WO2003076774A1

WO2003076774A1 - Corps structural alveolaire et corps structural d'enveloppement stockant le corps structural alveolaire

Info

Publication number: WO2003076774A1
Application number: PCT/JP2003/002737
Authority: WO
Inventors: Shinichi Miwa
Original assignee: Ngk Insulators, Ltd.
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2003-09-18
Also published as: EP1489278A4; EP1489278A1; US7273649B2; JP2003262118A; KR100626194B1; DE60308158T2; KR20040097150A; JP3999001B2; AU2003211833A1; US20050095395A1; DE60308158D1; EP1489278B1; PL373725A1

Description

明細書

ハニカム構造体及びそれを収納してなるキヤニング構造体技術分野

本発明は、ハニカム構造体、及びそれを収納してなるキヤニング構造体に関する。背景技術

最近の排ガス規制強化に伴い、エンジン自体からのハイド口カーボン類（H C ) 、一酸化炭素（C O) 、窒素酸化物（N O_x) などの有害物質の排出量を低減' する改良がなされている一方、現在の主流となっている三元触媒の方の改良も進み、両方の効果で有害物質の排出量は低減している。

しかしながら、このような排ガス規制強化に伴う改良が進むにつれて、ェンジン運転走行状態の全般にわたって排出物が低減する一方、エンジンの始動直後に排出される有害物質の量がクローズアップされてきた。例えば、米国の規制走行サイクルである F T P— 7 5サイクルにおいては、エンジン始動直後の 1 4 0秒間の B a g— 1モードで全走行サイクルで排出される総排出量の 6 0〜8 0 %が排出されている。これは、特にエンジン始動直後（B a g— Ι Α) では排気ガス温度が低いために触媒が充分に活性化せず、有害物質が浄化されずに触媒を通過してしまうためであった。

このため、エンジン始動直後の触媒の温度を早く上昇させるために、触媒の位置をできる限りエンジンに近づけて排気ガス温度の高い場所に触媒を置いたり、触媒自体の熱容量を下げるために、セル隔壁を薄くしたり、早く排ガスの熱を吸収し且つ触媒と排ガスの接触面積を増やすために担体のセル密度を増やしたりする工夫が行われている。

なお、触媒としては、セル構造体のひとつであるセラミック製ハニカム構造体のセル隔壁表面に高表面積を有する微細孔構造の _r一アルミナを担持し、そのァルミナに触媒成分である白金、パラジウム、 π:ジゥム等の貴金属を担持したものが一般的に使用されている。更にこれらの貴金属にセリアゃジルコニァなどを加えて用いることにより、排気ガス中の酸素を貯蔵 ·脱離している。これらの貴金属ゃ酸素貯蔵物質は、担体の多孔質なセル隔壁（リブ）表面に担持されているァ —アルミナ層の細孔内に分散して存在している。

ハニカム構造体は、通常、ステンレス等の金属製の容器内に把持した状態で収納（キヤニング）され使用される。また、このハニカム構造体の両端面を市松模様状となるように交互に目封じしたハニカムフィルタ一はディーゼルエンジン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のフィルタ一（以下、「D P F」とも記す。）としても好適に用いられており、触媒を担持した前述のハニカム構造体の場合と同様、キヤニングした後、所定の場所へと取り付けられる。

キヤニングに際しては、被処理流体がハニカム構造体を構成するセル内部を通過するべく、容器と八二カム構造体の外周面との間隙に適当な圧縮弾性材料が配設され、適度な圧縮面圧が付与される。関連する従来技術としては、例えばバ一ミキユラィトを含んだ加熱膨張性材料のマツトでハ二カム構造体を把持して金属容器内に収納する方法等を挙げることができる（米国特許第 5 , 2 0 7 , 9 8 9 号公報、同第 5， 3 8 5 , 8 7 3号公報参照）。

しかしながら、前記米国特許第 5 , 2 0 7 , 9 8 9号公報、同第 5 , 3 8 5 , 8 7 3号公報に記載の方法の場合、加熱膨張により圧縮面圧が急激に増大するため、薄壁化したハニカム構造体では構造体強度が低く、急増した圧縮面圧が構造体強度（ァイソスタティック強度）を上回る事態が生じ易くハニカム構造体が破損する可能性が高くなる。また、加熱膨張性マットは約 8 0 0 °Cから急激に圧縮特性が劣化し始めるため、約 1 0 0 0 °Cになると圧縮面圧がなくなり、ハニカム構造体を把持できなくなる。

これに対して、バ一ミキユラィトを含まない非加熱膨張性材料のマツ卜を用いる場合（米国特許第 5 , 5 8 0 , 5 3 2号公報、同第 2 , 7 9 8 , 8 7 1号公報参照）、温度上昇に伴う面圧変動が非常に小さく、 1 0 0 0 °Cでも面圧がほとんど低下せず、ハニカム構造体を把持することが可能である。

従来は、加熱膨張性マットの代わりに非加熱膨張性マットを用いることで、薄壁化したハニカム構造体等の把持を行っていたが、把持材たるマツトをハ二カム構造体の周囲に巻いてから、金属容器内にキヤニングした場合、マットの合わせ部でズレが起こり易く面圧が高くなり易い。また、マットを巻いた八二カム構造体を金属容器内に押し込む際にはマツトが押し込み方向にズレ込むので、マツトにしわが寄り易く、その部位でやはり面圧が高くなり易い。このため、ハニカム構造体外周面に作用する圧縮面圧分布が不均一となる。部分的に高くなつた圧縮面圧がハニカム構造体のアイソスタティック強度を上回るとセル構造体が破損してしまう。また、面圧分布が不均一なため、実使用中におけるエンジン振動ゃ排ガス圧力などでセル構造体がずれ易くなる。

なお、ハニカム構造体の「ァイソスタティック強度」とは、社団法人自動車技術会発行の自動車規格 J A S O規格 M 5 0 5 - 8 7で規定されている「アイソスタティック破壊強度試験」で測定する値のことをいう。具体的には、ゴムの筒状容器にセル構造体である担体を入れてアルミ製板で蓋をし、水中で等方加圧圧縮を行う試験であり、コンバーターの缶体に担体が外周面把持される場合の圧縮負荷加重を模擬したものである。ァイソスタティック強度は、担体が破壊したときの加圧圧力値で示され、自動車排ガス浄化用触媒コンバータ一は、通常、担体の外周面把持によるキヤニング構造を採用している。当然のことながら担体のアイソスタティック強度はキヤニングの都合上、高い方が好ましい。

キヤニング設計時に設定した設計面圧よりも高い面圧が実際のキヤニングで発生した場合に、ハニカム構造体のアイソスタティック強度を超えるようであれば、その個所で構造体が破損してしまう危険がある。ハニカム構造体のセル隔壁厚さが薄くなり、構造体強度レベルが低くなるに従い、設計面圧を下げることが必要であるが、実際のキヤニング面圧の異常上昇を抑え、面圧の変動をできる限り小さくすることが必要になる。設計面圧と実際の面圧が等しければ狙い通りのキャニング設計が可能で理想的である。

更に、ハニカム構造体の外形精度に起因して、ハニカム構造体と金属容器間のギャップが一定でないことや、ハニカム構造体を金属容器内に収納する際の把持材のズレが原因で、ハニカム構造体の外周部に作用する圧縮圧力が均一にならず、部分的に大きな把持面圧が作用することで、八二カム構造体を破損する可能性がある。ハニカム構造体の隔壁厚さが薄くなるに従って、ハニカム構造体のアイック強度レベルが低下するので、ハニカム構造体を把持する圧縮面圧も、ハニカム構造体把持に必要な最低面圧を保持しながらできる限り低くする必要があり、圧縮面圧のレベルが低くなるに従って、面圧のバラツキを小さく、即ちょり均一な面圧分布にする必要がある。

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、金属からなる容器内に安定に把持した状態で収納されるとともに、破損 ·破壊等の不具合が生じ難いハニカム構造体、及びこのハニカム構造体を金属からなる容器内に収納してなる、特に高温条件下における耐振動性に優れたキヤニング構造体を提供することにある。発明の開示

即ち、本発明によれば、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し、炭化珪素（S i C ) 、又は炭化珪素（S i C ) を主結晶相とする複合材料からなる円筒状のハニカム構造体であって、その外周部の真円度が 1 . 0〜2 . 5 mmの範囲内であることを特徴とするハニカム構造体が提供される。

また、本発明によれば、同じく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し、炭化珪素（S i C ) 、又は炭化珪素（S i C) を主結晶相とする複合材料からなる円筒状のハニカム構造体であって、その外周部の円筒度が 1 . 0〜3 . O mmの範囲内であることを特徴とするハニカム構造体が提供される。本発明においては、炭化珪素（S i C ) を主結晶相とする複合材料の第二相が、金属珪素（S i ) 、金属酸化物、金属窒化物、金属ホウ化物、及び金属炭化物からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましく、更に、金属酸化物が、 S i 0₂、 A 1 ₂0₃、及び M g Oからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。

本発明のハニカム構造体は、自動車排ガス浄化用として用いられることが好ましく、更にディーゼル微粒子捕集用フィルタ一として用いられることが好ましい。また、本発明によれば、ハニカム構造体を金属からなる容器内に収納してなるキヤニング構造体であって、前述してきたいずれかのハニカム構造体の外周部と前記容器との間に耐熱性及びクッション性を有する圧縮弹性材料を圧縮状態で配設することにより、前記ハニカム構造体を前記容器内に把持した状態で収納してなることを特徴とするキヤエング構造体が提供される。

本発明においては、金属の熱膨張係数が 8 X I 0— ⁷〜1 3 X 1 0— ⁷であることが好ましく、また、金属がフェライト系ステンレス鋼及び/又は低熱膨張特殊金属であることも好ましい。

本発明においては、圧縮弾性材料がセラミック繊維製マツトであることが好ましく、更にはセラミック繊維製マツトが無膨張性マツトであることが好ましい。また、本発明においては容器内へのハニカム構造体の収納、及び圧縮弾性材料を介してハニカム構造体へ圧縮面圧を付与する手段が、押し込み、巻き絞め、クラムシェル、スウェージング、及び回転鍛造のうちのいずれかであることが好ましい。図面の簡単な説明

図 1は、金属容器内へのハニカム構造体の押し込み方法の一例を示す一部切り欠き説明図である。

図 2は、金属容器内へハニカム構造体を収納するための巻き絞め方法の一例を示す斜視図である。

図 3は、金属容器内へハニカム構造体を収納するためのクラムシェル方法の一例を示す斜視図である。

図 4は、金属容器内へハニカム構造体を収納するためのスウェージング方法の一例を示す流通孔方向に対する平行断面図である。

図 5は、金属容器内へハニカム構造体を収納するための回転鍛造方法の一例を示す流通孔方向に対する平行断面図である。

図 6は、高温ガス発生装置、及びこれに接続した振動発生装置を示す概略図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜、設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

本発明の第一の側面は、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し、炭化珪素（S i C) 、又は炭化珪素（S i C ) を主結晶相とする複合材料からなる円筒状のハニカム構造体であり、その外周部の真円度が 1 . 0〜2 . 5 mmの範囲内であることを特徴とするものである。以下、その詳細について説明する。

既述の通り、八二カム構造体を自動車排ガス浄化用として使用するためには、通常ステンレス等の金属製の容器内に把持した状態で収納（キヤニング）し、キャニング構造体とすることが一般的である。本発明に係るハニカム構造体は、その外周部の真円度が 1 . 0〜2 . 5 mmの範囲内であり、即ち、円筒状であるが流通孔方向に対して垂直の断面形状が真円形ではなく、若干の歪みを有する構造である。従って、キヤエング構造体として使用する場合、キヤニングの際の圧縮面圧をハニカム構造体の外周面全体ではなく、部分的に支持する構造となっている。ここで、本発明の八二カム構造体は炭化珪素（S i ：) 、又は炭化珪素（S i C) を主結晶相とする複合材料により構成されており、例えばコ一ジエライトに比して熱膨張係数が大きく（炭化珪素： 4 X 1 0— ⁷、コージエライト： 0 . 5 X 1 0—⁷〜l . 2 X 1 0 -⁷) 、より容器を構成する金属の熱膨張係数（ステンレス： 8 X 1 0— ⁷〜 1 3 X 1 0—⁷) に近似している。

このため、本発明のハニカム構造体についてはキヤニングに際しての圧縮面圧をコージェライトである場合に比して低く設定することが可能である。従って、圧縮面圧を外周面全体ではなく部分で支持する構造であることが、かえってキヤニング構造体が設置される場所の温度差に起因して発生する容器とのズレゃハニカム構造体の脱落の防止、及び高い圧縮面圧による八二カム構造体の破損等の抑止に極めて効果的であるとともに、高温条件下における高い耐振動性を有する。更に、より一層のズレ、脱落、及び破損等の防止効果を奏するためには、外周部の真円度が 1 . 5〜2 . 5 mmであることが好ましく、 1 . 5〜2 . 0 mmであることが特に好ましい。なお、本発明にいう「真円度」とは、円筒状であるハ二カム構造体の測定断面における直径の差で表される値であり、真円であるか否かの程度を示す値である。その測定はレーザ一測定機又はデジタルノギス等を用いて自動計測により実施する。

また、本発明の第二の側面は、隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通^ ^を有し、炭化珪素（S i C) 、又は炭化珪素（S i C ) を主結晶相とする複合材料からなる円筒状の八二カム構造体であり、その外周部の円筒度が 1 . 0 ~ 3 . O mmの範囲内であることを特徴とするものである。以下、その詳細について説明する。

本発明に係るハニカム構造体は、その外周部の円筒度が 1 · 0〜3 . 0 mmの範囲内に規定されている。即ち、円筒状であるが流通孔方向に対して平行な断面形状が正確な長方形ではなく、若干の歪みを有する構造である。従って、本発明の第一側面、即ち、外周部の真円度が所定の数値範囲内に規定されているハニカム構造体と同様に、キヤニング構造体として使用する場合においてキヤエングの際の圧縮面圧をハニカム構造体の外周面全体ではなく、部分的に支持する構造となっている。

本発明の八二カム構造体は、炭化珪素（S i C ) 又は炭化珪素（S i C) を主結晶相とする複合材料により構成されているものであるため、キヤニングに際しての圧縮面圧をコ一ジェライトである場合に比して低く設定することが可能である。従って、圧縮面圧を外周面全体ではなく部分で支持する構造であることが、かえってキヤニング構造体が設置される場所の温度差に起因して発生する容器とのズレゃハニカム構造体の脱落の防止、及び高い圧縮面圧によるハニカム構造体の破損等の抑止に極めて効果的であるとともに、高温条件下における高い耐振動性を有する。

更に、より一層のズレ、脱落、及び破損等の防止効果を奏するためには、外周部の円筒度が 1 . 5〜2 . 5 mmであることが更に好ましい。なお、本発明にいう「円筒度」とは、同軸の幾何学的円筒（標準円筒）でハニカム構造体を挟んだときに、挟まれた隙間が最も小さくなる場合の直径の差で表される値であり、幾何学的円筒体であるか否かの程度を示す値である。その測定は真円度の場合と同様にレーザー測定機又はデジタルノギス等を用いて自動計測により実施する。また、本発明のハニカム構造体を構成する、炭化珪素（S i C ) を主結晶相と PC画雇 737

8 する複合材料の第二相としては、金属珪素（S i ) 、金属酸化物、金属窒化物、金属ホウ化物、及び金属炭化物からなる群より選択される少なくとも一種が、低熱膨張、耐熱性及び耐酸化性等の観点から好適に用いられる。更に、前記金属酸化物の具体例としては、 S i 0₂、 A 1 ₂0₃、及び M g Oからなる群より選択される少なくとも一種が実用性の面から好適に採用される。なお、本発明においては前述の主結晶相、第二相の他に、製造上不可避的に混在する微量相を含んでもよい。

これまで述べてきたように、本発明のハニカム構造体は高温条件下における高ぃ耐振動性等の諸特性を生かし、自動車排ガス浄化用、更にはディーゼル微粒子捕集用フィル夕一として好適に採用される。

次に、本発明に係るハニカム構造体の更なる詳細について、その製造方法を例に挙げて説明する。ハニカム構造体を製造するにあたって、まず炭化珪素（S i C) を用意する。この炭化珪素（S i C ) には F e、 Aし C aなどの微量の不純物を含有するケースがあるが、そのまま使用してもよく、薬品洗浄などの化学的な処理を施して精製したものを用いてもよい。また、この炭化珪素（S i C ) に第二相を形成する原料として金属珪素（S i ) 等、 S i 0₂、 A 1 ₂0₃、 M g O をはじめとする金属酸化物等、非酸化物である金属窒化物、金属ホウ化物、又は金属炭化物等のうち少なくとも 1種類を添加してもよい。

坏土をハニカム形状に滑らかに押出成形するため、成形助剤として、一種以上の適当な有機バインダーを適当量添加することが好ましく、更に水等を添加して混合及び混練し、成形用の坏土を得る。

ハニカム構造体のセルを構成する隔壁（セル隔壁）をフィルタ一として使用する場合には、気孔率を高める目的で、坏土の調合時に造孔剤を添加する。この場合、造孔剤の平均粒径は、それが燃焼して抜けた跡に気孔が形成されるため、焼成後に得ようとする平均細孔径に対し、 1 0 0〜 1 5 0 %の範囲のものを使用することが好ましい。

前記原料を常法により混合及び混練して得られた坏土を、押出成形法等により所望のセル形状を有するハニカム構造体に成形する。セル形状については、例えば D P Fとして用いられるハニカム構造体のセル形状は正方形であることが一般 0302737

9 的であるが、本発明の八二カム構造体においては正方形に限定することはなく、長方形、 Ξ角形、六角形、丸形等のセル形状としてもよい。

セル隔壁厚さについては、自動車排ガス浄化用の触媒担体、又は DP Fとして使用する場合、 0. 11〜0. 1 7111111、セル密度を300〜1200じ 1) 3 1 とすればよく、更に隔壁を薄くしたもので、 0. 02〜0. 10mmとしてもよい。また、熱交換器用途として 1200 c p s i以上の高セル密度構造としてもよい。なお、セル構造はセル隔壁厚さとセル密度とで規定されるが、セル密度は通常 c p s iで示される。例えば、セル密度 400 c p s iとは 1平方インチ当たり 400個のセルが存在することを意味しており、 c p s iは c e l l s p e r s qu a r e i n c hの略である。セル隔壁厚さはリブ厚とも称され、従来は mi 1単位で示されていた。 lmi 1は 1000分の 1インチで約 0. 0 25mmである。

得られた成形体を仮焼して成形体中に含まれる有機バインダーを除去（脱脂）した後、本焼成を行う。仮焼は、金属珪素が溶融する温度より低い温度にて実施することが好ましい。具体的には、 150〜700°C程度の所定の温度で一旦保持してもよく、また、所定温度域で昇温速度を 50°C/h r以下に遅くして仮焼してもよい。

所定の温度で一旦保持する手法については、使用した有機バインダーの種類と量により、一温度水準のみの保持でも複数温度水準での保持でもよく、更に複数温度水準で保持する場合には、互いに保持時間を同じにしても異ならせてもよい。また、昇温速度を遅くする手法についても同様に、ある一温度区域間のみ遅くしても複数区間で遅くしてもよく、更に複数区間の場合には、互いに速度を同じとしても異ならせてもよい。

仮焼の雰囲気については、酸化雰囲気でもよいが、成形体中に有機バインダーが多く含まれる場合には、仮焼中にそれ等が酸素で激しく燃焼して成形体温度を急激に上昇せしめることがあるため、 N₂、 A r等の不活性雰囲気で行うことによって、成形体の異常昇温を抑制することも好ましい手法である。

仮焼とそれに続く本焼成は、同一の又は別個の炉にて、別工程として行ってもよく、また、同一炉での連続工程としてもよい。仮焼と本焼成を異なる雰囲気にて実施する場合には前者も好ましい手法であるが、総焼成時間、炉の運転コスト等の見地からは後者の手法も好ましい。

本焼成の際の最適な焼成温度は微構造や特性値から決定されるが、概ね 1 4 0 0〜 1 8 0 0 °Cが適当である。本焼成の雰囲気については、炭化珪素（S i C ) の高温での酸化が懸念されるため、少なくとも酸化が始まる温度以上の温度域においては、 N₂、 A r等の非酸化雰囲気とすることが好ましい。

以上の各工程により、本発明に係るハニカム構造体を製造することができる。なお、本発明のハニカム構造体を、触媒担体として内燃機関、ボイラー、化学反応機器、燃料電池用改質器等に用いる場合、ハニカムセグメントに触媒能を有する金属を担持するようにする。触媒能を有する代表的なものとしては P t；、 P d 、 R h、 K、 N a、 L i等が挙げられ、これらのうちの少なくとも一種をハニカムセグメントに担持すればよい。

一方、本発明のハニカム構造体を排気ガス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、例えば D P Fとして用いようとする場合には、ハニカム構造体のセルを市松模様状となるように交互に目封じして、セル隔壁をフィル夕 —とする構造とする。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粒子状物質を含んだ排気ガスを通すと、排気ガスはこの一端面側のセルが封じられていない流通孔ょりハニカム構造体の内部に流入し、濾過能を有する多孔質のセル隔壁を通過し、他端面側の封じられていない孔より排出される。この隔壁を通過する際に粒子状物質がセル隔壁に捕捉される。

なお、捕捉された粒子状物質がセル隔壁上に堆積してくると圧損が急激に上昇してエンジンに負荷がかかり、燃費、ドライバピリティが低下するので、定期的にヒーター等の加熱手段により粒子状物質を燃焼除去してフィルター機能を再生させるようにする。この燃焼再生時、燃焼を促進させるためにハニカム構造体に前記のような触媒能を有する金属を担持させてもよい。

次に、本発明の第三の側面について説明する。本発明の第三の側面は、ハニカム構造体を金属からなる容器内に収納してなるキヤニング構造体であり、前述してきたいずれかのハニカム構造体の外周部と容器との間に耐熱性及びクッション性を有する圧縮弾性材料を圧縮状態で配設することにより、ハニカム構造体を容 TJP03/02737

11 器内に把持した状態で収納してなることを特徴とするものである。以下、その詳細について説明する。

既述の如く、本発明に係るハニカム構造体の外周部は所定の真円度又は円筒度であるため、これを用いて得られる本発明に係るキヤニング構造体は、このハニカム構造体の外周部と金属からなる容器との間に圧縮断熱材料を配設してキヤ二ングするに際し加えられる圧縮面圧を、ハニカム構造体の外周面の全体で均一に受けることなく部分的に支持している。ここで、容器に収納されるハニカム構造体は炭化珪素（S i C) により構成されているために、コ一ジエライトに比して熱膨張係数が大きく（炭化珪素： 4X 10—⁷、コージェライト： 0. 5 X 1 0—⁷ 〜1. 2 X 1 0— ⁷) 、より容器を構成する金属の熱膨張係数（ステンレス：約 1

0 X 10— ⁷) に近似している。

このため、本発明に係るキヤニング構造体についてはキヤニングに際しての圧縮面圧を、八二カム構造体がコージェライ卜からなる場合に比して低く設定することが可能である。従って、圧縮面圧を外周面全体ではなく部分で支持することが、かえってキヤニング構造体が設置される場所の温度差に起因して発生する容器とのズレゃハニカム構造体の脱落の防止、及び高い圧縮面圧によるハニカム構造体の破損等の抑止に極めて効果的であるとともに、高温条件下における高い耐振動性を有する。

更に、本発明においてはハニカム構造体を収納するための容器を構成する金属の熱膨張係数が 8 X 10 -⁷〜 1 3 X 10 -⁷であることが好ましく、 8 X 1 0— ⁷〜 1 1 X 1 0—⁷であることが更に好ましい。ハニカム構造体を構成する炭化珪素（S

1 C) の熱膨張係数 4X 1 0—⁷、真円度、及び円筒度の関係から、前記数値範囲の熱膨張係数である金属をキヤエング構造体の容器とすることが、高温条件下におけるより優れた耐振動性等の特性を示すこととなる。

また、本発明においてはハニカム構造体を収納するための容器を構成する金属がフェライト系ステンレス鋼及び/又は低膨張特殊合金であることが好ましい。これらの金属の熱膨張係数は、八二カム構造体を構成する炭化珪素（S i C) の熱膨張係数、及びこのハニカム構造体の外周部の真円度、円筒度との関係から、高温条件下におけるより優れた耐振動性等の特性を示すキャニング構造体の容器を構成するために好適である。

本発明においては、圧縮弾性材料がセラミック繊維製マツトであることが好ましい。セラミック繊維製マットはその入手や加工が容易であるとともに、充分な耐熱性及びクッション性を有するためである。セラミック繊維製マツトとしては、バーミユキユライトを実質上含まない無膨張性マット、又は少量のバーミユキユライトを含む低膨張性マット等であり、アルミナ、高アルミナ、ムライト、炭化珪素、窒化珪素、ジルコニァ、チタニア又はこれらの複合物からなるセラミツク繊維を主成分とするものが好ましく、中でもバーミユキュライトを実質上含まずアルミナ又はムラィトを主成分とする無膨張性マツトが更に好ましい。

次に、本発明に係るキヤニング構造体の更なる詳細について、その製造方法を例に挙げて説明する。既述の製造方法によって得られた本発明に係るハニカム構造体を、金属製の容器内に収納することにより、キヤニング構造体を得ることができるが、本発明においては容器内への八二カム構造体の収納、及び圧縮弹性材料を介してハニカム構造体へ圧縮面圧を付与する手段が、以下に示す手段であることが好ましい。

即ち、図 1に示すガイド 1 7を用いた押し込み、図 2に示す金属板 1 1 cを巻き付けて引っ張ることで面圧を付与し、金属板 1 1 cの合わせ部を溶接して固定する巻き絞め、又は図 3に示す 2分割された金属容器 1 1 a · 1 1 bで負荷を与えながら挟み込んで、 2つの金属容器 1 1 a · 1 1 bの合わせ面（つば） 1 6 a • 1 6 bの個所を溶接することで一体化容器とするクラムシェルが好適である。また、この他に図 4に示すような、金属塑性加工技術を応用した、金属容器 1 1 を外部からタップ（加圧型） 1 2を介して圧縮圧力を加えて金属容器 1 1の外径寸法を絞るスウェージングも好適である。更には、図 5に示すように、塑性加工を応用した方法で金属容器 1 1を回転させながら加工治具 1 8を用いて外周面を塑性加工により絞り込む回転鍛造により金属容器の外径を絞り、面圧を付与することも好ましい。なお、図 1中、符号 1はハニカム構造体、符号 5は圧縮弾性体 B、符号 1 1は金属容器を示し、他の図面においても同一の符号は同の部分を示すものとする。

以下、本発明の具体的な実施結果を説明する。 (実施例 1〜 3 3、比較例 1〜 1 4 )

原料である炭化珪素粉末を用意し、これにメチルセルロース、ヒドロキシプロポ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。この坏土をハニカム形状に押出成形し、乾燥後、端面を交互に市松模様状に八二カム構造体と同材質の目封止材で目封止した。次いで、 N₂雰囲気中で加熱脱脂した後に A r雰囲気中で焼成することにより、直径 5 . 6 6インチ、長さ 6インチ、 1 5 m i 1 / 3 0 0セルの円筒状のハニカム構造体を作製した。なお、各ハニカム構造体について、水銀ポロシメ一ターを用いて気孔率と平均細孔径を、また、既述の方法により真円度と円筒度を測定した。結果を表 1、 2に示す。

作製した各ハニカム構造体の外周部に、厚さ 6 . 8 mmのセラミック製無膨張性マツトを巻き、 S U S 4 0 9製のキヤニング用缶体に押し込んでキヤニング構造体を得た。なお、押し込み後のセラミック製無膨張性マットの厚さは 4 mmでめった。

(耐久性の評価）

図 6に示す高温ガス発生装置 2 3、及びこれに接続した振動発生装置 2 1を使用して、キヤニング構造体の耐久性を評価した。キヤニング構造体 2 0を振動発生装置 2 1の振動部 2 2にセットした後、高温ガス発生装置 2 3から発生した高温ガスをハニカム構造体の下端面（排ガス流入端面）より流入させ、上端面（排ガス流出端面）より流出させるとともに、振動発生装置 2 1を作動させて上下方向の振動を発生させた。なお、耐久時間は 1 0 0時間、高温ガスの温度は 7 0 0 、加えた振動は 1 0 0 H z、 6 0 Gであった。耐久時間経過後、キヤニング構造体を取り出して、ハニカム構造体の状態を評価した。結果を表 1、 2に示す。なお、耐久性の評価基準は、試験中にハニカム構造体の抜け、及び破損が生じた場合を X、ハニカム構造体の破損が生じた場合を△、ハニカム構造体の抜けが生じたが軽微であった場合（1 mm以下のずれ）を〇、不具合が発生せず良好であつた場合を◎とした。なお、図 6中、符号 3 0は排気孔、符号 3 1は流量計、符号 3 2はバーナーを示す。 (表 1)

P T/JP03/02737

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(表 2)

表 1、 2に示す結果から明らかなように、真円度が 1. 0〜2. 5 mmの範囲内である実施例 1〜16、及び円筒度が 1. 0〜3. Ommの範囲内である実施例 17〜33のキヤニング構造体に関しては、ハニカム構造体の抜けや破損等の不具合が発生せず、同等の圧縮面圧によりキヤニングした比較例 1〜14のキヤ二ング構造体に比して優れた高温耐振動性を示すことが明らかとなつた。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その外周部が所定の真円度、円筒度であるために、金属からなる容器内に安定に把持した状態で収納されるとともに、破損 ·破壊等の不具合が生じ難いという特性を示す。また、本発明のキャエング構造体は、前記八二カム構造体を金属からなる容器内に所定の方法により収納しているため、特に高温条件下における耐振動性に優れている。

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し、炭化珪素（ S i C：) 、又は炭化珪素（S i C) を主結晶相とする複合材料からなる円筒状のハニカム構造体であって、

その外周部の真円度が 1. 0〜2. 5 mmの範囲内であることを特徴とするハ二カム構造体。

2. 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し、炭化珪素（ S i C) 、又は炭化珪素（S i C) を主結晶相とする複合材料からなる円筒状のハニカム構造体であって、

その外周部の円筒度が 1. 0〜3. 0mmの範囲内であることを特徴とするハ二カム構造体。

3. 炭化珪素（S i C) を主結晶相とする前記複合材料の第二相が、金属珪素 (S i) , 金属酸化物、金属窒化物、金属ホウ化物、及び金属炭化物からなる群より選択される少なくとも一種である請求項 1又は 2に記載のハニカム構造体。

4. 前記金属酸化物が、 S i〇₂、 A l₂〇₃、及び MgOからなる群より選択される少なくとも一種である請求項 3に記載のハニカム構造体。

5. 自動車排ガス浄化用として用いられる請求項 1〜 4のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

6. ディーゼル微粒子捕集用フィルタ一として用いられる請求項 1〜 5のいずれか一項に記載のハニカム構造体。

7. ハニカム構造体を金属からなる容器内に収納してなるキヤニング構造体であって、

請求項 1〜 6のいずれか一項に記載のハニカム構造体の外周部と前記容器との間に耐熱性及びクッション性を有する圧縮弾性材料を圧縮状態で配設することにより、前記ハニカム構造体を前記容器内に把持した状態で収納してなることを特徵とするキヤニング構造体。

8. 前記金属の熱膨張係数が 8 X 10—⁷〜 13 X 10⁷である請求項 7に記載のキヤニング構造体。

9. 前記金属がフェライト系ステンレス鋼及び/又は低熱膨張特殊合金である請求項 7に記載のキヤニング構造体。

1 0 . 前記圧縮弾性材料がセラミック繊維製マットである請求項？〜 9のいずれか一項に記載のキヤ二ング構造体。

1 1 . 前記セラミック繊維製マツトが無膨張性マツトである請求項 1 0に記載のキヤニング構造体。

1 2 . 容器内への八二カム構造体の収納手段が、押し込み、巻き絞め、クラムシェル、スウェージング、及び回転鍛造のうちのいずれかである請求項？〜 1 1 のいずれか一項に記載のキヤ二ング構造体。