DE20321503U1

DE20321503U1 - Wabenstrukturkörper

Info

Publication number: DE20321503U1
Application number: DE20321503U
Authority: DE
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: US20050011174A1; JPWO2004024294A1; US20050016141A1; US7314496B2; JP5202693B2; CN1306985C; EP1502640A4; US20070227109A1; EP1502640B1; WO2004024294A1; EP1495791B1; US7326270B2; EP1495791A1; JP2011224567A; US7857885B2; CN1322909C; WO2004024293A1; CN1671460A; EP1502640A1; EP1495791A4

Abstract

Säulenförmiger Wabenstrukturkörper, der eine Vielzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen umfasst, in dem eine Anzahl von Durchgangsöffnungen zueinander in der Längsrichtung parallel angeordnet sind, wobei Trennwände dazwischen angeordnet sind,
bei dem
die Vielzahl von Durchgangsöffnungen umfasst:
Durchgangsöffnungen, die eine Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und an einem Ende abgedichtet sind; und
Durchgangsöffnungen, die eine Gruppe von Geringkapazitäts-Durchgangsöffnungen bilden und an dem anderen Ende so abgedichtet sind, dass die Gesamtflächen von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung kleiner sind als die Gesamtflächen der Querschnitte der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen.

Description

Querverweis zu verwandten Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldungen Nr. 2002-267819, die am 13. September 2002 eingereicht wurde und 2003-57631, die am 4. März 2003 eingereicht wurde, wobei deren Inhalt durch Bezugnahme hierin berücksichtigt ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wabenstrukturkörper, der als Filter oder dergleichen zur Entfernung von Teilchen und dergleichen, die in Abgasen enthalten sind, die von einem Verbrennungsmotor, wie beispielsweise einem Dieselmotor, ausgestoßen werden, verwendet wird.
Stand der Technik
In den letzten Jahren haben Teilchen, die in Abgasen enthalten sind, die von Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen, wie beispielsweise Bussen und LKWs und Baugeräten, ausgestoßen werden, ernsthafte Probleme hervorgerufen, da solche Teilchen schädlich für die Umwelt und für den menschlichen Körper sind.
Aus diesem Grund wurden verschiedene Wabenstrukturkörper, die aus porösen Keramiken gefertigt sind, als Filter vorgeschlagen, die im Stande sind, Teilchen von Abgasen anzusammeln, um die Abgase zu reinigen.
Es ist bezüglich des oben genannten Wabenstrukturkörpers ein säulenförmiger Wabenstrukturkörper 30 bekannt, in dem, wie in 6 gezeigt ist, eine Anzahl von Durchgangsöffnungen 31 miteinander parallel in der Längsrichtung angeordnet sind, wobei eine Trennwand 33 dazwischengestellt ist. Wie in 6(b) gezeigt ist, ist die Durchgangsöffnung 31 mit einem Dichtungsmaterial 32 an einem der Enden entweder an seiner Abgaseinlassseite oder Abgasauslassseite abgedichtet, so dass Abgase, die in eine Durchgangsöffnung 31 eingetreten sind, durch eine andere Durchgangsöffnung 31 ausgestoßen werden, nachdem sie immer die Trennwand 33 durchströmt haben, welche die Durchgangsöffnungen 31 trennt. Mit anderen Worten, wenn der Wabenstrukturkörper 30 in einem Abgasweg eines Verbrennungsmotors installiert ist, werden die Teilchen in Abgasen, die von dem Verbrennungsmotor ausgestoßen werden, durch die Trennwand 33 gefangen, wenn sie durch den Wabenstrukturkörper 30 strömen, so dass die Abgase gereinigt werden.
Ferner wurde, bezüglich eines solchen Wabenstrukturkörpers, die folgende Struktur vorgeschlagen: eine Durchgangsöffnung mit einem abgedichteten Ende an der Abgasauslassseite (im Folgenden auch als Einlassseite-Durchgangsöffnung bezeichnet) ist als eine Durchgangsöffnung mit hoher Kapazität (im Folgenden auch als Hochkapazität-Durchgangsöffnung bezeichnet) ausgebildet und eine Durchgangsöffnung mit einem versiegelten Ende an der Abgaseinlassseite (im Folgenden auch als Auslassseite-Durchgangsöffnung bezeichnet) ist als eine Durchgangsöffnung mit einer geringen Kapazität (im Folgenden auch als Geringkapazität-Durchgangsöffnung bezeichnet) ausgebildet, so dass das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite im Vergleich mit dem Öffnungsverhältnis an der Abgasauslassseite relativ vergrößert ist.
JP Kokai Sho 56-1244128 hat einen Keramikfilter offenbart, in dem Durchgangsöffnungen, die Gestalten wie beispielsweise ein Dreieck, eine hexagonale Gestalt, eine kreisförmige Gestalt und eine aufgeblähte Gestalt, aufweisen, ausgebildet sind. Ferner haben US-Patent Nr. 4276071 (5a und 5p), JP Kokai Sho 56-124427, JP Kokai Sho 62-96717 und US-Patent Nr. 4364761 (5a bis 5p) Anordnungen, ähnlich der der JP Kokai Sho 56-124418 offenbart.
Microfilms des japanischen Gebrauchsmusters Nr. 56-187890 (JU Kokai Sho 58-92409 (6, Seite 4) haben einen Abgasfilter offenbart, in dem dreieckige Durchgangsöffnungen und hexagonale Durchgangsöffnungen ausgebildet sind, wobei Zellenabstände der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen ungefähr auf den Bereich von 1,0–2,5 mm festgelegt sind.
US-Patent Nr. 4416676 (1 bis 4) hat einen Wabenfilter offenbart, in dem Durchgangsöffnungen Gestalten, wie beispielsweise ein Dreieck, ein Quadrat, eine oktogonale Gestalt und eine runde Gestalt, aufweisen, ausgebildet sind, wobei das Verhältnis zwischen: der Wanddicke zwischen Hochkapazität-Durchgangsöffnungen; und der Wanddicke zwischen den Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und den Geringkapazität-Durchgangsöffnungen; definiert ist.
JP Kokai Sho 58-196820, JP Kokoku Hei 3-49608 und US-Patent Nr. 4417908 (3 bis 17) haben Wabenfilter offenbart, in denen Durchgangsöffnungen Gestalten, wie beispielsweise ein Dreieck, ein Quadrat und eine hexagonale Gestalt aufweisen, genauso wie Wabenfilter, in denen die Anzahl der Durchgangsöffnungen an der Einlassseite größer gemacht wurde als die Anzahl der Durchgangsöffnungen an der Auslassseite, so dass die Öffnungsrate an der Abgaseinlassseite relativ vergrößert ist als die Öffnungsrate an der Abgasauslassseite.
US-Patent Nr. 4420316 (6 bis 9) hat einen Wabenfilter offenbart, in dem die Anzahl der abgedichteten Durchgangsöffnung modifiziert ist, was sich auf eine Methode zur Verbesserung der Gasstromrate in den Wandabschnitten bezieht.
JP Kokai Sho 58-150015 hat einen Filter offenbart, der mit quadratischen Durchgangsöffnungen und rechteckigen Durchgangsöffnungen vorgesehen ist, wobei die Querschnittsgestalt der Durchgangsöffnungen in einer zugespitzten Gestalt ausgebildet sind, so dass sie sich von der Gaseinlassseite in Richtung der Auslassseite ändert.
JP Kokai Hei 5-68828 und das japanische Patent Amtsblatt Nr. 3130587 (Seite 1) haben Wabenfilter offenbart, in denen dreieckige Durchgangsöffnungen und hexagonale Durchgangsöffnungen ausgebildet sind und die Kapazitätsrate (Kapazitätsgrad) der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen auf 60 bis 70% festgelegt ist, während die Kapazitätsrate der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen auf 20 bis 30% festgelegt ist, wobei der Zellenabstand der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen ungefähr auf einen Bereich von 2,5 bis 5,0 mm festgelegt ist.
Das französische Patent Nr. 2739327 hat einen Filter offenbart, der mit Durchgangsöffnungen vorgesehen ist, die Gestalten, wie beispielsweise eine rechteckige Gestalt, eine quadratische Gestalt, eine hexagonale Gestalt und eine oktogonale Gestalt aufweisen, wobei die Querschnittsgestalt der Durchgangsöffnungen in eine zugespitzte Gestalt ausgebildet ist, so dass sie sich von der Gaseinlassseite in Richtung der Auslassseite verändert.
Die Internationale Veröffentlichung Nr. 02/100514 und JP Kokai 2001-334114 (2) haben Filter offenbart, in denen Durchgangsöffnungen, die ein runde Gestalt und eine hexagonale Gestalt aufweisen, ausgebildet sind. Diese hat außerdem Filterelemente offenbart, in denen das Verhältnis der Gesamtfläche des Querschnitts der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen zu der Gesamtfläche des Querschnitts der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen auf einen Bereich von 40 bis 120% festgelegt ist.
Die internationale Veröffentlichung Nr. 02/10562 hat einen Filter offenbart, in dem quadratische Durchgangsöffnungen und hexagonale Durchgangsöffnungen ausgebildet sind, wobei das Verhältnis der Querschnitte davon auf einen Bereich von 3 : 1 bis 4 : 1 festgelegt ist.
Die internationale Veröffentlichung Nr. 03/20407 hat einen Wabenstrukturkörper offenbart, in dem quadratische Durchgangsöffnungen mit einem veränderten Verhältnis der Querschnittsflächen ausgebildet sind.
In den Wabenstrukturkörpern, die in diesen Patentdokumenten beschrieben sind, wird es möglich, da das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite relativ vergrößert ist, verglichen mit dem Wabenstrukturkörper, in dem das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite und das Öffnungsverhältnis an der Abgasauslassseite gleich sind, die Zeit bis zum Wiederherstellungsverfahren (Aufbereitungsverfahren) zu verlängern und die Struktur zu verkleinern, wenn er als Filter zur Reinigung von Abgasen verwendet wird.
Allerdings wurde gefunden, dass, obwohl diese Wabenstrukturkörper die Rate der Erhöhung des Druckverlusts leicht bei Ansammlung von Teilchen reduzieren, verglichen mit einem Wabenstrukturkörper, in dem das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite und dem Öffnungsverhältnis an der Abgasauslassseite gleich sind, sie bereits einen hohen Druckverlust selbst in einem Zustand vor dem Anfang der Verwendung aufweisen, in dem keine Teilchen angesammelt wurden, und weisen demzufolge einen hohen Druckverlust über den gesamten Zeitraum der Verwendung auf.
Ferner wird die Flussrate (Strömungsrate) der Abgase nicht nur durch die Beziehung zwischen dem Hubraum des Verbrennungsmotors, der Abgase ausstößt und einem Wabenstrukturkörper beeinflusst, sondern auch durch die Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors. Beispielsweise fluktuiert in dem Fall von Automobilen die Flussrate der Abgase, die von dem Verbrennungsmotor ausgestoßen werden, zu jedem Zeitpunkt als Antwort der Antriebsarten (wie beispielsweise Fahrt in der Ebene, Steigungsfahrt, Hochgeschwindigkeitsfahrt und Fahrt mit geringer Geschwindigkeit), und wenn die Flussrate der Abgase erhöht wird, erhöht sich der Rückdruck, der durch den Wabenstrukturkörper verursacht wird, was einen abrupten Anstieg des Druckverlusts zur Folge hat. In solchen Fällen verschlechtert sich der Fahrkomfort des Fahrzeugs, da eine Last an den Motor angelegt wird, was Unannehmlichkeiten für den Fahrer zur Folge hat.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben genannten Probleme zu lösen, und eine Aufgabe davon ist, einen Wabenstrukturkörper bereitzustellen, der die Ansammlungsgrenzmenge von Teilchen vergrößern kann, den Druckverlust während der Verwendung reduzieren kann und Fluktuationen des Druckverlusts reduzieren kann, selbst wenn die Flussrate (Strömungsrate) der Abgase des Verbrennungsmotors fluktuiert.
Der Wabenstrukturkörper entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein säulenförmiger Wabenstrukturkörper, in dem eine Anzahl von Durchgangsöffnungen zueinander parallel in der Längsrichtung angeordnet sind, wobei eine Trennwand dazwischengestellt ist, wobei die oben genannte Vielzahl Durchgangsöffnungen umfasst:
eine Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen, wobei ein Ende davon abgedichtet ist, um zu bewirken, dass die Gesamtflächen des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung relativ vergrößert werden; und
eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen, wobei das andere Ende davon abgedichtet ist, um zu bewirken, dass die Gesamtflächen des oben genannten Querschnitts relativ verkleinert werden,
wobei der oben genannte Wabenstrukturkörper eine Vielzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen umfasst.
Ferner werden bezüglich der Kombination zwischen der oben genannten Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen die folgenden Kombinationen aufgelistet: (1) ein Fall, in dem bezüglich jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, die Flächen der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung dieselben sind, während die Anzahl der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, größer ist; (2) ein Fall, in dem bezüglich jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, die Flächen der Querschnitte davon voneinander verschieden sind, wobei die Anzahlen der jeweiligen Durchgangsöffnungen sich voneinander unterscheiden; und (3) ein Fall, in dem bezüglich jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und jede der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, die Fläche des Querschnitts der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, größer ist, wobei die Anzahlen der Durchgangsöffnungen der beiden Gruppen gleich sind.
Ferner können bezüglich der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und/oder die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, diese Durchgangsöffnungen unter Verwendung der Durchgangsöffnungen einer Art ausgebildet sein, die dieselbe Gestalt und dieselbe Fläche der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung aufweisen oder können unter Verwendung der Durchgangsöffnungen von zwei oder mehreren Arten ausgebildet sein, die verschiedene Gestalten und verschiedene Flächen der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung aufweisen.
Ferner kann bezüglich jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und/oder die Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, die Gestalt, der Querschnittsflächen senkrecht zur Längsrichtung und dergleichen unterschiedlich sein, in Abhängigkeit von Abschnitten von einem Ende in Richtung des anderen Endes und beispielsweise können Durchgangsöffnungen verwendet werden, die eine zugespitzte Gestalt oder dergleichen aufweisen.
Entsprechend des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung ist, da die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bereitgestellt sind, das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite relativ vergrößert, unter Verwendung der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen als die Durchgangsöffnungen an der Einlassseite, so dass es möglich wird, die Anstiegsbreite des Druckverlusts zu dem Zeitpunkt zu reduzieren, zu dem sich die Teilchen angesammelt haben. Infolgedessen wird es möglich, im Vergleich mit einem Wabenstrukturkörper, in dem das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite und das Öffnungsverhältnis an der Abgasauslassseite gleich sind, die Ansammlungsgrenzmenge von Teilchen zu erhöhen, um infolgedessen den Zeitraum bis zum Wiederherstellungsprozess zu verlängern und eine größere Menge von Asche anzusammeln, die nachdem die Teilchen verbannt wurden verbleibt, um infolgedessen die Lebensdauer zu verlängern.
Ferner, da der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen enthält, wird es möglich, die Anstiegsbreite des Druckverlusts zu dem Zeitpunkt stark zu reduzieren, zu dem sich die Teilchen angesammelt haben und Fluktuation des Druckverlusts zu unterdrücken, selbst zu der Zeit, zu der die Flussrate der Abgase als Antwort des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors fluktuiert. Ferner ermöglicht die Struktur, die eine Vielzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen aufweist, eine thermische Belastung zu reduzieren, die während der Verwendung erzeugt wird, so dass der Wärmewiderstand verbessert wird und außerdem die Größe davon frei anzupassen, indem die Anzahl der säulenförmigen porösen Keramikelemente geeignet angepasst wird.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist die Vielzahl der säulenförmigen porösen Keramikelemente wünschenswerterweise miteinander durch eine Dichtungsmaterialschicht verbunden. In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung wird es möglich, da die säulenförmigen porösen Keramikelemente miteinander verbunden sind durch Dichtungsmaterialschichten, die Anstiegsbreite des Druckverlusts zu einem Zeitpunkt effektiv zu reduzieren, zu dem sich die Teilchen angesammelt haben und Fluktuationen des Druckverlusts zu unterdrücken, selbst zu der Zeit, in der die Flussrate der Abgase als Antwort auf den Betriebszustand des Verbrennungsmotors fluktuiert.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist der Abstand zwischen den Schwerpunkten der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der benachbart angeordneten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, wünschenswerterweise gleich dem Abstand zwischen den Schwerpunkten der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der benachbart angeordneten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden. In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung wird, da der Abstand zwischen Schwerpunkten der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der benachbart angeordneten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, gleich dem Abstand zwischen den Schwerpunkten der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der benachbart angeordneten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, gesetzt wurde, Wärme bei der Wiederherstellung (Aufbereitung) gleichmäßig verteilt, um einfach eine gleichmäßige Temperaturverbreitung zu erreichen; daher wird es möglich, das Auftreten von Cracks aufgrund thermischer Spannungen zu reduzieren, selbst nach wiederholender Verwendung für einen langen Zeitraum und infolgedessen die Haltbarkeit zu verbessern. Ferner ist es möglich die Strömung der Abgase, die in den Wabenstrukturkörper eintreten, in eine turbulente Strömung umzuwandeln.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung sind die Gestalten des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und/oder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, wünschenswerterweise in eine vieleckige Gestalt ausgebildet. Wenn die Gestalt der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung solcher Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und/oder solche Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden in eine vieleckige Gestalt in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind, wird es möglich die Fläche der Trennwand in dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung einfach zu reduzieren und infolgedessen das Öffnungsverhältnis einfach zu vergrößern; daher ist es möglich, einen Wabenstrukturkörper zu erhalten, der ausgezeichnete Eigenschaften bezüglich der Haltbarkeit und eine lange Betriebsdauer aufweist.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung haben solche Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und/oder solche Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, wünschenswerterweise Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung, wobei jeder davon eine gekrümmte Gestalt in der Umgebung jedes Eckbereichs aufweist. Wenn solche Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und/oder solche Öffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden R-abgeschrägte und/oder C-abgeschrägte Eckbereiche in ihren Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung aufweisen, wird es in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung möglich, einer Konzentration von Belastungen an jedem Eckabschnitt der Durchgangsöffnungen vorzubeugen und dem Erzeugen von Cracks infolgedessen vorzubeugen.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist der Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, wünschenswerterweise in einer viereckigen oder quadratischen Gestalt ausgebildet. Wenn der Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden in einer viereckige oder quadratische Gestalt in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, wird es möglich, einfach die Fläche der Trennwand in dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung zu reduzieren und infolgedessen einfach das Öffnungsverhältnis zu vergrößern; daher wird es möglich, einen Wabenstrukturkörper zu erhalten, der eine ausgezeichnete Haltbarkeit und eine lange Betriebsdauer aufweist.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist das Flächenverhältnis des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen zum oben genannten Querschnitt der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen (Querschnittsfläche der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen/Querschnittsfläche der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen) wünschenswerterweise auf einen Bereich von 1,01–9,00 festgelegt. Wenn das Flächenverhältnis des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen zu dem oben genannten Querschnitt der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen (Querschnittsfläche der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen/Querschnittsfläche der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen) auf einen Bereich von 1,01–9,00 in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung festgelegt ist, ist das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite relativ vergrößert, so dass es möglich wird die Anstiegsbreite des Druckverlusts zu einen Zeitpunkt effektiv zu reduzieren, zu dem sich die Teilchen angesammelt haben und infolgedessen zu verhindern, dass der Druckverlust in einer Anfangsphase der Verwendung zu groß wird.
Der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung wird wünschenswerterweise als eine Abgasreinigungsvorrichtung für Fahrzeuge verwendet. Die Anwendung des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung als eine Abgasreinigungsvorrichtung für Fahrzeuge, ermöglicht, den Zeitraum bis zum Wiederherstellungsprozess zu verlängern, die Betriebsdauer zu verlängern, Fluktuationen des Druckverlusts zu reduzieren, selbst dann, wenn die Flussrate der Abgase als Antwort auf den Betriebszustand des Verbrennungsmotors fluktuiert, um einen Wärmewiderstand zu verbessern und um die Größe der Struktur frei anzupassen.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung zeigt.
2(a) ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines säulenförmigen porösen Keramikelements zeigt, das den Wabenstrukturkörper, der in 1 gezeigt ist, bildet und 2(b) ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A des säulenförmigen porösen Keramikelements, das in 2(a) gezeigt ist, genommen ist.
3(a) bis 3(d) und 3(f) sind Querschnittsansichten, die schematisch Beispiele von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung der säulenförmigen porösen Keramikelemente zeigen, die den Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung bilden; 3(e) ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung eines säulenförmigen Keramikelements zeigt, das einen herkömmlichen Wabenstrukturkörper bildet; und 3(g) und 3(h) sind Querschnittsansichten, die schematisch ein Beispiel von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung zweier benachbart angeordneter säulenförmiger poröser Keramikelemente zeigen, die den Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung bilden.
4 ist eine Seitenansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, in dem ein Wabenfilter der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
5 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel einer Abgasreinigungsvorrichtung zeigt, in welcher der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
6(a) ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines herkömmlichen Wabenstrukturkörpers zeigt; und 6(b) ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie B-B in 6(a) genommen ist.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Wabenstrukturkörpers zeigt.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein weiteres Beispiel eines Wabenstrukturkörpers zeigt.
9 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Druckverlust und der Temperatur eines einströmenden Abgases bezüglich der Betriebszeit (Ansammlungsmenge von Teilchen) in Wabenstrukturkörpern entsprechend Beispiel 1 und vergleichendem Beispiel 1 zeigt.
10 ist eine Konzeptdarstellung, die Hauptfaktoren zeigt, die Druckverluste in dem Wabenstrukturkörper verursachen.
11(a) bis 11(f) sind Querschnittsansichten, die schematisch Beispiele von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung säulenförmiger poröser Keramikelemente zeigen, die den Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung bilden.
12 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung eines säulenförmigen porösen Keramikelements zeigt, das den Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung bildet.

10, 30: Wabenstrukturkörper
13, 14: Dichtungsmaterialschicht
15: Keramikblock
20, 40, 50, 70, 90: säulenförmiges poröses Keramikelement
21a, 41a, 51a, 71a, 91a: Hochkapazität-Durchgangsöffnung
21b, 41b, 51b, 71b, 91b: Geringkapazität-Durchgangsöffnung
22, 32: Dichtungselement
32, 33, 43, 53, 73, 93: Trennwand
31: Durchgangsöffnung

Detaillierte Offenbarung der Erfindung
Ein Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung betrifft einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper, in dem eine Anzahl von Durchgangsöffnungen zueinander parallel in der Längsrichtung angeordnet sind, wobei eine Trennwand dazwischengestellt ist und wobei die Durchgangsöffnungen durch eine Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen, wobei ein Ende davon abgedichtet ist, so dass die Gesamtflächen des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung relativ vergrößert wird und eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen gebildet sind, wobei das andere Ende davon abgedichtet ist, so dass die Gesamtflächen des Querschnitts relativ verkleinert sind und wobei der oben genannte Wabenstrukturkörper eine Vielzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen enthält.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung zeigt und 2(a) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines säulenförmigen porösen Keramikelements zeigt, das den Wabenstrukturkörper, der in 1 gezeigt ist, bildet und 2(b) ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A des säulenförmigen porösen Keramikelements, das in 2(a) gezeigt ist, genommen ist.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, sind in dem Wabenstrukturkörper 10 der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen 20 miteinander durch Dichtungsmaterialschichten 14 verbunden, um einen Keramikblock 15 auszubilden, und eine Dichtungsmaterialschicht 13, die ein Austreten des Abgases verhindert, ist an dem Umfang des Keramikblocks 15 ausgebildet.
Ferner ist der Wabenstrukturkörper 10 der vorliegenden Erfindung, der in 1 und 2 gezeigt ist, mit den Dichtungsmaterialschichten 13, 14 vorgesehen; allerdings kann der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung eine Struktur aufweisen, in der säulenförmige poröse Keramikelemente 20 lediglich physisch miteinander verbunden sind, ohne Dichtungsmaterialschichten.
In den säulenförmigen porösen Keramikelementen 20 sind eine Anzahl von Durchgangsöffnungen 21 parallel zueinander in der Längsrichtung davon angeordnet, wobei eine Trennwand 23 dazwischengestellt ist. Die Durchgangsöffnungen 21 sind durch zwei Arten von Durchgangsöffnungen gebildet, die dieselbe Anzahl aufweisen, das sind Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a, wobei ein Ende davon durch ein Dichtungselement 22 an der Auslassseite des säulenförmigen porösen Keramikelements 20 abgedichtet ist und Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b, wobei ein Ende davon durch ein Dichtungselement 22 an der Einlassseite des säulenförmigen porösen Keramikelements 20 abgedichtet ist. Mit anderen Worten bilden in den säulenförmigen porösen Keramikelementen 20 die jeweiligen Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, eine Struktur, in der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, einen größeren Bereich einnehmen, wobei die Anzahlen der zwei Arten von Durchgangsöffnungen gleich ist. Daher weist die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a eine relativ vergrößerten Fläche von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung im Vergleich mit der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b auf. Den Abgasen, die in die Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a eingetreten sind, wird erlaubt, aus den Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b herauszuströmen, nachdem sie immer die Trennwand 23 durchströmt haben, welche die Durchgangsöffnungen 21 trennt; daher wird der Trennwand 23 erlaubt als Filter zu fungieren.
Wie im Abschnitt STAND DER TECHNIK beschrieben ist, wurde gefunden, dass in einem herkömmlichen Wabenstrukturkörper, wenn das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite vergrößert ist, der Druckverlust in einem Anfangsstadium einer Teilchenansammlung größer wird.
10 ist eine Konzeptdarstellung, die Hauptfaktoren zeigt, die einen Druckverlust in dem Wabenstrukturkörper verursachen. Wie in 10 gezeigt ist, sind die Hauptfaktoren, die einen Druckverlust in dem Wabenstrukturkörper verursachen die folgenden: ➀ ein Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite: ΔPa, ➁ Reibung beim Durchströmen durch die Öffnungen (➁-1 Einlassseite – Durchgangsöffnung: ΔPb – 1, ➁-2 Auslassseite – Durchgangsöffnung: ΔPb – 2), ➂ Widerstand beim Durchströmen durch eine Trennwand: ΔPc und dergleichen.
In dem Wabenstrukturkörper, der mit der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen vorgesehen ist, sind die Gesamtquerschnittsflächen senkrecht zur Längsrichtung voneinander verschieden gefertigt, so dass verglichen mit einem Wabenstrukturkörper, in dem die Kapazitäten aller Durchgangsöffnungen im Wesentlichen gleich sind, in einem Zustand vor der Ansammlung von Teilchen, da die Querschnittsfläche der Einlassseite-Durchgangsöffnungen größer wird, den Abgasen erlaubt wird, einfach in die Einlassseite-Durchgangsöffnungen einzutreten; daher kann ein Druckverlust, der von dem Öffnungsverhältnis an der Einlassseite und einer Reibung, die beim Durchströmen durch Einlassseite- Durchgangsöffnungen auftritt (➀: ΔPa + ➁-1: ΔPb-1) reduziert werden. Dem gegenüber ist, da die Querschnittsfläche der Auslassseite-Durchgangsöffnungen kleiner wird, eine Reibung, die beim Durchströmen durch Auslassseite-Durchgangsöffnungen auftritt (➁-2: ΔPb-2) erhöht. Ferner, da das Volumen der Trennwand, durch das den Abgasen erlaubt wird in Richtung der Auslassseite-Durchgangsöffnungen direkt zu strömen, d. h. der Trennwandabschnitt (Filtrierungsbereich), der die Einlassseite-Durchgangsöffnungen und die Auslassseite-Durchgangsöffnungen trennt, kleiner wird, ist der Widerstand (➂: ΔPc), der beim Durchströmen durch die Trennwand auftritt, erhöht. Infolgedessen wird, wenn das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite erhöht ist, der Druckverlust in dem Anfangsstadium der Teilchenansammlung höher.
Daher wird auch in dem Wabenstrukturkörper 10 der vorliegenden Erfindung, da die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a in die Abgasen erlaubt wird zu strömen, eine relativ größere Kapazität aufweist als die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b, durch die, nachdem sie durch die Trennwand 23 geströmt sind, den Abgasen erlaubt wird zu strömen, der Bereich (Filtrationsbereich) der Trennwand, durch den die Abgase strömen kleiner gemacht, verglichen mit dem Wabenstrukturkörper, in dem alle Durchgangsöffnungen dieselbe Kapazität aufweisen, mit dem Resultat, dass bei Transmission der Abgase und dergleichen der Druckverlust in dem Anfangsstadium der Teilchenansammlung leicht erhöht wird.
Die vorliegenden Erfinder haben Untersuchungen angestellt und gefunden, dass, wenn das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite erhöht ist, der Ansammlungszustand der Teilchen in dem Wabenstrukturkörper dazu neigt zu variieren und dass diese Variation in dem Ansammlungszustand ferner einen Anstieg des Druckverlusts in dem Wabenstrukturkörper als Antwort auf die Ansammlung der Teilchen verursacht.
Mit anderen Worten, in dem Fall eines Wabenstrukturkörpers, in dem das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite nicht speziell vergrößert wurde, werden die Teilchen normalerweise in einer Art und Weisen angesammelt, so dass eine beinahe gleichmäßige Dicke über die Trennwand ausgebildet wird. Das liegt wahrscheinlich daran, dass, da die Einflussrate und die Ausflussrate von Abgasen sich nicht zu sehr unterscheiden, selbst wenn Teilchen zunächst ungleichmäßig angeordnet sind, der Widerstand in der Trennwand, an der die Ansammlung von Teilchen nicht stattgefunden hat, im Verlaufe der Ansammlung relativ kleiner wird, so dass Abgasen erlaubt wird, einfach in die entsprechenden Abschnitte einzutreten mit dem Resultat, dass sich die Teilchen infolgedessen gleichmäßig auf der Trennwand angesammelt haben.
Dem gegenüber neigen die Teilchen dazu, in dem Fall eines Wabenstrukturkörpers, in dem das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite relativ vergrößert ist, in einer größeren Menge an dem Abschnitt, der nahe an der Auslassseite (in der Umgebung des Dichtungsabschnitts) auf der Einlassseite-Durchgangsöffnungen liegt, abgelagert zu werden und neigen außerdem dazu in einer geringeren Menge an dem Abschnitt, der nahe der Einlassseite davon liegt, angesammelt zu werden. Das liegt daran, dass sich, da sich die Kapazität der Einlassseite-Durchgangsöffnungen und die Kapazität der Auslassseite-Durchgangsöffnungen voneinander unterscheiden, die Flussrate (Strömungsrate) von Abgasen, die in den Wabenstrukturkörper hineinströmen und die Flussrate der Abgase, die aus dem Wabenstrukturkörper herausströmen, voneinander stark unterscheiden mit dem Resultat, dass die Abgase, die in die Einlassseite-Durchgangsöffnungen mit einer höheren Flussrate eingetreten sind, das innere Ende (in der Umgebung des Dichtungsabschnitts) einfach erreichen und nachdem sie innerhalb der Durchgangsöffnungen zirkuliert sind, ihnen anschließend erlaubt wird, in die Auslassseite-Durchgangsöffnungen durch einen Abschnitt, der einen geringeren Konzentrationswiderstand aufweist, zu strömen. Die ungleichmäßigen Ansammlungsprozesse dieser Art werden beschleunigt, wenn die Ansammlung für einen langen Zeitraum durchgeführt wird mit dem Resultat, dass der Druckverlust höher wird.
Der Wabenstrukturkörper 10 der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dem Auftreten ungleichmäßiger Ansammlungsprozesse vorzubeugen, selbst dann wenn sich der Ansammlungszustand von Teilchen aufgrund eines erhöhten Öffnungsverhältnisses an der Abgaseinlassseite ändert und infolgedessen das Problem eines hohen Druckverlust zu lösen; daher wird es möglich, selbst wenn das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite vergrößert ist, einen Anstieg des Druckverlusts aufgrund von Ansammlungsprozessen von Teilchen zu unterdrücken.
Mit anderen Worten enthält der Wabenstrukturkörper 10 der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen 20.
Da der Wabenstrukturkörper 10 der vorliegenden Erfindung durch eine Vielzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen 20 gebildet ist, gibt es Bereiche, in denen die säulenförmigen porösen Keramikelemente 20 miteinander durch eine Dichtungsmaterialschicht 14 (durch eine Trennwand 23, wenn keine Dichtungsmaterialschicht ausgebildet ist) in Kontakt gebracht werden, so dass sich das Öffnungsverhältnis, verglichen mit einem Wabenstrukturkörper, der durch ein einzelnes säulenförmiges poröses Keramikelement gebildet ist, leicht verringert. Herkömmlicherweise wurde angenommen, dass, wenn sich das Öffnungsverhältnis verringert, sich der Druckverlust erhöht aufgrund einer Verringerung des Filtrationsbereichs; allerdings haben die vorliegenden Erfinder gefunden, dass trotz einer Verringerung des Öffnungsverhältnisses, es eine solche unterteilte Struktur ermöglicht die Anstiegsbreite des Druckverlust zu einem Zeitpunkt, an dem sich Teilchen angesammelt haben, weiter zu reduzieren und haben die vorliegende Erfindung entworfen.
Die folgende Beschreibung diskutiert die Gründe, warum es die geteilte Struktur des Wabenstrukturkörpers ermöglicht, die Anstiegsbreite des Druckverlusts zu einem Zeitpunkt, an dem die Teilchen angesammelt sind, zu reduzieren.
In dem Fall eines Wabenstrukturkörpers, der eine integrierte Struktur aufweist, die ein hohes Öffnungsverhältnis an der Abgasauslassseite aufweist, ist die Endfläche an der Abgaseinlassseite durch drei Arten von Elementen gebildet, das sind Durchgangsöffnungen, die ein Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, Dichtungselemente, welche die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, abdichten und eine Wand (im Wesentlichen durch eine wiederholende Trennwand, die eine feste dicke aufweist, ausgebildet), und der Hauptteil der Abgase, denen erlaubt wird in Richtung der Endfläche zu strömen, strömt direkt in die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden. Aus diesem Grund erreichen die Abgase, denen erlaubt wird in den Wabenstrukturkörper zu strömen, voraussichtlich das innere Ende der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, ohne irgendwelche Variationen in dem Flussanstieg an der oben genannten Endfläche, um die oben genannte ungleichmäßige Ansammlung von Teilchen zu bewirken.
Dem gegenüber, in dem Fall eines Wabenstrukturkörpers, der eine unterteilte Struktur aufweist, die ein hohes Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite aufweist, wird die Endfläche der Abgaseinlassseite durch vier Arten von Elementen gebildet, das sind Durchgangsöffnungen, die eine Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, Dichtungselemente, welche die Durchgangsöffnungen, die eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, abdichten, eine dünne Wand (im Wesentlichen durch eine Trennwand 23, die eine festgelegte Dicke aufweist, ausgebildet) und eine dicke Wand (ausgebildet durch eine Trennwand 23 eines säulenförmigen porösen Keramikelements 20 und einer Trennwand 23 eines anderen säulenförmigen porösen Keramikelements 20, die einander benachbart sind und miteinander in Kontakt stehen), und ein Teil der Abgase, denen erlaubt wird in Richtung der Endfläche zu strömen, kollidiert direkt mit der oben genannten dicken Wand, um einen Fluss auszubilden, der sich in Richtungen einer Oberfläche an der Endfläche erstreckt, so dass eine Turbulenz im Fluss erzeugt wird, der direkt in die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, eingeleitet wird. Aus diesem Grund ist es möglich, die Flussrate von Abgasen beim Eindringen in die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, zu verringern und es wird ermöglicht, die Menge der Abgase zu reduzieren, denen erlaubt wird, mit einer hohen Flussrate zu fließen, um den Dichtungsabschnitt zu erreichen, der an dem am weitesten entfernten inneren Ende der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, angeordnet ist. Mit anderen Worten, durch eine Reduzierung der Flussrate der Abgase innerhalb der Einlassseite-Durchgangsöffnungen des Wabenstrukturkörpers, können Teilchen gleichmäßig durch die Trennwand innerhalb der Durchgangsöffnungen angesammelt werden, so dass es möglich wird den Druckverlust zu reduzieren.
Ferner, da der Wabenstrukturkörper 10 der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen 20 enthält, ist es möglich, Fluktuationen des Druckverlusts zu reduzieren, selbst dann, wenn die Flussrate von Abgasen als Antwort auf den Betriebszustand des Verbrennungsmotors fluktuiert. Der Grund dafür ist, dass, indem sich die Flussrate von Abgasen, denen erlaubt wird in die Endfläche zu strömen, erhöht, wird Abgasen einfacher erlaubt, als parallele Flüsse einzutreten, so dass der Effekt zur Verringerung der Flussrate von Abgasen effizienter ausgeübt wird, und dem gegenüber, in dem Fall, in dem die Flussrate von Abgasen, denen erlaubt wird in Richtung der Endfläche zu strömen, gering ist, ist es, da der Fluss der Abgase eine Störung aufweist, von Natur aus unwahrscheinlich, dass der Wabenstrukturkörper eine ungleichmäßige Ansammlung bewirkt, wobei der Effekt zur Reduzierung der Flussrate von Abgasen kleiner wird. Mit anderen Worten, selbst dann, wenn die Flussrate von Abgasen, denen erlaubt wird in den Wabenstrukturkörper zu strömen, fluktuiert, aufgrund des Betriebszustands des Verbrennungsmotors, wird die Flussrate von Abgasen innerhalb des Wabenstrukturkörpers in einem vergleichsweise stabilen Zustand aufrechterhalten. Beispielsweise, in dem Fall von Automobilen, obwohl sich der Betriebszustand jeden Moment während des Betriebs ändert, so dass sich die Anzahl der Umdrehungen, Belastung und dergleichen sich jeden Moment in dem Verbrennungsmotor ändern, übt der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung Wirkungen effizienter entsprechend einer Erhöhung in der Flussrate der Abgase aus, so dass es ermöglicht wird, nachteilige Wirkungen zu reduzieren, die an den Fahrer und das Fahrzeug aufgrund von Veränderungen in dem Betriebszustand übertragen werden.
Ferner ist es möglich, da der Wabenstrukturkörper 10 der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen 20 enthält, thermische Spannungen, die während der Verwendung erzeugt werden, zu reduzieren und infolgedessen den Wärmewiderstand zu verbessern und es ist außerdem möglich, die Größe durch geeignetes Verringern oder Erhöhen der Anzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen 20 frei zu verändern. Beispielsweise kann selbst in einem Fall, in dem in einem Versuch der Erhöhung des Öffnungsverhältnisses, der Wabenstrukturkörper im Wesentlichen eine geringe Dichte aufweist, um nicht ausreichend bezüglich einer Festigkeit zu sein, die thermische Belastung durch Verwendung kleinerer geteilter Elemente reduziert werden.
Ferner wird es in dem Wabenstruktur 10 der vorliegenden Erfindung möglich, da eine Vielzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen 20 miteinander durch Dichtungsmaterialschichten 14 verbunden sind, die Anstiegsbreite der Druckverlusts zu einem Zeitpunkt, zu dem sich Teilchen angesammelt haben, effizienter zu reduzieren, und außerdem Fluktuationen des Druckverlusts selbst zu einem Zeitpunkt, in dem die Flussrate von Abgasen als Antwort auf den Betriebszustand des Verbrennungsmotors fluktuiert, zu unterdrücken. Diese Wirkungen werden voraussichtlich erhalten, da die Ausbildung der Dichtungsmaterialschicht 14 ferner das Öffnungsverhältnis reduziert, und es wird erwogen die Dicke der Trennwand 23 an einem Abschnitt, in dem die säulenförmigen porösen Keramikelemente 20 miteinander in Kontakt gebracht werden, zu vergrößern.
Hier wird der Dichtungsmaterialschicht 14 wünschenswerterweise erlaubt eine Bindungsfunktion aufzuweisen.
Ferner weist die Dichtungsmaterialschicht 14 wünschenswerterweise eine elastische Eigenschaft auf, die sich von der elastischen Eigenschaft des säulenförmigen porösen Keramikelements 20 unterscheidet. In dem Fall, in dem die Dichtungsmaterialschicht 14 und das säulenförmige poröse Keramikelement 20 unterschiedliche elastische Eigenschaften aufweisen, wird beim Empfang eines Drucks von Abgasen in lediglich einem der säulenförmigen porösen Keramikelementen 20 den entsprechenden säulenförmigen porösen Keramikelement 20 erlaubt, fein zu schwingen, selbst wenn alle säulenförmigen porösen Keramikelemente 20 durch Dichtungsmaterialschichten 14 integriert sind. Auf diese Art und Weise, da den einzelnen säulenförmigen porösen Keramikelemente 20 erlaubt wird unabhängig zu schwingen, ermöglichen die einzelnen säulenförmigen porösen Keramikelemente 20 individuell Teilchen gleichmäßig anzusammeln. Dem gegenüber, in dem Fall, in dem die Dichtungsmaterialschichten 14 und die säulenförmigen porösen Keramikelemente 20 vollständig die gleichen elastischen Eigenschaften aufweisen, selbst wenn die einzelnen säulenförmigen porösen Keramikelemente 20 versuchen unabhängig voneinander zu schwingen, neigt der gesamte Wabenstrukturkörper dazu, sich auf dieselbe Art und Weise zu bewegen und da eine beträchtliche hohe Schwingungsenergie benötigt wird, um solche Schwingungen in dem gesamten Wabenstrukturkörper zu erzeugen, neigen die Schwingungen eigentlich dazu sich auszulöschen. Daher weisen, um gleichmäßige Teilchenansammlungsprozesse zu beschleunigen und den Druckverlust zu verringern, die säulenförmigen porösen Keramikelemente 20 und Dichtungsmaterialschichten 14 wünschenswerterweise verschiedene elastische Eigenschaften auf.
Bezüglich der Größe des Wabenstrukturkörpers 10 der vorliegenden Erfindung, die nicht im Besonderen darauf begrenzt ist, wird sie geeignet bestimmt, indem die Größe eines Abgasweges des zu verwendenden Verbrennungsmotors und dergleichen, beachtet wird. Ferner, bezüglich der Gestalt des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung, die nicht im Besonderen beschränkt ist, solang sie eine säulenförmige Gestalt ist, kann beispielsweise eine wünschenswerte Gestalt wie eine zylindrische Gestalt, eine elliptische säulenförmige Gestalt und eine rechteckige säulenförmige Gestalt, verwendet werden; und im Allgemeinen wird eine zylindrische Gestalt, wie in 1 gezeigt ist, verwendet.
Bezüglich des Materials für die säulenförmigen porösen Keramikelemente in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung, können Beispiele davon, die darauf aber nicht begrenzt sind, Nitridkeramik, wie beispielsweise Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Bohrnitrid, Titannitrid und dergleichen, Karbidkeramik, wie beispielsweise Siliziumcarbid, Zirkoniumcarbid, Titancarbid, Tantalcarbid, Wolframcarbid und Oxidkeramik, wie beispielsweise Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Cordierit, Mullit und dergleichen enthalten.
Ferner kann das säulenförmige poröse Keramikelement aus zwei verschiedenen Arten oder mehr Materialien gefertigt sein, wie beispielsweise Verbundmaterialien aus Silizium und Siliziumkarbid und Aluminiumtitanat. Im Besonderen wird Siliziumkarbid, das einen ausgezeichneten Wärmewiderstand und mechanische Eigenschaften aufweist und außerdem eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, vorzugsweise verwendet.
Obwohl sie nicht im Besonderen begrenzt ist, ist die Porosität der säulenförmigen porösen Keramikelemente wünschenswerterweise auf ungefähr 20 bis 80% festgelegt. Wenn die Porosität weniger als 20% ist, ist der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung empfindlicher bezüglich Blockierung, während eine Porosität, die 80% übersteig, eine herabsetzende Festigkeit der säulenförmigen porösen Keramikelemente bewirkt, mit dem Resultat, dass er einfach beschädigt werden kann.
Hier kann die oben genannte Porosität durch bekannte Verfahren, wie beispielsweise ein Quecksilbereinpressverfahren, Archimedesverfahren und Messverfahren, welche das Rasterelektromikroskop verwenden, gemessen werden.
Der durchschnittliche Porendurchmesser der säulenförmigen porösen Keramikelemente ist wünschenswerterweise auf einen Bereich von 5 bis 100 μm festgelegt. Der durchschnittliche Porendurchmesser von weniger als 5 μm neigt dazu, Blockierung von Teilchen einfach zu bewirken. Dem gegenüber neigt der durchschnittliche Porendurchmesser, der 100 μm übersteigt dazu, Teilchen durch die Poren durchzulassen mit dem Resultat, dass die Teilchen nicht angesammelt werden können, was dazu führt, dass der strukturierte Körper nicht als Filter fungieren kann.
Bezüglich der Teilchengröße von Keramikteilchen, die beim Herstellungsprozess der säulenförmigen porösen Keramikelemente verwendet werden, obwohl diese nicht im Besonderen darauf beschränkt sind, werden allerdings Keramikteilchen, die weniger anfällig bezüglich Schrumpfen in dem folgenden Verbrennungsprozess sind, wünschenswerterweise verwendet. Beispielsweise werden solche Teilchen wünschenswerterweise verwendet, die durch Verbinden von 100 Gewichtsteilen von Keramikteilchen hergestellt werden, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,3 bis 50 μm mit 5 bis 65 Gewichtsteilen von Keramikteilchen aufweisen, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,1 bis 1,0 μm aufweisen. In dem Keramikpulver, welche die oben genannten jeweiligen Teilchengrößen aufweisen, mit der oben genannten Mischrate gemischt werden, ist es möglich, ein poröses Material bereitzustellen.
Das Dichtungselement ist vorzugsweise aus porösen Keramiken gefertigt. In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung wird es möglich, da das oben genannte säulenförmige poröse Keramikelement aus porösen Keramiken durch Ausbildung des Dichtungselements unter Verwendung derselben porösen Keramiken wie beim porösen Keramikelement gefertigt ist, die Bindungsfestigkeit der zwei Elemente zu erhöhen, und durch Anpassen der Porosität des Dichtungsmaterials auf dieselbe Art und Weise wie bei dem oben genannten säulenförmigen porösen Keramikelement, wird es möglich, den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des säulenförmigen porösen Keramikelements mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Dichtungselements konsistent zu machen; und es wird möglich, einem Auftreten einer Lücke zwischen dem Dichtungselement und der Trennwand aufgrund einer thermischen Belastung, die bei der Herstellung und Verwendung auftritt, vorzubeugen und auch dem Auftreten von Cracks in dem Dichtungselement und dem Abschnitt der Trennwand, der sich mit dem Dichtungselement in Kontakt befindet, vorzubeugen.
In dem Fall, in dem das oben genannte Dichtungselement aus porösen Keramiken gefertigt ist, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, kann beispielsweise dasselbe Material wie das Keramikmaterial, das die oben genannten säulenförmigen porösen Keramikelemente ausbildet, verwendet werden.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung sind die Dichtungsmaterialschichten 13 und 14 zwischen den säulenförmigen porösen Keramikelementen 20 genauso wie an dem Umfang des Keramikblocks 15 ausgebildet. Der Dichtungsmaterialschicht, die zwischen den säulenförmigen porösen Keramikelementen 20 ausgebildet ist, wird erlaubt, als ein Bindemittel zu fungieren, das zur Verbindung der säulenförmigen porösen Keramikelemente 20 miteinander verwendet wird, und der Dichtungsmaterialschicht 13, die an dem Umfang des Keramikblocks 15 ausgebildet ist, wird erlaubt, als ein Dichtungselement zu fungieren, das verhindert, dass Abgase aus dem Umfang des Keramikblocks 15 entweichen, wenn der Wabenstrukturkörper 10 der vorliegenden Erfindung in einem Abgasweg eines Verbrennungsmotors installiert ist.
Bezüglich des Materials für die Dichtungsmaterialschicht, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, enthalten Beispiele davon ein anorganisches Bindemittels, ein organisches Bindemittel und ein Material, das aus anorganischen Fasern und/oder anorganischen Teilchen und dergleichen gefertigt ist.
Hier, wie oben beschriebene wurde, sind in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung die Dichtungsmaterialschichten zwischen den säulenförmigen porösen Keramikelementen genauso wie an dem Umfang des Keramikblocks ausgebildet; und diese Dichtungsmaterialschichten können aus demselben Material gefertigt sein oder aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein. In dem Fall, in dem die Dichtungsmaterialschichten aus demselben Material bestehen, kann das Mischverhältnis des Materials gleich oder unterschiedlich sein.
Bezüglich des anorganischen Bindemittels können beispielsweise Silicasol, Aluminiumoxidsol und dergleichen verwendet werden. Jedes davon kann entweder allein verwendet werden oder zwei oder mehr Arten davon können zusammen verwendet werden. Unter diesen anorganischen Bindemitteln wird Silicasol vorzugsweise verwendet.
Bezüglich des organischen Bindemittels können Beispiele davon Polyvinylalkohol, Methylcellulose, Ethylcellulose und Carboxymethylcellulose enthalten. Jedes davon kann allein verwendet werden oder zwei oder mehr Arten davon können zusammen verwendet werden. Unter den organischen Bindemitteln wird Carboxymethylcellulose vorzugsweise verwendet.
Bezüglich der anorganischen Fasern können Beispiele davon Keramikfasern, wie beispielsweise Silica-Aluminiumoxid, Mullit, Aluminiumoxid, Silica und dergleichen enthalten. Jede davon kann alleine verwendet werden oder zwei oder mehr Arten davon können zusammen verwendet werden. Unter den anorganischen Fasern werden Silica-Aluminiumoxidfasern vorzugsweise verwendet.
Bezüglich der anorganischen Teilchen enthalten Beispiele davon: Carbide, Nitride und dergleichen, und besondere Beispiele können ein anorganisches Pulver oder Whiskers enthalten, das aus Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Bohrnitrid und dergleichen gefertigt ist. Jedes davon kann allein verwendet werden oder zwei oder mehr Arten davon können zusammen verwendet werden. Unter den anorganischen feinen Teilchen wird Siliziumcarbid, das eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit aufweist, wünschenswerterweise verwendet.
Hier kann die Dichtungsmaterialschicht 14 aus einem dichten Material gefertigt sein oder kann aus einem porösen Material gefertigt sein, so dass den Abgasen erlaubt wird, in das innere davon einzutreten und im Gegensatz dazu wird die Dichtungsmaterialschicht 13 wünschenswerterweise aus einem dichten Material gefertigt. Der Grund dafür ist, dass die Dichtungsmaterialschicht 13 so ausgebildet ist, dass sie das Austreten von Abgasen aus dem Umfang des Keramikblocks 15 verhindert, wenn der Wabenstrukturkörper 10 der vorliegenden Erfindung in einen Abgasweg eines Verbrennungsmotors angeordnet ist.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung, der eine Struktur, wie in 1 gezeigt ist, aufweist, ist der Abstand zwischen Schwerpunkten von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung der benachbart angeordneten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, wünschenswerterweise gleich dem Abstand zwischen den Schwerpunkten der Querschnitte senkrecht zur Richtung der benachbart angeordneten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden. Mit dieser Anordnung wird Wärme gleichmäßig bei einer Wiederherstellung verteilt, so dass die Temperaturverteilung einfach gleichmäßig gemacht werden kann, daher wird es möglich einen Wabenstrukturkörper bereitzustellen, bei dem weniger wahrscheinlich Cracks und dergleichen aufgrund thermischer Belastungen selbst nach einer langen, wiederholenden Verwendung erzeugt werden und der einen ausgezeichnete Haltbarkeit aufweist.
Ferner, in dem Fall eines solchen Wabenstrukturkörpers, der denselben Abstand zwischen Schwerpunkten aufweist wie beispielsweise in dem Wabenstrukturkörper 70, der in 3(e) gezeigt ist, kann ein Unterschied der Dicke der Trennwand ausgebildet sein, basierend auf einem Unterschied der Größe der Durchgangsöffnungen an dem Umfangsabschnitt, oder, wie beispielsweise in dem Wabenstrukturkörper 90 der 3(f) gezeigt ist, kann einem Fluss von Abgasen, die in den Wabenstrukturkörper an dem Umfangsabschnitt eintreten, erlaubt werden, einfach einen turbulenten Fluss durch Installieren von Durchgangsöffnungen 92 auszubilden, die eine mittlere Größe an dem Umfangsabschnitt aufweisen.
Ferner, wie beispielsweise in 3(g) gezeigt ist, kann durch benachbarte Anordnung der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen durch ein Dichtungselement der Fluss der Abgase, die in dem Wabenstrukturkörper eintreten, bewirkt werden, einfach einen turbulenten Strom auf dieselbe Art und Weise auszubilden.
Hier in der vorliegenden Spezifikation bezieht sich "der Unterschied zwischen Schwerpunkten von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung der benachbart angeordneten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden" auf einen minimalen Abstand zwischen den Schwerpunkten eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung einer Durchgangsöffnung, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bildet und den Schwerpunkt eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung einer anderen Durchgangsöffnung, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bildet, und "der Abstand zwischen Schwerpunkten der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der benachbart angeordneten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden" bezieht sich auf einen minimalen Abstand zwischen dem Schwerpunkt eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung einer Durchgangsöffnung, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bildet und den Schwerpunkt eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung einer anderen Durchgangsöffnung, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bildet.
Ferner sind in diesem Wabenstrukturkörper die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, abwechselnd in der Längsrichtung und/oder in der seitlichen Richtung angeordnet, wobei eine Trennwand dazwischengestellt ist, und die Schwerpunkte eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und der Schwerpunkt eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, sind in jeder Richtung auf einer geraden Linie angeordnet.
Daher beziehen sich "der Abstand zwischen Schwerpunkten von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung der benachbart angeordneten Durchgangsöffnungen, die eine Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden" und "der Abstand zwischen Schwerpunkten der Querschnitte der benachbart angeordneten Durchgangsöffnungen, die eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden" auf einen Abstand zwischen Schwerpunkten jeder Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a und jeder Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b, die diagonal benachbart zueinander sind in Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung des Wabenstrukturkörpers 10 der vorliegenden Erfindung.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist die Gestalt des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und/oder einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, wünschenswerterweise eine vieleckige Gestalt. Die Anwendung einer vieleckigen Gestalt ermöglicht es die Fläche einer Trennwand in dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Wabenstrukturkörpers zu reduzieren; daher wird es möglich, einfach das Öffnungsverhältnis zu vergrößern und infolgedessen einen Wabenstrukturkörper zu erhalten, der eine ausgezeichnete Haltbarkeit und Lebensdauer aufweist.
In der vorliegenden Erfindung werden unter den vieleckigen Gestalten solche wünschenswerterweise verwendet, die vier oder mehr Ecken aufweisen, und im Besonderen ist die Querschnittsgestalt der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen wünschenswerterweise auf eine oktogonale Gestalt festgelegt. Der Grund dafür ist, dass wenn eine runde Gestalt oder eine elliptische Gestalt verwendet wird, die Querschnittsfläche der Trennwand größer wird, was eine Vergrößerung des Öffnungsverhältnisses erschwert. Hier kann lediglich der Querschnitt der Durchgangsöffnungen, welche die Kurve der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bildet eine vieleckige Gestalt sein, wie beispielsweise eine viereckige Gestalt, eine fünfeckige Gestalt, eine hexagonale Gestalt, eine trapezförmige Gestalt und eine oktogonale Gestalt, oder nur der Querschnitt der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, könnte die oben genannte vieleckige Gestalt aufweisen, oder beide von ihnen könnten eine vieleckige Gestalt aufweisen. Alternativ können verschiedene vieleckige Gestalten in einer gemischten Art und Weise verwendet werden.
Ferner ist in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung die Querschnittsgestalt der Durchgangsöffnungen wünschenswerterweise von der Endfläche an der Abgaseinlassseite zu der Endfläche an der Abgasauslassseite unverändert. Daher wird es möglich, die Kompressionsfestigkeit, eine isostatische Festigkeit und dergleichen zu erhöhen und auch ein Herstellungsverfahren durch Strangpressen einfach durchzuführen.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist das Flächenverhältnis des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen zu dem oben genannten Querschnitt der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen (Querschnittsfläche der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen/Querschnittsfläche der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen; im Folgenden auch als Öffnungsverhältnis bezeichnet) ist wünschenswerterweise festgelegt, um einen unteren Grenzwert von 1,01 und einen oberen Grenzwert von 9,00 aufzuweisen. Wenn das Öffnungsverhältnis weniger als 1,01 beträgt, können die Wirkungen der Installation der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen kaum erhalten werden. Dem gegenüber, wenn das Öffnungsverhältnis 9,00 übersteigt, wird die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen zu klein, mit dem Resultat, dass der Druckverlust tendenziell zu groß wird.
Der untere Grenzwert des Öffnungsverhältnisses ist wünschenswerterweise auf 1,3, vorzugsweise auf 1,55, noch bevorzugter auf 2,0 festgelegt. Der obere Grenzwert des Öffnungsverhältnisses ist wünschenswerterweise auf 2,75, vorzugsweise auf 2,54 und noch bevorzugter auf 2,42 festgelegt. Indem das Öffnungsverhältnis auf diese Werte festgelegt wird, wird es möglich, den Druckverlust zu einem Zeitpunkt der Ansammlung von Teilchen weiter zu reduzieren und auch den Wiederherstellungsgrenzwert zu erhöhen.
Hier bezieht sich der Wiederherstellungsgrenzwert auf eine angesammelte Größe (g/l) von Teilchen, die Cracks und dergleichen in dem Wabenstrukturkörper verursachen könnte und infolgedessen den Wabenstrukturkörper beim Durchführen des Wiederherstellungsverfahrens beschädigt, wenn Teilchen über diesen Wert hinaus angesammelt werden. Daher wird es möglich, wenn der Wiederherstellungsgrenzwert erhöhte wird, die Menge der Teilchen, die bis zu einem notwenigen Wiederherstellungsprozess angesammelt werden, zu erhöhen und infolgedessen den Zeitraum bis zum Wiederherstellungsverfahren zu verlängern.
3(a) bis 3(d) und 11(a) bis 11(f) sind Querschnittsansichten, wobei jede davon schematisch einen Abschnitt eines Querschnitts jedes säulenförmigen porösen Keramikelements zeigt, das einen Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ausbildet; und 3(e) ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Abschnitt eines Querschnitts eines herkömmlichen Wabenstrukturkörpers zeigt.
Das oben genannte Öffnungsverhältnis ist auf ungefähr 1,55 in 3(a) festgelegt, es ist auf ungefähr 2,54 in 3(b) festgelegt, es ist auf etwa 4,45 in 3(c) festgelegt, es ist auf etwa 6,00 in 3(d) festgelegt und es ist auf etwa 1,00 in 3(e) festgelegt. In all den 11(a), 11(c) und 11(e) ist das oben genannten Öffnungsverhältnis auf ungefähr 4,45 festgelegt und in all den 11(b), 11(d) und 11(f) ist das oben genannte Öffnungsverhältnis ungefähr auf 6,00 festgelegt. Hier in dem säulenförmigen Keramikelement 70, das in 3(d) gezeigt ist, ist der Abstand zwischen Schwerpunkten der Querschnitte von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 71a, die ein Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, gleich dem Abstand zwischen Schwerpunkten der Querschnitte von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 71b, die eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, und das Öffnungsverhältnis davon ist 9,86, was ein sehr großer Wert ist. Wie oben beschrieben wurde ist in dem Fall, in dem das Öffnungsverhältnis auf ein großes Niveau, das 9,00 übersteigt, festgelegt ist, die Kapazität jeder der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 71b, die eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 71b bilden, in die Abgasen, die durch die Trennwand 73 geströmt sind, erlaubt wird zu strömen, zu klein, mit dem Resultat, dass der Druckverlust tendenziell zu groß wird; daher werden in der vorliegenden Erfindung die porösen Keramikelemente, die in 3(a) bis 3(c) gezeigt sind, wünschenswerterweise verwendet.
In den Wabenstrukturkörpern, die in 3(a) bis 3(d) gezeigt sind, sind die Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und die Geringkapazität-Durchgangsöffnungen abwechselnd angeordnet; daher ist die Querschnittsfläche der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen verändert, wobei die Querschnittsfläche der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen sich leicht ändert, so dass das Öffnungsverhältnis leicht wie gewünscht verändert wird. Auf dieselbe Art und Weise kann bezüglich des Wabenstrukturkörpers, der in 11 gezeigt ist, das Öffnungsverhältnis wahlweise variiert werden.
In 3(a) bis 3(d) ist die Querschnittsgestalt senkrecht zur Längsrichtung jeder der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen, die eine Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, auf eine oktogonale Gestalt festgelegt und die Querschnittsgestalt jeder der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen, die eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, ist auf eine viereckige Gestalt (quadratisch) festgelegt. Hier ist die Querschnittsgestalt senkrecht zur Längsrichtung jeder der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, wünschenswerterweise auf eine viereckige Gestalt (quadratisch) festgelegt. Der Grund dafür ist, dass ermöglicht wird, dass ein Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung, der eine Struktur, die in 3(a) bis 3(d) gezeigt ist, erhalten wird. Ferner, da die Verbindung einer oktogonalen Gestalt und einer viereckigen Gestalt (rechteckig) eine gute symmetrische Eigenschaft bereitstellt, strömen Abgase einfach in die Hochkapazität-Durchgangsöffnungen gleichmäßig und es ist möglich, die isostatische Festigkeit und Kompressionsfestigkeit zu verbessern. Infolgedessen wird es möglich, einen Wabenstrukturkörper bereitzustellen, der einen ausgezeichneten Widerstand bezüglich des Wiederherstellungsprozesses aufweist.
In Wabenstrukturkörpern 160 und 260, die in 11(a) und 11(b) gezeigt sind, sind die Querschnittsgestalten der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 161a und 261a, welche die Gruppen der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, auf eine fünfeckige Gestalt festgelegt und in dieser Gestalt sind drei Winkel im Wesentlichen auf rechte Winkel festgelegt und die Querschnittsgestalten der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 161b und 261b, welche die Gruppen der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, sind auf eine viereckige Gestalt so festgelegt, dass diesen jeweils erlaubt wird Abschnitte einer größeren viereckigen Gestalt (quadratisch), die einander diagonal zugewandt sind, zu belegen. In den Wabenstrukturkörpern 170 und 270, die in 11(c) und 11(d) gezeigt sind, die modifizierte Gestalten der Querschnitte, die in 3(a) bis 3(d) gezeigt sind, aufweisen, ist eine Trennwand, die durch jede der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 171a und 271a, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 171b und 271b, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, gemeinsam genutzt wird, in Richtung der Geringkapazität-Durchgangsöffnungsseite mit einer bestimmten Krümmung ausgedehnt. Diese Krümmung ist wahlweise festgelegt. In 11(c) bis 11(d) kann die gekrümmte Linie, welche die Trennwand ausbildet, die durch jede der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 171a, 271a und jede der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 171b, 271b gemeinsam genutzt wird, einem 1/4 Kreis entsprechen. In diesem Fall wird die Gestalt, die das Öffnungsverhältnis minimiert, ungefähr durch eine Gestalt repräsentiert, die in 11(c) gezeigt ist und das Öffnungsverhältnis ist zu diesem Zeitpunkt auf 3,66 festgelegt.
In jedem der Wabenstrukturkörper 180, 280, die in 11(e) bis 11(f) gezeigt sind, werden rechteckige Bestandteileinheiten gefertigt, wobei jede davon eine Hochkapazität-Durchgangsöffnung 181a, 281a, die eine viereckige Gestalt (rechteckige Gestalt) aufweist und eine Geringkapazität-Durchgangsöffnung 281b, 281b, die zueinander in Längsrichtung benachbart sind, gefertigt, und diese Bestandteileinheiten sind in der Längsrichtung kontinuierlich angeordnet und auch in der seitlichen Richtung in einer versetzten Art und Weise ausgerichtet.
Bezüglich eines weiteren besonderen Beispiels der Strukturen der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität- Durchgangsöffnungen bilden und der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen, wird, in der Querschnittsgestalt senkrecht zur Längsrichtung des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung, beispielsweise ein integrierter Wabenstrukturkörper 400 vorgeschlagen, der in 12 gezeigt ist, der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 401, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 402 aufweist, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden.
Die Eckabschnitte eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und/oder jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, weisen wünschenswerterweise abgeschrägte Flächen auf, wie beispielsweise eine R-abgeschrägte Fläche und/oder eine C-abgeschrägte Fläche. Daher wird es möglich, der Konzentration von Belastungen an den Eckabschnitten der Durchgangsöffnungen vorzubeugen und infolgedessen dem Auftreten von Cracks vorzubeugen.
In dieser Spezifikation bezieht sich die R-Abschrägung auf ein Abschrägungsverfahren, das die Ecken kreisbogenförmig macht. Ferner bezieht sich die C-Abschrägung auf ein Abschrägungsverfahren, in dem durch Vergrößerung der Anzahl der Seiten, welche die Ecke ausbilden, weder spitze Winkel noch rechte Winkel an der Ecke vorhanden sind.
Ferner weisen, wie in 3(a) bis 3(d) gezeigt ist, die Eckabschnitte an dem Umfang des säulenförmigen porösen Keramikelements wünschenswerterweise abgeschrägte Flächen auf.
Als nächstes wird die folgende Beschreibung ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens für den Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung diskutieren.
Zunächst wird eine Paste, die hauptsächlich aus Keramiken, wie oben beschrieben, zusammengesetzt ist, einem Strangpressverfahren unterzogen, so dass ein ausgebildeter Keramikkörper ausgebildet wird, der eine Gestalt entsprechend des oben genannten säulenförmigen porösen Keramikelements 20, das in 2 gezeigt ist, aufweist.
Bezüglich der oben genannten Materialpaste, obwohl nicht im Besonderen darauf begrenzt, werden wünschenswerter Weise solche Pasten verwendet, die dem säulenförmigen porösen Keramikblock 20 nach dem Herstellungsverfahren erlauben eine Porosität von 20 bis 80% aufzuweisen, und beispielsweise solche Pasten, die durch Hinzufügen eines Bindemittels und einer Dispergiermittellösung zu dem oben genannten Keramikpulver hergestellt werden.
Bezüglich des oben genannten Bindemittels, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, enthalten Beispiele davon: Methylzellulose, Carboxymethylzellulose, Hydroxyethylzellulose, Polyethylenglycol, phenolische Harze, Epoxidharze und dergleichen.
Normalerweise wird das Mischverhältnis des oben genannten Bindemittels wünschenswerter Weise auf 1 bis 10 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile des Keramikpulvers festgelegt.
Bezüglich der oben genannten Dispergiermittellösung, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, werden beispielsweise eine organische Lösung wie beispielsweise Benzin, Alkohol wie Methanol, Wasser und dergleichen verwendet.
Es wird eine angemessene Menge der oben genannten Dispergiermittellösung vermengt, und ausreichend mittels eines Kneters oder dergleichen verknetet, und anschließend stranggepresst, so dass der oben genannte Keramikkörper ausgebildet wird.
Ferner kann eine zusätzliche Masse zu der oben genannten Materialpaste, wenn notwendig, hinzugefügt werden.
Bezüglich der zusätzlichen Masse obwohl nicht im Besonderen darauf begrenzt, enthalten Beispiele davon: Ethylenglycol, Dextrin, fetthaltige saure Seife, Polyalkohol und dergleichen.
Ferner kann ein Porenausbildungsmittel, wie beispielsweise Ballons, die feine hohle Kugeln sind, die aus oxidbasierten Keramiken zusammengesetzt sind, kugelförmige Acrylteilchen und Graphit, zu der oben genannten Materialpaste hinzugefügt werden, falls notwendig.
Bezüglich der oben genannten Ballons, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, können beispielsweise Aluminiumoxidballons, Glas Mikroballons, Shirazuballons, Flugascheballons (FA-Ballons) und Mullitballons verwendet werden. Im Besonderen werden Flugaschballons vorzugsweise verwendet.
Ferner, nachdem das oben genannte Keramikformteil unter Verwendung eines Trockners wie beispielsweise eines Mirkowellentrockners, eines Heißlufttrockners eines dielektrischen Trockners, eines Druckreduzierenden Trockners, eines Vakuumtrockners und eines Gefriertrockners getrocknet wurde, werden vorbestimmte Durchgangsöffnungen mit Dichtungsmaterialpaste ausgefüllt, um Dichtungselemente auszubilden, so dass ein Öffnungsabdichtungsverfahren zum Verstopfen der Durchgangsöffnungen ausgeführt wird.
Bezüglich der oben genannten Dichtungsmaterialpaste, obwohl nicht im Besonderen darauf begrenzt, können solche Pasten verwendet werden, die den resultierenden Dichtungselementen nach dem Herstellungsverfahren erlauben eine Porosität von 20 bis 80% aufzuweisen, und beispielsweise dieselbe Materialpaste wie oben beschrieben; allerdings werden solche Pasten wünschenswerterweise verwendet, die durch Hinzufügen eines Schmiermittels, einer Lösung, eines Bindemittels und einer Dispergiermittellösung zu dem Keramikpulver, das in der oben genannten Materialpaste verwendet wird, hergestellt werden. Mit dieser Anordnung wird es möglich, zu verhindern, dass sich Keramikteilchen in der Dichtungsmaterialpaste während des Abdichtungsverfahrens absetzen.
Als nächstes wird die oben genannte Keramikmasse, die dem Trocknungsverfahren und dem Öffnungsabdichtungsverfahren ausgesetzt wurde, einem Entfettungs- und Sinterverfahren unter vorbestimmten Bedingungen unterworfen, so dass das säulenförmige Keramikelement, in dem eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen Seite an Seite in der Längsrichtung angeordnet sind, wobei eine Trennwand dazwischen angeordnet ist, hergestellt wird.
Hier ist es bezüglich der Entfettungs- und Sinterbedingungen und dergleichen des Keramikformteils (Formteil oben) möglich, Bedingungen anzuwenden, die herkömmlich zur Herstellung säulenförmiger poröser Keramikelemente verwendet wurden.
Ferner werden, wie in 4 gezeigt ist, säulenförmige poröse Keramikelemente 20 an einer Basis 80 angeordnet, wobei der obere Abschnitt davon gestaltet ist, um eine V-Gestalt in seinem Querschnitt aufzuweisen, um den säulenförmigen Keramikelementen 20 zu erlauben, darauf in einer gekippten Art und Weise gestapelt zu werden, und Dichtungsmaterialpaste zur Ausbildung einer Dichtungsmaterialschicht 14 wird anschließend an zwei Seitenflächen 20a und 20b, die nach oben ausgerichtet sind, mit einer gleichmäßigen Dicke aufgetragen, um eine Dichtungsmaterialpastenschicht 81 auszubilden; danach wird ein Schichtungsverfahren zur Ausbildung eines weiteren säulenförmigen porösen Keramikelements 20 an dieser Dichtungsmaterialpastenschicht 81 nacheinander ausgeführt, so dass ein geschichteter Körper von rechteckigen säulenförmigen porösen Keramikelementen 20, die eine vorbestimmte Größe aufweisen, hergestellt wird.
Bezüglich des Materials zur Ausbildung der oben genannten Dichtungsmaterialpaste, wird die Beschreibung davon, da sie bereits gegeben wurde, hier ausgelassen.
Als nächstes wird der geschichtete Körper von säulenförmigen porösen Keramikelementen 20 erhitzt, so dass die Dichtungsmaterialschicht 81 trocknet und sich verfestigt, um eine Dichtungsmaterialschicht 14 auszubilden, und die Umfangsfläche davon wird anschließend in eine Gestalt geschnitten, die in 1 gezeigt ist, unter Verwendung eines Diamantschneiders oder dergleichen; dadurch wird ein Keramikblock 15 hergestellt.
Ferner wird eine Dichtungsmaterialschicht 13 an dem Umfang des Keramikblocks 15 unter Verwendung der oben genannten Dichtungsmaterialschicht ausgebildet, so dass der Wabenstrukturkörper 10 der vorliegenden Erfindung, der durch Miteinanderverbinden einer Vielzahl von säulenförmigen Keramikelementen 20 durch die Dichtungsmaterialschicht 14 ausgebildet ist, hergestellt wird.
Bezüglich der Anwendung des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, wird er wünschenswerterweise für Abgasreinigungsvorrichtungen zur Verwendung in Fahrzeugen verwendet.
5 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel einer Abgasreinigungsvorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen zeigt, die mit dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Wie in 5 gezeigt ist, besteht eine Abgasreinigungsvorrichtung 600 hauptsächlich aus einem Wabenstrukturkörper 60 der vorliegenden Erfindung, einem Gehäuse 630, das den externen Abschnitt des Wabenstrukturkörpers 60 abdeckt, einem Haltedichtungsmaterial 620, das zwischen dem Wabenstrukturkörper 60 und dem Gehäuse 630 angeordnet ist, und einem Heizelement 610, das an der Abgaseinlassseite des Wabenstrukturkörpers 60 angeordnet ist, und ein Zuführrohr 640, das mit einer Verbrennungsvorrichtung wie beispielsweise einem Motor verbunden ist, ist mit einem Ende des Gehäuses 630 an der Abgaseinlassseite verbunden, und ein Ablassrohr 650, das extern gekoppelt ist, ist mit dem anderen Ende des Gehäuses 630 verbunden. In 5 zeigen Pfeile den Strom der Abgase an.
In der Abgasreinigungsvorrichtung 600, welche die oben genannte Anordnung aufweist, werden Abgase, die von der Verbrennungsvorrichtung wie beispielsweise einem Motor ausgestoßen werden, in das Gehäuse 630 durch das Zuführungsrohr 640 geleitet, und es wird ihnen erlaubt, in den Wabenstrukturkörper 60 durch die Einlassseite-Durchgangsöffnungen zu strömen und durch die Trennwand zu strömen; infolgedessen werden die Abgase gereinigt, wobei Teilchen davon in der Trennwand angesammelt werden, und anschließend aus dem Wabenstrukturkörper 60 durch die Auslassseite-Durchgangsöffnungen ausgestoßen, und nach draußen durch das Auslassrohr 650 ausgestoßen.
Nachdem eine große Menge von Teilchen an der Trennwand des Wabenstrukturkörpers 60 angesammelt wurde, um einen Anstieg des Druckverlustes zu bewirken, wird der Wabenstrukturkörper 60 einem Wiederherstellungsverfahren (Aufbereitungsverfahren) unterworfen.
In dem Wiederherstellungsverfahren wird einem Gas, das unter Verwendung eines Heizmittels 610 erhitzt wird, erlaubt, in die Durchgangsöffnungen des Wabenstrukturkörpers 60 zu strömen, so dass der Wabenstrukturkörper 60 erhitzt wird, um die Teilchen, die sich an der Trennwand abgelagert haben, zu verbrennen und zu vernichten.
Ferner können die Teilchen verbrannt und vernichtet werden unter Verwendung eines Nacheinspritzungssystems (postinjection system).
Ferner kann der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung einen Katalysator aufweisen, der im Stande ist, die Abgase von CO, HC, NOx und dergleichen zu reinigen.
Wenn ein solcher Katalysator davon getragen wird, wird dem Wabenstrukturkörper der Vorliegenden Erfindung erlaubt als Filter zu fungieren, der im Stande ist Teilchen in Abgasen anzusammeln, und auch als Katalysatorkonverter zur Reinigung von CO, HC, NOX und dergleichen, die in Abgasen enthalten sind, zu fungieren.
Der oben genannte Katalysator kann von der porösen Oberfläche des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung getragen werden, oder kann an der Trennwand mit einer bestimmten Dicke getragen werden. Ferner kann der oben genannte Katalysator gleichmäßig von der porösen Oberfläche und/oder den Oberflächen getragen werden, oder kann an einem besonderen Ort auf eine gerichtete Weise (biased manner) getragen werden. Wenn im Besonderen der Katalysator durch die Oberflächen der Trennwand der Einlassseite-Durchgangsöffnungen oder den Oberflächen der Poren in der Umgebung der Oberfläche getragen wird, oder an beiden dieser Oberflächen, gerät der Katalysator einfach mit den Teilchen in Kontakt, so dass die Teilchen effizient verbrannt werden können.
Bezüglich des an dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung zu tragenden Katalysators, obwohl er nicht im Besonderen darauf beschränkt ist, so lange er die Gase von CO, HC, NOX und dergleichen reinigen kann, enthalten Beispiele davon Edelmetalle, wie Platin, Palladium und Rhodium. Der Katalysator, der aus Platin, Palladium oder Rhodium gefertigt ist, ist ein so genannter Dreiwegekatalysator, und dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung, der mit einem solchen Dreiwegekatalysator vorgesehen ist, wird erlaubt auf dieselbe Weise wie ein herkömmlich bekannter Katalysatorkonverter zu fungieren. Daher wird bezüglich des Falls, in dem der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung auch als Katalysatorkonverter fungiert, auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet.
Bester Weg zur Ausführung der vorliegenden Erfindung
Die folgende Beschreibung diskutiert die vorliegende Erfindung im Detail anhand von Beispielen; allerdings ist nicht beabsichtigt, dass sich die vorliegende Erfindung auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
(1) Es wurde Pulver einer α-Art Siliziumkarbid, das eine durchschnittliche Teilchengröße von 10 μm (60 Gew-%) aufweist und Pulver einer β-Art Siliziumkarbid, das eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,5 μm, (40 Gew-%) aufweist feucht gemischt, und zu 100 Gewichtsteilen der resultierenden Mischung wurden 5 Gewichtsteile eines organischen Bindemittels (Methylzellulose) und 10 Gewichtsteile Wasser hinzugefügt und verknetet um eine vermengte Mischung zu erhalten. Anschließend wurde, nachdem eine kleine Menge eines Verflüssigers und eines Schmiermittels hinzugefügt und darin verknetet wurde, die resultierende Mischung fließgepresst, so dass ein ausgebildetes Produkt, das beinahe dieselbe Querschnittsgestalt wie die Querschnittsgestalt, die in 3(a) gezeigt ist, aufwies, hergestellt wurde.
Anschließend wurde das oben genannten ausgebildete Produkt unter Verwendung eines Mikrowellentrockners getrocknet, um einen getrockneten Keramikkörper auszubilden, und vorbestimmte Durchgangsöffnungen wurden anschließend mit einer Paste gefüllt, welche dieselbe Mischung wie das ausgebildete Produkt aufweist. Nach einer weiteren Trocknung unter Verwendung eines Trockners, wurde dieser bei 400°C entfettet, und bei 2200°C in einer Normaldruckargonatmosphäre für drei Stunden gesintert, um ein säulenförmiges poröses Keramikelement 20 herzustellen, das ein Siliziumkarbid gesinterter Körper war, und eine Porosität von 42%, einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 9 μm, eine Größe von 36 mm × 36 mm × 150 mm, die Anzahl von Durchgangsöffnungen von 289 und eine Dicke der Trennwand 23 von 0,4 mm aufwies, wobei dieselbe Anzahl von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a und Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b darin ausgebildet waren.
Hier sind an einer Endfläche des säulenförmigen porösen Keramikelements 20 lediglich die Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a mit einem Dichtungsmittel abgedichtet, und an der anderen Endfläche davon, sind lediglich die Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b mit einem Dichtungsmittel abgedichtet.
Die Breite des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung der Hochkapazität-Durchgangsöffnung 21a war 1,65 mm, und die Breite des Querschnitts der Geringkapazität-Durchgangsöffnung 21b war 1,33 mm, und bezüglich eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung des säulenförmigen porösen Keramikelements 20 waren das Verhältnis von Flächen der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a 38,2, und das Verhältnis von Flächen der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b 24,6.
In dem säulenförmigen porösen Keramikelement 20 waren der Abstand zwischen den Schwerpunkten in Querschnitten von benachbart angeordneten Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a und der Abstand zwischen Schwerpunkten in Querschnitten von benachbarten angeordneten Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b 2,68 mm, und das Öffnungsverhältnis war 1,55.
(2) Die Verfahren, die unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wurden, wurden unter Verwendung einer wärmeresistenten Dichtungsmaterialpaste durchgeführt, die 30 Gew-% von Alumiumoxidfasern, die eine Faserlänge von 0,2 mm aufweisen, 21 Gew-% von Siliziumkarbidteilchen, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,6 μm aufweisen, 15 Gew-% von Silikasol, 5,6 Gew-% von Carboxymethylzellulose und 28,4 Gew-% Wasser enthält, so dass, wie in 3(g) gezeigt ist, 16 (4 × 4) säulenförmige poröse Keramikelemente 20 miteinander verbunden wurden, wobei die Hochkapazität-Durchgangsöffnungen zueinander benachbart sind, wobei genauso die Geringkapazität-Durchgangsöffnungen gegenseitig zueinander sind, und anschließend wurde das ganze unter Verwendung eines Diamantschneiders geschnitten, um einen zylindrisch gestalteten Keramikblock auszubilden, der eine Größe von 144 mm im Durchmesser × 150 mm in der Länge aufweist.
In diesem Fall wurde die Dicke der Dichtungsmaterialschichten, die zur Verbindung der säulenförmigen porösen Keramikelemente 20 verwendet wurde, auf 1,0 mm angepasst.
Als nächstes wurden Keramikfasern gemischt und geknetet, die aus Aluminiumoxidsilikat (Einspritzinhalt: 3%, Faserlänge: 0,1 bis 100 mm) (23,3 Gew-%), die als anorganische Fasern dienten, Siliziumkarbidpulver, das eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,3 μm (30,2 Gew-%) aufweist, die als anorganische Teilchen dienten, Silicasol (SiO2 Inhalt in dem Sol: 30 Gew-%) (7 Gew-%), das als ein anorganisches Bindemittel diente, Carboxymethylzellulose (0,5 Gew-%), das als ein organisches Bindemittel diente, und Wasser (39 Gew-%) gefertigt sind, um eine Dichtungsmaterialpaste herzustellen.
Als nächstes wurde eine Dichtungsmaterialschicht, die eine Dicke von 1,0 mm aufweist, an dem Umfangsabschnitt des Keramikblocks unter Verwendung der oben genannten Dichtungsmaterialpaste ausgebildet. Ferner wurde diese Dichtungsmaterialpastenschicht bei 120°C getrocknet, so dass ein zylindrisch gestalteter Wabenstrukturkörper hergestellt wurde.
(Beispiel 2)
Es wurden dieselben Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements ungefähr gleich der Querschnittsgestalt, die in 3(b) gezeigt ist, gemacht wurde, so dass ein Wabenstrukturkörper hergestellt wurde.
Die Dicke der Trennwand 43 eines säulenförmigen porösen Keramikelements 40 war entsprechend Beispiel 2 0,4 mm, die Dicke eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung der Hochkapazität-Durchgangsöffnung 41a war 1,84 mm, und die Breite des Querschnitts der Geringkapazität-Durchgangsöffnung 41b war 1,14 mm, und bezüglich eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung des säulenförmigen porösen Keramikelements 40 war das Verhältnis der Flächen der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 41a 46,0, und das Verhältnis der Flächen der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 41b war 18,1%.
In dem säulenförmigen porösen Keramikelement 40 aus Beispiel 2 waren der Abstand zwischen Schwerpunkten in Querschnitten von benachbart angeordneten Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 41a und der Abstand zwischen Schwerpunkten der Querschnitte von benachbart angeordneten Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 41b 2,72 mm, und das Öffnungsverhältnis war 2,54.
(Beispiel 3)
Es wurden dieselben Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt mit der Ausnahme, dass die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements fast der Querschnittsgestalt, die in 3(c) gezeigt, angeglichen wurde, so dass ein Wabenstrukturkörper hergestellt wurde.
Die Dicke der Trennwand 53 eines säulenförmigen porösen Keramikelements 50 war in Übereinstimmung mit Beispiel 3 0,4 mm, die Breite eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung der Hochkapazität-Durchgangsöffnung 51a war 2,05 mm, und die Breite des Querschnitts der Geringkapazität-Durchgangsöffnung 51b war 0,93 mm, und bezüglich eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung des säulenförmigen porösen Keramikelements 50 war das Verhältnis der Flächen der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 51a 53,5%, und das Verhältnis der Flächen der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 51b war 12,0%.
In dem säulenförmigen Keramikelement 50 von Beispiel 3 waren der Abstand zwischen Schwerpunkten in Querschnitten von benachbart angeordneten Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 51a und der Abstand zwischen Schwerpunkten der Querschnitte von benachbart angeordneten Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 51b 2,79 mm, und das Öffnungsverhältnis war 4,45.
(Beispiele 4 bis 6)
Es wurde ein säulenförmiges poröses Keramikelement, das aus einem gesinterten Siliziumkarbidkörper gefertigt wurde, der eine Porosität von 42% aufweist, einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 9 μm, eine Größe von 72 mm × 72 mm × 150 mm, die Anzahl der Durchgangsöffnungen von 1156 und eine Dicke der Trennwand von 0,4 mm, wobei dieselbe Anzahl von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a und Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b darin ausgebildet sind, hergestellt, und dieselben Verfahren wie die der Beispiele 1 bis 3 wurden durchgeführt mit der Ausnahme, dass wie in 3g gezeigt ist, vier (2 × 2) dieser säulenförmigen porösen Keramikelemente miteinander kombiniert wurden, wobei die Hochkapazität-Durchgangsöffnungen zueinander benachbart sind, wobei genauso die Geringkapazität-Durchgangsöffnungen zueinander benachbart sind, so dass ein Keramikblock hergestellt wurde; infolgedessen wurde ein zylindrisch gestalteter Wabenstrukturkörper, der eine Größe von 144 mm im Durchmesser × 150 mm in der Länge aufweist, hergestellt wurde.
Hier in Beispiel 4 entspricht die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 3(a) gezeigt ist; in Beispiel 5 entspricht die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 3(b) gezeigt ist; und in Beispiel 6 entspricht die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 3(c) gezeigt ist.
(Beispiele 7 bis 9)
Es wurde ein säulenförmiges poröses Keramikelement hergestellt, das beinahe dieselbe Querschnittsgestalt, wie in 11a, 11(c) oder Figur (e) gezeigt ist, aufwies, und wurde hergestellt aus einem gesinterten Siliziumcarbidkörper, der eine Porosität von 42%, einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 9 μm, eine Größe von 36 mm × 36 mm × 150 mm und eine Dicke der Trennwand von 0,4 mm aufweist, und es wurden dieselben Verfahren wie die aus Beispiel 1 durchgeführt mit der Ausnahme, dass 16 (4 × 4) dieser säulenförmigen porösen Keramikelemente miteinander verbunden wurden, so dass ein Keramikblock hergestellt wurde; infolgedessen wurde ein zylindrisch gestalteter Wabenstrukturkörper, der eine Größe von 144 mm im Durchmesser 150 mm in der Länge aufweist, hergestellt.
Hier in Beispiel 7 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 11(a) gezeigt ist; in Beispiel 8 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 11(c) gezeigt ist; und in Beispiel 9 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 11(e) gezeigt ist.
Bezüglich eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung des säulenförmige porösen Keramikelements war das Verhältnis der Flächen der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen ungefähr 52% in jedem der Elemente, und das Verhältnis der Flächen der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen war ungefähr 13% in jedem der Elemente, wobei das Öffnungsverhältnis auf 4,45 gesetzt wurde. In den säulenförmigen Keramikelementen der Beispiele 7 bis 9 wurden der Abstand zwischen Schwerpunkten der Querschnitte von benachbart angeordneten Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und der Abstand zwischen Schwerpunkten der Querschnitte von benachbart angeordneten Geringkapazität-Durchgangsöffnungen auf denselben Wert festgelegt.
(Beispiele 10 bis 12)
Es wurde ein säulenförmiges poröses Keramikelement hergestellt, das aus einem gesinterten Siliziumkarbidkörper gefertigt wurde, der eine Porosität von 42% aufweist, einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 9 μm, eine Größe von 72 mm × 72 mm × 150 mm und eine Dicke der Trennwand von 0,4 mm, und es wurden dieselben Verfahren, wie die aus den Beispielen 7 bis 9 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass vier (2 × 2) dieser säulenförmigen porösen Keramikelemente miteinander verbunden wurden, so dass ein Keramikblock hergestellt wurde; infolgedessen wurde ein zylindrisch gestalteter Wabenstrukturkörper, der eine Größe von 144 mm im Durchmesser × 150 mm in der Länge aufweist, hergestellt.
Hier in Beispiel 10 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 11(a) gezeigt ist; in Beispiel 11 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 11(c) gezeigt ist; und in Beispiel 12 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 11(e) gezeigt ist.
(Beispiele 13 bis 15)
Es wurde ein säulenförmiges poröses Keramikelement hergestellt, das in etwa dieselbe Querschnittsgestalt aufwies, wie die, die in 7, 8 oder 12 gezeigt ist, und wurde aus einem gesinterten Siliziumkarbidkörper gefertigt, der eine Porosität von 42%, einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 9 μm, eine Größe von 74 mm × 72 mm × 150 mm (Quadratsäulengestalt) und eine Dicke der Trennwand von 0,4 mm aufweist, und es wurden dieselben Verfahren wie die aus Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass vier (2 × 2) dieser säulenförmigen porösen Keramikelemente miteinander verbunden wurden, so dass ein Keramikbock hergestellt wurde; infolgedessen wurde ein zylindrisch gestalteter Wabenstrukturkörper, der eine Größe von 144 mm im Durchmesser × 150 mm in der Länge aufweist, hergestellt.
Hier ist 7 eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung eines Wabenstrukturkörpers 200 zeigt, und dieser Wabenstrukturkörper 200 weist eine Struktur auf, in der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 202, die eine dreieckige Gestalt in dem Querschnitt aufweisen, an dem Umfang jeder Hochkapazität-Durchgangsöffnung 202, die eine hexagonale Gestalt in dem Querschnitt aufweist, angeordnet sind.
8 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung eines Wabenstrukturkörpers 300 zeigt, und dieser Wabenstrukturkörper 300 weist eine Struktur auf, in der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 302, die eine seitlich verlängerte hexagonale Gestalt aufweisen in dem Querschnitt, an dem Umfang jeder Hochkapazität-Durchgangsöffnung 301, die eine positive hexagonale Gestalt in dem Querschnitt aufweist, angeordnet sind. Ferner werden Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 301, die eine positive hexagonale Gestalt aufweisen, und Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 303, die eine trapezförmige Gestalt aufweisen, Seite an Seite angeordnet.
In Beispiel 13 entspricht die Querschnittsgestalt der säulenförmigen porösen Keramikelemente beinahe der Querschnittsgestalt, die in 7 gezeigt ist; in Beispiel 14 entspricht die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 8 gezeigt ist; und in Beispiel 15 entspricht die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 12 gezeigt ist.
In dem säulenförmigen porösen Keramikelement wurden die Verhältnisse der Flächen der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung jeweils auf etwa 48% (Beispiel 13), etwas 34% (Beispiel 14) und etwa 53% (Beispiel 15) festgelegt, die Verhältnisse der Flächen der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen wurden jeweils auf ungefähr 16% (Beispiel 13), ungefähr 26% (Beispiel 14) und ungefähr 10% (Beispiel 15) festgelegt, und die Öffnungsverhältnisse wurden jeweils auf 3 (Beispiel 13), 1,28 (Beispiel 14) und 5 (Beispiel 15) festgelegt.
(Beispiele 16 bis 18)
Es wurden dieselben Verfahren wie in den Beispielen 1 bis 3 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass bei der Verbindung 16 (4 × 4) säulenförmige poröse Keramikelemente 20 so miteinander verbunden wurden, dass die Hochkapazität-Durchgangsöffnungen nicht zueinander benachbart sind, dass die Geringkapazität-Durchgangsöffnungen nicht zueinander benachbart sind, wie in 3(h) gezeigt ist; somit wurde ein Wabenstrukturkörper hergestellt.
Hier entspricht Beispiel 16 dem Beispiel 1, Beispiel 17 entspricht Beispiel 2, und Beispiel 18 entspricht Beispiel 3.
(Beispiele 19 bis 21)
Es wurden dieselben Verfahren wie in den Beispielen 1 bis 3 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass anstelle der Verbindung von 16 (4 × 4) säulenförmigen porösen Keramikelementen 20 unter Verwendung einer Dichtungsmaterialpaste, ein Trennwandelement, das eine Dicke von 1,0 mm aufweist, das aus einem gesinterten Siliziumkarbidkörper besteht, zwischen die säulenförmigen porösen Keramikelemente 20 eingefügt wurde und dass keine Dichtpastenschicht an dem Umfangsabschnitt ausgebildet wurde; somit wurde ein zylindrisch gestalteter Wabenstrukturkörper, der eine Größe von 144 mm im Durchmesser × 150 mm in der Länger aufweist, hergestellt.
Hier in den Wabenstrukturkörpern entsprechend der Beispiele 19 bis 21 sind die säulenförmigen porösen Keramikelemente 20 nicht miteinander gebunden; allerdings werden diese bei Verwendung als eine Abgasreinigungsvorrichtung oder dergleichen physikalisch miteinander eng verbunden, und als ein integraler Teil verwendet.
Ferner entspricht Beispiel 19 dem Beispiel 1, Beispiel 20 entspricht Beispiel 2, und Beispiel 21 entspricht Beispiel 3.
(Vergleichende Beispiele 1 bis 3)
Es wurde ein säulenförmiges poröses Keramikelemente hergestellt, das aus einem gesinterten Siliziumkarbidkörper gefertigt wurde, der eine Porosität von 42%, einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 9 μm, eine Größe von 144 m × 144 m × 150 mm, die Anzahl der Durchgangsöffnungen von 4624 und eine Dicke der Trennwand von 0,4 mm aufweist, wobei die gleiche Anzahl von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a und Geringkapazität-Durchgangsöffungen 21b darin ausgebildet sind, und es wurden dieselben Verfahren wie die aus den Beispielen 1 bis 3 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass der Umfangsabschnitt jedes säulenförmigen porösen Keramikelements bearbeitet wurde, so dass ein Keramikblock hergestellt wurde; somit wurde ein zylindrisch gestalteter Wabenstrukturkörper, der eine Größe von 144 mm im Durchmesser × 150 mm in der Länge aufweist, hergestellt.
Hier in dem vergleichenden Beispiel 1 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 3(a) gezeigt ist; in dem vergleichenden Beispiel 2 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements ungefähr der Querschnittsgestalt, die in 3(b) gezeigt ist; und in dem vergleichenden Beispiel 3 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 3(c) gezeigt ist.
(Vergleichendes Beispiel 4)
Es wurden dieselben Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 3(e) gezeigt ist entsprach, so dass ein Wabenstrukturkörper hergestellt wurde.
Die Dicke der Trennwand eines säulenförmigen porösen Keramikelements war entsprechend des vergleichenden Beispiels 4 0,4 mm, die Breite einer Seite in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnung war 1,49 mm und bezüglich eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung des säulenförmigen porösen Keramikelements war das Verhältnis der Flächen der Durchgangsöffnungen 30,6%.
Mit anderen Worten war in dem säulenförmigen porösen Keramikelement des vergleichenden Beispiels 4 der Abstand zwischen Schwerpunkten der Querschnitte der Durchgangsöffnungen 2,67 mm, und das Öffnungsverhältnis war 1,00.
(Vergleichende Beispiel 5 bis 7)
Es wurde ein säulenförmiges poröses Keramikelement hergestellt, das aus einem gesinterten Siliziumkarbidkörper gefertigt wurde, der eine Porosität von 42%, einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 9 μm, eine Größe von 144 mm × 144 mm × 150 mm und eine Dicke der Trennwand von 0,4 mm aufweist, und es wurden dieselben Verfahren wie die in den Beispielen 7 bis 9 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass der Umfangsabschnitt jedes der säulenförmigen porösen Keramikelemente bearbeitet wurde, so dass ein Keramikblock hergestellt wurde; infolgedessen wurde ein zylindrisch gestalteter Wabenstrukturkörper, der eine Größe von 144 mm im Durchmesser × 150 mm in der Länge aufweist, hergestellt.
Hier in dem vergleichenden Beispiel 5 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements ungefähr der Querschnittsgestalt, die in 11(a) gezeigt ist; in dem vergleichenden Beispiel 6 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements ungefähr der Querschnittsgestalt, die in 11(c) gezeigt ist; und in dem vergleichenden Beispiel 7 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements ungefähr der Querschnittgestalt, die in 11(e) gezeigt ist.
(Vergleichende Beispiele 8 bis 10)
Es wurde ein säulenförmiges poröses Keramikelement hergestellt, das aus einem gesinterten Siliziumkarbidkörper gefertigt wurde, der eine Porosität von 42%, einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 9 μm, eine Größe von 144 m × 144 mm × 150 mm (rechteckige Säulengestalt) und eine Dicke der Trennwand von 0,4 mm aufweist, und es wurden dieselben Verfahren wie die der Beispiele 13 bis 15 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass der Umfangsabschnitt jeder der säulenförmigen porösen Keramikelemente bearbeitet wurde, so dass ein Keramikblock hergestellt wurde; infolgedessen wurde ein zylindrisch gestalteter Wabenstrukturkörper, der eine Größe von 144 mm im Durchmesser × 150 mm in der Länge aufweist, hergestellt.
Hier in dem vergleichenden Beispiel 8 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 7 gezeigt ist; in dem vergleichenden Beispiel 9 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelement in etwa der Querschnittsgestalt, die in 8 gezeigt ist; und in dem vergleichenden Beispiel 10 entsprach die Querschnittsgestalt des säulenförmigen porösen Keramikelements in etwa der Querschnittsgestalt, die in 12 gezeigt ist.
(Auswertungsverfahren)
(1) Ansammlungszustand von Teilchen
Es wurde eine Abgasreinigungsvorrichtung, die in 5 gezeigt ist, hergestellt, indem jeder der Wabenstrukturkörper, die sich auf die entsprechenden Beispiele und vergleichenden Beispiel beziehen, in einen Abgasweg eines Motors installiert wurde, und der Motor wurde mit einer Umdrehungszahl von 2000 min^–1 und einem Drehmoment von 50 Nm für eine vorbestimmte Zeitdauer betrieben, so dass dem Wabenstrukturkörper erlaubt wurde Teilchen von ungefähr 7 g/L anzusammeln.
Anschließend wurde der Wabenstrukturkörper durchgeschnitten und durch Begutachten des Querschnitts wurde die Dicke der angesammelten Teilchen gemessen. Die gemessenen Abschnitte wurden jeweils auf 50 mm und 130 mm Entfernung von der Endfläche der Abgaseinlaßseite festgelegt, in der Umgebung des Zentrums (Abschnitte mit zwei Zeilen Abstand vom Zentrum) eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung. Das Verhältnis (50 mm gemessener Wert/130 mm gemessener Wert) zwischen dem gemessenen Wert an dem Abschnitt von 50 mm und dem gemessenen Wert an dem Abschnitt von 130 mm wurden gefunden. Die Resultate sind in Tabelle 1 gezeigt.
(2) Ansammlungsgrenze
Es wurde eine Abgasreinigungsvorrichtung, die in 5 gezeigt ist, hergestellt, indem jeder der Wabenstrukturkörper, der sich auf die entsprechenden Beispiele und vergleichende Beispiele bezieht, in einen Abgasweg eines Motors installiert wurde, und der Motor wurde mit einer Umdrehung von 2000 min^–1 und einem Drehmoment von 50 Nm für eine vorbestimmte Zeitdauer betrieben, und anschließend wurde das Wiederherstellungsverfahren nachfolgend durchgeführt, während die Betriebszeit verlängert wurde, so dass der Wabenstrukturkörper bezüglich Auftreten von Cracks untersucht wurde. Hier wurde die Menge von Teilchen, die zum Zeitpunkt des Auftretens von Cracks angesammelt wurden, als Ansammlungsgrenzwerte definiert. Die Resultate sind in Tabelle 1 gezeigt.
(3) Variationen im Druckverlust
Es wurde eine Abgasreinigungsvorrichtung, die in 5 gezeigt ist, hergestellt, indem jeder der Wabenstrukturkörper entsprechend Beispiel 1 und vergleichendes Beispiel 1 in einen Abgasweg eins Motors von 3L installiert wurde, und der Motor wurde konstant mit einer Umdrehungszahl von 2000 min^–1 betrieben, während die Flussrate des Abgases verändert wurde, indem die Belastung (Drehmoment) von 10 Nm bei 2,5 Nm alle 15 min in 10 Stufen erhöht wurde; infolgedessen wurde das Verhältnis zwischen dem Druckverlust (102 mmAq = 1 KPa) und der Einströmtemperatur des Abgases bezüglich der Betriebszeit (Menge der Ansammlung von Teilchen) erhalten. Die Resultate sind in 9 gezeigt.
Tabelle 1
Wie durch die Resultate in Tabelle 1 deutlich gezeigt wird, können bezüglich der Menge der Ansammlung von Teilchen in dem Ansammlungsgrenzwert die Wabenstrukturkörper entsprechend der Beispiele mehr Teilchen als die Wabenstrukturkörper der entsprechenden vergleichenden Beispiele ansammeln, wobei es möglich wird, die Zeitdauer bis zum Wiederherstellungsverfahren zu verlängern.
Ferner wurde gefunden, dass jeder der Wabenstrukturkörper entsprechend der Beispiele die Anstiegsbreite des Druckverlusts verkleinert, verglichen mit den Wabenstrukturkörpern in den entsprechenden vergleichenden Beispielen.
Ferner zeigen die Resultate, die in 9 gezeigt sind, dass bei Erhöhung der Flussrate von Abgasen durch Veränderung der Belastung bei derselben Anzahl der Umdrehungen, obwohl der Anfangsdruckverlust höher wird als der der integrierten Struktur (vergleichende Beispiele), es die unterteilte Struktur, die durch die Beispiele hergestellt werden, ermöglicht, den Anstieg des Druckverlustes allmählich zu unterdrücken, wobei damit ermöglicht wird, abrupte Änderungen des Druckverlustes zu vermeiden.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung wird mit einer Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und einer Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bereit gestellt, so dass durch Verwendung der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen als Einlassseite-Durchgangsöffnungen, das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite relativ vergrößert wird; daher wird es möglich die Anstiegsbreite des Druckverlustes bei Ansammlung von Teilchen zu reduzieren. Infolgedessen wird es im Vergleich mit dem Wabenstrukturkörper, in dem das Öffnungsverhältnis an der Abgaseinlassseite und das Öffnungsverhältnis an der Abgasauslassseite gleich ist, möglich, die Grenzmenge von Teilchenansammlungen zu erhöhen, um infolgedessen den Zeitraum bis zum Wiederherstellungsverfahren zu verlängern, und um eine größere Menge von Asche anzusammeln, die verbleibt, nachdem die Teilchen verbrannt wurden, um infolgedessen die Lebensdauer zu vergrößern.
Ferner wird der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung durch eine Vielzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen gebildet; infolgedessen wird es möglich, effektiv die Anstiegsbreite des Druckverlustes zu dem Zeitpunkt, zu dem Teilchen angesammelt sind, effektiv zu reduzieren, und Fluktuationen des Druckverlustes zu unterdrücken selbst zu einer Zeit, zu der die Flussrate der Abgase als Antwort auf den Betriebszustand des Verbrennungsmotor fluktuiert. Ferner ist es möglich, eine thermische Belastung zu reduzieren, die bei der Verwendung erzeugt wird, so dass der Wärmewiderstand verbessert wird, und die Größe davon frei durch angemessene Erhöhung oder Reduzierung der Anzahl der säulenförmigen porösen Keramikelemente anzupassen.

Claims

Säulenförmiger Wabenstrukturkörper, der eine Vielzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen umfasst, in dem eine Anzahl von Durchgangsöffnungen zueinander in der Längsrichtung parallel angeordnet sind, wobei Trennwände dazwischen angeordnet sind, bei dem die Vielzahl von Durchgangsöffnungen umfasst: Durchgangsöffnungen, die eine Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und an einem Ende abgedichtet sind; und Durchgangsöffnungen, die eine Gruppe von Geringkapazitäts-Durchgangsöffnungen bilden und an dem anderen Ende so abgedichtet sind, dass die Gesamtflächen von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung kleiner sind als die Gesamtflächen der Querschnitte der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen.
Wabenstrukturkörper nach Anspruch 1, bei dem die Vielzahl von säulenförmigen porösen Keramikelementen miteinander durch eine Dichtungsmaterialschicht verbunden sind.
Wabenstrukturkörper nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Abstand zwischen Schwerpunkten von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung der benachbart angeordneten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, gleich dem Abstand zwischen Schwerpunkten der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der benachbart angeordneten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, ist.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Gestalten des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und/oder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, in einer vieleckigen Gestalt ausgebildet sind.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und/oder die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, in ihren Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung abgerundete Eckabschnitte und/oder Eckabschnitte mit mehr als einer Fläche mit stumpfen Winkeln dazwischen aufweisen.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, in einer viereckigen oder quadratischen Gestalt ausgebildet ist.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Flächenverhältnis des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und des Querschnitts der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen (Querschnittsfläche der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen/Querschnittsfläche der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen) auf einen Bereich von 1,01 bis 9,00 festgelegt ist.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der als Abgasreinigungsvorrichtung für Fahrzeuge verwendet wird.