蜂窝结构体 |
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| 申请号 | CN201420096049.7 | 申请日 | 2014-03-04 | 公开(公告)号 | CN203702291U | 公开(公告)日 | 2014-07-09 |
| 申请人 | 日本碍子株式会社; | 发明人 | 山田敏雄; 柳濑英寿; | ||||
| 摘要 | 本实用新型提供一种蜂窝结构体，其为制造容易且能够有效地抑制由使用时的振动、排压引起的蜂窝单元的移动的单元构造的蜂窝结构体。将多个蜂窝单元配置为在蜂窝结构体的端面上构成沿一定的方向延伸的多个平行的列，就多个蜂窝单元而言，第一端面为四边形，第二端面为面积比上述第一端面面积大的四边形，并具有一对平行侧面以及一对锥形侧面，其中，一对平行侧面由平行地对置的两个侧面构成，在从第二端面侧朝向第一端面侧的方向上构成一对锥形侧面的两个侧面之间的间隔逐渐变窄。构成各列的蜂窝单元在邻接的蜂窝单元彼此的关系中成为如下状态：各自的第一端面的朝向成为反向，并且各自的一对锥形侧面中的一侧侧面彼此面对。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种蜂窝结构体，是多个蜂窝单元通过接合材料一体接合而成的蜂窝结构体，所述多个蜂窝单元具有：第一端面；第二端面；划分形成从所述第一端面延伸至所述第二端面的多个隔室的多孔质的隔壁；以及连接所述第一端面与所述第二端面的外周面，所述蜂窝结构体的特征在于， |
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| 说明书全文 | 蜂窝结构体技术领域背景技术[0002] 在柴油发动机、GDI（Gasoline Direct Injection）发动机等汽油发动机的废气中，含有粒子状物质（颗粒物质（PM））。该PM主要由煤烟（煤）等碳微粒构成，被认为具有致癌性，因此需要防止释放到大气中，加以严格的排出限制。 [0003] 为了应对这样的严格的排出限制，进行了很多为了降低PM排出量的研究，但在通过改善燃烧技术来降低PM排出量的方面存在限度，从而在排气系统设置过滤器成为目前唯一有效的降低PM排出量的办法。 [0004] 作为用于对PM进行捕集的过滤器，由于将压力损失抑制在允许范围内，并且能够获得较高的PM捕集效率，所以广泛使用利用了蜂窝结构体的壁流式的过滤器。在壁流式过滤器中使用的蜂窝结构体具有多孔质的隔壁，该隔壁划分形成从成为废气的入口侧的入口端面延伸至成为废气的出口侧的出口端面的多个隔室。在该蜂窝结构体设置对规定的隔室的出口端面侧的开口端部以及剩余的隔室的入口端面侧的开口端部进行封孔的封孔部，从而能够获得具有较高的PM捕集效率的过滤器。 [0005] 即，这样设置封孔部的蜂窝结构体成为从入口端面流入隔室内的废气在透过隔壁之后从出口端面向隔室外流出的结构，在废气透过隔壁时，隔壁作为过滤层发挥功能，从而能够捕集废气中所含有的PM。 [0006] 然而，为了长期持续地使用上述的过滤器，需要定期对过滤器实施再生处理。即，为了降低因随时间推移堆积在过滤器内部的PM而增大的压力损失而使过滤性能返回初始状态，需要通过高温的气体使堆积在过滤器内部的PM燃烧而除去堆积在过滤器内部的PM。而且，在该再生时，因PM的燃烧热而在过滤器产生较高的热应力，因此往往过滤器会破损。 [0007] 以往，作为用于防止上述的过滤器破损的对策，提出有不是将过滤器整体作为一个蜂窝结构体进行制造，而是将多个蜂窝形状的单元（蜂窝单元）进行接合来形成过滤用的蜂窝结构体。具体而言，通过使多个蜂窝单元之间成为利用弹性模量较低且容易变形的接合材料被接合一体化的单元构造，能够对再生时作用于蜂窝结构体的热应力进行分散、缓和，从而实现耐热冲击性的提高。 [0008] 若使用这种单元构造的蜂窝结构体，则能够获得具有较高的耐热冲击性的过滤器，但另一方面，在单元构造的蜂窝结构体产生特有的新的问题。即，在使用了单元构造的蜂窝结构体的过滤器中存在如下问题：因该过滤器的使用时的振动、废气的压力（排压）而在构成蜂窝结构体的蜂窝单元容易产生移动（偏移）。 [0009] 作为用于消除该问题的办法之一，在专利文献1中，提出有将成为蜂窝单元的接合面的外壁的平面度设为特定的值，从而提高蜂窝单元间的接合强度。另外，在专利文献2中，提出有通过使用入口侧端面的面积比出口侧端面的面积小的蜂窝单元，并将入口侧端面的接合材料的接合宽度设为比出口侧端面的接合材料的接合宽度大，来提高结构强度。 [0010] 现有技术文献 [0011] 专利文献 [0012] 专利文献1：日本特开2001-138416号公报 [0013] 专利文献2：再公表专利WO2008/096502号公报实用新型内容 [0014] 实用新型所要解决的课题 [0015] 然而，在基于在专利文献1以及专利文献2中提出的办法来提高蜂窝单元间的接合力的方面存在限度，从而获得具有能够充分地抑制由振动、排压引起的蜂窝单元的移动（偏移）的程度的稳固的结构的蜂窝结构体较困难。另外，在专利文献2中提出的办法存在如下问题，即需要在入口侧端面与出口侧端面改变接合材料的厚度（接合宽度），因此组装较困难。 [0016] 本实用新型是鉴于上述的事情而完成的，其目的在于，提供一种组装（制造）容易，且能够有效地抑制由使用时的振动、排压引起的蜂窝单元的移动（偏移）的单元构造的蜂窝结构体。 [0017] 为了实现上述目的，根据本实用新型，能够提供以下的蜂窝结构体。 [0018] ［1］一种蜂窝结构体，是多个蜂窝单元通过接合材料一体接合而成的蜂窝结构体，上述多个蜂窝单元具有：第一端面；第二端面；划分形成从上述第一端面延伸至上述第二端面的多个隔室的多孔质的隔壁；以及连接上述第一端面与上述第二端面的外周面，上述蜂窝结构体的特征在于，就在上述多个蜂窝单元中除了位于上述蜂窝结构体的最外周的蜂窝单元以外的蜂窝单元而言，上述第一端面为四边形，上述第二端面为面积比上述第一端面的面积大的四边形，上述外周面由四个侧面构成，上述四个侧面包括一对平行侧面以及一对锥形侧面，其中，上述一对平行侧面由平行地对置的两个侧面构成，在从上述第二端面侧朝向上述第一端面侧的方向上构成上述一对锥形侧面的两个侧面之间的间隔逐渐变窄，在从垂直于上述第一端面的方向观察的情况下，将构成上述第一端面的形状的边中上述第一端面与上述一对锥形侧面中的一侧侧面相交的边、与构成上述第二端面的形状的边中上述第二端面与上述一对锥形侧面中的一侧侧面相交的边之间的距离设为X，将构成上述第一端面的形状的边中上述第一端面与上述一对锥形侧面中的另一侧侧面相交的边、与构成上述第二端面的形状的边中上述第二端面与上述一对锥形侧面中的另一侧侧面相交的边之间的距离设为Z，此时X以及Z均为0.3～7mm，在将上述第一端面的面积设为S1且将上述第二端面的面积设为S2时，S1/S2在0.8以上，多个上述蜂窝单元配置为在上述蜂窝结构体的端面上构成沿一定的方向延伸的多个平行的列，构成各个上述列的上述蜂窝单元在邻接的上述蜂窝单元彼此的关系中成为如下状态：各自的上述第一端面的朝向成为反向，并且，各自的上述一对锥形侧面中的一侧侧面彼此面对。 [0019] ［2］根据［1］所记载的蜂窝结构体，上述X与上述Z为相同的值。 [0020] ［3］根据［1］所记载的蜂窝结构体，上述X与上述Z为不同的值。 [0021] ［4］根据［1］～［3］中任一项所记载的蜂窝结构体，分别包含于邻接的上述列的、上述第一端面的朝向相同的蜂窝单元的位置在上述列延伸的方向上成为错开的状态。 [0023] ［6］根据［1］～［5］中任一项所记载的蜂窝结构体，上述蜂窝单元具有对规定的隔室的上述第一端面侧的开口端部以及剩余的隔室的上述第二端面侧的开口端部进行封孔的封孔部。 [0025] 实用新型的效果 [0026] 本实用新型的蜂窝结构体构成为蜂窝单元的形状、配置满足特定的条件，从而具有稳固的结构。因此，即使将该蜂窝结构体应用在设置于排气系统的过滤器，也难以产生由过滤器使用时的振动、排压引起的蜂窝单元的移动（偏移）。另外，一部分的隔室的轴向不是相对于蜂窝结构体的轴向平行，而是成为相对于蜂窝结构体的轴向倾斜的状态，因此，沿着蜂窝结构体的轴向流动的废气容易与划分形成上述隔室的隔壁接触，其结果，PM的捕集效率提高。并且，在位于蜂窝结构体的最外周的蜂窝单元中，隔室的轴向相对于蜂窝结构体的轴向倾斜的一部分的隔室中该倾斜的程度较大的隔室成为因外周的磨削加工废气几乎无法流入的无用通道，因此产生保温效果，对过滤器进行再生时的加热效率提高。另外，本实用新型的蜂窝结构体不需要在其制造时在蜂窝结构体的一侧端面与另一侧端面改变接合材料的厚度那样的、使组装变得困难的工序，因此能够比较简单地进行制造。附图说明 [0027] 图1是表示本实用新型的蜂窝结构体的实施方式的一个例子的简要立体图。 [0028] 图2是表示本实用新型的蜂窝结构体的实施方式的一个例子的端面的一部分的简要俯视图。 [0029] 图3是表示本实用新型的蜂窝结构体的实施方式的其他的一个例子的端面的一部分的简要俯视图。 [0030] 图4是图2的I-I线剖视图。 [0031] 图5是在本实用新型的蜂窝结构体的实施方式的一个例子中使用的蜂窝单元的简要立体图。 [0032] 图6是从图5的d1方向观察的简要俯视图。 [0033] 图7是从图5的d2方向观察的简要俯视图。 [0034] 图8是从图5的d3方向观察的简要俯视图。 [0035] 图9是图5的II-II线剖视图。 [0036] 图10是表示在蜂窝单元形成封孔部的状态的简要剖视图。 [0037] 图中： [0038] 1—蜂窝结构体，2—蜂窝单元，3—第一端面，4—第二端面，5—一对平行侧面，6—一对锥形侧面，7—隔室，8—隔壁，9—接合材料，10—外周覆盖层，11—列，12—封孔部，13—入口端面，14—出口端面。 具体实施方式[0039] 以下，根据具体的实施方式对本实用新型进行说明，但不是为限定本实用新型而解释的，只要在不脱离本实用新型的范围内，能够根据本领域技术人员的知识，施加各种变更、修正、改进。 [0040] （1）蜂窝结构体： [0041] 图1是表示本实用新型的蜂窝结构体的实施方式的一个例子的简要立体图。图2是表示本实用新型的蜂窝结构体的实施方式的一个例子的端面的一部分的简要俯视图，图3是表示本实用新型的蜂窝结构体的实施方式的其他的一个例子的端面的一部分的简要俯视图，图4是图2的I-I线剖视图。图5是在本实用新型的蜂窝结构体的实施方式的一个例子中使用的蜂窝单元的简要立体图。图6是从图5的d1方向观察的简要俯视图，图7是从图5的d2方向观察的简要俯视图，图8是从图5的d3方向观察的简要俯视图，图9是图 5的II-II线剖视图。图10是表示在蜂窝单元形成封孔部的状态的简要剖视图。此外，在图1～图4中，蜂窝单元的隔壁部分的描绘除了一部分的蜂窝单元之外省略。此外，在本说明书中，所谓“隔室的轴向”意味着“隔室的长度方向”或者“隔壁的延伸方向”。另外，所谓“蜂窝单元的轴向”意味着“蜂窝单元的长度方向”或者“蜂窝单元的与第一端面以及第二端面垂直的方向”。并且，所谓“蜂窝结构体的轴向”意味着“蜂窝结构体的长度方向”或者“蜂窝结构体的与两端面（入口端面以及出口端面）垂直的方向”。 [0042] 本实用新型的蜂窝结构体1是将多个蜂窝单元2通过接合材料9接合为一体的结构体。对于该蜂窝结构体1而言，其一侧端面是成为废气等流体的入口侧的入口端面13，另一侧端面是成为流体的出口侧的出口端面14。各蜂窝单元2具有：第一端面3；第二端面4；划分形成多个从第一端面3延伸至第二端面4的隔室7的多孔质的隔壁8；以及连接第一端面3与第二端面4的外周面。 [0043] 在本实用新型中，在构成蜂窝结构体1的多个蜂窝单元2中，除了位于蜂窝结构体的最外周的蜂窝单元以外的蜂窝单元成为满足特定的条件的形状。具体而言，首先，第一端面3是四边形，第二端面4是面积比第一端面3的面积大的四边形。其中，在将第一端面3的面积设为S1，将第二端面4的面积设为S2时，需要满足S1/S2在0.8以上的条件。 [0044] 蜂窝单元2的外周面由四个侧面构成。这些四个侧面由一对平行侧面5与一对锥形侧面6构成，其中，一对平行侧面5由平行地对置的两个侧面5a、5b构成，在从第二端面4侧朝向第一端面3侧的方向上构成一对锥形侧面6的两个侧面6a、6b之间的间隔逐渐变窄。 [0045] 另外，如图6那样，在从与第一端面垂直的方向观察的情况下，边3a与边4a之间的距离X，以及边3b与边4b之间的距离Z均为0.3～7mm。此外，边3a是构成第一端面3的形状的边，且是与一对锥形侧面6内的一侧侧面6a连接的边，换言之，是与构成上述侧面6a的形状的边共享的边。边4a是构成第二端面4的形状的边，且是与一对锥形侧面6内的一侧侧面6a连接的边，换言之，是与构成上述侧面6a的形状的边共享的边。边3b是构成第一端面3的形状的边，且是与一对锥形侧面6内的另一侧侧面6b连接的边，换言之，是与构成上述侧面6b的形状的边共享的边。边4b是构成第二端面4的形状的边，且是与一对锥形侧面6内的另一侧侧面6b连接的边，换言之，是与构成上述侧面6b的形状的边共享的边。 [0046] 此外，若对图6～图8中的关于除了X以及Z以外的蜂窝单元的尺寸的附图标记进行说明，则L表示第一端面3与第二端面4之间的距离，即蜂窝单元2的长度。W表示构成一对平行侧面5的侧面5a与侧面5b之间的距离，即蜂窝单元2的厚度。侧面5a与侧面5b平行，因此该W的值不论在第一端面3侧，还是第二端面4侧均成为相同的值。Y表示与一对平行侧面5平行的方向的第一端面3的尺寸。V表示与一对平行侧面5平行的方向的第二端面4的尺寸。W与Y的乘积成为第一端面3的面积（S1），W与V的乘积成为第二端面 4的面积（S2）。 [0047] 在本实用新型中，除了上述那样的蜂窝单元2的形状的特定之外，对于蜂窝单元2的配置而言也需要满足特定的条件。具体而言，如图2所示，多个蜂窝单元2配置为在蜂窝结构体的端面上构成沿一定的方向延伸的多个平行的列11。 [0048] 另外，如图4所示，构成各列11的蜂窝单元2在邻接的蜂窝单元2a、2b彼此的关系中，配置为各自的蜂窝单元2a、2b的第一端面3的朝向成为反向。另外，在这些邻接的蜂窝单元2a、2b彼此的关系中，配置为各自的蜂窝单元2a、2b的一对锥形侧面内的一侧侧面6a彼此成为通过接合材料9面对的状态。此外，在邻接的蜂窝单元2a、2b彼此的关系中，若配置为各自的蜂窝单元2a、2b的第一端面3的朝向成为反向，则各自的蜂窝单元2a、2b的第二端面4的朝向也必然成为反向。 [0049] 此外，在图2中，在邻接的列11a、11b彼此的关系中，分别包含于邻接的列11a、11b的、第一端面3的朝向为相同的蜂窝单元2a的位置在列延伸的方向上成为错开的状态。但是，本实用新型的蜂窝结构体不限定于邻接的列11a、11b彼此的关系为图2那样的状态的结构体。即，如图3所示的其他的实施方式那样，在邻接的列11a、11b彼此的关系中，分别包含于邻接的列11a、11b的、第一端面3的朝向为相同的蜂窝单元2a的位置也可以在列的延伸方向上成为一致的状态。 [0050] 如上所述，本实用新型的蜂窝结构体构成为蜂窝单元的形状、配置满足特定的条件，从而具有蜂窝单元的固定力较高的稳固的结构。因此，即使将该蜂窝结构体应用于设置于柴油发动机、汽油发动机等的排气系统的过滤器，也难以产生由过滤器使用时的振动、排压引起的蜂窝单元的移动（偏移）。 [0051] 在专利文献1所记载的现有的通常的蜂窝单元（外形为四棱柱状的蜂窝单元）中，对置的一对侧面与对置的另一对侧面均平行。另一方面，在本实用新型所使用的蜂窝单元中，对置的一对侧面与现有相同地平行，只有对置的另一对侧面从第二端面侧朝向第一端面侧其间隔逐渐变窄。蜂窝单元的外形上的差异不论该间隔变窄的程度如何，本实用新型的蜂窝结构体与现有的蜂窝结构体相比，也难以产生由振动、排压引起的蜂窝单元的移动（偏移）。该情况在本实用新型的蜂窝结构体中，仅在蜂窝单元的一对侧面存在，但能够考虑为蜂窝单元彼此如楔子那样深陷从而很难相互移动，以及蜂窝单元之间的接合面积的增加来决定。 [0052] 另外，本实用新型的蜂窝结构体不需要如专利文献2所记载的蜂窝结构体那样，在制造时，在蜂窝结构体的一侧端面与另一侧端面改变接合材料的厚度那样的、使组装变得困难的工序，因此能够比较简单地进行制造。 [0053] 在本实用新型所使用的蜂窝单元中，由多孔质的隔壁划分形成的多个隔室从第一端面延伸至第二端面。因此，在第一端面与第二端面中，在上述端面开口的隔室的个数相同。但是，如上所述，在第一端面与第二端面中面积不同，因此通常在与一对平行侧面平行的截面上，所有的隔室的轴向不成为相同方向（平行）。即，如图9所示，处于远离一对锥形侧面6的位置的隔室7的轴向与蜂窝单元2的轴向（长度方向）大致平行，但处于靠近一对锥形侧面6的位置的隔室7的轴向相对于蜂窝单元2的轴向倾斜。而且，对于该倾斜而言，隔室7越靠近一对锥形侧面6越大。 [0054] 在蜂窝单元的轴向与蜂窝结构体的轴向相同的情况下，沿着蜂窝结构体的轴向流动的废气容易与划分形成其轴向相对于蜂窝单元的轴向倾斜的隔室的隔壁接触。因此，若将本实用新型的蜂窝结构体应用于过滤器，则PM的捕集效率提高。另外，在位于蜂窝结构体的最外周的蜂窝单元中，在其轴向相对于蜂窝单元的轴向倾斜的一部分的隔室中，该倾斜的程度较大的隔室成为因外周的磨削加工废气几乎无法流入的无用通道。而且，通过成为该无用通道的隔室，产生保温效果，从而提高对过滤器进行再生时的加热效率。 [0055] 在本实用新型中，如上述那样，在将第一端面3的面积设为S1，将第二端面4的面积设为S2时，S1/S2在0.8以上。若S1/S2小于0.8，则因隔室的截面积的减少而使蜂窝结构体的压力损失增大，在应用为设置于发动机的排气系统的PM捕集过滤器的情况下，往往导致发动机的输出降低。此外，从抑制压力损失的增大的观点来看，S1/S2优选在0.82以上，特别优选在0.89以上。但是，在本实用新型中，由于第二端面4的面积比第一端面3的面积大，所以S1/S2不会成为1以上。 [0056] 另外，在本实用新型中，如上所述，在从与第一端面3垂直的方向观察的情况下，图6所示的距离X以及距离Z均为0.3～7mm。在距离X以及/或者距离Z小于0.3mm时，往往无法充分地抑制由振动、排压引起的蜂窝单元的移动。另外，若距离X以及/或者距离Z超过7mm，则隔室的截面积减少，以及废气流动的方向的变化增大，因此蜂窝结构体的压力损失增大，在用作设置于发动机的排气系统的PM捕集过滤器的情况下，往往导致发动机的输出降低。此外，从抑制由振动、排压引起的蜂窝单元的移动、以及抑制压力损失的增大的观点来看，距离X以及距离Z均优选为0.3～5mm，特别优选为0.5～3mm。另外，距离X与距离Z可以为相同的值，也可以为不同的值。 [0057] 在本实用新型中，优选将蜂窝单元2的与长度方向正交的截面的角部形成为半径0.1～5mm的圆弧状。这样，若将角部形成为圆弧状，则能够抑制向角部的应力集中，从而蜂窝单元2难以破损。 [0059] 蜂窝单元2的隔壁8的平均小孔径优选为5～100μm，特别优选为8～50μm。在隔壁8的平均小孔径小于5μm时，蜂窝结构体的压力损失增大，从而在用作设置于发动机的排气系统的PM捕集过滤器的情况下，往往导致发动机的输出降低。另外，若隔壁8的平均小孔径超过100μm，则往往无法获得充分的强度。此外，在此言及的“平均小孔径”是通过水银孔率计（Mercury Porosimeter）测定的值。 [0060] 蜂窝单元2的隔壁8的孔隙率优选为30～80％，特别优选为35～75％。在隔壁8的孔隙率小于30％时，蜂窝结构体的压力损失增大，从而在用作设置于发动机的排气系统的PM捕集过滤器的情况下，往往导致发动机的输出降低。另外，若隔壁8的孔隙率超过 80％，则往往无法获得充分的强度。此外，在此言及的“孔隙率”是通过水银孔率计测定的值。 [0061] 蜂窝单元2的隔壁8的厚度优选为40～600μm，特别优选为100～400μm。若隔壁8的厚度小于40μm，则往往无法获得充分的强度。另外，若隔壁8的厚度超过600μm，则蜂窝结构体的压力损失增大，从而在用作设置于发动机的排气系统的PM捕集过滤器的情况下，往往导致发动机的输出降低。 [0062] 在本实用新型中，将多个蜂窝单元2接合为一体的接合材料9的厚度优选为0.05～3.0mm。接合材料9的材质不被特别地限制，但例如能够列举通过胶态二氧化硅、胶态氧化铝结合炭化硅、氧化铝、氮化硅等陶瓷粒子、无机纤维的例子为最佳例。这种材质的接合材料能够在蜂窝结构体产生热应力时，有效地缓和该热应力。 [0063] 本实用新型的蜂窝结构体1的形状（外形）不被特别地限定，例如，能够形成圆柱状、椭圆柱状、多棱柱状等形状。此外，在本实用新型的蜂窝结构体中，为了获得所希望的形状，优选在利用接合材料将多个蜂窝单元进行接合之后，实施外周磨削加工。通过该外周磨削加工，加工之后的位于蜂窝结构体的最外周的蜂窝单元呈现与除此之外的蜂窝单元（以下，存在称为“完整单元”的情况。）不同的形状。即，位于蜂窝结构体的最外周的蜂窝单元通过外周磨削加工，其一部分被除去，因此成为从完整蜂窝单元缺少该被除去的部分的形状。外周磨削加工后的加工面（蜂窝结构体的外周面）成为隔室露出的状态，因此如图1所示，优选在该加工面形成外周覆盖层10。作为外周覆盖层10的形成材料优选使用与接合材料的形成材料相同的材料。 [0064] 在本实用新型中，蜂窝单元的隔室形状（与隔室的轴向正交的截面的隔室的形状）也不被特别地限定，但优选为四边形、六边形、八边形等多边形或者将它们组合的形状，例如将四边形与六边形组合的形状等。 [0065] 在将本实用新型的蜂窝结构体用于PM捕集过滤器的情况下，如图10所示，优选形成对各蜂窝单元2的规定的隔室7a的第一端面3侧的开口端部以及剩余的隔室7b的第二端面4侧的开口端部进行封孔的封孔部12。这样，通过封孔部12对蜂窝单元2的各隔室7的一侧开口端部进行封孔，从而蜂窝结构体成为具有较高的PM捕集效率的壁流式过滤器。在该壁流式过滤器中，从蜂窝结构体的入口端面流入隔室内的废气在透过隔壁之后，从出口端面向隔室外流出。而且，在废气透过隔壁时，隔壁作为过滤层发挥功能，从而能够捕集废气中所含有的PM。此外，封孔部12优选形成为通过第一端面3与第二端面4分别被封孔部12封孔开口端部的隔室7、和第一端面3与第二端面4未被封孔部12封孔开口端部的隔室7成为呈现方格花纹的配置。 [0066] 封孔部12的材质优选是作为蜂窝单元2的材质而被优选的材质。封孔部12的材质与蜂窝单元2的材质可以为相同的材质，也可以为不同的材质。 [0067] （2）蜂窝结构体的制造方法： [0068] 对本实用新型的蜂窝结构体的制造方法的一个例子进行说明。首先，为了制作蜂窝单元，制作含有陶瓷原料的成形原料。作为成形原料所含有的陶瓷原料，优选从由堇青石化原料、堇青石、炭化硅、硅-炭化硅系复合材料、莫来石、钛酸铝、沸石、钒构成的群中选择的至少一种。此外，所谓堇青石化原料是以成为在二氧化硅为42～56质量％、氧化铝为30～45质量％、氧化镁为12～16质量％的范围内的化学组成的方式配合的陶瓷原料。堇青石化原料被烧成，从而成为堇青石。 [0069] 成形原料优选对上述那样的陶瓷原料混合分散剂、有机粘合剂、无机粘合剂、造孔材料、表面活性剂等并进行调制。各原料的组成比不被特别地限定，优选做成与欲制作的蜂窝结构体的结构、材质等一致的组成比。 [0070] 接下来，对成形原料进行混炼而形成生坯。作为对成形原料进行混炼而形成生坯的方法不特别地限制。作为优选的方法，例如能够列举使用捏合机、真空和泥机等的方法。 [0071] 接下来，对生坯进行挤出成形而制作蜂窝成形体。此处，进行挤出成形的蜂窝成形体具有两端面为相同的四边形的四棱柱状的外形。接着，在该蜂窝成形体干燥之前，使用两片具有平面的压板夹住蜂窝成形体的对置的一对侧面，以该一对侧面的间隔从一侧端面侧朝向另一侧端面侧逐渐变窄的方式使该一对侧面加压变形。通过该加压变形，能够获得一侧端面（最终成为第一端面的端面）的面积比另一侧端面（最终成为第二端面的端面）的面积小的蜂窝成形体。干燥前的蜂窝成形体较柔软，因此使用上述那样的压板能够容易进行加压变形。此时，若以利用两片平板夹住未加压变形的一方的对置的另一对侧面的方式对另一对侧面进行保持，则能够更加良好地保持未变形的一方的对置的另一对侧面的平面状态。 [0072] 在这样进行加压变形之后，对蜂窝成形体进行干燥。干燥方法不被特别地限定。作为优选的干燥方法例如能够列举热风干燥、微波干燥、高频干燥、减压干燥、真空干燥、冻结干燥等。在上述干燥中，也优选单独地进行高频干燥、微波干燥或者热风干燥、或者将高频干燥、微波干燥或者热风干燥组合来进行。 [0073] 接下来，对干燥后的蜂窝成形体（蜂窝干燥体）进行烧成，制作蜂窝单元。此外，在该烧成（正式烧成）之前，为了除去粘合剂等，优选进行预烧（脱脂）。预烧的条件不被特别地限定，只要是能够除去有机物（有机粘合剂、表面活性剂、造孔材料等）那样的条件即可。通常，有机粘合剂的燃烧温度为100～300℃左右，造孔材料的燃烧温度为200～800℃左右。因此，作为预烧的条件优选在氧化环境中，以200～1000℃左右，加热3～100小时左右。对蜂窝成形体进行烧成（正式烧成）的条件（温度、时间、气氛等）因成形原料的种类而不同，因此只要根据其种类选择适当的条件即可。例如，在使用堇青石化原料的情况下，烧成温度优选为1410～1440℃。另外，烧成时间作为在最高温度下的保持时间，优选4～8小时。进行预烧、正式烧成的装置不被特别地限定。作为优选的装置例如能够列举电炉、燃气炉等。 [0074] 在制作具备封孔部的蜂窝结构体的情况下，在烧成之后，在蜂窝单元形成封孔部。封孔部形成为对规定的隔室的一侧端面（第一端面）侧的开口端部以及剩余的隔室的另一侧端面（第二端面）侧的开口端部进行封孔。作为形成该封孔部的方法能够使用现有公知的方法。作为具体的方法的一个例子，首先，在通过上述那样的方法制作的蜂窝单元的端面粘贴薄板。接下来，在该薄板的、与欲形成封孔部的隔室对应的位置开孔。接下来，在保持粘贴该薄板的状态下，将蜂窝单元的端面浸渍在使封孔部的形成材料浆料化的封孔用浆料中，通过开在薄板上的孔，向欲封孔的隔室的开口端部内填充封孔用浆料。在对这样填充的封孔用浆料进行干燥之后，对该封孔用浆料进行烧成而使其固化，从而形成封孔部。作为封孔部的形成材料优选使用与蜂窝单元的形成材料相同的材料。此外，封孔部的形成也可以在蜂窝成形体的干燥之后，预烧之后或者烧成（正式烧成）之后的阶段的任意的阶段进行。 [0075] 接下来，对已获得的各蜂窝单元的侧面涂覆浆料状的接合材料，通过该接合材料，以能够将蜂窝单元的侧面彼此接合的方式组合多个蜂窝单元。在该组合时，多个蜂窝单元配置为构成多个沿一定的方向延伸的平行的列。另外，构成各列的蜂窝单元在邻接的蜂窝单元彼此的关系中，配置为各自的第一端面的朝向成为反向，并且各自的一对锥形侧面中的一侧侧面彼此成为面对的状态。如上所述地组合多个蜂窝单元，对接合材料进行加热使其干燥，从而能够获得多个蜂窝单元通过接合材料接合为一体的蜂窝结构体。 [0076] 作为接合材料例如能够优选使用对无机纤维、胶态二氧化硅、粘土、陶瓷粒子等无机原料添加有机粘合剂、发泡树脂、分散剂等添加材料以及水进行混炼，而形成浆料状的材料。将接合材料涂覆于蜂窝单元的侧面的方法不被特别地限定，能够使用刷子涂漆等方法。 [0077] 在利用接合材料将多个蜂窝单元进行接合之后，根据需要，对已获得的蜂窝结构体的外周部分实施磨削加工，形成圆柱状等的所希望的形状。在该情况下，优选在磨削加工之后的外周部分（加工面）形成外周覆盖层。 [0078] 外周覆盖层通过对磨削加工之后的蜂窝结构体的加工面涂覆外周覆盖材料而形成。作为外周覆盖材料能够优选使用添加无机纤维、胶态二氧化硅、粘土、陶瓷粒子等无机原料机粘合剂、发泡树脂、分散剂等添加材料以及水进行混炼，而形成浆料状的材料。将外周覆盖材料涂覆于蜂窝结构体的加工面的方法不被特别地限定。作为优选的方法例如能够列举使磨削加工之后的蜂窝结构体在转台上一边旋转一边利用橡胶刮刀等将外周覆盖材料涂覆于蜂窝结构体的加工面上的方法。 [0079] 实施例 [0080] 以下，根据实施例对本实用新型进一步详细地进行说明，但本实用新型不限定于上述的实施例。 [0081] （实施例1～40以及比较例1～18） [0082] 对SiC粉末80质量份与金属Si粉末20质量份进行混合而做成陶瓷原料。对已获得的陶瓷原料添加造孔材料、粘合剂、表面活性剂、以及水，从而制作成形原料，并对成形原料进行混炼而获得生坯。作为造孔材料使用了淀粉。另外，作为粘合剂使用了甲基纤维素以及羟基丙氧基甲基纤维素。作为表面活性剂使用了月桂酸钠。各原料的添加量相对于陶瓷原料100质量份而言，设为造孔材料5质量份、甲基纤维素3质量份、羟基丙氧基甲基纤维素3质量份、表面活性剂1质量份、水32质量份。 [0083] 使用蜂窝成形体成形用口模对已获得的生坯进行挤出成形，从而做成具有两端面相同的四边形的四棱柱状的外形的蜂窝成形体。而且，在该蜂窝成形体干燥之前，使用两片具有平面的压板夹住已获得的蜂窝成形体的对置的一对侧面，以该一对侧面的间隔从一侧端面（第二端面）侧朝向另一侧端面（第一端面）侧逐渐变窄的方式使该一对侧面加压变形。此时，以上述一侧端面（第二端面）的尺寸不变化的方式使该一对侧面加压变形。然后，通过微波以及热风对蜂窝成形体进行干燥而做成蜂窝干燥体。 [0084] 接下来，在该蜂窝干燥体的各隔室的一侧开口端部形成封孔部。封孔部的形成通过在开口端部形成有封孔部的隔室与不在开口端部形成有封孔部的隔室以蜂窝干燥体的各端面呈现方格花纹的方式来进行。作为封孔部的形成方法，首先，在蜂窝干燥体的端面粘贴薄板，在该薄板的、与欲形成封孔部的隔室对应的位置开孔。接着，在保持粘贴该薄板的状态下，将蜂窝干燥体的端面浸渍在使封孔部的形成材料浆料化的封孔用浆料，通过开在薄板上的孔，向欲进行封孔的隔室的开口端部内填充封孔用浆料。此外，作为封孔部的形成材料，使用了与上述成形原料相同的材料。 [0085] 这样，在对填充于隔室的开口端部内的封孔用浆料进行干燥之后，在大气环境中以约400℃对该蜂窝干燥体进行预烧（脱脂）。然后，在氩气（Ar）惰性环境中以约1450℃进行烧成，从而获得图6～图8所示的L、V、W、X、Y、Z的值以及第一端面的面积S1与第二端面的面积S2的面积比（S1/S2）的值成为表1～表3所示的值那样的蜂窝单元。此外，对于上述的蜂窝单元而言，孔隙率为45％，平均小孔径为10μm，第二端面的隔室个数为62个/2 cm，第二端面的隔壁的厚度为0.15mm。 [0086] 接着，对氧化铝粉添加硅石纤维、有机粘合剂以及水而获得浆料状的接合材料。将该接合材料以成为厚度约1mm的方式涂覆于蜂窝单元的侧面，通过该接合材料以蜂窝单元的侧面彼此接合的方式组合多个蜂窝单元。在该组合时，如图2或者图3所示，多个蜂窝单元2配置为构成沿一定的方向延伸的多个平行的列11。并且，如图4所示，构成各列11的蜂窝单元2在邻接的蜂窝单元2a、2b彼此的关系中，配置为各自的第一端面3的朝向成为反向，并且各自的一对锥形侧面内的一侧侧面6a彼此成为面对的状态。此外，对于实施例1～30以及比较例1～14而言，如图3所示，分别包含于邻接的列11a、11b的、第一端面3的朝向相同的蜂窝单元2a的位置在列延伸的方向上，配置为一致。另外，对于实施例31～ 40以及比较例15～18而言，如图2所示，分别包含于邻接的列11a、11b的、第一端面3的朝向相同的蜂窝单元2a的位置在列延伸的方向上，配置为成为各错开第一端面3或者第二端面4的大小的1/2的状态。而且，适当地从外部施加压力等，使蜂窝单元彼此压接，并且以120℃干燥两个小时而获得蜂窝结构体。 [0087] 接下来，以该蜂窝结构体的外形成为直径210mm的圆柱状的方式对该蜂窝结构体的外周进行了磨削加工。在磨削加工之后，将与接合材料相同的组成的外周覆盖材料以0.5mm的厚度涂覆于蜂窝结构体的加工面，并以700℃干燥固化两个小时而形成外周覆盖层，从而获得实施例1～40、比较例1～18以及后述的比较例19的蜂窝结构体。 [0088] （比较例19（成为评价的基准的蜂窝结构体）） [0089] 除了不对蜂窝成形体进行加压变形，两对对置的两个侧面均平行，将第一端面的尺寸与第二端面的尺寸保持相同的状态以外，以与实施例1～40以及比较例1～18相同的方法获得比较例19的蜂窝结构体。不对蜂窝成形体进行加压变形，因此对于已获得的蜂窝结构体而言，所有的隔室的轴向与蜂窝单元的轴向相同。此外，该比较例19的蜂窝结构体不是单一的蜂窝结构体，而是多个构成为使用蜂窝单元的蜂窝结构体，该蜂窝单元以其第二端面的尺寸成为与构成实施例1～40以及比较例1～18的各自的蜂窝结构体的蜂窝单元的第二端面的尺寸（V以及W的值）相同的方式来制作。而且，该比较例19的蜂窝结构体是在后述的“加热振动试验”、“压力损失”以及“PM排出数量”中成为评价的基准的蜂窝结构体。即，在对实施例1～40以及比较例1～18的蜂窝结构体进行评价时，构成为使用具有与构成上述各蜂窝结构体的蜂窝单元的第二端面的尺寸相同的尺寸的第二端面的蜂窝单元的比较例19的蜂窝结构体成为该评价的基准。 [0090] （评价） [0091] 以下述的方法对实施例1～40以及比较例1～19的蜂窝结构体进行了加热振动试验、压力损失的测定以及PM排出数量的测定。而且，基于该试验结果或者测定结果，进行A、B、C、D四个阶段的评价，并将评价结果示于表1～表3。 [0092] ［加热振动试验］ [0093] 在蜂窝结构体的外周卷绕非热膨胀性陶瓷垫，并压入不锈钢（SUS430）制的罐装用罐体而形成罐装结构体之后，进行加热振动试验。试验条件是将入口气体温度设为950℃，将振动加速度设为50G，将振动频率设为200Hz，持续200小时，一边使已加热的废气流入罐装结构体，一边对蜂窝结构体的轴向给予振动。该试验的评价基准如下。 [0094] A：在加热振动试验之后，在对罐体进行解体而取出的蜂窝结构体的任意的蜂窝单元中均没有移动，并且，即使用手强有力地（以5kg左右的力）推蜂窝结构体的周围，蜂窝单元也不移动。 [0095] B：在加热振动试验之后，虽然在对罐体进行解体而取出的蜂窝结构体的任意的蜂窝单元中均没有移动，但若用手强有力地（以5kg左右的力）推蜂窝结构体的周围，则蜂窝单元移动。 [0096] C：在加热振动试验之后，虽然在蜂窝结构体的至少一个蜂窝单元中产生移动，但移动最大的蜂窝单元的移动量在0.5mm以下。 [0097] D：在加热振动试验之后，在蜂窝结构体的至少一个蜂窝单元中产生移动，并且移动最大的蜂窝单元的移动量超过0.5mm。 [0098] 此外，在该加热振动试验的评价中，评价为A～C的情况可以称为能够有效地抑制由振动、排压引起的蜂窝单元的移动，在作为过滤器的通常的使用过程中不存在问题。另一方面，评价为D的情况无法充分地抑制由振动、排压引起的蜂窝单元的移动，存在在作为过滤器的通常的使用过程中产生问题的可能性。 [0099] ［压力损失］ [0100] 使大气压（1atm）、室温（20℃）的空气在蜂窝结构体中以12m3/分流动，对压力损失进行了测定。基于该测定结果，进行了压力损失的评价。评价基准如下。 [0101] A：在将比较例19的蜂窝结构体的压力损失设为100％时的相对的压力损失在102％以下。 [0102] B：在将比较例19的蜂窝结构体的压力损失设为100％时的相对的压力损失超过102％，且在104％以下。 [0103] C：在将比较例19的蜂窝结构体的压力损失设为100％时的相对的压力损失超过104％，且在106％以下。 [0104] D：在将比较例19的蜂窝结构体的压力损失设为100％时的相对的压力损失超过106％。 [0105] 此外，在该压力损失的评价中，评价为A～C的情况可以称为对发动机性能的影响较小，在作为过滤器的通常的使用过程中不存在问题。另一方面，评价为D的情况压力损失大，其程度为无法忽略对发动机性能的影响，不适合作为过滤器而使用。 [0106] ［PM排出数量］ [0107] 在利用非热膨胀性陶瓷垫卷绕蜂窝结构体的外周，并压入不锈钢制造的罐装用罐体而形成罐装结构体之后，将该罐装结构体设置于排气量为2.0L的四缸柴油发动机汽车的发动机排气歧管的出口侧。而且，对使该柴油发动机汽车在底盘测功机上以NEDC（New European Driving Cycle）模式行驶时的PM排出数量（个/km）进行了测定。基于该测定结果，对PM排出个数进行了评价。评价基准如下。 [0108] A：与比较例19的蜂窝结构体的PM排出数量相比，PM排出数量减少30％以上。 [0109] B：与比较例19的蜂窝结构体的PM排出数量相比，PM排出数量在大于10％、小于30％的范围内减少。 [0110] C：与比较例19的蜂窝结构体的PM排出数量相比，PM排出数量相同或者减少小于10％。 [0111] D：与比较例19的蜂窝结构体的PM排出数量相比，PM排出数量增加。 [0112] 此外，在该PM排出个数的评价中，评价为A～C的情况可以称为PM捕集性能良好，且在作为过滤器的通常的使用过程中不存在问题。另一方面，评价为D的情况PM捕集性能较低，不适合作为过滤器而使用。 [0113] 【表1】 [0114] [0115] 【表2】 [0116] [0117] 【表3】 [0118] [0119] （考察） [0120] 如表1～表3所示，作为本实用新型的实施例的实施例1～40的蜂窝结构体能够有效地抑制由振动、排压引起的蜂窝单元的移动，并且压力损失、PM捕集性能也在作为过滤器的通常的使用过程中不存在问题。另一方面，使用了X或者Z小于0.3mm的蜂窝单元的比较例1、2、4、15的蜂窝结构体无法充分地抑制由振动、排压引起的蜂窝单元的移动，而存在在作为过滤器的通常的使用过程中产生问题的可能性。并且，使用了X以及Z小于0.3mm的蜂窝单元的比较例11的蜂窝结构体不仅无法充分地抑制由振动、排压引起的蜂窝单元的移动，而且PM捕集性能也较低，不适合作为过滤器而使用。另外，作为Z超过7mm以及/或者S1/S2小于0.8的比较例3、5～10、12～14、16～18压力损失大，其程度为无法忽略对发动机性能的影响，不适合作为过滤器而使用。 [0121] 工业上的利用可能性 [0122] 本实用新型能够优选使用在用于对柴油发动机、汽油发动机的废气中所含有的粒子状物质进行捕集的过滤器等。 |
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