JP2014094354A - Honeycomb filter - Google Patents

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宏昭 岡野
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宏 山口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively prevent the occurrence of cracks caused by thermal stress at a part contacting the sealing part of a honeycomb structure and the sealing part while a pressure loss level is made uniform by aligning the length of the effective filter region of each cell and the degree of freedom is given in the selection of materials for the honeycomb structure and the sealing part.SOLUTION: In the end of at least one side in an extending direction of a honeycomb structure 10, a thermal stress relaxing layer 20 made by at least one layer is formed between a cell wall 12 and a sealing part 21. The thermal stress relaxing layer 20 relaxes thermal stress caused by the difference of thermal expansion coefficient between the cell wall 12 and the sealing part 21 and is formed so as to extend in a cell 11 direction deeper than the sealing part 21. The constituents of the honeycomb structure 10 and the sealing part 21 are different.

Description

本発明は、内燃エンジン、特に、ディーゼルエンジンの排気ガスに含有される粒子状物質(PM:Particulate Matter)を除去する排気ガス浄化用フィルタとして用いられるハニカムフィルタに関する。   The present invention relates to a honeycomb filter used as an exhaust gas purifying filter for removing particulate matter (PM) contained in exhaust gas of an internal combustion engine, particularly a diesel engine.

内燃機関の排気通路に備えられ、排気ガス中に含まれるPMを捕集するフィルタとして、多孔性のセラミック材料を用いた排気ガス浄化用フィルタが広く用いられている。特に、ディーゼル車両の排気ガス中に含まれるPMについては、窒素酸化物(NOx)とともに、その排出規制が日米欧において段階的に強化されている。かかる規制に適合させるため、PMを捕集するためのディーゼルパーティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)の開発が盛んに進められてきている。現在、DPFとしては、主に、ハニカム構造を有するウォールフロータイプのハニカムフィルタが用いられている。   As a filter that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and collects PM contained in exhaust gas, an exhaust gas purification filter using a porous ceramic material is widely used. In particular, regarding PM contained in exhaust gas of diesel vehicles, emission regulations are being strengthened in stages in Japan, the United States, and Europe together with nitrogen oxides (NOx). In order to conform to such regulations, development of diesel particulate filters (DPFs) for collecting PM has been actively promoted. At present, a wall flow type honeycomb filter having a honeycomb structure is mainly used as a DPF.

ハニカムフィルタは、貫通孔からなる多数のセルが、ハニカムフィルタの軸方向を延伸方向として規則的に形成されたハニカム構造体を有する。ハニカム構造体は多孔質セラミック焼成体よりなり、各セルは、軸方向(延伸方向)の一方側の端部が隣接するセル同士交互に封止部にて封止されている。ハニカムフィルタの軸方向端部において、封止部は市松模様状に配されている。   The honeycomb filter has a honeycomb structure in which a large number of cells made of through holes are regularly formed with the axial direction of the honeycomb filter as the extending direction. The honeycomb structure is formed of a porous ceramic fired body, and each cell is sealed with a sealing portion in which cells on one side in the axial direction (stretching direction) are adjacent to each other. Sealing portions are arranged in a checkered pattern at the axial end of the honeycomb filter.

ところで、ハニカムフィルタにおいては、繰り返し熱負荷がかかることとなるが、その際に生じる熱応力によってクラックが発生する問題がある。熱応力は、ハニカム構造体と封止部との熱膨張率の差によるもので、ハニカム構造体と封止部との境界部分に集中して生じ、クラックが発生する。   By the way, in a honeycomb filter, although a thermal load is repeatedly applied, there is a problem that cracks are generated due to thermal stress generated at that time. The thermal stress is due to the difference in thermal expansion coefficient between the honeycomb structure and the sealing portion, and is concentrated at the boundary portion between the honeycomb structure and the sealing portion, and cracks are generated.

このような熱応力によるクラックの発生を防止するべく、例えば特許文献1には、複数の封止部間で封止厚さ(封止部のセル内部への入り込む距離)を不均一にする構成が開示されている。これによれば、複数の封止部間で封止厚さを不均一としたことで、熱応力が集中する封止部とセルの壁面との境界部分を結ぶ仮想線が、直線状に並んだり、一定のパターンで連続したりしなくなり、熱応力を分散してクラックの発生を防止することができる。   In order to prevent the occurrence of cracks due to such thermal stress, for example, Patent Document 1 discloses a configuration in which the sealing thickness (distance into which the sealing portion enters the cell) is not uniform among a plurality of sealing portions. Is disclosed. According to this, by making the sealing thickness non-uniform between the plurality of sealing portions, the imaginary line connecting the boundary portion between the sealing portion where the thermal stress is concentrated and the wall surface of the cell is arranged in a straight line. Or a continuous pattern, and thermal stress can be dispersed to prevent generation of cracks.

また、特許文献2には、フィルタとなる柱状体(ハニカム構造体)の気孔率と目封止部(封止部)となる充填材の気孔率との適切な範囲の関係が開示されている。具体的には、柱状体の気孔率が20〜80%である場合に、目封止部の気孔率を90%以下かつ柱状体の気孔率の0.15〜4倍にする構成が記載されている。柱状体の気孔率と充填材の気孔率とがこのような条件を満足することで、製造時や使用時の熱応力によって充填材と壁部(柱状体)との間に隙間が生じたり、充填材や充填材と接触する部分の壁部にクラックが発生したりすることを防止することができる。   Patent Document 2 discloses an appropriate range relationship between the porosity of a columnar body (honeycomb structure) serving as a filter and the porosity of a filler serving as a plugging portion (sealing portion). . Specifically, a configuration is described in which when the porosity of the columnar body is 20 to 80%, the porosity of the plugged portion is 90% or less and 0.15 to 4 times the porosity of the columnar body. ing. When the porosity of the columnar body and the porosity of the filler satisfy such conditions, a gap occurs between the filler and the wall (columnar body) due to thermal stress during production or use, It is possible to prevent the occurrence of cracks in the wall portion of the filler or the portion in contact with the filler.

特許3012167号明細書Japanese Patent No. 3012167 特許4386830号明細書Japanese Patent No. 4386830

しかしながら、特許文献1の技術では、複数の封止部間で封止厚さを不均一にしているため、各セルにおける有効フィルタ領域の長さ(軸方向の長さ)が揃わなくなる。有効フィルタ領域とは、PMを除去するフィルタとして有効に機能する領域のことである。有効フィルタ領域の長さが揃わなくなると、各セルの圧力損失レベルが不均一になり、PMの捕集に偏りが生じ(例えば、圧力損失レベルの低いセルに集中的にPMが捕集される)、その結果、フィルタ機能が短期間で低下してしまう。   However, in the technique of Patent Document 1, since the sealing thickness is not uniform among the plurality of sealing portions, the lengths (the lengths in the axial direction) of the effective filter regions in each cell are not uniform. The effective filter area is an area that effectively functions as a filter for removing PM. If the lengths of the effective filter regions are not uniform, the pressure loss level of each cell becomes non-uniform, and the PM collection is biased (for example, PM is collected in a concentrated manner in cells having a low pressure loss level). As a result, the filter function deteriorates in a short period of time.

一方、特許文献2の技術は、柱状体および充填材の各構成成分については何ら規定せず、柱状体および充填材の各気孔率の関係のみをあまり相違しない範囲に規定することで、柱状体の熱膨張率と充填材の熱膨張率との差を小さくできると記載されている。しかしながら、実施例としては、柱状体および充填材に同様の構成成分を用いた例のみ記載されており、かつ、実際に作成を試みたところ、柱状体と充填材の構成成分を異ならせた場合には、規定されている柱状体および充填材の各気孔率の関係を満足するように製造しても、熱応力によるクラックの発生を思うように防止することができなかった。これは、気孔率による熱膨張率の影響度は必ずしも高いものでなく、その効果は限定的であることに起因すると考えられる。このようなことから鑑みて、特許文献2の技術は、柱状体および充填材において、それぞれの気孔率を近似させるだけでなく構成成分についても近似させるものであるといえる。   On the other hand, the technology of Patent Document 2 does not define any constituents of the columnar body and the filler, and defines only the relationship between the porosity of the columnar body and the filler in a range that does not differ greatly. It is described that the difference between the coefficient of thermal expansion and the coefficient of thermal expansion of the filler can be reduced. However, as an example, only examples using the same constituent components for the columnar body and the filler are described, and when the actual component was created, the constituent components of the columnar body and the filler were made different. However, even if it was manufactured so as to satisfy the specified porosity relationship between the columnar body and the filler, cracks due to thermal stress could not be prevented as expected. This is considered to be due to the fact that the degree of influence of the thermal expansion coefficient due to the porosity is not necessarily high, and the effect is limited. In view of the above, it can be said that the technique of Patent Document 2 approximates not only the porosity of the columnar body and the filler, but also the constituent components.

しかしながら、熱応力によるクラックの発生を防止するために、柱状体および充填材の成分および気孔率を近似させた構成とすることは、柱状体と充填材を構成成分に制約が生じて、材料選択の自由度が低くなる。   However, in order to prevent the occurrence of cracks due to thermal stress, the composition of the columnar body and the filler and the porosity are approximated. The degree of freedom becomes low.

また、柱状体は、排気ガスをそれに含まれるPMを捕集した上で通過させるといったフィルタとしての機能が最大限に発揮できるような構成成分であり気孔率であることが好ましく、充填材は、排気ガスの通過を確実に阻止してセルを封止するといった封止部としての機能が最大限に発揮できるような構成成分であり気孔率であることが好ましい。このように要求される機能が異なる柱状体と充填材に、熱応力によるクラックの発生を防止するためだけに、構成成分および気孔率を近似させるといった制約を課することは、柱状体あるいは充填材あるいはその両方において、機能に支障を来たす恐れもある。   Further, the columnar body is preferably a constituent component and a porosity so that the function of a filter that allows exhaust gas to pass through after collecting PM contained therein can be exhibited to the maximum. It is preferably a constituent component and a porosity so that the function as a sealing portion such as blocking the passage of exhaust gas with certainty and sealing the cell can be maximized. In order to prevent the occurrence of cracks due to thermal stress in the columnar body and the filler having different functions as described above, imposing restrictions such as approximating the constituent components and the porosity is not possible. Or in both, there is a risk of impairing the function.

本発明は、上記課題に鑑み成されたもので、その目的は、各セルの有効フィルタ領域の長さを揃えて圧力損失レベルを均一とし、かつ、ハニカム構造体と封止部の材料の選択に自由度を持たせながら、ハニカム構造体の封止部と接触する部分や封止部に熱応力に起因するクラックの発生を防止することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to make the pressure loss level uniform by aligning the length of the effective filter region of each cell, and to select the material for the honeycomb structure and the sealing portion. It is to prevent the occurrence of cracks due to thermal stress in the contact portion and the sealing portion of the honeycomb structure with the degree of freedom.

本発明のハニカムフィルタは、上記課題を解決するために、セル壁によって区画されることで形成された一方向に延伸する複数のセルを有するハニカム構造体を備え、前記複数のセルにおける延伸方向の一方側の端部が隣接するセル同士交互に封止部にて封止されてなるハニカムフィルタにおいて、前記ハニカム構造体と前記封止部とは構成する成分が異なり、前記ハニカム構造体における前記延伸方向の少なくとも一方側の端部では、前記封止部と前記セル壁との間に、少なくとも1層からなる熱応力緩和層が形成され、前記熱応力緩和層は、前記ハニカム構造体と前記封止部との間の熱膨張率の違いにて生じる熱応力を緩和するもので、前記封止部よりも前記セルの奥方向に延伸して形成されると共に、前記ハニカム構造体の熱膨張率と前記封止部の熱膨張率との間の熱膨張率を有していることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a honeycomb filter of the present invention includes a honeycomb structure having a plurality of cells extending in one direction formed by being partitioned by cell walls, and extending in the extending direction of the plurality of cells. In the honeycomb filter in which the cells on the one side are alternately sealed by the sealing portions between adjacent cells, the honeycomb structure and the sealing portion have different constituent components, and the stretch in the honeycomb structure At least one end in the direction is formed with at least one thermal stress relaxation layer between the sealing portion and the cell wall, and the thermal stress relaxation layer is formed between the honeycomb structure and the sealing member. It relieves the thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient with the stopper, and is formed by extending in the depth direction of the cell from the sealing part, and the thermal expansion coefficient of the honeycomb structure When Characterized in that it has a thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of Kifutome portion.

上記構成によれば、ハニカム構造体と封止部とは構成する成分(構成成分)が異なるので、ハニカム構造体には、排気ガスのフィルタとしての機能が最大限に発揮できる構成成分を選択でき、封止部には、排気ガスの通過を確実に阻止してセルを封止するといった封止部としての機能が最大限に発揮できる構成成分を選択できる。これにより、ハニカム構造体および封止部それぞれの機能の向上を図ると共に、材料の選択範囲を広げてハニカムフィルタの製造を容易にすることができる。   According to the above configuration, since the constituents (constituent components) of the honeycomb structure and the sealing portion are different, it is possible to select constituent components capable of maximizing the function as an exhaust gas filter for the honeycomb structure. For the sealing portion, a constituent component that can exert the function as the sealing portion to reliably prevent the passage of exhaust gas and seal the cell can be selected. Thereby, while improving the function of each of a honeycomb structure and a sealing part, the selection range of material can be expanded and manufacture of a honeycomb filter can be made easy.

ところで、このようにハニカム構造体と封止部との構成成分を異ならせた場合、ハニカム構造体と封止部との熱膨張率の差により生じる熱応力により、ハニカム構造体の封止部と接触する部分や封止部にクラックが発生する問題があるが、上記構成によれば、このような熱応力によるクラックの問題を、封止部とセル壁との間に熱応力緩和層を設けることで解決している。   By the way, when the constituent components of the honeycomb structure and the sealing portion are made different as described above, the thermal stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between the honeycomb structure and the sealing portion causes the sealing portion of the honeycomb structure to Although there is a problem that a crack occurs in a contact part or a sealing part, according to the above configuration, a thermal stress relaxation layer is provided between the sealing part and the cell wall. It is solved by that.

熱応力緩和層は、封止部よりもセルの奥方向(以下、セル奥方向)に延伸して形成されており、これにより、封止部と熱応力緩和層との間に段差が形成されている。このような段差を設けることで、セル壁と熱応力緩和層との境界部分を結ぶ仮想線(熱応力緩和層におけるセル奥方向の端面を結ぶ仮想線)と、熱応力緩和層と封止部との境界部分を結ぶ仮想線(封止部におけるセル奥方向の端面を結ぶ仮想線)の少なくとも2本のライン上に分散させることができる(作用A)。また、応力緩和層を2層以上とし、各層のセル奥方向に延伸する長さを異ならせて、セル奥方向の端面の位置を振る(ずらす)ことで、3本以上のライン上に分散させることができる。なお、このような段差が設けられていない構成では、セル壁と封止部との境界部分を結ぶ仮想線(封止部におけるセル奥方向の端面を結ぶ仮想線)が、直線状に並んでしまい、熱応力の発生箇所がこの1本のライン上に集中してしまう。   The thermal stress relaxation layer is formed so as to extend in the depth direction of the cell (hereinafter referred to as the cell depth direction) from the sealing portion, thereby forming a step between the sealing portion and the thermal stress relaxation layer. ing. By providing such a step, a virtual line connecting the boundary portion between the cell wall and the thermal stress relaxation layer (virtual line connecting the end surface of the thermal stress relaxation layer in the cell depth direction), the thermal stress relaxation layer, and the sealing portion Can be dispersed on at least two lines (virtual line connecting end faces in the cell depth direction in the sealing portion) connecting the boundary portions with (action A). Moreover, the stress relaxation layer is made into two or more layers, the length of each layer extending in the cell depth direction is changed, and the position of the end surface in the cell depth direction is shifted (shifted) to be dispersed on three or more lines. be able to. In the configuration in which such a step is not provided, virtual lines that connect the boundary portions between the cell walls and the sealing portion (virtual lines that connect the end surfaces of the sealing portion in the cell depth direction) are arranged in a straight line. As a result, the locations where thermal stress occurs are concentrated on this single line.

また、熱応力緩和層と封止部との間に段差をつけることで、熱応力緩和層におけるセル壁と接する側とは反対側に空間が確保され、熱応力緩和層が空間側へ膨張することが可能になる。これにより、ハニカム構造体と熱応力緩和層との間の熱膨張率の差、あるいは熱応力緩和層と封止部との間の熱膨張率の差によって、熱応力緩和層とセル壁との境界部分、熱応力緩和層と封止部との境界部分に生じる熱応力が緩和(低減)される(作用B)。   Further, by providing a step between the thermal stress relaxation layer and the sealing portion, a space is secured on the side opposite to the side in contact with the cell wall in the thermal stress relaxation layer, and the thermal stress relaxation layer expands to the space side. It becomes possible. As a result, the difference between the thermal expansion coefficient between the honeycomb structure and the thermal stress relaxation layer, or the difference between the thermal expansion coefficients between the thermal stress relaxation layer and the sealing portion, may cause The thermal stress generated at the boundary portion and the boundary portion between the thermal stress relaxation layer and the sealing portion is relaxed (reduced) (action B).

さらに、熱応力緩和層の熱膨張率は、ハニカム構造体の熱膨張率と封止部の熱膨張率との間に設定されているので、ハニカム構造体と封止部との間の熱膨張率の差が、ハニカム構造体と熱応力緩和層との間の熱膨張率の差と、熱応力緩和層と封止部との間の熱膨張率の差とに変わり、熱膨張率の差自体が小さくなる。これにより、セル壁と熱応力緩和層との境界部分と、熱応力緩和層と封止部との境界部分とにそれぞれ生じる熱応力自体が緩和(低減)される(作用C)。   Further, since the thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation layer is set between the thermal expansion coefficient of the honeycomb structure and the thermal expansion coefficient of the sealing part, the thermal expansion between the honeycomb structure and the sealing part is performed. The difference in the coefficient of expansion changes into a difference in thermal expansion coefficient between the honeycomb structure and the thermal stress relaxation layer and a difference in thermal expansion coefficient between the thermal stress relaxation layer and the sealing portion. It becomes smaller. As a result, the thermal stress itself generated at the boundary portion between the cell wall and the thermal stress relaxation layer and the boundary portion between the thermal stress relaxation layer and the sealing portion is alleviated (reduced) (action C).

以上のように、上記構成によれば、熱応力緩和層を形成して段差を設けることで、セル壁と熱応力緩和層との境界部分および熱応力緩和層と封止部との境界部分にそれぞれ生じる熱応力を複数のライン上に分散させる作用Aと、熱応力緩和層が空間側へ膨張することによりセル壁と熱応力緩和層との境界部分および熱応力緩和層と封止部との境界部分にそれぞれ生じる熱応力自体を緩和させる作用Bと、熱応力緩和層の熱膨張率をハニカム構造体の熱膨張率と封止部の熱膨張率との間にすることで、セル壁と熱応力緩和層との境界部分および熱応力緩和層と封止部との境界部分にそれぞれ生じる熱応力自体を緩和させる作用Cとの相乗により、ハニカム構造体の封止部と接触する部分や封止部に熱応力に起因するクラックが発生することを効果的に防止することができる。   As described above, according to the above configuration, the thermal stress relaxation layer is formed and the step is provided, so that the boundary portion between the cell wall and the thermal stress relaxation layer and the boundary portion between the thermal stress relaxation layer and the sealing portion are formed. Each of the generated thermal stresses on a plurality of lines and the thermal stress relaxation layer expands to the space side, so that the boundary between the cell wall and the thermal stress relaxation layer and the thermal stress relaxation layer and the sealing portion By reducing the thermal stress itself generated at each boundary portion B and the thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation layer between the thermal expansion coefficient of the honeycomb structure and the thermal expansion coefficient of the sealing portion, Due to synergy with the action C that relieves thermal stress itself generated at the boundary portion between the thermal stress relaxation layer and the boundary portion between the thermal stress relaxation layer and the sealing portion, the portion in contact with the sealing portion of the honeycomb structure or the sealing It is effective that cracks due to thermal stress occur in the stop. It is possible to prevent manner.

本発明のハニカムフィルタは、さらに、前記ハニカム構造体の熱膨張率が前記封止部の熱膨張率よりも小さい構成とすることもできる。   The honeycomb filter of the present invention may further have a configuration in which the thermal expansion coefficient of the honeycomb structure is smaller than the thermal expansion coefficient of the sealing portion.

本発明のハニカムフィルタは、さらに、前記封止部と前記熱応力緩和層とは組成が異なる構成とすることもできる。これによれば、封止部、熱応力緩和層の材料の選択幅が広がり、熱膨張率の設定が容易に行える。   In the honeycomb filter of the present invention, the sealing portion and the thermal stress relaxation layer may have different compositions. According to this, the selection range of the material for the sealing portion and the thermal stress relaxation layer is widened, and the thermal expansion coefficient can be easily set.

本発明のハニカムフィルタは、さらに、前記ハニカム構造体は窒化珪素を主成分とし、前記封止部は酸化アルミニウムを主成分とする構成とすることもできる。   In the honeycomb filter of the present invention, the honeycomb structure may include silicon nitride as a main component, and the sealing portion may include aluminum oxide as a main component.

本発明のハニカムフィルタの製造方法は、上記課題を解決するために、前記ハニカム構造体の延伸方向の端部を、流動性を有する第1の材料分散液に浸漬して前記熱応力緩和層を形成する工程と、前記ハニカム構造体の前記熱応力緩和層が形成された端部を、流動性を有する第2の材料分散液に浸漬して前記封止部を形成する工程とを有する。   In order to solve the above-described problem, the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention includes immersing an end portion of the honeycomb structure in a stretching direction in a first material dispersion having fluidity to form the thermal stress relaxation layer. And a step of immersing an end portion of the honeycomb structure on which the thermal stress relaxation layer is formed in a second material dispersion having fluidity to form the sealing portion.

このような手順とすることで、本発明のハニカムフィルタを容易に製造することができる。   By setting it as such a procedure, the honey-comb filter of this invention can be manufactured easily.

本発明のハニカムフィルタの製造方法においては、第1の材料分散液の流動性が第2の材料分散液の流動性よりも高い構成とすることが好ましい。   In the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, the fluidity of the first material dispersion is preferably higher than the fluidity of the second material dispersion.

第1の材料分散液の流動性を高くすることで、熱応力緩和層の内側端面の高さ(封入深さ)を各セル間で揃えることができるので、各層の有効フィルタ領域の長さをより効果的に揃えることができる。また、第1の材料分散液の流動性を高くすることで、層の厚みが薄くなるので、熱応力緩和層を複数の層から構成する場合でも、封入深さの異なる複数の層を容易に形成することができる。封止部となる第2の材料分散液は、セルより脱落することなく留まってセルを封止する必要があるため、流動性が低いものが好ましい。   By increasing the fluidity of the first material dispersion, the height (encapsulation depth) of the inner end face of the thermal stress relaxation layer can be made uniform between the cells, so the effective filter area length of each layer can be reduced. It can be aligned more effectively. In addition, since the thickness of the layer is reduced by increasing the fluidity of the first material dispersion, a plurality of layers with different encapsulation depths can be easily formed even when the thermal stress relaxation layer is composed of a plurality of layers. Can be formed. The second material dispersion that becomes the sealing portion needs to remain without dropping from the cell and seal the cell, and therefore the one having low fluidity is preferable.

本発明により、各セルの有効フィルタ領域の長さを揃えて圧力損失レベルを均一とし、かつ、ハニカム構造体と封止部の材料の選択に自由度を持たせながら、ハニカム構造体の封止部と接触する部分や封止部に熱応力に起因するクラックの発生を防止できるという効果を奏する。   According to the present invention, the honeycomb structure is sealed while the effective filter region length of each cell is made uniform so that the pressure loss level is uniform, and the material of the honeycomb structure and the sealing portion is flexible. There is an effect that it is possible to prevent the occurrence of cracks due to thermal stress in the portion in contact with the portion or the sealing portion.

本発明の実施の一形態に係るハニカムフィルタの軸方向に平行な面の模式断面図である。It is a schematic cross section of a plane parallel to the axial direction of a honeycomb filter according to an embodiment of the present invention. 上記ハニカムフィルタの概観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the said honey-comb filter. 上記ハニカムフィルタにおける1層からなる熱応力緩和層が設けられたセルの端部を拡大して示す模式断面図である。It is a schematic cross section which expands and shows the edge part of the cell in which the thermal stress relaxation layer which consists of one layer in the said honey-comb filter was provided. (a)(b)共に、上記ハニカムフィルタにおける変形例の熱応力緩和層が設けられたセルの端部を拡大して示す模式断面図である。熱応力緩和層として用いることができる変形例の熱応力緩和層を拡大した模式断面図である。(A) and (b) are both schematic cross-sectional views showing an enlarged end portion of a cell provided with a thermal stress relaxation layer of a modification of the honeycomb filter. It is the schematic cross section which expanded the thermal stress relaxation layer of the modification which can be used as a thermal stress relaxation layer. 上記ハニカムフィルタの有効フィルタ領域を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effective filter area | region of the said honey-comb filter. 本発明のその他の実施の形態に係るハニカムフィルタの軸方向に平行な面の模式断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a plane parallel to the axial direction of a honeycomb filter according to another embodiment of the present invention.

以下、本発明を実施の形態により説明する。図1は、本発明の実施の一形態に係るハニカムフィルタの軸方向に平行な面の模式断面図である。図2は、ハニカムフィルタの概観を示す斜視図である。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a plane parallel to the axial direction of a honeycomb filter according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing an overview of the honeycomb filter.

図1あるいは図2に示すように、ハニカムフィルタ1は、円柱状の多孔質セラミック焼成体よりなるハニカム構造体10を有する。ハニカム構造体10における円柱状の本体の内部には、一方向に延伸する複数のセル11が形成されている。各セル11は、軸方向(セルの延伸方向)に垂直な方向の断面形状が略正方形をなし、多孔性のセル壁12に区画されることによって形成されている。多孔性のセル壁12が粒子状物質(以下、PM)の捕集部材となる。   As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the honeycomb filter 1 has a honeycomb structure 10 made of a cylindrical porous ceramic fired body. A plurality of cells 11 extending in one direction are formed inside the cylindrical main body of the honeycomb structure 10. Each cell 11 has a cross-sectional shape that is substantially square in a direction perpendicular to the axial direction (cell extending direction) and is defined by a porous cell wall 12. The porous cell wall 12 serves as a particulate matter (hereinafter, PM) collecting member.

ハニカム構造体10に設けられている各セル11は、延伸方向の一方側の端部が隣接するセル同士交互に封止部21にて封止されている。ハニカムフィルタ1の軸方向端部において、封止部21は市松模様状に配されている。ハニカムフィルタ1は、この封止部21が設けられた端部の構造に特徴がある。これについては後述する。   Each cell 11 provided in the honeycomb structure 10 is sealed with a sealing portion 21 alternately in which cells on one side in the extending direction are adjacent to each other. At the axial end of the honeycomb filter 1, the sealing portions 21 are arranged in a checkered pattern. The honey-comb filter 1 has the characteristics in the structure of the edge part in which this sealing part 21 was provided. This will be described later.

また、ハニカム構造体10の外周部は、外周被覆層15にて被覆されている。外周被覆層15はセラミック層からなり、ハニカム構造体10の外周部に塗布された外周被覆材が焼成されることで形成されている。なお、図1においては、外周被覆層15の記載を省略している。   Further, the outer peripheral portion of the honeycomb structure 10 is covered with the outer peripheral covering layer 15. The outer periphery covering layer 15 is made of a ceramic layer, and is formed by firing an outer periphery covering material applied to the outer periphery of the honeycomb structure 10. In addition, in FIG. 1, description of the outer periphery coating layer 15 is abbreviate | omitted.

このような構成を有するハニカムフィルタ1は、図1に示すように、セル11の延伸方向でもある軸方向が排気ガスの流れと平行となるように配置される。排気ガスは、流れの上流側に位置する端部に封止部21が詰められていないセル(流入側セル)11より流入する。セル内に流入した排気ガスは、多孔性のセル壁12の微細孔を通過して、流入したセル11に隣接する別のセル(流出側セル)11へと移動してそこから流出する。排気ガスがセル壁12の微細孔を通過することにより、排気ガスに含まれるPMがセル壁12に捕集される。捕集されたPMは、ハニカムフィルタ1を再生加熱処理することでセル壁12より除去され、ハニカムフィルタ1の再生がなされる。   As shown in FIG. 1, the honeycomb filter 1 having such a configuration is arranged such that the axial direction, which is also the extending direction of the cells 11, is parallel to the flow of exhaust gas. The exhaust gas flows in from the cell (inflow side cell) 11 in which the sealing portion 21 is not packed at the end located on the upstream side of the flow. The exhaust gas that has flowed into the cell passes through the micropores of the porous cell wall 12, moves to another cell (outflow side cell) 11 adjacent to the flowed cell 11, and flows out from there. As the exhaust gas passes through the fine holes in the cell wall 12, PM contained in the exhaust gas is collected in the cell wall 12. The collected PM is removed from the cell wall 12 by regenerating and heating the honeycomb filter 1, and the honeycomb filter 1 is regenerated.

なお、図2においては、ハニカム構造体10として、ハニカムフィルタ1の軸方向に垂直な面の断面形状が円形をなす円柱状のものを例示したが、該断面形状は特に限定されるものではなく、例えば、楕円形、正方形、長方形、多角形であってもよい。このようなハニカム構造体10の成型は、押出機を用いることで、所望する形状に予め成型することができる。また、ハニカムフィルタ1の軸方向に垂直な面の断面の大きさは、エンジンの排気量によって最適値が決定されるものである。   In FIG. 2, the honeycomb structure 10 is exemplified by a cylindrical shape in which the cross-sectional shape of the surface perpendicular to the axial direction of the honeycomb filter 1 is circular, but the cross-sectional shape is not particularly limited. For example, it may be oval, square, rectangular, or polygonal. Such a honeycomb structure 10 can be molded in advance into a desired shape by using an extruder. Further, the optimum value of the cross-sectional size of the plane perpendicular to the axial direction of the honeycomb filter 1 is determined by the engine displacement.

一方、セル11の断面形状は、略正方形であることが好ましい。しかしながら、必ずしもこれに限定されるものではなく、他の形状であってもよい。セル壁12の厚さも特に限定されるものではなく、例えば、0.2〜0.4mmとすればよい。また、単位面積中のセル数も特に限定されるものではなく、例えば、200〜300cpsiとすればよい。外周被覆層15の厚さも特には限定されないが、概して0.3mm〜1.0mmに設定される。   On the other hand, the cross-sectional shape of the cell 11 is preferably substantially square. However, it is not necessarily limited to this, and other shapes may be used. The thickness of the cell wall 12 is not particularly limited, and may be 0.2 to 0.4 mm, for example. Further, the number of cells in the unit area is not particularly limited, and may be, for example, 200 to 300 cpsi. Although the thickness of the outer peripheral coating layer 15 is not particularly limited, it is generally set to 0.3 mm to 1.0 mm.

また、ハニカムフィルタ1における各部の材料としては、従来からある既存の材料を用いることができる。例えば、ハニカム構造体10は、ハニカム構造体10を構成する材料と、従来公知の焼結助剤、従来公知の各種バインダー等を含んでいる組成物を焼結、または反応焼結等をすることによって形成することができる。   Moreover, as a material of each part in the honey-comb filter 1, the existing existing material can be used. For example, the honeycomb structure 10 is obtained by sintering or reaction sintering a composition containing the material constituting the honeycomb structure 10 and conventionally known sintering aids, conventionally known various binders, and the like. Can be formed.

ハニカム構造体10の構成成分であるセラミック材料としては、窒化珪素,窒化アルミニウム,窒化ホウ素および窒化チタン等の窒化物セラミック、コーディエライト,酸化アルミニウム(アルミナ),シリカ,ムライトおよびチタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック、炭化珪素,炭化ジルコニウム,炭化チタン,炭化タンタルおよび炭化タングステン等の炭化物セラミックなどを挙げることができる。中でも、強度、耐熱性の観点から、窒化珪素が特に好ましい。なお、窒化珪素の珪素と窒素の一部をそれぞれアルミニウムと酸素で置換したサイアロンも窒化珪素質に含まれる。   Examples of the ceramic material that is a constituent of the honeycomb structure 10 include nitride ceramics such as silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, and titanium nitride, cordierite, aluminum oxide (alumina), silica, mullite, and aluminum titanate. Examples thereof include oxide ceramics, carbide ceramics such as silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide. Among these, silicon nitride is particularly preferable from the viewpoint of strength and heat resistance. Note that silicon nitride also includes sialon in which part of silicon and nitrogen in silicon nitride is replaced with aluminum and oxygen, respectively.

封止部21をなす封止材料としては、酸化アルミニウム(アルミナ)、チタン酸アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、コーディエライト、ムライト、アパタイトなどのセラミック坏土、またはセメント材料を使用することができる。これらは単独で使用してもよいし、複数種類を併用してもよい。中でもセメント材料としての汎用性の観点から、酸化アルミニウムを材料とすることが特に好ましい。   As the sealing material forming the sealing portion 21, ceramic clay such as aluminum oxide (alumina), aluminum titanate, silicon carbide, silicon nitride, cordierite, mullite, apatite, or cement material can be used. . These may be used alone or in combination. Among these, aluminum oxide is particularly preferable from the viewpoint of versatility as a cement material.

従来、封止部の封止材料(充填材)としては、ハニカム構造体との間の熱膨張率の差を小さくするために、ハニカム構造体と同様の構成成分を用いることが好ましいとされている。また、特許文献2によれば、構成成分のみならず、ハニカム構造体と封止部の気孔率の範囲までも近しい値に関係付けている。   Conventionally, as the sealing material (filler) of the sealing portion, it is considered preferable to use the same constituent components as those of the honeycomb structure in order to reduce the difference in the coefficient of thermal expansion with the honeycomb structure. Yes. Further, according to Patent Document 2, not only the constituent components but also the porosity range of the honeycomb structure and the sealing portion are related to close values.

しかしながら、排気ガスをそれに含まれるPMを捕集した上で通過させるといったフィルタとしての機能を有するハニカム構造体に対し、封止部は、排気ガスの通過を確実に阻止してセルを封止するといった全く別の機能を有しており、本来であれば、ハニカム構造体および封止部は、それぞれの機能に適した構成成分を選択し、気孔率を設定すべきである。   However, for the honeycomb structure having a filter function of passing exhaust gas after collecting PM contained in the exhaust gas, the sealing portion reliably blocks the passage of the exhaust gas and seals the cells. In other words, the honeycomb structure and the sealing portion should select constituent components suitable for the respective functions and set the porosity.

ハニカムフィルタ1においては、後述するように、封止部21が設けられた端部の構造に特徴があり、これにより、ハニカム構造体10の構成成分とは関係なく封止部21の構成成分を選択することが可能になり、ハニカム構造体10と封止部21とは異なる構成成分からなる。   As will be described later, the honeycomb filter 1 has a feature in the structure of the end portion where the sealing portion 21 is provided, so that the constituent components of the sealing portion 21 are independent of the constituent components of the honeycomb structure 10. The honeycomb structure 10 and the sealing portion 21 are made of different constituent components.

外周被覆層15はセラミック層よりなり、上記したハニカム構造体10の材料に、無機バルーン、コロイダルシリカ、ベントナイト等の無機粒子や無機バインダー等を配合した材料が用いられる。   The outer peripheral coating layer 15 is made of a ceramic layer, and a material obtained by blending inorganic particles such as inorganic balloon, colloidal silica, bentonite, an inorganic binder, or the like with the material of the honeycomb structure 10 described above is used.

次に、ハニカムフィルタ1の特徴的な構成である封止部21が設けられた端部の構造について説明する。図1に示すように、セル壁12と封止部21との間には、少なくとも1層からなる熱応力緩和層20が形成されている。熱応力緩和層20は、セル壁12と封止部21との間の熱膨張率の違いにて生じる熱応力を緩和するものである。   Next, the structure of the end portion provided with the sealing portion 21 which is a characteristic configuration of the honeycomb filter 1 will be described. As shown in FIG. 1, a thermal stress relaxation layer 20 including at least one layer is formed between the cell wall 12 and the sealing portion 21. The thermal stress relaxation layer 20 relaxes thermal stress generated due to the difference in coefficient of thermal expansion between the cell wall 12 and the sealing portion 21.

図3は、1層からなる熱応力緩和層20が設けられたセル11の端部を拡大して示す模式断面図である。図3に示すように、熱応力緩和層20は、封止部21よりもセル11の奥方向(セル奥方向)に延伸して形成されており、熱応力緩和層20と封止部21との間に段差が形成されている。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged end portion of the cell 11 provided with a single layer of thermal stress relaxation layer 20. As shown in FIG. 3, the thermal stress relaxation layer 20 is formed by extending in the depth direction of the cell 11 (cell depth direction) from the sealing portion 21, and the thermal stress relaxation layer 20, the sealing portion 21, and the like. A step is formed between the two.

熱応力緩和層20の封入深さをT1、封止部21の封入深さをT2とすると、T1,T2、はT1>T2の関係にあり、熱応力緩和層20の方が封止部21よりもセル11の端部からセル11の奥側に向かって深く挿入されている。層の封入深さとは、セル11の端部を起点とした層の軸方向の長さである。   When the encapsulation depth of the thermal stress relaxation layer 20 is T1 and the encapsulation depth of the sealing portion 21 is T2, T1 and T2 are in a relationship of T1> T2, and the thermal stress relaxation layer 20 is more sealed than the sealing portion 21. Further, it is inserted deeper from the end of the cell 11 toward the back side of the cell 11. The encapsulating depth of the layer is the axial length of the layer starting from the end of the cell 11.

封止部21と熱応力緩和層20との間に段差を形成したことで、セル壁12と熱応力緩和層20との境界部分を結ぶ仮想線(熱応力緩和層20におけるセル奥方向の端面を結ぶ仮想線)L1(図1参照)と、熱応力緩和層20と封止部21との境界部分を結ぶ仮想線(封止部におけるセル奥方向の端面を結ぶ仮想線)L2(図1参照)の少なくとも2本のライン上に分散させることができる(作用A)。なお、このような段差が設けられていない構成では、セル壁と封止部との境界部分を結ぶ仮想線(封止部におけるセル奥方向の端面を結ぶ仮想線)が、直線状に並んでしまい、熱応力の発生箇所がこの1本のライン上に集中してしまう。   By forming a step between the sealing portion 21 and the thermal stress relaxation layer 20, an imaginary line connecting the boundary portion between the cell wall 12 and the thermal stress relaxation layer 20 (an end surface in the cell depth direction in the thermal stress relaxation layer 20). Imaginary line connecting L1 (see FIG. 1) and a virtual line connecting the boundary portion between the thermal stress relaxation layer 20 and the sealing portion 21 (virtual line connecting the end surfaces of the sealing portion in the cell back direction) L2 (FIG. 1) (See A)) (action A). In the configuration in which such a step is not provided, virtual lines that connect the boundary portions between the cell walls and the sealing portion (virtual lines that connect the end surfaces of the sealing portion in the cell depth direction) are arranged in a straight line. As a result, the locations where thermal stress occurs are concentrated on this single line.

また、熱応力緩和層20と封止部21との間に段差をつけることで、熱応力緩和層20におけるセル壁12と接する側とは反対側に空間が確保され、熱応力緩和層20が空間側へ膨張することが可能になる。   Further, by providing a step between the thermal stress relaxation layer 20 and the sealing portion 21, a space is secured on the side opposite to the side in contact with the cell wall 12 in the thermal stress relaxation layer 20, and the thermal stress relaxation layer 20 It becomes possible to expand to the space side.

これにより、ハニカム構造体10と熱応力緩和層20との間の熱膨張率の差によって、図3の矢印P1にて示す熱応力緩和層20とセル壁12との境界部分に生じる熱応力と、熱応力緩和層20と封止部21との間の熱膨張率の差によって、図3の矢印P2にて示す熱応力緩和層20と封止部21との境界部分に生じる熱応力とが緩和(低減)される(作用B)。   Thereby, due to the difference in thermal expansion coefficient between the honeycomb structure 10 and the thermal stress relaxation layer 20, the thermal stress generated at the boundary portion between the thermal stress relaxation layer 20 and the cell wall 12 indicated by the arrow P1 in FIG. The thermal stress generated at the boundary portion between the thermal stress relaxation layer 20 and the sealing portion 21 indicated by the arrow P2 in FIG. 3 due to the difference in thermal expansion coefficient between the thermal stress relaxation layer 20 and the sealing portion 21. Mitigated (reduced) (action B).

ここで、熱応力緩和層20の封入深さT1は、封止部21の封入深さT2の1.1倍より大きく、2倍より小さい範囲とすることが好ましい。1.1倍以下であると、段差が小さすぎ、熱応力緩和層20がセル壁12側とは反対側の空間へ熱応力を逃がして緩和させる能力が確保できなくなる。また、2倍を超えると、熱応力緩和層20が無駄に長くなり、後述する有効フィルタ領域の長さが短くなってしまう。   Here, the encapsulation depth T1 of the thermal stress relaxation layer 20 is preferably in a range larger than 1.1 times and smaller than 2 times the encapsulation depth T2 of the sealing portion 21. If it is 1.1 times or less, the level difference is too small, and it becomes impossible to ensure the ability of the thermal stress relaxation layer 20 to release and relax the thermal stress to the space opposite to the cell wall 12 side. On the other hand, if it exceeds twice, the thermal stress relaxation layer 20 becomes unnecessarily long, and the length of an effective filter region described later becomes short.

また、熱応力緩和層20が2層以上である場合は、熱応力緩和層20の各層のセル奥方向に延伸する流さを異ならせて、セル奥方向の端面の位置を振る(ずらす)ことが好ましい。このような構成とすることで、3本以上のライン上に分散させることができる。   Further, when the thermal stress relaxation layer 20 has two or more layers, the flow extending in the cell depth direction of each layer of the thermal stress relaxation layer 20 can be varied to shift (shift) the position of the end surface in the cell depth direction. preferable. With such a configuration, it can be dispersed on three or more lines.

さらに、熱応力緩和層20は、セル壁12の熱膨張率と封止部21の熱膨張率との間の熱膨張率を有している。つまり、セル壁12の熱膨張率をW1、熱応力緩和層20の熱膨張率をW2、封止部21の熱膨張率をW3とすると、W1<W2<W3、あるいはW1>W2>W3の関係を満足している。   Furthermore, the thermal stress relaxation layer 20 has a thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of the cell wall 12 and the thermal expansion coefficient of the sealing portion 21. That is, if the thermal expansion coefficient of the cell wall 12 is W1, the thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation layer 20 is W2, and the thermal expansion coefficient of the sealing portion 21 is W3, W1 <W2 <W3 or W1> W2> W3. Satisfied relationship.

このような構成とすることで、ハニカム構造体10と封止部21との間の熱膨張率の差が、ハニカム構造体10と熱応力緩和層20との間の熱膨張率の差と、熱応力緩和層20と封止部21との間の熱膨張率の差とに変わり、熱膨張率の差自体が小さくなる。これにより、図3の矢印P1にて示すセル壁12と熱応力緩和層20との境界部分に生じる熱応力と、図3の矢印P2にて示す熱応力緩和層20と封止部21との境界部分とに生じる熱応力とが緩和(低減)される(作用C)。   With such a configuration, the difference in thermal expansion coefficient between the honeycomb structure 10 and the sealing portion 21 is different from the difference in thermal expansion coefficient between the honeycomb structure 10 and the thermal stress relaxation layer 20. Instead of the difference in thermal expansion coefficient between the thermal stress relaxation layer 20 and the sealing portion 21, the difference in thermal expansion coefficient itself is reduced. Thereby, the thermal stress generated at the boundary portion between the cell wall 12 and the thermal stress relaxation layer 20 indicated by the arrow P1 in FIG. 3, and the thermal stress relaxation layer 20 and the sealing portion 21 indicated by the arrow P2 in FIG. Thermal stress generated at the boundary portion is relaxed (reduced) (action C).

また、熱応力緩和層20が2層以上である場合は、熱応力緩和層20の各層の熱膨張率は、セル壁12の熱膨張率W1と封止部21の熱膨張率W3との間の値であって、徐々に差を詰めるような値であることが好ましい。つまり、セル壁12に近い側から1層目、2層目、3層目、‥とし、それらの熱膨張率を順にW2−1(1層目)、W2−2(2層目)、W2−3(3層目)、‥とすると、W1<W3である場合は、その関係に応じて、W2−1<W2−2<W2−3とすることが好ましく、W1>W3である場合は、W2−1>W2−2>W2−3の関係を満足していることが好ましい。   When the thermal stress relaxation layer 20 has two or more layers, the thermal expansion coefficient of each layer of the thermal stress relaxation layer 20 is between the thermal expansion coefficient W1 of the cell wall 12 and the thermal expansion coefficient W3 of the sealing portion 21. It is preferable that the value be a value that gradually closes the difference. That is, the first layer, the second layer, the third layer,... From the side close to the cell wall 12, and the thermal expansion coefficients thereof are W2-1 (first layer), W2-2 (second layer), W2 in order. -3 (third layer)..., W1 <W3, it is preferable that W2-1 <W2-2 <W2-3 according to the relationship, and if W1> W3 , W2-1> W2-2> W2-3 is preferably satisfied.

但し、熱応力緩和層20をこのように2層以上とする場合、熱応力緩和層20の各層の熱膨張率が全て同じであっても、その内の一部が同じであってもよい。つまり、W1<W3あるいはW1>W3である場合に、W2−1=W2−2=W2−3としたり、W1>W3である場合に、W2−1=W2−2>W2−3としたりというように、全ての層の熱膨張率を、あるいはそのうちの一部の層の熱膨張率を同じにしてもよい。   However, when the thermal stress relaxation layer 20 has two or more layers as described above, the thermal expansion coefficients of the layers of the thermal stress relaxation layer 20 may all be the same or some of them may be the same. That is, W2-1 = W2-2 = W2-3 when W1 <W3 or W1> W3, or W2-1 = W2-2> W2-3 when W1> W3. As described above, the thermal expansion coefficients of all the layers or some of the layers may be the same.

セル壁12、熱応力緩和層20、封止部21、および熱応力緩和層20が複数の層からなる場合はそれらの層も含め、隣り合うもの間の各熱膨張率の差は、最大でも4×10-6/℃以下であることが望ましく、さらに、好ましくは3×10-6/℃以下である。 When the cell wall 12, the thermal stress relaxation layer 20, the sealing portion 21, and the thermal stress relaxation layer 20 are composed of a plurality of layers, the difference in thermal expansion coefficient between adjacent ones including those layers is at most. It is desirably 4 × 10 −6 / ° C. or lower, and more preferably 3 × 10 −6 / ° C. or lower.

このように、セル壁12と封止部21との間に熱応力緩和層20を形成して段差を設けることで、セル壁12と熱応力緩和層20との境界部分および熱応力緩和層20と封止部21との境界部分にそれぞれ生じる熱応力を複数のライン上に分散させる作用Aと、熱応力緩和層20が空間側へ膨張することによりセル壁12と熱応力緩和層20との境界部分および熱応力緩和層20と封止部21との境界部分にそれぞれ生じる熱応力自体を緩和させる作用Bと、熱応力緩和層20の熱膨張率をハニカム構造体10の熱膨張率と封止部21の熱膨張率との間にすることで、セル壁12と熱応力緩和層20との境界部分および熱応力緩和層20と封止部21との境界部分にそれぞれ生じる熱応力自体を緩和させる作用Cとの相乗により、ハニカム構造体10の封止部21と接触する部分や封止部21に熱応力に起因するクラックが発生することを効果的に防止することができる。   As described above, the thermal stress relaxation layer 20 is formed between the cell wall 12 and the sealing portion 21 to provide a step, so that the boundary portion between the cell wall 12 and the thermal stress relaxation layer 20 and the thermal stress relaxation layer 20 are provided. Between the cell wall 12 and the thermal stress relaxation layer 20 due to the expansion of the thermal stress relaxation layer 20 to the space side. The effect B of relaxing the thermal stress itself generated at the boundary portion and the boundary portion between the thermal stress relaxation layer 20 and the sealing portion 21, and the thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation layer 20 are combined with the thermal expansion coefficient of the honeycomb structure 10. The thermal stress itself generated at the boundary portion between the cell wall 12 and the thermal stress relaxation layer 20 and at the boundary portion between the thermal stress relaxation layer 20 and the sealing portion 21 is made between the thermal expansion coefficient of the stopper portion 21. Honeycomb structure due to synergy with action C A crack due to parts or sealing portion 21 which contacts the sealing portion 21 of the body 10 to the thermal stress is generated can be effectively prevented.

そして、このような熱応力緩和層20を設けることで、ハニカム構造体10と封止部21とにおいて構成成分を異ならせることが可能となり、ハニカム構造体10には、排気ガスのフィルタとしての機能が最大限に発揮できる構成成分を選択でき、封止部21には、排気ガスの通過を確実に阻止してセルを封止するといった封止部としての機能が最大限に発揮できる構成成分を選択できる。これにより、ハニカム構造体10および封止部21それぞれの機能の向上を図ると共に、材料の選択範囲を広げてハニカムフィルタ1の製造を容易にすることができる。   By providing such a thermal stress relaxation layer 20, it becomes possible to make the constituent components different between the honeycomb structure 10 and the sealing portion 21, and the honeycomb structure 10 has a function as an exhaust gas filter. Can be selected, and the sealing portion 21 has a constituent component capable of maximizing the function as the sealing portion such as sealing the cell by reliably preventing the passage of exhaust gas. You can choose. Thereby, while improving the function of each of the honeycomb structure 10 and the sealing part 21, the selection range of material can be expanded and manufacture of the honeycomb filter 1 can be made easy.

なお、図3では、熱応力緩和層20が1層である構成を例示したが、上述したように、熱応力緩和層20は2層,3層、あるいはそれ以上であってもよい。図4の(a)(b)は、変形例の熱応力緩和層が設けられたセルの端部を拡大して示す模式断面図である。(a)は、熱応力緩和層が1層目の熱応力緩和層20aと2層目の熱応力緩和層20bとからなり、(b)は、熱応力緩和層が1層目〜3層目の熱応力緩和層20a〜20cからなる。   In FIG. 3, the configuration in which the thermal stress relaxation layer 20 is one layer is illustrated. However, as described above, the thermal stress relaxation layer 20 may have two layers, three layers, or more layers. 4A and 4B are schematic cross-sectional views showing an enlarged end portion of a cell provided with a thermal stress relaxation layer according to a modification. (A) The thermal stress relaxation layer is composed of the first thermal stress relaxation layer 20a and the second thermal stress relaxation layer 20b, and (b) is the first to third layers of the thermal stress relaxation layer. Thermal stress relaxation layers 20a-20c.

図5は、ハニカムフィルタの有効フィルタ領域を示す説明図である。ハニカムフィルタ1の軸方向の両端部に配された熱応力緩和層20と接触する領域を除いた部分が、有効フィルタ領域となる。換言すると、有効フィルタ領域とは、入力側のセル11の最もセル奥方向に延設された熱応力緩和層20の内部面端と、出力側のセル11の最もセル奥方向に延設された熱応力緩和層20の内部面端との間の距離である。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing an effective filter region of the honeycomb filter. A portion excluding a region in contact with the thermal stress relaxation layer 20 disposed at both ends in the axial direction of the honeycomb filter 1 is an effective filter region. In other words, the effective filter region extends in the innermost surface end of the thermal stress relaxation layer 20 extending in the innermost cell direction of the input side cell 11 and in the innermost cell direction of the output side cell 11. It is the distance between the inner surface edges of the thermal stress relaxation layer 20.

ハニカムフィルタ1においては、各々のセルにおいて、セル壁12と封止部21との間に熱応力緩和層20を設け、段差を持たせると共に、熱膨張率の差を緩和することで、ハニカム構造体10の封止部21と接触する部分や封止部21に熱応力に起因するクラックが発生することを防止する。したがって、図5の示すように、各セル11における有効フィルタ領域を揃えることができ、圧力損失レベルを均一にできる。   In the honeycomb filter 1, in each cell, the thermal stress relaxation layer 20 is provided between the cell wall 12 and the sealing portion 21 to provide a step, and the difference in thermal expansion coefficient is alleviated. The crack which originates in a thermal stress in the part which contacts the sealing part 21 of the body 10, or the sealing part 21 is prevented. Therefore, as shown in FIG. 5, the effective filter area in each cell 11 can be made uniform, and the pressure loss level can be made uniform.

なお、図1で示したハニカムフィルタ1においては、ハニカムフィルタ1の両端部において、熱応力緩和層20を設ける構成を採用したが、熱応力緩和層20は少なくとも一方側の端部に備えられていればよい。   In the honeycomb filter 1 shown in FIG. 1, the thermal stress relaxation layer 20 is provided at both ends of the honeycomb filter 1. However, the thermal stress relaxation layer 20 is provided at least at one end. Just do it.

図6は、本発明のその他の実施の形態に係るハニカムフィルタの軸方向に平行な面の模式断面図である。図6に示すように、ハニカムフィルタ1Aでは、軸方向の一方側の端部にのみ熱応力緩和層20を設けており、他方側の端部は、従来通りの封止部21のみにて封止している。このような一方側の端部にのみ、熱応力緩和層20を設ける構成を採用したハニカムフィルタ1Aでは、図6に示すように、熱応力緩和層20が設けられた端部側が排気ガスの流れの下流側に配置される。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a plane parallel to the axial direction of a honeycomb filter according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in the honeycomb filter 1A, the thermal stress relaxation layer 20 is provided only at one end portion in the axial direction, and the other end portion is sealed only by the conventional sealing portion 21. It has stopped. In the honeycomb filter 1A adopting the configuration in which the thermal stress relaxation layer 20 is provided only at the one end portion, as shown in FIG. 6, the end portion side where the thermal stress relaxation layer 20 is provided is the flow of exhaust gas. It is arranged on the downstream side.

ハニカムフィルタは、排気ガスの流れの下流側に配置される側に、上流側よりもより多くの熱負荷がかかる。したがって、少なくとも排気ガスの流れの下流側に配置される側を熱応力緩和層20が設けられた側としておくことで、熱応力によるクラックの発生を効果的に防止できる。   In the honeycomb filter, more heat load is applied to the downstream side of the exhaust gas flow than to the upstream side. Therefore, by setting at least the side disposed on the downstream side of the exhaust gas flow as the side on which the thermal stress relaxation layer 20 is provided, the generation of cracks due to thermal stress can be effectively prevented.

なお、ハニカムフィルタ1,1Aは、ハニカム構造体10が1つの多孔質セラミック焼成体よりなる、いわゆる一体型を例示した。しかしながら、角柱状に形成された複数の多孔質セラミック焼成体であるハニカムセグメント体を、接合部を介して貼り合わせてハニカム構造体とした分割型であってもよい。   The honeycomb filters 1 and 1A exemplify a so-called integral type in which the honeycomb structure 10 is formed of one porous ceramic fired body. However, a divided type in which a honeycomb segment body, which is a plurality of porous ceramic fired bodies formed in a prismatic shape, is bonded to each other through a joint portion may be used.

次に、ハニカム構造体10の複数のセル11を熱応力緩和層20を形成して封止部21にて封止する封止処理の手順を説明する。   Next, a procedure of a sealing process in which a plurality of cells 11 of the honeycomb structure 10 are sealed with the sealing portion 21 by forming the thermal stress relaxation layer 20 will be described.

まず、ハニカム構造体10の軸方向(延伸方向)の端部を、流動性を有する第1の材料分散液に浸漬して熱応力緩和層20を形成する。なお、浸漬するハニカム構造体10の端部において、封止すべきでないセルについては、フィルムなどで塞がれている。ここで、熱応力緩和層20が複数の層からなる場合は、セル壁12に隣接する第1層目から順に、端部を浸漬する深さを徐々に浅くしながら形成していく。また、熱応力緩和層20となる各層で熱膨張率を変更する場合は、浸漬する第1の材料分散液を変更する。   First, the end portion in the axial direction (stretching direction) of the honeycomb structure 10 is immersed in a fluid first material dispersion to form the thermal stress relaxation layer 20. In addition, in the edge part of the honeycomb structure 10 to immerse, the cell which should not be sealed is block | closed with the film etc. Here, in the case where the thermal stress relaxation layer 20 is composed of a plurality of layers, the thermal stress relaxation layer 20 is formed in order from the first layer adjacent to the cell wall 12 while gradually decreasing the depth of immersing the end portion. Moreover, when changing a thermal expansion coefficient in each layer used as the thermal stress relaxation layer 20, the 1st material dispersion liquid to immerse is changed.

熱応力緩和層20が形成されると、続いて、ハニカム構造体10における熱応力緩和層20が形成された側の端部を、流動性を有する第2の材料分散液に浸漬して封止部21を形成する。   When the thermal stress relaxation layer 20 is formed, the end of the honeycomb structure 10 on the side where the thermal stress relaxation layer 20 is formed is then immersed in a second material dispersion having fluidity and sealed. Part 21 is formed.

熱応力緩和層20となる第1の材料分散液と封止部21となる第2の材料分散液とを比較すると、第1の材料分散液の流動性は第2の材料分散液の流動性よりも高く調整することが好ましい。   Comparing the first material dispersion that becomes the thermal stress relaxation layer 20 and the second material dispersion that becomes the sealing portion 21, the fluidity of the first material dispersion is the fluidity of the second material dispersion. It is preferable to adjust higher.

流動性を高くすることで、熱応力緩和層20の内側端面の高さ(封入深さ)を各セル間で揃えることができる。また、流動性を高くすることで、層の厚みが薄くなるので、熱応力緩和層20を複数の層から構成する場合でも、封入深さの異なる複数の層を容易に形成することができる。   By increasing the fluidity, the height (encapsulation depth) of the inner end face of the thermal stress relaxation layer 20 can be made uniform among the cells. In addition, since the thickness of the layer is reduced by increasing the fluidity, even when the thermal stress relaxation layer 20 is composed of a plurality of layers, a plurality of layers having different encapsulation depths can be easily formed.

一方、封止部21となる第2の材料分散液は、セル11より脱落することなく留まってセル11を封止する必要があるため、流動性が低いものが好ましい。なお、有効フィルタ領域は、最もセル11の奥方向に延設された熱応力緩和層20の内部面端にて決定されるので、第2の材料分散液の流動性が低いことで封止部21の高さが揃わなかったとしても、影響するものではない。   On the other hand, since the 2nd material dispersion liquid used as the sealing part 21 needs to remain without dropping from the cell 11 and seal the cell 11, what has low fluidity | liquidity is preferable. In addition, since the effective filter area is determined at the inner surface end of the thermal stress relaxation layer 20 extending most in the depth direction of the cell 11, the fluidity of the second material dispersion is low, so that the sealing portion Even if the heights of 21 are not aligned, there is no influence.

また、熱応力緩和層20は、封止部21と共に、セル11を封止するものでもある。したがって、このような熱応力緩和層20を複数層よりなる構成として、複数の層からなる熱応力緩和層20と封止部21とでセル11を封止する方法は、封止すべきセルの孔径が大きい場合、例えば、排ガスの入口側と出口側のセル孔径を変えたハニカム体において、孔径の大きなセルを封止する方法としても有効である。つまり、本発明の方法は、大きな孔径を複数の層によって徐々に開口部を塞ぐことが可能であるという優れた特性を有している。   The thermal stress relaxation layer 20 also seals the cell 11 together with the sealing portion 21. Therefore, the method of sealing the cell 11 with the thermal stress relaxation layer 20 composed of a plurality of layers and the sealing portion 21 with such a thermal stress relaxation layer 20 composed of a plurality of layers is as follows. When the pore diameter is large, for example, it is effective as a method for sealing cells having a large pore diameter in a honeycomb body in which the cell pore diameters on the inlet side and the outlet side of the exhaust gas are changed. That is, the method of the present invention has an excellent characteristic that it is possible to gradually close the opening with a plurality of layers with a large pore diameter.

本発明を、実施例を挙げてより詳細に説明する。以下に記載する実施例および比較において、気孔率はアルキメデス法の密度計を用いて測定し、熱膨張率は示差熱膨張率測定器を用いて測定した。   The present invention will be described in more detail with reference to examples. In the examples and comparisons described below, the porosity was measured using an Archimedes density meter, and the thermal expansion coefficient was measured using a differential thermal expansion meter.

(実施例1)
窒化珪素(Si34)からなるハニカム構造体10の複数のセル11を、封止部21とセル壁12との間に、1層からなる熱応力緩和層20を設けて封止する封止処理を行った。用いたハニカム構造体10の気孔率は60%、熱膨張率は3×10-6/℃であった。
Example 1
Sealing a plurality of cells 11 of the honeycomb structure 10 made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) by providing a single layer of thermal stress relaxation layer 20 between the sealing portion 21 and the cell wall 12. Stop processing was performed. The used honeycomb structure 10 had a porosity of 60% and a thermal expansion coefficient of 3 × 10 −6 / ° C.

熱応力緩和層20には、酸化アルミニウム(アルミナ:Al23)とコーディエライト(2MgO・2Al23・5SiO2)とを50%(質量比)で混合した粉末をスラリー状にして使用した。封止部21にはアルミナセメントを用い、アルミナセメントをスラリー状にして使用した。 For the thermal stress relaxation layer 20, a powder obtained by mixing aluminum oxide (alumina: Al 2 O 3 ) and cordierite (2MgO · 2Al 2 O 3 · 5SiO 2 ) at 50% (mass ratio) is made into a slurry. used. Alumina cement was used for the sealing part 21, and the alumina cement was used in a slurry state.

上記ハニカム構造体10に対して、熱応力緩和層20となるスラリー(第1の材料分散液)を薄膜状に形成した後、封止部21となるアルミナセメントのスラリー(第2の材料分散液)を充填して封止部21を製作した。熱応力緩和層20の熱膨張率は4.6×10-6/℃、封止部21の熱膨張率は7.2×10-6/℃であった。 After forming the slurry (first material dispersion) to be the thermal stress relaxation layer 20 into a thin film shape with respect to the honeycomb structure 10, the alumina cement slurry (second material dispersion) to be the sealing portion 21 is formed. The sealing part 21 was manufactured. The thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation layer 20 was 4.6 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the sealing portion 21 was 7.2 × 10 −6 / ° C.

(実施例2)
実施例1と同じハニカム構造体10を用いて、複数のセル11を、封止部21とセル壁12との間に、2層からなる熱応力緩和層20を設けて封止する封止処理を行った。
(Example 2)
Sealing process using the same honeycomb structure 10 as in Example 1 to seal a plurality of cells 11 by providing a two-layered thermal stress relaxation layer 20 between the sealing portion 21 and the cell wall 12 Went.

セル壁12に隣接する1層目の熱応力緩和層20aには、酸化アルミニウム33%、コーディエライト67%の割合で混合した粉末をスラリー状にして使用した。2層目の熱応力緩和層20bには、酸化アルミニウム67%(質量比)、コーディエライト33%(質量比)の割合で混合した粉末をスラリー状にして使用した。封止部21にはアルミナセメントを用い、アルミナセメントをスラリー状にして使用した。   For the first thermal stress relaxation layer 20a adjacent to the cell wall 12, a powder mixed at a ratio of 33% aluminum oxide and 67% cordierite was used as a slurry. For the second thermal stress relaxation layer 20b, powder mixed in a proportion of 67% aluminum oxide (mass ratio) and 33% cordierite (mass ratio) was used as a slurry. Alumina cement was used for the sealing part 21, and the alumina cement was used in a slurry state.

上記ハニカム構造体10に対して、1層目の熱応力緩和層20aとなるスラリー(第1の材料分散液)を薄膜状に形成した後、2層目の熱応力緩和層20bとなるスラリー(第1の材料分散液)を薄膜状に形成した。その後、封止部21となるアルミナセメントのスラリー(第2の材料分散液)を充填して封止部21製作した。1層目の熱応力緩和層20aの熱膨張率は3.7×10-6/℃、2層目の熱応力緩和層20bの熱膨張率は5.4×10-6/℃、封止部21の熱膨張率は7.2×10-6/℃であった。 A slurry (first material dispersion) that becomes the first thermal stress relaxation layer 20a is formed in a thin film shape on the honeycomb structure 10 and then the slurry that becomes the second thermal stress relaxation layer 20b ( The first material dispersion) was formed into a thin film. Then, the sealing part 21 was manufactured by filling alumina cement slurry (second material dispersion) to be the sealing part 21. The thermal expansion coefficient of the first thermal stress relaxation layer 20a is 3.7 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the second thermal stress relaxation layer 20b is 5.4 × 10 −6 / ° C. The thermal expansion coefficient of the part 21 was 7.2 × 10 −6 / ° C.

(実施例3)
実施例1と同じハニカム構造体10を用いて、複数のセル11を、封止部21とセル壁12との間に、1層からなる熱応力緩和層20を設けて封止する封止処理を行った。
(Example 3)
Sealing process in which the same honeycomb structure 10 as in Example 1 is used to seal a plurality of cells 11 by providing a single layer of thermal stress relaxation layer 20 between the sealing portion 21 and the cell wall 12. Went.

熱応力緩和層20には、ムライト(3Al23・2SiO2)の粉末をスラリー状にして使用した。封止部21にはアルミナセメントを用い、アルミナセメントをスラリー状にして使用した。 For the thermal stress relaxation layer 20, powder of mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) was used in a slurry state. Alumina cement was used for the sealing part 21, and the alumina cement was used in a slurry state.

上記ハニカム構造体10に対して、熱応力緩和層20となるスラリー(第1の材料分散液)を薄膜状に形成した。その後、封止部21となるアルミナセメントのスラリー(第2の材料分散液)を充填して封止部21を製作した。熱応力緩和層20aの熱膨張率は5×10-6/℃、封止部21の熱膨張率は7.2×10-6/℃であった。 A slurry (first material dispersion) to be the thermal stress relaxation layer 20 was formed in a thin film on the honeycomb structure 10. Then, the sealing part 21 was manufactured by filling an alumina cement slurry (second material dispersion) to be the sealing part 21. The thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation layer 20a was 5 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the sealing portion 21 was 7.2 × 10 −6 / ° C.

(比較例1)
実施例1と同じハニカム構造体10を用いて、複数のセル11を熱応力緩和層20を設けることなく、封止部21のみにて封止する封止処理を行った。封止部21にはアルミナセメントを用い、アルミナセメントをスラリー状にして使用した。
(Comparative Example 1)
Using the same honeycomb structure 10 as in Example 1, a sealing process was performed in which the plurality of cells 11 were sealed only by the sealing portion 21 without providing the thermal stress relaxation layer 20. Alumina cement was used for the sealing part 21, and the alumina cement was used in a slurry state.

上記ハニカム構造体10に対して、アルミナセメントのスラリーを充填して封止部21を製作した。封止部21の熱膨張率は7.2×10-6/℃であった。 The honeycomb structure 10 was filled with an alumina cement slurry to produce a sealing portion 21. The thermal expansion coefficient of the sealing part 21 was 7.2 × 10 −6 / ° C.

(比較例2)
実施例1と同じハニカム構造体10を用いて、複数のセル11を、封止部21とセル壁12との間に、1層からなる熱応力緩和層20を設けて封止する封止処理を行った。
(Comparative Example 2)
Sealing process in which the same honeycomb structure 10 as in Example 1 is used to seal a plurality of cells 11 by providing a single layer of thermal stress relaxation layer 20 between the sealing portion 21 and the cell wall 12. Went.

但し、熱応力緩和層20としては、フォルステライト(2MgO・SiO2)の粉末をスラリー状にして使用した。封止部21にはアルミナセメントを用い、アルミナセメントをスラリー状にして使用した。 However, as the thermal stress relaxation layer 20, forsterite (2MgO.SiO 2 ) powder was used in a slurry state. Alumina cement was used for the sealing part 21, and the alumina cement was used in a slurry state.

上記ハニカム構造体10に対して、熱応力緩和層20となるスラリー(第1の材料分散液)を薄膜状に形成した。その後、封止部21となるアルミナセメントのスラリー(第2の材料分散液)を充填して封止部21を製作した。熱応力緩和層20aの熱膨張率は9.7×10-6/℃、封止部21の熱膨張率は7.2×10-6/℃であった。 A slurry (first material dispersion) to be the thermal stress relaxation layer 20 was formed in a thin film on the honeycomb structure 10. Then, the sealing part 21 was manufactured by filling an alumina cement slurry (second material dispersion) to be the sealing part 21. The thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation layer 20a was 9.7 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the sealing portion 21 was 7.2 × 10 −6 / ° C.

Figure 2014094354
Figure 2014094354

表1に、実施例1〜3、比較例1,2のハニカムフィルタに対して熱衝撃試験を行った結果を示す。表1における多段構造の有無は、熱応力緩和層20による段差の有無を表し、熱膨張率の関係は、熱応力緩和層20、封止部21および熱応力緩和層20の熱膨張率の関係を満足しているか否かを示す。熱膨張率の差(最大)は、熱応力緩和層20、封止部21および熱応力緩和層20、熱応力緩和層20が複数の層からなる場合はそれらの層も含め、隣り合うもの間の熱膨張率の差の最大値を示している。熱衝撃試験は、試験対象のハニカムフィルタを600℃の炉内に2時間保持し、その後空冷する処理を10回繰り返した。封止部21と接触するハニカム構造体10の部分や封止部21にクラックが発生するか否かを確認した。   Table 1 shows the results of thermal shock tests performed on the honeycomb filters of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2. The presence / absence of a multi-stage structure in Table 1 represents the presence / absence of a step due to the thermal stress relaxation layer 20, and the relationship between the thermal expansion coefficients is the relationship between the thermal expansion coefficients of the thermal stress relaxation layer 20, the sealing portion 21, and the thermal stress relaxation layer 20. Whether or not is satisfied. The difference in thermal expansion coefficient (maximum) is that the thermal stress relaxation layer 20, the sealing portion 21, the thermal stress relaxation layer 20, and the thermal stress relaxation layer 20, including those layers, are adjacent to each other. The maximum value of the difference in coefficient of thermal expansion is shown. In the thermal shock test, the process of holding the honeycomb filter to be tested in a furnace at 600 ° C. for 2 hours and then air cooling was repeated 10 times. It was confirmed whether or not a crack occurred in the portion of the honeycomb structure 10 in contact with the sealing portion 21 or in the sealing portion 21.

表1に示すように、熱膨張率3×10-6/℃のハニカム構造体(セル壁)と熱膨張率7.2×10-6/℃の封止部21との差を、熱応力緩和層20,20aを間に設けることで小さくし、隣り合うもの間の熱膨張率の差を、4×10-6/℃以下に抑えた実施例1〜3のハニカムフィルタについては、試験後、封止部21と接触するハニカム構造体10の部分や封止部21にクラックは発生しなかった。 As shown in Table 1, the difference between the honeycomb structure (cell wall) having a thermal expansion coefficient of 3 × 10 −6 / ° C. and the sealing portion 21 having a thermal expansion coefficient of 7.2 × 10 −6 / ° C. is expressed as thermal stress. For the honeycomb filters of Examples 1 to 3, which were made small by providing the relaxation layers 20 and 20a and the difference in coefficient of thermal expansion between adjacent ones was suppressed to 4 × 10 −6 / ° C. or less, after the test In addition, no cracks occurred in the portion of the honeycomb structure 10 that was in contact with the sealing portion 21 or in the sealing portion 21.

これに対し、熱応力緩和層20を設けなかった比較例1においては、セル壁12と封止部21との熱膨張率の差(4.2×10-6/℃)に起因する熱応力が生じ、封止部21にクラックが発生した。また、セル壁12と封止部21との間に、熱膨張率が9.7×10-6/℃の熱応力緩和層20を設けた比較例2では、熱応力緩和層20の熱膨張率がセル壁12と封止部21の各熱膨張率の間に納まっておらず、隣り合うもの間の熱膨張率の差が6.7×10-6/℃もあり、そのため、段差による熱応力の分散や緩和の効果はあったものの、結果的に封止部21と接触するハニカム構造体10や封止部21にクラックが発生した。 On the other hand, in Comparative Example 1 in which the thermal stress relaxation layer 20 was not provided, the thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient (4.2 × 10 −6 / ° C.) between the cell wall 12 and the sealing portion 21. As a result, cracks occurred in the sealing portion 21. In Comparative Example 2 in which the thermal stress relaxation layer 20 having a thermal expansion coefficient of 9.7 × 10 −6 / ° C. is provided between the cell wall 12 and the sealing portion 21, the thermal expansion of the thermal stress relaxation layer 20 is performed. The rate does not fall between the thermal expansion coefficients of the cell wall 12 and the sealing part 21, and the difference in thermal expansion coefficient between adjacent ones is 6.7 × 10 −6 / ° C. Although there was an effect of dispersion and relaxation of thermal stress, as a result, cracks occurred in the honeycomb structure 10 and the sealing portion 21 that were in contact with the sealing portion 21.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するための排気ガス浄化用フィルタとして好適に利用することができる。   The present invention can be suitably used as an exhaust gas purification filter for collecting particulate matter contained in exhaust gas of a diesel engine.

1、1A ハニカムフィルタ
10 ハニカム構造体
11 セル
12 セル壁
15 外周被覆層
20 熱応力緩和層
21 封止部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A Honeycomb filter 10 Honeycomb structure 11 Cell 12 Cell wall 15 Outer peripheral coating layer 20 Thermal stress relaxation layer 21 Sealing part

Claims (6)

セル壁によって区画されることで形成された一方向に延伸する複数のセルを有するハニカム構造体を備え、前記複数のセルにおける延伸方向の一方側の端部が隣接するセル同士交互に封止部にて封止されてなるハニカムフィルタにおいて、
前記ハニカム構造体と前記封止部とは構成する成分が異なり、
前記ハニカム構造体における前記延伸方向の少なくとも一方側の端部では、前記封止部と前記セル壁との間に、少なくとも1層からなる熱応力緩和層が形成され、
前記熱応力緩和層は、前記ハニカム構造体と前記封止部との間の熱膨張率の違いにて生じる熱応力を緩和するもので、前記封止部よりも前記セルの奥方向に延伸して形成されると共に、前記ハニカム構造体の熱膨張率と前記封止部の熱膨張率との間の熱膨張率を有していることを特徴とするハニカムフィルタ。
A honeycomb structure having a plurality of cells extending in one direction formed by being partitioned by a cell wall, wherein one end portion in the extending direction of the plurality of cells is adjacent to each other and alternately sealed In the honeycomb filter sealed with
The honeycomb structure and the sealing portion have different constituent components,
At least at one end of the extending direction in the honeycomb structure, a thermal stress relaxation layer including at least one layer is formed between the sealing portion and the cell wall,
The thermal stress relaxation layer relaxes thermal stress generated due to a difference in thermal expansion coefficient between the honeycomb structure and the sealing portion, and extends in a depth direction of the cell from the sealing portion. And a thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of the honeycomb structure and the thermal expansion coefficient of the sealing portion.
前記ハニカム構造体の熱膨張率が前記封止部の熱膨張率よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載のハニカムフィルタ。   The honeycomb filter according to claim 1, wherein a thermal expansion coefficient of the honeycomb structure is smaller than a thermal expansion coefficient of the sealing portion. 前記封止部と前記熱応力緩和層とは組成が異なることを特徴とする請求項1又は2に記載のハニカムフィルタ。   The honeycomb filter according to claim 1 or 2, wherein the sealing portion and the thermal stress relaxation layer have different compositions. 前記ハニカム構造体は窒化珪素を主成分とし、前記封止部は酸化アルミニウムを主成分とすることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のハニカムフィルタ。   The honeycomb filter according to any one of claims 1 to 3, wherein the honeycomb structure includes silicon nitride as a main component and the sealing portion includes aluminum oxide as a main component. 請求項1〜4の何れか1項に記載のハニカムフィルタの製造方法であって、
前記ハニカム構造体の延伸方向の端部を、流動性を有する第1の材料分散液に浸漬して前記熱応力緩和層を形成する工程と、
前記ハニカム構造体の前記熱応力緩和層が形成された端部を、流動性を有する第2の材料分散液に浸漬して前記封止部を形成する工程とを有することを特徴とするハニカムフィルタの製造方法。
A method for manufacturing a honeycomb filter according to any one of claims 1 to 4,
A step of immersing an end portion of the honeycomb structure in a stretching direction in a first material dispersion having fluidity to form the thermal stress relaxation layer;
A step of immersing an end portion of the honeycomb structure on which the thermal stress relaxation layer is formed in a second material dispersion having fluidity to form the sealing portion. Manufacturing method.
第1の材料分散液の流動性が第2の材料分散液の流動性よりも高いことを特徴とする請求項5に記載のハニカムフィルタの製造方法。   The method for manufacturing a honeycomb filter according to claim 5, wherein the fluidity of the first material dispersion is higher than the fluidity of the second material dispersion.
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