DE102013015626A1

DE102013015626A1 - Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102013015626A1
Application number: DE102013015626.2A
Authority: DE
Inventors: Hidetoshi YANASE; Tomokatsu AOYAMA; Yoshiaki Hatakeyama
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; NGK Insulators Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; NGK Insulators Ltd
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2033-09-20
Also published as: DE102013015626B4; US9416057B2; JP2014064978A; JP5805039B2; CN203525454U; US20140087128A1

Abstract

Offenbart ist eine Wabenstruktur, die kaum Ringrisse erzeugt; und eine Wabenstruktur 100 umfasst einen Wabengrundkörper 4 mit porösen Zwischenwänden 1, die mehrere Zellen 2 definieren, die zu Durchgangskanälen für ein Fluid werden; und einen ringförmigen konvexen Abschnitt 10, der ein Ring eines konvexen Abschnitts, der den Außenumfang des Wabengrundkörpers 4 über den gesamten Umfang umgibt, ist; und der ringförmige konvexe Abschnitt 10 ist so angeordnet, dass er nach außen vom Außenumfang des Wabengrundkörpers 4 hervorsteht und einen Teil des Außenumfangs des Wabengrundkörpers 4 bedeckt, die Formen der beiden Endabschnitte des ringförmigen konvexen Abschnitts sind konisch und die Dicke des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 beträgt 3 bis 20 mm.

Description

Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung, basierend auf der JP-2012-210840 , eingereicht am 25. Sept. 2012 beim japanischen Patentamt, deren gesamter Inhalt hierin durch Verweis aufgenommen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wabenstruktur. Genauer gesagt, bezieht sie sich auf eine Wabenstruktur, die kaum Ringrisse erzeugt.
Hintergrundtechnik
Bisher wurde eine Abgas-Reinigungsvorrichtung, umfassend einen Dieselpartikelfilter (DPF), einen Katalysatorkörper und dergleichen, in einer Abgasanlage für ein Abgas montiert. Der DPF ist ein Filter zum Sammeln von Feststoffteilchen (PM), die hauptsächlich aus Ruß bestehen. Der Katalysatorkörper ist einer zur Reinigung schädlicher Substanzen wie Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffen (HC) und Stickoxiden (NO_x), die in dem Abgas enthalten sind. Überdies wurde eine Wabenstruktur als ein Katalysatorladekörper, der den Katalysatorkörper bildet, oder der DPF verwendet.
Eine mögliche Ursache für ein Versagen der Abgas-Reinigungsvorrichtung ist die Erzeugung eines ringförmigen Risses in der Wabenstruktur. Ein solcher Riss, wie er in der Wabenstruktur erzeugt wird, wird als „Ringriss” bezeichnet. Wie in 9 gezeigt, ist dieser Ringriss ein Riss (Ringriss 50), der so an einer Wabenstruktur 200 ausgebildet ist, dass er sich im Wesentlichen senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 befindet. Überdies ist der Ringriss 50 so ausgebildet, dass er in einer Außenumfangsrichtung im Außenumfang der Wabenstruktur verläuft. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, bei dem der Ringriss an einer herkömmlichen Wabenstruktur erzeugt wurde.
Es wird angenommen, dass der allgemeine Faktor für diesen Ringriss eine Zugspannung ist, die über die gesamte Längenrichtung (Verlaufsrichtung der Zellen) der Wabenstruktur auftritt. Die Zugspannung ist eine Spannung, die durch eine Differenz zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Keramik, die die Wabenstruktur bildet, und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metallgehäusekörpers, der die Wabenstruktur beherbergt, auftritt. Diese Zugspannung tritt auf, wenn die Wabenstruktur in einer Umgebung platziert wird, in der Erwärmen und Abkühlen wiederholt werden. Die Zugspannung wird sich tendenziell erhöhen, wenn das Verhältnis (A/B) zwischen der Länge (Gesamtlänge (A)) der Wabenstruktur in der Verlaufsrichtung der Zellen und dem Durchmesser (Außendurchmesser (B)) der Wabenstruktur im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen größer wird. So wird leicht ein Ringriss erzeugt, wenn das Verhältnis A/B größer wird. Hier ist die Gesamtlänge (A) „die Länge” der Wabenstruktur „in der Verlaufsrichtung der Zellen”. Überdies ist der Außendurchmesser (B) der Durchmesser „des Querschnitts” der Wabenstruktur „der senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen verläuft”.
So ist als ein Verfahren zur Unterdrückung der Erzeugung des Ringrisses ein Verfahren bekannt, bei dem das Verhältnis A/B durch eine Erhöhung des Außendurchmessers verringert wird. Überdies wurde eine Wabenstruktur vorgeschlagen, bei der das Verhältnis A/B in einem vorbestimmten Bereich liegt (siehe z. B. Patentdokument 1).
[Patentdokument 1] JP-A-H09-299811
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wird ihr Außendurchmesser erhöht, erhöht sich jedoch auch der Schwierigkeitsgrad bei der Herstellung der Wabenstruktur. Wenn sie ferner als ein Katalysatorladekörper verwendet wird, erhöht sich mit immer größer werdendem Außendurchmesser auch die zu ladende Menge an Edelmetall. Überdies kann auch eine Vergrößerung der gesamten Abgas-Reinigungsvorrichtung durch Erhöhung des Außendurchmessers der Wabenstruktur nicht helfen. Wird die Wabenstruktur in einem Auto montiert, gibt es für die Erhöhung des Außendurchmessers der Wabenstruktur eine Beschränkung, da der Raum für die Montage beschränkt ist, wie beispielsweise körperlich sehr nahe am Motor oder an der Unterseite der Karosserie.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme entwickelt. Die vorliegende Erfindung liefert eine Wabenstruktur, die kaum Ringrisse erzeugt.

[1] Eine Wabenstruktur, umfassend: einen Wabengrundkörper mit porösen Zwischenwänden, die mehrere Zellen definieren, die zu Durchgangskanälen für ein Fluid werden; und einen ringförmigen konvexen Abschnitt, der ein Ring eines konvexen Abschnitts, der den Außenumfang des Wabengrundkörpers über den gesamten Umfang umgibt, ist, wobei der ringförmige konvexe Abschnitt so angeordnet ist, dass er nach außen vom Außenumfang des Wabengrundkörper hervorsteht und einen Teil des Außenumfangs des Wabengrundkörpers bedeckt, die Formen beider Endabschnitte des ringförmigen konvexen Abschnitts konisch sind, und die Dicke des ringförmigen konvexen Abschnitts im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 3 bis 20 mm beträgt.
[2] Die Wabenstruktur gemäß [1], wobei die Dicke des ringförmigen konvexen Abschnitts im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 5 bis 10 mm beträgt.
[3] Die Wabenstruktur gemäß [1] oder [2], wobei die Breite des ringförmigen konvexen Abschnitts 1 bis 80% der Länge in der Verlaufsrichtung der Zellen beträgt.
[4] Die Wabenstruktur nach einem von [1] bis [3], wobei ein Teil der Oberfläche des ringförmigen konvexen Abschnitts eine ebene Form parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen hat.
[5] Die Wabenstruktur nach einem von [1] bis [4], wobei der Wabengrundkörper aus zumindest einem, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit, Siliciumcarbid, Mullit, Aluminiumtitanat und Aluminiumoxid, gefertigt ist.

Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung umfasst den obigen „ringförmigen konvexen Abschnitt”, und daher werden kaum Ringrisse erzeugt. Überdies erzeugt die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kaum einen Defekt wie Splitter in dem obigen „ringförmigen konvexen Abschnitt”, selbst wenn der obige „ringförmige konvexe Abschnitt” während der Beförderung oder dergleichen einer externen Kraft ausgesetzt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine schematische Darstellung, die den Querschnitt, der parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen ist, der einen Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist eine Draufsicht der anderen Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Endflächenseite;
5 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Zustand zeigt, bei dem mehrere herkömmliche Wabenstrukturen in einem existierenden Packungsbehälter enthalten sind;
6 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Zustand zeigt, bei dem mehrere Wabenstrukturen gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem existierenden Packungsbehälter enthalten sind;
7 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Zustand zeigt, bei dem mehrere Wabenstrukturen gemäß der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem existierenden Packungsbehälter enthalten sind;
8 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch noch eine andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt; und
9 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, bei dem ein Ringriss in einer herkömmlichen Wabenstruktur erzeugt wurde.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen speziell beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Es versteht sich, dass die folgenden Ausführungsformen, denen Modifikationen, Verbesserungen und dergleichen auf der Basis der gewöhnlichen Kenntnisse eines Fachmanns hinzugefügt werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen, auch zum Kern der vorliegenden Erfindung gehören.
(1) Wabenstruktur:
Eine Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, wie in einer Wabenstruktur 100, gezeigt in 1 und 2, umfasst einen Wabengrundkörper 4 mit porösen Zwischenwänden 1, die mehrere Zellen 2 definieren, die zu Durchgangskanälen für ein Fluid werden. Ferner umfasst die Wabenstruktur 100 einen ringförmigen konvexen Abschnitt 10, der eine Ringform aufweist und den Außenumfang des Wabengrundkörpers 4 über den gesamten Umfang umgibt. Der ringförmige konvexe Abschnitt 10 ist so angeordnet, dass er nach außen vom Außenumfang des Wabengrundkörpers 4 hervorsteht und einen Teil des Außenumfangs des Wabengrundkörpers 4 bedeckt. Ferner weist der ringförmige konvexe Abschnitt 10 eine konische Form an beiden Endabschnitten des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 in der Verlaufsrichtung der Zellen 2 auf. Des Weiteren beträgt in der Wabenstruktur 100 die Dicke des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 (Dicke des ringförmigen konvexen Abschnitts) 3 bis 20 mm. Hier zeigt „die konische Form” eine Form, bei der der Außendurchmesser der Ringform zu den Enden hin dünner wird. Überdies kann man sagen, dass „die Dicke des ringförmigen konvexen Abschnitts” „die Dicke in eine Richtung von der Mitte hin zum Außenumfang (Radiusrichtung) im Querschnitt, der senkrecht zur Mittelachse ist, der Wabenstruktur ist”. Ferner ist „die Dicke des ringförmigen konvexen Abschnitts” die Dicke der Abschnitte, ausschließlich der konischen Abschnitte in dem ringförmigen konvexen Abschnitt. Wenn überdies eine Außenumfangs-Hüllschicht an einer Außenumfangsfläche des Wabengrundkörpers 4 angeordnet wird, ist „die Dicke des ringförmigen konvexen Abschnitts” eine Dicke von der Oberfläche der Außenumfangs-Hüllschicht, wie in 2 gezeigt. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die eine Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine schematische Ansicht, die einen Querschnitt, der parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen verläuft, der einen Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
Der ringförmige konvexe Abschnitt 10 ist so angeordnet, dass er „nach außen vom Außenumfang des Wabengrundkörpers 4 hervorsteht und einen Teil des Außenumfangs des Wabengrundkörpers 4 bedeckt”. Das heißt, ein Teil des Außendurchmessers der Wabenstruktur 100 erhöht sich. So erhöht sich die Haltbarkeit der Wabenstruktur 100 gegenüber der Zugspannung. Im Ergebnis erzeugt die Wabenstruktur 100 kaum Ringrisse, selbst wenn Zugspannung auftritt.
Ferner ist in der Wabenstruktur 100 der ringförmige konvexe Abschnitt 10 „die Ringform, die den Außenumfang des Wabengrundkörpers 4 über den gesamten Umfang umgibt”. So erhöht sich die Haltbarkeit der Wabenstruktur 100 gegenüber der Zugspannung. Das liegt daran, dass die Zugspannung gleichmäßig ausgeübt wird, da sie „den Außenumfang des Wabengrundkörpers 4 über den gesamten Umfang” umgibt. Folglich erzeugt die Wabenstruktur 100 kaum Ringrisse, selbst wenn Zugspannung auftritt.
Die Dicke H des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 beträgt 3 bis 20 mm, bevorzugt 3 bis 15 mm und besonders bevorzugt 5 bis 10 mm. Ist die Dicke H des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 kleiner als 3 mm, wird ein Ringriss zu einem Grad, der die Sammelfunktion eines DPF beeinflusst, erzeugt, da der ringförmige konvexe Abschnitt extrem dünn ist. Beträgt sie mehr als 20 mm, kann die Wabenstruktur unmöglich in dem beschränkten Montageraum in einem Auto oder dergleichen montiert werden.
Der ringförmige konvexe Abschnitt 10 ist an beiden Endabschnitten in der Verlaufsrichtung der Zellen 2 konisch. So erzeugt der ringförmige konvexe Abschnitt 10 kaum einen Defekt wie Splitter, selbst wenn der ringförmige konvexe Abschnitt 10 während der Beförderung oder dergleichen einer externen Kraft ausgesetzt ist.
Es gibt keine Einschränkung für die Kegelwinkel der beiden Endabschnitte des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 in der Verlaufsrichtung der Zellen. Der Kegelwinkel des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 beträgt bevorzugt 10 bis 80° und besonders bevorzugt 20 bis 60°. Ist er kleiner als 10°, kommt es dahingehend zu einem Fehler, dass die Wabenstruktur 100 nicht in dem beschränkten Montageraum im Auto oder dergleichen montiert werden kann. Ist er größer als 80°, kann der Endabschnitt (der äußerste Umfangsabschnitt) des ringförmigen konvexen Abschnitts splittern. „Der Kegelwinkel des ringförmigen konvexen Abschnitts 10” ist ein spitzer Winkel α von Winkeln, die von einer geraden Linie C parallel zur Mittelachse der Wabenstruktur 100 und einer konischen Fläche 11 des ringförmigen konvexen Abschnitts im Querschnitt parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 gebildet wurden (siehe 2). „Die konische Fläche 11” ist eine Endfläche des ringförmigen konvexen Abschnitts mit einer konischen Form.
Die Breite L des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 beträgt bevorzugt 1 bis 80% und besonders bevorzugt 5 bis 20% der Länge in der Verlaufsrichtung der Zellen der Wabenstruktur 100. Liegt die Breite L des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 innerhalb des obigen Bereiches, kann die Wabenstruktur angemessen in dem beschränkten Montageraum in dem Auto oder dergleichen montiert werden. Überdies kann das Gewicht der Wabenstruktur verringert werden, da der ringförmige konvexe Abschnitt 10 nicht übermäßig groß ist. Ist die Breite des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 kleiner als 1%, kann der Ringriss nicht angemessen verhindert werden. Beträgt sie mehr als 80%, könnte die Wabenstruktur größer werden, wodurch die Wabenstruktur nicht in dem beschränkten Montageraum des Autos oder dergleichen montiert werden kann. „Die Breite des ringförmigen konvexen Abschnitts” ist die Länge des ringförmigen konvexen Abschnitts in der Verlaufsrichtung der Zellen der Wabenstruktur. Mit anderen Worten, „die Breite des ringförmigen konvexen Abschnitts” ist der Abstand zwischen den Enden beider konischer Formen.
Es gibt eine Einschränkung für die Anordnungsposition des ringförmigen konvexen Abschnitts 10, solange der ringförmige konvexe Abschnitt so angeordnet wird, dass er einen Teil des Außenumfangs des Wabengrundkörpers 4 bedeckt. Das heißt, er kann in einem zentralen Abschnitt oder im Endabschnitt des Wabengrundkörpers 4 angeordnet sein, solange die Erzeugung des Ringrisses verhindert werden kann. Der zentrale Abschnitt des Wabengrundkörpers ist ein zentraler Abschnitt des Wabengrundkörpers in der Verlaufsrichtung der Zellen. Im Falle einer leichten Erzeugung von Rissen im zentralen Abschnitt des Wabengrundkörpers 4 ist der ringförmige konvexe Abschnitt 10 bevorzugt im zentralen Abschnitt des Wabengrundkörpers 4 angeordnet. „Der ringförmige konvexe Abschnitt 10 ist im zentralen Abschnitt des Wabengrundkörpers 4 angeordnet” bedeutet, dass „zumindest ein teilweise ringförmiger konvexer Abschnitt so angeordnet ist, dass er den Mittelteil des Wabengrundkörpers 4 in der Verlaufsrichtung der Zellen (Mittelteil des Wabengrundkörpers 4) bedeckt”. Das heißt, wenn „der ringförmige konvexe Abschnitt 10 im zentralen Abschnitt des Wabengrundkörpers 4 angeordnet ist”, umfasst dies die folgenden beiden Fälle. Mit anderen Worten, betrifft dies zwei Fälle, in denen „der Mittelteil des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 in der Verlaufsrichtung der Zellen (Mittelteil des ringförmigen konvexen Abschnitts 10)” den Mittelteil des Wabengrundkörpers 4 überlagert (den Mittelteil bedeckt), und ein Abschnitt des ringförmigen konvexen Abschnitts 10, außer sein Mittelteil, den Mittelteil des Wabengrundkörpers 4 überlagert (den Mittelteil bedeckt). Zu beachten ist, dass die Wabenstruktur tendenziell leicht Risse (die Ringrisse) im Mittelteil des Wabengrundkörpers 4 erzeugt, wenn das Verhältnis (A/B) zwischen der Gesamtlänge (A) und dem Außendurchmesser (B) steigt.
Die Wabenstruktur erzeugt tendenziell leicht Risse (Endflächenrisse) in der Endfläche des Wabengrundkörpers 4, wenn das Verhältnis (A/B) zwischen der Gesamtlänge (A) und dem Außendurchmesser (B) sinkt. Genauer gesagt, werden die Endflächenrisse leicht in der Endfläche auf der Auslassseite für ein Abgas erzeugt. So ist im Falle einer leichten Erzeugung von Rissen in der Endfläche des Wabengrundkörpers 4 der ringförmige konvexe Abschnitt 10 bevorzugt im Endabschnitt des Wabengrundkörpers 4 angeordnet, der die Endfläche aufweist, in der die Risse leicht erzeugt werden.
Die Anzahl der ringförmigen konvexen Abschnitte 10 ist nicht auf eins beschränkt, und es können mehrere ringförmige konvexe Abschnitte angeordnet werden. Werden mehrere ringförmige konvexe Abschnitte angeordnet, werden die ringförmigen konvexen Abschnitte bevorzugt in zumindest einem Abgasauslassseiten-Endabschnitt und einem zentralen Abschnitt angeordnet.
Wie in 2 gezeigt, weist der ringförmige konvexe Abschnitt 10 bevorzugt die porösen Zwischenwände 1, die mehrere Zellen 2 definieren, parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 auf. Ist der ringförmige konvexe Abschnitt 10 mit den Zellen 2 versehen, kann das Gewicht der Wabenstruktur 100 verringert werden, während gleichzeitig die Erzeugung der Ringrisse verhindert wird. Der ringförmige konvexe Abschnitt 10 ist bevorzugt integral mit dem Wabengrundkörper 4 ausgebildet. Folglich ist der ringförmige konvexe Abschnitt 10 fest mit dem Wabengrundkörper 4 verbunden. Hier bedeutet „der ringförmige konvexe Abschnitt 10 ist integral mit dem Wabengrundkörper 4 ausgebildet” folgendes. Das heißt, es bedeutet einen Zustand, in dem es keine Grenzfläche zwischen der Zwischenwand, die den ringförmigen konvexen Abschnitt 10 bildet, und der Zwischenwand, die den Wabengrundkörper 4 bildet, gibt und dass die Zwischenwand des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 mit der Zwischenwand des Wabengrundkörpers 4 so verbunden ist, dass jedes Material der Zwischenwände kontinuierlich ist. Eine solche Wabenstruktur, in der „der ringförmige konvexe Abschnitt 10 integral mit dem Wabengrundkörper 4 ausgebildet ist” kann durch Bilden eines wabenförmigen Körpers, „umfassend einen Abschnitt, der der ringförmige konvexe Abschnitt sein soll, und einen Abschnitt, der der Wabengrundkörper sein soll”, gefolgt von Trocknen, Brennen, Bearbeiten und dergleichen, erhalten werden. Es ist nicht notwendig, die Zwischenwände 1, die „die Zellen 2, ausgebildet in dem ringförmigen konvexen Abschnitt 10”, definieren, mit einem Edelmetall als Katalysator zu beladen. Das liegt daran, dass das Abgas kaum in „die Zellen 2, ausgebildet in dem ringförmigen konvexen Abschnitt 10”, fließt. Als ein Verfahren zum Laden des Katalysators auf die Wabenstruktur 100 ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem ein Ende der Wabenstruktur 100 in eine Katalysatoraufschlämmung getaucht und die Katalysatoraufschlämmung durch das andere Ende eingesaugt wird. Gemäß diesem Verfahren kann die Wabenstruktur leicht hergestellt werden, ohne dass „die Zellen 2, ausgebildet in dem ringförmigen konvexen Abschnitt 10”, mit Katalysator beladen werden müssen.
Die Wabenstruktur 100 umfasst bevorzugt eine Außenumfangs-Hüllschicht 7, die aus einem Außenumfangs-Umhüllungsmaterial gefertigt ist, auf „der Außenumfangsfläche” des Wabengrundkörpers 4, „die die Oberfläche des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 umfasst”. Durch Einbeziehung der Außenumfangs-Hüllschicht 7 kann ein Austreten der Katalysatoraufschlämmung zum Zeitpunkt des Aufsaugens der Katalysatoraufschlämmung verhindert werden. Wie ferner in 1 und 2 gezeigt, ist die Außenumfangs-Hüllschicht 7 bevorzugt so gebildet, dass sie offene Stirnflächen „der Zellen 2, ausgebildet im ringförmigen konvexen Abschnitt 10”, schließt. Ist die Außenumfangs-Hüllschicht 7 so gebildet, dass sie die offenen Stirnflächen „der Zellen 2, ausgebildet im ringförmigen konvexen Abschnitt 10”, schließt, kann verhindert werden, dass das Abgas, das in „die Zellen 2, ausgebildet im ringförmigen konvexen Abschnitt 10”, fließt, aus den offenen Stirnflächen „der Zellen 2, ausgebildet im ringförmigen konvexen Abschnitt 10”, ausströmt. Das heißt, das Austreten des Abgases aus der Wabenstruktur 100 kann verhindert werden. Wie oben beschrieben, gibt es einen Fall, bei dem der Katalysator nicht auf die Zwischenwände 1, die „die Zellen 2, ausgebildet im ringförmigen konvexen Abschnitt 10, definieren”, geladen wird. Wenn in diesem Fall die Außenumfangs-Hüllschicht 7 nicht wie oben beschrieben gebildet wird, strömt nicht ausreichend gereinigtes Abgas aus. Das heißt, die Reinigungsleistung kann sich aufgrund des Austretens des Abgases aus den offenen Stirnflächen „der Zellen 2, ausgebildet im ringförmigen konvexen Abschnitt 10”, verschlechtern. So kann die Verschlechterung der Reinigungsleistung unterdrückt werden, indem die Außenumfangs-Hüllschicht 7 so gebildet wird, dass sie die offenen Stirnflächen „der Zellen 2, ausgebildet in dem ringförmigen konvexen Abschnitt 10”, schließt. Ein Beispiel für ein Außenumfangs-Umhüllungsmaterial ist jenes, das durch Zugabe von Additiven wie einem organischen Bindemittel, von Harzbläschen und einem Dispergiermittel zu anorganischen Rohmaterialien wie anorganischen Fasern, kolloidem Siliciumdioxid, Ton und SiC-Teilchen und die weitere Zugabe von Wasser dazu und Kneten der Materialien erhalten wird.
Die Dicke der Außenumfangs-Hüllschicht 7 beträgt bevorzugt 1 bis 1000 μm und besonders bevorzugt 10 bis 500 μm. Liegt die Dicke der Außenumfangs-Hüllschicht 7 innerhalb der obigen Bereiche, kann die Erzeugung von Rissen an der Außenumfangs-Hüllschicht 7 während des Trocknungsschrumpfens verhindert werden, da die aufgebrachte Außenumfangs-Hüllschicht gleichmäßig getrocknet werden kann. Ist die Dicke der Außenumfangs-Hüllschicht 7 kleiner als 1 μm, kann die Katalysatoraufschlämmung beim Laden des Katalysators aus dem Wabengrundkörper 4 austreten. Beträgt die Dicke der Außenumfangs-Hüllschicht 7 mehr als 1000 μm, kann sich die Reinigungsleistung verschlechtern, da das Verhältnis des Querschnitts eines Abschnitts, der keine Abgasreinigungsfunktion hat, zunimmt.
Bei der Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Material für den Wabengrundkörper 4 als Hauptkomponente bevorzugt zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit, Siliciumcarbid, Mullit, Aluminiumtitanat und Aluminiumoxid. Überdies ist das Material für den Wabengrundkörper ferner bevorzugt aus zumindest einem, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit, Siliciumcarbid, Mullit, Aluminiumtitanat und Aluminiumoxid, gefertigt. Hier bedeutet „Hauptkomponente” eine Komponente, die mehr als 50 Masse-% des gesamten Materials ausmacht.
Bei der Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform beträgt der durchschnittliche Porendurchmesser der Zwischenwände 1 bevorzugt 5 bis 100 μm und besonders bevorzugt 8 bis 50 μm. Ist der durchschnittliche Porendurchmesser kleiner als 5 μm, kann der Druckabfall steigen. Ist der durchschnittliche Porendurchmesser größer als 100 μm, kann die Festigkeit der Wabenstruktur gering sein. Der durchschnittliche Porendurchmesser ist ein Wert, der mit einem Quecksilber-Porosimeter gemessen wird.
Bei der Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Porosität der Zwischenwand 1 bevorzugt 30 bis 80% und besonders bevorzugt 35 bis 75%. Beträgt die Porosität weniger als 30%, kann der Druckabfall steigen. Beträgt die Porosität mehr als 80%, kann die Festigkeit der Wabenstruktur gering sein. Die Porosität ist ein Wert, der mit dem Quecksilber-Porosimeter gemessen wird.
Die Dicke der Zwischenwand 1 beträgt bevorzugt 40 bis 600 μm und besonders bevorzugt 150 bis 400 μm. Beträgt sie weniger als 40 μm, kann die Festigkeit der Wabenstruktur gering sein. Beträgt sie mehr als 600 μm, kann der Druckabfall steigen.
Bei der Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform gibt es keine Einschränkung für die Form des Wabengrundkörpers 4. Die Form des Wabengrundkörpers 4 ist bevorzugt eine zylindrische Form, eine röhrenförmige Form mit ovalen Endflächen, eine röhrenförmige Form mit Endflächen mit einer polygonalen Form wie „einer quadratischen Form, einer rechteckigen Form, einer dreieckigen Form, einer fünfeckigen Form, einer sechseckigen Form oder einer achteckigen Form” oder dergleichen. Bei der in 1 gezeigten Wabenstruktur 100 ist die Form des Wabengrundkörper 4 zylindrisch.
Bei der Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform gibt es keine Einschränkung für die Zellenform des Wabengrundkörpers 4 (Zellenform im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen). Beispiele für die Zellenform umfassen eine dreieckige Form, eine viereckige Form, eine sechseckige Form, eine achteckige Form, eine runde Form und Kombinationen aus diesen Formen. Die viereckige Form ist bevorzugt eine quadratische Form oder eine rechteckige Form.
Bei der Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform gibt es keine Einschränkung für die Zellendichte des Wabengrundkörpers 4. Die Zellendichte des Wabengrundkörpers 4 beträgt bevorzugt 15 bis 200 Zellen/cm² und besonders bevorzugt 30 bis 100 Zellen/cm². Beträgt die Zellendichte weniger als 15 Zellen/cm², kann der Druckabfall in kurzer Zeit steigen, oder die Festigkeit der Wabenstruktur 100 kann beim Fließen des Abgases gering sein. Beträgt die Zellendichte mehr als 200 Zellen/cm², kann der Druckabfall steigen.
Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann verschlossene Abschnitte in offenen Stirnflächen vorbestimmter Zellen (erster Zellen) an einer Endfläche und in offenen Stirnflächen der verbleibenden Zellen (zweite Zellen) an der anderen Endfläche anordnen. Die obigen ersten und zweiten Zellen sind bevorzugt abwechselnd angeordnet. Und so werden an beiden Endflächen der Wabenstruktur bevorzugt mosaikartige Muster von den verschlossenen Abschnitten und „den offenen Stirnflächen der Zellen” gebildet. Ein Material für die verschlossenen Abschnitte ist bevorzugt dasselbe wie das Material, das als bevorzugt für den Wabengrundkörper (die Zwischenwände) angesehen wird. Das Material für die verschlossenen Abschnitte und das Material für den Wabengrundkörper können gleich oder verschieden sein.
Die andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, wie die Wabenstruktur 101, gezeigt in 3, ist die, bei der in der einen Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ein Teil der Oberfläche des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 eine ebene Form parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 aufweist. Das heißt, der ringförmige konvexe Abschnitt 10 ist mit ebenen Abschnitten 15 mit einer ebenen Form parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 versehen. Die partielle Dicke H des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 wird dünner (die Dicke, die dem Teil des ebenen Abschnitts 15 entspricht, ist dünn), wenn der ringförmige konvexe Abschnitt 10 einbezogen wird, bei dem ein Teil der Oberfläche die ebene Form aufweist. So kann als ein Packungsbehälter zur Verwendung bei der Beförderung der Wabenstruktur ein kleinerer verwendet werden. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bei der Wabenstruktur 101 der vorliegenden Ausführungsform hat der ringförmige konvexe Abschnitt bevorzugt eine einheitliche Form in der Umfangsrichtung, außer für Abschnitte, die mit den ebenen Abschnitten 15 versehen sind. „Die einheitliche Form in Umfangsrichtung” bedeutet, dass jede Querschnittsform senkrecht zur Umfangsrichtung dieselbe Form hat. Es ist anzumerken, dass die Wabenstruktur 101 der vorliegenden Ausführungsform nicht die einheitliche Form in Umfangsrichtung an den Abschnitten des ringförmigen konvexen Abschnitts sein muss, außer für die Abschnitte, die mit den ebenen Abschnitten 15 versehen sind. Überdies hat in der einen Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung (die Wabenstruktur 100, die den ringförmigen konvexen Abschnitt umfasst, der nicht mit ebenen Abschnitten versehen ist) der ringförmige konvexe Abschnitt bevorzugt die einheitliche Form in Umfangsrichtung über den gesamten Umfang. Es ist anzumerken, dass in der einen Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung (Wabenstruktur 100) der ringförmige konvexe Abschnitt nicht die einheitliche Form in Umfangsrichtung über den gesamten Umfang aufweisen muss.
Im Speziellen wurden bisher mehrere Wabenstrukturen 200 befördert, während sie sich in einem wie in 5 gezeigten rechteckigen parallelflachen Packungsbehälter 20 bei der Beförderung der Wabenstrukturen oder dergleichen befanden. Die Wabenstrukturen sind so angeordnet, dass so viele Wabenstrukturen wie möglich in dem Packungsbehälter enthalten sind. Das heißt, der Packungsbehälter ist üblicherweise so gestaltet, dass „der kürzeste Abstand zwischen dem Packungsbehälter und dem Außenumfang jeder Wabenstruktur und ein Abstand zwischen den Wabenstrukturen” zur Verbesserung der Übertragungsleistung so stark wie möglich verkürzt werden. Andererseits muss eine Situation vermieden werden, in der „der Packungsbehälter während der Beförderung mit den Wabenstrukturen in Kontakt kommt und so die Wabenstrukturen zerbricht”. Daher ist der Packungsbehälter üblicherweise so gestaltet, dass „der kürzeste Abstand zwischen dem Packungsbehälter und dem Außenumfang jeder Wabenstruktur 1 bis 50 mm und der Abstand zwischen den Wabenstrukturen 1 bis 50 mm beträgt”. Ein Packungsbehälter, der diese Bedingungen erfüllt, wird „der existierende Packungsbehälter” genannt. Der Packungsbehälter ist wie oben beschrieben gestaltet, und daher muss „die Wabenstruktur, die mit dem ringförmigen konvexen Abschnitt 10 versehen ist”, wie die in 1 gezeigte Wabenstruktur 100, nicht in dem wie in 6 gezeigten existierenden Packungsbehälter enthalten sein. Es ist anzumerken, dass die in 1 gezeigte Wabenstruktur 100 die ist, bei der der ringförmige konvexe Abschnitt 10 nicht mit ebenen Abschnitten versehen ist.
Andererseits ist die Wabenstruktur, bei der „ein Teil der Fläche des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 eine ebene Form parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 aufweist”, wie die in 3 gezeigte Wabenstruktur 101, die, bei der die Dicke des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 an dem ebenen Abschnitt dünn ist. So können, wie in 7 gezeigt, die Wabenstrukturen 101 in dem existierenden Packungsbehälter 20 enthalten sein. Folglich kann der existierende Packungsbehälter 20 verwendet werden. 5 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Zustand zeigt, bei dem mehrere herkömmliche Wabenstrukturen in dem existierenden Packungsbehälter enthalten sind. In 5 wurden die Zwischenwände der Wabenstrukturen 200 weggelassen. 6 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Zustand zeigt, bei dem mehrere Wabenstrukturen gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem existierenden Packungsbehälter enthalten sind. In 6 wurden die Zwischenwände der Wabenstrukturen 100 weggelassen. 7 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Zustand zeigt, bei dem mehrere Wabenstrukturen gemäß der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem existierenden Packungsbehälter enthalten sind. In 7 wurden die Zwischenwände der Wabenstrukturen 101 weggelassen.
In dem ringförmigen konvexen Abschnitt 10 ist bevorzugt ein Paar ebener Abschnitte 15 parallel zueinander ausgebildet. Ferner sind in dem ringförmigen konvexen Abschnitt 10, wie in 4 gezeigt, bevorzugt zwei Paar ebener Abschnitte 15 parallel zueinander so ausgebildet, dass ein Paar ebener Abschnitte 15 senkrecht zu einem anderen Paar ebener Abschnitte 15 ist. Indem die ebenen Abschnitte derart ausgebildet werden, kann ein Raum zum Aufnehmen im Vergleich zu einem Fall, wo keine ebenen Abschnitte ausgebildet sind, eingeschränkt werden, da die dünnen Abschnitte (die ebenen Abschnitte) an dem ringförmigen konvexen Abschnitt 10 ausgebildet sind. So kann die Wabenstruktur 101 angemessen montiert werden, selbst wenn der Montageraum klein ist, wie in einem Auto oder dergleichen. 4 ist eine Draufsicht der anderen Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Endflächenseite.
Der Abstand (der kürzeste Abstand) T (siehe 4) zwischen dem ebenen Abschnitt (der Oberfläche) und dem Außenumfang des Wabengrundkörpers (ein mit dem ringförmigen konvexen Abschnitt 10 bedeckter Abschnitt) beträgt bevorzugt 1 bis 15 mm und besonders bevorzugt 2,5 bis 10 mm. Liegt der Abstand T zwischen dem ebenen Abschnitt und dem Außenumfang des Wabengrundkörpers innerhalb der obigen Bereiche, kann die Erzeugung der Ringrisse verhindert werden. Ferner kann die Wabenstruktur angemessen montiert werden, selbst wenn der Montageraum klein ist, wie in einem Auto oder dergleichen. Man kann sagen, dass der Abstand T zwischen dem ebenen Abschnitt (der Oberfläche) und dem Außenumfang des Wabengrundkörpers die Dicke des dünnsten Abschnitts des ebenen Abschnitts des ringförmigen konvexen Abschnitts ist. Es ist anzumerken, dass, wenn die Wabenstruktur die Außenumfangs-Hüllschicht umfasst, der Abstand T ein Wert ist, der durch Subtrahieren der Dicke der Außenumfangs-Hüllschicht vom Abstand (kürzesten Abstand) zwischen dem ebenen Abschnitt (Oberfläche) und dem Außenumfang des Wabengrundkörpers erhalten wird.
Eine noch andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist jene, bei der in der anderen Ausführungsform (Wabenstruktur 101) der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung der ringförmige konvexe Abschnitt 10 in einem Endabschnitt (ein Endabschnitt) des Wabengrundkörpers 4 angeordnet ist. Die in 8 gezeigte Wabenstruktur 102 ist eine noch andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung. Die Erzeugung von Endflächenrissen kann durch die Anordnung eines ringförmigen konvexen Abschnitts 10 in einem Endabschnitt der Wabenstruktur 102 auf diese Weise verhindert werden. Im Falle, dass die Wabenstruktur als ein DPF verwendet wird, können die Endflächenrisse in einer Endfläche auf der Seite des Abgasauslasses erzeugt werden. Diese Endflächenrisse werden wie folgt erzeugt. Ruß und dergleichen, der im Abgas enthalten ist, das aus dem Motor eines Autos oder dergleichen ausströmt, wird in großen Mengen im auslassseitigen Endabschnitt der Wabenstruktur abgelagert. So hat bei der Verbrennung des Rußes und dergleichen zur Regenerierung der Wabenstruktur aufgrund der Verbrennung des Rußes und dergleichen der auslassseitige Endabschnitt der Wabenstruktur eine höhere Temperatur als die anderen Abschnitte. Folglich tritt eine Spannung in dem Endabschnitt der Wabenstruktur auf. Im Ergebnis werden die Risse (Endflächenrisse) in der auslassseitigen Endfläche der Wabenstruktur erzeugt. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die noch andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
(2) Herstellungsverfahren der Wabenstruktur:
Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann mit dem folgenden Verfahren hergestellt werden. Das heißt, die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann durch ein Verfahren mit einem Herstellungsschritt für eine gebrannte Wabenmasse zur Herstellung einer gebrannten Wabenmasse und einen Schneideschritt zum Schneiden eines Außenumfangsabschnitts dieser gebrannten Wabenmasse unter Bildung eines ringförmigen konvexen Abschnitts hergestellt werden. Wenn die Wabenstruktur eine Außenumfangs-Hüllschicht umfasst, weist das Verfahren ferner bevorzugt einen Schritt zur Bildung einer Außenumfangs-Hüllschicht nach dem Schneiden des Außenumfangsabschnitts der gebrannten Wabenmasse auf. „Die gebrannte Wabenmasse” ist eine gebrannte Wabenmasse mit porösen Zwischenwänden, die durch Brennen eines keramischen Rohmaterials gebildet werden und mehrere Zellen definieren, die zu Durchgangskanälen für ein Fluid werden.
Gemäß einem solchen Verfahren kann die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung leicht hergestellt werden.
Wenn „ein Teil der Oberfläche des ringförmigen konvexen Abschnitts eine ebene Form parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen aufweist” (der ebene Abschnitt wird in dem ringförmigen konvexen Abschnitt gebildet), kann die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung durch das folgende Verfahren hergestellt werden. Das heißt, zunächst wird die Wabenstruktur, die „den ringförmigen konvexen Abschnitt umfasst, der nicht mit dem ebenen Abschnitt versehen ist”, hergestellt. Danach wird ein Teil des ringförmigen konvexen Abschnitts dieser Wabenstruktur so geschnitten, dass der ebene Abschnitt gebildet wird, so dass die Wabenstruktur, die den ringförmigen konvexen Abschnitt umfasst, der mit dem ebenen Abschnitt versehen ist, wie in 3 gezeigt, hergestellt werden kann. Überdies kann im Falle, dass „ein Teil der Oberfläche des ringförmigen konvexen Abschnitts die ebene Form parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen aufweist”, die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung durch das folgende Verfahren hergestellt werden. Das heißt, das Verfahren weist den obigen Herstellungsschritt für die gebrannte Wabenmasse und den obigen Schneideschritt auf, und in dem obigen Herstellungsschritt für die gebrannte Wabenmasse wird eine gebrannte Wabenmasse mit einer polygonalen Säulenform hergestellt. Ferner wird in dem Schneideschritt die gebrannte Wabenmasse so geschnitten, dass ein Teil der Seitenfläche der gebrannten Wabenmasse zurückbleibt, und dieser übrige Teil der Seitenfläche bildet den ebenen Abschnitt des ringförmigen konvexen Abschnitts. Folglich muss der ebene Abschnitt nach dem Schneideschritt nicht erneut gebildet werden, was den Herstellungsprozess rationalisiert.
Nachstehend wird das Herstellungsverfahren der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf jeden Schritt beschrieben.
(2-1) Herstellungsschritt für die gebrannte Wabenmasse:
Der Herstellungsschritt für die gebrannte Wabenmasse ist ein Schritt der Herstellung der gebrannten Wabenmasse, die poröse Zwischenwände umfasst, die durch Brennen des keramischen Rohmaterials gebildet wurden. Es gibt keine Einschränkung für das Verfahren zur Herstellung der gebrannten Wabenmasse. Nachstehend wird der Herstellungsschritt für die gebrannte Wabenmasse in jeder Stufe beschrieben.
(2-1-1) Bildungsschritt:
Zunächst wird in dem Bildungsschritt ein keramikbildendes Rohmaterial, enthaltend das keramische Rohmaterial, bevorzugt so ausgebildet, dass ein wabenförmiger Körper erhalten wird, der die Zwischenwände (nicht gebrannt) umfasst, die die mehreren Zellen definieren, die zu Durchgangskanälen für das Fluid werden. Der wabenförmige Körper ist ein Formkörper mit einer Wabenstruktur.
Das keramische Rohmaterial, das in dem keramikbildenden Rohmaterial enthalten ist, ist bevorzugt zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem cordieritbildenden Rohmaterial, Cordierit, Siliciumcarbid, einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial, Mullit und Aluminiumtitanat. Es ist anzumerken, dass das cordieritbildende Rohmaterial ein keramisches Rohmaterial ist, das so gemischt wird, dass eine chemische Zusammensetzung erhalten wird, die in Bereiche von 42 bis 56 Masse-% Siliciumdioxid, 30 bis 45 Masse-% Aluminiumoxid und 12 bis 16 Masse-% Magnesiumoxid fällt. Überdies wird das cordieritbildende Rohmaterial gebrannt, wodurch es zu Cordierit wird.
Überdies wird das keramikbildende Rohmaterial bevorzugt durch Mischen des obigen keramischen Rohmaterials mit einem Dispersionsmedium, einem organischen Bindemittel, einem anorganischen Bindemittel, einem Porenbildner, einem oberflächenaktiven Mittel und dergleichen hergestellt. Es gibt keine Einschränkung für das Zusammensetzungsverhältnis für jedes Rohmaterial, und das Zusammensetzungsverhältnis wird bevorzugt gemäß der Struktur, dem Material und dergleichen der herzustellenden Wabenstruktur bestimmt.
Bei der Bildung des keramikbildenden Rohmaterials wird das keramikbildende Rohmaterial unter Erhalt eines gekneteten Materials bevorzugt zunächst geknetet, und dann wird das erhaltene geknetete Material in eine Wabenform gebracht. Es gibt keine Einschränkung für das Verfahren zum Kneten des keramikbildenden Rohmaterials zur Bildung des gekneteten Materials, und Beispiele für das Verfahren sind Verfahren, die eine Knetmaschine, einen Vakuum-Tonkneter oder dergleichen nutzen. Es gibt keine Einschränkung für das Verfahren zur Formung des gekneteten Materials zum Erhalt des wabenförmigen Körpers, und daher können bekannte Formgebungsverfahren wie Extrusionsformen oder Injektionsformen angewandt werden. Ein bevorzugtes Beispiel für das Verfahren ist, dass der wabenförmige Körper mittels Durchführung des Extrusionsformens unter Verwendung einer Düse mit der gewünschten Zellenform, Zwischenwanddicke und Zellendichte geformt wird. Das Material der Düse ist bevorzugt Sinterhartmetall, das sich nicht so leicht abnutzt.
Beispiele für die Form des wabenförmigen Körpers umfassen eine säulenförmige Form, eine ovale Säulenform und eine polygonale Säulenform mit Endflächen mit „einer quadratischen Form, einer rechteckigen Form, einer dreieckigen Form, einer fünfeckigen Form, einer sechseckigen Form oder einer achteckigen Form”. Bei der Herstellung der Wabenstruktur, die „den ringförmigen konvexen Abschnitt umfasst, der mit dem ebenen Abschnitt versehen ist”, wird bevorzugt der wabenförmige Körper mit einer polygonalen Säulenform verwendet. Das liegt daran, dass der übriggebliebene Teil der Seitenfläche zu dem ebenen Abschnitt des ringförmigen konvexen Abschnitts gemacht werden kann, indem ein Teil der Seitenfläche einer polygonalen Säule hinterlassen wird. Das heißt, der Vorgang zur Bildung des ebenen Abschnitts kann weggelassen werden. Der wabenförmige Körper hat ferner bevorzugt eine quadratische Säulenform.
Überdies kann nach der obigen Formgebung der erhaltene wabenförmige Körper getrocknet werden. Es gibt keine Einschränkung für das Trocknungsverfahren. Beispiele für das Trocknungsverfahren umfassen Heißlufttrocknung, Mikrowellentrocknung, dielektrische Trocknung, Trocknung unter vermindertem Druck, Vakuumtrocknung und Gefriertrocknung. Von diesen Verfahren werden bevorzugt die dielektrische Trocknung, die Mikrowellentrocknung, die Heißlufttrocknung oder Kombinationen davon durchgeführt.
(2-1-2) Brennschritt:
Als nächstes wird der wabenförmige Körper zur Herstellung einer gebrannten Wabenmasse gebrannt.
Der wabenförmige Körper wird vor dem Brennen (Brennen) des wabenförmigen Körpers bevorzugt kalziniert. Die Kalzinierung dient dem Entfetten. Es gibt keine Einschränkung für das Verfahren zur Kalzinierung des wabenförmigen Körpers, solange eine organische Substanz (das organische Bindemittel, das oberflächenaktive Mittel, der Porenbildner usw.) entfernt werden können. In der Regel beträgt die Brenntemperatur des organischen Bindemittels etwa 100 bis 300°C und die Brenntemperatur des Porenbildners etwa 200 bis 800°C. Daher wird als Kalzinierungsbedingungen das Heizen bevorzugt bei etwa 200 bis 1000°C unter Oxidationsatmosphäre für etwa 3 bis 100 Stunden durchgeführt.
Das Brennen (Brennen) des wabenförmigen Körpers wird zum Sintern und Verdichten des Formgebungsrohmaterials, das den kalzinierten wabenförmigen Körper bildet, zum Erhalt einer vorbestimmten Festigkeit durchgeführt. Die Brennbedingungen (Temperatur, Zeit, Atmosphäre usw.) variieren in Abhängigkeit der Art des Formgebungsrohmaterials, und daher können geeignete Bedingungen gemäß der Art ausgewählt werden. Wenn beispielsweise das cordieritbildende Rohmaterial verwendet wird, beträgt die Brenntemperatur bevorzugt 1.410 bis 1.440°C. Überdies beträgt die Brennzeit, als Zeit zum Halten der höchsten Temperatur, bevorzugt 4 bis 8 Stunden. Es gibt keine Einschränkung für eine Vorrichtung zur Durchführung des Kalzinierens und Brennens, es können jedoch ein Elektroofen, ein Gasofen oder dergleichen verwendet werden.
(2-2) Schneideschritt:
Der Schneideschritt ist ein Schritt des Schneidens eines Außenumfangsabschnitts der gebrannten Wabenmasse. Es gibt keine Einschränkung für das Verfahren zum Schneiden der gebrannten Wabenmasse. Als das Verfahren zum Schneiden des Außenumfangsabschnitts der gebrannten Wabenmasse kann geeigneterweise ein bereits bekanntes Verfahren eingesetzt werden, bevorzugt ist das Verfahren jedoch ein Verfahren, bei dem ein mit Diamanten beschichteter Mahlstein auf die gebrannte Wabenmasse gedrückt wird, während sich die gebrannte Wabenmasse dreht. Im Schneideschritt wird die Dicke „des Außenumfangsabschnitts der gebrannten Wabenmasse, die geschnitten wird”, dieselbe Dicke des ringförmigen konvexen Abschnitts, der nach dem Schneiden gebildet wird.
Wie oben beschrieben, wird bei der Herstellung der Wabenstruktur, die den ringförmigen konvexen Abschnitt umfasst, der mit „dem ebenen Abschnitt parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen versehen ist”, die gebrannte Wabenmasse bevorzugt wie folgt geschnitten. Das heißt, die gebrannte Wabenmasse wird bevorzugt so geschnitten, dass ein Teil der Seitenfläche der gebrannten Wabenmasse mit einer polygonalen Säulenform zurückbleibt und der zurückgebliebene Teil der Seitenfläche der ebene Abschnitt des ringförmigen konvexen Abschnitts wird. Folglich muss der ebene Abschnitt nach dem Schneiden nicht erneut gebildet werden.
Es ist anzumerken, dass das Schneiden vor oder nach dem Brennen des wabenförmigen Körpers durchgeführt werden kann, das Schneiden wird bevorzugt aber nach dem Brennen durchgeführt. Wird das Schneiden nach dem Brennen durchgeführt, kann die Form der gebrannten Wabenmasse durch das Schneiden festgelegt werden, selbst wenn die gebrannte Wabenmasse durch das Brennen verformt wird.
(2-3) Verschlussschritt:
Bei der Herstellung der Wabenstruktur, die verschlossene Abschnitte umfasst, wird bevorzugt der folgende Verschlussschritt nach dem Schneideschritt durchgeführt. In diesem Verschlussschritt werden die verschlossenen Abschnitte in offenen Stirnflächen „der vorbestimmten Zellen” in einer Endfläche und offenen Stirnflächen „der verbleibenden Zellen” in einer anderen Endfläche der gebrannten Wabenmasse angeordnet. Nachstehend wird dieser Schritt ausführlich beschrieben.
Zunächst werden die offenen Zellenstirnflächen der einen Endfläche der gebrannten Wabenmasse (Wabengrundkörper) mit einem Verschlussmaterial gefüllt. Als das Verfahren zum Füllen der offenen Zellenstirnflächen der einen Endfläche mit dem Verschlussmaterial ist ein Verfahren mit einem Abdeckschritt und einem Einpressschritt bevorzugt. Der Abdeckschritt ist ein Schritt des Aufbringens einer Schicht auf die eine Endfläche der gebrannten Wabenmasse und dann Erzeugen von Löchern an Stellen, die „die Zellen, die mit den verschlossenen Abschnitten versehen werden sollen, überlagern” in der Schicht. Der Einpressschritt ist ein Schritt des Pressens „des Endes der gebrannten Wabenmasse, auf die die Schicht aufgebracht worden ist”, in einen Behälter, der das Verschlussmaterial umfasst, wodurch das Verschlussmaterial in die Zellen der gebrannten Wabenmasse gepresst wird. Beim Einpressen des Verschlussmaterials in die Zellen der gebrannten Wabenmasse durchläuft das Verschlussmaterial die in der Schicht erzeugten Löcher und wird so in die einzigen Zellen gefüllt, die mit den in der Schicht erzeugten Löchern verbunden sind.
Das Verschlussmaterial kann durch entsprechendes Mischen der Rohmaterialien, die in den Beispielen für Elementarbestandteile des obigen keramikbildenden Rohmaterials festgelegt sind, hergestellt werden. Das keramische Rohmaterial, das in dem Verschlussmaterial enthalten ist, ist bevorzugt dasselbe wie das keramische Rohmaterial zur Verwendung als das Rohmaterial der Zwischenwände.
Als nächstes wird das Verschlussmaterial, das in die gebrannte Wabenmasse gefüllt wird, bevorzugt getrocknet.
In der einen Endfläche der gebrannten Wabenmasse sind die Zellen, die mit den verschlossenen Abschnitten versehen sind, und die Zellen, die nicht mit den verschlossenen Abschnitten versehen sind, bevorzugt abwechselnd angeordnet. In diesem Fall bilden in der einen Endfläche, die mit den verschlossenen Abschnitten versehen ist, die verschlossenen Abschnitte und „die offenen Stirnflächen der Zellen” ein mosaikartiges Muster.
Als nächstes werden die verschlossenen Abschnitte in den offenen Stirnflächen „der verbleibenden Zellen” in einer anderen Endfläche der gebrannten Wabenmasse bevorzugt auf dieselbe Weise wie in der einen Endfläche angeordnet. Es ist anzumerken, dass das Trocknen des Verschlussmaterials nach dem Füllen beider Endflächen der gebrannten Wabenmasse mit dem Verschlussmaterial durchgeführt werden kann. Überdies kann der Brennschritt nach dem Füllen des wabenförmigen Körpers mit dem Verschlussmaterial durchgeführt werden.
(2-4) Schritt zur Bildung der Außenumfangs-Hüllschicht:
Der geschnittene Außenumfang der gebrannten Wabenmasse wird bevorzugt mit einem Außenumfangs-Umhüllungsmaterial, wodurch die Außenumfangs-Hüllschicht gebildet wird, beschichtet. Durch die Bildung der Außenumfangs-Hüllschicht kann das Splittern des ringförmigen konvexen Abschnitts verhindert werden. Das Außenumfangs-Umhüllungsmaterial ist eines, das durch Zugabe von Additiven wie eines organischen Bindemittels, von Harzbläschen und eines Dispersionsmittels zu anorganischen Rohmaterialien wie anorganischen Fasern, kolloidem Siliciumdioxid, Ton und SiC-Teilchen, weitere Zugabe von Wasser dazu und Kneten der Materialien erhalten wird. Ein Beispiel für ein Umhüllungsverfahren mit dem Außenumfangs-Umhüllungsmaterial ist ein Verfahren zum Umhüllen des „geschnittenen” Außenumfangs „der gebrannten Wabenmasse” unter Verwendung eines Gummispatels oder dergleichen, während der Körper auf einer Töpferscheibe gedreht wird.
Beispiele
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung basierend auf den Beispielen ausführlicher beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
Als ein keramisches Rohmaterial wurde ein Gemisch aus Siliciumcarbid-Pulver (SiC-Pulver) und metallischem Silicium-Pulver (Si-Pulver) verwendet. Dann wurden Hydroxypropylmethylcellulose als Bindemittel und ein Porenbildner zugegeben, und weiterhin wurde Wasser zugegeben, wodurch das Formgebungsrohmaterial hergestellt wurde. Dann wurde das Formgebungsrohmaterial mit einem Vakuum-Tonkneter geknetet, wodurch ein geknetetes Material hergestellt wurde. Der Anteil des Bindemittels betrug 7 Masseteile, bei einer Gesamtsumme des Siliciumcarbid-Pulvers (SiC-Pulvers) und des metallischen Silicium-Pulvers (Si-Pulvers) von 100 Masseteilen. Der Anteil des Porenbildners betrug 3 Masseteile, bei einer Gesamtsumme des Siliciumcarbid-Pulvers (SiC-Pulvers) und des metallischen Silicium-Pulvers (Si-Pulvers) von 100 Masseteilen. Der Anteil an Wasser betrug 42 Masseteile, bei einer Gesamtsumme des Siliciumcarbid-Pulvers (SiC-Pulvers) und des metallischen Silicium-Pulvers (Si-Pulvers) von 100 Masseteilen. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Siliciumcarbid-Pulvers betrug 20 μm, und der durchschnittliche Teilchendurchmesser des metallischen Silicium-Pulvers betrug 6 μm. Überdies betrug der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Porenbildners 20 μm. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Siliciumcarbids, des metallischen Siliciums und des Porenbildners waren Werte, die mit einem Laserbeugungsverfahren gemessen wurden.
Das erhaltene geknetete Material wurde unter Verwendung einer Extrusionsformungsmaschine unter Erhalt eines säulenartigen wabenförmigen Körpers geformt. Der erhaltene wabenförmige Körper wurde durch dielektrisches Hochfrequenzheizen und dann Trocknen bei 120°C für 2 Stunden unter Verwendung eines Heißlufttrockners erhalten.
Der getrocknete wabenförmige Körper wurde unter Erhalt einer säulenartigen gebrannten Wabenmasse entfettet und gebrannt. Die Entfettungsbedingungen waren 550°C und 3 Stunden. Die Brennbedingungen waren 1450°C und 2 Stunden unter Argonatmosphäre.
Als nächstes wurde ein Außenumfangsabschnitt der erhaltenen säulenartigen gebrannten Wabenmasse so geschnitten, dass „ein ringförmiger konvexer Abschnitt in einem zentralen Abschnitt in der Verlaufsrichtung der Zellen zurückblieb”. Danach wurde der geschnittene Außenumfang der gebrannten Wabenmasse unter Bildung einer Außenumfangs-Hüllschicht mit einem Außenumfangs-Umhüllungsmaterial umhüllt. So wurde die in 1 gezeigte Wabenstruktur erhalten. Das Verfahren zum Schneiden des Außenumfangsabschnitt der gebrannten Wabenmasse war ein Verfahren, bei dem ein mit Diamanten beschichteter Mahlstein auf den Außenumfangsabschnitt der gebrannten Wabenmasse in einem Winkel von 45° zur Verlaufsrichtung der Zellen gedrückt wurde, während sich die gebrannte Wabenmasse drehte. Folglich wurde die Wabenstruktur erhalten, die einen ringförmigen konvexen Abschnitt mit einer konischen Form an beiden Endabschnitten (beide Endabschnitte in der Verlaufsrichtung der Zellen) erhalten. Der Kegelwinkel des ringförmigen konvexen Abschnitts in dieser Wabenstruktur betrug 45° an beiden Endabschnitten. Im übrigen war diese Wabenstruktur nicht mit ebenen Abschnitten versehen.
Die Unterseite der erhaltenen Wabenstruktur hatte eine runde Form mit einem Durchmesser von 14,4 cm, und die Länge der Wabenstruktur in der Verlaufsrichtung der Zellen betrug 20,3 cm. Überdies betrug die Zwischenwanddicke 305 μm, und die Zellendichte betrug 46,5 Zellen/cm². Die Dicke (H) des ringförmigen konvexen Abschnitts (Dicke des konvexen Abschnitts) betrug 10 mm, und die Breite (L) des ringförmigen konvexen Abschnitts (Breite des konvexen Abschnitts) betrug 2,0 cm. Der ringförmige konvexe Abschnitt war an einer Stelle angeordnet, wo der Abstand von einem Ende der Wabenstruktur zu einem Endabschnitt des ringförmigen konvexen Abschnitts, der näher an dem einen Ende der Wabenstruktur lag, 6,4 cm betrug. Die Dicke (H) des ringförmigen konvexen Abschnitts war die Dicke H des ringförmigen konvexen Abschnitts im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen. Die Breite (L) des ringförmigen konvexen Abschnitts war die Länge des ringförmigen konvexen Abschnitts in der Verlaufsrichtung der Zellen der Wabenstruktur. „Die Tiefe (D) des ebenen Abschnitts ”war die Differenz zwischen der Dicke (H) des ringförmigen konvexen Abschnitts und „dem Abstand” T „zwischen dem ebenen Abschnitt (der Oberfläche) und dem Außenumfang des Wabengrundkörpers” (siehe 4).
Die erhaltene Wabenstruktur wurde hinsichtlich „Ringriss”, „Festigkeit des konvexen Abschnitts”, „Montageeigenschaften” und „Packungseigenschaften” mit den folgenden Verfahren bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
In den Tabellen 1 und 2 zeigt die Spalte „Anordnungsstelle konvexer Abschnitt” die Stelle an, wo der ringförmige konvexe Abschnitt angeordnet ist. „Mitte” zeigt an, dass der ringförmige konvexe Abschnitt in einem zentralen Abschnitt der Wabenstruktur in der Verlaufsrichtung der Zellen angeordnet ist. „Endabschnitt” zeigt an, dass der ringförmige konvexe Abschnitt in einem Endabschnitt der Wabenstruktur in der Verlaufsrichtung der Zellen angeordnet ist. „Winkel konvexer Abschnitt (°)” zeigt Kegelwinkel des ringförmigen konvexen Abschnitts an beiden Endabschnitten an.
(Ringriss)
Zunächst wurde die Wabenstruktur an einem Brenn-Tester befestigt. Als nächstes wurden von diesem Brenn-Tester die folgenden Vorgänge ausgeführt. Das heißt, der Vorgang „Ermöglichen, dass ein Hochtemperaturgas mit 800°C für 10 Minuten durch die Wabenstruktur fließen kann, und dann Ermöglichen, dass ein Kühlgas bei 150°C für 10 Minuten durch die Wabenstruktur fließen kann”, wurde als ein Zyklus des Temperaturerhöhungs- und Abkühlvorgangs betrachtet. Der Temperaturerhöhungs- und Abkühlvorgang wurde für 100 Zyklen durchgeführt. Danach wurde die Gegenwart oder Abwesenheit eines Ringrisses, der in der Wabenstruktur erzeugt wurde, visuell bestätigt und hinsichtlich der folgenden Standards bewertet. Der Fall, wo ein Ringriss zu einem Grad, der die Funktion eines DPFs verschlechtert, in der Wabenstruktur erzeugt wurde, war „C”. Ein Fall, wo ein Ringriss in der Wabenstruktur erzeugt wurde, nicht aber zu einem Grad, der die Funktion des DPF nicht verschlechterte, war „B”. Ein Fall, wo keine Ringrisse in der Wabenstruktur vorhanden waren, war „A”. „A” und „B” bestanden und „C” fielen durch. Es ist anzumerken, dass, was „die Funktion des DPF” betrifft, wenn die Anzahl an Feststoffteilchen der PM in einem behandelten Gas (Abgasbehandlung durch den DPF) 6,0 × 10^–11 Feststoffteilchen/km oder weniger betrug, was ein geregelter PM-Feststoffteilchenwert (European Regulation „EURO6”) ist, diese als ein Grad bewertet wurde, der die Funktion des DPF nicht verschlechterte. Wenn überdies die Anzahl an Feststoffteilchen der PM in dem behandelten Gas mehr als 6,0 × 10^–11 Feststoffteilchen/km betrug, was ein geregelter PM-Feststoffteilchenwert ist, wurde sie als ein Grad bewertet, der die Funktion des DPF verschlechterte.
(Festigkeit konvexer Abschnitt)
Zunächst wurde ein Pendel mit einer Schnur (Länge 75 cm), umfassend eine Eisenkugel mit einem Durchmesser von 11 mm (Gewicht 5,4 g) an seiner Spitze, hergestellt. Als nächstes wurde dieses Pendel so angeordnet, dass die Eisenkugel den Endabschnitt (äußerster Umfangsabschnitt) des ringförmigen konvexen Abschnitts der Wabenstruktur am untersten Punkt der Eisenkugel (d. h. in einem Zustand, in dem das Pendel nicht schwang) anstieß. Als nächstes schwang die Eisenkugel des Pendels nach unten und stieß an den Endabschnitt des ringförmigen konvexen Abschnitts an. Danach wurde der Endabschnitt des ringförmigen konvexen Abschnitts visuell betrachtet. Dann wurde die Bewertung hinsichtlich der folgenden Standards vorgenommen. Schwang die Eisenkugel zum Anstoßen an den Endabschnitt des ringförmigen konvexen Abschnitts bis auf eine Höhe von 80% der Länge der obigen Schnur, erzeugte dies einen Defekt wie Splitter in dem Endabschnitt des ringförmigen konvexen Abschnitt, was „C” war. Schwang die Eisenkugel zum Anstoßen an den Endabschnitt des ringförmigen konvexen Abschnitts bis auf eine Höhe von 100% der Länge der obigen Schnur, erzeugte dies einen Defekt wie Splitter in dem Endabschnitt des ringförmigen konvexen Abschnitt, was „B” war. Wenn gar keine Defekte erzeugt wurden, war dies „A”. Die „A”-Bewertung und die „B”-Bewertung bestanden und die „C”-Bewertung fiel durch.
(Montageeigenschaften)
Die Montageeigenschaften der Wabenstrukturen, die jeweils einen ringförmigen konvexen Abschnitt aufwiesen, der mit einem ebenen Abschnitt versehen war (Beispiele 1 bis 14 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4), und einer Wabenstruktur, die nicht mit einem ringförmigen konvexen Abschnitt versehen war (Vergleichsbeispiel 11), wurden anhand der Dicke (H) und Breite (L) des ringförmigen konvexen Abschnitts bewertet. Die Bewertung der Dicke (H) des ringförmigen konvexen Abschnitts kann als „die Bewertung „einer Durchmesserrichtung” bezeichnet werden”. Überdies kann die Bewertung der Breite (L) des ringförmigen konvexen Abschnitts als „die Bewertung „der Gesamtlängenrichtung” bezeichnet werden”. Die Bewertung der Dicke (H) des ringförmigen konvexen Abschnitts war wie folgt. Ein Fall, wo die Dicke des ringförmigen konvexen Abschnitts 10 mm oder weniger betrug, war „A”, ein Fall, wo sie über 10 mm bis 15 mm oder weniger betrug, war „B”, und ein Fall, wo sie über 15 mm betrug, war „C”. Die Bewertung der Breite (L) des ringförmigen konvexen Abschnitts war wie folgt. Ein Fall, wo die Breite des ringförmigen konvexen Abschnitts über 80% der Länge der Wabenstruktur in der Verlaufsrichtung der Zellen betrug, war „B”, und ein Fall, wo die Breite 80% oder weniger der Länge der Wabenstruktur in der Verlaufsrichtung der Zellen betrug, war „A”. Im Falle von „B” waren die Montageeigenschaften der Wabenstruktur beeinträchtigt. Im Falle von „A” waren die Montageeigenschaften der Wabenstruktur nicht beeinträchtigt.
Ferner wurden die Montageeigenschaften einer Gesamtbewertung unter Berücksichtigung sowohl der Dicke (H) als auch der Breite (L) des ringförmigen konvexen Abschnitts unterzogen. Waren sowohl „die Bewertung der Durchmesserrichtung” als auch „die Bewertung der Gesamtlängenrichtung” „A”, war auch die Gesamtbewertung „A”. Wenn zumindest eine „der Bewertung der Durchmesserrichtung” und „der Bewertung der Gesamtlängenrichtung” „B” war, war auch die Gesamtbewertung „B”. Wenn „die Bewertung der Durchmesserrichtung” „C” war, war auch die Gesamtbewertung „C”. Was die Gesamtbewertung der Montageeigenschaften betrifft, war die „A”-Bewertung am stärksten bevorzugt und danach die „B”-Bewertung. Überdies war die „C”-Bewertung von den A-, B- und C-Bewertungen die schlechteste. Es ist anzumerken, dass die Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 11 als eine Wabenstruktur betrachtet wurde, bei der die Dicke des ringförmigen konvexen Abschnitts „0 mm” betrug. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die Wabenstruktur mit dem ringförmigen konvexen Abschnitt, der mit dem ebenen Abschnitt versehen war, wurde wie folgt bewertet (die Wirkung des ebenen Abschnitts). Zunächst wurde ein externer Zylinder angenommen, bei dem die Form im Querschnitt senkrecht zur Mittelachse der Wabenstruktur, die mit dem ebenen Abschnitt versehen ist (nachstehend kann sie als „Wabenstruktur X” bezeichnet werden), analog zu der Form der obigen Wabenstruktur X war, und der Raum zwischen der Wabenstruktur X und dem externen Zylinder ungefähr 5 mm betrug. Als nächstes wurden im Querschnitt senkrecht zur Mittelachse des externen Zylinders eine Strecke a, die durch die Mitte des externen Zylinders verläuft und zwei Punkte des Außenumfangsabschnitts des externen Zylinders verbindet, eine Strecke b senkrecht zur Strecke a und eine Strecke c, die sich mit 45° gegen die Strecke a neigt, gezogen. Jede der Strecken b und c war eine Strecke, die durch die Mitte des externen Zylinders verlief und zwei Punkte des Außenumfangsabschnitts des externen Zylinders verband. Die Strecken a und b waren senkrecht zu einer Ebene, die in dem externen Zylinder ausgebildet war. Als nächstes wurde die Gesamtzahl der Strecken a, b und c berechnet. Als nächstes wurde eine Wabenstruktur (nachstehend als „Wabenstruktur Y” bezeichnet) angenommen, die nicht mit dem ringförmigen konvexen Abschnitt in der obigen Wabenstruktur X versehen war. Als nächstes wurde, ähnlich wie bei der obigen Wabenstruktur X, ein externer Zylinder angenommen, bei dem die Form analog der Form der Wabenstruktur Y war und der Raum zwischen der obigen Wabenstruktur Y und dem externen Zylinder ungefähr 5 mm betrug. Als nächstes wurden, ähnlich wie bei der obigen Wabenstruktur X, die Strecken a, b und c gezogen. Als nächstes wurde die Gesamtzahl der Strecken a, b und c berechnet. Danach wurde die Bewertung hinsichtlich der folgenden Standards vorgenommen. Ein Fall, wo ein Verhältnis „der Gesamtzahl der Strecken a, b und c”, berechnet in der Wabenstruktur X, bezogen auf „die Gesamtzahl der Strecken a, b und c”, berechnet in der Wabenstruktur Y, 104% oder weniger betrug, war „A”. Ein Fall, wo das Verhältnis „der Gesamtzahl der Strecken a, b und c”, berechnet in der Wabenstruktur X, bezogen auf „die Gesamtzahl der Strecken a, b und c”, berechnet in der Wabenstruktur Y, 106% oder weniger betrug, war „B”. Ein Fall, wo das Verhältnis „der Gesamtzahl der Strecken a, b und c”, berechnet in der Wabenstruktur X, bezogen auf „die Gesamtzahl der Strecken a, b und c”, berechnet in der Wabenstruktur Y, mehr als 106% betrug, war „C”. Es ist anzumerken, dass die obige Bewertung, betreffend die Wabenstruktur mit dem ringförmigen konvexen Abschnitt, der mit dem ebenen Abschnitt versehen ist, der „Bewertung der Durchmesserrichtung” entsprach. Überdies wurde die Wabenstruktur mit dem ringförmigen konvexen Abschnitt, der mit dem ebenen Abschnitt versehen ist, auf dieselbe Weise wie die Wabenstruktur mit dem ringförmigen konvexen Abschnitt, der nicht mit dem obigen ebenen Abschnitt versehen ist, auch „der Bewertung der Gesamtlängenrichtung” und „der Gesamtbewertung” unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
(Packungseigenschaften)
Die Bewertung der Tiefe des ebenen Abschnitts des ringförmigen konvexen Abschnitts der Wabenstruktur wurde wie folgt vorgenommen. Ein Packungsbehälter zum Packen „der Wabenstrukturen mit jeweils derselben Größe wie der keramische Grundkörper” wurde als „der existierende Packungsbehälter” betrachtet. Wie in 5 gezeigt, waren sechs Wabenstrukturen in „dem existierenden Packungsbehälter” enthalten. Überdies wurde der „existierende Packungsbehälter” in einer Palette mit einer Fläche, die 410% größer war als die Fläche der Unterseite des „existierenden Packungsbehälters”, angeordnet. Ein Fall, wo in dem „existierenden Packungsbehälter” sechs Wabenstrukturen enthalten sein konnten, war die „A”-Bewertung. Überdies war, obgleich nur in einem größeren Packungsbehälter als „der existierende Packungsbehälter” sechs Wabenstrukturen enthalten sein konnten, ein Fall, wo der größere Packungsbehälter in der Palette angeordnet werden konnte, die „B”-Bewertung. Ferner war ein Fall, wo die Wabenstrukturen in einem größeren Packungsbehälter als „dem existierenden Packungsbehälter” enthalten sein mussten, die „C”-Bewertung. [Tabelle 1]
(Beispiele 2 bis 14 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4)
Die Wabenstrukturen wurden auf dieselbe Weise wie Beispiel 1 erhalten, außer dass die Bedingungen wie in Tabelle 1 gezeigt verändert wurden. Die erhaltenen Wabenstrukturen wurden hinsichtlich „Ringriss”, „Festigkeit konvexer Abschnitt”, „Montageeigenschaften” und „Packungseigenschaften” durch die obigen Verfahren bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
(Beispiel 15)
Ein geknetetes Material wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Das erhaltene geknetete Material wurde unter Anwendung einer Extrusionsformungsmaschine unter Erhalt eines wabenförmigen Körpers mit einer quadratischen Säulenform geformt. Der erhaltene wabenförmige Körper wurde durch dielektrisches Hochfrequenzheizen und dann Trocknen bei 120°C für 2 Stunden unter Verwendung eines Heißlufttrockners getrocknet.
Der getrocknete wabenförmige Körper wurde unter Erhalt einer gebrannten Wabenmasse mit einer quadratischen Säulenform entfettet und gebrannt. Die Entfettungsbedingungen waren 550°C für 3 Stunden. Die Brennbedingungen waren 1450°C für 2 Stunden unter Argonatmosphäre.
Ein Außenumfangsabschnitt der erhaltenen gebrannten Wabenmasse mit quadratischer Säulenform wurde so geschnitten, dass „ein ringförmiger konvexer Abschnitt gebildet wurde, und ein Teil jeder Seitenfläche der gebrannten Wabenmasse als ein ebener Abschnitt, ausgebildet auf dem ringförmigen konvexen Abschnitt” hinterlassen wurde. Der ringförmige konvexe Abschnitt wurde „in einem zentralen Abschnitt” der gebrannten Wabenmasse „in der Verlaufsrichtung der Zellen” gebildet. Danach wurde der geschnittene Außenumfang der gebrannten Wabenmasse unter Bildung einer Außenumfangs-Hüllschicht mit einem Außenumfangs-Umhüllungsmaterial umhüllt. So wurde die in 3 gezeigte Wabenstruktur erhalten. Das Verfahren zum Schneiden des Außenumfangsabschnitts der gebrannten Wabenmasse war ein Verfahren, bei dem ein mit Diamanten beschichteter Mahlstein in einem Winkel von 45° zur Verlaufsrichtung der Zellen auf den Außenumfangsabschnitt der gebrannten Wabenmasse gedrückt wurde, während sich die gebrannte Wabenmasse drehte. So wurde eine Wabenstruktur mit einem ringförmigen konvexen Abschnitt, der „mit vier ebenen Abschnitten versehen war und konische Formen an beiden Endabschnitten aufwies”, erhalten. Die Kegelwinkel des ringförmigen konvexen Abschnitts in dieser Wabenstruktur betrugen 45° an beiden Endabschnitten. Der ringförmige konvexe Abschnitt der Wabenstruktur des vorliegenden Beispiels war mit zwei Paar ebenen Abschnitten (vier ebene Abschnitte insgesamt) parallel zueinander versehen, wie in 4 gezeigt.
Die Unterseite der Wabenstruktur hatte eine runde Form mit einem Durchmesser von 14,4 cm, und die Länge der Wabenstruktur in der Verlaufsrichtung der Zellen betrug 20,3 cm. Überdies betrug die Zwischenwanddicke 305 μm, und die Zellendichte betrug 46,5 Zellen/cm². Die Dicke (H) des ringförmigen konvexen Abschnitts betrug 20 mm, und die Breite (L) des ringförmigen konvexen Abschnitts betrug 5,0 cm. Die Tiefe des ebenen Abschnitts (D) (vier Abschnitte) betrug 10 mm. Der ringförmige konvexe Abschnitt war an einer Stelle angeordnet, wo „der Abstand von einem Ende der Wabenstruktur zu einem Endabschnitt des ringförmigen konvexen Abschnitts, der näher an diesem einen Ende der Wabenstruktur liegt”, 6,4 cm betrug.
Die erhaltene Wabenstruktur wurde hinsichtlich „Ringriss”, „Festigkeit konvexer Abschnitt”, „Montageeigenschaften” und „Packungseigenschaften” mit den obigen Verfahren bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. [Tabelle 2]
(Beispiele 16 bis 18)
Die Wabenstrukturen wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 15 erhalten, außer dass die Bedingungen wie in Tabelle 2 gezeigt verändert wurden. Die erhaltenen Wabenstrukturen wurden hinsichtlich „Ringriss”, „Festigkeit konvexer Abschnitt”, „Montageeigenschaften” und „Packungseigenschaften” durch die obigen Verfahren bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
(Vergleichsbeispiel 5)
Eine säulenartige gebrannte Wabenmasse wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Ein Außenumfangsabschnitt der erhaltenen säulenartigen gebrannten Wabenmasse wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 so geschnitten, dass „die geschnittene gebrannte Wabenmasse” ähnlich wie in Beispiel 1 erhalten wurde. Ein ringförmiger konvexer Abschnitt der erhaltenen „geschnittenen gebrannten Wabenmasse” wurde so geschnitten, dass vier Ebenen parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen, die ebene Abschnitte bilden, gebildet wurden. Beim Schneiden des ringförmigen konvexen Abschnitts zur Bildung der ebenen Abschnitte „betrug der Abstand zwischen einer Außenumfangsfläche der gebrannten Wabenmasse und jedem ebenen Abschnitt (der Oberfläche)” 0 mm. Danach wurde der Außenumfang der gebrannten Wabenmasse unter Bildung einer Außenumfangs-Hüllschicht mit einem Außenumfangs-Umhüllungsmaterial umhüllt. So wurde eine Wabenstruktur erhalten, die „einen konvexen Abschnitt umfasst, der so angeordnet ist, dass er nach außen vom Außenumfang des Wabengrundkörpers hervorsteht und einen Teil des Außenumfangs des Wabengrundkörpers bedeckt”. „Die vier Ebenen parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen” wurden wie folgt gebildet. Zunächst wurde ein Teil des ringförmigen konvexen Abschnitts unter Bildung einer Ebene mit einer Schneidmaschine geschnitten, und dann wurde lediglich „die geschnittene gebrannte Wabenmasse” um 90° gedreht. Danach wurde ein weiterer Teil des ringförmigen konvexen Abschnitts unter Bildung der nächsten Ebene mit der Schneidmaschine ähnlich geschnitten. Dieser Vorgang wurde wiederholt, um so die vier Ebenen parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen zu bilden. Die erhaltene Wabenstruktur umfasste „einen periodisch ausgebildeten simulierten ringförmigen konvexen Abschnitt”, der den Außenumfang des Wabengrundkörpers nicht über den gesamten Umfang umgab, den Außenumfang jedoch periodisch umgab. Hier bedeutet „die simulierte Ringform”, dass die Form wie „eine Ringform” aussieht, aber keine „Ringform” ist, und dass ein Teil der Ringform unterbrochen und die Form periodisch ausgebildet ist.
(Vergleichsbeispiele 6 bis 10)
Die Wabenstrukturen wurden auf dieselbe Weise wie in Vergleichsbeispiel 5 erhalten, außer dass die Bedingungen wie in Tabelle 2 gezeigt verändert waren. Die erhaltenen Wabenstrukturen wurden hinsichtlich „Ringriss”, „Festigkeit konvexer Abschnitt”, „Montageeigenschaften” und „Packungseigenschaften” durch die obigen Verfahren bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
(Vergleichsbeispiel 11)
Eine säulenartige gebrannte Wabenmasse wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Danach wurde der Außenumfang der gebrannten Wabenmasse unter Bildung einer Außenumfangs-Hüllschicht mit einem Außenumfangs-Umhüllungsmaterial umhüllt. So wurde eine säulenartige Wabenstruktur erhalten, „die nicht mit einem ringförmigen konvexen Abschnitt versehen war”. Die erhaltenen Wabenstrukturen wurden hinsichtlich „Ringriss”, Montageeigenschaften” und „Packungseigenschaften” durch die obigen Verfahren bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
In den Tabellen 1 und 2 ist erkennbar, dass die Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 18 im Vergleich zu den Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 1 bis 11 kaum Ringrisse erzeugen. Ebenso ist erkennbar, dass die Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 18 im Vergleich zu der Wabenstruktur aus Vergleichsbeispiel 3 kaum einen Defekt wie Splitter in „dem ringförmigen konvexen Abschnitt” erzeugen, selbst wenn „die ringförmigen konvexen Abschnitte” während der Beförderung oder dergleichen einer externen Kraft ausgesetzt sind. Die Wabenstruktur aus Vergleichsbeispiel 1 war die, bei der die Form eines ringförmigen konvexen Abschnitts nicht an beiden Endabschnitten konisch war.
In den Vergleichsbeispielen 5 bis 9 war die Dicke (H) des konvexen Abschnitts genauso lang wie die Tiefe (D) des ebenen Abschnitts. Das heißt, die simulierten ringförmigen konvexen Abschnitte der Wabenstrukturen gemäß der Vergleichsbeispiele 5 bis 9 waren nicht über den gesamten Außenumfang der Wabenstrukturen ausgebildet. Mit anderen Worten, es gab einen Teil, in dem der simulierte ringförmige konvexe Abschnitt nicht über den gesamten Außenumfang der Wabenstruktur vorlag. Daher war die Bewertung des Ringrisses „C”. Die Wabenstruktur gemäß Vergleichsbeispiel 11 war nicht mit dem ringförmigen konvexen Abschnitt versehen, und daher war die Bewertung des Ringrisses „C”.
Eine Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann geeigneterweise als ein Filter zur Reinigung von Gasen, die aus einem Verbrennungsmotor, wie einem Dieselmotor und einem Benzin-Direkteinspritzer, verschiedenen Verbrennungsvorrichtungen und dergleichen austreten, verwendet werden.
Beschreibung der Bezugsziffern

1: Zwischenwand, 2: Zelle, 4: Wabengrundkörper, 7: Außenumfangs-Hüllschicht, 10: ringförmiger konvex Abschnitt, 11: konische Oberfläche, 15: ebener Abschnitt, 20: Packungsbehälter, 50: Ringriss und 100, 101, 102 und 200: Wabenstruktur.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-210840 [0001]
JP 09-299811 A [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

EURO6 [0080]

Claims

Wabenstruktur, umfassend: einen Wabengrundkörper mit porösen Zwischenwänden, die mehrere Zellen definieren, die zu Durchgangskanälen für ein Fluid werden; und einen ringförmigen konvexen Abschnitt, der ein Ring eines konvexen Abschnitts, der den Außenumfang des Wabengrundkörpers über den gesamten Umfang umgibt, ist, wobei der ringförmige konvexe Abschnitt so angeordnet ist, dass er nach außen vom Außenumfang des Wabengrundkörpers hervorsteht und einen Teil des Außenumfangs des Wabengrundkörpers bedeckt, die Formen der beiden Endabschnitte des ringförmigen konvexen Abschnitts konisch sind und die Dicke des ringförmigen konvexen Abschnitts im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 3 bis 20 mm beträgt.
Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei die Dicke des ringförmigen konvexen Abschnitts im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 5 bis 10 mm beträgt.
Wabenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Breite des ringförmigen konvexen Abschnitts 1 bis 80% der Länge in der Verlaufsrichtung der Zellen beträgt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Teil der Oberfläche des ringförmigen konvexen Abschnitts eine ebene Form parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen aufweist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Wabengrundkörper aus zumindest einem, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit, Siliciumcarbid, Mullit, Aluminiumtitanat und Aluminiumoxid, gefertigt ist.