特許7341168ハニカム構造強化機能を有するハニカム体及びそのための押出ダイ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-31
(45)【発行日】2023-09-08
(54)【発明の名称】ハニカム構造強化機能を有するハニカム体及びそのための押出ダイ
(51)【国際特許分類】
B28B 3/20 20060101AFI20230901BHJP
B28B 3/26 20060101ALI20230901BHJP
【ＦＩ】
B28B3/20 E
B28B3/26 A
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2020566263
(86)(22)【出願日】2019-05-30
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-09-27
(86)【国際出願番号】 US2019034551
(87)【国際公開番号】W WO2019232148
(87)【国際公開日】2019-12-05
【審査請求日】2022-05-25
(31)【優先権主張番号】62/678,768
(32)【優先日】2018-05-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】397068274
【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100073184
【弁理士】
【氏名又は名称】柳田 征史
(74)【代理人】
【識別番号】100123652
【弁理士】
【氏名又は名称】坂野 博行
(74)【代理人】
【識別番号】100175042
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 秀明
(72)【発明者】
【氏名】ミラー，ケネス リチャード
(72)【発明者】
【氏名】ジョン，ダンホン
(72)【発明者】
【氏名】ニッカーソン，セス トーマス
【審査官】末松 佳記
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２００７／０７８９４６（ＷＯ，Ａ２）
【文献】特開２０１２－０３０２１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／０１３５１６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／０３９３２５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２００７－５２４０３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２３９６０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５０４８５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第９８／００５６０２（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２８Ｂ ３／２０－３／２６
Ｃ０４Ｂ ３８／００－３８／１０
Ｆ０１Ｎ ３／０２２
Ｆ０１Ｎ ３／２８
Ｂ０１Ｊ ３５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハニカム体であって、ハニカム構造と、周辺スキンと
を備えており、
前記ハニカム構造が、前記周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁を備えており、前記周辺セルが、前記周辺スキンと交差する前記壁の一部で構成されており、
ある特定の壁が前記周辺スキンに近接して互いに交差する１つ以上の円周方向位置において、前記周辺スキンを前記円周方向の位置で前記ある特定の壁と接続する移行ウェブが提供され、前記移行ウェブが対向する半径を含み、ここで、前記対向する半径の少なくとも一方が、前記ある特定の壁の平面に沿って延びる延長線を通過し、かつ少なくとも１つのアンダーカットを含む、
ハニカム体。
【請求項2】
ハニカム構造を含むハニカム体の製造方法であって、該方法が、押出ダイを通してバッチ材料を押し出し、ハニカム構造を形成する工程、を含み、前記ハニカム構造が、周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁と、
第１の壁と第２の壁との交差位置から半径方向に延びる移行ウェブと
を備えており、前記第１の壁及び前記第２の壁が、円周方向位置で２つの隣接する周辺セルの側面を形成し、前記移行ウェブが、第１の半径及び第２の半径を含む対向する半径を含み、前記第１の半径が前記第２の壁に沿って延長線を通過し、かつ第１のアンダーカットを含み、前記第２の半径が、前記第１の壁に沿って延長線を通過し、かつ第２のアンダーカットを含む、
方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【0001】
本出願は、その内容全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１８年５月３１日出願の米国仮特許出願第６２／６７８，７６８号の米国法典第３５編特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張するものである。
【技術分野】
【0002】
本開示の実施形態は、ハニカム構造を含むハニカム体に関し、より詳細には、高いアイソスタティック（ＩＳＯ）強度を有するハニカム構造を含む、押出成形ハニカム体に関する。
【背景技術】
【0003】
壁厚が比較的薄いセラミックハニカム構造は、排気の後処理システムに利用することができる。壁が薄くなると、ＩＳＯ強度が低くなるという問題が発生する可能性がある。
【発明の概要】
【0004】
本開示の実施形態は、改善されたＩＳＯ強度を提供するハニカム構造を含むセラミックハニカム体など、ハニカム構造を含むハニカム体を含む。
【0005】
本開示の実施形態は、ハニカム構造のＩＳＯ強度を改善する、ハニカム構造の周辺スキンに近接した周辺セル構成を含むハニカム構造を含むハニカム体を製造する方法を含む。
【0006】
本開示の実施形態はまた、改善されたＩＳＯ強度を有する、ハニカム構造の周辺スキンに近接した周辺セル構成を含むハニカム構造を含むハニカム体を製造するように構成された押出ダイも含む。
【0007】
本開示の別の実施形態は、ハニカム構造と、最外周層又は周辺スキンとを備えたハニカム体を含む。ハニカム構造は、周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁を備えており、周辺セルの１つ以上は、第１の壁面、第２の壁面、及び第１の壁面と第２の壁面との間に延びるスキン表面部分によって少なくとも部分的に画成されており、該スキン表面部分は、第１の壁面との第１の接線から第２の壁面との第２の接線まで延びる連続的に変化する半径を有している。
【0008】
本開示の別の実施形態は、ハニカム構造と、最外周層又は周辺スキンとを含むハニカム体を含む。ハニカム構造は、周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁を備えており、周辺セルの１つ以上は、第１の壁面、第２の壁面、及び第１の壁面と第２の壁面との間に延びるスキン表面部分によって少なくとも部分的に画成されており、該スキン表面部分は、スキン表面部分上の第１の点とスキン表面部分上の第２の点との間に延びる連続的に変化する半径を有している。
【0009】
本開示の別の実施形態は、ハニカム構造と、最外周層又は周辺スキンとを備えたハニカム体を含む。ハニカム構造は、周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁を備えており、周辺セルは、周辺スキンと交差する壁の一部で構成されている。ある特定の壁が半径方向位置で周辺スキンに近接して互いに交差する、１つ以上の半径方向位置において、半径方向位置で周辺スキンをある特定の壁と接続する移行ウェブが配置され、該移行ウェブは対向する半径を含み、ここで、対向する半径の少なくとも一方は、ある特定の壁の平面に沿って延びる延長線を通過し、かつ少なくとも１つのアンダーカットを含む。
【0010】
本開示の別の実施形態は、ハニカム押出ダイを含む。ハニカム押出ダイは、周辺スキン形成マスクと、ダイ本体とを備えており、該ダイ本体は、入口面、出口面、及び該出口面に配置され、かつ出口面に配置された交差するスロットのマトリクスを画成するように配置された複数のピンを備えており、該複数のピンは、周辺スキン形成マスクに直接隣接して配置された周辺ピンを含み、該周辺ピンの１つ以上は、第１のピン表面、第２のピン表面、及び第１のピン表面と第２のピン表面との間に延び、かつ周辺スキン形成マスクに沿って延びる第３のピン表面によって少なくとも部分的に画成されており、第３のピン表面は、第１のピン表面との第１の接線から第２のピン表面との第２の接線まで延びる、連続的に変化する半径を有している。
【0011】
本開示の別の実施形態は、ハニカム押出ダイを含む。ハニカム押出ダイは、周辺スキン形成マスクとダイ本体とを備えている。ダイ本体は、周辺スキン形成マスクに直接隣接して配置された周辺ピンと、ダイ本体の中央に形成された中央ピンとを含む複数のピンを含んでおり、該複数のピンは複数のスロットを画成する。ダイ本体はまた、周辺スキン形成マスクとダイ本体との間に配置されたスキン形成領域も含み、ここで、２つの隣接する周辺ピンの側面が第１のスロット及び第２のスロットを画成し、第１のスロット及び第２のスロットは、円周方向位置のスキン形成領域に直接近接する交差位置で互いに交差し、移行スロットは、交差位置から円周方向位置のスキン形成領域まで半径方向に延び、該移行スロットは、第１の半径及び第２の半径を含む対向する半径を含み、第１の半径は、第２のスロットに沿ってスロット側面延長線を通過し、かつ第１のアンダーカットを含み、第２の半径は、第１のスロットに沿って側面延長線を通過し、かつ第２のアンダーカットを含む。
【0012】
本開示の別の実施形態は、ハニカム構造を含むハニカム体の製造方法を含む。ハニカム構造の製造方法は、押出ダイを通してバッチ材料を押し出し、周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成するハニカム構造壁を形成する工程を含み、周辺セルの１つ以上は、第１の壁面、第２の壁面、及び第１の壁面と第２の壁面との間に延びる周辺スキンのスキン表面部分によって少なくとも部分的に画成されており、該スキン表面部分は、第１の壁面との第１の接線から第２の壁面との第２の接線まで延びる、連続的に変化する半径を有する。
【0013】
本開示の別の実施形態は、ハニカム構造を含むハニカム体の製造方法を含む。ハニカム体の製造方法は、押出ダイを通してバッチ材料を押し出し、周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁を備えたハニカム構造を形成する工程と、第１の壁と第２の壁との交差位置から半径方向に延びる移行ウェブを形成する工程とを含み、第１の壁及び第２の壁は、円周方向位置で２つの隣接する周辺セルの側面を形成し、移行ウェブは、第１の半径及び第２の半径を含む対向する半径を含み、ここで、第１の半径は、第２の壁に沿って延長線を通過し、かつ第１のアンダーカットを含み、第２の半径は、第１の壁に沿って延長線を通過し、かつ第２のアンダーカットを含む。
【0014】
本開示の追加の特徴は、以下の説明に記載され、一部にはその説明から明らかになり、あるいは本開示を実施することによって学習することができる。
【0015】
本開示のさらなる理解を提供するために含まれる添付の図面は、本明細書に組み込まれ、その一部を構成し、本開示の実施形態を例示し、その説明とともに、本開示を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1A】実施形態による押出装置の部分断面側面図
【図1B】実施形態による、ハニカム押出物が押し出されている押出装置の斜視側面図
【図2】実施形態によるハニカム構造の等角図
【図3A】実施形態による、連続的に可変の半径を有する周辺セルを含むハニカム構造の端部の拡大部分図
【図3B】実施形態による、周辺スキンに隣接する周辺セルを含むハニカム構造の拡大図
【図3C】実施形態による、周辺スキンと壁の交差との間に延びる移行ウェブを示すハニカム構造の拡大図
【図4A】壁と周辺スキンとの間の小さい半径を示す、従来のハニカム構造の一部の端部平面図
【図4B】周辺スキンの内面の一部に沿った半径寸法のプロット
【図4C】１つ以上の実施形態による、周辺スキンの内面の一部に沿った半径寸法のプロット
【図5A】１つ以上の実施形態による、ハニカム構造を押し出すように構成された押出ダイの前面の正面平面図
【図6】実施形態による、ハニカム構造の製造方法のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【0017】
内燃エンジンからの排ガスの後処理には、高表面積の基体上に担持された触媒材料又は触媒を使用することができ、一部のエンジンの場合、粒子を除去するための触媒フィルタ又は非触媒フィルタを使用することができる。これらの用途でのフィルタ及び触媒基体は、耐火性、耐熱衝撃性、ある範囲の酸素分圧ｐＯ２条件下で安定、触媒システムと非反応性であってよく、かつ排ガスの流れに対して低い耐性を提供することができる。本明細書に記載される「ハニカム体」を利用して、多孔質セラミックのフロースルーハニカム基体及びウォールフローハニカムフィルタを製造することができる。
【0018】
ハニカム構造を含むハニカム体は、セラミック又はセラミック前駆体、若しくはその両方を含みうる無機材料、有機結合剤（例えば、メチルセルロース）、及び液体ビヒクル（例えば、水）、並びに任意選択的な細孔形成剤、レオロジー改質剤などを含む、バッチ混合物、例えば、セラミック形成バッチ組成物から形成することができる。焼成されると、セラミック形成バッチ組成物は、多孔質セラミック材料、例えば、排気の後処理の目的に適した多孔質セラミックへと変換又は焼結される。形成される（一又は複数の）セラミックは、コージエライト、チタン酸アルミニウム、ムライト、コージエライトとムライトとチタン酸アルミニウムの組合せ（例えば、コージエライト、ムライト、及びチタン酸アルミニウム（ＣＭＡＴ）など）、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素など、並びにそれらの組合せでありうる。
【0019】
ハニカム構造を含むハニカム体は、セラミック形成バッチ組成物がハニカム押出物へと押し出され、切断され、乾燥され、焼成されて、セラミックハニカム構造を形成する、押出プロセスによって形成することができる。押出プロセスは、油圧ラム押出プレス、二段脱気シングルオーガー押出機、二軸押出機を使用して、排出端に取り付けられたダイアセンブリ内の押出ダイを用いて行うことができる。他の適切な押出装置又は他のデバイスを使用して、本明細書に記載されるハニカム構造を形成することもできる。
【0020】
このようなハニカム構造の生産に用いられるハニカム押出ダイは、例えば、スキン形成マスクと組み合わせた壁形成ダイ本体を含む多部品アセンブリでありうる。例えば、米国特許第４，３４９，３２９号及び同第４，２９８，３２８号の各明細書には、スキン形成マスクを含むダイ構造が開示されている。ダイ本体には、好ましくは、ダイ面に形成された排出スロットのアレイにつながり、それと交差するバッチ繰出し孔が組み込まれ、それを通してセラミック形成バッチ組成物が押し出される。押し出しは、中央のセル状ハニカム構造を形成する、十字交差する壁の相互接続アレイを形成する。外周スキンの形成にマスクを使用することができる。マスクは、ハニカム構造のスキンの周囲を画成する、カラーの形態などのリング状の周辺構造でありうる。ハニカム構造の周辺スキン層は、マスクとダイ本体の中央のセル状ハニカム構造形成部分との間にセラミック形成バッチ組成物を押し出すことによって形成することができる。
【0021】
ハニカム押出物と呼ばれる押し出された材料を切断して、エンジン製造業者のニーズを満たすような形状及びサイズのハニカム構造を含むハニカム体を形成するなど、ハニカム体を生成することができる。あるいは、ハニカム押出物は、ハニカム構造を形成するために一緒に接続又は結合することができるハニカムセグメントの形態であってもよい。これらのハニカムセグメント及び結果として生じるハニカム構造は、任意のサイズ又は形状にすることができる。ハニカム押出物が押し出されると、ハニカム押出物の長さに沿って、外周面などの外側の押し出された表面を提供することができる。幾つかの実施形態では、ハニカム構造の端部は塞がれていないが、必要に応じて（例えば、ハニカムフィルタを製造するために）、特定の通路をあるパターンで塞ぐことができる。
【0022】
図１Ａは、連続二軸押出装置などの押出装置２０の一実施形態の部分断面側面図を示している。押出装置２０は、その中に形成され、互いに連通している第１のチャンバ部分２４及び第２のチャンバ部分２６を備えたバレル２２を含む。バレル２２は、モノリシックとすることができ、あるいはそれは、長手方向（例えば、軸方向）に連続して接続された複数のバレルセグメントから形成することができる。第１のチャンバ部分２４及び第２のチャンバ部分２６は、バレル２２を通って、上流側２８と下流側３０との間で長手方向に延びる。バレル２２の上流側２８には、バッチ材料３３を押出装置２０に供給するために、ホッパー又は他の材料供給構造を含むことができる供給ポート３２が提供されうる。パグ、より小さい小球、形成された粒子、又は他の任意の適切な形態でバッチ材料３３を供給することによって、バッチ材料３３を連続的又は半連続的に供給ポート３２に供給することができる。
【0023】
バッチ材料３３をハニカム押出物３７などの所望の形状へと押し出すために、ハニカム押出ダイ３４がバレル２２の下流側３０の排出ポート３６に設けられている。ハニカム押出ダイ３４は、バレル２２の端部などで、バレル２２の排出ポート３６に関して結合することができる。ハニカム押出ダイ３４は、バッチ材料３３がハニカム押出ダイ３４に到達する前に、安定したプラグタイプの流れ前面の形成を容易にするために、概して開いた空洞、スクリーン及び／又はホモジナイザー（図示せず）などの他の構造を先行させることができる。
【0024】
図１Ａに示されるように、一対の押出機スクリュがバレル２２に取り付けられている。第１のスクリュ３８は、第１のチャンバ部分２４内に少なくとも部分的に回転可能に取り付けられ、第２のスクリュ４０は、第２のチャンバ部分２６内に少なくとも部分的に回転可能に取り付けられる。第１のスクリュ３８及び第２のスクリュ４０は、示されるように、互いに略平行に配置されうるが、それらはまた、互いに対してさまざまな角度で配置することもできる。第１のスクリュ３８及び第２のスクリュ４０はまた、同じ方向又は異なる方向に回転するためにバレル２２の外側に配置された駆動モータなどの駆動機構に結合されてもよい。第１のスクリュ３８及び第２のスクリュ４０の両方が、伝達又はギア機構を介して単一の駆動機構（図示せず）に、又は示されるように個々の駆動機構４２Ａ、４２Ｂに結合されうることが理解されるべきである。第１のスクリュ３８及び第２のスクリュ４０は、軸方向とも呼ばれる押出方向３５への圧送及び混合作用により、バッチ材料３３を、バレル２２を通して移動させる。
【0025】
図１Ｂは、押出装置２０の端部と、そこから押し出されているハニカム押出物３７とを示している。バッチ材料３３がハニカム押出物３７として押出装置２０を出る、押出機前端１０２を備えた押出装置２０が示されている。押出機前端１０２の近くに配置された押出機カートリッジ１０４は、ハニカム押出ダイ３４（図１Ｂには示されていない）及びスキン形成マスク１０５などの押出ハードウェアを含みうる。ハニカム押出物３７は、第１の端面１１４及び、押出機前端１０２と第１の端面１１４との間に延びる長さ１１５を含む。ハニカム押出物３７は、複数のチャネル１０８と外周スキン表面１１０（スキン）とを含みうる。複数の交差する壁１２０は、互いに交差し、押出方向３５に延びるチャネル１０８を形成することができる。例えば、押出方向３５に延びるように示される単一のチャネル１０８’を形成する交差する壁１２０が、例示のために破線で示されている。軸方向３５に垂直な最大断面寸法が、寸法１１６で示されている。例えば、示されているハニカム押出物３７の第１の端面１１４の断面が円形の場合、最大寸法１１６は、円形の第１の端面１１４の直径でありうる。ハニカム押出物３７の第１の端面１１４の断面が長方形の場合、最大寸法１１６は、長方形の第１の端面１１４の対角線でありうる。第１の端面１１４の断面形状は、楕円形、レーストラック状、正方形、長方形（非正方形）、三角形又は三葉状、非対称、対称、若しくは他の所望の形状、及びそれらの組合せでありうる。
【0026】
押出装置２０を軸方向３５に出ると、ハニカム押出物３７は、硬化してよく、また、軸方向に延在し、同じく軸方向に延在するチャネル１０８及び軸方向に延在する外周スキン表面１１０を形成する、軸方向に延在する交差壁１２０のハニカム構造又はハニカムマトリクス１２６を含みうる。外周スキン表面１１０は、同じバッチ材料３３からハニカムマトリクス１２６と共に押し出されるスキンであってよく、一体的に形成された共押し出しスキンでありうる。ハニカム押出物３７は、ハニカム構造を含む未焼成のハニカム体へと切断又は他の方法で形成することができる。本明細書で用いられる場合、未焼成のハニカム構造とは、焼成前の乾燥された押出物を指す。
【0027】
押し出しは、図１Ｂには水平方向として示されているが、本開示はそのように限定されず、押し出しは、水平、垂直、又はそれに対して幾らかの傾斜がついていてもよい。
【0028】
図２をさらに参照すると、押出機前端１０２（図１Ｂ）を出ると、バッチ材料３３はハニカム押出物３７（図１Ｂ）へと形成され、これをある長さへと切断、乾燥、及び焼成することができ、それによって、第１の端面２１４と第２の端面２１８との間に延びる長さ２１７のハニカム体２００が形成されうる。切断は、ワイヤ切断、鋸切断、研磨ホイールなどの切断と研削の組合せ、帯鋸又は往復式鋸による切断、若しくは他の切断方法によって達成することができる。
【0029】
ハニカム体２００（焼成後）のハニカム構造のセル密度は、約１００セル／平方インチ（ｃｐｓｉ）～約１，５００ｃｐｓｉ（約１５．５セル／平方センチメートル～約２３２．５セル／平方センチメートル）でありうる。交差する壁１２０は、約０．０３８ｍｍ～約１．５ｍｍ（約１．５ミル～約６０ミル、ここで、１ミルは０．００１インチ（約２５．４μｍ）である）の範囲の壁厚を有しうる。例えば、ハニカム体２００の幾何学形状は、約８ミル（約０．２ｍｍ）の壁厚を有する４００ｃｐｓｉ（４００／８のハニカム構成として表される）、又は約６ミル（約１５０μｍ）の壁厚を有する４００ｃｐｓｉ（４００／６）でありうる。ハニカム体２００の他の幾何学形状には、例えば、１００／１７、２００／１２、２００／１９、２７０／１９、６００／４、４００／４、６００／３、７５０／２、及び９００／２が含まれる。
【0030】
交差する壁１２０は、焼成後に、幾つかの実施形態では、１０μｍ≦ＭＰＤ≦１６μｍ、又はさらには１１μｍ≦ＭＰＤ≦１５μｍのメジアン細孔径（ＭＰＤ）を含みうる。開放され、相互接続された多孔率の細孔径分布の幅Ｄｂは、Ｄｂ≦１．５、又はさらにはＤｂ≦１．０であってよく、ここで、Ｄｂ＝（（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０）であり、式中、Ｄ９０は、交差する壁１２０の細孔径分布における球相当径であり、ここで、細孔の９０％がそれに等しいかそれより小さい直径を有し、かつ１０％がそれより大きい直径を有し、Ｄ１０は、細孔径分布における球相当径であり、ここで、細孔の１０％がそれに等しいかそれより小さい直径を有し、かつ９０％がそれより大きい直径を有する。メジアン細孔径（ＭＰＤ）及び細孔径分布の幅Ｄｂは、例えば、水銀ポロシメトリで測定することができる。
【0031】
複数の第１の壁又は水平壁２２２は、複数の第２の壁又は垂直壁２２４と交差して、対向する第１の端面２１４と第２の端面２１８との間で軸方向３５に延びる相互に隣接するチャネル２０８を形成することにより、交差する壁２２２、２２４のハニカム構造又はハニカムマトリクス２２６を形成する。軸方向は矢印３５で示されており、軸方向３５に垂直な最大断面寸法は直径２１６で示されている。軸方向３５は、第１の端面２１４に垂直に延びうる。水平壁２２２及び垂直壁２２４は、周辺スキン２１０と交差する。以下に説明するように、水平壁２２２と周辺スキン２１０との交差及び垂直壁２２４と周辺スキン２１０との交差は、従来のハニカム構造における弱い部分を構成しうる。しかしながら、本明細書でさらに説明するように、本明細書に開示されるハニカム体２００のハニカム構造は、これらの交差及びハニカム体２００の全体的なＩＳＯ強度を強化する、壁とスキンとの界面構成を含む。
【0032】
第１の端面２１４は入口面とすることができ、第２の端面２１８はハニカム体２００の出口面とすることができる。ハニカム体２００の周辺スキン２１０は、第１の端面２１４と第２の端面２１８との間で軸方向に延在しうる。本明細書に記載される幾つかの実施形態では、ハニカム体２００は、より長い丸太状の未焼成のハニカム構造から切り出すことができ、これをさらに焼成することができる。他の実施形態では、未焼成ハニカム構造は、実質的に焼成の準備ができており、焼成後に最終長さ２１７を生成する、適切なサイズの未焼成ハニカム構造でありうる。
【0033】
ハニカム体２００のチャネル２０８を形成する水平壁２２２及び垂直壁２２４は、幾つかの実施形態では、コーティングされうる。例えば、ハニカム体２００が触媒コンバータ用途で用いられる場合、水平壁２２２及び垂直壁２２４は、排気の後処理用のウォッシュコートなどの触媒含有コーティングでコーティングすることができる。このような用途では、水平壁２２２及び垂直壁２２４の開放され、相互接続された多孔率（％Ｐ）は、１０％～３０％、又は１５％～２５％でありうる。他の実施形態では、ハニカム体２００は、水平壁２２２及び垂直壁２２４が適切に多孔質であり（例えば、３０％～７０％の多孔率）、排ガスが水平壁２２２及び垂直壁２２４を通過できるようにする微粒子フィルタ用途に使用することができる。例えば、幾つかの実施形態では、壁１２０の開放され、相互接続された多孔率（％Ｐ）は、焼成後、％Ｐ≧４０％、％Ｐ≧４５％、％Ｐ≧５０％、％Ｐ≧６０％、又はさらには％Ｐ≧６５％でありうる。幾つかの実施形態では、壁１２０の開放され、相互接続された多孔率は、３５％≦％Ｐ≦７０％、又はさらには４０％≦％Ｐ≦６０％、又はさらには４５％≦％Ｐ≦５５％でありうる。他の値の％Ｐも使用することができる。本明細書に記載される多孔率（％Ｐ）は、水銀多孔率測定法によって測定される。
【0034】
排ガスを洗浄するための基体及びフィルタなどのハニカム体２００を利用する排気後処理デバイスの熱質量は、触媒性能を決定する上で役割を果たすことができる。例えば、冷間始動段階及び低温エンジンサイクル中に、比較的薄い壁及び比較的高いｃｐｓｉ（比較的高い表面積を提供する）により、高速ライトオフ性能を向上させることができる。これまで以上に厳しい排気ガス規制は、従来のセラミックハニカム構造よりも低い熱質量及び大きい熱交換表面積、並びに低い背圧のための大きい開口率を備えたハニカム体についての長期間未解決であった必要性を浮き彫りにしている。
【0035】
本明細書に開示されるハニカム体２００は、従来のハニカム構造より高いＩＳＯ強度を有する。幾つかの実施形態では、ハニカム体２００は、従来のハニカム構造よりも周辺スキンに隣接する半径が大きい構成を含むことができる。幾つかの実施形態では、周辺スキンに隣接する幾つかのセルは、アンダーカットを含みうる。幾つかの実施形態では、周辺スキンに隣接する幾つかのセルは、アンダーカットと、周壁に隣接する連続的に変化する半径との組合せを含みうる。これらのアンダーカット及び／又は連続的に変化する半径は、従来のハニカム構造と比較して、ハニカム体２００のＩＳＯ強度を改善する。
【0036】
本明細書に開示されるハニカム体２００はまた、高い耐熱衝撃性及び改善されたＩＳＯ強度を維持しつつ、改善された耐チッピング性を有することができる。本明細書に記載される機能改善は、正方形チャネル、六角形チャネル、及びカゴメ格子を含めた異なるセル形状を含む複数の異なるハニカム構造に適用することができる。
【0037】
【0038】
次に図３Ａを参照すると、これは、ハニカム体２００の第１の端面の拡大された一部分を示しており、強化されたＩＳＯ強度を提供する周辺スキン２１０に近接する構造の詳細を示している。周辺スキン２１０は、内面３０２Ａと外面３０２Ｂとを含みうる。周辺スキン２１０の内面３０２Ａと外面３０２Ｂとの間の距離は、周辺スキン２１０の厚さである。周辺スキン２１０の厚さは、ハニカム体２００の周囲全体にわたって変化しうる。例えば、第１の周辺セルの内面３０２Ａと外面３０２Ｂとの間の最小厚さは、第２の周辺セルの内面３０２Ａと外面３０２Ｂとの間の最小厚さとは異なりうる。ハニカム体２００は、複数の中央セル３０４Ｃ及び複数の周辺セル３０４Ｐを含む複数のセル３０４を含みうる（すべてではないが、それらの幾つかは、図面においてラベル付けされている）。上述のように、セル３０４は、ハニカム体２００の長さ２１７（図２）に亘って延在する開口部である。周辺セル３０４Ｐは、周辺スキン２１０の内面３０２Ａに隣接する１つ以上の側面を有しうる。例えば、周辺セル３０４Ｐの１つの側面又は壁は、周辺スキン２１０の内面３０２Ａの一部でありうる。幾つかの実施形態では、周辺セル３０４Ｐの１つ以上の部分は、周辺スキン２１０の内面３０２Ａに隣接しうる。
【0039】
セル３０４は、水平壁２２２及び垂直壁２２４などの複数の交差する壁から形成されうる。図３Ａに示されるセル３０４の構成又はレイアウトは、ｘ方向及びｙ方向に延びる壁を含みうる。１つ以上のｘ方向に延びる壁２２２は、ｘ軸３１８に沿って又はｘ軸３１８に平行に延在し、１つ以上のｙ方向に延びる壁２２４は、ｙ軸３１９に沿って又はｙ軸３１９に平行に延在しうる。本明細書に記載されるように、水平壁２２２及び垂直壁２２４の幾つかは、ハニカム体２００に強度を提供するために、周辺スキン２１０に近接するｘ軸３１８及びｙ軸３１９から逸脱しうる。１つ以上のｘ方向に延びる壁２２２は、１つ以上のｙ方向に延びる壁２２４と直角に交差しうる。他のハニカム構造は、他の角度で交差する壁を含む異なるセル形状を含みうる。例えば、他のハニカム構造は、長方形の非正方形のセル形状、三角形のセル形状、六角形の形状、又はそれらの組合せを含みうる。さらに他のハニカム構造は、半径方向に構成されてよく、台形形状のセルを含みうる。
【0040】
周辺セル３０４Ｐの１つ以上は、ハニカム体２００の強度を増加させる特徴を含みうる。周辺セル３０４Ｐ及び中央セル３０４Ｃの幾つかの拡大図を示す図３Ｂをさらに参照する。周辺セル３０４Ｐは異なる形状を有しうるが、中央セル３０４Ｃは横断面において同じ形状を有しうる。周辺セル３０４Ｐの１つの代表的なタイプ（説明のために３２０とラベル付けされている）は、ハニカム体２００の強度を改善するこれらの特徴の少なくとも幾つかを示している。周辺セル３２０は、第１の壁２２２上に配置された第１の壁面３２０Ａ、該第１の壁２２２に隣接して位置する第２の壁２２２上に配置された第２の壁面３２０Ｂ、及び第３の壁２２４上に配置された第３の壁面３２０Ｃを含みうる。スキン表面部分３２０Ｓが、第１の壁面３２０Ａと第２の壁面３２０Ｂとの間に延在しうる。
【0041】
第１の壁面３２０Ａは第１の接線３２６Ａを含むことができ、第２の壁面３２０Ｂは第２の接線３２６Ｂを含むことができる。スキン表面部分３２０Ｓは、第１の壁面３２０Ａとの第１の接線３２６Ａと第２の壁面３２０Ｂとの第２の接線３２６Ｂとの間で湾曲していてよく、また、第１の壁面３２０Ａとの第１の接線３２６Ａと第２の壁面３２０Ｂとの第２の接線３２６Ｂとの間に全体に延びる連続的に変化する半径３５２を含む。幾つかの実施形態では、連続的に変化する半径は非対称である（図４Ｃ参照）。したがって、スキン表面部分３２０Ｓは、該スキン表面部分３２０Ｓ上の第１の点とスキン表面部分３２０Ｓ上の第２の点との間に延びる連続的に変化する半径３５２を有する。
【0042】
図３Ｂは、中央セル３０４Ｃの内壁面への基準を提供するために、ｘ方向及びｙ方向に沿って延びる延長線を示している。延長線３３０Ｘ１及び延長線３３０Ｘ２はｘ方向に延びる。図３Ｂはまた、ｙ方向に延びる延長線３３０Ｙ１及び延長線３３０Ｙ２も示している。延長線３３０Ｘ２は、中央セル３０４Ｃの壁面３２２Ａと幾つかの壁平面とに沿って延び、本明細書に記載される一態様による、周辺セル３０４Ｐのｙ方向におけるアンダーカットを示すための基準（説明の目的で３３６とラベル付けされている）を提供する。延長線３３０Ｙ２は、中央セル３０４Ｃの壁面３２４Ａと幾つかの壁平面とに沿って延び、周辺セル３０４Ｐのｘ方向におけるアンダーカットを示すための基準（説明の目的で３２０とラベル付けされている）を提供する。
【0043】
延長線３３０Ｘ１は、壁面３２０Ａと中央セル３０４Ｃの壁２２２の壁面３２２Ａとに沿って延び、周辺セル３２０の第１の接線３２６Ａとの接線を示すための基準を提供する。延長線３３０Ｙ２は、中央セル３０４Ｃの幾つかの壁面３２４Ａに沿って延び、ｘ方向の周辺セル３２０における追加のアンダーカットを示すための基準を提供する。延長線は、周辺セル３０４Ｐが、そうでなければ従来のハニカム構造の周辺セルと同様の形状を有するが、本明細書に記載の修正（例えば、アンダーカット及び半径）のための場所を示しうる。
【0044】
幾つかの実施形態では、周辺セル３０４Ｐの隅部半径の幾つかは、中央セル３０４Ｃの隅部半径及び従来のハニカム構造とは異なり、周辺スキン２１０に近接するハニカム体２００のＩＳＯ強度を増加させることができる。
【0045】
従来のハニカム構造と比較した周辺セル３０４Ｐのさらなる構造の違いの例の説明を助けるために、基準線３４０が図３Ｂに示されている。具体的には、基準線３４０は、スキンの厚さＴｓｋｉｎが一定であり、壁２２２、２２４の横方向の厚さＴｗａｌｌの３倍～４倍である、従来の周辺セルの内側スキン表面位置を示している。したがって、基準線３４０と比較して、変化した周辺スキン２１０に直接隣接する周辺セル３０４Ｐの構造を見ることができる。基準線３４０に対する周辺セル３０４Ｐの構造への変化は、従来のハニカム構造と比較して、ハニカム体２００のＩＳＯ強度をさらに増加させる。周辺スキン２１０のスキン厚さは、ハニカム体２００の周囲で一定でなくてもよい。幾つかの実施形態では、ハニカム体２００の周囲の平均スキン厚さＴｓｋｉｎは、例えば、約０．１ｍｍ～１００ｍｍ、又はさらには１ｍｍ～１０ｍｍでありうる。
【0046】
従来のハニカム構造４００（図４Ａ）は、図４Ａの従来のハニカム構造４００の一部に示されるように、周辺スキン４１０に隣接した周辺セル４０４Ｐに小さい隅部半径を有するフィレットを使用する。説明の目的で、周辺セル４２０を参照する。これらの小さい半径４５０Ａ、４５０Ｃは、壁４２２、４２４と、一定の厚さＴｓｋｉｎの周辺スキンを有する従来のハニカムの周辺スキン４１０との交差の隅部に提供される。周辺セル４０４Ｐのこれらの従来の構成では、結果的に、壁４２２、４２４と周辺スキン４１０との間の幾つかの交差が高応力点となる。図４Ｂは、周辺セル４０４Ｐの第１の壁４２０Ａとの第１の接線４２６Ａと第２の壁４２０Ｂとの第２の接線４２６Ｂとの間の内側スキン表面に沿った半径のプロットを示している。示されるように、スキン４５０Ｂに沿った半径は、内側スキンの半径であり、略同一半径として示されている２つの隅部半径４５０Ａ、４５０Ｃ間で一定の値である。これらの交差は、隅部半径を含むとしても、従来のハニカム構造４００のチッピング、スキン分離、亀裂、及び他の望ましくない状態を引き起こす可能性のある高応力点でありうる。本明細書に記載されるハニカム体２００は、従来のハニカム構造４００と比較して改善されたＩＳＯ強度を提供する周辺セル３０４Ｐを開示する。
【0047】
一態様では、図３Ｂを再び参照すると、周辺セル３３８（ここでも概ね３０４Ｐとラベル付けされている）は、周辺セル３３８のフィレット３４４Ａ、フィレット３４４Ｂ、及びフィレット３４４Ｃなど、周辺セル３３８の他のフィレットの隅部半径値より大きい隅部半径値を有する、周辺スキン２１０に隣接したフィレット３４４（隅部半径）を含む。フィレット３４４の隅部半径値は、同じ位置における従来のフィレットのフィレット半径より大きい。例えば、フィレットの隅部半径３４４Ａ、３４４Ｂ、３４４Ｃは約３ミル（０．０８ｍｍ）であってよく、フィレットの隅部半径３４４は、８ミル（０．２ｍｍ）の最大値を有しうる。幾つかの実施形態では、フィレット３４４の隅部半径値は、他のフィレット３４４Ａ、３４４Ｂ、３４４Ｃのいずれか１つの隅部半径値よりも１００％大きく、又はさらには２００％大きくなりうる。幾つかの実施形態では、フィレット３４４の隅部半径値は、他のフィレット３４４Ａ、３４４Ｂ、３４４Ｃの隅部半径値よりも１００％～３００％大きくなりうる。フィレット３４４Ａ、３４４Ｂ、３４４Ｃは、同じ隅部半径値のものでありうる。フィレット３４４、３４４Ａ、３４４Ｂ、３４４Ｃの半径は、半径の逆数である曲率の尺度として提供されうる。フィレット３４４、３４４Ａ、３４４Ｂ、３４４Ｃを含む周辺セル３３８の曲率は、０．０～１０．０の範囲でありうる。他の実施形態では、曲率は、０．０～５．０、又は０．０～１．０の範囲でありうる。
【0048】
幾つかの実施形態では、周辺スキン２１０に隣接するフィレットの隅部半径は、ハニカム体２００に用いられる材料を増減することなく、従来の周辺セルのフィレットの隅部半径に対して変更される。これは、一部の半径が基準線３４０を超えて延びることを可能にする一方で、他の半径はその基準線３４０まで延在するか、又はその線よりわずかに下がることによって達成することができる。他の実施形態では、ハニカム体２００に用いられる材料は、従来のハニカム構造よりわずかに大きく又は小さくなりうる。しかしながら、ハニカム体２００のほぼ同じ体積を維持することにより、ハニカム体２００の熱質量は、従来のハニカム構造と比較して変化しないか、あるいはほとんど変化しない。
【0049】
幾つかの実施形態では、フィレット３４４の半径は、少なくとも一部には、フィレット３４４と基準線３４０との間の面積３４６Ａを増加させることによって、従来のフィレットと比較して増加させることができる。面積３４６Ａはまた、テーパ状の壁が周辺スキン２１０に近づくにつれて壁２２４のテーパ状の壁部分３４８の壁厚を拡大することによって増加させることができ、したがって、周辺セル３３８のテーパ状の壁部分３４８と延長線３３０Ｙ１との間の面積３４６Ｂを増加させることができる。この場合、フィレット３４４は、例えば、フィレット３４４Ａ～３４４Ｃと同じにすることができる。壁２２２はまた、テーパ状の壁部分３４８を含むように作ることもできる。幾つかの実施形態では、周辺スキン２１０の近くのテーパ状の壁部分３４８の拡大された厚さは、押出ダイのピンのある特定の側面から材料を局所的に除去することによって達成することができる。
【0050】
次に、図３Ａ及び３Ｂの周辺セル３２０を参照する。延長線３３０Ｘ１、基準線３４０、及び延長線３３０Ｘ３で示されるように、第１の壁面３２０Ａとの第１の接線３２６Ａと第２の壁面３２０Ｂとの第２の接線３２６Ｂとの間に延びるスキン表面部分３２０Ｓを画成する、連続的に変化する半径３５２が提供される。従来の周辺セル４０４Ｐ（図４Ｂ）と図３Ａ～３Ｂに示される周辺セル３０４Ｐとの違いをよりよく例証するために、図４Ｃが提供されている。そのプロットでは、連続的に変化する半径３５２が、第１の接線３２６Ａと第２の接線３２６Ｂとの間の周辺スキン２１０の長さに沿って延びるように示されている。滑らかな移行及び連続的に変化する半径の理由から、周辺スキン２１０での応力集中は、従来のハニカム構造４００と比較して劇的に低減する。別の態様では、周辺セル３２０は、壁２２２上にテーパ状の壁部分３４８Ｔを備えることができ、これを組み合わせることにより、応力をさらに低減することができる。
【0051】
延長線３３０Ｙ２で示されるように、連続的に変化する半径３５２が提供され、延長線３３０Ｙ２に対してＸ方向にアンダーカット３５２Ｂを生成する。具体的には、アンダーカット３５２Ｂを生成するために、従来のハニカム構造に比べて面積が削除されている。幾つかの実施形態では、連続的に変化する半径３５２は、示されているように、基準線３４０まで延在しうる。
【0052】
次に、周辺セル３２０に隣接する周辺セル３３６を参照する。周辺セル３３６は、フィレット３６０と湾曲したスキン表面部分３６２とを含む。フィレット３６０の半径は、延長線３３０Ｘ２に対して配置することができ、延長線３３０Ｘ２の上にアンダーカット３６４Ａを形成することができる。加えて、スキン表面部分３６２は、一定のスキン厚さの基準線３４０に対して、周辺スキン２１０にアンダーカット３６４Ｂを含みうる。したがって、認識されるべきであるように、周辺スキン２１０は、ハニカム体２００の周囲で一定の厚さではなく、代わりに、ハニカム体２００の周囲に変化する厚さのスキンを含む。周辺セル３３６のスキン表面部分３６２の曲率は、スキン表面部分３６２の長さにわたって変化する半径を有しうる。したがって、この曲率は、単一の半径を有するアーチでなくてもよく、上部の壁２２４との接線から底部の壁２２２との接線まで連続的に変化する複雑な半径を有するように湾曲していてもよい。結果として、略９０度で周辺スキン２１０に加えられた応力を移行させる移行ウェブ３５５を形成することができる。幾つかの実施形態では、アンダーカット３６４Ｂを形成するスキン表面部分３６２の曲率半径は一定でありうる。移行ウェブ３５５は、示されるように、半径方向に配向されうる。
【0053】
ハニカム体２００のフィレットは、必ずしも従来のハニカム構造のフィレットよりも大きくなくてもよい。むしろ、フィレットの半径は、応力が、例えば周辺スキン２１０を通して、ハニカム体２００全体に広がるように変化させることができる。この応力の広がりは、ハニカム体２００のＩＳＯ強度を増加させる。
【0054】
幾つかの実施形態では、壁が周辺スキン２１０と傾斜角で接触するとき、関連するフィレットは半径が大きくなりうる。半径が大きくなると、フィレットを含む周辺セル３０４Ｐの形状がより緩やかに変化する。幾つかの実施形態では、ウェブ又は壁が鋭角で周辺スキン２１０と接触するとき、フィレットは、アンダーカット３６４Ａで示されるようにアンダーカットされうる。幾つかの実施形態では、周辺セルのスキン表面部分の１つ以上が湾曲又はアーチ状でありうる。
【0055】
本明細書に記載されるフィレットの半径は、半径の逆数である、曲率の尺度として提供されうる。周辺セル３０４Ｐのフィレットを含む周辺セル３０４Ｐの曲率は、０．０～１０．０の範囲でありうる。他の実施形態では、曲率は、０．０～５．０、又は０．０～１．０の範囲でありうる。
【0056】
次に、ハニカム体２００の移行ウェブ３５５を示す図３Ｃを参照する。移行ウェブ３５５は、第１の周辺セル３２０と第２の周辺セル３３６との間の周辺スキン２１０に対して円周方向位置３５６に配置されている。移行ウェブ３５５は、周辺スキン２１０から半径方向に延びて、交差位置３５８で第１の壁２２２及び第２の壁２２４に結合する。第１の壁２２２及び第２の壁２２４は、第１の周辺セル３２０及び第２の周辺セル３３６を少なくとも部分的に形成する。図３Ｃに示される実施形態では、第１の壁２２２はｘ方向に延び、第２の壁２２４はｙ方向に延びる。
【0057】
延長線３３０Ｙ２は、少なくとも１つの中央セル３０４Ｃを構成する、第２の壁２２４の表面平面３２４Ａに沿ってｙ方向に延びる。延長線３３０Ｘ２は、中央セル３０４Ｃのうちの少なくとも１つを構成する、第１の壁２２２の表面平面３２２Ｂに沿ってＸ方向に延びる。移行ウェブ３５５は、延長線３３０Ｙ２に対して第１の周辺セル３２０内の第１のアンダーカット３５２Ｂによって形成されうる。第１のアンダーカット３５２Ｂは、アンダーカット領域に沿って第１の半径Ｒ４１を有しうる。幾つかの実施形態では、第１の半径Ｒ４１は複雑であり、第１のアンダーカット３５２Ｂの範囲全体にわたって連続的に変化する。移行ウェブ３５５は、第２の周辺セル３３６の延長線３３０Ｘ２に対して第２のアンダーカット３６４Ａを含みうる。第２のアンダーカット３６４Ａは、第２の半径Ｒ４２を有しうる。幾つかの実施形態では、第２の半径Ｒ４２は複雑であり、第２のアンダーカット３６４Ａの範囲全体にわたって連続的に変化する。第１の半径Ｒ４１及び第２の半径Ｒ４２は、対向する半径と呼ばれうる。移行ウェブ３５５は、ハニカム体２００に追加の強度を提供する。例えば、移行ウェブ３５５の半径方向に配向された構成は、非放射状構成を有する従来のハニカム構造と比較して、ハニカム体２００のＩＳＯ強度を改善することができる。
【0058】
次に図５Ａ及び５Ｂを参照すると、ハニカム押出ダイ３４（図１Ａ）の実施形態がより詳細に示されている。ハニカム押出ダイ３４は、ハニカム体２００（図２、図３Ａ～３Ｃ）及び本開示の実施形態による他のハニカム構造を製造するように構成されうる。ハニカム体２００は、例えば、米国特許第３，８８５，９７７号、同第５，３３２，７０３号、同第６，３９１，８１３号、同第７，０１７，２７８号、同第８，９７４，７２４号の各明細書、並びに国際公開第２０１４／０４６９１２号、及び同第２００８／０６６７６５号に記載される可塑化バッチをハニカム押出ダイ３４を通して押し出して、ハニカム押出物３７（図１）を生成することによって形成することができる。次に、ハニカム押出物３７は、例えば、米国特許第９，０３８，２８４号、同第９，３３５，０９３号、同第７，５９６，８８５号、及び同第６，２５９，０７８号の各明細書に記載されるように、切断及び乾燥することができる。次に、このように製造された未焼成ハニカム構造を、米国特許第９，４５２，５７８号、同第９，４４６，５６０号、同第９，００５，５１７号、同第８，９７４，７２４号、同第６，５４１，４０７号、及び同第６，２２１，３０８号の各明細書に記載されるように焼成させて、本明細書に記載される構造的幾何学形状及び微細構造を含むハニカム体２００を形成することができる。
【0059】
ハニカム押出ダイ３４は、ダイ本体５３９、可塑化バッチを受け入れるように構成されたダイ入口面５４２、及び該ダイ入口面５４２の反対側にあり、ハニカム押出物３７の形態で可塑化バッチを排出するように構成されたダイ出口面５４７を備えることができる。ハニカム押出ダイ３４は、上述のように押出装置２０（図１Ａ～１Ｂ）に結合することができる。
【0060】
ハニカム押出ダイ３４は、ダイ入口面５４２からダイ本体５３９内へと延び、かつダイ出口面５４７からダイ本体５３９内へと延びるスロット５４８（幾つかにラベルが付されている）のアレイと交差する、複数の繰出し孔５４５（幾つかにラベルが付されている）を含むことができる。複数のピン５４６はスロット５４８を画成し、該スロット５４８は、ピン５４６のそれぞれのピンの間に配置される。スロット５４８は、中央セル３０４Ｃ及び周辺セル３０４Ｐを含む、本明細書に記載されるハニカム体２００を形成するように配置することができる。ハニカム押出ダイ３４は、中央セル３０４Ｃを形成するように構成された中央ピン５４６Ｃを含むことができ、かつ、周辺セル３０４Ｐを形成するように構成された周辺ピン５４６Ｐを含むことができる。
【0061】
繰出し孔５４５は、スロット５４８のアレイにバッチ材料を供給する。スロット５４８の交差するアレイは、Ｘ方向に延びるスロット５２２（図５Ａで幾つかにラベルが付されている）と、Ｙ方向に延びるスロット５２４（図５Ａで幾つかにラベルが付されている）を含む。ハニカム押出ダイ３４は、周辺ピン５４６Ｐと周辺スキン形成マスク５４９との間に形成された周辺ピン５４６Ｐに隣接するスキン形成部分５００Ｓを含むことができる。周辺スキン形成マスク５４９は、ダイ本体５３９に結合したリング状の物品でありうる。スキン形成部分５００Ｓは、スキン形成繰出し孔５４５Ｓと界面接触して、押出方法中にハニカム押出物３７上に外周スキン表面１１０（図１Ｂ）を形成する。
【0062】
図５Ａ～５Ｂ及び拡大図５Ｃに見られるように、ハニカム押出ダイ３４は、周辺スキン形成マスク５４９とダイ本体５３９とを含む。ダイ本体５３９は、ダイ入口面５４２、ダイ出口面５４７、及び該ダイ出口面５４７上に配置された複数のピン５４６を含む。複数のピン５４６は、バッチ材料３３を押し出すことができるダイ出口面５４７に形成された交差するスロット５２２、５２４のマトリクスを画成するように配置される。複数のピン５４６は、周辺スキン形成マスク５４９に直接隣接して配置された周辺ピン５４６Ｐと、周辺スキン形成マスク５４９に直接隣接して配置されているのではなく、むしろダイ本体５３９の中央に配置された中央ピン５４６Ｃとを含む。周辺ピンの１つ以上５４６Ｐは、第１のピン表面５４６Ａ、第２のピン表面５４６Ｂ、及び第１のピン表面５４６Ａと第２のピン表面５４６Ｂとの間に延びる第３のピン表面５４６Ｓによって少なくとも部分的に画成される。第３のピン表面５４６Ｓは、周辺スキン形成マスク５４９の外部スキン形成表面５４９Ｓに沿って延びる。第３のピン表面５４６Ｓは、第１のピン表面５４６Ａとの第１の接線５２６Ａから第２のピン表面５４６Ｂとの第２の接線５２６Ｂまで延びる連続的に変化する半径５５２を有する。
【0063】
ハニカム押出ダイ３４は、隣接するピン５２０及びピン５３６の側面を形成する第１のスロット５２２及び第２のスロット５２４をさらに備えることができる。第１のスロット５２２及び第２のスロット５２４は、円周方向位置５５６のスキン形成部分５００Ｓに直接近接した交差位置５５８で互いに交差する。移行スロット５５５は、交差位置５５８から円周方向位置５５６のスキン形成部分５００Ｓまで半径方向に延びうる。移行スロット５５５は、第１の半径Ｒ５１及び第２の半径Ｒ５２を含む対向する半径を含むことができる。第１の半径Ｒ４１は、第２のスロット５２４に沿ってスロット側面延長線５３０Ｙを通過することができ、第１のアンダーカット５５２Ａを含む。第２の半径Ｒ５２は、第１のスロット５２２に沿って側面延長線５３０Ｘを通過することができ、第２のアンダーカット５５２Ｂを含むことができる。
【0064】
別の態様では、ハニカム構造の製造方法が提供される。図６に最もよく示されるように、ハニカム構造（例えば、ハニカム体２００）を製造する方法６００は、６０２において、押出ダイ（例えば、ハニカム押出ダイ３４）を提供する工程、６０４において、バッチ材料（例えば、バッチ材料３３）を提供する工程を含む。
【0065】
方法６００はさらに、６０６において、押出ダイを通してバッチ材料を押し出し、周辺スキン（例えば、周辺スキン２１０）に直接隣接して配置された周辺セル（例えば、周辺セル３０４Ｐ）を含む複数のセルを画成する壁（例えば、壁２２２、２２４）を形成する工程を含み、周辺セル（例えば、周辺セル３２０）の１つ以上は、第１の壁面（例えば、第１の壁面３２０Ａ）、第２の壁面（例えば、第２の壁面３２０Ｂ）、及び第１の壁面と第２の壁面との間に延びる周辺スキンのスキン表面部分（例えば、スキン表面部分３２０Ｓ）によって少なくとも部分的に画成されており、ここで、スキン表面部分は、第１の壁面との第１の接線（例えば、第１の接線３２６Ａ）から第２の壁面との第２の接線（例えば、第２の接線３２６Ｂ）まで延びる連続的に変化する半径（例えば、連続的に変化する半径３５２）によって画成される。
【0066】
方法６００はまた、６０８において、第１の壁（例えば、第１の壁２２２）と第２の壁（例えば、第２の壁２２４）との交差位置（例えば、交差位置３５８）から半径方向に（中央セル３０４Ｃの隅部を接続する線に沿って）延びる移行ウェブ（例えば、図３Ｃの移行ウェブ３５５）を形成する工程も含むことができ、第１の壁及び第２の壁は、円周方向位置（例えば、円周方向位置３５６）に２つの隣接する周辺セルの側面（例えば、周辺セル３２０、３３６）を形成し、移行ウェブは、第１の半径（例えば、第１の半径Ｒ４１）及び第２の半径（例えば、第２の半径Ｒ４２）を含む対向する半径を含み、ここで、第１の半径は、第２の壁に沿って延長線（例えば、延長線３３０Ｙ２）を通過し、かつ第１のアンダーカット（例えば、第１のアンダーカット３５２Ｂ）を含み、第２の半径は、第１の壁に沿って延長線（例えば、延長線３３０Ｘ２）を通過し、かつ第２のアンダーカットを含む（例えば、第２のアンダーカット３６４Ａ）。
【0067】
前述の説明は、本開示の例示的な実施形態を開示しているにすぎない。本開示の特許請求の範囲内に入る、先に開示された装置及び方法の修正は、当業者にとって容易に明らかになるであろう。したがって、本開示を、その例示的な実施形態に関連して説明してきたが、他の実施形態は、特許請求の範囲によって定義されるように、本開示の範囲内に含まれうることが理解されるべきである。
【0068】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【0069】
実施形態１
ハニカム体であって、ハニカム構造と、
周辺スキンと
を備えており、
前記ハニカム構造が、前記周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁を備えており、前記周辺セルの１つ以上が、第１の壁面、第２の壁面、及び前記第１の壁面と前記第２の壁面との間に延びるスキン表面部分によって少なくとも部分的に画成されており、
前記スキン表面部分が、前記第１の壁面との第１の接線から前記第２の壁面との第２の接線まで延びる連続的に変化する半径を有する、
ハニカム体。
ハニカム体であって、ハニカム構造と、
周辺スキンと
を備えており、
前記ハニカム構造が、前記周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁を備えており、前記周辺セルの１つ以上が、第１の壁面、第２の壁面、及び前記第１の壁面と前記第２の壁面との間に延びるスキン表面部分によって少なくとも部分的に画成されており、
前記スキン表面部分が、前記第１の壁面との第１の接線から前記第２の壁面との第２の接線まで延びる連続的に変化する半径を有する、
ハニカム体。
【0070】
実施形態２
前記スキン表面部分が前記周辺スキンへのアンダーカットを含む、実施形態１に記載のハニカム体。
前記スキン表面部分が前記周辺スキンへのアンダーカットを含む、実施形態１に記載のハニカム体。
【0071】
実施形態３
前記第１の壁面がテーパ状の壁部分を含む、実施形態１に記載のハニカム体。
前記第１の壁面がテーパ状の壁部分を含む、実施形態１に記載のハニカム体。
【0072】
実施形態４
前記第２の壁面がテーパ状の壁部分を含む、実施形態１に記載のハニカム体。
前記第２の壁面がテーパ状の壁部分を含む、実施形態１に記載のハニカム体。
【0073】
実施形態５
前記連続的に変化する半径が非対称である、実施形態１に記載のハニカム体。
前記連続的に変化する半径が非対称である、実施形態１に記載のハニカム体。
【0074】
実施形態６
前記ハニカム体の周囲に変化する厚さのスキンを備えている、実施形態１に記載のハニカム体。
前記ハニカム体の周囲に変化する厚さのスキンを備えている、実施形態１に記載のハニカム体。
【0075】
実施形態７
前記周辺スキンが外周スキン表面を備えており、第１の周辺セルの前記スキン表面部分と前記外周スキン表面との間の最小厚さが、第２の周辺セルの前記スキン表面部分と前記外周スキン表面との間の最小厚さより大きい、実施形態１に記載のハニカム体。
前記周辺スキンが外周スキン表面を備えており、第１の周辺セルの前記スキン表面部分と前記外周スキン表面との間の最小厚さが、第２の周辺セルの前記スキン表面部分と前記外周スキン表面との間の最小厚さより大きい、実施形態１に記載のハニカム体。
【0076】
実施形態８
前記連続的に変化する半径が、前記壁に沿って位置合わせした延長線に対して壁に第１のアンダーカットを提供する、実施形態１に記載のハニカム体。
前記連続的に変化する半径が、前記壁に沿って位置合わせした延長線に対して壁に第１のアンダーカットを提供する、実施形態１に記載のハニカム体。
【0077】
実施形態９
前記第１のアンダーカットが移行ウェブの一部を含む、実施形態８に記載のハニカム体。
前記第１のアンダーカットが移行ウェブの一部を含む、実施形態８に記載のハニカム体。
【0078】
実施形態１０
前記移行ウェブの第２の部分を形成する第２のアンダーカットを備えている、実施形態９に記載のハニカム体。
前記移行ウェブの第２の部分を形成する第２のアンダーカットを備えている、実施形態９に記載のハニカム体。
【0079】
実施形態１１
ハニカム体であって、ハニカム構造と、
周辺スキンと
を備えており、
前記ハニカム構造が、前記周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁を備えており、前記周辺セルの１つ以上が、第１の壁面、第２の壁面、及び前記第１の壁面と前記第２の壁面との間に延びるスキン表面部分によって少なくとも部分的に画成されており、前記スキン表面部分が、前記スキン表面部分上の第１の点と前記スキン表面部分上の第２の点との間に延びる連続的に変化する半径を有している、
ハニカム体。
ハニカム体であって、ハニカム構造と、
周辺スキンと
を備えており、
前記ハニカム構造が、前記周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁を備えており、前記周辺セルの１つ以上が、第１の壁面、第２の壁面、及び前記第１の壁面と前記第２の壁面との間に延びるスキン表面部分によって少なくとも部分的に画成されており、前記スキン表面部分が、前記スキン表面部分上の第１の点と前記スキン表面部分上の第２の点との間に延びる連続的に変化する半径を有している、
ハニカム体。
【0080】
実施形態１２
前記連続的に変化する半径が前記第１の壁面内へと延び、第１のアンダーカットを形成する、実施形態１１に記載のハニカム体。
前記連続的に変化する半径が前記第１の壁面内へと延び、第１のアンダーカットを形成する、実施形態１１に記載のハニカム体。
【0081】
実施形態１３
第２のアンダーカットを備えており、前記第１のアンダーカットと前記第２のアンダーカットとが移行ウェブを形成する、実施形態１２に記載のハニカム体。
第２のアンダーカットを備えており、前記第１のアンダーカットと前記第２のアンダーカットとが移行ウェブを形成する、実施形態１２に記載のハニカム体。
【0082】
実施形態１４
前記移行ウェブが半径方向に配向される、実施形態１３に記載のハニカム体。
前記移行ウェブが半径方向に配向される、実施形態１３に記載のハニカム体。
【0083】
実施形態１５
ハニカム体であって、ハニカム構造と、
周辺スキンと
を備えており、
前記ハニカム構造が、前記周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁を備えており、前記周辺セルが、前記周辺スキンと交差する前記壁の一部で構成されており、
ある特定の壁が前記周辺スキンに近接して互いに交差する１つ以上の円周方向位置において、前記周辺スキンを前記円周方向の位置で前記ある特定の壁と接続する移行ウェブが提供され、前記移行ウェブが対向する半径を含み、ここで、前記対向する半径の少なくとも一方が、前記ある特定の壁の平面に沿って延びる延長線を通過し、かつ少なくとも１つのアンダーカットを含む、
ハニカム体。
ハニカム体であって、ハニカム構造と、
周辺スキンと
を備えており、
前記ハニカム構造が、前記周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁を備えており、前記周辺セルが、前記周辺スキンと交差する前記壁の一部で構成されており、
ある特定の壁が前記周辺スキンに近接して互いに交差する１つ以上の円周方向位置において、前記周辺スキンを前記円周方向の位置で前記ある特定の壁と接続する移行ウェブが提供され、前記移行ウェブが対向する半径を含み、ここで、前記対向する半径の少なくとも一方が、前記ある特定の壁の平面に沿って延びる延長線を通過し、かつ少なくとも１つのアンダーカットを含む、
ハニカム体。
【0084】
実施形態１６
前記対向する半径の少なくとも一方が、連続的に変化する半径を含む、実施形態１５に記載のハニカム体。
前記対向する半径の少なくとも一方が、連続的に変化する半径を含む、実施形態１５に記載のハニカム体。
【0085】
実施形態１７
前記対向する半径の第１の半径が、第１の壁の平面に沿って延びる延長線を通過し、かつ第１のアンダーカットを含み、前記対向する半径の第２の半径が、第２の壁の平面に沿って延びる延長線を通過し、かつ第２のアンダーカットを含む、実施形態１５に記載のハニカム体。
前記対向する半径の第１の半径が、第１の壁の平面に沿って延びる延長線を通過し、かつ第１のアンダーカットを含み、前記対向する半径の第２の半径が、第２の壁の平面に沿って延びる延長線を通過し、かつ第２のアンダーカットを含む、実施形態１５に記載のハニカム体。
【0086】
実施形態１８
前記周辺スキンが、前記ハニカム体の周囲で一定の厚さではない、実施形態１５に記載のハニカム体。
前記周辺スキンが、前記ハニカム体の周囲で一定の厚さではない、実施形態１５に記載のハニカム体。
【0087】
実施形態１９
前記周辺スキン内に延びる第３のアンダーカットを含む、実施形態１５に記載のハニカム体。
前記周辺スキン内に延びる第３のアンダーカットを含む、実施形態１５に記載のハニカム体。
【0088】
実施形態２０
ハニカム押出ダイであって、
周辺スキン形成マスク、及び
ダイ本体
を備えており、前記ダイ本体が、
入口面、
出口面、及び
前記出口面に配置され、かつ前記出口面において交差するスロットのマトリクスを画成するように配置された複数のピンを備えており、前記複数のピンが、前記周辺スキン形成マスクに直接隣接して配置された周辺ピンと前記ダイ本体の中央に配置された中央ピンとを含み、前記周辺ピンの１つ以上が、第１のピン表面、第２のピン表面、及び前記第１のピン表面と前記第２のピン表面との間に延び、かつ前記周辺スキン形成マスクに沿って延びる第３のピン表面によって少なくとも部分的に画成されており、前記第３のピン表面が、前記第１のピン表面との第１の接線から前記第２のピン表面との第２の接線まで延びる連続的に変化する半径を有している、
ハニカム押出ダイ。
ハニカム押出ダイであって、
周辺スキン形成マスク、及び
ダイ本体
を備えており、前記ダイ本体が、
入口面、
出口面、及び
前記出口面に配置され、かつ前記出口面において交差するスロットのマトリクスを画成するように配置された複数のピンを備えており、前記複数のピンが、前記周辺スキン形成マスクに直接隣接して配置された周辺ピンと前記ダイ本体の中央に配置された中央ピンとを含み、前記周辺ピンの１つ以上が、第１のピン表面、第２のピン表面、及び前記第１のピン表面と前記第２のピン表面との間に延び、かつ前記周辺スキン形成マスクに沿って延びる第３のピン表面によって少なくとも部分的に画成されており、前記第３のピン表面が、前記第１のピン表面との第１の接線から前記第２のピン表面との第２の接線まで延びる連続的に変化する半径を有している、
ハニカム押出ダイ。
【0089】
実施形態２１
ハニカム押出ダイであって、
周辺スキン形成マスク、
前記周辺スキン形成マスクに直接隣接して配置された周辺ピンと、前記ダイ本体の中央に配置された中央ピンとを含む複数のピンを画成するスロットを有するダイ本体、及び
前記周辺スキン形成マスクと前記ダイ本体との間に配置されたスキン形成領域
を備えており、
前記ダイ本体がさらに、
２つの隣接する周辺ピンの側面を形成する第１のスロット及び第２のスロットであって、円周方向位置で前記スキン形成領域に直接近接する交差位置で互いに交差する、第１のスロット及び第２のスロット、並びに、
前記円周方向位置で前記交差位置から前記スキン形成領域まで半径方向に延びる移行スロットであって、前記移行スロットが、第１の半径及び第２の半径を含む対向する半径を含み、前記第１の半径が、前記第２のスロットに沿ってスロット側面延長線を通過し、かつ第１のアンダーカットを含み、前記第２の半径が、前記第１のスロットに沿って側面延長線を通過し、かつ第２のアンダーカットを含む、
ハニカム押出ダイ。
ハニカム押出ダイであって、
周辺スキン形成マスク、
前記周辺スキン形成マスクに直接隣接して配置された周辺ピンと、前記ダイ本体の中央に配置された中央ピンとを含む複数のピンを画成するスロットを有するダイ本体、及び
前記周辺スキン形成マスクと前記ダイ本体との間に配置されたスキン形成領域
を備えており、
前記ダイ本体がさらに、
２つの隣接する周辺ピンの側面を形成する第１のスロット及び第２のスロットであって、円周方向位置で前記スキン形成領域に直接近接する交差位置で互いに交差する、第１のスロット及び第２のスロット、並びに、
前記円周方向位置で前記交差位置から前記スキン形成領域まで半径方向に延びる移行スロットであって、前記移行スロットが、第１の半径及び第２の半径を含む対向する半径を含み、前記第１の半径が、前記第２のスロットに沿ってスロット側面延長線を通過し、かつ第１のアンダーカットを含み、前記第２の半径が、前記第１のスロットに沿って側面延長線を通過し、かつ第２のアンダーカットを含む、
ハニカム押出ダイ。
【0090】
実施形態２２
ハニカム構造を含むハニカム体を製造する方法であって、該方法が、
押出ダイを通してバッチ材料を押し出し、周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁を含むハニカム構造を形成する工程
を含み、前記周辺セルの１つ以上が、第１の壁面、第２の壁面、及び前記第１の壁面と前記第２の壁面との間に延びる前記周辺スキンのスキン表面部分によって少なくとも部分的に画成されており、
前記スキン表面部分が、前記第１の壁面との第１の接線から前記第２の壁面との第２の接線まで延びる連続的に変化する半径を有する、
方法。
ハニカム構造を含むハニカム体を製造する方法であって、該方法が、
押出ダイを通してバッチ材料を押し出し、周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁を含むハニカム構造を形成する工程
を含み、前記周辺セルの１つ以上が、第１の壁面、第２の壁面、及び前記第１の壁面と前記第２の壁面との間に延びる前記周辺スキンのスキン表面部分によって少なくとも部分的に画成されており、
前記スキン表面部分が、前記第１の壁面との第１の接線から前記第２の壁面との第２の接線まで延びる連続的に変化する半径を有する、
方法。
【0091】
実施形態２３
前記押し出し中に、第１の壁と第２の壁との交差位置から半径方向に延びる移行ウェブを形成する工程
をさらに含み、前記第１の壁及び前記第２の壁が、円周方向位置で２つの隣接する周辺セルの側面を形成し、前記移行ウェブが、第１の半径及び第２の半径を含む対向する半径を含んでおり、前記第１の半径が、前記第２の壁に沿って延長線を通過し、かつ第１のアンダーカットを含み、前記第２の半径が、前記第１の壁に沿って延長線を通過し、かつ第２のアンダーカットを含む、
実施形態２２に記載の方法。
前記押し出し中に、第１の壁と第２の壁との交差位置から半径方向に延びる移行ウェブを形成する工程
をさらに含み、前記第１の壁及び前記第２の壁が、円周方向位置で２つの隣接する周辺セルの側面を形成し、前記移行ウェブが、第１の半径及び第２の半径を含む対向する半径を含んでおり、前記第１の半径が、前記第２の壁に沿って延長線を通過し、かつ第１のアンダーカットを含み、前記第２の半径が、前記第１の壁に沿って延長線を通過し、かつ第２のアンダーカットを含む、
実施形態２２に記載の方法。
【0092】
実施形態２４
ハニカム構造を含むハニカム体の製造方法であって、該方法が、
押出ダイを通してバッチ材料を押し出し、ハニカム構造を形成する工程
を含み、前記ハニカム構造が、
周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁と、
第１の壁と第２の壁との交差位置から半径方向に延びる移行ウェブ
を含み、ここで、前記第１の壁及び前記第２の壁が、円周方向位置で２つの隣接する周辺セルの側面を形成し、前記移行ウェブが、第１の半径及び第２の半径を含む対向する半径を含み、前記第１の半径が前記第２の壁に沿って延長線を通過し、かつ第１のアンダーカットを含み、前記第２の半径が、前記第１の壁に沿って延長線を通過し、かつ第２のアンダーカットを含む、
方法。
ハニカム構造を含むハニカム体の製造方法であって、該方法が、
押出ダイを通してバッチ材料を押し出し、ハニカム構造を形成する工程
を含み、前記ハニカム構造が、
周辺スキンに直接隣接して配置された周辺セルを含む複数のセルを画成する壁と、
第１の壁と第２の壁との交差位置から半径方向に延びる移行ウェブ
を含み、ここで、前記第１の壁及び前記第２の壁が、円周方向位置で２つの隣接する周辺セルの側面を形成し、前記移行ウェブが、第１の半径及び第２の半径を含む対向する半径を含み、前記第１の半径が前記第２の壁に沿って延長線を通過し、かつ第１のアンダーカットを含み、前記第２の半径が、前記第１の壁に沿って延長線を通過し、かつ第２のアンダーカットを含む、
方法。
【符号の説明】
【0093】
２０ 押出装置
２２ バレル
２４ 第１のチャンバ部分
２６ 第２のチャンバ部分
２８ 上流側
３０ 下流側
３２ 供給ポート
３３ バッチ材料
３４ 押出ダイ
３７ ハニカム押出物
３８ 第１のスクリュ
４０ 第２のスクリュ
４２Ａ、４２Ｂ 駆動機構
１０２ 押出機前端
１０４ 押出機カートリッジ
１０５ スキン形成マスク
１０８ チャネル
１１０ 外周スキン表面
１１４ 第１の端面
１２０ 交差する壁
１２６ ハニカムマトリクス
２００ ハニカム体
２１０，４１０ 周辺スキン
３０２Ａ 内面
３０２Ｂ 外面
３０４Ｃ 中央セル
３０４Ｐ，４０４Ｐ 周辺セル
４００ 従来のハニカム構造
４２２，４２４ 壁
５３９ ダイ本体
５４２ ダイ入口面
５４５ 繰出し孔
５４７ ダイ出口面
５４６ ピン
５４８ スロット
２２ バレル
２４ 第１のチャンバ部分
２６ 第２のチャンバ部分
２８ 上流側
３０ 下流側
３２ 供給ポート
３３ バッチ材料
３４ 押出ダイ
３７ ハニカム押出物
３８ 第１のスクリュ
４０ 第２のスクリュ
４２Ａ、４２Ｂ 駆動機構
１０２ 押出機前端
１０４ 押出機カートリッジ
１０５ スキン形成マスク
１０８ チャネル
１１０ 外周スキン表面
１１４ 第１の端面
１２０ 交差する壁
１２６ ハニカムマトリクス
２００ ハニカム体
２１０，４１０ 周辺スキン
３０２Ａ 内面
３０２Ｂ 外面
３０４Ｃ 中央セル
３０４Ｐ，４０４Ｐ 周辺セル
４００ 従来のハニカム構造
４２２，４２４ 壁
５３９ ダイ本体
５４２ ダイ入口面
５４５ 繰出し孔
５４７ ダイ出口面
５４６ ピン
５４８ スロット
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】