JPS6160320B2 - - Google Patents

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JPS6160320B2
JPS6160320B2 JP53059589A JP5958978A JPS6160320B2 JP S6160320 B2 JPS6160320 B2 JP S6160320B2 JP 53059589 A JP53059589 A JP 53059589A JP 5958978 A JP5958978 A JP 5958978A JP S6160320 B2 JPS6160320 B2 JP S6160320B2
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honeycomb structure
strength
thermal shock
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Wahei Okumura
Shinichi Yamamoto
Jitsuo Suzuki
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Nippon Soken Inc
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は触媒担体、熱交換器等に用いられる複
数の貫通孔を有するセラミツクハニカム構造体、
特に肉厚の薄いハニカム構造体に関するもので、
製品全体の構造強度ならびに熱衝撃強度にすぐれ
た上記構造体を提供することを目的とする。 押出成形法、射出成形法等により形成される上
記セラミツク構造体は、正三角形、正方形、菱
形、六角形等の通孔断面（単位断面）を有し、構
造強度上、方向性を示す。例えば、単位断面が正
方形でセル数300個／in2、壁厚0.3mmのコージエ
ライト質ハニカム構造体について発明者等の行つ
た実験によれば、第１図にモデル的に示す如く、
構造体ＣのＡ方向の圧縮強度は８Kg／cm2、Ｂ方向
の圧縮強度は110Kg／cm2であつて著しい方向性を
有している。 また、上記セラミツクハニカム構造体の熱衝撃
テスト（800℃の電気炉で30分保持後、空気中で
１時間保持のサイクル）では、構造体は強度の弱
に方向、即ちＡ−Ａ方向（単位断面の対角線方
向）に３〜５回で完全に割れ、強度と同様の方向
性を示す。 上記の如き構造強度および熱衝撃強度上の方向
性は単位断面が正方形に限らず、三角形、菱形、
六角形などにおいても現れ、また上記単位断面で
全体断面が四角形、円形、楕円形状においても現
れる。第２図に示す如く単位断面正方形、全体形
状楕円形のセラミツクハニカム構造体ｃを自動車
等の排気浄化触媒担体として使用し、ケースａ内
にクツシヨン材ｂを介して取付け排気系に装着し
た場合、丸印で示すコーナ部ｄで担体ｃとケース
ａとの間に応力がはたらき、苛酷な熱、振動条件
により線ｅで示す方向にコーナ部ｄを起点として
クラツクが頻繁に発生する。 これ等の不具合を解決するための手段として第
３図に示すようにセル部１の外周全体に孔を有し
ない肉厚部ｆを形成する手段がとられている。こ
れによるとセラミツクハニカム構造体全体の強度
は向上するが、一方において中央部と外周部とで
熱伝達度合が異なり、特に境界部で熱条件が不連
続になるため、例えば自動車用触媒担体として長
期にわたり冷熱サイクルを繰返すと、境界部にク
ラツクが発生する。 本発明は上記の実情に鑑みてなされたもので、
セラミツクハニカム構造体の外周に沿う環状域の
みを構成する貫通孔の壁厚を、中央部を構成する
貫通孔の壁厚よりも厚く形成し、かつ構造体の外
周面を凹凸状に形成したことにより、従来の如く
均一な壁厚のものに比して著しく構造強度を向上
せしめ、かつ従来の如く外周を平滑な肉厚部によ
り構成したもの（第３図）に比べ熱衝撃強度を向
上せしめることに成功したものである。 壁厚を変化せしめる態様としては、外周に沿う
環状域にわたり、１または数ピツチ分、中央部よ
り厚い均一な壁厚とする態様（第５図、第６図）
がとられ得る。また、第７図のごとく、第４図の
Ｐに示す部分において、その外周環状域のみを外
周方向に向けて段階的に壁厚を増加させる態様で
もよく、あるいは第８図のごとく、外周環状域の
みを外周方向に向けて連続的に壁厚を増加させる
態様でもよい。 また、外周部貫通孔の壁厚を厚くするとともに
外周面を凹凸形状とすることは（第６図〜第８
図）、構造強度とともに熱衝撃強度を向上せしめ
るために極めて有効である。外周面を凹凸形状と
する手段としては、例えば押出しダイスの外周成
形面を凹凸形状にすることにより、ハニカム構造
体外周面に軸方向に凹凸条を形成することができ
る。しかして外周を凹凸形状とすることにより冷
却フインとしての効果を発揮し、ハニカム構造体
が加熱された場合、外周部の壁厚を中央部より厚
く形成したにかかわらず中央部と外周部を均熱化
し良好な熱衝撃強さを維持せしめるのである。 次に本発明の実施例について説明する。以下の
実施例はいずれもコージエライト粉末70重量％、
水20重量％、有機バインダ10重量％を混練押出し
後、嵌挿、焼成を行ない、断面正方形の多数の貫
通孔を有するハニカム構造体を作成した。外周断
面形状が円形状のものは（実施例１〜４）、外形
117mm、長さ75mmとした。そして、いずれも孔の
数は300個／in2で基本壁厚は0.3mmとした。 実施例 １ 第４図に示す如き外周が円形状のセラミツク構
造体ｃの貫通孔壁厚を、第５図に示す如く外周部
２の３ピツチ分だけ中央部１よりも厚く0.7mmに
成形した（試作品No.1）。 実施例 ２ 第４図に示す如き外周が円形状のセラミツク構
造体ｃの貫通孔壁厚を第６図の如く外周部２の３
ピツチ分、中央部１よりも厚く0.7mmに形成する
とともに押出形成時に外周に凹凸条６を形成せし
めた（試作品No.2）。 実施例 ３ 第４図に示す如き外周が円形条のセラミツク構
造体ｃの貫通孔壁厚を、第７図に示す如く最外周
部３の３ピツチ分を最も厚く、その内側部４の３
ピツチ分を上記最外周部よりも薄くかつ中央部１
の基本壁厚よりも厚く形成した。また外周に凹凸
条を形成させた。作製した三種類No.3−１〜
No.3−３のセラミツク構造体の壁厚を下表に示
す。
【表】 実施例 ４ 第４図に示す如き外周が円形条のセラミツク構
造体ｃの貫通孔壁厚を、第８図に示す如く外周部
５の３ピツチ分を外周方向へ連続的に厚くした。
そして最外周貫通孔壁厚0.5mmのもの（試作品
No.4−１）、0.7mmのもの（試作品No.4−２）の二
種類を作製した。いずれも外周に凹凸条を形成さ
せた。 以上の試作品についてＡ方向およびＢ方向の機
械的強度、および耐熱衝撃性を測定した。機械的
強度はアムスラー試験機にて製品上下に平板を当
てがい加圧して測定した。耐熱衝撃性は800℃の
電気炉で30分間保持後、空気中で１時間放冷する
サイクルを製品が完全に割れるまで繰返した。結
果を従来品の測定結果とともに第２表に示す。 なお、従来品１は本発明品と同一寸法形状で貫
通孔壁厚は0.3mm均一としたもの、従来品２は本
発明品よりも外形（直径）が３mm小さい壁厚0.3
mm均一のハニカム構造体の外周に本体と同一材料
の泥しようを厚み３mmに塗着し、乾燥、焼成した
ものである（第３図）。
【表】 上記結果より知られる如く、外周部に沿う環状
域を中央部より厚く形成することにより従来品１
よりも強度および耐熱衝撃性を著しく向上せしめ
ることができる。また従来品２と比べても強度を
それと同等ないしそれ以上とすることがで、耐熱
衝撃性はそれ以上とすることができる。特に外周
を凹凸形状としたものの耐熱衝撃性が良好であ
る。 実施例 ５ 実施例４の本発明の試作品No.4−２と上記従
来品１および従来品２をケース内に取付け下記条
件でエンジン試験を行つた。 (1) エンジン……2l4サイクル (2) 条件……ハニカム構造体入口温度850℃×10
分と100℃×10分のサイクル運転。 (3) 振動付加……ケースを加振機に取付けて10G
−14.4Hzの加振を行ないながらテスト。 この結果、従来品１では45回で外周部にクラツ
クが発生し、従来品２では200回時に外周に形成
した肉厚被覆部の境界面でクラツクが発生してい
たのに対し、本発明品では200回で異常が認めら
れなかつた。 以上説明したように本発明は、排気ガス浄化用
の触媒担体等に用いられるセラミツクハニカム構
造体であつて薄い壁で仕切られた多数の貫通孔を
有するものにおいて、外周に沿う環状域を構成す
る貫通孔の壁厚のみを中央部のそれよりも厚く形
成することで構造体全体の構造強度および熱衝撃
強度を著しく向上せしめることができる。そして
壁厚を厚くするのは外周に沿う環状域のみで中央
部は壁厚を薄くできるので、通気抵抗が増大する
ことはない。また、本発明では構造体の外周面に
凹凸部を形成したため、この凹凸部が冷却フイン
としての効果を発揮し、構造体の中央部と環状域
とを均熱化し、熱衝撃強さを維持できる。更に、
ハニカム構造体をケース内に装着した際に、振動
等の外力によつてハニカム構造体がケースの周方
向にずれるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はハニカム構造体の単位断面をセデル的
に示す図、第２図は楕円状ハニカム構造体のケー
シングの一例を示す図、第３図は外周部を補強し
た従来のハニカム構造体を示す図、第４図は円形
のハニカム構造体をモデル的に示す図、第５図、
第６図、第７図および第８図は本発明のハニカム
構造体実施例の一部拡大図である。 ｃ……ハニカム構造体、１……基本壁厚部、２
〜５……壁厚を厚くした部分、６……セラミツク
構造体外周の凹凸部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 多数の貫通孔を有するセラミツクスハニカム
    構造体において、外周に沿う環状域のみを構成す
    る貫通孔の壁厚を、中央部を構成する貫通孔の壁
    厚よりも厚く形成し、かつ構造体の外周面を凹凸
    状に形成したことを特徴とするセラミツクハニカ
    ム構造体。
JP5958978A 1978-05-18 1978-05-18 Ceramic honeycomb structure Granted JPS54150406A (en)

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JP5958978A JPS54150406A (en) 1978-05-18 1978-05-18 Ceramic honeycomb structure
US06/039,442 US4233351A (en) 1978-05-18 1979-05-15 Ceramic honeycomb structure

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