WO2011117965A1 - ハニカム構造体 - Google Patents

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齋藤祥
成瀬和也
柴田俊明
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イビデン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a honeycomb structure.
  • Particulates such as soot (hereinafter also referred to as PM) and other harmful components contained in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as buses, trucks, etc. and construction machinery may cause harm to the environment and the human body. It has become a problem recently. Accordingly, various honeycomb structures made of porous ceramics have been proposed as honeycomb filters for collecting PM in exhaust gas and purifying the exhaust gas.
  • honeycomb structure Conventionally known as such a honeycomb structure is a honeycomb structure comprising ceramic blocks in which a plurality of honeycomb fired bodies having a large number of cells are bundled (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 examples of the honeycomb fired bodies located on the outermost periphery of the honeycomb structured body are shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b). This is shown schematically.
  • the honeycomb fired body 1110 and the honeycomb fired body 1120 shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b) the cell 1111 and the cell 1121 that are closest to the curved surface constituting the outer peripheral surface of the ceramic block are perpendicular to the longitudinal direction.
  • cross-sectional shape is substantially triangular or substantially trapezoidal, unlike the cross-sectional shape of the cells located inside the cells, and one side of the cells 1111 and 1121 is formed along the curved surface. Has been.
  • FIGS. 12 (a) and 12 (b) show examples of honeycomb fired bodies in which cells are not formed in the vicinity of a fired body outer peripheral wall (hereinafter also referred to as a block outer peripheral wall) constituting the outer periphery of the ceramic block.
  • the shapes of the honeycomb fired body 1130 and the honeycomb fired body 1140 are the same as the shapes of the honeycomb fired body 1110 and the honeycomb fired body 1120 shown in FIGS.
  • the cross-sectional shapes of the cells 1131 of the honeycomb fired body 1130 and the cells 1141 of the honeycomb fired body 1140 are substantially square, and cells are formed in the vicinity of the block outer peripheral wall 1134 or 1144 constituting the outer periphery of the ceramic block. It has not been.
  • the cross-sectional shape of a cell (hereinafter also referred to as a cell located at the outermost peripheral portion) in contact with the block outer peripheral wall constituting the outer periphery of the ceramic block among the outer peripheral walls of the honeycomb fired body
  • a honeycomb structure that has the same cross-sectional shape of cells located outside the outermost peripheral portion and facilitates filling with a plug paste
  • FIGS. 13A and 13B show examples of the honeycomb fired bodies in which the cross-sectional shape of the cell located at the outermost peripheral portion and the cross-sectional shape of the cell located outside the outermost peripheral portion are the same.
  • the cross-sectional shapes of the cells 1151 of the honeycomb fired body 1150 and the cells 1161 of the honeycomb fired body 1160 are all substantially square, and the positions of the cells 1151 or 1161 are designed so that the cells 1151 or 1161 are arranged at equal intervals. ing. Then, in order to make the cross-sectional shape of the cell located at the outermost peripheral portion the same as the cross-sectional shape of the cell located outside the outermost peripheral portion, the fired body outer peripheral wall 1154 of the honeycomb fired body 1150 or the firing of the honeycomb fired body 1160 The body outer peripheral wall 1164 is provided with a step corresponding to the position of the cell 1151 or the cell 1161 located on the outermost periphery.
  • the honeycomb structure formed of the honeycomb fired body shown in FIGS. 12A and 12B there is no cell that has conventionally been difficult to fill with the sealing material paste because the opening area is small. Therefore, the filling with the plug material paste is facilitated, and the manufacturing efficiency of the honeycomb structure is improved.
  • the honeycomb structure comprising the honeycomb fired bodies shown in FIGS. 12A and 12B
  • the cells in the outermost peripheral portion which conventionally had a small opening area and were difficult to fill with the plug paste, It has the same opening area as the opening area of cells other than the cell of an outer peripheral part. Therefore, filling of the plug material paste is facilitated, and the manufacturing efficiency of the honeycomb structure is improved.
  • the honeycomb structure shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b) is used. Compared to the body, there is a problem that PM cannot be collected sufficiently.
  • a step is provided on the outer peripheral wall of the honeycomb fired body. That is, on the outer peripheral wall of such a honeycomb fired body, as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b), a step consisting of a convex portion 1155 and a concave portion 1156, or a convex portion 1165 and a concave portion 1166 is formed. A step is provided. With respect to the honeycomb fired body having such a shape, a honeycomb formed body is produced by extruding the wet mixture. In the drying process, the firing process, the honeycomb structure assembling process, and the like after the extrusion molding.
  • a molding failure such as a convex corner existing on the outer peripheral wall of the honeycomb molded body due to contact with a jig or the like, or a crack in the concave corner due to expansion and contraction of the honeycomb molded body and the honeycomb fired body, etc. May occur. Thereby, the manufacturing efficiency of the honeycomb structure is reduced.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and is easy to fill with a sealing material paste for sealing cells, is less likely to cause chipping, and has a high aperture ratio.
  • An object is to provide a structure.
  • the honeycomb structure according to claim 1 is composed of a honeycomb fired body in which a large number of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction with a cell wall therebetween and an outer peripheral wall is formed on the outer periphery.
  • a honeycomb structure made of ceramic blocks, An outer peripheral cell in contact with the outer peripheral wall constituting the outer periphery of the ceramic block, and a basic cell located inside the outer peripheral cell,
  • the outer peripheral cell includes a deformed cell having a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction different from the basic cell,
  • the deformation cell is a cell in which a circle having a diameter of 0.90 mm can be inserted into a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction.
  • the outer peripheral cell includes a deformed cell having a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction different from that of the basic cell, and the deformed cell has a diameter of 0.00 in the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction.
  • a 90 mm circle can be inserted into the cell.
  • the peripheral cells of the peripheral honeycomb fired body include small deformed cells having a small opening area in which a circle having a diameter of 0.90 mm cannot be inserted, which makes it difficult to fill the sealing material paste. Or the sealing material may easily leak or protrude, which may result in insufficient cell sealing.
  • the deformation cells are all deformation cells having a relatively large opening area into which a circle having a diameter of 0.90 mm can be inserted, and the others are composed of basic cells. It is easy to fill the sealing material paste, the sealing material is less likely to leak and protrude, and the deformed cell can be sealed well. Therefore, it is difficult to generate defective cells that do not function as a honeycomb filter for PM collection, and the honeycomb structure has a good function such as PM collection required for a honeycomb structure used as a honeycomb filter. Can be fulfilled.
  • the honeycomb structure according to claim 1 not all of the deformed cells are filled, and a cell in which a circle having a diameter of 0.90 mm can be inserted inside a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction is provided with a filter. Since it functions as a constituting cell, the aperture ratio of the entire honeycomb structure can be kept high, and PM can be sufficiently collected.
  • the protrusions in the shape of the outer periphery of the honeycomb block are gentle as compared with the case where the outer peripheral cells are all composed of basic cells. Due to the shape, stress concentration is less likely to occur when exposed to high temperatures, and chipping is less likely to occur at the convex corners.
  • the deformed cell is desirably a cell in which a circle having a diameter of 1.57 mm cannot be inserted inside the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction.
  • a deformed cell having a large cross-sectional area in which a 1.57 mm circle can be inserted the cross-sectional area of the cell is too large, and the mechanical strength may be insufficient.
  • the cell wall of the honeycomb fired body refers to a portion that exists between two cells and separates the two cells.
  • the outer peripheral wall of the honeycomb fired body refers to a portion of the wall that exists around the honeycomb fired body and forms the outer periphery of the honeycomb fired body.
  • the basic cell is a cell having one type of shape or a cell having a combination of a plurality of different shapes when the cells constituting the honeycomb fired body are observed in a cross section perpendicular to the longitudinal direction.
  • This is the smallest unit cell that is formed at a certain repetition in the vertical and horizontal directions.
  • substantially square figures are repeated in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the outer honeycomb fired body.
  • a substantially square cell is referred to as a basic cell.
  • the inner honeycomb fired body 310 shown in FIG. 7B two types of cells having different cell cross-sectional areas are repeated.
  • the two types of cells having different cell cross-sectional areas are collectively referred to as a basic cell.
  • one of the two types of cells having different cell cross-sectional areas may be referred to as a basic cell.
  • the basic formation pattern refers to the shape of the basic cell.
  • a deformed cell is a kind of outer peripheral cell in contact with the outer peripheral wall of the outer honeycomb fired body, and the cells constituting the outer honeycomb fired body are observed in a cross section perpendicular to the longitudinal direction.
  • the basic cell is one type of cell, a cell having a smaller cross-sectional area than the basic cell is referred to as a deformed cell.
  • a cell smaller than a cell having a relatively large cell cross-sectional area A cell having a cross-sectional area or a cell having a smaller cross-sectional area than a cell having a relatively small cell cross-sectional area is referred to as a deformed cell.
  • a deformed cell is also called an incomplete cell.
  • the deformed cell is a cell in which a circle having a diameter of 0.95 mm can be inserted into a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction.
  • the deformed cell is a cell in which a circle having a diameter of 0.95 mm can be inserted inside a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction, and the opening area becomes larger.
  • the deformed cell can be sealed, and functions such as PM collection required for a honeycomb structure used as a honeycomb filter can be more satisfactorily performed.
  • the opening ratio of the entire honeycomb structure can be kept higher, and PM can be sufficiently collected.
  • the protrusions on the shape of the outer periphery of the honeycomb block have a gentle shape, stress concentration is difficult to occur when exposed to a high temperature, and chipping occurs in the convex corners. It becomes difficult to do.
  • the outer peripheral wall constituting the outer periphery of the ceramic block has a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, and a circle having a diameter of 0.90 mm cannot be inserted therein.
  • the ceramic block is formed by binding a plurality of honeycomb fired bodies through an adhesive layer.
  • a circle having a diameter of 0.90 mm can be inserted inside the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction. Since the modified cell is provided, the same effect as in the case of the invention described in claim 1 can be obtained.
  • honeycomb structure according to claim 5 wherein the ceramic block is combined with the honeycomb fired bodies having different shapes, and the outer honeycomb fired body having an outer peripheral wall constituting the outer periphery of the ceramic block and the outer Since the outer honeycomb fired body includes the above-described deformed cells, the same effect as in the case of the invention according to claim 1 can be obtained.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the outer peripheral wall constituting the outer periphery of the ceramic block has a step formed by a convex portion and a concave portion. It is an outer peripheral wall provided, and the convex portion and / or the concave portion is configured by a curve having a shape in which the convex portion and / or the concave portion is chamfered.
  • stress concentration is difficult to occur when exposed to a high temperature and the generated stress can be relieved, and chipping or cracking occurs in the convex portion or the concave portion. Can be effectively prevented.
  • chamfering is applied to the convex portion provided on the outer peripheral wall of the outer honeycomb fired body means that the cross-sectional shape of the convex portion is a shape in which the corner portion of the outer peripheral wall is cut. It means being.
  • chamfering is applied to the concave portion provided on the outer peripheral wall of the outer honeycomb fired body.
  • the cross-sectional shape of the concave portion is the same shape as the corner portion of the outer peripheral wall being pseudo chamfered. It means that the shape is such that the corners of the outer peripheral wall are filled.
  • the concave portion is said to have R chamfering or C chamfering.
  • the convex portion and / or the concave portion has a shape in which an R chamfer is applied to the convex portion and / or the concave portion, and a curvature radius of the R chamfer is, 0.3 to 2.5 mm.
  • stress concentration is less likely to occur when exposed to a high temperature, the generated stress can be more effectively relaxed, and cracks and the like can be more effectively prevented. can do.
  • the radius of curvature of the R chamfer is less than 0.3 mm, it is difficult to more effectively relieve the stress generated by heat or the like, while when the radius of curvature of the R chamfer exceeds 2.5 mm, Processing becomes difficult.
  • honeycomb structure according to claim 8 wherein a shape of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the outer peripheral cell excluding the deformed cell and a shape of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the basic cell are substantially rectangular. It is.
  • the outer peripheral cell excluding the deformation cell and the basic cell are composed of a large capacity cell and a small capacity cell,
  • the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the large capacity cell is larger than the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the small capacity cell.
  • a shape of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the large-capacity cell is substantially a square
  • a shape of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the small-capacity cell is a substantially square.
  • the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the large capacity cell is substantially octagonal, and the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the small capacity cell is substantially square. is there.
  • the large-capacity cell and the small-capacity cell are arranged with good symmetry. Therefore, the cell wall is less likely to be distorted and the honeycomb structure is excellent in mechanical strength.
  • the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of each side of the cell is configured by a curve. Therefore, stress concentration is less likely to occur on the cell wall, and cracks and the like are less likely to occur on the cell wall.
  • the thickness of the outer peripheral wall constituting the outer periphery of the ceramic block is larger than the thickness of the cell wall located inside.
  • the thickness of the outer peripheral wall constituting the outer periphery of the ceramic block is 1.3 to 3.0 times the thickness of the cell wall located inside.
  • the thickness of the outer peripheral wall constituting the outer periphery is less than 1.3 of the thickness of the cell wall located inside, improvement of the mechanical strength of the outer peripheral wall cannot be expected, while the outer peripheral wall constituting the outer periphery is not improved. If the thickness exceeds 3.0 times the thickness of the cell wall located inside, the thickness of the outer peripheral wall becomes too thick, and the aperture ratio of the honeycomb structure decreases.
  • the inner honeycomb fired body is a substantially square unit having a substantially square shape in cross section perpendicular to the longitudinal direction.
  • the honeycomb structure according to the fifteenth aspect the honeycomb structure can be efficiently configured with a small number of honeycomb fired bodies by combining the substantially sectional fan unit and the substantially rectangular unit. For this reason, the honeycomb structure can be easily manufactured, and the manufacturing cost can be reduced.
  • honeycomb structure In the honeycomb structure according to the sixteenth aspect, one end of each of the cells is alternately sealed. Therefore, the honeycomb structure functions as a filter. In the honeycomb structure according to claim 17, a coat layer is formed on the outer peripheral surface of the ceramic block.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 (a) is a perspective view schematically showing an inner honeycomb fired body in the honeycomb structure of the first embodiment of the present invention, and
  • Fig. 2 (b) is an inner view shown in Fig. 2 (a).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB of the honeycomb fired body.
  • Fig. 3 (a) is a perspective view schematically showing an outer honeycomb fired body in the honeycomb structure of the first embodiment of the present invention, and
  • Fig. 3 (b) is an outer view shown in Fig. 3 (a). It is sectional drawing which shows typically the end surface vicinity of a honeycomb fired body.
  • FIG. 3 It is sectional drawing which shows typically the end surface vicinity of a honeycomb fired body.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the honeycomb structure shown in FIG. 1 taken along line AA.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the honeycomb structure according to the second embodiment of the present invention.
  • Fig. 6 (a) is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of the end face of the outer honeycomb fired body constituting the honeycomb structure of the second embodiment of the present invention
  • Fig. 6 (b) is a diagram of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of the end face of another outer honeycomb fired body constituting the honeycomb structure of the second embodiment.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of the end face of the outer honeycomb fired body constituting the honeycomb structure of the third embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of an end face of an inner honeycomb fired body constituting the honeycomb structure of the third embodiment
  • Fig. 8 (a) is a cross-sectional view schematically showing the honeycomb structured body of the fourth embodiment of the present invention
  • Fig. 8 (b) is an external view of the honeycomb structured body shown in Fig. 8 (a).
  • Fig. 8C is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of the end face of the honeycomb fired body, and Fig.
  • FIG. 8C is a schematic view of the vicinity of the end face of another outer honeycomb fired body constituting the honeycomb structure shown in Fig. 8A.
  • FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of a honeycomb structure according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph illustrating the diameter of an insertable circle and the sealing failure rate in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4.
  • FIG. 11 (a) is a perspective view schematically showing a honeycomb fired body constituting a conventional honeycomb structure, and FIG. 11 (b) schematically shows another honeycomb fired body constituting the honeycomb structure. It is a perspective view shown in FIG. Fig. 12 (a) is a perspective view schematically showing a honeycomb fired body constituting a conventional honeycomb structure, and Fig.
  • FIG. 12 (b) is a schematic view of another honeycomb fired body constituting the honeycomb structure. It is a perspective view shown in FIG. FIG. 13 (a) is a perspective view schematically showing a honeycomb fired body constituting a conventional honeycomb structure, and FIG. 13 (b) is a schematic view of another honeycomb fired body constituting the honeycomb structure. It is a perspective view shown in FIG.
  • the honeycomb structure of the present invention is a honeycomb structure made of a ceramic block composed of a honeycomb fired body in which a large number of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction across a cell wall, and an outer peripheral wall is formed on the outer periphery.
  • An outer peripheral cell in contact with the outer peripheral wall constituting the outer periphery of the ceramic block, and a basic cell located inside the outer peripheral cell,
  • the peripheral cell of the peripheral honeycomb fired body includes a deformed cell having a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction different from the basic cell,
  • the deformation cell is a cell in which a circle having a diameter of 0.90 mm can be inserted into a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction.
  • the ceramic block it is desirable that a plurality of honeycomb fired bodies are bundled through an adhesive layer, and the ceramic block is formed by combining the honeycomb fired bodies having different shapes, and the ceramic block. It is desirable that the outer honeycomb fired body having an outer peripheral wall constituting the outer periphery and the inner honeycomb fired body positioned on the inner side of the outer honeycomb fired body.
  • specific embodiments of the honeycomb structure will be described.
  • a first embodiment of a honeycomb structure of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • a section of a honeycomb structure, a section of a honeycomb fired body, or a section of a honeycomb formed body is simply described, a section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb structure, respectively, a longitudinal direction of the honeycomb fired body Or a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb formed body.
  • the cross-sectional area of the honeycomb fired body when simply expressed as the cross-sectional area of the honeycomb fired body, the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body is indicated.
  • a honeycomb fired body when it is not necessary to distinguish between both, it is simply referred to as a honeycomb fired body.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention.
  • Fig.2 (a) is a perspective view which shows typically the inner honeycomb fired body which comprises the honeycomb structure of 1st embodiment of this invention, FIG.2 (b) is shown to Fig.2 (a).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the inner honeycomb fired body taken along line BB.
  • Fig. 3 (a) is a perspective view schematically showing an outer honeycomb fired body constituting the honeycomb structure of the first embodiment of the present invention, and Fig. 3 (b) is shown in Fig. 3 (a). It is sectional drawing which shows typically the end surface vicinity of an outer honeycomb fired body.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the honeycomb structure shown in FIG. 1 taken along line AA.
  • the honeycomb structure 100 shown in FIGS. 1 and 4 eight outer honeycomb fired bodies 120 having a shape as shown in FIGS. 3A and 3B, and FIG. 4B, four inner honeycomb fired bodies 110 having a shape as shown in FIG. 5B are bonded together through the adhesive layer 101 (101A to 101D) to form a ceramic block 103.
  • a coat layer 102 is formed on the outer periphery.
  • the cross-sectional shape of the inner honeycomb fired body 110 is substantially square.
  • the cross section of the outer honeycomb fired body 120 is a substantially fan-shaped unit having a shape surrounded by three line segments 120a, 120b, 120c and one substantially circular arc 120d. Are two angles (an angle formed by the line segment 120b and the line segment 120c and an angle formed by the line segment 120a and the line segment 120b) are 90 ° and 135 °, respectively.
  • the shape of the substantially arc will be described later.
  • the honeycomb structure 100 includes an adhesive layer 101C formed in a direction from the corner portion of the central portion toward the outer peripheral side surface of the honeycomb structure 100 among the adhesive layer layers 101C and 101D of the outer peripheral portion.
  • the adhesive layer 101D formed in a direction from the corner portion other than the central portion toward the outer peripheral side surface of the honeycomb structure 100 forms an angle of 45 °.
  • a large number of cells 111 are arranged in parallel in the longitudinal direction (in the direction of arrow a in FIG. 2 (a)) with a cell wall 113 therebetween.
  • One end of the cell 111 is sealed with a sealing material 112. Therefore, the exhaust gas G (see the arrow in FIG. 2B) that flows into the cell 111 with one end face opened must always pass through the cell wall 113 separating the cell 111 and then the other cell with the other end face open. 111 flows out. Therefore, the cell wall 113 functions as a filter for collecting PM and the like.
  • the outer honeycomb fired body 120 shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) also has a large number of cells 121 arranged in parallel in the longitudinal direction across the cell wall 123, like the inner honeycomb fired body 110.
  • One end of 121 is sealed with a sealing material 122. Therefore, the exhaust gas that has flowed into the cell 121 having one open end face always passes through the cell wall 123 separating the cells 121 and then flows out from the other cell 121 having the other end face open. That is, the outer honeycomb fired body 120 has the same function as the inner honeycomb fired body 110, although the outer shape is different from the inner honeycomb fired body 110.
  • the outer honeycomb fired body 120 has an outer peripheral wall 128 that forms the outer periphery of the ceramic block 103, and the cells 121 and 124 (124 a) of the outer honeycomb fired body 120.
  • 124b) includes outer peripheral cells 124a and 124b in contact with the outer peripheral wall 128 constituting the outer periphery of the ceramic block 103, and basic cells 121 located on the inner side of the outer peripheral cells 124a and 124b.
  • the peripheral cells 124a and 124b of the peripheral honeycomb fired body 120 include a deformed cell 124a having a different shape from the basic cell 124b in addition to the basic cell 124b having the same cross-sectional shape as the basic cell 121 in the longitudinal direction.
  • the cross-sectional shape of the cell may have a right-angled portion, and the portion corresponding to the right-angled portion may be a circular arc (a shape in which the cell is pseudo-R chamfered) or a C-chamfered shape (in which the cell is simulated). C-shaped chamfered shape).
  • the cell may not be formed, and the portion may be completely filled with the same material as the cell wall and may be a part of the outer peripheral wall of the fired body. Moreover, the part may be deleted and the cross section perpendicular
  • the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cell has a concave shape, it is also simply referred to as a cross sectional concave portion.
  • a cell into which a circle with a diameter of 0.90 mm can be inserted means that a jig with a diameter of 0.90 mm (for example, a metal rod or a ceramic rod) is actually inserted into the actual cell. It is possible to determine whether or not it can be inserted by checking whether it can be inserted or whether or not damage (cracks, cracks, etc.) occurs when it is inserted into the cell. It may be determined whether or not insertion into the cell is possible based on comparison with the dimension value of the circle. Among these, it is desirable to make a determination from the design drawing because of the ease of determination and the ease of work.
  • the deformation cells 124a are all deformation cells having a relatively large opening area into which a circle having a diameter of 0.90 mm can be inserted, and the other cells are composed of the basic cells 121 and 124b. Therefore, it is easy to fill the sealing material paste, it is difficult for the sealing material to leak or protrude, and the deformed cell can be sealed well.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the outer peripheral wall 128 is described as a substantially arc shape, specifically, the step formed by the convex portion 128a and the concave portion 128b in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body.
  • the cross-sectional shape of the convex portion 128a and the concave portion 128b is formed by a curved curve having a chamfered shape.
  • the radius of curvature of the R chamfer is preferably 0.3 to 2.5 mm.
  • honeycomb fired bodies 110 and 120 constituting the honeycomb structure 100 are preferably porous bodies made of silicon carbide or silicon-containing silicon carbide.
  • a forming step for producing a honeycomb formed body by extruding a wet mixture containing a ceramic powder and a binder is performed. Specifically, first, a silicon carbide powder having a different average particle size as a ceramic powder, an organic binder, a liquid plasticizer, a lubricant, and water are mixed using a wet mixer to produce a honeycomb molded body. A wet mixture of is prepared. Subsequently, the wet mixture is charged into an extruder. The wet mixture is put into an extruder and extruded to produce a honeycomb formed body having a predetermined shape.
  • extrusion molds corresponding to the respective shapes are used.
  • the honeycomb formed body is cut into a predetermined length and dried using a microwave dryer, hot air dryer, dielectric dryer, vacuum dryer, vacuum dryer, freeze dryer, or the like. Then, a sealing step of filling a predetermined cell with a sealing material paste as a sealing material and sealing the cell is performed. At this time, since the deformed cell is a cell in which a circle having a diameter of 0.90 mm can be inserted, the sealing operation can be performed satisfactorily.
  • the conditions conventionally used when manufacturing a honeycomb fired body can be applied to the conditions of the cutting process, the drying process, and the sealing process.
  • a degreasing step of heating the organic matter in the honeycomb formed body in a degreasing furnace is performed, and the honeycomb fired body is transported to the firing furnace and subjected to the firing step to produce a honeycomb fired body.
  • the conditions conventionally used when manufacturing a honeycomb fired body are applicable.
  • an adhesive paste is applied to each of the predetermined side surfaces of the inner honeycomb fired body and the outer honeycomb fired body in which predetermined ends of each cell are sealed to form an adhesive paste layer. Then, a step of laminating other honeycomb fired bodies sequentially on this adhesive paste layer is repeated to perform a binding step for producing a ceramic block in which a predetermined number of honeycomb fired bodies are bound.
  • the adhesive paste for example, a paste made of an inorganic binder, an organic binder, and inorganic particles is used.
  • the adhesive paste may further contain inorganic fibers and / or whiskers.
  • a coating layer forming step is performed in which a coating material paste is applied to the outer periphery of the substantially cylindrical ceramic block, dried and solidified to form a coating layer.
  • the coating material paste the same paste as the adhesive paste is used.
  • the coat layer is not necessarily provided, and may be provided as necessary.
  • the peripheral cell of the peripheral honeycomb fired body includes a deformed cell having a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction different from the basic cell, and the deformed cell has a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction. Is a cell in which a circle having a diameter of 0.90 mm can be inserted. Therefore, it is easy to fill the sealing material paste, it is difficult for the sealing material to leak or protrude, and the deformed cell can be sealed well.
  • the deformed cells are filled with the same material as the cell walls or all of the modified cells are deleted, and the deformed cells constitute a filter. Since it functions as a cell, the aperture ratio of the entire honeycomb structure can be kept high, and PM can be sufficiently collected.
  • the protrusions in the shape of the outer periphery of the honeycomb block have a gentle shape as compared with the case where the outer peripheral cells are all composed of basic cells. Therefore, it is difficult for the chipped corners to be chipped due to stress concentration caused by contact with a jig or the like or exposure to a high temperature.
  • the honeycomb structure of the present embodiment can be suitably used as a diesel particulate filter.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the outer peripheral wall is provided with a step including a convex portion and a concave portion, and the cross-sectional shape of the convex portion and the concave portion is the convex portion. Since the concave portion is formed by a curved surface having a chamfered shape, stress concentration is unlikely to occur when exposed to high temperature due to contact with a jig or the like, and stress generated by heat or the like is reduced. It is possible to effectively prevent chipping and cracks from occurring in the convex part and the concave part.
  • Example 1 Example 1
  • a degreasing step of degreasing the dried honeycomb formed body at 400 ° C. was performed, and further a firing step was performed at 2200 ° C. for 3 hours under an atmospheric pressure of argon atmosphere.
  • the porosity was 45%
  • the average pore diameter was 15 ⁇ m
  • the size was 34.5 mm ⁇ 34.5 mm ⁇ 150 mm
  • the number of cells (cell density) was 300 / inch 2
  • the cell wall thickness was 0.1.
  • An inner honeycomb fired body 110 made of a porous silicon carbide sintered body having a width of 25 mm (10 mil) and a cell width of 1.42 mm, a porosity, an average pore diameter, the number of cells (cell density), and a cell wall thickness And the width of the cell is the same as that of the inner honeycomb fired body 110, and the cross section is surrounded by three line segments and one substantially arc, and two corners formed by two of the three line segments are respectively
  • the deformed cell 124a is a cell in which a circle having a diameter of 0.90 mm can be inserted inside a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction, and a portion in which a circle having a diameter of 0.90 mm cannot be inserted is The cell portion is filled with the wet mixture to become the outer peripheral wall of the fired body, or the portion is deleted to form a concave section.
  • Adhesive paste is applied to predetermined side surfaces of the inner honeycomb fired body 110 and the outer honeycomb fired body 120, and four inner honeycomb fired bodies 110 and the outer By bonding 8 honeycomb fired bodies 120 so that the arrangement shown in FIG. 1 is obtained, and further solidifying the adhesive paste at 180 ° C. for 20 minutes, the thickness of the adhesive layer is 1 mm and cylindrical.
  • the ceramic block 103 was produced.
  • the adhesive paste is composed of 30.0% by weight of silicon carbide particles having an average particle diameter of 0.6 ⁇ m, 21.4% by weight of silica sol, 8.0% by weight of carboxymethylcellulose, and 40.6% by weight of water. Adhesive paste was used.
  • a coating material paste layer was formed on the outer periphery of the ceramic block 103 using a coating material paste having the same composition as the adhesive paste used in the step (4). Thereafter, this coating material paste layer was dried at 120 ° C. to produce a cylindrical honeycomb structure 100 having a diameter of 143.8 mm and a length of 150 mm, in which the coating layer 102 was formed on the outer periphery.
  • the deformable cell 124a is a cell in which a circle having a diameter of 0.95 mm can be inserted into a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction, and a circle having a diameter of 0.95 mm cannot be inserted.
  • Change the shape of the mold for extrusion so that all the cells are filled with the wet mixture and become the outer peripheral wall of the fired body, or the part is deleted and becomes a concave section in the circle, and the outer honeycomb fired
  • a honeycomb structure was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a honeycomb formed body for the body 120 was produced.
  • the deformable cell 124a is a cell in which a circle having a diameter of 0.85 mm can be inserted into a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction, and a circle having a diameter of 0.85 mm cannot be inserted.
  • Change the shape of the mold for extrusion so that all the cells are filled with the wet mixture and become the outer peripheral wall of the fired body, or the part is deleted to become a cross-sectional recess, and the outer honeycomb fired body
  • a honeycomb structure was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a honeycomb molded body for 120 was prepared.
  • the deformed cell 124a is a cell in which a circle having a diameter of 0.80 mm can be inserted into a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction, and a circle having a diameter of 0.80 mm cannot be inserted.
  • Change the shape of the mold for extrusion so that all the cells are filled with the wet mixture and become the outer peripheral wall of the fired body, or the part is deleted and becomes a concave section in the circle, and the outer honeycomb fired
  • a honeycomb structure was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a honeycomb formed body for the body 120 was produced.
  • Example 2 the percentage of poorly sealed cells was 0%, whereas in Example 1, 2% was slightly poorly sealed. However, it was an acceptable ratio. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, those with poor sealing greatly increased to 8% and 16%, respectively.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the honeycomb structure according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 (a) is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of the end face of the outer honeycomb fired body 220 constituting the honeycomb structure
  • FIG. 6 (b) is an outer honeycomb fired body constituting the honeycomb structure. It is sectional drawing which shows typically the end surface vicinity of 230.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the honeycomb structure according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 (a) is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of the end face of the outer honeycomb fired body 220 constituting the honeycomb structure
  • FIG. 6 (b) is an outer honeycomb fired body constituting the honeycomb structure. It is sectional drawing which shows typically the end surface vicinity of 230.
  • honeycomb structure 200 of the present embodiment as shown in FIG. 5, eight outer honeycomb fired bodies 220 and eight outer honeycomb fired bodies 230 and nine inner honeycombs arranged on the inner side thereof.
  • a plurality of fired bodies 210 are bound together through adhesive layers 201A to 201D to form a ceramic block 203, and a coat layer 202 is formed on the outer periphery of the ceramic block 203.
  • the shape of the cross section of the inner honeycomb fired body 210 is substantially square.
  • the cross section of the outer honeycomb fired body 220 has a shape surrounded by three line segments 220a, 220b, 220c and one substantially circular arc 220d, and is composed of two of these three line segments.
  • the cross section of the outer honeycomb fired body 230 is a substantially fan-shaped unit surrounded by three line segments 230a, 230b, 230c and one substantially arc 230d, and is composed of two of these three line segments.
  • Two angles (an angle formed by the line segment 230b and the line segment 230c and an angle formed by the line segment 230a and the line segment 230b) are 90 ° and 135 °, respectively.
  • the honeycomb fired bodies 210, 220, and 230 are preferably made of a porous silicon carbide sintered body or porous silicon-containing silicon carbide.
  • the eight outer honeycomb fired bodies 220 have outer peripheral walls 228 constituting the outer periphery of the ceramic block 203, and the cells 221 and 224 (224a, 224a, 224b) includes outer peripheral cells 224a and 224b in contact with the outer peripheral wall 228 constituting the outer periphery of the ceramic block 203, and basic cells 221 positioned on the inner side of the outer peripheral cells 224a and 224b.
  • the outer peripheral cells 224a and 224b of the outer peripheral honeycomb fired body 220 include a deformed cell 224a having a different shape from the basic cell 224b in addition to the basic cell 224b having the same cross-sectional shape as the basic cell 221 in the longitudinal direction.
  • Reference numeral 222 denotes a sealing material.
  • the eight outer honeycomb fired bodies 230 shown in FIG. 6B also have outer peripheral walls 238 that constitute the outer periphery of the ceramic block 203, and the cells of the outer honeycomb fired body 230.
  • 231 and 234 (234a and 234b) are composed of outer peripheral cells 234a and 234b that are in contact with the outer peripheral wall 238 constituting the outer periphery of the ceramic block 203, and basic cells 231 located inside the outer peripheral cells 234a and 234b.
  • the peripheral cells 234a and 234b of the peripheral honeycomb fired body 230 include a deformed cell 234a having a shape different from that of the basic cell 234b in addition to the basic cell 234b having the same cross-sectional shape as the basic cell 231 in the longitudinal direction.
  • Reference numeral 232 denotes a sealing material.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the outer peripheral walls 228 and 238 is an outer peripheral wall provided with a step formed by the convex portions 228a and 238a and the concave portions 228b and 238b, and the convex portions 228a and 238a and the concave portions 228b and 238b.
  • the shape of the cross-section is configured by a curved line having an R-chamfered shape.
  • the radius of curvature of the R chamfer is 0.3 to 2.5 mm.
  • either end of the cell is sealed with a sealing material, and the cell wall functions as a filter for collecting PM and the like.
  • the manufacturing method of the honeycomb structure in the present embodiment is the same as the manufacturing method of the honeycomb structure in the first embodiment of the present invention, except for the following points. That is, the shape of the honeycomb formed body produced in the forming step (1) of the manufacturing method of the first embodiment of the present invention is shown in FIG. 5 except that either one end of the cell is not sealed.
  • the inner honeycomb fired body 210 and the outer honeycomb fired bodies 220 and 230 have substantially the same shape, and when performing the binding step (4) of the manufacturing method of the first embodiment, The honeycomb structured body according to the first embodiment of the present invention except that the honeycomb fired bodies 210 and the outer honeycomb fired bodies 220 and 230 are bundled so that the honeycomb fired bodies are positioned at the positions shown in FIG. By using the same method as this manufacturing method, the honeycomb structure of the present embodiment of the present invention can be manufactured.
  • honeycomb structure of the present embodiment the same effects as the honeycomb structure of the first embodiment of the present invention can be enjoyed.
  • Example 1 Using the same method as the forming step (1) of Example 1, the shape was substantially the same as the inner honeycomb fired body 210 and the outer honeycomb fired bodies 220 and 230 shown in FIG. Thus, a raw honeycomb molded body without cell sealing was produced.
  • the raw honeycomb molded body is dried using a microwave dryer to obtain a dried honeycomb molded body, and then a predetermined cell is filled with a paste having the same composition as the wet mixture, and again It dried using the dryer.
  • a degreasing step of degreasing the dried honeycomb formed body at 400 ° C. was performed, and further a firing step was performed at 2200 ° C. for 3 hours under an atmospheric pressure of argon atmosphere. Accordingly, the porosity is 45%, the average pore diameter is 15 ⁇ m, the size is 34.5 mm ⁇ 34.5 mm ⁇ 200 mm, the number of cells (cell density) is 300 / inch 2 , and the cell wall thickness is 0.00.
  • the deformed cells 224a and 234a are cells in which a circle having a diameter of 0.90 mm can be inserted into the inside of a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction, and a portion in which a circle having a diameter of 0.90 mm cannot be inserted is a cell.
  • the cell portion is filled with the same material as the cell wall in advance to become the outer peripheral wall of the fired body, or the portion is deleted so as to be a recess in the cross section.
  • a coating material paste layer was formed on the outer periphery of the ceramic block 203 using a coating material paste having the same composition as the adhesive paste used in the step (4). Thereafter, this coating material paste layer was dried at 120 ° C. to manufacture a cylindrical honeycomb structure 200 having a diameter of 203.2 mm and a length of 200 mm, on which the coating layer 202 was formed on the outer periphery.
  • Example 4 When manufacturing the outer honeycomb fired bodies 220 and 230, the deformed cells 224a and 234a are formed into cells into which a circle having a diameter of 0.95 mm can be inserted into a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction, and the circle having a diameter of 0.95 mm is formed.
  • the non-insertable circle change the shape of the extrusion mold so that all the cells are filled with the wet mixture and become the outer peripheral wall of the fired body, or that part is deleted and becomes a concave section in the cross section.
  • a honeycomb structure was manufactured in the same manner as in Example 3 except that honeycomb formed bodies for the honeycomb fired bodies 220 and 230 were manufactured.
  • the deformed cells 224a and 234a are formed into cells into which a circle having a diameter of 0.85 mm can be inserted into a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction, and the circle having a diameter of 0.85 mm is formed.
  • the non-insertable circle change the shape of the extrusion mold so that all the cells are filled with the wet mixture and become the outer peripheral wall of the fired body, or that part is deleted and becomes a concave section in the cross section.
  • a honeycomb structure was manufactured in the same manner as in Example 3 except that honeycomb formed bodies for the honeycomb fired bodies 220 and 230 were manufactured.
  • the deformed cells 224a and 234a are formed into cells into which a circle having a diameter of 0.80 mm can be inserted into a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction, and the circle having a diameter of 0.80 mm is formed.
  • the non-insertable circle change the shape of the extrusion mold so that all the cells are filled with the wet mixture and become the outer peripheral wall of the fired body, or that part is deleted and becomes a concave section in the cross section.
  • a honeycomb structure was manufactured in the same manner as in Example 3 except that honeycomb formed bodies for the honeycomb fired bodies 220 and 230 were manufactured.
  • Example 4 the percentage of poorly sealed cells was 0%, whereas in Example 3, 4% was slightly poorly sealed. However, it was an acceptable probability. On the other hand, in Comparative Examples 3 and 4, those with poor sealing greatly increased to 12% and 18%, respectively.
  • FIG. 10 is a graph illustrating the diameter of an insertable circle and the sealing failure rate in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4.
  • the deformed cell is a cell in which a circle having a diameter of 0.90 mm or 0.95 mm can be inserted inside the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction
  • a cell in which a circle having a diameter of 0.85 mm or 0.80 mm can be inserted inside the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction is used.
  • the sealing failure rate cannot be said to be sufficiently low, and production efficiency is expected to decrease.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of the end face of the outer honeycomb fired body constituting the honeycomb structure of the third embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of an end face of an inner honeycomb fired body constituting the honeycomb structure of the third embodiment.
  • the outer peripheral cell excluding the deformed cell and the basic cell are composed of a large capacity cell and a small capacity cell, and are arranged in the longitudinal direction of the large capacity cell.
  • the honeycomb fired body 310 and the honeycomb fired body 320 having the same shape as the outer shape shown in FIGS.
  • the method of combining the honeycomb fired bodies 310 and 320 constituting the honeycomb structure is the same as that of the honeycomb structure shown in FIG.
  • the shape of the cross section of the inner honeycomb fired body 310 is substantially square
  • the cross section of the outer honeycomb fired body 320 has a shape surrounded by three line segments 320a, 320b, and 320c and one substantially arc 320d.
  • the two corners formed by two of the three line segments are 90 respectively. ° and 135 °.
  • the outer honeycomb fired body 320 has an outer peripheral wall 328 constituting the outer periphery of the ceramic block, and the cells 321 (321a, 321b) of the outer honeycomb fired body 320 are provided.
  • 324 (324a, 324b, 324c) are outer peripheral cells 324a, 324b, 324c that are in contact with the outer peripheral wall 328 constituting the outer periphery of the ceramic block, and basic cells 321a, 321b that are located inside the outer peripheral cells 324a, 324b, 324c, Consists of.
  • the basic cell 321 includes a large-capacity cell 321a in which the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction is larger than the area of the cross-section perpendicular to the longitudinal direction of the small capacity cell 321b, and a small-capacity cell having a smaller cross-sectional area than the large capacity cell 321a. 321b.
  • the peripheral cells 324a, 324b, and 324c of the peripheral honeycomb fired body 320 are different in shape from the basic cells 324a and 324b in addition to the basic cells 324a and 324b having the same cross-sectional shape as the basic cells 321a and 321b in the longitudinal direction.
  • a deformation cell 324c is included, and the deformation cell 324c is a cell in which a circle having a diameter of 0.90 mm can be inserted inside a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction.
  • an inner honeycomb fired body 310 Disposed inside the outer honeycomb fired body 320 is an inner honeycomb fired body 310, which includes large capacity cells 310a and small capacity cells 310b.
  • Reference numeral 322 denotes a sealing material.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the outer peripheral wall 328 is an outer peripheral wall provided with a step including a convex portion 328a and a concave portion 328b, and the cross-sectional shape of the convex portion 328a and the concave portion 228b is subjected to R chamfering. It is comprised by the curve of the shape made.
  • the radius of curvature of the R chamfer is 0.3 to 2.5 mm.
  • either end of the cell is sealed with a sealing material, and the cell wall functions as a filter for collecting PM and the like.
  • the honeycomb structure according to the third embodiment exhibits the same effects as those of the first embodiment of the present invention, and collects a larger amount of PM than the honeycomb structure 100 having cells having the same cross-sectional area. can do.
  • honeycomb fired bodies 310 and 320 constituting the honeycomb structure are preferably porous bodies made of silicon carbide or silicon-containing silicon carbide.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing a honeycomb structure according to the fourth embodiment of the present invention.
  • Fig. 8 (a) is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of the end face of the honeycomb structure 400 of the fourth embodiment of the present invention
  • Fig. 8 (b) shows the honeycomb structure shown in Fig. 8 (a).
  • FIG. 8C is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of the end face of the outer honeycomb fired body 420 constituting the structure
  • FIG. 8C shows the vicinity of the end face of the outer honeycomb fired body 430 constituting the honeycomb structure shown in FIG. It is sectional drawing which shows this typically.
  • honeycomb structure 400 shown in FIG. 8 eight outer honeycomb fired bodies 420 having a shape as shown in FIG. 8 (b) and four outer honeycomb fired bodies having a shape as shown in FIG. 8 (c).
  • 430 and four inner honeycomb fired bodies 410 arranged on the inner side thereof are bonded through an adhesive layer 401 (401A to 401D) to form a ceramic block 403, and further, the outer periphery of the ceramic block 403 A coat layer 402 is formed.
  • the shape of the cross section of the inner honeycomb fired body 410 is substantially square.
  • the cross section of the outer honeycomb fired body 420 has a shape surrounded by three line segments 420a, 420b, 420c and one substantially circular arc 420d.
  • the cross section of the outer honeycomb fired body 430 has a shape surrounded by two line segments 430a and 430b and one substantially arc 430c.
  • the angle with the line segment 430b was 90 °.
  • the outer honeycomb fired body 420 has an outer peripheral wall 428 constituting the outer periphery of the ceramic block 403, and the cells 421, 424 (424a, 424b) of the outer honeycomb fired body 420 are formed.
  • the outer peripheral cells 424a and 424b are in contact with the outer peripheral wall 428 constituting the outer periphery of the ceramic block 403, and the basic cells 421 are located on the inner side of the outer peripheral cells 424a and 424b.
  • the peripheral cells 424a and 424b of the peripheral honeycomb fired body 420 include a modified cell 424a having a shape different from the basic cell 424b in addition to the basic cell 424b having the same cross-sectional shape as the basic cell 421 in the longitudinal direction.
  • the outer honeycomb fired body 430 has an outer peripheral wall 438 constituting the outer periphery of the ceramic block 403, and the cells 431, 434 (434a, 434b) of the outer honeycomb fired body 430 are formed. ) Includes outer peripheral cells 434a and 434b that are in contact with the outer peripheral wall 438 that forms the outer periphery of the ceramic block 403, and basic cells 431 that are located inside the outer peripheral cells 434a and 434b.
  • the peripheral cells 434a and 434b of the peripheral honeycomb fired body 430 include a modified cell 434a having a shape different from that of the basic cell 434b in addition to the basic cell 434b having the same cross-sectional shape as the basic cell 431 in the longitudinal direction.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the outer peripheral walls 428 and 438 of the fired body is an outer peripheral wall provided with a step composed of convex portions 428a and 438a and concave portions 428b and 438b, and the convex portions 428a and 438a and concave portions 428b.
  • the cross-sectional shape of 438b is configured by a curved line having an R-chamfered shape.
  • the radius of curvature of the R chamfer is 0.3 to 2.5 mm.
  • either end of the cell is sealed with a sealing material, and the cell wall functions as a filter for collecting PM and the like.
  • honeycomb fired bodies 410, 420, and 430 constituting the honeycomb structure 400 are preferably porous bodies made of silicon carbide.
  • the shape of the cross section of the honeycomb structure of the embodiment of the present invention is not limited to a substantially circular shape, and may be, for example, a substantially elliptical shape, a substantially oval shape, a substantially racetrack shape, or the like.
  • the coat layer is formed in the outer peripheral surface of a ceramic block, the coat layer does not need to be formed.
  • the number of inner honeycomb fired bodies is not limited to a plurality, and may be one.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a honeycomb structure according to another embodiment of the present invention.
  • the configuration of the honeycomb structure 700 shown in FIG. 9 is the same as that of the honeycomb structure 100 of the first embodiment of the present invention except that the number of inner honeycomb fired bodies is one. That is, in the honeycomb structure 700 shown in FIG. 9, instead of the four inner honeycomb fired bodies 110 bound through the adhesive layer 101A of the honeycomb structure 100 shown in FIG. A honeycomb fired body 710 is provided. Although the inner honeycomb fired body 710 has a larger cross-sectional area than the inner honeycomb fired body 110, its function is the same.
  • the outer honeycomb fired body 720 is the same as the honeycomb fired body 120 constituting the honeycomb structure 100.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the outer peripheral wall of the fired body is an outer peripheral wall provided with a step consisting of a convex part and a concave part, and the cross-sectional shape of the convex part and the concave part is a chamfered shape.
  • the shape of the chamfer is not particularly limited and may be an R chamfer or a C chamfer, but is preferably an R chamfered shape with a radius of curvature of 0.3 to 2.5 mm. It is desirable to be.
  • the thickness of the outer peripheral wall constituting the outer periphery of the ceramic block is not particularly limited, but is desirably thicker than the thickness of the cell wall located on the inner side. It is more desirable to be 3 to 3.0 times.
  • the cross-sectional area of the inner honeycomb fired body is desirably 900 to 2500 mm 2 . This is because when the cross-sectional area of the inner honeycomb fired body is within the above range, cracks due to expansion or contraction of the honeycomb fired body are less likely to occur in the honeycomb fired body when the honeycomb structure is subjected to regeneration treatment. .
  • the outer peripheral cells and the basic cells excluding the deformed cells may be composed of large-capacity cells and small-capacity cells as shown in FIG.
  • the cross-sectional shapes of the large-capacity cell and the small-capacity cell are not particularly limited.
  • the cross-sectional shape of the large-capacity cell is a substantially octagonal shape.
  • the cross-sectional shape may be substantially square, the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the large-capacity cell is substantially square, and the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the small-capacity cell may be substantially square. Good.
  • the cross-sectional shape of each side of the cell may be configured by a curve.
  • the area ratio of the cross section of the large capacity cell to the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the small capacity cell is 1.01 to It is preferably 9.00.
  • the end of the cell may not be sealed.
  • a honeycomb structure can be used as a catalyst carrier.
  • the ceramic block of the embodiment of the present invention may be composed of honeycomb fired bodies having different cake shapes. There may be one or more types of cake-like honeycomb structures, and the number is not particularly limited.
  • the cake shape refers to one columnar body that is cut into a plurality of pieces so that the cylinder passes through the central axis, and becomes a columnar shape when a plurality of cake-shaped honeycomb fired bodies are combined.
  • the ceramic block may be comprised from one honeycomb fired body.
  • the honeycomb fired body is preferably made of cordierite or aluminum titanate. It is considered that the same effect can be obtained even when it is composed of one honeycomb fired body.
  • Examples of the inorganic binder contained in the adhesive paste include silica sol and alumina sol. These may be used alone or in combination of two or more. Among inorganic binders, silica sol is desirable.
  • the inorganic particle which consists of carbide, nitride etc. can be mentioned, for example, Specifically, the inorganic particle etc. which consist of silicon carbide, silicon nitride, boron nitride, etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among the inorganic particles, inorganic particles made of silicon carbide having excellent thermal conductivity are desirable.
  • inorganic fibers and / or whiskers contained in the adhesive paste examples include inorganic fibers and / or whiskers made of silica-alumina, mullite, alumina, silica, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among inorganic fibers, alumina fibers are desirable.
  • the average pore size of the honeycomb fired body is desirably 5 to 30 ⁇ m.
  • a honeycomb structure made of a honeycomb fired body is used as a honeycomb filter, if the average pore diameter of the honeycomb fired body is less than 5 ⁇ m, the particulates may be easily clogged, while the average pore diameter is 30 ⁇ m. This is because the particulates may pass through the pores, and the particulates cannot be collected and cannot function as a filter.
  • the porosity and pore diameter can be measured by a conventionally known method such as a mercury intrusion method, an Archimedes method, or a measurement using a scanning electron microscope (SEM).
  • a conventionally known method such as a mercury intrusion method, an Archimedes method, or a measurement using a scanning electron microscope (SEM).
  • the desirable lower limit is 31.0 / cm 2 (200 / in 2 ), and the desirable upper limit is 93 / cm 2 (600 / in 2 ).
  • the more desirable lower limit is 38.8 / cm 2 (250 / in 2 ), and the more desirable upper limit is 77.5 / cm 2 (500 / in 2 ).
  • the thickness of the cell wall of the honeycomb fired body is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 0.4 mm.
  • the main component of the constituent material of the honeycomb structure is not limited to silicon carbide, and other ceramic raw materials include, for example, nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride, zirconium carbide, Examples thereof include ceramic powders such as carbide ceramics such as titanium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide, and oxide ceramics such as cordierite and aluminum titanate.
  • the main component of the honeycomb fired body is preferably a non-oxide ceramic, and particularly preferably silicon carbide or silicon-containing silicon carbide. It is because it is excellent in heat resistance, mechanical strength, thermal conductivity and the like.
  • organic binder mixed with the said wet mixture For example, methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, polyethyleneglycol etc. are mentioned. Of these, methylcellulose is desirable.
  • the amount of the organic binder is usually 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder.
  • the plasticizer mixed with the wet mixture is not particularly limited, and examples thereof include glycerin.
  • the lubricant mixed in the wet mixture is not particularly limited, and examples thereof include polyoxyalkylene compounds such as polyoxyethylene alkyl ether and polyoxypropylene alkyl ether. Specific examples include polyoxyethylene monobutyl ether and polyoxypropylene monobutyl ether. In some cases, the plasticizer and the lubricant may not be contained in the wet mixture.
  • a dispersion medium liquid may be used.
  • the dispersion medium liquid include water, an organic solvent such as benzene, and an alcohol such as methanol.
  • a molding aid may be added to the wet mixture.
  • the molding aid is not particularly limited, and examples thereof include ethylene glycol, dextrin, fatty acid, fatty acid soap, polyalcohol and the like.
  • a pore-forming agent such as balloons that are fine hollow spheres containing oxide-based ceramics, spherical acrylic particles, and graphite may be added to the wet mixture as necessary.
  • the balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon. Of these, alumina balloons are desirable.
  • the honeycomb structure may support a catalyst for purifying exhaust gas.
  • a catalyst for purifying exhaust gas for example, a noble metal such as platinum, palladium, rhodium or the like is desirable, and among these, platinum is more desirable.
  • other catalysts for example, alkali metals such as potassium and sodium, and alkaline earth metals such as barium can be used. These catalysts may be used alone or in combination of two or more.
  • the bundling step in the method for manufacturing a honeycomb structure according to the embodiment of the present invention includes, for example, a ceramic block (or an aggregate of honeycomb fired bodies) to be produced in addition to the method of applying the adhesive paste to the side surfaces of each honeycomb fired body.
  • the honeycomb fired bodies may be temporarily fixed in a form having substantially the same shape as the shape, and an adhesive paste may be injected between the honeycomb fired bodies.
  • honeycomb structure 101, 101A to 101D, 201A to 201D, 401A to 401D, 701B to 701D

Abstract

本発明は、セルを封止するための封止材ペーストの充填が容易であり、欠け等が発生しにくく、かつ、開口率の高いハニカム構造体を提供することを目的とし、本発明のハニカム構造体は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、外周に外周壁が形成されたハニカム焼成体から構成されたセラミックブロックからなるハニカム構造体であって、前記セラミックブロックの外周を構成する外周壁に接する外周セルと、前記外周セルより内側に位置する基本セルとからなり、前記外周セルは、前記長手方向に垂直な断面の形状が前記基本セルと異なる変形セルを含み、前記変形セルは、前記長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルであることを特徴とする。

Description

ハニカム構造体
本発明は、ハニカム構造体に関する。
バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出される排ガス中に含有されるスス等のパティキュレート(以下、PMともいう)やその他の有害成分が環境や人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。そこで、排ガス中のPMを捕集して排ガスを浄化するハニカムフィルタとして、多孔質セラミックからなるハニカム構造体が種々提案されている。
このようなハニカム構造体として、従来、多数のセルを有するハニカム焼成体が複数個結束されたセラミックブロックからなるハニカム構造体が知られている(特許文献1)。特許文献1に記載のハニカム構造体を製造する際に用いられるハニカム焼成体のうち、ハニカム構造体の最外周に位置するハニカム焼成体の例を、図11(a)及び図11(b)に模式的に示す。図11(a)及び図11(b)に示すハニカム焼成体1110及びハニカム焼成体1120では、セラミックブロックの外周面を構成する曲面に最も近いセル1111及びセル1121のその長手方向に垂直な断面形状(以下、単に断面形状ともいう)は、それらのセルより内側に位置するセルの断面形状と異なり、略三角形又は略台形となっており、セル1111及びセル1121の一辺が上記曲面に沿って形成されている。
また、特許文献1には、ハニカム焼成体のセルにおいて、ハニカム焼成体の焼成体外周壁のうち、セラミックブロックの外周を構成する焼成体外周壁近傍にセルを形成せず、封止材ペーストの充填を容易にしたハニカム構造体も提案されている。図12(a)及び図12(b)に、セラミックブロックの外周を構成する焼成体外周壁(以下、ブロック外周壁ともいう)近傍にセルが形成されていないハニカム焼成体の例をそれぞれ示す。ハニカム焼成体1130及びハニカム焼成体1140の形状は、図11(a)及び図11(b)に示したハニカム焼成体1110及びハニカム焼成体1120の形状とそれぞれ同一である。また、ハニカム焼成体1130のセル1131、及び、ハニカム焼成体1140のセル1141の断面形状は全て略正方形状であり、セラミックブロックの外周を構成するブロック外周壁1134又は1144の近傍にはセルが形成されていない。
また、ハニカム焼成体のセルにおいて、ハニカム焼成体の焼成体外周壁のうち、セラミックブロックの外周を構成するブロック外周壁と接しているセル(以下、最外周部に位置するセルともいう)の断面形状と最外周部以外に位置するセルの断面形状とを同一とし、封止材ペーストの充填を容易にしたハニカム構造体が提案されている(特許文献2)。図13(a)及び図13(b)に、最外周部に位置するセルの断面形状と最外周部以外に位置するセルの断面形状とを同一としたハニカム焼成体の例をそれぞれ示す。ハニカム焼成体1150のセル1151、及び、ハニカム焼成体1160のセル1161の断面形状は全て略正方形状であり、セル1151又はセル1161が等間隔に並ぶようにセル1151又はセル1161の位置が設計されている。そして、最外周部に位置するセルの断面形状と最外周部以外に位置するセルの断面形状とを同一にするために、ハニカム焼成体1150の焼成体外周壁1154、又は、ハニカム焼成体1160の焼成体外周壁1164には、最外周に位置するセル1151又はセル1161の位置に対応した段差が設けられている。
特開2004-154718号公報 国際公開第2008/126335号パンフレット
特許文献1のハニカム構造体を構成するハニカム焼成体1110のセル1111、及び、ハニカム焼成体1120のセル1121を封止する際には、セルの開口面積が小さいことから、封止材ペーストを充填しにくかったり、封止材の漏れやはみ出しが生じやすかったりし、これによりセルの封止が不充分となることがある。
そして、セルの封止が不充分であるハニカム焼成体を用いて製造したハニカム構造体を排ガス浄化フィルタとして使用すると、ハニカム構造体に流入した排ガスがセル壁を通過せずに同一のセルから流出してしまい、フィルタとしての機能を果たさないという問題がある。
図12(a)、(b)に示すハニカム焼成体からなるハニカム構造体によると、従来では開口面積が小さくなって封止材ペーストの充填が困難であったセルが存在しない。そのため、封止材ペーストの充填が容易となり、ハニカム構造体の製造効率が向上する。
しかしながら、このようなハニカム構造体では、ハニカム構造体全体の開口率が低くなるため、図11(a)及び図11(b)に示したハニカム構造体と比較してPMを充分に捕集することができないという問題がある。
図12(a)、(b)に記載のハニカム焼成体からなるハニカム構造体によると、従来では開口面積が小さくなって封止材ペーストの充填が困難であった最外周部のセルも、最外周部のセル以外のセルの開口面積と同じ開口面積を有する。そのため、封止材ペーストの充填が容易となり、ハニカム構造体の製造効率が向上するが、ハニカム構造体の開口率が低くなるため、図11(a)及び図11(b)に示したハニカム構造体と比較して、PMを充分に捕集することができないという問題がある。
また、特許文献2に記載のハニカム構造体を構成するハニカム焼成体においては、ハニカム焼成体の外周壁に段差が設けられている。すなわち、このようなハニカム焼成体の外周壁には、図13(a)及び図13(b)に示すように、凸部1155及び凹部1156からなる段差、又は、凸部1165及び凹部1166からなる段差が設けられている。
このような形状を有するハニカム焼成体についても、湿潤混合物を押出成形することによりハニカム成形体を作製することとなるが、押出成形後の乾燥工程、焼成工程、ハニカム構造体の組立工程等の際に、治具等の接触によりハニカム成形体の外周壁に存在する凸角部が欠けたり、ハニカム成形体及びハニカム焼成体の膨張及び収縮等により、凹角部にクラックが入ったりする等の成形不良が発生する場合がある。これにより、ハニカム構造体の製造効率の低下を招く。
さらに、このようなハニカム焼成体を用いてハニカム構造体を製造した場合、製造したハニカム構造体の外周部には、凸部及び凹部が依然として存在する。そのため、このハニカム構造体をハニカムフィルタとして使用する際に、高温に晒された際のハニカム焼成体の膨張及び収縮等により、ハニカム構造体の外周部に欠けやクラック等の不良が発生し易いという問題もある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、セルを封止するための封止材ペーストの充填が容易であり、欠け等が発生しにくく、かつ、開口率の高いハニカム構造体を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載のハニカム構造体は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、外周に外周壁が形成されたハニカム焼成体から構成されたセラミックブロックからなるハニカム構造体であって、
上記セラミックブロックの外周を構成する外周壁に接する外周セルと、上記外周セルより内側に位置する基本セルとからなり、
上記外周セルは、上記長手方向に垂直な断面の形状が上記基本セルと異なる変形セルを含み、
上記変形セルは、上記長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルであることを特徴とする。
請求項1に記載のハニカム構造体では、外周セルは、長手方向に垂直な断面の形状が基本セルと異なる変形セルを含み、変形セルは、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルである。
従来であれば、外周ハニカム焼成体の外周セルには、直径0.90mmの円が挿入が不可能な開口面積が小さい変形小セルが含まれており、このため封止材ペーストを充填しにくかったり、封止材の漏れやはみ出しが生じやすかったりし、これによりセルの封止が不充分となることがある。
しかしながら、請求項1に記載のハニカム構造体では、変形セルは、全て直径0.90mmの円が挿入可能な開口面積が比較的大きい変形セルであり、その他は、基本セルより構成されているので、封止材ペーストを充填し易く、封止材の漏れやはみ出しが発生しにくく、良好に変形セルを封止することができる。従って、PMの捕集等のハニカムフィルタとして機能を果たさない不良セルが発生しにくく、上記ハニカム構造体は、ハニカムフィルタとして使用するハニカム構造体に要求されているPMの捕集等の機能を良好に果たすことができる。
また、請求項1に記載のハニカム構造体では、上記変形セルが全て充填されることはなく、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルは、フィルタを構成するセルとして機能するので、ハニカム構造体全体の開口率を高く保つことができ、PMを充分に捕集することができる。
さらに、請求項1に記載のハニカム構造体では、ハニカムブロックの外周に変形セルが存在するので、外周セルが全て基本セルからなる場合と比較してハニカムブロックの外周の形状における突部がなだらかな形状となり、高温に晒された際等の応力集中が発生しにくく、凸角部に欠けが発生しにくくなる。
上記変形セルは、上記長手方向に垂直な断面形状の内部に直径1.57mmの円が挿入が不可能なセルであることが望ましい。1.57mmの円が挿入が可能な大きな断面積を有する変形セルの場合には、セルの断面が大きすぎるため、機械的な強度が不充分となる場合がある。
本明細書において、ハニカム焼成体のセル壁とは、2つのセルの間に存在し、2つのセルを隔てている部分をいう。また、本明細書において、ハニカム焼成体の外周壁とは、ハニカム焼成体の周囲に存在し、ハニカム焼成体の外周を構成している壁の部分をいう。
本明細書において、基本セルとは、ハニカム焼成体を構成するセルを長手方向に垂直な断面で観察した際、1種類の形状のセル、又は、複数個の異なる形状の組み合わせからなるセルが、上下左右に一定の繰り返しで形成されている最小単位のセルをいう。例えば、図3(a)及び図3(b)に示す外方ハニカム焼成体120では、外方ハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面において、略正方形の図形が繰り返されている。この場合、略正方形のセルを基本セルという。また、例えば、図7(b)に示す内方ハニカム焼成体310では、セル断面積の異なる2種類のセルが繰り返されている。この場合、セル断面積の異なる2種類のセルの両方を合わせて基本セルという。ただし、便宜的に上記セル断面積の異なる2種類のセルのうち、一方のセルを基本セルという場合もある。
また、本明細書において、基本形成パターンとは、上記基本セルの形状をいう。
本明細書において、変形セルとは、外方ハニカム焼成体の外周壁に接する外周セルの1種であって、上記外方ハニカム焼成体を構成するセルを長手方向に垂直な断面で観察した際、上記基本セルの形状と比べて部分的に欠けた形状となっており、基本セルのセル断面積より小さいセル断面積を有するセルをいう。基本セルが1種類の形状のセルである場合には、上記基本セルよりも小さい断面積を有するセルを変形セルという。また、基本セルがセル断面積の異なる2種類以上のセルを組み合わせたパターンの繰り返しとなっている外方ハニカム焼成体においては、例えば、相対的にセル断面積の大きい形状のセルよりも小さいセル断面積を有するセル、又は、相対的にセル断面積の小さい形状のセルより小さい断面積を有するセルを変形セルという。変形セルは、不完全セルともいう。
請求項2に記載のハニカム構造体では、上記変形セルは、上記長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.95mmの円が挿入可能なセルである。
請求項2に記載のハニカム構造体では、変形セルは、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.95mmの円が挿入可能なセルであり、開口面積がより大きくなるので、より良好に変形セルを封止することができ、ハニカムフィルタとして使用するハニカム構造体に要求されているPMの捕集等の機能をより良好に果たすことができる。
また、請求項2に記載のハニカム構造体では、ハニカム構造体全体の開口率をより高く保つことができ、PMを充分に捕集することができる。
さらに、請求項2に記載のハニカム構造体では、ハニカムブロックの外周の形状における突部がなだらかな形状となり、高温に晒された際等に応力集中が発生しにくく、凸角部に欠けが発生しにくくなる。
請求項3に記載のハニカム構造体では、上記セラミックブロックの外周を構成する外周壁は、上記ハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面形状が、その内部に直径0.90mmの円が挿入不可能な変形小セルの内部をセル壁と同じ材料で完全に充填した外周壁を含む。
請求項3に記載のハニカム構造体では、ハニカム成形体を作製する際に、上記変形小セルの内部を完全に充填しているので、封止材ペーストを充填する必要がなく、変形小セルの充填不良が発生することを防止することができる。
請求項4に記載のハニカム構造体では、上記セラミックブロックは、接着材層を介して複数個のハニカム焼成体が結束されてなる。
このように、セラミックブロックが接着材層を介して複数個のハニカム焼成体が結束されてなる場合であっても、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能な変形セルを有するので、請求項1に記載の発明の場合と同様の効果を奏する。
請求項5に記載のハニカム構造体では、上記セラミックブロックは、異なる形状を有する前記ハニカム焼成体が組み合わされるとともに、上記セラミックブロックの外周を構成する外周壁を有する外方ハニカム焼成体と上記外方ハニカム焼成体より内側に位置する内方ハニカム焼成体とから構成されており、外方ハニカム焼成体が上記した変形セルを含むので、請求項1に記載の発明の場合と同様の効果を奏する。
請求項6に記載のハニカム構造体では、変形セルが形成されていることに加え、セラミックブロックの外周を構成する外周壁の長手方向に垂直な断面形状は、凸部と凹部とからなる段差が設けられた外周壁となっており、上記凸部及び/又は上記凹部は、上記凸部及び/又は上記凹部に面取りが施された形状の曲線により構成されている。
請求項6に記載のハニカム構造体では、高温に晒された際等に応力集中が発生しにくく、発生する応力を緩和することができ、上記凸部や上記凹部に欠けやクラックが発生するのを、効果的に防止することができる。
本明細書において、外方ハニカム焼成体の外周壁に設けられている凸部に面取りが施されているとは、凸部の断面形状が、外周壁の角部が削られた形状になっていることをいう。
一方、外方ハニカム焼成体の外周壁に設けられている凹部に面取りが施されているとは、凹部の断面形状が、外周壁の角部が擬似的に面取りを施された形状と同じ形状になるように、外周壁の角部が充填されたような形状になっていることをいう。例えば、外方ハニカム焼成体の外周壁が擬似的にR面取り又はC面取りを施された形状と同じ形状になっていれば、凹部にR面取り又はC面取りが施されているという。
請求項7に記載のハニカム構造体では、上記凸部及び/又は上記凹部は、上記凸部及び/又は上記凹部にR面取りが施された形状となっており、上記R面取りの曲率半径は、0.3~2.5mmである。
請求項7に記載のハニカム構造体では、高温に晒された際等に応力集中が発生しにくく、発生する応力をより効果的に緩和することができ、クラック等の発生をより効果的に防止することができる。R面取りの曲率半径が0.3mm未満であると、熱等により発生する応力をより効果的に緩和することが難しくなり、一方、R面取りの曲率半径が2.5mmを超えると、R面取りの処理が難しくなる。
請求項8に記載のハニカム構造体では、上記変形セルを除いた上記外周セルの上記長手方向に垂直な断面の形状、及び、上記基本セルの上記長手方向に垂直な断面の形状は、略四角形である。
請求項9に記載のハニカム構造体では、上記変形セルを除いた上記外周セル、及び、上記基本セルは、大容量セルと、小容量セルとからなり、
上記大容量セルの上記長手方向に垂直な断面の面積は、上記小容量セルの上記長手方向に垂直な断面の面積よりも大きい。
請求項9に記載のハニカム構造体では、このハニカム構造体を排ガス浄化用フィルタとして用いた際に、大量のPMを捕集することができる。
請求項10に記載のハニカム構造体では、上記大容量セルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、上記小容量セルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形である。
請求項11に記載のハニカム構造体では、上記大容量セルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略八角形であり、上記小容量セルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形である。
請求項11に記載のハニカム構造体では、大容量セルの断面形状が略八角形であり、小容量セルの断面形状が略四角形であるので、大容量セルと小容量セルとを対称性よく配置し易く、そのため、セル壁の歪等が発生しにくく、機械的強度に優れたハニカム構造体となる。
請求項12に記載のハニカム構造体では、セルの各辺の長手方向に垂直な断面の形状が曲線により構成されている。従って、セル壁は応力集中が起こりにくく、セル壁にクラック等がより発生しにくい。
請求項13に記載のハニカム構造体では、上記セラミックブロックの外周を構成する外周壁の厚さは、内部に位置するセル壁の厚さよりも大きい。
また、請求項14に記載のハニカム構造体では、上記セラミックブロックの外周を構成する外周壁の厚さは、内部に位置するセル壁の厚さの1.3~3.0倍である。
請求項13、14に記載のハニカム構造体では、外周壁の厚さが内部のセル壁よりも厚いため、外側からの圧縮力等が発生した際に外周壁が破壊されにくく、機械的特性に優れたハニカム構造体となる。外周を構成する外周壁の厚さが、内部に位置するセル壁の厚さの1.3未満であると、外周壁の機械的強度の改善が望めず、一方、外周を構成する外周壁の厚さが、内部に位置するセル壁の厚さの3.0倍を超えると、外周壁の厚さが厚くなりすぎ、ハニカム構造体の開口率が低下する。
請求項15に記載の外方ハニカム焼成体は、上記長手方向に垂直な断面の形状が3つの直線と上記ハニカム構造体の外周の一部を構成する外周壁に囲まれた形状からなる略扇形ユニットであり、上記内方ハニカム焼成体は、上記長手方向に垂直な断面の形状が略四角形からなる略四角形ユニットである。
請求項15に記載のハニカム構造体では、上記断面略扇形ユニットと上記断面略四角形ユニットとを組み合わせることにより、少ない数のハニカム焼成体で効率よくハニカム構造体を構成することができる。そのため、ハニカム構造体の製造が容易となり、製造コスト低減につながる。
請求項16に記載のハニカム構造体では、上記セルのそれぞれ一方の端部は、交互に封止されている。そのため、上記ハニカム構造体は、フィルタとして機能する。
請求項17に記載のハニカム構造体では、上記セラミックブロックの外周面には、コート層が形成されている。
図1は、本発明の第一実施形態のハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。 図2(a)は、本発明の第一実施形態のハニカム構造体における内方ハニカム焼成体を模式的に示した斜視図であり、図2(b)は、図2(a)に示す内方ハニカム焼成体のB-B線断面図である。 図3(a)は、本発明の第一実施形態のハニカム構造体における外方ハニカム焼成体を模式的に示す斜視図であり、図3(b)は、図3(a)に示す外方ハニカム焼成体の端面近傍を模式的に示す断面図である。 図4は、図1に示すハニカム構造体のA-A線断面図である。 図5は、本発明の第二実施形態のハニカム構造体の断面図である。 図6(a)は、本発明の第二実施形態のハニカム構造体を構成する外方ハニカム焼成体の端面近傍を模式的に示す断面図であり、図6(b)は、本発明の第二実施形態のハニカム構造体を構成する別の外方ハニカム焼成体の端面近傍を模式的に示す断面図である。 図7(a)は、本発明の第三実施形態のハニカム構造体を構成する外方ハニカム焼成体の端面近傍を模式的に示す断面図であり、図7(b)は、本発明の第三実施形態のハニカム構造体を構成する内方ハニカム焼成体の端面近傍を模式的に示す断面図である。 図8(a)は、本発明の第四実施形態のハニカム構造体を模式的に示した断面図であり、図8(b)は、図8(a)に示すハニカム構造体を構成する外方ハニカム焼成体の端面近傍を模式的に示す断面図であり、図8(c)は、図8(a)に示すハニカム構造体を構成する別の外方ハニカム焼成体の端面近傍を模式的に示す断面図である。 図9は、本発明のさらに別の実施形態のハニカム構造体の断面図である。 図10は、実施例1~4及び比較例1~4における挿入可能な円の直径と封止不良率を図示するグラフである。 図11(a)は、従来のハニカム構造体を構成するハニカム焼成体を模式的に示す斜視図であり、図11(b)は、上記ハニカム構造体を構成する他のハニカム焼成体を模式的に示す斜視図である。 図12(a)は、従来のハニカム構造体を構成するハニカム焼成体を模式的に示す斜視図であり、図12(b)は、上記ハニカム構造体を構成する他のハニカム焼成体を模式的に示す斜視図である。 図13(a)は、従来のハニカム構造体を構成するハニカム焼成体を模式的に示す斜視図であり、図13(b)は、上記ハニカム構造体を構成する他のハニカム焼成体を模式的に示す斜視図である。
本発明のハニカム構造体は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、外周に外周壁が形成されたハニカム焼成体から構成されたセラミックブロックからなるハニカム構造体であって、
前記セラミックブロックの外周を構成する外周壁に接する外周セルと、前記外周セルより内側に位置する基本セルとからなり、
前記外周ハニカム焼成体の外周セルは、前記長手方向に垂直な断面の形状が前記基本セルと異なる変形セルを含み、
前記変形セルは、前記長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルであることを特徴とする。
上記セラミックブロックは、接着材層を介して複数個のハニカム焼成体が結束されていることが望ましく、また、上記セラミックブロックは、異なる形状を有する前記ハニカム焼成体が組み合わされるとともに、上記セラミックブロックの外周を構成する外周壁を有する外方ハニカム焼成体と上記外方ハニカム焼成体より内側に位置する内方ハニカム焼成体とから構成されていることが望ましい。
以下、上記ハニカム構造体の具体的な実施形態を説明していく。
(第一実施形態)
本発明のハニカム構造体の第一実施形態について図面を参照しながら説明する。
本明細書において、単に、ハニカム構造体の断面、ハニカム焼成体の断面、又は、ハニカム成形体の断面と表記した場合、それぞれ、ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面、又は、ハニカム成形体の長手方向に垂直な断面を指す。
また、本明細書において、単に、ハニカム焼成体の断面積と表記した場合、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面の断面積を指す。
また、以下の説明において、特に両者を区別する必要がない場合は、単にハニカム焼成体と表記する。
図1は、本発明の第一実施形態のハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。図2(a)は、本発明の第一実施形態のハニカム構造体を構成する内方ハニカム焼成体を模式的に示す斜視図であり、図2(b)は、図2(a)に示す内方ハニカム焼成体のB-B線断面図である。図3(a)は、本発明の第一実施形態のハニカム構造体を構成する外方ハニカム焼成体を模式的に示す斜視図であり、図3(b)は、図3(a)に示す外方ハニカム焼成体の端面近傍を模式的に示す断面図である。図4は、図1に示すハニカム構造体のA-A線断面図である。
図1、図4に示すハニカム構造体100では、図3(a)、(b)に示すような形状の8個の外方ハニカム焼成体120と、その内側に配置された図2(a)、(b)に示すような形状の4個の内方ハニカム焼成体110とが接着材層101(101A~101D)を介して結束されてセラミックブロック103を構成し、さらに、このセラミックブロック103の外周にコート層102が形成されている。
内方ハニカム焼成体110の断面の形状は略正方形である。
外方ハニカム焼成体120の断面は、図4に示すように、3つの線分120a、120b、120cと1つの略円弧120dとで囲まれる形状をなす略扇形ユニットであり、この3つの線分のうちの2つの線分よりなる2つの角(線分120bと線分120cとが成す角、及び、線分120aと線分120bとが成す角)がそれぞれ90°と135°である。なお、略円弧の形状については、後述する。
また、ハニカム構造体100は、その断面において、外周部の接着材層101C、101Dのうち、中央部の角部からハニカム構造体100の外周側面に向かう方向に形成されている接着材層101Cと、中央部の角部以外からハニカム構造体100の外周側面に向かう方向に形成されている接着材層101Dとが45°の角をなしている。
図2(a)、(b)に示す内方ハニカム焼成体110には、多数のセル111がセル壁113を隔てて長手方向(図2(a)中、矢印aの方向)に並設されており、セル111のいずれかの端部が封止材112で封止されている。従って、一方の端面が開口したセル111に流入した排ガスG(図2(b)中、矢印参照)は、必ずセル111を隔てるセル壁113を通過した後、他方の端面が開口した他のセル111から流出するようになっている。従って、セル壁113がPM等を捕集するためのフィルタとして機能する。
図3(a)、(b)に示す外方ハニカム焼成体120もまた、内方ハニカム焼成体110と同様、多数のセル121がセル壁123を隔てて長手方向に並設されており、セル121のいずれかの端部が封止材122で封止されている。従って、一方の端面が開口したセル121に流入した排ガスは、必ずセル121を隔てるセル壁123を通過した後、他方の端面が開口した他のセル121から流出するようになっている。
即ち、外方ハニカム焼成体120は、外観形状が内方ハニカム焼成体110と異なるものの、その機能は内方ハニカム焼成体110と同一である。
図3(a)、(b)に示すように、外方ハニカム焼成体120は、セラミックブロック103の外周を構成する外周壁128を有し、外方ハニカム焼成体120のセル121、124(124a、124b)は、セラミックブロック103の外周を構成する外周壁128に接する外周セル124a、124bと、外周セル124a、124bより内側に位置する基本セル121とからなる。外周ハニカム焼成体120の外周セル124a、124bは、長手方向に垂直な断面の形状が基本セル121と同じ基本セル124bのほかに基本セル124bと形状の異なる変形セル124aを含み、変形セル124aは、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルである。すなわち、直径0.90mmの円が挿入不可能なセルの場合には、セルを形成せず、その部分がセル壁と同じ材料で完全に充填され、焼成体の外周壁128となるか、その部分が削除されて断面凹部となっている。
なお、長手方向に垂直な断面の大きさが基本セルである内側セルの略四角形(略正方形)よりも小さいセルを変形セルという。また、セルの断面形状は、直角部があってもよいし、直角部に相当する箇所が、円弧(セルが擬似的にR面取りされた形状)、又は、C面取りされた形状(セルが擬似的にC面取りされた形状)であってもよい。
直径0.90mmの円が挿入可能なセルの場合、セルを形成せず、その部分がセル壁と同じ材料で完全に充填され、焼成体の外周壁の一部となっていてもよい。また、その部分が削除され、セルの長手方向に垂直な断面が凹部形状となっていてもよい。さらに、上記した両方の態様となっていてもよい。セルの長手方向に垂直な断面が凹部形状となっている場合、単に断面凹部ともいうこととする。
なお、直径0.90mmの円が挿入可能なセルとは、実際のセルに、直径0.90mmの治具(例えば、金属性の棒、セラミック製の棒)を実際に差し込んた場合、セルに差し込むことができるか、セルに差し込んだ場合に破損(クラック、割れ等)が発生しないかを確認して、挿入可否の判断を行ってもよく、設計図面中のセルの寸法値と挿入可能な円の寸法値との対比からセルへの挿入の可否の判断を行ってもよい。これらのなかでは、判断のし易さ、作業の容易性から設計図面から判断することが望ましい。
直径0.90mmの円の挿入が不可能な開口面積が小さい変形小セルが含まれていると、封止材ペーストを充填しにくかったり、封止材の漏れやはみ出しが生じやすかったりし、これによりセルの封止が不充分となることがある。
しかしながら、本実施形態のハニカム構造体100では、変形セル124aは、全て直径0.90mmの円が挿入可能な開口面積が比較的大きい変形セルであり、その他は、基本セル121、124bより構成されているので、封止材ペーストを充填し易く、封止材の漏れやはみ出しが発生しにくく、良好に変形セルを封止することができる。
また、外周壁128の長手方向に垂直な断面形状は、略円弧状と記載したが、具体的には、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面において、凸部128aと凹部128bとからなる段差が設けられた外周壁となっており、凸部128a及び凹部128bの断面の形状は、R面取りが施された形状の曲線により構成されている。このR面取りの曲率半径は、0.3~2.5mmが好ましい。
ハニカム構造体100を構成するハニカム焼成体110、120は、炭化ケイ素又はケイ素含有炭化ケイ素からなる多孔質体であることが好ましい。
次に、本実施形態のハニカム構造体の製造方法について説明する。なお、セラミック粉末として、炭化ケイ素を用いる場合について説明することとする。
(1)セラミック粉末とバインダとを含む湿潤混合物を押出成形することによってハニカム成形体を作製する成形工程を行う。
具体的には、まず、セラミック粉末として平均粒子径の異なる炭化ケイ素粉末と、有機バインダと液状の可塑剤と潤滑剤と水とを湿式混合機を用いて混合することにより、ハニカム成形体製造用の湿潤混合物を調製する。
続いて、上記湿潤混合物を押出成形機に投入する。上記湿潤混合物を押出成形機に投入し、押出成形することにより所定の形状のハニカム成形体を作製する。
ここで、断面が略正方形のハニカム成形体や、断面が3つの線分と1つの略円弧とで囲まれ、この3つの線分のうちの2つの線分よりなる2つの角がそれぞれ90°と135°である形状のハニカム成形体を作製するためには、それぞれの形状に応じた押出成形用金型を使用する。
(2)次に、ハニカム成形体を所定の長さに切断し、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等を用いて乾燥させた後、所定のセルに封止材となる封止材ペーストを充填して上記セルを目封じする封止工程を行う。この際、変形セルも、内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルであるであるので、良好に封止作業を行うことができる。
なお、切断工程、乾燥工程、封止工程の条件は、従来からハニカム焼成体を作製する際に用いられている条件を適用することができる。
(3)次に、ハニカム成形体中の有機物を脱脂炉中で加熱する脱脂工程を行い、焼成炉に搬送し、焼成工程を行ってハニカム焼成体を作製する。
なお、脱脂工程及び焼成工程の条件としては、従来からハニカム焼成体を作製する際に用いられている条件を適用することができる。
以上の工程によって、内方ハニカム焼成体と外方ハニカム焼成体とを製造することができる。
(4)次に、各セルの所定の端部が封止された内方ハニカム焼成体及び外方ハニカム焼成体のそれぞれの所定の側面に、接着材ペーストを塗布して接着材ペースト層を形成し、この接着材ペースト層の上に、順次他のハニカム焼成体を積層する工程を繰り返して所定数のハニカム焼成体が結束されたセラミックブロックを作製する結束工程を行う。
ここで接着材ペーストとしては、例えば、無機バインダと有機バインダと無機粒子とからなるものを使用する。また、上記接着材ペーストはさらに無機繊維及び/又はウィスカを含んでいてもよい。
(5)次に、略円柱状としたセラミックブロックの外周に、コート材ペーストを塗布し、乾燥、固化してコート層を形成するコート層形成工程を行う。
ここでコート材ペーストとしては、上記接着材ペーストと同様のペーストを使用する。なお、コート材ペーストとして異なる組成のペーストを使用してもよい。
なお、コート層は必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設ければよい。
以上の工程によって、本実施形態のハニカム構造体を製造することができる。
以下、本実施形態のハニカム構造体の作用効果について列挙する。
(1)本実施形態のハニカム構造体では、外周ハニカム焼成体の外周セルは、長手方向に垂直な断面の形状が基本セルと異なる変形セルを含み、変形セルは、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルである。
従って、封止材ペーストを充填し易く、封止材の漏れやはみ出しが発生しにくく、良好に変形セルを封止することができる。
また、本実施形態のハニカム構造体では、上記変形セルが全てセル壁と同じ材料で充填されたもの、又は、変性セルの全てが削除されたものではなく、上記変形セルは、フィルタを構成するセルとして機能するので、ハニカム構造体全体の開口率を高く保つことができ、PMを充分に捕集することができる。
(2)本実施形態のハニカム構造体では、ハニカムブロックの外周に変形セルが存在するので、外周セルが全て基本セルからなる場合と比較してハニカムブロックの外周の形状における突部がなだらかな形状となり、治具等の接触又は高温に晒された際等の応力集中に起因する凸角部への欠けが発生しにくくなる。
(3)本実施形態のハニカム焼成体では、各セルのいずれか一方の端部が封止材で封止されている。そのため、本実施形態のハニカム構造体は、ディーゼルパティキュレートフィルタとして好適に使用することができる。
(4)本実施形態のハニカム構造体では、外周壁の長手方向に垂直な断面形状は、凸部と凹部とからなる段差が設けられ、上記凸部及び上記凹部の断面形状は、上記凸部及び上記凹部にR面取りが施された形状の曲線により構成されているので、治具等の接触又は高温に晒された際等に応力集中が発生しにくく、熱等により発生する応力を緩和することができ、上記凸部や上記凹部に欠けやクラックが発生するのを、効果的に防止することができる
以下、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(実施例1)
(1)平均粒子径22μmを有する炭化ケイ素の粗粉末52.8重量%と、平均粒子径0.5μmの炭化ケイ素の微粉末22.6重量%とを混合し、得られた混合物に対して、アクリル樹脂2.1重量%、有機バインダ(メチルセルロース)4.6重量%、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)2.8重量%、グリセリン1.3重量%、及び、水13.8重量%を加えて混練して湿潤混合物を得た後、押出成形する成形工程を行った。
本工程では、図2(a)、(b)に示した内方ハニカム焼成体110と略同様の形状であって、セルの目封じをしていない生のハニカム成形体と、図3(a)、(b)に示した外方ハニカム焼成体120と略同様の形状であって、セルの目封じをしていない生のハニカム成形体とを作製した。
(2)次いで、マイクロ波乾燥機を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させ、ハニカム成形体の乾燥体とした後、上記湿潤混合物と同様の組成のペーストを所定のセルに充填する充填工程を行った後、再び乾燥機を用いて乾燥させた。
(3)乾燥させたハニカム成形体を400℃で脱脂する脱脂工程を行い、さらに、常圧のアルゴン雰囲気下2200℃、3時間の条件で焼成工程を行った。
これにより、気孔率が45%、平均気孔径が15μm、大きさが34.5mm×34.5mm×150mm、セルの数(セル密度)が300個/inch、セル壁の厚さが0.25mm(10mil)、セルの幅が1.42mmの多孔質炭化ケイ素焼結体からなる内方ハニカム焼成体110と、気孔率、平均気孔径、セルの数(セル密度)、セル壁の厚さ及びセルの幅が内方ハニカム焼成体110と同一で、断面が3つの線分と1つの略円弧とで囲まれ、この3つの線分のうちの2つの線分よりなる2つの角がそれぞれ90°と135°である形状(線分120a=20.8mm、線分120b=35.0mm、線分120c=35.7mm)の外方ハニカム焼成体120とを製造した。このとき、変形セル124aは、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルであり、直径0.90mmの円が挿入不可能なセルとなる部分は、予めセルとなる部分が湿潤混合物で充填されて焼成体の外周壁となるか、その部分が削除されて断面凹部となるように製造する。
(4)内方ハニカム焼成体110、及び、外方ハニカム焼成体120の所定の側面に接着材ペーストを塗布し、この接着材ペーストを介して内方ハニカム焼成体110を4個と、外方ハニカム焼成体120を8個とを図1に示した配置になるように接着させ、さらに、180℃、20分で接着材ペーストを固化させることにより、接着材層の厚さが1mmで円柱状のセラミックブロック103を作製した。
ここで、接着材ペーストとしては、平均粒径0.6μmの炭化ケイ素粒子30.0重量%、シリカゾル21.4重量%、カルボキシメチルセルロース8.0重量%、及び、水40.6重量%からなる接着材ペーストを使用した。
(5)上記(4)の工程で使用した接着材ペーストと同じ組成のコート材ペーストを用いて、セラミックブロック103の外周部にコート材ペースト層を形成した。その後、このコート材ペースト層を120℃で乾燥して、外周にコート層102が形成された直径143.8mm×長さ150mmの円柱状のハニカム構造体100を製造した。
(実施例2)
外方ハニカム焼成体120を製造する際、変形セル124aを長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.95mmの円が挿入可能なセルとし、直径が0.95mmの円が挿入不可能な円は、全てのセルが湿潤混合物で充填されて焼成体の外周壁となるか、その部分が削除されて断面凹部となるように、押出形成用の金型の形状を変え、外方ハニカム焼成体120用のハニカム成形体を作製したほかは、実施例1と同様にしてハニカム構造体を製造した。
(比較例1)
外方ハニカム焼成体120を製造する際、変形セル124aを長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.85mmの円が挿入可能なセルとし、直径が0.85mmの円が挿入不可能な円は、全てセルが湿潤混合物で充填されて焼成体の外周壁となるか、その部分が削除されて断面凹部となるように、押出形成用の金型の形状を変え、外方ハニカム焼成体120用のハニカム成形体を作製したほかは、実施例1と同様にしてハニカム構造体を製造した。
(比較例2)
外方ハニカム焼成体120を製造する際、変形セル124aを長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.80mmの円が挿入可能なセルとし、直径が0.80mmの円が挿入不可能な円は、全てのセルが湿潤混合物で充填されて焼成体の外周壁となるか、その部分が削除されて断面凹部となるように、押出形成用の金型の形状を変え、外方ハニカム焼成体120用のハニカム成形体を作製したほかは、実施例1と同様にしてハニカム構造体を製造した。
(封止不良の評価)
実施例及び比較例で作製した外方ハニカム焼成体を50個用いて光漏れ検査を行った。該光漏れ検査は、光漏れ検査機を用い、セル開口から光を当て、封止側から光が漏れているか否かを確認する。1つの外方ハニカム焼成体のセルのうち、1つでも光漏れがあった場合には、不良とし、封止不良率を算出した。その結果を表1及び図10に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
表1の結果より明らかなように、実施例2では、封止不良のセルの割合が0%であったのに対し、実施例1では、2%と、わずかに封止不良のものが存在したが、許容できる割合であった。
一方、比較例1、2では、封止不良のものが、それぞれ8%、16%と大きく増加した。
(第二実施形態)
以下、本発明のハニカム構造体の別の一実施形態である第二実施形態について図面を参照しながら説明する。
図5は、本発明の第二実施形態のハニカム構造体の断面図である。図6(a)は、ハニカム構造体を構成する外方ハニカム焼成体220の端面近傍を模式的に示す断面図であり、図6(b)は、ハニカム構造体を構成する外方ハニカム焼成体230の端面近傍を模式的に示す断面図である。
本実施形態のハニカム構造体200では、図5に示すように、8個の外方ハニカム焼成体220及び8個の外方ハニカム焼成体230と、その内側に配置された9個の内方ハニカム焼成体210とが複数個ずつ接着材層201A~201Dを介して結束されてセラミックブロック203を構成し、さらに、このセラミックブロック203の外周にコート層202が形成されている。
内方ハニカム焼成体210の断面の形状は略正方形である。
外方ハニカム焼成体220の断面は、3つの線分220a、220b、220cと1つの略円弧220dとで囲まれた形状をなしており、この3つの線分のうちの2つの線分よりなる2つの角(線分220aと線分220bとが成す角、及び、線分220bと線分220cとが成す角)がともに90°である。
外方ハニカム焼成体230の断面は、3つの線分230a、230b、230cと1つの略円弧230dとで囲まれた略扇形ユニットであり、この3つの線分のうちの2つの線分よりなる2つの角(線分230bと線分230cとが成す角、及び、線分230aと線分230bとが成す角)がそれぞれ90°と135°である。
また、ハニカム焼成体210、220、230は、多孔質炭化ケイ素焼結体又は多孔質ケイ素含有炭化珪素からなるものであることが望ましい。
図6(a)に示すように、8個の外方ハニカム焼成体220は、セラミックブロック203の外周を構成する外周壁228を有し、外方ハニカム焼成体220のセル221、224(224a、224b)は、セラミックブロック203の外周を構成する外周壁228に接する外周セル224a、224bと、外周セル224a、224bより内側に位置する基本セル221とからなる。外周ハニカム焼成体220の外周セル224a、224bは、長手方向に垂直な断面の形状が基本セル221と同じ基本セル224bのほかに基本セル224bと形状の異なる変形セル224aを含み、変形セル224aは、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルである。すなわち、直径0.90mmの円が挿入不可能なセルの場合には、セルを形成せず、その部分が完全にセル壁と同じ材料で充填され、焼成体の外周壁228となるか、その部分が削除されて断面凹部となっている。この外方ハニカム焼成体220の内側に配置されているのが、内方ハニカム焼成体210である。なお、222は、封止材である。
図6(b)に示す8個の外方ハニカム焼成体230も、外方ハニカム焼成体220と同様、セラミックブロック203の外周を構成する外周壁238を有し、外方ハニカム焼成体230のセル231、234(234a、234b)は、セラミックブロック203の外周を構成する外周壁238に接する外周セル234a、234bと、外周セル234a、234bより内側に位置する基本セル231とからなる。外周ハニカム焼成体230の外周セル234a、234bは、長手方向に垂直な断面の形状が基本セル231と同じ基本セル234bのほかに基本セル234bと形状の異なる変形セル234aを含み、変形セル234aは、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルである。すなわち、直径0.90mmの円が挿入不可能なセルの場合には、セルを形成せず、その部分がセル壁と同じ材料で完全に充填され、焼成体の外周壁238となるか、その部分が削除されて断面凹部となっている。なお、232は、封止材である。
外周壁228、238の長手方向に垂直な断面形状は、凸部228a、238aと凹部228b、238bとからなる段差が設けられた外周壁となっており、凸部228a、238a及び凹部228b、238bの断面の形状は、R面取りが施された形状の曲線により構成されている。このR面取りの曲率半径は、0.3~2.5mmである。
このハニカム構造体200においても、セルのいずれかの端部が封止材で封止されており、セル壁がPM等を捕集するためのフィルタとして機能する。
次に、本実施形態のハニカム構造体の製造方法について説明する。
本実施形態におけるハニカム構造体の製造方法は、下記の点で異なる以外は、本発明の第一実施形態におけるハニカム構造体の製造方法と同一である。
即ち、本発明の第一実施形態の製造方法の(1)の成形工程で作製するハニカム成形体の形状が、セルのいずれか一方の端部が封止されていない以外は、図5に示した内方ハニカム焼成体210、及び、外方ハニカム焼成体220、230と略同一の形状である点、並びに、第一実施形態の製造方法の(4)の結束工程を行う際に、内方ハニカム焼成体210、及び、外方ハニカム焼成体220、230が、図5に示した場所に位置するように各ハニカム焼成体を結束する点以外は、本発明の第一実施形態におけるハニカム構造体の製造方法と同一の方法を用いることにより、本発明の本実施形態のハニカム構造体を製造することができる。
本実施形態のハニカム構造体では、本発明の第一実施形態のハニカム構造体と同様の作用効果を享受することができる。
以下、本発明の第二実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(実施例3)
(1)実施例1の(1)の成形工程と同様の方法を用いて、図5に示した内方ハニカム焼成体210、及び、外方ハニカム焼成体220、230と略同様の形状であって、セルの目封じをしていない生のハニカム成形体を作製した。
(2)次いで、マイクロ波乾燥機を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させ、ハニカム成形体の乾燥体とした後、上記湿潤混合物と同様の組成のペーストを所定のセルに充填し、再び乾燥機を用いて乾燥させた。
(3)乾燥させたハニカム成形体を400℃で脱脂する脱脂工程を行い、さらに、常圧のアルゴン雰囲気下2200℃、3時間の条件で焼成工程を行った。
これにより、気孔率が45%、平均気孔径が15μm、大きさが34.5mm×34.5mm×200mm、セルの数(セル密度)が300個/inch、セル壁の厚さが0.25mm(10mil)、セルの幅が1.42mmの多孔質炭化ケイ素焼結体からなる内方ハニカム焼成体210と、気孔率、平均気孔径、セルの数(セル密度)、セル壁の厚さ及びセルの幅が内方ハニカム焼成体210と同一で、断面が3つの線分と1つの略円弧とで囲まれ、この3つの線分のうちの2つの線分よりなる2つの角がともに90°である形状(線分220a=45.6mm、線分220b=26.8mm、線分220c=41.8mm)の外方ハニカム焼成体220と、気孔率、平均気孔径、セルの数(セル密度)セル壁の厚さ及びセルの幅が内方ハニカム焼成体210と同一で、断面が3つの線分と1つの略円弧とで囲まれ、この3つの線分のうちの2つの線分よりなる2つの角がそれぞれ90°と135°である形状(線分230a=24.9mm、線分230b=24.5mm、線分230c=41.8mm)の外方ハニカム焼成体230とを製造した。このとき、変形セル224a、234aは、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルであり、直径0.90mmの円が挿入不可能なセルとなる部分は、予めセルとなる部分がセル壁と同じ材料で充填されて焼成体の外周壁となるか、その部分が削除されて断面凹部となるように製造する。
(4)内方ハニカム焼成体210、及び、外方ハニカム焼成体220、230の所定の側面に接着材ペーストを塗布し、この接着材ペーストを介して内方ハニカム焼成体210を9個と、外方ハニカム焼成体220を8個と、外方ハニカム焼成体230を8個とを図5に示した配置になるように接着させ、さらに、180℃、20分で接着材ペーストを固化させることにより、接着材層の厚さが1mmで円柱状のセラミックブロック203を作製した。
ここで、接着材ペーストとしては、実施例1と同様の接着材ペーストを使用した。
(5)上記(4)の工程で使用した接着材ペーストと同じ組成のコート材ペーストを用いて、セラミックブロック203の外周部にコート材ペースト層を形成した。その後、このコート材ペースト層を120℃で乾燥して、外周にコート層202が形成された直径203.2mm×長さ200mmの円柱状のハニカム構造体200を製造した。
(実施例4)
外方ハニカム焼成体220、230を製造する際、変形セル224a、234aを長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.95mmの円が挿入可能なセルとし、直径が0.95mmの円が挿入不可能な円は、全てセルが湿潤混合物で充填されて焼成体の外周壁となるか、その部分が削除されて断面凹部となるように、押出形成用の金型の形状を変え、外方ハニカム焼成体220、230用のハニカム成形体を作製したほかは、実施例3と同様にしてハニカム構造体を製造した。
(比較例3)
外方ハニカム焼成体220、230を製造する際、変形セル224a、234aを長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.85mmの円が挿入可能なセルとし、直径が0.85mmの円が挿入不可能な円は、全てセルが湿潤混合物で充填されて焼成体の外周壁となるか、その部分が削除されて断面凹部となるように、押出形成用の金型の形状を変え、外方ハニカム焼成体220、230用のハニカム成形体を作製したほかは、実施例3と同様にしてハニカム構造体を製造した。
(比較例4)
外方ハニカム焼成体220、230を製造する際、変形セル224a、234aを長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.80mmの円が挿入可能なセルとし、直径が0.80mmの円が挿入不可能な円は、全てセルが湿潤混合物で充填されて焼成体の外周壁となるか、その部分が削除されて断面凹部となるように、押出形成用の金型の形状を変え、外方ハニカム焼成体220、230用のハニカム成形体を作製したほかは、実施例3と同様にしてハニカム構造体を製造した。
(封止不良の評価)
実施例3~4及び比較例3~4に係るハニカム構造体についても、実施例1~2及び比較例1~2で作製した外方ハニカム焼成体の場合と同様に封止不良が発生しているが否かを確認し、封止不良率を算出した。その結果を表2及び図10に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
表2の結果より明らかなように、実施例4では、封止不良のセルの割合が0%であったのに対し、実施例3では、4%と、若干封止不良のものが存在したが、許容できる程度の確率のであった。
一方、比較例3、4では、封止不良のものが、それぞれ12%、18%と大きく増加した。
図10は、実施例1~4及び比較例1~4における挿入可能な円の直径と封止不良率を図示するグラフである。
図10に示すように、変形セルを、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mm又は0.95mmの円が挿入可能なセルとした実施例1~実施例4の場合には、封止不良率が極めて小さく、問題がない程度の率であると考えられるのに対し、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.85mm又は0.80mmの円が挿入可能なセルとした比較例1~比較例4の場合には、封止不良率が充分に低いとは言えず、生産効率が落ちることが予想される。
(第三実施形態)
図7(a)は、本発明の第三実施形態のハニカム構造体を構成する外方ハニカム焼成体の端面近傍を模式的に示す断面図であり、図7(b)は、本発明の第三実施形態のハニカム構造体を構成する内方ハニカム焼成体の端面近傍を模式的に示す断面図である。
本発明の第三実施形態のハニカム構造体に係るハニカム構造体では、変形セルを除いた外周セル、及び、基本セルは、大容量セルと小容量セルとからなり、大容量セルの長手方向に垂直な断面の面積は、小容量セルの前記長手方向に垂直な断面の面積よりも大きいほかは、図2、3に示した外形形状と同様の形状のハニカム焼成体310とハニカム焼成体320とからなる。また、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体310、320の組み合わせ方も図1に示すハニカム構造体と同様である。
すなわち、内方ハニカム焼成体310の断面の形状は略正方形であり、外方ハニカム焼成体320の断面は、3つの線分320a、320b、320cと1つの略円弧320dとで囲まれる形状をなしており、この3つの線分のうちの2つの線分よりなる2つの角(線分320bと線分320cとが成す角、及び、線分320aと線分320bとが成す角)がそれぞれ90°と135°である。
図7(a)、(b)に示すように、外方ハニカム焼成体320は、セラミックブロックの外周を構成する外周壁328を有し、外方ハニカム焼成体320のセル321(321a、321b)、324(324a、324b、324c)は、セラミックブロックの外周を構成する外周壁328に接する外周セル324a、324b、324cと、外周セル324a、324b、324cより内側に位置する基本セル321a、321bとからなる。そして、基本セル321は、長手方向に垂直な断面の面積が小容量セル321bの長手方向に垂直な断面の面積よりも大きい大容量セル321aと、大容量セル321aより断面積の小さい小容量セル321bとからなる。
また、外周ハニカム焼成体320の外周セル324a、324b、324cは、長手方向に垂直な断面の形状が基本セル321a、321bと同じ基本セル324a、324bのほかに基本セル324a、324bと形状の異なる変形セル324cを含み、変形セル324cは、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルである。すなわち、直径0.90mmの円が挿入不可能なセルの場合には、セルを形成せず、その部分が完全にセル壁と同じ材料で充填され、焼成体の外周壁328となるか、その部分が削除されて断面凹部となっている。
この外方ハニカム焼成体320の内側に配置されているのが、内方ハニカム焼成体310であり、大容量セル310aと小容量セル310bとからなる。なお、322は、封止材である。
外周壁328の長手方向に垂直な断面形状は、凸部328aと凹部328bとからなる段差が設けられた外周壁となっており、凸部328a及び凹部228bの断面の形状は、R面取りが施された形状の曲線により構成されている。このR面取りの曲率半径は、0.3~2.5mmである。
第三実施形態に係るハニカム構造体においても、セルのいずれかの端部が封止材で封止されており、セル壁がPM等を捕集するためのフィルタとして機能する。
第三実施形態に係るハニカム構造体は、本発明の第一の実施形態と同様の効果を奏するほか、断面積が全て同じセルを有するハニカム構造体100と比べて、より大量のPMを捕集することができる。
上記ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体310、320は、炭化ケイ素又はケイ素含有炭化ケイ素からなる多孔質体であることが好ましい。
(第四実施形態)
図8は、本発明の第四実施形態のハニカム構造体を模式的に示す図である。図8(a)は、本発明の第四実施形態のハニカム構造体400の端面近傍を模式的に示す断面図であり、図8(b)は、図8(a)に示すハニカム構造体を構成する外方ハニカム焼成体420の端面近傍を模式的に示す断面図であり、図8(c)は、図8(a)に示すハニカム構造体を構成する外方ハニカム焼成体430の端面近傍を模式的に示す断面図である。
図8に示すハニカム構造体400では、図8(b)に示すような形状の8個の外方ハニカム焼成体420及び図8(c)に示すような形状の4個の外方ハニカム焼成体430と、その内側に配置された4個の内方ハニカム焼成体410とが接着材層401(401A~401D)を介して結束されてセラミックブロック403を構成し、さらに、このセラミックブロック403の外周にコート層402が形成されている。
内方ハニカム焼成体410の断面の形状は略正方形である。
図8(b)に示すように、外方ハニカム焼成体420の断面は、3つの線分420a、420b、420cと1つの略円弧420dとで囲まれた形状をなしており、3つの線分420aと線分420bとの角度、及び、線分420bと線分420cの角度は、いずれも90°であった。また、図8(c)に示すように、外方ハニカム焼成体430の断面は、2つの線分430a、430bと1つの略円弧430cとで囲まれた形状をなしており、線分430aと線分430bとの角度は、90°であった。
図8(b)に示すように、外方ハニカム焼成体420は、セラミックブロック403の外周を構成する外周壁428を有し、外方ハニカム焼成体420のセル421、424(424a、424b)は、セラミックブロック403の外周を構成する外周壁428に接する外周セル424a、424bと、外周セル424a、424bより内側に位置する基本セル421とからなる。外周ハニカム焼成体420の外周セル424a、424bは、長手方向に垂直な断面の形状が基本セル421と同じ基本セル424bのほかに基本セル424bと形状の異なる変形セル424aを含み、変形セル424aは、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルである。すなわち、直径0.90mmの円が挿入不可能なセルの場合には、セルを形成せず、その部分がセル壁と同じ材料で完全に充填され、焼成体の外周壁428となるか、その部分が削除されて断面凹部となっている。
また、図8(c)に示すように、外方ハニカム焼成体430は、セラミックブロック403の外周を構成する外周壁438を有し、外方ハニカム焼成体430のセル431、434(434a、434b)は、セラミックブロック403の外周を構成する外周壁438に接する外周セル434a、434bと、外周セル434a、434bより内側に位置する基本セル431とからなる。外周ハニカム焼成体430の外周セル434a、434bは、長手方向に垂直な断面の形状が基本セル431と同じ基本セル434bのほかに基本セル434bと形状の異なる変形セル434aを含み、変形セル434aは、長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルである。すなわち、直径0.90mmの円が挿入不可能なセルの場合には、セルを形成せず、その部分がセル壁と同じ材料で完全に充填され、焼成体の外周壁438となるか、その部分が削除されて断面凹部となっている。
焼成体の外周壁428、438の長手方向に垂直な断面形状は、凸部428a、438aと凹部428b、438bからなる段差が設けられた外周壁となっており、凸部428a、438a及び凹部428b、438bの断面の形状は、R面取りが施された形状の曲線により構成されている。このR面取りの曲率半径は、0.3~2.5mmである。
このハニカム構造体400においても、セルのいずれかの端部が封止材で封止されており、セル壁がPM等を捕集するためのフィルタとして機能する。
ハニカム構造体400を構成するハニカム焼成体410、420、430は、炭化ケイ素からなる多孔質体であることが好ましい。
(その他の実施形態)
本発明の実施形態のハニカム構造体の断面の形状は、略円形に限定されるものでなく、例えば、略楕円形や、略長円形、略レーストラック形等であってもよい。
上記実施形態におていは、セラミックブロックの外周面にコート層が形成されているが、コート層は形成されていなくてもよい。
また、本発明の実施形態のハニカム構造体において、内方ハニカム焼成体の個数は、複数個に限定されず、1個であってもよい。
図9は、本発明の他の実施形態のハニカム構造体の断面図である。
図9に示したハニカム構造体700の構成は、内方ハニカム焼成体の個数が1個である以外は、本発明の第一実施形態のハニカム構造体100と同一である。
即ち、図9に示したハニカム構造体700では、図1に示したハニカム構造体100の接着材層101Aを介して結束された4個の内方ハニカム焼成体110に代えて、1個の内方ハニカム焼成体710を備えている。
内方ハニカム焼成体710は、内方ハニカム焼成体110と比べて、断面積が大きいものの、その機能は同一である。外方ハニカム焼成体720は、ハニカム構造体100を構成するハニカム焼成体120と同様である。
焼成体の外周壁の長手方向に垂直な断面形状は、凸部と凹部とからなる段差が設けられた外周壁となっており、凸部及び凹部の断面の形状は、面取りが施された形状となっていることが望ましい。
面取りの形状は、特に限定されず、R面取りであっても、C面取りであってもよいが、R面取りされた形状であることが望ましく、その曲率半径は、0.3~2.5mmであることが望ましい。
セラミックブロックの外周を構成する外周壁の厚さは、特に限定されるものではないが、内側に位置するセル壁の厚さよりも厚いことが望ましく、内側に位置するセル壁の厚さの1.3~3.0倍であることがより望ましい。
本発明の実施形態のハニカム構造体において、内方ハニカム焼成体の断面積は、900~2500mmであることが望ましい。
内方ハニカム焼成体の断面積が上記範囲にあると、ハニカム構造体に再生処理を施した際に、ハニカム焼成体にハニカム焼成体の膨張又は収縮に起因するクラックが発生しにくくなるからである。
本発明の実施形態のハニカム構造体において、変形セルを除いた外周セル及び基本セルは、図7に示したように、大容量セルと小容量セルとからなるものであってもよい。この場合、大容量セルと小容量セルとの断面形状は、特に限定されるものではないが、図7に示したように、大容量セルの断面形状が略八角形であり、小容量セルの断面形状が略四角形であってもよく、大容量セルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、小容量セルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であってもよい。また、セルの各辺の断面形状が曲線により構成されていてもよい。
本発明の実施形態のハニカム構造体では、小容量セルの長手方向に垂直な断面に対する大容量セルの上記断面の面積比(大容量セル断面積/小容量セル断面積)は、1.01~9.00であることが好ましい。
本発明の実施形態のハニカム構造体は、セルの端部が封止されていなくてもよい。このようなハニカム構造体は、触媒担持体として使用することが可能である。
本発明の実施形態のセラミックブロックは、異なるケーキ状形状のハニカム焼成体で構成されていてもよい。ケーキ状形状のハニカム構造体の種類は、1つであっても複数種類であってもよく、その個数は特に限定されない。
なお、ケーキ形状とは、円柱を中心軸を通るように、複数に切断した際の1つの柱状体をいい、複数のケーキ形状のハニカム焼成体を組み合わせると円柱状になる。
また、セラミックブロックは、1つのハニカム焼成体より構成されていてもよい。
セラミックブロックが1つのハニカム焼成体で構成される場合には、ハニカム焼成体は、コージェライト又はチタン酸アルミニウムからなるものであることが望ましい。1つのハニカム焼成体から構成されている場合にも、同様の効果が得られると考えられる。
上記接着材ペーストに含まれる無機バインダとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機バインダのなかでは、シリカゾルが望ましい。
上記ペーストに含まれる無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等からなる無機粒子を挙げることができ、具体的には、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素からなる無機粒子等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れる炭化ケイ素からなる無機粒子が望ましい。
上記接着材ペーストに含まれる無機繊維及び/又はウィスカとしては、例えば、シリカ-アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等からなる無機繊維及び/又はウィスカ等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機繊維のなかでは、アルミナファイバが望ましい。
上記ハニカム焼成体の平均気孔径は5~30μmであることが望ましい。ハニカム焼成体からなるハニカム構造体をハニカムフィルタとして使用した場合、ハニカム焼成体の平均気孔径が5μm未満であると、パティキュレートが容易に目詰まりを起こすことがあり、一方、平均気孔径が30μmを超えると、パティキュレートが気孔を通り抜けてしまい、該パティキュレートを捕集することができず、フィルタとして機能することができないことがあるからである。
なお、上記気孔率及び気孔径は、例えば、水銀圧入法、アルキメデス法、走査型電子顕微鏡(SEM)による測定等の従来公知の方法により測定することができる。
上記ハニカム焼成体の断面におけるセル密度は特に限定されないが、望ましい下限は、31.0個/cm(200個/in)、望ましい上限は、93個/cm(600個/in)、より望ましい下限は、38.8個/cm(250個/in)、より望ましい上限は、77.5個/cm(500個/in)である。
また、上記ハニカム焼成体のセル壁の厚さは、特に限定されるものではないが、0.1~0.4mmであることが望ましい。
上記ハニカム構造体の構成材料の主成分は、炭化ケイ素に限定されるわけではなく、他のセラミック原料として、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、コージェライト、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック等のセラミック粉末が挙げられる。
これらのなかで、複数のハニカム焼成体からなるハニカム構造体の場合、ハニカム焼成体の主成分は、非酸化物セラミックが好ましく、炭化ケイ素又はケイ素含有炭化ケイ素が特に好ましい。耐熱性、機械強度、熱伝導率等に優れるからである。
上記湿潤混合物に混合される有機バインダとしては特に限定されず、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール等が挙げられる。これらのなかでは、メチルセルロースが望ましい。上記有機バインダの配合量は、通常、上記セラミック粉末100重量部に対して、1~10重量部が望ましい。
上記湿潤混合物に混合される可塑剤は、特に限定されず、例えば、グリセリン等が挙げられる。
上記湿潤混合物に混合される潤滑剤は特に限定されず、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン系化合物等が挙げられる。具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンモノブチルエーテル、ポリオキシプロピレンモノブチルエーテル等が挙げられる。
なお、可塑剤、潤滑剤は、場合によっては、湿潤混合物に含まれていなくてもよい。
また、上記湿潤混合物を調製する際には、分散媒液を使用してもよく、分散媒液としては、例えば、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられる。
さらに、上記湿潤混合物中には、成形助剤が添加されていてもよい。
上記成形助剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。
さらに、上記湿潤混合物には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン(FAバルーン)、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。
上記ハニカム構造体には、排ガスを浄化するための触媒を担持させてもよく、担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、このなかでは、白金がより望ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
本発明の実施形態のハニカム構造体の製造方法における結束工程は、接着材ペーストを各ハニカム焼成体の側面に塗布する方法以外に、例えば、作製するセラミックブロック(又はハニカム焼成体の集合体)の形状と略同形状の型枠内に各ハニカム焼成体を仮固定した状態とし、接着材ペーストを各ハニカム焼成体間に注入する方法等によって行ってもよい。
100、200、700、ハニカム構造体
101、101A~101D、201A~201D、401A~401D、701B~701D 接着材層
102、202、702 コート層
103、203、703 セラミックブロック
110、210、310、710 内方ハニカム焼成体
120、220、230、310、320、420、430、720 外方ハニカム焼成体
128、228、238、328、428、438 外周壁
111、121、124b、221、224b、231、234b、311a、311b、321a、321b、324a、324b、421、424b、431、434b セル
124a、224a、234a、324c、424a、434a 変形セル
112、122、222、232、312、322、422、432 封止材
113、123、223、233、313、323、423、433 セル壁

Claims (17)

  1. 多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、外周に外周壁が形成されたハニカム焼成体から構成されたセラミックブロックからなるハニカム構造体であって、
    前記セラミックブロックの外周を構成する外周壁に接する外周セルと、前記外周セルより内側に位置する基本セルとからなり、
    前記外周セルは、前記長手方向に垂直な断面の形状が前記基本セルと異なる変形セルを含み、
    前記変形セルは、前記長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.90mmの円が挿入可能なセルであることを特徴とするハニカム構造体。
  2. 前記変形セルは、前記長手方向に垂直な断面形状の内部に直径0.95mmの円が挿入可能なセルである請求項1に記載のハニカム構造体。
  3. 前記セラミックブロックの外周を構成する外周壁は、前記ハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面形状が、その内部に直径0.90mmの円が挿入不可能な変形小セルの内部をセル壁と同じ材料で完全に充填した外周壁を含む請求項1又は2に記載のハニカム構造体。
  4. 前記セラミックブロックは、接着材層を介して複数個のハニカム焼成体が結束されてなる請求項1~3に記載のハニカム構造体。
  5. 前記セラミックブロックは、異なる形状を有する前記ハニカム焼成体が組み合わされるとともに、前記セラミックブロックの外周を構成する外周壁を有する外方ハニカム焼成体と前記外方ハニカム焼成体より内側に位置する内方ハニカム焼成体とから構成されている請求項4に記載のハニカム焼成体。
  6. 前記セラミックブロックの外周を構成する外周壁の前記長手方向に垂直な断面形状は、凸部と凹部とからなる段差が設けられた外周壁となっており、
    前記凸部及び/又は前記凹部は、前記凸部及び/又は前記凹部に面取りが施された形状の曲線により構成されている請求項1~5のいずれかに記載のハニカム構造体。
  7. 前記凸部及び/又は前記凹部は、前記凸部及び/又は前記凹部にR面取りが施された形状となっており、前記R面取りの曲率半径は、0.3~2.5mmである請求項6に記載のハニカム構造体。
  8. 前記変形セルを除いた前記外周セルの前記長手方向に垂直な断面の形状、及び、前記基本セルの前記長手方向に垂直な断面の形状は、略四角形である請求項1~7のいずれかに記載のハニカム構造体。
  9. 前記変形セルを除いた前記外周セル、及び、前記基本セルは、大容量セルと、小容量セルとからなり、
    前記大容量セルの前記長手方向に垂直な断面の面積は、前記小容量セルの前記長手方向に垂直な断面の面積よりも大きい請求項1~8のいずれかに記載のハニカム構造体。
  10. 前記大容量セルの前記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、前記小容量セルの前記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形である請求項9に記載のハニカム構造体。
  11. 前記大容量セルの前記長手方向に垂直な断面の形状は略八角形であり、前記小容量セルの前記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形である請求項9に記載のハニカム構造体。
  12. 前記大容量セル及び前記小容量セルの前記長手方向に垂直な断面においては、セルの各辺の長手方向に垂直な断面の形状が曲線により構成されている請求項9~11に記載のハニカム構造体。
  13. 前記セラミックブロックの外周を構成する外周壁の厚さは、内部に位置するセル壁の厚さよりも厚い請求項1~12のいずれかに記載のハニカム構造体。
  14. 前記セラミックブロックの外周を構成する外周壁の厚さは、内部に位置するセル壁の厚さの1.3~3.0倍である請求項13に記載のハニカム構造体。
  15. 前記外方ハニカム焼成体は、前記長手方向に垂直な断面の形状が3つの直線と前記ハニカム構造体の外周の一部を構成する外周壁に囲まれた形状からなる略扇形ユニットであり、前記内方ハニカム焼成体は、前記長手方向に垂直な断面の形状が略四角形からなる略四角形ユニットである請求項5~14のいずれかに記載のハニカム構造体。
  16. 前記セルのそれぞれ一方の端部は、交互に封止されている請求項1~15のいずれかに記載のハニカム構造体。
  17. 前記セラミックブロックの外周面には、コート層が形成されている請求項1~16のいずれかに記載のハニカム構造体。
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