JP7385450B2 - ハニカム構造体 - Google Patents
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Description
前記ハニカムセグメントは、流体の入口側となる第一端面から流体の出口側となる第二端面まで延び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と、前記ハニカムセグメントの側面を構成するセグメント外壁と、を有し、
前記ハニカムセグメント接合体において、第一のハニカムセグメントの一の側面と、第二のハニカムセグメントの一の側面とが対向配置された状態で前記接合層を介して相互に接合され、
前記第一のハニカムセグメントは、当該第一のハニカムセグメントの前記一の側面に、当該一の側面から外側に向かって突出する第一突起及び第二突起を有し、
前記第二のハニカムセグメントは、当該第二のハニカムセグメントの前記一の側面に、当該一の側面から外側に向かって突出する第三突起を有し、
前記第一のハニカムセグメントの前記第二突起は、前記一の側面における前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、前記第一突起よりも前記第二端面寄りに配設され、
前記第二のハニカムセグメントの前記第三突起は、前記一の側面における前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、対向配置された第一のハニカムセグメントの前記第一突起と前記第二突起との間に位置し、且つ、
前記第一のハニカムセグメントと前記第二のハニカムセグメントとは、前記ハニカムセグメント接合体の軸方向の投影視において、前記第三突起の少なくとも一部が、前記第一突起及び前記第二突起と重なるように配設されている、ハニカム構造体であって、
前記第一突起の突起高さH1と前記第三突起の突起高さH3とを足し合わせた値(H1+H3)が、前記接合層の厚さH4よりも大であり、且つ、
前記第二突起の突起高さH2と前記第三突起の突起高さH3とを足し合わせた値(H2+H3)が、前記接合層の厚さH4よりも大であり、
前記第一突起及び前記第二突起の、前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向及び突起高さ方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さW1,W2が、前記第一のハニカムセグメントの前記一の側面の横幅方向の長さW01の20~70%であり、
前記第三突起の、前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向及び突起高さ方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さW3が、前記第二のハニカムセグメントの前記一の側面の横幅方向の長さW02の20~70%であり、
前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、前記第一突起と前記第三突起との相互間距離が1~15mmであり、前記第二突起と前記第三突起との相互間距離が1~15mmである、ハニカム構造体。
本発明のハニカム構造体の第一実施形態は、図1~図4に示すようなハニカム構造体100である。ここで、図1は、本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す斜視図である。図2は、図1に示すハニカム構造体の第一端面側を示す平面図である。図3は、図2のA-A’断面を模式的に示す断面図である。図4は、図3のPで示す範囲を拡大した拡大断面図である。
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。ハニカム構造体の製造方法としては、「ハニカムセグメント作製工程」と、「組立体作製工程」と、「接合体作製工程」と、を備えた方法を挙げることができる。
まず、ハニカムセグメントを作製するための坏土を調製するための原料粉末として、炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末とを混合した混合原料を準備した。そして、準備した混合原料に、バインダ、造孔材、及び水を適量加えて、可塑性の坏土を調製した。
ハニカム構造体に150℃~850℃の冷熱ガスを繰り返し負荷した。加えて同時に振動負荷装置により物理的な振動を付与し、試験後にセグメント抜け落ち有無及び接合層のクラック貫通有無を確認し、耐久性の検証を行った。振動負荷装置による振動条件は、加速度30G、振動数100Hzとした。ハニカムセグメントの抜け落ち評価の評価基準は以下の通りである。
評価「優」:接合層のクラックが、ハニカムセグメントの両端面まで貫通していない。
評価「良」:接合層のクラックが、ハニカムセグメントの両端面まで貫通はしているものの、ハニカムセグメントの抜け落ちは発生していない。
評価「不可」:ハニカムセグメントの抜け落ちが発生している。
実施例2~9については、ハニカムセグメントの構成及び配置を表1のようなものとし、且つ、第一のハニカムセグメントと第二のハニカムセグメントの構成を表2~表4のようなものとして、ハニカム構造体を作製した。表1~表4に示す以外の構成については、実施例1と同様のものとした。実施例2~9のハニカム構造体についても、実施例1と同様の方法で、ハニカムセグメントの抜け落ち評価を行った。結果を表4に示す。以下、実施例5,7,8の記載を、参考例5,7,8と読み替える。
比較例1~3については、ハニカムセグメントの構成及び配置を表1のようなものとしてハニカム構造体を作製した。比較例1~3においては、ハニカムセグメントの側面に第一突起、第二突起、及び第三突起を設けずに、四角柱状の各側面が平坦なハニカムセグメントを作製した。比較例1~3において作製したハニカムセグメントの個数は、表1の「総数(個)」の欄に示す通りである。そして、作製したハニカムセグメントを、接合用ペーストを介して格子状に組み合わせてハニカムセグメントの組立体を作製し、それ以降は、実施例1と同様の方法でハニカム構造体を作製した。比較例1~3のハニカム構造体についても、実施例1と同様の方法で、ハニカムセグメントの抜け落ち評価を行った。結果を表4に示す。
実施例1~9のハニカム構造体は、ハニカムセグメントの抜け落ち評価において、全て良好な評価のものであった。特に、実施例1~4,6,9のハニカム構造体は、接合層のクラックがハニカムセグメントの両端面まで貫通しておらず、ハニカムセグメントの抜け落ちに対して極めて良好なものであった。一方、比較例1~3のハニカム構造体は、ハニカムセグメントの抜け落ちが発生してしまった。なお、実施例5及び7のハニカム構造体は、第一突起と第三突起及び第一突起と第二突起の距離が長く、実施例1~4,6,9のハニカム構造体よりもクラックの貫通抑制効果が若干低い傾向があった。また、実施例8のハニカム構造体は、第一突起の横幅方向の長さW1及び第二突起の横幅方向の長さW2が相対的に小さく、実施例1~4,6,9のハニカム構造体よりもクラックの貫通抑制効果が若干低い傾向があった。
Claims (4)
- 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、を有するハニカムセグメント接合体を備え、
前記ハニカムセグメントは、流体の入口側となる第一端面から流体の出口側となる第二端面まで延び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と、前記ハニカムセグメントの側面を構成するセグメント外壁と、を有し、
前記ハニカムセグメント接合体において、第一のハニカムセグメントの一の側面と、第二のハニカムセグメントの一の側面とが対向配置された状態で前記接合層を介して相互に接合され、
前記第一のハニカムセグメントは、当該第一のハニカムセグメントの前記一の側面に、当該一の側面から外側に向かって突出する第一突起及び第二突起を有し、
前記第二のハニカムセグメントは、当該第二のハニカムセグメントの前記一の側面に、当該一の側面から外側に向かって突出する第三突起を有し、
前記第一のハニカムセグメントの前記第二突起は、前記一の側面における前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、前記第一突起よりも前記第二端面寄りに配設され、
前記第二のハニカムセグメントの前記第三突起は、前記一の側面における前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、対向配置された第一のハニカムセグメントの前記第一突起と前記第二突起との間に位置し、且つ、
前記第一のハニカムセグメントと前記第二のハニカムセグメントとは、前記ハニカムセグメント接合体の軸方向の投影視において、前記第三突起の少なくとも一部が、前記第一突起及び前記第二突起と重なるように配設されている、ハニカム構造体であって、
前記第一突起の突起高さH1と前記第三突起の突起高さH3とを足し合わせた値(H1+H3)が、前記接合層の厚さH4よりも大であり、且つ、
前記第二突起の突起高さH2と前記第三突起の突起高さH3とを足し合わせた値(H2+H3)が、前記接合層の厚さH4よりも大であり、
前記第一突起及び前記第二突起の、前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向及び突起高さ方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さW1,W2が、前記第一のハニカムセグメントの前記一の側面の横幅方向の長さW01の20~70%であり、
前記第三突起の、前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向及び突起高さ方向のそれぞれに直交する横幅方向の長さW3が、前記第二のハニカムセグメントの前記一の側面の横幅方向の長さW02の20~70%であり、
前記第一端面から前記第二端面に向かう軸方向において、前記第一突起と前記第三突起との相互間距離が1~15mmであり、前記第二突起と前記第三突起との相互間距離が1~15mmである、ハニカム構造体。 - 前記第一突起と前記第二突起とは、それぞれ独立した突起部材によって構成されている、請求項1に記載のハニカム構造体。
- 前記第一突起と前記第二突起とは、2つの突起を有する1つの突起部材によって構成されている、請求項1に記載のハニカム構造体。
- 前記第一のハニカムセグメントの前記一の側面において、前記第一突起及び前記第二突起が、前記第一のハニカムセグメントの前記第二端面から当該第一のハニカムセグメントの軸方向長さL01の50%の位置までの範囲に存在する、請求項1~3のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
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