DE102020203900B4

DE102020203900B4 - Wabenfilter

Info

Publication number: DE102020203900B4
Application number: DE102020203900.3A
Authority: DE
Inventors: Kimiko Kishine; Fumihiko YOSHIOKA
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2025-07-10
Anticipated expiration: 2040-03-26
Also published as: CN111749755B; JP7304187B2; US20200306680A1; CN111749755A; JP2020163287A; US10994236B2; DE102020203900A1

Abstract

Wabenfilter (100, 200), der umfasst:
eine säulenförmige Wabenstruktur (10) mit angeordneten porösen Trennwänden (1), die mehrere Zellen (2) umgeben, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die sich von einer Einströmstirnfläche (11) zu einer Ausströmstirnfläche (12) erstrecken; und
poröse Abdichtabschnitte (5), die entweder an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche (11) der Zellen (2) oder an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche (12) der Zellen (2) vorgesehen sind,
wobei die Abdichtabschnitte (5) Abdichtabschnitte (5) enthalten, die Hohlräume (6) darin aufweisen,
in den Abdichtabschnitten (5) mit den Hohlräumen(6) sich die Porosität einschließlich der Hohlräume (6) als Poren von 68 % bis 83 % erstreckt,
wobei die Abdichtabschnitte (5) mit den Hohlräumen (6) nur in einem Umfangsbereich (16) in einem Querschnitt vorhanden sind, der zu einer Erstreckungsrichtung der Zellen (2) der Wabenstruktur (10) orthogonal ist, und
der Umfangsbereich (16) ein Bereich ist, der sich bis zu einer von einer Zelle, die am äußersten Umfang der Wabenstruktur (10) in dem Querschnitt der Wabenstruktur (10) positioniert ist, in Richtung auf eine Mitte des Querschnitts gezählten achten Zelle ausdehnt.

Description

Die vorliegenden Anmeldung ist eine auf JP 2019- 066 136 , eingereicht am 29.3.2019 beim Japanischen Patentamt, basierende Anmeldung, deren gesamte Inhalte hier durch Bezugnahme mit aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wabenfilter. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Wabenfilter, der die Abgasreinigungsleistung erhöhen und wirksam verhindern kann, dass die Abdichtabschnitte von den Zellen abfallen, wenn er mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen ist.
Beschreibung der verwandten Technik
Bisher ist als ein Filter, der dafür ausgelegt ist, Schwebstoffe in einem von einer Brennkraftmaschine, wie z. B. einer Dieselkraftmaschine, abgegebenem Abgas aufzufangen, oder eine Vorrichtung, die dafür ausgelegt ist, giftige Gaskomponenten, wie z. B. CO, HC und NOx, zu reinigen, ein Wabenfilter unter Verwendung einer Wabenstruktur bekannt gewesen (siehe die Patentdokumente 1 bis 4). Die Wabenstruktur weist Trennwände auf, die aus einer porösen Keramik, wie z. B. Cordierit oder Siliciumcarbid, ausgebildet sind, und enthält mehrere Zellen, die durch die Trennwände definiert sind. Im Wabenfilter ist die obige Wabenstruktur mit Abdichtabschnitten versehen, die abwechselnd die offenen Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche der mehreren Zellen und die offenen Enden auf deren Seite der Ausströmstirnfläche abdichten. Mit anderen Worten, der Wabenfilter weist eine Struktur auf, in der die Einströmzellen, die die Seite der Einströmstirnfläche offen und die Seite der Ausströmstirnfläche abgedichtet aufweisen, und die Ausströmzellen, die die Seite der Einströmstirnfläche abgedichtet und die Seite der Ausströmstirnfläche offen aufweisen, abwechselnd mit den dazwischen angeordneten Trennwänden angeordnet sind. Ferner arbeiten im Wabenfilter die porösen Trennwände der Wabenstruktur als Filter, die die Schwebstoffe in einem Abgas auffangen. Im Folgenden können die in einem Abgas enthaltenen Schwebstoffe als „PM“ bezeichnet werden. „PM“ ist eine Abkürzung für „Schwebstoffe“.
In den letzten Jahren ist ein Wabenfilter zum Reinigen eines Abgases, das von einer Kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen abgegeben wird, erforderlich gewesen, um hauptsächlich zum Verbessern der Leistung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit von Kraftfahrzeugen eine Verringerung des Druckverlustes zu erreichen. Als eine der Maßnahmen zum Verringern des Druckverlusts im Vergleich zur herkömmlichen Trennwand sind Untersuchungen an „dünneren Wänden“, um die Dicke der Trennwände einer Wabenstruktur zu verringern, und „höherer Porosität“, um die Porosität der Trennwände weiter zu vergrößern, ausgeführt worden.
Weiterer Stand der Technik ist zudem aus den Patentdokumenten 5 und 6 bekannt.

[Patentdokument 1] JP2015- 047 554 A
[Patentdokument 2] WO 2011/ 036 971 A1
[Patentdokument 3] JP 2006- 231 162 A
[Patentdokument 4] JP H07 42534 A
[Patentdokument 5] US 2006/0 185 335 A1
[Patentdokument 6] EP 2 481 542 A1

Herkömmliche Wabenfilter haben insofern ein Problem dargestellt, als es schwierig ist, eine zufriedenstellende Abgasreinigungsleistung zu erhalten, wenn die Wabenfilter mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen sind. In den letzten Jahren hat es z. B. einen Bedarf an einer Verbesserung der Reinigungsleistung von Wabenfiltern zum Reinigen von Abgasen, die von den Kraftmaschinen von Kraftfahrzeugen abgegeben werden, gegeben, um den Abgasvorschriften zu entsprechen, die jedes Jahr infolge der Wahrnehmung von Umweltproblemen erweitert werden. Um auf den Bedarf zu reagieren, ist es z. B. erforderlich gewesen, einen in einen Wabenfilter geladenen Katalysator durch das Erhöhen der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit des Katalysators sofort zu aktivieren. Folglich hat es Anforderungen zum Entwickeln eines Wabenfilters gegeben, der eine zufriedenstellende Abgasreinigungsleistung sofort bereitstellen kann.
Herkömmliche Wabenfilter stellen insofern ein Problem dar, als dass die Abdichtabschnitte leicht von den Enden der Zellen abfallen. Es hat insofern ein weiteres Problem gegeben, als die Abdichtabschnitte aufgrund verschiedener Typen von Spannungen, die auf die Wabenfilter ausgeübt werden, beschädigt werden, selbst wenn die Abdichtabschnitte nicht abfallen.
Wenn z. B. ein Wabenfilter als ein Filter zum Reinigen eines Abgases verwendet wird, wird der Wabenfilter manchmal verwendet, indem er in einem Hülsenkörper, wie z. B. einem Metallgehäuse, untergebracht ist. Die Unterbringung eines Wabenfilters in einem Hülsenkörper, wie z. B. einem Metallgehäuse, kann als Einhülsen bezeichnet werden. Beim Einhülsen eines Wabenfilters wird der Wabenfilter in einem Hülsenkörper gehalten, indem auf die Umfangsfläche des Wabenfilters durch das Zwischenstück eines Haltematerials, wie z. B. einer Matte, ein Oberflächendruck ausgeübt wird. Selbst wenn ein derartiges Einhülsen ausgeführt wird, fallen die Abdichtabschnitte von den Enden der Zellen ab oder werden die Abdichtabschnitte in einigen Fällen beschädigt. Insbesondere ist das obige Haltematerial, wie z. B. eine Matte, so entworfen, dass es etwas kürzer als die Länge in einer axialen Richtung des Wabenfilters ist, wobei ein Rand des Haltematerials manchmal an einer Position von einer Stirnfläche des Wabenfilters etwas in Richtung auf die Innenseite angeordnet ist. In einem derartigen Fall ist manchmal in den Zellen, die auf der Umfangsseite des Wabenfilters positioniert sind, der Rand des Haltematerials ungünstig an der Grenze zwischen den Abdichtabschnitten und den Hohlraumabschnitten der Zellen positioniert, was verursacht, dass die Abdichtabschnitte aufgrund einer hohen Spannung, die auf die Umgebung der Grenze vom Haltematerial ausgeübt wird, leicht abfallen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik gemacht worden. Die vorliegende Erfindung schafft einen Wabenfilter, der, wenn er mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen ist, die Abgasreinigungsleistung erhöhen und wirksam verhindern kann, dass die Abdichtabschnitte von den Zellen abfallen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein im Folgenden beschriebener Wabenfilter geschaffen.
[1] Ein Wabenfilter, der enthält:

eine säulenförmige Wabenstruktur mit bereitgestellten porösen Trennwänden, die mehrere Zellen umgeben, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die sich von einer Einströmstirnfläche zu einer Ausströmstirnfläche erstrecken; und
poröse Abdichtabschnitte, die entweder an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche der Zellen oder an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche der Zellen vorgesehen sind,
wobei die Abdichtabschnitte Abdichtabschnitte enthalten, die Hohlräume darin aufweisen, und
in den Abdichtabschnitten mit den Hohlräumen sich die Porosität einschließlich der Hohlräume als Poren von 68 % bis 83 % erstreckt,
wobei die Abdichtabschnitte mit den Hohlräumen nur in einem Umfangsbereich in einem Querschnitt vorhanden sind, der zu einer Erstreckungsrichtung der Zellen der Wabenstruktur orthogonal ist, und
der Umfangsbereich ein Bereich ist, der sich bis zu einer von einer Zelle, die am äußersten Umfang der Wabenstruktur in dem Querschnitt der Wabenstruktur positioniert ist, in Richtung auf eine Mitte des Querschnitts gezählten achten Zelle ausdehnt.

[2] Der im Obigen [1] beschriebene Wabenfilter, wobei jeder der Abdichtabschnitte mit den Hohlräumen wenigstens einen Hohlraum aufweist, dessen Innendurchmesser sich in einer radialen Richtung einer Stirnfläche des Wabenfilters von 0,3 mm bis 1,1 mm erstreckt und dessen Innendurchmesser in der Erstreckungsrichtung der Zellen sich von 1,0 mm bis 4,0 mm erstreckt.
[3] Der in einem der Obigen [1] oder [2] beschriebene Wabenfilter, wobei sich die Porosität der Trennwände von 50 % bis 70 % erstreckt.
Der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung schafft eine Wirkung, die, wenn er mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen ist, es ermöglicht, dass die Abgasreinigungsleistung erhöht ist, weist eine hohe Erosionsbeständigkeit auf und verhindert wirksam, dass die Abdichtabschnitte von den Zellen abfallen. Spezifischer weist der Wabenfilter, der mit den Abdichtabschnitten versehen ist, die die Hohlräume darin aufweisen, eine vergrößerte Porosität der Abdichtabschnitte auf, wobei er durch das Verringern der Spannungskonzentration, die zum Zeitpunkt des Einhülsens auf den Grenzbereich zwischen der Wabenstruktur und den Abdichtabschnitten ausgeübt wird, die Möglichkeit minimiert, dass die Abdichtabschnitte von den Zellen abfallen. Ferner unterdrückt das Vorhandensein der Hohlräume innerhalb der Abdichtabschnitte eine Zunahme der Masse des Wabenfilters, wobei sie die Temperaturanstiegsleistung des Wabenfilters erhöht, wobei folglich ermöglicht wird, dass der Abgasreinigungskatalysator sofort aktiviert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform eines Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
2 ist eine Draufsicht, die die Seite der Einströmstirnfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters zeigt;
3 ist eine Draufsicht, die die Seite der Ausströmstirnfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters zeigt;
4 ist eine Schnittansicht, die den entlang A-A' nach 2 genommenen Querschnitt schematisch zeigt; und
5 ist eine Schnittansicht, die einen Teil eines Querschnitts parallel zur Erstreckungsrichtung der Zellen einer weiteren Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Ausführungsformen eingeschränkt. Es sollte deshalb erkannt werden, dass diejenigen, die gegebenenfalls durch Hinzufügen von Änderungen, Verbesserungen und dergleichen zu den folgenden Ausführungsformen auf der Grundlage des allgemeinen Wissens eines Fachmanns auf dem Gebiet erzeugt werden, ohne vom Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen, außerdem durch den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgedeckt sind.
(1) Wabenfilter
Eine Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein in den 1 bis 4 gezeigter Wabenfilter 100. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. 2 ist eine Draufsicht der Seite der Einströmstirnfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters. 3 ist eine Draufsicht der Seite der Ausströmstirnfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters. 4 ist eine Schnittansicht, die einen entlang A-A' nach 2 genommenen Querschnitt schematisch zeigt.
Wie in 1 bis 4 gezeigt ist, enthält der Wabenfilter 100 eine Wabenstruktur 10 und die Abdichtabschnitte 5. Die Wabenstruktur 10 weist die angeordneten porösen Trennwände 1 auf, die mehrere Zellen 2 umgeben, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die sich von einer Einströmstirnfläche 11 bis zu einer Ausströmstirnfläche 12 erstrecken. Die Wabenstruktur 10 ist eine säulenförmige Struktur mit der Einströmstirnfläche 11 und der Ausströmstirnfläche 12 als ihre beiden Stirnflächen. In dem Wabenfilter 100 der vorliegenden Ausführung weist die Wabenstruktur 10 ferner eine bereitgestellte Umfangswand 3 auf, die die Trennwände 1 an deren Umfangsseitenfläche umschließt.
Die Abdichtabschnitte 5 sind entweder an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche 11 der Zellen 2 oder an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche 12 der Zellen 2 vorgesehen, um die offenen Enden der Zellen 2 abzudichten. Die Abdichtabschnitte 5 sind poröse Substanzen (d. h., poröse Körper), die aus einem porösen Material bestehen. In dem in 1 bis 4 gezeigten Wabenfilter 100 sind die vorgegebenen Zellen 2 mit den an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche 11 vorgesehenen Abdichtabschnitten 5 und die restlichen Zellen 2 mit den an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche 12 vorgesehenen Abdichtabschnitten 5 abwechselnd mit den dazwischen angeordneten Trennwänden 1 angeordnet. In der folgenden Beschreibung können die Zellen 2 mit den Abdichtabschnitten 5, die an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche 11 vorgesehen sind, als „die Ausströmzellen 2b“ bezeichnet werden. Die Zellen 2 mit den Abdichtabschnitten 5, die an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche 12 vorgesehen sind, können als „die Einströmzellen 2a“ bezeichnet werden.
Der Wabenfilter 100 enthält als die Abdichtabschnitte 5 die Abdichtabschnitte mit den Hohlräumen 6 darin. Spezifischer weist wenigstens ein Abdichtabschnitt 5 unter den Abdichtabschnitten 5 einen Hohlraum 6 darin auf. Ferner erstreckt sich im Abdichtabschnitt 5 die Porosität einschließlich des Hohlraums 6 als eine Pore von 68 % bis 83 %. Der Begriff „die Porosität einschließlich des Hohlraums 6 als eine Pore“ bedeutet die Porosität, die gemessen wird, indem der Hohlraum 6 als Teil der Poren eines porösen Körpers betrachtet wird. Der Wabenfilter 100, der konfiguriert ist, wie oben beschrieben worden ist, schafft eine Wirkung, die, wenn er mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen ist, es ermöglicht, dass die Abgasreinigungsleistung erhöht ist, weist eine hohe Erosionsbeständigkeit auf und verhindert wirksam, dass die Abdichtabschnitte 5 von den Zellen 2 abfallen. Der Wabenfilter 100 ist als der Wabenfilter 100, der mit einer Wabenstruktur 10 mit höherer Porosität versehen ist, besonders wirksam. Das Vorsehen der Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 darin verbessert die Porosität der Abdichtabschnitte 5 und verringert die Spannungskonzentration, die auf den Grenzbereich zwischen der Wabenstruktur 10 und den Abdichtabschnitten 5 zum Zeitpunkt des Einhülsens ausgeübt wird, wobei folglich die Möglichkeit minimiert wird, dass die Abdichtabschnitte 5 von den Zellen 2 abfallen. Zusätzlich unterdrückt der Abdichtabschnitt 5 mit den Hohlräumen 6 darin eine Zunahme der Masse des Wabenfilters 100, wobei er die Temperaturanstiegsleistung des Wabenfilters 100 erhöht, wobei folglich ermöglicht wird, dass ein Abgasreinigungskatalysator sofort aktiviert wird.
Der Begriff „mit den Hohlräumen 6 darin“ bedeutet, dass die Hohlräume 6, von denen jeder einen maximalen Durchmesser von 0,1 mm oder mehr in einer Richtung aufweist, in dem aus einem porösen Körper ausgebildeten Abdichtabschnitt 5 vorhanden sind. Der maximale Durchmesser des Hohlraums 6 in einer Richtung kann aus einem Bild bestimmt werden, das durch das Abbilden der gesamten Fläche der Querschnittsschicht des Querschnitts des Wabenfilters 100 z. B. unter Verwendung einer industriellen Röntgen-CT-Abtastung erhalten wird.
In dem Abdichtabschnitt 5 mit dem Hohlraum 6 erstreckt sich die Porosität einschließlich des Hohlraums 6 als eine Pore von 68 % bis 83 %, bevorzugt von 70 % bis 83 % und bevorzugter von 75 % bis 83 %. Um die Spannungskonzentration zu verringern, die zum Zeitpunkt des Einhülsens auf den Grenzbereich zwischen der Wabenstruktur 10 und dem Abdichtabschnitt 5 ausgeübt wird, erstreckt sich die obige Porosität bevorzugt von 68 % bis 83 %. Hinsichtlich des Abfallens der Abdichtabschnitte 5, das zum Zeitpunkt des Einhülsens auftreten kann, ist es nicht bevorzugt, dass die Porosität der Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 z. B. unter 68 % liegt. Hinsichtlich der Wärmeschockbeständigkeit und des Verschleißes oder des Abschabens (der Erosion) der Abdichtabschnitte 5 oder dergleichen aufgrund von Fremdstoffen, die zusammen mit einer Abgasströmung kommen, ist es nicht bevorzugt, dass die Porosität der Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 83 % übersteigt.
Die Porosität der Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 kann gemessen werden, wie im Folgenden beschrieben wird. Aus dem Wabenfilter 100 wird ein zu einer Zelle äquivalenter Abschnitt, der einen Abdichtabschnitt 5 und die Trennwände 1 um den Abdichtabschnitt 5 enthält, herausgeschnitten und bearbeitet, um die Trennwände 1 um den Abdichtabschnitt 5 zu entfernen. Danach wird die Masse des Abdichtabschnitts 5 gemessen, wobei die Porosität auf der Grundlage der gemessenen Masse und der wahren Dichte eines Abdichtmaterials, das den Abdichtabschnitt 5 bildet, berechnet wird. Wenn die Porosität der Abdichtabschnitte 5 gemessen wird, ist die Porosität aller Abdichtabschnitte 5 zu messen, die an den Enden der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 vorgesehen sind.
Im Wabenfilter 100 können die Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 und die Abdichtabschnitte 5 ohne die Hohlräume 6 gemischt sein. Das Verhältnis der Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 bezüglich der Gesamtzahl der Abdichtabschnitte 5 beträgt bevorzugt 50 % oder mehr, erstreckt sich bevorzugter von 50 % bis 70 %, erstreckt sich ferner bevorzugter von 60 % bis 70 % und erstreckt sich besonders bevorzugt von 65 % bis 70 %.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Porosität der Abdichtabschnitte 5 ohne die Hohlräume 6. Die Porosität der Abdichtabschnitte 5 ohne die Hohlräume 6 erstreckt sich z. B. bevorzugt von 50 % bis 80 %, erstreckt sich bevorzugter von 60 % bis 80 % und erstreckt sich besonders bevorzugt von 65 % bis 75 %. Die Porosität der Abdichtabschnitte 5 ohne die Hohlräume 6 bleibt hinsichtlich der Wärmeschockbeständigkeit und der Beständigkeit gegen Verschleiß oder Abschaben (Erosion) aufgrund von Fremdstoffen, die zusammen mit einer Abgasströmung kommen, bevorzugt in den obigen Zahlenbereichen. Die Porosität der Abdichtabschnitte 5 ohne die Hohlräume 6 kann gemäß dem gleichen Verfahren wie dem gemessen werden, das zum Messen der Porosität der obigen Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 verwendet wird.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Abdichtlänge der Abdichtabschnitte 5 in der Erstreckungsrichtung der Zellen 2. Die Abdichtlänge der Abdichtabschnitte 5 erstreckt sich z. B. bevorzugt von 3 mm bis 9 mm, erstreckt sich bevorzugter von 3 mm bis 8 mm und erstreckt sich besonders bevorzugt von 3 mm bis 7 mm. Es ist infolge der größeren Tendenz, dass die Abdichtabschnitte 5 zu leicht abfallen oder dass sich die Erosionsbeständigkeit verschlechtert, wenn die Einströmstirnfläche 11 des Wabenfilters 100 eingedellt oder abgesplittert ist, nicht bevorzugt, dass die Abdichtlänge der Abdichtabschnitte 5 unter 3 mm liegt. Es ist außerdem nicht bevorzugt, dass die Abdichtlänge der Abdichtabschnitte 5 9 mm übersteigt, weil Fläche, durch die ein Gas hindurchgeht, abnimmt, was zu einer Zunahme des Druckverlustes oder zur Verschlechterung der Abgasreinigungsleistung führt.
Jede Abdichtlänge der Abdichtabschnitte 5 kann gemessen werden, wie im Folgenden beschrieben wird. Ein Stab mit einer Länge, die bekannt ist und die größer als die Gesamtlänge des Wabenfilters 100 ist, wird in jede der Zellen 2 eingeführt, wobei die Abdichtlänge aus dem Unterschied zwischen der Länge eines Abschnitts des Stabes, der vom Wabenfilter 100 freigelegt ist, und der Länge des Stabes selbst gemessen wird. Wenn jede Abdichtlänge der Abdichtabschnitte 5 gemessen wird, sind die Abdichtlängen aller Abdichtabschnitte 5 zu messen, die an den Enden der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 vorgesehen sind.
Der Wabenfilter 100 weist mehrere Abdichtabschnitte 5 auf, die vom Umfang in der radialen Richtung des Querschnitts der Wabenstruktur 10 in Richtung auf die Mitte angeordnet sind. Im Wabenfilter 100 sind die Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 zufällig in der radialen Richtung des Querschnitts der Wabenstruktur 10 vorhanden. Mit anderen Worten, die Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 und die Abdichtabschnitte 5 ohne die Hohlräume 6 sind in einem Wabenfilter 100 in einer zufälligen Weise vorhanden. Alle Abdichtabschnitte 5 in dem Wabenfilter 100 können die Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 sein. Alternativ können die Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 nur in einem bestimmten Bereich (Fläche) vorhanden sein. Wie in einem Wabenfilter 200, der in 5 gezeigt ist, können die Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 z. B. nur in einem Umfangsbereich 16 in dem Querschnitt vorhanden sein, der zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 orthogonal ist. 5 ist eine Schnittansicht, die einen Teil des Querschnitts parallel zur Erstreckungsrichtung der Zellen einer weiteren Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. In dem in 5 gezeigten Wabenfilter 200 sind den gleichen konstituierenden Elementen wie jenen des in 1 bis 4 gezeigten Wabenfilters 100 die gleichen Bezugszeichen zugewiesen, wobei ihre ausführlichen Beschreibungen weggelassen werden.
In dem in 5 gezeigten Wabenfilter 200 sind die Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 nur in einem Umfangsbereich 16 einer Wabenstruktur 10 vorhanden. Diese Konfiguration ist bevorzugt, weil der Unterschied des Elastizitätsmoduls zwischen den Abdichtabschnitten 5 im Umfangsbereich 16 und der Wabenstruktur 10 zunimmt, wobei folglich ein Abfallen der Abdichtabschnitte 5 im Umfangsbereich 16 wirksamer verhindert wird. Zusätzlich ist die obige Konfiguration außerdem hinsichtlich einer erhöhten Abgasreinigungsleistung aufgrund einer Verbesserung der Erwärmungsleistung und hinsichtlich der Erosionsbeständigkeit des Wabenfilters 200 bevorzugt.
Der Umfangsbereich 16 bezieht sich auf einen Bereich, der sich bis zu den von den Zellen 2, die am äußersten Umfang der Wabenstruktur 10 positioniert sind, in Richtung auf die Mitte des vorhergehenden Querschnitts der Wabenstruktur 10 gezählten achten Zellen 2 ausdehnt. Ferner ist der Bereich, der sich auf der zentralen Seite des vorhergehenden Querschnitts von den Zellen 2, die näher bei der Mitte und direkt an den achten Zellen 2 positioniert sind, (d. h., den von den Zellen 2, die am äußersten Umfang positioniert sind, gezählten neunten Zellen 2) ausdehnt, als ein Mittelbereich 15 definiert. Hinsichtlich der Wärmeschockbeständigkeit und des Verschleißes oder des Abschabens (der Erosion) der Abdichtabschnitte 5 oder dergleichen, die durch Fremdstoffe, die zusammen mit einer Abgasströmung kommen, verursacht werden, sind die Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 bevorzugt nicht in dem Mittelbereich 15 vorhanden und nur in dem Umfangsbereich 16 vorhanden.
Wenn die Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 nur im Umfangsbereich 16 der Wabenstruktur 10 vorhanden sind, dann sind alle im Umfangsbereich 16 vorhandenen Abdichtabschnitte 5 bevorzugt die Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6. Alternativ können jedoch die Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6 und die Abdichtabschnitte 5 ohne die Hohlräume 6 im Umfangsbereich 16 gemischt sein.
Der in 1 bis 4 gezeigte Abdichtabschnitt 5 im Wabenfilter 100 weist bevorzugt wenigstens einen Hohlraum 6 auf, dessen Innendurchmesser in der radialen Richtung einer Stirnfläche des Wabenfilters 100 sich von 0,3 mm bis 1,1 mm erstreckt und dessen Innendurchmesser in der Erstreckungsrichtung der Zellen 2 sich von 1,0 mm bis 4,0 mm erstreckt. Im Folgenden kann der Innendurchmesser des Hohlraums 6 in der radialen Richtung der Stirnfläche des Wabenfilters 100 einfach als „der Innendurchmesser in der radialen Richtung“ bezeichnet werden. Ferner kann der Innendurchmesser des Hohlraums 6 in der Erstreckungsrichtung der Zellen 2 als „der Innendurchmesser in der Richtung der Gesamtlänge“ bezeichnet werden. Die Abdichtabschnitte 5 mit den Hohlräumen 6, deren Innendurchmesser in der radialen Richtung sich von 0,3 mm bis 1,1 mm erstreckt und deren Innendurchmesser in der Richtung der Gesamtlänge sich von 1,0 mm bis 4,0 mm erstreckt, schaffen eine Wirkung des Verringerns der Spannungskonzentration, die zum Zeitpunkt des Einhülsens auf den Grenzbereich zwischen der Wabenstruktur 10 und den Abdichtabschnitten 5 ausgeübt wird. Die Innendurchmesser der Hohlräume 6 können gemäß dem im Folgenden beschriebenen Verfahren gemessen werden. Die gesamte Fläche der Querschnittsschicht des Querschnitts des Wabenfilters 100 wird unter Verwendung einer industriellen Röntgen-CT-Abtastung abgebildet, wobei die Innendurchmesser der Hohlräume 6 aus dem erhaltenen Bild gemessen werden. Der abzubildende Querschnitt des Wabenfilters 100 kann ein Querschnitt sein, der zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 des Wabenfilters 100 parallel ist, oder ein Querschnitt sein, der zu jeder Stirnfläche (einer Einströmstirnfläche 11 oder einer Ausströmstirnfläche 12) des Wabenfilters 100 parallel ist.
In der Wabenstruktur 10 erstreckt sich die Porosität der Trennwände 1 bevorzugt von 50 % bis 70 % und bevorzugter von 55 % bis 63 %. Der Wabenfilter 100 zeigt eine weitere deutliche Wirkung, wenn die Wabenstruktur 10 mit hoher Porosität verwendet wird, wobei sich die Porosität der Trennwände 1 von 55 % bis 63 % erstreckt. Die Porosität der Trennwände 1 wird durch einen Wert bezeichnet, der durch das Quecksilber-Einpressverfahren gemessen wird. Die Porosität der Trennwände 1 kann z. B. unter Verwendung des AutoPore 9500 (Handelsname) von Micromeritics gemessen werden. Ein Teil der Trennwände 1 wird aus der Wabenstruktur 10 herausgeschnitten, um ein Probestück zu erhalten, wobei die Messung der Porosität der Trennwände 1 unter Verwendung des Probestücks ausgeführt werden kann, das erhalten wird, wie oben beschrieben worden ist. Die Porosität der Trennwände 1 nimmt in der gesamten Wabenstruktur 10 bevorzugt einen konstanten Wert an. Der Absolutwert der Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der Porosität der Trennwände 1 jedes Teils ist z. B. bevorzugt 10 % oder kleiner.
In der Wabenstruktur 10 erstreckt sich die Dicke der Trennwände 1 bevorzugt von 0,15 mm bis 0,30 mm und bevorzugter von 0,15 mm bis 0,25 mm und besonders bevorzugt von 0,20 mm bis 0,25 mm. Die Dicke der Trennwände 1 kann z. B. unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops oder eines Mikroskops gemessen werden. Wenn sich die Dicke der Trennwände 1 unter 0,15 mm befindet, dann kann keine ausreichende Festigkeit erhalten werden. Wenn andererseits die Dicke der Trennwände 1 0,30 mm übersteigt, dann kann der Druckverlust des Wabenfilters 100 zunehmen.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Formen der Zellen 2, die durch die Trennwände 1 definiert sind. Die Formen der Zellen 2 in dem Querschnitt, der orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 ist, können z. B. polygonal, kreisförmig, elliptisch oder dergleichen sein. Eine polygonale Form kann dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig, achteckig oder dergleichen sein. Die Formen der Zellen 2 sind bevorzugt dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig oder achteckig. Hinsichtlich der Formen der Zellen 2 können alle Zellen 2 die gleiche Form oder unterschiedliche Formen aufweisen. Es können z. B. viereckige Zellen und achteckige Zellen gemischt sein, obwohl dies nicht gezeigt ist. Hinsichtlich der Größen der Zellen 2 können ferner alle Zellen 2 die gleiche Größe oder unterschiedliche Größen aufweisen. Unter den mehreren Zellen können z. B. einige Zellen größer sein und können einige andere Zellen relativ kleiner sein, obwohl dies nicht gezeigt ist. In der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „Zellen“ die von den Trennwänden umgebenen Räume.
In der Wabenstruktur 10 erstreckt sich die Zellendichte der Zellen 2, die durch die Trennwände 1 definiert sind, bevorzugt von 27 bis 51 Zellen/cm² und bevorzugter von 31 bis 47 Zellen/cm². Diese Konfiguration macht es möglich, eine Zunahme des Druckverlustes zu unterdrücken, während die PM-Auffangleistung des Wabenfilters 100 beibehalten wird.
Die Umfangswand 3 der Wabenstruktur 10 kann einteilig mit den Trennwänden 1 konfiguriert sein oder kann aus einer Umfangsüberzugschicht bestehen, die durch das Auftragen eines Umfangsüberzugsmaterials gebildet wird, das die Trennwände 1 umschließt. Die Umfangsüberzugschicht kann auf der Umfangsseite der Trennwände vorgesehen werden, nachdem die Trennwände und die Umfangswand einteilig ausgebildet worden sind, wobei dann die ausgebildete Umfangswand durch ein öffentlich bekanntes Verfahren, wie z. B. Schleifen, in einem Herstellungsprozess entfernt wird, obwohl dies nicht gezeigt ist.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Form der Wabenstruktur 10. Die Wabenstruktur 10 kann säulenförmig sein, wobei die Formen der Einströmstirnfläche 11 und der Ausströmstirnfläche 12 kreisförmig, elliptisch, polygonal oder dergleichen sein können.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Größe der Wabenstruktur 10, z. B. die Länge von der Einströmstirnfläche 11 bis zur Ausströmstirnfläche 12 und die Größe des Querschnitts, der orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 ist. Jede Größe kann geeignet gewählt werden, so dass eine optimale Reinigungsleistung erhalten wird, wenn der Wabenfilter 100 als ein Filter zum Reinigen eines Abgases verwendet wird. Die Länge von der Einströmstirnfläche 11 bis zur Ausströmstirnfläche 12 der Wabenstruktur 10 erstreckt sich z. B. bevorzugt von 90 mm bis 160 mm und erstreckt sich bevorzugter von 120 mm bis 140 mm. Ferner erstreckt sich die Fläche des Querschnitts, der zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 orthogonal ist, bevorzugt von 100 cm² bis 180 cm² und bevorzugter von 110 cm² und 150 cm².
Es gibt keine besondere Einschränkung an das Material der Trennwände 1. Das Material der Trennwände 1 enthält z. B. bevorzugt wenigstens ein Material, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Siliciumcarbid, Cordierit, ein Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial, ein Cordierit-Siliciumcarbid-Verbundmaterial, Siliciumnitrid, Mullit, Aluminiumoxid und Aluminiumtitanat umfasst.
Es gibt auch keine besondere Einschränkung an das Material der Abdichtabschnitte 5. Es kann z. B. das gleiche Material wie das oben beschriebene Material der Trennwände 1 verwendet werden.
(2) Herstellungsverfahren für den Wabenfilter
Es gibt keine besondere Einschränkung an das Verfahren zum Herstellen des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei z. B. das folgende Verfahren verwendet werden kann. Zuerst wird ein plastisches Knetmaterial zum Herstellen der Wabenstruktur vorbereitet. Das Knetmaterial zum Herstellen der Wabenstruktur kann durch das Hinzufügen eines Additivs, wie z. B. eines Bindemittels, eines Porenbildners und gegebenenfalls Wasser, zu einem aus den obigen geeigneten Materialien der Trennwände ausgewählten Material als Ausgangsstoffpulver hergestellt werden.
Anschließend wird das Knetmaterial, das erhalten wird, wie oben beschrieben worden ist, einer Extrusion unterworfen, um dadurch einen säulenförmigen Wabenformling zu erhalten, der die Trennwände, die mehrere Zellen definieren, und eine bereitgestellte Umfangswand, die die Trennwände umgibt, aufweist. Dann wird der erhaltene Wabenformling z. B. durch Mikrowellen und Heißluft getrocknet.
Anschließend werden an den offenen Enden der Zellen des getrockneten Wabenformlings Abdichtabschnitte angeordnet. Spezifischer wird z. B. zuerst ein Abdichtmaterial vorbereitet, das einen Ausgangsstoff zum Bilden der Abdichtabschnitte enthält. Dann wird eine Maske an der Einströmstirnfläche des Wabenformlings bereitgestellt, um die Einströmzellen abzudecken. Als Nächstes wird das Abdichtmaterial, das vorbereitet worden ist, in die offenen Enden der Ausströmzellen, die nicht mit der Maske versehenen sind, auf der Seite der Einströmstirnfläche des Wabenformlings gefüllt. Danach wird das Abdichtmaterial außerdem für die Ausströmstirnfläche des Wabenformlings in die offenen Enden der Einströmzellen durch das gleiche oben beschriebene Verfahren gefüllt.
Bei der Herstellung des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung können in den Abdichtabschnitten gewünschte Hohlräume z. B. durch das Verringern der Viskosität eines Abdichtmaterials, wenn das Abdichtmaterial eingefüllt wird. selektiv gebildet werden.
Anschließend wird der Wabenformling mit den an den offenen Enden einer Seite der Zellen vorgesehenen Abdichtabschnitten gebrannt, um den Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen. Die Brenntemperatur und die Brennatmosphäre variieren gemäß einem Material, wobei ein Fachmann auf dem Gebiet eine Brenntemperatur und eine Brennatmosphäre wählen kann, die für ein ausgewähltes Material am besten geeignet sind.
(Beispiele)
Das Folgende beschreibt die vorliegende Erfindung weiter spezifisch durch Beispiele; die vorliegende Erfindung ist jedoch keineswegs durch die Beispiele eingeschränkt.
(Beispiel 1)
Zehn Massenteile eines Porenbildners, 20 Massenteile eines Dispergiermediums und 1 Massenteil eines organischen Bindemittels wurden zu 100 Massenteilen eines Cordierit bildenden Ausgangsstoffs hinzugefügt und gemischt, wobei die Mischung geknetet wurde, um ein Knetmaterial herzustellen. Als den Cordierit bildenden Ausgangsstoff wurden Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Kaolin, Talkum und Siliciumdioxid verwendet. Als das Dispergiermedium wurde Wasser verwendet. Als das organische Bindemittel wurde Methylcellulose verwendet. Als das Dispergiermittel wurde Dextrin verwendet. Als der Porenbildner wurde Koks mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 15 µm verwendet.
Anschließend wurde das Knetmaterial einer Extrusion unter Verwendung eines Extrudierwerkzeugs zum Herstellen von Wabenformlingen unterworfen, wobei dadurch ein Wabenformling erhalten wurde, dessen gesamte Form eine runde Säulenform war. Die Form der Zellen des Wabenformlings war viereckig.
Anschließend wurde der Wabenformling durch einen Mikrowellentrockner getrocknet und weiter durch einen Heißlufttrockner getrocknet, um den Wabenformling vollständig zu trocknen. Danach wurden beide Stirnflächen des Wabenformlings auf vorgegebene Abmessungen geschnitten.
Anschließend wurde ein Abdichtmaterial zum Bilden der Abdichtabschnitte vorbereitet. Danach wurden unter Verwendung des Abdichtmaterials die Abdichtabschnitte an den offenen Enden der Zellen auf der Seite der Einströmstirnfläche des getrockneten Wabenformlings gebildet. Spezifischer wurde zuerst eine Maske auf der Einströmstirnfläche des Wabenformlings vorgesehen, um die Einströmzellen abzudecken. Dann wurden die offenen Enden der nicht mit der Maske versehenen Ausströmzellen mit dem Abdichtmaterial mit einer geringeren Viskosität gefüllt, wodurch die Abdichtabschnitte gebildet wurden.
Anschließend wurde die Ausströmstirnfläche des Wabenformlings außerdem mit einer Maske versehen, um die Ausströmzellen abzudecken. Dann wurden die offenen Enden der Einströmzellen, die nicht mit der Maske versehen waren, mit dem Abdichtmaterial mit einer geringeren Viskosität gefüllt, wodurch die Abdichtabschnitte gebildet wurden.
Anschließend wurde der Wabenformling, in dem die Abdichtabschnitte gebildet worden waren, entfettet und gebrannt, um dadurch den Wabenfilter des Beispiels 1 herzustellen.
Der Wabenfilter des Beispiels 1 war säulenförmig rund, wobei die Formen seiner Einströmstirnfläche und seiner Ausströmstirnfläche kreisförmig waren. Die Durchmesser der Einströmstirnfläche und der Ausströmstirnfläche betrugen 118 mm. Ferner betrug die Länge der Zellen des Wabenfilters in der Erstreckungsrichtung 127 mm. Im Wabenfilter des Beispiels 1 betrug die Dicke der Trennwände 0,22 mm, betrug die Porosität der Trennwände 55 % und betrug die Zellendichte 31 Zellen/cm². Tabelle 1 zeigt die Dicke der Trennwände, die Porosität der Trennwände und die Zellendichte des Wabenfilters. Die Porosität der Trennwände wurde unter Verwendung des AutoPore 9500 (Handelsname) von Micromeritics gemessen.
Im Wabenfilter des Beispiels 1 betrug die Abdichtlänge der Abdichtabschnitte 5,0 mm. In dem Querschnitt, der zur Erstreckungsrichtung der Zellen der Wabenstruktur orthogonal ist, wiesen ferner die in der gesamten Fläche des Querschnitts vorhandenen Abdichtabschnitte Hohlräume darin auf. Das Vorhandensein der Hohlräume innerhalb der Abdichtabschnitte wurde durch das Abbilden der gesamten Fläche der Querschnittsschicht des Querschnitts des Wabenfilterabschnitts unter Verwendung einer industriellen Röntgen-CT-Abtastung überprüft. Das Vorhandensein der Hohlräume innerhalb der Abdichtabschnitte ist in der Spalte „Vorhandensein der Hohlräume“ der Tabelle 1 gezeigt. Die Existenzfläche der Abdichtabschnitte mit den Hohlräumen ist in der Spalte „Existenzfläche“ von „Abdichtabschnitten mit Hohlräumen“ der Tabelle 1 gezeigt. In der „Existenzfläche“ der Tabelle 1 bezeichnet „nur im Umfangsbereich“, dass die Abdichtabschnitte mit den Hohlräumen nur im Umfangsbereich der Wabenstruktur vorhanden sind. „Gesamte Fläche“ bezeichnet, dass die Abdichtabschnitte mit den Hohlräumen über der gesamten Fläche der Wabenstruktur vorhanden sind.
Die Innendurchmesser jedes der Hohlräume innerhalb der Abdichtabschnitte wurden gemäß dem folgenden Verfahren gemessen. Zuerst wurde die gesamte Fläche der Querschnittsschicht des Querschnitts des Wabenfilterabschnitts unter Verwendung einer industriellen Röntgen-CT-Abtastung abgebildet. Dann wurden die Innendurchmesser der Hohlräume innerhalb jedes Abdichtabschnitts aus dem erhaltenen Bild gemessen. Es wurden der Mittelwert der Innendurchmesser in der radialen Richtung der Hohlräume und der Mittelwert der Innendurchmesser in der Richtung der Gesamtlänge der Hohlräume berechnet. Der Innendurchmesser (der Mittelwert) in der radialen Richtung der Hohlräume betrug 0,9 mm, während der Innendurchmesser (der Mittelwert) in der Richtung der Gesamtlänge der Hohlräume 3 mm betrug. Die Innendurchmesser der Hohlräume sind in den Spalten „Innendurchmesser in radialer Richtung des Hohlraums (mm)“ und „Innendurchmesser in Richtung der Gesamtlänge des Hohlraums (mm)“ in Tabelle 1 gezeigt.
Das Verhältnis der Anzahl der Abdichtabschnitte mit den Hohlräumen bezüglich der Gesamtzahl der Abdichtabschnitte ist in der Spalte „Verhältnis zur Gesamtzahl (%)“ der „Abdichtabschnitte mit Hohlräumen“ der Tabelle 1 gezeigt. Im Wabenfilter des Beispiels 1 weisen alle Abdichtabschnitte die Hohlräume auf, so dass das obige Verhältnis 100 % beträgt.
Ferner wurde die Porosität der Abdichtabschnitte mit den Hohlräumen gemessen. Die Porosität der Abdichtabschnitte mit den Hohlräumen betrug 72 %. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Wenn ein Wabenfilter im Beispiel 2 und danach, die später erörtert werden, die Abdichtabschnitte ohne die Hohlräume aufweist, dann wurde die Porosität der Abdichtabschnitte ohne die Hohlräume separat gemessen. Die Porosität der Abdichtabschnitte mit den Hohlräumen ist in der Spalte „Porosität (mit Hohlräumen) (%)“ gezeigt, während die Porosität der Abdichtabschnitte ohne die Hohlräume in der Spalte „Porosität (ohne Hohlräume) (%)“ gezeigt ist.

In den Beispielen 1 und 6 und im Vergleichsbeispiel 2 sind alle Abdichtabschnitte die Abdichtabschnitte mit den Hohlräumen, so dass die Porosität einer Fläche ausgenommen die Hohlräume in den Abdichtabschnitten mit den Hohlräumen gemäß dem folgenden Verfahren gemessen wurde. Spezifisch wurden zuerst aus den Messergebnissen der vorhergehenden industriellen Röntgen-CT-Abtastung die Positionen der Hohlräume innerhalb der Abdichtabschnitte mit den Hohlräumen identifiziert, wobei nur ein Anteil ohne Hohlräume aus dem Abdichtabschnitt mit den Hohlräumen geschnitten wurde. Dann wurde die Porosität des Anteils, der ausgeschnitten worden ist, gemessen. Für die Beispiele 1 und 6 und das Vergleichsbeispiel 2 ist die „Porosität des Anteils ohne die Hohlräume des Abdichtabschnitts mit den Hohlräumen“, die gemessen wurde, wie oben beschrieben worden ist, ausnahmsweise in der Spalte „Porosität (ohne Hohlräume) (%)“ der Tabelle 1 gezeigt. (Tabelle 1)

	Wabenstruktur			Abdichtabschnitt
	Dicke der Trennwand (mm)	Porosität der Trennwand (%)	Zellendichte (Zellen/cm²)	Vorhandensein des Hohlraums	Porosität (ohne Hohlraum) (%)	Abdichtabschnitt mit Hohlräumen
	Dicke der Trennwand (mm)	Porosität der Trennwand (%)	Zellendichte (Zellen/cm²)	Vorhandensein des Hohlraums	Porosität (ohne Hohlraum) (%)	Existenzfläche	Innendurchmesser in radialer Richtung des Hohlraums (mm)	Innendurchmesser in Richtung der Gesamtlänge des Hohlraums (mm)	Verhältnis zur Gesamtzahl (%)	Porosität (mit Hohlraum) (%)
Beispiel 1	0,22	55	31	ja	65	Gesamte Fläche	0,9	3	100	72
Beispiel 2	0,22	55	31	ja	70	Nur Umfangsbereich	0,9	3	70	74
Beispiel 3	0,22	55	31	ja	70	Nur Umfangsbereich	0,8	3	65	73
Beispiel 4	0,22	55	31	ja	69	Nur Umfangsbereich	0,8	3	60	72
Beispiel 5	0,22	63	47	ja	72	Nur Umfangsbereich	1	3,2	70	80
Beispiel 6	0,22	63	47	ja	70	Gesamte Fläche	0,6	2	100	73
Beispiel 7	0,22	63	47	ja	71	Nur Umfangsbereich	0,9	2	65	75
Beispiel 8	0,22	63	47	ja	70	Nur Umfangsbereich	0,9	2	60	74
Beispiel 9	0,24	62	47	ja	73	Nur Umfangsbereich	1	4	55	81
Beispiel 10	0,19	56	31	ja	66	Nur Umfangsbereich	0,7	3,5	70	69
Vergleichsbeispiel 1	0,24	62	47	nein	75	-	-	-	-	-
Vergleichsbeispiel 2	0,23	54	31	ja	65	Gesamte Fläche	0,4	3	100	66

Ferner wurden am Wabenfilter des Beispiels 1 die „Bewertung der Abgasreinigungsleistung“, die „Bewertung der Erosionsbeständigkeit“ und die „Bewertung des Abfallens von Abdichtabschnitten“ gemäß dem folgenden Verfahren ausgeführt. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.
[Bewertung der Abgasreinigungsleistung]
Zuerst wurden Abgasreiniger unter Verwendung der Wabenfilter der Beispiele als die Filter zum Reinigen eines Abgases hergestellt. Jeder der hergestellten Abgasreiniger wurde mit einer Auslassseite eines Kraftmaschinen-Auslasskrümmers eines Kraftfahrzeugs mit einer 1,2-I-Direkteinspritz-Benzinkraftmaschine verbunden, wobei die Konzentration des NOx, das in dem durch die Auslassöffnung des Abgasreinigers abgegebenen Gas enthalten ist, gemessen wurde, um die NOx-Reinigungsrate zu bestimmen. Basierend auf dem Wert jeder gemessenen NOx-Reinigungsrate wurde die Abgasreinigungsleistung gemäß der folgenden Bewertungsnorm bewertet. Die Spalte „Verhältnis der NOx-Reinigungsrate (%)“ der Tabelle 2 zeigt den Wert der NOx-Reinigungsrate (%) des Abgasreinigers unter Verwendung des Wabenfilters jedes Beispiels, wenn der Wert der NOx-Reinigungsrate des Abgasreinigers unter Verwendung des Wabenfilters des Vergleichsbeispiels 1 als 100 % definiert ist.
Bewertung „ausgezeichnet“: Wenn der Wert des Verhältnisses der NOx-Reinigungsrate 110 % oder mehr beträgt, dann wird das Bewertungsergebnis mit „ausgezeichnet“ bezeichnet.
Bewertung „gut“: Wenn der Wert des Verhältnisses der NOx-Reinigungsrate 107 % übersteigt und unter 110 % liegt, dann wird das Bewertungsergebnis mit „gut“ bezeichnet.
Bewertung „annehmbar“: Wenn der Wert des Verhältnisses der NOx-Reinigungsrate 100 % übersteigt und 107 % oder kleiner ist, dann wird das Bewertungsergebnis mit „annehmbar“ bezeichnet.
Bewertung „nicht bestanden“: Wenn der Wert des Verhältnisses der NOx-Reinigungsrate 100 % oder weniger beträgt, wird das Bewertungsergebnis mit „nicht bestanden“ bezeichnet.
[Bewertung des Abfallens von Abdichtabschnitten]
Die Seitenfläche des Wabenfilters jedes Beispiels wurde gemäß dem folgenden Verfahren mit einer Matte umwickelt, wobei der mit der Matte umwickelte Wabenfilter in einen Hülsenkörper geschoben wurde, um den Wabenfilter durch den Hülsenkörper zu halten. Beim Umwickeln der Matte wurde ein Rand der Matte bei 5 mm auf der Innenseite von einer Stirnfläche der Wabenstruktur, die den Wabenfilter bildet, positioniert, wobei die gesamte Seitenfläche des Wabenfilters mit der Matte bedeckt wurde. Der Wabenfilter wurde so gehalten, dass der Grad des Zusammendrückens, d. h., die effektive Raumdichte in der Lücke [engl.: gap bulk density] (GBD), der Matte zu diesem Zeitpunkt 0,45 g/cm³ betrug, wobei das Auftreten des Abfallens der Abdichtabschnitte von den Zellen überprüft wurde.
Bewertung „OK“: Wenn das „Abfallen der Abdichtabschnitte“ im zu bewertenden Wabenfilter nicht auftritt, dann wird das Bewertungsergebnis mit „OK“ bezeichnet.
Bewertung „NG“: Wenn das „Abfallen der Abdichtabschnitte“ im zu bewertenden Wabenfilter auftritt, dann wird das Auswertungsergebnis mit „NG“ bezeichnet.
[Bewertung der Erosionsbeständigkeit]
Zuerst wurde ein Wabenfilter in einen Hülsenkörper eingehülst (untergebracht), wobei der eingehülste Wabenfilter auf einer Gasbrenner-Prüfvorrichtung angeordnet wurde. Dann wurde SiC-Schleifkorn durch die Gasbrenner-Prüfvorrichtung mit der Einströmstirnfläche des Wabenfilters zusammengestoßen. Die Bedingungen, unter denen das Schleifkorn kollidierte, waren wie folgt. Die Menge des zugeführten Korns betrug 5 Gramm. Die Temperatur des in den Wabenfilter geleiteten Gases betrug 700 °C. Die Strömungsgeschwindigkeit des in den Wabenfilter geleiteten Gases betrug 120 m/s. Die Prüfzeit betrug 10 Minuten, während der das Schleifkorn nach und nach zugeführt wurde. Danach wurde der Wabenfilter herausgenommen, wobei der Wabenfilter, der herausgenommen worden war, durch Computertomographie (CT) photographiert wurde, wobei die durch den Aufprall des Schleifkorns verursachte Abschabtiefe im Wabenfilter (eine Erosionstiefe (mm)) berechnet wurde. Bei der Messprüfung der Erosionsmenge wurde ein Schleifkorn mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 50 µm verwendet. Die „Erosionsbeständigkeit“ des Wabenfilters wurde gemäß den folgenden Bewertungsnormen bewertet. Für die Beispiele 1 bis 10 wurde das Vergleichsbeispiel 1 als der Bezugs-Wabenfilter definiert. Das „Verhältnis der Erosionstiefe (%)“ der Tabelle 2 zeigt die Verhältnisse der Erosionstiefen der zu bewertenden Wabenfilter, wenn die Erosionstiefe des Bezugs-Wabenfilters als 100 % definiert ist.
Bewertung „ausgezeichnet“: Wenn der Wert des Verhältnisses der Erosionstiefe unter 70 % liegt, dann wird das Bewertungsergebnis mit „ausgezeichnet“ bezeichnet.
Bewertung „gut“: Wenn der Wert des Verhältnisses der Erosionstiefe 70 % oder mehr ist und unter 80 % liegt, wird das Bewertungsergebnis mit „gut“ bezeichnet.
Bewertung „annehmbar“: Wenn der Wert des Verhältnisses der Erosionstiefe 80 % oder mehr ist und unter 100 % liegt, wird das Bewertungsergebnis mit „annehmbar“ bezeichnet.
Bewertung „nicht bestanden“: Wenn der Wert des Verhältnisses der Erosionstiefe 100 % oder mehr beträgt, dann wird das Bewertungsergebnis mit „nicht bestanden“ bezeichnet.
(Beispiele 2 bis 10)
Die Wabenfilter wurden gemäß dem gleichen Verfahren wie dem, das für den Wabenfilter des Beispiels 1 verwendet wurde, hergestellt, mit Ausnahme, dass die Konfigurationen der Abdichtabschnitte geändert wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt ist. In den Wabenfiltern der Beispiele 2 bis 5 und 7 bis 10 wiesen die Abdichtabschnitte, die im Umfangsbereich des Querschnitts vorhanden sind, der zur Erstreckungsrichtung der Zellen der Wabenstruktur orthogonal ist, die Hohlräume darin auf. Spezifischer wiesen im obigen Querschnitt des Wabenfilters jedes der Beispiele 2 bis 5 und 7 bis 10 die Abdichtabschnitte, die in einem Bereich vorhanden sind, der sich bis zu den von den Zellen, die am äußersten Umfang der Wabenstruktur positioniert sind, in Richtung auf die Mitte des Querschnitts gezählten achten Zellen ausdehnt, die Hohlräume darin auf. In den Beispielen 2 bis 5 und 7 bis 10 wurde die Viskosität des Abdichtmaterials zum Herstellen der Abdichtabschnitte im Umfangsbereich und im Mittelbereich geändert, wobei das Vorhandensein der Hohlräume in den Abdichtabschnitten eingestellt wurde.
(Vergleichsbeispiele 1 und 2)
Die Wabenfilter wurden gemäß dem gleichen Verfahren wie dem, das für den Wabenfilter des Beispiels 1 verwendet wurde, hergestellt, mit Ausnahme, dass die Konfigurationen der Abdichtabschnitte geändert wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt ist. In dem Wabenfilter des Vergleichsbeispiels 1 weist keiner der Abdichtabschnitte die Hohlräume darin auf. Im Wabenfilter des Vergleichsbeispiels 2 ist dessen Porosität 66 %, obwohl die Abdichtabschnitte die Hohlräume aufweisen.

In den Wabenfiltern der Beispiele 2 bis 10 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurden außerdem die „Bewertung der Abgasreinigungsleistung“, die „Bewertung des Abfallens des Abdichtabschnitts“ und die „Bewertung der Erosionsbeständigkeit“ gemäß dem gleichen Verfahren wie dem, das für das Beispiel 1 verwendet wurde, ausgeführt. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse. (Tabelle 2)

	Verhältnis der NOx-Reinigungsrate (%)	Verhältnis der Erosionstiefe (%)	Bewertung der Abgasreinigungsleistung	Bewertung der Erosionsbeständigkeit	Bewertung des Abfallens des Abdichtabschnitt s
Beispiel 1	106	81	annehmbar	annehmbar	OK
Beispiel 2	109	71	gut	gut	OK
Beispiel 3	109	71	gut	gut	OK
Beispiel 4	108	65	gut	hervorragend	OK
Beispiel 5	113	83	hervorragend	annehmbar	OK
Beispiel 6	109	87	gut	annehmbar	OK
Beispiel 7	112	77	hervorragend	gut	OK
Beispiel 8	112	71	hervorragend	gut	OK
Beispiel 9	101	88	annehmbar	annehmbar	OK
Beispiel 10	114	48	hervorragend	hervorragend	OK
Vergleichsbeispiel 1	100	100	Bezug	Bezug	NG
Vergleichsbeispiel 2	99	50	nicht bestanden	hervorragend	NG

(Ergebnisse)
In den Ergebnissen der „Bewertung der Abgasreinigungsleistung“, der „Bewertung des Abfallens des Abdichtabschnitts“ und der „Bewertung der Erosionsbeständigkeit“ haben sich die Wabenfilter der Beispiele 1 bis 10 besser als jene des Wabenfilter des Vergleichsbeispiels 1, das der Bezug ist, erwiesen. Folglich wurde verifiziert, dass die Wabenfilter der Beispiele 1 bis 10 im Vergleich zu den herkömmlichen Wabenfiltern eine hohe Reinigungsleistung aufwiesen, das Abfallen der Abdichtabschnitte von den Zellen verhinderten und eine hohe Erosionsbeständigkeit aufwiesen, während die erforderliche isostatische Festigkeit aufrechterhalten wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung kann als ein Filter zum Auffangen von Schwebstoffen in einem Abgas verwendet werden.
Beschreibung der Bezugszeichen
1: Trennwand; 2: Zelle; 2a: Einströmzelle; 2b: Ausströmzelle; 3: Umfangswand; 5: Abdichtabschnitt; 6: Hohlraum; 10: Wabenstruktur; 11: Einströmstirnfläche; 12: Ausströmstirnfläche; 15: Mittelbereich; 16: Umfangsbereich; und 100, 200: Wabenfilter.

Claims

Wabenfilter (100, 200), der umfasst: eine säulenförmige Wabenstruktur (10) mit angeordneten porösen Trennwänden (1), die mehrere Zellen (2) umgeben, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die sich von einer Einströmstirnfläche (11) zu einer Ausströmstirnfläche (12) erstrecken; und poröse Abdichtabschnitte (5), die entweder an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche (11) der Zellen (2) oder an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche (12) der Zellen (2) vorgesehen sind, wobei die Abdichtabschnitte (5) Abdichtabschnitte (5) enthalten, die Hohlräume (6) darin aufweisen, in den Abdichtabschnitten (5) mit den Hohlräumen(6) sich die Porosität einschließlich der Hohlräume (6) als Poren von 68 % bis 83 % erstreckt, wobei die Abdichtabschnitte (5) mit den Hohlräumen (6) nur in einem Umfangsbereich (16) in einem Querschnitt vorhanden sind, der zu einer Erstreckungsrichtung der Zellen (2) der Wabenstruktur (10) orthogonal ist, und der Umfangsbereich (16) ein Bereich ist, der sich bis zu einer von einer Zelle, die am äußersten Umfang der Wabenstruktur (10) in dem Querschnitt der Wabenstruktur (10) positioniert ist, in Richtung auf eine Mitte des Querschnitts gezählten achten Zelle ausdehnt.
Wabenfilter (100, 200) nach Anspruch 1, wobei jeder der Abdichtabschnitte (5) mit den Hohlräume (6) wenigstens einen Hohlraum (6) aufweist, dessen Innendurchmesser sich in einer radialen Richtung einer Stirnfläche des Wabenfilters (100, 200) von 0,3 mm bis 1,1 mm erstreckt und dessen Innendurchmesser in der Erstreckungsrichtung der Zellen (2) sich von 1,0 mm bis 4,0 mm erstreckt.
Wabenfilter (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei sich die Porosität der Trennwände (1) von 50 % bis 70 % erstreckt.