JP5409035B2 - ハニカム構造体 - Google Patents
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Description
前記有底筒状の目封止部の、当該目封止部の中心軸を含む断面における、前記目封止部内に形成された空間部の先端部分が、半径0.5mm以上の外側に凸の円弧状であるハニカム構造体。
本実施例においては、複数のハニカムセグメントが接合されて形成されたハニカム構造体を製造した。
ハニカムセグメントの原料として、SiC粉末及び金属Si粉末を80:20の質量割合で混合し、これに造孔材として澱粉、発泡樹脂を加え、さらに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、界面活性剤及び水を添加して、可塑性の成形用坏土を作製した。次に、この成形用坏土を押出成形し、マイクロ波及び熱風で乾燥して隔壁の厚さが310μm、セル密度が約46.5セル/cm2(300セル/平方インチ)、断面が一辺35mmの正四角形、長さが152mmのハニカムセグメント成形体を得た。
無機繊維としてアルミノシリケート繊維、無機バインダとしてコロイダルシリカ及び粘土、無機粒子としてSiCを混合したものにさらに水を加えて、場合によっては、有機バインダ(CMC、PVA)、発泡樹脂及び分散剤を加えて、ミキサーにて30分間混練を行い、ペースト状の接合材を得た。
ハニカムセグメントの外壁面(側面)に、厚さ約1mmとなるように接合材をコーティングして接合材層を形成した。その後、塗布面の上に別のハニカムセグメントを載置する工程を繰返し、16個のハニカムセグメントからなるハニカムセグメント積層体を作製し、外部より圧力を加え、全体を接合させた後、140℃、2時間乾燥してハニカムセグメント接合体を得た。その後、ハニカムセグメント接合体の外周を円筒状に研削後、コーティング材を塗布し、700℃、2時間乾燥硬化させ、直径144mm、全長152mmの円筒形のハニカム構造体を得た。
一つのハニカム構造体内でランダムに10点の有底筒状の目封止部を選び出し、各目封止部をセルの中心軸を通る平面でセル壁の中心(セルの幅における中心)に沿って切断した断面において顕微鏡観察を行って測定する。図4に示すように、顕微鏡観察された各有底筒状の目封止部21の断面において、空間部の先端部分24aから、有底筒状の目封止部の開口する側の端部に向かって0.2Ha’の位置、0.5Ha’の位置及び0.8Ha’の位置、における筒状部22の壁の厚さT1,T2及びT3を測定する。そしてT1,T2及びT3を平均した値をT’とする。一つの有底筒状の目封止部について、隔壁に沿った2つの筒状部22の断面が観察されるが、これら2つの筒状部22の断面についてそれぞれ上記T’を算出して、算出された2つのT’を平均した値を筒状部の壁の厚さTとする。そして、選び出した10点の有底筒状の目封止部について筒状部の壁の厚さTを測定し、得られた10の筒状部の壁の厚さTを平均した値を筒状部22の壁の厚さTの平均値(T(平均))とする。尚、上記「空間部の先端部分24aから、有底筒状の目封止部の開口する側の端部に向かって0.2Ha’の位置、0.5Ha’の位置及び0.8Ha’の位置」における「Ha’」は、「空間部24の先端部分24aから、有底筒状の目封止部の開口している側の端部までの長さ」である。
一つのハニカム構造体内でランダムに10点の有底筒状の目封止部を選び出し、各目封止部をセルの中心軸を通る平面でセル壁の中心(セルの幅における中心)に沿って切断した断面において顕微鏡観察を行って測定する。図5に示すように、顕微鏡観察された各有底筒状の目封止部21の断面において、空間部の先端部分24aから、有底筒状の目封止部の開口する側の端部に向かって0.2Ha’の位置、0.5Ha’の位置及び0.8Ha’の位置、におけるセルの幅W1,W2及びW3を測定する。そしてW1,W2及びW3を平均した値をWとする。そして、選び出した10点の有底筒状の目封止部についてWを測定し、得られた10のセル幅Wを平均した値をセルの幅Wの平均値(W(平均))とする。図5は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の有底筒状の目封止部の断面を示す模式図である。
一つのハニカム構造体内でランダムに10点の有底筒状の目封止部を選び出し、各目封止部をセルの中心軸を通る平面でセル壁の中心(セルの幅における中心)に沿って切断した断面において顕微鏡観察を行って測定する。図4に示すように、顕微鏡観察された各有底筒状の目封止部21の断面において、空間部24の先端部分24aから、有底筒状の目封止部の開口している側の端部までの長さをHa’とする。顕微鏡観察された有底筒状の目封止部においては、一つの有底筒状の目封止部について、隔壁に沿った2つの筒状部22の断面が観察されるが、これら2つの筒状部22の上記長さHa’が異なる場合は、これら2つについての平均値をこの有底筒状の目封止部の筒状部22の中心軸方向長さHa’とする。そして、選び出した10点の有底筒状の目封止部の筒状部22の中心軸方向の長さHa’の平均を取って、筒状部22の中心軸方向の長さHa(図2参照)とする。
目封止部の中心軸方向の長さの測定は、測定箇所として、図4に示す底部23側の端面から有底筒状の目封止部の開口している側の端部までを測定すること以外は、上記筒状部の中心軸方向の長さHaの測定と同様に行う。
有底筒状の目封止部の空間部の先端部分が完全な円弧である場合、半径Rは、断面形状の顕微鏡撮影画像を二次元画像測定機にて円弧近似処理を行い算出された値とする。空間部の先端部分の形状が、完全な円弧でない形状の場合、半径Rは、空間部の先端部分の表面において均等に5点の点を選び、それらを元にして二次元画像処理によって円弧近似を行った際の円弧の半径とする。
まず、ハニカム構造体に10g/L(ハニカム構造体1リットル当たりの煤の堆積量)の煤を堆積させ、その状態で、エンジン回転数1800rpm、エンジントルク90N・mに保持して、エンジンからの排ガスをハニカム構造体に流した状態で、ポストインジェクションを入れる。そして、ハニカム構造体の一方の端部と他方の端部との圧力差(圧力損失)が低下し始めたところでポストインジェクションを切り、エンジンをアイドル状態に切り替える。そのときの、ハニカム構造体内の最高温度、及びハニカム構造体の出口側の端面での最大温度勾配を測定するとともに、ハニカム構造体の出口側の端面のクラック発生の有無を確認する。ハニカム構造体にクラックが発生していない場合は、更に、初期の煤の堆積量を1g/Lずつ増加させて上記試験を繰り返し、ハニカム構造体の出口側の端面にクラックが発生した際の、出口側端面の最大温度勾配を端面クラック限界温度勾配(クラック限界)(℃/cm)とする。
エンジン回転数1800rpmの状態でエンジンから排出された排ガスをハニカム構造体に流したときの、ハニカム構造体の一方の端部と他方の端部との圧力差(圧力損失)(kPa)を測定する。試験は、煤がハニカム構造体に堆積していない状態で行う。
他方の端面の目封止部の乾燥温度を80℃とした以外は実施例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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表1に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表1に示す。
他方の端面の目封止部の乾燥温度を60℃とした以外は実施例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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表1に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表1に示す。
他方の端面の目封止部を一方の端面の目封止部と同様の条件で作製することにより、有底筒状の目封止部を形成しなかった以外は実施例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、ハニカム構造体の一方の端面側の目封止部の、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、及び目封止部の中心軸方向の長さHbを測定した。比較例1のハニカム構造体の目封止部は、有底筒状ではなく、通常の四角柱状の目封止部であった。結果を表1に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表1に示す。
他方の端面の目封止部の乾燥温度を120℃とした以外は実施例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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表1に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表1に示す。
他方の端面の目封止部の乾燥温度を40℃とした以外は実施例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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表1に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表1に示す。
他方の端面の目封止部に用いた目封止スラリーの粘度を150Pa・sとした以外は実施例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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表2に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表2に示す。
他方の端面の目封止部の乾燥温度を80℃とした以外は実施例4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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表2に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表2に示す。
他方の端面の目封止部の乾燥温度を60℃とした以外は実施例4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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表2に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表2に示す。
他方の端面の目封止部の乾燥温度を120℃とした以外は実施例4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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表2に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表2に示す。
他方の端面の目封止部の乾燥温度を40℃とした以外は実施例4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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表2に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表2に示す。
他方の端面の目封止部の形成に用いた目封止スラリーの粘度を350Pa・sとした以外は実施例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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表3に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表3に示す。
他方の端面の目封止部の形成に用いた目封止スラリーの粘度を650Pa・sとした以外は実施例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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表3に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表3に示す。
他方の端面の目封止部の形成に用いた目封止スラリーの粘度を50Pa・sとした以外は実施例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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表3に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表3に示す。
他方の端面の目封止部の形成に用いた目封止スラリーの粘度を350Pa・sとした以外は実施例3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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表4に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表4に示す。
他方の端面の目封止部の形成に用いた目封止スラリーの粘度を650Pa・sとした以外は実施例3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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表4に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表4に示す。
他方の端面の目封止部の形成に用いた目封止スラリーの粘度を50Pa・sとした以外は実施例3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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表4に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表4に示す。
他方の端面の目封止部の乾燥時間を60分とした以外は実施例4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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表5に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表5に示す。
他方の端面の目封止部の乾燥時間を80分とした以外は実施例4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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表5に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表5に示す。
他方の端面の目封止部の乾燥時間を100分とした以外は実施例4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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表5に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表5に示す。
他方の端面の目封止部の乾燥時間を20分とした以外は実施例4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、ハニカム構造体の一方の端面側の有底筒状の目封止部の、筒状部の壁の平均厚さT、中心軸に直行する断面におけるセルの幅W、筒状部の中心軸方向の長さHa、目封止部の中心軸方向の長さHb、及び、空間部の先端部分の円弧の半径Rを測定した。結果を表5に示す。また、実施例1の場合と同様にして、上記方法で、再生限界評価を行い、また、圧力損失を測定した。得られた結果を表5に示す。
Claims (3)
- 一方の端面から他方の端面まで貫通し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ハニカム形状の多孔質基材と、前記一方の端面における所定の前記セルの開口部、及び前記他方の端面における残余の前記セルの開口部を塞ぐように配設された多孔質の目封止部とを備え、
少なくとも一方の前記端面に配設された前記目封止部が、セルの内側に開口するとともにセルの開口部を塞ぐ有底筒状であり、
前記有底筒状の目封止部の断面において、空間部の先端部分から、前記有底筒状の目封止部の開口している側の端部までの長さの平均値を、前記有底筒状の目封止部の筒状の部分である筒状部の中心軸方向長さHaとした際に、前記空間部の先端部分から、前記有底筒状の目封止部の開口する側の端部に向かって0.2Haの位置、0.5Haの位置及び0.8Haの位置、における筒状部の壁の厚さT1,T2及びT3を測定し、前記T1,T2及びT3を平均した値を前記筒状部の壁の平均厚さTとする際に、
前記筒状部の壁の平均厚さが、中心軸に直行する断面におけるセルの幅の0.1〜0.3倍であり、前記筒状部の中心軸方向の長さが前記目封止部の中心軸方向の長さの0.3〜0.8倍であり、
前記有底筒状の目封止部の、当該目封止部の中心軸を含む断面における、前記目封止部内に形成された空間部の先端部分が、半径0.5mm以上の外側に凸の円弧状であるハニカム構造体。 - 前記一方の端面側に配設された有底筒状の目封止部の気孔率が30〜60%である請求項1に記載のハニカム構造体。
- 前記一方の端面側に配設された有底筒状の目封止部の平均細孔径が0.1〜10μmである請求項1又は2に記載のハニカム構造体。
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