DE102016002112A1

DE102016002112A1 - Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102016002112A1
Application number: DE102016002112.8A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Kondo; Yasushi Kato
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2016-08-25
Also published as: JP2016155722A; CN105903495B; JP6595773B2; US10259188B2; CN105903495A; US20160243785A1

Abstract

Vorgesehen ist eine Wabenstruktur, die keiner dimensionalen Verformung während der Herstellung unterliegt und verbesserte isostatische Festigkeit aufweist. Eine Wabenstruktur 100 umfasst einen Wabenkörper 10 mit einer Trennwand 1, die mehrere Zellen 2 definiert, die von einer Einlassendfläche 11 als eine Endfläche zu einer Auslassendfläche als die andere Endfläche verlaufen, wobei der Wabenkörper im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 eine Umfangsform hat, die eine rechteckige Form ist, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser hat, wobei die mehreren Zellen 2 sechseckige Zellen 2a sind, die im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 eine sechseckige Form haben und die sechseckigen Zellen 2a so konfiguriert sind, dass eine längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle 2a und der kurze Durchmesser S des Wabenkörpers 10 einen Winkel bilden, der 0 bis 6° beträgt.

Description

Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung, basierend auf JP-2015-035778 , eingereicht am 25. Februar 2015 beim japanischen Patentamt, deren gesamte Inhalte hierin durch Verweis aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wabenstrukturen. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Wabenstruktur, die weniger dimensionaler Verformung während der Herstellung unterliegt und eine verbesserte isostatische Festigkeit aufweist.
Beschreibung des Standes der Technik
Bekanntermaßen dient eine herkömmliche Wabenstruktur als ein Filter zur Reinigung des aus dem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs oder dergleichen ausgestoßenen Abgases und umfasst eine Trennwand, die Zellen als Durchgangskanal für das Abgas definiert. Dieser Filter reinigt das Abgas, indem er Schadstoffe wie NOx oder Feststoffteilchen in dem Abgas entfernt.
Diese Wabenstruktur weist bekanntermaßen eine Struktur auf, die im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen hexagonal geformte Zellen (sechseckige Zellen) umfasst (siehe z. B. Patentdokument 1). Bei diesen sechseckigen Zellen ist ein Katalysator gleichmäßig auf die Oberfläche der diese sechseckigen Zellen definierenden Trennwand geladen, und daher verfügen diese Zellen im Vergleich zu quadratischen Zellen über eine hohe Reinigungsleistung, und in der Folge wurde ihre Verwendung erweitert. Hier sei angemerkt, dass sich quadratische Zellen auf Zellen mit einer im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen quadratischen Form beziehen. Kürzlich ist die Verwendung der sechseckige Zellen aufweisenden Wabenstruktur (Wabenstruktur mit sechseckigen Zellen) nicht nur auf Drei-Wege-Katalysatoren sondern auch auf Katalysatoren zur Reinigung von NOx ausgedehnt worden. Es ist eine Studie an einer solchen Wabenstruktur mit sechseckigen Zellen durchgeführt worden, mit dem Ziel, sie zu vergrößern oder ihr verschiedene Formen zu geben (Umfangsformen im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung).

[Patentdokument 1] JP-A-H11-270334

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die in Patentdokument 1 beschriebene Wabenstruktur hat im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung eine kreisförmige Umfangsform. Im Falle einer Umfangsform, die kein Kreis ist (z. B. eine Ellipse), besteht bei einer solchen Wabenstruktur jedoch das Problem, dass es während der Herstellung zu einer dimensionalen Verformung kommen kann. Bei einer Wabenstruktur, deren Umfangsform kein Kreis ist, besteht zudem das Problem einer unzureichenden isostatischen Festigkeit. Das heißt, es sind verschiedene (anders geformte) Umfangsformen (Umfangsformen im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung), wie oben aufgeführt, untersucht worden. Hat die Wabenstruktur mit sechseckigen Zellen eine andere Form, treten die obigen Probleme auf. Insbesondere im Falle einer großen Wabenstruktur kommt es leicht zu diesen Problemen.
Aus diesen Gründen bestand der Wunsch nach der Entwicklung einer Wabenstruktur mit weniger dimensionaler Verformung während der Herstellung und verbesserter isostatischer Festigkeit, wenn die Struktur eine Umfangsform im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung aufweist, die kein Kreis ist.
Hinsichtlich dieser Probleme der herkömmlichen Techniken will die vorliegende Erfindung eine Wabenstruktur mit weniger dimensionaler Verformung während der Herstellung und verbesserter isostatischer Festigkeit bereitstellen.
Die vorliegende Erfindung liefert eine Wabenstruktur wie folgt.

[1] Eine Wabenstruktur, umfassend einen Wabenkörper mit einer Trennwand, die mehrere Zellen definiert, die von einer Einlassendfläche als eine Endfläche zu einer Auslassendfläche als die andere Endfläche verlaufen, wobei der Wabenkörper eine Umfangsform im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen hat, die eine rechteckige Form ist, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser hat, wobei die mehreren Zellen sechseckige Zellen mit einer sechseckigen Form im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen sind und die sechseckigen Zellen so konfiguriert sind, dass eine längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle und der kurze Durchmesser des Wabenkörpers einen Winkel bilden, der 0 bis 6° beträgt (gibt es mehrere längste Diagonalen, bilden eine der längsten Diagonalen und der kurze Durchmesser einen Winkel, der 0 bis 6° beträgt).
[2] Eine Wabenstruktur, umfassend einen Wabenkörper mit einer Trennwand, die mehrere Zellen definiert, die von einer Einlassendfläche als eine Endfläche zu einer Auslassendfläche als die andere Endfläche verlaufen, wobei der Wabenkörper eine Umfangsform im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen hat, die eine Trapezform ist, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser hat, wobei die mehreren Zellen sechseckige Zellen mit einer sechseckigen Form im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen sind und die sechseckigen Zellen so konfiguriert sind, dass eine längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle und der kurze Durchmesser des Wabenkörpers einen Winkel bilden, der 0 bis 6° beträgt (gibt es mehrere längste Diagonalen, bilden eine der längsten Diagonalen und der kurze Durchmesser einen Winkel, der 0 bis 6° beträgt).
[3] Eine Wabenstruktur, umfassend einen Wabenkörper mit einer Trennwand, die mehrere Zellen definiert, die von einer Einlassendfläche als eine Endfläche zu einer Auslassendfläche als die andere Endfläche verlaufen, wobei der Wabenkörper eine Umfangsform im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen hat, die eine dreieckige Form ist, deren drei Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser hat, wobei die mehreren Zellen sechseckige Zellen mit einer sechseckigen Form im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen sind und die sechseckigen Zellen so konfiguriert sind, dass eine längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle und der kurze Durchmesser des Wabenkörpers einen Winkel bilden, der 0 bis 6° beträgt (gibt es mehrere längste Diagonalen, bilden eine der längsten Diagonalen und der kurze Durchmesser einen Winkel, der 0 bis 6° beträgt).
[4] Die Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [3] oben, wobei die sechseckigen Zellen so konfiguriert sind, dass eine längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle und der kurze Durchmesser des Wabenkörpers einen Winkel bilden, der 1 bis 6° beträgt (gibt es mehrere längste Diagonalen, bilden eine der längsten Diagonalen und der kurze Durchmesser einen Winkel, der 1 bis 6° beträgt).

Bei der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung sind die sechseckigen Zellen so ausgebildet, dass eine längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle und der kurze Durchmesser des Wabenkörpers einen Winkel bilden, der 0 bis 6° beträgt. Durch diese Konfiguration unterliegt die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung während der Herstellung weniger dimensionaler Verformung und weist verbesserte isostatische Festigkeit auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Endfläche.
3 ist eine vergrößerte Ansicht, die schematisch eine Zelle in einer Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Endfläche.
5 zeigt schematisch eine noch andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Endfläche.
6 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Endfläche.
7 zeigt schematisch noch eine weitere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Endfläche.
8 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Endfläche.
9 zeigt schematisch noch eine andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Endfläche.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Folgende beschreibt Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt und soll die folgenden Ausführungsformen umfassen, die nach Bedarf basierend auf den allgemeinen Kenntnissen des Fachmanns modifiziert und verbessert werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
[1] Wabenstruktur (abgerundete, rechteckige Form):
Eine Ausführungsform einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist die in 1 gezeigte Wabenstruktur 100. Die Wabenstruktur 100 umfasst einen Wabenkörper 10 mit einer Trennwand 1, die mehrere Zellen 2 definiert, die von einer Einlassendfläche 11 als eine Endfläche zu einer Auslassendfläche 12 als die andere Endfläche verlaufen. Der Wabenkörper 10 hat eine Umfangsform im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen 2, die eine rechteckige Form ist, deren vier Ecken abgerundet sind und die den langen Durchmesser L und den kurzen Durchmesser S hat (siehe 2). Hier sind die mehreren Zellen 2 sechseckige Zellen 2a mit einer sechseckigen Form im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen 2. Diese sechseckigen Zellen 2a sind so ausgebildet, dass die längste Diagonale D jeder sechseckigen Zelle 2a und der kurze Durchmesser S des Wabenkörpers 10 einen Winkel θ bilden (nachstehend wird dieser als „Neigungswinkel” bezeichnet), der 0 bis 6° beträgt (gibt es mehrere längste Diagonalen, bilden eine der längsten Diagonalen und der kurze Durchmesser einen Winkel, der 0 bis 6° beträgt) (siehe 3).
Bei einer solchen Wabenstruktur sind die sechseckigen Zellen so ausgebildet, dass die längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle und der kurze Durchmesser des Wabenkörpers einen Winkel bilden, der 0 bis 6° beträgt, und daher gibt es bei der Wabenstruktur weniger dimensionale Verformung während der Herstellung, aber eine verbesserte isostatische Festigkeit.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Endfläche. 3 ist eine vergrößerte Ansicht, die schematisch eine Zelle in einer Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
In der Praxis wurden herkömmliche Wabenstrukturen mit mehreren sechseckigen Zellen und mit einer Umfangsform (Umfangsform im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung), die ein Kreis ist, verwendet. In der Zwischenzeit wird die sechseckige Zellen umfassende Wabenstruktur verbreitet nicht nur für Drei-Wege-Katalysatoren, sondern auch für Katalysatoren zur Reinigung von NOx verwendet. Die Verwendung einer solchen sechseckige Zellen umfassenden Wabenstruktur, die sehr groß ist oder verschiedene Formen hat (Umfangsformen im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung), wurde ausgedehnt. Daher kann in einigen Fällen eine sechseckige Zellen umfassende Wabenstruktur verwendet werden, deren Umfangsform kein Kreis ist (z. B. eine Ellipse).
Bei einer solchen sechseckige Zellen umfassenden Wabenstruktur, deren Umfangsform kein Kreis ist (anders geformte Wabenstruktur), besteht jedoch das Problem, dass die Richtungsabhängigkeit in einer Beziehung zwischen den sechseckigen Zellen und der Umfangsform der Wabenstruktur kritisch ist. Das heißt, eine anders geformte Wabenstruktur kann sich während der Herstellung (insbesondere während der Extrusion eines gekneteten Materials zur Bildung eines Wabenformkörpers) dimensional verformen. Ferner ist bei einer solchen wie oben aufgeführten anders geformten Wabenstruktur die Richtungsabhängigkeit kritisch, und so kann in einigen Fällen keine ausreichende isostatische Festigkeit erhalten werden.
Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Richtungsabhängigkeit in einer Beziehung zwischen den sechseckigen Zellen und der Umfangsform der Wabenstruktur kritisch ist. Im Speziellen ist die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass ihre sechseckigen Zellen einen Winkel zwischen der längsten Diagonale jeder sechseckigen Zelle und dem kurzen Durchmesser des Wabenkörpers aufweisen, der 0 bis 6° beträgt. Bei dieser Konfiguration zeigt die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung weniger dimensionale Verformung während der Herstellung und verbesserte isostatische Festigkeit.
Im Speziellen wird, wenn eine anders geformte Wabenstruktur (diese kann einfach als „Wabenstruktur” bezeichnet werden) umfänglich mit einer Matte umschlossen und in eine Abgasleitung eingebaut ist (die so genannte Umhüllung), die Wabenstruktur Flächendruck von der Abgasleitung empfangen. Daher muss die anders geformte Wabenstruktur über eine gewisse Festigkeit verfügen. Hierbei sind ihre sechseckigen Zellen so ausgebildet, dass ein Winkel zwischen der längsten Diagonale jeder sechseckigen Zelle und dem kurzen Durchmesser des Wabenkörpers gebildet wird, der 0 bis 6° beträgt, wodurch ausreichend Festigkeit oder dergleichen bereitgestellt wird. Im Speziellen führt eine solche Konfiguration zu einer Verbesserung des Grades der dimensionalen Verformung der anders geformten Wabenstruktur. Das heißt, die Wabenstruktur weist weniger Differenzen zu Standardwerten bei den Querschnittsabmessungen auf. So kann eine ungleichmäßige Beladung ausgeräumt werden, zu der es während der Umhüllung bei der Wabenstruktur kommen kann. Im Ergebnis kann die isostatische Festigkeit verbessert werden.
[1-1] Sechseckige Zellen:
Der Neigungswinkel sollte, wie oben aufgeführt, 0 bis 6° betragen, wobei 1 bis 6° bevorzugt sind und 1 bis 4° stärker bevorzugt sind. Das heißt, die sechseckigen Zellen sind bevorzugt so ausgebildet, dass der Winkel zwischen der längsten Diagonale jeder sechseckigen Zelle und dem kurzen Durchmesser des Wabenkörpers 1 bis 6° und stärker bevorzugt 1 bis 4° beträgt. Übersteigt der Neigungswinkel die Obergrenze, kann eine dimensionale Verformung während der Herstellung nicht ausreichend unterdrückt werden.
In der vorliegenden Erfindung sind die sechseckigen Zellen nicht besonders eingeschränkt, solange die Form im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung ein Sechseck ist, und bevorzugt sind sie regelmäßige Sechsecke. Sind sie regelmäßige Sechsecke, weist die Wabenstruktur noch weniger dimensionale Verformung während der Herstellung und noch stärker verbesserte isostatische Festigkeit auf.
In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich „längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle” auf die längste Diagonale von mehreren, in den sechseckigen Zellen dargestellten Diagonalen.
Bei der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung erfüllen bevorzugt alle der sechseckigen Zellen die oben aufgeführte Bedingung des Neigungswinkels.
[1-2] Wabenkörper:
Die „rechteckige Form, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser hat” bezieht sich auf eine Form eines Rechtecks mit einer langen Seite und einer kurzen Seite, dessen vier Ecken abgerundet sind. Hierin bezieht sich „abgerundete Ecken” auf die Ecken des Rechtecks, die entlang eines gebogenen Weges ausgeschnitten sind, und die Größe der ausgeschnittenen Ecken ist nicht eingeschränkt. Das heißt, eine Form, wie zum Beispiel eine elliptische Form oder eine Rennstreckenform, entspricht der „rechteckigen Form, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser hat”.
In der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich der „lange Durchmesser” auf die längste gerade Linie, die zwei Punkte am Umfangsrand des Wabenkörpers im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung verbindet. Hierin bezieht sich der „kurze Durchmesser” auf die gerade Linie, die im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung orthogonal zum „langen Durchmesser” ist.
2 zeigt eine Wabenstruktur 100, bei der die „rechteckige Form, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser hat” eine elliptische Form ist. 4 zeigt eine Wabenstruktur 101 als ein anderes Beispiel, bei der die „rechteckige Form, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser L und einen kurzen Durchmesser S hat” eine elliptische Form ist. 5 zeigt eine Wabenstruktur 102 als ein noch anderes Beispiel, bei der die „rechteckige Form, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser L und einen kurzen Durchmesser S hat” eine elliptische Form ist.
6 zeigt eine Wabenstruktur 103, bei der die „rechteckige Form, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser L und einen kurzen Durchmesser S hat” eine Rennstreckenform ist. Die „Rennstreckenform” ist eine Form, bestehend aus zwei parallelen geraden Linien und bogenartigen gekrümmten Linien, die die geraden Linien verbinden, wie in 6 gezeigt.
7 zeigt eine Wabenstruktur 104, bei der die „rechteckige Form, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser L und einen kurzen Durchmesser S hat” eine Fernsehbildschirmform ist. Die „Fernsehbildschirmform” ist eine Form, deren abgerundete Teile einen kleineren Krümmungsradius haben als die der „Rennstreckenform”.
Hier sei angemerkt, dass Zellen und Trennwände in den 4 bis 7 weggelassen wurden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Wert des Verhältnisses zwischen dem langen Durchmesser und dem kurzen Durchmesser (langer Durchmesser/kurzer Durchmesser) nicht besonders eingeschränkt, und 1,02 bis 3,0 ist bevorzugt und 1,1 bis 2,2 ist stärker bevorzugt. Eine Wabenstruktur, die solch eine Bedingung erfüllt, unterliegt einer sehr geringen dimensionalen Verformung während der Herstellung und verfügt über eine noch bessere isostatische Festigkeit.
Der lange Durchmesser kann speziell 50 bis 360 mm betragen. Der kurze Durchmesser kann speziell 40 bis 355 mm betragen.
Die Trennwand des Wabenkörpers ist bevorzugt aus einem Material gefertigt, das Keramik als Hauptbestandteil umfasst. Beispiele für das Material für die Trennwand umfassen Siliciumcarbid, Silicium-Siliciumcarbid-basierte Verbundmaterialien, Cordiert, Mullit, Aluminiumoxid, Spinell, Siliciumcarbid-Cordierit-basierte Verbundmaterialien, Lithiumaluminiumsilicat und Aluminiumtitanat. Hier ist die Trennwand bevorzugt aus zumindest einer Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus diesen Materialien, gefertigt. Von diesen ist Cordierit bevorzugt. Es sei angemerkt, dass sich „Hauptbestandteil” auf einen Bestandteil bezieht, der in den die Trennwand bildenden Materialien enthalten ist und 50 Masse-% oder mehr ausmacht.
Die Trennwand 1 des Wabenkörpers 10 hat eine Dicke, die bevorzugt 40 bis 440 μm, stärker bevorzugt 45 bis 310 μm und besonders bevorzugt 50 bis 170 μm beträgt. Beträgt die Dicke der Trennwand weniger als die Untergrenze, kann sich die isostatische Festigkeit verschlechtern. Wenn hingegen die Dicke die Obergrenze überschreitet, kann sich der Druckabfall erhöhen.
Die Dicke der Trennwand 1 des Wabenkörpers 10 kann zwischen der zentralen Region und der Umfangsregion unterschiedlich sein. Umfangsregion bezieht sich auf den Bereich des Querschnitts orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung, der die erste Zelle bis zehnte Zelle umfasst, wenn die Zellen von der Umfangsfläche der Wabenstruktur zur Mitte hin gezählt werden. Die zentrale Region ist eine andere Region als die Umfangsregion. Mit anderen Worten, sie ist eine Region, die sich im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung innerhalb der Umfangsregion befindet.
Die Trennwand in der zentralen Region hat eine Dicke, die bevorzugt 40 bis 440 μm, stärker bevorzugt 45 bis 310 μm und besonders bevorzugt 50 bis 170 μm beträgt. Beträgt die Dicke der Trennwand weniger als die Untergrenze, kann sich die isostatische Festigkeit verschlechtern. Übersteigt hingegen die Dicke die Obergrenze, kann sich der Druckabfall erhöhen.
Die Trennwand in der Umfangsregion hat eine Dicke, die bevorzugt 45 bis 440 μm, stärker bevorzugt 50 bis 310 μm und besonders bevorzugt 55 bis 170 μm beträgt. Beträgt die Dicke der Trennwand weniger als die Untergrenze, kann sich die isostatische Festigkeit verschlechtern. Übersteigt hingegen die Dicke die Obergrenze, kann sich der Druckabfall erhöhen.
Der Wabenkörper 10 hat eine Zelldichte, die bevorzugt 15 bis 240 Stück/cm², stärker bevorzugt 30 bis 200 Stück/cm² und besonders bevorzugt 45 bis 140 Stück/cm² beträgt. Beträgt die Zelldichte weniger als die Untergrenze, kann sich die Reinigungsleistung verschlechtern. Übersteigt sie hingegen die Obergrenze, kann sich der Druckabfall erhöhen.
Der Wabenkörper 10 kann ein Verbundbauteil sein, das mehrere Wabensegmente umfasst. Das heißt, der Wabenkörper kann eine gemeinschaftliche Form von mehreren Wabensegmenten und einem Bindungsteil aus einem Bindematerial zum gegenseitigen Verbinden der Wabensegmente umfassen.
Die Länge der Zellenverlaufsrichtung in der Wabenstruktur kann 35 bis 440 mm betragen.
Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Umfangswand 20 an der Seitenfläche des Wabenkörpers umfassen (siehe 2).
Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann eine Umfangsdeckschicht auf der Umfangsfläche des Wabenkörpers umfassen. Das heißt, die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann den Wabenkörper und die Umfangswand umfassen, die integral ausgebildet sind, wie oben ausgeführt. Alternativ kann die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung durch Schleifen des Umfangs eines später beschriebenen gebrannten Wabenkörpers unter Erhalt eines geschliffenen Körpers und dann Aufbringen eines Umfangsbeschichtungsmaterials auf die Umfangsfläche des geschliffenen Körpers unter Bildung einer Umfangsdeckschicht hergestellt werden.
Hierin kann beim Schleifen des Umfangs des gebrannten Wabenkörpers der gebrannte Wabenkörper mit dimensionaler Verformung, sofern vorhanden, durch derartiges Schleifen, dass er die gewünschten Maße aufweist, geformt werden. Das heißt, als eine Nebenerscheinung kann die dimensionale Verformung während der Bildung der Umfangsdeckschicht korrigiert werden. Derzeit wird aber eine große Wabenstruktur verwendet, und im Falle einer solchen großen Wabenstruktur reicht die Wirkung durch lediglich Schleifen nicht aus. Das heißt, da eine große Wabenstruktur im Vergleich zu einer üblichen Wabenstruktur schwerer ist, sind die Auswirkungen der dimensionalen Verformung enorm, und daher können sich die Zellen verformen. In diesem Fall kann die dimensionale Verformung als die wie oben beschriebene Nebenerscheinung nur schwer korrigiert werden, und es muss stark geschliffen werden. Trotzdem wird starkes Schleifen aufgrund der Kosten oder dergleichen üblicherweise nicht durchgeführt. Daher wird kaum eine Wabenstruktur mit ausreichender isostatischer Festigkeit durch Schleifen während des Verfahrens zur Bildung einer Umfangsdeckschicht erhalten. Aus diesem Grund ist es, selbst wenn die Wabenstruktur eine Umfangsdeckschicht aufweist, wichtig, sechseckige Zellen zu bilden, so dass die obige Bedingung des Erhalts der vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung erfüllt wird.
Die in 8 gezeigte Wabenstruktur 105 und die in 9 gezeigte Wabenstruktur 106, die später beschrieben werden, können eine Umfangsdeckschicht auf der Umfangsfläche des Wabenkörpers umfassen, ähnlich wie die Wabenstruktur 100 von 1. Umfassen die Wabenstruktur 105 von 8 und die Wabenstruktur 106 von 9 die Umfangsdeckschicht, dann ist es aus demselben Grund wie oben wichtig, sechseckige Zellen zu bilden, welche die obige Bedingung erfüllen.
[2] Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur (abgerundete rechteckige Form):
Als nächstes wird im Folgenden ein Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Zunächst wird ein säulenförmiger Wabenformkörper gebildet. Dieser Wabenformkörper kann durch Formen eines Formungsrohmaterials, enthaltend ein keramisches Rohmaterial, hergestellt werden. Der Wabenformkörper umfasst eine Trennwand (Trennwand vor dem Brennen), die mehrere Zellen definiert, die als ein Durchgangskanal für ein Fluid dienen, und eine Umfangswand (Umfangswand vor dem Brennen), die sich am äußersten Umfang befindet.
Das in dem Formungsrohmaterial enthaltene keramische Rohmaterial ist bevorzugt mindestens eine Art, ausgewählt aus der folgenden „Rohmaterialgruppe”. Die „Rohmaterialgruppe” ist eine „Gruppe, bestehend aus Siliciumcarbid, Silicium-Siliciumcarbid-basierten Verbundmaterialien, Cordierit-bildenden Rohmaterialien, Cordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Spinell, Siliciumcarbid-Cordierit-basierten Verbundmaterialien, Lithiumaluminiumsilicat und Aluminiumtitanat”.
Das Formungsrohmaterial wird bevorzugt durch Mischen eines Porenbildners, eines Bindemittels, eines Dispergiermittels, eines oberflächenaktiven Mittels, eines Dispersionsmediums oder dergleichen mit dem oben aufgeführten keramischen Rohmaterial hergestellt.
Wird ein Wabenformkörper unter Verwendung des Formungsrohmaterials hergestellt, wird bevorzugt zunächst das Formungsrohmaterial zu einem gekneteten Material geknetet, und das erhaltene geknetete Material wird zu einer Wabenform geformt.
Das Verfahren zur Bildung des Wabenformkörpers durch Formen eines gekneteten Materials ist nicht besonders eingeschränkt und kann ein Formungsverfahren wie Extrusion, Spritzgießen oder Pressformen sein.
Bei der Bildung des Wabenformkörpers wird der oben angeführte „Neigungswinkel” so eingestellt, dass er die obige Bedingung erfüllt (0 bis 6°).
Dann unterliegt der die obige Bedingung erfüllende Wabenformkörper während der Extrusion in der Zellenverlaufsrichtung weniger Verformung. So kann in der Folge die Maßgenauigkeit der erhaltenen Wabenstruktur verbessert werden. Hier sei angemerkt, dass der Wabenformkörper bevorzugt so extrudiert wird, dass der lange Durchmesser L parallel zur horizontalen Richtung ist, wie bei der Wabenstruktur 100 von 2. Dann wird der extrudierte Wabenformkörper von einem Träger aufgenommen und zum nächsten Schritt überführt.
Nach der Bildung des Wabenformkörpers wird der erhaltene Wabenformkörper bevorzugt unter einer herkömmlichen bekannten Bedingung getrocknet. Dann wird der erhaltene Wabenformkörper unter Erhalt eines gebrannten Wabenkörpers (Wabenstruktur) bevorzugt gebrannt (Hauptbrennen). Hier sei angemerkt, dass vor dem Brennen (Hauptbrennen) des Wabenformkörpers der Wabenformkörper bevorzugt kalziniert wird.
Die Brennbedingungen (Temperatur, Zeit) während des Hauptbrennens variieren mit der Art des Formungsrohmaterials, und daher können geeignete Bedingungen in Abhängigkeit der Art ausgewählt werden. Wenn beispielsweise ein Cordierit bildendes Rohmaterial verwendet wird, beträgt die maximale Brenntemperatur bevorzugt 1.410 bis 1.440°C. Die Dauer, für die die maximale Brenntemperatur aufrechterhalten (gehalten) wird, beträgt bevorzugt 3 bis 15 Stunden.
So kann die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Hier sei angemerkt, dass das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung nicht auf das oben angeführte Herstellungsverfahren beschränkt ist.
[3] Wabenstruktur (abgerundete Trapezform):
Eine andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist die in 8 gezeigte Wabenstruktur 105. Die Wabenstruktur 105 umfasst einen Wabenkörper 10 mit einer Trennwand, die mehrere Zellen definiert, die von einer Einlassendfläche 11 als eine Endfläche zu einer Auslassendfläche als die andere Endfläche verlaufen. Der Wabenkörper 10 hat im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen eine Umfangsform, die eine Trapezform ist, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser L und einen kurzen Durchmesser S hat. Die mehreren Zellen sind sechseckige Zellen mit einer sechseckigen Form im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen. Diese sechseckigen Zellen sind so ausgebildet, dass die längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle und der kurze Durchmesser S des Wabenkörpers 10 einen Winkel bilden (Neigungswinkel), der 0 bis 6° beträgt (gibt es mehrere längste Diagonalen, bilden eine der längsten Diagonalen und der kurze Durchmesser einen Winkel, der 0 bis 6° beträgt).
Bei einer solchen Wabenstruktur sind die sechseckigen Zellen so ausgebildet, dass die längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle und der kurze Durchmesser des Wabenkörpers einen Winkel bilden, der 0 bis 6° beträgt, und daher unterliegt die Wabenstruktur während der Herstellung weniger dimensionaler Verformung und weist eine verbesserte isostatische Festigkeit auf.
8 zeigt schematisch die andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Endfläche.
Die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform hat die Umfangsform des Wabenkörpers, die eine „Trapezform ist, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser aufweist” anstatt „einer rechteckigen Form, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser aufweist” in der Wabenstruktur 100, die die eine oben aufgeführte Ausführungsform ist.
[3-1] Sechseckige Zellen:
Der Neigungswinkel muss wie oben aufgeführt 0 bis 6° betragen, wobei 1 bis 6° bevorzugt sind und 1 bis 4° stärker bevorzugt sind. Das heißt, die sechseckigen Zellen sind bevorzugt so ausgebildet, dass der Winkel zwischen der längsten Diagonale jeder sechseckigen Zelle und dem kurzen Durchmesser des Wabenkörpers 1 bis 6° und stärker bevorzugt 1 bis 4° beträgt. Übersteigt der Neigungswinkel die Obergrenze, kann die dimensionale Verformung während der Herstellung nicht ausreichend unterdrückt werden.
[3-2] Wabenkörper:
Die „Trapezform, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser aufweist” bezieht sich auf eine Form eines Trapezes mit einer langen Seite (untere Grundlinie) und einer kurzen Seite (obere Grundlinie), dessen vier Ecken abgerundet sind. Hierin bezieht sich „abgerundete Ecken” auf die Ecken des Trapezes, die entlang eines gebogenen Weges ausgeschnitten sind, und die Größe der ausgeschnittenen Ecken ist nicht eingeschränkt.
In der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich der „lange Durchmesser”, wenn das Trapez im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung in einen Teil auf der Seite der oberen Grundlinie und einen Teil auf der Seite der unteren Grundlinie mit einem Mittelpunkt zwischen der oberen Grundlinie und der unteren Grundlinie eingeteilt ist, auf die gerade Linie, die parallel zur unteren Grundlinie und in dem Teil auf der Seite der unteren Grundlinie die längste ist. Mit anderen Worten, wenn die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform mit der langen Seite nach unten auf einer horizontalen Ebene platziert wird (siehe 8), ist dies die gerade Linie, die parallel zu der Ebene und von den geraden Linien, die im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung zwei Punkte am Umfangsrand des Wabenkörpers verbinden, die längste ist. Dann bezieht sich der „kurze Durchmesser” auf die gerade Linie, die im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung orthogonal zum „langen Durchmesser” ist. Hier sei angemerkt, dass, auch wenn der lange Durchmesser und der kurze Durchmesser in der vorliegenden Ausführungsform dieselbe Länge haben können, der „lange Durchmesser” und der „kurze Durchmesser” in der vorliegenden Ausführungsform wie oben ausgeführt spezifiziert sind.
Das Trapez ist nicht speziell eingeschränkt und kann ein gleichschenkliges Trapez sein.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Wert für das Verhältnis zwischen dem langen Durchmesser und dem kurzen Durchmesser (langer Durchmesser/kurzer Durchmesser) nicht besonders eingeschränkt, und 1,02 bis 3,0 sind bevorzugt und 1,1 bis 2,2 sind stärker bevorzugt. Eine diese Bedingung erfüllende Wabenstruktur unterliegt einer besonders geringen dimensionalen Verformung während der Herstellung und weist eine noch bessere isostatische Festigkeit auf.
Im Speziellen kann der lange Durchmesser 50 bis 360 mm betragen. Im Speziellen kann der kurze Durchmesser 40 bis 355 mm betragen.
Als die anderen Bedingungen für die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform können dieselben Bedingungen wie für die Wabenstruktur der einen oben beschriebenen Ausführungsform angewandt werden.
[4] Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur (abgerundete Trapezform):
Die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform kann ähnlich hergestellt werden wie die Wabenstruktur der einen oben beschriebenen Ausführungsform.
Hierin wird bei der Bildung des Wabenformkörpers der oben aufgeführte „Neigungswinkel” so eingestellt, dass die obige Bedingung erfüllt ist (0 bis 6°).
Dann wird der Wabenformkörper bevorzugt so extrudiert, dass die lange Seite (untere Grundlinie) nach unten in Bezug auf die Zellenverlaufsrichtung platziert ist, wie in 8 gezeigt. Dadurch kann die Verformung des Wabenformkörpers in vertikaler Richtung unterdrückt werden. So kann in der Folge die Maßgenauigkeit der erhaltenen Wabenstruktur verbessert werden.
[5] Wabenstruktur (abgerundete dreieckige Form):
Noch eine andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist die in 9 gezeigte Wabenstruktur 106. Die Wabenstruktur 106 umfasst einen Wabenkörper 10 mit einer Trennwand, die mehrere Zellen definiert, die von einer Einlassendfläche 11 als eine Endfläche zu einer Auslassendfläche als die andere Endfläche verlaufen. Der Wabenkörper 10 hat im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen eine Umfangsform, die eine dreieckige Form ist, deren drei Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser L und einen kurzen Durchmesser S hat. Die mehreren Zellen sind sechseckige Zellen mit einer im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen sechseckigen Form. Die sechseckigen Zellen sind so ausgebildet, dass die längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle und der kurze Durchmesser S des Wabenkörpers 10 einen Winkel (Neigungswinkel) bilden, der 0 bis 6° beträgt (gibt es mehrere längste Diagonalen, bilden eine der längsten Diagonalen und der kurze Durchmesser einen Winkel, der 0 bis 6° beträgt).
Bei dieser Wabenstruktur sind die sechseckigen Zellen so ausgebildet, dass die längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle und der kurze Durchmesser des Wabenkörpers einen Winkel bilden, der 0 bis 6° beträgt, und daher unterliegt die Wabenstruktur weniger dimensionaler Verformung während der Herstellung und weist eine verbesserte isostatische Festigkeit auf.
9 zeigt schematisch die noch andere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Endfläche.
Die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform hat die Umfangsform des Wabenkörpers mit der „dreieckigen Form, deren drei Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser aufweist” an Stelle der „rechteckigen Form, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser aufweist” der Wabenstruktur 100, die die eine wie oben angeführte Ausführungsform ist.
[5-1] Sechseckige Zellen:
Der Neigungswinkel muss wie oben aufgeführt 0 bis 6° betragen, wobei 1 bis 6° bevorzugt sind und 1 bis 4° stärker bevorzugt sind. Das heißt, die sechseckigen Zellen sind bevorzugt so ausgebildet, dass der Winkel zwischen der längsten Diagonale jeder sechseckigen Zelle und dem kurzen Durchmesser der Wabe 1 bis 6° und stärker bevorzugt 1 bis 4° beträgt. Übersteigt der Neigungswinkel die Obergrenze, kann die dimensionale Verformung während der Herstellung nicht ausreichend unterdrückt werden.
[5-2] Wabenkörper:
Die „dreieckige Form, deren drei Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser aufweist” bezieht sich auf eine Form eines Dreiecks, dessen drei Ecken abgerundet sind. Hierin bezieht sich „abgerundete Ecken” auf die Ecken des Dreiecks, die entlang eines gebogenen Weges ausgeschnitten sind, und die Größe der ausgeschnitten Ecken ist nicht eingeschränkt.
In der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich der „lange Durchmesser” auf die gerade Linie, die spezifiziert ist, wenn die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform derart auf einer horizontalen Ebene platziert ist, dass die folgende Beziehung erfüllt wird. Das heißt, im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung wird die Wabenstruktur auf der Ebene so platziert, dass sich der am weitesten von der Ebene entfernte Scheitelpunkt in der Mitte der beiden anderen Scheitelpunkte befindet (siehe 9). Hier ist der „lange Durchmesser” die gerade Linie, die parallel zu der Ebene und die längste von den geraden Linien, die zwei Punkte am Umfangsrand des Wabenkörpers verbinden, ist. Der „kurze Durchmesser” bezieht sich auf die gerade Linie, die im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung orthogonal zum „langen Durchmesser” ist. Hier sei angemerkt, dass, auch wenn der lange Durchmesser und der kurze Durchmesser in der vorliegenden Ausführungsform dieselbe Länge haben können, der „lange Durchmesser” und der „kurze Durchmesser” in der vorliegenden Ausführungsform wie oben angeführt spezifiziert sind.
Das Dreieck ist nicht speziell eingeschränkt und kann ein gleichseitiges Dreieck sein.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Wert für das Verhältnis zwischen dem langen Durchmesser und dem kurzen Durchmesser (langer Durchmesser/kurzer Durchmesser) nicht besonders eingeschränkt, und 1,02 bis 3,0 sind bevorzugt und 1,1 bis 2,2 sind stärker bevorzugt. Eine diese Bedingung erfüllende Wabenstruktur unterliegt einer besonders geringen dimensionalen Verformung während der Herstellung und weist eine noch bessere isostatische Festigkeit auf.
Im Speziellen kann der lange Durchmesser 50 bis 360 mm betragen. Im Speziellen kann der kurze Durchmesser 40 bis 355 mm betragen.
Was die anderen Bedingungen für die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform betrifft, können dieselben Bedingungen wie für die Wabenstruktur der oben beschriebenen Ausführungsform angewandt werden.
[6] Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur (abgerundete dreieckige Form):
Die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform kann ähnlich wie die Wabenstruktur der einen oben beschriebenen Ausführungsform hergestellt werden.
Bei der Bildung des Wabenformkörpers wird der oben aufgeführte „Neigungswinkel” so eingestellt, dass die obige Bedingung erfüllt wird (0 bis 6°).
Dann wird der Wabenformkörper bevorzugt extrudiert, während eine Seite nach unten in Bezug auf die Zellenverlaufsrichtung platziert ist, so dass der lange Durchmesser L horizontal ist, wie in 9 gezeigt. So kann die Verformung des Wabenformkörpers in vertikaler Richtung unterdrückt werden. Im Ergebnis kann die Maßgenauigkeit der erhaltenen Wabenstruktur verbessert werden.
(Beispiele)
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen ausführlicher beschrieben, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
Zunächst wurde ein geknetetes Material zur Bildung eines Wabenformkörpers unter Verwendung eines Formungsrohmaterials, enthaltend ein keramisches Rohmaterial, hergestellt. Als das keramische Rohmaterial wurde ein Cordierit bildendes Rohmaterial verwendet. Dem Cordierit bildenden Rohmaterial wurden zur Herstellung eines gekneteten Materials ein Dispersionsmedium, ein organisches Bindemittel, ein Dispergiermittel und ein Porenbildner zugegeben. Die zugegebene Menge des Dispersionsmediums betrug 33 Masseteile, bezogen auf 100 Masseteile des Cordierit bildenden Rohmaterials. Die zugegebene Menge des organischen Bindemittels betrug 5,6 Masseteile, bezogen auf 100 Masseteile des Cordierit bildenden Rohmaterials. Die zugegebene Menge des Porenbildners betrug 0,5 Masseteile, bezogen auf 100 Masseteile des Cordierit bildenden Rohmaterials. Das erhaltene keramische Formungsrohmaterial wurde unter Verwendung eines Kneters geknetet, wodurch ein geknetetes Material erhalten wurde.
Als nächstes wurde das erhaltene geknetete Material unter Verwendung eines Vakuumextruders extrudiert, wobei ein Wabenformkörper erhalten wurde. Es wurde eine Düse verwendet, mit der die erhaltene Wabenstruktur so geformt werden konnte, dass ihr Zellenquerschnitt ein Sechseck und die Umfangsform im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung eine Ellipse war.
Als nächstes wurde der erhaltene Wabenformkörper durch Hochfrequenzinduktionserwärmung erwärmt und getrocknet, gefolgt vom Trocknen bei 120°C für 2 Stunden mit einem Heißlufttrockner. Danach wurde das Resultat bei 1.350 bis 1.440°C für 10 Stunden gebrannt, wodurch eine Wabenstruktur erhalten wurde.
Tabelle 1 zeigt die „Zelldichte (Stück/cm²)”, „Dicke Trennwand in der zentralen Region (μm)”, „Dicke Trennwand in der Umfangsregion (μm)”, „Porosität (%)”, „Zellenform”, „Querschnittsform”, „langer Durchmesser”, „kurzer Durchmesser”, „Gesamtlänge” und „Zellenwinkel” der erhaltenen Wabenstrukturen. Hierin kennzeichnet die „Dicke Trennwand in der Umfangsregion” die durchschnittlichen Dicken der Trennwand, die in dem Bereich von der ersten Zelle bis zur zehnten Zelle (Umfangsregion) existiert, wenn die Zellen im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung ausgehend von der Umfangsfläche der Wabenstruktur in Richtung der Mitte gezählt werden. Im Speziellen wurden wahllos mehrere Dicken der Trennwand in der Umfangsregion gemessen, und der Durchschnitt wurde als die „Dicke Trennwand in der Umfangsregion” verwendet. Die „Dicke Trennwand in der zentralen Region” war der Durchschnitt von Dicken der Trennwand, die in einem anderen Bereich als der Umfangsregion (der zentralen Region) existiert. Im Speziellen wurden wahllos mehrere Dicken der Trennwand in der zentralen Region gemessen, und der Durchschnitt wurde als die „Dicke Trennwand in der zentralen Region” verwendet. Die „Zellenform” war die Form der Zellen im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung. Die „Querschnittsform” war die Umfangsform der Wabenstruktur im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung. Der „lange Durchmesser” war der lange Durchmesser der Wabenstruktur im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung. Der „kurze Durchmesser” war der kurze Durchmesser der Wabenstruktur im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung. Die „Gesamtlänge” war die Länge der Wabenstruktur in der Zellenverlaufsrichtung. Der „Zellenwinkel” war der Winkel, gebildet zwischen der längsten Diagonale einer Zelle und dem kurzen Durchmesser der Wabenstruktur.
In den Tabellen 1 und 2 beschreibt das Feld „Trägerart” die Struktur der Wabenstruktur. Unter „Wabenträger” ist in diesem Feld eine Struktur zu verstehen, bei der das Abgas durch die Zellen strömen kann (die sogenannte Wanddurchgangs-Wabenstruktur). Unter „Wabenfilter” ist eine Struktur zu verstehen, die einen Verschlussabschnitt umfasst, und bei der das Abgas durch die Trennwand strömen kann (die sogenannte Wandströmungs-Wabenstruktur). In Tabelle 2 war der „lange Durchmesser/Durchmesser” der lange Durchmesser oder der Durchmesser der Wabenstruktur im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung. Hierin ist unter „Durchmesser” der Durchmesser des Kreises zu verstehen, wenn die Wabenstruktur im Querschnitt orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung eine kreisförmige Umfangsform hat.
Was die erhaltenen Wabenstrukturen betrifft, wurden die folgenden „Querschnittsmaße der Wabenstruktur” und „isostatische Festigkeit” bewertet. Tabelle 1 zeigt das Bewertungsergebnis.
[Querschnittsmaße der Wabenstruktur]
Für die Querschnittsmaße einer Wabenstruktur wurde die Wabenstruktur an drei Stellen zerschnitten, und der lange Durchmesser und der kurze Durchmesser an jedem Querschnitt wurden mit einer Lehre zum Erhalt der Messungen gemessen. Die Wabenstruktur wurde an einer Stelle 10 cm von einer Endfläche, an einer Stelle 10 cm von der anderen Endfläche und an einer Stelle in der Mitte zwischen beiden Endflächen in der Zellenverlaufsrichtung zerschnitten. Die Wabenstruktur wurde orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung zerschnitten. Dann wurde die Differenz zum Standardwert erhalten. Der Standardwert war ein Einstellwert, der zuvor als die Maße der Wabenstruktur beim Extrudieren des Wabenformkörpers eingestellt wurde. Dann wurden der Höchstwert der Differenz zwischen den Messungen und der Standardwert erhalten. In Tabelle 1 wurde dies einfach als „Querschnittsmaß” beschrieben. Lag die Differenz zum Standardwert innerhalb ±1,5 mm, wurde dies mit „A” beschrieben, überstieg die Differenz zum Standardwert ±1,5 mm und lag innerhalb ±2,0 mm, wurde dies als „B” beschrieben, und überstieg die Differenz zum Standardwert ±2,0 mm, wurde dies als „C” beschrieben.
[Isostatische Festigkeit]
Die isostatische Festigkeit wurde basierend auf einem isostatischen Bruchdehnungstest, festgelegt von M505-87 der Automobil-Standards, herausgegeben von der Society of Automotive Engineers of Japan (JASO-Standard), gemessen. Die isostatische Bruchdehnung wird getestet, indem die Wabenstruktur in einem zylindrischen Behälter aus Gummi platziert wird, der mit einer Aluminiumplatte verschlossen wird, und in Wasser ein isostatischer Druck darauf ausgeübt wird. Das heißt, der isostatische Bruchdehnungstest soll die Druckbelastung einer Wabenstruktur simulieren, wenn sie in einem Gehäuse gehalten wird, dessen Außenumfangsfläche von dem Gehäuse gehalten wird. Die isostatische Festigkeit, die mit diesem isostatischen Bruchdehnungstest gemessen wurde, wird als der Druck (MPa) angegeben, der ausgeübt wird, wenn die Wabenstruktur bricht.
Betrug die isostatische Festigkeit 0,7 MPa oder mehr, wurde dies als „A” beschrieben, und war sie geringer als 0,7 MPa, wurde dies als „B” beschrieben.
(Beispiele 2 bis 18, Vergleichsbeispiele 1 bis 13, Referenzbeispiele 1 bis 5)
Es wurden Wabenstrukturen ähnlich wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei diese wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt verändert waren. Für die hergestellten Wabenstrukturen wurden die „Querschnittsmaße der Wabenstruktur” und die „isostatische Festigkeit” bewertet. Tabellen 1 und 2 zeigen das Bewertungsergebnis.
Hierin zeigen die Referenzbeispiele 1 bis 5 den Fall, bei dem die Wabenstrukturen eine kreisförmige Umfangsform hatten. Wie diesen Referenzbeispielen zu entnehmen ist, war bei den Wabenstrukturen mit einer kreisförmigen Umfangsform die Richtungsabhängigkeit in der Beziehung zwischen den sechseckigen Zellen und der Umfangsform der Wabenstruktur nicht kritisch. Im Gegensatz dazu kam es bei einer anders geformten Wabenstruktur zu den oben aufgeführten Problemen wie der dimensionalen Verformung während der Herstellung.
Den Tabellen 1 und 2 ist zu entnehmen, dass die Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 18 im Vergleich zu den Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 1 bis 13 weniger dimensionaler Verformung während der Herstellung unterlagen und verbesserte isostatische Festigkeit aufwiesen.
Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann als ein Filter zur Reinigung von Abgas, das aus dem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges oder dergleichen ausgestoßen wird, verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Trennwand
2: Zelle
2a: sechseckige Zelle
10: Wabenkörper
11: Einlassendfläche
12: Auslassendfläche
20: Umfangswand
100, 101, 102, 103, 104, 105, 106: Wabenstruktur
D: Diagonale
L: langer Durchmesser
S: kurzer Durchmesser

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

JP 2015-035778 [0001]
JP 11-270334 A [0004]

Claims

Wabenstruktur, umfassend einen Wabenkörper mit einer Trennwand, die mehrere Zellen definiert, die von einer Einlassendfläche als eine Endfläche zu einer Auslassendfläche als die andere Endfläche verlaufen, wobei der Wabenkörper eine Umfangsform im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen hat, die eine rechteckige Form ist, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser hat, wobei die mehreren Zellen sechseckige Zellen mit einer sechseckigen Form im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen sind und die sechseckigen Zellen so konfiguriert sind, dass eine längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle und der kurze Durchmesser des Wabenkörpers einen Winkel bilden, der 0 bis 6° beträgt (gibt es mehrere längste Diagonalen, bilden eine der längsten Diagonalen und der kurze Durchmesser einen Winkel, der 0 bis 6° beträgt).
Wabenstruktur, umfassend einen Wabenkörper mit einer Trennwand, die mehrere Zellen definiert, die von einer Einlassendfläche als eine Endfläche zu einer Auslassendfläche als die andere Endfläche verlaufen, wobei der Wabenkörper eine Umfangsform im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen hat, die eine Trapezform ist, deren vier Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser hat, wobei die mehreren Zellen sechseckige Zellen mit einer sechseckigen Form im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen sind und die sechseckigen Zellen so konfiguriert sind, dass eine längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle und der kurze Durchmesser des Wabenkörpers einen Winkel bilden, der 0 bis 6° beträgt (gibt es mehrere längste Diagonalen, bilden eine der längsten Diagonalen und der kurze Durchmesser einen Winkel, der 0 bis 6° beträgt).
Wabenstruktur, umfassend einen Wabenkörper mit einer Trennwand, die mehrere Zellen definiert, die von einer Einlassendfläche als eine Endfläche zu einer Auslassendfläche als die andere Endfläche verlaufen, wobei der Wabenkörper eine Umfangsform im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen hat, die eine dreieckige Form ist, deren drei Ecken abgerundet sind und die einen langen Durchmesser und einen kurzen Durchmesser hat, wobei die mehreren Zellen sechseckige Zellen mit einer sechseckigen Form im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen sind und die sechseckigen Zellen so konfiguriert sind, dass eine längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle und der kurze Durchmesser des Wabenkörpers einen Winkel bilden, der 0 bis 6° beträgt (gibt es mehrere längste Diagonalen, bilden eine der längsten Diagonalen und der kurze Durchmesser einen Winkel, der 0 bis 6° beträgt).
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die sechseckigen Zellen so konfiguriert sind, dass eine längste Diagonale jeder sechseckigen Zelle und der kurze Durchmesser des Wabenkörpers einen Winkel bilden, der 1 bis 6° beträgt (gibt es mehrere längste Diagonalen, bilden eine der längsten Diagonalen und der kurze Durchmesser einen Winkel, der 1 bis 6° beträgt).