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CN106481390B - 封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元 - Google Patents

封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元 Download PDF

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CN106481390B
CN106481390B CN201610789156.1A CN201610789156A CN106481390B CN 106481390 B CN106481390 B CN 106481390B CN 201610789156 A CN201610789156 A CN 201610789156A CN 106481390 B CN106481390 B CN 106481390B
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cell
honeycomb
outer peripheral
inflow
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森和也
平川敏弘
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

本发明提供一种能够实现PM堆积极限的提高的封孔蜂窝结构体。该封孔蜂窝结构体具备多个蜂窝单元(4)、接合层(6)以及对蜂窝单元(4)的隔室(2)的开口部进行封孔的封孔部(5)，在蜂窝单元(4)，在与隔室(2)延伸的方向正交的剖面中，形成有至少两种以上的不同形状的隔室(2)，蜂窝单元(4)具有中央区域(18)以及位于该中央区域的外周侧的外周区域(19)，中央区域(18)是由排列为流入隔室(2y)包围流出隔室(2x)的周围的隔室排列图案构成的区域，在蜂窝单元(4)的流入端面(11)中，构成为外周区域(19)的开口率比中央区域(18)的开口率小，蜂窝单元(4)的单元外周壁(3)的厚度为0.3～1.0mm，接合层(6)的厚度为0.5～1.5mm。

Description

封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元
技术领域
本发明涉及封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元。更加详细而言，涉及能够实现PM堆积极限的提高的封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元。
背景技术
从对地球环境的影响、资源节约的观点来看，近年来要求汽车的燃料消耗率减少。因此，处于使用直喷式汽油发动机、柴油发动机等热效率良好的内燃机作为汽车用的动力源的趋势。
另一方面，在这些内燃机中，燃料燃烧时产生的燃烧残渣的产生成为问题。从大气环境的观点来看，需要如下对策：除去废气所含的有毒成分的同时，不将煤烟(煤，smoke)、灰烬(灰，ash)等粒子状物质(以下，存在称为“PM”的情况)释放至大气。
特别地，关于从柴油发动机除去所排出的PM的限制处于在世界范围内被强化的趋势。而且，作为用于除去PM的捕集过滤器(以下，存在称为“DPF”的情况)，蜂窝结构的壁流式废气净化过滤器的使用备受瞩目，提出了各种系统。上述DPF通常是通过多孔质的隔壁划分形成有成为流体的流路的多个隔室，交替地对隔室进行封孔，从而构成隔室的多孔质的隔壁发挥过滤器的作用的结构。存在将多个隔室通过多孔质的隔壁而划分形成的柱状的结构体称为“蜂窝结构体”的情况。另外，存在将通过封孔部对形成于蜂窝结构体的隔室的开口部进行封孔的结构体称为“封孔蜂窝结构体”的情况。封孔蜂窝结构体作为DPF那样的捕集过滤器而被广泛地使用。若含有粒子状物质的废气从封孔蜂窝结构体的流入端面(第一端面)流入，则在废气通过隔壁时，该废气中的粒子状物质被过滤，能够从封孔蜂窝结构体的流出端面(第二端面)排出被净化的气体。
以往，就封孔蜂窝结构体的隔室的形状而言，存在四角隔室、六角隔室、HAC隔室(八边形与四边形组合的隔室)等。近来，组合异形的隔室、改变封孔的位置的新的封孔蜂窝结构体的开发正在推进(例如，参照专利文献1以及2)。根据上述的封孔蜂窝结构体，能够减少使用初期的压力损失以及PM堆积时的压力损失双方，并且抑制PM燃烧时的裂纹产生，在隔壁堆积较多的灰烬。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-200741号公报
专利文献2：日本特开2015-029939号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在汽车等的内燃机设置专利文献1以及2那样的具有特殊的隔室的形状的封孔蜂窝结构体并用作DPF的情况下，通常将封孔蜂窝结构体制成特定的大小的圆柱形状。作为制造圆柱形状的封孔蜂窝结构体的方法之一，提出了以下那样的制造方法。首先，制作多个具有形成特殊隔室的隔壁以及覆盖该特殊隔室的外周的单元外周壁的蜂窝单元。接下来，使用接合材料来接合多个蜂窝单元，制作蜂窝单元的接合体(以下，称为“蜂窝单元接合体”)。接下来，将蜂窝单元接合体的外周磨削成任意的形状，进一步在其外周进行涂层处理，制造封孔蜂窝结构体。以下，存在将通过上述的方法而制造的封孔蜂窝结构体称为“单元结构的封孔蜂窝结构体”的情况。
在使用上述的单元结构的封孔蜂窝结构体作为用于除去PM的捕集过滤器的情况下，需要在捕集PM一定期间后，进行再生处理，燃烧除去堆积于捕集过滤器的PM。特别地，在应用于柴油机的情况下，燃烧除去堆积于捕集过滤器(DPF)的PM是非常重要的。在PM燃烧时，有意地使废气升温，为了使其升温而使用燃料。因此，在DPF内堆积更多的PM的状态下，若能够进行DPF的再生，则能够减少再生次数，改善燃料消耗率。然而，在DPF内堆积较多的PM的状态下，若使该PM燃烧，则DPF的燃烧温度上升，存在使DPF破损的问题。在DPF再生时，将不使该DPF破损的最大允许PM堆积量称为PM堆积极限，迫切期望开发出能够实现该PM堆积极限的提高的封孔蜂窝结构体。
本发明是鉴于上述的现有技术具有的问题点而完成的。根据本发明，能够提供一种能够实现PM堆积极限的提高的封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元。
用于解决课题的方案
本发明的发明人们为了解决上述课题，专心研究的结果获得了以下的见解。发现了在具有特定的隔室排列图案的蜂窝单元中，改变该蜂窝单元的外周侧的部分的形状，从而PM堆积极限提高。即，发现了不使蜂窝单元的隔室形状本身变化，而使蜂窝单元的外周区域的开口率比中央区域的开口率小，从而能够提高封孔蜂窝结构体的PM堆积极限。根据本发明，能够提供一种以下所示的封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝单元。
[1]一种封孔蜂窝结构体具备：多个棱柱状的蜂窝单元，其具有划分形成多个隔室的多孔质的隔壁及配设于最外周的单元外周壁，上述多个隔室从供流体流入的流入端面延伸至供流体流出的流出端面；接合层，其将多个上述蜂窝单元的侧面彼此相互接合；以及封孔部，其配设于上述蜂窝单元的上述流入端面的预定的隔室的开口部及上述流出端面的剩余的隔室的开口部，在上述蜂窝单元，在与上述隔室延伸的方向正交的剖面中，形成有两种以上的不同形状的上述隔室，上述蜂窝单元具有中央区域及外周区域，上述中央区域包含与上述隔室延伸的方向正交的剖面的中央，上述外周区域位于该中央区域的外周侧，上述中央区域是由流入隔室包围流出隔室的周围的方式排列的隔室排列图案构成的区域，其中，上述流入隔室是指上述封孔部配设于上述流出端面的上述隔室的开口部的隔室；上述流出隔室是指上述封孔部配设于上述流入端面的上述隔室的开口部的隔室，在至少一个上述蜂窝单元的上述流入端面中，构成为上述外周区域的开口率比上述中央区域的开口率小，上述蜂窝单元的上述单元外周壁的厚度为0.3～1.0mm，上述接合层的厚度为0.5～1.5mm。
[2]根据上述[1]所述的封孔蜂窝结构体，在上述蜂窝单元以具有预定的重复排列图案的方式形成有两种以上的不同形状的上述隔室。
[3]根据上述[1]或[2]所述的封孔蜂窝结构体，形成于上述中央区域的中央区域隔室包含上述剖面的形状不同的两种以上的上述隔室。
[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的封孔蜂窝结构体，从上述中央区域的开口率的值减去上述外周区域的开口率的值而算出的值为10％以上。
[5]一种封孔蜂窝单元具备：棱柱状的蜂窝单元，其具有划分形成多个隔室的多孔质的隔壁及配设于最外周的单元外周壁，上述多个隔室从供流体流入的流入端面延伸至供流体流出的流出端面；以及封孔部，其配设于上述蜂窝单元的上述流入端面的预定的隔室的开口部及上述流出端面的剩余的隔室的开口部，在上述蜂窝单元，在与上述隔室延伸的方向正交的剖面中，形成有两种以上的不同形状的上述隔室，上述蜂窝单元具有中央区域以及外周区域，上述中央区域包含与上述隔室延伸的方向正交的剖面的中央，上述外周区域位于该中央区域的外周侧，上述中央区域是由流入隔室包围流出隔室的周围的方式排列的隔室排列图案构成的区域，其中，上述流入隔室是指上述封孔部配设于上述流出端面的上述隔室的开口部的隔室；上述流出隔室是指上述封孔部配设于上述流入端面的上述隔室的开口部的隔室，在上述蜂窝单元的上述流入端面中，构成为上述外周区域的开口率比上述中央区域的开口率小，上述蜂窝单元的上述单元外周壁的厚度为0.3～1.0mm。
[6]根据上述[5]所述的封孔蜂窝单元，在上述蜂窝单元以具有预定的重复排列图案的方式形成有两种以上的不同形状的上述隔室。
[7]根据上述[5]或[6]所述的封孔蜂窝单元，形成于上述中央区域的中央区域隔室包含上述剖面的形状不同的两种以上的隔室。
[8]根据上述[5]～[7]中任一项所述的封孔蜂窝单元，从上述中央区域的开口率的值减去上述外周区域的开口率的值而算出的值为10％以上。
发明的效果
本发明的封孔蜂窝结构体是所谓的单元结构的封孔蜂窝结构体，蜂窝单元的中央区域成为由特定的隔室排列图案构成的区域。而且，在本发明的封孔蜂窝结构体中，在蜂窝单元的流入端面中，构成为外周区域的开口率比中央区域的开口率小。另外，在本发明的封孔蜂窝结构体中，蜂窝单元的单元外周壁的厚度为0.3～1.0mm，接合层的厚度为0.5～1.5mm。根据如上构成的封孔蜂窝结构体，能够提高PM堆积极限。
本发明的封孔蜂窝单元用于制成本发明的封孔蜂窝结构体。使用多个本发明的封孔蜂窝单元，通过接合层将各个封孔蜂窝单元的侧面彼此接合，从而能够极其简便地制成PM堆积极限被提高的封孔蜂窝结构体。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的第一实施方式的从流入端面一侧观察的立体图。
图2是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的第一实施方式的从流入端面一侧观察的俯视图。
图3是放大图2所示的封孔蜂窝结构体的流入端面的一部分的放大俯视图。
图4是放大图2所示的封孔蜂窝结构体的流出端面的一部分的放大俯视图。
图5是示意性地表示图3的A-A’的剖视图。
图6是示意性地表示图1所示的封孔蜂窝结构体所使用的封孔蜂窝单元的从流入端面一侧观察的立体图。
图7是示意性地表示图1所示的封孔蜂窝结构体所使用的封孔蜂窝单元的从流入端面一侧观察的俯视图。
图8是示意性地表示图1所示的封孔蜂窝结构体所使用的封孔蜂窝单元的从流出端面一侧观察的俯视图。
图9是从流入端面一侧观察本发明的封孔蜂窝结构体的第一实施方式的示意性的局部放大图。
图10是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的第二实施方式所使用的封孔蜂窝单元的从流入端面一侧观察的俯视图。
图11是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的第三实施方式所使用的封孔蜂窝单元的从流入端面一侧观察的俯视图。
图12是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的第四实施方式所使用的封孔蜂窝单元的从流入端面一侧观察的俯视图。
图13是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的第五实施方式所使用的封孔蜂窝单元的从流入端面一侧观察的俯视图。
图14是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的第六实施方式所使用的封孔蜂窝单元的从流入端面一侧观察的局部放大俯视图。
图中：
1、21、41、61、81、121—隔壁，2、22、42、62、82、122—隔室，2a、22a、42a、62a、82a、122a—中央区域隔室，2b、22b、42b、62b、82b、122b—外周区域隔室，2x、22x、42x、62x、82x、122x—流出隔室(预定的隔室)，2y、22y、42y、62y、82y、122y—流入隔室(剩余的隔室)，3、23、43、63、83、123—单元外周壁，4、24、44、64、84、124—蜂窝单元，4A、24A、44A、64A、84A、124A—封孔蜂窝单元，5、25、45、65、85、125—封孔部，6—接合层，7—蜂窝单元接合体，8—外壁，11、31、51、71、91、131—流入端面，12—流出端面，13—第一边，14—第二边，15—第三边，16—第四边，18、38、58、78、98、138—中央区域，19、39、59、79、99、139—外周区域，100—封孔蜂窝结构体，P、Q—距离。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明，但本发明不限定于以下的实施方式。因此，应该理解为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的知识，相对于以下的实施方式适当地施加变更、改进等也落入本发明的范围内。
(1)封孔蜂窝结构体：
如图1～图5所示，本发明的封孔蜂窝结构体的第一实施方式是具备多个蜂窝单元4、接合层6以及封孔部5的封孔蜂窝结构体100。即，本实施方式的封孔蜂窝结构体100是所谓的单元结构的封孔蜂窝结构体。在封孔蜂窝结构体100的外周进一步具备以围绕多个蜂窝单元4的方式配设的外壁8。
此处，图1是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的第一实施方式的从流入端面一侧观察的立体图。图2是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的第一实施方式的从流入端面一侧观察的俯视图。图3是放大图2所示的封孔蜂窝结构体的流入端面的一部分的放大俯视图。图4是放大图2所示的封孔蜂窝结构体的流出端面的一部分的放大俯视图。图5是示意性地表示图3的A-A’的剖视图。另外，图6是示意性地表示图1所示的封孔蜂窝结构体所使用的封孔蜂窝单元的从流入端面一侧观察的立体图。图7是示意性地表示图1所示的封孔蜂窝结构体所使用的封孔蜂窝单元的从流入端面一侧观察的俯视图。图8是示意性地表示图1所示的封孔蜂窝结构体所使用的封孔蜂窝单元的从流出端面一侧观察的俯视图。
如图6～图8所示，蜂窝单元4具有多孔质的隔壁1以及配设于最外周的单元外周壁3，该多孔质的隔壁1划分形成多个隔室2，该多个隔室2从供流体流入的流入端面11延伸至供流体流出的流出端面12。如图1～图5所示，在本实施方式的封孔蜂窝结构体100中，具备多个蜂窝单元4，多个蜂窝单元4的侧面彼此通过接合层6而被接合。在本实施方式的封孔蜂窝结构体100中，多个蜂窝单元4中的配置于不与外壁8连接的中央部分的蜂窝单元4形成为以从流入端面11朝向流出端面12的方向为轴向的棱柱状。另外，多个蜂窝单元4中的配置于与外壁8连接的外周部分的蜂窝单元4形成为呈棱柱状形成的蜂窝单元4的一部分沿着外壁8的形状被磨削的柱状。
接合层6由将多个蜂窝单元4的侧面彼此相互接合的接合材料构成。存在将多个蜂窝单元4通过接合层6而接合的接合体称为蜂窝单元接合体7的情况。
封孔部5配设于在各个蜂窝单元4形成的隔室2的开口部，对隔室2的流入端面11一侧或者流出端面12一侧的任意一方的开口部进行密封。即，封孔部5配设于各个蜂窝单元4的流入端面11的预定的隔室2x的开口部以及流出端面12的预定的隔室2x以外的剩余的隔室2y的开口部。以下，存在将封孔部5配设于蜂窝单元4的流入端面11的隔室2的开口部的隔室2(即，上述的预定的隔室2x)称为“流出隔室2x”的情况。另外，存在将封孔部5配设于蜂窝单元4的流出端面12的隔室2的开口部的隔室2(即，上述的剩余的隔室2y)称为“流入隔室2y”的情况。另外，存在将封孔部5配设于隔室2的开口部的蜂窝单元4称为封孔蜂窝单元4A的情况。
在蜂窝单元4，在与隔室2延伸的方向正交的剖面中，形成有至少两种以上的不同形状的隔室。例如，在图6～图8所示的蜂窝单元4形成有隔室2的形状呈四边形的隔室(例如，流出隔室2x)以及隔室2的形状呈五边形的隔室(例如，流入隔室2y)的两种不同形状的隔室2。以下，存在将与隔室2延伸的方向正交的剖面中的隔室2的形状称为“隔室形状”、“剖面形状”以及“剖面的形状”的情况。
就本实施方式的封孔蜂窝结构体100而言，蜂窝单元4的单元外周壁3的厚度为0.3～1.0mm，接合层6的厚度为0.5～1.5mm。
蜂窝单元4具有包含与隔室2延伸的方向正交的剖面的中央的中央区域18以及位于该中央区域18的外周侧的外周区域19。在图7以及图8中，被虚线包围的内侧的区域为蜂窝单元4的中央区域18，被虚线包围的区域的外侧的区域为蜂窝单元4的外周区域19。此外，蜂窝单元4的中央区域18与外周区域19的边界由对形成于中央区域18的隔室(中央区域隔室2a)以及形成于外周区域19的隔室(外周区域隔室2b)进行划分的隔壁1形成。更具体而言，中央区域18与外周区域19的边界为划分中央区域隔室2a与外周区域隔室2b的隔壁1的厚度中的距中央区域隔室2a与外周区域隔室2b的中间距离(等距离)的位置。因此，中央区域18成为隔壁1的厚度中的连结距中央区域隔室2a与外周区域隔室2b的中间距离(等距离)的位置而被划分的内侧的区域。外周区域19成为隔壁1的厚度中的连结距中央区域隔室2a与外周区域隔室2b的中间距离(等距离)的位置而被划分的区域的外侧的区域。
中央区域18是由排列为流入隔室2y包围流出隔室2x的周围的隔室排列图案构成的区域。而且，外周区域19是中央区域18的外侧的区域，且是不满足上述的中央区域18的隔室排列图案的区域。例如，在图6～图8所示的蜂窝单元4中，以隔室2的形状为五边形的流入隔室2y包围隔室2的形状为四边形的流出隔室2x的周围的方式配置有封孔部5。由此，中央区域18具有排列为流入隔室2y包围流出隔室2x的周围的隔室排列图案。此处，“流入隔室2y包围流出隔室2x的周围”意味着在与隔室2延伸的方向正交的剖面中如下构成。此处，如图6～图8所示，对流出隔室2x的隔室的形状为四边形的情况的例子进行说明。首先，配置为流入隔室2y的一边与一个流出隔室2x的四个边的每一个邻接。此时，也可以配置为两个以上的流入隔室2y的一边与一个流出隔室2x的一边邻接。即，配置为一个流入隔室2y的一边与一个流出隔室2x的一边的一半的位置邻接，另外，也可以配置为其他的流入隔室2y的一边与一个流出隔室2x的一边的一半以下的位置邻接。而且，与一个流出隔室2x邻接的流入隔室2y的全部在相互的流入隔室2y彼此之间，配置为相互的一边邻接。将以上述的状态配置流入隔室2y的情况称为“流入隔室2y包围流出隔室2x的周围”。
在本实施方式的封孔蜂窝结构体100中，至少一个蜂窝单元4(具体而言，封孔蜂窝单元4A)如下构成。在蜂窝单元4的流入端面11中，构成为外周区域19的开口率比中央区域18的开口率小。本实施方式的封孔蜂窝结构体100能够适合利用为用于除去废气中所含的粒子状物质的捕集过滤器。而且，如上所述地构成的封孔蜂窝结构体能够提高PM堆积极限。即，本实施方式的封孔蜂窝结构体100与以下那样的封孔蜂窝结构体A、B相比，能够使在再生时不破损封孔蜂窝结构体的最大允许PM堆积量增多。封孔蜂窝结构体A是在蜂窝单元4的流入端面11中，外周区域19的开口率与中央区域18的开口率相同的封孔蜂窝结构体。封孔蜂窝结构体B是构成为外周区域19的开口率比中央区域18的开口率大的封孔蜂窝结构体。例如，以往，在单元结构的封孔蜂窝结构体中，蜂窝单元接合体的各蜂窝单元之间的“隔室的排列(换言之，隔室的重复单位的连续性)”不成问题。例如，在封孔蜂窝结构体的全部的隔室的形状为四边形的相同形状的情况下，隔室的重复最小单位为一个隔室。本实施方式的封孔蜂窝结构体100与上述的封孔蜂窝结构体的全部的隔室的形状为四边形的相同形状的封孔蜂窝结构体相比，能够使上述的最大允许PM堆积量增多。以下，存在将构成为在蜂窝单元4的流入端面11中外周区域19的开口率比中央区域18的开口率小的蜂窝单元称为“特定蜂窝单元”的情况。
如图6～图8所示，就形成于蜂窝单元4的流入隔室2y而言，与该流入隔室2y的中心轴方向正交的剖面形状在外观上呈大致五边形。另外，就形成于蜂窝单元4的流出隔室2x而言，与该流出隔室2x的中心轴方向正交的剖面形状在外观上呈大致正方形。此处，上述“剖面形状”是利用与其中心轴方向正交的平面切断各隔室2时的其剖面所呈现的形状，是指被形成隔室2的隔壁1包围的部分的形状。在图6～图8所示的蜂窝单元4中，构成为与剖面形状为大致五边形的流入隔室2y相比，剖面形状为大致正方形的流出隔室2x的剖面积相对地增大。在封孔蜂窝单元4A的外周区域19中，剖面积相对大的流出隔室2x的存在比率较高。因此，封孔蜂窝单元4A在流入端面11中，构成为外周区域19的开口率比中央区域18的开口率小。例如，在图9所示的距离P为2mm，距离Q为1.2mm，隔壁1的厚度为0.32mm，蜂窝单元4的流入端面11的一边的长度为41mm的情况下，中央区域18的开口率为35.4％，外周区域19的开口率为23.8％。另外，在图9所示的距离P为2mm，距离Q为1.2mm，隔壁1的厚度为0.32mm，蜂窝单元4的流入端面11的一边的长度为40mm的情况下，中央区域18的开口率为35.4％，外周区域19的开口率为22.2％。
如图1～图5所示，在封孔蜂窝结构体100中，在具备多个蜂窝单元4的情况下，存在配置于不与外壁8连接的中央部分的蜂窝单元4以及与外壁8连接的蜂窝单元4。此处，将配置于不与外壁8连接的中央部分的蜂窝单元4设为中央隔室，将与外壁8连接的蜂窝单元4设为外周隔室。在本实施方式的封孔蜂窝结构体100中，优选至少一个中央隔室为特定蜂窝单元，进一步优选全部的中央隔室为特定蜂窝单元。此外，如已经说明的那样，就特定蜂窝单元而言，蜂窝单元的单元外周壁3的厚度为0.3～1.0mm。图1～图5所示的封孔蜂窝结构体100示出了全部的中央隔室为特定蜂窝单元的情况的例子。
在蜂窝单元4优选以具有预定的重复排列图案的方式形成有至少两种以上的不同形状的隔室2。上述的“重复排列图案”是由至少一个流出隔室2x以及至少一个流入隔室2y构成的排列图案，在一个蜂窝单元4中，该排列图案存在两个以上。图6～图8所示的蜂窝单元4的中央区域18的隔室排列图案具有预定的重复排列图案。因此，中央区域18的隔室排列图案为“重复排列图案”。
在本说明书中，中央区域18的开口率能够通过以下的方法求出。首先，求出蜂窝单元4的流入端面11中的中央区域18的面积。中央区域18是由排列为流入隔室2y包围流出隔室2x的周围的隔室排列图案构成的区域，该中央区域18的面积能够通过图像解析等的公知的测定方法求出。此外，中央区域18的面积包含有存在于流入端面11的中央区域18的隔壁1的面积、配设于流出隔室2x的开口部的封孔部5的面积以及流入隔室2y的开口部的面积(开口面积)。中央区域18与外周区域19的边界为对中央区域隔室2a与外周区域隔室2b进行划分的隔壁1的厚度中的距中央区域隔室2a与外周区域隔室2b的中间距离(等距离)的位置。接下来，求出形成于流入端面11的中央区域18的流入隔室2y的开口面积。形成于流入端面11的中央区域18的流入隔室2y的开口面积能够通过图像解析等的公知的测定方法求出。形成于流入端面11的中央区域18的流入隔室2y的开口面积S1除以中央区域18的面积S2所得的值的百分率(S1/S2×100％)为中央区域18的开口率。
另外，在本说明书中，外周区域19的开口率能够通过以下的方法求出。首先，求出蜂窝单元4的流入端面11中的外周区域19的面积。外周区域19是中央区域18的外侧的区域，且是不具有排列为流入隔室2y包围流出隔室2x的周围的隔室排列图案的区域。外周区域19的面积能够通过图像解析等的公知的测定方法求出。此外，外周区域19的面积也能够称为从蜂窝单元4的流入端面11的总面积减去中央区域18的面积所得的面积。接下来，求出形成于流入端面11的外周区域19的流入隔室2y的开口面积。形成于流入端面11的外周区域19的流入隔室2y的开口面积能够通过图像解析等的公知的测定方法求出。形成于流入端面11的外周区域19的流入隔室2y的开口面积S3除以外周区域19的面积S4所得的值的百分率(S3/S4×100％)为外周区域19的开口率。
从中央区域的开口率的值(百分率的值)减去外周区域的开口率的值(百分率的值)所得的值优选为10％以上，进一步优选为13％以上，特别地优选为15％以上。另外，从中央区域的开口率的值减去外周区域的开口率的值所得的值的上限值不被特别地限制，但例如，作为上限值，能够列举30％。若从中央区域的开口率的值减去外周区域的开口率的值所得的值小于10％，则中央区域的开口率与外周区域的开口率的差缩小，存在难以实现PM堆积极限的充分的提高的情况。
封孔蜂窝结构体100的整体形状不被特别地限制。例如，图1所示的封孔蜂窝结构体100的整体形状是流入端面11以及流出端面12为圆形的圆柱形状。此外，虽省略图示，但作为封孔蜂窝结构体的整体形状，也可以是流入端面以及流出端面为椭圆形、赛道形、长圆形等大致圆形的柱形状。另外，作为封孔蜂窝结构体的整体形状，也可以是流入端面以及流出端面为四边形、六边形等多边形的棱柱形状。
构成蜂窝单元的材料不被特别地限制，但从强度、耐热性、耐久性等的观点来看，主要成分优选是氧化物或者非氧化物的各种陶瓷、金属等。具体而言，例如，作为陶瓷，能够考虑堇青石、莫来石、氧化铝、尖晶石、碳化硅、氮化硅以及钛酸铝等。作为金属，能够考虑Fe-Cr-Al系金属以及金属硅等。优选将从这些材料中选择的一种或者两种以上作为主要成分。从高强度、高耐热性等的观点来看，特别地优选将从由氧化铝、莫来石、钛酸铝、堇青石、碳化硅以及氮化硅构成的组选择的一种或者两种以上作为主要成分。另外，从高导热率、高耐热性等的观点来看，特别地适用碳化硅或者硅-碳化硅复合材料。此处，“主要成分”意味着构成蜂窝单元的50质量％以上、优选70质量％以上、进一步优选80质量％以上的成分。
封孔部的材料不被特别地限制。封孔部的材料优选包含从作为上述的蜂窝单元的优选的材料而列举的各种陶瓷以及金属等中选择的一种或者两种以上。
本实施方式的封孔蜂窝结构体通过多个蜂窝单元(更具体而言，封孔蜂窝单元)通过接合层相互接合而成。如上所述地构成，能够使施加于封孔蜂窝结构体的热应力分散，能够有效地防止因局部的温度上升而产生裂纹。
针对蜂窝单元的大小，不被特别地限制。但是，若一个蜂窝单元的大小过大，则存在无法充分地发挥单元结构的优点亦即防止裂纹的产生的效果。另外，若一个蜂窝单元的大小过小，则存在利用蜂窝单元的接合层进行的接合作业变得繁琐的情况。
对于蜂窝单元的形状，不被特别地限制。例如，作为蜂窝单元的形状，能够列举该蜂窝单元的与轴向正交的剖面形状为四边形、六边形等多边形的棱柱形状。此外，配设于封孔蜂窝结构体的最外周的蜂窝单元也可以与封孔蜂窝结构体的整体形状对应地通过磨削等加工棱柱形状的一部分。
本实施方式的封孔蜂窝结构体100的各蜂窝单元4具有配置为八个剖面形状为大致五边形的流入隔室2y包围剖面形状为大致正方形的流出隔室2x的周围的隔室的重复排列图案。通过如上所述地构成，本实施方式的封孔蜂窝结构体100与以往的封孔蜂窝结构体相比，在使用为过滤器的情况下，能够增大各蜂窝单元4的过滤面积。因此，能够减少PM堆积时的压力损失。另外，在如上构成的蜂窝单元4中，流出隔室2x彼此不邻接，流出隔室2x的周围的全部被流入隔室2y包围。因此，能够增大流出隔室2x的开口率，并且能够使流出隔室2x的个数比流入隔室2y的个数少，因此能够减少封孔蜂窝结构体100的使用初期的压力损失。
另外，如图1～图5所示，剖面形状为大致五边形的流入隔室2y并非正五边形，例如，优选为其内角从一个顶点开始绕顺时针方向为90°、135°、90°、90°、135°的所谓的本垒形状。通过如上所述地构成，四个流入隔室2y以各自的本垒形状的前端侧的角部集合的方式邻接而形成。在四个流入隔室2y中，在各自的本垒形状的前端侧的角部集合的部分，两个隔壁1成为相互正交的结构。因此，能够将该角部集合的部分的隔壁1的热容量维持为较高，能够缓和PM燃烧时的热应力。
如图9所示，形成流出隔室2x的第一边13的隔壁1与形成流出隔室2x的与第一边13对置的第二边14的隔壁1的距离亦即距离P优选为超过0.8mm且小于2.4mm的范围。此处，距离P是指连结形成第一边13的隔壁1的厚度方向的中心与形成所对置的第二边14的隔壁1的厚度方向的中心的最短距离。另外，如图9所示，将形成与流出隔室2x的一边大致平行地邻接的流入隔室2y的第三边15的隔壁1与形成流入隔室2y的与第三边15对置的第四边16的隔壁1的距离设为距离Q。距离Q相对于距离P的比率优选为超过0.4且小于1.1的范围。此处，距离Q是指连结形成第三边15的隔壁1的厚度方向的中心与形成所对置的第四边16的隔壁1的厚度方向的中心的最短距离。通过将距离P以及距离Q的关系做成上述的范围，初期的压力损失以及PM堆积时的压力损失均衡地减少，因此优选。此处，图9是从流入端面一侧观察本发明的封孔蜂窝结构体的第一实施方式的示意的局部放大图。
蜂窝单元的单元外周壁的厚度为0.3～1.0mm，优选为0.3～0.8mm，特别地优选为0.4～0.6mm。若蜂窝单元的单元外周壁的厚度小于0.3mm，则存在蜂窝单元的强度降低的情况，这一点并不优选。若蜂窝单元的单元外周壁的厚度超过1.0mm，则存在压力损失增高的情况，这一点并不优选。
接合层的厚度为0.5～1.5mm，优选为0.7～1.3mm，特别地优选为0.8～1.2mm。若接合层的厚度小于0.5mm，则存在PM堆积极限降低的情况，这一点并不优选。若接合层的厚度超过1.5mm，则存在压力损失增高的情况，这一点并不优选。
另外，在本实施方式的封孔蜂窝结构体中，优选形成于中央区域的隔室(中央区域隔室2a)包含剖面形状不同的两种以上的隔室。在图1～图5所示的封孔蜂窝结构体100中，剖面形状为大致正方形的流出隔室2x是第一个剖面形状的中央区域隔室2a，剖面形状为大致五边形的流入隔室2y是第二个剖面形状的中央区域隔室2a。通过如上所述地构成，由至少两种以上的不同剖面形状的隔室良好地形成预定的重复排列图案。此外，在隔室的剖面形状为多边形的情况下，该多边形的角部也可以呈具有R部的弯曲形状。例如，大致正方形通称剖面形状为正方形以及形成为正方形的至少一个角部具有R部的弯曲形状的形状。相同地，大致五边形通称剖面形状为五边形以及形成为五边形的至少一个角部具有R部的弯曲形状的形状。
对于隔壁1的厚度，不被特别地限制。例如，存在于一个隔室2的一边与大致平行于该一个隔室2而邻接的其他的隔室2的一边之间的隔壁1的厚度优选为0.07～0.51mm，进一步优选为0.10～0.46mm，特别地优选为0.12～0.38mm。若隔壁1的厚度比0.07mm小，则存在蜂窝单元4的成形变得困难的情况，因此并不优选。另外，若隔壁1的厚度比0.51mm大，则从过滤面积确保、压力损失减少的观点来看并不优选。
另外，在本实施方式的封孔蜂窝结构体中，能够将各个蜂窝单元如下构成的情况列举为优选例之一。在流入隔室2y中，几何学的表面积GSA优选为10～30cm2/cm3，进一步优选为12～18cm2/cm3。上述的“几何学的表面积GSA”为将流入隔室2y的全部内表面积(S)除以蜂窝单元的总容积(V)的值(S/V)。通常，过滤器的过滤面积越大，越能够减少向隔壁堆积的PM堆积厚度，因此通过做成上述的几何学的表面积GSA的数值范围，能够将封孔蜂窝结构体的压力损失抑制为较低。因此，若流入隔室2y的几何学的表面积GSA比10cm2/cm3小，则存在导致PM堆积时的压力损失增加的情况，因此并不优选。另外，若比30cm2/cm3大，则存在初期的压力损失增加的情况，因此并不优选。
在本实施方式的封孔蜂窝结构体中，流入隔室2y的隔室剖面开口率优选为20～70％，进一步优选为25～65％。若流入隔室2y的隔室剖面开口率比20％小，则存在初期的压力损失增加的情况，因此并不优选。另外，若流入隔室2y的隔室剖面开口率比70％大，则过滤流速加快，因此PM的捕集效率降低，还存在隔壁1的强度小于的情况，因此并不优选。“流入隔室2y的隔室剖面开口率”意味着封孔蜂窝结构体的与中心轴方向垂直的剖面中的、“流入隔室2y的剖面积的总和”相对于“形成于封孔蜂窝结构体的隔壁1整体的剖面积”与“全部的隔室2的剖面积的总和”的合计的比率。
在本实施方式的封孔蜂窝结构体中，多个隔室2的各自的水力直径优选为0.5～2.5mm，进一步优选为0.8～2.2mm。若多个隔室2的各自的水力直径比0.5mm小，则存在初期的压力损失增加的情况，因此并不优选。另外，若多个隔室2的各自的水力直径比2.5mm大，则废气与隔壁1的接触面积减少，存在净化效率降低的情况，因此并不优选。此处，多个隔室2的各自的水力直径是基于各隔室2的剖面积以及周长，通过4×(剖面积)/(周长)来计算出的值。隔室2的剖面积是指在封孔蜂窝结构体的与中心轴方向垂直的剖面呈现的隔室的形状(剖面形状)的面积，隔室的周长是指其隔室的剖面形状的周围的长度(包围该剖面的闭合的线的长度)。
鉴于初期的压力损失、PM堆积时的压力损失以及捕集效率的折衷，在本实施方式的封孔蜂窝结构体中，优选同时满足以下的构成。即，优选同时满足流入隔室2y的几何学的表面积GSA为10～30cm2/cm3、流入隔室2y的隔室剖面开口率为20～70％以及多个隔室2的各自的水力直径为0.5～2.5mm。另外，进一步优选同时满足流入隔室2y的几何学的表面积GSA为12～18cm2/cm3、流入隔室2y的隔室剖面开口率为25～65％以及多个隔室2的各自的水力直径为0.8～2.2mm。
在本实施方式的封孔蜂窝结构体中，也可以在形成多个隔室2的隔壁1担载催化剂。在隔壁1担载催化剂是指在隔壁1的表面以及形成于隔壁1的细孔的内壁涂覆催化剂。作为催化剂的种类，能够列举包含SCR催化剂(沸石、二氧化钛、钒)、Pt、Rh、Pd中的至少两种贵金属、氧化铝、氧化铈、氧化锆的至少一种三元催化剂等。通过担载上述的催化剂，能够使从直喷式汽油发动机、柴油发动机等被排出的废气所含的NOx、CO、HC等无毒化，并且通过催化剂作用使堆积于隔壁1的表面的PM容易燃烧除去。
在本实施方式的封孔蜂窝结构体中，担载上述的催化剂的方法不被特别地限制，能够采用本领域技术人员通常采用的方法。具体而言，能够列举对催化剂浆料进行洗涂，并干燥、烧成的方法等。
以下，对本发明的封孔蜂窝结构体的其他的实施方式(第二实施方式～第六实施方式)进行说明。在第二实施方式～第六实施方式的封孔蜂窝结构体中，封孔蜂窝单元的构成除了与第一实施方式的封孔蜂窝结构体所使用的封孔蜂窝单元不同以外，优选构成为与第一实施方式相同。此处，图10是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的第二实施方式所使用的封孔蜂窝单元的从流入端面一侧观察的俯视图。图11是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的第三实施方式所使用的封孔蜂窝单元的从流入端面一侧观察的俯视图。图12是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的第四实施方式所使用的封孔蜂窝单元的从流入端面一侧观察的俯视图。图13是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的第五实施方式所使用的封孔蜂窝单元的从流入端面一侧观察的俯视图。图14是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的第六实施方式所使用的封孔蜂窝单元的从流入端面一侧观察的局部放大俯视图。
第二实施方式的封孔蜂窝结构体是使用图10所示的封孔蜂窝单元24A而构成的封孔蜂窝结构体。蜂窝单元24具有划分形成多个隔室22的多孔质的隔壁21以及配设于最外周的单元外周壁23。封孔部25配设于蜂窝单元24的流出隔室22x的开口部以及流入隔室22y的开口部。在图10中，附图标记22a表示中央区域隔室，附图标记22b表示外周区域隔室。
蜂窝单元24具有包含与隔室22延伸的方向正交的剖面的中央的中央区域38以及位于该中央区域38的外周侧的外周区域39。在图10中，被虚线包围的内侧的区域是蜂窝单元24的中央区域38，被虚线包围的区域的外侧的区域是蜂窝单元24的外周区域39。中央区域38是由排列为流入隔室22y包围流出隔室22x的周围的隔室排列图案构成的区域。在图10所示的蜂窝单元24中，以隔室22的形状为五边形的流入隔室22y包围隔室22的形状为四边形的流出隔室22x的周围的方式配置有封孔部25。在蜂窝单元24的流入端面31中，构成为外周区域39的开口率比中央区域38的开口率小。
就该封孔蜂窝单元24A而言，蜂窝单元24的单元外周壁23的厚度为0.3～1.0mm。另外，就使用该封孔蜂窝单元24A的封孔蜂窝结构体而言，接合层6的厚度为0.5～1.5mm。
第三实施方式的封孔蜂窝结构体是使用图11所示的封孔蜂窝单元44A而构成的封孔蜂窝结构体。蜂窝单元44具有划分形成多个隔室42的多孔质的隔壁41以及配设于最外周的单元外周壁43。封孔部45配设于蜂窝单元44的流出隔室42x的开口部以及流入隔室42y的开口部。在图11中，附图标记42a表示中央区域隔室，附图标记42b表示外周区域隔室。
蜂窝单元44具有包含与隔室42延伸的方向正交的剖面的中央的中央区域58以及位于该中央区域58的外周侧的外周区域59。在图11中，被虚线包围的内侧的区域是蜂窝单元44的中央区域58，被虚线包围的区域的外侧的区域是蜂窝单元44的外周区域59。中央区域58是由排列为流入隔室42y包围流出隔室42x的周围的隔室排列图案构成的区域。在图11所示的蜂窝单元44中，以隔室42的形状为五边形的流入隔室42y包围隔室42的形状为四边形的流出隔室42x的周围的方式配置有封孔部45。即，图11所示的封孔蜂窝单元44A具有由剖面形状为四边形的流出隔室42x与剖面形状为五边形的流入隔室42y构成的“重复排列图案”。
即使在图11所示的封孔蜂窝单元44A中，在蜂窝单元44的流入端面51中，也构成为外周区域59的开口率比中央区域58的开口率小。
第四实施方式的封孔蜂窝结构体是使用图12所示的封孔蜂窝单元64A而构成的封孔蜂窝结构体。蜂窝单元64具有划分形成多个隔室62的多孔质的隔壁61以及配设于最外周的单元外周壁63。封孔部65配设于蜂窝单元64的流出隔室62x的开口部以及流入隔室62y的开口部。在图12中，附图标记62a表示中央区域隔室，附图标记62b表示外周区域隔室。
蜂窝单元64具有包含与隔室62延伸的方向正交的剖面的中央的中央区域78以及位于该中央区域78的外周侧的外周区域79。在图12中，被虚线包围的内侧的区域是蜂窝单元64的中央区域78，被虚线包围的区域的外侧的区域是蜂窝单元64的外周区域79。中央区域78是由排列为流入隔室62y包围流出隔室62x的周围的隔室排列图案构成的区域。另外，图12所示的封孔蜂窝单元64A具有由剖面形状为八边形的流出隔室62x、剖面形状为四边形以及八边形的流入隔室62y构成的“重复排列图案”。
即使在图12所示的封孔蜂窝单元64A中，在蜂窝单元64的流入端面71中，也构成为外周区域79的开口率比中央区域78的开口率小。
第五实施方式的封孔蜂窝结构体是使用图13所示的封孔蜂窝单元84A而构成的封孔蜂窝结构体。蜂窝单元84具有划分形成多个隔室82的多孔质的隔壁81以及配设于最外周的单元外周壁83。封孔部85配设于蜂窝单元84的流出隔室82x的开口部以及流入隔室82y的开口部。在图13中，附图标记82a表示中央区域隔室，附图标记82b表示外周区域隔室。
蜂窝单元84具有包含与隔室82延伸的方向正交的剖面的中央的中央区域98以及位于该中央区域98的外周侧的外周区域99。在图13中，被虚线包围的内侧的区域是蜂窝单元84的中央区域98，被虚线包围的区域的外侧的区域是蜂窝单元84的外周区域99。中央区域98是由排列为流入隔室82y包围流出隔室82x的周围的隔室排列图案构成的区域。另外，图11所示的封孔蜂窝单元84A具有由剖面形状为八边形的流出隔室82x、剖面形状为四边形以及八边形的流入隔室82y构成的“重复排列图案”。
即使在图13所示的封孔蜂窝单元84A中，在蜂窝单元84的流入端面91中，也构成为外周区域99的开口率比中央区域98的开口率小。
第六实施方式的封孔蜂窝结构体是使用图14所示的封孔蜂窝单元124A而构成的封孔蜂窝结构体。蜂窝单元124具有划分形成多个隔室122的多孔质的隔壁121以及配设于最外周的单元外周壁123。封孔部125配设于蜂窝单元124的流出隔室122x的开口部以及流入隔室122y的开口部。在图14中，附图标记122a表示中央区域隔室，附图标记122b表示外周区域隔室。
蜂窝单元124具有包含与隔室122延伸的方向正交的剖面的中央的中央区域138以及位于该中央区域138的外周侧的外周区域139。在图14中，被虚线包围的内侧的区域是蜂窝单元124的中央区域138，被虚线包围的区域的外侧的区域是蜂窝单元124的外周区域139。中央区域138是由排列为流入隔室122y包围流出隔室122x的周围的隔室排列图案构成的区域。在图14所示的蜂窝单元124中，以隔室122的形状为六边形的流入隔室122y包围隔室122的形状为四边形的流出隔室122x的周围的方式配置有封孔部125。即，图14所示的封孔蜂窝单元124A具有由剖面形状为四边形的流出隔室122x、剖面形状为六边形的流入隔室122y构成的“重复排列图案”。
即使在图14所示的封孔蜂窝单元124A中，在蜂窝单元124的流入端面131中，也构成为外周区域139的开口率比中央区域138的开口率小。
另外，第一实施方式～第六实施方式的封孔蜂窝单元构成为由隔壁形成的隔室的整体配置在与封孔蜂窝单元的轴向正交的剖面中为线对称。虽省略图示，但对于封孔蜂窝单元而言，由隔壁形成的隔室的整体配置也可以在与封孔蜂窝单元的轴向正交的剖面中不线对称。即使在上述的封孔蜂窝单元中，在蜂窝单元的流入端面中，也构成为外周区域的开口率比中央区域的开口率小，从而能够获得与第一实施方式的封孔蜂窝结构体相同的效果。
(2)封孔蜂窝结构体的制造方法：
对于图1～图5所示的本实施方式的封孔蜂窝结构体的制造方法，不被特别地限制，例如，能够通过以下那样的方法进行制造。首先，对用于制作蜂窝单元的可塑性的坯土进行调制。用于制作蜂窝单元的坯土，作为原料粉末，能够通过对从上述的蜂窝单元的优选的材料中选择的材料适当地添加粘合剂等添加剂以及水而调制。作为原料粉末，例如，能够使用碳化硅粉末。作为粘合剂，例如能够列举甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素等。另外，作为添加剂，能够列举表面活性剂等。
接下来，对如上获得的坯土进行挤压成形，从而制作具有对多个隔室进行划分形成的隔壁以及配设于最外周的单元外周壁的棱柱状的蜂窝成形体。制作多个蜂窝成形体。
例如，通过微波以及热风对所获得的蜂窝成形体进行干燥，以与蜂窝成形体的制作所使用的材料相同的材料，对隔室的开口部进行封孔，从而制作封孔部。在制作封孔部后，也可以对蜂窝成形体进一步进行干燥。
接下来，通过对制成封孔部的蜂窝成形体进行烧成，获得封孔蜂窝单元。烧成温度以及烧成气氛因原料而不同，若为本领域技术人员，则能够针对选择出的材料选择最佳的烧成温度以及烧成气氛。接下来，使用接合材料将多个封孔蜂窝单元相互接合，在对其干燥固化后，对外周进行加工，使其成为所希望的形状，由此能够获得单元结构的封孔蜂窝结构体。作为接合材料，能够使用对陶瓷材料添加水等溶剂而形成糊状的材料。另外，对封孔蜂窝单元的接合体的外周进行加工后的加工面为隔室露出的状态，因此如图1所示，也可以对其加工面涂覆外周涂层材料而形成外壁8。作为外周涂层材料的材料，例如，能够使用与接合材料的材料相同的材料。
(3)封孔蜂窝单元：
接下来，对本发明的封孔蜂窝单元的第一实施方式进行说明。本实施方式的封孔蜂窝单元是至此说明的第一实施方式的封孔蜂窝结构体所使用的封孔蜂窝单元。
本实施方式的封孔蜂窝单元是具备图6～图8所示的蜂窝单元4以及封孔部5的封孔蜂窝单元。蜂窝单元4具有划分形成多个隔室2的多孔质的隔壁1以及配设于最外周的单元外周壁3，该多个隔室2从供流体流入的流入端面11延伸至供流体流出的流出端面12。封孔部5配设在形成于各个蜂窝单元4的隔室2的开口部，对隔室2的流入端面11一侧或者流出端面12一侧的任意一方的开口部进行密封。另外，就本实施方式的封孔蜂窝单元4A而言，蜂窝单元4的单元外周壁3的厚度为0.3～1.0mm。
蜂窝单元4具有包含与隔室2延伸的方向正交的剖面的中央的中央区域18以及位于该中央区域18的外周侧的外周区域19。在图7以及图8中，被虚线包围的内侧的区域是蜂窝单元4的中央区域18，被虚线包围的区域的外侧的区域是蜂窝单元4的外周区域19。中央区域18是由排列为流入隔室2y包围流出隔室2x的周围的隔室排列图案构成的区域。而且，外周区域19是中央区域18的外侧的区域，且是不满足上述的中央区域18的隔室排列图案的区域。
本实施方式的封孔蜂窝单元4A在蜂窝单元4的流入端面11中，构成为外周区域19的开口率比中央区域18开口率小。如上所述地构成的本实施方式的封孔蜂窝单元能够作为用于制成第一实施方式的封孔蜂窝结构体的蜂窝单元而适当地使用。
作为本实施方式的封孔蜂窝单元，能够将第一实施方式的封孔蜂窝结构体所使用的封孔蜂窝单元列举为优选例。
作为本发明的封孔蜂窝单元的其他的实施方式，能够将图10～图13所示的第二实施方式～第六实施方式的封孔蜂窝结构体所使用的封孔蜂窝单元列举为优选例。
【实施例】
(实施例1)
作为陶瓷原料，准备以80：20的质量比例混合碳化硅(SiC)粉末与金属硅(Si)粉末的混合原料。向该混合原料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，并且添加水而制成成形原料。使用捏合机对所获得的成形原料进行混炼，获得坯土。
接下来，使用真空挤压成形机对所获得的坯土进行成形，制成16个具有与图7所示的封孔蜂窝单元4A相同的重复排列图案的四棱柱形状的蜂窝单元。此外，“与图7所示的封孔蜂窝单元4A相同的重复排列图案”是指排列为剖面形状为五边形的八个流入隔室包围剖面形状为正方形的流出隔室的周围的重复排列图案。
接下来，在对所获得的蜂窝单元进行高频感应加热干燥后，使用热风干燥机以120℃干燥两个小时。此外，在干燥时，以蜂窝单元的流出端面成为铅垂向下的方式进行配置来进行干燥。
在干燥后的蜂窝单元形成封孔部。首先，对蜂窝单元的流入端面实施掩模。接下来，将实施了掩模的端部(流入端面一侧的端部)浸渍于封孔浆料，在未实施掩模的隔室(流出隔室)的开口部填充封孔浆料。这样，在蜂窝单元的流入端面一侧形成封孔部。而且，针对干燥后的蜂窝单元的流出端面，也相同地在流入隔室形成封孔部。
而且，对形成有封孔部的蜂窝单元进行脱脂、烧成，获得封孔蜂窝单元。脱脂的条件以550℃进行三个小时，烧成的条件在氩气氛下，以1450℃，进行两个小时。此外，在烧成时，以形成有封孔部的蜂窝单元的流出端面成为铅垂向下的方式进行配置来进行烧成。
在制成的封孔蜂窝单元中，与图7所示的封孔蜂窝单元4A相同地，在最外周形成有四边形的流出隔室2x与四边形的流入隔室2y。此外，形成于最外周的四边形的流入隔室2y包含五边形的流入隔室2y的形状的一部分。在实施例1中所制成的封孔蜂窝单元由形成于最外周的四边形的流出隔室2x、四边形的流入隔室2y以及形成于最外周侧的五边形的流入隔室2y形成外周区域19。而且，比该外周区域19更靠内侧的区域为中央区域18。将如上述那样构成流入隔室以及流出隔室的封孔蜂窝单元的设计作为“A”。在表1的“设计”一栏表示实施例1所使用的封孔蜂窝单元的设计。
对于所制成的封孔蜂窝单元而言，与轴向正交的剖面为正方形，其正方形的一边的长度(隔室尺寸)为39.7mm。另外，蜂窝单元的轴向的长度为152.4mm。另外，在封孔蜂窝单元中，图7所示的距离P为2.0mm，距离Q为1.2mm，隔壁的厚度为0.32mm。在表1表示“隔室尺寸(一边)[mm]”、“隔壁的厚度[mm]”、“距离P[mm]”以及“距离Q[mm]”的值。
在所制成的封孔蜂窝单元中，流入端面的中央区域的开口率为35％。另外，在所制成的封孔蜂窝单元中，流入端面的外周区域的开口率为22％。从流入端面的中央区域的开口率的值减去外周区域的开口率的值所得的值为13％。在表1表示“流入端面的中央区域的开口率”、“流入端面的外周区域的开口率”以及“开口率差”的值。此外，“开口率差”意味着从流入端面的中央区域的开口率的值减去外周区域的开口率的值所得的值。另外，所制成的封孔蜂窝单元的单元外周壁的厚度为0.5mm。在表1的“单元外周壁厚度[mm]”一栏表示单元外周壁的厚度。
使用接合材料(陶瓷水泥)接合16个烧成结束的封孔蜂窝单元而进行一体化。接合材料以无机粒子、无机粘合剂为主要成分，作为副成分包含有机粘合剂、表面活性剂、发泡树脂、水等。作为无机粒子使用板状粒子，作为无机粘合剂使用胶态氧化硅(硅溶胶)。作为板状粒子，使用云母。将一体化地接合16个蜂窝单元的蜂窝单元接合体的外周磨削加工为圆柱状，在其外周面涂覆涂层材料，从而获得实施例1的封孔蜂窝结构体。实施例1的封孔蜂窝结构体的端面的直径为143.8mm。涂层材料包含陶瓷粉末、水、结合材料。由接合材料形成的接合层的宽度为1mm。在表1的“接合宽度[mm]”一栏表示接合层的宽度。
【表1】
Figure BDA0001103616940000231
(实施例2～14)
如表1那样变更设计、隔室尺寸、隔壁的厚度、距离P、距离Q、流入端面的中央区域的开口率、流入端面的外周区域的开口率、接合宽度以及单元外周壁厚度，制成实施例2～14的封孔蜂窝结构体。制成封孔蜂窝单元的陶瓷原料使用与实施例1相同地被调制的陶瓷原料。
在实施例3中，制成16个具有与图11所示的封孔蜂窝单元44A相同的重复排列图案的四棱柱形状的蜂窝单元。在所制成的封孔蜂窝单元中，与图11所示的封孔蜂窝单元44A相同地形成有外周区域59。即，由形成于最外周的三角形的流入隔室42y、形成于最外周侧的四边形的流出隔室42x以及存在于该流出隔室42x的周围的五边形的流入隔室42y形成外周区域59。而且，比该外周区域59更靠内侧的区域为中央区域58。将如上述那样构成流入隔室以及流出隔室的封孔蜂窝单元的设计作为“B”。在表1的“设计”一栏表示实施例3所使用的封孔蜂窝单元的设计。
在实施例12中，制成16个具有与图12所示的封孔蜂窝单元64A相同的重复排列图案的四棱柱形状的蜂窝单元。在所制成的封孔蜂窝单元中，与图12所示的封孔蜂窝单元64A相同地，由形成于最外周的流入隔室62y以及流出隔室62x形成外周区域79。而且，比该外周区域79更靠内侧的区域为中央区域78。将如上述那样构成流入隔室以及流出隔室的封孔蜂窝单元的设计作为“C”。在表1的“设计”一栏表示实施例12所使用的封孔蜂窝单元的设计。
在实施例13中，制成16个具有与图13所示的封孔蜂窝单元84A相同的重复排列图案的四棱柱形状的蜂窝单元。在所制成的封孔蜂窝单元中，与图13所示的封孔蜂窝单元84A相同地，由形成于最外周的流入隔室82y、比形成于最外周的流入隔室82y更形成于一个内侧的流入隔室82y以及流出隔室82x形成外周区域99。而且，比该外周区域99更靠内侧的区域为中央区域98。将如上述那样构成流入隔室以及流出隔室的封孔蜂窝单元的设计作为“D”。在表1的“设计”一栏表示实施例13所使用的封孔蜂窝单元的设计。
(比较例1～11)
如表1那样变更设计、隔室尺寸、隔壁的厚度、距离P、距离Q、流入端面的中央区域的开口率、流入端面的外周区域的开口率、接合宽度以及单元外周壁厚度，制成比较例1～11的封孔蜂窝结构体。所制成封孔蜂窝单元的陶瓷原料使用与实施例1相同地被调制的陶瓷原料。
针对实施例1～14以及比较例1～11的封孔蜂窝结构体，通过以下的方法，进行PM堆积极限(裂纹极限)以及压力损失的评价。评价结果表示于表1。
(PM堆积极限(裂纹极限))
将实施例1～14以及比较例1～11的封孔蜂窝结构体搭载于排气量2.0L的柴油发动机的排气系统，使煤烟堆积于该过滤器。接下来，使废气温度以3℃/秒上升至650℃。然后，在怠速运转下变更条件使气体流量急剧地减少。在上述的条件下，进行过滤器的再生。使过滤器内的煤烟的堆积比例逐渐增加，重复进行该试验(过滤器的再生)。然后，调查了在过滤器不产生裂纹的最大的煤烟的堆积比例。将此时的煤烟的堆积比例设为“裂纹极限”。
评价A：以比较例1为基准，在比较例1比中为+1.5g/L以上。
评价B：以比较例1为基准，在比较例1比中为+1.0g/L以上。
评价C：以比较例1为基准，在比较例1比中为+0.5g/L以上。
评价D：以比较例1为基准，在比较例1比中为小于+0.5g/L。
(压力损失)
首先，将比较例1的封孔蜂窝结构体安装于搭载排气量2.0L的轿车用柴油发动机的轿车的排气系统。使用该轿车，作为利用底盘测功机的车辆试验，测定了满载上升时的压力损失。具体而言，使发动机转速以3分钟/步骤每次1000rpm地上升至5000rpm，测定各步骤中的压力损失。将比较例1的封孔蜂窝结构体的压力损失设为压力损失评价的基准值。接下来，以与比较例1相同的方法，测定实施例1～14以及比较例2～11的封孔蜂窝结构体的压力损失。将各实施例以及比较例的压力损失的值与作为基准值的比较例1的压力损失的值进行比较，通过以下的评价基准，进行压力损失评价。此外，在评价时，使用发动机转速5000rpm时的压力损失。
评价A：以比较例1为基准，在比较例1比中为－5％以下。
评价B：以比较例1为基准，在比较例1比中为+5％以下。
评价C：以比较例1为基准，在比较例1比中为+15％以下。
评价D：以比较例1为基准，在比较例1比中为超过+15％。
(结果)
实施例1～14的封孔蜂窝结构体的PM堆积极限的评价结果为C以上。另一方面，比较例1、2、11的封孔蜂窝结构体的PM堆积极限的评价结果均为D。因此，能够确认在蜂窝单元的流入端面，构成为外周区域的开口率比中央区域的开口率小的实施例1～14的封孔蜂窝结构体提高PM堆积极限。另外，接合层的厚度为1.6mm的比较例3、7的压力损失的评价结果为D。另外，接合层的厚度为0.4mm的比较例4、8的PM堆积极限的评价结果为D。另外，单元外周壁的厚度为1.1mm的比较例5、9的PM堆积极限以及压力损失的评价结果均为D。另外，单元外周壁的厚度为0.2mm的比较例6、10的PM堆积极限的评价结果为D。通过以上的结果，针对接合层的厚度以及单元外周壁的厚度，给予PM堆积极限以及压力损失的影响也较大，将单元外周壁的厚度设为0.3～1.0mm，将接合层的厚度设为0.5～1.5mm，从而能够提高PM堆积极限的同时减少压力损失。
工业上的可利用性
本发明的封孔蜂窝结构体能够利用为用于除去从直喷汽油发动机、柴油发动机等被排出的废气所含的微粒等的捕集过滤器。另外，本发明的封孔蜂窝单元能够利用于本发明的封孔蜂窝结构体的制造。

Claims (2)

1.一种封孔蜂窝结构体，其特征在于，具备：
多个棱柱状的蜂窝单元，其具有划分形成多个隔室的多孔质的隔壁及配设于最外周的单元外周壁，所述多个隔室从供流体流入的流入端面延伸至供流体流出的流出端面；
接合层，其将多个所述蜂窝单元的侧面彼此相互接合；以及
封孔部，其配设于所述蜂窝单元的所述流入端面的预定的隔室的开口部及所述流出端面的剩余的隔室的开口部，
所述蜂窝单元具有中央区域以及外周区域，所述中央区域包含与所述隔室延伸的方向正交的剖面的中央，所述外周区域位于该中央区域的外周侧，
所述中央区域是由流入隔室包围流出隔室的周围的方式排列的隔室排列图案构成的区域，其中，所述流入隔室是指所述封孔部配设于所述流出端面的所述隔室的开口部的隔室；所述流出隔室是指所述封孔部配设于所述流入端面的所述隔室的开口部的隔室，
上述外周区域是不满足上述中央区域的隔室排列图案的区域，
所述蜂窝单元的所述单元外周壁的厚度为0.3～1.0mm，
所述接合层的厚度为0.5～1.5mm，
在所述蜂窝单元中的所述剖面的所述隔室排列图案中，所述流出隔室的形状为四边形，所述流入隔室的形状是五边形或者六边形，八个五边形的所述流入隔室或者四个六边形的所述流入隔室包围四边形的所述流出隔室的周围，
在至少一个所述蜂窝单元的所述流入端面中，使上述中央区域为所述蜂窝单元的截面中的由所述隔室排列图案构成的最大的区域，从所述中央区域的开口率的值减去所述外周区域的开口率的值而算出的值为10％以上。
2.一种封孔蜂窝单元，其特征在于，具备：
棱柱状的蜂窝单元，其具有划分形成多个隔室的多孔质的隔壁及配设于最外周的单元外周壁，所述多个隔室从供流体流入的流入端面延伸至供流体流出的流出端面；以及
封孔部，其配设于所述蜂窝单元的所述流入端面的预定的隔室的开口部及所述流出端面的剩余的隔室的开口部，
所述蜂窝单元具有中央区域以及外周区域，所述中央区域包含与所述隔室延伸的方向正交的剖面的中央，所述外周区域位于该中央区域的外周侧，
所述中央区域是由流入隔室包围流出隔室的周围的方式排列的隔室排列图案构成的区域，其中，所述流入隔室是指所述封孔部配设于所述流出端面的所述隔室的开口部的隔室；所述流出隔室是指所述封孔部配设于所述流入端面的所述隔室的开口部的隔室，
上述外周区域是不满足上述中央区域的隔室排列图案的区域，
所述蜂窝单元的所述单元外周壁的厚度为0.3～1.0mm，
在所述蜂窝单元中的所述剖面的所述隔室排列图案中，所述流出隔室的形状为四边形，所述流入隔室的形状是五边形或者六边形，八个五边形的所述流入隔室或者四个六边形的所述流入隔室包围四边形的所述流出隔室的周围，
在所述蜂窝单元的所述流入端面中，使上述中央区域为所述蜂窝单元的截面中的由所述隔室排列图案构成的最大的区域，从所述中央区域的开口率的值减去所述外周区域的开口率的值而算出的值为10％以上。
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