WO2003002231A1 - Corps a structure alveolaire - Google Patents

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WO2003002231A1
WO2003002231A1 PCT/JP2002/006263 JP0206263W WO03002231A1 WO 2003002231 A1 WO2003002231 A1 WO 2003002231A1 JP 0206263 W JP0206263 W JP 0206263W WO 03002231 A1 WO03002231 A1 WO 03002231A1
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segment
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honeycomb structure
cam
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Shigeharu Hashimoto
Tadato Ito
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Ngk Insulators, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a honeycomb structure used for an exhaust gas purifying device of a heat engine such as an internal combustion engine or a combustion device such as a boiler, or a reforming device of a liquid fuel or a gaseous fuel.
  • the present invention relates to a honeycomb structure that is small and does not easily crack.
  • a honeycomb structure has been used for an exhaust gas purification device of a heat engine such as an internal combustion engine or a combustion device such as a boiler, a reformer of a liquid fuel or a gas fuel, and the like. It is also known to use a honeycomb structure to collect and remove particulate matter contained in a dust-containing fluid such as exhaust gas discharged from a diesel engine. Honeycomb structures are subject to sudden temperature changes of exhaust gas and local heat generation, which tends to cause uneven temperature distribution inside the honeycomb structure, resulting in cracks and other problems. In particular, when used as a filter for collecting particulate matter in exhaust gas from diesel engines, it is necessary to combust and remove the accumulated carbon fine particles to regenerate them.
  • a honeycomb structure is increased in size depending on a purpose of use, and therefore, a honeycomb structure is formed by joining a plurality of honeycomb segments. In this case as well, measures must be taken to reduce the generated thermal stress.
  • a SAE paper 860 008 in 1996 disclosed a ceramic honeycomb filter in which cordierite honeycomb members were also joined with cordierite cement, in which the joints were discontinuous. A joining method is disclosed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-282246 discloses a ceramic honeycomb filter in which a honeycomb ceramic member is bonded with at least a three-dimensionally intersecting inorganic fiber, an inorganic binder, an organic binder and inorganic particles, and a property sealing material. It is disclosed.
  • Japanese Patent Publication No. 54-110189 proposes a structure in which the partition wall thickness is regularly reduced in the direction of the center of the cross section of the honeycomb carrier.
  • 55-147154 proposes a structure in which the cell partition walls on the outer peripheral side of the honeycomb structure are thicker than the internal cell partition walls.
  • a honeycomb structure has high strength against external stress, but it can be said that it has sufficient durability against thermal stress in use, particularly when the central portion becomes high in temperature. Absent.
  • these documents do not disclose any honeycomb segments of a honeycomb structure in which a plurality of segments are joined, particularly the partition walls and outer peripheral walls of the honeycomb segments located inside.
  • An object of the present invention is to provide a honeycomb structure that suppresses an increase in pressure loss and a decrease in functions such as purification performance, suppresses a temperature rise during use, and further improves durability against cracks due to thermal stress. It is in. Disclosure of the invention
  • a plurality of honeycomb segments each having a honeycomb structure having a large number of flow holes penetrating in the axial direction partitioned by partition walls are joined and integrated on a surface parallel to the axial direction of the honeycomb segments.
  • a honeycomb structure comprising: a honeycomb segment having a heat capacity per unit volume in an outer peripheral portion of the honeycomb segment that is larger than a heat capacity per unit volume in a central portion of the 82-cam segment.
  • the above-mentioned honeycomb segment is a honeycomb segment that does not constitute the outermost peripheral surface of the 82-cam structure. Further, it is preferable that the heat capacity per unit volume in the outer peripheral portion of the honeycomb segment is 1.05 times or more and 2.5 times or less the heat capacity per unit volume in the central portion of the honeycomb segment. Further, it is preferable that the outer peripheral side portion is a portion occupying an area of not more than 80% of a sectional area of the honeycomb segment. It is also preferable to provide a plate on the outer peripheral surface of the 82 cam segment, preferably a plate having a volume of not more than the surface area X 5 mm of the outer peripheral surface.
  • the axial center of the plate is located closer to the fluid outlet end face side than the axial center of the honeycomb segment. It is also preferable that the average thickness of the partition walls at the outer peripheral portion of the honeycomb segment is larger than the average thickness of the partition walls at the central portion of the honeycomb segment. It is also preferred that the average thickness be greater than Further, it is also preferable that a part or the whole of the partition wall has a thickness which is inclined from the contact point with the outer peripheral wall toward the inner side on the cross section perpendicular to the axial direction of the honeycomb segment. More preferably, the thickness of the partition wall at the contact position with the outer peripheral wall is within 2.5 times the thickness of the thinnest portion of the partition wall.
  • FIGS 1 (a) and 1 (b) are schematic views showing one embodiment of the honeycomb structure according to the present invention, FIG. 1 (a) is a perspective view, and FIG. 1 (b) is a schematic sectional view. is there.
  • FIGS. 2 (a), 2 (b) and 2 (c) are schematic views showing one embodiment of the 82 cam segment according to the present invention.
  • FIG. 2 (a) is a perspective view
  • FIG. ) And FIG. 2 (c) are schematic cross-sectional views.
  • FIG. 3 (a) and 3 (b) are schematic views showing one embodiment of the honeycomb segment according to the present invention, wherein FIG. 3 (a) is a cross-sectional view and FIG. 3 (b) is a side view.
  • 4 (a) and 4 (b) are partial schematic views each showing a cross section of a honeycomb segment showing one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a partial schematic view of a cross section of a honeycomb segment showing one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partial schematic view of a cross section of a honeycomb segment showing one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a partial schematic view of a cross section showing one embodiment of the honeycomb segment according to the present invention, and FIGS. 7B to 7E are enlarged views of intersections of partition walls.
  • FIG. 8A is a perspective view of a honeycomb segment prepared in Example 1
  • FIG. 8B is a schematic cross-sectional view of a honeycomb structure
  • FIG. 8C is a cross-sectional view of a honeycomb structure prepared in Comparative Example 1. It is a schematic diagram.
  • FIG. 9 is a graph showing the maximum temperature during soot regeneration in the example.
  • a section means a section perpendicular to the axial direction (X direction) unless otherwise specified.
  • the eighty-cam structure of the present invention has an axial direction (X direction) partitioned by a partition wall 10 as shown in FIGS. 1 (a), 1 (b) and 2 (a) to 2 (c).
  • a plurality of honeycomb segments 2 having a honeycomb structure having a large number of through holes 12 penetrating therethrough are joined and integrated on a surface (outer peripheral surface 4) parallel to the axial direction (X direction) of the honeycomb segments 2.
  • This is a honeycomb structure 1.
  • FIGS. 1 (a), 1 (b) and 2 (a) to 2 (c) only some of the honeycomb segments show the partition walls 10 and the through holes 12, but all the honeycomb segments have Honeycomb segments have similar partitions 10 and distribution Needless to say, the hole 12 is provided.
  • honeycomb structure 1 includes honeycomb segment 2 that is at least 05 times and not more than 2.5 times. By adopting such a configuration, it is possible to suppress the temperature rise of the honeycomb structure 1 without increasing the pressure loss and the function such as the purification performance, and to prevent the 82 cam structure 1 from being damaged. I can do it.
  • the central portion 8 is, as shown in FIG. 2 (b), a portion surrounded by a similar shape of the cross-sectional shape of the outer peripheral surface 4 around the center point 30 on the cross section of the 82 cam segment 2, or As shown in FIG.
  • the portion 2 (c) is a portion surrounded by a circle, preferably 20% or more and 90% or less, more preferably 40% or more and 80% or less of the sectional area of the honeycomb segment 2. More preferably, the portion occupies an area of 50% or more and 70% or less. If the heat capacity or the cross-sectional area of the outer peripheral side portion 6 is too large, the overall heat capacity becomes too large, and the functions such as purification performance are impaired, which is not preferable. If these are too small, the effects of the present invention cannot be sufficiently obtained.
  • the outer peripheral side portion 6 is a portion outside the central side portion 8 of the honeycomb segment 2 and other than the central side portion, and is preferably 10% or more and 80% or less of the cross-sectional area of the 82 cam segment 2, more preferably The portion occupies an area of 20% or more and 60% or less, more preferably 30% or more and 50% or less.
  • the heat capacity per unit volume means a heat capacity based on the volume including the circulation holes 12.
  • the outer peripheral surface of the honeycomb segment 2 It is preferable to provide the plate 20 on a part or all of 4. In this case, the plate also becomes a part of the outer peripheral portion 6 of the honeycomb segment 2.
  • the plate 20 preferably has a volume of not more than the surface area X 5 mm of each outer peripheral surface 4 on which the plate 20 is installed. If the volume of the plate 20 is too large, the thickness between the honeycomb segments 2 is too large and the pressure loss increases, which is not preferable.
  • the plate 20 is provided on a part of the outer peripheral surface 4, as shown in FIG.
  • the center 22 of the plate 20 in the axial direction (X direction) is aligned with the axial direction (X One It is preferable to be located closer to the fluid outlet end face 26 side than the center 24 of the target fluid. With this configuration, it is possible to effectively suppress a rise in temperature on the outlet side of the honeycomb structure, which is more likely to increase in temperature.
  • the thickness of a part or the whole of the partition wall 10 a in the outer peripheral portion 6 is reduced to the central portion 8.
  • the thickness of the partition wall 10a in the outer peripheral portion 6 is made thicker than the average thickness of the partition wall 10b in the central portion 8 by making the partition wall 10b thicker than the thickness of the partition wall 10b. is there.
  • a part of the partition wall 10a in the outer peripheral portion 6 is made thicker, it is preferable to make the partition wall 10a partitioning the outermost flow hole 12 thick as shown in FIG. 4 (b). It is preferable to sequentially increase the thickness of the partition wall 10a that partitions the inner flow hole 12 therethrough.
  • the average thickness of the partition wall 10a in the outer peripheral side portion 6 be within 2.5 times the average thickness of the partition wall 10b in the central side portion 8. If the thickness of the partition wall 10a in the outer peripheral side portion 6 is too large, the pressure loss will increase too much, and the engine performance will be impaired, which is not preferable.
  • the average thickness of the outer peripheral wall 14 of the honeycomb segment 2 is larger than the average thickness of the partition wall 10.
  • the average thickness of the outer peripheral wall 14 is preferably 1.5 to 5 times the average thickness of the partition wall 10. If the average thickness of the outer peripheral wall 14 is too large, the pressure loss will increase too much, which impairs the engine performance and the like, which is not preferable.
  • a part or the whole of the partition wall 10 is located on the inner side from the position of the contact point 32 with the outer peripheral wall 14. It is a configuration in which the thickness gradually decreases toward the bottom, and it is more preferable that the second through the 10th through holes 12 from the outermost through hole 12 toward the inside are formed. This is to reduce the thickness of the partition walls 10 to the partition wall 10 in order.
  • to decrease the thickness inclining or slantingly means that the average thickness of the partition walls 10 that partition one inner flow hole 12 from the average thickness of the partition walls 10 that partition the outer flow holes 12 is determined. This means making the thickness thinner, for example, the thickness may be changed continuously as shown in FIG.
  • the thickness of the partition wall at the position of the contact point 32 with 4 becomes the thickest, the thickness is preferably within 2.5 times the thinnest part of the partition wall 10. If the thickness is too large, the pressure loss will increase too much, undesirably impairing the engine performance and the like.
  • another preferred embodiment of the present invention is an outer peripheral portion 6 in a cross section of an 82 cam segment.
  • the radius of curvature at the intersection 16a between the barriers 10a: 16a and the contact point between the partition 10a and the outer peripheral wall 14, the radius of curvature R32 at 32 The radius of curvature should be larger than the radius of curvature Rl 6 b at the intersection 16 b of the 8 partition walls 1 Ob. With this configuration, the heat capacity can be increased while further suppressing a decrease in pressure loss.
  • the radius of curvature R 16a and / or R 32a is preferably 2 to 10 times, more preferably 3 to 5 times R 16b.
  • the cross section of the intersection of the partition walls 10 may be circular as shown in FIG. 7 (e), and in this case, the radius R 16 a of the circular portion at the intersection 16a of the partition walls 10a of the outer peripheral side portion 6 Is preferably 1.5 to 5 times the radius R16b of the circular portion at the intersection 16b of the partition wall 1 Ob of the central portion 8.
  • the honeycomb structure 1 of the present invention is configured by integrating a plurality of honeycomb segments 2 including the above-described honeycomb segments 2.
  • Honeycomb segments having features may be used, and some honeycomb segments may be honeycomb segments having features of the present invention as described above.
  • the honeycomb segments (2a in FIG. 1 (b)) that do not form the outermost peripheral surface 3 of the honeycomb structure 1 are replaced with the above-described honeycomb segments.
  • the thickness of the partition wall 10 of the honeycomb segment 2 is 50 to 2000. It is preferably in the range of m. If the partition wall thickness is less than 50 m, the strength of the honeycomb segment will be insufficient, and if it exceeds 2000 m, the effective GSA of the honeycomb segment will decrease and the pressure loss when gas flows will decrease. growing.
  • the cross-sectional shape (cell shape) of the through hole 12 of the 82 cam segment 2 of the present invention is preferably any one of a triangular shape, a square shape, a hexagonal shape, and a corrugated shape from the viewpoint of manufacturing.
  • FIGS. 1 (a) and 1 (b) only a part of the honeycomb segments 2 are distributed to the partition wall 10? However, in practice, all honeycomb segments have a partition wall 10 and a flow hole 12.
  • the cell density of the cells formed by the partition walls that is, the number of flow holes 12 (cells) per unit area on the section of the segment 2 is 6 to 2000 cells / square inch (0.9 to 31 1). 1 cell Z cm 2 ) is preferable, and 50 to 400 cells / "square inch (7.8 to 62 cells Z cm 2 ) is more preferable.
  • the cell density is 6 cells Z square inches (0 • 9 cells Z cm). cm 2 ), the strength and effective SA (geometric surface area) of the honeycomb segment are insufficient, and when the flow exceeds 2000 cells / square inch (311 cells / cm 2 ), gas flows. Pressure loss increases.
  • the cross-sectional shape of the honeycomb segment 2 is not particularly limited, but the shape of the honeycomb segment 2 b constituting the outermost peripheral surface 3 of the honeycomb structure 1 can be adjusted to the shape of the honeycomb structure, with the square shape as the basic shape. preferable. Further, each honeycomb segment 2 may have a fan-shaped cross-sectional shape.
  • the main components of the honeycomb segment 2 are cordierite, mullite, alumina, spinel, silicon carbide, silicon nitride, lithium aluminum silicate, aluminum titanate, and aluminum titanate from the viewpoints of strength, heat resistance, and the like. It is preferable that at least one ceramic selected from the group consisting of a combination, Fe—Cr—A1 metal, or metal Si and SiC be used. It is particularly preferable in that it is easy to perform.
  • the “main component” means that 80% by mass or more of the honeycomb segment 2 is constituted.
  • the honeycomb segment and the joining material are made of metal Si and SiC
  • Si including Si defined by S (Si + SiC) of the honeycomb segment is included.
  • the content is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 10 to 40% by mass. If the content is less than 5% by mass, the effect of Si addition is not obtained, and if the content is more than 50% by mass, the effects of heat resistance and high thermal conductivity characteristic of Si C cannot be obtained.
  • the Si content specified by S ⁇ / (Si + SiC) of the joining material should be equal to or greater than that of the honeycomb segments to be joined, and be 10 to 80% by mass. Is desirable. If the Si content is less than that of the 82 cam segment, the joining strength cannot be maintained, and if it exceeds 80% by mass, the oxidation resistance at high temperatures becomes insufficient.
  • the main component of the plate 20 is preferably a component having a large specific heat.
  • cordierite, mullite, alumina, spinel, silicon carbide, silicon nitride, lithium It is preferably made of at least one ceramic selected from the group consisting of aluminum silicide, aluminum titanate and a combination thereof, Fe—Cr—A1-based metal, or metal Si and SiC.
  • the main component of the joining material can be selected from the materials preferable as the main components of the honeycomb segment.
  • a honeycomb When the 82-cam structure of the present invention is used as a catalyst carrier for purifying exhaust gas from a combustion engine such as a heat engine such as an internal combustion engine or a boiler, or reforming a liquid fuel or a gaseous fuel, a honeycomb may be used. It is preferable to support a catalyst, for example, a metal having catalytic ability, on the structure. Typical examples of the metal having catalytic activity include Pt, Pd, and Rh, and it is preferable that at least one of these metals is supported on the honeycomb structure.
  • the honeycomb structure of the present invention when the honeycomb structure of the present invention is to be used as a filter for collecting and removing particulate matter contained in a dust-containing fluid, such as a particulate filter for a diesel engine, individual honeycombs are required.
  • the segment shall have a structure in which the partition wall of the flow hole has filtering ability, one end of the predetermined flow hole is sealed, and the other end of the remaining flow hole is sealed. preferable.
  • the dust-containing fluid When the dust-containing fluid is ventilated from one end face of the honeycomb structure composed of such honeycomb segments, the dust-containing fluid flows in an unsealed end portion on the one end face side. It flows into the inside of the honeycomb structure from the through hole, passes through a porous partition wall having a filtering ability, and enters another unopened flow hole at the other end surface side of the honeycomb structure.
  • the particulate matter in the dust-containing fluid is trapped by the partition, and the purified fluid from which the particulate matter has been removed is discharged from the other end face of the honeycomb structure.
  • the honeycomb structure of the present invention When the honeycomb structure of the present invention is used as a filter, if the trapped particulate matter accumulates on the partition walls, clogging occurs and the function as the filter is reduced. By heating the honeycomb structure with the heating means, the particulate matter is burned off and the filter function is regenerated. In order to promote the combustion of the particulate matter at the time of this regeneration, the above-mentioned catalyst may be supported on the honeycomb structure.
  • the raw material powder for the 82 cam segment As the raw material powder for the 82 cam segment, the above-mentioned suitable material, for example, silicon carbide powder is used, and a binder, for example, methylcellulose and hydroxypropoxymethylcellulose is added thereto.
  • the kneaded clay is prepared. This kneaded material is formed into a honeycomb segment as shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c) and FIGS. 4 (a) to 7 (e) by extrusion.
  • a bonding material having the same composition as, for example, the clay is applied to the outer peripheral surface 4 of the honeycomb segments in FIG. 2 (a), and each honeycomb segment is bonded. After being assembled together, it is dried.
  • the thus-obtained dried body is heated and degreased in, for example, an N 2 atmosphere, and then fired in an inert atmosphere such as Ar to obtain the 82-cam structure of the present invention.
  • a honeycomb 20 having a predetermined thickness formed of the joining material is used as a method of joining the honeycomb segments.
  • the segment 1 and the honeycomb segment may be joined to the plate with a joining material.
  • the honeycomb structure in which one end face of the circulation hole is sealed is alternately sealed with the same raw material as the honeycomb segment. It can be manufactured by twisting.
  • the method for supporting the catalyst on the honeycomb structure manufactured in this manner may be a method commonly performed by those skilled in the art.
  • the catalyst can be supported by wash-coating a catalyst slurry, drying and calcining.
  • a mixed powder of 80% by mass of SiC powder and 20% by mass of metallic Si powder was used, and methylcellulose and hydroxypropoxylmethylcellulose, a surfactant and water were added to the mixture to form a plastic clay.
  • a rectangular column-shaped honeycomb segment 2 having a partition wall thickness of 0.30 mm, a cell density of 300 cells / square inch (46.50 cells / cm 2 ), and a side length of 55 mm was obtained. Molded and dried with microwaves and hot air. Further, the flow holes of the formed honeycomb segments were alternately sealed with a slurry containing the same raw material as that of the above-mentioned honeycomb segment so that the adjacent flow holes were sealed at opposite end surfaces.
  • a plate 20 of the same material as that of the 82 cam segment and having a size of 16 mm ⁇ 60 mm ⁇ 2.5 mm was prepared in the same manner as above, and a joining material 28 having the same viscosity as that of the honeycomb segment and having a lower viscosity was used as shown in FIG.
  • a joining material 28 having the same viscosity as that of the honeycomb segment and having a lower viscosity was used as shown in FIG.
  • the 82 cam segments 2 are joined and processed using a mixture of ceramic fiber, ceramic powder, organic and inorganic binder, and have a cross-sectional shape as shown in Fig. 8 (b), with a diameter of 144mm x height of 153mm.
  • a cylindrical honeycomb structure was obtained.
  • a honeycomb structure shown in FIG. 8C was obtained in the same manner as in Example 1 except that the plate 20 was not used. '
  • a ceramic non-expandable mat was wound as a gripping material around the outer periphery of the honeycomb structure obtained in Example 1 and Comparative Example 1, and pressed into a SUS 409 can for canning.
  • the combustion gas containing soot (hereinafter referred to as soot) generated by the combustion of diesel fuel light oil flows in from the lower end surface of the honeycomb structure, and flows out from the upper end surface, so that the soot is discharged. Is trapped in the honeycomb structure, and then allowed to cool to room temperature, and then the soot is burned by flowing a combustion gas containing a certain percentage of oxygen at a temperature of 600 from the lower end surface of the honeycomb structure.
  • a filter regeneration test for removal was performed.
  • the honeycomb structure of the present invention since the heat capacity of the outer peripheral side portion of the honeycomb segment constituting the honeycomb structure is larger than the heat capacity of the central side portion, the temperature rise during use is suppressed, and the thermal stress is reduced. The durability against the has been improved.

Description

明 細 書
八二カム構造体 技術分野
本発明は、 内燃機関等の熱機関又はボイラ一等の燃焼装置の排気ガス浄化装 置や、 液体燃料又は気体燃料の改質装置等に用いられるハニカム構造体に関し、 特に使用時の温度上昇が小さく、 クラックが発生しにくいハニカム構造体に関す る。 背景技術
従来、 内燃機関等の熱機関又はボイラー等の燃焼装置の排気ガス浄化装置や 、 液体燃料又は気体燃料の改質装置等に、 ハニカム構造体が用いられている。 ま た、 ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのような含塵流体中に含まれる 粒子状物質を捕集除去するために、 ハニカム構造体を用いることが知られている このような目的で使用されるハニカム構造体は、 排気ガスの急激な温度変化や 局所的な発熱にさらされて内部に不均一な温度分布が生じやすく、 それが原因で クラックが発生する等の問題があった。 特にディ一ゼルエンジンの排気中の粒子 状物質を捕集するフィルタ一として用いられる場合には、 溜まったカーボン微粒 子を燃焼させて除去し再生することが必要であり、 この際に局所的な高温ィヒが避 けられないため、 大きな熱応力が発生し易く、 クラックが発生し易かった。 また、 使用目的によりハニカム構造体が大型化し、 そのため複数のハニカムセ グメントを接合することにより、 ハニカム構造体を作成することが知られている 。 この場合も、 発生する熱応力を低減させる工夫が必要である。
熱応力を低減する方策として、 従来、 例えば、 米国特許第 4 3 3 5 7 8 3号公 報には、 多数のハニカム体を不連続な接合材で接合する八二カム構造体の製造方 法が開示されている。 また、 特公昭 6 1— 5 1 2 4 0号公報には、 セラミック材 料よりなるハニカム構造のマトリックスセグメントを押出し成形し、 焼成後その 外周側部分を加工して平滑にした後、 その接合部に焼成後の鉱物組成がマトリッ クスセグメントと実質的に同じで、 かつ熱膨脹率の差が 8 0 0 °Cにおいて 0 . 1 %以下となるセラミック接合材を塗布し、 焼成する耐熱衝撃性回転蓄熱式が提案 されている。 また、 1 9 8 6年の S AE論文 8 6 0 0 0 8には、 コージエライト のハニカム部材を同じくコージェライトセメントで接合したセラミックハニカム フィルターが開示されており、 その中で接合部が不連続である接合方法が開示さ れている。 さらに特開平 8— 2 8 2 4 6号公報には、 ハニカムセラミック部材を 少なくとも三次元的に交錯する無機繊維、 無機バインダー、 有機バインダー及び 無機粒子からなる弹性質シール材で接着したセラミックハニカムフィルターが開 示されている。
しかしながら、 排ガス規制の更なる強化やエンジンの高性能化等のため、 ェン ジン燃焼条件の改善、 触媒浄ィ匕性能の向上を狙いとして、 排気ガス温度が年々上 昇してきており、 ハニカム担体に要求される耐熱衝搫性も厳しくなってきている 。 従って、 上述のようなハニカム構造体であっても、 再生時における発熱がより 大きくなると、 接合材ゃ接合面にクラック等が生じるなどの可能性が考えられる また、 隔壁を厚くすることによりハニカム構造体の強度は向上するが、 圧力損 失が大きくなりエンジン性能等の機能を損なうこととなる。 そこで特公昭 5 4— 1 1 0 1 8 9号公報において、 ハニカム担体の横断面中心方向へ隔壁厚さを規則 的に薄くした構造が提案されており、 さらに、 特開^ 5 4— 1 5 0 4 0 6号公報 又は特開昭 5 5 - 1 4 7 1 5 4号公報において、 ハニカム構造体の外周側部分の セル隔壁を内部のセル隔壁よりも厚くした構造が提案されている。 しかし、 この 様なハニカム構造体は外部からの応力に対する強度は強くなるが、 使用時におい て特に中心部が高温になるような場合の熱応力に対しては充分な耐久性があると は言えない。 また、 これらの文献には複数のセグメントを接合したハニカム構造 体の各ハニカムセグメント、 特に内部に位置するハニカムセグメントの隔壁や外 周壁について何ら開示していない。
本発明の目的は、 圧力損失の増加や浄化性能等の機能の低下を抑制しつつ、 使用時における温度上昇を抑制し熱応力によるクラックに対する耐久性がさらに 改良されたハエカム構造体を提供することにある。 発明の開示
本発明は、 隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔を有するハ 二カム構造からなる複数のハニカムセグメントが、 該ハニカムセグメントの軸方 向と平行な面で接合され一体化されてなるハニカム構造体であって、 前記ハニカ 厶セグメントの外周側部分における単位体積当たりの熱容量が、 前記八二カムセ グメントの中央側部分における単位体積当たりの熱容量よりも大きいハニカムセ グメントを含むことを特徴とするハニカム構造体を提供するものである。
本発明において、 上記のようなハニカムセグメントが八二カム構造体の最外周 面を構成しないハニカムセグメントであることが好ましい。 また、 ハニカムセグ メントの外周側部分における単位体積当たりの熱容量が、 該ハニカムセグメント の中央側部分における単位体積当たりの熱容量の 1 . 0 5倍以上、 2. 5倍以下 であることが好ましい。 更に、 該外周側部分が該ハニカムセグメントの断面積の 8 0 %以下の面積を占める部分であることが好ましい。 また、 八二カムセグメン トの外周面にプレート、 好ましくは該外周面の表面積 X 5 mm以下の体積を有す るプレートを設けることも好ましい。 さらに該プレートの軸方向の中心が、 ハニ カムセグメントの軸方向の中心よりも被処理流体出口端面側に近く位置すること が好ましい。 また、 ハニカムセグメントの外周側部分における隔壁の平均厚さが 該ハニ力ムセグメントの中央側部分における隔壁の平均厚さよりも厚いことも好 ましく、 ハニカムセグメントの外周壁の平均厚さが、 隔壁の平均厚さよりも厚い こともまた好ましい。 さらに、 ハニカムセグメントの軸方向に対する垂直断面上 において、 隔壁の一部又は全部が、 外周壁との接点位置から内部側へ向かって傾 斜的に厚さが薄くなつていることも好ましく、 該隔壁の外周壁との接点位置にお ける厚さが前記隔壁の最も薄い部分の厚さの 2 . 5倍以内であることがさらに好 ましい。 また、 外周側部分における隔壁同士の交点及び前記隔壁と外周壁との接 点の一部又は全部の曲率半径が、 中央側部分における隔壁同士の交点の曲率半径 よりも大きいこと、 好ましくは 3倍〜 1 0倍であることも好ましい。 図面の簡単な説明 図 1 (a) 及び図 1 (b) は、 本発明に係るハニカム構造体の一形態を示す模 式図であり、 図 1 (a) は斜視図、 図 1 (b) は断面模式図である。
図 2 (a) 、 図 2 (b) 及び図 2 (c) は、 本発明に係る八二カムセグメント の一形態を示す模式図であり、 図 2 (a) は斜視図、 図 2 (b) 及び図 2 (c) は断面模式図である。
図 3 (a) 及び図 3 (b) は、 本発明に係るハニカムセグメントの一形態を示 す模式図であり、 図 3 (a) は断面図、 図 3 (b) は側面図である。
図 4 (a) 及び図 4 (b) は、 各々本発明の一形態を示すハニカムセグメント 断面の部分模式図である。
図 5は、 本発明の一形態を示すハニカムセグメント断面の部分模式図である。 図 6は、 本発明の一形態を示すハニカムセグメント断面の部分模式図である。 図 7 (a) は、 本発明に係るハニカムセグメントの一形態を示す断面の部分模 式図であり、 図 7 (b) 〜図 7 (e) は隔壁の交点の拡大図である。
図 8 (a) は、 実施例 1で作成したハニカムセグメントの斜視図、 図 8 (b) はハニカム構造体の断面模式図、 図 8 (c) は比較例 1で作成したハニカム構造 体の断面模式図である。
図 9は、 実施例におけるスート再生時の最高温度を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面に従って、 本発明の八二カム構造体の内容を詳細に説明するが、 本 発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 なお、 以下において断面とは 、 特に断りのない限り軸方向 （X方向） に対する垂直断面を意味する。
本発明の八二カム構造体は図 1 (a) 、 図 1 (b) 及び図 2 (a) 〜図 2 (c ) に示される様に隔壁 10により仕切られた軸方向 （X方向） に貫通する多数の 流通孔 12を有するハニカム構造からなる複数のハニカムセグメント 2が、 該ハ 二カムセグメント 2の軸方向 （X方向） と平行な面 （外周面 4) で接合され一体 化されてなるハニカム構造体 1である。 なお、 図 1 (a) 、 図 1 (b) 及び図 2 (a) 〜図 2 (c) において、 一部のハニカムセグメントのみに隔壁 10及び流 通孔 12を表しているが、 総てのハニカムセグメントが同様の隔壁 10及び流通 孔 12を有していることはいうまでもない。
本発明の重要な特徴は、 八二カムセグメント 2の外周側部分 6における単位体 積当たりの熱容量が、 ハニカムセグメント 2の中央側部分 8における単位体積当 たりの熱容量よりも大きい、 好ましくは 1. 05倍以上、 2. 5倍以下であるハ 二カムセグメント 2を、 ハニカム構造体 1が含むことである。 この様な構成とす ることにより、 圧力損失の増大や、 浄化性能等の機能をあまり損なうことなくハ 二カム構造体 1の温度上昇を抑え、 八二カム構造体 1の破損を防止することがで きる。 中央側部分 8は図 2 (b) に示されるように、 八二カムセグメント 2の断 面上の中心点 30を中心として外周面 4の断面形状の相似形で囲まれた部分、 あ るいは図 2 (c) に示されるように円で囲まれた部分であって、 好ましくはハニ カムセグメント 2の断面積の 20%以上、 90%以下、 さらに好ましくは 40% 以上、 80%以下、 さらにより好ましくは 50%以上、 70%以下の面積を占め る部分である。 外周側部分 6の熱容量又は断面積が大きすぎると、 全体の熱容量 が大きくなりすぎ、 浄化性能等の機能を損ない好ましくない。 また、 これらが小 さすぎると本発明の効果が十分に得られない。 外周側部分 6はハニカムセグメン ト 2の中央側部分 8の外側であって中央側部分以外の部分であり、 好ましくは八 二カムセグメント 2の断面積の 10%以上、 80%以下、 さらに好ましくは 20 %以上 60%以下、 さらにより好ましくは 30%以上、 50%以下の面積を占め る部分である。 また、 本発明において、 単位体積当たりの熱容量とは、 流通孔 1 2を含めた体積を基準とする熱容量を意味する。
ハニカムセグメント 2の外周側部分 6の熱容量を中央側部分 8の熱容量よりも 大きくするためには、 例えば図 3 (a) 及び図 3 (b) に示されるように、 ハニ カムセグメント 2における外周面 4の一部又は全部にプレート 20を設けること が好ましい。 この場合は該プレートもハニカムセグメント 2の外周側部分 6の一 部となる。 プレート 20は、 プレー卜 20を設置する各外周面 4の表面積 X 5 m m以下の体積を有することが好ましい。 プレート 20の体積が大きすぎるとハニ カムセグメント 2間の厚さが厚すぎ圧力損失が増大し好ましくない。 プレート 2 0を外周面 4の一部に設ける場合は図 3 (b) に示されるように、 プレート 20 の軸方向 （X方向） の中心 22が、 八二カムセグメント本体 21の軸方向 （X方 向） の中心 2 4よりも被処理流体出口端面 2 6側に近く位置することが好ましい 。 この様に構成することにより、 より温度が上昇しやすいハニカム構造体の出口 側の温度上昇を効果的に抑えることができる。
本発明の好ましい他の実施形態は、 図 4 ( a) 、 図 4 ( b) に示されるように 、 外周側部分 6における隔壁 1 0 aの一部又は全部の厚さを中央側部分 8におけ る隔壁 1 0 bの厚さよりも厚くすることにより外周側部分 6における隔壁 1 0 a の平均厚さが中央側部分 8における隔壁 1 0 bの平均厚さより厚くなるように構 成することである。 外周側部分 6における隔壁 1 0 aの一部を厚くする場合は、 図 4 (b ) に示されるように最も外側の流通孔 1 2を仕切る隔壁 1 0 aを厚くす ることが好ましく、 さらにその内側の流通孔 1 2を仕切る隔壁 1 0 aを順次厚く することが好ましい。 外周側部分 6における隔壁 1 0 aの平均厚さは中央側部分 8における隔壁 1 0 bの平均厚さの 2 . 5倍以内であることが好ましい。 外周側 部分 6における隔壁 1 0 aの厚さが厚すぎると圧力損失が増大しすぎ、 エンジン 性能等を損ない好ましくない。
本発明のその他の好ましい形態は、 図 5に示されるように、 ハニカムセグメン ト 2の外周壁 1 4の平均厚さが隔壁 1 0の平均厚さよりも厚い構成とすることで ある。 外周壁 1 4の平均厚さは、 隔壁 1 0の平均厚さの 1 . 5倍〜 5倍であるこ とが好ましい。 外周壁 1 4の平均厚さが厚すぎると圧力損失が増大しすぎ、 ェン ジン性能等を損ない好ましくなく、 これが薄すぎると本発明の効果が十分に得ら れない。
本発明のその他の好ましい形態は、 図 6に示されるように、 ハニカムセグメン ト 2の断面において、 隔壁 1 0の一部又は全部が、 外周壁 1 4との接点 3 2の位 置から内部側へ向かって傾斜的に厚さを薄くしてゆく構成とすることであり、 さ らに好ましくは最も外側の流通孔 1 2から内部側に向かって 2番目〜 1 0番目の 流通孔 1 2を仕切る隔壁 1 0まで順次隔壁 1 0の厚さを薄くすることである。 こ こで、 傾、斜的に厚さを薄くするとは、 外側の流通孔 1 2を仕切る隔壁 1 0の平均 厚さよりも 1つ内側の流通孔 1 2を仕切る隔壁 1 0の平均厚さを薄くすることを 意味し、 例えば図 6に示されるように連続的に厚さを変化させても良く、 1つの 流通孔 1 2を仕切る隔壁 1 0毎に厚さを変化させても良い。 この場合、 外周壁 1 4との接点 32の位置における隔壁の厚さが最も厚くなるが、 その厚さは隔壁 1 0の最薄部の 2. 5倍以内であることが好ましい。 この厚さが厚すぎると圧力損 失が増大しすぎ、 エンジン性能等を損ない好ましくない。
本発明の他の好ましい形態は、 図 7 (a) 、 図 7 (b) 、 図 7 (c) 、 図 7 ( d) に示されるように、 八二カムセグメントの断面において、 外周側部分 6の隔 壁 10 a同士の交点 16 aにおける曲率半径: 16 a及び隔壁 10 aと外周壁 1 4との接点、 32における曲率半径 R 32 aの一部又は全部の大きさが、 中央側部 分 8の隔壁 1 Obの交点 16 bにおける曲率半径 Rl 6 bよりも大きい構成とす ることである。 この構成とすることにより圧力損失の低下をより抑えつつ熱容量 を増やすことができる。 曲率半径 R 16 a及び 又は R 32 aは、 好ましくは R 16 bの 2倍〜 10倍、 さらに好ましくは 3倍〜 5倍である。 曲率半径が大きす ぎると流通孔断面が小さくなりすぎ圧力損失が大きくなり好ましくなく、 曲率半 径の倍率が小さすぎると熱容量を増加させる効果が得られず好ましくない。 また 、 隔壁 10の交点の断面が図 7 (e) に示されるような円形とすることもでき、 この場合の外周側部分 6の隔壁 10 aの交点 16 aにおける円形部分の半径 R 1 6 aの大きさは、 中央側部分 8の隔壁 1 Obの交点 16bにおける円形部分の半 径 R16 bの 1. 5倍〜 5倍であることが好ましい。
本発明のハニカム構造体 1は、 上記のようなハニカムセグメント 2を含む複数 のハニカムセグメント 2を一体化させることにより構成されるが、 その嚓に総て のハニカムセグメントを上記のような本発明の特徴を備えるハニカムセグメント としても良く、 一部のハニカムセグメントを上記のような本発明の特徴を備える ハニカムセグメントとしても良い。 一部のハニカムセグメントを上記のような本 発明の特徵を備えるハニカムセグメントとする場合には、 ハニカム構造体 1の最 外周面 3を構成しないハニカムセグメント （図 1 (b) における 2 a) を上記の ような本発明の特徴を備えるハニカムセグメントとすることが好ましい。 この様 な構成とすることにより、 八二カム構造体 1の中央側部分の温度上昇を防止する ことができ、 熱応力によるハニカム構造体の割れをより効果的に防止することが できる。
本発明において、 ハニカムセグメント 2の隔壁 10の厚さは、 50〜2000 mの範囲であることが好ましい。 隔壁の厚さが 5 0 m未満になると、 ハニカ ムセグメントとしての強度が不足し、 2 0 0 0 mを超えると、 ハニカムセグメ ントの有効 G S Aが低下するとともに、 ガスが流れる場合の圧力損失が大きくな る。
本発明の八二カムセグメント 2の流通孔 1 2の断面形状 （セル形状） は製作上 の観点から、 三角形、 四角形、 六角形及びコルゲート形状のうちのいずれかであ ることが好ましい。 なお、 図 1 ( a ) 、 図 1 ( b ) には、 一部のハニカムセグメ ント 2にのみ隔壁 1 0と流通？し 1 2が示されているが、 実際には総てのハニカム セグメントに隔壁 1 0と流通孔 1 2が存在する。
隔壁により形成されるセルのセル密度、 即ちセグメント 2の断面上における単 位面積当たりの流通孔 1 2 (セル） の数は、 6〜2 0 0 0セル/平方インチ （0 . 9〜3 1 1セル Z c m2) が好ましく、 5 0〜4 0 0セル/"平方インチ （7 . 8〜6 2セル Z c m2) がさらに好ましい。 セル密度が 6セル Z平方インチ ( 0 • 9セル Z c m2) 未満になると、 ハニカムセグメントとしての強度及び有効 S A (幾何学的表面積) が不足し、 2 0 0 0セル/平方ィンチ ( 3 1 1セル/ c m2) を超えると、 ガスが流れる場合の圧力損失が大きくなる。
ハニカムセグメント 2の断面形状に特に制限はないが、 四角形状を基本形状と して、 ハニカム構造体 1の最外周面 3を構成するハニカムセグメント 2 bの形状 をハニカム構造体の形状に合わせることが好ましい。 また、 各ハニカムセグメン 卜 2を扇形状の断面形状とすることもできる。
本発明において、 ハニカムセグメント 2の主成分は、 強度、 耐熱性等の観点か ら、 コ一ジエライト、 ムライト、 アルミナ、 スピネル、 炭化珪素、 窒化珪素、 リ チウムアルミニウムシリゲート、 チタン酸アルミニウム及びこれらの組み合わせ よりなる群から選ばれる少なくとも 1種のセラミックス、 F e— C r— A 1系金 属、 又は金属 S iと S i Cからなることが好ましいが、 熱伝導率の高い炭化珪素 は、 放熱しやすいという点で特に好ましい。 ここで、 「主成分」 とは、 ハニカム セグメント 2の 8 0質量％以上を構成することを意味する。
また、 本発明において、 ハニカムセグメント及び接合材が金属 S iと S i Cか らなる場合、 ハニカムセグメントの S ( S i + S i C) で規定される S i含 有量が 5〜 5 0質量％であることも好ましく、 1 0〜4 0質量％であることがさ らに好ましい。 5質量％未満では S i添加の効果がなく、 5 0質量％を超えると S i Cの特徴である耐熱性、 高熱伝導性の効果が得られないからである。
この場合、 接合材の S \ / ( S i + S i C) で規定される S i含有量が、 接合 されるハニカムセグメントと同等かそれより多く、 かつ 1 0〜8 0質量％である ことが望ましい。 S i含有量が八二カムセグメントに比べて同等未満では接合強 度が保てず、 8 0質量％を超えると、 高温での耐酸化性が不十分となる。
本発明において、 プレート 2 0の主成分は比熱の大きい成分であることが好ま しく、 上述のハニカムセグメント 2の主成分と同様、 コ一ジエライト、 ムライト 、 アルミナ、 スピネル、 炭化珪素、 窒化珪素、 リチウムアルミニウムシリゲート 、 チタン酸アルミニウム及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なく とも 1種のセラミックス、 F e—C r — A 1系金属、 又は金属 S iと S i Cから なることが好ましい。
ハニカムセグメントを一体化させるためには、 例えば接合材により接合するこ とが好ましいが、 接合材の主成分は、 前述のハニカムセグメントの主成分として 好ましい材料の中から選ぶことができる。
本発明の八二カム構造体を、 触媒担体として内燃機関等の熱機関若しくはボイ ラー等の燃焼装置の排気ガスの浄化、 又は液体燃料若しくは気体燃料の改質に用 いようとする場合、 ハニカム構造体に触媒、 例えば触媒能を有する金属を担持さ せることが好ましい。 触媒能を有する金属の代表的なものとしては、 P t、 P d 、 R hが挙げられ、 これらのうちの少なくとも 1種をハニカム構造体に担持させ ることが好ましい。
一方、 本発明のハニカム構造体を、 ディーゼルエンジン用パティキュレートフ ィルターのような、 含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集除去するためのフィ ルターに用いようとする場合、 個々のハニカムセグメントは、 流通孔の隔壁が濾 過能を有し、 所定の流通孔については一方の端部を封じ、 残余の流通孔について は他方の端部を封じてなる構造を有するものとすることが好ましい。
このようなハニカムセグメントから構成されるハニカム構造体の一端面より含 塵流体を通気させると、 含塵流体は、 当該一端面側の端部が封じられていない流 通孔よりハニカム構造体内部に流入し、 濾過能を有する多孔質の隔壁を通過して 、 ハニカム構造体の他端面側が封じられていない他の流通孔に入る。 そして、 こ の隔壁を通過する際に含塵流体中の粒子状物質が隔壁に捕捉され、 粒子状物質を 除去された浄化後の流体がハニカム構造体の他端面より排出される。
なお本発明のハニカム構造体をフィルタ一として用いる場合、 捕捉された粒子 状物質が隔壁上に堆積してくると、 目詰まりを起こしてフィルタ一としての機能 が低下するので、 定期的にヒーター等の加熱手段でハニカム構造体を加熱するこ とにより、 粒子状物質を燃焼除去し、 フィルター機能を再生させるようにする。 この再生時の粒子状物質の燃焼を促進するために、 ハニカム構造体に上記のよう な触媒を担持させてもよい。
次に本発明のハニカム構造体の製造方法について説明するが、 本発明のハニカ ム構造体の製造方法はこれらに限定されるものではない。
八二カムセグメントの原料粉末として、 前述の好適な材料、 例えば炭化珪素粉 末を使用し、 これにバインダー、 例えばメチルセルロース及びヒドロキシプロボ キシルメチルセルロースを添加し、 さらに界面活性剤及び水を添加し、 可塑性の 坏土を作製する。 この坏土を押出成形により、 例えば図 2 ( a ) 〜図 2 ( c ) 、 図 4 ( a ) 〜図 7 ( e ) に示されるようなハニカムセグメントを成形する。 これら複数のハニカムセグメントを、 例えばマイクロ波及び熱風で乾燥後、 図 2 ( a ) のハニカムセグメントの外周面 4に、 例えば坏土と同じ組成の接合材を 塗布し、 各ハニカムセグメントを接合することにより、 一体に組立てた後、 乾燥 する。 得られた組立後の乾燥体を、 例えば N2雰囲気中で加熱脱脂し、 その後 A r等の不活性雰囲気中で焼成することにより本発明の八二カム構造体を得ること ができる。
本発明において、 ハニカムセグメントを接合する方法としては、 上述のように 外周面 4に接合材を直接塗布する方法の他、 接合材で形成した所定の厚みのプレ —ト 2 0を使用し、 ハニカムセグメン 1、とハニカムセグメントを該プレートと接 合材により接合しても良い。
流通孔のいずれかの端面が封じられたハニカム構造体は、 上記の方法でハニカ ム構造体を製造した後、 ハニカムセグメントと同様の原料で端面を互い違いに封 じることにより製造することができる。
この様にして製造されたハニカム構造体に触媒を担持させる方法は、 当業者が 通常行う方法でよく、 例えば触媒スラリーをゥォッシュコートして乾燥、 焼成す ることにより触媒を担持させることができる。
以下、 本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、 本発明はこれらの 実施例に限定されるものではない。
(実施例 1 )
原料として、 S i C粉 80質量％及び及び金属 S i粉 20質量％の混合粉末を 使用し、 これにメチルセルロース及びヒドロキシプロボキシルメチルセルロース 、 界面活性剤及び水を添加して、 可塑性の坏土を作製した。 この坏土を押出成形 することにより隔壁の厚さが 0. 30mm、 セル密度が 300セル/平方インチ (46. 50セル/ cm2) 、 一辺の長さが 55mmの四角柱状ハニカムセグメ ント 2を成形し、 マイクロ波及び熱風で乾燥した。 さらに、 上記ハニカムセグメ ントと同様の原料を含むスラリーにより、 成形したハニカムセグメントの流通孔 を、 隣接する流通孔が互いに反対側の端面で封じられるように、 互い違いに封じ た。
上記八二カムセグメントと同材料で、 16mmX60mmX2. 5mmの寸法 のプレート 20を上記と同様に作成し、 接合材 28としてハニカムセグメントと 同材料で粘性を低くしたものを用いて図 8 (a) に示すようにハニカムセグメン ト 2の外周面 4に貼り付けた後、 乾燥し、 N2雰囲気中約 400°Cで脱脂し、 そ の後 A r不活性雰囲気中で約 15501で焼成してハニカムセグメントを得た。 八二カムセグメント 2同士をセラミックファイバー、 セラミック粉、 有機及び無 機のバインダーの混合物を用いて接合し、 加工することで図 8 (b) の断面形状 を有し、 直径 144mmx高さ 153mm、 の円柱状ハニカム構造体を得た。
(比較例 1 )
プレート 20を用いなかったこと以外は実施例 1と同様の方法で図 8 (c) に 示されるハニカム構造体を得た。 '
実施例 1及び比較例 1で得られたハニカム構造体の外周部に把持材としてセラ ミック製無膨張マットを巻き、 SUS 409製のキヤニング用缶体に押し込んで キヤニング構造体とした後、 ディーゼル燃料軽油の燃焼により発生させたすす （ 以降スートと称する） を含む燃焼ガスを、 ハニカム構造体の下端面より流入させ 、 上端面より流出させることにより、 ス一トをハ二カム構造体内に捕集し、 次に 一旦室温まで放冷した後、 ハニカム構造体の下端面より 6 5 0 で一定割合の酸 素を含む燃焼ガスを流入させることにより、 スートを燃焼除去するフィルタ一再 生試験を実施した。 捕集スート量を 1 0、 1 2、 1 4、 1 6、 1 8 g/ 1 (リツ トル） 堆積させた場合の、 フィルター再生試験後の八二カム構造体のクラック発 生の有無が目視で確認された。 その結果を表 1に示す。 また、 スート堆積量が 1 2 g / 1における燃焼試験時の最高温度を測定した。 その結果を図 9に示す。 表 1より実施例 1で得られたハニカム構造体は比較例 1で得られた従来の八二カム 構造体に比べて破損しない限界のス一ト堆積量が増加したことが判り、 また図 9 から最高温度も低くなつたことが判る。
(表 1 )
Figure imgf000014_0001
産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明のハニカム構造体は、 ハニカム構造体を構成する ハニカムセグメントの外周側部分の熱容量を中央側部分の熱容量よりも大きくし たので使用時の温度上昇が抑えられ熱応力に対する耐久性が向上した。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔を有する八二カム構 造からなる複数のハニカムセグメントが、 該八ニカムセグメントの軸方向と平行 な面で接合され一体化されてなるハニカム構造体であって、 前記八二カムセグメ ントの外周側部分における単位体積当たりの熱容量が、 前記八二カムセグメント の中央側部分における単位体積当たりの熱容量よりも大きいハニカムセグメント を含むことを特徴とするハニカム構造体。
2 . 前記ハニカムセグメントが、 前記ハニカム構造体の最外周面を構成しない ハニカムセグメントであることを特徴とする請求項: Lに記載のハニカム構造体。
3 . 前記ハニカムセグメントの外周側部分における単位体積当たりの熱容量が 、 前記八二カムセグメントの中央側部分における単位体積当たりの熱容量の 1 .
0 5倍以上、 2 . 5倍以下であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の八二 カム構造体。
4. ハニカムセグメントの外周側部分が、 前記ハニカムセグメントの断面積の 8 0 %以下の面積を占める部分であることを特徴とする請求項 1乃至 3の何れか 1項に記載の Λ二カム構造体。
5 . ハニカムセグメントの外周面にプレ一トを設けてなることを特徴とする請 求項 1乃至 4の何れか 1項に記載のハニカム構造体。
6 . 前記プレートが、 前記プレートが設けられた外周面の表面積 X 5 mm以下 の体積を有することを特徴とする請求項 5に記載のハニカム構造体。
7 . プレートの前記軸方向の中心が、 八二カムセグメントの前記軸方向の中心 よりも前記ハニカムセグメントの被処理流体出口端面側に近く位置することを特 徴とする請求項 5又は 6に記載のハニカム構造体。
8 . ハニカムセグメントの外周側部分における隔壁の平均厚さが前記ハニカム セグメントの中央側部分における隔壁の平均厚さよりも厚いことを特徴とする請 求項 1乃至 7の何れか 1項に記載のハニカム構造体。
9 . ハニカムセグメントの外周壁の平均厚さが、 隔壁の平均厚さよりも厚いこ とを特徴とする請求項 1乃至 8の何れか 1項に記載のハニカム構造体。
1 0 . ハニカムセグメントの前記軸方向に対する垂直断面上において、 ハニカ ムセグメントの隔壁の一部又は全部が、 外周壁との接点位置から内部側へ向かつ て傾斜的に厚さが薄くなっていることを特徴とする請求項 1乃至 9の何れか 1項 に記載の八二カム構造体。
1 1 . 前記隔壁の前記外周壁との接点位置における厚さが前記隔壁の最も薄い 部分の厚さの 2 . 5倍以内であることを特徴とする請求項 1 0に記載の八二カム 構造体。
1 2 . ハニカムセグメントの前記軸方向に対する垂直断面上において、 外周側 部分における隔壁同士の交点及び前記隔壁と外周壁との接点の一部又は全部の曲 率半径が、 中央側部分における隔壁同士の交点の曲率半径よりも大きいことを特 徵とする請求項 1乃至 1 1の何れか 1項に記載のハニカム構造体。
1 3 . ハニカムセグメントの主成分が、 コージエライト、 ムライト、 アルミナ 、 スピネル、 炭化珪素、 窒化珪素、 リチウムアルミニウムシリケ一ト、 チタン酸 アルミニウム及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも 1種の セラミックス、 F e— C r— A 1系金属、 又は金属 S iと S i Cからなることを 特徴とする請求項 1乃至 1 2の何れか 1項に記載のハニカム構造体。
1 4. ハニカムセグメントが、 触媒を担持していることを特徵とする請求項 1 乃至 1 3の何れか 1項に記載のハニカム構造体。
1 5 . 前記触媒が、 P t、 P d及び R hのうちの少なくとも 1種であることを 特徴とする請求項 1 4に記載の八二カム構造体。
1 6 . ハニカムセグメントの前記流通孔の断面形状が、 三角形、 四角形、 六角 形及ぴコフレゲート形状のうちの何れかであることを特徴とする請求項 1乃至 1 5 の何れか 1項に記載のハニカム構造体。
1 7 . ハニカムセグメントが、 流通孔の隔壁が濾過能を有し、 所定の流通孔に ついては一方の端部を封じ、 残余の流通孔については他方の端部を封じてなる構 造を有することを特徴とする請求項 1乃至 1 6の何れか 1項に記載のハニカム構 造体。
1 8 . 含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集除去するフィルタ一として用い られることを特徴とする請求項 1 7に記載のハニカム構造体。
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