JP6126434B2 - ハニカム構造体 - Google Patents
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Description
る多孔質の隔壁と、最外周に位置する外周壁とを有し、底面が点対称な形状である筒状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部とを備え、前記ハニカム構造部の電気抵抗率が、1〜200Ωcmであり、前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びる帯状に形成され、前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心を挟んで反対側に配設され、前記電極部が配設されている領域である電極部領域と、前記ハニカム構造部の側面が露出した領域であるハニカム構造部領域とから構成される外周を有し、前記電極部領域に開口するスリットである電極部スリットが1本以上形成され、前記ハニカム構造部領域に開口するスリットであるハニカム構造部スリットが1本以上形成され、前記電極部スリットの前記電極部領域に開口する部分である電極部スリット開口部が、前記セルの延びる方向に延びるように形成され、前記ハニカム構造部スリットの前記ハニカム構造部領域に開口する部分であるハニカム構造部スリット開口部が、前記セルの延びる方向に延びるように形成され、前記セルの延びる方向に直交する断面において、少なくとも1本の前記電極部スリットの長さ(深さ)が、少なくとも1本の前記ハニカム構造部スリットより長く、前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記電極部スリットの前記電極部領域に開口している側の端部とは反対側の端部が、前記ハニカム構造部の内部に達しているハニカム構造体。
本発明のハニカム構造体の一の実施形態は、図1〜図4に示すように、筒状のハニカム構造部4と、ハニカム構造部4の側面5に配設された一対の電極部21,21とを備えるものである。筒状のハニカム構造部4は、流体の流路となる一方の端面11から他方の端面12まで延びる複数のセル2を区画形成する多孔質の隔壁1と、最外周に位置する外周壁3とを有するものである。そして、ハニカム構造部4の電気抵抗率が、1〜200Ωcmである。そして、一対の電極部21,21のそれぞれが、ハニカム構造部4のセル2の延びる方向に延びる帯状に形成されている。そして、セル2の延びる方向に直交する断面において、一対の電極部21,21における一方の電極部21が、一対の電極部21,21における他方の電極部21に対して、ハニカム構造部4の中心Oを挟んで反対側に配設されている。そして、本実施形態のハニカム構造体100は、電極部21が配設されている領域である電極部領域Pと、ハニカム構造部4の側面5が露出した領域であるハニカム構造部領域Qとから構成される外周22を有する。そして、本実施形態のハニカム構造体100には、電極部領域Pに開口するスリット6である電極部スリット6aが1本以上形成され、ハニカム構造部領域Qに開口するスリット6であるハニカム構造部スリット6bが1本以上形成されている。そして、電極部スリット6aの電極部領域Pに開口する部分(開口部8)である電極部スリット開口部8aが、セル2の延びる方向に延びるように形成されている。そして、ハニカム構造部スリット6bのハニカム構造部領域Qに開口する部分(開口部8)であるハニカム構造部スリット開口部8bが、セル2の延びる方向に延びるように形成されている。そして、セル2延びる方向に直交する断面において、少なくとも1本の電極部スリット6aの長さが、少なくとも1本のハニカム構造部スリット6bより長く形成されている。なお、セルの延びる方向に直交する断面におけるスリットの長さを、スリットの「深さ」ということがある。また、ハニカム構造部4の側面5は、ハニカム構造部4の外周壁3の表面のことである。また、ハニカム構造体100の外周は、電極部領域Pとハニカム構造部領域Qとにより構成され、電極部21の表面と「露出した、ハニカム構造部の表面」とから構成されているということもできる。図1は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。図2は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面を示す模式図である。図3は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。図4は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面を示す模式図である。図2においては、セル及び隔壁は省略されている。図4においては、セル、隔壁、スリット及び充填材は省略されている。
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態について説明する。
炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末とを80:20の質量割合で混合して、炭化珪素−金属珪素混合物を作製する。そして、炭化珪素−金属珪素混合物に、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔材として吸水性樹脂を添加すると共に、水を添加して成形原料とし、成形原料を真空土練機により混練し、円柱状の坏土を作製した。バインダの含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに7質量部であった。造孔材の含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに3質量部であった。水の含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに42質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は20μmであり、金属珪素粉末の平均粒子径は6μmであった。また、造孔材の平均粒子径は、20μmであった。炭化珪素、金属珪素及び造孔材の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
「ハニカム構造体を収納する金属ケースと、当該金属ケース内に加熱ガスを供給することができるプロパンガスバーナーと、を備えたプロパンガスバーナー試験機」を用いてハニカム構造体の加熱冷却試験を実施した。上記加熱ガスは、ガスバーナー(プロパンガスバーナー)でプロパンガスを燃焼させることにより発生する燃焼ガスとした。そして、上記加熱冷却試験によって、ハニカム構造体にクラックが発生するか否かを確認することにより、耐熱衝撃性を評価した。具体的には、まず、プロパンガスバーナー試験機の金属ケースに、得られたハニカム構造体を収納(キャニング)した。そして、金属ケース内に、プロパンガスバーナーにより加熱されたガス(燃焼ガス)を供給し、ハニカム構造体内を通過するようにした。金属ケースに流入する加熱ガスの温度条件(入口ガス温度条件)を以下のようにした。まず、5分で指定温度まで昇温し、指定温度で10分間保持し、その後、5分で100℃まで冷却し、100℃で10分間保持した。このような昇温、冷却、保持の一連の操作を「昇温、冷却操作」と称する。その後、ハニカム構造体のクラックを確認した。そして、指定温度を825℃から25℃ずつ上昇させながら上記「昇温、冷却操作」を繰り返した。指定温度は、825℃から25℃ずつ、14段階設定した。つまり、上記「昇温、冷却操作」は、指定温度が1150℃になるまで行った。指定温度が高くなると昇温峻度が大きくなり、中心部に対して外周部の昇温が遅れることにより、中心部と外周部の温度差が拡大し、発生応力が大きくなる。表1において、「耐熱衝撃性試験」の欄は、耐熱衝撃性試験において、ハニカム構造体にクラックが発生したときの指定温度を示している。
各条件を、表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてハニカム構造体を作製した。実施例1の場合と同様にして、「耐熱衝撃性試験」を行った。結果を表1に示す。
Claims (13)
- 流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、最外周に位置する外周壁とを有し、底面が点対称な形状である筒状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部とを備え、
前記ハニカム構造部の電気抵抗率が、1〜200Ωcmであり、
前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びる帯状に形成され、
前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心を挟んで反対側に配設され、
前記電極部が配設されている領域である電極部領域と、前記ハニカム構造部の側面が露出した領域であるハニカム構造部領域とから構成される外周を有し、
前記電極部領域に開口するスリットである電極部スリットが1本以上形成され、前記ハニカム構造部領域に開口するスリットであるハニカム構造部スリットが1本以上形成され、
前記電極部スリットの前記電極部領域に開口する部分である電極部スリット開口部が、前記セルの延びる方向に延びるように形成され、前記ハニカム構造部スリットの前記ハニカム構造部領域に開口する部分であるハニカム構造部スリット開口部が、前記セルの延びる方向に延びるように形成され、
前記セルの延びる方向に直交する断面において、少なくとも1本の前記電極部スリットの長さが、少なくとも1本の前記ハニカム構造部スリットより長く、
前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記電極部スリットの前記電極部領域に開口している側の端部とは反対側の端部が、前記ハニカム構造部の内部に達しているハニカム構造体。 - 前記セルの延びる方向に直交する断面において、
前記電極部スリットの全てが、全ての前記ハニカム構造部スリットより、長さが長く、前記電極部領域の中央部に近い位置に前記電極部スリット開口部を有する前記電極部スリットほど、長さが長く、前記ハニカム構造部領域の中央部に近い位置に前記ハニカム構造部スリット開口部を有する前記ハニカム構造部スリットほど、長さが短い請求項1に記載のハニカム構造体。 - 前記電極部領域の外周方向における中央部に前記電極部スリット開口部が形成された前記電極部スリットを有し、
前記ハニカム構造部領域の外周方向における中央部に前記ハニカム構造部スリット開口部が形成された前記ハニカム構造部スリットを有する請求項1又は2に記載のハニカム構造体。 - 前記電極部スリット及び前記ハニカム構造部スリットの中の少なくとも1本が、前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部のそれぞれの中央部同士を結んだ直線と交差しないように形成されている請求項1〜3のいずれかに記載のハニカム構造体。
- 前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記電極部スリット及び前記ハニカム構造部スリットの長さが、前記ハニカム構造部の半径の1〜80%の長さである請求項1〜4のいずれかに記載のハニカム構造体。
- 前記電極部スリット開口部及び前記ハニカム構造部スリット開口部の、外周方向における長さが、前記ハニカム構造部の外周の長さの0.3〜5.0%の長さである請求項1〜5のいずれかに記載のハニカム構造体。
- 前記電極部スリットが、セルの延びる方向に直交する断面において、一対の電極部の中央部同士を結んだ直線に平行に形成されている請求項1〜6のいずれかに記載のハニカム構造体。
- 前記電極部スリットの本数と前記ハニカム構造部スリットの本数との合計が、2〜20本である請求項1〜7のいずれかに記載のハニカム構造体。
- 少なくとも1本の前記スリットに充填される充填材を有し、
前記充填材が、前記スリットの空間の少なくとも一部に充填される請求項1〜8のいずれかに記載のハニカム構造体。 - 前記充填材が、前記スリットの空間の全部に充填される請求項9に記載のハニカム構造体。
- 前記充填材のヤング率が、0.001〜20GPaである請求項9又は10に記載のハニカム構造体。
- 前記充填材の気孔率が、40〜80%である請求項9〜11のいずれかに記載のハニカム構造体。
- 前記充填材の電気抵抗率が、前記ハニカム構造部の電気抵抗率の100〜100000%である請求項9〜12のいずれかに記載のハニカム構造体。
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