JP2015157257A5 - - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献１は、ＰＭがフィルタ内で偏った堆積をすることを防止するためのものである。特許文献１のハニカム構造体は、開口端のうち、少なくとも一方の最外周または外周から所定数だけ内部方向に位置する外周セルの全てに第二の目封じを有するため、圧力損失の微調整には不向きであった。また、ハニカム構造体のＡｓｈ堆積可能容量を減少させてしまう問題があった。
［１］ 一方の端面である流入側端面から他方の端面である流出側端面まで延びて排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の所定の前記セルである入口セルの前記流出側端面と残余の前記セルである出口セルの前記流入側端面とに配設され、第一の目封じ材で目封じされた後に焼成された第一の目封じ部と、接着材と骨材とを含む第二の目封じ材で目封じされた後に焼成されることなく未焼成である第二の目封じ部と、を備え、前記第二の目封じ部の個数が、前記ハニカム構造部の両端面において前記第一の目封じ部が形成されていないセル開口部の数の３％以内であるハニカム構造体。
［７］ 前記第二の目封じ部を前記ハニカム構造体の流出側端面で、前記ハニカム構造体または前記ハニカムセグメントの中心を通る前記セルの対角線上に並んだセルに備える前記［６］に記載のハニカム構造体。
隔壁４の厚さは、０．０５〜０．６０ｍｍであることが好ましく、０．１０〜０．４５ｍｍであることが更に好ましく、０．１５〜０．４０ｍｍであることが特に好ましい。隔壁４の厚さが０．０５ｍｍ未満であると、構造体としての機械強度が不足してしまうおそれがある。０．６０ｍｍ超であると、圧力損失が上昇する傾向にある。隔壁４の厚さは、中心軸に垂直な断面を顕微鏡観察する方法で測定した値である。
セル３の開口率（第一の目封じ部８、及び第二の目封じ部９が形成されていない場合の開口率）は、３０〜９０％であることが好ましく、４０〜９０％であることが更に好ましく、５０〜９０％であることが特に好ましい。セル３の開口率が３０％未満であると、圧力損失が上昇する傾向にある。９０％超であると、ハニカム構造部６の強度が十分に得られない傾向にある。セル３の開口率は、ハニカム構造部６の一方の端面２及び他方の端面２のそれぞれにおけるセル３の開口率のことである。なお、他方の端面２におけるセル３の開口率と一方の端面２におけるセル３の開口率とは、同じであってもよいし異なっていてもよい。
［１−３−２］第二の目封じ部：
第二の目封じ部９は、第一の目封じ部８が配設されていないセル３に配設されている。したがって、入口セル３ａについては、流入側端面２ａ、出口セル３ｂについては、流出側端面２ｂに配設されている。第二の目封じ部９の個数は、セル３の両端面２ａ，２ｂにおける第一の目封じ部８が形成されていない開口部の３％以内である。第二の目封じ部９の個数を３％以内とすることにより、流入セル開口面積割合、つまりＡｓｈ堆積可能容量をあまり小さくせずに、圧力損失を調整して所望の値とすることができる。また、エンジン出力等への悪影響を防止することもできる。さらに、アイソスタティック強度を増大させ、端面クラックの発生を抑制することもできる。
第二の目封じ部９は、第一の目封じ部８が配設されていないセル３に配設されている。したがって、入口セル３ａについては、流入側端面２ａ、出口セル３ｂについては、流出側端面２ｂに配設されている。第二の目封じ部９の個数は、セル３の両端面２ａ，２ｂにおける第一の目封じ部８が形成されていない開口部の３％以内である。第二の目封じ部９の個数を３％以内とすることにより、流入セル開口面積割合、つまりＡｓｈ堆積可能容量をあまり小さくせずに、圧力損失を調整して所望の値とすることができる。また、エンジン出力等への悪影響を防止することもできる。さらに、アイソスタティック強度を増大させ、端面クラックの発生を抑制することもできる。
乾燥後のハニカム成形体に、第一の目封じ部８を形成した。まず、ハニカム成形体の流入側端面２ａ側のセル３の開口部に、マスクを施した。このとき、マスクを施したセル３と、マスクを施さないセル３とが交互に並ぶようにした。そして、ハニカム成形体のマスクを施した側の端部を目封じスラリーに浸漬して、マスクが施されていないセル３の開口部に目封じスラリーを充填した。そして、乾燥後のハニカム成形体の流出側端面２ｂにおける残りのセル３（即ち、流入側端面２ａにおいて目封じ部を形成していないセル３）についても、同様にして、第一の目封じ部８を形成した。
［スス再生時によるクラック形成試験］
２．０Ｌの４気筒ディーゼルエンジンを用いて、ハニカム構造体１にディーゼルエンジンから排出されたスートを６ｇ／Ｌ捕集した後、ハニカム構造体１をエンジンの後段の排ガス処理システムの配管内に搭載した。その後、エンジン回転数を２０００ｒｐｍ、エンジントルクを６０Ｎｍとし、ハニカム構造体１の入口端面から２０ｍｍ手前で、燃料噴射後９０秒後に排気ガス温度が６２０℃になるよう燃料噴射した。６２０℃に到達した時点でエンジン回転数７９０ｒｐｍ、エンジントルク１０Ｎｍのアイドリング状態へ制御し、ハニカム構造体１内に捕集したススを燃焼した。燃焼試験後、燃焼再生によるハニカム構造体１の損傷を実体顕微鏡により観察、ハニカム構造体１の出口側端面クラックの発生有無を確認した。端面クラックが発生していない場合は、ハニカム構造体１で捕集するスス量を１ｇ／Ｌずつ段階的に増やし（例えば、２回目の試験のスス捕集量は７ｇ／Ｌとなる）、上記スス燃焼試験をハニカム構造体１に端面クラックが発生するまで繰り返し実施した。端面クラックが発生した試験における、ハニカム構造体１内の出口端面から１５ｍｍ手前、且つハニカム構造体１の径方向の中心部（セグメント構造の場合はセグメントの中心部）で経時的に測定したハニカム構造体１の温度が最も高くなった値を「端面クラック発生時のハニカム構造体最高温度」とした。尚、上記温度は直径０．５ｍｍのＫ型熱電対を用いて測定した。
２．０Ｌの４気筒ディーゼルエンジンを用いて、ハニカム構造体１にディーゼルエンジンから排出されたスートを６ｇ／Ｌ捕集した後、ハニカム構造体１をエンジンの後段の排ガス処理システムの配管内に搭載した。その後、エンジン回転数を２０００ｒｐｍ、エンジントルクを６０Ｎｍとし、ハニカム構造体１の入口端面から２０ｍｍ手前で、燃料噴射後９０秒後に排気ガス温度が６２０℃になるよう燃料噴射した。６２０℃に到達した時点でエンジン回転数７９０ｒｐｍ、エンジントルク１０Ｎｍのアイドリング状態へ制御し、ハニカム構造体１内に捕集したススを燃焼した。燃焼試験後、燃焼再生によるハニカム構造体１の損傷を実体顕微鏡により観察、ハニカム構造体１の出口側端面クラックの発生有無を確認した。端面クラックが発生していない場合は、ハニカム構造体１で捕集するスス量を１ｇ／Ｌずつ段階的に増やし（例えば、２回目の試験のスス捕集量は７ｇ／Ｌとなる）、上記スス燃焼試験をハニカム構造体１に端面クラックが発生するまで繰り返し実施した。端面クラックが発生した試験における、ハニカム構造体１内の出口端面から１５ｍｍ手前、且つハニカム構造体１の径方向の中心部（セグメント構造の場合はセグメントの中心部）で経時的に測定したハニカム構造体１の温度が最も高くなった値を「端面クラック発生時のハニカム構造体最高温度」とした。尚、上記温度は直径０．５ｍｍのＫ型熱電対を用いて測定した。
第二の目封じ部９を配設しなかった比較例１を基準とすると、第二の目封じ部９の個数が３％以内の実施例１〜９は、圧力損失を増加させて所望の値としつつ、流入セル開口面積割合、つまりＡｓｈ堆積可能容量をあまり小さくせず、アイソスタティック強度を増大させ、端面クラックの発生を抑制することができた。比較例２は、第二の目封じ個数が多いため、圧力損失が大きくなりすぎた。比較例３は、第二の目封じ個数が多く、第二の目封じ部が入口側に偏っているため、流入セル開口面積割合が小さくなり、Ａｓｈ堆積可能容量が小さくなった。
第二の目封じ部９を配設しなかった比較例４を基準とすると、第二の目封じ部９の個数が３％以内の実施例１０〜１８は、圧力損失を増加させて所望の値としつつ、流入セル開口面積割合、つまりＡｓｈ堆積可能容量をあまり小さくせず、アイソスタティック強度を増大させ、端面クラックの発生を抑制することができた。比較例５は、第二の目封じ個数が多いため、圧力損失が大きくなりすぎた。比較例６は、第二の目封じ個数が多く、第二の目封じ部が入口側に偏っているため、流入セル開口面積割合が小さくなり、Ａｓｈ堆積可能容量が小さくなった。
１：ハニカム構造体、２：端面、２ａ：流入側端面、２ｂ：流出側端面、３：セル、３ａ：所定のセル（入口セル）、３ｂ：残余のセル（出口セル）、３ｅ：不完全セル、３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ：完全セル、４：隔壁、６：ハニカム構造部、７：外周壁、８：第一の目封じ部、９：第二の目封じ部、１０：ハニカムセグメント、２０：軸方向、２１：中心軸。
Claims (10)
- 一方の端面である流入側端面から他方の端面である流出側端面まで延びて排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム構造部と、
前記ハニカム構造部の所定の前記セルである入口セルの前記流出側端面と残余の前記セルである出口セルの前記流入側端面とに配設され、第一の目封じ材で目封じされた後に焼成された第一の目封じ部と、
接着材と骨材とを含む第二の目封じ材で目封じされた後に焼成されることなく未焼成である第二の目封じ部と、を備え、
前記第二の目封じ部の個数が、前記ハニカム構造部の両端面において前記第一の目封じ部が形成されていないセル開口部の数の３％以内であるハニカム構造体。 - 前記第二の目封じ部を前記ハニカム構造体の最外周から完全セルの５セル目までの範囲に備える請求項１に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部が、複数の前記セルを区画形成する多孔質の前記隔壁を有するハニカムセグメントを複数接合して形成され、前記第二の目封じ部を前記ハニカムセグメントの最外周から３セル目までの範囲に備える請求項１に記載のハニカム構造体。
- 前記第二の目封じ部の材料が、前記ハニカム構造部の外周をコートする外周コート材と同一材料である請求項１〜３のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
- 前記第二の目封じ部を前記ハニカム構造体の流入側端面に備える請求項１〜４のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造体のセル形状が、正方形、長方形、菱形及び六角形のいずれかである請求項１〜５のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
- 前記第二の目封じ部を前記ハニカム構造体の流出側端面で、前記ハニカム構造体または前記ハニカムセグメントの中心を通る前記セルの対角線上に並んだセルに備える請求項６に記載のハニカム構造体。
- 前記第二の目封じ部が前記第一の目封じ部と異なる色である請求項１〜７のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
- 流入側端面のセルの水力直径が流出側端面のセルの水力直径よりも大きい請求項１〜８のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
- ハニカム構造体が、コージェライト、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネート、窒化珪素、及び炭化珪素からなる群から選ばれた少なくとも１種のセラミックス材料で形成されている請求項１〜９のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
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