CN110307060B - 蜂窝结构体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蜂窝结构体，其能够抑制在将多个蜂窝单元接合的接合层所发生的裂缝扩展。该蜂窝结构体具备：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)、以及外周壁(13)，在接合层(14)的交点部分中的至少1个形成有从流入端面(11)侧或流出端面(12)侧向轴向的内部侧延伸的有底中空的空隙部(15)，空隙部(15)的轴向的空隙深度相对于蜂窝单元(4)的轴向的长度的比率为5％以上。
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废气中包含有灰尘、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废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持续进行废气中的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废气使堆积的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裂缝(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裂缝等。另外，车辆行驶时发生的废气急剧升温或急剧降温中，有时也会在接合层发生裂缝等。
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，容易发生裂缝。
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，容易发生裂缝。
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中发生的裂缝扩展。
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；以及
外周壁，该外周壁配设成围绕多个所述蜂窝单元，多个所述蜂窝单元在配列为格子状的状态下通过所述接合层被接合，
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，
所述接合层中，在将所述蜂窝单元以格子状接合的交点部分中的至少1个形成有有底中空的空隙部，该有底中空的空隙部从所述流入端面侧或所述流出端面侧向所述轴向的内部侧延伸，
所述空隙部的所述轴向的空隙深度相对于所述蜂窝单元的所述轴向的长度的比率为5％以上。
[2]根据所述[1]中记载的蜂窝结构体，其中，在形成有所述空隙部的所述交点部分，没有形成所述空隙部的部分的所述轴向的长度为1.5mm以上。
[3]根据所述[1]或[2]中记载的蜂窝结构体，其中，所述空隙部形成于所述交点部分中的、在所述蜂窝结构体的所述流入端面侧或所述流出端面侧位于其径向的最外周的所述交点部分中的至少1个。
[4]根据所述[3]中记载的蜂窝结构体，其中，所述空隙部形成于：从与所述蜂窝结构体的所述流入端面或所述流出端面的重心最接近的位置处存在的所述交点部分沿着所述接合层呈直线状延长的延长线段上的全部所述交点部分。
[5]根据所述[1]～[4]中的任意一项中记载的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构体的所述流入端面侧或所述流出端面侧的、所述空隙部的开口直径相对于所述接合层的宽度的比率为10～140％。
[6]根据所述[1]～[5]中的任意一项中记载的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构体的所述流入端面侧或所述流出端面侧的所述接合层的宽度为0.5～2.0mm。
本发明的蜂窝结构体能够有效地抑制在将多个蜂窝单元接合的接合层发生的裂缝扩展。即，在将蜂窝单元以格子状接合的接合层的交点部分中的至少1个形成有有底中空的空隙部，因此，在接合层发生裂缝时，可以通过空隙部有效地抑制裂缝的扩展。
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是示意性地表示图2的B-B’截面的截面图。
图5是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的另一实施方式的截面图。
图6是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的又一实施方式的俯视图。
图7是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的又一实施方式的俯视图。
图8是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的又一实施方式的俯视图。
图9是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的又一实施方式的俯视图。
图10是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的又一实施方式的俯视图。
图11是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的又一实施方式的俯视图。
图12是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的又一实施方式的俯视图。
符号说明
1：隔壁，2：隔室，4：蜂窝单元，5：封孔部，11：流入端面，12：流出端面，13：外周壁，14：接合层，15、15A：空隙部，100、200、300、400、500、600、700、800、900：蜂窝结构体。
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4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、以及外周壁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废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。图4是示意性地表示图2的B-B’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。多个蜂窝单元4中的、配置于蜂窝结构体100的中央部分的蜂窝单元4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，多个蜂窝单元4中的、配置于与外周壁13相接触的外周部分的蜂窝单元4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侧向流出端面12侧的方向平行的方向。
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”。本实施方式的蜂窝结构体100中，多个蜂窝单元4在配列为格子状的状态下通过接合层14被接合，从而形成蜂窝单元接合体。外周壁13配设成围绕这种蜂窝单元接合体的外周。
各蜂窝单元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尤其是在将蜂窝单元4接合的接合层14的构成方面具有主要特征。即，接合层14中，在将蜂窝单元4以格子状接合的交点部分中的至少1个形成有有底中空的空隙部15，该有底中空的空隙部15从流入端面11侧或流出端面12侧向轴向的内部侧延伸。此处，如图2所示，接合层14的“交点部分”是指，在通过接合层14将多个蜂窝单元4以格子状接合的情况下，例如在流入端面11上纵横延伸的接合层14交叉的交点。并且，本实施方式的蜂窝结构体100的、空隙部15的轴向的空隙深度相对于蜂窝单元4的轴向的长度的比率为5％以上。以下，有时将空隙部15的轴向的空隙深度简称为空隙部15的“空隙深度”。另外，有时将空隙部15的轴向的空隙深度相对于蜂窝单元4的轴向的长度的比率简称为空隙部15的“空隙深度的比率”。
本实施方式的蜂窝结构体100能够有效地抑制在接合层14所发生的裂缝扩展。即，在接合层14的交点部分中的至少1个形成有规定空隙深度的空隙部15，因此，在接合层14发生裂缝时，利用空隙部15将裂缝的扩展阻断，从而可以有效地抑制之后的裂缝的扩展。另外，空隙部15形成于接合层14的交点部分，因此，能够有效地确保将蜂窝单元4接合的接合层14的接合强度。如果空隙部15的空隙深度的比率小于5％，则在裂缝扩展至空隙部15的情况下，无法充分得到利用空隙部15将裂缝阻断的效果。另外，优选为，在接合层14的交点部分以外的部分、例如、将2个蜂窝单元4的侧面彼此接合的部分没有形成规定空隙深度的空隙部15。
在图1～图4所示的蜂窝结构体100中，空隙部15形成为从流入端面11侧向轴向的内部侧延伸。但是，空隙部15形成为从流入端面11侧或流出端面12侧中的任意一侧向轴向的内部侧延伸即可。例如，在图5所示的蜂窝结构体200中，空隙部15A形成为从流出端面12侧向轴向的内部侧延伸。此处，图5是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的另一实施方式的截面图。在图5所示的蜂窝结构体200中，关于与图1～图4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。图5所示的截面表示与图2的A-A’截面(换言之，图3所示的截面)对应的截面。另外，虽省略了图示，但可以在接合层的1个交点部分形成有从流入端面侧以及流出端面侧这两侧向轴向的内部侧延伸的空隙部。
在图1～图4所示的蜂窝结构体100中，空隙部15形成于：流入端面11侧的接合层14的交点部分中的、位于流入端面11的径向的最外周的交点部分。优选为，像这样地，空隙部15在蜂窝结构体100的流入端面11侧或流出端面12侧形成于位于其径向的最外周的交点部分中的至少1个。在蜂窝结构体100的接合层14发生裂缝的情况下，在蜂窝结构体100的外周壁13侧容易发生裂缝，在外周壁13侧所发生的裂缝沿着接合层14朝向蜂窝结构体100的各端面的内侧扩展。因此，通过在蜂窝结构体100的流入端面11侧或流出端面12侧的、位于其径向的最外周的交点部分中的至少1个形成空隙部15，能够有效地抑制在外周壁13侧所发生的裂缝扩展。当然，空隙部15可以形成于位于径向的最外周的交点部分以外的交点部分。
空隙部15形成于：如上所述的“位于径向的最外周的交点部分”中的、从与蜂窝结构体100的流入端面11的重心最接近的位置处存在的交点部分沿着接合层14呈直线状延长的延长线段上的全部交点部分。通过像这样进行构成，能够在蜂窝结构体100的流入端面11侧更有效地抑制裂缝扩展。优选为，像这样地，空隙部15形成于：从与蜂窝结构体100的流入端面11或流出端面12的重心最接近的位置处存在的交点部分沿着接合层14呈直线状延长的延长线段上的全部交点部分。并且，更优选为，空隙部15优先形成于：“位于径向的最外周的交点部分”并且是“从与重心最接近的位置处存在的交点部分沿着接合层14呈直线状延长的延长线段上的交点部分”。需要说明的是，蜂窝结构体100的流入端面11或流出端面12的“重心”是指几何学意义上的重心。
此处，参照图6～图12，对本发明的蜂窝结构体的又一实施方式进行说明。图6～图12分别是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的又一实施方式的俯视图。需要说明的是，图6～图12中，以将各蜂窝单元4的隔壁1(参照图2)以及隔室2(参照图2)抽象化的状态进行作图。在图6～图12所示的蜂窝结构体300、400、500、600、700、800、900中，关于与图1～图4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6所示的蜂窝结构体300而言，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6所示的蜂窝结构体300中，在流入端面11侧的2处交点部分形成有空隙部15。1个空隙部15形成于位于径向的最外周的交点部分，另1个空隙部15形成于与位于径向的最外周的交点部分相比更向内侧1个位置的交点部分。
对于图7所示的蜂窝结构体400而言，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。图7所示的蜂窝结构体400中，在流入端面11侧的4处交点部分形成有空隙部15。4个空隙部15形成于：位于径向的最外周的交点部分中的、从在流入端面11的重心处存在的交点部分沿着接合层14呈直线状延长的延长线段上的全部交点部分。
对于图8所示的蜂窝结构体500而言，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。图8所示的蜂窝结构体500中，在流入端面11侧的8处交点部分形成有空隙部15。8个空隙部15形成于：位于径向的最外周的交点部分中的、从与流入端面11的重心最接近的位置处存在的4个交点部分沿着接合层14呈直线状延长的延长线段上的全部交点部分。
对于图9所示的蜂窝结构体600而言，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。图9所示的蜂窝结构体600中，在流入端面11侧的全部交点部分均形成有空隙部15。
对于图10所示的蜂窝结构体700而言，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。图10所示的蜂窝结构体700中，在流入端面11侧的12处交点部分形成有空隙部15。12个空隙部15形成于位于径向的最外周的交点部分。
对于图11所示的蜂窝结构体800而言，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。图11所示的蜂窝结构体800中，在流入端面11侧的3处交点部分形成有空隙部15。1个空隙部15形成于位于径向的最外周的交点部分，另1个空隙部15形成于与位于径向的最外周的交点部分相比更靠内侧1个位置的交点部分。并且，还有1个空隙部15形成于位于流入端面11的中央(重心)的交点部分。
对于图12所示的蜂窝结构体900而言，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。图12所示的蜂窝结构体900中，在流入端面11侧的16处交点部分形成有空隙部15。16个空隙部中的、8个空隙部15形成于：位于径向的最外周的交点部分中的、从与流入端面11的重心最接近的位置处存在的4个交点部分沿着接合层14呈直线状延长的延长线段上的全部交点部分。其余8个空隙部15形成于：与位于径向的最外周的交点部分相比、在上述延长线段上向重心侧更靠内侧1个位置的交点部分。
关于图1～图4所示的蜂窝结构体100的流入端面11侧或流出端面12侧的、空隙部15的开口直径，没有特别限制。例如，蜂窝结构体100的流入端面11侧或流出端面12侧的、空隙部15的开口直径相对于接合层14的宽度的比率优选为10～140％，更优选为50～140％，特别优选为100～140％。通过像这样进行构成，在接合层14发生裂缝时，能够利用空隙部15将裂缝扩展有效地阻断。如果上述的空隙部15的开口直径的比率小于10％，则空隙部15的开口直径的大小小于在接合层14所发生的裂缝的宽度，有时很难实现抑制裂缝。如果上述的空隙部15的开口直径的比率超过140％，则接合层14的接合强度有时会降低。需要说明的是，“接合层14的宽度”是指通过接合层14接合的蜂窝单元4的侧面相互间的距离。另外，“空隙部15的开口直径”是指空隙部15的开口的外径中的最大直径。此外，如果空隙部15的开口直径过大，则蜂窝单元4彼此间的接合层14的接合面积减小，并不理想。
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0.5～2.0mm，更优选为0.5～1.5mm。如果接合层14的宽度小于0.5mm，则有时蜂窝结构体100的接合强度容易降低。另外，也有时应力缓和功能容易降低。如果接合层14的宽度超过2.0mm，则蜂窝结构体100的压力损失有时会增大。
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。
关于形成于蜂窝单元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，关于隔室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，关于隔室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。通过像这样进行构成，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废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35～70％。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。
关于蜂窝单元4的形状没有特别限制。例如，作为蜂窝单元4的形状，可以举出该蜂窝单元4的与轴向正交的截面形状为四边形、六边形等多边形的棱柱状。需要说明的是，配设于蜂窝结构体100的最外周的蜂窝单元4可以根据蜂窝结构体100的整体形状而通过磨削等对棱柱状的一部分进行加工而得到。
关于蜂窝结构体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。
关于构成蜂窝单元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。
关于封孔部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。
关于蜂窝结构体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用作废气净化用的过滤器时，按得到最佳的净化性能对各种尺寸进行适当选择即可。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200～305mm。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160～860cm2，特别优选为300～560cm2。
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侧呈开口的隔室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侧呈开口的隔室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。通过像这样进行构成，能够使废气中的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：
关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，制备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制备，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。
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，利用以下的方法在接合层的所期望的交点部分形成有底中空的空隙部。首先，在通过接合材料将多个蜂窝单元按侧面彼此对置的方式进行组装时，在形成空隙部的交点部配设仿照空隙部的形状形成的圆筒形部件。作为圆筒形部件，可以使用通过400℃左右以上的加热而烧掉的物质制成的部件(例如、圆筒形的木材)。由此，制作在交点部配设有圆筒形部件的蜂窝单元接合体，然后，接合材料干燥固化后，在热处理工序中，使圆筒形部件消失。由此，可以在接合材料干燥固化后的接合层的所期望的交点部形成有底中空的空隙部。另外，作为形成空隙部的另一方法，例如可以与上述方法同样地，在形成空隙部的交点部配设圆筒形部件，接合材料干燥固化后，取出配设于交点部的圆筒形部件，由此形成空隙部。在利用上述方法形成空隙部的情况下，对圆筒形部件的材质没有特别限制。
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32个四棱柱状的蜂窝成型体。该四棱柱状的蜂窝成型体中的每1个都成为蜂窝单元。
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。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。
如上所述地制作了实施例1的蜂窝结构体的制造所使用的蜂窝单元。制作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。将结果示于表1的“蜂窝单元”的“一边长度(mm)”栏中。另外，蜂窝单元的轴向长度为203mm。
对于蜂窝单元，隔壁的厚度为0.305mm，隔室密度为46.5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，制备用于将蜂窝单元接合的接合材料。作为接合材料，使用在无机原料中加入有机粘合剂、发泡树脂、分散剂、进而加入水进行混炼、制成浆料状得到的物质。
接着，将得到的蜂窝单元以按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400℃进行热处理，制作蜂窝单元接合体。此外，在将多个蜂窝单元通过接合材料进行组装时，在形成空隙部的交点部配设仿照空隙部的形状形成的圆筒形的木制部件，在上述热处理时，使木制部件消失，在接合层的所期望的交点部分形成了有底中空的空隙部。木制部件使用端面的直径为1.0mm的部件。
如图9所示，蜂窝单元接合体以在其端面上排列有纵向最多6个、横向最多6个、共32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)”栏中给出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“6×6”的情况下，是指：如图9所示，使用纵向最多6个、横向最多6个、共32个蜂窝单元4。此外，纵向最多6个、横向最多6个的蜂窝单元4的个数合计为32个是因为：在纵向以及横向的四角这个4个部位没有配置蜂窝单元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229mm，轴向的长度为203mm。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的蜂窝结构体在流入端面侧具有21个接合层的交点部分，在该21个交点部分全部形成有空隙部。各空隙部的空隙深度为20.3mm，空隙部的空隙深度相对于蜂窝单元的轴向的长度的比率为10％。另外，空隙部的开口直径(即、空隙部的直径)为1.0mm，空隙部的开口直径相对于接合层的宽度的比率为100％。在表1的“接合层的空隙部”的“形成有空隙部的交点部分的数量(个)”、“空隙部的空隙深度的比率(％)”、以及“空隙部的开口直径相对于接合层的宽度的比率(％)”栏中示出各自的值。在表1的“空隙部的形成位置”的“端面”栏中示出形成有空隙部的蜂窝结构体的端面。即，在蜂窝结构体的流入端面侧形成有空隙部的情况下，在上述栏中记为“流入端面”。此外，在蜂窝结构体的流入端面侧以及流出端面侧都形成有空隙部的情况下，在上述栏中记为“两端面”。另外，在表1的“空隙部的形成位置”的“参考图”栏中示出了形成有空隙部的交点部分的位置的参考附图。即，实施例1的蜂窝结构体是：图9所示的、在流入端面11侧的全部交点部分都形成有空隙部15的蜂窝结构体。
关于实施例1的蜂窝结构体，利用以下的方法进行冷热振动耐久试验，测定在接合部所发生的裂缝的长度。将在接合部所发生的裂缝中的、最大的裂缝的长度设定为“最大裂缝长度”，求出最大裂缝长度相对于接合部的总长的比例(％)。此外，基于下述判定基准进行判定。将各结果示于表2。
(冷热振动耐久试验)
在下述的条件下，对蜂窝结构体同时施加热波动以及物理振动。然后，测量在蜂窝结构体的流入端面侧以及流出端面的接合层所发生的裂缝的长度。
热波动条件：首先，使150℃的气体从蜂窝结构体的流入端面侧流入，并使气体的温度以10分钟上升至700℃。然后，使气体的温度以10分钟下降至150℃。将该20分钟的气体流通作为1个循环，使150～700℃的气体在蜂窝结构体中流通共25小时。
物理振动条件：将频率为100Hz、加速度为30G的振动施加于蜂窝结构体25小时。
(判定)
将最大裂缝长度相对于接合部的总长的比例(％)为50％以下的情形评价为“合格”。将最大裂缝长度相对于接合部的总长的比例(％)超过50％的情形评价为“不合格”。
表1
表2
(实施例2～12)
将蜂窝结构体的构成按照表1所示那样变更，且将形成于接合层的交点部分的空隙部的构成按照表1所示那样变更，除此以外，利用与实施例1同样的方法制造了蜂窝结构体。
(比较例1)
将蜂窝结构体的构成按照表1所示那样变更，且将形成于接合层的交点部分的空隙部的构成按照表1所示那样变更，除此以外，利用与实施例1同样的方法制造了蜂窝结构体。
(比较例2)
将蜂窝结构体的构成按照表1所示那样变更，且在接合层的交点部分没有形成空隙部，除此以外，利用与实施例1同样的方法制造了蜂窝结构体。
关于实施例2～12以及比较例1、2的蜂窝结构体，也利用与实施例1同样的方法，进行冷热振动耐久试验，测定在接合部所发生的裂缝的长度。并且，基于如上所述的评价基准，进行评价。将各结果示于表2。
(结果)
能够确认：实施例1～12的蜂窝结构体与比较例1、2的蜂窝结构体相比，在冷热振动耐久试验中抑制了裂缝扩展。比较例1的蜂窝结构体的空隙部的空隙深度的比率为3％，几乎没有得到抑制裂缝扩展的效果。
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废气中包含的微粒等的捕集过滤器。
Claims (8)
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；以及
外周壁，该外周壁配设成围绕多个所述蜂窝单元，多个所述蜂窝单元在配列为格子状的状态下通过所述接合层被接合，
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，
所述接合层中，仅在将所述蜂窝单元以格子状接合的交点部分形成有有底中空的空隙部，该有底中空的空隙部从所述流入端面侧或所述流出端面侧向所述轴向的内部侧延伸，
所述空隙部的所述轴向的空隙深度相对于所述蜂窝单元的所述轴向的长度的比率为5％以上。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，其中，
在形成有所述空隙部的所述交点部分，没有形成所述空隙部的部分的所述轴向的长度为1.5mm以上。
3.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，其中，
所述空隙部形成于所述交点部分中的、在所述蜂窝结构体的所述流入端面侧或所述流出端面侧位于其径向的最外周的所述交点部分中的至少1个。
4.根据权利要求2所述的蜂窝结构体，其中，
所述空隙部形成于所述交点部分中的、在所述蜂窝结构体的所述流入端面侧或所述流出端面侧位于其径向的最外周的所述交点部分中的至少1个。
5.根据权利要求4所述的蜂窝结构体，其中，
所述空隙部形成于：从与所述蜂窝结构体的所述流入端面或所述流出端面的重心最接近的位置处存在的所述交点部分沿着所述接合层呈直线状延长的延长线段上的全部所述交点部分。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的蜂窝结构体，其中，
所述蜂窝结构体的所述流入端面侧或所述流出端面侧的、所述空隙部的开口直径相对于所述接合层的宽度的比率为10～140％。
7.根据权利要求1～5中的任意一项所述的蜂窝结构体，其中，
所述蜂窝结构体的所述流入端面侧或所述流出端面侧的所述接合层的宽度为0.5～2.0mm。
8.根据权利要求6所述的蜂窝结构体，其中，
所述蜂窝结构体的所述流入端面侧或所述流出端面侧的所述接合层的宽度为0.5～2.0mm。
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