JP5188435B2 - Honeycomb structure - Google Patents
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Description
本発明は、センサを挿入するためのセンサ挿入用穴が形成されたハニカム構造体に関する。 The present invention relates to a honeycomb structure in which a sensor insertion hole for inserting a sensor is formed.
公害を防止し環境の改善を図るために、自動車の排気ガスの処理に、触媒コンバータが使用される。この触媒コンバータは、排気ガス中に含まれる有害物質（窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素等）を、法律の規制に応じて、環境へ放出可能な成分及び／又は量に変換するものである。排気ガスが触媒コンバータを通過することにより、それに含まれる有害物質は低減される。 In order to prevent pollution and improve the environment, catalytic converters are used to treat automobile exhaust gases. This catalytic converter converts harmful substances (nitrogen oxides, carbon monoxide, hydrocarbons, etc.) contained in exhaust gas into components and / or quantities that can be released to the environment in accordance with legal regulations. is there. By passing the exhaust gas through the catalytic converter, harmful substances contained in the exhaust gas are reduced.
ところが、有害物質が実際に低減されたか否かを確認するために、センサを用いて、直接的に排気ガス中の有害物質の濃度を測定することは、困難である。 However, it is difficult to directly measure the concentration of harmful substances in exhaust gas using a sensor in order to confirm whether or not harmful substances have actually been reduced.
そこで、代わりに、触媒コンバータの機能の監視が行われる。触媒コンバータが機能していれば、有害物質は低減される筈だからである。触媒コンバータの機能の監視は、例えば、触媒コンバータの前後に各々１つの酸素センサを配設し、これらによって、排気ガス中の酸素含有量を測定し、触媒の蓄積容量及び老化プロセスの進行を推測する手段が採られる。また、触媒コンバータの前後に熱センサを配設し、これらを用い、排気ガスの温度変化を測定し、触媒コンバータが働いているか否かを推測する手段が採られる。 Instead, the function of the catalytic converter is monitored. This is because if the catalytic converter is functioning, harmful substances should be reduced. Monitoring the function of the catalytic converter, for example, by installing one oxygen sensor before and after the catalytic converter, by measuring the oxygen content in the exhaust gas, and estimating the storage capacity of the catalyst and the progress of the aging process Measures are taken. In addition, heat sensors are arranged before and after the catalytic converter, and these are used to measure the temperature change of the exhaust gas to estimate whether or not the catalytic converter is working.
従来、前記のようなセンサを、スペースの制約等で触媒コンバータの上流に設置出来ない時は、触媒コンバータを構成するハニカム構造体に、穴を形成して、その穴にセンサを挿入し、ハニカム構造体ごと、自動車の排気系に設置する構成を採用している（例えば、特許文献１、２参照）。 Conventionally, when such a sensor cannot be installed upstream of the catalytic converter due to space constraints, etc., a hole is formed in the honeycomb structure constituting the catalytic converter, and the sensor is inserted into the hole. The structure installed in the exhaust system of an automobile is employed for each structure (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、このような従来のハニカム構造体では、センサを挿入するための穴が、全長に渡って同一孔径の単なる円柱状の穴であるか、あるいは、穴の開口部から底部に向かって孔径が狭まる円錐状の穴であったため、センサ装着時の僅かな位置ズレにより、センサの先端部がハニカム構造体の内部に接触して、ハニカム構造体やセンサが破損しやすいという問題があった。 However, in such a conventional honeycomb structure, the hole for inserting the sensor is a simple cylindrical hole having the same hole diameter over the entire length, or the hole diameter is from the opening to the bottom of the hole. Since the hole is a conical hole that narrows, there is a problem that the tip of the sensor comes into contact with the inside of the honeycomb structure due to a slight positional deviation when the sensor is mounted, and the honeycomb structure and the sensor are easily damaged.
また、センサの周辺（特にセンサの測定ポイントである先端部周辺）に空間が少なく、排気ガスの一部しかセンサに流入（接触）しないため、ガスのサンプリング範囲が狭く、ガスのミキシングによる均質化も不十分となり、センサによって把握（検出）される排気ガスの状態と、ハニカム構造体全体での排気ガスの状態との乖離が大きいという問題もあった。例えば、エンジンをフィードバック制御するために、センサにて排気ガスの空気過剰率（λ）を測定しようとする場合、排気ガス全体のλとセンサにて測定されるλとの間にズレが生じやすく、高精度な排気ガス制御ができなかった。とりわけ、エンジンの気筒間でλのばらつきが大きくなればなるほど、あるいは、ハニカム構造体の径（断面積）が大きくなればなる程、その傾向は顕著なものとなる。同様に、ハニカム構造体に担持された触媒の活性状態を知るために、センサにて排気ガス温度を測定しようとする場合も、排気ガス全体の温度とセンサにて測定される温度との間にズレが生じやすい。 Also, since there is little space around the sensor (especially around the tip, which is the sensor measurement point) and only a part of the exhaust gas flows into (contacts) the sensor, the gas sampling range is narrow and homogenization is achieved by gas mixing. There is also a problem that the difference between the exhaust gas state grasped (detected) by the sensor and the exhaust gas state in the entire honeycomb structure is large. For example, when measuring the excess air ratio (λ) of exhaust gas with a sensor for feedback control of the engine, a deviation is likely to occur between λ of the entire exhaust gas and λ measured by the sensor. Highly accurate exhaust gas control was not possible. In particular, the tendency becomes more prominent as the variation of λ between the cylinders of the engine increases or as the diameter (cross-sectional area) of the honeycomb structure increases. Similarly, when the exhaust gas temperature is measured by a sensor in order to know the active state of the catalyst supported on the honeycomb structure, the temperature between the temperature of the entire exhaust gas and the temperature measured by the sensor is also used. Misalignment is likely to occur.
なお、センサを挿入するための穴の孔径を単純に大きくしてしまえば、前記問題を解消することができるが、この場合には、穴の形成によってハニカム構造体の有効体積が大幅に減少してしまうことになり、それを補うためにハニカム構造体の長尺化等の対策が必要になる。更に、ハニカム構造体の強度低下や熱損失も招くことにもなる。 Note that the above problem can be solved by simply increasing the hole diameter of the hole for inserting the sensor, but in this case, the effective volume of the honeycomb structure is greatly reduced by the formation of the hole. In order to compensate for this, measures such as increasing the length of the honeycomb structure are required. Furthermore, the strength of the honeycomb structure is reduced and heat loss is also caused.
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ハニカム構造体の有効体積の減少、強度低下、熱損失の発生等を最小限に抑えつつ、センサ装着時のハニカム構造体やセンサの損傷を防止できるとともに、より均質なガスをセンサに流入させることで、エンジンを制御しやすくし、高精度に排気ガスを制御することを可能とするハニカム構造体を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional circumstances, and the object of the present invention is to minimize the decrease in the effective volume of the honeycomb structure, the decrease in strength, the occurrence of heat loss, etc. Honeycomb structure that can prevent damage to the honeycomb structure and sensor when the sensor is mounted, and allows more homogeneous gas to flow into the sensor, making it easier to control the engine and controlling exhaust gas with high precision To provide a body.
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下のハニカム構造体が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the following honeycomb structure is provided.
［１］ 流体の入口側となる入口側端面と、流体の出口側となる出口側端面と、当該２つの端面の外周部を繋ぐ外壁と、当該外壁の内側において前記２つの端面間に多孔質体の隔壁によって区画形成された、流体の流路となる複数のセルとを有するハニカム構造体であって、前記ハニカム構造体の外周面にセンサを挿入するためのセンサ挿入用穴が形成され、前記センサ挿入用穴が、その内部に前記センサ挿入用穴の開口部の孔径よりも大きな孔径を持つ拡径部を有し、前記拡径部の最大孔径と前記開口部の孔径との比（最大孔径／開口部の孔径）が１．１〜２．０であるハニカム構造体。 [1] An inlet-side end surface serving as a fluid inlet side, an outlet-side end surface serving as a fluid outlet side, an outer wall connecting the outer peripheral portions of the two end surfaces, and porous between the two end surfaces inside the outer wall A honeycomb structure having a plurality of cells to be fluid flow paths, defined by partition walls of the body, wherein a sensor insertion hole for inserting a sensor is formed on the outer peripheral surface of the honeycomb structure, The sensor insertion hole has an enlarged diameter portion having a diameter larger than that of the opening of the sensor insertion hole, and a ratio between a maximum hole diameter of the enlarged diameter portion and a hole diameter of the opening ( A honeycomb structure having a maximum pore diameter / a pore diameter of the opening portion of 1.1 to 2.0.
［２］ 前記拡径部の最大孔径と前記開口部の孔径との比（最大孔径／開口部の孔径）が１．３〜１．７である［１］に記載のハニカム構造体。 [2] The honeycomb structure according to [1], wherein a ratio of a maximum pore diameter of the enlarged diameter portion to a pore diameter of the opening portion (maximum pore diameter / pore diameter of the opening portion) is 1.3 to 1.7.
［３］ 前記センサ挿入用穴に前記センサを差し込んだ状態としたときに、前記センサ挿入用穴と前記センサとのクリアランスの最大部の寸法が最小部の寸法に比べ１％以上大きい［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。 [3] When the sensor is inserted into the sensor insertion hole, the maximum dimension of the clearance between the sensor insertion hole and the sensor is 1% or more larger than the minimum dimension [1]. Or the honeycomb structure according to [2].
［４］ 前記センサ挿入用穴に前記センサを差し込んだ状態としたときに、前記センサ挿入用穴と前記センサとのクリアランスの最大部の寸法が最小部の寸法に比べ５％以上大きい［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。 [4] When the sensor is inserted into the sensor insertion hole, the maximum dimension of the clearance between the sensor insertion hole and the sensor is 5% or more larger than the minimum dimension [1]. Or the honeycomb structure according to [2].
［５］ 前記拡径部の最大孔径が、前記開口部の孔径よりも前記セル１個分の幅以上大きい［１］〜［４］の何れかに記載のハニカム構造体。 [5] The honeycomb structure according to any one of [1] to [4], wherein a maximum pore diameter of the enlarged diameter portion is larger than a pore diameter of the opening portion by a width of one cell or more.
本発明によれば、センサ挿入用穴が拡径部を有することにより、センサ挿入用穴内部に比較的大きな空間が形成され、その結果、センサ装着時にセンサが多少位置ズレしても、センサがハニカム構造体の内部に接触しにくく、当該接触によるハニカム構造体やセンサの損傷を防止することができる。また、センサ挿入用穴が拡径部を有することにより、センサの周辺に比較的大きな空間が形成され、拡径部を有さない場合に比して、前記空間により多くのセルが連通するため、ガスのサンプリング範囲が拡がるとともに、前記空間にて排気ガスのミキシングが促進され、排気ガス全体の状態に近い均質なガスがセンサに流入し、その結果、高精度に排気ガスを制御することが可能となる。また、本発明においては、単にセンサ挿入用穴の全長に渡って円柱状に孔径を大きくするのではなく、部分的に拡張するようにし、更に、拡径部の最大孔径と開口部の孔径との比（最大孔径／開口部の孔径）を所定範囲に限定することにより、センサ挿入用穴の形成によるハニカム構造体の有効体積の減少、強度低下、熱損失の発生等を小さく抑えることができる。 According to the present invention, since the sensor insertion hole has the enlarged diameter portion, a relatively large space is formed inside the sensor insertion hole. As a result, even if the sensor is slightly displaced when the sensor is mounted, It is difficult to contact the inside of the honeycomb structure, and damage to the honeycomb structure and the sensor due to the contact can be prevented. In addition, since the sensor insertion hole has the enlarged diameter portion, a relatively large space is formed around the sensor, and more cells communicate with the space than in the case where the enlarged diameter portion is not provided. As the gas sampling range is expanded, the exhaust gas mixing is promoted in the space, and a homogeneous gas close to the entire exhaust gas flows into the sensor. As a result, the exhaust gas can be controlled with high accuracy. It becomes possible. Further, in the present invention, the hole diameter is not enlarged in a columnar shape over the entire length of the sensor insertion hole, but is partially expanded. By limiting the ratio (maximum hole diameter / opening hole diameter) to a predetermined range, it is possible to suppress a decrease in the effective volume of the honeycomb structure due to the formation of the sensor insertion hole, a decrease in strength, the occurrence of heat loss, and the like. .
以下、本発明を具体的な実施形態に基づき説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。 Hereinafter, the present invention will be described based on specific embodiments, but the present invention should not be construed as being limited thereto, and based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Various changes, modifications, and improvements can be added.
図５は、本発明に係るハニカム構造体の実施形態の一例を示す斜視図である。図１Ａ〜３Ａは、それぞれ本発明に係るハニカム構造体を筒状の缶体内にキャニングし、センサを装着した状態を示す要部断面図であり、図４Ａは、従来のハニカム構造体を筒状の缶体内にキャニングし、センサを装着した状態を示す要部断面図である。図１Ａ〜４Ａにおいて、センサ１０は、センサ固定用ホルダ１６によって缶体１５に固定されている。図１Ｂ、図２Ｂ、図３Ｂ、図４Ｂは、それぞれ順に、図１Ａ、図２Ａ、図３Ａ、図４Ａにおけるハニカム構造体のセンサ挿入用穴を当該穴の上方から見た要部平面図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an example of an embodiment of a honeycomb structure according to the present invention. FIGS. 1A to 3A are cross-sectional views showing a main part of a state where a honeycomb structure according to the present invention is canned in a cylindrical can and a sensor is mounted, and FIG. It is principal part sectional drawing which shows the state which carried out canning in the inside of the can and attached the sensor. 1A to 4A, the
図５に示すように、本発明のハニカム構造体１は、流体の入口側となる入口側端面２ａと、流体の出口側となる出口側端面２ｂと、当該２つの端面の外周部を繋ぐ外壁４と、外壁４の内側において前記２つの端面間に多孔質体の隔壁３によって区画形成された、流体の流路となる複数のセル５とを有し、その外周面にセンサを挿入するためのセンサ挿入用穴７が形成されたものである。
As shown in FIG. 5, the honeycomb structure 1 of the present invention has an outer wall that connects an inlet
そして、本発明のハニカム構造体１は、その主要な特徴として、図１Ａ〜３Ａ及び図１Ｂ〜３Ｂに示すように、センサ挿入用穴７が、その内部にセンサ挿入用穴７の開口部（入口部）９の孔径よりも大きな孔径を持つ拡径部８を有する。なお、本発明において、センサ挿入用穴７の「孔径」とは、センサ挿入用穴７の長さ方向（軸方向）に垂直な断面における穴形状が円形の場合は、その直径を意味し、円形以外の形状の場合は、水力直径を意味する。
And, as shown in FIGS. 1A to 3A and FIGS. 1B to 3B, the honeycomb structure 1 of the present invention has, as shown in FIGS. It has an enlarged diameter portion 8 having a larger diameter than that of the
本発明のハニカム構造体においては、図１Ａ〜３Ａに示すように、センサ挿入用穴７が拡径部８を有することにより、センサ挿入用穴７内部に比較的大きな空間が形成される。そして、その結果、センサ１０をセンサ挿入用穴７に挿入してセンサ装着する際に、センサ周りに余裕ができ、センサ７が多少位置ズレしても、センサ７がハニカム構造体１の内部に接触しにくくなって、当該接触によるハニカム構造体１やセンサ１０の損傷を防止することができる。
In the honeycomb structure of the present invention, as shown in FIGS. 1A to 3A, the
また、このようにセンサ挿入用穴７が拡径部８を有することにより、センサの周辺に比較的大きな空間が形成されると、図４Ａ及び４Ｂのようにセンサ挿入用穴７が拡径部を有さない場合に比して、前記空間により多くのセルが連通するため、ガスのサンプリング範囲が拡がるとともに、前記空間にて排気ガスのミキシングが促進され、排気ガス全体の状態に近い均質なガスがセンサ１０に流入（接触）して、適性に排気ガスの状態（酸素濃度、ＮＯｘ濃度、温度等）を測定することができるようになり、その結果、高精度に排気ガスを制御することが可能となる。
Further, when the
本発明のハニカム構造体１においては、センサ挿入用穴７の拡径部８の最大孔径Ｄと開口部９の孔径ｄとの比（Ｄ／ｄ）が１．１〜２．０、好ましくは１．３〜１．７である。このＤ／ｄの値が１．１未満では、センサの周辺に十分な空間ができず、本発明の効果が得られにくい場合がある。一方、Ｄ／ｄの値が２．０を超えると、ハニカム構造体のアイソスタティック強度が低下することに加え、センサの周辺の空間が大きくなりすぎて、ハニカム構造体の有効体積が減少しすぎる場合がある。
In the honeycomb structure 1 of the present invention, the ratio (D / d) of the maximum hole diameter D of the enlarged diameter portion 8 of the
なお、既述したように、センサ挿入用穴の孔径を全長に渡って単純に大きくして同様の効果を得ようとする場合には、ハニカム構造体の有効体積の大幅な減少、強度低下、熱損失等を招くことになるが、本発明においては、単にセンサ挿入用穴の全長に渡って円柱状に孔径を大きくするのではなく、部分的に拡張するようにしたので、センサ挿入用穴の形成によるハニカム構造体の有効体積の減少、強度低下、熱損失の発生等を最小限に抑えることができる。 As described above, when the same effect is to be obtained by simply increasing the hole diameter of the sensor insertion hole over the entire length, the effective volume of the honeycomb structure is greatly reduced, the strength is reduced, However, in the present invention, since the hole diameter is not enlarged in a columnar shape over the entire length of the sensor insertion hole, but partially expanded, the sensor insertion hole It is possible to minimize the reduction of the effective volume of the honeycomb structure, the decrease in strength, the occurrence of heat loss, and the like due to the formation of the.
図１Ａ〜３Ａ及び図１Ｂ〜３Ｂには、本発明におけるセンサ挿入用穴のいくつかの形態を例示しているが、センサ挿入用穴は、その内部にセンサ挿入用穴の開口部の孔径よりも大きな孔径を持つ拡径部を有し、前記拡径部の最大孔径と前記開口部の孔径との比（最大孔径／開口部の孔径）が１．１〜２．０であるものであれば、ここに例示した以外の形態であっても良い。 1A to 3A and FIGS. 1B to 3B exemplify some forms of the sensor insertion hole in the present invention, the sensor insertion hole has a hole diameter of the opening of the sensor insertion hole therein. And the ratio of the maximum hole diameter of the enlarged diameter part to the hole diameter of the opening (maximum hole diameter / hole diameter of the opening) is 1.1 to 2.0. For example, a form other than those exemplified here may be used.
また、本発明においては、センサ挿入用穴７にセンサ１０を差し込んだ状態としたときに、センサ挿入用穴７とセンサ１０とのクリアランスの最大部の寸法Ｃが最小部の寸法ｃに比べ１％以上大きいことが好ましく、５％以上大きいことが更に好ましい。これが１％未満では、センサの周辺に十分な空間ができず、本発明の効果が得られにくい場合がある。
In the present invention, when the
更に、本発明においては、センサ挿入用穴７の拡径部８の最大孔径Ｄが、センサ挿入用穴７の開口部９の孔径ｄよりもセル１個分の幅以上大きいことが好ましく、セル２個分の幅以上大きいことが更に好ましい。これがセル１個分の幅未満では、センサの周辺に十分な空間ができず、本発明の効果が得られにくい場合がある。
Furthermore, in the present invention, it is preferable that the maximum hole diameter D of the enlarged diameter portion 8 of the
センサ挿入用穴の長さ方向（軸方向）に垂直な断面における形状は、特に限定されるものではなく、装着しようとするセンサの形状に応じて好適な形状を選択することができる。センサ挿入用穴の開口部の孔径は、少なくとも装着しようとするセンサが挿入できる大きさであることが必要である。なお、センサの直径は、温度測定用熱電対の場合、市販サイズでは、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．６ｍｍ、２．３ｍｍ、３．２ｍｍ、４．８ｍｍ、６．４ｍｍ、８．０ｍｍ等のサイズが一般的である。また、酸素センサ等のガスセンサの場合は、１０〜１５ｍｍが一般的である。 The shape of the cross section perpendicular to the length direction (axial direction) of the sensor insertion hole is not particularly limited, and a suitable shape can be selected according to the shape of the sensor to be mounted. The diameter of the opening of the sensor insertion hole needs to be at least large enough to allow the sensor to be mounted to be inserted. In the case of a thermocouple for temperature measurement, the diameter of the sensor is 0.5 mm, 1.0 mm, 1.6 mm, 2.3 mm, 3.2 mm, 4.8 mm, 6.4 mm, 8.0 mm in the commercial size. Etc. are common in size. In the case of a gas sensor such as an oxygen sensor, 10 to 15 mm is common.
ハニカム構造体の形状は、特に特に限定されるものではなく、中心軸に垂直な断面形状（端面の形状）が円形のものの他、楕円形、長円形、四角形等の多角形等、任意の形状のものを使用することができる。ハニカム構造体のセルの断面（ハニカム構造体の軸方向に垂直な断面）形状も特に限定されるものではなく、四角形、三角形、六角形等の任意の形状のものを使用することができる。 The shape of the honeycomb structure is not particularly limited, and may be any shape such as an elliptical shape, an oval shape, a polygonal shape such as a quadrilateral shape, in addition to a circular cross-sectional shape (shape of an end face) perpendicular to the central axis. Can be used. The shape of the cross section of the cells of the honeycomb structure (the cross section perpendicular to the axial direction of the honeycomb structure) is not particularly limited, and any shape such as a quadrangle, a triangle, and a hexagon can be used.
また、隔壁の気孔率や平均細孔径も特に限定されるものではなく、排気ガス処理等に使用することが可能な気孔率や平均細孔径であればよい。隔壁の厚さについては特に限定されるものではないが、この隔壁の厚さが厚過ぎると熱容量が大きくなりすぎ、薄過ぎると機械的強度が不足することがある。熱容量と機械的強度のバランスを考慮すると、隔壁の厚さは、４０〜１０００μｍであることが好ましく、４０〜４００μｍであることが更に好ましい。セル密度は特に限定されるものではないが、５〜３００セル／ｃｍ２であることが好ましく、１０〜２００セル／ｃｍ２であることが更に好ましく、３０〜１５０セル／ｃｍ２であることが特に好ましい。 Further, the porosity and average pore diameter of the partition walls are not particularly limited as long as the porosity and average pore diameter can be used for exhaust gas treatment and the like. The thickness of the partition is not particularly limited, but if the partition is too thick, the heat capacity becomes too large, and if it is too thin, the mechanical strength may be insufficient. Considering the balance between the heat capacity and the mechanical strength, the thickness of the partition wall is preferably 40 to 1000 μm, and more preferably 40 to 400 μm. The cell density is not particularly limited, but is preferably 5 to 300 cells / cm 2 , more preferably 10 to 200 cells / cm 2 , and 30 to 150 cells / cm 2. Particularly preferred.
ハニカム構造体の材質としては、強度、耐熱性等の観点からセラミックスが好ましく、特に、コージェライト、炭化珪素、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネート及び窒化珪素からなる群より選択される少なくとも一種のセラミックスが好適に使用できる。 As the material of the honeycomb structure, ceramics are preferable from the viewpoint of strength, heat resistance, and the like, and in particular, at least one ceramic selected from the group consisting of cordierite, silicon carbide, alumina, mullite, aluminum titanate, and silicon nitride is preferable. Can be used for
本発明のハニカム構造体の製造方法としては、例えば、押出成形法等の従来公知の方法で成形したハニカム状の成形体、あるいはそれを焼成して得られた焼成体に対し、まず、ドリル等の掘削工具でセンサが収容できるような孔径の直線状（円柱状）の穴を設け、その後、この直線状の穴に対し、ドリル等の挿入の角度や方向を変えるなどして、穴の内周部を部分的に削り落として孔径を拡張し、拡径部を有するセンサ挿入用穴とする。 As a method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, for example, a honeycomb-shaped molded body formed by a conventionally known method such as an extrusion molding method or a fired body obtained by firing the honeycomb-shaped formed body is first drilled or the like. A straight (cylindrical) hole with a hole diameter that can be accommodated by a drilling tool is provided, and then the angle or direction of insertion of a drill or the like is changed with respect to the straight hole. The hole diameter is expanded by partially scraping off the peripheral portion to form a sensor insertion hole having an enlarged diameter portion.
本発明のハニカム構造体を、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）として用いる場合は、所定のセルの開口部を入口側端面で目封止するとともに、残余のセルの開口部を出口側端面で目封止する目封止部を配設するのが好ましい。通常は、一方の端面が目封止部により市松模様を呈するよう目封止し、他方の端面が目封止部により、これと相補的な市松模様を呈するよう目封止する。すなわち、隣接するセルの開口部が互いに反対側の端面にて目封止されるように目封止部を形成する。 When the honeycomb structure of the present invention is used as a diesel particulate filter (DPF), the opening of a predetermined cell is plugged at the end face on the inlet side, and the opening of the remaining cell is plugged at the end face on the outlet side. It is preferable to dispose plugging portions to be stopped. Usually, one end face is plugged by a plugged portion so as to exhibit a checkered pattern, and the other end face is plugged by a plugged portion so as to exhibit a checkered pattern complementary thereto. That is, the plugged portions are formed so that the openings of adjacent cells are plugged at the end surfaces opposite to each other.
このようにセルに目封止が施されたハニカム構造体の一端面（入口側端面）よりスート等の粒子状物質（パティキュレートマター（ＰＭ））を含む流体を通気させると、流体は、当該一端面側において開口部が目封止さていないセルよりハニカム構造体の内部に流入し、濾過能を有する多孔質の隔壁を通過して、他端面（出口側端面）側が目封止されていない他のセルに入る。そして、この隔壁を通過する際に流体中のＰＭが隔壁に補足され、ＰＭが除去された浄化後の流体が他端面より排出される。 When a fluid containing particulate matter (particulate matter (PM)) such as soot is vented from one end surface (inlet side end surface) of the honeycomb structure whose cells are plugged in this way, the fluid It flows into the inside of the honeycomb structure from a cell whose opening is not plugged on one end surface side, passes through a porous partition wall having filtration ability, and the other end surface (end side end surface) side is not plugged. Enter another cell. And when passing through this partition, PM in the fluid is captured by the partition, and the purified fluid from which PM has been removed is discharged from the other end surface.
また、本発明のハニカム構造体を、触媒コンバータ（ハニカム触媒）として用いる場合は、排ガス中の有害物質を浄化するための触媒成分を担持させる。触媒成分としては、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）からなる群より選択される一種以上の貴金属を用いることが好ましい。ハニカム構造体に触媒成分を担持する方法としては、例えば、触媒成分を分散させたスラリーに、ハニカム構造体を浸漬して、スラリーを含浸させた後、乾燥及び焼成して、ハニカム構造体の隔壁に触媒成分を固定担持するといった方法を用いることができる。 When the honeycomb structure of the present invention is used as a catalytic converter (honeycomb catalyst), a catalyst component for purifying harmful substances in exhaust gas is supported. As the catalyst component, it is preferable to use one or more noble metals selected from the group consisting of platinum (Pt), rhodium (Rh), and palladium (Pd). As a method for supporting the catalyst component on the honeycomb structure, for example, the honeycomb structure is immersed in a slurry in which the catalyst component is dispersed, impregnated with the slurry, dried and fired, and then the partition walls of the honeycomb structure A method in which the catalyst component is fixedly supported on the substrate can be used.
本発明のハニカム構造体のセンサ挿入用穴に挿入可能なセンサの種類は、特に限定されるものではなく、酸素センサ、ＮＯＸセンサ、ＨＣセンサ、温度センサ等、測定用途に応じて種種のセンサを挿入することができる。これらセンサは、エンジン制御用コンピュータに接続され、センサからの出力信号によって燃料噴射量が制御され、排気ガス制御を行うこととなる。通常、センサは、図１Ａ〜３Ａに示すように、ハニカム構造体１をキャニングした缶体１５に設けられたセンサ固定用ホルダ１６に螺子止め等されることにより、缶体１５に固定される。
Sensor insertion type insertable sensor holes of the honeycomb structure of the present invention is not limited in particular, an oxygen sensor, NO X sensor, HC sensor, a temperature sensor, various sensors according to measurement applications Can be inserted. These sensors are connected to an engine control computer, and the fuel injection amount is controlled by an output signal from the sensor to perform exhaust gas control. Normally, as shown in FIGS. 1A to 3A, the sensor is fixed to the
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
（実施例１〜２８及び比較例１〜１４）
表１及び２に示すような基本構造を持つコージェライト質のハニカム構造体を用意し、当該ハニカム構造体の外周面（外壁側面）であって入口側端面から６０ｍｍの箇所に、同表に示すような構造のセンサ挿入用穴を、ドリルを用いて形成した。更に、こうしてセンサ挿入用穴を形成したハニカム構造体を、白金（触媒成分）とアルミナ粒子とが分散しているスラリーに浸漬して、スラリーを含浸させた後、乾燥及び焼成して触媒成分を固定担持させ、実施例１〜２８及び比較例１〜１４の触媒担持ハニカム構造体（ハニカム触媒）を得た。これらハニカム触媒について、下記の方法により評価を行った。
(Examples 1-28 and Comparative Examples 1-14)
A cordierite honeycomb structure having a basic structure as shown in Tables 1 and 2 is prepared, and the outer peripheral surface (outer wall side surface) of the honeycomb structure is 60 mm from the inlet side end surface. A sensor insertion hole having such a structure was formed using a drill. Further, the honeycomb structure thus formed with the sensor insertion hole is immersed in a slurry in which platinum (catalyst component) and alumina particles are dispersed, impregnated with the slurry, and then dried and fired to obtain the catalyst component. The catalyst-supporting honeycomb structure (honeycomb catalyst) of Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 to 14 was obtained by being fixedly supported. These honeycomb catalysts were evaluated by the following methods.
［排気ガスの空気過剰率（λ）測定による評価］
実施例１〜２８及び比較例１〜１４の各ハニカム触媒について、図６示すような装置を使用して、排気ガスの空気過剰率（λ）測定による評価を行った。当該装置において、使用されるエンジン２０は、排気量２０００ｃｃの４気筒ディーゼルエンジンであり、フューエルインジェクタの開弁時間を４シリンダー均一とせずに、４つの内２つを通常の燃料噴射状態として、残りの２つのうちの一つを通常より噴射時間を長く、一つを短くすることによりそれらのシンリンダー出口における排気ガスの空気過剰率（λ）がそれぞれ−０．０５（リッチ方向）、＋０．０５（リーン方向）になるようにし、排気ガス全体としてλが１．００となるように、エンジン制御用コンピュータ５０及び燃料注入量制御部６０で制御した。なお、エンジンは、ＥＧＲガス量による影響を排除するためにＥＧＲガスが流れないようにＥＧＲ配管を閉じて評価を行った。
[Evaluation by measuring excess air ratio (λ) of exhaust gas]
Each honeycomb catalyst of Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 to 14 was evaluated by measuring the excess air ratio (λ) of the exhaust gas using an apparatus as shown in FIG. In this apparatus, the
具体的な評価の手順としては、まず、図６に示すように、エンジン制御用酸素センサ２３を、実施例１〜２８及び比較例１〜１４のハニカム触媒３０の下流に位置する測定領域Ｂにセットし、エンジン２０を運転した。この状態で、測定領域Ｂの下流であって排気ガスの流路にある測定領域Ｃにセットした空燃比センサ２５によって、排気ガスがλ＝１．００に制御されていることを確認した。すなわち、排気ガスが十分ミックスされているハニカム触媒下流位置にエンジン制御用酸素センサＢを取り付けた場合は、三元触媒の浄化性能が最良となるλ＝１．００で制御されていることを確認した。なお、空燃比センサ２５は、空燃比指示計に接続されている。エンジン制御用酸素センサ２３には、Ｂの位置でも十分な作動を確保できるよう、ヒータ付のものを用いた。
As a specific evaluation procedure, first, as shown in FIG. 6, the engine
次に、エンジン制御用酸素センサ２３を測定領域Ｂから取り外して、実施例１〜２８及び比較例１〜１４のハニカム触媒の本来の取り付け位置である測定領域Ａ（センサ挿入用穴）に取り付け、エンジンを運転しλを測定した。エンジンの運転条件としては、暖気後、トルクを一定とし、１０００ｒｐｍから５０００ｒｐｍまで連続的に回転数を上げ、その後５０００ｒｐｍで５分間保持した後、再び１０００ｒｐｍまで回転数を下げた。このようにして、図７に示すグラフのように、１０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍの間において排気ガスのλを測定し、測定されたλの値の１．００からの最大ズレ量を絶対値として表１及び２に示した。この最大ズレ量が小さいほど、センサ挿入用穴に挿入された制御用酸素センサ２３で測定されたλと、排気ガス全体のλとの乖離が少なく、精度良く測定できていることになる。
Next, the engine
［センサ装着時の破損による評価］
管体内にキャニングされた実施例１〜２８及び比較例１〜１４の各ハニカム触媒のセンサ挿入用穴に、当該穴内に挿入される挿入部分の長さが２０ｍｍで、直径が２０ｍｍである温度センサを、センサ挿入用穴の正しい挿入位置（センサの挿入部分の中心がセンサ挿入用穴の中心と一致する位置）からハニカム触媒の長さ方向（軸方向）において下流側に３ｍｍずらすとともに、センサ挿入用穴の長さ方向（軸方向）に対し、センサの挿入部分を上流側に２゜傾けた状態で挿入して、センサ固定用ホルダにより缶体に装着し、この装着時にセンサがハニカム触媒（センサ挿入用穴の内周部）に接触することにより生じたハニカム触媒の破損率（＝破損発生ハニカム触媒数／装着ハニカム触媒数×１００）を求め、その結果を表１及び２に示した。なお、センサの装着は、各実施例及び比較例のハニカム触媒について、それぞれ３０体ずつ行った。
[Evaluation due to damage when the sensor is mounted]
A temperature sensor having a length of 20 mm and a diameter of 20 mm of the insertion portion inserted into the sensor insertion hole of each honeycomb catalyst of Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 to 14 canned in the pipe body Is shifted by 3 mm downstream from the correct insertion position of the sensor insertion hole (the position where the center of the sensor insertion portion coincides with the center of the sensor insertion hole) in the length direction (axial direction) of the honeycomb catalyst. Insert the sensor insertion part at an angle of 2 ° upstream with respect to the length direction (axial direction) of the sensor hole, and attach it to the can with the sensor fixing holder. The damage rate of the honeycomb catalyst caused by contact with the inner peripheral portion of the sensor insertion hole (= number of damaged honeycomb catalyst / number of attached honeycomb catalyst × 100) was obtained, and the results are shown in Tables 1 and 2 . Note that 30 sensors were mounted on the honeycomb catalysts of the examples and comparative examples.
［アイソスタティック強度の測定による評価］
実施例１〜２８及び比較例１〜１４の各ハニカム触媒について、まず、センサ挿入用穴の内面を覆うように食品用ラップフィルム（（株）クレハ製）を敷き詰めて、セル内部に充填材が侵入しないようにしてから、センサ挿入用穴を、外壁と同水準まで充填材（セメダイン（株）製のエポキシパテであって、硬さをＡ６５〜Ａ７５に調整したもの）で埋め、充填材を硬化させた後、社団法人自動車技術会発行の自動車規格ＪＡＳＯ規格Ｍ５０５−８７に準拠し、アイソスタティック強度を測定した。こうして測定された実施例１〜２８及び比較例１〜１４の各ハニカム触媒のアイソスタティック強度を、センサ挿入用穴が形成されていない以外は、実施例１〜２８及び比較例１〜１４の各ハニカム触媒と同一の構造を有するハニカム触媒のアイソスタティック強度と比較し、同等の強度である場合は「○」、僅かに強度が劣る場合は「△」、大幅に強度が劣る場合は「×」とした。
[Evaluation by measurement of isostatic strength]
For each of the honeycomb catalysts of Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 to 14, first, a food wrap film (manufactured by Kureha Co., Ltd.) is laid down so as to cover the inner surface of the sensor insertion hole, and a filler is placed inside the cell. After preventing the penetration, fill the sensor insertion hole to the same level as the outer wall with a filler (an epoxy putty made by Cemedine Co., Ltd., adjusted to a hardness of A65 to A75) and harden the filler. Then, the isostatic strength was measured in accordance with the automobile standard JASO standard M505-87 issued by the Japan Society of Automotive Engineers. The isostatic strength of each of the honeycomb catalysts of Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 to 14 measured in this manner is that of each of Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 to 14 except that the sensor insertion hole is not formed. Compared to the isostatic strength of the honeycomb catalyst having the same structure as that of the honeycomb catalyst, “◯” when the strength is equivalent, “△” when the strength is slightly inferior, “×” when the strength is significantly inferior It was.
表１及び２に示すように、センサ挿入用穴７の拡径部８の最大孔径Ｄと開口部９の孔径ｄとの比（Ｄ／ｄ）が１．１未満である比較例１、３、５、８、１０及び１２のハニカム触媒と、センサ挿入用穴が拡径部を持たない比較例７及び１４のハニカム触媒は、λの最大ズレ量が大きく、破損率も高いものであった。また、Ｄ／ｄが２．０を超える比較例２、４、６、９、１１及び１３のハニカム触媒は、センサ挿入用穴の形成によるアイソスタティック強度の低下が著しいものであった。これに対し、センサ挿入用穴が拡径部を有し、Ｄ／ｄが１．１〜２．０の範囲内にある実施例１〜２８のハニカム触媒は、λの最大ズレ量が小さく、破損率も低く、センサ挿入用穴の形成によるアイソスタティック強度の低下も少ないものであった。
As shown in Tables 1 and 2, Comparative Examples 1 and 3 in which the ratio (D / d) between the maximum hole diameter D of the enlarged diameter portion 8 of the
本発明のハニカム構造体は、排気ガス用触媒付フィルタ、ディーゼルエンジン、自動車、トラック、バス用エンジン、燃焼装置排気ガス処理向けに好適に用いることができる。 The honeycomb structure of the present invention can be suitably used for exhaust gas catalyzed filters, diesel engines, automobiles, trucks, bus engines, and combustion apparatus exhaust gas treatments.
１：ハニカム構造体、２ａ：入口側端面、２ｂ：出口側端面、３：隔壁、４：外壁、５：セル、７：センサ挿入用穴、８：拡径部、９：開口部、１０：センサ、１５：缶体、１６：センサ固定用ホルダ、２０：エンジン、２３：エンジン制御用酸素センサ、２４：温度センサ、２５：空燃比センサ、２６：空燃比指示計、３０：ハニカム触媒、５０：エンジン制御用コンピュータ、６０：燃料注入量制御部、Ａ：測定領域、Ｂ：測定領域、Ｃ：測定領域。 1: honeycomb structure, 2a: inlet side end face, 2b: outlet side end face, 3: partition wall, 4: outer wall, 5: cell, 7: hole for sensor insertion, 8: enlarged diameter part, 9: opening part, 10: Sensor: 15: Can body, 16: Sensor fixing holder, 20: Engine, 23: Engine control oxygen sensor, 24: Temperature sensor, 25: Air-fuel ratio sensor, 26: Air-fuel ratio indicator, 30: Honeycomb catalyst, 50 : Engine control computer, 60: fuel injection amount control unit, A: measurement area, B: measurement area, C: measurement area.
Claims (5)
前記ハニカム構造体の外周面にセンサを挿入するためのセンサ挿入用穴が形成され、
前記センサ挿入用穴が、その内部に前記センサ挿入用穴の開口部の孔径よりも大きな孔径を持つ拡径部を有し、前記拡径部の最大孔径と前記開口部の孔径との比（最大孔径／開口部の孔径）が１．１〜２．０であるハニカム構造体。 An inlet-side end face that becomes the fluid inlet side, an outlet-side end face that becomes the fluid outlet side, an outer wall that connects the outer peripheral portions of the two end faces, and a partition wall of the porous body between the two end faces inside the outer wall A honeycomb structure having a plurality of cells, which are defined by
A sensor insertion hole for inserting a sensor is formed on the outer peripheral surface of the honeycomb structure,
The sensor insertion hole has an enlarged diameter portion having a diameter larger than that of the opening of the sensor insertion hole, and a ratio between a maximum hole diameter of the enlarged diameter portion and a hole diameter of the opening ( A honeycomb structure having a maximum pore diameter / a pore diameter of the opening portion of 1.1 to 2.0.
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