CN203853089U - 蜂窝结构体 - Google Patents

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Abstract

一种蜂窝结构体具有由以格子状形状布置的单元壁包围的单元。横截面被分为中心部和外周部。外周部通过边界分隔壁包围中心部。外周部的单元密度低于中心部。单元包含直接地与边界分隔壁相接触的不完全形状单元。在不完全形状单元中，第一特定不完全形状单元的开口面积小于第二特定不完全形状单元。每个第一特定不完全形状单元的开口面积不超过预定面积S=(P-T)2/8。P和T分别表示单元间距和每个单元壁的厚度。第一特定不完全形状单元的开口部由单元壁的相同原材料封闭。

Description

蜂窝结构体
技术领域
本实用新型涉及用于支撑催化剂的蜂窝结构体，所述催化剂能净化从安装至机动车辆等的内燃机排出的废气。
背景技术
已知并且使用了多种类型的支撑催化剂的蜂窝结构体。催化剂通常能净化从安装至机动车辆等的内燃机排出的废气。例如，专利文献1，日本专利公开出版物No.2008-18370，以及专利文献2，日本专利公开出版物No.H07-246341，已经公开了一种具有多个单元的蜂窝结构体。每个单元由单元壁包围。单元壁在沿着蜂窝结构体的纵向的横截面中以格子状形状布置。也就是，单元壁形成以格子状形状布置的单元。每个单元例如具有方形形状或六边形形状。
这种蜂窝结构体安装至连接至内燃机的排气管道的内部。从内燃机排出的高温废气在排气管道中流动。在废气穿过安装至排气管道的蜂窝结构体的内部时，在排气管道内部发生废气与由蜂窝结构体支撑的催化剂之间的催化反应。废气通过蜂窝结构体中的催化反应而净化，并且净化的废气排出至排气管道的外部。
近来，由于考虑到环境保护问题降低机动车辆排放的车辆排放控制变得日益严格，强烈要求减少从内燃机排出的废气中所含的一氧化碳并且进一步提高机动车辆的燃料效率。以上的近来要求增加了在蜂窝结构体中用作催化剂的贵金属的量。从增加催化剂成本和资源（比如贵金属）的获取难度的角度看，强烈要求降低蜂窝结构体中使用的贵金属的量。另外，还强烈要求蜂窝结构体具有净化从内燃机排出的废气的优良能力。
例如，专利文献1示出一种蜂窝结构体，其具有这样的结构，即，边界分隔壁在沿着垂直于蜂窝结构体纵向的方向上的横截面中将单元形成区域分为中心部和外周部的结构。外周部的开口面积比大于中心部的开口面积比。开口面积比表示垂直于蜂窝结构体纵向的横截面上一个区部（比如中心部和外周部）中开口部的总面积与单元壁的总面积的比。这个结构使得尽管外周部的气流速度低于中心部，但是与中心部相比，废气能容易地在外周部中流动，因为与中心部的开口面积比相比，外周部具有较大的开口面积比。这也使得能提高蜂窝结构体的废气净化性能。
然而，专利文献1中公开的蜂窝结构体除了普通单元（或完全形状单元（perfectly shaped cells））以外还具有不完全形状单元（imperfectly shaped cells）。普通单元具有仅由单元壁包围的完全形状。另一方面，不完全形状单元的一个或多个侧面由边界分隔壁包围，即，每个不完全形状单元与边界分隔壁直接接触。如果蜂窝结构体通过使用挤出模具生产，就有可能使单元壁以及与不完全形状单元直接接触的边界分隔壁变形和断裂。另外，不完全形状单元附近的单元壁可能会受到单元壁和边界分隔壁的变形的影响。
另外，催化剂施加过程在蜂窝结构体生产之后执行。在催化剂施加过程中，包含催化剂（比如贵金属）的催化剂膏被供给至蜂窝结构体的内部以将催化剂施加于单元的内壁上。此时，在具有小尺寸开口面积的不完全形状单元存在于蜂窝结构体中时，不完全形状单元在催化剂施加过程期间被催化剂堵塞。这降低了气流速度并且增大了蜂窝结构体的压力损失。另外，由于催化剂（比如贵金属）支撑于废气不容易流动的催化剂堵塞单元上，浪费的催化剂量增加。
为了解决前述问题，专利文献2中公开了一种技术，其中与边界分隔壁直接接触的全部不完全形状单元由形成单元壁的相同材料堵塞或封闭。
图8是示出在生产蜂窝结构体时将使用的挤出金属模具8的一部分的示意图。也就是，图8是示出挤出金属模具8的示意性结构的视图。图8中，供给方向由箭头表示。图8示出由供给孔81和狭槽82构成的挤出金属模具8的一部分。原材料通过供给孔81供给。供给孔81与狭槽81相通。单元壁和边界分隔壁由狭槽82形成。区块89从挤出金属模具8移除以形成全部不完全形状单元被堵塞或封闭的蜂窝结构体。
顺便提及，在挤出金属模具8具有其中全部不完全形状单元被堵塞或封闭的结构并且在生产蜂窝结构体的过程期间使用挤出金属模具8时，在对应于形成普通单元（或完全形状单元）的单元壁的部分与对应于形成不完全形状单元的单元壁的部分之间产生原材料的供给速度和供给量的差别。也就是，由于挤出金属模具的部分（其形成将被堵塞的不完全形状单元）中的原材料的供给阻力降低，这增大了挤出金属模具中这些部分（对应于不完全形状单元）处的原材料的供给速度和供给量。另外，由于原材料被提供至由增大的供给速度和供给量而引起的不完全形状单元，这产生了与不完全形状单元相邻的单元壁的形状变形和缺陷。因此，可能会降低所生产的蜂窝结构体的整体强度。另外，在所生产的蜂窝结构体中的所有不完全形状单元的开口部完全地被堵塞或封闭时，所生产的蜂窝结构体的压力损失增大并且蜂窝结构体中的单元壁的比表面积（specific surface area）降低。因此，可能会由于单元壁的比表面积降低而导致内燃机的燃料效率和内燃机的输出性能降低，净化废气的性能退化，其中比表面积是执行废气与催化剂之间的正确催化反应所必须的。
实用新型内容
因此期望提供一种具有优良强度并且具有形状变形和缺陷的单元的数量减少的蜂窝结构体。
示例性实施例提供一种由单元壁和多个单元构成的蜂窝结构体。单元壁以格子状形状布置。单元由单元壁形成为使得每个单元被单元壁包围。蜂窝结构体在与蜂窝结构体的轴向垂直的方向上的横截面由边界分隔壁分为中心部和外周部。中心部包括蜂窝结构体的中心轴线并且布置于边界分隔壁的内部中。外周部通过边界分隔壁布置于中心部的外侧处以使得外周部包围中心部。外周部的单元密度低于中心部的单元密度。中心部和外周部中的单元包含直接地与边界分隔壁相接触的不完全形状单元。形成于中心部和外周部中的不完全形状单元通过边界分隔壁彼此面对。形成于中心部和外周部中的不完全形状单元分为第一不完全形状单元组和第二不完全形状单元组。第一不完全形状单元组中的每个不完全形状单元与第二不完全形状单元组中的每个不完全形状单元相比开口部的开口面积小。第一不完全形状单元组包括第一特定不完全形状单元。每个第一特定不完全形状单元的开口部的开口面积不超过预定面积S。第一特定不完全形状单元由形成单元壁的相同原材料堵塞或封闭。预定面积S由等式S=(P-T)2/8表达。等式中的附图标记P表示布置于中心部和外周部中的单元的单元间距。等式中的附图标记T表示单元壁的厚度。
在具有前述结构的蜂窝结构体中，中心部和外周部的每个中的单元包含不完全形状单元。不完全形状单元直接地与边界分隔壁相接触。形成于中心部中的不完全形状单元和形成于外周部中的不完全形状单元通过边界分隔壁彼此面对。
中心部和外周部中的不完全形状单元被分为第一不完全形状单元组和第二不完全形状单元组。第一不完全形状单元组中的每个不完全形状单元与第二不完全形状单元组中的每个不完全形状单元相比开口部的开口面积小。第一不完全形状单元组中的第一特定不完全形状单元由形成单元壁的相同原材料堵塞或封闭。每个第一特定不完全形状单元的开口部的开口面积不超过预定面积S。预定面积S由等式S=(P-T)2/8表达。在等式中，附图标记P表示布置于中心部和外周部中的单元的单元间距。附图标记T表示单元壁的厚度。
也就是，第一不完全形状单元组中的直接与边界分隔壁相接触的第一特定不完全形状单元由形成单元壁的相同原材料堵塞或封闭。每个第一特定不完全形状单元的开口部具有不超过预定面积S的开口面积。第一特定不完全形状单元与第二特定不完全形状单元相比开口部的开口面积小。第二不完全形状单元组和第二特定不完全形状单元组将稍后详细解释。
在催化剂施加过程中，包含催化剂（比如贵金属）的催化剂膏供给至蜂窝结构体的内部以在单元壁的表面上施加和支撑催化剂。由于蜂窝结构体中的每个第一特定不完全形状单元的开口部具有小的开口面积，因此每个第一特定不完全形状单元的开口部通常由在催化剂施加过程期间供给的催化剂膏中的催化剂所堵塞。因此，每个第一特定不完全形状单元的开口部的开口面积被催化剂进一步减小，并且这使得在蜂窝结构体安装至内燃机的排气管道时难以使废气平稳地流过第一特定不完全形状单元。
因此，蜂窝结构体中的每个第一特定不完全形状单元的开口部在蜂窝结构体的生产过程中由与单元壁相同的原材料堵塞或封闭。换言之，在挤出金属模具中的与蜂窝结构体的第一特定不完全形状单元相对应的部分是开口的时，蜂窝结构体的第一特定不完全形状单元由原材料堵塞或封闭。这使得能在制造过程中原材料穿过挤出金属模具时抑制在普通单元（或完全形状单元）与第一特定不完全形状单元之间产生的原材料供给速度和供给量的差别。
在不完全形状单元的开口部被堵塞或封闭时需要将额外的原材料供应至不完全形状单元。封闭不完全形状单元的开口部所使用的额外原材料增加越多，形状变形和缺陷（比如单元壁变形和不必要的单元壁变薄）将增加越多，因为额外的原材料不供给至与不完全形状单元相邻的普通单元（或完全形状单元）。为了避免这个缺点，本实用新型的主旨是选择将要被堵塞或封闭的不完全形状单元的开口部（或其开口面积）的尺寸。这使得能防止形状变形和缺陷（比如蜂窝结构体中的单元壁变形以及不必要的单元壁变薄）的产生。
如前所述，由于抑制了形状变形和缺陷（比如单元壁变形以及不必要的单元壁变薄）的产生，本实用新型提供了一种具有足以防止外部应力（比如在蜂窝结构体组装至内燃机的排气管道时产生的应力）的优良强度（例如，均衡强度（isostatic strength））的蜂窝结构体。
如前所述，在根据本实用新型的蜂窝结构体的结构中，每个第一特定不完全形状单元的开口部由与形成单元壁相同的原材料堵塞或封闭。每个第一特定不完全形状单元的开口部的开口面积小于蜂窝结构体中的不完全形状单元中的第二不完全形状单元组中的第二特定不完全形状单元的开口部的开口面积。这使得能防止不完全形状单元在蜂窝结构体制造中的单元形成过程之后执行的催化剂施加过程期间供应的催化剂膏所堵塞。另外，这使得能防止气体流动能力的降低、压力损失的增大、以及催化剂（比如贵金属）的浪费的增大。
另一方面，能避免在第一特定不完全形状单元上支撑催化剂（比如昂贵贵金属）的必要性。这使得能降低蜂窝结构体的制造成本。
另外，仅是开口部具有小面积的第一特定不完全形状单元被堵塞或封闭。这个结构使得能在不降低废气在蜂窝结构体中的总流速情况下减少压力损失。另外，这个结构使得单元壁能充分地具有执行与废气的催化反应所必须的比表面积，并且不会降低废气净化能力。
另外，仅是开口部具有小面积的第一特定不完全形状单元被堵塞或封闭。这个结构使得能抑制蜂窝结构体的整体重量的增加（也就是，防止蜂窝结构体的热容量的增加）。另外，能增加蜂窝结构体的总体强度而不降低快速增加支撑于单元壁上的催化剂所必须的温度升高速度。
本实用新型提供了具有优良强度并且具有形状变形和缺陷的单元的数量减少的蜂窝结构体。
附图说明
本实用新型优选的非限制实施例将参照附图以示例的方式描述，其中：
图1是示出根据本实用新型第一示例性实施例的整个蜂窝结构体的透视图；
图2是示出根据本实用新型第一示例性实施例的蜂窝结构体在与蜂窝结构体的轴向X垂直的方向上的横截面的视图；
图3是根据本实用新型第一示例性实施例的蜂窝结构体中边界分隔壁、普通单元以及具有与边界分隔壁相邻的第一特定不完全形状单元的不完全形状单元的一部分的横截面的放大图；
图4是解释根据本实用新型第一示例性实施例的蜂窝结构体中的单元壁的单元间距（P1、P2）和厚度T（T1、T2）的视图；
图5是根据本实用新型第一示例性实施例的蜂窝结构体中边界分隔壁附近的一部分的横截面的放大图；
图6是示出根据本实用新型第二示例性实施例的蜂窝结构体中的不完全形状单元和普通单元的开口部的开口面积比与产生催化剂阻塞单元的比例之间的关系的图表的视图；
图7A是示出在没有形状变形出现时普通单元（即，完全形状单元）的水力直径的视图；
图7B是示出在形状变形出现于形成不完全形状单元的单元壁中时不完全形状单元的水力直径的视图；
图7C是示出在形状变形出现于形成不完全形状单元的单元壁中时另一个不完全形状单元的水力直径的视图；并且
图8是示出在制造蜂窝结构体时将要使用的挤出金属模具的一部分的示意图。
具体实施方式
下文中，本实用新型的多个实施例将参照附图描述。在以下多个实施例的描述中，相同的附图标记或数字在这些附图中表示相同或等同的部件部分。
在蜂窝结构体1中，形成于中心部11中的单元3和形成于外周部12中的单元3包含不完全形状单元32。不完全形状单元直接地与边界分隔壁13相接触。边界分隔壁13将蜂窝结构体1分为两个区域，即，中心部11和外周部12。不完全形状单元32与普通单元31形状不同。普通单元31，即完全形状单元31，具有预定形状和预定长度，例如，仅由分隔壁包围的矩形形状、六边形形状等。也就是，每个不完全形状单元由单元壁2和边界分隔壁13包围。如上所述，不完全形状单元32与普通单元31（或完全形状单元）形状不同。
在根据本实用新型的蜂窝结构体1中，不完全形状单元32分为第一不完全形状单元组和第二不完全形状单元组。第一不完全形状单元组中的不完全形状单元的开口部中的开口面积小于第二不完全形状单元组中的不完全形状单元的开口部中的开口面积。每个第一特定不完全形状单元321的开口部的开口面积不小于预定面积S。预定面积S由等式S=(P-T)2/8表达。在等式中，附图标记P表示布置于中心部11和外周部12中的单元3的单元间距（cell pitch）。中心部11和外周部12包括不完全形状单元32。附图标记T表示单元壁2的厚度。
在开口部大于预定面积S（=(P-T)2/8）的不完全形状单元由单元壁2的原材料堵塞或封闭的情况下，在原材料供给通过挤出金属模具时在不完全形状单元与普通单元之间产生原材料供给速度和原材料的供给量的差别。这个差别还引起形状变形和缺陷，比如单元壁变形以及直接与由原材料堵塞或封闭的不完全形状单元相接触的单元壁中不必要的单元壁变薄。所生产的蜂窝结构体的总体强度也可能会降低。另外，这增加了所生产的蜂窝结构体的总重量。另外，可能会难以快速地增大支撑于蜂窝结构体中的单元壁的表面上的催化剂的温度。换言之，所生产的蜂窝结构体可能会具有高的比热容或不良的耐热性，因为需要升高其温度。
优选地，形成于中心部11和外周部12中的不完全形状单元32中的第二不完全形状单元组由第二特定不完全形状单元322组成。每个第二特定不完全形状单元组322为具有四个侧面的四边形形状，并且具有第二开口面积不超过预定面积S的开口部。优选地，第二特定不完全形状单元322由形成单元壁2的相同原材料堵塞或封闭。尤其，第二特定不完全形状单元322的开口部的开口面积大于第一特定不完全形状单元321的开口部的开口面积。也就是，具有不同形状的不完全形状单元具有不同程度的形状变形。具有由四个侧面形成的四边形形状的不完全形状单元是不稳定的形状并且与具有三角形形状的不完全形状单元相比更容易变形。因此，在（具有由四个侧面形成的四边形形状并且满足前面所述条件的）不完全形状单元被堵塞或封闭时能进一步防止发生形状变形和缺陷，比如蜂窝结构体中单元壁变形以及不必要的单元壁变薄，即使这些不完全形状单元具有较大的开口面积。这使得能进一步防止发生形状变形和缺陷，比如蜂窝结构体中的单元壁变形和不必要的单元壁变薄。
第一示例性实施例
将参照图1至图4描述根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1。
图1是示出根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的透视图。
如图1所示，根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1具有以格子状形状（lattice-like shape）布置的单元壁2以及多个单元3。每个单元3由单元壁2包围。在垂直于蜂窝结构体1的轴向X的方向上的横截面中，形成中心部11和外周部12。中心部11包含蜂窝结构体1的中心轴线。外周部12的单元密度比中心部11低。外周部12通过边界分隔壁13包围中心部11。也就是，边界分隔壁13将蜂窝结构体1的横截面分为中心部11和外周部12。
如图1所示，中心部11中的单元3和外周部12中的单元3包含不完全形状单元32。不完全形状单元32直接与边界分隔壁13相接触。形成于中心部11和外周部12中的不完全形状单元32通过边界分隔壁13面向彼此。
在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，形成于中心部11和外周部12中的不完全形状单元32分为第一不完全形状单元组和第二不完全形状单元组。第一不完全形状单元组中的不完全形状单元与第二不完全形状单元组中的不完全形状单元相比开口部的开口面积小。第一不完全形状单元组由第一特定不完全形状单元321构成。每个第一不完全形状单元组321的开口部的开口面积不超过预定面积S。尤其，第一特定不完全形状单元321由形成单元壁2的相同原材料堵塞或封闭。预定面积S由等式S=(P-T)2/8表达。在等式中，附图标记P表示布置于中心部11和外周部12中的单元3的单元间距，并且附图标记T表示单元壁2的厚度。
现在将描述第一特定不完全形状单元321的结构。
如图1所示，蜂窝结构体1由堇青石（cordierite）制成并且用于净化从内燃机排出的废气。
根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1由单元3、形成每个单元3的单元壁2、以及外周壁部分4构成。单元壁2以四边形格子状形状布置。每个单元3由单元壁2包围以形成单元3。单元3、单元壁2以及外周壁（或外周表层壁）4结合在一起。
图2是示出根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的沿着与蜂窝结构体1的轴向X垂直的方向的横截面的视图。
如图2中的局部横截面所示，蜂窝结构体1被分为中心部11、外周部12以及边界分隔壁13。中心部11包括蜂窝结构体1的中心轴线。中心部11通过边界分隔壁13与外周部12分开。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具有0.2毫米的厚度。顺便提及，图2示出根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的横截面的四分之一区域。
如图2所示，中心部11中的单元3和单元方向具有彼此不同的单元方向。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11中的单元3相对于外周部12中的单元3以45度定向。
整个中心部11具有相同的单元密度。与中心部11类似，外周部12具有相同的单元密度。中心部11中的单元密度高于外周部12的单元密度。在第一示例性实施例中，中心部11具有每平方英寸600个单元的单元密度并且外周部12具有每平方英寸400个单元的单元密度。
图4示出根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1中的单元3的单元间距P（P1、P2）以及单元壁2的厚度T（T1、T2）。中心部11中的单元3具有1.04毫米的单元间距P1（=P）（P1=1.04毫米）。中心部11中的单元壁2具有0.075毫米的厚度T1（=T）（T1=0.075毫米）。另一方面，外周部12中的单元3具有1.27毫米的单元间距P2（=P）（P2=1.27毫米）。外周部12中的单元壁2具有0.09毫米的厚度T2（=T）（T2=0.09毫米）。
图3是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、普通单元3（或完全形状单元3）以及具有与边界分隔壁13相邻的第一特定不完全形状单元321的不完全形状单元32的一部分的横截面的放大图。
如图2和3所示，中心部11中和外周部12中的单元3具有普通单元31（或完全形状单元31）和不完全形状单元32。普通单元31不直接与边界分隔壁13相接触。不完全形状单元32直接地与边界分隔壁13相接触。
普通单元31是具有预定完整形状（例如，在第一示例性实施例中的四边形形状，比如方形形状和矩形形状）的单元3。普通单元31，即完全形状单元31，仅由单元壁2包围。
另一方面，不完全形状单元32是具有不完整形状的单元，其与预定完整形状不同并且由单元壁2和边界分隔壁13包围。
如图3所示，中心部11中的不完全形状单元32和外周部12中的不完全形状单元32通过边界分隔壁13面向一起。
另外，不完全形状单元32包括中心部11和外周部12中的第一特定不完全形状单元321。第一不完全形状单元组中的每个不完全形状单元32的开口部的开口面积比第二不完全形状单元组中的每个不完全形状单元32的开口部的开口面积小。另外，第一不完全形状单元组中的第一特定不完全形状组321的开口部的开口面积不超过预定面积S。尤其，第一特定不完全形状单元321由形成单元壁2的堇青石制成的相同原材料堵塞或封闭。
预定面积S由等式S=(P-T)2/8表达，其中P（P1、P2）表示布置于中心部11和外周部12中的单元3的单元间距并且T（T1、T2）表示单元壁2的厚度。也就是，在不完全形状单元32形成于中心部11中时，预定面积S由等式S=(P1-T1)2/8表达。在不完全形状单元32形成于外周部12中时，预定面积S由等式S=(P2-T2)2/8表达。
例如，如图3所示，外周部12包括直接地与边界分隔壁13相接触的不完全形状单元32A。如图3所示，外周部12中不完全形状单元32A通过边界分隔壁13面向中心部11中的不完全形状单元32a和32b。不完全形状单元32a和32b也直接地与边界分隔壁13相接触。
在形成于外周部12中的不完全形状单元32A和形成于中心部11中的不完全形状单元32a、32b关于它们的开口部的开口面积互相比较时，不完全形状单元32A具有小的开口面积。另外，不完全形状单元32A的开口部的开口面积不超过预定面积S。预定面积S由等式S=(P2-T2)2/8表达，这个等式基于外周部12中的单元3的单元间距P2（=P）和单元壁2的厚度T2（=T）而引入。因此，外周部12中的不完全形状单元32A由用于制造单元壁的原材料堵塞或封闭。
现在将给出根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的制造方法的简短解释，因为能使用常规方法来制造蜂窝结构体1。
首先，通过使用挤出金属模具挤出原材料比如堇青石来生产蜂窝形状体，即，陶瓷生坯（ceramic green body）。生产的陶瓷生坯被切割成多个具有预定长度的部分。具有预定长度的部分在预定条件下干燥并且烧结。这就制成了根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1。
能使用挤出金属模具来生产陶瓷生坯。多个狭槽形成于挤出金属模具中。这些狭槽对应于蜂窝结构体1的单元壁2的形状。能通过使用放电加工、激光加工、切片等在挤出金属模具中形成狭槽。
尤其，对应于蜂窝结构体1中的第一特定不完全形状单元321和第二特定不完全形状单元322的狭槽从挤出金属模具中消除。这种结构使得能将原材料供给至陶瓷生坯的对应于蜂窝结构体1中的第一特定不完全形状单元321和第二特定不完全形状单元322的部分。换言之，在根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，第一特定不完全形状单元321和第二特定不完全形状单元322由单元壁2的相同原材料堵塞或封闭。
顺便提及，在原材料的挤出过程通过使用具有前述结构的挤出金属模具的常规方法来执行时，可能会产生单元壁2的形状变形和缺陷，因为原材料在挤出金属模具的已经移除了狭槽的部分处的流动阻力低，并且供给的原材料的量集中于陶瓷生坯中与第一特定不完全形状单元321和第二特定不完全形状单元322对应的部分处，并且不足量的原材料供给至在与第一特定不完全形状单元321和第二特定不完全形状单元322对应的部分附近的单元壁2。为了消除这个缺点，需要将足量的原材料供给至整个挤出金属模具，并且防止原材料不均匀地集中于特定部分。换言之，需要将原材料以相同的原材料供给速度均匀地供给或供应至整个挤出金属模具。具体地，需要提高挤出狭槽已经移除的金属模具的供给孔处的原材料的流动阻力以获得在整个挤出金属模具中的相同的原材料供给速度。
接着，现在将描述根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1的作用和效果。
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11和外周部12中的单元3包含直接与边界分隔壁13相接触的不完全形状单元32。换言之，形成于中心部11和外周部12中的不完全形状单元32通过边界分隔壁13面向彼此。
这些不完全形状单元32被分为第一不完全形状单元组和第二不完全形状单元组。第一不完全形状单元组中的每个不完全形状单元32与第二不完全形状单元组中的每个不完全形状单元32相比开口部的开口面积小。
另外，第一不完全形状单元组具有第一特定不完全形状单元321。每个第一特定不完全形状单元321的开口部的开口面积不超过预定面积S。尤其，第一特定不完全形状单元321由形成单元壁2的相同原材料堵塞或封闭。
在直接与边界壁13相接触的不完全形状单元32中，每个第一特定不完全形状单元321的开口部被堵塞或封闭，因为每个第一特定不完全形状单元321的开口部容易在催化剂施加过程中被催化剂堵塞，在催化剂施加过程之后具有小的开口面积，并且在蜂窝结构体1安装至内燃机的排气管道时具有对废气流的高流动阻力。蜂窝结构体1的这个结构使得能抑制在第一特定不完全形状单元321和普通单元2（或完全形状单元2）之间产生穿过挤出金属模具的原材料的供给速度和供给量的差异。
需要供给足够量的原材料以堵塞或封闭每个不完全形状单元32的开口部。原材料的供给量增加越多，将供给至直接与不完全形状单元32相接触的单元壁2的原材料的量也越多。这容易引起变形和缺陷增多，比如单元壁变形以及不必要的单元壁变薄。为了消除这种缺点的任何出现，本实用新型的主旨是确定将由原材料堵塞或封闭的不完全形状单元32的尺寸。这使得能防止单元壁2的形状变形和缺陷的产生。
另外，如前所述，蜂窝结构体1能具有相对于外部应力（比如在蜂窝结构体1安装至内燃机的排气管道时施加的应力）的足够强度，因为蜂窝结构体1具有能防止发生形状变形和缺陷（比如单元壁变形以及不必要的单元壁变薄）的结构，如前所述。
另外，如前所述，不完全形状单元32中具有小开口面积的第一特定不完全形状单元321由原材料堵塞或封闭。因此，防止了每个不完全形状单元32的开口部在挤出过程之后执行的催化剂施加过程中被催化剂堵塞。这使得能防止废气通过能力的降低、压力损失的增大以及催化剂（比如贵金属）的浪费。
另外，不需要在催化剂施加过程中给第一特定不完全形状单元321供应昂贵的催化剂，因为第一特定不完全形状单元321被堵塞，即封闭。这使得能降低蜂窝结构体1的制造成本。
另外，仅是在与其他单元（比如普通单元3）相比时具有小开口面积和低废气通过能力的第一特定不完全形状单元321由单元壁2的相同原材料堵塞。这个结构防止压力损失的增大并且维持单元壁的执行催化反应所必要的充分比表面积。
另外，仅是具有小开口面积（小体积）的第一特定不完全形状单元321由单元壁2的相同原材料堵塞。这个结构使得能抑制蜂窝结构体1的整体重量的增加并且增加蜂窝结构体1的整体强度而不降低快速升高支撑于蜂窝结构体1的单元壁上的催化剂的温度所需的温度升高能力。
如前所述，本实用新型能提供一种具有增大的强度同时抑制单元壁发生形状变形和缺陷的蜂窝结构体1。
在根据前面详细描述的第一示例性实施例的蜂窝结构体1的结构中，形成于中心部11和外周部12中的不完全形状单元32被分为第一不完全形状单元组和第二不完全形状单元组。
如图3所示，中心部11中的不完全形状单元32通过边界分隔壁13面向不完全形状单元32。也就是，第一不完全形状单元组中的每个不完全形状单元32与第二不完全形状单元组中的每个不完全形状单元32相比开口部的开口面积小。尤其，第一不完全形状单元组具有第一特定不完全形状单元321。如图3所示，每个第一特定不完全形状单元321的开口部的开口面积不超过预定面积S，并且第一特定不完全形状单元321由形成单元壁2的相同原材料堵塞。
图5是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附近的一部分的横截面的放大图。
如图5所示，中心部11中的不完全形状单元32中的第二不完全形状单元组包含第二特定不完全形状单元322。每个第二特定不完全形状单元322为具有四个侧面的四边形形状，并且其开口部具有不超过预定面积S的第二开口面积。第二开口面积大于每个第一特定不完全形状单元321的开口部的第一开口面积。因此，第二特定不完全形状单元322由形成单元壁2的相同原材料堵塞是可接受的。
在前述解释中，第一不完全形状单元组中的每个不完全形状单元32的开口部的开口面积小于完全形状单元31的开口部的开口面积的一半。另外，第二不完全形状单元组中的每个不完全形状单元32的开口部的开口面积不小于完全形状单元31的开口部的开口面积的一半。
也就是，不完全形状单元32基于其形状具有不同的变形状况。通常，具有三角形形状的不完全形状单元32在变形方面与具有四边形形状比如方形或矩形的不完全形状单元32相比更稳定。因此，与具有四边形形状的不完全形状单元32相比较，具有三角形形状的不完全形状单元32难以变形。
因此，在形成于中心部11中的不完全形状单元32和外周部12中的不完全形状单元32（这些单元通过边界分隔壁13面朝一起）中，在满足以上状况（即，具有四边形形状）时，不完全形状单元32（即，第二特定不完全形状单元322）由形成单元壁2的相同原材料堵塞或封闭，即使第二特定不完全形状单元322具有相对较大的开口面积。这个结构使得能进一步防止单元壁2的形状变形（比如单元壁变形和不必要的单元壁变薄）以及单元3的缺陷。
第二示例性实施例
将参照图6描述第二示例性实施例。
第二示例性实施例检测不完全形状单元32的开口部的开口面积与蜂窝结构体1的单元2中产生的堵塞单元之间的关系。
第二示例性实施例产生包含不完全形状单元的蜂窝结构体，其中每个不完全形状单元的开口部具有不同的开口面积。另外，每个不完全形状单元的开口部没有被堵塞，即，是开口的。另外，第二示例性实施例通过使用具有低粘性的催化剂膏和具有高粘性的催化剂膏来检测被催化剂堵塞的单元的产生。催化剂膏包含催化剂（比如贵金属）。
所生产的蜂窝基本上具有根据第一示例性实施例的蜂窝结构体1相同的结构。
具体地，在使用具有低粘性的催化剂膏时，具有低粘性的催化剂膏供应入蜂窝结构体的内部，并且超过催化剂施加过程所需预定施加量的过量催化剂膏被吸收。能通过鼓风（吹风）从蜂窝结构体吹走过量的催化剂膏。
另一方面，在使用具有高粘性的催化剂膏时，催化剂施加过程所需的具有高粘性的催化剂膏的预定施加量通过吸收催化剂膏而供应入蜂窝结构体的内部。
在这个过程之后，第二示例性实施例检测蜂窝结构体中不完全形状单元与普通单元（即完全形状单元）的比中产生催化剂堵塞单元的比。
在第二示例性实施例中，不完全形状单元与普通单元（或完全形状单元）的比是在普通单元的开口部的开口面积是一时不完全形状单元的开口部的开口面积的比。
图6示出解释蜂窝结构体中不完全形状单元32和普通单元2的开口部的开口面积比与产生催化剂堵塞单元的比率之间的关系的图表。在图6中，附图标记A1表示在使用具有低粘性的催化剂膏时的实验结果，并且附图标记A2表示在使用具有高粘性的催化剂膏时的实验结果。
从图6中所示的结果能理解到，产生催化剂堵塞单元的比率在不完全形状单元与普通单元（或完整形状单元）的开口面积比不超过0.125（=1/8）时急剧地增大。
另一方面，还理解到，产生催化剂堵塞单元的比率在不完全形状单元与普通单元（或完整形状单元）的开口面积比超过0.125（=1/8）时急剧地变成基本上（即大致）为零百分比（=0%）。
因此，能理解到，优选地堵塞或封闭开口面积不超过预定面积S的每个不完全形状单元的开口部以防止催化剂堵塞单元的产生。
如前所述，预定面积S由等式S=(P-T)2/8表达，其中P表示布置于蜂窝结构体1中的中心部11和外周部12中的单元3的单元间距，并且T表示蜂窝结构体1中的单元壁2的厚度。
第三示例性实施例
将参照图7A、图7B和图7C描述第三示例性实施例。
第三示例性实施例产生多个蜂窝结构体。每个蜂窝结构体具有多个不完全形状单元并且每个不完全形状单元的开口部具有与普通单元（或完全形状单元）不同的开口面积比。第三示例性实施例执行实验测试以检测单元壁（或单元）的形状变形和缺陷的产生。第三示例性实施例使用基本结构与蜂窝结构体1相同的蜂窝结构体。另外，第三示例性实施例使用挤出金属模具，图8所示的对应于不完全形状单元的狭槽从该挤出金属模具中移除，以便由形成单元壁的相同原材料堵塞不完全形状单元的开口部。
在关于单元壁（或单元）的形状变形和缺陷的实验测试中，工具制造商（tool makers）显微镜（或测量显微镜）检测和测量普通单元（或完全形状单元）以及与边界分隔壁13相邻的不完全形状单元的放大图。
表1示出实验测试的检测结果。在表1中，附图标记“O”表示在单元的水力直径与预定设计值相比较时单元的水力直径具有在不超过预定设计值10%的范围内的差别。
附图标记“△”表示在单元的水力直径与预定设计值相比较时单元的水力直径具有超过预定设计值10%并且不超过20%的范围内的差别，并且附图标记“X”表示在单元的水力直径与预定设计值相比较时单元的水力直径具有超过预定设计值20%的范围内的差别。
图7A是示出在没有出现形状变形时普通单元3（即，完全形状单元）的水力直径的视图。图7B是示出在形成不完全形状单元32的单元壁中发生形状变形时不完全形状单元32的水力直径的视图。图7C是示出另一个不完全形状单元32在形成不完全形状单元32的单元壁中发生形状变形时的水力直径的视图。
单元的水力直径表示内接于形成单元的单元壁内部的内接圆的直径。例如，在图7A所示的没有形状变形发生的情况下，普通单元3的内接圆Q的直径称为普通单元3的水力直径。内接圆Q的直径用作预定设计值。另一方面，图7B和图7C的每个示出发生形状变形的情况。内接圆Q的直径成为不完全形状单元32的水力直径。
表1示出第三示例性实施例的实验结果。如表1所示，在将要封闭（即，将被堵塞）的不完全形状单元的开口部的开口面积不超过未被堵塞的普通单元（或完全形状单元）的开口部的开口面积的1/8时，实验结果是“O”。另一方面，在将被堵塞的不完全形状单元的开口部的开口面积超过将不被堵塞的普通单元（或完全形状单元）的开口部的开口面积的1/8时，形状变形或缺陷的实验结果表示“△”和“X”中的一个。
表1
根据表1中所示的实验结果，能理解到，优选地用单元壁的相同材料堵塞开口面积不超过预定面积S的不完全形状单元的开口部。这个预定面积S由等式S=(P-T)2/8表达。在等式中，P表示单元（其包含布置于中心部11和外周部12中的不完全形状单元）的单元间距，并且T表示单元壁2的厚度。
虽然已经详细描述本实用新型的具体实施例，但本领域技术人员将理解到，在本实用新型的总体教导之下，能对这些细节做出各种变型和替代。因此，所公开的具体布置意味着仅是示例性的并且不限制本实用新型的范围，本实用新型的范围将由以下权利要求的最大宽度及其所有等同给出。

Claims (6)

1.一种蜂窝结构体（1），其包括：
以格子状形状布置的单元壁（2）；以及
由所述单元壁（2）形成的多个单元（3），形成为使得每个所述单元（3）被所述单元壁（2）包围，其中
所述蜂窝结构体（1）在与所述蜂窝结构体（1）的轴向（X）垂直的方向上的横截面由边界分隔壁（13）分为中心部（11）和外周部（12），
所述中心部（11）包括所述蜂窝结构体（1）的中心轴线并且布置于所述边界分隔壁（13）的内侧中，
所述外周部（12）通过所述边界分隔壁（13）布置于所述中心部（11）的外侧处以使得所述外周部（12）包围所述中心部（11），
所述外周部（12）的单元密度低于所述中心部（11）的单元密度，
所述中心部（11）和所述外周部（12）中的所述单元（3）包含直接地与所述边界分隔壁（13）相接触的不完全形状单元（32），
形成于所述中心部（11）和所述外周部（12）中的所述不完全形状单元（32）通过所述边界分隔壁（13）面向彼此，
形成于所述中心部（11）和所述外周部（12）中的所述不完全形状单元（32）分为第一不完全形状单元组和第二不完全形状单元组，
所述第一不完全形状单元组中的每个不完全形状单元（2）与所述第二不完全形状单元组中的每个不完全形状单元（32）相比开口部的开口面积小，
所述第一不完全形状单元组包括第一特定不完全形状单元（321），每个所述第一特定不完全形状单元（321）的开口部的开口面积不超过预定面积S，
每个所述第一特定不完全形状单元（321）的开口部被形成所述单元壁（2）的相同原材料堵塞，并且
所述预定面积（S）由等式S=(P-T)2/8表达，
其中P表示布置于所述中心部（11）和所述外周部（12）中的所述单元（3）的单元间距并且T表示所述单元壁（2）的厚度。
2.根据权利要求1的蜂窝结构体（1），其中所述第一不完全形状单元组中的每个所述不完全形状单元（32）的开口部的开口面积小于所述中心部（11）和所述外周部（12）中的完全形状单元（31）的开口部的开口面积的一半。
3.根据权利要求1的蜂窝结构体（1），其中所述蜂窝结构体（1）由堇青石制成并且包括所述单元壁（2）、呈具有四个侧面的四边形形状并且由所述单元壁（2）包围的所述单元（3）、以及外周壁（4），所述外周壁（4）具有包围所述蜂窝结构体（1）的所述单元壁（2）的外周表面的圆筒形状，并且所述单元（3）、所述单元壁（3）以及所述外周壁（4）组装在一起，
所述边界分隔壁（13）具有0.2毫米的厚度，所述中心部（11）具有每平方英寸600个的单元密度，所述外周部（12）具有每平方英寸400个的单元密度，所述中心部（11）中的所述单元（3）具有1.04毫米的单元间距（P=P1），并且所述中心部（11）中的所述单元壁（2）具有0.075毫米的厚度（T=T1），并且所述外周部（12）中的所述单元（3）具有1.27毫米的单元间距（P2=P），并且所述外周部（12）中的所述单元壁（2）具有0.09毫米的厚度（T2=T）。
4.根据权利要求1的蜂窝结构体（1），其中
形成于所述中心部（11）和所述外周部（12）中的不完全形状单元（32）中的第二不完全形状单元组（11）包括第二特定不完全形状单元（322），
每个所述第二特定不完全形状单元（322）为具有四个侧面的四边形形状并且其开口部具有不超过预定面积（S）的第二开口面积，
所述第二开口面积大于每个所述第一特定不完全形状单元（321）的开口部的第一开口面积，并且
所述第二特定不完全形状单元（322）由形成所述单元壁（2）的相同原材料堵塞。
5.根据权利要求4的蜂窝结构体（1），其中所述第二不完全形状单元组中的每个所述不完全形状单元（32）的开口部的开口面积不小于所述中心部（11）和所述外周部（12）中的完全形状单元（31）的开口部的开口面积的一半。
6.根据权利要求4的蜂窝结构体（1），其中所述蜂窝结构体（1）由堇青石制成并且包括所述单元壁（2）、呈具有四个侧面的四边形形状并且由所述单元壁（2）包围的所述单元（3）、以及外周壁（4），所述外周壁（4）具有包围蜂窝结构体（1）的所述单元壁（2）的外周表面的圆筒形状，并且所述单元（3）、所述单元壁（2）以及所述外周壁（4）组装在一起，
所述边界分隔壁（13）具有0.2毫米的厚度，所述中心部（11）具有每平方英寸600个的单元密度，所述外周部（12）具有每平方英寸400个的单元密度，所述中心部（11）中的所述单元（3）具有1.04毫米的单元间距（P1=P），并且所述中心部（11）中的所述单元壁（2）具有0.075毫米的厚度（T1=T），并且所述外周部（12）中的所述单元（3）具有1.27毫米的单元间距（P2=P），并且所述外周部（12）中的所述单元壁（2）具有0.09毫米的厚度（T2=T）。
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