本發(fā)明涉及一種蜂窩結(jié)構(gòu)體。更詳細而言,涉及有效地抑制了由隔壁劃分形成的孔格的變形,特別是有效地抑制了在蜂窩結(jié)構(gòu)體外周側(cè)形成的孔格的變形且機械強度優(yōu)異的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
背景技術(shù):
以往,為了凈化處理從汽車等的引擎排出的廢氣中所含的hc、co、nox等有害物質(zhì),使用將催化劑擔載于蜂窩結(jié)構(gòu)體而得到的構(gòu)件。此外,蜂窩結(jié)構(gòu)體通過在由多孔質(zhì)的隔壁劃分形成的孔格的開口部實施封孔,從而還用作廢氣凈化用過濾器。
蜂窩結(jié)構(gòu)體是具有隔壁的柱狀結(jié)構(gòu)體,所述隔壁劃分形成成為廢氣的流路的多個孔格。這樣的蜂窩結(jié)構(gòu)體在與孔格延伸的方向正交的面上,具有多個孔格以預(yù)定的周期有序排列的孔格結(jié)構(gòu)。以往,在一個蜂窩結(jié)構(gòu)體中,上述面內(nèi)的孔格結(jié)構(gòu)為一種,但近年來,以提高廢氣凈化效率等為目的,提出了在上述面內(nèi)具有兩種以上孔格結(jié)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)體。例如提出如下蜂窩結(jié)構(gòu)體,其通過在與孔格延伸的方向正交的面上使中央部分與外周部分的孔格密度、孔格形狀不同,從而在上述面內(nèi)具有兩種以上孔格結(jié)構(gòu)(例如,參照專利文獻1~3)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2002-177794號公報
專利文獻2:日本特開2008-018370號公報
專利文獻3:日本特開2000-097019號公報
技術(shù)實現(xiàn)要素:
發(fā)明所要解決的課題
在專利文獻1~3中,作為具有兩種以上孔格結(jié)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)體,例如公開了如下蜂窩結(jié)構(gòu)體等,該蜂窩結(jié)構(gòu)體構(gòu)成為:在與孔格延伸的方向正交的面上,中央部分的孔格密度高,外周部分的孔格密度低。這樣的蜂窩結(jié)構(gòu)體通常構(gòu)成為:在上述面上,中央部分的孔格結(jié)構(gòu)的幾何重心與蜂窩結(jié)構(gòu)體的重心一致。
以往,作為蜂窩成形體的成形方法之一,已知沿水平方向擠出成形蜂窩成形體的成形方法。該成形方法中,在將擠出方向設(shè)定為水平方向的擠出成形機中,安裝所希望的形狀的金屬模具,將陶瓷原料從金屬模具向水平方向擠出,成形為柱狀的蜂窩成形體。在此,剛剛擠出成形后的蜂窩成形體非常軟弱,容易變形。為了得到優(yōu)質(zhì)的成形體,需要支承剛剛擠出成形后的蜂窩成形體以使其不變形地輸送至各工序。通常,作為支承蜂窩成形體的承受臺,使用具有與蜂窩成形體的側(cè)面形狀互補的支承面的承受臺,利用該承受臺從下方支承沿水平方向擠出的蜂窩成形體。
通過使用如上所述的具有與蜂窩成形體的側(cè)面形狀互補的支承面的承受臺,能夠抑制蜂窩成形體的外形的大幅變形。然而,即使使用了如上所述的承受臺,蜂窩成形體的存在于重心的垂直下方的最外周的孔格也大大受到蜂窩成形體自身重量的影響,因此最外周的孔格有時會局部變形。特別是,在如上所述的具有兩種以上孔格結(jié)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)體中,中央部分的孔格結(jié)構(gòu)更加密集的情況下,存在如下問題:蜂窩成形體的最外周容易受到大負荷,蜂窩成形體的最外周的孔格特別容易變形。其結(jié)果是,將這樣的蜂窩成形體燒成而得到的蜂窩結(jié)構(gòu)體在使用時等容易以變形的孔格為起點而產(chǎn)生裂紋,其強度低。
本發(fā)明鑒于這樣的以往技術(shù)所具有的問題而完成。本發(fā)明提供一種蜂窩結(jié)構(gòu)體,其有效地抑制了由隔壁劃分形成的孔格的變形且機械強度優(yōu)異,特別是有效地抑制了在蜂窩結(jié)構(gòu)體外周側(cè)形成的孔格的變形。
用于解決課題的方法
根據(jù)本發(fā)明,提供以下所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
[1]一種蜂窩結(jié)構(gòu)體,其具備柱狀的蜂窩結(jié)構(gòu)部,上述蜂窩結(jié)構(gòu)部具有劃分形成多個孔格的多孔質(zhì)的隔壁,所述多個孔格從流入端面延伸至流出端面并成為流體的流路,
上述蜂窩結(jié)構(gòu)部中,在與上述孔格延伸的方向正交的面上,中央孔格結(jié)構(gòu)與外周孔格結(jié)構(gòu)為不同的孔格結(jié)構(gòu),所述中央孔格結(jié)構(gòu)由在中央部分形成的多個上述孔格構(gòu)成,所述外周孔格結(jié)構(gòu)由在比上述中央孔格結(jié)構(gòu)靠外側(cè)的外周部分形成的多個上述孔格構(gòu)成,
在與上述孔格延伸的方向正交的面上,上述蜂窩結(jié)構(gòu)部的幾何重心與上述中央孔格結(jié)構(gòu)的幾何重心存在于相離的位置,并且,各重心間的距離大于最外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格間距的一半長度,所述最外周孔格結(jié)構(gòu)是指將上述孔格中周圍全部由上述隔壁劃分的孔格設(shè)為完整孔格時,上述外周孔格結(jié)構(gòu)中的包含在上述蜂窩結(jié)構(gòu)部的最外周形成的完整孔格的孔格結(jié)構(gòu)。
[2]根據(jù)上述[1]所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體,在與上述孔格延伸的方向正交的面上,從上述蜂窩結(jié)構(gòu)部的上述重心至上述中央孔格結(jié)構(gòu)的上述重心為止的上述重心間的距離大于上述最外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格間距的長度。
[3]根據(jù)上述[2]所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體,在與上述孔格延伸的方向正交的面上,從上述蜂窩結(jié)構(gòu)部的上述重心至上述中央孔格結(jié)構(gòu)的上述重心為止的上述重心間的距離大于上述最外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格間距的長度的2倍。
[4]根據(jù)上述[1]~[3]中任一項所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體,上述蜂窩結(jié)構(gòu)部在上述外周孔格結(jié)構(gòu)與上述中央孔格結(jié)構(gòu)的邊界部分具有多孔質(zhì)的邊界壁。
[5]根據(jù)上述[1]~[3]中任一項所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體,上述蜂窩結(jié)構(gòu)部中,上述外周孔格結(jié)構(gòu)與上述中央孔格結(jié)構(gòu)的邊界部分由連續(xù)或不連續(xù)的上述隔壁構(gòu)成。
[6]根據(jù)上述[1]~[5]中任一項所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體,上述中央孔格結(jié)構(gòu)的孔格密度大于上述最外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格密度。
[7]根據(jù)上述[1]~[6]中任一項所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體,上述中央孔格結(jié)構(gòu)由孔格密度不同的2個以上的孔格結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
[8]根據(jù)上述[1]~[7]中任一項所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體,所有的上述完整孔格的孔格形狀為四邊形,上述中央孔格結(jié)構(gòu)中的上述孔格的重復單元的排列方向相對于上述最外周孔格結(jié)構(gòu)中的上述孔格的重復單元的排列方向傾斜10°以上45°以下。
發(fā)明效果
本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體有效地抑制了由隔壁劃分形成的孔格的變形,特別是在蜂窩結(jié)構(gòu)體外周側(cè)形成的孔格的變形,發(fā)揮機械強度優(yōu)異這樣的效果。特別是,本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的中央孔格結(jié)構(gòu)與外周孔格結(jié)構(gòu)為不同的孔格結(jié)構(gòu)。進一步,在本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體中,蜂窩結(jié)構(gòu)部的幾何重心與中央孔格結(jié)構(gòu)的幾何重心存在于相離的位置,所述位置相離大于最外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格間距的一半長度的距離。對于這樣構(gòu)成的本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體,在其制造時,當由承受臺支承將陶瓷原料擠出成形而成的蜂窩成形體時,能夠使蜂窩成形體的最外周受到的應(yīng)力分散。由此,即使經(jīng)過在將蜂窩成形體支承于承受臺之后向各工序輸送這樣的制造工序來制造,也難以產(chǎn)生在蜂窩成形體最外周形成的孔格的變形。因此,本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體成為在最外周形成的孔格的變形得到抑制的蜂窩結(jié)構(gòu)體,機械強度變得優(yōu)異。例如,如果在最外周形成的孔格產(chǎn)生變形,則容易以變形的孔格為起點而產(chǎn)生裂紋,但本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體能夠有效地防止這樣的裂紋產(chǎn)生。
附圖說明
圖1為示意性地示出本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的一個實施方式的立體圖。
圖2為示意性地示出圖1所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體的流入端面的俯視圖。
圖3為示意性地示出圖2的x-x’截面的截面圖。
圖4為示意性地示出圖1所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體的流入端面的俯視圖,是用于說明蜂窩結(jié)構(gòu)部的幾何重心和中央孔格結(jié)構(gòu)的幾何重心的圖。
圖5為將圖4中由以符號q表示的虛線包圍的范圍放大的放大俯視圖。
圖6為將圖4中由以符號q表示的虛線包圍的范圍放大的放大俯視圖,是用于說明中央孔格結(jié)構(gòu)的幾何重心的測定方法的圖。
圖7為示意性地示出本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一個實施方式的流入端面的俯視圖。
圖8為示意性地示出本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的又一個實施方式的流入端面的俯視圖。
圖9為示意性地示出本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的又一個實施方式的流入端面的俯視圖。
圖10為示意性地示出本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的又一個實施方式的流入端面的俯視圖。
圖11為用于說明孔格的形狀為正方形時的孔格間距的示意圖。
圖12為用于說明孔格的形狀為六邊形時的孔格間距的示意圖。
圖13為用于說明孔格的形狀為三角形時的孔格間距的示意圖。
符號的說明
1:隔壁,2:孔格,2a:孔格(中央孔格結(jié)構(gòu)的孔格),2b:孔格(最外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格),2x:完整孔格,3:外周壁,4:蜂窩結(jié)構(gòu)部,8、9:邊界壁,11:流入端面,12:流出端面,15:中央孔格結(jié)構(gòu),15a:第一中央孔格結(jié)構(gòu),15b:第二中央孔格結(jié)構(gòu),16:外周孔格結(jié)構(gòu),16a:最外周孔格結(jié)構(gòu),18:最大內(nèi)切圓,100:蜂窩結(jié)構(gòu)體,d:直徑(內(nèi)切圓的直徑),o1:重心(蜂窩結(jié)構(gòu)部的幾何重心),o2:重心(中央孔格結(jié)構(gòu)的幾何重心),o3:重心(第二中央孔格結(jié)構(gòu)的幾何重心),p:孔格間距,t:隔壁厚度。
具體實施方式
以下,對本發(fā)明的實施方式進行說明。但本發(fā)明并不限于以下的實施方式。因此應(yīng)當理解,可以在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi),基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的通常的知識,對以下的實施方式進行適當變更、改良等。
(1)蜂窩結(jié)構(gòu)體:
如圖1~圖5所示,本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的一個實施方式為具備具有多孔質(zhì)的隔壁1的柱狀的蜂窩結(jié)構(gòu)部4的蜂窩結(jié)構(gòu)體100。蜂窩結(jié)構(gòu)部4的隔壁1劃分形成多個孔格2,所述多個孔格2從流入端面11延伸至流出端面12而成為流體的流路。本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體100的特征在于,蜂窩結(jié)構(gòu)部4構(gòu)成如下。蜂窩結(jié)構(gòu)部4在與孔格2延伸的方向正交的面上具有中央孔格結(jié)構(gòu)15和外周孔格結(jié)構(gòu)16,中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16為不同的孔格結(jié)構(gòu)。其中,中央孔格結(jié)構(gòu)15是上述面上的由在蜂窩結(jié)構(gòu)部4的中央部分形成的多個孔格2a構(gòu)成的孔格結(jié)構(gòu)。外周孔格結(jié)構(gòu)16是由在比中央孔格結(jié)構(gòu)15靠外側(cè)的外周部分形成的多個孔格2b構(gòu)成的孔格結(jié)構(gòu)??赘?b是在比中央孔格結(jié)構(gòu)15靠外側(cè)的外周部分形成的多個孔格2b。
本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體100中,在與孔格2延伸的方向正交的面上,蜂窩結(jié)構(gòu)部4的幾何重心o1與中央孔格結(jié)構(gòu)15的幾何重心o2存在于相離的位置。并且,各重心間的距離,即重心o1與重心o2的距離大于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的一半長度。其中,最外周孔格結(jié)構(gòu)16a是外周孔格結(jié)構(gòu)16中的包含在蜂窩結(jié)構(gòu)部4的最外周形成的完整孔格2x的孔格結(jié)構(gòu)?!白钔庵芸赘窠Y(jié)構(gòu)16a”和“完整孔格2x”的詳細內(nèi)容如后所述。
本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體100有效地抑制了由隔壁1劃分形成的孔格2的變形,特別是在蜂窩結(jié)構(gòu)體100最外周形成的孔格2的變形,且發(fā)揮機械強度優(yōu)異這樣的效果。對于本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體100,在其制造時,當由承受臺支承將陶瓷原料擠出成形而成的蜂窩成形體時,能夠使蜂窩成形體的最外周所受的應(yīng)力分散。由此,即使在經(jīng)過將蜂窩成形體支承于承受臺之后向各工序輸送這樣的制造工序來制造,也難以產(chǎn)生在蜂窩成形體最外周形成的孔格的變形。因此,本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體100成為在最外周形成的孔格的變形得到抑制的蜂窩結(jié)構(gòu)體,機械強度變得優(yōu)異。
在此,圖1為示意性地示出本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的一個實施方式的立體圖。圖2為示意性地示出圖1所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體的流入端面的俯視圖。圖3為示意性地示出圖2的x-x’截面的截面圖。圖4為示意性地示出圖1所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體的流入端面的俯視圖,是用于說明蜂窩結(jié)構(gòu)部的幾何重心和中央孔格結(jié)構(gòu)的幾何重心的圖。圖5為將圖4中由以符號q表示的虛線包圍的范圍放大的放大俯視圖。
本發(fā)明中,最外周孔格結(jié)構(gòu)16a是包含在蜂窩結(jié)構(gòu)部4的最外周形成的完整孔格2x的孔格結(jié)構(gòu)。以下,將孔格2的周圍全部由隔壁1劃分的孔格2有時稱為“完整孔格”。另一方面,將孔格2的周圍并非全部由隔壁1劃分、孔格2的一部分由外周壁3劃分的孔格2有時稱為“不完整孔格”。此外,如后所述,將孔格2的一部分由邊界壁8(參照圖7)劃分的孔格2有時也稱為“不完整孔格”。蜂窩結(jié)構(gòu)部4中形成的孔格2如上所述可分為“完整孔格”和“不完整孔格”。
本發(fā)明中,“孔格結(jié)構(gòu)”是指,在與孔格2延伸的方向正交的面上,一個由隔壁1劃分的孔格2、或者多個孔格2的組合成為一個重復單元,由該重復單元的集合形成的結(jié)構(gòu)。例如,相同孔格形狀的孔格在上述面上有序排列的情況下,相同孔格形狀的孔格所存在的范圍成為一個孔格結(jié)構(gòu)。此外,即使是不同孔格形狀的孔格,在多個孔格的組合成為一個重復單元的情況下,該重復單元所存在的范圍也會成為一個孔格結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明中,兩個孔格結(jié)構(gòu)為“不同的孔格結(jié)構(gòu)”意味著,在將兩個孔格結(jié)構(gòu)進行比較時,隔壁厚度、孔格密度、孔格形狀中的任一個不同。其中,“隔壁厚度不同”是指,在將兩個孔格結(jié)構(gòu)的隔壁厚度進行比較時,具有25μm以上的差異。此外,“孔格密度不同”是指,在將兩個孔格結(jié)構(gòu)的孔格密度進行比較時,具有7個/cm2以上的差異。
本發(fā)明中,“中央孔格結(jié)構(gòu)15”由一個以上的孔格結(jié)構(gòu)構(gòu)成。因此,對于“中央孔格結(jié)構(gòu)15”,在比外周孔格結(jié)構(gòu)16靠內(nèi)側(cè)處僅存在一個孔格結(jié)構(gòu)時,該一個孔格結(jié)構(gòu)成為中央孔格結(jié)構(gòu)15,存在兩個以上孔格結(jié)構(gòu)時,兩個以上孔格結(jié)構(gòu)各自成為中央孔格結(jié)構(gòu)15。
另一方面,“外周孔格結(jié)構(gòu)16”是由在比中央孔格結(jié)構(gòu)15靠外側(cè)的外周部分形成的多個孔格2b構(gòu)成的孔格結(jié)構(gòu),是至少包含在蜂窩結(jié)構(gòu)部4的最外周部分形成的最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格結(jié)構(gòu)?!白钔庵芸赘窠Y(jié)構(gòu)16a”由一種孔格結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在“外周孔格結(jié)構(gòu)16”僅由“最外周孔格結(jié)構(gòu)16a”構(gòu)成的情況下,“最外周孔格結(jié)構(gòu)16a”與“外周孔格結(jié)構(gòu)16”相同。需要說明的是,構(gòu)成最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格結(jié)構(gòu)中,最外周的不完整孔格不屬于構(gòu)成重復單元的孔格。
圖1~圖5所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體100中,在比中央孔格結(jié)構(gòu)15靠外側(cè)處形成的孔格2b以其形狀、孔格密度、孔格間距為相同的方式構(gòu)成。因此,圖1~圖5所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體100的蜂窩結(jié)構(gòu)部4由中央孔格結(jié)構(gòu)15和作為最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的外周孔格結(jié)構(gòu)16這兩種孔格結(jié)構(gòu)構(gòu)成。需要說明的是,中央孔格結(jié)構(gòu)15具有多個孔格結(jié)構(gòu)時的例子如后所述。
“最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距”可以根據(jù)將最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的重復單元的寬度除以沿著該重復單元的寬度方向存在的孔格的個數(shù)而得到的值來求出。具體而言,可以如下求出“最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距”。如圖11所示,在孔格2的形狀為正方形時,圖11中由符號p表示的長度為“孔格間距p”。圖11中,由符號d表示的長度表示正方形的孔格2的內(nèi)切圓的直徑,由符號t表示的長度表示劃分孔格2的隔壁1的厚度。圖11為用于說明孔格的形狀為正方形時的孔格間距的示意圖。
在測定孔格間距p時,使用顯微鏡,利用以下的方法來測定。首先,相對于作為最外周完整孔格的正方形孔格2的內(nèi)切圓的重心,在任意的4個方向上分別測定連續(xù)5個以上孔格在“孔格間距p延伸的方向”上的距離。需要說明的是,將該距離的起點和終點設(shè)為孔格的重心。并且,將所測定的距離除以在“孔格間距p延伸的方向”上存在的孔格的個數(shù),求出在一個方向上的“孔格間距p”。測定時,由于在4個方向上測定距離,因此將各方向上求出的“孔格間距p”的平均值設(shè)為測定對象孔格結(jié)構(gòu)的“孔格間距p”。
此外,如圖12所示,在孔格2的形狀為六邊形時,圖12中由符號p表示的長度為“孔格間距p”。圖12中,由符號d表示的長度表示六邊形孔格2的內(nèi)切圓的直徑,由符號t表示的長度表示劃分孔格2的隔壁1的厚度。圖12是用于說明孔格的形狀為六邊形時的孔格間距的示意圖。
此外,如圖13所示,在孔格2的形狀為三角形時,圖13中由符號p表示的長度為“孔格間距p”。圖13中,由符號d表示的長度表示三角形孔格2的內(nèi)切圓的直徑,由符號t表示的長度表示劃分孔格2的隔壁1的厚度。圖13是用于說明孔格的形狀為三角形時的孔格間距的示意圖。
此外,在由孔格形狀不同的兩種以上孔格構(gòu)成孔格結(jié)構(gòu)的重復單元時,將兩種以上的孔格作為一組,設(shè)為一個單位,利用上述方法求出一個單位的孔格間距。然后,將所求得的一個單位的孔格間距除以一個單位中的孔格的個數(shù)而得到的值設(shè)為測定對象孔格結(jié)構(gòu)的“孔格間距”。例如,對于由孔格形狀為四邊形的孔格和孔格形狀為八邊形的孔格構(gòu)成的孔格結(jié)構(gòu),將四邊形的孔格和八邊形的孔格的一對作為一個單位。并且,利用上述方法求出該一個單位的孔格間距,將所求得的一個單位的孔格間距除以2而得到的值成為該孔格結(jié)構(gòu)的“孔格間距”。
對于蜂窩結(jié)構(gòu)部4的幾何重心o1的位置,可以通過利用拍攝裝置拍攝蜂窩結(jié)構(gòu)部4的流入端面11或流出端面12,并對拍攝得到的圖像進行圖像解析而求出。此時,蜂窩結(jié)構(gòu)部4的幾何重心o1為由蜂窩結(jié)構(gòu)部4的外周壁3包圍的區(qū)域的重心。拍攝得到的圖像的圖像解析可以使用例如三谷商事公司制的二維圖像解析軟件“winroof(商品名)”等圖像處理軟件。
對于中央孔格結(jié)構(gòu)15的幾何重心o2,可以通過利用拍攝裝置拍攝蜂窩結(jié)構(gòu)部4的流入端面11或流出端面12,并對拍攝得到的圖像進行圖像解析而求出。此時,在中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16的邊界部分不存在劃分該邊界的邊界壁8(例如,參照圖7)時,以如下方式規(guī)定中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16的邊界。首先,利用拍攝裝置拍攝蜂窩結(jié)構(gòu)部4的流入端面11,得到如圖5所示的圖像。圖5中,在蜂窩結(jié)構(gòu)部4的中央部分,孔格形狀為四邊形的孔格2a成為重復單元,且該孔格2a在圖5的紙面縱向和橫向上均勻排列,從而構(gòu)成中央孔格結(jié)構(gòu)15。此外,圖5中,在蜂窩結(jié)構(gòu)部4的外周部分,孔格形狀比中央孔格結(jié)構(gòu)15的孔格2a大的四邊形的孔格2b在圖5的紙面縱向和橫向上均勻排列。對于蜂窩結(jié)構(gòu)部4的外周部分,由該大的四邊形的孔格2b構(gòu)成外周孔格結(jié)構(gòu)16。并且,本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體100中,蜂窩結(jié)構(gòu)部4的中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16的邊界部分也可以由連續(xù)或不連續(xù)的隔壁1構(gòu)成。例如,圖5中,在中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16的邊界附近,存在孔格2a與孔格2b的孔格形狀不同而不能成為特定的重復單元的“不定形孔格”。這樣的情況下,利用以下所示的方法來規(guī)定中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16的邊界。
在此,圖6為將圖4中由以符號q表示的虛線包圍的范圍放大的放大俯視圖,是用于說明中央孔格結(jié)構(gòu)15的幾何重心o2的測定方法的圖。規(guī)定中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16的邊界時,通過對利用拍攝裝置拍攝蜂窩結(jié)構(gòu)部4的流入端面11或流出端面12而得到的圖像進行圖像解析來規(guī)定。具體而言,首先,在拍攝得到的圖像中,如圖6所示,提取特定的“外周孔格結(jié)構(gòu)16的孔格2b”。提取的外周孔格結(jié)構(gòu)16的孔格2b是隔著隔壁1與中央孔格結(jié)構(gòu)15的孔格2a相鄰的孔格2b,并且是構(gòu)成外周孔格結(jié)構(gòu)16的重復單元的完整孔格2x。即,提取的外周孔格結(jié)構(gòu)16的孔格2b中不含上述的“不定形孔格”。
接著,求出所提取的外周孔格結(jié)構(gòu)16的孔格2b的各重心。圖6中,由黑圓點表示外周孔格結(jié)構(gòu)16的孔格2b的各重心。接著,對于拍攝得到的圖像,用直線連結(jié)外周孔格結(jié)構(gòu)16的孔格2b的各重心,對于用該直線連結(jié)的形狀,描繪最大內(nèi)切圓18。將該最大內(nèi)切圓18的幾何重心作為中央孔格結(jié)構(gòu)15的幾何重心o2。這樣的圖像解析可以使用例如三谷商事公司制的二維圖像解析軟件“winroof(商品名)”等圖像處理軟件。需要說明的是,如后所述,在中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16的邊界部分存在劃分該邊界的邊界壁8(參照圖7)的情況下,將由該邊界壁8(圖7參照)包圍的范圍的幾何重心作為中央孔格結(jié)構(gòu)15的幾何重心o2。以下,只要沒有特別說明,在僅僅稱為“重心”時就是指幾何重心。
關(guān)于蜂窩結(jié)構(gòu)部4的重心o1與中央孔格結(jié)構(gòu)15的重心o2的距離,也可以利用上述的圖像解析來求出。
本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體100中,優(yōu)選蜂窩結(jié)構(gòu)部4的重心o1與中央孔格結(jié)構(gòu)15的重心o2的距離大于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的長度。此外,進一步優(yōu)選蜂窩結(jié)構(gòu)部4的重心o1與中央孔格結(jié)構(gòu)15的重心o2的距離大于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的長度的2倍。通過這樣構(gòu)成,重心o1與重心o2的距離變寬,能夠有效抑制在蜂窩結(jié)構(gòu)體100的外周側(cè)形成的孔格2的變形。需要說明的是,對于重心o1與重心o2的距離的上限沒有特別限制,可以根據(jù)蜂窩結(jié)構(gòu)體100的外周的大小、最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的長度來適當設(shè)定。例如,作為重心o1與重心o2的距離的上限,可以舉出最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的5倍以下。
對于在與孔格延伸的方向正交的面上的各個孔格的形狀沒有特別限制。例如,作為構(gòu)成中央孔格結(jié)構(gòu)和外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格的形狀,可以舉出三角形、四邊形、六邊形、八邊形等多邊形。此外,對于構(gòu)成中央孔格結(jié)構(gòu)和外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格,在各個孔格結(jié)構(gòu)內(nèi)一個孔格與另一個孔格的形狀可以不同。
本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體中,優(yōu)選中央孔格結(jié)構(gòu)的孔格密度大于最外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格密度。這樣構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)體在抑制廢氣向中心部分流動的同時,使廢氣容易向外周部分流動,結(jié)果能夠提高蜂窩結(jié)構(gòu)體的凈化性能,從這方面考慮是優(yōu)選的。
中央孔格結(jié)構(gòu)中的孔格密度優(yōu)選為30~150個/cm2,進一步優(yōu)選為50~130個/cm2,特別優(yōu)選為80~100個/cm2。如果中央孔格結(jié)構(gòu)中的孔格密度小于30個/cm2,則有時凈化性能變得不充分。此外,如果中央孔格結(jié)構(gòu)中的孔格密度超過150個/cm2,則有時蜂窩結(jié)構(gòu)體的壓力損失會增大、在擔載催化劑時因所擔載的催化劑而產(chǎn)生孔格堵塞。
最外周孔格結(jié)構(gòu)中的孔格密度優(yōu)選為20~130個/cm2,進一步優(yōu)選為25~100個/cm2,特別優(yōu)選為30~80個/cm2。如果最外周孔格結(jié)構(gòu)中的孔格密度小于20個/cm2,則有時蜂窩結(jié)構(gòu)體的強度會不足。此外,如果最外周孔格結(jié)構(gòu)中的孔格密度超過130個/cm2,則有時蜂窩結(jié)構(gòu)體的壓力損失會增大、在擔載催化劑時因所擔載的催化劑而產(chǎn)生孔格堵塞。另外,外周孔格結(jié)構(gòu)中的孔格密度優(yōu)選落在上述最外周孔格結(jié)構(gòu)中的孔格密度的數(shù)值范圍內(nèi)。
中央孔格結(jié)構(gòu)中的隔壁厚度優(yōu)選為0.04~0.31mm,進一步優(yōu)選為0.05~0.25mm,特別優(yōu)選為0.06~0.20mm。如果中央孔格結(jié)構(gòu)中的隔壁厚度過薄,則從維持強度的方面考慮是不優(yōu)選的。如果中央孔格結(jié)構(gòu)中的隔壁厚度過厚,則從壓力損失惡化的方面考慮是不優(yōu)選的。
最外周孔格結(jié)構(gòu)中的隔壁厚度優(yōu)選為0.05~0.38mm,進一步優(yōu)選為0.07~0.30mm,特別優(yōu)選為0.09~0.21mm。如果最外周孔格結(jié)構(gòu)中的隔壁厚度過薄,則從維持強度的方面考慮是不優(yōu)選的。如果最外周孔格結(jié)構(gòu)中的隔壁厚度過厚,則從壓力損失惡化的方面考慮是不優(yōu)選的。另外,外周孔格結(jié)構(gòu)中的隔壁厚度優(yōu)選為落在上述最外周孔格結(jié)構(gòu)中的隔壁厚度的數(shù)值范圍的厚度。
蜂窩結(jié)構(gòu)部的隔壁的氣孔率優(yōu)選為3~75%,進一步優(yōu)選為25~65%,特別優(yōu)選為30~60%。如果隔壁的氣孔率小于3%,則有時會難以涂布催化劑、或者在使用蜂窩結(jié)構(gòu)體作為過濾器時壓力損失增大。如果隔壁的氣孔率超過75%,則蜂窩結(jié)構(gòu)體100的強度變得不充分,在將蜂窩結(jié)構(gòu)體收納于廢氣凈化裝置中使用的罐體內(nèi)時,難以用充分的把持力保持蜂窩結(jié)構(gòu)體。隔壁的氣孔率是利用壓汞儀(mercuryporosimeter)測量的值。作為壓汞儀,例如可以舉出麥克默瑞提克(micromeritics)公司制的autopore9500(商品名)。
關(guān)于隔壁的材料,從強度、耐熱性、耐久性等觀點考慮,主要成分優(yōu)選為氧化物或非氧化物的各種陶瓷、金屬等。具體而言,作為陶瓷,優(yōu)選由包含選自由例如堇青石、莫來石、氧化鋁、尖晶石、碳化硅、氮化硅、鈦酸鋁構(gòu)成的材料組中的至少一種的材料形成。作為金屬,可考慮fe-cr-al系金屬和金屬硅等。優(yōu)選將選自這些材料中的一種或兩種以上作為主要成分。從高強度、高耐熱性等觀點考慮,優(yōu)選將選自由氧化鋁、莫來石、鈦酸鋁、堇青石、碳化硅和氮化硅構(gòu)成的材料組中的一種或兩種以上作為主要成分。這些材料中,特別優(yōu)選為堇青石、鈦酸鋁、碳化硅、金屬硅結(jié)合碳化硅、以及堇青石與碳化硅的復合材料。此外,從高熱導率、高耐熱性等觀點考慮,特別合適的是碳化硅或硅-碳化硅復合材料。其中,“主要成分”是指,在材料成分中,存在50質(zhì)量%以上、優(yōu)選為70質(zhì)量%以上、進一步優(yōu)選為80質(zhì)量%以上的成分。
對于蜂窩結(jié)構(gòu)體的整體形狀沒有特別限制。就本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體的整體形狀而言,流入端面和流出端面的形狀優(yōu)選為圓形或橢圓形,特別優(yōu)選為圓形。此外,蜂窩結(jié)構(gòu)體的大小沒有特別限定,從流入端面至流出端面的長度優(yōu)選為20~400mm。此外,在蜂窩結(jié)構(gòu)體的整體形狀為圓柱狀的情況下,各個端面的直徑優(yōu)選為60~300mm。
在蜂窩結(jié)構(gòu)部的與孔格延伸的方向正交的面上,對于中央孔格結(jié)構(gòu)的大小沒有特別限制。但優(yōu)選相對于蜂窩結(jié)構(gòu)部的與孔格延伸的方向正交的面的直徑,該面中的中央孔格結(jié)構(gòu)的直徑的大小為0.3~0.8倍。此外,在中央孔格結(jié)構(gòu)由多個孔格結(jié)構(gòu)構(gòu)成的情況下,在與孔格延伸的方向正交的面上,存在于最靠外周的中央孔格結(jié)構(gòu)的直徑的大小優(yōu)選為上述數(shù)值范圍。
本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體可以合適地用作內(nèi)燃機的廢氣凈化用部件。例如,可以合適地用作用于擔載廢氣凈化用催化劑的催化劑載體。本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體可以在蜂窩結(jié)構(gòu)部的隔壁的表面和隔壁的細孔中至少一方擔載有廢氣凈化用催化劑。
此外,本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體可以進一步具備配設(shè)在由隔壁劃分形成的孔格的至少一個端部的封孔部。即,封孔部配設(shè)在孔格的流入端面?zhèn)然蛄鞒龆嗣鎮(zhèn)鹊拈_口部,將孔格的任意一方的端部密封,這樣的蜂窩結(jié)構(gòu)體可以用作去除廢氣中的粒子狀物質(zhì)的過濾器。
接著,對于本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一個方實施方式,邊參照圖7邊進行說明。圖7為示意性地示出本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一個實施方式的流入端面的俯視圖。如圖7所示,本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體200具備具有多孔質(zhì)的隔壁1的柱狀的蜂窩結(jié)構(gòu)部4。蜂窩結(jié)構(gòu)部4在與孔格2延伸的方向正交的面上具有中央孔格結(jié)構(gòu)15和外周孔格結(jié)構(gòu)16,中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16為不同的孔格結(jié)構(gòu)。而且,與圖1~圖5所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體100同樣地,在上述面上,蜂窩結(jié)構(gòu)部4的重心o1與中央孔格結(jié)構(gòu)15的重心o2的位置存在于相離的位置。而且,各重心間的距離,即重心o1與重心o2的距離大于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的一半長度。
圖7所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體200中,蜂窩結(jié)構(gòu)部4在中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16的邊界部分具有多孔質(zhì)的邊界壁8。因此,在蜂窩結(jié)構(gòu)體200中,邊界壁8的內(nèi)側(cè)區(qū)域成為中央孔格結(jié)構(gòu)15。在中央孔格結(jié)構(gòu)15中形成的孔格2a的一個或多個組合成為一個重復單元,由該重復單元的集合構(gòu)成中央孔格結(jié)構(gòu)15。
邊界壁8可以是與隔壁1相同的材質(zhì),也可以是不同的材質(zhì),但優(yōu)選為與隔壁1相同的材質(zhì)。對于邊界壁8的形狀沒有特別限制,只要是將中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16的邊界部分劃分的形狀即可。作為邊界壁8的形狀,可以舉出圓形、橢圓形、多邊形等。例如,作為邊界壁8的形狀,可以舉出與蜂窩結(jié)構(gòu)部4的外周壁3相似的形狀、將該相似形狀的單軸方向的長度變更的形狀為例。對于邊界壁8的厚度沒有特別限制,例如,邊界壁8的厚度優(yōu)選為外周孔格結(jié)構(gòu)16的隔壁1的厚度的0.5~3.0倍的厚度,更優(yōu)選為0.8~2.0倍的厚度。
對于本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體200,除了蜂窩結(jié)構(gòu)部4在中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16的邊界部分具有多孔質(zhì)的邊界壁8以外,可以采用與圖1~圖5所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體100同樣的構(gòu)成。
接著,對于本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的又一個實施方式,邊參照圖8邊進行說明。圖8為示意性示出本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的又一個實施方式的流入端面的俯視圖。如圖8所示,本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體300具備具有多孔質(zhì)的隔壁1的柱狀的蜂窩結(jié)構(gòu)部4。蜂窩結(jié)構(gòu)部4在與孔格2延伸的方向正交的面上具有中央孔格結(jié)構(gòu)15和外周孔格結(jié)構(gòu)16,中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16為不同的孔格結(jié)構(gòu)。而且,與圖1~圖5所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體100同樣地,在上述面上,蜂窩結(jié)構(gòu)部4的重心o1與中央孔格結(jié)構(gòu)15的重心o2存在于相離的位置。而且,各重心間的距離,即重心o1與重心o2的距離大于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的一半長度。
圖8所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體300中,中央孔格結(jié)構(gòu)15中的孔格2a的重復單元的排列方向處于相對于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a中的孔格2b的重復單元的排列方向傾斜的狀態(tài)。即,最外周孔格結(jié)構(gòu)16a中的孔格2b的重復單元在圖8的紙面橫向上排列,另一方面,中央孔格結(jié)構(gòu)15中的孔格2a的重復單元在圖8的相對于紙面橫向傾斜的方向上排列。例如,可以說圖8所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體300是在圖1~圖5所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體100中將中央孔格結(jié)構(gòu)15配設(shè)成以其重心o2為中心沿順時針方向旋轉(zhuǎn)45°左右的狀態(tài)。
圖8所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體300中,對于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a中的孔格2b的重復單元的排列方向與中央孔格結(jié)構(gòu)15中的孔格2a的重復單元的排列方向所形成的角的大小沒有特別限制。例如,在全部完整孔格的孔格形狀為四邊形的情況下,中央孔格結(jié)構(gòu)15中的孔格2a的重復單元的排列方向相對于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a中的孔格2b的重復單元的排列方向可以傾斜10°以上45°以下。此外,在孔格2a和孔格2b的完整孔格的孔格形狀為四邊形的情況下,最外周孔格結(jié)構(gòu)16a中的孔格2b的重復單元的排列方向與中央孔格結(jié)構(gòu)15中的孔格2a的重復單元的排列方向所形成的角優(yōu)選為45°±15°。此外,在孔格2a和孔格2b的完整孔格的孔格形狀為六邊形的情況下,最外周孔格結(jié)構(gòu)16a中的孔格2b的重復單元的排列方向與中央孔格結(jié)構(gòu)15中的孔格2a的重復單元的排列方向所形成的角優(yōu)選為30°±10°。通過這樣構(gòu)成,實現(xiàn)進一步防止孔格變形的效果。
接著,對于本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的又一個實施方式,邊參照圖9邊進行說明。圖9為示意性地示出本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的又一個實施方式的流入端面的俯視圖。如圖9所示,本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體400具備具有多孔質(zhì)的隔壁1的柱狀的蜂窩結(jié)構(gòu)部4。蜂窩結(jié)構(gòu)部4在與孔格2延伸的方向正交的面上具有中央孔格結(jié)構(gòu)15和外周孔格結(jié)構(gòu)16,中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16為不同的孔格結(jié)構(gòu)。而且,與圖1~圖5所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體100同樣地,在上述面上,蜂窩結(jié)構(gòu)部4的重心o1與中央孔格結(jié)構(gòu)15的重心o2存在于相離的位置。而且,各重心間的距離,即重心o1與重心o2的距離大于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的一半長度。
圖9所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體400中,蜂窩結(jié)構(gòu)部4在中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16的邊界部分具有多孔質(zhì)的邊界壁8。進一步,在圖9所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體400中,中央孔格結(jié)構(gòu)15中的孔格2a的重復單元的排列方向處于相對于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a中的孔格2b的重復單元的排列方向傾斜的狀態(tài)。
對于圖8所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體300、以及圖9所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體400,除了如上說明那樣構(gòu)成之外,可以采用與圖1~圖5所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體100同樣的構(gòu)成。
接著,對于本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的又一個實施方式,邊參照圖10邊進行說明。圖10為示意性地示出本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的又一個實施方式的流入端面的俯視圖。本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體中,存在于比外周孔格結(jié)構(gòu)靠內(nèi)側(cè)的中央孔格結(jié)構(gòu)由兩個以上的孔格結(jié)構(gòu)構(gòu)成。即,如圖10所示,本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體500具備具有多孔質(zhì)的隔壁1的柱狀的蜂窩結(jié)構(gòu)部4。蜂窩結(jié)構(gòu)部4在與孔格2延伸的方向正交的面上具有中央孔格結(jié)構(gòu)15和外周孔格結(jié)構(gòu)16,中央孔格結(jié)構(gòu)15與外周孔格結(jié)構(gòu)16為不同的孔格結(jié)構(gòu)。
圖10所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體500中,中央孔格結(jié)構(gòu)15由兩個孔格結(jié)構(gòu)構(gòu)成。即,蜂窩結(jié)構(gòu)體500中,中央孔格結(jié)構(gòu)15具有存在于更靠蜂窩結(jié)構(gòu)部4內(nèi)側(cè)的第一中央孔格結(jié)構(gòu)15a、和以圍繞該第一中央孔格結(jié)構(gòu)15a的方式存在的第二中央孔格結(jié)構(gòu)15b。而且,第一中央孔格結(jié)構(gòu)15a的重心o2和第二中央孔格結(jié)構(gòu)15b的重心o3分別存在于與蜂窩結(jié)構(gòu)部4的重心o1相離的位置。蜂窩結(jié)構(gòu)體500中,重心o1與重心o2的距離、以及重心o1與重心o3的距離中的至少一方大于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的一半長度。如本實施方式的蜂窩結(jié)構(gòu)體500那樣,在中央孔格結(jié)構(gòu)15為兩個以上的孔格結(jié)構(gòu)的情況下,各個孔格結(jié)構(gòu)的重心存在于與蜂窩結(jié)構(gòu)部4的重心o1相離的位置。
圖10所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體500中,在第一中央孔格結(jié)構(gòu)15a與第二中央孔格結(jié)構(gòu)15b的邊界部分具有劃分該邊界的邊界壁9。需要說明的是,第一中央孔格結(jié)構(gòu)15a與第二中央孔格結(jié)構(gòu)15b的邊界部分也可以不具有邊界壁9而由連續(xù)或不連續(xù)的隔壁1構(gòu)成。
蜂窩結(jié)構(gòu)體500中,重心o1與重心o2的距離優(yōu)選大于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的一半長度,進一步優(yōu)選大于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的長度,特別優(yōu)選大于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的長度的2倍。此外,重心o1與重心o3的距離優(yōu)選大于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的一半長度,進一步優(yōu)選大于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的長度,特別優(yōu)選大于最外周孔格結(jié)構(gòu)16a的孔格間距的長度的2倍。
對于第二中央孔格結(jié)構(gòu)15b的重心o3,可以按照邊參照圖6邊說明的確定中央孔格結(jié)構(gòu)15的重心o2的位置的方法,來確定其位置。對于第一中央孔格結(jié)構(gòu)15a的重心o2,可以將邊參照圖6邊進行說明的確定中央孔格結(jié)構(gòu)15的重心o2的位置的方法中的外周孔格結(jié)構(gòu)16視為第二中央孔格結(jié)構(gòu)15b,利用與該方法同樣的方法,來確定其位置。
此外,對于圖10所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體500,顯示重心o1、重心o2和重心o3這3個點排列在同一直線上時的例子。然而,在中央孔格結(jié)構(gòu)15由第一中央孔格結(jié)構(gòu)15a和第二中央孔格結(jié)構(gòu)15b構(gòu)成的情況下,連接重心o1和重心o2的直線與連接重心o1和重心o3的直線可以處于交叉的位置關(guān)系。
(2)蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法:
接著,對于制造本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的方法進行說明。
首先,制作用于制作蜂窩結(jié)構(gòu)部的可塑性坯土。用于制作蜂窩結(jié)構(gòu)部的坯土可以通過在作為原料粉末的選自上述隔壁的合適的材料組中的材料中,適當添加粘合劑等添加劑、以及水來制作。
接著,通過將制作的坯土擠出成形,得到具有劃分形成多個孔格的隔壁和配設(shè)于最外周的外周壁的柱狀的蜂窩成形體。擠出成形時,作為擠出成形用金屬模具,可以使用在坯土的擠出面形成有所要成形的蜂窩成形體的反轉(zhuǎn)形狀的狹縫的金屬模具。特別是,在制造本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體時,作為擠出成形用金屬模具,優(yōu)選使用以進行擠出成形的蜂窩成形體的中央部分與外周部分的孔格結(jié)構(gòu)不同的方式形成有狹縫的金屬模具。
可以通過例如微波及熱風對所得到的蜂窩成形體進行干燥。此外,可以通過利用與蜂窩成形體的制造中使用的材料同樣的材料對孔格的開口部進行封孔,從而配設(shè)封孔部。
接著,通過將所得到的蜂窩成形體燒成,得到蜂窩結(jié)構(gòu)體。燒成溫度和燒成氣氛根據(jù)原料的不同而不同,只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員,就可以選擇對于所選擇的材料而言最佳的燒成溫度和燒成氣氛。需要說明的是,制造本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的方法并不限于上文中說明的方法。
實施例
(實施例1)
在堇青石化原料100質(zhì)量份中,分別添加分散介質(zhì)35質(zhì)量份、有機粘合劑6質(zhì)量份、分散劑0.5質(zhì)量份,進行混合、混煉,從而調(diào)制坯土。使用氧化鋁、氫氧化鋁、高嶺土、滑石和二氧化硅作為堇青石化原料。使用水作為分散介質(zhì),使用平均粒徑1~10μm的焦炭作為造孔材料,使用羥丙基甲基纖維素作為有機粘合劑,使用乙二醇作為分散劑。
接著,使用蜂窩成形體制作用金屬模具將坯土進行擠出成形,得到整體形狀為圓柱狀的蜂窩成形體。擠出成形時,作為擠出成形用金屬模具,使用了按照擠出成形的蜂窩成形體的中央部分與外周部分的孔格結(jié)構(gòu)不同的方式形成有狹縫的金屬模具。
接著,將蜂窩成形體用微波干燥機進行干燥,進而用熱風干燥機使其完全干燥后,切斷蜂窩成形體的兩端面,調(diào)整為預(yù)定的尺寸。
接著,將干燥后的蜂窩成形體進行脫脂、燒成,制造實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體。實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體是端面的直徑為118mm的圓柱狀。實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體的孔格延伸的方向的長度為84mm。
此外,實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體中,在與孔格延伸的方向正交的面上,外周孔格結(jié)構(gòu)與中央孔格結(jié)構(gòu)為不同的孔格結(jié)構(gòu)。中央孔格結(jié)構(gòu)為一種孔格結(jié)構(gòu),實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體在外周孔格結(jié)構(gòu)與中央孔格結(jié)構(gòu)中具有共計兩種孔格結(jié)構(gòu)。對于如實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體那樣具有共計兩種孔格結(jié)構(gòu)的情況,在表1的“孔格結(jié)構(gòu)的種類”欄中記為“2”。例如,在中央孔格結(jié)構(gòu)由兩種孔格結(jié)構(gòu)構(gòu)成,并外周孔格結(jié)構(gòu)與中央孔格結(jié)構(gòu)中具有共計三種孔格結(jié)構(gòu)時,表1的“孔格結(jié)構(gòu)的種類”欄中記為“3”。此外,本實施例中,中央孔格結(jié)構(gòu)為一種時,將該中央孔格結(jié)構(gòu)有時稱為“第一中央孔格結(jié)構(gòu)”。此外,本實施例中,中央孔格結(jié)構(gòu)為兩種時,有時將更靠內(nèi)側(cè)的中央孔格結(jié)構(gòu)稱為“第一中央孔格結(jié)構(gòu)”,將比第一中央孔格結(jié)構(gòu)靠外側(cè)的中央孔格結(jié)構(gòu)稱為“第二中央孔格結(jié)構(gòu)”。
此外,所得到的蜂窩結(jié)構(gòu)體在外周孔格結(jié)構(gòu)與中央孔格結(jié)構(gòu)的邊界部分具有邊界壁。對于如實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體那樣在外周孔格結(jié)構(gòu)與中央孔格結(jié)構(gòu)的邊界部分具有邊界壁的情況,在表1的“邊界壁的有無”欄中記為“有”。另一方面,對于在外周孔格結(jié)構(gòu)與中央孔格結(jié)構(gòu)的邊界部分不具有邊界壁的情況,在表1的“邊界壁的有無”欄中記為“無”。
實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體中,中央孔格結(jié)構(gòu)的隔壁厚度為0.102mm,孔格密度為93.0個/cm2,孔格的形狀為四邊形。此外,實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體中,外周孔格結(jié)構(gòu)的隔壁厚度為0.102mm,孔格密度為62.0個/cm2,孔格的形狀為四邊形。在表1的“孔格結(jié)構(gòu)”欄中,示出中央孔格結(jié)構(gòu)和外周孔格結(jié)構(gòu)的隔壁厚度、孔格密度和孔格形狀。
此外,實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體的中央孔格結(jié)構(gòu)在蜂窩結(jié)構(gòu)部的端面上為圓形狀,其直徑為60mm。
此外,實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體中,蜂窩結(jié)構(gòu)部的幾何重心o1的位置與中央孔格結(jié)構(gòu)的幾何重心o2的位置存在于相離的位置。對蜂窩結(jié)構(gòu)體的流入端面進行圖像解析,求出蜂窩結(jié)構(gòu)部的幾何重心o1的位置和中央孔格結(jié)構(gòu)的幾何重心o2的位置,測定重心o1與重心o2的距離。在重心o1和重心o2的位置確定、以及重心o1與重心o2的距離測定中,使用了三谷商事公司制的二維圖像解析軟件“winroof(商品名)”這一圖像處理軟件。表2的“蜂窩結(jié)構(gòu)部的重心與重心之間的距離”欄中,示出“重心o1與重心o2的距離”。在表2中,將蜂窩結(jié)構(gòu)部的重心o1與第一中央孔格結(jié)構(gòu)的重心o2的距離示于“a:第一中央孔格結(jié)構(gòu)(mm)”欄中。此外,在表2中,將蜂窩結(jié)構(gòu)部的重心o1與第二中央孔格結(jié)構(gòu)的重心o3的距離示于“b:第二中央孔格結(jié)構(gòu)(mm)”欄中。
此外,對于實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體,測定了最外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格間距。最外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格間距使用顯微鏡如下測定。首先,相對于最外周的完整孔格的內(nèi)切圓的重心,在任意的4個方向上,分別測定連續(xù)5個孔格在“孔格間距延伸的方向”的距離。需要說明的是,將該距離的起點和終點設(shè)為孔格的重心。并且,將所測定的4個方向的各個距離除以連續(xù)孔格數(shù)“5”,將各個距離的平均值設(shè)為“最外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格間距”。這樣求出的孔格間距的值示于表2的“c:最外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格間距”欄中。
將蜂窩結(jié)構(gòu)部的重心o1與第一中央孔格結(jié)構(gòu)的重心o2的距離(即,表2的“a:第一中央孔格結(jié)構(gòu)(mm)”欄中的數(shù)值)除以最外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格間距而得到的值示于表2的“c/a”欄中。此外,將蜂窩結(jié)構(gòu)部的重心o1與第二中央孔格結(jié)構(gòu)的重心o3的距離(即,表2的“b:第二中央孔格結(jié)構(gòu)(mm)”欄中的數(shù)值)除以最外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格間距而得到的值示于表2的“c/b”欄中。
實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體中,最外周孔格結(jié)構(gòu)中的孔格的重復單元的排列方向與中央孔格結(jié)構(gòu)中的孔格的重復單元的排列方向所形成的角為0°。在表2的“第一中央孔格結(jié)構(gòu)的孔格排列的傾斜度(°)”欄中,示出上述兩個排列方向所形成的角的大小。
實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體的隔壁的氣孔率為35%。隔壁的氣孔率的測定值是利用麥克默瑞提克公司制的autopore9500(商品名)測定的值。將隔壁的氣孔率的值示于表2的“隔壁的氣孔率(%)”欄中。
此外,對于實施例1的蜂窩結(jié)構(gòu)體,用以下的方法進行“等靜壓強度評價”。將評價結(jié)果記載于表2的“強度評價(相對評價)”欄中。
(等靜壓強度評價)
等靜壓(isostatic)強度的測定基于社團法人汽車技術(shù)會發(fā)行的汽車標準(jaso標準)m505-87所規(guī)定的等靜壓破壞強度試驗來進行。等靜壓破壞強度試驗是在橡膠筒狀容器中放入蜂窩結(jié)構(gòu)體并蓋上鋁制板,在水中進行等靜壓壓縮的試驗。即,等靜壓破壞強度試驗是在模擬了蜂窩結(jié)構(gòu)體被罐體進行外周面把持時的壓縮負荷載荷的試驗。通過該等靜壓破壞強度試驗所測定的等靜壓強度用蜂窩結(jié)構(gòu)體破壞時的加壓壓力值(mpa)表示。以下,將等靜壓強度有時稱為“iso強度”。對于本實施例中的等靜壓強度評價,進行的是將作為基準的比較例1、7、11的蜂窩結(jié)構(gòu)體的加壓壓力值(mpa)與評價對象蜂窩結(jié)構(gòu)體的加壓壓力值(mpa)進行比較的相對評價。需要說明的是,實施例1~25和比較例2~6以比較例1為基準。實施例26~43和比較例8~10以比較例7為基準。實施例44~53以及比較例12~14以比較例11為基準。評價的判定基準如下。
評價a:在相對于基準,iso強度的降低率為10%以下的情況下,將該評價設(shè)為“優(yōu)”。
評價b:在相對于基準,iso強度的降低率高于10%且30%以下的情況下,將該評價設(shè)為“良”。
評價c:在相對于基準,iso強度的降低率高于30%的情況下,將該評價設(shè)為“不良”。
表1
表2
(實施例2~25、比較例1~6)
如表1所示那樣變更“孔格結(jié)構(gòu)的種類”、“邊界壁的有無”以及“孔格結(jié)構(gòu)”,并且如表2所示那樣變更“蜂窩結(jié)構(gòu)部的重心與重心之間的距離”,制作了實施例2~25、比較例1~6的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
將實施例7、8、15、18以及比較例3、4設(shè)為中央孔格結(jié)構(gòu)具有如表1所示的“第一中央孔格結(jié)構(gòu)”和“第二中央孔格結(jié)構(gòu)”。需要說明的是,第一中央孔格結(jié)構(gòu)在蜂窩結(jié)構(gòu)部的端面上為圓形狀,其直徑為80mm。第二中央孔格結(jié)構(gòu)在蜂窩結(jié)構(gòu)部的端面上為圓形狀,其直徑為90mm。
此外,對于實施例9~15以及比較例5,如表2所示那樣變更“第一中央孔格結(jié)構(gòu)的孔格排列的傾斜度(°)”以及“第二中央孔格結(jié)構(gòu)的孔格排列的傾斜度(°)”。
此外,將比較例1設(shè)為蜂窩結(jié)構(gòu)部的整體由一種孔格結(jié)構(gòu)構(gòu)成。表1的“外周孔格結(jié)構(gòu)”中記載的隔壁厚度、孔格密度、孔格形狀為比較例1的蜂窩結(jié)構(gòu)部的孔格結(jié)構(gòu)。
(實施例26~43、比較例7~10)
如表3所示那樣變更“孔格結(jié)構(gòu)的種類”、“邊界壁的有無”以及“孔格結(jié)構(gòu)”,并且如表4所示那樣變更“蜂窩結(jié)構(gòu)部的重心與重心之間的距離”,制作了實施例26~43、比較例7~10的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
將實施例31~33、37、40以及比較例9設(shè)為中央孔格結(jié)構(gòu)具有如表3所示的“第一中央孔格結(jié)構(gòu)”和“第二中央孔格結(jié)構(gòu)”。需要說明的是,第一中央孔格結(jié)構(gòu)在蜂窩結(jié)構(gòu)部的端面上為圓形狀,其直徑為80mm。第二中央孔格結(jié)構(gòu)在蜂窩結(jié)構(gòu)部的端面上為圓形狀,其直徑為90mm。
此外,對于實施例34~37,如表4所示那樣變更“第一中央孔格結(jié)構(gòu)的孔格排列的傾斜度(°)”以及“第二中央孔格結(jié)構(gòu)的孔格排列的傾斜度(°)”。
將比較例7設(shè)為蜂窩結(jié)構(gòu)部的整體由一種孔格結(jié)構(gòu)構(gòu)成。表3的“外周孔格結(jié)構(gòu)”中記載的隔壁厚度、孔格密度、孔格形狀為比較例7的蜂窩結(jié)構(gòu)部的孔格結(jié)構(gòu)。
(實施例44~53,比較例11~14)
如表5所示那樣變更“孔格結(jié)構(gòu)的種類”、“邊界壁的有無”以及“孔格結(jié)構(gòu)”,并且如表6所示那樣變更“蜂窩結(jié)構(gòu)部的重心與重心之間的距離”以及“隔壁的氣孔率”,制作了實施例44~53、比較例11~14的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
此外,對于實施例49~53以及比較例14,如表6所示那樣變更“第一中央孔格結(jié)構(gòu)的孔格排列的傾斜度(°)”。
將比較例11設(shè)為蜂窩結(jié)構(gòu)部的整體由一種孔格結(jié)構(gòu)構(gòu)成。表5的“外周孔格結(jié)構(gòu)”中記載的隔壁厚度、孔格密度、孔格形狀為比較例11的蜂窩結(jié)構(gòu)部的孔格結(jié)構(gòu)。
對于實施例2~53以及比較例1~14的蜂窩結(jié)構(gòu)體,利用與實施例1同樣的方法進行“等靜壓強度評價”。將各評價結(jié)果記載于表2、表4和表6的“強度評價(相對評價)”欄中。
表3
表4
表5
表6
(結(jié)果)
實施例1~53的蜂窩結(jié)構(gòu)體與作為基準的比較例的蜂窩結(jié)構(gòu)體相比,等靜壓強度更高。此外可知,在中央孔格結(jié)構(gòu)的重心與蜂窩結(jié)構(gòu)部的重心的距離(即,重心間的距離)大于最外周孔格結(jié)構(gòu)的孔格間距的一半長度時,有效提高等靜壓強度。
此外可知,關(guān)于“第一中央孔格結(jié)構(gòu)的孔格排列的傾斜度(°)”以及“第二中央孔格結(jié)構(gòu)的孔格排列的傾斜度(°)”,在孔格形狀為四邊形時,隨著接近45°,其等靜壓強度提高。
進一步可知,無論是實施例1~43那樣隔壁的氣孔率低的蜂窩結(jié)構(gòu)體,還是實施例44~53那樣隔壁的氣孔率高的蜂窩結(jié)構(gòu)體,均通過擴大重心間的距離,可以有效提高等靜壓強度。
產(chǎn)業(yè)上可利用性
本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體可以用作擔載用于凈化從汽油機、柴油機等排出的廢氣的催化劑的催化劑載體、用于凈化廢氣的過濾器。