(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔を有するハニカムセグメントを、接合材によって複数個接合したハニカム構造体において、
前記ハニカムセグメントの前記流通孔の軸方向に垂直な断面が、直径２５ｍｍの円を包含するような大きさを有し、かつ前記ハニカムセグメントの接合面となる外壁の平面度が０．２ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】
前記ハニカムセグメントが、コージェライト、ＳｉＣ、ＳｉＮ、アルミナ、ムライト及びＬＡＳからなる群より選ばれた１種を主結晶相とする請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記ハニカムセグメントに、触媒能を有する金属を担持し、内燃機関等の熱機関の排気ガスの浄化、又は液体燃料若しくは気体燃料の改質に用いられるようにした請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記触媒能を有する金属が、Ｐｔ、Ｐｄ及びＲｈのうちの少なくとも１種である請求項３に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
前記ハニカムセグメントの前記流通孔の断面形状が、三角形、四角形及び六角形のうちのいずれかである請求項１ないし４のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
前記個々のハニカムセグメントは、前記流通孔の前記隔壁が濾過能を有し、所定の前記流通孔については一方の端部を封じ、残余の流通孔については他方の端部を封じてなる構造を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集除去するフィルターとして用いられる請求項６に記載のハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関等の熱機関又はボイラー等の燃焼装置の排気ガス浄化装置や、液体燃料又は気体燃料の改質装置等に用いられる触媒担持用ハニカム構造体、あるいはフィルターとして用いられるハニカム構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関等の熱機関又はボイラー等の燃焼装置の排気ガス浄化装置や、液体燃料又は気体燃料の改質装置等に、触媒成分を担持したハニカム構造体が用いられている。また、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのような含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集除去するフィルターとしてハニカム構造体を用いることが知られている。
【０００３】
このような目的で使用されるハニカム構造体は、排気ガスの急激な温度変化や局所的な発熱にさらされて内部に不均一な温度分布が生じやすく、それが原因でクラックが発生する等の問題があった。そこで、このような問題を解消するため、ハニカム構造体を複数のハニカムセグメントから構成し、各ハニカムセグメント間を弾性質素材からなる接合材で接合一体化した構造とすることにより、構造体に作用する熱応力を緩和する方法が提案された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハニカムセグメントを複数個接合して１つのハニカム構造体として用いる場合、従来はハニカムセグメントの接合面となる外壁が平滑であったため、接合強度が弱く、使用時における振動や排圧によってハニカムセグメントの接合が緩んだり外れたりして、ハニカムセグメントがずれたりばらけたりしてしまうことがあった。
【０００５】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、使用時における振動や排圧によってハニカムセグメントが移動しない耐久性に優れたハニカム構造体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔を有するハニカムセグメントを、接合材によって複数個接合したハニカム構造体において、
前記ハニカムセグメントの前記流通孔の軸方向に垂直な断面が、直径２５ｍｍの円を包含するような大きさを有し、かつ前記ハニカムセグメントの接合面となる外壁の平面度が０．２ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることを特徴とするハニカム構造体、が提供される。なお、本発明において、「接合面となる外壁」とは、接合材によって接合される外壁の角部および角のＲ部を除く平面をいう。また、「平面度」とは、ＪＩＳ  Ｂ０６２１−１９８４に定義されているものをいう。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１(ａ)は本発明のハニカム構造体の実施形態の一例を示す側面図で、図１(ｂ)はそのＡ−Ａ断面図である。これらの図に示すように、本発明のハニカム構造体１は、隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔（セル通路）を有するハニカムセグメント３を、接合材５によって複数個接合したものである。
【０００８】
そして、本発明においては、その特徴的な構成として、ハニカムセグメント３の接合面となる外壁の平面度を所定値以上とすることにより、ハニカムセグメント同士の接合強度を高め、使用時における振動や排圧によってハニカムセグメントが移動して、ずれたりばらけたりする事を防止している。すなわち、外壁に適度なうねりがあると、接合面が剥がれにくく、また、たとえ剥がれたとしても個々のハニカムセグメントは移動しにくくなるので、耐久性に優れたハニカム構造体となる。
【０００９】
具体的には、ハニカムセグメント３の接合面となる外壁の平面度が０．２ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下になるようにする。この外壁の平面度が０．２ｍｍ未満だと、十分な接合強度が得難く、ハニカムセグメントが移動しやすくなるため、ハニカム構造体としての耐久性が劣る。なお、外壁の平面度を大きくしすぎると、それに伴ってハニカムセグメント３間に介在する接合材５の厚みが増し、ハニカム構造体１の流路面積（開口率）が減少して実用的でなくなるので、ハニカムセグメント３の接合面となる外壁の平面度は１．５ｍｍ以下とする。
【００１０】
また、ハニカム構造体使用時における振動や排圧によるハニカムセグメントの移動の問題は、ハニカムセグメントの流通孔の軸方向に垂直な断面が、直径２５ｍｍの円を包含する（直径２５ｍｍの円からはみだす）ような大きさを有する比較的大きなハニカムセグメントで構成したハニカム構造体で生じやすく、前記断面が直径２５ｍｍの円内に収まるような比較的小さなハニカムセグメントでは生じにくい。したがって、本発明は、前記のような比較的大きなハニカムセグメントで構成されるハニカム構造体に対して好適に用いられる。
【００１１】
本発明において、ハニカムセグメント３は、強度、耐熱性等の観点から、コージェライト、ＳｉＣ、ＳｉＮ、アルミナ、ムライト及びＬＡＳからなる群より選ばれた１種を主結晶相とするものであることが好ましく、熱伝導率の高いＳｉＣは、被熱を放熱しやすいという点で特に好ましい。ハニカムセグメント３の接合面となる外壁に所望の平面度を付与する方法としては、ハニカムセグメントの成形後にうねりを有する板を接合面となる外壁に押し付けたり、焼成後に研削等によって外壁にうねりを付ける方法が挙げられる。
【００１２】
ハニカムセグメント３のセル密度は、６〜２０００セル／平方インチ（０．９〜３１０セル／ｃｍ2）が好ましい。セル密度が６セル／平方インチ（０．９セル／ｃｍ2）未満になると、ハニカムセグメントとしての強度及び有効ＧＳＡ（幾何学的表面積）が不足し、２０００セル／平方インチ（３１０セル／ｃｍ2）を超えると、ガスが流れる場合の圧力損失が大きくなる。
【００１３】
ハニカムセグメント３の隔壁の厚さは、５０〜２０００μｍが好ましい。隔壁の厚さが５０μｍ未満になると、ハニカムセグメントとしての強度が不足し、２０００μｍを超えると、ハニカムセグメントの有効ＧＳＡが低下するとともに、ガスが流れる場合の圧力損失が大きくなる。また、ハニカムセグメント３の流通孔の断面形状（セル形状）は、製作上の観点から、三角形、四角形及び六角形のうちのいずれかであることが好ましい。
【００１４】
ハニカムセグメント３を接合する接合材５としては、耐熱性を有するセラミックスファイバー、セラミックス粉、セメント等を単独で、あるいは混合して用いることが好ましく、更に必要に応じて有機バインダー、無機バインダー等を混合して用いると、接合作用が向上し好ましい。
【００１５】
本発明のハニカム構造体を、触媒担体として内燃機関等の熱機関の排気ガスの浄化、又は液体燃料若しくは気体燃料の改質に用いようとする場合、ハニカムセグメントに触媒能を有する金属を担持するようにする。触媒能を有する金属の代表的なものとしては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈが挙げられ、これらのうちの少なくとも１種をハニカムセグメントに担持することが好ましい。
【００１６】
一方、本発明のハニカム構造体を、ディーゼルエンジン用パティキュレートフィルターのような、含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集除去するためのフィルターに用いようとする場合、個々のハニカムセグメントは、流通孔の隔壁が濾過能を有し、所定の流通孔については一方の端部を封じ、残余の流通孔については他方の端部を封じてなる構造を有するものとする。
【００１７】
このようなハニカムセグメントから構成されるハニカム構造体の一端面より含塵流体を通気させると、含塵流体は、当該一端面側の端部が封じられていない流通孔よりハニカム構造体内部に流入し、濾過能を有する多孔質の隔壁を通過して、ハニカム構造体の他端面側が封じられていない他の流通孔に入る。そして、この隔壁を通過する際に含塵流体中の粒子状物質が隔壁に捕捉され、粒子状物質を除去された浄化後の流体がハニカム構造体の他端面より排出される。
【００１８】
なお、捕捉された粒子状物質が隔壁上に堆積してくると、目詰まりを起こしてフィルターとしての機能が低下するので、定期的にヒーター等の加熱手段でハニカム構造体を加熱することにより、粒子状物質を燃焼除去し、フィルター機能を再生させるようにする。この再生時の粒子状物質を燃焼を促進するために、ハニカムセグメントに前記のような触媒能を有する金属を担持させてもよい。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２０】
（実施例１）
寸法が３０ｍｍ×３０ｍｍ×１５０ｍｍＬ、隔壁の厚さが０．３ｍｍ、セル密度が３１セル／ｃｍ2で、接合面となる外壁の平面度が０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．６ｍｍ、１ｍｍ及び１．５ｍｍである８種類のＳｉＣ製ハニカムセグメントを用意した。これらのハニカムセグメントは、平面度が０．０５ｍｍのものを除き、成形後にうねりを有する板を接合面となる外壁に押し付けることにより所望の平面度を付与したものである。
【００２１】
これら８種類の異なる平面度を有する各々のハニカムセグメントを、図１(ｂ)のように縦５個、横５個の計２５個並べ、接合材としてコロイダルシリカとアルミナファイバーを水で混合したものを用いて接合した。接合部における接合材の厚さは１．５〜３ｍｍ（平面度により若干異なる）であった。接合後、外周研削により断面の直径が１５０ｍｍのハニカム構造体を得た。
【００２２】
これらのハニカム構造体の外周に把持材としてセラミック製無膨張マットを巻き、ＳＵＳ４０９製のキャニング用缶体に押し込んでキャニング構造体とした後、加熱振動試験を行った。試験条件は、入口ガス温度を９００℃、振動加速度を５０Ｇ、振動周波数を２００Ｈｚとし、キャニング構造体に加熱した排気ガスを流入させながらハニカム構造体の軸方向に振動を与えた。評価は、２０〜５０時間毎に個々のハニカムセグメントの移動量を測定し、移動量が０．５ｍｍ以下を使用可（○）、０．５〜１ｍｍを要注意（△）、１ｍｍ以上を使用不可（×）と判定した。
【００２３】
試験結果は下記表１に示すとおりであり、接合面となる外壁の平面度が０．２ｍｍ以上のハニカムセグメントを用いて作製されたものは、試験時間が２００時間経過しても個々のハニカムセグメントの移動がほとんど見られず高い耐久性を示した。
【００２４】
【表１】
0003862458.tif 000002
【００２５】
（実施例２）
寸法が６０ｍｍ×９０ｍｍ×２００ｍｍＬである以外は、前記実施例１と同様のハニカムセグメントを用意し、それらを端面側から見て縦５個、横４個の計２０個並べ、実施例１と同様に接合して約３０６ｍｍ×約３６４．５ｍｍ×２００Ｌのハニカム構造体を作製した。これを四角形のキャニング構造体にした後、実施例１と同様の加熱振動試験を行ったところ、実施例１と同じ結果が得られた。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のハニカム構造体は、ハニカム構造体を構成する個々のハニカムセグメントが、使用時における振動や排圧によって容易に移動することのない耐久性に優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  (ａ)は本発明のハニカム構造体の実施形態の一例を示す側面図で、(ｂ)はそのＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１…ハニカム構造体、３…ハニカムセグメント、５…接合材。
【図１】
0003862458.tif 000003