蜂窝状结构体制造技术

本发明专利技术蜂窝状结构体(1)具有多个单元密度区域(2)，所述单元密度区域被构造以使得单元密度以逐步的方式在蜂窝状结构体(1)的径向变化。边界隔壁(14)被提供在相邻的单元密度区域(2)之间。单元密度区域(2)包括以下区域：高单元密度区域(2a)，除了最外侧单元密度区域(2)以外的区域，所述高单元密度区域具有最高单元密度；和低单元密度区域(2b)，除了最内侧单元密度区域(2)以外的区域，所述低单元密度区域具有最低单元密度。如果整个蜂窝状结构体(1)由高单元密度区域(2a)形成，蜂窝状结构体的体积(V)、高单元密度区域(2a)的体积(Va)、低单元密度区域(2b)的体积(Vb)和将低单元密度区域(2b)从其内侧紧接的单元密度区域(2)分离的边界隔壁(14)的体积(Vs)满足V-Va≥Vb+Vs的关系。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蜂窝状结构体
本专利技术涉及一种用于支撑元件的蜂窝状结构体，所述支撑元件支撑能够净化从机 动车辆等的内燃机排放的废气的催化剂。
技术介绍
已知一种蜂窝状结构体能够净化从机动车辆等的内燃机排放的废气，催化剂被支 撑在所述蜂窝状结构体内。例如，蜂窝状结构体由布置成格子状的隔壁和由所述隔壁形成 的多个单元组成。蜂窝状结构体被安装到废气经过的废气通道。当具有高温的废气流经 安装到废气通道的蜂窝状结构体时，支撑在蜂窝状结构体内的催化剂由具有高温的废气激 活，并且净化废气。 目前，因为用于减少机动车辆排放的车辆排放控制逐年变得更加严格，有对于进 一步减少当内燃机启动时立即产生的有害物质（冷排放）的强烈需求。为了解决这个问 题，需要将蜂窝状结构体布置成尽可能靠近发动机并且快速升高蜂窝状结构体的温度以激 活催化剂。因此，要求蜂窝状结构体具有高废气净化性能和高耐热冲击性。 例如，专利文献1已经公开了一种蜂窝状结构体并且限定了在中心区域和外周区 域之间催化剂量、表面积、单元密度等的关系。而且，专利文献2已经公开了一种蜂窝状结 构体并且限定了在中心区域和外周区域之间开口比、吸收比率等的关系。此外，专利文献3 已经公开了一种具有在第一单元区域（也就是，中心区域）与第二单元区域（也就是，外周 区域）之间形成的内部表层区域的蜂窝状结构体，并且限定了第一单元区域与第二单元区 域之间的单元密度等的关系。 而且，专利文献4已经公开了一种这样的蜂窝状结构体，在该蜂窝状结构体中，沿 着从中心侧到外周侧的径向形成的网状框架（也就是，隔壁）的数量是变化的。更进一步， 专利文献5已经公开了一种这样的蜂窝状结构体，在该蜂窝状结构体中，隔壁具有从中心 点朝向外侧凸出的形状，并且中心区域的单元密度小于外周区域的单元密度。更进一步，专 利文献6已经公开了一种由多个组装到一起的蜂窝状段组成以形成单体的蜂窝状结构体。 专利文献6已经示出形成最外周表面的最外蜂窝状段与不形成最外周表面的其他蜂窝状 段之间的隔壁的厚度、单元密度等的关系。 【引用列表】 【专利文献】 【专利文献1】特开2002-177794号公报； 【专利文献2】特开2008-18370号公报； 【专利文献3】特许第3219292号公报； 【专利文献4】特表2009-532605号公报（PCT申请的【公开日】语翻译）； 【专利文献5】特许第4511396号公报；和 【专利文献6】特许第4094823号公报。
技术实现思路
技术问题 然而，专利文献1公开的蜂窝状结构体不能够示出在中心区域与外周区域之间单 元密度的最佳关系，并且因此蜂窝状结构体难以具有充分的废气净化性能。专利文献2公 开的蜂窝状结构体被要求增加在外周区域内形成的孔隙直径并且增加孔隙的数量以便外 周区域增加其吸收比率，尽管外周区域在吸收比率和开口比方面大于中心区域。因此，当产 生蜂窝状结构体的一体成形体时，外周区域有必要使用具有与用于生产其他区域的原材料 的颗粒尺寸不同的颗粒尺寸的原材料。因此，有必要挤压成形不同的原材料以产生外周区 域。由于在干燥和烧制过程中，原材料之间产生不同收缩，这导致可能在蜂窝状结构体内产 生裂纹。为了减少排放量，优选增加大部分废气流经的中心区域的孔隙率并且减轻中心区 域的重量。然而，因为在专利文献2中公开的结构要求增加外部区域的孔隙率，因此该结构 不能够充分减少排放量。而且，专利文献2没有提供在中心区域与外周区域之间的开口比 (也就是，单元密度）的最佳关系，并且因此难以维持充分的废气净化性能。 而且，专利文献3没有描述在蜂窝状结构体中的第一单元区域（也就是，中心区 域）与第二单元区域（也就是，外周区域）之间单元密度的关系。而且，专利文献3没有示 出废气净化性能。而且，在专利文献4公开的蜂窝状结构体的结构中，因为在径向形成的网 格（也就是，隔壁）的数量朝向中心侧减小，大部分废气被集中并且流到所述中心区域。这 个结构允许未充分净化的废气经过蜂窝状结构体。因此，难以获得充分的废气净化性能。 此外，专利文献5公开的蜂窝状结构体具有这样的结构，在该结构中，废气被集中 到中心区域并且容易地经过中心区域，并且不均匀的单元密度部分更多地在外侧形成。因 此，在考虑废气流动时，这个结构不会有助于废气净化性能的提高。而且，专利文献5没有 公开关于废气净化性能的任何数据。更进一步，因为蜂窝状结构体在垂直于轴向的方向的 横截面具有椭圆形，在内侧区域和外侧区域之间的温差沿着大径的方向增加。结果，这种结 构降低了耐热冲击性。而且，因为专利文献6公开的蜂窝状结构体具有其中多个段被装配 到一起的一体成形体，在接合部分的每个隔壁具有增加的厚度，并且因此这导致具有大热 容量的局部区域。这个结构导致在内侧与外侧之间的大温差，并且因此可能由于这样的大 温差而导致耐热冲击性的降低。 本专利技术已经为了解决上述问题完成并且具有提供在维持废气净化性能的同时示 出提高的耐热冲击性的蜂窝状结构体的目标。 技术方案 根据本专利技术的一个方面，一个实施例将蜂窝状结构体提供为由堇青石制成的一体 成形体，所述蜂窝状结构体包括布置成格子状的隔壁和由隔壁包围的多个单元。蜂窝状结 构体具有多个单元密度区域，所述多个单元密度区域具有在横截面内从中心侧到外周侧沿 着径向逐步变化的单元密度。这个横截面垂直于轴向。边界壁被形成在彼此相邻的单元密 度区域之间以便将这些单元密度区域隔开。单元密度区域包括除了在最外侧形成的最外侧 单元密度区域以外具有最大单元密度的高单元密度区域和除了在最内侧形成的最内侧单 元密度区域以外具有最小单元密度的低单元密度区域。蜂窝状结构体满足V-Va > Vb+Vs 的关系。参考字符V表示如果整个蜂窝状结构体仅仅由高单元密度区域组成，蜂窝状结构 体的体积。参考字符Va表示高单元密度区域的体积。参考字符Vb表示低单元密度区域的 体积。参考字符Vs表示边界壁的体积，所述边界壁将低单元密度区域与在低单元密度区域 的紧接内侧形成的单元密度区域分离。 本专利技术的有利效果 如前所述的蜂窝状结构体具有多个单元密度区域，所述多个单元密度区域的单元 密度在横截面内（下文中也将被称为径向横截面）从中心侧到外周侧逐步变化。该横截面 垂直于轴向。而且，隔壁在彼此相邻的单元密度区域之间形成以便将相邻的单元密度区域 隔开。蜂窝状结构体满足V-Va > Vb+Vs的关系，其中参考字符V表示如果整个蜂窝状结构 体仅仅由高单元密度区域组成，蜂窝状结构体的体积。如前所述，参考字符Va表示高单元 密度区域的体积。参考字符Vb表示低单元密度区域的体积。参考字符Vs表示边界壁的体 积，所述边界壁将低单元密度区域与在低单元密度区域的紧接内侧形成的单元密度区域分 离。这个结构使得能够在充分维持废气净化性能的同时提高蜂窝状结构体的耐热冲击性。 也就是，在内燃机在高载荷下旋转之后，内燃机的转速被降低以使得内燃机进入 其怠速状态，内燃机发生快速冷却，并且大部分废气经过的区域被快速冷却。例如，蜂窝状 结构体满足这些体积的关系（V-VaSVb+Vs)以使得高单元密度区域在大部分废气流经的 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由堇青石制成的作为一体成形体的蜂窝状结构体(1)，所述蜂窝状结构体(1)包括布置成格子状的隔壁(11)和由所述隔壁(11)围绕的多个单元(12)，其中所述蜂窝状结构体(1)包括多个单元密度区域(2)，所述多个单元密度区域(2)在垂直于轴向(X)的横截面内从中心侧到外周侧沿着径向具有逐步变化的单元密度，边界壁(14)形成在彼此相邻的单元密度区域(2)之间以将这些单元密度区域(2)隔开，单元密度区域(2)包括除了形成在最外侧的最外侧单元密度区域(2)以外具有最大单元密度的高单元密度区域(2a)和除了形成在最内侧的最内侧单元密度区域(2)以外具有最小单元密度的低单元密度区域(2b)，并且蜂窝状结构体(1)满足V‑Va≥Vb+Vs的关系，其中参考字符V表示如果整个蜂窝状结构体(1)仅仅由高单元密度区域(2a)组成时蜂窝状结构体(1)的体积，参考字符Va表示所述高单元密度区域(2a)的体积，参考字符Vb表示所述低单元密度区域(2b)的体积，并且参考字符Vs表示将所述低单元密度区域(2b)与紧接所述低单元密度区域(2b)的内侧形成的单元密度区域(2)分离的边界壁(14)的体积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.27 JP 2012-015737;2012.11.12 JP 2012-248301. 一种由堇青石制成的作为一体成形体的蜂窝状结构体（1)，所述蜂窝状结构体（1) 包括布置成格子状的隔壁（11)和由所述隔壁（11)围绕的多个单元（12)， 其中所述蜂窝状结构体（1)包括多个单元密度区域（2)，所述多个单元密度区域（2)在 垂直于轴向（X)的横截面内从中心侧到外周侧沿着径向具有逐步变化的单元密度， 边界壁（14)形成在彼此相邻的单元密度区域（2)之间以将这些单元密度区域⑵隔 开， 单元密度区域（2)包括除了形成在最外侧的最外侧单元密度区域（2)以外具有最大单 元密度的高单元密度区域（2a)和除了形成在最内侧的最内侧单元密度区域（2)以外具有 最小单元密度的低单元密度区域（2b)，并且 蜂窝状结构体（1)满足V-Va > Vb+Vs的关系，其中参考字符V表示如果整个蜂窝状结 构体（1)仅仅由高单元密度区域（2a)组成时蜂窝状结构体（1)的体积，参考字符Va表示 所述高单元密度区域（2a)的体积，参考字符Vb表示所述低单元密度区域（2b)的体积，并 且参考字符Vs表示将所述低单元密度区域（2b)与紧接所述低单元密度区域（2b)的内侧 形成的单元密度区域（2)分离的边界壁（14)的体积。2. 根据权利要求1所述的蜂窝状结构体（1)，其中所述蜂窝状结构体（1)中的所述体 积V、Va、Vb和Vs满足1彡（V-Va) AVb+Vs)彡L 72的关系。3. 根据权利要求1或2所述的蜂窝状结构体（1)，其中所述蜂窝状结构体（1)中的所 述体积V、Va、Vb和Vs满足L ...

【专利技术属性】
技术研发人员：林真大，村田雅一，松原浩之，久野央志，铃木宏昌，
申请(专利权)人：株式会社电装，丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP