JP2016112524A - ハニカム担体、排気浄化装置およびハニカム担体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハニカム基材の外周に、その全周にわたる環状突部が設けられて成るハニカム担体において、環状突部の高さ調節を自在に調節可能としつつ環状突部を容易に形成可能とする。【解決手段】環状突部は、耐熱性の布に粘土質を含む粘性液体を含浸して成る帯状材３１が、ハニカム基材２８の外周に該外周から環状に突出するように配置された状態で乾燥されて成る。【選択図】 図３

Description

本発明は、ハニカム基材の外周に、その全周にわたる環状突部が設けられて成るハニカム担体、そのハニカム担体を用いた排気浄化装置およびハニカム担体の製造方法に関する。

ハニカム担体をケーシング内に収納して排気浄化装置を構成するにあたり、ハニカム担体のケーシング内での軸方向位置を定めるために、ハニカム基材の外周にその全周にわたる環状突部が設けられるようにしてハニカム担体を構成し、ケーシングの内面に形成される環状凹部に、保持剤を介在させて前記環状突部を係合するようにしたものが、特許文献１で知られている。

特開２０１３−１４４９５４号公報

上記特許文献１で開示されるものでは、必要とされる外径よりも大径に形成されるハニカム基材の外周に切削加工を施して、必要な外径のハニカム基材の外周に環状突部が設けられたハニカム担体を得るようにしているが、このような切削によるものでは、歩留りの関係で環状突部の高さには限界がある。しかも切削加工後のハニカム担体の形状精度を高めるために、切削加工精度を高める必要があるとともに、切削加工時にハニカム基材に割れ等が生じないようにするために慎重に時間をかけて切削することが必要となり、コストの増大を招いてしまう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ハニカム基材の外周に設けられる環状突部の高さ調節を自在に調節可能としつつ環状突部を容易に形成可能としたハニカム担体、そのハニカム担体を適切に用いた排気浄化装置、ならびにハニカム担体を効率的に製造可能なハニカム担体の製造方法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、本発明は、ハニカム基材の外周に、その全周にわたる環状突部が設けられて成るハニカム担体において、前記環状突部は、耐熱性の布に粘土質を含む粘性液体を含浸して成る帯状材が、前記ハニカム基材の外周に該外周から環状に突出するように配置された状態で乾燥されて成ることを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、前記ハニカム基材の外周に少なくとも一部が複数枚重なるようにして巻回される前記帯状材と、前記ハニカム基材の外周との間に接着剤が介装されることを第２の特徴とする。

本発明は、第１または第２の特徴の構成のハニカム担体を用いた排気浄化装置であって、前記環状突部に対応した環状の収容凹部を内周に有するケーシングに、耐熱性を有するマットを前記ケーシングの内面との間に介在させて前記ハニカム担体が収容されることを第３の特徴とする。

本発明は、第１または第２の特徴の構成のハニカム担体を製造するようにしたハニカム担体の製造方法において、耐熱性の布に粘土質を含む粘性液体を含浸して成る帯状材を前記ハニカム基材の外周に巻回する巻回工程と、前記ハニカム基材の外周に巻回した前記帯状材を押し固めて成形する成形工程と、前記帯状材から水分を除去するように乾燥する乾燥工程とを、この順に実行することを第４の特徴とする。

さらに本発明は、第４の特徴の構成に加えて、前記巻回工程を実行する前に、前記ハニカム基材の外周に接着剤を塗布する接着剤塗布工程を実行することを第５の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、耐熱性の布に粘土質を含む粘性液体を含浸して成る帯状材が、ハニカム基材の外周に配置されて乾燥されることで環状突部をハニカム基材の外周に形成するので、ハニカム基材の外周を切削するものが環状突部の高さに限界があるのに対して、帯状材の巻き数を増やすことで環状突部を高くすることができ、環状突部の高さを自在に調節することができ、ハニカム担体の強度も高めることができる。しかも乾燥処理後には、布地のざらざら感が環状突部の表面に残ることになり、適度な表面粗さを有することになるので、ケーシング内に収容したときの摩擦力をあげて軸方向保持力を高めることができる。

また本発明の第２の特徴によれば、帯状材をハニカム基材の外周に少なくとも一部が複数枚重なるようにして巻回することで、ハニカム担体に作用する軸方向荷重に対して強固なハニカム担体を得ることができ、また帯状材およびハニカム基材の外周間に接着剤が介材することで、これによっても前記軸方向荷重に対して強固なハニカム担体を得ることができる。

本発明の第３の特徴によれば、ハニカム担体の環状突部に対応した環状の収容凹部を、ハニカム担体を収容するケーシングがその内周に有し、耐熱性を有するマットがケーシングの内面およびハニカム担体間に介装されるので、ハニカム担体に作用する軸方向荷重に対してケーシングがハニカム担体を強固に保持することができる。

本発明の第４の特徴によれば、帯状材をハニカム基材の外周に巻回する巻回工程と、その帯状材を押し固めて成形する成形工程と、前記帯状材から水分を除去する乾燥工程とを重に実行することで、切削工程を不要とすることで歩留りを良くしつつ、ハニカム担体を効率よく製造することができる。

さらに本発明の第５の特徴によれば、巻回工程の前にハニカム基材の外周に接着剤を塗布するので、帯状材をハニカム基材の外周に強固に固定して、軸方向荷重に対して強固なハニカム担体を効率よく製造することができる。

第１の実施の形態の排気浄化装置の縦断面図である。 図１の２−２線断面図である。 帯状材の断面図である。 ハニカム担体の製造工程の一部を順次示す図である。 第２の実施の形態の排気浄化装置の縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面を参照しながら説明する。

本発明の第１の実施の形態について図１〜図３を参照しながら説明すると、先ず図１および図２において、この排気浄化装置１１Ａは、ガソリンエンジンの排気系の一部に用いられるものであり、ケーシング１２Ａ内に、排気流通方向１３に沿う上流側から順に、排気中のＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ等の有害成分を除去するための触媒担体１４と、前記排気中に含まれる排気微粒子を捕集するためのハニカム担体１５Ａとが収容、固定される。

図２を併せて参照して、前記ケーシング１２Ａは、横断面形状を半円状とした一対のケース半体１６，１７が、それらのケース半体１６，１７の周方向両端にそれぞれ一体に設けられる鍔部１６ａ，１７ａを相互に接合することで円筒状に形成される。また前記ケーシング１２Ａの一端部には、前記排気流通方向１３に沿って下流側に向かうにつれて大径となるテーパ筒部１８ａを有するとともに一端部にフランジ１９が溶接等で固着される上流側接続管１８が溶接等で固着され、前記ケーシング１２Ａの他端部には、前記排気流通方向１３に沿って下流側に向かうにつれて小径となるテーパ筒部２０ａを有する下流側接続管２０の一端部が溶接等で固着され、該下流側接続管２０の他端部にはフランジ２１が溶接等で固着される。

前記ケーシング１２Ａには、前記触媒担体１４に対応する上流側大径部２２と、前記ハニカム担体１５Ａに対応する下流側大径部２３Ａとが形成される。

前記触媒担体１４は、耐熱性を有する第１のマット２４を前記上流側大径部２２の内面との間に介在させて前記ケーシング１２Ａに収容され、前記ハニカム担体１５Ａは、耐熱性を有する第２のマット２５を前記下流側大径部２３Ａの内面との間に介在させて前記ケーシング１２Ａに収容される。

前記ハニカム担体１５Ａは、本発明に従って構成されるものであり、排気通路となる複数のセル２６を区画形成する多孔室の隔壁２７を有しつつ炭化珪素等のセラミックスによって円柱状の外周面を有するように形成されるハニカム基材２８の外周に、その全周にわたる環状突部２９Ａが設けられて成る。

前記環状突部２９Ａは、前記ケーシング１２Ａ内での前記ハニカム担体１５Ａの軸方向移動を規制するためのものであり、前記ケーシング１２Ａにおける前記下流側大径部の内周には、前記環状突部２９Ａに対応した環状の収容凹部３０Ａが形成される。

前記ハニカム担体１５Ａを製造するにあたっては、図３（ａ）で示すように前記ハニカム基材２８の外周に帯状材３１を巻回する巻回工程と、図３（ｂ）で示すように前記ハニカム基材２８の外周に巻回した前記帯状材３１を前記ハニカム基材２８とともにプレス機３４で押し固めて成形する成形工程と、図３（ｃ）で示すように前記帯状材３１から水分を除去するように炉３５内で乾燥する乾燥工程とを、この順に実行する。なおヒータが設けられたプレス機３４を用いて、当該プレス機３４で乾燥工程を実行するようにしてもよい。

図４を併せて参照して、前記帯状材３１は、耐熱性の布３２に粘土質を含む粘性液体３３を含浸して成るものである。前記布３２は、耐熱性を有する無機繊維による織物もしくは不織布から成るものであり、たとえば連続ガラス繊維、シリカ繊維、玄武岩繊維、多結晶繊維、加熱処理済み耐火性セラミック繊維等を好適に用いることができる。また前記粘性液体３３は、典型的には、ＰＣＴ国際出願公開ＷＯ２０１３／０４４０１２（Ａ１）号に開示されているような水、無機バインダおよび無機充填粒子を含むスラリーであり、前記ハニカム基材２８の構成成分を含んでいることが望ましい。

前記帯状材３１の前記ハニカム基材２８への巻回にあたっては、前記帯状材３１の少なくとも一部が複数枚重なるようにして前記ハニカム基材２８の外周に巻回されることが望ましく、また前記ハニカム基材２８の外周との間に接着剤が介装されるようにしてもよく、この接着剤は、前記巻回工程を実行する前の接着剤塗布３２工程で、前記ハニカム基材２８の外周に接着剤を塗布するようにすればよい。

次にこの第１の実施の形態の作用について説明すると、ハニカム担体１５Ａは、ハニカム基材２８の外周に、その全周にわたる環状突部２９Ａが設けられて成るものであり、前記環状突部２９Ａは、耐熱性の布３２に粘土質を含む粘性液体３３を含浸して成る帯状材３１が、前記ハニカム基材２８の外周に該外周から環状に突出するように配置された状態で乾燥されて成るものであり、ハニカム基材の外周を切削することでハニカム担体を構成するものが環状突部の高さに限界があるのに対して、帯状材３１の巻き数を増やすことで環状突部２９Ａを高くすることができ、環状突部２９Ａの高さを自在に調節することができ、ハニカム担体１５Ａの強度も高めることができる。この際、前記粘性液体３３が前記ハニカム基材２８の構成成分を含んでいる場合には、環状突部２９Ａのハニカム基材２８への馴染みがよく、前記軸方向の荷重に対してより強固な環状突部２９Ａを構成することができる。

しかも乾燥処理後には、布地のざらざら感が環状突部２９Ａの表面に残ることになり、適度な表面粗さを有することになるので、ケーシング１２Ａ内に収容したときの摩擦力をあげて軸方向保持力を高めることができる。

また前記ハニカム基材２８の外周に少なくとも一部が複数枚重なるようにして帯状材３１が巻回されるので、ハニカム担体１５Ａに作用する軸方向荷重に対して強固なハニカム担体１５Ａを得ることができ、また帯状材３１およびハニカム基材２８の外周間に接着剤が介材することで、これによっても前記軸方向荷重に対して強固なハニカム担体１５Ａを得ることができる。

またハニカム担体１５Ａを用いた排気浄化装置１１Ａでは、前記環状突部２９Ａに対応した収容凹部３０Ａを内周に有するケーシング１２Ａに、耐熱性を有する第２のマット２５を前記ケーシング１２Ａの内面との間に介在させて前記ハニカム担体１５Ａが収容されるので、ハニカム担体１５Ａに作用する軸方向荷重に対してケーシング１２Ａがハニカム担体１５Ａを強固に保持することができる。

またハニカム担体１５Ａを製造するにあたっては、耐熱性の布３２に粘土質を含む粘性液体３３を含浸して成る帯状材３１を前記ハニカム基材２８の外周に巻回する巻回工程と、前記ハニカム基材２８の外周に巻回した前記帯状材３１を押し固めて成形する成形工程と、前記帯状材３１から水分を除去するように乾燥する乾燥工程とを、この順に実行するので、切削工程を不要とすることで歩留りを良くしつつ、ハニカム担体１５Ａを効率よく製造することができる。

さらに前記巻回工程を実行する前に、前記ハニカム基材２８の外周に接着剤を塗布する接着剤塗布工程を実行するようにしてもよく、そうすれば帯状材３１をハニカム基材２８の外周に強固に固定して、軸方向荷重に対して手強固なハニカム担体１５Ａを効率よく製造することができる。

本発明の第２の実施の形態について図５を参照しながら説明するが、上記第１の実施の形態に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみとし、詳細な説明は省略する。

排気浄化装置１１Ｂのケーシング１２Ｂは、触媒担体１４に対応する上流側大径部２２と、ハニカム担体１５Ｂに対応する下流側大径部２３Ｂとを有するように形成される。

ハニカム基材２８の外周に、その全周にわたる環状突部２９Ｂが設けられて成るハニカム担体１５Ｂは、耐熱性を有する第２のマット２５を前記下流側大径部２３Ｂの内面との間に介在させて前記ケーシング１２Ｂに収容され、前記ケーシング１２Ｂにおける前記下流側大径部２３Ｂの内周には、前記環状突部２９Ｂに対応した収容凹部３０Ｂが形成される。

前記環状突部２９Ｂは、第１の実施の形態のハニカム担体１５Ａの環状突部２９Ａと同様に、前記ハニカム基材２８の外周に帯状材３１（第１の実施の形態参照）を巻回する巻回工程と、前記ハニカム基材２８の外周に巻回した前記帯状材３１を押し固めて成形する成形工程と、前記帯状材３１から水分を除去するように乾燥する乾燥工程とをこの順に実行することで形成されるのであるが、前記巻回工程で、前記帯状材３１を、その巻き上げ位置を前記ハニカム基材２８の軸方向にずらせて折り返しながら複数枚が相互に重なるように巻回することで、前記環状突部２９Ｂは、台形錠の横断面形状を有しつつ前記ハニカム基材２８の軸方向に長く形成される。このような環状突部２９Ｂに対応して、前記ケーシング１２Ｂの前記収容凹部３０Ｂも軸方向に長く形成される。

この第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる上に、ハニカム基材２８のセル２６に及ぼす荷重を軸方向で均等に近づけることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

１１Ａ，１１Ｂ・・・排気浄化装置
１２Ａ，１２Ｂ・・・ケーシング
１５Ａ，１５Ｂ・・・ハニカム担体
２５・・・マット
２８・・・ハニカム基材
２９Ａ，２９Ｂ・・・環状突部
３０Ａ，３０Ｂ・・・収容凹部
３１・・・帯状材
３２・・・布
３３・・・粘性液体

Claims (5)

1. ハニカム基材（２８）の外周に、その全周にわたる環状突部（２９Ａ，２９Ｂ）が設けられて成るハニカム担体において、前記環状突部（２９Ａ，２９Ｂ）は、耐熱性の布（３２）に粘土質を含む粘性液体（３３）を含浸して成る帯状材（３１）が、前記ハニカム基材（２８）の外周に該外周から環状に突出するように配置された状態で乾燥されて成ることを特徴とするハニカム担体。
2. 前記ハニカム基材（２８）の外周に少なくとも一部が複数枚重なるようにして巻回される前記帯状材（３１）と、前記ハニカム基材（２８）の外周との間に接着剤が介装されることを特徴とする請求項１に記載のハニカム担体。
3. 請求項１または２に記載のハニカム担体（１５Ａ，１５Ｂ）を用いた排気浄化装置であって、前記環状突部（２９Ａ，２９Ｂ）に対応した環状の収容凹部（３０Ａ，３０Ｂ）を内周に有するケーシング（１２Ａ，１２Ｂ）に、耐熱性を有するマット（２５）を前記ケーシング（１２Ａ，１２Ｂ）の内面との間に介在させて前記ハニカム担体（１５Ａ，１５Ｂ）が収容されることを特徴とする排気浄化装置。
4. 請求項１または２に記載のハニカム担体（１５Ａ，１５Ｂ）を製造するようにしたハニカム担体の製造方法において、耐熱性の布（３２）に粘土質を含む粘性液体（３３）を含浸して成る帯状材（３１）を前記ハニカム基材（２８）の外周に巻回する巻回工程と、前記ハニカム基材（２８）の外周に巻回した前記帯状材（３１）を押し固めて成形する成形工程と、前記帯状材（３１）から水分を除去するように乾燥する乾燥工程とを、この順に実行することを特徴とするハニカム担体の製造方法。
5. 前記巻回工程を実行する前に、前記ハニカム基材（２８）の外周に接着剤を塗布する接着剤塗布工程を実行することを特徴とする請求項４に記載のハニカム担体の製造方法。

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