WO2003031023A1 - Filtre en nid d'abeilles - Google Patents

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WO2003031023A1
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segment
filter
honeycomb filter
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Shuichi Ichikawa
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Ngk Insulators,Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a honeycomb filter used for an exhaust gas purification device of a heat engine such as an internal combustion engine or a combustion device such as a boiler, a reformer of a liquid fuel or a gaseous fuel, etc., and particularly has excellent regeneration efficiency and durability.
  • the present invention relates to a honeycomb filter that can simultaneously achieve a low pressure loss.
  • Honeycomb filters are used for collecting particulates in exhaust gas from internal combustion engines, boilers, etc., especially diesel particulates.
  • the honeycomb filter used for such a purpose generally has a large number of flow holes 3 penetrating in the X-axis direction, which are separated by partition walls 2, as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b). However, it has a structure in which adjacent flow holes 3 are sealed at one end opposite to each other so that the end surface has a checkered pattern.
  • the fluid to be treated flows into the flow hole 3 in which the inlet-side end surface 42 is not sealed, that is, the flow hole 3 in which the outlet-side end surface 44 is sealed.
  • the partition 2 serves as a filter.
  • soot discharged from the diesel engine is captured by the partition and deposited on the partition.
  • Honeycomb fills used in this way have problems such as a rapid temperature change of exhaust gas and local heat generation, resulting in uneven temperature distribution in the honeycomb structure and cracks in the honeycomb fills.
  • DPF filter
  • a ceramic honeycomb structure in which cordierite honeycomb segments were similarly joined by cordierite cement was disclosed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-282246 discloses that a ceramic ceramic member is bonded at least three-dimensionally with an elastic sealing material composed of inorganic fibers, an inorganic binder, an organic binder and inorganic particles.
  • a honeycomb structure is disclosed.
  • by forming a honeycomb fill using a silicon carbide-based material having high thermal conductivity and high heat resistance local high-temperature siding is prevented, and damage to the honeycomb fill due to thermal stress is prevented. Attempts have been made to prevent it.
  • the use of a silicon carbide-based material having a high thermal conductivity has the effect of preventing a local increase in temperature, but since the thermal conductivity and the porosity of the material are essentially reciprocal characteristics, silicon carbide is used. Even when the system material is used, if the porosity is increased to reduce the pressure loss, which is an important characteristic of the filter, the thermal conductivity will decrease. In other words, it has been difficult to simultaneously achieve suppression of thermal stress and low pressure loss generated by local heat generation during filter regeneration. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a honeycomb filter which is excellent in regeneration efficiency, and can simultaneously achieve high durability and low pressure loss. It is in.
  • the present inventor has found that, in the honeycomb filter divided into segments, the honeycomb segments arranged at the outer peripheral portion and the honeycomb segments arranged at the center portion are arranged. It has been found that the above problem can be solved by changing the material properties of the above.
  • the present invention provides a honeycomb filter (hereinafter, referred to as a segmented filter) in which a plurality of honeycomb segments having a large number of flow holes penetrating in the axial direction and separated by partition walls are integrally formed. And at least one selected from the group consisting of a heat conductivity, a strength, and a strength Young's modulus ratio of a honeycomb segment disposed at a central portion with respect to a honeycomb segment disposed at an outer peripheral portion of the honeycomb filter. And / or the porosity, pore diameter, and (porosity (%) X (average pore diameter (u rn)) 2 ) of the walls constituting the honeycomb segment.
  • An object of the present invention is to provide a honeycomb filter characterized in that at least one characteristic selected from a group is small. According to a first aspect of the present invention, there is provided a honeycomb filter characterized in that a honeycomb segment arranged in the center has a higher thermal conductivity than a honeycomb segment arranged in an outer peripheral portion of the segmented filter. Is provided.
  • a honeycomb filter which is characterized in that the strength of a honeycomb segment arranged at the center is higher than that of a honeycomb segment arranged at an outer peripheral portion of a segmented filter. Is what you do.
  • a segmented filter wherein a honeycomb segment disposed at an outer peripheral portion of the segmented filter has a strength / Young strength of a honeycomb segment disposed at a center portion. It is intended to provide a honeycomb filter having a high ratio.
  • a fourth aspect of the present invention is a segmentation filter, wherein the segmentation A honeycomb filter, wherein the porosity of a wall portion forming a honeycomb segment disposed in the center is lower than a wall portion forming a honeycomb segment disposed in an outer peripheral portion of a filter. It is.
  • a segmented fill plate wherein a honeycomb segment disposed at a center portion with respect to a wall portion forming a honeycomb segment disposed at an outer peripheral portion of the segmented fill region. It is intended to provide a honeycomb filter having a small average pore diameter of a wall portion constituting the honeycomb filter.
  • the present invention provides a honeycomb fill that is larger than the value represented by 2 (sixth aspect).
  • the honeycomb segment contains metal silicon / silicon carbide composite material or silicon carbide as a main component, and it is preferable that the honeycomb segment includes two or more honeycomb segments having different compositions.
  • the honeycomb segments are mainly composed of a metal silicon-silicon carbide composite material, and the honeycomb segments arranged at the outer peripheral portion of the honeycomb fill are different from the honeycomb segments arranged at the central portion of the honeycomb fill. It is preferred that the / silicon carbide mass ratio be high.
  • FIG. 1A is a schematic perspective view showing one embodiment of the honeycomb segment according to the present invention
  • FIG. 1B is a schematic perspective view showing another embodiment of the honeycomb segment according to the present invention
  • 1 (c) is a schematic perspective view showing one form of the honeycomb fill of the present invention
  • FIG. 1 (d) is a schematic plan view showing one form of the honeycomb fill of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing another embodiment of the honeycomb fill according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing still another embodiment of the honeycomb fill according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing still another embodiment of the honeycomb fill according to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing still another embodiment of the honeycomb fill according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing still another embodiment of the honeycomb fill according to the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic plan view showing still another embodiment of the honeycomb filter of the present invention.
  • FIG. 8 (a) is a schematic perspective view showing a conventional honeycomb filter
  • FIG. 8 (b) is a partially enlarged plan view thereof.
  • a cross section means a cross section perpendicular to the direction of the flow hole (X-axis direction) unless otherwise specified.
  • the honeycomb filter 12 of the present invention has a honeycomb segment 12 having a large number of flow holes 3 penetrating in the X-axis direction partitioned by partition walls 2, as shown in FIG. 1 (c). In this way, they are integrated.
  • FIG. 1 (c), the (d), the honeycomb segments with respect to the honeycomb segment 1 2 Q disposed in the outer peripheral portion, which is disposed in the center portion of the present invention High thermal conductivity of 1 2 z.
  • the temperature does not rise sufficiently due to heat radiation to the outside, the combustion efficiency decreases, and this is especially true when materials with high thermal conductivity, such as silicon carbide materials, are used.
  • the phenomenon was remarkable, but the honeycomb segments 12 located on the outer periphery. To lower the thermal conductivity of As a result, heat radiation to the outside during reproduction can be suppressed, and the reproduction efficiency can be improved.
  • the ratio of the thermal conductivity of the centrally located honeycomb segment 12 j to the thermal conductivity (12 / thermal conductivity (12.) is preferably 1.05 to: L0.0, More preferably, it is from 1.1 to 8.0, most preferably from 1.2 to 5.0.
  • the method of increasing the thermal conductivity of the honeycomb segment 1 2! Disposed at the center but for example, by changing the porosity of the wall portion constituting the honeycomb segment, or by changing the material. It can be performed by changing it.
  • the porosity can be determined, for example, by changing the average particle size, particle size distribution, type and amount of sintering aid, or the type, amount or particle size of the pore-forming agent of the raw material aggregate having the prepared composition, molding pressure in the manufacturing process, It can be changed by changing the firing schedule (temperature, maximum temperature keep time, etc.).
  • the porosity of the wall portion can be changed by changing the metal silicon / silicon carbide mass ratio used as a raw material.
  • the ratio of metal silicon / silicon carbide used as a raw material is increased, that is, when the amount of metal silicon is increased, the sinterability of the wall portion is improved and the porosity is reduced, so that the honeycomb segments 1 arranged on the outer peripheral portion are reduced. 2 Q
  • the ratio of metallic silicon / silicon carbide is reduced, and the centrally located honeycomb segment 1 2!
  • An important feature of the second aspect of the present invention is a honeycomb segment 12 arranged on the outer periphery as shown in FIG. 1 (c). Respect, it is higher the strength of the deployed honeycomb segmenting sheet 1 2 1 in the center. By adopting such a configuration, it is possible to improve the heat stress resistance only at the central portion where damage due to thermal stress is likely to occur, and it is possible to efficiently increase the durability of the honeycomb filter 1. In addition, since the strength has a reciprocal property to the porosity as well as the thermal conductivity, the use of the second aspect of the present invention provides high durability. And low pressure loss can be achieved at the same time.
  • Honeycomb segments 1 2 arranged on the outer periphery.
  • the method for increasing the strength of the honeycomb segment 1 2! Located at the center but, for example, changing the porosity of the wall constituting the honeycomb segment, or changing the material It can be done by changing it.
  • the porosity can be changed in the same manner as described in the first aspect.
  • using a high strength material itself material in the center portion placed honeycomb segments 1 2 z the by using it than the honeycomb segments 1 2 0 which is disposed on an outer peripheral portion of the lower strength material be 2
  • the configuration of the side surface can be adopted.
  • FIG. 1 (c) An important feature of the third aspect of the present invention, FIG. 1 (c), the relative honeycomb segments 1 2 0 which is disposed on an outer peripheral portion, the honeycomb disposed in the center segmenting sheet 1 2! Has a high strength / Young's modulus ratio. With such a configuration, the thermal shock resistance of the honeycomb segment 120 disposed at the center is improved, and the thermal shock resistance of only the central portion, which is likely to be damaged by thermal stress, can be improved. The durability of the evening 1 can be efficiently increased.
  • a honeycomb segment 1 2! Which is made of a material having a high strength / Young's modulus ratio at the center is used as the material itself, and a honeycomb segment 1 which is made of a material having a lower strength / Young's modulus at the outer periphery is used. the by using the 2 0
  • the configuration of the three side surfaces can be adopted.
  • the honeycomb segments 12 arranged on the outer periphery.
  • the metal silicon / silicon carbide ratio of the honeycomb segment 1 2! By increasing the metal silicon / silicon carbide ratio, the configuration of the third aspect can be obtained.
  • honeycomb important feature of the fourth aspect of the present invention as shown in FIG. 1 (c), which against the wall portion constituting the honeycomb segment 1 2 0 which is disposed on an outer peripheral portion, disposed in the central portion
  • the porosity of the wall part constituting the segment 12 i is low.
  • the wall portion constituting the honeycomb segment means, for example, in FIG. 1 (a), all the partition walls 2 and the side walls 7 constituting one honeycomb segment, and the porosity of the partition wall is 2 means the porosity of the entire side wall 7.
  • the porosity ratio, porosity (1 2!) / Porosity (1 2 0 ), of the wall portion constituting the above is preferably from 0.3 to 0.99, more preferably from 0.4 to 0.9. 5, most preferably from 0.5 to 0.90.
  • An important feature of the fifth aspect of the present invention is a honeycomb segment 12 arranged on the outer periphery as shown in FIG. 1 (c). Is that the average pore diameter of the wall portion forming the honeycomb segment 1 2! Disposed at the center is smaller than that of the wall portion forming the center portion. With such a configuration, the pressure loss in the outer peripheral portion can be suppressed low, and a low pressure loss can be achieved as a whole of the honeycomb filter.
  • the average pore diameter of the wall portion constituting the honeycomb segment is, as shown in FIG. 1 (a), the average pore diameter of the partition wall 2 and the side wall ⁇ constituting one honeycomb segment. It means the average of the pore diameter.
  • Honeycomb segments 12 located on the outer periphery.
  • the ratio of the pore diameter of the wall portion constituting the centrally arranged honeycomb segment 12: to the pore diameter of the wall portion constituting the pore portion, and the pore diameter (12 ⁇ / pore diameter (12.)) is preferably 0. 1 to 0.99, more preferably 0.2 to 0.97, and most preferably 0.3 to 0.95.
  • the average pore size can be changed by, for example, changing the average particle size, the particle size distribution of the raw material aggregate, and the type, amount, or particle size of the sintering aid and the pore former.
  • the average pore diameter can be changed by changing the metal silicon / silicon carbide mass ratio used as a raw material. For example, if the ratio of metal silicon / silicon carbide used as a raw material is increased, the diameter of the air bubbles can be reduced.
  • the porosity of the wall portion constituting the honeycomb segment 12Q arranged on the outer peripheral portion is: B. (%), Average pore diameter C. (/ M), Honeycomb segment located at the center of the honeycomb filter 12!
  • B. (%) Average pore diameter C. (/ M)
  • ⁇ m Average pore diameter of the wall part
  • the ratio of A to A, A! / Ao is preferably 0.01%. To 0.98, more preferably 0.05 to 0.95, and most preferably 0.1 to 0.90.
  • honeycomb filter that satisfies the above relationship can be obtained, for example, by arranging a honeycomb segment having a large average pore diameter and a large porosity in the wall portion and a honeycomb segment having the opposite porosity at the center and the outer periphery of the honeycomb filter, respectively. Obtained, each honeycomb segment can be obtained by the method described above.
  • the main components of the honeycomb filter 11 are cordierite, mullite, alumina, svinel, silicon carbide, silicon carbide-co-dioxide composite material and silicon from the viewpoints of strength, heat resistance and the like.
  • the metal silicon-silicon carbide composite material or silicon carbide be the main component.
  • the “main component” means that 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more of the honeycomb fill.
  • the honeycomb fill contains two or more honeycomb segments having different compositions.
  • Honeycomb segments made of a material that enhances one or more of properties such as strength and strength / Young's modulus ratio, and / or porosity of wall portion, average porosity and (porosity X (average porosity) 2 ), etc. It is preferable to dispose at the center a honeycomb segment made of a material such that one or more of the above characteristics is reduced, and dispose the opposite honeycomb segment at the outer periphery.
  • the different composition includes not only a case where the composition itself is different, but also a case where the composition ratio is different.
  • the first and second cam filters are mainly composed of a metal silicon (S i) -silicon carbide (S i C) composite material
  • the S i / S i of the honeycomb segment arranged in the center portion is used.
  • a honeycomb filter satisfying all of the first to sixth aspects of the present invention can be obtained. Very preferred because it can.
  • the honeycomb segment arranged at the center portion includes, as shown in FIGS. 1 (c) and 1 (d), the center of the cross section 10 of the honeycomb filter or the center 10 of the cross section.
  • a honeycomb segment that does not include the cross-sectional center 10 of the honeycomb filter, is not adjacent to the parentheses, and substantially forms a part of the outermost peripheral surface 32 of the honeycomb filter.
  • substantially constituted means that 20% or more of the side faces of the honeycomb segment constitute the outermost peripheral face of the honeycomb fill.
  • the thermal conductivity, strength, strength / Young's modulus ratio, and porosity of the wall portion between the honeycomb segment disposed at the center and the honeycomb segment disposed at the outer peripheral portion Comparison of average pore diameter and (porosity X (average pore diameter) 2 ) means comparison of the average of all honeycomb segments located at the center and the average of all honeycomb segments located at the outer periphery. I do.
  • honeycomb filter 1 shown in FIGS. 1 (c) and (d), a honeycomb segment in which four honeycomb segments adjacent to the cross-sectional center 10 of the honeycomb filter 11 are arranged at the center. a honeycomb segment 1 2 pieces of honeycomb segment 1 2 0 disposed thereabout is disposed on the outer peripheral portion. Therefore, in FIGS. 1 (c) and (d), the honeycomb filter Yuichi of the present invention is composed of the four honeycomb segments 12!
  • One or more of the average thermal conductivity, strength, and strength / Young's modulus ratio characteristics are higher than the average thermal conductivity, strength, and strength / Young's modulus ratio of the 12 honeycomb segments 12 Q ; And / or one or more of the average porosity, average pore diameter, and the property of (porosity X (average pore diameter) 2 ) of the wall portions constituting the four honeycomb segments 12 Honeycomb segment 1 2. Is smaller than the average porosity, average pore diameter, and (porosity X (average pore diameter) 2 ) of the wall portion that constitutes.
  • the size of the honeycomb segment has a cross-sectional area of 900 mm 2 to 100 mm 2 , more preferably 900 mm z to 500 mm 2 , and most preferably 900 mm 2-3 6 a 0 0 mm 2, the honeycomb filter one is a honeycomb segment of the range including Mukoto preferably the present invention, more preferably honeycomb fill evening one 5 0% by volume or more, most preferably 7 0 volume% It is preferable that the above is composed of honeycomb segments of this size.
  • honeycomb segment There is no particular limitation on the shape of the honeycomb segment.
  • a honeycomb filter having a square cross-sectional shape that is, a honeycomb column having a square pillar shape, is formed as a basic shape.
  • the shape of the honeycomb segment on the outer peripheral side can be appropriately selected according to the shape of the honeycomb segment.
  • the cell density (the number of flow holes per unit cross-sectional area) is not particularly limited, but if the cell density is too low, the strength as a filter and the effective GSA (geometric surface area) are insufficient. If the cell density is too high, the pressure at which the The power loss increases.
  • the cell density is preferably from 6 to 2000 cells / square inch (0.9 to 311 cells / cm 2 ), more preferably from 50 to: L0000 cells / square inch (7 8 to 15 5 cells / cm 2 ), most preferably 100 to 400 cells Z square inch (15.5 to 62.0 cells / cm 2 ).
  • the cross-sectional shape (cell shape) of the flow hole is not particularly limited, but is preferably any one of a triangle, a quadrangle, a hexagon, and a corrugated shape from the viewpoint of manufacturing.
  • the partition wall of the honeycomb filter is preferably a porous body that plays the role of a filter.
  • the thickness of the partition walls is preferably a honeycomb segment disposed on the outer peripheral portion, a honeycomb segment disposed on the center portion, and a partition wall thickness of each of the other honeycomb segments is preferably 30 to 200 / m, More preferably, it is in the range of 40 to 100 m / m, most preferably in the range of 50 to 500 m.
  • FIGS. 2 to 7 show different forms of the honeycomb filter of the present invention.
  • the honeycomb segments 12 arranged at the center and the honeycomb arranged at the outer periphery are also shown. Segment 1 2.
  • the characteristics of the honeycomb segments 1 2 M for example, characteristics of the first aspect of the present invention as defined in the sixth aspect of can be any such characteristics therein, but 1 2 same or 1 2. Same as or 1 2! And 1 2. It is preferable that the characteristic be between
  • the cross-sectional shape of the honeycomb filter of the present invention is not particularly limited. For example, a circular shape as shown in FIG. 1 or the like, an elliptical shape as shown in FIG. 5 or FIG. It can be polygonal, such as a track shape, an oval shape, a triangular shape, a substantially triangular shape, a square shape, or a substantially square shape.
  • the honeycomb filter of the present invention is formed by arranging a plurality of honeycomb segments, and can be integrated by using the bonding material 8 at that time.
  • a preferable bonding material can be selected from materials suitably used as a main component of the above-mentioned honeycomb filter, and it is preferable that cement containing ceramic as a main component is used as a bonding agent.
  • the difference in the thermal expansion coefficient between the joining material 8 and the honeycomb segment 12 increases. If it breaks, it is not preferable because thermal stress concentrates on the joint during heating and cooling. Difference 2 0 ° C ⁇ 8 0 0 thermal expansion coefficient of up to ° C between the bonding material and the hard second cam segment, rather preferably is 1 X 1 0- 6 / ° C .
  • a part of the honeycomb segment 12 of the honeycomb filter of the present invention has an opening of a predetermined flow hole 3a sealed at one end face, and the remaining flow It is preferable that the hole 3b is sealed at the other end face, but when the honeycomb filter of the present invention is used particularly for a DPF, the honeycomb filter is adjacent so that the end faces 42 and 44 have a pine pattern.
  • the flow holes 3a and 3b are preferably sealed at one end opposite to each other.
  • a material used for sealing a material selected from ceramics and metals which can be suitably used for the above-described honeycomb segment can be preferably used.
  • the honeycomb segments 12 which have been sealed in advance may be integrally molded, or the honeycomb segments may be integrally molded and then sealed.
  • the honeycomb filter of the present invention When the honeycomb filter of the present invention is used as a catalyst carrier for purifying exhaust gas of a heat engine such as an internal combustion engine or a combustion device such as a boiler, or reforming a liquid fuel or a gaseous fuel, the honeycomb filter of the present invention is used. It is preferable to support a catalyst, for example, a metal having catalytic ability, in the evening. Pt, Pd, and Rh are typical examples of the metal having catalytic ability; and it is preferable that at least one of these metals is supported on a honeycomb filter.
  • a catalyst for example, a metal having catalytic ability, in the evening.
  • Pt, Pd, and Rh are typical examples of the metal having catalytic ability; and it is preferable that at least one of these metals is supported on a honeycomb filter.
  • the raw material powder for the honeycomb filter As the raw material powder for the honeycomb filter, the above-mentioned suitable material, for example, silicon carbide powder is used, and a binder, for example, methylcellulose and hydroxypropoxymethylcellulose is added thereto. Make clay. By extruding this kneaded material, a honeycomb segment having a predetermined partition wall thickness and cell density is obtained.
  • a binder for example, methylcellulose and hydroxypropoxymethylcellulose
  • honeycomb filter Yuichi This is the same as the material used for manufacturing the honeycomb filter Yuichi at one end where the adjacent flow holes are opposite to each other so that the end face has a checkered pattern after drying with microwaves and hot air, for example.
  • the honeycomb of the present invention After being sealed with the above material, further dried, heated and degreased in, for example, an N 2 atmosphere, and then fired in an inert atmosphere such as Ar, the honeycomb of the present invention is obtained.
  • the honeycomb segments After obtaining the honeycomb segments and joining the obtained segments using, for example, ceramic cement, the segments are dried and hardened at 200 ° C. to obtain a honeycomb fill.
  • the method for supporting the catalyst on the honeycomb fill manufactured in this manner may be a method commonly performed by a person skilled in the art.
  • the catalyst can be supported by wash-coating a catalyst slurry, drying and firing. .
  • Raw materials such as SiC powder and metallic Si powder, and polymethyl methacrylate as a pore-forming agent were mixed at the mass ratios shown in Table 1, and added to this mixture with methylcellulose and hydroxypropoxylmethylcellulose, a surfactant and water.
  • the clay was extruded, microwaves and hot air dried to a partition wall thickness of 3 8 0 / m, a cell density of about 3 1, 0 cell Zc m 2 (2 0 0 cells / square inch), section A honeycomb segment having a square side of 35 mm and a length of 152 mm was obtained.
  • Example 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 in each of the combinations shown in Table 3, four segments were arranged at the center and 12 segments were arranged at the outer periphery, and aluminosilicate fiber and silicon carbide were arranged. Using a mixture of powder and silica gel with an inorganic binder, bonding and drying at 200 ° C, and then cutting, as shown in Fig. 1 (c) and (d) for a 144 mm diameter and 152 mm long DPF.
  • Example 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 obtained such a cylindrical honeycomb filter were prepared: DPF was connected to the exhaust pipe of a direct-injection 3-liter diesel engine, and a 3 Oppm mouthpiece was prepared.
  • the engine was operated using light oil containing the company's Ce fuel additive, and 5 g / liter (L) of soot was accumulated in the filter overnight, and then the pressure loss was measured. Subsequently, the temperature of the honeycomb filter was raised to 600 ° C using a propane gas analyzer, and the inside of the honeycomb filter was brought to an oxygen concentration of 18% by switching the bypass valve, and soot regeneration processing was started. After 5 minutes from the start of the soot regeneration treatment, the temperature was lowered to 150 ° C, and the weight of the soot was measured to calculate the regeneration efficiency.
  • the collection amount was increased from 4 g / liter (L) to 2 g / liter (L), and the filter was regenerated in the same manner, and cracks on the filter end face were observed using an optical microscope. The test was stopped when cracks occurred, and the amount of collected soot at that time was regarded as the limit soot amount. Table 3 shows the results.
  • the honeycomb filler Yuichi of the present invention has excellent regeneration efficiency and durability because the material properties of the honeycomb segments arranged at the outer periphery and the honeycomb segments arranged at the center are different.
  • Honeycomb fill was the only one that could simultaneously achieve low pressure loss.

Description

明 細 書
ハニカムフィル夕一 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ハニカムフィルターに関し 、 特に再生効率に優れ、 かつ耐久性、 低圧力損失を同時に達成することのできる ハニカムフィル夕一に関する。 背景技術
内燃機関、 ボイラー等の排ガス中の微粒子、 特にディーゼル微粒子の捕集フィ ル夕一等にハニカムフィルターが用いられている。
この様な目的で使用されるハニカムフィル夕一は、 一般に、 図 8 ( a )、 ( b ) に示すように、 隔壁 2により仕切られた、 X軸方向に貫通する多数の流通孔 3 を有し、 端面が市松模様状を呈するように、 隣接する流通孔 3が互いに反対側と なる一方の端部で封止された構造を有する。 この様な構造を有するハニカムフィ ルターにおいて、 被処理流体は流入口側端面 4 2が封止されていない流通孔 3、 即ち流出口側端面 4 4が封止されている流通孔 3に流入し、 多孔質の隔壁 2を通 つて隣の流通孔 3、 即ち流入口側端面 4 2が封止され、 流出口側端面 4 4が封止 されていない流通孔 3から排出される。 この際隔壁 2がフィルターとなり、 例え ばディーゼルエンジンから排出されるス一ト （スス） などが隔壁に捕捉され隔壁 上に堆積する。 この様に使用されるハニカムフィル夕一は、 排気ガスの急激な温 度変化や局所的な発熱によってハニカム構造内の温度分布が不均一となり、 ハニ カムフィル夕一にクラックを生ずる等の問題があつた。 特にディ一ゼルェンジン の排気中の粒子状物質を捕集するフィルター （以下 D P Fという） として用いら れる場合には、 溜まったカーボン微粒子を燃焼させて除去し再生することが必要 であり、 この際に局所的な高温化が起こり、 再生温度の不均一化による再生効率 の低下及び大きな熱応力によるクラックが発生しやすいという問題があつた。 ま た、 再生時の温度分布が均一でないために、 フィル夕一全体にわたり最適温度と することが難しく、 再生効率の向上を図ることが困難であった。
このため、 ハニカムフィルターを複数に分割したセグメントを接合材により接 合する方法が提案された。 例えば、 米国特許第 4 3 3 5 7 8 3号公報には、 多数 のハニカム体を不連続な接合材で接合するハニカム構造体の製造方法が開示され ている。 また、 特公昭 6 1 - 5 1 2 4 0号公報には、 セラミック材料よりなるハ 二カム構造のマトリヅクスセグメントを押出し成形し、 焼成後その外周部を加工 して平滑にした後、 その接合部に焼成後の鉱物組成がマトリックスセグメントと 実質的に同じで、 かつ熱膨張率の差が 8 0 0 °Cにおいて 0 . 1 %以下となるセラ ミック接合材を塗布し、 焼成する耐熱衝撃性回転蓄熱式が提案されている。 また 、 1 9 8 6年の S A E論文 8 6 0 0 0 8には、 コージエライトのハニカムセグメ ントを同じくコージェライ トセメントで接合したセラミヅクハ二カム構造体が開 示されている。 更に特開平 8— 2 8 2 4 6号公報には、 ハニカムセラミック部材 を少なくとも三次元的に交錯する無機繊維、 無機バインダー、 有機パインダ一及 •び無機粒子からなる弾性質シール材で接着したセラミックハ二カム構造体が開示 されている。 また、 熱伝導率が高く、 耐熱性が高い炭化珪素系の材料等を用いて ハニカムフィル夕一を作ることにより局所的な高温ィ匕を防止し、 熱応力によるハ 二カムフィル夕一の破損を防止することも試みられている。
しかしながらセグメント化することにより、 及び/又は炭化珪素系の材料のよ うに耐熱性の高い材料を用いることにより、 熱応力による破損はある程度抑制で きるものの、 ハニカムフィル夕一の外周部と中心部の温度差を解消することはで きず、 均一な再生による再生効率の向上という点では不十分であった。 また、 再 生時における局所的な発熱が生じる場合もあった。
更に、 熱伝導率の高い炭化珪素系の材料を用いることは局所的な高温化を防止 する効果はあるが、 本質的に材料の熱伝導率と気孔率は相反特性であるために、 炭化珪素系の材料を使用する場合においても、 フィルターの重要な特性である圧 力損失を低く抑えるために気孔率を高くすると熱伝導率が低下する。 即ち、 フィ ルター再生時の局所的な発熱により発生する熱応力抑制と低圧力損失を同時に達 成することは困難を伴っていた。 発明の開示
本発明はこのような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、 再生効率に優れ、 かつ高耐久性、 低圧力損失を同時に達成することのできる ハニカムフィル夕一を提供することにある。
本発明者は、 上記のような問題点について鋭意検討を行った結果、 セグメント に分割されたハニカムフィル夕一において、 外周部に配置されたハニカムセグメ ントと中心部に酉己置されたハニカムセグメントの材料特性を変えることにより、 上記問題を解決できることを見出した。
即ち、 本発明は、 隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔を有す る複数のハニカムセグメントが一体ィ匕されてなるハニカムフィル夕一 （以下セグ メント化フィル夕一という） であって、 前記ハニカムフィルタ一の外周部に配置 されたハニカムセグメントに対して、 中心部に配置されたハニカムセグメントの 、 熱伝導率、 強度、 及び強度ノヤング率比からなる群から選ばれた少なくとも 1 つの特性が高いこと、 及び/又は、 ハニカムセグメントを構成する壁部分の気孔 率、 気孔径、 及び （気孔率 ( %) X (平均気孔径 ( u rn) ) 2) で表される値から なる群から選ばれた少なくとも 1つの特性が小さいことを特徴とするハニカムフ ィルターを提供するものである。 本発明の第 1の側面は、 セグメント化フィル夕一の外周部に配置されたハニカ ムセグメントに対して、 中心部に配置されたハニカムセグメントの熱伝導率が高 いことを特徴とするハニカムフィルターを提供するものである。
本発明の第 2の側面は、 セグメント化フィルターの外周部に配置されたハニカ ムセグメントに対して、 中心部に配置されたハニカムセグメントの強度が高いこ とを特徴とするハニカムフィル夕一を提供するものである。
本発明の第 3の側面は、 セグメント化フィルタ一であって、 前記セグメント化 フィルタ一の外周部に配置されたハニカムセグメントに対して、 中心部に配置さ れたハ二カムセグメントの強度/ヤング率比が高いことを特徴とするハニカムフ ィルターを提供するものである。
本発明の第 4の側面は、 セグメント化フィル夕一であって、 前記セグメント化 フィル夕一の外周部に配置されたハニカムセグメントを構成する壁部分に対して 、 中心部に配置されたハニカムセグメントを構成する壁部分の気孔率が低いこと を特徴とするハニカムフィルターを提供するものである。
本発明の第 5の側面は、 セグメント化フィル夕一であって、 前記セグメント化 フィル夕一の外周部に配置されたハニカムセグメントを構成する壁部分に対して 、 中心部に配置されたハニカムセグメントを構成する壁部分の平均気孔径が小さ いことを特徴とするハニカムフィル夕一を提供するものである。
本発明の第 6の側面は、 セグメント化フィルターであって、 前記セグメント化 フィル夕一の外周部に配置されたハニカムセグメントのを構成する壁部分気孔率 を B。 （％) 、 平均気孔径を C。 （〃m) 、 前記セグメント化フィル夕一の中心部に 配置されたハニカムセグメントを構成する壁部分の気孔率を ( ) 、 平均気孔 径を ( ja m) 、 とした場合に、 A。= B。x ( C0) 2で表される値が、 A^ B ! x
( C j) 2で表される値よりも大きいことを特徴とするハニカムフィル夕一を提供す るものである （第 6の側面） 。
本発明において、 ハニカムフィルターにおける所定の流通孔の開口部が一の端 面において封止され、 残余の流通孔の開口部が他の端面において封止されている ことが好ましく、 軸方向に対する垂直断面積が 9 0 0〜1 0 0 0 0 mm2であるハ 二カムセグメントを含むことが好ましい。 また、 ハニカムセグメントが金属珪素 一炭化珪素複合材料又は炭化珪素を主成分とすることが好ましく、 2以上の異な る組成のハニカムセグメントを含むことが好ましい。 更に、 ハニカムセグメント が金属珪素一炭化珪素複合材料を主成分とし、 ハニカムフィル夕一の外周部に配 置されたハニカムセグメントに対して、 ハニカムフィル夕一の中心部に配置され たハニカムセグメントの珪素/炭化珪素質量比が高いことが好ましい。 図面の簡単な説明
図 1 ( a ) は、 本発明に係るハニカムセグメントの一形態を示す模式的な斜視 図、 図 1 ( b ) は本発明に係るハニカムセグメントの別の形態を示す模式的な斜 視図、 図 1 ( c ) は本発明のハニカムフィル夕一の一形態を示す模式的な斜視図 、 図 1 ( d ) は本発明のハニカムフィル夕一の一形態を示す模式的な平面図であ る o
図 2は、 本発明のハニカムフィル夕一における別の形態を示す模式的な平面図 である。
図 3は、 本発明のハニカムフィル夕一における更に別の形態を示す模式的な平 面図である。
図 4は、 本発明のハニカムフィル夕一における更に別の形態を示す模式的な平 面図である。
図 5は、 本発明のハニカムフィル夕一における更に別の形態を示す模式的な平 面図である。
図 6は、 本発明のハニカムフィル夕一における更に別の形態を示す模式的な平 面図である。
図 7は、 本発明のハニカムフィルターにおける更に別の形態を示す模式的な平 面図である。
図 8 ( a) は、 従来のハニカムフィル夕一を示す模式的な斜視図、 図 8 ( b ) はその一部拡大平面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面に従って、 本発明のハニカムフィルターを詳細に説明するが、 本発 明は以下の実施形態に限定されるものではない。 なお、 以下において断面とは、 特に断りのない限り流通孔方向 （X軸方向） に対する垂直の断面を意味する。 本発明のハニカムフィル夕一は図 1 ( a ) に示すように、 隔壁 2により仕切ら れた X軸方向に貫通する多数の流通孔 3を有するハニカムセグメント 1 2が、 図 1 ( c ) に示すように一体化されてなるものである。
本発明の第 1の側面の重要な特徴は、 図 1 ( c )、 ( d ) に示すように、 外周 部に配置されたハニカムセグメント 1 2 Qに対して、 中心部に配置されたハニカム セグメント 1 2 zの熱伝導率が高いことである。従来のハニカムフィル夕一の外周 部では、 外部への放熱により十分に温度が上昇せず、 燃焼効率が低下し、 特に炭 化珪素系材料等の熱伝導率の高い材料を用いた場合にこの現象が顕著となってい たが、 外周部に配置されたハニカムセグメント 1 2。の熱伝導率を低くすることに より、 再生時の外部への放熱を抑制することができ、 再生効率の向上を図ること ができる。 一方、 ハニカムフィル夕一の中心部では再生時に局所的な高温化が起 こりやすく、 熱 力による破損を起こしやすいが、 中心部に配置されたハニカム セグメント 1 2 iの熱伝導率を高くすることにより熱応力の発生を抑制し、 ハニカ ムフィルター 1の耐久性を飛躍的に高めることができる。 外周部に配置されたハ 二カムセグメント 1 2。に対する、 中心部に配置されたハニカムセグメント 1 2 jの 熱伝導率の比率、 熱伝導率 （1 2 /熱伝導率 （ 1 2。） は、 好ましくは 1 . 0 5 〜： L 0 . 0、 更に好ましくは、 1 . 1〜8 . 0、 最も好ましくは、 1 . 2〜5 . 0である。
上記のように外周部に配置されたハニカムセグメント 1 2。に対して、 中心部に 配置されたハニカムセグメント 1 2 !の熱伝導率を高くする方法に特に制限はない が、 例えばハニカムセグメントを構成する壁部分の気孔率を変えること、 あるい は材質を変えること等により行うことができる。 気孔率は、 例えば、 調合組成の 原料骨材の平均粒径、 粒度分布、 焼結助剤の種類、 添加量、 又は造孔剤の種類、 量又は粒子径を変える、 製造工程における成形圧、 焼成スケジュール （温度、 最 高温度のキープ時間等） を変えることによって、 変化させることができる。 また 、 特に、 金属珪素一炭化珪素複合材料がハニカムセグメントの主成分の場合、 原 料として用いる金属珪素/炭化珪素質量比を変えることにより、 壁部分の気孔率 を変化させることができる。 例えば、 原料として用いる金属珪素/炭化珪素比を 大きくする、 即ち金属珪素の量を多くすると、 壁部分の焼結性が向上して気孔率 は小さくなるため、 外周部に配置されたハニカムセグメント 1 2 Qの金属珪素/炭 化珪素比を小さくし、 中心部に配置されたハニカムセグメント 1 2！の金属珪素/ 炭化珪素比を大きくすることにより、 第 1の側面の構成とすることができる。 本発明の第 2の側面の重要な特徴は、 図 1 ( c ) に示すように、 外周部に配置 されたハニカムセグメント 1 2。に対して、 中心部に配置されたハニカムセグメン ト 1 21の強度が高いことである。 この様な構成とすることにより、 熱応力による 破損が起こりやすい中心部のみの耐熱応力性を向上させることができ、 ハニカム フィルター 1の耐久性を効率的に高めることができる。 また、 熱伝導率同様に強 度も気孔率と相反特性であるため、 本発明の第 2の側面を用いることで高耐久性 と低圧力損失を同時に達成することができる。 外周部に配置されたハニカムセグ メント 1 2。に対する、 中心部に配置されたハニカムセグメント 1 2！の強度の比率 、 強度 （1 2 /強度 （1 20) は、 好ましくは: L . ◦ 5〜： L 0 . 0、 更に好まし くは、 1 . 1〜8 . 0、 最も好ましくは、 1 . 2〜5 . 0である。
外周部に配置されたハニカムセグメント 1 2。に対して、 中心部に配置されたハ 二カムセグメント 1 2 !の強度を高くするための方法に特に制限はないが、 例えば ハニカムセグメントを構成する壁部分の気孔率を変えること、 あるいは材質を変 えること等により行うことができる。 気孔率は上述の第 1の側面の説明と同様の 方法で変えることができる。 また、 材質そのものの強度の高い材料を中心部に配 置されたハニカムセグメント 1 2 zに用い、 それよりも強度の低い材料を外周部に 配置されたハニカムセグメント 1 20に用いることにより第 2の側面の構成とする ことができる。
本発明の第 3の側面の重要な特徴は、 図 1 ( c ) に示すように、 外周部に配置 されたハニカムセグメント 1 20に対して、 中心部に配置されたハニカムセグメン ト 1 2！の強度/ヤング率比が高いことである。 この様な構成とすることにより中 心部に配置されたハニカムセグメント 1 20の耐熱衝撃性が向上し、 熱応力による 破損が起こりやすい中心部のみの耐熱衝撃性を向上させることができ、 ハニカム フィル夕一 1の耐久性を効率的に高めることができる。 外周部に配置されたハニ カムセグメント 1 2。に対する、 中心部に配置されたハニカムセグメント 1 2 ^の強 度/ヤング率比の比率、 {強度/ヤング率比 ( 1 2 j) } / {強度/ヤング率比 ( 1 20) } は、 好ましくは 1 . 0 1〜3 . 0、 更に好ましくは、 1 . 0 5〜2 . 5 、 最も好ましくは、 1 . 1〜1 . 8である。
外周部に配置されたハニカムセグメント 1 2 oに対して、 中心部に配置されたハ 二カムセグメント 1 2 !の強度/ヤング率比を高くするための方法に特に制限はな いが、 例えばハニカムセグメントの気孔率を変えること、 あるいは材質を変える こと等により行うことができる。 気孔率は上述の第 1の側面の説明と同様の方法 で変えることができる。 また、 材質そのものの強度/ヤング率比の高い材料を中 心部に配置されたハニカムセグメント 1 2 !に用い、 それよりも強度/ヤング率比 の低い材料を外周部に配置されたハニカムセグメント 1 20に用いることにより第 3の側面の構成とすることができる。 例えば、 原料として用いる金属珪素/炭化 珪素比を大きくする、 即ち金属珪素の量を多くすると、 金属的性質が顕著になり ヤング率の値が小さくなるため、 強度/ヤング率比が高くなる。 従って、 外周部 に配置されたハニカムセグメント 1 2。の金属珪素/炭化珪素比を小さくし、 中心 部に配置されたハニカムセグメント 1 2！の金属珪素/炭化珪素比を大きくするこ とにより、 第 3の側面の構成とすることができる。
本発明の第 4の側面の重要な特徴は、 図 1 ( c ) に示すように、 外周部に配置 されたハニカムセグメント 1 2 0を構成する壁部分に対して、 中心部に配置された ハニカムセグメント 1 2 iを構成する壁部分の気孔率が低いことである。 この様な 構成とすることにより、 中心部に配置されたハニカムセグメント 1 2 !の熱伝導率 、 強度及び強度/ヤング率比を同時に、 外周部に配置されたハニカムセグメント 1 20の熱伝導率、 強度及び強度/ヤング率比よりも高くすることができ、 かつ外 周部に配置されたハニカムセグメント 1 2 0を構成する壁部分の気孔率が高いこと により、 ハニカムフィル夕一 1の全体としての低圧力損失^:を図ることができる 。 気孔率は上述の第 1の側面の説明と同様の方法で変えることができる。 本発明 において、 ハニカムセグメントを構成する壁部分とは、 図 1 ( a ) を例にとると 、 1つのハニカムセグメントを構成する総ての隔壁 2及び側壁 7を意味し、 その 気孔率は、 隔壁 2及び側壁 7全体の気孔率を意味する。 外周部に配置されたハニ カムセグメント 1 2 Qを構成する壁部分の気孔率に対する、 中心部に配置されたハ 二カムセグメント 1 2！を構成する壁部分の気孔率の比率、 気孔率 （1 2 !) /気孔 率 （1 2 0) は、 好ましくは 0 . 3〜0 . 9 9、 更に好ましくは、 0 . 4〜0 . 9 5、 最も好ましくは、 0 . 5〜0 . 9 0である。
本発明の第 5の側面の重要な特徴は、 図 1 ( c ) に示すような外周部に配置さ れたハ二カムセグメント 1 2。を構成する壁部分に対して、 中心部に配置されたハ 二カムセグメント 1 2 !を構成する壁部分の平均気孔径が小さいことである。 この 様な構成とすることにより、 外周部における圧力損失を低く抑えることが可能と なり、 ハニカムフィルター全体として低圧力損失を達成することができる。 本発 明において、 ハニカムセグメントを構成する壁部分の平均気孔径は、 図 1 ( a ) を例にとると、 1つのハニカムセグメントを構成する隔壁 2及び側壁 Ίの全体の 気孔径の平均を意味する。 外周部に配置されたハニカムセグメント 12。を構成す る壁部分の気孔径に対する、 中心部に配置されたハニカムセグメント 12:を構成 する壁部分の気孔径の比率、 気孔径 (12^ /気孔径 （12。） は、 好ましくは 0 . 1〜0. 99、 更に好ましくは、 0. 2〜0. 97、 最も好ましくは、 0. 3 〜0. 95である。
平均気孔径は、 例えば、 原料骨材の平均粒径、 粒度分布、 焼結助剤及び造孔剤 の種類、 量又は粒子径を変えることによって、 変化させることができる。 また、 特に、 金属珪素—炭化珪素複合材料がハニカムセグメントの主成分の場合、 原料 として用いる金属珪素/炭化珪素質量比を変えることにより、 平均気孔径を変化 させることができる。 例えば、 原料として用いる金属珪素/炭化珪素比を大きく すると、 気子し径を小さくすることができる。
本発明の第 6の側面の重要な特徴は、 図 1 (c) に示すように、 外周部に配置 されたハニカムセグメント 12 Qを構成する壁部分の気孔率を: B。 （％) 、 平均気孔 径を C。 （ /m) 、 ハニカムフィルタ一の中心部に配置されたハニカムセグメント 12！を構成する壁部分の気孔率を (%) 、 平均気孔径を (〃m)、 とした 場合に、 Α。=Β0Χ (C0) 2で表される値が、 A! B!x (C 2で表される値より も大きいこと、 即ち A。> Arあることである。 この様な構成とすることにより、 外周部における圧力損失を低く抑えることが可能となり、 ハニカムフィルタ一全 体として低圧力損失を達成することができる。 A。に対する、 の比率、 A!/Ao は、 好ましくは 0. 01〜0. 98、 更に好ましくは、 0. 05〜0. 95、 最 も好ましくは、 0. 1〜0. 90である。
上記のような関係を満たすハニカムフィル夕一は、 例えば壁部分の平均気孔径 が大きくかつ気孔率が大きいハニカムセグメントとその逆のハニカムセグメント を各々ハニカムフィルターの中心部と外周部に配置することにより得られ、 各々 のハニカムセグメントは、 上述の方法により得ることができる。
本発明において、 ハニカムフィルタ一 1の主成分は、 強度、 耐熱性等の観点か ら、 コ一ジェライ ト、 ムライ ト、 アルミナ、 スビネル、 炭化珪素、 炭化珪素ーコ —ジヱライ ト系複合材料、 珪素—炭化珪素系複合材料、 窒化珪素、 リチウムアル ミニゥムシリケ一ト、 チタン酸アルミニウム、 ？6—〇 ー 1系金属及びこれ P T/JP02/10401
. 10
らの組合せよりなる群から選ばれる少なくとも 1種の材料を主成分とすることが 好ましいが、 耐熱性の観点から、 金属珪素一炭化珪素複合材料又は炭化珪素を主 成分とすることが本発明のハニカムフィルタ一に特に適している。 ここで、 「主 成分」 とは、 ハニカムフィル夕一の 5 0質量％以上、 好ましくは 7 0質量％以上 、 更に好ましくは 8 0質量％以上を構成することを意味する。
また、 上記本発明の第 1から第 6の側面のハニカムフィル夕一を好適に得るた めには、 ハニカムフィル夕一が 2以上の異なる組成のハニカムセグメントを含む ことが好ましく、 熱伝導率、 強度及び強度/ャング率比等の特性の 1つ以上が高 くなる様な材質のハニカムセグメント、 及び/又は壁部分の気孔率、 平均気孔径 及び （気孔率 X (平均気孔径） 2) 等の特性の 1つ以上が小さくなるような材質の ハニカムセグメントを中心部に配置し、 これらの逆のハニカムセグメントを外周 部に配置することが好ましい。 ここで、 異なる組成とは、 組成そのものが異なる 場合の他、 組成比が異なるものも含む。
また、 本発明において、 ノ、二カムフィル夕一が金属珪素 （S i ) —炭化珪素 ( S i C) 複合材料を主成分とする場合、 中心部に配置されたハニカムセグメント の S i /S i C質量比を外周部に配置されたハニカムセグメントの S i /S i C 質量比よりも高くすることにより、 本発明の第 1から第 6側面の総てを満たすハ 二カムフィルターを得ることができるため非常に好ましい。
本発明において、 中心部に配置されたハニカムセグメントとは、 図 1 ( c ) 及 び （d ) を例にとると、 ハニカムフィル夕一の断面中心 1 0を含むか若しくは断 面中心 1 0に隣接するハニカムセグメント、 及び総ての側面が他のハニカムセグ メントと接しているハニカムセグメント、 即ちハニカムフィルタ一の最外周面を まったく構成しないハニカムセグメントをいい、 外周部に配置されたハニカムセ グメントとは、 ハニカムフィルターの断面中心 1 0を含まず、 かっこれに隣接せ ず、 かつハニカムフィルターの最外周面 3 2の一部を実質的に構成するハニカム セグメントをいう。 ここで、 実質的に構成するとは、 ハニカムセグメント側面の 2 0 %以上がハニカムフィル夕一の最外周面を構成することをいう。 また、 本発 明における中心部に配置されたハニカムセグメントと外周部に配置されたハニカ ムセグメントとの、 熱伝導率、 強度、 強度/ヤング率比、 及び壁部分の気孔率、 平均気孔径及び （気孔率 X (平均気孔径） 2) の比較は、 中心部に配置された総て のハニカムセグメントの平均と外周部に配置された総てのハニカムセグメントの 平均の比較を意味する。
図 1 ( c ) 及び （d ) に示したハニカムフィルター 1においで、 ハニカムフィ ルタ一 1の断面中心 1 0に隣接する 4個のハニカムセグメントが中心部に配置さ れたハ二カムセグメントであり、 その周りに配置された 1 2個のハニカムセグメ ント 1 20が外周部に配置されたハニカムセグメントである。 従って、 図 1 ( c ) 及び （d ) において、 本発明のハニカムフィル夕一は、 上記 4個のハニカムセグ メント 1 2！の平均の熱伝導率、 強度及び強度/ヤング率比の特性の何れか 1っ以 上が 1 2個のハニカムセグメント 1 2 Qの平均の熱伝導率、 強度及び強度/ヤング 率比より高い、 及び/又は上記 4個のハニカムセグメント 1 2 を構成する壁部分 の平均の気孔率、 平均気孔径、 (気孔率 X (平均気孔径) 2) の特性の何れか 1つ 以上が 1 2個のハニカムセグメント 1 2。を構成する壁部分の平均の気孔率、 平均 気孔径、 （気孔率 X (平均気孔径） 2) よりも低い構成となっている。
本発明のハニカムフィル夕一におけるハニカムセグメントの大きさに制限はな いが、 各セグメントが大きすぎると、 熱応力による破損の問題が生じ、 小さすぎ ると各セグメントの製造や接合による一体ィ匕が煩雑となり好ましくない。 好まし ぃハニカムセグメントの大きさは、 断面積が 9 0 0 mm2〜l 0 0 0 0 mm2、 更に 好ましくは 9 0 0 mmz~ 5 0 0 0 mm2、 最も好ましくは 9 0 0 mm2〜 3 6 0 0 mm2であり、 本発明のハニカムフィルタ一がこの範囲のハニカムセグメントを含 むことが好ましく、 更に好ましくはハニカムフィル夕一の 5 0容量％以上、 最も 好ましく 7 0容量％以上がこの大きさのハニカムセグメントから構成されている ことが好ましい。 ハニカムセグメントの形状に特に制限はないが、 例えば図 2〜 図 7に示すように、 断面形状が四角形状、 即ちハニカムセグメントが四角柱状で あるものを基本形状とし、 一体ィ匕した場合のハニカムフィルターの形状に合わせ て外周側のハニカムセグメントの形状を適宜選択することができる。
本発明において、 セル密度 （単位断面積当たりの流通孔の数） に特に制限はな いが、 セル密度が小さすぎると、 フィルタ一としての強度及び有効 G S A (幾何 学的表面積） が不足し、 セル密度が大きすぎると、 被処理流体が流れる場合の圧 力損失が大きくなる。 セル密度は、 好ましくは、 6 - 2 0 0 0セル/平方インチ ( 0 . 9〜 3 1 1セル/ c m2) 、 更に好ましくは 5 0〜： L 0 0 0セル/平方ィン チ （7 . 8〜1 5 5セル/ c m2) 、 最も好ましくは 1 0 0〜4 0 0セル Z平方ィ ンチ （1 5 . 5 - 6 2 . 0セル/ c m2) の範囲である。 また、 流通孔の断面形状 (セル形状） に特に制限はないが、 製作上の観点から、 三角形、 四角形、 六角形 及びコルゲ一ト形状のうちのいずれかであることが好ましい。
本発明において、 ハニカムフィルターの隔壁は、 フィル夕一の役割を果たす多 孔質体であることが好ましい。 隔壁の厚さに特に制限はないが、 隔壁が厚すぎる と多孔質の隔壁を被処理流体が透過する際の圧力損失が大きくなりすぎ、 隔壁が 薄すぎるとフィル夕一としての強度が不足し各々好ましくない。 隔壁の厚さは、 外周部に配置されているハニカムセグメント、 中心部に配置されているハニカム セグメント、 その他のハニカムセグメントの隔壁厚さは何れも、 好ましくは 3 0 ~ 2 0 0 0 /m、 更に好ましくは 4 0 ~ 1 0 0 0 /m、 最も好ましくは 5 0 ~ 5 0 0 mの範囲である。
図 2〜図 7に各々異なる形態の本発明のハニカムフィル夕ーを示すが、 図 3、 図 4において、 中心部に配置されたハニカムセグメント 1 2 にも外周部に配置さ れたハ二カムセグメント 1 2。にも属さないハニカムセグメント 1 2Mが存在する。 この場合には、 ハニカムセグメント 1 2Mの特性、 例えば本発明の第 1から第 6の 側面に規定される特性は、 その中のどの様な特性でも良いが、 1 2 と同じ又は 1 2。と同じ、 あるいは 1 2 !と 1 2。との間の特性であることが好ましい。 本発明の ハニカムフィルターの断面形状は特に制限はなく、 例えば図 1等に示すような円 形状、 図 5又は図 7に示すような楕円形状、 図 6に示すような異形形状の他レ一 ストラック形状、 長円形状、 三角、 略三角、 四角、 略四角形状などの多角形状と することができる。
本発明のハニカムフィル夕一は、 複数のハニカムセグメントがー体ィ匕されてな るものであるが、 その際に接合材 8を用いて一体化することができる。 好ましい 接合材は、 前述のハニカムフィルタ一の主成分として好適に用いられる材料から 選ぶことができ、 セラミックスを主成分とするセメントを接合剤とすることが好 ましい。 また、 接合材 8とハニカムセグメント 1 2との熱膨張係数の差が大きす ぎると加熱 ·冷却時において接合部に熱応力が集中するため好ましくない。 接合 材とハ二カムセグメントとの 2 0 °C〜8 0 0 °Cまでの熱膨張係数の差は、 好まし くは 1 X 1 0—6/°Cである。
本発明のハニカムフィル夕一は図 1 ( b ) にその一部のハニカムセグメント 1 2を示すように、 所定の流通孔 3 aの開口部が一の端面において封止されており 、 残余の流通孔 3 bが他の端面において封止されていることが好ましいが、 本発 明のハニカムフィルタ一を特に D P Fに用いる場合、 端面 4 2及び 4 4が巿松模 様状を呈するように、 隣接する流通孔 3 a及び 3 bが互いに反対側となる一方の 端部で封止されていることが好ましい。 また封止に用いる材料としては、 上述の ハニカムセグメントに好適に用いることができるセラミックス又は金属か 選ば れた材料を好適に用いることができる。 この場合、 図 1 ( b ) に示すようにあら かじめ封止がされたハニカムセグメント 1 2を一体ィ匕しても良く、 ハニカムセグ メントを一体ィ匕した後封止をしても良い。
本発明のハニカムフィルターを、 触媒担体として内燃機関等の熱機関若しくは ボイラ一等の燃焼装置の排気ガスの浄化、 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、 本発明のハニカムフィル夕一に触媒、 例えば触媒能を有 する金属を担持させることが好ましい。 触媒能を有する金属の代表的なものとし ては、 ； P t、 P d、 R hが挙げられ、 これらのうちの少なくとも 1種をハニカム フィルターに担持させることが好ましい。
次に本発明のハニカムフィル夕一の製造方法を説明する。
ハニカムフィルタ一の原料粉末として、 前述の好適な材料、 例えば炭化珪素粉 末を使用し、 これにバインダー、 例えばメチルセルロース及びヒドロキシプロボ キシルメチルセルロースを添加し、 更に界面活性剤及び水を添加し、 可塑性の坏 土を作製する。 この坏土を押出成形することにより、 所定の隔壁厚さ及びセル密 度を有するハニカムセグメントを得る。
これを、 例えばマイクロ波及び熱風で乾燥後、 端面が市松模様状を呈するよう に、 隣接する流通孔が互いに反対側となる一方の端部でハニカムフィル夕一の製 造に用いた材料と同様の材料で封止し、 更に乾燥した後、 例えば N2雰囲気中で加 熱脱脂し、 その後 A r等の不活性雰囲気中で焼成することにより本発明のハニカ ムセグメントを得、 得られたセグメントを、 例えばセラミックスセメントを用い て接合した後、 2 0 0 °Cで乾燥硬化し、 ハニカムフィル夕一を得ることができる ο
この様にして製造されたハニカムフィル夕一に触媒を担持させる方法は、 当業 者が通常行う方法でよく、 例えば触媒スラリーをゥォッシュコートして乾燥、 焼 成することにより触媒を担持させることができる。
以下、 本発明を実施例により具体的に説明するが、 本発明はこれら実施例に何 ら限定されるものではない。
(実施例及び比較例）
(ハニカムセグメントの作成)
原料として、 S i C粉及び金属 S i粉、 及び造孔剤としてポリメ夕クリル酸メ チルを表 1に示す質量割合で混合し、 これにメチルセルロース及びヒドロキシプ ロボキシルメチルセルロース、 界面活性剤及び水を添加して、 可塑性の坏土を作 製した。 この坏土を押出成形し、 マイクロ波及び熱風で乾燥して隔壁の厚さが 3 8 0 /m、 セル密度が約 3 1， 0セル Zc m2 ( 2 0 0セル/平方インチ）、 断面 がー辺 3 5 mmの正方形、 長さが 1 5 2 mmのハニカムセグメントを得た。 これ を、 端面が市松模様状を呈するように、 隣接する前記流通孔が互いに反対側とな る一方の端部でハニカムフィル夕一の製造に用いた材料と同様の材料で封止して 、 乾燥させた後、 大気雰囲気中約 4 0 0 °Cで脱脂し、 その後 A r不活性雰囲気中 で約 1 4 5 0 °Cで焼成して、 S i結合 S i Cの金属珪素—炭化珪素複合材料から なるハニカムセグメント A、 B、 C及び Dを得た。 得られた各ハニカムセグメン トの特性を表 2に示す。 平均気孔径は水銀圧入法にて測定し、 気孔率はアルキメ デス法にて測定した。 また、 熱伝導率は J I S 1 6 1 1に記載の方法に準拠 してレーザ一フラッシュ法にて測定した。 4点曲げ強度及びヤング率は、 J I S
R 1 6 0 1に準拠した方法にて測定した。 H"1
SiC粉末平均粒径 SiG粉末配合 金属 Si平均粒径 金属 Si配合： 造孔剤平均径 造孔剤配合量
量 [質量部] [ mj [質量部] L m] [質量部]
A 32.6 80 4 20
B 50 70 4 30
C 32.6 80 4 20 60 20
D 50 80 4 20 12 15
J¾¾ b-t— \ 1 *-w ϋ 平均気孔径 O m] 気孔率 [%] 4点曲げ強度
ヤンク'率 [GPa] 熱伝導率
ヤング率 (C))2 [%- ju m2] = v. \ D ivir α
[MPa/GPa] (A)
A 10 45 20 15 25 1.33 4500
B 15 40 35 25 35 1.40 9000
C 20 60 12 10 12 1.20 24000
D 17 55 15 12 15 1.25 16000
(実施例 1〜 4及び比較例 1〜 4 ) ·
実施例 1〜4及び比較例 1〜4として、 各々表 3に示す組合せで、 4個のセグ メントを中心部に、 12個のセグメントを外周部に配置し、 アルミノシリケ一ト 質繊維、 炭化珪素粉及びシリカゲルに無機のバインダーの混合物を用いて、 接合 して 200°Cで乾燥硬ィ匕した後、 切削により直径 144mm、 長さ 152mmの DPF用の図 1 (c)、 （d) に示すような円柱状のハニカムフィル夕一を得た 実施例 1〜4及び比較例 1〜4で作製した: DPFを、 直噴式 3リツトルディ一 ゼルエンジンの排気管に接続し、 3 Oppmの口一ディア社製 Ce燃料添加剤を 含有する軽油を用いてエンジンを運転し、 5 g/リットル （L) のススをフィル 夕一に溜めた後、 圧力損失を測定した。 続けてプロパンガスパーナ一にてハニカ ムフィルターを 600°Cに昇温させ、 バイパスバルブの切替えによりハニカムフ ィルター内を 18%の酸素濃度とし、 ススの再生処理を開始させた。 ススの再生 処理開始 5分後に 150°Cに降温させた後、 ススの重量を測定し再生効率を算出 した。
更に捕集ス一ト量を 4 g /リツトル （L) から 2 g/リヅトル （L) ずつ、 増 やしていき、 同じようにフィル夕一再生を行い、 光学顕微鏡を用いてフィルター 端面のクラックの発生の有無を観察、 クラックが発生した時点で試験を中止、 そ のときの捕集スート量を限界ス一ト量とした。 これらの結果を表 3に示す。
中心部 外周部 再生効率 (％) スート付圧損 (kPa) 限界ス-ト量 (g/L) 実施例 1 A C 90 11 14
実施例 2 A D 95 12 14
実施例 3 B C 92 12 16
実施例 4 B D 96 13 16
比較例 1 A A 78 16 8
比較例 2 B B 74 19 10
比較例 3 C A 70 16 4 ∞ 比較例 4 D A 68 15 6
)微 3 実施例 1〜 4で得られたハニカムフィルタ一は、 本発明の第 1から第 6の側面 の総てを満たすものであるが、 再生効率、 圧力損失、 限界スート量が、 比較例 1 〜 4で得られたハニカムフィルタ一よりも明らかに優れていることがわかる。 産業上の利用可能性
以上述べてきたように本発明のハニカムフィル夕一は、 外周部に配置されたハ 二カムセグメントと中心部に配置されたハニカムセグメントの材料特性が異なる ため、 再生効率に優れ、 かつ耐久性、 低圧力損失を同時に達成することのできる ハニカムフィル夕一となった。

Claims

請 求 の 範 囲
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複数のハニ カムセグメントが一体化されてなるハニカムフィル夕一であって、 前記ハニカム フィル夕一の外周部に配置されたハニカムセグメントに対して、 中心部に配置さ れたハ二カムセグメントの、 熱伝導率、 強度、 及び強度/ヤング率比からなる群 から選ばれた少なくとも 1つの特性が高いこと、 及び/又は、 ハニカムセグメン トを構成する壁部分の気孔率、 気孔径、 及び （気孔率 （％) X (平均気孔径 { JUL m) ) 2) で表される値からなる群から選ばれた少なくとも 1つの特性が小さいこ とを特徴とするハニカムフィル夕一。
2 . 前記ハニカムフィル夕一の外周部に配置されたハニカムセグメントに対し て、 中心部に配置されたハニカムセグメントの熱伝導率が高いことを特徴とする 請求項 1に記載のハニカムフィル夕一。
3 . 前記ハニカムフィルターの外周部に配置されたハニカムセグメントに対し て、 中心部に配置されたハニカムセグメントの強度が高いことを特徴とする請求 項 1に言 3載のハニカムフィルター。
4 . 前記ハニカムフィル夕一の外周部に配置されたハニカムセグメントに対し て、 中心部に配置されたハニカムセグメントの強度 Zャング率比が高いことを特 徴とする請求項 1に記載のハニカムフィル夕一。
5 . 前記ハニカムフィルターの外周部に配置されたハニカムセグメントを構成 する壁部分に対して、 中心部に配置されたハニカムセグメントを構成する壁部分 の気孔率が低いことを特徴とする請求項 1に記載のハニカムフィル夕一。
6 . 前記ハニカムフィル夕一の外周部に配置されたハニカムセグメントを構成 する壁部分に対して、 ハニカムフィル夕一の中心部に配置されたハニカムセグメ ント'を構成する壁部分の平均気孔径が小さいことを特徴とする請求項 1に記載の ハニカムフィル夕一。
7 . 前記ハニカムフィル夕一の外周部に配置されたハニカムセグメントを構成 する壁部分の気孔率を B。 （％) 、 平均気孔径を C。 （ /m) 、 ハニカムフィル夕一 の中心部に配置されたハニカムセグメントを構成する壁部分の気孔率を ( %)
、 平均気孔径を ( j ) 、 とした場合に、 A0= B。x ( C0) 2
で表される値が、 で表される値よりも大きいことを特徴とする請求項 1に記載のハニカムフィル夕
8 . ハニカムフィル夕一における所定の流通孔の開口部が一の端面において封 止され、 残余の流通孔の開口部が他の端面において封止されていることを特徴と する請求項 1〜 7の何れか 1項に記載のハニカムフィルター。
9 . 軸方向に対する垂直断面積が 9 0 0〜1 0 0 0 0 mm2であるハニカムセグ メントを含むことを特徴とする請求項 1〜 8の何れか 1項に記載のハニカムフィ ル夕一。
1 0 . ハニカムセグメントが金属珪素—炭化珪素複合材料又は炭化珪素を主成 分とすることを特徴とする請求項 1〜 9の何れか 1項に記載のハニカムフィル夕
1 1 . 2以上の異なる組成のハニカムセグメントを含むことを特徴とする請求 項 1〜 1 0の何れか 1項に記載のハニカムフィルタ一。
1 2 . ハニカムセグメントが金属珪素一炭化珪素複合材料を主成分とし、 ハニ カムフィル夕一の外周部に配置されたハニカムセグメントに対して、 ハニカムフ ィル夕一の中心部に配置されたハニカムセグメントの珪素/炭化珪素質量比が高 いことを特徴とする請求項 1 ~ 1 1の何れか 1項に記載のハニカムフィル夕一。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1457260A2 (en) * 2003-03-10 2004-09-15 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure with different porosities
KR100762196B1 (ko) * 2005-05-23 2007-10-04 니뽄 가이시 가부시키가이샤 허니컴 구조체

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1486242B1 (en) 2002-03-15 2007-11-28 Ibiden Co., Ltd. Ceramic filter for exhaust gas purification
JP4293753B2 (ja) * 2002-03-19 2009-07-08 日本碍子株式会社 ハニカムフィルター
ATE411095T1 (de) * 2002-03-29 2008-10-15 Ibiden Co Ltd Keramikfilter und abgasdekontaminierungseinheit
JP5281733B2 (ja) * 2003-11-12 2013-09-04 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
US7279213B2 (en) * 2003-12-29 2007-10-09 Corning Incorporated High-strength thin-walled honeycombs
US7897099B2 (en) * 2004-01-13 2011-03-01 Ngk Insulators, Ltd. Method for producing honeycomb structure
WO2007049338A1 (ja) * 2005-10-25 2007-05-03 Ngk Insulators, Ltd. ハニカムフィルター
JP2006110413A (ja) * 2004-10-12 2006-04-27 Ngk Insulators Ltd ハニカムフィルター
JP2008537510A (ja) * 2005-04-08 2008-09-18 サン−ゴバン サントル ドゥ ルシェルシェ エ デトゥーデ ユーロペン 制御された多孔性を有するコーティング及び／又はジョイントを含む、気体を濾過するための触媒フィルタ
JP2006289237A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Ibiden Co Ltd ハニカム構造体
JP4607689B2 (ja) * 2005-07-07 2011-01-05 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
EP1757351B1 (en) * 2005-08-26 2016-04-13 Ibiden Co., Ltd. Honeycomb structure and manufacturing method thereof
WO2007023653A1 (ja) 2005-08-26 2007-03-01 Ibiden Co., Ltd. ハニカム構造体及びその製造方法
US8038759B2 (en) * 2005-11-16 2011-10-18 Geoz Technologies, Inc. Fibrous cordierite materials
US7640732B2 (en) * 2005-11-16 2010-01-05 Geo2 Technologies, Inc. Method and apparatus for filtration of a two-stroke engine exhaust
US7938877B2 (en) * 2005-11-16 2011-05-10 Geo2 Technologies, Inc. Low coefficient of thermal expansion materials including modified aluminosilicate fibers and methods of manufacture
US7938876B2 (en) * 2005-11-16 2011-05-10 GE02 Technologies, Inc. Low coefficient of thermal expansion materials including nonstoichiometric cordierite fibers and methods of manufacture
US20100048374A1 (en) * 2005-11-16 2010-02-25 James Jenq Liu System and Method for Fabricating Ceramic Substrates
US20070111878A1 (en) * 2005-11-16 2007-05-17 Bilal Zuberi Extrudable mixture for forming a porous block
US7959704B2 (en) * 2005-11-16 2011-06-14 Geo2 Technologies, Inc. Fibrous aluminum titanate substrates and methods of forming the same
US20090166910A1 (en) * 2005-11-16 2009-07-02 Geo2 Technologies, Inc. System and Method for Twin Screw Extrusion of a Fibrous Porous Substrate
WO2007058007A1 (ja) * 2005-11-18 2007-05-24 Ibiden Co., Ltd. ハニカム構造体
US8039050B2 (en) * 2005-12-21 2011-10-18 Geo2 Technologies, Inc. Method and apparatus for strengthening a porous substrate
JP2007260595A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体
US20070252310A1 (en) * 2006-04-27 2007-11-01 Brockway David J Method for manufacturing a plugged honeycomb filter with a single firing cycle
US7947102B2 (en) * 2006-12-21 2011-05-24 Dow Global Technologies Llc Soot filter
EP2119487B1 (en) 2006-12-27 2016-10-26 NGK Insulators, Ltd. Honeycomb structure and method for manufacturing the same
JP5344930B2 (ja) * 2007-01-30 2013-11-20 京セラ株式会社 ハニカム構造体および浄化装置
WO2008126333A1 (ja) 2007-03-30 2008-10-23 Ibiden Co., Ltd. ハニカム構造体
US7781372B2 (en) * 2007-07-31 2010-08-24 GE02 Technologies, Inc. Fiber-based ceramic substrate and method of fabricating the same
WO2008138146A1 (en) * 2007-05-15 2008-11-20 Nxtgen Emission Controls Inc. Segmented particulate filter for an engine exhaust stream
US7802478B2 (en) 2007-06-27 2010-09-28 Corning Incorporated Methods and apparatus for measuring elastic modulus of non-solid ceramic materials by resonance
US7925431B2 (en) 2007-08-14 2011-04-12 General Electric Company System and method for removing particulate matter from a diesel particulate filter
US8240138B2 (en) 2007-08-14 2012-08-14 General Electric Company System and method for reducing particulate matter emission in diesel exhaust gas
WO2009066388A1 (ja) * 2007-11-21 2009-05-28 Ibiden Co., Ltd. ハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法
WO2009101691A1 (ja) * 2008-02-14 2009-08-20 Ibiden Co., Ltd. ハニカム構造体
US8591623B2 (en) * 2008-02-29 2013-11-26 Corning Incorporated Honeycomb manufacturing method using ground nut shells and honeycomb body produced thereby
JP5140004B2 (ja) * 2008-03-19 2013-02-06 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP2009243274A (ja) * 2008-03-28 2009-10-22 Mazda Motor Corp パティキュレートフィルタ
DE102008001125A1 (de) * 2008-04-11 2009-10-15 Evonik Degussa Gmbh Copolyamidpulver als Porenbildner in regenerierbaren keramischen Partikelfiltern
CN101678350A (zh) 2008-05-20 2010-03-24 揖斐电株式会社 蜂窝结构体
US20100154370A1 (en) * 2008-12-22 2010-06-24 Caterpillar Inc, System and methods for particulate filter
WO2010099317A2 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Donaldson Company, Inc. Filter cartridge; components thereof; and methods
WO2010113585A1 (ja) * 2009-03-31 2010-10-07 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ及びその製造方法
JP5634984B2 (ja) * 2009-03-31 2014-12-03 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ及びその製造方法
WO2011042990A1 (ja) 2009-10-09 2011-04-14 イビデン株式会社 ハニカムフィルタ
US9856177B2 (en) 2010-05-28 2018-01-02 Corning Incorporated Cordierite porous ceramic honeycomb articles
US9334191B2 (en) 2010-05-28 2016-05-10 Corning Incorporated Methods for forming ceramic honeycomb articles
EP2656901B1 (en) * 2010-12-24 2020-04-29 NGK Insulators, Ltd. Honeycomb structure
CN103269770B (zh) * 2010-12-24 2015-07-15 日本碍子株式会社 蜂窝状结构体
JP5892911B2 (ja) * 2012-01-27 2016-03-23 株式会社デンソー ハニカム構造体
JP6110751B2 (ja) * 2012-08-13 2017-04-05 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体
JP6111122B2 (ja) * 2013-03-29 2017-04-05 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及びその製造方法
EP3063341B1 (en) * 2013-10-30 2021-03-24 Branch Technology, Inc. Additive manufacturing of buildings and other structures
US10618217B2 (en) 2013-10-30 2020-04-14 Branch Technology, Inc. Cellular fabrication and apparatus for additive manufacturing
JP6295111B2 (ja) * 2014-03-14 2018-03-14 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体
JP6473365B2 (ja) * 2015-03-31 2019-02-20 日本碍子株式会社 セラミックスフィルタ
FR3042218B1 (fr) * 2015-10-08 2020-01-24 Psa Automobiles Sa. Filtre a particules
CN112203741A (zh) * 2018-05-31 2021-01-08 康宁股份有限公司 具有多区蜂窝结构的蜂窝体以及共挤出制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01145377A (ja) * 1987-11-30 1989-06-07 Ibiden Co Ltd 炭化ケイ素質ハニカム構造体及びその製造方法
EP0834949A2 (en) * 1996-09-26 1998-04-08 Ngk Insulators, Ltd. Laminated structures of sintered ceramic material, electrochemical cells, filters and process for producing such sintered laminated structures
JP2000233979A (ja) * 1999-02-17 2000-08-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 窒化珪素焼結体及びその製造方法
JP2001162177A (ja) * 1999-12-07 2001-06-19 Denso Corp セラミックスハニカム構造体及びその製造方法
EP1142619A1 (en) * 1999-09-29 2001-10-10 Ibiden Co., Ltd. Honeycomb filter and ceramic filter assembly

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3505158A (en) 1967-12-22 1970-04-07 Coors Porcelain Co Composite porous-dense ceramic article
JPS5546338A (en) 1978-09-28 1980-04-01 Ngk Insulators Ltd Heat and shock resistant, revolving and heat-regenerating type ceramic heat exchanger body and its manufacturing
US4335783A (en) 1980-11-10 1982-06-22 Corning Glass Works Method for improving thermal shock resistance of honeycombed structures formed from joined cellular segments
JPS6151240A (ja) 1984-08-20 1986-03-13 Mitsubishi Electric Corp デ−タ処理装置
JP3121497B2 (ja) 1994-07-14 2000-12-25 イビデン株式会社 セラミック構造体
EP1382445B1 (en) 1996-01-12 2013-04-24 Ibiden Co., Ltd. A method of manufacturing a filter for purifying exhaust gas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01145377A (ja) * 1987-11-30 1989-06-07 Ibiden Co Ltd 炭化ケイ素質ハニカム構造体及びその製造方法
EP0834949A2 (en) * 1996-09-26 1998-04-08 Ngk Insulators, Ltd. Laminated structures of sintered ceramic material, electrochemical cells, filters and process for producing such sintered laminated structures
JP2000233979A (ja) * 1999-02-17 2000-08-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 窒化珪素焼結体及びその製造方法
EP1142619A1 (en) * 1999-09-29 2001-10-10 Ibiden Co., Ltd. Honeycomb filter and ceramic filter assembly
JP2001162177A (ja) * 1999-12-07 2001-06-19 Denso Corp セラミックスハニカム構造体及びその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1440722A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1457260A2 (en) * 2003-03-10 2004-09-15 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure with different porosities
EP1457260A3 (en) * 2003-03-10 2004-11-10 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure with different porosities
US7138003B2 (en) 2003-03-10 2006-11-21 Ngk Insulators, Ltd Honeycomb structure
KR100762196B1 (ko) * 2005-05-23 2007-10-04 니뽄 가이시 가부시키가이샤 허니컴 구조체

Also Published As

Publication number Publication date
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DE60228472D1 (de) 2008-10-02
EP1440722A1 (en) 2004-07-28

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