JP6829979B2 - 目封止ハニカム構造体 - Google Patents
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Description
前記セルの前記流入端面側又は前記流出端面側のいずれか一方の端部に配設された目封止部と、を備え、
前記ハニカム構造部は、複数個の角柱状のハニカムセグメントと、当該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、を有するハニカムセグメント接合体によって構成されたものであり、
複数個の前記ハニカムセグメントは、前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する断面における外周部分に配置された複数個の外周セグメントと、前記外周セグメント以外のハニカムセグメントであって、前記断面における中央部分に配置された中央セグメントと、を含み、
前記外周セグメントは、ススの堆積量が4g/Lでのスス付き圧損が、前記中央セグメントの前記スス付き圧損に対して15%以上高く、且つ、当該外周セグメントの開口率が、前記中央セグメントの開口率と同一又はそれ以上である特定外周セグメントを少なくとも1個含み、
前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記外周セグメント及び前記中央セグメントが占める総面積に対して、前記特定外周セグメントが占める面積の比率が、4%以上であり、
前記流出端面側の端部に前記目封止部が配設された前記セルを流入セルとし、及び前記流入端面側の端部に前記目封止部が配設された前記セルを流出セルとし、
前記特定外周セグメント以外の前記ハニカムセグメントにおいて、
前記セルの延びる方向に直交する断面における前記流入セルの形状が、六角形であり、
前記セルの延びる方向に直交する断面における前記流出セルの形状が、正方形であり、
複数の前記セルは、所定の前記流入セルの1辺と、隣接する前記流出セルの1辺とが、同一の長さを有するとともに平行となるよう、1つの前記流出セルの周囲を4つの前記流入セルが取り囲む構造となっており、
前記流出セルの第1の辺を形成する前記隔壁と、前記流出セルの前記第1の辺と対向する第2の辺を形成する前記隔壁との距離である距離aは、0.8mmを超え、2.4mm未満の範囲であり、
前記流出セルの1辺と平行に隣接する前記流入セルの第3の辺を形成する前記隔壁と、前記流入セルの前記第3の辺と対向する第4の辺を形成する前記隔壁との距離である距離bの、前記距離aに対する比率は、0.4を超え、1.1未満の範囲である、目封止ハニカム構造体。
前記セルの延びる方向に直交する断面における前記セルの形状が、四角形、又は、前記流入セルと前記流出セルとで異なる、前記[1]〜[3]のいずれかに記載の目封止ハニカム構造体。
図1〜図9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、ハニカム構造部9と、目封止部3と、を備えた、目封止ハニカム構造体100である。ハニカム構造部9は、流入端面6aから流出端面6bまで延びる流体の流路となる複数のセル2を取り囲むように配置された多孔質の隔壁1を有する柱状のものである。目封止部3は、上述したセル2の流入端面6a側又は流出端面6b側のいずれか一方の端部に配設されている。目封止ハニカム構造体100の外周には、ハニカム構造部9を囲繞するように配設された外壁10を更に備えている。
式(1):(S1a+S1b)/S1×100
式(2):(S2a+S2b)/S2×100
図1〜図9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(Methylcellulose)や、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(Hydroxypropyl methylcellulose)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。
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。炭化珪素(SiC)粉末の平均粒子径は、20μmであった。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。
比較例1においては、実施例1のハニカムセグメントの作製に用いた坏土と同様に調製された坏土を用いて、四角形と八角形のセルが交互に配列した配列パターンを有する四角柱形状のハニカムセグメントを16個作製した。作製したハニカムセグメントは、実施例1において、特定外周セグメントに使用したものと同じセル構造のものとした。比較例1においては、全てのハニカムセグメントを、上記したハニカムセグメントとしたこと以外は、実施例1と同様の方法で目封止ハニカム構造体を作製した。
中央セグメント及び外周セグメントに使用するハニカムセグメントを表1のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜12、及び比較例2〜7の目封止ハニカム構造体を作製した。
目封止ハニカム構造体の隔壁に対して、6g/Lのススを堆積させた状態で、目封止ハニカム構造体の流入端面より高温のガスを通気して、ススを堆積させた目封止ハニカム構造体の強制再生を行った。強制再生の条件は、流入端面におけるガス温度を650℃とし、ガスの通気時間を15分間とした。また、強制再生の前に、ススを堆積させた状態の目封止ハニカム構造体の質量を測定した。強制再生後に、目封止ハニカム構造体の質量を測定し、強制再生により消失したススの質量を求めた。堆積させたススの質量M1と、強制再生により消失したススの質量M2とから、強制再生時の再生効率(M2/M1×100)を求めた。表2においては強制再生時の再生効率を「再生効率(%)」と表記した。
表2の「全体圧損(Ratio)」が、1以下で、且つ、「再生効率(%)」が70%以上の場合を「合格」とした。総合評価が「合格」の場合、表2の「総合評価」の欄に、「OK」と記す。表2の「全体圧損(Ratio)」が、1を超える、又は、「再生効率(%)」が70%未満の場合を「不合格」とした。総合評価が「不合格」の場合、表2の「総合評価」の欄に、「NG」と記す。
実施例1〜12の目封止ハニカム構造体は、「全体圧損(Ratio)」が、1以下で、且つ、「再生効率(%)」が70%以上であり、総合評価において「合格」の評価を得ることができた。一方、比較例2〜7の目封止ハニカム構造体は、「全体圧損(Ratio)」が、1を超え、再生効率についても、いずれも低い値となった。
Claims (4)
- 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取り囲むように配置された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造部と、
前記セルの前記流入端面側又は前記流出端面側のいずれか一方の端部に配設された目封止部と、を備え、
前記ハニカム構造部は、複数個の角柱状のハニカムセグメントと、当該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、を有するハニカムセグメント接合体によって構成されたものであり、
複数個の前記ハニカムセグメントは、前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する断面における外周部分に配置された複数個の外周セグメントと、前記外周セグメント以外のハニカムセグメントであって、前記断面における中央部分に配置された中央セグメントと、を含み、
前記外周セグメントは、ススの堆積量が4g/Lでのスス付き圧損が、前記中央セグメントの前記スス付き圧損に対して15%以上高く、且つ、当該外周セグメントの開口率が、前記中央セグメントの開口率と同一又はそれ以上である特定外周セグメントを少なくとも1個含み、
前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記外周セグメント及び前記中央セグメントが占める総面積に対して、前記特定外周セグメントが占める面積の比率が、4%以上であり、
前記流出端面側の端部に前記目封止部が配設された前記セルを流入セルとし、及び前記流入端面側の端部に前記目封止部が配設された前記セルを流出セルとし、
前記特定外周セグメント以外の前記ハニカムセグメントにおいて、
前記セルの延びる方向に直交する断面における前記流入セルの形状が、六角形であり、
前記セルの延びる方向に直交する断面における前記流出セルの形状が、正方形であり、
複数の前記セルは、所定の前記流入セルの1辺と、隣接する前記流出セルの1辺とが、同一の長さを有するとともに平行となるよう、1つの前記流出セルの周囲を4つの前記流入セルが取り囲む構造となっており、
前記流出セルの第1の辺を形成する前記隔壁と、前記流出セルの前記第1の辺と対向する第2の辺を形成する前記隔壁との距離である距離aは、0.8mmを超え、2.4mm未満の範囲であり、
前記流出セルの1辺と平行に隣接する前記流入セルの第3の辺を形成する前記隔壁と、前記流入セルの前記第3の辺と対向する第4の辺を形成する前記隔壁との距離である距離bの、前記距離aに対する比率は、0.4を超え、1.1未満の範囲である、目封止ハニカム構造体。 - 前記特定外周セグメント以外の前記ハニカムセグメントにおける前記流入セルには、前記第3の辺の中央部と前記第4の辺の中央部とを、前記セルの延びる方向に直交する方向に結ぶ分割壁が更に設けられている、請求項1に記載の目封止ハニカム構造体。
- 前記特定外周セグメント以外の前記ハニカムセグメントが、前記中央セグメントである、請求項1又は2に記載の目封止ハニカム構造体。
- 前記特定外周セグメントにおいて、
前記セルの延びる方向に直交する断面における前記セルの形状が、四角形、又は、前記流入セルと前記流出セルとで異なる、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。
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