JP2015148152A - ハニカム構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のハニカム構造体の一実施形態は、図1〜図4に示すように、柱状のハニカム基材3と、このハニカム基材3の外周4を取り囲み、ハニカム基材3の外周4から外側に突き出るように形成された中実のフランジ部23とを備えるハニカム構造体100である。ハニカム基材3は、流体の流路となる複数のセル2を区画形成する多孔質の隔壁1を有するものである。そして、ハニカム構造体100は、ハニカム基材3の中心軸方向D3から見たときの、全体の外周形状の重心である全体重心G1と、ハニカム基材3の外周形状の重心であるハニカム基材重心G2と、が離間しているものである。
本発明のハニカム構造体は、以下の方法で製造することができる。即ち、本発明のハニカム構造体の製造方法は、ハニカム焼成体を複数個作製するハニカム焼成体作製工程を行う。次に、得られた複数のハニカムセグメント焼成体を接合材で接合して、ハニカムセグメント接合体を得る接合体作製工程を行う。次に、ハニカムセグメント接合体の外周にフランジ部形成材料を塗工して中実のフランジ部を形成するフランジ部形成工程を行う。このようにして、本発明のハニカム構造体を製造することができる。「ハニカム焼成体」は、流体の流路となる複数のセルを区画形成する、セラミック原料が焼成されて形成された多孔質の隔壁を備えるハニカム焼成体のことである。
ハニカム焼成体作製工程は、セラミック原料が焼成されて形成された多孔質の隔壁を備えたハニカム焼成体を作製する工程である。ハニカム焼成体を作製する方法は、特に限定されない。以下、ハニカム焼成体作製工程を、段階的に工程に分けて説明する。
まず、成形工程において、セラミック原料を含有するセラミック成形原料を成形して、流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁(未焼成)を備えるハニカム成形体を形成することが好ましい。ハニカム成形体は、ハニカム構造の成形体である。
次に、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を作製する。
接合体作製工程は、得られた複数のハニカム焼成体を接合材で接合して、ハニカムセグメント接合体を得る工程である。
目封止部を備えるハニカム構造体を作製する場合には、接合材で接合する前のハニカムセグメント焼成体に目封止工程を行っても良いし、接合体作製工程の後に、下記目封止工程を行っても良い。また、接合体作製工程の後に下記目封止工程を行う場合は、後述の研削工程の前に目封止工程を行っても良いし、研削工程の後に目封止工程を行っても良い。この目封止工程において、ハニカムセグメント焼成体またはハニカムセグメント接合体の、一方の端面における「所定のセル」の開口部及び他方の端面における「残余のセル」の開口部に、目封止部を配設する。以下に具体的に説明する。
研削工程は、ハニカム構造体を所望の形状とするためにハニカムセグメント接合体の外周部を研削する工程である。
フランジ部形成工程は、ハニカムセグメント接合体の外周にフランジ部形成材料を塗工して中実のフランジ部を形成する工程である。フランジ部形成材料は、上述したセラミック成形原料と同じものを採用することができる。
得られた「フランジ部を有するハニカムセグメント接合体」の外周(ハニカム基材の側面及びフランジ部の表面)に、外周コート材を塗布して外周壁を形成し、中実のフランジ部を有するハニカム構造体を作製することができる。外周壁を形成することにより、フランジ部が欠けてしまうことを防止できる。
SiC粉末80質量部と、金属Si粉末20質量部とを混合してセラミック原料とした。得られたセラミック原料に、造孔材、バインダ、界面活性剤、及び水を加えて、坏土を作製した。造孔材としては澱粉を用いた。また、バインダとしては、メチルセルロース及びヒドロキシプロポキシルメチルセルロースを用いた。界面活性剤としては、ラウリン酸ナトリウムを用いた。得られた坏土を、ハニカム成形体成形用口金を用いて押出成形し、マイクロ波及び熱風で乾燥してハニカム乾燥体を得た。
まず、ハニカム構造体に、長さ110mmの非熱膨張性のセラミックマットを巻きつける。このセラミックマットは、フランジ部を中心に巻きつける。そして、セラミックマットが巻きつけられたハニカム構造体を、2分割されたステンレス製(SUS430)の缶体に収納した後、溶接して、缶体内にハニカム構造体を収納した試験用の缶体を組み立てる。次に、ハニカム構造体を収納した缶体(試験用の缶体)を加熱振動試験装置に取り付ける。次に、加熱振動試験装置によって、プロパンの燃焼ガスを、ハニカム構造体の入口端面におけるガス温度が950℃でガス流量が12Nm3/分となるように缶体内に連続して供給する。次に、上記燃焼ガスを缶体内に連続して供給した状態で、ハニカム構造体のセルの延びる方向に直交する方向の振動を缶体(ハニカム構造体)に与える。缶体に与える振動の条件は、200Hz、40Gの振動を10時間与え、その後、缶体(ハニカム構造体)を、その中心軸を中心にして90°回転させる。この操作を合計4回行う。即ち、試験時間は、10時間×4回で合計40時間である。試験後、ハニカム構造体における破損の有無、及びハニカム構造体の周方向のずれ(試験前後における缶体とハニカム構造体との周方向の位置関係のずれ)の有無を確認して、以下に示す基準で評価を行う。
表1〜表3に示すように条件を変更した以外は、実施例1と同様にしてハニカム構造体を得た。得られたハニカム構造体について、上記方法で「加熱振動試験」を行った。結果を表1〜表3に示す。
セラミック原料としてコージェライト化原料を用いてハニカム構造体を作製した。まず、コージェライト化原料100質量部に、分散媒である水を10質量部、造孔材であるグラファイトを12質量部、及び有機バインダ5質量部を添加して、成形原料を得た。コージェライト化原料として、シリカ、タルク、及びアルミナを使用した。有機バインダとしてはメチルセルロースを使用した。そして、成形原料を、混合、混練して円柱状の坏土を調製した。混合装置としては、レーディゲミキサーを使用し、混練装置としてはニーダー及び真空土練機を使用した。
表4〜6に示すように条件を変更した以外は、実施例35と同様にしてハニカム構造体を得た。得られたハニカム構造体について、上記方法で「加熱振動試験」を行った。結果を表4〜6に示す。
Claims (6)
- 流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム基材と、前記ハニカム基材の外周を取り囲み、前記ハニカム基材の外周から外側に突き出るように形成された中実のフランジ部とを備え、
前記ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状の重心である全体重心と、前記ハニカム基材の外周形状の重心であるハニカム基材重心と、が離間しているハニカム構造体。 - 前記ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、前記全体重心と前記ハニカム基材重心との距離が、0.3〜3.0mmである請求項1に記載のハニカム構造体。
- 前記フランジ部の、少なくとも一方の端部の形状が、テーパー状である請求項1または2に記載のハニカム構造体。
- 前記フランジ部の、前記セルの延びる方向に直交する断面における厚さの最大値が、1〜40mmである請求項1〜3のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム基材が、前記ハニカム基材の外周面を形成するように配設された厚さ0.05〜8mmのハニカム基材コート層を有する請求項1〜4のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状と、前記ハニカム基材の外周形状と、が相似形である請求項1〜5のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
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