JP6354555B2 - Honeycomb structure - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒装置に用いられるハニカム構造体に関する。 The present invention relates to a honeycomb structure used in a catalyst device for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine.
自動車等の内燃機関の排ガスを浄化するための触媒装置としては、排ガスを流通する排気管の内側に、格子状に設けられたセル壁とそのセル壁に囲まれて形成された複数のセル孔とを有するハニカム構造体を配置したものが知られている。触媒装置は、高温の排ガスをハニカム構造体のセル孔に流通させることにより、ハニカム構造体に担持された触媒を活性化温度以上に加熱して排ガスの浄化を行う。 As a catalytic device for purifying exhaust gas of an internal combustion engine such as an automobile, a cell wall provided in a lattice shape and a plurality of cell holes formed surrounded by the cell wall inside an exhaust pipe through which the exhaust gas flows A structure in which a honeycomb structure including: The catalyst device circulates high-temperature exhaust gas through the cell holes of the honeycomb structure, thereby heating the catalyst supported on the honeycomb structure to an activation temperature or higher to purify the exhaust gas.
このようなハニカム構造体としては、例えば、特許文献1に示されたものがある。
特許文献1に示されたハニカム構造体は、複数のセル壁と、セル壁によって形成されたセル壁の内部に形成された隣り合うセル孔同士を連通する細孔と、セル壁からセル孔の中心側に向かって突出した突起部とを有している。このハニカム構造体は、突起部を形成することにより、隣り合うセル孔間に生じる圧損差を利用して、細孔内へ排ガスを流通させようとしている。
An example of such a honeycomb structure is disclosed in
A honeycomb structure disclosed in
しかしながら、特許文献1のハニカム構造体には、以下の課題がある。
特許文献1のハニカム構造体においては、セル孔の形成密度が一様であり、突起部を形成することにより生じる圧損を利用して、細孔内へ排ガスを流通させている。このとき、細孔内へ十分な量の排ガスを流通させるためには、圧損差を十分に大きくする必要がある。しかし、圧損差を大きくすることは、ハニカム構造体全体の圧損の増大に繋がり、内燃機関の出力低下や燃費悪化を引き起こすこととなる。
However, the honeycomb structure of
In the honeycomb structure of
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、圧損の上昇を抑制しつつ浄化性能を効果的に向上することができるハニカム構造体を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a honeycomb structure capable of effectively improving purification performance while suppressing an increase in pressure loss.
本発明の一態様は、複数のセル壁と、該複数のセル壁に囲まれた複数のセル孔と、上記セル壁の表面を被覆する触媒層とを有し、内燃機関から排出された排ガスを上記複数のセル孔に流通させて浄化するハニカム構造体であって、
上記複数のセル壁には、隣り合う上記セル孔同士を連通すると共に内周面を上記触媒層によって被覆された微細な細孔が形成されており、
上記ハニカム構造体の少なくとも一部には、径方向外側に向かうにつれて上記セル孔の形成密度が変化する変化部が形成されており、少なくとも、上記変化部に形成された上記複数のセル孔の一部には、該セル孔の中心側に向かって突出した突起部が形成されており、
上記変化部の少なくとも一部には、上記突起部が形成された上記セル孔と、上記突起部が形成されていない上記セル孔とが、隣り合って配置されていることを特徴とするハニカム構造体にある。
One embodiment of the present invention includes a plurality of cell walls, a plurality of cell holes surrounded by the plurality of cell walls, and a catalyst layer covering the surface of the cell walls, and exhaust gas discharged from an internal combustion engine A honeycomb structure for purifying by flowing through the plurality of cell holes,
The plurality of cell walls are formed with fine pores in which the adjacent cell holes communicate with each other and the inner peripheral surface is covered with the catalyst layer,
At least a part of the honeycomb structure is formed with a change portion in which the formation density of the cell holes changes toward the outer side in the radial direction, and at least one of the plurality of cell holes formed in the change portion. The part is formed with a protrusion protruding toward the center side of the cell hole ,
A honeycomb structure characterized in that at least a part of the change portion includes the cell hole in which the protrusion is formed and the cell hole in which the protrusion is not formed adjacent to each other. Is in the body.
上記ハニカム構造体には、上記変化部が形成されており、該変化部に形成された上記セル孔の少なくとも一部に、上記突起部を形成してある。そのため、上記ハニカム構造体によれば、排ガスの流通性を確保し、浄化性能を向上することができる。 In the honeycomb structure, the change portion is formed, and the protrusion is formed in at least a part of the cell hole formed in the change portion. Therefore, according to the honeycomb structure, the flowability of exhaust gas can be ensured and the purification performance can be improved.
すなわち、上記変化部においては、上記セル孔の単位面積あたりの上記セル孔の数を示す形成密度が、径方向において変化する。つまり、上記ハニカム構造体は、径方向の位置によって、上記セル孔の水力直径が変化する。したがって、上記ハニカム構造体には、水力直径が大きい上記セル孔と、水力直径が小さい上記セル孔とが形成される。このとき、水力直径が大きい上記セル孔の圧損は、水力直径が小さい上記セル孔の圧損よりも小さくなる。このように、上記ハニカム構造体の径方向位置によって圧損の大きさを変化させることにより、圧損差を生じさせることができる。これにより、上記ハニカム構造体における流通性を確保しながら、圧損差によって排ガスを上記細孔へと効率よく流通させることができる。 That is, in the change portion, the formation density indicating the number of the cell holes per unit area of the cell holes changes in the radial direction. That is, in the honeycomb structure, the hydraulic diameter of the cell hole changes depending on the radial position. Therefore, in the honeycomb structure, the cell holes having a large hydraulic diameter and the cell holes having a small hydraulic diameter are formed. At this time, the pressure loss of the cell hole having a large hydraulic diameter is smaller than the pressure loss of the cell hole having a small hydraulic diameter. Thus, the pressure loss difference can be generated by changing the magnitude of the pressure loss depending on the radial position of the honeycomb structure. Thereby, exhaust gas can be efficiently distribute | circulated to the said pore by a pressure-loss difference, ensuring the flowability in the said honeycomb structure.
また、上記ハニカム構造体に流入する排ガスの流入速度に応じて、上記変化部における上記セル孔の形成密度を変化させることができる。これにより、上記ハニカム構造体を流通する排ガスの流速を均一化し、上記ハニカム構造体の全体において排ガスを効率よく浄化することができる。 Further, the formation density of the cell holes in the changing portion can be changed according to the inflow speed of the exhaust gas flowing into the honeycomb structure. Thereby, the flow rate of the exhaust gas flowing through the honeycomb structure can be made uniform, and the exhaust gas can be efficiently purified in the entire honeycomb structure.
また、上記セル孔の内部に上記突起部を形成している。そのため、上記セル孔における圧損を、より細かく調整することができる。これにより、所望の圧損差を隣り合う上記セル孔の間に容易に形成することができる。 The protrusion is formed inside the cell hole. Therefore, the pressure loss in the cell hole can be adjusted more finely. Thereby, a desired pressure loss difference can be easily formed between the adjacent cell holes.
また、上記突起部を設けることにより、ハニカム構造体の早期活性化と、浄化性能の向上を図ることができる。
すなわち、上記突起部を有していないハニカム構造体のセル孔の内部を排ガスが流通する際に、排ガスにおける粘性の影響により、セル孔を形成するセル壁の表面に境界層が形成される。この境界層においては、熱伝達率や物質伝達率が低下するため、排ガスとハニカム構造体との接触効率が低下する。そのため、ハニカム構造体において、排ガスからの受熱量が低下し、触媒における活性化の遅れと浄化性能の低下が生じる。
Further, by providing the protrusions, the honeycomb structure can be activated early and the purification performance can be improved.
That is, when exhaust gas flows through the cell holes of the honeycomb structure that does not have the protrusions, a boundary layer is formed on the surface of the cell wall forming the cell holes due to the influence of the viscosity of the exhaust gas. In this boundary layer, since the heat transfer rate and the mass transfer rate are lowered, the contact efficiency between the exhaust gas and the honeycomb structure is lowered. Therefore, in the honeycomb structure, the amount of heat received from the exhaust gas is reduced, and activation delay in the catalyst and purification performance are reduced.
上記ハニカム構造体においては、上記セル孔の内側に上記突起部を形成することによって、上記セル孔を流通する排ガスの流通方向が変化し、上記突起部の周囲に乱流が形成される。この乱流によって、境界層を破壊することで上記セル孔内における排ガスの物質伝達率を回復し、排ガスと上記ハニカム構造体との接触効率を向上することができる。これにより、触媒における浄化性能を十分に発揮させ、上記ハニカム構造体における浄化性能を向上させることができる。 In the honeycomb structure, by forming the protrusions inside the cell holes, the flow direction of the exhaust gas flowing through the cell holes is changed, and turbulent flow is formed around the protrusions. By destroying the boundary layer by this turbulent flow, the mass transfer rate of the exhaust gas in the cell hole can be recovered, and the contact efficiency between the exhaust gas and the honeycomb structure can be improved. Thereby, the purification performance in the catalyst can be sufficiently exerted, and the purification performance in the honeycomb structure can be improved.
また、上記突起部の周囲においては、乱流によって、高温の排ガスと上記ハニカム構造体との接触効率を特に大きく向上させることができる。そのため、上記突起部の周囲に配設された触媒を早期に活性化させると共に、活性化した触媒の反応熱を利用して、上記ハニカム構造体の全体を速やかに活性化させることができる。 In addition, the contact efficiency between the high-temperature exhaust gas and the honeycomb structure can be particularly greatly improved by the turbulent flow around the protrusions. Therefore, the catalyst disposed around the protrusion can be activated at an early stage, and the entire honeycomb structure can be quickly activated by utilizing the reaction heat of the activated catalyst.
以上のごとく、本発明によれば、浄化性能を効果的に向上できるハニカム構造体を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a honeycomb structure capable of effectively improving purification performance.
上記ハニカム構造体において、上記変化部の少なくとも一部には、上記突起部が形成された上記セル孔と、上記突起部が形成されていない上記セル孔とが、隣り合って配置されている。この構成によれば、上記突起部が形成された上記セル孔においては、上記突起部が形成された部位において水力直径が減少する。したがって、上記突起部によって、上記セル孔内を流通する排ガスの流量が制限され、上記突起部に流入する際の圧力が上昇し、上記突起部が形成されていない上記セル孔内の圧力よりも高くなる。また、上記突起部よりも下流側においては、上記セル孔内における圧力が上昇し、上記突起部が形成されていない上記セル孔内の圧力よりも低くなる。このように、上記突起部を形成することで、径方向において隣り合う上記セル孔間における圧損差がより大きくなる。これにより、上記細孔へ排ガスを効率良く流通させ、上記ハニカム構造体における浄化性能をより向上することができる。 In the honeycomb structure, at least a portion of the change portion, and the cell hole which the protruding portion is formed, and the above cell hole which the projecting portion is not formed, that are arranged adjacently. According to this configuration, in the cell hole in which the protrusion is formed, the hydraulic diameter is reduced at the portion where the protrusion is formed. Therefore, the flow rate of the exhaust gas flowing through the cell hole is limited by the protrusion, the pressure when flowing into the protrusion increases, and is higher than the pressure in the cell hole where the protrusion is not formed. Get higher. Further, on the downstream side of the protrusion, the pressure in the cell hole increases and becomes lower than the pressure in the cell hole where the protrusion is not formed. Thus, by forming the protrusions, the pressure loss difference between the cell holes adjacent in the radial direction becomes larger. Thereby, exhaust gas can be efficiently distribute | circulated to the said pore, and the purification | cleaning performance in the said honeycomb structure can be improved more.
また、上記突起部は、上記軸方向における中央部に少なくとも一つ形成されていることが好ましい。この場合には、上記突起部を適当な位置に配置し、上記突起部の数を低減しながら、上記セル孔に所望の圧損差を生じさせて上記細孔へ排ガスを効率良く流通させることができる。また、上記セル孔内において、発達した境界層を効率良く破壊することができる。 Moreover, it is preferable that at least one protrusion is formed at the central portion in the axial direction. In this case, the projecting portions are arranged at appropriate positions, and the number of the projecting portions is reduced, and a desired pressure loss difference is generated in the cell holes so that the exhaust gas can be efficiently circulated through the pores. it can. Moreover, the developed boundary layer can be efficiently destroyed in the cell hole.
また、隣り合う上記セル孔の間を隔てる上記セル壁は、気孔率が30%〜65%で、厚さが50μm〜205μmであることが好ましい。この場合には、上記細孔における流通抵抗を低減し、上記細孔へ排ガスを効率良く流通させることができる。 Moreover, it is preferable that the cell wall separating the adjacent cell holes has a porosity of 30% to 65% and a thickness of 50 μm to 205 μm. In this case, the flow resistance in the pores can be reduced, and the exhaust gas can be efficiently circulated through the pores.
また、上記各セル孔に形成された上記突起部は、上記ハニカム構造体の軸方向における長さ及び体積が同一であることが好ましい。この場合には、上記変化部において、水力直径が大きい上記セル孔の開口断面積に対する上記突起部が占める割合に対して、これよりも水力直径が小さい上記セル孔の開口断面積に対する上記突起部が占める割合が大きくなる。したがって、上記突起部を形成することにより、上記ハニカム構造体の径方向位置における上記セル孔の圧損を変化させ、所望の圧損差を生じさせることができる。これにより、上記細孔内に効率良く排ガスを流通させ、上記ハニカム構造体における浄化性能を向上することができる。 Moreover, it is preferable that the protrusions formed in the cell holes have the same length and volume in the axial direction of the honeycomb structure. In this case, with respect to the ratio of the protrusion to the opening cross-sectional area of the cell hole having a large hydraulic diameter in the changing portion, the protrusion to the opening cross-sectional area of the cell hole having a smaller hydraulic diameter than this. The proportion that occupies increases. Therefore, by forming the protrusions, the pressure loss of the cell holes at the radial position of the honeycomb structure can be changed, and a desired pressure loss difference can be generated. Thereby, exhaust gas can be efficiently circulated in the pores, and the purification performance in the honeycomb structure can be improved.
(実施例1)
上記ハニカム構造体にかかる実施例について、図1〜図5を参照して説明する。
図1〜図5に示すごとく、ハニカム構造体1は、複数のセル壁2と、複数のセル壁2に囲まれた複数のセル孔3と、セル壁2の表面を被覆する触媒層5とを有し、内燃機関から排出された排ガスを複数のセル孔3に流通させて浄化する。
複数のセル壁2には、隣り合うセル孔3同士を連通すると共に内周面211を触媒層5によって被覆された微細な細孔21が形成されている。
ハニカム構造体1の少なくとも一部には、径方向外側に向かうにつれてセル孔3の形成密度が変化する変化部14が形成されている。変化部14に形成された複数のセル孔3の一部には、セル孔3の中心側に向かって突出した突起部4が形成されている。
Example 1
Examples of the honeycomb structure will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 to 5, the
The plurality of
At least a part of the
以下、さらに詳細に説明する。
図1に示すごとく、本例のハニカム構造体1は、自動車のエンジンにおいて発生した排気ガスを浄化するためのものである。ハニカム構造体1は、排気ガスを流通する排気管6の内側に配置されており、ハニカム構造体1と排気管6とによって触媒装置100を形成している。
排気管6は、ハニカム構造体1を内包する配置管62と、配置管62の上流側に設けられた上流側配管61と、下流側に設けられた下流側配管63とを有している。尚、上流側配管61、配置管62及び下流側配管63は、ハニカム構造体1の中心軸Oと同軸となるように形成されている。尚、上流側配管61及び下流側配管63は、ハニカム構造体1の中心軸Oとずれた位置に配設されていてもよい。
This will be described in more detail below.
As shown in FIG. 1, the
The
図2及び図4(b)に示すごとく、ハニカム構造体1は、格子状に配設されたセル壁2によって形成された円柱形状のセラミック担体と、セラミック担体の表面に担持され排気ガスの浄化を行う触媒層5とからなる。尚、図1〜図3及び図5は、触媒層5を省略した図である(後述する図9〜図17も同様である)。セル壁2は、気孔率が30%〜65%のセラミック材料からなり、その内部には、隣り合うセル孔3同士を連通する細孔21が形成されている。本例においては、セラミック材料として、気孔率が43%のコージェライトを用いた。また、セル壁2の厚さは、65μmとした。
As shown in FIGS. 2 and 4 (b), the
図2、図3及び図5に示すごとく、各セル孔3は、6つのセル壁2によって六角形状に形成されており、ハニカム構造体1の上流側端部12から下流側端部13の間において、軸方向Xに貫通している。また、ハニカム構造体1は、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて、セル孔3の形成密度が小さくなるように形成されている。つまり、セル孔3の水力直径は、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて大きくなっている。尚、ハニカム構造体1におけるセル孔3の形成密度の変化率は、適宜設定することができる。例えば、ハニカム構造体1は、径方向外側に向かうにつれてセル孔3の形成密度が大きくなっていても良いし、形成密度が一様な領域と変化部14とを備えていてもよい。
As shown in FIGS. 2, 3, and 5, each
ハニカム構造体1のセル孔3の一部には、突起部4が形成されている。突起部4は、ハニカム構造体1の中心に配設された中心セル孔30に形成すると共に、突起部4が形成されたセル孔31と、突起部4が形成されていないセル孔32とが、径方向において、交互に形成されている。尚、本例のハニカム構造体1に対して、突起部4が形成されたセル孔31と、突起部4が形成されていないセル孔32とを反対に設定してもよい。
また、本例において、突起部4は、セル壁2と同じ材料によって形成しているが、セル壁2と異なる材料によって形成することもできる。
In this example, the
図3に示すごとく、突起部4は、軸方向Xから見たとき、セル孔3を形成する6つのセル壁2から、セル孔3の中心に向かって突出している。突起部4の外周形状は、セル孔3の内周形状と同一の六角形をなし、内周形状は円形をなす環状に形成されている。
図4(a)に示すごとく、突起部4の断面形状は、半楕円形をなしている。したがって、突起部4は、その上流側の端部から下流側に向かうにつれて突出量が増大するように形成された曲面状の上流側傾斜面41と、上流側傾斜面41と滑らかにつながり、下流側の端部から上流側に向かうにつれて突出量が増大するように形成された曲面状の下流側傾斜面42とを備えている。尚、突起部4の突出方向とは、突起部4が形成されたセル壁2の法線方向であり、突起部4が複数のセル壁2にわたって形成されている場合には、各セル壁2における法線方向となる。
As shown in FIG. 3, the
As shown in FIG. 4A, the cross-sectional shape of the
図5に示すごとく、各突起部4は、軸方向Xにおいて、ハニカム構造体1の中央部11に配置されている。本例においては、一つのセル孔3の中央部11のみに突起部4を形成したが、この突起部4の上流側又は下流側に突起部4を形成することもできる。また、1つのセル孔3に、複数の突起部4を軸方向Xに並べて配設してもよい。
As shown in FIG. 5, each
各セル孔3に形成された突起部4は、軸方向Xにおける長さS及び体積が、いずれも同一となるように形成されている。したがって、本例のハニカム構造体1の突起部4形状においては、径方向外側のセル孔3に形成された突起部4の突出高さt1が小さくなり、径方向内側のセル孔3に形成された突起部4の突出高さt2が大きくなる。これは、セル孔3の水力直径が、径方向外側のセル孔3においては大きく、径方向内側のセル孔3においては小さいためである。
The
図4に示すごとく、触媒層5は、セル壁2の表面及び細孔21の内周面211を被覆するように形成されている。触媒としては、白金、パラジウム、ロジウムなどを含む種々の触媒によって形成することができる。また、種類の異なる触媒を複数層形成することもできる。
As shown in FIG. 4, the
次に、本例の作用効果について説明する。
ハニカム構造体1には、変化部14が形成されており、変化部14に形成されたセル孔3の少なくとも一部に、突起部4を形成してある。そのため、ハニカム構造体1によれば、触媒の担持量を増加させたり、触媒の担持量を維持しながら触媒層5の厚さを低減すると共に、排ガスの流通性を確保し、浄化性能を向上することができる。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the
すなわち、変化部14においては、セル孔3の単位面積あたりに形成されるセル孔3の数を示す形成密度が、径方向において変化する。つまり、ハニカム構造体1の径方向の位置によって、セル孔3の水力直径が変化する。したがって、ハニカム構造体1には、水力直径が大きいセル孔3と、水力直径が小さいセル孔3とが形成される。このとき、水力直径が大きいセル孔3における圧損は、水力直径が小さいセル孔3における圧損よりも小さくなる。これにより、ハニカム構造体1の径方向位置によって圧損の大きさを変化させ、圧損差を生じさせながら、ハニカム構造体1全体としての圧損の増大を抑制することができる。これにより、ハニカム構造体1における流通性を確保しながら、圧損差によって排ガスを細孔211へと効率よく流通させることができる。
That is, in the changing
また、ハニカム構造体1に流入する排ガスの流入速度に応じて、変化部14におけるセル孔3の形成密度を変化させることにより、ハニカム構造体1を流通する排ガスの流速を均一化し、ハニカム構造体1の全体において排ガスを効率よく浄化することができる。
Further, the flow rate of the exhaust gas flowing through the
また、セル孔3の内部に突起部4を形成している。そのため、セル孔3における圧損を、より細かく調整することができる。これにより、所望の圧損差を隣り合うセル孔3の間に容易に形成することができる。
Further, a
また、突起部4を設けることにより、ハニカム構造体1の早期活性化と、浄化性能の向上をすることができる。
すなわち、突起部4を有していないハニカム構造体のセル孔の内部を排ガスが流通する際に、排ガスにおける粘性の影響により、セル孔を形成するセル壁の表面に境界層が形成される。この境界層においては、熱伝達率や物質伝達率が低下するため、排ガスとハニカム構造体1との接触効率が低下する。そのため、ハニカム構造体において、排ガスからの受熱量が低下し、触媒における活性化の遅れと浄化性能の低下が生じる。
In addition, by providing the
That is, when the exhaust gas flows through the cell holes of the honeycomb structure that does not have the
ハニカム構造体1においては、セル孔3の内側に突起部4を形成することによって、セル孔3を流通する排ガスの流通方向が変化し、突起部4の周囲に乱流が形成される。この乱流によって、境界層を破壊することでセル孔3内における排ガスの物質伝達率を回復し、排ガスとハニカム構造体1との接触効率を向上することができる。これにより、触媒における浄化性能を十分に発揮させ、ハニカム構造体1における浄化性能を向上させることができる。
In the
また、突起部4の周囲においては、乱流によって、高温の排ガスとハニカム構造体1との接触効率を特に大きく向上させることができる。そのため、突起部4の周囲に配設された触媒を早期に活性化させると共に、活性化した触媒の反応熱を利用して、ハニカム構造体1の全体を速やかに活性化させることができる。
In addition, the contact efficiency between the high temperature exhaust gas and the
また、変化部14の少なくとも一部には、突起部4が形成されたセル孔3と、突起部4が形成されていないセル孔3とが、隣り合って配置されている。そのため、突起部4が形成されたセル孔31においては、突起部4が形成された部位において水力直径が減少する。したがって、突起部4によって、セル孔31内を流通する排ガスの流量が制限され、突起部4よりも上流側においては、セル孔31内における圧力が上昇し、突起部4が形成されていないセル孔32内の圧力よりも高くなる。また、突起部4よりも下流側においては、セル孔31内における圧力が上昇し、突起部4が形成されていないセル孔32内の圧力よりも低くなる。このように、突起部4を形成することで、径方向において隣り合うセル孔31、32間における圧損差がより大きくなる。これにより、細孔21へ排ガスを効率良く流通させ、ハニカム構造体1における浄化性能をより向上することができる。
In addition, the
また、突起部4は、軸方向Xにおける中央部11に少なくとも一つ形成されている。そのため、突起部4を適当な位置に配置し、突起部4の数を低減しながら、セル孔3に所望の圧損差を生じさせて細孔21へ排ガスを効率良く流通させることができる。また、セル孔3内において、発達した境界層を効率良く破壊することができる。
Further, at least one
また、隣り合うセル孔3の間を隔てるセル壁2は、気孔率が30%〜65%で、厚さが50μm〜205μmである。そのため、細孔21における流通抵抗を低減し、細孔21へ排ガスを効率良く流通させることができる。
The
また、各セル孔3に形成された突起部4は、ハニカム構造体1の軸方向Xにおける長さS及び体積が同一である。そのため、変化部14において、水力直径が大きいセル孔3の開口断面積に対する突起部4が占める割合に対して、これよりも水力直径が小さいセル孔3の開口断面積に対する突起部4が占める割合が大きくなる。したがって、突起部4を形成することにより、ハニカム構造体1の径方向位置におけるセル孔3の圧損を変化させ、所望の圧損差を生じさせることができる。これにより、細孔21内に効率良く排ガスを流通させ、ハニカム構造体1における浄化性能を向上することができる。
Further, the
以上のごとく、本例によれば、浄化性能を効果的に向上できるハニカム構造体1を提供することができる。
As described above, according to this example, it is possible to provide the
(実施例2)
本例は、図6及び図7に示すごとく、実施例1のハニカム構造体1における構成を一部変更したものである。
図6のハニカム構造体1は、実施例1のハニカム構造体1と同様に六角形のセル孔3を有している。このハニカム構造体1は、突起部4が形成されたセル孔31の周囲を、突起部4が形成されていないセル孔32によって囲むように形成されている。
(Example 2)
In this example, as shown in FIGS. 6 and 7, the configuration of the
The
図7のハニカム構造体1は、四角形状のセル孔3を有しており、突起部4が形成されたセル孔31と突起部4が形成されていないセル孔32とが隣り合うように形成されている。
図8のハニカム構造体1は、実施例1のハニカム構造体1と同様に六角形のセル孔3を有している。このハニカム構造体1において、全てのセル孔3には突起部4が形成されている。
上述以外の構成は実施例1と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。
The
The
Configurations other than those described above are the same as in the first embodiment. Of the reference numerals used in this example or the drawings relating to this example, the same reference numerals as those used in the first embodiment represent the same components as in the first embodiment unless otherwise specified.
本例においても、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
また、実施例1及び実施例2においては、ハニカム構造体1の全体を変化部14によって形成しているが、ハニカム構造体1の一部を変化部14としてもよい。例えば、径方向内側にセル孔3の形成密度が一様な領域を形成し、この領域の径方向外側を覆うように変化部14を形成してもよい。また、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて、セル孔3の形成密度を大きくすることもできる。
Also in this example, the same effect as Example 1 can be obtained.
Further, in Example 1 and Example 2, the
(実施例3)
図9〜図15に示すごとく、本例は、軸方向Xから見たハニカム構造体1における突起部4の形状例を示すものである。
図9に示すごとく、ハニカム構造体1の突起部4は、セル孔3を形成する6つのセル壁2のうち3つのセル壁2に沿うように略長方形状に形成されている。突起部4は、6つのセル壁2に一つ飛ばしで、互いに隣り合うことなく配置されている。つまり、3つの突起部4は、セル孔3の中心点Pに対して、120°、点対称となるように配置されている。
(Example 3)
As shown in FIGS. 9 to 15, this example shows an example of the shape of the
As shown in FIG. 9, the
図10に示すごとく、ハニカム構造体1の突起部4は、略扇型をなしており、6つのセル壁2によって形成された6つの頂点の全てに、それぞれ形成されている。
図11に示すごとく、ハニカム構造体1の突起部4は、セル壁2よって形成された6つの頂点のうち、一つ飛ばしで配置された3つの頂点に形成されている。つまり、3つの突起部4は、セル孔3の中心点Pに対して、120°、点対称となるように配置されている。
As shown in FIG. 10, the
As shown in FIG. 11, the
図12に示すごとく、ハニカム構造体1の突起部4は、セル壁2によって形成された6つの頂点のうちの4つに形成されている。突起部4は互いに対向する3対の頂点のうちの2対に形成されており、突起部4が形成されていない頂点同士をつなぐ仮想線Lに対して線対称の形状となる。尚、突起部4は、中心点Pに対して180°、点対称となるように配設した場合も同様の形状が得られる。
As shown in FIG. 12, the
図13及び図14に示すごとく、ハニカム構造体1の突起部4は、セル孔3を形成する6つのセル壁2のうち3つのセル壁2に形成されている。突起部4は軸方向Xから見たとき略L字型をなしている。突起部4は、上流側端部12から下流側に向かって徐々に突出量が増大しつつ、セル孔3の中心点Pに向かうよう形成された曲面を有している。セル孔3には、突起部4が形成された3つの角部と、突起部4が形成されていない3つの角部とが交互に配置されている。つまり、3つの突起部4は、セル孔3の中心点Pに対して120°、点対称となるように配置されている。
As shown in FIGS. 13 and 14, the
図15に示すごとく、ハニカム構造体1の突起部4は、セル孔3を形成する6つのセル壁2の全てに形成されている。突起部4は、隣り合う2つのセル壁2にまたがって1つ形成されており、突起部4は、上流側から下流側に向かって徐々に突出量が増大しつつ、セル孔3の中心点Pに向かうよう形成された曲面を有している。3つの突起部4は、セル孔3の中心点Pに対して、互いに120°、点対称となるように配置されている。
As shown in FIG. 15, the
ここで、図13〜図15に示したハニカム構造体1における突起部4の形成方法について説明する。
突起部4の形成には、材料スラリーを吐出するための吐出ノズルを備えた突起部形成装置を用いる。吐出ノズルには、外周側面に突起部4の形状と対応した形状をなす成形溝と、成形溝内に開口した吐出口とが形成されている。
Here, a method of forming the
For the formation of the
まず、吐出ノズルを、突起部4を形成するセル孔3の内側に挿入する。このとき、軸方向Xから見て、セル孔3の中心軸と吐出ノズルの中心軸とを一致させる。また、軸方向Xにおいて、突起部4の形成位置に成形溝を対向させる。
First, the discharge nozzle is inserted inside the
そして、吐出口から成形溝内に材料スラリーを吐出し、成形溝内に材料スラリーを充填する。成形溝内において、材料スラリーが固化した後、吐出ノズルをセル孔3から後退させる。尚、吐出ノズルを後退させる際に、吐出ノズル先端側において突起部4を形成する成形溝の内周面が、突起部4と干渉する場合には、この部位を収納可能な構成とすることで、吐出ノズルを容易に後退させることができる。
Then, the material slurry is discharged into the forming groove from the discharge port, and the material slurry is filled into the forming groove. After the material slurry is solidified in the forming groove, the discharge nozzle is retracted from the
上述の各突起部4が形成されたハニカム構造体1において、上述以外の構成は実施例1と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。
In the
ハニカム構造体1において、突起部4は、セル孔3の中心点Pに対して点対称とするか、又は中心点Pを通る仮想線Lに対して線対称となるように形成してある。この場合には、突起部4によって、セル孔3の内側に乱流を効率良く発生させ、熱伝達率や物質伝達率の復帰をより促すことができる。
また、図13〜図15に示した突起部4においては、セル孔3の内部を撹拌するように乱流が形成されるため、熱伝達率や物質伝達率の復帰をより促すことができる。
また、本例においても、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
In the
Moreover, in the
Also in this example, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
(実施例4)
本例は、軸方向X及び突出方向の双方と直交する方向から見たとき突起部4の形状例を示すものである。
図16(a)に示すハニカム構造体1の突起部4は、セル壁2に沿うように形成された長方形状をなしている。
図16(b)に示すハニカム構造体1の突起部4は、突起部4における先端側の角部を円弧状に形成してなる。突起部4における上流側の角部には、上流側から下流側に向かうにつれて突出量が増大するように形成された曲面状の上流側傾斜面41が形成されている。また、突起部4における下流側の角部には、下流側端部13から上流側に向かうにつれて突出量が増大するように形成された曲面状の下流側傾斜面42が形成されている。
図16(c)に示すハニカム構造体1の突起部4は、突起部4における上流側の端部から下流側に向かうにつれて突出量が増大するように傾斜した上流側傾斜面41を備えている。上流側傾斜面41の下流側の端部よりも下流側は、セル壁2に沿うように形成されている。
Example 4
This example shows an example of the shape of the
The
The
The
図17(a)に示すハニカム構造体1の突起部4は、突起部4における上流側の端部から下流側の端部まで全長に、上流側から下流側に向かうにつれて突出量が増大するように傾斜した上流側傾斜面41を備えている。
図17(b)に示すハニカム構造体1の突起部4は、突起部4の上流側端部12から軸方向Xにおける中央位置に向かうにつれて突出量が増大するように傾斜した上流側傾斜面41を備えている。また、突起部4は、突起部4の下流側端部13から軸方向Xにおける中央位置に向かうにつれて突出量が増大するように傾斜した下流側傾斜面42を備えている。
図17(c)に示すハニカム構造体1の突起部4は、突起部4における上流側端部12から下流側に向かうにつれて突出量が増大するように形成された曲面状の上流側傾斜面41である。尚、曲面は、突起部4の内側に向かって凹状に形成されている。
The
The protruding
The projecting
上述の各突起部4が形成されたハニカム構造体1において、上述以外の構成は実施例1と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。
また、本例に示した突起部4の形状は、一例を示すものであり、これらの形状以外であってもよい。また、形状の異なる突起部4を組み合わせてもよい。
また、本例においても、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
In the
Moreover, the shape of the
Also in this example, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
1 ハニカム構造体
14 変化部
2 セル壁
21 細孔
211 内周面
3、30、31、32 セル孔
4 突起部
5 触媒層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記複数のセル壁(2)には、隣り合う上記セル孔(3、30、31、32)同士を連通すると共に内周面(211)を上記触媒層(5)によって被覆された微細な細孔(21)が形成されており、
上記ハニカム構造体(1)の少なくとも一部には、径方向外側に向かうにつれて上記セル孔(3、30、31、32)の形成密度が変化する変化部(14)が形成されており、少なくとも、上記変化部(14)に形成された上記複数のセル孔(3、30、31、32)の一部には、該セル孔(3、30、31、32)の中心側に向かって突出した突起部(4)が形成されており、
上記変化部(14)の少なくとも一部には、上記突起部(4)が形成された上記セル孔(3、30、31)と、上記突起部(4)が形成されていない上記セル孔(3、32)とが、隣り合って配置されていることを特徴とするハニカム構造体(1)。 A plurality of cell walls (2), a plurality of cell holes (3, 30, 31, 32) surrounded by the plurality of cell walls (2), and a catalyst layer covering the surface of the cell wall (2) ( 5), and a honeycomb structure (1) for purifying the exhaust gas discharged from the internal combustion engine by circulating it through the plurality of cell holes (3, 30, 31, 32),
The plurality of cell walls (2) communicate with adjacent cell holes (3, 30, 31, 32) and have fine fine particles whose inner peripheral surface (211) is covered with the catalyst layer (5). A hole (21) is formed,
At least a part of the honeycomb structure (1) is formed with a change portion (14) in which the formation density of the cell holes (3, 30, 31, 32) changes toward the outside in the radial direction. A part of the plurality of cell holes (3, 30, 31, 32) formed in the change part (14) protrudes toward the center of the cell hole (3, 30, 31, 32). Protruding protrusion (4) is formed ,
The cell hole (3, 30, 31) in which the protrusion (4) is formed and the cell hole in which the protrusion (4) is not formed in at least a part of the change part (14). 3 and 32) are arranged adjacent to each other , the honeycomb structure (1).
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