JP2014180606A - ハニカム構造体 - Google Patents
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Abstract
【課題】内外の排ガス流通性の均一化を図って排ガス浄化性能を十分に確保しながら、簡易な構造で中心部と外周部との境界部分の強度を向上させ、全体の強度を十分に確保することができるハニカム構造体を提供すること。
【解決手段】ハニカム構造体１は、隔壁３とセル４とを備え、軸方向に直交する断面において、中心部２１と外周部２２とを有する。中心部２１のセル密度をＡ１、外周部２２のセル密度をＡ２とした場合、セル密度比Ａ１／Ａ２は１＜Ａ１／Ａ２＜１．８５の関係を満たす。中心部２１の隔壁３は、中心隔壁辺部３１１と中心交点部３１２とを有する。外周部２２の隔壁３は、外周隔壁辺部３２１と外周交点部３２２とを有する。境界壁２３は、中心部２１の中心交点部３１２と外周部２２の外周交点部３２２とが一致して重なり合う境界交点部２４を有する。境界交点部２４は、境界壁２３の各辺のそれぞれにおいて、一定の間隔で配置されている。
【選択図】図３
【解決手段】ハニカム構造体１は、隔壁３とセル４とを備え、軸方向に直交する断面において、中心部２１と外周部２２とを有する。中心部２１のセル密度をＡ１、外周部２２のセル密度をＡ２とした場合、セル密度比Ａ１／Ａ２は１＜Ａ１／Ａ２＜１．８５の関係を満たす。中心部２１の隔壁３は、中心隔壁辺部３１１と中心交点部３１２とを有する。外周部２２の隔壁３は、外周隔壁辺部３２１と外周交点部３２２とを有する。境界壁２３は、中心部２１の中心交点部３１２と外周部２２の外周交点部３２２とが一致して重なり合う境界交点部２４を有する。境界交点部２４は、境界壁２３の各辺のそれぞれにおいて、一定の間隔で配置されている。
【選択図】図３
Description
本発明は、自動車等の内燃機関の排ガスを浄化するための触媒の担体として用いられるハニカム構造体に関する。
自動車等の内燃機関の排ガスを浄化するための触媒の担体として、例えば、格子状に設けられた隔壁とその隔壁に囲まれて形成された複数のセルとを備えたハニカム構造体が知られている。ハニカム構造体は、排ガスの通路となる排気管内に設置して用いられる。そして、高温の排ガスをハニカム構造体に流通させることにより、ハニカム構造体に担持した貴金属等の触媒の触媒反応にて排ガスの浄化を行う。
近年、自動車等の排ガス規制が厳しくなっていることから、ハニカム構造体には、より高い排ガス浄化性能が要求されている。
近年、自動車等の排ガス規制が厳しくなっていることから、ハニカム構造体には、より高い排ガス浄化性能が要求されている。
例えば、特許文献１には、内側と外側との排ガス流通性の均一化を図るため、中心部に比べて排ガス流通性が低い外周部のセル密度を中心部よりも低くし、外周部の排ガス流通性を高めたハニカム構造体が開示されている。このハニカム構造体は、中心部と複数に分割可能な外周部とを別々に成形し、これらを接合して構成されているが、接合境界部の寸法ずれ等により、排気管への組み付け（以下、適宜、キャニングという）時に発生する応力（以下、適宜、キャニング応力という）の集中が起こる。また、中心部のセル密度を外周部の約２倍強にしており、外周部のセル密度が低くなってしまうため、今度は外周部における排ガスの吹き抜けという問題が生じる。
また、特許文献２には、排ガス入口側及び出口側において外周部のセル密度を中心部よりも低くし、ハニカム構造体を支持するリテーナによって排ガス入口側及び出口側の際外周部のセルがリテーナによって塞がれないようにしたハニカム構造体が開示されている。このハニカム構造体では、セルが規則正しく配列されるように、つまり不完全な形状のセルで開口面積が小さくなるものを形成しないように、排ガス入口側において中心部のセル密度が外周部のセル密度の４〜１６倍となるようにしている。しかしながら、ハニカム構造体の軸方向中間位置では中心部及び外周部のセル密度は同じであるため、中心部における排ガスの吹き抜けが起こりやすく、内外の排ガス流通性の均一化を十分に図ることができない。
そこで、特許文献３には、ハニカム構造体の中心部と外周部との排ガス流通性を均一化する方法として、中心部と外周部との間に境界壁を設け、外周部のセル密度を中心部よりも低くし、かつ、中心部と外周部とのセル密度差をある程度小さくした（例えば、外周部のセル密度に比べて中心部のセル密度を２倍以下程度とした）ハニカム構造体が開示されている。これによれば、外周部の排ガス流通性を適度に高め、外周部における排ガスの吹き抜けを抑制し、内外の排ガス流通性の均一化を十分に図ることができる。そして、ハニカム構造体に担持した貴金属等の触媒の早期活性化を図ることができ、排ガス浄化性能を向上させることができる。
しかしながら、上記特許文献３のハニカム構造体では、中心部と外周部との境界部分における強度が問題となる。
すなわち、中心部と外周部との間には両者を隔てる境界壁が設けられているが、キャニング応力等はその境界壁付近に集中する。そのため、境界壁やその境界壁に接する隔壁を厚肉化し、強度を確保するといった対策を講じる必要が生じる。
すなわち、中心部と外周部との間には両者を隔てる境界壁が設けられているが、キャニング応力等はその境界壁付近に集中する。そのため、境界壁やその境界壁に接する隔壁を厚肉化し、強度を確保するといった対策を講じる必要が生じる。
ところが、境界壁及びその境界壁に接する隔壁を厚肉化した場合、中心部と外周部との境界部分の質量増加によって熱容量が大きくなり、触媒の早期活性化を図ることが困難となるおそれがある。
また、境界壁周辺には、不完全な形状のセル（隔壁のみに囲まれたセルではなく、隔壁と境界壁とによって囲まれた不完全な形状のセル。以下、不完全セルという。）が形成されているが、境界壁及びその境界壁に接する隔壁を厚肉化した場合、その不完全セルに触媒の目詰まりが発生しやすくなり、触媒担持量にばらつきが生じるおそれがある。
また、境界壁周辺には、不完全な形状のセル（隔壁のみに囲まれたセルではなく、隔壁と境界壁とによって囲まれた不完全な形状のセル。以下、不完全セルという。）が形成されているが、境界壁及びその境界壁に接する隔壁を厚肉化した場合、その不完全セルに触媒の目詰まりが発生しやすくなり、触媒担持量にばらつきが生じるおそれがある。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、内外の排ガス流通性の均一化を図って排ガス浄化性能を十分に確保しながら、簡易な構造で中心部と外周部との境界部分の強度を向上させ、全体の強度を十分に確保することができるハニカム構造体を提供しようとするものである。
本発明の一の態様は、ハニカム状に設けられた隔壁と、
該隔壁に囲まれて形成された複数のセルとを備え、
軸方向に直交する断面において、中心部と、該中心部の外側を覆う外周部とを有し、
上記中心部のセル密度をＡ１、上記外周部のセル密度をＡ２とした場合、セル密度比Ａ１／Ａ２は、１＜Ａ１／Ａ２＜１．８５の関係を満たし、
上記中心部と上記外周部との間には、両者を隔てる多角形状の境界壁が設けられており、
上記中心部の上記隔壁は、多角形状の上記セルの各辺を構成する中心隔壁辺部と、該中心隔壁辺部同士が合流する中心交点部とを有し、
上記外周部の上記隔壁は、多角形状の上記セルの各辺を構成する外周隔壁辺部と、該外周隔壁辺部同士が合流する外周交点部とを有し、
上記境界壁は、上記中心部の上記中心交点部と上記外周部の上記外周交点部とが一致して重なり合う境界交点部を有し、
該境界交点部は、上記境界壁の各辺のそれぞれにおいて、一定の間隔で配置されていることを特徴とするハニカム構造体にある（請求項１）。
該隔壁に囲まれて形成された複数のセルとを備え、
軸方向に直交する断面において、中心部と、該中心部の外側を覆う外周部とを有し、
上記中心部のセル密度をＡ１、上記外周部のセル密度をＡ２とした場合、セル密度比Ａ１／Ａ２は、１＜Ａ１／Ａ２＜１．８５の関係を満たし、
上記中心部と上記外周部との間には、両者を隔てる多角形状の境界壁が設けられており、
上記中心部の上記隔壁は、多角形状の上記セルの各辺を構成する中心隔壁辺部と、該中心隔壁辺部同士が合流する中心交点部とを有し、
上記外周部の上記隔壁は、多角形状の上記セルの各辺を構成する外周隔壁辺部と、該外周隔壁辺部同士が合流する外周交点部とを有し、
上記境界壁は、上記中心部の上記中心交点部と上記外周部の上記外周交点部とが一致して重なり合う境界交点部を有し、
該境界交点部は、上記境界壁の各辺のそれぞれにおいて、一定の間隔で配置されていることを特徴とするハニカム構造体にある（請求項１）。
上記ハニカム構造体は、軸方向に直交する断面において、中心部と、該中心部の外側を覆う外周部とを有する。そして、中心部と外周部とのセル密度比Ａ１／Ａ２は、１＜Ａ１／Ａ２＜１．８５の関係を満たす。このセル密度比Ａ１／Ａ２を上記特定の範囲内とすることにより、中心部に比べて排ガス流通性の低い外周部の排ガス流通性を適度に高めることができ、かつ、外周部における排ガスの吹き抜けを抑制することができる。これにより、内外の排ガス流通性の均一化を図りつつ、ハニカム構造体に担持した触媒の早期活性や排ガス浄化性能も十分に確保することができる。
また、上記ハニカム構造体において、中心部と外周部との間には、両者を隔てる境界壁が設けられている。中心部の隔壁は、セルの各辺を構成する中心隔壁辺部同士が合流する中心交点部を有し、外周部の隔壁は、セルの各辺を構成する外周隔壁辺部同士が合流する外周交点部を有する。そして、境界壁は、中心部の中心交点部と外周部の外周交点部とが一致して重なり合う境界交点部を有し、その境界交点部は、境界壁の各辺のそれぞれにおいて、一定の間隔で配置されている。
そのため、境界交点部は、中心部側から中心隔壁辺部が合流し、外周部側から外周隔壁辺部が合流する箇所となる。このような箇所を境界壁の各辺に一定の間隔で設けた構造とすることにより、外周部よりかかるキャニング応力に対し、境界壁に無理な応力をかけずに中心部の隔壁へその応力を伝達することができる。これにより、従来のように境界壁やその境界壁に接する隔壁を特段に厚肉化することなく、簡易な構造で中心部と外周部との境界部分の強度を向上させることができる。そして、ハニカム構造体全体の強度を十分に確保することができる。
このように、内外の排ガス流通性の均一化を図って排ガス浄化性能を十分に確保しながら、簡易な構造で中心部と外周部との境界部分の強度を向上させ、全体の強度を十分に確保することができるハニカム構造体を提供することができる。
上記ハニカム構造体において、上記境界交点部は、上記境界壁の各辺のそれぞれにおいて、一定の間隔で配置されている。境界壁の各辺における境界交点部同士の間隔（距離）は、ハニカム構造体のキャニング時にそのハニカム構造体に必要な強度等を考慮して設定すればよいが、例えば、外周部のセルのセルピッチ（Ｐ）を基準とした場合に６セル以内（６Ｐ以内）程度で最低圧入方式のキャニング強度確保が可能である。
また、上記中心部及び上記外周部は、上記セルの形状が共に同じ多角形であってもよい（請求項２）。
この場合には、中心部の中心交点部と外周部の外周交点部とを境界壁上において重なり合うように配置し、境界壁に境界交点部を設けるといった構成を容易に実現することができる。
この場合には、中心部の中心交点部と外周部の外周交点部とを境界壁上において重なり合うように配置し、境界壁に境界交点部を設けるといった構成を容易に実現することができる。
また、上記中心部及び上記外周部は、上記セルの形状が共に四角形であり、上記境界壁の形状は、八角形であってもよい（請求項３）。
また、上記中心部及び上記外周部は、上記セルの形状が共に六角形であり、上記境界壁の形状は、六角形であってもよい（請求項４）。
いずれの場合にも、中心部の中心交点部と外周部の外周交点部とを境界壁上において重なり合うように配置し、境界壁に境界交点部を設けるといった構成を容易に実現することができる。
また、上記中心部及び上記外周部は、上記セルの形状が共に六角形であり、上記境界壁の形状は、六角形であってもよい（請求項４）。
いずれの場合にも、中心部の中心交点部と外周部の外周交点部とを境界壁上において重なり合うように配置し、境界壁に境界交点部を設けるといった構成を容易に実現することができる。
なお、上記中心部及び上記外周部の上記セルの形状は、四角形や六角形に限定されるものではなく、種々様々な多角形を採用することができる。また、
また、上記中心部及び上記外周部の上記セルの形状は、共に同じ多角形であってもよいし、互いに異なる多角形であってもよい。
また、上記境界壁の形状は、六角形や八角形に限定されるものではなく、種々様々な多角形を採用することができる。
また、上記中心部及び上記外周部の上記セルの形状は、共に同じ多角形であってもよいし、互いに異なる多角形であってもよい。
また、上記境界壁の形状は、六角形や八角形に限定されるものではなく、種々様々な多角形を採用することができる。
また、上記中心部及び上記外周部の上記セルの向きや大きさ（例えば、セルピッチ等）は、境界壁上において中心部の中心交点部と外周部の外周交点部とが一致して重なり合うように、つまり境界壁に境界交点部を設けることができるように、互いに調整すればよい。言い換えれば、中心部及び外周部のセルの向きや大きさを調整することにより、境界壁上において境界交点部を適切な位置に設けることができる。
例えば、中心部及び外周部のセルの形状が共に正方形の場合、セル密度比Ａ１／Ａ２が１＜Ａ１／Ａ２＜１．８５の関係を満たす範囲において、中心部のセルピッチＢ１と外周部のセルピッチＢ２とのセルピッチ比Ｂ２／Ｂ１を設定する。このとき、セルピッチ比Ｂ２／Ｂ１の値を｛（Ｋ２＋Ｌ２）−１／（Ｍ２＋Ｎ２）−１｝＞１となる値（ただし、Ｋ、Ｌ、Ｍ及びＮはいずれも整数）から選択することにより、境界壁上に境界交点部を適切に構成することができる。
なお、中心部及び外周部のセルのセルピッチとは、隣接するセル間の距離をいう。すなわち、例えば、図２０（ａ）に示すごとく、隔壁３によって囲まれたセル４の形状が四角形（正方形）の場合、セルピッチは同図の距離Ｐ１となる。また、図２０（ｂ）に示すごとく、隔壁３によって囲まれたセル４の形状が六角形の場合、セルピッチは同図の距離Ｐ２となる。
（実施例１）
上記ハニカム構造体にかかる実施例について、図を用いて説明する。
図１〜図３に示すように、本例のハニカム構造体１は、ハニカム状に設けられた隔壁３と、隔壁３に囲まれて形成された複数のセル４とを備えている。また、ハニカム構造体１は、軸方向Ｘに直交する断面において、中心部２１と、中心部２１の外側を覆う外周部２２とを有する。中心部２１のセル密度をＡ１、外周部２２のセル密度をＡ２とした場合、セル密度比Ａ１／Ａ２は、１＜Ａ１／Ａ２＜１．８５の関係を満たす。中心部２１と外周部２２との間には、両者を隔てる多角形状の境界壁２３が設けられている。
上記ハニカム構造体にかかる実施例について、図を用いて説明する。
図１〜図３に示すように、本例のハニカム構造体１は、ハニカム状に設けられた隔壁３と、隔壁３に囲まれて形成された複数のセル４とを備えている。また、ハニカム構造体１は、軸方向Ｘに直交する断面において、中心部２１と、中心部２１の外側を覆う外周部２２とを有する。中心部２１のセル密度をＡ１、外周部２２のセル密度をＡ２とした場合、セル密度比Ａ１／Ａ２は、１＜Ａ１／Ａ２＜１．８５の関係を満たす。中心部２１と外周部２２との間には、両者を隔てる多角形状の境界壁２３が設けられている。
同図に示すように、中心部２１の隔壁３は、多角形状のセル４の各辺を構成する中心隔壁辺部３１１と、中心隔壁辺部３１１同士が合流する中心交点部３１２とを有する。外周部２２の隔壁３は、多角形状のセル４の各辺を構成する外周隔壁辺部３２１と、外周隔壁辺部３２１同士が合流する外周交点部３２２とを有する。
境界壁２３は、中心部２１の中心交点部３１２と外周部２２の外周交点部３２２とが一致して重なり合う境界交点部２４を有する。境界交点部２４は、境界壁２３の各辺のそれぞれにおいて、一定の間隔で配置されている。
以下、これを詳説する。
境界壁２３は、中心部２１の中心交点部３１２と外周部２２の外周交点部３２２とが一致して重なり合う境界交点部２４を有する。境界交点部２４は、境界壁２３の各辺のそれぞれにおいて、一定の間隔で配置されている。
以下、これを詳説する。
図１に示すように、ハニカム構造体１１は、コージェライトからなり、排ガス浄化用の触媒の担体として用いられるものである。
ハニカム構造体１は、四角形格子状に設けられた隔壁３と、その隔壁３に囲まれて形成された複数のセル４と、外周側面を覆う円筒状の外周壁５とを有し、全体を一体的に形成したものである。
ハニカム構造体１は、四角形格子状に設けられた隔壁３と、その隔壁３に囲まれて形成された複数のセル４と、外周側面を覆う円筒状の外周壁５とを有し、全体を一体的に形成したものである。
図２に示すように、ハニカム構造体１は、軸方向Ｘ（図１）に直交する断面において、中心部２１と、中心部２１の外側を覆う外周部２２とにより構成されている。中心部２１と外周部２２との間には、両者を隔てる八角形状の境界壁２３が設けられている。境界壁２３は、各辺を構成する８つの境界辺部（第１境界辺部２３１〜第８境界辺部２３８）を有する。境界壁２３の平均厚みは約０．０９ｍｍである。
なお、図２（図１も同様）では、隔壁３やセル４を簡略化して図示しており、例えば、中心部２１及び外周部２２のセル４の向き、大きさ等は正確ではない。
なお、図２（図１も同様）では、隔壁３やセル４を簡略化して図示しており、例えば、中心部２１及び外周部２２のセル４の向き、大きさ等は正確ではない。
図３に示すように、中心部２１及び外周部２２は、セル４の形状が共に四角形（正方形）であり、セル４の向きが互いに異なる。また、中心部２１のセル密度は、外周部２２のセル密度よりも高い。本例では、中心部２１のセル密度Ａ１が７７．５セル／ｃｍ２（５００セル／平方インチ）、外周部２２のセル密度Ａ２が６２セル／ｃｍ２（４００セル／平方インチ）、セル密度比Ａ１／Ａ２が１．２５である。また、中心部２１の平均セルピッチＢ１が約１．１４ｍｍ、外周部２２の平均セルピッチＢ２が１．２７ｍｍ、セルピッチ比Ｂ２／Ｂ１が約１．１２である。
同図に示すように、中心部２１の隔壁３は、四角形状のセル４の各辺を構成する複数の中心隔壁辺部３１１を有する。各セル４は、４つの中心隔壁辺部３１１に囲まれて形成されている。また、中心部２１の隔壁３は、中心隔壁辺部３１１同士が合流する複数の中心交点部３１２を有する。中心交点部３１２は、４つの中心隔壁辺部３１１が合流することによって形成されている。なお、中心部２１の隔壁３（中心隔壁辺部３１１）の平均厚みは約０．０８ｍｍである。
同図に示すように、外周部２２の隔壁３は、四角形状のセル４の各辺を構成する複数の外周隔壁辺部３２１を有する。各セル４は、４つの外周隔壁辺部３２１に囲まれて形成されている。また、外周部２２の隔壁３は、外周隔壁辺部３２１同士が合流する複数の中心交点部３１２を有する。外周交点部３２２は、４つの外周隔壁辺部３２１が合流することによって形成されている。なお、外周部２２の隔壁３（外周隔壁辺部３２１）の平均厚みは約０．０９ｍｍである。また、中心部２１及び外周部２２の隔壁３の厚みは、外周部２２のセル密度を中心部２１のセル密度よりも低くするため、後に行われる触媒担持工程を考慮すれば、中心部２１と外周部２２との吸水量バランスの関係から外周部２２の隔壁３の平均厚みを中心部２１の隔壁３の平均厚みよりも若干厚くするほうがよい。
同図に示すように、境界壁２３は、中心部２１の中心交点部３１２と外周部２２の外周交点部３２２とが重なり合って一致する境界交点部２４を複数有する。同図では、境界壁２３上の境界交点部２４を明確に示すために、境界交点部２４が設けられている箇所を丸印で示してある。境界交点部２４には、中心部２１側から中心隔壁辺部３１１が合流し、外周部２２側から外周隔壁辺部３２１が合流している。また、境界交点部２４は、境界壁２３の各辺（第１境界辺部２３１〜第８境界辺部２３８）のそれぞれにおいて、一定の間隔で配置されている。
具体的に、境界壁２３の第１境界辺部２３１では、複数の境界交点部２４が一定の間隔Ｃ１で配置されている。また、第３境界辺部２３３、第５境界辺部２３５及び第７境界辺部２３７（図２）も同様である。
また、境界壁２３の第２境界辺部２３２では、複数の境界交点部２４が一定の間隔Ｃ２で配置されている。また、第４境界辺部２３４、第６境界辺部２３６及び第８境界辺部２３８（図２）も同様である。なお、間隔Ｃ２は、間隔Ｃ１よりも距離が短い。
また、境界壁２３の第２境界辺部２３２では、複数の境界交点部２４が一定の間隔Ｃ２で配置されている。また、第４境界辺部２３４、第６境界辺部２３６及び第８境界辺部２３８（図２）も同様である。なお、間隔Ｃ２は、間隔Ｃ１よりも距離が短い。
次に、本例のハニカム構造体１の製造方法について説明する。
本例において、ハニカム構造体１を製造するに当たっては、製造工程そのものは従来と同様の工程を採用することができる。具体的には、まず、ハニカム構造体１を構成するコージェライト原料をハニカム状に成形体として押出成形する。次いで、その成形体を所定の長さに切断し、乾燥した後、焼成する。これにより、ハニカム構造体１が得られる。
なお、押出成形を行う際の金型としては、隔壁３の形状に対応する形状のスリット溝を設けた押出成形用の金型（図示略）を用いることができる。スリット溝は、放電加工、レーザー加工等の方法により形成することができる。
本例において、ハニカム構造体１を製造するに当たっては、製造工程そのものは従来と同様の工程を採用することができる。具体的には、まず、ハニカム構造体１を構成するコージェライト原料をハニカム状に成形体として押出成形する。次いで、その成形体を所定の長さに切断し、乾燥した後、焼成する。これにより、ハニカム構造体１が得られる。
なお、押出成形を行う際の金型としては、隔壁３の形状に対応する形状のスリット溝を設けた押出成形用の金型（図示略）を用いることができる。スリット溝は、放電加工、レーザー加工等の方法により形成することができる。
次に、本例の作用効果について説明する。
本例のハニカム構造体１は、軸方向Ｘに直交する断面において、中心部２１と、中心部２１の外側を覆う外周部２２とを有する。そして、中心部２１と外周部２２とのセル密度比Ａ１／Ａ２は、１＜Ａ１／Ａ２＜１．８５の関係を満たす。このセル密度比Ａ１／Ａ２を上記特定の範囲内とすることにより、中心部２１に比べて排ガス流通性の低い外周部２２の排ガス流通性を適度に高めることができ、かつ、外周部２２における排ガスの吹き抜けを抑制することができる。これにより、内外の排ガス流通性の均一化を図りつつ、ハニカム構造体１に担持した触媒の早期活性や排ガス浄化性能も十分に確保することができる。
本例のハニカム構造体１は、軸方向Ｘに直交する断面において、中心部２１と、中心部２１の外側を覆う外周部２２とを有する。そして、中心部２１と外周部２２とのセル密度比Ａ１／Ａ２は、１＜Ａ１／Ａ２＜１．８５の関係を満たす。このセル密度比Ａ１／Ａ２を上記特定の範囲内とすることにより、中心部２１に比べて排ガス流通性の低い外周部２２の排ガス流通性を適度に高めることができ、かつ、外周部２２における排ガスの吹き抜けを抑制することができる。これにより、内外の排ガス流通性の均一化を図りつつ、ハニカム構造体１に担持した触媒の早期活性や排ガス浄化性能も十分に確保することができる。
また、ハニカム構造体１において、中心部２１と外周部２２との間には、両者を隔てる境界壁２３が設けられている。また、中心部２１の隔壁３は、セル４の各辺を構成する中心隔壁辺部３１１同士が合流する中心交点部３１２を有し、外周部２２の隔壁３は、セル４の各辺を構成する外周隔壁辺部３２１同士が合流する外周交点部３２２と有する。そして、境界壁２３は、中心部２１の中心交点部３１２と外周部２２の外周交点部３２２とが一致して重なり合う境界交点部２４を有し、その境界交点部２４は、境界壁２３の各辺のそれぞれにおいて一定の間隔で配置されている。
そのため、境界交点部２４は、中心部２１側から中心隔壁辺部３１１が合流し、外周部２２側から外周隔壁辺部３２１が合流する箇所となる。このような箇所を境界壁２３の各辺に一定の間隔で設けた構造とすることにより、外周部２３よりかかるキャニング応力に対し、境界壁２３に無理な応力をかけずに中心部２１の隔壁３へその応力を伝達することができる。これにより、従来のように境界壁２３やその境界壁２３に接する隔壁３を特段に厚肉化することなく、簡易な構造で中心部２１と外周部２２との境界部分の強度を向上させることができる。そして、ハニカム構造体１全体の強度を十分に確保することができる。
このように、本例によれば、内外の排ガス流通性の均一化を図って排ガス浄化性能を十分に確保しながら、簡易な構造で中心部２１と外周部２２との境界部分の強度を向上させ、全体の強度を十分に確保することができるハニカム構造体１を提供することができる。
なお、本例では、図２に示すように、ハニカム構造体１の軸方向Ｘに直交する断面の形状が円形であるが、例えば、図４に示すように、境界壁２３の境界交点部２４同士の間隔が小さい第２境界辺部２３２側の外形寸法Ｄが他の方向よりも寸法が大きくなるように構成することもできる。なお、同図のＥ点は、断面の中心である。この場合には、触媒が担持されたハニカム構造体１の製品が断熱性のセラミックスマットを介して金属の排気管内に挿入され利用される際に、製品の強度余裕度を高めることができる。つまり、境界交点部２４の間隔が狭い側に相当する製品外形が、境界交点部２４の間隔が広い側の製品外形よりも大きい形状にすることで、製品全体として高い応力にも耐えられるようになる。
これは、境界交点部２４が外周部２２と中心部２１との間で応力の伝達をする際に主要な部位となるからであり、境界壁２３を挟んだ他の接続部分は形状的に高い剛性を持たずに若干の変形を起こすのに対して、境界交点部２４では大きくひずみを起こすことなく応力伝達する。したがって、境界交点部２４の数が多くなるほど１箇所当りの応力負担は小さくなり、結果として高い応力に耐えることができる。
なお、図４のハニカム構造体１は、後述する実施例２の図８のハニカム構造体１と同様のものである。
なお、図４のハニカム構造体１は、後述する実施例２の図８のハニカム構造体１と同様のものである。
また、本例では、図３に示すように、中心部２１及び外周部２２のセル４の形状が共に正方形であるが、例えば、図５に示すように、中心部２１のセル４の形状を正方形、外周部２２のセル４の形状を長方形とすることもできる。
（実施例２）
本例は、図６〜図１６に示すように、ハニカム構造体１において、中心部２１及び外周部２２のセル密度等を変更した例である。
本例は、図６〜図１６に示すように、ハニカム構造体１において、中心部２１及び外周部２２のセル密度等を変更した例である。
図６に示す例では、中心部２１のセル密度Ａ１が９９．２セル／ｃｍ２（６４０セル／平方インチ）、外周部２２のセル密度Ａ２が６２セル／ｃｍ２（４００セル／平方インチ）、セル密度比Ａ１／Ａ２が１．６である。また、中心部２１の平均セルピッチＢ１が約１．００ｍｍ、外周部２２の平均セルピッチＢ２が１．２７ｍｍ、セルピッチ比（Ｂ２／Ｂ１）が約１．２６である。
図７に示す例では、中心部２１のセル密度Ａ１が８５．９セル／ｃｍ２（約５５４セル／平方インチ）、外周部２２のセル密度Ａ２が６２セル／ｃｍ２（４００セル／平方インチ）、セル密度比Ａ１／Ａ２が約１．３９である。また、中心部２１の平均セルピッチＢ１が約１．０８ｍｍ、外周部２２の平均セルピッチＢ２が１．２７ｍｍ、セルピッチ比Ｂ２／Ｂ１が約１．１８である。
図８に示す例では、中心部２１のセル密度Ａ１が６２セル／ｃｍ２（４００セル／平方インチ）、外周部２２のセル密度Ａ２が３８．２セル／ｃｍ２（約２４６セル／平方インチ）、セル密度比Ａ１／Ａ２が約１．６２である。また、中心部２１の平均セルピッチＢ１が１．２７ｍｍ、外周部２２の平均セルピッチＢ２が約１．６２ｍｍ、セルピッチ比Ｂ２／Ｂ１が約１．２７である。
図９に示す例では、中心部２１のセル密度Ａ１が６２セル／ｃｍ２（４００セル／平方インチ、外周部２２のセル密度Ａ２が４７．７セル／ｃｍ２（約３０８セル／平方インチ）、セル密度比Ａ１／Ａ２が約１．３０である。また、中心部２１の平均セルピッチＢ１が１．２７ｍｍ、外周部２２の平均セルピッチＢ２が約１．４５ｍｍ、セルピッチ比Ｂ２／Ｂ１が約１．１４である。
図１０に示す例では、中心部２１のセル密度Ａ１が６２セル／ｃｍ２（４００セル／平方インチ）、外周部２２のセル密度Ａ２が３６．５セル／ｃｍ２（約２３５セル／平方インチ）、セル密度比Ａ１／Ａ２が約１．７０である。また、中心部２１の平均セルピッチＢ１が１．２７ｍｍ、外周部２２の平均セルピッチＢ２が約１．４２ｍｍ、セルピッチ比Ｂ２／Ｂ１が約１．３０である。
図１１に示す例では、中心部２１のセル密度Ａ１が６２セル／ｃｍ２（４００セル／平方インチ）、外周部２２のセル密度Ａ２が４０．３セル／ｃｍ２（２６０セル／平方インチ）、セル密度比Ａ１／Ａ２が約１．５４である。また、中心部２１の平均セルピッチＢ１が１．２７ｍｍ、外周部２２の平均セルピッチＢ２が約１．４２ｍｍ、セルピッチ比Ｂ２／Ｂ１が約１．２４である。
図１２に示す例では、中心部２１のセル密度Ａ１が１８２．４セル／ｃｍ２（約１１７７セル／平方インチ）、外周部２２のセル密度（Ａ２）が１３９．５セル／ｃｍ２（９００セル／平方インチ）、セル密度比Ａ１／Ａ２が約１．３１である。また、中心部２１の平均セルピッチＢ１が約０．７４ｍｍ、外周部２２の平均セルピッチＢ２が約０．８５ｍｍ、セルピッチ比Ｂ２／Ｂ１が約１．１４である。
図１３に示す例では、中心部２１のセル密度Ａ１が１１１．６セル／ｃｍ２（約７２０セル／平方インチ）、外周部２２のセル密度Ａ２が６２セル／ｃｍ２（４００セル／平方インチ）、セル密度比Ａ１／Ａ２が約１．８０である。また、中心部２１の平均セルピッチＢ１が約０．９５ｍｍ、外周部２２の平均セルピッチＢ２が約１．２７ｍｍ、セルピッチ比Ｂ２／Ｂ１が約１．３４である。
図１４に示す例では、中心部２１のセル密度Ａ１が１０９．４セル／ｃｍ２（約７０６セル／平方インチ）、外周部２２のセル密度Ａ２が９３セル／ｃｍ２（６００セル／平方インチ）、セル密度比Ａ１／Ａ２が約１．１８である。また、中心部２１の平均セルピッチＢ１が約０．９６ｍｍ、外周部２２の平均セルピッチＢ２が約１．０４ｍｍ、セルピッチ比Ｂ２／Ｂ１が約１．０８である。
図１５に示す例では、中心部２１のセル密度Ａ１が１３６．８セル／ｃｍ２（約８８２セル／平方インチ）、外周部２２のセル密度Ａ２が９３セル／ｃｍ２（６００セル／平方インチ）、セル密度比Ａ１／Ａ２が約１．４７である。また、中心部２１の平均セルピッチＢ１が約０．８６ｍｍ、外周部２２の平均セルピッチＢ２が約１．０４ｍｍ、セルピッチ比Ｂ２／Ｂ１が約１．２１である。
図１６に示す例では、中心部２１のセル密度Ａ１が８６．１セル／ｃｍ２（約５５６セル／平方インチ）、外周部２２のセル密度Ａ２が６２セル／ｃｍ２（４００セル／平方インチ）、セル密度比Ａ１／Ａ２が約１．３９である。また、中心部２１の平均セルピッチＢ１が約１．０８ｍｍ、外周部２２の平均セルピッチＢ２が１．２７ｍｍ、セルピッチ比Ｂ２／Ｂ１が約１．１８である。
図６〜図１６に示すいずれの例においても、中心部２１の中心交点部３１２と外周部２２の外周交点部３２２とが境界壁２３上において一致して重なり合うように、中心部２１及び外周部２２のセル４の向きを互いに調整している。
その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。また、実施例１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略している。
その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。また、実施例１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略している。
次に、本例の作用効果について説明する。
図６〜図１６に示すいずれの例の場合にも、実施例１と同様に、境界壁２３の各辺に境界交点部２４を一定の間隔で設けることにより、簡易な構造で中心部２１と外周部２２との境界部分の強度を向上させ、ハニカム構造体１全体の強度を十分に確保することができる。
その他の基本的な作用効果も、実施例１と同様である。
図６〜図１６に示すいずれの例の場合にも、実施例１と同様に、境界壁２３の各辺に境界交点部２４を一定の間隔で設けることにより、簡易な構造で中心部２１と外周部２２との境界部分の強度を向上させ、ハニカム構造体１全体の強度を十分に確保することができる。
その他の基本的な作用効果も、実施例１と同様である。
（実施例３）
本例は、図１７、図１８に示すように、ハニカム構造体１において、中心部２１及び外周部２２のセル４の形状、境界壁２３の形状等を変更した例である。
図１７に示すように、ハニカム構造体１において、中心部２１と外周部２２との間には、両者を隔てる六角形状の境界壁２３が設けられている。境界壁２３は、各辺を構成する６つの境界辺部（第１境界辺部２３１〜第６境界辺部２３６）を有する。境界壁２３の平均厚みは約０．０９５ｍｍである。
本例は、図１７、図１８に示すように、ハニカム構造体１において、中心部２１及び外周部２２のセル４の形状、境界壁２３の形状等を変更した例である。
図１７に示すように、ハニカム構造体１において、中心部２１と外周部２２との間には、両者を隔てる六角形状の境界壁２３が設けられている。境界壁２３は、各辺を構成する６つの境界辺部（第１境界辺部２３１〜第６境界辺部２３６）を有する。境界壁２３の平均厚みは約０．０９５ｍｍである。
図１８に示すように、中心部２１及び外周部２２は、セル４の形状が共に六角形であり、セル４の向きが互いに異なる。また、中心部２１のセル密度は、外周部２２のセル密度よりも高い。本例では、中心部２１のセル密度Ａ１が１０６．９セル／ｃｍ２（約６９０セル／平方インチ）、外周部２２のセル密度Ａ２が８０．２セル／ｃｍ２（約５１７セル／平方インチ）、セル密度比Ａ１／Ａ２が約１．３３である。また、中心部２１の平均セルピッチＢ１が約１．０４ｍｍ、外周部２２の平均セルピッチＢ２が１．２ｍｍ、セルピッチ比Ｂ２／Ｂ１が約１．１５である。
同図に示すように、中心部２１の隔壁３は、六角形状のセル４の各辺を構成する複数の中心隔壁辺部３１１を有する。各セル４は、６つの中心隔壁辺部３１１に囲まれて形成されている。また、中心交点部３１２は、６つの中心隔壁辺部３１１が合流することによって形成されている。なお、中心部２１の隔壁３（中心隔壁辺部３１１）の平均厚みは約０．０８５ｍｍである。
同図に示すように、外周部２２の隔壁３は、六角形状のセル４の各辺を構成する複数の外周隔壁辺部３２１を有する。各セル４は、６つの外周隔壁辺部３２１に囲まれて形成されている。また、外周交点部３２２は、６つの外周隔壁辺部３２１が合流することによって形成されている。なお、外周部２２の隔壁３（外周隔壁辺部３２１）の平均厚みは約０．０９５ｍｍである。
同図に示すように、境界壁２３は、境界交点部２４を複数有する。境界交点部２４には、中心部２１側から中心隔壁辺部３１１が合流し、外周部２２側から外周隔壁辺部３２１が合流している。また、境界交点部２４は、境界壁２３の各辺（第１境界辺部２３１〜第６境界辺部２３６）のそれぞれにおいて、一定の間隔で配置されている。
具体的に、境界壁２３の第１境界辺部２３１では、２つの境界交点部２４（２４ａ、２４ｂ）が存在し、２つの境界交点部２４ａ、２４ｂが互いに位置をずらした状態でそれぞれ一定の間隔Ｃ３で配置されている。また、第３境界辺部２３３及び第５境界辺部２３５（図１７）も同様である。
また、境界壁２３の第２境界辺部２３２では、２つの境界交点部２４（２４ｃ、２４ｄ）が存在し、２つの境界交点部２４ｃ、２４ｄが互いに位置をずらした状態でそれぞれ一定の間隔Ｃ４で配置されている。また、第４境界辺部２３４及び第６境界辺部２３６（図１７）も同様である。なお、間隔Ｃ３と間隔Ｃ４とは同じ距離である。
その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。また、実施例１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略している。
その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。また、実施例１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略している。
次に、本例の作用効果について説明する。
本例の場合にも、実施例１と同様に、境界壁２３の各辺に境界交点部２４を一定の間隔で設けることにより、簡易な構造で中心部２１と外周部２２との境界部分の強度を向上させ、ハニカム構造体１全体の強度を十分に確保することができる。
その他の基本的な作用効果も、実施例１と同様である。
本例の場合にも、実施例１と同様に、境界壁２３の各辺に境界交点部２４を一定の間隔で設けることにより、簡易な構造で中心部２１と外周部２２との境界部分の強度を向上させ、ハニカム構造体１全体の強度を十分に確保することができる。
その他の基本的な作用効果も、実施例１と同様である。
（実施例４）
本例は、ハニカム構造体のセル密度比Ａ１／Ａ２を変化させた場合の排ガス浄化性能について評価を行ったものである。
本例では、中心部のセル密度Ａ１と外周部のセル密度Ａ２とのセル密度比Ａ１／Ａ２が異なる複数のハニカム構造体を準備し、これらについて排ガス浄化性能を評価した。なお、準備したハニカム構造体の基本的な構成は、上述した実施例１等と同様である。
本例は、ハニカム構造体のセル密度比Ａ１／Ａ２を変化させた場合の排ガス浄化性能について評価を行ったものである。
本例では、中心部のセル密度Ａ１と外周部のセル密度Ａ２とのセル密度比Ａ１／Ａ２が異なる複数のハニカム構造体を準備し、これらについて排ガス浄化性能を評価した。なお、準備したハニカム構造体の基本的な構成は、上述した実施例１等と同様である。
排ガス浄化性能の評価は、触媒を担持したハニカム構造体をエンジンの排気管内に設置し、所定の条件でエンジンを運転させた場合に排出されるエミッションの量（本例では炭化水素（ＨＣ）の量）を測定した。なお、本例では、セル密度比Ａ１／Ａ２＝１の場合のエミッションの量を基準（＝１）とした。
図１９に排ガス浄化性能の評価結果を示す。同図は、セル密度比Ａ１／Ａ２とエミッションとの関係を示したものである。なお、同図のグラフは、排ガス流れが中心部と外周部とで平滑化した度合いを測定値に基づいて推定したものである。
同図からわかるように、セル密度比Ａ１／Ａ２が１よりも大きく、１．８５よりも小さい場合には、エミッションが１よりも小さくなっている。しかしながら、セル密度比Ａ１／Ａ２が１．８５以上の場合には、エミッションが１よりも大きくなっている。つまり、セル密度比Ａ１／Ａ２が１＜Ａ１／Ａ２＜１．８５の関係を満たしている場合には、エミッションを低減することができ、排ガス浄化性能を高めることができる。
同図からわかるように、セル密度比Ａ１／Ａ２が１よりも大きく、１．８５よりも小さい場合には、エミッションが１よりも小さくなっている。しかしながら、セル密度比Ａ１／Ａ２が１．８５以上の場合には、エミッションが１よりも大きくなっている。つまり、セル密度比Ａ１／Ａ２が１＜Ａ１／Ａ２＜１．８５の関係を満たしている場合には、エミッションを低減することができ、排ガス浄化性能を高めることができる。
以上の結果から、ハニカム構造体において、中心部のセル密度Ａ１と外周部のセル密度Ａ２とのセル密度比Ａ１／Ａ２が１＜Ａ１／Ａ２＜１．８５の関係を満たすようにすることにより、内外の排ガス流通性の均一化を図りつつ、排ガス浄化性能を十分に確保することができることがわかった。
１ ハニカム構造体
２１ 中心部
２２ 外周部
２３ 境界壁
２４ 境界交点部
３ 隔壁
３１１ 中心隔壁辺部
３１２ 中心交点部
３２１ 外周隔壁辺部
３２２ 外周交点部
４ セル
Ｘ 軸方向
２１ 中心部
２２ 外周部
２３ 境界壁
２４ 境界交点部
３ 隔壁
３１１ 中心隔壁辺部
３１２ 中心交点部
３２１ 外周隔壁辺部
３２２ 外周交点部
４ セル
Ｘ 軸方向
Claims (4)
- ハニカム状に設けられた隔壁（３）と、
該隔壁（３）に囲まれて形成された複数のセル（４）とを備え、
軸方向（Ｘ）に直交する断面において、中心部（２１）と、該中心部（２１）の外側を覆う外周部（２２）とを有し、
上記中心部（２１）のセル密度をＡ１、上記外周部（２２）のセル密度をＡ２とした場合、セル密度比Ａ１／Ａ２は、１＜Ａ１／Ａ２＜１．８５の関係を満たし、
上記中心部（２１）と上記外周部（２２）との間には、両者を隔てる多角形状の境界壁（２３）が設けられており、
上記中心部（２１）の上記隔壁（３）は、多角形状の上記セル（４）の各辺を構成する中心隔壁辺部（３１１）と、該中心隔壁辺部（３１１）同士が合流する中心交点部（３１２）とを有し、
上記外周部（２２）の上記隔壁（３）は、多角形状の上記セル（４）の各辺を構成する外周隔壁辺部（３２１）と、該外周隔壁辺部（３２１）同士が合流する外周交点部（３２２）とを有し、
上記境界壁（２３）は、上記中心部（２１）の上記中心交点部（３１２）と上記外周部（２２）の上記外周交点部（３２２）とが一致して重なり合う境界交点部（２４）を有し、
該境界交点部（２４）は、上記境界壁（２３）の各辺のそれぞれにおいて、一定の間隔で配置されていることを特徴とするハニカム構造体（１）。 - 請求項１に記載のハニカム構造体（１）において、上記中心部（２１）及び上記外周部（２２）は、上記セル（４）の形状が共に同じ多角形であることを特徴とするハニカム構造体（１）。
- 請求項２に記載のハニカム構造体（１）において、上記中心部（２１）及び上記外周部（２２）は、上記セル（４）の形状が共に四角形であり、上記境界壁（２３）の形状は、八角形であることを特徴とするハニカム構造体（１）。
- 請求項２に記載のハニカム構造体（１）において、上記中心部（２１）及び上記外周部（２２）は、上記セル（４）の形状が共に六角形であり、上記境界壁（２３）の形状は、六角形であることを特徴とするハニカム構造体（１）。
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