JP5816054B2 - Honeycomb structure - Google Patents

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Description

本発明は、ガスを浄化するフィルタとして用いられるハニカム構造体に関する。   The present invention relates to a honeycomb structure used as a filter for purifying gas.

ディーゼル粒子フィルタ(DPF)等、内燃機関の排出ガスを浄化するフィルタとしてハニカム構造体が広く用いられている(例えば特許文献1を参照)。ハニカム構造体には、排出ガスから取り除かれた煤が堆積するため、一定期間ごとに煤を燃焼してフィルタ再生(regeneration)を行う必要がある。煤を燃焼させるには、高温かつ大量の燃焼排ガスを供給して煤に着火し、煤を燃え尽きさせればよい。   A honeycomb structure is widely used as a filter for purifying exhaust gas from an internal combustion engine, such as a diesel particulate filter (DPF) (see, for example, Patent Document 1). Since the soot removed from the exhaust gas accumulates on the honeycomb structure, it is necessary to regenerate the filter by burning the soot at regular intervals. In order to burn the soot, it is only necessary to supply a large amount of combustion exhaust gas at a high temperature to ignite the soot and burn out the soot.

フィルタ再生時には煤の燃焼熱によりハニカム構造体が破損する場合があることから、ハニカム構造体は高い耐熱衝撃性が求められている。特許文献1には、複数のセグメント部を連結部で結合した構造を持つハニカム構造体において、連結部の強度を調整することで耐熱衝撃性を高めたものが記載されている。   Since the honeycomb structure may be damaged by the combustion heat of the soot during filter regeneration, the honeycomb structure is required to have high thermal shock resistance. Patent Document 1 describes a honeycomb structure having a structure in which a plurality of segment portions are joined at a connecting portion, and having improved thermal shock resistance by adjusting the strength of the connecting portion.

特開2009−202143号公報JP 2009-202143 A

ところで、本発明者らがハニカム構造体について実験を重ねたところ、耐熱衝撃性テストにおいてハニカム構造体のガス下流側端面に放射状のクラックが複数発生し、さらに過酷な条件において、これらのクラックが拡大して互いに繋がり最終的に環状のクラックを形成する状況が見出された。このため、クラックの発生によるフィルタ性能の低下を避けるための対策を行う必要がある。   By the way, when the present inventors conducted experiments on the honeycomb structure, a plurality of radial cracks were generated on the gas downstream end face of the honeycomb structure in the thermal shock resistance test, and these cracks expanded under more severe conditions. As a result, it was found that they were connected to each other and eventually formed an annular crack. For this reason, it is necessary to take measures to avoid deterioration in filter performance due to the occurrence of cracks.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、通気性を確保しつつ耐熱衝撃性の向上を図ることができる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 an object of the present invention is to provide a honeycomb structure capable of improving thermal shock resistance while ensuring air permeability.

上記課題を解決するため、本発明は、中心軸に沿って延在する柱状のハニカム構造体であって、中心軸の延在方向で互いに対向する第1の端面及び第2の端面と、中心軸に沿って延在する複数の第1流路及び複数の第2流路を形成する隔壁と、を有し、第1流路は、第1の端面側が開口され、第2の端面側が封口されており、第2流路は、第1の端面側が封口され、第2の端面側が開口されており、第1の端面の開口割合は、第2の端面の開口割合より大きく、第2の端面には、複数の第2流路を含む高強度領域が形成され、高強度領域は、中心軸を囲む環状に形成されており、環状の高強度領域に含まれる全ての第2流路は、環状の高強度領域に含まれない第2流路と比べて、中心軸に垂直な断面形状の最小曲率半径が大きく、第2流路の中心軸に垂直な断面形状は一定形状を保ったまま中心軸方向に延在しており、環状の高強度領域に含まれる全ての第2流路の中心軸に垂直な断面形状は円形状又は楕円形状であり、環状の高強度領域に含まれない第2流路の中心軸に垂直な断面形状は多角形状であり、第2の端面において環状の高強度領域より中心軸側に位置する第2流路の中心軸に垂直な断面形状は正六角形状であるIn order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a columnar honeycomb structure extending along the central axis, the first end surface and the second end surface facing each other in the extending direction of the central axis, and the center A plurality of first flow paths extending along the axis and a partition wall forming a plurality of second flow paths, wherein the first flow path is opened on the first end face side and the second end face side is sealed The second flow path is sealed at the first end face side and opened at the second end face side, and the opening ratio of the first end face is larger than the opening ratio of the second end face. A high-strength region including a plurality of second flow paths is formed on the end surface, the high-strength area is formed in an annular shape surrounding the central axis, and all the second flow paths included in the annular high-strength region are , compared to the second flow path that is not included in the high intensity region of the annular, minimum curvature of the cross-sectional shape perpendicular to the central axis radius rather large, the second flow path The cross-sectional shape perpendicular to the central axis extends in the central axis direction while maintaining a constant shape, and the cross-sectional shapes perpendicular to the central axis of all the second flow paths included in the annular high-strength region are circular or The cross-sectional shape perpendicular to the central axis of the second flow path that is elliptical and not included in the annular high-strength region is a polygonal shape, and the second end surface is located closer to the central axis than the annular high-strength region. The cross-sectional shape perpendicular to the central axis of the two flow paths is a regular hexagon .

上記ハニカム構造体によれば、第2流路の断面形状(開口形状)の最小曲率半径が大きいほど第2の端面上における開口への応力集中を低減できることから、高強度領域におけるクラックの発生を抑制することができる。しかも、上記ハニカム構造体では、高強度領域に含まれない第2流路を最小曲率半径の小さい断面形状とすることで、全ての第2流路の断面形状が同じ場合と比べて第2の端面上に第2流路を効率良く配置することができ、フィルタ単位面積当たりの開口面積を大きくして通気性を十分に確保することができる。従って、上記ハニカム構造体によれば、通気性を十分に確保しつつ、クラックの発生を抑制して耐熱衝撃性の向上を図ることができる。また、上記ハニカム構造体によれば、複数の第2流路を含む高強度領域が形成されることで、より広範囲な領域についてクラックの発生を抑制することができる。更に、上記ハニカム構造体によれば、高強度領域は、中心軸を囲む環状に形成されているので、熱衝撃により第2の端面に現れる環状のクラックの発生を効果的に抑制することができる。また、上記ハニカム構造体によれば、高強度領域に含まれる全ての第2流路の中心軸に垂直な断面形状は円形状又は楕円形状であり、高強度領域に含まれない第2流路の中心軸に垂直な断面形状は多角形状であるので、第2流路の断面形状が円形状又は楕円形状である高強度領域においてクラックの発生を抑制することができるので、耐熱衝撃性の更なる向上を図ることができる。しかも、この場合、高強度領域に含まれない第2流路の断面形状を円形状と比べて最小曲率半径の小さい多角形状とすることで高強度領域以外の領域に第2流路を効率的に配置することができ、フィルタ単位面積当たりの開口面積を大きくして通気性を十分に確保することができる。 According to the honeycomb structure, since the stress concentration on the opening on the second end face can be reduced as the minimum curvature radius of the cross-sectional shape (opening shape) of the second flow path is increased, generation of cracks in the high-strength region is prevented. Can be suppressed. Moreover, in the above honeycomb structure, the second flow path not included in the high-strength region has a cross-sectional shape with a small minimum radius of curvature, so that the second cross-sectional shape of all the second flow paths is the same as that of the second case. The second flow path can be efficiently arranged on the end face, and the opening area per unit area of the filter can be increased to ensure sufficient air permeability. Therefore, according to the honeycomb structure, it is possible to improve the thermal shock resistance by suppressing the generation of cracks while sufficiently ensuring the air permeability. Moreover, according to the said honeycomb structure, generation | occurrence | production of a crack can be suppressed about a wider area | region by forming the high intensity | strength area | region containing several 2nd flow paths. Furthermore, according to the honeycomb structure, since the high-strength region is formed in an annular shape surrounding the central axis, it is possible to effectively suppress the occurrence of an annular crack that appears on the second end face due to thermal shock. . Further, according to the honeycomb structure, the cross-sectional shape perpendicular to the central axis of all the second flow paths included in the high-strength region is a circular shape or an elliptical shape, and the second flow path is not included in the high-strength region. Since the cross-sectional shape perpendicular to the central axis is a polygonal shape, the occurrence of cracks can be suppressed in a high-strength region where the cross-sectional shape of the second flow path is circular or elliptical. Can be improved. Moreover, in this case, the second flow path can be efficiently used in areas other than the high-strength area by making the cross-sectional shape of the second flow path not included in the high-strength area a polygonal shape having a minimum radius of curvature compared to the circular shape. The opening area per unit area of the filter can be increased and sufficient air permeability can be ensured.

本発明によれば、通気性を確保しつつ耐熱衝撃性の向上を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to improve thermal shock resistance while ensuring air permeability.

第1の実施形態に係るハニカム構造体を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a honeycomb structure according to a first embodiment. ハニカム構造体の中心軸に垂直な断面の一部を示す拡大図である。It is an enlarged view showing a part of a cross section perpendicular to the central axis of the honeycomb structure. (a)は、ハニカム構造体の第1の端面の一部を示す拡大図である。(b)は、ハニカム構造体の第2の端面の一部を示す拡大図である。(A) is an enlarged view showing a part of the first end face of the honeycomb structure. (B) is an enlarged view showing a part of the second end face of the honeycomb structure. ハニカム構造体の中心軸に沿った断面の一部を示す拡大図である。It is an enlarged view showing a part of a cross section along the central axis of the honeycomb structure. ハニカム構造体の第2の端面を示す全体図である。It is a whole view which shows the 2nd end surface of a honeycomb structure. 図5の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of FIG. (a)高強度領域に含まれない第2流路の断面形状を示す図である。(b)高強度領域に含まれる第2流路の断面形状を示す図である。(A) It is a figure which shows the cross-sectional shape of the 2nd flow path which is not contained in a high intensity | strength area | region. (B) It is a figure which shows the cross-sectional shape of the 2nd flow path contained in a high intensity | strength area | region. 第2の実施形態に係るハニカム構造体の第2の端面を示す全体図である。FIG. 6 is an overall view showing a second end face of a honeycomb structure according to a second embodiment.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
図1に示されるように、第1の実施形態に係るハニカム構造体10は、DPF[Diesel Particulate Filter]等に取り付けられ、内燃機関の排出ガスを浄化するためのフィルタとして用いられる円柱状の構造体である。円柱状のハニカム構造体10は、中心軸CLに沿って延在している。以後、中心軸CLの延在方向を中心軸方向と称する。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the honeycomb structure 10 according to the first embodiment is attached to a DPF [Diesel Particulate Filter] or the like, and is a cylindrical structure used as a filter for purifying exhaust gas from an internal combustion engine. Is the body. The columnar honeycomb structure 10 extends along the central axis CL. Hereinafter, the extending direction of the central axis CL is referred to as a central axis direction.

ハニカム構造体10は、中心軸方向で互いに対向する第1の端面10a及び第2の端面10bと、中心軸CLに沿って延在する複数の第1流路Ra及び複数の第2流路Rbを形成する隔壁10cと、を有している。   The honeycomb structure 10 includes a first end face 10a and a second end face 10b that face each other in the central axis direction, and a plurality of first flow paths Ra and a plurality of second flow paths Rb that extend along the central axis CL. And a partition wall 10c.

ハニカム構造体10は、多孔質(例えば、平均細孔直径20μm以下)のセラミクス材料等から構成されている。ハニカム構造体10に用いられるセラミクス材料としては、例えば、アルミナ、シリカ、ムライト、コーディエライト、ガラス、チタン酸アルミニウム等の酸化物、シリコンカーバイド、窒化珪素、金属等が挙げられる。チタン酸アルミニウムは、更に、マグネシウム及び/又はケイ素を含むことができる。   The honeycomb structure 10 is made of a porous ceramic material (for example, an average pore diameter of 20 μm or less). Examples of the ceramic material used for the honeycomb structure 10 include alumina, silica, mullite, cordierite, glass, oxides such as aluminum titanate, silicon carbide, silicon nitride, and metal. The aluminum titanate can further contain magnesium and / or silicon.

このようなハニカム構造体10は、上述したセラミクス材料となるグリーン成形体(未焼成成形体)を焼成し、各流路Ra,Rbに対して所定の封口処理を行うことにより得ることができる。グリーン成形体は、セラミクス原料である無機化合物源粉末、メチルセルロース等の有機バインダ、及び必要に応じて添加される添加剤を含む。   Such a honeycomb structure 10 can be obtained by firing the green molded body (unfired molded body) as the ceramic material described above and performing a predetermined sealing process on each of the flow paths Ra and Rb. A green molded object contains the inorganic compound source powder which is a ceramic raw material, organic binders, such as methylcellulose, and the additive added as needed.

例えば、チタン酸アルミニウムのグリーン成形体の場合、無機化合物源粉末は、αアルミナ粉等のアルミニウム源粉末、及びアナターゼ型やルチル型のチタニア粉末等のチタニウム源粉末を含み、必要に応じて、更に、マグネシア粉末やマグネシアスピネル粉末等のマグネシウム源粉末、及び/又は、酸化ケイ素粉末やガラスフリット等のケイ素源粉末を含むことができる。   For example, in the case of a green molded body of aluminum titanate, the inorganic compound source powder includes an aluminum source powder such as α-alumina powder, and a titanium source powder such as anatase-type or rutile-type titania powder. Further, magnesium source powder such as magnesia powder and magnesia spinel powder, and / or silicon source powder such as silicon oxide powder and glass frit can be included.

有機バインダとしては、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロース等のセルロース類;ポリビニルアルコール等のアルコール類;リグニンスルホン酸塩が挙げられる。   Examples of the organic binder include celluloses such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyalkylmethylcellulose, and sodium carboxymethylcellulose; alcohols such as polyvinyl alcohol; and lignin sulfonate.

添加物としては、例えば、造孔剤、潤滑剤、可塑剤、分散剤及び溶媒が挙げられる。   Examples of the additive include a pore-forming agent, a lubricant, a plasticizer, a dispersant, and a solvent.

造孔剤としては、グラファイト等の炭素材;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂類;でんぷん、ナッツ殻、クルミ殻、コーン等の植物材料;氷;及びドライアイス等が挙げられる。   Examples of the pore-forming agent include carbon materials such as graphite; resins such as polyethylene, polypropylene and polymethyl methacrylate; plant materials such as starch, nut shells, walnut shells and corn; ice; and dry ice.

潤滑剤及び可塑剤としては、グリセリン等のアルコール類;カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、オレイン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸;ステアリン酸Al等のステアリン酸金属塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(POAAE)等が挙げられる。   Lubricants and plasticizers include alcohols such as glycerin; higher fatty acids such as caprylic acid, lauric acid, palmitic acid, arachidic acid, oleic acid and stearic acid; stearic acid metal salts such as Al stearate, polyoxyalkylene alkyl And ether (POAAE).

分散剤としては、例えば、硝酸、塩酸、硫酸等の無機酸;シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸等の有機酸;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類;ポリカルボン酸アンモニウム等の界面活性剤等が挙げられる。   Examples of the dispersant include inorganic acids such as nitric acid, hydrochloric acid and sulfuric acid; organic acids such as oxalic acid, citric acid, acetic acid, malic acid and lactic acid; alcohols such as methanol, ethanol and propanol; ammonium polycarboxylate Surfactant etc. are mentioned.

溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール等のアルコール類;プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール等のグリコール類;及び水等を用いることができる。   Examples of the solvent include alcohols such as methanol, ethanol, butanol, and propanol; glycols such as propylene glycol, polypropylene glycol, and ethylene glycol; and water.

図2は、図1の中心軸CLに沿った断面の一部を示す拡大図である。図2に示されるように、ハニカム構造体10の流路Ra,Rbは、第1の端面10a側及び第2の端面10b側の何れか一方が封口されている。具体的には、第1流路Raは、第1の端面10a側が開口され、第2の端面10b側が封口材11によって封口されている。また、第2流路Rbは、第2の端面10b側が開口され、第1の端面10a側が封口材12によって封口されている。   FIG. 2 is an enlarged view showing a part of a cross section along the central axis CL of FIG. As shown in FIG. 2, either one of the first end face 10 a side and the second end face 10 b side is sealed in the flow paths Ra and Rb of the honeycomb structure 10. Specifically, the first flow path Ra is opened on the first end face 10 a side, and the second end face 10 b side is sealed by the sealing material 11. In addition, the second flow path Rb is opened on the second end face 10 b side, and the first end face 10 a side is sealed by the sealing material 12.

封口材11,12の材料は、上述したグリーン成形体と同じ材料を用いても良く、異なる材料を用いても良い。また、封口材11,12の材料には、内燃機関の排出ガスを通過させないものを用いても良い。   As the material of the sealing materials 11 and 12, the same material as that of the green molded body described above may be used, or a different material may be used. Moreover, you may use the material which does not allow the exhaust gas of an internal combustion engine to pass through as the material of the sealing materials 11 and 12. FIG.

ハニカム構造体10は、複数の第1流路Ra及び複数の第2流路Rbを形成する隔壁10cを有している。換言すると、隔壁10cによって個々の流路Ra,Rbが隔てられている。この隔壁10cは、第1の端面10aから第2の端面10bまで中心軸CLに沿って延在している。   The honeycomb structure 10 includes partition walls 10c that form a plurality of first flow paths Ra and a plurality of second flow paths Rb. In other words, the individual channels Ra and Rb are separated by the partition wall 10c. The partition wall 10c extends along the central axis CL from the first end surface 10a to the second end surface 10b.

図2に示すハニカム構造体10は、第1の端面10aをガス上流側(内燃機関側)、第2の端面10bをガス下流側として、内燃機関の排出ガス流路上に配置される。ハニカム構造体10を通過する排出ガスの主な流れを矢印Gとして示す。   The honeycomb structure 10 shown in FIG. 2 is disposed on the exhaust gas flow path of the internal combustion engine with the first end face 10a as the gas upstream side (internal combustion engine side) and the second end face 10b as the gas downstream side. The main flow of exhaust gas passing through the honeycomb structure 10 is indicated by an arrow G.

矢印Gにより示されるように、内燃機関の排出ガスは、まず第1の端面10a側の開口から流路Raに流入する。流路Raに流入したガスは、流路Raの第2の端面10b側が封口されているため、隔壁10cを通過して流路Rb内に流入する。ガスが隔壁10cを通過する際にガス中の煤等が捕捉される。流路Rb内に流入したガスは、第2の端面10b側の開口を介してハニカム構造体10の外へ流れ出る。これにより、浄化されたガスがハニカム構造体10の第2の端面10b側から排出されることになる。   As indicated by the arrow G, the exhaust gas of the internal combustion engine first flows into the flow path Ra from the opening on the first end face 10a side. The gas that has flowed into the channel Ra passes through the partition wall 10c and flows into the channel Rb because the second end face 10b side of the channel Ra is sealed. When the gas passes through the partition wall 10c, soot or the like in the gas is captured. The gas that has flowed into the flow path Rb flows out of the honeycomb structure 10 through the opening on the second end face 10b side. As a result, the purified gas is discharged from the second end face 10 b side of the honeycomb structure 10.

次に、第1流路Ra及び第2流路Rbの断面形状について説明する。図3は、ハニカム構造体10の中心軸CLに垂直な断面の一部を示す拡大図である。図4(a)はハニカム構造体10の第1の端面10aの一部を示す拡大図であり、図4(b)は第2の端面10bの一部を示す拡大図である。   Next, the cross-sectional shapes of the first channel Ra and the second channel Rb will be described. FIG. 3 is an enlarged view showing a part of a cross section perpendicular to the central axis CL of the honeycomb structure 10. 4A is an enlarged view showing a part of the first end face 10a of the honeycomb structure 10, and FIG. 4B is an enlarged view showing a part of the second end face 10b.

図3及び図4に示されるように、ハニカム構造体10の中心軸CLに垂直な断面は、隔壁10cにより流路Ra,Rbを仕切る格子構造を有している。このようなハニカム構造体10の形状は、封口材11,12を除いて押出一体成形により作られており、流路Ra,Rbの断面形状は途中で変形することなく一定形状を保ったまま中心軸方向に延在する。   As shown in FIGS. 3 and 4, the cross section perpendicular to the central axis CL of the honeycomb structure 10 has a lattice structure in which the flow paths Ra and Rb are partitioned by partition walls 10c. The shape of such a honeycomb structure 10 is made by extrusion integral molding except for the sealing materials 11 and 12, and the cross-sectional shapes of the flow paths Ra and Rb are not deformed in the middle and are kept at a constant shape. It extends in the axial direction.

第1流路Ra及び第2流路Rbの断面形状としては、正六角形状のものと規則的六角形状(例えば、隣接する正六角形の流路断面の一辺と長さが同じ長辺、及び当該長辺より長さが短い短辺からなる六角形状)のもの、及び円形状のものがある。すなわち、ハニカム構造体10は、異なる断面形状の流路を有する非対称セル構造(非対称格子構造)を備えている。   As the cross-sectional shapes of the first flow path Ra and the second flow path Rb, regular hexagonal shapes and regular hexagonal shapes (for example, a long side having the same length as one side of a cross section of adjacent regular hexagonal flow paths, and A hexagonal shape having a short side shorter than the long side) and a circular shape. That is, the honeycomb structure 10 includes an asymmetric cell structure (asymmetric lattice structure) having flow paths having different cross-sectional shapes.

具体的には、第1流路Raは、規則的六角形状の断面形状を有している。一方、第2流路Rbは、断面形状により二つの流路Rb1,Rb2に分けられる。流路Rb1は正六角形状の断面形状を有しており、流路Rb2は円形状の断面形状を有している。なお、流路Rb2については、図3及び図4に図示していない。   Specifically, the first channel Ra has a regular hexagonal cross-sectional shape. On the other hand, the second flow path Rb is divided into two flow paths Rb1 and Rb2 according to the cross-sectional shape. The channel Rb1 has a regular hexagonal cross-sectional shape, and the channel Rb2 has a circular cross-sectional shape. The flow path Rb2 is not shown in FIGS.

ハニカム構造体10の中心軸CLに垂直な断面では、断面形状が正六角形状の流路Rb1を囲むように断面形状が規則的六角形状の第1流路Raが配置されている。このような配置により、ハニカム構造体10では、第1流路Raの方が第2流路Rbより数が多く形成されている。このため、第1の端面10aにおける開口割合(第1の端面10aの全体面積における第1流路Raの開口面積の割合)は、第2の端面10bにおける開口割合(第2の端面10bの全体面積における第2流路Rbの開口面積の割合)よりも大きい。このような第1の端面10aをガス上流側に向けてハニカム構造体10は排気ガス流路上に配置される。開口割合の大きい第1の端面10aをガス上流側とすることで、排気ガスがハニカム構造体10内に流入しやすくなるので、ハニカム構造体10における排気ガスの圧力損失を低減することができる。   In a cross section perpendicular to the central axis CL of the honeycomb structure 10, the first flow channel Ra having a regular hexagonal cross section is disposed so as to surround the flow channel Rb1 having a regular hexagonal cross sectional shape. With such an arrangement, in the honeycomb structure 10, the first flow path Ra is formed in a larger number than the second flow path Rb. For this reason, the opening ratio in the first end face 10a (the ratio of the opening area of the first flow path Ra in the entire area of the first end face 10a) is the opening ratio in the second end face 10b (the entire second end face 10b). The ratio of the opening area of the second flow path Rb in area) is larger. The honeycomb structure 10 is disposed on the exhaust gas flow path with the first end face 10a facing the gas upstream side. By setting the first end surface 10a having a large opening ratio on the gas upstream side, the exhaust gas can easily flow into the honeycomb structure 10, so that the pressure loss of the exhaust gas in the honeycomb structure 10 can be reduced.

次に、ハニカム構造体10が有する高強度領域Fについて説明する。図5は、第2の端面10bを示す全体図であり、図6は、図5の部分拡大図である。図5及び図6に示されるように、ハニカム構造体10では、第2の端面10b上に円環上の高強度領域Fが形成されている。高強度領域Fは、中心軸CLを中心として囲むように形成されている。   Next, the high strength region F included in the honeycomb structure 10 will be described. FIG. 5 is an overall view showing the second end face 10b, and FIG. 6 is a partially enlarged view of FIG. As shown in FIGS. 5 and 6, in the honeycomb structure 10, a high-strength region F on a ring is formed on the second end face 10 b. The high-strength region F is formed so as to surround the central axis CL.

また、ハニカム構造体10の第2の端面10b上には、開口する複数の第2流路Rbが所定間隔で形成されている。第2の端面10b上において、複数の第2流路Rb同士は封口材11(第1流路Ra)及び隔壁10cを挟んで互いに離間している。   In addition, on the second end face 10b of the honeycomb structure 10, a plurality of open second flow paths Rb are formed at predetermined intervals. On the second end face 10b, the plurality of second flow paths Rb are separated from each other across the sealing material 11 (first flow path Ra) and the partition wall 10c.

高強度領域Fには、第2流路Rbのうち断面形状(開口形状)が円形状である流路Rb2のみが含まれている。換言すると、高強度領域Fに含まれる第2流路Rbは全て流路Rb2である。高強度領域Fには、第1流路Raを封口する封口材11及び隔壁10cも含まれている。一方、高強度領域Fに含まれない全ての第2流路Rbは、断面形状が正六角形状の流路Rb1である。   The high-strength region F includes only the flow path Rb2 having a circular cross-sectional shape (opening shape) in the second flow path Rb. In other words, the second flow paths Rb included in the high-strength region F are all flow paths Rb2. The high-strength region F also includes a sealing material 11 and a partition wall 10c that seal the first flow path Ra. On the other hand, all the second flow paths Rb not included in the high-strength region F are flow paths Rb1 having a regular hexagonal cross-sectional shape.

続いて、第2流路Rbの断面形状(中心軸CLに垂直な断面の形状)の最小曲率半径について説明する。断面形状の最小曲率半径とは、断面形状を構成する曲線(外側に凸となる曲線)の曲率半径のうち最小のものを意味する。   Next, the minimum curvature radius of the cross-sectional shape of the second flow path Rb (the cross-sectional shape perpendicular to the central axis CL) will be described. The minimum curvature radius of the cross-sectional shape means the smallest one of the curvature radii of the curves (curves that protrude outward) forming the cross-sectional shape.

図7(a)は、高強度領域Fに含まれない流路Rb1の断面形状を示す図である。図7(a)に示されるように、流路Rb1は、角に丸みのある正六角形状の断面形状を有している。このような断面形状の角の丸みは、ハニカム構造体10の成形条件から生じている。すなわち、実際には流路Ra,Rbの断面形状が完全な直線のみから形成されることはなく、断面形状の角には丸みがあることが通常である。なお、応力集中を低減するため意図的に断面形状の丸みを設けていても良い。   FIG. 7A is a diagram illustrating a cross-sectional shape of the flow path Rb1 that is not included in the high-strength region F. FIG. As shown in FIG. 7A, the flow path Rb1 has a regular hexagonal cross-sectional shape with rounded corners. Such rounded corners of the cross-sectional shape are caused by the forming conditions of the honeycomb structure 10. That is, in practice, the cross-sectional shapes of the flow paths Ra and Rb are not formed only from a complete straight line, and the corners of the cross-sectional shape are usually rounded. In addition, in order to reduce stress concentration, the cross-sectional roundness may be intentionally provided.

流路Rb1の断面形状における最小曲率半径を矢印r1として示す。なお、図7(a)の正六角形の各々の角における最小の曲率半径は等しいものとする。   The minimum radius of curvature in the cross-sectional shape of the flow path Rb1 is indicated by an arrow r1. It is assumed that the minimum radius of curvature at each corner of the regular hexagon in FIG.

ここで、図7(b)は、高強度領域Fに含まれる流路Rb2の断面形状を示す図である。図7(b)に示されるように、流路Rb2は、半径r2の円形状の断面形状を有している。このような流路Rb2の断面形状の最小曲率半径はr2と等しい。   Here, FIG. 7B is a diagram illustrating a cross-sectional shape of the flow path Rb2 included in the high-strength region F. As shown in FIG. 7B, the flow path Rb2 has a circular cross-sectional shape with a radius r2. The minimum radius of curvature of the cross-sectional shape of the flow path Rb2 is equal to r2.

図7(a)及び図7(b)に示されるように、流路Rb1の断面形状の最小曲率半径r1は、流路Rb2の断面形状の最小曲率半径r2よりも小さい。換言すると、高強度領域Fに含まれる流路Rb2の断面形状の最小曲率半径r2は、高強度領域Fに含まれない流路Rb1の断面形状の最小曲率半径r1と比べて大きい。   As shown in FIGS. 7A and 7B, the minimum curvature radius r1 of the cross-sectional shape of the flow path Rb1 is smaller than the minimum curvature radius r2 of the cross-sectional shape of the flow path Rb2. In other words, the minimum curvature radius r2 of the cross-sectional shape of the flow path Rb2 included in the high-strength region F is larger than the minimum curvature radius r1 of the cross-sectional shape of the flow path Rb1 not included in the high-strength region F.

以上説明した第1の実施形態に係るハニカム構造体10によれば、第2流路Rbの断面形状(開口形状)の最小曲率半径が大きいほど第2の端面10b上における開口への応力集中を低減できることから、断面形状の最小曲率半径が大きい流路Rb2を有する高強度領域Fにおいてクラックの発生を抑制することができる。しかも、ハニカム構造体10では、高強度領域Fに含まれない流路Rb1を最小曲率半径の小さい正六角形状の断面形状とすることで、全ての第2流路Rbの断面形状が同じ場合と比べて第2の端面10b上に第2流路Rbを効率良く配置することができ、フィルタ単位面積当たりの開口面積を大きくして通気性を十分に確保することができる。従って、ハニカム構造体10によれば、通気性を十分に確保しつつ、クラックの発生を抑制して耐熱衝撃性の向上を図ることができる。   According to the honeycomb structure 10 according to the first embodiment described above, the stress concentration on the opening on the second end face 10b is increased as the minimum curvature radius of the cross-sectional shape (opening shape) of the second flow path Rb is increased. Since it can reduce, generation | occurrence | production of a crack can be suppressed in the high intensity | strength area | region F which has flow path Rb2 with a large minimum curvature radius of a cross-sectional shape. Moreover, in the honeycomb structure 10, the flow path Rb1 that is not included in the high-strength region F has a regular hexagonal cross-sectional shape with a small minimum radius of curvature, so that all the second flow paths Rb have the same cross-sectional shape. In comparison, the second flow path Rb can be efficiently arranged on the second end face 10b, and the opening area per unit area of the filter can be increased to ensure sufficient air permeability. Therefore, according to the honeycomb structure 10, it is possible to improve the thermal shock resistance by suppressing the generation of cracks while ensuring sufficient air permeability.

また、ハニカム構造体10では、中心軸CLを囲む円環状に高強度領域Fが形成されることで、熱衝撃により第2の端面10bに現れる環状のクラックの発生を効果的に抑制することができる。   In the honeycomb structure 10, the high-strength region F is formed in an annular shape surrounding the central axis CL, thereby effectively suppressing the occurrence of an annular crack that appears on the second end face 10b due to thermal shock. it can.

[第2の実施形態]
第2の実施形態に係るハニカム構造体20は、第1の実施形態に係るハニカム構造体10と比べて高強度領域の形状が異なっている。
[Second Embodiment]
The honeycomb structure 20 according to the second embodiment is different from the honeycomb structure 10 according to the first embodiment in the shape of the high-strength region.

図8は、第2の実施形態に係るハニカム構造体20の第2の端面20bを示す全体図である。図8に示されるように、第2の実施形態に係るハニカム構造体20は、長円状の高強度領域Hを複数有している。高強度領域Hは、中心軸CLから所定距離離間した位置で、中心軸CLに直交する方向に延在するように形成されている。高強度領域Hは、中心軸CL周りに60°間隔で六箇所形成されており、中心軸CLを中心として放射状に位置している。   FIG. 8 is an overall view showing the second end face 20b of the honeycomb structure 20 according to the second embodiment. As shown in FIG. 8, the honeycomb structure 20 according to the second embodiment has a plurality of oval high strength regions H. The high-strength region H is formed so as to extend in a direction orthogonal to the central axis CL at a position separated from the central axis CL by a predetermined distance. Six high-strength regions H are formed around the central axis CL at intervals of 60 °, and are located radially about the central axis CL.

高強度領域Hに含まれる全ての第2流路Rbは、断面形状(開口形状)が円形状であるRb2である。一方、高強度領域Hに含まれない全ての第2流路Rbは、断面形状が正六角形状のRb1である。   All the second flow paths Rb included in the high-strength region H are Rb2 whose cross-sectional shape (opening shape) is circular. On the other hand, all the second flow paths Rb not included in the high-strength region H are Rb1 having a regular hexagonal cross-sectional shape.

以上説明した第2の実施形態に係るハニカム構造体20によれば、第1の実施形態に係るハニカム構造体10と同様に、通気性を十分に確保しつつ、高強度領域Hにおけるクラックの発生を抑制することで耐熱衝撃性の向上を図ることができる。しかも、ハニカム構造体20では、高強度領域Hが第2の端面20b上で放射状に位置しているので、熱衝撃により第2の端面20bに現れる放射状のクラックの発生を効果的に抑制することができる。   According to the honeycomb structure 20 according to the second embodiment described above, as in the honeycomb structure 10 according to the first embodiment, the occurrence of cracks in the high-strength region H while ensuring sufficient air permeability. By suppressing the thermal shock resistance, it is possible to improve the thermal shock resistance. In addition, in the honeycomb structure 20, since the high-strength regions H are located radially on the second end face 20b, generation of radial cracks appearing on the second end face 20b due to thermal shock is effectively suppressed. Can do.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、高強度領域は、必ずしも第2流路を複数含む必要はなく、一つの第2流路のみを含む態様であっても良い。また、高強度領域の形状は、円環状や放射状に限られず、様々な形状を採用することができる。このような高強度領域の形状や位置、大きさ等は、例えば各種ハニカム構造体の第2の端面におけるクラックが発生しやすい領域に合わせて適切に設定することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said each embodiment. For example, the high-strength region does not necessarily need to include a plurality of second flow paths, and may include only one second flow path. Further, the shape of the high-strength region is not limited to an annular shape or a radial shape, and various shapes can be adopted. The shape, position, size, and the like of such a high-strength region can be appropriately set according to, for example, a region where cracks are likely to occur on the second end face of various honeycomb structures.

また、流路Ra、Rbの断面形状は上述したものに限られない。例えば、流路Ra、Rbの形状は、六角形その他の多角形状の他、円形状や楕円形状であっても良い。仮に、流路Rb1及び流路Rb2の両方の断面形状を真円形状とした場合には、断面形状の最小曲率半径の大小は断面面積の大きさに比例する。すなわち、高強度領域Fに含まれない流路Rb1の断面形状が小さな円形状、高強度領域Fに含まれる流路Rb2が大きな円形状となっても良い。また、ハニカム構造体10,20は、必ずしも押出一体成形で作られる必要はなく、セグメント構造で作られても良い。   Further, the cross-sectional shapes of the flow paths Ra and Rb are not limited to those described above. For example, the shapes of the flow paths Ra and Rb may be a hexagonal shape or other polygonal shapes, as well as a circular shape or an elliptical shape. If the cross-sectional shapes of both the flow path Rb1 and the flow path Rb2 are perfectly circular, the size of the minimum curvature radius of the cross-sectional shape is proportional to the size of the cross-sectional area. That is, the cross-sectional shape of the flow path Rb1 not included in the high-strength region F may be a small circular shape, and the flow path Rb2 included in the high-strength region F may be a large circular shape. Further, the honeycomb structures 10 and 20 do not necessarily have to be made by extrusion integral molding, and may be made by a segment structure.

10、20…ハニカム構造体 10a、20a…第1の端面 10b、20b…第2の端面 10c、20c…隔壁 11…封口材 12…封口材 CL…中心軸 Ra…第1流路 Rb…第2流路 Rb1…第2流路(正六角形状) Rb2…第2流路(円形状) F,H…高強度領域   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 20 ... Honeycomb structure 10a, 20a ... 1st end surface 10b, 20b ... 2nd end surface 10c, 20c ... Partition 11 ... Sealing material 12 ... Sealing material CL ... Center axis Ra ... 1st flow path Rb ... 2nd Channel Rb1 ... Second channel (regular hexagonal shape) Rb2 ... Second channel (circular shape) F, H ... High strength region

Claims (1)

中心軸に沿って延在する柱状のハニカム構造体であって、
前記中心軸の延在方向で互いに対向する第1の端面及び第2の端面と、
前記中心軸に沿って延在する複数の第1流路及び複数の第2流路を形成する隔壁と、を有し、
前記第1流路は、前記第1の端面側が開口され、前記第2の端面側が封口されており、
前記第2流路は、前記第1の端面側が封口され、前記第2の端面側が開口されており、
前記第1の端面の開口割合は、前記第2の端面の開口割合より大きく、
前記第2の端面には、複数の前記第2流路を含む高強度領域が形成され、
前記高強度領域は、前記中心軸を囲む環状に形成されており、
前記環状の高強度領域に含まれる全ての前記第2流路は、前記環状の高強度領域に含まれない前記第2流路と比べて、前記中心軸に垂直な断面形状の最小曲率半径が大きく、
前記第2流路の前記中心軸に垂直な断面形状は一定形状を保ったまま中心軸方向に延在しており、
前記環状の高強度領域に含まれる全ての前記第2流路の前記中心軸に垂直な断面形状は円形状又は楕円形状であり、前記環状の高強度領域に含まれない前記第2流路の前記中心軸に垂直な断面形状は多角形状であり、
前記第2の端面において前記環状の高強度領域より前記中心軸側に位置する前記第2流路の前記中心軸に垂直な断面形状は正六角形状である、ハニカム構造体。
A columnar honeycomb structure extending along the central axis,
A first end surface and a second end surface facing each other in the extending direction of the central axis;
Partition walls forming a plurality of first flow paths and a plurality of second flow paths extending along the central axis,
The first flow path is open on the first end face side and sealed on the second end face side,
The second flow path has the first end face side sealed, and the second end face side opened.
The opening ratio of the first end face is larger than the opening ratio of the second end face,
A high-strength region including a plurality of the second flow paths is formed on the second end surface,
The high-strength region is formed in an annular shape surrounding the central axis,
All of the second flow path included in the high intensity region of the annular, as compared with the annular second passage that is not included in the high strength region of minimum radius of curvature of the cross section perpendicular to the central axis rather large,
The cross-sectional shape perpendicular to the central axis of the second flow path extends in the central axis direction while maintaining a constant shape,
The cross-sectional shape perpendicular to the central axis of all the second flow paths included in the annular high-strength region is a circular shape or an elliptical shape, and the second flow paths not included in the annular high-strength region The cross-sectional shape perpendicular to the central axis is a polygonal shape,
A honeycomb structure , wherein a cross-sectional shape perpendicular to the central axis of the second flow path located on the central axis side of the annular high-strength region on the second end surface is a regular hexagonal shape .
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