(57)【要約】【課題】確実に容器内に固定できるハニカム構造体を提供する。【解決手段】ハニカム構造体１０は、多孔質セラミックにより形成され、側面を構成する外壁２１と、外壁２１で囲まれた内部空間を格子状に区画する内壁２５有し、一方の端面１１から他方の端面１２に向かう長手方向に沿って断面形状が連続するハニカム構造体本体２０を備え、外壁２１の外表面２１１と、ハニカム構造体本体２０の長手方向に対して直交する面とが交差する交差線上には、凸部２３が設けられている。このため、ハニカム構造体１０を収容する金属製パイプ３０側に、ハニカム構造体１０の凸部２３を係止する係止部３７を設けることにより、ハニカム構造体１０を機械的に確実に金属製パイプ３０内に固定することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質セラミックにより形成され、側面を構成する外壁と、前記外壁で囲まれた内部空間を格子状に区画する内壁とを有し、一方の端面から他方の端面に向かう長手方向に沿って断面形状が連続するハニカム構造体本体と、
前記外壁の外表面と、前記ハニカム構造体本体の長手方向に対して直交する面とが交差する交差線上に設けられた凸部と、
を備えることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】
前記凸部は、前記交差線に沿って周回する凸条であることを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記凸部は、前記外壁を長手方向に二分割した各領域にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記凸部は、前記一方の端面および他方の端面から等距離の位置にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項３に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
前記ハニカム構造体本体は、炭化珪素、コーディエライト、アルミナ、ムライト、窒化珪素、アルミニウムチタネート、ジルコニアの何れかにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
前記凸部は、繊維集合体によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
前記凸部は、炭素繊維集合体に珪素を溶融含浸させて形成されていることを特徴する請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
前記ハニカム構造体本体は、多孔質炭化珪素により形成されており、前記ハニカム構造体本体は、珪素を溶融含浸させて形成されていることを特徴とする請求項７に記載のハニカム構造体。
【請求項９】
前記凸部の形状に適合する形状の係止部が内部に形成された容器を備え、
前記凸部と前記係止部とが接合されることにより、前記容器の内部に固定されていることを特徴する請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
側面を構成する外壁と、前記外壁で囲まれた内部空間を格子状に区画する内壁とを有し、一方の端面から他方の端面に向かう長手方向に沿って断面形状が連続するハニカム構造体を多孔質セラミックにより形成し、
前記外壁の外表面と、前記ハニカム構造体の長手方向に対して直交する面とが交差する交差線上に、炭素繊維集合体により形成された凸部を設置し、前記凸部に珪素を溶融含浸させることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器の内部に収容されるハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、容器の内部にハニカム構造体を収容する際の固定方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の触媒保持体（ハニカム構造体）は、円筒形状のハニカム構造体の側面ほぼ全体に無機繊維（結晶質アルミナ繊維）マットを巻き付け、さらに外側に有機シートを巻き付けて、金属製パイプ（容器）の内部に圧入して収納される。このとき、無機繊維マットの、圧入前の嵩密度および圧入後の嵩密度を所定の範囲に限定している。
【０００３】
すなわち、無機繊維マットの圧入後の嵩密度を、圧入前の嵩密度よりも大きくなるように、金属製パイプに圧入することにより、ハニカム構造体と無機繊維マットとの間で生じる摩擦力と、無機繊維マットと金属製パイプとの間で生じる摩擦力によって、ハニカム構造体を金属製パイプ内部に固定している。
この技術は、触媒保持体の他、ディーゼルエンジンの排ガスを浄化するフィルタ（ＤＰＦ）を金属製パイプ内部に固定する技術として、広く知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９８０５９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、ハニカム構造体が円筒形状などの筒形状であると、摩擦力が作用していても、ハニカム構造体の長手方向に風圧などが作用すると、ハニカム構造体の位置が長手方向にずれてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明では、前記課題を鑑み、確実に容器内に固定できるハニカム構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明のハニカム構造体は、多孔質セラミックにより形成され、側面を構成する外壁と、前記外壁で囲まれた内部空間を格子状に区画する内壁とを有し、一方の端面から他方の端面に向かう長手方向に沿って断面形状が連続するハニカム構造体本体と、前記外壁の外表面と、前記ハニカム構造体本体の長手方向に対して直交する面とが交差する交差線上に設けられた凸部と、を備える。
【０００８】
本発明のハニカム構造体は、多孔質セラミックにより形成され、外壁で囲まれた内部空間を格子状の内壁を有し、長手方向に沿って断面形状が連続するハニカム構造体本体の外表面に、凸部が設けられている。
このため、ハニカム構造体を収容する金属製パイプなどの容器の内側に、ハニカム構造体の凸部の形状に適合する形状の係止部を設けることにより、ハニカム構造体を機械的に確実に容器内に固定することができる。
【０００９】
さらに、本発明のハニカム構造体は、以下の態様であることが望ましい。
（１）前記凸部は、前記交差線に沿って周回する凸条である。
この様な構造であると、ハニカム構造体をより強固に固定することができる。また、凸部（凸条）を容器側の係止部と密着させることにより、ハニカム構造体の気密性を確保することができる。
ここでいう凸条とは、ハニカム構造体本体の外表面を基準面として、突起が連続する形状のものである。凸条の基準面からの高さは、凸条の長手方向に対して波状に変動していても良いし、凸条の長手方向に対して一定であっても良い。凸条の基準面からの高さが凸条の長手方向に対して一定である形状としては、例えば鉄道のレールの様な形状が挙げられる。凸条の高さが長手方向に一定であると、形状が簡素であるため、凸部（凸条）の作成が容易であり、容器側の係止部の形状も簡素化することができる。
【００１０】
（２）前記凸部は、前記外壁を長手方向に二分割した各領域にそれぞれ設けられている。
ハニカム構造体の長手方向中央を挟んで２箇所以上の凸部によってハニカム構造体と容器とを接続することで、応力を２箇所以上の凸部に分散させることができるので、ハニカム構造体を容器内に安定的に固定することができる。
【００１１】
（３）前記凸部は、前記一方の端面および他方の端面から等距離の位置にそれぞれ設けられている。
両端面からそれぞれ等距離の位置に設けられた凸部によって、ハニカム構造体が重心から等距離の２点で容器と接続することになるので、ハニカム構造体を容器内に安定的に固定することができる。
【００１２】
（４）前記ハニカム構造体本体は、炭化珪素、コーディエライト、アルミナ、ムライト、窒化珪素、アルミニウムチタネート、ジルコニアの何れかにより形成されている。
この様なハニカム構造体は、耐熱性・耐蝕性に優れているので、高温ガスなどを流通させることができる。
【００１３】
（５）前記凸部は、繊維集合体によって形成されている。繊維集合体は、織布であっても不織布であっても良い。
このため、凸部の形状が複雑であっても容易に形成することができる。
【００１４】
（６）前記凸部は、炭素繊維集合体に珪素を溶融含浸させて形成されている。
このため、凸部を緻密な構造とすることができ、高い気密性が得られる。また、溶融含浸の際に一部の炭素と珪素が反応して炭化珪素が合成されるため、凸部の耐熱性・耐蝕性が良好となる。
【００１５】
（７）前記ハニカム構造体本体は、多孔質炭化珪素により形成されており、さらに、珪素を溶融含浸させて形成されている。
ハニカム構造体本体が多孔項炭化珪素に珪素を溶融含浸されて形成されており、凸部が炭素繊維集合体に珪素を溶融含浸させて形成されていると、ハニカム構造体本体と凸部の諸特性の差異が僅かになるので、膨張・収縮によるクラックが生じ難く、耐久性が向上する。
【００１６】
（８）前記ハニカム構造体本体は、前記凸部の形状に適合する形状の係止部が内部に形成された容器を備え、前記凸部と前記係止部とが接合されることにより、前記容器の内部に固定されている。
ハニカム構造体を収容する容器の内側に、ハニカム構造体の凸部の形状に適合する形状の係止部を設け、凸部と係止部とを接合させて、ハニカム構造体が容器内に固定されている。このため、ハニカム構造体は容器内に強固に固定される。容器の材質に限らず（金属製であっても樹脂であっても）、多孔質セラミックのハニカム構造体を容器に固定することができる。
【００１７】
前記課題を解決するための本発明のハニカム構造体の製造方法によれば、側面を構成する外壁と、前記外壁で囲まれた内部空間を格子状に区画する内壁とを有し、一方の端面から他方の端面に向かう長手方向に沿って断面形状が連続するハニカム構造体を多孔質セラミックにより形成し、
前記外壁の外表面と、前記ハニカム構造体の長手方向に対して直交する面とが交差する交差線上に、炭素繊維集合体により形成された凸部を設置し、前記凸部に珪素を溶融含浸させる。
【００１８】
本発明のハニカム構造体の製造方法は、多孔質セラミックによりハニカム構造体を形成した後、ハニカム構造体の外表面に、炭素繊維集合体により凸部を形成して設置し、その後、炭素繊維集合体でできた凸部に珪素を溶融含浸させる。
炭素繊維集合体は加工性に優れているため、任意の形状の凸部を容易に形成することができる。更に、珪素を含浸させることで、凸部が緻密化するとともに、炭素と珪素から炭化珪素が合成されるため、気密性・物理的強度・耐熱性・耐蝕性に優れた凸部を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のハニカム構造体は、多孔質セラミックにより形成され、外壁で囲まれた内部空間を格子状に区画する内壁を有し、長手方向に沿って断面形状が連続するものである。そして、外壁の外側面と、本体の長手方向に対して直交する面とが交差する交差線上には、凸部が設けられている。このため、ハニカム構造体を収容する容器側に、ハニカム構造体の凸部の形状に適合する形状の係止部を設けることにより、ハニカム構造体を機械的に確実に容器内に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る実施形態のハニカム構造体の全体斜視図である。
【図２】本発明に係る実施形態のハニカム構造体およびハニカム構造体を収容する容器の分解斜視図である。
【図３】（Ａ）ないし（Ｃ）は本発明に係る実施形態のハニカム構造体を収容する工程を示す断面図である。
【図４】（Ａ）ないし（Ｃ）は凸部および係止部の変形例を示す断面図等である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明のハニカム構造体について説明する。
【００２２】
図１および図２に示すように、本発明に係る実施形態のハニカム構造体１０は、多孔質焼成体により筒状に形成されたハニカム構造体本体２０を有する。なお、ここでは、ハニカム構造体本体２０が四角筒形状の場合を例示するが、円筒形状や、多角形筒形状とすることも可能である。
ハニカム構造体本体２０は、四角筒形状の外壁２１を有する。外壁２１で囲まれた内部空間２２は、内壁２５によって格子状に区画され、長手方向の一方の端面である第１端面１１から他方の端面である第２端面１２に延びる矩形断面の流路２６を複数有する。
【００２３】
ハニカム構造体本体２０の外壁２１の外側面２１１には、ハニカム構造体本体２０の長手方向両端部付近に、凸部２３が各々設けられている。各凸部２３は、外側面２１１と、ハニカム構造体本体２０の長手方向に対して直交する面とが交差する交差線上に設けられている。すなわち、ハニカム構造体本体２０が直方体または立方体の場合には、凸部２３は、第１端面１１および第２端面１２と平行に、ハニカム構造体本体２０の全周にわたって設けられる。
各凸部２３は、一対の凸条２３１、２３１を所定間隔で有しており、一対の凸条２３１、２３１の間には溝２４が設けられている。溝２４は、外壁２１に対して凹んでいるものではなく、ここでは、溝２４の底面２４１は外壁２１の外側面２１１となっている（図３（Ａ）参照）。凸条２３１の幅は例えば１〜５ｍｍ程度であり、溝２４の幅は例えば１〜５ｍｍ程度であり、凸部２３全体としての幅は例えば３〜１５ｍｍ程度である。
【００２４】
一対の凸条２３１、２３１は、同じ部材を用いることができる。凸条２３１は、繊維集合体によって形成されている。例えば、凸条２３１は、カーボンフェルト（炭素繊維集合体）を所定形状に形成したものを用いることができる。あるいは、結晶質アルミナ繊維マットを細長くテープ状に形成したものを用いることができる。凸条２３１とハニカム構造体本体２０の外側面２１１と接する領域Ｒ（図３（Ａ）参照）には、予めＳｉを含浸させておく。Ｓｉを含浸させる範囲は領域Ｒのみでも良いし、凸条２３１およびハニカム構造体本体２０の全体にＳｉを含浸させても良い。領域Ｒの幅は凸部２３全体の幅よりも若干広く、５〜１５ｍｍ程度である。その後、カーボンフェルトを所定形状に形成した凸条２３１をハニカム構造体本体２０の上に配置し、凸条２３１にＳｉを溶融含浸させる。
【００２５】
これにより、ハニカム構造体本体２０と凸部２３が一体化される。なお、必ずしも領域Ｒに予めＳｉを含浸しておく必要は無く、Ｓｉ含浸前に凸条２３１を配置し、凸条２３１とハニカム構造体本体２０に対して同時にＳｉを溶融含浸しても良い。
【００２６】
図２に示すように、ハニカム構造体１０を収容する容器、例えば排気管である金属製パイプ３０は、ハニカム構造体１０を収容する本体部３１を有する。本体部３１の一方の端部には、本体部３１に流体を供給する流入路３２が、漏斗状の接続部３３を介して接続されている。また、本体部３１の他方の端部には、本体部３１からの流体を排出する流出路３４が、漏斗状の接続部３５を介して接続されている。
本体部３１には、高さ方向中央付近で分割される蓋部材３６が、設けられている。このため、蓋部材３６を外すことにより、ハニカム構造体１０を金属製パイプ３０内に取り付けることができる。蓋部材３６は、金属製パイプ３０の本体部３１にハニカム構造体１０を収容した後に、ハニカム構造体１０を覆うように本体部３１に取り付ける。
【００２７】
本体部３１の内面３１１および蓋部材３６の内面３６１には、凸部２３を係止する係止部３７が、本体部３１および蓋部材３６の長手方向両端部に各々設けられている。各係止部３７は、ハニカム構造体本体２０側の係止部３７１と、蓋部材３６側の係止部３７２により構成される。
図３（Ａ）に示すように、係止部３７は、ハニカム構造体本体２０または蓋部材３６に取り付けられるベース部３８と、ベース部３８から突出する突起部３９とを有し、断面Ｔ字形状を呈している。突起部３９の幅は、ハニカム構造体本体２０の凸部２３における一対の凸条２３１間の間隔に対応しており、係止部３７は凸部２３を係止する。従って、一対の係止部３７の間隔は、一対の凸部２３の間隔に対応している。
【００２８】
次に、ハニカム構造体１０を金属製パイプ３０に固定する手順について説明する。
まず、図３（Ａ）に示すように、ハニカム構造体１０の一対の凸部２３を、金属製パイプ３０の本体部３１の一対の係止部３７の位置に位置決めする。
次いで、図３（Ｂ）に示すように、各係止部３７の突起部３９を、各凸部２３の溝２４に嵌めて係止する。
なお、凸部２３にＳｉを含浸させず、更に、柔軟性を有する素材で係止部３７を構成した場合には、図３（Ｃ）に示すように、金属製パイプ３０の外側から係止部３７に押圧力Ｆを加えて加締る。これにより、凸部２３および係止部３７が変形し、金属製パイプ３０とハニカム構造体１０とを接続する。
【００２９】
次に、本実施形態のハニカム構造体１０の作用、効果について説明する。
本実施形態のハニカム構造体１０は、多孔質セラミックにより筒状に形成されたハニカム構造体本体２０と、ハニカム構造体本体２０の内部空間２２を格子状に区画する内壁２５とを有し、ハニカム構造体本体２０の長手方向に沿って断面形状が連続するものである。そして、ハニカム構造体本体２０の外側面２１１と、ハニカム構造体本体２０の長手方向に対して直交する面とが交差する交差線上には、凸部２３が設けられている。
このため、ハニカム構造体１０を収容する金属製パイプ３０側に、ハニカム構造体１０の凸部２３を係止する係止部３７を設けることにより、ハニカム構造体１０を機械的に確実に金属製パイプ３０内に固定することができる。
【００３０】
また、本実施形態のハニカム構造体１０によれば、凸部２３は、交差線に沿って周回している２本の凸条２３１で構成されている。
このため、ハニカム構造体１０の長手方向に対する移動に対して、確実に固定することができる。また、凸部２３を金属製パイプ３０側の係止部３７と密着させることにより、ハニカム構造体１０の気密性を確保することができる。
【００３１】
また、本実施形態のハニカム構造体１０によれば、凸部２３は、ハニカム構造体本体２０の長手方向両端部である第１端面１１および第２端面１２の近傍に設けられている。このため、ハニカム構造体１０を金属製パイプ３０内に確実に固定することができるとともに、気密性を保持することができる。
【００３２】
本発明のハニカム構造体は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、前述した実施形態においては、所定間隔で設けられた一対の凸条２３１により凸部２３を構成するとともに、断面Ｔ字形状の係止部３７を設けた場合を例示した。
この他、図４（Ａ）に示すように、前述した実施形態と同じ形状の係止部３７に対して、断面が凹の字状の凸部２７を用いることができる。
【００３３】
また、図４（Ｂ）に示すように、ハニカム構造体１０においては１個の凸条２３１で凸部２８を構成し金属製パイプ３０においては断面が凹の字状の係止部４１を用いることができる。
さらに、図４（Ｃ）に示すように、ハニカム構造体１０に設ける凸部２９を、連続的ではなく、ブロックを所定間隔で配置したように飛び石状に設けることもできる。なお、図４（Ｃ）においては、１列の凸部２９を例示しているが、複数列とすることもできる。また、このときの係止部としては、前述した係止部４１（図４（Ｂ）参照）を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明のハニカム構造体は、容器の内部に収容されるハニカム構造体に用いることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ハニカム構造体
２０  本体
２１１  外側面
２２  内部空間
２３  凸部
２５  内壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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