CN108691618A - 蜂窝结构体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蜂窝结构体，包括具有区划形成隔室的隔壁的蜂窝结构部，一隔室在自该隔室的一角部开始延伸的两边分别设置有突起部，将配设于自一角部开始延伸的两边中从该一角部至突起部的距离较短的边且位于距该一角部最近位置的突起部作为第一突起部，将配设于自一角部开始延伸的两边中从该一角部至突起部的距离较长的边且位于距该一角部最近位置的突起部作为第二突起部，在使设置有第二突起部的一边的长度为L、使从一角部至第二突起部的底部中心位置的距离为A、使设置有第二突起部的一边上的突起部的个数为N时，满足式(1)：1/(N+1)＜A/L的关系，以满足式(1)的关系而构成的角部总数相对于蜂窝结构部中的所有隔室的角部总数的比例为2.5％以上。

Description

蜂窝结构体
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体。更详细而言，涉及能够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，在整个社会中对环境问题的意识都有所提高。因此，在燃烧燃料而生成动力的技术领域中，正在开发从燃料燃烧时产生的废气中除去氮氧化物等有害成分的各种技术。并且，作为除去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，通常使用催化剂使有害成分发生化学反应而使其变为比较无害的另一成分。并且，作为用于担载废气净化用催化剂的催化剂载体，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，该蜂窝结构部具有区划形成多个隔室的多孔质的隔壁，该多个隔室形成流体的流路。作为像这样的蜂窝结构体，提出了如下蜂窝结构体，其为了使隔壁的几何学表面积增大的目的而设置有向比隔壁更靠内侧的位置突出的凸片(fin)(例如参见专利文献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那样的蜂窝结构体能够利用设置于隔壁的凸片而使隔壁的几何学表面积增大。但是，对于专利文献1的蜂窝结构体，相邻的2个凸片之间的废气流容易发生停滞，特别是在高流量时(具体而言，空速为8300(1/小时)以上程度)，构成与催化剂的接触性劣化的主要原因。
对于像专利文献1那样的蜂窝结构体，特别优选在构成隔室的各边配设相同数量的凸片。但是，如果像专利文献1的蜂窝结构体那样在各边上均等地配设相同数量的凸片，则存在如下问题：废气流极其容易发生停滞，无法抑制流量较多时(高流量时)的净化性能劣化。
本发明是鉴于像这样的现有技术具有的问题而实施的。根据本发明，提供一种能够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。特别是，提供一种废气流在隔室内不易发生停滞、且在用作催化剂载体时可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，其中，
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、以及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至第二端面，形成流体的流路，
所述隔壁具有突起部，该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上连续设置，
在与所述隔室延伸的方向正交的截面，所述隔室的形状为多边形，
一所述多边形的所述隔室在自该隔室的一角部开始延伸的两边分别设置有所述突起部，
将配设于自所述一角部开始延伸的两边中的、从该一角部至所述突起部的距离较短的边且存在于距该一角部最近位置的所述突起部作为第一突起部，
将配设于自所述一角部开始延伸的两边中的、从该一角部至所述突起部的距离较长的边且存在于距该一角部最近位置的所述突起部作为第二突起部，
在自所述一角部开始延伸的所述两边，不均等地配设有所述突起部，
使设置有所述第二突起部的一边的长度为L，
使从所述一角部至所述第二突起部的底部中心位置的距离为A，
使设置有所述第二突起部的一边上所设置的所述突起部的个数为N，
所述L、A、以及N满足下式(1)的关系，
以满足下式(1)的关系的方式构成的所述角部的总数相对于所述蜂窝结构部中的所有所述隔室的所述角部的总数的比例为2.5％以上。
式(1)：1/(N+1)＜A/L
[2]根据所述[1]中记载的蜂窝结构体，其中，一所述多边形的所述隔室中，存在至少2个以满足所述式(1)的关系的方式构成的所述角部。
[3]根据所述[1]或[2]中记载的蜂窝结构体，其中，多个所述隔室中的10％以上的所述隔室具有以满足所述式(1)的关系的方式构成的所述角部。
[4]根据所述[1]～[3]中的任意一项中记载的蜂窝结构体，其中，构成所述隔室的周缘的每一边上所设置的所述突起部的个数为3个以下。
[5]根据所述[1]～[4]中的任意一项中记载的蜂窝结构体，其中，所述突起部设置于所述蜂窝结构部的整个区域。
本发明的蜂窝结构体具有设置成向隔室内突出的突起部，因此，能够通过突起部而使隔壁的几何学表面积增大。特别是，对于本发明的蜂窝结构体，废气流在隔室的角部周边不易发生停滞，能够实现用作催化剂载体时的净化性能的提高。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的一实施方式的立体图。
图2是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的一实施方式的流入端面的俯视图。
图3是将图2所示的流入端面的一部分(区域P)放大并示意性地示出的俯视图。
图4是将本发明的蜂窝结构体的另一实施方式的流入端面的一部分放大并示意性地示出的俯视图。
图5是将本发明的蜂窝结构体的又一实施方式的流入端面的一部分放大并示意性地示出的俯视图。
图6是将本发明的蜂窝结构体的又一实施方式的流入端面的一部分放大并示意性地示出的俯视图。
图7是将本发明的蜂窝结构体的又一实施方式的流入端面的一部分放大并示意性地示出的俯视图。
图8是将设置有凸片的以往的蜂窝结构体的流入端面的一部分放大并示意性地示出的俯视图。
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、21a：第一突起部、21b：第二突起部、21c：其它突起部、30：角部、31：第一角部、32：第二角部、33：第三角部、34：第四角部、α：第一边、β：第二边、γ：第三边、σ：第四边。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式具体地进行说明。本发明并不限定于以下的实施方式。应当理解：在不脱离本发明的主旨的范围内基于本领域技术人员的通常知识对以下的实施方式加以适当变更、改良等而得到的实施方式均在本发明的范围内。
(1)蜂窝结构体：
本发明的蜂窝结构体的一实施方式是图1～图3所示的蜂窝结构体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、以及配设成包围该隔壁1的外周壁20，该多个隔室2从第一端面11延伸至第二端面12，形成流体的流路。隔壁1具有突起部21，该突起部21以向隔室2内延伸的方式突出，且在隔室2延伸的方向上连续设置。在与隔室2延伸的方向正交的截面，隔室2的形状为多边形。
一多边形的隔室2在自该隔室2的一角部30开始延伸的两边分别设置有突起部21。并且，在自一角部30开始延伸的两边，不均等地配设有突起部21。此处，将配设于自一角部30开始延伸的两边中的、从该一角部30至突起部21的距离较短的边且存在于距该一角部30最近位置的突起部21作为第一突起部21a。另外，将配设于自一角部30开始延伸的两边中的、从该一角部30至突起部21的距离较长的边且存在于距该一角部30最近位置的突起部21作为第二突起部21b。此时，使设置有第二突起部21b的一边的长度为L，使从一角部30至第二突起部21b的底部中心位置的距离为A，使设置有第二突起部21b的一边上所设置的突起部21的个数为N。这种情况下，对于蜂窝结构体100，上述L、A、以及N满足下式(1)的关系。此外，蜂窝结构体100的、“以满足下式(1)的关系的方式构成的角部30的总数”相对于“蜂窝结构部10中的所有隔室2的角部30的总数”的比例为2.5％以上。应予说明，以下有时将具有上述一角部30的隔室记载为“特定隔室”。
式(1)：1/(N+1)＜A/L
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，能够使隔壁1的几何学表面积增大。
特别是，对于蜂窝结构体100，废气流不易发生停滞，能够实现用作催化剂载体时的净化性能的提高。即，对于以往的设置有凸片的蜂窝结构体，凸片等间隔地配置在各边上。这种情况下，废气流在相邻的2个突起部21之间(例如，图8中，以点表示的区域那样的角部分)容易发生停滞，特别是在废气的流量较多时(高流量时)，构成催化剂与废气的接触性劣化的主要原因。应予说明，所谓高流量时，具体而言，是指空速8300(1/小时)程度以上。就这一点而言，蜂窝结构体100由于包含上述特定隔室2a，所以如上所述，即便在高流量时，废气流也不易发生停滞。结果，担载催化剂后的蜂窝结构体100能够实现净化性能的提高。
(1－1)隔壁：
如上所述，蜂窝结构体100的隔壁1具有突起部21。因此，当使催化剂担载于蜂窝结构体100时，蜂窝结构体100设置有突起部21，与未设置突起部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，从而废气的净化性能得到提高。
突起部21在与隔室延伸的方向正交的截面内的形状没有特别限制。例如，突起部21在与隔室延伸的方向正交的截面内的形状可以为三角形、四边形等多边形、半圆形等。这些形状中，优选为三角形。如果是三角形，则能够确保催化剂担载面积(与其它形状的情形为相同程度)，并且，与其它形状相比，能够抑制压力损失的增加。
在与隔室延伸的方向正交的截面内，突起部21的根部的角度优选为40～70°。如果上述角度在上述范围内，则在隔壁的表面涂布催化剂时(即，催化剂涂覆时)，不易在突起部的根部积存较厚的催化剂。因此，能够使在隔壁的表面涂布催化剂之后(即、催化剂涂覆后)的表面积增大，结果，废气的净化性能得到提高。如果上述角度低于上述下限值，则在改变角度且想要使突起部的高度相同的情况下，突起部的容积会增加。因此，蜂窝结构体的热容量增大，所以催化剂到达活性温度需要时间，废气的净化性能有可能劣化。如果上述角度超过上述上限值，则在催化剂涂覆时有可能在突起部的根部积存较多的催化剂。亦即，存在突起部的根部形成催化剂较厚的层的倾向。因此，该催化剂层的下层部(靠近隔壁的部分)的催化剂不易与废气接触，因此，有可能无法被有效地使用。应予说明，如下测定突起部的角度。首先，求出从突起部的最高位置至底边F的最短距离、亦即“突起部的高度h”。然后，在该“突起部的高度h”的1/2位置画出与底边F平行的直线，确定该直线与除底边F以外的三角形的各边(侧面)的交点K(未图示)。然后，画出该交点K处的、与侧面的切线，求出该切线与底边F所成的角度，将该角度作为角度θ。应予说明，突起部的角度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。
突起部21的高度相对于隔室的水力直径的比例优选为4～40％。各突起部的高度可以相同，也可以不同。另外，所谓隔室的水力直径，是基于各隔室的截面积以及周长由4×(截面积)/(周长)计算出的值。所谓隔室的截面积，是指与蜂窝结构体的中心轴方向垂直的截面内出现的隔室的形状(截面形状)的面积，所谓隔室的周长，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)。
此外，对于突起部的位置、形状、高度、角度等，在与隔室延伸的方向正交的截面上，用图像测定仪观察任意的特定隔室，进行确认。应予说明，例如截面的形状为四边形的隔室的情况下，在图像测定仪的画面上，将位于上侧的边作为第一边α，将位于右侧的边作为第二边β，将位于下侧的边作为第三边γ，将位于左侧的边作为第四边σ(参照图3)。此外，作为图像测定仪，例如可以举出Mitutoyo公司制的“小型CNC图像测定仪Quick Vision ELFQV ELF”等。
突起部21优选设置于蜂窝结构部的整个区域。如果像这样设置有突起部，则废气的净化性能提高。“蜂窝结构部的整个区域”是指从蜂窝结构部的第一端面至第二端面为止的整个区域。即，这意味着：突起部从第一端面没有在中途中断地连延至第二端面。
突起部21的个数没有特别限制，可以在各边设置任意的个数。该突起部的个数在各边上可以相同，也可以不同。不过，突起部的个数优选在各边上相同。由此，耐侵蚀性得到维持。亦即，突起部的个数在每个边上不同的情况下，在突起部的个数较少的边上，隔壁的强度有可能降低。如果如上所述突起部的个数在各边上相同，则能够防止隔壁的强度降低。
具体而言，各边上设置的突起部21的个数优选为3个以下。即，构成隔室的周缘的每一边上所设置的突起部的个数优选为3个以下。由此，废气在相邻的突起部之间更良好地流动，废气流不易发生停滞，使净化性能得到提高，从该观点考虑是有效的。亦即，如果各边上的突起部21的个数为4个以上，则存在如下倾向，即，相邻的突起部的间隔过窄，导致压力损失增大。
图3～图6例示了各边上设置的突起部21的个数为2个的情形，图7例示了各边上设置的突起部21的个数为3个的情形。图3～图7中，突起部的个数在各边上相同。
突起部21的位置只要满足“在自一角部开始延伸的两边、不均等地配设有突起部”的条件即可，没有特别限制。应予说明，“突起部的位置”是指突起部的底部中心位置。
“在自一角部开始延伸的两边、不均等地配设有突起部”是指：分别设置有满足上述规定的条件的第一突起部21a和第二突起部21b、且第二突起部21b满足式(1)：1/(N+1)＜A/L的关系。此外，如上所述，式(1)中的“A”是从一角部至第二突起部的底部中心位置的距离。并且，该“底部中心位置”是指：在与隔室延伸的方向正交的截面内、突起部的底部的右侧交点与左侧交点之间的中间点。右侧交点是在与隔室延伸的方向正交的截面内、隔壁的表面与突起部的一侧面的交点，左侧交点是隔壁的表面与突起部的另一侧面的交点。
此处，在自一角部30开始延伸的两边上，除第一突起部21a以及第二突起部21b以外的其它突起部21不需要满足式(1)。即，例如，图3中示出如下例子：存在设置于第二边β的第一突起部21a和设置于第三边γ的第二突起部21b，第二突起部21b满足式(1)：1/(N+1)＜A/L的关系。另一方面，图3中，设置于第二边β的除第一突起部21a以外的其它突起部21c分别配置于将第二边β三等分的位置。另外，设置于第三边γ的除第二突起部21b以外的其它突起部21c分别配置于将第三边γ三等分的位置。由此，除第一突起部21a以及第二突起部21b以外的其它突起部21c可以配置于任意的位置。
一多边形的隔室中，优选存在至少2个以满足式(1)的关系的方式构成的角部。如果像这样一隔室中存在至少2个上述角部，则废气流不易发生停滞，能够使担载催化剂后的净化性能进一步提高。
例如，图4示出如下例子：一四边形的隔室2(特定隔室2a)中，存在2个以满足式(1)：1/(N+1)＜A/L的关系的方式构成的角部。该特定隔室2a在自作为一角部的第一角部31开始延伸的两边(第一边α、第四边σ)不均等地配设有突起部21且在自作为另一角部的第三角部33开始延伸的两边(第二边β、第三边γ)不均等地配设有突起部21。应予说明，除第二突起部21b以外的突起部21(包含第一突起部21a)配置于将各边等分的位置。
图5示出如下例子：一四边形的隔室2(特定隔室2a)中，存在3个以满足式(1)：1/(N+1)＜A/L的关系的方式构成的角部。该特定隔室2a在自作为一角部的第一角部31开始延伸的两边(第一边α、第四边σ)不均等地配设有突起部21。此外，该特定隔室2a在自作为另一角部的第二角部32开始延伸的两边(第一边α、第二边β)不均等地配设有突起部21。另外，该特定隔室2a在自作为又一角部的第三角部33开始延伸的两边(第二边β、第三边γ)不均等地配设有突起部21。应予说明，除第二突起部21b以外的突起部21(包含第一突起部21a)配置于将各边等分的位置。
图6示出如下例子：在一四边形的隔室2(特定隔室2a)中，存在4个以满足式(1)：1/(N+1)＜A/L的关系的方式构成的角部。该特定隔室2a在自作为一角部的第一角部31开始延伸的两边(第一边α、第四边σ)不均等地配设有突起部21。此外，该特定隔室2a在自作为另一角部的第二角部32开始延伸的两边(第一边α、第二边β)不均等地配设有突起部21。此外，该特定隔室2a在自作为又一角部的第三角部33开始延伸的两边(第二边β、第三边γ)不均等地配设有突起部21。另外，该特定隔室2a在自作为又一角部的第四角部34开始延伸的两边(第三边γ、第四边σ)不均等地配设有突起部21。应予说明，除第二突起部21b以外的突起部21(第一突起部21a)配置于将各边等分的位置。
此外，图7例示了在一四边形的隔室2中存在1个以满足式(1)：1/(N+1)＜A/L的关系的方式构成的角部的特定隔室2a。该特定隔室2a在自作为一角部的第三角部33开始延伸的两边(第二边β、第三边γ)不均等地配设有突起部21。
第二突起部21b满足式(1)：1/(N+1)＜A/L的关系，第一突起部21a的位置只要从一角部30至该突起部的距离比第二突起部21b短即可，没有特别限制。例如，第一突起部21a的位置优选将各边等分的位置。
以满足式(1)的关系的方式构成的角部(不均等角部)的总数相对于蜂窝结构体100中存在的所有角部的个数的比例(由(不均等角部的总数/所有角部的个数)×100计算出的比例)为2.5～100％。并且，对于上述不均等角部的比例，优选以12.5～100％存在具有不均等配置的角部。如果不均等角部的比例为上述范围，则发挥出更良好的废气净化性能。如果不均等角部的比例低于上述下限值，则废气的净化性能不易充分提高，净化性能不足。
隔壁1的厚度优选为0.040～0.230mm，更优选为0.040～0.178mm。如果隔壁的厚度低于下限值，则机械强度有可能不足。如果隔壁的厚度超过上限值，则蜂窝结构体的压力损失有可能上升。应予说明，隔壁的厚度是测定未设置突起部的部分时的厚度。
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、以及碳化硅－堇青石系复合材料构成的组中选择的至少1种。
对于本发明的蜂窝结构体，在与隔室延伸的方向正交的截面内，隔室的形状为多边形。作为该隔室的形状，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、或者四边形与六边形或八边形等的组合。应予说明，本说明书中，“隔室的形状为多边形”是包含隔室的形状被视为多边形的形状的概念。另外，“隔室的形状”是指没有设置突起部的状态下的形状。突起部是通过将隔壁1的表面1x延长而得到的平面F1(参照图3)切去的部分。
对于本发明的蜂窝结构体，优选多个隔室中的10％以上的隔室具有以满足式(1)的关系的方式构成的角部。即，特定隔室相对于所有隔室的比例(由式：(特定隔室的个数/所有隔室的个数)×100计算出的比例)优选为10％以上，更优选为50～100％。由此，通过全部隔室中的特定隔室的比例为上述范围，而使担载催化剂后的蜂窝结构体发挥出更良好的废气净化性能。如果全部隔室中的特定隔室的比例低于上述下限值，则废气的净化性能不会充分提高，净化性能有可能不足。
(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0.1～6.0mm，特别优选为0.1～3.0mm。如果外周壁20的厚度低于下限值，则机械强度有时会降低。如果外周壁20的厚度超过上限值，则有时为了收纳蜂窝结构体而必须确保较大的空间。
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。如果隔室密度低于下限值，则有可能无法保持强度。如果隔室密度超过上限值，则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利用具有蜂窝成型工序和烧成工序的方法来制造。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，该多个隔室构成流体流路。
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，堇青石化原料是按照二氧化硅为42～56质量％、氧化铝为30～45质量％、氧化镁为12～16质量％的范围的化学组成进行配合而得到的陶瓷原料。并且，堇青石化原料是经烧成会成为堇青石的材料。
另外，可以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、表面活性剂等来调制陶瓷成型原料。各原料的组成比没有特别限定，优选采用与要制作的蜂窝结构体的结构、材质等相对应的组成比。
在将陶瓷成型原料成型时，首先，对陶瓷成型原料进行混炼，制成生坯，将得到的生坯成型为蜂窝形状。作为对陶瓷成型原料进行混炼而形成生坯的方法，例如可以举出使用捏合机、真空练泥机等的方法。作为对生坯进行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，准备制作不具有凸片的现有公知的蜂窝结构体时使用的喷嘴(现有喷嘴)。然后，从该现有喷嘴的狭缝(用于构成隔壁的间隙)朝向外侧以放电加工形成与突起部互补的区域(生坯进入而成为突起部的区域)。由此，可以制作规定的喷嘴。
通过使用像这样的喷嘴，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，在上述成型后，可以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。这些干燥方法中，优选单独进行高频干燥、微波干燥或热风干燥、或者将这些干燥方法组合进行。
(2－2)烧成工序：
接下来，对蜂窝成型体进行烧成，制作蜂窝烧成体。为了使构成预烧后的蜂窝成型体的成型原料烧结而致密化并确保规定的强度，进行蜂窝成型体的烧成(正式烧成)。烧成条件(温度、时间、气氛等)根据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，在使用堇青石化原料的情况下，烧成温度优选为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。此外，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，形成外周壁。应予说明，外周壁可以在蜂窝成型体的制作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，能够防止在外力施加于蜂窝结构体时蜂窝结构体产生缺口。
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、在得到的物质中加入水进行混炼而得到的材料等。涂布外周涂层材料的方法可以举出一边使“被切削的蜂窝烧成体”在滑轮上旋转一边用橡皮刮刀等进行涂覆的方法等。
实施例
以下，通过实施例对本发明进一步具体地进行说明，但本发明并不受这些实施例的任何限定。
(实施例1)
实施例1中，首先，调制用于制作蜂窝结构体的成型原料。具体而言，在陶瓷原料中添加粘合剂、表面活性剂、造孔材料、以及水，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，将得到的成型原料用捏合机混炼，然后，用真空练泥机进行和泥，形成生坯。接下来，使用喷嘴将得到的生坯挤压成型，制作蜂窝成型体。喷嘴使用用于形成具有不均等地设置的突起部(即、不均等角部)的蜂窝成型体的喷嘴。蜂窝成型体烧成后，隔壁的厚度为0.089mm，隔室密度为62个/cm2。蜂窝成型体的隔室的形状(与隔室延伸的方向正交的截面内的隔室的形状)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118.4mm。应予说明，上述喷嘴设计成：制作的蜂窝结构体满足表1、表2所示的各条件。
接下来，使蜂窝成型体干燥，得到蜂窝干燥体。对于干燥，首先，进行高频干燥，然后，于热风的温度120℃，进行2小时的热风干燥。接下来，将蜂窝干燥体的两端部切断。
接下来，对得到的蜂窝干燥体进行脱脂。脱脂于450℃进行5小时。接下来，对脱脂后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。
实施例1的蜂窝结构体的与隔室延伸的方向正交的截面内的、突起部的角度θ为45°。另外，突起部的高度h为0.14mm。另外，隔室的水力直径为1.18mm，突起部的高度相对于隔室的水力直径的比例为12％。另外，在与隔室延伸的方向正交的截面，突起部如表1所示配置在各边上。得到的蜂窝结构体为与上述喷嘴的形状翻转得到的形状相同的形状。
此外，使用图像测定仪(Mitutoyo公司制的“小型CNC图像测定仪Quick VisionELF QV ELF”)和图像解析软件(Mitutoyo公司制的“QVPAC”)，测定突起部的角度θ以及突起部的高度h。另外，确认突起部在上述边上的位置。具体而言，用上述图像测定仪测定突起部的角度以及高度h。
如下测定突起部的角度。首先，在“突起部的高度h”的1/2位置画出与底边F平行的直线，确定该直线与除底边F以外的三角形的各边(侧面)的交点K。然后，画出该交点K处的、与侧面的切线，求出该切线与底边F所成的角度，将该角度作为角度θ。应予说明，“突起部的高度h”是指从突起部的最高位置至底边F的最短距离。
此外，特定隔室(即、存在不均等配置的隔室)的总数相对于全部隔室的总数的比例为100％。应予说明，该比例取决于挤压成型用的喷嘴的结构，根据喷嘴的设计而任意变化。此外，作为特定隔室的比例的计算方法，使用上述图像测定仪和图像解析软件，确认存在不均等配置的隔室，数出具有不均等配置的隔室的总数，由此，计量特定隔室的总数。此时，也计量隔室的总数。然后，由这些值以百分率的形式计算出特定隔室的总数相对于蜂窝结构体中的隔室的总数的比例。
应予说明，所有特定隔室为相同的形状。并且，存在不均等配置的角部的比例(不均等角部相对于所有角部的比例)为25％。如下计算出该存在不均等配置的角部的比例。首先，确认在1隔室内存在不均等配置的角部的比例(例如、四边形隔室的1个角部为“存在不均等配置的角部”的情况下，像1个/4个角＝0.25这样计算出比例)。然后，乘以特定隔室相对于全部隔室的比值(例如、所有隔室为特定隔室的情况下、为“1”)并以百分率表示。
对于实施例1的蜂窝结构体，用以下的方法测定隔壁厚度(mm)、隔壁的气孔率(％)、以及隔室密度(个/cm2)。使用上述图像测定仪和图像解析软件测定隔壁厚度(mm)以及隔室密度(个/cm2)，利用水银压入法来测定隔壁的气孔率(％)。将结果示于表1。表1中，将“隔壁的气孔率(％)”表示为“气孔率(％)”。
表1
表1中，“每一边的突起部的个数(N)”栏示出隔室的各边(第一边α～第四边σ(参照图3))上分别所设置的突起部的个数。另外，表1中，“突起部的配置区域”栏中的“整个区域”表示“蜂窝结构部的整个区域”，该“蜂窝结构部的整个区域”是指从蜂窝结构部的第一端面至第二端面为止的整个区域。
[LA－4试验]
对于制作的蜂窝结构体，如下进行基于美国Fedral Test Procedure的LA－4模式的试验。首先，按200g/L使催化剂(三元催化剂)担载于蜂窝结构体的隔壁。使用电炉于950℃对担载有催化剂的蜂窝结构体进行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。LA－4试验中，使用废气测定装置(HORIBA公司制、型号“MEXA－7400”)测定每种气体成分的直接模态质量。另外，作为代表性的废气成分，测定HC的排出量。此外，该试验的废气的空速为约10000(1/小时)(高流量)。
应予说明，隔壁具有突起部的蜂窝结构体中，特别是自加速开始第二个峰值的废气排出量增多。因此，计算出第二个峰值的加速开始时和第二个峰值的加速结束时的模态质量积算值的比值，求出自加速开始第二个峰值前后的HC排出增加量(％)。将结果示于表3。
“配置规则1”栏中的“均等配置”表示各边上所设置的突起部配置成将该边等分。“设置有突起部的所有隔室中均存在不均等配置”表示在所有隔室均设置有突起部、且像这样设置有突起部的所有隔室中均存在不均等配置。“全部隔室中、在10％的隔室中存在不均等配置”表示在所有隔室均设置有突起部、且所有隔室中的10％的隔室中存在不均等配置。
“存在不均等配置的隔室的比例”栏示出在所有隔室均设置有突起部、这些所有隔室中的存在不均等配置的隔室(即、特定隔室)的比例。
“配置规则2”栏中的“均等配置”表示各边上所设置的突起部配置成将该边等分。“仅边1为不均等配置”表示所有边(第一边α～第四边σ)中、仅“边1(第一边α)”上的突起部不均等地配置，其它边(第二边β～第四边σ)上的突起部均等地(将各边等分地)配置。“边1、3上为不均等配置”表示所有边(第一边α～第四边σ)中、“边1(第一边α)和边3(第三边γ)”上的突起部不均等地配置、其它边(第二边β、第四边σ)上的突起部均等地(将各边等分地)配置。“边1、2、3不均等配置”表示所有边(第一边α～第四边σ)中、“边1(第一边α)～边3(第三边γ)”上的突起部不均等地配置、其它边(边4(第四边σ))上的突起部均等地(将边4等分地)配置。“所有边上均为不均等配置”表示所有边(第一边α～第四边σ)上的突起部均不均等地配置。另外，“角部的个数”栏示出每1个特定隔室中的不均等角部的个数。
“LA－4下的第二个峰值前后的HC排出增加量”栏示出“自加速开始第二个峰值前后的HC排出增加量”。
表2
表3
[LA－4试验的判定]
为了使隔壁具有突起部的蜂窝结构体相对于隔壁不具有突起部的蜂窝结构体而言在Bag排放方面有利，需要自加速开始第二个峰值前后的HC排出增加量(％)为35％以下。因此，利用以下的基准进行LA－4试验的判定。
判定“优”：将HC排出增加量为30％以下的情形判定为“优”。
判定“良”：将HC排出增加量为35％以下且超过30％的情形判定为“良”。
判定“不合格”：将HC排出增加量超过35％的情形判定为“不合格”。
[压力损失的判定]
用风洞试验装置，在气温25℃、气压1atm、气体流量10Nm3/分钟的条件下，测定压力损失。利用以下的基准进行压力损失的判定。应予说明，隔壁具有突起部的蜂窝结构体中所容许的压力损失相对于基准结构的比率(利用式：各实施例、比较例的蜂窝结构体的压力损失/基准结构的压力损失计算出的值)需要为1.35以下。因此，采用以下的基准。
判定“优”：将相对于基准结构(比较例1)的压力损失的比例为1.3以下的情形判定为“优”。
判定“良”：将相对于基准结构(比较例1)的压力损失的比例超过1.3且为1.35以下的情形判定为“良”。
判定“不合格”：将相对于基准结构(比较例1)的压力损失的比例超过1.35的情形判定为“不合格”。
[综合判定]
基于LA－4试验的判定和压力损失的判定，利用以下的基准进行综合判定。
判定“优”：将LA－4试验的判定为“优”且压力损失的判定为“优”的情形判定为“优”。
判定“良”：将LA－4试验的判定为“优”且压力损失的判定为“良”的情形或LA－4试验的判定为“良”且压力损失的判定为“优”或者“良”的情形判定为“良”。
判定“不合格”：将LA－4试验的判定或压力损失的判定中有“不合格”的情形判定为“不合格”。
(实施例2～14、比较例1、2)
如表1、表2所示配置突起部，除此以外，与实施例1同样地制作蜂窝结构体。
对于实施例2～14以及比较例1、2的蜂窝结构体，与实施例1同样地测定隔壁厚度(mm)、隔壁的气孔率(％)、以及隔室密度(个/cm2)，进行LA－4试验以及压力损失的测定。将结果示于表1～表3。
(结果)
如表3所示，可知：实施例1～14的蜂窝结构体使突起部的配置为不均等，由此，与比较例1、2的蜂窝结构体相比，催化剂担载后的废气净化性能较高。
产业上的可利用性
本发明的蜂窝结构体可以用作对废气进行净化的废气净化用的催化剂载体。

Claims (5)

1.一种蜂窝结构体，其中，
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、以及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至第二端面，形成流体的流路，
所述隔壁具有突起部，该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上连续设置，
在与所述隔室延伸的方向正交的截面，所述隔室的形状为多边形，
一所述多边形的所述隔室在自该隔室的一角部开始延伸的两边分别设置有所述突起部，
将配设于自所述一角部开始延伸的两边中的、从该一角部至所述突起部的距离较短的边且存在于距该一角部最近位置的所述突起部作为第一突起部，
将配设于自所述一角部开始延伸的两边中的、从该一角部至所述突起部的距离较长的边且存在于距该一角部最近位置的所述突起部作为第二突起部，
在自所述一角部开始延伸的所述两边，不均等地配设有所述突起部，
使设置有所述第二突起部的一边的长度为L，
使从所述一角部至所述第二突起部的底部中心位置的距离为A，
使设置有所述第二突起部的一边上所设置的所述突起部的个数为N，
所述L、A、以及N满足下式(1)的关系，
以满足下式(1)的关系的方式构成的所述角部的总数相对于所述蜂窝结构部中的所有所述隔室的所述角部的总数的比例为2.5％以上，
式(1)：1/(N+1)＜A/L。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，其中，
一所述多边形的所述隔室中，存在至少2个以满足所述式(1)的关系的方式构成的所述角部。
3.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，其中，
多个所述隔室中的10％以上的所述隔室具有以满足所述式(1)的关系的方式构成的所述角部。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的蜂窝结构体，其中，
构成所述隔室的周缘的每一边上所设置的所述突起部的个数为3个以下。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的蜂窝结构体，其中，
所述突起部设置于所述蜂窝结构部的整个区域。
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