CN108686506B

CN108686506B - 蜂窝结构体

Info

Publication number: CN108686506B
Application number: CN201810233496.5A
Authority: CN
Inventors: 木下尚志
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2021-12-14
Anticipated expiration: 2038-03-21
Also published as: JP2018167215A; DE102018002330B4; US20180280963A1; JP6792500B2; US10751708B2; DE102018002330A1; CN108686506A

Abstract

本发明提供一种蜂窝结构体，包括蜂窝结构部，该蜂窝结构部具有：配设成区划形成多个隔室的多孔质的隔壁、和配设成包围隔壁的外周壁，隔壁具有以向隔室内延伸的方式突出的突起部，在蜂窝结构部的与隔室延伸方向正交的截面内具有区域(A)和包围区域(A)的区域(B)，上述区域(A)包含向隔室内突出的突起部的个数比相对于全部隔室的突起部的平均个数多的隔室，区域(A)的截面积SA和区域(B)的截面积SB满足式(1)：1/3＜(截面积SA/截面积SB)＜3的关系，将区域(A)中包含的突起部的每一隔室平均数设为突起数NA，将区域(B)中包含的突起部的每一隔室平均数设为突起数NB时，满足式(2)：0≤(突起数NB/突起数NA)＜1的关系。

Description

蜂窝结构体

技术领域

本发明涉及一种蜂窝结构体。更详细而言，涉及一种可以特别优选用作担载废气净化用催化剂的催化剂载体的蜂窝结构体。

背景技术

近年来，社会整体上对环境问题的意识正在提高。因此，在燃烧燃料而产生动力的技术领域中，正在开发从燃料燃烧时所产生的废气中除去氮氧化物等有害成分的各种技术。例如，正在开发从由汽车的发动机排出的废气中除去氮氧化物等有害成分的各种技术。在像这样除去废气中的有害成分时，一般使用催化剂使有害成分发生化学反应而变化为相对无害的其它成分。而且，作为用于担载废气净化用催化剂的催化剂载体，一直使用蜂窝结构体。

以往，作为该蜂窝结构体，提出了具备蜂窝结构部的蜂窝结构体，所述蜂窝结构部具有区划形成成为流体流路的多个隔室的多孔质的隔壁。作为这样的蜂窝结构体，提出了下述蜂窝结构体，所述蜂窝结构体出于增大隔壁的几何学表面积的目的，设有相对于隔壁向内部突出的凸片(fin)(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭62-266298号公报

发明内容

像专利文献1这样的蜂窝结构体可以利用设置于隔壁的凸片来增大隔壁的几何学表面积。但是，像专利文献1那样的蜂窝结构体，在将该蜂窝结构体用作催化剂载体时，存在无法有效使用催化剂的问题。特别是，在专利文献1所公开的蜂窝结构体中，担载于其外周部的催化剂仍然无法充分利用。

本发明是鉴于这样的现有技术所具有的问题而进行的。根据本发明，提供一种蜂窝结构体，其可以特别优选用作担载废气净化用催化剂的催化剂载体。特别是，提供抑制压力损失的上升、并且期待净化性能提高的蜂窝结构体。

根据本发明，提供以下示出的蜂窝结构体。

[1]一种蜂窝结构体，所述蜂窝结构体包括柱状的蜂窝结构部，该柱状的蜂窝结构部具有：配设成区划形成多个隔室的多孔质的隔壁、和配设成包围上述隔壁的外周壁，所述多个隔室从第一端面延伸到第二端面，形成流体的流路，

上述隔壁具有突起部，所述突起部以向上述隔室内延伸的方式突出且在上述隔室延伸的方向连续设置，

上述蜂窝结构部在上述蜂窝结构部的与上述隔室延伸的方向正交的截面内具有区域A和区域B，

上述区域A为包含下述隔室的区域，所述隔室设有向上述隔室内突出的上述突起部，并且向该隔室内突出的上述突起部的个数比相对于全部的上述隔室的上述突起部的平均个数多，

上述区域B是在上述截面内包围上述区域A的区域，

将上述区域A的截面积设为截面积SA，将上述区域B的截面积设为截面积SB，上述截面积SA和上述截面积SB满足下述式(1)的关系，

将上述区域A中包含的上述突起部的每一隔室平均数设为突起数NA，将上述区域B中包含的上述突起部的每一隔室平均数设为突起数NB，上述突起数NA和上述突起数NB满足下述式(2)的关系，且

存在不属于上述区域A和上述区域B中的任一者的区域C时，上述区域C的截面积相对于上述蜂窝结构部的截面积的比率为5％以下。

式(1)：1/3＜(截面积SA/截面积SB)＜3

式(2)：0≤(突起数NB/突起数NA)＜1

[2]根据上述[1]所述的蜂窝结构体，其中，多个上述隔室中的25％以上的上述隔室为上述突起部向该隔室内突出的隔室，

上述突起部的顶部的前端曲率半径R为0.01～0.1mm，

上述突起部的侧面以与上述隔壁的表面成40～70°的倾斜角的方式倾斜，

上述隔室的水力直径A和上述突起部的高度H满足0.04≤H/A≤0.4的关系。

[3]根据上述[1]或[2]所述的蜂窝结构体，其中，在配设成区划形成上述隔室的上述隔壁中，构成上述隔室的周缘的每一边所设置的上述突起部的个数为3个以下。

[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的蜂窝结构体，其中，上述突起部设置于除了上述蜂窝结构部的距外周5mm范围的外周部以外的该蜂窝结构部的中央部。

[5]根据上述[1]～[3]中任一项所述的蜂窝结构体，其中，上述突起部设置于上述蜂窝结构部的整个区域。

[6]根据上述[1]～[5]中任一项所述的蜂窝结构体，其中，上述突起部设置于构成上述隔室的周缘的二边的上述隔壁相交的交点部位。

本发明的蜂窝结构体因为具有设置成向隔室内突出的突起部，所以能够利用突起部来增大隔壁的几何学表面积。特别是，在废气接触较多的位置设置每一隔室的突起部个数多的区域A，能够使废气在蜂窝结构体的端面的整面均匀地流过。换句话说，如果每一隔室的突起部个数在全部隔室中都相同，则废气的流量会出现偏倚。例如成为蜂窝结构体的中央部的废气的流量增多、外周部附近的废气的流量变少的状态。这种情况下，担载于蜂窝结构体的外周部的催化剂无法有效地用于废气的净化。根据本发明的蜂窝结构体，能够解决这样的问题，良好地进行基于催化剂的废气净化。此外，因设置突起部而有压力损失增大的趋势，但在本发明的蜂窝结构体中，压力损失的上升得到抑制。

附图说明

图1是示意地表示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的立体图。

图2是示意地表示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的流入端面的俯视图。

图3是示意地放大表示图2中示出的流入端面的一部分(区域P)的俯视图。

图4是示意地放大表示在本发明的蜂窝结构体的另一实施方式中流入端面的一部分的俯视图。

图5是示意地放大表示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式中的突起部的俯视图。

图6是示意地放大表示在本发明的蜂窝结构体的一个实施方式中担载有催化剂的状态的俯视图。

符号说明

1：隔壁，2：隔室，2a：特定隔室，10：蜂窝结构部，11：第一端面，12：第二端面，20：外周壁，21：突起部，22：突起部的侧面，22a：突起部的一个侧面，22b：突起部的另一个侧面，30：催化剂，100：蜂窝结构体，F：底边，H：高度。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行具体说明。本发明不限定于以下的实施方式。应该理解为在不脱离本发明主旨的范围，基于本领域技术人员的通常知识，对以下的实施方式加入适当的变更、改进等而得到的实施方式也包含于本发明的范围。

(1)蜂窝结构体：

本发明的蜂窝结构体的一个实施方式是图1～图3中示出的蜂窝结构体100。蜂窝结构体100具备柱状的蜂窝结构部10。蜂窝结构部10具有：配设成区划形成多个隔室2的多孔质的隔壁1、和配设成包围该隔壁1的外周壁20，所述多个隔室2从第一端面11延伸到第二端面12，形成流体的流路。隔壁1具有突起部21，所述突起部21以向隔室2内延伸的方式突出且在隔室2延伸的方向连续设置。此处，蜂窝结构部10在蜂窝结构部10的与隔室2延伸的方向正交的截面内具有区域A和区域B。区域A和区域B是在与隔室2延伸的方向正交的截面内如下构成的区域。

区域A为包含下述隔室2的区域，所述隔室2设有向隔室2内突出的突起部21，并且向该隔室2内突出的突起部21的个数比相对于全部的隔室2的突起部21的平均个数多。此处，“相对于全部的隔室2的突起部21的平均个数”表示将设置于构成蜂窝结构部10的隔壁1的所有的突起部21的个数除以存在于该蜂窝结构部10的全部的隔室2的个数而得的值。以下，有时将“相对于全部的隔室2的突起部21的平均个数”称为“突起部21的整体平均个数”。因此，可以说区域A为由向各个隔室2内突出的突起部21的个数比“突起部21的整体平均个数”多的隔室2构成的区域。应予说明，在构成区域A的范围内，存在向隔室2内突出的突起部21的个数为“突起部21的整体平均个数”以下的隔室2时，这样的隔室2不包含于构成区域A的隔室2，存在该隔室2的范围为后述的区域C。即，在构成区域A的范围内，可以散布有由不满足区域A的条件的隔室2构成的岛状的区域C。

区域B为在蜂窝结构部10的与隔室2延伸的方向正交的截面内包围区域A的区域。即，在上述截面中，在区域A的外侧存在不满足区域A的条件的隔室2，由这样的隔室2构成的区域为区域B。应予说明，在构成区域B的隔室2中，每1个隔室2的突起部21的个数没有特别限制。例如，构成区域B的隔室2可以为由不设有突起部21的隔壁1区划形成的隔室2，也可以为由设有突起部21的隔壁1区划形成的隔室2。

另外，蜂窝结构部10在蜂窝结构部10的与隔室2延伸的方向正交的截面中可以具有不属于区域A和区域B中的任一者的区域C(未图示)。即，可以在相对于区域B的内侧存在不属于区域A的区域C。如上所述，该区域C可以举出在构成区域A的范围内由不满足区域A的条件的隔室2构成的岛状的区域。但是，在本实施方式的蜂窝结构体100中，区域C的截面积相对于蜂窝结构部10的截面积的比率为5％以下。

此处，将区域A的截面积设为截面积SA。此外，将区域B的截面积设为截面积SB。此时，蜂窝结构体100的截面积SA和截面积SB满足下述式(1)的关系。此外，将区域A中包含的突起部21的每一隔室平均数设为突起数NA，将区域B中包含的突起部21的每一隔室平均数设为突起数NB。此时，蜂窝结构体100的突起数NA和突起数NB满足下述式(2)的关系。

式(1)：1/3＜(截面积SA/截面积SB)＜3

式(2)：0≤(突起数NB/突起数NA)＜1

该蜂窝结构体100具有设置成向隔室2内突出的突起部21。因此，使催化剂担载于蜂窝结构体100时，蜂窝结构体100设有突起部21，与未设有突起部21的蜂窝结构体相比，催化剂的担载面积相应增加。结果，催化剂与废气的接触性提高，废气的净化性能提高。进而，通过具有区域A和区域B，能够期待废气的净化性能进一步提高。此外，蜂窝结构体100通过满足上述条件而抑制了压力损失的上升。

应予说明，以下，有时将隔室2中的突起部21向隔室2内突出的隔室记载为“特定隔室”。

另外，该区域A的位置没有特别限制，可以根据蜂窝结构体使用时的配置条件等而适当地设定。即，由于废气流量的偏倚因蜂窝结构体使用时的配置条件等而不同，因此可以根据使用时的条件而适当地设定。具体而言，可以如图2所示，在蜂窝结构体100的端面中，区域A存在于其中央部，区域A也可以偏在靠近外周部的位置。

作为区域A的截面积的“截面积SA”指在与隔室2延伸的方向正交的截面内描绘区域A与区域B和区域C的分界线K时，将该分界线K作为边界，包含满足区域A的条件的隔室2的一侧区域的面积。分界线K以在描绘该分界线K的隔壁1中将其厚度二等分的方式进行描绘。因此，在区域A的截面积中包含满足区域A的条件的隔室2的面积和区划形成该隔室2的隔壁1的面积(其中，隔壁1的面积为该隔壁1的厚度的一半以内部分的面积)。

作为区域B的截面积的“截面积SB”指在与隔室2延伸的方向正交的截面中描绘区域B与区域A的分界线K时，将该分界线K作为边界，包含构成区域B的隔室2的一侧区域的面积。分界线K以在描绘该分界线K的隔壁1中将其厚度二等分的方式进行描绘。因此，在区域B的截面积中包含构成区域B的隔室2的面积和区划形成该隔室2的隔壁1的面积(其中，隔壁1的面积为该隔壁1的厚度的一半以内部分的面积)。应予说明，区域B包含蜂窝结构体100的外周缘以内部分的面积。例如，在构成区域A的范围内不存在区域C时，区域B的“截面积SB”为从蜂窝结构体100的外周缘的内侧的面积(包含隔室2的面积和隔壁1的面积)中减去上述截面积SA而得的值。

作为区域C的截面积的“截面积SC”指在与隔室2延伸的方向正交的截面中，描绘区域C与区域A的分界线K时，将该分界线K作为边界，包含构成区域C的隔室2的一侧区域的面积。应予说明，分界线K为在与求出“截面积SA”时描绘的分界线相同的条件下描绘的分界线。作为区域C的截面积的“截面积SC”相对于蜂窝结构部的截面积的比率为5％以下。作为区域C的截面积的“截面积SC”超过5％时，会存在许多不满足区域A的条件的隔室2，无法充分体现实现净化性能提高的效果。

如上所述，本发明的蜂窝结构体的截面积SA和截面积SB满足式(1)的关系。式(1)的下限值优选为0.4，进一步优选为0.45。另外，式(1)的上限值优选为0.6，进一步优选为0.55。由此，通过使截面积SA和截面积SB满足式(1)的关系，能够抑制压力损失的上升，并且实现净化性能的提高。

如上所述，本发明的蜂窝结构体的突起数NA和突起数NB满足式(2)的关系。式(2)的下限值优选为0.1，进一步优选为0.2。另外，式(2)的上限值优选为0.9，进一步优选为0.8。通过像这样地使突起数NA和突起数NB满足式(2)的关系，使流过蜂窝结构体的外周部的废气的流量增加，能够使废气在蜂窝结构体的端面的整面均匀流过。结果，能够实现净化性能的提高。

如上所述，突起数NA为“区域A中包含的突起部的每一隔室平均数”。该“区域A中包含的突起部的每一隔室平均数”是指将区域A中包含的突起部的总数除以该区域A中包含的隔室的总数而得的值(由式：区域A中包含的突起部的总数/区域A中包含的隔室的总数算出的值)。另外，如上所述，突起数NB为“区域B中包含的突起部的每一隔室平均数”。该“区域B中包含的突起部的每一隔室平均数”是指将区域B中包含的突起部的总数除以该区域B中包含的隔室的总数而得的值(由式：区域B中包含的突起部的总数/区域B中包含的隔室的总数算出的值)。

(1-1)突起部：

蜂窝结构体100优选多个隔室2中的25％以上的隔室2为突起部21向该隔室2内突出的隔室。即，本发明的蜂窝结构体优选在全部隔室中含有25％以上的特定隔室。蜂窝结构体100的全部隔室中的特定隔室的比例(由式：(特定隔室的个数/隔室的总数)×100算出的值)优选为50～100％，进一步优选为60～80％。通过使全部隔室中的特定隔室的比例为上述范围，从而发挥更良好的废气净化性能。全部隔室中的特定隔室的比例小于上述下限值时，有可能产生净化性能变差的不良情况。超过上述上限值时，有可能产生压力损失增大的不良情况。

另外，蜂窝结构体100优选满足以下的(1)～(3)。(1)突起部21的顶部的前端曲率半径R为0.01～0.1mm。(2)突起部21的侧面22以与隔壁1的表面(即，底边F(参照图3))成40～70°的倾斜角θ的方式倾斜。(3)隔室2的水力直径A和突起部21的高度H满足0.04≤H/A≤0.4的关系。通过满足这些条件，能够如图6所示在隔壁1的表面均等地担载催化剂30。结果，蜂窝结构体100能够实现担载催化剂后的净化性能的提高。图6是示意地放大表示在本发明的蜂窝结构体的一个实施方式中担载有催化剂的状态的俯视图。

突起部如上所述，该突起部的顶部的前端曲率半径R优选为0.01～0.1mm。而且，前端曲率半径R进一步优选为0.01～0.08mm，特别优选为0.01～0.07mm。前端曲率半径R为上述范围内时，在突起部的顶部的前端也担载催化剂，有效地利用担载于顶部的前端的催化剂而进行废气的净化。前端曲率半径R小于上述下限值时，有可能难以在突起部的顶部的前端担载催化剂。另外，前端曲率半径R超过上述上限值时，在突起部的高度相同的情况下，有可能产生蜂窝结构体100的重量增加、净化性能变差的不良情况。

本说明书中，“前端曲率半径R”为如下得到的值。首先，在与隔室延伸方向正交的截面内，将突起部的从顶点T(突起部的最高点)在宽度方向仅偏离距离D(5μm)的侧面(一个侧面22a，另一个侧面22b)上的点设为第1测定点X、第2测定点Y(参照图5)。然后，在描绘通过这三点(顶点T，第1测定点X，第2测定点Y)的圆S时，将所描绘的圆S的半径作为上述“前端曲率半径R”。

具体而言，突起部21的高度可以为0.05～0.3mm。各突起部的高度可以相同，也可以不同。应予说明，突起部21的高度指在与隔室延伸方向正交的截面内从突起部的顶点T(突起部的最高点)到底边F(参照图3)的最短距离。

如上所述，突起部的侧面优选以与隔壁的表面成40～70°的倾斜角θ的方式倾斜。该倾斜角θ进一步优选为45～65°。如果上述倾斜角θ为上述范围内，则在涂布催化剂时(涂覆催化剂时)催化剂不易在突起部的根处积存得较厚，能够增大涂布催化剂后(涂覆催化剂后)的表面积，废气的净化性能提高。如果上述倾斜角θ小于上述下限值，则在改变角度的同时想要使突起部的高度相同时，突起部的容积会增加。因此，蜂窝结构体的热容量增大，从而催化剂达到活性温度耗费时间，废气的净化性能有可能变差。如果上述倾斜角θ超过上述上限值，则在涂覆催化剂时催化剂在突起部的根处有可能积存得较多。即，有在突起部的根处形成催化剂较厚的层(催化剂层)的趋势。因此，该催化剂层的下层部(靠近隔壁的部分)的催化剂有可能无法有效地利用(不利于废气的净化)。此处，倾斜角θ为在与隔室延伸方向正交的截面内突起部的1/2高度位置处的突起部的侧面的切线与底边F(参照图3)的延长线所形成的角度。应予说明，倾斜角θ是指隔壁的表面与突起部的侧面所成的角度中的锐角的角度。

如上所述，在突起部的高度H与隔室的水力直径A的关系中，优选满足0.04≤H/A≤0.4。该关系式进一步优选为0.045≤H/A≤0.4，特别优选为0.05≤H/A≤0.035。通过使突起部的高度H和隔室的水力直径A满足上述关系，能够抑制压力损失的增大。如果小于下限值，则Bag排放过大，有可能无法发挥充分的净化性能。另外，如果超过上限值，则有可能压力损失过大。

应予说明，隔室的水力直径是指基于各隔室的截面积和周长、由4×(截面积)/(周长)算出的值。隔室的截面积是指在封孔蜂窝结构体的与中心轴方向垂直的截面内呈现出的隔室的形状(截面形状)的面积，隔室的周长是指该隔室的截面形状的周围的长度(包围该截面的封闭线的长度)。

突起部的形成位置没有特别限制。具体而言，突起部可以从隔壁的表面突出而设置，也可以设置在构成隔室的周缘的二边的隔壁相交的交点部位。进而，也可以为这两者。此处，在1个隔室中设置个数相同的突起部的情况下，在上述交点部位配置至少1个突起部时，与没有在上述交点部位配置突起部的情况相比，能够进一步抑制压力损失的增大。

从隔壁的表面突出而设置突起部时，其位置没有特别限制。例如，可以以突起部将各隔壁等分的方式设置。在图3、图4中示出以将各隔壁三等分的方式在各隔壁分别配置有2个突起部21的例子。

设置于各隔壁的突起部21的个数只要满足区域A与区域B的上述关系即可，没有特别限制。例如，设置于各隔壁的突起部21的个数可以为3个以下。即，在特定隔室中设置于每一边的突起部的个数优选为3个以下。由此，能够防止压力损失的增大。

突起部21在与隔室延伸方向正交的截面内的形状没有特别限制。例如，可以为三角形、四边形等多边形、半圆形、半椭圆形等。其中，优选为三角形。如果为三角形，则均匀地担载催化剂，并且与其它形状的情况相比重量轻，因此具有净化性能提高的优点。在图3中例示了截面形状为三角形的突起部21。在图4中例示了截面形状为四边形的突起部21。

突起部优选设置在除了蜂窝结构部的距外周5mm范围的外周部以外的该蜂窝结构部的中央部。像这样在蜂窝结构部的中央部设有突起部时，能够进一步抑制压力损失的增大。

突起部21优选设置于蜂窝结构部的整个区域。像这样设有突起部时，废气的净化性能提高。“蜂窝结构部的整个区域”表示从蜂窝结构部的第一端面到第二端面的整个区域。即，这表示突起部从第一端面中途不间断地连延到第二端面。

隔壁1的厚度优选为40～230μm，进一步优选为40～173μm。隔壁的厚度小于下限值时，机械强度有可能不足。超过上限值时，蜂窝结构体的压力损失有可能上升。应予说明，隔壁的厚度为没有设置突起部的部分的厚度。

作为隔壁1的材料，没有特别限制。例如，优选以陶瓷为主成分。具体而言，优选为从由碳化硅、硅-碳化硅系复合材料、堇青石、多铝红柱石、氧化铝、钛酸铝、氮化硅和碳化硅-堇青石系复合材料构成的组中选择的至少1种。

作为隔室的形状，具体而言，可以为三角形、四边形、五边形、六边形、八边形等多边形、圆形、或椭圆形、或者四边形和六边形或八边形等的组合。应予说明，在本说明书中，“隔室的形状”表示没有突起部时的隔室的形状。另外，“隔室的形状为多边形”是指包含隔室的形状被视为多边形的形状的概念。

(1-2)外周壁：

外周壁20为配设成包围隔壁1的壁。外周壁20可以与隔壁1一体地形成。

外周壁20的厚度优选为0.1～0.6mm，特别优选为0.1～0.3mm。如果外周壁20的厚度小于下限值，则机械强度有时会降低。如果超过上限值，则有时为了收容蜂窝结构体而必需确保较大的空间。

蜂窝结构体100的隔室密度优选为31～155个/cm²，特别优选为43～148个/cm²。隔室密度小于下限值时，有可能无法保持强度。超过上限值时，蜂窝结构体的压力损失有可能上升。

(2)蜂窝结构体的制造方法：

本发明的蜂窝结构体可以通过具有蜂窝成型工序和烧成工序的方法进行制造。以下对各工序进行说明。

(2-1)蜂窝成型工序：

本工序中，将含有陶瓷原料的陶瓷成型原料成型，形成具有：配设成区划形成多个隔室的隔壁的蜂窝成型体，该多个隔室形成流体的流路。

作为陶瓷成型原料中含有的陶瓷原料，优选从由堇青石化原料、堇青石、碳化硅、硅-碳化硅系复合材料、多铝红柱石、钛酸铝构成的组中选择的至少1种。应予说明，堇青石化原料是按二氧化硅为42～56质量％、氧化铝为30～45质量％、氧化镁为12～16质量％的范围的化学组成配合而成的陶瓷原料。而且，堇青石化原料是烧成而成为堇青石的物质。

另外，陶瓷成型原料可以通过在上述陶瓷原料中混合分散介质、有机粘合剂、无机粘合剂、造孔材料、表面活性剂等而制备。各原料的组成比没有特别限定，优选为符合要制作的蜂窝结构体的结构、材质等的组成比。

在将陶瓷成型原料成型时，首先，将陶瓷成型原料混炼而制成生坯，将得到的生坯成型为蜂窝形状。作为将陶瓷成型原料混炼而形成生坯的方法，例如，可以举出使用捏合机、真空炼泥机等的方法。作为将生坯成型而形成蜂窝成型体的方法，例如，可以使用挤压成型、注塑成型等公知的成型方法。

具体而言，可以举出使用喷嘴进行挤压成型而形成蜂窝成型体的方法等作为优选例。作为喷嘴的材质，优选不易磨损的超硬合金。

喷嘴优选使用如下制作的喷嘴。即，首先，准备制作没有突起部的以往公知的蜂窝结构体时使用的喷嘴(现有型喷嘴)。其后，从该现有型喷嘴的狭缝(用于构成隔壁的间隙)朝向外侧利用放电加工而形成与突起部互补的区域(生坯进入而成为突起部的区域(突起部形成区域))。此时，以满足区域A与区域B的上述关系的方式形成突起部形成区域。由此可以制作规定的喷嘴。

通过使用这样的喷嘴，能够简便地制作具有满足本发明的蜂窝结构体的条件的突起部的蜂窝成型体。

作为蜂窝成型体的形状，没有特别限制，可以举出圆柱状、椭圆柱状、端面为“正方形、长方形、三角形、五边形、六边形、八边形等”的多棱柱状等。

另外，可以在上述成型后对得到的蜂窝成型体进行干燥。干燥方法没有特别限定。作为干燥方法，例如可以举出热风干燥、微波干燥、高频干燥、减压干燥、真空干燥、冷冻干燥等。其中，优选单独或组合进行高频干燥、微波干燥或热风干燥。

(2-2)烧成工序：

接下来，对蜂窝成型体进行烧成来制作蜂窝烧成体。蜂窝成型体的烧成(正式烧成)是为了使构成经预烧的蜂窝成型体的成型原料烧结而致密化、确保规定的强度而进行的。烧成条件(温度，时间，气氛等)因成型原料的种类而不同，因此只要根据其种类而选择适当的条件即可。例如，使用堇青石化原料时，烧成温度优选1410～1440℃。另外，对于烧成时间，作为最高温度下的保持时间，优选为4～8小时。作为进行预烧、正式烧成的装置，可以使用电炉、燃气炉等。可以将如上得到的蜂窝烧成体作为本发明的蜂窝结构体。应予说明，在蜂窝结构体的制造方法中，可以进一步具有以下所示的外周涂覆工序。

(2-3)外周涂覆工序：

本工序中，在得到的蜂窝烧成体的外周涂布外周涂层材料而形成外周壁。应予说明，外周壁可以在制作蜂窝成型体时与隔壁形成为一体。通过利用外周涂覆工序进一步形成外周壁，能够防止在对蜂窝结构体施加外力时蜂窝结构体破缺。

作为外周涂层材料，可以举出在无机纤维、胶体二氧化硅、粘土、SiC粒子等无机原料中加入有机粘合剂、发泡树脂、分散剂等添加材料，向得到的物质中加入水进行混炼而成的材料等。涂布外周涂层材料的方法可以举出一边使“经切削的蜂窝烧成体”在滑轮上旋转一边用橡胶刮刀等进行涂敷的方法等。

【实施例】

以下，根据实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明不受这些实施例任何限定。

(实施例1)

在实施例1中，首先，制备用于制作蜂窝结构体的成型原料。具体而言，向陶瓷原料中添加粘合剂、表面活性剂、造孔材料、水而制成成型原料。应予说明，作为陶瓷原料，使用作为堇青石化原料的高岭土、滑石、氧化铝。

接下来，利用捏合机对得到的成型原料进行混炼，接下来，利用真空炼泥机进行和泥而形成生坯。接下来，使用喷嘴将得到的生坯挤出成型，制作蜂窝成型体。喷嘴使用形成有与突起部互补的区域(生坯进入而成为突起部的区域)的喷嘴。蜂窝成型体在烧成后隔壁的厚度为0.09mm，隔室密度为62个隔室/cm²。蜂窝成型体的隔室的形状为四边形。蜂窝成型体为圆柱状。圆柱状的蜂窝成型体的各个端面的直径在烧成后为103mm。另外，蜂窝成型体在隔室延伸方向的长度在烧成后为84mm。应予说明，上述喷嘴是按所制作的蜂窝结构体满足表1、表2中示出的各条件而设计的。

接下来，干燥蜂窝成型体，得到蜂窝干燥体。干燥首先进行微波干燥，然后，在温度120℃的热风中进行2小时的热风干燥。接下来，切断蜂窝干燥体的两端部。

接下来，对得到的蜂窝干燥体进行脱脂。脱脂在450℃下进行5小时。接下来，对已脱脂的蜂窝干燥体进行烧成，得到蜂窝烧成体。烧成在大气中于1425℃进行7小时。应予说明，用5小时从1200℃升温至1425℃。由此，制作实施例1的蜂窝结构体。

得到的蜂窝结构体形成有如下的区域A和包围该区域A的区域B(参照图2)。区域A为由向隔室内突出的突起部的个数比相对于全部隔室的突起部的平均个数多的隔室构成的区域。在区域A中，如图3所示，从截面四边形的隔室的各隔壁突出各2个突起部，在1个隔室中形成有合计8个突起部。另外，在区域B中，在截面四边形的隔室的各隔壁未设置从该隔壁突出的突起部。即，在区域B中，1个隔室的突起部的个数为0个。该蜂窝结构体的前端曲率半径R为0.025mm。另外，突起部的高度H为0.14mm，隔室的水力直径A为0.90mm。另外，H/A(突起部的高度H/隔室的水力直径A)为0.16。此外，对于得到的蜂窝结构体的所有突起部，突起部的侧面相对于隔壁的表面具有45°的倾斜角。得到的蜂窝结构体为与上述喷嘴的形状反转而成的形状相同的形状。

应予说明，使用轮廓投影仪(Mitutoyo公司制)和图像解析软件(Mitutoyo公司制)来测定突起部的倾斜角θ和突起部的高度H。另外，对各个突起部进行各突起部设置位置的确认。具体而言，首先，利用轮廓投影仪拍摄蜂窝结构体的端面，得到图像后，对该图像进行二值化处理，使用图像解析软件的测量功能，由此进行上述测定和确认。

在制作的蜂窝结构体中，特定隔室相对于全部隔室的比例为50％。具体而言，该比例如下进行计算。即，首先，利用轮廓投影仪拍摄1个蜂窝结构体，得到图像后，数出该图像的蜂窝结构体中的全部隔室的个数和全部特定隔室的个数。应予说明，在表1、表2的“突起部的形成区域”栏中示出存在特定隔室的范围。在“突起部的形成区域”栏中记载为“中央区域”时表示特定隔室在蜂窝结构体的与隔室延伸方向正交的截面内，存在于相当于该截面的面积的50％的中央部分。另外，在“突起部的形成区域”栏中记载为“中央区域和除了距外周5mm以外的范围”时表示特定隔室在蜂窝结构体的与隔室延伸方向正交的截面内，存在于该截面的除了距外周5mm范围以外的范围。

另外，在表1、表2的“突起部的形成位置”栏中示出突起部设置位置。在“突起部的形成位置”栏中记载为“边部”时表示在构成隔室的周缘的每一边隔壁设有突起部。在“突起部的形成位置”栏中记载为“角部”时表示在构成隔室的周缘的二边的隔壁相交的交点部位设有突起部。

另外，使用上述轮廓投影仪和图像解析软件对制作的蜂窝结构体测定隔壁厚度(mm)、隔室密度(个/cm²)、隔室的水力直径(mm)、突起部的前端曲率半径和突起部的倾斜角。将结果示于表1、表2。应予说明，测定的各值如上所述。

此外，使用上述轮廓投影仪和图像解析软件对制作的蜂窝结构体求出作为区域A的截面积的“截面积SA”和作为区域B的截面积的“截面积SB”。然后，求出将“截面积SA”除以“截面积SB”而得的值。将该值示于表1、表2的“截面积SA/截面积SB”栏中。另外，算出区域A中包含的突起部的每一隔室平均数和区域B中包含的突起部的每一隔室平均数。将区域A中包含的突起部的每一隔室平均数设为“突起数NA”，将区域B中包含的突起部的每一隔室平均数设为“突起数NB”，求出将“突起数NA”除以“突起数NB”而得的值。将该值示于表1、表2的“突起数NB/突起数NA”栏中。

[表1]

[表2]

[压力损失]

使用大型风洞试验机对制作的蜂窝结构体进行压力损失测定。此时，气体温度为25℃，气体流量为10Nm³/分钟。评价基准如下。(1)仅在蜂窝结构部的中央部设置有突起部时(在表1、表2的“突起部的形成区域”栏中记载为“中央区域”时)，将1.50kPa以下评价为“OK”，将超过1.50kPa评价为“NG”。这是由于在上述情况下如果压力损失超过1.50kPa，则输出变差。(2)在除蜂窝结构部的中央部以外的部分也设置有突起部时(即，不属于上述(1)的情况时)，将1.80kPa以下评价为“OK”，将超过1.80kPa评价为“NG”。

[LA-4试验]

对制作的蜂窝结构体如下进行基于美国联邦测试程序(Fedral Test Procedure)的LA-4模式的试验。首先，在蜂窝结构体的隔壁上按200g/L担载催化剂(三元催化剂)。担载有催化剂的蜂窝结构体使用电炉，在950℃下进行12小时老化处理。接下来，将担载有催化剂的蜂窝结构体搭载于排气量为2400cc的车辆地板下面的位置，进行LA-4试验。在LA-4试验中，使用废气测定装置(HORIBA公司制，型号“MEXA-7400”)对每种废气成分的直接模态质量进行测定。另外，测定作为代表性的废气成分的HC的排出量。应予说明，利用该试验得到的废气的空速约为10000(1/小时)(高流量)。

[Bag排放的判定]

在Bag排放中，HC的排出量为0.019g/mile以下时评价为“OK”，将超过0.019g/mile的情况评价为“NG”。应予说明，可以认为：本评价为“OK”时，均匀地涂布有催化剂，所以有效地用于废气的净化，从而净化性能提高。

[综合判定]

基于压力损失的评价和LA-4试验的判定，按照以下基准进行综合判定。将压力损失的评价和LA-4试验的评价都为“OK”的情况评价为“OK”，将除此以外的情况评价为“NG”。

(实施例2～19、比较例1～4)

除了如表1、表2所示形成突起部以外，与实施例1同样地制作蜂窝结构体。应予说明，实施例18和比较例4的蜂窝结构体具有不属于区域A和区域B中的任一者的区域C。将区域C的截面积相对于蜂窝结构部的截面积的比率(％)示于表2的“区域C的面积”栏中。

实施例2～19、比较例1～4的蜂窝结构体也与实施例1同样地进行压力损失的评价和LA-4试验。将结果示于表1、表2。

(结果)

如表1、表2所示，可知：实施例1～19的蜂窝结构体与比较例1～4的蜂窝结构体相比，压力损失低，废气的净化性能高。

[产业上的可利用性]

本发明的蜂窝结构体可以用作净化废气的废气净化用催化剂载体。

Claims

1.一种蜂窝结构体，其包括柱状的蜂窝结构部，所述柱状的蜂窝结构部具有：配设成区划形成多个隔室的多孔质的隔壁、和配设成包围所述隔壁的外周壁，所述多个隔室从第一端面延伸到第二端面，形成流体的流路，

所述隔壁具有突起部，所述突起部以向所述隔室内延伸的方式突出且在所述隔室延伸的方向连续设置，

所述蜂窝结构部在所述蜂窝结构部的与所述隔室延伸的方向正交的截面内具有区域A和区域B，

所述区域A为包含下述隔室的区域，所述隔室设有向所述隔室内突出的所述突起部，并且向该隔室内突出的所述突起部的个数比相对于全部的所述隔室的所述突起部的平均个数多，

所述区域B是在所述截面内包围所述区域A的区域，

将所述区域A的截面积设为截面积SA，将所述区域B的截面积设为截面积SB，所述截面积SA和所述截面积SB满足下述式(1)的关系，

将所述区域A中包含的所述突起部的每一隔室平均数设为突起数NA，将所述区域B中包含的所述突起部的每一隔室平均数设为突起数NB，所述突起数NA和所述突起数NB满足下述式(2)的关系，且

存在不属于所述区域A和所述区域B中的任一者的区域C时，所述区域C的截面积相对于所述蜂窝结构部的截面积的比率为5％以下，

式(1)：1/3＜(截面积SA/截面积SB)＜3，

式(2)：0≤(突起数NB/突起数NA)＜1，

多个所述隔室中的25％以上的所述隔室为所述突起部向该隔室内突出的隔室，

所述突起部的顶部的前端曲率半径R为0.01～0.1mm，

所述突起部的侧面以与所述隔壁的表面成40～70°的倾斜角的方式倾斜，

所述隔室的水力直径A和所述突起部的高度H满足0.04≤H/A≤0.4的关系。

2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，其中，在配设成区划形成所述隔室的所述隔壁中，构成所述隔室的周缘的每一边所设置的所述突起部的个数为3个以下。

3.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，其中，所述突起部设置于除了所述蜂窝结构部的距外周5mm范围的外周部以外的该蜂窝结构部的中央部。

4.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，其中，所述突起部设置于所述蜂窝结构部的整个区域。

5.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，其中，所述突起部设置于构成所述隔室的周缘的二边的所述隔壁相交的交点部位。

6.根据权利要求3所述的蜂窝结构体，其中，所述突起部设置于构成所述隔室的周缘的二边的所述隔壁相交的交点部位。

7.根据权利要求4所述的蜂窝结构体，其中，所述突起部设置于构成所述隔室的周缘的二边的所述隔壁相交的交点部位。