JP5351524B2 - ハニカム構造体 - Google Patents
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Description
SiC粉末及び金属Si粉末を80:20の質量割合で混合し、これに造孔材、有機バインダー、界面活性剤及び水を添加して、可塑性の坏土を得た。この坏土を押出成形し、乾燥させてハニカム状成形体を得た。このハニカム状成形体に対し、その両端面が市松模様状を呈するように、各セルの一端部に目封止部を形成した。すなわち、隣接するセルが、互いに反対側の端部で封じられるように目封止部の形成を行った。目封止部の材料には、ハニカム状成形体と同じ材料を用いた。こうして目封止部を形成し、乾燥させた後、ハニカム状成形体を、大気雰囲気中、約400℃で脱脂し、更に、Ar雰囲気において約1450℃で焼成して、成形体中のSiC粒子をSiで結合させることにより、表1に示すような気孔率と平均細孔径とを有し、隔壁の厚さが12mil(305μm)、セル形状が正方形、セル密度が約46.5セル/cm2(300セル/平方インチ)、断面が一辺35mmの正方形、軸方向の長さが152mmである正四角柱状のハニカムセグメントのベース基材を得た。なお、気孔率及び平均細孔径の測定方法は先述のとおりである。
まず、修飾部が形成された実施例1〜12、参考例1〜6及び比較例1〜6の各ハニカム構造体(修飾済みハニカム構造体)に、スートを含む200℃の排ガスを2.27Nm3/minの流量で流して、スートを徐々に堆積させて行き、スートの堆積量が4g/Lに達した時点におけるハニカム構造体の前後での圧力損失を測定して、これをスート堆積後の修飾済みハニカム構造体圧力損失とした。また、ベース基材に対して修飾部の形成を行わなかった以外は、各実施例、参考例及び比較例のハニカム構造体の作製手順と同様の手順で、修飾部が形成されていないハニカム構造体(未修飾ハニカム構造体)を作製し、これら各未修飾ハニカム構造体についても同様の測定方法で圧力損失を測定して、これをスート堆積後の未修飾ハニカム構造体圧力損失とした。こうして測定された各圧力損失から、下式により圧力損失増加率を求めた。
まず、修飾部が形成された実施例1〜12、参考例1〜6及び比較例1〜6の各ハニカム構造体(修飾済ハニカム構造体)に、スートを6、8、10g/L堆積させ、スートを堆積させたハニカム構造体をエンジンベンチに設置し、エンジン回転数2000rpm、エンジントルク60Nmに保った状態でポストインジェクションを入れ、ハニカム構造体前後の圧力損失が低下しはじめたタイミングでポストインジェクションを切り、エンジン状態をアイドルに切り替えたときにおけるハニカム構造体内部の温度の履歴を測定した。この測定結果より堆積スート量とDPF内最高温度との関係を算出して、それより再生時最高温度が1200℃の場合のスート量を算出し、これを修飾済みハニカム構造体のスート量とした。また、ベース基材に対して修飾の形成を行わなかった以外は、各実施例、参考例及び比較例のハニカム構造体の作製手順と同様の手順で、修飾部が形成されていないハニカム構造他(未修飾ハニカム構造他)を作製し、これら各未修飾ハニカム構造体についても同様の測定方法で再生時最高温度が1200℃の場合のスート量を算出し、これを未修飾ハニカム構造体のスート量とした。こうして算出された各スート量から、下式により再生時最高温度が1200℃となるスート量の増加量を求めた。
合計16個のハニカムセグメントの内、外周部に位置する12個の外周セグメントと、その内側に位置する4個の中央セグメントとで、表2に示すように、修飾部の修飾部長さ比、気孔率減少量及び平均細孔径減少量の何れか1つ以上が異なるようにしたことと、ベース基材を修飾用スラリーに浸漬する際にベース基材の一端面に貼り付けるシートの開口部の形状を円形とすることにより、修飾部の形状が円柱状になるようにしたこと以外は、前記実施例1〜12、参考例1〜6及び比較例1〜6と同様にしてハニカム構造体を作製し、それらハニカム構造体について圧力損失増加率と再生時最高温度が1200℃となるスート量の増加量とを求めた。その結果を表2に示す。なお、表中において、「修飾部長さ比」の値が0となっている外周セグメントには、修飾部が形成されていない。また、「修飾部断面積比」の値は、中央セグメントと外周セグメントとの両方についての値(ただし、外周セグメントに修飾部が形成されていない場合は、中央セグメントのみについての値)を示す。
Claims (12)
- 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の間に、流体の流路となる複数のセルが多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカム形状を有するセグメントを、前記セルの軸方向と垂直の方向において複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成されたハニカム構造体であって、
前記セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、
前記ベース基材は、気孔率が30〜80%、平均細孔径が5〜40μmであり、
前記セグメントの内の少なくとも一部が、正四角柱状の外形を有するものであり、正四角柱状の外形を有する当該セグメントにおいて、前記修飾部が、当該セグメントの底面の一辺の長さの20〜80%の長さを底面の一辺の長さとする正四角柱状に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し2〜20%低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し0.1〜10μm小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体。 - 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の間に、流体の流路となる複数のセルが多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカム形状を有するセグメントを、前記セルの軸方向と垂直の方向において複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成されたハニカム構造体であって、
前記セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有し、
前記ベース基材は、気孔率が30〜80%、平均細孔径が5〜40μmであり、
前記セグメントの内の少なくとも一部が、正四角柱状の外形を有するものであり、正四角柱状の外形を有する当該セグメントにおいて、前記修飾部が、当該セグメントの底面の一辺の長さの20〜80%の長さを底面の直径の長さとする円柱状に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し2〜20%低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し0.1〜10μm小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体。 - 前記修飾部が、前記セグメントの出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記セグメント全長の1/10〜1/2の長さまでの範囲に形成されている請求項1又は2に記載のハニカム構造体。
- 全ての前記セグメントにおいて、前記修飾部の前記セルの軸方向における長さ、前記セルの軸方向に垂直な断面上における形成領域、気孔率及び平均細孔径が同一である請求項1〜3の何れか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記セグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントと、その内側に位置する中央セグメントとで、前記修飾部の前記セルの軸方向における長さ、前記セルの軸方向に垂直な断面上における形成領域、気孔率及び平均細孔径の何れか1つ以上が異なっている請求項1〜3の何れか一項に記載のハニカム構造体。
- 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の間に、流体の流路となる複数のセルが多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカム形状を有するセグメントを、前記セルの軸方向と垂直の方向において複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成されたハニカム構造体であって、
前記セグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材のみからなり、
前記外周セグメントの内側に位置する中央セグメントの内の少なくとも一部の中央セグメントは、前記ベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有するとともに、残りの中央セグメントは、前記外周セグメントと同様に前記ベース基材のみからなり、
前記ベース基材は、気孔率が30〜80%、平均細孔径が5〜40μmであり、
前記修飾部を有する前記中央セグメントの内の少なくとも一部が、正四角柱状の外形を有するものであり、正四角柱状の外形を有する当該中央セグメントにおいて、前記修飾部が、当該中央セグメントの底面の一辺の長さの20〜80%の長さを底面の一辺の長さとする正四角柱状に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し2〜20%低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し0.1〜10μm小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体。 - 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の間に、流体の流路となる複数のセルが多孔質の隔壁によって区画形成されたハニカム形状を有するセグメントを、前記セルの軸方向と垂直の方向において複数個組み合わせ、接合一体化することにより構成されたハニカム構造体であって、
前記セグメントの内、ハニカム構造体の外周部に位置する外周セグメントは、ハニカム形状で多孔質のベース基材のみからなり、
前記外周セグメントの内側に位置する中央セグメントの内の少なくとも一部の中央セグメントは、前記ベース基材と、前記ベース基材の平均細孔径より小さい粒子を含むスラリーを、前記ベース基材の一部に含浸後、熱処理することにより形成された修飾部とを有するとともに、残りの中央セグメントは、前記外周セグメントと同様に前記ベース基材のみからなり、
前記ベース基材は、気孔率が30〜80%、平均細孔径が5〜40μmであり、
前記修飾部を有する前記中央セグメントの内の少なくとも一部が、正四角柱状の外形を有するものであり、正四角柱状の外形を有する当該中央セグメントにおいて、前記修飾部が、当該中央セグメントの底面の一辺の長さの20〜80%の長さを底面の直径の長さとする円柱状に形成されており、前記ベース基材の気孔率に対し2〜20%低い気孔率と、前記ベース基材の平均細孔径に対し0.1〜10μm小さい平均細孔径とを有するハニカム構造体。 - 前記修飾部が、前記中央セグメントの出口側端面から、前記セルの軸方向に沿って、前記中央セグメント全長の1/10〜1/2の長さまでの範囲に形成されている請求項6又は7に記載のハニカム構造体。
- 前記修飾部を有する全ての前記中央セグメントにおいて、前記修飾部の前記セルの軸方向における長さ、前記セルの軸方向に垂直な断面上における形成領域、気孔率及び平均細孔径が同一である請求項6〜8の何れか一項に記載のハニカム構造体。
- 所定の前記セルの開口部を前記入口側端面で目封止するとともに、残余の前記セルの開口部を前記出口側端面で目封止する目封止部を備えた請求項1〜9の何れか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記入口側端面の開口率が、前記出口側端面の開口率より大きい請求項10に記載のハニカム構造体。
- 前記隔壁に触媒成分が担持された請求項1〜11の何れか一項に記載のハニカム構造体。
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