CN110284943A - 蜂窝结构体 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供一种蜂窝结构体，其能够抑制在接合层发生开裂，所述接合层将多个蜂窝单元接合。一种蜂窝结构体，其具备多个蜂窝单元(4)、将蜂窝单元(4)的侧面彼此接合的接合层(14)、和外周壁(13)，第一方向(L1)与第二方向(L2)的夹角(θ1)的大小为25～45°。需要说明的是，第一方向(L1)为在蜂窝单元接合体(8)的流入端面(11)侧、至少1个外周接合层(14a)延伸的方向。第二方向(L2)为将蜂窝单元接合体(8)的重心(O)和第一方向(L1)上的外周接合层(14a)与外周壁(13)相交的交点(P)连结起来的线段OP延伸的方向。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体。进一步详细而言，涉及通过接合层将多个蜂窝单元接合而得到的单元结构的蜂窝结构体。
背景技术
在由柴油发动机等各种内燃机排出的尾气中包含有灰尘、烟尘以及碳微粒等许多颗粒状物质(颗粒物质：Particulate Matter)。因此，例如，作为对由以柴油发动机为动力源的汽车排出的尾气进行净化的净化装置，使用柴油颗粒过滤器(DPF：DieselParticulate Filter)。以下，有时将颗粒状物质称为“PM”。另外，有时将柴油颗粒过滤器称为“DPF”。
上述DPF的结构为：通常通过多孔质的隔壁而区划形成构成流体流路的多个隔室，通过将多个隔室的开口部交替封孔而使得形成隔室的多孔质的隔壁发挥出过滤器的作用。
如果利用DPF持续进行尾气中的PM的除去，则PM堆积在DPF的内部，净化效率降低，并且，DPF的压力损失变大。因此，使用了DPF的净化装置中，必须进行利用由柴油机产生的高温尾气使堆积的PM燃烧的“再生处理”。
在上述的再生处理时，由于因PM的燃烧热而在DPF中产生高的热应力，所以必须有用于防止DPF破损的对策。特别是乘用车等具有再生处理的频率增多的倾向，要特别重视用于防止DPF破损的对策。
以往，作为用于防止该DPF破损的技术，提出有如下技术，即，将多个具有蜂窝结构的单元借助接合材料而接合，而不是通过一个蜂窝结构体来制造DPF(参见专利文献1)。以下，有时将“具有蜂窝结构的单元”称为“蜂窝单元”。另外，有时将“多个蜂窝单元通过接合层而接合得到的蜂窝结构体”称为“单元结构的蜂窝结构体”。需要说明的是，作为与该单元结构的蜂窝结构体作对比的蜂窝结构体，有成为构成蜂窝结构体的隔壁全部连续而得到的1个结构物的蜂窝结构体。有时将该“成为隔壁全部连续而得到的1个结构物的蜂窝结构体”称为“一体结构的蜂窝结构体”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-340224号公报
发明内容
单元结构的蜂窝结构体能够缓和蜂窝结构体整体的热应力，但是，存在如下问题，即，容易在蜂窝结构体的外周部的接合层发生开裂(crack)等。例如，对于DPF用的蜂窝结构体，为了促进再生处理时的PM的氧化、燃烧，有时负载氧化催化剂。在负载氧化催化剂时，进行如下操作，即，在蜂窝结构体涂覆包含氧化催化剂的浆料后，于高温进行热处理而烧结，不过，在该热处理时，有时会在外周部的接合层发生开裂等。另外，车辆行驶时发生的尾气急剧升温或急剧降温中，有时也会在接合层发生开裂等。
最近，大型卡车等有根据DPF的小型化等要求而从堇青石制DPF转换为SiC制DPF的倾向，对大型尺寸的SiC制DPF的使用在增多。对于大型尺寸的DPF，存在如下问题，即，在负载催化剂时，更容易产生DPF的内外温度差，容易发生开裂。
另外，SiC化中，将SCR和DPF一体化而得到的DPF还具有如下倾向，即，负载的催化剂量也多，作为DPF的材料使用高气孔率且热传导低的材料。此处，“SCR”是“SelectiveCatalitic Reduction：选择还原型NOx催化剂”的简称。高气孔率的材料由于特征为低热传导，所以用作DPF的材料的情况下，存在如下问题，即，在负载催化剂时，容易产生DPF的内外温度差，容易发生开裂。
本发明是鉴于这种现有技术所具有的问题而实施的。根据本发明，提供一种蜂窝结构体，其能够有效地抑制在将多个蜂窝单元接合的接合层发生开裂。
根据本发明，提供以下所示的蜂窝结构体。
[1]一种蜂窝结构体，其具备：
多个棱柱状的蜂窝单元；
接合层，该接合层将多个所述蜂窝单元的侧面彼此接合；和
外周壁，该外周壁配设成围绕蜂窝单元接合体的外周，该蜂窝单元接合体是通过所述接合层将所述蜂窝单元在配列为格子状的状态下接合得到的，
所述蜂窝单元具有：配设成包围多个隔室的多孔质的隔壁、以及配设成包围所述隔壁的单元外壁，该多个隔室在轴向上从流入端面延伸至流出端面，
各个所述蜂窝单元中的所述隔室的、所述流入端面侧或所述流出端面侧中的任意一侧的端部通过封孔部而封孔，
所述接合层包括：将配置于所述蜂窝单元接合体的最外周的最外周单元彼此接合的外周接合层、和将所述最外周单元以外的中央单元彼此接合的中央接合层，
使在所述蜂窝单元接合体的所述流入端面侧、至少1个所述外周接合层延伸的方向为第一方向L1，
且使将所述蜂窝单元接合体的重心O和所述第一方向L1上的所述外周接合层与所述外周壁相交的交点P连结起来的线段OP延伸的方向为第二方向L2，
所述第一方向L1与所述第二方向L2的夹角θ的大小为25～45°，
通过所述夹角θ的大小为25～45°的所述外周接合层而接合的所述最外周单元在所述蜂窝单元接合体的所述流入端面侧存在于：从所述蜂窝单元接合体的重心O通过的、所述中央接合层延伸的方向的平行线上。
[2]根据所述[1]中记载的蜂窝结构体，其中，在所述蜂窝单元接合体的所述流入端面侧，所述夹角θ的大小为25～45°的所述外周接合层存在2～8个。
[3]根据所述[1]或[2]中记载的蜂窝结构体，其中，在所述蜂窝单元接合体的所述流入端面侧，所述中央单元的形状为四边形。
[4]根据所述[1]～[3]中任意一项中记载的蜂窝结构体，其中，在所述蜂窝单元接合体的所述流入端面侧，所述接合层的宽度为0.3～3.0mm。
本发明的蜂窝结构体能够有效地抑制在蜂窝单元接合体的接合层发生开裂。即，本发明的蜂窝结构体的、将配置于蜂窝单元接合体的最外周的最外周单元彼此接合的外周接合层构成为：第一方向L1与第二方向L2的夹角θ的大小为25～45°。外周接合层配置成避开容易在接合层发生开裂的辐射方向，因此，能够有效地抑制在蜂窝单元接合体的外周部的接合层(即、外周接合层)发生开裂。
附图说明
图1是示意性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是表示图1所示的蜂窝结构体的流入端面侧的俯视图。
图3是示意性地表示图2的A-A’截面的截面图。
图4是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的另一实施方式的俯视图。
图5是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的再一实施方式的俯视图。
图6是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的再一实施方式的俯视图。
图7是示意性地表示比较例1的蜂窝结构体的俯视图。
符号说明
1，21：隔壁、2，22：隔室、4，24：蜂窝单元、4a，24a：最外周单元、4b，24b：中央单元、5，25：封孔部、8，28：蜂窝单元接合体、11，31：流入端面、12：流出端面、13，33：外周壁、14，34：接合层、14a：外周接合层(特定外周接合层)、14b，34b：中央接合层、34a：外周接合层、100，200，300，400，500：蜂窝结构体、L1：第一方向、L2：第二方向、O：重心(蜂窝单元接合体的重心)、P：交点(外周接合层与外周壁相交的交点)、OP：线段、θ1，θ2，θ3，θ4，θ5：夹角(第一方向与第二方向的夹角)。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明，但是，本发明并不限定于以下的实施方式。因此，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：
如图1～图3所示，本发明的蜂窝结构体的一个实施方式为具备多个蜂窝单元4、接合层14、和外周壁13的蜂窝结构体100。本实施方式的蜂窝结构体100是所谓的单元结构的蜂窝结构体100。本实施方式的蜂窝结构体100可以优选地用作用于除去尾气中包含的颗粒状物质的捕集过滤器。
此处，图1是示意性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是表示图1所示的蜂窝结构体的流入端面侧的俯视图。图3是示意性地表示图2的A-A’截面的截面图。
蜂窝单元4具有配设成包围多个隔室2的多孔质的隔壁1，该多个隔室2从流入端面11延伸至流出端面12。蜂窝单元4构成为：在隔壁1的外周部分还具有单元外壁，由此，其整体形状例如为棱柱状。需要说明的是，本发明中，隔室2是指由隔壁1包围的空间。
蜂窝结构体100具备多个蜂窝单元4，该多个蜂窝单元4的侧面彼此借助接合层14而接合。
接合层14由将多个蜂窝单元4的侧面彼此接合的接合材料构成。以下，有时将多个蜂窝单元4借助接合层14而接合得到的接合体称为“蜂窝单元接合体8”。本实施方式的蜂窝结构体100中，多个蜂窝单元4通过接合层14在配列为格子状的状态下被接合，从而形成蜂窝单元接合体8。外周壁13配设成围绕这种蜂窝单元接合体8的外周。
本实施方式的蜂窝结构体100中，将多个蜂窝单元4中的、配置于蜂窝单元接合体8的最外周的蜂窝单元4称为“最外周单元4a”。另外，将多个蜂窝单元4中的、最外周单元4a以外的蜂窝单元4称为“中央单元4b”。中央单元4b成为以从流入端面11朝向流出端面12的方向为轴向的“棱柱状”。另一方面，最外周单元4a成为将被形成为棱柱状的蜂窝单元4的一部分按照外周壁13的形状磨削而得到的柱状。以下，在本说明书中，只要没有特别说明，则“轴向”是指与从蜂窝单元4的流入端面11侧朝向流出端面12侧的方向平行的方向。
接合层14包括：如下的、外周接合层14a和中央接合层14b，外周接合层14a为将最外周单元4a彼此接合的接合层14。中央接合层14b为将中央单元4b彼此接合的接合层14。
各个蜂窝单元4中的隔室2的、流入端面11侧或流出端面12侧中的任意一侧的端部通过封孔部5而封孔。即，封孔部5配设于各个蜂窝单元4的流入端面11上的规定隔室2的开口部及流出端面12上的规定隔室2以外的剩余隔室2的开口部。
以下，有时将在蜂窝单元4的流入端面11上的隔室2的开口部配设有封孔部5的隔室2(即、上述的规定隔室2)称为“流出隔室”。有时将在蜂窝单元4的流出端面12上的隔室2的开口部配设有封孔部5的隔室2(即、上述的剩余隔室2)称为“流入隔室”。
蜂窝结构体100在最外周单元4a以及外周接合层14a的构成方面具有主要的特征。即，如图2所示，蜂窝结构体100构成为：第一方向L1与第二方向L2的夹角θ1的大小为25～45°。此处，“第一方向L1”为在蜂窝单元接合体8的流入端面11侧、至少1个外周接合层14a延伸的方向。“第二方向L2”为线段OP延伸的方向。“线段OP”为将蜂窝单元接合体8的重心O和第一方向L1上的外周接合层14a与外周壁13相交的交点P连结起来的线段。需要说明的是，蜂窝单元接合体8的“重心O”是指蜂窝单元接合体8的流入端面11在几何学含义下的重心。第一方向L1与第二方向L2的夹角θ1表示该夹角θ1中的锐角。需要说明的是，外周接合层14a与外周壁13相交的交点P为外周接合层14a的“宽度的中心线”和外周壁13的“厚度的中心线”交叉的点。并且，通过夹角θ的大小为25～45°的外周接合层14a而接合的最外周单元4a在蜂窝单元接合体8的流入端面11侧存在于：从蜂窝单元接合体8的重心O通过的、中央接合层14b延伸的方向的平行线上。
本实施方式的蜂窝结构体100能够有效地抑制在接合层14发生开裂。即，本实施方式的蜂窝结构体100的、将最外周单元4a彼此接合的外周接合层14a构成为：第一方向L1与第二方向L2的夹角θ1的大小为25～45°。外周接合层14a配置成避开容易在接合层14发生开裂的辐射方向，因此，能够有效地抑制在蜂窝单元接合体8的外周部的接合层14(即、外周接合层14a)发生开裂。并且，通过抑制在外周接合层14a发生开裂，能够有效地防止开裂向整个接合层14扩展。
如果夹角θ1的大小小于25°，则外周接合层14a靠近于辐射方向，无法充分得到抑制发生开裂的效果。夹角θ1表示锐角，其实质上的上限值为45°。夹角θ1的大小优选为30～45°，更优选为40～45°。通过如此构成，能够更有效地抑制开裂的发生。
在蜂窝单元接合体8的流入端面11侧，夹角θ1的大小为25～45°的外周接合层14a为至少1个即可。本实施方式的蜂窝结构体100中，如图2所示，在最外周单元4a中的、以蜂窝单元接合体8的重心O为中心而在纸面的纵横径向上延长得到的延长线上的共8处存在夹角θ1的大小为25～45°的外周接合层14a。例如，对于本实施方式的蜂窝结构体100，作为最外周单元4a中的、以蜂窝单元接合体8的重心O为中心而在纸面的纵横径向上延长得到的延长线上的4个最外周单元4a，采用形状与中央单元4b的形状不同的蜂窝单元4。这4个最外周单元4a的、流入端面11侧的形状是相对于四边形的中央单元4b而言使该四边形顺时针旋转45°得到的形状。因此，在流入端面11侧，将旋转45°得到的形状的最外周单元4a接合的外周接合层14a的夹角θ1的大小为25～45°。以下，有时将“夹角θ1的大小为25～45°的外周接合层14a”称为“特定外周接合层14a”。
需要说明的是，通过特定外周接合层14a而接合的最外周单元4a在蜂窝单元接合体8的流入端面11侧存在于从蜂窝单元接合体8的重心O通过的、“中央接合层14b延伸的方向的平行线上”。通过如此构成，相对于容易在接合层14发生开裂的辐射方向，利用特定外周接合层14a抑制发生开裂的效果更加显著。
在蜂窝单元接合体8的流入端面11侧，特定外周接合层14a优选存在2～8个，更优选存在4～8个。特别是，相对于中央接合层14b从蜂窝单元接合体8的重心O开始延伸的上下左右4个方向，分别存在特定外周接合层14a，由此，利用特定外周接合层14a抑制发生开裂的效果更加显著。
在蜂窝单元接合体8的流入端面11侧，中央单元4b的形状优选为四边形，该形状更优选为正方形。并且，在蜂窝单元接合体8的流入端面11侧，优选多个中央单元4b在配列为四角格子状的状态下通过中央接合层14b而接合。
在蜂窝单元接合体8的流入端面11侧，最外周单元4a的形状没有特别限制，具有特定外周接合层14a的夹角θ1的大小为25～45°的外周形状即可。例如，如上所述，作为最外周单元4a的形状，可以举出：相对于四边形的中央单元4b而言使该四边形顺时针旋转45°得到的形状。此处，参照图4～图6，对本发明的蜂窝结构体的另一实施方式以及再一实施方式进行说明。图4是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的另一实施方式的俯视图。图5以及图6分别是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的再一实施方式的俯视图。需要说明的是，图4～图6中，以将对各蜂窝单元4的隔室2的开口部进行封孔的封孔部5(参照图2)抽象化的状态进行作图。在图4～图6所示的蜂窝结构体200、300、400中，关于与图1～图3所示的蜂窝结构体100同样的构成部件，标注相同的符号，并省略其说明。
对于图4所示的蜂窝结构体200而言，以蜂窝单元接合体8的重心O为中心，在纸面的纵横方向上，最多6个蜂窝单元4通过接合层14接合。通过接合层14接合的蜂窝单元4的外周部分被磨削加工成圆形，按照围绕磨削加工后的蜂窝单元4的方式配设外周壁13。图4所示的蜂窝结构体200中，通过特定外周接合层14a接合的最外周单元4a具有可视为梯形的形状，且配置成该梯形的底边(换言之、下底)侧朝向蜂窝单元接合体8的重心O侧。并且，蜂窝结构体200也构成为：第一方向L1与第二方向L2的夹角θ2的大小为25～45°。即，将可视为梯形的形状的最外周单元4a的斜边部分接合的外周接合层14a为特定外周接合层14a。需要说明的是，表述为“可视为梯形的形状”是因为：梯形的上底侧为与蜂窝单元接合体8的外周形状相对应的圆弧状。该被视为梯形的形状也可以说是：例如使直角三角形等等腰三角形的顶点侧为与蜂窝单元接合体8的外周形状相对应的圆弧状而得到的形状。
对于图5所示的蜂窝结构体300而言，以蜂窝单元接合体8的重心O为中心，在纸面的纵横方向上，最多6个蜂窝单元4通过接合层14接合。通过接合层14接合的蜂窝单元4的外周部分被磨削加工成圆形，按照围绕磨削加工后的蜂窝单元4的方式配设外周壁13。图5所示的蜂窝结构体300中，与图2所示的蜂窝结构体100相比，构成蜂窝单元接合体8的蜂窝单元4的个数在纸面的纵横方向上各增加1个。蜂窝结构体300也构成为：第一方向L1与第二方向L2的夹角θ3的大小为25～45°。
对于图6所示的蜂窝结构体400而言，以蜂窝单元接合体8的重心O为中心，在纸面的纵横方向上，最多7个蜂窝单元4通过接合层14接合。通过接合层14接合的蜂窝单元4的外周部分被磨削加工成圆形，按照围绕磨削加工后的蜂窝单元4的方式配设外周壁13。图6所示的蜂窝结构体400中，与图2所示的蜂窝结构体100相比，构成蜂窝单元接合体8的蜂窝单元4的个数在纸面的纵横方向上各增加2个。蜂窝结构体400也构成为：第一方向L1与第二方向L2的夹角θ4的大小为25～45°。
在蜂窝结构体100的流入端面11侧或流出端面12侧的、接合层14的宽度优选为0.3～3.0mm，更优选为0.5～2.0mm，特别优选为0.5～1.5mm。如果接合层14的宽度小于0.3mm，则蜂窝结构体100的接合强度容易下降，就这一点而言不理想。如果接合层14的宽度超过3.0mm，则蜂窝结构体100的压力损失有时会增大，就这一点而言不理想。
关于接合层14的材料，没有特别限制，可以使用现有公知的蜂窝结构体中的接合层的材料。
对于形成于蜂窝单元4的隔室2的形状没有特别限制。例如，作为与隔室2延伸的方向正交的截面上的、隔室2的形状，可以举出：多边形、圆形、椭圆形等。作为多边形，可以举出：三角形、四边形、五边形、六边形、八边形等。需要说明的是，隔室2的形状优选为三角形、四边形、五边形、六边形、八边形。另外，对于隔室2的形状，所有隔室2的形状可以为相同的形状，也可以为不同的形状。例如，虽然省略图示，但是，四边形的隔室和八边形的隔室可以混合存在。另外，对于隔室2的大小，所有隔室2的大小可以相同，也可以不同。例如，虽然省略图示，但是，可以增大多个隔室中的一部分隔室的大小，相对地减小其它隔室的大小。
由隔壁1区划形成的隔室2的隔室密度优选为15～90个/cm2，更优选为30～60个/cm2。通过如此构成，能够将本实施方式的蜂窝结构体100优选地用作用于对由汽车的发动机排出的尾气进行净化的过滤器。
隔壁1的气孔率优选为30～80％，更优选为35～75％，特别优选为40～70％。隔壁1的气孔率为通过压汞法测定的值。可以使用例如Micromeritics公司制的Autopore 9500(商品名)来测定隔壁1的气孔率。可以切出各蜂窝单元4的隔壁1的一部分作为试验片，使用该试验片来测定气孔率。如果隔壁1的气孔率小于30％，则蜂窝结构体100自身的压力损失有时会增大，负载催化剂后的压力损失的偏差有时会变大。如果隔壁1的气孔率超过80％，则蜂窝结构体100作为过滤器的强度、捕集性能有时会降低。
对于蜂窝单元4的形状没有特别限制。不过，关于中央单元4b的形状，优选为：与中央单元4b的轴向正交的截面形状为四边形的棱柱状。关于最外周单元4a的形状，可以为根据蜂窝结构体100的整体形状而利用磨削等对棱柱状的一部分进行加工得到的形状，作为加工前的形状，例如可以举出：三角形、四边形等。
对于蜂窝结构体100的整体形状没有特别限制。例如，图1所示的蜂窝结构体100的整体形状为流入端面11及流出端面12为圆形的圆柱状。此外，虽然省略图示，但是，作为蜂窝结构体的整体形状，可以为流入端面及流出端面为椭圆形、跑道(Racetrack)形、长圆形等大致圆形的柱状。另外，作为蜂窝结构体的整体形状，还可以为流入端面及流出端面为四边形、六边形等多边形的棱柱状。
对于构成蜂窝单元4的材料没有特别限制，但是，从强度、耐热性、耐久性等观点考虑，优选为从下述材料组中选择的至少1种材质。所谓材料组，是碳化硅、硅-碳化硅系复合材料、氮化硅、堇青石、多铝红柱石、氧化铝、尖晶石、碳化硅-堇青石系复合材料、锂铝硅酸盐、钛酸铝、以及Fe-Cr-Al系金属的材料组。其中，更优选碳化硅、或硅-碳化硅系复合材料。硅-碳化硅系复合材料是以碳化硅(SiC)为骨料且以硅(Si)为粘合材料的复合材料。
对于封孔部5的材料没有特别限制。封孔部5的材料例如优选与作为构成蜂窝单元4的材料例示的材料同样的材料。
对于蜂窝结构体100的大小、例如、从流入端面11至流出端面12的长度、蜂窝结构体100的与隔室2延伸的方向正交的截面的大小没有特别限制。在将本实施方式的蜂窝结构体100用作尾气净化用的过滤器时，只要按得到最佳的净化性能的方式对各种尺寸进行适宜选择即可。例如，蜂窝结构体100的从流入端面11至流出端面12的长度优选为150～305mm，特别优选为150～200mm。另外，蜂窝结构体100的与隔室2延伸的方向正交的截面的面积优选为144～330mm2，特别优选为144～178mm2。
本实施方式的蜂窝结构体100中，在规定的隔室2的流入端面11侧的开口部、以及剩余的隔室的流出端面12侧的开口部配设有封孔部5。此处，将在流出端面12侧的开口部配设有封孔部5且流入端面11侧开口的隔室2作为流入隔室。另外，将在流入端面11侧的开口部配设有封孔部5且流出端面12侧开口的隔室2作为流出隔室。流入隔室和流出隔室优选隔着隔壁1而交替地配设。并且，优选由此利用封孔部5和“隔室2的开口部”在蜂窝结构体100的两端面形成有棋盘格图案。
本实施方式的蜂窝结构体100中，可以将催化剂负载于形成多个隔室2的隔壁1。将催化剂负载于隔壁1是指：在隔壁1的表面及形成于隔壁的细孔的内壁涂覆有催化剂。通过如此构成，能够使尾气中的CO、NOx、HC等通过催化反应而成为无害的物质。另外，可以促进捕集到的煤烟灰等PM的氧化。
(2)蜂窝结构体的制造方法：
对于实施方式的蜂窝结构体的制造方法没有特别限制，例如可以利用如下方法进行制造。首先，调制用于制作蜂窝单元的可塑性的坯土。用于制作蜂窝单元的坯土可以如下调制，即，在作为原料粉末的、从前述的蜂窝单元的优选材料中选择的材料中适当添加粘合剂等添加剂及水。
接着，将这样得到的坯土挤出成型，由此，制作具有配设成包围多个隔室的隔壁及配设于最外周的单元外壁的、棱柱状的蜂窝成型体。制作多个蜂窝成型体。需要说明的是，在最外周单元和中央单元的形状不同的情况下，分别制作需要个数的期望形状的蜂窝成型体。
将得到的蜂窝成型体用例如微波及热风进行干燥，以与蜂窝成型体的制作所使用的材料同样的材料，将隔室的开口部封孔，由此，制作封孔部。在制作封孔部后，可以对蜂窝成型体进一步进行干燥。
接着，对制作了封孔部的蜂窝成型体进行烧成，由此，得到蜂窝单元。烧成温度及烧成气氛因原料而异，如果是本领域技术人员，则能够选择最适合所选择的材料的烧成温度及烧成气氛。
接着，使用接合材料将多个蜂窝单元彼此接合，使其干燥固化后，将外周加工成所期望的形状，由此，可以得到单元结构的蜂窝结构体。作为接合材料，可以使用在陶瓷材料中加入水等溶剂而制成糊状或浆料状的物质。
在制造本发明的蜂窝结构体时，通过调整最外周单元的形状及配置，而使得：在将多个蜂窝单元接合得到的蜂窝单元接合体中，第一方向L1与第二方向L2的夹角θ的大小为25～45°。
对蜂窝单元接合体的外周进行加工后的加工面为隔室暴露出来的状态，因此，可以在蜂窝单元接合体的加工面涂布外周涂层材料而形成外周壁。作为外周涂层材料的材料，例如可以举出在无机纤维、胶体二氧化硅、粘土、陶瓷粒子等无机原料中加入有机粘合剂、发泡树脂、分散剂等添加剂和水进行混炼、制成浆料状的物质。
实施例
以下，通过实施例而对本发明进一步具体地进行说明，但是，本发明并不受这些实施例的任何限定。
(实施例1)
作为陶瓷原料，准备出将碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末按80：20的质量比例混合得到的混合原料。在该混合原料中添加作为粘合剂的羟丙基甲基纤维素、作为造孔材料的吸水性树脂，并且，添加水，制作成型原料。使用捏合机(kneader)对得到的成型原料进行混炼，得到坯土。
接着，使用真空挤压成型机，将得到的坯土成型，制作13个四棱柱状的蜂窝成型体，并制作12个三棱柱状的蜂窝成型体。9个四棱柱状的蜂窝成型体为中央单元，4个四棱柱状的蜂窝成型体和12个三棱柱状的蜂窝成型体为最外周单元。
接着，对得到的蜂窝成型体进行高频感应加热干燥后，使用热风干燥机于120℃干燥2小时。
接着，在干燥后的蜂窝成型体形成封孔部。具体而言，首先，对干燥后的蜂窝成型体的流入端面施加掩模。接着，将施加了掩模的端部(流入端面侧的端部)浸渍在封孔浆料中，在没有施加掩模的隔室(流出隔室)的开口部填充封孔浆料。由此，在干燥后的蜂窝成型体的流入端面侧形成了封孔部。并且，对于干燥后的蜂窝成型体的流出端面，也同样地操作而在流入隔室也形成封孔部。
然后，对形成有封孔部的蜂窝成型体进行脱脂、烧成，得到蜂窝单元。脱脂条件为550℃、3小时，烧成条件为氩气氛下、1450℃、2小时。
如此制作了实施例1的蜂窝结构体的制造所使用的蜂窝单元。四棱柱状的蜂窝单元的与轴向正交的截面为正方形，该正方形的一边长度(单元尺寸)为39mm。三棱柱状的蜂窝单元的与轴向正交的截面为直角三角形，该直角三角形的斜边长度为59mm的三棱柱状的蜂窝单元有8个，该直角三角形的斜边长度为83mm的三棱柱状的蜂窝单元有4个。在表1的“蜂窝单元”的“一边长度(mm)”栏中示出了：四棱柱状的蜂窝单元的端面的一边长度。另外，蜂窝单元的轴向长度为178mm。
对于蜂窝单元，隔壁的厚度为0.3mm，隔室密度为46个/cm2。另外，隔壁的气孔率为41％。通过Micromeritics公司制的Autopore 9500(商品名)来测定隔壁的气孔率。
接着，调制了用于接合蜂窝单元的接合材料。接合材料使用如下得到的物质：在用于构成接合层的无机原料中加入作为添加剂的、有机粘合剂、发泡树脂、分散剂，进一步加入水，进行混炼而制成浆料状得到的物质。
接着，将得到的蜂窝单元以按照侧面彼此对置的方式邻接配置的状态通过接合材料进行接合，于700℃进行热处理，制作蜂窝单元接合体。
如图2所示，蜂窝单元接合体以在端面上排列有纵向5个、横向5个、共25个蜂窝单元4的方式进行接合而制作。表1的“蜂窝单元”中的“个数(个)”及“配置(个×个)”栏中示出了各实施例中使用的蜂窝单元的个数及其配置。例如，在“配置(个×个)”栏中记载为“5×5”的情况下，是指：如图2所示，使用纵向5个、横向5个蜂窝单元4。
接着，将蜂窝单元接合体的外周磨削加工成圆柱状，在其外周面涂布涂层材料，得到实施例1的蜂窝结构体。实施例1的蜂窝结构体的端面的直径为191mm，轴向的长度为178mm。另外，实施例1的蜂窝结构体的接合层的宽度为1.0mm。将各结果示于表1。
实施例1的蜂窝结构体的、图2所示的第一方向L1与第二方向L2的夹角θ1的大小为30°。在表1的“第一方向L1与第二方向L2的夹角θ(°)”的各栏中示出了：实施例1的蜂窝结构体的“第一方向L1与第二方向L2的夹角θ”的大小。另外，在表1的“参考图”栏中示出了：实施例1的蜂窝结构体的最外周单元以及外周接合层的构成的参考附图。
对于实施例1的蜂窝结构体，利用以下的方法进行“快速冷却试验(电炉散裂试验：E-sp评价)”。将结果示于表2。
[快速冷却试验(电炉散裂试验：E-sp评价)]
将蜂窝结构体放入炉内的温度为200℃的电炉中，加热2小时，使蜂窝结构体为均匀的温度。之后，将加热后的蜂窝结构体从电炉中取出，快速冷却至室温。对于快速冷却后的蜂窝结构体，确认外周壁上是否发生开裂。在外周壁上未发生开裂的情况下，使炉内的温度每次25℃地升高，反复进行上述的加热和快速冷却，直至外周壁上发生开裂。将比外周壁上发生了开裂的炉内温度低25℃的炉内温度作为快速冷却试验中的测定值。在快速冷却试验中，基于以下的评价基准，判定是否合格。将结果示于表2的“判定”栏中。与表1的“配置(个×个)”栏中的值相同的比较例的蜂窝结构体相比，将快速冷却试验中的测定值显示高值的情形判定为“合格”，将快速冷却试验中的测定值显示低值的情形判定为“不合格”。
【表1】
【表2】
(实施例2～4)
如表1所示改变蜂窝结构体的构成，除此以外，利用与实施例1同样的方法制造了蜂窝结构体。如图4所示，实施例2的蜂窝结构体以排列有纵向6个、横向6个、共36个蜂窝单元4的方式进行接合而制作。如图5所示，实施例3的蜂窝结构体以排列有纵向6个、横向6个、共36个蜂窝单元4的方式进行接合而制作。如图6所示，实施例4的蜂窝结构体以排列有纵向7个、横向7个、共49个蜂窝单元4的方式进行接合而制作。需要说明的是，实施例2～4中的四棱柱状的蜂窝单元的一边长度如表1所示。另外，实施例2及3中，三棱柱状的蜂窝单元的与轴向正交的截面为直角三角形，该直角三角形的斜边长度为39mm的三棱柱状的蜂窝单元有8个，该直角三角形的斜边长度为55mm的三棱柱状的蜂窝单元有4个。实施例4中，三棱柱状的蜂窝单元的与轴向正交的截面为直角三角形，该直角三角形的斜边长度为55mm的三棱柱状的蜂窝单元有8个，该直角三角形的斜边长度为78mm的三棱柱状的蜂窝单元有4个。
(比较例1～3)
如表1所示改变蜂窝结构体的构成，除此以外，利用与实施例1同样的方法制造了蜂窝结构体。如图7所示，比较例1的蜂窝结构体以排列有纵向5个、横向5个、共25个蜂窝单元24的方式进行接合而制作。此处，图7是示意性地表示比较例1的蜂窝结构体的俯视图。图7所示的蜂窝结构体500为：具备多个蜂窝单元24、接合层34、以及外周壁33的蜂窝结构体500。蜂窝单元24具有配设成包围多个隔室22的多孔质的隔壁21。比较例1中，最外周单元24a以及中央单元24b均使用一边长度为39mm的四棱柱状的蜂窝单元24，将该蜂窝单元24按照在蜂窝单元接合体28的流入端面31侧成为格子状的方式借助接合层34而进行接合。比较例1中，第一方向L1与第二方向L2的夹角θ5为12°。需要说明的是，图7中，符号25表示封孔部，符号34a表示外周接合层，符号34b表示中央接合层。此外，虽然省略图示，但是，比较例2的蜂窝结构体相对于图7所示的蜂窝结构体500而言，构成蜂窝单元接合体28的蜂窝单元24的个数在纸面的纵横方向各增加1个。比较例3的蜂窝结构体相对于图7所示的蜂窝结构体500而言，构成蜂窝单元接合体28的蜂窝单元24的个数在纸面的纵横方向各增加2个。
对于实施例2～4以及比较例1～3的蜂窝结构体，也利用与实施例1同样的方法，进行“快速冷却试验(电炉散裂试验：E-sp评价)”。将结果示于表2。
(结果)
实施例1的蜂窝结构体与比较例1的蜂窝结构体相比，快速冷却试验的结果良好。实施例2、3的蜂窝结构体与比较例2的蜂窝结构体相比，快速冷却试验的结果良好。实施例4的蜂窝结构体与比较例3的蜂窝结构体相比，快速冷却试验的结果良好。
产业上的可利用性
本发明的蜂窝结构体可以用作用于除去由直喷汽油发动机、柴油发动机等排出的尾气中包含的微粒等的捕集过滤器。
Claims (4)
1.一种蜂窝结构体，其具备：
多个棱柱状的蜂窝单元；
接合层，该接合层将多个所述蜂窝单元的侧面彼此接合；和
外周壁，该外周壁配设成围绕蜂窝单元接合体的外周，该蜂窝单元接合体是通过所述接合层将所述蜂窝单元在配列为格子状的状态下接合得到的，
所述蜂窝单元具有：配设成包围多个隔室的多孔质的隔壁、以及配设成包围所述隔壁的单元外壁，该多个隔室在轴向上从流入端面延伸至流出端面，
各个所述蜂窝单元中的所述隔室的、所述流入端面侧或所述流出端面侧中的任意一侧的端部通过封孔部而封孔，
所述接合层包括：将配置于所述蜂窝单元接合体的最外周的最外周单元彼此接合的外周接合层、和将所述最外周单元以外的中央单元彼此接合的中央接合层，
使在所述蜂窝单元接合体的所述流入端面侧、至少1个所述外周接合层延伸的方向为第一方向(L1)，
且使将所述蜂窝单元接合体的重心(O)和所述第一方向(L1)上的所述外周接合层与所述外周壁相交的交点(P)连结起来的线段(OP)延伸的方向为第二方向(L2)，
所述第一方向(L1)与所述第二方向(L2)的夹角(θ)的大小为25～45°，
通过所述夹角(θ)的大小为25～45°的所述外周接合层而接合的所述最外周单元在所述蜂窝单元接合体的所述流入端面侧存在于：从所述蜂窝单元接合体的重心(O)通过的、所述中央接合层延伸的方向的平行线上。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，其中，在所述蜂窝单元接合体的所述流入端面侧，所述夹角(θ)的大小为25～45°的所述外周接合层存在2～8个。
3.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，其中，在所述蜂窝单元接合体的所述流入端面侧，所述中央单元的形状为四边形。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的蜂窝结构体，其中，在所述蜂窝单元接合体的所述流入端面侧，所述接合层的宽度为0.3～3.0mm。
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