(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセル壁（２）と、該複数のセル壁（２）に囲まれた複数のセル孔（３）とを有し、内燃機関から排出された排ガスを上記複数のセル孔（３）に流通させて浄化するハニカム構造体（１）であって、
当該ハニカム構造体（１）は、上記内燃機関から排出された上記排ガスを浄化するために必要な機械的強度を有しており、
上記複数のセル孔（３）の少なくとも一部には、軸方向において、上記ハニカム構造体（１）の中央部（１２）よりも上流側に配設された上流側突起部（４１）と、上記ハニカム構造体（１）の中央部（１２）よりも下流側に配設された下流側突起部（４２）とが形成されており、
上記上流側突起部（４１）は、単位体積あたりの熱容量が上記セル壁（２）よりも小さくなるように形成されており、上記下流側突起部（４２）は、単位体積あたりの熱容量が上記上流側突起部（４１）よりも大きくなるように形成されていることを特徴とするハニカム構造体（１）。
【請求項２】
上記下流側突起部（４２）の単位体積あたりの熱容量は、上記セル壁（２）よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体（１）。
【請求項３】
上記ハニカム構造体（１）における上流側端部（１１）と、上記上流側突起部（４１）との間の距離が、２ｍｍ〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のハニカム構造体（１）。
【請求項４】
各上記セル孔（３）毎において、上記上流側突起部（４１）の数よりも、上記下流側突起部（４２）の数が多くなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体（１）。
【請求項５】
各上記セル孔（３）毎において、上記下流側突起部（４２）における軸方向の長さの合計値が、上記上流側突起部（４１）における軸方向の長さの合計値よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体（１）。
【請求項６】
各上記セル孔（３）毎において、上記軸方向から見たとき、上記下流側突起部（４２）の突出高さは、上記上流側突起部（４１）の突出高さよりも大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカム構造体（１）。
【請求項７】
内燃機関において発生した排ガスを流通する上流側配管（６１）と、該上流側配管（６１）と連通すると共に該上流側配管（６１）よりも直径が大きく上記ハニカム構造体（１）を内包する配置管（６２）と、該配置管（６２）の下流側に配設され上記ハニカム構造体（１）によって浄化された浄化排ガスを流通する下流側配管（６３）とを有する排気管（６）内に配置される上記ハニカム構造体（１）において、上記上流側配管（６１）の軸方向から見たとき、上記上流側配管（６１）の外側に位置する上記セル孔（３）に形成された上記上流側突起部（４１）及び上記下流側突起部（４２）は、少なくとも上記上流側配管（６１）の内側に納まる上記セル孔（３）に形成された上記上流側突起部（４１）よりも単位体積あたりの熱容量が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカム構造体（１）。
【請求項８】
上記上流側突起部（４１）及び上記下流側突起部（４２）の表面に、触媒層（５）が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカム構造体（１）。
【請求項９】
上記セル壁（２）は、気孔率が３０％〜４０％のセラミック材料からなり、
上記上流側突起部（４１）及び上記下流側突起部（４２）は、いずれも上記セル壁（２）と同材質のセラミック材料からなり、
上記上流側突起部（４１）の気孔率は、上記セル壁（２）の気孔率よりも大きく、上記下流側突起部（４２）の気孔率は、上記セル壁（２）の気孔率よりも小さいことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のハニカム構造体（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒装置に用いられるハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関の排ガスを浄化するための触媒装置としては、排ガスを流通する排気管の内側に、格子状に設けられたセル壁とそのセル壁に囲まれて形成された複数のセル孔とを有するハニカム構造体を配置したものが知られている。触媒装置は、高温の排ガスをハニカム構造体のセル孔に流通させることにより、ハニカム構造体に担持された触媒を活性化温度以上に加熱して排ガスの浄化を行う。そのため、触媒の早期活性化が可能なハニカム構造体が望まれている。
【０００３】
このようなハニカム構造体としては、例えば、特許文献１に示されたものがある。特許文献１のハニカム構造体は、金属製の平板と、金属製の波板とを重ね合わせて溶接すると共に巻回することで、セル孔を備えたハニカム構造体を形成している。平板には、複数のルーバが設けられており、ルーバよりも上流側の一部には、波板が無い特定部分が形成されている。このハニカム構造体においては、通気抵抗の小さい特定部分に優先的に排ガスを流通させることで、ルーバよりも上流側におけるハニカム構造体への排ガスの熱の伝達を抑制すると共に、高温の排ガスによってルーバの近傍を集中的に加熱することで、触媒の早期活性化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２９３２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のハニカム構造体には、以下の課題がある。
特許文献１のハニカム構造体においては、排ガスとの熱交換を効率よく行うことができる。そのため、高温の排ガスを流通させた際には早期に昇温が可能である反面、低温の排ガスを流通させると急速に冷却される。したがって、アイドリングなどの際に低温の排ガスがハニカム構造体を流通すると、ハニカム構造体全体が急速に冷却されて、活性化温度以下となり、ハニカム構造体における浄化性能が低下する。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、早期活性化と保温性能とを兼ね備えると共に、浄化性能を向上することができるハニカム構造体を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、複数のセル壁と、該複数のセル壁に囲まれた複数のセル孔とを有し、内燃機関から排出された排ガスを上記複数のセル孔に流通させて浄化するハニカム構造体であって、
当該ハニカム構造体は、上記内燃機関から排出された上記排ガスを浄化するために必要な機械的強度を有しており、
上記複数のセル孔の少なくとも一部には、軸方向において、上記ハニカム構造体の中央部よりも上流側に配設された上流側突起部と、上記ハニカム構造体の中央部よりも下流側に配設された下流側突起部とが形成されており、
上記上流側突起部は、単位体積あたりの熱容量が上記セル壁よりも小さくなるように形成されており、上記下流側突起部は、単位体積あたりの熱容量が上記上流側突起部よりも大きくなるように形成されていることを特徴とするハニカム構造体にある。
【発明の効果】
【０００８】
上記ハニカム構造体は、上記セル孔の内部に上記上流側突起部及び上記下流側突起部を備えている。そのため、上記ハニカム構造体は、触媒の早期活性化及び保温性能を兼ね備えると共に、浄化性能を向上することができる。
すなわち、上記上流側突起部及び上記下流側突起部を有していないハニカム構造体のセル孔の内部を排ガスが流通する際に、排ガスにおける粘性の影響により、セル孔を形成するセル壁の表面に境界層が形成される。この境界層においては、熱伝達率と物質伝達率が低下するため、排ガスとハニカム構造体との接触効率が低下する。そのため、ハニカム構造体において、排ガスからの受熱量が低下し、触媒における活性化の遅れと浄化性能の低下が生じる。
【０００９】
上記ハニカム構造体においては、上記セル孔の内側に上記上流側突起部及び上記下流側突起部を形成することによって、上記セル孔を流通する排ガスの流通方向が変化し、上記突起部の周囲に乱流が形成される。この乱流によって、境界層を破壊することで上記セル孔内における排ガスの物質伝達率を回復し、排ガスと上記ハニカム構造体との接触効率を向上することができる。これにより、触媒における浄化性能を十分に発揮させ、上記ハニカム構造体における浄化性能を向上させることができる。
【００１０】
また、上記上流側突起部の周囲においては、乱流によって、高温の排ガスと上記ハニカム構造体との接触効率を特に大きく向上させることができる。そのため、上記上流側突起部の周囲に配設された触媒を早期に活性化させると共に、活性化した触媒の反応熱を利用して、上記ハニカム構造体の全体を速やかに活性化させることができる。また、上記上流側突起部における単位体積あたりの熱容量が、上記セル壁における単位体積あたりの熱容量よりも小さい。そのため、上記触媒層をより効率よく昇温することができる。
【００１１】
また、上記下流側突起部における単位体積あたりの熱容量は、上記上流側突起部における単位体積あたりの熱容量に比べて大きい。そのため、上記下流側突起部における蓄熱容量を増加させることができる。これにより、アイドリング時などに低温の排ガスが流通したとしても、上記下流側突起部に蓄熱された熱によって、上記ハニカム構造体を活性化温度以上に保つ時間を延長することができる。それゆえ、上記ハニカム構造体における浄化性能の低下を抑制することができる。
【００１２】
このように、上記ハニカム構造体において、排ガスの温度の影響を受けやすい上流側に上記上流側突起部を設けることで早期活性化を可能とし、比較的排ガスの温度の影響を受けにくい下流側に上記下流側突起部を設けることで保温性能を確保することができる。さらに、上記上流側突起部及び上記下流側突起部を形成することにより、上記セル孔内に形成される境界層を効果的に破壊し、上記セル壁と排ガスとの接触効率を向上し、浄化性能を向上することができる。
【００１３】
以上のごとく、本発明によれば、早期活性化と保温性能とを兼ね備えると共に、浄化性能を向上することができる上記ハニカム構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における、触媒装置を示す説明図。
【図２】実施例１における、ハニカム構造体を示す説明図。
【図３】図１における、ハニカム構造体のIII−III矢視断面図。
【図４】実施例１における、ハニカム構造体の拡大断面図。
【図５】実施例１における、突起部の断面図。
【図６】ハニカム構造体における、物質伝達率の変化を示すグラフ。
【図７】実施例２における、ハニカム構造体の断面図（図１におけるIII−III矢視断面相当）。
【図８】実施例３における、突起部の第１の形状例を示す拡大断面図。
【図９】実施例３における、突起部の第２の形状例を示す拡大断面図。
【図１０】実施例３における、突起部の第３の形状例を示す拡大断面図。
【図１１】実施例３における、突起部の第４の形状例を示す拡大断面図。
【図１２】実施例３における、突起部の第５の形状例を示す拡大断面図。
【図１３】図１２における、突起部の説明図。
【図１４】実施例３における、突起部の第６の形状例を示す拡大断面図。
【図１５】実施例３における、突起部の第７の形状例を示す拡大断面図。
【図１６】実施例３における、突起部の第８の形状例を示す拡大断面図。
【図１７】実施例４における、（ａ）突起部の第１の形状例を示す断面図、（ｂ）突起部の第２の形状例を示す断面図、（ｃ）突起部の第３の形状例を示す断面図。
【図１８】実施例４における、（ａ）突起部の第４の形状例を示す断面図、（ｂ）突起部の第５の形状例を示す断面図、（ｃ）突起部の第６の形状例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記ハニカム構造体において、上記下流側突起部の単位体積あたりの熱容量は、上記セル壁よりも大きいことが好ましい。この場合には、上記下流側突起部における単位体積あたりの熱容量を増加させ、上記ハニカム構造体における保温性能をより向上することができる。
【００１６】
また、上記ハニカム構造体における上流側端部と、上記上流側突起部との間の距離が、２ｍｍ〜３０ｍｍであることが好ましい。この場合には、上記セル孔内に形成される境界層が発達する前に、上記上流側突起部によって乱流を形成して破壊することができる。これにより、上記セル孔内における熱伝達率と物質伝達率を回復し、上記触媒層における早期活性化、及び排ガス浄化の促進をすることができる。
【００１７】
また、各セル孔毎において、上記上流側突起部の数よりも、上記下流側突起部の数が多くなるように形成されていることが好ましい。この場合には、上記下流側突起部における体積を増大させ、蓄熱量を増大することができる。これにより、保温性能をより向上することができる。
【００１８】
また、各セル孔毎において、上記下流側突起部における軸方向の長さの合計値が、上記上流側突起部における軸方向の長さの合計値よりも大きいことが好ましい。この場合には、上記下流側突起部における体積を増大させ、蓄熱量を増大することができる。これにより、保温性能をより向上することができる。
【００１９】
また、各セル孔毎において、上記軸方向から見たとき、上記下流側突起部の突出高さは、上記上流側突起部の突出高さよりも大きいことが好ましい。この場合には、上記下流側突起部における体積を増大させ、蓄熱量を増大することができる。これにより、保温性能をより向上することができる。
【００２０】
また、内燃機関において発生した排ガスを流通する上流側配管と、該上流側配管と連通すると共に該上流側配管よりも直径が大きく上記ハニカム構造体を内包する配置管と、該配置管の下流側に配設され上記ハニカム構造体によって浄化された浄化排ガスを流通する下流側配管とを有する排気管内に配置される上記ハニカム構造体において、上記上流側配管の軸方向から見たとき、上記上流側配管の外側に位置する上記セル孔に形成された上記上流側突起部及び上記下流側突起部は、少なくとも上記上流側配管の内側に納まる上記セル孔に形成された上記上流側突起部よりも単位体積あたりの熱容量が大きくなるように形成されていることが好ましい。
【００２１】
上記軸方向から見たとき、上記ハニカム構造体においては、上記上流側配管の外側に位置する上記セル孔よりも、上記上流側配管の内側に納まる上記セル孔において内燃機関の始動時に排ガスが流通しやすく、排ガスの温度の影響を受けやすい。したがって、上記上流側配管の内側に納まる上記セル孔に形成された上記上流側突起部及び上記下流側突起部における単位体積あたりの熱容量を小さくすることで、上記ハニカム構造体における早期活性化が可能となる。また、内燃機関の始動時に、比較的、排ガスが流入しにくい上記上流側配管の外側に位置する上記セル孔に形成された上記上流側突起部及び上記下流側突起部における単位体積あたりの熱容量を大きくすることで、始動直後の早期活性を損なうことなくアイドリング時などに低温の排ガスが流通したとしても保温性を確保することができる。
【００２２】
また、上記上流側突起部及び上記下流側突起部の表面に、触媒層が形成されていることが好ましい。この場合には、上記触媒層が形成される範囲を拡大し、上記ハニカム構造体における触媒の担持量を増大させることができる。また、触媒の担持量を維持しながら、上記触媒層の厚みを低減することができ、排ガスの拡散によって有効活用することができる触媒量が増加する。これにより、上記ハニカム構造体における浄化性能を向上することができる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
上記ハニカム構造体にかかる実施例について、図１〜図５を参照して説明する。
図１及び図２に示すごとく、ハニカム構造体１は、複数のセル壁２と、複数のセル壁２に囲まれた複数のセル孔３とを有し、内燃機関から排出された排ガスを複数のセル孔３に流通させて浄化する。
図３〜図５に示すごとく、複数のセル孔３の少なくとも一部には、軸方向Ｘにおいて、ハニカム構造体１の中央部１２よりも上流側に配設された上流側突起部４１と、ハニカム構造体１の中央部１２よりも下流側に配設された下流側突起部４２とが形成されている。
上流側突起部４１は、単位体積あたりの熱容量がセル壁２よりも小さくなるように形成されており、下流側突起部４２は、単位体積あたりの熱容量が上流側突起部４１よりも大きくなるように形成されている。
【００２４】
以下、さらに詳細に説明する。
図１に示すごとく、本例のハニカム構造体１は、自動車のエンジンにおいて発生した排気ガスを浄化するためのものである。ハニカム構造体１は、排気ガスを流通する排気管６の内側に配置されており、ハニカム構造体１と排気管６とによって触媒装置１００を形成している。
排気管６は、ハニカム構造体１を内包する配置管６２と、配置管６２の上流側に設けられた上流側配管６１と、下流側に設けられた下流側配管６３とを有している。尚、上流側配管６１、配置管６２及び下流側配管６３は、ハニカム構造体１の中心軸Ｏと同軸となるように形成されている。尚、上流側配管６１及び下流側配管６３が、ハニカム構造体１の中心軸Ｏとずれた位置に配置されていてもよい。
【００２５】
図２〜図５に示すごとく、ハニカム構造体１は、格子状に配設されたセル壁２によって形成された円柱形状のセラミック担体と、セラミック担体の表面に担持され排気ガスの浄化を行う触媒層５とからなる。尚、図２〜図４は、触媒層５を省略した図である（後述する図７〜図１８も同様である）。セル壁２は、気孔率が３０％〜４０％のセラミック材料からなり、本例においては、気孔率が３３％のコージェライトを用いている。ハニカム構造体１には、セル壁２によって区画された複数のセル孔３が形成されており、各セル孔３の断面形状は六角形をなしている。尚、セル孔３の断面形状は、六角形以外にも、種々の多角形や円形とすることができるが、四角形又は六角形とした場合、浄化性能及び生産性に優れたハニカム構造体１を得ることができる。
【００２６】
図１及び図２に示すごとく、本例においては、軸方向Ｘから見たとき、排気管６における上流側配管６１の輪郭６１０の内側に配置されるセル孔３を内側セル孔３１とし、上流側配管６１の輪郭６１０の外側に配置されるセル孔３を外側セル孔３２とした。
尚、ハニカム構造体１の軸方向Ｘから見たとき、単位面積あたりのセル孔３の形成個数を示す形成密度は、内側セル孔３１及び外側セル孔３２のいずれにおいても一様である。
【００２７】
図３〜図５に示すごとく、本例のハニカム構造体１を構成するすべてのセル孔３には、上流側突起部４１及び下流側突起部４２を設けてある。
ハニカム構造体１のセル壁厚は０．０６５ｍｍでセルピッチが１．１１ｍｍである。
１つのセル孔３には、一対の上流側突起部４１と、四対の下流側突起部４２とが形成されており、これらの表面は、触媒層５によって覆われている。
上流側突起部４１は、ハニカム構造体１における軸方向Ｘにおいて、中央部１２よりも上流側の位置で、かつ上流側端部１１との距離Ｓが２０ｍｍとなる位置に上流側突起部４１を形成した。また、上流側突起部４１の軸方向Ｘにおける長さＬ１は、２ｍｍとし、セル壁２からの突出高さｔ１は、０．４ｍｍとした。
また、４つの下流側突起部４２は、ハニカム構造体１の軸方向Ｘにおいて、中央部１２よりも下流側の位置に、軸方向Ｘにおいて略等間隔となるように並んで配設してある。また、各下流側突起部４２の軸方向Ｘにおける長さＬ２は、２ｍｍとし、下流側突起部４２の軸方向Ｘにおける長さＬ２の合計値は、８ｍｍである。また、セル壁２からの突出高さｔ２は、０．４ｍｍとした。
【００２８】
図４に示すごとく、上流側突起部４１及び下流側突起部４２は、軸方向Ｘから見たとき、セル孔３を形成する６つのセル壁２のうち、互いに対向する一対のセル壁２と、一対のセル壁２の各両隣に配設されたセル壁２とに沿って形成されている。一対の上流側突起部４１及び一対の下流側突起部４２は、いずれも同形状をなしており、セル孔３の中心点Ｐを通り、対向する一対のセル壁２と平行な仮想線Ｌに対して、線対称となるように配置されている。また、上流側突起部４１及び下流側突起部４２の外形における角部は、滑らかな曲面によって形成されている。尚、図４においては、セル壁２と突起部４とによって形成された角部は曲面となっていないが、曲面によって形成してもよい。
【００２９】
図５に示すごとく、突起部４は、半楕円形の断面形状をなしている。したがって、突起部４は、その上流側の端部から下流側に向かうにつれて突出量が増大するように形成された曲面状の上流側傾斜面４３と、上流側傾斜面４３と滑らかにつながり、下流側の端部から上流側に向かうにつれて突出量が増大するように形成された曲面状の下流側傾斜面４４とを備えている。尚、突起部４の突出方向Ｚとは、突起部４が形成されたセル壁２の法線方向であり、突起部４が複数のセル壁２にわたって形成されている場合には、各セル壁２における法線方向となる。
【００３０】
上流側突起部４１及び下流側突起部４２は、多孔質材料であるコージェライトからなる。本例においては、内側セル孔３１に形成された上流側突起部４１の気孔率は６５％とし、外側セル孔３２に形成された上流側突起部４１の気孔率は５０％とした。また、内側セル孔３１に形成された下流側突起部４２の気孔率は３０％とし、外側セル孔３２に形成され下流側突起部４２の気孔率は２０％とした。尚、内側セル孔３１における上流側突起部４１の気孔率は、４０％〜７０％とし、外側セル孔３２における上流側突起部４１の気孔率は、３５％〜６５％とすることができる。また、内側セル孔３１における下流側突起部４２の気孔率は、２０％〜６０％とし、外側セル孔３２における下流側突起部４２の気孔率は、１５％〜５５％とすることができる。
【００３１】
上流側突起部４１及び下流側突起部４２を上述の気孔率とすることにより、外側セル孔３２の下流側突起部４２、内側セル孔３１の下流側突起部４２、外側セル孔３２の上流側突起部４１、内側セル孔３１の上流側突起部４１の順で、単位体積あたりの熱容量が小さくなる。
また、本例においては、ハニカム構造体１のすべてのセル孔３に突起部４を設けたが、一部のセル孔３のみに上流側突起部４１及び下流側突起部４２を設けてもよい。また、上流側突起部４１は、多孔質材料以外にも、中空とすることによっても単位体積あたりの熱容量を小さくすることができる。また、下流側突起部４２は、中実とすることによっても単位体積当たりの熱容量を大きくすることができる。また、上流側突起部４１及び下流側突起部４２は、コージェライト以外の種々の材料によって形成してもよいし、それぞれ異なる材料を用いてもよい。
【００３２】
次に、本例の作用効果について説明する。
ハニカム構造体１においては、セル孔３の内側に上流側突起部４１及び下流側突起部４２を形成することによって、セル孔３を流通する排ガスの流通方向が変化し、突起部４の周囲に乱流が形成される。この乱流によって、境界層を破壊することでセル孔３内における排ガスの物質伝達率を回復し、排ガスとハニカム構造体１との接触効率を向上することができる。これにより、触媒における浄化性能を十分に発揮させ、ハニカム構造体１における浄化性能を向上させることができる。
【００３３】
また、上流側突起部４１の周囲においては、乱流によって、高温の排ガスとハニカム構造体１との接触効率を特に大きく向上させることができる。そのため、上流側突起部４１の周囲に配設された触媒を早期に活性化させると共に、活性化した触媒の反応熱を利用して、ハニカム構造体１の全体を速やかに活性化させることができる。また、上流側突起部４１における単位体積あたりの熱容量が、セル壁２における単位体積あたりの熱容量よりも小さい。そのため、触媒層５をより効率よく昇温することができる。
【００３４】
また、下流側突起部４２における単位体積あたりの熱容量は、上流側突起部４１における単位体積あたりの熱容量に比べて大きい。そのため、下流側突起部４２における蓄熱容量を増加させることができる。これにより、アイドリング時などに低温の排ガスが流通したり、自然放熱したとしても、下流側突起部４２に蓄熱された熱によって、ハニカム構造体１の下流側突起部４２の周辺を活性化温度以上に保つ時間を延長することができる。それゆえ、ハニカム構造体１における浄化性能の低下を抑制することができる。
【００３５】
このように、ハニカム構造体１において、内燃機関の始動時に排ガスの温度の影響を受けやすい上流側に上流側突起部４１を設けることで早期活性化を可能とし、始動時やアイドル時に比較的排ガスの温度の影響を受けにくい下流側に下流側突起部４２を設けることで保温性能を確保することができる。さらに、上流側突起部４１及び下流側突起部４２を形成することにより、セル孔３内に形成される境界層を効果的に破壊し、セル壁２と排ガスとの接触効率を向上し、浄化性能を向上することができる。
【００３６】
ハニカム構造体１において、下流側突起部４２の単位体積あたりの熱容量は、セル壁２よりも大きい。そのため、下流側突起部４２における単位体積あたりの熱容量を増加させ、ハニカム構造体１における保温性能をより向上することができる。
【００３７】
また、ハニカム構造体１における上流側端部１１と、上流側突起部４１との間の距離が、２０ｍｍである。図６は、セル孔３を形成するセル壁２の表面近傍における物質移動率の変化を示すグラフであり、縦軸を物質移動率とし、横軸をハニカム構造体１における上流側端部１２からの距離Ｓとした。また、実線Ｇ１〜Ｇ５においては、ハニカム構造体１におけるセル孔３の形成密度を変化させている。尚、形成密度は、実線Ｇ１が、１．８６個／ｍｍ2、実線Ｇ２が、１．１６個／ｍｍ2、実線Ｇ３が、０．９３個／ｍｍ2、実線Ｇ４が、０．６２個／ｍｍ2、実線Ｇ５が、０．３１個／ｍｍ2である。図６に示すごとく、実線Ｇ１〜実線Ｇ５のいずれにおいても、突起部４と上流側端部１２との距離Ｓが２ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内において、物質移動率が大幅に低下している。つまり、この範囲内において、境界層が発達している。したがって、突起部４と上流側端部１２との距離Ｓが２ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内に突起部４を形成することにより、セル孔３内において、境界層が発達しきる前に、突起部４によって乱流を形成し、境界層を破壊することができる。そのため、セル孔３内に形成される境界層が発達する前に、上流側突起部４１によって乱流を形成して破壊することができる。これにより、セル孔３内における熱伝達率及び物質伝達率を回復し、触媒層５における早期活性化、及び排ガス浄化の促進をすることができる。
【００３８】
また、上流側突起部４１の数よりも、下流側突起部４２の数が多くなるように形成されている。そのため、下流側突起部４２における蓄熱量を増大させ、保温性能をより向上することができる。
【００３９】
また、下流側突起部４２の軸方向における長さの合計値が、上流側突起部４１の軸方向における長さの合計値よりも大きい。そのため、下流側突起部４２における蓄熱量を増大させ、保温性能をより向上することができる。
【００４０】
また、内燃機関において発生した排ガスを流通する上流側配管６１と、上流側配管６１と連通すると共に上流側配管６１よりも直径が大きくハニカム構造体１を内包する配置管６２と、配置管６２の下流側に配設されハニカム構造体１によって浄化された浄化排ガスを流通する下流側配管６３とを有する排気管６内に配置されるハニカム構造体１において、上流側配管６１の軸方向Ｘから見たとき、上流側配管６１の外側に位置するセル孔３に形成された上流側突起部４１及び下流側突起部４２は、少なくとも上流側配管６１の内側に納まるセル孔３に形成された上流側突起部４１よりも単位体積あたりの熱容量が大きくなるように形成されている。
【００４１】
軸方向Ｘから見たとき、ハニカム構造体１においては、上流側配管６１の外側に位置するセル孔３よりも、上流側配管６１の内側に納まるセル孔３に排ガスが流通しやすく、内燃機関の始動時に排ガスの温度の影響を受けやすい。したがって、上流側配管６１の内側に納まるセル孔３に形成された上流側突起部４１及び下流側突起部４２における単位体積あたりの熱容量を小さくすることで、ハニカム構造体１における早期活性化が可能となる。また、内燃機関の始動時に、比較的、排ガスが流入しにくい上流側配管６１の外側に位置するセル孔３に形成された上流側突起部４１及び下流側突起部４２における単位体積あたりの熱容量を大きくすることで、アイドリング時などに流入する低温の排ガスや自然放熱によってハニカム構造体１の下流側が冷却されるのを抑制することができる。
【００４２】
また、上流側突起部４１及び下流側突起部４２の表面に、触媒層５が形成されている。そのため、触媒層５の形成される範囲を拡大し、ハニカム構造体１における触媒の担持量を増大させることができる。また、触媒の担持量を維持しながら、触媒層５の厚みを低減することができ、排ガスの拡散によって有効活用できる触媒量が増加する。これにより、ハニカム構造体１における浄化性能を向上することができる。
【００４３】
以上のごとく、本発明によれば、早期活性化と保温性能とを兼ね備えると共に、浄化性能を向上することができるハニカム構造体１を提供することができる。
【００４４】
（実施例２）
図７に示すごとく、本例は、実施例１のハニカム構造体１における構成を一部変更したものである。
本例のハニカム構造体１において、セル孔３には、１つの上流側突起部４１と、１つの下流側突起部４２とが形成されている。
本例においては、下流側突起部４２の軸方向Ｘにおける長さＬ２を、１５ｍｍとし、下流側突起部４２の突出高さｔ２を、０．６ｍｍとした。
【００４５】
また、各セル孔３に形成された上流側突起部４１は、ハニカム構造体１の中心側である径方向内側に形成されたセル孔３の上流側突起部４１の配設位置に対して、これよりも径方向外側に形成されたセル孔３の上流側突起部４１の配設位置が、上流側となるように形成されている。
その他の構成は実施例１と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
【００４６】
また、軸方向Ｘから見たとき、一つのセル孔３に形成された下流側突起部４２の突出高さは、上流側突起部４１の突出高さよりも大きいことが好ましい。この場合には、下流側突起部４２における蓄熱量を増大させ、保温性能をより向上することができる。
【００４７】
また、上流側突起部４１の軸方向Ｘにおける配設位置を変化させることにより、セル孔３内における境界層の形成を効果的に抑制することができる。つまり、ハニカム構造体１においては、径方向外側に形成されたセル孔３における排ガスの流速が、これよりも径方向内側に形成されたセル孔３における排ガスの流速よりも遅く、上流側の位置において、境界層が発達する。したがって、上流側突起部４１をより上流側に配設することにより、境界層の発達を抑制することができる。尚、本例においては、各セル孔３に形成する上流側突起部４１及び下流側突起部４２の形成数や配設位置は適宜変更することができる。例えば、上流側突起部４１及び下流側突起部４２の形成数をセル孔３毎に変化させ、セル孔３における流通抵抗を調整し、排ガスの流速の均一化を図ることもできる。
また、本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００４８】
（実施例３）
図８〜図１６に示すごとく、本例は、軸方向Ｘから見たハニカム構造体１における上流側突起部４１又は下流側突起部４２の形状例を示すものである。
以下、適宜、上流側突起部４１及び下流側突起部４２を総称して突起部４と記す。
図８に示すごとく、ハニカム構造体１の突起部４は、セル孔３を形成する６つのセル壁２のうち３つのセル壁２に沿うように略長方形状に形成されている。突起部４は、６つのセル壁２に一つ飛ばしで、互いに隣り合うことなく配置されている。つまり、３つの突起部４は、セル孔３の中心点Ｐに対して、１２０°、点対称となるように配置されている。
【００４９】
図９に示すごとく、ハニカム構造体１の突起部４は、略扇型をなしており、６つのセル壁２によって形成された６つの頂点の全てに、それぞれ形成されている。
図１０に示すごとく、ハニカム構造体１の突起部４は、セル壁２よって形成された６つの頂点のうち、一つ飛ばしで配置された３つの頂点に形成されている。つまり、３つの突起部４は、セル孔３の中心点Ｐに対して、１２０°、点対称となるように配置されている。
【００５０】
図１１に示すごとく、ハニカム構造体１の突起部４は、セル壁２によって形成された６つの頂点のうちの４つに形成されている。突起部４は互いに対向する３対の頂点のうちの２対に形成されており、突起部４が形成されていない頂点同士をつなぐ仮想線Ｌに対して線対称の形状となる。尚、突起部４は、中心点Ｐに対して１８０°、点対称となるように配設した場合も同様の形状が得られる。
【００５１】
図１２及び図１３に示すごとく、ハニカム構造体１の突起部４は、セル孔３を形成する６つのセル壁２のうち３つのセル壁２に形成されている。突起部４は軸方向Ｘから見たとき略Ｌ字型をなしている。突起部４は、上流側の端部から下流側に向かって徐々に突出量が増大しつつ、セル孔３の中心点Ｐに向かうよう形成された曲面を有している。セル孔３には、突起部４が形成された３つの角部と、突起部４が形成されていない３つの角部とが交互に配置されている。つまり、３つの突起部４は、セル孔３の中心点Ｐに対して１２０°、点対称となるように配置されている。
【００５２】
図１４に示すごとく、ハニカム構造体１の突起部４は、セル孔３を形成する６つのセル壁２の全てに形成されている。突起部４は、隣り合う２つのセル壁２にまたがって１つ形成されており、突起部４は、上流側から下流側に向かって徐々に突出量が増大しつつ、セル孔３の中心点Ｐに向かうよう形成された曲面を有している。３つの突起部４は、セル孔３の中心点Ｐに対して、互いに１２０°、点対称となるように配置されている。
【００５３】
ここで、図１２〜図１４に示したハニカム構造体１における突起部４の形成方法について説明する。
突起部４の形成には、材料スラリーを吐出するための吐出ノズルを備えた突起部形成装置を用いる。吐出ノズルには、外周側面に突起部４の形状と対応した形状をなす成形溝と、成形溝内に開口した吐出口とが形成されている。
【００５４】
まず、吐出ノズルを、突起部４を形成するセル孔３の内側に挿入する。このとき、軸方向Ｘから見て、セル孔３の中心軸と吐出ノズルの中心軸とを一致させる。また、軸方向Ｘにおいて、突起部４の形成位置に成形溝を対向させる。
【００５５】
そして、吐出口から成形溝内に材料スラリーを吐出し、成形溝内に材料スラリーを充填する。成形溝内において、材料スラリーが固化した後、吐出ノズルをセル孔３から後退させる。尚、吐出ノズルを後退させる際に、吐出ノズル先端側において突起部４を形成する成形溝の内周面が、突起部４と干渉する場合には、この部位を収納可能な構成とすることで、吐出ノズルを容易に後退させることができる。
【００５６】
図１５に示したハニカム構造造体１の突起部４は、セル孔３の内周面における全周から突出して環状に形成されている。したがって、突起部４の外周形状は、セル孔３の外周形状と同一形状の六角形をなしている。また、突起部４の内周形状は、セル孔３の内周形状と相似形状の六角形をなしている。
【００５７】
図１６に示したハニカム構造体１の突起部４は、図１５に示したハニカム構造体１の変形例である。図１６のハニカム構造体１の突起部４における外周形状は、図１５に示したハニカム構造体１と同様の六角形であり、内周形状は、円形をなしている。
【００５８】
上述の各突起部４が形成されたハニカム構造体１において、上述以外の構成は実施例１と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
【００５９】
ハニカム構造体１において、突起部４は、セル孔３の中心点Ｐに対して点対称とするか、又は中心点Ｐを通る仮想線Ｌに対して線対称となるように形成してある。この場合には、突起部４によって、セル孔３の内側に乱流を効率良く発生させることができる。
また、突起部４においては、セル孔３の内部を撹拌するように乱流が形成することができる。
また、本例においても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００６０】
（実施例４）
本例は、軸方向Ｘ及び突出方向の双方と直交する方向から見たとき突起部４の形状例を示すものである。
図１７（ａ）に示すハニカム構造体１の突起部４は、セル壁２に沿うように形成された長方形状をなしている。
図１７（ｂ）に示すハニカム構造体１の突起部４は、突起部４における先端側の角部を円弧状に形成してなる。突起部４における上流側の角部には、上流側から下流側に向かうにつれて突出量が増大するように形成された曲面状の上流側傾斜面４３が形成されている。また、突起部４における下流側の角部には、下流側の端部から上流側に向かうにつれて突出量が増大するように形成された曲面状の下流側傾斜面４４が形成されている。
図１７（ｃ）に示すハニカム構造体１の突起部４は、突起部４における上流側の端部から下流側に向かうにつれて突出量が増大するように傾斜した上流側傾斜面４３を備えている。上流側傾斜面４３の下流側の端部よりも下流側は、セル壁２に沿うように形成されている。
【００６１】
図１８（ａ）に示すハニカム構造体１の突起部４は、突起部４における上流側の端部から下流側の端部まで全長に、上流側から下流側に向かうにつれて突出量が増大するように傾斜した上流側傾斜面４３を備えている。
図１８（ｂ）に示すハニカム構造体１の突起部４は、突起部４の上流側の端部から軸方向Ｘにおける中央位置に向かうにつれて突出量が増大するように傾斜した上流側傾斜面４３を備えている。また、突起部４は、突起部４の下流側の端部から軸方向Ｘにおける中央位置に向かうにつれて突出量が増大するように傾斜した下流側傾斜面４４を備えている。
図１８（ｃ）に示すハニカム構造体１の突起部４は、突起部４における上流側の端部から下流側に向かうにつれて突出量が増大するように形成された曲面状の上流側傾斜面４３である。尚、曲面は、突起部４の内側に向かって凹状に形成されている。
【００６２】
上述の各突起部４が形成されたハニカム構造体１において、上述以外の構成は実施例１と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
また、本例に示した突起部４の形状は、一例を示すものであり、これらの形状以外であってもよい。また、形状の異なる突起部４を組み合わせてもよい。
また、本例においても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  ハニカム構造体
１２  中央部
２  セル壁
３  セル孔
４１  上流側突起部
４２  下流側突起部
【図１】
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【図２】
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【図３】
0006409544.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006409544.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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