JPS61167798A - セラミツクハニカム構造体 - Google Patents

セラミツクハニカム構造体

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JPS61167798A
JPS61167798A JP60007362A JP736285A JPS61167798A JP S61167798 A JPS61167798 A JP S61167798A JP 60007362 A JP60007362 A JP 60007362A JP 736285 A JP736285 A JP 736285A JP S61167798 A JPS61167798 A JP S61167798A
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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、セラミックハニカム構造体に関するもので、
より詳しくは内燃機関の排気ガスの浄化に用いられる触
媒担体や微粒子浄化フィルタ、各種ガス、石油を燃料源
とする燃焼ガスの浄化、脱臭に用いられるハニカム構造
体に関する。
（従来の技術） セラミックハニカム構造体はその耐熱性、耐蝕性、圧力
損失が小さいこと、燃焼ガスとの接触面積が大きくでき
ることから ■内燃機関の排気ガスの浄化用触媒担体（特開昭５０−
７５６１１号：米国特許第３８８５９７７号）■内燃機
関の排気ガスの微粒子浄化フィルタ（特開昭５６−１２
４４１７号；米国特許第４３６４７６１号）■各種燃焼
機器及び調理器具用の触媒担体（特開昭５７−２７１３
９号：米国特許第４３５０６１３号）に使用されている
。
これらのセラミックハニカム構造体は、燃焼ガスとの接
触面を形成する貫通孔（フィルタにおいてはその一端の
開口面が封止されているが、）の形状について、燃焼ガ
スの圧力損失、耐熱衝撃性を考慮して三角形、四角形、
円形等が選択されている。
ハニカム構造体の体積当りの表面積（以下、幾何学的表
面積という）を高めるために、貫通孔の表面にセラミッ
ク粒子を付着させたセラミックハニカム構造体が提案さ
れている（特開昭５８−１４９２１号：米国特許第４４
０４００７号）。
燃焼ガスは一般に燃焼源からパイプをもってセラミック
ハニカム構造体に導かれており、セラミックハニカム構
造体におけるガスとの所要接触面積を確保するために該
セラミックハニカム構造体の貫通孔の開口端面の面積が
該バイブの断面積より大きく形成されている。そあため
、燃焼ガスはセラミックハニカム構造体の中央部に集中
し、その中央部の劣化を早めたり、充分な浄化処理がで
きなくなる欠点があった。
これを防止するためにセラミックハニカム構造体のガス
の流入面の前面に散気部品を設けることが行われたり、
燃焼ガスの流量が多いセラミックハニカム構造体の中央
部の貫通孔のセル密度（セラミックハニカム構造体の単
位断面積光たりの貫通孔数で定義される）を大きくする
セラミックハニカム構造体が提案されている（米国特許
第３８５３４８５号）。
さらには、内燃機関の排気ガスの浄化においてセラミッ
クハニカム構造体の中心部と周辺部に担持される触媒の
種類を変えることが試みられている（実開昭５９−３９
６３９号）。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記の特開昭５８−１４９２１号に記載
されているセラミックハニカム構造体はセラミック粒子
を隔壁の表面に付着させたものであるので熱衝撃あるい
は使用される環境から発生する機械的振動等により剥離
脱落が起きやすく、しかも製造工程が複雑である欠点を
有している。
また、前記の米国特許第３８５３４８５号に記載されて
いるセラミックハニカム構造体はその中央部のセル密度
を大きくしであるため耐熱衝撃性が低い欠点を有してい
る。
また、前記の実開昭５９−３９６３９号ではセラミック
ハニカム構造体の場所によって触媒の種類を変えなけれ
ばならないので、その担持工程が複雑になる欠点を有し
ている。
そこで、本発明の主要な目的は耐熱衝撃性を損なうこと
なく幾何学的表面積が大きいセラミックハニカム構造体
を提供することにある。
さらに他の目的は、製造が簡単な工程で得られるセラミ
ックハニカム構造体を提供することにある。
（問題点を解決しようとする手段） 本発明は、このような目的を達成するためになされたも
ので、隔壁で囲まれた多数の貫通孔を有するセラミック
ハニカム構造体において、フィンが該隔壁の表面に一体
的に形成されているセラミックハニカム構造体である。
本発明の他の手段の一つは、フィンと隔壁とで形成され
る貫通孔の断面積がセラミックハニカム構造体の中央部
において小さいセラミックハニカム構造体を提供するに
ある。
本発明の更に他の手段とする所はセラミックハニカム構
造体の少くとも中央部において、フィンが隔壁の表面に
一体に形成されているセラミックハニカム構造体を提供
するにある。
本発明の更に他の手段の一つは、押出し成形によってフ
ィンが隔壁と一体的に形成され焼結されているセラミッ
クハニカム構造体を提供するにある。
本発明の更に他の手段とする所は、材質がコージェライ
トであるセラミックハニカム構造体を提供するにある。
（実施例） 以下図面を参照して、本発明の一具体例について詳細説
明する。第１図および第２図において、セラミックハニ
カム構造体１は隔壁２とフィン３を備えており、該隔壁
とフィンとで貫通孔４が形成されている。
第１図はセラミックハニカム構造体ｌの四角形断面をな
す隔壁２の中央部にのみフィン３を隔壁と一体的に成形
して貫通孔４を構成した場合を示すもので、これは燃焼
ガスが主としてセラミックハニカム構造体に集中し、中
央部の劣化を早めたり、充分な浄化処理ができなくなる
欠点を改善する目的でハニカム構造体の中央部の貫通孔
のみにフィンを設けた場合を示したもので、後述のよう
に本発明はこれのみに限定されるものでなく、ハニカム
構造体の周辺部の貫通孔を含む全ての貫通孔の隔壁にフ
ィンを設けてもよいのである。
第１図において、フィン３の貫通孔４への突出高さは隔
壁２の一辺の長さの約２０％ないし３０％とするのがよ
く、フィン３の厚みは隔壁２の厚みと同じにしているが
、フィン３の厚みは隔壁２の厚みと同−又はこれより小
さい方がよい。またセラミックハニカム構造体１の外周
壁の厚みは補強のため隔壁２およびフィン３の何れより
も厚くするものとする。
第２図は第１図の部分的拡大図面であり、隔壁およびフ
ィンは肉厚で示されるように、ハニカム構造体の中央部
の貫通孔にのみ主としてフィンが隔壁と一体に設けられ
ていると、ハニカム構造体の中央部においてフィンの厚
みだけ貫通孔の断面図積が小さくなることを例示してい
る。従って、フィンの厚みと、隔壁の厚みはハニカム構
造体の使用目的に応じて適当に選択する必要がある。
このようなフィンは押出し成形により隔壁と一体的に形
成され、焼結されるのであり、その材質はコージェライ
トよりなるのが好ましいが、後述のように、ハニカム構
造体の材質はこれのみに限られるものではない。
第３図に示すように、貫通孔４の形状は、第１図に示す
四角形状のものに限定されるものではなく、隔壁２の形
状は三角形、六角形等の多角形および円形の何れでもよ
く、フィン３の配置は隔壁上あるいは隔壁の交叉部でよ
く、フィン３の数により定め得る。
セラミックハニカム構造体に要求される表面積は貫通孔
の長さとその開口面の周辺長さにより定まり、周辺長さ
は貫通孔の形状を定める隔壁とフィンのそれぞれの形状
により定まる。ここで、貫通孔の長さはセラミックハニ
カム構造体の用途およびその製造法によって限定される
ので、隔壁とフィンとの関係が重要となる。
本発明は、フィンを隔壁に設けることよって表面積を増
大することを主目的とするが、表面積を増大するために
フィンの高さく隔壁から貫通孔への突出高さ）を大きく
し過ぎると浄化ガスの圧力損失が大きくなるので、貫通
孔の内接円直径の３０％以下が好ましい。
一方、フィンの厚みは耐熱衝撃性と製造上の条件から隔
壁の厚さと同等もしくはそれ以下が好ましい。
また、耐熱衝撃性からフィンの隔壁上での配置は対称的
に設けられることが好ましい。この場合、圧力損失およ
び触媒の有効利用の点から、フィンは各隔壁の交叉部以
外のところに配置されることがより好ましい。
隔壁の形状については、同一のセル構造において、多角
形では第３図（＾）、　（Ｄ）に示す三角形のものが幾
何学的表面積が最も大きい反面圧力損失および耐熱衝撃
性において悪（、第３図（Ｂ）　、（Ｆ）に示す六角形
のものは圧力損失にすぐれるが、多角形になればなるほ
ど機械的強度が低下しかつ押出し成形の場合、その成形
用ダイスの製作が困難となる。また、第３図（Ｃ）に示
す円形の場合には、多角形のものより幾何学的表面積は
より小さく、触媒の有効利用は悪く、しかも重量が大き
くなる。
従って、隔壁の形状は四角形のもが好ましい。
第４図に示すように、貫通孔４の形状分布は、第１図の
ように中央部のみにフィン３を備えた形状にするものに
限られることなく、中央部から外周部に向かって要求さ
れる触媒性能に基づく幾何学的表面積を得るべく連続的
に貫通孔のフィンの高さを太き（したものでもよい。
燃焼ガスの通路が直線状でその通路の途中にセラミック
ハニカム構造体が設けられる場合が燃焼ガス浄化装置と
して構造が簡単なため多用されているが、この場合には
セラミックハニカム構造体の中央部が最も燃焼ガスと接
触するので、中央部にフィンが設けられた貫通孔が配置
される。
燃焼ガスの通路が直線状でない場合には、フィンが設け
られた貫通孔は最も燃焼ガスが通過する箇所を中心とし
て配置されてもよく、本発明においては、中央部とは厳
密な意味で解釈されるものではない。
材質；− セラミックハニカム構造体の材質として、耐熱衝撃性か
らコージェライト系およびアルミナチタネート系セラミ
ックが用いられるが、セラミックハニカム構造体の用途
およびその使用環境に応じて、アルミナ、ムライト、シ
リコンカーバイド、シリコンナイトライド、ジルコニア
系セラミックおよび触媒機能を備えたアルミン酸石灰セ
メントで二酸化マンガン、酸化チタン等の金属酸化物を
固化したもの等が用いられる。これらの材質において、
特にコージェライト系セラミックは、後記する押出し成
形によって得る場合、耐熱衝撃性に優れたものが得られ
るのでより好ましい。
製造法； ｉ）　本発明のセラミックハニカム構造体は上記の材料
を混練し、ハニカム状に押出し成形し、ついで焼結する
。
押出し成形はセラミックハニカム構造体の断面に比べて
貫通孔の長さが大きい内燃機関の排気ガス浄化用セラミ
ックハニカム構造体の製造に有利である。
押出し成形用のダイスは、ハニカム形成溝と押出し原料
供給孔とのあいだに原料がハニカム形状に形成されるた
めに傾斜部を設けた特公昭５５−４１９０８ｂ号（米国
特許第３７９０６５４号）、特公昭５７−６１５９２号
（米国特許第３９０５７４３号）の技術が用いられる。
また、材質としては板状に配向する粘土を含むコージェ
ライト原料を押出し成形することを開示している特開昭
５０−７５６１１号（米国特許第３８８５９７７号）を
応用することにより低熱膨張、即ち耐熱衝撃性にすぐれ
たものが得られる。
従って、本発明においてコージェライト系のセラミック
原料を押出し成形して隔壁とフィンを一体的に成形して
焼結したものが好ましい。
ｉｉ　）　　本発明は前記押出し成形に限られるもので
はなく、射出成形法によって成形してもよく、セラミッ
クハニカム構造体の貫通孔の断面に比べて貫通孔の長さ
が小さいセラミックハニカム構造体の場合には、プレス
成形後焼結したり、セラミック原料を円板状に成形した
後、多数の針を備えた治具で貫通孔を形成して焼結ある
いは養生固化してもよい。
（実施例） コージェライト結晶を晶出する原料としてカオリン２５
％、仮焼カオリン２２％、タルク３８％、アルミナ１５
％と、押出し成形有機助剤３．５％と水３０％とを混練
して坏土を調整し、前記特公昭５７−６１５９２号によ
るダイスをもって押出し成形して、ついで１４００℃で
焼成し、外径１００　ｍｍ、高さ１２７１１１１ｓセル
ピッチ１．４７ｎｖ、リブ厚部ち隔壁の厚さが０．２　
＋ｍ＋＊。
セル密度が３００個／ｉｎ”で隔壁形状が四角形であっ
て、フィンが設けられていないセラミックハニカム構造
体（第１表で試片Ｂのもの）と、セラミックハニカ・ム
構造体の中央部の５０Ｉｌ１１、内径がセルピンチ０．
７４１ｍ−、セル密度が１２００個／ｉｎ”でフィンが
設けられていないセラミックハニカム構造体（第１表で
試片Ｃのもの）およびセラミックハニカム構造体の中央
部の５０１１１Ｉｌ、内径の隔壁に高さ０．３　ｍｍ、
幅０．２　ｌｌ−のフィンが設けられた貫通孔が配置さ
れたセラミックハニカム構造体（第１表で試片Ａのもの
）とを得た。
これらのセラミックハニカム構造体の特性値を測定した
結果を第１表に示す。
第１表 註１（＊）：　　　プロパンガスバーナを加熱源として
試験開始温度７００℃より５分加熱後、室温空気にて５
分調整冷却することを １サイクルとして加熱温度を２５℃ずつ昇温し加熱時間
５分後室温空気にて５ 分強制冷却するを１サイクルとして２０サイクル行い、
セラミックハニカム構 造体にクラックの発生の有無を観察し クラックの発生が検出されなかった場 合には、試験温度を２５℃あげた温度とし繰返し試験を
し、クランクの発生が 検出されなかった最高試験温度で表示 した。
註２（傘＊）：　　　室温の空気を測定媒体として流量
６＋１３／分のときの圧力損失を水柱高さで表示した。
第１表から明らかなように、本発明のセラミックハニカ
ム構造体は、耐熱衝撃性および圧力損失を損なうことな
く幾何学的表面積を大きくすることができたものである
。
（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明のセラミックハ
ニカム構造体は隔壁にフィンが一体的に設けられている
ために、燃焼ガス等の浄化面積が大きく浄化効率に優れ
ていることは当然として、（１）　　フィンが一体的に
設けられていることとそのフィンが設けられている貫通
孔の形状が大きく形成されているため耐熱衝撃性にすぐ
れている。
（２）燃焼ガス流体が集中する箇所に本発明のフィンを
設けることにより、ガス流通路が均一化し触媒の部分的
な劣化が生起しない。　　　　　　　　　　　　片従っ
て、従来のセラミックハニカム構造体の燃焼ガスの流入
面に偏向部品を設ける必要もなければ、担持触媒の種類
を変える必要もない。
（３）　　押出し成形によって簡単に得られ、そのダイ
スの製造が容易であり、材質がコージェライトの場合耐
熱衝撃性にすぐれたものである。
等の顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示すセラミックハニカム構
造体の正面図、 第２図は第１図の要部拡大図、 第３図（＾）〜（Ｇ）は本発明の他の実施例を示す要部
正面図、 第４図は本発明の他の実施例を示す正面図である。 第３図 （Ａ）　　　　（Ｂ）　　　　（Ｃ） 第４図 手続補正書 昭和６０年　２月　４日 ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 １、明細書第７頁第１５行〜第１８行中［またセラミッ
クハニカム構造体１の一一一厚くするものとする。」を
「なお、セラミックハニカム構造体ｌの外側には、隔壁
２の厚さより大きい壁厚を有する外周壁を備えてもよい
、」と訂正する。 ２、同第８頁第３行中「フィンの厚みだけ」を「フィン
の部分だけｊと訂正する。 ３、同第８真第１９行中「貫通孔の長さ」を「貫通孔の
個数およびその長さ」と訂正する。 ４、同第１０頁第１２行〜第１５斤中「中央部から外周
部に向かって要求される一−−高さを大きくしたもので
もよい、」を［要求される触媒性能に基づく幾何学的表
面積を得るため、中央部から外周部に向かって連続的に
貫通孔のフィンの高さを小さくしたものでもよい、」と
訂正する。 ５、同第１５頁第１表の註１の第３行〜第５行中「室温
空にて５分調整冷却する一一一加熱時間５分後」を削除
する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、隔壁で囲まれた多数の貫通孔を有するセラミックハ
    ニカム構造体において、フインが該隔壁の表面に一体的
    に形成されていることを特徴とするセラミックハニカム
    構造体。 ２、フインと隔壁とで形成される貫通孔の断面積がセラ
    ミックハニカム構造体の中央部において小さい特許請求
    の範囲第１項記載のセラミックハニカム構造体。 ３、セラミックハニカム構造体の少くとも中央部におい
    て、フインが隔壁の表面に一体的に形成されている特許
    請求の範囲第１項記載のセラミックハニカム構造体。 ４、押出し成形によってフインが隔壁と一体的に形成さ
    れ焼結されている特許請求の範囲第１項、第２項、第３
    項のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体。 ５、材質がコージェライトである特許請求の範囲第４項
    記載のセラミックハニカム構造体。
JP60007362A 1985-01-21 1985-01-21 セラミツクハニカム構造体 Expired - Lifetime JPH084749B2 (ja)

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JP60007362A JPH084749B2 (ja) 1985-01-21 1985-01-21 セラミツクハニカム構造体
DE8585308685T DE3564560D1 (en) 1985-01-21 1985-11-28 Ceramic honeycomb body
EP85308685A EP0191982B1 (en) 1985-01-21 1985-11-28 Ceramic honeycomb body
CA000496505A CA1253130A (en) 1985-01-21 1985-11-29 Ceramic honeycomb body
US06/803,237 US4740408A (en) 1985-01-21 1985-12-02 Ceramic honeycomb body

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JP60007362A JPH084749B2 (ja) 1985-01-21 1985-01-21 セラミツクハニカム構造体

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JPH084749B2 JPH084749B2 (ja) 1996-01-24

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