CN101543706B - 蜂窝结构体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蜂窝结构体,其进行再生处理等时在中心部和外周部之间不易出现温度分布,不易出现未烧尽的颗粒。该蜂窝结构体是2个以上柱状蜂窝烧制体通过粘结材料层结合而成的,该蜂窝烧制体中隔着孔道壁在长度方向上并列设置有多个孔道,蜂窝烧制体包括在蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面中位于中心部的中心部蜂窝烧制体和位于外周部的外周部蜂窝烧制体;中心部蜂窝烧制体的垂直于长度方向的截面形状是四边形、截面面积是900~2500mm2;外周部蜂窝烧制体的垂直于上述长度方向的截面形状与中心部蜂窝烧制体的垂直于上述长度方向的截面形状不同,且外周部蜂窝烧制体的该截面的面积是中心部蜂窝烧制体的该截面的面积的0.9~1.3倍。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体。
背景技术
最近,从公共汽车、卡车等车辆以及建筑机械等的内燃机排出的尾气中含有的颗粒物质(以下也简称为颗粒或PM)对环境和人体的危害已成为了问题。
因此,提出了各种由多孔质陶瓷构成的蜂窝结构体,来作为能够捕集尾气中的颗粒、净化尾气的过滤器。
作为这样的蜂窝结构体,例如提出了一种蜂窝结构体,其在通过粘结材料层将2个以上四棱柱状蜂窝烧制体结合后再切削加工成预定的形状而得以制造(例如参见专利文献1)。
另外,还提出了一种蜂窝结构体,其是通过粘结材料层将2个以上各自通过预先挤出成型为预定的形状而制作出的蜂窝烧制体进行结合而得以制造的(例如参见专利文献2)。
在这些蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面中,截面形状为四边形的蜂窝烧制体位于蜂窝结构体的中心部,截面积比中心部的蜂窝烧制体小的蜂窝烧制体位于蜂窝结构体的外周部。
另外,作为另一个蜂窝结构体,还提出了一种蜂窝结构体,在其垂直于长度方向的截面中,截面形状为四边形的蜂窝烧制体位于蜂窝结构体的中心部,截面积比中心部的蜂窝烧制体大的蜂窝烧制体位于该蜂窝烧制体的外侧周围(例如参见专利文献3)。
专利文献1:WO01/23069号小册子
专利文献2:日本特开2004-154718号公报
专利文献3:WO04/96414号小册子
使用蜂窝结构体作为尾气净化过滤器的情况下,从内燃机排出的高温尾气流入蜂窝结构体的孔道。此时,位于中心部的蜂窝烧制体受热较多,所以位于中心部的蜂窝烧制体比位于外周部的蜂窝烧制体更容易升高温度。
另外,对于通过粘结材料层将2个以上的蜂窝烧制体结合起来而形成的蜂窝结构体(以下也称作集合型蜂窝结构体)来说,通常粘结材料层的热导率比蜂窝烧制体的热导率差,因此,由于粘结材料层而使热传导容易被阻断。结果在集合型蜂窝结构体中存在中心部与外周部之间的温差增大的趋势。
特别是对于专利文献1、2所公开的蜂窝结构体来说,与中心部的蜂窝烧制体的截面积相比,位于蜂窝结构体的外周部的是截面积非常小的蜂窝烧制体,存在这样的截面积小的蜂窝烧制体时,粘结材料层所占比例增加,所以容易加大上述的中心部与外周部的温差。
并且,如果蜂窝结构体的中心部与外周部的温差加大,则对蜂窝结构体实施燃烧除去颗粒的再生处理时,在蜂窝结构体的外周部容易出现未烧尽的颗粒。
另外,将蜂窝结构体用作尾气净化过滤器时,需要借助保持密封材料将蜂窝结构体保持在预定的外壳内。于是,为了防止尾气导致蜂窝结构体在外壳内位移、一部分蜂窝烧制体脱离蜂窝结构体的现象的发生,需要将蜂窝结构体确实地固定在外壳内。
因此,为了防止蜂窝结构体受到从蜂窝结构体的外侧施加的压缩应力而破损,希望其具有高强度。
专利文献1~3所记载的蜂窝结构体中,粘结材料层形成为网格形状,所以该蜂窝结构体虽然对在特定方向(平行于粘结材料层的方向)施加的压缩应力具有高的强度,但是对在其他方向例如与粘结材料层成45°的方向等施加的压缩应力的强度弱,蜂窝结构体存在容易因来自这样的方向上的力而发生破损的趋势。
另外,专利文献1~3所记载的蜂窝结构体中,各粘结材料层是垂直相交的,所以难以分散在蜂窝结构体内产生的应力,存在蜂窝结构体容易发生破损的趋势。
发明内容
本发明人为解决上述课题进行了深入研究,并完成了第一~第四方面的本发明。
第一方面的本发明的蜂窝结构体是通过粘结材料层将2个以上柱状的蜂窝烧制体结合起来而形成的蜂窝结构体,在所述蜂窝烧制体中,隔着孔道壁在长度方向上并列设置有多个孔道,该蜂窝结构体的特征在于,
上述蜂窝烧制体包括在上述蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面中位于中心部的中心部蜂窝烧制体和位于外周部的外周部蜂窝烧制体,
上述中心部蜂窝烧制体的垂直于上述长度方向的截面的形状是四边形,
上述中心部蜂窝烧制体的垂直于上述长度方向的截面的面积是900mm2~2500mm2,
上述外周部蜂窝烧制体的垂直于上述长度方向的截面的形状与上述中心部蜂窝烧制体的垂直于上述长度方向的截面的形状不同,并且,
上述外周部蜂窝烧制体的垂直于上述长度方向的截面的面积是上述中心部蜂窝烧制体的垂直于上述长度方向的截面的面积的0.9~1.3倍。
对于第一方面的本发明的蜂窝结构体来说,通过粘结材料层结合在一起的2个以上的蜂窝烧制体之中,外周部蜂窝烧制体的垂直于长度方向的截面的截面积是中心部蜂窝烧制体的垂直于长度方向的截面的截面积的0.9~1.3倍。所以,蜂窝结构体的外周部不存在截面积极小的蜂窝烧制体,当然也不需要用来结合这样小的蜂窝烧制体的粘结材料层,因此,在蜂窝结构体的中心部与外周部之间不易出现温度分布,实施再生处理时,不易出现未烧尽的颗粒。
与此相对,外周部蜂窝烧制体的垂直于长度方向的截面的截面积小于中心部蜂窝烧制体的垂直于长度方向的截面的截面积的0.9倍时,在与位于中心部的蜂窝烧制体之间容易出现温度分布,再生处理时容易出现未烧尽的颗粒。
另外,外周部蜂窝烧制体的垂直于长度方向的截面的截面积大于中心部蜂窝烧制体的垂直于长度方向的截面的截面积的1.3倍时,有时热应力会导致蜂窝烧制体出现裂纹。
另外,对于第一方面的本发明的蜂窝结构体来说,上述中心部蜂窝烧制体的截面积是900mm2~2500mm2。其理由如下。
中心部蜂窝烧制体的截面积小于900mm2时,构成蜂窝结构体的粘结材料的量增大,其结果导致容易在蜂窝结构体内出现温度分布,再生处理时容易在蜂窝烧制体上出现裂纹。
另一方面,如果中心部蜂窝烧制体的截面积大,则粘结材料层所占的比例相对变小,所以再生处理时不易出现温度分布,但粘结材料层承担的缓和热应力的效果变得不足,蜂窝烧制体容易出现裂纹。因此,中心部蜂窝烧制体的截面积的上限优选为2500mm2。
即,中心部蜂窝烧制体的截面积在上述范围时,适于防止再生处理时在蜂窝烧制体上出现裂纹。
在第一方面的本发明所述的蜂窝结构体中,
优选上述外周部蜂窝烧制体的垂直于上述长度方向的截面的形状是3条线段和一个圆弧围成的形状或是由3条线段和一个椭圆弧围成的形状,上述3条线段之中的2条线段所构成的2个角是直角或钝角。
外周部蜂窝烧制体是这样的形状的情况下,与中心部蜂窝烧制体的垂直于长度方向的截面的尺寸相比,外周部蜂窝烧制体的垂直于长度方向的截面的尺寸不易变得很小。因此,在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布,实施再生处理时,不易出现未烧尽的颗粒。
第二方面的本发明的蜂窝结构体是由陶瓷块构成的圆柱状或椭圆柱状的蜂窝结构体,所述陶瓷块是通过粘结材料层将2个以上柱状蜂窝烧制体结合起来而形成的,在所述蜂窝烧制体中,在长度方向上隔着孔道壁并列设置有多个孔道,该蜂窝结构体的特征在于,
2个以上的上述蜂窝烧制体包括位于陶瓷块的中心部的中心部蜂窝烧制体和构成上述陶瓷块的外周侧面的一部分的外周部蜂窝烧制体,
上述中心部蜂窝烧制体的垂直于上述长度方向的截面的面积为900mm2~2500mm2,
在上述陶瓷块的垂直于上述长度方向的截面上,绘制与上述陶瓷块的截面的中心同心的所述截面的相似形,并且该相似形的面积与上述陶瓷块的截面的面积之比为49%时,上述外周部蜂窝烧制体的一部分一定位于上述相似形的内侧。
第二方面的本发明的蜂窝结构体中,2个以上的蜂窝烧制体通过粘结材料层结合在一起,2个以上的蜂窝烧制体包括上述中心部蜂窝烧制体和上述外周部蜂窝烧制体。
并且,对于上述蜂窝结构体来说,其以如下方式构成:在陶瓷块的垂直于长度方向的截面上,绘制与上述陶瓷块的截面的中心同心的该截面的相似形,并且该相似形的面积与上述陶瓷块的截面的面积之比为49%时,上述外周部蜂窝烧制体的一部分一定位于上述相似形的内侧。
在这样的构成中,在具有中心部蜂窝烧制体和外周部蜂窝烧制体的蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面中,不存在仅位于上述相似形外侧的外周部蜂窝烧制体,所以在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布,不易出现未烧尽的颗粒。
蜂窝结构体中,如上所述,与外周部蜂窝烧制体相比,中心部蜂窝烧制体的温度容易升高。
因此,在陶瓷块的截面中,各外周部蜂窝烧制体的一部分存在于上述相似形的内侧时,热容易传递到外周部蜂窝烧制体,所以如上所述不易出现未烧尽的颗粒。
另一方面,上述相似形的内侧不存在各外周部蜂窝烧制体的一部分的情况下(各外周部蜂窝烧制体仅存在于上述相似形的外侧的情况下),在蜂窝结构体的中心部和外周部之间容易出现温度分布,容易出现未烧尽的颗粒。
另外,在第二方面的本发明的蜂窝结构体中,上述中心部蜂窝烧制体的截面积为900mm2~2500mm2。其理由如下。
中心部蜂窝烧制体的截面积小于900mm2时,容易使构成蜂窝结构体的粘结材料的量增大,其结果导致容易在蜂窝结构体内出现温度分布,再生处理时容易在蜂窝烧制体上出现裂纹。
另一方面,如果中心部蜂窝烧制体的截面积大,则粘结材料层所占的比例相对变小,所以再生处理时不易出现温度分布,但粘结材料层承担的缓和热应力的效果变得不足,导致蜂窝烧制体容易出现裂纹。因此,中心部蜂窝烧制体的截面积的上限优选为2500mm2。
即,中心部蜂窝烧制体的截面积在上述范围时,适于防止再生处理时在蜂窝烧制体上出现裂纹。
第三方面的本发明的蜂窝结构体是通过粘结材料层将2个以上柱状蜂窝烧制体结合起来而形成的蜂窝结构体,在所述蜂窝烧制体中,隔着孔道壁在长度方向上并列设置有多个孔道,该蜂窝结构体的特征在于,
在上述蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面中,具有构成上述蜂窝结构体的外周侧面的外周部和位于上述外周部的内侧且截面形状为四边形的中央部,
上述中央部由1个中心部蜂窝烧制体构成或由通过上述粘结材料层结合在一起的2个以上中心部蜂窝烧制体构成,
上述外周部由通过上述粘结材料层结合在一起的2个以上外周部蜂窝烧制体构成,
在上述蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面中,在上述外周部的粘结材料层中的至少一个粘结材料层是在从上述中央部的角部朝向上述蜂窝结构体的外周侧面的方向上形成的,并且,
在从上述中央部的角部朝向上述蜂窝结构体的外周侧面的方向上形成的粘结材料层与在从上述中央部的除角部以外的部分朝向上述蜂窝结构体的外周侧面的方向上形成的粘结材料层中的至少1个粘结材料层形成40°~50°的角。
对于第三方面的本发明的蜂窝结构体,下面的本说明书中,将上述外周部的粘结材料层之中的在从上述中央部的角部朝向上述蜂窝结构体的外周侧面的方向上形成的粘结材料层也称作“第一外周部粘结材料层”,将在从上述中央部的除角部以外的部分朝向上述蜂窝结构体的外周侧面的方向上形成的粘结材料层也称作“第二外周部粘结材料层”。
另外,第三方面的本发明中,蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面中的中央部是指上述中心部蜂窝烧制体、使上述中心部蜂窝烧制体彼此结合的粘结材料层以及使上述中心部蜂窝烧制体与上述外周部蜂窝烧制体结合的粘结材料层所占的区域。
另外,蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面中的外周部是指上述外周部蜂窝烧制体以及使上述外周部蜂窝烧制体彼此结合的粘结材料层所占的区域。
第三方面的本发明的蜂窝结构体具有上述中央部和上述外周部,在位于上述中央部的外侧的上述外周部中,2个以上的构成上述蜂窝结构体的外周侧面的一部分的外周部蜂窝烧制体通过粘结材料层结合在一起。
此处,在上述蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面中,介于上述外周部蜂窝烧制体彼此之间的粘结材料层之中,在从上述中央部的角部朝向上述蜂窝结构体的外周侧面的方向上形成的粘结材料层(第一外周部粘结材料层)与在从上述中央部的除角部以外的部分朝向蜂窝结构体的外周侧面的方向上形成的粘结材料层(第二外周部粘结材料层)中的至少一个粘结材料层形成的角为40°~50°。
因此,能够防止从蜂窝结构体的外侧施加的压缩应力导致蜂窝结构体发生破损。
另外,上述第一外周部粘结材料层是在从上述中央部的角部朝向上述蜂窝结构体的外周侧面的方向上形成的,所以在上述中央部的角部,介于上述中心部蜂窝烧制体和上述外周部蜂窝烧制体之间的2个粘结材料层与上述第一外周部粘结材料层形成了三叉。
像这样在蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面上存在粘结材料层形成三叉的部分时,能够防止蜂窝结构体的破损。
第三方面的本发明中,第一外周部粘结材料层与第二外周部粘结材料层形成的角是指在上述第一外周部粘结材料层中穿过的直线与在上述第二外周部粘结材料层中穿过的直线所形成的角。
在第三方面的本发明的蜂窝结构体中,
上述中央部由通过上述粘结材料层结合在一起的2个以上中心部蜂窝烧制体构成,
在上述蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面中,介于上述外周部蜂窝烧制体彼此之间的在从上述中央部的除角部以外的部分朝向上述蜂窝结构体的外周侧面的方向上形成的粘结材料层之中的至少一个粘结材料层优选与介于上述中心部蜂窝烧制体彼此之间的粘结材料层中的任一粘结材料层成直线状。
这样的粘结材料层能够起到进一步提高蜂窝结构体的强度的所谓梁的作用。
第四方面的本发明的蜂窝结构体是由陶瓷块构成的蜂窝结构体,所述陶瓷块是通过粘结材料层将2个以上柱状蜂窝烧制体结合起来而形成的,在所述蜂窝烧制体中,在长度方向上隔着孔道壁并列设置有多个孔道,该蜂窝结构体的特征在于,
上述蜂窝烧制体的垂直于上述长度方向的截面的截面积为900mm2~2500mm2,并且,上述陶瓷块的垂直于上述长度方向的截面的截面积为10000mm2~55000mm2,
在上述蜂窝结构体的垂直于上述长度方向的截面中,在从上述陶瓷块的重心开始经上述蜂窝烧制体到达上述陶瓷块的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量如下:
上述陶瓷块的垂直于上述长度方向的截面的截面积为10000mm2以上且小于25000mm2时,所述粘结材料层的数量为2处以下,
上述陶瓷块的垂直于上述长度方向的截面的截面积为25000mm2以上且小于40000mm2时,所述粘结材料层的数量为3处以下,
上述陶瓷块的垂直于上述长度方向的截面的截面积为40000mm2以上且55000mm2以下时,所述粘结材料层的数量为4处以下。
需要说明的是,在第四方面的本发明的蜂窝结构体中,对在从上述陶瓷块的重心到上述陶瓷块的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量进行计数时,陶瓷块的重心与粘结材料层重合的情况下,与陶瓷块的重心重合的粘结材料层记为1个。
另外,第四方面的本发明的蜂窝结构体中,对在从上述陶瓷块的重心到上述陶瓷块的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量进行计数时,对在粘结材料层的数量最少的路径上的粘结材料层的数量进行计数。
第四方面的本发明的蜂窝结构体是由陶瓷块构成的蜂窝结构体,所述陶瓷块是通过粘结材料层将2个以上的蜂窝烧制体结合在一起而形成的,各蜂窝烧制体的截面积为900mm2~2500mm2,并且,陶瓷块的截面积为10000mm2~55000mm2。
这样的蜂窝结构体中,在蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面上从陶瓷块的重心到外缘的路径上存在的粘结材料层的个数与陶瓷块的截面积满足上述关系,所以通过粘结材料层缓和了热应力,并且防止了蜂窝结构体发生裂纹、破损,同时在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布,不易出现未烧尽的颗粒。
即,在第四方面的本发明的蜂窝结构体中,在从蜂窝结构体的中心部到外周部的路径(主要的热传导路径)上存在的粘结材料层的数量尽可能少,并且不会损害粘结材料层所具有的缓和热应力的功能,由于第四方面的本发明的蜂窝结构体具有这样的构成,所以,容易使热从蜂窝结构体的中心部向外周部传递,在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布,并且,能够防止蜂窝结构体出现破损、裂纹。
在第四方面的本发明的蜂窝结构体中,上述陶瓷块的垂直于上述长度方向的截面的形状优选为圆形。
通过使陶瓷块的截面积与在蜂窝结构体的截面中、在从陶瓷块的重心到外缘的路径上存在的粘结材料层的个数满足上述关系,使得在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布这样的效果特别容易在陶瓷块的截面形状为圆形的情况下得以发挥。
这是因为,陶瓷块的截面的形状是圆形的情况下,具有在陶瓷块的外周部容易存在截面积小的蜂窝烧制体的趋势,而通过满足上述的预定的条件,能够避免这种趋势。
本说明书中,蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面、陶瓷块的垂直于长度方向的截面、蜂窝烧制体的垂直于长度方向的截面或蜂窝成型体的垂直于长度方向的截面有时分别简记作蜂窝结构体的截面、陶瓷块的截面、蜂窝烧制体的截面或蜂窝成型体的截面。
另外,本说明书中,蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面的截面积、陶瓷块的垂直于长度方向的截面的截面积、蜂窝烧制体的垂直于长度方向的截面的截面积或蜂窝成型体的垂直于长度方向的截面的截面积有时分别简记为蜂窝结构体的截面积、陶瓷块的截面积、蜂窝烧制体的截面积或蜂窝成型体的截面积。
另外,本说明书中,中心部蜂窝烧制体是指在蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面中不构成蜂窝结构体的外缘的蜂窝烧制体,外周部蜂窝烧制体是指在蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面中构成蜂窝结构体外缘的蜂窝烧制体。
需要说明的是,后述那样在蜂窝结构体上形成有涂层的情况下,上述外周部蜂窝烧制体是指构成陶瓷块的外缘的蜂窝烧制体。
如上所述,构成第一~第三方面的本发明的蜂窝结构体的蜂窝烧制体分为中心部蜂窝烧制体和外周部蜂窝烧制体。
但是,本说明书中,在不需要特别区分2种蜂窝烧制体的情况下,仅记作蜂窝烧制体。
附图说明
图1是示意性表示第一方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体的立体图。
图2(a)是示意性表示第一方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体中的中心部蜂窝烧制体的立体图;图2(b)是图2(a)的沿A-A线的截面图。
图3是示意性表示第一方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体中的外周部蜂窝烧制体的立体图。
图4是实施例1-1制造的蜂窝结构体的截面图。
图5是比较例1-1制造的蜂窝结构体的截面图。
图6是第一方面的本发明的第二实施方式的蜂窝结构体的截面图。
图7(a)和图7(b)是用于说明第一方面的本发明的第三实施方式的蜂窝结构体的制造方法的另一例的截面图。
图8是第一方面的本发明的其他实施方式的蜂窝结构体的截面图。
图9是第一方面的本发明的其他实施方式的蜂窝结构体的截面图。
图10是第一方面的本发明的其他实施方式的蜂窝结构体的截面图。
图11是示意性表示第二方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体的立体图。
图12是实施例2-1制造的蜂窝结构体的截面图。
图13是比较例2-1制造的蜂窝结构体的截面图。
图14是第二方面的本发明的第二实施方式的蜂窝结构体的截面图。
图15(a)和图15(b)分别是第二方面的本发明的其他实施方式的蜂窝结构体的截面图。
图16(a)、图16(b)是用于说明第二方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的制造方法的另一例的截面图。
图17是示意性表示第三方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体的立体图。
图18是图17的沿A-A线的截面图。
图19是比较例3-1制造的蜂窝结构体的截面图。
图20是第三方面的本发明的第二实施方式的蜂窝结构体的截面图。
图21是第三方面的本发明的其他实施方式的蜂窝结构体的截面图。
图22是示意性表示第四方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体的立体图。
图23是图22的沿A-A线的截面图。
图24是比较例4-1制造的蜂窝结构体的截面图。
图25是第四方面的本发明的第二实施方式的蜂窝结构体的截面图。
图26是比较例4-2制造的蜂窝结构体的截面图。
图27是第四方面的本发明的第三实施方式的蜂窝结构体的截面图。
图28(a)、图28(b)是用于说明第四方面的本发明的第三实施方式的蜂窝结构体的制造方法的一例的截面图。
图29是比较例4-3制造的蜂窝结构体的截面图。
符号说明
100、200、500、600、700、1100、1200、1500、1600、2100、2200、2700、3100、3200、3300 蜂窝结构体
101、201、501、601、701、1101、1201、1501、1601、2101、2101A~2101D、2201A~2201D、2701B~2701D、3101、3201、3301、3601 粘结材料层
102、202、502、602、702、1102、1202、1502、1503、2102、2202、3102、3202、3302 涂层
103、203、303、503、603、703、1103、1203、1503、1603、2103、2203、3103、3203、3303、3603 陶瓷块
110、210、310、510、610、710、1110、1210、2110、2120 中心部蜂窝烧制体
120、220、230、320、520、530、540、620、630、640、720、1120、1220、1230、1520、1530、1620、1630、2120、2220、2230 外周部蜂窝烧制体
3110、3120、3210、3220、3230、3310、3320、3330、3340、3610、3620、3630、3640 蜂窝烧制体
111、121 孔道
112、122 密封材料
113、123 孔道壁
具体实施方式
首先,参照附图对第一方面的本发明的蜂窝结构体的实施方式进行说明。
(第一方面的本发明的第一实施方式)
图1是示意性表示第一方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体的立体图;图2(a)是示意性表示第一方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体中的中心部蜂窝烧制体的立体图;图2(b)是图2(a)的沿A-A线的截面图。图3是示意性表示第一方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体中的外周部蜂窝烧制体的立体图。
图1所示的蜂窝结构体100中,通过粘结材料层101将图2(a)、图2(b)所示形状的中心部蜂窝烧制体110和图3所示形状的外周部蜂窝烧制体120各2个以上结合而构成了陶瓷块103,并且在该陶瓷块103的外周形成有涂层102。
中心部蜂窝烧制体110的截面的形状为正方形。
外周部蜂窝烧制体120的截面的形状为3条线段120a、120b、120c和一个圆弧120d围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角(线段120b和线段120c构成的角以及线段120a和线段120b构成的角)分别为90°和135°。
另外,蜂窝烧制体110、120由多孔质碳化硅烧结体构成。
图2(a)、图2(b)所示的中心部蜂窝烧制体110中,多个孔道111隔着孔道壁113并列设置在长度方向(图2(a)中箭头a的方向)上,孔道111的任一端部用密封材料112封住了。所以,流入在一端的端面开口的孔道111的尾气G(参见图2(b)中箭头)必然通过隔开孔道111的孔道壁113后,从在另一端的端面开口的另一孔道111流出。所以,孔道壁113起到捕集PM等的过滤器的功能。
与中心部蜂窝烧制体110相同,图3所示的外周部蜂窝烧制体120中也在长度方向上隔着孔道壁123并列设置了多个孔道121,并且孔道121的任一端部用密封材料122封住了。所以流入在一端的端面开口的孔道121的尾气必然通过隔开孔道121的孔道壁123后,从在另一端的端面开口的另一孔道121流出。
即,外周部蜂窝烧制体120虽然外观形状与中心部蜂窝烧制体110不同,但其功能与中心部蜂窝烧制体110相同。
蜂窝结构体100中,如图1所示,4个中心部蜂窝烧制体110位于蜂窝结构体100的截面的中心部,8个外周部蜂窝烧制体120位于4个中心部蜂窝烧制体110的周围,并通过粘结材料层101将这些蜂窝烧制体结合,使得蜂窝结构体100(陶瓷块103)的截面呈圆形。
并且,蜂窝结构体100中,外周部蜂窝烧制体120的截面的形状与中心部蜂窝烧制体110的截面的形状不同,外周部蜂窝烧制体120的截面积是中心部蜂窝烧制体110的截面积的0.9~1.3倍。
所以,蜂窝结构体100的外周部不存在截面积极小的蜂窝烧制体,当然也不需要用于结合这样的小蜂窝烧制体的粘结材料层。因此,蜂窝结构体100中,在中心部和外周部之间不易出现温度分布,进行再生处理时,不易出现未烧尽的颗粒。
另外,如上所述,外周部蜂窝烧制体120的截面的形状为3条线段120a、120b、120c和一个圆弧120d围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角(线段120b和线段120c构成的角以及线段120a和线段120b构成的角)分别为90°和135°,外周部蜂窝烧制体120的形状是这样的形状这一点也是蜂窝结构体100的外周部不存在截面积极小的蜂窝烧制体的重要原因。
另外,蜂窝结构体100中,中心部蜂窝烧制体110的截面积为900mm2~2500mm2。
通过将中心部蜂窝烧制体110的截面积设定为这样的尺寸,在对蜂窝结构体100实施再生处理时,能够防止蜂窝结构体100出现裂纹。
下面对本实施方式的蜂窝结构体的制造方法进行说明。
(1)进行成型工序,其中,对含有陶瓷粉末和粘合剂的湿润混合物进行挤出成型,由此制作蜂窝成型体。
具体地说,首先使用平均粒径不同的碳化硅粉末(作为陶瓷粉末)、有机粘合剂、液态增塑剂、润滑剂和水进行混合,由此制作蜂窝成型体制造用湿润混合物。
接着,将上述湿润混合物投入到挤出成型机中。通过将上述湿润混合物投入挤出成型机中并挤出成型来制作预定形状的蜂窝成型体。
此处,为了制作截面为正方形的蜂窝成型体、截面为由3条线段和一个圆弧围成的形状且这3条线段之中的2条线段构成的2个角分别为90°和135°的蜂窝成型体,使用对应各自形状的挤出成型用金属模具。
(2)接着,将蜂窝成型体切断为预定的长度,用微波干燥机、热风干燥机、高频干燥机、减压干燥机、真空干燥机、冷冻干燥机等进行干燥后,进行封孔工序,在该封孔工序中,在预定的孔道填充成为密封材料的密封材料糊,对上述孔道进行封孔。
需要说明的是,切断工序、干燥工序、封孔工序的条件可以采用以往制作蜂窝烧制体时采用的条件。
(3)接着,进行在脱脂炉中加热除去蜂窝成型体中的有机物的脱脂工序,并将脱脂后的蜂窝成型体送入烧制炉,进行烧制工序,制作蜂窝烧制体。
需要说明的是,脱脂工序和烧制工序的条件可以采用以往制作蜂窝烧制体时采用的条件。
经上述工序能够制造中心部蜂窝烧制体和外周部蜂窝烧制体。
(4)接着,进行结合工序,其中,在各孔道的预定的端部被封住了的中心部蜂窝烧制体和外周部蜂窝烧制体各自的预定的侧面涂布粘结材料糊,形成粘结材料糊层,在该粘结材料糊层上依次层积其他的蜂窝烧制体,重复进行该工序,制作出预定数量的蜂窝烧制体结合而成的陶瓷块。
此处,作为粘结材料糊,可以使用例如含有无机粘合剂、有机粘合剂和无机颗粒的粘结材料糊。另外,上述粘结材料糊还可以进一步含有无机纤维和/或晶须。
(5)接着,进行涂层形成工序,其中,将涂敷材料糊涂布在呈圆柱状的陶瓷块的外周,经干燥、固化,形成涂层。
此处,作为涂敷材料糊,使用与上述粘结材料糊相同的糊。需要说明的是,作为涂敷材料糊,也可以使用组成与上述粘结材料糊不同的糊。
需要说明的是,涂层不是一定要设置的,根据需要进行设置即可。
经上述工序能够制造本实施方式的蜂窝结构体。
下面列举本实施方式的蜂窝结构体的作用效果。
(1)本实施方式的蜂窝结构体中,外周部蜂窝烧制体120的截面的形状与中心部蜂窝烧制体110的截面的形状不同,外周部蜂窝烧制体120的截面积是中心部蜂窝烧制体110的截面积的0.9~1.3倍。因此,蜂窝结构体的外周部不存在截面积极小的蜂窝烧制体,用来结合这样的小蜂窝烧制体的粘结材料层是不需要的,所以在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布,进行再生处理时,不易出现未烧尽的颗粒。
(2)本实施方式的蜂窝结构体中,外周部蜂窝烧制体的截面的形状是3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段之中的2条线段构成的2个角分别为90°和135°。因此,与中心部蜂窝烧制体的截面积相比,外周部蜂窝烧制体的截面积不会变得很小,所以用来结合截面积小的蜂窝烧制体的粘结材料层是不需要的,因此,在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布,进行再生处理时,不易出现未烧尽的颗粒。
(3)本实施方式的蜂窝结构体中,上述中心部蜂窝烧制体的截面积为900mm2~2500mm2。因此,进行再生处理时,不会在蜂窝烧制体上出现裂纹。
(4)构成本实施方式的蜂窝结构体的蜂窝烧制体中,各孔道的任一端部用密封材料封住了。因此,本实施方式的蜂窝结构体能够很好地用作柴油机颗粒过滤器。
(5)本实施方式的蜂窝结构体中,在陶瓷块的外周侧面形成有涂层,所以,能够防止颗粒从蜂窝结构体的外周侧面漏出。
实施例
(实施例1-1)
下面给出更具体地公开了第一方面的本发明的第一实施方式的实施例。需要说明的是,第一方面的本发明不仅限于这些实施例。
(1)进行成型工序,其中,将52.8重量%平均粒径22μm的碳化硅的粗粉末、22.6重量%平均粒径0.5μm的碳化硅的微粉末混合,对所得到的混合物添加2.1重量%丙烯酸树脂、4.6重量%有机粘合剂(甲基纤维素)、2.8重量%润滑剂(日本油脂社制,UNILUB)、1.3重量%甘油以及13.8重量%水,进行混炼,得到湿润混合物后,进行挤出成型。
本工序中,制作了形状与图2(a)和图2(b)所示的中心部蜂窝烧制体110大致相同的没有对孔道进行封孔的生蜂窝成型体和形状与图3所示的外周部蜂窝烧制体120大致相同的没有对孔道进行封孔的生蜂窝成型体。
(2)接下来,使用微波干燥机对上述生蜂窝成型体进行干燥,得到蜂窝成型体的干燥体后,将组成与上述湿润混合物相同的糊填充到预定的孔道,再次使用干燥机进行干燥。
(3)进行脱脂工序,其中将干燥后的蜂窝成型体在400℃进行脱脂,然后在常压的氩气气氛下于2200℃、3小时的条件进行烧制工序。
由此制作出中心部蜂窝烧制体110和外周部蜂窝烧制体120,所述中心部蜂窝烧制体110由多孔质碳化硅烧结体形成,并且其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为34.5mm×34.5mm×150mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil(密耳));所述外周部蜂窝烧制体120的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与中心部蜂窝烧制体110的相同,其截面是3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段之中的2条线段构成的2个角分别为90°和135°(线段120a=20.8mm、线段120b=35.0mm、线段120c=35.7mm)。
需要说明的是,中心部蜂窝烧制体110的截面积为1190mm2,外周部蜂窝烧制体120的截面积为1292mm2。所以,外周部蜂窝烧制体120的截面积是中心部蜂窝烧制体110的截面积的1.09倍。
(4)在中心部蜂窝烧制体110以及外周部蜂窝烧制体120的预定的侧面涂布粘结材料糊,通过该粘结材料糊将4个中心部蜂窝烧制体110和8个外周部蜂窝烧制体120粘结成图4所示的排布,进一步在180℃使粘结材料糊固化20分钟,由此制作出粘结材料层的厚度为1mm的圆柱状陶瓷块103。
此处,作为粘结材料糊,使用由30.0重量%平均粒径0.6μm的碳化硅颗粒、21.4重量%硅溶胶、8.0重量%羧甲基纤维素以及40.6重量%水构成的粘结材料糊。
(5)使用组成与上述(4)工序中使用的粘结材料糊相同的涂敷材料糊,在陶瓷块103的外周形成涂敷材料糊层。其后,在120℃将该涂敷材料糊层干燥,制造在外周形成有涂层102的直径143.8mm×长度150mm的圆柱状蜂窝结构体。
实施例1制造的蜂窝结构体100的截面的形状如图4所示。
(实施例1-2)
将经实施例1-1中(1)~(3)工序制作的中心部蜂窝烧制体110的尺寸以及外周部蜂窝烧制体120的尺寸改成下述尺寸,除此以外,与实施例1-1同样地制作蜂窝结构体。
即,制作了如下的中心部蜂窝烧制体110和外周部蜂窝烧制体120,所述中心部蜂窝烧制体110由多孔质碳化硅烧结体构成,其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为36.7mm×36.7mm×150mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil);所述外周部蜂窝烧制体120的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与中心部蜂窝烧制体110的相同,其截面是由3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段之中的2条线段构成的2个角分别为90°和135°(线段120a=17.7mm、线段120b=37.2mm、线段120c=33.5mm)。
需要说明的是,中心部蜂窝烧制体110的截面积为1347mm2,外周部蜂窝烧制体120的截面积为1215mm2。所以,外周部蜂窝烧制体120的截面积是中心部蜂窝烧制体110的截面积的0.90倍。
(实施例1-3)
将经实施例1-1中(1)~(3)工序制作的中心部蜂窝烧制体110的尺寸以及外周部蜂窝烧制体120的尺寸改成下述的尺寸,除此以外,与实施例1-1同样地制作蜂窝结构体。
即,制作了如下的中心部蜂窝烧制体110和外周部蜂窝烧制体120,所述中心部蜂窝烧制体110由多孔质碳化硅烧结体构成,其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为32.4mm×32.4mm×150mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil);所述外周部蜂窝烧制体120的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与中心部蜂窝烧制体110的相同,其截面是由3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段之中的2条线段构成的2个角分别为90°和135°(线段120a=23.8mm、线段120b=32.9mm、线段120c=37.8mm)。
需要说明的是,中心部蜂窝烧制体110的截面积为1050mm2,外周部蜂窝烧制体120的截面积为1363mm2。所以,外周部蜂窝烧制体120的截面积是中心部蜂窝烧制体110的截面积的1.30倍。
(比较例1-1)
(1)通过进行与实施例1-1中(1)~(3)工序相同的工序,制作了由多孔质碳化硅烧结体构成的蜂窝烧制体,其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为34.5mm×34.5mm×150mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil)。
(2)在蜂窝烧制体的预定的侧面涂布粘结材料糊,通过该粘结材料糊将16个蜂窝烧制体粘结起来,并进一步在180℃使粘结材料糊固化20分钟,由此制作出粘结材料层的厚度为1mm的四棱柱状蜂窝烧制体的集合体。
此处,作为粘结材料糊,使用的是与实施例1-1中使用的粘结材料糊相同的粘结材料糊。
接着,使用金刚石切割器对蜂窝烧制体的集合体的外周进行磨削,制作了圆柱状的陶瓷块。
接着,使用由与粘结材料糊相同的材料构成的涂敷材料糊,在陶瓷块的外周部形成了涂敷材料糊层。然后,在120℃对该涂敷材料糊层进行干燥,制作了外周形成有涂层的直径143.8mm×长度150mm的圆柱状蜂窝结构体。
比较例1-1制造的蜂窝结构体的截面的形状如图5所示。
图5是比较例1-1制造的蜂窝结构体400的截面图,图5中,410表示中心部蜂窝烧制体、420和430表示外周部蜂窝烧制体、401表示粘结材料层、402表示涂层、403表示陶瓷块。
并且,蜂窝结构体400中,中心部蜂窝烧制体410的截面积为1190.5mm2、外周部蜂窝烧制体420的截面积为1095mm2、外周部蜂窝烧制体430的截面积为357mm2。
所以,外周部蜂窝烧制体420的截面积是中心部蜂窝烧制体410的截面积的0.92倍,外周部蜂窝烧制体430的截面积是中心部蜂窝烧制体410的截面积的0.30倍。
(比较例1-2)
将经实施例1-1中(1)~(3)工序制作的中心部蜂窝烧制体110和外周部蜂窝烧制体120的尺寸改为下述的尺寸,除此以外,与实施例1-1同样地进行,制造蜂窝结构体。
即,制作了如下的中心部蜂窝烧制体110和外周部蜂窝烧制体120,所述中心部蜂窝烧制体110由多孔质碳化硅烧结体构成,其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为31.5mm×31.5mm×150mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil);所述外周部蜂窝烧制体120的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与中心部蜂窝烧制体110的相同,其截面是由3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段之中的2条线段构成的2个角分别为90°和135°(线段120a=25.0mm、线段120b=32.0mm、线段120c=38.2mm)。
需要说明的是,中心部蜂窝烧制体110的截面积为992mm2,外周部蜂窝烧制体120的截面积为1392mm2。所以,外周部蜂窝烧制体120的截面积是中心部蜂窝烧制体110的截面积的1.40倍。
(蜂窝结构体的评价)
通过下述的方法对实施例1-1~1-3和比较例1-1、1-2制造的各蜂窝结构体实施再生处理,同时基于再生处理前后的重量差,利用下述的方法测定再生率(%)。
此处,再生率越小,再生处理中越容易出现未烧尽的颗粒。
(再生处理)
将实施例1-1~1-3和比较例1-1、1-2的蜂窝结构体分别安放在2L发动机的排气路径上,进一步在蜂窝结构体前的气体流入侧设置市售的由堇青石构成的蜂窝结构体的催化剂载体(直径:200mm、长度:100mm、孔道密度:400孔道/英寸2、铂负载量:5g/L)作为尾气净化装置,以转速3000min-1、扭矩50Nm运转发动机,捕集7小时颗粒。颗粒的捕集量为8g/L。
其后,将发动机设定为转速1250min-1、扭矩60Nm,在过滤器的温度达到恒定后的状态下保持1分钟后,进行后喷射,利用位于前方的氧化催化剂使排气温度升高,并使颗粒燃烧。
上述后喷射的条件设定为开始1分钟后流入蜂窝结构体的尾气的温度大致恒定在600℃。
(再生率的计算)
将颗粒捕集前的蜂窝结构体的初期重量设为W0;颗粒捕集后、再生处理前的蜂窝结构体的重量设为W1;再生处理后的蜂窝结构体的重量设为W2,通过下式(1)计算再生率。
再生率=[(W1-W0)-(W2-W0)]/(W1-W0)…(1)
其结果如下:实施例1-1的蜂窝结构体的再生率为85%。
实施例1-2的蜂窝结构体的再生率为80%。
实施例1-3的蜂窝结构体的再生率为88%。
另一方面,比较例1-1的蜂窝结构体的再生率为70%。
另外,比较例1-2的蜂窝结构体的再生率为90%,但再生处理后在外周部蜂窝烧制体的一部分上出现了裂纹。
需要说明的是,实施例1-1~1-3和比较例1-1的蜂窝结构体中,再生处理后在蜂窝烧制体上没有出现裂纹。
据认为,比较例1-1的蜂窝结构体的再生率低是因为进行再生处理时,出现了大量的未烧尽的颗粒。另外,据认为,比较例1-2的蜂窝结构体中观察到了裂纹是因为外周部蜂窝烧制体的垂直于长度方向的截面积相对于中心部蜂窝烧制体的垂直于长度方向的截面积过大。
(第一方面的本发明的第二实施方式)
下面参照附图对作为第一方面的本发明的蜂窝结构体的另一实施方式的第二实施方式进行说明。
图6是第一方面的本发明的第二实施方式的蜂窝结构体的截面图。
本实施方式的蜂窝结构体200中,如图6所示,中心部蜂窝烧制体210、外周部蜂窝烧制体220、230各2个以上用粘结材料层201结合起来,构成陶瓷块203,并且在该陶瓷块203的外周形成有涂层202。
中心部蜂窝烧制体210的截面的形状为正方形。
外周部蜂窝烧制体220的截面的形状为3条线段220a、220b、220c和一个圆弧220d围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角(线段220a和线段220b构成的角以及线段220b和线段220c构成的角)均为90°。
外周部蜂窝烧制体230的截面的形状为3条线段230a、230b、230c和一个圆弧230d围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角(线段230b和线段230c构成的角以及线段230a和线段230b构成的角)分别为90°和135°。
即,中心部蜂窝烧制体210与构成第一实施方式的蜂窝结构体的中心部蜂窝烧制体110相同,外周部蜂窝烧制体220、230与构成第一实施方式的蜂窝结构体的中心部蜂窝烧制体110的外观形状不同,但其功能相同。
另外,蜂窝烧制体210、220、230由多孔质碳化硅烧结体构成。
蜂窝结构体200中,如图6所示,9个中心部蜂窝烧制体210位于蜂窝结构体200的截面的中心部,8个外周部蜂窝烧制体220和8个外周部蜂窝烧制体230位于9个中心部蜂窝烧制体210的周围,通过粘结材料层201将这些蜂窝烧制体结合,使得蜂窝结构体200(陶瓷块203)的截面为圆形。
并且,蜂窝结构体200中,外周部蜂窝烧制体220、230的截面的形状与中心部蜂窝烧制体210的截面的形状不同,外周部蜂窝烧制体220、230的截面积是中心部蜂窝烧制体210的截面积的0.9~1.3倍。
所以,蜂窝结构体200的外周部不存在截面积极小的蜂窝烧制体,当然也不需要用于结合这样的小蜂窝烧制体的粘结材料层。因此,蜂窝结构体200中,在中心部和外周部之间不易出现温度分布,进行再生处理时,不易出现未烧尽的颗粒。
另外,如上所述,外周部蜂窝烧制体220的截面的形状为3条线段220a、220b、220c和一个圆弧220d围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角(线段220a和线段220b构成的角以及线段220b和线段220c构成的角)均为90°;如上所述,外周部蜂窝烧制体230的截面的形状为3条线段230a、230b、230c和一个圆弧230d围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角(线段230b和线段230c构成的角以及线段230a和线段230b构成的角)分别为90°和135°,外周部蜂窝烧制体220、230的形状是这样的形状这一点也是蜂窝结构体200的外周部不存在截面积极小的蜂窝烧制体的重要原因。
另外,蜂窝结构体200中,中心部蜂窝烧制体210的截面积为900mm2~2500mm2。
其理由如第一方面的本发明的第一实施方式说明的那样。
接着,对本实施方式的蜂窝结构体的制造方法进行说明。
本实施方式中的蜂窝结构体的制造方法在下述方面与第一方面的本发明的第一实施方式中的蜂窝结构体的制造方法不同,除此以外与其相同。
即,不同方面在于:第一方面的本发明的第一实施方式的制造方法中(1)成型工序制作的蜂窝成型体的形状是孔道的任意一个端部均没有被封住,除这点相同以外,其形状与图6所示的中心部蜂窝烧制体210以及外周部蜂窝烧制体220、230大致相同;以及进行第一方面的本发明的第一实施方式的制造方法中的(4)结合工序时,按如图6所示的中心部蜂窝烧制体210以及外周部蜂窝烧制体220、230的位置将各蜂窝烧制体结合。除了上述二个不同方面之外,采用与第一方面的本发明的第一实施方式中的蜂窝结构体的制造方法相同的方法,由此可制造本实施方式的蜂窝结构体。
本实施方式的蜂窝结构体可以实现与第一方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体相同的作用效果。
(实施例1-4)
下面举出更具体地公开了第一方面的本发明的第二实施方式的实施例。需要说明的是,第一方面的本发明不仅限于这些实施例。
(1)采用与实施例1-1中(1)成型工序相同的方法,制作了生蜂窝成型体,其形状与图6所示的中心部蜂窝烧制体210以及外周部蜂窝烧制体220、230大致相同,但没有进行孔道的封孔。
(2)接下来,使用微波干燥机使上述生蜂窝成型体干燥,得到蜂窝成型体的干燥体后,将组成与上述湿润混合物相同的糊填充到预定的孔道,再次使用干燥机对干燥后的蜂窝成型体的填充部分进行干燥。
(3)进行脱脂工序,其中将经干燥的蜂窝成型体在400℃进行脱脂,并进一步在常压的氩气气氛下于2200℃、3小时的条件进行烧制工序。
由此,得到了中心部蜂窝烧制体210、外周部蜂窝烧制体220和外周部蜂窝烧制体230,所述中心部蜂窝烧制体210由多孔质碳化硅烧结体构成,其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为34.5mm×34.5mm×200mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil);所述外周部蜂窝烧制体220的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与中心部蜂窝烧制体210的相同,其截面是3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角均是90°(线段220a=45.6mm、线段220b=26.8mm、线段220c=41.8mm);所述外周部蜂窝烧制体230的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与中心部蜂窝烧制体210的相同,其截面是3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段之中的2条线段构成的2个角分别为90°和135°(线段230a=24.9mm、线段230b=24.5mm、线段230c=41.8mm)。
需要说明的是,中心部蜂窝烧制体210的截面积为1190mm2,外周部蜂窝烧制体220的截面积为1226mm2,外周部蜂窝烧制体230的截面积为1226mm2。所以,外周部蜂窝烧制体220的截面积是中心部蜂窝烧制体210的截面积的1.03倍,外周部蜂窝烧制体230的截面积是中心部蜂窝烧制体210的截面积的1.03倍。
(4)在中心部蜂窝烧制体210以及外周部蜂窝烧制体220、230的预定的侧面涂布粘结材料糊,通过该粘结材料糊将9个中心部蜂窝烧制体210、8个外周部蜂窝烧制体220和8个外周部蜂窝烧制体230按图6所示的布置进行粘结,进一步在180℃使粘结材料糊固化20分钟,由此制作出粘结材料层的厚度为1mm的圆柱状陶瓷块203。
此处,作为粘结材料糊,使用的是与实施例1-1相同的粘结材料糊。
(5)使用组成与上述(4)工序中使用的粘结材料糊相同的涂敷材料糊,在陶瓷块203的外周部形成涂敷材料糊层。其后,在120℃对该涂敷材料糊层进行干燥,制作出在外周形成有涂层202的直径203.2mm×长度200mm的圆柱状蜂窝结构体200。
实施例1-4制造的蜂窝结构体的截面的形状如图6所示。
对于实施例1-4制造的蜂窝结构体,使用4L的发动机代替2L的发动机,除此以外,采用与实施例1-1相同的方法实施再生处理,基于重量差测定再生率。
其结果为,实施例1-4的蜂窝结构体的再生率为82%。
(第一方面的本发明的第三实施方式)
制造第一方面的本发明的第一和第二实施方式的蜂窝结构体的方法中,预先制作成型为预定形状的蜂窝烧制体后,制造蜂窝结构体,但第一方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体也可以采用例如下述的方法进行制作。
下面,以制造第一实施方式的蜂窝结构体的情况为例,对第一方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的另一制造方法进行说明。
图7(a)和图7(b)是用于说明第一方面的本发明的第三实施方式的蜂窝结构体的制造方法的一例的截面图。
(1)采用与第一方面的本发明的第一实施方式中(1)~(3)相同的方法,制作各孔道的任一端部被封住了的蜂窝烧制体。
此时,制作截面的形状是四边形的中心部蜂窝烧制体310和截面的形状是梯形的外周部蜂窝烧制体320′(参见图7(a))。
(2)接着,与第一实施方式(4)同样地通过粘结材料糊层将中心部蜂窝烧制体310和外周部蜂窝烧制体320′如图7(a)所示的位置进行结合,进一步使粘结材料糊层固化,由此制作蜂窝烧制体的集合体303′。
(3)接着,进行外周加工工序,其中,用金刚石切割器等对蜂窝烧制体的集合体303′的侧面进行加工,加工成圆柱状,制作出通过粘结材料层301使中心部蜂窝烧制体310和外周部蜂窝烧制体320结合在一起而形成的陶瓷块303(参见图7(b))。
其后,根据需要在陶瓷块303的外周侧面形成涂层(未图示),制成蜂窝结构体。
(第一方面的本发明的其他的实施方式)
第一方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的截面的形状并不限于圆形,例如可以是椭圆形、长圆形、跑道形状等。
图8是第一方面的本发明的其他实施方式的蜂窝结构体的截面图。
图8所示的蜂窝结构体的截面的形状是椭圆形。
图8所示的蜂窝结构体500中,中心部蜂窝烧制体510和外周部蜂窝烧制体520、530、540各2个以上通过粘结材料层501结合在一起,构成了陶瓷块503,并在该陶瓷块503的外周形成有涂层502。
中心部蜂窝烧制体510的截面的形状为正方形。
外周部蜂窝烧制体520的截面的形状为3条线段520a、520b、520c和一个椭圆弧520d围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角(线段520a和线段520b构成的角以及线段520b和线段520c构成的角)均为90°。
外周部蜂窝烧制体530的截面的形状为3条线段530a、530b、530c和一个椭圆弧530d围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角(线段530b和线段530c构成的角以及线段530a和线段530b构成的角)分别为90°和135°。
外周部蜂窝烧制体540的截面的形状为3条线段540a、540b、540c和一个椭圆弧540d围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角(线段540a和线段540b构成的角以及线段540b和线段540c构成的角)均为135°。
即,中心部蜂窝烧制体510与构成第一实施方式的蜂窝结构体的中心部蜂窝烧制体110相同,外周部蜂窝烧制体520、530、540与构成第一实施方式的蜂窝结构体的中心部蜂窝烧制体110的外观形状不同,但其功能相同。
蜂窝结构体500由通过粘结材料层501结合在一起的3个中心部蜂窝烧制体510、位于3个中心部蜂窝烧制体510的周围的2个外周部蜂窝烧制体520、4个外周部蜂窝烧制体530以及2个外周部蜂窝烧制体540构成,并且通过粘结材料层501将这些蜂窝烧制体结合,使得蜂窝结构体500(陶瓷块503)的截面为椭圆形。
并且,蜂窝结构体500中,外周部蜂窝烧制体520、530、540各自的截面积分别为中心部蜂窝烧制体510的截面积的0.9~1.3倍。
图9是第一方面的本发明的其他实施方式的蜂窝结构体的截面图。
图9所示的蜂窝结构体的截面的形状是跑道形。
图9所示的蜂窝结构体600中,中心部蜂窝烧制体610、外周部蜂窝烧制体620、630、640各2个以上通过粘结材料层601结合起来,构成陶瓷块603,并且在该陶瓷块603的外周形成有涂层602。
中心部蜂窝烧制体610的截面的形状为正方形。
外周部蜂窝烧制体620的截面的形状为长方形。
外周部蜂窝烧制体630的截面的形状为3条线段630a、630b、630c和一条由直线与圆弧组合而成的曲线630d围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角(线段630b和线段630c构成的角以及线段630a和线段630b构成的角)分别为90°和135°。
外周部蜂窝烧制体640的截面的形状为3条线段640a、640b、640c和一个圆弧640d围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角(线段640a和线段640b构成的角以及线段640b和线段640c构成的角)均为135°。
即,中心部蜂窝烧制体610与构成第一实施方式的蜂窝结构体的中心部蜂窝烧制体110相同,外周部蜂窝烧制体620、630、640与构成第一实施方式的蜂窝结构体的中心部蜂窝烧制体110的外观形状不同,但其功能相同。
蜂窝结构体600由通过粘结材料层601结合起来的3个中心部蜂窝烧制体610、位于3个中心部蜂窝烧制体610的周围的2个外周部蜂窝烧制体620、4个外周部蜂窝烧制体630以及2个外周部蜂窝烧制体640构成,并且通过粘结材料层601将这些蜂窝烧制体结合,使得蜂窝结构体600(陶瓷块603)的截面为跑道形。
并且,蜂窝结构体600中,外周部蜂窝烧制体620、630、640各自的截面积分别是中心部蜂窝烧制体610的截面积的0.9~1.3倍。
因此,第一方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的截面的形状可以是图8所示的椭圆形、图9所示的跑道形。
另外,第一方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体中,中心部蜂窝烧制体的个数并不限定为2个以上,也可以为1个。
具体地说,蜂窝结构体的截面的形状还可以是如图10所示的形状。
图10是第一方面的本发明的其他实施方式的蜂窝结构体的截面图。
除了中心部蜂窝烧制体的个数不同以外,图10所示的蜂窝结构体700的构成与第一实施方式的蜂窝结构体100的构成相同。
即,图10所示的蜂窝结构体700中,具有1个中心部蜂窝烧制体710,其代替图1所示的蜂窝结构体100中的通过粘结材料层101结合在一起的4个中心部蜂窝烧制体110。
与中心部蜂窝烧制体110相比,中心部蜂窝烧制体710的截面积大,但其功能是相同的。
这样的蜂窝结构体700中,外周部蜂窝烧制体720的截面的形状是3条线段720a、720b、720c和一个圆弧720d围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角(线段720b和线段720c构成的角以及线段720a和线段720b构成的角)分别为90°和135°。
并且,外周部蜂窝烧制体720的截面积是中心部蜂窝烧制体710的截面积的0.9~1.3倍。
这样的实施方式的蜂窝结构体700能够实现与第一方面的本发明的第一实施方式相同的作用效果。
需要说明的是,图10中,701表示粘结材料层、702表示涂层、703表示陶瓷块。
需要说明的是,第一方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体中,蜂窝结构体的截面的形状是圆形的情况下,优选在蜂窝结构体的截面中的任意一个直径上、与该直径正交的另一直径上分别排布有4个蜂窝烧制体或5个蜂窝烧制体。这是因为,具有这样的构成的蜂窝结构体特别适于实现第一方面的本发明的效果。
需要说明的是,计算排布在上述一个直径和上述另一直径上的蜂窝烧制体的数量时,上述一个直径和/或上述另一直径与粘结材料层重叠的情况下,与该粘结材料层邻接的一侧的蜂窝烧制体记为1个。
并且,至此说明的第一方面的本发明的实施方式中,第一实施方式的蜂窝结构体中,在一个直径和另一直径上分别排布有4个蜂窝烧制体(参见图4),第二实施方式的蜂窝结构体中,在一个直径和另一直径上分别排布有5个蜂窝烧制体(参见图6),图10所示的实施方式的蜂窝结构体中,一个直径和另一直径上分别排布有3个蜂窝烧制体。所以,这3个实施方式中,第一和第二实施方式是优选的实施方式。
接着,参照附图对第二方面的本发明的蜂窝结构体的实施方式进行说明。
(第二方面的本发明的第一实施方式)
图11是示意性表示第二方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体的立体图。
图11所示的蜂窝结构体1100中,中心部蜂窝烧制体1110和外周部蜂窝烧制体1120各2个以上通过粘结材料层1101结合在一起,构成陶瓷块1103,并在该陶瓷块1103的外周形成有涂层1102。
此处,中心部蜂窝烧制体1110和外周部蜂窝烧制体1120分别与构成第一方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体100的中心部蜂窝烧制体110和外周部蜂窝烧制体120的形状大致相同,并且是由同样的材质形成的。
并且,中心部蜂窝烧制体1110和外周部蜂窝烧制体1120的各孔道的任一端部被封住了。因此,孔道壁起到捕集PM等的过滤器的功能。
蜂窝结构体1100中,如图11所示,4个中心部蜂窝烧制体1110位于蜂窝结构体1100的截面的中心部,8个外周部蜂窝烧制体1120位于4个中心部蜂窝烧制体1110的周围,并且通过粘结材料层1101将这些蜂窝烧制体结合,使得蜂窝结构体1100(陶瓷块1103)的截面为圆形。
并且,蜂窝结构体1100中,在陶瓷块1103的截面中,绘制与陶瓷块1103的截面的中心同心的该截面的相似形(圆形)1105,并且该相似形1105的面积与陶瓷块1103的截面的面积的比为49%时,所有的外周部蜂窝烧制体1120均有一部分位于相似形1105的内侧。
像这样,所有的外周部蜂窝烧制体1120均有一部分位于相似形1105的内侧时,不存在隔着粘结材料层孤立地存在于远离蜂窝结构体1100(陶瓷块1103)的中心的位置的外周部蜂窝烧制体,所以在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布。
另外,蜂窝结构体1100中,中心部蜂窝烧制体1110的截面积为900mm2~2500mm2。
通过将中心部蜂窝烧制体1110的截面积制成这样的尺寸,对蜂窝结构体1100实施再生处理时,能够防止在蜂窝结构体1100上出现裂纹。
作为本实施方式的蜂窝结构体的制造方法,可以采用与第一方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体的制造方法相同的方法。
下面列举本实施方式的蜂窝结构体的作用效果。
(1)本实施方式的蜂窝结构体中,在上述陶瓷块的截面上,绘制与陶瓷块的截面的中心同心的该截面的相似形,并且该相似形的面积与陶瓷块的截面的面积之比为49%时,上述外周部蜂窝烧制体的一部分一定位于上述相似形的内侧。
因此,蜂窝结构体的截面上不存在仅位于上述相似形的外侧的外周部蜂窝烧制体,在上述蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布,进行再生处理时不易出现未烧尽的颗粒。
(2)本实施方式的蜂窝结构体中,上述中心部蜂窝烧制体的截面积是900mm2~2500mm2。因此,进行再生处理时,不会在蜂窝烧制体上出现裂纹。
(3)构成本实施方式的蜂窝结构体的蜂窝烧制体中,各孔道的任一端部用密封材料封住了。因此,本实施方式的蜂窝结构体可以很好地用作柴油机颗粒过滤器。
(4)本实施方式的蜂窝结构体中,在陶瓷块的外周侧面形成有涂层,所以能够防止颗粒从蜂窝结构体的外周侧面泄漏。
(实施例2-1)
下面举出更具体地公开了第二方面的本发明的第一实施方式的实施例。需要说明的是,第二方面的本发明不仅限于这些实施例。
(1)与实施例1-1中(1)~(3)工序同样地操作,制成蜂窝烧制体。
由此制作出中心部蜂窝烧制体1110和外周部蜂窝烧制体1120,所述中心部蜂窝烧制体1110由多孔质碳化硅烧结体构成,其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为34.5mm×34.5mm×150mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil);所述外周部蜂窝烧制体1120的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与中心部蜂窝烧制体1110相同,截面是3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段之中的2条线段构成的2个角分别为90°和135°(线段1120a=20.8mm、线段1120b=35.0mm、线段1120c=35.7mm)。
(2)接着,采用与实施例1-1中(4)和(5)工序相同的方法,制造了在外周形成有涂层1102的蜂窝结构体1100。
蜂窝结构体1100的形状是直径143.8mm×长度150mm的圆柱状。
实施例2-1制造的蜂窝结构体1100的截面的形状如图12所示。
并且,蜂窝结构体1100中,在陶瓷块1103的截面上,绘制与陶瓷块1103的截面的中心同心的该截面的相似形1105,并且该相似形1105的面积与陶瓷块1103的截面的面积之比为49%时,外周部蜂窝烧制体1120的一部分一定位于相似形1105的内侧(参见图12)。
(比较例2-1)
制作了与比较例1-1相同的蜂窝结构体。
比较例2-1制造的蜂窝结构体的截面的形状如图13所示。
图13是比较例2-1制造的蜂窝结构体1400的截面图,图13中,1410表示中心部蜂窝烧制体、1420和1430表示外周部蜂窝烧制体、1401表示粘结材料层、1402表示涂层、1403表示陶瓷块。
并且,蜂窝结构体1400中,在陶瓷块1403的截面上,绘制与陶瓷块1403的截面的中心同心的该截面的相似形1405,并且该相似形1405的面积与陶瓷块1403的截面的面积之比为49%时,外周部蜂窝烧制体1430仅位于相似形1405的外侧。
(蜂窝结构体的评价)
与实施例1-1同样地进行评价,实施例2-1的蜂窝结构体的再生率为85%,比较例2-1的蜂窝结构体的再生率为70%。
据认为,这是因为比较例2-1的蜂窝结构体进行再生处理时出现了大量的未烧尽的颗粒。
(第二方面的本发明的第二实施方式)
图14是第二方面的本发明的第二实施方式的蜂窝结构体的截面图。
如图14所示,本实施方式的蜂窝结构体1200中,中心部蜂窝烧制体1210和外周部蜂窝烧制体1220、1230各2个以上通过粘结材料层1201结合在一起而构成陶瓷块1203,并且在该陶瓷块1203的外周形成有涂层1202。
此处,中心部蜂窝烧制体1210和外周部蜂窝烧制体1220、1230分别具有与构成第一方面的本发明的第二实施方式的蜂窝结构体200的中心部蜂窝烧制体210和外周部蜂窝烧制体220、230的形状大致相同的形状,并且由同一材质构成。
蜂窝结构体1200中,如图14所示,9个中心部蜂窝烧制体1210位于蜂窝结构体1200的截面的中心部,8个外周部蜂窝烧制体1220和8个外周部蜂窝烧制体1230位于9个中心部蜂窝烧制体1210的周围,通过粘结材料层1201将这些烧制体结合,使得蜂窝结构体1200(陶瓷块1203)的截面为圆形。
并且,蜂窝结构体1200中,在陶瓷块1203的截面上,绘制与陶瓷块的截面的中心同心的该截面的相似形(圆形)1205,并且该相似形1205的面积与陶瓷块的截面的面积之比为49%时,所有的外周部蜂窝烧制体1220、1230均有一部分位于相似形1205的内侧。
像这样,所有的外周部蜂窝烧制体1220、1230均有一部分位于相似形1205的内侧时,不存在隔着粘结材料层孤立存在于远离蜂窝结构体1200(陶瓷块1203)的中心的位置的外周部蜂窝烧制体,因此,在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布。
另外,蜂窝结构体1200中,中心部蜂窝烧制体1210的截面积为900mm2~2500mm2。
作为本实施方式的蜂窝结构体的制造方法,可以采用与第一方面的本发明的第二实施方式的蜂窝结构体的制造方法相同的方法。
本实施方式的蜂窝结构体可以实现与第二方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体相同的作用效果。
(实施例2-2)
下面给出更具体地公开了第二方面的本发明的第二实施方式的实施例。需要说明的是,第二方面的本发明不仅限于该实施例。
(1)与实施例1-4中(1)~(3)工序同样地操作,制成了蜂窝烧制体。
由此制作出中心部蜂窝烧制体1210、外周部蜂窝烧制体1220和外周部蜂窝烧制体1230,所述中心部蜂窝烧制体1210由多孔质碳化硅烧结体构成,其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为34.5mm×34.5mm×150mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil);所述外周部蜂窝烧制体1220的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与中心部蜂窝烧制体1210相同,其截面为3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角均为90°(线段1220a=45.6mm、线段1220b=26.8mm、线段1220c=41.8mm);所述外周部蜂窝烧制体1230的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与中心部蜂窝烧制体1210相同,其截面为3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段之中的2条线段构成的2个角分别为90°和135°(线段1230a=24.9mm、线段1230b=24.5mm、线段1230c=41.8mm)。
(2)接着,采用与实施例1-4中(4)和(5)工序相同的方法,制造了在外周形成有涂层1202的蜂窝结构体1200。
蜂窝结构体1200的形状是直径203.2mm×长度150mm的圆柱状。
实施例2-2制造的蜂窝结构体1200的截面的形状如图14所示。
并且,蜂窝结构体1200中,在陶瓷块1203的截面上,绘制与陶瓷块的截面的中心同心的该截面的相似形1205,并且该相似形1205的面积与陶瓷块的截面的面积之比为49%时,外周部蜂窝烧制体1220、1230的一部分一定位于相似形1205的内侧(参见图14)。
与实施例1-4同样地进行评价,实施例2-2的蜂窝结构体的再生率为82%。
(第二方面的本发明的其他实施方式)
第二方面的本发明的第一和第二实施方式的蜂窝结构体还可以用例如与第一方面的本发明的第三实施方式的方法相同的方法进行制作。
第二方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体中,外周部蜂窝烧制体无需截面的形状一定全部相同。
即,第二方面的本发明的实施方式中,在陶瓷块的截面上,绘制与陶瓷块的截面的中心同心的该截面的相似形,并且该相似形的面积与陶瓷块的截面的面积之比为49%时,各外周部蜂窝烧制体的一部分一定位于上述相似形的内侧,只要是这种情况,各外周部蜂窝烧制体的截面的形状可以不完全相同。
具体地说,蜂窝结构体的截面的形状可以是如图15(a)、图15(b)所示的形状。
图15(a)和图15(b)分别是第二方面的本发明的其他实施方式的蜂窝结构体的截面图。
除了外周部蜂窝烧制体1520、1530的截面的形状不同以外,图15(a)所示的蜂窝结构体1500的构成与第二方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体1100相同。
即,图15(a)所示的蜂窝结构体1500中,在通过粘结材料层1501结合在一起的4个中心部蜂窝烧制体1510的周围通过粘结材料层1501结合了4个蜂窝烧制体1520和4个蜂窝烧制体1530,由此构成了陶瓷块1503。
然后,在陶瓷块1503的周围形成了涂层1502。
外周部蜂窝烧制体1520的截面的形状为2条线段1520a、1520b和一个圆弧1520c围成的形状,该2条线段所成的角(线段1520a和线段1520b构成的角)为90°。
外周部蜂窝烧制体1530的截面的形状为3条线段1530a、1530b、1530c和一个圆弧1530d围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角(线段1530b和线段1530c构成的角以及线段1530a和线段1530b构成的角)均为90°。
并且,蜂窝结构体1500中,在陶瓷块1503的截面上,绘制与陶瓷块的截面的中心同心的该截面的相似形(圆形)1505,并且该相似形1505的面积与陶瓷块的截面的面积之比为49%时,所有的外周部蜂窝烧制体1520、1530均有一部分位于相似形1505的内侧。
因此,这样的实施方式的蜂窝结构体1500也能实现与第二方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体相同的作用效果。
需要说明的是,外周部蜂窝烧制体1520、1530与蜂窝结构体1100的外周部蜂窝烧制体1120的截面的形状虽不同,但其功能相同。
除了外周部蜂窝烧制体1620、1630的布置不同以外,图15(b)所示的蜂窝结构体1600的构成与图15(a)所示的蜂窝结构体1500的构成相同。
即,图15(b)所示的蜂窝结构体1600与图15(a)所示的蜂窝结构体1500不同,其中,外周部蜂窝烧制体1620和外周部蜂窝烧制体1630通过粘结材料层1601交替布置。
除了外周部蜂窝烧制体1620、1630在蜂窝结构体内的位置分别与外周部蜂窝烧制体1520、1530在蜂窝结构体内的位置不同以外,其他分别与外周部蜂窝烧制体1520、1530相同。
并且,蜂窝结构体1600中,在陶瓷块1603的截面上,绘制与陶瓷块的截面的中心同心的该截面的相似形(圆形)1605,并且该相似形1605的面积与陶瓷块的截面的面积之比为49%时,所有的外周部蜂窝烧制体1620、1630均有一部分位于相似形1605的内侧。
因此,这样的实施方式的蜂窝结构体1600也能实现与第二方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体相同的作用效果。
需要说明的是,图15(b)中,1602表示涂层、1610是中心部蜂窝烧制体。
另外,具有如图15(a)和图15(b)各自所示的构成的蜂窝结构体1500、1600可如下进行制造:将截面的形状不同的必要数量的蜂窝烧制体用粘结材料层结合起来,制成蜂窝烧制体的集合体后,对其外周进行加工,由此制作蜂窝结构体1500、1600。
对此,以制作蜂窝结构体1500的情况为例,参照图16(a)、图16(b)再稍作详细说明。
图16(a)、图16(b)是用于说明第二方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的制造方法的另一个例子的截面图。
(1)采用与第一方面的本发明的第一实施方式中(1)~(3)相同的方法,制作各孔道的任一端部被封住了的蜂窝烧制体。
此时,制作截面的形状为四边形的中心部蜂窝烧制体1510和截面的形状为四边形的外周部蜂窝烧制体1520′、1530′(参见图16(a))。
需要说明的是,中心部蜂窝烧制体1510和外周部蜂窝烧制体1530′是相同的蜂窝烧制体。
(2)接着,与第一方面的本发明的第一实施方式中的(4)同样地用粘结材料糊层按图16(a)所示的位置结合中心部蜂窝烧制体1510和外周部蜂窝烧制体1520′、1530′,并进一步使粘结材料糊层固化,由此制作蜂窝烧制体的集合体1503′。
(3)接着,进行外周加工工序,其中,使用金刚石切割器等对蜂窝烧制体的集合体1503′的侧面进行加工,将其加工成圆柱状,制作出通过粘结材料层1501将中心部蜂窝烧制体1510和外周部蜂窝烧制体1520、1530结合起来而形成的陶瓷块1503(参见图16(b))。
其后,根据需要在陶瓷块1503的外周侧面形成涂层(未图示),完成蜂窝结构体的制作。
第二方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的形状并不限于圆柱形状,也可以是椭圆柱状。
具体地说,例如,在陶瓷块的截面上绘制与陶瓷块的截面的中心同心的该截面的相似形(椭圆形),并且该相似形的面积与陶瓷块的截面的面积之比为49%时,所有的外周部蜂窝烧制体均有一部分位于相似形的内侧,只要是这种蜂窝结构体,也可以是具有图8所示的截面形状的椭圆柱状蜂窝结构体。
椭圆柱状的蜂窝结构体中,所有的外周部蜂窝烧制体均有一部分位于上述相似形的内侧时,蜂窝结构体(陶瓷块)的截面上不存在隔着粘结材料层孤立地存在于远离重心的位置的外周部蜂窝烧制体,所以在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布。
接着,参照附图对第三方面的本发明的蜂窝结构体的实施方式进行说明。
(第三方面的本发明的第一实施方式)
图17是示意性表示第三方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体的立体图。
图18是图17的沿A-A线的截面图。
图17、图18所示的蜂窝结构体2100中,中心部蜂窝烧制体2110和外周部蜂窝烧制体2120各2个以上通过粘结材料层2101(2101A~2101D)结合在一起,构成陶瓷块2103,并且在该陶瓷块2103的外周形成有涂层2102。
此处,中心部蜂窝烧制体2110和外周部蜂窝烧制体2120分别具有与构成第一方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体100的中心部蜂窝烧制体110和外周部蜂窝烧制体120各自形状大致相同的形状,并且由同样的材质构成。
并且,中心部蜂窝烧制体2110和外周部蜂窝烧制体2120中,各孔道的任一端部被封住了。因此,孔道壁起到捕集PM等的过滤器的作用。
如图17、图18所示,蜂窝结构体2100中,4个中心部蜂窝烧制体2110位于蜂窝结构体2100的截面的中央部,8个外周部蜂窝烧制体2120位于4个中心部蜂窝烧制体2110的周围,通过粘结材料层2101将这些蜂窝烧制体结合,使得蜂窝结构体2100(陶瓷块2103)的截面为圆形。
并且,通过粘结材料层2101A结合在一起的4个中心部蜂窝烧制体2110在蜂窝结构体2100的截面中构成中央部,通过粘结材料层2101C、2101D结合在一起的8个外周部蜂窝烧制体2120在蜂窝结构体2100的截面中构成外周部。
具有这样的构成的蜂窝结构体2100的截面(参见图18)中,4个中心部蜂窝烧制体2110、使中心部蜂窝烧制体2110彼此结合的粘结材料层2101A、使中心部蜂窝烧制体2110和外周部蜂窝烧制体2120结合的粘结材料层2101B所占的区域是中央部,8个外周部蜂窝烧制体2120和使外周部蜂窝烧制体2120彼此结合的粘结材料层2101C、2101D所占的区域是外周部。
并且,对于蜂窝结构体2100来说,在其截面上,在从中央部的角部朝向蜂窝结构体2100的外周侧面方向上形成的粘结材料层(第一外周部粘结材料层)2101C和在从中央部的除角部以外的部分朝向蜂窝结构体2100的外周侧面的方向上形成的粘结材料层(第二外周部粘结材料层)2101D成45°角。
像这样,第一外周部粘结材料层和第二外周部粘结材料层成45°时,能够防止蜂窝结构体出现破损。
另外,蜂窝结构体2100中,在上述中央部的角部,第一外周部粘结材料层2101C与使中心部蜂窝烧制体2110和外周部蜂窝烧制体2120结合起来的粘结材料层2101B形成三叉。
像这样,蜂窝结构体的截面上存在粘结材料层形成三叉的部分时,能够防止蜂窝结构体的破损。
另外,对于蜂窝结构体2100来说,其截面上,第二外周部粘结材料层2101D与使中心部蜂窝烧制体2110彼此结合的粘结材料层2101A呈直线状。
这样的粘结材料层能够起到进一步提高蜂窝结构体的强度的所谓梁的作用。
作为本实施方式的蜂窝结构体的制造方法,可以采用与第一方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体的制造方法相同的方法。
下面列举本实施方式的蜂窝结构体的作用效果。
(1)本实施方式的蜂窝结构体中,第一外周部粘结材料层与第二外周部粘结材料层形成的角度呈45°角,所以能够防止从蜂窝结构体的外侧施加的压缩应力导致蜂窝结构体出现破损。
(2)本实施方式的蜂窝结构体中,在蜂窝结构体的截面上,存在粘结材料层呈三叉的部分,所以能够防止蜂窝结构体的破损。
(3)构成本实施方式的蜂窝结构体的蜂窝烧制体中,各孔道的任一端部用密封材料封住了。
因此,本实施方式的蜂窝结构体能够很好地用作柴油机颗粒过滤器。
(4)本实施方式的蜂窝结构体中,在陶瓷块的外周侧面形成有涂层,所以能够防止颗粒从蜂窝结构体的外周侧面泄漏。
(实施例3-1)
下面,举出更具体地公开了第三方面的本发明的第一实施方式的实施例。需要说明的是,第三方面的本发明不仅限于这些实施例。
(1)与实施例1-1中(1)~(3)工序同样地操作,制成蜂窝烧制体。
由此制作中心部蜂窝烧制体2110和外周部蜂窝烧制体2120,所述中心部蜂窝烧制体2110由多孔质碳化硅烧结体构成,其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为34.5mm×34.5mm×150mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil);所述外周部蜂窝烧制体2120的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与中心部蜂窝烧制体110的相同,其截面是由3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段之中的2条线段构成的2个角分别为90°和135°(线段2120a=20.8mm、线段2120b=35.0mm、线段2120c=35.7mm)。
(2)接着,采用与实施例1-1中(4)和(5)工序相同的方法,制造在外周形成有涂层2102的蜂窝结构体2100。
蜂窝结构体2100的形状是直径143.8mm×长度150mm的圆柱状。
实施例3-1制造的蜂窝结构体2100的截面的形状如图18所示。
对于蜂窝结构体2100来说,蜂窝结构体2100的截面上,第一外周部粘结材料层2101C与第二外周部粘结材料层2101D形成的角为45°。
另外,蜂窝结构体的2100的截面上存在第一外周部粘结材料层2101C与使中心部蜂窝烧制体2110和外周部蜂窝烧制体2120结合起来的粘结材料层2101B形成三叉的部分。
(比较例3-1)
制作与比较例1-1相同的蜂窝结构体。
比较例3-1的蜂窝结构体2400的截面的形状如图19所示。
图19是比较例3-1制造的蜂窝结构体2400的截面图,图19中,2410表示中心部蜂窝烧制体、2420和2430表示外周部蜂窝烧制体、2401A~2401D表示粘结材料层、2402表示涂层、2403表示陶瓷块。
并且,蜂窝结构体2400中,在其截面上,第一外周部粘结材料层2401C与第二外周部粘结材料层2401D平行或形成90°角。
另外,蜂窝结构体2400的截面上不存在粘结材料层形成三叉的部分。
(蜂窝结构体的评价)
基于汽车技术会(日本)制定的汽车标准(Japanese AutomobileStandards Organization)中规定的“汽车尾气净化催化剂用陶瓷整体式载体的试验方法(JASO M 505-87)”,测定实施例3-1和比较例3-1制造的蜂窝结构体的等压强度。
等压强度的测定结果如下:实施例3-1的蜂窝结构体的等压强度为9MPa。
另一方面,比较例3-1的蜂窝结构体的等压强度为6MPa。
如上所述,与现有的蜂窝结构体(比较例3-1的蜂窝结构体)相比,可知第三方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体适合用于防止蜂窝结构体产生破损。
(第三方面的本发明的第二实施方式)
图20是第三方面的本发明的第二实施方式的蜂窝结构体的截面图。
如图20所示,本实施方式的蜂窝结构体2200中,中心部蜂窝烧制体2210和外周部蜂窝烧制体2220、2230各2个以上通过粘结材料层2201A~2201D结合起来,构成陶瓷块2203,并在该陶瓷块2203的外周形成有涂层2202。
此处,中心部蜂窝烧制体2210和外周部蜂窝烧制体2220、2230分别具有与构成第一方面的本发明的第二实施方式的蜂窝结构体200的中心部蜂窝烧制体210和外周部蜂窝烧制体220、230各自形状大致相同的形状,并且由同样的材质构成。
如图20所示,蜂窝结构体2200中,9个中心部蜂窝烧制体2210位于蜂窝结构体2200的截面的中央部,8个外周部蜂窝烧制体2220和8个外周部蜂窝烧制体2230位于9个中心部蜂窝烧制体2210的周围,通过粘结材料层2201A~2201D将这些烧制体结合,使得蜂窝结构体2200(陶瓷块2203)的截面为圆形。
于是,通过粘结材料层2201A结合在一起的9个中心部蜂窝烧制体2210在蜂窝结构体2200的截面上构成中央部,通过粘结材料层2201C、2201D结合在一起的共计16个外周部蜂窝烧制体2220、2230在蜂窝结构体2200的截面上构成外周部。
在具有这样的构成的蜂窝结构体2200的截面中,9个中心部蜂窝烧制体2210、使中心部蜂窝烧制体2210彼此结合的粘结材料层2201A和使中心部蜂窝烧制体2210和外周部蜂窝烧制体2220、2230结合的粘结材料层2201B所占的区域是中央部,16个外周部蜂窝烧制体2220、2230和使外周部蜂窝烧制体2220、2230彼此结合的粘结材料层2201C、2201D所占的区域是外周部。
并且,蜂窝结构体2200中,在其截面上,在从中央部的角部朝向蜂窝结构体2200的外周侧面的方向上形成的粘结材料层(第一外周部粘结材料层)2201C和在从中央部的除角部以外的部分朝向蜂窝结构体2200的外周侧面的方向上形成的粘结材料层(第二外周部粘结材料层)2201D成45°角。
像这样,第一外周部粘结材料层和第二外周部粘结材料层成45°角时,能够防止蜂窝结构体出现破损。
另外,蜂窝结构体2200中,在上述中央部的角部,第一外周部粘结材料层2201C与使中心部蜂窝烧制体2210和外周部蜂窝烧制体2220结合的粘结材料层2201B形成三叉。
像这样,蜂窝结构体的截面上存在粘结材料层形成三叉的部分时,能够防止蜂窝结构体的破损。
作为本实施方式的蜂窝结构体的制造方法,可以采用与第一方面的本发明的第二实施方式的蜂窝结构体的制造方法相同的方法。
本实施方式的蜂窝结构体能够实现与第三方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体相同的作用效果。
(实施例3-2)
下面举出更具体地公开了第三方面的本发明的第二实施方式的实施例。需要说明的是,第三方面的本发明不仅限于该实施例。
(1)采用与实施例1-4中(1)~(3)工序相同的方法,制成了蜂窝烧制体。
由此制作出中心部蜂窝烧制体2210、外周部蜂窝烧制体2220和外周部蜂窝烧制体2230,所述中心部蜂窝烧制体2210是由多孔质碳化硅烧结体构成的,其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为34.5mm×34.5mm×200mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil);所述外周部蜂窝烧制体2220的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与中心部蜂窝烧制体2210相同,其截面是3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角均为90°(线段2220a=45.6mm、线段2220b=26.8mm、线段2220c=41.8mm);所述外周部蜂窝烧制体2230的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与中心部蜂窝烧制体2210相同,其截面为3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段之中的2条线段构成的2个角分别为90°和135°(线段2230a=24.9mm、线段2230b=24.5mm、线段2230c=41.8mm)。
(2)接着,采用与实施例1-4中(4)和(5)工序相同的方法,制造在外周形成有涂层2202的蜂窝结构体2200。
蜂窝结构体2200的形状为直径203.2mm×长度200mm的圆柱状。
实施例3-2制造的蜂窝结构体2200的截面的形状如图20所示。
蜂窝结构体2200中,在蜂窝结构体2200的截面上,第一外周部粘结材料层2201C与第二外周部粘结材料层2201D形成的角是45°。
另外,蜂窝结构体的2200的截面上存在第一外周部粘结材料层2201C与使中心部蜂窝烧制体2210和外周部蜂窝烧制体2220结合的粘结材料层2201B形成三叉的部分。
采用与实施例3-1相同的方法测定实施例3-2制造的蜂窝结构体的等压强度。
其结果如下:实施例3-2的蜂窝结构体的等压强度为8.5MPa。
由上述可知,实施例3-2(第三方面的本发明的第二实施方式)的蜂窝结构体适合用于防止在蜂窝结构体上出现破损。
(第三方面的本发明的其他实施方式)
第三方面的本发明的第一和第二实施方式的蜂窝结构体可以采用例如与第一方面的本发明的第三实施方式的方法相同的方法进行制作。
第三方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的截面的形状并不限于圆形,例如可以是椭圆形、长圆形、跑道形等。
另外,第三方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体中,中心部蜂窝烧制体的数量并不限于2个以上,也可以是1个。
具体地说,蜂窝结构体的截面的形状还可以是图21所示的形状。
图21是第三方面的本发明的其他实施方式的蜂窝结构体的截面图。
除了中心部蜂窝烧制体的数量不同以外,图21所示的蜂窝结构体2700的构成与第三方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体2100相同。
即,图21所示的蜂窝结构体2700中具有1个中心部蜂窝烧制体2710,其代替图18所示的蜂窝结构体2100中通过粘结材料层2101A结合在一起的4个中心部蜂窝烧制体2110。
与中心部蜂窝烧制体2110相比,中心部蜂窝烧制体2710的截面积大,但是其功能是相同的。
对于这样的蜂窝结构体2700来说,其截面上,第一外周部粘结材料层2701C和第二外周部粘结材料层2701D成45°角。
另外,蜂窝结构体2700中,在中央部的角部,第一外周部粘结材料层2701C与使中心部蜂窝烧制体2710和外周部蜂窝烧制体2720结合的粘结材料层2701B形成三叉。
所以,蜂窝结构体2700能够实现与第三方面的本发明的第一实施方式的作用效果相同的作用效果。
需要说明的是,图21中,2702表示涂层、2703表示陶瓷块。
第三方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的截面中,第一外周部粘结材料层与第二外周部粘结材料层形成的角的角度并不限于45°,可以是40°~50°。
这是因为,第一外周部粘结材料层与第二外周部粘结材料层形成的角的角度在该范围时,适合用于防止因在蜂窝结构体的外周表面的各种方向上发生的压缩应力所导致的蜂窝结构体的破损。
另外,至此说明的第三方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体中,第一外周部粘结材料层与第二外周部粘结材料层形成的角全部在40°~50°,但是本发明的实施方式的蜂窝结构体中,第一外周部粘结材料层与第二外周部粘结材料层形成的角之中至少一个角形成40°~50°即可。
第三方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体中,优选中心部蜂窝烧制体的截面积为900mm2~2500mm2。
这是因为,中心部蜂窝烧制体的截面积在上述范围时,对蜂窝结构体实施再生处理时,难以在蜂窝结构体上出现裂纹。
接着,参照附图对第四方面的本发明的蜂窝结构体的实施方式进行说明。
(第四方面的本发明的第一实施方式)
本实施方式的蜂窝结构体中,陶瓷块的截面积为10000mm2以上且小于25000mm2。
图22是示意性表示第四方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体的立体图。
图23是图22的沿A-A线的截面图。
图22、图23所示的蜂窝结构体3100中,蜂窝烧制体3110和蜂窝烧制体3120各2个以上通过粘结材料层3101结合在一起,构成陶瓷块3103,并且在该陶瓷块3103的外周形成有涂层3102。
此处,蜂窝烧制体3110和蜂窝烧制体3120分别具有与构成第一方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体100的中心部蜂窝烧制体110和外周部蜂窝烧制体120各自形状大致相同的形状,并且由同样的材质构成。
并且,蜂窝烧制体3110和蜂窝烧制体3120中,各孔道的任一端部被封住了。因此,孔道壁起到捕集PM等的过滤器的作用。
如图22、图23所示,蜂窝结构体3100中,通过粘结材料层3101结合在一起的4个蜂窝烧制体3110位于蜂窝结构体3100的截面的中心部,8个蜂窝烧制体3120位于4个蜂窝烧制体3110的周围,通过粘结材料层3101将这些烧制体结合,使得蜂窝结构体3100(陶瓷块3103)的截面为圆形。
并且,蜂窝结构体3100中,在其截面上,在从陶瓷块3103的重心3103A开始通过蜂窝烧制体3110、3120到达陶瓷块3103的外缘的路径(参见图23中的箭头)上存在的粘结材料层的数量为2处以下。
像这样,在截面积为10000mm2以上且小于25000mm2的陶瓷块中,在从陶瓷块的重心开始通过蜂窝烧制体到达陶瓷块的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为2处以下时,能够通过粘结材料层缓和热应力,并能防止蜂窝结构体出现裂纹、破损,同时,实施再生处理时,在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布,不易出现未烧尽的颗粒。
作为本实施方式的蜂窝结构体的制造方法,可以采用与第一方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体的制造方法相同的方法。
下面列举本实施方式的蜂窝结构体的作用效果。
(1)本实施方式的蜂窝结构体中,蜂窝烧制体的截面积为900mm2~2500mm2,陶瓷块的截面积为10000mm2以上且小于25000mm2,在从陶瓷块的重心开始通过蜂窝烧制体到达上述陶瓷块的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为2处以下。
因此,能够通过粘结材料层缓和热应力,并能防止蜂窝结构体出现裂纹、破损,同时,实施再生处理时,在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布,不易出现未烧尽的颗粒。
(2)构成本实施方式的蜂窝结构体的蜂窝烧制体中,各孔道的任一端部用密封材料封住了。
因此,本实施方式的蜂窝结构体能够很好地用作柴油机颗粒过滤器。
(3)本实施方式的蜂窝结构体中,在陶瓷块的外周侧面形成有涂层,所以能够防止颗粒从蜂窝结构体的外周侧面泄漏。
(4)本实施方式的蜂窝结构体中,陶瓷块的截面形状是圆形,所以在蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面上从陶瓷块的重心到外缘的路径上存在的粘结材料层的数量与陶瓷块的截面积满足上述关系时,容易发挥出在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布的效果。
(实施例4-1)
下面举出更具体地公开了第四方面的本发明的第一实施方式的实施例。需要说明的是,第四方面的本发明不仅限于这些实施例。
(1)采用与实施例1-1中(1)~(3)工序相同的方法,制成了蜂窝烧制体。
由此制作出截面积为1190mm2的蜂窝烧制体3110和截面积为1293mm2的蜂窝烧制体3120,所述蜂窝烧制体3110是由多孔质碳化硅烧结体构成的,其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为34.5mm×34.5mm×150mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil);所述蜂窝烧制体3120的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与蜂窝烧制体3110相同,其截面为3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段之中的2条线段构成的2个角分别为90°和135°(线段3120a=20.3mm、线段3120b=34.6mm、线段3120c=34.6mm)。
(2)接着,采用与实施例1-1中(4)和(5)工序相同的方法,制作在外周形成有涂层3102的蜂窝结构体3100。
蜂窝结构体3100的形状为直径143.8mm×长度150mm的圆柱状。
实施例4-1制造的蜂窝结构体的截面的形状如图23所示。
并且,蜂窝烧制体3110的截面积为1190mm2,蜂窝烧制体3120的截面积为1293mm2,陶瓷块3103的截面积为16151mm2,从陶瓷块3103的重心3103A开始通过蜂窝烧制体3110、3120到达陶瓷块3103的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为2处。
(比较例4-1)
制造了与比较例1-1相同的蜂窝结构体。
比较例4-1制造的蜂窝结构体的截面的形状如图24所示。
图24是比较例4-1制造的蜂窝结构体3400的截面图,图24中,3410、3420和3430表示蜂窝烧制体、3401表示粘结材料层、3402表示涂层、3403表示陶瓷块。
并且,蜂窝烧制体3410的截面积为1190mm2,蜂窝烧制体3420的截面积为1095mm2,蜂窝烧制体3430的截面积为357mm2,陶瓷块3403的截面积为16151mm2,从陶瓷块3403的重心3403A开始通过蜂窝烧制体3410、3420到达陶瓷块3403的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为2处,而从陶瓷块3403的重心3403A开始通过蜂窝烧制体3410、3420、3430到达陶瓷块3403的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为3处。
(蜂窝结构体的评价)
与实施例1-1同样地进行评价,实施例4-1的蜂窝结构体的再生率为85%。另外,比较例4-1的蜂窝结构体的再生率为70%。
据认为,这是因为比较例4-1的蜂窝结构体在进行再生处理时大量出现了未烧尽的颗粒。
(第四方面的本发明的第二实施方式)
图25是第四方面的本发明的第二实施方式的蜂窝结构体的截面图。
本实施方式的蜂窝结构体3200中,陶瓷块3203的截面积为25000mm2以上且小于40000mm2。
如图25所示,本实施方式的蜂窝结构体3200中,蜂窝烧制体3210、3220、3230各2个以上通过粘结材料层3201结合起来,构成陶瓷块3203,并且在该陶瓷块3203的外周形成有涂层3202。
此处,蜂窝烧制体3210和蜂窝烧制体3220、3230分别具有与构成第一方面的本发明的第二实施方式的蜂窝结构体200的中心部蜂窝烧制体210和外周部蜂窝烧制体220、230各自形状大致相同的形状,并且由同样的材质构成。
并且,蜂窝烧制体3210、3220、3230的截面积为900mm2~2500mm2。
如图25所示,蜂窝结构体3200中,通过粘结材料层3201结合起来的9个蜂窝烧制体3210位于蜂窝结构体3200的截面的中心部,8个蜂窝烧制体3220和8个蜂窝烧制体3230位于9个蜂窝烧制体3210的周围,通过粘结材料层3201将这些烧制体结合,使得蜂窝结构体3200(陶瓷块3203)的截面为圆形。
并且,对于蜂窝结构体3200来说,其截面上,从陶瓷块3203的重心3203A开始通过蜂窝烧制体3210、3220到达陶瓷块3203的外缘的路径(参照图25中的箭头)上存在的粘结材料层的数量为2处。
另外,在蜂窝结构体3200的截面上,从陶瓷块3203的重心3203A通过蜂窝烧制体3210、3230到达陶瓷块3203的外缘的路径(参见图25中的箭头)上存在的粘结材料层的数量为3处。
像这样,截面积为25000mm2以上且小于40000mm2的陶瓷块中,从陶瓷块的重心开始通过蜂窝烧制体到达陶瓷块的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为3处以下时,能够利用粘结材料层缓和热应力,并且能够防止蜂窝结构体出现裂纹、破损,同时,实施再生处理时,在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布,难以出现未烧尽的颗粒。
作为本实施方式的蜂窝结构体的制造方法,可以采用与第一方面的本发明的第二实施方式的蜂窝结构体的制造方法相同的方法。
本实施方式的蜂窝结构体能够实现与第四方面本发明的第一实施方式的蜂窝结构体相同的作用效果。
(实施例4-2)
下面,举出更具体地公开了第四方面的本发明的第二实施方式的实施例。需要说明的是,第四方面的本发明不仅限于这些实施例。
(1)采用与实施例1-4中(1)~(3)工序相同的方法,制成蜂窝烧制体。
由此制作出截面积为1190mm2的蜂窝烧制体3210、截面积为1226mm2的蜂窝烧制体3220和截面积为1226mm2的蜂窝烧制体3230,所述蜂窝烧制体3210是由多孔质碳化硅烧结体构成的,其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为34.5mm×34.5mm×200mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil);所述蜂窝烧制体3220的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与蜂窝烧制体3210相同,其截面是由3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段中的2条线段构成的2个角均为90°(线段3220a=45.6mm、线段3220b=26.8mm、线段3220c=41.8mm);所述蜂窝烧制体3230的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与蜂窝烧制体3210相同,其截面是由3条线段和一个圆弧围成的形状,该3条线段之中的2条线段构成的2个角分别为90°和135°(线段3230a=24.9mm、线段3230b=24.5mm、线段3230c=41.8mm)。
(2)接着,采用与实施例1-4中(4)和(5)的工序相同的方法,制作了在外周形成有涂层3202的蜂窝结构体3200。
需要说明的是,蜂窝结构体3200中,陶瓷块的截面积为32302mm2。另外,蜂窝结构体3200的形状是直径203.2mm×长度200mm的圆柱状。
实施例4-2制造的蜂窝结构体的截面的形状如图25所示。
于是,蜂窝烧制体3210的截面积为1190mm2,蜂窝烧制体3220的截面积为1226mm2,蜂窝烧制体3230的截面积为1226mm2,陶瓷块3203的截面积为32302mm2,从陶瓷块3203的重心3203A开始通过蜂窝烧制体3210、3220到达陶瓷块3203的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为2处,从陶瓷块3203的重心3203A开始通过蜂窝烧制体3210、3230到达陶瓷块3203的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为3处。
(比较例4-2)
(1)使用实施例4-1中的(1)工序相同的方法,制造了截面积为1190mm2的蜂窝烧制体,其由多孔质碳化硅烧结体构成,其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为34.5mm×34.5mm×200mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil)。
(2)在蜂窝烧制体的预定的侧面涂布粘结材料糊,通过该粘结材料糊将32个蜂窝烧制体粘结,并进一步在180℃使粘结材料糊固化20分钟,由此制作出粘结材料层的厚度为1mm的四棱柱状蜂窝烧制体的集合体。
此处,作为粘结材料糊,使用与实施例1-1中使用的粘结材料糊相同的粘结材料糊。
接着,使用金刚石切割器对蜂窝烧制体的集合体的外周进行磨削,制作了圆柱状且截面积为32302mm2的陶瓷块。
接着,使用由与粘结材料糊相同的材料构成的涂敷材料糊,在陶瓷块的外周部形成涂敷材料糊层。
然后,在120℃对该涂敷材料糊层进行干燥,制作了在外周形成有涂层的直径203.2mm×长度200mm的圆柱状的蜂窝结构体。
比较例4-2制造的蜂窝结构体的截面的形状如图26所示。
图26是比较例4-2制造的蜂窝结构体4400的截面图,图26中,4410、4420和4430表示蜂窝烧制体、4401表示粘结材料层、4402表示涂层、4403表示陶瓷块。
并且,陶瓷块4403的截面积为32302mm2,从陶瓷块4403的重心4403A开始通过蜂窝烧制体4410、4420到达陶瓷块4403的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为3处,从陶瓷块4403的重心4403A开始通过蜂窝烧制体4410、4430到达陶瓷块4403的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为4处。
与实施例1-4同样地进行评价,实施例4-2的蜂窝结构体的再生率为82%。另外,比较例4-2的蜂窝结构体的再生率为65%。
(第四方面的本发明的第三实施方式)
图27是第四方面的本发明的第三实施方式的蜂窝结构体的截面图。
本实施方式的蜂窝结构体3300中,陶瓷块3303的截面积为40000mm2~55000mm2。
如图27所示,本实施方式的蜂窝结构体3300中,蜂窝烧制体3310、3320、3330、3340各2个以上通过粘结材料层3301结合在一起,构成陶瓷块3303,并且在该陶瓷块3303的外周形成有涂层3302。
蜂窝烧制体3310、3320的截面的形状为正方形。
蜂窝烧制体3330的截面的形状为由4条线段3330a、3330b、3330c、3330d和一个圆弧3330e围成的形状,这4条线段之中的2条线段构成的角(线段3330a和线段3330b构成的角、线段3330b和线段3330c构成的角以及线段3330c和线段3330d构成的角)全是90°。
蜂窝烧制体3340的截面的形状为由2条线段3340a、3340b和一个圆弧3340c围成的形状,该2条线段形成的角(线段3340a和线段3340b构成的角)为45°。
即,蜂窝烧制体3310、3320与构成第四方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体的蜂窝烧制体3110相同,蜂窝烧制体3330、3340与构成第四方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体的蜂窝烧制体3110的外观形状不同,但其功能相同。
并且,蜂窝烧制体3310、3320、3330、3340的截面积为900mm2~2500mm2。
另外,蜂窝烧制体3310、3320、3330、3340由多孔质碳化硅烧结体构成。
如图27所示,蜂窝结构体3300中,通过粘结材料层3301结合起来的21个蜂窝烧制体3310位于蜂窝结构体3300的截面的中心附近,4个蜂窝烧制体3320、8个蜂窝烧制体3330和8个蜂窝烧制体3340位于21个蜂窝烧制体3310的周围,通过粘结材料层3301将这些烧制体结合,使得陶瓷块3303的截面为圆形。
并且,蜂窝结构体3300中,其截面上,从陶瓷块3303的重心3303A开始通过蜂窝烧制体3310、3320到达陶瓷块3303的外缘的路径(参见图27中的箭头)上存在的粘结材料层的数量为3处。
另外,蜂窝结构体3300的截面上,从陶瓷块3303的重心3303A开始通过蜂窝烧制体3310、3330到达陶瓷块3303的外缘的路径(参见图27中的箭头)上存在的粘结材料层的数量为4处。
另外,蜂窝结构体3300的截面上,从陶瓷块3303的重心3303A开始通过蜂窝烧制体3310、3340到达陶瓷块3303的外缘的路径(参见图27中的箭头)上存在的粘结材料层的数量为4处。
像这样,截面积为40000mm2~55000mm2的陶瓷块中,从陶瓷块的重心开始通过蜂窝烧制体到达陶瓷块的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为4处以下时,能够通过粘结材料层缓和热应力,并且能够防止蜂窝结构体出现裂纹、破损,同时,实施再生处理时,在蜂窝结构体的中心部和外周部之间不易出现温度分布,难以出现未烧尽的颗粒。
接着,对本实施方式的蜂窝结构体的制造方法进行说明。
图28(a)、图28(b)是用于说明第四方面的本发明的第三实施方式的蜂窝结构体的制造方法的一例的截面图。
(1)采用与第一方面的本发明的第一实施方式的制造方法中(1)~(3)工序相同的方法,制造各孔道的任一端部被封住了的蜂窝烧制体。
此时,制作截面形状为正方形的蜂窝烧制体3610和截面形状为梯形的蜂窝烧制体3640′(参见图28(a))。
(2)接着,按图28(a)所示的位置,与第一方面的本发明的第一实施方式的制造方法中(4)工序同样地通过粘结材料糊层将蜂窝烧制体3610和蜂窝烧制体3640′结合起来,并通过使粘结材料糊层固化来制作蜂窝烧制体的集合体3603′。
(3)接着,进行外周加工工序,其中,使用金刚石切割器等对蜂窝烧制体的集合体3603′的侧面进行加工,将其加工成圆柱状,从而制造出通过粘结材料层3601将蜂窝烧制体3610、3620、3630、3640结合在一起而形成的陶瓷块3603(参见图28(b))。
其后,根据需要在陶瓷块3603的外周侧面形成涂层(未图示),完成蜂窝结构体3600的制作。
本实施方式的蜂窝结构体能实现与第四方面的本发明的第一实施方式的蜂窝结构体相同的作用效果。
(实施例4-3)
下面给出更具体地公开了第四方面的本发明的第三实施方式的实施例。需要说明的是,第四方面的本发明不仅限于这些实施例。
(1)采用与实施例1-1中(1)成型工序相同的方法,制作形状与图28(a)所示的蜂窝烧制体3610以及蜂窝烧制体3640′大致相同的生蜂窝成型体,其没有进行孔道的封孔。
(2)接下来,使用微波干燥机使上述生蜂窝成型体干燥,制成蜂窝成型体的干燥体后,将组成与上述湿润混合物相同的糊填充到预定的孔道,再次使用干燥机对干燥后的蜂窝成型体的填充部进行干燥。
(3)进行脱脂工序,使干燥的蜂窝成型体在400℃脱脂,并进一步在常压的氩气气氛下,于2200℃、3小时的条件进行烧制工序。
由此制作截面积为1190mm2的蜂窝烧制体3610和截面为梯形(上底=35.5mm、下底=70.0mm、高度=34.5mm)的蜂窝烧制体3640′,所述蜂窝烧制体3610是由多孔质碳化硅烧结体构成的,其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为34.5mm×34.5mm×250mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil);所述蜂窝烧制体3640′的孔隙率、平均气孔径、孔道数量(孔道密度)和孔道壁的厚度与蜂窝烧制体3610相同。
(4)在蜂窝烧制体3610、3640′的预定的侧面涂布粘结材料糊,通过该粘结材料糊将33个蜂窝烧制体3610和8个蜂窝烧制体3640′按图28(a)所示的布置进行粘结,并进一步在180℃使粘结材料糊固化20分钟,由此制造了蜂窝烧制体的集合体3603′。
接着,使用金刚石切割器对蜂窝烧制体的集合体3603′的外周进行磨削,制成近圆柱状且截面积为49400mm2的陶瓷块3603。
此处,作为粘结材料糊,使用的是与实施例1-1相同的粘结材料糊。
(5)使用组成与上述(4)工序中使用的粘结材料糊相同的涂敷材料糊,在陶瓷块3603的外周部形成涂敷材料糊层。
其后,在120℃对该涂敷材料糊层进行干燥,制造出外周形成有涂层的直径254mm×长度250mm的圆柱状的蜂窝结构体。
实施例4-3制造的蜂窝结构体的截面的形状如图27所示。
并且,蜂窝烧制体3310的截面积为1190mm2,蜂窝烧制体3320的截面积为1190mm2,蜂窝烧制体3330的截面积为1066mm2,蜂窝烧制体3340的截面积为1093mm2,陶瓷块3303的截面积为49400mm2,从陶瓷块3303的重心3303A开始通过蜂窝烧制体3310、3320到达陶瓷块3303的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为3处,从陶瓷块3303的重心3303A开始通过蜂窝烧制体3310、3330到达陶瓷块3303的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为4处,从陶瓷块3303的重心3303A开始通过蜂窝烧制体3310、3340到达陶瓷块3303的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为4处。
(比较例4-3)
(1)采用与实施例4-2中(1)工序相同的方法,制作了截面积为1190mm2的蜂窝烧制体,其由多孔质碳化硅烧结体构成,其孔隙率为45%、平均气孔径为15μm、尺寸为34.5mm×34.5mm×250mm、孔道数量(孔道密度)为300个/英寸2、孔道壁的厚度为0.25mm(10mil)。
(2)在蜂窝烧制体的预定的侧面涂布粘结材料糊,通过该粘结材料糊将52个蜂窝烧制体粘结,并进一步在180℃使粘结材料糊固化20分钟,由此制作粘结材料层的厚度为1mm的四棱柱状蜂窝烧制体的集合体。
此处,作为粘结材料糊,使用与实施例1-1中使用的粘结材料糊相同的粘结材料糊。
(3)接着,使用金刚石切割器对蜂窝烧制体的集合体的外周进行磨削,制成了圆柱状且截面积为50511mm2的陶瓷块。
接着,使用由与粘结材料糊相同的材料构成的涂敷材料糊,在陶瓷块的外周部形成涂敷材料糊层。
然后,在120℃对该涂敷材料糊层进行干燥,制成了在外周形成有涂层的直径254.2mm×长度250mm的圆柱状的蜂窝结构体。
比较例4-3制造的蜂窝结构体的截面的形状如图29所示。
图29是比较例4-3制造的蜂窝结构体5400的截面图,图29中,5410、5420、5430和5440表示蜂窝烧制体、5401表示粘结材料层、5402表示涂层、5403表示陶瓷块。
并且,蜂窝烧制体5410的截面积为1190mm2,陶瓷块5403的截面积为50511mm2,从陶瓷块5403的重心5403A开始通过蜂窝烧制体5410、5420到达陶瓷块5403的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为4处,从陶瓷块5403的重心5403A开始通过蜂窝烧制体5410、5430到达陶瓷块5403的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为5处,从陶瓷块5403的重心5403A开始通过蜂窝烧制体5410、5440到达陶瓷块5403的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量为5处。
除了将2L的发动机换为8L的发动机以外,与实施例1-1同样地进行评价,其结果,实施例4-3的蜂窝结构体的再生率为85%。另外,比较例4-3的蜂窝结构体的再生率为72%。
(第四方面的本发明的其他实施方式)
第四方面的本发明的第一和第二实施方式的蜂窝结构体还可以采用例如与第一方面的本发明的第三实施方式的方法相同的方法进行制作。
第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的截面的形状并不限于圆形,例如还可以是椭圆形、长圆形、跑道形等。
(第一~第四方面的本发明的上述以外的实施方式)
如上所述,作为第一~第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体,对各孔道的任一端部被封住了的蜂窝结构体进行了说明,但是第一~第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的孔道的端部也可以没有被封住。这样的蜂窝结构体能够作为催化剂载体使用。
对于构成第一~第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的蜂窝烧制体的形状没有特别限定,优选是使蜂窝烧制体彼此结合来制作蜂窝结构体时容易进行结合的形状,其截面的形状可以举出正方形、长方形、六边形、扇状等。
第一~第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体中,作为粘结材料糊所含有的无机粘合剂,可以举出例如硅溶胶、氧化铝溶胶等。这些既可以单独使用,也可以合用2种以上。无机粘合剂中,优选硅溶胶。
作为上述粘结材料糊所含有的无机颗粒,可以举出例如由碳化物、氮化物等构成的无机颗粒,具体地说,可以举出由碳化硅、氮化硅、氮化硼构成的无机颗粒等。这些既可以单独使用,也可以合用2种以上。无机颗粒中,优选由导热性优异的碳化硅构成的无机颗粒。
作为上述粘结材料糊所含有的无机纤维和/或晶须,可以举出例如由二氧化硅-氧化铝、莫来石、氧化铝、二氧化硅等构成的无机纤维和/或晶须等。这些既可以单独使用,也可以合用2种以上。无机纤维中,优选氧化铝纤维。
对于构成第一~第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的蜂窝烧制体的孔隙率没有特别的限制,优选孔隙率为35%~60%。
这是因为,如果孔隙率小于35%,则在将蜂窝结构体用作过滤器时,有时蜂窝结构体很快就出现孔眼堵塞,另一方面,孔隙率大于60%时,有时蜂窝烧制体的强度降低,容易发生损坏。
构成第一~第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的蜂窝烧制体的平均气孔径优选为5μm~30μm。
这是因为,如果平均气孔径小于5μm,则在将蜂窝结构体用作过滤器时,有时颗粒容易引起孔眼堵塞,另一方面,平均气孔径大于30μm时,颗粒穿过了气孔,不能捕集该颗粒,蜂窝结构体有时不能起到过滤器的作用。
需要说明的是,上述孔隙率和气孔径可以通过例如水银压入法、阿基米德法、基于扫描电子显微镜(SEM)的测定等现有公知的方法进行测定。
对于构成第一~第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的蜂窝烧制体的截面上的孔道密度没有特别的限制,优选的下限为31.0个/cm2(200个/英寸2)、优选的上限为93.0个/cm2(600个/英寸2)、更优选的下限值为38.8个/cm2(250个/英寸2)、更优选的上限为77.5个/cm2(500个/英寸2)。
另外,对于构成上述蜂窝结构体的蜂窝烧制体的孔道壁的厚度没有特别限定,优选为0.1mm~0.4mm。
构成第一~第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的蜂窝烧制体的构成材料的主成分并不限于碳化硅,作为其他陶瓷原料,可以举出例如氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化钛等氮化物陶瓷;碳化锆、碳化钛、碳化钽、碳化钨等碳化物陶瓷;堇青石、钛酸铝等氧化物陶瓷等的陶瓷粉末。
这些之中,优选非氧化物陶瓷,特别优选碳化硅。这是因为碳化硅的耐热性、机械强度、热导率等优异。需要说明的是,作为构成材料,还可以举出在上述的陶瓷中添加有金属硅的含硅陶瓷、用硅、硅酸盐化合物结合起来的陶瓷等陶瓷原料,这些之中,优选添加有金属硅的碳化硅(混合有硅的碳化硅)。
特别优选含有60重量%以上碳化硅的混合有硅的碳化硅质陶瓷。
对于上述陶瓷粉末的粒径没有特别的限制,优选经后述的烧制工序制成的蜂窝烧制体的尺寸变得比经脱脂的蜂窝成型体的尺寸小的情况少的粒径。
关于制造第一~第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体时制备的湿润混合物,对混合在上述湿润混合物中的有机粘合剂没有特别限定,例如可以举出甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙二醇等。这些之中,优选甲基纤维素。相对100重量份上述陶瓷粉末,上述有机粘合剂的混合量通常为1重量份~10重量份。
对于混合到上述湿润混合物中的增塑剂没有特别限定,例如可以举出甘油等。
对于混合到上述湿润混合物中的润滑剂没有特别限定,例如可以举出聚氧乙烯烷基醚、聚氧丙烯烷基醚等聚氧亚烷基系化合物等。作为具体例,可以举出例如聚氧乙烯单丁基醚、聚氧丙烯单丁基醚等。
需要说明的是,有时上述湿润混合物可以不混合增塑剂、润滑剂。
另外,制备上述湿润混合物时,可以使用分散介质液,作为分散介质液,可以举出例如水、苯等有机溶剂、甲醇等醇等。
另外,上述湿润混合物中还可以添加有成型助剂。
对上述成型助剂没有特别限定,例如可以举出乙二醇、糊精、脂肪酸、脂肪酸皂、多元醇等。
另外,上述湿润混合物还可根据需要添加以氧化物系陶瓷为成分的微小中空球体即空心球、球状丙烯酸树脂颗粒、石墨等造孔剂。
对于空心球没有特别限定,例如可以举出氧化铝空心球、玻璃空心微球、火山灰空心球、飞灰空心球(FA空心球)、莫来石空心球等。这些之中,优选氧化铝空心球。
对于封住上述孔道的密封材料糊没有特别的限制,优选经后工序制造的密封材料的孔隙率为30%~75%,例如可以使用与湿润混合物相同的糊状物。
第一~第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体中可以担载用于净化尾气的催化剂,作为所担载的催化剂,优选例如铂、钯、铑等贵金属,其中更优选铂。另外,作为其他催化剂,还可以使用例如钾、钠等碱金属;钡等碱土金属。这些催化剂既可以单独使用,也可以合用2种以上。
第一~第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体的制造方法中的结合工序除了采用将粘结材料糊涂布到各蜂窝烧制体的侧面上的方法进行以外,还可以通过下述方法进行:例如,将各蜂窝烧制体临时固定在形状与要制作的陶瓷块(或蜂窝烧制体的集合体)的形状大致相同的模框内,在该状态下,将粘结材料糊注入到各蜂窝烧制体间的方法等。
另外,第一~第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体还可以分别具有其他的发明特征。
例如,第一方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体在上述的特征的基础上,还可以具有下述构成:在陶瓷块的截面上,绘制与陶瓷块的截面的中心同心的该截面的相似形,并且该相似形的面积与陶瓷块的截面的面积之比为49%时,外周部蜂窝烧制体的一部分一定位于上述相似形的内侧的构成;具有第一外周部粘结材料层和第二外周部粘结材料层,并且上述第一外周部粘结材料层中至少1个和上述第二外周部粘结材料层成40°~50°角的构成;像第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体那样,陶瓷块的截面积与在从陶瓷块的重心到外缘的路径上存在的粘结材料层的数量满足预定的关系的构成。
另外,例如,第二方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体在上述的特征的基础上,还可以具有下述构成:具有第一外周部粘结材料层和第二外周部粘结材料层,并且上述第一外周部粘结材料层中至少1个与上述第二外周部粘结材料层成40°~50°角的构成;像第四方面的本发明的实施方式的蜂窝结构体那样,陶瓷块的截面积与在从陶瓷块的重心到外缘的路径上存在的粘结材料层的数量满足预定的关系的构成。
另外,例如,第三方面的本发明的蜂窝结构体在上述的特征的基础上,还可以像第四方面的本发明的蜂窝结构体那样,具有陶瓷块的截面积与在从陶瓷块的重心到外缘的路径上存在的粘结材料层的数量满足预定的关系的构成。
Claims (3)
1.一种蜂窝结构体,其是由陶瓷块构成的蜂窝结构体,所述陶瓷块是通过粘结材料层将2个以上柱状蜂窝烧制体结合起来而形成的,在所述蜂窝烧制体中,在长度方向上隔着孔道壁并列设置有多个孔道,该蜂窝结构体的特征在于,
所述蜂窝烧制体的垂直于所述长度方向的截面的截面积为900mm2~2500mm2,并且,所述陶瓷块的垂直于所述长度方向的截面的截面积为10000mm2~55000mm2,
在所述蜂窝结构体的垂直于所述长度方向的截面中,在从所述陶瓷块的重心开始经所述蜂窝烧制体到达所述陶瓷块的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量如下:
所述陶瓷块的垂直于所述长度方向的截面的截面积为10000mm2以上且小于25000mm2时,所述粘结材料层的数量为2处以下,
所述陶瓷块的垂直于所述长度方向的截面的截面积为25000mm2以上且小于40000mm2时,所述粘结材料层的数量为3处以下,
所述陶瓷块的垂直于所述长度方向的截面的截面积为40000mm2以上且55000mm2以下时,所述粘结材料层的数量为4处以下。
2.如权利要求1所述的蜂窝结构体,其中,所述陶瓷块的垂直于所述长度方向的截面的形状是圆形。
3.如权利要求1所述的蜂窝结构体,其中,在所述蜂窝结构体的垂直于所述长度方向的截面中,在从所述陶瓷块的重心开始经所述蜂窝烧制体到达所述陶瓷块的外缘的路径上存在的粘结材料层的数量如下:
所述陶瓷块的垂直于所述长度方向的截面的截面积为10000mm2以上且小于25000mm2时,所述粘结材料层的数量为2处,
所述陶瓷块的垂直于所述长度方向的截面的截面积为25000mm2以上且小于40000mm2时,所述粘结材料层的数量为3处,
所述陶瓷块的垂直于所述长度方向的截面的截面积为40000mm2以上且55000mm2以下时,所述粘结材料层的数量为4处。
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