JP6530680B2 - 目封止ハニカム構造体、及び目封止ハニカムセグメント - Google Patents
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Description
[9] 前記ハニカムセグメントの前記断面の前記繰り返しパターンにおいて、前記流出セルの形状が四角形であり、前記流入セルの形状が五角形又は六角形のいずれか一方であり、四角形の前記流出セルの周りを、8つの五角形の前記流入セル又は4つの六角形の前記流入セルが取り囲むように構成されている、前記[1]〜[4]のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体。
[10] 前記ハニカムセグメントの前記断面の前記繰り返しパターンにおいて、前記流出セルの形状が四角形であり、前記流入セルの形状が五角形又は六角形のいずれか一方であり、四角形の前記流出セルの周りを、8つの五角形の前記流入セル又は4つの六角形の前記流入セルが取り囲むように構成されている、前記[5]〜[8]のいずれかに記載の目封止ハニカムセグメント。
図1〜図5に示すように、本発明の目封止ハニカム構造体の第一実施形態は、複数個のハニカムセグメント4と、接合層6と、目封止部5と、を備えた、目封止ハニカム構造体100である。すなわち、本実施形態の目封止ハニカム構造体100は、所謂、セグメント構造の目封止ハニカム構造体である。目封止ハニカム構造体100の外周には、複数個のハニカムセグメント4を囲繞するように配設された外壁8を更に備えている。
図1〜図5に示す本実施形態の目封止ハニカム構造体の製造方法については、特に制限はなく、例えば、以下のような方法により製造することができる。まず、ハニカムセグメントを作製するための可塑性の坏土を調製する。ハニカムセグメントを作製するための坏土は、原料粉末として、前述のハニカムセグメントの好適な材料の中から選ばれた材料に、適宜、バインダ等の添加剤、及び水を添加することによって調製することができる。原料粉末としては、例えば、炭化珪素粉末を使用することができる。バインダとしては、例えば、メチルセルロースや、ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース等を挙げることができる。また、添加剤としては、界面活性剤等を挙げることができる。
次に、本発明の目封止ハニカムセグメントの第一実施形態について説明する。本実施形態の目封止ハニカムセグメントは、これまでに説明した第一実施形態の目封止ハニカム構造体に用いられる目封止ハニカムセグメントである。
セラミックス原料として、炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末とを80:20の質量割合で混合した混合原料を準備した。この混合原料に、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔材として吸水性樹脂を添加するとともに、水を添加して成形原料を作製した。得られた成形原料を、ニーダーを用いて混練し、坏土を得た。
デザイン、セグメントサイズ、隔壁の厚さ、距離P、距離Q、流入端面における中央領域の開口率、流入端面における外周領域の開口率、接合幅、及びセグメント外周壁厚さを、表1のように変更して、実施例2〜14の目封止ハニカム構造体を作製した。目封止ハニカムセグメントを作製するセラミックス原料については、実施例1と同様に調製されたセラミックス原料を用いた。
デザイン、セグメントサイズ、隔壁の厚さ、距離P、距離Q、流入端面における中央領域の開口率、流入端面における外周領域の開口率、接合幅、及びセグメント外周壁厚さを、表1のように変更して、比較例1〜11の目封止ハニカム構造体を作製した。目封止ハニカムセグメントを作製するセラミックス原料については、実施例1と同様に調製されたセラミックス原料を用いた。
まず、実施例1〜14及び比較例1〜11の目封止ハニカム構造体に、プラチナ/パラジウム系からなるキャタライズド・スート・フィルター(CSF)用の触媒を20g/L担持して、CSF触媒付きハニカムフィルタを作製した。なお、CSFは、Catalyzed Soot Filterの略である。このCSF触媒付きハニカムフィルタを、排気量2.0Lの乗用車用ディーゼルエンジンの排気管に設置し、再生試験を実施した。再生試験の条件は、以下の通りである。まず、エンジン回転数:2000rpm、エンジントルク:60Nmの条件でディーゼルエンジンを駆動し、目封止ハニカム構造体に6g/Lのスート(スス)を堆積させた。次に、スートが堆積した目封止ハニカム構造体の質量を測定した。次に、再度エンジン回転数:2000rpm、エンジントルク:60Nmの条件でディーゼルエンジンを駆動し、目封止ハニカム構造体に流入する直前の排ガスの温度が安定したら、ポストインジェクションを入れ、再生を10分間行なった。その後、再生後の目封止ハニカム構造体の質量を測定した。試験前後のCSF触媒付きハニカムフィルタの質量差から、CSF触媒付きハニカムフィルタ内に残留したスート量を求めた。以下の評価基準により、再生効率の評価を行った。
評価A:残留したスート量が、0.5g/L未満である。
評価B:残留したスート量が、0.5g/L以上、1.0g/L未満である。
評価C:残留したスート量が、1.0g/L以上、1.5g/L未満である。
評価D:残留したスート量が、1.5g/L以上である。
まず、比較例1の目封止ハニカム構造体を、排気量2.0Lの乗用車用ディーゼルエンジンを搭載した乗用車の排気系に装着した。この乗用車を使用し、シャシダイナモによる車両試験として、フルロードステップアップ時の圧力損失を測定した。具体的には、エンジン回転数を5000rpmまで、3分/ステップで1000rpmずつ上昇させ、各ステップでの圧力損失を測定した。比較例1の目封止ハニカム構造体の圧力損失を、圧力損失評価の基準値とした。次に、比較例1と同様の方法で、実施例1〜14及び比較例2〜11の目封止ハニカム構造体の圧力損失を測定した。各実施例及び比較例の圧力損失の値と、基準値である比較例1の圧力損失の値を比較し、以下の評価基準により、圧力損失評価を行った。なお、評価にあたっては、エンジン回転数5000rpm時の圧力損失を用いた。
評価A:比較例1を基準とし、比較例1比で−5%以下である。
評価B:比較例1を基準とし、比較例1比で+5%以下である。
評価C:比較例1を基準とし、比較例1比で+15%以下である。
評価D:比較例1を基準とし、比較例1比で+15%を超えるである。
アイソスタティック強度の測定は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格(JASO規格)のM505−87で規定されているアイソスタティック破壊強度試験に基づいて行った。アイソスタティック破壊強度試験は、ゴムの筒状容器に、目封止ハニカム構造体を入れてアルミ製板で蓋をし、水中で等方加圧圧縮を行う試験である。即ち、アイソスタティック破壊強度試験は、目封止ハニカム構造体のハニカム部分が空洞内に落ち込むように破壊してしまう水圧の大きさを測定することによって行なった。このアイソスタティック破壊強度試験によって測定されるアイソスタティック強度は、目封止ハニカム構造体が破壊したときの加圧圧力値(MPa)で示される。以下の評価基準により、アイソスタティック強度の評価を行った。
評価A:アイソスタティック強度が3.0MPa以上である。
評価B:アイソスタティック強度が2.0MPa以上、3.0MPa未満である。
評価C:アイソスタティック強度が1.0MPa以上、2.0MPa未満である。
評価D:アイソスタティック強度が1.0MPa未満である。
実施例1〜14の目封止ハニカム構造体は、再生効率、圧力損失、及びアイソスタティック強度の全ての評価結果が、C以上であった。一方で、比較例1,2,7,9,11の目封止ハニカム構造体は、再生効率の評価結果が、いずれもDであった。また、接合層の厚さが1.6mmの比較例3,7は、圧力損失の評価結果がDであった。また、接合層の厚さが0.4mmの比較例4,8は、アイソスタティック強度の評価結果がDであった。また、セグメント外周壁の厚さが1.1mmの比較例5,9は、圧力損失の評価結果がDであった。なお、比較例7,9は、再生効率の評価結果もDであった。また、セグメント外周壁の厚さが0.2mmの比較例6,10は、アイソスタティック強度の評価結果がDであった。以上の結果より、ハニカムセグメントの流入端面において、外周領域における開口率が、中央領域における開口率よりも大きくなるように構成された実施例1〜14の目封止ハニカム構造体は、再生効率に優れていることが確認された。また、セグメント外周壁の厚さを0.3〜1.0mmとし、接合層の厚さを0.5〜1.5mmとすることで、再生効率を向上させつつ、圧力損失、及びアイソスタティック強度も良好なものとすることができることが確認された。
Claims (10)
- 流体が流入する流入端面から流体が流出する流出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、及び最外周に配設されたセグメント外周壁を有する、複数個の角柱状のハニカムセグメントと、
複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士を互いに接合する接合層と、
それぞれの前記ハニカムセグメントの前記流入端面における所定のセルの開口部、及び前記流出端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部と、を備え、
前記ハニカムセグメントには、前記セルの延びる方向に直交する断面において、少なくとも2種類以上の異なる形状の前記セルが形成されており、
前記ハニカムセグメントは、前記セルの延びる方向に直交する断面の中央を含む中央領域と、当該中央領域の外周側に位置する外周領域と、を有し、
前記ハニカムセグメントは、前記流入端面における前記セルの開口部に前記目封止部が配設された流出セルの周りを、前記流出端面における前記セルの開口部に前記目封止部が配設された流入セルが取り囲むように配列されたセル配列を含む繰り返しパターンを有し、前記繰り返しパターンを維持するための繰り返し単位からなる範囲が、前記中央領域であり、
少なくとも1つの前記ハニカムセグメントの前記流入端面において、前記外周領域における開口率が、前記中央領域における開口率よりも大きくなるように構成され、
前記ハニカムセグメントの前記セグメント外周壁の厚さが、0.3〜1.0mmであり、
前記接合層の厚さが、0.5〜1.5mmである、目封止ハニカム構造体。 - 少なくとも2種類以上の異なる形状の前記セルによって、前記繰り返しパターンが形成されている、請求項1に記載の目封止ハニカム構造体。
- 前記中央領域に形成された中央領域セルが、前記断面の形状が異なる2種以上の前記セルを含む、請求項1又は2に記載の目封止ハニカム構造体。
- 前記外周領域における開口率の値から、前記中央領域における開口率の値を減算した値が、10%以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体。
- 流体が流入する流入端面から流体が流出する流出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、及び最外周に配設されたセグメント外周壁を有する、角柱状のハニカムセグメントと、
前記ハニカムセグメントの前記流入端面における所定のセルの開口部、及び前記流出端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部と、を備え、
前記ハニカムセグメントには、前記セルの延びる方向に直交する断面において、少なくとも2種類以上の異なる形状の前記セルが形成されており、
前記ハニカムセグメントは、前記セルの延びる方向に直交する断面の中央を含む中央領域と、当該中央領域の外周側に位置する外周領域と、を有し、
前記ハニカムセグメントは、前記流入端面における前記セルの開口部に前記目封止部が配設された流出セルの周りを、前記流出端面における前記セルの開口部に前記目封止部が配設された流入セルが取り囲むように配列されたセル配列によって形成された繰り返しパターンを有し、前記繰り返しパターンを維持するための繰り返し単位からなる範囲が、前記中央領域であり、
前記ハニカムセグメントの前記流入端面において、前記外周領域における開口率が、前記中央領域における開口率よりも大きくなるように構成され、
前記ハニカムセグメントの前記セグメント外周壁の厚さが、0.3〜1.0mmである、目封止ハニカムセグメント。 - 少なくとも2種類以上の異なる形状の前記セルによって、前記繰り返しパターンが形成されている、請求項5に記載の目封止ハニカムセグメント。
- 前記中央領域に形成された中央領域セルが、前記断面の形状が異なる2種以上のセルを含む、請求項5又は6に記載の目封止ハニカムセグメント。
- 前記外周領域における開口率の値から、前記中央領域における開口率の値を減算した値が、10%以上である、請求項5〜7のいずれか一項に記載の目封止ハニカムセグメント。
- 前記ハニカムセグメントの前記断面の前記繰り返しパターンにおいて、前記流出セルの形状が四角形であり、前記流入セルの形状が五角形又は六角形のいずれか一方であり、四角形の前記流出セルの周りを、8つの五角形の前記流入セル又は4つの六角形の前記流入セルが取り囲むように構成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体。
- 前記ハニカムセグメントの前記断面の前記繰り返しパターンにおいて、前記流出セルの形状が四角形であり、前記流入セルの形状が五角形又は六角形のいずれか一方であり、四角形の前記流出セルの周りを、8つの五角形の前記流入セル又は4つの六角形の前記流入セルが取り囲むように構成されている、請求項5〜8のいずれか一項に記載の目封止ハニカムセグメント。
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