CN103934038B - 蜂窝结构体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蜂窝结构体，其具有中心部分、外周部分和边界分隔壁。中心部分具有中心基本单元壁和中心增强单元壁。外周部分具有外周基本单元壁和外周增强单元壁。所述蜂窝结构体满足R1/P1≥0.5、R2/P2≥0.5、T10≥T20、T11＞T21、T3＞T10、T3＞T20、T3≥T11和T3＞T21，其中R1表示从边界分隔壁开始朝向蜂窝结构体的径向向内方向的距离，P1表示中心部分中的平均单元间距，R2表示从边界分隔壁开始朝向蜂窝结构体的径向向外方向的距离，P2表示外周部分中的平均单元间距，T10表示中心基本单元壁的平均厚度，T20表示外周基本单元壁的平均厚度，T11表示中心增强单元壁的平均厚度，T21表示外周增强单元壁的平均厚度，T3表示边界分隔壁的平均厚度。

Description

蜂窝结构体
技术领域
本发明涉及其中能够承载催化剂以净化从安装至机动车辆等的内燃发动机排出的废气的蜂窝结构体。
背景技术
已知并使用了其中能够承载催化剂并且净化从安装至机动车辆等的内燃发动机排出的废气的蜂窝结构体。例如，蜂窝结构体由多个单元（隔室）和单元壁组成。每个单元被以格子（网格）形状设置的单元壁包围。这种蜂窝结构体设置在排气管内，废气通过所述排气管排放。由于从内燃发动机排出，所述废气具有高的温度。当具有高的温度的废气经过形成于蜂窝结构体中的单元的内部时，由单元壁承载的催化剂被具有高的温度的废气活化。蜂窝结构体中的活化催化剂净化废气。然后，净化过的废气被排放到排气管外。
最近，因为减少机动车辆排放等的车辆排放控制逐年变得更严格，所以存在对进一步减少内燃发动机启动时立即产生的有毒物质或者有害物质（冷启动排放）的强烈需求。为了实现该需求，已经提出在更靠近内燃发动机的位置处设置蜂窝结构体以便迅速地将催化剂的温度升高至催化剂的活化温度的各种方法。换句话说，需要一种具有更高净化性能的蜂窝结构体。
例如，专利文献、日本特许公开No.JP2008-18370公开了一种具有传统结构的蜂窝结构体，其中在蜂窝结构体的中心部分与外周部分之间形成内周壁（在下文中称为边界分隔壁），并且外周部分的开口率大于中心部分的开口率。
通常，一个区域中的开口率与该区域中的单元密度成反比。例如，开口率增大越多，单元密度减小越多。因为外周部分具有比蜂窝结构体中的中心部分大的废气流动阻力，所以专利文献JP2008-18370已经提出了一种其中外周部分具有增大的开口率的结构。由此提出的结构使得废气在外周部分中容易流动。
这可以使中心部分与外周部分之间的废气的流量均一化，并且迅速地活化由整个蜂窝结构体承载的催化剂。这可以提高蜂窝结构体的净化性能。
然而，JP2008-18370中公开的蜂窝结构体不具有抵抗例如当蜂窝结构体被安装到内燃发动机的排气管上时所产生的外部应力的各种应力所需的足够结构强度。也就是说，虽然在中心部分与外周部分之间形成边界分隔壁以便保持蜂窝结构体的总体强度，但是边界分隔壁并不总能具有抵抗外部应力的足够强度。
为了解决这种传统问题，可以考虑增大边界分隔壁和边界分隔壁周围的单元壁的厚度。然而，即使简单地增大了边界分隔壁的厚度和边界分隔壁周围的单元壁的厚度，当在蜂窝结构体的制造过程期间原材料通过挤压模供给时原材料的供给速度和供给量发生变化。结果，存在使得所制造的蜂窝结构体的总体强度减小的可能性。
发明内容
因此，期望提供一种具有增大的强度并同时减少单元壁的缺陷和成形不良的发生的蜂窝结构体。
示例性实施例提供了一种由多个单元和单元壁组成的蜂窝结构体。每个单元被单元壁包围。蜂窝结构体具有垂直于蜂窝结构体的轴线方向的横截面。在蜂窝结构体的结构中，形成中心部分和外周部分。中心部分包含蜂窝结构体的中心轴线。中心部分由外周部分覆盖。外周部分的单元密度低于中心部分的单元密度。此外，在中心部分与外周部分之间形成边界分隔壁。中心部分中的单元壁由中心基本单元壁和中心增强单元壁组成。中心增强单元壁形成于在从边界分隔壁开始朝向横截面的径向向内方向测量的距离R1的范围内的中心增强区域中。中心增强单元壁包围中心增强区域中所有具有开口部分的单元。外周部分中的单元壁由外周基本单元壁和外周增强单元壁组成。外周增强单元壁形成于在从边界分隔壁开始朝向横截面的径向向外方向测量的距离R2内的外周增强区域中。外周增强单元壁包围外周增强区域中所有具有开口部分的单元。蜂窝结构体具有满足以下第一到第八关系式的结构。满足T10＜T11的第一关系式，其中T10表示中心基本单元壁的平均厚度，并且T11表示中心增强单元壁的平均厚度。满足T20＜T21的第二关系式，其中T20表示外周基本单元壁的平均厚度，并且T21表示外周增强单元壁的平均厚度。满足R1/P1≥0.5的第三关系式，其中P1表示中心部分中的单元的平均单元间距，并且R1被预先确定（限定）。满足R2/P2≥0.5的第四关系式，其中P2表示外周部分中的单元的平均单元间距，并且R2被预先确定。满足T10≤T20的第五关系式，其中T10和T20被预先确定。满足T11＞T21的第六关系式，其中T11和T21被预先确定。满足T3＞T10和T3＞T20的第七关系式，其中T3表示边界分隔壁的平均厚度，并且T10和T20被预先确定。满足T3≥T11和T3＞T21的第八关系式，其中T3、T11和T21被预先确定。
蜂窝结构体具有当在垂直于蜂窝结构体的轴线方向的横截面中观察时外周部分的密度低于中心部分中的单元的密度的结构。特别是，蜂窝结构体满足T10≤T20的关系式，其中T10表示中心基本单元壁的平均厚度，并且T20表示外周基本单元壁的平均厚度。
也就是说，因为外周部分具有比中心部分的单元密度低的单元密度，所以外周基本单元壁的平均厚度T20被形成为等于或大于中心基本单元壁的平均厚度T10，以便充分保持外周部分的强度。该结构使得能够维持整个蜂窝结构体之间的结构平衡，换句话说，能够维持中心部分与外周部分之间的强度的平衡。
另外，蜂窝结构体满足T3＞T10和T3＞T20的关系式，其中T3表示边界分隔壁的平均厚度，并且T10和T20被预先确定。也就是说，边界分隔壁的平均厚度T3大于外周基本单元壁的平均厚度T20。认识到并已知，当蜂窝结构体被组装并安装到内燃发动机的排气管上时产生应力并且外部应力被施加且集中于边界分隔壁的邻近区域。因为增大了蜂窝结构体中的边界分隔壁的平均厚度T3，所以可以增大应力集中处的边界分隔壁的刚度。该结构使得能够增加蜂窝结构体的强度（例如，等静压强度）。
此外，中心部分中的单元壁由中心基本单元壁和中心增强单元壁组成。中心增强部分中的中心增强单元壁包围中心增强区域中所有具有开口部分的单元。另外，外周部分中的单元壁由外周基本单元壁和外周增强单元壁组成。外周增强单元壁包围外周增强部分中所有具有开口部分的单元。
更进一步，蜂窝结构体满足T10＜T11的关系式。T10表示中心基本单元壁的平均厚度，并且T11表示中心增强单元壁的平均厚度。更进一步，蜂窝结构体满足T20＜T21的关系式。T20表示外周基本单元壁的平均厚度，并且T21表示外周增强单元壁的平均厚度。
也就是说，中心部分和外周部分分别具有由具有增大的单元厚度的单元壁组成的中心增强区域和外周增强区域。中心增强区域和外周增强区域形成于从边界分隔壁开始测量的恒定距离内。该结构使得能够通过形成中心增强区域和外周增强区域进一步增加边界分隔壁和边界分隔壁的邻近区域的强度，其中外部应力被施加并集中于边界分隔壁和边界分隔壁的邻近区域。在蜂窝结构体的制造中的成形过程期间，该结构使得能够抑制原材料供应至挤压模的流速及流量和边界分隔壁与边界分隔壁的邻近单元壁的形状缺陷的产生。
另外，根据本发明的蜂窝结构体满足R1/P1≥0.5的关系式和R2/P2≥0.5的关系式，其中如先前所描述，P1表示中心部分中的单元的平均单元间距，P2表示外周部分中的单元的平均单元间距，并且R2被预先确定。也就是说，R1用于确定中心增强区域，并且R1表示从边界分隔壁开始朝向垂直于蜂窝结构体的轴线方向的横截面的径向向内方向测量的距离。R2用于确定外周增强区域，并且R2表示从边界分隔壁开始朝向所述横截面的径向向外方向测量的距离。也就是说，中心增强区域在边界分隔壁内侧具有0.5个以上（不小于0.5个）的单元，并且外周增强区域在边界分隔壁外侧具有0.5个以上（不小于0.5个）的单元。中心增强区域由边界分隔壁内侧的具有增大厚度的单元壁组成。类似地，外周增强区域由边界分隔壁外侧的具有增大厚度的单元壁组成。该结构使得能够增加蜂窝结构体的强度。
更进一步，根据本发明的蜂窝结构体满足T11＞T21的关系式。T11表示中心增强单元壁的平均厚度，并且T21表示外周增强单元壁的平均厚度。也就是说，在所述蜂窝结构体的结构中，中心增强单元壁的平均厚度T11大于外周增强单元壁的平均厚度T21。该结构使得能够增加外部应力集中的边界分隔壁的邻近区域和边界分隔壁的强度。更进一步，该结构使得能够通过形成中心增强区域和外周增强区域进一步增加边界分隔壁和边界分隔壁的邻近区域的强度，其中外部应力被施加并集中于边界分隔壁的邻近区域。在蜂窝结构体的制造中的成形过程期间，该结构使得能够抑制原材料供应至挤压模的流速及流量并且抑制边界分隔壁和边界分隔壁的邻近单元壁的形状缺陷的产生。
也就是说，在蜂窝结构体的制造中的成形过程期间，因为通过挤压模向边界分隔壁和具有增大的单元壁厚度的边界分隔壁周围的区域供给的原材料量不足，所以存在产生例如形状缺陷的结构缺陷的可能性。为了补偿原材料量的不足，必须从中心增强单元壁侧和围绕边界分隔壁的外周增强单元壁侧向边界分隔壁提供过量的原材料。在该情况中，当一区域具有增大的单元密度时，沿挤压模的给料路径朝向垂直于挤出方向的方向的横向方向供给的原材料量被减少。因此，可以通过增大向具有高单元密度的中心区域的原材料供给速度并向边界分隔壁提供过量的原材料来提高原材料的流动效率。
当中心增强单元壁的平均厚度T11和外周增强单元壁的平均厚度T21满足T11＞T21的关系式时，可以从具有高单元密度的中心部分侧向边界分隔壁可靠地供给足够量的过量原材料。该结构使得能够防止通过挤压模供给的原材料的供给不足并且防止在边界分隔壁和边界分隔壁的邻近区域中产生单元壁缺陷的现象。
更进一步，根据本发明的蜂窝结构体满足T3≥T11和T3＞T21的关系式。T3表示边界分隔壁的平均厚度，T11表示中心增强单元壁的平均厚度，并且T21表示外周增强单元壁的平均厚度。也就是说，根据本发明的蜂窝结构体具有其中边界分隔壁的平均厚度T3等于或大于中心增强单元壁的平均厚度T11并且大于外周增强单元壁的平均厚度T21的结构。这使得与外周增强单元壁的刚度相比能够增大边界分隔壁的刚度，其中外部应力（其被施加于外周侧）通过外周增强单元壁传递至边界分隔壁。更进一步，因为中心增强单元壁的厚度等于或小于边界分隔壁的厚度，所以可以抑制反作用力的增大，其中中心增强单元壁向边界分隔壁提供外部应力（其被施加于外周侧）的反作用力。这使得能够防止在边界分隔壁中产生缺陷和裂纹，并且因此增加了蜂窝结构体的总体强度。
如先前所描述，本发明可以提供具有增大的强度并同时抑制在蜂窝结构体中产生缺陷和裂纹的蜂窝结构体。
附图说明
下面将参照附图以示例方式描述本发明的优选、非限制性实施例，其中：
图1是显示根据本发明的示例性实施例的蜂窝结构体的总体结构的透视图；
图2是垂直于根据图1中所示的第一示例性实施例的蜂窝结构体的轴线方向的局部截面图，其显示了蜂窝结构体中的中心部分、外周部分和边界分隔壁的结构；
图3是根据本发明的第二示例性实施例的蜂窝结构体的局部截面图，其垂直于蜂窝结构体的轴线方向并且显示了中心部分、外周部分和边界分隔壁的另一结构；
图4是根据本发明的第二示例性实施例的蜂窝结构体的局部截面图，其垂直于蜂窝结构体的轴线方向并且显示了中心部分、外周部分和边界分隔壁的另一结构；
图5是根据本发明的第二示例性实施例的蜂窝结构体的局部截面图，其垂直于蜂窝结构体的轴线方向并且显示了中心部分、外周部分和边界分隔壁的另一结构；
图6是根据本发明的第二示例性实施例的蜂窝结构体的局部截面图，其垂直于蜂窝结构体的轴线方向并且显示了中心部分、外周部分和边界分隔壁的另一结构；
图7是根据本发明的第二示例性实施例的蜂窝结构体的局部截面图，其垂直于蜂窝结构体的轴线方向并且显示了中心部分、外周部分和边界分隔壁的另一结构；
图8是根据本发明的第二示例性实施例的蜂窝结构体的局部截面图，其垂直于蜂窝结构体的轴线方向并且显示了具有八边形形状的边界分隔壁；
图9是根据本发明的第二示例性实施例的蜂窝结构体的局部截面图，其垂直于蜂窝结构体的轴线方向并且显示了具有正方形形状的边界分隔壁；
图10是垂直于根据本发明的第三示例性实施例的、作为试验样本（样例）10的蜂窝结构体的轴线方向的局部截面图；
图11是显示根据本发明的第四示例性实施例的蜂窝结构体的T11/T21值与等静压强度（MPa）之间的关系的视图；
图12是显示根据本发明的第四示例性实施例的蜂窝结构体的T11/T21值与压力损失（%）之间的关系的视图；
图13是显示根据本发明的第四示例性实施例的蜂窝结构体的T3/T11值与等静压强度（MPa）之间的关系的视图；
图14是显示根据本发明的第四示例性实施例的蜂窝结构体的T3/T21值与等静压强度（MPa）之间的关系的视图；
图15是显示根据本发明的第四示例性实施例的蜂窝结构体的T11/T10值与等静压强度（MPa）之间的关系的视图；
图16是显示根据本发明的第四示例性实施例的蜂窝结构体的T11/T10值与压力损失（%）之间的关系的视图；
图17是显示根据本发明的第四示例性实施例的蜂窝结构体的T21/T20值与等静压强度（MPa）之间的关系的视图；
图18是显示根据本发明的第四示例性实施例的蜂窝结构体的T21/T20值与压力损失（%）之间的关系的视图；
图19是显示根据本发明的第四示例性实施例的蜂窝结构体的R1/P1值与等静压强度（MPa）之间的关系的视图；
图20是显示根据本发明的第四示例性实施例的蜂窝结构体的R1/P1值与压力损失（%）之间的关系的视图；
图21是显示根据本发明的第四示例性实施例的蜂窝结构体的R2/P2值与等静压强度（MPa）之间的关系的视图；
图22是显示根据本发明的第四示例性实施例的蜂窝结构体的R2/P2值与压力损失（%）之间的关系的视图；
图23A是说明蜂窝结构体的中心部分和外周部分中的单元间距Ps的视图；
图23B是说明蜂窝结构体的中心部分和外周部分中的另一单元间距PH的视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的不同实施例。在不同实施例的以下说明中，在若干附图中类似的参考字符或者附图标记指示类似或者等同的构成部件。
（本发明的概述和构思）
下面将给出根据本发明的蜂窝结构体的概述和构思的说明。
图23A是说明蜂窝结构体的中心部分和外周部分中的单元间距Ps的视图。图23B是说明蜂窝结构体的中心部分和外周部分中的另一单元间距PH的视图。
在蜂窝结构体的结构中，中心部分和外周部分中的单元的单元间距是蜂窝结构体中邻近地设置的单元之间的距离。例如，如图23A中所示，当矩形单元3-1的横截面具有矩形形状时，参考字符“Ps”表示单元3-1的单元间距。另一方面，如图23B中所示，当六边形单元3-2的横截面具有六边形形状时，参考字符“PH”表示单元3的单元间距。
以下方法计算边界分隔壁的平均厚度T3、中心基本单元壁的平均厚度T10、中心增强单元壁的平均厚度T11、外周基本单元壁的平均厚度T20和外周增强单元壁的平均厚度T21。也就是说，检测其上的多个检测点中的每一个的厚度及其平均厚度。类似地，通过以下方法计算中心部分中的单元的平均单元间距P1和外周部分中的单元的平均单元间距P2。也就是说，检测多个检测点中的每一个的单元间距并计算其平均单元间距。
优选地，根据本发明的蜂窝结构体满足1＜T11/T21＜2.5的关系式。如先前所描述，T11表示中心增强单元壁的平均厚度，并且T21表示外周增强单元壁的平均厚度。
该结构使得能够抑制在蜂窝结构体的制造期间通过挤压模供给的原材料的流速和流量方面的变化。另外，当简单地增大各个单元壁的厚度时，由于增大了蜂窝结构体的总质量而存在降低催化剂迅速活化的可能性，并存在增加压力损失的可能性。可以通过调整中心增强区域中的中心增强单元壁和外周增强区域中的外周单元壁的每一个中的单元壁的厚度来避免所述缺陷。这使得能够抑制在催化剂涂覆过程中发生催化剂阻塞单元和因阻塞单元引起的压力损失的增大，其中紧跟着原材料供给过程在完成了必需过程（此处省略）之后执行该催化剂涂覆过程。另外，可以抑制蜂窝结构体的总质量的增加。这使得能够提供具有净化废气的性能和催化剂的迅速活化的蜂窝结构体。
当蜂窝结构体具有T11/T21＜1的关系时，难以通过在蜂窝结构体的制造期间从具有高单元密度的中心部分向边界分隔壁供给过量原材料来获得抑制通过挤压模供给的原材料的流速和流量变化的效果。此外，难以分散外部应力。
更进一步，当蜂窝结构体具有T11/T21≥2.5的关系时，虽然可以获得抑制单元壁的缺陷的产生并增加蜂窝结构体的强度的效果，但是存在有在成形过程之后执行的催化剂涂覆过程期间单元被催化剂阻塞、蜂窝结构体的压力损失增加和由于减小了形成于中心增强区域中的单元的开口率而使废气净化性能变劣的可能性。此外，存在由于增加了蜂窝结构体的总质量而降低催化剂的迅速活化特性的可能性。另外，存在由于减小了由中心增强区域中的中心增强单元壁形成的单元的开口率而难以在被蜂窝结构体中的边界分隔壁分隔的内侧区域和外侧区域中具有均一的废气流动并且增加其压力损失的可能性。
优选地，根据本发明的蜂窝结构体满足1≤T3/T11＜2.5和1＜T3/T21＜2.5的关系式。该结构使得能够抑制在蜂窝结构体的制造期间边界分隔壁与中心增强单元壁之间的区域和边界分隔壁与外周增强单元壁之间的区域中通过挤压模供给的原材料在流速和流量方面的变化。该结构还使得能够有效地防止这些区域中的单元壁的缺陷的产生。此外，当具有催化剂的蜂窝结构体被安装到机动车辆的内燃发动机的排气管上并且从内燃发动机排出的废气的温度改变时，可以防止因热应力引起的蜂窝结构体中的裂纹。也就是说，由于减小了边界分隔壁与中心增强单元壁之间的厚度差，可以减小边界分隔壁与中心增强单元壁之间的热容量差。此外，当具有催化剂的蜂窝结构体被安装到机动车辆的内燃发动机的排气管上时，由于抑制了边界分隔壁与中心增强单元壁之间的温度差，可以抑制热应力的产生和因热应力引起的裂纹。
当蜂窝结构体具有T3/T11＜1的关系时，因为提供了作用于边界分隔壁的外部应力（由外周侧提供）的反作用力的中心增强单元壁的厚度大于边界分隔壁的厚度，所以中心增强单元壁提供作用于边界分隔壁的外部应力的过量的反作用力。这易于在边界分隔壁中引起裂纹的产生，并且这减小了蜂窝结构体的总体强度。
另一方面，当蜂窝结构体具有T3/T11≥2.5的关系时，虽然可以获得抑制单元壁中出现缺陷并且增加蜂窝结构体的强度的效果，但是存在增大边界分隔壁与中心增强单元壁之间的厚度差并且结果增大它们之间的热容量差的可能性。此外，当具有催化剂的蜂窝结构体被安装到机动车辆的内燃发动机的排气管上时，这产生容易增大边界分隔壁与中心增强单元壁之间的温度差的可能性。结果，存在因热应力而产生裂纹的可能性。
当蜂窝结构体具有T3/T21≤1的关系时，因为接受应力的边界分隔壁的厚度等于或小于外周增强单元壁（施加于外周侧的外部应力传递至其上）的厚度，所以边界分隔壁具有低的刚度并且难以抑制边界分隔壁中裂纹的产生。这产生了减小蜂窝结构体的总体强度的可能性。
另一方面，当蜂窝结构体具有T3/T21≥2.5的关系时，虽然可以获得抑制单元壁中出现缺陷并且增加蜂窝结构体的强度的效果，但是存在增大边界分隔壁与中心增强单元壁之间的厚度差并且结果增大它们之间的热容量差的可能性。此外，当具有催化剂的蜂窝结构体被安装到机动车辆的内燃发动机的排气管上时，这产生易于增大边界分隔壁与中心增强单元壁之间的温度差的可能性。结果，存在因热应力而产生裂纹的可能性。
优选地，根据本发明的蜂窝结构体满足1≤T11/T10＜3的关系式和1＜T21/T20＜2.5的关系式。如先前所描述，T10表示中心基本单元壁的平均厚度，T11表示中心增强单元壁的平均厚度，T20表示外周基本单元壁的平均厚度并且T21表示外周增强单元壁的平均厚度。
该结构使得能够抑制在蜂窝结构体的制造期间通过挤压模供给的原材料的流速和流量方面的变化。这使得能够抑制在催化剂涂覆过程中发生催化剂阻塞单元和因阻塞单元引起的压力损失的增大，其中紧跟着原材料供给过程在完成了必需过程（此处省略）之后执行该催化剂涂覆过程。此外，这使得能够避免因阻塞单元引起的压力损失的增大。另外，可以抑制蜂窝结构体的总质量的增加。这使得能够提供具有良好的净化性能和催化剂的迅速活化的蜂窝结构体。
当蜂窝结构体具有T11/T10≤1的关系时，难以通过从具有高单元密度的中心部分向边界分隔壁侧供给过量原材料来获得抑制通过挤压模供给的原材料的流速和流量方面的变化的效果，并且还难以获得分散外部应力的效果。
另一方面，当蜂窝结构体具有T11/T10≥3的关系时，虽然可以获得抑制单元壁的缺陷的产生并增加蜂窝结构体的强度的效果，但是存在有在作为后续过程的催化剂涂覆过程中单元被催化剂阻塞、压力损失的增加和由于减小了形成于中心增强区域中的单元的开口率而使废气净化性能变劣的可能性。此外，存在由于增加了蜂窝结构体的总质量而降低催化剂的迅速活化特性的可能性。另外，由于减小了由中心增强区域中的中心增强单元壁形成的单元的开口率，存在有在被蜂窝结构体中的边界分隔壁分隔的内侧区域和外侧区域中难以具有废气的均一流动并且增加其压力损失的可能性。
当蜂窝结构体具有T21/T20≤1的关系时，难以获得分散外部应力的效果。
另一方面，当蜂窝结构体具有T21/T20≥2.5的关系时，虽然可以获得抑制单元壁的缺陷的产生并且增加蜂窝结构体的强度的效果，但是由于增加了蜂窝结构体的总质量而存在降低催化剂的迅速活化特性的可能性。另外，由于减小了由中心增强区域中的中心增强单元壁形成的单元的开口率，存在有在被蜂窝结构体中的边界分隔壁分隔的内侧区域和外侧区域中难以具有废气的均一流动并且增加其压力损失的可能性。
此外，优选地，根据本发明的蜂窝结构体满足0.5≤R1/P1≤5的关系式和0.5≤R2/P2≤5的关系式。如先前所描述，P1表示中心部分中的单元的平均单元间距，P2表示外周部分中的单元的平均单元间距，R1表示从边界分隔壁开始朝向垂直于蜂窝结构体的轴线方向的横截面的径向向内方向测量的距离，R2表示从边界分隔壁开始朝向所述横截面的径向向外方向测量的距离。
此外，更优选地，根据本发明的蜂窝结构体满足2≤R1/P1≤4的关系式。更进一步，更优选地，根据本发明的蜂窝结构体满足1≤R2/P2≤2的关系式。
该结构使得能够充分地增加蜂窝结构体的总体强度，同时抑制因中心增强单元壁和外周增强单元壁的形成而引起的蜂窝结构体的总重量的增加。
当蜂窝结构体具有R1/P1＜0.5的关系和R2/P2＜0.5的关系时，存在难以获得分散外部应力并且充分增加蜂窝结构体的强度的可能性。
另一方面，当蜂窝结构体具有R1/P1＞5的关系和R2/P2＞5的关系时，存在使增加蜂窝结构体的强度的效果饱和并且因形成中心增强单元壁和外周增强单元壁而增大蜂窝结构体的热容量的可能性。结果，存在使蜂窝结构体的迅速升温的性能变劣的可能性，该迅速升温性能是为迅速活化由蜂窝结构体承载的催化剂所必需的。
此外，优选地，蜂窝结构体中的中心基本单元壁具有不大于0.12mm的平均厚度T10，并且更优选地，具有不大于0.1mm的平均厚度T10。
更进一步，优选地，蜂窝结构体中的外周基本单元壁具有不大于0.14mm的平均厚度T20，并且更优选地，具有不大于0.11mm的平均厚度T10。
该结构使得能够有效地显示出先前描述的效果，因为蜂窝结构体具有如下结构：与中心增强单元壁和外周增强单元壁相比，中心基本单元壁和外周基本单元壁具有小的厚度，并且可以增加蜂窝结构体的强度，同时抑制单元壁的缺陷的产生。更进一步，蜂窝结构体可以具有如先前所描述的有效地将催化剂承载于其中并提供优良的废气净化性能和低压力损失的效果。
第一示例性实施例
下面将参见图1和图2给出根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的说明。
图1是显示根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的总体结构的透视图。图2是显示蜂窝结构体1中的中心部分11、外周部分12和边界分隔壁13的结构的局部截面图。图2中所示的局部截面垂直于根据图1中所示的第一示例性实施例的蜂窝结构体1的轴线方向。
如图1和图2中所示，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1具有以格子（网格）形状设置的单元壁2和被单元壁2包围的多个单元3。
另外，蜂窝结构体1由中心部分11和外周部分12组成。在垂直于蜂窝结构体1的轴线方向X（参见图1）的横截面中，中心部分11包含蜂窝结构体1的中心轴线。形成于外周部分12中的单元12具有比中心部分11中的单元的单元密度低的单元密度。外周部分12如此形成于中心部分11的外侧，以使得外周部分12在沿蜂窝结构体1的轴线方向的截面中覆盖中心部分11。此外，如图1和图2中所示，在中心部分11与外周部分12之间形成边界分隔壁13。
如图2中所示，中心部分11中的单元壁2由中心基本单元壁210和中心增强单元壁211组成。中心增强单元壁211形成于从边界分隔壁开始朝向垂直于蜂窝结构体1的轴线方向的横截面的径向向内方向测量具有距离R1的中心增强区域111中。中心增强单元壁211包围中心增强区域111中所有具有开口部分的单元。
外周部分12中的单元壁2由外周基本单元壁220和外周增强单元壁221组成。外周增强单元壁221形成于从边界分隔壁13开始朝向横截面的径向向外方向测量具有距离R2的外周增强区域121中。外周增强单元壁221包围外周增强区域121中所有具有开口部分的单元。
如图2中所示，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足T10＜T11的关系式，其中T10表示中心基本单元壁210的平均厚度，并且T11表示中心增强单元壁211的平均厚度。此外，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足T20＜T21的关系式，其中T20表示外周基本单元壁220的平均厚度，并且T21表示外周增强单元壁221的平均厚度。更进一步，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足R1/P1≥0.5的关系式，其中P1表示中心部分11中的单元3的平均单元间距，并且R1被预先确定。更进一步，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足R2/P2≥0.5的关系式，其中P2表示外周部分12中的单元3的平均单元间距，并且R2被预先确定。
此外，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足T10≤T20的关系式，其中T10和T20被预先确定。根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足T11＞T21的关系式，其中T11和T21被预先确定。此外，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足T3＞T10和T3＞T20的关系式，其中T3表示边界分隔壁13的平均厚度，并且T10和T20被预先确定。最后，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足T3≥T11和T3＞T21的关系式，其中T3、T11和T21被预先确定。
现在将给出满足前述关系式的根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的说明。
如图1中所示，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1由堇青石制成并且用来承载能够净化从例如安装到机动车辆上的内燃发动机排出的废气的催化剂。
根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1由以格子形状设置的单元壁2、被单元壁2包围的多个单元3和外周壁4组成。蜂窝结构体1的外周表面由外周壁4覆盖。单元3沿蜂窝结构体1的轴线方向形成。单元壁2、单元3和外周壁4被组装成单一体（整体）。
如图2中所示，蜂窝结构体1由中心部分11和外周部分12组成。当在垂直于蜂窝结构体1的轴线方向的横截面中观察时，中心部分11包含中心轴线（未示出）。中心部分11的外侧由外周部分12覆盖。此外，具有边界分隔壁13。根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1中的边界分隔壁13具有0.244mm的平均厚度T3。
形成于中心部分11中的单元3具有相同的单元密度。形成于外周部分12中的单元3具有相同的单元密度。形成于中心部分11中的单元3的单元密度大于形成于外周部分12中的单元3的单元密度。形成于中心部分11中的单元3和形成于外周部分12中的单元3沿不同方向设置。在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，中心部分11中的单元3沿着与外周部分12中的单元的方向相差45度的方向设置。换句话说，外周部分12中的单元3相对于中心部分11中的单元3在方向上倾斜45度。
中心部分11具有形成于从边界分隔壁13开始沿径向向内方向测量具有距离R1的区域内的中心增强区域11。形成于中心增强区域111中的具有开口部分的单元3被中心增强单元壁211包围。形成于中心增强区域111中的其它单元3被中心基本单元壁210包围。
根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1具有其中中心增强单元壁211的平均厚度T11大于中心基本单元壁210的平均厚度T10（T10＜T11）的结构。另外，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足1＜T11/T10＜3的关系式，其中T10表示中心基本单元壁210的平均厚度，并且T11表示中心增强单元壁211的平均厚度。在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，中心基本单元壁210的平均厚度T10为0.095mm，并且中心增强单元壁21的平均厚度T11为10.232mm，并且T11/T10的值为2.44（T11/T10=2.44）。
此外，中心部分11的距离R1为3mm，并且中心部分11中的单元3的平均单元间距P1为1.04mm。根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足0.5≤R1/P1≤5的关系式。根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1具有R1/P1=2.88的关系。
外周部分12具有形成于从边界分隔壁13开始沿径向向外方向测量具有距离R2的区域内的外周增强区域121。形成于外周增强区域121中的具有单元开口部分的单元3被外周增强单元壁221包围。形成于外周增强区域121中的其它单元3被外周基本单元壁220包围。
根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1具有其中外周增强单元壁221的平均厚度T21大于外周基本单元壁220的平均厚度T20（T20＜T21）的结构。
另外，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足1＜T21/T20＜2.5的关系式，其中T20表示外周基本单元壁220的平均厚度，并且T21表示外周增强单元壁221的平均厚度。在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，外周基本单元壁220的平均厚度T20为0.104mm，外周增强单元壁221的平均厚度T21为0.11mm，T21/T20的值为1.06（T21/T20=1.06）。
此外，外周部分12的距离R2为5mm，并且外周部分12中的单元3的平均单元间距P2为1.27mm。根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足0.5≤R2/P2≤5的关系式。根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1具有R2/P2=3.94的关系。
此外，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足T10≤T20的关系式。另外，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足T11＞T21的关系式。更进一步，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足1＜T11/T21＜2.5的关系式。根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1具有T11/T21=2.11的关系。
另外，边界分隔壁13的平均厚度T3大于中心基本单元壁210的平均厚度T10和外周基本单元壁220的平均厚度T20（T3＞T10，T3＞T20）。
边界分隔壁13的平均厚度T3等于或大于中心增强单元壁211的平均厚度T11，并且大于外周增强单元壁221的平均厚度T21（T3≥T11且T3＞T21）。此外，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1满足1≤T3/T11＜2.5和1＜T3/T21＜2.5的关系式。
接下来，现在将给出制造根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的方法的说明。
可以使用具有制造蜂窝结构体的生产步骤的传统方法。
首先，挤出蜂窝结构体1的堇青石原材料，以获得具有蜂窝结构形状的生坯（毛坯）。然后，将所获得的生坯分成多个具有预定长度的分开部分。干燥并烧制每个分开的生坯，以生产出根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1。
当执行挤压成形过程时，可以使用具有与单元壁2的形状对应的狭长凹槽的金属模具（未示出）。通过电火花加工、激光加工、切割加工等形成所述狭长凹槽。
与形状对应于其它单元壁2的凹槽的槽宽相比，在形状上对应于中心增强单元壁211和外周增强单元壁221的图案的挤压模具中的每个凹槽的槽宽变得较厚，因为中心增强单元壁211和外周增强单元壁221在被边界分隔壁13分开的中心增强区域111和外周增强区域121中变得较厚。
可以通过利用电火花加工（EDM）、激光加工等在挤压模具中形成这些凹槽的宽槽宽。另外，还可以在执行通常的狭长凹槽机加工之后通过执行利用激光加工、流体磨削等的额外加工来形成具有宽槽宽的这些凹槽。
接下来，现在将给出根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的作用和效果的说明。
在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，中心部分11和外周部分12形成于垂直于蜂窝结构体1的轴线方向的横截面中。特别是，外周部分12的单元密度低于中心部分11的单元密度。此外，中心基本单元壁210的平均厚度T10和外周基本单元壁220的平均厚度T20满足T10≤T20的关系式。因为与中心部分11相比外周部分12具有低的单元密度，所以如此成形，以使得外周基本单元壁220的平均厚度T20等于或大于中心基本单元壁210的平均厚度T10，以便外周部分12具有足够的强度。因为该结构使得能够强度平衡地形成中心部分11和外周部分12，所以蜂窝结构体1具有总体强度平衡的结构。
在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，边界分隔壁13的平均厚度T3、中心基本单元壁210的平均厚度T10和外周基本单元壁220的平均厚度T20满足T3＞T10和T3＞T20的关系式。也就是说，边界分隔壁13的平均厚度T3大于中心基本单元壁210的平均厚度T10和外周基本单元壁220的平均厚度T20。认识到，当蜂窝结构体1被组装到内燃发动机的排气管上时外部应力产生并集中于边界分隔壁13和边界分隔壁13周围的区域处。可以通过增大边界分隔壁13的平均厚度T3来增大外部应力集中处的边界分隔壁13的刚度。该结构使得能够增加蜂窝结构体1的总体强度（例如，等静压强度）。
形成于中心部分11中的单元壁2由中心基本单元壁210和中心增强单元壁211组成。中心增强单元壁211包围中心增强区域111中所有具有开口部分的单元3。另外，形成于外周部分12中的单元壁2由外周基本单元壁220和外周增强单元壁221组成。外周增强单元壁221包围外周增强区域121中所有具有开口部分的单元3。更进一步，中心基本单元壁210的平均厚度T10和中心增强单元壁211的平均厚度T11满足T10＜T11的关系式，并且外周基本单元壁220的平均厚度T20和外周增强单元壁221的平均厚度T21满足T20＜T21的关系式。
也就是说，中心部分11和外周部分12分别具有中心增强区域111和外周增强区域121，并且与其它单元壁2的单元厚度相比，中心增强区域111具有中心增强单元壁211，其具有增大的厚度，并且外周增强区域121具有外周增强单元壁221，其具有增大的厚度。该结构使得能够有效地增加边界分隔壁13和外部应力施加并集中的边界分隔壁13周围区域的强度。更进一步，该结构使得能够抑制在蜂窝结构体1的制造期间通过挤压模供给的原材料的流速和流量方面的变化，并且防止在边界分隔壁13和边界分隔壁13的周围区域处的单元壁2中产生缺陷的现象。这使得能够进一步增加蜂窝结构体1的强度。
此外，在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，中心部分11中确定中心增强区域111的范围的距离R1、外周部分12中确定外周增强区域121的范围的距离R2、形成于中心部分11中的单元3的平均单元间距P1和形成于外周部分12中的单元3的平均单元间距P2之间满足R1/P1≥0.5和R2/P2≥0.5的关系式。也就是说，中心增强区域111形成于边界分隔壁13向内不小于0.5个单元的区域中，并且外周增强区域121形成于边界分隔壁13向外不小于0.5个单元的区域中。该结构使得能够适当地形成中心增强区域111和外周增强区域121，其中具有增大厚度的增强单元壁111和211形成于边界分隔壁13周围。换句话说，该结构使得能够具有先前描述的本发明的效果。
此外，在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，中心增强单元壁211的平均厚度T11和外周增强单元壁221的平均厚度T21满足T11＞T21的关系式。也就是说，中心增强单元壁211的平均厚度T11大于外周增强单元壁221的平均厚度T21。该结构使得能够有效地增加边界分隔壁13和外部应力施加并集中的边界分隔壁13周围区域的强度。此外，该结构使得能够抑制在蜂窝结构体1的制造期间通过挤压模供给的原材料的流速和流量方面的变化，并且防止在边界分隔壁13和边界分隔壁13的周围区域处的单元壁2中产生缺陷的现象。这使得能够进一步增加蜂窝结构体1的强度。
也就是说，在制造蜂窝结构体1的成形过程期间，由于通过挤压模向边界分隔壁13和具有增大的单元壁2的厚度的边界分隔壁13的邻近区域供给的原材料量不足，存在产生形状方面的缺陷的可能性。为了补偿原材料量的不足，必须从中心增强单元壁211侧和围绕边界分隔壁13的外周增强单元壁221侧向边界分隔壁13提供过量的原材料。在该情况中，当一区域具有增大的单元密度时，沿挤压模的给料路径朝向垂直于挤出方向的方向的横向方向供给的原材料量被减少。因此，可以通过增大向具有高单元密度的中心区域11的原材料供给速度并向边界分隔壁13供给过量的原材料来提高原材料的流动效率。
当中心增强单元壁211的平均厚度T11和外周增强单元壁221的平均厚度T21满足T11＞T21的关系式时，可以从具有高单元密度的中心部分11侧向边界分隔壁13可靠地供给足够量的过量原材料。该结构使得能够防止通过挤压模供给的原材料的供给不足并且防止在边界分隔壁13和边界分隔壁13周围的区域中产生单元壁缺陷的现象。
更进一步，在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，边界分隔壁13的平均厚度T3、中心增强单元壁211的平均厚度T11和外周增强单元壁221的平均厚度T21满足T3≥T11和T3＞T21的关系式。也就是说，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1具有其中边界分隔壁13的平均厚度T3等于或大于中心增强单元壁211的平均厚度T11并且大于外周增强单元壁221的平均厚度T21的结构。这使得与外周增强单元壁221的刚度相比能够增大边界分隔壁13的刚度，其中外部应力（其施加于外周侧）通过外周增强单元壁221传递至边界分隔壁13。更进一步，因为中心增强单元壁211的厚度等于或小于边界分隔壁13的厚度，所以可以抑制反作用力的增大，其中中心增强单元壁向边界分隔壁13提供外部应力（其被施加于外周侧）的反作用力。这使得能够防止边界分隔壁13中产生缺陷和裂纹，并且因此增加蜂窝结构体1的总体强度。
在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，中心增强单元壁211的平均厚度T11和外周增强单元壁221的平均厚度T21满足1＜T11/T21＜2.5的关系式。该结构使得能够抑制在蜂窝结构体1的制造期间通过挤压模供给的原材料的流速和流量方面的变化。除了该特征之外，可以抑制在催化剂涂覆过程中催化剂阻塞单元的发生，其中紧跟着原材料供给过程在完成了必需过程（此处省略）之后执行该催化剂涂覆过程。此外，这使得能够抑制因阻塞单元引起的压力损失的增大。另外，可以抑制蜂窝结构体1的总质量的增加。这使得能够提供具有废气净化性能和催化剂的迅速活化的蜂窝结构体1。
在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，边界分隔壁13的平均厚度T3、中心增强单元壁211的平均厚度T11和外周增强单元壁221的平均厚度T21满足1≤T3/T11＜2.5和1＜T3/T21＜2.5的关系式。该结构使得能够抑制在蜂窝结构体的制造期间边界分隔壁13与中心增强单元壁211之间的区域和边界分隔壁13与外周增强单元壁221之间的区域中通过挤压模供给的原材料的流速和流量方面的变化。该结构还使得能够有效地防止这些区域中的单元壁的缺陷的产生。此外，当具有催化剂的蜂窝结构体1被安装到内燃发动机的排气管上并且内燃发动机排出的废气的温度改变时，可以防止由于热应力在蜂窝结构体中产生裂纹。也就是说，由于减小了边界分隔壁13与中心增强单元壁211之间的厚度差，可以减小边界分隔壁13与中心增强单元壁211之间的热容量差。此外，当具有催化剂的蜂窝结构体被安装到机动车辆的内燃发动机的排气管上时，由于抑制了边界分隔壁13与中心增强单元壁211之间的温度差，可以抑制热应力的产生和因热应力引起的裂纹。
在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，中心基本单元壁210的平均厚度T10、中心增强单元壁211的平均厚度T11和外周增强单元壁221的平均厚度T21满足1≤T11/T10＜3和1＜T21/T20＜2.5的关系式。该结构使得能够抑制在蜂窝结构体1的制造期间通过挤压模供给的原材料的流速和流量方面的变化。这使得能够抑制在催化剂涂覆过程中发生催化剂阻塞单元和因阻塞单元引起的压力损失的增大，其中紧跟着原材料供给过程在完成了必需过程（此处省略）之后执行该催化剂涂覆过程。此外，这使得能够避免因阻塞单元引起的压力损失的增大。另外，可以抑制蜂窝结构体1的总质量的增加。这使得能够提供具有废气净化性能和催化剂的迅速活化的蜂窝结构体1。
在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，中心部分11中的距离R1、外周部分12中的距离R2、形成于中心部分11中的单元3的平均单元间距P1和形成于外周部分12中的单元3的平均单元间距P2满足0.5≤R1/P1≤5和0.5≤R2/P2≤5的关系式。该结构使得能够充分地增加蜂窝结构体的总体强度，同时抑制因形成中心增强单元壁211和外周增强单元壁221所引起的蜂窝结构体1的总重量的增加。
更进一步，在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，中心基本单元壁210具有不大于0.12mm的平均厚度T10，并且外周基本单元壁220具有不大于0.14mm的平均厚度T20。该结构使得能够有效地显示出先前描述的效果，因为蜂窝结构体具有如下结构，其中与中心增强单元壁211和外周增强单元壁221相比，中心基本单元壁210和外周基本单元壁220具有小的厚度，并且可以增加蜂窝结构体1的强度，同时抑制单元壁的缺陷的产生。更进一步，蜂窝结构体1可以具有如先前所描述的有效地将催化剂承载于其中并提供优良的废气净化性能和低压力损失的效果。
因此，第一示例性实施例提供了能够抑制单元壁2的形状缺陷的产生并具有增大强度的蜂窝结构体1。
第二示例性实施例
现在将参见图3到图9给出根据第二示例性实施例的蜂窝结构体的说明。特别是，第二示例性实施例提供了具有不同结构的中心部分11和外周部分12。
图3是根据第二示例性实施例的蜂窝结构体的局部截面图，其垂直于蜂窝结构体的轴线方向。图3显示了具有另一结构的中心部分11、外周部分12和边界分隔壁13。特别是，如图3中所示，每个单元3具有矩形形状，形成于外周部分12中的单元3相对于形成于中心部分11中的单元3倾斜30度。
图4是根据第二示例性实施例的蜂窝结构体的局部截面图，其垂直于蜂窝结构体的轴线方向。图4显示了具有另一结构的中心部分11、外周部分12和边界分隔壁13。特别是，如图4中所示，每个单元3具有矩形形状，单元3以相同方向形成于中心部分11和外周部分12中。
图5是根据第二示例性实施例的蜂窝结构体的局部截面图，其垂直于蜂窝结构体的轴线方向。图5显示了具有另一结构的中心部分11、外周部分12和边界分隔壁13。特别是，如图5中所示，每个单元3具有六边形形状，形成于外周部分12中的单元3相对于形成于中心部分11中的单元3倾斜30度。
图6是根据第二示例性实施例的蜂窝结构体的局部截面图，其垂直于蜂窝结构体的轴线方向。图6显示了具有另一结构的中心部分11、外周部分12和边界分隔壁13。特别是，如图6中所示，每个单元3具有矩形形状，形成于外周部分12中的单元3相对于形成于中心部分11中的单元3倾斜15度。
图7是根据第二示例性实施例的蜂窝结构体的局部截面图，其垂直于蜂窝结构体的轴线方向。图7显示了具有另一结构的中心部分11、外周部分12和边界分隔壁13。特别是，如图7中所示，每个单元3具有六边形形状，单元3以相同方向形成于中心部分11和外周部分12中。
根据如图3到图7中所示的第二示例性实施例的蜂窝结构体具有不同于根据第一示例性实施例的蜂窝结构体的中心部分11、外周部分12和边界分隔壁13的相同基本结构的部件，并且具有与根据第一示例性实施例的蜂窝结构体相同的作用和效果。
本发明的构思不受形成于中心部分11和外周部分12中的单元3的形状的限制。单元可以具有任意（可选）形状，例如，三角形形状、矩形形状（其对应于第一示例性实施例）、六边形形状（其对应于第二示例性实施例）等。
中心部分11和外周部分12还可具有不同形状或者相同形状的单元3。
更进一步，中心部分11和外周部分12可以具有以相同方向或者不同方向成形的单元3。可以接受的是，形成于中心部分11中的单元3相对于形成于外周部分12中的单元3倾斜任意角度。
边界分隔壁13也可具有任意形状，例如，圆形形状、矩形形状、六边形形状等。
图8是根据第二示例性实施例的蜂窝结构体的局部截面图，其垂直于蜂窝结构体的轴线方向。图8显示了具有八边形形状的边界分隔壁13。如图中所示，边界分隔壁13具有八边形形状。
图9是根据第二示例性实施例的蜂窝结构体的局部截面图，其垂直于蜂窝结构体的轴线方向。图9显示了具有矩形形状的边界分隔壁13。如图9中所示，边界分隔壁13具有正方形形状。
如图8和图9中所示，当边界分隔壁13具有多边形形状时，外周增强区域121满足其中边界分隔壁13与外周增强区域121的外周之间的距离始终具有距离R2的关系。
第三示例性实施例
现在将参见图10和表1给出评估具有不同结构的蜂窝结构体的特性的第三示例性实施例的说明。
图10是垂直于根据第三示例性实施例的、作为试验样本10的蜂窝结构体的轴线方向的局部截面图。
第三示例性实施例产生试验样本1到14并且针对其中产生的缺陷数及其等静压强度评估试验样本1到14。
试验样本1到14具有与根据图1和图2中所示的第一示例性实施例的蜂窝结构体的基本结构相同的基本结构。
如图10中所示，作为试验样本10的蜂窝结构体9不具有任何中心增强区域111和外周增强区域121。也就是说，在作为试验样本10的蜂窝结构体9中，在中心部分11中未形成中心增强单元壁211，并且在外周部分12中未形成外周增强单元壁221。换句话说，在作为试验样本10的蜂窝结构体9的结构中，中心部分11仅具有中心基本单元壁210，并且外周部分12仅具有外周基本单元壁220。
表1显示了试验样本1到14的每一个中的中心部分11和外周部分12的每一个中的单元壁的平均厚度、单元的平均单元间距等。
通过以下方法检测并测量试验样本1到14中的每一个的单元壁的平均厚度和单元的平均单元间距。将试验样本1到14中的每一个切割出垂直于各试验样本的轴线方向的横截面，并且通过使用扫描电子显微镜（SEM）检测其横截面。使用光学显微镜、非接触型测量装置等是可以接受的。
如表1中所示，试验样本1到9中的每一个具有满足在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1中确定以及在根据本发明的权利要求书中限定的关系式的结构。
另一方面，如表1中所示，试验样本10到14（作为对比样本10到14）不具有任何满足在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1中确定以及在根据本发明的权利要求书中限定的各种关系式的结构。
具体地说，在作为试验样本10的蜂窝结构体9中，在中心部分11中未形成中心增强区域111，并且在外周部分12中未形成外周增强区域121。也就是说，如先前所描述，作为试验样本10的蜂窝结构体9不具有任何中心增强单元壁211和外周增强单元壁221。
在作为试验样本11的蜂窝结构体的结构中，中心增强单元壁的平均厚度T11和外周增强单元壁的平均厚度T21不满足T11＞T21（T11/T21＞1）的关系式。
在作为试验样本12的蜂窝结构体的结构中，边界分隔壁的平均厚度T3、中心增强单元壁的平均厚度T11和外周增强单元壁的平均厚度T21不满足T3≥T11（T3/T11≥1）、T3＞T21（T3/T2＞1）的关系式。
此外，在作为试验样本13的蜂窝结构体的结构中，外周部分的距离R2和外周部分中的单元的平均单元间距P2不满足R2/P2≥0.5的关系式。
更进一步，在作为试验样本14（作为对比试验样本14）的蜂窝结构体的结构中，中心部分的距离R1和中心部分中的单元的平均单元间距P1不满足R1/P1≥0.5的关系式。
接下来，现在将给出作为蜂窝结构体的试验样本的评估方法的说明
通过目测检查或光学显微镜检测垂直于各个试验样本的轴线方向的横截面处的形状缺陷的数目。当所有或一部分单元壁碎裂或破裂时检测并计数单元壁中的缺陷现象。
根据JASO标准M505-87（日本汽车标准组织M505-87）检测各个试验样本的等静压强度（isostatic strength）。
表1(1/2)
表1(2/2)
T10表示中心基本单元壁的平均厚度，T11表示中心增强单元壁的平均厚度，R1表示从边界分隔壁开始朝向横截面的径向向内方向测量的距离，P1表示中心部分中的单元的平均单元间距，T20表示外周基本单元壁的平均厚度，T21表示外周增强单元壁的平均厚度，R2表示从边界分隔壁开始朝向横截面的径向向外方向测量的距离，P2表示外周部分中的单元的平均单元间距，T3表示边界分隔壁13的平均厚度。
表1显示试验样本1到14中的每一个的缺陷数、等静压强度和质量。
可以从表1中所示的结果中了解到，在根据本发明的试验样本1到9中未出现缺陷。根据本发明的试验样本1到9具有具备充分高值的等静压强度。
另一方面，在不满足根据第一示例性实施例的蜂窝结构体的结构中确定以及在本发明的权利要求书中确定的关系式的试验样本10到14的每一个中出现了缺陷。也就是说，与试验样本1到9中的每一个的等静压强度相比，试验样本10到14（作为对比试验样本10-14）具有低的等静压强度。
根据本发明，因此可以提供具有增加的强度并同时抑制单元壁中产生缺陷的蜂窝结构体。
第四示例性实施例
现在将参见图11到图22给出根据第四示例性实施例的蜂窝结构体的说明。
第四示例性实施例评估具有改变的各个特性的蜂窝结构体。第四示例性实施例评估与根据图1和图2中所示的第一示例性实施例的蜂窝结构体具有相同的基本结构的蜂窝结构体。第四示例性实施例使用各种不同参数和固定参数。
特别是，除了评估等静压强度和压力损失之外，第四示例性实施例还评估因外部应力引起的缺陷、因热应力引起的裂纹的出现和被催化剂阻塞的单元的出现。通过与前述第三示例性实施例中公开的方法相同的方法检测等静压强度和缺陷的出现。
通过压力损失检测装置检测蜂窝结构体的压力损失。在评估期间，当通过蜂窝结构体供给气体时检测压力损失。利用催化剂涂敷蜂窝结构体中的单元壁。压力损失检测装置设有差压表（或差压计）和鼓风机。通常，差压表检测在气体被引入试验样本中前不久的气体压力与气体从试验样本处排出后不久的气体压力之间的差值。鼓风机一般安装至试验样本的出口侧并且推动气体流过试验样本。
具体地说，入口管安装至试验样本的入口侧。出口管安装至试验样本的出口侧。在室温下，通过鼓风机供给气体以使气体通过入口管供给到试验样本中。差压表（或差压计）检测试验样本的入口侧与出口侧之间的气体压力的差值。检测到的差值为试验样本的压力损失。
通过以下方法执行裂纹出现的评估。
在900至1100℃的范围内的温度下加热作为蜂窝结构体的试验样本。将处于室温的空气供给至蜂窝结构体的中心部分处的单元，以便在蜂窝结构体中产生在1到10℃/mm的范围内的温差。该温差在试验样本中引起热应力。通过目测检查检测试验样本中裂纹的出现。
此外，为了检测被催化剂阻塞的单元，在以催化剂涂敷试验样本的单元之后，通过目测检查或利用光学显微镜检测试验样本中的单元。
图11是显示作为蜂窝结构体的试验样本的T11/T21值与等静压（均衡）强度（MPa）之间的关系的视图。T11/T21值和等静压强度是可变参数。
可以从图11中了解到，当T11/T21值超过1时，等静压强度变高。另一方面，当T11/T21值不大于1时，等静压强度急剧减小。这意味着因产生结构缺陷（形状不良和缺陷）所引起的影响。
图12是显示根据本发明的第四示例性实施例的蜂窝结构体的T11/T21的值与压力损失（%）之间的关系的视图。也就是说，当T11/T21的值为1时，压力损失为100%。
如图12中所示，当T11/T21的值不小于2.5时，压力损失急剧增大。这意味着单元被蜂窝结构体的制造过程中的催化剂涂覆过程中的催化剂阻塞。可以理解，当T11/T21的值不小于2.5时，试验样本的单元在催化剂涂覆过程期间被催化剂阻塞。
结果，可以理解，优选地，蜂窝结构体中的中心增强单元壁的平均厚度T11和外周增强单元壁的平均厚度T21满足1＜T11/T21＜2.5的关系式。
接下来，现在将给出试验样本的T3/T11与等静压强度（MPa）的关系的说明。
图13是显示根据本发明的第四示例性实施例的蜂窝结构体的T3/T11值与等静压强度之间的关系的视图。
可以从图13中所示的结果中了解到，当T3/T11的值不小于1时试验样本的等静压强度急剧增大。
另一方面，当T3/T11的值小于1时试验样本的等静压强度急剧减小。这意味着在试验样本的单元壁中产生了结构缺陷（例如，形状不良和缺陷）。作为关于结构缺陷的评估结果，当T3/T11的值小于1时，发生结构缺陷（形状不良和缺陷）。
表2也显示了T3/T11的值与由热应力引起的裂纹现象之间的关系。可以从表2中所示的结果中了解到，当T3/T11的值不小于2.5时，热应力引起裂纹。也就是说，当T3/T11的值不小于2.5时，蜂窝结构体抵抗由热应力产生裂纹的抵抗力减小。
表2
T3/T11 热应力裂纹
0.74 无
1.01 无
1.05 无
1.16 无
1.36 无
1.55 无
2.1 无
2.5 无
2.52 出现
2.97 出现
3.45 出现
图14是显示根据第四示例性实施例的蜂窝结构体的T3/T21的值与等静压强度（MPa）之间的关系的视图。可以从表2中所示的结果中了解到，当T3/T21的值不小于1时，蜂窝结构体具有高的等静压强度，例如，大于3.0的等静压强度。另一方面，当T3/T21的值不大于1时，蜂窝结构体的等静压强度急剧减小。可以认为，蜂窝结构体的等静压强度的减小由结构缺陷（例如，形状不良）的产生所引起。当T3/T21的值不大于1时，在蜂窝结构体中产生结构缺陷。
表3显示了T3/T21的值与由热应力引起的裂纹现象之间的关系。可以从表3中所示的结果中了解到，当T3/T21的值不小于2.5时，出现由热应力引起的裂纹。也就是说，当T3/T21的值不小于2.5时，蜂窝结构体抵抗由热应力产生裂纹的抵抗力减小。
表3
T3/T21 热应力裂纹
0.81 无
1.05 无
1.14 无
1.22 无
1.41 无
2 无
2.5 无
2.64 出现
2.98 出现
3.21 出现
结果，可以理解，优选地，在蜂窝结构体中，边界分隔壁的平均厚度T3、中心增强单元壁的平均厚度T11和外周增强单元壁的平均厚度T21满足1≤T3/T11＜2.5和1＜T3/T21＜2.5的关系式。
图15是显示根据第四示例性实施例的蜂窝结构体的T11/T10的值与等静压强度（MPa）之间的关系的视图。可以从图15中所示的结果中了解到，T11/T10的值越不小于（越大于）1，则蜂窝结构体的等静压强度增加越多。
图16是显示根据第四示例性实施例的蜂窝结构体的T11/T21的值与压力损失（%）之间的关系的视图。可以从图16中所示的结果中了解到，当T11/T10的值不小于3时，蜂窝结构体的压力损失急剧增大。可以认为，这是由于蜂窝结构体中产生阻塞的单元所引起，其中单元在催化剂涂覆过程中被催化剂阻塞。结果，评估各个蜂窝结构体中出现阻塞单元的现象，当T10/T11的值不小于3时，在制造蜂窝结构体中的催化剂涂覆过程期间出现阻塞单元。
结果，可以理解，优选地，蜂窝结构体中的中心基本单元壁的平均厚度T10和中心增强单元壁的平均厚度T11满足1≤T11/T10＜3的关系式。
图17是显示根据第四示例性实施例的蜂窝结构体的T21/T20的值与等静压强度（MPa）之间的关系的视图。可以从图17中所示的结果中了解到，T21/T20的值越不小于1，则蜂窝结构体的等静压强度增加越多。
图18是显示根据第四示例性实施例的蜂窝结构体的T21/T20的值与压力损失（%）之间的关系的视图。在图18中，当T21/T20的值为1时，压力损失为100%。可以从图18中所示的结果中了解到，当T20/T21的值不小于2.5时，蜂窝结构体的压力损失急剧增大。可以认为，这是由于蜂窝结构体中产生阻塞的单元所引起，其中单元在催化剂涂覆过程中被催化剂阻塞。作为涉及蜂窝结构体中出现阻塞单元的评估结果，当T21/T20的值不小于2.5时，在制造蜂窝结构体的催化剂涂覆过程期间出现阻塞单元。
结果，可以理解，优选地，蜂窝结构体中的外周基本单元壁的平均厚度T20和外周增强单元壁的平均厚度T21满足1＜T21/T20＜2.5的关系式。
图19是显示根据第四示例性实施例的蜂窝结构体的R1/P1的值与等静压强度（MPa）之间的关系的视图。可以从图19中所示的结果中了解到，当R1/P1的值不小于0.5时，蜂窝结构体的等静压强度（MPa）增大。此外，当R1/P1的值不小于5时，蜂窝结构体的等静压强度（MPa）大致变为恒定值。另一方面，当R1/P1的值不大于0.5时，蜂窝结构体的等静压强度（MPa）急剧减小。可以认为，这是由于蜂窝结构体中产生结构缺陷所引起。作为评估各个蜂窝结构体中的结构缺陷的结果，当R1/P1的值不大于0.5时，蜂窝结构体中出现结构缺陷。
图20是显示根据第四示例性实施例的蜂窝结构体的R1/P1的值与压力损失（%）之间的关系的视图。在图18中，当R1/P1的值为1时，压力损失变为100%。可以从图20中所示的结果中了解到，当R1/P1的值超过5时，蜂窝结构体的压力损失（%）急剧增大。
结果，可以理解，优选地，蜂窝结构体中的中心部分的距离R1和中心部分中的单元的平均单元间距P1满足0.5≤R1/P1≤5的关系式。
图21是显示根据第四示例性实施例的蜂窝结构体的R2/P2的值与等静压强度（MPa）之间的关系的视图。可以从图21中所示的结果中了解到，当R2/P2的值不小于0.5时，蜂窝结构体的等静压强度（MPa）增大。此外，当R2/P2的值不小于5时，蜂窝结构体的等静压强度（MPa）饱和并且大致变为恒定值。另一方面，当R2/P2的值不大于0.5时，蜂窝结构体的等静压强度（MPa）急剧减小到一低值。可以认为，这是由于蜂窝结构体中产生结构缺陷所引起。作为评估各个蜂窝结构体中的结构缺陷的结果，当R2/P2的值不大于0.5时，蜂窝结构体中出现结构缺陷。
图22是显示根据第四示例性实施例的蜂窝结构体的R2/P2的值与压力损失（%）之间的关系的视图。在图22中，当R2/P2的值超过5时，压力损失变为100%。可以从图22中所示的结果中了解到，当R2/P2的值超过5时，蜂窝结构体的压力损失（%）急剧增大。
结果，可以理解，优选地，蜂窝结构体中的外周部分的距离R2和外周部分中的单元的平均单元间距P2满足0.5≤R2/P2≤5的关系式。
虽然已经详细描述了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员将意识到，可以在公开内容的总体教导的基础上对所描述的细节研发出不同变型和替换。因此，所公开的特别配置仅为说明性或例举性的，而非限制由以下权利要求书及其所有等同物的全部内容给出的本发明的范围。

Claims (16)

1.一种蜂窝结构体(1)，其包括：
多个单元(3)和单元壁(2)，每个单元被所述单元壁包围，其中
所述蜂窝结构体(1)包括中心部分(11)、外周部分(12)和边界分隔壁(13)，
所述中心部分(11)包含所述蜂窝结构体(1)的中心轴线并且由所述外周部分(12)覆盖，
所述外周部分(12)的单元密度低于所述中心部分(11)的单元密度，
所述边界分隔壁(13)形成于所述中心部分(11)与所述外周部分(12)之间，
所述中心部分(11)中的单元壁(2)包括中心基本单元壁(210)和中心增强单元壁(211)，
所述中心增强单元壁(211)形成于从所述边界分隔壁(13)开始朝向垂直于所述蜂窝结构体(1)的轴线方向的横截面的径向向内方向测量的距离R1内的中心增强区域(111)中，
所述中心增强单元壁(211)包围所述中心增强区域(111)中所有具有开口部分的单元，
所述外周部分(12)中的单元壁(2)包括外周基本单元壁(220)和外周增强单元壁(221)，
所述外周增强单元壁(221)形成于从所述边界分隔壁(13)开始朝向所述横截面的径向向外方向测量的距离R2内的外周增强区域(121)中，
所述外周增强单元壁(221)包围所述外周增强区域(121)中所有具有开口部分的单元，
所述蜂窝结构体(1)满足：
T10＜T11的第一关系式，其中T10表示所述中心基本单元壁(210)的平均厚度，T11表示所述中心增强单元壁(211)的平均厚度；
T20＜T21的第二关系式，其中T20表示所述外周基本单元壁(220)的平均厚度，T21表示所述外周增强单元壁(221)的平均厚度；
R1/P1≥0.5的第三关系式，其中P1表示所述中心部分(11)中的单元(3)的平均单元间距；
R2/P2≥0.5的第四关系式，其中P2表示所述外周部分(12)中的单元(3)的平均单元间距；
T10≤T20的第五关系式；
T11＞T21的第六关系式；
T3＞T10和T3＞T20的第七关系式，其中T3表示所述边界分隔壁(13)的平均厚度；以及
T3≥T11和T3＞T21的第八关系式。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足1＜T11/T21＜2.5的关系式。
3.根据权利要求1所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足1≤T3/T11＜2.5的关系式和1＜T3/T21＜2.5的关系式。
4.根据权利要求2所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足1≤T3/T11＜2.5的关系式和1＜T3/T21＜2.5的关系式。
5.根据权利要求1所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足1＜T11/T10＜3的关系式和1＜T21/T20＜2.5的关系式。
6.根据权利要求2所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足1＜T11/T10＜3的关系式和1＜T21/T20＜2.5的关系式。
7.根据权利要求3所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足1＜T11/T10＜3的关系式和1＜T21/T20＜2.5的关系式。
8.根据权利要求4所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足1＜T11/T10＜3的关系式和1＜T21/T20＜2.5的关系式。
9.根据权利要求1所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足0.5≤R1/P1≤5的关系式和0.5≤R2/P2≤5的关系式。
10.根据权利要求2所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足0.5≤R1/P1≤5的关系式和0.5≤R2/P2≤5的关系式。
11.根据权利要求3所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足0.5≤R1/P1≤5的关系式和0.5≤R2/P2≤5的关系式。
12.根据权利要求4所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足0.5≤R1/P1≤5的关系式和0.5≤R2/P2≤5的关系式。
13.根据权利要求5所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足0.5≤R1/P1≤5的关系式和0.5≤R2/P2≤5的关系式。
14.根据权利要求6所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足0.5≤R1/P1≤5的关系式和0.5≤R2/P2≤5的关系式。
15.根据权利要求7所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足0.5≤R1/P1≤5的关系式和0.5≤R2/P2≤5的关系式。
16.根据权利要求8所述的蜂窝结构体(1)，其特征在于，还满足0.5≤R1/P1≤5的关系式和0.5≤R2/P2≤5的关系式。
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