JP6068067B2 - 目封止ハニカム構造体 - Google Patents

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Description

本発明は、目封止ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、アイソスタティック強度を向上させるとともに、圧力損失の増加、及び灰の堆積容量の低下を抑制することが可能な目封止ハニカム構造体に関する。
ディーゼルエンジン等の内燃機関や各種の燃焼装置等から排出される排ガスには、煤を主体とする粒子状物質が、多量に含まれている。以下、粒子状物質を、「パティキュレートマター」又は「PM」ともいう。排ガス中のPMがそのまま大気中に放出されると、環境汚染を引き起こすため、排ガスの排気系には、PMを捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタが搭載されている。以下、ディーゼルパティキュレートフィルタを、「DPF」ともいう。
このようなDPFとしては、例えば、排ガス及び浄化ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム構造体が用いられている。このハニカム構造体には、浄化ガスの流出側の端面における所定のセルの開口部と、排ガスの流入側端面における残余のセルの開口部とに、セルの開口部を封止するための目封止部が配設され、目封止ハニカム構造体(ハニカムフィルタ)として利用される。
上記目封止ハニカム構造体では、流入セルから排ガスを流入させると、排ガスが隔壁を通過する際に排ガス中のパティキュレートが隔壁に捕集され、パティキュレートが除去された浄化ガスが流出セルから流出する。
従来、このようなDPFにおいては、排ガス中の有害成分等の浄化を行うために、目封止ハニカム構造体の隔壁に、種々の触媒を担持することがある。そして、隔壁に均一に触媒を担持するために、ハニカム構造体として、セルの延びる方向の断面形状が六角形のハニカム構造体が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。以下、「セルの延びる方向の断面形状が六角形のセル」のことを、「六角セル」という。また、六角セルを区画形成する多孔質の隔壁を有するハニカム構造体を、「六角セルのハニカム構造体」という。更に、六角セルのハニカム構造体を用いた目封止ハニカム構造体を、「六角セルの目封止ハニカム構造体」という。
従来、ハニカム構造体の隔壁の交差点に生じる過大な熱衝撃や機械的衝撃による破損を防止するために、少なくとも一部の流路(セル)の軸方向に直交する断面形状が、一方の対向する隅角部に略円弧状のR部を有するセラミックハニカム構造体が提案されている(例えば、特許文献4参照)。
特公平3−49608号公報 特表2009−537741号公報 特開2001−334114号公報 特開2003−269131号公報
しかしながら、六角セルのハニカム構造体は、セルの延びる方向の断面形状が四角形のセルのハニカム構造体と比較して、アイソスタティック強度が低いという問題があった。また、六角セルのハニカム構造体においては、ハニカム構造体の一部(一箇所)にクラックが発生すると、そのクラックがハニカム構造体全体に伸展し易いという問題もあった。
一方で、特許文献4に示すように、R部を有するセラミックハニカム構造体において、アイソスタティック強度を向上させ、クラックの伸展も防止することが可能である。但し、上述したR部を設けることにより、実際に排ガスを濾過する隔壁の有効面積(以下、「フィルタ面積」ともいう)が低下してしまう。このため、R部を全てのセルの角部に設けると、目封止ハニカム構造体の圧力損失が増加し、また、灰の堆積容量も低下してしまう。なお、「灰の堆積容量」とは、目封止ハニカム構造体の圧力損失に重大な影響を及ぼさずに、目封止ハニカム構造体内に灰(「アッシュ」ともいう)を捕集できる収容能力のことである。灰(アッシュ)は、触媒等により浄化することが困難なため、この灰の堆積容量が大きい方が、目封止ハニカム構造体の圧力損失の増加を有効に抑制することができる。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、アイソスタティック強度を向上させるとともに、圧力損失の増加、及び灰の堆積容量の低下を抑制することが可能な目封止ハニカム構造体を提供する。
本発明によれば、以下に示す、目封止ハニカム構造体が提供される。
[1] 流入側端面から流出側端面まで延びる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を有するハニカム構造体と、前記流出側端面における所定のセルの開口部に配設された流出側目封止部と、前記流入側端面における残余のセルの開口部に配設された流入側目封止部と、を備え、前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記セルの形状が、六角形であり、前記六角形の前記セルの6つの角部のうち、前記角部を構成する二辺となる2つの前記隔壁のうちの少なくとも一方の隔壁が、前記流入側端面が開口し且つ前記流出側端面が前記流出側目封止部により封止された流入セル同士、又は前記流出側端面が開口し且つ前記流入側端面が前記流入側目封止部により封止された流出セル同士を区画する隔壁である角部を特定角部とし、前記角部を構成する二辺となる2つの前記隔壁が、それぞれ、前記流入セルと前記流出セルとを区画する隔壁である角部を非特定角部とした場合に、少なくとも一の前記特定角部に、当該特定角部の形状をR形状とする補強部が配設され、且つ、前記非特定角部には、前記補強部が配設されていない目封止ハニカム構造体であって、前記補強部が、前記流出セルの前記特定角部のみに配設されている目封止ハニカム構造体
[2] 流入側端面から流出側端面まで延びる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を有するハニカム構造体と、前記流出側端面における所定のセルの開口部に配設された流出側目封止部と、前記流入側端面における残余のセルの開口部に配設された流入側目封止部と、を備え、前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記セルの形状が、六角形であり、前記六角形の前記セルの6つの角部のうち、前記角部を構成する二辺となる2つの前記隔壁のうちの少なくとも一方の隔壁が、前記流入側端面が開口し且つ前記流出側端面が前記流出側目封止部により封止された流入セル同士、又は前記流出側端面が開口し且つ前記流入側端面が前記流入側目封止部により封止された流出セル同士を区画する隔壁である角部を特定角部とし、前記角部を構成する二辺となる2つの前記隔壁が、それぞれ、前記流入セルと前記流出セルとを区画する隔壁である角部を非特定角部とした場合に、少なくとも一の前記特定角部に、当該特定角部の形状をR形状とする補強部が配設され、且つ、前記非特定角部には、前記補強部が配設されていない目封止ハニカム構造体であって、前記流入セル同士又は前記流出セル同士を区画する隔壁を二辺とする前記特定角部のみに、前記補強部が配設されている目封止ハニカム構造体。
[3] 前記補強部が、前記流出セルの前記特定角部のみに配設されている前記[2]に記載の目封止ハニカム構造体。
] 前記特定角部のうち、10%以上の特定角部に、前記補強部が配設されている前記[1]〜[3]のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体。
] 前記特定角部のうち、10%以上、80%以下の特定角部に、前記補強部が配設されている前記[]に記載の目封止ハニカム構造体。
] 前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記セルの面積の総和に対する、当該断面における前記補強部が占める総面積の割合が、20%以下である前記[1]〜[]のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体。
[7] 前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記流入セルの形状と、前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記流出セルの形状とが異なる前記[1]〜[6]のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体。
[8] 前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記流入セルの流路部分の面積の総和が、前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記流出セルの流路部分の面積の総和よりも大である前記[1]〜[7]のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体。
[9] 前記ハニカム構造体の前記セルの延びる方向に垂直な断面において、前記ハニカム構造体の外周縁から、前記外周縁の法線方向に、前記外周縁の長軸の長さの1/3以下の長さに相当する範囲に、前記補強部が配設された前記特定角部の70%以上が存在する前記[1]〜[8]のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体。
本発明の目封止ハニカム構造体は、ハニカム構造体と、流出側目封止部と、流入側目封止部と、を備え、セルの延びる方向に垂直な断面におけるセルの形状が六角形の目封止ハニカム構造体である。本発明の目封止ハニカム構造体においては、六角形のセルの6つの角部を、下記のような「特定角部」と「非特定角部」とする。そして、本発明の目封止ハニカム構造体においては、少なくとも一の特定角部のみに、当該特定角部の形状をR形状とする補強部が配設されている。即ち、少なくとも一の特定角部に、上記補強部が配設され、且つ、非特定角部には、上記補強部が配設されていない。「特定角部」とは、角部を構成する二辺となる2つの隔壁のうちの少なくとも一方の隔壁が、流入セル同士又は流出セル同士を区画する隔壁である角部のことである。「非特定角部」とは、角部を構成する二辺となる2つの隔壁が、それぞれ、流入セルと流出セルとを区画する隔壁である角部のことである。
六角セルの目封止ハニカム構造体においては、セルの形状及びセルの配置の関係から、上述したような「特定角部」と「非特定角部」が存在することとなる。ここで、目封止ハニカム構造体においては、流入側端面から流入セルに流入した流体(排ガス)は、流入セルと流出セルとを区画する隔壁を透過して、流出セルへと移動し、流出側端面から浄化ガスとして排出される。即ち、六角セルの目封止ハニカム構造体においては、隔壁を介する流体の移動(透過)は、主として、流入セルと流出セルとを区画する隔壁にて行われる。このため、流入セルと流出セルとを区画する隔壁を介する流体の移動が、目封止ハニカム構造体の圧力損失に対して大きな影響を与える。特に、流入側端面から流入した排ガスを、流出側端面から浄化ガスとして流出させるためには、流入セルと流出セルとを区画する隔壁を介する排ガスの移動が必須となる。一方、流入セル同士又は流出セル同士を区画する隔壁では、流入セル同士又は流出セル同士に差圧が殆ど生じないため、隔壁を介する流体の移動(透過)はあまり行われない。このため、流入セル同士又は流出セル同士を区画する隔壁を介する流体の移動は、流入セルと流出セルとを区画する隔壁を介する流体の移動に比して、圧力損失への影響が極めて少ないといえる。
本発明の目封止ハニカム構造体においては、少なくとも一の特定角部に、当該特定角部の形状をR形状とする補強部を配設することで、目封止ハニカム構造体のアイソスタティック強度を向上させることができる。更に、この特定角部を構成する2つの隔壁のうちの少なくとも一方の隔壁は、圧力損失への影響が少ない「流入セル同士又は流出セル同士を区画する隔壁」である。このため、この特定角部に補強部を配設したとしても、非特定角部に補強部を配設した場合と比較して、圧力損失の増加、及び灰の堆積容量の低下を抑制することができる。
封止ハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。 封止ハニカム構造体の一の実施形態の、流入側端面を模式的に示す平面図である。 図2のA−A’断面を模式的に示す断面図である。 図2のB−B’断面を模式的に示す断面図である。 封止ハニカム構造体の一の実施形態の、流入側端面の一部を拡大して示す模式図である。 封止ハニカム構造体の一の実施形態の、流出側端面の一部を拡大して示す模式図である。 図3AのC−C’断面の一部を拡大して示す模式図である。 封止ハニカム構造体の一の実施形態における、流入側端面から見た流入セルの一例を示す模式図である。 封止ハニカム構造体の他の実施形態の、流入側端面を模式的に示す平面図である。 封止ハニカム構造体の他の実施形態の、流入側端面の一部を拡大して示す模式図である。 封止ハニカム構造体の他の実施形態の、流出側端面の一部を拡大して示す模式図である。 本発明の目封止ハニカム構造体の更に他の実施形態の、流入側端面を模式的に示す平面図である。 本発明の目封止ハニカム構造体の更に他の実施形態の、流入側端面の一部を拡大して示す模式図である。 本発明の目封止ハニカム構造体の更に他の実施形態の、流出側端面の一部を拡大して示す模式図である。 本発明の目封止ハニカム構造体の更に他の実施形態の、流入側端面を模式的に示す平面図である。 本発明の目封止ハニカム構造体の更に他の実施形態の、流入側端面の一部を拡大して示す模式図である。 本発明の目封止ハニカム構造体の更に他の実施形態の、流出側端面の一部を拡大して示す模式図である。 封止ハニカム構造体の更に他の実施形態の、流入側端面を模式的に示す平面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
(1)目封止ハニカム構造体:
封止ハニカム構造体の一の実施形態は、図1及び図2に示すような目封止ハニカム構造体100である。ここで、図1は、目封止ハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。図2は、目封止ハニカム構造体の一の実施形態の、流入側端面を模式的に示す平面図である。また、図3Aは、図2のA−A’断面を模式的に示す断面図である。図3Bは、図2のB−B’断面を模式的に示す断面図である。図4Aは、目封止ハニカム構造体の一の実施形態の、流入側端面の一部を拡大して示す模式図である。図4Bは、目封止ハニカム構造体の一の実施形態の、流出側端面の一部を拡大して示す模式図である。図4Cは、図3AのC−C’断面の一部を拡大して示す模式図である。図5は、目封止ハニカム構造体の一の実施形態における、流入側端面から見た流入セルの一例を示す模式図である。
図1、図2、図3A、図3B、図4A〜図4C、及び図5に示すように、本実施形態の目封止ハニカム構造体100は、ハニカム構造体4と、流出側目封止部5bと、流入側目封止部5aと、を備えたものである。「ハニカム構造体4」は、流入側端面11から流出側端面12まで延びる流体の流路となる複数のセル2を区画形成する多孔質の隔壁1を有するものである。「流出側目封止部5b」は、流出側端面12における所定のセル2の開口部に配設されたものである。この流出側目封止部5bが配設されたセル2が、流入側端面11が開口し且つ流出側端面12が流出側目封止部5bにより封止された流入セル2aとなる。「流入側目封止部5a」は、流入側端面11における残余のセル2の開口部に配設されたものである。この流入側目封止部5aが配設されたセル2が、流出側端面12が開口し且つ流入側端面11が流入側目封止部5aにより封止された流出セル2bとなる。
本実施形態の目封止ハニカム構造体100においては、セル2の延びる方向に垂直な断面におけるセル2の形状が、六角形である。以下、「セル2の延びる方向に垂直な断面におけるセル2の形状」のことを、単に「セル2の形状」ということがある。また、「セル2の形状が六角形のセル2」のことを、「六角セル2」ということがある。六角セル2の形状については、6つの角部15を有する六角形であれば、正六角形に限定されることはない。即ち、六角セル2のそれぞれの角部15の角度(別言すれば、六角形のそれぞれの内角)の大きさについては特に制限はない。
また、目封止ハニカム構造体においては、全ての六角セルの形状が同じ形状であってもよいし、六角セルの形状が、セル毎に異なる形状であってもよい。例えば、流入セルの形状と、流出セルの形状とが異なる形状となるように構成された目封止ハニカム構造体であってもよい。このような目封止ハニカム構造体としては、例えば、図6、図7A及び図7Bに示す目封止ハニカム構造体200を挙げることができる。また、図8、図9A及び図9Bに示す目封止ハニカム構造体300、及び、図10、図11A及び図11Bに示す目封止ハニカム構造体400も、流入セルの形状と、流出セルの形状とが異なる目封止ハニカム構造体である。
ここで、図6は、目封止ハニカム構造体の他の実施形態の、流入側端面を模式的に示す平面図である。図7Aは、目封止ハニカム構造体の他の実施形態の、流入側端面の一部を拡大して示す模式図である。図7Bは、目封止ハニカム構造体の他の実施形態の、流出側端面の一部を拡大して示す模式図である。図8は、本発明の目封止ハニカム構造体の更に他の実施形態の、流入側端面を模式的に示す平面図である。図9Aは、本発明の目封止ハニカム構造体の更に他の実施形態の、流入側端面の一部を拡大して示す模式図である。図9Bは、本発明の目封止ハニカム構造体の更に他の実施形態の、流出側端面の一部を拡大して示す模式図である。図10は、本発明の目封止ハニカム構造体の更に他の実施形態の、流入側端面を模式的に示す平面図である。図11Aは、本発明の目封止ハニカム構造体の更に他の実施形態の、流入側端面の一部を拡大して示す模式図である。図11Bは、本発明の目封止ハニカム構造体の更に他の実施形態の、流出側端面の一部を拡大して示す模式図である。目封止ハニカム構造体200,300,400の詳細な構成については、後述する。
また、目封止ハニカム構造体においては、セルの延びる方向に垂直な断面における流入セルの流路部分の面積の総和が、セルの延びる方向に垂直な断面における流出セルの流路部分の面積の総和よりも大であることが好ましい。このように構成することによって、灰の堆積容量を十分に確保することができ、また、目封止ハニカム構造体の圧力損失も小さくすることができる。なお、セルの延びる方向に垂直な断面における流入セルの流路部分の面積の総和が、セルの延びる方向に垂直な断面における流出セルの流路部分の面積の総和の、1.2〜2.4倍であることが更に好ましい。ここで、「セルの延びる方向に垂直な断面における流入セルの流路部分の面積」とは、特定角部に補強部が配設されていない流入セルにおいては、この流入セルの開口部分の面積のことである。一方、特定角部に補強部が配設されている流入セルにおいては、流入セルの開口部分の面積から補強部が占める面積を減算した、実質的に中空な箇所の面積のことをいう。同様に、「セルの延びる方向に垂直な断面における流出セルの流路部分の面積」とは、特定角部に補強部が配設されていない流出セルにおいては、この流出セルの開口部分の面積のことである。一方、特定角部に補強部が配設されている流出セルにおいては、流出セルの開口部分の面積から補強部が占める面積を減算した、実質的に中空な箇所の面積のことをいう。
本実施形態の目封止ハニカム構造体100においては、六角セル2の6つの角部15を、下記のような「特定角部15a」と「非特定角部15b」とした場合に、少なくとも一の特定角部15aに、補強部6が配設されている。このような補強部6が、少なくとも一の特定角部15aに配設されることにより、補強部6が配設された特定角部15aの形状がR形状となっている。本実施形態の目封止ハニカム構造体100においては、少なくとも一の特定角部15aに、上記補強部6が配設され、且つ、非特定角部15bには、上記補強部6が配設されていない。「特定角部15a」とは、角部15を構成する二辺となる2つの隔壁1のうちの少なくとも一方の隔壁1が、流入セル2a同士又は流出セル2b同士を区画する隔壁1である角部15のことである。「非特定角部15b」とは、角部15を構成する二辺となる2つの隔壁1が、それぞれ、流入セル2aと流出セル2bとを区画する隔壁1である角部15のことである。
「補強部」とは、セルを区画形成する2つ隔壁が交わる角部に配置され、ハニカム構造体の実体部分である隔壁の強度(耐久性)を補強する部位のことをいう。このような角部が配設されることにより、特定角部の形状が、R形状を呈する形状となっている。例えば、「補強部」は、2つ隔壁が交わる角部(即ち、六角セル本来の角部)に対して、当該角部を補強するために別途配設された別部材(例えば、凹部や梁等の補強部材)からなるものであってもよい。また、「補強部」は、2つ隔壁が交わる角部が、六角セル本来の角部とは異なるように、R形状の肉厚に形成された部位であってもよい。「R形状を呈する形状」とは、円弧等の丸みを帯びた形状のことをいう。
補強部が、角部を補強するために別途配設された別部材からなるものの場合には、ハニカム構造体の作製時において、任意の形状の補強部を、所定の角部に配設することができる。このため、ハニカム構造体成形用の口金の形状によらず、多彩な補強セルのバリエーションを実現することができる。一方、補強部が、角部が肉厚に形成された部位からなるものの場合には、ハニカム構造体の製造時(より具体的には、ハニカム成形体の成形時)において、特定の角部に補強部を簡便に配置することができ、本実施形態の目封止ハニカム構造体を極めて簡便に製造することができる。
六角セル2の目封止ハニカム構造体100においては、セル2の形状及びセル2の配置の関係から、上述したような「特定角部15a」と「非特定角部15b」が存在することとなる。ここで、目封止ハニカム構造体100に、流体として排ガスを通気させる場合には、流入側端面11の流入セル2aから流入した排ガスが、流入セル2aと流出セル2bとを区画する隔壁1を透過して、流出セル2bへと移動する。そして、上記隔壁1を透過する際に、排ガスが浄化され、流出側端面12から浄化ガスとして排出される。即ち、目封止ハニカム構造体100においては、隔壁1を介する流体の移動(透過)は、主として、流入セル2aと流出セル2bとを区画する隔壁1にて行われる。このため、流入セル2aと流出セル2bとを区画する隔壁1を介する流体の移動が、目封止ハニカム構造体100の圧力損失に対して大きな影響を与える。特に、流入側端面11から流入した排ガスを、流出側端面12から浄化ガスとして排出させるためには、流入セル2aと流出セル2bとを区画する隔壁1を介する排ガスの移動が必須となる。一方、流入セル2a同士又は流出セル2b同士を区画する隔壁1では、流入セル2a同士又は流出セル2b同士に差圧が殆ど生じないため、隔壁1を介する流体の移動(透過)はあまり行われない。このため、流入セル2a同士又は流出セル2b同士を区画する隔壁1を介する流体の移動は、流入セル2aと流出セル2bとを区画する隔壁1を介する流体の移動に比して、圧力損失への影響が少ないといえる。なお、「流入セル2a同士の差圧」とは、隔壁1を隔てて隣接する2つの流入セル2a内を通過する流体の圧力差のことをいう。同様に、「流出セル2b同士の差圧」とは、隔壁1を隔てて隣接する2つの流出セル2b内を通過する流体の圧力差のことをいう。
本実施形態の目封止ハニカム構造体100においては、少なくとも一の特定角部15aに、補強部6を配設することで、目封止ハニカム構造体100のアイソスタティック強度を向上させることができる。更に、この特定角部15aを構成する2つの隔壁1のうちの少なくとも一方の隔壁1は、圧力損失への影響が少ない「流入セル2a同士又は流出セル2b同士を区画する隔壁1」である。このため、この特定角部15aに補強部6を配設したとしても、非特定角部15bに補強部6を配設した場合と比較して、圧力損失の増加、及び灰の堆積容量の低下を抑制することができる。本実施形態の目封止ハニカム構造体100においては、目封止ハニカム構造体100の初期の圧力損失の増加を抑制することができるとともに、灰堆積時の圧力損失の増加も抑制することができる。「初期の圧力損失」とは、目封止ハニカム構造体の隔壁に、煤や灰等の粒子状物質が堆積していない状態で測定した圧力損失である。「灰堆積時の圧力損失」とは、目封止ハニカム構造体の隔壁に、灰が堆積した状態で測定した圧力損失である。以下、上述した初期の圧力損失を、「初期圧力損失」ということがある。
図2に示す目封止ハニカム構造体100においては、特定角部15aに該当する全ての角部15に補強部6が配設された例を示しているが、特定角部15aのうち、10%以上、80%以下の特定角部15aに、補強部6が配設されていることが好ましい。なお、上記比率は、特定角部15aに該当する全ての角部15の個数に対する、補強部6が配設された特定角部15aの個数の百分率である。このように構成することによって、圧力損失の増加を有効に抑制することができる。なお、補強部6は、特定角部15aのうち、30%以上に配置されていることが更に好ましい。補強部6を配設する特定角部15aの比率を上記のようにすることで、目封止ハニカム構造体100のアイソスタティック強度を有効に向上させることができる。補強部6を配設する特定角部15aの比率を上記のようにすることで、圧力損失の増加、及び灰の堆積容量の低下を有効に抑制することができる。
特定角部15aのうちの一部の特定角部15aに、補強部6を配設する場合には、補強部の配設パターンについては特に制限はない。例えば、それぞれの特定角部15aを最小単位として、全ての特定角部15aに対して規則性を有するように補強部6を配設してもよいし、特定角部15aに対して不規則に補強部6を配設してもよい。また、特定角部15aを有するセル2を最小単位として、特定角部15aに補強部6が配設されたセル2が、規則的に配置されるように構成されたものであってもよい。
また、図12に示す目封止ハニカム構造体500のように、補強部6が配設されている特定角部の70%以上が、ハニカム構造体4のセル2の延びる方向に垂直な断面において、ハニカム構造体4の外周部に位置する特定角部であることが好ましい。図12は、目封止ハニカム構造体の更に他の実施形態の、流入側端面を模式的に示す平面図である。このように構成することによって、灰の堆積容量の低減を有効に抑制しながら、実際に、隔壁上に灰が堆積した際の圧力損失の増加を抑制することができる。即ち、目封止ハニカム構造体500の隔壁1上に灰が堆積する際には、上記断面における中央部分に堆積し易い。このため、補強部6が配設されている特定角部の70%以上を、ハニカム構造体4の外周部に位置する特定角部とすることで、灰の堆積容量の低減を抑制することができる。例えば、このような目封止ハニカム構造体500は、補強部6の配設個数が同じで、中央部により多く補強部が配設された目封止ハニカム構造体と比較して、灰の堆積容量の低減を抑制し、且つ灰が堆積した際の圧力損失の増加を抑制することができる。
図12に示す目封止ハニカム構造体500においては、補強部6が配設されている全ての特定角部が、ハニカム構造体4のセル2の延びる方向に垂直な断面において、ハニカム構造体4の外周部に位置する特定角部となっている。また、「外周部」とは、上記断面において、ハニカム構造体4の外周縁から、外周縁の法線方向に、外周縁の長軸Lの長さの1/3以下の長さに相当する範囲のこととする。法線方向とは、上記断面におけるハニカム構造体4の外周縁に接線(接線P)を引いた場合に、この接線Pに直交する方向のことである。図12においては、ハニカム構造体4の断面形状が円であるため、長軸Lが、外周縁の法線方向に延びる軸となっている。
また、補強部6を配設する特定角部15aについては、流入セル2aの特定角部15aであっても、流出セル2bの特定角部15aであってもよい。図4A〜図4Cに示すに目封止ハニカム構造体100においては、流入セル2aの特定角部15aに補強部6が配設された例を示している。本発明の目封止ハニカム構造体として、流出セル2bの特定角部15aのみに補強部6が配設されている目封止ハニカム構造体を挙げることができる。このように構成することによって、流入セル2aにおいては、特定角部15aであっても補強部6が配設されないようになるため、圧力損失の増加、及び灰の堆積容量の低下をより有効に抑制することが可能となる。なお、「流出セル2bの特定角部15aのみに補強部6が配設された目封止ハニカム構造体」とは、図1に示す目封止ハニカム構造体100における流入側端面11と流出側端面12とが逆になるように構成された目封止ハニカム構造体のことである。
特定角部を構成する2つの隔壁は、流入側目封止部及び流出側目封止部の配置状態により、以下のような2つのパターンがある。1つ目のパターンとしては、特定角部を構成する2つの隔壁のうち、一方の隔壁が、「流入セル同士又は流出セル同士を区画する隔壁」であり、且つ、他方の隔壁が、「流入セルと流出セルを区画する隔壁」となるパターンである。この1つ目のパターンの目封止ハニカム構造体としては、例えば、図1に示す目封止ハニカム構造体100を挙げることができる。2つ目のパターンとしては、特定角部を構成する2つの隔壁の双方が、「流入セル同士又は流出セル同士を区画する隔壁」となるパターンである。この2つ目のパターンの目封止ハニカム構造体としては、例えば、図8、図9A、及び図9Bに示す目封止ハニカム構造体300を挙げることができる。本発明の目封止ハニカム構造体として、上記した2つ目のパターンの目封止ハニカム構造体を挙げることができる。
本実施形態の目封止ハニカム構造体においては、セルの延びる方向に垂直な断面におけるセルの面積の総和に対する、当該断面における補強部が占める総面積の割合が、20%以下であることが好ましい。このように構成することによって、補強部によるセルの開口部分の過剰な閉塞を抑制し、目封止ハニカム構造体の圧力損失の増加を抑制することができる。なお、「セルの延びる方向に垂直な断面におけるセルの面積の総和に対する、当該断面における補強部が占める総面積の割合」のことを、単に「補強部が占める総面積の割合」ということがある。また、「セルの延びる方向に垂直な断面におけるセルの面積」とは、補強部が配設されていない状態における、六角セルの開口部分の面積のことである。この補強部が占める総面積の割合は、15%以下であることが更に好ましく、10%以下であることが特に好ましい。また、目封止ハニカム構造体のアイソスタティック強度を向上させるという観点から、補強部が占める総面積の割合は、2%以上であることが好ましく、5%以上であることが更に好ましい。
本実施形態の目封止ハニカム構造体100において、ハニカム構造体4の形状は、特に限定されないが、円筒形状、端面が楕円形の筒形状、端面が「正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形等」の多角形の角柱状等が好ましい。図1、図2、図3A及び図3Bに示すハニカム構造体4は、円筒形状の場合の例を示している。また、このハニカム構造体4は、外周壁3を有しているが、外周壁3を有さなくてもよい。外周壁3は、ハニカム構造体を作製する過程において、ハニカム成形体を押出成形する際に、隔壁とともに形成されることが好ましい。また、外周壁3は、セラミック材料をハニカム構造体の外周に塗工して形成したものであってもよい。
「流入セル」は、流出側端面におけるセルの開口部に流出側目封止部が配設されたセルである。この流入セルの流入側端面の開口部から、排ガス等の流体が流入する。一方、「流出セル」は、流入側端面におけるセルの開口部に流入側目封止部が配設されたセルである。この流出セルには、排ガス等の流体が直接流入することはできず、流入セルに流入した流体が、隔壁を通過して流出セル内に流入し、流出セルの流出側端面の開口部から流出される。流入セルから流出セルに流体が移動する際に、例えば、多孔質の隔壁によって流体中の粒子状物質などが捕集される。
流入セルと流出セルとの配置、換言すれば、流出側目封止部と流入側目封止部との配置については、特に制限はない。例えば、図1においては、ハニカム構造体4の一方の端面(流入側端面11)において、1つの流出セル2bに対して、当該流出セル2bと一枚の隔壁1を隔てて隣接する6つセル2が、流入セル2aとなるように、流入側目封止部5a及び流出側目封止部5bが配設された例を示す。なお、図1に示す目封止ハニカム構造体100においては、流入セル2aと一枚の隔壁1を隔てて隣接する6つセル2が、3つの流セル2と3つの流出セル2bとが交互に配置されるように構成されている。
また、図6、図7A及び図7Bに示す目封止ハニカム構造体200においても、流出側目封止部25b及び流入側目封止部25aの配置パターンは、図1に示す目封止ハニカム構造体100と同じである。即ち、1つの流出セル22bに対して、当該流出セル22bと一枚の隔壁21を隔てて隣接する6つセル22が、流入セル22aとなるように、流入側目封止部25a及び流出側目封止部25bが配設されている。また、流入セル22aと一枚の隔壁21を隔てて隣接する6つセル22が、3つの流セル22と3つの流出セル22bとが交互に配置されるように構成されている。但し、この目封止ハニカム構造体200においては、流出セル22bの形状が、略正六角形であるのに対し、流入セル22aの形状が、正六角形ではない。流入セル22aは、六角形の6つの辺のうち、流出セル22bと隔壁21を隔てて隣接する辺の長さが、流入セル22aと隔壁21を隔てて隣接する辺の長さよりも長くなるように構成されたものである。このように、目封止ハニカム構造体200においては、「流入セル22aと流出セル22bとを区画する隔壁21によって構成される辺の長さ」が、「流入セル22a同士を区画する隔壁21によって構成される辺の長さ」よりも長くなるように構成されている。このため、流入セル22aから流出セル22bへの流体の移動が有利となり、目封止ハニカム構造体200の圧力損失を小さくすることができる。図6、図7A及び図7Bに示す目封止ハニカム構造体200においても、六角セル22の角部35のうち、特定角部35aに補強部26が配置され、非特定角部35bには、補強部26が配置されていない。なお、符号24は、ハニカム構造体を示し、符号23は、外周壁を示す。また、符号31は、流入側端面を示し、符号32は、流出側端面を示す。
また、図8、図9A及び図9Bに示す目封止ハニカム構造体300においては、1つの流入セル42aに対して、当該流入セル42aと一枚の隔壁41を隔てて隣接する6つセル42が、流出セル42bとなるように、流入側目封止部45a及び流出側目封止部45bが配設されている。更に、この目封止ハニカム構造体300においては、流出セル42bと一枚の隔壁41を隔てて隣接する6つセル42が、2つの流入セル42aと4つの流出セル42bとによって構成されている。なお、この目封止ハニカム構造体300においては、流入セル42aの形状が、略正六角形であるのに対し、流出セル42bの形状が、正六角形ではない。流出セル42bは、六角形の6つの辺のうち、対向配置される1組の辺の長さよりも、残りの4つの辺の長さが短くなるように構成されている。即ち、この六角形は、上述した「残りの4つの辺の長さ」が共に同じ長さとなるように構成された、扁平の六角形である。そして、六角形の6つの辺のうちの相対的に長さの長い2つの辺が、流入セル42aと流出セル42bと区画する隔壁41によって構成される辺になっている。このため、流入セル42aから流出セル42bへの流体の移動が有利となり、目封止ハニカム構造体300の圧力損失を小さくすることができる。
図8、図9A及び図9Bに示す目封止ハニカム構造体300においても、六角セル42の角部55のうち、特定角部55aに補強部46が配置され、非特定角部55bには、補強部46が配置されていない。なお、目封止ハニカム構造体300においては、特定角部55aのうち、流出セル42b同士を区画する隔壁41を二辺とする第一特定角部55aaのみに、上記補強部46が配置されている。以下、特定角部のうち、流入セル同士又は流出セル同士を区画する隔壁を二辺とする特定角部を、「第一特定角部」ということがある。また、特定角部のうち、流入セル同士又は流出セル同士を区画する隔壁を一辺とし、流入セルと流出セルとを区画する隔壁をもう一辺とする特定角部を、「第二特定角部」ということがある。目封止ハニカム構造体300においては、第二特定角部55abには、補強部46が配置されていない。なお、符号44は、ハニカム構造体を示し、符号43は、外周壁を示す。また、符号51は、流入側端面を示し、符号52は、流出側端面を示す。
また、図10、図11A及び図11Bに示す目封止ハニカム構造体400は、流入側端面71と流出側端面72との向きが、図8に示す目封止ハニカム構造体300と逆に構成されている以外は、同様に構成された目封止ハニカム構造体400である。即ち、1つの流出セル62bに対して、当該流出セル62bと一枚の隔壁61を隔てて隣接する6つセル62が、流入セル62aとなるように、流入側目封止部65a及び流出側目封止部65bが配設されている。更に、この目封止ハニカム構造体400においては、流入セル62aと一枚の隔壁61を隔てて隣接する6つセル62が、4つの流入セル62aと2つの流出セル62bとによって構成されている。流入セル62aは、六角形の6つの辺のうち、対向配置される1組の辺の長さよりも、残りの4つの辺の長さが短くなるように構成されている。
図10、図11A及び図11Bに示す目封止ハニカム構造体400においても、六角セル62の角部75のうち、特定角部75aに補強部66が配置され、非特定角部75bには、補強部66が配置されていない。なお、目封止ハニカム構造体400においては、特定角部75aのうち、第一特定角部75aaのみに、補強部66が配置され、第二特定角部75abには、補強部66が配置されていない。なお、符号64は、ハニカム構造体を示し、符号63は、外周壁を示す。また、符号71は、流入側端面を示し、符号72は、流出側端面を示す。
本実施形態の目封止ハニカム構造体においては、ハニカム構造体を構成する隔壁の、セルの延びる方向に垂直な断面における厚さ(以下、単に、「隔壁の厚さ」ということがある)は、基本的に均一なものであることが好ましい。「基本的に均一」とは、成形時の変形等により、僅かに隔壁の厚さに差異が生じた場合を除き、隔壁の厚さが均一であることを意味する。即ち、本実施形態の目封止ハニカム構造体においては、意図的に隔壁の厚さに差異を生じさせることはなく、上記断面において、隔壁の厚さは均一なものとする。例えば、ハニカム構造体を押出成形する口金(金型)のスリットを、スライサー加工により製造した場合に、上記均一な厚さの隔壁が実現される。そして、本実施形態の目封止ハニカム構造体においては、本来、均一な厚さであるはずの隔壁において、その隔壁の一部(特に角部)が、他部分に比べ厚く形成されている部位を、補強部が形成された部位となる。
隔壁の厚さは、80〜500μmであることが好ましく、150〜380μmであることが更に好ましく、200〜300μmであることが特に好ましい。80μmより薄いと、目封止ハニカム構造体のアイソスタティック強度が低くなることがある。500μmより厚いと、目封止ハニカム構造体の初期の圧力損失が高くなることがある。
隔壁の気孔率は、40〜80%であることが好ましく、45〜70%であることが更に好ましく、50〜65%であることが特に好ましい。気孔率が40%より小さいと、目封止ハニカム構造体の初期の圧力損失が高くなることがある。気孔率が80%より大きいと、目封止ハニカム構造体の強度が低くなることがある。気孔率は、水銀ポロシメータによって測定した値である。
隔壁の平均細孔径は、5〜40μmであることが好ましく、7〜35μmであることが更に好ましく、10〜30μmであることが特に好ましい。平均細孔径が5μmより小さいと、目封止ハニカム構造体の初期の圧力損失が高くなることがある。平均細孔径が40μmより大きいと、目封止ハニカム構造体のアイソスタティック強度が低くなることがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータによって測定した値である。
ハニカム構造体のセル密度は、特に制限されないが、15.5〜93.0個/cmであることが好ましく、23.3〜62.0個/cmであることが更に好ましい。セル密度が、15.5個/cmより小さいと、目封止ハニカム構造体のアイソスタティック強度が低くなることがある。セル密度が、93.0個/cmより大きいと、セルの断面積(セルの延びる方向に直交する断面の面積)が小さくなるため、圧力損失が高くなる。
隔壁の材料としては、セラミックが好ましく、強度及び耐熱性に優れることより、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、及び炭化珪素−コージェライト系複合材料からなる群から選択される少なくとも1種が更に好ましい。これらの中でも、コージェライトが特に好ましい。
補強部の材料については特に制限はないが、セラミックが好ましく、上記隔壁の好ましい材料として挙げられた材料を好適に用いることができる。本実施形態の目封止ハニカム構造体においては、隔壁の熱膨張係数と、補強部の熱膨張係数とが同じ値又は近い値になることがより好ましい。更に、隔壁の材料と補強部の材料とが同じ材料であることがより好ましい。このように構成することによって、目封止ハニカム構造体に熱応力がかかっても、補強部がハニカム構造体から剥れたり、補強部と隔壁との接合部分が破損したりすることを防ぐことができる。なお、隔壁と補強部とが一体的に形成されたものの場合には、隔壁の材料と補強部の材料とが同じ材料となる。
また、各補強部は、少なくとも一の特定角部において、ハニカム構造体の流入側端面から流出側端面までの全域に形成されていることが好ましい。このように構成することによって、目封止ハニカム構造体のセルの延びる方向全体の耐久性を良好に向上させることができる。
上記ハニカム構造体の隔壁の表面、及び隔壁に形成された細孔内の少なくとも一方に、触媒をコートしてもよい。触媒の種類としては、酸化触媒、NOx吸蔵触媒、SCR触媒等が挙げられる。
酸化触媒としては、白金等の貴金属を挙げることができる。NOx吸蔵触媒としては、アルカリ土類金属を挙げることができる。SCR触媒としては、ゼオライト等を挙げることができる。また、上述した触媒以外にも、排ガス中の有害成分や煤等の酸化、NOxの浄化に適切な触媒種を適宜選択することができる。
(2)目封止ハニカム構造体の製造方法:
本実施形態の目封止ハニカム構造体の製造方法について説明する。まず、ハニカム構造体を作製するための坏土を調整し、この坏土を成形して、ハニカム成形体を作製する(成形工程)。この成形時において、得られる目封止ハニカム構造体において特定角部となる少なくとも一の角部に補強部を形成し、補強済みのハニカム成形体を形成することが好ましい。また、成形時においては、特定角部となる角部に補強部を形成せずに、ハニカム成形体、ハニカム成形体を乾燥したハニカム乾燥体、又は、ハニカム乾燥体を焼成したハニカム構造体のいずれかに、補強部を形成することもできる。具体的な方法については、後述する各工程において更に詳細に説明する。
また、ハニカム成形体を製造する時点において、目封止ハニカム構造体として用いる際の、流入側端面と、流出側端面とを決定しておくことが好ましい。即ち、本実施形態の目封止ハニカム構造体は、流入セル及び流出セルの配置により、特定角部と非特定角部とが決定される。そのため、予め、柱状のハニカム成形体の方向性を決定しておくことが好ましい。また、ハニカム成形体を製造する時点において、流入側目封止部及び流出側目封止部を配設するセルを特定しておくことが好ましい。
次に、得られたハニカム成形体(或いは、必要に応じて行われた乾燥後のハニカム乾燥体)を焼成してハニカム構造体を作製する(ハニカム構造体作製工程)。成形時に補強部を形成していない場合には、焼成の前後のいずれかにおいて、特定角部となる少なくとも一の角部に、補強部を形成する。
次に、ハニカム成形体の流入側端面における所定のセルの開口部、及び流出側端面における残余のセルの開口部に目封止を施して、流入側目封止部及び流出側目封止部を形成する(目封止工程)。このようにして本実施形態の目封止ハニカム構造体を製造することができる。以下、各製造工程について更に詳細に説明する。
(2−1)成形工程:
まず、成形工程においては、セラミック原料を含有するセラミック成形原料を成形して、流体の流路となる複数のセルを区画形成するハニカム成形体を形成する。
セラミック成形原料に含有されるセラミック原料としては、コージェライト化原料、コージェライト、ムライト、アルミナ、チタニア、炭化珪素、及びチタン酸アルミニウムからなる群から選択された少なくとも1種を含むものであることが好ましい。更に、セラミック原料としては、上記群から選択された少なくとも1種であることが更に好ましく、上記群から選択された1種であることが特に好ましい。なお、コージェライト化原料とは、シリカが42〜56質量%、アルミナが30〜45質量%、マグネシアが12〜16質量%の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミック原料のことである。コージェライト化原料は、焼成されてコージェライトになる。
また、このセラミック成形原料は、上記セラミック原料に、分散媒、有機バインダ、無機バインダ、造孔材、界面活性剤等を混合して調製することが好ましい。各原料の組成比は、特に限定されず、作製しようとするハニカム構造体の構造、材質等に合わせた組成比とすることが好ましい。
セラミック成形原料を成形する際には、まず成形原料を混練して坏土とし、得られた坏土をハニカム形状に成形することが好ましい。成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。坏土を成形してハニカム成形体を形成する方法としては特に制限はなく、押出成形、射出成形等の従来公知の成形方法を用いることができる。例えば、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形してハニカム成形体を形成する方法等を好適例として挙げることができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。
この成形時において、得られる目封止ハニカム構造体において、六角セルの6つの角部のうちの特定角部となる少なくとも一の角部に補強部を形成し、補強済みのハニカム成形体を形成してもよい。例えば、ハニカム構造体成形用の口金のスリットの形状が、特定角部に補強部を有するセルと、非特定角部に補強部を有しないセルとを選択的に形成することができるように構成された口金を用いることが好ましい。
例えば、このような口金としては、二つの面を有し、一方の面に六角格子状のスリットが形成されるとともに、他方の面に上記スリットと連通し、成形原料を導入するための裏孔が形成された口金基体からなる口金を挙げることができる。この口金は、スリットが交差する交点のうち、得られるハニカム構造体において特定角部となる少なくとも一の角部の頂点が、曲線状に形成されたものであることが好ましい。このような口金を用いることにより、ハニカム成形体の成形時において、所望の角部に、選択的に補強部を形成することができる。また、口金のスリットの交点に、特定角部となる少なくとも一の角部が補強されるように凹部や梁を設けてもよい。
ハニカム成形体の形状は、特に限定されず、円筒形状(円柱状)、中心軸に直交する断面が楕円形、レーストラック形状、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形の筒形状(柱状)等を挙げることができる。
上記成形後に、得られたハニカム成形体を乾燥してもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができる。上記乾燥方法のなかでも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組合せて行うことが好ましい。
(2−2)ハニカム構造体作製工程:
次に、得られたハニカム成形体を焼成してハニカム構造体を得ることが好ましい。なお、ハニカム成形体の焼成は、ハニカム成形体に目封止部を配設した後に行ってもよい。
また、ハニカム成形体を焼成(本焼成)する前には、そのハニカム成形体を仮焼することが好ましい。仮焼は、脱脂のために行うものである。仮焼の方法は、特に制限はなく、成形体中の有機物(有機バインダ、分散剤、造孔材等)を除去することができればよい。一般に、有機バインダの燃焼温度は100〜300℃程度、造孔材の燃焼温度は200〜800℃程度であるので、仮焼の条件としては、酸化雰囲気において、200〜1000℃程度で、3〜100時間程度加熱することが好ましい。
ハニカム成形体の焼成(本焼成)は、仮焼した成形体を構成する成形原料を焼結させて緻密化し、所定の強度を確保するために行われる。焼成条件(温度、時間、雰囲気)は、成形原料の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。例えば、コージェライト化原料を使用している場合には、焼成温度は、1410〜1440℃が好ましい。また、焼成時間は、最高温度でのキープ時間として、4〜6時間が好ましい。
また、ハニカム成形体の成形時に補強部を形成しなかった場合には、焼成の前後において、凹状や梁状の補強材を、特定角部となる少なくとも一の角部に塗布することにより、補強部を形成することが好ましい。補強部を形成する具体的な方法としては、例えば、ある容器にスラリー状で準備された補強材に、焼成前又は焼成後のハニカム構造体を、流入側端面側又は流出端面側から浸漬させるディッピング方式を用いることができる。この際、非特定角部を含む六角セルの開口部にマスキングを行って、当該六角セル内に補強材が流入しないようにしてもよい。また、同様のスラリー状の補強材に、例えば、ハニカム構造体の流出側端面を接触させ、この状態から、ハニカム構造体の流入側端面より上記補強材を吸引するサッキング方式を用いて補強部を形成することもできる。更に、同様のスラリーの補強材をハニカム構造体の流出側端面より注入するインジェクション方式を用いて補強部を形成することもできる。また、実使用下での補強材又はハニカム構造体の破損を避けるため、補強材の熱膨張係数は、ハニカム構造体の熱膨張係数と同等に調整することが好ましい。このようにして、特定角部となる少なくとも一の角部に補強部が形成されたハニカム構造体を得ることができる。また、これまでに説明した補強部を形成する工程は、目封止工程の後に行ってもよい。
(2−3)目封止工程:
次に、ハニカム構造体の、流入側端面における流出セルの開口部に、目封止材料を充填して、流入側目封止部する。また、ハニカム構造体の、流出側端面における流入セルの開口部に、目封止材料を充填して、流出側目封止部する。流入側端面と流出側端面とにおける目封止材料の充填順序は逆でもよい。また、この目封止工程の前に、特定角部となる少なくとも一の角部に補強部を形成した場合には、補強部を形成した角部を構成する2つの隔壁のうちの少なくとも一方の隔壁が、流入セル同士又は流出セル同士を区画する隔壁となるように、目封止材料を充填する。
流入側端面における流出セルの開口部に目封止材料を充填する方法としては、下記に示す「マスキング工程」と、「圧入工程」と、を有する方法を挙げることができる。「マスキング工程」は、ハニカム構造体の流入側端面にシートを貼り付け、シートにおける、「目封止部を形成しようとするセル」と重なる位置に孔を開ける工程である。「圧入工程」は、「ハニカム構造体の、シートが貼り付けられた側の端部」を目封止材料が貯留された容器内に圧入して、目封止材料をハニカム構造体のセル内に圧入する工程である。この圧入工程によって、目封止材料が、シートに形成された孔を通過し、シートに形成された孔と連通するセルのみに充填される。
また、ハニカム構造体の流出側端面における流入セルの開口部に目封止材料を充填する方法も、上記「流入側端面における流出セルの開口部に目封止材料を充填する方法」と同様の方法とすることが好ましい。また、ハニカム構造体の両端部に、目封止材料を同時に充填してもよい。
次に、ハニカム構造体に充填された目封止材料を乾燥させて、目封止部を形成し、目封止ハニカム構造体を得ることが好ましい。ハニカム構造体の両端部に目封止材料を充填した後に、目封止材料を乾燥させてもよい。また、ハニカム構造体の一方の端部(例えば、流入側端面)に充填した目封止材料を乾燥させた後に、他方の端部(例えば、流側端面)に目封止材料を充填し、その後、他方の端部に充填した目封止材料を乾燥させてもよい。更に、目封止材料を、より確実に固定化する目的で、焼成してもよい。また、乾燥前のハニカム成形体又は乾燥後のハニカム成形体に目封止材料を充填し、乾燥前のハニカム成形体又は乾燥後のハニカム成形体と共に、目封止材料を焼成してもよい。
このように構成することによって、本実施形態の目封止ハニカム構造体を製造することができる。但し、本実施形態の目封止ハニカム構造体の製造方法は、上述した製造方法に限定されることはない。即ち、六角セルの6つの角部のうちの特定角部となる少なくとも一の角部に、当該特定角部の形状をR形状とする補強部が配設され、且つ、非特定角部には、補強部が配設されていない目封止ハニカム構造体を製造可能な方法であればよい。
以下、本発明の目封止ハニカム構造体を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
参考例1)
セラミック原料として、コージェライト化原料(アルミナ、タルク、カオリン)を用いた。アルミナ、タルク、カオリンの質量比は、焼成後、コージェライトが得られる質量比とした。セラミック原料に、バインダ(メチルセルロース)、水を混合してセラミック成形原料を得た。得られたセラミック成形原料を、ニーダーを用いて混練して、坏土を得た。
次に、得られた坏土を、真空押出成形機を用いて成形し、隔壁によって六角セルが区画形成されたハニカム成形体を得た。六角セルは、図1、図2、図3A、図3B、及び図4A〜図4Cに示す目封止ハニカム構造体100のように、全ての六角セル2の形状が同じものとした。このハニカム成形体には、成形時において、特定角部となる全ての角部に補強部6を形成した。表1の「補強部の配置」の欄に、「全ての特定角部」と示す。
次に、ハニカム成形体の流入側端面における流出セルとなるセルの開口部にマスクを施した。そして、ハニカム成形体の流入側端面側の端部を、コージェライト化原料を含有する目封止スラリーに浸漬して、流出セルとなるセルの開口部に目封止スラリーを充填した。また、ハニカム成形体の流出側端面における流入セルとなるセルの開口部にマスクを施した。そして、ハニカム成形体の流出側端面側の端部を、コージェライト化原料を含有する目封止スラリーに浸漬して、流入セルとなるセルの開口部に目封止スラリーを充填した。これにより、流入側端面における流出セルの開口部及び流出側端面における流入セルの開口部に目封止部が配設された目封止ハニカム成形体を得た。
次に、目封止ハニカム成形体について、450℃で5時間加熱することにより脱脂を行い、更に、1425℃で7時間加熱することにより焼成を行い、目封止ハニカム構造体を得た。
得られた目封止ハニカム構造体の隔壁厚さは、0.3mmであり、セル密度は、47.2個/cmであった。また、ハニカム構造体の全体形状は、円筒形であり、ハニカム構造体の端面の直径は、143.8mm、セルの延びる方向における長さは、152.4mmであった。
また、参考の目封止ハニカム構造体における「補強部の占める面積割合(%)」は、5%であった。補強部の占める面積割合(%)は、1つのセルの面積に対する補強部の占める面積の割合を示す。なお、補強部の占める面積は、六角セルの6つの角部に、2以上の補強部が配設されている場合には、各補強部が占める面積の積算値とする。
Figure 0006068067
得られた目封止ハニカム構造体について、以下に示す方法で、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表1に示す。
[アイソスタティック強度]
アイソスタティック強度の測定は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格(JASO規格)のM505−87で規定されているアイソスタティック破壊強度試験に基づいて行った。アイソスタティック破壊強度試験は、ゴムの筒状容器に、目封止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る。即ち、アイソスタティック破壊強度試験は、コンバータの缶体に、目封止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。このアイソスタティック破壊強度試験によって測定されるアイソスタティック強度は、目封止ハニカム構造体が破壊したときの加圧圧力値(MPa)で示される。参考例1〜10及び比較例2、3においては、後述する比較例1の目封止ハニカム構造体のアイソスタティック強度を基準として、下記評価基準により評価を行った。参考例11〜17及び比較例5、6においては、後述する比較例4の目封止ハニカム構造体のアイソスタティック強度を基準として、下記評価基準により評価を行った。実施例18〜26及び比較例8においては、後述する比較例7の目封止ハニカム構造体のアイソスタティック強度を基準として、下記評価基準により評価を行った。実施例28,29、参考例27,31〜35及び比較例10においては、後述する比較例9の目封止ハニカム構造体のアイソスタティック強度を基準として、下記評価基準により評価を行った。
[アイソスタティック強度の評価基準]
A:基準の目封止ハニカム構造体のアイソスタティック強度より、評価対象の目封止ハニカム構造体のアイソスタティック強度が30%以上向上している場合。
B:基準の目封止ハニカム構造体のアイソスタティック強度より、評価対象の目封止ハニカム構造体のアイソスタティック強度が10%以上、30%未満向上している場合。
[初期圧力損失]
初期圧力損失は、目封止ハニカム構造体の隔壁に、煤や灰等の粒子状物質が堆積していない状態で測定した圧力損失である。具体的には、目封止ハニカム構造体に200℃の一定流量の空気を流入し、目封止ハニカム構造体の流入側端面と流出側端面での圧力を測定し、その差圧を初期圧力損失とした。参考例1〜10及び比較例2、3においては、後述する比較例1の目封止ハニカム構造体の初期圧力損失を基準として、下記評価基準により評価を行った。参考例11〜17及び比較例5、6においては、後述する比較例4の目封止ハニカム構造体の初期圧力損失を基準として、下記評価基準により評価を行った。実施例18〜26及び比較例8においては、後述する比較例7の目封止ハニカム構造体の初期圧力損失を基準として、下記評価基準により評価を行った。実施例28,29、参考例27,31〜35及び比較例10においては、後述する比較例9の目封止ハニカム構造体の初期圧力損失を基準として、下記評価基準により評価を行った。
[初期圧力損失の評価基準]
A:基準の目封止ハニカム構造体の初期圧力損失と比較して、評価対象の目封止ハニカム構造体の初期圧力損失の増加が5%以上10%未満の場合。
B:基準の目封止ハニカム構造体の初期圧力損失と比較して、評価対象の目封止ハニカム構造体の初期圧力損失の増加が10%以上、30%未満の場合。
C:基準の目封止ハニカム構造体の初期圧力損失と比較して、評価対象の目封止ハニカム構造体の初期圧力損失の増加が30%以上の場合。
上記初期圧力損失の評価基準において、「A」の評価をより良好とし、「B」の評価を良好とし、「C」の評価を不可とする。
[灰の堆積容量]
灰の堆積容量は、流入セルの流路部分の全面積に、ハニカム構造体の一方の端面から他方の端面までの長さを乗算して求めた。参考例1〜10及び比較例2、3においては、後述する比較例1の目封止ハニカム構造体の灰の堆積容量を基準として、下記評価基準により評価を行った。参考例11〜17及び比較例5、6においては、後述する比較例4の目封止ハニカム構造体の灰の堆積容量を基準として、下記評価基準により評価を行った。実施例18〜26及び比較例8においては、後述する比較例7の目封止ハニカム構造体の灰の堆積容量を基準として、下記評価基準により評価を行った。実施例28,29、参考例27,31〜35及び比較例10においては、後述する比較例9の目封止ハニカム構造体の灰の堆積容量を基準として、下記評価基準により評価を行った。
[灰の堆積容量の評価基準]
A:基準の目封止ハニカム構造体の灰の堆積容量と比較して、評価対象の目封止ハニカム構造体の灰の堆積容量の低下が10%未満の場合。
B:基準の目封止ハニカム構造体の灰の堆積容量と比較して、評価対象の目封止ハニカム構造体の灰の堆積容量の低下が10%以上、30%未満の場合。
C:基準の目封止ハニカム構造体の灰の堆積容量と比較して、評価対象の目封止ハニカム構造体の灰の堆積容量の低下が30%以上の場合。
上記灰の堆積容量の評価基準において、「A」の評価をより良好とし、「B」の評価を良好とし、「C」の評価を不可とする。
[灰堆積時の圧力損失]
灰堆積時の圧力損失は、目封止ハニカム構造体に灰を含むガスを通過させ、目封止ハニカム構造体の隔壁の表面に灰が堆積した状態で測定した圧力損失である。具体的には、目封止ハニカム構造体の流入側端面からの長さが、目封止ハニカム構造体の全長の1/3の長さにおける断面において、当該断面の中央部に灰が堆積した状態における圧力損失を測定する。圧力損失は、目封止ハニカム構造体の流入側端面と流出側端面での圧力を測定し、その差圧を圧力損失とした。「目封止ハニカム構造体の全長」とは、ハニカム構造体の流入端面から流出端面までの長さのことである。参考例1〜10及び比較例2、3においては、後述する比較例1の目封止ハニカム構造体の灰堆積時の圧力損失を基準として、下記評価基準により評価を行った。参考例11〜17及び比較例5、6においては、後述する比較例4の目封止ハニカム構造体の灰堆積時の圧力損失を基準として、下記評価基準により評価を行った。実施例18〜26及び比較例8においては、後述する比較例7の目封止ハニカム構造体の灰堆積時の圧力損失を基準として、下記評価基準により評価を行った。実施例28,29、参考例27,31〜35及び比較例10においては、後述する比較例9の目封止ハニカム構造体の灰堆積時の圧力損失を基準として、下記評価基準により評価を行った。
[灰堆積時の圧力損失の評価基準]
AA:基準の目封止ハニカム構造体の灰堆積時の圧力損失と比較して、評価対象の目封止ハニカム構造体の灰堆積時の圧力損失の増加が5%未満の場合。
A:基準の目封止ハニカム構造体の灰堆積時の圧力損失と比較して、評価対象の目封止ハニカム構造体の灰堆積時の圧力損失の増加が5%以上10%未満の場合。
B:基準の目封止ハニカム構造体の灰堆積時の圧力損失と比較して、評価対象の目封止ハニカム構造体の灰堆積時の圧力損失の増加が10%以上、30%未満の場合。
C:基準の目封止ハニカム構造体の灰堆積時の圧力損失と比較して、評価対象の目封止ハニカム構造体の灰堆積時の圧力損失の増加が30%以上の場合。
上記灰堆積時の圧力損失の評価基準において、「AA」の評価を特に良好とし、「A」の評価をより良好とし、「B」の評価を良好とし、「C」の評価を不可とする。
参考例2〜10)
「補強部の占める面積割合(%)」、及び「補強部の配置」を表1に示すように変更した以外は、参考例1と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表1に示す。なお、参考例2においては、六角セルの特定角部のうち、80%に相当する特定角部に補強部を配設した。参考例3においては、六角セルの特定角部のうち、50%に相当する特定角部に補強部を配設した。参考例3においては、特定角部が、六角セルを構成する1つの辺を共有するように隣接配置されている場合において、補強部が配設された特定角部と、補強部が配設されない特定角部とが交互に配置されるようにして、上記補強部を配設した。参考例4、6及び7においては、六角セルの特定角部のうち、30%に相当する特定角部に補強部を配設した。参考例5においては、六角セルの特定角部のうち、10%に相当する特定角部に補強部を配設した。参考例8〜10においては、六角セルの特定角部のうち、ハニカム構造体の外周部に存在する特定角部に補強部を配設した。そして、参考例8及び10においては、六角セルの特定角部のうち、30%に相当する特定角部に補強部を配設し、参考例9においては、六角セルの特定角部のうち、50%に相当する特定角部に補強部を配設した。
(比較例1)
特定角部、及び非特定角部のいずれにも補強部を配設しないこと以外は、参考例1と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例2)
特定角部、及び非特定角部の全ての角部に補強部を配設したこと以外は、参考例1と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例3)
全ての非特定角部に補強部を配設し、且つ、全ての特定角部に補強部を配設しないこと以外は、参考例1と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(結果1)
表1に示すように、比較例1の目封止ハニカム構造体を基準とした場合、参考例1〜10の目封止ハニカム構造体は、アイソスタティック強度が向上し、初期圧力損失の増加、及び灰の堆積容量の低下を抑制することができた。また、灰堆積時の圧力損失の増加も抑制できることが確認された。一方、比較例2の目封止ハニカム構造体は、アイソスタティック強度が向上するものの、初期圧力損失が増加し、更に、灰堆積時の圧力損失の増加が30%以上となってしまった。比較例3の目封止ハニカム構造体のように、全ての非特定角部に補強部を配設した場合も、アイソスタティック強度が向上するものの、初期圧力損失、及び灰堆積時の圧力損失が増加してしまった。また、参考例4、5、7の結果から分かるように、補強部の占める面積割合が増加するに従って、初期圧力損失が増加し、灰の堆積容量が低下する。従って、アイソスタティック強度を向上させつつ、初期圧力損失の増加、及び灰の堆積容量の低下をより良好に抑制するためには、補強部の占める面積割合の好ましい範囲の上限値は、25%程度であると推測される。また、ハニカム構造体の外周部の特定角部に補強部を配設することで、灰堆積時の圧力損失の増加抑制効果が高まることが分かった。
参考例11)
六角セルの形状が、図6、図7A、及び図7Bに示すような目封止ハニカム構造体200を作製した以外は、参考例1と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表2に示す。参考例11の目封止ハニカム構造体においては、流出セルの形状が、一辺が0.85mmの正六角形である。また、流入セルの形状が、六角形の6つの辺のうち、流出セルと隔壁を隔てて隣接する3つの辺(即ち、長辺)の長さが、0.85mmで、流入セルと隔壁を隔てて隣接する3つの辺(即ち、短辺)の長さが、0.50mmである。参考例11の目封止ハニカム構造体においては、特定角部となる全ての角部に補強部を形成した。参考例11の目封止ハニカム構造体の「補強部の占める面積割合(%)」、及び「補強部の配置」を表2に示す。
Figure 0006068067
参考例12〜17)
「補強部の占める面積割合(%)」、及び「補強部の配置」を表2に示すように変更した以外は、参考例11と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表2に示す。なお、参考例12においては、六角セルの特定角部のうち、80%に相当する特定角部に補強部を配設した。参考例13においては、六角セルの特定角部のうち、50%に相当する特定角部に補強部を配設した。参考例14、16及び17においては、六角セルの特定角部のうち、30%に相当する特定角部に補強部を配設した。参考例15においては、六角セルの特定角部のうち、10%に相当する特定角部に補強部を配設した。
(比較例4)
特定角部、及び非特定角部のいずれにも補強部を配設しないこと以外は、参考例11と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表2に示す。
(比較例5)
特定角部、及び非特定角部の全ての角部に補強部を配設したこと以外は、参考例11と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表2に示す。
(比較例6)
全ての非特定角部に補強部を配設し、且つ、全ての特定角部に補強部を配設しないこと以外は、参考例11と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表2に示す。
(結果2)
表2に示すように、比較例4の目封止ハニカム構造体を基準とした場合、参考例11〜17の目封止ハニカム構造体は、アイソスタティック強度が向上し、初期圧力損失の増加、及び灰の堆積容量の低下を抑制することができた。また、灰堆積時の圧力損失の増加も抑制できることが確認された。一方、比較例5及び6の目封止ハニカム構造体は、アイソスタティック強度が向上するものの、初期圧力損失が増加し、更に、灰堆積時の圧力損失の増加が30%以上となってしまった。
(実施例18)
六角セルの形状が、図8、図9A、及び図9Bに示すような目封止ハニカム構造体300を作製した以外は、参考例1と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表3に示す。実施例18の目封止ハニカム構造体においては、流入セルの形状が、一辺が1.00mmの正六角形である。また、流出セルの形状が、六角形の6つの辺のうち、流入セルと隔壁を隔てて隣接する2つの辺(即ち、長辺)の長さが、1.00mmで、流出セルと隔壁を隔てて隣接する4つの辺(即ち、短辺)の長さが、0.28mmである。実施例18の目封止ハニカム構造体においては、特定角部となる全ての角部に補強部を形成した。実施例18の目封止ハニカム構造体の「補強部の占める面積割合(%)」、及び「補強部の配置」を表3に示す。
Figure 0006068067
(実施例19〜26)
「補強部の占める面積割合(%)」、及び「補強部の配置」を表3に示すように変更した以外は、実施例18と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表3に示す。なお、実施例19においては、全ての第一特定角部に補強部を配設した。即ち、実施例19においては、非特定角部、及び第二特定角部には、補強部を配設しなかった。実施例20においては、第一特定角部のうち、80%に相当する第一特定角部に補強部を配設した。即ち、実施例20においては、第一特定角部のうちの残りの20%に相当する第一特定角部、非特定角部、及び第二特定角部には、補強部を配設しなかった。実施例21においては、六角セルの特定角部のうち、80%に相当する特定角部に補強部を配設した。実施例22においては、六角セルの特定角部のうち、50%に相当する特定角部に補強部を配設した。実施例23、25及び26においては、六角セルの特定角部のうち、30%に相当する特定角部に補強部を配設した。実施例24においては、六角セルの特定角部のうち、10%に相当する特定角部に補強部を配設した。
(比較例7)
特定角部、及び非特定角部のいずれにも補強部を配設しないこと以外は、実施例18と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表3に示す。
(比較例8)
特定角部、及び非特定角部の全ての角部に補強部を配設したこと以外は、実施例18と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表3に示す。
(結果3)
表3に示すように、比較例7の目封止ハニカム構造体を基準とした場合、実施例18〜26の目封止ハニカム構造体は、アイソスタティック強度が向上し、初期圧力損失の増加、及び灰の堆積容量の低下を抑制することができた。また、灰堆積時の圧力損失の増加も抑制できることが確認された。特に、第一特定角部に対して優先的に補強部を配設した実施例19及び20においては、灰の堆積容量の低下を有効に抑制することができるため、灰堆積時の圧力損失の評価結果が極めて良好であった。一方、比較例8の目封止ハニカム構造体は、アイソスタティック強度が向上するものの、初期圧力損失、及び灰堆積時の圧力損失が大きく増加してしまった。
参考例27)
六角セルの形状が、図10、図11A、及び図11Bに示すような目封止ハニカム構造体400を作製した以外は、参考例1と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表4に示す。参考例27の目封止ハニカム構造体においては、流出セルの形状が、一辺が0.80mmの正六角形である。また、流入セルの形状が、六角形の6つの辺のうち、流出セルと隔壁を隔てて隣接する2つの辺(即ち、長辺)の長さが、0.80mmで、流入セルと隔壁を隔てて隣接する4つの辺(即ち、短辺)の長さが、0.31mmである。参考例27の目封止ハニカム構造体においては、特定角部となる全ての角部に補強部を形成した。参考例27の目封止ハニカム構造体の「補強部の占める面積割合(%)」、及び「補強部の配置」を表4に示す。
Figure 0006068067
(実施例28,29、参考例30〜35)
「補強部の占める面積割合(%)」、及び「補強部の配置」を表4に示すように変更した以外は、参考例27と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表4に示す。なお、実施例28においては、全ての第一特定角部に補強部を配設した。即ち、実施例28においては、非特定角部、及び第二特定角部には、補強部を配設しなかった。実施例29においては、第一特定角部のうち、80%に相当する第一特定角部に補強部を配設した。即ち、実施例29においては、第一特定角部のうちの残りの20%に相当する第一特定角部、非特定角部、及び第二特定角部には、補強部を配設しなかった。参考例30においては、六角セルの特定角部のうち、80%に相当する特定角部に補強部を配設した。参考例31においては、六角セルの特定角部のうち、50%に相当する特定角部に補強部を配設した。参考例32、34及び35においては、六角セルの特定角部のうち、30%に相当する特定角部に補強部を配設した。参考例33においては、六角セルの特定角部のうち、10%に相当する特定角部に補強部を配設した。
(比較例9)
特定角部、及び非特定角部のいずれにも補強部を配設しないこと以外は、参考例27と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表4に示す。
(比較例10)
特定角部、及び非特定角部の全ての角部に補強部を配設したこと以外は、参考例27と同様の方法で、目封止ハニカム構造体を製造した。得られた目封止ハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」、「初期圧力損失」、「灰の堆積容量」、及び「灰堆積時の圧力損失」の評価を行った。評価結果を表4に示す。
(結果4)
表4に示すように、比較例9の目封止ハニカム構造体を基準とした場合、実施例28,29、参考例27,30〜35の目封止ハニカム構造体は、アイソスタティック強度が向上し、初期圧力損失の増加、及び灰の堆積容量の低下を抑制することができた。また、灰堆積時の圧力損失の増加も抑制できることが確認された。一方、比較例10の目封止ハニカム構造体は、アイソスタティック強度が向上するものの、初期圧力損失、及び灰堆積時の圧力損失が増加してしまった。
本発明の目封止ハニカム構造体は、ディーゼルエンジン等の内燃機関や各種の燃焼装置等から排出されるガスを浄化するためのフィルタとして好適に利用することができる。
1:隔壁、2:セル、2a:流入セル、2b:流出セル、3:外周壁、4:ハニカム構造体、5a:流入側目封止部、5b:流出側目封止部、6:補強部、11:流入側端面、12:流出側端面、15:角部、15a:特定角部、15b:非特定角部、21:隔壁、22:セル、22a:流入セル、22b:流出セル、23:外周壁、24:ハニカム構造体、25a:流入側目封止部、25b:流出側目封止部、26:補強部、31:流入側端面、32:流出側端面、35:角部、35a:特定角部、35b:非特定角部、41:隔壁、42:セル、42a:流入セル、42b:流出セル、43:外周壁、44:ハニカム構造体、45a:流入側目封止部、45b:流出側目封止部、46:補強部、51:流入側端面、52:流出側端面、55:角部、55a:特定角部、55b:非特定角部、55aa:第一特定角部、55ab:第二特定角部、61:隔壁、62:セル、62a:流入セル、62b:流出セル、63:外周壁、64:ハニカム構造体、65a:流入側目封止部、65b:流出側目封止部、66:補強部、71:流入側端面、72:流出側端面、75:角部、75a:特定角部、75b:非特定角部、75aa:第一特定角部、75ab:第二特定角部、100,200,300,400,500:目封止ハニカム構造体、L:長軸、P:接線。

Claims (9)

  1. 流入側端面から流出側端面まで延びる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を有するハニカム構造体と、前記流出側端面における所定のセルの開口部に配設された流出側目封止部と、前記流入側端面における残余のセルの開口部に配設された流入側目封止部と、を備え、
    前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記セルの形状が、六角形であり、
    前記六角形の前記セルの6つの角部のうち、前記角部を構成する二辺となる2つの前記隔壁のうちの少なくとも一方の隔壁が、前記流入側端面が開口し且つ前記流出側端面が前記流出側目封止部により封止された流入セル同士、又は前記流出側端面が開口し且つ前記流入側端面が前記流入側目封止部により封止された流出セル同士を区画する隔壁である角部を特定角部とし、前記角部を構成する二辺となる2つの前記隔壁が、それぞれ、前記流入セルと前記流出セルとを区画する隔壁である角部を非特定角部とした場合に、少なくとも一の前記特定角部に、当該特定角部の形状をR形状とする補強部が配設され、且つ、前記非特定角部には、前記補強部が配設されていない目封止ハニカム構造体であって、
    前記補強部が、前記流出セルの前記特定角部のみに配設されている目封止ハニカム構造体
  2. 流入側端面から流出側端面まで延びる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を有するハニカム構造体と、前記流出側端面における所定のセルの開口部に配設された流出側目封止部と、前記流入側端面における残余のセルの開口部に配設された流入側目封止部と、を備え、
    前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記セルの形状が、六角形であり、
    前記六角形の前記セルの6つの角部のうち、前記角部を構成する二辺となる2つの前記隔壁のうちの少なくとも一方の隔壁が、前記流入側端面が開口し且つ前記流出側端面が前記流出側目封止部により封止された流入セル同士、又は前記流出側端面が開口し且つ前記流入側端面が前記流入側目封止部により封止された流出セル同士を区画する隔壁である角部を特定角部とし、前記角部を構成する二辺となる2つの前記隔壁が、それぞれ、前記流入セルと前記流出セルとを区画する隔壁である角部を非特定角部とした場合に、少なくとも一の前記特定角部に、当該特定角部の形状をR形状とする補強部が配設され、且つ、前記非特定角部には、前記補強部が配設されていない目封止ハニカム構造体であって、
    前記流入セル同士又は前記流出セル同士を区画する隔壁を二辺とする前記特定角部のみに、前記補強部が配設されている目封止ハニカム構造体。
  3. 前記補強部が、前記流出セルの前記特定角部のみに配設されている請求項2に記載の目封止ハニカム構造体。
  4. 前記特定角部のうち、10%以上の特定角部に、前記補強部が配設されている請求項1〜3のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体。
  5. 前記特定角部のうち、10%以上、80%以下の特定角部に、前記補強部が配設されている請求項に記載の目封止ハニカム構造体。
  6. 前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記セルの面積の総和に対する、当該断面における前記補強部が占める総面積の割合が、20%以下である請求項1〜のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体。
  7. 前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記流入セルの形状と、前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記流出セルの形状とが異なる請求項1〜6のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体。
  8. 前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記流入セルの流路部分の面積の総和が、前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記流出セルの流路部分の面積の総和よりも大である請求項1〜7のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体。
  9. 前記ハニカム構造体の前記セルの延びる方向に垂直な断面において、前記ハニカム構造体の外周縁から、前記外周縁の法線方向に、前記外周縁の長軸の長さの1/3以下の長さに相当する範囲に、前記補強部が配設された前記特定角部の70%以上が存在する請求項1〜8のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体。
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