JP5478309B2 - Honeycomb structure - Google Patents
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Description
本発明は、ハニカム構造体に関する。さらに詳しくは、高昇温性能及び高熱容量のいずれをも同時に満足させ、ディーゼルエンジン等から排出される排ガスを効率良く浄化することが可能なハニカム構造体に関する。 The present invention relates to a honeycomb structure. More specifically, the present invention relates to a honeycomb structure that can satisfy both high temperature rise performance and high heat capacity at the same time and efficiently purify exhaust gas discharged from a diesel engine or the like.
ディーゼルエンジンに関する排ガス規制の強化に伴い、ディーゼルエンジンからの排ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）の捕集にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を使用する方法が種々提案されている。一般的には、ＤＰＦにはＰＭを酸化する触媒がコートされており、且つＤＰＦの前段には同じく触媒がコートされたハニカム構造体が搭載される。このハニカム構造体で排ガスに含まれるＮＯをＮＯ２とすることで、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼させたり、エンジン制御によってポストインジェクションを実施し、未燃焼燃料を酸化して排ガス温度を上昇させ、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼再生させたりする。 With the tightening of exhaust gas regulations regarding diesel engines, various methods of using a diesel particulate filter (DPF) for collecting particulate matter (PM) contained in exhaust gas from diesel engines have been proposed. In general, a catalyst for oxidizing PM is coated on the DPF, and a honeycomb structure coated with the catalyst is mounted on the front stage of the DPF. This NO that in the honeycomb structure included in the exhaust gas by a NO 2, or to burn the PM deposited in the DPF, the post injection performed by the engine control to raise the exhaust gas temperature by oxidizing the unburned fuel, The PM deposited on the DPF is burned and regenerated.
ＤＰＦに堆積したＰＭを円滑に燃焼再生させる為には上述のハニカム構造体にコートされている触媒が活性化温度に達している時間をできるだけ長くする必要がある。しかしながら、ディーゼルエンジンは排気温度が低く、低負荷状態ではハニカム構造体が触媒活性温度に至らず、或いは高負荷運転後でも急激な低負荷への移行の際には、ハニカム構造体の温度が急速に低下し触媒活性温度以下となる場合があり、ＰＭの燃焼性を阻害させたり、強制再生が完結しないという問題があった。近年ディーゼルエンジンの小型化によっても、排ガス温度が低下し、触媒が活性温度に達しないという問題が発生している。 In order to smoothly burn and regenerate PM deposited on the DPF, it is necessary to make the time for the catalyst coated on the honeycomb structure to reach the activation temperature as long as possible. However, the exhaust temperature of a diesel engine is low, and the honeycomb structure does not reach the catalyst activation temperature in a low load state. In some cases, the temperature drops below the catalyst activation temperature, which impairs PM combustibility and does not complete forced regeneration. In recent years, even with the miniaturization of diesel engines, there has been a problem that the exhaust gas temperature is lowered and the catalyst does not reach the activation temperature.
上述の問題に鑑み、ハニカム構造体のセル隔壁を薄くしたり、気孔率を上げる等、ハニカム構造体の熱容量を下げ、基材の昇温特性を向上させる事で、触媒活性化温度に早く到達させる事が一般的に行われてきた。 In view of the above-mentioned problems, the catalyst activation temperature is reached quickly by reducing the heat capacity of the honeycomb structure and improving the temperature rise characteristics of the substrate, such as by thinning the cell partition walls of the honeycomb structure and increasing the porosity. It has been done generally.
しかしながら、基材の低熱容量化は基材の昇温特性を向上させ、コートされた触媒を早く触媒活性化温度に到達させる事ができるものの、逆に排ガス温度が低下した時には急激に触媒活性化温度以下となる。また、排ガス温度低下時に基材の温度低下を阻止する為に基材の熱容量を上げると昇温特性が悪化してしまい、互いに背反の関係となる。すなわち、単純に基材の隔壁厚さや気孔率を変え、熱容量を変更するだけではハニカム構造体にコートされた触媒が活性化温度に達している時間を延長する事は困難であった。 However, lowering the heat capacity of the base material improves the temperature rise characteristics of the base material and allows the coated catalyst to reach the catalyst activation temperature quickly, but conversely, when the exhaust gas temperature decreases, the catalyst is activated rapidly. Below temperature. Further, if the heat capacity of the base material is increased in order to prevent the temperature of the base material from being lowered when the exhaust gas temperature is lowered, the temperature rise characteristic is deteriorated, which is a contradictory relationship. That is, it is difficult to extend the time for which the catalyst coated on the honeycomb structure reaches the activation temperature simply by changing the partition wall thickness or porosity of the substrate and changing the heat capacity.
そこで、２種以上の厚さを有する隔壁で構成されたハニカム構造体が開示されている（特許文献１参照）。特許文献１のハニカム構造体は、高昇温性能及び高熱容量のいずれをも同時に満足させることは困難であるという二律背反の問題を解決し、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルターの前段に設置する事で、フィルターに捕集されたＰＭの再生を円滑に完結させたり、排ガスを効率良く浄化することが可能である。 Therefore, a honeycomb structure composed of partition walls having two or more types of thickness is disclosed (see Patent Document 1). The honeycomb structure of Patent Document 1 solves the contradictory problem that it is difficult to satisfy both high temperature rise performance and high heat capacity at the same time, and collects particulate matter (PM) discharged from a diesel engine. It is possible to smoothly complete the regeneration of the PM collected by the filter or to efficiently purify the exhaust gas by installing the filter before the filter.
特許文献１では、隔壁の厚い部分で熱容量が大であることによる保温性大、薄い部分で熱容量が小であることによる昇温性大の効果があったが、昇温性及び保温性がさらに良好なハニカム構造体が望まれている。 In Patent Document 1, there is an effect of high heat retention due to a large heat capacity in a thick part of the partition wall, and high temperature rising property due to a small heat capacity in a thin part. A good honeycomb structure is desired.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、高昇温性能及び高熱容量のいずれをも同時に満足させ、ディーゼルエンジン等から排出される排ガスを効率良く浄化することが可能なハニカム構造体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has a honeycomb structure that can satisfy both high temperature rise performance and high heat capacity at the same time and can efficiently purify exhaust gas discharged from a diesel engine or the like. The purpose is to provide.
本発明によれば、以下のハニカム構造体が提供される。 According to the present invention, the following honeycomb structure is provided.
［１］ 複数の隔壁によって２つの端面間を互いに並行して連通する複数のセルが形成され、前記隔壁は、第１の厚さを有する第１隔壁と、前記第１の厚さと厚さが異なる第２の厚さを有する第２隔壁の少なくとも２種の異なる厚さによって構成されており、前記第１隔壁によって構成された第１領域と、前記第２隔壁によって構成された第２領域との間に、前記第１の厚さと前記第２の厚さの間の厚さを有する中間隔壁が１〜３列形成されて、前記第１隔壁と前記第２隔壁とが交差しない状態で形成されており、セルの連通方向に垂直な断面における、前記第１領域を形成する境界線の境界線間距離の最小距離と、前記第２領域を形成する境界線の境界線間距離の最小距離とがそれぞれ６〜４０ｍｍであり、前記セルのセル密度が３１〜９３個／ｃｍ ２ であり、前記第１の厚さが０．０８８〜０．２０３ｍｍであり、前記第２の厚さが０．０３５〜０．１１０ｍｍであるハニカム構造体。 [1] A plurality of cells are formed by the plurality of partition walls to communicate with each other in parallel between the two end faces. The partition walls include a first partition wall having a first thickness, and the first thickness and thickness. The second partition having a different second thickness is composed of at least two different thicknesses, and the first region is formed by the first partition, and the second region is formed by the second partition. 1 to 3 rows of intermediate partitions having a thickness between the first thickness and the second thickness are formed between the first partition and the second partition. And the minimum distance between the boundary lines of the boundary lines forming the first region and the minimum distance between the boundary lines of the boundary lines forming the second region in a cross section perpendicular to the cell communication direction. Doo is Ri 6~40mm der respectively, a cell density of the cell is 31 to 93 Pieces / cm 2, and said first thickness is 0.088～0.203Mm, honeycomb structure wherein the second thickness is 0.035～0.110Mm.
［２］ コージェライト化原料、アルミナ、ムライト及びリチウムアルミノシリケート（ＬＡＳ）、チタン酸アルミニウム、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素、活性炭、及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも一種のセラミックスから構成される前記［１］に記載のハニカム構造体。 [2] The above-mentioned composed of at least one ceramic selected from the group consisting of cordierite forming raw material, alumina, mullite and lithium aluminosilicate (LAS), aluminum titanate, zirconia, silicon carbide, silicon nitride, activated carbon, and zeolite. The honeycomb structure according to [1].
［３］ 前記第１領域と前記第２領域とが、セルの連通方向に垂直な断面において、市松模様、同心円状、または１方向に繰り返されている縞模様に形成されている前記［１］または［２］に記載のハニカム構造体。 [3] The first region and the second region are formed in a checkered pattern, a concentric circle shape, or a striped pattern repeated in one direction in a cross section perpendicular to the cell communication direction. Or the honeycomb structure according to [2].
隔壁の厚さの異なる領域を形成するとともに、中間隔壁を１〜３列形成し、また境界線の境界線間距離の最小距離を所定の範囲とすることにより、高昇温性能及び高熱容量のいずれをも同時に満足させることができる。 By forming regions with different partition wall thicknesses, forming 1 to 3 rows of intermediate partition walls, and setting the minimum distance between the boundary lines of the boundary lines within a predetermined range, either high temperature rise performance or high heat capacity can be achieved. Can be satisfied at the same time.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and changes, modifications, and improvements can be added without departing from the scope of the invention.
図１は、本発明のハニカム構造体の一の実施の形態を示す斜視図であり、図２は図１に示すハニカム構造体における一方の端面の実施形態１を示す説明図である。また、図３は、図２の部分拡大図である。図１に示すように、本実施の形態のハニカム構造体は、複数の隔壁１によって２つの端面Ｓ１，Ｓ２間を互いに並行して連通する複数のセル２が形成されたハニカム構造体１０である。そして、複数の隔壁１が、セラミックスから構成されるとともに、例えば、図２及び図３に示すように、隔壁１は、第１の厚さを有する第１隔壁１ａと、第１の厚さと厚さが異なる第２の厚さを有する第２隔壁１ｂの少なくとも２種の異なる厚さによって構成されている。そして、第１隔壁１ａによって構成された第１領域３ａと、第２隔壁１ｂによって構成された第２領域３ｂとが少なくとも１方向において交互に繰り返し配置され、第１領域３ａと第２領域３ｂとの間に、第１の厚さと第２の厚さの間の厚さを有する中間隔壁１ｃが１〜３列形成され、第１隔壁１ａと第２隔壁１ｂとが交差することがなく形成されている。また、セルの連通方向に垂直な断面における、第１領域３ａを形成する境界線の境界線間距離の最小距離と、第２領域３ｂを形成する境界線の境界線間距離の最小距離２２とがそれぞれ６〜４０ｍｍである。 FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a honeycomb structure of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view showing Embodiment 1 of one end face of the honeycomb structure shown in FIG. FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. As shown in FIG. 1, the honeycomb structure of the present embodiment is a honeycomb structure 10 in which a plurality of cells 2 that communicate with each other in parallel between two end faces S1 and S2 are formed by a plurality of partition walls 1. . The plurality of partition walls 1 are made of ceramics. For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the partition wall 1 includes a first partition wall 1a having a first thickness, a first thickness and a thickness. The second partition walls 1b having different second thicknesses are constituted by at least two different thicknesses. And the 1st field 3a constituted by the 1st partition 1a and the 2nd field 3b constituted by the 2nd partition 1b are alternately arranged at least in one direction, and the 1st field 3a and the 2nd field 3b In between, 1 to 3 rows of intermediate partition walls 1c having a thickness between the first thickness and the second thickness are formed, and the first partition wall 1a and the second partition wall 1b are formed without crossing each other. ing. Further, in the cross section perpendicular to the cell communication direction, the minimum distance between the boundary lines of the boundary line forming the first region 3a, and the minimum distance 22 between the boundary lines of the boundary line forming the second region 3b, Are 6 to 40 mm, respectively.
以上のように構成することにより、厚い第１隔壁１ａにおいて熱容量が大となり、保温性が向上する。また、薄い第２隔壁１ｂにおいて熱容量が小となり、昇温性が向上する。中間隔壁１ｃを設けることにより、第１隔壁１ａと第２隔壁１ｂとが交差することがなくなる。このため、境界におけるセルの変形等の発生が防止され、強度が低下することがない。 With the configuration described above, the heat capacity of the thick first partition wall 1a is increased, and the heat retention is improved. Further, the heat capacity of the thin second partition wall 1b is small, and the temperature rise performance is improved. By providing the intermediate partition wall 1c, the first partition wall 1a and the second partition wall 1b do not cross each other. For this reason, generation | occurrence | production of the deformation | transformation etc. of the cell in a boundary is prevented and intensity | strength does not fall.
図３は、図２に示す実施形態の端面の部分拡大図であり、第１の厚さを有する第１隔壁（厚さが大の隔壁であり、以下厚壁ともいう。）１ａが複数列連続して配置されて第１領域１ａが形成されるとともに、第１の厚さよりも薄い第２の厚さを有する第２隔壁（厚さが小の隔壁であり、以下薄壁ともいう。）１ｂが複数列連続して配置されて第２領域３ｂが形成されている。そして、それぞれの領域の境界には、第１の厚さと第２の厚さの間の厚さを有する中間隔壁１ｃが形成されている。第１領域３ａと第２領域３ｂとの境界に中間隔壁１ｃが形成されているため、第１隔壁１ａと第２隔壁１ｂは、交差することがない。 FIG. 3 is a partial enlarged view of the end face of the embodiment shown in FIG. 2, and a plurality of first partition walls having a first thickness (thick partition walls, hereinafter also referred to as thick walls) 1a. A second partition wall that is continuously arranged to form the first region 1a and has a second thickness smaller than the first thickness (a partition wall having a small thickness, hereinafter also referred to as a thin wall). A second region 3b is formed by arranging a plurality of rows 1b in succession. An intermediate partition wall 1c having a thickness between the first thickness and the second thickness is formed at the boundary between the regions. Since the intermediate partition 1c is formed at the boundary between the first region 3a and the second region 3b, the first partition 1a and the second partition 1b do not cross each other.
図２に示すように、第１領域３ａと第２領域３ｂは、セル２の中心軸に垂直な方向で切断した場合、一定パターンで規則性をもって構成されている。言い換えると領域が繰り返し配置されている。このように構成することによって、ハニカムデザインの設計を容易化することができるとともに、高昇温性能及び高熱容量のいずれをも同時に満足させることができるという効果を確実に発揮させることができる。 As shown in FIG. 2, when the first region 3 a and the second region 3 b are cut in a direction perpendicular to the central axis of the cell 2, they are configured with regularity in a certain pattern. In other words, the areas are arranged repeatedly. By configuring in this way, it is possible to facilitate the design of the honeycomb design and to surely exhibit the effect that both high temperature rise performance and high heat capacity can be satisfied at the same time.
また、隔壁１が、厚さの異なる２種の隔壁１ａ，１ｂから構成されるとともに、厚さの異なる２種の隔壁１ａ，１ｂが、１つの担体内に分散した形で配設されている。図２の実施形態では、第１領域３ａと第２領域３ｂが市松模様を形成するように形成されている。これにより、高昇温性能及び高熱容量のいずれをも同時に満足させることができるという効果を簡易かつ確実に発揮させることができる。 Further, the partition wall 1 is composed of two types of partition walls 1a and 1b having different thicknesses, and the two types of partition walls 1a and 1b having different thicknesses are disposed in a single carrier. . In the embodiment of FIG. 2, the first region 3a and the second region 3b are formed to form a checkered pattern. Thereby, it is possible to easily and reliably exert the effect that both the high temperature rising performance and the high heat capacity can be satisfied at the same time.
このように構成することによって、加熱時には厚さが小の第２隔壁１ｂの部分が先に加熱され、ハニカム構造体１０にコートされている触媒が速やかに活性温度に達するとともに、隣接する厚さが大の第１隔壁１ａとの温度勾配が急峻となって、第１隔壁１ａは排ガスからの受熱に加え厚さが小の第２隔壁１ｂからの伝熱によって昇温が加速される。排ガス温度の低下時には、上記と反対の現象により、厚さが大の第１隔壁１ａの部分の冷却が遅れ、触媒活性温度域に達している時間を延長することが可能となる。 With this configuration, the portion of the second partition wall 1b having a small thickness is heated first during heating, and the catalyst coated on the honeycomb structure 10 quickly reaches the activation temperature and has an adjacent thickness. The temperature gradient with the first bulkhead 1a having a large diameter becomes steep, and the temperature rise of the first bulkhead 1a is accelerated by heat transfer from the second bulkhead 1b having a small thickness in addition to the heat received from the exhaust gas. When the exhaust gas temperature decreases, due to a phenomenon opposite to the above, the cooling of the portion of the first partition wall 1a having a large thickness is delayed, and the time for reaching the catalyst activation temperature range can be extended.
また、図３の拡大図に示すように、ハニカム構造体１０の軸方向に垂直な断面において、中間隔壁１ｃ同士の交差によって形成されたセル２のコーナーがＲ形状であることが好ましい。このように形成することにより、セル２の変形を防ぐことができ、高い強度を維持することができる。 Moreover, as shown in the enlarged view of FIG. 3, it is preferable that the corner of the cell 2 formed by the intersection of the intermediate partition walls 1c in the cross section perpendicular to the axial direction of the honeycomb structure 10 has an R shape. By forming in this way, deformation of the cell 2 can be prevented and high strength can be maintained.
第１隔壁１ａの第１の厚さは、０．０８８〜０．２０３ｍｍが好ましい。０．０８８ｍｍ以下であれば、強度が低下し、０．２０３ｍｍ以上であれば、熱容量が高すぎ、昇温が遅くなり、浄化性能が悪くなる。 The first thickness of the first partition wall 1a is preferably 0.088 to 0.203 mm. If it is 0.088 mm or less, the strength is reduced, and if it is 0.203 mm or more, the heat capacity is too high, the temperature rise is delayed, and the purification performance is deteriorated.
第２隔壁１ｂの第２の厚さは、０．０３５〜０．１１０ｍｍが好ましい。０．０３５ｍｍ以下であれば、強度が低下し、０．１１０ｍｍ以上であれば、熱容量が高すぎ、昇温が遅くなり、浄化性能が悪くなる。 The second thickness of the second partition wall 1b is preferably 0.035 to 0.110 mm. If it is 0.035 mm or less, the strength is lowered, and if it is 0.110 mm or more, the heat capacity is too high, the temperature rise is delayed, and the purification performance is deteriorated.
中間隔壁１ｃは、第１の厚さと第２の厚さの間の厚さを有する。 The intermediate partition wall 1c has a thickness between the first thickness and the second thickness.
また、図３は、第１領域３ａと第２領域３ｂとの間に、１列の中間隔壁１ｃが形成された実施形態を示すが、中間隔壁１ｃは、１列に限らず、１〜３列形成することができる。この場合、隔壁１の厚さは、図４Ａ〜図４Ｄのように変化させることができる。図４Ａは、中間隔壁１ｃを第１隔壁１ａ（厚壁）と第２隔壁１ｂ（薄壁）との間の厚さで一定に形成する実施形態である。図４Ｂは、中間隔壁１ｃの厚さが直線状に変化する実施形態である。図４Ｃと図４Ｄは、中間隔壁１ｃの厚さが非線形に変化する実施形態である。 3 shows an embodiment in which one row of intermediate partition walls 1c is formed between the first region 3a and the second region 3b. However, the intermediate partition wall 1c is not limited to one row, and may be 1 to 3. A row can be formed. In this case, the thickness of the partition wall 1 can be changed as shown in FIGS. 4A to 4D. FIG. 4A is an embodiment in which the intermediate partition wall 1c is formed with a constant thickness between the first partition wall 1a (thick wall) and the second partition wall 1b (thin wall). FIG. 4B is an embodiment in which the thickness of the intermediate partition wall 1c changes linearly. 4C and 4D show an embodiment in which the thickness of the intermediate partition wall 1c varies nonlinearly.
第１隔壁１ａの気孔率、つまり第１の気孔率は、２０〜６０％であることが好ましい。より好ましくは、３５〜６５％である。気孔率をこの範囲とすることにより、昇温性と強度を良くすることができる。 The porosity of the first partition 1a, that is, the first porosity is preferably 20 to 60%. More preferably, it is 35 to 65%. By setting the porosity within this range, the temperature rise and strength can be improved.
第２隔壁１ｂの気孔率、つまり第２の気孔率は、３０〜７０％であることが好ましい。より好ましくは、２５〜５５％である。気孔率をこの範囲とすることにより、昇温性と強度を良くすることができる。 The porosity of the second partition wall 1b, that is, the second porosity is preferably 30 to 70%. More preferably, it is 25 to 55%. By setting the porosity within this range, the temperature rise and strength can be improved.
図５Ａ及び図５Ｂを用いて領域を形成する境界線の境界線間距離について説明する。境界線間距離とは、その領域を形成する境界線のうち、対向する２つの境界線間の距離（最短距離）をいう。図５Ａは、正方形の第１領域３ａと第２領域３ｂが交互に並んだ実施形態である。この場合、図に示す距離が境界線間の最小距離２２となる。また、図５Ｂは、長方形の第１領域３ａと第２領域３ｂが交互に並んだ実施形態である。この場合、図に示すように境界線間距離のうち短い方の距離（図の縦方向の距離）が境界線間の最小距離２２となる。第１領域３ａの境界線間距離の最小距離２２、及び第２領域３ｂの境界線間距離の最小距離２２を６〜４０ｍｍとすることにより、熱しやすく冷めにくいハニカム構造体１０とすることができる。 The distance between the boundary lines forming the region will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. The distance between the boundary lines refers to a distance (shortest distance) between two opposing boundary lines among the boundary lines forming the region. FIG. 5A is an embodiment in which square first regions 3a and second regions 3b are alternately arranged. In this case, the distance shown in the figure is the minimum distance 22 between the boundary lines. FIG. 5B is an embodiment in which rectangular first regions 3a and second regions 3b are alternately arranged. In this case, as shown in the figure, the shorter distance (distance in the vertical direction in the figure) of the distances between the boundary lines is the minimum distance 22 between the boundary lines. By setting the minimum distance 22 of the distance between the boundary lines of the first region 3a and the minimum distance 22 of the distance between the boundary lines of the second region 3b to 6 to 40 mm, the honeycomb structure 10 can be easily heated and hardly cooled. .
本実施の形態において、ハニカム構造体１０を構成する隔壁１は、セラミックスを用いて構成されることが好ましく、コージェライト化原料、アルミナ、ムライト及びリチウムアルミノシリケート（ＬＡＳ）、チタン酸アルミニウム、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素、活性炭、ゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも一種のセラミックスから構成されることがより好ましい。 In the present embodiment, the partition walls 1 constituting the honeycomb structure 10 are preferably made of ceramics, and are made of cordierite, alumina, mullite and lithium aluminosilicate (LAS), aluminum titanate, zirconia, More preferably, it is made of at least one ceramic selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride, activated carbon, and zeolite.
次に、図６〜図１１に、第１領域３ａと第２領域３ｂのパターンの他の実施形態を示す。これらの図は、領域のパターンの実施形態を示し、ハニカム構造体１０のセル２の形状ではない。各領域内に複数のセル２が存在している（図２及び図３参照）。各領域の境界に中間隔壁１ｃが形成されている。 Next, FIGS. 6 to 11 show other embodiments of patterns of the first region 3a and the second region 3b. These figures show an embodiment of the pattern of the region, not the shape of the cell 2 of the honeycomb structure 10. A plurality of cells 2 exist in each region (see FIGS. 2 and 3). An intermediate partition wall 1c is formed at the boundary of each region.
図６に領域が同心円状に形成されたハニカム構造体１０の実施形態を示す。図６の場合、径方向に領域が繰り返し配置されている。径方向が領域の繰り返し方向２１であり、境界線間距離の最小距離２２は、径方向の境界線間距離である。領域の境界に中間隔壁１ｃが形成されている。なお、中間隔壁１ｃは、巨視的には円形であるが、微視的には、階段形状になっている。 FIG. 6 shows an embodiment of the honeycomb structure 10 in which regions are formed concentrically. In the case of FIG. 6, the regions are repeatedly arranged in the radial direction. The radial direction is the region repeating direction 21, and the minimum distance 22 between the boundary lines is the radial distance between the boundary lines. An intermediate partition wall 1c is formed at the boundary of the region. The intermediate partition wall 1c is macroscopically circular, but microscopically has a staircase shape.
図７に領域が同心の四角形状に形成されたハニカム構造体１０の実施形態を示す。境界線間距離の最小距離２２は、対向する２つの境界線間の距離である。 FIG. 7 shows an embodiment of the honeycomb structure 10 in which the regions are formed in concentric quadrangular shapes. The minimum distance 22 between the boundary lines is a distance between two opposing boundary lines.
図８に領域が長方形に形成されたハニカム構造体１０の実施形態を示す。領域が繰り返し形成されて、領域の境界に中間隔壁１ｃが形成されている。 FIG. 8 shows an embodiment of the honeycomb structure 10 in which the region is formed in a rectangular shape. The region is repeatedly formed, and the intermediate partition wall 1c is formed at the boundary of the region.
図９に円形、図１０に四角形の領域が点在して形成されたハニカム構造体１０の実施形態を示す。これらの実施形態においても領域が交互に繰り返し配置されている。 FIG. 9 shows an embodiment of the honeycomb structure 10 formed by dotted circles and FIG. 10 with dotted regions. In these embodiments, the regions are alternately and repeatedly arranged.
図１１に１方向において領域が交互に繰り返して配置された縞模様のハニカム構造体１０の実施形態を示す。図の縦方向が繰り返し方向２１である。本実施形態は、繰り返し方向が１方向のみであるため、作製が容易である。 FIG. 11 shows an embodiment of a striped honeycomb structure 10 in which regions are alternately and repeatedly arranged in one direction. The vertical direction in the figure is the repeat direction 21. This embodiment is easy to manufacture because the repeat direction is only one direction.
上述のいずれかに記載のハニカム構造体１０（上記実施形態に限定されるわけではない）に触媒をコーティングすることにより触媒コートハニカム構造体を得ることができる。ここで、触媒としては、例えば、酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵還元触媒、ＳＣＲ触媒等を挙げることができる。触媒コート量は、１００〜３００ｇ／Ｌであることが好ましい。 A catalyst-coated honeycomb structure can be obtained by coating a catalyst on the honeycomb structure 10 described above (not limited to the above embodiment). Here, examples of the catalyst include an oxidation catalyst, a NOx occlusion reduction catalyst, and an SCR catalyst. The catalyst coat amount is preferably 100 to 300 g / L.
また、上述のいずれかに記載のハニカム構造体１０又は上述の触媒コートハニカム構造体をフィルターの前段に設置した浄化装置として用いることができる。具体的には、本発明は、ディーゼル車の浄化装置のフィルターの前段に設置される、ＤＯＣ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ、ディーゼル用酸化触媒）用途のハニカムとして利用することができる。ディーゼル車の排ガス温度は低く、ＤＯＣに付いている触媒が有効に働かないということがある。それを改善する技術として、早期昇温、遅い降温を実現する技術が重要であるが、本発明のハニカム構造体１０は、昇温しやすく、保温性も有する。また、ガソリン車に用いられる三元触媒でも、早期昇温、遅い降温を実現することができるため、ガソリン車の浄化装置として用いることにより、更なる排ガスクリーン化が実現可能である。 Moreover, it can be used as a purification device in which the honeycomb structure 10 described above or the catalyst-coated honeycomb structure described above is installed in the front stage of the filter. Specifically, the present invention can be used as a honeycomb for a DOC (Diesel Oxidation Catalyst, an oxidation catalyst for diesel) installed in a front stage of a filter of a purification device for a diesel vehicle. The exhaust gas temperature of diesel vehicles is low, and the catalyst attached to the DOC may not work effectively. As a technique for improving this, a technique for realizing early temperature rise and slow temperature fall is important. However, the honeycomb structure 10 of the present invention is easy to rise in temperature and has heat retention. Further, even with a three-way catalyst used in a gasoline vehicle, an early temperature increase and a slow temperature decrease can be realized. Therefore, further exhaust gas purification can be realized by using it as a purification device for a gasoline vehicle.
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。例えば、コージェライトのハニカム構造体１０を得る場合には、焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、バインダー、界面活性剤、水を加え、所定の配合割合で混合して坏土を得る。コージェライト化原料については、粒度、成分等は最終的には気孔率、熱膨脹率に影響するが、適宜、当業者であれば選定することが可能であり、また、バインダー、界面活性剤についても適宜設定することが可能である。得られた坏土を、押出成形機を用いて押出成形を行い、ハニカム構造体を得る。所望のセル構造が得られる口金を用いて押出成形する。そして、押出成形されたハニカム構造体を焼成（１４２０〜１４３０℃、１０〜３０時間）することにより、本発明のハニカム構造体１０を得ることができる。 Next, the manufacturing method of the honeycomb structure of the present invention will be described. For example, when obtaining a cordierite honeycomb structure 10, talc, kaolin, alumina, silica, etc. are prepared at a predetermined blending ratio so as to be cordierite after firing, and a binder, a surfactant, and water are added. Then, the kneaded material is obtained by mixing at a predetermined mixing ratio. Regarding the cordierite-forming raw material, the particle size, components, etc. ultimately affect the porosity and thermal expansion rate, but can be selected by those skilled in the art as appropriate, and the binder and surfactant are also selected. It is possible to set appropriately. The obtained kneaded material is extruded using an extruder to obtain a honeycomb structure. Extrusion is performed using a die that provides a desired cell structure. And the honeycomb structure 10 of the present invention can be obtained by firing the extruded honeycomb structure (1420 to 1430 ° C., 10 to 30 hours).
なお、前述の実施形態のうち、領域を市松模様に形成する実施形態（図２）、領域が１方向において領域が交互に繰り返して配置された実施形態（図１１）は、特に作製が容易であり、製造コスト削減のためには、これらの実施形態が好ましい。 Of the above-described embodiments, the embodiment in which the regions are formed in a checkered pattern (FIG. 2) and the embodiment in which the regions are alternately arranged in one direction (FIG. 11) are particularly easy to manufacture. In order to reduce manufacturing costs, these embodiments are preferred.
本発明のハニカム構造体１０は、触媒をコートし、ハニカム触媒体とすることもできる。触媒としては、例えば、酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵還元触媒、ＳＣＲ触媒、三元触媒等を挙げることができる。 The honeycomb structure 10 of the present invention can be coated with a catalyst to form a honeycomb catalyst body. Examples of the catalyst include an oxidation catalyst, a NOx occlusion reduction catalyst, an SCR catalyst, and a three-way catalyst.
触媒は、例えば、三元触媒（ハニカム構造体に、白金（Ｐｔ）とロジウム（Ｒｈ）との割合（Ｐｔ：Ｒｈ）が、５：１〜３：１となるように調製された白金族金属を担持したγアルミナを含む触媒）を、触媒担持量が１６０〜２９０ｇ／１０００ｃｍ３となるように担持し、ハニカム触媒体を製造することができる。なお、担持した触媒の助触媒としては、セリウム（Ｃｅ）の酸化物（ＣｅＯ２）とジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物（ＺｒＯ２）を用いることができる。また、白金族金属担持量は１〜１０ｇ／１０００ｃｍ３となるように担持した場合、触媒コート量は、５０〜３００ｇ／１０００ｃｍ３であることが好ましい。５０ｇ／１０００ｃｍ３未満では、保温性と昇温性の向上効果を十分に得ることができない。３００ｇ／１０００ｃｍ３を超えると、触媒コートにより目詰まりしやすくなる。 The catalyst is, for example, a three-way catalyst (a platinum group metal prepared such that the ratio of platinum (Pt) to rhodium (Rh) (Pt: Rh) in the honeycomb structure is 5: 1 to 3: 1). The catalyst containing the γ-alumina supporting the catalyst) is supported so that the amount of the catalyst supported is 160 to 290 g / 1000 cm 3, and the honeycomb catalyst body can be manufactured. As the promoter for the supported catalyst, cerium (Ce) oxide (CeO 2 ) and zirconium (Zr) oxide (ZrO 2 ) can be used. In addition, when the platinum group metal loading is 1 to 10 g / 1000 cm 3 , the catalyst coating amount is preferably 50 to 300 g / 1000 cm 3 . If it is less than 50 g / 1000 cm 3 , the effect of improving heat retention and temperature rise cannot be obtained sufficiently. When it exceeds 300 g / 1000 cm 3 , clogging easily occurs due to the catalyst coating.
以上のように構成することにより、ハニカム構造体１０（ハニカム触媒体）は、エンジン始動時、第２領域３ｂは昇温性に優れ触媒活性温度にすぐ到達することが可能であり、また、走行時は第１領域３ａが保温性に優れているため、街中走行で頻繁に停止する時も触媒活性領域を維持することが可能である。従って、アイドリング後の運転始動時には、第２領域３ｂは極めて早く触媒活性温度に達し、第１領域３ａは、比較的高温をアイドリング中も維持しているため、通常品に比較して極めて短時間で全ハニカム構造体での機能発揮ができる。 With the configuration described above, the honeycomb structure 10 (honeycomb catalyst body) has excellent temperature rise characteristics and can reach the catalyst activation temperature immediately when the engine is started. Since the first region 3a is excellent in heat retention at times, it is possible to maintain the catalytically active region even when stopping frequently during city travel. Therefore, at the start of operation after idling, the second region 3b reaches the catalyst activation temperature very quickly, and the first region 3a maintains a relatively high temperature even during idling, so it is extremely short compared to the normal product. The function can be demonstrated in all honeycomb structures.
また、上述のいずれかに記載のハニカム構造体１０をフィルターの前段に設置した浄化装置として用いることができる。具体的には、本発明は、ディーゼル車の浄化装置のフィルターの前段に設置される、ＤＯＣ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ、ディーゼル用酸化触媒）用途のハニカムとして利用することができる。ディーゼル車の排ガス温度は低く、ＤＯＣに付いている触媒が有効に働かないということがある。それを改善する技術として、早期昇温、遅い降温を実現する技術が重要であるが、本発明のハニカム構造体１０は、昇温しやすく、保温性も有する。また、ガソリン車に用いられる三元触媒でも、早期昇温、遅い降温を実現することができるため、ガソリン車の浄化装置として用いることにより、更なる排ガスクリーン化が実現可能である。 Moreover, it can be used as a purification apparatus in which the honeycomb structure 10 according to any one of the above is installed in the front stage of the filter. Specifically, the present invention can be used as a honeycomb for a DOC (Diesel Oxidation Catalyst, an oxidation catalyst for diesel) installed in a front stage of a filter of a purification device for a diesel vehicle. The exhaust gas temperature of diesel vehicles is low, and the catalyst attached to the DOC may not work effectively. As a technique for improving this, a technique for realizing early temperature rise and slow temperature fall is important. However, the honeycomb structure 10 of the present invention is easy to rise in temperature and has heat retention. Further, even with a three-way catalyst used in a gasoline vehicle, an early temperature increase and a slow temperature decrease can be realized. Therefore, further exhaust gas purification can be realized by using it as a purification device for a gasoline vehicle.
以下、本発明を実施例に基づいてさら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）
焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、バインダー、界面活性剤、水を加え、所定の配合割合で混合して坏土を得た。コージェライト化原料については、粒度、成分等は最終的には気孔率、熱膨脹率に影響するが、適宜、当業者であれば選定することが可能であり、また、バインダー、界面活性剤についても適宜設定することが可能である。得られた坏土を、焼成後に表１に示すセル構造となるように乾燥、焼成段階での収縮率を考慮して、スリット幅を調整した口金を付けた押し出し成形機を用いて押し出し成形を行い、乾燥、焼成後に直径が１４３．８ｍｍで長さが１５２．４ｍｍの、セル２の形状が略正方形となるハニカム構造体１０を作製した。実施例１は、第１領域（厚壁部）３ａと第２領域（薄壁部）３ｂが２０ｍｍ間隔で配置されている構造のハニカム構造体１０である（図２参照）。なお、各領域のセル密度は、同一である。そして、領域の境界には、中間隔壁１ｃが１列形成されている。
Example 1
Talc, kaolin, alumina, silica and the like were prepared at a predetermined blending ratio so as to be cordierite after firing, and a binder, a surfactant and water were added and mixed at a predetermined blending ratio to obtain a clay. Regarding the cordierite-forming raw material, the particle size, components, etc. ultimately affect the porosity and thermal expansion rate, but can be selected by those skilled in the art as appropriate, and the binder and surfactant are also selected. It is possible to set appropriately. The obtained clay is dried so as to have the cell structure shown in Table 1 after firing, and is subjected to extrusion molding using an extrusion molding machine with a base having an adjusted slit width in consideration of the shrinkage rate in the firing stage. A honeycomb structure 10 having a diameter of 143.8 mm and a length of 152.4 mm and a cell 2 having a substantially square shape was prepared. Example 1 is a honeycomb structure 10 having a structure in which a first region (thick wall portion) 3a and a second region (thin wall portion) 3b are arranged at intervals of 20 mm (see FIG. 2). Note that the cell density in each region is the same. Then, one row of intermediate partition walls 1c is formed at the boundary of the region.
（比較例１〜２）
比較例１〜２は、隔壁１の厚さがすべて同一のハニカム構造体１０である。
(Comparative Examples 1-2)
Comparative Examples 1 and 2 are honeycomb structures 10 having the same partition wall 1 thickness.
（比較例３〜４）
比較例３〜４は、厚壁（第１隔壁１ａ）と薄壁（第２隔壁１ｂ）を有するが、中間隔壁１ｃを有しないハニカム構造体１０である。
(Comparative Examples 3-4)
Comparative Examples 3 to 4 are honeycomb structures 10 having thick walls (first partition walls 1a) and thin walls (second partition walls 1b) but not having intermediate partition walls 1c.
（比較例５〜８）
比較例５〜８は、中間隔壁１ｃの列数が４または２のハニカム構造体１０である。
(Comparative Examples 5 to 8)
Comparative Examples 5 to 8 are honeycomb structures 10 in which the number of rows of the intermediate partition walls 1c is 4 or 2.
（実施例２〜１４）
実施例２〜１４は、セル構造を表１に示すように変えたこと以外は、実施例１と同様に作製したものである。なお、すべての実施例で、隔壁１ａ（厚壁）と隔壁１ｂ（薄壁）は、それぞれ直線状に形成されている。
(Examples 2 to 14)
Examples 2 to 14 were produced in the same manner as Example 1 except that the cell structure was changed as shown in Table 1. In all the examples, the partition wall 1a (thick wall) and the partition wall 1b (thin wall) are each formed in a straight line.
（浄化率測定方法）
得られたハニカム構造体について、排気量２．０Ｌのガソリンエンジンの排気管にキャニングした。排ガス規制モード（ＪＣ−０８）走行時に、排気管と接続したパイプから、排ガスをサンプリングし、バッグと呼ばれる袋に貯めた後、走行終了後に、溜まった排ガスを分析計に通すことで、ＨＣエミッションを測定した（ＪＣ−０８の規定による）。浄化性能は、そのＨＣエミッションの逆数の比として求めた。
(Purification rate measurement method)
The obtained honeycomb structure was canned in an exhaust pipe of a gasoline engine having a displacement of 2.0 L. HC emissions by sampling exhaust gas from a pipe connected to the exhaust pipe during travel in exhaust gas regulation mode (JC-08), storing it in a bag called a bag, and passing the accumulated exhaust gas through an analyzer after travel Was measured (according to the provisions of JC-08). The purification performance was determined as the ratio of the reciprocal of the HC emission.
（アイソスタティック強度測定方法）
社団法人自動車技術会発行の自動車規格（ＪＡＳＯ規格）Ｍ５０５−８７で規定されている方法に基づき、アイソスタティック破壊強度試験に基づいて測定した。アイソスタティック破壊強度試験は、ゴムの筒状容器にセラミックハニカム構造体を入れてアルミ製板で蓋をし、水中で等方加圧圧縮を行う試験であり、コンバータの缶体にセラミックハニカム構造体が外周面把持される場合の圧縮負荷加重を模擬した試験である。アイソスタティック破壊強度は、セラミックハニカム構造体が破壊したときの加圧圧力値で示される。自動車排ガス浄化用触媒コンバータでは、通常、セラミックハニカム構造体の外周面把持によるキャニング構造を採用しており、当然のことながらアイソスタティック破壊強度は、キャニング上、高いことが好ましい。
(Isostatic strength measurement method)
It was measured based on an isostatic fracture strength test based on the method specified in the automobile standard (JASO standard) M505-87 issued by the Japan Society for Automotive Engineers. The isostatic fracture strength test is a test in which a ceramic honeycomb structure is placed in a rubber cylindrical container, covered with an aluminum plate, and isotropically pressurized and compressed in water. This is a test simulating the compression load when the outer peripheral surface is gripped. The isostatic fracture strength is indicated by a pressurized pressure value when the ceramic honeycomb structure is broken. The catalytic converter for exhaust gas purification of an automobile usually employs a canning structure by gripping the outer peripheral surface of a ceramic honeycomb structure, and naturally, the isostatic fracture strength is preferably high in terms of canning.
浄化性能、アイソスタティック強度について表１に示す。浄化性能、アイソスタティック強度は、比較例１のハニカム構造体１０を基準として表した。表中、緩衝領域とは、中間隔壁１ｃの領域を指す。緩衝領域交点Ｒ有無とは、中間隔壁１ｃ同士の交点にＲが形成されているかどうかを示す（図３の拡大図参照）。 Table 1 shows the purification performance and isostatic strength. The purification performance and isostatic strength were expressed with reference to the honeycomb structure 10 of Comparative Example 1. In the table, the buffer region refers to the region of the intermediate partition wall 1c. The presence / absence of the buffer region intersection R indicates whether or not R is formed at the intersection of the intermediate partition walls 1c (see the enlarged view of FIG. 3).
表１に示すように、中間隔壁１ｃが設けられていない比較例２や、中間隔壁１ｃが４列の比較例５〜６、領域の境界線間距離の最小距離が４１ｍｍの比較例７〜８は、浄化性能が比較例１とほぼ同じであった。比較例３〜４は、浄化性能が比較例１と比べ向上しているが、アイソスタティック強度が低下した。一方、中間隔壁１ｃを設け、領域の境界線間距離の最小距離を６〜４０ｍｍとした実施例１〜１４は、浄化性能やアイソスタティック強度を向上させることができた。また、中間隔壁１ｃ同士の交点がＲを有すると、実施例１〜３と実施例４〜６に示すように、アイソスタティック強度が向上した。 As shown in Table 1, Comparative Example 2 in which the intermediate partition wall 1c is not provided, Comparative Examples 5 to 6 in which the intermediate partition wall 1c has four rows, and Comparative Examples 7 to 8 in which the minimum distance between the boundary lines of the regions is 41 mm The purification performance was almost the same as in Comparative Example 1. In Comparative Examples 3 to 4, the purification performance was improved as compared with Comparative Example 1, but the isostatic strength was lowered. On the other hand, Examples 1 to 14 in which the intermediate partition wall 1c was provided and the minimum distance between the boundary lines of the regions was 6 to 40 mm were able to improve the purification performance and isostatic strength. Moreover, when the intersection of the intermediate partition walls 1c had R, the isostatic strength was improved as shown in Examples 1 to 3 and Examples 4 to 6.
本発明のハニカム構造体は、比較的排ガス温度が低いディーゼルエンジンの排気ガス浄化に特に有効であり、ＤＰＦ前段用のハニカム構造体の他、排ガス中のＮＯｘ浄化のためのＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒用の基材、ディーゼル酸化触媒としても有効に利用することが可能である。また、比較的高温の排ガスとなるガソリンエンジンにおいても、排気対応としては有効に利用される。 The honeycomb structure of the present invention is particularly effective for exhaust gas purification of a diesel engine having a relatively low exhaust gas temperature. In addition to the honeycomb structure for the DPF front stage, SCR (Selective Catalytic Reduction) for NOx purification in exhaust gas. It can be effectively used as a base material for a catalyst and a diesel oxidation catalyst. In addition, gasoline engines that are relatively hot exhaust gas are also effectively used for exhaust.
１：隔壁、１ａ：第１隔壁（厚壁）、１ｂ：第２隔壁（薄壁）、２：セル、３ａ：第１領域（厚壁部）、３ｂ：第２領域（薄壁部）、１０：ハニカム構造体、２１：繰り返し方向、２２：最小距離。 1: partition, 1a: first partition (thick wall), 1b: second partition (thin wall), 2: cell, 3a: first region (thick wall portion), 3b: second region (thin wall portion), 10: honeycomb structure, 21: repeating direction, 22: minimum distance.
Claims (3)
前記隔壁は、第１の厚さを有する第１隔壁と、前記第１の厚さと厚さが異なる第２の厚さを有する第２隔壁の少なくとも２種の異なる厚さによって構成されており、
前記第１隔壁によって構成された第１領域と、前記第２隔壁によって構成された第２領域とが少なくとも１方向において交互に繰り返し配置され、
前記第１領域と前記第２領域との間に、前記第１の厚さと前記第２の厚さの間の厚さを有する中間隔壁が１〜３列形成されて、前記第１隔壁と前記第２隔壁とが交差しない状態で形成されており、
セルの連通方向に垂直な断面における、前記第１領域を形成する境界線の境界線間距離の最小距離と、前記第２領域を形成する境界線の境界線間距離の最小距離とがそれぞれ６〜４０ｍｍであり、
前記セルのセル密度が３１〜９３個／ｃｍ ２ であり、
前記第１の厚さが０．０８８〜０．２０３ｍｍであり、
前記第２の厚さが０．０３５〜０．１１０ｍｍであるハニカム構造体。 A plurality of cells communicating with each other in parallel between the two end faces are formed by the plurality of partition walls,
The partition is constituted by at least two different thicknesses of a first partition having a first thickness and a second partition having a second thickness different from the first thickness,
The first region constituted by the first barrier ribs and the second region constituted by the second barrier ribs are alternately and repeatedly arranged in at least one direction,
Between the first region and the second region, one to three rows of intermediate partitions having a thickness between the first thickness and the second thickness are formed, and the first partition and the second region are formed. It is formed in a state where it does not intersect with the second partition wall,
The minimum distance between the boundary lines of the boundary line forming the first region and the minimum distance between the boundary lines of the boundary line forming the second region in the cross section perpendicular to the cell communication direction are 6 respectively. ~40mm der is,
The cell density of the cells is 31 to 93 cells / cm 2 .
The first thickness is 0.088 to 0.203 mm;
A honeycomb structure having the second thickness of 0.035 to 0.110 mm .
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