JPH03169347A - ハニカム構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関の排ガス浄化触媒および微粒子浄化
用フィルタ、さらには各種ガス・石油を燃料とする燃焼
ガスの浄化および／または脱臭用触媒の担体として用い
られるハニカム構造体に関するものである。

（従来の技術及びその問題点） 従来、一般に実用されている自動車搭載触媒コンバータ
は、使用中の激しい振動に耐えるように、第３図に示す
ように排気ガスが通過する貫通孔２４Ｂと直角方向（以
下「径方向」という）にはクッション材２２，９および
シール材ＩＯを介して圧力を加え、更に貫通孔方向には
クッション材２２を介して板材２３で圧力を加えながら
固定し保持する構造をとっている。

しかしながら、上記構造の場合、貫通孔方向に当接され
たクッション材２２の部分のハニカム構造体貫通孔２４
Ｂには排気ガスが通過できずその部分の触媒が無駄とな
る。そのため、触媒貴金属の節約を目的にシール材のみ
を全側面に用い径方向のみで保持する方法も一部で実用
化されている。ところが、この方法では、使用中の激し
い振動に対して動かないよう固定するため径方向に加え
る圧力を高くしなければならず、セラξツクハニカム構
造体の隔壁の厚さが例えば０．３Ｏｎ＋ｍというような
比較的厚く外圧強度が高い場合には径方向のみで保持が
可能であるが、隔壁の厚さが例えば０．１５〜０．２０
ｍｍというような比較的薄い場合には外圧強度が低く適
用できない問題がある。また、使用中の激しい振動のた
め貫通孔方向に移動し、触媒が損傷、消失する。

更にこの方法では、径方向のズレ、即ち円柱状ハニカム
構造体の回転を防止することができない。

（本発明に至る経過） 本発明者は、上述の問題を解決すべく検討を重ねた結果
、特願昭６３−１８６９８１号明細書（昭和６３年７月
２８日付）に記載したように、ハニカム構造体外周面に
貫通孔方向に突出部を延在させ、この突出部を切欠いた
構造のものに到達した。

即ち、第４図に要部拡大断面図として示すように、隔壁
の一部を切り欠いて切欠き部５を設ける。

そしてシール部材８を切欠き部５に嵌め込み、シール部
材８を外壁１１へと固定することで、ハニカム構造体の
貫通孔方向への移動と回転移動とを共に防止することに
戒功した。

このように本発明者は上述の問題に画期的な解決をもた
らしたわけではあるが、更に深く検討を進めた結果、未
だ問題が残されていることを発見した。

即ち、外壁の厚さが切欠き部の深さより小さい場合には
貫通孔４の一部が切欠き部５に露出し、またシール部材
８と切欠き部５との寸法を完全に合わせることは困難で
、しかもシール部材８を長期間使用すると熱飛散してく
ることから、隔壁２とシール部材８とに隙間ができる。

このため、第４図に示すように構造体端面３から入って
矢印Ａのように流れる排ガスが矢印Ｂのようにシール部
材８と隔壁との隙間を通り抜け、またシール部材８の存
在しない切欠き部５から矢印Ｃのように流れ、ハニカム
構造体外周面と外壁１ｌとの間を流れて浄化されないま
ま触媒コンバータを通過する。

これに対し、ハニカム構造体の最外周の隔壁を切欠き部
の深さ以上に厚くすると耐熱衝撃性が急激に低下したり
、またシール部材８の寸法を切欠き部幅より大きくして
切欠き部５に強く嵌めこむと隔壁が不規則にシール部材
の幅以上に欠けてそこから排ガスが漏れる。その一方切
欠き部５の深さを例えば０．５　ｍｍ未満と小さくする
と、軸方向の移動を防止することは困難となる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上述した課題を解消して、貫通孔方向のズレの
みならず径方向の回転ズレをも防止することができ、な
おかつ排ガスの漏れも防止できるセラξツクハニカム構
造体を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ハニカム構造体外周面に形成された複数の突
出部と；貫通孔方向に隣り合う前記突出部の間に形成さ
れた切欠き部と：この切欠き部の形或時にこの切欠き部
へと導通すべき貫通孔を、貫通孔方向にみて前記切欠き
部の少なくとも一方の側で、この切欠き部と隣接する前
記突出部の存在位置で前記ハニカム構遺体外周面の全周
に亘って閉塞する閉塞手段とを有するハニヵム構造体に
係るものである。

貫通孔方向にみて切欠き部の両側で閉塞させてもよい。

（作　用） 上述した構戒によれば、切欠き部へと導通すべき貫通孔
を、この切欠き部と隣接する突出部の存在位置で全周に
亘って閉塞させているので、この切欠き部にシール部材
を挿入し、この切欠き部に隣接する突出部とシール部材
とを当接すると閉塞手段とシール部材との間でシールが
行われ、排ガスの漏れを阻止する。

（実施例） 第１図（ａ）は本発明の一実施例によるハニヵム構造体
を示す破断斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の部分拡大
図、第２図は部分拡大断面図である。

円筒形ハニカム構造体１の外周面に貫通孔と平行に本例
では８列に所定高さの突出部２を順次配列し、隣り合っ
た突出部２の間に、ハニヵム構造体１の外周面と同じ高
さの切欠き部５，１５を設けた。この切欠き部５．１５
の深さはハニカム構造体ｌの貫通孔方向の位置ズレ、移
動を防止するのに充分であって、各切欠き部の形成時に
は切欠き部５．１５に貫通孔４が露出し、また貫通孔４
の一部が溝６となって露出する。

そして、切欠き部５，１５のうち、触媒コンバータに固
定したときに上流側の端面３に最も近い計８個の切欠き
部１５において、切欠き部ｌ５の形戊時に露出する溝６
と貫通孔４の露出端部とに充填材を充填して閉塞部７を
形成した。

こうしたハニカム構造体によれば、貫通孔４の切欠き部
１５への露・出部分を閉塞部７により閉塞させ、シール
部材８を閉塞部７と密接させ、全周に亘ってシールして
いるので、端面３側から矢印Ａのように流入した排ガス
は遮断され、シール部材８よりも下流側へと流れること
はない。

しかも、切欠き部１５を全周に亘ってシール部材８と密
接させることにより、ハニカム構造体の貫通孔方向への
位置移動や回転を防止することができ、また端面３の外
縁部をシール部材で直接押える場合と異なり、外縁部の
貫通孔が無駄になるということもない。

上述したようなハニカム構造体を製造するには、戊形時
に押し出しダイスの押え板の開口部を切欠くか、開口部
を所定の形状にして押し出し、貫通孔方向へと細長く延
在する突出部を有するハニカム構造体を一体に押し出し
戒形し、乾燥した後、ハニカム構造体に対して上下動可
能に設けられた切削刃物を回転させ、所定の切欠き部を
形成すべき位置において下降させて突出部を切り欠くこ
とにより、所定の切欠き部を形戒する。

しかる後に、第１図の例においては端面３に最も近い切
欠き部１５に露出する溝６、貫通孔４露出端部に、ハニ
カム構造体ｌの原料と好ましくは同じセラミックの原料
、更に好ましくはコージェライト原料からなる充填材を
充填して閉塞部７を形成し、その後焼戒する。

なお、上記の製造方法では、切欠き部を形成するためハ
ニカム構造体の押し出し直後に切削刃物により切り欠い
たが、押し出し直後に切り欠く場合、ピアノ線などの細
いワイヤーで切り欠くことも可能である。また戒形体を
乾燥後または焼戒品を、切削刃物またはダイヤモンド砥
石や研削砥石などの手段により切削又は研磨することも
可能である。

次に、具体的な実験例について説明する．コージェライ
ト原料を押し出した後焼成して外径１００　ｍｍφ、全
長１００　ｍａ＋、貫通孔密度４６．５個／ｃｒｓ”の
ハニカム構造体を得た。隔壁厚さは０．２０ｍｍで、外
壁厚さは約０．３　ｎ＋ｎ＋である。

本発明品は、第１図（ａ）に示すように隔壁部方向に高
さ０．５　ＬＬｌｍ、幅２０ｎ＋ｍの突出部２を貫通孔
方向へと８列に設け、端面３から１５ｍｍの位置に長さ
１０ｍｍ、深さ０．５　ｍｍの切欠き部１５を設け、更
に切欠き部１５から貫通孔方向へと１０ｖｗ毎に合計４
ケ所の切欠き部５を設け、同じコージエライト原料で端
面に最も近い切欠き部ｌ５に露出した貫通孔４を全周に
亘って８ケ所で塞いだ後焼戒した。

比較品１は、本発明品と切欠部を塞いでいない点のみ異
なり、比較品２は、突出部を設けない円形断面の一般の
ハニカムである． 得られた本発明品および比較例のハニカム構造体につい
て各項目につき３個ずつ各種の性能試験を実施した。

その結果を表に示す。

表において、外圧強度試験は、ハニカム構造体の上下端
面に厚さ約０．５　ｍｎ＋のウレタンシ一トを介して約
２０ｍｍのアルξニウム板を当て、側面を厚さ約０．５
　ｍｍのウレタンチューブで包み密封し、水を満たした
圧力容器に入れ、圧力を徐々に上げて破壊音が生じたと
きの圧力を測定した。

耐熱衝撃性試験は、８００゜Ｃに保った電気炉に試料を
ｌ時間入れた後、室内に取り出したときの異常の有無を
観察した。

漏れ試験は、幅６關、厚さ４．９　ｍｍのセラミックマ
ットを両端面に最も近い切欠部に巻き、内径１０７　ｍ
ｍのキャンに入れキャンに４ｍ３／分の室温空気を流し
たときの、両セラミックマット間のハニカム構造体とキ
ャンの間を流れる空気の速度を測定した。

上記表の結果から、本発明品は突出部を切欠いたセラミ
ックハニカム構造体において漏れが防止できることがわ
かり、さらに塞いだ部分も使用上問題ないことがわかる
。

更に、表に示した本発明品、比較品ｌ、比較品２につい
て加熱振動試験を行ったところ、本発明品、比較品１で
は回転ズレ、貫通孔方向のズレが見られなかったが、比
較品２にはズレがあった．試験条件は、プロパンガスバ
ーナを加熱源とした８００゜Ｃの熱ガスを２分流し加熱
した後、室温空気を２分流して冷却することを１サイク
ルとして２００　Ｈｚ　，　０〜２０Ｇの振動を加えな
から５０サイクル実施した後、コーンを外して鋼管から
担体を押し出し外観を観察した。

また、本発明品と、比較品２のハニカム構造体を第３図
の方法で保持したものとについて触媒の有効体積を比較
すると、触媒貴金属を約８％節減できた。

本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形、変更が可能である。例えば、本発明の突
出部および切欠き部の数、大きさ、閉塞部分の数、位置
はその部分に当接するク・ンション材の貫通孔方向幅と
実使用条件によって決定される設計要件であるので、本
実施例に限定されるものでないことはいうまでもない． 上述した実施例では、第２図に示すように切欠き部１５
の図面において左側でも右側でも共に貫通孔４を閉塞さ
せているが、貫通孔方向にみて切欠き部１５の一方の側
で貫通孔４を閉塞させれば排ガス漏れは充分防止できる
。

また、端面３に最も近い切欠き部１５のみに閉塞部７を
設けているが、貫通孔方向にみて他の位置に存在する切
欠き部に閉塞部７を設けてこの切欠き部にシール部材８
を密接させてもよく、貫通孔方向にみて二つ以上の位置
で切欠き部に閉塞部を設けてもよい。

突出部を階段状に突出させる代りに、突出部とハニカム
構造体外周曲面との間を滑らかに結んでもよい。

また、上述した実施例ではセラミックハニカム構造体の
径方向の断面形状を正円としたが、これに限定されるこ
となく例えば楕円形状のものでもよいことはいうまでも
ない。さらに、セルの形状は本実施例では正方形である
がこれに限定するものでないとともに、ハニカム構造体
および閉塞部材の材質についても本実施例ではコージェ
ライトを用いたがこれに限定するものでないことは明ら
かである。さらにまた、本発明のハニカム構造体として
、両端面の貫通孔が互い違いに閉塞された形状のものを
使用できることはいうまでもない。

（発明の効果） 本発明に係るハニカム構造体によれば、切欠き部の形成
時にこの切欠き部へと導通すべき貫通孔を、この切欠き
部と隣接する突出部の存在位置で全周に亘って閉塞させ
ているので、この切欠き部にシール部材を挿入し、この
切欠き部に隣接する突出部をシール部材に当接させるこ
とにより、閉塞手段とシール部材との間でシールを行う
ことが可能となる。従って貫通孔へと上流側から流入し
た排ガスはこのシールにより全周に亘って遮断され、閉
塞手段を設けた切欠き部よりも下流側５と排ガスが漏れ
ることがない。

しかも、閉塞手段を設けた切欠き部をシール部材と密接
させることにより、ハニカム構造体自体の貫通孔方向へ
の位置移動や回転を防止できる。

しかも、これによりハニカム構造体の端面外縁部をシー
ル部材で直接押える必要もなくなるので、端面外縁部の
貫通孔が無駄になることもなく、触媒貴金属を節減でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例によるセラξックハニ
カム構造体の破断斜視図、 第１図（ｂ）は第１図（ａ）の部分拡大図、第２図は第
１図のセラミックハニカム構造体を触媒コンバータに組
み込んだ状態を示す要部拡大断面図、 第３図は従来のセラミックハニカム構造体を組み込んだ
触媒コンバータを示す断面図、第４図は本発明の過程で
創作されたセラミックハニカム構造体を触媒コンバータ
に組み込んだ状態を示す要部拡大断面図である。 １・・・セラξツクハニカム構造体 ２・・・突出部　　　　　　３・・・端面４，２４Ａ，
２４Ｂ・・・貫通孔　　５．１５・・・切欠き部６・・
・溝　　　　　　　　７・・・閉塞部８．１０・・・シ
ール部材 Ａ．Ｂ，Ｃ・・・排ガスの流れる方向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ハニカム構造体外周面に形成された複数の突出部と
   ；貫通孔方向に隣り合う前記突出部の間に形成された切
   欠き部と；この切欠き部の形成時にこの切欠き部へと導
   通すべき貫通孔を、貫通孔方向にみて前記切欠き部の少
   なくとも一方の側で、この切欠き部と隣接する前記突出
   部の存在位置で前記ハニカム構造体外周面の全周に亘っ
   て閉塞する閉塞手段とを有するハニカム構造体。