JP5478309B2 - ハニカム構造体 - Google Patents
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Description
本発明は、ハニカム構造体に関する。さらに詳しくは、高昇温性能及び高熱容量のいずれをも同時に満足させ、ディーゼルエンジン等から排出される排ガスを効率良く浄化することが可能なハニカム構造体に関する。
ディーゼルエンジンに関する排ガス規制の強化に伴い、ディーゼルエンジンからの排ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）の捕集にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を使用する方法が種々提案されている。一般的には、ＤＰＦにはＰＭを酸化する触媒がコートされており、且つＤＰＦの前段には同じく触媒がコートされたハニカム構造体が搭載される。このハニカム構造体で排ガスに含まれるＮＯをＮＯ２とすることで、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼させたり、エンジン制御によってポストインジェクションを実施し、未燃焼燃料を酸化して排ガス温度を上昇させ、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼再生させたりする。
ＤＰＦに堆積したＰＭを円滑に燃焼再生させる為には上述のハニカム構造体にコートされている触媒が活性化温度に達している時間をできるだけ長くする必要がある。しかしながら、ディーゼルエンジンは排気温度が低く、低負荷状態ではハニカム構造体が触媒活性温度に至らず、或いは高負荷運転後でも急激な低負荷への移行の際には、ハニカム構造体の温度が急速に低下し触媒活性温度以下となる場合があり、ＰＭの燃焼性を阻害させたり、強制再生が完結しないという問題があった。近年ディーゼルエンジンの小型化によっても、排ガス温度が低下し、触媒が活性温度に達しないという問題が発生している。
上述の問題に鑑み、ハニカム構造体のセル隔壁を薄くしたり、気孔率を上げる等、ハニカム構造体の熱容量を下げ、基材の昇温特性を向上させる事で、触媒活性化温度に早く到達させる事が一般的に行われてきた。
しかしながら、基材の低熱容量化は基材の昇温特性を向上させ、コートされた触媒を早く触媒活性化温度に到達させる事ができるものの、逆に排ガス温度が低下した時には急激に触媒活性化温度以下となる。また、排ガス温度低下時に基材の温度低下を阻止する為に基材の熱容量を上げると昇温特性が悪化してしまい、互いに背反の関係となる。すなわち、単純に基材の隔壁厚さや気孔率を変え、熱容量を変更するだけではハニカム構造体にコートされた触媒が活性化温度に達している時間を延長する事は困難であった。
そこで、２種以上の厚さを有する隔壁で構成されたハニカム構造体が開示されている（特許文献１参照）。特許文献１のハニカム構造体は、高昇温性能及び高熱容量のいずれをも同時に満足させることは困難であるという二律背反の問題を解決し、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルターの前段に設置する事で、フィルターに捕集されたＰＭの再生を円滑に完結させたり、排ガスを効率良く浄化することが可能である。
特許文献１では、隔壁の厚い部分で熱容量が大であることによる保温性大、薄い部分で熱容量が小であることによる昇温性大の効果があったが、昇温性及び保温性がさらに良好なハニカム構造体が望まれている。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、高昇温性能及び高熱容量のいずれをも同時に満足させ、ディーゼルエンジン等から排出される排ガスを効率良く浄化することが可能なハニカム構造体を提供することを目的とする。
本発明によれば、以下のハニカム構造体が提供される。
［１］ 複数の隔壁によって２つの端面間を互いに並行して連通する複数のセルが形成され、前記隔壁は、第１の厚さを有する第１隔壁と、前記第１の厚さと厚さが異なる第２の厚さを有する第２隔壁の少なくとも２種の異なる厚さによって構成されており、前記第１隔壁によって構成された第１領域と、前記第２隔壁によって構成された第２領域との間に、前記第１の厚さと前記第２の厚さの間の厚さを有する中間隔壁が１〜３列形成されて、前記第１隔壁と前記第２隔壁とが交差しない状態で形成されており、セルの連通方向に垂直な断面における、前記第１領域を形成する境界線の境界線間距離の最小距離と、前記第２領域を形成する境界線の境界線間距離の最小距離とがそれぞれ６〜４０ｍｍであり、前記セルのセル密度が３１〜９３個／ｃｍ ２ であり、前記第１の厚さが０．０８８〜０．２０３ｍｍであり、前記第２の厚さが０．０３５〜０．１１０ｍｍであるハニカム構造体。
［２］ コージェライト化原料、アルミナ、ムライト及びリチウムアルミノシリケート（ＬＡＳ）、チタン酸アルミニウム、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素、活性炭、及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも一種のセラミックスから構成される前記［１］に記載のハニカム構造体。
［３］ 前記第１領域と前記第２領域とが、セルの連通方向に垂直な断面において、市松模様、同心円状、または１方向に繰り返されている縞模様に形成されている前記［１］または［２］に記載のハニカム構造体。
隔壁の厚さの異なる領域を形成するとともに、中間隔壁を１〜３列形成し、また境界線の境界線間距離の最小距離を所定の範囲とすることにより、高昇温性能及び高熱容量のいずれをも同時に満足させることができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
図１は、本発明のハニカム構造体の一の実施の形態を示す斜視図であり、図２は図１に示すハニカム構造体における一方の端面の実施形態１を示す説明図である。また、図３は、図２の部分拡大図である。図１に示すように、本実施の形態のハニカム構造体は、複数の隔壁１によって２つの端面Ｓ１，Ｓ２間を互いに並行して連通する複数のセル２が形成されたハニカム構造体１０である。そして、複数の隔壁１が、セラミックスから構成されるとともに、例えば、図２及び図３に示すように、隔壁１は、第１の厚さを有する第１隔壁１ａと、第１の厚さと厚さが異なる第２の厚さを有する第２隔壁１ｂの少なくとも２種の異なる厚さによって構成されている。そして、第１隔壁１ａによって構成された第１領域３ａと、第２隔壁１ｂによって構成された第２領域３ｂとが少なくとも１方向において交互に繰り返し配置され、第１領域３ａと第２領域３ｂとの間に、第１の厚さと第２の厚さの間の厚さを有する中間隔壁１ｃが１〜３列形成され、第１隔壁１ａと第２隔壁１ｂとが交差することがなく形成されている。また、セルの連通方向に垂直な断面における、第１領域３ａを形成する境界線の境界線間距離の最小距離と、第２領域３ｂを形成する境界線の境界線間距離の最小距離２２とがそれぞれ６〜４０ｍｍである。
以上のように構成することにより、厚い第１隔壁１ａにおいて熱容量が大となり、保温性が向上する。また、薄い第２隔壁１ｂにおいて熱容量が小となり、昇温性が向上する。中間隔壁１ｃを設けることにより、第１隔壁１ａと第２隔壁１ｂとが交差することがなくなる。このため、境界におけるセルの変形等の発生が防止され、強度が低下することがない。
図３は、図２に示す実施形態の端面の部分拡大図であり、第１の厚さを有する第１隔壁（厚さが大の隔壁であり、以下厚壁ともいう。）１ａが複数列連続して配置されて第１領域１ａが形成されるとともに、第１の厚さよりも薄い第２の厚さを有する第２隔壁（厚さが小の隔壁であり、以下薄壁ともいう。）１ｂが複数列連続して配置されて第２領域３ｂが形成されている。そして、それぞれの領域の境界には、第１の厚さと第２の厚さの間の厚さを有する中間隔壁１ｃが形成されている。第１領域３ａと第２領域３ｂとの境界に中間隔壁１ｃが形成されているため、第１隔壁１ａと第２隔壁１ｂは、交差することがない。
図２に示すように、第１領域３ａと第２領域３ｂは、セル２の中心軸に垂直な方向で切断した場合、一定パターンで規則性をもって構成されている。言い換えると領域が繰り返し配置されている。このように構成することによって、ハニカムデザインの設計を容易化することができるとともに、高昇温性能及び高熱容量のいずれをも同時に満足させることができるという効果を確実に発揮させることができる。
また、隔壁１が、厚さの異なる２種の隔壁１ａ，１ｂから構成されるとともに、厚さの異なる２種の隔壁１ａ，１ｂが、１つの担体内に分散した形で配設されている。図２の実施形態では、第１領域３ａと第２領域３ｂが市松模様を形成するように形成されている。これにより、高昇温性能及び高熱容量のいずれをも同時に満足させることができるという効果を簡易かつ確実に発揮させることができる。
このように構成することによって、加熱時には厚さが小の第２隔壁１ｂの部分が先に加熱され、ハニカム構造体１０にコートされている触媒が速やかに活性温度に達するとともに、隣接する厚さが大の第１隔壁１ａとの温度勾配が急峻となって、第１隔壁１ａは排ガスからの受熱に加え厚さが小の第２隔壁１ｂからの伝熱によって昇温が加速される。排ガス温度の低下時には、上記と反対の現象により、厚さが大の第１隔壁１ａの部分の冷却が遅れ、触媒活性温度域に達している時間を延長することが可能となる。
また、図３の拡大図に示すように、ハニカム構造体１０の軸方向に垂直な断面において、中間隔壁１ｃ同士の交差によって形成されたセル２のコーナーがＲ形状であることが好ましい。このように形成することにより、セル２の変形を防ぐことができ、高い強度を維持することができる。
第１隔壁１ａの第１の厚さは、０．０８８〜０．２０３ｍｍが好ましい。０．０８８ｍｍ以下であれば、強度が低下し、０．２０３ｍｍ以上であれば、熱容量が高すぎ、昇温が遅くなり、浄化性能が悪くなる。
第２隔壁１ｂの第２の厚さは、０．０３５〜０．１１０ｍｍが好ましい。０．０３５ｍｍ以下であれば、強度が低下し、０．１１０ｍｍ以上であれば、熱容量が高すぎ、昇温が遅くなり、浄化性能が悪くなる。
中間隔壁１ｃは、第１の厚さと第２の厚さの間の厚さを有する。
また、図３は、第１領域３ａと第２領域３ｂとの間に、１列の中間隔壁１ｃが形成された実施形態を示すが、中間隔壁１ｃは、１列に限らず、１〜３列形成することができる。この場合、隔壁１の厚さは、図４Ａ〜図４Ｄのように変化させることができる。図４Ａは、中間隔壁１ｃを第１隔壁１ａ（厚壁）と第２隔壁１ｂ（薄壁）との間の厚さで一定に形成する実施形態である。図４Ｂは、中間隔壁１ｃの厚さが直線状に変化する実施形態である。図４Ｃと図４Ｄは、中間隔壁１ｃの厚さが非線形に変化する実施形態である。
第１隔壁１ａの気孔率、つまり第１の気孔率は、２０〜６０％であることが好ましい。より好ましくは、３５〜６５％である。気孔率をこの範囲とすることにより、昇温性と強度を良くすることができる。
第２隔壁１ｂの気孔率、つまり第２の気孔率は、３０〜７０％であることが好ましい。より好ましくは、２５〜５５％である。気孔率をこの範囲とすることにより、昇温性と強度を良くすることができる。
図５Ａ及び図５Ｂを用いて領域を形成する境界線の境界線間距離について説明する。境界線間距離とは、その領域を形成する境界線のうち、対向する２つの境界線間の距離（最短距離）をいう。図５Ａは、正方形の第１領域３ａと第２領域３ｂが交互に並んだ実施形態である。この場合、図に示す距離が境界線間の最小距離２２となる。また、図５Ｂは、長方形の第１領域３ａと第２領域３ｂが交互に並んだ実施形態である。この場合、図に示すように境界線間距離のうち短い方の距離（図の縦方向の距離）が境界線間の最小距離２２となる。第１領域３ａの境界線間距離の最小距離２２、及び第２領域３ｂの境界線間距離の最小距離２２を６〜４０ｍｍとすることにより、熱しやすく冷めにくいハニカム構造体１０とすることができる。
本実施の形態において、ハニカム構造体１０を構成する隔壁１は、セラミックスを用いて構成されることが好ましく、コージェライト化原料、アルミナ、ムライト及びリチウムアルミノシリケート（ＬＡＳ）、チタン酸アルミニウム、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素、活性炭、ゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも一種のセラミックスから構成されることがより好ましい。
次に、図６〜図１１に、第１領域３ａと第２領域３ｂのパターンの他の実施形態を示す。これらの図は、領域のパターンの実施形態を示し、ハニカム構造体１０のセル２の形状ではない。各領域内に複数のセル２が存在している（図２及び図３参照）。各領域の境界に中間隔壁１ｃが形成されている。
図６に領域が同心円状に形成されたハニカム構造体１０の実施形態を示す。図６の場合、径方向に領域が繰り返し配置されている。径方向が領域の繰り返し方向２１であり、境界線間距離の最小距離２２は、径方向の境界線間距離である。領域の境界に中間隔壁１ｃが形成されている。なお、中間隔壁１ｃは、巨視的には円形であるが、微視的には、階段形状になっている。
図７に領域が同心の四角形状に形成されたハニカム構造体１０の実施形態を示す。境界線間距離の最小距離２２は、対向する２つの境界線間の距離である。
図８に領域が長方形に形成されたハニカム構造体１０の実施形態を示す。領域が繰り返し形成されて、領域の境界に中間隔壁１ｃが形成されている。
図９に円形、図１０に四角形の領域が点在して形成されたハニカム構造体１０の実施形態を示す。これらの実施形態においても領域が交互に繰り返し配置されている。
図１１に１方向において領域が交互に繰り返して配置された縞模様のハニカム構造体１０の実施形態を示す。図の縦方向が繰り返し方向２１である。本実施形態は、繰り返し方向が１方向のみであるため、作製が容易である。
上述のいずれかに記載のハニカム構造体１０（上記実施形態に限定されるわけではない）に触媒をコーティングすることにより触媒コートハニカム構造体を得ることができる。ここで、触媒としては、例えば、酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵還元触媒、ＳＣＲ触媒等を挙げることができる。触媒コート量は、１００〜３００ｇ／Ｌであることが好ましい。
また、上述のいずれかに記載のハニカム構造体１０又は上述の触媒コートハニカム構造体をフィルターの前段に設置した浄化装置として用いることができる。具体的には、本発明は、ディーゼル車の浄化装置のフィルターの前段に設置される、ＤＯＣ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ、ディーゼル用酸化触媒）用途のハニカムとして利用することができる。ディーゼル車の排ガス温度は低く、ＤＯＣに付いている触媒が有効に働かないということがある。それを改善する技術として、早期昇温、遅い降温を実現する技術が重要であるが、本発明のハニカム構造体１０は、昇温しやすく、保温性も有する。また、ガソリン車に用いられる三元触媒でも、早期昇温、遅い降温を実現することができるため、ガソリン車の浄化装置として用いることにより、更なる排ガスクリーン化が実現可能である。
次に本発明のハニカム構造体の製造方法について説明する。例えば、コージェライトのハニカム構造体１０を得る場合には、焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、バインダー、界面活性剤、水を加え、所定の配合割合で混合して坏土を得る。コージェライト化原料については、粒度、成分等は最終的には気孔率、熱膨脹率に影響するが、適宜、当業者であれば選定することが可能であり、また、バインダー、界面活性剤についても適宜設定することが可能である。得られた坏土を、押出成形機を用いて押出成形を行い、ハニカム構造体を得る。所望のセル構造が得られる口金を用いて押出成形する。そして、押出成形されたハニカム構造体を焼成（１４２０〜１４３０℃、１０〜３０時間）することにより、本発明のハニカム構造体１０を得ることができる。
なお、前述の実施形態のうち、領域を市松模様に形成する実施形態（図２）、領域が１方向において領域が交互に繰り返して配置された実施形態（図１１）は、特に作製が容易であり、製造コスト削減のためには、これらの実施形態が好ましい。
本発明のハニカム構造体１０は、触媒をコートし、ハニカム触媒体とすることもできる。触媒としては、例えば、酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵還元触媒、ＳＣＲ触媒、三元触媒等を挙げることができる。
触媒は、例えば、三元触媒（ハニカム構造体に、白金（Ｐｔ）とロジウム（Ｒｈ）との割合（Ｐｔ：Ｒｈ）が、５：１〜３：１となるように調製された白金族金属を担持したγアルミナを含む触媒）を、触媒担持量が１６０〜２９０ｇ／１０００ｃｍ３となるように担持し、ハニカム触媒体を製造することができる。なお、担持した触媒の助触媒としては、セリウム（Ｃｅ）の酸化物（ＣｅＯ２）とジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物（ＺｒＯ２）を用いることができる。また、白金族金属担持量は１〜１０ｇ／１０００ｃｍ３となるように担持した場合、触媒コート量は、５０〜３００ｇ／１０００ｃｍ３であることが好ましい。５０ｇ／１０００ｃｍ３未満では、保温性と昇温性の向上効果を十分に得ることができない。３００ｇ／１０００ｃｍ３を超えると、触媒コートにより目詰まりしやすくなる。
以上のように構成することにより、ハニカム構造体１０（ハニカム触媒体）は、エンジン始動時、第２領域３ｂは昇温性に優れ触媒活性温度にすぐ到達することが可能であり、また、走行時は第１領域３ａが保温性に優れているため、街中走行で頻繁に停止する時も触媒活性領域を維持することが可能である。従って、アイドリング後の運転始動時には、第２領域３ｂは極めて早く触媒活性温度に達し、第１領域３ａは、比較的高温をアイドリング中も維持しているため、通常品に比較して極めて短時間で全ハニカム構造体での機能発揮ができる。
また、上述のいずれかに記載のハニカム構造体１０をフィルターの前段に設置した浄化装置として用いることができる。具体的には、本発明は、ディーゼル車の浄化装置のフィルターの前段に設置される、ＤＯＣ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ、ディーゼル用酸化触媒）用途のハニカムとして利用することができる。ディーゼル車の排ガス温度は低く、ＤＯＣに付いている触媒が有効に働かないということがある。それを改善する技術として、早期昇温、遅い降温を実現する技術が重要であるが、本発明のハニカム構造体１０は、昇温しやすく、保温性も有する。また、ガソリン車に用いられる三元触媒でも、早期昇温、遅い降温を実現することができるため、ガソリン車の浄化装置として用いることにより、更なる排ガスクリーン化が実現可能である。
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、バインダー、界面活性剤、水を加え、所定の配合割合で混合して坏土を得た。コージェライト化原料については、粒度、成分等は最終的には気孔率、熱膨脹率に影響するが、適宜、当業者であれば選定することが可能であり、また、バインダー、界面活性剤についても適宜設定することが可能である。得られた坏土を、焼成後に表１に示すセル構造となるように乾燥、焼成段階での収縮率を考慮して、スリット幅を調整した口金を付けた押し出し成形機を用いて押し出し成形を行い、乾燥、焼成後に直径が１４３．８ｍｍで長さが１５２．４ｍｍの、セル２の形状が略正方形となるハニカム構造体１０を作製した。実施例１は、第１領域（厚壁部）３ａと第２領域（薄壁部）３ｂが２０ｍｍ間隔で配置されている構造のハニカム構造体１０である（図２参照）。なお、各領域のセル密度は、同一である。そして、領域の境界には、中間隔壁１ｃが１列形成されている。
焼成後にコージェライトとなるように、タルク、カオリン、アルミナ、シリカ等を所定の配合割合で調合し、バインダー、界面活性剤、水を加え、所定の配合割合で混合して坏土を得た。コージェライト化原料については、粒度、成分等は最終的には気孔率、熱膨脹率に影響するが、適宜、当業者であれば選定することが可能であり、また、バインダー、界面活性剤についても適宜設定することが可能である。得られた坏土を、焼成後に表１に示すセル構造となるように乾燥、焼成段階での収縮率を考慮して、スリット幅を調整した口金を付けた押し出し成形機を用いて押し出し成形を行い、乾燥、焼成後に直径が１４３．８ｍｍで長さが１５２．４ｍｍの、セル２の形状が略正方形となるハニカム構造体１０を作製した。実施例１は、第１領域（厚壁部）３ａと第２領域（薄壁部）３ｂが２０ｍｍ間隔で配置されている構造のハニカム構造体１０である（図２参照）。なお、各領域のセル密度は、同一である。そして、領域の境界には、中間隔壁１ｃが１列形成されている。
（比較例１〜２）
比較例１〜２は、隔壁１の厚さがすべて同一のハニカム構造体１０である。
比較例１〜２は、隔壁１の厚さがすべて同一のハニカム構造体１０である。
（比較例３〜４）
比較例３〜４は、厚壁（第１隔壁１ａ）と薄壁（第２隔壁１ｂ）を有するが、中間隔壁１ｃを有しないハニカム構造体１０である。
比較例３〜４は、厚壁（第１隔壁１ａ）と薄壁（第２隔壁１ｂ）を有するが、中間隔壁１ｃを有しないハニカム構造体１０である。
（比較例５〜８）
比較例５〜８は、中間隔壁１ｃの列数が４または２のハニカム構造体１０である。
比較例５〜８は、中間隔壁１ｃの列数が４または２のハニカム構造体１０である。
（実施例２〜１４）
実施例２〜１４は、セル構造を表１に示すように変えたこと以外は、実施例１と同様に作製したものである。なお、すべての実施例で、隔壁１ａ（厚壁）と隔壁１ｂ（薄壁）は、それぞれ直線状に形成されている。
実施例２〜１４は、セル構造を表１に示すように変えたこと以外は、実施例１と同様に作製したものである。なお、すべての実施例で、隔壁１ａ（厚壁）と隔壁１ｂ（薄壁）は、それぞれ直線状に形成されている。
（浄化率測定方法）
得られたハニカム構造体について、排気量２．０Ｌのガソリンエンジンの排気管にキャニングした。排ガス規制モード（ＪＣ−０８）走行時に、排気管と接続したパイプから、排ガスをサンプリングし、バッグと呼ばれる袋に貯めた後、走行終了後に、溜まった排ガスを分析計に通すことで、ＨＣエミッションを測定した（ＪＣ−０８の規定による）。浄化性能は、そのＨＣエミッションの逆数の比として求めた。
得られたハニカム構造体について、排気量２．０Ｌのガソリンエンジンの排気管にキャニングした。排ガス規制モード（ＪＣ−０８）走行時に、排気管と接続したパイプから、排ガスをサンプリングし、バッグと呼ばれる袋に貯めた後、走行終了後に、溜まった排ガスを分析計に通すことで、ＨＣエミッションを測定した（ＪＣ−０８の規定による）。浄化性能は、そのＨＣエミッションの逆数の比として求めた。
（アイソスタティック強度測定方法）
社団法人自動車技術会発行の自動車規格（ＪＡＳＯ規格）Ｍ５０５−８７で規定されている方法に基づき、アイソスタティック破壊強度試験に基づいて測定した。アイソスタティック破壊強度試験は、ゴムの筒状容器にセラミック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り、コンバータの缶体にセラミック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。アイソスタティック破壊強度は、セラミックハニカム構造体が破壊したときの加圧圧力値で示される。自動車排ガス浄化用触媒コンバータでは、通常、セラミックハニカム構造体の外周面把持によるキャニング構造を採用しており、当然のことながらアイソスタティック破壊強度は、キャニング上、高いことが好ましい。
社団法人自動車技術会発行の自動車規格（ＪＡＳＯ規格）Ｍ５０５−８７で規定されている方法に基づき、アイソスタティック破壊強度試験に基づいて測定した。アイソスタティック破壊強度試験は、ゴムの筒状容器にセラミック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り、コンバータの缶体にセラミック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。アイソスタティック破壊強度は、セラミックハニカム構造体が破壊したときの加圧圧力値で示される。自動車排ガス浄化用触媒コンバータでは、通常、セラミックハニカム構造体の外周面把持によるキャニング構造を採用しており、当然のことながらアイソスタティック破壊強度は、キャニング上、高いことが好ましい。
浄化性能、アイソスタティック強度について表１に示す。浄化性能、アイソスタティック強度は、比較例１のハニカム構造体１０を基準として表した。表中、緩衝領域とは、中間隔壁１ｃの領域を指す。緩衝領域交点Ｒ有無とは、中間隔壁１ｃ同士の交点にＲが形成されているかどうかを示す（図３の拡大図参照）。
表１に示すように、中間隔壁１ｃが設けられていない比較例２や、中間隔壁１ｃが４列の比較例５〜６、領域の境界線間距離の最小距離が４１ｍｍの比較例７〜８は、浄化性能が比較例１とほぼ同じであった。比較例３〜４は、浄化性能が比較例１と比べ向上しているが、アイソスタティック強度が低下した。一方、中間隔壁１ｃを設け、領域の境界線間距離の最小距離を６〜４０ｍｍとした実施例１〜１４は、浄化性能やアイソスタティック強度を向上させることができた。また、中間隔壁１ｃ同士の交点がＲを有すると、実施例１〜３と実施例４〜６に示すように、アイソスタティック強度が向上した。
本発明のハニカム構造体は、比較的排ガス温度が低いディーゼルエンジンの排気ガス浄化に特に有効であり、ＤＰＦ前段用のハニカム構造体の他、排ガス中のＮＯｘ浄化のためのＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒用の基材、ディーゼル酸化触媒としても有効に利用することが可能である。また、比較的高温の排ガスとなるガソリンエンジンにおいても、排気対応としては有効に利用される。
１：隔壁、１ａ：第１隔壁（厚壁）、１ｂ：第２隔壁（薄壁）、２：セル、３ａ：第１領域（厚壁部）、３ｂ：第２領域（薄壁部）、１０：ハニカム構造体、２１：繰り返し方向、２２：最小距離。
Claims (3)
- 複数の隔壁によって２つの端面間を互いに並行して連通する複数のセルが形成され、
前記隔壁は、第１の厚さを有する第１隔壁と、前記第１の厚さと厚さが異なる第２の厚さを有する第２隔壁の少なくとも２種の異なる厚さによって構成されており、
前記第１隔壁によって構成された第１領域と、前記第２隔壁によって構成された第２領域とが少なくとも１方向において交互に繰り返し配置され、
前記第１領域と前記第２領域との間に、前記第１の厚さと前記第２の厚さの間の厚さを有する中間隔壁が１〜３列形成されて、前記第１隔壁と前記第２隔壁とが交差しない状態で形成されており、
セルの連通方向に垂直な断面における、前記第１領域を形成する境界線の境界線間距離の最小距離と、前記第２領域を形成する境界線の境界線間距離の最小距離とがそれぞれ６〜４０ｍｍであり、
前記セルのセル密度が３１〜９３個／ｃｍ ２ であり、
前記第１の厚さが０．０８８〜０．２０３ｍｍであり、
前記第２の厚さが０．０３５〜０．１１０ｍｍであるハニカム構造体。 - コージェライト化原料、アルミナ、ムライト及びリチウムアルミノシリケート（ＬＡＳ）、チタン酸アルミニウム、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素、活性炭、及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも一種のセラミックスから構成される請求項１に記載のハニカム構造体。
- 前記第１領域と前記第２領域とが、セルの連通方向に垂直な断面において、市松模様、同心円状、または１方向に繰り返されている縞模様に形成されている請求項１または２に記載のハニカム構造体。
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