JP6285194B2 - ハニカム構造体及び排ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
本発明のハニカム構造体の一実施形態は、図1に示すハニカム構造体100である。ハニカム構造体100は、流体の流路となり流体が流入する一方の端面である流入端面11から流体が流出する他方の端面である流出端面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を有するハニカム基材10を備える。更に、ハニカム構造体100は、セル2のうちの所定のセルであるの一方の端部及び残余のセルの他方の端部に配設される目封止部25を備える。そして、ハニカム構造体100は、ハニカム基材10の側面に開口部を有する温度測定用プローブ挿入用の溝部20が少なくとも1つ形成されている。そして、ハニカム基材10の周方向における溝部20の開口部の長さ(即ち、溝部20の開口部の、ハニカム基材10の周方向の長さ)は、0.5〜20mmである。そして、溝部20は、ハニカム基材10の外周部の隔壁1を貫通しないように形成されている。
ハニカム基材10には、上述のように、測定用プローブ挿入用の溝部20が少なくとも1つ形成されている。この溝部20は、開口部のハニカム基材10の周方向の長さが、0.5〜20mmである。「溝部」は、ハニカム構造体の内部の温度を測定する測定用プローブを挿入するための穴であり、更に言えば、測定用プローブ(特に測定用プローブのセンサの先端部)と嵌り合う穴のことである。
ハニカム構造体100は、ハニカム基材10の所定のセル2である入口セルの流出端面12側の開口部と残余のセル2である出口セルの流入端面11の開口部とに配設された目封止部25を備えるものである。
本発明のハニカム構造体は、ハニカム基材の隔壁の表面や隔壁の細孔の内表面に触媒が担持されていてもよい。
本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態は、図3に示す排ガス浄化装置200である。この排ガス浄化装置200は、上述したハニカム構造体100と、ハニカム構造体100を収納する缶体150と、を備えている。缶体150は、排ガスが流入する流入口51、浄化された排ガスが流出する流出口52、及び流入口51と流出口52との間に位置する胴部53を有し、胴部53にハニカム構造体100を収納している。缶体150は、「ハニカム構造体100のハニカム基材10に形成された溝部20の開口部の面積以上の面積」の開口部を有する貫通孔55が少なくとも1つ形成されている。そして、ハニカム構造体100は、ハニカム基材10に形成された溝部20と缶体150の貫通孔55とが連通する位置に配置されている。排ガス浄化装置200は、缶体150の貫通孔55を通り、ハニカム構造体100のハニカム基材10の溝部20に挿入されてハニカム構造体100内部に配置され、ハニカム構造体100内部の排ガスの温度を測定する熱電対(測定用プローブ)30を備えている。図3は、本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態におけるハニカム構造体のセルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。図3は、3つの熱電対のうち、1つを取り外した状態を示す。
缶体には、上述したように、ハニカム構造体のハニカム基材に形成された溝部の開口部の面積以上の面積の開口部を有する貫通孔が少なくとも1つ形成されている。
測定用プローブは、センサ部分がハニカム構造体の溝部に挿入可能な大きさである限り特に制限はなく、従来公知の測定用プローブを用いることができる。測定用プローブとしては、例えば、温度測定用プローブなどを挙げることができる。温度測定用プローブとしては、熱電対、サーミスタなどを挙げることができる。熱電対としては、例えば、K熱電対、J熱電対、T熱電対、E熱電対、N熱電対、R熱電対などを挙げることができる。これらの熱電対やサーミスタのセンサ(溝部に挿入される部分)としては、直径が0.5mmなどのものを採用することができる。
本発明のハニカム構造体は、例えば以下のように製造することができる。セグメント構造のハニカム構造体について説明する。
本発明の排ガス浄化装置は、例えば以下のように製造することができる。
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セラミック原料を得た。得られたセラミック原料に、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て坏土を作製した。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質量部であり、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質量部であり、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。
まず、2リッターのディーゼルエンジン60(図4参照)の直下に、酸化触媒を担持させたフロースルーハニカム担体(DOC)62(図4参照)を配置した。このDOCは、直径が144mmでセルの延びる方向の長さが76mmの円柱状のものであった。また、このDOCは、隔壁の厚さが0.1mmであり、セル密度が620,000セル/m2であった。そして、このDOCの後方に排ガス浄化装置200(図4参照)を配置し、この排ガス浄化装置のハニカム構造体の後方10cmの位置(ハニカム構造体の流出端面から10cmの位置)に熱電対64(図4参照)を配置した。図4は、温度測定試験におけるエンジン、DOC、及び排ガス浄化装置の配列を示す模式図である。
まず、実施例1と同様にして表1に示す条件を満たす排ガス浄化装置を作製した。次に、実施例1と同様にして、「温度測定試験」を行った。結果を表1に示す。
まず、実施例1と同様にして表2に示す条件を満たすハニカム構造体を作製した。次に、作製したハニカム構造体について、「押抜き強度試験」を行い、更に「熱電対挿入容易性」の評価を行った。
まず、作製したハニカム構造体のハニカムセグメント焼成体を1つ選択する。選択するハニカムセグメント焼成体は、このハニカムセグメント焼成体と他のハニカムセグメント焼成体とを接合する接合層に溝部が形成されているものとした。次に、選択した1つのハニカムセグメント焼成体の一方の端面に直径30mmの金属製の円柱部材により直接荷重をかけ、ハニカムセグメント焼成体の押抜き強度を測定する。結果を表2に示す。表2に記載する押抜き強度は、比較例2の押抜き強度を100とした場合(比較例2の押抜き強度を基準とした場合)における実施例6〜11の押抜き強度を「比」で表している。なお、80〜100である場合は、『押抜き強度が「良好」である』ということができる。0〜79である場合は、『押抜き強度が「不良」である』ということができる。
K熱電対(直径0.5mm)をハニカム構造体の溝部に5回挿入した。その後、以下の評価基準で熱電対の挿入のし易さ(熱電対挿入容易性)の評価を行った。「比較的容易に挿入可能である」場合を「○」とし、「挿入できるが、位置合わせに時間がかかる」場合を「△」とする。
まず、実施例6と同様にして表2に示す条件を満たすハニカム構造体を作製した。次に、実施例6と同様にして、「押抜き強度試験」を行い、更に「熱電対挿入容易性」の評価を行った。結果を表2に示す。なお、実施例9では、「溝部の位置」について実施例5と同じ条件を採用した。つまり、実施例9においては、3つの溝部が実施例5と同様の位置となるように形成されていた。
まず、実施例1と同様にして表3に示す条件を満たす排ガス浄化装置を作製した。次に、作製した排ガス浄化装置を用いて、以下の方法で「圧力損失」の試験を行った。なお、本実施例においても、ハニカム基材の接合層に溝部が形成されるようにした。
排ガス浄化装置に、空気(室温(25℃))をガス流量10m3/分の条件で供給して、排ガス浄化装置の前後における圧力を測定し、排ガス浄化装置の圧力損失を算出した。結果を表3に示す。
まず、実施例12と同様にして表3に示す条件を満たす排ガス浄化装置を作製した。次に、実施例12と同様にして、「圧力損失」の試験を行った。結果を表3に示す。なお、各実施例においては、ハニカム基材の接合層に溝部が形成されるようにした。このとき、溝部の幅が、ハニカム基材の接合層の厚さ(接合幅(1mm))よりも大きいため、溝部は、接合層からはみ出るように(即ち、接合層以外の部分にも)形成されていた。
Claims (5)
- 流体の流路となり前記流体が流入する一方の端面である流入端面から前記流体が流出する他方の端面である流出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を有するハニカム基材と、
前記ハニカム基材の所定のセルである入口セルの前記流出端面側の開口部及び残余のセルである出口セルの前記流入端面の開口部に配設された目封止部と、を備え、
前記ハニカム基材に、前記ハニカム基材の側面に開口部を有する温度測定用プローブ挿入用の溝部が少なくとも1つ形成され、
前記溝部の前記開口部の、前記ハニカム基材の周方向の長さが、0.5〜20mmであり、
前記ハニカム基材の外周部の前記隔壁を貫通しないように形成されているハニカム構造体。 - 前記ハニカム基材が、複数のハニカムセグメントと前記複数のハニカムセグメントを互いに接合する接合層とを有し、
前記ハニカム基材の前記接合層のみに、前記溝部が形成されている請求項1に記載のハニカム構造体。 - 前記溝部の深さが、1mm以上である請求項1または2に記載のハニカム構造体。
- 前記溝部の前記開口部の、前記ハニカム基材のセルの延びる方向の長さが、0.5mm以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載のハニカム構造体と、
排ガスが流入する流入口、浄化された排ガスが流出する流出口、及び前記流入口と前記流出口との間に位置する胴部を有し、前記胴部に前記ハニカム構造体を収納する缶体と、を備え、
前記缶体は、前記胴部に、前記ハニカム構造体の前記ハニカム基材に形成された前記溝部の開口部の面積以上の面積の開口部を有する貫通孔が少なくとも1つ形成され、
前記ハニカム構造体は、前記ハニカム基材に形成された前記溝部と前記缶体の前記貫通孔とが連通する位置に配置され、
更に、前記缶体の前記貫通孔を通り、前記ハニカム構造体の前記ハニカム基材の前記溝部に挿入されて、前記ハニカム構造体内部の排ガスの温度を測定する温度測定用プローブを備える排気浄化装置。
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