DE602004003885T2

DE602004003885T2 - Wabenstrukturkörper

Info

Publication number: DE602004003885T2
Application number: DE602004003885T
Authority: DE
Inventors: c/o IBIDEN CO. Teruo Ibi-gun KOMORI; c/o IBIDEN CO. Kazushige Ibi-gun OHNO; c/o IBIDEN CO. Sungtae Ibi-gun HONG; c/o IBIDEN CO. Yukio Ibi-gun OSHIMI
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2024-06-08
Also published as: US8246710B2; DE602004011997D1; EP1752630A1; ATE386874T1; EP1541817A1; EP1541817A4; ATE349605T1; WO2004111398A1; DE202004021448U1; EP1541817B1; US20060032203A1; DE602004003885D1; CN100360768C; EP1752630B1; KR20050116793A; PL1752630T3; JPWO2004111398A1; JP4969103B2; PL1541817T3; CN1723339A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-161261, die am 5. Juni 2003 eingereicht wurde.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wabenstrukturkörper, der als Filter zum Entfernen von Partikeln und dergleichen aus Auspuffgasen benutzt wird, die von einer Verbrennungskraftmaschine, wie zum Beispiel einem Dieselmotor oder dergleichen, ausgestoßen werden.
STAND DER TECHNIK
In den vergangenen Jahren haben Partikel, wie Ruß, die in Auspuffgasen enthalten sind, die von Verbrennungskraftmaschinen aus Fahrzeugen wie Bussen, LKWs und dergleichen und Baumaschinen ausgestoßen werden, ernstzunehmende Probleme verursacht, da solche Partikel schädlich für die Umwelt und den menschlichen Körper sind.
Es sind verschiedene Keramikfilter vorgeschlagen worden, die es Auspuffgasen erlauben, poröse Keramiken zu durchlaufen, und die Partikel aus Auspuffgasen sammeln und damit die Auspuffgase reinigen.
Üblicherweise wird bei Wabenfiltern dieser Art ein Filter vorgeschlagen, der die folgende Struktur hat, bei welcher: zwei Arten von Durchgangsöffnungen, d.h. eine Durchgangsöffnung mit einem relativ größeren Durchsatz (im Folgenden Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz genannt) und einer Durchgangsöffnung mit einem relativ kleineren Durchsatz (im Folgenden Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz genannt), hergestellt werden, wobei das Ende auf der Auspuffgasausgangsseite der Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz mit einem Stopfen abgedichtet ist und wobei das Ende auf der Auspuffgaseinlaßseite der Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz mit einem Stopfen abgedichtet ist, so daß der Flächenbereich der Durchgangsöffnung mit der geöffneten Einlaßseite (im Folgenden als Durchgangsöffnung der Einlaßseite bezeichnet) relativ größer ausgebildet ist als der Flächenbereich der Durchgangsöffnung mit der geöffneten Ausgangsseite (im Folgenden als Durchgangsöffnung der Ausgangsseite bezeichnet), wodurch ermöglicht wird, eine Zunahme des Druckverlusts beim Sammeln der Partikel zu verhindern (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1 und 17 von Patentliteratur 2).
Ferner ist ein anderer Filter offenbart worden, bei dem: die Anzahl der Durchgangsöffnungen der Einlaßseite größer als die Anzahl der Durchgangsöffnungen der Ausgangsseite ist, so daß der Flächeninhalt der Durchgangsöffnungen der Einlaßseite relativ größer ist als der Flächeninhalt der Durchgangsöffnungen der Ausgangsseite; daher wird es möglich, eine Zunahme des Druckverlusts beim Sammeln der Partikel zu verhindern (siehe zum Beispiel 3 aus Patentliteratur 2).
Im Fall des Wabenfilters, der bei Filtern zum Reinigen von Auspuffgasen wie in Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2 offenbart benutzt wird, ist im Vergleich zu einem Wabenfilter die Gesamtmenge des Flächeninhalts der Durchgangsöffnungen der Einlaßseite und die Gesamtmenge des Flächeninhalts der Durchgangsöffnungen der Ausgangsseite die gleiche, da der Flächeninhalt der Durchgangsöffnungen der Einlaßseite relativ größer ist, mit dem Ergebnis, daß die Ablagerungsschicht der gesammelten Partikel dünner wird und es dadurch möglich ist, eine Zunahme des Druckverlusts zum Zeitpunkt des Partikelsammelns zu verhindern.
Darüber hinaus wird nach dem Sammeln einer vorbestimmten Partikelmenge ein Motorsteuerungsprozeß durch ein Nacheinspritzsystem oder dergleichen durchgeführt, um die Auspuffgastemperatur und die Temperatur eines Heizers, der stromaufwärts der Auspuffgase aus dem Wabenstrukturkörper angeordnet ist, zu erhöhen, so daß die Partikel nach dem Verbrennen der Partikel in Kontakt mit den Hochtemperaturgasen hergestellt werden, die leicht verbrannt werden können, wodurch eine Beschleunigung der Verbrennungsgeschwindigkeit der Partikel ermöglicht wird.
Jedoch sammeln sich in den oben genannten herkömmlichen Wabenfiltern Asche, die als Rückstände zurückbleibt, nachdem die Partikel verbrannt worden sind, auf der Wandfläche der Durchgangsöffnungen an, da diese nicht bewegt wird. Aus diesem Grund bestehen die Probleme mit den oben genannten Strukturen darin, daß Poren, die in der Trennwand ausgebildet sind, verschlossen werden, und die Asche tendenziell Brücken bildet und ein Verstopfen in den Durchgangsöffnungen bewirkt, was zu einem abrupten Anstieg des Druckverlusts führt.
Da der Flächeninhalt der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz bei dem Wabenfilter, der in 17 von Patentliteratur 2 dargestellt ist, relativ größer gemacht wird, nimmt das Gewicht des Wabenstrukturkörpers, der den Wabenfilter bildet, darüber hinaus tendenziell ab, was zu einer Verminderung der Wärmekapazität und der folgenden nützlichen Temperaturanstiegsrate führt. Folglich wird die Verbrennungsgeschwindigkeit zu hoch, was dazu führt, daß die Verbrennungsasche auf den Wandseiten der Durchgangsöffnungen derart abgelagert wird, daß sie nicht bewegt wird, wobei die Asche tendenziell Brücken bildet und ein Verstopfen der Durchgangsöffnungen bewirkt, was zu einem abrupten Anstieg des Druckverlusts führt.

Patentliteratur 1: Patentschrift Nr. 3130587
Patentliteratur 2: US-Patentschrift Nr. 4417908 (3, 17 und dergleichen)

JP-2003-001029 beschreibt einen porösen Wabenfilter mit einer Zellwandporosität von 55 bis 75 %, einer durchschnittlichen Porengröße von 10 bis 40 μm und einer Oberflächenrauheit (maximale Höhe R_y) von ≥ 10 μm.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DAS PROBLEM, DAS VON DER ERFINDUNG ZU LÖSEN IST
Die vorliegende Erfindung soll die oben genannten Probleme lösen, und es ist eine Aufgabe davon, einen Wabenstrukturkörper (Filter) mit langer Betriebslebensdauer bereitzustellen, der den Druckverlust beim Sammeln von Partikeln auf eine niedrige Stufe verringern und den Druckverlust über einen langen Zeitraum bei einer niedrigen Stufe halten kann, selbst nach Regenerierungsprozessen.
DIE MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Die vorliegende Erfindung ist ein Wabenstrukturkörper (30), der aus einem säulenartigen porösen Keramikblock (35) hergestellt ist, in welchem eine große Anzahl von Durchgangsöffnungen (31a, 31b) parallel zueinander in der Längsrichtung der Durchgangsöffnungen unter Zwischenschaltung eines Wandabschnitts (33) angeordnet sind,
wobei die große Anzahl von Durchgangsöffnungen umfaßt: eine Gruppe von Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und eine Gruppe von Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz, wobei die Gesamtsumme der Flächen der Durchgangsöffnungen, die die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz bilden, auf einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen größer ist als die Gesamtsumme der Flächen der Durchgangsöffnungen, die die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz bilden, auf diesem Querschnitt,
wobei jede der Durchgangsöffnungen in der Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz an einem Ende einer Auspuffgasausgangsseite des Wabenstrukturkörpers abgedichtet ist und ein offenes Ende an der Auspuffgaseinlaßseite aufweist, wobei jede der Durchgangsöffnungen in der Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz an einem Ende an einer Auspuffgaseinlaßseite des Wabenstrukturkörpers abgedichtet ist und ein offenes Ende an der Auspuffgasauslaßseite aufweist, und
wobei eine Oberflächenrauheit R_y der Wandseite der Durchgangsöffnungen in einem Bereich von 10 bis 100 μm festgelegt ist.
Die folgende Beschreibung erläutert den Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Oberflächenrauheit (größte Höhe) R_y der Wandseite der Durchgangsöffnung, die basierend auf JIS B 0601 gemessen wird, in einem Bereich von 10 bis 100 μm festgelegt; daher sind die Poren und Maserungen auf der Wandseite der Durchgangsöffnung geeignet angeordnet, um angemessene Unregelmäßigkeiten zu bilden, so daß der Ablagerungszustand von Partikeln in Abhängigkeit von diesen Unregelmäßigkeiten geändert werden kann, wodurch die Verminderung eines Druckverlusts auf eine niedrige Stufe beim Sammeln von Partikeln ermöglicht wird.
Bei Ausführen eines Regenerierungsprozesses kann die resultierende Asche darüber hinaus leicht durch die Durchgangsöffnungen zu der Ausgangsseite der Auspuffgase bewegt werden, wodurch die Verminderung einer Verstopfung ermöglicht wird, die durch die Asche verursacht wird, welche auf der Wandfläche der Durchgangsöffnung abgelagert ist; folglich wird eine effektive Benutzung der Kapazität der Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz ermöglicht, um einen Druckverlust über einen langen Zeitraum bei einer niedrigen Stufe zu halten, die Last auf die Kraftmaschine zu reduzieren und folglich einen Wabenstrukturkörper mit einer langen Betriebslebensdauer bereitzustellen. Folglich wird eine Reduzierung der Instandhaltungskosten ermöglicht, die zur Rückspülung und dergleichen erforderlich sind.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Mechanismus, der den Druckverlust verringert, nicht ganz geklärt; es wird jedoch angenommen, daß der Mechanismus wie folgt erklärt werden kann:
Der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung weist die Gruppe von Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und die Gruppe von Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz auf, wobei sich die Öffnungsverhältnisse der beiden Endseiten voneinander unterscheiden. Der Wabenstrukturkörper dieser Art weist eine derartige Struktur auf, daß ein Teil der Trennwand, der zwischen den Durchgangsöffnungen angeordnet ist, welche die Gruppe von Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz bilden, größer wird. Mit anderen Worten wird ein Teil der Trennwand kleiner, der zwischen den Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe von Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz bilden, und den Durchgangsöffnungen, die die Gruppe von Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz bilden, angeordnet ist.
Aus diesem Grund erschwert es diese Struktur den Gasen direkt aus den Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe von Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz bilden, zu den Durchgangsöffnungen zu strömen, welche die Gruppe von Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz bilden. Aus diesem Grund, und im Vergleich zu dem Wabenstrukturkörper, bei dem die Öffnungsverhältnisse der zwei Endseiten gleich sind, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit der Gase, die in die Trennwand strömen, bei der gleichen Verschiebung der Kraftmaschinen zu, wodurch Partikel mit hoher Dichte und Asche gebildet werden, welche ohne weiteres tief in die Durchgangsöffnungen eindringen können.
Neben der oben genannten Struktur ist der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung derart gestaltet, daß er eine vorbestimmte Oberflächenrauheit auf der Wandseite der Durchgangsöffnung aufweist. Wenn die Oberflächenrauheit der Wandseite der Durchgangsöffnung auf einen bestimmten Grad erhöht wird, wird der Ablagerungszustand von Ruß und Asche an dem entsprechenden Abschnitt unregelmäßig und der Gasstrom wird örtlich verändert, so daß verhindert werden kann, daß zu viel Ruß und Asche in die Wand gelangen sowie der Ruß und die Asche leicht abblättern; folglich kann die Bildung einer dicken Ablagerungsschicht vermieden und somit der Druckverlust verringert werden.
Obwohl in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung die Ablagerungsmenge von Ruß und Asche teilweise zunimmt, können der Ruß und die Asche leicht abgeblättert werden, so daß der Druckverlust verringert wird.
Falls die Oberflächenrauheit (größte Höhe) R_y der Wandseite, die basierend auf JIS B 0601 gemessen wird, 100 μm überschreitet, liegen extrem hohe lokale Abschnitte und extrem niedrige Abschnitte auf der Trennwand vor. Falls die Oberflächenrauheit ferner zu groß ist, da Partikel auf der Wandseite der Durchgangsöffnungen ungleichmäßig abgelagert werden oder auf derartige Weise abgelagert werden, daß sie in die Wand eindringen, bilden sich einige Abschnitte mit Restasche und andere Abschnitte ohne Restasche auf der Wandseite und in der Wand, wobei angenommen wird, daß diese Abschnitte mit mehr Restasche die Fähigkeit zur Verstopfung und Brückenbildung aufweisen, was zu einem hohen Druckverlust führt.
Falls die Oberflächenrauheit (größte Höhe) R_y der Wandseite geringer als 10 μm beträgt, wird angenommen, daß die Wandseite der Durchgangsöffnung flach wird, wobei es die flache Wandseite den Gasen erschwert, darin zu strömen, und so den oben genannten Abblätterungseffekt zum Herbeiführen eines hohen Druckverlusts vermissen läßt. Falls Partikel darüber hinaus eine Ablagerungsschicht auf der Wandseite bilden und auf Asche mit einer hohen Dichte abgelagert werden, wird die Asche (mit einer erhöhten Volumendichte) verdichtet und ist schwer abzublättern. Wenn die Gase nur schwer darin strömen können, wird die Verbrennung von Ruß erschwert, was zu einer Erschwerung der Ausführung eines Regenerierungsprozesses sowie der nachfolgenden Erhöhung des Druckverlusts führt. Da der Wabenkörperstrukturkörper ferner fast in einen kompakten Zustand gelangt, erzeugt sogar eine kleine Partikelablagerungsmenge einen abrupten Anstieg des Druckverlusts und führt zu einer großen Belastung auf die Kraftmaschine und zu der nachfolgenden Instabilität hinsichtlich der Menge ausgestoßener Partikel. Folglich wird der Sammelzustand von Partikeln unregelmäßig, wobei Asche bei der Regenerierung zur Bildung von Brücken neigt, mit dem Ergebnis, daß in den Poren tendenziell eine Verstopfung auftritt und eine Zunahme des Druckverlusts bewirkt wird.
Hier bezieht sich die Oberflächenrauheit (größte Höhe) R_y der Wandseite, die basierend auf JIS B 0601 gemessen wurde, auf einen Wert, der durch die folgenden Verfahren erhalten wird: eine Standardlänge wird aus einer Rauheitskurve in die Richtung der Durchschnittslinie gezeichnet, wobei der Abstand zwischen der obersten Linie und der untersten Linie in Bezug auf den gezeichneten Abschnitt in Richtung der Längsvergrößerung der Rauheitskurve gemessen wird; der sich ergebende Wert wird in einer Einheit von μm angegeben.
DIE AUSWIRKUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Unterdrückung eines Anstiegs des Druckverlusts beim Sammeln von Partikeln.
Des Weiteren ermöglicht der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung auch das Aufrechterhalten des Druckverlusts, der von der Ascheablagerung bei einer niedrigen Stufe und über einen langen Zeitraum selbst nach den Regenerierungsprozessen bewirkt wird, und folglich die wirksame Benutzung der Kapazität der Durchgangsöffnungen mit hohem Durchsatz; folglich wird es möglich, die Belastung auf die Kraftmaschine zu reduzieren und einen Wabenstrukturkörper mit einer langen Betriebslebensdauer bereitzustellen. Daher wird es möglich, die Instandhaltungskosten, die zur Rückspülung usw. erforderlich sind, zu reduzieren.
DER BESTE WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Ein Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist ein Wabenstrukturkörper (30), der aus einem säulenartigen porösen Keramikblock (35) hergestellt ist, in welchem eine große Anzahl von Durchgangsöffnungen (31a, 31b) parallel zueinander in der Längsrichtung der Durchgangsöffnungen unter Zwischenschaltung eines Wandabschnitts (33) angeordnet sind,
wobei die große Anzahl von Durchgangsöffnungen umfaßt: eine Gruppe von Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und eine Gruppe von Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz, wobei die Gesamtsumme der Flächen der Durchgangsöffnungen, die die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz bilden, auf einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen größer ist als die Gesamtsumme der Flächen der Durchgangsöffnungen, die die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz bilden, auf diesem Querschnitt,
wobei jede der Durchgangsöffnungen in der Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz an einem Ende einer Auspuffgasausgangsseite des Wabenstrukturkörpers abgedichtet ist und ein offenes Ende an der Auspuffgaseinlaßseite hat, wobei jede der Durchgangsöffnungen in der Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz an einem Ende an einer Auspuffgaseinlaßseite des Wabenstrukturkörpers abgedichtet ist und ein offenes Ende an der Auspuffgasausgangsseite hat, und wobei
eine Oberflächenrauheit R_y der Wandseite der Durchgangsöffnungen in einem Bereich von 10 bis 100 μm festgelegt ist.
Der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist aus einem säulenartigen porösen Keramikblock hergestellt, in welchem eine große Anzahl von Durchgangsöffnungen parallel zueinander in der Längsrichtung der Durchgangsöffnungen unter Zwischenschaltung eines Wandabschnitts angeordnet sind, wobei der poröse Keramikblock jedoch ferner durch Kombinieren einer Vielzahl von säulenartigen porösen keramischen Elementen miteinander mittels Schichten von Dichtmaterial gebildet ist (im Folgenden auch als zusätzlicher Wabenstrukturkörper bezeichnet), oder aus keramischen Elementen gebildet ist, die als eine Gesamteinheit einstückig gesintert sind (im Folgenden auch als einstückiger Wabenstrukturkörper bezeichnet).
Ferner kann der Wabenstrukturkörper den porösen Keramikblock enthalten, wobei eine Schicht von Dichtmaterial auf dem Umfang davon ausgebildet ist.
Bei dem Gesamtwabenstrukturkörper besteht der Wandabschnitt aus einer Trennwand, welche die Durchgangsöffnungen von den porösen keramischen Elementen trennt, einer Außenwand des porösen keramischen Elements und einer Schicht von Dichtmaterial, die als Bindemittel zwischen den porösen keramischen Elementen dient, wobei im Fall des einstückigen Wabenstrukturkörpers der Wandabschnitt durch eine Trennwand einer Art gebildet ist.
Ferner kann die große Anzahl von Durchgangsöffnungen, die in dem Wabenstrukturkörper ausgebildet ist, umfassen: eine Gruppe von Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz, wobei jede an einem Ende des Wabenstrukturkörpers abgedichtet ist, so daß die Gesamtsumme der Flächen auf einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung relativ groß ist, und eine Gruppe von Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz, wobei jede an dem anderen Ende des Wabenstrukturkörpers abgedichtet ist, so daß die Gesamtsumme der Flächen auf dem oben genannten Querschnitt relativ klein ist.
Hier kann jede der Durchgangsöffnungen die gleiche Fläche im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen aufweisen, wobei die Anzahl der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz, bei denen ein Ende abgedichtet ist, größer ist als die Anzahl der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz, bei denen das andere Ende abgedichtet ist, oder die Fläche des Querschnitts, der senkrecht zur Längsrichtung verläuft, und die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz, bei denen ein Ende abgedichtet ist, relativ größer ist als die Anzahl der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz, bei denen das andere Ende abgedichtet ist, relativ kleiner ist.
Solange in letzterem Fall, jedoch nicht besonders auf diesen eingeschränkt, die Gesamtmenge der Flächen auf einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz bilden, größer ausgebildet ist als die Gesamtmenge der Flächen auf einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz bilden, kann sich die Anzahl der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz bilden, die gleiche oder eine andere sein kann als die der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz bilden.
Darüber hinaus werden in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung Formen wiederholt, die als Grundeinheiten dienen, wobei aus der Sicht der Grundeinheiten die Flächenverhältnisse bezüglich des Querschnitts unterschiedlich voneinander sind. Daher müssen, falls eine spezifische Struktur in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung enthalten ist, wenn Messungen präzise auf einer oder zwei Zellen des Umfangs ausgeführt werden, die Berechnungen durch Ausschließen der einen oder von zwei Zellen durchgeführt werden, oder die Berechnungen müssen mit Ausnahme der Abschnitte ausgeführt werden, die keine Wiederholungen der Grundeinheiten sind, so daß eine Bestimmung gemacht werden kann, ob die Struktur in der vorliegenden Erfindung enthalten ist oder nicht. Insbesondere, wie zum Beispiel in 8 dargestellt, wird bestimmt, daß ein Wabenstrukturkörper nicht in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung enthalten ist, wenn er eine beliebige Struktur aufweist, bei der, wenn hinsichtlich der Form eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen die Querschnittsformen außer denjenigen in der Nähe des Umfangs die gleichen sind, abgedichtete Abschnitte und ein geöffneter Abschnitt jedes der Enden derart angeordnet sind, daß sie ein versetztes Muster als Ganzes bilden.
1 ist eine perspektivische Darstellung, die schematisch ein spezifisches Beispiel eines Gesamtwabenstrukturkörpers zeigt, der ein Beispiel des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung ist. 2(a) ist eine perspektivische Darstellung, die schematisch ein Beispiel eines porösen keramischen Elements zeigt, das den Wabenstrukturkörper aus 1 bildet, und 2(b) ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A des porösen keramischen Elements aus 2(a). In dem Wabenstrukturkörper aus 1 wird die große Anzahl von Durchgangsöffnungen aus zwei Arten von Durchgangsöffnungen gebildet, nämlich Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz, die jeweils eine vergleichsweise große Fläche auf dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung aufweisen, und Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz, die jeweils eine vergleichsweise kleine Fläche auf dem oben genannten Querschnitt aufweisen.
Wie in 1 dargestellt, weist der Wabenstrukturkörper 10 der vorliegenden Erfindung eine Struktur auf, bei der eine Vielzahl von porösen keramischen Elementen 20 miteinander mittels Schichten von Dichtmaterial 14 kombiniert sind, um einen Keramikblock 15 zu bilden, wobei die Schicht von Dichtmaterial 13 verwendet wird, damit kein Auspuffgasaustritt in dem Umfang dieses Keramikblocks 15 auftritt. In diesem Fall wird die Schicht aus Dichtmaterial bei Bedarf ausgebildet.
Hier ist in dem porösen keramischen Element 20 eine große Anzahl von Durchgangsöffnungen 21 parallel zueinander in Längsrichtung angeordnet, wobei die Durchgangsöffnungen 21 aus zwei Arten von Durchgangsöffnungen gebildet werden, nämlich Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz 21a, die jeweils eine vergleichsweise große Fläche auf dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung aufweisen, und Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz 21b, die jeweils eine vergleichsweise kleine Fläche auf dem oben genannten Querschnitt aufweisen, und wobei jede der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz 21a mit einem Stopfen 22 am Ende der Auspuffgasauslaßseite des Wabenstrukturkörpers 10 abgedichtet ist, während jede der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz 21b mit einem Stopfen 22 am Ende der Auspuffgaseinlaßseite des Wabenstrukturkörpers 10 abgedichtet ist; daher kann eine Trennwand 23, die diese Durchgangsöffnungen trennt, als Filter benutzt werden. Mit anderen Worten können Auspuffgase, die in die Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz 21a eindringen, aus den Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz 21b ausströmen, nachdem sie die Trennwand 23 durchlaufen mußten.
Bei dem Wabenstrukturkörper 10 aus 1 ist die Form säulenartig ausgebildet; er ist jedoch nicht besonders auf die Säulenform eingeschränkt, zum Beispiel kann jede gewünschte Form wie eine elliptische Säulenform oder eine rechteckige Pfeilerform benutzt werden.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung enthalten bezüglich des Materials für die poröse Keramik nicht besonders eingeschränkte Beispiele davon: Nitridkeramiken wie Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Bornitrid und Titaniumnitrid; Carbidkeramiken wie Siliziumcarbid, Zirkoniumcarbid, Titancarbid, Tantalcarbid und Wolframcarbid; Oxidkeramiken wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Cordierit, Mullit und dergleichen. Ferner kann der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung aus einem Verbundmaterial aus Silizium und Siliziumcarbid oder dergleichen hergestellt sein, oder aus Aluminiumtitanat. Unter diesen wird vorzugsweise Siliziumcarbid benutzt, weil es eine hohe Wärmebeständigkeit sowie ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Obwohl nicht besonders eingeschränkt, ist die Porosität des porösen keramischen Elements vorzugsweise in einem Bereich zwischen 20 bis 80 % festgelegt. Wenn die Porosität unter 20 % beträgt, tendiert der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung zum Verstopfen, während eine Porosität von mehr als 80 % eine Verschlechterung der Festigkeit des porösen keramischen Elements bewirkt, die dazu führt, daß es leichter bricht. Da die Rauheit der Wandseite der Durchgangsöffnungen in Abhängigkeit von der Porosität des Wabenstrukturkörpers variiert, muß der Wabenstrukturkörper unter Berücksichtigung von Faktoren wie der makroskopischen Flachheit, bei der keine Poren in Betracht gezogen werden, und der Porosität hergestellt werden, so daß die Oberflächenrauheit (größte Höhe) R_y der Wandseite, die basierend auf JIS B 0601 gemessen wird, in einem Bereich zwischen 10 bis 100 μm festgelegt ist.
Hier kann die oben genannte Porosität mit bekannten Verfahren gemessen werden, wie einem Quecksilbereindrückvertahren, Archimedes-Verfahren und einem ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) verwendenden Meßverfahren.
Der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen keramischen Elemente liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 100 μm. Der durchschnittliche Porendurchmesser unter 1 μm bewirkt ein leichtes Verstopfen der Partikel. Dahingegen tendiert der durchschnittliche Porendurchmesser von mehr als 100 μm dazu, daß Partikel durch die Poren gehen und dadurch nicht gesammelt werden können, wodurch die Elemente nicht als Filter arbeiten können.
Mit Bezug auf die Partikelgröße der Keramikpartikel, die bei der Herstellung der porösen keramischen Elemente benutzt werden, werden vorzugsweise, obwohl nicht besonders beschränkt, diejenigen benutzt, die im darauf folgenden Sinterprozeß weniger schrumpfanfällig sind, und zum Beispiel werden vorzugsweise diejenigen Partikel benutzt, die durch Kombinieren von 100 Gewichtsteilen von Partikeln mit einer durchschnittlichen Partikelgröße zwischen 0,3 bis 50 μm mit 5 bis 65 Gewichtsteilen von Partikeln, die eine durchschnittliche Partikelgröße zwischen 0,1 bis 1,0 μm aufweisen, hergestellt werden. Durch das Mischen von keramischen Pulvern mit den oben genannten entsprechenden Partikelgrößen bei dem oben genannten Mischverhältnis ist das Bereitstellen eines porösen keramischen Elements möglich.
Ferner kann durch das Einstellen der Partikelgrößen der oben genannten zwei Pulverarten, insbesondere der Partikelgröße des Pulvers mit der größeren Partikelgröße, die Rauheit der Wandseite der Durchgangsöffnungen eingestellt werden. In dem Fall, daß ein einstückiger Wabenstrukturkörper hergestellt wird, kann das gleiche Verfahren benutzt werden.
Der oben genannte Stopfen ist vorzugsweise aus poröser Keramik hergestellt.
Da das poröse keramische Element, das an einem Ende mit dem Stopfen abgedichtet ist, in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung aus poröser Keramik hergestellt ist und der Stopfen unter Benutzung der gleichen porösen Keramik wie für das poröse keramische Element hergestellt ist, wird eine Erhöhung der Bindefestigkeit zwischen den zwei Materialien ermöglicht, und durch Einstellen der Porosität des Stopfens auf die gleiche Weise wie bei dem oben erwähnten porösen keramischen Element wird die Übereinstimmung des Koeffizienten der Wärmeausdehnung des porösen keramischen Elements und des Koeffizienten der Wärmeausdehnung des Stopfens ermöglicht; dadurch wird es möglich, das Auftreten einer Lücke zwischen dem Stopfen und der Trennwand auf Grund der Wärmebelastung, welche bei der Herstellung und bei der Benutzung auftritt, sowie das Auftreten eines Risses in dem Stopfen oder dem Abschnitt der Trennwand, die mit dem Stopfen in Kontakt tritt, zu vermeiden.
In dem Fall, daß der Stopfen aus poröser Keramik hergestellt ist, kann hinsichtlich des Materials davon in nicht besonders eingeschränkter Weise das gleiche Material verwendet werden wie für das keramische Material, das das poröse keramische Element bildet.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung sind die Schichten aus Dichtmaterial 13 und 14 zwischen den porösen keramischen Elementen 20 sowie auf dem Umfang des Keramikblocks 15 ausgebildet. Ferner dient die Schicht des Dichtmaterials 14, die zwischen den porösen keramischen Elementen 20 ausgebildet ist, auch als Bindemittel, das eine Anzahl von porösen keramischen Elementen 20 miteinander verbindet, wobei die Schicht von Dichtmaterial 13, die zwischen dem Umfang des Keramikblocks 15 ausgebildet ist, als Dichtmaterial zum Vermeiden eines Auspuffgasaustritts aus dem Umfangsabschnitt des Keramikblocks 15 dient, wenn der Wabenstrukturkörper 10 der vorliegenden Erfindung in einem Ausgangsdurchgang einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist.
Mit Bezug auf das Material zum Ausbilden der Schicht von Dichtmaterial weisen nicht besonders eingeschränkte Beispiele davon ein anorganisches Bindemittel, ein organisches Bindemittel und anorganische Fasern und/oder anorganische Partikel auf.
Hier ist die Schicht von Dichtmaterial, wie oben in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung beschrieben, zwischen den porösen keramischen Elementen sowie auf dem Umfang des Keramikblocks ausgebildet; wobei diese Schichten von Dichtmaterial aus dem gleichen Material hergestellt sein können oder aus unterschiedlichen Materialien. Des Weiteren können die Mischverhältnisse der Materialien, wenn die Schichten von Dichtmaterial aus dem gleichen Material hergestellt sind, gleich oder unterschiedlich voneinander sein.
Mit Bezug auf das anorganische Bindemittel kann zum Beispiel Siliziumdioxidsol, Aluminiumoxidsol oder dergleichen benutzt werden. Jedes kann einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren Arten benutzt werden. Unter den anorganischen Bindemitteln wird vorzugsweise Siliziumdioxidsol benutzt.
Mit Bezug auf das organische Bindemittel weisen Beispiele davon Polyvinylalkohol, Methylzellulose, Ethylzellulose und Carboxymethylzellulose auf. Jedes kann einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren Arten benutzt werden. Unter den organischen Bindemitteln wird vorzugsweise Carboxymethylzellulose benutzt.
Mit Bezug auf die anorganischen Fasern weisen Beispiele davon Keramikfasern wie Siliziumdioxid-Aluminiumoxid, Mullit, Aluminiumoxid und Siliziumdioxid auf. Jedes kann einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren Arten benutzt werden. Unter den anorganischen Fasern werden vorzugsweise Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Fasern benutzt.
Mit Bezug auf die anorganischen Partikel weisen Beispiele davon Nitride oder dergleichen auf und spezifische Beispiele weisen anorganisches Pulver oder Faserkristalle aus Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Bornitrid oder dergleichen auf. Jedes kann einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren Arten benutzt werden. Unter den anorganischen Feinpartikeln wird Siliziumcarbid bevorzugt, da es eine ausgezeichnete thermische Leitfähigkeit aufweist.
Die Schicht von Dichtmaterial 14 kann aus einem kompakten Material hergestellt sein oder aus einem porösen Material hergestellt sein, so daß Auspuffgase darin strömen können; die Schicht von Dichtmaterial 13 ist jedoch vorzugsweise aus einem kompakten Material hergestellt. Dies beruht darauf, daß die Schicht von Dichtmaterial 13 derart ausgebildet ist, daß sie das Austreten von Auspuffgasen aus dem Umfang des Keramikblocks 15 verhindert, wenn der Wabenstrukturkörper 10 der vorliegenden Erfindung in einer Ausgangspassage einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist.
3(a) ist eine perspektivische Darstellung, die schematisch ein spezifisches Beispiel eines einstückigen Wabenstrukturkörpers zeigt, der ein Beispiel für einen Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist, und 3(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B aus 3(a). In dem Wabenstrukturkörper aus 3 wird eine große Anzahl von Durchgangsöffnungen von zwei Arten von Durchgangsöffnungen gebildet, nämlich Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz, die jeweils eine Fläche des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung aufweisen, die verhältnismäßig größer ist, und Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz, die jeweils eine Fläche des Querschnitts aufweisen, die verhältnismäßig kleiner ist.
Wie in 3(a) dargestellt, weist der Wabenstrukturkörper 30 einen säulenartigen porösen Keramikblock 35 auf, in welchem eine große Anzahl von Durchgangsöffnungen 31 parallel zueinander in der Längsrichtung der Durchgangsöffnungen unter Zwischenschaltung einer Trennwand 33 angeordnet sind. Die Durchgangsöffnungen 31 sind aus zwei Arten von Durchgangsöffnungen gebildet, nämlich Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz 31a, die jeweils eine Fläche auf dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung aufweisen, die relativ größer ist, und Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz 31b, die jeweils eine Fläche auf dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung aufweisen, der relativ kleiner ist, und wobei jede der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz 31a mit einem Stopfen 32 an einem Ende der Auspuffgasauslaßseite des Wabenstrukturkörpers 30 abgedichtet ist, während jede der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz 31b mit einem Stopfen 32 an einem Ende der Auspuffgaseinlaßseite des Wabenstrukturkörpers 30 abgedichtet ist, so daß eine Trennwand 33, welche die Durchgangsöffnungen 31 trennt, als Filter benutzt werden kann.
Obwohl in 3 nicht dargestellt, kann eine Schicht von Dichtmaterial auf dem Umfang des porösen Keramikblocks 35 auf die gleiche Weise ausgebildet sein wie der Wabenstrukturkörper 10 aus 1.
Außer daß der poröse Keramikblock 35 eine einstückige Struktur aufweist, die durch einen Sinterprozeß gebildet wird, weist der Wabenstrukturkörper 30 die gleiche Struktur wie der zusätzliche Wabenstrukturkörper 10 auf, so daß Auspuffgase, welche in die Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz 31a eingeströmt sind, durch die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz 31b ausströmen können, nachdem sie durch die Trennwand 33 gegangen sind, welche die Durchgangsöffnungen 31 trennt. Daher hat der einstückige Wabenstrukturkörper 30 die gleichen Auswirkungen wie der Gesamtwabenstrukturkörper.
Auf die gleiche Weise wie der Gesamtwabenstrukturkörper 10 kann die Form und Größe des einstückigen Wabenstrukturkörpers 30 auch wunschgemäß bestimmt werden, wobei die Porosität davon vorzugsweise in einem Bereich von 20 bis 80 % festgelegt ist und der Porendurchmesser vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1 bis 100 μm liegt, auf die gleiche Weise wie bei dem Gesamtwabenstrukturkörper.
Mit Bezug auf die poröse Keramik, die den porösen Keramikblock 35 bildet und nicht besonders eingeschränkt ist, kann das gleiche Nitrid, Carbid oder Oxidkeramik benutzt werden, das für den Gesamtwabenstrukturkörper vorgeschlagen wurde, und im Allgemeinen wird eine Oxidkeramik wie Cordierit benutzt. Diese Materialien ermöglichen die Einsparung von Herstellungskosten, und da diese Materialien einen vergleichsweise kleinen Koeffizienten der Wärmeausdehnung aufweisen, ist es möglich, den Wabenstrukturkörper weniger anfällig für Schäden auf Grund einer Wärmebelastung zu machen, die während der Produktion und des Gebrauchs auf diesen ausgeübt wird.
Der Stopfen 31, der in einstückigen Wabenstrukturkörper 30 benutzt werden soll, ist vorzugsweise auch aus poröser Keramik hergestellt, und im Hinblick auf das Material können als nicht besonders eingeschränktes Beispiel die gleichen Materialien wie die keramischen Materialien zum Bilden des oben genannten porösen Keramikblocks 35 benutzt werden.
Bei dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung mit den Strukturen aus 1 und 3 ist die Dichte der Durchgangsöffnungen auf dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung vorzugsweise in einem Bereich von 15,5 bis 62 (Stück/cm²) festgelegt.
Wenn die Dichte der Durchgangsöffnungen auf dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung 62 (Stück/cm² ) überschreitet, wird die Querschnittsfläche der einzelnen Durchgangsöffnungen zu klein und führt dazu, daß die Asche zur Brückenbildung tendiert und so ein Verstopfen bewirkt wird; wenn die Dichte der Durchgangsöffnungen im Gegensatz dazu unter 15,5 (Stück/cm²) liegt, wird, da die Filterfläche des Wabenstrukturkörpers insgesamt abnimmt, der Druckverlust größer, der durch das Sammeln von Partikeln herbeigeführt wird, was zu einer großen Belastung auf die Kraftmaschine und zu einer darauf folgenden Instabilität bei der Abgabemenge von Partikeln führt.
Folglich wird der Sammelzustand der Partikel ebenfalls instabil und nach der Regenerierung tendiert die Asche zur Brückenbildung, so daß ein Verstopfen der Poren und die folgende Zunahme des Druckverlusts bewirkt werden.
Darüber hinaus ist in dem oben genannten Wabenstrukturkörper die Form des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung jeder dieser Durchgangsöffnungen (Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und/oder Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz) vorzugsweise als eine mehreckige Form ausgebildet, insbesondere bevorzugt als ein Viereck oder Achteck.
Diese mehreckige Form beseitigt Abschnitte der Durchgangsöffnungen, die eine größere Reibung bewirken, wenn Auspuffgase auf Grund der Form der Durchgangsöffnung durch die Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz und/oder die Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz strömen, und verringert folglich einen Druckverlust, der durch die Reibung von Abgasen bewirkt wird, die durch die Durchgangsöffnung strömen, und beseitigt auch Abschnitte der Trennwand mit unregelmäßigen Dicken, das heißt, Abschnitte, die es den Auspuffgasen örtlich erschweren, durchzuströmen, um einen Druckverlust zu reduzieren, der durch den Widerstand einer Trennwand bewirkt wird, der ausgeübt wird, wenn Auspuffgase durch die Trennwand strömen; folglich ermöglicht die vieleckige Form beide der oben genannten Auswirkungen.
Darüber hinaus wird unter den vieleckigen Formen eine vieleckige Form eines Vierecks oder mehr bevorzugt, wobei mindestens eine der Ecken vorzugsweise als stumpfer Winkel ausgebildet ist. Bei dieser Anordnung wird es möglich, einen Druckverlust zu verringern, der durch die Reibung von Auspuffgasen beim Strömen durch die Einlaßseite der Durchgangsöffnungen oder durch die Reibung der Auspuffgase beim Strömen durch die Ausgangsseite der Durchgangsöffnung hervorgerufen wird.
Darüber hinaus wird bewirkt, daß auf dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung mindestens ein Winkel, bei dem sich ein Wandabschnitt, der von einer Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz und einer benachbarten Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz geteilt wird, und ein Wandabschnitt, der von einer Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz und einer benachbarten Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz geteilt wird, überschneiden, vorzugsweise auf einen stumpfen Winkel eingestellt ist.
Die Umgebung jeder der Ecken auf dem Querschnitt der Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz und/oder Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz ist vorzugsweise als gekrümmte Linie ausgebildet. Durch das Bilden der Ecke in einer gekrümmten Linie wird die Verhinderung von Rissen auf Grund der Belastungskonzentrierung auf der Ecke ermöglicht.
In der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis der Flächen (der Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz vs. der Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz) auf dem Querschnitt zwischen der Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und der Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz vorzugsweise in einem Bereich von 1,01 bis 6 festgelegt.
Wenn das Verhältnis der Flächen (die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz zur Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz) 6 überschreitet, ist der Durchsatz der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz zu klein und führt dazu, daß der Druckverlust zunimmt, der bei Strömen durch die Ausgangsseite der Durchgangsöffnung durch die Reibung und bei Strömen durch die Trennwand durch den Widerstand bewirkt wird, um eine Erhöhung des Anfangsdruckverlustes zu bewirken. Das Verhältnis der Flächen (die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz zur Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz) ist vorzugsweise in einem Bereich von 1,2 bis 5 festgelegt. Das Verhältnis der Flächen (die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz zur Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz) ist insbesondere bevorzugt in dem Bereich von 1,2 bis 3,0 festgelegt.
Ferner ist das Verhältnis der Flächen (die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz zur Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz) auf dem Querschnitt zwischen der der Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und der Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1,01 bis 6 angesiedelt. Das Verhältnis der Flächen (die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz zur Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz) wird auch als Öffnungsverhältnis bezeichnet.
Wenn das Öffnungsverhältnis 6 überschreitet, ist der Durchsatz der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz zu klein und führt dazu, daß der Druckverlust, der durch die Reibung durch das Durchströmen der Ausgangsseite der Durchgangsöffnung entsteht, und der Widerstand, der durch das Durchströmen der Trennwand ansteigt, zu einem Anstieg des anfänglichen Druckverlusts führt. Das oben genannte Öffnungsverhältnis ist vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1,2 bis 5 angesiedelt. Des Weiteren ist das oben genannte Öffnungsverhältnis insbesondere bevorzugt in einem Bereich von 1,2 bis 3,0 festgelegt.
4(a) bis 4(d) sowie 5(a) bis 5(f) sind Querschnitte, wobei jede schematisch einen Abschnitt des Querschnitts eines porösen keramischen Elements zeigt, das den zusätzlichen Wabenstrukturkörper gemäß der Erfindung bildet, und 6 ist ein Querschnitt, der schematisch einen Querschnitt eines porösen keramischen Elements zeigt, das den einstückigen Wabenstrukturkörper gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. In dieser Ausführungsform und ungeachtet dessen, ob es sich um den einstückigen oder den angegliederten Typ handelt, sind die Formen der Querschnitte der Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz und der Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz jeweils die gleichen; aus diesem Grund werden die Querschnittsformen der Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz und der Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf diese Figuren erklärt.
In 4(a) ist das Öffnungsverhältnis nahezu 1,55, in 4(b) nahezu 2,54, in 4(c) ist es nahezu 4,45 und in 4(d) ist es nahezu 6,00. Des Weiteren sind in 5(a), 5(c) und 5(e) die Öffnungsverhältnisse nahezu 4,45, in 5(b), 5(d) und 5(f) sind die Öffnungsverhältnisse nahezu 6,0, und in 6, ist das Öffnungsverhältnis 3,0.
In 4(a) bis 4(d) ist jede der Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz ein Achteck, und jede der Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz ist ein Viereck (Quadrat), wobei diese abwechselnd angeordnet sind; daher ist es durch Ändern der Querschnittsfläche der einzelnen Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz und mit der leicht veränderten Querschnittsform der einzelnen Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz ohne weiteres möglich, das Öffnungsverhältnis wunschgemäß zu ändern. Auf die gleiche Weise können mit Bezug auf die Wabenfilter aus 5 und 6 die Öffnungsverhältnisse nach Wunsch ohne weiteres verändert werden.
In den Wabenstrukturkörpern 160 und 260 aus 5(a) und 5(b) ist jede der Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen 161a und 261a ein Fünfeck, wobei drei Ecken davon jeweils fast rechtwinkelig sind, und jede der Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen 161b und 261b ist ein Viereck, wobei die jeweiligen Vierecke an Abschnitten eines größeren Vierecks angeordnet sind, die sich diagonal gegenüberliegen. Die Wabenstrukturkörper 170 und 270 aus 5(c) und 5(d) weisen veränderte Formen der Querschnitte aus 4(a) bis 4(d) auf, so daß jede Trennwand, die von jeder der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz 171a, 271a und von jeder der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz 171b, 271b geteilt wird, sich in Richtung der Durchgangsöffnungsseite mit kleinem Durchsatz mit einer bestimmten Krümmung erstreckt. Diese Krümmung kann beliebig festgelegt werden.
In diesem Fall entspricht die gekrümmte Linie, welche die Trennwand bildet, die von den Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz 171a, 271a und den Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz 171b, 271b geteilt wird, einem Viertelkreis.
In den Wabenstrukturkörpern 180 und 280 aus 5(e) bis 5(f) sind die Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz 181a, 281a und die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz 181b, 281b in Vierecken (rechteckigen Formen) ausgebildet, und diese Durchgangsöffnungen sind, wie in den Figuren dargestellt, derart angeordnet, daß sie, wenn die zwei Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und die zwei Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz miteinander kombiniert werden, eine nahezu quadratische Form gebildet wird.
In einem Wabenstrukturkörper 60 aus 6 wird eine quadratische Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz 61b an jedem der Abschnitte ausgebildet, die Kreuzungspunkten einer rechteckigen Anordnung entsprechen, wobei jede Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz 61a eine Quadratform mit vier Ecken aufweist, die mit kleinen Vierecken abgesplittert sind, wobei eine Trennwand 62a und 62b diese trennt.
In der vorliegenden Erfindung ist der Abstand zwischen den Schwerpunktzentren der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der benachbarten Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz vorzugsweise derart gestaltet, daß er dem Abstand zwischen den Schwerpunktzentren der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der benachbarten Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz entspricht.
Der Begriff „der Abstand zwischen den Schwerpunktzentren der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der benachbarten Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz" stellt einen kleinsten Abstand zwischen der Schwerpunktmitte auf einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung einer Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz und der Schwerpunktmitte auf einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung einer benachbarten Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz dar; der Begriff „der Abstand zwischen den Schwerpunktzentren der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der benachbarten Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz" stellt einen kleinsten Abstand zwischen der Schwerpunktmitte auf einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung einer Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz und der Schwerpunktmitte auf einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung einer benachbarten Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz dar.
Falls die oben genannten zwei Abstände zwischen den Schwerpunktzentren gleich sind, kann, da Wärme bei der Regenerierung gleichmäßig verteilt wird, verhindert werden, daß die Temperatur innerhalb des Wabenstrukturkörpers örtlich unausgewogen verteilt wird, wodurch ein Filter selbst nach einem langfristigen Gebrauch mit ausgezeichneter Haltbarkeit und frei von Rissen auf Grund einer Wärmebelastung bereitgestellt werden kann.
Wenn der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung als ein Filter benutzt wird, lagern sich die gesammelten Partikel schrittweise an der Innenseite der einzelnen Durchgangsöffnungen ab, die den Wabenstrukturkörper bilden.
Da in der vorliegenden Erfindung die Oberflächenrauheit (größte Höhe) R_y der Wandseite der Durchgangsöffnung, die basierend auf JIS B 0601 gemessen wird, in einem Bereich von 10 bis 100 μm festgelegt ist, werden die Poren und Maserungen auf der Wandseite der Durchgangsöffnung derart angeordnet, daß angemessene Unregelmäßigkeiten gebildet werden, so daß sich Partikel an der Wandseite jeder Durchgangsöffnung gleichmäßig auf Grund der angemessenen Unregelmäßigkeiten ablagern; daher wird es möglich, den Druckverlust beim Sammeln von Partikeln auf eine niedrigen Stufe herabzudrücken.
Da ferner die Menge der abgelagerten Partikel zunimmt, nimmt der Druckverlust schrittweise zu, und wenn er einen bestimmten Wert überschreitet, wird die Belastung auf die Kraftmaschine zu hoch; daher wird der Filter regeneriert, indem die Partikel verbrannt werden.
Zusätzlich zu dem Kohlenstoff und dergleichen, der bis zu seiner Beseitigung verbrannt wird, enthalten die Partikel Metalle und dergleichen, die beim Verbrennen Oxide bilden, die dazu führen, daß selbst nach dem Verbrennen der Partikel die Oxide und dergleichen dieser Metalle als Asche in dem Filter zurückbleiben.
Wie die Asche dort verbleibt, hängt sehr von der Filterstruktur und dergleichen ab; da jedoch in der vorliegenden Erfindung die Oberflächenrauheit (größte Höhe) R_y der Wandseite der Durchgangsöffnung, die basierend auf JIS B 0601 gemessen wird, in einem Bereich von 10 bis 100 μm festgelegt ist, wie oben beschrieben, kann die Asche leicht zu der Ausgangsseite des Auspuffgases durch die Durchgangsöffnungen bewegt werden, wenn der Regenerierungsprozeß durchgeführt wird, so daß die Wandseite jeder Durchgangsöffnung weniger anfällig für Verstopfungen wird; daher wird der Durchsatz jeder Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz effektiv benutzt, der Druckverlust für einen langen Zeitraum auf einem niedrigen Niveau gehalten, um die Motorbelastung zu reduzieren, und es wird möglich, einen Wabenstrukturkörper mit einer langen Lebensdauer bereitzustellen. Folglich wird es möglich, die Instandhaltungskosten, die zur Rückspülung usw. erforderlich sind, zu reduzieren.
Die folgende Beschreibung erläutert ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung. Falls die Struktur des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung als einstückiger Wabenstrukturkörper hergestellt wird, der in seiner Gesamtheit aus einem gesinterten Körper besteht, wie in 3 dargestellt, wird zunächst ein Extrusionsgießverfahren ausgeführt, indem die oben genannte Materialpaste benutzt wird, die hauptsächlich aus Keramik zur Herstellung eines keramisch ausgebildeten Körpers besteht, der nahezu die gleiche Form wie der Wabenstrukturkörper 30 aus 3 aufweist.
In diesem Fall sind die Metallformteile, die zum Extrusionsgießen benutzt werden, von zwei Arten von Durchgangsöffnungen, nämlich zum Beispiel die Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz werden in Zusammenhang mit der Dichte der einzelnen Durchgangsöffnungen angemessen ausgewählt.
Mit Bezug auf die Materialpaste, die nicht besonders eingeschränkt ist, solange die Porosität des porösen Keramikblocks, der hergestellt worden ist, in einem Bereich von 20 bis 80 % festgelegt ist, kann zum Beispiel das oben genannten Material benutzt werden, das durch Hinzufügen eines Bindemittels und einer Dispersionslösung zu dem Pulver aus Keramik hergestellt wird.
Mit Bezug auf das oben genannte Bindemittel, das nicht besonders eingeschränkt ist, enthalten Beispiele: Methylzellulose, Carboxymethylzellulose, Hydroxyethylzellulose, Polyethylenglycol, Phenolharz und dergleichen.
Im Allgemeinen ist die gemischte Menge des oben genannten Bindemittels vorzugsweise bei 1 bis 10 Gewichtsteilen bezüglich 100 Gewichtsteilen Keramikpulver festgelegt.
Mit Bezug auf die oben genannte Dispersionslösung, die nicht besonders eingeschränkt ist, enthalten Beispiele: ein organisches Lösungsmittel wie Benzol; Alkohol wie Methanol; Wasser und dergleichen.
Eine angemessene Menge der oben genannten Dispersionslösung wird darin vermischt, so daß die Viskosität der Materialpaste innerhalb eines festgelegten Bereichs liegt.
Das Keramikpulver, Bindemittel und die Dispersionslösung werden mit einem Attritor oder dergleichen vermischt und ausreichend mit einem Kneter oder dergleichen durchgeknetet und dann einem Extrusionsgießverfahren unterzogen, so daß der oben genannte keramische Körper hergestellt wird.
Des Weiteren kann der Materialpaste ein Gußhilfsmittel hinzugefügt werden, wenn nötig.
Mit Bezug auf das oben genannte Gußhilfsmittel, das nicht besonders eingeschränkt ist, enthalten Beispiele: Ethylenglycol, Dextrin, Fettsäure, Polyalkohol und dergleichen.
Ferner kann der oben genannten Materialpaste bei Bedarf ein Porenbildungsmittel hinzugefügt werden, wie Ballons, die dünne Hohlkugeln aus oxidbasierten Keramiken sind, sphärische Akrylpartikel und Graphit.
Mit Bezug auf die oben genannten Ballons, aber nicht besonders darauf beschränkt, können zum Beispiel Siliziumdioxidballons, Glass-Mikroballons, Shirasu-Ballons, Flugascheballons (FA-Ballons) und Mullitballons verwendet werden. Unter diesen werden Flugascheballons bevorzugter verwendet.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist die Oberflächenrauheit (größte Höhe) R_y der Wandseite der Durchgangsöffnung, die basierend auf JIS B 0601 gemessen wird, in einem Bereich von 10 bis 100 μm festgelegt; damit die Wandseite der Durchgangsöffnung des hergestellten Wabenstrukturkörpers folglich eine aufgerauhte Oberfläche mit der oben genannten Rauheit aufweisen kann, wird die Durchgangsöffnungsoberfläche, die den Abschnitt einer Metallform bildet, die für das Extrusionsgießverfahren verwendet werden soll, mittels eines angemessenen Verfahrens aufgerauht.
Die Oberflächenrauheit kann durch Verändern der Trocknungsbedingungen in dem folgenden Trocknungsverfahren geändert werden; da jedoch Risse in dem Rohkörper je nach den Bedingungen auftreten können, werden die Trocknungsbedingungen mit Bezug auf diejenigen aus dem herkömmlichen Herstellungsverfahren vorzugsweise nicht geändert.
Des Weiteren kann durch das Verändern der Dichte (Porosität) des Wabenstrukturkörpers die Oberflächenrauheit der Durchgangsöffnung verändert werden. In diesem Fall, wenn die Veränderung der Kombination aus Partikelgrößen von zwei Arten von Keramikpulvern durchgeführt wird, die in der Materialpaste enthalten sind, kann die Dichte des Wabenstrukturkörpers geändert werden.
Danach und nachdem der oben genannte Keramikkörper getrocknet wurde, indem ein Trockner wie zum Beispiel ein Mikrowellentrockner, ein Heißlufttrockner, ein dielektrischer Trockner, ein Niedrigdrucktrockner, ein Vakuumtrockner und ein Gefriertrockner verwendet wurde, werden vorbestimmte Durchgangsöffnungen mit Stopfenpaste gefüllt, um Stopfen zu bilden, so daß ein Öffnungsabdichtverfahren zum Stopfen der Durchgangsöffnungen ausgeführt wird.
Solange die Porosität eines Stopfens, der durch Nachverfahren hergestellt wurde, in einem Bereich von 20 bis 80 % festgelegt ist, kann mit Bezug auf die oben genannte Stopfenpaste, aber nicht besonders beschränkt darauf, zum Beispiel die gleiche Materialpaste wie oben beschrieben verwendet werden; dennoch werden diese Pasten, die durch Hinzufügen eines Schmiermittels, Dispersionsmittels und eines Bindemittels zu dem Keramikpulver hergestellt werden, das als die oben genannte Materialpaste verwendet wird, vorzugsweise verwendet. Mit dieser Anordnung wird es möglich zu verhindern, daß sich Keramikpartikel in der Stopfenpaste inmitten des Abdichtverfahrens absetzen.
Danach wird der getrocknete Keramikkörper, der mit der Stopfenpaste gefüllt ist, Entfettungs- und Sinterverfahren unter vorbestimmten Bedingungen ausgesetzt, so daß ein Wabenstrukturkörper hergestellt wird, der aus einem einzigen gesinterten Körper besteht.
Hier ist es mit Bezug auf die Entfettungs- und Sinterbedingungen und dergleichen des getrockneten Keramikkörpers möglich, Bedingungen anzuwenden, die gewöhnlich zur Herstellung eines Wabenstrukturkörpers aus poröser Keramik verwendet worden sind.
Die Rauheit der Wandseite der Durchgangsöffnungen kann durch Aussetzen der Durchgangsöffnungen des resultierenden Wabenstrukturkörpers einem Aufrauhungsprozeß, wie zum Beispiel dem Sandblasverfahren, eingestellt werden.
Wenn der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung aus einem angegliederten Wabenstrukturkörper hergestellt ist, der aus mehreren porösen keramischen Elementen hergestellt ist, die miteinander durch Schichten von Dichtmaterial, wie in 1 dargestellt, kombiniert werden, wird zuerst ein Extrusionsgießverfahren durchgeführt, wobei die oben genannte Materialpaste benutzt wird, die hauptsächlich aus Keramik besteht, um einen keramischen Rohkörper herzustellen, der die Form eines porösen keramischen Elements 20 aus 2 aufweist. Um zu diesem Zeitpunkt zu ermöglichen, daß die Wandseite der Durchgangsöffnung eine aufgerauhte Oberfläche mit der vorbestimmten Rauheit aufweist, wird die Oberfläche der Durchgangsöffnung, die den Abschnitt einer Metallform bildet, die für das Extrusionsgießverfahren verwendet wird, mittels eines angemessenen Verfahrens aufgerauht.
Mit Bezug auf die Materialpaste kann hier die gleiche Materialpaste wie in dem oben beschriebenen zusätzlichen Wabenstrukturkörper verwendet werden.
Nachdem der oben genannte Rohformkörper getrocknet wurde, indem ein Mikrowellentrockner oder dergleichen zum Bilden eines getrockneten Körpers verwendet wurde, wird Stopfenpaste, die Stopfen bildet, in die vorbestimmten Durchgangsöffnungen des getrockneten Körpers eingespritzt, so daß Abdichtverfahren zur Abdichtung der Durchgangsöffnungen durchgeführt werden.
Mit Bezug auf die Stopfenpaste kann hier die gleiche Stopfenpaste wie in dem oben beschriebenen einstückigen Wabenstrukturkörper verwendet werden und mit Bezug auf das Abdichtverfahren kann das gleiche Verfahren benutzt werden wie das Verfahren für den oben genannten einstückigen Wabenstrukturkörper, außer daß der zu befüllende Gegenstand mit der Stopfenpaste ein anderer ist.
Danach wird der getrocknete Körper, der das Abdichtverfahren durchlaufen hat, den Entfettungs- und Sinterverfahren unter vorbestimmten Bedingungen unterzogen, so daß ein poröses keramisches Element hergestellt wird, in dem mehrere Durchgangsöffnungen parallel zueinander in Längsrichtung und unter Zwischenschaltung einer Trennwand angeordnet sind.
In Bezug auf die Bedingungen und dergleichen der Entfettungs- und Sinterverfahren für den Rohformkörper können hier die herkömmlichen Bedingungen benutzt werden, die zum Herstellen eines Wabenstrukturkörpers benutzt werden, der aus mehreren porösen keramischen Elementen besteht, die mittels Schichten von Dichtmaterial miteinander kombiniert sind.
Danach wird die Dichtmaterialpaste, die zum Bilden einer Schicht von Dichtmaterial 14 benutzt wird, mit einer gleichmäßigen Dicke aufgetragen, um eine Schicht von Dichtmaterialpaste zu bilden, wobei auf dieser Schicht aus Dichtmaterialpaste ein Verfahren zum Laminieren eines anderen porösen keramischen Elements 20 mehrmals wiederholt wird, so daß ein Schichtkörper aus porösen keramischen Elementen 20 mit einer rechteckigen Säulenform und einer vorbestimmten Größe hergestellt wird.
Da mit Bezug auf das Material zum Bilden der Dichtmaterialpaste das gleiche Material wie das aus dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann, wird von einer Beschreibung desselben abgesehen.
Danach wird der Schichtkörper des porösen keramischen Elements 20 erwärmt, so daß die Schicht von Dichtmaterialpaste getrocknet und verfestigt wird, um die Schicht aus Dichtmaterial 14 zu bilden; danach wird durch Schneiden des Umfangabschnitts in eine Form, wie zum Beispiel die in 1 dargestellte, mit Hilfe eines Diamantschneiders oder dergleichen ein Keramikblock 15 hergestellt.
Eine Schicht von Dichtmaterial 13 wird auf dem Umfang des Keramikblocks 15 ausgebildet, indem die Dichtmaterialpaste verwendet wird, so daß ein Wabenstrukturkörper, in dem mehrere poröse keramische Elemente mittels Schichten von Dichtmaterial miteinander kombiniert sind, hergestellt wird.
Jeder der auf diese Weise hergestellten Wabenstrukturkörper weist eine Säulenform auf, wobei die Strukturen davon in 1 und 2 dargestellt sind.
Im Hinblick auf die Anwendung des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung, auch wenn nicht darauf beschränkt, wird dieser vorzugsweise für Reinigungsvorrichtungen von Auspuffgas zum Gebrauch in Fahrzeugen verwendet.
7 zeigt einen Querschnitt, der schematisch ein Beispiel einer Reinigungsvorrichtung für Auspuffgase zum Gebrauch in Fahrzeugen darstellt, die mit einem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
Wie in 7 dargestellt, besteht eine Reinigungsvorrichtung für Auspuffgase 800 hauptsächlich aus einem Wabenstrukturkörper 80 der vorliegenden Erfindung, einem Gehäuse 830, das den äußeren Abschnitt des Wabenstrukturkörpers 80 bedeckt, einem Befestigungsdichtmaterial 820, das zwischen dem Wabenstrukturkörper 80 und dem Gehäuse 830 angeordnet ist, und einem Erwärmungsmittel 810, das auf der Eingangsseite für Auspuffgas des Wabenstrukturkörpers 80 angeordnet ist, wobei ein Einführrohr 840, das mit einer Verbrennungskraftmaschine wie einem Motor verbunden ist, mit dem Ende des Gehäuses 830 auf der Auspuffgaseinlaßseite verbunden ist, und ein Auspuffrohr 850, das extern angekoppelt ist, mit dem anderen Ende des Gehäuses 830 verbunden ist. Die Pfeile in 7 zeigen Auspuffgasströme.
Ferner kann in 7 der Wabenstrukturkörper 80 wie der Wabenstrukturkörper 10 aus 1 ausgebildet sein, oder wie der Wabenstrukturkörper 30 aus 3.
In der Reinigungsvorrichtung für Auspuffgas 800 mit der oben genannten Anordnung werden Auspuffgase, die aus dem Verbrennungskraftmaschinensystem wie einem Motor ausgelassen werden, durch das Einführungsrohr 840 in das Gehäuse 830 gelenkt und können so in den Wabenstrukturkörper 80 durch die Durchgangsöffnungen auf der Einlaßseite und durch den Wandabschnitt (eine Trennwand) strömen; dadurch wird das Auspuffgas gereinigt, wobei die Partikel daraus in dem Wandabschnitt (einer Trennwand) gesammelt werden und dann über das Auspuffrohr 850 nach außen abgelassen werden.
Nachdem sich eine große Menge von Partikeln auf dem Wandabschnitt (der Trennwand) des Wabenstrukturkörpers 80 angesammelt haben, um einen Anstieg des Druckverlusts zu bewirken, wird der Wabenstrukturkörper 80 einem Regenerierungsverfahren unterzogen.
In dem Regenerierungsverfahren wird ein Gas, das von einem Erwärmungsmittel 810 erwärmt wird, in die Durchgangsöffnungen des Wabenstrukturkörpers 80 geleitet, so daß der Wabenstrukturkörper 80 erwärmt wird, um die Partikel, die sich auf dem Wandabschnitt (Trennwand) abgelagert haben, zu verbrennen und zu beseitigen.
Ferner können bei der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu dem oben genannten Verfahren die Partikel durch Verwenden eines Nacheinspritzsystems verbrannt und beseitigt werden.
Des Weiteren kann der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung einen Katalysator aufweisen, der CO, HC, NOx und dergleichen in den Auspuffgasen reinigen kann.
Wenn solch ein Katalysator damit bereitgestellt wird, kann der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung als Wabenstrukturkörper zum Sammeln von Partikeln in Auspuffgasen verwendet werden und gleichzeitig als Katalysatorwandler zum Reinigen von CO, HC, NOx und dergleichen dienen, die in Auspuffgasen enthalten sind. Ferner kann der Wabenstrukturkörper je nach Fall die Verbrennungstemperatur der Partikel senken.
In Bezug auf den Katalysator weisen Beispiele davon Edelmetalle wie Platin, Palladium, Rhodium und dergleichen auf. Der Katalysator, der aus einem Edelmetall wie Platin, Palladium, Rhodium oder dergleichen hergestellt ist, ist ein so genannter Dreiwege-Katalysator und der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung, der mit einem solchen Dreiwege-Katalysator ausgestattet ist, kann auf die gleiche Weise funktionieren wie herkömmlich bekannte Katalysatorwandler. Aus diesem Grund wird in Bezug auf den Fall, in dem der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung auch als Katalysatorwandler benutzt wird, von einer detaillierten Beschreibung desselben abgesehen.
Mit Bezug auf den Katalysator, der auf dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung gestützt ist, ist dieser nicht besonders auf die oben genannten Edelmetalle eingeschränkt, wobei jeder Katalysator gestützt werden kann, solange dieser dazu in der Lage ist, CO, HC, NOx und dergleichen aus Auspuffgasen zu reinigen.
BEISPIELE
Die folgende Beschreibung erläutert die vorliegende Erfindung mit Hilfe von Beispielen im Detail; die vorliegende Erfindung soll jedoch durch die Beispiele in keiner Weise eingeschränkt werden.
(Beispiel 1)

(1) Pulver aus α-Typ Siliziumcarbid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 11 μm (60 Gew.-%) und Pulver aus β-Typ Siliziumcarbid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) wurden naßgemischt, und zu 100 Gewichtsteilen der resultierenden Mischung wurden 5 Gewichtsteile eines organischen Bindemittels (Methylzellulose) und 10 Gewichtsteile Wasser hinzugefügt und durchgeknetet, um eine gemischte Zusammensetzung zu erhalten. Dann, nachdem eine geringe Menge eines Weichmachers und eines Schmiermittels dazu gegeben und darin verknetet wurde, wurde die resultierende Mischung extrusionsgeformt, indem eine Metallform mit einer Oberflächenrauheit Ra von 10 μm an den Abschnitten, die den Durchgangsöffnungen entsprechen, benutzt wurde, so daß ein roh geformtes Produkt, das nahezu die gleiche Querschnittsform aufwies wie die Querschnittsformen, die in 4(a) bis 4(d) dargestellt sind, mit einem Öffnungsverhältnis von 2,54 hergestellt wurde.

Danach wurde das oben genannte roh geformte Produkt getrocknet, wobei ein Mikrowellentrockner verwendet wurde, um einen keramischen Trockenkörper zu bilden, und, nachdem vorbestimmte Durchgangsöffnungen mit einer Stopfenpaste gefüllt wurden, welche die gleiche Zusammensetzung aufwiesen wie das geformte Produkt, wurde das Produkt erneut getrocknet, wobei ein Trockenmittel benutzt wurde, und dann bei 400°C entfettet und bei 2200°C bei normaler Atmosphäre 3 Stunden lang in einer Argon-Atmosphäre gesintert wurde, um ein poröses keramisches Element 20 zu bilden, das ein gesinterter Körper aus Siliziumcarbid war und eine Porosität von 42 %, einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 9 μm, eine Größe von 34,3 mm × 34,3 mm × 150 mm aufwies, wobei die Anzahl der Durchgangsöffnungen 23,3 pro cm² war und die Dicke der nahezu gesamten Trennwand 23 0,41 mm betrug mit Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz.
Hier wurden an einer Endseite des säulenförmigen porösen keramischen Elements 20 nur die Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz 21a mit Stopfen abgedichtet und an der anderen Endseite davon nur die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz 21b mit Stopfen abgedichtet.

(2) Durch Benutzen einer wärmebeständigen Dichtmaterialpaste enthaltend 30 Gew.-% Tonerdefasern mit einer Faserlänge von 0,2 mm, 21 Gew.-% Siliziumcarbidpartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,6 μm, 15 Gew.-% Siliziumdioxidsol, 5,6 Gew.-% Carboxymethylzellulose und 28,4 Gew.-% Wasser wurde eine große Zahl von porösen Siliziumcarbidelementen miteinander kombiniert, und dies wurde dann durch Benutzen eines Diamantenschneiders geschnitten, um einen zylinderförmigen Keramikblock zu bilden.

In diesem Fall wurde die Dicke der Schichten von Dichtmaterial zum Kombinieren der porösen keramischen Elemente auf 1,0 mm eingestellt.
Danach werden die keramischen Fasern, die aus Aluminiumoxidsilikat (Kiesgehalt: 3 %, Faserlänge: 0,1 bis 100 μm) (23,3 Gew.-%), die als anorganisches Bindemittel dienten, Siliziumcarbidpulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,3 μm (30,2 Gew.-%), die als anorganische Partikel dienten, Siliziumdioxidsol (SiC > 2 Solgehalt: 30 Gew.-%) (7 Gew.-%), das als anorganisches Bindemittel diente, Carboxymethylzellulose (0,5 Gew.-%), die als organisches Bindemittel diente, und Wasser (39 Gew.-%) gemischt und verknetet, um die Paste aus Dichtmaterial herzustellen.
Danach wurde eine Schicht von Dichtmaterialpaste mit einer Dicke von 0,2 mm auf dem Umfangsabschnitt des Keramikblocks gebildet, wobei die oben genannte Dichtmaterialpaste benutzt wurde. Ferner wurde die Schicht von Dichtmaterialpaste bei 120°C getrocknet, so daß ein zylinderförmiger Wabenstrukturkörper mit einem Durchmesser von 144 mm hergestellt wurde.
Die Oberflächenrauheit der Wandseiten, welche die Durchgangsöffnungen des resultierenden Wabenstrukturkörpers bilden, und die Porosität des Wabenstrukturkörpers sind in Tabelle 1 aufgeführt.
(Beispiele 2 bis 6 und 11 bis 13)
Die gleichen Vorgänge wie in Beispiel 1 wurden ausgeführt, außer daß in Vorgang (1) die Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz als Formen, wie in Tabelle 1 aufgeführt, gebildet wurden, wobei die Wanddicke auf einen Wert aus Tabelle 1 eingestellt wurde, so daß ein poröses keramisches Element hergestellt wurde und dann der Wabenstrukturkörper hergestellt wurde. Die Wanddicke, die Oberflächenrauheit R_y der Wandseiten der Durchgangsöffnungen, die Dichte der Durchgangsöffnungen und die Porosität des resultierenden Wabenstrukturkörpers sind in Tabelle 1 dargestellt.
(Beispiel 7)
Die gleichen Vorgänge wie in Beispiel 1 wurden ausgeführt, außer daß in dem Vorgang (1) die Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz als Formen gebildet wurden, wie in Tabelle 1 aufgeführt, wobei die Sinterbedingungen zu 2000°C und 3 Stunden verändert wurden, so daß ein poröses keramisches Element hergestellt wurde und dann der Wabenstrukturkörper hergestellt wurde.
Die Wanddicke, die Oberflächenrauheit R_y der Wandseiten der Durchgangsöffnungen, die Dichte der Durchgangsöffnungen und die Porosität des resultierenden Wabenstrukturkörpers sind in Tabelle 1 dargestellt.
(Beispiel 8)
Die gleichen Vorgänge wie in Beispiel 1 wurden ausgeführt, außer daß in dem Vorgang (1) die Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz als Formen ausgebildet wurden, wie in Tabelle 1 dargestellt, wobei die Sinterbedingungen zu 2200°C und 1 Stunde verändert wurden, so daß ein poröses keramisches Element hergestellt wurde und dann der Wabenstrukturkörper hergestellt wurde.
Die Wanddicke, die Oberflächenrauheit R_y der Wandseiten der Durchgangsöffnungen, die Dichte der Durchgangsöffnungen und die Porosität des sich ergebenden Wabenstrukturkörpers sind in Tabelle 1 dargestellt.
(Beispiel 9)
Die gleichen Vorgänge wie in Beispiel 1 wurden ausgeführt, außer daß in dem Vorgang (1) die Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz als Formen ausgebildet wurden, wie in Tabelle 1 dargestellt, und daß eine gemischte Zusammensetzung erhalten wurde, indem 100 Gewichtsteile einer Mischung aus 80 Gew.-% Pulver eines α-Typ Siliziumcarbids mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 50 μm und 20 Gew.-% Pulver eines β-Typ Siliziumcarbids mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 μm benutzt wurden, 15 Gewichtsteile eines organischen Bindemittels (Methylzellulose) und 20 Gewichtsteile Wasser, wobei die Sinterbedingungen zu 2300°C und 3 Stunden verändert wurden, so daß ein poröses keramisches Element hergestellt wurde und dann der Wabenstrukturkörper hergestellt wurde.
Die Wanddicke, die Oberflächenrauheit R_y der Wandseiten der Durchgangsöffnungen, die Dichte der Durchgangsöffnungen und die Porosität des resultierenden Wabenstrukturkörpers sind in Tabelle 1 dargestellt.
(Beispiel 10)
Die gleichen Vorgänge wie in Beispiel 1 wurden ausgeführt, außer daß in dem Vorgang (1) die Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz als Formen ausgebildet wurden, wie in Tabelle 1 dargestellt, und daß eine gemischte Zusammensetzung erhalten wurde, indem 100 Gewichtsteile einer Mischung aus 80 Gew.-% Pulver eines α-Typ Siliziumcarbids mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 50 μm und 20 Gew.-% Pulver eines β-Typ Siliziumcarbids mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 μm benutzt wurden, 15 Gewichtsteile eines organischen Bindemittels (Methylzellulose) und 20 Gewichtsteile Wasser, wobei die Sinterbedingungen zu 2300°C und 6 Stunden verändert wurden, so daß ein poröses keramisches Element hergestellt wurde und dann der Wabenstrukturkörper hergestellt wurde.
Die Wanddicke, die Oberflächenrauheit R_y der Wandseiten der Durchgangsöffnungen, die Dichte der Durchgangsöffnungen und die Porosität des sich ergebenden Wabenstrukturkörpers sind in Tabelle 1 dargestellt.
(Vergleichsbeispiel 1)
Die gleichen Vorgänge wie in Beispiel 1 wurden ausgeführt, außer daß in dem Vorgang (1) die Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz als Formen ausgebildet wurden, wie in Tabelle 1 dargestellt, und daß die Wanddicke auf einen Wert aus Tabelle 1 eingestellt wurde, so daß ein poröses keramisches Element hergestellt wurde und dann der Wabenstrukturkörper hergestellt wurde. Die Wanddicke, die Oberflächenrauheit R_y der Wandseiten der Durchgangsöffnungen, die Dichte der Durchgangsöffnungen und die Porosität des resultierenden Wabenstrukturkörpers sind in Tabelle 1 dargestellt.
Hier entspricht der Wabenstrukturkörper gemäß dem Vergleichenden Beispiel 1 einem Wabenstrukturkörper 400 aus 8, wobei die Querschnittsfläche jeder Durchgangsöffnung 401, die zwischen den Wandabschnitten 402 ausgebildet ist, den gleichen Wert aufweist, mit Ausnahme der Endabschnitte.
(Vergleichsbeispiel 2)
Die gleichen Vorgänge wie in Beispiel 1 wurden ausgeführt, außer daß in dem Vorgang (1) die Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz als Formen ausgebildet wurden, wie in Tabelle 1 dargestellt, und daß eine gemischte Zusammensetzung erhalten wurde, indem 100 Gewichtsteile einer Mischung aus 60 Gew.-% Pulver eines α-Typ Siliziumcarbids mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 11 μm und 40 Gew.-% Pulver eines β-Typ Siliziumcarbids mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 μm benutzt wurden, 5 Gewichtsteile eines organischen Bindemittels (Methylzellulose) und 20 Gewichtsteile Wasser, wobei die Sinterbedingungen zu 1800°C und 3 Stunden verändert wurden, so daß ein poröses keramisches Element hergestellt wurde und dann der Wabenstrukturkörper hergestellt wurde.
Die Wanddicke, die Oberflächenrauheit R_y der Wandseiten der Durchgangsöffnungen, die Dichte der Durchgangsöffnungen und die Porosität des sich ergebenden Wabenstrukturkörpers sind in Tabelle 1 dargestellt.
(Vergleichsbeispiel 3)
Die gleichen Vorgänge wie in Beispiel 1 wurden ausgeführt, außer daß in dem Vorgang (1) die Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz als Formen ausgebildet wurden, wie in Tabelle 1 dargestellt, und daß eine gemischte Zusammensetzung erhalten wurde, indem 100 Gewichtsteile einer Mischung aus 80 Gew.-% Pulver eines α-Typ Siliziumcarbids mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 50 μm und 20 Gew.-% Pulver eines β-Typ Siliziumcarbids mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 μm benutzt wurden, 15 Gewichtsteile eines organischen Bindemittels (Methylzellulose) und 20 Gewichtsteile Wasser, wobei die Sinterbedingungen zu 2300°C und 12 Stunden verändert wurden, so daß ein poröses keramisches Element hergestellt wurde und dann der Wabenstrukturkörper hergestellt wurde.
Die Wanddicke, die Oberflächenrauheit R_y der Wandseiten der Durchgangsöffnungen, die Dichte der Durchgangsöffnungen und die Porosität des sich ergebenden Wabenstrukturkörpers sind in Tabelle 1 dargestellt.
(Vergleichsbeispiel 4)
Die gleichen Vorgänge wie in Beispiel 1 wurden ausgeführt, außer daß in dem Vorgang (1) die Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz als Formen ausgebildet wurden, wie in Tabelle 1 dargestellt, und daß eine gemischte Zusammensetzung erhalten wurde, indem 100 Gewichtsteile einer Mischung aus 80 Gew.-% Pulver eines β-Typ Siliziumcarbids mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 50 μm und 20 Gew.-% Pulver eines β-Typ Siliziumcarbids mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 μm benutzt wurden, 15 Gewichtsteile eines organischen Bindemittels (Methylzellulose) und 20 Gewichtsteile Wasser, wobei die Sinterbedingungen zu 2300°C und 24 Stunden verändert wurden, so daß ein poröses keramisches Element hergestellt wurde und dann der Wabenstrukturkörper hergestellt wurde.
Die Wanddicke, die Oberflächenrauheit R_y der Wandseiten der Durchgangsöffnungen, die Dichte der Durchgangsöffnungen und die Porosität des resultierenden Wabenstrukturkörpers sind in Tabelle 1 dargestellt.
(Referenzbeispiel 1)
Die gleichen Vorgänge wie in Beispiel 1 wurden ausgeführt, außer daß in dem Vorgang (1) die Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz als Formen ausgebildet wurden, wie in 9 dargestellt, so daß ein poröses keramisches Element hergestellt wurde und dann der Wabenstrukturkörper hergestellt wurde. Die Wanddicke, die Oberflächenrauheit R_y der Wandseiten der Durchgangsöffnungen, die Dichte der Durchgangsöffnungen und die Porosität des sich ergebenden Wabenstrukturkörpers sind in Tabelle 1 dargestellt.
Hier entspricht der Wabenstrukturkörper gemäß Referenzbeispiel 1 einem Wabenstrukturkörper 200 aus 9, wobei die Durchgangsöffnungen davon von Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz 201 gebildet werden, wobei jede einen Querschnitt mit hexagonaler Form aufweist, und Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz 202, wobei jede einen Querschnitt mit dreieckiger Form aufweist, wobei die Anzahl der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz 202 ungefähr zweimal so hoch eingestellt ist wie die Anzahl der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz 201.
(Referenzbeispiele 2 und 3)
Die gleichen Vorgänge wie in Beispiel 1 wurden ausgeführt, außer daß in dem Vorgang (1) die Querschnittsformen der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und die Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz als Formen ausgebildet wurden, wie in Tabelle 1 dargestellt, und daß die Wanddicke auf einen Wert aus Tabelle 1 eingestellt wurde, so daß ein poröses keramisches Element hergestellt wurde und dann der Wabenstrukturkörper hergestellt wurde. Die Wanddicke, die Oberflächenrauheit R_y der Wandseiten der Durchgangsöffnungen, die Dichte der Durchgangsöffnungen und die Porosität des resultierenden Wabenstrukturkörpers sind in Tabelle 1 dargestellt.
(Bewertungsverfahren)

(1) Messungen der Oberflächenrauheit auf der Wandseite der Durchgangsöffnung Jeder Wabenstrukturkörper gemäß der Beispiele, vergleichenden Beispiele und Referenzbeispiele wurde parallel zu der Durchgangsöffnung geschnitten, so daß die Durchgangsöffnung freigegeben wird, und die Oberflächenrauheit der Durchgangsöffnung wurde gemessen, indem eine Meßvorrichtung zum Messen der Oberflächenrauheit benutzt wurde (SURFCOM 920A, hergestellt von Tokyo Seimitsu Co. Ltd.) und basierend auf den Ergebnissen wurde die Oberflächenrauheit R_y gemäß JIS B 0601 bestimmt. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
(2) Druckverlustvariationen Wie in 7 dargestellt, wurde jeder Wabenstrukturkörper aus den Beispielen, vergleichenden Beispielen und Referenzbeispielen in einen Auspuffgang einer Kraftmaschine angeordnet, um eine Auspuffgas-Reinigungsvorrichtung zu bilden, und die Kraftmaschine wurde mit einer Umdrehungszahl von 3000 min^–1 und einem Drehmoment von 50 Nm für einen bestimmten Zeitraum hindurch angetrieben, so daß die Menge der gesammelten Partikel gemessen wurde und der Druckverlust gemessen wurde. Der Wert des anfänglichen Druckverlusts zu diesem Zeitpunkt und der Wert des Druckverlusts bei einer Menge von gesammelten Partikeln von 6 (g/L) sind in Tabelle 1 dargestellt.
(3) Beziehung zwischen dem Gewicht der Verbrennungsrückstände und dem Druckverlust Wie in 7 dargestellt, wurde jeder Wabenstrukturkörper aus den Beispielen, vergleichenden Beispielen und Referenzbeispielen in einen Auspuffgang einer Kraftmaschine angeordnet, um eine Auspuffgas-Reinigungsvorrichtung zu bilden, und die Kraftmaschine wurde mit einer Umdrehungszahl von 3000 min^–1 und einem Drehmoment von 50 Nm für einen bestimmten Zeitraum hindurch angetrieben; danach wurden Experimente zur Wiederholung der Regenerierungsvorgänge ausgeführt, so daß das angesammelte Gewicht der Verbrennungsrückstände in den Durchgangsöffnungen, die den Wabenstrukturkörper bilden, gemessen wurde und der Druckverlust des Wabenstrukturkörpers gemessen wurde. Der Wert des Druckverlusts zum Zeitpunkt von 150 g angesammelter Verbrennungsrückstände ist in Tabelle 1 dargestellt. 10 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Dichte von Durchgangsöffnungen und dem Druckverlust anzeigt, und 11 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Oberflächenrauheit der Wandseite von Durchgangsöffnungen und dem Druckverlust anzeigt.
(4) Messungen der Porosität Die Porosität wurde anhand des Archimedes-Verfahrens gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Wie die Ergebnisse aus Tabelle 1 und 10 und 11 deutlich zeigen, und obwohl es keinen bedeutenden Unterschied bei dem anfänglichen Druckverlust im Vergleich zu den Wabenstrukturkörpern gemäß der vergleichenden Beispiele gibt, wiesen die Wabenstrukturkörper der Beispiele einen geringeren Anstieg des Druckverlusts beim Sammeln von 6 (g/L) Partikeln auf, sowie nach Ablagerung von 150 g Verbrennungsrückständen, wenn die Dichte der Durchgangsöffnungen außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung lag, sowie wenn die Oberflächenrauheit der Wandseiten, welche die Durchgangsöffnungen bilden, außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung lag. Auf diese Weise ermöglicht die vorliegende Erfindung, den Druckverlust beim Sammeln von Partikeln auf einer niedrigen Stufe zu halten und auch, den Druckverlust, der durch die Ablagerung von Rückständen entsteht, eine lange Zeit hindurch auf einer niedrigen Stufe zu halten; daher wird es möglich, den Durchsatz der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz effektiv zu benutzen, die Belastung auf eine Kraftmaschine zu verringern und somit einen Wabenstrukturkörper mit langer Lebensdauer bereitzustellen. Daher wird es möglich Instandhaltungskosten, die zur Reinigung usw. erforderlich sind, zu reduzieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[1] ist eine perspektivische Darstellung, die schematisch eine Ausführungsform eines Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung zeigt.
[2(a)] zeigt eine perspektivische Darstellung, die schematisch eine Ausführungsform eines porösen keramischen Elements darstellt, das den Wabenstrukturkörper aus 1 bildet; und (b) ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A des porösen keramischen Elements aus (a) verläuft.
[3(a)] ist eine perspektivische Darstellung, die schematisch eine weitere Ausführungsform des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung zeigt; und (b) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B, die in (a) dargestellt ist.
[4(a)] bis (d) sind Querschnittsansichten, wobei jede schematisch einen Abschnitt des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung eines porösen keramischen Elements zeigt, das den Wabenstrukturkörper gemäß der Erfindung bildet.
[5(a)] bis (f) sind Längsquerschnittsansichten, die schematisch eine Ausführungsform des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung darstellen.
[6] ist eine Längsquerschnittansicht, die schematisch eine weitere Ausführungsform des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung darstellt.
[7] ist ein Querschnitt, der schematisch eine Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung für Auspuffgase darstellt, die den Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung benutzt.
[8] ist ein Querschnitt, der schematisch eine Ausführungsform eines herkömmlichen Wabenstrukturkörpers zeigt.
[9] ist ein Querschnitt, der schematisch eine Ausführungsform des Wabenstrukturkörpers zeigt.
[10] ist eine grafische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Dichte von Durchgangsöffnungen und dem Druckverlust der Wabenstrukturkörper gemäß den Beispielen, vergleichenden Beispielen und Referenzbeispielen darstellt.
[11] ist eine grafische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Oberflächenrauheit der Wandseite der Durchgangsöffnung und dem Druckverlust der Wabenstrukturkörper gemäß den Beispielen, Vergleichsbeispielen und Referenzbeispielen darstellt.

10, 30: Wabenstrukturkörper
13, 14: Schicht von Dichtmaterial
15: Keramikblock
20, 40, 50, 70: poröses keramisches Element
21a, 31a, 41a, 51a, 71a: Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz
21b, 31b, 41b, 51b, 71b: Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz
22: Stopfen
23, 43, 53, 73: Trennwand
33: Wandabschnitt
160, 170, 180, 260, 270, 280: poröses keramisches Element
161a, 171a, 181a, 261a, 271a, 281a: Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz
161b, 171b, 181b, 261b, 271b, 281b: Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz
163, 173, 183, 263, 273, 283: Wandabschnitt
60: poröses keramisches Element
61a: Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz
61b: Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz
62a, 62b: Wandabschnitt

Tabelle 1
Übersetzung der Zeichnungen
Fig. 2
Fig. 3b
Fig. 10
Fig. 11

Claims

Wabenstrukturkörper (30), hergestellt aus einem säulenartigen porösen Keramikblock (35), in welchem eine große Anzahl von Durchgangsöffnungen (31a, 31b) parallel zueinander in der Längsrichtung der Durchgangsöffnungen unter Zwischenschaltung eines Wandabschnitts (33) angeordnet sind, wobei die große Anzahl von Durchgangsöffnungen umfaßt: eine Gruppe von Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und eine Gruppe von Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz, wobei die Gesamtsumme der Flächen der Durchgangsöffnungen, die die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz bilden, auf einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen größer ist als die Gesamtsumme der Flächen der Durchgangsöffnungen, die die Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz bilden, auf diesem Querschnitt, wobei jede der Durchgangsöffnungen in der Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz an einem Ende einer Auspuffgasausgangsseite des Wabenstrukturkörpers abgedichtet ist und ein offenes Ende an der Auspuffgaseinlaßseite hat, wobei jede der Durchgangsöffnungen in der Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz an einem Ende an einer Auspuffgaseinlaßseite des Wabenstrukturkörpers abgedichtet ist und ein offenes Ende an der Auspuffgasauslaßseite hat, und wobei eine Oberflächenrauheit R_y der Wandseite der Durchgangsöffnungen in einem Bereich von 10 bis 100 μm festgelegt ist.
Wabenstrukturkörper nach Anspruch 1, wobei eine Dichte der Durchgangsöffnungen in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung in einem Bereich von 15,5 bis 62 Stück/cm² festgelegt wird.
Wabenstrukturkörper nach Anspruch 1 oder 2, wobei die große Anzahl von Durchgangsöffnungen von zwei Arten von Durchgangsöffnungen gebildet wird, nämlich Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz, von denen jede eine relativ größere Fläche auf einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen hat, und Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz, von denen jede eine relativ kleinere Fläche auf dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen hat.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Form eines Querschnitts einer Durchgangsöffnung senkrecht zur Längsrichtung aller Durchgangsöffnungen eine polygonale Form ist.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Form eines Querschnitts einer Durchgangsöffnung senkrecht zur Längsrichtung aller Durchgangsöffnungen eine oktogonale oder viereckige Form ist.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verhältnis der Summen der Querschnittsflächen (Gruppe der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz/Gruppe der Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz) festgelegt wird in einem Bereich von 1,01 bis 6.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Verhältnis der Querschnittsflächen einzelner Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz relativ zu einzelnen Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz im Bereich von 1,01 bis 6 festgelegt wird.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei auf dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung wenigstens ein Winkel, bei welchem ein Wandabschnitt, den sich eine der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und eine benachbarte Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz teilen, und ein Wandabschnitt, den sich eine der Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz und ein benachbarte Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz teilen, veranlaßt werden, einander zu kreuzen, ein stumpfer Winkel ist.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Umgebung aller Ecken auf dem Querschnitt der Durchgangsöffnung mit großem Durchsatz und/oder der Durchgangsöffnung mit kleinem Durchsatz von einer gekrümmten Linie gebildet wird.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei der Abstand zwischen den Schwerpunkten benachbart angeordneter Durchgangsöffnungen mit großem Durchsatz von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung festgelegt wird gleich dem Abstand zwischen Schwerpunkten benachbart angeordneter Durchgangsöffnungen mit kleinem Durchsatz von Querschnittensenkrecht zur Längsrichtung zu sein.
Wabenstrukturkörper (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der poröse Keramikblock (35) durch Kombinieren einer Vielzahl von säulenartigen porösen keramischen Elementen miteinander mittels Schichten von Dichtmaterial gebildet ist, wobei jedes keramische Element eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen (31a, 31b) besitzt, die parallel zueinander in der Längsrichtung mit einer dazwischen positionierten Partitionswand (33) angeordnet sind.
Filter zur Verwendung in einer für ein Fahrzeug verwendeten Auspuffgasreinigungsvorrichtung, in welchen der Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11 eingebaut ist.