WO2022210150A1 - ハニカム構造体 - Google Patents

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WO2022210150A1
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祐也 井戸
正悟 廣瀬
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日本碍子株式会社
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    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing

Definitions

  • the present invention relates to a honeycomb structure. More particularly, it relates to a honeycomb structure having high isostatic strength and capable of reducing pressure loss.
  • a selective catalytic reduction catalyst (hereinafter also referred to as "SCR catalyst") or the like is supported on a honeycomb structure having porous partition walls, and the honeycomb structure reduces the amount of gas in the exhaust gas.
  • SCR catalyst selective catalytic reduction catalyst
  • the honeycomb structure supporting the SCR catalyst reduces NOx in the exhaust gas using ammonia (NH 3 ) generated by decomposition of urea injected from a urea injector arranged upstream.
  • NH 3 ammonia
  • honeycomb structure carrying an SCR catalyst when used as an exhaust gas purifying device for removing NOx from exhaust gas discharged from a diesel vehicle engine, two honeycomb structures are arranged in the flow direction of the exhaust gas. may be used in series. By using it in this way, although it is possible to achieve a high purification performance for NOx, there is a problem that the pressure loss increases.
  • the present invention has been made in view of such problems of the prior art.
  • INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a honeycomb structure that has high isostatic strength even if it has a large outer diameter and that can reduce pressure loss.
  • the honeycomb structure shown below is provided.
  • a porous partition wall arranged to surround a plurality of cells serving as fluid flow paths extending from a first end face to a second end face; an outer peripheral wall arranged to surround the partition wall;
  • a columnar honeycomb structure having In a cross section perpendicular to the direction in which the cells of the honeycomb structure part extend, the shape of the cells is a polygonal shape having arc-shaped corners,
  • the partition wall has a thickness T1 [mm] of 0.0500 to 0.1400 mm,
  • the curvature radius R1 [mm] of the arc-shaped corner of the cell and the thickness T1 [mm] of the partition wall satisfy the relationship of the following formula (1)
  • the honeycomb structure has an outer diameter of 190.5 to 355.6 mm in the cross section perpendicular to the cell extending direction of the honeycomb structure,
  • a honeycomb structure, wherein the partition walls have a porosity of 20 to 40%.
  • honeycomb structure according to [1] or [2], wherein the honeycomb structure has a cell density of 30 to 140 cells/cm 2 .
  • the honeycomb structure of the present invention has the effect of achieving high isostatic strength and reducing pressure loss even when the outer diameter is large.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing one embodiment of a honeycomb structure of the present invention, viewed from a first end face side.
  • FIG. Fig. 2 is a plan view schematically showing a first end surface of the honeycomb structure shown in Fig. 1;
  • FIG. 3 is an enlarged schematic plan view schematically showing part of the first end surface of the honeycomb structure shown in FIG. 2;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an A-A′ cross section of FIG. 2;
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing one embodiment of the honeycomb structure of the present invention, viewed from the first end face side.
  • 2 is a plan view schematically showing a first end face of the honeycomb structure shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic plan view schematically showing part of the first end surface of the honeycomb structure shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the AA' cross section of FIG.
  • the porous partition walls 1 forming the honeycomb structure 4 are arranged so as to surround a plurality of cells 2 extending from the first end face 11 to the second end face 12 .
  • a cell 2 means a space partitioned by partition walls 1 .
  • the plurality of cells 2 serve as fluid flow paths.
  • the outer peripheral wall 3 is arranged so as to surround the partition walls 1 which are arranged in a grid pattern so as to surround the plurality of cells 2 .
  • the honeycomb structure 100 can be suitably used as a catalyst carrier for carrying a catalyst for purification of exhaust gas.
  • a catalyst support is a porous structure that supports fine particles of catalyst.
  • the cells 2 of the honeycomb structure 4 have a polygonal shape with arcuate corners 6 in a cross section orthogonal to the extending direction of the cells 2 .
  • the shape of the cells 2 is quadrangular with arcuate corners 6 .
  • a polygonal shape having arc-shaped corners 6 may be referred to as a "substantially polygonal shape”
  • a "quadrangular shape having arc-shaped corners 6” may be referred to as a "substantially quadrilateral shape”.
  • the plurality of cells 2 are arranged in a first direction in the cross section (for example, the vertical direction of the paper surface) and a second direction perpendicular to the first direction ( For example, they are arranged in a square lattice along the horizontal direction of the paper surface. Intersections 5 of the square lattice are formed by arc-shaped corners 6 of the four cells 2 arranged in a square lattice.
  • the cell 2 means the space surrounded by the partition wall 1 . For this reason, having arc-shaped corners 6 with respect to the shape of the cells 2 means that part of the spaces of the cells 2, which are the square-shaped corners, are occupied by the partition walls 1 surrounding the cells 2.
  • the thickness T1 [mm] of the partition walls 1 is 0.0500 mm or more.
  • the thickness of the partition wall 1 is the length in the direction orthogonal to the surface of the partition wall 1 that partitions the two cells 2 in the cross section of the honeycomb structure body 4 .
  • the “partition wall 1 dividing two cells 2” does not include the thickness of the partition wall 1 corresponding to the portion forming the arc-shaped corner 6 of the cell 2.
  • the term "thickness of the partition wall 1" does not include the thickness of the intersection point 5 of the partition wall 1, and does not include the thickness of the intersection point 5 of the partition wall 1. It is assumed to be the thickness of the partition wall 1 at the portion to be partitioned.
  • the thickness of the partition wall 1 can be measured using, for example, a microscope.
  • the thickness T1 [mm] of the partition wall 1 may be 0.0500 to 0.1400 mm, but for example, it is preferably 0.0630 to 0.1400 mm, and 0.0635 to 0.0889 mm (that is, 63 .5 to 88.9 ⁇ m).
  • the thickness T1 [mm] of the partition wall 1 is less than 0.0500 mm, the crossing point 5 of the partition wall 1 becomes too large when the relationship of the following formula (1) is satisfied.
  • the soil concentrates on the intersections 5, and the partition walls 1 other than the intersections 5 are likely to be poorly formed. If the partition wall 1 is defective in molding in this manner, the isostatic strength is remarkably lowered.
  • the thickness T1 [mm] of the partition wall 1 is less than 0.0500 mm, the partition wall 1 is distorted during the manufacturing process, and the sagging tends to occur.
  • the thickness T1 [mm] of the partition walls 1 exceeds 0.1400 mm, the pressure loss of the honeycomb structure 100 increases.
  • the radius of curvature R1 [mm] of the arc-shaped corners 6 of the cells 2 and the thickness T1 [mm] of the partition walls 1 satisfy the relationship of the following formula (1).
  • the radius of curvature R1 [mm] of the arc-shaped corners 6 of the cells 2 and the thickness T1 [mm] of the partition walls 1 satisfy the relationship of the following formula (1).
  • the curvature radius R1 [mm] of the arcuate corner 6 of the cell 2 can be measured by the following method. First, a cross-section of the honeycomb structure 100 perpendicular to the extending direction of the cells 2 is photographed, and from the photographed cross-sectional image of the honeycomb structure 100, a portion having a curvature forming the arcuate corner portion 6 is confirmed. Specifically, two points at each end of the arcuate corner 6 are found as follows. A point corresponding to the boundary between the arc-shaped corner 6 and one linear side forming the main outline of the substantially polygonal cell 2 is defined as one end of the arc-shaped corner 6 .
  • a point corresponding to a boundary between the arc-shaped corner 6 and another linear side forming the main outer shape of the substantially polygonal cell 2 is defined as the other end of the arc-shaped corner 6 .
  • the thickness T1 [mm] of the partition wall 1 is 0.0500 to 0.1400 mm, and the above formula (1) is satisfied.
  • the radius of curvature R1 [mm] of the arcuate corners 6 of the cells 2 is preferably 0.0700 to 0.1500 mm, more preferably 0.0700 to 0.1200 mm.
  • the honeycomb structure 4 has an outer diameter D1 [mm] of 190.5 to 355.6 mm in a cross section perpendicular to the extending direction of the cells 2 of the honeycomb structure 4. It is preferably 0.5 to 266.7 mm.
  • the honeycomb structure 100 has a relatively large outer diameter D1 [mm] of the honeycomb structure portion 4 as described above, the partition walls 1 of the honeycomb structure 100 are thinned, causing cell kinks. can be very effectively suppressed.
  • the outer diameter D1 [mm] of the honeycomb structure portion 4 is less than 190.5 mm, the pressure loss of the honeycomb structure 100 increases. If the outer diameter D1 [mm] of the honeycomb structure portion 4 exceeds 355.6 mm, it is not preferable in that the honeycomb structure portion 4 is likely to be damaged or deformed during handling, resulting in a decrease in isostatic strength.
  • the partition walls 1 of the honeycomb structure portion 4 have a porosity of 20 to 40%, preferably 30 to 35%. If the porosity of the partition wall 1 is too low, it is not preferable in that the catalyst tends to peel off when used as an exhaust gas purifier. If the porosity of the partition walls 1 is too high, the strength of the honeycomb structure portion 4 becomes insufficient, and when the honeycomb structure 100 is housed in a can used for an exhaust gas purifier, the honeycomb structure 100 cannot be held with a sufficient force. It can be difficult to hold.
  • the porosity of the partition 1 be the value measured by the mercury porosimeter (Mercury porosimeter). An example of a mercury porosimeter is Autopore 9500 (trade name) manufactured by Micromeritics.
  • the honeycomb structure portion 4 preferably has a cell density of 30 to 140 cells/cm 2 , more preferably 31 to 93 cells/cm 2 . By configuring in this way, it can be suitably used as a filter for collecting PM in exhaust gas discharged from an engine of an automobile or the like. If the cell density is too low, isostatic strength may decrease, and if the cell density is too high, pressure loss may increase.
  • the material of the partition wall 1 there are no particular restrictions on the material of the partition wall 1.
  • the material of the partition wall 1 include ceramics.
  • the partition wall 1 preferably contains silicon carbide, silicon-bonded silicon carbide, binder-sintered ceramic material, mullite, cordierite, or aluminum titanate.
  • silicon-bonded silicon carbide means, for example, silicon carbide particles as an aggregate bonded together by metallic silicon.
  • binder sintered ceramic material is, for example, aggregate such as silicon carbide or mullite bonded with a binder such as cordierite, and is a ceramic material produced by sintering.
  • the overall shape of the honeycomb structure 100 is not particularly limited.
  • the first end surface 11 and the second end surface 12 are preferably circular or elliptical, and particularly preferably circular.
  • the size of the honeycomb structure 100 for example, the length from the first end face 11 to the second end face 12 of the honeycomb structure body 4 is not particularly limited.
  • the honeycomb structure 100 is used as an exhaust gas purifying member such as a catalyst carrier for supporting a catalyst for exhaust gas purifying, it may be appropriately selected so as to obtain optimum purification performance.
  • the method of manufacturing the honeycomb structure of this embodiment is not limited to the manufacturing method described below.
  • Clay for fabricating the honeycomb structure is prepared.
  • Clay for fabricating the honeycomb structure is prepared by appropriately adding additives such as a binder and water to a material selected from the above-mentioned group of suitable materials for partition walls as raw material powder. be able to.
  • the prepared clay is extruded to obtain a columnar honeycomb formed body having partition walls that partition and form a plurality of cells and an outer peripheral wall disposed on the outermost periphery.
  • a die having slits formed in the extruded surface of the moldable material so as to have an inverted shape of the honeycomb molded body to be molded can be used as the die for extrusion molding.
  • a suitable example is a method of extrusion molding using a die corresponding to the desired cell shape, partition wall thickness, and the like.
  • the cell shape of the base may be a polygonal shape (for example, a substantially square shape in FIG. 3) having arc-shaped corners 6 (see, for example, FIG. 3).
  • Cemented carbide, which is hard to wear, is preferable as the material of the mouthpiece.
  • the honeycomb formed body obtained may be dried with, for example, microwaves and hot air.
  • the obtained honeycomb formed body is fired to obtain a honeycomb structure.
  • the firing temperature and firing atmosphere vary depending on the raw material, and those skilled in the art can select the optimal firing temperature and firing atmosphere for the selected material.
  • Example 1 2.2 parts by mass of a pore-forming material, 1.1 parts by mass of a dispersion medium, and 8.0 parts by mass of an organic binder are added to 100 parts by mass of a cordierite-forming raw material, and mixed and kneaded to prepare a clay. did. Alumina, aluminum hydroxide, kaolin, talc, and silica were used as cordierite forming raw materials. Water was used as the dispersion medium. Methylcellulose was used as the organic binder. Dextrin was used as a dispersant. As the pore-forming material, coke was used in addition to high-molecular compounds such as polyacrylic acid-based polymer with an average particle size of 30 ⁇ m, starch, foamed resin, and polymethyl methacrylate (PMMA). .
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the clay was extruded using a die for manufacturing a honeycomb molded body to obtain a honeycomb molded body having a cylindrical overall shape.
  • the cell shape of the formed honeycomb body was a square shape having arcuate corners 6 with a radius of curvature R1.
  • the honeycomb molded body was dried with a microwave dryer and further dried completely with a hot air dryer, and then both end faces of the honeycomb molded body were cut and trimmed to predetermined dimensions.
  • Example 1 the dried honeycomb formed body was degreased and fired to manufacture the honeycomb structure of Example 1.
  • the honeycomb structure of Example 1 had a cylindrical shape with circular first end faces and second end faces.
  • the outer diameter D1 [mm] of the first end face and the second end face of the honeycomb structure was 266.7 mm.
  • the total length [mm] of the honeycomb structure in the cell extending direction was 152.4 mm.
  • the honeycomb structure of Example 1 had a partition wall thickness T1 of 0.0635 mm. Table 1 shows the results.
  • the honeycomb structure of Example 1 had a cell density of 93 cells/cm 2 and a partition wall porosity of 34%. The porosity of the partition walls was measured using Autopore 9500 (trade name) manufactured by Micromeritics.
  • the cell shape of the honeycomb structure of Example 1 was substantially rectangular with arcuate corners.
  • the radius of curvature R1 of the arc-shaped corners of the substantially square cells was measured to be 0.1000 mm. Table 1 shows the results.
  • a method for measuring the radius of curvature R1 is as follows.
  • the isostatic strength (MPa) of the honeycomb structure of each example and comparative example was measured according to the method for measuring the isostatic breaking strength specified in JASO Standard M505-87, which is an automobile standard issued by the Society of Automotive Engineers of Japan. It was measured. Then, the honeycomb structures of each example and comparative example were evaluated based on the following evaluation criteria. Evaluation "OK”: A case where the isostatic breaking strength is 1.0 MPa or more is regarded as "OK (accepted)”. Evaluation “NG”: A case where the isostatic breaking strength is less than 1.0 MPa is defined as “NG (failed)”.
  • Examples 2-8 A honeycomb structure was produced in the same manner as the honeycomb structure of Example 1, except that the configuration of the honeycomb structure was changed as shown in Table 1.
  • honeycomb structures of Examples 1 to 8 were able to obtain good results in both evaluation of "pressure loss” and "isostatic strength".
  • the outside diameter D1 of the honeycomb structure portion was as large as 266.7 mm. There was no serious seruyore. Therefore, the honeycomb structures of Examples 1 to 8 were excellent in isostatic strength.
  • Comparative Example 5 in which the partition wall thickness T1 was 0.0254 mm, failed in the "isostatic strength" evaluation.
  • Comparative Example 6 in which the partition wall thickness T1 was 0.1524 mm, the evaluation of "pressure loss” failed.
  • the value of R1 ⁇ T1 is less than 0.0050
  • Comparative Example 11 the value of R1 ⁇ T1 satisfies the range of 0.0050 to 0.0150.
  • the values of R1 ⁇ T1 in both cases match the values in both Comparative Example 2 and Example 2.
  • Comparative Example 2 In comparison between Comparative Example 2 and Example 2, Comparative Example 2, in which the value of R1 ⁇ T1 was less than 0.0050, failed in isostatic strength. Since Comparative Example 2 has a large outer diameter of 266.7 mm, it is considered that deformation occurred during the molding process due to its own weight, resulting in a large decrease in isostatic strength. In addition, the honeycomb structure of Comparative Example 10 had a porosity of the partition walls of 50%, so the evaluation of "isostatic strength" failed. Since the honeycomb structure of Comparative Example 11 had an outer diameter D1 of 152.4 mm, the evaluation of "pressure loss" failed.
  • honeycomb structure of the present invention can be used as a catalyst carrier for supporting a catalyst for purifying exhaust gas.
  • 1 partition wall
  • 2 cell
  • 3 outer wall
  • 4 honeycomb structure
  • 11 first end surface
  • 12 second end surface
  • D1 outer diameter (outer diameter of honeycomb structure)
  • R1 radius of curvature
  • T1 thickness (thickness of partition wall)
  • 100 honeycomb structure.

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Abstract

アイソスタティック強度が高く、且つ、圧力損失の低減を実現することが可能なハニカム構造体を提供する。第一端面１１から第二端面１２まで延びる流体の流路となる複数のセル２を取り囲むように配設された多孔質の隔壁１と、隔壁１を囲繞するように配設された外周壁３と、を有する柱状のハニカム構造部４を備え、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に直交する断面において、セル２の形状が、弧状の角部６を有する多角形状であり、隔壁１の厚さＴ１［ｍｍ］が、０．０５００～０．１４００ｍｍであり、セル２の弧状の角部６の曲率半径Ｒ１［ｍｍ］と、隔壁１の厚さＴ１［ｍｍ］とが、下記式（１）の関係を満たし、ハニカム構造部４の外径が、１９０．５～３５５．６ｍｍであり、隔壁１の気孔率が、２０～４０％である。　式（１）：０．００５０≦Ｒ１×Ｔ１≦０．０１５０

Description

ハニカム構造体
　本発明は、ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、アイソスタティック強度（Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が高く、且つ、圧力損失の低減を実現することが可能なハニカム構造体に関する。
　近年では、社会全体で環境問題に対する意識が高まっており、燃料を燃焼して動力を生成する技術分野では、燃料の燃焼時に発生する排ガスから、窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」ともいう）等の有害成分を除去する様々な技術が開発されている。例えば、ディーゼル車のエンジンから排出される排ガスから、ＮＯｘ等の有害成分を除去する様々な技術が開発されている。こうした排ガス中の有害成分の除去の際には、触媒を用いて有害成分に化学反応を起こさせて比較的無害な別の成分に変化させるのが一般的である。そして、排ガス浄化用の触媒を担持するための触媒担体として、ハニカム構造体が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
　例えば、上述したＮＯｘ規制に対して、排ガス中のＮＯｘを処理するための技術が種々提案されている。例えば、このような技術の１つとして、選択的触媒還元触媒（以下、「ＳＣＲ触媒」ともいう）等を、多孔質の隔壁を有するハニカム構造体に担持し、当該ハニカム構造体によって排ガス中のＮＯｘを浄化処理する技術がある。ＳＣＲ触媒を担持したハニカム構造体は、その上流側に配置された尿素噴射器から噴射された尿素が分解して生成するアンモニア（ＮＨ３）を用いて排ガス中のＮＯｘを還元している。
特開２０１３－０５２３６７号公報
　従来、ディーゼル車のエンジンから排出される排ガスからＮＯｘを除去するための排ガス浄化装置として、ＳＣＲ触媒を担持したハニカム構造体を使用する場合、排ガスの流れ方向に対して、２個のハニカム構造体を直列に配置して使用することがある。このようにして使用することで、ＮＯｘに対する高い浄化性能を実現できるものの、その一方で、圧力損失が高くなってしまうという問題があった。
　ハニカム構造体の圧力損失を低減する方法として、例えば、ハニカム構造体の隔壁の厚さを薄くする「薄壁化」に関する技術が検討されてきたが、隔壁の薄壁化に伴い、製造時に隔壁に歪みが生じてセルが潰れてしまう（以下、「セルヨレ」ともいう）という問題があった。また、ハニカム構造部のセルの形状を、弧状の角部を有する多角形状とすることで、ハニカム構造体のアイソスタティック強度（Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を向上する技術も検討されてきた。しかしながら、セルの形状を、弧状の角部を有する多角形状とした場合、ハニカム構造体の圧力損失が増大してしまう。このように、従来検討されていた種々の技術において、圧力損失の低減とアイソスタティック強度の向上とは、二律背反の関係にあり、両者を両立させることは極めて困難であるという問題があった。
　本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものである。本発明は、外径が大きくてもアイソスタティック強度が高く、且つ、圧力損失の低減を実現することが可能なハニカム構造体を提供する。
　本発明によれば、以下に示すハニカム構造体が提供される。
［１］　第一端面から第二端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁と、前記隔壁を囲繞するように配設された外周壁と、を有する柱状のハニカム構造部を備え、
　前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記セルの形状が、弧状の角部を有する多角形状であり、
　前記隔壁の厚さＴ１［ｍｍ］が、０．０５００～０．１４００ｍｍであり、
　前記セルの前記弧状の前記角部の曲率半径Ｒ１［ｍｍ］と、前記隔壁の厚さＴ１［ｍｍ］とが、下記式（１）の関係を満たし、
　前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する前記断面において、前記ハニカム構造部の外径が、１９０．５～３５５．６ｍｍであり、
　前記隔壁の気孔率が、２０～４０％である、ハニカム構造体。
　式（１）：０．００５０≦Ｒ１×Ｔ１≦０．０１５０
［２］　前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する前記断面において、前記セルの形状が、前記弧状の前記角部を有する四角形状である、前記［１］に記載のハニカム構造体。
［３］　前記ハニカム構造部のセル密度が、３０～１４０個／ｃｍ２である、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。
　本発明のハニカム構造体は、外径が大きくてもアイソスタティック強度が高く、且つ、圧力損失の低減を実現することができる、という効果を奏する。
本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す第一端面側から見た斜視図である。 図１に示すハニカム構造体の第一端面を模式的に示す平面図である。 図２に示すハニカム構造体の第一端面の一部を模式的に示す拡大模式平面図である。 図２のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。しかし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し適宜変更、改良等が加えられ得ることが理解されるべきである。
（１）ハニカム構造体：
　図１～図４を参照して、本発明のハニカム構造体の一の実施形態について説明する。本発明のハニカム構造体の一の実施形態は、複数のセル２を取り囲むように配設された多孔質の隔壁１と、隔壁１を囲繞するように配設された外周壁３と、を有する柱状のハニカム構造部４を備えたハニカム構造体１００である。ここで、図１は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す第一端面側から見た斜視図である。図２は、図１に示すハニカム構造体の第一端面を模式的に示す平面図である。図３は、図２に示すハニカム構造体の第一端面の一部を模式的に示す拡大模式平面図である。図４は、図２のＡ－Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
　ハニカム構造部４を構成する多孔質の隔壁１は、第一端面１１から第二端面１２まで延びる複数のセル２を取り囲むように配設されている。本発明において、セル２とは、隔壁１によって区画形成された空間のことを意味する。複数のセル２は、流体の流路となる。外周壁３は、複数のセル２を取り囲むように格子状に配設された隔壁１を囲繞するように配設されている。ハニカム構造体１００は、排ガス浄化用の触媒を担持するための触媒担体として好適に用いることができる。触媒担体とは、触媒の微粒子を支える多孔性の構造物のことである。
　本実施形態のハニカム構造体１００は、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に直交する断面において、セル２の形状が、弧状の角部６を有する多角形状である。特に、本実施形態のハニカム構造体１００は、図４に示すように、セル２の形状が、弧状の角部６を有する四角形状となっている。以下、「弧状の角部６を有する多角形状」のことを、「略多角形状」ということがあり、また、「弧状の角部６を有する四角形状」のことを、「略四角形状」ということがある。例えば、複数のセル２は、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に直交する断面において、当該断面における第一方向（例えば、紙面の上下方向）及び当該第一方向に直交する第二方向（例えば、紙面の左右方向）に沿って四角格子状に配置されている。そして、四角格子状に配置された４つのセル２のそれぞれの弧状の角部６によって四角格子の交点部５が形成されている。なお、上述したように、セル２とは、隔壁１によって取り囲まれた空間のことを意味する。このため、セル２の形状に対して、弧状の角部６を有するということは、当該四角形状の角部となるセル２の空間の一部が、セル２を取り囲む隔壁１によって占められていることを意味する。
　ハニカム構造体１００は、隔壁１の厚さＴ１［ｍｍ］が、０．０５００ｍｍ以上である。隔壁１の厚さは、ハニカム構造部４の断面において、２つのセル２を区画する隔壁１の表面に対して直交する方向の長さである。ここで、隔壁１の厚さを測定する際の「２つのセル２を区画する隔壁１」とは、セル２の弧状の角部６を構成する部位に対応する隔壁１の厚さを含まないものとする。即ち、上述したように、特に断りなく「隔壁１の厚さ」という場合は、隔壁１の交点部５の厚さを含まず、略四角形状のセル２の主要外形を構成する４つ辺を区画する部位の隔壁１の厚さとする。隔壁１の厚さは、例えば、マイクロスコープ（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて測定することができる。
　隔壁１の厚さＴ１［ｍｍ］は、０．０５００～０．１４００ｍｍであればよいが、例えば、０．０６３０～０．１４００ｍｍであることが好ましく、０．０６３５～０．０８８９ｍｍ（即ち、６３．５～８８．９μｍ）であることが更に好ましい。隔壁１の厚さＴ１［ｍｍ］が０．０５００ｍｍ未満であると、後述する下記式（１）の関係を満たす場合に、隔壁１における交点部５が大きくなり過ぎて、製造時に成形用の坏土が交点部５に集中し、交点部５以外の隔壁１に成形不良が生じ易くなる。このように隔壁１に成形不良が生じると、アイソスタティック強度が著しく低下してしまう。また、隔壁１の厚さＴ１［ｍｍ］が０．０５００ｍｍ未満であると、製造時に隔壁１に歪みが生じて、セルヨレが発生し易くなる。一方で、隔壁１の厚さＴ１［ｍｍ］が０．１４００ｍｍを超えると、ハニカム構造体１００の圧力損失が増大する。
　また、ハニカム構造体１００は、セル２の弧状の角部６の曲率半径Ｒ１［ｍｍ］と、隔壁１の厚さＴ１［ｍｍ］とが、下記式（１）の関係を満たすものである。このように構成することによって、外径が大きくてもアイソスタティック強度が高く、且つ、圧力損失の低減を実現することができる。例えば、ハニカム構造体１００の隔壁１の薄壁化に伴うセルヨレの発生を有効に抑制しつつ、ハニカム構造体１００の圧力損失の増大も有効に抑制することができる。例えば、式（１）における「Ｒ１×Ｔ１」の値が、０．００５０未満であると、ハニカム構造体１００のアイソスタティック強度が低下してしまう。一方で、式（１）における「Ｒ１×Ｔ１」の値が、０．０１５０を超えると、ハニカム構造体１００の圧力損失が増大してしまう。
　式（１）：０．００５０≦Ｒ１×Ｔ１≦０．０１５０
　セル２の弧状の角部６の曲率半径Ｒ１［ｍｍ］は、以下の方法によって測定することができる。まず、ハニカム構造体１００のセル２の延びる方向に直交する断面を撮影し、撮影されたハニカム構造体１００の断面画像から、弧状の角部６を構成する曲率を有する部分を確認する。具体的には、弧状の角部６のそれぞれの端となる２点を下記のようにして見つける。弧状の角部６と略多角形状のセル２の主要外形を構成する直線状の一の辺との境界に相当する一の点を、弧状の角部６の一端とする。そして、この弧状の角部６と略多角形状のセル２の主要外形を構成する直線状の他の辺との境界に相当する点を、弧状の角部６の他端とする。このようにして弧状の角部６のそれぞれの端となる２点を見つけた後、その弧状の角部６の湾曲部上にて、上記した一端と他端の２点から等距離にある中間点を見つける。そして、弧状の角部６の一端、中間点、他端の３点に接する円の半径が、弧状の角部６の曲率半径Ｒ１となる。角部６の曲率半径Ｒ１は、光学顕微鏡によって計測された値とする。
　セル２の弧状の角部６の曲率半径Ｒ１［ｍｍ］の具体的な値については、隔壁１の厚さＴ１［ｍｍ］が０．０５００～０．１４００ｍｍで、且つ上記式（１）を満たす限りにおいて特に制限はない。例えば、セル２の弧状の角部６の曲率半径Ｒ１［ｍｍ］は、０．０７００～０．１５００ｍｍであることが好ましく、０．０７００～０．１２００ｍｍであることが更に好ましい。
　本実施形態のハニカム構造体１００は、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に直交する断面において、ハニカム構造部４の外径Ｄ１［ｍｍ］が、１９０．５～３５５．６ｍｍであり、１９０．５～２６６．７ｍｍであることが好ましい。特に、ハニカム構造体１００は、上述したようなハニカム構造部４の外径Ｄ１［ｍｍ］が比較的に大きなものである場合に、ハニカム構造体１００の隔壁１の薄壁化に伴うセルヨレの発生を極めて有効に抑制することができる。また、ハニカム構造部４の外径Ｄ１［ｍｍ］が１９０．５ｍｍ未満であると、ハニカム構造体１００の圧力損失が上昇してしまう。ハニカム構造部４の外径Ｄ１［ｍｍ］が３５５．６ｍｍを超えると、取扱時に破損や変形が生じやすくなり、アイソスタティック強度が小さくなってしまう点で好ましくない。
　ハニカム構造体１００は、ハニカム構造部４の隔壁１の気孔率が、２０～４０％であり、３０～３５％であることが好ましい。隔壁１の気孔率が低すぎると、排ガス浄化装置として使用する際に触媒剥がれを起こしやすくなるという点で好ましくない。隔壁１の気孔率が高すぎると、ハニカム構造部４の強度が不十分となり、排ガス浄化装置に用いられる缶体内にハニカム構造体１００を収納する際に、ハニカム構造体１００を十分な把持力で保持することが困難になることがある。隔壁１の気孔率は、水銀ポロシメータ（Ｍｅｒｃｕｒｙ　ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒ）によって計測された値とする。水銀ポロシメータとしては、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のＡｕｔｏｐｏｒｅ　９５００（商品名）を挙げることができる。
　ハニカム構造体１００は、ハニカム構造部４のセル密度が、３０～１４０個／ｃｍ２であることが好ましく、３１～９３個／ｃｍ２であることが更に好ましい。このように構成することによって、自動車等のエンジンから排出される排ガス中のＰＭを捕集するためのフィルタとして好適に利用することができる。セル密度が小さすぎると、アイソスタティック強度が低下することがあり、セル密度が大きすぎると、圧力損失が上昇することがある。
　隔壁１の材料については特に制限はない。隔壁１の材料としては、例えば、セラミックを挙げることができる。特に、隔壁１が、炭化珪素、珪素結合炭化珪素、結合材焼結型セラミックス材料、ムライト、コージェライト、又はチタン酸アルミニウムを含むものであることが好ましい。なお、「珪素結合炭化珪素」とは、例えば、骨材としての炭化珪素粒子が、金属珪素により結合されたもののことを意味する。また、「結合材焼結型セラミックス材料」とは、例えば、炭化珪素やムライト等の骨材が、コージェライト等の結合材により結合されたものであり、焼結により作製されたセラミックス材料のことを意味する。
　ハニカム構造体１００の全体形状については特に制限はない。ハニカム構造体１００の全体形状は、第一端面１１及び第二端面１２の形状が、円形、又は楕円形であることが好ましく、特に、円形であることが好ましい。また、ハニカム構造体１００の大きさ、例えば、ハニカム構造部４の第一端面１１から第二端面１２までの長さについては、特に制限はない。ハニカム構造体１００を、排ガス浄化用の触媒を担持するための触媒担体などの排ガス浄化部材として用いた際に、最適な浄化性能を得るように適宜選択すればよい。
　次に、本実施形態のハニカム構造体を製造する方法について説明する。ただし、ハニカム構造体を製造する方法は、以下に説明する製造方法に限定されることはない。
　まず、ハニカム構造部を作製するための可塑性の坏土を作製する。ハニカム構造部を作製するための坏土は、原料粉末として、前述の隔壁の好適な材料群の中から選ばれた材料に、適宜、バインダ等の添加剤、及び水を添加することによって作製することができる。
　次に、作製した坏土を押出成形することにより、複数のセルを区画形成する隔壁、及び最外周に配設された外周壁を有する、柱状のハニカム成形体を得る。押出成形においては、押出成形用の口金として、坏土の押出面に、成形するハニカム成形体の反転形状となるスリットが形成されたものを用いることができる。例えば、所望のセル形状、隔壁厚さ等に対応した口金を用いて押出成形する方法等を好適例として挙げることができる。例えば、口金におけるセル形状とは、これまでに説明した、弧状の角部６（例えば、図３参照）を有する多角形状（例えば、図３においては略四角形状）を挙げることができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥してもよい。
　次に、得られたハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム構造体を得る。焼成温度及び焼成雰囲気は原料により異なり、当業者であれば、選択された材料に最適な焼成温度及び焼成雰囲気を選択することができる。
　以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
（実施例１）
　コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を２．２質量部、分散媒を１．１質量部、有機バインダを８．０質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用した。分散媒としては、水を使用した。有機バインダとしては、メチルセルロース（Ｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）を使用した。分散剤としては、デキストリン（Ｄｅｘｔｒｉｎ）を使用した。造孔材としては、平均粒子径３０μｍのポリアクリル酸系のポリマー、澱粉、発泡樹脂及びポリメタクリル酸メチル樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ　ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ：ＰＭＭＡ）等の高分子化合物の他、コークス（骸炭）を使用した。
　次に、ハニカム成形体作製用の口金を用いて坏土を押出成形し、全体形状が円柱形状のハニカム成形体を得た。ハニカム成形体のセル形状は、曲率半径Ｒ１の弧状の角部６を有する四角形状とした。
　次に、ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。
　次に、乾燥させたハニカム成形体を、脱脂し、焼成して、実施例１のハニカム構造体を製造した。
　実施例１のハニカム構造体は、第一端面及び第二端面の形状が円形の、円柱形状のものであった。ハニカム構造体の第一端面及び第二端面の外径Ｄ１［ｍｍ］の大きさは、２６６．７ｍｍであった。また、ハニカム構造体のセルの延びる方向の全長［ｍｍ］は、１５２．４ｍｍであった。各結果を表１に示す。
　実施例１のハニカム構造体は、隔壁の厚さＴ１が０．０６３５ｍｍであった。結果を表１に示す。また、実施例１のハニカム構造体は、セル密度が９３個／ｃｍ２であり、隔壁の気孔率が３４％であった。隔壁の気孔率は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定した。
　実施例１のハニカム構造体におけるセル形状は、弧状の角部を有する略四角形状であった。略四角形状のセルの弧状の角部の曲率半径Ｒ１を測定したところ、０．１０００ｍｍであった。結果を表１に示す。なお、曲率半径Ｒ１の測定方法は以下の通りである。
［曲率半径Ｒ１の測定］
　光学顕微鏡にて、弧状の角部の一端と他端の２点を見つけ、更に、その弧状の角部の湾曲部上にて、上記した一端と他端の２点から等距離にある中間点を見つけた。そして、弧状の角部の一端、中間点、他端の３点に接する内接円を仮想的に描き、その内接円の半径を、弧状の角部の曲率半径Ｒ１とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１のハニカム構造体について、以下の方法で、「圧力損失」及び「アイソスタティック強度」の評価を行った。表１に、各結果を示す。
［圧力損失］
　常温で一定流量２０ｍ３／ｍｉｎの空気をハニカム構造体に流し、その際のハニカム構造体の前後の差圧を差圧計で測定して、各実施例及び比較例のハニカム構造体の圧力損失（ｋＰａ）を測定した。そして、以下の下記評価基準に基づき、各実施例及び比較例のハニカム構造体の評価を行った。
　評価「ＯＫ」：０．７ｋＰａ未満の場合を「ＯＫ（合格）」とする。
　評価「ＮＧ」：０．７ｋＰａ以上の場合を「ＮＧ（不合格）」とする。
［アイソスタティック強度］
　社団法人自動車技術会発行の自動車規格であるＪＡＳＯ規格Ｍ５０５－８７に規定されているアイソスタティック破壊強度の測定方法に準じて、各実施例及び比較例のハニカム構造体のアイソスタティック強度（ＭＰａ）を測定した。そして、以下の下記評価基準に基づき、各実施例及び比較例のハニカム構造体の評価を行った。
　評価「ＯＫ」：アイソスタティック破壊強度が１．０ＭＰａ以上の場合を「ＯＫ（合格）」とする。
　評価「ＮＧ」：アイソスタティック破壊強度が１．０ＭＰａ未満の場合を「ＮＧ（不合格）」とする。
（実施例２～８）
　ハニカム構造体の構成を、表１に示すように変更した以外は、実施例１のハニカム構造体と同様の方法でハニカム構造体を作製した。
（比較例１～１１）
　ハニカム構造体の構成を、表１に示すように変更した以外は、実施例１のハニカム構造体と同様の方法でハニカム構造体を作製した。
（結果）
　実施例１～８のハニカム構造体は、「圧力損失」及び「アイソスタティック強度」の評価において、共に良好な結果を得ることができた。特に、実施例１～８のハニカム構造体は、ハニカム構造部の外径Ｄ１が２６６．７ｍｍと大型のものであったが、製造時に隔壁に歪みが生じ難く、アイソスタティック強度に悪影響を及ぼすようなセルヨレも発生していなかった。このため、実施例１～８のハニカム構造体は、アイソスタティック強度に優れたものであった。
　一方で、「Ｒ１×Ｔ１」の値が０．００５０未満となる比較例１～４のハニカム構造体は、「アイソスタティック強度」の評価が不合格であった。また、「Ｒ１×Ｔ１」の値が０．０１５０を超える比較例７，８のハニカム構造体は、「アイソスタティック強度」の評価は合格であったが、「圧力損失」の評価が不合格であった。
　また、隔壁の厚さＴ１が０．０２５４ｍｍとなる比較例５は、「アイソスタティック強度」の評価が不合格であった。また、隔壁の厚さＴ１が０．１５２４ｍｍとなる比較例６は、「圧力損失」の評価が不合格であった。外径Ｄ１が１９０．５ｍｍを下回る比較例９と比較例１１は圧力損失が実施例１～８よりも劣るものであった。比較例９と比較例１１は、共にアイソスタティック強度の評価は合格基準を満たすものであった。ここで、比較例９は、Ｒ１×Ｔ１の値が０．００５０を下回るものであり、比較例１１は、Ｒ１×Ｔ１の値が０．００５０～０．０１５０の範囲を満足するものである。この両者のＲ１×Ｔ１の値は、比較例２と実施例２の双方の値と一致している。比較例２と実施例２の対比において、Ｒ１×Ｔ１の値が０．００５０を下回る比較例２はアイソスタティック強度が不合格であった。比較例２は外径が２６６．７ｍｍと大きいため、自らの重さによって成形工程において変形が生じ、アイソスタティック強度が大きく低下したと考えられる。また、比較例１０のハニカム構造体は、隔壁の気孔率が５０％であったため、「アイソスタティック強度」の評価が不合格であった。比較例１１のハニカム構造体は、外径Ｄ１が１５２．４ｍｍであったため、「圧力損失」の評価が不合格であった。
　本発明のハニカム構造体は、排ガス浄化用の触媒を担持するための触媒担体として利用することができる。
１：隔壁、２：セル、３：外周壁、４：ハニカム構造部、１１：第一端面、１２：第二端面、Ｄ１：外径（ハニカム構造部の外径）、Ｒ１：曲率半径、Ｔ１：厚さ（隔壁の厚さ）、１００：ハニカム構造体。

Claims (3)

  1. 　第一端面から第二端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁と、前記隔壁を囲繞するように配設された外周壁と、を有する柱状のハニカム構造部を備え、
    　前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記セルの形状が、弧状の角部を有する多角形状であり、
    　前記隔壁の厚さＴ１［ｍｍ］が、０．０５００～０．１４００ｍｍであり、
    　前記セルの前記弧状の前記角部の曲率半径Ｒ１［ｍｍ］と、前記隔壁の厚さＴ１［ｍｍ］とが、下記式（１）の関係を満たし、
    　前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する前記断面において、前記ハニカム構造部の外径が、１９０．５～３５５．６ｍｍであり、
    　前記隔壁の気孔率が、２０～４０％である、ハニカム構造体。
    　式（１）：０．００５０≦Ｒ１×Ｔ１≦０．０１５０
  2. 　前記ハニカム構造部の前記セルの延びる方向に直交する前記断面において、前記セルの形状が、前記弧状の前記角部を有する四角形状である、請求項１に記載のハニカム構造体。
  3. 　前記ハニカム構造部のセル密度が、３０～１４０個／ｃｍ２である、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10264125A (ja) * 1997-03-28 1998-10-06 Ngk Insulators Ltd セラミックハニカム構造体
JP2002046117A (ja) * 2000-08-03 2002-02-12 Hitachi Metals Ltd セラミックハニカム構造体
JP2008246472A (ja) * 2007-03-02 2008-10-16 Denso Corp 六角セルハニカム担体及び六角セルハニカム触媒体
JP2014046601A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 Hitachi Metals Ltd セラミックハニカム構造体及びその製造方法
JP2015500140A (ja) * 2011-11-30 2015-01-05 コーニング インコーポレイテッド 面取り隅を有する流路を備えるパス・スルー触媒基材および製造方法
JP2019166484A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 日本碍子株式会社 ハニカム構造体

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5808619B2 (ja) 2011-09-06 2015-11-10 日本碍子株式会社 ハニカム構造体、及びハニカム触媒体

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10264125A (ja) * 1997-03-28 1998-10-06 Ngk Insulators Ltd セラミックハニカム構造体
JP2002046117A (ja) * 2000-08-03 2002-02-12 Hitachi Metals Ltd セラミックハニカム構造体
JP2008246472A (ja) * 2007-03-02 2008-10-16 Denso Corp 六角セルハニカム担体及び六角セルハニカム触媒体
JP2015500140A (ja) * 2011-11-30 2015-01-05 コーニング インコーポレイテッド 面取り隅を有する流路を備えるパス・スルー触媒基材および製造方法
JP2014046601A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 Hitachi Metals Ltd セラミックハニカム構造体及びその製造方法
JP2019166484A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 日本碍子株式会社 ハニカム構造体

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