JPH07286797A - ハニカム構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハニカム構造体の十分な流路面積を確保しな
がら、熱応力による破損を防いで寿命延長を図る。 【構成】 高温流体流路を形成する筒状部材の内側に配
されるハニカム構造体１０を、径方向について、中央部
セグメント１１と外殻部セグメント１２とに分割する。
外殻部流路面積、すなわち外殻部セグメント１２の流路
面積の総和を、ハニカム構造体１０全体の流路面積、す
なわち全セグメント１１，１２の流路面積の総和の５０
％以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＯｘ低減用燃焼触
媒、熱エネルギの蓄熱体または輻射体、熱風の整流
手段、等に用いられるハニカム構造体に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、上記のような目的で使用される
ハニカム構造体は、コージェライト、アルミナ、ＳｉＣ
といったセラミックス等によりハニカム状に形成されて
おり、高温流体の流路を形成する筒状部材の内側に、こ
の高温流体の流路とハニカム構造体自身の多数の貫通穴
とが略平行となる向きに配され、上記貫通穴に上記高温
流体を流すようにして使用される。例えば、特開平５−
２３１６０８号公報には、パラジウム、白金等の貴金属
をアルミナ等のコーティング材を介してコーディエライ
トハニカム基体に担持させることにより板状の燃焼触媒
体が構成され、この燃焼触媒体が筒状部材の内側に配置
されたＮＯｘ低減用の触媒燃焼装置が開示されている。

【０００３】ところで、このような燃焼装置におけるガ
ス処理量を増大させたり、上記筒状部材内での通風抵抗
を下げたりするには、上記ハニカム構造体の流路面積を
大きく設定することが有効であるが、ハニカムの寸法精
度及び強度を良好に維持しながらハニカム構造体全体を
一体成形できる大きさには自ずから限界がある。また、
上記筒状部材内でのガス流動を均一にすることは難しい
ため、ハニカム構造体平面上での位置的な温度変化は避
けがたく、熱衝撃によりハニカム構造体が破損しやすい
不都合がある。特に、セラミックス製ハニカム構造体は
脆性が高いため、比較的小さい応力でも割れ等が発生す
るおそれがある。

【０００４】このような不都合を解消する手段として、
ハニカム構造体の材料自身のヤング率を大きくしたり、
小型の筒状部材をマルチ型に並列に接続したりすること
が考えられるが、前者の場合、材料改質には自ずから限
界があり、また、このような改質の結果、本来必要とさ
れる特性を損ない易い欠点がある。一方、後者の場合に
は、装置全体が大型化し、また複雑となる欠点がある。

【０００５】そこで従来は、上記ハニカム構造体を上記
流路方向と直交する方向に複数の小さなセグメント（互
いに流路面積のほぼ等しいセグメント）に分割し、これ
らのセグメントを組み上げることにより全体として大面
積のハニカム構造体を得るようにする技術が提案されて
いる。例えば上記公報には、ハニカム構造体を中央の円
形状セグメントと、この円形状セグメントを取り巻く複
数（例えば８個）の外側セグメントとに分割し、上記円
形状セグメントの半径がハニカム構造体全体の半径の約
半分に設定されたものが示されている。このような構造
によれば、全体が一体成形された大きなハニカム構造体
に比べ、膨張率は等しくても各セグメントの絶対膨張量
は少なくなり、その分、熱応力に起因する破壊は生じに
くくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に示されるよ
うなハニカム構造体においても、これを長期間使用する
と、特に外周部（具体的には外周面から内側に5mm〜20m
mの幅の領域、大きくても50mm以下の領域）で亀裂が生
じやすいことが判明されており、このようなハニカム構
造体の長期的な使用に対する耐久性が大きな課題とされ
ている。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑み、十分な
流路面積を確保しながら、その寿命を効果的に延長する
ことができるハニカム構造体を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記のよ
うなハニカム構造体について検討を行った結果、このハ
ニカム構造体の外周面は筒状部材と接触していて放熱し
易いため、ハニカム構造体に高温流体が送風されている
状態ではこのハニカム構造体の中央部に比べて外周面の
温度が低く、逆にハニカム構造体に冷却用流体が送風さ
れている状態では上記中央部に比べて外周面の温度が高
くなり、いずれの場合もハニカム構造体外周面の直ぐ内
側の領域で著しい温度勾配が発生し、この温度勾配の大
きな領域で熱衝撃による破壊が生じることを突き止め
た。

【０００９】本発明は、このような検討の結果なされた
ものであり、互いに平行な多数の貫通穴を有し、高温流
体の流路を形成する筒状部材の内側にその流路方向と上
記貫通穴とが略平行となる向きに配されるハニカム構造
体において、このハニカム構造体を上記筒状部材の径方
向について中央部とこの中央部の周囲を取り巻く外殻部
とに分割し、上記外殻部を周方向に分割するとともに、
この外殻部の流路面積がハニカム構造体全体の流路面積
の５０％以下（請求項２では３０％以下）となるように
上記中央部及び外殻部の形状を設定したものである(請
求項１)。

【００１０】このハニカム構造体は、上記中央部を上記
外殻部の分割数以下の数だけ周方向に分割するととも
に、この中央部の分割面の周方向位置を上記外殻部の分
割面の周方向位置に合致させたり（請求項３）、上記中
央部を上記外殻部の分割数以下の数の頂点をもつ多角形
状とし、この中央部の頂点の周方向位置と上記外殻部の
分割面の周方向位置とを合致させたりする（請求項４）
ことにより、さらに好ましいものとなる。

【００１１】また、このハニカム構造体を径方向内側か
ら順に上記中央部、中間部、及び上記外殻部に分割する
ことにより、後述のようなより優れた効果が得られる
（請求項５）。

【００１２】この場合も、請求項６記載のように、上記
中間部を上記外殻部の分割数以下の数だけ周方向に分割
し、上記中央部を上記中間部の分割数以下の数だけ周方
向に分割するとともに、上記中間部の分割面の周方向位
置を上記外殻部の分割面の周方向位置に合致させ、上記
中央部の分割面の周方向位置を上記中間部の分割面の周
方向位置に合致させたり、請求項７記載のように、上記
中央部を上記中間部の分割数以下の頂点をもつ多角形状
とし、この中央部の頂点の周方向位置と上記中間部の分
割面の周方向位置及び外殻部の分割面の周方向位置とを
合致させたりすることにより、さらに好ましいものが得
られる。

【００１３】

【作用】請求項１記載のハニカム構造体は、上記筒状部
材の径方向に中央部とこの中央部の周囲を取り巻く外殻
部とに分割されるとともに、上記外殻部が周方向に分割
されているため、上記中央部が径方向外側に膨張して
も、外殻部に大きな周方向引張応力が発生することはな
い。しかも、この外殻部の流路面積がハニカム構造体全
体の流路面積の５０％以下とされているため、その分、
中央部と外殻部との分割面は従来よりもハニカム構造体
外周面に近づく。すなわち、このハニカム構造体では、
最も温度勾配の大きい部分もしくはその近傍でハニカム
構造体が径方向に分割されることになる。ここで、ハニ
カム構造体に発生する熱応力は、温度変化による変形の
拘束によって発生するひずみに起因して発生するもので
あるため、上記のように温度勾配の大きな部分もしくは
これに近い位置でハニカム構造体が中央部と外殻部とに
分割されることにより、上記ひずみが解放され、もしく
はその拘束が低減することになり、その分熱応力も大幅
に低減する。

【００１４】特に、請求項２記載のハニカム構造体で
は、上記外殻部の流路面積がハニカム構造体全体の流路
面積の３０％以下であるため、中央部と外殻部との分割
面は外周面にさらに近づくことになり、これによって熱
応力はさらに低減する。

【００１５】請求項３記載のハニカム構造体では、上記
中央部が周方向に分割されているため、ハニカム構造体
を一体成形できる大きさに限りがあっても、上記分割に
よってより大きな中央部を形成することが可能である。
しかも、この中央部の分割数が上記外殻部の分割数以下
の数に設定され、この中央部の分割面の周方向位置が上
記外殻部の分割面の周方向位置に合致しているので、中
央部の各セグメント（分割片）の寸法誤差等に起因して
熱膨張の際にこのセグメントの上記分割面に接する頂点
が径方向外側に突き出ても、この突き出る部分で外殻部
が周方向に分割されているために外殻部の各セグメント
は周方向に逃げることができる。このため、外殻部に上
記中央部のセグメントの頂点部分が食い込んで大きな応
力が発生するといったおそれがない。

【００１６】また、請求項４記載のハニカム構造体で
は、上記中央部が多角形状であるため、この中央部と外
殻部との分割面は平面であり、その分これら中央部と外
殻部との面合わせが容易になる。しかも、この中央部の
頂点の周方向位置と上記外殻部の分割面の周方向位置と
が合致しているので、中央部の熱膨張の際にその頂点部
分が径方向外側に突き出ても、この突き出る部分で外殻
部が周方向に分割されているために外殻部の各セグメン
トは周方向に逃げることができる。このため、外殻部に
上記中央部のセグメントの頂点部分が食い込んで大きな
応力が発生するおそれがない。

【００１７】請求項５記載のハニカム構造体は、径方向
内側から順に上記中央部、中間部、及び上記外殻部に分
割されているため、径方向に中央部と外殻部とにのみ２
分割されているものに比べ、ハニカム構造体全体をより
大型化できる。

【００１８】ここで、請求項６記載のハニカム構造体で
は、上記中間部が上記外殻部の分割数以下の数だけ周方
向に分割され、上記中央部が上記中間部の分割数以下の
数だけ周方向に分割されるとともに、上記中間部の分割
面の周方向位置が上記外殻部の分割面の周方向位置に合
致し、上記中央部の分割面の周方向位置が上記中間部の
分割面の周方向位置に合致しているため、中央部の各セ
グメントの寸法誤差等に起因して熱膨張の際にこのセグ
メントの上記分割面に接する頂点が径方向外側に突き出
ても、この突き出る部分で外殻部及び中間部が周方向に
分割されているためにこれら外殻部及び中間部の各セグ
メントは周方向に逃げることができ、請求項３記載のハ
ニカム構造体と同様、外殻部及び中間部に大きな応力が
発生するおそれがない。

【００１９】また、請求項７記載のハニカム構造体で
は、上記中央部が多角形状とされ、この中央部の頂点の
周方向位置に上記中間部及び外殻部の分割面の周方向位
置が合致しているため、中央部の熱膨張の際にその頂点
部分が径方向外側に突き出ても、この突き出る部分で外
殻部及び中間部が周方向に分割されているためにこれら
外殻部及び中間部の各セグメントは周方向に逃げること
ができ、請求項４記載のハニカム構造体と同様、外殻部
及び中間部に大きな応力が発生するおそれがない。

【００２０】

【実施例】本発明の第１実施例を図１（ａ）及び図２に
基づいて説明する。なお、この実施例では、本発明のハ
ニカム構造体を触媒燃焼装置に用いた例を示すが、本発
明のハニカム構造体はその用途を特に問わず、例えば、
燃焼排ガス等のもつ熱エネルギの蓄熱体あるいは輻射体
や、熱風の整流手段として用いることも可能である。

【００２１】図２に示すＮＯｘ低減用ガスタービン燃焼
器は、主として予燃焼器１、予混合器３、触媒カセット
５、及びバイパス空気弁７から構成されている。

【００２２】予燃焼器１は、通常の火炎燃焼バーナで構
成されており、タービンの起動時には高燃焼量で作動
し、定常時には、燃焼器に導入される空気を触媒燃焼開
始温度まで予熱できる程度に低燃焼量で作動する。予混
合器３は、予熱された空気Ｃに主燃料Ａを混合し、均一
な混合気を形成するものである。

【００２３】触媒カセット５は、金属等からなる筒状部
材８の内側に、ハニカム構造体１０からなる複数の燃料
触媒体が軸方向に並べて装填されたものであり、上記筒
状部材８は上記混合気の流路を形成し、この流路の方向
（図２の左右方向）と上記ハニカム構造体１０の多数の
貫通穴の方向とが略平行になる向きに各ハニカム構造体
１０が配置されている。従って、この触媒カセット５に
前記予混合器３で形成された希薄予混合気が供給される
ことにより、この予混合気が触媒層内で安定に燃焼さ
れ、ＮＯｘの発生が大幅に抑制される。

【００２４】なお、バイパス空気弁７は、図略のタービ
ンの入口温度（燃焼排気温度）及び触媒燃焼の最高温度
を調節するための空気供給を行うものである。

【００２５】図１（ａ）は、上記ハニカム構造体１０を
上記流路方向から見たものである。このハニカム構造体
１０は、周方向に分割された４つの中央部セグメント１
１と、周方向に分割された８つの外殻部セグメント１２
とからなり、各セグメント１１，１２は各種セラミック
ス材料や高耐熱性金属材料等によりハニカム状に一体成
形されている。

【００２６】中央部全体の形状（すなわち４つの中央部
セグメント１１を組み合わせた形状）は正８角形とさ
れ、換言すれば、各中央部セグメント１１は正８角形を
その４つの頂点で４分割した形状とされている。各外殻
部セグメント１２の外周面は上記筒状部材８の内周面に
沿う円弧状とされ、各外殻部セグメント１２の内側面は
上記各中央部セグメント１１の外側面と合致する平面と
されている。

【００２７】従って、中央部は合計４つの分割面２１を
有し、外殻部は合計８つの分割面２２を有し、各分割面
２１，２２はハニカム構造体１０全体の径方向に延びて
おり、中央部の８つの頂点の周方向位置は分割面２２の
周方向位置と合致し、４つの分割面２１の周方向位置も
分割面２２の周方向位置と合致した状態になっている。

【００２８】さらに、このハニカム構造体１０の特徴と
して、８個の外殻部セグメント１２からなる外殻部の総
流路面積が、全てのセグメント１１，１２の流路面積の
総和（すなわちハニカム構造体１０全体の流路面積）の
５０％以下（図例では２５．５％）に設定されている。

【００２９】このようなハニカム構造体１０によれば、
上記のように外殻部流路面積が総流路面積の５０％以下
に設定されている分、中央部と外殻部との分割面２０は
ハニカム構造体１０の外周面に近づくことになる。一
方、このハニカム構造体１０を上記図２の触媒燃焼器に
組み込んで使用する際には、このハニカム構造体１０の
中央部は高温流体の送風で高温に保持されるのに対し、
ハニカム構造体１０の外周部は筒状部材８を通じての放
熱で中央部よりも低温となるため、ハニカム構造体１０
においてその外周近傍の部分において著しい温度勾配が
生じる。従って、この温度勾配の大きい個所もしくはそ
の近傍においてハニカム構造体１０が上記分割面２０で
分割されることにより、上記温度勾配に起因する熱応力
の発生が抑えられ、ハニカム構造体１０自身の寿命が延
長されることになる。

【００３０】さらに、このハニカム構造体１０では、中
央部の形状が多角形状（図例では８角形状）とされてい
るため、上記分割面２０は全て平面となり、その分両セ
グメント１１，１２の面合わせが容易となる。しかも、
上記多角形の頂点の周方向位置が上記外殻部の分割面２
２の周方向位置と合致しているので、中央部セグメント
１１の熱膨張の際に上記頂点部分が径方向外側に突き出
ても（図１（ａ）矢印Ａ１）、この突き出る部分で両外
殻部セグメント１２が両脇に逃げるため（同図矢印Ａ
２）、外殻部セグメント１２に上記頂点部分が食い込ん
で大きな応力が発生することもない。

【００３１】また、図１（ｂ）に示すように、中央部分
割面２１の周方向位置が外殻部分割面２２の周方向位置
と合致していない構造には、寸法誤差等の理由により例
えば図のＥ部で右側の中央部セグメント１１が左側の中
央部セグメント１１よりも径方向外側に突出している場
合、熱膨張の際に上記右側の中央部セグメント１１の頂
点部（分割面２１に接している頂点部）１１ａが外殻部
セグメント１２の内側面に食い込むおそれがあるが、上
記図１（ａ）に示すように両分割面２１，２２の周方向
位置を合致させておけば、各中央部セグメント１１に上
記のような径方向の寸法ずれがあってもこの中央部セグ
メント１１が外殻部セグメント１２の内側面に食い込む
おそれがなく、これによる応力の発生も防がれる。

【００３２】実験及び解析データ Ａ）前記図１（ａ）で示した形状と同等の形状（すなわ
ち外殻部の流路面積が総流路面積の２５．５％である形
状）を有し、セル数が300/in²、厚さが20mmであるマン
ガン置換型ヘキサアルミネート触媒ハニカム構造体（以
下、実施例品と称する。）を前記図２に示した150kwガ
スタービン用触媒燃焼器に装着し、起動、定常運転、及
び停止からなるガスタービン運転を所定時間行ってハニ
カム構造体を調査したところ、ハニカム構造体には亀裂
がなく、長期的な使用にも耐え得ることが確認できた。
これに対し、上記ハニカム構造体と同じサイズのハニカ
ム構造体であって、全体を単に周方向に４分割しただけ
のもの（すなわち径方向には分割しないもの；以下、比
較品と称する。）を用いて全く同じ条件で上記ガスター
ビン運転を行ったところ、外周面から50mmまでの幅領
域、特に外周面から20mmまでの幅領域で著しい破損が見
られ、それ以上の使用は望めないことが確認できた。

【００３３】また、上記実施例品及び比較品について熱
応力解析を行ったところ、比較品の最大熱応力が 6.24M
Paであるのに対し、実施例品では最大熱応力として 1.5
32MPa という非常に小さい値を得ることができた。

【００３４】Ｂ）図３に示すように、単一の正方形状中
央部セグメント１１とこれを取り巻く４つの外殻部セグ
メント１２とからなる５分割ハニカム構造体１０と、前
記図１に示した１２分割ハニカム構造体１０とについ
て、ハニカム構造体全体直径：220mm、セル間隔：1.4m
m、セル厚み及び外皮厚み：0.25mm、中央部温度：1000
℃、外周面温度800℃、温度変化域：外周面から５mmま
での領域、という条件でコンピュータによる熱応力解析
を行った結果、上記外殻部セグメント１２同士の分割面
２２の長さ寸法ｃ（図３参照）と、最大引張応力σmax
との関係について、図４に示すようなグラフを得ること
ができた。このグラフから、上記長さ寸法ｃを小さく設
定するほど、すなわち外殻部流路面積を小さく設定する
ほど、最大引張応力σmaxが減少することが理解でき
る。

【００３５】Ｃ）正方形状の中央部をその辺の中点同士
を結ぶ直線で周方向に４分割し、外殻部を上記中央部の
正方形頂点の位置で周方向に４分割したハニカム構造体
（220φ）において、その適当な位置に熱電対を取付
け、実際の温度勾配を測定したところ、その中心から半
径105mmまでの領域ではほとんど温度勾配がなく、その
径方向外側における幅5mmの外周部に温度勾配が集中し
ていることが判明した。

【００３６】以上のＡ）Ｂ）Ｃ）の結果から、本発明の
ように外殻部の流路面積を総流路面積の５０％以下に設
定することが、熱応力低減の上で非常に有効であるとい
うことが理解でき、特にＡ）の結果から、上記面積率を
３０％以下に抑え、あるいは外殻部の最小幅寸法を20mm
以下に抑えることにより、熱応力による亀裂をさらに確
実に防止できることが理解できる。

【００３７】なお、上記実施例において中央部全体の形
状は自由に設定すれば良く、図５に示すような真円状に
設定する（すなわち各中央部セグメント１１を扇形にす
る）ようにしてもよい。この場合も、中央部の分割面２
１の周方向位置を外殻部の分割面２２の周方向位置に合
わせることにより、応力をより効果的に下げることが可
能になる。

【００３８】次に、第２実施例を図６に基づいて説明す
る。

【００３９】この実施例では、ハニカム構造体１０全体
がその径方向内側から順に正８角形の中央部、中間部、
及び外殻部に３分割され、上記中央部は前記第１実施例
と同様に４つの中央部セグメント１１に分割され、中間
部及び外殻部は８つの中間部セグメント１３、８つの外
殻部セグメント１２にそれぞれ分割されている。

【００４０】このように、径方向の分割数を増やすこと
により、たとえハニカム構造体を一体成形できる大きさ
が限られていても、多数のセグメント１１〜１３を組み
上げることにより全体としてより大面積のハニカム構造
体１０を形成することができ、これにより、触媒装置に
おいてはそのガス処理量を増加でき、熱エネルギ蓄熱装
置や熱風整流装置においては流路抵抗を削減することが
できる。

【００４１】また、上記図６に示すように、中間部分割
面２３の周方向位置を外殻部分割面２２の周方向位置に
合致させ、かつ、中央部分割面２１の周方向位置並びに
中央部の各頂点の周方向位置を上記中間部分割面２３の
周方向位置に合致させることにより、中間部セグメント
１２に中央部セグメント１１の頂点部が食い込んで熱応
力が増大するのを防ぐことができる。

【００４２】この実施例では、中間部セグメント１３の
個数と外殻部セグメント１２の個数とが等しいものを示
したが、外殻部セグメント１２の個数は中間部セグメン
ト１３の個数より多くても良く、第３実施例として図７
に示すように、外殻部を１６分割するようにしてもよ
い。ここで、同図のように中間部全体の外周面形状を多
角形（図例では１６角形）にする場合には、この中間部
の各頂点の周方向位置を外殻部の分割面２２の周方向位
置に合致させればよい。

【００４３】さらに、このハニカム構造体１０における
中間部セグメント１３を、第４実施例として図８に示す
ように内側セグメント１４と外側セグメント１５とに分
割すれば、さらに大面積のハニカム構造体１０を得るこ
とができる。この場合も、（外殻部セグメント１２の
数）≧（外側セグメント１５の数）≧（内側セグメント
１４の数）≧（中央部セグメント１１の数）とし、外殻
部分割面２２の周方向位置に中間外側部分割面２５の周
方向位置を合致させ、中間外側部分割面２５の周方向位
置に中間内側部分割面２４の周方向位置を合致させ、中
間内側部分割面２４の周方向位置に中央部分割面２１の
周方向位置及び中央部頂点位置を合致させることによ
り、さらに好ましいものが得られる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明は、高温流体の流路
を形成する筒状部材の内側に設けられるハニカム構造体
を径方向に中央部と外殻部とに分割し、外殻部を周方向
に分割するとともに、外殻部の流路面積を総流路面積の
５０％以下に設定したものであるので、従来に比べ、上
記中央部と分割部との分割面の径方向位置を、ハニカム
構造体において最も温度勾配の著しい部分に近付けるこ
とができ、これにより、上記温度勾配に起因して発生す
る熱応力を大幅に抑制し、ハニカム構造体の寿命を大幅
に延長することができる効果がある。

【００４５】特に、請求項２記載のように上記外殻部の
流路面積を総流路面積の３０％以下に設定することによ
り、外殻部と中央部との分割面を上記温度勾配の最も著
しい部分により近付けることができ、上記熱応力をさら
に低減することができる。

【００４６】請求項３記載のハニカム構造体では、上記
中央部が周方向に分割されているため、ハニカム構造体
を一体成形できる大きさに限りがあっても、上記分割に
よってより大きな中央部を形成することができる。しか
も、この中央部の分割数が上記外殻部の分割数以下の数
に設定され、この中央部の分割面の周方向位置が上記外
殻部の分割面の周方向位置に合致しているので、中央部
の各セグメントの寸法誤差等に起因して熱膨張の際にこ
のセグメントの上記分割面に接する頂点が径方向外側に
突き出ても、この突き出た部分が外殻部に食い込んで新
たな応力を発生させるのを防ぐことができ、ハニカム構
造体の寿命延長効果を十分に確保することができる。

【００４７】また、請求項４記載のハニカム構造体で
は、上記中央部を多角形状としているので、この中央部
と外殻部との分割面を平面とすることにより、これら中
央部と外殻部との面合わせを容易にし、製造コストを削
減することができる。しかも、この中央部の頂点の周方
向位置と上記外殻部の分割面の周方向位置とが合致して
いるので、中央部の熱膨張の際にその頂点部分が径方向
外側に突き出ても、この突き出た部分が外殻部に食い込
んで新たな応力を発生させるのを防ぐことができ、ハニ
カム構造体の寿命延長効果を十分に確保することができ
る。

【００４８】請求項５記載のハニカム構造体は、径方向
内側から順に上記中央部、中間部、及び上記外殻部に分
割されているため、径方向に中央部と外殻部とにのみ２
分割されているものに比べ、ハニカム構造体全体をより
大型化することができる効果がある。

【００４９】この請求項５記載のハニカム構造体におい
ても、請求項６記載のハニカム構造体のように、上記中
間部を上記外殻部の分割数以下の数だけ周方向に分割
し、上記中央部を上記中間部の分割数以下の数だけ周方
向に分割するとともに、上記中間部の分割面の周方向位
置を上記外殻部の分割面の周方向位置に合致させ、上記
中央部の分割面の周方向位置を上記中間部の分割面の周
方向位置に合致させることにより、請求項３記載のハニ
カム構造体と同様に、中央部の各セグメントの寸法誤差
等に起因して熱膨張の際にこのセグメントの上記分割面
に接する頂点が径方向外側に突き出てもこの突き出た部
分が外殻部に食い込んで新たな応力を発生させるのを防
ぐことができ、ハニカム構造体の寿命延長効果を十分に
確保することができる。また、請求項７記載のように、
上記中央部を多角形状とし、この中央部の頂点の周方向
位置に上記中間部及び外殻部の分割面の周方向位置を合
致させることにより、請求項４記載のハニカム構造体と
同様に、中央部の熱膨張の際にその頂点部分が径方向外
側に突き出てもこの突き出た部分が外殻部に食い込んで
新たな応力を発生させるのを防ぐことができ、ハニカム
構造体の寿命延長効果を十分に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１実施例におけるハニカム
構造体の正面図、（ｂ）は同ハニカム構造体の変形例を
示す正面図である。

【図２】上記ハニカム構造体が使用される触媒燃焼装置
の断面側面図である。

【図３】熱応力解析のモデルとなるハニカム構造体の構
造を示す正面図である。

【図４】上記熱応力解析により得られた、外殻部分割面
の長さ寸法と最大引張応力との関係を示すグラフであ
る。

【図５】上記ハニカム構造体の変形例を示す正面図であ
る。

【図６】本発明の第２実施例におけるハニカム構造体の
正面図である。

【図７】本発明の第３実施例におけるハニカム構造体の
正面図である。

【図８】本発明の第４実施例におけるハニカム構造体の
正面図である。

【符号の説明】

８ 筒状部材 １０ ハニカム構造体 １１ 中央部セグメント １２ 外殻部セグメント １３ 中間部セグメント １４ 内側セグメント １５ 外側セグメント ２０ 中央部と外殻部との分割面 ２１ 中央部の分割面 ２２ 外殻部の分割面 ２３ 中間部の分割面 ２４ 中間内側部の分割面 ２５ 中間外側部の分割面

フロントページの続き (72)発明者 西田 利雄 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 (72)発明者 松久 敏雄 山口県下関市彦島迫町７丁目２番10号 (72)発明者 谷岡 隆 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 古谷 敦志 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 桑原 敏幸 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 戸田 文和 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに平行な多数の貫通穴を有し、高温
   流体の流路を形成する筒状部材の内側にその流路方向と
   上記貫通穴とが略平行となる向きに配されるハニカム構
   造体において、このハニカム構造体を上記筒状部材の径
   方向について中央部とこの中央部の周囲を取り巻く外殻
   部とに分割し、上記外殻部を周方向に分割するととも
   に、この外殻部の流路面積がハニカム構造体全体の流路
   面積の５０％以下となるように上記中央部及び外殻部の
   形状を設定したことを特徴とするハニカム構造体。
2. 【請求項２】 請求項１記載のハニカム構造体におい
   て、上記外殻部の流路面積がハニカム構造体全体の流路
   面積の３０％以下となるように上記中央部及び外殻部の
   形状を設定したことを特徴とするハニカム構造体。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のハニカム構造体
   において、上記中央部を上記外殻部の分割数以下の数だ
   け周方向に分割するとともに、この中央部の分割面の周
   方向位置を上記外殻部の分割面の周方向位置に合致させ
   たことを特徴とするハニカム構造体。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のハニカ
   ム構造体において、上記中央部を上記外殻部の分割数以
   下の数の頂点をもつ多角形状とし、この中央部の頂点の
   周方向位置と上記外殻部の分割面の周方向位置とを合致
   させたことを特徴とするハニカム構造体。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のハニカ
   ム構造体において、このハニカム構造体を径方向内側か
   ら順に上記中央部、中間部、及び上記外殻部に分割した
   ことを特徴とするハニカム構造体。
6. 【請求項６】 請求項５記載のハニカム構造体におい
   て、上記中間部を上記外殻部の分割数以下の数だけ周方
   向に分割し、上記中央部を上記中間部の分割数以下の数
   だけ周方向に分割するとともに、上記中間部の分割面の
   周方向位置を上記外殻部の分割面の周方向位置に合致さ
   せ、上記中央部の分割面の周方向位置を上記中間部の分
   割面の周方向位置に合致させたことを特徴とするハニカ
   ム構造体。
7. 【請求項７】 請求項５または６記載のハニカム構造体
   において、上記中央部を上記中間部の分割数以下の頂点
   をもつ多角形状とし、この中央部の頂点の周方向位置と
   上記中間部の分割面の周方向位置及び外殻部の分割面の
   周方向位置とを合致させたことを特徴とするハニカム構
   造体。