JP2004255377A - セラミックハニカム構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 外周壁とこの外周壁の内側で隔壁により囲まれた流路を有する多孔質セラミックハニカム構造体であって、該セラミックハニカム構造体の端面と外周壁が略直交し、該外周壁が略円筒形状であり、前記隔壁の表面粗さが最大高さRyで10μm以上であり、且つ長手方向断面において隣り合う隔壁が略平行であると共に外周壁に対して少なくとも一部の隔壁が傾いていることを特徴とするセラミックハニカム
【選択図】 図3
Description
本発明のセラミックハニカム構造体について、図3のセラミックハニカムフィルタの隔壁に沿って切断した2等分割断面模式図を用いて説明する。本発明のセラミックハニカム構造体は、端面と外周壁が略直交し、該外周壁が略円筒形状であり、前記隔壁11bの表面粗さが最大高さRyで10μm以上あり、且つ長手方向断面において隣り合う隔壁11bが略平行であると共に外周壁11aに対して少なくとも一部の隔壁11bが傾いている。このため、ハニカム構造体の隔壁がハニカム構造体の外周壁と平行の場合、或いは流路がテーパ状になっている場合に比べて、例えば流路に流入した微粒子を含む排気ガス2aは、排気ガスの流入方向に対して傾いた隔壁でその方向を曲げられ、流路内の排気ガスの流れに乱れが生じるため、表面粗さが最大高さRyで10μm以上を有する隔壁が、排気ガス中に存在する微粒子を入口側から出口側に亘って捕集し易くなる。このため、排気ガス流出側端部の目封止部付近に微粒子が集中的に堆積することを防止し、ハニカムフィルタ全体、特にハニカムフィルタの長手方向に亘って略均一に微粒子を分散させることが出来るので、フィルタ再生を行う際の微粒子の部分的な堆積箇所での急激な温度上昇を抑えることができ、再生を容易に行うことができる。
JIS B 0601−1994に準じて求めたものである。
図3及び図5の断面模式図を有する本発明のセラミックハニカムフィルタを、図9の製造工程を模式断面で示した図面により説明する。(a)ハニカム構造の押出成形体を乾燥して、隔壁31bに囲まれた流路31cを有するハニカム乾燥体を得た後、(b)このハニカム乾燥体の外周部35を加工除去する。(c)この際を隔壁31bに対して加工除去した後のハニカム乾燥体の外周部36が傾くように加工し、最外周部に、外部との間の隔壁を有しないことによって、外部に開口して概略軸方向に延びる凹溝を有するハニカム構造の乾燥体とする。(d)次いでハニカム乾燥体の両端部を加工除去する。この際、外周部36に対して加工除去した後のハニカム乾燥体の端面38が略直角になるように加工する。(e)流路31cの所望の端部に目封止材39を充填して焼成する。(f)次いで、ハニカム乾燥体の外周部36の表面に形成された凹溝に外周壁用コート材31aを充填、塗布して外周壁部を形成し、必要に応じて焼成操作を行い、隔壁、目封止材、外周壁部を一体化させることによりセラミックハニカムフィルタが得られる。このように、乾燥体の外周部を隔壁と傾くように加工除去することから、外周壁形成前の外観は、図4及び図6に示すような形態とすることができる。また、(e)の目封止材と(f)外周壁の焼成を同時に行う方法を採用することもできる。また、ハニカム乾燥体を焼成した上で、図9(b)以降の工程を採用することもできる。即ち、ハニカム焼成体の外周壁に対して隔壁が傾くようにハニカム焼成体の外周部を加工除去した後、外周面に外周壁用コート材を塗布、目封止材を充填した上で、外周壁と目封止部を焼成する方法も必要に応じて採用できる。
(実施例1〜5)
カオリン、タルク、シリカ、水酸化アルミ、アルミナなどの粉末を調整して、質量比で、SiO2 :47〜53%、Al2O3:32〜38%、MgO:12〜16%及びCaO、Na2O 、K2O、TiO2、Fe2O3、PbO、P2O5などの不可避的に混入する成分を全体で2.5%含むようなコージェライト生成原料粉末を得た後に、メチルセルロースとヒドロキシプロピルメチルセルロース等の成形バインダー及びグラファイトからなる造孔剤を添加し、規定量の水を注入して充分な混合、混練を行い、可塑化可能な坏土を作製した。
0601−1994に準じて求め、3ケ所の測定値の平均とした。
実施例1において、外周壁部を加工除去する際に、隔壁に沿って切断した2等分割断面において、隔壁の長手方向端部が外周壁と接する隔壁が存在しないように調整した以外は、実施例1と同様の方法により、外径267mm、長さ305mm、隔壁のピッチ1.5mm、隔壁の厚さ0.3mmで、端面と外周壁が略直交し、外周壁が略円筒形状であり、隔壁の気孔率が63%、隔壁の表面粗さが最大高さRyで55μmであり、隔壁に沿って切断した2等分割断面において、隔壁の長手方向端部が外周壁と接する隔壁が存在しない比較例1のハニカムフィルタを作製した。比較例1のセラミックハニカム構造体の、隔壁に沿って切断した2等分割断面において、3本の流路の隔壁間隔を50mm間隔で測定したところ、1.49〜1.55mmであった。また、一方の端面に直角な曲面に対する他方の端面のずれ量は、最大0.3mmであり、両端面から12.7mmの位置で等間隔に各4ケ所測定した外径寸法は、266〜268mmであった。
実施例6及び7のセラミックハニカムフィルタは、外周壁を形成するためのコート材の水分量を調整して、コート材の粘度を、実施例6では25000cP、実施例7では50000cPとして外周壁をコートした以外は、実施例2と同様にして作製し、外径267mm、長さ305mm、隔壁の間隔1.52mm、隔壁の厚さ0.3mmで、端面と外周壁が略直交し、外周壁が略円筒形状であり、長手方向断面において、隔壁の長手方向端部が外周壁と接する隔壁が2ケ存在し、隔壁の気孔率が63%、隔壁の表面粗さが最大高さRyで55μmである2種類のセラミックハニカムフィルタを得た。実施例6〜7のセラミックハニカム構造体の、隔壁に沿って切断した2等分割断面において、3本の流路の隔壁間隔を50mm間隔で測定したところ、1.47〜1.55mmであった。また、一方の端面に直角な曲面に対する他方の端面のずれ量は、最大0.4mmであり、両端面から12.7mmの位置で等間隔に各4ケ所測定した外径寸法は、266〜268mmであった。
実施例8〜10のセラミックハニカムフィルタは実施例1〜5と同様にカオリン、タルク、シリカ、水酸化アルミ、アルミナなどの粉末を調整して、質量比で、SiO2 :47〜53%、Al2O3:32〜38%、MgO:12〜16%及びCaO、Na2O 、K2O、TiO2、Fe2O3、PbO、P2O5などの不可避的に混入する成分を全体で2.5%含むようなコージェライト生成原料粉末を得た後に、メチルセルロースとヒドロキシプロピルメチルセルロース等の成形バインダーとグラファイトからなる造孔剤を添加し、規定量の水を注入して充分な混合、混練を行い、可塑化可能な坏土を作製した。この際、造孔剤の添加量を実施例1〜5に対して変更した。
実施例8〜10において、添加するグラファイトの量を調整した以外は、実施例8〜10と同様の方法により、外径267mm、長さ305mm、隔壁の間隔1.52mm、隔壁の厚さ0.3mmで、端面と外周壁が略直交し、外周壁が略円筒形状であり、隔壁に沿って切断した2等分割断面において、隔壁の長手方向端部が外周壁と接する隔壁が2ケ存在し、隔壁の気孔率が45%、隔壁の表面粗さが最大高さRyで9μmである、比較例2の2種類のハニカムフィルタを作製した。
実施例1〜5と同様の方法により、外径267mm、長さ305mm、隔壁の間隔1.52mm、隔壁の厚さ0.3mmで、端面と外周壁が略直交し、外周壁が略円筒形状であり、隔壁の気孔率が63%、隔壁の表面粗さが最大高さRyで55μmであり、、隔壁に沿って切断した2等分割断面に、隔壁の長手方向端部が外周壁と接する隔壁を2及び4ケ存在するようにした、実施例11及び12のセラミックハニカムフィルタを作成した。ここで、外周壁コート材をコート後の乾燥条件は、80℃に加熱した乾燥炉に直接投入し、12時間保持して行った。実施例11〜12のセラミックハニカム構造体の、隔壁に沿って切断した2等分割断面において、3本の流路の隔壁間隔を50mm間隔で測定したところ、1.49〜1.54mmであった。また、一方の端面に直角な曲面に対する他方の端面のずれ量は、最大0.5mmであり、両端面から12.7mmの位置で等間隔に各4ケ所測定した外径寸法は、265〜269mmであった。
実施例1と同様に、カオリン、タルク、シリカ、水酸化アルミ、アルミナなどの粉末を調整して、質量比で、SiO2 :47〜53%、Al2O3:32〜38%、MgO:12〜16%及びCaO、Na2O 、K2O、TiO2、Fe2O3、PbO、P2O5などの不可避的に混入する成分を全体で2.5%含むようなコージェライト生成原料粉末を得た後に、メチルセルロースとヒドロキシプロピルメチルセルロース等の成形バインダーとグラファイトからなる造孔剤を添加し、規定量の水を注入して充分な混合、混練を行い、可塑化可能な坏土を作製した。
1a;入口側目封止部
1b;出口側目封止部
2a;入口側排気ガス
2b;出口側排気ガス
10;セラミックハニカムフィルタ
10a;入口側端面
10b;出口側端面
11a;外周壁
11b;隔壁
11b−t;隔壁の長手方向端部
12;収納容器
13a、13b;把持部材
14;把持部材
15;流路
15a;入口側流路
15b;出口側流路
16;堆積した微粒子
17;隔壁に沿って切断した2分割断面の切断箇所
18;凹溝
19;セラミックハニカム本体
21;押出し成形機
22;口金
23;支持手段
31b;隔壁
31c;流路
35;除去加工される外周部
36;除去加工後の外周面
37;除去加工される両端部
38;除去加工後の両端面
39;目封止材
41:外周壁の外表面に開口した空隙
42;外周壁を構成する部材と凹溝の間に形成された空隙
51、54;凹溝を構成する隔壁の端部
52、53;凹溝を構成する隔壁の交点
55、56、57、58;凹溝断面における外周壁を構成する部材と隔壁の交点
Claims (9)
- 外周壁とこの外周壁の内側で隔壁により囲まれた流路を有する多孔質セラミックハニカム構造体であって、該セラミックハニカム構造体の端面と外周壁が略直交し、該外周壁が略円筒形状であり、前記隔壁の表面粗さが最大高さRyで10μm以上であり、且つ長手方向断面において隣り合う隔壁が略平行であると共に外周壁に対して少なくとも一部の隔壁が傾いていることを特徴とするセラミックハニカム構造体。
- 前記隔壁の気孔率が50〜80%であって、前記流路の所望部位が目封止され、フィルタとして使用されることを特徴とする請求項1記載のセラミックハニカム構造体。
- 前記セラミックハニカム構造体の隔壁に沿って切断した2等分割断面において、隔壁の長手方向端部が外周壁と接する隔壁を1〜6ケ有することを特徴とする請求項1又は2記載のセラミックハニカム構造体。
- 前記セラミックハニカム構造体の隔壁に沿って切断した2分等割断面において、前記外周壁に対して少なくとも一部の隔壁が0.3〜3.3°傾いていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体。
- 前記セラミックハニカム構造体の隔壁及び/または目封止部の少なくとも一部に触媒物質が担持されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体。
- 前記セラミックハニカム構造体において、最外周に位置する流路が外部との間の隔壁を有しないことによって外部に開口して概略軸方向に延びる凹溝を形成しているセラミックハニカム本体の、前記凹溝を充填して外表面を形成する外周壁が形成されており、外周壁を構成する部材と凹溝の間の少なくとも一部に空隙を有していることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体。
- 前記外周壁を構成する部材と凹溝の間に形成された空隙を有する凹溝の個数割合が全凹溝のうちの5%以上であることを特徴とする請求項6記載のセラミックハニカム構造体。
- 前記セラミックハニカム構造体において、最外周に位置する流路が外部との間の隔壁を有しないことによって外部に開口して概略軸方向に延びる凹溝を形成しているセラミックハニカム本体の、前記凹溝を充填して外表面を形成する外周壁が形成されており、外周壁の少なくとも一部に外表面に開口した空隙を有していることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体。
- 前記外表面に開口した空隙の長さの合計がセラミックハニカム構造体全長の1倍以上であることを特徴とする請求項8記載のセラミックハニカム構造体。
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