JP7509636B2 - Honeycomb substrate and honeycomb structure - Google Patents
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Description
本発明は、ハニカム基材及びハニカム構造体に関する。 The present invention relates to a honeycomb substrate and a honeycomb structure.
エンジンから排出された排ガス中に含まれる有害物質を浄化するため、排気管の経路には、排ガス浄化が可能な触媒を担持したハニカム基材を備える排ガス浄化装置が設けられている。
排ガス浄化装置による有害物質の浄化効率を高めるためには、排ガス浄化装置の内部の温度を触媒活性化に適した温度(以下、触媒活性化温度ともいう)に維持する必要がある。
In order to purify harmful substances contained in exhaust gas discharged from an engine, an exhaust gas purification device having a honeycomb substrate carrying a catalyst capable of purifying exhaust gas is provided in the exhaust pipe passage.
In order to improve the efficiency of purifying harmful substances by an exhaust gas purification device, it is necessary to maintain the temperature inside the exhaust gas purification device at a temperature suitable for catalyst activation (hereinafter also referred to as catalyst activation temperature).
しかし、排ガス浄化装置を構成するハニカム基材を直接加熱する手段を備えていない車両では、車両が運転を開始した直後には、排ガスの温度が低いため、排ガス浄化装置の内部の温度が触媒活性化温度まで達せず、有害物質の排出を、有効に防止することが難しかった。
また、ハイブリッド車両で、上記ハニカム基材を直接加熱する手段を備えていないものでは、モータが稼働し、エンジンが停止している際には、排ガス浄化装置内部の温度が低下し、触媒活性化温度より低い温度になってしまうことがあり、やはり有害物質の排出を、有効に防止することが難しかった。
However, in vehicles that are not equipped with a means for directly heating the honeycomb substrate that constitutes the exhaust gas purification device, the temperature of the exhaust gas is low immediately after the vehicle begins to drive, so the temperature inside the exhaust gas purification device does not reach the catalyst activation temperature, making it difficult to effectively prevent the emission of harmful substances.
Furthermore, in hybrid vehicles that do not have a means for directly heating the honeycomb substrate, when the motor is running and the engine is stopped, the temperature inside the exhaust gas purification device drops and can become lower than the catalyst activation temperature, making it difficult to effectively prevent the emission of harmful substances.
このような問題を解消するために、ハニカム基材自体を通電により発熱する発熱体とし、必要な場合に、排ガス浄化装置内部の温度を触媒活性化温度以上の温度とすることがされてきた。
しかし、実際の排ガス浄化装置におけるハニカム基材では、その断面形状や電極配置等に応じて、部位ごとに発熱量のムラが生じることがあるため、ハニカム基材での温度ムラを少なくして均一な温度分布にすることが望まれる。
In order to solve such problems, the honeycomb substrate itself has been made into a heating element that generates heat when electricity is passed through it, and when necessary, the temperature inside the exhaust gas purification device has been raised to a temperature equal to or higher than the catalyst activation temperature.
However, in an actual honeycomb substrate used in an exhaust gas purification device, there may be unevenness in the amount of heat generated at different locations depending on the cross-sectional shape, electrode arrangement, etc., so it is desirable to reduce temperature unevenness in the honeycomb substrate and achieve a uniform temperature distribution.
このようにハニカム基材の温度を均一に加熱するための排ガス浄化装置として、特許文献1には、中央部に多くの電流が流れるように中央部の開口率を下げたハニカム構造体が開示されている。
すなわち、特許文献1には、流体の流路となり一方の端面である第1端面から他方の端面である第2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と、外周に位置する外周壁とを有する柱状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部とを備え、前記ハニカム構造部の電気抵抗率が、1~200Ωcmであり、前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びる帯状に形成され、前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心を挟んで反対側に配設され、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、中心から、外周に向かって中心から外周までの長さの10%の位置まで、の領域を中央部とし、且つ、外周から、中心に向かって外周から中心までの長さの10%の位置まで、の領域を外周部としたときに、前記中央部の開口率が、前記外周部の開口率の0.70~0.95倍であるハニカム構造体が開示されている。
As an exhaust gas purification device for uniformly heating the temperature of a honeycomb substrate in this manner,
That is,
また、特許文献2には、部位ごとの通電による発熱量が均一に近づくようにそれぞれ異なる体積抵抗率の触媒担体を組み合わせた触媒コンバータ装置が開示されている。
すなわち、特許文献2には、内燃機関から排出される排気を浄化するための触媒を担持し、通電によって加熱される触媒担体と、前記排気の流れ方向と直交する直交断面で見て前記触媒担体を挟んで対向する位置で触媒担体に接触配置された一対の電極と、前記触媒担体を前記電極中心線と直交する方向に区画して設けられ、区画された前記触媒担体の部位ごとの通電による発熱量が均一に近づくようにそれぞれ異なる体積抵抗率とされた複数の区画部と、を有する触媒コンバータ装置が開示されている。
Furthermore, Patent Document 2 discloses a catalytic converter device in which catalyst carriers having different volume resistivities are combined so that the amount of heat generated by current flow in each portion approaches uniformity.
That is, Patent Document 2 discloses a catalytic converter device having a catalyst carrier which supports a catalyst for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine and is heated by passing an electric current through it, a pair of electrodes which are arranged in contact with the catalyst carrier at opposing positions across the catalyst carrier when viewed in an orthogonal cross section perpendicular to the flow direction of the exhaust gas, and a plurality of partitions which partition the catalyst carrier in a direction perpendicular to the center line of the electrodes and each partition has a different volume resistivity so that the amount of heat generated by passing an electric current through each partitioned part of the catalyst carrier becomes nearly uniform.
このような通電加熱式のハニカム構造体において、電流は、電極間の最短経路になる経路を流れやすくなる。
特許文献1に記載のハニカム構造体では、一対の電極部は、円柱状のハニカム構造部の中心を挟んで反対側に配設されている。特許文献1に記載のハニカム構造体は円柱状であり、隔壁が格子状に配置されているので、部位により一対の電極間の経路の長さには差が生じる。そのため、電流が流れる経路の長さにも差が生じる。
電流が流れる経路の長さが短いとその経路における抵抗が低くなるので、その経路は電流が流れやすくなる。
ハニカム構造体の発熱量は電流密度に依存するので、特許文献1に記載のハニカム構造体では、部位により発熱量に差が生じるという問題があった。
In such an electrically heated honeycomb structure, the current tends to flow through the shortest path between the electrodes.
In the honeycomb structure described in
If the length of a path through which a current flows is short, the resistance in that path is low, and therefore, the current can flow easily through that path.
Since the amount of heat generated by a honeycomb structure depends on the current density, the honeycomb structure described in
特許文献2に記載の触媒コンバータ装置では、多数の種類の触媒担体が必要となり製造コストが高くなり実用性は低かった。 The catalytic converter device described in Patent Document 2 required many different types of catalyst carriers, which increased manufacturing costs and reduced its practicality.
本発明は、上記問題を解決するためになされた発明であり、電気加熱時において、均一に加熱することができるハニカム基材を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the above problems, and aims to provide a honeycomb substrate that can be heated uniformly when electrically heated.
本発明のハニカム基材は、多数のセルを区画形成する隔壁を有する楕円柱状又は円柱状のハニカム基材であって、上記ハニカム基材は抵抗発熱体であり、上記ハニカム基材の長手方向に垂直な断面は、断面の中心から外周まで伸びる2つの線分と、上記2つの線分を繋ぐ弧とにより囲まれた第1領域と、上記断面の中心を点対称の中心として、上記第1領域と点対称な領域である第2領域と、上記第1領域を形成する一方の線分と、上記第2領域との間に位置する第3領域と、上記第1領域を形成するもう一方の線分と上記第2領域との間に位置する第4領域とを有し、上記第1領域及び上記第2領域に形成された上記セルの隔壁は、上記ハニカム基材の長手方向に垂直な断面において、上記断面の中心と上記第1領域の弧の中点とを結ぶ第1方向と、上記第1方向に垂直な方向に沿って格子状に形成されており、上記第3領域に形成された上記セルの隔壁は、上記ハニカム基材の長手方向に垂直な断面において、上記第1方向に対し斜めの第2方向と、上記第2方向に対し垂直な方向に沿って格子状に形成されており、上記第4領域に形成された上記セルの隔壁は、上記ハニカム基材の長手方向に垂直な断面において、上記第1方向に対し斜めの第3方向と、上記第3方向に対し垂直な方向に沿って格子状に形成されていることを特徴とする。 The honeycomb substrate of the present invention is an elliptical or cylindrical honeycomb substrate having partition walls that divide and form a large number of cells, the honeycomb substrate being a resistance heating element, and a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb substrate has a first region surrounded by two line segments extending from the center of the cross section to the outer periphery and an arc connecting the two line segments, a second region that is a region that is point-symmetric with the first region with the center of the cross section as the center of point symmetry, a third region located between one of the line segments forming the first region and the second region, and a fourth region located between the other line segment forming the first region and the second region, and the cells formed in the first region and the second region The partition walls are formed in a lattice shape along a first direction connecting the center of the cross section and the midpoint of the arc of the first region and a direction perpendicular to the first direction in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb substrate, the partition walls of the cells formed in the third region are formed in a lattice shape along a second direction oblique to the first direction and a direction perpendicular to the second direction in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb substrate, and the partition walls of the cells formed in the fourth region are formed in a lattice shape along a third direction oblique to the first direction and a direction perpendicular to the third direction in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb substrate.
本発明のハニカム基材には、第1領域を形成する弧が位置するハニカム基材の表面、及び、第2領域を形成する弧が位置するハニカム基材の表面に一対の電極が配置されることになる。
この一対の電極から電流を流すことにより抵抗発熱体であるハニカム基材は発熱することになる。
このようにハニカム基材を加熱する際に、電流が流れる箇所はセルの隔壁である。
仮にハニカム基材の全ての領域において、セルの隔壁が、第1方向と第1方向に垂直な方向に沿って格子状に形成されていたとする。
このようなハニカム基材の長手方向に垂直な断面において、第1領域の弧の中点と、第2領域の弧の中点を結ぶ線分を中心線とする。
一般的に、電流は電極間の最も抵抗が小さくなる経路を通る性質を有するので、抵抗が同じであれば電極間の最短経路を流れる。そのため、第1領域の弧から流れる電流は、第2領域の弧に向かって中心線と平行な第1方向に沿って流れる。
そのため、ハニカム基材の断面の外周において、第1領域の弧の中点から離れる程、その位置から第1方向に沿って、第1領域から第2領域まで流れる電流の経路は短くなる。
電流が流れる経路の長さが短いとその経路における抵抗が低くなるので、その経路を流れる電流密度が増加する。
ハニカム基材の発熱量は、その部位を流れる電流密度に比例するので、中心線から離れるにつれ、ハニカム基材の発熱量が大きくなる。従って、このようなハニカム基材では、均一に加熱することができない。
しかし、本発明のハニカム基材では、第3領域に形成されたセルの隔壁は、第1方向に対し斜めの第2方向と、第2方向に対し垂直な方向に沿って格子状に形成されている。つまり、第3領域に形成されたセルの隔壁は、第1方向に平行ではない。同様に第4領域に形成されたセルの隔壁は、第1方向に対し斜めの第3方向と、第3方向に垂直な方向に沿って格子状に形成されている。つまり、第4領域に形成されたセルの隔壁は、第1方向に平行ではない。
そのため、第3領域及び第4領域では、電流は第1方向に沿って流れることはできず、第1方向に対し斜めに流れることになる。そのため、第3領域及び第4領域を流れる電流の経路は長くなる。
その結果、第1領域の弧の中点から第2領域の弧の中点を流れる電流の経路と、第1領域の弧の中点から離れた位置から第2領域まで流れる電流の経路との差を小さくすることができる。
そのため、本発明のハニカム基材は、通電加熱時において、均一に加熱することができる。
In the honeycomb substrate of the present invention, a pair of electrodes are disposed on the surface of the honeycomb substrate where the arcs forming the first region are located, and on the surface of the honeycomb substrate where the arcs forming the second region are located.
When a current is applied between the pair of electrodes, the honeycomb substrate, which is a resistance heating element, generates heat.
When the honeycomb substrate is heated in this manner, the current flows through the partition walls of the cells.
It is assumed that in all regions of the honeycomb substrate, the partition walls of the cells are formed in a lattice pattern along the first direction and a direction perpendicular to the first direction.
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction of such a honeycomb substrate, a line segment connecting the midpoint of the arc of the first region and the midpoint of the arc of the second region is defined as a center line.
Generally, since a current has a property of passing through the path with the least resistance between electrodes, if the resistance is the same, the current passes through the shortest path between the electrodes. Therefore, the current flowing from the arc in the first region flows toward the arc in the second region along the first direction parallel to the center line.
Therefore, on the outer periphery of the cross section of the honeycomb substrate, the further away from the midpoint of the arc of the first region, the shorter the path of the current flowing from that position along the first direction from the first region to the second region becomes.
If the length of the path through which the current flows is short, the resistance in that path is low, and therefore the density of the current flowing through that path increases.
Since the amount of heat generated by a honeycomb substrate is proportional to the density of the current flowing through that portion, the amount of heat generated by the honeycomb substrate increases as the distance from the center line increases. Therefore, such a honeycomb substrate cannot be heated uniformly.
However, in the honeycomb substrate of the present invention, the partition walls of the cells formed in the third region are formed in a lattice shape along a second direction oblique to the first direction and a direction perpendicular to the second direction. In other words, the partition walls of the cells formed in the third region are not parallel to the first direction. Similarly, the partition walls of the cells formed in the fourth region are formed in a lattice shape along a third direction oblique to the first direction and a direction perpendicular to the third direction. In other words, the partition walls of the cells formed in the fourth region are not parallel to the first direction.
Therefore, in the third and fourth regions, the current cannot flow along the first direction, but flows obliquely to the first direction, so that the path of the current flowing through the third and fourth regions becomes longer.
As a result, the difference between the path of the current flowing from the midpoint of the arc of the first region to the midpoint of the arc of the second region and the path of the current flowing from a position away from the midpoint of the arc of the first region to the second region can be reduced.
Therefore, the honeycomb substrate of the present invention can be heated uniformly during electrical heating.
本発明のハニカム基材では、上記第1方向と上記第2方向とが形成する鋭角の角度は、30°~60°であることが好ましい。また、上記第1方向と上記第3方向とが形成する鋭角の角度は、30°~60°であることが好ましい。
このような角度であると、第3領域を流れる電流の経路及び第4領域を流れる電流の経路を適度に長くすることができる。そのため、ハニカム基材を、より均一に加熱することができる。
In the honeycomb substrate of the present invention, the acute angle formed between the first direction and the second direction is preferably 30° to 60°. Also, the acute angle formed between the first direction and the third direction is preferably 30° to 60°.
With such an angle, the path of the current flowing through the third region and the path of the current flowing through the fourth region can be appropriately long, so that the honeycomb substrate can be heated more uniformly.
本発明のハニカム基材では、ハニカム基材の熱伝導率は、1~70W/mKであることが好ましい。
このような熱伝導率が低いハニカム基材であっても、ハニカム基材全体が均一に加熱されることができる。
In the honeycomb substrate of the present invention, the thermal conductivity of the honeycomb substrate is preferably 1 to 70 W/mK.
Even in the case of such a honeycomb substrate having a low thermal conductivity, the entire honeycomb substrate can be heated uniformly.
本発明のハニカム基材では、ハニカム基材の電気抵抗率は、0.1~50Ω・cmであることが好ましい。
このような範囲であると、ハニカム基材が好適に加熱される。
ハニカム基材の電気抵抗率が0.1Ω・cm未満であると、発熱量が小さくなる。
ハニカム基材の電気抵抗率が50Ω・cmを超えると、電流が流れにくくなり、投入電力量が大きくなりすぎる。
In the honeycomb substrate of the present invention, the electrical resistivity of the honeycomb substrate is preferably 0.1 to 50 Ω·cm.
Within this range, the honeycomb substrate is heated appropriately.
If the electrical resistivity of the honeycomb substrate is less than 0.1 Ω·cm, the amount of heat generated will be small.
If the electrical resistivity of the honeycomb substrate exceeds 50 Ω·cm, the current does not flow easily and the input power becomes too large.
本発明のハニカム基材では、上記ハニカム基材は、SiC、Si、SiO2、カーボン又はホウケイ酸塩を含む材料からなることが好ましい。
これらの材料は、抵抗発熱体の材料として優れている。
In the honeycomb substrate of the present invention, the honeycomb substrate is preferably made of a material containing SiC, Si, SiO 2 , carbon or borosilicate.
These materials are excellent materials for resistive heating elements.
本発明のハニカム構造体は、上記本発明のハニカム基材と、上記ハニカム基材の表面に配置された一対の電極とを含むハニカム構造体であって、一方の電極は、第1領域を形成する弧が位置する上記ハニカム基材の表面に配置され、他方の電極は、第2領域を形成する弧が位置する上記ハニカム基材の表面に配置されていることを特徴とする。
本発明のハニカム構造体は、上記本発明のハニカム基材を備える。そのため、電極より電流を流すことにより、均一にハニカム基材を加熱することができる。
The honeycomb structure of the present invention is a honeycomb structure including the honeycomb base material of the present invention and a pair of electrodes arranged on a surface of the honeycomb base material, characterized in that one electrode is arranged on the surface of the honeycomb base material where an arc forming a first region is located, and the other electrode is arranged on the surface of the honeycomb base material where an arc forming a second region is located.
The honeycomb structure of the present invention includes the honeycomb substrate of the present invention, and therefore the honeycomb substrate can be uniformly heated by applying a current from the electrodes.
本発明のハニカム構造体では、上記一方の電極は、上記第1領域を形成する弧の全体を覆うように配置されており、上記他方の電極は、上記第2領域を形成する弧の全体を覆うように配置されていることが好ましい。
このように電極を配置することにより、ハニカム基材をより均一に加熱することができる。
In the honeycomb structure of the present invention, it is preferable that the one electrode is arranged so as to cover the entire arc forming the first region, and the other electrode is arranged so as to cover the entire arc forming the second region.
By arranging the electrodes in this manner, the honeycomb substrate can be heated more uniformly.
(発明の詳細な説明)
以下、本発明のハニカム基材について詳細に説明する。
多数のセルを区画形成する隔壁を有する楕円柱状又は円柱状のハニカム基材であって、上記ハニカム基材は抵抗発熱体であり、上記ハニカム基材の長手方向に垂直な断面は、断面の中心から外周まで伸びる2つの線分と、上記2つの線分を繋ぐ弧とにより囲まれた第1領域と、上記断面の中心を点対称の中心として、上記第1領域と点対称な領域である第2領域と、上記第1領域を形成する一方の線分と、上記第2領域との間に位置する第3領域と、上記第1領域を形成するもう一方の線分と上記第2領域との間に位置する第4領域とを有し、上記第1領域及び上記第2領域に形成された上記セルの隔壁は、上記ハニカム基材の長手方向に垂直な断面において、上記断面の中心と上記第1領域の弧の中点とを結ぶ第1方向と、上記第1方向に垂直な方向に沿って格子状に形成されており、上記第3領域に形成された上記セルの隔壁は、上記ハニカム基材の長手方向に垂直な断面において、上記第1方向に対し斜めの第2方向と、上記第2方向に対し垂直な方向に沿って格子状に形成されており、上記第4領域に形成された上記セルの隔壁は、上記ハニカム基材の長手方向に垂直な断面において、上記第1方向に対し斜めの第3方向と、上記第3方向に対し垂直な方向に沿って格子状に形成されていることを特徴とする。
本発明のハニカム基材は、上記構成さえ備えていれば、本発明の効果を発揮することができる限り、他にどのような構成を備えていてもよい。
Detailed Description of the Invention
The honeycomb substrate of the present invention will be described in detail below.
A honeycomb substrate having an elliptical or cylindrical shape and partition walls that define a large number of cells, the honeycomb substrate being a resistance heating element, a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb substrate has a first region surrounded by two line segments extending from a center of the cross section to an outer periphery and an arc connecting the two line segments, a second region that is a region that is point-symmetric with the first region with the center of the cross section as a center of point symmetry, a third region located between one of the line segments forming the first region and the second region, and a fourth region located between the other line segment forming the first region and the second region, the partition walls of the cells formed in the first region and the second region being arranged such that In a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb substrate, the honeycomb substrate is formed in a lattice pattern along a first direction connecting the center of the cross section and the midpoint of the arc of the first region, and a direction perpendicular to the first direction, and the partition walls of the cells formed in the third region are formed in a lattice pattern along a second direction oblique to the first direction and a direction perpendicular to the second direction in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb substrate, and the partition walls of the cells formed in the fourth region are formed in a lattice pattern along a third direction oblique to the first direction and a direction perpendicular to the third direction in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb substrate.
As long as the honeycomb substrate of the present invention has the above-mentioned configuration, it may have any other configuration as long as the effects of the present invention can be exhibited.
図1は、本発明のハニカム基材の一例を模式的に示す斜視図である。
図2Aは、図1のA-A線断面図である。
図2Bは、図2Aに示すハニカム基材の第1領域、第2領域、第3領域及び第4領域を示す模式図である。
FIG. 1 is a perspective view that diagrammatically illustrates an example of a honeycomb substrate of the present invention.
FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 2B is a schematic diagram showing the first region, the second region, the third region, and the fourth region of the honeycomb substrate shown in FIG. 2A.
図1に示すハニカム基材10は、多数のセル11を区画形成する隔壁12を有する円柱状の形状を有する抵抗発熱体である。
The
図2A及び図2Bに示すように、ハニカム基材10の長手方向に垂直な断面は、断面の中心Oから外周まで伸びる第1線分21及び第2線分22と、第1線分21及び第2線分22を繋ぐ弧23とにより囲まれた第1領域20と、断面の中心Oを点対称の中心として、第1領域20と点対称な領域である第2領域30とを有する。
さらに、図2A及び図2Bに示すように、ハニカム基材10の長手方向に垂直な断面は、第1領域20を形成する第1線分21と、第2領域30との間に位置する第3領域40と、第1領域を形成する第2線分22と第2領域30との間に位置する第4領域50とを有する。
As shown in Figures 2A and 2B, a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the
Furthermore, as shown in Figures 2A and 2B, a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the
図2Aに示すように、第1領域20及び第2領域30に形成されたセル11の隔壁12は、ハニカム基材10の長手方向に垂直な断面において、断面の中心Oと第1領域20の弧23の中点23aとを結ぶ第1方向D1と、第1方向D1に垂直な方向に沿って格子状に形成されている。
As shown in FIG. 2A, the
第3領域40に形成されたセル11の隔壁12は、ハニカム基材10の長手方向に垂直な断面において、第1方向D1に対し斜めの第2方向D2と、第2方向に対し垂直な方向に沿って格子状に形成されている。
第1方向D1と第2方向D2とが形成する鋭角の角度は、特に限定されないが、30°~60°であることが好ましい。
The
The acute angle formed by the first direction D1 and the second direction D2 is not particularly limited, but is preferably 30° to 60°.
第4領域50に形成されたセル11の隔壁12は、ハニカム基材10の長手方向に垂直な断面において、第1方向D1に対し斜めの第3方向D3と、第3方向D3に対し垂直な方向に沿って格子状に形成されている。
第1方向D1と第3方向D3とが形成する鋭角の角度は、特に限定されないが、30°~60°であることが好ましい。
The
The acute angle formed between the first direction D1 and the third direction D3 is not particularly limited, but is preferably 30° to 60°.
詳しくは後述するが、第1方向D1と第2方向D2とが形成する鋭角の角度が30°~60°である場合や、第1方向D1と第3方向D3とが形成する鋭角の角度が30°~60°である場合、第3領域40を流れる電流の経路及び第4領域50を流れる電流の経路を適度に長くすることができる。そのため、ハニカム基材10を、より均一に加熱することができる。
As will be described in more detail later, when the acute angle formed between the first direction D1 and the second direction D2 is 30° to 60°, or when the acute angle formed between the first direction D1 and the third direction D3 is 30° to 60°, the path of the current flowing through the
また、第1方向D1と第2方向D2とが形成する鋭角の角度と、第1方向D1と第3方向D3とが形成する鋭角の角度は同じであることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the acute angle formed between the first direction D1 and the second direction D2 is the same as the acute angle formed between the first direction D1 and the third direction D3.
ハニカム基材10は、第1領域20を形成する弧23及び第2領域30を形成する弧33に、一対の電極が配置され、ハニカム基材10を電流が流れることになる。
A pair of electrodes is arranged on the
ここで、従来のハニカム基材に電極を配置し電流を流す場合について説明する。
図3は、一対の電極が配置された従来のハニカム基材の長手方向に垂直な断面の一例を模式的に示す断面図である。
Here, a conventional honeycomb substrate having electrodes disposed thereon and current flowing therethrough will be described.
FIG. 3 is a cross-sectional view that diagrammatically illustrates an example of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of a conventional honeycomb substrate on which a pair of electrodes are arranged.
図3に示すように、従来のハニカム基材510は、多数のセル511を区画形成する隔壁512を有する円柱状の形状を有する発熱抵抗体である。
説明の便宜上、図3における、ハニカム基材510の上端を、上端T510とし、下端を下端B510とする。
As shown in FIG. 3, a
For ease of explanation, the upper end of the
図3において、ハニカム基材510のセル511の隔壁512は、上端T510と下端B510とを結ぶ方向と、当該方向と垂直な方向に沿って格子状に形成されている。
In FIG. 3,
また、ハニカム基材510には、上端T510を中心とする上面510aに正極561が配置され、下端B510を中心とする下面510bに負極562が配置されている。
Further, in the
ここで、電極561及び電極562間を電流が流れる場合について説明する。
電流は電極間の最も抵抗が小さくなる経路を通る性質を有するので、電気抵抗率が同じであれば電極間の経路の長さに応じて配分して流れる。
ハニカム基材510において電流は、セル511の隔壁512を流れるが、セル511の隔壁512が上端T510と下端B510とを結ぶ方向に沿って形成されている。そのため、ハニカム基材510では、上端T510から下端B510までの最短経路は、ハニカム基材510の中心Oを通る直線状である。
また、図3において、上端T510以外の上面510aの一点である点510a1から下面510bまでの最短距離は、上端T510から下端B510を結ぶ方向と平行である。
そのため、上面510aの各点から下面510bまでの経路の最短距離は、上端T510から離れる程短くなる。
Here, a case where a current flows between the
Since current has the property of passing through the path between electrodes that has the least resistance, if the electrical resistivity is the same, the current will flow in proportion to the length of the path between the electrodes.
In the
In addition, in FIG. 3, the shortest distance from a point 510a1 , which is a point on the
Therefore, the shortest distance of the path from each point on the
電流が流れる経路の長さが短いとその経路における抵抗が小さくなるので、その経路を流れる電流密度が増加する。
ハニカム基材510の発熱量は、その部位を流れる電流の二乗に比例するので、上端T510から下端B510を結ぶ線分から外側に離れる程、ハニカム基材510の発熱量が大きくなる。従って、このようなハニカム基材510では、正極561および負極562の周方向の端部側が速く熱せられるので、均一に加熱することができない。
If the length of the path through which the current flows is short, the resistance in that path is small, and therefore the density of the current flowing through that path increases.
Since the amount of heat generated by the
一方、ハニカム基材10では、第3領域40に形成されたセル11の隔壁12は、第1方向D1に対し斜めの第2方向D2と、第2方向D2に対し垂直な方向に沿って格子状に形成されている。つまり、第3領域40に形成されたセル11の隔壁12は、第1方向D1に平行ではない。同様に第4領域50に形成されたセル11の隔壁12は、第1方向D1に対し斜めの第3方向D3と、第3方向D3に垂直な方向に沿って格子状に形成されている。つまり、第4領域50に形成されたセル11の隔壁12は、第1方向D1に平行ではない。
そのため、第3領域40では、電流は第1方向D1に沿って流れることはできず、第1方向D1に対し斜めに流れることになる。つまり、第3領域40において、セル11の隔壁12は第2方向D2と第2方向D2に対し垂直な方向に沿って形成されているので、電流は、ジグザグに流れる。従って、第3領域40を流れる電流の経路は、第1方向D1に沿って直線状に流れる場合に比べ長くなる。
同様に、第4領域50では、電流は第1方向D1に沿って流れることはできず、第1方向D1に対し斜めに流れることになる。つまり、第4領域50において、セル11の隔壁12は第3方向D3と第3方向D3に対し垂直な方向に沿って形成されているので、電流は、ジグザグに流れる。従って、第4領域50を流れる電流の経路は、第1方向D1に沿って直線状に流れる場合に比べ長くなる。
その結果、第1領域20の弧23の中点23aから第2領域30の弧33の中点33aを流れる電流の経路の長さと、第1領域20の弧23の中点23aから離れた位置から第2領域30まで流れる電流の経路の長さとの差を小さくすることができる。
そのため、ハニカム基材10は、通電加熱時において、均一に加熱することができる。
On the other hand, in the
Therefore, in the
Similarly, in the
As a result, the difference between the length of the current path flowing from the
Therefore, the
上記内容についてより具体的に説明する。
図4は、本発明のハニカム基材の長手方向に垂直な断面の一例を模式的に示す断面図である。
図4に示すハニカム基材10は、第1線分21と、第2線分22とが形成する角の角度が90°であり、第1方向D1と第2方向D2とが形成する鋭角の角度が45°であり、第1方向D1と第3方向D3とが形成する鋭角の角度が45°である場合のハニカム基材である。
The above content will now be explained in more detail.
FIG. 4 is a cross-sectional view that diagrammatically shows an example of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of a honeycomb substrate of the present invention.
The
ここで、第1領域20の弧23の中点23aから第2領域30の弧33の中点33aまでの抵抗体の最短経路は中心Oを通る直線状になる。
Here, the shortest path of the resistor from the
一方、第1領域20の弧23の中点23aよりも第1線分21側に離れた、第1領域20の弧23上の点23a1から第2領域30の弧33までの抵抗体の経路の最短距離は、図4に示すように、第1領域20及び第2領域30では、第1方向D1に沿って直線状で、第3領域40では、第2方向D2及び第2方向D2に垂直な方向に沿って形成された隔壁12をジグザグとなる(図4中、矢印で電流が流れる方向を示す)。
第1方向D1と第2方向D2とが形成する鋭角の角度は45°なので、第3領域40では、点23a1から第1方向D1に沿って直線状の経路と比較して、√2倍だけ経路が長くなる。
On the other hand, the shortest distance of the path of the resistor from point 23a1 on
Since the acute angle formed by the first direction D1 and the second direction D2 is 45°, in the
同様に、第1領域20の弧23の中点23aよりも第2線分22側に離れた、第1領域20の弧23上の点23a2から第2領域30の弧33までの抵抗体の経路の最短距離、図4に示すように、第1領域20及び第2領域30では、第1方向D1に沿って直線状で、第4領域40では、第3方向D3及び第3方向D3に垂直な方向に沿って形成された隔壁12をジグザグとなる(図4中、矢印で電流が流れる方向を示す)。
第1方向D1と第3方向D3とが形成する鋭角の角度は45°なので、第4領域50では、点23a2から第1方向D1に沿って直線状の経路と比較して、√2倍だけ経路が長くなる。
Similarly, the shortest distance of the path of the resistor from point 23a2 on
Since the acute angle formed by the first direction D1 and the third direction D3 is 45°, in the
また、第1領域20の弧23から流れる電流は、第1領域20の弧23の中点23aから第1線分21側に向かうにつれ第1領域20及び第2領域30を流れる距離の割合が短くなり、第3領域40を流れる距離の割合が長くなる。電流が第4領域50を流れる場合も同様である。
そのため、第1領域20の弧23の中点23aから第2領域30の弧33の中点33aまでの最短距離と、他の第1領域20の弧23の一点から第2領域30の弧33の一点までの最短距離の差を小さくすることができる。
そのため、ハニカム基材10を斑なく加熱することができる。
Moreover, as the current flows from the
Therefore, the difference between the shortest distance from the
Therefore, the
次に、ハニカム基材10により排ガスが浄化される仕組みについて図面を用いて説明する。
図5は、本発明のハニカム構造体のハニカム基材の中を排ガスが通過する場合の一例を模式的に示す断面図である。
図5は、ハニカム基材10の長手方向に垂直な方向の断面図でもある。
内燃機関から排出された排ガス(図5中、排ガスの流れを矢印Gで示す)が、ハニカム基材10に到達すると、排ガスは、ハニカム基材10の排ガス流入側の端面に開口したセル11に流入する。さらに、排ガスは、隔壁12に担持された触媒13に接触しながらセル11の中を通過する。この際、排ガス中のCOやHC、NOX等の有害なガス成分が隔壁12に担持された触媒13により浄化される。そして、排ガスは、ハニカム基材10の排ガス流出側の端面に開口したセルから流出する。
Next, the mechanism by which exhaust gas is purified by the
FIG. 5 is a cross-sectional view that typically shows an example of the case where exhaust gas passes through the honeycomb substrate of the honeycomb structure of the present invention.
FIG. 5 is also a cross-sectional view of the
When exhaust gas discharged from an internal combustion engine (the flow of exhaust gas is indicated by arrows G in FIG. 5 ) reaches the
触媒13としては、排ガスを処理できれば特に限定されないが、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属からなる三元触媒等が挙げられる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
The
貴金属からなる三元触媒が担持された場合、ハニカム基材全体への貴金属の担持量は、0.1~15g/Lであることが好ましく、0.5~10g/Lであることがより好ましい。
本明細書において、貴金属の担持量とは、ハニカム基材の見掛けの体積当たりの貴金属の重量をいう。なお、ハニカム基材の見掛けの体積は、空隙の体積を含む体積であり、接着層を含む場合は接着層の体積を含むこととする。
これらの触媒が担持されていると、COやHC、NOX等の有毒な排ガスを好適に浄化することができる。
When a three-way catalyst made of a precious metal is supported, the amount of the precious metal supported on the entire honeycomb substrate is preferably 0.1 to 15 g/L, and more preferably 0.5 to 10 g/L.
In this specification, the amount of precious metal supported refers to the weight of precious metal per apparent volume of the honeycomb substrate. Note that the apparent volume of the honeycomb substrate includes the volume of voids, and includes the volume of the adhesive layer if an adhesive layer is included.
When these catalysts are supported, toxic exhaust gases such as CO, HC, and NOx can be effectively purified.
ハニカム基材10は、抵抗発熱体であれば特に限定されないが、SiC、Si、SiO2、カーボン又はホウケイ酸塩を含む材料からなることが好ましい。
これらの材料は、抵抗発熱体の材料として優れている。
また、正温度係数を有する抵抗発熱体(PTC材料)であることが好ましい。
このようなPTC材料としては、不純物がドープされたシリコン、MoSi2等が挙げられる。
The
These materials are excellent materials for resistive heating elements.
Also, it is preferable that the heating element is a resistive heating element having a positive temperature coefficient (PTC material).
Such PTC materials include impurity-doped silicon, MoSi2 , and the like.
ハニカム基材10の熱伝導率は、1~70W/mKであることが好ましく、1~10W/mKであることがより好ましい。
このように熱伝導率が低いハニカム基材であっても、ハニカム基材全体が均一に加熱されることができる。
The thermal conductivity of the
Even in the case of a honeycomb substrate having such a low thermal conductivity, the entire honeycomb substrate can be heated uniformly.
ハニカム基材10の電気抵抗率は、0.1~50Ω・cmであることが好ましく、1~30Ω・cmであることがより好ましい。
このような範囲であると、ハニカム基材が好適に加熱される。
ハニカム基材の電気抵抗率が0.1Ω・cm未満であると、発熱量が小さくなる。
ハニカム基材の電気抵抗率が50Ω・cmを超えると、電流が流れにくくなり、投入電力量が大きくなりすぎる。
The electrical resistivity of the
Within this range, the honeycomb substrate is heated appropriately.
If the electrical resistivity of the honeycomb substrate is less than 0.1 Ω·cm, the amount of heat generated will be small.
If the electrical resistivity of the honeycomb substrate exceeds 50 Ω·cm, the current does not flow easily and the input power becomes too large.
図1において、ハニカム基材10の形状は円柱状であるが、本発明のハニカム基材ではその形状は、楕円柱状であってもよい。
In FIG. 1, the
ハニカム基材のセル隔壁の厚さは、均一であることが好ましい。具体的には、セル隔壁の厚さは、0.30mm未満であることが好ましい。また、0.05mm以上であることが好ましい。 The thickness of the cell partition walls of the honeycomb substrate is preferably uniform. Specifically, the thickness of the cell partition walls is preferably less than 0.30 mm. Also, it is preferably 0.05 mm or more.
次に、本発明のハニカム基材を用いたハニカム構造体について説明する。
なお、本発明のハニカム基材が用いられたハニカム構造体も本発明の一態様である。
Next, a honeycomb structure using the honeycomb substrate of the present invention will be described.
A honeycomb structure using the honeycomb substrate of the present invention is also one aspect of the present invention.
図6は、本発明のハニカム構造体の一例を模式的に示す断面図である。
図6に示すハニカム構造体1は、上記ハニカム基材10と、ハニカム基材10の第1領域20の弧23に配置された正極61と、ハニカム基材10の第2領域の弧33に配置された負極62とからなる。
ハニカム構造体1では、正極61から負極62に電流を流すことにより、ハニカム基材10を均一に加熱することができる。
なお、本発明のハニカム構造体では、ハニカム基材の第1領域の弧に負極が配置されており、ハニカム基材の第2領域の弧に正極が配置されていてもよい。
FIG. 6 is a cross-sectional view that diagrammatically shows an example of the honeycomb structure of the present invention.
The
In the
In the honeycomb structure of the present invention, a negative electrode may be disposed on an arc in the first region of the honeycomb substrate, and a positive electrode may be disposed on an arc in the second region of the honeycomb substrate.
また、ハニカム構造体1では、正極61を、第1領域20を形成する弧23の全体を覆うように配置し、負極62を、第2領域30を形成する弧33の全体を覆うように配置してもよい。
このように電極を配置することにより、ハニカム基材10をより均一に加熱することができる。
In addition, in the
By arranging the electrodes in this manner, the
ハニカム構造体1を車両に搭載する場合には、ハニカム構造体1の周囲に保持材を配置し、ケーシングに収容されてから、排気管に接続されることになる。
When mounting the
保持材は、無機繊維からなることが好ましい。無機繊維としては、アルミナ繊維、アルミナ-シリカ繊維等が挙げられる。 The retaining material is preferably made of inorganic fibers. Examples of inorganic fibers include alumina fibers and alumina-silica fibers.
ケーシングは、耐熱性を有する金属からなれば特に限定されず、金属としては、ステンレス鋼、アルミニウム、鉄等が挙げられる。 The casing is not particularly limited as long as it is made of a heat-resistant metal, and examples of the metal include stainless steel, aluminum, iron, etc.
なお、保持材及びケーシングには、各電極の配線を通すための孔が形成されることになる。 In addition, holes will be formed in the holding material and casing to pass the wiring for each electrode.
次に、ハニカム構造体1の製造方法について説明する。
Next, we will explain the manufacturing method of the
(1)ハニカム基材の準備
(1-1)セラミック原料準備工程
まず、ハニカム基材の原料となるセラミック原料を準備する。セラミック原料はSiC、Si、SiO2又はホウ酸等のセラミック用混合物と、有機バインダと、可塑剤と、潤滑剤と、水とを混合することにより準備することができる。
上記セラミック原料には、必要に応じて球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
(1) Preparation of honeycomb substrate (1-1) Ceramic raw material preparation process First, the ceramic raw material to be used as the raw material for the honeycomb substrate is prepared. The ceramic raw material can be prepared by mixing a ceramic mixture such as SiC, Si, SiO2 , or boric acid, an organic binder, a plasticizer, a lubricant, and water.
If necessary, a pore-forming agent such as spherical acrylic particles or graphite may be added to the above ceramic raw material.
(1-2)押出成形工程
次に、上記セラミック原料準備工程で準備したセラミック原料を所定の金型を用いて押出成形し、所定の長さで切断することにより所定の形状を有するハニカム成形体を作製する。
なお、ハニカム成形体の形状、セルの形状、セルの配置、セル隔壁の厚さ、外周壁の厚さ等については、金型の形状を調整することにより調節することができる。特に、金型の形状を調整することにより第1領域、第2領域、第3領域及び第4領域に形成されるセルの隔壁の方向を調整することができる。
(1-2) Extrusion Molding Step Next, the ceramic raw material prepared in the above ceramic raw material preparation step is extruded using a predetermined die, and cut to a predetermined length to produce a honeycomb formed body having a predetermined shape.
The shape of the honeycomb formed body, the shape of the cells, the arrangement of the cells, the thickness of the cell partition walls, the thickness of the outer peripheral wall, etc. can be adjusted by adjusting the shape of the die. In particular, the direction of the partition walls of the cells formed in the first region, the second region, the third region, and the fourth region can be adjusted by adjusting the shape of the die.
(1-3)乾燥工程
次に、上記押出成形工程で得られたハニカム成形体を、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、又は、凍結乾燥機等を用いて乾燥させる。ハニカム成形体の乾燥では、マイクロ波乾燥機と熱風乾燥機とを併用するか、又は、マイクロ波乾燥機を用いてハニカム成形体をある程度の水分となるまで乾燥させた後、熱風乾燥機を用いてハニカム成形体中の水分を完全に除去してもよい。
(1-3) Drying step Next, the honeycomb molded body obtained in the above extrusion molding step is dried using a microwave dryer, a hot air dryer, a dielectric dryer, a reduced pressure dryer, a vacuum dryer, a freeze dryer, etc. In drying the honeycomb molded body, a microwave dryer and a hot air dryer may be used in combination, or the honeycomb molded body may be dried using a microwave dryer until the moisture content is reduced to a certain level, and then the moisture in the honeycomb molded body may be completely removed using a hot air dryer.
(1-4)脱脂工程
次に、上記乾燥工程後のハニカム成形体を300~650℃で、0.5~3時間加熱することによりハニカム成形体中の有機物を除去し、ハニカム脱脂体を作製する。
(1-4) Degreasing Step Next, the honeycomb formed body after the drying step is heated at 300 to 650° C. for 0.5 to 3 hours to remove organic matter from the honeycomb formed body, thereby producing a honeycomb degreased body.
(1-5)焼成工程
上記脱脂工程で得られたハニカム脱脂体を窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気下で、1200~1500℃、0.5~4時間焼成する。
以上の工程を経てハニカム基材を作製することができる。
(1-5) Firing Step The honeycomb degreased body obtained in the above degreasing step is fired in an inert gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere at 1200 to 1500° C. for 0.5 to 4 hours.
Through the above steps, a honeycomb substrate can be produced.
(2)電極配置工程
次に、一対の電極を第1領域の弧及び第2領域の弧に配置する。電極は、溶射法、浸漬法等により配置することが好ましい。
(2) Electrode Arrangement Step Next, a pair of electrodes are arranged on the arc of the first region and the arc of the second region. The electrodes are preferably arranged by a thermal spraying method, a dipping method, or the like.
以上の工程を経て、本発明のハニカム構造体を製造することができる。 Through the above steps, the honeycomb structure of the present invention can be manufactured.
(実施例)
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、以下の実施例のみに限定されるものではない。
(Example)
EXAMPLES Hereinafter, examples that more specifically disclose the present invention will be described, however, the present invention is not limited to only the following examples.
(実施例1)
[ハニカム基材の製造]
Example 1
[Manufacturing of honeycomb substrate]
Si粉末とホウ酸粉末とシリカ粉末を16:6:78の質量割合で混合し、得られた混合粉末(74.4重量%)に有機バインダ(メチルセルロース)6.7重量%、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)4.5重量%、及び水14.4重量%を添加して混練し、原料組成物を調製した。 Si powder, boric acid powder, and silica powder were mixed in a mass ratio of 16:6:78, and the resulting mixed powder (74.4 wt%) was mixed with 6.7 wt% organic binder (methylcellulose), 4.5 wt% lubricant (UNILUBE, manufactured by NOF Corp.), and 14.4 wt% water, and kneaded to prepare a raw material composition.
得られた原料組成物を押出成形機を用いて成形し、各セルの断面形状が正方形の円柱状のハニカム成形体を得た。この時、図1における第1線分21と、第2線分22とが形成する角の角度が90°であり、第1方向D1と第2方向D2とが形成する鋭角の角度が45°であり、第1方向D1と第3方向D3とが形成する鋭角の角度が45°となるように成形した。
ハニカム成形体を高周波誘電加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて120℃で2時間乾燥し、両端面を所定量切断し、ハニカム乾燥体とした。
そしてハニカム乾燥体を、600℃で10時間、脱脂(仮焼)した後、不活性雰囲気下で1325℃で3時間焼成することによりハニカム基材を製造した。上記ハニカム基材の電気抵抗率は、1.5Ωcmであった。
The obtained raw material composition was molded using an extrusion molding machine to obtain a cylindrical honeycomb molded body in which the cross section of each cell was a square. At this time, the molded body was molded so that the angle formed by the
The honeycomb molded body was dried by high-frequency dielectric heating, and then dried at 120° C. for 2 hours using a hot air dryer, and both end faces were cut off by a predetermined amount to obtain a dried honeycomb body.
The dried honeycomb body was degreased (calcined) at 600° C. for 10 hours, and then fired at 1325° C. for 3 hours in an inert atmosphere to produce a honeycomb substrate. The electrical resistivity of the honeycomb substrate was 1.5 Ωcm.
次に、Si粉末とホウ酸粉末とシリカ粉末を質量割合で80:10:10で混合しに、バインダとしてメチルセルロース、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)、水、エタノールを添加して、混合し、電極用ペーストを調製した。この電極用ペーストを、第1領域および第2領域の弧の全面に、焼成後の厚さが0.35mmになるように印刷した。 Next, Si powder, boric acid powder, and silica powder were mixed in a mass ratio of 80:10:10, and methyl cellulose as a binder, lubricant (UNILUB manufactured by NOF Corp.), water, and ethanol were added and mixed to prepare an electrode paste. This electrode paste was printed on the entire surface of the arcs in the first and second regions so that the thickness after firing would be 0.35 mm.
次に、ハニカム基材の外周壁に印刷した電極用ペーストを870℃で乾燥させ、600℃で10時間脱脂処理し、不活性雰囲気下で、1325℃、3時間焼成処理を行い、更に酸化処理して電極部を有するハニカム構造体を得た。得られたハニカム構造体の端面は直径130mmの円形であり、ハニカム構造体の長手方向における長さは60mmであった。
ハニカム構造体の隔壁の厚さは全ての領域において0.15mm、セル密度は全ての領域において85.3個/cm2であった。
Next, the electrode paste printed on the outer peripheral wall of the honeycomb substrate was dried at 870°C, degreased at 600°C for 10 hours, fired at 1325°C for 3 hours in an inert atmosphere, and further oxidized to obtain a honeycomb structure having electrodes. The end face of the obtained honeycomb structure was a circle with a diameter of 130 mm, and the length in the longitudinal direction of the honeycomb structure was 60 mm.
The partition wall thickness of the honeycomb structure was 0.15 mm in all regions, and the cell density was 85.3 cells/cm 2 in all regions.
電極部の電気抵抗率は0.05Ω・cmであった。また、ハニカム基材の熱伝導率は1.6W/mKであった。 The electrical resistivity of the electrode portion was 0.05 Ω·cm. The thermal conductivity of the honeycomb substrate was 1.6 W/mK.
(実施例2)
ハニカム成形体の成形において、図1における第1線分21と、第2線分22とが形成する角の角度が90°であり、第1方向D1と第2方向D2とが形成する鋭角の角度が30°であり、第1方向D1と第3方向D3とが形成する鋭角の角度が30°となるように成形した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を得た。
Example 2
A honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 1, except that in the molding of the honeycomb molded body, the angle formed by the
(実施例3)
ハニカム成形体の成形において、図1における第1線分21と、第2線分22とが形成する角の角度が90°であり、第1方向D1と第2方向D2とが形成する鋭角の角度が60°であり、第1方向D1と第3方向D3とが形成する鋭角の角度が60°となるように成形した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を得た。
Example 3
A honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 1, except that the honeycomb molded body was molded so that the angle formed by the
(実施例4)
ハニカム成形体の成形において、図1における第1線分21と、第2線分22とが形成する角の角度が120°であり、第1方向D1と第2方向D2とが形成する鋭角の角度が45°であり、第1方向D1と第3方向D3とが形成する鋭角の角度が45°となるように成形した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を得た。
Example 4
A honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 1, except that the honeycomb molded body was molded so that the angle formed by the
(実施例5)
ハニカム成形体の成形において、図1における第1線分21と、第2線分とが形成する角の角度が90°であり、第1方向D1と第2方向とが形成する鋭角の角度が15°であり、第1方向D1と第3方向D3とが形成する鋭角の角度が15°となるように成形した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を得た。
Example 5
A honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 1, except that the honeycomb molded body was molded so that the angle formed by the
(比較例1)
ハニカム成形体の成形において、第1~4領域を設けず、図3の形状にした以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を得た。
(Comparative Example 1)
A honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 1, except that in the molding of the honeycomb formed body, the first to fourth regions were not provided and the shape was formed as shown in FIG.
(通電試験)
実施例1~5及び比較例1で製造したハニカム構造体につき、各電極に通電端子を形成し200Vの電圧を20秒印加し、サーモカメラを用いてハニカム構造体の表面温度を測定し、最高温度と最低温度の差を確認した。
サーモカメラとしては、赤外線サーモグラフィカメラ (R300SR-H:日本アビオニクス株式会社製)を使用し、ソフトウエア InfReC Analyzer NS9500 Standard Version2.5を使用して、ハニカム構造体の画像内の最高温度及び最低温度を測定した。比較例1のハニカム構造体では、最高温度と最低温度の差が、115℃であったのに対し、実施例1~5のハニカム構造体では、最高温度と最低温度の差が、それぞれ、70℃、85℃、88℃、90℃、103℃と、差が小さくなっており、より均一に加熱されることが確認された。
(Electrical test)
For the honeycomb structures manufactured in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, electrical terminals were formed on each electrode and a voltage of 200 V was applied for 20 seconds. The surface temperature of the honeycomb structure was measured using a thermal camera, and the difference between the maximum and minimum temperatures was confirmed.
As the thermo camera, an infrared thermography camera (R300SR-H: manufactured by Nippon Avionics Co., Ltd.) was used, and the software InfReC Analyzer NS9500 Standard Version 2.5 was used to measure the maximum and minimum temperatures in the image of the honeycomb structure. In the honeycomb structure of Comparative Example 1, the difference between the maximum and minimum temperatures was 115°C, whereas in the honeycomb structures of Examples 1 to 5, the differences between the maximum and minimum temperatures were 70°C, 85°C, 88°C, 90°C, and 103°C, respectively, which was smaller, and it was confirmed that the honeycomb structures were heated more uniformly.
1 ハニカム構造体
10、510 ハニカム基材
11、511 セル
12、512 隔壁
13 触媒
20 第1領域
21 第1線分
22 第2線分
23 第1領域の弧
23a 第1領域の弧の中点
30 第2領域
33 第2領域の弧
33a 第2領域の弧の中点
40 第3領域
50 第4領域
61、561 正極
62、562 負極
D1 第1方向
D2 第2方向
D3 第3方向
1 Honeycomb
Claims (8)
前記ハニカム基材は抵抗発熱体であり、
前記ハニカム基材の長手方向に垂直な断面は、
断面の中心から外周まで伸びる2つの線分と、前記2つの線分を繋ぐ弧とにより囲まれた第1領域と、
前記断面の中心を点対称の中心として、前記第1領域と点対称な領域である第2領域と、
前記第1領域を形成する一方の線分と、前記第2領域との間に位置する第3領域と、
前記第1領域を形成するもう一方の線分と前記第2領域との間に位置する第4領域とを有し、
前記第1領域及び前記第2領域に形成された前記セルの隔壁は、前記ハニカム基材の長手方向に垂直な断面において、前記断面の中心と前記第1領域の弧の中点とを結ぶ第1方向と、前記第1方向に垂直な方向に沿って格子状に形成されており、
前記第3領域に形成された前記セルの隔壁は、前記ハニカム基材の長手方向に垂直な断面において、前記第1方向に対し斜めの第2方向と、前記第2方向に対し垂直な方向に沿って格子状に形成されており、
前記第4領域に形成された前記セルの隔壁は、前記ハニカム基材の長手方向に垂直な断面において、前記第1方向に対し斜めの第3方向と、前記第3方向に対し垂直な方向に沿って格子状に形成されていることを特徴とするハニカム基材。 An elliptical or cylindrical honeycomb substrate having partition walls that define a large number of cells,
The honeycomb substrate is a resistance heating element,
The cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb substrate is
a first region surrounded by two line segments extending from the center of the cross section to the outer periphery and an arc connecting the two line segments;
A second region that is a region that is point-symmetric to the first region with respect to the center of the cross section;
a third region located between one of the line segments forming the first region and the second region;
a fourth region located between the second region and another line segment forming the first region,
The partition walls of the cells formed in the first region and the second region are formed in a lattice shape along a first direction connecting a center of the cross section and a midpoint of an arc of the first region and a direction perpendicular to the first direction in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb substrate,
The partition walls of the cells formed in the third region are formed in a lattice shape along a second direction oblique to the first direction and a direction perpendicular to the second direction in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb substrate,
A honeycomb substrate characterized in that the partition walls of the cells formed in the fourth region are formed in a lattice pattern along a third direction oblique to the first direction and a direction perpendicular to the third direction in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb substrate.
前記ハニカム基材の表面に配置された一対の電極とを含むハニカム構造体であって、
一方の電極は、第1領域を形成する弧が位置する前記ハニカム基材の表面に配置され、
他方の電極は、第2領域を形成する弧が位置する前記ハニカム基材の表面に配置されていることを特徴とするハニカム構造体。 A honeycomb substrate according to any one of claims 1 to 6,
A honeycomb structure including a pair of electrodes disposed on a surface of the honeycomb substrate,
One electrode is disposed on a surface of the honeycomb substrate where the arc forming the first region is located;
A honeycomb structure, characterized in that the other electrode is disposed on the surface of the honeycomb substrate where the arc forming the second region is located.
前記他方の電極は、前記第2領域を形成する弧の全体を覆うように配置されている請求項7に記載のハニカム構造体。 the one electrode is disposed so as to cover the entire arc forming the first region,
The honeycomb structure according to claim 7 , wherein the other electrode is disposed so as to cover the entire arc forming the second region.
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