JP6581917B2 - ハニカム構造体 - Google Patents
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Description
図1〜図3に示すように、本発明のハニカム構造体の一の実施形態は、多孔質の隔壁1を有するハニカム構造部4を備えたハニカム構造体100である。多孔質の隔壁1は、流入端面11から流出端面12まで延びる流体の流路となる複数のセル2を区画形成するものである。ハニカム構造部4は、流入端面11及び流出端面12を両端面とする柱状を呈している。
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法について説明する。
タルク、カオリン、アルミナ、シリカ、及び水酸化アルミニウムを用意し、これらを混合してコージェライト化原料を得た。コージェライト化原料は、その化学組成が、SiO2が42〜56質量%、Al2O3が30〜45質量%、及びMgOが12〜16質量%となるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ、及び水酸化アルミニウムを、所定の割合で調合したものである。
図14に示すように、ハニカム構造体100をステンレス鋼製の試験用缶体400内に装着した。そして、ガスバーナー試験機(図示せず)を用いて、燃焼ガスを1.0Nm3/分の流量でハニカム構造体100に流した。この時、燃料としてはプロパンを使用した。そして、ハニカム構造体100を、240秒間で1100℃まで昇温し、1100℃で240秒間保持した後に、25℃のガスを0.9Nm3/分で5分間流した。そして、「燃焼ガスを流し始めてから、25℃のガスを流し終わるまで」を1サイクルとしたときに、当該サイクルを5サイクル繰り返した。その後、ハニカム構造体100を試験用缶体400から取り出し、顕微鏡を用いて、ハニカム構造体100の端面を観察し、クラックの有無を確認した。ハニカム構造体100の端面を観察にて、クラックが確認された場合には、表2の「熱サイクル試験」の欄に、「クラック有り」と記す。一方で、ハニカム構造体100の端面を観察にて、クラックが確認されなかった場合には、表2の「熱サイクル試験」の欄に、「クラック無し」と記す。図14は、実施例の熱サイクル試験における、ハニカム構造体を缶体に挿入した状態を示す模式図である。また、図14において、符号401に示す矢印は、燃焼ガス及び25℃のガスの流れ方向を示している。
HC浄化試験とは、排ガス中のハイドロカーボン(Hydrocarbon;HC)の浄化性能を評価する試験である。具体的には、まず、図15に示すような、排気システム(Manifold System)を作製した。図15に示す排気システム500は、上流からガソリンエンジン501、及び、評価サンプルであるハニカム構造体(図示せず)を装着した触媒コンバーター502を備えたものである。ガソリンエンジン501としては、排気量2000ccのガソリンエンジンを用い、ダイナモメータで動力を吸収した。このような排気システム500を用いて、HC浄化試験を行った。ここで、図15は、実施例のHC浄化試験において用いられる装置を示す模式図である。以下、HC浄化試験の試験方法について更に詳しく説明する。
ハニカム構造体の構成、及び目封止部の構成を、表1及び表2に示すように変更して、実施例2〜17のハニカム構造体を製造した。実施例2においては、実施例1のハニカム構造体に対して、境界部の両端封止セルが点で隣接するように変更を行った。実施例3においては、実施例1のハニカム構造体に対して、境界部の両端封止セルが、点で隣接するものと、辺で隣接するものとが混在するものとなるように変更した。
ハニカム構造体の構成、及び目封止部の構成を、表1及び表2に示すように変更して、比較例1〜6のハニカム構造体を製造した。比較例1のハニカム構造体は、全てのセルについて目封止部を配設しないものとした。また、比較例2〜4のハニカム構造体については、ハニカム構造体の片側の端面のみに目封止部を配設したものとした。
表2に示すように、実施例1〜17のハニカム構造体は、HC浄化試験の結果である「HC比」が、比較例1〜6のハニカム構造体と比較して低くなっている。即ち、実施例1〜17のハニカム構造体は、触媒を早期に活性化させることが可能であり、エンジン冷間始動時のライトオフ性能に優れたものであった。また、表1に示すような、「目封止部の配置形状」、「目封止部の配列」、「目封止部のつながり」、及び「直径に対する境界部の幅の比」を変更することにより、HC浄化試験の結果である「HC比」に変動はみられるものの、比較例1〜6のハニカム構造体と比較した場合には、全て、ライトオフ性能について良好な結果を得ることができた。また、比較例5のように、両側端面に目封止部されたセルを、ハニカム構造部の最外周のみに存在させたとしても、HC浄化試験の結果である「HC比」を低くすることはできなかった。更に、比較例6のように、ハニカム構造部の外周部を研削加工し、ハニカム構造部の最外周に外周コート層を配設したとしても、HC浄化試験の結果である「HC比」を低くすることはできなかった。
Claims (13)
- 流入端面から流出端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造部を備え、
前記ハニカム構造部は、前記セルの延びる方向に直交する断面において、中央部、境界部、及び外周部を含み、
前記中央部は、前記断面の中央部分に存在する前記セルを含む部位であり、
前記境界部は、前記中央部の外周を囲繞するように存在する前記セルを含む部位であり、
前記外周部は、前記境界部の更に外側に存在する前記セルを含む部位であり、
前記境界部に形成された前記セルは、前記流入端面側の端部と前記流出端面側の端部に、当該セルの開口部を封止する目封止部が配設された両端封止セルを含み、
前記中央部に存在する全ての前記セルが、前記流入端面側の端部と前記流出端面側の端部に前記目封止部が配設されていない両端開口セルである、ハニカム構造体。 - 前記外周部の最外周に形成された前記セルは、当該セルの周囲を区画する前記隔壁の一部が欠落した不完全セルを含み、
前記ハニカム構造部は、前記外周部を覆うように配置された外周コート層を有する、請求項1に記載のハニカム構造体。 - 前記外周部の最外周に形成された前記セルは、前記流入端面側の端部と前記流出端面側の端部に、当該セルの開口部を封止する目封止部が配設された最外周両端封止セルを含む、請求項1又は2に記載のハニカム構造体。
- 前記外周部は、
前記境界部の外周を囲繞するように存在する前記セルを含む第一の外周部と、
前記第一の外周部の外周を更に囲繞するように存在する前記セルを含む外周部内境界部と、
前記外周部内境界部の更に外側に存在する前記セルを含む第二の外周部と、を含み、
前記外周部内境界部に形成された前記セルは、前記流入端面側の端部と前記流出端面側の端部に、当該セルの開口部を封止する目封止部が配設された外周部両端封止セルを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のハニカム構造体。 - 前記ハニカム構造部の前記隔壁の平均細孔径が、5μm以上、200μm以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部の前記隔壁の気孔率が、25%以上、70%以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部の前記隔壁の厚さが、0.038mm以上、0.500mm以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部のセル密度が、15個/cm2以上、233個/cm2以下である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部は、前記中央部のセル密度と、前記外周部のセル密度とが異なる、請求項1〜8のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部は、前記中央部のセル密度が、前記外周部のセル密度よりも大である、請求項9に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部の前記隔壁が、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートの群より選択される少なくとも一種のセラミックスを含む材料によって構成されたものである、請求項1〜10のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 内燃機関の排ガス浄化用に用いられる、請求項1〜11のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部の前記隔壁の表面及び前記隔壁の細孔のうちの少なくとも一方に、排ガス浄化用の触媒が担持されている、請求項1〜12のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
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