JP6830018B2 - Honeycomb structure - Google Patents
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Description
本発明はハニカム構造体に関する。とりわけ、本発明は触媒担体であると共に電圧を印加することによりヒーターとしても機能することができるハニカム構造体に関する。 The present invention relates to a honeycomb structure. In particular, the present invention relates to a honeycomb structure that is a catalyst carrier and can also function as a heater by applying a voltage.
従来、コージェライトや炭化珪素を材料とするハニカム構造体に触媒を担持したものが、自動車エンジンから排出された排ガス中の有害物質の処理に用いられている(例えば、特許文献1を参照)。このようなハニカム構造体は、排ガスの流路となり一方の底面から他方の底面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有する柱状のハニカム構造部を一般に有する。 Conventionally, a honeycomb structure made of cordierite or silicon carbide with a catalyst supported has been used for treating harmful substances in exhaust gas discharged from an automobile engine (see, for example, Patent Document 1). Such a honeycomb structure generally has a columnar honeycomb structure having a partition wall that serves as a flow path for exhaust gas and partitions a plurality of cells extending from one bottom surface to the other bottom surface.
ハニカム構造体に担持した触媒によって排ガスを処理する場合、触媒を所定の温度まで昇温する必要があるが、エンジン始動時には、触媒温度が低いため、排ガスが十分に浄化されないという問題が従来生じていた。 When treating exhaust gas with a catalyst supported on a honeycomb structure, it is necessary to raise the temperature of the catalyst to a predetermined temperature, but when the engine is started, the catalyst temperature is low, so that the exhaust gas is not sufficiently purified. It was.
そのため、特許文献2においては、触媒担体であると共に電圧を印加することによりヒーターとしても機能し、電圧を印加したときの温度分布の偏りを抑制することができるハニカム構造体が提案されている。具体的には、特許文献2においては、柱状のハニカム構造体の側面に一対の電極部をハニカム構造部のセルの延びる方向に延びる帯状に配設し、セルの延びる方向に直交する断面において、一対の電極部における一方の電極部を、一対の電極部における他方の電極部に対して、ハニカム構造部の中心を挟んで反対側に配設することで電圧を印加したときの温度分布の偏りを抑制している。 Therefore, Patent Document 2 proposes a honeycomb structure which is a catalyst carrier and also functions as a heater by applying a voltage and can suppress a bias of temperature distribution when a voltage is applied. Specifically, in Patent Document 2, a pair of electrode portions are arranged on the side surface of the columnar honeycomb structure in a band shape extending in the extending direction of the cells of the honeycomb structure portion, and in a cross section orthogonal to the extending direction of the cells. By arranging one electrode portion of the pair of electrode portions on the opposite side of the other electrode portion of the pair of electrode portions with the center of the honeycomb structure portion interposed therebetween, the temperature distribution is biased when a voltage is applied. Is suppressed.
また、特許文献2には、ハニカム構造体の耐熱衝撃性を高めるために、ハニカム構造体の側面に開口するスリットを、セルの延びる方向に直交する断面において、一対の電極部のそれぞれの中央部同士を結んだ直線と交差しないように1本以上形成することが提案されている。 Further, in Patent Document 2, in order to enhance the thermal shock resistance of the honeycomb structure, a slit opened on the side surface of the honeycomb structure is provided at the center of each of the pair of electrode portions in a cross section orthogonal to the extending direction of the cell. It has been proposed to form one or more so as not to intersect the straight lines connecting each other.
ただし、特許文献2に記載の技術では柱状のハニカム構造部の側面に一対の電極が配設されているため、通電時、ハニカム構造体の外周部から中央部に向けて発熱が進行する。そのため、「中央部を、浄化性能を確保するために必要な温度まで昇温する」のに必要な時間を、短くするという点で改良の余地があった。 However, in the technique described in Patent Document 2, since a pair of electrodes are arranged on the side surface of the columnar honeycomb structure portion, heat is generated from the outer peripheral portion to the central portion of the honeycomb structure when energized. Therefore, there is room for improvement in that the time required for "raising the temperature of the central portion to the temperature required for ensuring the purification performance" is shortened.
そこで、特許文献3においては、短時間で中央部まで、必要温度に昇温することができるようにするため、ハニカム構造体の中央部の開口率を外周部の開口率よりも小さくする技術が提案されている。ハニカム構造体の中央部の開口率を外周部の開口率よりも小さくすることで、中央部の電気抵抗率が外周部の電気抵抗率より低くなるため、ハニカム構造体に電圧を印加したときに中央部に多くの電流が流れ、中央部が従来よりも早く発熱するようになる。また、特許文献3には、中央部の開口率を外周部の開口率よりも小さくするために、中央部の隔壁の厚みを外周部の隔壁の厚みよりも厚くすることが好ましいことが記載されている。 Therefore, in Patent Document 3, in order to enable the temperature to be raised to the required temperature up to the central portion in a short time, there is a technique for making the opening ratio of the central portion of the honeycomb structure smaller than the opening ratio of the outer peripheral portion. Proposed. By making the opening ratio of the central portion of the honeycomb structure smaller than the opening ratio of the outer peripheral portion, the electrical resistivity of the central portion becomes lower than the electrical resistivity of the outer peripheral portion, so that when a voltage is applied to the honeycomb structure, A large amount of current flows in the central part, and the central part generates heat faster than before. Further, Patent Document 3 describes that it is preferable to make the thickness of the partition wall in the central portion larger than the thickness of the partition wall in the outer peripheral portion in order to make the opening ratio in the central portion smaller than the opening ratio in the outer peripheral portion. ing.
特許文献2及び特許文献3の技術を組み合せることで、耐熱衝撃性及び通電性能が良いハニカム構造体を提供できる。しかしながら、ハニカム構造体の側面にスリットを設けると、冷熱サイクルの繰り返しによりスリットの最深部近傍を起点としてクラックが生じやすいという問題があった。 By combining the techniques of Patent Document 2 and Patent Document 3, it is possible to provide a honeycomb structure having good thermal shock resistance and current-carrying performance. However, if a slit is provided on the side surface of the honeycomb structure, there is a problem that cracks are likely to occur starting from the vicinity of the deepest portion of the slit due to repeated cooling and heating cycles.
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、側面に一対の電極部及び一本以上のスリットを有する柱状のハニカム構造体において、耐熱衝撃性を高めることを課題の一つとする。 The present invention has been made to solve the above problems, and one of the problems is to improve the thermal shock resistance in a columnar honeycomb structure having a pair of electrode portions and one or more slits on the side surfaces. ..
スリットの最深部近傍を起点としてクラックが生じやすいのは当該部分に応力が発生することが原因と考えられる。本発明者はスリットの最深部周辺に応力が発生する要因として以下の二点が主な要因として挙げられることを見出した。
(1)スリット内面周辺の隔壁厚が薄いと、加熱時にスリット最深部周辺の隔壁がハニカム構造体の外周側壁からの引張りを受け撓み易くなる。
(2)スリット内面周辺の隔壁厚に対する外周側壁の厚みの比が大きいと引張りも大きくなる。
そして、本発明者は外周部からの引張力を軽減するためには、スリット周辺の隔壁厚と、外周部の厚みの比率を調整することが重要であることを見出した。本発明は斯かる知見に基づいて完成したものであり、以下のように特定される。
It is considered that the reason why cracks are likely to occur starting from the vicinity of the deepest part of the slit is that stress is generated in the portion. The present inventor has found that the following two points are the main factors that cause stress to be generated around the deepest part of the slit.
(1) When the partition wall thickness around the inner surface of the slit is thin, the partition wall around the deepest part of the slit is easily bent by being pulled from the outer peripheral side wall of the honeycomb structure during heating.
(2) When the ratio of the thickness of the outer peripheral side wall to the thickness of the partition wall around the inner surface of the slit is large, the tension also increases.
Then, the present inventor has found that it is important to adjust the ratio of the thickness of the partition wall around the slit to the thickness of the outer peripheral portion in order to reduce the tensile force from the outer peripheral portion. The present invention has been completed based on such findings, and is specified as follows.
本発明は一側面において、
外周側壁と、外周側壁の内側に配設され、一方の底面から他方の底面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁とを有する柱状のハニカム構造部、
ハニカム構造部の中心軸を挟んで、外周側壁の外面上にセルの流路方向に帯状に延設された一対の電極部、及び、
外周側壁の外面上にセルの流路方向に延びた開口を有する一本以上のスリット、
を備えた導電性ハニカム構造体であって、
セルの流路方向に直交する断面において、外周側壁の平均厚みをT1とし、各スリットの内面に隣接する複数のセルをそれぞれ1番目のセルとして、各スリットの内面から近い順に1番目から3番目までのセルを区画形成する隔壁部分の厚みをT2とすると、1.0≦T1/T2≦3.0の関係式が常に成立する導電性ハニカム構造体である。
In one aspect, the present invention
A columnar honeycomb structure having an outer peripheral side wall and a partition wall arranged inside the outer peripheral side wall and partitioning a plurality of cells forming a flow path from one bottom surface to the other bottom surface.
A pair of electrode portions extending in a band shape in the cell flow path direction on the outer surface of the outer peripheral side wall with the central axis of the honeycomb structure portion in between, and
One or more slits with openings extending in the cell flow direction on the outer surface of the outer sidewall,
It is a conductive honeycomb structure equipped with
In the cross section orthogonal to the flow path direction of the cells, the average thickness of the outer peripheral side wall is T 1, and the plurality of cells adjacent to the inner surface of each slit are each the first cell, and the first to third cells are in the order of proximity to the inner surface of each slit. Assuming that the thickness of the partition wall portion forming the cells up to the third cell is T 2 , the conductive honeycomb structure always holds the relational expression of 1.0 ≤ T 1 / T 2 ≤ 3.0.
本発明に係る導電性ハニカム構造体の一実施形態においては、1.5≦T1/T2≦2.8の関係式が常に成立する。 In one embodiment of the conductive honeycomb structure according to the present invention, the relational expression of 1.5 ≦ T 1 / T 2 ≦ 2.8 always holds.
本発明に係る導電性ハニカム構造体の別の一実施形態においては、0.1mm≦T1≦0.5mmである。 In another embodiment of the conductive honeycomb structure according to the present invention, 0.1 mm ≤ T 1 ≤ 0.5 mm.
本発明に係る導電性ハニカム構造体の更に別の一実施形態においては、0.1mm≦T2≦0.3mmである。 In yet another embodiment of the conductive honeycomb structure according to the present invention, 0.1 mm ≤ T 2 ≤ 0.3 mm.
本発明に係る導電性ハニカム構造体の更に別の一実施形態においては、セルの流路方向に直交する断面において、各スリットの内面に隣接する複数のセルをそれぞれ1番目のセルとして、何れのスリットの内面から数えても10番目より遠くにあるセルを区画形成する隔壁部分の厚みをT3とすると、T2>T3の関係式が常に成立する。 In yet another embodiment of the conductive honeycomb structure according to the present invention, in a cross section orthogonal to the flow path direction of the cells, a plurality of cells adjacent to the inner surface of each slit are designated as the first cell, respectively. When the thickness of the partition wall portion defining a cell in the distance from the tenth be counted from the inner surface of the slit and T 3, the relational expression of T 2> T 3 is always satisfied.
本発明に係る導電性ハニカム構造体の更に別の一実施形態においては、0.08mm≦T3≦0.3mmである。 In yet another embodiment of the conductive honeycomb structure according to the present invention, 0.08 mm ≤ T 3 ≤ 0.3 mm.
本発明に係る導電性ハニカム構造体の更に別の一実施形態においては、1.0≦T1/T3≦2.5の関係式が常に成立する。 In yet another embodiment of the conductive honeycomb structure according to the present invention, the relational expression of 1.0 ≤ T 1 / T 3 ≤ 2.5 always holds.
本発明に係る導電性ハニカム構造体の更に別の一実施形態においては、セルの流路方向に直交する断面において、中心から外周側壁の外面に向かって、中心から外周側壁の外面までの長さの10%の位置までの領域を中央部とし、且つ、外周側壁の外面から中心に向かって、外周側壁の外面から中心までの長さの10%の位置までの領域を外周部としたときに、中央部の開口率が、外周部の開口率の0.70〜0.95倍である。 In yet another embodiment of the conductive honeycomb structure according to the present invention, in a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell, the length from the center to the outer surface of the outer peripheral side wall from the center to the outer surface of the outer peripheral side wall. When the area up to the position of 10% is the central part and the area up to the position of 10% of the length from the outer surface to the center of the outer peripheral side wall toward the center is the outer peripheral part. The opening ratio of the central portion is 0.70 to 0.95 times the opening ratio of the outer peripheral portion.
本発明に係る導電性ハニカム構造体の更に別の一実施形態においては、前記一本以上のスリットの内部空間の少なくとも一部は充填材によって満たされている。 In yet another embodiment of the conductive honeycomb structure according to the present invention, at least a part of the internal space of the one or more slits is filled with a filler.
本発明によれば、側面に一対の電極部及び一本以上のスリットを有する柱状のハニカム構造体において、熱衝撃によるスリット最深部近傍を起点としたクラックの発生を低減することが可能となり、耐熱衝撃性を高めることが可能となる。よって、本発明に係るハニカム構造体を排ガス処理に使用する場合、排ガス通過時の熱衝撃によるクラック発生を防止できることで、機械的な耐久性が向上するため、浄化性能の劣化が防止でき、ハニカム構造体の使用寿命が延びるという効果が得られる。 According to the present invention, in a columnar honeycomb structure having a pair of electrode portions and one or more slits on the side surface, it is possible to reduce the occurrence of cracks starting from the vicinity of the deepest part of the slits due to thermal shock, and heat resistance is increased. It is possible to increase the impact resistance. Therefore, when the honeycomb structure according to the present invention is used for exhaust gas treatment, it is possible to prevent cracks from being generated due to thermal shock when passing through the exhaust gas, thereby improving mechanical durability and preventing deterioration of purification performance. The effect of extending the service life of the structure can be obtained.
次に本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It is understood that the present invention is not limited to the following embodiments, and design changes, improvements, etc. may be appropriately made based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Should be.
(1)ハニカム構造体
本発明のハニカム構造体100は一実施形態において、図1〜図3に示すように、柱状のハニカム構造部4と、一対の電極部21とを備える。柱状のハニカム構造部4は、外周側壁3と、外周側壁3の内側に配設され、一方の底面である第一底面11から他方の底面である第二底面12まで貫通して流路を形成する複数のセル2を区画形成する隔壁1とを有する。隔壁1は多孔質とすることができる。複数のセル2の流路には、流体を流すことができる。以下、ハニカム構造部4の第一底面11及び第二底面12を総称して、単に「ハニカム構造部4の底面」ということがある。一対の電極部21は、ハニカム構造部4の中心軸を挟んで、ハニカム構造部4の外周側壁3の外面5にセルの流路方向に帯状に延設されている。そして、外周側壁3の外面5上には、セル2の流路方向に延びた開口を有する一本以上のスリット6が形成されている。
(1) Honeycomb Structure In one embodiment, the honeycomb structure 100 of the present invention includes a columnar honeycomb structure portion 4 and a pair of electrode portions 21 as shown in FIGS. 1 to 3. The columnar honeycomb structure 4 is arranged inside the outer peripheral side wall 3 and the outer peripheral side wall 3, and forms a flow path through from the first bottom surface 11 which is one bottom surface to the second bottom surface 12 which is the other bottom surface. It has a partition wall 1 for partitioning a plurality of cells 2 to be formed. The partition wall 1 can be made porous. A fluid can flow through the flow paths of the plurality of cells 2. Hereinafter, the first bottom surface 11 and the second bottom surface 12 of the honeycomb structure portion 4 may be collectively referred to as “the bottom surface of the honeycomb structure portion 4”. The pair of electrode portions 21 extend in a strip shape in the cell flow path direction on the outer surface 5 of the outer peripheral side wall 3 of the honeycomb structure portion 4 with the central axis of the honeycomb structure portion 4 interposed therebetween. Then, on the outer surface 5 of the outer peripheral side wall 3, one or more slits 6 having an opening extending in the flow path direction of the cell 2 are formed.
本実施形態のハニカム構造体100のハニカム構造部4は、導電性を有する材料からなり、一対の電極部21間に電圧を印加すると通電してジュール熱により発熱することが可能である。よって、ハニカム構造部4はヒーターとして好適に用いることができる。印加する電圧は12〜900Vが好ましく、64〜600Vが更に好ましいが、印加する電圧は適宜変更可能である。また、ハニカム構造部4に触媒を担持することにより、ハニカム構造体100を触媒体として使用することが可能である。 The honeycomb structure portion 4 of the honeycomb structure 100 of the present embodiment is made of a conductive material, and when a voltage is applied between the pair of electrode portions 21, it is energized and can generate heat by Joule heat. Therefore, the honeycomb structure portion 4 can be suitably used as a heater. The voltage to be applied is preferably 12 to 900 V, more preferably 64 to 600 V, but the applied voltage can be changed as appropriate. Further, by supporting the catalyst on the honeycomb structure portion 4, the honeycomb structure 100 can be used as a catalyst body.
本実施形態のハニカム構造体100のアイソスタティック強度は、1MPa以上であることが好ましく、3MPa以上であることが更に好ましい。アイソスタティック強度は、値が大きいほど好ましいが、ハニカム構造体100の材質、構造等を考慮すると、6MPa程度が上限となる。アイソスタティック強度が1MPa未満であると、ハニカム構造体を触媒担体等として使用する際に、破損し易くなることがある。アイソスタティック強度は水中にて静水圧をかけて測定した値である。 The isostatic strength of the honeycomb structure 100 of the present embodiment is preferably 1 MPa or more, and more preferably 3 MPa or more. The larger the value of the isostatic strength, the more preferable it is, but considering the material, structure, etc. of the honeycomb structure 100, the upper limit is about 6 MPa. If the isostatic strength is less than 1 MPa, the honeycomb structure may be easily damaged when used as a catalyst carrier or the like. The isostatic strength is a value measured by applying hydrostatic pressure in water.
(1−1 ハニカム構造部)
本実施形態のハニカム構造体100において、ハニカム構造部4は、セル2の流路方向に直交する断面において、外周側壁3の平均厚みをT1とし、各スリット6の内面に隣接する複数のセル2をそれぞれ1番目のセルとして、各スリット6の内面から近い順に1番目から3番目までのセル2を区画形成する隔壁部分(以下、「スリット内面付近の隔壁」ということがある。)の厚みをT2とすると、1.0≦T1/T2≦3.0の関係式が常に成立する。すなわち、各スリット6の内面から近い順に1番目から3番目までのセル2を区画形成する隔壁はハニカム構造部4の中に複数存在するが、これらの隔壁のすべてが、上記関係式を満たす。
(1-1 Honeycomb structure)
In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the honeycomb structure portion 4 has a plurality of cells adjacent to the inner surface of each slit 6 in which the average thickness of the outer peripheral side wall 3 is T 1 in a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2. With 2 as the first cell, the thickness of the partition wall portion (hereinafter, may be referred to as “partition wall near the inner surface of the slit”) that partitions the first to third cells 2 in the order closer to the inner surface of each slit 6. When is T 2 , the relational expression of 1.0 ≤ T 1 / T 2 ≤ 3.0 always holds. That is, there are a plurality of partition walls in the honeycomb structure portion 4 that partition the first to third cells 2 in the order closer to the inner surface of each slit 6, and all of these partition walls satisfy the above relational expression.
図4−1には、セルへの順番の付け方を例示するために、セルの流路方向に直交する断面におけるセル2の形状が正方形の場合について、ハニカム構造部4の部分構造を例示している。また、図4−2には、セルの流路方向に直交する断面におけるセル2の形状が正六角形の場合について、ハニカム構造部4の部分構造を例示している。各スリット6の内面からの距離が近い順にセルに番号を付している。 FIG. 4-1 illustrates the partial structure of the honeycomb structure portion 4 in the case where the shape of the cell 2 in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell is square in order to illustrate how to order the cells. There is. Further, FIG. 4-2 illustrates the partial structure of the honeycomb structure portion 4 in the case where the shape of the cell 2 in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell is a regular hexagon. The cells are numbered in ascending order of distance from the inner surface of each slit 6.
図4−1及び図4−2から理解できるように、1番目のセルと2番目のセルが隣接している箇所においては、両セルに隣接する隔壁1は1番目のセルを区画形成する隔壁でもあり、2番目のセルを区画形成する隔壁でもある。同様に、n番目のセルとn+1番目のセルが隣接している箇所においては、両セルに隣接する隔壁1はn番目のセルを区画形成する隔壁でもあり、n+1番目のセルを区画形成する隔壁でもある(nは自然数を指す。)。ハニカム構造部4のセルの流路方向に直交する断面におけるセル2の形状が複雑になると、特定の隔壁が多数のセルを区画形成することも考えられるが、本発明においては、このような場合、当該隔壁が隣接するセルの中で最も番号の小さなセル(着目しているスリットに最も近いセル)を区画形成する隔壁として取り扱うこととする。 As can be understood from FIGS. 4-1 and 4-2, in the place where the first cell and the second cell are adjacent to each other, the partition wall 1 adjacent to both cells is the partition wall forming the first cell. It is also a partition that forms the second cell. Similarly, in the place where the nth cell and the n + 1st cell are adjacent to each other, the partition wall 1 adjacent to both cells is also the partition wall forming the nth cell, and the partition wall forming the n + 1th cell. It is also (n refers to a natural number). If the shape of the cell 2 in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell of the honeycomb structure portion 4 becomes complicated, it is conceivable that a specific partition wall forms a large number of cells, but in the present invention, such a case. , The cell having the smallest number among the cells adjacent to the partition wall (the cell closest to the slit of interest) is treated as a partition wall forming a partition.
T1/T2≦3.0を満たすことで、加熱時に、スリット6の内面近傍の隔壁1がハニカム構造部4の外周側壁3からの引張りを受け難くなる。これによって、熱衝撃によるスリット最深部近傍を起点としたクラックの発生を低減することが可能となり、耐熱衝撃性を高めることが可能となる。耐熱衝撃性を高めるという観点からは、T1/T2≦2.9の関係式が常に成立することが好ましく、T1/T2≦2.8の関係式が常に成立することがより好ましく、T1/T2≦2.5の関係式が常に成立することが更により好ましい。 By satisfying T 1 / T 2 ≤ 3.0, the partition wall 1 near the inner surface of the slit 6 is less likely to be pulled by the outer peripheral side wall 3 of the honeycomb structure portion 4 during heating. As a result, it is possible to reduce the occurrence of cracks starting from the vicinity of the deepest part of the slit due to thermal shock, and it is possible to improve the thermal shock resistance. From the viewpoint of enhancing thermal shock resistance, it is preferable that the relational expression of T 1 / T 2 ≤ 2.9 always holds, and more preferably that the relational expression of T 1 / T 2 ≤ 2.8 always holds. , T 1 / T 2 ≤ 2.5, it is even more preferable that the relational expression always holds.
また、1.0≦T1/T2を満たすことで、加熱時に、逆に外周側壁3がスリット6の近傍の隔壁1から引張りを受けるということも抑制できる。これによって、熱衝撃による外周側壁3へのクラック発生を抑制可能となり、耐熱衝撃性を高めることが可能となる。耐熱衝撃性を高めるという観点からは、1.3≦T1/T2の関係式が常に成立することが好ましく、1.5≦T1/T2の関係式が常に成立するであることがより好ましく、1.8≦T1/T2の関係式が常に成立するであることが更により好ましい。 Further, by satisfying 1.0 ≦ T 1 / T 2 , it is possible to prevent the outer peripheral side wall 3 from being pulled by the partition wall 1 in the vicinity of the slit 6 during heating. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cracks on the outer peripheral side wall 3 due to thermal shock, and it is possible to enhance the thermal shock resistance. From the viewpoint of enhancing thermal shock resistance, it is preferable that the relational expression of 1.3 ≦ T 1 / T 2 always holds, and the relational expression of 1.5 ≦ T 1 / T 2 always holds. More preferably, it is even more preferable that the relational expression of 1.8 ≦ T 1 / T 2 always holds.
ハニカム構造部4の最外周を構成する外周側壁3の平均厚みT1は、0.1〜0.5mmであることが好ましい。外周側壁3の平均厚みT1を0.1mm以上、好ましくは0.15mm以上、より好ましくは0.2mm以上とすることで、ハニカム構造体100の強度が低下するのを防止することができる。外周側壁3の平均厚みT1を0.5mm以下、好ましくは0.45mm以下、より好ましくは0.4mm以下とすることで、外壁の剛性を低くすることで外壁による引張力を抑えられるという利点が得られる。ここで、外周側壁3の厚みは、厚みを測定しようとする外周側壁の箇所をセルの流路方向に直交する断面で観察したときに、外周側壁3の外面5の当該測定箇所における接線に対する法線方向の厚みとして定義され、複数の測定箇所の平均値がT1である。図4−1及び図4−2に外周側壁3の平均厚みT1の測定箇所を例示的に示す。 The average thickness T 1 of the outer peripheral side wall 3 forming the outermost circumference of the honeycomb structure portion 4 is preferably 0.1 to 0.5 mm. By setting the average thickness T 1 of the outer peripheral side wall 3 to 0.1 mm or more, preferably 0.15 mm or more, more preferably 0.2 mm or more, it is possible to prevent the strength of the honeycomb structure 100 from decreasing. By setting the average thickness T 1 of the outer peripheral side wall 3 to 0.5 mm or less, preferably 0.45 mm or less, more preferably 0.4 mm or less, there is an advantage that the tensile force due to the outer wall can be suppressed by lowering the rigidity of the outer wall. Is obtained. Here, the thickness of the outer peripheral side wall 3 is a method with respect to the tangent line of the outer surface 5 of the outer peripheral side wall 3 at the measurement point when the portion of the outer peripheral side wall for which the thickness is to be measured is observed in a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell. It is defined as the thickness in the line direction, and the average value of multiple measurement points is T 1 . FIGS. 4-1 and 4-2 show exemplary measurement points of the average thickness T 1 of the outer peripheral side wall 3.
スリット内面付近の隔壁の厚みT2は、いずれも0.1〜0.3mmであることが好ましい。スリット内面付近の隔壁の厚みT2を0.1mm以上、好ましくは0.11mm以上、より好ましくは0.12mm以上とすることで、スリット6の最深部付近を起点としたクラックの発生を抑制する効果を高めることができる。また、スリット内面付近の隔壁の厚みT2を0.3mm以下、好ましくは0.27mm以下、より好ましくは0.25mm以下とすることで、排ガス等の流体をハニカムの流路に流したときの圧力損失が大きくなり過ぎることを抑制できる。ここで、ハニカム構造部4の各隔壁1の厚みは、ハニカム構造部4のセル2の流路方向に直交する断面において、隣接する二つのセル2の重心同士を線分で結んだときに当該線分が隔壁1を横切る長さとして定義される。 The thickness T 2 of the partition wall near the inner surface of the slit is preferably 0.1 to 0.3 mm. By setting the thickness T 2 of the partition wall near the inner surface of the slit to 0.1 mm or more, preferably 0.11 mm or more, more preferably 0.12 mm or more, the occurrence of cracks starting from the vicinity of the deepest part of the slit 6 is suppressed. The effect can be enhanced. Further, by setting the thickness T 2 of the partition wall near the inner surface of the slit to 0.3 mm or less, preferably 0.27 mm or less, more preferably 0.25 mm or less, when a fluid such as exhaust gas flows through the flow path of the honeycomb. It is possible to prevent the pressure loss from becoming too large. Here, the thickness of each partition wall 1 of the honeycomb structure portion 4 is the thickness when the centers of gravity of two adjacent cells 2 are connected by a line segment in a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2 of the honeycomb structure portion 4. A line segment is defined as the length across the partition wall 1.
また、セル2の流路方向に直交する断面において、各スリット6の内面に隣接する複数のセル2をそれぞれ1番目のセルとして、何れのスリット6の内面から数えても10番目より遠くにあるセルを区画形成する隔壁部分(以下、「スリット内面から離れた隔壁」ということがある。)の厚みをT3とすると、T2>T3の関係式が常に成立することが好ましく、1.2≦T2/T3の関係式が常に成立することが好ましく、1.5≦T2/T3の関係式が常に成立することがより好ましい。すなわち、スリット内面から離れた隔壁はハニカム構造部4の中に複数存在するが、これらの隔壁のすべてが、上記関係式を満たすことが好ましい。熱衝撃によるスリット6の最深部付近を起点としたクラックの発生はスリット6の内面周辺の隔壁の厚みを確保すれば防止することができる一方で、ハニカム構造部4のすべての隔壁の厚みを大きくすると、セル2の流路に排ガス等の流体を流したときの圧力損失が大きくなりやすい。圧力損失を増大させないようにするには、ハニカム構造部4の断面積を大きくする必要がある。そのため、スリット6から離れた場所においては隔壁の厚みは小さい方がコンパクトで高流量を確保できるハニカム構造体を得る上では望ましい。但し、スリット内面付近の隔壁の厚みT2がスリット内面から離れた隔壁の厚みT3に対して大きすぎると、排ガス通過時や通電時の熱により膨張する際に、剛性差に基づく膨張差が発生してしまいハニカム内部にクラックが生じてしまうおそれがあることから、T2/T3≦2.5の関係式が常に成立することが好ましく、T2/T3≦2.0の関係式が常に成立することがより好ましい。 Further, in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2, the plurality of cells 2 adjacent to the inner surface of each slit 6 are each set as the first cell, and are farther than the tenth even when counted from the inner surface of any slit 6. Assuming that the thickness of the partition wall portion (hereinafter, sometimes referred to as “the partition wall away from the inner surface of the slit”) forming the cell partition is T 3 , it is preferable that the relational expression of T 2 > T 3 always holds. it is preferred that the relationship of 2 ≦ T 2 / T 3 is always satisfied, always and more preferably satisfied the relational expression 1.5 ≦ T 2 / T 3. That is, there are a plurality of partition walls separated from the inner surface of the slit in the honeycomb structure portion 4, and it is preferable that all of these partition walls satisfy the above relational expression. The occurrence of cracks starting from the vicinity of the deepest part of the slit 6 due to thermal impact can be prevented by securing the thickness of the partition wall around the inner surface of the slit 6, while increasing the thickness of all the partition walls of the honeycomb structure portion 4. Then, the pressure loss when a fluid such as exhaust gas is passed through the flow path of the cell 2 tends to increase. In order not to increase the pressure loss, it is necessary to increase the cross-sectional area of the honeycomb structure portion 4. Therefore, it is desirable that the thickness of the partition wall is small at a place away from the slit 6 in order to obtain a honeycomb structure that is compact and can secure a high flow rate. However, if the thickness T 2 of the partition wall near the inner surface of the slit is too large with respect to the thickness T 3 of the partition wall away from the inner surface of the slit, an expansion difference based on the difference in rigidity will occur when expanding due to heat when passing exhaust gas or energizing. It is preferable that the relational expression of T 2 / T 3 ≤ 2.5 always holds, and the relational expression of T 2 / T 3 ≤ 2.0 is preferable because it may occur and cracks may occur inside the honeycomb. Is more preferable to always hold.
また、1.0≦T1/T3≦3.0の関係式が常に成立することが好ましい。当該関係式を満たすことでT1とT3のバランスが良くなり、何れにも過大な引張力が掛からないため、加熱時に予期せぬクラックが発生するのを防止することができる。1.2≦T1/T3≦2.8の関係式が常に成立することがより好ましく、1.5≦T1/T3≦2.5の関係式が常に成立することが更により好ましい。 Further, it is preferable that the relational expression of 1.0 ≤ T 1 / T 3 ≤ 3.0 always holds. By satisfying the relational expression, the balance between T 1 and T 3 is improved, and an excessive tensile force is not applied to either of them, so that it is possible to prevent unexpected cracks from occurring during heating. It is more preferable that the relational expression of 1.2 ≤ T 1 / T 3 ≤ 2.8 always holds, and it is even more preferable that the relational expression of 1.5 ≤ T 1 / T 3 ≤ 2.5 always holds. ..
スリット内面から離れた隔壁の厚みT3は、いずれも0.08〜0.3mmであることが好ましい。スリット内面から離れた隔壁の厚みT3を0.08mm以上、好ましくは0.09mm以上、より好ましくは0.1mm以上とすることで、ハニカム構造体の強度が低下するのを抑制可能である。また、スリット内面から離れた隔壁の厚みT3を0.3mm以下、好ましくは0.25mm以下、より好ましくは0.2mm以下とすることで、排ガス等の流体をハニカムの流路に流したときの圧力損失が大きくなり過ぎることを抑制できる。 The thickness T 3 of the partition wall away from the inner surface of the slit is preferably 0.08 to 0.3 mm. By setting the thickness T 3 of the partition wall away from the inner surface of the slit to 0.08 mm or more, preferably 0.09 mm or more, more preferably 0.1 mm or more, it is possible to suppress a decrease in the strength of the honeycomb structure. Further, when the thickness T 3 of the partition wall away from the inner surface of the slit is set to 0.3 mm or less, preferably 0.25 mm or less, more preferably 0.2 mm or less, when a fluid such as exhaust gas flows through the flow path of the honeycomb. It is possible to prevent the pressure loss from becoming too large.
ハニカム構造部4における隔壁1の厚みは、スリット内面付近の隔壁であるかスリット内面から離れた隔壁であるかに関わらず、何れの箇所においても0.1〜0.3mmであることが好ましく、0.15〜0.25mmであることがより好ましい。隔壁1の厚みが0.1mm以上であることで、ハニカム構造体の強度が低下するのを抑制可能である。隔壁1の厚みが0.3mm以下であることで、ハニカム構造体100を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排ガスを流したときの圧力損失が大きくなるのを抑制できる。 The thickness of the partition wall 1 in the honeycomb structure portion 4 is preferably 0.1 to 0.3 mm at any location regardless of whether the partition wall is near the inner surface of the slit or away from the inner surface of the slit. It is more preferably 0.15 to 0.25 mm. When the thickness of the partition wall 1 is 0.1 mm or more, it is possible to suppress a decrease in the strength of the honeycomb structure. When the thickness of the partition wall 1 is 0.3 mm or less, it is possible to suppress an increase in pressure loss when exhaust gas is flowed when the honeycomb structure 100 is used as a catalyst carrier and a catalyst is supported.
ハニカム構造部4は、セル2の流路方向に直交する断面において、セル密度が40〜150セル/cm2であることが好ましく、70〜100セル/cm2であることが更に好ましい。セル密度をこのような範囲にすることにより、排ガスを流したときの圧力損失を小さくした状態で、触媒の浄化性能を高くすることができる。セル密度が40セル/cm2より低いと、触媒担持面積が少なくなることがある。セル密度が150セル/cm2より高いと、ハニカム構造体100を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排ガスを流したときの圧力損失が大きくなることがある。 The honeycomb structure portion 4 preferably has a cell density of 40 to 150 cells / cm 2 , and more preferably 70 to 100 cells / cm 2 in a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2. By setting the cell density in such a range, the purification performance of the catalyst can be improved while the pressure loss when the exhaust gas is flowed is reduced. If the cell density is lower than 40 cells / cm 2 , the catalyst-supporting area may be small. If the cell density is higher than 150 cells / cm 2 , when the honeycomb structure 100 is used as a catalyst carrier and the catalyst is supported, the pressure loss when the exhaust gas is flowed may increase.
本実施形態のハニカム構造体100において、ハニカム構造部4は導電性を有する限り特に材質に制限はなく、金属やセラミックス等を使用可能である。特に、耐熱性と導電性の両立の観点から、ハニカム構造部4の材質は、珪素−炭化珪素複合材又は炭化珪素を主成分とするものであることが好ましく、珪素−炭化珪素複合材又は炭化珪素であることが更に好ましい。ハニカム構造部4の材質が、珪素−炭化珪素複合材を主成分とするものであるというときは、ハニカム構造部4が、珪素−炭化珪素複合材(合計質量)を、ハニカム構造部4全体の90質量%以上含有していることを意味する。ここで、珪素−炭化珪素複合材は、骨材としての炭化珪素粒子、及び炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するものであり、複数の炭化珪素粒子が、炭化珪素粒子間に細孔を形成するようにして、珪素によって結合されていることが好ましい。また、ハニカム構造部4の材質が、炭化珪素を主成分とするものであるというときは、ハニカム構造部4が、炭化珪素(合計質量)を、ハニカム構造部4全体の90質量%以上含有していることを意味する。 In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the material of the honeycomb structure portion 4 is not particularly limited as long as it has conductivity, and metal, ceramics, or the like can be used. In particular, from the viewpoint of achieving both heat resistance and conductivity, the material of the honeycomb structure portion 4 is preferably a silicon-silicon carbide composite material or a material containing silicon carbide as a main component, and the silicon-silicon carbide composite material or carbonized material is preferable. Silicon is even more preferred. When the material of the honeycomb structure portion 4 is mainly composed of a silicon-silicon carbide composite material, the honeycomb structure portion 4 uses the silicon-silicon carbide composite material (total mass) as the main component of the honeycomb structure portion 4. It means that it contains 90% by mass or more. Here, the silicon-silicon carbide composite material contains silicon carbide particles as an aggregate and silicon as a binder for bonding the silicon carbide particles, and a plurality of silicon carbide particles are formed between the silicon carbide particles. It is preferably bonded by silicon so as to form pores. When the material of the honeycomb structure portion 4 is mainly composed of silicon carbide, the honeycomb structure portion 4 contains silicon carbide (total mass) in an amount of 90% by mass or more of the entire honeycomb structure portion 4. It means that it is.
ハニカム構造部4は、ジュール熱により発熱するものであり、例えば、その電気抵抗率については特に制限はない。例えば、ハニカム構造部4の電気抵抗率は、0.01〜200Ωcmであることが好ましく、0.05〜100Ωcmであることが更に好ましい。また、ハニカム構造体100を使用する用途に合わせて、ハニカム構造部4の電気抵抗率を選択することもできる。ハニカム構造部の電気抵抗率は、四端子法により400℃で測定した値である。 The honeycomb structure portion 4 generates heat due to Joule heat, and for example, the electrical resistivity thereof is not particularly limited. For example, the electrical resistivity of the honeycomb structure portion 4 is preferably 0.01 to 200 Ωcm, more preferably 0.05 to 100 Ωcm. Further, the electrical resistivity of the honeycomb structure portion 4 can be selected according to the application in which the honeycomb structure 100 is used. The electrical resistivity of the honeycomb structure is a value measured at 400 ° C. by the four-terminal method.
ハニカム構造部4の材質が、珪素−炭化珪素複合材である場合、ハニカム構造部4に含有される「骨材としての炭化珪素粒子の質量」と、ハニカム構造部4に含有される「結合材としての珪素の質量」との合計に対する、ハニカム構造部4に含有される「結合材としての珪素の質量」の比率が、10〜40質量%であることが好ましく、15〜35質量%であることが更に好ましい。10質量%より低いと、ハニカム構造体の強度が低下することがある。40質量%より高いと、焼成時に形状を保持できないことがある。 When the material of the honeycomb structure portion 4 is a silicon-silicon carbide composite material, the "mass of silicon carbide particles as an aggregate" contained in the honeycomb structure portion 4 and the "bonding material" contained in the honeycomb structure portion 4. The ratio of the "mass of silicon as a binder" contained in the honeycomb structure 4 to the total of "mass of silicon as a binder" is preferably 10 to 40% by mass, and is preferably 15 to 35% by mass. Is even more preferable. If it is lower than 10% by mass, the strength of the honeycomb structure may decrease. If it is higher than 40% by mass, the shape may not be retained during firing.
ハニカム構造部4の隔壁1の気孔率は、35〜60%であることが好ましく、35〜45%であることが更に好ましい。気孔率が、35%未満であると、焼成時の変形が大きくなってしまうことがある。気孔率が60%を超えるとハニカム構造体の強度が低下することがある。気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。 The porosity of the partition wall 1 of the honeycomb structure portion 4 is preferably 35 to 60%, more preferably 35 to 45%. If the porosity is less than 35%, the deformation at the time of firing may be large. If the porosity exceeds 60%, the strength of the honeycomb structure may decrease. The porosity is a value measured by a mercury porosimeter.
ハニカム構造部4の隔壁1の平均細孔径は、2〜15μmであることが好ましく、4〜8μmであることが更に好ましい。平均細孔径が2μmより小さいと、電気抵抗率が大きくなりすぎることがある。平均細孔径が15μmより大きいと、電気抵抗率が小さくなりすぎることがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値である。 The average pore diameter of the partition wall 1 of the honeycomb structure portion 4 is preferably 2 to 15 μm, and more preferably 4 to 8 μm. If the average pore diameter is smaller than 2 μm, the electrical resistivity may become too large. If the average pore diameter is larger than 15 μm, the electrical resistivity may become too small. The average pore diameter is a value measured by a mercury porosimeter.
セル2の流路方向に直交する断面におけるセル2の形状に制限はないが、四角形、六角形、八角形、又はこれらの組み合わせ、であることが好ましい。これ等のなかでも、正方形及び六角形が好ましい。セル形状をこのようにすることにより、ハニカム構造体100に排ガスを流したときの圧力損失が小さくなり、触媒の浄化性能が優れたものとなる。 The shape of the cell 2 in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2 is not limited, but is preferably a quadrangle, a hexagon, an octagon, or a combination thereof. Of these, squares and hexagons are preferred. By making the cell shape in this way, the pressure loss when the exhaust gas is passed through the honeycomb structure 100 is reduced, and the purification performance of the catalyst is excellent.
ハニカム構造部4の外形は柱状である限り特に限定されず、例えば、底面が円形の柱状(円柱形状)、底面がオーバル形状の柱状、底面が多角形(四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等)の柱状等の形状とすることができる。また、ハニカム構造部4の大きさは、耐熱性(外周方向外壁部に入るクラック)の理由により、底面の面積が2000〜20000mm2であることが好ましく、4000〜10000mm2であることが更に好ましい。また、ハニカム構造部4の中心軸方向の長さは、耐熱性(外周側壁において中心軸方向に平行に入るクラック)の理由により、50〜200mmであることが好ましく、75〜150mmであることが更に好ましい。 The outer shape of the honeycomb structure portion 4 is not particularly limited as long as it is columnar. For example, the bottom surface is a circular columnar shape (cylindrical shape), the bottom surface is an oval-shaped columnar shape, and the bottom surface is a polygonal shape (quadrangle, pentagon, hexagon, heptagon, etc.) It can have a columnar shape (octagonal shape, etc.). Also, the size of the honeycomb structure portion 4, for reasons of heat resistance (crack entering the outer periphery an outer wall portion), it is preferable that the area of the bottom surface is 2000~20000Mm 2, and further preferably 4000~10000Mm 2 .. Further, the length of the honeycomb structure portion 4 in the central axis direction is preferably 50 to 200 mm, preferably 75 to 150 mm, for the reason of heat resistance (cracks that enter parallel to the central axis direction on the outer peripheral side wall). More preferred.
図2を参照すると、セルの流路方向に直交する断面において、中心Oから外周側壁3の外面5に向かって、中心Oから外周側壁3の外面5までの長さの10%の位置までの領域を中央部とし、且つ、外周側壁3の外面5から中心Oに向かって、外周側壁3の外面5から中心Oまでの長さの10%の位置までの領域を外周部としたときに、中央部の開口率が、外周部の開口率の0.70〜0.95倍であることが好ましく、0.80〜0.85倍であることが更に好ましい。これにより、中央部の電気抵抗率が外周部の電気抵抗率より低くなり、ハニカム構造体100に電圧を印加したときに中央部に多くの電流が流れ、中央部が早く発熱するようになる。これにより、ハニカム構造体100に電圧を印加して排ガスを浄化する際に、短時間で中央部まで、必要温度に昇温することができる。そして、外周部よりも多くの排ガスが流れる中央部において、効果的に排ガスの処理を行うことができる。更に、中央部を必要温度まで昇温する際の熱量も、少なくすることができる。また、耐熱衝撃性を向上させることができる。 Referring to FIG. 2, in a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell, from the center O toward the outer surface 5 of the outer peripheral side wall 3 to a position of 10% of the length from the center O to the outer surface 5 of the outer peripheral side wall 3. When the region is the central portion and the region from the outer surface 5 of the outer peripheral side wall 3 toward the center O to the position of 10% of the length from the outer surface 5 to the center O of the outer peripheral side wall 3 is the outer peripheral portion. The opening ratio of the central portion is preferably 0.70 to 0.95 times, and more preferably 0.80 to 0.85 times the opening ratio of the outer peripheral portion. As a result, the electrical resistivity in the central portion becomes lower than the electrical resistivity in the outer peripheral portion, and when a voltage is applied to the honeycomb structure 100, a large amount of current flows in the central portion, and the central portion generates heat quickly. As a result, when a voltage is applied to the honeycomb structure 100 to purify the exhaust gas, the temperature can be raised to the required temperature up to the central portion in a short time. Then, the exhaust gas can be effectively treated in the central portion where more exhaust gas flows than in the outer peripheral portion. Further, the amount of heat when raising the temperature of the central portion to the required temperature can be reduced. In addition, thermal shock resistance can be improved.
中央部及び外周部のそれぞれの好ましい開口率は、以下のとおりである。中央部の開口率は50〜80%が好ましく、55〜75%が更に好ましく、60〜70%が特に好ましい。50%より小さいと圧力損失が大きくなることがある。80%より大きいと、中央部の開口率を外周部の開口率よりも小さくすることが難しくなることがある。外周部の開口率は55〜85%が好ましく、60〜80%が更に好ましく、65〜75%が特に好ましい。55%より小さいと、外周部の開口率を中央部の開口率よりも大きくすることが難しくなることがある。85%より大きいと、ハニカム構造体100の強度が低下することがある。 The preferred aperture ratios of the central portion and the outer peripheral portion are as follows. The aperture ratio of the central portion is preferably 50 to 80%, more preferably 55 to 75%, and particularly preferably 60 to 70%. If it is less than 50%, the pressure loss may increase. If it is larger than 80%, it may be difficult to make the opening ratio of the central portion smaller than the opening ratio of the outer peripheral portion. The aperture ratio of the outer peripheral portion is preferably 55 to 85%, more preferably 60 to 80%, and particularly preferably 65 to 75%. If it is less than 55%, it may be difficult to make the aperture ratio of the outer peripheral portion larger than the opening ratio of the central portion. If it is larger than 85%, the strength of the honeycomb structure 100 may decrease.
ここで、「開口率」とは、ハニカム構造部4のセル2の流路方向に直交する断面において、セルの面積を、隔壁とセルの面積の合計で除して得られた値(セル面積合計/(セル面積合計+隔壁面積合計))を、百分率で表した値である。つまり、各領域の「開口率」は、該当する領域における「開口率」の平均値であるということもできる。 Here, the "aperture ratio" is a value (cell area) obtained by dividing the area of the cell by the total area of the partition wall and the cell in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2 of the honeycomb structure portion 4. Total / (total cell area + total partition area)) is a value expressed as a percentage. That is, it can be said that the "aperture ratio" of each region is the average value of the "aperture ratio" in the corresponding region.
中央部の開口率を外周部の開口率よりも小さくする方法として、中央部の隔壁1の厚みを外周部の隔壁1の厚みよりも厚くする方法が挙げられる。このとき、中央部の隔壁1の厚みが、外周部の隔壁1の厚みの1.0倍より大きく2.0倍以下であることが好ましく、1.2〜1.8倍であることが更に好ましく、1.4〜1.7倍であることが特に好ましい。2.0倍を上限としたのは、2.0倍より厚いと、中央部の圧力損失が大きくなり、排ガスが流れ難くなることがあるためである。 As a method of making the opening ratio of the central portion smaller than the opening ratio of the outer peripheral portion, there is a method of making the thickness of the partition wall 1 in the central portion thicker than the thickness of the partition wall 1 in the outer peripheral portion. At this time, the thickness of the partition wall 1 in the central portion is preferably greater than 1.0 times and less than 2.0 times the thickness of the partition wall 1 in the outer peripheral portion, and further preferably 1.2 to 1.8 times. It is preferable, and it is particularly preferable that it is 1.4 to 1.7 times. The reason why the upper limit is 2.0 times is that if it is thicker than 2.0 times, the pressure loss in the central portion becomes large and the exhaust gas may become difficult to flow.
中央部の開口率を外周部の開口率よりも小さくする方法として、中央部のセル密度を外周部のセル密度よりも大きくする方法も挙げられる。このとき、中央部のセル密度は、外周部のセル密度の1.0より大きく1.5倍以下であることが好ましく、1.0より大きく1.4倍以下であることが更に好ましく、1.05〜1.3倍であることが特に好ましい。1.5倍を上限としたのは、1.5倍より大きいと、中央部の圧力損失が大きくなり、排ガスが流れ難くなることがあるためである。 As a method of making the opening ratio of the central portion smaller than the opening ratio of the outer peripheral portion, there is also a method of increasing the cell density of the central portion to be larger than the cell density of the outer peripheral portion. At this time, the cell density in the central portion is preferably larger than 1.0 and 1.5 times or less of the cell density in the outer peripheral portion, and more preferably greater than 1.0 and 1.4 times or less. It is particularly preferable that the value is 05 to 1.3 times. The reason why the upper limit is 1.5 times is that if it is larger than 1.5 times, the pressure loss in the central portion becomes large and the exhaust gas may become difficult to flow.
(1−2 スリット)
図1及び図2に示すように、本実施形態のハニカム構造体100においては、ハニカム構造部4に、外周側壁3の外面5上にセル2の流路方向に延びた開口を有するスリット6が1本以上形成されている。スリット6は、外周側壁3の外面5上に開口を有すると共に、第一底面11及び第二底面12の一方又は両方まで延びてこれらに開口を有することができる。少なくとも1本のスリット6内には充填材7を充填してもよい。本実施形態のハニカム構造体100においては、充填材7が、スリット6の内部空間の少なくとも一部を塞ぐように充填されている。スリット6内に充填材7を充填することで、ハニカム構造体100の耐熱衝撃性及びアイソスタティック強度を向上することができると共に、セル2の流路内を流れる流体がスリット6を通じてハニカム構造部4から抜け出て行くのを防止することができる。
(1-2 slit)
As shown in FIGS. 1 and 2, in the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the honeycomb structure portion 4 has a slit 6 having an opening extending in the flow path direction of the cell 2 on the outer surface 5 of the outer peripheral side wall 3. One or more are formed. The slit 6 may have an opening on the outer surface 5 of the outer peripheral side wall 3, and may extend to one or both of the first bottom surface 11 and the second bottom surface 12 and have an opening in them. The filler 7 may be filled in at least one slit 6. In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the filler 7 is filled so as to close at least a part of the internal space of the slit 6. By filling the slit 6 with the filler 7, the thermal shock resistance and isostatic strength of the honeycomb structure 100 can be improved, and the fluid flowing in the flow path of the cell 2 flows through the slit 6 to the honeycomb structure portion 4. It can be prevented from getting out of.
図2を参照すると、少なくとも1本のスリット6は、セル2の流路方向に直交する断面において、一対の電極部21のそれぞれの周方向中央部C同士を結んだ線分(中心線)Lと交差しないように形成されたものであることが好ましい。このようにして少なくとも1本のスリット6を形成することにより、電圧を印加したときのハニカム構造部4の温度分布の偏りを抑制することができると共に、耐熱衝撃性をより向上させることができる。また、このように構成することによって、電圧を印加したときの温度分布の偏りを抑制することができる。更に、少なくとも1本のスリット6が、セル2の流路方向に直交する断面において、一対の電極部21のそれぞれの周方向中央部C同士を結んだ直線と交差しないように形成されたハニカム構造体100は、機械的強度にも優れたものとなる。本実施形態のハニカム構造体100は、6本のスリット6のそれぞれが、セル2の流路方向に直交する断面において、一対の電極部21,21のそれぞれの周方向中央部C同士を結んだ線分Lと交差しないように形成されたものである。 Referring to FIG. 2, at least one slit 6 is a line segment (center line) L connecting the central portions C in the circumferential direction of the pair of electrode portions 21 in a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2. It is preferable that it is formed so as not to intersect with. By forming at least one slit 6 in this way, it is possible to suppress the bias of the temperature distribution of the honeycomb structure portion 4 when a voltage is applied, and it is possible to further improve the thermal shock resistance. Further, with such a configuration, it is possible to suppress the bias of the temperature distribution when a voltage is applied. Further, a honeycomb structure in which at least one slit 6 is formed so as not to intersect a straight line connecting the central portions C in the circumferential direction of the pair of electrode portions 21 in a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2. The body 100 is also excellent in mechanical strength. In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, each of the six slits 6 connects the central portions C of the pair of electrode portions 21 and 21 in the circumferential direction in a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2. It is formed so as not to intersect the line segment L.
以下、ハニカム構造体100のセル2の流路方向に直交する断面において、一対の電極部21のそれぞれの周方向中央部C同士を結んだ線分Lと交差しないように形成されたスリット6を「非交差スリット」と称することがある。また、ハニカム構造体100のセル2の流路方向に直交する断面において、一対の電極部21のそれぞれの周方向中央部C同士を結んだ線分Lと交差するように形成されたスリット6を「交差スリット」と称することがある。 Hereinafter, in a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2 of the honeycomb structure 100, a slit 6 formed so as not to intersect the line segment L connecting the central portions C in the circumferential direction of the pair of electrode portions 21 is provided. Sometimes referred to as a "non-crossing slit". Further, in a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2 of the honeycomb structure 100, a slit 6 formed so as to intersect a line segment L connecting the central portions C in the circumferential direction of the pair of electrode portions 21 is provided. Sometimes referred to as an "intersection slit".
本実施形態のハニカム構造体100は、ハニカム構造部4に、スリット6が2本以上形成され、2本以上のスリット6の中の50%以上のスリット6が、非交差スリットであることが好ましい。そして、ハニカム構造部4に形成されたスリット6の全てが、非交差スリットであることが更に好ましい。非交差スリットが、スリット6全体の50%以上であることにより、ハニカム構造体100の機械的強度が低下することを防止できる。すなわち、本実施形態のハニカム構造体100が機械的強度に優れたものとなる。非交差スリットが、スリット6全体の50%未満であると、交差スリットが多くなることにより、ハニカム構造体100の機械的強度が低下することがある。また、非交差スリットが、スリット6全体の50%未満であると、交差スリットが多くなるため、一対の電極21間を流れる電流の流れがスリットによって大きく妨げられ、均一な発熱が阻害され、不均一な発熱となることがある。 In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, it is preferable that two or more slits 6 are formed in the honeycomb structure portion 4, and 50% or more of the two or more slits 6 are non-intersecting slits. .. Further, it is more preferable that all the slits 6 formed in the honeycomb structure portion 4 are non-intersecting slits. When the non-intersecting slits are 50% or more of the entire slits 6, it is possible to prevent the mechanical strength of the honeycomb structure 100 from being lowered. That is, the honeycomb structure 100 of the present embodiment has excellent mechanical strength. If the number of non-intersecting slits is less than 50% of the total number of slits 6, the number of intersecting slits may increase and the mechanical strength of the honeycomb structure 100 may decrease. Further, if the non-intersecting slit is less than 50% of the entire slit 6, the number of intersecting slits increases, so that the flow of the current flowing between the pair of electrodes 21 is greatly obstructed by the slits, and uniform heat generation is hindered. It may generate uniform heat.
本実施形態のハニカム構造体100において、スリット6の深さは、ハニカム構造部4の「セル2の流路方向に直交する断面」における半径(以下、「ハニカム構造部の半径」と称することがある。)の1〜80%であることが好ましい。そして、スリット6の深さは、ハニカム構造部の半径の1〜60%であることが更に好ましく、1〜30%であることが特に好ましい。スリット6の深さが、ハニカム構造部4の半径の1%より小さいと、スリット6による耐熱衝撃性の向上効果が得られ難くなることがある。スリット6の深さが、ハニカム構造部4の半径の80%より大きいと、一対の電極21間を流れる電流の流れがスリット6によって大きく妨げられ、均一な発熱が阻害され、不均一な発熱となることがある。各スリット6の深さは、スリット6の「外周側壁3の外面5における開口部」から、スリット6の最も深い位置までの距離のことである。スリットが複数本存在する場合には、スリット6の深さは、スリットによって異なっていてもよく、全て同じでもよい。 In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the depth of the slit 6 may be referred to as a radius (hereinafter, referred to as "radius of the honeycomb structure portion") in the "cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2" of the honeycomb structure portion 4. It is preferably 1 to 80% of the above. The depth of the slit 6 is more preferably 1 to 60% of the radius of the honeycomb structure, and particularly preferably 1 to 30%. If the depth of the slit 6 is smaller than 1% of the radius of the honeycomb structure portion 4, it may be difficult to obtain the effect of improving the thermal shock resistance of the slit 6. When the depth of the slit 6 is larger than 80% of the radius of the honeycomb structure 4, the flow of the current flowing between the pair of electrodes 21 is greatly obstructed by the slit 6, and uniform heat generation is hindered, resulting in non-uniform heat generation. May become. The depth of each slit 6 is the distance from the “opening on the outer surface 5 of the outer peripheral side wall 3” of the slit 6 to the deepest position of the slit 6. When there are a plurality of slits, the depth of the slits 6 may be different depending on the slits, or all may be the same.
本実施形態のハニカム構造体100において、スリット6の開口幅は、ハニカム構造部4の「セル2の流路方向に直交する断面」における外周の長さ(以下、「ハニカム構造部の外周長」と称することがある。)の0.1〜5%であることが好ましい。そして、スリット6の開口幅は、ハニカム構造部の外周長の0.1〜3%であることが更に好ましく、0.1〜1%であることが特に好ましい。スリット6の開口幅が、ハニカム構造部の外周長の0.1%より小さいと、ハニカム構造体100の耐熱衝撃性を低減する効果が低下することがある。スリット6の開口幅が、ハニカム構造部の外周長の5%より大きいと、ハニカム構造体100の機械的強度が低下することがある。スリット6の開口幅は、スリット6の「ハニカム構造部4の周方向」における長さのことである。「ハニカム構造部4の周方向」とは、ハニカム構造部4の「セル2の流路方向に直交する断面」における、外周に沿う方向のことである。スリットが複数本存在する場合には、スリット6の開口幅は、スリットによって異なっていてもよく、全て同じでもよい。 In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the opening width of the slit 6 is the length of the outer circumference of the honeycomb structure portion 4 in the “cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2” (hereinafter, “the outer circumference length of the honeycomb structure portion””. It is preferably 0.1 to 5% of (may be referred to as). The opening width of the slit 6 is more preferably 0.1 to 3%, and particularly preferably 0.1 to 1%, of the outer peripheral length of the honeycomb structure portion. If the opening width of the slit 6 is smaller than 0.1% of the outer peripheral length of the honeycomb structure portion, the effect of reducing the thermal shock resistance of the honeycomb structure 100 may be reduced. If the opening width of the slit 6 is larger than 5% of the outer peripheral length of the honeycomb structure portion, the mechanical strength of the honeycomb structure 100 may decrease. The opening width of the slit 6 is the length of the slit 6 in the “circumferential direction of the honeycomb structure portion 4”. The "circumferential direction of the honeycomb structure portion 4" is a direction along the outer circumference in the "cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2" of the honeycomb structure portion 4. When there are a plurality of slits, the opening width of the slits 6 may be different depending on the slits, or all of them may be the same.
本実施形態のハニカム構造体100において、スリット6の「セルの流路方向」における長さは、ハニカム構造部の「セルの流路方向」における長さと同じであることが好ましい。つまり、スリット6がハニカム構造部の両底面間に亘って(全長に亘って)形成されていることが好ましい。また、スリット6の「セルの流路方向」における長さが、ハニカム構造部の「セルの流路方向」における長さの5〜70%であることも好ましい態様である。耐熱衝撃性の点では全長に亘っている方がよいが、一部形成されていない部分が残っていると、強度の点で好ましい。全長に亘っていない場合、スリットの片端は、ハニカム構造体の片方の底面に位置することが好ましい。この場合、スリットは、ハニカム構造部の片方の底面側のみに形成されていてもよいし(図10を参照)、ハニカム構造部の両方の底面側に形成されていてもよい(図11を参照)。スリットが、ハニカム構造部の両方の底面側に形成された場合、スリットの「セルの流路方向」における合計の長さが、ハニカム構造部の「セルの流路方向」における長さの5〜70%であることが好ましい。また、スリットが、ハニカム構造部の片方の底面側のみに形成される場合、ハニカム構造体を使用する際に、スリットが形成された底面側を、熱衝撃がより大きくかかる方向を向けて使用することが好ましい。スリットが複数本存在する場合には、スリット6の長さは、スリットによって異なっていてもよく、全て同じでもよい。 In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the length of the slit 6 in the “cell flow path direction” is preferably the same as the length of the honeycomb structure portion in the “cell flow path direction”. That is, it is preferable that the slit 6 is formed between both bottom surfaces of the honeycomb structure portion (over the entire length). It is also preferable that the length of the slit 6 in the “cell flow path direction” is 5 to 70% of the length of the honeycomb structure portion in the “cell flow path direction”. In terms of thermal shock resistance, it is preferable that the entire length is extended, but it is preferable in terms of strength that a part that is not formed remains. If it does not extend over the entire length, one end of the slit is preferably located on the bottom surface of one side of the honeycomb structure. In this case, the slits may be formed only on the bottom surface side of one side of the honeycomb structure portion (see FIG. 10), or may be formed on both bottom surface sides of the honeycomb structure portion (see FIG. 11). ). When the slits are formed on both bottom surfaces of the honeycomb structure, the total length of the slits in the "cell flow path direction" is 5 to 5 of the length of the honeycomb structure in the "cell flow direction". It is preferably 70%. Further, when the slit is formed only on the bottom surface side of one side of the honeycomb structure portion, when the honeycomb structure is used, the bottom surface side on which the slit is formed is used in a direction in which a larger thermal shock is applied. Is preferable. When there are a plurality of slits, the lengths of the slits 6 may differ depending on the slits, or all of them may be the same.
また、スリットが複数本存在する場合には、スリット形成パターン(含:本数)、スリットの深さ、スリットの開口幅、スリットの長さは、中心線Lを対称軸とする線対称であることが均質性の観点から好ましい。 When there are a plurality of slits, the slit formation pattern (including: number), the depth of the slits, the opening width of the slits, and the length of the slits must be line-symmetric with the center line L as the axis of symmetry. Is preferable from the viewpoint of homogeneity.
本実施形態のハニカム構造体100において、スリット6の本数は、1〜20本が好ましく、1〜15本が更に好ましく、1〜10本が特に好ましい。スリット6の本数が20本を超えると、ハニカム構造体100の機械的強度が低下することがある。図1及び図2に示されるハニカム構造体100においては、6本のスリット6が形成されている。 In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the number of slits 6 is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 15, and particularly preferably 1 to 10. If the number of slits 6 exceeds 20, the mechanical strength of the honeycomb structure 100 may decrease. In the honeycomb structure 100 shown in FIGS. 1 and 2, six slits 6 are formed.
本実施形態のハニカム構造体100において、「外周側壁3の外面5における開口部(スリット6の開口)の位置が、電極部21に最も近い」スリット6を、「最短距離スリット」6aと称することにする。「セル2の流路方向に直交する断面」において、電極部21の周方向端部と「最短距離スリット」6aの周方向端部との外周側壁3の外面5に沿った最短距離Dは、0.1〜30mmが好ましく、0.5〜20mmが更に好ましく、1〜10mmが特に好ましい。電極部21と「最短距離スリット」6aとの最短距離Dが、0.1mmより短いと、電流の流れが妨げられることがあり、均一発熱し難くなることがある。一方、電極部21と「最短距離スリット」6aとの最短距離Dが、30mmを超えると、ハニカム構造体100の耐熱衝撃性を向上する効果が得られ難くなることがある。 In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the slit 6 "the position of the opening (opening of the slit 6) on the outer surface 5 of the outer peripheral side wall 3 is closest to the electrode portion 21" is referred to as the "shortest distance slit" 6a. To. In the "cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2", the shortest distance D along the outer surface 5 of the outer peripheral side wall 3 between the circumferential end of the electrode portion 21 and the circumferential end of the "shortest distance slit" 6a is 0.1 to 30 mm is preferable, 0.5 to 20 mm is more preferable, and 1 to 10 mm is particularly preferable. If the shortest distance D between the electrode portion 21 and the "shortest distance slit" 6a is shorter than 0.1 mm, the current flow may be obstructed and uniform heat generation may be difficult. On the other hand, if the shortest distance D between the electrode portion 21 and the "shortest distance slit" 6a exceeds 30 mm, it may be difficult to obtain the effect of improving the thermal shock resistance of the honeycomb structure 100.
このことは、スリット6を電極部21に形成することを禁止するものではなく、電極部21の耐熱衝撃性を高めてクラックを防止する上では各電極部21にスリットを一本又は複数本設けてもよい。電極部21にスリットを設ける場合には、ハニカム構造体100のセル2の流路方向に直交する断面において、一対の電極部21のそれぞれの周方向中央部Cに設けることが、電流の妨げを最小限にする観点から望ましい。この場合、スリットは後述するように電極部21の内側に電極部21に覆われるようにして形成してもよいし(図13参照)、電極部21の外面に開口するようにして形成してもよい(図14参照)。電極部における耐熱衝撃性を高めるという観点からは、電極部21の外面に開口するスリットを形成することが好ましい。電極部21の外面に開口するスリットを形成する場合、スリットは電極部21のみに及ぶ深さとしてもよいし、電極部21を貫通してハニカム構造部4の外周側壁3の内側にまで及ぶような深さとしてもよい。電極部における耐熱衝撃性を高めるという観点からは、電極部21はセル2の流路方向に延びた開口を有するスリットを挟んで分割されるように、スリットがハニカム構造部の両底面間に亘って(全長に亘って)形成されていることが好ましい。 This does not prohibit the formation of the slit 6 in the electrode portion 21, and in order to enhance the thermal shock resistance of the electrode portion 21 and prevent cracks, one or a plurality of slits are provided in each electrode portion 21. You may. When a slit is provided in the electrode portion 21, it is necessary to provide the slit in the central portion C of each of the pair of electrode portions 21 in the circumferential direction in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2 of the honeycomb structure 100 to prevent current. Desirable from the perspective of minimizing. In this case, the slit may be formed so as to be covered with the electrode portion 21 inside the electrode portion 21 as described later (see FIG. 13), or may be formed so as to open to the outer surface of the electrode portion 21. It may be (see FIG. 14). From the viewpoint of enhancing the thermal shock resistance of the electrode portion, it is preferable to form a slit that opens on the outer surface of the electrode portion 21. When forming a slit that opens on the outer surface of the electrode portion 21, the slit may have a depth that extends only to the electrode portion 21, or penetrates the electrode portion 21 and extends to the inside of the outer peripheral side wall 3 of the honeycomb structure portion 4. It may be as deep as possible. From the viewpoint of enhancing the thermal shock resistance of the electrode portion, the slit extends between both bottom surfaces of the honeycomb structure portion so that the electrode portion 21 is divided across a slit having an opening extending in the flow path direction of the cell 2. It is preferably formed (over the entire length).
本実施形態のハニカム構造体100は、図1及び図2に示されるように、ハニカム構造部4の側面5の「電極部21が配設されていない」2箇所の領域(領域A、領域B)に、3本ずつスリット6が形成されている。本実施形態のハニカム構造体100は、スリットの深さより、対向するスリット間の距離のほうが長いものである。対向するスリット間の距離とは、領域Aに形成されたスリット6と、領域Bに形成されたスリット6との間の距離である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the honeycomb structure 100 of the present embodiment has two regions (region A and region B) on the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4 in which the electrode portion 21 is not arranged. ), Three slits 6 are formed. In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the distance between the opposing slits is longer than the depth of the slits. The distance between the opposing slits is the distance between the slit 6 formed in the region A and the slit 6 formed in the region B.
本実施形態のハニカム構造体100は、6本のスリットのスリット角度が、全て90°である。ここで、「スリット角度」は、以下のように定義されるものとする。図2に示されるように、本実施形態のハニカム構造体100のセルの流路方向に直交する断面において、スリット6と、ハニカム構造部4の外周との交点を点Pとする。そして、点Pを端点とし、点Pからハニカム構造部4の外周の外側に向かって伸びると共に、中心線Lに平行な半直線(又は、線分)を、半直線HLとする。尚、中心線Lは、上記のように、「一対の電極のそれぞれの中央部同士を結んだ直線」である。そして、そのときに、スリット6と半直線HLとにより形成される角度のうち、大きくない方の角度(180°以下の角度)を「スリット角度SA」とする。ここで、「大きくない方の角度」とは、「小さい方の角度、又は、同じ角度である場合には、同じである当該角度」を意味する。また、半直線とは、一方に端があって、他方に無限に伸びている直線のことである。また、「半直線HLが、ハニカム構造部4の外周の外側に向かって伸びる」とは、半直線HLが、ハニカム構造部4の断面内を通過しないような方向に伸びることを意味する。 In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the slit angles of the six slits are all 90 °. Here, the "slit angle" is defined as follows. As shown in FIG. 2, in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell of the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the intersection of the slit 6 and the outer periphery of the honeycomb structure portion 4 is defined as a point P. Then, the point P is set as an end point, and a half straight line (or a line segment) extending from the point P toward the outside of the outer periphery of the honeycomb structure portion 4 and parallel to the center line L is defined as a half straight line HL. The center line L is, as described above, a "straight line connecting the central portions of the pair of electrodes". Then, at that time, of the angles formed by the slit 6 and the half straight line HL, the smaller angle (angle of 180 ° or less) is defined as the “slit angle SA”. Here, the "non-large angle" means "the smaller angle, or, if the angles are the same, the same angle". A half straight line is a straight line that has an end on one side and extends infinitely on the other side. Further, "the half straight line HL extends toward the outside of the outer periphery of the honeycomb structure portion 4" means that the half straight line HL extends in a direction that does not pass through the cross section of the honeycomb structure portion 4.
スリット6に充填材7を充填する場合、ハニカム構造部4の熱膨張係数α1に対する、充填材7の熱膨張係数α2の比率(α2/α1)が、0.6〜1.5であることが好ましい。これにより、充填材7がスリット6に配設されていることに起因する、ハニカム構造部4及び充填材7の破損を有効に防止することができる。例えば、ハニカム構造部4の熱膨張係数α1に対する、充填材7の熱膨張係数α2の比率(α2/α1)が、0.6未満であると、充填材の膨張不足により、ハニカム構造部4に縦クラックが生じることがある。ハニカム構造部4の熱膨張係数α1に対する、充填材7の熱膨張係数α2の比率(α2/α1)が、1.5超であると、充填材の膨張過剰により、ハニカム構造部4の底面にクラックが生じることがある。以下、「ハニカム構造部4の熱膨張係数α1に対する、充填材7の熱膨張係数α2の比率(α2/α1)」のことを、「熱膨張係数比率(α2/α1)」ということがある。なお、本発明において、断りのない限り、熱膨張係数という場合は、25〜800℃の熱膨張係数のことを意味する。 When the filler 7 is filled in the slit 6, the ratio (α2 / α1) of the coefficient of thermal expansion α2 of the filler 7 to the coefficient of thermal expansion α1 of the honeycomb structure 4 is 0.6 to 1.5. preferable. As a result, damage to the honeycomb structure 4 and the filler 7 due to the filler 7 being arranged in the slit 6 can be effectively prevented. For example, if the ratio (α2 / α1) of the coefficient of thermal expansion α2 of the filler 7 to the coefficient of thermal expansion α1 of the honeycomb structure portion 4 is less than 0.6, the honeycomb structure portion 4 is affected by insufficient expansion of the filler. Vertical cracks may occur. When the ratio (α2 / α1) of the coefficient of thermal expansion α2 of the filler 7 to the coefficient of thermal expansion α1 of the honeycomb structure portion 4 is more than 1.5, the bottom surface of the honeycomb structure portion 4 is affected by the excessive expansion of the filler. Cracks may occur. Hereinafter, the "ratio of the coefficient of thermal expansion α2 of the filler 7 to the coefficient of thermal expansion α1 of the honeycomb structure 4 (α2 / α1)" may be referred to as the “coefficient of thermal expansion ratio (α2 / α1)”. In the present invention, unless otherwise specified, the coefficient of thermal expansion means a coefficient of thermal expansion of 25 to 800 ° C.
充填材7は骨材とネック材とを含有することができる。「ネック材」とは、骨材粒子の粒間に入って粒子同士を結合・固定化するもののことである。ネック材の材質については、特に制限はない。例えば、ネック材は、酸化ケイ素、金属酸化物、金属、及び金属化合物からなる群より選択される少なくとも一種を含むものであることが好ましい。ネック材の態様として、以下のような例を挙げることができる。ネック材は、酸化ケイ素及び金属酸化物のうちの少なくとも一方を含むものであってもよいし、ネック材は、酸化ケイ素及び金属酸化物のうちの少なくとも一方からなるものであってもよい。ネック材を構成する金属酸化物としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウムを挙げることができる。 The filler 7 can contain an aggregate and a neck material. The "neck material" is a material that enters between the aggregate particles and binds and immobilizes the particles. There are no particular restrictions on the material of the neck material. For example, the neck material preferably contains at least one selected from the group consisting of silicon oxide, metal oxides, metals, and metal compounds. Examples of the neck material include the following. The neck material may contain at least one of silicon oxide and a metal oxide, and the neck material may consist of at least one of silicon oxide and a metal oxide. Examples of the metal oxide constituting the neck material include aluminum oxide, titanium oxide, and magnesium oxide.
充填材7は、ネック材を2〜90質量%を含むことが好ましく、ネック材を3〜50質量%を含むことが更に好ましく、ネック材を5〜25質量%を含むことが特に好ましい。ネック材が2質量%未満であると、充填材7の強度が低下することがある。ネック材が90質量%超であると、充填材7の熱膨張係数α2が上昇することがある。また、ネック材が過剰量であると、充填材7の強度が低下することがある。 The filler 7 preferably contains 2 to 90% by mass of the neck material, more preferably 3 to 50% by mass of the neck material, and particularly preferably 5 to 25% by mass of the neck material. If the neck material is less than 2% by mass, the strength of the filler 7 may decrease. If the neck material exceeds 90% by mass, the coefficient of thermal expansion α2 of the filler 7 may increase. Further, if the amount of the neck material is excessive, the strength of the filler 7 may decrease.
また、骨材の材質についても特に制限はないが、骨材に含まれる好ましい成分としては、炭化珪素、コージェライト、酸化ケイ素、アルミニウムチタネート、タルク、マイカ、及びリチウムアルミニウムチタネート、モンモリロナイト、タルク、ベーマイト、フォルステライト、カオリン、ムライトからなる群から選択される少なくとも1種の成分を挙げることができる。骨材は、上述した群から選択される少なくとも1種の成分を、合計で10〜100質量%含むことが好ましく、合計で50〜97質量%含むことが更に好ましく、合計で75〜95質量%含むことが特に好ましい。複数種類の骨材を混合して使用してもよい。 The material of the aggregate is also not particularly limited, but preferred components contained in the aggregate include silicon carbide, cordierite, silicon oxide, aluminum titanate, talc, mica, and lithium aluminum titanate, montmorillonite, talc, and boehmite. , At least one component selected from the group consisting of forsterite, kaolin and mullite. The aggregate preferably contains at least one component selected from the above group in a total of 10 to 100% by mass, more preferably 50 to 97% by mass in total, and 75 to 95% by mass in total. It is particularly preferable to include it. A plurality of types of aggregates may be mixed and used.
図1に示されるように、本実施形態のハニカム構造体100は、充填材7が、スリット6の空間の少なくとも一部に配設されたものである。そして、ハニカム構造部4に、スリット6が2本以上形成され、2本以上のスリット6の中の50%以上のスリットに充填材が配設されていることが好ましい。更に、ハニカム構造部4に形成された「2本以上のスリット6」の全てに充填材が配設されていることが好ましい。また、充填材7は、「スリット6の空間」の全部に配設されることが好ましい。図1に示されるハニカム構造体100においては、6本のスリット6が形成されている。そして、全てのスリット6のそれぞれにおいて、当該スリット6の空間全体に充填材7が配設されている。「少なくとも一部に配設」とは、スリットの深さ方向における「一部」でもよく、スリットの長さ方向における「一部」でもよく、これらの組合せでもよい。 As shown in FIG. 1, in the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the filler 7 is arranged in at least a part of the space of the slit 6. Then, it is preferable that two or more slits 6 are formed in the honeycomb structure portion 4, and a filler is disposed in 50% or more of the two or more slits 6. Further, it is preferable that the filler is arranged in all of the "two or more slits 6" formed in the honeycomb structure portion 4. Further, it is preferable that the filler 7 is arranged in the entire "space of the slit 6". In the honeycomb structure 100 shown in FIG. 1, six slits 6 are formed. Then, in each of the slits 6, the filler 7 is arranged in the entire space of the slit 6. The “arranged in at least a part” may be a “part” in the depth direction of the slit, a “part” in the length direction of the slit, or a combination thereof.
(1−3 電極部)
本実施形態のハニカム構造体100において、一対の電極部21は、ハニカム構造部4の中心軸を挟んで、外周側壁3の外面5上にセル2の流路方向(セルの延びる方向)に帯状に延設されている。従って、本実施形態のハニカム構造体100をセル2の流路方向に直交する断面から観察すると、一方の電極部21が、他方の電極部21に対して、ハニカム構造部4の中心Oを挟んで反対側に配設されている(図2参照)。これにより、ハニカム構造体100は、一対の電極部21間に電圧を印加した時に、ハニカム構造部4内を流れる電流の偏りを抑制することができ、ハニカム構造部4内の温度分布の偏りを抑制することができる。
(1-3 Electrode part)
In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the pair of electrode portions 21 have a strip shape on the outer surface 5 of the outer peripheral side wall 3 in the flow path direction of the cell 2 (the direction in which the cell extends) with the central axis of the honeycomb structure portion 4 interposed therebetween. It is extended to. Therefore, when the honeycomb structure 100 of the present embodiment is observed from a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2, one electrode portion 21 sandwiches the center O of the honeycomb structure portion 4 with respect to the other electrode portion 21. Is arranged on the opposite side (see FIG. 2). As a result, the honeycomb structure 100 can suppress the bias of the current flowing in the honeycomb structure portion 4 when a voltage is applied between the pair of electrode portions 21, and the bias of the temperature distribution in the honeycomb structure portion 4 can be suppressed. It can be suppressed.
「セル2の流路方向に直交する断面から観察すると、一方の電極部21が、他方の電極部21に対して、ハニカム構造部4の中心Oを挟んで反対側に配設されている」の意味は、以下の通りである。つまり、図5に示されるように、まず、セル2の流路方向に直交する断面において、「一方の電極部21の中央部C(「ハニカム構造部4の周方向」における中央の点)とハニカム構造部4の中心Oとを結ぶ線分」を線分L1とする。そして、セル2の流路方向に直交する断面において、「他方の電極部21の中央部C(「ハニカム構造部4の周方向」における中央の点)とハニカム構造部4の中心Oとを結ぶ線分」を線分L2とする。そのとき、線分L1と線分L2とにより形成される角度β(「中心O」を中心とする角度)が、170°〜190°の範囲となるような位置関係になるように、一対の電極部21がハニカム構造部4に配設されていることを意味する。図5においては、隔壁及びスリットは省略されている。 "Observing from a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2, one electrode portion 21 is arranged on the opposite side of the other electrode portion 21 with the center O of the honeycomb structure portion 4 interposed therebetween." The meaning of is as follows. That is, as shown in FIG. 5, first, in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2, "the central portion C of one of the electrode portions 21 (the central point in the" circumferential direction of the honeycomb structure portion 4 "). The "line segment connecting the center O of the honeycomb structure portion 4" is defined as the line segment L1. Then, in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2, "the central portion C of the other electrode portion 21 (the central point in the" circumferential direction of the honeycomb structure portion 4 ") and the center O of the honeycomb structure portion 4 are connected. Let "line segment" be line segment L2. At that time, a pair of pairs so that the angle β (the angle centered on the “center O”) formed by the line segment L1 and the line segment L2 has a positional relationship in the range of 170 ° to 190 °. It means that the electrode portion 21 is arranged in the honeycomb structure portion 4. In FIG. 5, the partition wall and the slit are omitted.
更に、図5に示されるように、本実施形態のハニカム構造体100は、セル2の流路方向に直交する断面において、それぞれの電極部21の中心角αの0.5倍(中心角αの0.5倍の角度θ)が、15〜65°であることが好ましい。これにより、ハニカム構造部4内の発熱の偏りを、より効果的に抑制することができる。このように、電極部21の中心角αの0.5倍が15〜65°であると共に、セルの流路方向に延びているという電極部21の形状は、「帯状」の一態様である。また、「電極部21の中心角α」は、図5に示されるように、セルの流路方向に直交する断面において、各電極部21の周方向両端とハニカム構造部4の中心Oとを結ぶ2本の線分により形成される角度である。換言すると、「電極部21の中心角α」は、セルの流路方向に直交する断面において、「電極部21」と「電極部21の周方向の一方の端部と中心Oとを結ぶ線分」と「電極部21の周方向の他方の端部と中心Oとを結ぶ線分」とにより形成される形状(扇形、等)における、中心Oの部分の内角である。 Further, as shown in FIG. 5, the honeycomb structure 100 of the present embodiment has a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2, which is 0.5 times the central angle α of each electrode portion 21 (central angle α). The angle θ), which is 0.5 times that of the above, is preferably 15 to 65 °. As a result, the bias of heat generation in the honeycomb structure 4 can be suppressed more effectively. As described above, the shape of the electrode portion 21 in which 0.5 times the central angle α of the electrode portion 21 is 15 to 65 ° and extends in the flow path direction of the cell is one aspect of the “belt shape”. .. Further, as shown in FIG. 5, the “central angle α of the electrode portion 21” is a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell, with both ends in the circumferential direction of each electrode portion 21 and the center O of the honeycomb structure portion 4. It is an angle formed by two line segments connecting. In other words, the "central angle α of the electrode portion 21" is a line segment connecting the "electrode portion 21" and "one end of the electrode portion 21 in the circumferential direction and the center O" in a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell. It is an internal angle of a portion of the center O in a shape (fan shape, etc.) formed by the “minute” and the “line segment connecting the other end of the electrode portion 21 in the circumferential direction and the center O”.
セル2の流路方向に直交する断面において、電極部21の「中心角αの0.5倍の角度θ」の上限値は、60°が更に好ましく、55°が特に好ましい。また、セル2の流路方向に直交する断面において、電極部21の「中心角αの0.5倍の角度θ」の下限値は、20°が更に好ましく、30°が特に好ましい。また、一方の電極部21の「中心角αの0.5倍の角度θ」は、他方の電極部21の「中心角αの0.5倍の角度θ」に対して、0.8〜1.2倍の大きさであることが好ましく、1.0倍の大きさ(同じ大きさ)であることが更に好ましい。これにより、一対の電極部21間に電圧を印加した時に、ハニカム構造部4内を流れる電流の偏りを抑制することができ、これによりハニカム構造部4内の温度分布の偏りを抑制することができる。 In the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2, the upper limit of the “angle θ of 0.5 times the central angle α” of the electrode portion 21 is more preferably 60 °, particularly preferably 55 °. Further, in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell 2, the lower limit value of the "angle θ of 0.5 times the central angle α" of the electrode portion 21 is more preferably 20 °, particularly preferably 30 °. Further, the “angle θ of 0.5 times the central angle α” of one electrode portion 21 is 0.8 to the “angle θ of 0.5 times the central angle α” of the other electrode portion 21. The size is preferably 1.2 times, and more preferably 1.0 times (the same size). As a result, when a voltage is applied between the pair of electrode portions 21, the bias of the current flowing in the honeycomb structure portion 4 can be suppressed, thereby suppressing the bias of the temperature distribution in the honeycomb structure portion 4. it can.
電極部21の厚みは、0.01〜5mmであることが好ましく、0.01〜3mmであることが更に好ましい。このような範囲とすることにより、均一に発熱することができる。電極部21の厚みが0.01mmより薄いと、電気抵抗が高くなり均一に発熱できないことがある。5mmより厚いと、キャニング時に破損することがある。電極部21の厚みは、厚みを測定しようとする電極部の箇所をセルの流路方向に直交する断面で観察したときに、電極部21の外面の当該測定箇所における接線に対する法線方向の厚みとして定義される。 The thickness of the electrode portion 21 is preferably 0.01 to 5 mm, more preferably 0.01 to 3 mm. By setting it in such a range, heat can be generated uniformly. If the thickness of the electrode portion 21 is thinner than 0.01 mm, the electrical resistance becomes high and heat may not be generated uniformly. If it is thicker than 5 mm, it may be damaged during canning. The thickness of the electrode portion 21 is the thickness of the outer surface of the electrode portion 21 in the normal direction with respect to the tangent line at the measurement location when the portion of the electrode portion to be measured is observed in a cross section orthogonal to the flow path direction of the cell. Is defined as.
電極部21は、炭化珪素粒子及び珪素を主成分とすることが好ましく、通常含有される不純物以外は、炭化珪素粒子及び珪素を原料として形成されていることが更に好ましい。ここで、「炭化珪素粒子及び珪素を主成分とする」とは、炭化珪素粒子と珪素との合計質量が、電極部全体の質量の90質量%以上であることを意味する。このように、電極部21が炭化珪素粒子及び珪素を主成分とすることにより、電極部21の成分とハニカム構造部4の成分とが同じ成分又は近い成分(ハニカム構造部の材質が炭化珪素である場合)となる。そのため、電極部21とハニカム構造部4の熱膨張係数が同じ値又は近い値になる。また、材質が同じもの又は近いものになるため、電極部21とハニカム構造部4との接合強度も高くなる。そのため、ハニカム構造体に熱応力がかかっても、電極部21がハニカム構造部4から剥れたり、電極部21とハニカム構造部4との接合部分が破損したりすることを防ぐことができる。 The electrode portion 21 is preferably made of silicon carbide particles and silicon as main components, and more preferably formed of silicon carbide particles and silicon as raw materials, except for impurities normally contained. Here, "mainly composed of silicon carbide particles and silicon" means that the total mass of the silicon carbide particles and silicon is 90% by mass or more of the total mass of the electrode portion. As described above, since the electrode portion 21 contains silicon carbide particles and silicon as main components, the component of the electrode portion 21 and the component of the honeycomb structure portion 4 are the same or similar components (the material of the honeycomb structure portion is silicon carbide). If there is). Therefore, the coefficients of thermal expansion of the electrode portion 21 and the honeycomb structure portion 4 are the same value or close values. Further, since the materials are the same or similar, the bonding strength between the electrode portion 21 and the honeycomb structure portion 4 is also increased. Therefore, even if thermal stress is applied to the honeycomb structure, it is possible to prevent the electrode portion 21 from peeling off from the honeycomb structure portion 4 and the joint portion between the electrode portion 21 and the honeycomb structure portion 4 from being damaged.
図1及び図2に示されるように、本実施形態のハニカム構造体100においては、一対の電極部21のそれぞれが、ハニカム構造部4のセルの流路方向に一方の底面から他方の底面まで延びる帯状に形成されている。このように、一対の電極部21が、ハニカム構造部4の両底面間に亘って配設されていることにより、一対の電極部21間に電圧を印加した時に、ハニカム構造部4内を流れる電流の偏りをより効果的に抑制することができる。そして、ハニカム構造部4内を流れる電流の偏りを抑制することにより、ハニカム構造部4内の温度分布の偏りをより効果的に抑制することができる。「一対の電極部21のそれぞれが、ハニカム構造部4のセルの流路方向に一方の底面から他方の底面まで延びる帯状に形成されている」とは、各電極部21の一方のセル流路方向端部がハニカム構造部4の第一底面11の周縁に接し、且つ、電極部21の他方のセル流路方向端部がハニカム構造部4の第二底面12の周縁に接していることを意味する。 As shown in FIGS. 1 and 2, in the honeycomb structure 100 of the present embodiment, each of the pair of electrode portions 21 is from one bottom surface to the other bottom surface in the flow path direction of the cell of the honeycomb structure portion 4. It is formed in an extending band shape. As described above, since the pair of electrode portions 21 are arranged between both bottom surfaces of the honeycomb structure portion 4, when a voltage is applied between the pair of electrode portions 21, the pair of electrode portions 21 flows in the honeycomb structure portion 4. The bias of the current can be suppressed more effectively. Then, by suppressing the bias of the current flowing in the honeycomb structure portion 4, the bias of the temperature distribution in the honeycomb structure portion 4 can be suppressed more effectively. "Each of the pair of electrode portions 21 is formed in a band shape extending from one bottom surface to the other bottom surface in the direction of the cell flow path of the honeycomb structure portion 4," says one cell flow path of each electrode portion 21. The direction end is in contact with the peripheral edge of the first bottom surface 11 of the honeycomb structure portion 4, and the other end of the electrode portion 21 in the cell flow direction direction is in contact with the peripheral edge of the second bottom surface 12 of the honeycomb structure portion 4. means.
本実施形態のハニカム構造体100においては、電極部21の「ハニカム構造部4のセル2の流路方向」における両端部が、ハニカム構造部4の両底面の周縁に接していない状態も好ましい態様である。すなわち、電極部21の両端部が、ハニカム構造部4の第一底面11の周縁及び第二底面12の周縁に到達していない状態も好ましい態様である。また、電極部21の一方のセル流路方向端部が、ハニカム構造部4の第一底面11に接し、電極部21の他方のセル流路方向端部が、ハニカム構造部4の第二底面12に接していない状態も好ましい態様である。このように、電極部21を配設する形態については、ハニカム構造体100の使用形態に応じて、種々の変更が可能である。 In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, it is also preferable that both ends of the electrode portion 21 in the “flow path direction of the cell 2 of the honeycomb structure portion 4” are not in contact with the peripheral edges of both bottom surfaces of the honeycomb structure portion 4. Is. That is, it is also a preferable mode that both ends of the electrode portion 21 do not reach the peripheral edge of the first bottom surface 11 and the peripheral edge of the second bottom surface 12 of the honeycomb structure portion 4. Further, one end in the cell flow path direction of the electrode portion 21 is in contact with the first bottom surface 11 of the honeycomb structure portion 4, and the other end in the cell flow path direction of the electrode portion 21 is the second bottom surface of the honeycomb structure portion 4. A state in which it is not in contact with 12 is also a preferred embodiment. As described above, the form in which the electrode portion 21 is arranged can be variously changed according to the usage form of the honeycomb structure 100.
本実施形態のハニカム構造体においては、図1〜図3に示されるように、電極部21は、平面状の長方形の部材を、円柱形状の外周に沿って湾曲させたような形状となっている。ここで、湾曲した電極部21を、湾曲していない平面状の部材に変形したときの形状を、電極部21の「平面形状」と称することにする。上記、図1〜図3に示される電極部21の「平面形状」は、長方形になる。電極部21の平面形状は、長方形の角部が曲線状に形成された形状であってもよい。また、帯状の電極部21の平面形状は、長方形の角部が直線状に面取りされた形状であってもよい。 In the honeycomb structure of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, the electrode portion 21 has a shape in which a planar rectangular member is curved along the outer circumference of the cylindrical shape. There is. Here, the shape when the curved electrode portion 21 is deformed into a non-curved planar member is referred to as the "planar shape" of the electrode portion 21. The "planar shape" of the electrode portion 21 shown in FIGS. 1 to 3 is rectangular. The planar shape of the electrode portion 21 may be a shape in which rectangular corners are formed in a curved shape. Further, the planar shape of the strip-shaped electrode portion 21 may be a shape in which the rectangular corners are chamfered in a straight line.
電極部21の電気抵抗率は、ハニカム構造部4の電気抵抗率より低いものであることが好ましく、更に、電極部21の電気抵抗率が、ハニカム構造部4の電気抵抗率の、20%以下であることが更に好ましく、1〜10%であることが特に好ましい。電極部21の電気抵抗率を、ハニカム構造部4の電気抵抗率の、20%以下とすることにより、電極部21が、より効果的に電極として機能するようになる。具体的には、電極部21の電気抵抗率は、0.1〜100Ωcmであることが好ましく、0.1〜50Ωcmであることが、更に好ましい。電極部21の電気抵抗率が0.1Ωcmより小さいと、セルの流路方向に直交する断面において、電極部21の両端付近のハニカム構造部の温度が上昇し易くなることがある。電極部21の電気抵抗率が100Ωcmより大きいと、電流が流れ難くなるため、電極としての役割を果たし難くなることがある。ここで、電極部の電気抵抗率は、四端子法により測定した400℃における値とする。 The electrical resistivity of the electrode portion 21 is preferably lower than that of the honeycomb structure portion 4, and further, the electrical resistivity of the electrode portion 21 is 20% or less of the electrical resistivity of the honeycomb structure portion 4. Is more preferable, and 1 to 10% is particularly preferable. By setting the electrical resistivity of the electrode portion 21 to 20% or less of the electrical resistivity of the honeycomb structure portion 4, the electrode portion 21 functions as an electrode more effectively. Specifically, the electrical resistivity of the electrode portion 21 is preferably 0.1 to 100 Ωcm, more preferably 0.1 to 50 Ωcm. If the electrical resistivity of the electrode portion 21 is smaller than 0.1 Ωcm, the temperature of the honeycomb structure portion near both ends of the electrode portion 21 may easily rise in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell. If the electrical resistivity of the electrode portion 21 is larger than 100 Ωcm, it becomes difficult for current to flow, so that it may be difficult to play a role as an electrode. Here, the electrical resistivity of the electrode portion is a value at 400 ° C. measured by the four-terminal method.
電極部21は、気孔率が30〜60%であることが好ましく、30〜55%であることが更に好ましい。電極部21の気孔率がこのような範囲であることにより、好適な電気抵抗率が得られる。電極部21の気孔率が、30%より低いと、製造時に変形してしまうことがある。電極部21の気孔率が、60%より高いと、電気抵抗率が高くなりすぎることがある。気孔率は、水銀ポロシメータで測定した値である。 The electrode portion 21 preferably has a porosity of 30 to 60%, more preferably 30 to 55%. When the porosity of the electrode portion 21 is in such a range, a suitable electrical resistivity can be obtained. If the porosity of the electrode portion 21 is lower than 30%, it may be deformed during manufacturing. If the porosity of the electrode portion 21 is higher than 60%, the electrical resistivity may become too high. Porosity is a value measured with a mercury porosimeter.
(1−4 その他の実施形態)
次に、本発明のハニカム構造体の他の実施形態について説明する。図6に示されるように、本実施形態のハニカム構造体120は、スリット6の深さより、対向するスリット間の距離のほうが短い点で、図1に示すハニカム構造体100と異なる。スリット6の深さが深くなると、耐熱衝撃性は向上するが、電流が流れにくくなることにより均一発熱させ難くなる。そのため、これらのバランスを考慮して、スリットの深さを適宜決定することが好ましい。図6に示されるハニカム構造体120は、全てのスリット6に充填材7が充填されているが、充填材7は、一部のスリット6にのみ充填されていてもよく、又は何れのスリット6にも充填されていなくてもよい。
(1-4 Other Embodiments)
Next, another embodiment of the honeycomb structure of the present invention will be described. As shown in FIG. 6, the honeycomb structure 120 of the present embodiment is different from the honeycomb structure 100 shown in FIG. 1 in that the distance between the opposing slits is shorter than the depth of the slits 6. When the depth of the slit 6 is deepened, the thermal shock resistance is improved, but it becomes difficult for the current to flow, so that uniform heat generation becomes difficult. Therefore, it is preferable to appropriately determine the depth of the slit in consideration of these balances. In the honeycomb structure 120 shown in FIG. 6, all the slits 6 are filled with the filler 7, but the filler 7 may be filled only in a part of the slits 6, or any of the slits 6. It does not have to be filled.
次に、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態について説明する。図7に示されるように、本実施形態のハニカム構造体130は、セルの流路方向に直交する断面において、セルの形状が六角形になったものである点で、図1に示すハニカム構造体100と異なる。以下、セルの流路方向に直交する断面における「セルの形状」を、単に、「セル形状」と称することがある。セル形状が六角形であると、外周からの応力が分散されるという利点がある。本実施形態のハニカム構造体130は、スリット6に充填材7が充填されているが、充填材7は、一部のスリット6にのみ充填されていてもよく、又は何れのスリット6にも充填されていなくてもよい。 Next, still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention will be described. As shown in FIG. 7, the honeycomb structure 130 of the present embodiment has a honeycomb structure shown in FIG. 1 in that the cell shape is hexagonal in a cross section orthogonal to the cell flow path direction. Different from body 100. Hereinafter, the "cell shape" in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell may be simply referred to as "cell shape". When the cell shape is hexagonal, there is an advantage that stress from the outer circumference is dispersed. In the honeycomb structure 130 of the present embodiment, the slit 6 is filled with the filler 7, but the filler 7 may be filled only in a part of the slits 6, or any of the slits 6 is filled. It does not have to be.
次に、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態について説明する。図8に示されるように、本実施形態のハニカム構造体140は、図7に示されるハニカム構造体130において、スリット角度を変更したものである。具体的には、セルの流路方向に直交する断面において、6本すべてのスリットの深さ方向がハニカム構造部4の中心軸へと向かっている。本実施形態のハニカム構造体140は、スリット6に充填材7が充填されているが、充填材7は、一部のスリット6にのみ充填されていてもよく、又は何れのスリット6にも充填されていなくてもよい。 Next, still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention will be described. As shown in FIG. 8, the honeycomb structure 140 of the present embodiment is the honeycomb structure 130 shown in FIG. 7, in which the slit angle is changed. Specifically, in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell, the depth directions of all six slits are directed toward the central axis of the honeycomb structure portion 4. In the honeycomb structure 140 of the present embodiment, the slit 6 is filled with the filler 7, but the filler 7 may be filled only in a part of the slits 6, or any of the slits 6 is filled. It does not have to be.
次に、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態について説明する。図9に示されるように、本実施形態のハニカム構造体150は、図7に示されるハニカム構造体130において、一部のスリットについてスリットの深さを深くしたものである。具体的には、本実施形態のハニカム構造体150は、領域A及び領域Bのそれぞれに形成された3本のスリットの中で、中央に位置するスリットの深さが、より深くなったものである。本実施形態のハニカム構造体150は、スリット6に充填材7が充填されているが、充填材7は、一部のスリット6にのみ充填されていてもよく、又は何れのスリット6にも充填されていなくてもよい。 Next, still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention will be described. As shown in FIG. 9, the honeycomb structure 150 of the present embodiment is the honeycomb structure 130 shown in FIG. 7, in which the depth of the slit is deepened for some of the slits. Specifically, in the honeycomb structure 150 of the present embodiment, the depth of the slit located at the center is deeper among the three slits formed in each of the region A and the region B. is there. In the honeycomb structure 150 of the present embodiment, the slit 6 is filled with the filler 7, but the filler 7 may be filled only in a part of the slits 6, or any of the slits 6 is filled. It does not have to be.
次に、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態について説明する。図10に示されるように、本実施形態のハニカム構造体160は、図7に示されるハニカム構造体130において、スリット6の「セル2の流路方向」の長さが短くなったものである。具体的には、本実施形態のハニカム構造体160は、スリット6が、ハニカム構造部4の側面5及び第一底面11に開口すると共に、第二底面12には開口しないように形成されたものである。これは、スリット6が、ハニカム構造部4の一方の底部のみに形成された構造であるということもできる。スリット6の「セル2の流路方向」の長さは、ハニカム構造部4の「セル2の流路方向」の長さより短くなっている。本実施形態のハニカム構造体160は、スリット6に充填材7が充填されているが、充填材7は、一部のスリット6にのみ充填されていてもよく、又は何れのスリット6にも充填されていなくてもよい。 Next, still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention will be described. As shown in FIG. 10, the honeycomb structure 160 of the present embodiment is the honeycomb structure 130 shown in FIG. 7 in which the length of the slit 6 in the “flow path direction of the cell 2” is shortened. .. Specifically, the honeycomb structure 160 of the present embodiment is formed so that the slit 6 opens to the side surface 5 and the first bottom surface 11 of the honeycomb structure portion 4 and does not open to the second bottom surface 12. Is. It can also be said that the slit 6 has a structure formed only on one bottom portion of the honeycomb structure portion 4. The length of the slit 6 in the “flow direction of the cell 2” is shorter than the length of the honeycomb structure 4 in the “flow direction of the cell 2”. In the honeycomb structure 160 of the present embodiment, the slit 6 is filled with the filler 7, but the filler 7 may be filled only in a part of the slits 6, or any of the slits 6 is filled. It does not have to be.
次に、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態について説明する。図11に示されるように、本実施形態のハニカム構造体170は、図10に示されるハニカム構造体160において、「セル2の流路方向」の長さが短いスリット6が、ハニカム構造部のセルの両底部に形成されたものである。本実施形態のハニカム構造体170は、スリット6に充填材7が充填されているが、充填材7は、一部のスリット6にのみ充填されていてもよく、又は何れのスリット6にも充填されていなくてもよい。 Next, still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention will be described. As shown in FIG. 11, in the honeycomb structure 170 of the present embodiment, in the honeycomb structure 160 shown in FIG. 10, the slit 6 having a short length in the “flow path direction of the cell 2” is formed in the honeycomb structure portion. It is formed on both bottoms of the cell. In the honeycomb structure 170 of the present embodiment, the slit 6 is filled with the filler 7, but the filler 7 may be filled only in a part of the slits 6, or any of the slits 6 is filled. It does not have to be.
次に、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態について説明する。図12に示されるように、本実施形態のハニカム構造体190は、一対の電極部21のそれぞれにおけるセル流路方向の両端部が、ハニカム構造部4の底面の周縁に接していない点で図1に示されるハニカム構造体100と異なる。また、図12に示されるハニカム構造体190は、帯状の電極部21の平面形状が、「長方形の角部が曲線状に形成された」形状である点でも図1に示されるハニカム構造体100と異なる。また、図12に示されるハニカム構造体190は、スリット6に充填材7が充填されていない点でも図1に示されるハニカム構造体100と異なる。充填材7は、一部のスリット6にのみ充填されていてもよく、又はすべてのスリット6に充填されていてもよい。 Next, still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention will be described. As shown in FIG. 12, the honeycomb structure 190 of the present embodiment is shown in that both ends of the pair of electrode portions 21 in the cell flow path direction are not in contact with the peripheral edge of the bottom surface of the honeycomb structure portion 4. It is different from the honeycomb structure 100 shown in 1. Further, the honeycomb structure 190 shown in FIG. 12 also has a honeycomb structure 100 shown in FIG. 1 in that the planar shape of the strip-shaped electrode portion 21 is a shape in which the rectangular corners are formed in a curved shape. Different from. Further, the honeycomb structure 190 shown in FIG. 12 is different from the honeycomb structure 100 shown in FIG. 1 in that the slit 6 is not filled with the filler 7. The filler 7 may be filled only in a part of the slits 6, or may be filled in all the slits 6.
次に、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態について説明する。図13に示されるように、本実施形態のハニカム構造体200は、図8に示されるハニカム構造体140において、「セルの流路方向」に延びる6本のスリットの中の、電極部21に近い4本のスリットが、電極部21に覆われる位置に形成されたものである。本実施形態のハニカム構造体200は、スリット6に充填材7が充填されているが、充填材7は、一部のスリット6にのみ充填されていてもよく、又は何れのスリット6にも充填されていなくてもよい。 Next, still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention will be described. As shown in FIG. 13, the honeycomb structure 200 of the present embodiment has the electrode portion 21 in the six slits extending in the “cell flow path direction” in the honeycomb structure 140 shown in FIG. The four close slits are formed at positions covered by the electrode portion 21. In the honeycomb structure 200 of the present embodiment, the slit 6 is filled with the filler 7, but the filler 7 may be filled only in a part of the slits 6, or any of the slits 6 is filled. It does not have to be.
次に、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態について説明する。図14に示されるように、本実施形態のハニカム構造体210は、図8に示されるハニカム構造体140に対して、各電極部21の外面上にセルの流路方向に延びた開口を有する一本以上の電極部スリット8を追加した構成を有する。この場合、電極部21は電極部スリット8を挟んで分割されていてもよい。また、スリット8の深さはハニカム構造部4の外周側壁3の内側にまで及ぶことができる。このような電極部スリット8は電極部21を形成した後に形成することができる。これにより、電極部21の耐熱衝撃性を向上することができる。本実施形態のハニカム構造体210は、スリット8に充填材7が充填されているが、充填材7は、一部のスリット6にのみ充填されていてもよく、又は何れのスリット6にも充填されていなくてもよい。 Next, still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention will be described. As shown in FIG. 14, the honeycomb structure 210 of the present embodiment has an opening extending in the flow path direction of the cell on the outer surface of each electrode portion 21 with respect to the honeycomb structure 140 shown in FIG. It has a configuration in which one or more electrode portion slits 8 are added. In this case, the electrode portion 21 may be divided with the electrode portion slit 8 interposed therebetween. Further, the depth of the slit 8 can extend to the inside of the outer peripheral side wall 3 of the honeycomb structure portion 4. Such an electrode portion slit 8 can be formed after the electrode portion 21 is formed. As a result, the thermal shock resistance of the electrode portion 21 can be improved. In the honeycomb structure 210 of the present embodiment, the slit 8 is filled with the filler 7, but the filler 7 may be filled only in a part of the slits 6, or any of the slits 6 is filled. It does not have to be.
(2)ハニカム構造体の製造方法
次に、本発明のハニカム構造体を製造する方法について例示的に説明するが、本発明のハニカム構造体の製造方法については、以下に説明する製造方法に限定されることはない。本発明のハニカム構造体の製造方法は一実施形態において、電極部原料付きハニカム成形体を得るA1工程と、スリットを形成するA2工程と、ハニカム成形体を焼成する工程A3と、随意的な充填材用原料を充填するA4工程とを含む。
(2) Method for Producing Honeycomb Structure Next, the method for producing the honeycomb structure of the present invention will be exemplified, but the method for producing the honeycomb structure of the present invention is limited to the production method described below. It will not be done. In one embodiment, the method for producing a honeycomb structure of the present invention includes an A1 step of obtaining a honeycomb molded body with an electrode portion raw material, an A2 step of forming a slit, a step A3 of firing the honeycomb molded body, and optional filling. Includes A4 step of filling raw materials for lumber.
A1工程は、柱状のハニカム構造部の前駆体であるハニカム成形体に、電極部形成原料を塗布して、電極部原料付きハニカム成形体を得る工程である。柱状のハニカム構造部とは、図1〜図3に示すような、第一底面11から第二底面12まで延びる複数のセル2を区画形成する隔壁1と、最外周に位置する外周側壁3とを有するハニカム構造部4のことである。そして、ハニカム成形体とは、上述したハニカム構造部4を作製するための、焼成前のハニカム構造部のことである。 The A1 step is a step of applying an electrode portion forming raw material to a honeycomb molded body which is a precursor of a columnar honeycomb structure portion to obtain a honeycomb molded body with an electrode portion raw material. The columnar honeycomb structure includes a partition wall 1 for partitioning a plurality of cells 2 extending from the first bottom surface 11 to the second bottom surface 12, and an outer peripheral side wall 3 located at the outermost periphery, as shown in FIGS. It is a honeycomb structure part 4 having. The honeycomb molded body is a honeycomb structure portion before firing for producing the honeycomb structure portion 4 described above.
ハニカム成形体の作製は、公知のハニカム構造体の製造方法におけるハニカム成形体の作製方法に準じて行うことができる。例えば、まず、炭化珪素粉末(炭化珪素)に、金属珪素粉末(金属珪素)、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して成形原料を作製する。炭化珪素粉末の質量と金属珪素の質量との合計に対して、金属珪素の質量が10〜40質量%となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、3〜50μmが好ましく、3〜40μmが更に好ましい。金属珪素(金属珪素粉末)の平均粒子径は、2〜35μmであることが好ましい。炭化珪素粒子及び金属珪素(金属珪素粒子)の平均粒子径はレーザー回折法で粒度の頻度分布を測定したときの、体積基準による算術平均径を指す。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。尚、これは、ハニカム構造部の材質を、珪素−炭化珪素系複合材とする場合の成形原料の配合であり、ハニカム構造部の材質を炭化珪素とする場合には、金属珪素は添加しない。 The honeycomb molded body can be produced according to the method for producing a honeycomb molded body in the known method for producing a honeycomb structure. For example, first, a molding raw material is prepared by adding metal silicon powder (metal silicon), a binder, a surfactant, a pore-forming material, water, or the like to silicon carbide powder (silicon carbide). It is preferable that the mass of the metallic silicon is 10 to 40% by mass with respect to the total of the mass of the silicon carbide powder and the mass of the metallic silicon. The average particle size of the silicon carbide particles in the silicon carbide powder is preferably 3 to 50 μm, more preferably 3 to 40 μm. The average particle size of metallic silicon (metallic silicon powder) is preferably 2 to 35 μm. The average particle size of silicon carbide particles and metallic silicon (metal silicon particles) refers to the arithmetic mean diameter based on the volume when the frequency distribution of particle size is measured by the laser diffraction method. The silicon carbide particles are fine particles of silicon carbide constituting the silicon carbide powder, and the metallic silicon particles are fine particles of metallic silicon constituting the metallic silicon powder. This is a blending of molding raw materials when the material of the honeycomb structure is silicon-silicon carbide-based composite material, and when the material of the honeycomb structure is silicon carbide, metallic silicon is not added.
バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を100質量部としたときに、2.0〜10.0質量部であることが好ましい。 Examples of the binder include methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxypropoxyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol and the like. Among these, it is preferable to use methyl cellulose and hydroxypropoxyl cellulose in combination. The binder content is preferably 2.0 to 10.0 parts by mass when the total mass of the silicon carbide powder and the metallic silicon powder is 100 parts by mass.
水の含有量は、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を100質量部としたときに、20〜60質量部であることが好ましい。 The water content is preferably 20 to 60 parts by mass when the total mass of the silicon carbide powder and the metallic silicon powder is 100 parts by mass.
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を100質量部としたときに、0.1〜2.0質量部であることが好ましい。 As the surfactant, ethylene glycol, dextrin, fatty acid soap, polyalcohol and the like can be used. These may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type. The content of the surfactant is preferably 0.1 to 2.0 parts by mass when the total mass of the silicon carbide powder and the metallic silicon powder is 100 parts by mass.
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を100質量部としたときに、0.5〜10.0質量部であることが好ましい。造孔材の平均粒子径は、10〜30μmであることが好ましい。10μmより小さいと、気孔を十分形成できないことがある。30μmより大きいと、成形時に口金に詰まることがある。造孔材の平均粒子径はレーザー回折法で粒度の頻度分布を測定したときの、体積基準による算術平均径を指す。造孔材が吸水性樹脂の場合には、造孔材の平均粒子径は吸水後の平均粒子径のことである。 The pore-forming material is not particularly limited as long as it becomes pores after firing, and examples thereof include graphite, starch, foamed resin, water-absorbent resin, and silica gel. The content of the pore-forming material is preferably 0.5 to 10.0 parts by mass when the total mass of the silicon carbide powder and the metallic silicon powder is 100 parts by mass. The average particle size of the pore-forming material is preferably 10 to 30 μm. If it is smaller than 10 μm, pores may not be sufficiently formed. If it is larger than 30 μm, it may clog the base during molding. The average particle size of the pore-forming material refers to the arithmetic mean diameter based on the volume when the frequency distribution of particle size is measured by the laser diffraction method. When the pore-forming material is a water-absorbent resin, the average particle diameter of the pore-forming material is the average particle diameter after water absorption.
次に、得られた成形原料を混練して坏土を形成した後、坏土を押出成形してハニカム成形体を作製する。押出成形に際しては、所望の全体形状、セル形状、隔壁厚み、セル密度等を有する口金を用いることができる。加熱時の膨張収縮を考慮する必要はあるものの、T1、T2及びT3は基本的に口金構造によって調整することができる。次に、得られたハニカム成形体について、乾燥を行うことが好ましい。以下、乾燥後のハニカム成形体を「ハニカム乾燥体」と称することがある。ハニカム成形体(又は、ハニカム乾燥体)の中心軸方向長さが、所望の長さではない場合は、ハニカム成形体の両底部を切断して所望の長さとすることができる。 Next, the obtained molding raw materials are kneaded to form a clay, and then the clay is extruded to produce a honeycomb molded body. In extrusion molding, a mouthpiece having a desired overall shape, cell shape, partition wall thickness, cell density and the like can be used. Although it is necessary to consider expansion and contraction during heating, T 1 , T 2 and T 3 can be basically adjusted by the base structure. Next, it is preferable to dry the obtained honeycomb molded product. Hereinafter, the dried honeycomb molded body may be referred to as a “honeycomb dried body”. When the length in the central axial direction of the honeycomb molded body (or the dried honeycomb body) is not the desired length, both bottom portions of the honeycomb molded body can be cut to obtain the desired length.
次に、電極部を形成するための電極部形成原料を調合する。電極部の主成分を、炭化珪素及び金属珪素とする場合、電極部形成原料は、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末に、所定の添加物を添加し、混練して形成することが好ましい。次に、得られた電極部形成原料を、乾燥させたハニカム成形体(ハニカム乾燥体)の側面に塗布し、電極部原料付きハニカム成形体を得る。電極部形成原料を調合する方法、及び電極部形成原料をハニカム成形体に塗布する方法については、公知のハニカム構造体の製造方法に準じて行うことができるが、電極部をハニカム構造部に比べて低い電気抵抗率にするために、ハニカム構造部よりも金属珪素の含有比率を高めたり、金属珪素粒子の粒径を小さくしたりすることができる。 Next, a raw material for forming the electrode portion for forming the electrode portion is prepared. When the main components of the electrode portion are silicon carbide and metallic silicon, the electrode portion forming raw material is preferably formed by adding a predetermined additive to the silicon carbide powder and the metallic silicon powder and kneading them. Next, the obtained electrode portion forming raw material is applied to the side surface of the dried honeycomb molded body (honeycomb dried body) to obtain a honeycomb molded body with an electrode portion raw material. The method of blending the electrode portion forming raw material and the method of applying the electrode portion forming raw material to the honeycomb molded body can be performed according to a known method for producing a honeycomb structure, but the electrode portion is compared with the honeycomb structure portion. In order to obtain a low electrical resistance, the content ratio of metallic silicon can be increased or the particle size of the metallic silicon particles can be reduced as compared with the honeycomb structure portion.
ハニカム構造体の製造方法の変更例1として、A1工程において、電極部形成原料を塗布する前に、ハニカム成形体を一旦焼成してもよい。すなわち、変更例1では、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を作製し、当該ハニカム焼成体に、電極部形成原料を塗布して、電極部原料付きハニカム成形体の代わりに電極部原料付きハニカム焼成体を得る。 As a change example 1 of the method for manufacturing the honeycomb structure, the honeycomb molded body may be fired once before applying the electrode portion forming raw material in the A1 step. That is, in the first modification, the honeycomb molded body is fired to produce a honeycomb fired body, the electrode portion forming raw material is applied to the honeycomb fired body, and the electrode portion raw material is attached instead of the honeycomb molded body with the electrode portion raw material. Obtain a honeycomb fired body.
A2工程は、電極部原料付きハニカム成形体の側面に、当該側面に開口するスリットを形成する工程である。スリットは、リューター等を使用して形成することが好ましい。スリットは、電極部原料付きハニカム成形体の側面に開口するように形成する。電極部原料付きハニカム成形体に形成するスリットとしては、これまでに説明した本発明のハニカム構造体に形成されるスリットの好ましい態様と同様のスリットが好ましい。例えば、電極部原料付きハニカム成形体に、図1に示されるハニカム構造体100に形成されるスリット6と同様のスリットを形成することが好ましい。 The A2 step is a step of forming a slit opening on the side surface of the honeycomb molded body with the electrode portion raw material. The slit is preferably formed by using a leutor or the like. The slit is formed so as to open on the side surface of the honeycomb molded body with the electrode portion raw material. As the slit formed in the honeycomb molded body with the electrode portion raw material, a slit similar to the preferred embodiment of the slit formed in the honeycomb structure of the present invention described above is preferable. For example, it is preferable to form a slit similar to the slit 6 formed in the honeycomb structure 100 shown in FIG. 1 in the honeycomb molded body with the electrode portion raw material.
A3工程は、電極部原料付きハニカム成形体を焼成して、ハニカム焼成体を得る工程である。焼成を行う前に、電極部原料付きハニカム成形体を乾燥してもよい。また、焼成の前に、充填材用原料中のバインダ等を除去するため、仮焼成を行ってもよい。焼成条件としては、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気において、1400〜1500℃で、1〜20時間加熱することが好ましい。また、焼成後、耐久性向上のために、1200〜1350℃で、1〜10時間、酸化処理を行うことが好ましい。仮焼成及び焼成の方法は特に限定されず、電気炉、ガス炉等を用いて焼成することができる。 The A3 step is a step of firing a honeycomb molded body with an electrode portion raw material to obtain a honeycomb fired body. Before firing, the honeycomb molded body with the electrode portion raw material may be dried. Further, prior to firing, temporary firing may be performed in order to remove binders and the like in the raw material for the filler. As the firing conditions, it is preferable to heat at 1400 to 1500 ° C. for 1 to 20 hours in an inert atmosphere such as nitrogen or argon. Further, after firing, it is preferable to carry out an oxidation treatment at 1200 to 1350 ° C. for 1 to 10 hours in order to improve durability. The method of tentative firing and firing is not particularly limited, and firing can be performed using an electric furnace, a gas furnace, or the like.
A4工程は、ハニカム焼成体に形成されたスリットに、充填材用原料を充填する工程である。A4工程は必須ではないが、充填材をスリットに充填する場合に必要な工程である。A4工程では、まず、充填材用原料を調製する。充填材用原料は、これまでに説明した本発明のハニカム構造体における充填材を作製するための原料である。例えば、充填材用原料は、骨材、ネック材、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を混合して得られた混合物を混練して得ることができる。充填材用原料は、スラリー状のものであることが好ましい。充填材用原料に含まれる骨材及びネック材は、これまでに説明した本発明のハニカム構造体における充填材の好ましい態様と同様のものであることが好ましい。 The A4 step is a step of filling the slit formed in the honeycomb fired body with the raw material for the filler. The A4 step is not essential, but it is a necessary step when filling the slit with the filler. In the A4 step, first, a raw material for a filler is prepared. The raw material for the filler is a raw material for producing the filler in the honeycomb structure of the present invention described above. For example, the raw material for a filler can be obtained by kneading a mixture obtained by mixing an aggregate, a neck material, a binder, a surfactant, a pore-forming material, water and the like. The raw material for the filler is preferably in the form of a slurry. It is preferable that the aggregate and the neck material contained in the raw material for the filler are the same as those in the preferred embodiment of the filler in the honeycomb structure of the present invention described so far.
充填材用原料中の骨材の含有比率、及び充填材用原料中のネック材の含有比率は、本発明のハニカム構造体における充填材の好ましい態様と同様のものであることが好ましい。骨材の含有比率及びネック材の含有比率は、充填材用原料を調製する段階で、適宜、好ましい数値範囲となるように調節することができる。骨材の平均粒子径についても、本発明のハニカム構造体における充填材の好ましい態様と同様のものであることが好ましく、充填材用原料を調製する際、好ましい平均粒子径の骨材を選択して使用することができる。 The content ratio of the aggregate in the raw material for the filler and the content ratio of the neck material in the raw material for the filler are preferably the same as those in the preferred embodiment of the filler in the honeycomb structure of the present invention. The content ratio of the aggregate and the content ratio of the neck material can be appropriately adjusted to be in a preferable numerical range at the stage of preparing the raw material for the filler. The average particle size of the aggregate is also preferably the same as that of the preferred embodiment of the filler in the honeycomb structure of the present invention, and when preparing the raw material for the filler, an aggregate having a preferable average particle size is selected. Can be used.
充填材用原料に用いるバインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、グリセリン等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、骨材及びネック材の合計質量を100質量部としたときに、0〜25質量部であることが好ましい。 Examples of the binder used as a raw material for a filler include methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxypropoxyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, glycerin and the like. Among these, it is preferable to use methyl cellulose and hydroxypropoxyl cellulose in combination. The binder content is preferably 0 to 25 parts by mass when the total mass of the aggregate and the neck material is 100 parts by mass.
水の含有量は、骨材及びネック材の合計質量を100質量部としたときに、15〜75質量部であることが好ましい。 The water content is preferably 15 to 75 parts by mass when the total mass of the aggregate and the neck material is 100 parts by mass.
充填材用原料に用いる界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、骨材及びネック材の合計質量を100質量部としたときに、0〜15質量部であることが好ましい。 As the surfactant used as the raw material for the filler, ethylene glycol, dextrin, fatty acid soap, polyalcohol and the like can be used. These may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type. The content of the surfactant is preferably 0 to 15 parts by mass when the total mass of the aggregate and the neck material is 100 parts by mass.
充填材用原料に用いる造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、骨材及びネック材の合計質量を100質量部としたときに、0〜85質量部であることが好ましい。造孔材の平均粒子径は、3〜150μmであることが好ましい。3μmより小さいと、気孔を十分形成できないことがある。150μmより大きいと、大気孔ができやすくなり、強度低下を起こすことがある。造孔材の平均粒子径はレーザー回折法で粒度の頻度分布を測定したときの、体積基準による算術平均径を指す。 The pore-forming material used as a raw material for a filler is not particularly limited as long as it becomes pores after firing, and examples thereof include graphite, starch, foamed resin, water-absorbent resin, and silica gel. The content of the pore-forming material is preferably 0 to 85 parts by mass when the total mass of the aggregate and the neck material is 100 parts by mass. The average particle size of the pore-forming material is preferably 3 to 150 μm. If it is smaller than 3 μm, pores may not be sufficiently formed. If it is larger than 150 μm, air pores are likely to be formed, which may cause a decrease in strength. The average particle size of the pore-forming material refers to the arithmetic mean diameter based on the volume when the frequency distribution of particle size is measured by the laser diffraction method.
電極部原料付きハニカム成形体に形成したスリットに、充填材用原料を充填する方法については特に制限はないが、シリンジ等を用いて、充填材用原料をスリットに充填する方法を挙げることができる。このような方法によれば、スリット内に充填材用原料を均等に充填することができる。勿論、充填材用原料を、箆(へら)等を用いてスリット内に充填してもよい。 The method of filling the slit formed in the honeycomb molded body with the electrode portion raw material with the raw material for the filler is not particularly limited, and examples thereof include a method of filling the slit with the raw material for the filler using a syringe or the like. .. According to such a method, the raw material for the filler can be uniformly filled in the slit. Of course, the raw material for the filler may be filled in the slit using a spatula or the like.
充填材用原料充填済みハニカム構造体に対して、熱処理を行うことで、充填材を均一化することができる。熱処理条件は例えば、大気雰囲気にて、50〜100℃の温度で2〜12時間とすることができる。 By heat-treating the honeycomb structure filled with the raw material for the filler, the filler can be made uniform. The heat treatment conditions can be, for example, 2 to 12 hours at a temperature of 50 to 100 ° C. in an air atmosphere.
以下、本発明及びその利点をより良く理解するための実施例を例示するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, examples for better understanding the present invention and its advantages will be illustrated, but the present invention is not limited to the examples.
<実施例1>
(1)ハニカム構造体の作製
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調製した。そして、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た。そして、成形原料を真空土練機により混練し、円柱状の坏土を作製した。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質量部とした。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質量部とした。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質量部とした。炭化珪素粉末の平均粒子径は20μmであり、金属珪素粉末の平均粒子径は6μmであった。また、造孔材の平均粒子径は20μmであった。炭化珪素、金属珪素及び造孔材の平均粒子径は、レーザー回折法で粒度の頻度分布を測定したときの、体積基準による算術平均径を指す。
<Example 1>
(1) Preparation of Honeycomb Structure A ceramic raw material was prepared by mixing silicon carbide (SiC) powder and metallic silicon (Si) powder at a mass ratio of 80:20. Then, hydroxypropyl methylcellulose as a binder and a water-absorbent resin as a pore-forming material were added to the ceramic raw material, and water was added to prepare a molding raw material. Then, the molding raw material was kneaded with a vacuum clay kneader to prepare a columnar clay. The binder content was 7 parts by mass when the total of the silicon carbide (SiC) powder and the metallic silicon (Si) powder was 100 parts by mass. The content of the pore-forming material was 3 parts by mass when the total of the silicon carbide (SiC) powder and the metallic silicon (Si) powder was 100 parts by mass. The water content was 42 parts by mass when the total of the silicon carbide (SiC) powder and the metallic silicon (Si) powder was 100 parts by mass. The average particle size of the silicon carbide powder was 20 μm, and the average particle size of the metallic silicon powder was 6 μm. The average particle size of the pore-forming material was 20 μm. The average particle size of silicon carbide, metallic silicon, and pore-forming material refers to the arithmetic mean diameter based on the volume when the frequency distribution of particle size is measured by the laser diffraction method.
得られた円柱状の坏土を押出成形機を用いて成形し、各セルの断面形状が正六角形の柱状のハニカム成形体を得た。押出成形においては、ハニカム構造体のT1、T2、及びT3、更には中央部の開口率/外周部の開口率=開口率比が表1に示す値となる構造の口金を使用した。 The obtained columnar clay was molded using an extrusion molding machine to obtain a columnar honeycomb molded body having a regular hexagonal cross-sectional shape of each cell. In extrusion molding, T 1 , T 2 , and T 3 of the honeycomb structure, and a base having a structure in which the aperture ratio in the central portion / the aperture ratio in the outer peripheral portion = the aperture ratio ratio are as shown in Table 1 were used. ..
得られたハニカム成形体を高周波誘電加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて120℃で2時間乾燥し、両底面を所定量切断して、ハニカム乾燥体を作製した。 The obtained honeycomb molded body was dried by high-frequency dielectric heating and then dried at 120 ° C. for 2 hours using a hot air dryer, and both bottom surfaces were cut by a predetermined amount to prepare a dried honeycomb body.
次に、炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末とを60:40の質量割合で混合し、これに、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、保湿剤としてグリセリン、分散剤として界面活性剤を添加すると共に、水を添加して、混合した。混合物を縦型の撹拌機で混練して電極部形成原料とした。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0.5質量部であり、グリセリン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10質量部であり、界面活性剤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0.3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。炭化珪素粉末の平均粒子径は10μmであり、金属珪素粉末の平均粒子径は6μmであった。炭化珪素及び金属珪素の平均粒子径は、レーザー回折法で粒度の頻度分布を測定したときの、体積基準による算術平均径を指す。 Next, silicon carbide (SiC) powder and metallic silicon (Si) powder were mixed at a mass ratio of 60:40, to which hydroxypropylmethyl cellulose was added as a binder, glycerin as a moisturizer, and a surfactant as a dispersant. At the same time, water was added and mixed. The mixture was kneaded with a vertical stirrer to prepare an electrode portion forming raw material. The binder content is 0.5 parts by mass when the total of silicon carbide (SiC) powder and metallic silicon (Si) powder is 100 parts by mass, and the glycerin content is silicon carbide (SiC) powder and metallic silicon. When the total of the (Si) powder is 100 parts by mass, it is 10 parts by mass, and the content of the surfactant is when the total of the silicon carbide (SiC) powder and the metallic silicon (Si) powder is 100 parts by mass. It was 0.3 parts by mass, and the water content was 42 parts by mass when the total of the silicon carbide (SiC) powder and the metallic silicon (Si) powder was 100 parts by mass. The average particle size of the silicon carbide powder was 10 μm, and the average particle size of the metallic silicon powder was 6 μm. The average particle size of silicon carbide and metallic silicon refers to the arithmetic mean diameter based on the volume when the frequency distribution of particle size is measured by the laser diffraction method.
次に、電極部形成原料を、ハニカム乾燥体の側面(外周側壁の外面)に、厚みが0.15mm、「セルの流路方向に直交する断面において中心角の0.5倍が50°」になるようにして、柱状ハニカム乾燥体の両底面間の全長に亘って帯状に2箇所塗布した。2箇所の電極部形成原料塗布部は、ハニカム乾燥体の中心軸を挟んで互いに反対側の位置関係となるように配置した。 Next, the electrode portion forming raw material was placed on the side surface (outer surface of the outer peripheral side wall) of the dried honeycomb body with a thickness of 0.15 mm and "0.5 times the central angle is 50 ° in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell". The columnar honeycomb dried body was coated at two locations in a strip shape over the entire length between both bottom surfaces. The two electrode portion-forming raw material coating portions were arranged so as to be on opposite sides of the central axis of the honeycomb dried body.
次に、ハニカム乾燥体に塗布した電極部形成原料を乾燥させて、未焼成電極部付きハニカム乾燥体を得た。乾燥温度は、70℃とした。 Next, the electrode portion-forming raw material applied to the dried honeycomb body was dried to obtain a dried honeycomb body with an unfired electrode portion. The drying temperature was 70 ° C.
次に、未焼成電極部付きハニカム乾燥体に対して、図8に示されるように、電極部21が配設されていない対向する2箇所の外周側壁の外面上にセルの流路方向に一方の底面から他方の底面まで延びた開口を有し、ハニカム乾燥体の中心軸に向かう方向の深さを有するスリットをそれぞれ3本ずつ、合計6本形成した。スリットは、リューターを用いて形成した。次に、スリットを形成した未焼成電極部付きハニカム乾燥体を、脱脂(仮焼成)し、焼成し、更に酸化処理してハニカム構造体を得た。脱脂の条件は、酸化雰囲気下、550℃、3時間とした。焼成の条件は、アルゴン雰囲気下、1450℃、2時間とした。酸化処理の条件は、酸化雰囲気下、1300℃、1時間とした。 Next, with respect to the dried honeycomb body with the unfired electrode portion, as shown in FIG. 8, one of the outer surfaces of the two opposite outer peripheral side walls where the electrode portion 21 is not arranged is in the flow path direction of the cell. A total of 6 slits were formed, each having an opening extending from the bottom surface of the honeycomb to the other bottom surface and having a depth in the direction toward the central axis of the dried honeycomb. The slit was formed using a lutor. Next, the dried honeycomb body with the unfired electrode portion on which the slit was formed was degreased (temporarily fired), fired, and further oxidized to obtain a honeycomb structure. The degreasing conditions were 550 ° C. for 3 hours under an oxidizing atmosphere. The firing conditions were 1450 ° C. for 2 hours under an argon atmosphere. The conditions for the oxidation treatment were 1300 ° C. and 1 hour under an oxidizing atmosphere.
(2)得られたハニカム構造体の仕様
得られたハニカム構造体は、底面が直径93mmの円形であり、セルの流路方向における長さが75mmである略円筒形状を有していた。
セルの流路方向に直交する断面における、セルの形状は、正六角形であった。
セルピッチは、1.11mmであった。セルピッチは、隣接する平行な隔壁(正六角形の向かい合う2つの辺、を構成する隔壁)の、厚み(隔壁厚み)方向における中央部分間の距離である。尚、隔壁の厚み方向における中央部分は、隔壁の厚み方向における中央の位置である。
外周側壁の平均厚みT1は0.35mmであった。
各スリットの内面に隣接する複数のセルをそれぞれ1番目のセルとして、スリットの内面から近い順に1番目から3番目までのセルを区画形成する隔壁部分の厚みT2はいずれの隔壁においても0.15mmであった。
セルの流路方向に直交する断面において、各スリットの内面に隣接する複数のセルをそれぞれ1番目のセルとして、何れのスリットの内面から数えても10番目より遠くにあるセルを区画形成する隔壁部分の厚みT3はいずれの隔壁においても0.20mmであった。
各スリットの深さは、3mmであった。スリットの開口幅は、1mmであった。隣接する3本のスリット間の角度は30°であった。電極部21と「最短距離スリット」との距離Dは1mmであった。
ハニカム構造体の中央部の開口率は71.8%であり、外周部の開口率は75.8%であった。よって、外周部の開口率に対する中央部の開口率の比の値(中央部の開口率/外周部の開口率=開口率比)は0.95であった。「開口率」は、セルの流路方向に直交する断面において、セルの面積を、隔壁とセルの面積の合計で除して得られた値(セル面積合計/(セル面積合計+隔壁面積合計))を、百分率で表した値を示す。
ハニカム構造体の、2つの電極部の、セルの流路方向に直交する断面における中心角の0.5倍は、50°であった。また、2つの電極部の厚みは、いずれも0.15mmであった。電極部の電気抵抗率は、1.3Ωcmであった。
セルの流路方向に直交する断面において、スリットと、「一対の電極部のそれぞれの中央部同士を結んだ直線」(中心線)とは、交差していなかった。
得られたハニカム構造体の隔壁の平均細孔径(気孔径)は8.6μmであり、気孔率は45%であった。平均細孔径および気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
ハニカム構造体のアイソスタティック強度は2.5MPaであった。アイソスタティック強度は水中で静水圧をかけて測定した破壊強度である。
(2) Specifications of the obtained honeycomb structure The obtained honeycomb structure had a circular shape with a bottom surface of 93 mm in diameter and a substantially cylindrical shape having a length of 75 mm in the flow path direction of the cell.
The shape of the cell in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell was a regular hexagon.
The cell pitch was 1.11 mm. The cell pitch is the distance between the central portions of adjacent parallel bulkheads (bulkheads constituting the two opposite sides of a regular hexagon) in the thickness (bulkhead thickness) direction. The central portion in the thickness direction of the partition wall is the central position in the thickness direction of the partition wall.
The average thickness T 1 of the outer peripheral side wall was 0.35 mm.
A plurality of cells adjacent to the inner surface of each slit are set as the first cell, and the thickness T 2 of the partition wall portion forming the cells from the first to the third cells in the order closer to the inner surface of the slit is 0. It was 15 mm.
In a cross section orthogonal to the flow path direction of the cells, a plurality of cells adjacent to the inner surface of each slit are set as the first cell, and a partition wall forming a cell farther than the tenth from the inner surface of any slit. The thickness T 3 of the portion was 0.20 mm in all the partition walls.
The depth of each slit was 3 mm. The opening width of the slit was 1 mm. The angle between the three adjacent slits was 30 °. The distance D between the electrode portion 21 and the "shortest distance slit" was 1 mm.
The opening ratio of the central portion of the honeycomb structure was 71.8%, and the opening ratio of the outer peripheral portion was 75.8%. Therefore, the value of the ratio of the opening ratio of the central portion to the opening ratio of the outer peripheral portion (opening ratio of the central portion / opening ratio of the outer peripheral portion = opening ratio ratio) was 0.95. The "aperture ratio" is a value obtained by dividing the cell area by the total area of the partition wall and the cell in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell (total cell area / (total cell area + total partition wall area). )) Indicates a value expressed as a percentage.
0.5 times the central angle of the two electrode portions of the honeycomb structure in the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell was 50 °. The thickness of the two electrode portions was 0.15 mm. The electrical resistivity of the electrode portion was 1.3 Ωcm.
In the cross section orthogonal to the flow path direction of the cell, the slit and the "straight line connecting the central portions of the pair of electrode portions" (center line) did not intersect.
The average pore diameter (pore diameter) of the partition wall of the obtained honeycomb structure was 8.6 μm, and the porosity was 45%. The average pore size and porosity are values measured by a mercury porosimeter.
The isostatic strength of the honeycomb structure was 2.5 MPa. Isostatic strength is the fracture strength measured by applying hydrostatic pressure in water.
(3)得られたハニカム構造体の耐熱衝撃性
得られたハニカム構造体について、以下に示す方法で耐熱衝撃性を評価した。「ハニカム構造体を収納する金属ケースと、当該金属ケース内に加熱ガスを供給することができるプロパンガスバーナーと、を備えたプロパンガスバーナー試験機」を用いてハニカム構造体の加熱冷却試験を実施した。上記加熱ガスは、ガスバーナー(プロパンガスバーナー)でプロパンガスを燃焼させることにより発生する燃焼ガスとした。そして、上記加熱冷却試験によって、ハニカム構造体にクラックが発生するか否かを確認することにより、耐熱衝撃性を評価した。具体的には、まず、プロパンガスバーナー試験機の金属ケースに、得られたハニカム構造体を収納(キャニング)した。そして、金属ケース内に、プロパンガスバーナーにより加熱されたガス(燃焼ガス)を供給し、ハニカム構造体内を通過するようにした。金属ケースに流入する加熱ガスの温度条件(入口ガス温度条件)を以下のようにした。まず、5分で950℃まで昇温し、950℃で10分間保持し、その後、5分で100℃まで冷却し、100℃で10分間保持した。このような昇温、保持、冷却、保持の一連のサイクルを500回繰り返した。その後、ハニカム構造体の両底面及び側面にクラックが発生していないかどうかを確認した。クラックが確認されなかった場合、耐熱衝撃性試験合格(A評価)とし、クラックが確認された場合、耐熱衝撃性試験不合格とする。耐熱衝撃性試験に合格したハニカム構造体については更に上記の冷熱操作を繰り返した。最初のサイクルから1000回以上操作を繰り返してもクラックが確認されなかった場合をAA評価とし、最初のサイクルから2000回以上操作を繰り返してもクラックが確認されなかった場合をAAA評価とし、最初のサイクルから3000回以上操作を繰り返してもクラックが確認されなかった場合をAAAA評価とした。結果を表1に示す。
(3) Heat and Impact Resistance of the Obtained Honeycomb Structure The heat and shock resistance of the obtained honeycomb structure was evaluated by the following method. A heating and cooling test of the honeycomb structure was carried out using a "propane gas burner testing machine equipped with a metal case for storing the honeycomb structure and a propane gas burner capable of supplying heating gas into the metal case". did. The heating gas was a combustion gas generated by burning propane gas with a gas burner (propane gas burner). Then, the thermal shock resistance was evaluated by confirming whether or not cracks were generated in the honeycomb structure by the above heating and cooling test. Specifically, first, the obtained honeycomb structure was stored (canned) in the metal case of the propane gas burner testing machine. Then, the gas (combustion gas) heated by the propane gas burner was supplied into the metal case so as to pass through the honeycomb structure. The temperature conditions (inlet gas temperature conditions) of the heating gas flowing into the metal case were as follows. First, the temperature was raised to 950 ° C. in 5 minutes and held at 950 ° C. for 10 minutes, then cooled to 100 ° C. in 5 minutes and held at 100 ° C. for 10 minutes. A series of such a series of heating, holding, cooling, and holding was repeated 500 times. After that, it was confirmed whether or not cracks were generated on both bottom surfaces and side surfaces of the honeycomb structure. If no cracks are confirmed, the heat and shock resistance test is passed (A evaluation), and if cracks are confirmed, the heat and shock resistance test is rejected. For the honeycomb structure that passed the thermal shock resistance test, the above cooling operation was further repeated. The case where no crack is confirmed even after repeating the operation 1000 times or more from the first cycle is evaluated as AAA, and the case where no crack is confirmed even after repeating the operation 2000 times or more from the first cycle is evaluated as AAA. The case where no crack was confirmed even after repeating the operation 3000 times or more from the cycle was defined as AAAA evaluation. The results are shown in Table 1.
<実施例2〜9(但し、実施例3〜5、7及び8は参考例)、比較例1〜5>
押出成形時の口金構造を変更することで、T1、T2、及びT3、更には開口率比を試験番号に応じて表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてハニカム構造体を作製した。作製した各ハニカム構造体に対して、実施例1の場合と同様にして、耐熱衝撃性試験を行った。結果を表1に示す。
<Examples 2 to 9 (however, Examples 3 to 5, 7 and 8 are reference examples) , Comparative Examples 1 to 5>
By changing the base structure at the time of extrusion molding, T 1 , T 2 , and T 3 , and the aperture ratio ratio are changed according to the test numbers as shown in Table 1, but the same as in Example 1. A honeycomb structure was produced. The heat-resistant impact resistance test was performed on each of the produced honeycomb structures in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
<実施例10>
充填材用原料を調製した。まず、シリカからなるネック材と、炭化珪素からなる骨材、コージェライトからなる骨材を混合した。以下、炭化珪素からなる骨材を、「SiC骨材」ということがある。コージェライトからなる骨材を、「Cd骨材」ということがある。ネック材とSiC骨材とCd骨材とは、質量比が12:6:82(ネック材:SiC骨材:Cd骨材)となるように混合した。これに、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、保湿剤としてグリセリン、分散剤として界面活性剤、造孔材を添加すると共に、水を添加して、混合した。混合物を縦型の撹拌機で混練して充填材用原料とした。バインダの含有量は、ネック材とSiC骨材とCd骨材の合計を100質量部としたときに、1.0質量部とした。グリセリンの含有量は、ネック材とSiC骨材とCd骨材の合計を100質量部としたときに、4.0質量部とした。界面活性剤の含有量は、ネック材とSiC骨材とCd骨材の合計を100質量部としたときに、0.3質量部とした。造孔材の含有量は、ネック材とSiC骨材とCd骨材の合計を100質量部としたときに、6.7質量部とした。水の含有量は、ネック材とSiC骨材とCd骨材の合計を100質量部としたときに、34.5質量部とした。充填材用原料に用いたSiC骨材の平均粒子径は、3μmであった。充填材用原料に用いたCd骨材の平均粒子径は、8μmであった。SiC骨材及びCd骨材の平均粒子径は、レーザー回折法で粒度の頻度分布を測定したときの、体積基準による算術平均径を指す。
<Example 10>
Raw materials for fillers were prepared. First, a neck material made of silica, an aggregate made of silicon carbide, and an aggregate made of cordierite were mixed. Hereinafter, the aggregate made of silicon carbide may be referred to as "SiC aggregate". An aggregate made of cordierite is sometimes called "Cd aggregate". The neck material, SiC aggregate, and Cd aggregate were mixed so as to have a mass ratio of 12: 6: 82 (neck material: SiC aggregate: Cd aggregate). Hydroxypropyl methylcellulose as a binder, glycerin as a moisturizer, a surfactant as a dispersant, and a pore-forming material were added thereto, and water was added and mixed. The mixture was kneaded with a vertical stirrer to prepare a raw material for a filler. The binder content was 1.0 part by mass when the total of the neck material, SiC aggregate and Cd aggregate was 100 parts by mass. The content of glycerin was 4.0 parts by mass when the total of the neck material, SiC aggregate and Cd aggregate was 100 parts by mass. The content of the surfactant was 0.3 parts by mass when the total of the neck material, the SiC aggregate and the Cd aggregate was 100 parts by mass. The content of the pore-forming material was 6.7 parts by mass when the total of the neck material, the SiC aggregate and the Cd aggregate was 100 parts by mass. The water content was 34.5 parts by mass when the total of the neck material, SiC aggregate and Cd aggregate was 100 parts by mass. The average particle size of the SiC aggregate used as the raw material for the filler was 3 μm. The average particle size of the Cd aggregate used as the raw material for the filler was 8 μm. The average particle size of SiC aggregate and Cd aggregate refers to the arithmetic mean diameter based on the volume when the frequency distribution of particle size is measured by the laser diffraction method.
次に、得られた充填材用原料を、実施例1と同様の手順で作製したハニカム構造体のスリット内に充填して、充填材用原料充填済みハニカム構造体を得た。充填材用原料を充填する際には、充填材用原料をシリンジ内に導入し、このシリンジを用いて、スリット内に充填(注入)した。充填材用原料は、6本のスリットの全てに充填した。充填材用原料の充填量は、スリット容積と同等とした。 Next, the obtained raw material for the filler was filled into the slit of the honeycomb structure produced in the same procedure as in Example 1 to obtain a honeycomb structure filled with the raw material for the filler. When filling the raw material for the filler, the raw material for the filler was introduced into a syringe, and the filler was filled (injected) into the slit using this syringe. The raw material for the filler was filled in all six slits. The filling amount of the raw material for the filler was set to be equivalent to the slit volume.
次に、得られた充填材用原料充填済みハニカム構造体を、1225℃の温度で熱処理した。熱処理は、大気雰囲気にて行った。熱処理の時間は、1時間とした。このようにして、実施例10のハニカム構造体を作製した。作製したハニカム構造体に対して実施例1の場合と同様にして、耐熱衝撃性試験を行った。結果を表1に示す。 Next, the obtained honeycomb structure filled with the raw material for the filler was heat-treated at a temperature of 1225 ° C. The heat treatment was performed in an atmospheric atmosphere. The heat treatment time was 1 hour. In this way, the honeycomb structure of Example 10 was produced. A thermal shock resistance test was performed on the produced honeycomb structure in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
<考察>
実施例1〜9においてはT1とT2の比が適切であったことから、比較例1〜5に比べて耐熱衝撃性が向上したことが分かる。更に、T1とT2の比が好適化された実施例1、9及び10においては、更に耐熱衝撃性が向上した。実施例1と実施例9を比較すると、実施例9のほうが、開口率比が好適化されていたことで、耐熱衝撃性が優れていた。実施例1と実施例10を比較すると、実施例10ではスリットに充填材を充填したことで、耐熱衝撃性が向上した。なお、比較例において、底面に発生したクラックはすべてスリット最深部近傍を起点としたものであった。
<Discussion>
Since the ratio of T 1 to T 2 was appropriate in Examples 1 to 9, it can be seen that the thermal shock resistance was improved as compared with Comparative Examples 1 to 5. Further, in Examples 1, 9 and 10 in which the ratio of T 1 to T 2 was optimized, the thermal shock resistance was further improved. Comparing Example 1 and Example 9, Example 9 was superior in thermal shock resistance because the aperture ratio ratio was optimized. Comparing Example 1 and Example 10, in Example 10, the heat-resistant impact resistance was improved by filling the slit with the filler. In the comparative example, all the cracks generated on the bottom surface started from the vicinity of the deepest part of the slit.
1:隔壁、2:セル、3:外周側壁、4:ハニカム構造部、5:外周側壁の外面、6:スリット、6a:最短距離スリット、7:充填材、8:スリット、11:第一底面(底面)、12:第二底面(底面)、21:電極部、100,120,130,140,150,160,170,190,200:ハニカム構造体、O:中心、C:(電極部の)周方向中央部、L:中心線、L1,L2:線分、α:中心角、β:角度、θ:中心角の0.5倍の角度、A,B:領域、D:距離、P:交点、SA:スリット角度、HL:半直線 1: Partition, 2: Cell, 3: Outer side wall, 4: Honeycomb structure, 5: Outer surface of outer side wall, 6: Slit, 6a: Shortest distance slit, 7: Filler, 8: Slit, 11: First bottom surface (Bottom surface), 12: Second bottom surface (bottom surface), 21: Electrode part, 100, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 190, 200: Honeycomb structure, O: Center, C: (Electronic part ) Circumferential central part, L: center line, L1, L2: line segment, α: central angle, β: angle, θ: angle 0.5 times the central angle, A, B: region, D: distance, P : Intersection, SA: Slit angle, HL: Half straight line
Claims (10)
ハニカム構造部の中心軸を挟んで、外周側壁の外面上にセルの流路方向に帯状に延設された一対の電極部、及び、
外周側壁の外面上にセルの流路方向に延びた開口を有する一本以上のスリット、
を備えた導電性ハニカム構造体であって、
セルの流路方向に直交する断面において、外周側壁の平均厚みをT1とし、各スリットの内面に隣接する複数のセルをそれぞれ1番目のセルとして、各スリットの内面から近い順に1番目から3番目までのセルを区画形成する隔壁部分の厚みをT2とすると、1.8≦T1/T2≦3.0の関係式が常に成立する導電性ハニカム構造体。 A columnar honeycomb structure having an outer peripheral side wall and a partition wall arranged inside the outer peripheral side wall and partitioning a plurality of cells forming a flow path from one bottom surface to the other bottom surface.
A pair of electrode portions extending in a band shape in the cell flow path direction on the outer surface of the outer peripheral side wall with the central axis of the honeycomb structure portion in between, and
One or more slits with openings extending in the cell flow direction on the outer surface of the outer sidewall,
It is a conductive honeycomb structure equipped with
In the cross section orthogonal to the flow path direction of the cells, the average thickness of the outer peripheral side wall is T 1, and the plurality of cells adjacent to the inner surface of each slit are each the first cell, and the first to third cells are in the order of proximity to the inner surface of each slit. A conductive honeycomb structure in which the relational expression of 1.8 ≤ T 1 / T 2 ≤ 3.0 always holds, where T 2 is the thickness of the partition wall that partitions the cells up to the third.
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