JP6069072B2 - Honeycomb structure and exhaust gas purification device - Google Patents

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Description

本発明は、ハニカム構造体、及び排ガス浄化装置に関する。更に詳しくは、熱応力による破損が有効に防止されたハニカム構造体、及び排ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to a honeycomb structure and an exhaust gas purification device. More specifically, the present invention relates to a honeycomb structure in which breakage due to thermal stress is effectively prevented and an exhaust gas purification device.

自動車のエンジンなどの内燃機関から排出される排ガスには、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NO)などの有害物質が含まれている。こうした有害物質を低減し、排ガスを浄化する際には、触媒反応が広く用いられている。触媒を用いる排ガス浄化には、ハニカム構造体に触媒を担持させたものが広く採用されている。ハニカム構造体では、流体の流路となるセルを区画形成する隔壁によって、蜂の巣構造(ハニカム構造)が形作られている。ハニカム構造の隔壁に触媒を担持させることにより、触媒体における容積当たりの触媒の表面積が大きくなるので、排ガスと触媒とが高頻度で接触することになる。その結果、触媒を担持させたハニカム構造体では、触媒反応が促進され、高効率の排ガスの浄化が可能になる(例えば、特許文献1)。 Exhaust gas discharged from internal combustion engines such as automobile engines contains harmful substances such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NO X ). Catalytic reactions are widely used to reduce such harmful substances and purify exhaust gas. For exhaust gas purification using a catalyst, a honeycomb structure having a catalyst supported thereon is widely adopted. In the honeycomb structure, a honeycomb structure (honeycomb structure) is formed by partition walls that partition and form cells serving as fluid flow paths. By supporting the catalyst on the partition walls of the honeycomb structure, the surface area of the catalyst per volume in the catalyst body is increased, so that the exhaust gas and the catalyst come into contact with each other at a high frequency. As a result, in the honeycomb structure carrying the catalyst, the catalytic reaction is promoted, and the exhaust gas can be purified with high efficiency (for example, Patent Document 1).

上述のハニカム構造体に担持される触媒として、ゼオライトやバナジウムを用いることがある。例えば、金属置換ゼオライト(例えば、銅イオン交換ゼオライト、鉄イオン交換ゼオライト)は、排ガス浄化用のNO選択還元用SCR触媒として用いられている。また、Pt、Rh、Pd等の少なくとも1種の貴金属と、アルミナ、セリア、ジルコニアの少なくとも1種を含む触媒は、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NO)を浄化する触媒として用いられる。また、アルカリ金属(Li、Na、K、Cs等)やアルカリ土類金属(Ca、Ba、Sr等)などは、NO吸蔵触媒として用いられる。このような触媒を、上記したハニカム構造体の隔壁の表面及び隔壁の細孔の内部に担持させ、排ガスの浄化が行われている。また、このようなハニカム構造体を、例えば、排ガスが流入する流入口及び浄化された排ガスが流出する流出口を有する缶体内に収納した排ガス浄化装置も提案されている。以下、上述したように、ハニカム構造体を、排ガス浄化装置の缶体内に収納することを、「キャニングする」ということがある。 Zeolite or vanadium may be used as the catalyst supported on the honeycomb structure. For example, metal-substituted zeolites (e.g., copper ion-exchanged zeolite, iron ion-exchanged zeolite) is used as the NO X selective reducing SCR catalyst for the exhaust gas purifying. The catalyst containing at least one kind of noble metal such as Pt, Rh, Pd and at least one kind of alumina, ceria, zirconia is hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), nitrogen oxide (NO x ). It is used as a catalyst for purifying water. Alkali metals (Li, Na, K, Cs, etc.) and alkaline earth metals (Ca, Ba, Sr, etc.) are used as NO X storage catalysts. Such a catalyst is supported on the surface of the partition walls of the honeycomb structure and inside the pores of the partition walls to purify the exhaust gas. In addition, an exhaust gas purifying apparatus in which such a honeycomb structure is housed in a can body having, for example, an inlet through which exhaust gas flows in and an outlet through which purified exhaust gas flows out has been proposed. Hereinafter, as described above, housing the honeycomb structure in the can of the exhaust gas purification apparatus may be referred to as “canning”.

特開2005−52750号公報JP 2005-52750 A

しかしながら、上述した触媒をハニカム構造体の隔壁に担持させた場合に、隔壁の熱膨張係数と触媒の熱膨張係数との不釣り合い(ミスマッチ)により、隔壁の表面から触媒が乖離してしまうという問題があった。   However, when the above-mentioned catalyst is supported on the partition walls of the honeycomb structure, there is a problem that the catalyst is separated from the surface of the partition walls due to a mismatch between the thermal expansion coefficient of the partition walls and the thermal expansion coefficient of the catalyst. was there.

また、隔壁の熱膨張係数と触媒の熱膨張係数とを比較した場合、触媒の熱膨張係数の方が高くなるため、隔壁の熱膨張係数を、従来のハニカム構造体の隔壁の熱膨張係数よりも高くする試みもなされている。但し、隔壁の熱膨張係数を高くすると、ハニカム構造体自体の耐熱性が低下してしまう。例えば、このようなハニカム構造体を、自動車などのエンジンから排出される排ガスの浄化に用いた場合には、高温の排ガスに晒される環境下において、ハニカム構造体にクラックが生じやすいという問題があった。   In addition, when the thermal expansion coefficient of the partition wall is compared with the thermal expansion coefficient of the catalyst, the thermal expansion coefficient of the catalyst is higher, so the thermal expansion coefficient of the partition wall is higher than the thermal expansion coefficient of the partition wall of the conventional honeycomb structure. Attempts have also been made to raise the price. However, when the thermal expansion coefficient of the partition walls is increased, the heat resistance of the honeycomb structure itself is lowered. For example, when such a honeycomb structure is used for purification of exhaust gas discharged from an engine such as an automobile, there is a problem that cracks are likely to occur in the honeycomb structure in an environment exposed to high temperature exhaust gas. It was.

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、熱応力による破損が有効に防止されたハニカム構造体、及び排ガス浄化装置を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a honeycomb structure and an exhaust gas purification device in which breakage due to thermal stress is effectively prevented.

上述の課題を解決するため、本発明は、以下のハニカム構造体、及び排ガス浄化装置の検査方法を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides the following honeycomb structure and an inspection method for an exhaust gas purification apparatus.

[1] 流体の流路となる第一端面から第二端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、前記隔壁を囲繞するように最外周に配設された外周壁と、前記隔壁の表面に担持された、少なくともNO を浄化する触媒成分を含む触媒層と、を備え、前記隔壁の40〜800℃における熱膨張係数が、1.0×10−6〜7.0×10−6/Kであり、前記外周壁の表面の表面粗さが、0.5〜4.0μmである、ハニカム構造体。 [1] a porous partition wall that flow path to become the first end face from the compartment a plurality of cells extending to a second end surface forming a fluid, and disposed the outer peripheral wall outermost so as to surround the partition wall, the And a catalyst layer containing at least a catalyst component for purifying NO x supported on the surface of the partition wall, and the thermal expansion coefficient of the partition wall at 40 to 800 ° C. is 1.0 × 10 −6 to 7.0 ×. A honeycomb structure having a surface roughness of 10 −6 / K and a surface roughness of the outer peripheral wall of 0.5 to 4.0 μm.

[2] 前記外周壁の厚さが、1.0〜3.0mmである、前記[1]に記載のハニカム構造体。 [2] The honeycomb structure according to [1], wherein the outer peripheral wall has a thickness of 1.0 to 3.0 mm.

[3] 前記外周壁は、前記外周壁の表面に研磨処理が施されたものである、前記[1]又は[2]に記載のハニカム構造体。 [3] The honeycomb structure according to [1] or [2], wherein the outer peripheral wall has a surface subjected to polishing treatment.

[4] 前記隔壁が、コージェライト、炭化珪素、酸化アルミニウム、チタン酸アルミニウム、ムライト、窒化アルミからなる群より選択される少なくとも一種を主成分として含む材料からなる、前記[1]〜[3]のいずれかに記載のハニカム構造体。 [4] The above [1] to [3], wherein the partition wall is made of a material containing as a main component at least one selected from the group consisting of cordierite, silicon carbide, aluminum oxide, aluminum titanate, mullite, and aluminum nitride. The honeycomb structure according to any one of the above.

] 前記[1]〜[]のいずれかに記載のハニカム構造体と、前記ハニカム構造体を収納し、排ガスが流入する流入口及び浄化された排ガスが流出する流出口を有する缶体と、を備え、前記ハニカム構造体が、前記ハニカム構造体の前記外周壁を覆うように配置された保持材により保持された状態で、前記缶体内に固定された状態で収納されてなる、排ガス浄化装置。 [ 5 ] A can body having the honeycomb structure according to any one of [1] to [ 4 ] and an inlet through which the exhaust gas flows and an outlet through which the purified exhaust gas flows out, containing the honeycomb structure. And the honeycomb structure is stored in a fixed state in the can while being held by a holding material disposed so as to cover the outer peripheral wall of the honeycomb structure. Purification equipment.

本発明のハニカム構造体は、隔壁の40〜800℃における熱膨張係数が、1.0×10−6〜7.0×10−6/Kであるため、隔壁に上述した触媒を担持した場合でも、隔壁からの触媒の乖離が生じ難い。即ち、隔壁の熱膨張係数を、触媒の熱膨張係数に合わせて低くしているため、熱膨張係数の不釣り合い(ミスマッチ)を防ぐことができる。したがって、本発明のハニカム構造体は、触媒を担持させるための触媒担体として極めて好適に用いることができる。また、本発明のハニカム構造体は、外周壁の表面の表面粗さが、0.5〜4.0μmであるため、ハニカム構造体を、排ガス浄化装置の缶体内に収納する際に、ハニカム構造体の外周壁に均等に面圧が掛かるようになる。このため、ハニカム構造体の外周壁に大きな面圧を掛けることが可能となり、隔壁の熱膨張係数を高くしても、クラックなどの破損が生じにくくすることができる。即ち、ハニカム構造体の外周壁に均等且つ大きな面圧を掛けて、ハニカム構造体の破損を抑制し、また、外周壁の表面の表面粗さを所定の数値範囲となるように小さくすることで、外周壁に掛かる面圧による破損も有効に防止することができる。 In the honeycomb structure of the present invention, the thermal expansion coefficient at 40 to 800 ° C. of the partition walls is 1.0 × 10 −6 to 7.0 × 10 −6 / K. However, the catalyst is hardly separated from the partition wall. That is, since the thermal expansion coefficient of the partition walls is lowered in accordance with the thermal expansion coefficient of the catalyst, the thermal expansion coefficient can be prevented from being unbalanced (mismatch). Therefore, the honeycomb structure of the present invention can be used very suitably as a catalyst carrier for supporting a catalyst. In addition, since the honeycomb structure of the present invention has a surface roughness of the outer peripheral wall surface of 0.5 to 4.0 μm, the honeycomb structure is accommodated when the honeycomb structure is housed in the can of the exhaust gas purification apparatus. Surface pressure is applied evenly to the outer peripheral wall of the body. For this reason, it becomes possible to apply a large surface pressure to the outer peripheral wall of the honeycomb structure, and even if the thermal expansion coefficient of the partition walls is increased, breakage such as cracks can be made difficult to occur. That is, by applying an even and large surface pressure to the outer peripheral wall of the honeycomb structure to prevent the honeycomb structure from being damaged, and reducing the surface roughness of the outer peripheral wall surface to a predetermined numerical range. Further, damage due to the surface pressure applied to the outer peripheral wall can be effectively prevented.

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。An embodiment of the honeycomb structure is a perspective view schematically showing. ニカム構造体の一の実施形態の、第一端面を模式的に示す平面図である。One embodiment of the honeycomb structure is a plan view schematically showing a first end face. ニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。One embodiment of the honeycomb structure is a cross-sectional view schematically showing a cross section parallel to the cell extending direction. 本発明のハニカム構造体の他の実施形態を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically other embodiment of the honeycomb structure of this invention. 本発明のハニカム構造体の他の実施形態の、第一端面を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the 1st end surface of other embodiment of the honeycomb structure of this invention. 本発明のハニカム構造体の他の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the cross section parallel to the cell extending direction of other embodiment of the honeycomb structure of this invention. 本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the cross section parallel to the cell extending direction of one Embodiment of the exhaust gas purification apparatus of this invention.

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、本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 present invention.

(1)ハニカム構造体:
まず、ハニカム構造体の一の実施形態について説明する。本実施形態のハニカム構造体は、図1〜図3に示すように、流体の流路となる第一端面11から第二端面12まで延びる複数のセル2を区画形成する多孔質の隔壁1と、この隔壁1を囲繞するように最外周に配設された外周壁3と、を備えたものである。そして、このハニカム構造体100は、隔壁1の40〜800℃における熱膨張係数が、1.0×10−6〜7.0×10−6/Kである。更に、ハニカム構造体100は、外周壁3の表面の表面粗さが、0.5〜4.0μmである。
(1) Honeycomb structure:
First, a description will be given of an embodiment of a honeycomb structure. As shown in FIGS. 1 to 3, the honeycomb structure of the present embodiment includes a porous partition wall 1 that partitions and forms a plurality of cells 2 extending from a first end surface 11 to a second end surface 12 serving as a fluid flow path. And an outer peripheral wall 3 disposed on the outermost periphery so as to surround the partition wall 1. And in this honeycomb structure 100, the thermal expansion coefficient at 40 to 800 ° C. of the partition walls 1 is 1.0 × 10 −6 to 7.0 × 10 −6 / K. Furthermore, the honeycomb structure 100 has a surface roughness of the outer peripheral wall 3 of 0.5 to 4.0 μm.

このようなハニカム構造体100は、熱応力によるハニカム構造体100の破損が有効に防止されたものである。即ち、本実施形態のハニカム構造体100は、外周壁3の表面の表面粗さが、0.5〜4.0μmであるため、ハニカム構造体100の外周壁3に対して、均等な面圧を掛けることができる。このため、例えば、ハニカム構造体100を、排ガス浄化装置の缶体内に収納して、排ガス中の有害成分を浄化するために用いた際に、ハニカム構造体100の外周壁3に対して、均等な面圧を掛けることができる。したがって、ハニカム構造体100の外周壁3に大きな面圧を掛けることが可能となり、隔壁1の熱膨張係数を高くしても、クラックなどの破損が生じ難くなる。即ち、このハニカム構造体100は、熱膨張によって破損し易い高熱膨張係数の隔壁1を有しているが、その一方で、外周壁3の表面粗さを小さくすることにより、熱膨張時に外周壁3に掛かる応力を均等に分散させて、ハニカム構造体100の破損を抑制できる。例えば、外周壁3の表面の表面粗さが4.0μmを超えるものであると、排ガス浄化装置の缶体内に収納して用いた際に、外周壁3の表面に均等に応力が加わらず、局所的な応力集中が生じることがある。そして、熱膨張係数が1.0×10−6〜7.0×10−6/Kのような高熱膨張係数の隔壁1では、温度が低くとも、その熱膨張量が大きくなるため、上述した応力集中によってハニカム構造体が破損してしまうことがある。なお、上述した外周壁3に加わる応力とは、例えば、外周壁3を缶体内に保持・固定するために用いられる保持材が、外周壁3の熱膨張を押さえ付けようとする際に生じる応力のことである。 Such a honeycomb structure 100 is one in which breakage of the honeycomb structure 100 due to thermal stress is effectively prevented. That is, since the honeycomb structure 100 of the present embodiment has a surface roughness of the outer peripheral wall 3 of 0.5 to 4.0 μm, the surface pressure of the honeycomb structure 100 is equal to the outer peripheral wall 3 of the honeycomb structure 100. Can be multiplied. Therefore, for example, when the honeycomb structure 100 is housed in the can of the exhaust gas purification device and used to purify harmful components in the exhaust gas, the honeycomb structure 100 is evenly distributed with respect to the outer peripheral wall 3 of the honeycomb structure 100. It can apply a certain surface pressure. Therefore, it is possible to apply a large surface pressure to the outer peripheral wall 3 of the honeycomb structure 100, and even if the thermal expansion coefficient of the partition wall 1 is increased, breakage such as cracks hardly occurs. That is, the honeycomb structure 100 includes the partition wall 1 having a high thermal expansion coefficient that is easily damaged by thermal expansion. On the other hand, by reducing the surface roughness of the outer peripheral wall 3, the outer peripheral wall during thermal expansion is reduced. The stress applied to 3 can be evenly dispersed to prevent the honeycomb structure 100 from being damaged. For example, when the surface roughness of the surface of the outer peripheral wall 3 is more than 4.0 μm, stress is not uniformly applied to the surface of the outer peripheral wall 3 when used in the can of the exhaust gas purification device, Local stress concentrations may occur. In the partition wall 1 having a high thermal expansion coefficient such as a thermal expansion coefficient of 1.0 × 10 −6 to 7.0 × 10 −6 / K, the amount of thermal expansion increases even if the temperature is low. The honeycomb structure may be damaged by stress concentration. The stress applied to the outer peripheral wall 3 described above is, for example, stress generated when a holding material used to hold and fix the outer peripheral wall 3 in the can body tries to press down the thermal expansion of the outer peripheral wall 3. That is.

また、本実施形態のハニカム構造体100は、自動車のエンジンなどの内燃機関から排出される排ガス中の有害成分を浄化するための触媒を担持させるための触媒担体として好適に用いることができる。従来のハニカム構造体においては、隔壁の熱膨張係数と触媒の熱膨張係数との差が大きかったため、隔壁に担持させた触媒からなる触媒層が、隔壁の熱膨張により剥離してしまうことがあった。特に、アルミナや、ゼオライト、バナジウムなどの触媒を隔壁に担持させた場合には、上記触媒層の剥離が極めて顕著であった。アルミナや、ゼオライト、バナジウムなどの触媒の熱膨張係数は、従来のハニカム構造体における隔壁の熱膨張係数と比較して、高いものであった。そのため、隔壁の熱膨張係数を1.0×10−6〜7.0×10−6/Kとすることで、隔壁の熱膨張係数を、触媒の熱膨張係数に近づけ、隔壁に触媒を担持させた場合でも、当該触媒からなる触媒層の剥離を抑制するものとした。 Further, the honeycomb structure 100 of the present embodiment can be suitably used as a catalyst carrier for supporting a catalyst for purifying harmful components in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile engine. In the conventional honeycomb structure, since the difference between the thermal expansion coefficient of the partition walls and the thermal expansion coefficient of the catalyst is large, the catalyst layer made of the catalyst supported on the partition walls may be peeled off due to the thermal expansion of the partition walls. It was. In particular, when a catalyst such as alumina, zeolite, or vanadium was supported on the partition walls, the separation of the catalyst layer was extremely remarkable. The thermal expansion coefficient of catalysts such as alumina, zeolite, and vanadium was higher than the thermal expansion coefficient of the partition walls in the conventional honeycomb structure. Therefore, by setting the thermal expansion coefficient of the partition to 1.0 × 10 −6 to 7.0 × 10 −6 / K, the thermal expansion coefficient of the partition is brought close to the thermal expansion coefficient of the catalyst, and the catalyst is supported on the partition. Even in such a case, peeling of the catalyst layer made of the catalyst was suppressed.

ここで、図1は、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、ハニカム構造体の一の実施形態の、第一端面を模式的に示す平面図である。図3は、ハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。 Here, FIG. 1 is a perspective view schematically showing one embodiment of a honeycomb structure. 2, one embodiment of the honeycomb structure is a plan view schematically showing a first end face. 3, one embodiment of the honeycomb structure is a cross-sectional view schematically showing a cross section parallel to the cell extending direction.

ハニカム構造体の形状については特に制限はない。例えば、ハニカム構造体の形状としては、ハニカム構造体の端面が円形の筒状(円筒形状)、上記端面がオーバル形状の筒状、上記端面が多角形の筒状の形状を挙げることができる。多角形としては、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等を挙げることができる。図1〜図3においては、ハニカム構造体の形状が、端面が円形の筒状である場合の例を示す。   There is no particular limitation on the shape of the honeycomb structure. For example, as the shape of the honeycomb structure, the end surface of the honeycomb structure may be a cylindrical shape (cylindrical shape), the end surface may be an oval cylindrical shape, and the end surface may be a polygonal cylindrical shape. Examples of the polygon include a quadrangle, a pentagon, a hexagon, a heptagon, and an octagon. 1 to 3 show examples in which the honeycomb structure has a cylindrical shape with a circular end surface.

ハニカム構造体100は、上述したように、多孔質の隔壁1と、隔壁1を囲繞するように最外周に配設された外周壁3と、を備えたものである。外周壁3は、ハニカム構造体100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1とともに形成されたものであってもよい。また、押出成形時には外周壁を形成しなくともよい。例えば、セル2を区画形成する隔壁1の外周部分に、セラミック材料を塗工して外周壁3を形成することもできる。更に、ハニカム構造体100の外周部分を研削して一度除去し、隔壁1を囲繞するようにセラミック材料を塗工して外周壁3を形成することもできる。   As described above, the honeycomb structure 100 includes the porous partition wall 1 and the outer peripheral wall 3 disposed on the outermost periphery so as to surround the partition wall 1. The outer peripheral wall 3 may be formed together with the partition walls 1 when the honeycomb formed body is extruded in the process of manufacturing the honeycomb structure 100. Further, it is not necessary to form the outer peripheral wall at the time of extrusion molding. For example, the outer peripheral wall 3 can be formed by coating a ceramic material on the outer peripheral portion of the partition wall 1 that defines the cell 2. Further, the outer peripheral portion of the honeycomb structure 100 can be ground and removed once, and the outer peripheral wall 3 can be formed by applying a ceramic material so as to surround the partition wall 1.

上述したように、外周壁3は、その表面の表面粗さが0.5〜4.0μmである。外周壁の表面粗さは、軸方向の算術平均粗さを、Taylor Hobson社製のPGI式粗さ測定機によって測定することによって求めることができる。軸方向とは、ハニカム構造体の第一端面から第二端面に向かう方向のことである。表面粗さの測定は、例えば、第一端面側の端部付近、上記軸方向の中央部付近、及び第二端面側の端部付近の3箇所で行うことが好ましい。具体的には、ハニカム構造体の周方向に45度ずつ、側面の第一端面側の端部、軸方向の中央部、及び第二端面側の端部の3箇所ずつ測定することがより好ましい。外周壁3の表面の表面粗さは、0.8〜3.0μmであることが好ましく、0.8〜2.6μmであることが更に好ましい。外周壁3の表面粗さが4.0μmを超えると、外周壁3の表面粗さが粗すぎて、外周壁3の表面に掛かる応力が均等に分散せず、大きな面圧が掛かった際に、外周壁3に破損を生じることがある。外周壁3の表面粗さは、より小さくすることが好ましいが、製造時の外周壁3の表面加工に要するコスト及び時間の観点から、0.5μmを下限値とした。   As described above, the outer peripheral wall 3 has a surface roughness of 0.5 to 4.0 μm. The surface roughness of the outer peripheral wall can be obtained by measuring the arithmetic average roughness in the axial direction with a PGI-type roughness measuring machine manufactured by Taylor Hobson. The axial direction is a direction from the first end face of the honeycomb structure toward the second end face. The surface roughness is preferably measured at, for example, three locations near the end portion on the first end surface side, near the central portion in the axial direction, and near the end portion on the second end surface side. Specifically, it is more preferable to measure at three positions of 45 ° in the circumferential direction of the honeycomb structure, that is, the end portion on the first end surface side of the side surface, the central portion in the axial direction, and the end portion on the second end surface side. . The surface roughness of the outer peripheral wall 3 is preferably 0.8 to 3.0 [mu] m, and more preferably 0.8 to 2.6 [mu] m. When the surface roughness of the outer peripheral wall 3 exceeds 4.0 μm, the surface roughness of the outer peripheral wall 3 is too rough, and the stress applied to the surface of the outer peripheral wall 3 is not evenly distributed and a large surface pressure is applied. The outer peripheral wall 3 may be damaged. Although it is preferable to make the surface roughness of the outer peripheral wall 3 smaller, from the viewpoint of cost and time required for the surface processing of the outer peripheral wall 3 at the time of manufacture, 0.5 μm was set as the lower limit.

外周壁3は、外周壁3の表面に研磨処理が施されたものであることが好ましい。研磨処理の具体的な方法については特に制限はなく、外周壁3の表面の表面粗さを、0.5〜4.0μmにすることができる研磨処理であればよい。例えば、研磨処理としては、サンドペーパー等で外壁表面を研磨する方法などを挙げることができる。   The outer peripheral wall 3 is preferably one in which the surface of the outer peripheral wall 3 is polished. There is no restriction | limiting in particular about the specific method of grinding | polishing processing, What is necessary is just the grinding | polishing processing which can make the surface roughness of the surface of the outer peripheral wall 3 into 0.5-4.0 micrometers. For example, examples of the polishing treatment include a method of polishing the outer wall surface with sandpaper or the like.

本実施形態のハニカム構造体100においては、外周壁3の厚さが、1.0〜3.0mmであることが好ましく、1.0〜2.5mmであることが更に好ましく、1.5〜2.5mmであることが特に好ましい。このような厚さの外周壁3を備えることにより、隔壁1の熱膨張係数が大きくても、ハニカム構造体のアイソスタティック強度が向上し、熱衝撃によってより破損し難くなる。更に、ハニカム構造体のアイソスタティック強度を適度に維持しつつ、セル2内に流体(例えば、排ガス)を流した際における圧力損失の増大を防止することができる。例えば、外周壁3の厚さが、1.0mm未満であると、ハニカム構造体を、排ガス浄化装置の缶体内に収納する際に、大きな面圧を掛け難くなることがある。したがって、ハニカム構造体の耐熱性を向上させる効果が発現しにくいことがある。また、外周壁3の厚さが、3.0mmを超えると、質量の増加によって熱容量が増加してしまい、昇温性能が低下することがある。   In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the thickness of the outer peripheral wall 3 is preferably 1.0 to 3.0 mm, more preferably 1.0 to 2.5 mm, and 1.5 to Particularly preferred is 2.5 mm. By providing the outer peripheral wall 3 having such a thickness, even if the thermal expansion coefficient of the partition wall 1 is large, the isostatic strength of the honeycomb structure is improved and it is less likely to be damaged by thermal shock. Furthermore, it is possible to prevent an increase in pressure loss when a fluid (for example, exhaust gas) flows through the cells 2 while maintaining the isostatic strength of the honeycomb structure moderately. For example, when the thickness of the outer peripheral wall 3 is less than 1.0 mm, it may be difficult to apply a large surface pressure when the honeycomb structure is housed in the can of the exhaust gas purification apparatus. Therefore, the effect of improving the heat resistance of the honeycomb structure may be difficult to express. On the other hand, if the thickness of the outer peripheral wall 3 exceeds 3.0 mm, the heat capacity may increase due to the increase in mass, and the temperature rise performance may deteriorate.

ハニカム構造体のアイソスタティック強度については特に制限はないが、1.5MPa以上が好ましく、2.0MPa以上が更に好ましく、3.0MPa以上が特に好ましい。なお、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うことができる。アイソスタティック破壊強度試験は、ゴムの筒状容器に、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。   The isostatic strength of the honeycomb structure is not particularly limited, but is preferably 1.5 MPa or more, more preferably 2.0 MPa or more, and particularly preferably 3.0 MPa or more. In addition, the measurement of isostatic strength can be performed based on the isostatic breaking strength test prescribed | regulated by M505-87 of the automobile specification (JASO specification) by the Japan Society for Automotive Engineers. The isostatic fracture strength test is a test in which a honeycomb structure is placed in a rubber cylindrical container, covered with an aluminum plate, and isotropically compressed under water.

上述したように、隔壁1の40〜800℃における熱膨張係数は、1.0×10−6〜7.0×10−6/Kであり、1.0×10−6〜5.0×10−6/Kであることが好ましく、1.0×10−6〜3.0×10−6/Kであることが更に好ましい。以下、隔壁1の40〜800℃における熱膨張係数のことを、単に「隔壁1の熱膨張係数」ということがある。隔壁1の熱膨張係数が1.0×10−6/K未満であると、隔壁1の表面に触媒を担持して触媒層を形成した場合に、触媒層が剥離し易くなる。また、隔壁1の熱膨張係数が7.0×10−6/K超であると、隔壁1の熱膨張が過大となり、外周壁3の表面の表面粗さを上述した数値範囲としても、耐熱性の低下を十分に抑制できないことがある。 As described above, the thermal expansion coefficient at 40 to 800 ° C. of the partition wall 1 is 1.0 × 10 −6 to 7.0 × 10 −6 / K, and 1.0 × 10 −6 to 5.0 ×. It is preferably 10 −6 / K, and more preferably 1.0 × 10 −6 to 3.0 × 10 −6 / K. Hereinafter, the thermal expansion coefficient at 40 to 800 ° C. of the partition wall 1 may be simply referred to as “thermal expansion coefficient of the partition wall 1”. When the thermal expansion coefficient of the partition wall 1 is less than 1.0 × 10 −6 / K, the catalyst layer is easily peeled off when the catalyst layer is formed on the surface of the partition wall 1. Further, if the thermal expansion coefficient of the partition wall 1 is more than 7.0 × 10 −6 / K, the thermal expansion of the partition wall 1 becomes excessive, and the surface roughness of the surface of the outer peripheral wall 3 is not limited to the above numerical range. May not be sufficiently suppressed.

本実施形態のハニカム構造体100においては、隔壁1が、コージェライト、炭化珪素、酸化アルミニウム、チタン酸アルミニウム、ムライト、窒化アルミからなる群より選択される少なくとも一種を主成分として含む材料からなることが好ましい。このような材料を用いることにより、耐熱性に優れたハニカム構造体となる。上述した「主成分」とは、隔壁1を構成する材料中に含まれる成分が30質量%以上の成分のことを意味する。隔壁が、上記群より選択される少なくとも一種を、40質量%以上含む材料からなることが好ましく、50質量%以上含む材料からなることが更に好ましい。また、例えば、このような材料からなる隔壁1は、所定の成形原料をハニカム形状に成形した成形体を焼成する際の焼成温度の調整により、その熱膨張係数を所望の値に調節することができる。   In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the partition wall 1 is made of a material containing as a main component at least one selected from the group consisting of cordierite, silicon carbide, aluminum oxide, aluminum titanate, mullite, and aluminum nitride. Is preferred. By using such a material, a honeycomb structure having excellent heat resistance is obtained. The above-mentioned “main component” means that the component contained in the material constituting the partition wall 1 is 30% by mass or more. The partition walls are preferably made of a material containing at least 40% by mass of at least one selected from the above group, and more preferably made of a material containing 50% by mass or more. In addition, for example, the partition wall 1 made of such a material can be adjusted to have a desired coefficient of thermal expansion by adjusting a firing temperature when firing a formed body in which a predetermined forming raw material is formed into a honeycomb shape. it can.

隔壁1の厚さが、0.5〜4.0μmであることが好ましく、0.8〜3.0μmであることが更に好ましく、0.8〜2.6μmであることが特に好ましい。隔壁の厚さを上記数値範囲とすることにより、隔壁1の強度を維持しつつ、圧力損失を低減することができる。   The thickness of the partition wall 1 is preferably 0.5 to 4.0 μm, more preferably 0.8 to 3.0 μm, and particularly preferably 0.8 to 2.6 μm. By setting the partition wall thickness within the above numerical range, the pressure loss can be reduced while maintaining the strength of the partition wall 1.

ハニカム構造体100のセル密度が、15〜140個/cmであることが好ましい。セル密度を上記数値範囲とすることで、圧力損失の増大を有効に防止することができる。また、ハニカム構造体100の隔壁1に触媒を担持した際に、高い浄化性能を得ることができる。ハニカム構造体のセル密度とは、セルの延びる方向に直交する断面における、単位面積当たりのセルの個数のことを意味する。ハニカム構造体のセル密度が、45〜125個/cmであることが更に好ましく、45〜65個/cmであることが特に好ましい。 The cell density of the honeycomb structure 100 is preferably 15 to 140 cells / cm 2 . By setting the cell density within the above numerical range, an increase in pressure loss can be effectively prevented. Further, when the catalyst is supported on the partition walls 1 of the honeycomb structure 100, high purification performance can be obtained. The cell density of the honeycomb structure means the number of cells per unit area in a cross section perpendicular to the cell extending direction. The cell density of the honeycomb structure is more preferably 45 to 125 cells / cm 2 , and particularly preferably 45 to 65 cells / cm 2 .

隔壁1の気孔率は、25〜70%であることが好ましく、35〜65%であることが更に好ましく、45〜60%であることが特に好ましい。気孔率が25%より小さいと、基材に十分な触媒量を充填できないことがある。気孔率が70%より大きいと、ハニカム構造体100の強度が低下することがある。隔壁1の気孔率は、水銀ポロシメータで測定することができる。水銀ポロシメータとしては、Micromeritics社製、商品名:Autopore 9500を挙げることができる。   The porosity of the partition wall 1 is preferably 25 to 70%, more preferably 35 to 65%, and particularly preferably 45 to 60%. If the porosity is less than 25%, the substrate may not be filled with a sufficient amount of catalyst. If the porosity is higher than 70%, the strength of the honeycomb structure 100 may be lowered. The porosity of the partition wall 1 can be measured with a mercury porosimeter. As a mercury porosimeter, the product name: Autopore 9500 made by Micromeritics can be mentioned.

セルの延びる方向に直交する断面におけるセルの形状としては、四角形、六角形、八角形、円形、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。四角形の中でも、正方形、長方形が好ましい。   Examples of the shape of the cell in the cross section orthogonal to the cell extending direction include a quadrangle, a hexagon, an octagon, a circle, and a combination thereof. Among squares, squares and rectangles are preferable.

ハニカム構造体100の第一端面11から第二端面12までの長さは、76.2〜203.2mmであることが好ましく、76.2〜152.4mmであることが更に好ましい。但し、ハニカム構造体100の第一端面11から第二端面12までの長さは、上記数値範囲に限定されることはなく、ハニカム構造体100を、種々の排ガス浄化装置に用いた際に、最適な浄化性能を得るように適宜選択すればよい。   The length from the first end surface 11 to the second end surface 12 of the honeycomb structure 100 is preferably 76.2 to 203.2 mm, and more preferably 76.2 to 152.4 mm. However, the length from the first end surface 11 to the second end surface 12 of the honeycomb structure 100 is not limited to the above numerical range, and when the honeycomb structure 100 is used in various exhaust gas purification apparatuses, What is necessary is just to select suitably so that optimal purification performance may be obtained.

ハニカム構造体100の第一端面11から第二端面12に延びる方向に垂直な断面における大きさについては、特に制限はなく、ハニカム構造体100を、種々の排ガス浄化装置に用いた際に、最適な浄化性能を得るように適宜選択すればよい。なお、本実施形態のハニカム構造体100において、上記断面の形状が円形状である場合には、この断面の直径が、25.4〜330.2mmであることが好ましく、143.8〜266.7mmであることが更に好ましい。   The size in a cross section perpendicular to the direction extending from the first end surface 11 to the second end surface 12 of the honeycomb structure 100 is not particularly limited, and is optimal when the honeycomb structure 100 is used in various exhaust gas purification apparatuses. May be appropriately selected so as to obtain a proper purification performance. In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, when the cross-sectional shape is circular, the cross-sectional diameter is preferably 25.4 to 330.2 mm, and 143.8 to 266. More preferably, it is 7 mm.

また、図示は省略するが、ハニカム構造体は、セグメント構造のハニカム構造体であってもよい。具体的には、セグメント構造のハニカム構造体としては、複数個のハニカムセグメントが、互いの側面同士が対向するように隣接して配置された状態で接合されたハニカム構造体を挙げることができる。ハニカムセグメントは、第一端面から第二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及び隔壁を取り囲むように配設された外壁を有するものである。複数個のハニカムセグメントを接合した接合体の最外周に、外周壁が配置される。また、複数個のハニカムセグメントを接合した接合体の外周部を研削等によって加工し、セルの延びる方向に垂直な断面の形状を円形等にした後、最外周にセラミック材料を塗工することによって外周壁を配置してもよい。このような、所謂、セグメント構造のハニカム構造体であっても、図1〜図3に示すような、所謂、一体型のハニカム構造体と同様の作用効果を得ることができる。なお、このようなセグメント構造のハニカム構造体は、断面の直径が266.7mm以上の場合に好適である。   Although not shown, the honeycomb structure may be a segment structure honeycomb structure. Specifically, examples of the honeycomb structure having a segment structure include a honeycomb structure in which a plurality of honeycomb segments are joined in a state of being arranged adjacent to each other so that their side faces face each other. The honeycomb segment has a porous partition wall defining a plurality of cells serving as a fluid flow path extending from the first end surface to the second end surface, and an outer wall disposed so as to surround the partition wall. An outer peripheral wall is disposed on the outermost periphery of the joined body obtained by joining a plurality of honeycomb segments. In addition, by processing the outer peripheral portion of the joined body obtained by joining a plurality of honeycomb segments by grinding or the like, and making the shape of the cross section perpendicular to the cell extending direction circular or the like, the ceramic material is applied to the outermost periphery. An outer peripheral wall may be arranged. Even in such a so-called segment structure honeycomb structure, the same effects as the so-called integral honeycomb structure as shown in FIGS. 1 to 3 can be obtained. A honeycomb structure having such a segment structure is suitable when the cross-sectional diameter is 266.7 mm or more.

外周壁3は、隔壁1と同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。例えば、外周壁3は、コージェライト、炭化珪素、酸化アルミニウム、チタン酸アルミニウム、ムライト、窒化アルミからなる群より選択される少なくとも一種を主成分として含む材料からなることが好ましい。このような材料を用いることにより、耐熱性に優れたハニカム構造体となる。   The outer peripheral wall 3 may be the same material as the partition wall 1 or a different material. For example, the outer peripheral wall 3 is preferably made of a material containing as a main component at least one selected from the group consisting of cordierite, silicon carbide, aluminum oxide, aluminum titanate, mullite, and aluminum nitride. By using such a material, a honeycomb structure having excellent heat resistance is obtained.

次に、本発明のハニカム構造体の他の実施形態について説明する。本実施形態のハニカム構造体は、図4〜図6に示すように、隔壁1の表面に担持された、少なくともNOを浄化する触媒成分を含む触媒層60を更に備えたハニカム構造体200である。多孔質の隔壁1、及び外周壁3の構成については、これまでに説明した図1〜図3に示すハニカム構造体100と同様に構成されている。即ち、隔壁1は、流体の流路となる第一端面11から第二端面12まで延びる複数のセル2を区画形成するものである。外周壁3は、隔壁1を囲繞するように最外周に配設されたものである。本実施形態のハニカム構造体200においても、隔壁1の40〜800℃における熱膨張係数が、1.0×10−6〜7.0×10−6/Kであり、外周壁3の表面の表面粗さが、0.5〜4.0μmである。 Next, another embodiment of the honeycomb structure of the present invention will be described. As shown in FIGS. 4 to 6, the honeycomb structure of the present embodiment is a honeycomb structure 200 further including a catalyst layer 60 that is supported on the surface of the partition wall 1 and that includes a catalyst component 60 that contains at least a NO x purification catalyst. is there. About the structure of the porous partition wall 1 and the outer peripheral wall 3, it is comprised similarly to the honeycomb structure 100 shown to FIGS. 1-3 demonstrated until now. That is, the partition wall 1 partitions and forms a plurality of cells 2 extending from the first end surface 11 to the second end surface 12 serving as a fluid flow path. The outer peripheral wall 3 is disposed on the outermost periphery so as to surround the partition wall 1. Also in the honeycomb structure 200 of the present embodiment, the thermal expansion coefficient at 40 to 800 ° C. of the partition walls 1 is 1.0 × 10 −6 to 7.0 × 10 −6 / K, and the surface of the outer peripheral wall 3 is The surface roughness is 0.5 to 4.0 μm.

ここで、図4は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態を模式的に示す斜視図である。図5は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態の、第一端面を模式的に示す平面図である。図6は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。   Here, FIG. 4 is a perspective view schematically showing another embodiment of the honeycomb structure of the present invention. FIG. 5 is a plan view schematically showing a first end face of another embodiment of the honeycomb structure of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a cross section parallel to the cell extending direction of another embodiment of the honeycomb structure of the present invention.

図4〜図6に示すハニカム構造体200は、これまでに説明した図1〜図3に示すハニカム構造体100の隔壁1の表面に触媒層60が配設されたものである。触媒の種類については特に制限はないが、上述したように、少なくとも炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NO)を浄化する触媒、又は、NOを浄化するための触媒であることが好ましい。このような触媒としては、例えば、Pt、Rh、Pd等の貴金属からなる群より選択される少なくとも一種と、アルミナ、セリア、ジルコニアからなる群より選択される少なくとも一種を含む触媒、又は、ゼオライト、バナジウムからなる群より選択される少なくとも一種を含む触媒を挙げることができる。特に、本実施形態のハニカム構造体200においては、隔壁1の熱膨張係数と触媒層60の熱膨張係数との不釣り合い(ミスマッチ)を抑制する観点から、ゼオライト、バナジウムを好適例として挙げることができる。 The honeycomb structure 200 shown in FIGS. 4 to 6 has a catalyst layer 60 disposed on the surface of the partition wall 1 of the honeycomb structure 100 shown in FIGS. There is no particular limitation on the type of catalyst, but as described above, a catalyst for purifying at least hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), nitrogen oxide (NO x ), or for purifying NO x. It is preferable that the catalyst is. As such a catalyst, for example, a catalyst containing at least one selected from the group consisting of noble metals such as Pt, Rh, Pd and at least one selected from the group consisting of alumina, ceria, zirconia, or zeolite, A catalyst containing at least one selected from the group consisting of vanadium can be mentioned. In particular, in the honeycomb structure 200 of the present embodiment, zeolite and vanadium are preferable examples from the viewpoint of suppressing mismatch between the thermal expansion coefficient of the partition walls 1 and the thermal expansion coefficient of the catalyst layer 60. it can.

ハニカム構造体200の隔壁1に担持される触媒の量(以下、「触媒の担持量」という)については、特に制限はない。触媒の担持量は、50〜300g/Lであることが好ましく、100〜300g/Lであることが更に好ましく、150〜300g/Lであることが特に好ましい。   There is no particular limitation on the amount of catalyst supported on the partition walls 1 of the honeycomb structure 200 (hereinafter referred to as “the amount of catalyst supported”). The amount of the catalyst supported is preferably 50 to 300 g / L, more preferably 100 to 300 g / L, and particularly preferably 150 to 300 g / L.

触媒の担持量が300g/Lを超えると、ハニカム構造体200による浄化性能の向上を期待することができるが、その一方で、セル2の開口部分の面積が小さくなり、圧力損失が増大してしまうことがある。また、触媒の担持量が50g/L未満であると、ハニカム構造体200による浄化性能が十分に発現しないことがある。なお、本明細書中、担持量(g/L)とは、ハニカム構造体200の隔壁1の単位体積(1L)あたりに担持される触媒の量(g)のことである。触媒を、隔壁1に担持させる方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法に準じて行うことができる。   When the amount of the catalyst supported exceeds 300 g / L, it is possible to expect improvement in purification performance by the honeycomb structure 200. On the other hand, the area of the opening portion of the cell 2 is reduced, and the pressure loss is increased. May end up. Further, when the catalyst loading is less than 50 g / L, the purification performance by the honeycomb structure 200 may not be sufficiently exhibited. In the present specification, the supported amount (g / L) is the amount (g) of the catalyst supported per unit volume (1 L) of the partition walls 1 of the honeycomb structure 200. The method for supporting the catalyst on the partition wall 1 is not particularly limited, and can be performed according to a conventionally known method.

次に、本実施形態のハニカム構造体の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the honeycomb structure of the present embodiment will be described.

ハニカム構造体を作製する際には、まず、セラミック原料を含有する成形原料を混合し混練して坏土を得る。セラミック原料としては、コージェライト、炭化珪素、酸化アルミニウム、チタン酸アルミニウム、ムライト、窒化アルミからなる群より選択される少なくとも一種を用いることが好ましい。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ものである。   When producing a honeycomb structure, first, a forming raw material containing a ceramic raw material is mixed and kneaded to obtain a clay. As the ceramic raw material, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of cordierite, silicon carbide, aluminum oxide, aluminum titanate, mullite, and aluminum nitride. The cordierite forming raw material is a ceramic raw material blended so as to have a chemical composition that falls within the range of 42 to 56% by mass of silica, 30 to 45% by mass of alumina, and 12 to 16% by mass of magnesia. The cordierite forming raw material is fired to become cordierite.

また、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、界面活性剤、造孔材等を更に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。   The forming raw material is preferably prepared by further mixing the ceramic raw material with a dispersion medium, an organic binder, an inorganic binder, a surfactant, a pore former, and the like. The composition ratio of each raw material is not particularly limited, and is preferably a composition ratio in accordance with the structure and material of the honeycomb structure to be manufactured.

分散媒としては、水を用いることができる。分散媒の添加量は、セラミック原料100質量部に対して、10〜30質量部であることが好ましい。   Water can be used as the dispersion medium. It is preferable that the addition amount of a dispersion medium is 10-30 mass parts with respect to 100 mass parts of ceramic raw materials.

有機バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、又はこれらを組み合わせたものとすることが好ましい。また、有機バインダの添加量は、セラミック原料100質量部に対して、0.5〜5質量部が好ましい。   The organic binder is preferably methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxypropyl ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, or a combination thereof. Moreover, the addition amount of the organic binder is preferably 0.5 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ceramic raw material.

界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、一種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の添加量は、セラミック原料100質量部に対して、0.5〜2質量部が好ましい。   As the surfactant, ethylene glycol, dextrin, fatty acid soap, polyalcohol and the like can be used. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type. The addition amount of the surfactant is preferably 0.5 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ceramic raw material.

造孔材としては、樹脂粒子、デンプン、カーボン等を用いることができる。造孔材は、作製するハニカム構造体の隔壁に細孔を形成するためのものである。造孔材の添加量は、作製するハニカム構造体の隔壁の平均細孔径や気孔率を考慮して適宜調整することが好ましい。   As the pore former, resin particles, starch, carbon and the like can be used. The pore former is for forming pores in the partition walls of the honeycomb structure to be manufactured. The amount of pore former added is preferably adjusted as appropriate in consideration of the average pore diameter and porosity of the partition walls of the honeycomb structure to be produced.

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。   There is no restriction | limiting in particular as a method of kneading | mixing a shaping | molding raw material and forming a clay, For example, the method of using a kneader, a vacuum clay kneader, etc. can be mentioned.

次に、得られた坏土を成形して、円筒状のハニカム成形体を形成する。ハニカム成形体は、複数のセルを区画形成する隔壁と外周壁とを有するものである。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、セル密度を有する押出成形用口金を用いて押出成形する方法等を好適例として挙げることができる。   Next, the obtained clay is formed to form a cylindrical honeycomb formed body. The honeycomb formed body has partition walls that form a plurality of cells and an outer peripheral wall. A method for forming a kneaded clay to form a honeycomb formed body is not particularly limited, and a known forming method such as extrusion molding or injection molding can be used. For example, a preferable example includes a method of extrusion molding using a die for extrusion molding having a desired cell shape, partition wall thickness, and cell density.

次に、得られたハニカム成形体を乾燥する。乾燥方法は、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。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み合わせて行うことが好ましい。   Next, the obtained honeycomb formed body is dried. Examples of the drying method include hot air drying, microwave drying, dielectric drying, reduced pressure drying, vacuum drying, freeze drying, and the like. Among them, it is preferable to perform dielectric drying, microwave drying, or hot air drying alone or in combination.

次に、ハニカム成形体を焼成する。ハニカム成形体を焼成する前には、こ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。仮焼の方法については特に制限はない。例えば、ハニカム成形体中の有機物の少なくとも一部を除去することができればよい。上記有機物としては、有機バインダ、界面活性剤、造孔材等を挙げることができる。有機バインダの燃焼温度は100〜300℃程度である。このため、仮焼は、酸化雰囲気において、200〜1000℃程度で、10〜100時間程度加熱することが好ましい。   Next, the honeycomb formed body is fired. Prior to firing the honeycomb formed body, the honeycomb formed body is preferably calcined. Calcination is performed for degreasing. There is no restriction | limiting in particular about the method of calcination. For example, it is sufficient that at least a part of the organic matter in the honeycomb formed body can be removed. Examples of the organic material include an organic binder, a surfactant, and a pore former. The combustion temperature of the organic binder is about 100 to 300 ° C. For this reason, calcination is preferably performed at about 200 to 1000 ° C. for about 10 to 100 hours in an oxidizing atmosphere.

ハニカム成形体の焼成は、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ものである。焼成の条件は、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、1350〜1440℃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、3〜10時間が好ましい。仮焼、本焼成を行う装置としては、電気炉、ガス炉等を挙げることができる。このようにしてハニカム成形体を仮焼、焼成することにより、ハニカム構造体を得ることができる。隔壁の熱膨張係数の調節は、上述した焼成温度の調整によって行うことができる。例えば、昇温速度を穏やかにして焼成を行うことにより、得られるハニカム構造体の熱膨張係数が高くなる傾向にある。具体的には、昇温速度を5〜40℃/hrと穏やかにして、且つ焼成温度を1300〜1400℃とすることで、高熱膨張係数を有するハニカム構造体を得ることができる。昇温速度は5℃/hrが好ましく、焼成温度は1400℃が好ましい。   The firing of the honeycomb formed body is performed in order to sinter and densify the forming raw material constituting the calcined formed body to ensure a predetermined strength. Since the firing conditions differ depending on the type of molding raw material, appropriate conditions may be selected according to the type. For example, when the cordierite forming raw material is used, the firing temperature is preferably 1350 to 1440 ° C. In addition, the firing time is preferably 3 to 10 hours as the keep time at the maximum temperature. Examples of the apparatus for performing calcination and main firing include an electric furnace and a gas furnace. Thus, a honeycomb structure can be obtained by calcining and firing the honeycomb formed body. Adjustment of the thermal expansion coefficient of a partition can be performed by adjustment of the baking temperature mentioned above. For example, by performing firing at a moderate temperature rise rate, the resulting honeycomb structure tends to have a high thermal expansion coefficient. Specifically, a honeycomb structure having a high thermal expansion coefficient can be obtained by setting the heating rate to a moderate temperature of 5 to 40 ° C./hr and setting the firing temperature to 1300 to 1400 ° C. The heating rate is preferably 5 ° C./hr, and the firing temperature is preferably 1400 ° C.

次に、得られたハニカム構造体の外周壁の表面を研磨処理して、外周壁の表面の表面粗さを、0.5〜4.0μmにする。具体的には、例えば、サンドペーパーなどを用いて、外周壁の表面を研磨する。サンドペーパーの番手としては、100〜1000が好ましい。   Next, the surface of the outer peripheral wall of the obtained honeycomb structure is polished so that the surface roughness of the outer peripheral wall surface is 0.5 to 4.0 μm. Specifically, for example, the surface of the outer peripheral wall is polished using sandpaper or the like. The sandpaper count is preferably 100 to 1000.

以上のようにして、隔壁の40〜800℃における熱膨張係数が、1.0×10−6〜7.0×10−6/Kであり、外周壁の表面の表面粗さが、0.5〜4.0μmであるハニカム構造体を作製することができる。 As described above, the thermal expansion coefficient of the partition walls at 40 to 800 ° C. is 1.0 × 10 −6 to 7.0 × 10 −6 / K, and the surface roughness of the outer peripheral wall surface is 0.00. A honeycomb structure having a thickness of 5 to 4.0 μm can be produced.

(2)排ガス浄化装置:
次に、本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態について説明する。本実施形態の排ガス浄化装置は、これまでに説明したハニカム構造体と、このハニカム構造体を収納し、排ガスが流入する流入口及び浄化された排ガスが流出する流出口を有する缶体と、を備えたものである。そして、本実施形態の排ガス浄化装置においては、ハニカム構造体が、ハニカム構造体の外周壁を覆うように配置された保持材により保持された状態で、上記缶体内に固定された状態で収納されている。
(2) Exhaust gas purification device:
Next, an embodiment of the exhaust gas purification apparatus of the present invention will be described. The exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment includes the honeycomb structure described so far, and a can body that houses the honeycomb structure and has an inlet port through which exhaust gas flows and an outlet port through which purified exhaust gas flows out. It is provided. In the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment, the honeycomb structure is stored in a state of being fixed in the can body while being held by a holding material arranged so as to cover the outer peripheral wall of the honeycomb structure. ing.

本実施形態の排ガス浄化装置について、以下、図7を参照しつつ、更に詳細に説明する。図7は、本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。排ガス浄化装置300は、図4〜図6に示すハニカム構造体200と、このハニカム構造体200を収納した缶体21と、を備えたものである。缶体21は、排ガスが流入する流入口22及び浄化された排ガスが流出する流出口23を有する。そして、ハニカム構造体200の外周壁3の表面には、ハニカム構造体200を缶体21内に保持するための保持材31が配設されている。ハニカム構造体200は、上記保持材31によって保持された状態で、缶体21内に圧入され、缶体21内に固定された状態で収納されている。以下、缶体21内にハニカム構造体200が収納される部分を、缶体21の胴部24という。また、ハニカム構造体200の第一端面11及び第二端面12の周囲に留め具32,32が配設されている。この留め具32,32によって、ハニカム構造体200は、缶体21内で、ガスGの流れ方向に動かないように固定されている。   Hereinafter, the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a cross section parallel to the cell extending direction of one embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. The exhaust gas purification apparatus 300 includes the honeycomb structure 200 shown in FIGS. 4 to 6 and the can body 21 in which the honeycomb structure 200 is accommodated. The can 21 has an inlet 22 through which exhaust gas flows and an outlet 23 through which purified exhaust gas flows out. A holding material 31 for holding the honeycomb structure 200 in the can 21 is disposed on the surface of the outer peripheral wall 3 of the honeycomb structure 200. The honeycomb structure 200 is press-fitted into the can body 21 while being held by the holding material 31 and is housed in a state where it is fixed within the can body 21. Hereinafter, the portion in which the honeycomb structure 200 is accommodated in the can body 21 is referred to as the body portion 24 of the can body 21. Further, fasteners 32 and 32 are disposed around the first end surface 11 and the second end surface 12 of the honeycomb structure 200. The honeycomb structure 200 is fixed by the fasteners 32, 32 so as not to move in the gas G flow direction in the can 21.

ハニカム構造体200は、流体の流路となる第一端面11から第二端面12まで延びる複数のセル2を区画形成する多孔質の隔壁1と、この隔壁1を囲繞するように最外周に配設された外周壁3と、を備えている。また、隔壁1の表面には、触媒層60が配設されている。これまでに説明したように、ハニカム構造体200は、隔壁1の熱膨張係数が、1.0×10−6〜7.0×10−6/Kであり、外周壁3の表面の表面粗さが、0.5〜4.0μmである。このように、ハニカム構造体200は、隔壁1の熱膨張係数が高く、触媒層60の熱膨張係数との差が小さくなるように構成されているため、ハニカム構造体200が高温に晒された場合でも、隔壁1からの触媒層60の剥離を有効に防止することができる。また、缶体21内に収納されたハニカム構造体100が高温に晒された場合、ハニカム構造体100が外周壁3の外側に向かって熱膨張しようとする。一方で、上述したように、ハニカム構造体100は、上記保持材31によって保持された状態で、缶体21内に圧入されているため、保持材31から外周壁3の表面に対して、ハニカム構造体100の熱膨張を押さえ付けようとする応力が働く。外周壁3の表面は、これまでに説明したように、非常に表面粗さが小さく、滑らかな面であるため、保持材31から加わる応力が、外周壁3の表面全域に均等に掛かることとなる。このため、保持材31から熱膨張を押さえ付けようとする応力が働いた場合であっても、ハニカム構造体200に破損が生じ難い。即ち、排ガス浄化装置300は、高熱膨張係数の隔壁1を有するハニカム構造体200を用いつつ、外周壁3の表面粗さを小さくすることで、熱膨張時に掛かる応力を均等に分散させて、ハニカム構造体200の破損を防止している。 The honeycomb structure 200 is disposed on the outermost periphery so as to surround the partition walls 1 and the porous partition walls 1 that form a plurality of cells 2 extending from the first end surface 11 to the second end surface 12 serving as a fluid flow path. And an outer peripheral wall 3 provided. A catalyst layer 60 is disposed on the surface of the partition wall 1. As described above, the honeycomb structure 200 has a partition wall 1 with a coefficient of thermal expansion of 1.0 × 10 −6 to 7.0 × 10 −6 / K, and the surface roughness of the outer peripheral wall 3. Is 0.5 to 4.0 μm. Thus, the honeycomb structure 200 is configured such that the partition wall 1 has a high coefficient of thermal expansion and a difference from the coefficient of thermal expansion of the catalyst layer 60 is small. Therefore, the honeycomb structure 200 is exposed to a high temperature. Even in this case, peeling of the catalyst layer 60 from the partition wall 1 can be effectively prevented. Further, when the honeycomb structure 100 housed in the can 21 is exposed to a high temperature, the honeycomb structure 100 tends to thermally expand toward the outside of the outer peripheral wall 3. On the other hand, as described above, since the honeycomb structure 100 is press-fitted into the can 21 while being held by the holding material 31, the honeycomb structure 100 is pressed against the surface of the outer peripheral wall 3 from the holding material 31. The stress which tries to suppress the thermal expansion of the structure 100 works. Since the surface of the outer peripheral wall 3 has a very small surface roughness and is a smooth surface as described above, the stress applied from the holding material 31 is uniformly applied to the entire surface of the outer peripheral wall 3. Become. For this reason, even if a stress is exerted from the holding material 31 to suppress the thermal expansion, the honeycomb structure 200 is hardly damaged. That is, the exhaust gas purifying apparatus 300 uses the honeycomb structure 200 having the partition walls 1 having a high thermal expansion coefficient, and reduces the surface roughness of the outer peripheral wall 3 to uniformly disperse the stress applied during the thermal expansion. Damage to the structure 200 is prevented.

排ガス浄化装置300の缶体21内に収納されるハニカム構造体200は、図4〜図6に示すハニカム構造体200に限定されることはない。即ち、ハニカム構造体200は、隔壁1の熱膨張係数が、1.0×10−6〜7.0×10−6/Kであり、外周壁3の表面の表面粗さが、0.5〜4.0μmであればよい。 The honeycomb structure 200 accommodated in the can body 21 of the exhaust gas purification apparatus 300 is not limited to the honeycomb structure 200 shown in FIGS. That is, in the honeycomb structure 200, the thermal expansion coefficient of the partition wall 1 is 1.0 × 10 −6 to 7.0 × 10 −6 / K, and the surface roughness of the surface of the outer peripheral wall 3 is 0.5. It should just be -4.0 micrometers.

缶体21は、エンジン排気マニホルドの口径、及び浄化済みの排ガスが排出される排気系の口径(例えば、上記の排気管、マフラー等の口径)に適合するように、流入口22及び流出口23が形成されている。   The can body 21 has an inlet port 22 and an outlet port 23 so as to conform to the aperture of the engine exhaust manifold and the aperture of the exhaust system from which the purified exhaust gas is discharged (for example, the aperture of the exhaust pipe, the muffler, etc.). Is formed.

缶体21の胴部24と、缶体21の流入口22及び流出口23とは、流入口22から口径が漸増する拡管部と、流出口23に向けて口径が漸減する狭管部とを更に有していてもよい。例えば、エンジン排気マニホルドや排気管、マフラー等の口径と、缶体21の胴部24の口径が同一の場合には、上述の拡管部や狭管部については特に有していなくてもよい。   The body portion 24 of the can body 21 and the inlet 22 and the outlet 23 of the can body 21 include an expanded tube portion whose diameter gradually increases from the inlet 22 and a narrow tube portion whose diameter gradually decreases toward the outlet 23. Furthermore, you may have. For example, when the diameter of the engine exhaust manifold, exhaust pipe, muffler, etc. and the diameter of the body portion 24 of the can body 21 are the same, the above-described expanded tube portion and narrow tube portion may not be particularly provided.

缶体21の材質としては、例えば、ステンレス製であることが好ましく、クロム系、クロム・ニッケル系のステンレス製であることが特に好ましい。   For example, the material of the can body 21 is preferably made of stainless steel, and is particularly preferably made of chromium or chromium / nickel stainless steel.

ハニカム構造体200を缶体21の胴部24の内部に保持する方法としては、例えば、以下のような方法を挙げることができる。即ち、ハニカム構造体200の外周壁3の表面をセラミック繊維製マット等の保持材31で包み、缶体21の胴部24の内部に圧入する方法等を挙げることができる。セラミック繊維製マット等の保持材31を用いることにより、ハニカム構造体200を、外部からの衝撃から守るとともに、断熱することができる。また、このような保持材31を用いることにより、表面粗さの小さい外周壁3の表面に均等に応力が加わり易くなる。ハニカム構造体200を、缶体21の胴部24の内部に保持した後、あらかじめ製作しておいた拡管部または狭管部を胴部24に溶接してもよい。また、缶体21をスピニング加工等によって拡管部または狭管部を作成してもよい。缶体は、ステンレス等を用いて、従来公知の金属加工方法を用いて作製することができる。   Examples of a method for holding the honeycomb structure 200 inside the trunk portion 24 of the can body 21 include the following methods. That is, a method of wrapping the surface of the outer peripheral wall 3 of the honeycomb structure 200 with a holding material 31 such as a ceramic fiber mat and press-fitting into the body portion 24 of the can body 21 can be exemplified. By using the holding material 31 such as a ceramic fiber mat, the honeycomb structure 200 can be protected from external impacts and insulated. Moreover, by using such a holding material 31, it becomes easy to apply stress evenly to the surface of the outer peripheral wall 3 having a small surface roughness. After the honeycomb structure 200 is held inside the trunk portion 24 of the can body 21, a previously produced expanded tube portion or narrow tube portion may be welded to the trunk portion 24. Moreover, you may create a pipe expansion part or a narrow pipe part by spinning the can 21. The can body can be manufactured using a conventionally known metal processing method using stainless steel or the like.

保持材31としては、上述したセラミック繊維製マットを好適例として挙げることができる。このようなセラミック繊維製マットは、その入手や加工が容易であるとともに、十分な耐熱性及びクッション性を有するものである。セラミック繊維製マットとしては、バーミュキュライトを実質上含まない非熱膨張性マット、又は少量のバーミュキュライトを含む低熱膨張性マット等を挙げることができる。なお、保持材31は、その表面が、外周壁の表面に密着するものであることが好ましい。例えば、上述したセラミック繊維製マットなどにおいては、繊維の目の細かいものや柔軟性に優れたものなどが好ましい。   As the holding material 31, the ceramic fiber mat described above can be cited as a suitable example. Such a ceramic fiber mat is easy to obtain and process, and has sufficient heat resistance and cushioning properties. Examples of the ceramic fiber mat include a non-thermal expansion mat substantially free of vermiculite, a low thermal expansion mat including a small amount of vermiculite, and the like. In addition, it is preferable that the surface of the holding material 31 is in close contact with the surface of the outer peripheral wall. For example, in the above-described ceramic fiber mat or the like, fine fibers or excellent flexibility are preferable.

以下、本発明を実施例に基づいて更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)
実施例1では、ハニカム構造体と、このハニカム構造体を収納し、排ガスが流入する流入口及び浄化された排ガスが流出する流出口を有する缶体と、を備えた排ガス浄化装置を製造した。
Example 1
In Example 1, an exhaust gas purification apparatus including a honeycomb structure and a can body that accommodates the honeycomb structure and has an inlet port through which exhaust gas flows and an outlet port through which purified exhaust gas flows out was manufactured.

実施例1では、まず、排ガス浄化装置に使用するハニカム構造体を作製した。具体的には、まず、セラミック原料を含有する成形原料を用いて、ハニカム成形体を成形するための坏土を調製した。セラミック原料として、コージェライト化原料を用いた。コージェライト化原料に、分散媒、有機バインダ、分散剤、造孔材を添加して、成形用の坏土を調製した。分散媒の添加量は、コージェライト化原料100質量部に対して、10質量部とした。有機バインダの添加量は、コージェライト化原料100質量部に対して、10質量部とした。造孔材の添加量は、コージェライト化原料100質量部に対して、20質量部とした。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。   In Example 1, first, a honeycomb structure used for an exhaust gas purification apparatus was produced. Specifically, first, a kneaded material for forming a honeycomb formed body was prepared using a forming raw material containing a ceramic raw material. As a ceramic raw material, a cordierite forming raw material was used. A clay for molding was prepared by adding a dispersion medium, an organic binder, a dispersant and a pore former to the cordierite forming raw material. The addition amount of the dispersion medium was 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cordierite forming raw material. The addition amount of the organic binder was 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cordierite forming raw material. The addition amount of the pore former was 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cordierite forming raw material. The obtained ceramic forming raw material was kneaded using a kneader to obtain clay.

次に、得られた坏土を、真空押出成形機を用いて押出成形し、ハニカム成形体を得た。次に、ハニカム成形体を高周波誘電加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて120℃で2時間乾燥した。その後、1350〜1440℃で10時間焼成してハニカム構造体を得た。   Next, the obtained kneaded material was extruded using a vacuum extrusion molding machine to obtain a honeycomb formed body. Next, the honeycomb formed body was dried by high frequency dielectric heating and then dried at 120 ° C. for 2 hours using a hot air dryer. Then, it fired at 1350-1440 degreeC for 10 hours, and obtained the honeycomb structure.

その後、ハニカム構造体の外周壁の表面に研磨処理を施した。この研磨処理は、サンドペーパーなどを用いて、外周壁の表面を研磨して行った。   Thereafter, the surface of the outer peripheral wall of the honeycomb structure was polished. This polishing process was performed by polishing the surface of the outer peripheral wall using sandpaper or the like.

得られたハニカム構造体は、ハニカム構造体の第一端面から第二端面までの長さが152.4mmで、第一端面から第二端面に延びる方向に垂直な断面の直径が143.8mmの円筒形状のものであった。また、このハニカム構造体は、隔壁の厚さが165μmで、セル密度が46.5個/cmのものであった。また、隔壁の気孔率が50%で、隔壁の熱膨張係数が3.5×10−6/Kであった。隔壁の気孔率は、マイクロメリティクス社(Micromeritics社)製の「オートポアIII 9420(商品名)」によって測定した値である。また、ハニカム構造体の外周壁の厚さが2.1mmで、ハニカム構造体の外周壁の表面粗さが1.7μmであった。外周壁の表面粗さは、Taylor Hobson社製のPGI式粗さ測定機によって測定した値である。 The obtained honeycomb structure has a length from the first end face to the second end face of the honeycomb structure of 152.4 mm, and a diameter of a cross section perpendicular to the direction extending from the first end face to the second end face is 143.8 mm. It was cylindrical. This honeycomb structure had a partition wall thickness of 165 μm and a cell density of 46.5 cells / cm 2 . Further, the porosity of the partition walls was 50%, and the thermal expansion coefficient of the partition walls was 3.5 × 10 −6 / K. The porosity of the partition wall is a value measured by “Autopore III 9420 (trade name)” manufactured by Micromeritics. Further, the thickness of the outer peripheral wall of the honeycomb structure was 2.1 mm, and the surface roughness of the outer peripheral wall of the honeycomb structure was 1.7 μm. The surface roughness of the outer peripheral wall is a value measured by a PGI type roughness measuring machine manufactured by Taylor Hobson.

次に、得られたハニカム構造体の隔壁に、触媒を担持させた。触媒としては、ZSM−5ゼオライトを用いた。触媒の担持量としては、150g/Lとした。触媒の担持量(g/L)とは、ハニカム構造体の単位体積(1L)あたりに担持される触媒の量(g)のことである。   Next, a catalyst was supported on the partition walls of the obtained honeycomb structure. ZSM-5 zeolite was used as the catalyst. The amount of catalyst supported was 150 g / L. The catalyst loading (g / L) refers to the amount (g) of the catalyst supported per unit volume (1 L) of the honeycomb structure.

次に、隔壁に触媒を担持させたハニカム構造体の外周壁を覆うように保持材を配設し、このハニカム構造体を、流入口、胴部、及び流出口を有する缶体の内部に収納した。その後、缶体の拡管部及び狭管部をスピニング加工によって形成して、実施例1の排ガス浄化装置を製造した。保持材としては、セラミック繊維製マットを用いた。缶体内にハニカム構造体を収納した際に、缶体の内表面からハニカム構造体の外周壁表面までの間隔は、0.6mmであった。すなわち、上述した間隔に、保持材(セラミック繊維製マット)が充填されていることとなる。缶体の胴部の内部には、ハニカム構造体の第一端面が、缶体の流入口側に位置し、ハニカム構造体の第二端面が、缶体の流出口側に位置するように配置した。   Next, a holding material is disposed so as to cover the outer peripheral wall of the honeycomb structure in which the catalyst is supported on the partition walls, and the honeycomb structure is accommodated in the inside of the can body having the inlet, the trunk, and the outlet. did. Then, the expanded pipe part and the narrow pipe part of the can were formed by spinning process, and the exhaust gas purification apparatus of Example 1 was manufactured. A ceramic fiber mat was used as the holding material. When the honeycomb structure was housed in the can, the distance from the inner surface of the can to the outer peripheral wall surface of the honeycomb structure was 0.6 mm. In other words, the holding material (ceramic fiber mat) is filled in the intervals described above. Inside the body of the can body, the first end surface of the honeycomb structure is positioned on the inlet side of the can body, and the second end surface of the honeycomb structure is positioned on the outlet side of the can body did.

表1に、実施例1の排ガス浄化装置に使用したハニカム構造体の構成を示す。すなわち、「隔壁の厚さ(μm)」、「セル密度(個/cm)」、「気孔率(%)」、「熱膨張係数(×10−6/K)」、「外周壁の厚さ(mm)」、及び「外周壁の表面粗さ(μm)」について、表1に示す。 Table 1 shows the configuration of the honeycomb structure used in the exhaust gas purification apparatus of Example 1. That is, “thickness of partition wall (μm)”, “cell density (pieces / cm 2 )”, “porosity (%)”, “thermal expansion coefficient (× 10 −6 / K)”, “thickness of outer peripheral wall” Table 1 shows “thickness (mm)” and “surface roughness of outer peripheral wall (μm)”.

また、実施例1の排ガス浄化装置について、以下の方法で、耐熱温度(℃)を測定した。更に、実施例1の排ガス浄化装置について、以下の方法で、耐振動試験を行った。耐熱温度(℃)の測定結果、及び耐振動試験の試験結果を、表1に示す。   Moreover, about the exhaust gas purification apparatus of Example 1, the heat resistant temperature (degreeC) was measured with the following method. Furthermore, a vibration resistance test was performed on the exhaust gas purification apparatus of Example 1 by the following method. Table 1 shows the measurement results of the heat resistance temperature (° C) and the test results of the vibration resistance test.

[耐熱温度(℃)]
缶体内のハニカム構造体を高温雰囲気とした電気炉内に1時間放置した後、室温雰囲気に取り出して、肉眼で亀裂の発生の有無を確認した。電気炉の加熱温度と室温との温度差から排ガス浄化装置のハニカム構造体の耐熱温度(℃)を測定した。
[Heat-resistant temperature (℃)]
The honeycomb structure in the can was left in an electric furnace having a high temperature atmosphere for 1 hour, and then taken out to a room temperature atmosphere to confirm the occurrence of cracks with the naked eye. The heat-resistant temperature (° C.) of the honeycomb structure of the exhaust gas purification apparatus was measured from the temperature difference between the heating temperature of the electric furnace and room temperature.

[耐振動試験]
缶体内のハニカム構造体に15G、150Hzの振動を与えて、100℃で保持時間10分、500℃で保持時間10分を1サイクルとして加熱をした空気を担体(ハニカム構造体)内に流し、排ガス浄化装置の耐振動試験を100サイクル行った。昇降温速度は最大で10℃/秒とした。また、加熱した空気の流量は5Nm/minとした。ハニカム構造体の底部に受け皿を置き、耐振動試験後、触媒乖離の有無を確認した。触媒乖離しない場合を「良」とし、触媒乖離した場合を「不可」とした。
[Vibration resistance test]
The honeycomb structure in the can body was vibrated at 15 G and 150 Hz, and heated air at a holding time of 10 minutes at 100 ° C. and a holding time of 10 minutes at 500 ° C. was passed through the carrier (honeycomb structure), The vibration resistance test of the exhaust gas purification apparatus was performed 100 cycles. The maximum temperature increase / decrease rate was 10 ° C./second. The flow rate of the heated air was 5 Nm 3 / min. A saucer was placed on the bottom of the honeycomb structure, and after a vibration resistance test, the presence or absence of catalyst separation was confirmed. The case where the catalyst did not deviate was determined as “good”, and the case where the catalyst deviated was determined as “impossible”.

Figure 0006069072
Figure 0006069072

(実施例2〜12、及び比較例1〜7)
隔壁の厚さ、セル密度、気孔率、熱膨張係数、外周壁の厚さ、及び外周壁の表面粗さが、表1に示す値となるように構成されたハニカム構造体を作製した以外は、実施例1と同様の方法で排ガス浄化装置を製造した。なお、実施例7〜9、及び比較例4〜6については、ムライトを主原料に使用することにより、隔壁の熱膨張係数を6.7×10−6/Kとした。比較例1〜3については、コージェライトを使用することにより、隔壁の熱膨張係数を0.9×10−6/Kとした。比較例7については、酸化アルミニウムを主原料に使用することにより、隔壁の熱膨張係数を8.0×10−6/Kとした。また、外周壁の表面粗さについては、サンドペーパーの番手を変えることで調節した。
(Examples 2-12 and Comparative Examples 1-7)
Except for producing a honeycomb structure configured such that the partition wall thickness, cell density, porosity, coefficient of thermal expansion, outer peripheral wall thickness, and outer peripheral wall surface roughness are the values shown in Table 1. An exhaust gas purification apparatus was manufactured in the same manner as in Example 1. In addition, about Examples 7-9 and Comparative Examples 4-6, the thermal expansion coefficient of the partition was set to 6.7 * 10 < -6 > / K by using mullite as a main raw material. About Comparative Examples 1-3, the thermal expansion coefficient of the partition was set to 0.9 * 10 < -6 > / K by using cordierite. For Comparative Example 7, the thermal expansion coefficient of the partition walls was 8.0 × 10 −6 / K by using aluminum oxide as the main raw material. The surface roughness of the outer peripheral wall was adjusted by changing the sandpaper count.

実施例2〜12、及び比較例1〜7の排ガス浄化装置についても、実施例1と同様方法で、耐熱温度(℃)を測定し、また、耐振動試験を行った。耐熱温度(℃)の測定結果、及び耐振動試験の試験結果を、表1に示す。   For the exhaust gas purifying apparatuses of Examples 2 to 12 and Comparative Examples 1 to 7, the heat resistant temperature (° C.) was measured in the same manner as in Example 1, and a vibration resistance test was performed. Table 1 shows the measurement results of the heat resistance temperature (° C) and the test results of the vibration resistance test.

(結果)
表1に示すように、実施例1〜12の排ガス浄化装置においては、ハニカム構造体の耐熱温度が、全て600℃以上であった。ハニカム構造体の耐熱温度が600℃以上であれば、十分に耐熱性に優れたものであるといえる。また、実施例1〜12の排ガス浄化装置においては、耐振動試験の結果も全て「良」であり、良好な結果を得ることができた。また、外周壁の厚さに関しては、厚くすることで担体の面圧を上げることができる。面圧を上げることで、熱膨張によって生じる応力を緩和でき、耐熱性が向上するといった結果が得られた。なお、外周壁の厚さが薄すぎると強度が低下する傾向にあり、外周壁の厚さが厚すぎるとハニカム構造体を所定の温度まで昇温させるのに時間を要することがある。
(result)
As shown in Table 1, in the exhaust gas purifying apparatuses of Examples 1 to 12, all of the heat resistance temperatures of the honeycomb structures were 600 ° C. or higher. If the heat resistance temperature of the honeycomb structure is 600 ° C. or higher, it can be said that the heat resistance is sufficiently excellent. In the exhaust gas purifying apparatuses of Examples 1 to 12, all the results of the vibration resistance test were “good”, and good results could be obtained. Moreover, regarding the thickness of the outer peripheral wall, the surface pressure of the carrier can be increased by increasing the thickness. By increasing the surface pressure, it was possible to relieve the stress caused by thermal expansion and improve the heat resistance. If the outer peripheral wall is too thin, the strength tends to decrease. If the outer peripheral wall is too thick, it may take time to raise the temperature of the honeycomb structure to a predetermined temperature.

比較例1〜3の排ガス浄化装置では、耐振動試験後、ハニカム構造体の底部の受け皿に、当該ハニカム構造体の隔壁から剥がれた触媒層が見られた。これは隔壁の熱膨張係数が0.9×10−6/Kと低く、触媒層との熱膨張係数差が大きいため耐振動試験によって、ハニカム構造体から触媒層が剥離したためである。そのため、耐振動試験は、「不可」という結果となった。また、比較例4〜6の排ガス浄化装置は、外周壁の表面粗さが大きいため、ハニカム構造体の耐熱温度が低いものであった。即ち、ハニカム構造体が熱膨張した際に、この熱膨張を押さえ付ける力が外周壁の表面に均等に加わらず、一部局所的に過大な面圧がかかったため、ハニカム構造体が破損してしまった。また、比較例7の排ガス浄化装置は、隔壁の熱膨張係数が8.0×10−6/Kと高すぎるため、外周壁の表面粗さを小さくしても、ハニカム構造体の耐熱温度が低いものであった。即ち、ハニカム構造体が熱膨張しても、表面粗さが低いため、熱膨張の過程で、比較的均一に面圧がかかるようになっているが、それ以上に、隔壁の熱膨張係数が大きすぎて、ハニカム構造体の強度を超えた面圧がかかり、ハニカム構造体が破損してしまった。以上の比較例1〜7の結果により、隔壁の熱膨張係数のみの調整、或いは、外周壁の表面粗さのみの調整では、耐熱温度と耐振動試験とで共に良好な結果を得ることは困難であることが分かった。実施例1〜12のように、隔壁の熱膨張係数と外周壁の表面粗さとを所定の数値範囲とすることで、それぞれの弱点となる部分を補完して、熱応力による破損が有効に防止されたハニカム構造体を得ることができる。 In the exhaust gas purifying apparatuses of Comparative Examples 1 to 3, after the vibration resistance test, the catalyst layer peeled off from the partition walls of the honeycomb structure was found on the tray at the bottom of the honeycomb structure. This is because the thermal expansion coefficient of the partition walls is as low as 0.9 × 10 −6 / K and the thermal expansion coefficient difference from the catalyst layer is large, so that the catalyst layer was peeled from the honeycomb structure by the vibration resistance test. Therefore, the vibration resistance test resulted in “impossible”. Further, in the exhaust gas purifying apparatuses of Comparative Examples 4 to 6, since the surface roughness of the outer peripheral wall was large, the heat resistance temperature of the honeycomb structure was low. That is, when the honeycomb structure is thermally expanded, the force for suppressing the thermal expansion is not evenly applied to the surface of the outer peripheral wall, and an excessive surface pressure is partially applied locally. Oops. In addition, since the thermal expansion coefficient of the partition walls is too high at 8.0 × 10 −6 / K in the exhaust gas purification device of Comparative Example 7, the heat resistance temperature of the honeycomb structure is high even if the surface roughness of the outer peripheral wall is reduced. It was low. That is, even if the honeycomb structure is thermally expanded, the surface roughness is low, so that a surface pressure is applied relatively uniformly during the process of thermal expansion. Too large a contact pressure exceeding the strength of the honeycomb structure was applied, and the honeycomb structure was damaged. From the results of Comparative Examples 1 to 7 described above, it is difficult to obtain good results in both the heat resistance temperature and vibration resistance tests by adjusting only the thermal expansion coefficient of the partition walls or adjusting only the surface roughness of the outer peripheral wall. It turns out that. As in Examples 1 to 12, by setting the thermal expansion coefficient of the partition walls and the surface roughness of the outer peripheral wall within a predetermined numerical range, each weak point is complemented and damage due to thermal stress is effectively prevented. A honeycomb structure can be obtained.

本発明のハニカム構造体は、排ガス浄化をする触媒を担持させるための触媒担体として用いることができる。また、本発明の排ガス浄化装置は、排ガスの浄化に利用することができる。   The honeycomb structure of the present invention can be used as a catalyst carrier for supporting a catalyst for purifying exhaust gas. Moreover, the exhaust gas purification apparatus of the present invention can be used for purification of exhaust gas.

1:隔壁、2:セル、3:外周壁、11:第一端面、12:第二端面、21:缶体、22:流入口、23:流出口、24:胴部、31:保持材、32:留め具、60:触媒層、100,200:ハニカム構造体、300:排ガス浄化装置。 1: partition, 2: cell, 3: outer peripheral wall, 11: first end surface, 12: second end surface, 21: can body, 22: inflow port, 23: outflow port, 24: trunk, 31: holding material, 32: Fastener, 60: Catalyst layer, 100, 200: Honeycomb structure, 300: Exhaust gas purification device.

Claims (5)

流体の流路となる第一端面から第二端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、前記隔壁を囲繞するように最外周に配設された外周壁と、前記隔壁の表面に担持された、少なくともNO を浄化する触媒成分を含む触媒層と、を備え、
前記隔壁の40〜800℃における熱膨張係数が、1.0×10−6〜7.0×10−6/Kであり、
前記外周壁の表面の表面粗さが、0.5〜4.0μmである、ハニカム構造体。
A porous partition wall defining a plurality of cells extending from a first end surface to a second end surface serving as a fluid flow path; an outer peripheral wall disposed at an outermost periphery so as to surround the partition wall; and a surface of the partition wall carried on, and a catalyst layer containing a catalyst component for purifying at least NO X,
The thermal expansion coefficient at 40 to 800 ° C. of the partition wall is 1.0 × 10 −6 to 7.0 × 10 −6 / K,
A honeycomb structure having a surface roughness of the outer peripheral wall of 0.5 to 4.0 µm.
前記外周壁の厚さが、1.0〜3.0mmである、請求項1に記載のハニカム構造体。   The honeycomb structure according to claim 1, wherein the outer peripheral wall has a thickness of 1.0 to 3.0 mm. 前記外周壁は、前記外周壁の表面に研磨処理が施されたものである、請求項1又は2に記載のハニカム構造体。   The honeycomb structure according to claim 1 or 2, wherein the outer peripheral wall has a surface subjected to polishing treatment. 前記隔壁が、コージェライト、炭化珪素、酸化アルミニウム、チタン酸アルミニウム、ムライト、窒化アルミからなる群より選択される少なくとも一種を主成分として含む材料からなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載のハニカム構造体。   The partition wall is made of a material containing as a main component at least one selected from the group consisting of cordierite, silicon carbide, aluminum oxide, aluminum titanate, mullite, and aluminum nitride. The honeycomb structure described. 請求項1〜のいずれか一項に記載のハニカム構造体と、
前記ハニカム構造体を収納し、排ガスが流入する流入口及び浄化された排ガスが流出する流出口を有する缶体と、を備え、
前記ハニカム構造体が、前記ハニカム構造体の前記外周壁を覆うように配置された保持材により保持された状態で、前記缶体内に固定された状態で収納されてなる、排ガス浄化装置。
The honeycomb structure according to any one of claims 1 to 4 ,
A can body that houses the honeycomb structure and has an inlet through which exhaust gas flows in and an outlet through which purified exhaust gas flows out;
An exhaust gas purification apparatus, wherein the honeycomb structure is stored in a state of being fixed in the can body while being held by a holding material disposed so as to cover the outer peripheral wall of the honeycomb structure.
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