JP2018130668A - ハニカム構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
前記ハニカム構造部は、前記セルの延びる方向に直交する断面における中央部と外周部との境界に、多孔質の境界壁を有し、
前記ハニカム構造部は、前記中央部における前記隔壁の厚さ及びセルピッチと、前記外周部における前記隔壁の厚さ及びセルピッチとが同じで、且つ、前記中央部における前記隔壁の気孔率が、前記外周部における前記隔壁の気孔率より大きくなるように構成されている、ハニカム構造体。
図1〜図3に示すように、本発明のハニカム構造体の一の実施形態は、多孔質の隔壁1を有するハニカム構造部4を備えたハニカム構造体100である。多孔質の隔壁1は、流入端面11から流出端面12まで延びる流体の流路となる複数のセル2を取り囲むように配設されたものである。ハニカム構造部4は、流入端面11及び流出端面12を両端面とする柱状を呈している。
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法について説明する。
タルク、カオリン、アルミナ、シリカ、及び水酸化アルミニウムを用意し、これらを混合してコージェライト化原料を得た。コージェライト化原料は、その化学組成が、SiO2が42〜56質量%、Al2O3が30〜45質量%、及びMgOが12〜16質量%となるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ、及び水酸化アルミニウムを、所定の割合で調合したものである。
図7に示すように、ハニカム構造体100をステンレス鋼製の試験用缶体400内に装着した。そして、ガスバーナー試験機(図示せず)を用いて、燃焼ガスを1.0Nm3/分の流量でハニカム構造体100に流した。この時、燃料としてはプロパンを使用した。そして、ハニカム構造体100を、240秒間で1100℃まで昇温し、1100℃で240秒間保持した後に、25℃のガスを0.9Nm3/分で5分間流した。そして、「燃焼ガスを流し始めてから、25℃のガスを流し終わるまで」を1サイクルとしたときに、当該サイクルを5サイクル繰り返した。その後、ハニカム構造体100を試験用缶体400から取り出し、顕微鏡を用いて、ハニカム構造体100の端面を観察し、クラックの有無を確認した。ハニカム構造体100の端面を観察にて、クラックが確認された場合には、表2の「熱サイクル試験」の欄に、「クラック有り」と記す。一方で、ハニカム構造体100の端面を観察にて、クラックが確認されなかった場合には、表2の「熱サイクル試験」の欄に、「クラック無し」と記す。図7は、実施例の熱サイクル試験における、ハニカム構造体を缶体に挿入した状態を示す模式図である。また、図7において、符号401に示す矢印は、燃焼ガス及び25℃のガスの流れ方向を示している。
HC浄化試験とは、排ガス中のハイドロカーボン(Hydrocarbon;HC)の浄化性能を評価する試験である。具体的には、まず、図8に示すような、排気システム(Manifold System)を作製した。図8に示す排気システム500は、上流からガソリンエンジン501、及び、評価サンプルであるハニカム構造体(図示せず)を装着した触媒コンバーター502を備えたものである。ガソリンエンジン501としては、排気量2000ccのガソリンエンジンを用い、ダイナモメータ(Dynamometer)で動力を吸収した。このような排気システム500を用いて、HC浄化試験を行った。ここで、図8は、実施例のHC浄化試験において用いられる装置を示す模式図である。以下、HC浄化試験の試験方法について更に詳しく説明する。
触媒を担持したハニカム構造体に、室温条件下、10m2/minの流速でエアーを流通させ、ハニカム構造体の流入端面側における圧力と、流出端面側における圧力を測定した。流入端面側における圧力と、流出端面側における圧力との圧力差を圧力損失(圧損)とした。表2に示す「圧損比」は、触媒を担持したハニカム構造体の前後(即ち、流路の上流側と下流側)での圧損比を示し、「圧損比」が小さいほど、ハニカム構造体に触媒を担持しても低圧損に優れているといえる。
ハニカム構造体の中央部、外周部、境界壁の構成を、表1及び表3に示すように変更して、実施例2〜26のハニカム構造体を製造した。実施例25のハニカム構造体は、中央部における隔壁の厚さに対して、外周部における隔壁の厚さが、+18%であり、本発明において、両者の隔壁の厚さは、同じであるとみなす。また、実施例26のハニカム構造体は、中央部におけるセルピッチに対して、外周部におけるセルピッチが、+6%であり、本発明において、両者のセルピッチは、同じであるとみなす。また、中央部における隔壁の厚さ及びセルピッチ、並びに外周部における隔壁の厚さ及びセルピッチを、表3に示すように変更して、実施例27,28のハニカム構造体を作製した。
ハニカム構造体の中央部、外周部、境界壁の構成を、表3に示すように変更して、比較例1〜3のハニカム構造体を製造した。比較例1のハニカム構造体は、中央部における隔壁の気孔率と、外周部における隔壁の気孔率とが同じとなっている。
表2及び表4に示すように、実施例1〜28のハニカム構造体は、「熱サイクル試験」、「HC浄化試験」、及び「圧損評価」において、良好な結果を得ることができた。
Claims (10)
- 流入端面から流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造部を備え、
前記ハニカム構造部は、前記セルの延びる方向に直交する断面における中央部と外周部との境界に、多孔質の境界壁を有し、
前記ハニカム構造部は、前記中央部における前記隔壁の厚さ及びセルピッチと、前記外周部における前記隔壁の厚さ及びセルピッチとが同じで、且つ、前記中央部における前記隔壁の気孔率が、前記外周部における前記隔壁の気孔率より大きくなるように構成されている、ハニカム構造体。 - 前記ハニカム構造部の前記中央部の気孔率が、50%以上、70%以下である、請求項1に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部の前記外周部の気孔率が、25%以上、50%以下である、請求項1又は2に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部の前記中央部及び前記外周部の前記隔壁の厚さが、0.038mm以上、0.500mm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記隔壁を構成する多孔質材料の平均細孔径が、2μm以上、200μm以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部の前記中央部、及び前記外周部のセルピッチが、0.70mm以上、2.60mm以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部の前記中央部及び前記外周部のセル密度が、15個/cm2以上、233個/cm2以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記隔壁が、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートの群より選択される少なくとも一種のセラミックスを含む材料によって構成されたものである、請求項1〜7のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 内燃機関の排ガス浄化用の触媒担体に用いられる、請求項1〜8のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部の前記隔壁の表面及び前記隔壁の細孔のうちの少なくとも一方に、排ガス浄化用の触媒が担持されている、請求項1〜9のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
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