JP2018167221A - 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の実施形態は、図1〜図4に示すようなハニカム構造体100である。ハニカム構造体100は、流体の流路となる一方の端面である流入端面11から他方の端面である流出端面12まで延びる複数のセル2を区画形成する多孔質の隔壁1を備えている。ハニカム構造体100は、セル2の延びる方向に直交する断面におけるセル2の形状が、六角形である。ハニカム構造体100は、隔壁1が、板状の隔壁本体4(図4参照)と、隔壁本体4同士が交差する交点部5と、からなる。隔壁1の交点部5は、厚肉にして補強された厚肉交点部14と、厚肉交点部14以外の交点部5であり厚肉でない通常交点部15と、からなる。また、ハニカム構造体100は、隔壁本体4と交点部5のうち、交点部5のみが厚肉に補強されている。そして、ハニカム構造体100は、以下のように、六角形網21を流入端面11上に想定したとき、六角形網21が通過する位置にある隔壁1の交点部5が、厚肉交点部14である。または、ハニカム構造体100は、六角形網21が通過する位置にある隔壁1の交点部5と、六角形網21が通過する位置にあるセル2を区画形成する隔壁1の交点部5の少なくとも一つの交点部5とが、厚肉交点部14である。六角形網21は、以下のようにして規定される図形である。即ち、まず、ハニカム構造体100の端面において1つの交点部5を起点とし、この起点を頂点の1つとし且つ他の5つの交点部5をそれぞれ頂点とする六角形である基準六角形23(図2中、太線の破線で示す)を想定する。その後、基準六角形23の外側に、少なくとも1つの辺を共有する六角形を配置する。このようにして、六角形の網目を有する網状の図形である六角形網21(図2中、破線で示す)を流入端面11上に想定する。なお、ハニカム構造体100は、上記条件を満たす位置にある交点部5のみが、厚肉交点部であり、その他の交点部5が通常交点部15である。つまり、全ての交点部5が厚肉に補強されている場合は、本発明のハニカム構造体には該当しない。ハニカム構造体100は、最外周に外周壁26を有している。図2中、基準六角形23は、説明の便宜上、太線の破線で示しているが六角形網21と区別されるものではなく六角形網21を構成するものである。
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。まず、ハニカム構造体を作製するための坏土を調整し、この坏土を成形して、ハニカム成形体を作製する(成形工程)。この成形時において、得られるハニカム構造体において流出セルとなるセルの少なくとも一部に、厚肉交点部を形成し、補強済みのハニカム成形体を形成することが好ましい。一方、成形時においては、セルに厚肉交点部を形成せずに、ハニカム成形体を得た後に、このハニカム成形体を乾燥したハニカム乾燥体、又は、ハニカム乾燥体を焼成したハニカム構造体のいずれかに、厚肉交点部を形成することもできる。
まず、成形工程においては、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ハニカム成形体を形成する。
次に、得られたハニカム成形体を焼成して、ハニカム構造体を得ることができる。なお、ハニカム成形体の焼成は、ハニカム構造体が目封止部を有する場合、ハニカム成形体に目封止部を配設した後に行うことが好ましい。
なお、所定のセルの一方の端部及び残余のセルの他方の端部に目封止部を備える場合(目封止ハニカム構造体である場合)、以下の目封止工程を行うことができる。即ち、ハニカム成形体の流入端面における所定のセルの開口部、及び流出端面における残余のセルの開口部に目封止を施して目封止部を形成する。
セラミック原料として、コージェライト化原料(アルミナ、タルク、カオリン)を用いた。アルミナ、タルク、カオリンの質量比は、焼成後、コージェライトが得られる質量比とした。セラミック原料に、バインダ(メチルセルロース)、水を混合してセラミック成形原料を得た。得られたセラミック成形原料を、ニーダーを用いて混練して、坏土を得た。
アイソスタティック強度の測定は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格(JASO規格)のM505−87で規定されているアイソスタティック破壊強度試験に基づいて行った。アイソスタティック破壊強度試験は、ゴムの筒状容器に、ハニカム構造体を入れてアルミ製板で蓋をし、水中で等方加圧圧縮を行う試験である。即ち、アイソスタティック破壊強度試験は、コンバータの缶体に、ハニカム構造体が外周面把持される場合の圧縮負荷加重を模擬した試験である。このアイソスタティック破壊強度試験によって測定されるアイソスタティック強度は、ハニカム構造体が破壊したときの加圧圧力値(MPa)で示される。アイソスタティック強度の評価は、比較例1のハニカム構造体のアイソスタティック強度を基準として、下記評価基準により評価を行った。なお、「アイソスタティック強度」の比(比較例1のハニカム構造体のアイソスタティック強度に対する各実施例、比較例のアイソスタティック強度の比の値)について、表1中、「アイソ強度比」と記す。
ハニカム構造体の隔壁に、煤や灰等の粒子状物質が堆積していない状態における圧力損失を測定した。具体的には、触媒を担持させたハニカム構造体に25℃の一定流量の空気を流入し、ハニカム構造体の流入端面と流出端面での圧力を測定し、その差圧を初期圧力損失とした。圧力損失の評価は、比較例1のハニカム構造体の圧力損失を基準として、下記評価基準により評価を行った。なお、「圧力損失」の比(比較例1のハニカム構造体の圧力損失に対する各実施例、比較例の圧力損失の比の値)について、表1中、「圧力損失比」と記す。
各条件を、表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてハニカム構造体を作製した。実施例1の場合と同様にして、作製したハニカム構造体について、「アイソスタティック強度」及び「圧力損失」の評価を行った。結果を表1に示す。
Claims (6)
- 流体の流路となる一方の端面である流入端面から他方の端面である流出端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を備え、
前記セルの延びる方向に直交する断面における前記セルの形状が、六角形であり、
前記隔壁が、板状の隔壁本体と、前記隔壁本体同士が交差する交点部と、からなり、
前記隔壁の前記交点部は、厚肉にして補強された厚肉交点部と、前記厚肉交点部以外の前記交点部であり厚肉でない通常交点部と、からなり、
前記隔壁本体と前記交点部のうち、前記交点部のみが厚肉に補強され、
前記端面において1つの前記交点部を起点とし、前記起点を頂点の1つとし且つ他の5つの前記交点部をそれぞれ頂点とする六角形である基準六角形を想定し、その後、前記基準六角形の外側に、少なくとも1つの辺を共有する六角形を配置して、六角形の網目を有する網状の図形である六角形網を前記端面上に想定したとき、
前記六角形網が通過する位置にある前記隔壁の前記交点部が、前記厚肉交点部であるか、或いは、前記六角形網が通過する位置にある前記隔壁の前記交点部と、前記六角形網が通過する位置にある前記セルを区画形成する前記隔壁の前記交点部の少なくとも一つの前記交点部とが、前記厚肉交点部であるハニカム構造体。 - 前記六角形網を構成する前記六角形の網目において、対向する辺の間の距離が、10〜60mmである請求項1に記載のハニカム構造体。
- 前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記厚肉交点部の内側に、面積が最大となる内接円を描いたとき、前記厚肉交点部は、前記内接円の直径が0.10〜0.40mmの範囲を満たす請求項1または2に記載のハニカム構造体。
- 前記六角形網が通過する位置にある前記隔壁の前記交点部のみが、前記厚肉交点部である請求項1〜3のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記厚肉交点部は、前記セルに露出した面が、湾曲した凹面である請求項1〜4のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記厚肉交点部は、前記湾曲した凹面に外接する円の半径が、0.10〜0.40mmである請求項5に記載のハニカム構造体。
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