DE102020203895A1

DE102020203895A1 - Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102020203895A1
Application number: DE102020203895.3A
Authority: DE
Inventors: Fumihiko YOSHIOKA
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2020-10-01
Also published as: CN111749761B; JP2020163285A; CN111749761A; JP7217190B2; US11103862B2; US20200306739A1

Abstract

Es wird ein Wabenfilter geschaffen, der es ermöglicht, dass die Abgasreinigungsleistung erhöht wird, wirksam verhindert, dass Abdichtabschnitte von den Zellen abfallen, und eine hohe isostatische Festigkeit aufweist. Der Wabenfilter enthält eine säulenförmige Wabenstruktur 10 mit den bereitgestellten porösen Trennwänden 1, die mehrere Zellen 2 umgeben, und die Abdichtabschnitte 5. Ein Verhältnis einer Fläche S2 eines Umfangsbereichs 16 bezüglich einer Fläche S1 eines Mittelbereichs 15 der Wabenstruktur 10 (S2/S1) erstreckt sich von 0,1 bis 0,5. Eine Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a, die die im Mittelbereich 15 vorhandenen Abdichtabschnitte 5 sind, ist kleiner als eine Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b, die die im Umfangsbereich 16 vorhandenen Abdichtabschnitte 5 sind. Die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a erstreckt sich von 3 mm bis 6 mm, während sich die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b von 7 mm bis 9 mm erstreckt.

Description

Die vorliegenden Anmeldung ist eine auf JP 2019-066134 , eingereicht am 29.3.2019 beim Japanischen Patentamt, basierende Anmeldung, deren gesamte Inhalte hier durch Bezugnahme mit aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wabenfilter. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Wabenfilter, der, wenn er mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen ist, es ermöglicht, dass die Abgasreinigungsleistung erhöht wird, wirksam verhindert, dass die Abdichtabschnitte von den Zellen abfallen, und eine hohe isostatische Festigkeit aufweist.
Beschreibung der verwandten Technik
Bisher ist als ein Filter, der dafür ausgelegt ist, Schwebstoffe in einem von einer Brennkraftmaschine, wie z. B. einer Dieselkraftmaschine, abgegebenem Abgas aufzufangen, oder eine Vorrichtung, die dafür ausgelegt ist, giftige Gaskomponenten, wie z. B. CO, HC und NOx, zu reinigen, ein Wabenfilter unter Verwendung einer Wabenstruktur bekannt gewesen (siehe die Patentdokumente 1 bis 4). Die Wabenstruktur weist Trennwände auf, die aus einer porösen Keramik, wie z. B. Cordierit oder Siliciumcarbid, ausgebildet sind, und enthält mehrere Zellen, die durch die Trennwände definiert sind. Im Wabenfilter ist die obige Wabenstruktur mit Abdichtabschnitten versehen, die abwechselnd die offenen Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche der mehreren Zellen und die offenen Enden auf deren Seite der Ausströmstirnfläche abdichten. Mit anderen Worten, der Wabenfilter weist eine Struktur auf, in der die Einströmzellen, die die Seite der Einströmstirnfläche offen und die Seite der Ausströmstirnfläche abgedichtet aufweisen, und die Ausströmzellen, die die Seite der Einströmstirnfläche abgedichtet und die Seite der Ausströmstirnfläche offen aufweisen, abwechselnd mit den dazwischen angeordneten Trennwänden angeordnet sind. Ferner arbeiten im Wabenfilter die porösen Trennwände der Wabenstruktur als Filter, die die Schwebstoffe in einem Abgas auffangen. Im Folgenden können die in einem Abgas enthaltenen Schwebstoffe als „PM“ bezeichnet werden. „PM“ ist eine Abkürzung für „Schwebstoffe“.
In den letzten Jahren ist ein Wabenfilter zum Reinigen eines Abgases, das von einer Kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen abgegeben wird, erforderlich gewesen, um hauptsächlich zum Verbessern der Leistung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit von Kraftfahrzeugen eine Verringerung des Druckverlustes zu erreichen. Als eine der Maßnahmen zum Verringern des Druckverlusts im Vergleich zur herkömmlichen Trennwand sind Untersuchungen an „dünneren Wänden“, um die Dicke der Trennwände einer Wabenstruktur zu verringern, und „höherer Porosität“, um die Porosität der Trennwände weiter zu vergrößern, ausgeführt worden.

[Patentdokument 1] JP-A-2015-009205
[Patentdokument 2] JP-A-2012-081415
[Patentdokument 3] JP-A-2003-269132
[Patentdokument 4] JP-A-2002-336620

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

eine säulenförmige Wabenstruktur mit bereitgestellten porösen Trennwänden, die mehrere Zellen umgeben, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die sich von einer Einströmstirnfläche zu einer Ausströmstirnfläche erstrecken; und
poröse Abdichtabschnitte, die entweder an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche der Zellen oder an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche der Zellen vorgesehen sind,
wobei die Abdichtabschnitte aus einem porösen Material bestehen,
die Wabenstruktur einen Mittelbereich, der einen Schwerpunkt in einem Querschnitt orthogonal zu einer Richtung, in der sich die Zellen erstrecken, enthält, und einen Umfangsbereich auf einer von dem Mittelbereich ferneren Umfangsseite aufweist, und ein S2/S1 aufweist, das ein Verhältnis einer Fläche S2 des Umfangsbereichs bezüglich einer Fläche S1 des Mittelbereichs bezeichnet, das sich von 0,1 bis 0,5 erstreckt, und
eine Abdichtlänge L1 in der Zellenerstreckungsrichtung eines Mittelabdichtabschnitts, der der im Mittelbereich vorhandene Abdichtabschnitt ist, kleiner als eine Abdichtlänge L2 in der Zellenerstreckungsrichtung eines Umfangsabdichtabschnitts, der der im Umfangsbereich vorhandene Abdichtabschnitt ist, ist, sich die Abdichtlänge L1 des Mittelabdichtabschnitts von 3 mm bis 6 mm erstreckt und sich die Abdichtlänge L2 des Umfangsabdichtabschnitts von 7 mm bis 9 mm erstreckt.

[2] Der im Obigen [1] beschriebene Wabenfilter, der enthält:

mehrere der Mittelabdichtabschnitte und der Umfangsabdichtabschnitte, die von einem Schwerpunkt in Richtung auf einen Umfang in einer radialen Richtung des Querschnitts der Wabenstruktur angeordnet sind,
wobei die Mittelabdichtabschnitte so konfiguriert sind, dass die Abdichtlängen der Mittelabdichtabschnitte, die in der Reihenfolge in Richtung auf den Umfang angeordnet sind, stufenweise von den Mittelabdichtabschnitten, die näher bei einer Mitte vorgesehen sind, in der radialen Richtung des Querschnitts zunehmen, und
die Umfangsabdichtabschnitte so konfiguriert sind, dass die Abdichtlängen der Umfangsabdichtabschnitte, die in der Reihenfolge in Richtung auf den Umfang angeordnet sind, stufenweise von den Umfangsabdichtabschnitten, die näher bei einer Mitte vorgesehen sind, in der radialen Richtung des Querschnitts abnehmen.

[3] Der im Obigen [1] oder [2] beschriebene Wabenfilter, wobei eine Zellenstruktur der Wabenstruktur im Mittelbereich und im Umfangsbereich die gleiche ist.
[4] Der in einem der Obigen [1] bis [3] beschriebene Wabenfilter, wobei sich die Porosität der Trennwände von 52 % bis 66 % erstreckt.
Der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung schafft eine Wirkung, die, wenn er mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen ist, es ermöglicht, dass die Abgasreinigungsleistung erhöht wird, wirksam verhindert, dass die Abdichtabschnitte von den Zellen abfallen, und eine hohe isostatische Festigkeit aufweist. Der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung ist als ein Wabenfilter besonders wirksam, der mit einer Wabenstruktur mit einer höheren Porosität versehen ist. Spezifischer ist die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte kleiner als die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte, so dass eine Zunahme der Masse des Wabenfilters unterdrückt wird und die Temperaturanstiegseigenschaft des Wabenfilters verbessert wird, wobei folglich ermöglicht wird, dass ein Abgasreinigungskatalysator sofort aktiviert wird. Ferner ermöglichen es die Umfangsabdichtabschnitte mit der relativ größeren Abdichtlänge L2, dass die isostatische Festigkeit erhöht wird. Folglich können Beschädigungen oder dergleichen am Wabenfilter wirksam unterdrückt werden, selbst wenn ein hoher Oberflächendruck des Zusammendrückens ausgeübt wird, wenn der Wabenfilter in einen Hülsenkörper, z. B. ein Metallgehäuse, eingehülst wird. Ferner minimiert die relativ größere Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte die Möglichkeit, dass der Rand des Haltematerials, wie z. B. einer Matte, zum Zeitpunkt des obigen Einhülsens in der Nähe der Grenze zwischen den Abdichtabschnitten und den Hohlraumabschnitten der Zellen positioniert ist. Dies macht es möglich, das Abfallen der Abdichtabschnitte wirksam zu verhindern.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform eines Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
2 ist eine Draufsicht, die die Seite der Einströmstirnfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters zeigt;
3 ist eine Draufsicht, die die Seite der Ausströmstirnfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters zeigt;
4 ist eine Schnittansicht, die den entlang A-A' nach 2 genommenen Querschnitt schematisch zeigt; und
5 ist eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Ausführungsformen eingeschränkt. Es sollte deshalb erkannt werden, dass diejenigen, die gegebenenfalls durch Hinzufügen von Änderungen, Verbesserungen und dergleichen zu den folgenden Ausführungsformen auf der Grundlage des allgemeinen Wissens eines Fachmanns auf dem Gebiet erzeugt werden, ohne vom Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen, außerdem durch den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgedeckt sind.
Wabenfilter
Eine Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein in den 1 bis 4 gezeigter Wabenfilter 100. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. 2 ist eine Draufsicht der Seite der Einströmstirnfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters. 3 ist eine Draufsicht der Seite der Ausströmstirnfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters. 4 ist eine Schnittansicht, die einen entlang A-A' nach 2 genommenen Querschnitt schematisch zeigt.
Wie in 1 bis 4 gezeigt ist, enthält der Wabenfilter 100 eine Wabenstruktur 10 und die Abdichtabschnitte 5. Die Wabenstruktur 10 weist die angeordneten porösen Trennwände 1 auf, die mehrere Zellen 2 umgeben, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die sich von einer Einströmstirnfläche 11 bis zu einer Ausströmstirnfläche 12 erstrecken. Die Wabenstruktur 10 ist eine säulenförmige Struktur mit der Einströmstirnfläche 11 und der Ausströmstirnfläche 12 als ihre beiden Stirnflächen. In dem Wabenfilter 100 der vorliegenden Ausführung weist die Wabenstruktur 10 ferner eine breitgestellte Umfangswand 3 auf, die die Trennwände 1 an deren Umfangsseitenfläche umschließt.
Die Abdichtabschnitte 5 sind entweder an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche 11 der Zellen 2 oder an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche 12 der Zellen 2 vorgesehen, um die offenen Enden der Zellen 2 abzudichten. Die Abdichtabschnitte 5 sind poröse Substanzen (d. h., poröse Körper), die aus einem porösen Material bestehen. In dem in 1 bis 4 gezeigten Wabenfilter 100 sind die vorgegebenen Zellen 2 mit den an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche 11 vorgesehenen Abdichtabschnitten 5 und die restlichen Zellen 2 mit den an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche 12 vorgesehenen Abdichtabschnitten 5 abwechselnd mit den dazwischen angeordneten Trennwänden 1 angeordnet. In der folgenden Beschreibung können die Zellen 2 mit den Abdichtabschnitten 5, die an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche 11 vorgesehen sind, als „die Ausströmzellen 2b“ bezeichnet werden. Die Zellen 2 mit den Abdichtabschnitten 5, die an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche 12 vorgesehen sind, können als „die Einströmzellen 2a“ bezeichnet werden.
Im Wabenfilter 100 weist die Wabenstruktur 10 einen Mittelbereich 15, der den Schwerpunkt in einem zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 orthogonalen Querschnitt enthält, und einen Umfangsbereich 16, der sich auf der Umfangsseite bezüglich des Mittelbereichs 15 befindet, auf. Im Folgenden kann „der zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 orthogonale Querschnitt“ einfach als „der Querschnitt der Wabenstruktur 10“ bezeichnet werden. Ferner bezieht sich „der Schwerpunkt“ des Querschnitts der Wabenstruktur 10 auf den Schwerpunkt des Querschnitts in einem geometrischen Sinn (mit anderen Worten: den geometrischen Mittelpunkt). Im Wabenfilter 100 erstreckt sich das Verhältnis einer Fläche S2 des Umfangsbereichs 16 bezüglich einer Fläche S1 des Mittelbereichs 15, d. h., S2/S1, von 0,1 bis 0,5. Im Folgenden kann in der vorliegenden Beschreibung „das Verhältnis der Fläche S2 des Umfangsbereichs 16 bezüglich der Fläche S1 des Mittelbereichs 15“ als „das Flächenverhältnis (S2/S1)“ bezeichnet werden.
Im Wabenfilter 100 werden die im Mittelbereich 15 vorhandenen Abdichtabschnitte 5 als „die Mittelabdichtabschnitte 5a“ bezeichnet. Ferner werden die im Umfangsbereich 16 vorhandenen Abdichtabschnitte 5 als „die Umfangsabdichtabschnitte 5b“ bezeichnet. Der Wabenfilter 100 ist so konfiguriert, dass die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a in der Richtung, in der sich die Zellen 2 erstrecken, kleiner als die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b in der Richtung, in der sich die Zellen 2 erstrecken, ist. Der Wabenfilter 100 schafft eine Wirkung, die, wenn er mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen ist, es ermöglicht, dass die Abgasreinigungsleistung erhöht wird, wirksam verhindert, dass die Abdichtabschnitte 5 von den Zellen 2 abfallen, und eine hohe isostatische Festigkeit aufweist. Der Wabenfilter 100 wird insbesondere in dem Wabenfilter 100 wirksam verwendet, der mit der Wabenstruktur 10 mit einer höheren Porosität versehen ist. Spezifischer ist die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a kleiner als die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b, so dass eine Zunahme der Masse des Wabenfilters 100 unterdrückt wird und die Temperaturanstiegseigenschaft des Wabenfilters 100 verbessert wird, wobei folglich ermöglicht wird, dass ein Abgasreinigungskatalysator sofort aktiviert wird. Ferner ermöglichen es die Umfangsabdichtabschnitte 5b mit der relativ größeren Abdichtlänge L2, dass die isostatische Festigkeit erhöht wird. Folglich kann eine Beschädigung oder dergleichen am Wabenfilter 100 wirksam unterdrückt werden, selbst wenn ein hoher Oberflächendruck des Zusammendrückens ausgeübt wird, wenn der Wabenfilter 100 in einen Hülsenkörper, z. B. ein Metallgehäuse, eingehülst wird. Ferner minimiert die relativ größere Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b die Möglichkeit, dass der Rand des Haltematerials, wie z. B. einer Matte, zum Zeitpunkt des obigen Einhülsens in der Nähe der Grenze zwischen den Abdichtabschnitten 5 und den Hohlraumabschnitten der Zellen 2 positioniert ist. Dies macht es möglich, das Abfallen der Abdichtabschnitte wirksam zu verhindern.
Wenn der Wabenfilter 100 so konfiguriert ist, dass die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a in der Richtung, in der sich die Zellen 2 erstrecken, gleich der oder größer als die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b in der Richtung, in der sich die Zellen 2 erstrecken, ist, dann wird die obige Wirkung nicht erreicht. Im Folgenden kann die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a in der Richtung, in der sich die Zellen 2 erstrecken, einfach als „die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a“ bezeichnet werden. Ferner kann die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b in der Richtung, in der sich die Zellen 2 erstrecken, einfach als „die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b“ bezeichnet werden.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Form des Mittelbereichs 15, insofern als der Mittelbereich 15 ein Bereich ist, der den Schwerpunkt des Querschnitts der Wabenstruktur 10 enthält. Der Mittelbereich 15 ist ein Bereich, in dem sich die Mittelabdichtabschnitte 5a mit der Abdichtlänge L1, die sich von 3 mm bis 6 mm erstreckt, befinden. Ferner ist der Umfangsbereich 16 ein Bereich, in dem sich die Umfangsabdichtabschnitte 5b mit der Abdichtlänge L2, die sich von 7 mm bis 9 mm erstreckt, befinden. Der Mittelbereich 15 kann z. B. den Schwerpunkt an der gleichen Position wie der der Wabenstruktur 10 aufweisen und kann ähnlich wie die oder anders als die Umfangsform der Wabenstruktur 10 geformt sein. Eine Formgebung des Mittelbereichs 15 ähnlich der Umfangsform der Wabenstruktur 10 verursacht, dass die obige Wirkung weiter wirksam gezeigt wird.
Jede Abdichtlänge der Abdichtabschnitte 5 kann gemessen werden, wie im Folgenden beschrieben wird. Ein Stab mit einer Länge, die bekannt ist und die größer als die Gesamtlänge des Wabenfilters 100 ist, wird in jede der Zellen 2 eingeführt, wobei die Abdichtlänge aus dem Unterschied zwischen der Länge eines Abschnitts des Stabes, der vom Wabenfilter 100 freigelegt ist, und der Länge des Stabes selbst gemessen wird. Wenn jede Abdichtlänge der Abdichtabschnitte 5 gemessen wird, sind die Abdichtlängen aller Abdichtabschnitte 5 zu messen, die an den Enden der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 vorgesehen sind.
Durch das Messen jeder Abdichtlänge der Abdichtabschnitte 5, wie oben beschrieben worden ist, können der Mittelbereich 15 und der Umfangsbereich 16 definiert werden. Ferner sind unter den Abdichtabschnitten 5 die im Mittelbereich 15 vorhandenen Abdichtabschnitte 5 „die Mittelabdichtabschnitte 5a“ und die im Umfangsbereich 16 vorhandenen Abdichtabschnitte 5 „die Umfangsabdichtabschnitte 5b“. Ferner ist in dem Wabenfilter 100 die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a kleiner als die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b. Spezifischer erstreckt sich die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a von 3 mm bis 6 mm, während sich die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b von 7 mm bis 9 mm erstreckt.
Hinsichtlich der isostatischen Festigkeit ist es nicht bevorzugt, dass das Flächenverhältnis (S2/S1), das das Verhältnis der Fläche S2 des Umfangsbereiches 16 bezüglich der Fläche S1 des Mittelbereiches 15 ist, unter 0,1 liegt. Ferner ist es hinsichtlich des Druckverlusts nicht bevorzugt, dass (S2/S1) 0,5 übersteigt. Das Flächenverhältnis (S2/S1) erstreckt sich bevorzugt von 0,2 bis 0,4.
Die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a erstreckt sich von 3 mm bis 6 mm, erstreckt sich bevorzugt von 3 mm bis 5 mm und erstreckt sich bevorzugter von 4 mm bis 5 mm. Es ist hinsichtlich der Wärmeschockbeständigkeit und des Verschleißes oder des Abschabens (der Erosion) der Abdichtabschnitte und dergleichen, die den Fremdstoffen zuschreibbar sind, die zusammen mit einer Abgasströmung kommen, nicht bevorzugt, dass die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a unter 3 mm liegt. Hinsichtlich der Reinigungsleistung nach der Katalysatorbeschichtung ist es nicht bevorzugt, dass die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a 6 mm übersteigt.
Die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b erstreckt sich von 7 mm bis 9 mm, erstreckt sich bevorzugt von 7,5 mm bis 9 mm und erstreckt sich bevorzugter von 8 mm bis 9 mm. Hinsichtlich der isostatischen Festigkeit, die die Festigkeit des Filters selbst ist, ist es nicht bevorzugt, dass die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b unter 7 mm liegt. Hinsichtlich des Druckverlustes ist es nicht bevorzugt, dass die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b 9 mm übersteigt.
Der Wabenfilter 100 weist mehrere Mittelabdichtabschnitte 5a und Umfangsabdichtabschnitte 5b auf, die vom Schwerpunkt in der radialen Richtung des Querschnitts der Wabenstruktur 10 in Richtung auf den Umfang angeordnet sind. Der Wabenfilter 100 ist so konfiguriert, dass die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a, die in dem Mittelbereich 15 vorhanden sind, im Wesentlichen konstant ist und die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b, die in dem Umfangsbereich 16 vorhanden sind, im Wesentlichen konstant ist. Der Wert der Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a im Mittelbereich 15 kann jedoch innerhalb des Mittelbereichs 15 variieren. Ferner kann der Wert der Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b im Umfangsbereich 16 innerhalb des Umfangsbereichs 16 variieren. Wie bei einem in 5 gezeigten Wabenfilter 200 können z. B. die Mittelabdichtabschnitte 5a und die Umfangsabdichtabschnitte 5b konfiguriert sein, wie im Folgenden beschrieben wird. Die Mittelabdichtabschnitte 5a können so konfiguriert sein, dass die Abdichtlänge der Mittelabdichtabschnitte 5a, die in der Reihenfolge in Richtung auf den Umfang angeordnet sind, stufenweise von den Mittelabdichtabschnitten 5a, die näher beim Schwerpunkt vorgesehen sind, in der radialen Richtung des Querschnitts zunehmen. Ferner können die Umfangsabdichtabschnitte 5b so konfiguriert sein, dass die Abdichtlänge der Umfangsabdichtabschnitte 5b, die in der Reihenfolge in Richtung auf den Umfang angeordnet sind, stufenweise von den Mittelabdichtabschnitten 5a, die näher beim Schwerpunkt vorgesehen sind, in der radialen Richtung des Querschnitts abnehmen. Mit anderen Worten, der in 5 gezeigte Wabenfilter 200 ist so konfiguriert, dass die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a stufenweise zunimmt, wenn der Abstand der Mittelabdichtabschnitte 5a vom Schwerpunkt des Querschnitts der Wabenstruktur 10 in Richtung auf den Umfang zunimmt, und die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b stufenweise abnimmt, wenn der Abstand der Umfangsabdichtabschnitte 5b vom Schwerpunkt des Querschnitts der Wabenstruktur 10 in Richtung auf den Umfang zunimmt. Der in 5 gezeigte Wabenfilter 200 ist hinsichtlich der Abgasreinigungsleistung bevorzugt. 5 ist eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. In dem in 5 gezeigten Wabenfilter 200 sind den gleichen konstituierenden Elementen wie jenen des in 1 bis 4 gezeigten Wabenfilters 100 die gleichen Bezugszeichen zugewiesen, wobei deren ausführliche Beschreibungen weggelassen werden.
In dem in 5 gezeigten Wabenfilter 200 erstreckt sich außerdem die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5a bevorzugt von 3 mm bis 6 mm, während sich die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5b bevorzugt von 7 mm bis 9 mm erstreckt.
Die Fläche S1 des Mittelbereichs 15 und die Fläche S2 des Umfangsbereichs 16 des in 1 bis 4 gezeigten Wabenfilters 100 können z. B. gemäß dem folgenden Verfahren bestimmt werden. Zuerst wird die Abdichtlänge jedes der Abdichtabschnitte 5 auf der Seite der Einströmstirnfläche 11 und auf der Seite der Ausströmstirnfläche 12 des Wabenfilters 100 gemäß dem oben beschriebenen Verfahren gemessen, wobei die Grenze zwischen den Mittelabdichtabschnitten 5a und den Umfangsabdichtabschnitten 5b identifiziert wird. Die Grenze zwischen den Mittelabdichtabschnitten 5a und den Umfangsabdichtabschnitten 5b schafft die Grenze zwischen dem Mittelbereich 15 und dem Umfangsbereich 16 in einer Ebene orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 der Wabenstruktur 10. Die Fläche von einer Oberfläche jeder der Trennwände 1 bis zu einer Position, die die halbe Dicke der Trennwand 1 ist, wird als die Grenze in den Trennwänden 1, die die Mittelabdichtabschnitte 5a umgeben, auf dem äußersten Umfang des Mittelbereichs 15 betrachtet, wobei die Fläche auf der Innenseite der Grenze als die Fläche S1 definiert ist. Ferner wird die Fläche S2 auf der Grundlage des Unterschieds zwischen der Fläche der Ebene orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 und der Fläche S1 berechnet.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Porosität der Zelle 2 jedes der Abdichtabschnitte 5. Die Porosität der Zelle 2 jedes der Abdichtabschnitte 5 erstreckt sich z. B. bevorzugt von 60 % bis 85 % und erstreckt sich bevorzugter von 65 % bis 80 %. Hinsichtlich der Abgasreinigungsleistung ist es nicht bevorzugt, dass die Porosität der Abdichtabschnitte 5 unter 60 % liegt. Hinsichtlich der Erosion ist es nicht bevorzugt, dass die Porosität der Abdichtabschnitte 5 85 % übersteigt.
Die Porosität der Abdichtabschnitte 5 kann gemessen werden, wie im Folgenden beschrieben wird. Aus dem Wabenfilter 100 wird ein zu einer Zelle äquivalenter Abschnitt, der einen Abdichtabschnitt 5 und die Trennwände 1 um den Abdichtabschnitt 5 enthält, herausgeschnitten und bearbeitet, um die Trennwände 1 um den Abdichtabschnitt 5 zu entfernen. Danach wird die Masse des Abdichtabschnitts 5 gemessen, wobei die Porosität auf der Grundlage der gemessenen Masse und der wahren Dichte eines Abdichtmaterials, das den Abdichtabschnitt 5 bildet, berechnet wird.
In den Abdichtabschnitten 5, die die Mittelabdichtabschnitte 5a und die Umfangsabdichtabschnitte 5b enthalten, ist bevorzugt der Wert der Porosität in der Erstreckungsrichtung der Zelle 2 für jeden der Abdichtabschnitte 5 im Wesentlichen konstant. Spezifischer besteht jeder der Abdichtabschnitte 5 bevorzugt aus einem porösen Material, das im Wesentlichen die gleiche Porosität als Ganzes aufweist, anstatt die Porosität lokal zu erhöhen oder zu verringern, indem z. B. eine Glasur oder dergleichen auf die Oberfläche auf der Seite der Einströmstirnfläche 11 oder der Seite der Ausströmstirnfläche 12 aufgetragen wird.
In der Wabenstruktur 10 erstreckt sich die Porosität der Trennwände 1 bevorzugt von 52 % bis 66 % und bevorzugter von 55 % bis 63 %. Der Wabenfilter 100 zeigt eine weitere deutliche Wirkung, wenn die Wabenstruktur 10 mit hoher Porosität verwendet wird, wobei sich die Porosität der Trennwände 1 von 55 % bis 63 % erstreckt. Die Porosität der Trennwände 1 bezeichnet einen durch das Quecksilber-Einpressverfahren gemessenen Wert. Die Porosität der Trennwände 1 kann z. B. unter Verwendung des AutoPore 9500 (Handelsname) von Micromeritics gemessen werden. Ein Teil der Trennwände 1 wird aus der Wabenstruktur 10 herausgeschnitten, um ein Probestück zu erhalten, wobei die Messung der Porosität der Trennwände 1 unter Verwendung des Probestücks ausgeführt werden kann, das erhalten wird, wie oben beschrieben worden ist. Die Porosität der Trennwände 1 weist in der gesamten Wabenstruktur 10 bevorzugt einen konstanten Wert auf. Der Absolutwert der Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der Porosität der Trennwände 1 jedes Teils ist z. B. bevorzugt 5 % oder kleiner.
In der Wabenstruktur 10 erstreckt sich die Dicke der Trennwände 1 bevorzugt von 0,15 mm bis 0,30 mm und bevorzugter von 0,15 mm bis 0,25 mm und besonders bevorzugt von 0,20 mm bis 0,25 mm. Die Dicke der Trennwände 1 kann z. B. unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops oder eines Mikroskops gemessen werden. Wenn sich die Dicke der Trennwände 1 unter 0,15 mm befindet, dann kann keine ausreichende Festigkeit erhalten werden. Wenn andererseits die Dicke der Trennwände 1 0,30 mm übersteigt, dann kann der Druckverlust des Wabenfilters 100 zunehmen.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Formen der Zellen 2, die durch die Trennwände 1 definiert sind. Die Formen der Zellen 2 in dem Querschnitt, der orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 ist, können z. B. polygonal, kreisförmig, elliptisch oder dergleichen sein. Eine polygonale Form kann dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig, achteckig oder dergleichen sein. Die Formen der Zellen 2 sind bevorzugt dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig oder achteckig. Hinsichtlich der Formen der Zellen 2 können alle Zellen 2 die gleiche Form oder unterschiedliche Formen aufweisen. Es können z. B. viereckige Zellen und achteckige Zellen gemischt sein, obwohl dies nicht gezeigt ist. Hinsichtlich der Größen der Zellen 2 können ferner alle Zellen 2 die gleiche Größe oder unterschiedliche Größen aufweisen. Unter den mehreren Zellen können z. B. einige Zellen größer sein und können einige andere Zellen relativ kleiner sein, obwohl dies nicht gezeigt ist. In der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „Zellen“ die von den Trennwänden umgebenen Räume.
In dem Wabenfilter 100 ist die Zellenstruktur der Wabenstruktur 10 bevorzugt in dem Mittelbereich 15 und dem Umfangsbereich 16 die gleiche. Diese Konfiguration verursacht, dass ein Gas gleichmäßig strömt, so dass die Konfiguration hinsichtlich des Druckverlustes bevorzugt ist. Die Zellenstruktur bedeutet die Struktur der Zellen 2 in der Wabenstruktur 10, einschließlich der Dicke der Trennwände, der Formen der Zellen 2, der Zellendichte und dergleichen.
In der Wabenstruktur 10 erstreckt sich die Zellendichte der Zellen 2, die durch die Trennwände 1 definiert sind, bevorzugt von 27 bis 51 Zellen/cm² und bevorzugter von 31 bis 47 Zellen/cm². Diese Konfiguration macht es möglich, eine Zunahme des Druckverlustes zu unterdrücken, während die PM-Auffangleistung des Wabenfilters 100 beibehalten wird.
Die Umfangswand 3 der Wabenstruktur 10 kann einteilig mit den Trennwänden 1 konfiguriert sein oder kann eine Umfangsüberzugschicht sein, die durch das Auftragen eines Umfangsüberzugsmaterials gebildet wird, das die Trennwände 1 umschließt. Die Umfangsüberzugschicht kann auf der Umfangsseite der Trennwände vorgesehen werden, nachdem die Trennwände und die Umfangswand einteilig ausgebildet worden sind, wobei dann die ausgebildete Umfangswand durch ein öffentlich bekanntes Verfahren, wie z. B. Schleifen, in einem Herstellungsprozess entfernt wird, obwohl dies nicht gezeigt ist.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Form der Wabenstruktur 10. Die Wabenstruktur 10 kann säulenförmig sein, wobei die Formen der Einströmstirnfläche 11 und der Ausströmstirnfläche 12 kreisförmig, elliptisch, polygonal oder dergleichen sein können.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Größe der Wabenstruktur 10, z. B. die Länge von der Einströmstirnfläche 11 bis zur Ausströmstirnfläche 12 und die Größe des Querschnitts, der orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 ist. Jede Größe kann geeignet gewählt werden, so dass eine optimale Reinigungsleistung erhalten wird, wenn der Wabenfilter 100 als ein Filter zum Reinigen eines Abgases verwendet wird. Die Länge von der Einströmstirnfläche 11 bis zur Ausströmstirnfläche 12 der Wabenstruktur 10 erstreckt sich z. B. bevorzugt von 90 mm bis 160 mm und erstreckt sich bevorzugter von 120 mm bis 140 mm. Ferner erstreckt sich die Fläche des Querschnitts, der zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 orthogonal ist, bevorzugt von 100 cm² bis 180 cm² und bevorzugter von 110 cm² und 150 cm².
Es gibt keine besondere Einschränkung an das Material der Trennwände 1. Das Material der Trennwände 1 enthält z. B. bevorzugt wenigstens ein Material, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Siliciumcarbid, Cordierit, ein Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial, ein Cordierit-Siliciumcarbid-Verbundmaterial, Siliciumnitrid, Mullit, Aluminiumoxid und Aluminiumtitanat umfasst.
Es gibt auch keine besondere Einschränkung an das Material der Abdichtabschnitte 5. Es kann z. B. das gleiche Material wie das oben beschriebene Material der Trennwände 1 verwendet werden. In den Abdichtabschnitten 5 können außerdem das Material der Mittelabdichtabschnitte 5a und das Material der Umfangsabdichtabschnitte 5b unterschiedlich oder das gleiche sein.
Herstellungsverfahren für den Wabenfilter
Es gibt keine besondere Einschränkung an das Verfahren zum Herstellen des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei z. B. das folgende Verfahren verwendet werden kann. Zuerst wird ein plastisches Knetmaterial zum Herstellen der Wabenstruktur vorbereitet. Das Knetmaterial zum Herstellen der Wabenstruktur kann durch das Hinzufügen eines Additivs, wie z. B. eines Bindemittels, eines Porenbildners und gegebenenfalls Wasser, zu einem aus den obigen geeigneten Materialien der Trennwände ausgewählten Material als Ausgangsstoffpulver hergestellt werden.
Anschließend wird das Knetmaterial, das erhalten wird, wie oben beschrieben worden ist, einer Extrusion unterworfen, um dadurch einen säulenförmigen Wabenformling zu erhalten, der die Trennwände, die mehrere Zellen definieren, und eine bereitgestellte Umfangswand, die die Trennwände umgibt, aufweist. Dann wird der erhaltene Wabenformling z. B. durch Mikrowellen und Heißluft getrocknet.
Anschließend werden an den offenen Enden der Zellen des getrockneten Wabenformlings Abdichtabschnitte vorgesehen. Spezifischer wird z. B. zuerst ein Abdichtmaterial vorbereitet, das einen Ausgangsstoff zum Bilden der Abdichtabschnitte enthält. Dann wird eine Maske an der Einströmstirnfläche des Wabenformlings bereitgestellt, um die Einströmzellen abzudecken. Als Nächstes wird das Abdichtmaterial, das vorbereitet worden ist, in die offenen Enden der Ausströmzellen, die nicht mit der Maske versehenen sind, auf der Seite der Einströmstirnfläche des Wabenformlings gefüllt. Danach wird das Abdichtmaterial außerdem für die Ausströmstirnfläche des Wabenformlings in die offenen Enden der Einströmzellen durch das gleiche oben beschriebene Verfahren gefüllt.
Bei der Herstellung des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn das Abdichtmaterial eingefüllt wird, das Abdichtmaterial so eingefüllt, dass die Fülltiefe des Abdichtmaterials in dem Bereich, in dem die Mittelabdichtabschnitte zu bilden sind, relativ kleiner als die Fülltiefe des Abdichtmaterials in dem Bereich ist, in dem die Umfangsabdichtabschnitte zu bilden sind. Folglich wird die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte festgelegt, so dass sie relativ kleiner als die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte ist. Es wird z. B. in einem vorgegebenen Bereich (z. B. dem Bereich, in dem die Mittelabdichtabschnitte gebildet werden sollen) eine kleinere Menge der Anwendung des Abdichtmaterials verwendet, während in dem restlichen Bereich (z. B. dem Bereich, in dem die Umfangsabdichtabschnitte gebildet werden sollen) eine größere Menge der Anwendung des Abdichtmaterials verwendet wird, wodurch es möglich gemacht wird, die Fülltiefe einzustellen.
Anschließend wird der Wabenformling mit den an den offenen Enden einer Seite der Zellen vorgesehenen Abdichtabschnitten gebrannt, um den Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen. Die Brenntemperatur und die Brennatmosphäre variieren gemäß einem Material, wobei ein Fachmann auf dem Gebiet eine Brenntemperatur und eine Brennatmosphäre wählen kann, die für ein ausgewähltes Material am besten geeignet sind.
(Beispiele)
Das Folgende beschreibt die vorliegende Erfindung weiter spezifisch durch Beispiele; die vorliegende Erfindung ist jedoch keineswegs durch die Beispiele eingeschränkt.
(Beispiel 1)
Zehn Massenteile eines Porenbildners, 20 Massenteile eines Dispergiermediums und 1 Massenteil eines organischen Bindemittels wurden zu 100 Massenteilen eines Cordierit bildenden Ausgangsstoffs hinzugefügt und gemischt, wobei die Mischung geknetet wurde, um ein Knetmaterial herzustellen. Als den Cordierit bildenden Ausgangsstoff wurden Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Kaolin, Talkum und Siliciumdioxid verwendet. Als das Dispergiermedium wurde Wasser verwendet. Als das organische Bindemittel wurde Methylcellulose verwendet. Als das Dispergiermittel wurde Dextrin verwendet. Als der Porenbildner wurde Koks mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 15 µm verwendet.
Anschließend wurde das Knetmaterial einer Extrusion unter Verwendung eines Extrudierwerkzeugs zum Herstellen von Wabenformlingen unterworfen, wobei dadurch ein Wabenformling erhalten wurde, dessen gesamte Form eine runde Säulenform war. Die Form der Zellen des Wabenformlings war viereckig.
Anschließend wurde der Wabenformling durch einen Mikrowellentrockner getrocknet und weiter durch einen Heißlufttrockner getrocknet, um den Wabenformling vollständig zu trocknen. Danach wurden beide Stirnflächen des Wabenformlings auf vorgegebene Abmessungen geschnitten.
Anschließend wurde das Abdichtmaterial zum Bilden der Abdichtabschnitte vorbereitet. Danach wurden unter Verwendung des Abdichtmaterials die Mittelabdichtabschnitte und die Umfangsabdichtabschnitte an den offenen Enden der Zellen auf der Seite der Einströmstirnfläche des getrockneten Wabenformlings gebildet. Spezifischer wurde zuerst eine Maske auf der Einströmstirnfläche des Wabenformlings vorgesehen, um die Einströmzellen abzudecken. Dann wurde das Abdichtmaterial in die offenen Enden der nicht mit der Maske versehenen Ausströmzellen gefüllt, so dass die Fülltiefe des Abdichtmaterials in dem Bereich, in dem die Mittelabdichtabschnitte gebildet werden sollen, relativ kleiner wurde. Folglich wurden die Mittelabdichtabschnitte und die Umfangsabdichtabschnitte gebildet.
Anschließend wurde die Ausströmstirnfläche des Wabenformlings außerdem mit einer Maske versehen, um die Ausströmzellen abzudecken. Dann wurde das Abdichtmaterial in die offenen Enden der nicht mit der Maske versehenen Einströmzellen eingefüllt, wodurch die Mittelabdichtabschnitte und die Umfangsabdichtabschnitte gebildet wurden.
Anschließend wurde der Wabenformling, in dem die Abdichtabschnitte gebildet worden waren, entfettet und gebrannt, um dadurch den Wabenfilter des Beispiels 1 herzustellen.
Der Wabenfilter des Beispiels 1 war säulenförmig rund, wobei die Formen seiner Einströmstirnfläche und seiner Ausströmstirnfläche kreisförmig waren. Die Durchmesser der Einströmstirnfläche und der Ausströmstirnfläche betrugen 118 mm. Ferner betrug die Länge der Zellen des Wabenfilters in der Erstreckungsrichtung 127 mm. Im Wabenfilter des Beispiels 1 betrug die Dicke der Trennwände 0,22 mm, betrug die Porosität der Trennwände 55 % und betrug die Zellendichte 31 Zellen/cm². Tabelle 1 zeigt die Dicke der Trennwände, die Porosität der Trennwände und die Zellendichte des Wabenfilters. Die Porosität der Trennwände wurde unter Verwendung des AutoPore 9500 (Handelsname) von Micromeritics gemessen.

Der Wabenfilter des Beispiels 1 war so konfiguriert, dass die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte, die die im Mittelbereich vorhandenen Abdichtabschnitte waren, kleiner als die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte, die die im Umfangsbereich vorhandenen Abdichtabschnitte waren, war. Die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte erstreckte sich von 3 mm bis 4 mm, wobei deren Durchschnittswert 3,5 mm war. Die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte erstreckte sich von 7 mm bis 8 mm, wobei deren Durchschnittswert 7,5 mm war. Die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte und die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte wurden durch das Einführen eines Stabs mit einer Länge, die bekannt ist und die größer als die Gesamtlänge des Wabenfilters ist, in die Zellen gemessen. Im Wabenfilter des Beispiels 1 betrug das Flächenverhältnis (S2/S1), das das Verhältnis der Fläche S2 des Umfangsbereichs bezüglich der Fläche S1 des Mittelbereichs ist, 0,19. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. In Tabelle 1 zeigen die Spalten „Abdichtlänge L1 (max.) (mm)“ und „Abdichtlänge L1 (min.) (mm)“ des „Mittelabdichtabschnitts“ den Maximalwert und den Minimalwert, die erhalten werden, wenn die Abdichtlänge L1 in den Mittelabdichtabschnitten des Mittelbereichs unterschiedlich ist. Ferner zeigen in Tabelle 1 die Spalten „Abdichtlänge L2 (max.) (mm)“ und „Abdichtlänge L2 (min.) (mm)“ des „Umfangsabdichtabschnitts“ den Maximalwert und den Minimalwert, die erhalten werden, wenn die Abdichtlänge L2 in den Umfangsabdichtabschnitten des Umfangsbereichs unterschiedlich ist. Wenn die Abdichtlänge der Mittelabdichtabschnitte und die Abdichtlänge der Umfangsabdichtabschnitte in den Bereichen konstant sind, dann sind die Werte in den Spalten die gleichen.
(Tabelle 1)

	Wabenstruktur			Flächenverhältnis zwischen Mittelbereich und Umfangsbereich (S2/S1)	Mittelabdichtabschnitt		Umfangsabdichtabschnitt
	Dicke der Trennwand (mm)	Porosität der Trennwand (%)	Zellendichte (Zellen/cm²)		Abdichtlänge L1 (max.) (mm)	Abdichtlänge L1 (min.) (mm)	Abdichtlänge L2 (max.) (mm)	Abdichtlänge L2 (min.) (mm)
Beispiel 1	0,22	55	31	0,19	4	3	8	7
Beispiel 2	0,22	57	31	0,39	6	4	9	7
Beispiel 3	0,21	62	47	0,41	4	3	8	7
Beispiel 4	0,23	64	47	0,24	5	4	9	8
Beispiel 5	0,19	65	47	0,19	6	5	8	7
Beispiel 6	0,19	65	47	0,39	6	3	9	7
Vergleichsbeispiel 1	0,23	63	47	-	4	4	4	4
Vergleichsbeispiel 2	0,22	55	31	-	6	6	6	6
Vergleichsbeispiel 3	0,22	63	47	-	5	5	5	5
Vergleichsbeispiel 4	0,23	57	31	0,51	6	5	9	8

Am Wabenfilter des Beispiels 1 wurden die „Bewertung der Abgasreinigungsleistung“, die „Bewertung des Abfallens von Abdichtabschnitten“ und die „Bewertung der isostatischen Festigkeit“ gemäß dem folgenden Verfahren ausgeführt. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.
[Bewertung der Abgasreinigungsleistung].
Zuerst wurden Abgasreiniger unter Verwendung der Wabenfilter der Beispiele als die Filter zum Reinigen eines Abgases hergestellt. Jeder der hergestellten Abgasreiniger wurde mit einer Auslassseite eines Kraftmaschinen-Auslasskrümmers eines Kraftfahrzeugs mit einer 1,2-I-Benzinkraftmaschine des Direkteinspritztyps verbunden, wobei die Konzentration des NOx, das in dem durch die Auslassöffnung des Abgasreinigers abgegebenen Gas enthalten ist, gemessen wurde, um die NOx-Reinigungsrate zu bestimmen. Basierend auf dem Wert der NOx-Reinigungsrate bei jeder Messung wurde die Abgasreinigungsleistung gemäß der folgenden Bewertungsnorm bewertet. Die Spalte „Verhältnis der NOx-Reinigungsrate (%)“ der Tabelle 2 zeigt den Wert der NOx-Reinigungsrate (%) des Abgasreinigers unter Verwendung des Wabenfilters jedes Beispiels, wenn der Wert der NOx-Reinigungsrate des Abgasreinigers unter Verwendung des Wabenfilters des Vergleichsbeispiels 1 als 100 % definiert ist.
Bewertung „ausgezeichnet“: Wenn der Wert des Verhältnisses der NOx-Reinigungsrate 105 % oder mehr beträgt, dann wird das Bewertungsergebnis mit „ausgezeichnet“ bezeichnet.
Bewertung „gut“: Wenn der Wert des Verhältnisses der NOx-Reinigungsrate 103 % übersteigt und unter 105 % liegt, dann wird das Bewertungsergebnis mit „gut“ bezeichnet.
Bewertung „annehmbar“: Wenn der Wert des Verhältnisses der NOx-Reinigungsrate 100 % übersteigt und 103 % oder kleiner ist, dann wird das Bewertungsergebnis mit „annehmbar“ bezeichnet.
Bewertung „nicht bestanden“: Wenn der Wert des Verhältnisses der NOx-Reinigungsrate 100 % oder weniger beträgt, wird das Bewertungsergebnis mit „nicht bestanden“ bezeichnet.
[Bewertung des Abfallens von Abdichtabschnitten]
Die Seitenfläche des Wabenfilters jedes Beispiels wurde gemäß dem folgenden Verfahren mit einer Matte umwickelt, wobei der mit der Matte umwickelte Wabenfilter in einen Hülsenkörper geschoben wurde, um den Wabenfilter durch den Hülsenkörper zu stützen. Beim Umwickeln der Matte wurde ein Rand der Matte bei 5 mm auf der Innenseite von einer Stirnfläche der Wabenstruktur, die den Wabenfilter bildet, positioniert, wobei die gesamte Seitenfläche des Wabenfilters mit der Matte bedeckt wurde. Der Wabenfilter wurde so gehalten, dass der Grad des Zusammendrückens, d. h., die effektive Raumdichte in der Lücke [engl.: gap bulk density] (GBD), der Matte zu diesem Zeitpunkt 0,45 g/cm³ betrug, wobei das Auftreten des Abfallens der Abdichtabschnitte von den Zellen überprüft wurde.
Bewertung „OK“: Wenn das Abfallen der Abdichtabschnitte im zu bewertenden Wabenfilter nicht auftritt, dann wird das Bewertungsergebnis mit „OK“ bezeichnet.
Bewertung „NG“: Wenn das Abfallen der Abdichtabschnitte im zu bewertenden Wabenfilter auftritt, dann wird das Auswertungsergebnis mit „NG“ bezeichnet.
[Bewertung der isostatischen Festigkeit]
Die isostatische Festigkeit (MPa) des Wabenfilters jedes Beispiels und jedes Vergleichsbeispiels wurde gemäß dem Messverfahren der isostatischen Bruchfestigkeit gemessen, die durch die JASO-Norm M505-87 spezifiziert ist, die die durch die Society of Automotive Engineers of Japan, Inc., ausgegebene Kraftfahrzeugnorm ist. Tabelle 2 zeigt die Werte der gemessenen isostatischen Festigkeit (MPa). Ferner sind die Verhältnisse der isostatischen Festigkeiten der Wabenfilter, wenn der Wert der isostatischen Festigkeit des Wabenfilters des Vergleichsbeispiels 1 als 100 % definiert ist, in der Spalte „Verhältnis der isostatischen Festigkeiten (%)“ der Tabelle 2 angegeben. Hinsichtlich der Bewertung der isostatischen Festigkeit wurde der Wabenfilter jedes Beispiels gemäß der folgenden Bewertungsnorm bewertet.
Bewertung „ausgezeichnet“: Wenn der Wert des Verhältnisses (%) der isostatischen Festigkeiten 120 % oder mehr beträgt, dann wird das Bewertungsergebnis mit „ausgezeichnet“ bezeichnet.
Bewertung „gut“: Wenn der Wert des Verhältnisses (%) der isostatischen Festigkeiten 110 % oder mehr beträgt und unter 120 % liegt, wird das Bewertungsergebnis mit „gut“ bezeichnet.
Bewertung „annehmbar“: Wenn der Wert des Verhältnisses (%) der isostatischen Festigkeiten 100 % übersteigt und unter 110 % liegt, dann wird das Bewertungsergebnis mit „annehmbar“ bezeichnet.
Bewertung „nicht bestanden“: Wenn der Wert des Verhältnisses (%) der isostatischen Festigkeiten 100 % oder weniger beträgt, dann wird das Bewertungsergebnis mit „nicht bestanden“ bezeichnet.
(Beispiele 2 bis 6)
Die Wabenfilter wurden gemäß dem gleichen Verfahren wie dem, das für den Wabenfilter des Beispiels 1 verwendet wurde, hergestellt, mit Ausnahme, dass die Konfigurationen der Wabenfilter geändert wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt ist.
(Vergleichsbeispiele 1 bis 4)
Die Wabenfilter wurden gemäß dem gleichen Verfahren wie dem, das für den Wabenfilter des Beispiels 1 verwendet wurde, hergestellt, mit Ausnahme, dass die Konfigurationen der Wabenfilter geändert wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt ist.

An den Wabenfiltern der Beispiel 2 bis 6 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurden außerdem die „Bewertung der Abgasreinigungsleistung“, die „Bewertung des Abfallens von Abdichtabschnitten“ und die „Bewertung der isostatischen Festigkeit“ gemäß dem folgenden Verfahren ausgeführt. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.
(Tabelle 2)

	Verhältnis der NOx-Reinigungsrate (%)	Verhältnis der isostatischen Festigkeiten (%)	Bewertung der Abgasreinigungsleistung	Bewertung des Abfallens von Abdichtabschnitten	Bewertung der isostatischen Festigkeit
Beispiel 1	101	135	annehmbar	OK	hervorragend
Beispiel 2	103	128	gut	OK	hervorragend
Beispiel 3	101	105	annehmbar	OK	annehmbar
Beispiel 4	104	101	gut	OK	annehmbar
Beispiel 5	109	109	hervorragend	OK	annehmbar
Beispiel 6	109	110	hervorragend	OK	gut
Vergleichsbeispiel 1	100	100	Bezug	NG	Bezug
Vergleichsbeispiel 2	99	133	nicht bestanden	OK	hervorragend
Vergleichsbeispiel 3	102	89	annehmbar	NG	nicht bestanden
Vergleichsbeispiel 4	99	141	nicht bestanden	OK	hervorragend

(Ergebnisse)
Die Bewertungsergebnisse verifizierten, dass die isostatische Festigkeit, das Abfallen der Abdichtabschnitte und die Abgasreinigungsleistung der Wabenfilter der Beispiele 1 bis 6 höher als jene des Wabenfilters des Vergleichsbeispiels 1 sind, der der Bezug war. Es wurde folglich festgestellt, dass die Wabenfilter der Beispiele 1 bis 6 im Vergleich zu den herkömmlichen Wabenfiltern eine höhere Reinigungsleistung aufweisen, während sie die erforderliche isostatische Festigkeit aufrechterhalten und das Abfallen der Abdichtabschnitte von den Zellen verhindern.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung kann als ein Filter zum Auffangen von Schwebstoffen in einem Abgas verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Trennwand;
2: Zelle;
2a: Einströmzelle;
2b: Ausströmzelle;
3: Umfangswand;
5: Abdichtabschnitt;
5a: Mittelabdichtabschnitt;
5b: Umfangsabdichtabschnitt;
10: Wabenstruktur;
11: Einströmstirnfläche;
12: Ausströmstirnfläche;
15: Mittelbereich;
16: Umfangsbereich; und
100, 200: Wabenfilter.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019066134 [0001]
JP 2015009205 A [0004]
JP 2012081415 A [0004]
JP 2003269132 A [0004]
JP 2002336620 A [0004]

Claims

Wabenfilter, der umfasst: eine säulenförmige Wabenstruktur mit bereitgestellten porösen Trennwänden, die mehrere Zellen umgeben, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die sich von einer Einströmstirnfläche zu einer Ausströmstirnfläche erstrecken; und poröse Abdichtabschnitte, die entweder an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche der Zellen oder an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche der Zellen vorgesehen sind, wobei die Abdichtabschnitte aus einem porösen Material bestehen, die Wabenstruktur einen Mittelbereich, der einen Schwerpunkt in einem Querschnitt orthogonal zu einer Richtung, in der sich die Zellen erstrecken, enthält, und einen Umfangsbereich auf einer von dem Mittelbereich ferneren Umfangsseite aufweist, und ein S2/S1 aufweist, das ein Verhältnis einer Fläche S2 des Umfangsbereichs bezüglich einer Fläche S1 des Mittelbereichs bezeichnet, das sich von 0,1 bis 0,5 erstreckt, und eine Abdichtlänge L1 in der Zellenerstreckungsrichtung eines Mittelabdichtabschnitts, der der im Mittelbereich vorhandene Abdichtabschnitt ist, kleiner als eine Abdichtlänge L2 in der Zellenerstreckungsrichtung eines Umfangsabdichtabschnitts, der der im Umfangsbereich vorhandene Abdichtabschnitt ist, ist, sich die Abdichtlänge L1 des Mittelabdichtabschnitts von 3 mm bis 6 mm erstreckt und sich die Abdichtlänge L2 des Umfangsabdichtabschnitts von 7 mm bis 9 mm erstreckt.
Wabenfilter nach Anspruch 1, der umfasst: mehrere der Mittelabdichtabschnitte und der Umfangsabdichtabschnitte, die von einem Schwerpunkt in Richtung auf einen Umfang in einer radialen Richtung des Querschnitts der Wabenstruktur angeordnet sind, wobei die Mittelabdichtabschnitte so konfiguriert sind, dass die Abdichtlängen der Mittelabdichtabschnitte, die in der Reihenfolge in Richtung auf den Umfang angeordnet sind, stufenweise von den Mittelabdichtabschnitten, die näher bei einer Mitte vorgesehen sind, in der radialen Richtung des Querschnitts zunehmen, und die Umfangsabdichtabschnitte so konfiguriert sind, dass die Abdichtlängen der Umfangsabdichtabschnitte, die in der Reihenfolge in Richtung auf den Umfang angeordnet sind, stufenweise von den Umfangsabdichtabschnitten, die näher bei einer Mitte vorgesehen sind, in der radialen Richtung des Querschnitts abnehmen.
Wabenfilter nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Zellenstruktur der Wabenstruktur im Mittelbereich und im Umfangsbereich die gleiche ist.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Porosität der Trennwände von 52 % bis 66 % erstreckt.