JP2016055232A - Honeycomb filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハニカムフィルタに関する。 The present invention relates to a honeycomb filter.
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、すす等のパティキュレート(以下、PMもしくはすすともいう)が含まれており、近年、このPMが環境又は人体に害を及ぼすことが問題となっている。また、排ガス中には、CO、HC又はNOx等の有害なガス成分も含まれていることから、この有害なガス成分が環境又は人体に及ぼす影響についても懸念されている。 The exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine contains particulates such as soot (hereinafter also referred to as PM or soot), and in recent years, this PM has a problem that it causes harm to the environment or the human body. It has become. Further, since harmful gas components such as CO, HC or NOx are contained in the exhaust gas, there is a concern about the influence of the harmful gas components on the environment or the human body.
そこで、内燃機関と連結されることにより排ガス中のPMを捕集したり、排ガスに含まれるCO、HC又はNOx等の排ガス中の有害なガス成分を浄化したりする排ガス浄化装置として、コージェライトやSiC(炭化ケイ素)等の多孔質セラミックからなるハニカム構造のフィルタ(ハニカムフィルタ)が種々提案されている。 Therefore, cordierite is used as an exhaust gas purification device that collects PM in exhaust gas by being connected to an internal combustion engine and purifies harmful gas components in exhaust gas such as CO, HC, or NOx contained in the exhaust gas. Various filters (honeycomb filters) having a honeycomb structure made of a porous ceramic such as SiC or silicon carbide have been proposed.
また、内燃機関の燃費を改善し、圧力損失の上昇に起因する運転時のトラブル等をなくすために、初期の圧力損失が低いハニカムフィルタや、所定量のPMが堆積した際に圧力損失の上昇割合が低いハニカムフィルタが求められている。 Also, in order to improve the fuel efficiency of the internal combustion engine and eliminate problems during operation caused by the increase in pressure loss, the honeycomb filter with a low initial pressure loss and the increase in pressure loss when a predetermined amount of PM is deposited There is a need for a honeycomb filter with a low proportion.
圧力損失を低くするためには、開口率を高くすることが有効な手段である。しかし、開口率を高くしようとすると、セル隔壁の厚さを薄くせざるを得ず、その結果、ハニカム焼成体の強度を確保することが困難となる。
ハニカム焼成体において、圧力損失を低く抑えることと、強度を確保することとは相反する特性であり、これらの特性を同時に確保することは困難であった。
Increasing the aperture ratio is an effective means for reducing the pressure loss. However, when trying to increase the aperture ratio, the thickness of the cell partition walls must be reduced, and as a result, it becomes difficult to ensure the strength of the honeycomb fired body.
In a honeycomb fired body, keeping pressure loss low and securing strength are contradictory properties, and it has been difficult to secure these properties simultaneously.
このような問題を解決するために、特許文献1には、セル構造を改良したハニカムフィルタが開示されている。
In order to solve such a problem,
すなわち、特許文献1には、複数のセルがセル隔壁を隔てて長手方向に並設され、その外縁に外縁壁を有する多孔質セラミック部材が、接着材層を介して複数個接着されたハニカム構造体であって、上記多孔質セラミック部材の上記外縁壁の厚さは、上記セル隔壁の厚さよりも厚く、上記多孔質セラミック部材の最外周に位置するセルの少なくとも1つには、当該セルの角部の少なくとも1箇所に、当該角部を充填する充填体が設けられていることを特徴とするハニカム構造体が開示されている。
図8は、特許文献1に開示されたハニカム構造体を構成する多孔質セラミック部材の長手方向に垂直な断面図である。この断面において最外周に位置し、かつ、多孔質セラミック部材220の外縁壁223aと垂直に交わるセル隔壁により隔てられた方形のセル221aの角部に直角三角形状の充填物が設けられている。
特許文献1では、セル構造をこのようにすることで、多孔質セラミック部材の強度を確保しつつ、開口率を確保して圧力損失を低く保ち、クラック等の破損の発生を回避している。
That is,
FIG. 8 is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of the porous ceramic member constituting the honeycomb structure disclosed in
In
ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンに比べて排ガス温度が高く、PMの排出量が少ないという長所がある。
一方、ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンに比べて燃費が劣るという欠点がある。そのため、ガソリンエンジンから排出される排ガスを浄化することを考えた場合、排ガスを浄化するためのフィルタには、圧力損失が低いことが求められる。また、フィルタの温度が急激に上がると、熱膨張によりフィルタが破壊されやすくなるので、フィルタの温度が上がりすぎないように、適度な熱容量が求められる。
Gasoline engines have the advantages of higher exhaust gas temperatures and lower PM emissions than diesel engines.
On the other hand, gasoline engines have the drawback of inferior fuel efficiency compared to diesel engines. Therefore, when considering exhaust gas exhausted from a gasoline engine, a filter for purifying exhaust gas is required to have a low pressure loss. In addition, when the temperature of the filter rises rapidly, the filter is likely to be destroyed due to thermal expansion. Therefore, an appropriate heat capacity is required so that the temperature of the filter does not rise too much.
特許文献1に開示されたハニカム構造体を、ガソリンエンジンのような排ガス温度が高く、PMの排出量が少ない環境で使用すると、PMが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低くなりにくい。この初期の圧力損失を低くするためには、セル隔壁の厚さをより薄くすることが考えられるが、セル隔壁の厚さを薄くすると、熱容量が小さくなり、排ガスが流入した際にハニカムフィルタの温度が必要以上に高くなると考えられる。ハニカムフィルタの温度が必要以上に高くなると、ハニカムフィルタ自身が熱により破損したり、ハニカムフィルタに担持された触媒が失活することになる。また、セル隔壁の厚さを薄くするとハニカムフィルタの強度が低下し、破損しやすくなると考えられる。
すなわち、特許文献1に開示されたハニカム構造体はガソリンエンジン用のハニカムフィルタとして充分な性能を有しているとは言えなかった。
When the honeycomb structure disclosed in
That is, the honeycomb structure disclosed in
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、PMが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下を抑制することができるハニカムフィルタを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to sufficiently reduce pressure loss in an initial state where PM is not deposited, sufficiently strong, and to reduce heat capacity. It is to provide a honeycomb filter that can be suppressed.
上記課題を解決するために、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、セル隔壁を薄くし、ハニカムフィルタの外周側に配置されたセルの形状を所定の形状とすることで、PMが堆積していない初期の状態での圧力損失を充分に低く、熱容量を充分に高く、強度を充分に強くすることができることを見出し本発明を完成させた。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has made extensive studies, and as a result, PM is deposited by thinning the cell partition and setting the shape of the cells arranged on the outer peripheral side of the honeycomb filter to a predetermined shape. The present invention has been completed by finding that the pressure loss in the initial state is sufficiently low, the heat capacity is sufficiently high, and the strength can be sufficiently increased.
すなわち、本発明のハニカムフィルタは、一方の端部が封止されており排ガスの流路となる複数のセルと、上記セルを区画形成する多孔質のセル隔壁とを備えた複数のハニカム焼成体が接着材層を介して接着されることにより形成されているハニカムフィルタであって、上記ハニカム焼成体の構成材料はSiCであり、上記ハニカム焼成体は、上記ハニカムフィルタの外周に配置される外方ハニカム焼成体と、上記外方ハニカム焼成体の内側に配置される内方ハニカム焼成体とからなり、上記外方ハニカム焼成体は、上記外方ハニカム焼成体の最外周部に配置されるセルであり、かつ、上記ハニカムフィルタの外周部分に隣接するように配置される第1の外周セルと、上記外方ハニカム焼成体の最外周部に配置されるセルであり、かつ、上記第1のセルが配置される部分以外の部分に配置される第2の外周セルと、上記第1の外周セル及び上記第2の外周セルの内側に配置される内部セルとを有し、上記各内部セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形であり、上記第1の外周セル及び上記第2の外周セルは、上記セル隔壁及び上記ハニカム焼成体の外周を形成する外周壁から区画形成され、上記第1外周セルを区画形成する上記外周壁と接続する上記セル隔壁は、上記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有し、上記第1の外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、上記内部セルの断面形状である矩形から2つの角部が面取りされた形状であり、上記第1の外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の60〜80%であり、上記セル隔壁の厚さが0.210mm以下であり、上記内方ハニカム焼成体のセルの長手方向に垂直方向の断面形状は、前記内部セルの長手方向に垂直な断面形状である矩形と合同な形状であることを特徴とする。 That is, the honeycomb filter of the present invention includes a plurality of honeycomb fired bodies each provided with a plurality of cells sealed at one end and serving as exhaust gas flow paths, and porous cell partition walls that partition the cells. Is a honeycomb filter formed by being bonded through an adhesive layer, and the constituent material of the honeycomb fired body is SiC, and the honeycomb fired body is disposed on the outer periphery of the honeycomb filter. A honeycomb fired body and an inner honeycomb fired body disposed inside the outer honeycomb fired body, and the outer honeycomb fired body is disposed in an outermost peripheral portion of the outer honeycomb fired body. And the first outer peripheral cell disposed so as to be adjacent to the outer peripheral portion of the honeycomb filter, and the cell disposed in the outermost peripheral portion of the outer honeycomb fired body, and the above A second outer peripheral cell disposed in a portion other than a portion where one cell is disposed, and an inner cell disposed inside the first outer peripheral cell and the second outer peripheral cell, The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the internal cell is the same rectangle, and the first peripheral cell and the second peripheral cell are from the peripheral wall forming the outer periphery of the cell partition wall and the honeycomb fired body. The cell partition wall that is partitioned and connected to the outer peripheral wall that defines the first outer peripheral cell has a thick wall region in which the wall thickness gradually increases toward the outer peripheral wall. The cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction is a shape in which two corners are chamfered from the rectangle which is the cross-sectional shape of the internal cell, and the area of the cross-section perpendicular to the longitudinal direction of the first outer peripheral cell is Area of cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal cell 60-80%, the cell partition wall thickness is 0.210 mm or less, and the cross-sectional shape of the inner honeycomb fired body in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the cells is a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal cells. The shape is a congruent shape with a rectangular shape.
本発明のハニカムフィルタでは、ハニカム焼成体の構成材料がSiCである。SiCは、耐熱性に優れた材料である。このため、本発明のハニカムフィルタは、耐熱性に優れたハニカムフィルタとなる。 In the honeycomb filter of the present invention, the constituent material of the honeycomb fired body is SiC. SiC is a material excellent in heat resistance. For this reason, the honeycomb filter of the present invention is a honeycomb filter having excellent heat resistance.
本発明のハニカムフィルタでは、上記ハニカム焼成体は、上記ハニカムフィルタの外周に配置される外方ハニカム焼成体を含み、上記外方ハニカム焼成体は、上記外方ハニカム焼成体の最外周部に配置されるセルであり、かつ、上記ハニカムフィルタの外周部分に隣接するように配置される第1の外周セルと、上記外方ハニカム焼成体の最外周部に配置されるセルであり、かつ、上記第1のセルが配置される部分以外の部分に配置される第2の外周セルと、上記第1の外周セル及び上記第2の外周セルの内側に配置される内部セルとを有している。
さらに上記各内部セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形であり、上記第1の外周セル及び上記第2の外周セルは、上記セル隔壁及び上記ハニカム焼成体の外周を形成する外周壁から区画形成され、上記第1外周セルを区画形成する上記外周壁と接続する上記セル隔壁は、上記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有し、上記第1の外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、上記内部セルの断面形状である矩形から2つの角部が面取りされた形状である。
第1の外周セルが上記のような形状であると、ハニカムフィルタ全体の外枠部分の体積が大きくなる。そのため、本発明のハニカムフィルタは、後述するようにセル隔壁が薄いにもかかわらず、ハニカムフィルタ全体の外枠部分の体積が充分に大きいので、ハニカムフィルタ全体の外枠部分が外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカムフィルタ全体の外枠部分の体積が充分に大きいので、熱容量の低下を抑制することができる。
このことは以下のようにも説明できる。
ハニカムフィルタのSiCが存在している部分とSiCが存在していないセルの空間部分とを含む領域において、ハニカムフィルタを所定範囲で切り取り、上記所定範囲に含まれるハニカムフィルタの重量を、上記所定範囲の体積で割った値を、「見かけ密度」とすると、本発明のハニカムフィルタでは、ハニカムフィルタ全体の外枠部分の「見かけ密度」の値が大きくなる。そのため、本発明のハニカムフィルタは、後述するようにセル隔壁が薄いにもかかわらず、ハニカムフィルタ全体の外枠部分の「見かけの密度」が充分に大きいので、ハニカムフィルタ全体の外枠部分が外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカムフィルタ全体の外枠部分の「見かけ密度」が充分に大きいので、熱容量の低下を抑制することができる。従って、外部から急激に熱が加えられても外枠部分で熱を受け止めることができ、クラックの発生を防ぐことができる。
なお、本明細書において、「矩形から角部が面取りされた形状」とは、矩形から、矩形の角部を直線又は曲線で切り取った形状のことを意味する。
In the honeycomb filter of the present invention, the honeycomb fired body includes an outer honeycomb fired body disposed on an outer periphery of the honeycomb filter, and the outer honeycomb fired body is disposed on an outermost peripheral portion of the outer honeycomb fired body. A first outer peripheral cell disposed adjacent to the outer peripheral portion of the honeycomb filter, and a cell disposed in the outermost peripheral portion of the outer honeycomb fired body, and the above A second outer peripheral cell disposed in a portion other than the portion where the first cell is disposed; and an inner cell disposed inside the first outer peripheral cell and the second outer peripheral cell. .
Further, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of each internal cell is the same rectangle, and the first peripheral cell and the second peripheral cell form the outer periphery of the cell partition and the honeycomb fired body. The cell partition wall defined by the outer peripheral wall and connected to the outer peripheral wall defining the first outer peripheral cell has a thick wall region in which the wall thickness gradually increases toward the outer peripheral wall. The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the peripheral cell is a shape in which two corners are chamfered from the rectangle which is the cross-sectional shape of the internal cell.
When the first outer peripheral cell has the shape as described above, the volume of the outer frame portion of the entire honeycomb filter is increased. For this reason, the honeycomb filter of the present invention has a sufficiently large volume of the outer frame portion of the entire honeycomb filter, although the cell partition wall is thin as will be described later. It has a sufficiently high strength. Moreover, since the volume of the outer frame part of the whole honeycomb filter is sufficiently large, it is possible to suppress a decrease in heat capacity.
This can also be explained as follows.
The honeycomb filter is cut out in a predetermined range in a region including the portion of the honeycomb filter where SiC is present and the space portion of the cell where SiC is not present, and the weight of the honeycomb filter included in the predetermined range is set to the predetermined range. Assuming that the value obtained by dividing by the volume is “apparent density”, in the honeycomb filter of the present invention, the value of “apparent density” of the outer frame portion of the entire honeycomb filter becomes large. Therefore, the honeycomb filter of the present invention has a sufficiently large “apparent density” of the outer frame portion of the entire honeycomb filter, although the cell partition wall is thin as will be described later. Sufficiently high strength against impact from Moreover, since the “apparent density” of the outer frame portion of the entire honeycomb filter is sufficiently large, it is possible to suppress a decrease in heat capacity. Therefore, even when heat is suddenly applied from the outside, the heat can be received at the outer frame portion, and the occurrence of cracks can be prevented.
In the present specification, “a shape in which corners are chamfered from a rectangle” means a shape in which corners of a rectangle are cut out from a rectangle by a straight line or a curve.
本発明のハニカムフィルタでは、上記第1の外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の60〜80%である。
上記面積の割合が60%未満であると、第1の外周セルの開口部の面積が小さくなり排ガスの流路が狭くなり、排ガスがセル隔壁を通過する際のガス通過抵抗が大きくなるので、圧力損失が大きくなる。
上記面積の割合が80%を超えると、ハニカムフィルタの外枠部分のSiCが占める割合が低くなるので、上記の効果が得られにくい。
In the honeycomb filter of the present invention, the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first peripheral cell is 60 to 80% of the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal cell.
When the ratio of the area is less than 60%, the area of the opening of the first outer peripheral cell is reduced, the exhaust gas flow path is narrowed, and the gas passage resistance when the exhaust gas passes through the cell partition wall is increased. Pressure loss increases.
If the proportion of the area exceeds 80%, the proportion of SiC in the outer frame portion of the honeycomb filter becomes low, so that the above effect is difficult to obtain.
本発明のハニカム焼成体では、上記セル隔壁の厚さが0.210mm以下である。セル隔壁の厚さが上記範囲内であると、セル隔壁の厚さが充分に薄いのでPMが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低くなる。また、PMが堆積した際も圧力損失の上昇を抑えることができる。
セル隔壁の厚さが、0.210mmを超えると、セル隔壁の厚さが厚すぎるので、排ガスがセル隔壁を通過する際の抵抗が大きくなり、その結果圧力損失が大きくなる。
In the honeycomb fired body of the present invention, the thickness of the cell partition wall is 0.210 mm or less. When the cell partition wall thickness is within the above range, the cell partition wall thickness is sufficiently thin, so that the pressure loss in the initial state where PM is not deposited is sufficiently low. Further, an increase in pressure loss can be suppressed even when PM is deposited.
When the thickness of the cell partition wall exceeds 0.210 mm, the cell partition wall is too thick, so that the resistance when the exhaust gas passes through the cell partition wall increases, and as a result, the pressure loss increases.
本発明のハニカムフィルタは、上記内方ハニカム焼成体のセルの長手方向に垂直方向の断面形状は、上記内部セルの長手方向に垂直な断面形状である矩形と同一の形状である。
内方ハニカム焼成体のセルが上記形状であると、内方ハニカム焼成体の開口率は、外方ハニカム焼成体の開口率よりも高くなる。そのため、このようなハニカムフィルタでは、圧力損失を低く抑えることができる。
In the honeycomb filter of the present invention, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the cells of the inner honeycomb fired body is the same as the rectangle which is the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the internal cells.
When the cells of the inner honeycomb fired body have the above shape, the aperture ratio of the inner honeycomb fired body is higher than the aperture ratio of the outer honeycomb fired body. Therefore, in such a honeycomb filter, pressure loss can be suppressed low.
本発明のハニカムフィルタでは、上記第1の外周セルを形成する上記外周壁の厚さの最小値は、上記セル隔壁の厚さよりも厚いことが望ましい。
第1の外周セルを形成する外周壁の厚さの最小値が、セル隔壁の厚さよりも厚いと、ハニカムフィルタ全体の外枠部分が厚くなる。そのため、上記のようにセル隔壁が薄いにもかかわらず、ハニカムフィルタ全体の外枠部分が外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、ハニカムフィルタ全体の外枠部分が厚いので、熱容量の低下を抑制することができる。
In the honeycomb filter of the present invention, it is desirable that the minimum value of the thickness of the outer peripheral wall forming the first peripheral cell is thicker than the thickness of the cell partition wall.
When the minimum value of the thickness of the outer peripheral wall forming the first outer peripheral cell is larger than the thickness of the cell partition wall, the outer frame portion of the entire honeycomb filter becomes thicker. Therefore, although the cell partition is thin as described above, the outer frame portion of the entire honeycomb filter has a sufficiently high strength against impacts from the outside. Further, since the outer frame portion of the entire honeycomb filter is thick, it is possible to suppress a decrease in heat capacity.
本発明のハニカムフィルタでは、上記第1の外周セルを形成する上記外周壁の厚さの最小値は、上記セル隔壁の厚さの1.5〜3倍であることが望ましい。
上記構成の本発明のハニカムフィルタでは、第1の外周セルを形成する外周壁の厚さの最小値が、セル隔壁の厚さよりも厚いことの効果が好適に発揮される。
In the honeycomb filter of the present invention, it is desirable that the minimum value of the thickness of the outer peripheral wall forming the first outer peripheral cell is 1.5 to 3 times the thickness of the cell partition wall.
In the honeycomb filter of the present invention having the above configuration, the effect that the minimum value of the thickness of the outer peripheral wall forming the first outer peripheral cell is thicker than the thickness of the cell partition wall is suitably exhibited.
本発明のハニカムフィルタでは、全ての上記第2外周セルを区画形成する上記外周壁と接続する前記セル隔壁は、上記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有し、上記第2の外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、上記内部セルの断面形状である矩形から2つの角部が面取りされた形状であり、上記第2の外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、上記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の60〜80%であってもよい。
第2の外周セルが上記形状であると、外方ハニカム焼成体の外周壁全体の体積が大きくなる。そのため、外方ハニカム焼成体は、セル隔壁が薄いにもかかわらず、外周壁の体積が充分に大きいので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、外方ハニカム焼成体の外周壁の体積が大きいので、本発明のハニカムフィルタでは熱容量の低下を抑制することができる。
In the honeycomb filter of the present invention, the cell partition wall connected to the outer peripheral wall that partitions and forms all the second outer peripheral cells has a thick wall region in which the wall thickness gradually increases toward the outer peripheral wall. The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the outer
When the second outer peripheral cell has the above shape, the volume of the entire outer peripheral wall of the outer honeycomb fired body is increased. Therefore, the outer honeycomb fired body has a sufficiently high strength against an external impact or the like because the volume of the outer peripheral wall is sufficiently large even though the cell partition walls are thin. Moreover, since the volume of the outer peripheral wall of the outer honeycomb fired body is large, a decrease in heat capacity can be suppressed in the honeycomb filter of the present invention.
本発明のハニカムフィルタでは、隣り合う2つの上記外方ハニカム焼成体において、一方の外方ハニカム焼成体に配置された上記第2の外周セルのうち、他方の外方ハニカム焼成体と対面する上記第2の外周セルを区画形成する上記外周壁と接続する上記セル隔壁は、上記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有し、当該上記第2外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、上記内部セルの断面形状である矩形から2つの角部が面取りされた形状であり、上記他方の外方ハニカム焼成体に配置された上記第2の外周セルのうち、上記一方の外方ハニカム焼成体と対面する上記第2の外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、上記内部セルの長手方向に垂直な断面形状である矩形と合同な形状であり、上記一方の外方ハニカム焼成体に配置された上記第2の外周セルのうち、上記他方の外方ハニカム焼成体と対面する上記第2の外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積は、上記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の60〜80%であってもよい。
隣り合う2つの外方ハニカム焼成体において、もし、対面する外方ハニカム焼成体の第2の外方セルの長手方向に垂直方向の断面形状が、両方とも上記内部セルの長手方向に垂直な断面形状である矩形から2つの角部が面取りされた形状である場合には、外周壁の体積が大きくなる。両方の外周壁の体積を大きくすると、圧力損失が大きくなることもある。また、隣り合う2つの外方ハニカム焼成体において、もし、対面する外方ハニカム焼成体の外周壁に上記内部セルと同じ形状のセルを配置し、対面する外方ハニカム焼成体の外周壁の体積を両方とも大きくしない場合には、外枠部分が、外部からの衝撃に対し強度が充分になりにくくなる。また、熱容量が小さくなりやすくなる。
しかし、上記構成のハニカムフィルタでは、隣り合う2つの外方ハニカム焼成体において、対面する一方の外方ハニカム焼成体の外周壁の体積が大きくなっており、他方の外方ハニカム焼成体の外周壁の体積は大きくなっていない。そのため、圧力損失の増加と熱容量の減少とのバランスをとることができ、圧力損失が大きくなることを抑制し、かつ、熱容量が小さくなることを抑制することができる。
In the honeycomb filter of the present invention, in the two adjacent outer honeycomb fired bodies, the second outer peripheral cells arranged in one outer honeycomb fired body face the other outer honeycomb fired body. The cell partition wall connected to the outer peripheral wall defining the second outer peripheral cell has a thick wall region where the wall thickness gradually increases toward the outer peripheral wall, and is perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral cell. The cross-sectional shape in the direction is a shape in which two corners are chamfered from a rectangle which is the cross-sectional shape of the internal cell, and among the second peripheral cells arranged in the other outer honeycomb fired body, The cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral cell facing one outer honeycomb fired body is congruent with the rectangle that is the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the internal cell, Outside honeycomb firing Of the second outer peripheral cells arranged on the body, the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral cell facing the other outer honeycomb fired body is the longitudinal direction of the inner cell. It may be 60 to 80% of the area of the cross section in the vertical direction.
In two adjacent outer honeycomb fired bodies, if the facing outer honeycomb fired bodies face each other, the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the second outer cell, both of which are perpendicular to the longitudinal direction of the inner cell When the shape is a shape in which two corners are chamfered from a rectangle, the volume of the outer peripheral wall increases. Increasing the volume of both outer peripheral walls may increase the pressure loss. Further, in the two adjacent outer honeycomb fired bodies, if the cells having the same shape as the inner cells are arranged on the outer peripheral wall of the facing outer honeycomb fired body, the volume of the outer peripheral wall of the facing outer honeycomb fired body When both are not increased, the outer frame portion is less likely to have sufficient strength against external impacts. In addition, the heat capacity tends to be small.
However, in the honeycomb filter having the above configuration, the volume of the outer peripheral wall of one of the adjacent outer honeycomb fired bodies is large in the two adjacent outer honeycomb fired bodies, and the outer peripheral wall of the other outer honeycomb fired body The volume of is not large. Therefore, an increase in pressure loss and a decrease in heat capacity can be balanced, and an increase in pressure loss can be suppressed, and a decrease in heat capacity can be suppressed.
本発明のハニカムフィルタは、4個の上記内方ハニカム焼成体と、12個の上記外方ハニカム焼成体とからなり、上記4個の内方ハニカム焼成体の長手方向に垂直方向の断面形状は正方形であり、上記12個の外方ハニカム焼成体と、上記4個の内方ハニカム焼成体とを組み合わせると円柱となることが望ましい。
ハニカムフィルタがこのような形状であると、容易にハニカムフィルタを組立てることができるので、生産性に優れる。
なお、内方ハニカム焼成体の長手方向に垂直方向の断面形状は一辺が30〜60mmの正方形であることが望ましく、ハニカムフィルタは底面の直径が90〜240mmの円柱となることが望ましい。
The honeycomb filter of the present invention includes four inner honeycomb fired bodies and twelve outer honeycomb fired bodies, and the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the four inner honeycomb fired bodies is It is a square, and it is desirable that the 12 outer honeycomb fired bodies and the 4 inner honeycomb fired bodies be combined to form a cylinder.
When the honeycomb filter has such a shape, since the honeycomb filter can be easily assembled, the productivity is excellent.
The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the inner honeycomb fired body is preferably a square having a side of 30 to 60 mm, and the honeycomb filter is preferably a cylinder having a bottom diameter of 90 to 240 mm.
本発明のハニカムフィルタはガソリンエンジンからの排ガスを浄化するために用いられることが望ましい。
上記の通り、本発明のハニカムフィルタは、PMが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下が抑制されている。そのため、本発明のハニカムフィルタは、ガソリンエンジンにおいて排ガスを浄化するために好適に用いることができる。
The honeycomb filter of the present invention is desirably used for purifying exhaust gas from a gasoline engine.
As described above, the honeycomb filter of the present invention has a sufficiently low pressure loss in an initial state where PM is not deposited, a sufficiently high strength, and a reduction in heat capacity is suppressed. Therefore, the honeycomb filter of the present invention can be suitably used for purifying exhaust gas in a gasoline engine.
以下、本発明のハニカムフィルタについて具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。 Hereinafter, the honeycomb filter of the present invention will be specifically described. However, the present invention is not limited to the following description, and can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the present invention.
本発明のハニカムフィルタについて図面を参照しながら説明する。
図1(a)は、本発明のハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。図1(b)は、図1(a)のA−A線断面図である。
図1(a)及び(b)に示すように、本発明のハニカムフィルタの一例であるハニカムフィルタ1は、一方の端部が封止材11により封止されており排ガスの流路となる複数のセル20と、セル20を区画形成する多孔質のセル隔壁30とを備えた複数のハニカム焼成体10が接着材層14を介して接着されることにより形成されているハニカムフィルタである。
ハニカム焼成体10は、ハニカムフィルタ1の最外周に配置される2種類の外方ハニカム焼成体10a及び10bと、外方ハニカム焼成体10aの内側に配置される内方ハニカム焼成体10cとからなっている。
内方ハニカム焼成体10cの外形は角柱状であり、外方ハニカム焼成体10a及び10bの外形は、内方ハニカム焼成体10cの一部が切り取られた形状である。ハニカムフィルタ1では、8つの外方ハニカム焼成体10aと、4つの外方ハニカム焼成体10bと、これらの内側に配置される4つの内方ハニカム焼成体10cが組み合わせられており、その外形は円柱状である。
ハニカムフィルタ1の大きさは、特に限定されないが、底面の直径が90〜240mmの円柱状であることが望ましい。
The honeycomb filter of the present invention will be described with reference to the drawings.
Fig.1 (a) is a perspective view which shows typically an example of the honeycomb filter of this invention. FIG.1 (b) is the sectional view on the AA line of Fig.1 (a).
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), a
The honeycomb fired
The outer shape of the inner honeycomb fired
Although the magnitude | size of the honey-
外方ハニカム焼成体10aは、第1の外周セル21aと第2の外周セル24aと内部セル22aとを含んでいる。
外方ハニカム焼成体10aにおける各セルの配置は以下の通りである。
第1の外周セル21aは、外方ハニカム焼成体10aの最外周部に配置されるセルであり、かつ、ハニカムフィルタ1の最外周部分2に隣接するように配置されるセルである。
第2の外周セル24aは、外方ハニカム焼成体10aの最外周部に配置されるセルであり、かつ、第1のセル外周21aが配置される部分以外の部分に配置されるセルである。
内部セル22aは、第1の外周セル21a及び第2の外周セル24aの内側に配置される内部セルである。
同様に、外方ハニカム焼成体10bは、第1の外周セル21bと、第2の外周セル24bと、内部セル22bとを含んでいる。
また、内方ハニカム焼成体10cは、内方ハニカム焼成体セル20cを含んでいる。
The outer honeycomb fired
The arrangement of each cell in the outer honeycomb fired
The first outer
The second outer
The
Similarly, the outer honeycomb fired
Further, the inner honeycomb fired
各内部セル22aの長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形である。
また、第1の外周セル21a及び第2の外周セル24aの長手方向に垂直方向の断面形状は、内部セル22aの断面形状である矩形から2つの角部が面取りされた形状である。
各セルの断面形状について、詳しくは後述する。
The cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of each
Further, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first outer
Details of the cross-sectional shape of each cell will be described later.
ハニカムフィルタ1では、外方ハニカム焼成体10a及び10b、並びに、内方ハニカム焼成体10cの構成材料はSiCである。SiCは、耐熱性に優れた材料である。このため、外方ハニカム焼成体10a及び10b、並びに、内方ハニカム焼成体10cは、耐熱性に優れたハニカム焼成体となる。また、これらから構成されるハニカムフィルタ1も耐熱性に優れたハニカムフィルタとなる。
In the
外方ハニカム焼成体10a、外方ハニカム焼成体10b及び内方ハニカム焼成体10cでは、セル密度が、15.5〜62個/cm2(100〜400cpsi)の範囲であることが望ましく、31〜46.5個/cm2(200〜300cpsi)の範囲であることがより望ましい。
In the outer honeycomb fired
上記の構成を有するハニカム焼成体10を排ガスが通過する場合について、図1(b)を参照して以下に説明する。
図1(b)に示すように、内燃機関から排出され、ハニカム焼成体10に流入した排ガス(図1(b)中、排ガスをGで示し、排ガスの流れを矢印で示す)は、ハニカム焼成体10の排ガス流入側端面16に開口した一のセル20に流入し、セル20を隔てるセル隔壁30を通過する。この際、排ガス中のPMがセル隔壁30で捕集され、排ガスが浄化されることとなる。浄化された排ガスは、排ガス流出側端面17に開口した他のセル20から流出し、外部に排出される。
A case where the exhaust gas passes through the honeycomb fired
As shown in FIG. 1 (b), the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and flowing into the honeycomb fired body 10 (in FIG. 1 (b), the exhaust gas is indicated by G and the flow of the exhaust gas is indicated by arrows) is the honeycomb firing. It flows into one
次に、各ハニカム焼成体におけるセルの形状、配置等について図面を用いて説明する。
図2(a)〜(c)は、本発明のハニカムフィルタを構成する各ハニカム焼成体の長手方向に垂直方向の断面の一例を模式的に示す断面図である。
Next, the shape and arrangement of cells in each honeycomb fired body will be described with reference to the drawings.
Fig.2 (a)-(c) is sectional drawing which shows typically an example of a cross section perpendicular | vertical to the longitudinal direction of each honeycomb fired body which comprises the honeycomb filter of this invention.
まず、外方ハニカム焼成体10aについて説明する。
図2(a)に示すように、外方ハニカム焼成体10aの断面形状の輪郭は、正方形から一部を曲線で切り取った形状であり、3本の線分と、1本の曲線からなる。各線分はそれぞれ直角を形成している。曲線はハニカムフィルタ1の最外周部分2を形成することになる。
外方ハニカム焼成体10aでは、外方ハニカム焼成体10aの最外周部12aであり、かつ、ハニカムフィルタ1の最外周部分2に隣接する部分には、第1の外周セル21aが配置されている。また、上記第1の外周セル21aが配置される部分以外の最外周部12aには、第2の外周セル24aが配置されている。そして、第1の外周セル21a及び第2の外周セル24aの内側には、内部セル22aが配置されている。さらに、外方ハニカム焼成体10aの角部13aには、角部セル23aが配置されている。
なお、「外方ハニカム焼成体の角部」とは、外方ハニカム焼成体の各線分が形成する直角近傍の部分のことをいう。
また、本明細書において、「外方ハニカム焼成体の角部」は、「外方ハニカム焼成体の最外周部」に含まれない。すなわち、第1の外周セル21a及び第2の外周セル24aに角部セル23aは含まれない。
内部セル22aはセル隔壁30aにより区画形成されており、第1の外周セル21a、第2の外周セル24a及び角部セル23aは、セル隔壁30a及び外方ハニカム焼成体10aの外周を形成する外周壁32aによりそれぞれ区画形成されている。
First, the outer honeycomb fired
As shown in FIG. 2A, the outline of the cross-sectional shape of the outer honeycomb fired
In the outer honeycomb fired
The “corner portion of the outer honeycomb fired body” refers to a portion in the vicinity of a right angle formed by each line segment of the outer honeycomb fired body.
Further, in the present specification, “the corner portion of the outer honeycomb fired body” is not included in “the outermost peripheral portion of the outer honeycomb fired body”. That is, the
The
外方ハニカム焼成体10aでは、セル隔壁30aの厚さは0.210mm以下である。また、セル隔壁30aの厚さは0.075〜0.160mmであることが望ましい。
セル隔壁30aの厚さが0.210mm以下であると、セル隔壁30aの厚さが充分に薄いのでPMが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低くなる。また、PMが堆積した際も圧力損失の上昇を抑えることができる。
セル隔壁30aの厚さが、0.210mmを超えると、セル隔壁30aの厚さが厚すぎるので、排ガスがセル隔壁30aを通過する際の抵抗が大きくなり、その結果圧力損失が大きくなる。
In the outer honeycomb fired
When the thickness of the
When the thickness of the
外方ハニカム焼成体10aでは、セル隔壁30aの気孔率は、40〜65%であることが望ましい。
セル隔壁30aの気孔率が40〜65%である場合、セル隔壁30aは、排ガス中のPMを良好に捕集することができ、かつ、セル隔壁30aに起因する圧力損失の上昇を抑制することができる。従って、初期の圧力損失が低く、PMを堆積しても圧力損失が上昇しにくい外方ハニカム焼成体10aとなる。
セル隔壁30aの気孔率が40%未満では、セル隔壁30aの気孔の割合が小さすぎるため、排ガスがセル隔壁30aを通過しにくくなり、排ガスがセル隔壁30aを通過する際の圧力損失が大きくなる。一方、セル隔壁30aの気孔率が65%を超えると、セル隔壁30aの機械的強度が低くなり、再生時等において、クラックが発生し易くなる。
In the outer honeycomb fired
When the porosity of the
If the porosity of the
外方ハニカム焼成体10aでは、セル隔壁30aに含まれる気孔の平均気孔径は、8〜25μmであることが望ましい。
上記構成のハニカムフィルタ1では、圧力損失の増加を抑制しながら、高い捕集効率でPMを捕集することができる。
セル隔壁30aに含まれる気孔の平均気孔径が8μm未満であると、気孔が小さすぎるため、排ガスがセル隔壁30aを透過する際の圧力損失が大きくなる。一方、セル隔壁30aに含まれる気孔の平均気孔径が25μmを超えると、気孔径が大きくなりすぎるので、PMの捕集効率が低下してしまう。
In the outer honeycomb fired
In the
If the average pore diameter of the pores contained in the
なお、気孔率及び平均気孔径は、水銀圧入法により測定することができる。 The porosity and average pore diameter can be measured by mercury porosimetry.
外方ハニカム焼成体10aでは、外周壁32aの厚さは特に限定されないが、外周壁32aの厚さの最小値は、セル隔壁30aの厚さよりも厚いことが望ましく、外周壁32aの厚さの最小値は、セル隔壁30aの厚さの1.5〜3倍であることがより望ましく、2〜3倍であることがさらに望ましい。
外周壁32aの厚さの最小値が、セル隔壁30aの厚さよりも厚いと、セル隔壁30aが薄いにもかかわらず、外周壁32aが充分な厚さを有しているので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、外方ハニカム焼成体10aの外周壁32aが厚いので、セル隔壁30aを薄くすることに伴う熱容量の低下を抑制することができる。
In the outer honeycomb fired
If the minimum value of the thickness of the outer
外方ハニカム焼成体10aでは、外周壁32aの気孔率は、40〜65%であることが望ましい。
外周壁32aの気孔率が上記範囲であることが望ましい理由は、セル隔壁30aの気孔率が上記範囲であると望ましい理由と同じである。
In the outer honeycomb fired
The reason why the porosity of the outer
外方ハニカム焼成体10aでは、外周壁32aに含まれる気孔の平均気孔径は、8〜25μmであることが望ましい。
外周壁32aに含まれる気孔の平均気孔径が上記範囲であることが望ましい理由は、セル隔壁30aに含まれる気孔の平均気孔径が上記範囲であると望ましい理由と同じである。
In the outer honeycomb fired
The reason why the average pore diameter of the pores included in the outer
図2(a)に示すように、各内部セル22aの長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形αである。
第1の外周セル21a及び第2の外周セル24aの長手方向に垂直な断面の形状は、内部セル22aの断面形状である矩形αから2つの角部が面取りされた形状である。
また、外周壁32aと接するセル隔壁30aは、外周壁32aに向かって徐々に増す厚壁領域31aを有している。
すなわち、第1の外周セル21a及び第2の外周セル24aの長手方向に垂直方向の断面形状において、矩形αから2つの角部が面取りされた部分には、厚壁領域31aが形成されている。
なお、「矩形から角部が面取りされた形状」とは、矩形から、矩形の角部を直線又は曲線で切り取った形状のことを意味する。
As shown in FIG. 2A, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of each
The shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first outer
The
That is, in the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the first outer
Note that “a shape in which a corner portion is chamfered from a rectangle” means a shape in which a corner portion of the rectangle is cut from a rectangle by a straight line or a curve.
外方ハニカム焼成体10aでは、矩形αは正方形であることが望ましい。
In the outer honeycomb fired
第1の外周セル21aの長手方向に垂直方向の断面形状は、図3(a)〜(e)に示すような形状であってもよい。
図3(a)〜(e)は、本発明のハニカム焼成体における第1の外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
図3(a)は、矩形αの隣り合う2つの角部が2つの線分A及びBにより、それぞれ切り取られた6角形である第1の外周セル21a1の断面形状を示している。線分A及びBは直接接しておらず、線分A及びBを延長すると矩形αの外側でこれらが交わることになる。また、切り取られた2つの角部の間にある矩形αの辺の一部は、上記6角形の一辺を形成している。
図3(b)は、矩形αの隣り合う2つの角部が2つの線分C及びDにより、それぞれ切り取られた5角形である第1の外周セル21a2の断面形状を示している。線分Cと線分Dとは矩形αを形成する辺において交差している。なお、線分Cと線分Dとは矩形αの内部で交差していてもよい。すなわち、切り取られる2つの角部の間には、上記5角形を構成する辺が存在していない。
図3(c)は、矩形αの隣り合う2つの角部のうち一方の角部が線分E及びFにより切り取られ、もう一方の角部が線分G及びHにより切り取られた8角形である第1の外周セル21a3の断面形状を示している。線分Eと線分Fとは、矩形αの内部で互い交差している。さらに、線分Gと線分Hとも、矩形αの内部で互い交差している。また、切り取られた2つの角部の間にある矩形αの辺の一部は、上記8角形の一辺を形成している。
図3(d)は、矩形αの隣り合う2つの角部が2つの曲線A´及びB´により、それぞれ切り取られた第1の外周セル21a4の断面形状を示している。曲線A´及びB´は、矩形αの角部がR面取りされるように線分A及びBを折り曲げた曲線である。切り取られた2つの角部の間にある矩形αの辺の一部は、第1の外周セル21a4の断面形状の輪郭を形成している。
図3(e)は、矩形αの隣り合う2つの角部が2つの曲線C´及びD´により、それぞれ切り取られた第1の外周セル21a5の断面形状を示している。曲線C´及びD´は、矩形αの角部がR面取りされるように線分C及びDを折り曲げた曲線である。曲線C´と曲線D´とは、矩形を形成する辺において交差している。なお、曲線C´と曲線D´とは、矩形αの内部で交差していてもよい。
外方ハニカム焼成体10aでは、図3(a)〜(e)において矩形αの角部が切り取られた部分(すなわち、破線と実線で囲まれた部分)には、厚壁領域31aが形成されている。
なお、第1の外周セル21aの長手方向に垂直方向の断面形状は上記形状に限られず、矩形αから2つの角部が面取りされた別の形状であってもよい。
また、第1の外周セル21a1〜21a5において角部が切り取られた部分の面積(すなわち厚壁領域31aの面積)は、矩形αの20〜40%である。
The cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the first outer
Fig.3 (a)-(e) is sectional drawing which shows typically an example of the cross-sectional shape of the orthogonal | vertical direction to the longitudinal direction of the 1st outer periphery cell in the honeycomb calcination object of the present invention.
FIG. 3A shows a cross-sectional shape of the first outer
FIG. 3B shows a cross-sectional shape of the first outer
FIG. 3C is an octagon in which one of the two adjacent corners of the rectangle α is cut off by line segments E and F, and the other corner is cut off by line segments G and H. The cross-sectional shape of a certain first outer
FIG. 3D shows a cross-sectional shape of the first outer
FIG. 3E shows a cross-sectional shape of the first outer
In the outer honeycomb fired
In addition, the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the first outer
The area of the first
第1の外周セル21aの長手方向に垂直方向の断面形状が上記のような形状であり、厚壁領域31aが形成されていると、外方ハニカム焼成体10aの外周壁32a近傍の体積が大きくなる。
そのため、外方ハニカム焼成体10aは、セル隔壁30aが薄いにもかかわらず、外周壁32a近傍の体積が充分に大きいので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、外周壁32a近傍の体積が大きいので、外方ハニカム焼成体10aでは熱容量の低下を抑制することができる。そのため、外方ハニカム焼成体10aが急激に加熱されたとしても外周壁32aにより熱を受け止めることができ、クラックの発生を抑制できる。
When the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the first outer
Therefore, the outer honeycomb fired
このことは以下のようにも説明できる。
外方ハニカム焼成体10aのSiCが存在している部分とSiCが存在していないセルの空間部分とを含む領域において、外方ハニカム焼成体10aを所定範囲で切り取り、所定範囲に含まれる外方ハニカム焼成体10aの重量を、所定範囲の体積で割った値を、「見かけ密度」とすると、外方ハニカム焼成体10aでは、外方ハニカム焼成体10aの最外周部12aの方が、外方ハニカム焼成体10aの内側部分よりも「見かけ密度」の値が大きくなる。
そのため、外方ハニカム焼成体10aでは、外方ハニカム焼成体10aの最外周部12aの熱容量が相対的に高い。従って、外部から急激に熱が加えられても最外周部12aで熱を受け止めることができ、クラックの発生を防ぐことができる。
また、外方ハニカム焼成体10aの最外周部12aの「見かけ密度」が高いと、セル隔壁30aが薄いにもかかわらず、外枠が機械的に頑丈な構造となるので外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。
This can also be explained as follows.
The outer honeycomb fired
Therefore, in the outer honeycomb fired
In addition, when the “apparent density” of the outermost
外方ハニカム焼成体10aでは、第1の外周セル21aの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セル22aの長手方向に垂直方向の断面の面積の60〜80%である。
上記面積の割合が60%未満であると、第1の外周セル21aの開口部の面積が小さくなり排ガスの流路が狭くなり、排ガスがセル隔壁30aを通過する際のガス通過抵抗が大きくなるので、圧力損失が大きくなる。
また、上記面積の割合が80%を超えると、外方ハニカム焼成体10aの最外周部の見かけ密度の値が低くなるので、外方ハニカム焼成体10aの外周壁32aが厚くなっていることの効果が得られにくい。
In the outer honeycomb fired
When the ratio of the area is less than 60%, the area of the opening of the first outer
Further, if the area ratio exceeds 80%, the value of the apparent density of the outermost peripheral portion of the outer honeycomb fired
なお、各セルの長手方向に垂直方向の断面の面積は以下の方法により求めることができる。
まず、ハニカム焼成体10を長手方向に垂直方向に切断する。次に、ハニカム焼成体10の長手方向に垂直方向の断面のSEM画像を撮影する。
撮影したSEM画像を2値化してセル隔壁30、外周壁32等の骨格部分と、各セル等の空間部分とを識別する。そして、SEM画像において各セルの空間部分と識別された部分の面積を各セルの面積とする。
In addition, the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of each cell can be obtained by the following method.
First, the honeycomb fired
The photographed SEM image is binarized to identify the skeleton parts such as the
なお、図2(a)において、第2の外周セル24aの長手方向に垂直方向の断面形状は、矩形αから2つの角部が面取りされた形状であるが、本発明のハニカムフィルタでは、第2の外周セル24aの断面形状は特に限定されない。全ての第2の外周セル24aの長手方向に垂直方向の断面形状が、上記第1の外周セル21a1〜21a5と同じ形状であってもよく、矩形αと合同な形状であってもよい。
また、第2の外周セル24aの長手方向に垂直方向の断面の面積が、内部セル22aの長手方向に垂直方向の断面の面積の60〜80%であることが望ましい。
In FIG. 2 (a), the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the second
The area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second outer
次に、外方ハニカム焼成体10aの角部13aに配置される角部セル23aの形状について説明する。
角部セル23aの長手方向に垂直方向の断面形状は、特に限定されないが、内部セル22aの断面形状である矩形αから少なくとも1つの角部が面取りされた形状であることが望ましい。
角部セル23aの形状がこのような形状であると、外方ハニカム焼成体10aの外周壁32a近傍の体積が大きくなる。
そのため、外方ハニカム焼成体10aは、セル隔壁30aが薄いにもかかわらず、外周壁32a近傍の体積が充分に大きいので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、外周壁32a近傍の体積が大きいので、外方ハニカム焼成体10aでは熱容量の低下を抑制することができる。そのため、外方ハニカム焼成体10aが急激に加熱されたとしても外周壁32aにより熱を受け止めることができ、クラックの発生を抑制できる。
Next, the shape of the
The cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the
When the shape of the
Therefore, the outer honeycomb fired
また、角部セル23aの形状は、矩形αから全ての角部が直線又は曲線で面取りされた形状であってもよく、上記第1の外部セル21aと同様の形状であってもよく、図4(a)〜(d)に示す形状であってもよい。
図4(a)〜(d)は、本発明のハニカム焼成体における角部セルの長手方向に垂直方向の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。
図4(a)は、矩形αの角部のうち最も外方ハニカム焼成体10aの内側になる角部を除いて、3つの角部が線分I、J及びKによりそれぞれ切り取られた7角形である角部セル23a1の断面形状を示している。線分I及びJは直接接しておらず、線分I及びJを延長すると矩形αの外側でこれらが交わることになる。また、線分I及びKは直接接しておらず、線分I及びKを延長すると矩形αの外側でこれらが交わることになる。切り取られた3つの角部の間にそれぞれある矩形αの辺の一部は、角部セル23a1の断面形状である7角形の一辺をそれぞれ形成している。
図4(b)は、矩形αの角部のうち最も外方ハニカム焼成体10aの内側になる角部が線分Lにより切り取られた5角形である角部セル23a2の断面形状を示している。
図4(c)は、矩形αの角部のうち最も外方ハニカム焼成体10aの内側になる角部を除いて、3つの角部が曲線I´、J´及びK´によりそれぞれ切り取られた角部セル23a3の断面形状を示している。曲線I´、J´及びK´は、矩形αの角部がR面取りされるように線分I、J及びKを折り曲げた曲線である。切り取られた3つの角部の間にそれぞれある矩形αの辺の一部は、角部セル23a3の断面形状の輪郭を形成している。
図4(d)は、矩形αの角部のうち最も外方ハニカム焼成体10aの内側になる角部が曲線L´により切り取られた角部セル23a4の断面形状を示している。曲線L´は、矩形αの角部がR面取りされるように線分Lを折り曲げた曲線である。
特に、角部セル23aの形状が図4(b)又は図4(d)に示す形状であると、外方ハニカム焼成体10aの構造上、圧縮応力がかかりにくくなる。そのため、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。
Further, the shape of the
FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views schematically showing an example of a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the corner cells in the honeycomb fired body of the present invention.
FIG. 4A shows a heptagon having three corners cut off by line segments I, J, and K, except for the corner that is the innermost of the outer honeycomb fired
FIG. 4 (b), shows the most outer honeycomb fired
In FIG. 4 (c), three corners are cut out by curves I ′, J ′ and K ′, respectively, except for the corners which are inside the outer honeycomb fired
FIG. 4 (d) shows the most outer corners sectional shape of the
In particular, when the shape of the
外方ハニカム焼成体10aには、排ガスを浄化するための触媒を担持させてもよく、担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、この中では、白金がより望ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
これら触媒が担持されていると、PMを燃焼除去しやすくなり、有毒な排ガスの浄化も可能になる。
The outer honeycomb fired
When these catalysts are supported, it is easy to burn and remove PM, and toxic exhaust gas can be purified.
次に、外方ハニカム焼成体10bについて説明する。
外方ハニカム焼成体10bは、長手方向に垂直方向の断面形状が異なる以外は、外方ハニカム焼成体10aと同じ構成である。
図2(b)に示すように、外方ハニカム焼成体10bの断面形状の輪郭は、正方形から一部を曲線で切り取った形状であり、2本の線分と、1本の曲線からなる。2本の線分はそれぞれ直角を形成している。曲線はハニカムフィルタ1の最外周部分2を形成することになる。
外方ハニカム焼成体10bでは、外方ハニカム焼成体10bの最外周部12bであり、かつ、ハニカムフィルタ1の最外周部分2に隣接する部分には、第1の外周セル21bが配置されている。また、上記第1の外周セル21bが配置される部分以外の最外周部12bには、第2の外周セル24bが配置されている。そして、第1の外周セル21b及び第2の外周セル24bの内側には、内部セル22bが配置されている。さらに、外方ハニカム焼成体10bの角部13bに角部セル23bが配置されている。
Next, the outer honeycomb fired
The outer honeycomb fired
As shown in FIG. 2 (b), the outline of the cross-sectional shape of the outer honeycomb fired
In the outer honeycomb fired
図2(b)に示すように、各内部セル22bの長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形αである。
第1の外周セル21b及び第2の外周セル24bの長手方向に垂直な断面の形状は、内部セル22bの断面形状である矩形αから2つの角部が面取りされた形状である。
また、外周壁32bと接するセル隔壁30bは、外周壁32bに向かって徐々に増す厚壁領域31bを有している。
すなわち、第1の外周セル21b及び第2の外周セル24bの長手方向に垂直方向の断面形状において、矩形αから2つの角部が面取りされた部分には、厚壁領域31bが形成されている。
なお、「矩形から角部が面取りされた形状」とは、矩形から、矩形の角部を直線又は曲線で切り取った形状のことを意味する。
As shown in FIG. 2B, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of each
The shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first outer
The
That is, the
Note that “a shape in which a corner portion is chamfered from a rectangle” means a shape in which a corner portion of the rectangle is cut from a rectangle by a straight line or a curve.
また、第1の外周セル21bの形状、第2の外周セル24bの形状及び角部セル23bの形状は、既に説明した第1の外周セル21aの形状、第2の外周セル24aの形状及び角部セル23aの形状と同じである。
The shape of the first outer
なお、外方ハニカム焼成体10bのセル壁の厚さや気孔率等については、既に説明した外方ハニカム焼成体10aのセル壁の厚さや気孔率等と同じであるのでここでの説明は省略する。
The cell wall thickness, porosity, etc. of the outer honeycomb fired
次に内方ハニカム焼成体10cについて説明する。
内方ハニカム焼成体10cは、長手方向に垂直方向の断面形状が正方形であること及びセルの形状が異なる以外は、外方ハニカム焼成体10aと同じ構成である。
図2(c)に示すように、内方ハニカム焼成体10cのセル20cの長手方向に垂直方向の断面形状は、内部セル22aの長手方向に垂直な断面形状である矩形αと合同な形状である。
内方ハニカム焼成体10cのセル20cが上記形状であると、内方ハニカム焼成体10cの開口率は、外方ハニカム焼成体10a及び10bの開口率よりも高くなる。そのため、このような内方ハニカム焼成体10cを有するハニカムフィルタ1では、圧力損失を低く抑えることができる。
なお、内方ハニカム焼成体10cのセル壁の厚さや気孔率等については、既に説明した外方ハニカム焼成体10aのセル壁の厚さや気孔率等と同じであるのでここでの説明は省略する。
Next, the inner honeycomb fired
The inner honeycomb fired
As shown in FIG. 2C, the cross-sectional shape of the inner honeycomb fired
When the
The cell wall thickness, porosity, etc. of the inner honeycomb fired
なお、内方ハニカム焼成体10cの最外周部に配置されるセルの形状は、上記第1の外周セル21aと同じ形状であってもよい。すなわち、内方ハニカム焼成体10cの最外周部に配置されるセルの長手方向に垂直方向の断面の形状は、内部セル22aの断面形状である矩形αから2つの角部が面取りされた形状であってもよい。
また、内方ハニカム焼成体10cの角部に配置されるセルの形状は、上記角部セル23aと同じ形状であっても良い。
このような構造であると、内方ハニカム焼成体10cの外枠が、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有することになる。また、内方ハニカム焼成体10cの最外周部近傍の体積が大きいので、このような構造の内方ハニカム焼成体10cでは熱容量の低下を抑制することができる。
It should be noted that the shape of the cells arranged at the outermost peripheral portion of the inner honeycomb fired
Further, the shape of the cells arranged at the corners of the inner honeycomb fired
With such a structure, the outer frame of the inner honeycomb fired
ハニカムフィルタ1では、接着材層14は、無機バインダと無機粒子とを含む接着材ペーストを塗布、乾燥させたものである。上記接着材ペーストは、さらに無機繊維及び/又はウィスカを含んでいてもよい。
In the
また、ハニカムフィルタ1の外周には、必要に応じて排ガスの漏れを防止するための外周コート層15が形成されていてもよい。外周コート層15の材料は、接着材ペーストの材料と同じであることが望ましい。
Further, an outer
ハニカムフィルタ1は上記効果を奏するハニカム焼成体10により構成されるので、PMが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下が抑制されている。
Since the
また、ハニカムフィルタ1は、ガソリンエンジンにおいて排ガスを浄化するために用いられるハニカムフィルタであることが望ましい。
上記の通り、ハニカムフィルタ1は、PMが堆積していない初期の状態での圧力損失が充分に低く、強度が充分に強く、熱容量の低下が抑制されている。そのため、ハニカムフィルタ1は、ガソリンエンジンにおいて排ガスを浄化するために好適に用いることができる。
The
As described above, the
次に、本発明のハニカムフィルタは、以下に示すような態様であってもよい。
図5は、本発明の別の態様のハニカムフィルタの長手方向に垂直方向の断面の一例を模式的に示す断面図である。
Next, the honeycomb filter of the present invention may have the following aspects.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of a honeycomb filter according to another aspect of the present invention.
図5に示すように、本発明のハニカムフィルタの一例であるハニカムフィルタ101は、一方の端部が封止されており排ガスの流路となる複数のセルと、セルを区画形成する多孔質のセル隔壁とを備えた外方ハニカム焼成体110a1〜110a8、外方ハニカム焼成体110b1〜110b4及び内方ハニカム焼成体110cが接着材層114を介して接着されることにより形成されているハニカムフィルタである。さらに、ハニカムフィルタ101の外周には、排ガスの漏れを防止するための外周コート層115が形成されている。
外方ハニカム焼成体110a1〜110a8及び外方ハニカム焼成体110b1〜110b4はハニカムフィルタ101の最外周部分102に配置されている。また、外方ハニカム焼成体110a1〜110a8及び外方ハニカム焼成体110b1〜110b4の内側には内方ハニカム焼成体110cが配置されている。
内方ハニカム焼成体110cの外形は角柱状であり、外方ハニカム焼成体110a1〜110a8及び外方ハニカム焼成体110b1〜110b4の外形は、内方ハニカム焼成体110cの一部が切り取られた形状である。
ハニカムフィルタ101では、外方ハニカム焼成体110a1〜110a8と、外方ハニカム焼成体110b1〜110b4と、これらの内側に配置される4つの内方ハニカム焼成体110cが組み合わせられており、その外形は円柱状である。
なお、外方ハニカム焼成体110a1〜110a8の断面形状はセルの形状及び配置を除いて上述の外方ハニカム焼成体10aと同じ形状である。また、外方ハニカム焼成体110b1〜110b4の断面形状は、セルの形状及び配置を除いて上述の外方ハニカム焼成体10bと同じ形状である。
As shown in FIG. 5, a
The outer honeycomb fired bodies 110 a 1 to 110 a 8 and the outer honeycomb fired bodies 110 b 1 to 110 b 4 are arranged in the outermost
The outer shape of the inner honeycomb fired
In the
The cross-sectional shapes of the outer honeycomb fired bodies 110a 1 to 110a 8 are the same as those of the above-mentioned outer honeycomb fired
各外方ハニカム焼成体は、外方ハニカム焼成体110a1、外方ハニカム焼成体110a2、外方ハニカム焼成体110b1、外方ハニカム焼成体110a3、外方ハニカム焼成体110a4、外方ハニカム焼成体110b2、外方ハニカム焼成体110a5、外方ハニカム焼成体110a6、外方ハニカム焼成体110b3、外方ハニカム焼成体110a7、外方ハニカム焼成体110a8、外方ハニカム焼成体110b4、外方ハニカム焼成体110a1の順番で隣り合い一周するようにハニカムフィルタ101の最外周部分102を構成している。
Each outer honeycomb fired body includes an outer honeycomb fired body 110a 1 , an outer honeycomb fired body 110a 2 , an outer honeycomb fired body 110b 1 , an outer honeycomb fired body 110a 3 , an outer honeycomb fired body 110a 4 , an outer side. Honeycomb fired body 110b 2 , outer honeycomb fired body 110a 5 , outer honeycomb fired body 110a 6 , outer honeycomb fired body 110b 3 , outer honeycomb fired body 110a 7 , outer honeycomb fired body 110a 8 , outer honeycomb fired body The outermost
ハニカムフィルタ101では、各外方ハニカム焼成体の第2の外周セルの形状が異なる以外は、上記ハニカムフィルタ1と同じ構成である。
そこで、各外方ハニカム焼成体のセルの配置について、外方ハニカム焼成体110a1、外方ハニカム焼成体110a2及び外方ハニカム焼成体110b4に着目し、図面を用いて説明する。
The
Accordingly, the arrangement of the cells of each outer honeycomb fired body will be described with reference to the drawings, focusing on the outer honeycomb fired body 110a 1 , the outer honeycomb fired body 110a 2 and the outer honeycomb fired body 110b 4 .
図6は、図5の破線部の拡大図である。
図6に示すように、外方ハニカム焼成体110a1は、外方ハニカム焼成体110a2と隣り合い、外方ハニカム焼成体110b4とも隣り合う。
FIG. 6 is an enlarged view of a broken line portion of FIG.
As shown in FIG. 6, the outer honeycomb fired body 110a 1 is adjacent to the outer honeycomb fired body 110a 2 and is also adjacent to the outer honeycomb fired body 110b 4 .
外方ハニカム焼成体110a1は、第1の外周セル121a1と第2の外周セル124a1と内部セル122a1と角部セル123a1を含んでいる。
第1の外周セル121a1の形状、内部セル122a1の形状及び角部セル123a1の形状は、既に説明した上記第1の外周セル21aの形状、内部セル22aの形状及び角部セル23aの形状と同じであるので、ここでの説明は省略する。
Outer honeycomb fired bodies 110a 1 includes a first outer peripheral cells 121a 1 and the second angular cell 124a 1 and the internal cell 122a 1 and the corner portion cell 123a 1.
The shape of the first outer peripheral cell 121a 1, the shape of the inner cell 122a 1 , and the shape of the corner cell 123a 1 are the same as the shape of the first outer
外方ハニカム焼成体110a2は、第1の外周セル121a2と第2の外周セル124a2と内部セル122a2と角部セル123a2を含んでいる。
第1の外周セル121a2の形状、内部セル122a2の形状及び角部セル123a2の形状は、既に説明した上記第1の外周セル21aの形状、内部セル22aの形状及び角部セル23aの形状と同じであるので、ここでの説明は省略する。
The outer honeycomb fired body 110a 2 includes a first outer peripheral cell 121a 2 , a second outer peripheral cell 124a 2 , an inner cell 122a 2 and a corner cell 123a 2 .
The shape of the first outer peripheral cell 121a 2, the shape of the inner cell 122a 2 and the shape of the corner cell 123a 2 are the same as the shape of the first outer
外方ハニカム焼成体110b4は、第1の外周セル121b4と第2の外周セル124b4と内部セル122b4と角部セル123b4を含んでいる。
第1の外周セル121b4の形状、内部セル122b4の形状及び角部セル123b4の形状は、既に説明した上記第1の外周セル21bの形状、内部セル22bの形状及び角部セル23bの形状と同じであるので、ここでの説明は省略する。
Outer honeycomb fired body 110b 4 includes a first angular cell 121b 4 the second angular cell 124b 4 and the inner cell 122b 4 and corner cells 123b 4.
The shape of the first angular cell 121b 4, the shape of the internal cell 122b 4 shapes and corners cell 123b 4 have already described the above shape of the first
ハニカムフィルタ101では、隣り合う外方ハニカム焼成体110a1及び外方ハニカム焼成体110a2において、外方ハニカム焼成体110a1に配置された第2の外周セル124a1のうち、外方ハニカム焼成体110a2と対面する第2の外周セル124a1−1の長手方向に垂直方向の断面形状は、矩形αから2つの角部が面取りされた形状である。
一方、外方ハニカム焼成体110a2に配置された第2の外周セル124a2のうち、外方ハニカム焼成体110a1と対面する第2の外周セル124a2−2の長手方向に垂直方向の断面形状は、矩形αと合同な形状である。
また、隣り合う外方ハニカム焼成体110a1及び外方ハニカム焼成体110b4において、外方ハニカム焼成体110a1に配置された第2の外周セル124a1のうち、外方ハニカム焼成体110b4と対面する第2の外周セル124a1−2の長手方向に垂直方向の断面形状は、矩形αと合同な形状である。
一方、外方ハニカム焼成体110b4に配置された第2の外周セル124b4のうち、外方ハニカム焼成体110a1と対面する第2の外周セル124b4−1の長手方向に垂直方向の断面形状は、矩形αから2つの角部が面取りされた形状である。
同様に、ハニカムフィルタ101では、他の外方ハニカム焼成体でも同様に対面する一方の外周セルの断面形状は、矩形αから2つの角部が面取りされた形状であり、他方のセルの断面形状は矩形αである。
In the
On the other hand, the second of the peripheral cells 124a 2 which is disposed outside the honeycomb fired bodies 110a 2, in the longitudinal direction of the second angular cell 124a 2-2 facing the outer honeycomb fired bodies 110a 1 vertical section The shape is congruent with the rectangle α.
Further, in the outer honeycomb fired bodies 110a 1 and the outer honeycomb fired body 110b 4 adjacent second of the peripheral cells 124a 1 which is disposed outside the honeycomb fired bodies 110a 1, an outer honeycomb fired body 110b 4 The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral cells 124a 1-2 facing each other is the same shape as the rectangle α.
On the other hand, of the second peripheral cells 124b 4 arranged in the outer honeycomb fired body 110b 4 , the cross section in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral cells 124b 4-1 facing the outer honeycomb fired body 110a 1. The shape is a shape in which two corners are chamfered from the rectangle α.
Similarly, in the
また、矩形αから2つの角部が面取りされた断面形状を有する第2の外周セル124a1−1の長手方向に垂直方向の断面の面積は、内部セル122a1の長手方向に垂直方向の断面の面積の60〜80%であることが望ましい。 Also, the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral cell 124a 1-1 having a cross-sectional shape with two corners chamfered from the rectangle α is the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal cell 122a 1. It is desirable that it is 60 to 80% of the area.
もし、第2の外周セル124a1−1の断面形状及び第2の外周セル124a2−2の断面形状を両方とも矩形αから2つの角部が面取りされた形状にすると、対面する外方ハニカム焼成体110a1の外周壁132a1及び外方ハニカム焼成体110a2の外周壁132a2の体積が大きくなるので、圧力損失が大きくなることもある。
もし、第2の外周セル124a1−1の断面形状及び第2の外周セル124a2−2の断面形状を両方とも矩形αにすると、各外周壁の体積が小さくなるので、外枠部分が、外部からの衝撃に対し強度が充分になりにくくなる。また、熱容量が小さくなりやすくなる。
しかし、ハニカムフィルタ101では、第2の外周セル124a1−1の断面形状は矩形αから2つの角部が面取りされた形状であり、第2の外周セル124a2−2の断面形状は矩形αと合同な形状である。すなわち、対面する一方の外方ハニカム焼成体の外周壁(すなわち、外方ハニカム焼成体110a1の外周壁132a1)の体積が大きくなっており、他方の外方ハニカム焼成体の外周壁(すなわち、外方ハニカム焼成体110a2の外周壁132a2)の体積は大きくなっていない。そのため、圧力損失の増加と熱容量の減少とのバランスをとることができ、圧力損失が大きくなることを抑制し、かつ、熱容量が小さくなることを抑制することができる。
If the cross-sectional shape of the second outer peripheral cell 124a 1-1 and the cross-sectional shape of the second outer peripheral cell 124a 2-2 are both made into a shape in which two corners are chamfered from the rectangle α, the facing outer honeycombs since the volume of the outer peripheral wall 132a 2 of the outer peripheral wall 132a 1 and the outer honeycomb fired bodies 110a 2 of the sintered body 110a 1 is increased, there is also a pressure loss may increase.
If both the cross-sectional shape of the second outer peripheral cell 124a 1-1 and the cross-sectional shape of the second outer peripheral cell 124a 2-2 are rectangular α, the volume of each outer peripheral wall is reduced. It becomes difficult for strength to be sufficient against external impact. In addition, the heat capacity tends to be small.
However, in the
図6において、外方ハニカム焼成体110a1の第2の外周セル124a1のうち、内方ハニカム焼成体110cと対面する第2の外周セル124a1−3の長手方向に垂直方向の断面形状は、矩形αから2つの角部が面取りされた形状である。
このような形状であると、外方ハニカム焼成体110aの外周壁132a1近傍の体積が大きくなるので、外部からの衝撃等に対し充分に高い強度を有する。また、外周壁132a1近傍の体積が大きいので、外方ハニカム焼成体110a1では熱容量の低下を抑制することができる。そのため、外方ハニカム焼成体110a1が急激に加熱されたとしても外周壁132a1により熱を受け止めることができ、クラックの発生を抑制できる。
なお、本発明のハニカムフィルタでは、第2の外周セル124a1−3の断面形状は、特に限定されず、矩形αと同じ形状であってもよい。
In FIG. 6, among the second outer peripheral cells 124a 1 of the outer honeycomb fired body 110a 1 , the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral cells 124a 1-3 facing the inner honeycomb fired
With such a configuration, since the outer peripheral wall 132a 1 near the volume of the outer honeycomb fired bodies 110a increases, has a sufficiently high strength to external impact or the like. Further, since the volume in the vicinity of the outer peripheral wall 132a 1 is large, the outer honeycomb fired body 110a 1 can suppress a decrease in heat capacity. Therefore, even if the outer honeycomb fired body 110a 1 is heated rapidly, heat can be received by the outer peripheral wall 132a 1 and the occurrence of cracks can be suppressed.
In the honeycomb filter of the present invention, the cross-sectional shape of the second peripheral cell 124a 1-3 is not particularly limited, and may be the same shape as the rectangle α.
なお、外方ハニカム焼成体110b1と対面する外方ハニカム焼成体110a2の第2の外周セル124a2−1の断面形状は、矩形αから2つの角部が面取りされた形状である。また。外方ハニカム焼成体110a8と対面する外方ハニカム焼成体110b4の第2の外周セル124b4−2の断面形状は、矩形αと合同な形状である。
ハニカムフィルタ101では、他の外方ハニカム焼成体110a3〜110a8及び外方ハニカム焼成体110b1〜110b3でも同様に、一方の外方ハニカム焼成体に配置された第2の外周セルのうち、他方の外方ハニカム焼成体と対面する第2の外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、矩形αから2つの角部が面取りされた形状であり、他方の外方ハニカム焼成体に配置された第2の外周セルのうち、一方の外方ハニカム焼成体と対面する第2の外周セルの断面形状は、矩形αと合同な形状である。
従って、ハニカムフィルタ101全体としても外方ハニカム焼成体110a1、110a2、及び110b4の説明で述べた効果を奏する。
Note that the cross-sectional shape of the second outer peripheral cell 124a 2-1 of the outer honeycomb fired body 110a 2 facing the outer honeycomb fired body 110b 1 is a shape in which two corners are chamfered from the rectangle α. Also. The cross-sectional shape of the second peripheral cells 124b 4-2 of the outer honeycomb fired body 110b 4 facing the outer honeycomb fired bodies 110a 8 is a congruent shape and rectangular alpha.
In the
Therefore, the
次に、本発明のハニカムフィルタが用いられた排ガス浄化装置の一例について説明する。
図7は、本発明のハニカムフィルタが設置された排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
図7に示す排ガス浄化装置50は、ハニカムフィルタ1と、ハニカムフィルタ1の外方を覆う金属ケーシング51と、ハニカムフィルタ1と金属ケーシング51との間に配置された保持シール材52とから構成されており、金属ケーシング51の排ガスが導入される側の端部には、エンジン等の内燃機関に連結された導入管53が接続されており、金属ケーシング51の他端部には、外部に連結された排出管54が接続されている。
Next, an example of an exhaust gas purification apparatus using the honeycomb filter of the present invention will be described.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of an exhaust gas purifying apparatus in which the honeycomb filter of the present invention is installed.
An exhaust
内燃機関から排出され、排ガス浄化装置50に流入した排ガス(図7中、排ガスをGで示し、排ガスの流れを矢印で示す)は、ハニカムフィルタ1を構成するハニカム焼成体に到達し、ハニカム焼成体により浄化される。排ガスがハニカム焼成体により浄化される機構は既に述べているのでここでの説明は省略する。浄化された排ガスは、ハニカム焼成体から流出し外部に排出される。
The exhaust gas discharged from the internal combustion engine and flowing into the exhaust gas purification device 50 (in FIG. 7, the exhaust gas is indicated by G and the flow of the exhaust gas is indicated by an arrow) reaches the honeycomb fired body constituting the
排ガス浄化装置50において、保持シール材52は、無機繊維からなるマットであることが望ましく、そのマットは、ニードリング処理を施して得られるニードルマットであることが望ましい。
また、無機繊維としてはアルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、シリカ繊維、及び、生体溶解性繊維を用いることができる。
なお、ニードリング処理とは、ニードル等の繊維交絡手段を素地マットに対して抜き差しすることをいう。保持シール材52では、比較的平均繊維長の長い無機繊維がニードリング処理により3次元的に交絡していることが望ましい。
In the exhaust
As the inorganic fiber, alumina fiber, alumina-silica fiber, silica fiber, and biosoluble fiber can be used.
The needling process means that fiber entanglement means such as a needle is inserted and removed from the base mat. In the
なお、交絡構造を呈するために、無機繊維はある程度の平均繊維長を有しており、例えば、無機繊維の平均繊維長は、50μm〜100mm程度であることが望ましい。 In addition, in order to exhibit an entanglement structure, the inorganic fiber has a certain average fiber length. For example, the average fiber length of the inorganic fiber is preferably about 50 μm to 100 mm.
保持シール材52を構成するマットの無機繊維の平均繊維径は、1〜20μmであることが望ましく、3〜10μmであることがより望ましい。
無機繊維の平均繊維径が1〜20μmであると、無機繊維の強度及び柔軟性が充分に高くなり、保持シール材52のせん断強度を向上させることができる。
無機繊維の平均繊維径が1μm未満であると、無機繊維が細く切れやすいので、無機繊維の引っ張り強度が不充分となる。一方、無機繊維の平均繊維径が20μmを超えると、無機繊維が曲がりにくいため、柔軟性が不充分となる。
The average fiber diameter of the inorganic fibers of the mat constituting the
When the average fiber diameter of the inorganic fibers is 1 to 20 μm, the strength and flexibility of the inorganic fibers are sufficiently high, and the shear strength of the
If the average fiber diameter of the inorganic fibers is less than 1 μm, the inorganic fibers are easily cut into thin pieces, so that the tensile strength of the inorganic fibers becomes insufficient. On the other hand, when the average fiber diameter of the inorganic fibers exceeds 20 μm, the flexibility of the inorganic fibers is insufficient because the inorganic fibers are not easily bent.
保持シール材52を構成するマットの目付量(単位面積あたりの重量)は、特に限定されないが、200〜4000g/m2であることが望ましく、1000〜3000g/m2であることがより望ましい。マットの目付量が200g/m2未満であると、保持力が充分ではなく、このようなマットにより構成される保持シール材52を用いて排ガス浄化装置1を製造する場合、ハニカムフィルタ1が脱落しやすくなる。
また、マットの目付量が4000g/m2を超えると、マットの嵩が低くなりにくい。
Basis weight of the mat of a holding sealing material 52 (weight per unit area) is not particularly limited, is preferably a 200~4000g / m 2, and more desirably 1000 to 3000 g / m 2. When the basis weight of the mat is less than 200 g / m 2 , the holding force is not sufficient, and when the exhaust
On the other hand, if the basis weight of the mat exceeds 4000 g / m 2 , it is difficult to reduce the bulk of the mat.
また、保持シール材52を構成するマットの嵩密度(巻き付ける前の保持シール材の嵩密度)については、特に限定されないが、0.10〜0.30g/cm3であることが望ましい。マットの嵩密度が0.10g/cm3未満であると、無機繊維の絡み合いが弱く、無機繊維が剥離しやすいため、マットの形状を所定の形状に保ちにくくなる。
また、各マットの嵩密度が0.30g/cm3を超えると、保持シール材52を構成するマットが硬くなり、保持シール材52のハニカムフィルタ1への巻き付け性が低下し、保持シール材52が割れやすくなる。
Further, the bulk density of the mat constituting the holding sealing material 52 (the bulk density of the holding sealing material before winding) is not particularly limited, but is desirably 0.10 to 0.30 g / cm 3 . When the bulk density of the mat is less than 0.10 g / cm 3 , the entanglement of the inorganic fibers is weak and the inorganic fibers are easily peeled off, so that it is difficult to keep the shape of the mat in a predetermined shape.
Further, when the bulk density of each mat exceeds 0.30 g / cm 3 , the mat constituting the
保持シール材52を構成するマットには、嵩高さを抑えたり、排ガス浄化装置1の組み立て前の作業性を高めたりするために、さらに有機バインダ等のバインダが含まれていてもよい。
また、保持シール材52を構成するマットの厚さは1.5〜15mmであることが望ましい。
The mat constituting the
In addition, the thickness of the mat constituting the
排ガス浄化装置50において、金属ケーシング51は、主にステンレス等の金属からなることが望ましい。
In the exhaust
次に、本発明のハニカムフィルタの製造方法の一例を説明する。 Next, an example of a method for manufacturing the honeycomb filter of the present invention will be described.
(1)ハニカム焼成体の準備
(1−1)セラミック原料準備工程
まず、ハニカム焼成体の原料となるセラミック原料を準備する。セラミック原料は炭化ケイ素粉末と、有機バインダと、可塑剤と、潤滑剤と、水とを混合することにより準備することができる。
上記セラミック原料には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン(FAバルーン)、ムライトバルーン等が挙げられる。これらの中では、アルミナバルーンが望ましい。
(1) Preparation of honeycomb fired body (1-1) Ceramic raw material preparation step First, a ceramic raw material to be a raw material of a honeycomb fired body is prepared. The ceramic raw material can be prepared by mixing silicon carbide powder, an organic binder, a plasticizer, a lubricant, and water.
If necessary, a pore-forming agent such as balloons that are fine hollow spheres containing oxide ceramics, spherical acrylic particles, and graphite may be added to the ceramic raw material.
The balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon. Of these, alumina balloons are desirable.
(1−2)押出成形工程
次に、上記セラミック原料準備工程で準備したセラミック原料を所定の金型を用いて押出成形し、所定の長さで切断することにより所定の形状を有するハニカム成形体を作製する。
本押出成形工程で作製するハニカム成形体の形状は、後の工程を経てハニカム成形体がハニカム焼成体となった際に所定の数だけ集合すると、図1(a)や図5に示すような形状の円柱状となるような形状に成形する。
なお、ハニカム成形体の形状、セルの形状、セルの配置、セル隔壁の厚さ、外周壁の厚さ等については、金型の形状を調整することにより調節することができる。
(1-2) Extrusion Forming Process Next, a honeycomb formed body having a predetermined shape is formed by extruding the ceramic raw material prepared in the ceramic raw material preparing step using a predetermined mold and cutting it at a predetermined length. Is made.
The shape of the honeycomb molded body produced in the present extrusion molding process is as shown in FIG. 1 (a) and FIG. 5 when a predetermined number of aggregates are formed when the honeycomb molded body becomes a honeycomb fired body through the subsequent steps. It is formed into a shape that is a cylindrical shape.
Note that the shape of the honeycomb formed body, the shape of the cells, the arrangement of the cells, the thickness of the cell partition walls, the thickness of the outer peripheral wall, and the like can be adjusted by adjusting the shape of the mold.
(1−3)乾燥工程
次に、上記押出成形工程で得られたハニカム成形体を、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、又は、凍結乾燥機等を用いて乾燥させる。ハニカム成形体の乾燥では、マイクロ波乾燥機と熱風乾燥機とを併用するか、又は、マイクロ波乾燥機を用いてハニカム成形体をある程度の水分となるまで乾燥させた後、熱風乾燥機を用いてハニカム成形体中の水分を完全に除去してもよい。
(1-3) Drying step Next, the honeycomb formed body obtained in the extrusion molding step is subjected to a microwave dryer, a hot air dryer, a dielectric dryer, a vacuum dryer, a vacuum dryer, a freeze dryer, or the like. To dry. In drying the honeycomb formed body, a microwave dryer and a hot air dryer are used in combination, or the honeycomb formed body is dried to a certain level of moisture using a microwave dryer, and then a hot air dryer is used. Thus, moisture in the honeycomb formed body may be completely removed.
(1−4)封止工程
上記乾燥工程後のハニカム成形体の所定のセルに封止材となる封止材ペーストを充填して上記セルを封止する封止工程を行う。
ここで、封止材ペーストとしては、上記セラミック原料を用いることができる。
(1-4) Sealing process The sealing process which seals the said cell by filling the sealing material paste used as a sealing material in the predetermined cell of the honeycomb molded object after the said drying process is performed.
Here, the ceramic raw material can be used as the sealing material paste.
(1−5)脱脂工程
次に、上記封止工程後のハニカム成形体を300〜650℃で、0.5〜3時間加熱することによりハニカム成形体中の有機物を除去し、ハニカム脱脂体を作製する。
(1-5) Degreasing Step Next, the honeycomb formed body after the sealing step is heated at 300 to 650 ° C. for 0.5 to 3 hours to remove organic matter in the honeycomb formed body, Make it.
(1−6)焼成工程
上記脱脂工程で得られたハニカム脱脂体を窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気下で、1800〜2200℃、0.5〜4時間焼成する。
なお、セルの端部に充填された封止材ペーストは、加熱により焼成され、封止材となる。
(1-6) Firing Step The honeycomb degreased body obtained in the degreasing step is fired at 1800 to 2200 ° C. for 0.5 to 4 hours in an inert gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere.
In addition, the sealing material paste with which the edge part of the cell was filled is baked by heating and becomes a sealing material.
(2)ハニカムフィルタの製造
(2−1)接着材ペースト準備工程
まず、ハニカム焼成体を接着させるための接着材ペーストを作製する。
接着材ペーストとしては、例えば、無機バインダと有機バインダと無機粒子とからなるものを使用する。また、上記接着材ペーストは、さらに無機繊維及び/又はウィスカを含んでいてもよい。
接着材ペーストに含まれる無機粒子としては、例えば、炭化物粒子、窒化物粒子等が挙げられる。具体的には、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機粒子の中では、熱伝導性に優れる炭化ケイ素粒子が望ましい。
上記接着材ペーストに含まれる無機繊維及び/又はウィスカとしては、例えば、シリカ−アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等からなる無機繊維及び/又はウィスカ等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機繊維の中では、アルミナファイバが望ましい。また、無機繊維は、生体溶解性ファイバであってもよい。
さらに、上記接着材ペーストには、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等を添加してもよい。バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン(FAバルーン)、ムライトバルーン等が挙げられる。
(2) Manufacture of Honeycomb Filter (2-1) Adhesive Paste Preparation Step First, an adhesive paste for bonding the honeycomb fired body is prepared.
As the adhesive paste, for example, a paste made of an inorganic binder, an organic binder, and inorganic particles is used. The adhesive paste may further contain inorganic fibers and / or whiskers.
Examples of the inorganic particles contained in the adhesive paste include carbide particles and nitride particles. Specific examples include silicon carbide particles, silicon nitride particles, and boron nitride particles. These may be used alone or in combination of two or more. Among the inorganic particles, silicon carbide particles having excellent thermal conductivity are desirable.
Examples of the inorganic fiber and / or whisker contained in the adhesive paste include inorganic fiber and / or whisker made of silica-alumina, mullite, alumina, silica, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among inorganic fibers, alumina fiber is desirable. The inorganic fiber may be a biosoluble fiber.
Furthermore, you may add the balloon which is a micro hollow sphere which uses an oxide type ceramic as a component, spherical acrylic particle, graphite, etc. to the said adhesive paste. The balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon.
(2−2)集合工程
上記工程で準備した接着材ペーストをハニカム焼成体の側面に塗り、複数のハニカム焼成体を集合する。
その後、集合されたハニカム焼成体を加熱することにより接着材ペーストを加熱固化して接着材層とし、円柱状のハニカムフィルタを作製する。
(2-2) Aggregation step The adhesive paste prepared in the above step is applied to the side surface of the honeycomb fired body to aggregate a plurality of honeycomb fired bodies.
Thereafter, the aggregated honeycomb fired bodies are heated to solidify the adhesive paste by heating to form an adhesive layer, thereby producing a cylindrical honeycomb filter.
(2−3)外周コート層形成工程
次に、上記集合工程により得られたハニカム焼成体の集合体の外周に外周コート材ペーストを塗布し、乾燥固化して外周コート層を形成する。
ここで、外周コート材ペーストとしては、上記接着材ペーストを使用することができる。また、外周コート材ペーストとして、上記接着材ペーストと異なる組成のペーストを使用してもよい。
なお、外周コート層は必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設ければよい。
(2-3) Outer peripheral coat layer forming step Next, an outer peripheral coat material paste is applied to the outer periphery of the aggregate of the honeycomb fired bodies obtained in the assembly step, and dried and solidified to form an outer peripheral coat layer.
Here, the said adhesive paste can be used as an outer periphery coating material paste. Moreover, you may use the paste of a composition different from the said adhesive material paste as an outer periphery coating material paste.
Note that the outer peripheral coat layer is not necessarily provided, and may be provided as necessary.
以上の工程を経て本発明のハニカムフィルタを製造することができる。 The honeycomb filter of the present invention can be manufactured through the above steps.
(実施例)
以下に、本発明を実施するための形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本発明を実施するための形態はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(Example)
Examples that specifically disclose modes for carrying out the present invention are shown below, but the modes for carrying out the present invention are not limited to these examples.
(実施例1)
(1)ハニカム焼成体の製造
(1−1)セラミック原料準備工程
平均粒子径22μmを有する炭化ケイ素の粗粉末52.8重量%と、平均粒子径0.5μmの炭化ケイ素の微粉末22.6重量%とを混合し、得られた混合物に対して、有機バインダ(メチルセルロース)4.6重量%、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)0.8重量%、グリセリン1.3重量%、造孔材(アクリル樹脂)1.9重量%、オレイン酸2.8重量%、及び、水13.2重量%を加えて混合してセラミック原料を準備した。
(1−2)押出成形工程
次に、上記セラミック原料準備工程で準備したセラミック原料を押出成形し、図2(a)〜(c)に示す8個の外方ハニカム焼成体10a、4個の外方ハニカム焼成体10b及び4個の内方ハニカム焼成体10cの元になるハニカム成形体を作製した。
第1の外周セルの形状及び全ての第2の外周セルの形状が図3(a)に示す形状となり、角部セルの形状が図4(a)に示す形状となるように押出成形を行った。
(1−3)乾燥工程
次いで、マイクロ波乾燥機を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させることにより、ハニカム成形体の乾燥体を作製した。
(1−4)封止工程
その後、ハニカム成形体の乾燥体の所定のセルに封止材ペーストを充填してセルの封止を行った。
具体的には、排ガス入口側の端部及び排ガス出口側の端部が図1(a)に示すように、セルが交互に封止されるようにセルの封止を行った。
(1−5)脱脂工程
続いて、セルの封止を行ったハニカム成形体の乾燥体を400℃、2時間の条件で脱脂処理を行いハニカム脱脂体を作製した。
(1−6)焼成工程
さらに、ハニカム脱脂体を常圧のアルゴン雰囲気下2200℃、2時間40分の条件で焼成処理を行った。
(Example 1)
(1) Manufacture of honeycomb fired body (1-1) Ceramic raw material preparation step 52.8% by weight of silicon carbide coarse powder having an average particle size of 22 μm and silicon carbide fine powder of 22.6% having an average particle size of 0.5 μm The organic binder (methyl cellulose) is 4.6% by weight, the lubricant (Unilube made by NOF Corporation) is 0.8% by weight, the glycerin is 1.3% by weight, and the pores are mixed. A ceramic raw material was prepared by adding and mixing 1.9% by weight of material (acrylic resin), 2.8% by weight of oleic acid, and 13.2% by weight of water.
(1-2) Extrusion Step Next, the ceramic raw material prepared in the ceramic raw material preparation step is extrusion-molded, and the eight outer honeycomb fired
Extrusion is performed so that the shape of the first angular cell and all the second angular cells are the shapes shown in FIG. 3A, and the corner cells are the shapes shown in FIG. 4A. It was.
(1-3) Drying Step Next, the raw honeycomb molded body was dried using a microwave dryer to prepare a dried honeycomb molded body.
(1-4) Sealing Step After that, cells were sealed by filling a predetermined cell of the dried honeycomb molded body with a sealing material paste.
Specifically, the cells were sealed so that the end portions on the exhaust gas inlet side and the end portions on the exhaust gas outlet side were alternately sealed as shown in FIG.
(1-5) Degreasing process Subsequently, the dried body of the honeycomb molded body in which the cells were sealed was degreased at 400 ° C. for 2 hours to prepare a honeycomb degreased body.
(1-6) Firing Step Further, the honeycomb degreased body was fired under conditions of 2200 ° C. and 2 hours and 40 minutes under an atmospheric pressure of argon.
作製した内方ハニカム焼成体10cでは、気孔率が45%、平均気孔径が15μm、大きさが34.3mm×34.3mm×150mm、セル密度が31個/cm2(200cpsi)、セル隔壁の厚さが0.203mm、外周壁の厚さの最小値が0.322mmであった。
また、内部セルの長手方向に垂直方向の断面形状は一辺が1.7mmの正方形であった。
第1の外周セル及び第2の外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積は、内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の80%であった。
作成した外方ハニカム焼成体10a及び外方ハニカム焼成体10bは、内方ハニカム焼成体10cと組み合わせた際に、底面の直径が137.2mm、長手方向の長さが150mmの円柱となる形状となるように内方ハニカム焼成体10cの一部を切り取った形状である以外は、内方ハニカム焼成体10cと同じ気孔率、平均気孔径、セル密度、セル隔壁の厚さ、及び、外周壁の厚さであった。
In the produced inner honeycomb fired
The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the internal cell was a square having a side of 1.7 mm.
The area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first peripheral cell and the second peripheral cell was 80% of the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal cell.
When the outer honeycomb fired
(2)ハニカムフィルタの製造
(2−1)接着材ペースト準備工程
平均繊維長20μmのアルミナファイバ30重量%、平均粒子径0.6μmの炭化ケイ素粒子21重量%、シリカゾル15重量%、カルボキシメチルセルロース5.6重量%、及び、水28.4重量%を混合し耐熱性の接着材ペーストを準備した。
(2−2)集合工程
接着材ペーストを準備したハニカム焼成体の側面に塗り、各ハニカム焼成体を集合し円柱状にした。
その後、集合されたハニカム焼成体を120℃加熱することにより接着材ペーストを加熱固化して接着材層とし、円柱状のハニカム焼成体の集合体を作製した。
(2−3)外周コート層形成工程
次に、接着材ペーストと同様の組成からなる外周コート材ペーストをハニカム焼成体集合体の外周面に塗布し、外周コート材ペーストを120℃で乾燥固化させて外周コート層を形成することにより、ハニカムフィルタを製造した。
(2) Manufacture of honeycomb filter (2-1) Adhesive
(2-2) Assembly process The adhesive paste was applied to the side of the prepared honeycomb fired body, and the honeycomb fired bodies were assembled into a columnar shape.
Then, the aggregated honeycomb fired bodies were heated to 120 ° C. to heat and solidify the adhesive paste to form an adhesive layer, thereby producing a cylindrical honeycomb fired body aggregate.
(2-3) Outer peripheral coat layer forming step Next, an outer peripheral coat material paste having the same composition as the adhesive paste is applied to the outer peripheral surface of the honeycomb fired body aggregate, and the outer peripheral coat material paste is dried and solidified at 120 ° C. A honeycomb filter was manufactured by forming a peripheral coat layer.
以上の工程を経て実施例1に係るハニカムフィルタを製造した。実施例1に係るハニカムフィルタのセルの開口率は70%であった。 The honeycomb filter according to Example 1 was manufactured through the above steps. The cell aperture ratio of the honeycomb filter according to Example 1 was 70%.
(実施例2)
上記「(1−2)押出成形工程」を以下の「(1−2´)押出成形工程」のように変更した以外は、実施例1と同様にして実施例2に係るハニカムフィルタを製造した。実施例2に係るハニカムフィルタのセルの開口率は70%であった。
(Example 2)
A honeycomb filter according to Example 2 was manufactured in the same manner as Example 1 except that the above “(1-2) extrusion molding process” was changed to the following “(1-2 ′) extrusion molding process”. . The cell aperture ratio of the honeycomb filter according to Example 2 was 70%.
(1−2´)押出成形工程
次に、上記セラミック原料準備工程で準備したセラミック原料を押出成形し、図5に示す、外方ハニカム焼成体110a1〜110a8と、外方ハニカム焼成体110b1〜110b4と、4個の内方ハニカム焼成体110cとの元になるハニカム成形体を作製した。
また、各ハニカム焼成体を組み合わせ円柱状とした際に、隣り合う2つの外方ハニカム焼成体において一方の外方ハニカム焼成体に配置された第2の外周セルのうち、他方の外方ハニカム焼成体と対面する第2の外周セル(すなわち、第2の外周セル124a1−1や、第2の外周セル124b4−1等)の断面形状、及び、内部ハニカム焼成体と対面する第2の外周セルの断面形状が図3(a)に示す形状となるように押出成形した。また、他方の外方ハニカム焼成体に配置された第2の外周セルのうち、一方の外方ハニカム焼成体と対面する第2の外周セル(すなわち、第2の外周セル124a1−2、第2の外周セル124a2−2等)が、後の工程を経てハニカム焼成体となった際に、一辺が1.7mmの正方形となるように押出成形を行った。
さらに、各角部セルの形状が図4(a)に示す形状となるように押出成形を行った。
(1-2 ') Extrusion Molding Process Next, the ceramic raw material prepared in the ceramic raw material preparation process is extrusion molded, and the outer honeycomb fired bodies 110a 1 to 110a 8 and the outer honeycomb fired body 110b shown in FIG. A honeycomb molded body serving as a base of 1 to 110b 4 and four inner honeycomb fired
In addition, when the honeycomb fired bodies are combined into a columnar shape, the other outer honeycomb fired body among the second outer peripheral cells arranged in one outer honeycomb fired body in two adjacent outer honeycomb fired bodies. The cross-sectional shape of the second peripheral cell facing the body (that is, the second peripheral cell 124a 1-1 , the second peripheral cell 124b 4-1, etc.), and the second peripheral cell facing the internal honeycomb fired body Extrusion molding was performed so that the cross-sectional shape of the peripheral cell was the shape shown in FIG. In addition, among the second peripheral cells arranged in the other outer honeycomb fired body, the second peripheral cells facing the one outer honeycomb fired body (that is, the second outer
Further, extrusion was performed so that each corner cell had a shape shown in FIG.
(比較例1)
上記「(1−2)押出成形工程」において、外周ハニカム焼成体10a及び10bの外周に配置されるセルの断面形状が、外方ハニカム焼成体10aの内部セルを相似縮小した形状になるように押出成形した以外は、実施例1と同様にして比較例1に係るハニカムフィルタを作製した。比較例1に係るハニカムフィルタのセルの開口率は71%であった。
(Comparative Example 1)
In the above “(1-2) extrusion molding step”, the cross-sectional shape of the cells arranged on the outer periphery of the outer honeycomb fired
(圧縮応力の評価)
(1)圧縮応力のシミュレーション
実施例1、2及び比較例1に係るハニカムフィルタについて、周囲から圧力をかけた場合のハニカム焼成体内部に生じる最大の圧縮応力をシミュレーションにより算出した。
シミュレーションの条件は以下の通りとした。
・使用ソフト:ANSYS Mechanical APDL version 14.0
・計算モデル:2D平面、1/8対称モデル
・物質特性
SiC基材(ヤング率:15.12Gpa、ポアソン比:0.33)
接着材層(ヤング率:0.40Gpa、ポアソン比:0.20)
・圧力荷重値:1.5MPa(等分布荷重)
(2)相対強度の算出
次に、上記シミュレーションにおいて比較例1に係るハニカムフィルタの最大圧縮応力
を1とした場合の実施例1及び2に係るハニカムフィルタの相対強度を算出した。
相対強度は以下の式1により求めることができる。
相対強度=実施例1又は2の最大圧縮応力/比較例1の最大圧縮応力・・・1
結果を表1に示す。
(Evaluation of compressive stress)
(1) Simulation of compressive stress For the honeycomb filters according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the maximum compressive stress generated inside the honeycomb fired body when pressure was applied from the periphery was calculated by simulation.
The simulation conditions were as follows.
・ Software used: ANSYS Mechanical APDL version 14.0
Calculation model: 2D plane, 1/8 symmetry model Material characteristics SiC substrate (Young's modulus: 15.12 Gpa, Poisson's ratio: 0.33)
Adhesive layer (Young's modulus: 0.40 Gpa, Poisson's ratio: 0.20)
・ Pressure load value: 1.5 MPa (uniformly distributed load)
(2) Calculation of Relative Strength Next, in the above simulation, the relative strength of the honeycomb filter according to Examples 1 and 2 when the maximum compressive stress of the honeycomb filter according to Comparative Example 1 was set to 1 was calculated.
The relative intensity can be obtained by the following
Relative strength = maximum compressive stress of Example 1 or 2 / maximum compressive stress of Comparative Example 1
The results are shown in Table 1.
表1に示すように、実施例1及び2では、ハニカムフィルタの圧縮応力に対する強度が向上していた。 As shown in Table 1, in Examples 1 and 2, the strength against compressive stress of the honeycomb filter was improved.
1、101 ハニカムフィルタ
2、102 ハニカムフィルタの最外周部分
10 ハニカム焼成体
10a、10b、110a1、110a2、110a3、110a4、110a5、110a6、110a7、110a8、110b1、110b2、110b3、110b4 外方ハニカム焼成体
10c、110c 内方ハニカム焼成体
11 封止材
12a、12b、112a 外方ハニカム焼成体の最外周部
13a、13b 角部
14、114 接着材層
15、115 外周コート層
16 排ガス流入側端面
17 排ガス流出側端面
20 セル
20c 内方ハニカム焼成体セル
21a、21a1、21a2、21a3、21a4、21a5、21b、121a1、121a2、121b4 第1の外周セル
22a、22b、122a1、122a2、122b4 内部セル
23a、23a1、23a2、23a3、23a4、23b、123a1、123a2、123b4 角部セル
24a、24b、124a1、124a1−1、124a1−2、124a1−3、124a2、124a2−1、124a2−2、124b4、124b4−1、124b4−2 第2の外周セル
30、30a セル隔壁
31a 厚壁領域
32a、132a1、132a2 外周壁
50 排ガス浄化装置
51 金属ケーシング
52 保持シール材
1,101 honeycomb filter 2,102 honeycomb outermost
Claims (7)
前記ハニカム焼成体の構成材料はSiCであり、
前記ハニカム焼成体は、前記ハニカムフィルタの外周に配置される外方ハニカム焼成体と、前記外方ハニカム焼成体の内側に配置される内方ハニカム焼成体とからなり、
前記外方ハニカム焼成体は、
前記外方ハニカム焼成体の最外周部に配置されるセルであり、かつ、前記ハニカムフィルタの外周部分に隣接するように配置される第1の外周セルと、
前記外方ハニカム焼成体の最外周部に配置されるセルであり、かつ、前記第1のセルが配置される部分以外の部分に配置される第2の外周セルと、
前記第1の外周セル及び前記第2の外周セルの内側に配置される内部セルとを有し、
前記各内部セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、同一の矩形であり、
前記第1の外周セル及び前記第2の外周セルは、前記セル隔壁及び前記ハニカム焼成体の外周を形成する外周壁から区画形成され、
前記第1外周セルを区画形成する前記外周壁と接続する前記セル隔壁は、前記外周壁に向かって壁厚が徐々に増す厚壁領域を有し、前記第1の外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、前記内部セルの断面形状である矩形から2つの角部が面取りされた形状であり、
前記第1の外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、前記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の60〜80%であり、
前記セル隔壁の厚さが0.210mm以下であり、
前記内方ハニカム焼成体のセルの長手方向に垂直方向の断面形状は、前記内部セルの長手方向に垂直な断面形状である矩形と合同な形状であることを特徴とするハニカムフィルタ。 A plurality of honeycomb fired bodies having a plurality of cells sealed at one end and serving as exhaust gas flow paths and porous cell partition walls defining the cells are bonded via an adhesive layer. A honeycomb filter formed by
The constituent material of the honeycomb fired body is SiC,
The honeycomb fired body comprises an outer honeycomb fired body disposed on the outer periphery of the honeycomb filter and an inner honeycomb fired body disposed on the inner side of the outer honeycomb fired body,
The outer honeycomb fired body is:
A first outer peripheral cell that is disposed in an outermost peripheral portion of the outer honeycomb fired body and is disposed adjacent to an outer peripheral portion of the honeycomb filter;
A second outer peripheral cell that is a cell disposed in the outermost peripheral portion of the outer honeycomb fired body and is disposed in a portion other than the portion in which the first cell is disposed;
An internal cell disposed inside the first angular cell and the second angular cell;
The cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of each internal cell is the same rectangle,
The first peripheral cell and the second peripheral cell are partitioned from an outer peripheral wall forming an outer periphery of the cell partition and the honeycomb fired body,
The cell partition connected to the outer peripheral wall defining the first outer peripheral cell has a thick wall region in which the wall thickness gradually increases toward the outer peripheral wall, and is perpendicular to the longitudinal direction of the first outer peripheral cell. The cross-sectional shape in the direction is a shape in which two corners are chamfered from a rectangle which is a cross-sectional shape of the internal cell,
An area of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first outer peripheral cell is 60 to 80% of an area of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal cell;
The cell partition wall has a thickness of 0.210 mm or less,
The honeycomb filter according to claim 1, wherein a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the cells of the inner honeycomb fired body is congruent with a rectangle which is a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the internal cells.
前記第2の外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積が、前記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の60〜80%である請求項1〜3のいずれかに記載のハニカムフィルタ。 The cell partition wall connected to the outer peripheral wall defining all the second outer peripheral cells has a thick wall region in which the wall thickness gradually increases toward the outer peripheral wall, and the longitudinal direction of the second outer peripheral cell The cross-sectional shape in the vertical direction is a shape in which two corners are chamfered from a rectangle which is a cross-sectional shape of the internal cell,
The honeycomb according to any one of claims 1 to 3, wherein an area of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral cell is 60 to 80% of an area of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the internal cell. filter.
前記他方の外方ハニカム焼成体に配置された前記第2の外周セルのうち、前記一方の外方ハニカム焼成体と対面する前記第2の外周セルの長手方向に垂直方向の断面形状は、前記内部セルの長手方向に垂直な断面形状である矩形と合同な形状であり、
前記一方の外方ハニカム焼成体に配置された前記第2の外周セルのうち、前記他方の外方ハニカム焼成体と対面する前記第2の外周セルの長手方向に垂直方向の断面の面積は、前記内部セルの長手方向に垂直方向の断面の面積の60〜80%である請求項1〜3のいずれかに記載のハニカムフィルタ。 In the two adjacent outer honeycomb fired bodies, among the second outer peripheral cells arranged in one outer honeycomb fired body, the second outer peripheral cells facing the other outer honeycomb fired body are defined. The cell partition connected to the outer peripheral wall to be formed has a thick wall region in which the wall thickness gradually increases toward the outer peripheral wall, and the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral cell is It is a shape in which two corners are chamfered from a rectangle which is a cross-sectional shape of an internal cell,
Of the second outer peripheral cells disposed in the other outer honeycomb fired body, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral cell facing the one outer honeycomb fired body is It is a congruent shape with a rectangle that is a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the internal cell,
Of the second peripheral cells arranged in the one outer honeycomb fired body, the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the second outer peripheral cell facing the other outer honeycomb fired body is: The honeycomb filter according to any one of claims 1 to 3, which is 60 to 80% of an area of a cross section perpendicular to a longitudinal direction of the internal cell.
前記4個の内方ハニカム焼成体の長手方向に垂直方向の断面形状は正方形であり、
前記12個の外方ハニカム焼成体と、前記4個の内方ハニカム焼成体とを組み合わせると円柱となる請求項1〜5のいずれかに記載のハニカムフィルタ。 The honeycomb filter comprises four inner honeycomb fired bodies and twelve outer honeycomb fired bodies,
The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the four inner honeycomb fired bodies is a square,
The honeycomb filter according to any one of claims 1 to 5, wherein the 12 outer honeycomb fired bodies and the four inner honeycomb fired bodies are combined to form a cylinder.
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