JP5318620B2 - ハニカム構造体 - Google Patents
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Description
まず、セラミック原料にバインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して成形原料とする。セラミック原料としては、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、チタン酸アルミニウム、鉄−クロム−アルミニウム系合金からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。これらの中でも、炭化珪素又は珪素−炭化珪素系複合材料が好ましい。珪素−炭化珪素系複合材料とする場合、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末を混合したものをセラミック原料とする。
所定数のハニカムセグメントを接合材で接合して、複数個のハニカムセグメントが、互いの側面同士が対向するように隣接して配置されると共に、対向する側面同士が接合部により接合されたハニカムセグメント接合体を形成する。このハニカムセグメント接合体を最終的に得られるハニカム構造体としてもよい。接合部は、対向する側面全体に配設されることが好ましい。接合部は、ハニカムセグメントが熱膨張、熱収縮したときに、体積変化分を緩衝する(吸収する)役割を果たすとともに、各ハニカムセグメントを接合する役割を果たす。
セラミックス原料として、SiC粉、金属Si粉を80:20の質量割合で混合し、これに、成形助材としてメチルセルロース及びヒドロキシプロポキシメチルセルロース、造孔材として澱粉と吸水性樹脂、界面活性剤及び水を添加して混練し、真空土練機により四角柱状の坏土を作製した。
社団法人自動車技術会発行の自動車規格であるJASO規格M505−87に規定されているアイソスタティック破壊強度の測定方法に準じて測定した。
入口ガス温度を900℃、振動加速度を50G、振動周波数を200Hzとし、ハニカム構造体に加熱した排気ガスを流入させながら、ハニカム構造体の軸方向に、電気式振動装置による振動を与えた。評価は、300時間後の「ハニカム構造体」の移動量(ずれた量)が、0.2mm未満の場合に「◎」、0.2〜0.4mmの場合に「○」、0.4〜0.6mm(0.4mmを含まず)の場合に「△」とした。300時間後の当接面の移動量が、0.6mm以下であれば実用上問題ないが、0.4mm以下が好ましい。
ハニカム構造体をDPFとして用い、順次、煤の堆積量を増加させて、再生(煤の燃焼)を行い、クラックが発生する限界を確認する。先ず、得られたハニカム構造体の外周に、保持材としてセラミック製非熱膨張性マットを巻き、SUS409製のキャニング用缶体に押し込んで、キャニング構造体とする。その後、ディーゼル燃料(軽油)の燃焼により発生させた煤を含む燃焼ガスを、ハニカム構造体の一方の端面より流入させ、他方の端面より流出させることによって、煤をハニカム構造体内に堆積させる。そして、一旦、室温まで冷却した後、ハニカム構造体の上記一方の端面より、680℃で一定割合の酸素を含む燃焼ガスを流入させ、ハニカム構造体の圧力損失が低下したときに燃焼ガスの流量を減少させることによって、煤を急燃焼させ、その後の目封止ハニカム構造体におけるクラックの発生の有無を確認する。この試験は、煤の堆積量がハニカム構造体の容積1リットル当り4g(以下4g/リットル等と表記)から始め、クラックの発生が認められるまで、0.5(g/リットル)ずつ増加して、繰り返し行う。表1に示す再生限界値の測定結果は、比較例1のハニカム構造体(境界壁を設けていないハニカム構造体)の測定結果を基準にした値を示している。つまり、各ハニカム構造体についての再生限界値(初期クラック発生時の煤量)(g/リットル)の測定結果(各ハニカム構造体をそれぞれ5個について(N=5)測定した時の平均値)から、比較例1のハニカム構造体についての再生限界値(g/リットル)の測定結果を差し引いた値を示している。
特開2005−172652号公報に記載の「フィルタの圧力損失測定装置」を用いて、ハニカム構造体の圧力損失を測定した。測定条件としては、流体の流量を10Nm3/分とし、流体(空気)温度を25℃とした。なお、5%以内の上昇であれば実用上は問題ないが、より低い方が望ましい。
第1のセルの幅W1、第2のセルの幅W2、隔壁厚さt1、凸状部の隔壁厚さT1、凹状部の隔壁厚さT2、外周壁の凸状部の高さH、凸状部間の距離D1及び凹状部間の距離D2の値を表1に示すように変えた以外は実施例1と同様にしてハニカム構造体を作製した。実施例1の場合と同様にして、「アイソスタティック強度(アイソ強度)」、「加熱振動試験」、「再生限界値」及び「圧力損失」の評価を行った。結果を表1に示す。なお、ハニカムセグメントの底面の外形寸法が、略37mm×37mm(凸部で測定)となるようなセル数を選択して製作した。
図4に示すような角部に第1のセル1aが配置されたハニカム成形体21と、図5に示すような角部に第2のセル1bが配置されたハニカム成形体31とを、それぞれ作製し、図6に示すように、ハニカム成形体21から形成されたハニカムセグメント22とハニカム成形体31から形成されたハニカムセグメント32とが互いの側面を対向させて隣接するように各ハニカムセグメントを接合し、第1のセルの幅W1、第2のセルの幅W2、隔壁厚さt1、凸状部の隔壁厚さT1、凹状部の隔壁厚さT2、外周壁の凸状部の高さH、凸状部間の距離D1及び凹状部間の距離D2の値を表1に示すように変えた以外は、実施例1の場合と同様にしてハニカム構造体を作製した。図5は、実施例(実施例13)において、ハニカム構造体の製造過程において作製されるハニカム成形体を示し、柱状構造のハニカム成形体の中心軸方向に直交する断面を示す模式図である。図6は、実施例(実施例13)において作製されるハニカム構造体101の、一方の端面の一部を模式的に示す平面図である。得られたハニカム構造体について、実施例1の場合と同様にして、「アイソスタティック強度(アイソ強度)」、「加熱振動試験」、「再生限界値」及び「圧力損失」の評価を行った。結果を表1に示す。なお、ハニカムセグメントの底面の外形寸法が、略37mm×37mm(凸部で測定)となるようなセル数を選択して製作した。
中心軸方向に直交する断面においてハニカムセグメントの外周壁が直線状(H=0)になるように形成し、外周壁に凸状部及び凹状部を形成せず、第1のセルの幅W1、第2のセルの幅W2、隔壁厚さt1、凸状部の隔壁厚さT1、凹状部の隔壁厚さT2、外周壁の凸状部の高さH、凸状部間の距離D1及び凹状部間の距離D2の値を表1に示すように変えた以外は、実施例1の場合と同様にしてハニカム構造体を作製した。尚、ハニカムセグメントの外周壁に凸状部及び凹状部が形成されていないため、T1及びT2は凸状部及び凹状部の隔壁厚さを示すものではなく、均一な厚さの外周壁の当該厚さを示す。そのため、T1及びT2は同じ値に表示している。得られたハニカム構造体について、実施例1の場合と同様にして、「アイソスタティック強度(アイソ強度)」、「加熱振動試験」、「再生限界値」及び「圧力損失」の評価を行った。結果を表1に示す。なお、ハニカムセグメントの底面の外形寸法が、略37mm×37mm(凸部で測定)となるようなセル数を選択して製作した。
Claims (1)
- 流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と最外周に位置する外周壁とを有し、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止された第1のセルと、前記一方の端部が目封止され且つ他方の端部が開口された第2のセルとが交互に配設され、中心軸方向に直交する断面において前記第1のセルの面積が前記第2のセルの面積より大きく、前記外周壁が、前記第1のセルの外形に沿う部分の全てが凸状に形成されると共に前記第2のセルの外形に沿う部分の全てが凹状に形成されたハニカムセグメントを、複数個備え、
前記複数個のハニカムセグメントが、互いの側面同士が対向するように隣接して配置されると共に、前記対向する側面同士が接合部により接合されたハニカム構造体であり、
前記外周壁の凹状に形成された部分を基準にして前記外周壁の凸状に形成された部分の高さが0.1〜1.0mmであり、
隣接する前記ハニカムセグメントの対向する一対の外周壁において、一方の前記外周壁の凹状に形成された部分から、他方の前記外周壁の凹状に形成された部分までの距離が、0.3〜3.0mmであるハニカム構造体。
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