JPH10180915A - 長方形の通路を有する触媒転化器 - Google Patents
長方形の通路を有する触媒転化器Info
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- JPH10180915A JPH10180915A JP9217711A JP21771197A JPH10180915A JP H10180915 A JPH10180915 A JP H10180915A JP 9217711 A JP9217711 A JP 9217711A JP 21771197 A JP21771197 A JP 21771197A JP H10180915 A JPH10180915 A JP H10180915A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
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- B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
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- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 押出セラミックハニカム体からなる触媒転化
器において、ハニカム体の設計パラメータを特定して、
その性能を改良する。 【解決手段】 押出セラミックハニカム体であって、入
口面、出口面、および入口面から出口面までハニカム体
を横切るセル壁を交差させることにより形成された複数
の平行な開放端通路を有する。通路が、少なくとも約1.
2：１の長方形アスペクト比を持つ長方形形状の断面を
有し、長方形通路の水圧直径Ｄｈおよび恒温ヌセルト数
Ｎμにより、ハニカムに関する、少なくとも約70の有効
表面積係数Ｎμ／Ｄｈを規定する。
器において、ハニカム体の設計パラメータを特定して、
その性能を改良する。 【解決手段】 押出セラミックハニカム体であって、入
口面、出口面、および入口面から出口面までハニカム体
を横切るセル壁を交差させることにより形成された複数
の平行な開放端通路を有する。通路が、少なくとも約1.
2：１の長方形アスペクト比を持つ長方形形状の断面を
有し、長方形通路の水圧直径Ｄｈおよび恒温ヌセルト数
Ｎμにより、ハニカムに関する、少なくとも約70の有効
表面積係数Ｎμ／Ｄｈを規定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気制御の分野に
関し、より詳しくは、据置型または移動型の用途、例え
ば、自動車に使用するような、一酸化炭素、窒素酸化
物、および内燃機関により生成された未燃焼炭化水素を
減少させる改良触媒転化器に関するものである。
関し、より詳しくは、据置型または移動型の用途、例え
ば、自動車に使用するような、一酸化炭素、窒素酸化
物、および内燃機関により生成された未燃焼炭化水素を
減少させる改良触媒転化器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、自動車のエンジンからの排気物を
減少させる用途の大部分の触媒転化器は、耐火性高表面
積コーティング上に分散された１種類以上の白金群の触
媒からなり、このコーティングおよび触媒は、エンジン
の排気流が通過するセラミックハニカム支持体の通路ま
たは「セル」内に支持されている。従来より入口面、出
口面、入口面と出口面との間で支持体を横切る複数の平
行な開放端通路またはセルからなり、相互に接続された
交差セル壁により通路が形成された、この用途に有用な
セラミックハニカム支持体が米国特許第3,885,977号に
記載されている。セラミック粉末押出工程によりそのよ
うな支持体を製造する方法および装置が、米国特許第3,
790,654号および同第4,731,010号に開示されている。
減少させる用途の大部分の触媒転化器は、耐火性高表面
積コーティング上に分散された１種類以上の白金群の触
媒からなり、このコーティングおよび触媒は、エンジン
の排気流が通過するセラミックハニカム支持体の通路ま
たは「セル」内に支持されている。従来より入口面、出
口面、入口面と出口面との間で支持体を横切る複数の平
行な開放端通路またはセルからなり、相互に接続された
交差セル壁により通路が形成された、この用途に有用な
セラミックハニカム支持体が米国特許第3,885,977号に
記載されている。セラミック粉末押出工程によりそのよ
うな支持体を製造する方法および装置が、米国特許第3,
790,654号および同第4,731,010号に開示されている。
【０００３】押出多孔性セラミック支持体の分野におけ
る以前の理論上の作業は、圧力降下および転化効率に集
中してきた。従来、転化効率は、多孔性支持体の幾何学
的に計算された表面積、すなわち、多孔性（ハニカム）
支持体の通路を形成する全ての壁の全ての表面積の合計
に直接的に関連すると考えられてきた。したがって、こ
の分野の設計者は、主に支持体の計算された幾何学表面
積に基づいて、セルが正方形である市販の押出製品各々
の触媒性能を予測している。しかしながら、データが蓄
積されたので、計算された表面積と測定された触媒性能
とが食い違うために、これら２つのパラメータの間の正
確な関係について、疑いが持ち上がった。
る以前の理論上の作業は、圧力降下および転化効率に集
中してきた。従来、転化効率は、多孔性支持体の幾何学
的に計算された表面積、すなわち、多孔性（ハニカム）
支持体の通路を形成する全ての壁の全ての表面積の合計
に直接的に関連すると考えられてきた。したがって、こ
の分野の設計者は、主に支持体の計算された幾何学表面
積に基づいて、セルが正方形である市販の押出製品各々
の触媒性能を予測している。しかしながら、データが蓄
積されたので、計算された表面積と測定された触媒性能
とが食い違うために、これら２つのパラメータの間の正
確な関係について、疑いが持ち上がった。
【０００４】このような食い違いの特定の例が、400の
セルを有する押出セラミックハニカム（すなわち、ハニ
カムの入口表面積の平方インチ当たり400セルのセル密
度を有するハニカム）と400のセルを有する重畳(wrappe
d)金属ハニカムとの間の性能比較により示されている。
金属ハニカムの幾何学表面積は、主に金属ハニカム内の
セルまたは通路のシヌソイド形状により、セラミックハ
ニカムの幾何学表面積よりも約33％大きい。しかしなが
ら、同一の支持体容積（すなわち、金属ハニカムの表面
積を33％大きいままにして）で行われた、２つの製品の
排気性能の試験において、２つの製品の性能はほとんど
同一であることが分かった。
セルを有する押出セラミックハニカム（すなわち、ハニ
カムの入口表面積の平方インチ当たり400セルのセル密
度を有するハニカム）と400のセルを有する重畳(wrappe
d)金属ハニカムとの間の性能比較により示されている。
金属ハニカムの幾何学表面積は、主に金属ハニカム内の
セルまたは通路のシヌソイド形状により、セラミックハ
ニカムの幾何学表面積よりも約33％大きい。しかしなが
ら、同一の支持体容積（すなわち、金属ハニカムの表面
積を33％大きいままにして）で行われた、２つの製品の
排気性能の試験において、２つの製品の性能はほとんど
同一であることが分かった。
【０００５】ハニカムの幾何学表面積を増大させること
により触媒転化器の性能を改良する過去の手法には、多
くの欠点がある。第１に、表面積を著しく増加させるに
は、セル密度を増加させることが必要である。セル壁の
厚さをある程度減少させると、転化器の圧力降下を減少
させることができるけれども、このようにセル密度を増
加させると、セルの水圧直径が減少し、かつ転化器を横
切るガスの圧力降下が増大する傾向にある。しかしなが
ら、セルの壁厚を減少させると、製造がより難しくな
り、製品のコストが著しく上昇することがあり、製品強
度の必要条件および他の理由によりこのような減少のレ
ベルが制限されている。
により触媒転化器の性能を改良する過去の手法には、多
くの欠点がある。第１に、表面積を著しく増加させるに
は、セル密度を増加させることが必要である。セル壁の
厚さをある程度減少させると、転化器の圧力降下を減少
させることができるけれども、このようにセル密度を増
加させると、セルの水圧直径が減少し、かつ転化器を横
切るガスの圧力降下が増大する傾向にある。しかしなが
ら、セルの壁厚を減少させると、製造がより難しくな
り、製品のコストが著しく上昇することがあり、製品強
度の必要条件および他の理由によりこのような減少のレ
ベルが制限されている。
【０００６】これらと他の関係は、ガス処理用途のハニ
カム触媒転化器の性能を著しく改良する場合には、排気
性能に影響を及ぼす材料および／または形状の要因をよ
り深く理解する必要があることを示唆している。
カム触媒転化器の性能を著しく改良する場合には、排気
性能に影響を及ぼす材料および／または形状の要因をよ
り深く理解する必要があることを示唆している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
主な目的は、転化器の性能を制御する係数をさらに分析
して、ハニカム支持体の設計パラメータを特定すること
により、性能が改良された触媒転化器を提供することに
ある。
主な目的は、転化器の性能を制御する係数をさらに分析
して、ハニカム支持体の設計パラメータを特定すること
により、性能が改良された触媒転化器を提供することに
ある。
【０００８】本発明のさらなる目的および利点は、以下
の記載から明白になる。
の記載から明白になる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、転化器の効率
および改良された昇温特性およびライトオフ(light−of
f)特性に関して、従来技術におけるハニカムの性能より
も優れた排気減少性能を有する押出セラミックハニカム
を提供する。特に、本発明は、通路のサイズ、通路のア
スペクト比、セルの壁厚およびセル密度（ハニカムの単
位前面面積当たりの通路数）に関して適切に設計された
場合に、現行の市販の製品と比較して、触媒のライトオ
フの時期が早まった、著しく改良された排気制御性能を
有する、長方形の通路断面を有するハニカムを提供す
る。排気制御性能の改良は、触媒転化効率が増加したこ
と、転化器からの排気ガス圧力降下が減少したこと、ま
たは両者の組合せにより証明されている。
および改良された昇温特性およびライトオフ(light−of
f)特性に関して、従来技術におけるハニカムの性能より
も優れた排気減少性能を有する押出セラミックハニカム
を提供する。特に、本発明は、通路のサイズ、通路のア
スペクト比、セルの壁厚およびセル密度（ハニカムの単
位前面面積当たりの通路数）に関して適切に設計された
場合に、現行の市販の製品と比較して、触媒のライトオ
フの時期が早まった、著しく改良された排気制御性能を
有する、長方形の通路断面を有するハニカムを提供す
る。排気制御性能の改良は、触媒転化効率が増加したこ
と、転化器からの排気ガス圧力降下が減少したこと、ま
たは両者の組合せにより証明されている。
【００１０】本発明により提供されたハニカムは、1.
2：１より大きいアスペクト比（長い側部：短い側部）
により特徴付けられる長方形の通路断面を有する。さら
に、通路の水圧直径Ｄｈ、および通路の断面に関する恒
温ヌセルト数である通路の「形状」熱伝導特性Ｎμを選
択して、好ましくは70以上のＮμ／Ｄｈ比を提供する。
ライトオフ特性を向上させる一方で、ハニカムは、効果
的な触媒処理を行うのに必要な幾何学表面積および適切
な流体流動の両方を維持して、現在の排気制御装置の圧
力降下の必要条件を満たす。
2：１より大きいアスペクト比（長い側部：短い側部）
により特徴付けられる長方形の通路断面を有する。さら
に、通路の水圧直径Ｄｈ、および通路の断面に関する恒
温ヌセルト数である通路の「形状」熱伝導特性Ｎμを選
択して、好ましくは70以上のＮμ／Ｄｈ比を提供する。
ライトオフ特性を向上させる一方で、ハニカムは、効果
的な触媒処理を行うのに必要な幾何学表面積および適切
な流体流動の両方を維持して、現在の排気制御装置の圧
力降下の必要条件を満たす。
【００１１】これらの必要条件を満たすハニカムは一般
的に、約350-600長方形セル／平方インチの範囲のセル
密度および0.002-0.006インチの範囲のセル壁厚を有す
る。ハニカムの通路の断面は望ましくは、1.5−2.5の範
囲のアスペクト比を有する。
的に、約350-600長方形セル／平方インチの範囲のセル
密度および0.002-0.006インチの範囲のセル壁厚を有す
る。ハニカムの通路の断面は望ましくは、1.5−2.5の範
囲のアスペクト比を有する。
【００１２】これらのパラメータにより規定される範囲
内において、現在許容されている転化器の圧力降下レベ
ルで、転化効率が著しく向上したハニカムを設計するこ
とができる。あるいは、転化器の容積および転化器の抵
抗の両方を著しく低下させる一方で、現在の転化効率を
維持することができる。これらの場合の両方において、
ハニカムの改良された熱伝導特性により、転化器のライ
トオフ性能が実質的に改良されることが期待されてい
る。
内において、現在許容されている転化器の圧力降下レベ
ルで、転化効率が著しく向上したハニカムを設計するこ
とができる。あるいは、転化器の容積および転化器の抵
抗の両方を著しく低下させる一方で、現在の転化効率を
維持することができる。これらの場合の両方において、
ハニカムの改良された熱伝導特性により、転化器のライ
トオフ性能が実質的に改良されることが期待されてい
る。
【００１３】本発明では、流体力学および熱伝導の原理
をハニカム触媒転化器の設計に関する問題に応用してい
る。両方の場合において、ガス分子は、所望の壁相互作
用が生じる前に、ハニカムのセル壁に引きつけられなけ
ればならないので、主な作業の仮説は、熱交換に影響を
及ぼすハニカムのそれらのパラメータ（表面積、通路の
形状、およびセルサイズ）もまた触媒の性能に影響を及
ぼすことである。
をハニカム触媒転化器の設計に関する問題に応用してい
る。両方の場合において、ガス分子は、所望の壁相互作
用が生じる前に、ハニカムのセル壁に引きつけられなけ
ればならないので、主な作業の仮説は、熱交換に影響を
及ぼすハニカムのそれらのパラメータ（表面積、通路の
形状、およびセルサイズ）もまた触媒の性能に影響を及
ぼすことである。
【００１４】ハニカムセル壁への排気ガス流のような流
体からの対流熱伝導の研究に基づいて、熱伝導をハニカ
ム通路のサイズおよび形状に関連付ける等式（ハニカム
の幾何学表面積（Ａ）および対流熱伝導係数（ｈ）の
積）が、以下のように導びかれる：
体からの対流熱伝導の研究に基づいて、熱伝導をハニカ
ム通路のサイズおよび形状に関連付ける等式（ハニカム
の幾何学表面積（Ａ）および対流熱伝導係数（ｈ）の
積）が、以下のように導びかれる：
【００１５】
【数２】
【００１６】等式（１）において、ｈは対流熱伝導係数
であり、Ａは幾何学表面積であり、Ｎμは通路の形状に
関連する恒温ヌセルト数であり、Ｄｈは通路の水圧直径
であり、ｋは流体の熱伝導率である。数Ｈは、流体の特
性からは独立して、ハニカムの通路のサイズ、形状、お
よび大きさのみに依存する、熱伝導係数を定義する。こ
れを用いて、幾何学のみの熱伝導への効果を評価するこ
とができる。相対触媒効率を予測する問題に適用する場
合、等式（１）は、そのような効率は、ハニカムの幾何
学表面積Ａのみに依存すべきではなく、むしろ、実際の
表面積に対応する「有効」幾何学表面積Ａに「有効」表
面積係数Ｎμ／Ｄｈをかけたものに依存すべきであるこ
とを示唆している。
であり、Ａは幾何学表面積であり、Ｎμは通路の形状に
関連する恒温ヌセルト数であり、Ｄｈは通路の水圧直径
であり、ｋは流体の熱伝導率である。数Ｈは、流体の特
性からは独立して、ハニカムの通路のサイズ、形状、お
よび大きさのみに依存する、熱伝導係数を定義する。こ
れを用いて、幾何学のみの熱伝導への効果を評価するこ
とができる。相対触媒効率を予測する問題に適用する場
合、等式（１）は、そのような効率は、ハニカムの幾何
学表面積Ａのみに依存すべきではなく、むしろ、実際の
表面積に対応する「有効」幾何学表面積Ａに「有効」表
面積係数Ｎμ／Ｄｈをかけたものに依存すべきであるこ
とを示唆している。
【００１７】触媒活性を予測するこの熱伝導モデルは、
真っ直ぐなセル壁を備えた正方形の通路を有するセラミ
ックハニカム転化器と、シヌソイド状セル壁を備えた重
畳金属ハニカム転化器との間の実際の転化効率における
差を反映するデータにより確認することができる。文献
には、標準的な400セル／平方インチのセラミックハニ
カム支持体に関して、約2.7ｍ2／リットル、および400
セル／平方インチの重畳金属ハニカムに関して、約3.6
ｍ2／リットルの幾何学表面積Ａが報告されている。表
面積比は75％である。セラミックハニカムおよび重畳金
属ハニカムの通路幾何学係数Ｎμ／Ｄｈはそれぞれ76お
よび58であり、131％の係数比となる。
真っ直ぐなセル壁を備えた正方形の通路を有するセラミ
ックハニカム転化器と、シヌソイド状セル壁を備えた重
畳金属ハニカム転化器との間の実際の転化効率における
差を反映するデータにより確認することができる。文献
には、標準的な400セル／平方インチのセラミックハニ
カム支持体に関して、約2.7ｍ2／リットル、および400
セル／平方インチの重畳金属ハニカムに関して、約3.6
ｍ2／リットルの幾何学表面積Ａが報告されている。表
面積比は75％である。セラミックハニカムおよび重畳金
属ハニカムの通路幾何学係数Ｎμ／Ｄｈはそれぞれ76お
よび58であり、131％の係数比となる。
【００１８】これら２つのハニカムの「有効」表面積の
比を示す、２つの比の積は98.3％である。このように、
熱伝導モデルは、２つの異なるハニカム構造体に関して
ほぼ等しい触媒効率を予測する。この予測は、これら２
つの極めて異なる設計のハニカムに関する触媒性能試験
により確認されてきた。
比を示す、２つの比の積は98.3％である。このように、
熱伝導モデルは、２つの異なるハニカム構造体に関して
ほぼ等しい触媒効率を予測する。この予測は、これら２
つの極めて異なる設計のハニカムに関する触媒性能試験
により確認されてきた。
【００１９】さらに、熱伝導モデルの有効性の証拠は、
400セルのハニカムとほぼ同一の幾何学表面積を有する
が、セル壁がより薄いことにより、ハニカムの圧力降下
が減少した350セルセラミックハニカム製品がやや小さ
い触媒転化効率を有するという実験観察に見出される。
２つのハニカムのヌセルト数（Ｎμ）および幾何学表面
積（Ａ）は同一であるけれども、350セルの製品におけ
る通路の水圧直径（Ｄｈ）が幾分大きい。上記分析にし
たがって、Ｄｈがこのように増大することにより、「有
効」表面積および350セルの転化器の触媒性能がやや減
少する。
400セルのハニカムとほぼ同一の幾何学表面積を有する
が、セル壁がより薄いことにより、ハニカムの圧力降下
が減少した350セルセラミックハニカム製品がやや小さ
い触媒転化効率を有するという実験観察に見出される。
２つのハニカムのヌセルト数（Ｎμ）および幾何学表面
積（Ａ）は同一であるけれども、350セルの製品におけ
る通路の水圧直径（Ｄｈ）が幾分大きい。上記分析にし
たがって、Ｄｈがこのように増大することにより、「有
効」表面積および350セルの転化器の触媒性能がやや減
少する。
【００２０】これらの原理をハニカム設計の問題に適用
することには、ヌセルト数Ｎμを確認し、競合するハニ
カム形状の幾何学表面積および通路の水圧直径を評価す
ることを含まれる。様々な規則的多角形形状に関する、
一定の壁温度（Ｔ）および一定の熱束（Ｈ）のヌセルト
数Ｎμは知られているか、または計算できる。隙間なく
ハニカム断面を満たせる３種類の一般的な通路形状、す
なわち、等辺の三角形、正方形、および六角形の一定熱
束ヌセルト数値は、それぞれ、3.00、3.63、および4.00
である。４番目の一般的な空間充填形状である長方形
は、長方形のアスペクト比ｎに依存するヌセルト数を有
する。以下の表１は、正方形（ｎ＝１）およびアスペク
ト比が増加するいくつかの代表的な長方形の一定熱束Ｎ
μ（Ｈ）および恒温Ｎμ（Ｔ）ヌセルト数値を列記して
いる。
することには、ヌセルト数Ｎμを確認し、競合するハニ
カム形状の幾何学表面積および通路の水圧直径を評価す
ることを含まれる。様々な規則的多角形形状に関する、
一定の壁温度（Ｔ）および一定の熱束（Ｈ）のヌセルト
数Ｎμは知られているか、または計算できる。隙間なく
ハニカム断面を満たせる３種類の一般的な通路形状、す
なわち、等辺の三角形、正方形、および六角形の一定熱
束ヌセルト数値は、それぞれ、3.00、3.63、および4.00
である。４番目の一般的な空間充填形状である長方形
は、長方形のアスペクト比ｎに依存するヌセルト数を有
する。以下の表１は、正方形（ｎ＝１）およびアスペク
ト比が増加するいくつかの代表的な長方形の一定熱束Ｎ
μ（Ｈ）および恒温Ｎμ（Ｔ）ヌセルト数値を列記して
いる。
【００２１】 表１−長方形のヌセルト数 アスペクト比（ｎ） Ｎμ（Ｈ） Ｎμ（Ｔ） １（正方形） 3.63 2.89 1.5 3.79 3.12 2.0 4.11 3.38 2.5 4.46 3.67 図１は、１（正方形）のアスペクト比から５を越えたア
スペクト比までのアスペクト範囲に亘る様々な長方形を
含む、様々な多角形に関する一定熱束ヌセルト数をプロ
ットしている。約3.7-4.5の範囲のヌセルト数が、本発
明のハニカム設計に有用な最も典型的な長方形通路形状
である。
スペクト比までのアスペクト範囲に亘る様々な長方形を
含む、様々な多角形に関する一定熱束ヌセルト数をプロ
ットしている。約3.7-4.5の範囲のヌセルト数が、本発
明のハニカム設計に有用な最も典型的な長方形通路形状
である。
【００２２】上述した等式（１）から、ハニカム形状の
「有効」表面積に対応する熱伝導係数Ｈは、ヌセルト数
と、通路の水圧直径Ｄｈに対する幾何学表面積Ａの比と
の積である。長方形の通路形状に関して、この比は、以
下のように、長方形の通路のアスペクト比ｎに一部依存
する：
「有効」表面積に対応する熱伝導係数Ｈは、ヌセルト数
と、通路の水圧直径Ｄｈに対する幾何学表面積Ａの比と
の積である。長方形の通路形状に関して、この比は、以
下のように、長方形の通路のアスペクト比ｎに一部依存
する：
【００２３】
【数３】
【００２４】ここで、Ｎはセル密度であり、ｎは長方形
のアスペクト比であり、ｂは長方形通路の断面の短い側
部の開放長さである。この関係を用いて、ハニカム設計
のために考慮すべき様々な長方形通路の形状に関して、
熱伝導係数Ｈを計算することができる。さらに、通路の
アスペクト比における変化の効果のみ、すなわち、一定
のセル密度Ｎでの様々な通路形状の性能を比較して評価
することができる。
のアスペクト比であり、ｂは長方形通路の断面の短い側
部の開放長さである。この関係を用いて、ハニカム設計
のために考慮すべき様々な長方形通路の形状に関して、
熱伝導係数Ｈを計算することができる。さらに、通路の
アスペクト比における変化の効果のみ、すなわち、一定
のセル密度Ｎでの様々な通路形状の性能を比較して評価
することができる。
【００２５】図２は、セル密度に依存しない熱伝導比Ｈ
／Ｎとして様々な通路形状に関する熱伝導係数をプロッ
トしている。これらの係数が、相対的に広い範囲のアス
ペクト比に亘る多くの長方形を含む、図１に示したもの
と同一の多角形についてプロットされている。これらの
データから、以下により詳しく記載されているように、
実際の問題がこの係数を制限するけれども、非常に大き
い熱伝導係数が理論的に達成できることが明らかであ
る。
／Ｎとして様々な通路形状に関する熱伝導係数をプロッ
トしている。これらの係数が、相対的に広い範囲のアス
ペクト比に亘る多くの長方形を含む、図１に示したもの
と同一の多角形についてプロットされている。これらの
データから、以下により詳しく記載されているように、
実際の問題がこの係数を制限するけれども、非常に大き
い熱伝導係数が理論的に達成できることが明らかであ
る。
【００２６】これらの種類の分析から、２：１のアスペ
クト比を有する長方形は、同一セル密度の正方形より
も、29％大きい熱伝導および29％大きい有効表面積を有
すると計算される。同様に、2.5：１のアスペクト比で
は、各々の品質の50％大きい値となる。上述した分析に
よれば、熱伝導係数はセル壁の厚さには依存していな
い。
クト比を有する長方形は、同一セル密度の正方形より
も、29％大きい熱伝導および29％大きい有効表面積を有
すると計算される。同様に、2.5：１のアスペクト比で
は、各々の品質の50％大きい値となる。上述した分析に
よれば、熱伝導係数はセル壁の厚さには依存していな
い。
【００２７】熱伝導の問題のみが、通路形状に関して最
大の可能性のあるアスペクト比を考慮すべきであること
を示唆しているが、エンジン作動の必要条件から生じる
制限により、使用できるアスペクト比に実際的な制限が
加えられる。より詳しくは、転化器の圧力降下および転
化器のサイズの両方を所定の設計レベルより低く維持す
る必要条件は本質的に、使用できる最大アスペクト比を
制限する。
大の可能性のあるアスペクト比を考慮すべきであること
を示唆しているが、エンジン作動の必要条件から生じる
制限により、使用できるアスペクト比に実際的な制限が
加えられる。より詳しくは、転化器の圧力降下および転
化器のサイズの両方を所定の設計レベルより低く維持す
る必要条件は本質的に、使用できる最大アスペクト比を
制限する。
【００２８】ガスの圧力降下および転化器のサイズの必
要条件により生じた増大したアスペクト比への制限に加
えて、通路形状の変化により生じるハニカム長さへの実
際的な制限を考慮しなければならない。例えば、現在、
セラミックハニカムは、可塑化された鉱物粉末バッチの
押出しにより製造されており、これらのバッチの可塑性
は、未乾燥または「濡れた」状態において、わずかな応
力下において、ハニカムがセル変形に曝されるほどであ
る。これらのハニカムの通路のアスペクト比を増加させ
ることにより、構造体のセルがより変形しやすくなる。
このように、非常にアスペクト比が大きい製品には、特
別な押出技術および／または「濡れた」状態を取り扱う
技術が必要となり、したがって、製造コストが高くなっ
てしまう。これらの理由のため、並びに圧力降下の問題
のために、通路のアスペクト比は約2.5未満であること
が現在好ましい。
要条件により生じた増大したアスペクト比への制限に加
えて、通路形状の変化により生じるハニカム長さへの実
際的な制限を考慮しなければならない。例えば、現在、
セラミックハニカムは、可塑化された鉱物粉末バッチの
押出しにより製造されており、これらのバッチの可塑性
は、未乾燥または「濡れた」状態において、わずかな応
力下において、ハニカムがセル変形に曝されるほどであ
る。これらのハニカムの通路のアスペクト比を増加させ
ることにより、構造体のセルがより変形しやすくなる。
このように、非常にアスペクト比が大きい製品には、特
別な押出技術および／または「濡れた」状態を取り扱う
技術が必要となり、したがって、製造コストが高くなっ
てしまう。これらの理由のため、並びに圧力降下の問題
のために、通路のアスペクト比は約2.5未満であること
が現在好ましい。
【００２９】特定の代表的なハニカム設計の計算された
転化効率および流動抵抗についての設計パラメータを変
更する効果を研究することにより、ハニカム支持体の性
能についての通路の断面形状の効果をさらに理解するこ
とができる。このような研究目的のために、通路のアス
ペクト比が２：１であり、セル密度が400セル／平方イ
ンチであり、セルの壁厚が0.005インチであるハニカム
支持構造体を、同一のセル密度であるが、通路断面が正
方形であり、セル壁の厚さが0.007インチである標準的
な市販のハニカム支持体と比較した。研究した他のハニ
カム設計には、通路の断面が正方形の、典型的な高セル
密度ハニカムを含んだ。この場合、ハニカムは、セル密
度が600正方形セル／平方インチであり、セルの壁厚が
0.004インチであった。
転化効率および流動抵抗についての設計パラメータを変
更する効果を研究することにより、ハニカム支持体の性
能についての通路の断面形状の効果をさらに理解するこ
とができる。このような研究目的のために、通路のアス
ペクト比が２：１であり、セル密度が400セル／平方イ
ンチであり、セルの壁厚が0.005インチであるハニカム
支持構造体を、同一のセル密度であるが、通路断面が正
方形であり、セル壁の厚さが0.007インチである標準的
な市販のハニカム支持体と比較した。研究した他のハニ
カム設計には、通路の断面が正方形の、典型的な高セル
密度ハニカムを含んだ。この場合、ハニカムは、セル密
度が600正方形セル／平方インチであり、セルの壁厚が
0.004インチであった。
【００３０】400の長方形セルを有する製品を使用する
１つの様式は、同一容積に基づいた(volume-for-volume
basis)標準的な正方形通路の製品の直接的な置換であ
る。標準製品と比較して、同一の転化器容積を有する40
0長方形セル製品の「有効」表面積は、30％より大きく
増加する。このように表面積が増大したことにより、熱
伝導が増大し、したがって、ライトオフおよび／または
転化効率も向上する。このような増大の大きさは、「有
効」表面積における増加とほぼ等しい。
１つの様式は、同一容積に基づいた(volume-for-volume
basis)標準的な正方形通路の製品の直接的な置換であ
る。標準製品と比較して、同一の転化器容積を有する40
0長方形セル製品の「有効」表面積は、30％より大きく
増加する。このように表面積が増大したことにより、熱
伝導が増大し、したがって、ライトオフおよび／または
転化効率も向上する。このような増大の大きさは、「有
効」表面積における増加とほぼ等しい。
【００３１】これと同時に、セルの壁厚および通路の水
圧直径における変化により、同一の転化器容積での長方
形通路のハニカムの圧力降下は、やや減少する、すなわ
ち、同じ転化器の容積での標準的な転化器の98％の値ま
で減少する。転化器の圧力降下に関して、「有効」表面
積の同様な増加が、上述した高セル密度である600セル
のハニカムのような一般的な正方形通路設計により達成
されるが、600セル設計では、標準的な転化器のガス圧
力降下を20％も越えたガス圧力降下のペナルティーを負
ってしまう。このような増大は、現在の排気装置におい
ては許容されていない。
圧直径における変化により、同一の転化器容積での長方
形通路のハニカムの圧力降下は、やや減少する、すなわ
ち、同じ転化器の容積での標準的な転化器の98％の値ま
で減少する。転化器の圧力降下に関して、「有効」表面
積の同様な増加が、上述した高セル密度である600セル
のハニカムのような一般的な正方形通路設計により達成
されるが、600セル設計では、標準的な転化器のガス圧
力降下を20％も越えたガス圧力降下のペナルティーを負
ってしまう。このような増大は、現在の排気装置におい
ては許容されていない。
【００３２】長方形通路のハニカム支持体を使用する別
の様式は、標準的な転化器を用いた装置と同様な圧力降
下レベルを維持する排気装置にある。この用途におい
て、長方形通路の製品が有する幾分減少した圧力降下に
より、より大きい転化器容積を使用しても差し支えな
い。この排気装置設計における長方形通路の転化器の
「有効」表面積および転化効率は、標準的な転化器のも
のよりも約40％増加する。
の様式は、標準的な転化器を用いた装置と同様な圧力降
下レベルを維持する排気装置にある。この用途におい
て、長方形通路の製品が有する幾分減少した圧力降下に
より、より大きい転化器容積を使用しても差し支えな
い。この排気装置設計における長方形通路の転化器の
「有効」表面積および転化効率は、標準的な転化器のも
のよりも約40％増加する。
【００３３】上述した長方形通路の転化器を使用するさ
らに別の様式は、標準的な転化器により達成されるレベ
ルの性能を単に維持するように設計された排気装置にあ
る。このような装置における長方形通路のハニカムの利
点は、転化器の圧力降下が減少したことにより、転化器
のサイズが減少し、エンジンの作動が改良されたことで
ある。
らに別の様式は、標準的な転化器により達成されるレベ
ルの性能を単に維持するように設計された排気装置にあ
る。このような装置における長方形通路のハニカムの利
点は、転化器の圧力降下が減少したことにより、転化器
のサイズが減少し、エンジンの作動が改良されたことで
ある。
【００３４】400の長方形セルを有する転化器を用いて
一定の転化効率を達成するには、転化器の容積の76％し
か必要ではなく、標準的な正方形通路の転化器のガス圧
力降下の73％しか生じない。上述した600セルのハニカ
ムのような、高セル密度の正方形通路の転化器設計によ
り同様な容積減少が達成されるが、長方形通路のハニカ
ムにより得られる圧力降下の減少は、600の正方形セル
製品により達成される減少のほぼ２倍の大きさである。
一定の転化効率を達成するには、転化器の容積の76％し
か必要ではなく、標準的な正方形通路の転化器のガス圧
力降下の73％しか生じない。上述した600セルのハニカ
ムのような、高セル密度の正方形通路の転化器設計によ
り同様な容積減少が達成されるが、長方形通路のハニカ
ムにより得られる圧力降下の減少は、600の正方形セル
製品により達成される減少のほぼ２倍の大きさである。
【００３５】長方形通路の設計を用いて従来の正方形通
路のハニカムを置き換えることにより、触媒転化器のラ
イトオフ特性が改良されることも予測される。ライトオ
フ性能にとって最も重要な支持体に関係する２つの要因
は、触媒担体（支持体と上塗りとの組合せ）の熱質量(t
hermal mass)、および熱が触媒に伝導される速度であ
る。
路のハニカムを置き換えることにより、触媒転化器のラ
イトオフ特性が改良されることも予測される。ライトオ
フ性能にとって最も重要な支持体に関係する２つの要因
は、触媒担体（支持体と上塗りとの組合せ）の熱質量(t
hermal mass)、および熱が触媒に伝導される速度であ
る。
【００３６】従来技術において、支持体の熱容量を減少
させるために、より速く触媒のライトオフに到達する好
ましい手法はハニカム壁の厚さを減少させることであっ
た。長方形通路の触媒支持体は、少なくとも２つの方法
でライトオフを向上させる。第１に、装置の触媒活性
は、支持体の「有効」表面積がより大きいことにより、
より高い。第２に、試験サイクルの始めに支持体により
熱が吸収される速度が増加する。長方形通路の設計に帰
する触媒ライトオフの改良の大きさは設定されていない
が、これらの支持体では、表面積が大きく、熱吸収が速
いので、壁厚のみを減少させたことにより由来するライ
トオフの利点をさらに向上させる。
させるために、より速く触媒のライトオフに到達する好
ましい手法はハニカム壁の厚さを減少させることであっ
た。長方形通路の触媒支持体は、少なくとも２つの方法
でライトオフを向上させる。第１に、装置の触媒活性
は、支持体の「有効」表面積がより大きいことにより、
より高い。第２に、試験サイクルの始めに支持体により
熱が吸収される速度が増加する。長方形通路の設計に帰
する触媒ライトオフの改良の大きさは設定されていない
が、これらの支持体では、表面積が大きく、熱吸収が速
いので、壁厚のみを減少させたことにより由来するライ
トオフの利点をさらに向上させる。
【００３７】上述したように、セラミックハニカム構造
体の製造中および続いてのキャニング中の両方で、ハニ
カムの剛性および／または強度に関連する問題点によ
り、使用する長方形の形状が制限される。特に、ハニカ
ムがキャニング中に遭遇する応力に耐えることを確実に
するために、長方形の通路に関して、セルの壁厚と長い
セル壁の長さとの間で適切な関係を維持しなければなら
ない。従来の正方形通路のハニカムに関する経験により
設立された強度の必要条件を考慮すると、以下の関係が
観察されなければならない：
体の製造中および続いてのキャニング中の両方で、ハニ
カムの剛性および／または強度に関連する問題点によ
り、使用する長方形の形状が制限される。特に、ハニカ
ムがキャニング中に遭遇する応力に耐えることを確実に
するために、長方形の通路に関して、セルの壁厚と長い
セル壁の長さとの間で適切な関係を維持しなければなら
ない。従来の正方形通路のハニカムに関する経験により
設立された強度の必要条件を考慮すると、以下の関係が
観察されなければならない：
【００３８】
【数４】
【００３９】ここで、ｔは厚さであり、ａは長方形通路
の長いセル壁の長さである。以下の表２および３は、40
0セル／平方インチ（表２）および600セル／平方インチ
（表３）のセル密度に基づいたハニカム設計を示してい
る。正方形通路（従来技術）のハニカム形状および長方
形通路のハニカム形状の両方が本発明の必要条件を満た
している。長方形通路の設計の全てが1.2より大きいア
スペクト比および70より大きい「有効」表面積係数を有
している。さらに、長方形通路設計には、使用した通路
形状および寸法のための最小強度必要条件を満たすのに
適したセルの壁厚を含んでいる。
の長いセル壁の長さである。以下の表２および３は、40
0セル／平方インチ（表２）および600セル／平方インチ
（表３）のセル密度に基づいたハニカム設計を示してい
る。正方形通路（従来技術）のハニカム形状および長方
形通路のハニカム形状の両方が本発明の必要条件を満た
している。長方形通路の設計の全てが1.2より大きいア
スペクト比および70より大きい「有効」表面積係数を有
している。さらに、長方形通路設計には、使用した通路
形状および寸法のための最小強度必要条件を満たすのに
適したセルの壁厚を含んでいる。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】表に列記したデータを参照すると、列記し
た設計の各々には、壁厚の長いセル壁長さ（ｔ／ａ）と
短いセル壁長さ（ｔ／ｂ）に対して計算された比、ハニ
カムの開放前面面積（ＯＦＡ）、および予測されるハニ
カム性能を示す２つの性能関連パラメータを含んでい
る。これら後者のパラメータは、各々のハニカムの一定
熱束ヌセルト数（Ｎμ）、開放前面面積、通路の寸法お
よびハニカムの圧力降下特性（ｆ・Ｒｅ）から計算され
る。
た設計の各々には、壁厚の長いセル壁長さ（ｔ／ａ）と
短いセル壁長さ（ｔ／ｂ）に対して計算された比、ハニ
カムの開放前面面積（ＯＦＡ）、および予測されるハニ
カム性能を示す２つの性能関連パラメータを含んでい
る。これら後者のパラメータは、各々のハニカムの一定
熱束ヌセルト数（Ｎμ）、開放前面面積、通路の寸法お
よびハニカムの圧力降下特性（ｆ・Ｒｅ）から計算され
る。
【００４３】排気装置の設計に特に関連するのは、Ｎμ
・ＯＦＡ2／ｆ・Ｒｅのような係数である。これは、特
定のハニカム設計に関するハニカム転化器を横切る単位
圧力降下当たりの熱伝導の尺度である。表２および３の
データのように、所定の圧力降下において、本発明の長
方形通路設計は、等しいセル密度およびセルの壁厚の正
方形通路の設計よりも昇温性能が良好である。正方形通
路の設計において同様の性能レベルを達成するには、壁
圧を実質的に減少させることが必要である。したがっ
て、ハニカムは、製造がより困難になり、組立中または
使用中に物理的損傷を受けやすくなる。
・ＯＦＡ2／ｆ・Ｒｅのような係数である。これは、特
定のハニカム設計に関するハニカム転化器を横切る単位
圧力降下当たりの熱伝導の尺度である。表２および３の
データのように、所定の圧力降下において、本発明の長
方形通路設計は、等しいセル密度およびセルの壁厚の正
方形通路の設計よりも昇温性能が良好である。正方形通
路の設計において同様の性能レベルを達成するには、壁
圧を実質的に減少させることが必要である。したがっ
て、ハニカムは、製造がより困難になり、組立中または
使用中に物理的損傷を受けやすくなる。
【００４４】長方形通路のハニカム設計の性能の利点を
維持するには、上述した設計の制限を注意深く守ること
が必要である。必要とされるよりも小さい通路のアスペ
クト比では、ハニカムの性能の利点が犠牲になるが、約
2.5よりも大きいアスペクト比では、適切なハニカムの
耐久性に必要とされるセルの壁厚が厚すぎてしまう。
「有効」表面積係数Ｎμ／Ｄｈが約70未満となる場合に
は、長方形通路の形状の熱伝導の利点が実質的に損なわ
れ、一方で、非常にＮμ／Ｄｈ係数が大きい（約120よ
りも大きい）設計では典型的に、セル壁が極端に薄くな
ければ、ハニカムの表面積当たりのガス圧力降下が許容
できないほど大きくなってしまう。約350-600長方形セ
ル／平方インチのセル密度制限内で、約0.002-0.006イ
ンチの範囲内の壁厚を有するハニカム設計は一般的にこ
れらの必要条件を満たすことができるが、この範囲から
外れるセル密度では、製造または使用の見地から実際的
なセルの壁厚では、必要なＮμ／Ｄｈ係数は効果的に維
持できない。
維持するには、上述した設計の制限を注意深く守ること
が必要である。必要とされるよりも小さい通路のアスペ
クト比では、ハニカムの性能の利点が犠牲になるが、約
2.5よりも大きいアスペクト比では、適切なハニカムの
耐久性に必要とされるセルの壁厚が厚すぎてしまう。
「有効」表面積係数Ｎμ／Ｄｈが約70未満となる場合に
は、長方形通路の形状の熱伝導の利点が実質的に損なわ
れ、一方で、非常にＮμ／Ｄｈ係数が大きい（約120よ
りも大きい）設計では典型的に、セル壁が極端に薄くな
ければ、ハニカムの表面積当たりのガス圧力降下が許容
できないほど大きくなってしまう。約350-600長方形セ
ル／平方インチのセル密度制限内で、約0.002-0.006イ
ンチの範囲内の壁厚を有するハニカム設計は一般的にこ
れらの必要条件を満たすことができるが、この範囲から
外れるセル密度では、製造または使用の見地から実際的
なセルの壁厚では、必要なＮμ／Ｄｈ係数は効果的に維
持できない。
【図１】異なるアスペクト比の範囲に亘る長方形通路形
状の一定熱束でのヌセルト数を示すグラフ
状の一定熱束でのヌセルト数を示すグラフ
【図２】異なるアスペクト比の範囲に亘る長方形通路形
状のセル密度に依存しない熱伝導係数Ｈ／Ｎを示すグラ
フ
状のセル密度に依存しない熱伝導係数Ｈ／Ｎを示すグラ
フ
Claims (4)
- 【請求項１】 押出セラミックハニカム体であって、入
口面、出口面、および該入口面から該出口面まで前記ハ
ニカム体を横切るセル壁を交差させることにより形成さ
れた複数の平行な開放端通路を有し、 該通路が、少なくとも約1.2：１の長方形アスペクト比
を持つ長方形形状の断面を有し、 前記長方形通路の水圧直径Ｄｈおよび恒温ヌセルト数Ｎ
μにより、ハニカムに関する、少なくとも約70の有効表
面積係数Ｎμ／Ｄｈが規定されることを特徴とするハニ
カム体。 - 【請求項２】 前記ハニカム体の入口面で約350-600長
方形セル／平方インチの範囲のセル密度を有し、前記交
差したセル壁が、約0.002-0.006インチの範囲にある壁
厚(t)を有することを特徴とする請求項１記載のハニカ
ム体。 - 【請求項３】 前記長方形アスペクト比が、約1.5−2.5
の範囲にあることを特徴とする請求項２記載のハニカム
体。 - 【請求項４】 前記長方形通路の長いほうの側部の長さ
に対応し、数式 【数１】 を満たす壁厚(t)に対する関係を有する、長い壁長さ(a)
を有することを特徴とする請求項２記載のハニカム体。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2004026472A1 (ja) * | 2002-09-05 | 2006-01-12 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体、及びハニカム構造体成形用口金 |
| WO2010019642A3 (en) * | 2008-08-12 | 2010-05-14 | Emcon Technologies Llc | Converter with increased friction |
| JP2014181143A (ja) * | 2013-03-18 | 2014-09-29 | Ngk Insulators Ltd | ハニカム構造体 |
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