JP5700518B2 - Honeycomb structure - Google Patents
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Description
本発明は、ハニカム構造体に関し、更に詳しくは、ガソリンエンジンから排気される排ガスの浄化性能に優れた触媒コンバーターの担体として使用し得るハニカム構造体に関する。 The present invention relates to a honeycomb structure, more particularly relates to a honeycomb structure that may be used as an excellent catalytic converter carrier purification performance of an exhaust gas discharged from a gasoline engine.
従来、自動車用、建設機械用、及び産業用定置エンジン、並びに燃焼機器等から排出される排ガスに含まれる、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOX)、硫黄酸化物(SOX)等の被浄化成分を浄化するため、触媒担体上に浄化用の触媒を担持した触媒コンバーターが用いられている。このような触媒コンバーターとしては、例えば、ハニカム構造体におけるセルを形成する隔壁に触媒層が担持された構造を有するものが用いられている。そして、このような触媒コンバーターにおいては、まず、触媒コンバーターの一方の端面側からセルに排ガスを流入させ、隔壁の触媒層に排ガスを接触させ、次いで、他方の端面の側から外部へ浄化されたガスを排出させる。このようにして排ガスを浄化することができる(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NO x ), sulfur contained in exhaust gas discharged from stationary engines for automobiles, construction machinery, and industrial use, and combustion equipment. In order to purify a component to be purified such as oxide (SO X ), a catalytic converter in which a purifying catalyst is supported on a catalyst carrier is used. As such a catalytic converter, for example, a converter having a structure in which a catalyst layer is supported on partition walls forming cells in a honeycomb structure is used. In such a catalytic converter, first, exhaust gas was introduced into the cell from one end face side of the catalytic converter, the exhaust gas was brought into contact with the catalyst layer of the partition wall, and then purified from the other end face side to the outside. The gas is exhausted. In this way, exhaust gas can be purified (see, for example, Patent Document 1).
しかし、特許文献1に記載の触媒コンバーターは、排ガスの浄化性能(特にエンジン始動直後における浄化性能)は、十分ではなかった。具体的には、排ガスと触媒の接触頻度が未だ十分ではなく、また、排ガスと触媒とが接触したとしてもエンジン始動直後においては触媒の活性温度に十分に達していない状態で排ガスが触媒コンバーターを通過することがあった。
However, the catalytic converter described in
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、ガソリンエンジンから排気される排ガスの浄化性能に優れた触媒コンバーターの担体として使用し得るハニカム構造体を提供する。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the problem is that the present invention can be used as a carrier for a catalytic converter excellent in purification performance of exhaust gas exhausted from a gasoline engine. A honeycomb structure is provided.
本発明によれば、以下に示す、ハニカム構造体が提供される。 According to the present invention, the following honeycomb structure is provided.
[1] 上流端面から下流端面まで延びる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備え、前記上流端面側の端部を前記流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、前記セルを区画形成する前記隔壁が湾曲しており、湾曲した前記隔壁からなる湾曲部の壁厚は、前記湾曲部以外の部分の壁厚よりも薄く、両端部以外の部分の前記隔壁は、湾曲していないか、または、前記上流端面側の端部の前記隔壁よりも湾曲の程度が小さいハニカム構造体であり、前記複数のセルは、前記湾曲部が形成された側の端部を流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における一のセルの開口部の面積が、前記ハニカム構造体の中心軸方向の中間で前記ハニカム構造体を切断した断面における前記一のセルの開口部の面積に対して、10〜60%の大きさである変形セルを含み、全セルの数に対する前記変形セルの数の割合が、60%以上であり、前記湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚を100%としたときに、10〜70%であり、前記湾曲部は、前記湾曲部が形成された側の端面から5mmの範囲内に形成されているハニカム構造体。 [1] In a cross section provided with a porous partition wall that defines a plurality of cells serving as fluid flow paths extending from the upstream end surface to the downstream end surface, and the end on the upstream end surface side is cut perpendicularly to the fluid flow direction. The partition walls forming the cells are curved, and the wall thickness of the curved portion formed of the curved partition walls is thinner than the wall thickness of portions other than the curved portions, and the partition walls of portions other than both end portions are A honeycomb structure that is not curved or has a degree of curvature smaller than that of the partition wall at the end on the upstream end surface side , and the plurality of cells have end portions on the side where the curved portions are formed. The one cell in a cross section in which the area of the opening of one cell in the projected view when projected onto a plane perpendicular to the fluid flow direction is cut in the middle of the central axis direction of the honeycomb structure. Against the opening area of , The ratio of the number of the deformation cells to the total number of cells is 60% or more, and the wall thickness of the curved portion is the wall of the uncurved portion. A honeycomb structure in which the thickness is 10 to 70% when the thickness is 100%, and the curved portion is formed within a range of 5 mm from an end surface on the side where the curved portion is formed .
本発明のハニカム構造体は、上流端面側の端部を前記流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、前記セルを区画形成する前記隔壁が湾曲しているため、湾曲した隔壁からなる湾曲部によりセル内に流入した排ガスに乱流が生じる。そのため、本発明のハニカム構造体を触媒担体として使用した場合(即ち、触媒担体として本発明のハニカム構造体を備える触媒コンバーターを作製した場合)、排ガスと触媒の接触頻度が増大することになり、排ガスの浄化性能が向上する。また、湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚よりも薄いため、壁厚が同じである場合に比べて、熱容量が低く、湾曲部は排ガスの熱による昇温が速い。そのため、触媒が担持された本発明のハニカム構造体(即ち、触媒コンバーター)は、エンジン始動直後の早い段階で湾曲部が触媒活性温度に到達して排ガスの浄化が行われ、その結果、上記触媒コンバーターはエンジン始動直後における排ガスの浄化性能に優れる。 In the honeycomb structure of the present invention, in the cross section obtained by cutting the end portion on the upstream end surface side perpendicularly to the fluid flow direction, the partition walls forming the cells are curved. As a result, turbulent flow is generated in the exhaust gas flowing into the cell. Therefore, when the honeycomb structure of the present invention is used as a catalyst carrier (that is, when a catalytic converter including the honeycomb structure of the present invention is produced as a catalyst carrier), the contact frequency between the exhaust gas and the catalyst increases. The exhaust gas purification performance is improved. Further, since the wall thickness of the curved portion is thinner than the wall thickness of the non-curved portion, the heat capacity is lower than in the case where the wall thickness is the same, and the temperature of the curved portion is increased quickly due to the heat of the exhaust gas. Therefore, in the honeycomb structure of the present invention on which the catalyst is supported (that is, the catalytic converter), the curved portion reaches the catalyst activation temperature at an early stage immediately after the engine is started, and the exhaust gas is purified. The converter is excellent in exhaust gas purification performance immediately after engine startup.
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and based on ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It should be understood that modifications, improvements, and the like appropriately added to the embodiments described above fall within the scope of the present invention.
[1]ハニカム構造体:
図1〜図3は、本発明のハニカム構造体の一実施形態を示しており、図1〜図3に示すハニカム構造体100は、上流端面2から下流端面3まで延びる流体の流路となる複数のセル4を区画形成する多孔質の隔壁5を備え、上流端面2側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セル4を区画形成する隔壁5が湾曲しており、湾曲した隔壁5からなる湾曲部10aの壁厚は、湾曲部10a以外の部分(湾曲していない部分11a(図4参照))の壁厚よりも薄いものである。ハニカム構造体100は、外周に配設された外周壁7を有している。但し、本発明のハニカム構造体は、必ずしも外周壁を有する必要はない。なお、図1は、本発明のハニカム構造体100の一の実施形態を模式的に示す斜視図であり、図2は、図1のハニカム構造体の上流端面2の一部の領域Sを拡大して模式的に示す平面図である。また、図3は、図1に示されるハニカム構造体100の中心軸に平行な面で切断した断面を示す模式図であり、図2に示す矢印Kの位置を通る面で切断した断面を示している。
[1] Honeycomb structure:
1 to 3 show an embodiment of the honeycomb structure of the present invention, and the
このようなハニカム構造体100は、上流端面2側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セル4を区画形成する隔壁5が湾曲しているため、湾曲した隔壁5からなる湾曲部10aによりセル4内に流入した排ガスに乱流が生じる。そのため、ハニカム構造体100を触媒担体として使用した場合、排ガスと触媒の接触頻度が増大することになり、排ガスの浄化性能が向上する。また、湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚よりも薄いため、壁厚が同じである場合に比べて、熱容量が低く、湾曲部は排ガスの熱による昇温が速い。そのため、触媒が担持されたハニカム構造体100(即ち、触媒コンバーター)は、エンジン始動直後の早い段階で湾曲部が触媒活性温度に到達して排ガスの浄化が行われ、上記触媒コンバーターはエンジン始動直後における排ガスの浄化性能に優れるものになる。
Such a
また、セル4内を流れる流体(排ガス)は、隔壁5から離れるほど高温である。具体的には、流体の流れ方向に垂直な面において、セル4の中心部ほど高温の流体が流れている。そして、上記湾曲部が形成されることにより、この湾曲部がより高温の流体と接触することができる。そのため、隔壁の昇温速度が向上する。従って、ハニカム構造体100は触媒を担持させた場合において触媒の活性温度に到達し易く、排ガスの浄化性能が向上するものである。
Further, the fluid (exhaust gas) flowing in the
[1−1]隔壁:
本発明のハニカム構造体は、上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セルを区画形成する隔壁が湾曲している。別言すれば、本発明のハニカム構造体の隔壁は、上流端面側の端部が、流体の流れ方向に垂直な断面において湾曲している。ここで、上流端面側の端部のみが、流体の流れ方向に垂直な断面において湾曲していてもよいし、上流端面側の端部及び下流端面側の端部の両方が、流体の流れ方向に垂直な断面において湾曲していてもよい。即ち、上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面のみにおいて、セルを区画形成する隔壁が湾曲していてもよいし、上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面及び下流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面の両方において、セルを区画形成する隔壁が湾曲していてもよい。後者のような構成であると、ハニカム構造体のセル内に流入した排ガスが下流端面側の湾曲部にも衝突するため、排ガスが触媒に接触する頻度がより多くなり、排ガスの浄化性能が更に向上する。
[1-1] Bulkhead:
In the honeycomb structure of the present invention, the partition walls forming the cells are curved in a cross section obtained by cutting the end portion on the upstream end face side perpendicular to the fluid flow direction. In other words, in the partition wall of the honeycomb structure of the present invention, the end on the upstream end surface side is curved in a cross section perpendicular to the fluid flow direction. Here, only the end portion on the upstream end surface side may be curved in a cross section perpendicular to the fluid flow direction, and both the end portion on the upstream end surface side and the end portion on the downstream end surface side may be curved in the fluid flow direction. It may be curved in a cross section perpendicular to. That is, only in the cross section obtained by cutting the end portion on the upstream end surface side perpendicularly to the fluid flow direction, the partition wall forming the cell may be curved, or the end portion on the upstream end surface side is perpendicular to the fluid flow direction. The partition walls that form the cells may be curved in both the cross section cut into two and the cross section in which the end portion on the downstream end face side is cut perpendicular to the fluid flow direction. With the latter configuration, the exhaust gas that has flowed into the cells of the honeycomb structure also collides with the curved portion on the downstream end surface side, so the frequency of exhaust gas contacting the catalyst is increased, and the exhaust gas purification performance is further improved. improves.
上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、隔壁が凸形状に湾曲していることが好ましい。このような形状で湾曲していると、セルの中心部を流れる高温の流体と上記湾曲部が更に接触し易くなるため、エンジン始動後における隔壁の昇温速度が更に向上する。従って、触媒を担持させたハニカム構造体においては触媒の活性温度に到達し易く、排ガスの浄化性能が向上する。凸形状とは、中央部分がそれ以外の部分よりも盛り上がった形状であり、例えば、円弧状(図2参照)などを挙げることができる。 In the cross section obtained by cutting the end portion on the upstream end surface side perpendicularly to the fluid flow direction, the partition wall is preferably curved in a convex shape. If it is curved in such a shape, the high-temperature fluid flowing in the center of the cell and the curved portion are more likely to come into contact with each other, so that the rate of temperature rise of the partition wall after the engine is started is further improved. Therefore, in the honeycomb structure carrying the catalyst, the activation temperature of the catalyst is easily reached, and the exhaust gas purification performance is improved. The convex shape is a shape in which the central portion is raised more than the other portions, and examples thereof include an arc shape (see FIG. 2).
本発明のハニカム構造体は、両端部以外の部分の隔壁は、湾曲していないか、または、上流端面側の端部の隔壁よりも湾曲の程度が小さい。隔壁の、両端部以外の部分が湾曲していない場合、圧力損失の増大を防止することができる。そして、隔壁の、両端部以外の部分における湾曲の程度が、上流端面側の端部の湾曲の程度よりも小さい場合、両端部以外が湾曲していない場合に比べて圧力損失が増えるものの、両端部以外の部分における湾曲部分によって流体の進行が適度に妨げられるためセル内で乱流が適度に発生し、PMの捕集効率が向上する。 The honeycomb structure of the present invention, the partition wall portion other than both ends, or not curved, or the degree of curvature is less than the partition wall of the end portion of the upstream end face side. When a part other than both ends of the partition is not curved, an increase in pressure loss can be prevented. And, when the degree of curvature in the part other than both ends of the partition is smaller than the degree of curvature at the end on the upstream end face side, the pressure loss increases as compared with the case where the other ends are not curved, but both ends. Since the progress of the fluid is appropriately hindered by the curved portion other than the portion, turbulence is appropriately generated in the cell, and the PM collection efficiency is improved.
ここで、「上流端面側の端部の隔壁よりも湾曲の程度が小さい」とは、セルを通る流体の流れが、上流端面側の端部に比べて、両端部以外の部分の方が阻害され難いことを意味し、具体的には、「湾曲部が形成された側の端部以外の部分を流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における上記一のセルの開口部の面積」が、「湾曲部が形成された側の端部を流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における一のセルの開口部の面積」に比べて、大きいことをいう。 Here, “the degree of curvature is smaller than that of the partition wall at the end on the upstream end face side” means that the flow of fluid through the cell is more disturbed at the portion other than both ends than at the end on the upstream end face side. Specifically, it means that “the opening portion of the one cell in the projection view when a portion other than the end portion on the side where the curved portion is formed is projected onto a plane perpendicular to the fluid flow direction” Is larger than “the area of the opening of one cell in the projection when the end on the side where the curved portion is formed is projected onto a plane perpendicular to the fluid flow direction”. .
図4、図5に示す隔壁5は、湾曲部10a以外の部分11aが平らな板状(湾曲しない板状)である例を示している。なお、図4は、図1に示されるハニカム構造体の、一方の端部が湾曲した隔壁を示す模式図である。図5は、図4に示す隔壁を矢印Aの方から見た矢視図である。なお、図5は、図4に示す隔壁を矢印Bの方から見た矢視図である。
The
本発明のハニカム構造体は、上流端面側の端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セルを区画形成する隔壁が湾曲していれば特に制限はないが、セルを区画形成する隔壁の交差部12(図2参照)は湾曲していないことが好ましい。交差部が湾曲している場合、流路方向(流体の流れ方向)の圧縮強度が低下するため、ハニカム構造体に流路方向の力が加わるとハニカム構造体が破壊され易い。特に、交差部の湾曲した部分の根元から折れ曲がり破壊されるおそれがある。一方、本発明のハニカム構造体のように交差部が湾曲していない場合には、流路方向の圧縮強度が低下しない(圧縮強度が維持される)ため、流路方向の力が加わったとしてもハニカム構造体が破壊され難いという利点がある。 The honeycomb structure of the present invention is not particularly limited as long as the partition walls that form the cells are curved in the cross-section obtained by cutting the end portion on the upstream end surface side perpendicular to the fluid flow direction. It is preferable that the intersection 12 (see FIG. 2) of the partition wall is not curved. When the intersecting portion is curved, the compressive strength in the flow path direction (fluid flow direction) is reduced, so that when the force in the flow path direction is applied to the honeycomb structure, the honeycomb structure is easily broken. In particular, there is a risk of bending and breaking from the base of the curved portion of the intersection. On the other hand, when the intersecting portion is not curved as in the honeycomb structure of the present invention, the compressive strength in the flow channel direction does not decrease (the compressive strength is maintained). However, there is an advantage that the honeycomb structure is hardly broken.
本発明のハニカム構造体においては、湾曲した隔壁からなる湾曲部の壁厚は、湾曲部以外の部分(湾曲していない部分)の壁厚よりも薄くなっている。上述したように、湾曲部は、より高温の流体と接触することができる。そのため、湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚と同程度の厚さであっても昇温速度が速い(昇温速度が良好である)が、湾曲部の壁厚を、湾曲していない部分の壁厚よりも薄くすることで、熱容量が低くなり、更に昇温速度が速くなる。そのため、エンジン始動直後の早い段階で湾曲部が触媒活性温度に到達して排ガスの浄化が行われることになる。また、湾曲部の昇温速度が速いため、ハニカム構造体全体としても昇温速度が速くなる。 In the honeycomb structure of the present invention, the wall thickness of the curved portion formed by the curved partition walls is thinner than the wall thickness of the portion other than the curved portion (the portion that is not curved). As described above, the curved portion can be in contact with a higher temperature fluid. Therefore, even if the wall thickness of the curved portion is about the same as the wall thickness of the non-curved portion, the temperature rising rate is fast (the temperature rising rate is good), but the wall thickness of the curved portion is By making it thinner than the wall thickness of the uncurved part, the heat capacity is lowered, and the temperature raising rate is further increased. Therefore, the curved portion reaches the catalyst activation temperature at an early stage immediately after the engine is started, and the exhaust gas is purified. Moreover, since the temperature rising rate of the curved portion is fast, the temperature rising rate is also high for the entire honeycomb structure.
なお、湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚よりも薄いため、エンジンから排出される排ガスの温度が低下した場合、湾曲部の温度も低下し易い傾向にある。しかし、湾曲していない部分が十分な厚さを有しているため、この湾曲していない部分に排ガスの熱を蓄えることができ、エンジンから排出される排ガスの温度が低下しても、湾曲していない部分に蓄えられた熱によって、触媒の温度、及び湾曲部を通過する際の排ガスの温度を高く維持することができる。ここで、湾曲部の壁厚T1は、図3に示すように、湾曲部10aの先端の厚さのことであり、湾曲していない部分の壁厚T0は、ハニカム構造体の中心軸方向の中間で切断した断面における隔壁の厚さのことである。 Since the wall thickness of the curved portion is thinner than the wall thickness of the non-curved portion, when the temperature of the exhaust gas discharged from the engine is lowered, the temperature of the curved portion tends to be lowered. However, since the non-curved portion has a sufficient thickness, the heat of exhaust gas can be stored in this non-curved portion, and even if the temperature of the exhaust gas discharged from the engine decreases, the curved portion The temperature of the catalyst and the temperature of the exhaust gas when passing through the curved portion can be kept high by the heat stored in the portion that is not. Here, as shown in FIG. 3, the wall thickness T1 of the curved portion is the thickness of the tip of the curved portion 10a, and the wall thickness T0 of the non-curved portion is the thickness in the central axis direction of the honeycomb structure. It is the thickness of the partition wall in the section cut in the middle.
湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚を100%としたときに、10〜70%であり、30〜50%であることが好ましい。上記範囲とすることによって、上述したような全体として昇温速度が速いハニカム構造体を得ることができる。
The wall thickness of the curved portion, the wall thickness of the portion that is not curved is 100
隔壁の端部は、端面から、ハニカム構造体の中心軸方向の長さ(流体の流れ方向の長さ)の25mmの位置までの範囲の部分をいう。 The end of the partition wall refers to a portion in a range from the end surface to a position of 25 mm in the length in the central axis direction of the honeycomb structure (length in the fluid flow direction).
隔壁において、セルの内側に湾曲した部分である湾曲部は、この湾曲部が形成された側の端面(湾曲部に近い方の端面)から15mmの深さF(図3参照)までの範囲内に形成されていることが好ましく、上記端面から5mmの深さまでの範囲内に形成されていることが更に好ましい。上記範囲外である場合に比べて流路の形状が急激に変化する(セルが急に曲がる)ことになるため、排ガスなどの流体に乱流が生じ易い。その結果、触媒が担持された本発明のハニカム構造体(即ち、触媒コンバーター)は、排ガスと触媒の接触頻度が増大することになり、排ガスの浄化性能が向上する。上記範囲外であると、セル閉塞率が同じである場合、上記範囲内である場合に比べて流路の形状の変化が緩やかになる。そのため、流路(セル)中の流体に乱流が生じ難くなる。その結果、排ガスと触媒の接触頻度が低くなり、浄化性能が十分に得られなくなるおそれがある。なお、「湾曲部が形成された側の端面」とは、上流端面、または、下流端面側の端部に湾曲部が形成されている場合には上流端面と下流端面との両方のことである。そして、上記端面から15mmの範囲とは、湾曲部が形成された側の端面からハニカム構造体の中心軸方向に15mmまでの範囲である。別言すれば、上記端面と、上記端面から流体の流れ方向に15mm離れた位置(深さF(図3参照))に形成される流体の流れ方向に垂直な平面との間の範囲を意味する。 In the partition wall, the curved portion, which is a curved portion inside the cell, is within the range from the end surface on the side where the curved portion is formed (the end surface closer to the curved portion) to a depth F of 15 mm (see FIG. 3). Preferably, it is formed in the range from the said end surface to the depth of 5 mm. Compared with the case outside the above range, the shape of the flow path changes abruptly (the cell bends suddenly), so that turbulent flow is likely to occur in a fluid such as exhaust gas. As a result, in the honeycomb structure of the present invention (that is, the catalytic converter) on which the catalyst is supported, the contact frequency between the exhaust gas and the catalyst is increased, and the exhaust gas purification performance is improved. When it is outside the above range, when the cell blockage rate is the same, the change in the shape of the flow path becomes gradual as compared with the case where it is within the above range. Therefore, it is difficult for turbulent flow to occur in the fluid in the flow path (cell). As a result, the contact frequency between the exhaust gas and the catalyst becomes low, and there is a possibility that sufficient purification performance cannot be obtained. The “end surface on the side on which the curved portion is formed” means both the upstream end surface and the downstream end surface when the curved portion is formed on the upstream end surface or the end on the downstream end surface side. . And the range of 15 mm from the said end surface is a range from the end surface in the side in which the curved part was formed to 15 mm in the center axis direction of a honeycomb structure. In other words, it means a range between the end surface and a plane perpendicular to the fluid flow direction formed at a position (depth F (see FIG. 3)) 15 mm away from the end surface in the fluid flow direction. To do.
複数のセルは、湾曲部が形成された側の端部を流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における一のセルの開口部の面積が、ハニカム構造体の中心軸方向の中間でハニカム構造体を切断した断面における上記一のセルの開口部の面積に対して、10〜60%の大きさである変形セルを含み、全セルの数に対する変形セルの数の割合が、60%以上である。このような変形セルが上記範囲を満たす場合、PM詰まりが生じ難く良好にPMを捕集できる。ここで、変形セルは、上記条件を満たすセルのことであるが、別言すれば、湾曲部によって流体がセル内を直進することを妨げているセルのことであり、例えば、湾曲部を有する隔壁により区画形成されているセルであったとしても、湾曲部によって流体がセル内を直進することを妨げていない場合には変形セルには該当しない。 In the plurality of cells, the area of the opening of one cell in the projection when the end portion on the side where the curved portion is formed is projected onto a plane perpendicular to the fluid flow direction is the center axis direction of the honeycomb structure. Including a deformation cell having a size of 10 to 60% with respect to the area of the opening of the one cell in the cross section obtained by cutting the honeycomb structure in the middle, the ratio of the number of deformation cells to the total number of cells is Ru der 60% or more. When such a deformation cell satisfies the above range, PM clogging hardly occurs and PM can be collected well. Here, the deformed cell is a cell that satisfies the above-mentioned conditions. In other words, the deformed cell is a cell that prevents the fluid from traveling straight in the cell by the curved portion, and has, for example, a curved portion. Even if the cell is partitioned by the partition wall, the cell does not fall under a deformed cell if the curved portion does not prevent the fluid from going straight through the cell.
図7は、図1に示されるハニカム構造体100の、湾曲部10aが形成された側の端部(上流端面2側の端部)を、流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図の一部を示している。図7において、この投影図(図7)における一の変形セル4aの開口部8の面積S1が、ハニカム構造体100の中心軸方向の中間M(図3参照)でハニカム構造体100を切断した断面における一の変形セル4aの開口部18の面積S0(図7において破線で示す四角形の面積)に対して、10〜60%の範囲内である例を示している。以下、(S1/S0)×100で算出される値を「セル閉塞率」と記す場合がある。
FIG. 7 shows a case where the end of the
本発明のハニカム構造体は、湾曲部が形成された側の端部の投影図において、この投影図を50倍に拡大したときの湾曲部の輪郭線が、隔壁の先端に形成された複数の凹凸が投影されたことに起因する波線状をなすものであることが好ましい。このように湾曲部の輪郭線が波線状をなすことによって、輪郭線が平滑である場合に比べて表面積が大きくなるため、熱交換率が良好となり、ハニカム構造体の昇温速度が向上する。ここで、「波線状」とは、同一または異なる大きさの山と谷が不規則に現れる波形のことである。そして、本発明のハニカム構造体は、上記波線状の輪郭線が描かれるような隔壁を有しており、この隔壁は、ハニカム構造体の端面(波線状の輪郭線が描かれている側の端面)における、最も薄いところと最も厚いところの差が例えば20〜500μmである。上記差は、20〜400μmであることが好ましい。 In the honeycomb structure of the present invention, in the projection view of the end portion on the side where the curved portion is formed, the contour line of the curved portion when the projection view is enlarged 50 times is a plurality of the contour lines formed at the tip of the partition wall. It is preferably a wavy line resulting from projections of irregularities. Thus, since the contour line of the curved portion is wavy, the surface area is larger than when the contour line is smooth, so that the heat exchange rate is good and the temperature increase rate of the honeycomb structure is improved. Here, the “wavy line shape” is a waveform in which peaks and valleys having the same or different sizes appear irregularly. The honeycomb structure of the present invention has a partition wall on which the wavy outline is drawn, and the partition wall is formed on the end surface of the honeycomb structure (on the side where the wavy outline is drawn). The difference between the thinnest part and the thickest part in the end face is, for example, 20 to 500 μm. The difference is preferably 20 to 400 μm.
図8は、セル4の内側に湾曲した部分である湾曲部10aが形成された側の端部の投影図であり、この投影図を50倍に拡大したときの湾曲部10aの輪郭線L(即ち、湾曲部10aの、セル4の内側に位置する方の輪郭線L)が、隔壁5の先端に形成された複数の凹凸が投影されたことに起因する波線状をなしている例である。図8は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態における上流端面2の一部の領域を拡大して模式的に示す平面図であり、図9は、図8に示されるハニカム構造体の上流端面側の端部の一部の投影図である。
FIG. 8 is a projection view of the end portion on the side where the curved portion 10a, which is a curved portion inside the
隔壁5の気孔率は、25〜65%であることが好ましく、30〜50%であることが更に好ましい。25%より小さいと、ハニカム構造体が排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタとしても作用する場合、捕集性能が低下し、また、圧力損失が増大することがある。65%より大きいと、ハニカム構造体の強度が低下することがある。隔壁5の気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
The porosity of the
隔壁5の厚さは、0.05〜0.45mmであることが好ましく、0.10〜0.25mmであることが更に好ましい。0.05mmより薄いと、ハニカム構造体の強度が低下することがある。0.45mmより厚いと、圧力損失が増大することがある。隔壁5の厚さは、中心軸に平行な断面を顕微鏡観察する方法で測定した値である。なお、隔壁5の厚さとは、湾曲している部分以外の部分における隔壁5の厚さのことである。
The thickness of the
ハニカム構造体100のセル密度(ハニカム構造体100のセル4の延びる方向に直交する断面における、単位面積当たりのセルの個数)は、30〜150個/cm2であることが好ましく、50〜150個/cm2であることが更に好ましい。30個/cm2より小さいと、キャニング性が低下することがある。150個/cm2より大きいと、圧力損失が大きくなることがある。
The cell density of the honeycomb structure 100 (the number of cells per unit area in a cross section perpendicular to the extending direction of the
隔壁5の平均細孔径は、10〜100μmであることが好ましく、15〜80μmであることが更に好ましい。10μmより小さいと、隔壁に粒子状物質の堆積が少ない場合でも圧力損失が増大することがある。一方、100μmより大きいと、ハニカム構造体が脆くなり欠落し易くなることがある。隔壁5の平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。
The average pore diameter of the
ハニカム構造体100のセル4の形状は、特に限定されないが、セル4の延びる方向に直交する断面において、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、または楕円形であることが好ましく、その他不定形であってもよい。四角形と八角形との組み合わせであることも好ましい態様である。
The shape of the
外周壁7の厚さは、特に限定されないが、1〜7mmが好ましい。1mmより薄いと、強度が低下することがある。7mmより厚いと、圧力損失が増大することがある。
Although the thickness of the outer
ハニカム構造体100の流れ方向に垂直に切断した断面の形状は、特に限定されないが、円、楕円、多角形等が好ましい。ハニカム構造体100は、セル4の延びる方向を中心軸方向とする円柱状であることが好ましい。また、ハニカム構造体100の大きさは、特に限定されないが、セル4の延びる方向における長さが50〜400mmであることが好ましい。具体的には、ハニカム構造体100の形状が円柱状の場合、上流端面の直径は、50〜400mmであることが好ましい。
The shape of the cross section cut perpendicularly to the flow direction of the
ハニカム構造体100の隔壁5及び外周壁7は、セラミックを主成分とするものであることが好ましい。隔壁5及び外周壁7の材質としては、具体的には、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライトが好ましい。隔壁5と外周壁7の材質は、同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。また、「セラミックを主成分とする」というときは、セラミックを全体の80質量%以上含有することをいう。
It is preferable that the
[1−2]触媒:
本発明のハニカム構造体は、排ガスの浄化性能に優れた触媒コンバーターの担体として使用し得るものであり、本発明のハニカム構造体の隔壁に触媒を担持させることによって触媒コンバーターを得ることができる。担持される触媒は、目的に応じて適宜決定することができる。例えば、三元触媒、酸化触媒、NOX選択還元触媒、NOX吸蔵還元触媒などを挙げることができる。触媒の単位体積当りの担持量は、10〜300g/リットルであることが好ましく、15〜250g/リットルであることが更に好ましい。上記担持量が300g/リットル超であると、隔壁5の細孔が閉塞することにより、圧力損失が大きくなることがある。
[1-2] Catalyst:
The honeycomb structure of the present invention can be used as a carrier of a catalytic converter excellent in exhaust gas purification performance, and a catalyst converter can be obtained by loading a catalyst on the partition walls of the honeycomb structure of the present invention. The catalyst to be supported can be appropriately determined according to the purpose. Examples thereof include a three-way catalyst, an oxidation catalyst, a NO X selective reduction catalyst, and a NO X storage reduction catalyst. The supported amount per unit volume of the catalyst is preferably 10 to 300 g / liter, and more preferably 15 to 250 g / liter. When the loading amount is more than 300 g / liter, the pores of the
三元触媒とは、主に炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)を浄化する触媒のことをいう。例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)を含む触媒を挙げることができる。この三元触媒により、炭化水素は水と二酸化炭素に、一酸化炭素は二酸化炭素に、窒素酸化物は窒素に、それぞれ酸化或いは還元によって浄化される。 A three-way catalyst refers to a catalyst that mainly purifies hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NO x ). For example, a catalyst containing platinum (Pt), palladium (Pd), and rhodium (Rh) can be given. By this three-way catalyst, hydrocarbons are purified by water or carbon dioxide, carbon monoxide is converted to carbon dioxide, and nitrogen oxides are converted to nitrogen by oxidation or reduction.
酸化触媒としては貴金属を含有するものを挙げることができ、具体的には、Pt、Rh及びPdからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものが好ましい。貴金属の合計量は、ハニカム構造体100の単位体積当り、0.1〜10.0g/リットルであることが好ましい。
Examples of the oxidation catalyst include those containing noble metals, and specifically, those containing at least one selected from the group consisting of Pt, Rh and Pd are preferable. The total amount of noble metals is preferably 0.1 to 10.0 g / liter per unit volume of the
NOX選択還元触媒としては、金属置換ゼオライト、バナジウム、チタニア、酸化タングステン、銀、及びアルミナからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものを挙げることができる。 Examples of the NO X selective reduction catalyst include those containing at least one selected from the group consisting of metal-substituted zeolite, vanadium, titania, tungsten oxide, silver, and alumina.
NOX吸蔵還元触媒としては、アルカリ金属、及び/又はアルカリ土類金属等を挙げることができる。アルカリ金属としては、K、Na、Li等を挙げることができる。アルカリ土類金属としては、Caなどを挙げることができる。 Examples of the NO X storage reduction catalyst include alkali metals and / or alkaline earth metals. Examples of the alkali metal include K, Na, Li and the like. Examples of the alkaline earth metal include Ca.
[2]ハニカム構造体の製造方法:
まず、成形原料を混練して坏土とする。次に、得られた坏土をハニカム形状に押出成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の少なくとも一方の端部を、ステンレス鋼(SUS)製の糸(太さ0.01〜0.8mm)、金属板などの切断手段により切断して、隔壁の端部を、流体の流れ方向に垂直な面においてセルの内側に湾曲させたハニカム成形体を得ることができる。次に、得られたハニカム成形体を焼成することによってハニカム構造体を作製することができる。上記焼成の後、必要に応じて、隔壁に触媒を担持させることによって触媒が担持されたハニカム構造体(触媒コンバーター)を作製することができる。なお、坏土をハニカム形状に押出成形した後、切断手段により切断することなく、端面を押し潰すことによって、隔壁の端部をセルの内側に湾曲させることもできる。また、ハニカム形状に押出成形して、中心軸方向に長い柱状の連続ハニカム成形体を得た後、得られた連続ハニカム成形体を、上記切断手段により切断することによりハニカム成形体を得てもよい。ここで、上記切断手段によると、切断面におけるセルの開口部の形状が維持され難く隔壁が撓む(湾曲する)。そして、隔壁を湾曲させるに従い、湾曲部の壁厚が薄くなる。このようにして、湾曲部の壁厚を、湾曲していない部分の壁厚よりも薄くすることができる。
[2] Manufacturing method of honeycomb structure:
First, a forming raw material is kneaded to form a clay. Next, after the obtained kneaded material was extruded into a honeycomb shape to obtain an extruded molded body, at least one end of the extruded molded body was threaded with a stainless steel (SUS) thread (thickness 0.01). To 0.8 mm), a honeycomb molded body in which the ends of the partition walls are curved inward of the cells in a plane perpendicular to the fluid flow direction can be obtained by cutting with a cutting means such as a metal plate. Next, a honeycomb structure can be produced by firing the obtained honeycomb formed body. After the firing, a honeycomb structure (catalyst converter) on which the catalyst is supported can be manufactured by supporting the catalyst on the partition walls as necessary. In addition, after extruding the clay into a honeycomb shape, the end face of the partition wall can be curved to the inside of the cell by crushing the end face without cutting with a cutting means. Further, after extrusion molding into a honeycomb shape to obtain a columnar continuous honeycomb molded body that is long in the central axis direction, the obtained continuous honeycomb molded body may be cut by the cutting means to obtain a honeycomb molded body. Good. Here, according to the cutting means, the shape of the opening of the cell on the cut surface is difficult to maintain, and the partition wall is bent (curved). And the wall thickness of a curved part becomes thin as a partition is curved. In this way, the wall thickness of the curved portion can be made thinner than the wall thickness of the uncurved portion.
また、上記切断手段の種類や切断速度により、切断面における開口部の輪郭線を粗くすることができる(即ち、開口部の輪郭線をギザギザにすることができる)。別言すれば、上記切断手段の種類や切断速度を適宜設定することにより、開口部の輪郭線を、波線状にすることができる。 Moreover, the outline of the opening in the cut surface can be roughened according to the type of cutting means and the cutting speed (that is, the outline of the opening can be jagged). In other words, the outline of the opening can be made wavy by appropriately setting the type of cutting means and the cutting speed.
上記切断手段は、押出成形体を切断する際に隔壁の端部を上記切断手段の進行方向に変形させながら進む。従って、上記切断手段は、上記隔壁の端部に変形を生じさせることができる程度に押出成形体との抵抗値が大きいものである。具体例としては、上記太さのステンレス鋼などを挙げることができる。 The cutting means advances while the end of the partition wall is deformed in the advancing direction of the cutting means when the extruded product is cut. Therefore, the cutting means has a large resistance value with respect to the extruded body to such an extent that the end of the partition wall can be deformed. Specific examples include stainless steel having the above thickness.
切断手段の移動速度(押出成形体の端部の切断速度)は、隔壁が湾曲しかつ湾曲部の壁厚が、湾曲していない部分の壁厚よりも薄くなる限り特に制限はなく、切断手段の材質や太さにより適宜決定することができるが、10〜20cm/秒であることが好ましい。 The moving speed of the cutting means (cutting speed at the end of the extruded product) is not particularly limited as long as the partition wall is curved and the wall thickness of the curved part is thinner than the wall thickness of the uncurved part. Although it can determine suitably with the material and thickness of these, it is preferable that it is 10-20 cm / sec.
湾曲部を形成しない側の端部においては、従来のハニカム構造体の製造に使用されている公知の切断手段(鋭利な金属刃など)により従来公知の条件で切断することができる。 The end portion on the side where the curved portion is not formed can be cut under known conditions by a known cutting means (sharp metal blade or the like) used for manufacturing a conventional honeycomb structure.
成形原料は、セラミック原料に分散媒及び添加剤を加えたものであることが好ましく、添加剤としては、有機バインダ、造孔材、界面活性剤等を挙げることができる。分散媒としては、水等を挙げることができる。 The forming raw material is preferably a ceramic raw material added with a dispersion medium and an additive, and examples of the additive include an organic binder, a pore former, and a surfactant. Examples of the dispersion medium include water.
セラミック原料としては、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト化原料、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライト化原料が好ましい。 The ceramic raw material is selected from the group consisting of silicon carbide, silicon-silicon carbide based composite material, cordierite forming raw material, mullite, alumina, spinel, silicon carbide-cordierite based composite material, lithium aluminum silicate, and aluminum titanate. At least one kind is preferred. Among these, a cordierite-forming raw material having a small thermal expansion coefficient and excellent thermal shock resistance is preferable.
有機バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。有機バインダの含有量は、セラミック原料100質量部に対して、3〜10質量部であることが好ましい。 Examples of the organic binder include methyl cellulose, hydroxypropoxyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and polyvinyl alcohol. Among these, it is preferable to use methyl cellulose and hydroxypropoxyl cellulose in combination. It is preferable that content of an organic binder is 3-10 mass parts with respect to 100 mass parts of ceramic raw materials.
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、セラミック原料100質量部に対して、8〜15質量部であることが好ましい。 The pore former is not particularly limited as long as it becomes pores after firing, and examples thereof include starch, foamed resin, water absorbent resin, silica gel and the like. The pore former content is preferably 8 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ceramic raw material.
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、セラミック原料100質量部に対して、0.1〜5.0質量部であることが好ましい。 As the surfactant, ethylene glycol, dextrin, fatty acid soap, polyalcohol and the like can be used. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. It is preferable that content of surfactant is 0.1-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of ceramic raw materials.
分散媒の含有量は、セラミック原料100質量部に対して、0.2〜3.0質量部であることが好ましい。 It is preferable that content of a dispersion medium is 0.2-3.0 mass parts with respect to 100 mass parts of ceramic raw materials.
使用するセラミック原料(骨材粒子)の粒子径及び配合量、並びに添加する造孔材の粒子径及び配合量を調整することにより、所望の気孔率、平均細孔径の多孔質基材を得ることができる。 By adjusting the particle size and blending amount of the ceramic raw material (aggregate particles) used and the particle size and blending amount of the pore former to be added, a porous substrate having a desired porosity and average pore size is obtained. Can do.
成形原料を混練して坏土を形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。押出成形は、所望のセル形状、隔壁の厚さ、セル密度を有する口金を用いて行うことができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。 The method of kneading the forming raw material to form the kneaded material is not particularly limited, and examples thereof include a method using a kneader, a vacuum kneader or the like. Extrusion molding can be performed using a die having a desired cell shape, partition wall thickness, and cell density. As the material of the die, a cemented carbide which does not easily wear is preferable.
焼成温度は、ハニカム成形体の材質よって適宜決定することができる。例えば、ハニカム成形体の材質がコージェライトの場合、焼成温度は、1380〜1450℃が好ましく、1400〜1440℃が更に好ましい。また、焼成時間は、3〜10時間程度とすることが好ましい。 The firing temperature can be appropriately determined depending on the material of the honeycomb formed body. For example, when the material of the honeycomb formed body is cordierite, the firing temperature is preferably 1380 to 1450 ° C, and more preferably 1400 to 1440 ° C. The firing time is preferably about 3 to 10 hours.
ハニカム成形体を焼成する前に乾燥させてもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができ、これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥または熱風乾燥を単独でまたは組み合わせて行うことが好ましい。また、乾燥条件としては、乾燥温度30〜150℃、乾燥時間1分〜2時間とすることが好ましい。 The honeycomb formed body may be dried before firing. The drying method is not particularly limited, and examples thereof include hot air drying, microwave drying, dielectric drying, reduced pressure drying, vacuum drying, freeze drying, etc. Among these, dielectric drying, microwave drying Or it is preferable to perform hot-air drying individually or in combination. The drying conditions are preferably a drying temperature of 30 to 150 ° C. and a drying time of 1 minute to 2 hours.
ハニカム構造体の隔壁に触媒を担持する方法は、特に限定されないが、例えば、ハニカム構造体の隔壁に触媒スラリーを塗工して、乾燥、焼付けを行う方法を挙げることができる。触媒スラリーを塗工する方法は、特に限定されず、公知の方法で塗工することができる。例えば、まず、触媒を含有する触媒スラリーを調製する。その後、調製した触媒スラリーを、ディッピングや吸引によりセル内に流入させる。この触媒スラリーは、セル内の隔壁の表面全体に塗工することが好ましい。そして、触媒スラリーをセル内に流入させた後に、余剰スラリーを圧縮空気で吹き飛ばす。その後、触媒スラリーを乾燥、焼付けすることにより、セル内の隔壁表面に触媒が担持されたハニカム構造体を得ることができる。乾燥条件は、80〜150℃、1〜6時間とすることが好ましい。また、焼付け条件は450〜700℃、0.5〜6時間とすることが好ましい。なお、触媒スラリーに含有される触媒以外の成分としては、アルミナ等が挙げられる。 The method for supporting the catalyst on the partition walls of the honeycomb structure is not particularly limited, and examples thereof include a method of applying a catalyst slurry to the partition walls of the honeycomb structure, followed by drying and baking. The method for applying the catalyst slurry is not particularly limited, and can be applied by a known method. For example, first, a catalyst slurry containing a catalyst is prepared. Thereafter, the prepared catalyst slurry is caused to flow into the cell by dipping or suction. This catalyst slurry is preferably applied to the entire surface of the partition walls in the cell. And after making a catalyst slurry flow in in a cell, surplus slurry is blown off with compressed air. Thereafter, the catalyst slurry is dried and baked to obtain a honeycomb structure in which the catalyst is supported on the surface of the partition walls in the cell. The drying conditions are preferably 80 to 150 ° C. and 1 to 6 hours. Moreover, it is preferable that baking conditions shall be 450-700 degreeC and 0.5 to 6 hours. In addition, alumina etc. are mentioned as components other than the catalyst contained in a catalyst slurry.
[3]排ガス浄化装置:
本発明の排ガス浄化装置の一実施形態は、図9に示すように、ハニカム構造体100(本発明のハニカム構造体)と、排ガスG1が流入する流入口22及び浄化された排ガスG2が流出する流出口23を有し、ハニカム構造体100を収納する筒状の缶体21とを備え、ハニカム構造体100が、上流端面2が缶体21の流入口22側を向くとともに下流端面3が缶体21の流出口23側を向くように、缶体21内に配置されたものである。図9は、本発明の排ガス浄化装置の一実施形態を示し、排ガスの流れる方向に平行な平面で切断した断面を示す模式図である。
[3] Exhaust gas purification device:
As shown in FIG. 9, an embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention has a honeycomb structure 100 (honeycomb structure of the present invention), an
このように、本実施形態の排ガス浄化装置200は、ハニカム構造体100を備え、上記ハニカム構造体100が、上流端面2が缶体21の流入口22側を向くとともに下流端面3が缶体21の流出口23側を向くように、缶体21内に配置されているため、ハニカム構造体100の湾曲部10aによりセル4内に流入した排ガスに乱流が生じる。そのため、触媒が担持されたハニカム構造体(触媒コンバーター)は、排ガスと触媒の接触頻度が増大することになり、この触媒コンバーターを有する排ガス浄化装置は、排ガスの浄化性能が向上する。また、ハニカム構造体100の湾曲部10aの壁厚は、湾曲していない部分の壁厚よりも薄いため、壁厚が同じである場合に比べて、熱容量が低く、湾曲部10aは排ガスの熱による昇温が速い。そのため、ハニカム構造体100は、エンジン始動直後の早い段階で湾曲部が触媒活性温度に到達して排ガスの浄化が行われ、上記触媒コンバーターを有する排ガス浄化装置はエンジン始動直後における排ガスの浄化性能に優れる。
As described above, the exhaust
[3−1]ハニカム構造体:
本発明の排ガス浄化装置において、缶体内に収納されるハニカム構造体は、上記本発明のハニカム構造体である。ハニカム構造体100の個数は、圧力損失等が所望の値になるように適宜決定することができる。
[3-1] Honeycomb structure:
In the exhaust gas purification apparatus of the present invention, the honeycomb structure housed in the can is the honeycomb structure of the present invention. The number of
缶体内に2個以上のハニカム構造体を配置する場合には、複数のハニカム構造体は、全て、「上流端面2が缶体21の流入口22側を向くとともに下流端面3が缶体21の流出口23側を向く」ように配置される。また、ハニカム構造体を2個以上配置する場合、それぞれのハニカム構造体の「セルの延びる方向に直交する断面」における直径は、他のハニカム構造体の「セルの延びる方向に直交する断面」における直径と同じであることが好ましいが、直径の異なるハニカム構造体があってもよい。
When two or more honeycomb structures are arranged in the can body, the plurality of honeycomb structures are all “the
例えば、図9は、ハニカム構造体100を1つ備えている排ガス浄化装置200の例であり、図9に示す排ガス浄化装置200においては、1つのハニカム構造体100が、上流端面2が缶体21の流入口22側を向くとともに下流端面3が缶体21の流出口23側を向いた状態で、缶体21内に配置されている。
For example, FIG. 9 shows an example of the exhaust
[3−2]缶体:
排ガス浄化装置200において、缶体21は、排ガスG1が流入する流入口22及び浄化された排ガスG2が流出する流出口23を有し、ハニカム構造体100を収納する、筒状の構造体である。
[3-2] Can body:
In the exhaust
缶体21は、特に限定されるものではなく、自動車排ガス等の排ガス浄化用のハニカムフィルタを収納するために通常用いられるものを用いることができる。缶体21の材質としては、ステンレス鋼等の金属を挙げることができる。缶体21の大きさは、ハニカム構造体100にクッション材31を巻きつけた状態で圧入できる大きさであることが好ましい。缶体21は、筒形状の両端部がテーパー状に細くなり、流入口22及び流出口23の「排ガスが流れる方向に直交する断面」における直径が、中央部のハニカム構造体が収納される部分の「排ガスが流れる方向に直交する断面」における直径より小さいことが好ましい。具体的には、缶体21の中央部の上記直径は、60〜410mmが好ましい。また、缶体21の流入口22及び流出口23の上記直径は、60〜410mmが好ましい。
The can body 21 is not particularly limited, and cans that are normally used for housing a honeycomb filter for purifying exhaust gas such as automobile exhaust gas can be used. Examples of the material of the can body 21 include metals such as stainless steel. The size of the can body 21 is preferably a size that can be press-fitted in a state where the cushion material 31 is wound around the
排ガス浄化装置200において、缶体21内に2個以上のハニカム構造体100を配置する場合、各ハニカム構造体100間の距離(即ち、隣合うハニカム構造体の向かい合う流入端面と流出端面との間の距離)は、1〜90mmが好ましく、2〜50mmが更に好ましい。1mmより短いと、隣り合うハニカム構造体100同士が接触し、破損等が生じることがある。90mmより長いと、排ガス浄化装置200が大きくなることがある。
In the exhaust
ハニカム構造体100は、外周にクッション材31が巻き付けられた状態で、缶体21内に圧入されていることが好ましい。このような状態で収納されると、ハニカム構造体100が缶体21内で移動することを防止することができ、缶体21内で安定させることができる。これにより、ハニカム構造体100が破損されることが防止される。クッション材31としては、特に限定されないが、耐熱無機絶縁マット等を挙げることができる。
The
また、ハニカム構造体100は、留め具32により両端面を固定された状態で、缶体21内に収納されていることが好ましい。留め具32は、平板の中央部が取り除かれた形状であるリング状であってもよいし、ハニカム構造体100の端面の外縁の一部を留める板状であってもよい。留め具32の材質は、セラミックであってもよいし、ステンレス鋼、鉄鋼等の金属であってもよい。
The
[4]排ガス浄化装置の製造方法:
図9に示される本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態(排ガス浄化装置200)を製造する方法としては、本発明のハニカム構造体の一の実施形態(ハニカム構造体100)の外周に、クッション31材を巻きつけ、クッション材31が巻付けられたハニカム構造体100を、缶体21内に圧入することにより排ガス浄化装置200を得る方法であることが好ましい。
[4] Manufacturing method of exhaust gas purification device:
As a method of manufacturing an embodiment of the exhaust gas purification apparatus of the present invention (exhaust gas purification apparatus 200) shown in FIG. 9, the outer periphery of the embodiment of the honeycomb structure of the present invention (honeycomb structure 100), A method of obtaining the exhaust
クッション材31としては、耐熱無機絶縁マット等を挙げることができる。このように収納すると、ハニカム構造体100が缶体21内で移動することを防止することができる。
Examples of the cushion material 31 include a heat-resistant inorganic insulating mat. When housed in this manner, the
缶体21は、公知方法で作製することができる。例えば、フェライト系ステンレスからなる板材料を、プレス加工して、溶接することによって作製することができる。缶体の形状、大きさ等の条件は、上記本発明の排ガス浄化装置の一実施形態において好ましいとされた条件であることが好ましい。 The can 21 can be produced by a known method. For example, a plate material made of ferritic stainless steel can be produced by pressing and welding. The conditions such as the shape and size of the can body are preferably the conditions that are preferable in the embodiment of the exhaust gas purification apparatus of the present invention.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例中、隔壁の平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値であり、気孔率は、アルキメデス法により測定した値である。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. In Examples and Comparative Examples, the average pore diameter of the partition walls is a value measured by a mercury porosimeter, and the porosity is a value measured by Archimedes method.
(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、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
(Example 1)
Talc, kaolin, alumina, silica and the like were prepared at a predetermined blending ratio so as to be cordierite after firing, and an organic binder, a surfactant, and water were added to obtain a clay.
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の一方の端部を、ステンレス鋼(SUS)製の糸(太さ0.05mm)で切断するとともに、鋭利な金属刃で他方の端部を切断することによって、隔壁の上流端面側の端部が、流体の流れ方向に垂直な面においてセルの内側に湾曲しており、下流端面側の端部は湾曲していない円筒状のハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体の湾曲部の全部は、図4及び図5に示すように、流路の中央から端面に向かって次第に隆起する形状であった。なお、上記糸で切断する際における上記糸の移動速度は、18cm/秒とした。 The obtained kneaded material was formed into a cylindrical honeycomb shape using an extrusion molding machine to obtain an extrusion molded body, and then one end of the extrusion molded body was threaded with a stainless steel (SUS) thread (thick And the other end with a sharp metal blade, the end on the upstream end face side of the partition wall is curved inside the cell in a plane perpendicular to the fluid flow direction. Thus, a cylindrical honeycomb formed body in which the end on the downstream end face side was not curved was obtained. As shown in FIGS. 4 and 5, all of the curved portions of the obtained honeycomb formed body had a shape gradually rising from the center of the flow path toward the end face. The moving speed of the yarn when cutting with the yarn was 18 cm / sec.
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて120℃で1時間乾燥し、その後、1350〜1450℃で6時間焼成してハニカム構造体を得た。 The obtained honeycomb formed body was dried at 120 ° C. for 1 hour using a hot air dryer, and then fired at 1350 to 1450 ° C. for 6 hours to obtain a honeycomb structure.
このハニカム構造体は、セル閉塞率が40%であり、湾曲部の形成範囲が2mmであり(即ち、湾曲部が形成された側の端面(上流端面)から2mmの深さまでの範囲内に湾曲部が形成されており)、変形セル数の割合が70%であり、厚さ割合が30%であり、輪郭線(湾曲部の輪郭線)は滑らかであった。本実施例のハニカム構造体は、上記のように厚さ割合が30%である(即ち、湾曲していない部分の壁厚を100%としたとき、湾曲部の壁厚が30%であった)ので、湾曲部の壁厚は湾曲していない部分(湾曲部以外の部分)の壁厚よりも薄いものであった。また、このハニカム構造体は、隔壁の厚さが120μmであり、セル密度が62セル/cm2であり、端面の直径が93mmであり、中心軸方向長さが76mmであり、隔壁の平均細孔径が4μmであり、隔壁の気孔率が32%であった。なお、「厚さ割合」は、隔壁の、流体の流れ方向の中間位置における厚さに対する、湾曲した隔壁(湾曲部)の先端から1mmの位置における隔壁の厚さの割合である。上記隔壁の厚さは、ハニカム構造体を中心軸方向に平行に切断し、その端面から1mmの位置における隔壁の厚さを測定した値である。隔壁の平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値であり、気孔率は、アルキメデス法により測定した値である。表1、表2中、輪郭線が波線状である場合を「波線状」と示し、輪郭線が波線状でない場合を「滑らか」と示す。なお、「滑らか」とは、ハニカム構造体の端面における隔壁の最も薄いところと、最も厚いところの差が10μm未満であることを意味する。
This honeycomb structure has a cell blockage rate of 40% and a curved portion forming range of 2 mm (that is, curved within a range from the end surface on the side where the curved portion is formed (upstream end surface) to a depth of 2 mm. The ratio of the number of deformed cells was 70%, the thickness ratio was 30%, and the contour line (contour line of the curved portion) was smooth. The honeycomb structure of the present example has a thickness ratio of 30% as described above (that is, when the wall thickness of the non-curved portion is 100%, the wall thickness of the curved portion is 30%). Therefore, the wall thickness of the curved portion was thinner than the wall thickness of the non-curved portion (portion other than the curved portion). In addition, this honeycomb structure has a partition wall thickness of 120 μm, a cell density of 62 cells / cm 2 , an end face diameter of 93 mm, a central axis direction length of 76 mm, and an average partition wall thickness of The pore diameter was 4 μm, and the porosity of the partition walls was 32%. The “thickness ratio” is the ratio of the thickness of the partition at a
得られたハニカム構造体について、以下の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表1に示す。なお、表1中の「セル閉塞率」は、全セルのセル閉塞率の平均値を示す。湾曲部の形成範囲の値(mm)は、全て、湾曲部が形成された側の端面(上流端面)からの深さを示す。 With respect to the obtained honeycomb structure, “heating rate” and “strength” were evaluated by the following methods. The evaluation results are shown in Table 1. The “cell blockage rate” in Table 1 represents the average value of the cell blockage rates of all cells. The value (mm) of the formation range of the curved portion indicates the depth from the end surface (upstream end surface) on the side where the curved portion is formed.
[昇温速度]
ガスバーナー装置を用いて600℃のガス(高温流体)を10Nm3/分の速度でハニカム構造体の上流端面側から流入させたときの、ハニカム構造体の下流端面側の端部における隔壁の温度上昇を熱電対を用いて測定した。試験開始40秒後の湾曲部温度が、比較例1のハニカム構造体の下流端面側の端部における隔壁の温度よりも30℃以上高い場合は「AA」とし、20℃〜29℃高い場合は「A」とし、10℃〜19℃高い場合は「B」とし、10℃未満の場合は「C」とした。本評価を、表1中、「昇温速度」と示す。なお、昇温速度が上昇すれば、単位時間当たりの浄化性能が向上する。そのため、昇温速度の評価が高ければ、浄化性能も高くなる。従って、昇温速度の評価が高いハニカム構造体は、浄化性能も高いものである。
[Raising rate]
The temperature of the partition wall at the end portion on the downstream end face side of the honeycomb structure when a gas (high temperature fluid) of 600 ° C. is introduced from the upstream end face side of the honeycomb structure at a rate of 10 Nm 3 / min using a gas burner device. The rise was measured using a thermocouple. When the temperature of the curved portion 40 seconds after the start of the test is higher by 30 ° C. or more than the temperature of the partition wall at the downstream end face side of the honeycomb structure of Comparative Example 1, “AA” is set. “A”, “B” when the temperature was higher by 10 ° C. to 19 ° C., and “C” when the temperature was lower than 10 ° C. This evaluation is shown as “temperature increase rate” in Table 1. In addition, if the temperature increase rate increases, the purification performance per unit time is improved. Therefore, the higher the rate of temperature rise, the higher the purification performance. Therefore, a honeycomb structure having a high temperature rising rate has a high purification performance.
[圧縮破壊強度]
圧縮試験機(Instron社製の「Instron 4206」)を用いて、ハニカム構造体の流体の流れ方向にヘッドスピード1mm/分以下で連続的に荷重を加えることにより、ハニカム構造体の流路方向の圧縮破壊強度を測定した。その後、以下の評価基準で圧縮破壊強度の評価を行った。各ハニカム構造体の圧縮破壊強度が、比較例1のハニカム構造体の圧縮破壊強度の50〜100%である場合は「AA」とし、30〜49%である場合は「A」とし、5〜29%である場合は「B」とし、5%未満である場合は「C」とした。なお、本評価を、表1中、「強度」と示す。
[Compressive fracture strength]
Using a compression tester (“Instron 4206” manufactured by Instron), a load is continuously applied in the flow direction of the fluid of the honeycomb structure at a head speed of 1 mm / min or less, so that the flow direction of the honeycomb structure is increased. The compressive fracture strength was measured. Thereafter, the compression fracture strength was evaluated according to the following evaluation criteria. When the compressive fracture strength of each honeycomb structure is 50 to 100% of the compressive fracture strength of the honeycomb structure of Comparative Example 1, it is “AA”, and when it is 30 to 49%, it is “A”. When it was 29%, it was “B”, and when it was less than 5%, it was “C”. This evaluation is shown as “strength” in Table 1.
表1中、「形状」の欄における「−」は、ハニカム構造体が、隔壁の端部が湾曲していない形状である(湾曲部が形成されていない)ことを示し、「凸」は、隔壁の端部が湾曲している形状である(湾曲部が形成されている)ことを示す。そして、この「凸」は、具体的には、図4及び図5に示すような形状であることを示している。即ち、端部を流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、セルを区画形成する隔壁が凸形状に湾曲しており、かつ、ハニカム構造体の中央から端面に向かって次第に隆起し、ハニカム構造体の端面にて最も隆起している形状であることを示す。 In Table 1, “-” in the “shape” column indicates that the honeycomb structure has a shape in which the end portion of the partition wall is not curved (the curved portion is not formed). It shows that the end portion of the partition wall is curved (a curved portion is formed). The “convex” specifically indicates a shape as shown in FIGS. 4 and 5. That is, in the cross section obtained by cutting the end portion perpendicular to the fluid flow direction, the partition walls forming the cells are curved in a convex shape, and are gradually raised from the center of the honeycomb structure toward the end surface. Indicates that the shape is the most raised on the end face of the body.
なお、本実施例で作製したハニカム構造体を備える排ガス浄化装置は、以下のように作製した。まず、厚さ2mmの仕切り板が配設された、流入口及び流出口を有する金属製(具体的には、フェライト系ステンレス製)の缶体を用意した。次に、得られたハニカム構造体を上記缶体内に収納した。収納に際しては、セラミックス繊維を主成分とするマットでハニカム構造体の外周をそれぞれ覆い、かつ、ハニカム構造体が、上流端面が缶体の流入口側を向くとともに下流端面が缶体の流出口側を向くようにして、ハニカム構造体を缶体内に圧入して固定した。以上のようにして、排ガス浄化装置を作製した。この排ガス浄化装置は、「昇温速度」及び「強度」の評価結果が良好である本実施例で作製したハニカム構造体を備えるため、本実施例のハニカム構造体を触媒担体として使用した場合、排ガスの浄化性能が向上する。 In addition, the exhaust gas purification apparatus provided with the honeycomb structure manufactured in this example was manufactured as follows. First, a metal (specifically, ferritic stainless steel) can body having an inflow port and an outflow port provided with a partition plate having a thickness of 2 mm was prepared. Next, the obtained honeycomb structure was accommodated in the can body. When storing, the outer periphery of the honeycomb structure is covered with a mat mainly composed of ceramic fibers, and the upstream end surface faces the inlet side of the can body and the downstream end surface is the outlet side of the can body The honeycomb structure was press-fitted into the can and fixed so that the An exhaust gas purification device was produced as described above. Since this exhaust gas purifying apparatus includes the honeycomb structure manufactured in the present example with favorable evaluation results of “temperature increase rate” and “strength”, when the honeycomb structure of the present example is used as a catalyst carrier, The exhaust gas purification performance is improved.
(実施例3〜6、8、9、13、14、16、17、参考例2、7、10〜12、15)
セル閉塞率、湾曲部の形成範囲、変形セル数の割合、厚さ割合、及び輪郭線がそれぞれ表1に示すものになるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例及び参考例のハニカム構造体を作製した。作製した各ハニカム構造体について、以下の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表1に示す。
( Examples 3-6, 8, 9, 13, 14, 16, 17, Reference Examples 2, 7, 10-12, 15 )
Cell closure rate, the formation range of the curved portion, the ratio of the number of variations cells, the thickness ratio, and except that the contour line is as respectively to those shown in Table 1, in the same manner as in Example 1, Examples and A honeycomb structure of a reference example was produced. With respect to each of the manufactured honeycomb structures, “heating rate” and “strength” were evaluated by the following methods. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例18)
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、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
(Example 18)
Talc, kaolin, alumina, silica and the like were prepared at a predetermined blending ratio so as to be cordierite after firing, and an organic binder, a surfactant, and water were added to obtain a clay.
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の両方の端部を、ステンレス鋼(SUS)製の糸(太さ0.05mm)で切断することによって、隔壁の下流側の端部(一方の端部)及び上流側の端部(他方の端部)が、流体の流れ方向に垂直な面において湾曲している円筒状のハニカム成形体を得た。なお、上記糸で切断する際における上記糸の移動速度は、18cm/秒とした。 The obtained kneaded material was molded into a cylindrical honeycomb shape by using an extrusion molding machine to obtain an extrusion molded body, and then both ends of the extrusion molded body were made of stainless steel (SUS) thread (thick By cutting at a thickness of 0.05 mm, the downstream end (one end) and the upstream end (the other end) of the partition wall are curved in a plane perpendicular to the fluid flow direction. A cylindrical honeycomb formed body was obtained. The moving speed of the yarn when cutting with the yarn was 18 cm / sec.
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて120℃で1時間乾燥し、その後、1350〜1450℃で6時間焼成してハニカム構造体を得た。 The obtained honeycomb formed body was dried at 120 ° C. for 1 hour using a hot air dryer, and then fired at 1350 to 1450 ° C. for 6 hours to obtain a honeycomb structure.
このハニカム構造体は、上流端面側の端部において、セル閉塞率が40%であり、湾曲部の形成範囲が2mmであり(即ち、湾曲部が、上流端面から2mmの範囲に形成されている)、厚さ割合が30%であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合(変形セルの数の割合)が70%であり、「輪郭線」の形状が「滑らか」であった。そして、下流端面側の端部において、セル閉塞率が40%であり、湾曲部の形成範囲が2mmであり(即ち、湾曲部が、下流端面から2mmの範囲に形成されている)、厚さ割合が30%であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合(変形セルの数の割合)が70%であり、「輪郭線」の形状が「滑らか」であった。また、このハニカム構造体は、隔壁の厚さ(隔壁の、流体の流れ方向の中間位置における厚さ)が120μmであり、セル密度が62セル/cm2であり、端面の直径が93mmであり、中心軸方向長さ(流体の流れ方向の長さ)が76mmであり、隔壁の平均細孔径が4μmであり、隔壁の気孔率が32%であった。 This honeycomb structure has a cell blockage rate of 40% at the end portion on the upstream end surface side, and the formation range of the curved portion is 2 mm (that is, the curved portion is formed within a range of 2 mm from the upstream end surface). ), The thickness ratio was 30%, the ratio of the number of deformed cells to the total number of cells (the ratio of the number of deformed cells) was 70%, and the shape of the “contour line” was “smooth”. Then, at the end on the downstream end face side, the cell blocking rate is 40%, the formation range of the bending portion is 2 mm (that is, the bending portion is formed in the range of 2 mm from the downstream end face), and the thickness The ratio was 30%, the ratio of the number of deformed cells to the total number of cells (the ratio of the number of deformed cells) was 70%, and the shape of the “contour line” was “smooth”. The honeycomb structure has a partition wall thickness (thickness of the partition wall at a middle position in the fluid flow direction) of 120 μm, a cell density of 62 cells / cm 2 , and an end face diameter of 93 mm. The length in the central axis direction (length in the fluid flow direction) was 76 mm, the average pore diameter of the partition walls was 4 μm, and the porosity of the partition walls was 32%.
得られたハニカム構造体について、上記の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表1に示す。 With respect to the obtained honeycomb structure, “heating rate” and “strength” were evaluated by the above methods. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例19)
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、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
(Example 19)
Talc, kaolin, alumina, silica and the like were prepared at a predetermined blending ratio so as to be cordierite after firing, and an organic binder, a surfactant, and water were added to obtain a clay.
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の一方の端部を、ステンレス鋼(SUS)製の糸(太さ0.07mm)で切断するとともに、鋭利な金属刃で他方の端部を切断することによって、隔壁の上流端面側の端部が、流体の流れ方向に垂直な面においてセルの内側に湾曲しており、下流端面側の端部は湾曲していない円筒状のハニカム成形体を得た。なお、上記糸で切断する際における上記糸の移動速度は、10cm/秒とした。 The obtained kneaded material was formed into a cylindrical honeycomb shape using an extrusion molding machine to obtain an extrusion molded body, and then one end of the extrusion molded body was threaded with a stainless steel (SUS) thread (thick 0.07 mm), and the other end with a sharp metal blade, the end on the upstream end face side of the partition wall is curved inside the cell in a plane perpendicular to the fluid flow direction. Thus, a cylindrical honeycomb formed body in which the end on the downstream end face side was not curved was obtained. The moving speed of the yarn when cutting with the yarn was 10 cm / second.
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて120℃で1時間乾燥し、その後、1350〜1450℃で6時間焼成してハニカム構造体を得た。 The obtained honeycomb formed body was dried at 120 ° C. for 1 hour using a hot air dryer, and then fired at 1350 to 1450 ° C. for 6 hours to obtain a honeycomb structure.
このハニカム構造体は、上流端面側の端部において、セル閉塞率が40%であり、湾曲部の形成範囲が2mmであり(即ち、湾曲部が、上流端面から2mmの範囲に形成されている)、厚さ割合が30%であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合(変形セルの数の割合)が70%であり、「輪郭線」の形状が「波線状」であった。また、このハニカム構造体は、隔壁の厚さ(隔壁の、流体の流れ方向の中間位置における厚さ)が120μmであり、セル密度が62セル/cm2であり、端面の直径が93mmであり、中心軸方向長さ(流体の流れ方向の長さ)が76mmであり、隔壁の平均細孔径が4μmであり、隔壁の気孔率が32%であった。 This honeycomb structure has a cell blockage rate of 40% at the end portion on the upstream end surface side, and the formation range of the curved portion is 2 mm (that is, the curved portion is formed within a range of 2 mm from the upstream end surface). ), The thickness ratio is 30%, the ratio of the number of deformed cells to the total number of cells (the ratio of the number of deformed cells) is 70%, and the shape of the “contour line” is “wavy” . The honeycomb structure has a partition wall thickness (thickness of the partition wall at a middle position in the fluid flow direction) of 120 μm, a cell density of 62 cells / cm 2 , and an end face diameter of 93 mm. The length in the central axis direction (length in the fluid flow direction) was 76 mm, the average pore diameter of the partition walls was 4 μm, and the porosity of the partition walls was 32%.
得られたハニカム構造体について、上記の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表1に示す。 With respect to the obtained honeycomb structure, “heating rate” and “strength” were evaluated by the above methods. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例21〜24、26、27、31、32、34、35、参考例20、25、28〜30、33)
セル閉塞率、湾曲部の形成範囲、変形セル数の割合、厚さ割合、及び輪郭線がそれぞれ表2に示すものとなるようにしたこと以外は、実施例19と同様にして、実施例及び参考例のハニカム構造体を作製した。作製した各ハニカム構造体について、実施例1と同様の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表2に示す。
( Examples 21-24, 26, 27, 31, 32, 34, 35, Reference Examples 20, 25, 28-30, 33 )
Cell closure rate, the formation range of the curved portion, the ratio of the number of variations cells, the thickness ratio, and except that the contour line is to respectively as shown in Table 2, in the same manner as in Example 19, Examples and A honeycomb structure of a reference example was produced. With respect to each manufactured honeycomb structure, “heating rate” and “strength” were evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.
(実施例36)
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、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
(Example 36)
Talc, kaolin, alumina, silica and the like were prepared at a predetermined blending ratio so as to be cordierite after firing, and an organic binder, a surfactant, and water were added to obtain a clay.
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、この押出成形体の両方の端部を、ステンレス鋼(SUS)製の糸(太さ0.07mm)で切断することによって、隔壁の上流端面側の端部及び下流端面側の端部が、流体の流れ方向に垂直な面においてセルの内側に湾曲している円筒状のハニカム成形体を得た。なお、上記糸で切断する際における上記糸の移動速度は、12cm/秒とした。 The obtained kneaded material was molded into a cylindrical honeycomb shape by using an extrusion molding machine to obtain an extrusion molded body, and then both ends of the extrusion molded body were made of stainless steel (SUS) thread (thick Is formed into a cylindrical honeycomb shape in which the end portion on the upstream end surface side and the end portion on the downstream end surface side of the partition wall are curved inward of the cell in a plane perpendicular to the fluid flow direction. Got the body. The moving speed of the yarn when cutting with the yarn was 12 cm / second.
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて120℃で1時間乾燥し、その後、1350〜1450℃で6時間焼成してハニカム構造体を得た。 The obtained honeycomb formed body was dried at 120 ° C. for 1 hour using a hot air dryer, and then fired at 1350 to 1450 ° C. for 6 hours to obtain a honeycomb structure.
このハニカム構造体は、上流端面側の端部において、セル閉塞率が40%であり、湾曲部の形成範囲が2mmであり(即ち、湾曲部が、上流端面から2mmの範囲に形成されている)、厚さ割合が30%であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合(変形セルの数の割合)が60%であり、「輪郭線」の形状が「波線状」であった。そして、下流端面側の端部において、セル閉塞率が40%であり、湾曲部の形成範囲が2mmであり(即ち、湾曲部が、下流端面から2mmの範囲に形成されている)、厚さ割合が30%であり、全セルの数に対する変形セルの数の割合(変形セルの数の割合)が60%であり、「輪郭線」の形状が「波線状」であった。また、このハニカム構造体は、隔壁の厚さ(隔壁の、流体の流れ方向の中間位置における厚さ)が120μmであり、セル密度が62セル/cm2であり、端面の直径が93mmであり、中心軸方向長さ(流体の流れ方向の長さ)が76mmであり、隔壁の平均細孔径が4μmであり、隔壁の気孔率が32%であった。 This honeycomb structure has a cell blockage rate of 40% at the end portion on the upstream end surface side, and the formation range of the curved portion is 2 mm (that is, the curved portion is formed within a range of 2 mm from the upstream end surface). ) The thickness ratio was 30%, the ratio of the number of deformed cells to the total number of cells (the ratio of the number of deformed cells) was 60%, and the shape of the “contour line” was “wavy line” . Then, at the end on the downstream end face side, the cell blocking rate is 40%, the formation range of the bending portion is 2 mm (that is, the bending portion is formed in the range of 2 mm from the downstream end face), and the thickness The ratio was 30%, the ratio of the number of deformed cells to the total number of cells (the ratio of the number of deformed cells) was 60%, and the shape of the “contour line” was “wavy line”. The honeycomb structure has a partition wall thickness (thickness of the partition wall at a middle position in the fluid flow direction) of 120 μm, a cell density of 62 cells / cm 2 , and an end face diameter of 93 mm. The length in the central axis direction (length in the fluid flow direction) was 76 mm, the average pore diameter of the partition walls was 4 μm, and the porosity of the partition walls was 32%.
得られたハニカム構造体について、上記の方法で、「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表2に示す。 With respect to the obtained honeycomb structure, “heating rate” and “strength” were evaluated by the above methods. The evaluation results are shown in Table 2.
(比較例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、有機バインダ、界面活性剤、水を加えて坏土を得た。
(Comparative Example 1)
Talc, kaolin, alumina, silica and the like were prepared at a predetermined blending ratio so as to be cordierite after firing, and an organic binder, a surfactant, and water were added to obtain a clay.
得られた坏土を押出成形機を用いて、円筒のハニカム形状に成形して押出成形体を得た後、鋭利な金属刃で両端部を切断して、隔壁が湾曲していない円筒状のハニカム成形体を得た。 The obtained clay was formed into a cylindrical honeycomb shape by using an extrusion molding machine to obtain an extrusion-molded body, and then both ends were cut with a sharp metal blade to form a cylindrical shape in which the partition walls were not curved. A honeycomb formed body was obtained.
得られたハニカム成形体を、熱風乾燥機を用いて120℃で1時間乾燥し、その後、1300〜1450℃で6時間焼成してハニカム構造体を得た。 The obtained honeycomb formed body was dried at 120 ° C. for 1 hour using a hot air dryer, and then fired at 1300 to 1450 ° C. for 6 hours to obtain a honeycomb structure.
作製したハニカム構造体について、実施例1と同様の方法で「昇温速度」及び「強度」を評価した。評価結果を表1に示す。 With respect to the manufactured honeycomb structure, “heating rate” and “strength” were evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
表1、表2から明らかなように、実施例に示すハニカム構造体は、比較例1のハニカム構造体に比べて、昇温速度が向上しており、ガソリンエンジンから排気される排ガスの浄化性能に優れた触媒コンバーターの担体として使用し得ることが確認できた。 As is clear from Tables 1 and 2, the honeycomb structure shown in the example has a higher temperature rise rate than the honeycomb structure of Comparative Example 1, and the purification performance of exhaust gas exhausted from the gasoline engine It can be confirmed that it can be used as a carrier of an excellent catalytic converter.
実施例5〜6では、厚さ割合(%)の値が小さいため、即ち、湾曲部の熱容量が十分に低いため、実施例3、4に比べて、昇温速度の評価が良好であった。 In Examples 5 to 6, since the value of the thickness ratio (%) is small, that is, the heat capacity of the curved portion is sufficiently low, the temperature rising rate was evaluated better than Examples 3 and 4. .
実施例1、3、4では、厚さ割合(%)の値が所定の範囲を満たすため、実施例5、6に比べて、強度(湾曲部の強度)の評価が良好であった。 In Examples 1 , 3, and 4, the value of the thickness ratio (%) satisfies a predetermined range, and thus the evaluation of strength (strength of the curved portion) was better than in Examples 5 and 6.
参考例2では、厚さ割合(%)の値が大き過ぎるため、即ち、湾曲部と湾曲していない部分との壁厚の差が小さいため、実施例4〜6に比べて「昇温速度」が十分に得られていない。 In Reference Example 2, the value of the thickness ratio (%) is too large, that is, the difference in wall thickness between the curved portion and the non-curved portion is small. "Is not enough.
本発明のハニカム構造体及び本発明の排ガス浄化装置は、ガソリンエンジンから排出される排ガスの浄化に好適に用いることができる。 The honeycomb structure of the present invention and the exhaust gas purification apparatus of the present invention can be suitably used for purification of exhaust gas discharged from a gasoline engine.
2:上流端面、3:下流端面、4:セル、4a:変形セル、5:隔壁、7:外周壁、8,18:開口部、10a:湾曲部、11a:湾曲した端部以外の部分、12:交差部、21:缶体、22:流入口、23:流出口、31:クッション材、32:留め具、100:ハニカム構造体、200:排ガス浄化装置、G1:排ガス、G2:浄化された排ガス。 2: upstream end face, 3: downstream end face, 4: cell, 4a: deformation cell, 5: partition wall, 7: outer peripheral wall, 8, 18: opening, 10a: curved part, 11a: part other than curved end part, 12: Crossing part, 21: Can body, 22: Inlet, 23: Outlet, 31: Cushion material, 32: Fastener, 100: Honeycomb structure, 200: Exhaust gas purification device, G1: Exhaust gas, G2: Purified Exhaust gas.
Claims (1)
前記上流端面側の端部を前記流体の流れ方向に垂直に切断した断面において、前記セルを区画形成する前記隔壁が湾曲しており、
湾曲した前記隔壁からなる湾曲部の壁厚は、前記湾曲部以外の部分の壁厚よりも薄く、
両端部以外の部分の前記隔壁は、湾曲していないか、または、前記上流端面側の端部の前記隔壁よりも湾曲の程度が小さいハニカム構造体であり、
前記複数のセルは、前記湾曲部が形成された側の端部を流体の流れ方向に垂直な平面に投影したときの投影図における一のセルの開口部の面積が、前記ハニカム構造体の中心軸方向の中間で前記ハニカム構造体を切断した断面における前記一のセルの開口部の面積に対して、10〜60%の大きさである変形セルを含み、全セルの数に対する前記変形セルの数の割合が、60%以上であり、
前記湾曲部の壁厚は、湾曲していない部分の壁厚を100%としたときに、10〜70%であり、
前記湾曲部は、前記湾曲部が形成された側の端面から5mmの範囲内に形成されているハニカム構造体。 Comprising a porous partition wall defining a plurality of cells that serve as fluid flow paths extending from the upstream end surface to the downstream end surface;
In the cross section obtained by cutting the end portion on the upstream end surface side perpendicularly to the fluid flow direction, the partition wall defining the cell is curved,
The wall thickness of the curved portion formed of the curved partition wall is thinner than the wall thickness of the portion other than the curved portion,
The partition walls of portions other than both end portions are not curved, or a honeycomb structure having a smaller degree of curvature than the partition walls at the end portion on the upstream end surface side ,
In the plurality of cells, the area of the opening of one cell in the projection when the end on the side where the curved portion is formed is projected onto a plane perpendicular to the fluid flow direction is the center of the honeycomb structure. A deformation cell having a size of 10 to 60% with respect to the area of the opening of the one cell in a cross section obtained by cutting the honeycomb structure in the middle in the axial direction, The percentage of the number is 60% or more,
The wall thickness of the curved portion is 10 to 70%, where the wall thickness of the non-curved portion is 100%,
The honeycomb structure, wherein the bending portion is formed within a range of 5 mm from an end surface on a side where the bending portion is formed .
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