DE102020203903A1

DE102020203903A1 - Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102020203903A1
Application number: DE102020203903.8A
Authority: DE
Inventors: Yuji Sasaki; Akifumi KAWAKAMI; Takashi Kinoshita; Mitsuhiro Ito
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2020-10-01
Also published as: JP7165088B2; JP2020157285A; CN111749757B; US11471869B2; US20200306741A1; CN111749757A

Abstract

Es wird eine Wabenstruktur mit hervorragender mechanischer Festigkeit bereitgestellt. Eine Wabenstruktur umfasst einen säulenförmigen Körper mit Wabenstruktur mit einer porösen Trennwand 1 und einer umlaufenden Wand. Der Körper mit Wabenstruktur weist eine umfängliche Zellenstruktur 16, eine mittige Zellenstruktur 15 und eine Grenzwand 8 auf. Der Körper mit Wabenstruktur umfasst mindestens einen der Schnittpunkte 5 der Trennwand 1, umfassend: erste dicke Schnittpunkte 5b1 in einem Abstandsbereich L1 abgehend von der Grenzwand, wobei die ersten dicken Schnittpunkte 5b1 dicker als umfängliche gewöhnliche Schnittpunkte 5a1 sind, welche die gewöhnlichen Schnittpunkte 5a in der umfänglichen Zellenstruktur 16 sind; und zweite dicke Schnittpunkte 5b2 in einem Abstandsbereich L2 abgehend von der Grenzwand 8, wobei die zweiten dicken Schnittpunkte 5b2 dicker als mittige gewöhnliche Schnittpunkte 5a2 sind, welche die gewöhnlichen Schnittpunkte 5a in der mittigen Zellenstruktur sind 15.

Description

Die vorliegende Anmeldung stützt sich auf JP 2019-063127 , die am 28. März 2019 beim Japanischen Patentamt eingereicht wurde, und deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wabenstruktur. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Wabenstruktur mit einer Grenzwand, die zwei oder mehr Zellenstrukturen abtrennt und hervorragende mechanische Festigkeit aufweist.
Stand der Technik
Herkömmliche mit einem Katalysator beladene Wabenstrukturen werden beispielsweise zum Reinigen giftiger Stoffe, wie zum Beispiel HC, CO und NOx, in einem Abgas aus einem Motor eines Automobils verwendet. Wabenstrukturen, bei denen ein offenes Ende der Zellen, die durch eine poröse Trennwand festgelegt sind, verstopft ist, sind ebenfalls verfügbar, und diese Wabenstrukturen werden als Abgasreinigungsfilter verwendet.
Eine Wabenstruktur ist eine säulenförmige Struktur mit einer Trennwand, die eine Vielzahl von Zellen festlegt, die als Durchgangskanäle für ein Abgas dienen. Eine solche Wabenstruktur weist eine Zellenstruktur auf, die aus einer Vielzahl von Zellen gebildet wird, die mit vorgegebener, regelmäßiger Periode in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen angeordnet sind. Herkömmliche Wabenstrukturen haben typischerweise eine Einzelzellenstruktur in der Ebene. Zuletzt wurden Wabenstrukturen mit zwei oder mehr Arten von Zellenstrukturen in der Ebene vorgeschlagen, um beispielsweise die Abgasreinigungseffizienz zu erhöhen. Ein Beispiel einer solchen vorgeschlagenen Wabenstruktur weist zwei oder mehr Arten von Zellenstrukturen in der Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen auf, so dass die Zellendichten und die Zellenformen in einem mittigen Bereich und einem umfänglichen Bereich der Ebene unterschiedlich sind.
Für solch eine Wabenstruktur mit zwei oder mehr unterschiedlichen Zellenstrukturen, wurde eine Wabenstruktur mit einer porösen Grenzwand in einem Grenzbereich dieser Zellenstrukturen vorgeschlagen. Für solch eine Wabenstruktur mit Grenzwand wurde ein Verfahren vorgeschlagen, um die Dicke der Trennwand in einem vorgegebenen Bereich innerhalb und außerhalb der Grenzwand teilweise zu erhöhen (siehe beispielsweise Patentdokument 1). Wenn die Trennwand bei einer solchen Wabenstruktur in einem anderen Bereich als dem vorgegebenen Bereich innerhalb und außerhalb der Grenzwand als „gewöhnliche Trennwand“, und die Trennwand im vorgegebenen Bereich als „verstärkte Trennwand“ bezeichnet wird, ist die Wabenstruktur derart konfiguriert, dass die verstärkte Trennwand eine höhere Dicke aufweist als die gewöhnliche Trennwand. Solch eine Wabenstruktur kann die Festigkeit verbessern während Fehler und Defekte in der Form der Trennwand unterdrückt werden.
Patentdokument 1: JP-B-5708670
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In letzter Zeit wurden die Entwicklungen im Stand der Technik für verbesserte Effizienz einer Reinigungsleistung und gesteigerte Kraftstoffeffizienz und dergleichen untersucht. In einem Beispiel zum Verbessern der Reinigungsleistung wurde eine Wabenstruktur mit einer dünneren Trennwand zum Festlegen der Zellen und einer hohen Zellendichte untersucht. Für bessere Kraftstoffeffizienz wurde eine Wabenstruktur mit niedriger Zellendichte untersucht, wodurch der Druckverlust der Wabenstruktur verringert wird. Die in Patentdokument 1 beschriebene Wabenstruktur hat ein Problem, dass ein Verdünnen der Trennwand insgesamt und Erhöhen der Zellendichte, die thermische Schockfestigkeit stark reduzieren, da die Wabenstruktur keine ausreichende Wirkung einer verbesserten Festigkeit aufgrund der verstärkten Trennwand aufweist.
Ein mögliches Verfahren zum Erhalten der Festigkeit der in Patentdokument 1 beschriebenen Wabenstruktur könnte darin bestehen, die Dicke der verstärkten Trennwand zu erhöhen. Solch ein Verfahren zum Erhöhen der Dicke der verstärkten Trennwand führt jedoch zu sehr kleinen offenen Enden der Zellen in einem Bereich nahe der Grenzwand, was oft zu Katalysatorverstopfung führt, wenn die Wabenstruktur mit dem Katalysator beladen ist. Insbesondere bei der Wabenstruktur mit viereckigen Zellen, scheitert ein gleichmäßiges Aufladen der durch die verstärkte Trennwand festgelegten Zellen. Dies führt beispielsweise dazu, dass sich der Katalysator an den Ecken dieser Zellen ansammelt, und eine effektive Verwendung des beladenen Katalysators scheitert. Die in Patentdokument 1 beschriebene Wabenstruktur hat somit das Problem, dass es schwierig ist, eine dünnere Trennwand und höhere Zellendichte zu erreichen.
Angesichts dieser Probleme der herkömmlichen Verfahren, stellt die vorliegende Erfindung eine Wabenstruktur bereit, die eine Grenzwand aufweist, die zwei oder mehr Zellenstrukturen trennt und eine hervorragende mechanische Festigkeit Aufweist und Katalysatorverstopfung verhindert, wenn die Wabenstruktur mit dem Katalysator beladen ist.
Die vorliegende Erfindung stellt die folgende Wabenstruktur bereit.
[1] Wabenstruktur, umfassend:

einen säulenförmigen Körper mit Wabenstruktur mit einer porösen Trennwand, die eine Vielzahl von Zellen festlegt, die als Flüssigkeits-Durchgangskanal dienen, der sich von einer Zufluss-Endfläche zu einer Abfluss-Endfläche erstreckt; und eine umlaufende Wand, die den Umfang der Trennwand umgebend angeordnet ist, wobei
der Körper mit Wabenstruktur in einer senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der Zellen Ebene eine im Umfang des Körpers mit Wabenstruktur gebildete umfängliche Zellenstruktur aufweist, eine in einer Mitte innerhalb der umfänglichen Zellenstruktur gebildete mittige Zellenstruktur, die eine andere Zellenstruktur als die umfängliche Zellenstruktur aufweist, und eine Grenzwand, die in einem Grenzbereich zwischen der umfänglichen Zellenstruktur und der mittigen Zellenstruktur angeordnet ist,
der Körper mit Wabenstruktur Schnittpunkte der Trennwand aufweist, die Schnittpunkte gewöhnliche Schnittpunkte und dicke Schnittpunkte umfassen, die dicken Schnittpunkte eine größere Dicke der Schnittpunkte aufweisen als eine Dicke der gewöhnlichen Schnittpunkte,
die dicken Schnittpunkte mindestens einen der folgenden Schnittpunkte umfassen: erste dicke Schnittpunkte in einem Abstandsbereich L1 abgehend von der Grenzwand, wobei die ersten dicken Schnittpunkte dicker als umfängliche gewöhnliche Schnittpunkte sind, welche die gewöhnlichen Schnittpunkte in der umfänglichen Zellenstruktur sind; und zweite dicke Schnittpunkte in einem Abstandsbereich L2 abgehend von der Grenzwand, wobei die zweiten dicken Schnittpunkte dicker als mittige gewöhnliche Schnittpunkte sind, welche die gewöhnlichen Schnittpunkte in der mittigen Zellenstruktur sind, und
die Schnittpunkte in der umfänglichen Zellenstruktur mindestens die umfänglichen gewöhnlichen Schnittpunkte umfassen, welche die gewöhnlichen Schnittpunkte sind.

[2] Wabenstruktur nach [1], wobei die dicken Schnittpunkte ferner dritte dicke Schnittpunkte in einem Abstandsbereich L3 abgehend von der umlaufenden Wand umfassen, wobei die dritten dicken Schnittpunkte dicker als die umfänglichen gewöhnlichen Schnittpunkte sind.
[3] Wabenstruktur nach [2], wobei in der umfänglichen Zellenstruktur, der Abstandsbereich L3 höchstens 70% einer Länge zwischen der umlaufenden Wand und der Grenzwand in senkrechter Richtung zur Grenzwand beträgt.
[4] Wabenstruktur nach einem der Punkte [1] bis [3], wobei die dicken Schnittpunkte ferner vierte dicke Schnittpunkte in einem Abstandsbereich L4 abgehend von einem Massenschwerpunkt O einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen umfassen, wobei die vierten dicken Schnittpunkte dicker als die mittigen gewöhnlichen Schnittpunkte sind.
[5] Wabenstruktur nach einem der Punkte [1] bis [4], wobei in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen des Körpers mit Wabenstruktur, ein Durchmesser eines maximal eingepasster Kreis, der imaginär im Schnittpunkt der Trennwand gezeichnet ist, eine Breite des Schnittpunkts ist, und ein Verhältnis der Breite des Schnittpunkts zu einer Dicke der Trennwand ein Schnittverhältnis des Schnittpunkts ist,
die Wabenstruktur Schnittpunkte unter den ersten dicken Schnittpunkten hat, die das Schnittverhältnis von Cout haben, und Schnittpunkte unter den zweiten Schnittpunkten hat, die das Schnittverhältnis von C_in haben, und
Cout und C_in das Verhältnis des folgenden Ausdrucks (2) erfüllen: $C_{out} < C_{in} .$
[6] Wabenstruktur nach [5], wobei die Wabenstruktur Schnittpunkte der umfänglichen gewöhnlichen Schnittpunkte hat, die das Schnittverhältnis von CB_out haben, und Schnittpunkte der mittigen gewöhnlichen Schnittpunkten hat, die das Schnittverhältnis von CB_in haben, und
CB_out, C_out, CB_in, und C_in das Verhältnis des folgenden Ausdrucks (2) erfüllen: ${CB}_{out} < {CB}_{in} < C_{out} < C_{in} .$
[7] Wabenstruktur nach einem der Punkte [1] bis [6], wobei in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen des Körpers mit Wabenstruktur, ein Durchmesser eines maximal eingepasster Kreis, der imaginär im Schnittpunkt der Trennwand gezeichnet ist, eine Breite des Schnittpunkts ist, und ein Verhältnis der Breite des Schnittpunkts zu einer Dicke der Trennwand ein Schnittverhältnis des Schnittpunkts ist,
das Schnittverhältnis der dicken Schnittpunkte größer als 2,2 und kleiner als 4,0 ist.
[8] Wabenstruktur nach einem der Punkte [1] bis [7], wobei in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen des Körpers mit Wabenstruktur, ein Durchmesser eines maximal eingepasster Kreis, der imaginär im Schnittpunkt der Trennwand gezeichnet ist, eine Breite des Schnittpunkts ist, und ein Verhältnis der Breite des Schnittpunkts zu einer Dicke der Trennwand ein Schnittverhältnis des Schnittpunkts ist,
das Schnittverhältnis der gewöhnlichen Schnittpunkte höchstens 85% des Schnittverhältnisses der dicken Schnittpunkte in derselben Zellenstruktur beträgt.
[9] Wabenstruktur nach einem der Punkte [1] bis [8], wobei in der mittigen Zellenstruktur, der Abstandsbereich L2 höchstens 35% eines Radius der mitten Zellenstruktur beträgt.
[10] Wabenstruktur nach einem der Punkte [1] bis [9], wobei in der umfänglichen Zellenstruktur, der Abstandsbereich L1 höchstens 20% einer Länge zwischen der umlaufenden Wand und der Grenzwand in senkrechter Richtung zur Grenzwand beträgt.
Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung hat eine Grenzwand, die zwei oder mehr Zellenstrukturen abtrennt, und hat die vorteilhafte Wirkung einer hervorragenden mechanischen Festigkeit, dass Katalysatorverstopfung unterdrückt wird, wenn die Wabenstruktur mit einem Katalysator beladen ist.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Draufsicht, die schematisch die Zufluss-Endfläche der Wabenstruktur aus 1 zeigt;
3 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Schnitts entlang der Linie X-X' aus 2 zeigt.
4 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Teils der ersten dicken Schnittpunkte und der zweiten dicken Schnittpunkte aus 2; und
5 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Zufluss-Endfläche einer weiteren Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Die vorliegende Erfindung soll somit so verstanden werden, dass die folgenden Ausführungsbeispiele umfasst sind, wobei Abwandlungen und Verbesserungen wie aufgrund des allgemeinen Fachwissens eines Fachmanns nach Bedarf hinzugefügt werden können, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
(1) Wabenstruktur:

Eine Wabenstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine in 1 bis 4 gezeigte Wabenstruktur 100. Diese Wabenstruktur 100 umfasst einen säulenförmigen Körper 4 mit Wabenstruktur mit einer porösen Trennwand 1 und einer umlaufenden Wand 3, die den Umfang der Trennwand 1 umgebend angeordnet ist. Die Trennwand 1 des Körpers 4 mit Wabenstruktur legt eine Vielzahl von Zellen 2 fest, die als Flüssigkeits-Durchgangskanal dienen, der sich von einer Zufluss-Endfläche 11 zu einer Abfluss-Endfläche 12 erstreckt.

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Draufsicht, die schematisch die Zufluss-Endfläche der Wabenstruktur aus 1 zeigt. 3 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Schnitts entlang der Linie X-X' aus 2 zeigt. 4 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Teils der ersten dicken Schnittpunkte und der zweiten dicken Schnittpunkte aus 2.
Die Wabenstruktur 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist ein Merkmal auf, dass der Körper 4 mit Wabenstruktur den folgenden Aufbau in der Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 aufweist. Der Körper 4 mit Wabenstruktur umfasst eine umfängliche Zellenstruktur 16, eine mittige Zellenstruktur 15 und eine Grenzwand 8, die in einem Grenzbereich zwischen der umfänglichen Zellenstruktur 16 und der mittigen Zellenstruktur 15 angeordnet ist. In diesem Körper 4 mit Wabenstruktur weisen die mittige Zellenstruktur 15 und die umfängliche Zellenstruktur 16 unterschiedliche Zellenstrukturen auf. Die mittige Zellenstruktur 15 bezeichnet eine Struktur aus einer Vielzahl von Zellen 2a, die in einem mittigen Bereich einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 des Körpers 4 mit Wabenstruktur ausgebildet sind. Die umfängliche Zellenstruktur 16 bezeichnet eine Struktur aus einer Vielzahl von Zellen 2b, die in einem Umfang des Körpers 4 mit Wabenstruktur in der Ebene ausgebildet sind. Das heißt, die mittige Zellenstruktur 15 und die umfängliche Zellenstruktur 16 sind zwei durch die Grenzwand 8 getrennte Bereiche. Die genaue Struktur dieser mittigen Zellenstruktur 15 und umfänglichen Zellenstruktur 16 werden später beschrieben.
Der Körper 4 mit Wabenstruktur umfasst Schnittpunkte 5 der Trennwand 1 und die Wabenstruktur 100 hat als besonderes wichtiges Merkmal, dass die Schnittpunkte 5 gewöhnliche Schnittpunkte 5a und dicke Schnittpunkte 5b aufweisen, die dicker als die gewöhnlichen Schnittpunkte 5a sind. Diese dicken Schnittpunkte 5b umfassen jene Schnittpunkte 5, die mindestens erste dicke Schnittpunkte 5b1 und zweite dicke Schnittpunkte 5b2 umfassen, die im Folgenden beschrieben werden. Die „ersten dicken Schnittpunkte 5b1“ sind die dicken Schnittpunkte 5b in einem Abstandsbereich L1 nach außen von der Grenzwand 8, wobei die Dicke der ersten dicken Schnittpunkte 5b1 größer als die Dicke der umfänglichen gewöhnlichen Schnittpunkte 5a1 ist, welche die gewöhnlichen Schnittpunkte 5a der umfänglichen Zellenstruktur 16 sind. Die „zweiten dicken Schnittpunkte 5b2“ sind die dicken Schnittpunkte 5b in einem Abstandsbereich L2 nach innen von der Grenzwand 8, wobei die Dicke der ersten dicken Schnittpunkte 5b1 größer als die Dicke der umfänglichen gewöhnlichen Schnittpunkte 5a2 ist, welche die gewöhnlichen Schnittpunkte 5a der mittigen Zellenstruktur 15 sind. Die Wabenstruktur 100 umfasst mindestens die umfänglichen gewöhnlichen Schnittpunkte 5a1, welche die gewöhnlichen Schnittpunkte 5a in der umfänglichen Zellenstruktur 16 sind.
Die Wabenstruktur 100 umfasst die Grenzwand 8, die zwei oder mehr Zellenstrukturen abtrennt, und hat die vorteilhafte Wirkung einer hervorragenden mechanischen Festigkeit, dass Katalysatorverstopfung unterdrückt wird, wenn die Wabenstruktur mit einem Katalysator beladen ist.
Bei der Wabenstruktur 100 ist die Form der dicken Schnittpunkte 5b nicht besonders festgelegt, solange die dicken Schnittpunkte 5b eine größere Dicke aufweisen als die gewöhnlichen Schnittpunkte 5a. Vorzugsweise weist die Trennwand 1 in Bereichen außer den gewöhnlichen Schnittpunkten 5a und den dicken Schnittpunkten 5b in der Wabenstruktur 100 eine gleichmäßige Dicke in derselben Zellenstruktur auf. Das bedeutet, dass wenn die Wabenstruktur sowohl die gewöhnlichen Schnittpunkte 5a und die dicken Schnittpunkte 5b in derselben Zellenstruktur aufweist, haben die Zellen 2 mir den gewöhnlichen Schnittpunkten 5a am Rand und die Zellen 2 mit den dicken Schnittpunkten 5b am Rand vorzugsweise dieselbe Form, außer dass sie eine unterschiedliche Form in jenen Bereichen aufweisen, die den dicken Schnittpunkten 5b entsprechen.
In der Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 des Körpers 4 mit Wabenstruktur, ist der Durchmesser eines maximal eingepassten Kreises, der imaginär in einem Schnittpunkt 5 der Trennwand 1 eingezeichnet ist, die Breite des Schnittpunkts 5. Beispielsweise ist in dieser Ebene der Durchmesser des maximal eingepassten Kreises, der imaginär in einem gewöhnlichen Schnittpunkt 5a eingezeichnet ist, die Breite des gewöhnlichen Schnittpunkts 5a. Ebenso ist in dieser Ebene der Durchmesser des maximal eingepassten Kreises, der imaginär in einem dicken Schnittpunkt 5b, wie beispielsweise einem ersten dicken Schnittpunkte 5b1 oder einem zweiten dicken Schnittpunkt 5b2, eingezeichnet ist, die Breite des dicken Schnittpunkts 5b. Das Verhältnis der Breite (bzw. des Durchmessers des oben benannten maximal eingepassten Kreises) des Schnittpunkts 5 zur Dicke der Trennwand 1 ist ein Schnittverhältnis des Schnittpunkts 5.
Die Wabenstruktur 100 kann die Schnittpunkte 5 mit den ersten dicken Schnittpunkten 5b1 mit dem Schnittverhältnis Cout aufweisen. Die Wabenstruktur 100 kann die Schnittpunkte 5 mit den zweiten dicken Schnittpunkten 5b2 mit dem Schnittverhältnis C_in aufweisen. Wenn die Wabenstruktur 100 die ersten dicken Schnittpunkte 5b1 und die zweiten dicken Schnittpunkte 5b2 wie oben beschrieben aufweist, erfüllen die oben bezeichneten Cout und C_in vorzugsweise das Verhältnis des folgenden Ausdrucks (1): $C_{out} < C_{in} .$
Die Wabenstruktur 100 kann die Schnittpunkte 5 mit den umfänglichen gewöhnlichen Schnittpunkten 5a1 mit dem Schnittverhältnis CB_out aufweisen. Die Wabenstruktur 100 kann die Schnittpunkte 5 mit den mittigen gewöhnlichen Schnittpunkten 5a2 mit dem Schnittverhältnis CB_in aufweisen. Wenn die Wabenstruktur 100 die umfänglichen gewöhnlichen Schnittpunkte 5a1 und die mittigen gewöhnlichen Schnittpunkte 5a2 wie oben beschrieben aufweist, erfüllen die oben bezeichneten CB_out, C_out, CB_in und C_in vorzugsweise das Verhältnis des folgenden Ausdrucks (2): ${CB}_{out} < {CB}_{in} < C_{out} < C_{in} .$
Das Schnittverhältnis der dicken Schnittpunkte 5b ist vorzugsweise größer als 2,2 und kleiner als oder gleich 4,0 und besonders vorzugsweise größer als 2,3 und kleiner als oder gleich 4,0. Vorzugsweise beträgt das Schnittverhältnis der gewöhnlichen Schnittpunkte 5a höchstens 85% des Schnittverhältnisses der dicken Schnittpunkte 5b in derselben Zellenstruktur. Die Breite der Schnittpunkte 5 und das Schnittverhältnis der Schnittpunkte 5 können wie im Folgenden beschrieben gemessen und berechnet werden. Erstens ist die Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 des Körpers 4 mit Wabenstruktur in einen Bereich mit den gewöhnlichen Schnittpunkten 5a als Schnittpunkte 5 und einen Bereich mit den dicken Schnittpunkten 5b als Schnittpunkte 5 aufgeteilt. In jedem dieser Bereiche werden zwei Punkte zufällig aus den folgenden vier Bereichen ausgewählt und die Breite des Schnittpunkts 5 und die Dicke der Trennwand 1 werden an den insgesamt acht Punkten gemessen. Die vier Messbereiche in jedem Bereich umfassen, vom Massenschwerpunkt des Körpers 4 mit Wabenstruktur aus, zwei Bereiche in der senkrechten Richtung zur Trennwand 1 und zwei Bereiche in der 90° Richtung der senkrechten Richtung. In einem Beispiel erstrecken sich die zwei Bereiche in der zur Trennwand 1 senkrechten Richtung in der aufwärts/abwärts-Richtung vom Massenschwerpunkt aus, und die zwei Bereiche in der 90° Richtung der senkrechten Richtung erstrecken sich in der links/rechts-Richtung vom Massenschwerpunkt aus. Die Breite eines Schnittpunkts 5 kann durch Zeichnen eines zu messenden eingepassten Kreises des „Schnittpunkts 5 der Trennwand 1“ erhalten werden, und durch Messen des maximal eingepassten Kreises mittels Bildauswertung. Die Dicke der Trennwand 1 kann auch durch Bildauswertung wie oben beschrieben gemessen werden. Dann wird die Breite des Schnittpunkts 5 durch die Dicke der Trennwand 1 geteilt und der Mittelwert der oben-genannten acht Punkte wird berechnet. Der auf diese Weise erhaltene Wert ist das Verhältnis der Breite des Schnittpunkts 5 zur Dicke der Trennwand 1, bzw. das Schnittverhältnis des Schnittpunkts 5.
In der mittigen Zellenstruktur 15 ist der Bereich mit den dicken Schnittpunkten 5b vorzugsweise höchstens 35% des Radius der mittigen Zellenstruktur 15, besonders vorzugsweise 5 bis 20 %. Der Bereich mit den dicken Schnittpunkten 5b größer als 35% des Radius der mittigen Zellenstruktur 15 wird nicht bevorzugt, da solch eine Wabenstruktur eine Temperaturanstiegsverhalten verschlechtert, teilweise aufgrund eines erhöhten Gewichts und eines Anstiegs des Druckverlusts aufgrund einer geringeren offenen Frontfläche.
In der umfänglichen Zellenstruktur 16 beträgt der Abstandsbereich L1 vorzugsweise höchstens 20% der Länge zwischen der umlaufenden Wand 3 und der Grenzwand 8 in senkrechter Richtung zur Grenzwand 8 beträgt und besonderes vorzugsweise 10 bis 15%. Der Abstandsbereich L1 größer als 20% der Länge zwischen der umlaufenden Wand 3 und der Grenzwand 8 wird nicht bevorzugt, da solch eine Wabenstruktur eine Temperaturanstiegsverhalten verschlechtert, teilweise aufgrund eines erhöhten Gewichts und eines Anstiegs des Druckverlusts aufgrund einer geringeren offenen Frontfläche. Der Abstandsbereich L1 bezeichnet den größten Bereich, der die Zellen 2 mit einer oder mehr dicken Ecken umfasst. Dieser Bereich umfasst nicht die Zellen 2, die nicht an jeder Ecke dick sind (bzw. die Zellen 2, die keinen dicken Schnittpunkt in der sie umrundenden Trennwand 1 haben). Dasselbe gilt für die anderen später beschriebenen Abstände L2, L3 und L4.
Die umfängliche Zellenstruktur 16 der vorliegenden Erfindung betrifft eine Zellenstruktur, die aus den zwischen der umlaufenden Wand 3 und der Grenzwand 8 des Körpers 4 mit Wabenstruktur angeordneten Zellen 2b besteht. Das heißt, dass die umfängliche Zellenstruktur 16 eine Zellenstruktur sein kann, die vollständige Zellen umfasst, die am äußersten Rand des Körpers 4 mit Wabenstruktur gebildet sind. Im Folgenden können die durch die Grenzwand 1 komplett umrundeten und festgelegten Zellen 2 als „vollständige Zellen“ bezeichnet werden. Andererseits können die nicht komplett durch die Grenzwand 1 umrundeten und festgelegten, und teilweise durch die umlaufende Wand 3 festgelegten Zellen 2 als „unvollständige Zellen“ bezeichnet werden. Die teilweise durch die Grenzwand 8 festgelegten Zellen2 können auch als „unvollständige Zellen“ bezeichnet werden. Die im Körper 4 mit Wabenstruktur gebildeten Zelle 2 können in „vollständige Zellen“ und „unvollständige Zellen“ gruppiert werden.
Die mittige Zellenstruktur 15 der vorliegenden Erfindung betrifft die Zellenstruktur, die aus Zellen 2a innerhalb der Grenzwand 8 besteht. Das heißt, dass die mittige Zellenstruktur 15 eine Zellenstruktur sein kann, die vollständige Zellen umfasst, die innerhalb der Grenzwand 8 im Körper 4 mit Wabenstruktur gebildet sind.
In der zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 senkrechten Ebene, werden eine einzelne durch die Trennwand 1 festgelegte Zelle 2 oder der Verbund aus einer Vielzahl von Zellen 2 als eine sich wiederholende Einheit bezeichnet. Dann bezieht sich die „Zellenstruktur“ auf die Struktur mit zwei oder mehr sich wiederholenden Einheiten. Wenn zum Beispiel Zellen mit derselben Zellenform regelmäßig in der Ebene angeordnet sind, kann der Bereich mit diesen Zellen derselben Form eine Zellenstruktur sein. Eine Vielzahl von Zellen mit unterschiedlichen Zellenformen kann kombiniert werden, um eine einzelne sich wiederholende Einheit darzustellen. In diesem Fall kann der Bereich mit solchen sich wiederholenden Einheiten eine Zellenstruktur sein. In der Wabenstruktur 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfassen die mittige Zellenstruktur 15 und die umfängliche Zellenstruktur 16 jeweils mindestens eine Art Zellenstruktur.
Die Wabenstruktur 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst wie oben beschrieben dicke Schnittpunkte 5b, was bedeutet, dass die Trennwand 1 teilweise dick nahe dem Schnittpunkt der Trennwand 1 sein kann. Die durch solch eine Trennwand 1 festgelegte Zelle 2 kann sich in nur einem Bereich nah beim Schnittpunkt von der Form anderer Zellen 2 in der sich wiederholenden Einheit unterscheiden. Diese Beschreibung betrifft solche Zellen 2, die sich nur in dem Bereich des dicken Schnittpunkts 5b von der Form anderer Zellen 2 in der sich wiederholenden Einheit als eine der sich wiederholenden Einheit unterscheiden.
Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet die Formulierung, zwei Zellenstrukturen haben „unterschiedliche Zellenstrukturen“, dass die Zellendichte oder die Form der Zellen 2 im Vergleich dieser Zellenstrukturen unterschiedlich ist. „Unterschiedliche Zellendichte“ bedeutet, dass der Vergleich von zwei Zellenstrukturen hinsichtlich deren Zellendichte einen Unterschied von mindestens 7 Zellen/cm² ausmacht.
Die Form der Zellen 2 (im Folgenden auch als „Zellenform“ bezeichnet) in einer zur Erstreckungsrichtung der Zellen senkrechten Ebene ist nicht besonders festgelegt. Beispielsweise können die Zellen der mittigen Zellenstruktur 15 und der umfänglichen Zellenstruktur 16 eine vieleckige Form haben, wie zum Beispiel dreieckig, viereckig, sechseckig oder achteckig. Jeweils in der mittigen Zellenstruktur 15 und der umfänglichen Zellenstruktur 16 können die Zellen 2 eine Zelle 2 und eine andere Zelle 2 mit unterschiedlicher Form aufweisen. Die Zellen 2 mit dem dicken Schnittpunkt 5b am Rand haben eine Form ohne einen Bereich, der wie oben beschrieben dem dicken Bereich an der Ecke der Zellenform entspricht.
Vorzugsweise hat in der Wabenstruktur 100 die mittige Zellenstruktur 15 eine höhere Zellendichte als die umfänglich Zellenstruktur 16. Solch eine Wabenstruktur 100 erlaubt einen leichtgängigen Fluss eines Abgases in die umfänglichen Zellen 2 in der zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 senkrechten Ebene und wird bevorzugt, da dieser Aufbau einen effizienten Kontakt des Abgases mit der Wabenstruktur 100 zum Reinigen erlaubt.
Die mittige Zellenstruktur 15 weist vorzugsweise eine Zellendichte von 40 bis 155 Zellen/cm², nochmals vorzugsweise 60 bis 140 Zellen/cm² und besonders vorzugsweise 75 bis 100 Zellen/cm² auf. Falls die Zellendichte der mittigen Zellenstruktur 15 kleiner als 40 Zellen/cm² ist, kann die Wabenstruktur 100 eine unzureichende Festigkeit aufweisen oder Probleme beim Zuleiten eines Abgases in den Randbereich haben. Falls die Zellendichte der mittigen Zellenstruktur 15 größer als 155 Zellen/cm² ist, kann der Druckverlust der Wabenstruktur 100 ansteigen, oder wenn die Wabenstruktur mit einem Katalysator beladen ist, können die Zellen 2 mit dem beladenen Katalysator verstopfen.
Die umfängliche Zellenstruktur 16 weist vorzugsweise eine Zellendichte von 15 bis 95 Zellen/cm², nochmals vorzugsweise 30 bis 80 Zellen/cm² und besonders vorzugsweise 40 bis 65 Zellen/cm² auf. Falls die Zellendichte in der umfänglichen Zellenstruktur 16 kleiner als 15 Zellen/cm² ist, kann die Festigkeit der Wabenstruktur 100 unzureichend sein. Falls die Zellendichte der umfänglichen Zellenstruktur 16 größer als 95 Zellen/cm² ist, kann der Druckverlust der Wabenstruktur 100 ansteigen, oder wenn die Wabenstruktur mit einem Katalysator beladen ist, können die Zellen 2 mit dem beladenen Katalysator verstopfen.
Die mittige Zellenstruktur 15 hat vorzugsweise eine Mindestdicke der Trennwand von 0,05 bis 0,21 mm, nochmal vorzugsweise 0,05 bis 0,16 mm und besonders vorzugsweise 0,05 bis 0,12 mm. Die „Mindestdicke der Trennwand“ bezieht sich auf die Dicke der Trennwand 1 in einem anderen Bereich als die Schnittpunkte 5. Eine zu dünne Trennwand 1 in der mittigen Zellenstruktur 15 wird nicht bevorzugt, denn solche eine Wabenstruktur 100 kann eine unzureichende Festigkeit aufweisen oder Probleme beim Zuleiten eines Abgases in den Randbereich haben. Eine zu dicke Trennwand 1 in der mittigen Zellenstruktur 15 wird nicht bevorzugt, da der Druckverlust der Wabenstruktur 100 ansteigen kann, oder wenn die Wabenstruktur mit einem Katalysator beladen ist, können die Zellen 2 mit dem beladenen Katalysator verstopfen.
Die umfängliche Zellenstruktur 16 hat vorzugsweise eine Mindestdicke der Trennwand von 0,07 bis 0,23 mm, nochmal vorzugsweise 0,07 bis 0,18 mm und besonders vorzugsweise 0,07 bis 0,15 mm. Eine zu dünne Trennwand 1 in der umfänglichen Zellenstruktur 16 wird nicht bevorzugt, denn solche eine Wabenstruktur 100 kann eine unzureichende Festigkeit aufweisen oder Probleme beim Zuleiten eines Abgases in den Randbereich haben. Eine zu dicke Trennwand 1 in der umfänglichen Zellenstruktur 16 wird nicht bevorzugt, da der Druckverlust der Wabenstruktur 100 ansteigen kann, oder wenn die Wabenstruktur mit einem Katalysator beladen ist, können die Zellen 2 mit dem beladenen Katalysator verstopfen.
Die umlaufende Wand 3 hat vorzugsweise eine Dicke von 0,1 bis 0,8 mm, nochmal vorzugsweise 0,2 bis 0,7 mm und besonders vorzugsweise 0,3 bis 0,5 mm. Eine zu dünne umlaufende Wand 3 wird nicht bevorzugt, da sich die mechanische Festigkeit der Wabenstruktur 100 als Ganzes verschlechtert. Eine zu dicke umlaufende Wand 3 wird nicht bevorzugt, da sich die offene Fläche der Zellen 2 in der Wabenstruktur 100 verkleinert und der Druckverlust der Wabenstruktur 100 ansteigen kann.
Die Grenzwand 8 hat vorzugsweise eine Dicke von 0,1 bis 0,8 mm, nochmal vorzugsweise 0,2 bis 0,7 mm und besonders vorzugsweise 0,3 bis 0,5 mm. Eine zu dünne Grenzwand 8 wird nicht bevorzugt, da sich die mechanische Festigkeit der Wabenstruktur 100 als Ganzes verschlechtert. Eine zu dicke Grenzwand 8 wird nicht bevorzugt, da sich die offene Fläche der Zellen 2 in der Wabenstruktur 100 verkleinert und der Druckverlust der Wabenstruktur 100 ansteigen kann.
Bei der in 1 bis 4 gezeigten Wabenstruktur 100 ist die Orientierung der sich wiederholenden Einheiten der Zellen 2a in der mittigen Zellenstruktur 15 relativ zur Orientierung der sich wiederholenden Einheiten der Zellen 2b in der umfänglichen Zellenstruktur 16 geneigt. Insbesondere sind die sich wiederholenden Einheiten der Zellen 2a seitlich auf dem Blatt von 2 angeordnet. Andererseits sind die sich wiederholenden Einheiten der Zellen 2b in der umfänglichen Zellenstruktur 16 in einer zur seitlichen Richtung des Blattes von 2 schräg geneigten Richtung angeordnet. Diese Konfiguration unterdrückt eine Konzentration von Spannung auf einen bestimmten Teil, so dass die Festigkeit bewahrt wird. Die Wabenstruktur 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann so aufgebaut sein, dass die Orientierung der sich wiederholenden Einheiten der Zellen 2a in der mittigen Zellenstruktur 15 parallel zur Orientierung der sich wiederholenden Einheiten der Zellen 2b in der umfänglichen Zellenstruktur 16 ist.
Bei der Wabenstruktur 100 ist der Winkel zwischen der Orientierung der sich wiederholenden Einheiten der Zellen 2a in der mittigen Zellenstruktur 16 und der Orientierung der sich wiederholenden Einheiten der Zellen 2b in der umfänglichen Zellenstruktur 15 nicht besonders festgelegt. Wenn die Orientierung der sich wiederholenden Einheiten der Zellen 2a in der mittigen Zellenstruktur 15 relativ zur Orientierung der sich wiederholenden Einheiten der Zellen 2b in der umfänglichen Zellenstruktur 16 geneigt ist, beträgt der Neigungswinkel vorzugsweise mindestens 10° und weniger als 90°. Die Neigung der sich wiederholenden Einheiten der Zellen 2a und 2b innerhalb eines solchen Winkelbereichs kann die oben beschriebenen vorteilhaften Wirkungen effizient erzielen. Zum Beispiel hat in der in 1 bis 4 gezeigten Wabenstruktur 100 die Orientierung der sich wiederholenden Einheiten der Zellen 2a in der mittigen Zellenstruktur 16 einen Winkel von 45° relativ zur Orientierung der sich wiederholenden Einheiten der Zellen 2b in der umfänglichen Zellenstruktur 15.
Die Trennwand 1 des Körpers 4 mit Wabenstruktur hat vorzugsweise eine Porosität von 10 bis 55%, weiter vorzugsweise 20 bis 45% und besonders vorzugsweise 25 bis 35%. Falls die Porosität der Trennwand 1 kleiner als 10% ist, kann der Druckverlust der Wabenstruktur 100 ansteigen, wenn sie als Filter verwendet wird. Falls die Porosität der Trennwand 1 55% übersteigt, ist die Festigkeit der Wabenstruktur 100 nicht ausreichend. Wenn solch eine Wabenstruktur 100 in einem Gehäuse untergebracht zur Anwendung als Abgasreinigungvorrichtung kommt, ist es schwierig die Wabenstruktur 100 mit ausreichender Greifkraft zu halten. Der Wert der Porosität der Trennwand 1 wird mit einem Quecksilber-Porosimeter gemessen. Als Quecksilber-Porosimeter kann beispielsweise das AutoPore 9500 (Handelsname) von Micromeritics verwendet werden.
Das Material der Trennwand 1 ist nicht besonders eingeschränkt. [0055] Hinsichtlich Festigkeit, Hitzebeständigkeit, Haltbarkeit und dergleichen, ist die Trennwand 1 vorzugsweise aus verschiedenen Arten Keramik gefertigt, wie zum Beispiel Oxide und Nicht-Oxide und Metalle als Hauptbestandteile. Insbesondere umfassen Keramiken mindestens ein Material aus der Gruppe umfassend Cordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Spinell, Siliziumkarbit, Siliziumnitrid und Aluminiumtitanat. Beispiele der Metalle umfassen Metalle auf Basis von Fe-Cr-Al und Siliziummetall. Vorzugsweise eine Art oder zwei oder mehr Arten aus diesen Materialien können als Hauptbestandteil in der Trennwand 1 enthalten sein. Besonders vorzugsweise ist eine Art oder zwei oder mehr Arten aus der Gruppe umfassend Cordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Spinell, Siliziumkarbit, Siliziumnitrid und Aluminiumtitanat als Hauptbestandteil enthalten, was hinsichtlich hoher Festigkeit, hoher Hitzebeständigkeit und dergleichen vorteilhaft ist. Siliziumkarbit oder Silizium-Siliziumkarbit-Verbundwerkstoffe sind besonders geeignet aus Sicht von hoher Wärmeleitfähigkeit, hoher Hitzebeständigkeit und dergleichen. Der „Hauptbestandteil“ bezieht sich auf einen Bestandteil, der mindestens 50% der Masse der Bestandteile ausmacht, vorzugsweise 70% der Masse und besonders vorzugsweise mindestens 80% der Masse.
Hinsichtlich Festigkeit, Hitzebeständigkeit, Haltbarkeit und dergleichen, ist die Grenzwand 8 vorzugsweise aus verschiedenen Arten Keramik gefertigt, wie zum Beispiel Oxide und Nicht-Oxide und Metalle als Hauptbestandteile. Vorzugsweise ist die Grenzwand 8 aus demselben Material wie die Trennwand 1.
Hinsichtlich Festigkeit, Hitzebeständigkeit, Haltbarkeit und dergleichen, ist die umlaufende Wand 3 vorzugsweise aus verschiedenen Arten Keramik gefertigt, wie zum Beispiel Oxide und Nicht-Oxide und Metalle als Hauptbestandteile. Vorzugsweise ist die umlaufende Wand 3 aus demselben Material wie die Trennwand 1. Besonders vorzugsweise sind die Trennwand 1, die Grenzwand 8 und die umlaufende Wand 3 der Wabenstruktur 100 ein einstückiges, in einem Guss im Extrusionsverfahren gefertigtes Bauteil.
Die Gesamtform der Wabenstruktur 100 ist nicht besonders eingeschränkt. Für die Gesamtform der Wabenstruktur 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels haben die Zufluss-Endfläche 11 und die Abfluss-Endfläche 12 vorzugsweise eine Kreisform oder eine Ellipsenform und besonders vorzugsweise eine Kreisform. Die Größe der Wabenstruktur 100 ist nicht besonders beschränkt und die Länge von der Zufluss-Endfläche 11 zur Abfluss-Endfläche 12 beträgt vorzugsweise 50 bis 254 mm. Wenn die Gesamtform der Wabenstruktur 100 eine runde Säulenform ist haben deren Endflächen vorzugsweise einen Durchmesser von 50 bis 254 mm.
Die Wabenstruktur 100 wird vorzugsweise als Bauteil zur Abgasreinigung in einem Verbrennungsmotor verwendet. Zum Beispiel wird die Wabenstruktur vorzugsweise als Träger für einen Katalysator mit einem Katalysator beladen zur Abgasreinigung verwendet. Bei der Wabenstruktur 100 können zumindest die Oberfläche der Trennwand 1 oder die Poren der Trennwand 1 des Körpers 4 mit Wabenstruktur mit einem Katalysator zur Abgasreinigung beladen sein.
Obwohl nicht in den Zeichnungen dargestellt kann die Wabenstruktur ferner einen Verstopfungsabschnitt aufweisen, der an einem beliebigen der Enden der durch die Trennwand festgelegten Zellen angeordnet ist. Der Verstopfungsabschnitt ist an offenen Enden der Zellen seitens der Zufluss-Endfläche oder seitens der Abfluss-Endfläche angeordnet, um ein beliebiges der Enden der Zellen zu verstopfen. Die Wabenstruktur mit solch einem Verstopfungsabschnitt kann als Filter verwendet werden, um Feinstaub im Abgas zu entfernen.
Im Folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung anhand von 5 beschrieben. 5 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Zufluss-Endfläche einer weiteren Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 5 gezeigt, umfasst die Wabenstruktur 200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen säulenförmigen Körper 4 mit Wabenstruktur mit einer porösen Trennwand 1 und einer umlaufenden Wand 3, die den Umfang der Trennwand 1 umgebend angeordnet ist. Der Körper 4 mit Wabenstruktur umfasst eine mittige Zellenstruktur 15, eine umfängliche Zellenstruktur 16 und eine Grenzwand 8 in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2. In diesem Körper 200 mit Wabenstruktur weisen die mittige Zellenstruktur 15 und die umfängliche Zellenstruktur 16 unterschiedliche Zellenstrukturen auf.
Die in 5 gezeigte Wabenstruktur 200 umfasst außerdem dritte dicke Schnittpunkte im Abstandsbereich L3 zur Mitte von der umlaufenden Wand 3, wobei die Dicke der Schnittpunkte größer als die Dicke der umfänglichen gewöhnlichen Schnittpunkte ist. 5 zeigt die dritten dicken Schnittpunkte im diagonal schraffierten Bereich, der mit C bezeichnet ist.
Die in 5 gezeigte Wabenstruktur 200 umfasst außerdem vierte dicke Schnittpunkte im Abstandsbereich L4 nach außen vom Massenschwerpunkt O der Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2, wobei die Dicke der Schnittpunkte größer als die Dicke der mittigen gewöhnlichen Schnittpunkte ist. 5 zeigt die vierten dicken Schnittpunkte im diagonal schraffierten Bereich, der mit D bezeichnet ist.
Das heiß, dass die Wabenstruktur 200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ferner den dritten dicken Schnittpunkt und den vierten dicken Schnittpunkt umfasst zusätzlich zu der in 1 bis 4 gezeigten, oben beschriebenen Wabenstruktur 100. Die Wabenstruktur 200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann entweder den dritten dicken Schnittpunkt oder den vierten dicken Schnittpunkt aufweisen.
Ähnlich wie die in 1 bis 4 gezeigte Wabenstruktur 100 hat die Wabenstruktur 200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels auch die vorteilhafte Wirkung einer hervorragenden mechanischen Festigkeit, dass Katalysatorverstopfung unterdrückt wird, wenn die Wabenstruktur mit einem Katalysator beladen ist.
Vorzugsweise sind die dritten dicken Schnittpunkte ähnlich ausgebildet wie die ersten dicken Schnittpunkte, außer dass der Bereich, in dem sie existieren, der Abstand L3 zur Mitte von der umlaufenden Wand 3 ist.
Vorzugsweise sind die vierten dicken Schnittpunkte ähnlich ausgebildet wie die ersten dicken Schnittpunkte, außer dass der Bereich, in dem sie existieren, der Abstand L4 nach außen vom Massenschwerpunkt O der Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 ist.
In der umfänglichen Zellenstruktur 16 beträgt der Abstandsbereich L3 vorzugsweise höchstens 70% der Länge zwischen der umlaufenden Wand 3 und der Grenzwand 8 in senkrechter Richtung zur Grenzwand 8 beträgt und besonderes vorzugsweise 60 bis 70%. Der Abstandsbereich L3 größer als 70% der Länge zwischen der umlaufenden Wand 3 und der Grenzwand 8 wird nicht bevorzugt, wegen der Verschlechterung der Temperaturanstiegs-Eigenschaft, aufgrund des erhöhten Gewichts und des Anstiegs des Druckverlusts aufgrund einer geringeren offenen Frontfläche.
(2) Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur:

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Zunächst wird ein geknetetes Material mit Plastizität vorbereitet, um den Körper mit Wabenstruktur zu fertigen. Das geknetete Material zum Herstellen eines Körpers mit Wabenstruktur kann vorbereitet werden durch Hinzufügen von Additiven, wie zum Beispiel ein Bindemittel, und Wasser nach Bedarf zu einem Pulver aus einem der zuvor genannten Materialien als Rohstoff, der für die Trennwand geeignet ist.
Dann wird das vorbereitete geknetete Material stranggepresst, um einen säulenförmigen, wabenförmigen Körper mit Wabenform herzustellen, der eine Trennwand, die eine Vielzahl von Zellen festlegt, und eine umlaufende Wand am äußersten Rand aufweist. Beim Strangpressen wird eine Matrize mit einem Schlitz verwendet, der die umgekehrte Form des wabenförmigen Körpers aufweist. Insbesondere weist beim Herstellen der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung eine beim Strangpressen verwendete Matrize einen Schlitz auf, der in der Mitte eine andere Zellenstruktur ausbildet als in einem Randbereich des durch das Strangpressen gebildeten wabenförmigen Körpers. Vorzugsweise hat die verwendete Matrize einen ringförmigen Schlitz an der Grenze zwischen dem mittigen Bereich und dem umfänglichen Bereit mit den unterschiedlichen Zellenstrukturen. Solch ein ringförmiger Schlitz formt die Grenzwand zum Abtrennen der umfänglichen Zellenstruktur und der mittigen Zellenstruktur.
Vorzugsweise wird der wabenförmige Körper durch Strangpressen hergestellt, so dass die am Ende erzeugte Wabenstruktur gewünschte dicke Schnittpunkte in zumindest dem Abstandsbereich L1 nach außen von der Grenzwand oder dem Abstandsbereich L2 nach innen von der Grenzwand.
Der somit erhaltene wabenförmige Körper kann beispielsweise durch Mikrowellen und heiße Luft getrocknet werden. Ein Verstopfungsabschnitt kann am offenen Ende der Zellen angeordnet sein. der ein ähnliches Material aufweist, wie das beim Herstellen des wabenförmigen Körpers verwendete Material.
Als nächstes wird der erhaltene wabenförmige Körper gebrannt, um eine Wabenstruktur zu erhalten. Die Brenntemperatur und die Brennatmosphäre unterscheiden sich dem Rohstoff entsprechend und ein Fachmann kann die geeignete Brenntemperatur und Brennatmosphäre für das ausgewählte Material festlegen. Das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Verfahren beschränkt.
(Beispiele)
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung genauer anhand von Beispielen beschrieben; die vorliegende Erfindung ist jedoch in keinster Weise auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
Zwei Massenanteile eines dispergierenden Mediums und sechs Massenanteile eines organischen Bindemittels wurden 100 Massenanteilen des Cordierit-bildenden Rohstoffs zugefügt und durch Mischen und Kneten zu einem gekneteten Material verarbeitet. Als Cordierit-bildender Rohstoff wurden Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Kaolin, Talk und Kieselerde verwendet. Als dispergierendes Medium wurde Wasser verwendet. Als organisches Bindemittel wurde Methylcellulose verwendet. Als Dispergiermittel wurde Dextrin verwendet.
Danach wurde das geknetete Material unter Verwendung einer Matrize zum Herstellen eines wabenförmigen Körpers stranggepresst, um den wabenförmigen Körper mit einer runden Säulenform als Gesamtform zu erhalten. Die Zellen des wabenförmigen Körpers hatten eine viereckige Form. Der gebildete Wabenkörper hatte eine umfängliche Zellenstruktur, eine mittige Zellenstruktur und eine Grenzwand zwischen der umfänglichen Zellenstruktur und der mittigen Zellenstruktur in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen. Die mittige Zellenstruktur und die umfängliche Zellenstruktur wiesen unterschiedliche Zellenstrukturen auf. Im Bereich eines vorgegebenen Abstands von der Grenzwand waren die Schnittpunkte dick, so dass hierdurch die dicken Schnittpunkte im gewünschten Bereich angeordnet wurden.
Dann wurde der wabenförmige Körper getrocknet durch einen Mikrowellentrockner und weiter durch einen Heißlufttrockner vollständig getrocknet, und anschließend wurden beide Endflächen des wabenförmigen Körpers auf die vorgegebenen Abmessungen zurechtgeschnitten.
Als nächstes wurde der getrocknete wabenförmige Körper entfettet und gebrannt, um eine Wabenstruktur von Beispiel 1 zu erhalten.

Die Wabenstruktur von Beispiel 1 hatte eine runde Säulenform, wobei die Zufluss-Endfläche und die Abfluss-Endfläche rund waren. Die Zufluss-Endfläche und die Abfluss-Endfläche hatten einen Außendurchmesser (Durchmesser) von 118,4 mm. Die Wabenstruktur hatte eine Länge (Gesamtlänge) in Erstreckungsrichtung der Zellen von 127 mm. Die Trennwand der mittigen Zellenstruktur hatte eine Dicke von 0,064 mm und die mittige Zellenstruktur hatte eine Zellendichte von 93 Zellen/cm². Die Trennwand der umfänglichen Zellenstruktur hatte eine Dicke von 0,09 mm und die umfängliche Zellenstruktur hatte eine Zellendichte von 62 Zellen/cm². Die die mittige Zellenstruktur umrundend angeordnete Grenzwand hatte einen Durchmesser von 84 mm. Die Grenzwand hatte eine Dicke von 0,3 mm und die den Umfang der Wabenstruktur umschließende umlaufende Wand hatte eine Dicke von 0,3 mm. Tabelle 1 zeigt den Aufbau der Wabenstruktur von Beispiel 1. Tabelle 1

	Durchmesser	Gesamtlänge	mittige Zellenstruktur		umfängliche Zellenstruktur		Zellenfor m	Durchmess er der Grenzwand	Dicke der Grenzwan d	Dicke der umlaufen den Wand	Anwesenheit der verstärkten Trennwand nahe der Grenztrennw and
	Durchmesser	Gesamtlänge	Dicke der Trennwand	Zellendichte	Dicke der Trennwan d	Zellendicht e	Zellenfor m	Durchmess er der Grenzwand	Dicke der Grenzwan d	Dicke der umlaufen den Wand
	(mm)	(mm)	(mm)	(Zellen/cm2)	(mm)	(Zellen/cm 2)		(mm)	(mm)	(mm)
Vergl. Bsp. 1	118,4	127	0,09	93	0,11	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Vergl. Bsp. 2	118,4	127	0,09	93	0,11	62	Viereck	84	0,3	0,3	ja
Vergl. Bsp. 3	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Vergl. Bsp. 4	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	ja
Bsp. 1	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 2	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 3	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 4	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 5	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 6	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 7	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 8	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 9	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 10	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 11	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 12	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 13	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 14	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 15	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 16	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 17	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein
Bsp. 18	118,4	127	0,064	93	0,09	62	Viereck	84	0,3	0,3	nein

Tabelle 2

	Abstand des Bereichs mit dicken Schnittpunkten				Verhältnis des Abstands zum Radius der Zellenstruktur
	L1	L3	L2	L4	L1 Verhältnis	L2 Verhältnis	L3 Verhältnis
	(mm)	(mm)	(mm)	(mm)
Vergl. Bsp. 1	0,0	0,0	0,0	0,0	0%	0%	0%
Vergl. Bsp. 2	0,0	0,0	0,0	0,0	0%	0%	0%
Vergl. Bsp. 3	0,0	0,0	0,0	0,0	0%	0%	0%
Vergl. Bsp. 4	0,0	0,0	0,0	0,0	0%	0%	0%
Bsp. 1	0,0	0,0	17,6	0,0	0%	42%	0%
Bsp. 2	0,0	0,0	17,6	0,0	0%	42%	0%
Bsp. 3	0,0	0,0	17,6	0,0	0%	42%	0%
Bsp. 4	15,2	0,0	0,0	0,0	90%	0%	0%
Bsp. 5	15,2	0,0	17,6	0,0	90%	42%	0%
Bsp. 6	2,5	0,0	17,6	0,0	15%	42%	0%
Bsp. 7	15,2	0,0	5,2	0,0	90%	12%	0%
Bsp. 8	2,5	0,0	5,2	0,0	15%	12%	0%
Bsp. 9	0,0	12,7	15,6	0,0	0%	37%	75%
Bsp. 10	0,0	12,7	15,6	20,7	0%	37%	75%
Bsp. 11	3,8	12,7	15,6	0,0	23%	37%	75%
Bsp. 12	3,8	12,7	15,6	0,0	23%	37%	75%
Bsp. 13	3,8	12,7	15,6	0,0	23%	37%	75%
Bsp. 14	3,8	12,7	15,6	0,0	23%	37%	75%
Bsp. 15	3,8	12,7	10,4	0,0	23%	25%	75%
Bsp. 16	3,8	12,7	10,4	0,0	23%	25%	75%
Bsp. 17	2,5	12,7	10,4	0,0	15%	25%	75%
Bsp. 18	2,5	11,4	5,2	0,0	15%	12%	68%

Tabelle 3

	Schnittverhältnis der Schnittpunkte						Anteil des Schnittverhältnisses der dicken Schnittpunkte zum gewöhnlichen Schnittverhältnis
	mittig gewöhnlich CB_in	mittig L4 dick	Grenzwand innerhalb L2 dick C_in	umfänglich gewöhnlich CB_out	Grenzwand außerhalb L1 dick C_out	umlaufende Wand nahe L3 dick	CB_in/C_in	CB_out/C_out
Vergl. Bsp. 1	2	2	2	1,9	1,9	1,9	100%	100%
Vergl. Bsp. 2	2	2	2	1,9	1,9	1,9	100%	100%
Vergl. Bsp. 3	2,1	2,1	2,1	2	2	2	100%	100%
Vergl. Bsp. 4	2,1	2,1	2,1	2	2	2	100%	100%
Bsp. 1	2,1	2,1	2,4	2	2	2	88%	100%
Bsp. 2	2,1	2,1	2,2	2	2	2	95%	100%
Bsp. 3	2,1	2,1	4,5	2	2	2	47%	100%
Bsp. 4	2,1	2,1	2,1	2	2,3	2	100%	87%
Bsp. 5	2,1	2,1	2,3	2	2,3	2	91%	87%
Bsp. 6	2,1	2,1	2,3	2	2,3	2	91%	87%
Bsp. 7	2,1	2,1	2,3	2	2,3	2	91%	87%
Bsp. 8	2,1	2,1	2,3	2	2,3	2	91%	87%
Bsp. 9	2,1	2,1	2,3	2	2	2,3	91%	100%
Bsp. 10	2,1	2,7	2,3	2	2	2,3	91%	100%
Bsp. 11	2,1	2,1	2,3	2	2,3	2,3	91%	87%
Bsp. 12	2,1	2,1	2,4	2,1	2,3	2,3	88%	91%
Bsp. 13	2,1	2,1	2,7	2,1	2,5	2,5	78%	84%
Bsp. 14	2,4	2,4	2,7	2,3	2,5	2,5	89%	92%
Bsp. 15	2,4	2,4	2,7	2,3	2,5	2,5	89%	92%
Bsp. 16	2,1	2,1	2,7	2	2,5	2,5	78%	80%
Bsp. 17	2,1	2,1	2,7	2	2,5	2,5	78%	80%
Bsp. 18	2,1	2,1	2,7	2	2,5	2,5	78%	80%

Die Wabenstruktur von Beispiel 1 hat dicke Schnittpunkte, wo die Schnittpunkte dick waren, im Abstandsbereich L2, der in Tabelle 2 als „Abstand des Bereichs mit dicken Schnittpunkten“ bezeichnet ist. „L1“ oder „L2“ im „Abstand des Bereichs mit dicken Schnittpunkten“ in Tabelle 2 zeigt Beispiele des Abstands nach außen oder innen von der Grenzwand im Bereich, wo dicke Schnittpunkte angeordnet sind. „L3“ im „Abstand des Bereichs mit dicken Schnittpunkten“ in Tabelle 2 zeigt Beispiele des Abstands zur Mitte von der umlaufenden Wand im Bereich, wo dicke Schnittpunkte angeordnet sind. „L4“ im „Abstand des Bereichs mit dicken Schnittpunkten“ in Tabelle 2 zeigt Beispiele des Abstands vom Massenschwerpunkt O der Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen im Bereich, wo dicke Schnittpunkte angeordnet sind. „L1“, „L2“, „L3“ und „L4“ in Tabelle 2 sind jeweils ähnlich wie der in den obigen Ausführungsbeispielen der Wabenstruktur beschriebene Abstand L1, Abstand L2, Abstand L3 und Abstand L4 definiert.
„L1 Verhältnis“, „L2 Verhältnis“ und „L3 Verhältnis“ im Eintrag „Verhältnis des Abstands zum Radius der Zellenstruktur“ in Tabelle 2 bezeichnet jeweils das Verhältnis der Abstände L1, L2, und L3 zur Länge der mittigen Zellenstruktur und der umfänglichen Zellenstruktur in radialer Richtung der Zellenstrukturen.
Für die Wabenstruktur von Beispiel 1 wurde die Breite der Schnittpunkte in Bereichen „L1“, „L2“, „L3“ und „L4“ in Tabelle 2 gemessen. Die Schnittpunkte in anderen Bereichen als den oben genannten waren gewöhnliche Schnittpunkte und die Breite der gewöhnlichen Schnittpunkte wurde ebenfalls gemessen. Die Breite eines Schnittpunkts wurde durch gedachtes Zeichnen eines maximal eingepassten Kreises des Schnittpunkts der Trennwand erhalten, und durch Messen des maximal eingepassten Kreises mittels Bildauswertung. Nach dem Messen der Breite der Schnittpunkte wie oben beschrieben, wurde die Dicke der Trennwand nahe dem Mittelpunkt der Trennwand, die diesen Schnittpunkt und einen weiteren benachbarten Schnittpunkt verbindet, gemessen. Dann wurde die Breite des Schnittpunkts durch die gemessene Dicke der Trennwand geteilt, um das Schnittverhältnis des Schnittpunkts zu erhalten. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse. Der Eintrag „mittig gewöhnlich CB_in“ bezeichnet das Schnittverhältnis der mittigen gewöhnlichen Schnittpunkte. Der Eintrag „mittig L4 dick“ bezeichnet das Schnittverhältnis der dicken Schnittpunkte im Abstandsbereich L4. Der Eintrag „Grenzwand innen L2 dick C_in“ bezeichnet das Schnittverhältnis der zweiten dicken Schnittpunkte im Abstandsbereich L2. Der Eintrag „umfänglich gewöhnlich CB_out“ bezeichnet das Schnittverhältnis der umfänglichen gewöhnlichen Schnittpunkte. Der Eintrag „Grenzwand außen L1 dick Cout“ bezeichnet das Schnittverhältnis der ersten dicken Schnittpunkte im Abstandsbereich L1. Der Eintrag „umlaufende Wand nahe L3 dick“ bezeichnet das Schnittverhältnis der dicken Schnittpunkte im Abstandsbereich L3. In Tabelle 3 bedeutet zum Beispiel derselbe Wert für „mittig gewöhnlich CB_in“ und „Grenzwand außerhalb L1 dick Cout“, dass die Struktur keine dicken Schnittpunkte im Abstandsbereich L2 aufwies. Das heißt, dass Tabelle 3 der Zweckmäßigkeit halber im Eintrag „Grenzwand innerhalb L2 dick C_in“ auch die Werte für die Struktur ohne dicke Schnittpunkte im Abstandsbereich L2 zeigt. In diesem Fall sind, wenn „mittig gewöhnlich CB_in“ denselben Wert aufweist, die Schnittpunkte in diesem Bereich keine dicken Schnittpunkte, sondern gewöhnliche Schnittpunkte. Entsprechend sind, wenn „mittig L4 dick“ und „mittig gewöhnlich CB_in“ denselben Wert aufweisen, die Schnittpunkte in diesem Bereich gewöhnliche Schnittpunkte (mittige gewöhnliche Schnittpunkte). Entsprechend sind, wenn „Grenzwand außerhalb L1 dick Cout“ und „umlaufende Wand nahe L3 dick“ denselben Wert wie „umfänglich gewöhnlich CB_out“ aufweisen, die Schnittpunkte in diesen Bereichen gewöhnliche Schnittpunkte (umfängliche gewöhnlich Schnittpunkte).
Der Eintrag „Anteil des Schnittverhältnisses der dicken Schnittpunkte zum gewöhnlichen Schnittverhältnis“ in Tabelle 3 bezeichnet das Verhältnis aus dem Schnittverhältnis CB_in zum Schnittverhältnis C_in (i.e., CB_in/C_in) und das Verhältnis aus dem Schnittverhältnis CB_out zum Schnittverhältnis C_out (i.e., CB_out/C_out).

Die Wabenstruktur nach Beispiel 1 wurde mit den folgenden Verfahren hinsichtlich „isostatischer Druckfestigkeit (MPa)“, „Katalysatorverstopfung“, „Druckverlust“, „Temperaturanstiegsverhalten“ und „thermischer Schockfestigkeit (ob die Struktur bricht oder nicht)“ untersucht. Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse.
Tabelle 4

	Isostatische Druckfestigkeit	Katalysatorverstopfung	Druckverlust	Temperaturanstiegsverhalten	Thermische Schockfestigkeit (ob die Struktur bricht oder nicht)
Vergl. Bsp. 1	D	A	101%	111,2%	gebrochen
Vergl. Bsp. 2	A	C	114%	122,6%	nicht gebrochen
Vergl. Bsp. 3	D	A	90%	88,3%	gebrochen
Vergl. Bsp. 4	A	C	100%	100,0%	nicht gebrochen
Bsp. 1	B	A	91%	88,8%	nicht gebrochen
Bsp. 2	C	A	90%	88,5%	nicht gebrochen
Bsp. 3	B	B	95%	97,0%	nicht gebrochen
Bsp. 4	C	A	92%	89,1%	nicht gebrochen
Bsp. 5	B	A	93%	89,4%	nicht gebrochen
Bsp. 6	B	A	91%	88,7%	nicht gebrochen
Bsp. 7	B	A	92%	89,2%	nicht gebrochen
Bsp. 8	B	A	91%	88,5%	nicht gebrochen
Bsp. 9	B	A	91%	89,3%	nicht gebrochen
Bsp. 10	B	A	91%	89,7%	nicht gebrochen
Bsp. 11	B	A	91%	89,4%	nicht gebrochen
Bsp. 12	B	A	91%	89,6%	nicht gebrochen
Bsp. 13	A	A	92%	90,9%	nicht gebrochen
Bsp. 14	A	A	92%	91,2%	nicht gebrochen
Bsp. 15	A	A	92%	91,0%	nicht gebrochen
Bsp. 16	A	A	92%	90,6%	nicht gebrochen
Bsp. 17	A	A	92%	90,5%	nicht gebrochen
Bsp. 18	A	A	91%	90,0%	nicht gebrochen

(Isostatische Druckfestigkeit (MPa))
Isostatische Druckfestigkeit wurde gemäß dem isostatischen Bruchfestigkeitstest gemessen, der nach M505-87 der Automobilnorm (JASO-Norm), ausgegeben durch die „Society of Automotive Engineers of Japan, Inc.“. Isostatische Bruchfestigkeit wird geprüft, indem eine Wabenstruktur in einen rohrförmigen Behälter aus Gummi gegeben wird, der mit einer Aluminiumplatte versiegelt ist, und indem darauf ein isostatischer in Wasser ausgeübt wird. Mit diesem Prüfverfahren gemessene isostatische Druckfestigkeit ergibt sich als ein ausgeübter Druck (MPa), wenn die Wabenstruktur zerbricht. Dann wurde die Wabenstruktur anhand der folgenden Kriterien bewertet.

Auswertung A: Isostatische Bruchfestigkeit mindestens 2,0 MPa;
Auswertung B: Isostatische Bruchfestigkeit mindestens 1,5 MPa und kleiner als 2,0 MPa;
Auswertung C: Isostatische Bruchfestigkeit mindestens 1,0 MPa und kleiner als 1,5 MPa; und
Auswertung D: Isostatische Bruchfestigkeit kleiner als 1,0 MPa.

(Katalysatorverstopfung)
Die Wabenstrukturen der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden nach dem folgenden Verfahren mit einem Katalysator beladen. 1 kg Wasser wurde mit 280 g y-Aluminiumoxid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 µm gemischt, gefolgt von Nassvermahlung in einer Kugelmühle. 30 g Aluminiumoxid-Sol als Bindemittel wurden zu den erhaltenen gemahlenen Teilchen gegeben, um einen Katalysator-Schlamm vorzubereiten. Dieser Katalysator-Schlamm wurde so zubereitet, dass die Viskosität 5 mPa·s betrug. Dann wurde die Wabenstruktur in den erhaltenen Katalysator-Schlamm eingetaucht. Anschließend wurde die Wabenstruktur aus dem Katalysator-Schlamm herausgenommen und für 2 Stunden bei 120°C getrocknet und für eine Stunde bei 550°C gebrannt, um einen Waben-Katalysator-Träger zu erhalten. Danach wurde Licht durch eine Endfläche des erhaltenen Waben-Katalysator-Trägers geleitet und die Anzahl der verstopften Zellen von den in der Wabenstruktur gebildeten Zellen gezählt. Die verstopfen Zellen beziehen sich auf Zellen, durch die kein Licht ging und die verstopften Zellen wiesen Verstopfung der Zellen mit dem Katalysator auf. Dann wurde die Wabenstruktur anhand der folgenden Kriterien bewertet.

Auswertung A: keine verstopften Zellen;
Auswertung B: höchstens 0,05% der Gesamtzahl von Zellen waren verstopft; und
Auswertung C: mehr als 0,05% der Gesamtzahl von Zellen waren verstopft.

(Druckverlust)
Wabenstrukturen der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden mit einem Katalysator von 200 g/L mittels Wasch-Beschichtung beladen. Danach wurde der Druckverlust dieser Wabenstrukturen gemessen. Druckverlust wurde ermittelt, indem Gas durch eine Wabenstruktur geleitet wurde, die in einem Versuchsstand für kalten Fluss montiert war, wobei die Flussrate des Gases 5 m³/min bei 25°C betrug, und indem ein Druckunterschied vor und nach der Wabenstruktur gemessen wurde. Der Versuchsstand für kalten Fluss ist eine Vorrichtung, die konfiguriert ist, Luft bei Umgebungstemperatur mittels eines Gebläses in die Wabenstruktur zu leiten, und den Druckunterschied vor und nach der Wabenstruktur zu messen. Der Wert des Druckverlusts der Wabenstruktur nach Vergleichsbeispiel 4 wurde auf 100% gesetzt, um die Werte des Druckverlusts der Wabenstrukturen der anderen Beispiele und Vergleichsbeispiele zu bestimmen. Ein niedriger Wert in Tabelle 4 bedeutet hervorragende Druckverlust-Eigenschaft.
(Temperaturanstiegsverhalten)
Erhitztes Gas wurde durch die Wabenstrukturen der Beispiele und Vergleichsbeispiele geleitet, um die Wabenstrukturen aufzuheizen, und die Aufheizzeit bis Erreichen einer Temperatur von 400°C wurde gemessen. Bevor das Gas durch die Wabenstruktur geleitet wurde, wurde die Flussrate des Gases so eingestellt, dass die Temperatur des Gases 30°C/s betrug an der Position 10 mm von der Zufluss-Endfläche. Der Wert der Zeit, zu der die Wabenstruktur nach Vergleichsbeispiel 400°C erreichte wurde auf 100% gesetzt, um die relativen Werte der Temperaturanstiegszeit bis 400°C der Wabenstrukturen der anderen Beispiele und Vergleichsbeispiele zu bestimmen.
(Thermische Schockfestigkeit (ob die Struktur bricht oder nicht))
Um die thermische Schockfestigkeit der Wabenstrukturen der Beispiele und Vergleichsbeispiele zu untersuchen, wurde eine „Propangasbrennvorrichtung“, die konfiguriert ist, erhitztes Gas in das Gehäuse der jeweiligen Wabenstruktur zu leiten, verwendet. Insbesondere die Wabenstruktur des jeweiligen Beispiels und Vergleichsbeispiels wurde in einem Kanister eingehaust, und dieser wurde in der Propangasbrennvorrichtung aufgestellt. Als nächstes wurde ein Abgas in die Wabenstruktur geleitet. Das Verbrennungsgas mit einer Flussrate von 60 NL/min floss für 10 Minuten, so dass die Gastemperatur in einem mittigen Bereich einer Position 10 mm vor der Wabenstruktur 1100°C in 10 Minuten betrug. Anschließend wurde das Verbrennungsgas gestoppt und Kühlluft wurde stattdessen mit einer Flussrate von 300 NL/min für 10 Minuten durchgeleitet, so dass die Temperatur in dem mittigen Bereich der Position 10 mm vor der Wabenstruktur 100°C in 10 Minuten betrug. Dieser Vorgang des Zuleitens von Verbrennungsgas und Kühlluft wurde als ein Zyklus definiert und 20 Zyklen durchgeführt. Anschließend wurde die Wabenstruktur aus der Propangasbrennvorrichtung herausgenommen und Bruch der Wabenstruktur wurde geprüft. Fall Bruch in der Wabenstruktur festgestellt wurde war die Wabenstruktur „gebrochen“. Wenn kein Bruch festgestellt wurde war die Wabenstruktur „nicht gebrochen“.
(Beispiele 2 bis 18)
Die Wabenstrukturen nach Beispielen 2 bis 18 wurden nach dem Verfahren ähnlich wie Beispiel 1 gefertigt, außer dass die dicken Schnittpunkte wie in Tabellen 2 und 3 gezeigt geändert wurden.
(Vergleichsbeispiele 1 bis 4)
Die Wabenstrukturen nach Vergleichsbeispielen 1 bis 4 wurden nach dem Verfahren ähnlich wie Beispiel 1 gefertigt, außer dass der Aufbau der Wabenstrukturen wie in Tabellen 1 bis 3 gezeigt geändert wurde. In Tabelle 1 bezeichnet der Eintrag „Anwesenheit der verstärkten Trennwand nahe der Grenztrennwand“, ob die folgende Struktur anwesend war oder nicht. Die „verstärkte Trennwand nahe der Grenztrennwand“ bezieht sich auf die Struktur, dass die Trennwand nahe der Grenzwand dicker als die Trennwand der gewöhnlichen Struktur ist, um die Festigkeit der Wabenstruktur zu erhalten. In Tabelle 1 bezeichnet ein „ja“ im Eintrag „Anwesenheit der verstärkten Trennwand nahe der Grenztrennwand“, dass die entsprechende Wabenstruktur solch eine Struktur aufwies. Die Wabenstrukturen nach Vergleichsbeispielen 2 und 4 waren so aufgebaut, dass die Trennwand in einem Innenbereich und einem Außenbereich nahe der Grenzwand relativ dicker war. Insbesondere waren die Vergleichsbeispiele 2 und 4 so aufgebaut, dass der Innenbereich der Grenzwand, der etwa drei Zellen entsprach, eine durchschnittliche Dicke der Trennwand aufwies, die um 140 µm größer war als die der Trennwand in der mittigen Zellenstruktur, und der Außenbereich der Grenzwand, der etwa fünf Zellen entsprach, eine durchschnittliche Dicke der Trennwand aufwies, die um 10 µm größer war als die der Trennwand in der umfänglichen Zellenstruktur
Die Wabenstrukturen nach Beispielen 2 bis 18 und Vergleichsbeispielen 1 bis 4 wurden hinsichtlich „isostatischer Druckfestigkeit (MPa)“, „Katalysatorverstopfung“, „Druckverlust“, „Temperaturanstiegsverhalten“ und „thermischer Schockfestigkeit (ob die Struktur bricht oder nicht)“ nach dem Verfahren ähnlich wie Beispiel 1 untersucht. Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse.
(Ergebnisse)
Die Wabenstrukturen nach Beispielen 1 bis 18 zeigten gute Ergebnisse der Untersuchungen nach Tabelle 4. Andererseits zeigten die Wabenstrukturen nach Vergleichsbeispielen 1 und 3 niedrige isostatische Druckfestigkeit und Bruch bei der Untersuchung der thermischen Schockfestigkeit. Die Wabenstruktur nach Vergleichsbeispiel 1 hatte ein schlechtes Temperaturanstiegsverhalten. Die Wabenstrukturen nach Vergleichsbeispielen 2 und 4 zeigten Katalysatorverstopfung, die bei der Untersuchung auf Katalysatorverstopfung gefunden wurde. Die Wabenstruktur nach Vergleichsbeispiel 2 war mangelhaft sowohl hinsichtlich Druckverlustes als auch Temperaturanstiegsverhalten. Die Wabenstruktur nach Beispiel 8 hatte ein gutes Ergebnis bei der Untersuchung der Katalysatorverstopfung da die Größe des Schnittverhältnisses gegenüber der Wabenstruktur nach Beispiel 3 angepasst wurde. Die Wabenstruktur nach Beispiel 8 hatte auch ein gutes Ergebnis des Temperaturanstiegsverhaltens, da die Größe des Schnittverhältnisses und der Bereich dicker Stellen angepasst wurden, um den Gewichtsanstieg zu verhindern. Die Wabenstruktur nach Beispiel 18 zeigte verbesserte isostatische Druckfestigkeit im Vergleich zur Wabenstruktur nach Beispiel 8, weil sie dicke Stellen nicht nur an den Innen- und Außenseiten der Grenzwand aufwies, sondern auch in der Nähe der Außenwand. Zusätzlich hat die Wabenstruktur nach Beispiel 18 die Größe des Schnittverhältnisses in jedem Bereich der dicken Stellen optimal angepasst, sowie die Größenordnung der Bereiche und des Bereichs mit dicken Stellen, und daher wurde eine Verschlechterung des Druckverlusts und des Temperaturanstiegsverhaltens auf ein Minimum unterdrückt, als Ergebnis der dicken Stellen nahe der umlaufenden Wand.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann als Katalysator-Träger zum Laden eines Katalysators verwendet werden, um ein Abgas von einem Benzinmotor, einem Dieselmotor oder dergleichen, zu reinigen oder als Filter zum Reinigen eines Abgases.
Bezugszeichenliste

1:: Trennwand,
2:: Zelle,
2a:: Zelle (Zelle in mittiger Zellenstruktur),
2a:: Zelle (Zelle in umfänglicher Zellenstruktur),
3:: umlaufende Wand,
4:: Körper mit Wabenstruktur,
5:: Schnittpunkt,
5a:: gewöhnlicher Schnittpunkt,
5a1:: umfänglicher gewöhnlicher Schnittpunkt,
5a2:: mittiger gewöhnlicher Schnittpunkt,
5b:: dicker Schnittpunkt,
5b1:: erster dicker Schnittpunkt,
5b2:: zweiter dicker Schnittpunkt,
8:: Grenzwand,
11:: Zufluss-Endfläche,
12:: Abfluss-Endfläche,
15:: mittige Zellenstruktur,
16:: umfängliche Zellenstruktur,
100, 200:: Wabenstruktur
A:: Bereich mit ersten dicken Schnittpunkten,
B:: Bereich mit zweiten dicken Schnittpunkten,
C:: Bereich mit dritten dicken Schnittpunkten,
D:: Bereich mit vierten dicken Schnittpunkten,
L1:: Abstand (Abstand nach außen von der Grenzwand),
L2:: Abstand (Abstand nach innen von der Grenzwand),
L3:: Abstand (Abstand nach innen von der umlaufenden Wand),
L4:: Abstand (Abstand nach außen vom Massenschwerpunkt)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019063127 [0001]
JP 5708670 B [0006]

Claims

Wabenstruktur, umfassend: einen säulenförmigen Körper mit Wabenstruktur mit einer porösen Trennwand, die eine Vielzahl von Zellen festlegt, die als Flüssigkeits-Durchgangskanal dienen, der sich von einer Zufluss-Endfläche zu einer Abfluss-Endfläche erstreckt; und eine umlaufende Wand, die den Umfang der Trennwand umgebend angeordnet ist, wobei: der Körper mit Wabenstruktur in einer senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der Zellen Ebene umfasst: eine im Umfang des Körpers mit Wabenstruktur gebildete umfängliche Zellenstruktur, eine in einer Mitte innerhalb der umfänglichen Zellenstruktur gebildete mittige Zellenstruktur, die eine andere Zellenstruktur als die umfängliche Zellenstruktur aufweist, und eine Grenzwand, die in einem Grenzbereich zwischen der umfänglichen Zellenstruktur und der mittigen Zellenstruktur angeordnet ist, der Körper mit Wabenstruktur Schnittpunkte der Trennwand aufweist, die Schnittpunkte gewöhnliche Schnittpunkte und dicke Schnittpunkte umfassen, die dicken Schnittpunkte eine größere Dicke der Schnittpunkte aufweisen als eine Dicke der gewöhnlichen Schnittpunkte, die dicken Schnittpunkte mindestens einen der folgenden Schnittpunkte umfassen: erste dicke Schnittpunkte in einem Abstandsbereich L1 nach außen gehend von der Grenzwand, wobei die ersten dicken Schnittpunkte dicker als umfängliche gewöhnliche Schnittpunkte sind, welche die gewöhnlichen Schnittpunkte in der umfänglichen Zellenstruktur sind; und zweite dicke Schnittpunkte in einem Abstandsbereich L2 nach innen gehend von der Grenzwand, wobei die zweiten dicken Schnittpunkte dicker als mittige gewöhnliche Schnittpunkte sind, welche die gewöhnlichen Schnittpunkte in der mittigen Zellenstruktur sind, und die Schnittpunkte in der umfänglichen Zellenstruktur mindestens die umfänglichen gewöhnlichen Schnittpunkte umfassen, welche die gewöhnlichen Schnittpunkte sind.
Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei die dicken Schnittpunkte ferner dritte dicke Schnittpunkte in einem Abstandsbereich L3 in Richtung einer Mitte von der umlaufenden Wand umfassen, wobei die dritten dicken Schnittpunkte dicker als die umfänglichen gewöhnlichen Schnittpunkte sind.
Wabenstruktur nach Anspruch 2, wobei in der umfänglichen Zellenstruktur, der Abstandsbereich L3 höchstens 70% einer Länge zwischen der umlaufenden Wand und der Grenzwand in senkrechter Richtung zur Grenzwand beträgt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die dicken Schnittpunkte ferner vierte dicke Schnittpunkte in einem Abstandsbereich L4 abgehend von einem Massenschwerpunkt O einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen umfassen, wobei die vierten dicken Schnittpunkte dicker als die mittigen gewöhnlichen Schnittpunkte sind.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen des Körpers mit Wabenstruktur, ein Durchmesser eines maximal eingepasster Kreis, der imaginär im Schnittpunkt der Trennwand gezeichnet ist, eine Breite des Schnittpunkts ist, und ein Verhältnis der Breite des Schnittpunkts zu einer Dicke der Trennwand ein Schnittverhältnis des Schnittpunkts ist, die Wabenstruktur Schnittpunkte unter den ersten dicken Schnittpunkten hat, die das Schnittverhältnis von Cout haben, und Schnittpunkte unter den zweiten Schnittpunkten hat, die das Schnittverhältnis von C_in, haben, und Cout und C_in das Verhältnis des folgenden Ausdrucks (2) erfüllen: $C_{out} < C_{in} .$
Wabenstruktur nach Anspruch 5, wobei die Wabenstruktur Schnittpunkte der umfänglichen gewöhnlichen Schnittpunkte hat, die das Schnittverhältnis von CB_out haben, und Schnittpunkte der mittigen gewöhnlichen Schnittpunkten hat, die das Schnittverhältnis von CB_in haben, und CB_out, C_out, CB_in, und C_in das Verhältnis des folgenden Ausdrucks (2) erfüllen: ${CB}_{out} < {CB}_{in} < C_{out} < C_{in} .$
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen des Körpers mit Wabenstruktur, ein Durchmesser eines maximal eingepasster Kreis, der imaginär im Schnittpunkt der Trennwand gezeichnet ist, eine Breite des Schnittpunkts ist, und ein Verhältnis der Breite des Schnittpunkts zu einer Dicke der Trennwand ein Schnittverhältnis des Schnittpunkts ist, das Schnittverhältnis der dicken Schnittpunkte größer als 2,2 und kleiner als 4,0 ist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen des Körpers mit Wabenstruktur, ein Durchmesser eines maximal eingepasster Kreis, der imaginär im Schnittpunkt der Trennwand gezeichnet ist, eine Breite des Schnittpunkts ist, und ein Verhältnis der Breite des Schnittpunkts zu einer Dicke der Trennwand ein Schnittverhältnis des Schnittpunkts ist, und das Schnittverhältnis der gewöhnlichen Schnittpunkte höchstens 85% des Schnittverhältnisses der dicken Schnittpunkte in derselben Zellenstruktur beträgt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in der mittigen Zellenstruktur, der Abstandsbereich L2 höchstens 35% eines Radius der mitten Zellenstruktur beträgt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in der umfänglichen Zellenstruktur, der Abstandsbereich L1 höchstens 20% einer Länge zwischen der umlaufenden Wand und der Grenzwand in senkrechter Richtung zur Grenzwand beträgt.