよい。   A honeycomb structure is widely used as a filter for purifying exhaust gas from an internal combustion engine, such as a diesel particulate filter (DPF) (see, for example, Patent Document 1). Since the soot removed from the exhaust gas accumulates on the honeycomb structure, it is necessary to regenerate the filter by burning the soot at regular intervals. In order to burn the soot, it is only necessary to supply a large amount of combustion exhaust gas at a high temperature to ignite the soot and burn out the soot.

フィルタ再生時には煤の燃焼熱によりハニカム構造体が破損する場合があることから、ハニカム構造体は高い耐熱衝撃性が求められている。特許文献1には、複数のセグメント部を連結部で結合した構造を持つハニカム構造体において、連結部の強度を調整することで耐熱衝撃性を高めたものが記載されている。   Since the honeycomb structure may be damaged by the combustion heat of the soot during filter regeneration, the honeycomb structure is required to have high thermal shock resistance. Patent Document 1 describes a honeycomb structure having a structure in which a plurality of segment portions are joined at a connecting portion, and having improved thermal shock resistance by adjusting the strength of the connecting portion.

特開2009−202143号公報JP 2009-202143 A

ところで、本発明者らがハニカム構造体について実験を重ねたところ、耐熱衝撃性テストにおいてハニカム構造体のガス下流側端面に放射状クラックが複数発生し、さらに過酷な条件において、これらのクラックが拡大して互いに繋がり最終的に環状のクラックを形成する状況が見出された。このため、放射状クラックの発生によるフィルタ性能の低下を避けるための対策を行う必要がある。   By the way, when the present inventors conducted experiments on the honeycomb structure, a plurality of radial cracks were generated on the gas downstream side end face of the honeycomb structure in the thermal shock resistance test, and these cracks expanded under more severe conditions. As a result, it was found that they were connected to each other and eventually formed an annular crack. For this reason, it is necessary to take measures to avoid deterioration of the filter performance due to the occurrence of radial cracks.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、放射状クラックの発生によるフィルタ性能の低下を抑制すると共に、放射状クラックの拡大を抑制するができるハニカム構造体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a honeycomb structure capable of suppressing a decrease in filter performance due to the occurrence of radial cracks and suppressing the expansion of radial cracks.

上記課題を解決するため、本発明は、中心軸に沿って延在する柱状のハニカム構造体であって、中心軸に沿って延在する柱状のハニカム構造体であって、中心軸の延在方向で互いに対向する第1の端面及び第2の端面と、中心軸に沿って延在する複数の第1流路及び複数の第2流路を形成する隔壁と、を有し、第1流路は、第1の端面側が開口され、第2の端面側が封口されており、第2流路は、第1の端面側が封口され、第2の端面側が開口されており、第1の端面の開口割合は、第2の端面の開口割合より大きく、中心軸の延在方向から見て、隔壁を隔てて隣り合う第2流路を中心軸に直交する方向に沿って並べて形成された流路列を有する。   In order to solve the above problems, the present invention is a columnar honeycomb structure extending along the central axis, the columnar honeycomb structure extending along the central axis, the central axis extending A first end surface and a second end surface facing each other in a direction, and a plurality of first flow paths extending along the central axis and a partition wall forming a plurality of second flow paths, The first end face side of the path is opened and the second end face side is sealed. The second flow path is sealed at the first end face side and opened at the second end face side. The opening ratio is larger than the opening ratio of the second end face, and the flow path formed by arranging the second flow paths adjacent to each other across the partition wall along the direction orthogonal to the central axis as seen from the extending direction of the central axis. Has a row.

上記ハニカム構造体によれば、ガス下流側となる第2の端面側が開口された第2流路によって流路列が形成されているので、フィルタ再生時にハニカム構造体の許容量を超える熱衝撃が加わったとしても、第2の端面側において、流路列以外の箇所の封口や隔壁ではなく流路列の第2流路間の隔壁が破壊されて放射状クラックが発生するように誘導することができる。そして、上記ハニカム構造体では、流路列の第1の端面側は全て封口されているので、流路列の第2の端面側にクラックが生じて第2流路同士が連通しても煤漏れが発生することはない。従って、上記ハニカム構造体によれば、放射状のクラック発生によるフィルタ性能の低下を抑制することができる。また、流路列におけるクラック発生を許容することにより、その後の熱衝撃により加わる応力が分散されるので、放射状クラックの拡大を抑制することができる。更に、このハニカム構造体によれば、従来のハニカム構造体のように低強度部材を別に設けることなく、流路の封口パターンの工夫により放射状クラックの発生を誘導することができるので、ハニカム構造体の構成の簡素化及び低コスト化を図ることができる。   According to the honeycomb structure, since the flow path row is formed by the second flow path opened on the second end face side which is the gas downstream side, a thermal shock exceeding the allowable amount of the honeycomb structure is generated during filter regeneration. Even if added, it may be guided on the second end face side so that the partition between the second flow paths in the flow path row is broken instead of the seal or the partition at a place other than the flow path row, and a radial crack is generated. it can. In the honeycomb structure, since the first end face side of the flow path row is completely sealed, cracks may occur on the second end face side of the flow pass row and the second flow paths may communicate with each other. There will be no leakage. Therefore, according to the said honeycomb structure, the fall of the filter performance by radial crack generation can be suppressed. In addition, by allowing the generation of cracks in the flow path array, the stress applied by the subsequent thermal shock is dispersed, so that the expansion of radial cracks can be suppressed. Furthermore, according to this honeycomb structure, the occurrence of radial cracks can be induced by devising the sealing pattern of the flow path without separately providing a low-strength member as in the conventional honeycomb structure. The configuration can be simplified and the cost can be reduced.

上記ハニカム構造体は、中心軸を中心として放射状に位置する複数の流路列を有していても良い。
この構成によれば、熱衝撃により放射状クラックを発生させようとする応力を複数の流路列により効果的に受けることができるので、より確実に放射状クラックの発生を誘導することができる。
The honeycomb structure may have a plurality of flow path rows that are located radially about the central axis.
According to this configuration, the stress for generating the radial crack due to the thermal shock can be effectively received by the plurality of flow path arrays, so that the generation of the radial crack can be more reliably induced.

上記ハニカム構造体は、隔壁を隔てて隣り合って並列する複数の流路列を有していても良い。
この構成によれば、複数の流路列が並列して形成されることで、流路列の第2の端面側の強度を他の箇所より更に低くすることができ、より確実に放射状クラックの発生を誘導することができる。
The honeycomb structure may include a plurality of flow path rows that are adjacent to each other with a partition wall therebetween.
According to this configuration, since the plurality of flow path rows are formed in parallel, the strength of the second end face side of the flow path row can be further lowered than other locations, and the radial cracks can be more reliably generated. Generation can be induced.

上記流路列を形成する第2流路の中心軸に垂直な断面面積の平均は、流路列を形成しない第2流路の中心軸に垂直な断面面積の平均より大きくても良い。
この構成によれば、流路列を形成する第2流路の断面面積の平均が流路列を形成しない第2流路の断面面積の平均より大きいので、流路列の第2の端面側の強度を他の箇所より一層低くすることができ、より確実に放射状クラックの発生を誘導することができる。
The average cross-sectional area perpendicular to the central axis of the second flow path forming the flow path row may be larger than the average cross-sectional area perpendicular to the central axis of the second flow path not forming the flow path row.
According to this configuration, since the average cross-sectional area of the second flow path forming the flow path row is larger than the average cross-sectional area of the second flow path not forming the flow path row, the second end face side of the flow path row The strength of can be made lower than other parts, and the occurrence of radial cracks can be more reliably induced.

本発明によれば、放射状クラックの発生によるフィルタ性能の低下を抑制すると共に、放射状クラックの拡大を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while suppressing the fall of the filter performance by generation | occurrence | production of a radial crack, the expansion of a radial crack can be suppressed.

第1の実施形態に係るハニカム構造体を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a honeycomb structure according to a first embodiment. ハニカム構造体の中心軸に垂直な断面の一部を示す拡大図である。It is an enlarged view showing a part of a cross section perpendicular to the central axis of the honeycomb structure. (a)は、ハニカム構造体の第1の端面の一部を示す拡大図である。(b)は、ハニカム構造体の第2の端面の一部を示す拡大図である。(A) is an enlarged view showing a part of the first end face of the honeycomb structure. (B) is an enlarged view showing a part of the second end face of the honeycomb structure. ハニカム構造体の中心軸に沿った断面の一部を示す拡大図である。It is an enlarged view showing a part of a cross section along the central axis of the honeycomb structure. ハニカム構造体の第2の端面を示す全体図である。It is a whole view which shows the 2nd end surface of a honeycomb structure. 図5の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of FIG. 第2の実施形態に係るハニカム構造体の第2の端面を示す全体図である。FIG. 6 is an overall view showing a second end face of a honeycomb structure according to a second embodiment. 図7の部分拡大図であるIt is the elements on larger scale of FIG.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
図1に示されるように、第1の実施形態に係るハニカム構造体10は、DPF[Diesel Particulate Filter]等に取り付けられ、内燃機関の排出ガスを浄化するためのフィルタとして用いられる円柱状の構造体である。円柱状のハニカム構造体10は、中心軸CLに沿って延在している。以後、中心軸CLの延在方向を中心軸方向と称する。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the honeycomb structure 10 according to the first embodiment is attached to a DPF [Diesel Particulate Filter] or the like, and is a cylindrical structure used as a filter for purifying exhaust gas from an internal combustion engine. Is the body. The columnar honeycomb structure 10 extends along the central axis CL. Hereinafter, the extending direction of the central axis CL is referred to as a central axis direction.

ハニカム構造体10は、中心軸方向で互いに対向する第1の端面10a及び第2の端面10bと、中心軸CLに沿って延在する複数の第1流路Ra及び複数の第2流路Rbと、を有している。   The honeycomb structure 10 includes a first end face 10a and a second end face 10b that face each other in the central axis direction, and a plurality of first flow paths Ra and a plurality of second flow paths Rb that extend along the central axis CL. And have.

ハニカム構造体10は、多孔質(例えば、平均細孔直径20μm以下)のセラミクス材料等から構成されている。ハニカム構造体10に用いられるセラミクス材料としては、例えば、アルミナ、シリカ、ムライト、コーディエライト、ガラス、チタン酸アルミニウム等の酸化物、シリコンカーバイド、窒化珪素、金属等が挙げられる。チタン酸アルミニウムは、更に、マグネシウム及び/又はケイ素を含むことができる。   The honeycomb structure 10 is made of a porous ceramic material (for example, an average pore diameter of 20 μm or less). Examples of the ceramic material used for the honeycomb structure 10 include alumina, silica, mullite, cordierite, glass, oxides such as aluminum titanate, silicon carbide, silicon nitride, and metal. The aluminum titanate can further contain magnesium and / or silicon.

このようなハニカム構造体10は、上述したセラミクス材料となるグリーン成形体(未焼成成形体)を焼成し、各流路Ra,Rbに対して所定の封口処理を行うことにより得ることができる。グリーン成形体は、セラミクス原料である無機化合物源粉末、メチルセルロース等の有機バインダ、及び必要に応じて添加される添加剤を含む。   Such a honeycomb structure 10 can be obtained by firing the green molded body (unfired molded body) as the ceramic material described above and performing a predetermined sealing process on each of the flow paths Ra and Rb. A green molded object contains the inorganic compound source powder which is a ceramic raw material, organic binders, such as methylcellulose, and the additive added as needed.

例えば、チタン酸アルミニウムのグリーン成形体の場合、無機化合物源粉末は、αアルミナ粉等のアルミニウム源粉末、及びアナターゼ型やルチル型のチタニア粉末等のチタニウム源粉末を含み、必要に応じて、更に、マグネシア粉末やマグネシアスピネル粉末等のマグネシウム源粉末、及び/又は、酸化ケイ素粉末やガラスフリット等のケイ素源粉末を含むことができる。   For example, in the case of a green molded body of aluminum titanate, the inorganic compound source powder includes an aluminum source powder such as α-alumina powder, and a titanium source powder such as anatase-type or rutile-type titania powder. Further, magnesium source powder such as magnesia powder and magnesia spinel powder, and / or silicon source powder such as silicon oxide powder and glass frit can be included.

有機バインダとしては、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロース等のセルロース類;ポリビニルアルコール等のアルコール類;リグニンスルホン酸塩が挙げられる。   Examples of the organic binder include celluloses such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyalkylmethylcellulose, and sodium carboxymethylcellulose; alcohols such as polyvinyl alcohol; and lignin sulfonate.

添加物としては、例えば、造孔剤、潤滑剤、可塑剤、分散剤及び溶媒が挙げられる。   Examples of the additive include a pore-forming agent, a lubricant, a plasticizer, a dispersant, and a solvent.

造孔剤としては、グラファイト等の炭素材;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂類;でんぷん、ナッツ殻、クルミ殻、コーン等の植物材料;氷;及びドライアイス等が挙げられる。   Examples of the pore-forming agent include carbon materials such as graphite; resins such as polyethylene, polypropylene and polymethyl methacrylate; plant materials such as starch, nut shells, walnut shells and corn; ice; and dry ice.

潤滑剤及び可塑剤としては、グリセリン等のアルコール類;カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、オレイン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸;ステアリン酸Al等のステアリン酸金属塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(POAAE)等が挙げられる。   Lubricants and plasticizers include alcohols such as glycerin; higher fatty acids such as caprylic acid, lauric acid, palmitic acid, arachidic acid, oleic acid and stearic acid; stearic acid metal salts such as Al stearate, polyoxyalkylene alkyl And ether (POAAE).

分散剤としては、例えば、硝酸、塩酸、硫酸等の無機酸;シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸等の有機酸;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類;ポリカルボン酸アンモニウム等の界面活性剤等が挙げられる。   Examples of the dispersant include inorganic acids such as nitric acid, hydrochloric acid and sulfuric acid; organic acids such as oxalic acid, citric acid, acetic acid, malic acid and lactic acid; alcohols such as methanol, ethanol and propanol; ammonium polycarboxylate Surfactant etc. are mentioned.

溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール等のアルコール類;プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール等のグリコール類;及び水等を用いることができる。   Examples of the solvent include alcohols such as methanol, ethanol, butanol, and propanol; glycols such as propylene glycol, polypropylene glycol, and ethylene glycol; and water.

図2は、図1の中心軸CLに沿った断面の一部を示す拡大図である。図2に示されるように、ハニカム構造体10の流路Ra,Rbは、第1の端面10a側及び第2の端面10b側の何れか一方が封口されている。   FIG. 2 is an enlarged view showing a part of a cross section along the central axis CL of FIG. As shown in FIG. 2, either one of the first end face 10 a side and the second end face 10 b side is sealed in the flow paths Ra and Rb of the honeycomb structure 10.

具体的に、第1流路Raは、第1の端面10a側が開口され、第2の端面10b側が封口材11によって封口された流路である。また、第2流路Rbは、第2の端面10b側が開口され、第1の端面10a側が封口材12によって封口された流路である。   Specifically, the first channel Ra is a channel in which the first end surface 10 a side is opened and the second end surface 10 b side is sealed by the sealing material 11. In addition, the second flow path Rb is a flow path in which the second end face 10 b side is opened and the first end face 10 a side is sealed by the sealing material 12.

封口材11,12の材料は、上述したグリーン成形体と同じ材料を用いても良く、異なる材料を用いても良い。また、封口材11,12の材料には、内燃機関の排気ガスを通過させないものを用いても良い。   As the material of the sealing materials 11 and 12, the same material as that of the green molded body described above may be used, or a different material may be used. Moreover, you may use the material which does not allow the exhaust gas of an internal combustion engine to pass through as the material of the sealing materials 11 and 12. FIG.

ハニカム構造体10は、複数の第1流路Ra及び複数の第2流路Rbを形成する隔壁10cを有している。換言すると、隔壁10cによって個々の流路Ra,Rbは隔てられている。隔壁10cは、第1の端面10aから第2の端面10bまで中心軸CLに沿って延在している。   The honeycomb structure 10 includes partition walls 10c that form a plurality of first flow paths Ra and a plurality of second flow paths Rb. In other words, the individual channels Ra and Rb are separated by the partition wall 10c. The partition wall 10c extends along the central axis CL from the first end surface 10a to the second end surface 10b.

図2に示すハニカム構造体10は、第1の端面10aをガス上流側(内燃機関側)、第2の端面10bをガス下流側として、内燃機関の排出ガス流路上に配置される。ハニカム構造体10を通過する排出ガスの主な流れを矢印Gとして示す。   The honeycomb structure 10 shown in FIG. 2 is disposed on the exhaust gas flow path of the internal combustion engine with the first end face 10a as the gas upstream side (internal combustion engine side) and the second end face 10b as the gas downstream side. The main flow of exhaust gas passing through the honeycomb structure 10 is indicated by an arrow G.

矢印Gに示されるように、内燃機関の排出ガスは、まず第1の端面10a側の開口から流路Raに流入する。流路Raに流入したガスは、流路Raの第2の端面10b側が封口されているため、隔壁10cを通過して流路Rb内に流入する。ガスが隔壁10cを通過する際にガス中の煤等が捕捉される。流路Rb内に流入したガスは、第2の端面10b側の開口を介してハニカム構造体10の外へ流れ出る。これにより、浄化されたガスがハニカム構造体10の第2の端面10b側から排出されることになる。   As indicated by the arrow G, the exhaust gas of the internal combustion engine first flows into the flow path Ra from the opening on the first end face 10a side. The gas that has flowed into the channel Ra passes through the partition wall 10c and flows into the channel Rb because the second end face 10b side of the channel Ra is sealed. When the gas passes through the partition wall 10c, soot or the like in the gas is captured. The gas that has flowed into the flow path Rb flows out of the honeycomb structure 10 through the opening on the second end face 10b side. As a result, the purified gas is discharged from the second end face 10 b side of the honeycomb structure 10.

次に、第1流路Ra及び第2流路Rbの断面形状について説明する。図3は、ハニカム構造体10の中心軸CLに垂直な断面の一部を示す拡大図である。図4(a)はハニカム構造体10の第1の端面10aの一部を示す拡大図であり、図4(b)は第2の端面10bの一部を示す拡大図である。   Next, the cross-sectional shapes of the first channel Ra and the second channel Rb will be described. FIG. 3 is an enlarged view showing a part of a cross section perpendicular to the central axis CL of the honeycomb structure 10. 4A is an enlarged view showing a part of the first end face 10a of the honeycomb structure 10, and FIG. 4B is an enlarged view showing a part of the second end face 10b.

図3及び図4に示されるように、ハニカム構造体10は、隔壁10cにより六角形状に流路Ra,Rbを形成する格子構造を成している。このようなハニカム構造体10の形状は、封口材11,12を除いて押出一体成形により作られており、流路Ra,Rbは途中で変形することなく、一定の断面形状のまま中心軸方向に延在する。   As shown in FIGS. 3 and 4, the honeycomb structure 10 has a lattice structure in which flow paths Ra and Rb are formed in hexagonal shapes by partition walls 10c. The shape of the honeycomb structure 10 is made by extrusion integral molding except for the sealing materials 11 and 12, and the flow paths Ra and Rb are not deformed in the middle and remain in a constant cross-sectional shape in the central axis direction. Extend to.

第1流路Ra及び第2流路Rbの断面形状としては、正六角形状のものと規則的六角形状(例えば、隣接する正六角形状の流路断面の一辺と長さが同じ長辺、及び当該長辺より長さが短い短辺からなる六角形状)のものがある。すなわち、ハニカム構造体10は、異なる断面形状の流路を有する非対称セル構造(非対称格子構造)を備えている。   As the cross-sectional shapes of the first flow path Ra and the second flow path Rb, regular hexagonal shapes and regular hexagonal shapes (for example, long sides having the same length as one side of the adjacent regular hexagonal flow channel cross sections, and A hexagonal shape having a short side shorter than the long side). That is, the honeycomb structure 10 includes an asymmetric cell structure (asymmetric lattice structure) having flow paths having different cross-sectional shapes.

具体的には、第1流路Raは、規則的六角形状の断面形状を有している。一方、第2流路Rbは、断面形状により二つの流路Rb1,Rb2に分けられる。第2流路Rb1は正六角形状の断面形状を有しており、第2流路Rb2は第1流路Raと同じ規則的六角形状の断面形状を有している。但し、第2流路Rb2については、図3及び図4に図示していない。   Specifically, the first channel Ra has a regular hexagonal cross-sectional shape. On the other hand, the second flow path Rb is divided into two flow paths Rb1 and Rb2 according to the cross-sectional shape. The second flow path Rb1 has a regular hexagonal cross-sectional shape, and the second flow path Rb2 has the same regular hexagonal cross-sectional shape as the first flow path Ra. However, the second flow path Rb2 is not shown in FIGS.

ハニカム構造体10の中心軸CLに垂直な断面では、断面形状が正六角形状の流路Rb2を囲むように断面形状が規則的六角形状の流路Ra(及び流路Rb1)が配置されている。このような配置により、ハニカム構造体10では、第1流路Raの方が第2流路Rbより数が多く形成されている。このため、第1の端面10aにおける開口割合(第1の端面10aの全体面積における第1流路Raの開口面積の割合)は、第2の端面10bにおける開口割合(第2の端面10bの全体面積における第2流路Rbの開口面積の割合)よりも大きくされている。このように、ガス上流側の第1の端面10aにおける開口割合を大きくすることで、ハニカム構造体10における排気ガスの圧力損失の発生を抑制することができる。   In a cross section perpendicular to the central axis CL of the honeycomb structure 10, a regular hexagonal channel Ra (and a channel Rb1) having a cross-sectional shape is disposed so as to surround the regular hexagonal channel Rb2. . With such an arrangement, in the honeycomb structure 10, the first flow path Ra is formed in a larger number than the second flow path Rb. For this reason, the opening ratio in the first end face 10a (the ratio of the opening area of the first flow path Ra in the entire area of the first end face 10a) is the opening ratio in the second end face 10b (the entire second end face 10b). (The ratio of the opening area of the second flow path Rb in area). As described above, by increasing the opening ratio in the first end face 10a on the gas upstream side, it is possible to suppress the occurrence of exhaust gas pressure loss in the honeycomb structure 10.

次に、ハニカム構造体10が有する流路列Wについて説明する。図5は、第2の端面10bを示す全体図であり、図6は、図5の部分拡大図である。図5及び図6に示されるように、ハニカム構造体10は、中心軸CLを中心として放射状に位置する複数の流路列Wを有している。流路列Wは、中心軸CLに直交する方向に沿って延在している。複数の流路列Wは、中心軸CL周りに60°間隔で六列形成されており、中心軸CLに対して回転対称となるように位置している。なお、流路列Wの数や位置、形状は、図5に示されるものに限られず、中心軸CLに直交する方向に延びていれば良い。   Next, the flow path row W included in the honeycomb structure 10 will be described. FIG. 5 is an overall view showing the second end face 10b, and FIG. 6 is a partially enlarged view of FIG. As shown in FIG. 5 and FIG. 6, the honeycomb structure 10 has a plurality of flow path rows W that are located radially about the central axis CL. The flow path row W extends along a direction orthogonal to the central axis CL. The plurality of flow path rows W are formed in six rows around the central axis CL at intervals of 60 °, and are positioned so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis CL. In addition, the number, position, and shape of the flow path row W are not limited to those shown in FIG. 5, and may be extended in a direction orthogonal to the central axis CL.

この流路列Wは、断面形状が正六角形状の第2流路Rb1と断面形状が規則的六角形状の第2流路Rb2とから構成されている。流路列Wは、隔壁10cを隔てて隣り合う第2流路Rb1,Rb2を中心軸CLに直交する方向に並べて形成されている。このような構成により、流路列Wでは、第2の端面10bのうち流路列W以外の箇所(図4(b)で示されるような箇所)と比べて開口割合が高く、強度が低い部分を意図的に設けることができる。   The flow path row W includes a second flow path Rb1 having a regular hexagonal cross section and a second flow path Rb2 having a regular hexagonal cross section. The flow path row W is formed by arranging the second flow paths Rb1 and Rb2 adjacent to each other across the partition wall 10c in a direction orthogonal to the central axis CL. With such a configuration, in the flow channel row W, the opening ratio is higher and the strength is lower than in the second end face 10b other than the flow channel row W (location shown in FIG. 4B). A part can be provided intentionally.

図6に示されるように、第1の実施形態に係る流路列Wは、は、各一列(列の幅が流路一つ分)の流路列Wa、Wb、Wcに分けることができる。換言すれば、流路列Wは、隔壁10cを隔てて隣り合って並列する流路列Wa、Wb、Wcから構成されている。このように、流路列Wa、Wb、Wcを複数集めて構成することで、更なる強度の低下が図られる。   As shown in FIG. 6, the flow channel row W according to the first embodiment can be divided into flow channel rows Wa, Wb, and Wc of one row (the width of the row is one flow channel). . In other words, the flow path row W is composed of the flow path rows Wa, Wb, and Wc that are adjacent and parallel to each other across the partition wall 10c. In this way, by further collecting and configuring the flow path rows Wa, Wb, Wc, the strength can be further reduced.

以上説明した第1の実施形態に係るハニカム構造体10によれば、ガス下流側となる第2の端面10b側が開口された第2流路Rbにより流路列Wが形成されているので、フィルタ再生時にハニカム構造体10の許容量を超える熱衝撃が加わったとしても、第2の端面側において、流路列W以外の箇所の封口や隔壁ではなく流路列Wの第2流路Rb間の隔壁が最初に破壊されて放射状クラックが発生するように誘導することができる。そして、ハニカム構造体10では、流路列Wの第1の端面10a側は全て封口されているので、流路列Wの第2の端面10b側に放射状クラックが生じて第2流路Rb1,Rb2間が連通しても煤漏れが発生することはない。従って、ハニカム構造体10によれば、放射状クラックの発生によるフィルタ性能の低下を抑制することができる。   According to the honeycomb structure 10 according to the first embodiment described above, the flow path row W is formed by the second flow path Rb opened on the second end face 10b side which is the gas downstream side. Even if a thermal shock exceeding the allowable amount of the honeycomb structure 10 is applied at the time of regeneration, the second end face side is not a seal or partition wall other than the flow path row W but the second flow path Rb of the flow path row W. It can be induced that the barrier ribs are broken first to generate radial cracks. In the honeycomb structure 10, since the first end surface 10a side of the flow channel row W is all sealed, radial cracks are generated on the second end surface 10b side of the flow channel row W, and the second flow channels Rb1, Even if Rb2 communicates, no leakage occurs. Therefore, according to the honeycomb structure 10, it is possible to suppress a decrease in filter performance due to the occurrence of radial cracks.

また、ハニカム構造体10では、流路列Wにおける放射状クラックの発生を許容することにより、その後の熱衝撃により加わる応力の分散を図ることができるので、結果として耐熱衝撃性の向上が図ることができる。更に、ハニカム構造体10によれば、従来のハニカム構造体のように低強度部材を別に設けることなく、流路の封口パターンの工夫により放射状クラックの発生を誘導することができるので、ハニカム構造体の構成の簡素化及び低コスト化を図ることができる。   Further, in the honeycomb structure 10, by allowing the generation of radial cracks in the flow path row W, the stress applied by the subsequent thermal shock can be dispersed, and as a result, the thermal shock resistance can be improved. it can. Furthermore, according to the honeycomb structure 10, the occurrence of radial cracks can be induced by devising the sealing pattern of the flow path without separately providing a low-strength member as in the conventional honeycomb structure. The configuration can be simplified and the cost can be reduced.

また、ハニカム構造体10は、隔壁10cを隔てて隣り合って並列する複数の流路列Wa、Wb、Wcを有することで、第2の端面10b側に強度の低い領域を意図的に作成することができ、より確実に放射状クラックの発生を誘導することができる。   In addition, the honeycomb structure 10 intentionally creates a low-strength region on the second end face 10b side by having a plurality of flow path rows Wa, Wb, and Wc that are adjacent and parallel to each other across the partition wall 10c. It is possible to induce the generation of radial cracks more reliably.

更に、ハニカム構造体10では、中心軸CLを中心として放射状に位置する複数の流路列Wを有しているので、熱衝撃により放射状クラックを発生させようとする応力を複数の流路列により効果的に受けることができ、より確実に放射状クラックの発生を誘導することができる。   Furthermore, since the honeycomb structure 10 has a plurality of flow path rows W that are located radially about the central axis CL, the stress that tends to generate radial cracks due to thermal shock is caused by the plurality of flow path rows. It can receive effectively and can generate | occur | produce the generation | occurrence | production of a radial crack more reliably.

また、ハニカム構造体10では、図3に示す非対称セル構造を採用することで、対称セル構造に比べて、フィルタ単位体積当たりのフィルタ面積を大きくとることができるため、フィルタに起因する圧力損失の低減を図ることができ、ハニカム構造体10が適用される内燃機関の燃費の向上を図ることができる。   Further, in the honeycomb structure 10, since the asymmetric cell structure shown in FIG. 3 is adopted, the filter area per unit volume of the filter can be increased as compared with the symmetric cell structure, so that the pressure loss caused by the filter can be reduced. Reduction can be achieved, and fuel consumption of the internal combustion engine to which the honeycomb structure 10 is applied can be improved.

[第2の実施形態]
第2の実施形態に係るハニカム構造体20は、第1の環状列W1、第2の環状列W2、及び放射状の流路列W3が形成されている点、及び第2流路Rb3を有している点が第1の実施形態に係るハニカム構造体10と比べて異なる。なお、第1の実施形態と対応する部分には対応する符号を付し、重複する説明を省略する。
[Second Embodiment]
The honeycomb structure 20 according to the second embodiment has a first annular row W1, a second annular row W2, a radial flow passage row W3, and a second flow passage Rb3. This is different from the honeycomb structure 10 according to the first embodiment. In addition, the code | symbol corresponding to the part corresponding to 1st Embodiment is attached | subjected, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図7は、第2の実施形態に係るハニカム構造体20の第2の端面20bを示す全体図である。図7に示されるように、第2の実施形態に係るハニカム構造体20は、二つの環状列W1,W2を有している。環状列W1,W2は、中心軸CLを中心として正六角形状に囲むように形成されている。第1の環状列W1は、第2の環状列W2よりも内側に形成されている。   FIG. 7 is an overall view showing the second end face 20b of the honeycomb structure 20 according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, the honeycomb structure 20 according to the second embodiment has two annular rows W1 and W2. The annular rows W1 and W2 are formed so as to surround a regular hexagon with the central axis CL as the center. The first annular row W1 is formed inside the second annular row W2.

図8は、図7の部分拡大図である。図8に示されるように、第1の環状列W1及び第2の環状列W2は、隔壁20cを隔てて隣り合う第2流路Rb3を環状(正六角形状)に並べて形成されている。第1の環状列W1及び第2の環状列W2は、第2の端面20bが開口された第2流路Rbのうちの第2流路Rb3から構成されている。   FIG. 8 is a partially enlarged view of FIG. As shown in FIG. 8, the first annular row W1 and the second annular row W2 are formed by arranging the second flow paths Rb3 adjacent to each other across the partition wall 20c in an annular shape (regular hexagonal shape). The first annular row W1 and the second annular row W2 are configured by the second flow path Rb3 of the second flow paths Rb in which the second end face 20b is opened.

第2流路Rb3の断面形状は、例えば第1の実施形態で述べた規則的六角形状の4つとそれらの中心の正六角形状との間の隔壁を除くことで形成される形状を成している。この第2流路Rb3の断面面積(中心軸CLに垂直な断面の面積)は、第2流路Rb1の断面面積(中心軸CLに垂直な断面の面積)と比べて大きい。   The cross-sectional shape of the second flow path Rb3 is, for example, a shape formed by removing a partition wall between four regular hexagonal shapes described in the first embodiment and a regular hexagonal shape at the center thereof. Yes. The cross-sectional area of the second flow path Rb3 (area of the cross section perpendicular to the central axis CL) is larger than the cross-sectional area of the second flow path Rb1 (area of the cross section perpendicular to the central axis CL).

更に、第2の実施形態に係るハニカム構造体20は、中心軸CLに垂直を中心として放射状に位置する複数の流路列W3を有している。流路列W3は、隔壁20cを隔てて隣り合う第2流路Rb3を中心軸CLに直交する方向に並べて形成されている。流路列W3は、第2の環状列W2が描く正六角形状の各頂点からハニカム構造体20の外周に向かって延在するように形成されている。これらの流路列W3も第1の環状列W1及び第2の環状列W2と同様に、断面面積の大きい第2流路Rb3から構成されている。   Furthermore, the honeycomb structure 20 according to the second embodiment includes a plurality of flow path rows W3 that are radially disposed with a center perpendicular to the central axis CL. The flow path row W3 is formed by arranging the second flow paths Rb3 adjacent to each other across the partition wall 20c in a direction orthogonal to the central axis CL. The flow path row W3 is formed so as to extend from each vertex of the regular hexagon shape drawn by the second annular row W2 toward the outer periphery of the honeycomb structure 20. Similar to the first annular row W1 and the second annular row W2, these passage rows W3 are also composed of the second passage Rb3 having a large cross-sectional area.

以上説明した第2の実施形態に係るハニカム構造体20によれば、第1の実施形態に係るハニカム構造体10と同様に、放射状クラックの発生を流路列W3に誘導することができるので、放射状クラックの発生によるフィルタ性能の低下を抑制することができる。また、流路列W3における放射状クラックの発生を許容することにより、その後の熱衝撃により加わる応力の分散を図ることができるので、放射状クラックの拡大を抑制することができる。   According to the honeycomb structure 20 according to the second embodiment described above, the generation of radial cracks can be induced in the flow path row W3 as in the honeycomb structure 10 according to the first embodiment. A reduction in filter performance due to the occurrence of radial cracks can be suppressed. In addition, by allowing the generation of radial cracks in the flow path row W3, the stress applied by the subsequent thermal shock can be dispersed, so that the expansion of the radial cracks can be suppressed.

しかも、流路列W3が、断面面積の大きい第2流路Rb3から構成されているので、流路列W3を形成する第2流路Rbの断面面積の平均が流路列W3を形成しない第2流路Rbの断面面積の平均より大きくなる。その結果、流路列W3の開口割合が大きくなり強度を一層低下させることができるので、より確実に放射状クラックの発生を誘導することができる。   In addition, since the flow path row W3 includes the second flow path Rb3 having a large cross-sectional area, the average of the cross-sectional areas of the second flow paths Rb forming the flow path row W3 does not form the flow path row W3. It becomes larger than the average of the cross-sectional areas of the two flow paths Rb. As a result, since the opening ratio of the flow path row W3 is increased and the strength can be further reduced, the occurrence of radial cracks can be more reliably induced.

更に、ハニカム構造体20は、環状列W1,W2を有しているので、フィルタ再生時にハニカム構造体20の許容量を超える熱衝撃が加わり、ハニカム構造体20を中心軸CL側と外周側とに分かつような環状クラックを発生させる応力が加わったとしても、環状列W1,W2の第2の端面20b側に環状クラックが発生するように誘導することができる。そして、ハニカム構造体20では、環状列W1,W2の第1の端面20a側は全て封口されているので、環状列W1,W2の第2の端面20b側に環状クラックが生じても煤漏れが発生せず、環状クラックの発生によるフィルタ性能の低下を抑制することができる。また、環状列W1,W2における環状クラックの発生を許容することにより、その後の熱衝撃により加わる応力の分散を図ることができるので、環状クラックの拡大を抑制することができる。   Further, since the honeycomb structure 20 has the annular rows W1 and W2, a thermal shock exceeding the allowable amount of the honeycomb structure 20 is applied during filter regeneration, so that the honeycomb structure 20 is divided into the central axis CL side and the outer peripheral side. Even if a stress that generates an annular crack is applied, it can be induced so that the annular crack is generated on the second end face 20b side of the annular rows W1, W2. In the honeycomb structure 20, since the first end face 20a side of the annular rows W1, W2 is all sealed, soot leaks even if an annular crack occurs on the second end face 20b side of the annular rows W1, W2. It does not occur, and the deterioration of the filter performance due to the occurrence of the annular crack can be suppressed. In addition, by allowing the occurrence of the annular cracks in the annular rows W1 and W2, it is possible to disperse the stress applied by the subsequent thermal shock, and thus it is possible to suppress the expansion of the annular cracks.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、流路列W、W3や環状列W1,W2の位置や大きさ、形状等は、上述したものに限られない。必ずしも流路列W、W3の延長上に中心軸CLが位置する必要はなく、流路列W、W3が中心軸CLに直交する方向に沿って延びていればよい。また、流路列W、W3は直線形状である必要はなく、折れ線形状や波線形状を含んでいても良い。流路列W、W3や環状列W1,W2の位置や大きさ、形状等は、例えば各種のハニカム構造体においてクラックが発生しやすい領域に合わせて設定することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said each embodiment. For example, the position, size, shape, and the like of the flow path rows W and W3 and the annular rows W1 and W2 are not limited to those described above. The central axis CL does not necessarily have to be positioned on the extension of the flow path rows W and W3, and the flow path rows W and W3 only need to extend along a direction orthogonal to the central axis CL. Further, the flow path rows W and W3 do not have to be linear, and may include a polygonal line shape or a wavy line shape. The positions, sizes, shapes, and the like of the flow path rows W and W3 and the annular rows W1 and W2 can be set in accordance with, for example, regions where cracks are likely to occur in various honeycomb structures.

また、第1流路Ra及び第2流路Rbの断面形状は、上述したものに限られない。また、ハニカム構造体10,20の断面構造は、非対称セル構造に限定されず、同一断面形状の流路からなる対称セル構造であっても良い。また、ハニカム構造体10,20は、必ずしも押出しの一体成形で作られる必要はなく、セグメント構造で作られても良い。   Further, the cross-sectional shapes of the first flow path Ra and the second flow path Rb are not limited to those described above. Moreover, the cross-sectional structure of the honeycomb structures 10 and 20 is not limited to the asymmetric cell structure, and may be a symmetric cell structure including flow paths having the same cross-sectional shape. Moreover, the honeycomb structures 10 and 20 do not necessarily have to be made by integral molding of extrusion, and may be made by a segment structure.

10、20…ハニカム構造体 10a、20a…第1の端面 10b、20b…第2の端面 10c、20c…隔壁 11…封口材 12…封口材 CL…中心軸 Ra…第1流路 Rb…第2流路 Rb1…第2流路(正六角形状) Rb2…第2流路(規則的六角形状) Rb3…第2流路(断面拡大) W,Wa〜Wc…流路列 W1…第1の環状列 W2…第2の環状列 W3…流路列
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 20 ... Honeycomb structure 10a, 20a ... 1st end surface 10b, 20b ... 2nd end surface 10c, 20c ... Partition 11 ... Sealing material 12 ... Sealing material CL ... Center axis Ra ... 1st flow path Rb ... 2nd Flow path Rb1 ... 2nd flow path (regular hexagonal shape) Rb2 ... 2nd flow path (regular hexagonal shape) Rb3 ... 2nd flow path (cross-sectional enlarged) W, Wa-Wc ... Flow path row W1 ... 1st ring Row W2 ... Second annular row W3 ... Channel row

Claims (4)

中心軸に沿って延在する柱状のハニカム構造体であって、
前記中心軸の延在方向で互いに対向する第1の端面及び第2の端面と、
前記中心軸に沿って延在する複数の第1流路及び複数の第2流路を形成する隔壁と、を有し、
前記第1流路は、前記第1の端面側が開口され、前記第2の端面側が封口されており、
前記第2流路は、前記第1の端面側が封口され、前記第2の端面側が開口されており、
前記第1の端面の開口割合は、前記第2の端面の開口割合より大きく、
前記隔壁を隔てて隣り合う前記第2流路を前記中心軸に直交する方向に沿って並べて形成された流路列を有するハニカム構造体。
A columnar honeycomb structure extending along the central axis,
A first end surface and a second end surface facing each other in the extending direction of the central axis;
Partition walls forming a plurality of first flow paths and a plurality of second flow paths extending along the central axis,
The first flow path is open on the first end face side and sealed on the second end face side,
The second flow path has the first end face side sealed, and the second end face side opened.
The opening ratio of the first end face is larger than the opening ratio of the second end face,
A honeycomb structure having a flow channel array formed by arranging the second flow channels adjacent to each other with the partition walls arranged along a direction orthogonal to the central axis.
前記中心軸を中心として放射状に位置する複数の前記流路列を有する請求項1に記載のハニカム構造体。   The honeycomb structure according to claim 1, comprising a plurality of the flow path rows radially positioned around the central axis. 前記隔壁を隔てて隣り合って並列する複数の前記流路列を有する請求項1又は2に記載のハニカム構造体。   The honeycomb structure according to claim 1 or 2, comprising a plurality of the flow path rows that are adjacent to and parallel to each other with the partition walls therebetween. 前記流路列を形成する前記第2流路の前記中心軸に垂直な断面面積の平均は、前記流路列を形成しない前記第2流路の前記中心軸に垂直な断面面積の平均より大きい請求項1〜3の何れか一項に記載のハニカム構造体。








The average cross-sectional area perpendicular to the central axis of the second flow path forming the flow path row is larger than the average cross-sectional area perpendicular to the central axis of the second flow path not forming the flow path row. The honeycomb structure according to any one of claims 1 to 3.








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