JP6669593B2 - Honeycomb structure - Google Patents

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本発明は、たとえば、内燃機関の排ガスに含まれる粒子状物質等を捕集するために用いられるハニカム構造体に関する。 The present invention is, for example, relates to a honeycomb structure used for trapping particulate matter or the like contained in the exhaust gas of an internal combustion engine.

内燃機関の排ガスに含まれる粒子状物質等(以下、「PM等」という)を捕集するためのフィルタとして、DPF(Diesel Particulate Filter)と呼ばれるハニカム構造体が知られている(特許文献1参照)。ハニカム構造体は、内燃機関の排気通路に設けられたケーシング内に収容される。このハニカム構造体は、円柱状をなし、外周面を全周に亘って外方へ突出するリング状凸部が形成されている。このリング状凸部は、ハニカム構造体をケーシング内に固定されるための機能を果たす。ハニカム構造体の製造では、ハニカム構造を有する多角形状のワークを加工対象とし、その加工では、ハニカム構造体が円柱状であり、かつ軸方向の中央にリング状凸部が形成されるように、ワークの周面を研削して成形する。研削によって成形されたワークは、リング状凸部を含めて周面全体に塗布層用ペーストが塗布されて塗布層が形成される。   As a filter for trapping particulate matter and the like (hereinafter referred to as “PM etc.”) contained in exhaust gas of an internal combustion engine, a honeycomb structure called DPF (Diesel Particulate Filter) is known (see Patent Document 1). ). The honeycomb structure is housed in a casing provided in an exhaust passage of the internal combustion engine. This honeycomb structure has a columnar shape, and is formed with a ring-shaped convex portion that protrudes outward over the entire outer peripheral surface. The ring-shaped convex portion functions to fix the honeycomb structure in the casing. In the manufacture of the honeycomb structure, a polygonal workpiece having a honeycomb structure is processed, and in the processing, the honeycomb structure is cylindrical and a ring-shaped convex portion is formed at the center in the axial direction. Grind and shape the peripheral surface of the work. The coating formed on the workpiece formed by grinding is coated with the coating layer paste on the entire peripheral surface including the ring-shaped projections to form a coating layer.

特開2014−64978号公報JP 2014-64978 A

特許文献1に開示されているハニカム構造体では、リング状凸部がハニカム構造を有して構成されることから、リング状凸部の強度としては、十分とは言い切れない。本発明の目的は、リング状凸部を備えるハニカム構造体の強度向上を図ることにある。 In the honeycomb structure disclosed in Patent Literature 1, since the ring-shaped protrusion has a honeycomb structure, the strength of the ring-shaped protrusion is not necessarily sufficient. An object of the present invention is improving the strength of the honeycomb structure comprising a ring-shaped protrusion in FIGS Turkey.

上記目的を達成するハニカム構造体は、断面ハニカム形状の隔壁によって区画された複数のセルが並設されている柱状のセラミックブロックと、前記セラミックブロックの周面を被覆する外装材層と、前記セラミックブロックの外周面を全周に亘って外方へ突出するとともに前記外装材層と一体物として構成されたリング状凸部とを有する。   A honeycomb structure that achieves the above object is a columnar ceramic block in which a plurality of cells partitioned by honeycomb-shaped partition walls are arranged side by side, an exterior material layer covering a peripheral surface of the ceramic block, and the ceramic The outer peripheral surface of the block protrudes outward over the entire circumference and has a ring-shaped convex portion formed integrally with the exterior material layer.

この構成によれば、外装材層とリング状凸部とが一体物として構成されていて、リング状凸部にセラミックブロックが備えるようなセルは形成されていない。したがって、リング状凸部にセルが形成されている構成に比べて、リング状凸部の強度向上が可能となる。   According to this configuration, the exterior material layer and the ring-shaped protrusion are formed as an integral body, and no cell is formed such that the ceramic block is provided in the ring-shaped protrusion. Therefore, the strength of the ring-shaped protrusion can be improved as compared with a configuration in which cells are formed on the ring-shaped protrusion.

上記ハニカム構造体において、前記リング状凸部は、断面台形状をなし、前記セラミックブロックの一端側に第1傾斜面を有するとともに他端側に第2傾斜面を有し、頂面からの前記第1傾斜面の下り傾斜角と頂面からの前記第2傾斜面の下り傾斜角とが等しいことが好ましい。   In the above honeycomb structure, the ring-shaped convex portion has a trapezoidal cross section, has a first inclined surface on one end side of the ceramic block and a second inclined surface on the other end side, and has It is preferable that the downward inclination angle of the first inclined surface is equal to the downward inclination angle of the second inclined surface from the top surface.

この構成によれば、第1傾斜面と第2傾斜面を用いてハニカム構造体を被取付部に取り付ける際には、それら傾斜面に対して、軸方向において均等に力が作用するため、リング状凸部に部分的に高い応力がかかることなく、リング状凸部の破損を防ぐことができる。   According to this configuration, when the honeycomb structure is attached to the attachment portion using the first inclined surface and the second inclined surface, a force is uniformly applied to the inclined surfaces in the axial direction. It is possible to prevent damage to the ring-shaped protrusion without applying high stress to the protrusion in a part.

上記ハニカム構造体において、前記リング状凸部は、無機粒子、無機繊維、及び無機バインダを含んで形成されることが好ましい。
この構成によれば、リング状凸部の強度をさらに向上させることができる。
In the above honeycomb structure, it is preferable that the ring-shaped convex portion is formed including inorganic particles, inorganic fibers, and an inorganic binder.
According to this configuration, the strength of the ring-shaped projection can be further improved.

上記ハニカム構造体において、前記セラミックブロックは、複数のハニカム部材が接合層を介して結束されてなることが好ましい。
この構成によれば、部分的に接合層と外装材層が接するため、セラミックブロックと外層材層及びリング状凸部との密着性が向上する。
In the above honeycomb structure, it is preferable that the ceramic block is formed by binding a plurality of honeycomb members via a bonding layer.
According to this configuration, since the bonding layer and the exterior material layer are partially in contact with each other, the adhesion between the ceramic block, the outer layer material layer, and the ring-shaped protrusion is improved.

上記ハニカム構造体において、前記隔壁の気孔率が、60〜75%であることが好ましい。
この構成によれば、ハニカム構造体の圧力損失を低減させつつ、リング状凸部の強度向上の効果を最大限に発揮できる。
In the above honeycomb structure, it is preferable that the porosity of the partition wall is 60 to 75%.
According to this configuration, the effect of improving the strength of the ring-shaped protrusion can be maximized while reducing the pressure loss of the honeycomb structure.

上記ハニカム構造体において、前記セラミックブロックの外周面に充填層が形成されていることが好ましい。
セラミックブロックと外装材層との間に、充填層を形成することで、外装材層の剥離を抑制することができる。
In the above honeycomb structure, it is preferable that a filling layer is formed on an outer peripheral surface of the ceramic block.
By forming the filling layer between the ceramic block and the exterior material layer, peeling of the exterior material layer can be suppressed.

上記ハニカム構造体において、前記充填層は、前記セラミックブロックの最外周を構成するハニカム部材のうち、相対的に断面積の大きいハニカム部材の外周面に形成されていることが好ましい。   In the above honeycomb structure, it is preferable that the filling layer is formed on an outer peripheral surface of a honeycomb member having a relatively large cross-sectional area among honeycomb members constituting an outermost periphery of the ceramic block.

セラミックブロックの最外周を構成するハニカム部材のうち、相対的に断面積の大きいハニカム部材は、外周面に加工凹凸面が少ないため、外装材層との密着性が悪く剥離しやすいが、この構成にすることで、外装材層の剥離を抑制することができる。   Of the honeycomb members constituting the outermost periphery of the ceramic block, the honeycomb member having a relatively large cross-sectional area has a small processed uneven surface on the outer peripheral surface, and thus has poor adhesion to the exterior material layer and is easily peeled. By doing so, peeling of the exterior material layer can be suppressed.

上記ハニカム構造体において、前記充填層は、前記外装材層及び前記リング状凸部と一体物として構成されることが好ましい。
この構成によれば、充填層と外装材層およびリング状凸部との密着性が向上する。また、充填層形成工程が不要となる。
In the above-mentioned honeycomb structure, it is preferred that the filling layer is constituted as one with the exterior material layer and the ring-shaped convex portion.
According to this configuration, the adhesion between the filling layer, the exterior material layer, and the ring-shaped protrusion is improved. Further, the step of forming a filling layer is not required.

上記目的を達成するハニカム構造体の製造方法は、断面ハニカム形状の隔壁によって区画された複数のセルが並設されている柱状のセラミックブロックを形成するセラミックブロック形成工程と、周方向に沿って延びる環状の凹溝が形成された型枠の内部に、前記型枠の内面と所定間隔をおいて前記セラミックブロックを配置する配置工程と、前記型枠の内面と前記セラミックブロックとの間に外装材層用ペーストを充填する充填工程と、前記外装材層用ペーストを乾燥固化させて前記セラミックブロックに外装材層及びリング状凸部を形成する乾燥工程とを有する。   A method for manufacturing a honeycomb structure that achieves the above object includes a ceramic block forming step of forming a columnar ceramic block in which a plurality of cells partitioned by honeycomb-shaped partition walls are juxtaposed, and extending in a circumferential direction. An arranging step of arranging the ceramic block at a predetermined distance from an inner surface of the mold inside a mold in which an annular concave groove is formed; and an exterior material between the inner surface of the mold and the ceramic block. A filling step of filling the layer paste; and a drying step of drying and solidifying the exterior material layer paste to form the exterior material layer and the ring-shaped protrusions on the ceramic block.

この製造方法によれば、リング状凸部にセラミックブロックが備えるようなセルは形成されず、しかも、リング状凸部が外装材層と一体物であるハニカム構造体を製造することができる。上記特許文献1に開示された技術のような、リング状凸部をセラミックブロックに対する研削によって成形し、そのリング状凸部に塗布層用ペーストを塗布する構成に比べて、製造が容易になる。   According to this manufacturing method, it is possible to manufacture a honeycomb structure in which a cell in which the ceramic block is provided in the ring-shaped protrusion is not formed, and the ring-shaped protrusion is integrated with the exterior material layer. The manufacturing becomes easier as compared with a configuration in which a ring-shaped convex portion is formed by grinding a ceramic block and a paste for an application layer is applied to the ring-shaped convex portion as in the technique disclosed in Patent Document 1.

上記ハニカム構造体の製造方法において、前記セラミックブロック形成工程は、複数のハニカム部材を接合してハニカム集合体を形成し、該ハニカム集合体の周面を研削してセラミックブロックを形成する工程を含むことが好ましい。   In the method for manufacturing a honeycomb structure, the ceramic block forming step includes a step of joining a plurality of honeycomb members to form a honeycomb aggregate, and grinding a peripheral surface of the honeycomb aggregate to form a ceramic block. Is preferred.

この製造方法によれば、セラミックブロックにリング状凸部が備えられるように、セラミックブロックを研削する必要がなく、それだけ、研削が容易となる。   According to this manufacturing method, it is not necessary to grind the ceramic block so that the ring-shaped convex portion is provided on the ceramic block, and the grinding becomes easier accordingly.

本発明によれば、リング状凸部を備えるハニカム構造体のリング状凸部の強度が向上し、特に排気通路に設置して使用した際に破損せず、ハニカム構造体をケーシング内に確実に固定できる。また、リング状凸部の強度が向上したハニカム構造体を容易に製造することができる。   Advantageous Effects of Invention According to the present invention, the strength of the ring-shaped protrusion of the honeycomb structure having the ring-shaped protrusion is improved, and the honeycomb structure is securely placed in the casing without being damaged particularly when used in an exhaust passage. Can be fixed. Further, it is possible to easily manufacture a honeycomb structure in which the strength of the ring-shaped convex portion is improved.

(a)本実施形態のハニカム構造体の斜視図。(b)本実施形態のハニカム構造体の側面図。(A) A perspective view of a honeycomb structure of the present embodiment. (B) The side view of the honeycomb structure of this embodiment. (a)図1におけるA−A線での一部断面図。(b)(a)の部分拡大図。(A) Partial sectional drawing in the AA line in FIG. (B) The elements on larger scale of (a). (a)ハニカム部材の斜視図。(b)ハニカム部材のB−B断面図。(A) A perspective view of a honeycomb member. (B) BB sectional drawing of a honeycomb member. 表面に充填層を形成したハニカム集合体の斜視図。FIG. 3 is a perspective view of a honeycomb aggregate having a filling layer formed on the surface. 表面に充填層を形成したハニカム集合体を研削した後のセラミックブロックの斜視図。The perspective view of the ceramic block after grinding the honeycomb aggregate which formed the filling layer on the surface. ハニカム構造体の製造方法における配置工程を示し、(a)は正面図、(b)は平面図。4A and 4B show an arrangement process in a method for manufacturing a honeycomb structure, wherein FIG. 5A is a front view and FIG. ハニカム構造体の製造方法における配置工程を示す斜視図。FIG. 7 is a perspective view showing an arrangement step in the method for manufacturing a honeycomb structure. ハニカム構造体の製造方法における充填工程を示す正面図。The front view which shows the filling process in the manufacturing method of a honey-comb structure. ハニカム構造体の製造方法における乾燥工程後、充填装置からハニカム構造体を取り出し可能な状態を示す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the honeycomb structure can be taken out of the filling device after the drying step in the method for manufacturing a honeycomb structure.

ハニカム構造体の一実施形態を図1〜9に従って説明する。
図1(a)(b)に示すように、本実施形態のハニカム構造体10は、円柱状をなすセラミックブロック11を有している。セラミックブロック11は、柱状をなすハニカム部材12が複数、接合層13によって接合されていることによって構成している。接合層は、ハニカム構造体の製造に使用される公知の材料、例えば無機粒子、無機バインダ、無機繊維等を含有するものを適宜採用することができる。また、後述する充填層及び外装材層の形成に用いられる材料を選択してもよい。これらは、一種のみが単独で使用されてもよいし、二種以上が組み合わされて使用されてもよい。
One embodiment of the honeycomb structure will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the honeycomb structure 10 of the present embodiment has a ceramic block 11 having a columnar shape. The ceramic block 11 is formed by joining a plurality of columnar honeycomb members 12 with a joining layer 13. As the bonding layer, a known material used for manufacturing a honeycomb structure, for example, a material containing inorganic particles, an inorganic binder, an inorganic fiber, or the like can be appropriately used. Further, a material used for forming a filling layer and a packaging material layer described later may be selected. These may be used alone or in combination of two or more.

図2,3に示すように、ハニカム部材12は、柱状の周壁12aと、周壁12aの内部を周壁12aの軸方向に延びる複数のセルに区画する断面ハニカム形状の隔壁12bと備えている。図3(a)(b)に示すように、隔壁12bにより区画されたセルCは、一方の端部が開放されているとともに他方の端部が封止材12cにより閉塞されている第1セルC1と、一方の端部が封止材12cにより閉塞されているとともに他方の端部が開放されている第2セルC2との2種類のセルから構成されている。セルCは、流体の流路として機能し、第1セルC1の開口を流路上流側の第1端面、第2セルC2の開口を下流側の第2端面とすると、排ガスGは、第1端面から隔壁12bを通り、第2セルC2へ流入し、第2端面から排出される。   As shown in FIGS. 2 and 3, the honeycomb member 12 includes a columnar peripheral wall 12a and a partition wall 12b having a honeycomb cross section that partitions the inside of the peripheral wall 12a into a plurality of cells extending in the axial direction of the peripheral wall 12a. As shown in FIGS. 3A and 3B, the cell C partitioned by the partition wall 12b has a first cell that is open at one end and closed at the other end by a sealing material 12c. C1 and a second cell C2, one end of which is closed by a sealing material 12c and the other end of which is open. The cell C functions as a fluid flow path, and when the opening of the first cell C1 is a first end face on the upstream side of the flow path and the opening of the second cell C2 is a second end face on the downstream side, the exhaust gas G is It flows into the second cell C2 from the end face through the partition 12b, and is discharged from the second end face.

ハニカム部材の周壁及び隔壁は、主として多孔質セラミックから形成されている。このセラミックの具体例としては、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミックや、炭化珪素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミックや、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、シリカ、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック、金属珪素−炭化珪素複合材等が挙げられる。これらは、一種のみが単独で使用されてもよいし、二種以上が組み合わされて使用されてもよい。   The peripheral wall and the partition wall of the honeycomb member are mainly formed of porous ceramic. Specific examples of this ceramic include nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride, and carbide ceramics such as silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide, alumina, zirconia, Examples include cordierite, mullite, silica, oxide ceramics such as aluminum titanate, and a metal silicon-silicon carbide composite material. These may be used alone or in combination of two or more.

封止材を形成する主な材料としては、上記ハニカム部材と同一の特性、例えば熱膨張率等を確保する点から、ハニカム部材と同一の多孔質セラミックにより構成されることが好ましい。   The main material forming the sealing material is preferably made of the same porous ceramic as the honeycomb member from the viewpoint of securing the same characteristics as the above-mentioned honeycomb member, for example, the coefficient of thermal expansion.

隔壁には、白金族元素(例えばPt等)や、その他の金属元素及びその酸化物等からなる酸化触媒が担持されていてもよい。この場合、隔壁の表面及び内部に捕集されたPM等の除去が、そうした酸化触媒の触媒作用により促進される。隔壁の厚みの上限は、好ましくは0.45mm、より好ましくは0.33mmである。かかる場合、例えば隔壁の表面及び内部に捕集されたPM等を除去する際、排ガスが隔壁を通過する際の抵抗が低減し、圧力損失を低減することができる。隔壁の厚みの下限は、0.1mmであることが好ましい。かかる場合、ハニカム構造体の機械的強度を充分に確保することができる。   The partition wall may support an oxidation catalyst composed of a platinum group element (for example, Pt or the like) or another metal element and an oxide thereof. In this case, removal of PM and the like trapped on the surface and inside of the partition is promoted by the catalytic action of the oxidation catalyst. The upper limit of the thickness of the partition wall is preferably 0.45 mm, more preferably 0.33 mm. In such a case, for example, when removing PM or the like trapped on the surface and inside of the partition, the resistance when the exhaust gas passes through the partition is reduced, and the pressure loss can be reduced. The lower limit of the thickness of the partition wall is preferably 0.1 mm. In such a case, the mechanical strength of the honeycomb structure can be sufficiently ensured.

隔壁に形成されるセルの開口率の下限は、好ましくは55%、より好ましくは60%である。また、セルの開口率の上限は、好ましくは70%、より好ましくは65%である。開口率がかかる範囲にある場合、ハニカム構造体の圧力損失を低減することができる。また、セラミックブロックの必要な強度を保持することができる。なお、本発明において、開口率とは、セラミックブロックを構成するセルの長手方向に対して垂直なセラミックブロックの断面積に対する全てのセルの長手方向に対する垂直方向の断面積の合計の割合(%)をいう。   The lower limit of the aperture ratio of the cells formed in the partition walls is preferably 55%, more preferably 60%. The upper limit of the cell opening ratio is preferably 70%, more preferably 65%. When the opening ratio is in such a range, the pressure loss of the honeycomb structure can be reduced. Further, the required strength of the ceramic block can be maintained. In the present invention, the opening ratio is a ratio (%) of the total of the cross-sectional areas in the vertical direction to the longitudinal direction of all the cells to the cross-sectional area of the ceramic block perpendicular to the longitudinal direction of the cells constituting the ceramic block. Say.

隔壁の気孔率の下限は、好ましくは60%、より好ましくは62%である。隔壁の気孔率を60%以上とすることにより、圧力損失を低減することができる。また、触媒の担持量を多くすることができ、排ガスの浄化性能の向上を図ることができる。一方、隔壁の気孔率の上限は、好ましくは75%、より好ましくは70%である。隔壁の気孔率を75%以下とすることにより、セル隔壁の機械的強度の向上を図り、例えばハニカム構造体の再生時等におけるクラックの発生を抑制することができる。   The lower limit of the porosity of the partition walls is preferably 60%, more preferably 62%. The pressure loss can be reduced by setting the porosity of the partition walls to 60% or more. Further, the amount of supported catalyst can be increased, and the purification performance of exhaust gas can be improved. On the other hand, the upper limit of the porosity of the partition walls is preferably 75%, more preferably 70%. By setting the porosity of the partition walls to 75% or less, the mechanical strength of the cell partition walls can be improved, and for example, the generation of cracks at the time of regeneration of the honeycomb structure can be suppressed.

隔壁の気孔率、気孔径は、水銀圧入法により、水銀ポロシメーター(島津製作所製オートポアIV9510)を用いて、接触角を130°、表面張力を485mN/mの条件で測定する。   The porosity and pore diameter of the partition are measured by a mercury porosimetry using a mercury porosimeter (Autopore IV9510 manufactured by Shimadzu Corporation) at a contact angle of 130 ° and a surface tension of 485 mN / m.

隔壁の気孔率は、原料の粒子径の調整、造孔剤の添加、焼成条件等により調整することができる。造孔剤の具体例としては、微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト、デンプン等が挙げられる。バルーンの具体例としては、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュ(FA)バルーン、ムライトバルーン等の酸化物セラミックを主成分とするバルーン等が挙げられる。これらは、一種のみが単独で使用されてもよいし、二種以上が組み合わされて使用されてもよい。   The porosity of the partition walls can be adjusted by adjusting the particle size of the raw material, adding a pore-forming agent, firing conditions, and the like. Specific examples of the pore former include balloons that are micro hollow spheres, spherical acrylic particles, graphite, starch, and the like. Specific examples of balloons include alumina-based balloons, glass microballoons, shirasu balloons, fly ash (FA) balloons, mullite balloons, and other balloons mainly containing an oxide ceramic. These may be used alone or in combination of two or more.

図2(a)(b)に示すように、第1方向及び第2方向において、最も外側に位置する2つのハニカム部材12は、外方を指向する周壁12aの外側に充填層14が接合されている。充填層14は、2つのハニカム部材12の周壁12aに接する接合面14aと外側に位置する円弧面14bとを有している。したがって、セラミックブロック11の周面は、ハニカム部材12の周壁12a及び隔壁12bの壁端面と、充填層14の円弧面14bとから構成されている。   As shown in FIGS. 2A and 2B, in the first direction and the second direction, the two outermost honeycomb members 12 have the filling layer 14 bonded to the outer side of the outer peripheral wall 12 a. ing. The filling layer 14 has a joining surface 14a in contact with the peripheral wall 12a of the two honeycomb members 12 and an arc surface 14b located outside. Therefore, the peripheral surface of the ceramic block 11 is composed of the peripheral wall 12a of the honeycomb member 12, the wall end surfaces of the partition walls 12b, and the arc surface 14b of the filling layer 14.

図1に示されるように、ハニカム構造体10は、環状に形成されたリング状凸部20を有している。リング状凸部20は、セラミックブロック11の中心軸線X方向における中央であって、セラミックブロック11の外周面を全周に亘って外方へ突出している。リング状凸部20は、セラミックブロック11の中心軸線Xを含む仮想断面において、断面形状が台形状に形成されている。リング状凸部20は、頂面21とセラミックブロック11の周面に接する内面とを有し、これら頂面21と内面とはセラミックブロック11の径方向において対向している。また、リング状凸部20は、セラミックブロック11の一方の第1端部11a側に位置する第1傾斜面23とセラミックブロック11の他方の第2端部11b側に位置する第2傾斜面24とを有している。第1傾斜面23における頂面21からの下り傾斜角に相当するθ1と第2傾斜面24における頂面21からの下り傾斜角に相当するθ2は、等しくなるように設定されている。   As shown in FIG. 1, the honeycomb structure 10 has a ring-shaped convex portion 20 formed in an annular shape. The ring-shaped protrusion 20 is located at the center of the ceramic block 11 in the direction of the central axis X, and protrudes outward over the entire outer peripheral surface of the ceramic block 11. The ring-shaped protrusion 20 has a trapezoidal cross-sectional shape in a virtual cross-section including the central axis X of the ceramic block 11. The ring-shaped projection 20 has a top surface 21 and an inner surface that is in contact with the peripheral surface of the ceramic block 11, and the top surface 21 and the inner surface face each other in the radial direction of the ceramic block 11. Further, the ring-shaped convex portion 20 has a first inclined surface 23 located on one first end 11a side of the ceramic block 11 and a second inclined surface 24 located on the other second end portion 11b side of the ceramic block 11. And Θ1 corresponding to the downward inclination angle from the top surface 21 on the first inclined surface 23 and θ2 corresponding to the downward inclination angle from the top surface 21 on the second inclined surface 24 are set to be equal.

リング状凸部20は、周方向に交互に配置されている平坦部20Aと円弧部20Bとを有している。平坦部20Aは、セラミックブロック11の第1方向及び第2方向に位置し、頂面21が平坦面によって構成されている。円弧部20Bは、頂面21が円弧面によって構成されている。   The ring-shaped convex portion 20 has flat portions 20A and circular arc portions 20B alternately arranged in the circumferential direction. The flat portion 20A is located in the first direction and the second direction of the ceramic block 11, and the top surface 21 is formed by a flat surface. The top surface 21 of the arc portion 20B is constituted by an arc surface.

図1に示すように、ハニカム構造体10は、外装材層30を有している。外装材層30は、セラミックブロック11の第1端部11a側の周面全体を被覆する第1外装材層30Aとセラミックブロック11の第2端部11b側の周面全体を被覆する第2外装材層30Bとを有している。外装材層30とリング状凸部20とは一体物として構成している。したがって、セラミックブロック11は、周面全体が一体物としてのリング状凸部20及び外装材層30によって被覆されている。図1に示すように、セラミックブロック11の中心軸線Xを含む仮想断面において、第1外装材層30Aの外周面とリング状凸部20の第1傾斜面23とがなす角度K1と第2外装材層30Bの外周面とリング状凸部20の第2傾斜面24とがなす角度K2とは、等しく設定されている。   As shown in FIG. 1, the honeycomb structure 10 has an exterior material layer 30. The exterior material layer 30 covers the entire peripheral surface of the ceramic block 11 on the first end 11a side, and the second exterior material covers the entire peripheral surface of the ceramic block 11 on the second end 11b side. And a material layer 30B. The exterior material layer 30 and the ring-shaped convex portion 20 are configured as an integral body. Therefore, the entire peripheral surface of the ceramic block 11 is covered with the ring-shaped convex portion 20 and the exterior material layer 30 as an integral body. As shown in FIG. 1, in an imaginary cross section including the central axis X of the ceramic block 11, the angle K1 formed by the outer peripheral surface of the first exterior material layer 30A and the first inclined surface 23 of the ring-shaped convex portion 20 and the second exterior The angle K2 formed between the outer peripheral surface of the material layer 30B and the second inclined surface 24 of the ring-shaped projection 20 is set to be equal.

リング状凸部及び外装材層は、同一材料により、一体的に形成され、無機粒子、無機繊維、無機バインダを含有する。無機粒子は、リング状凸部及び外装材層のマトッリクス材料として機能する。無機粒子の具体例としては、炭化珪素、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ムライト、ジルコニア、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム、チタニア、シリカ及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれるセラミックス等が挙げられる。これらは、単独で使用されてもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。   The ring-shaped convex portion and the exterior material layer are integrally formed of the same material, and contain inorganic particles, inorganic fibers, and an inorganic binder. The inorganic particles function as a matrix material for the ring-shaped protrusions and the exterior material layer. Specific examples of the inorganic particles include ceramics selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride, cordierite, alumina, mullite, zirconia, zirconium phosphate, aluminum titanate, titania, silica, and combinations thereof. These may be used alone or in combination of two or more.

無機繊維は、リング状凸部及び外装材層の強度を向上させる機能を有する。この種の無機繊維の具体例としては、シリカ−アルミナファイバ、ムライトファイバ、シリカファイバ、アルミナファイバ等が挙げられる。これらは、単独で使用されてもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。   The inorganic fibers have a function of improving the strength of the ring-shaped convex portion and the exterior material layer. Specific examples of this type of inorganic fiber include silica-alumina fiber, mullite fiber, silica fiber, and alumina fiber. These may be used alone or in combination of two or more.

無機バインダは、リング状凸部及び外装材層の強度を向上させる機能を有する。この種の無機バインダの具体例としては、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル等が挙げられる。これらは、単独で使用されてもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。   The inorganic binder has a function of improving the strength of the ring-shaped convex portion and the exterior material layer. Specific examples of this type of inorganic binder include alumina sol, silica sol, titania sol, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

上記無機繊維に代えて、或いは無機繊維とともに、無機中空体(無機バルーン)を、リング状凸部及び外装材層に含有させてもよい。この種の無機中空体の具体例としては、ガラスマイクロバルーン、アルミナバルーン、ムライトバルーン、シリカバルーン等が挙げられる。無機中空体の平均粒径は特に限定されるものではない。   Instead of the inorganic fiber or together with the inorganic fiber, an inorganic hollow body (inorganic balloon) may be contained in the ring-shaped convex portion and the exterior material layer. Specific examples of this kind of inorganic hollow body include a glass micro balloon, an alumina balloon, a mullite balloon, a silica balloon and the like. The average particle size of the inorganic hollow body is not particularly limited.

リング状凸部及び外装材層には、他の成分として有機バインダが含有されてもよい。有機バインダの具体例としては、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース等の親水性有機高分子が挙げられる。これらは、単独で使用されてもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。有機バインダは熱により除去されるため、加熱後はリング状凸部及び外装材層には含まれない。   The ring-shaped convex portion and the exterior material layer may contain an organic binder as another component. Specific examples of the organic binder include hydrophilic organic polymers such as carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, methyl cellulose, and ethyl cellulose. These may be used alone or in combination of two or more. Since the organic binder is removed by heat, it is not included in the ring-shaped convex portion and the exterior material layer after heating.

リング状凸部及び外装材層の気孔率の下限は、好ましくは20%、より好ましくは30%である。リング状凸部及び外装材層の気孔率を20%以上とすることにより、強度を向上させることができるとともに、熱膨張によるリング状凸部の破損を防ぐことができる。一方、リング状凸部及び外装材層の気孔率の上限は、隔壁の気孔率よりも低く、好ましくは50%、より好ましくは45%である。リング状凸部及び外装材層の気孔率を50%以下とすることにより、リング状凸部の強度の向上を図ることができる。   The lower limit of the porosity of the ring-shaped convex portion and the exterior material layer is preferably 20%, more preferably 30%. By setting the porosity of the ring-shaped convex portion and the exterior material layer to 20% or more, the strength can be improved and breakage of the ring-shaped convex portion due to thermal expansion can be prevented. On the other hand, the upper limit of the porosity of the ring-shaped convex portion and the exterior material layer is lower than the porosity of the partition wall, preferably 50%, more preferably 45%. By setting the porosity of the ring-shaped protrusion and the exterior material layer to 50% or less, the strength of the ring-shaped protrusion can be improved.

本実施形態のハニカム構造体の各寸法は、適宜設定されるが、例えばセラミックブロックの直径が好ましくは140〜150mmであり、長手方向の長さが好ましくは100〜170mmである。また、リング状凸部の形状としては、中心軸線X方向における基端部の幅に相当するX1が好ましくは20〜22mm、平坦部20Aの上面幅に相当するX2が好ましくは19〜21mmである。また、中心軸線Xから第1方向における外装材層30の外周面から、円弧部20Bの外周面を含む仮想周面25までの高さY1が好ましくは6〜7mm、外装材層30の外周面から平坦部20Aの上面までの高さY2が好ましくは4〜5mmである。第1傾斜面23の頂面21に対する傾斜角θ1、第2傾斜面24の頂面21に対する傾斜角θ2は、共に好ましくは27〜43度である。第1外装材層30A及び第2外装材層30Bの厚さは好ましくは0.05〜1.0mmである。   Each dimension of the honeycomb structure of the present embodiment is appropriately set. For example, the diameter of the ceramic block is preferably 140 to 150 mm, and the length in the longitudinal direction is preferably 100 to 170 mm. As the shape of the ring-shaped convex portion, X1 corresponding to the width of the base end portion in the direction of the central axis X is preferably 20 to 22 mm, and X2 corresponding to the upper surface width of the flat portion 20A is preferably 19 to 21 mm. . The height Y1 from the outer peripheral surface of the outer packaging material layer 30 in the first direction from the central axis X to the virtual peripheral surface 25 including the outer peripheral surface of the arc portion 20B is preferably 6 to 7 mm, and the outer peripheral surface of the outer packaging material layer 30 Is preferably 4 to 5 mm from the upper surface of the flat portion 20A to the upper surface. Both the inclination angle θ1 of the first inclined surface 23 with respect to the top surface 21 and the inclination angle θ2 of the second inclined surface 24 with respect to the top surface 21 are preferably 27 to 43 degrees. The thickness of the first exterior material layer 30A and the second exterior material layer 30B is preferably 0.05 to 1.0 mm.

本実施形態のハニカム構造体は、排ガス浄化装置として、例えば排ガスを排出する排気通路の途中に設けられるケーシング内に配置されることにより使用される。リング状凸部の第1傾斜面及び第2傾斜面がケーシングの内面と、当接することにより、ハニカム構造体は、ケーシング内に保持され、上下左右方向、通気方向への移動が規制される。また、リング状凸部の平坦部とケーシングの内面を当接することにより、ハニカム構造体の周面方向への移動が規制される。   The honeycomb structure of the present embodiment is used as an exhaust gas purifying device, for example, by being disposed in a casing provided in the middle of an exhaust passage for discharging exhaust gas. By contacting the first inclined surface and the second inclined surface of the ring-shaped projection with the inner surface of the casing, the honeycomb structure is held in the casing, and the movement in the vertical and horizontal directions and the ventilation direction is regulated. In addition, by abutting the flat portion of the ring-shaped convex portion and the inner surface of the casing, the movement of the honeycomb structure in the circumferential direction is restricted.

以下、本発明のハニカム構造体の製造方法について具体的に説明する。なお、本発明のハニカム構造体の製造方法は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。   Hereinafter, the method for manufacturing the honeycomb structure of the present invention will be specifically described. In addition, the manufacturing method of the honeycomb structure of the present invention is not limited to the following configuration, and can be appropriately changed and applied without changing the gist of the present invention.

図4〜9に基づいて、ハニカム構造体の製造方法について説明する。ハニカム構造体は、セラミックブロック形成工程、配置工程、充填工程、乾燥工程を順に経ることによって製造される。   A method for manufacturing a honeycomb structure will be described with reference to FIGS. The honeycomb structure is manufactured by sequentially performing a ceramic block forming step, an arrangement step, a filling step, and a drying step.

(セラミックブロック形成工程)
セラミックブロック形成工程は、成形工程、接合工程、及び研削工程を有する。
[成形工程]
ハニカム成形体は、4つの周壁から構成される四角柱状をなしていて、周壁の内部を周壁の軸方向に延びる複数のセルに区画する断面ハニカム形状の隔壁と備えている。セラミック粉末及びバインダを含む原料組成物を、押出成形機を用いて押出成形することでハニカム成形体となる。押出成形されたハニカム成形体は、乾燥機を用いて乾燥する。原料組成物としては、上述したハニカム構造体に用いられる材料を用いることができる。乾燥処理は、ハニカム構造体の製造工程で用いられる公知の処理を採用することができる。
(Ceramic block forming process)
The ceramic block forming step includes a forming step, a joining step, and a grinding step.
[Molding process]
The honeycomb formed body has a quadrangular prism shape composed of four peripheral walls, and is provided with partition walls having a honeycomb cross section that divides the inside of the peripheral wall into a plurality of cells extending in the axial direction of the peripheral wall. The raw material composition containing the ceramic powder and the binder is extruded using an extruder to form a honeycomb formed body. The extruded honeycomb formed body is dried using a dryer. As the raw material composition, the materials used for the above-described honeycomb structure can be used. For the drying treatment, a known treatment used in the manufacturing process of the honeycomb structure can be employed.

乾燥されたハニカム成形体は、切断装置を用いて所望の長さに切断される。切断された端面について、所定量の封止材ペーストを充填してセルを目封じすることによって、第1セル及び第2セルが構成される。目封じしたハニカム成形体は、乾燥後、脱脂炉中で加熱して脱脂され、さらに、焼成炉内で焼成されて、ハニカム部材が作製される。   The dried honeycomb formed body is cut into a desired length using a cutting device. A first cell and a second cell are formed by filling the cut end face with a predetermined amount of a sealing material paste and plugging the cells. The dried honeycomb formed body is dried and heated in a degreasing furnace to be degreased, and then fired in a firing furnace to produce a honeycomb member.

[接合工程]
ハニカム部材の接合工程では、16本のハニカム部材を互いに接合する。ハニカム部材は、軸方向が互いに平行となるとともに、隣り合うハニカム部材同士であって、対向する周壁同士は、面方向が平行となるように所定の間隔をおいて配置される。周壁同士の間には接合層が形成され、ハニカム部材は、その接合層によって四角柱状をなすように接合される。
[Joining process]
In the honeycomb member joining step, 16 honeycomb members are joined to each other. The honeycomb members are parallel to each other in the axial direction, and are adjacent to each other, and the opposing peripheral walls are arranged at predetermined intervals so that the surface directions are parallel. A joining layer is formed between the peripheral walls, and the honeycomb members are joined by the joining layer so as to form a quadrangular prism.

図4に示すように、接合されたハニカム部材12の壁面には充填部材を含むスラリーを塗布及び乾燥させることにより長方形板状の充填層31を形成した。充填層31は、接合されたハニカム部材の4つの壁面に対して、それら壁面に露出した接合層13の端面を被覆するようにそれぞれ配置される。このようにしてハニカム部材12が互いに接合されて周壁に充填層31を有するハニカム集合体32が作製される。   As shown in FIG. 4, a rectangular plate-like filling layer 31 was formed on the wall surface of the joined honeycomb member 12 by applying and drying a slurry containing the filling member. The filling layer 31 is disposed on the four wall surfaces of the joined honeycomb members so as to cover the end surfaces of the bonding layer 13 exposed on the four wall surfaces. In this way, the honeycomb members 12 are joined to each other to produce a honeycomb aggregate 32 having the filling layer 31 on the peripheral wall.

[研削工程]
ダイヤモンドカッターのついた研削装置を用いてハニカム集合体32の形状が円柱状となるように研削することで、図5に示される円柱状をなすセラミックブロック11が作製される。
[Grinding process]
The honeycomb block 32 is ground using a grinding machine equipped with a diamond cutter so that the shape of the honeycomb aggregate 32 is cylindrical, whereby the cylindrical ceramic block 11 shown in FIG. 5 is manufactured.

(配置工程)
配置工程では、セラミックブロック11について、リング状凸部及び外装材層を形成するための充填装置に配置する工程である。図6(a)(b)及び図7に示すように、充填装置80は、円板状に形成された型枠としての載置プレート81を有し、この載置プレート81の上方には、載置プレート81と同じ形成に形成された型枠としての押圧プレート82を有している。これら載置プレート81と押圧プレート82とは、それら中心軸線が互いに同軸となるように配置されている。載置プレート81の載置面81aと押圧プレート82の押圧面82aとは、面方向が互いに平行となるように設定されている。載置プレート81には弁機能を有する充填部81bを有している。押圧プレート82は、内外を連通する連通部82bを有している。充填装置80は、押圧プレート82を垂直方向に往復動させる第1駆動部E1を有している。押圧プレート82は、第1駆動部E1の駆動が制御されることによって、載置プレート81に対して接近及び離間する。
(Placement process)
The arranging step is a step of arranging the ceramic block 11 in a filling device for forming a ring-shaped convex portion and an exterior material layer. As shown in FIGS. 6A and 6B and FIG. 7, the filling device 80 has a mounting plate 81 as a mold formed in a disk shape, and above the mounting plate 81, There is a pressing plate 82 as a mold formed in the same manner as the mounting plate 81. The mounting plate 81 and the pressing plate 82 are arranged such that their central axes are coaxial with each other. The mounting surface 81a of the mounting plate 81 and the pressing surface 82a of the pressing plate 82 are set so that the surface directions are parallel to each other. The mounting plate 81 has a filling portion 81b having a valve function. The pressing plate 82 has a communicating portion 82b that communicates the inside and the outside. The filling device 80 has a first driving unit E1 that reciprocates the pressing plate 82 in the vertical direction. The pressing plate 82 approaches and separates from the mounting plate 81 by controlling the driving of the first driving unit E1.

充填装置80は、水平方向において互いに対向する型枠としての一対の側方プレート83、84を有している。これら側方プレート83、84は、同一形状をなし、これら側方プレート83、84同士が互いに対向する対向面は、中央部に半円柱状に凹んだ円弧凹面83a、84aと両端部で円弧凹面83a、84aに隣接する当接面83b、84bとから構成されている。円弧凹面83a、84aには凹溝85が凹み形成されている。凹溝85は、側方プレート83、84の上下方向の中央において、一方の当接面83b、84bから他方の当接面83b、84bまでの半円周に亘って凹み形成された溝である。充填装置80は、第2駆動部E2を有し、側方プレート83、84は、第2駆動部E2の駆動が制御されることによって、互いに接近及び離間する。側方プレート83、84が接近位置に配置された場合には、当接面83b、84b同士が当接する。また、一対の円弧凹面83a、84aによって円柱状の空間が形成されるとともに、上下方向の中央には、周方向の全周に亘って環状に延びる凹溝85が形成される。   The filling device 80 has a pair of side plates 83 and 84 as molds facing each other in the horizontal direction. The side plates 83 and 84 have the same shape, and the opposing surfaces where the side plates 83 and 84 face each other are arcuate concave surfaces 83a and 84a concave in a semi-cylindrical shape at the center and arcuate concave surfaces at both ends. The contact surfaces 83b and 84b are adjacent to the contact surfaces 83a and 84a. A concave groove 85 is formed in each of the circular concave surfaces 83a and 84a. The concave groove 85 is a groove formed in the center of the side plates 83 and 84 in the vertical direction over a semicircle from one contact surface 83b, 84b to the other contact surface 83b, 84b. . The filling device 80 includes a second driving unit E2, and the side plates 83 and 84 approach and separate from each other by controlling the driving of the second driving unit E2. When the side plates 83 and 84 are arranged at the approach position, the contact surfaces 83b and 84b contact each other. In addition, a cylindrical space is formed by the pair of arc-shaped concave surfaces 83a and 84a, and a concave groove 85 is formed at the center in the vertical direction so as to extend annularly over the entire circumference in the circumferential direction.

凹溝85は、一対の側面85aと、底面85bとから構成される。一対の側面85aは開口側から底面85bに向かって互いに接近する傾斜面に構成されている。底面85bは、平坦面と円弧凹面83a、84aの円弧に沿った円弧面とから構成されている。平坦面と円弧面とは周方向において交互に形成されていて、一対の当接面83b、84bから延びている平坦面の周方向長さL1は、円弧凹面83a、84aの最も奥側に位置する平坦面の周方向長さL2の半分に設定されている。したがって、一対の側方プレート83、84が接近位置に配置された場合には、凹溝85の底面85bの形状は、周方向において周方向長さL2の平坦面が4つと円弧面4つとが交互に配置された形状となる。   The concave groove 85 includes a pair of side surfaces 85a and a bottom surface 85b. The pair of side surfaces 85a are formed as inclined surfaces approaching each other from the opening side toward the bottom surface 85b. The bottom surface 85b includes a flat surface and an arc surface along the arc of the arc concave surfaces 83a and 84a. The flat surface and the arc surface are alternately formed in the circumferential direction, and the circumferential length L1 of the flat surface extending from the pair of contact surfaces 83b and 84b is located at the deepest side of the arc concave surfaces 83a and 84a. It is set to half of the circumferential length L2 of the flat surface to be formed. Therefore, when the pair of side plates 83 and 84 are arranged at the approach position, the shape of the bottom surface 85b of the concave groove 85 is such that four flat surfaces having a circumferential length L2 and four arc surfaces in the circumferential direction are provided. The shapes are alternately arranged.

配置工程では、セラミックブロック11が載置プレート81の載置面81aに載置される。このとき、載置面81aには空気透過性の離型シートが配置されていて、セラミックブロック11の一方の端面が離型シート上に載置される。この離型シートには、載置プレート81に形成された充填部81bに対応して開口が形成されている。載置されたセラミックブロック11は、セラミックブロック11の中心軸線と載置プレート81の中心軸線が一致するように配置される。また、セラミックブロック11の径は、載置プレート81の径よりも小さく設定されている。そのため、セラミックブロック11が載置プレート81の載置面81aに載置されたときでは、載置面81a上の離型シートの外周側が露出した状態となっている。   In the placing step, the ceramic block 11 is placed on the placing surface 81 a of the placing plate 81. At this time, an air-permeable release sheet is placed on the placement surface 81a, and one end surface of the ceramic block 11 is placed on the release sheet. The release sheet has an opening corresponding to the filling portion 81b formed on the mounting plate 81. The placed ceramic block 11 is arranged so that the central axis of the ceramic block 11 and the central axis of the placing plate 81 match. The diameter of the ceramic block 11 is set smaller than the diameter of the mounting plate 81. Therefore, when the ceramic block 11 is placed on the placement surface 81a of the placement plate 81, the outer peripheral side of the release sheet on the placement surface 81a is exposed.

押圧プレート82は、押圧面82aに空気透過性の離型シートを配置している。押圧プレート82は、第1駆動部E1の駆動によって載置プレート81に接近した接近位置に配置される。このとき、押圧プレート82の押圧面82aは、載置プレート81の載置面81aに載置されたセラミックブロック11の他方の端面を押圧する。押圧プレート82による押圧によってセラミックブロック11は、載置プレート81との間で位置決めされる。   The pressing plate 82 has an air-permeable release sheet disposed on the pressing surface 82a. The pressing plate 82 is arranged at an approach position close to the mounting plate 81 by driving of the first driving unit E1. At this time, the pressing surface 82a of the pressing plate 82 presses the other end surface of the ceramic block 11 mounted on the mounting surface 81a of the mounting plate 81. The pressing by the pressing plate 82 positions the ceramic block 11 between the mounting block 81 and the ceramic block 11.

一対の側方プレート83、84は、第2駆動部E2の駆動によって互いに接近する。一対の側方プレート83、84の円弧凹面83a、84aの内面には、共に空気透過性の離型シートが配設されている。図8に示すように、一対の側方プレート83、84が接近した接近位置に配置されて、当接面83b、84b同士が当接するとともに、円弧凹面83a、84aと載置面81a及び押圧面82aの側面とが当接する。こうした各プレートの当接によって、載置プレート81の載置面81a、押圧プレート82の押圧面82a、及び側方プレート83、84の円弧凹面83a、84aによって囲まれる内域に密閉された円柱形状の充填空間が形成される。このとき、側方プレート83、84の円弧凹面83a、84aとセラミックブロック11の周面との間には、所定の間隙が形成されている。   The pair of side plates 83 and 84 approach each other by driving of the second driving unit E2. An air-permeable release sheet is disposed on the inner surfaces of the arcuate concave surfaces 83a and 84a of the pair of side plates 83 and 84, respectively. As shown in FIG. 8, a pair of side plates 83 and 84 are arranged at an approaching position where the contact surfaces 83b and 84b are in contact with each other, and the concave concave surfaces 83a and 84a and the mounting surface 81a and the pressing surface are provided. The side surface 82a contacts. Due to the contact between the plates, a cylindrical shape sealed in the inner area surrounded by the mounting surface 81a of the mounting plate 81, the pressing surface 82a of the pressing plate 82, and the arcuate concave surfaces 83a, 84a of the side plates 83, 84. Is formed. At this time, a predetermined gap is formed between the arcuate concave surfaces 83a, 84a of the side plates 83, 84 and the peripheral surface of the ceramic block 11.

(充填工程)
充填工程は、充填装置内に収納されたセラミックブロックと側方プレートの円弧凹面の間の間隙に外装材層用ペーストが充填される工程である。図8に示されるように、外装材層用ペーストは、載置プレート81の充填部81bを介して充填される。充填空間内に充填された外装材層用ペーストは、セラミックブロック11の周面と側方プレート83、84の円弧凹面83a、84aの間の間隙に行き渡る。この外装材層用ペーストの充填に伴って充填空間内の空気は、押圧プレート82の連通部82bを介して外部へ放出される。なお、外装材層用ペースト、離型シートとしては、ハニカム構造体の製造で用いられている従来のものを採用することができる。
(Filling process)
The filling step is a step of filling the gap between the ceramic block housed in the filling device and the arc-shaped concave surface of the side plate with the exterior material layer paste. As shown in FIG. 8, the packaging material layer paste is filled via the filling portion 81 b of the mounting plate 81. The paste for the exterior material layer filled in the filling space spreads over the gap between the peripheral surface of the ceramic block 11 and the concave circular surfaces 83a, 84a of the side plates 83, 84. With the filling of the exterior material layer paste, the air in the filling space is discharged to the outside through the communicating portion 82b of the pressing plate 82. In addition, as the paste for the exterior material layer and the release sheet, the conventional paste used in the manufacture of the honeycomb structure can be used.

(乾燥工程)
乾燥工程は、充填空間内に充填された外装材層用ペーストが乾燥固化される工程である。セラミックブロックの周面と側方プレートの円弧凹面の間の間隙に外装材層用ペーストが充填された後、各プレートは加熱される。この加熱によって外装材層用ペーストが乾燥固化されて、図9に示されるように、セラミックブロック11の周面にリング状凸部20及び外装材層30が形成されたハニカム構造体10が作製される。
(Drying process)
The drying step is a step in which the exterior material layer paste filled in the filling space is dried and solidified. After the gap between the peripheral surface of the ceramic block and the concave circular surface of the side plate is filled with the exterior material layer paste, each plate is heated. By this heating, the exterior material layer paste is dried and solidified, and as shown in FIG. 9, the honeycomb structure 10 in which the ring-shaped projections 20 and the exterior material layer 30 are formed on the peripheral surface of the ceramic block 11 is manufactured. You.

本実施形態のハニカム構造体の作用効果について説明する。
(1)セラミックブロックの周面は、その全面が一体物として構成される外装材層とリング状凸部とによって被覆される。ここでリング状凸部は、セラミックブロックが備えるようなセルを有して構成されていない。したがって、リング状凸部にセルが形成されている構成に比べて、リング状凸部の強度向上が可能となる。
The operation and effect of the honeycomb structure of the present embodiment will be described.
(1) The entire peripheral surface of the ceramic block is covered with an exterior material layer and a ring-shaped convex portion that are formed as an integral body. Here, the ring-shaped convex portion is not configured to have a cell provided in the ceramic block. Therefore, the strength of the ring-shaped protrusion can be improved as compared with a configuration in which cells are formed on the ring-shaped protrusion.

(2)リング状凸部の第1傾斜面と第2傾斜面について、それらの頂面からの下り傾斜角が等しく設定されている。したがって、第1傾斜面と第2傾斜面を用いてハニカム構造体を被取付部に取り付ける際には、第1傾斜面と第2傾斜面のそれぞれに対して、軸方向において均等に力が作用するため、リング状凸部に部分的に高い応力がかかることなく、リング状凸部の破損を防ぐことができる。   (2) The first inclined surface and the second inclined surface of the ring-shaped convex portion are set to have the same downward inclination angle from the top surface. Therefore, when the honeycomb structure is attached to the attachment portion using the first inclined surface and the second inclined surface, a force acts uniformly on each of the first inclined surface and the second inclined surface in the axial direction. Therefore, damage to the ring-shaped convex portion can be prevented without applying high stress to the ring-shaped convex portion.

(3)リング状凸部は、無機粒子、無機繊維、及び無機バインダを含んで形成されている。したがって、リング状凸部の強度をさらに向上させることができる。
(4)セラミックブロックは、複数のハニカム部材が接合層を介して結束されている。したがって、部分的に接合層と外装材層が接するため、セラミックブロックと外層材層及びリング状凸部との密着性が向上する。
(3) The ring-shaped convex portion is formed including inorganic particles, inorganic fibers, and an inorganic binder. Therefore, the strength of the ring-shaped protrusion can be further improved.
(4) In the ceramic block, a plurality of honeycomb members are bound via a bonding layer. Therefore, since the bonding layer and the exterior material layer are partially in contact with each other, the adhesion between the ceramic block and the outer layer material layer and the ring-shaped projections is improved.

(5)リング状凸部は、型枠の内面とセラミックブロックとの間に外装材層用ペーストを充填する充填工程と、外装材層用ペーストを乾燥固化させる乾燥工程を経ることによって、セラミックブロックにリング状凸部を形成することができる。したがって、リング状凸部にセラミックブロックが備えるような複数のセルは形成されることがなく、しかも、リング状凸部と外装材層とが一体物となるハニカム構造体を容易に製造することができる。   (5) The ring-shaped convex portion is formed by a filling step of filling the paste for the exterior material layer between the inner surface of the mold and the ceramic block, and a drying step of drying and solidifying the paste for the exterior material layer, thereby forming the ceramic block. Ring-shaped convex portions can be formed on the substrate. Therefore, a plurality of cells such as those provided in the ceramic block in the ring-shaped protrusion are not formed, and the honeycomb structure in which the ring-shaped protrusion and the exterior material layer are integrated is easily manufactured. it can.

(6)リング状凸部は、上記のように、充填工程と乾燥工程という特徴構成を経ることによってセラミックブロックの周面に形成される。したがって、たとえば、リング状凸部をハニカム集合体に対する研削によって成形し、そして作製されたセラミックブロックのリング状凸部に外装材層を塗布する構成に比べて、製造が容易になる。   (6) As described above, the ring-shaped convex portion is formed on the peripheral surface of the ceramic block through the characteristic configuration of the filling step and the drying step. Therefore, for example, the production becomes easier as compared with a configuration in which the ring-shaped convex portion is formed by grinding the honeycomb aggregate, and the exterior material layer is applied to the ring-shaped convex portion of the manufactured ceramic block.

(7)セラミックブロックを形成するセラミックブロック形成工程において、複数のハニカム部材を接合してハニカム集合体を形成し、該ハニカム集合体の周面を研削してセラミックブロックを形成している。このセラミックブロックの製造方法によれば、セラミックブロックにリング状凸部が備えられるように、セラミックブロックを研削する必要がなく、それだけ、セラミックブロックの研削が容易となる。   (7) In a ceramic block forming step of forming a ceramic block, a plurality of honeycomb members are joined to form a honeycomb aggregate, and the peripheral surface of the honeycomb aggregate is ground to form a ceramic block. According to this method of manufacturing a ceramic block, it is not necessary to grind the ceramic block so that the ring-shaped projection is provided on the ceramic block, and the grinding of the ceramic block becomes easier.

(8)セラミックブロックを形成するセラミックブロック形成工程において、接合されたハニカム部材には充填層が形成される。充填層は、接合されたハニカム部材の4つの外壁面に対してそれぞれ配置される。このようにして充填層が形成されたハニカム集合体が、その周面を研削する研削工程に供されることとなるため、研削時におけるハニカム部材同士の接合状態が安定する。   (8) In the ceramic block forming step of forming the ceramic block, a filling layer is formed on the joined honeycomb members. The filling layers are respectively disposed on the four outer wall surfaces of the joined honeycomb members. Since the honeycomb aggregate on which the filling layer is formed in this way is subjected to a grinding step of grinding the peripheral surface, the bonding state of the honeycomb members during grinding is stabilized.

上記実施形態は以下のように変更してもよい。また、上記実施形態の構成や以下の変更例に示す構成を適宜組み合わせて実施することも可能である。
・ハニカム構造体の形状は円柱状に限定されない。たとえば、多角形状に形成することも可能である。こうしたハニカム構造体の形状変更に合わせて、充填装置の各プレートの形状も変更される。
The above embodiment may be modified as follows. Further, the configuration of the above-described embodiment and the configuration shown in the following modified examples can be appropriately combined and implemented.
-The shape of the honeycomb structure is not limited to a columnar shape. For example, it can be formed in a polygonal shape. In accordance with such a change in the shape of the honeycomb structure, the shape of each plate of the filling device is also changed.

・セラミックブロックの周面にさらに被覆層を形成してもよい。この場合、外装材層及びリング状凸部の外周面に被覆層が形成されることとなる。被覆層を形成することによってハニカム構造体の端面の真円度が向上する。なお、この被覆層は、多層であってもよい。   -A coating layer may be further formed on the peripheral surface of the ceramic block. In this case, a coating layer will be formed on the outer peripheral surfaces of the exterior material layer and the ring-shaped protrusion. The roundness of the end face of the honeycomb structure is improved by forming the coating layer. In addition, this coating layer may be a multilayer.

・リング状凸部は、4つの平坦部と4つの円弧部から構成していたが、この構成に限定されない。たとえば、3つの平坦部と3つの円弧部とから構成するといったように、8つ以外の数の部位からリング状凸部を構成することが可能である。また、すべての部位を平坦部のみ、または、円弧部のみで構成することも可能である。これら平坦部と円弧部との組み合わせは、種々変更可能である。   -Although a ring-shaped convex part was comprised from four flat parts and four circular arc parts, it is not limited to this structure. For example, it is possible to form a ring-shaped convex portion from a portion other than eight, such as a configuration including three flat portions and three arc portions. Further, it is also possible to configure all parts only with a flat part or only with a circular arc part. The combination of these flat portions and arc portions can be variously changed.

・リング状凸部は、セラミックブロックの軸方向における中央に形成していたが、これに限定されない。セラミックブロックの第1端部側の位置に変更してもよいし、第2端部側の位置に変更してもよい。   -Although a ring-shaped convex part was formed in the axial center of the ceramic block, it is not limited to this. The position may be changed to the position on the first end side of the ceramic block, or may be changed to the position on the second end side.

・リング状凸部の第1傾斜面と第2傾斜面との下り傾斜角は、変更可能である。たとえば、それら下り傾斜角同士を互いに異なるように設定することも可能である。もちろん、下り傾斜角そのものも被取付部の態様に合わせて設定変更可能である。また、第1傾斜面及び第2傾斜面の少なくとも一方を傾斜させることなく、垂直面として構成することも可能である。   -The downward inclination angle between the first inclined surface and the second inclined surface of the ring-shaped convex portion can be changed. For example, it is possible to set the downward inclination angles to be different from each other. Of course, the setting of the downward inclination angle itself can be changed according to the mode of the attached portion. Further, it is also possible to configure a vertical surface without inclining at least one of the first inclined surface and the second inclined surface.

・セラミックブロック形成工程において、研削工程を省略することもできる。この場合、予め周壁に円弧壁を備えるハニカム部材を含む複数種(上記実施形態では3種類)のハニカム部材を成形工程で押出成形し、そうして作製されたハニカム部材が全体として円柱状となるように互いに接合させてハニカム集合体を作製することとなる。   -The grinding step can be omitted in the ceramic block forming step. In this case, a plurality of types (three types in the above embodiment) of the honeycomb members including the honeycomb members having the arc wall on the peripheral wall are extruded in the forming step, and the honeycomb members thus manufactured have a columnar shape as a whole. In this way, the honeycomb aggregates are joined together to produce a honeycomb aggregate.

・ハニカム集合体の充填層の構成は、変更可能である。たとえば、充填層の大きさを変更して、一部の接合層については、露出させることも可能である。また、厚さについても、作製されるセラミックブロックの径に合わせて厚くしたり、薄くしたりして設定することが可能である。また、ハニカム集合体に充填層を備えないように構成することも可能である。ハニカム集合体に充填層を備えない場合、セラミックブロックの周面は、研削に供されなかったハニカム部材の周壁の外面(平坦面)とハニカム部材の周壁及び隔壁の端面(円弧面)、接合層の端面とから構成されるか、または、ハニカム部材の周壁及び隔壁の端面(円弧面)と接合層の端面とから構成されることとなる。充填工程では、こうしたセラミックブロックの周面と側方プレートとの間隙に外装材層用ペーストが充填される。したがって、セラミックブロックの周面が複数の平坦面と複数の円弧面とから構成される場合は、ハニカム構造体としては、外装材層とリング状凸部と充填層とが一体物として構成されることとなる。   -The configuration of the packed layer of the honeycomb aggregate can be changed. For example, it is possible to change the size of the filling layer and expose some of the bonding layers. Also, the thickness can be set to be thicker or thinner according to the diameter of the ceramic block to be manufactured. Further, it is also possible to configure so that the honeycomb aggregate is not provided with the filling layer. In the case where the honeycomb aggregate is not provided with the filling layer, the peripheral surface of the ceramic block includes the outer surface (flat surface) of the peripheral wall of the honeycomb member that has not been subjected to grinding, the peripheral wall of the honeycomb member and the end surface (arc surface) of the partition wall, the bonding layer. Or the end surface (arc surface) of the peripheral wall of the honeycomb member and the partition wall, and the end surface of the bonding layer. In the filling step, the gap between the peripheral surface of the ceramic block and the side plate is filled with the exterior material layer paste. Therefore, when the peripheral surface of the ceramic block is composed of a plurality of flat surfaces and a plurality of arc surfaces, as the honeycomb structure, the exterior material layer, the ring-shaped convex portions, and the filling layer are integrally formed. It will be.

・配置工程、充填工程、及び乾燥工程で用いられる充填装置において、各プレートには離型シートを配置したが、この構成に限定されない。各プレート自体が離型機能を有する材料によって構成されていてもよいし、各プレートに離型剤を塗布することによって離型機能を果たすようにしてもよい。また、充填される外装材層用ペーストに、乾燥後、離型し易いように構成させておくことも可能である。   In the filling device used in the arrangement step, the filling step, and the drying step, the release sheet is disposed on each plate, but the present invention is not limited to this configuration. Each plate itself may be made of a material having a release function, or a release function may be achieved by applying a release agent to each plate. In addition, it is also possible to make the paste for the exterior material layer to be filled so that it is easy to release after drying.

10…ハニカム構造体、11…セラミックブロック、12…ハニカム部材、12b…隔壁、13…接合層、20…リング状凸部、21…頂面、23…第1傾斜面、24…第2傾斜面、30…外装材層、31…充填層、32…ハニカム集合体、80…充填装置、81…載置プレート、82…押圧プレート、83,84…側方プレート、83a,84a…円弧凹面、C…セル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Honeycomb structure, 11 ... Ceramic block, 12 ... Honeycomb member, 12b ... Partition wall, 13 ... Joining layer, 20 ... Ring-shaped convex part, 21 ... Top surface, 23 ... 1st inclined surface, 24 ... 2nd inclined surface , 30 ... exterior material layer, 31 ... filling layer, 32 ... honeycomb assembly, 80 ... filling device, 81 ... mounting plate, 82 ... pressing plate, 83, 84 ... side plate, 83a, 84a ... circular concave surface, C …cell.

Claims (7)

断面ハニカム形状の隔壁によって区画された複数のセルが並設されている柱状のセラミックブロックと、前記セラミックブロックの周面を被覆する外装材層と、前記セラミックブロックの外周面を全周に亘って外方へ突出するとともに前記外装材層と一体物として構成されたリング状凸部とを有し、
前記リング状凸部は、断面台形状をなし、前記セラミックブロックの一端側に第1傾斜面を有するとともに他端側に第2傾斜面を有し、頂面からの前記第1傾斜面の下り傾斜角と頂面からの前記第2傾斜面の下り傾斜角とが等しいハニカム構造体。
A column-shaped ceramic block in which a plurality of cells partitioned by partition walls having a honeycomb sectional shape are arranged in parallel, an exterior material layer covering a peripheral surface of the ceramic block, and an outer peripheral surface of the ceramic block over the entire circumference. possess a ring-shaped protrusion that is configured as the outer material layer and one piece with outwardly projecting,
The ring-shaped convex portion has a trapezoidal cross section, has a first inclined surface on one end side of the ceramic block, has a second inclined surface on the other end side, and descends from the top surface of the first inclined surface. A honeycomb structure having an inclination angle equal to a downward inclination angle of the second inclined surface from a top surface .
前記リング状凸部は、無機粒子、無機繊維、及び無機バインダを含んで形成される請求項1に記載のハニカム構造体。 The honeycomb structure according to claim 1, wherein the ring-shaped convex portion is formed including inorganic particles, inorganic fibers, and an inorganic binder. 前記セラミックブロックは、複数のハニカム部材が接合層を介して結束されてなる請求項1又は2に記載のハニカム構造体。 It said ceramic block, a honeycomb structure according to claim 1 or 2 more honeycomb members, which are bound together through the bonding layer. 前記隔壁の気孔率が、60〜75%である請求項1〜の何れか一項に記載のハニカム構造体。 The honeycomb structure according to any one of claims 1 to 3 , wherein the partition walls have a porosity of 60 to 75%. 前記セラミックブロックの外周面に充填層が形成されている請求項又はに記載のハニカム構造体。 The honeycomb structure according to claim 3 or 4 filling layer is formed on the outer peripheral surface of the ceramic block. 前記充填層は、前記セラミックブロックの最外周を構成するハニカム部材のうち、相対的に断面積の大きいハニカム部材の外周面に形成されている請求項に記載のハニカム構造体。 The honeycomb structure according to claim 5 , wherein the filling layer is formed on an outer peripheral surface of a honeycomb member having a relatively large cross-sectional area among honeycomb members constituting an outermost periphery of the ceramic block. 前記充填層は、前記外装材層及び前記リング状凸部と一体物として構成されることを特徴とする請求項又はに記載のハニカム構造体。 The packed bed, the honeycomb structure according to claim 5 or 6, characterized in that it is constituted as the exterior material layer and the ring-shaped convex portion integrally thereof.
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