WO2003101585A1 - Corps a structure en nid d'abeille - Google Patents

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WO2003101585A1
WO2003101585A1 PCT/JP2003/005972 JP0305972W WO03101585A1 WO 2003101585 A1 WO2003101585 A1 WO 2003101585A1 JP 0305972 W JP0305972 W JP 0305972W WO 03101585 A1 WO03101585 A1 WO 03101585A1
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Hirofumi Sakamoto
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    • Y10T428/24149—Honeycomb-like

Definitions

  • the present invention relates to a honeycomb structure. More specifically, the present invention relates to a honeycomb structure configured by combining a plurality of honeycomb segments.
  • the ceramic honeycomb structure is applied to combustion equipment such as boilers, internal heat engines such as diesel engines, chemical reaction equipment, and reformers for fuel cells, etc., taking advantage of the properties of ceramics that have excellent heat resistance. It is widely used in various applications such as catalysts and catalysts for collecting and removing particulate matter in exhaust gas.
  • honeycomb structures are installed in the case with their outer peripheral sides gripped, but they are installed with their outer periphery gripped with a large force, such as when they are installed near an engine that continuously receives large vibrations. Often do. Therefore, it is extremely important in practical use that the compressive strength on the outer peripheral side surface is large so that even if it is gripped with a relatively large force and installed in the case, it is not damaged.
  • a filter regeneration step of burning and removing carbon fine particles accumulated in the honeycomb structure is performed.
  • the honeycomb structure is exposed to a local increase in temperature.
  • the honeycomb structure locally increases in thermal stress due to a thermal expansion difference between each part. Therefore, there is a problem that cracks and the like are likely to occur in a relatively short-term use.
  • the purification performance is improved by further reducing the heat capacity, reducing the pressure loss, or improving the collection efficiency. Dramatic improvements are required, and in response to this, thinner walls and higher porosity of the honeycomb structure are being developed.
  • honeycomb segments are formed so as to have a desired shape.
  • a honeycomb structure manufactured by bonding via a wire see Japanese Patent Publication No. Sho 61-512240 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 8-282246).
  • the partition wall on the outer peripheral portion is provided so as to provide sufficient compressive strength.
  • a structure in which the partition wall is thicker than the inner partition wall or a structure in which the porosity of the partition wall is reduced has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 54-15046 and 555-147). 154, etc.).
  • the partition wall thickness and cell density are greatly changed during extrusion, the difference in extrusion resistance at each part of the honeycomb structure increases, and the resulting honeycomb structure has poor molding. There is a problem that is easy to occur.
  • the material used for the corresponding portion is usually replaced with a material having a smaller porosity.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to highly suppress the occurrence of cracks and the like at the time of using a honeycomb structure; High performance such as purification performance while maintaining compressive strength An object of the present invention is to provide a honeycomb structure that can exhibit its effects.
  • the present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, first, for each honeycomb segment, the structure that contributes to compressive strength such as partition wall thickness, partition wall density, cell density, or cell shape was changed. However, they have found that by forming the outer periphery of a honeycomb structure with a honeycomb segment having a large compressive strength, it is possible to solve the problems such as poor molding of a conventional honeycomb structure integrally manufactured as a whole. Further, the present inventor further studied and found that a honeycomb structure in which a plurality of honeycomb segments were joined when the case was used while being held in a case, was formed by the presence of a joining material such as cement.
  • the stress applied to one honeycomb segment by the gripping of the honeycomb structure can be reduced only by the deformation of the partition wall in the honeycomb segment, and the stress can be reduced by the deformation of the partition wall of the entire honeycomb structure. It was found that, unlike the honeycomb structure manufactured in the above, the difference in compressive strength is likely to occur in each honeycomb segment due to its structural characteristics.
  • the length direction of the partition wall in the cross section perpendicular to the flow direction of the flow hole was the position where each partition wall was connected to the outer peripheral wall, and the outer peripheral tangent of the honeycomb structure was It was discovered that the honeycomb segments including the partition walls of 20 to 70 ° were selectively generated, and by applying a structure to increase the compressive strength of only the honeycomb segments, the conventional problem described above was obtained. Has been found, and the present invention has been completed.
  • a plurality of partition walls intersect each other at right angles, and the cross-sectional shape defined by the partition walls (meaning the cross-sectional shape in a direction perpendicular to the direction of the flow passage of the through-hole) is rectangular.
  • a honeycomb structure including a joined body of a plurality of honeycomb segments in which a plurality of flow holes are formed,
  • At least a part of a honeycomb segment constituting at least a part of an outer peripheral portion of the honeycomb structure has a structure having a higher compressive strength than a honeycomb segment constituting another part of the honeycomb structure.
  • a honeycomb structure is provided.
  • compressive strength means a pressure that causes breakage in each honeycomb segment when a honeycomb structure in which each honeycomb segment is joined is pressed by hydrostatic pressure.
  • the compressive strength here mainly depends on the flow hole flow direction. For vertical pressure.
  • the partition wall length direction in a cross section perpendicular to the flow path direction of the flow hole (hereinafter, may be simply referred to as “partition wall length direction”) ),
  • the honeycomb segment including the partition wall at an angle of 20 ° to 70 ° with respect to the outer peripheral tangent of the honeycomb structure at the position where each partition wall is connected to the outer peripheral wall is formed by other portions of the honeycomb structure. It is preferable to provide a structure having a higher compressive strength than the honeycomb segment constituting the above.
  • the partition wall length direction is set to 20 to 50 with respect to the outer peripheral tangent of the 82-cam structure at the position where each partition connects to the outer peripheral wall.
  • the honeycomb segment including the partition walls at an angle of 70 ° is formed of partition walls having an average partition wall thickness larger than that of the honeycomb segments forming the other portions of the honeycomb structure, or other portions of the honeycomb structure. It is preferable that the honeycomb structure is constituted by partition walls having a smaller porosity than the 82 cam segments or the cell density is larger than the honeycomb segments constituting other portions of the honeycomb structure.
  • the partition wall length direction is set to 20 to 100 with respect to the outer peripheral tangent of the honeycomb structure at the position where each partition connects to the outer peripheral wall.
  • the honeycomb segment including the partition walls having an angle of 70 ° further includes partition walls connecting diagonal sides of the respective flow holes having a rectangular cross-sectional shape, and a flow hole having a triangular radial cross-sectional shape is provided between the partition walls.
  • a plurality of partition walls intersect perpendicularly with each other, and a plurality of honeycomb segments each having a plurality of rectangular through-holes formed in a radial cross section are joined between the partition walls.
  • a honeycomb structure wherein the outer periphery of the honeycomb structure is arranged such that the partition wall length direction is 0 ° or more and less than 20 ° with respect to the outer peripheral tangent of the honeycomb structure at a position where each partition is connected to the outer peripheral wall, or 7
  • a honeycomb structure characterized by being formed of a honeycomb segment consisting of only partition walls which are larger than 0 ° and equal to or smaller than 90 °.
  • the honeycomb segments that constitute the honeycomb structure are changed on a per-unit basis. Therefore, the material and the like can be easily changed in each part of the honeycomb structure, and the density of the partition walls can be largely changed. Similarly, it is possible to obtain a honeycomb structure in which the partition walls are not deformed at all even when the partition wall thickness or the cell density is largely changed.
  • the partition thickness Since the partition wall density and the cell density are increased, high purification performance and the like can be exhibited while maintaining the desired compressive strength.
  • FIG. 1A is a top view schematically showing one embodiment of the honeycomb structure according to the present invention
  • FIGS. 1B and 1C are partially enlarged views.
  • FIG. 2 schematically shows a positional relationship between a partition wall length direction of a honeycomb structure radial cross section in each honeycomb segment partition wall and an outer circumferential tangent of an 82-cam structure in the honeycomb structure according to the present invention. It is a partially enlarged view.
  • FIG. 3 is a graph showing the results of the compressive strength of the honeycomb structure of Example 1 and the honeycomb structure of Comparative Example 1.
  • FIG. 1 (a) is a top view schematically showing an embodiment of a honeycomb structure according to the present invention
  • FIGS. 1 (b) and 1 (c) each show a specific position of the honeycomb structure.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of a honeycomb segment.
  • FIG. 2 schematically shows a positional relationship between a partition wall length direction in each honeycomb segment and an outer peripheral tangent of the honeycomb structure in the honeycomb structure according to the present invention.
  • a honeycomb structure 10 of the present invention is formed by joining a plurality of honeycomb segments 1 and 2 each having a plurality of flow holes 4 having a rectangular cross section between a plurality of partition walls 3. At least a portion 1a of the honeycomb segment 1 constituting the outer periphery 5 of the body 10 has a structure having a higher compressive strength than the honeycomb segment 2 constituting the other part of the honeycomb structure 10 .
  • the 82 cam structure 10 in the present invention is composed of a plurality of honeycomb segments having at least different physical properties, for example, a segment 1 mainly arranged in a peripheral portion and a segment 2 mainly arranged in a central portion. Even if the honeycomb structure is made of a material with a high coefficient of thermal expansion such as SiC, it is possible to reduce the occurrence of local thermal stress during use and prevent the occurrence of cracks etc. Further, in each of the honeycomb segments constituting the joined body according to the present invention, the cross-sectional shape of the plurality of flow holes 4 defined between the partition walls 3 which intersect each other at right angles is quadrangular, that is, square or rectangular. Therefore, not only is it extremely easy to manufacture a die for extrusion molding of each segment, but also the thermal shock resistance of the obtained honeycomb structure can be improved.
  • 1 a which is a kind of a series of honeycomb segments 1 arranged to constitute the outer periphery 5, constitutes the outer periphery 5 of the honeycomb structure 10. It has a structure with higher compressive strength than the honeycomb segment 2 which is a segment other than the segment used for the construction (hereinafter sometimes referred to as “high-strength structure”). With this configuration, as in the case of manufacturing an integrated honeycomb structure having partition walls having different thicknesses depending on positions, A honeycomb structure having a desired compressive strength can be manufactured without causing any deformation of the partition walls due to the extrusion resistance difference.
  • the high-strength structure is such that the partition wall length direction in a cross section perpendicular to the flow direction of the flow hole 4 is aligned with the outer peripheral tangent T of the honeycomb structure 10.
  • a honeycomb segment including the partition wall 3a having the above-described angle hereinafter simply referred to as “ It is preferable to dispose 1a, and to form the partition wall 3a in which the partition wall length direction X is at an angle of 30 to 60 ° with respect to the outer peripheral tangent line T. It is more preferable to arrange the honeycomb segments 1a including the partition walls 3a in which the partition wall length direction X is at an angle of 40 to 50 ° with respect to the outer peripheral tangent line T. Is particularly preferred.
  • the honeycomb segment la including the partition wall 3a in which the partition wall length direction X in the cross section perpendicular to the flow direction of the flow hole is within the above range has extremely high compressive strength. Because of its small size, the location is intensively reinforced with honeycomb segment 1a to effectively increase the compressive strength while minimizing the increase in heat capacity and pressure loss, or reduction in collection efficiency As a result, high purification performance can be achieved in response to the demands of increasingly strict times.
  • segment 1a is located at the site where the first compression break occurs when a compressive load is applied to the whole, because the compression during canning is applied from an oblique direction (so-called C axis). Therefore, the effect of increasing the strength while minimizing other effects by exerting intensive reinforcement here is exhibited.
  • the average thickness of the partition walls is smaller than that of lb or 2 which is a honeycomb segment constituting another portion of the honeycomb structure. Thick ones, those having a small average porosity of the partition walls, or those having a large cell density can be provided as the low-strength honeycomb segments 1a.
  • the high-strength structure may be composed of the low-strength honeycomb segment 1a using only one of the segments having the above-described properties. It is preferable to provide a combination of two or more of these high-strength structures in that the compression strength can be secured without impairing the performance such as purification performance by strengthening.
  • the thickness of the partition walls of each of the honeycomb segments 1 and 2 is not particularly limited, but local breakage of the partition walls while exhibiting a desired purification performance by suppressing a pressure loss, an increase in heat capacity, and the like is suppressed.
  • the ratio of the thickness of the partition wall 3a of the low-strength honeycomb segment 1a to the partition wall thickness of the other honeycomb segments 1b and 2 is preferably from 1.1 to 5.0, more preferably from 1.2 to 3.0, and particularly preferably from 1.2 to 2.0.
  • each honeycomb segment including 1a has a maximum partition wall thickness as long as the above relationship is satisfied, in order to suppress a pressure loss and an increase in heat capacity and to exhibit a desired purification performance.
  • the average porosity of the partition walls 3 constituting each honeycomb segment there is no particular limitation on the average porosity of the partition walls 3 constituting each honeycomb segment.
  • the average porosity of the bulkhead 3a that constitutes the low-strength honeycomb segment 1a and the average porosity of the bulkhead 3b that constitutes the basic honeycomb segments 1b and 2 Is preferably 5 to 90% smaller, more preferably 10 to 70% smaller, and particularly preferably 10 to 45% smaller.
  • the average porosity of the partition walls is 5 to 80 in order to secure pressure loss and desired mechanical strength.
  • the cell density of each honeycomb segment there is no particular limitation on the cell density of each honeycomb segment.
  • the cell density of the low-strength honeycomb segment 1a is reduced. Is preferably increased by 10 to 40% with respect to the cell density of the basic honeycomb segments 1 b and 2, and 15 to 200%. % Is more preferable, and 20 to 100% is particularly preferable.
  • the cell density is from 100 to 150 Cells / in 2 (15.5 to 22.5 cells / cm 2 ), preferably 150 to: L 2 0 cells in 2 (23.3 to 186.0 cells Z cm 2) ) Is more preferable, and 200 to 900 cells in 2 (31.0 to 139.5 cells Z cm 2 ) is particularly preferable.
  • the high-strength structure is provided in units of honeycomb segments, a honeycomb structure having a high-strength structure can be obtained without deformation of a partition wall during molding or the like.
  • the average partition wall thickness of the low-strength honeycomb segment 1a And the ratio of the average partition wall thickness of the basic honeycomb segments 1 b and 2 to 1.4 to 2.0, or the porosity of the partition walls constituting the low-strength honeycomb segment 1 a constitutes the basic honeycomb segments 1 b and 2.
  • the low-strength honeycomb segment 1a further includes a partition wall connecting the diagonal of each flow hole having a rectangular cross-section, and a flow hole having a triangular cross-section between the partition walls. Can be mentioned.
  • the ratio of providing the flow holes having a triangular cross section is determined by other structures related to compressive strength such as partition wall thickness and porosity, and usage conditions. An appropriate range may be set in consideration of the above.
  • the cross-sectional shape of the low-strength honeycomb segment 1a is triangular at a ratio of 10 to 70% in all the flow holes. It is preferable to provide a flow hole, and it is more preferable to provide a flow hole having a triangular cross section at a ratio of 30 to 50%.
  • the partition length direction in a cross section perpendicular to the flow direction of the flow hole as shown in FIG. X is the honeycomb segment 1a including the partition 3a having the above range with respect to the outer peripheral tangent T of the honeycomb structure 10 at the position where each partition 3 is connected to the outer peripheral wall 5, and the partition having the partition outside the range is included.
  • the outer periphery 5 of the honeycomb structure 10 is divided by a honeycomb segment including the honeycomb segment, and the partition wall length direction X in a cross section perpendicular to the flow direction of the circulation hole is such that each partition is connected to the outer peripheral wall.
  • honeycomb structure consisting of only the partition walls having an angle of 0 ° or more and less than 20 ° or greater than 70 ° and 90 ° or less with respect to the outer peripheral tangent line T of the honeycomb structure 10 at the position C. To list It can be.
  • a desired compressive strength can be obtained without any change in the partition wall thickness and the porosity of the partition walls described above, so that it is possible to further suppress pressure loss and increase in heat capacity. It is possible to exhibit higher purification performance and the like.
  • the partition wall length direction X can be adjusted for each of the honeycomb segments 1 and 2, it is not necessary to manufacture a die having a complicated shape, unlike a honeycomb structure integrally manufactured. Also, no deformation of the partition walls due to the extrusion resistance difference occurs during molding.
  • the honeycomb segments 1 constituting the outer periphery of the honeycomb structure 10 are arranged such that the partition wall length direction X is equal to the outer circumference at a position C where each partition is connected to the outer peripheral wall.
  • the partition wall is formed of only a partition wall having an angle of 0 ° or more and less than 20 ° with respect to the tangent line or an angle greater than 70 ° and 90 ° or less, and the length direction of the partition wall is 0 ° with respect to the outer peripheral tangent line. More preferably, it is less than 15 °, or more than 75 ° and 90 ° or less.
  • the honeycomb structure of the present invention may be provided with another high-strength structure as long as the structure can increase the compressive strength.
  • the object of the present invention can be achieved even if the material strength is improved by coating or impregnating the honeycomb structure with a catalyst supported on alumina or the like.
  • the material of the honeycomb segments 1 and 2 is, for example, non-oriented Cordierite, Oriented Cordierite, Mullite-Zircon, Mullite, Zircon, Cordierite-Mullite, Mullite-Aluminum Titanate, Cr-Polysilicon Carbide, Silicon Carbide, Metallic Silicon and Zirconia Earth Spinel Ceramics with at least one selected from the group consisting of a main crystal phase can be cited.
  • heat resistance and heat conductivity are excellent, and high thermal conductivity of the entire filter is secured to reduce thermal stress in each part of the filter.
  • silicon carbide or silicon carbide or metal silicon and silicon carbide are main crystals, it is preferable.
  • the number of the honeycomb segments 1 and 2 constituting the honeycomb structure 10 is not particularly limited. However, in order to reduce the generation of local thermal stress, nine or more honeycomb segments 1 and 2 are used. , 2 preferably form the honeycomb structure 10. In addition, in order to improve the strength of only the portion that is likely to be damaged during gripping and not to reduce the basic performance such as purification performance, the outer periphery 5 of the honeycomb structure 10 is made of eight or more honeycombs. It is preferable that the honeycomb segment 1 be composed of the segments 1, and more preferably that it be composed of 12 or more honeycomb segments 1.
  • the shape of the flow hole 4 may be any shape as long as the cross-sectional shape is rectangular, and examples thereof include those having a cross-sectional shape of square or rectangular.
  • the cross-sectional shape in the radial direction is rectangular.
  • the compressive strength of the honeycomb structure 10 can be improved, so that at least one of the honeycomb segments 1 constituting the outer periphery 5 of the honeycomb structure 10 can be improved.
  • the section has a flow hole whose cross section in the radial direction is square.
  • honeycomb structure of the present invention When the honeycomb structure of the present invention is used as an exhaust gas purifying filter, a plurality of flow holes 4 in each of the 82-cam segments 1 and 2 are sealed at both end surfaces where the flow holes 4 are opened with a plugging material. May be alternately plugged.
  • a metal having a catalytic ability such as Pt; Pd, Rh may be supported on the partition walls 3.
  • the honeycomb structure 10 of the present invention is obtained by joining and integrating the above-described honeycomb segments 1 and 2, but there are no particular restrictions on the joining structure, joining material type, and the like. Instead, for example, adjacent honeycomb segments 1a and lb may be joined to each other with a bonding agent 21 on a part of the opposing side surfaces, and the entirety of the opposing side surfaces may be bonded by a bonding agent 21.
  • Fig. 1 (a) shows an example where the entire side surface is joined).
  • the bonding material 21 is preferably a material containing a heat-resistant inorganic compound as a main component in terms of excellent heat resistance and thermal shock resistance. Examples of the heat-resistant inorganic compound include, for example, at least one of the same ceramics as the honeycomb segments 1 and 2 described above, a fiber material containing metal, or a cement such as hydrated cement or thermosetting cement. Are preferred.
  • Each segment constituting the honeycomb structure 10 of the present invention is manufactured by a method usually used for a ceramic honeycomb structure, and is joined by a method used for joining a ceramic structure.
  • a clay obtained by mixing a desired amount of water with a raw material obtained by adding a binder and a dispersant to a desired ceramic material is obtained, and a honeycomb segment having a desired shape is formed by extrusion molding or the like, and then dried. After, or after further firing, it can be obtained by joining the honeycomb segments.
  • a mixed powder of 75% by weight of SiC powder and 25% by weight of metallic Si powder is used, and 100% by weight of this mixed powder is mixed with 6% by weight of a binder composed of methylcellulose and hydroxypropoxylmethylcellulose.
  • Parts, 0.8 part by weight of a surfactant, and 22 parts by weight of water were charged and kneaded by a kneader to obtain a plastic clay.
  • this kneaded material is extruded, and as shown in FIGS. 1 (a) and 2, a honeycomb structure corresponding to a shape obtained by dividing a honeycomb structure 10 having a cylindrical appearance into 16 in the axial direction. la, lb and 2 were molded.
  • the partition wall length direction X in the cross section perpendicular to the flow direction of the flow hole corresponds to the position where each partition wall 3 is connected to the outer peripheral wall (which forms the outer peripheral wall of the honeycomb structure after joining).
  • all the partition walls have a thickness of 0.432 mm, and the external dimensions are 35 mm X 3 5 mm X 1 5 4 mm.
  • the thickness of all the partitions was 0.304 mm.
  • the cross-sectional shape of the flow hole 4 was square and the cell density was 300 cells / in 2 (46.5 cells Zcm 2 ).
  • each honeycomb segment After drying each honeycomb segment with microwaves and hot air, a cement bonding agent is applied to the side surface of each honeycomb segment to bond and integrate each honeycomb segment, and further, in an Ar atmosphere.
  • a cement bonding agent By firing at about 1550 ° C, a honeycomb structure of 143m ⁇ X 154mmL was manufactured.
  • the porosity of the partition walls constituting each honeycomb segment was almost the same at 52%.
  • Example 1 the partition length direction X in the cross section perpendicular to the direction of the flow passage shown in FIGS. 1 and 2 is such that each partition 3 is an outer peripheral wall (the outer peripheral wall of the honeycomb structure after bonding is formed). 4) For the four honeycomb segments 1a including the partition walls that are 20 to 70 ° with respect to the outer peripheral tangent line T at the position connected to 5, except that the partition wall thickness was set to 0.304 mm. A honeycomb structure was manufactured in the same manner as in Example 1.
  • Example 1 Five honeycomb structures each manufactured by the manufacturing method described in Example 1 and Comparative Example 1 were manufactured, and the following compressive strengths were evaluated.
  • both ends of the honeycomb structure are covered with a metal plate having the same diameter as each honeycomb structure, and a metal plate is fixed with a rubber tube having the same diameter as the honeycomb structure. Rubber tape was attached to the tube and its surroundings, and sealed to prevent water from entering.
  • the honeycomb structure of the first embodiment has substantially the same configuration.
  • compressive strength is obtained, and that the pressure loss and heat capacity are extremely smaller than the honeycomb structure of the comparative example.
  • the occurrence of cracks and the like during use of the honeycomb structure can be highly suppressed, and at the same time, high purification performance and the like can be maintained while maintaining practically sufficient compressive strength. It is possible to provide a honeycomb structure capable of exhibiting the performance described above.

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Description

明 細 書
八二カム構造体 技術分野
本発明は、 ハニカム構造体に関する。 より詳しくは、 複数のハニカムセグメン トを組み合わせて構成されるハニカム構造体に関する。 背景技術
セラミックス質のハニカム構造体は、 耐熱性に優れるセラミックス質の特性を 生かし、 ボイラー等の燃焼装置、 又はディーゼルエンジン等の内熱機関、 化学反 応機器、 燃料電池用改質器等に適用される触媒担体、 或いは排ガス中の粒子状物 質を捕集除去するフィル夕一等の各種用途に盛んに用いられている。
これらハニカム構造体は、 その外周側面を把持されてケース内に設置されるが 、 継続的に大きな振動を受けるエンジン近傍に設置される場合等の如く、 その外 周を大きな力で把持して設置する場合が多い。 従って、 比較的大きな力で把持し てケース内に設置した場合でも、 破損等を生じることがないように、 外周側面で の圧縮強度が大きなことも、 実用上は極めて重要となる。
また、 例えば、 排ガス浄化フィル夕一として用いるハニカム構造体では、 ハニ カム構造体内に溜まったカーボン微粒子を燃焼、 除去するフィルター再生工程が 行われる。 このフィルター再生工程は、 ハニカム構造体を局所的な高温化に曝す ものであり、 この際、 ハニカム構造体は、 各部位間での熱膨張較差に起因して局 所的に熱応力が増大するため、 比較的短期間の使用でクラック等が生じ易いとい う問題がある。
更に、 排ガス浄化用の触媒体又はフィル夕一等として用いられるハニカム構造 体にあっては、 より一層の熱容量の低減、 圧力損失の低減、 又は捕集効率の向上 等を図ることにより浄化性能の格段の向上が求められており、 それに対応してハ 二カム構造体の隔壁の薄壁化や高気孔率化が進行している。
ところで、 局所的な高温化に曝されることによるクラック等の発生問題への対 応策の一つとして所望の形状となるように複数のハニカムセグメントを、 接合材 を介して接合して製造したハニカム構造体が提案されている （特公昭 6 1 - 5 1 2 4 0号公報、 及び特開平 8— 2 8 2 4 6号公報参照） 。
また、 構造体全体を一体的に作成するハニカム構造体の場合には、 構造体の外 周を大きな力で把持した際にも、 充分な圧縮強度を付与するものとして、 外周部 分の隔壁を内部の隔壁よりも厚くした構造、 又は同隔壁の気孔率を小さくした構 造が提案されている （特開昭 5 4— 1 5 0 4 0 6号公報、 特開昭 5 5— 1 4 7 1 5 4号公報等参照） 。
しかし、 複数のセグメントを接合して構成したいわゆるセグメントタイプのハ 二カム構造体を、 ケースに把持して使用した際に、 特定の部位で選択的に生じる 破損の防止策については何ら考慮されておらず、 それ故、 実装した場合に、 必ず しも充分な性能が得られるものではなかった。 また、 全体を一体的に成形して製 造するハニカム構造体では、 ハニカム構造体の外周部分の隔壁全体を、 内部の隔 壁よりも厚くしたり、 気孔率等を低くしたりしていたことから、 熱容量、 及び圧 力損失の増大、 又は捕集効率の低減が著しく、 所望の圧縮強度を満足させながら 、 時代の要請に応じた高い浄化性能を達成することはできなかった。
更に、 全体を一体的に成形して製造するハニカム構造体にあっては、 外周部分 の隔壁を内部の隔壁よりも厚くしたハニカム構造体や、 外周部分のセル密度を内 部のセル密度よりも大きくしたハニカム構造体を作製する際には、 押出し成形時 に、 隔壁厚さやセル密度を大きく変化させると、 ハニカム構造体各部で、 押出し 抵抗について較差が大きくなり、 得られるハニカム構造体に成形不良が生じ易い という問題があった。 同様に、 外周部分の隔壁を内部の隔壁よりも気孔率の小さ なハニカム構造体等を作製する際には、 通常は、 該当部分に使用する材料を気孔 率が小さくなるような材料に代えることで対応していたが、 このような方法では 、 隔壁の気孔率に所望の変化を持たせることが極めて困難であった。 発明の開示
本発明は、 上述の問題に鑑みてなされたものであり、 その目的とするところは 、 ハニカム構造体の使用時におけるクラック等の発生を高度に抑制する； とがで きるとともに、 実用上充分な圧縮強度を維持しながら、 高い浄化性能等の性能を 発揮することができるハニカム構造体を提供することにある。
本発明者は、 上述の課題を解決すべく、 鋭意研究した結果、 まず、 ハニカムセ グメント毎に、 隔壁厚さ、 隔壁の密度、 セル密度、 又はセル形状等の圧縮強度に 寄与する構造を変化させ、 圧縮強度の大きなハニカムセグメントによりハニカム 構造体の外周を構成させることで、 従来の全体を一体的に作製されるハニカム構 造体が有する成形不良等の問題を解決し得ることを見出した。 また、 本発明者は 、 更に研究を重ねたところ、 ケースに把持して使用した際に、 複数のハニカムセ グメントを接合したハニカム構造体では、 セメント等の接合材の存在により、 ハ 二カム構造体の把持により一のハニカムセグメントにかかった応力が、 当該ハニ カムセグメントに存する隔壁の変形のみでしか緩和できず、 当該応力をハニカム 構造体全体の隔壁の変形で緩和することが可能な全体を一体に作製されるハニカ ム構造体と異なり、 その構造特質上、 各ハニカムセグメントで圧縮強度に較差を 生じ易いことを見出した。 また、 更に破損個所を検討したところ、 流通孔の流路 方向に対して垂直な断面における隔壁長さ方向が、 各隔壁が外周壁に接続する位 置で、 ハニカム構造体の外周接線に対して 2 0〜7 0 ° となる隔壁を含むハニカ ムセグメントで、 選択的に生じていることを見出し、 当該ハニカムセグメントの みについて、 圧縮強度を大きくする構造を適用することで、 前述した従来の問題 を解決し得ることを見出し、 本発明を完成させたものである。
即ち、 本発明によれば、 複数の隔壁が相互に垂直に交差して、 隔壁で規定され る断面形状 （流通孔流路方向に対して垂直方向の断面形状を意味する。 ） が四角 形の流通孔が複数形成されている複数のハニカムセグメントの接合体からなるハ 二カム構造体であって、
該ハニカム構造体の外周部の少なくとも一部を構成するハニカムセグメントの 少なくとも一部が、 該ハニカム構造体のその他の部位を構成するハニカムセグメ ントより、 圧縮強度が大きな構造を備えているものであることを特徴とするハニ カム構造体が提供される。
ここで、 本明細書中、 「圧縮強度」 とは、 各ハニカムセグメントを接合したハ 二カム構造体を、 静水圧により加圧した際に、 各ハニカムセグメントで破損を生 じる圧力を意味する。 もっとも、 ここでの圧縮強度は、 主に、 流通孔流路方向の 垂直方向の圧力に対するものとなる。
本発明においては、 ハニカム構造体の外周を構成するハニカムセグメントのう ち、 流通孔の流路方向に対して垂直な断面における隔壁長さ方向 （以下、 単に 「 隔壁長さ方向」 ということがある。 ） が、 各隔壁が外周壁に接続する位置におけ るハニカム構造体の外周接線に対して 2 0〜7 0 ° の角度となる隔壁を含むハニ カムセグメントが、 ハニカム構造体のその他の部位を構成するハニカムセグメン 卜より、 圧縮強度が大きな構造を備えていることが好ましい。
より具体的には、 ハニカム構造体の外周を構成するハニカムセグメントのうち 、 隔壁長さ方向が、 各隔壁が外周壁に接続する位置における八二カム構造体の外 周接線に対して 2 0〜7 0 ° の角度となる隔壁を含むハニカムセグメントが、 ハ 二カム構造体のその他の部位を構成するハニカムセグメントより、 平均隔壁厚さ の大きな隔壁で構成されているか、 ハニカム構造体のその他の部位を構成する八 二カムセグメントより、 気孔率の小さな隔壁で構成されているか、 ハニカム構造 体のその他の部位を構成するハニカムセグメントより、 セル密度の大きなことが 好ましい。
また、 本発明においては、 ハニカム構造体の外周を構成するハニカムセグメン トのうち、 隔壁長さ方向が、 各隔壁が外周壁に接続する位置におけるハニカム構 造体の外周接線に対して 2 0〜7 0 ° の角度となる隔壁を含むハニカムセグメン トが、 断面形状が矩形である各流通孔の対角を結ぶ隔壁を更に有し、 各隔壁間に 、 径方向の断面形状が三角形の流通孔が形成されているものも好ましい。
更に、 本発明によれば、 複数の隔壁が相互に垂直に交差して、 各隔壁間に、 径 方向の断面形状が矩形の流通孔が複数形成されている複数のハニカムセグメント を接合してなるハニカム構造体であって、 ハニカム構造体の外周を、 隔壁長さ方 向が、 各隔壁が外周壁に接続する位置におけるハニカム構造体の外周接線に対し て 0 ° 以上 2 0 ° 未満、 又は 7 0 ° より大きく 9 0 ° 以下となる隔壁のみからな るハニカムセグメントで構成することを特徴とするハニカム構造体が提供される 以上のように、 本発明においては、 単に、 ハニカム構造体の外周部を、 圧縮強 度が大きな構造とするのではなく、 ハニカム構造体を構成するハニカムセグメン ト単位で、 隔壁厚さ、 隔壁の密度、 又はセル密度等の圧縮強度に関与する構造を 変化させている。 従って、 容易にハニカム構造体の各部で材料等を異ならしめる ことができ、 隔壁の密度を大きく変化させることができる。 同様に、 隔壁厚さや セル密度を大きく変化させても隔壁の変形が全くないハニカム構造体とすること ができる。
また、 本発明においては、 「隔壁長さ方向が所定の外周接線に対して 2 0〜 7 0 ° となる隔壁を含むハニカムセグメント」 という特定の位置に設置するハニカ ムセグメントのみを隔壁厚さ、 隔壁の密度、 及びセル密度等を大きくするため、 所望の圧縮強度を維持しながらも、 高い浄化性能等の性能を発揮することができ る。 特に、 薄壁化、 高気孔率化したハニカム構造体では、 圧縮強度の確保も重要 となるため、 薄壁化、 高気孔率化による性能向上の要請を満たしながら、 実用上 必要な圧縮強度の確保し得る点で有益である。 図面の簡単な説明
図 1 ( a ) は、 本発明に係るハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す上 面図、 並びに図 1 ( b ) 及び図 1 ( c ) は、 その一部拡大図である。
図 2は、 本発明に係るハニカム構造体において、 各ハニカムセグメントの隔壁 におけるハニカム構造体径方向断面の隔壁長さ方向と、 八二カム構造体の外周接 線との位置関係を模式的に示す一部拡大図である。
図 3は、 実施例 1のハニカム構造体と比較例 1のハニカム構造体についての圧 縮強度の結果を示すグラフである。
なお、 上記図面において、 下記符号は、 それぞれ以下に示すような部材または 構造体をそれぞれ示す。
(符号の説明）
1、 1 a、 及び 1 b並びに 2は、 それぞれハニカムセグメントを、 3、 3 a、 及び 3 bは、 それぞれ隔壁を、 4は、 流通孔を、 5は、 外周 （壁） を、 1 0は、 ハニカム構造体を、 そして、 2 1は、 接合材を示す。 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を図面に基づいて具体的に説明する。 図 1 ( a ) は 、 本発明におけるハニカム構造体の実施の形態を、 模式的に示す上面図であり、 図 1 ( b ) 及び図 1 ( c ) は、 ハニカム構造体におけるそれぞれ特定の位置のハ 二カムセグメントの一部拡大図であり、 図 2は、 本発明に係るハニカム構造体に おいて、 各ハニカムセグメントにおける隔壁長さ方向と、 ハニカム構造体の外周 接線との位置関係を模式的に示す一部拡大図である。
図 1に示すように、 本発明のハニカム構造体 1 0は、 複数の隔壁 3間に、 断面 形状が矩形の複数の流通孔 4を有するハニカムセグメント 1 、 2を複数接合して なり、 ハニカム構造体 1 0の外周 5を構成するハニカムセグメント 1の少なくと も一部 1 aが、 ハニカム構造体 1 0のその他の部位を構成するハニカムセグメン ト 2より、 圧縮強度が大きな構造を備えるものである。
以下、 具体的に説明する。
本発明における八二カム構造体 1 0は、 少なくとも物理的な性状において相異 なる複数のハニカムセグメント、 例えば、 主として周辺部に配置されるセグメン ト 1と主として中央部に配置されるセグメント 2からなる接合体であり、 ハニカ ム構造体が S i C等の熱膨張率の大きな材料から構成されていても、 使用時にお ける局所的な熱応力の発生を低減してクラック等の発生を防止できるものである また、 本発明に係る接合体を構成する各ハニカムセグメントは、 相互に垂直に 交差する各隔壁 3間で規定される複数の流通孔 4の断面形状が四角形、 即ち、 正 方形や長方形であるから、 各セグメントの押し出し成形用の口金の作製が極めて 容易となるばかりか、 得られるハニカム構造体の耐熱衝撃性をも向上できるもの である。
更に、 本発明のハニカム構造体 1 0においては、 その外周 5を構成するように 配置される一連のハニカムセグメント 1の内の一種である 1 aが、 ハニカム構造 体 1 0の外周 5を構成するのに使用されるセグメント以外のセグメントであるハ 二カムセグメント 2より、 圧縮強度が大きな構造 （以下、 「高強度構造」 と称す るすることもある。 ） を備えている。 このように構成することにより、 位置によ り異なる厚さの隔壁を有する一体型のハニカム構造体の製造時におけるような、 押出し抵抗較差による隔壁の変形等を全く生じることなく、 所望の圧縮強度を有 するハニカム構造体を製造することができる。
図 2に示すように、 本発明においては、 当該高強度構造を、 流通孔 4の流路方 向に対して垂直な断面における隔壁長さ方向 が、 ハニカム構造体 1 0の外周接 線 Tに対して、 隔壁 3が 2 0〜 7 0 ° の角度となる位置 Cに位置する外周壁 5の 一部分に配置するハニカムセグメントとしては上述の角度となる隔壁 3 aを含む ハニカムセグメント （以下、 単に 「低強度ハニカムセグメント」 ということがあ る。 ） 1 aを配置させることが好ましく、 当該隔壁長さ方向 Xが、 当該外周接線 Tに対して 3 0〜6 0 ° の角度となる隔壁 3 aを含むハニカムセグメント 1 aを 配置させることがより好ましく、 当該隔壁長さ方向 Xが、 当該外周接線 Tに対し て 4 0〜5 0 ° の角度となる隔壁 3 aを含むハニカムセグメント 1 aを配置させ ることが特に好ましい。
ハニカムセグメントを接合してなるハニカム構造体では、 流通孔の流路方向に 対して垂直な断面における隔壁長さ方向 Xが上記範囲となる隔壁 3 aを含むハニ カムセグメント l aは、 圧縮強度が極めて小さいため、 当該箇所をハニカムセグ メント 1 aを使用して集中的に補強することで、 圧縮強度を効果的に大きくしな がら、 熱容量、 及び圧力損失の増大、 又は捕集効率の低減を極力抑えることが可 能となるために、 益々厳しくなる時代の要請に応じた高い浄化性能を発揮するこ とができる。 即ち、 セグメント 1 aはキヤニング時の圧縮が斜め方向 （いわゆる C軸） からかかるため、 全体に圧縮荷重がかかったときに最初に破壊する部位に 位置する。 従って、 ここを集中的に補強することで他の影響を最小限に抑えなが ら強度アップを図ることができるという効果が発揮されることとなる。
本発明におけるハニカム構造体 1 0の外周部を構成する複数のハニカムセグメ ント 1のうち、 ハニカム構造体のその他の部位を構成するハニカムセグメントで ある l bや 2と比べて、 隔壁の平均厚さが厚いもの、 隔壁の平均気孔率の小さい もの、 又は大きなセル密度を有するものを上記低強度ハニカムセグメント 1 aと して使用することにより設けることができる。
本発明においては、 高強度構造を上述の性質を有するセグメントの一種のみで 低強度ハニカムセグメント 1 aを構成してもよいが、 上述したように集中的に補 強することにより浄化性能等の性能を損なうことなく圧縮強度を確保することが できる点では、 これら高強度構造の 2種以上を組み合わせたものを設けることが 好ましい。
本発明においては、 各ハニカムセグメント 1、 2の隔壁厚さについて特に制限 はないが、 圧力損失や熱容量の増大等を抑制して所望の浄化性能を発揮させなが ら局所的な隔壁の破損を防止するという点からは、 低強度ハニカムセグメント 1 aの隔壁 3 aの厚さとそれ以外のハニカムセグメント 1 b及び 2の隔壁の厚さの 比 （低強度ハニカムセグメントの平均隔壁厚さ 基本ハニカムセグメントの平均 隔壁厚さ） が 1 . 1〜5 . 0であることが好ましく、 1 . 2〜3 . 0であること がより好ましく、 1 . 2〜2 . 0であることが特に好ましい。
また、 1 aを含む各ハニカムセグメントの隔壁 3は、 圧力損失や熱容量の増大 等を抑制して所望の浄化性能を発揮させるためには、 上記の関係が成立する限り において、 その最大隔壁厚さは、 0 . 0 3〜 1 . 3 mmが好ましく、 0 . 0 5〜 0 . 8 mmがより好ましく、 0 . 1〜0 . 5 mmが特に好ましい。
本発明においては、 各ハニカムセグメントを構成する隔壁 3の平均気孔率につ いても特に制限はないが、 熱容量の増大及び捕集効率の低減を抑制して所望の浄 化性能を発揮させながら局所的な隔壁の破損を防止するという点から、 低強度ハ 二カムセグメント 1 aを構成する隔壁 3 aの平均気孔率を、 基本ハニカムセグメ ント 1 b、 2を構成する隔壁 3 bの平均気孔率に対して 5〜 9 0 %小さくするこ とが好ましく、 1 0〜 7 0 %小さくすることがより好ましく、 1 0〜4 5 %小さ くすることが特に好ましい。
また、 何れのハニカムセグメントを構成する隔壁であっても、 圧力損失や所望 の機械強度を確保するためには、 上記の関係が成立する限りにおいて、 隔壁の平 均気孔率は、 5〜 8 0 %が好ましく、 1 0〜7 0 %がより好ましく、 2 0〜6 5 %が特に好ましい。
本発明においては、 各ハニカムセグメントのセル密度についても特に制限はな いが、 圧力損失の増大を防止させながら局所的な隔壁の破損を防止するためには 、 低強度ハニカムセグメント 1 aのセル密度を、 基本ハニカムセグメント 1 b、 2のセル密度に対して 1 0〜4 0 0 %大きくすることが好ましく、 1 5〜2 0 0 %大きくすることがより好ましく、 2 0〜 1 0 0 %大きくすることが特に好まし い。
また、 何れのハニカムセグメント 1、 2であっても、 圧力損失や所望の機械強 度を確保するためには、 上記の関係が成立する限りにおいて、 セル密度は、 1 0 0〜 1 5 0 0セル/ i n 2 ( 1 5 . 5〜2 3 2 . 5セル/ c m2) が好ましく、 1 5 0〜： L 2 0 0セル i n 2 ( 2 3 . 3〜 1 8 6 . 0セル Z c m2) がより好まし く、 2 0 0〜9 0 0セル i n 2 ( 3 1 . 0〜 1 3 9 . 5セル Z c m2) が特に好 ましい。
なお、 本発明においては、 上記高強度構造を、 ハニカムセグメント単位で設け るため、 成形時などにおける隔壁の変形等を生じることなく、 高い強度構造を有 するハニカム構造体とすることができる。
より具体的には、 隔壁厚さが 0 . 1 mm以下の薄壁のハニカム構造体や、 気孔 率 5 0 %以上の高気孔率のハニカム構造体について、 低強度ハニカムセグメント 1 aの平均隔壁厚さと基本ハニカムセグメント 1 b、 2の平均隔壁厚さの比を 1 . 4〜2 . 0としたり、 低強度ハニカムセグメント 1 aを構成する隔壁の気孔率 を基本ハニカムセグメント 1 b、 2を構成する気孔率に対して 3〜4 5 %小さく したり、 低強度ハニカムセグメントのセル密度を、 基本ハニカムセグメントのセ ル密度に対して 2 0〜 1 0 0 %大きくしたりすることで薄壁化や高気孔率化によ る高い性能を確保しながら圧縮強度を効果的に向上させることができる。
本発明における高強度構造としては、 更に、 低強度ハニカムセグメント 1 aに 、 断面形状が四角形である各流通孔の対角を結ぶ隔壁を更に設け、 各隔壁間に、 断面形状が三角形の流通孔を形成したものを挙げることができる。
本発明において、 低強度ハニカムセグメント 1 aにおける全流通孔中、 当該断 面形状が三角形の流通孔を設ける比率は、 隔壁厚さ、 気孔率等の圧縮強度に関与 する他の構造、 及び使用条件等を考慮して適切な範囲とすればよい。 但し、 圧力 損失の増大を抑制しながら圧縮強度を効果的に向上させるためには、 低強度ハニ カムセグメント 1 aにおける全流通孔中、 1 0〜7 0 %の比率で当該断面形状が 三角形の流通孔を設けることが好ましく、 3 0〜 5 0 %の比率で当該断面形状が 三角形の流通孔を設けることがより好ましい。 更に、 本発明における高強度構造としては、 ハニカム構造体 1 0の外周を構成 するハニカムセグメント 1のうち、 図 2に示すような流通孔の流路方向に対して 垂直な断面における隔壁長さ方向 Xが、 各隔壁 3が外周壁 5に接続する位置じに おけるハニカム構造体 1 0の外周接線 Tに対して上記範囲となる隔壁 3 aを含む ハニカムセグメント 1 aを、 当該範囲以外となる隔壁を含むハニカムセグメント で置換したもの、 即ち、 ハニカム構造体 1 0の外周 5を、 流通孔の流路方向に対 して垂直な断面における隔壁長さ方向 Xが、 各隔壁が外周壁に接続する位置 Cに おけるハニカム構造体 1 0の外周接線 Tに対して、 0 ° 以上 2 0 ° 未満、 又は 7 0 ° より大きく 9 0 ° 以下の角度となる隔壁のみからなるハニカムセグメントで 構成するものを挙げることができる。
このような高強度構造では、 前述した隔壁厚さや隔壁の気孔率等を全く変更す ることなく、 所望の圧縮強度を得ることができるので、 より圧力損失や熱容量の 増大等を抑制することができ、 より高い浄化性能等を発揮することができる。 な お、 本発明においては、 ハニカムセグメント 1、 2毎に、 当該隔壁長さ方向 Xを 調整することができるため、 一体で作製されるハニカム構造体と異なり、 複雑な 形状の口金の作製が不要であり、 成形時に押出し抵抗較差による隔壁の変形を生 じることもない。
本発明において、 ハニカム構造体 1 0の外周を構成するハニカムセグメント 1 は、 より効果的に圧縮強度を高めるために、 上記隔壁長さ方向 Xが、 各隔壁が外 周壁に接続する位置 Cにおける外周接線に対して 0 ° 以上 2 0 ° 未満、 又は 7 0 ° より大きく 9 0 ° 以下の角度となる隔壁のみからなるものが好ましく、 当該隔 壁長さ方向が、 当該外周接線に対して 0 ° 以上 1 5 ° 未満、 又は 7 5 ° より大き く 9 0 ° 以下となるものがより好ましい。
なお、 以上は、 本発明における高強度構造の主なものについて説明したが、 本 発明のハニカム構造体においては、 圧縮強度を大きくすることができる構造であ れば、 他の高強度構造を設けてもよいことはいうまでもなく、 例えば、 ハニカム 構造体をアルミナ等に担持された触媒等をコーティング、 又は含浸させることで 、 材料強度を向上させても、 本発明の目的を達成できる。
本発明において、 ハニカムセグメント 1 、 2の材質としては、 例えば、 無配向 コーディエライト、 配向コ一ディエライ ト、 ムライト一ジルコン、 ムライ ト、 ジ ルコン、 コーディエライト一ムライト、 ムライト一チタン酸アルミニウム、 クレ 一ポンド炭化ケィ素、 炭化珪素、 金属シリコン及びジルコ二アースピネル等から なる群より選ばれた少なくとも一種を主結晶相とするセラミックスを挙げること ができ、 中でも、 耐熱性とともに熱伝導性に優れ、 フィルター全体の高い熱伝導 性を確保してフィルター各部の熱応力を低減することができる点で、 炭化珪素、 又は金属シリコンと炭化珪素とを主結晶とするものが好ましい。
また、 本発明においては、 ハニカム構造体 1 0を構成するハニカムセグメント 1、 2の数について特に制限はないが、 局所的な熱応力の発生を低減するために は、 9個以上のハニカムセグメント 1 、 2でハニカム構造体 1 0を構成すること が好ましい。 また、 把持時の破損が起こり易い部分のみを集中的に強度を向上さ せて、 浄化性能等の基本性能低減させないようにするために、 ハニカム構造体 1 0の外周 5を 8個以上のハニカムセグメント 1で構成することが好ましく、 1 2 個以上のハニカムセグメント 1で構成することがより好ましい。
また、 本発明において流通孔 4の形状は、 断面形状が矩形であればよく、 例え ば、 断面形状が正方形、 長方形等のものを挙げることができる。 もっとも、 ハニ カム構造体 1 0の耐熱衝撃性をより向上させるためには、 径方向の断面形状が長 方形のものが好ましい。 一方、 径方向の断面形状が正方形の流通孔とすると、 ハ 二カム構造体 1 0の圧縮強度を向上させることができるため、 ハニカム構造体 1 0の外周 5を構成するハニカムセグメント 1の少なくとも一部については、 当該 径方向の断面形状が正方形の流通孔を有するものとすることも好ましい。
なお、 本発明におけるハニカム構造体を、 排ガス浄化フィル夕一として用いる 場合は、 各八二カムセグメント 1 、 2における複数の流通孔 4を、 当該流通孔 4 が開口する両端面で、 目封じ材により互い違いに目封じした構造とすればよい。 また、 本発明におけるハニカム構造体 1 0を、 触媒体として用いる場合には、 隔壁 3に、 例えば、 P t； 、 P d、 R h等の触媒能を有する金属を担持させればよ い。
本発明のハニカム構造体 1 0は、 上述したハニカムセグメント 1 、 2を接合し て一体化したものであるが、 その接合構造、 接合材種類等については特に制限は なく、 例えば、 相隣接するハニカムセグメント同士 1 a、 l bを、 それぞれ対向 する側面の一部で接合剤 2 1により接合するものでもよく、 当該対向する側面の 全体で接合剤 2 1により接合するものでもよい （図 1 ( a ) では、 側面の全体で 接合した例を示す） 。 また、 接合材 2 1としては、 耐熱性、 耐熱衝撃性に優れる 点で耐熱性無機化合物を主成分とするものが好ましい。 また、 耐熱性無機化合物 としては、 例えば、 前述したハニカムセグメント 1、 2と同様のセラミックス、 及び金属を含有する繊維材料、 又は水和セメント若しくは熱硬化セメント等のセ メン卜の少なくとも一種を含有するものが好ましい。
なお、 本発明におけるハニカム構造体 1 0を構成する各セグメントは、 セラミ ックス質のハニカム構造体で通常行われる方法で製造し、 これをセラミック質の 構造体の接合に使用される方法で接合すればよい。 例えば、 所望のセラミックス 材料にバインダー及び分散剤等を添加した原料と所望量の水とを混鍊した杯土を 得、 この杯土を押出し成形等により所望の形状のハニカムセグメントを成形し、 乾燥後、 又は更に焼成後、 各ハニカムセグメントを接合することで得ることがで さる。
以下、 本発明を具体的な実施例に基づいて更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 )
セラミックス原料として、 S i C粉 7 5重量％及び金属 S i粉 2 5重量％の混 合粉末を使用し、 この混合粉末 1 0 0重量部に、 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からなるバインダー 6重量部と、 界面活性剤 0 . 8重量部と、 水 2 2重量部とを投入、 混練機で混練して可塑性の坏土を得た。 次いで、 この坏土を押出成形して、 図 1 ( a ) 、 2に示すように、 円筒形状の 外観を有するハニカム構造体 1 0を、 軸方向に 1 6分割した形状に対応するハニ カムセグメント l a、 l b及び 2を成形した。 この際、 流通孔流路方向に対する 垂直方向の断面における隔壁長さ方向 Xが、 各隔壁 3が外周壁 （接合後にハニカ ム構造体の外周壁を構成するものである。 ） 5に接続する位置で、 外周接線丁に 対して 2 0〜 7 0 ° となる隔壁を含む 4つのハニカムセグメント 1 aは、 総ての 隔壁の厚さを 0 . 4 3 2 mmとし、 外観の寸法を、 3 5 mm X 3 5 mm X 1 5 4 mmとした。 一方、 その他のハニカムセグメント 1 b、 2については、 総ての隔 壁の厚さを 0. 304mmとした。 また、 総てのハニカムセグメント 1、 2で、 流通孔 4の断面形状は正方形とし、 セル密度は 300セル/ i n2 (46. 5セ ル Zcm2) とした。
次いで、 各ハニカムセグメントをマイクロ波及び熱風で乾燥した後、 各ハニカ ムセグメントの側面に、 セメントからなる接合剤を塗布して、 各ハニカムセグメ ントを接合、 一体化し、 更に、 A r雰囲気中で約 1550°Cで焼成し、 143m ιηφ X 154mmLのハニカム構造体を製造した。 なお、 各ハニカムセグメント を構成する隔壁の気孔率は、 ほぼ 52%で同一であった。
(比較例 1 )
実施例 1において、 図 1、 2に示す、 流通孔流路方向に対する垂直方向の断面 における隔壁長さ方向 Xが、 各隔壁 3が外周壁 （接合後にハニカム構造体の外周 壁を構成するものである。 ） 5に接続する位置で、 外周接線 Tに対して 20〜7 0° となる隔壁を含む 4つのハニカムセグメント 1 aについても、 隔壁の厚さを 0. 304mmとしたこと以外は、 実施例 1と同様にしてハニカム構造体を製造 した。
(評価方法）
実施例 1及び比較例 1に記載の製造方法で作製したハニカム構造体をそれぞれ 、 5個作製し、 以下に示す圧縮強度の評価を行った。
まず、 各ハニカム構造体と同径の金属製の板で、 ハニカム構造体の両端部を覆 い、 更に、 ハニカム構造体と同径のゴムチューブで、 金属製の板を固定した後、 当該ゴムチューブとその周辺にゴムテープを貼り付け、 水が入らないように密閉 した。
次に、 この状態で、 ハニカム構造体を水中に沈め、 ハニカム構造体の任意の個 所が破損するまで、 水圧を上げ、 破損した水圧を、 圧縮強度 （MP a) として評 価した。
(評価結果）
図 3に示すように、 隔壁厚さを総て同一にした比較例 1のハニカム構造体では 、 圧縮強度が約 2MP aであるのに対し、 特定のハニカムセグメントについての み、 隔壁厚さを 0 . 3 0 4 mmから 0 . 4 3 2 mmとした実施例 1のハニカム構 造体では、 圧縮強度が約 4 M P aと飛躍的に向上した。 また、 破損形態について も、 比較例 1のハニカム構造体では、 図 1 ( a ) に示すハニカムセグメント 1 a で、 選択的に隔壁の破損が発生したのに対して、 実施例 1のハニカム構造体では 、 破損個所に特に規則性は認められず、 実施例 1のハニカム構造体における圧縮 強度の飛躍的向上が、 特定のハニカムセグメントを特定の箇所に使用することで 集中的な補強が図られることが認められた。 なお、 実施例 1のハニカム構造体と 同様の構成を有するもの場合には、 全隔壁の厚さを 0 . 4 3 2 mmとしたときで も、 上記実施例 1のハニカム構造体とほぼ同様の圧縮強度が得られ、 しかも圧力 損失や熱容量は、 比較例のハニカム構造体より極めて小さいことが当然に期待で さる。 産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明によれば、 ハニカム構造体の使用時におけるクラ ック等の発生を高度に抑制することができるとともに、 実用上充分な圧縮強度を 維持しながら、 高い浄化性能等の性能を発揮することができるハニカム構造体を 提供することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 複数の隔壁が相互に垂直に交差して、 隔壁で規定される断面形状が四角形 の流通孔が複数形成されている複数のハニカムセグメントの接合体からなるハニ カム構造体であって、
該ハニカム構造体の外周部の少なくとも一部を構成するハニカムセグメントの 少なくとも一部が、 該ハニカム構造体のその他の部位を構成するハニカムセグメ ントより、 圧縮強度が大きな構造を備えているものであることを特徴とするハニ カム構造体。
2 . 前記ハニカム構造体の外周を構成するハニカムセグメントの少なくとも一 部に配置される、 流通孔の流路方向に対する垂直断面の隔壁長さ方向と、 各隔壁 が外周壁に接続する位置におけるハニカム構造体の外周接線とでなす角度が 2 0 〜7 0 ° となる隔壁を含むハニカムセグメントが、 ハニカム構造体のその他の部 位を構成する八二カムセグメントより、 圧縮強度が大きな構造を備えたものであ る請求項 1に記載のハニカム構造体。
3 . 前記ハニカム構造体の外周を構成するハニカムセグメントの少なくとも一 部分に配置される流通孔の流路方向に対する垂直断面の隔壁長さ方向と各隔壁が 外周壁に接続する位置におけるハニカム構造体の外周接線とでなす角度を 2 0〜 7 0 ° とする隔壁を含むハニカムセグメントが、 ハニカム構造体のその他の部位 を構成するハニカムセグメントより、 当該部分に平均隔壁厚さの大きな隔壁で構 成されている構造を有する請求項 1又は 2に記載のハニカム構造体。
4 . 前記ハニカム構造体の外周を構成するハニカムセグメントの少なくとも一 部分に配置される流通孔の流路方向に対する垂直断面の隔壁長さ方向と各隔壁が 外周壁に接続する位置における八二カム構造体の外周接線とでなす角度を 2 0〜 7 0 ° とする隔壁を含むハニカムセグメントが、 ハニカム構造体のその他の部位 を構成するハニカムセグメントより、 平均気孔率の小さな隔壁で構成されている 構造を有するものである請求項 1〜 3の何れか一項に記載のハニカム構造体。
5 . 前記ハニカム構造体の外周を構成するハニカムセグメントの少なくとも一 部分に配置される流通孔の流路方向に対する垂直断面の隔壁長さ方向と各隔壁が 外周壁に接続する位置におけるハニカム構造体の外周接線とでなす角度を 2 0〜 7 0 ° とする該隔壁を含むハニカムセグメントがハニカム構造体のその他の部位 を構成するハニカムセグメントより、 大きなセル密度を有するものである請求項 1〜4の何れか一項に記載の八二カム構造体。
6 . 前記ハニカム構造体の外周を構成するハニカムセグメントの少なくとも一 部分に配置される流通孔の流路方向に対する垂直断面の隔壁長さ方向と各隔壁が 外周壁に接続する位置におけるハニカム構造体の外周接線とでなす角度を 2 0〜 7 0 ° とする該隔壁を含むハニカムセグメントが、 断面形状が矩形である各流通 孔の対角を結ぶ隔壁を更に有し、 各隔壁間に、 径方向の断面形状が三角形の流通 孔が形成されているものである請求項 1〜 5の何れか一項に記載のハニカム構造 体。
7 . 複数の隔壁が相互に垂直に交差して、 各隔壁間に、 径方向の断面形状が矩 形の流通孔が複数形成されている複数のハニカムセグメントを接合してなるハニ カム構造体であって、
該ハニカム構造体の外周を、 該流通孔の流路方向に対して垂直な断面における 隔壁長さ方向が、 各隔壁が外周壁に接続する位置における八二カム構造体の外周 接線に対して 0 ° 以上 2 0 ° 未満、 又は 7 0 ° より大きく 9 0 ° 以下となる隔壁 のみからなるハニカムセグメントで構成することを特徴とするハニカム構造体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006110413A (ja) * 2004-10-12 2006-04-27 Ngk Insulators Ltd ハニカムフィルター
US20090010817A1 (en) * 2004-10-12 2009-01-08 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb filter
JP2006223983A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Ibiden Co Ltd ハニカム構造体
WO2006126507A1 (ja) * 2005-05-23 2006-11-30 Ngk Insulators, Ltd. ハニカム構造体
EP1955751A4 (en) * 2005-10-25 2009-12-23 Ngk Insulators Ltd HONEYCOMB FILTER
US7674513B2 (en) * 2006-03-31 2010-03-09 Corning Incorporated Crack-resistant ceramic honeycomb structures
WO2007122715A1 (ja) * 2006-04-20 2007-11-01 Ibiden Co., Ltd. ハニカム焼成体の検査方法、及び、ハニカム構造体の製造方法
JP5346284B2 (ja) * 2006-05-31 2013-11-20 コーニング インコーポレイテッド 耐亀裂性セラミック・ハニカム物品及びその製造方法
DE602007002470D1 (de) * 2007-02-28 2009-10-29 Ibiden Co Ltd Wabenstrukturkörper
WO2008105081A1 (ja) 2007-02-28 2008-09-04 Ibiden Co., Ltd. ハニカムフィルタ
EP2113643B1 (en) * 2008-03-24 2012-01-25 Ibiden Co., Ltd. Honeycomb structured body
JP5771541B2 (ja) 2012-01-27 2015-09-02 株式会社デンソー ハニカム構造体
JP5892911B2 (ja) * 2012-01-27 2016-03-23 株式会社デンソー ハニカム構造体
DE102012004924A1 (de) * 2012-03-10 2013-09-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungskomponente mit HC-Adsorberfunktion sowie Abgasanlage mit einer solchen
JP2014180600A (ja) * 2013-03-18 2014-09-29 Ngk Insulators Ltd ハニカムフィルタ
US10112271B2 (en) * 2015-03-26 2018-10-30 Hamilton Sundstrand Corporation Compact heat exchanger
KR102045100B1 (ko) * 2015-04-14 2019-11-14 주식회사 엘지화학 멤브레인 분리 장치용 텔레스코핑 방지 장치
JP6847724B2 (ja) 2017-03-21 2021-03-24 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体
US10814266B2 (en) * 2017-11-24 2020-10-27 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb filter
JP7002377B2 (ja) 2018-03-19 2022-01-20 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP7057691B2 (ja) 2018-03-19 2022-04-20 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP7061491B2 (ja) 2018-03-27 2022-04-28 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
US11988471B2 (en) * 2021-03-27 2024-05-21 Massachusetts Institute Of Technology Devices and methods for fabrication of components of a multiscale porous high-temperature heat exchanger

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0647617U (ja) * 1992-08-07 1994-06-28 イビデン株式会社 排気ガス浄化装置
US5514446A (en) * 1994-03-11 1996-05-07 Ngk Insulators, Ltd. Ceramic honeycomb structural body
JP2002301325A (ja) * 2001-04-03 2002-10-15 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体及びそのアッセンブリ
JP2002326035A (ja) * 2001-05-02 2002-11-12 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体、及びそれを用いたハニカムフィルター、コンバーターシステム

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54110189A (en) 1978-02-17 1979-08-29 Ngk Insulators Ltd Ceramic honeycomb structure
JPS54150406A (en) * 1978-05-18 1979-11-26 Nippon Soken Ceramic honeycomb structure
JPS6052450B2 (ja) * 1978-08-25 1985-11-19 カシオ計算機株式会社 Ｒｏｍチエツク方式
JPS5546338A (en) * 1978-09-28 1980-04-01 Ngk Insulators Ltd Heat and shock resistant, revolving and heat-regenerating type ceramic heat exchanger body and its manufacturing
JPS55147154A (en) 1979-05-07 1980-11-15 Ngk Spark Plug Co Ltd High-strength honeycomb structure
JPS55155742A (en) * 1979-05-22 1980-12-04 Ngk Spark Plug Co Ltd High strength honeycomb structure
JPS56129043A (en) 1980-03-14 1981-10-08 Ngk Insulators Ltd Honeycomb structure of ceramic
US4436538A (en) * 1981-04-22 1984-03-13 Nippon Soken, Inc. Filter for cleaning exhaust gases from diesel engine
JPS6151240A (ja) 1984-08-20 1986-03-13 Mitsubishi Electric Corp デ−タ処理装置
JPS62163697A (ja) 1985-10-28 1987-07-20 マブコ・リミテツド のう胞性線維症の検出とモノクロ−ナル抗体の使用
JPH0356354Y2 (ja) * 1986-04-08 1991-12-18
JP2659504B2 (ja) 1991-12-26 1997-09-30 大阪瓦斯株式会社 触媒燃焼装置
JP2525312B2 (ja) 1992-06-19 1996-08-21 日本スピンドル製造株式会社 シヤリング機における駆動制御方法
JPH07286797A (ja) 1994-04-18 1995-10-31 Osaka Gas Co Ltd ハニカム構造体
JP3121497B2 (ja) * 1994-07-14 2000-12-25 イビデン株式会社 セラミック構造体
EP1382442B1 (en) 1996-01-12 2013-04-24 Ibiden Co., Ltd. A filter for purifying exhaust gas
JP3466862B2 (ja) * 1997-03-28 2003-11-17 日本碍子株式会社 セラミックハニカム構造体
JP4159155B2 (ja) 1998-01-22 2008-10-01 株式会社日本自動車部品総合研究所 セラミックハニカム構造体および押出金型
DE60032391T2 (de) * 1999-09-29 2007-10-11 Ibiden Co., Ltd., Ogaki Wabenfömiger Filter und Anordnung von keramischen Filtern
JP4259703B2 (ja) * 1999-12-07 2009-04-30 株式会社デンソー セラミックスハニカム構造体及びその製造方法
DE10024038A1 (de) 2000-05-13 2001-11-22 Dmc2 Degussa Metals Catalysts Wabenkörper aus einem keramischen Material mit verbesserter radialer Druckfestigkeit
JP4473505B2 (ja) 2000-08-03 2010-06-02 日本碍子株式会社 セラミック製ハニカム構造体

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0647617U (ja) * 1992-08-07 1994-06-28 イビデン株式会社 排気ガス浄化装置
US5514446A (en) * 1994-03-11 1996-05-07 Ngk Insulators, Ltd. Ceramic honeycomb structural body
JP2002301325A (ja) * 2001-04-03 2002-10-15 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体及びそのアッセンブリ
JP2002326035A (ja) * 2001-05-02 2002-11-12 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体、及びそれを用いたハニカムフィルター、コンバーターシステム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1508354A4 *

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