DE102016010597A1

DE102016010597A1 - Vorrichtung zur Behandlung von Abgas und Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102016010597A1
Application number: DE102016010597.6A
Authority: DE
Inventors: Takashi Aoki
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2016-09-01
Publication date: 2017-03-09
Also published as: JP2017047404A; CN106499470A; CN106499470B; US20170065920A1; JP6562783B2; US10155189B2

Abstract

Eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgas 100 umfasst eine Wabenstruktur 10, umfassend einen inneren Wabenstrukturkörper 14, der ein Wabensubstrat mit porösen inneren Trennwänden und eine Umfangswand, die am Umfang des Wabensubstrats angeordnet ist, umfasst, einen äußeren Wabenstrukturkörper 16, der an einer Stelle angeordnet ist, die einen Teil des Umfangs des inneren Wabenstrukturkörpers 14 umgibt und entfernt ist von der inneren Zulaufendfläche 11, und Verschlussabschnitte; und ein Ummantelungselement 20, das die Wabenstruktur 10 lagert. Das Ummantelungselement 20 umfasst ein Zulaufrohr 23 und einen Rumpfabschnitt 25, der lückenlos mit dem Zulaufrohr 23 in Verbindung steht, und in dem Rumpfabschnitt 25 ist ein Auslass 27 an einer Stelle zwischen der inneren Zulaufendfläche 11 und der äußeren Ablaufendfläche 19 ausgebildet, und die Wabenstruktur 10 ist in dem Ummantelungselement 20 so gelagert, dass ein Zwischenraum, der als ein Durchgangskanal für das Abgas zwischen einer zweiten Endfläche 10b und dem Ummantelungselement 20 dient, und ein Zwischenraum, der als ein Durchgangskanal für das Abgas zwischen der äußeren Ablaufendfläche 19 und dem Ummantelungselement 20 dient, vorliegen.

Description

Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung, die auf JP-2015-175148 , eingereicht am 4. September 2015 beim japanischen Patentamt, basiert, deren gesamte Inhalte hierin durch Verweis aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgas und ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, und genauer gesagt bezieht sie sich auf eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgas, die insgesamt kleiner ausgelegt sein kann und die leicht zu erwärmen ist und sich nicht schnell abkühlt, und ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur.
Beschreibung des Standes der Technik
Bei einem Verbrennungsmotor besteht das Problem, dass während der Verbrennung des Kraftstoffs Schlacke erzeugt wird. Um dieses Problem auszuräumen, sind aus Sicht der Berücksichtigung der atmosphärischen Umwelt die Entfernung der in einem Abgas enthaltenen Schadstoffe und Gegenmaßnahmen, die verhindern sollen, dass Feststoffteilchen (nachstehend mitunter auch als „die PM” bezeichnet), wie Ruß oder Asche, in die Atmosphäre entladen werden, gleichzeitig erforderlich.
Bis heute werden die Regelungen zur Entfernung der aus einem Dieselmotor ausgestoßenen PM weltweit verschärft, und die Verwendung eines Wabenfilters als ein Auffangfilter zur Entfernung der PM (nachstehend mitunter auch als „der DPF” bezeichnet) hat Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Bei diesem Wabenfilter erfordert die Unterdrückung einer Erhöhung des Druckabfalls ein Filtervolumen. Andererseits wird bei einem Auto oder dergleichen die Vergrößerung des Motors oder eines Innenraums vorranging behandelt. Daher führt eine Einschränkung des Installationsraumes des Filters oder dergleichen zu dem Problem, dass das Filtervolumen nur schwer vergrößert werden kann. Ferner wurden verschiedene Vorrichtungen zur Behandlung von Abgas, in denen solche Wabenfilter verwendet werden, vorgeschlagen (siehe Patentdokument 1).
Ferner konnte in den letzten Jahren durch eine Verbesserung des Verbrennungswirkungsgrades des Verbrennungsmotors die Temperatur des Abgases verringert werden. Daher könnte die für eine katalytische Aktivität erforderliche Wärme knapp werden. Um dieses Problem auszuräumen, sind Vorrichtungen zur Behandlung von Abgas vorgeschlagen worden, in denen die Wärme des Abgases effektiv genutzt wird (Patentdokumente 2 und 3).
[Patentdokument 1] JP-A-2003-024726
[Patentdokument 2] JP 5368959
[Patentdokument 3] JP-T-2012-529592
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die in Patentdokument 1 beschriebene Vorrichtung zur Behandlung von Abgas kann kompakt ausgeführt werden. Bei dieser Vorrichtung zur Behandlung von Abgas ist jedoch der Umfang eines bearbeiteten Abschnitts beschichtet, was zur Folge hat, dass sich die Wärmeschockbeständigkeit verschlechtert. Daher konnte diese Vorrichtung zur Behandlung von Abgas nur schwer in einer Situation genutzt werden, in der ein Hochtemperaturabgas ausgestoßen wird, wie bei der Anwendung eines Filters für einen Benzinmotor.
Andererseits ist es aus Sicht der Aufrechterhaltung der Haltbarkeit auch in einer Situation, in der die Temperatur des Abgases vergleichsweise niedrig ist, wie bei der Anwendung eines Filters für einen Dieselmotor, schwierig, den umfänglich beschichteten Abschnitt direkt dem Abgas auszusetzen. Daher war es schwierig, das Abgas durch den Umfang eines Katalysatorträgers (einen Wabenfilter) zu leiten.
Ferner ist es aus Sicht der Aktivierung eines Katalysators in einer frühen Periode vorherrschender Trend, den das Abgas reinigenden Katalysator direkt unter dem Motor anzuordnen. Der Grund hierfür ist, dass die Temperatur des Katalysators direkt unter dem Motor leicht erhöht werden kann. Der Platz des Motorraums ist jedoch beschränkt, und es ist eine effiziente Anordnung des das Abgas reinigenden Katalysators (der Vorrichtung zur Behandlung von Abgas) erforderlich.
Hier erfolgte früher bei einem Metallträger (der Katalysatorträger aus Metall), bei dem zum Halten des Katalysatorträgers (des Wabenfilters) keine Matte verwendet wird, die Anordnung unter Ausnutzung des Vorzugs, dass keine Matte verwendet werden muss. Das heißt, es wurde eine Ausführung entwickelt, bei der ein Konverter verkleinert ist (d. h. kompakte Konverterausführung), und diese Ausführung wurde von einer Automobilfirma vorgeschlagen und eingesetzt. Mit dieser Konverterausführung kann die Temperatur des Katalysatorträgers hoch gehalten werden, indem das Abgas auch durch den Umfang des Katalysatorträgers geleitet wird.
Ferner kann eine ähnliche Ausführung technisch auch bei einem keramischen Katalysatorträger (einem Wabenfilter) eingesetzt werden. Der keramische Katalysatorträger erfordert zum Halten jedoch eine Matte, und daher wird der Durchmesser des keramischen Katalysatorträgers kleiner als der des Metallträgers. Dies hat zur Folge, dass der keramische Katalysatorträger den Nachteil hat, dass sich der Druckabfall erhöht. Ferner ist die Matte um den keramischen Katalysatorträger gewickelt, und daher wird die Wirkung des keramischen Katalysatorträgers durch die Matte verschlechtert, selbst wenn eine Struktur zum Ausstoßen des Abgases durch den Umfang des Trägers eingesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung entstand im Hinblick auf diese Probleme der herkömmlichen Technologien, und Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von Abgas, die insgesamt kleiner ist und die leicht zu erwärmen ist und sich nicht schnell abkühlt, und die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Wabenstruktur.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgas und ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, wie nachstehend erwähnt, vorgesehen.

[1] Eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgas, umfassend eine Wabenstruktur mit porösen Trennwänden, die mehrere Zellen definieren, die von einer ersten Endfläche, die eine Endfläche ist, zu einer zweiten Endfläche, die die andere Endfläche ist, verlaufen; und ein Ummantelungselement, welches die Wabenstruktur lagert, wobei die Wabenstruktur einen inneren Wabenstrukturkörper, umfassend ein Wabensubstrat mit porösen inneren Trennwänden, die die mehreren Zellen definieren, die von einer inneren Zulaufendfläche, die die Endfläche auf der Seite der ersten Endfläche ist, zu einer inneren Ablaufendfläche, die die Endfläche auf der Seite der zweiten Endfläche ist, verlaufen, und eine Umfangswand, die am Umfang des Wabensubstrats angeordnet ist, einen äußeren Wabenstrukturkörper, der an einer Stelle angeordnet ist, die einen Teil des Umfangs des inneren Wabenstrukturkörpers umgibt und entfernt ist von der inneren Zulaufendfläche des inneren Wabenstrukturkörpers, wobei der äußere Wabenstrukturkörper poröse äußere Trennwände aufweist, die die mehreren Zellen definieren, die von einer äußeren Zulaufendfläche, die die Endfläche auf der Seite der zweiten Endfläche ist, zu einer äußeren Ablaufendfläche, die die Endfläche auf der Seite der ersten Endfläche ist, verlaufen, und Verschlussabschnitte, die in Teilen der Zellen angeordnet sind, umfasst, wobei das Ummantelungselement ein Zulaufrohr, das in einen Endabschnitt des inneren Wabenstrukturkörpers auf der Seite der inneren Zulaufendfläche passt und in dem ein Abgaseinlass gebildet ist, und einen Rumpfabschnitt, der lückenlos mit dem Zulaufrohr in Verbindung steht, umfasst, wobei in dem Rumpfabschnitt ein Abgasauslass an einer Stelle zwischen der inneren Zulaufendfläche des inneren Wabenstrukturkörpers und der äußeren Ablaufendfläche des äußeren Wabenstrukturkörpers gebildet ist und die Wabenstruktur in dem Ummantelungselement so gelagert ist, dass ein Zwischenraum, der als ein Durchgangskanal für das Abgas zwischen der zweiten Endfläche und dem Ummantelungselement dient, und ein Zwischenraum, der als ein Durchgangskanal für das Abgas zwischen der äußeren Ablaufendfläche des äußeren Wabenstrukturkörpers und dem Ummantelungselement dient, vorliegen.
[2] Die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas gemäß [1] oben, wobei die Verschlussabschnitte nicht in dem inneren Wabenstrukturkörper oder nur in einem Endabschnitt des inneren Wabenstrukturkörpers angeordnet sind und die Verschlussabschnitte nur in einem der Endabschnitte des äußeren Wabenstrukturkörpers oder in beiden Endabschnitten angeordnet sind.
[3] Die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas gemäß [2] oben, wobei bei den Zellen des äußeren Wabenstrukturkörpers die Verschlussabschnitte in Endabschnitten der vorbestimmten Zellen auf der Seite der äußeren Zulaufendfläche und Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der äußeren Ablaufendfläche angeordnet sind und die Verschlussabschnitte nicht im inneren Wabenstrukturkörper angeordnet sind.
[4] Die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas gemäß [2] oben, wobei die Verschlussabschnitte in Teilen von Endabschnitten des inneren Wabenstrukturkörpers entweder auf der Seite der inneren Zulaufendfläche oder der inneren Ablaufendfläche angeordnet sind.
[5] Die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas gemäß einem von [1] bis [4] oben, wobei die Dicke der äußeren Trennwände des äußeren Wabenstrukturkörpers größer ist als die Dicke der inneren Trennwände des inneren Wabenstrukturkörpers.
[6] Die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas gemäß einem von [1] bis [5] oben, wobei die Zelldichte des äußeren Wabenstrukturkörpers kleiner ist als die Zelldichte des inneren Wabenstrukturkörpers.
[7] Die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas gemäß einem von [1] bis [6] oben, wobei die Umfangswand des inneren Wabenstrukturkörpers integral mit den inneren Trennwänden des inneren Wabenstrukturkörpers ausgebildet ist.
[8] Die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas gemäß einem von [1] bis [7] oben, wobei in dem Ummantelungselement ein Abgasrückführungsauslass (AGR-Auslass), der mit einem Weg zur Rückführung des Abgases verbunden ist, an einer Stelle zwischen der inneren Zulaufendfläche des inneren Wabenstrukturkörpers und der äußeren Ablaufendfläche des äußeren Wabenstrukturkörpers ausgebildet ist.
[9] Die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas gemäß einem von [1] bis [8] oben, wobei ein schalldämmendes Material in einem Zwischenraum zwischen der zweiten Endfläche der Wabenstruktur und dem Ummantelungselement angeordnet ist.
[10] Ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, umfassend einen Wabenformkörper-Herstellungsschritt zur Herstellung eines Wabenformkörpers, umfassend Trennwände, die mehrere Zellen definieren, die von einer Zulaufendfläche, die eine Endfläche ist, zu einer Ablaufendfläche, die die andere Endfläche ist, verlaufen, und eine Teilungswand, die den Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen in einen äußeren Abschnitt und einen inneren Abschnitt teilt; einen Verschlussanordnungsschritt zum Beladen von Endabschnitten von Teilen der Zellen des hergestellten Wabenformkörpers mit einer Verschlussaufschlämmung zum Anordnen von Verschlussabschnitten, wodurch ein verschlossener Wabenformkörper erhalten wird; einen Brennschritt zum Brennen des hergestellten verschlossenen Wabenformkörpers unter Erhalt eines gebrannten Wabenkörpers und einen Wabenstruktur-Herstellungsschritt, bei dem ein Teil des äußeren Abschnitts des gebrannten Wabenkörpers ausgehend von der einen Endfläche geschliffen wird, um einen Teil der Teilungswand freizulegen und so die Wabenstruktur zu erhalten.

Eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas umfasst eine vorbestimmte Wabenstruktur und ein vorbestimmtes Ummantelungselement, das die Wabenstruktur lagert, und daher kann die Vorrichtung insgesamt kleiner gemacht werden. Ferner ermöglicht dies, dass die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas aufgrund des obigen Aufbaus leicht zu erwärmen ist und nicht schnell abkühlt.
Ein Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann in geeigneterweise die Wabenstruktur, die in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas genutzt werden kann, bereitstellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt einer Ausführungsform einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas zeigt;
2 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch die Strömung eines Abgases in einer Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas zeigt;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Wabenstruktur, enthalten in einer Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas, zeigt;
4A ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Anordnungsmusters der Verschlussabschnitte in der Wabenstruktur, die in einer Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist;
4B ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Anordnungsmusters der Verschlussabschnitte in einer Wabenstruktur, die in einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist;
4C ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Anordnungsmusters der Verschlussabschnitte in einer Wabenstruktur, die in einer noch anderen Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist;
4D ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Anordnungsmusters der Verschlussabschnitte in einer Wabenstruktur, die in einer noch anderen Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist;
4E ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Anordnungsmusters der Verschlussabschnitte in einer Wabenstruktur, die in einer noch anderen Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist;
4F ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Anordnungsmusters der Verschlussabschnitte in einer Wabenstruktur, die in einer noch anderen Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist;
4G ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Anordnungsmusters der Verschlussabschnitte in einer Wabenstruktur, die in einer noch anderen Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist;
5 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgas von jedem der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 zeigt; und
6 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgas von Vergleichsbeispiel 5 zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist, und dass, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen, auf der Basis der allgemeinen Kenntnisse des Fachmanns in geeigneter Weise an den folgenden Ausführungsformen vorgenommene Veränderungen, Verbesserungen und dergleichen auch in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
[1] Vorrichtung zur Behandlung von Abgas:
Eine Ausführungsform einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgas 100, gezeigt in 1. Die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas 100 umfasst eine Wabenstruktur 10 und ein Ummantelungselement 20, das die Wabenstruktur 10 lagert und als ein Durchgang für ein Abgas dient. Wie ferner in 3 gezeigt, umfasst die Wabenstruktur 10 einen inneren Wabenstrukturkörper 14, einen äußeren Wabenstrukturkörper 16, der an der Außenseite des inneren Wabenstrukturkörpers positioniert ist, und Verschlussabschnitte 8.
Die Wabenstruktur 10 umfasst den inneren Wabenstrukturkörper 14 mit einem Wabensubstrat 30 und einer Umfangswand 5, die am Umfang des Wabensubstrats 30 angeordnet ist. Das Wabensubstrat 30 weist poröse innere Trennwände 1 auf, die mehrere Zellen 2 definieren, die von einer inneren Zulaufendfläche 11, die die Endfläche auf der Seite einer ersten Endfläche 10a ist, zu einer inneren Ablaufendfläche 12, die die Endfläche auf der Seite einer zweiten Endfläche 10b ist, verlaufen (siehe 3). Ferner ist bei der Wabenstruktur 10 der äußere Wabenstrukturkörper 16 an einer Stelle angeordnet, die einen Teil des Umfangs des inneren Wabenstrukturkörpers 14 umgibt und entfernt ist von der inneren Zulaufendfläche 11 des inneren Wabenstrukturkörpers 14. Die Verschlussabschnitte 8 sind in Teilen der Zellen 2 angeordnet (siehe 3). Das Ummantelungselement 20 weist ein Zulaufrohr 23, das in einen Endabschnitt des inneren Wabenstrukturkörpers 14 auf der Seite der inneren Zulaufendfläche 11 passt und in dem ein Einlass 21 für das Abgas gebildet ist, und einen Rumpfabschnitt 25, der lückenlos mit dem Zulaufrohr 23 in Verbindung steht, auf. Ferner ist in dem Rumpfabschnitt 25 ein Auslass 27 für das Abgas an einer Stelle zwischen der inneren Zulaufendfläche 11 des inneren Wabenstrukturkörpers 14 und der äußeren Ablaufendfläche 19 des äußeren Wabenstrukturkörpers 16 ausgebildet. Die Wabenstruktur 10 ist in dem Ummantelungselement 20 so gelagert, dass ein Zwischenraum (nachstehend mitunter auch als „Rücklaufraum” bezeichnet) 41, der als ein Durchgangskanal für das Abgas zwischen der zweiten Endfläche 10b und dem Ummantelungselement 20 dient, und ein Zwischenraum (ein Raum, der nachstehend mitunter auch als „Raum zur Unterstützung der Temperaturerhöhung” bezeichnet wird) 43, der als ein Durchgangskanal für das Abgas zwischen der äußeren Ablaufendfläche 19 des äußeren Wabenstrukturkörpers 16 und dem Ummantelungselement 20 dient, vorliegen.
Auf diese Weise umfasst die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas 100 die Wabenstruktur 10 und das Ummantelungselement 20, das die Wabenstruktur 10 lagert. Dies ermöglicht, dass die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas 100 insgesamt kleiner gemacht werden kann und leicht zu erwärmen ist und nicht schnell abkühlt.
Wie in 2 gezeigt, strömt in der Vorrichtung zur Behandlung von Abgas 100 das Abgas von der Seite der inneren Zulaufendfläche 11 des inneren Wabenstrukturkörpers 14 der Wabenstruktur 10 aus in die Wabenstruktur 10 und strömt aus der inneren Ablaufendfläche 12 des inneren Wabenstrukturkörpers 14. Danach strömt das in den Rücklaufraum 41 strömende Abgas von der Seite der äußeren Zulaufendfläche 18 des äußeren Wabenstrukturkörpers 16 in den äußeren Wabenstrukturkörper 16 und strömt aus der äußeren Ablaufendfläche 19. Nun wird das aus der äußeren Ablaufendfläche 19 des äußeren Wabenstrukturkörpers 16 strömende Abgas in den Raum zur Unterstützung der Temperaturerhöhung 43 eingeführt, der der Raum zwischen der Umfangswand 5 des inneren Wabenstrukturkörpers 14 und dem Rumpfabschnitt 25 des Ummantelungselements 20 ist. Danach wird das oben erwähnte Abgas aus dem Auslass 27 des Ummantelungselements 20 ausgestoßen, wobei es mit der Umfangswand 5 in Kontakt kommt. Es sei angemerkt, dass das innen von der Seite der inneren Zulaufendfläche 11 des inneren Wabenstrukturkörpers 14 aus strömende Abgas wie es ist in den Raum zur Unterstützung der Temperaturerhöhung 43 ausströmt, ohne dass es aus der inneren Ablaufendfläche 12 ausströmt. Es ist zu beachten, dass der Pfeil in 2 die Strömung des Abgases veranschaulicht.
Das heißt, das aus dem äußeren Wabenstrukturkörper 16 ausgestoßene Abgas trifft direkt auf die Umfangswand 5 des inneren Wabenstrukturkörpers 14. Daher wird ein Abschnitt, auf den das Abgas direkt auftrifft (ein nachstehend genannter konvexer Abschnitt 14a), von seiner Außenseite her von dem obigen Abgas erwärmt. Daher ist die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas 100 leicht zu erwärmen und kühlt sich nicht schnell ab. Ferner strömt das Abgas in dem Ummantelungselement 20 entlang des oben beschriebenen Weges, und dies ermöglicht, dass die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas 100 insgesamt kleiner gemacht werden kann. Es sei angemerkt, dass, wenn kein Katalysator eingesetzt wird, das direkt auf die Umfangswand 5 treffende Abgas die Wabenstruktur 10 durchquert und daher die Temperatur des Abgases geringer wird als die des Abgases, das zunächst in die Wabenstruktur 10 strömt. Wird jedoch der Katalysator eingesetzt, kann die Temperatur des Abgases durch die in einer katalytischen Reaktion erzeugte Wärme über die Temperatur des innen strömenden Abgases erhöht werden. So kann die oben beschriebene Temperaturerhöhung der Wabenstruktur 10 gefördert werden. Wenn ferner ein gekühltes Gas (Abgas, dessen Temperatur im Leerlauf oder wenn ein Auto an einer Steigung langsamer wird, verringert wurde) in die Wabenstruktur 10 strömt, wird dieses Abgas (das gekühlte Gas) beim Durchqueren der Wabenstruktur 10 erwärmt. Ferner hat das erwärmte Abgas eine derart hohe Temperatur, dass verhindert wird, dass sich die Temperatur der Wabenstruktur durch das auf die Umfangswand 5 treffende Abgas verringert.
1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt einer Ausführungsform einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas zeigt. 2 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch die Strömung eines Abgases in einer Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas zeigt. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Wabenstruktur, die in einer Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist, zeigt.
[1-1] Wabenstruktur:
Ein Beispiel für die Wabenstruktur der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas ist die in 3 gezeigte Wabenstruktur 10. Wie in 3 gezeigt, kann angenommen werden, dass die Wabenstruktur 10 eine Säulenform mit einem konvex von der Mitte einer Endfläche abstehenden Abschnitt (konvexer Abschnitt 14a) hat.
Der äußere Wabenstrukturkörper 16 ist an einer Stelle entfernt von der inneren Zulaufendfläche 11 des inneren Wabenstrukturkörpers 14 angeordnet. Im Speziellen liegt die Stelle des äußeren Wabenstrukturkörpers 16 von der inneren Zulaufendfläche 11 aus bevorzugt bei 10 bis 60% und stärker bevorzugt bei 20 bis 50% der Gesamtlänge der Wabenstruktur in der Zellenverlaufsrichtung. Liegt das Längenverhältnis in diesem Bereich, kann die Wabenstruktur in dem Ummantelungselement gehalten werden, während gleichzeitig die Temperaturerhöhungsleistung verbessert wird. Mit anderen Worten, das Längenverhältnis des obigen konvexen Abschnitts der Wabenstruktur in der Zellenverlaufsrichtung liegt bevorzugt im obigen Bereich.
Die Fläche der inneren Zulaufendfläche 11 beträgt bevorzugt 5 bis 50% und stärker bevorzugt 10 bis 40% der Gesamtfläche der inneren Zulaufendfläche 11 und der äußeren Ablaufendfläche 19. Liegt das Flächenverhältnis in diesem Bereich, kann eine Fläche eines Abschnitts, der als ein Filter dient, erlangt werden. Ferner kann der Druckabfall der Vorrichtung zur Behandlung von Abgas verringert werden.
Der durchschnittliche Porendurchmesser jeder der Trennwände (innere Trennwände und äußere Trennwände) und der Umfangswand beträgt bevorzugt 5 bis 30 μm und stärker bevorzugt 9 bis 25 μm. Liegt der durchschnittliche Porendurchmesser in diesem Bereich, kann ein Verschluss der Poren mit dem Katalysator oder PM unterbunden werden. Ferner kann der Druckabfall verringert werden. Der durchschnittliche Porendurchmesser ist ein mit einem Quecksilber-Porosimeter gemessener Wert.
Die Porosität jeder der Trennwände (innere Trennwände und äußere Trennwände) und der Umfangswand beträgt bevorzugt 35 bis 70% und stärker bevorzugt 40 bis 65%. Liegt die Porosität in diesem Bereich, kann isostatische Festigkeit derart erlangt werden, dass die Wabenstruktur ummantelt werden kann, während gleichzeitig der Permeationswiderstand verringert wird, wenn das Abgas die Trennwände durchdringt. Die Porosität ist ein mit einem Quecksilber-Porosimeter gemessener Wert.
Es gibt keine besondere Einschränkung für die Dicke der Trennwände (innere Trennwände und äußere Trennwände). Die Dicke der Trennwände beträgt bevorzugt beispielsweise 64 bis 305 μm. Ist die Dicke der Trennwände kleiner als 64 μm, wird sich wahrscheinlich die isostatische Festigkeit deutlich verschlechtern und die Wabenstruktur würde während der Ummantelung brechen. Übersteigt andererseits die Dicke 305 μm, würde wahrscheinlich eine spürbare Erhöhung des Druckabfalls beispielsweise zu den nachteiligen Effekten führen, dass sich die Kraftstoffeinsparung verschlechtert und dann keine ausreichende Leistung erhalten werden kann. Ferner kann sich die Dicke der inneren Trennwände von der der äußeren Trennwände unterscheiden. Bevorzugt ist die Dicke der äußeren Trennwände des äußeren Wabenstrukturkörpers größer als die Dicke der inneren Trennwände des inneren Wabenstrukturkörpers. Im speziellen beträgt das Verhältnis der Dicke der äußeren Trennwände zur Dicke der inneren Trennwände (Dicke der äußeren Trennwände/Dicke der inneren Trennwände) bevorzugt 1,1 bis 5,0 und stärker bevorzugt 1,2 bis 3,5. In diesem Fall kann die Wärmekapazität des inneren Wabenstrukturkörpers zur Verbesserung der Temperaturerhöhungsleistung des Katalysators verringert werden, und ferner kann die Auffangleistung verbessert werden, indem die Dicke der Trennwände des äußeren Wabenstrukturkörpers erhöht wird. Wenn andererseits das Verhältnis der Dicke der äußeren Trennwände zur Dicke der inneren Trennwände (Dicke der äußeren Trennwände/Dicke der inneren Trennwände) 5,0 übersteigt, wird eine große Differenz bei der Extrusionsgeschwindigkeit zwischen jeder äußeren Trennwand und jeder inneren Trennwand während der Extrusion der Wabenstruktur erzeugt. In der Folge werden sich wahrscheinlich die Trennwände in einem Grenzabschnitt zwischen der äußeren Trennwand und der inneren Trennwand verformen und so die isostatische Festigkeit verschlechtern.
Die Dicke der äußeren Trennwände beträgt bevorzugt beispielsweise 110 bis 381 μm und stärker bevorzugt 152 bis 305 μm.
Es gibt keine besondere Einschränkung für die Dicke der Umfangswand. Die Dicke beträgt bevorzugt 0,3 bis 3 mm. Ist die Dicke der Umfangswand kleiner als 0,3 mm, werden wahrscheinlich leicht kleine Löcher oder Risse in der Umfangswand gebildet, und der Katalysator würde beim Aufbringen des Katalysators aus der Umfangswand laufen. Übersteigt andererseits die Dicke 3 mm, strömt während der Extrusion der Wabenstruktur ein geknetetes Material, das die Umfangswand bildet, schneller als ein geknetetes Material, das einen anderen Abschnitt bildet. So wird wahrscheinlich eine Differenz in der Strömung zwischen der Umfangswand und der angrenzenden Trennwand (innere Trennwand oder äußere Trennwand) erzeugt, und die Trennwände würden sich verformen und so die isostatische Festigkeit deutlich verschlechtern.
Bevorzugt ist die Umfangswand des inneren Wabenstrukturkörpers integral mit den inneren Trennwänden des inneren Wabenstrukturkörpers ausgebildet. Dies ermöglicht es, dass die Differenz in der Wärmeausdehnung zwischen der Umfangswand und jeder inneren Trennwand verringert wird und eine Struktur über eine hervorragende Wärmeschockbeständigkeit verfügen kann. Hierbei ist, wenn die Umfangswand „integral mit den inneren Trennwänden ausgebildet ist”, nicht gemeint, dass die Umfangswand und die innere Trennwand mittels eines Verfahrens wie Verbinden aneinander befestigt sind, sondern dass die Umfangswand beispielsweise während der Extrusion in einem Herstellungsstadium integral mit den inneren Trennwänden ausgebildet wird.
Es gibt keine besondere Einschränkung für die Zelldichte der Wabenstruktur. Hier ist die Zelldichte des äußeren Wabenstrukturkörpers bevorzugt kleiner als die Zelldichte des inneren Wabenstrukturkörpers. Im Speziellen beträgt die Zelldichte des inneren Wabenstrukturkörpers bevorzugt 46,5 bis 186 Zellen/cm², und die Zelldichte des äußeren Wabenstrukturkörpers beträgt bevorzugt 7,7 bis 46,5 Zellen/cm². Dies ermöglicht es, dass der innere Wabenstrukturkörper eine geometrische Oberfläche erlangen kann, mit der die Reinigungsleistung des Abgases verbessert werden kann, und dass der äußere Wabenstrukturkörper den Druckabfall verringern kann.
Als ein Material für die Wabenstruktur ist ein keramisches Material bevorzugt, wobei das keramische Material über eine hervorragende Festigkeit und Wärmebeständigkeit verfügt, und Beispiele für das Material umfassen Siliciumcarbid, Cordierit, Aluminiumtitanat, ein Silicium-Siliciumcarbid-basiertes Verbundmaterial, ein Siliciumcarbid-Cordierit-basiertes Verbundmaterial, Mullit, Aluminiumoxid und Siliciumnitrid. Das Material ist bevorzugt zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Siliciumcarbid, Cordierit, Aluminiumtitanat, dem Silicium-Siliciumcarbid-basierten Verbundmaterial und dem Siliciumcarbid-Cordierit-basierten Verbundmaterial.
Ferner kann die Wabenstruktur ein Verbundkörper sein, der mehrere Wabensegmente umfasst (Wabensegment-Verbundkörper). Das heißt, die Wabenstruktur kann eine Anordnung mehrerer Wabensegmente und Bindungsabschnitte aus einem Bindematerial zum Verbinden dieser Wabensegmente miteinander umfassen.
Die Verschlussabschnitte sind in Teilen der Zellen in zumindest einem des inneren Wabenstrukturkörpers und des äußeren Wabenstrukturkörpers angeordnet. Das Material für diese Verschlussabschnitte kann dem oben erwähnten Material für die Wabenstruktur ähneln. Ferner kann die Tiefe jedes Verschlussabschnitts in geeigneter Weise bestimmt werdend.
Als Anordnungsmuster der Verschlussabschnitte werden bevorzugt die nachstehend aufgeführten Muster (1) bis (7) eingesetzt.

(1) Wie in 4A gezeigt, sind bei den Zellen 2 des äußeren Wabenstrukturkörpers 16 die Verschlussabschnitte 8 in Endabschnitten vorbestimmter Zellen auf der Seite der äußeren Zulaufendfläche 18 und Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der äußeren Ablaufendfläche 19 angeordnet, und die Verschlussabschnitte sind nicht im inneren Wabenstrukturkörper 14 angeordnet.
(2) Wie in 4B gezeigt, sind bei den Zellen 2 des äußeren Wabenstrukturkörpers 16 die Verschlussabschnitte 8 in Endabschnitten vorbestimmter Zellen auf der Seite der äußeren Zulaufendfläche 18 und Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der äußeren Ablaufendfläche 19 angeordnet. Ferner sind die Verschlussabschnitte 8 nur in Endabschnitten vorbestimmter Zellen auf der Seite der inneren Ablaufendfläche 12 in dem inneren Wabenstrukturkörper 14 angeordnet. Die Verschlussabschnitte sind nicht in Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der inneren Zulaufendfläche 11 in dem inneren Wabenstrukturkörper 14 angeordnet.
(3) Wie in 4C gezeigt, sind die Verschlussabschnitte 8 nur in Endabschnitten vorbestimmter Zellen auf der Seite der inneren Ablaufendfläche 12 in dem inneren Wabenstrukturkörper 14 angeordnet. Die Verschlussabschnitte 8 sind nur in Endabschnitten vorbestimmter Zellen auf der Seite der äußeren Zulaufendfläche 18 in dem äußeren Wabenstrukturkörper 16 angeordnet. Die Verschlussabschnitte 8 sind nicht in Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der inneren Zulaufendfläche 11 in dem inneren Wabenstrukturkörper 14 angeordnet, und die Verschlussabschnitte sind nicht in Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der äußeren Ablaufendfläche 19 in dem äußeren Wabenstrukturkörper 16 angeordnet.
(4) Wie in 4D gezeigt, sind die Verschlussabschnitte 8 nur in Endabschnitten vorbestimmter Zellen auf der Seite der inneren Ablaufendfläche 12 in dem inneren Wabenstrukturkörper 14 angeordnet. Die Verschlussabschnitte 8 sind nur in Endabschnitten vorbestimmter Zellen auf der Seite der äußeren Ablaufendfläche 19 in dem äußeren Wabenstrukturkörper 16 angeordnet. Die Verschlussabschnitte 8 sind nicht in Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der inneren Zulaufendfläche 11 in dem inneren Wabenstrukturkörper 14 angeordnet, und die Verschlussabschnitte sind nicht in Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der äußeren Zulaufendfläche 18 in dem äußeren Wabenstrukturkörper 16 angeordnet.
(5) Wie in 4E gezeigt, sind die Verschlussabschnitte 8 nur in Endabschnitten vorbestimmter Zellen auf der Seite der äußeren Ablaufendfläche 19 in dem äußeren Wabenstrukturkörper 16 und nicht in dem inneren Wabenstrukturkörper 14 angeordnet. In dem äußeren Wabenstrukturkörper 16 sind die Verschlussabschnitte nicht in Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der äußeren Zulaufendfläche 18 angeordnet.
(6) Wie in 4F gezeigt, sind die Verschlussabschnitte 8 nur in Endabschnitten vorbestimmter Zellen auf der Seite der inneren Zulaufendfläche 11 in dem inneren Wabenstrukturkörper 14 angeordnet. Ferner sind die Verschlussabschnitte 8 nur in Endabschnitten vorbestimmter Zellen auf der Seite der äußeren Zulaufendfläche 18 in dem äußeren Wabenstrukturkörper 16 angeordnet. Die Verschlussabschnitte 8 sind nicht in Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der inneren Ablaufendfläche 12 in dem inneren Wabenstrukturkörper 14 angeordnet, und sind nicht in Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der äußeren Ablaufendfläche 19 in dem äußeren Wabenstrukturkörper 16 angeordnet.
(7) Wie in 4G gezeigt, sind die Verschlussabschnitte 8 nur in Endabschnitten vorbestimmter Zellen auf der Seite der inneren Zulaufendfläche 11 in dem inneren Wabenstrukturkörper 14 angeordnet. Ferner sind die Verschlussabschnitte 8 nur in Endabschnitten vorbestimmter Zellen auf der Seite der äußeren Ablaufendfläche 19 in dem äußeren Wabenstrukturkörper 16 angeordnet. Die Verschlussabschnitte 8 sind nicht in Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der inneren Ablaufendfläche 12 in dem inneren Wabenstrukturkörper 14 angeordnet, und sind nicht in Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der äußeren Zulaufendfläche 18 in dem äußeren Wabenstrukturkörper 16 angeordnet.

4A ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Anordnungsmusters der Verschlussabschnitte in der Wabenstruktur, die in einer Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist. 4B ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Anordnungsmusters der Verschlussabschnitte in einer Wabenstruktur, die in einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist. 4C ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Anordnungsmusters der Verschlussabschnitte in einer Wabenstruktur, die in einer noch anderen Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist. 4D ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Anordnungsmusters der Verschlussabschnitte in einer Wabenstruktur, die in einer noch anderen Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist. 4E ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Anordnungsmusters der Verschlussabschnitte in einer Wabenstruktur, die in einer noch anderen Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist. 4F ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Anordnungsmusters der Verschlussabschnitte in einer Wabenstruktur, die in einer noch anderen Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist. 4G ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Anordnungsmusters der Verschlussabschnitte in einer Wabenstruktur, die in einer noch anderen Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas enthalten ist.
[1-2] Ummantelungselement:
Wie oben beschrieben, umfasst das Ummantelungselement 20 das Zulaufrohr 23, das in den Endabschnitt des inneren Wabenstrukturkörpers 14 auf der Seite der inneren Zulaufendfläche 11 passt und in dem der Einlass 21 für das Abgas gebildet ist, und den Rumpfabschnitt 25, der lückenlos mit dem Zulaufrohr 23 in Verbindung steht. Ferner ist in dem Rumpfabschnitt 25 der Auslass 27 für das Abgas an der Stelle zwischen der inneren Zulaufendfläche 11 des inneren Wabenstrukturkörpers 14 und der äußeren Ablaufendfläche 19 des äußeren Wabenstrukturkörpers 16 gebildet. Das Ummantelungselement 20 ermöglicht es, dass das in die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas 100 strömende Abgas wie durch die Pfeile in 2 gezeigt strömen kann. Das heißt, das aus dem äußeren Wabenstrukturkörper 16 ausgestoßene Abgas trifft direkt auf die Umfangswand 5 des inneren Wabenstrukturkörpers 14. Daher wird der konvexe Abschnitt 14a von seiner Außenseite her durch das obige Abgas erwärmt, und dann ist die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas 100 leicht zu erwärmen und kühlt sich nicht schnell ab. Ferner strömt das Abgas in dem Ummantelungselement 20 entlang des oben erwähnten Weges, und so kann die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas 100 insgesamt kleiner gemacht werden.
In der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas ist der Auslass an der obigen Stelle des Rumpfabschnitts des Ummantelungselements ausgebildet, und daher strömt das die Wabenstruktur durchquerende Abgas so, dass es direkt auf den Umfang des obigen konvexen Abschnitts des inneren Wabenstrukturkörpers trifft. Somit wird die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas durch das Abgas warm gehalten, und die Wabenstruktur ist leicht zu erwärmen und kühlt nicht schnell ab.
Die Breite im Rücklaufraum 41 (d. h. der Abstand zwischen der Wabenstruktur 10 und der Innenfläche des Ummantelungselements 20) beträgt bevorzugt 20 bis 150 mm und stärker bevorzugt 30 bis 100 mm. Liegt die Breite in diesen Bereichen, kann der Durchgangskanal für das Abgas so geschaffen werden, dass eine Erhöhung des Druckabfalls unterbunden wird.
Bevorzugt ist in dem Ummantelungselement 20 ein AGR-Auslass 28, der mit einem Weg zur Rückführung des Abgases verbunden ist, an einer Stelle zwischen der inneren Zulaufendfläche 11 des inneren Wabenstrukturkörpers 14 und der äußeren Ablaufendfläche 19 des äußeren Wabenstrukturkörpers 16 ausgebildet. Auf diese Weise kann, wenn das Ummantelungselement 20 mit dem Weg zur Rückführung des Abgases gekoppelt wird, das Abgas, aus dem Ruß aufgefangen wird, der AGR zugeführt werden, und so kann eine Verstopfung mit dem Ruß in einem AGR-Kühler oder dergleichen unterbunden werden. Ferner wird ein Teil des Abgases aus der Umfangswand 5 einem Raum zwischen der inneren Zulaufendfläche 11 des inneren Wabenstrukturkörpers 14 und der äußeren Ablaufendfläche 19 des äußeren Wabenstrukturkörpers 16 zugeführt, und so kann der Druck des Abgases in dem AGR-Auslass 28 vergleichsweise hoch gehalten werden. Im Ergebnis kann eine Menge an Abgas zur Zuführung für das AGR erschaffen werden. Es sei angemerkt, dass AGR die Abkürzung für Abgasrückführung ist.
Das Material für das Ummantelungselement 20 kann dasselbe Material sein, wie bei einem Ummantelungselement, das in einer bisher bekannten Vorrichtung zur Behandlung von Abgas eingesetzt wird.
[1-3] Schalldämmendes Material:
In der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas wird bevorzugt ein schalldämmendes Material in dem Zwischenraum zwischen der zweiten Endfläche der Wabenstruktur und dem Ummantelungselement angeordnet. Das schalldämmende Material ist eine Matte aus Glasfasern oder dergleichen mit Wärmebeständigkeit. So wird das schalldämmende Material wie oben beschrieben angeordnet, so dass derselbe schalldämpfende Effekt erzielt werden kann, wie bei einem Schalldämpfer.
Beispiele für das schalldämmende Material umfassen Glaswolle und Metallfasern. Hinsichtlich der Wärmebeständigkeit ist vor allem Glaswolle bevorzugt.
[2] Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur:
Ein Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur umfasst einen Wabenformkörper-Herstellungsschritt zur Herstellung eines Wabenformkörpers; einen Verschlussanordnungsschritt zur Bildung von Verschlussabschnitten in dem hergestellten Wabenformkörper; einen Brennschritt zum Brennen des hergestellten verschlossenen Wabenformkörpers unter Erhalt eines gebrannten Wabenkörpers und einen Wabenstruktur-Herstellungsschritt, bei dem ein Teil einer Teilungswand freigelegt wird, wodurch die Wabenstruktur erhalten wird. Der Wabenformkörper in dem Wabenformkörper-Herstellungsschritt umfasst Trennwände, die mehrere Zellen definieren, die von einer Zulaufendfläche, die eine Endfläche ist, zu einer Ablaufendfläche, die die andere Endfläche ist, verlaufen, und die Teilungswand, die einen Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen in einen äußeren Abschnitt und einen inneren Abschnitt teilt. In dem Wabenstruktur-Herstellungsschritt wird ein Teil eines äußeren Abschnitts des in dem Brennschritt erhaltenen gebrannten Wabenkörpers ausgehend von einer Endfläche geschliffen, um so einen Teil der Teilungswand freizulegen.
Ein solches Verfahren zur Herstellung kann in geeigneter Weise die Wabenstruktur bereitstellen, die in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas genutzt werden kann. Im Speziellen wird in dem vorliegenden Herstellungsverfahren der Wabenformkörper mit der Teilungswand in dem Wabenformkörper-Herstellungsschritt hergestellt, dieser Wabenformkörper wird unter Erhalt des gebrannten Wabenkörpers gebrannt, und dann wird der gebrannte Wabenkörper zum Freilegen der Teilungswand (Umfangswand) geschliffen. Dies ermöglicht, dass die Umfangswand (Teilungswand) am Umfang des Endabschnitts der erhaltenen Wabenstruktur auf der Seite der inneren Zulaufendfläche angeordnet werden kann. Das heißt, wenn die Teilungswand nicht in dem Wabenformkörper-Herstellungsschritt angeordnet wird, liegen die geschliffenen Trennwände in der Wabenstruktur frei. Ferner lösen sich Teile der Trennwände ab.
Es kann verhindert werden, dass sich bei der Wabenstruktur mit der Umfangswand (Teilungswand) Teile der Trennwände ablösen. Ferner wird in dem obigen Herstellungsverfahren der Endabschnitt der Wabenstruktur auf der Seite der inneren Zulaufendfläche (konvexer Abschnitt des inneren Wabenstrukturkörpers) von außen geschliffen, und der Endabschnitt mit der Umfangswand auf der Seite der inneren Zulaufendfläche (konvexer Abschnitt des inneren Wabenstrukturkörpers) kann leicht hergestellt werden.
[2-1] Wabenformkörper-Herstellungsschritt:
Im Speziellen wird in dem vorliegenden Schritt zunächst ein Formungsrohmaterial unter Erhalt eines gekneteten Materials geknetet. Das Formungsrohmaterial wird bevorzugt durch Zugabe eines Dispersionsmediums und eines Additivs zu einem keramischen Rohmaterial erhalten. Beispiele für das Additiv umfassen ein organisches Bindemittel, einen Porenbildner und ein oberflächenaktives Mittel oder dergleichen. Ein Beispiel für das Dispersionsmedium ist Wasser oder dergleichen.
Bevorzugt ist das keramische Rohmaterial zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Cordierit-bildenden Rohmaterial, Mullit, Aluminiumoxid, Spinell, Siliciumcarbid, einem Silicium-Siliciumcarbid-basierten Verbundmaterial, einem Siliciumcarbid-Cordierit-basierten Verbundmaterial, Lithiumaluminiumsilicat und Aluminiumtitanat. Vor allem das Cordierit-bildende Rohmaterial ist bevorzugt, weil dieses Material einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist und über eine hervorragende Wärmeschockbeständigkeit verfügt.
Eine Wabenstruktur mit der gewünschten Porosität und dem gewünschten durchschnittlichen Porendurchmesser kann durch Einstellen der Teilchendurchmesser und der Mischungsmenge des zu verwendenden keramischen Rohmaterials und der Teilchendurchmesser und der Mischungsmenge des zuzugebenden Porenbildners erhalten werden.
Es gibt keine besondere Einschränkung für das Verfahren zum Kneten des Formungsrohmaterials zur Bildung des gekneteten Materials, und ein Beispiel für das Verfahren umfasst ein Verfahren, in dem ein Kneter, ein Vakuum-Knetwerk oder dergleichen verwendet werden.
Als nächstes wird das erhaltene geknetete Material unter Erhalt des Wabenformkörpers extrudiert. Hierbei wird bevorzugt eine vorbestimmte Düse verwendet, so dass der Wabenformkörper mit den Trennwänden und der Teilungswand erhalten werden kann. Als das Material für die Düse ist ein Sinterhartmetall, das kaum verschlissen wird, bevorzugt.
Es gibt keine besondere Einschränkung für die Dicke der Teilungswand, solange nach dem Brennen des Wabenformkörpers die Umfangswand mit der gewünschten Dicke erhalten werden kann. Die Dicke der Teilungswand kann beispielsweise 1 bis 3 mm betragen.
[2-2] Verschlussanordnungsschritt:
Als nächstes werden die offenen Enden der Zellen eines Wabenstrukturkörpers des erhaltenen gebrannten Wabenkörpers mit einem Verschlussmaterial verschlossene. Ein Beispiel für ein Verfahren zum Verschließen der offenen Enden der Zellen umfasst ein Verfahren zum Beladen der offenen Enden der Zellen mit dem Verschlussmaterial. Das Verfahren zum Beladen der offenen Enden der Zellen mit dem Verschlussmaterial kann gemäß einem bereits bekannten Verfahren zur Herstellung einer verschlossenen Wabenstruktur durchgeführt werden. Als das keramische Rohmaterial zur Bildung des Verschlussmaterials kann ein keramisches Rohmaterial zur Verwendung in dem bereits bekannten Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur verwendet werden. Als das keramische Rohmaterial zur Bildung des Verschlussmaterials kann bevorzugt dasselbe keramische Rohmaterial wie das bei der Herstellung des Wabenformkörpers verwendete verwendet werden. Es sei angemerkt, dass zum Einstellen der Porosität die Porendurchmesser und dergleichen der mit dem Verschlussmaterial gebildeten Verschlussabschnitte, die Teilchendurchmesser und die Mischungsmenge des keramischen Rohmaterialpulvers und die Teilchendurchmesser und die Mischungsmenge des zuzugebenden Porenbildnerpulvers geeignet verändert werden können.
Die offenen Enden der Zellen werden mit dem Verschlussmaterial beladen, und dann wird das Verschlussmaterial getrocknet oder gebrannt, wodurch die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform hergestellt werden kann. Der Schritt zum Beladen der offenen Enden der Zellen mit dem Verschlussmaterial kann vor dem Brennen des Wabenformkörpers durchgeführt werden. Das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform ist nicht auf das vorstehend beschriebene Verfahren beschränkt.
[2-3] Brennschritt:
Als nächstes wird der Wabenformkörper unter Erhalt des gebrannten Wabenkörpers gebrannt (Brennschritt). Die Brenntemperatur kann geeignet entsprechend dem Material des Wabenformkörpers bestimmt werden. Wenn beispielsweise das Material des Wabenformkörpers Cordierit ist, beträgt die Brenntemperatur bevorzugt 1.380 bis 1.450°C und stärker bevorzugt 1.400 bis 1.440°C. Ferner wird die Brennzeit als die Zeit zum Halten der Höchsttemperatur definiert und beträgt bevorzugt etwa 4 bis 6 Stunden.
Der Wabenformkörper kann vor dem Brennen getrocknet werden. Es gibt keine besondere Einschränkung für das Trocknungsverfahren. Beispiele für das Trocknungsverfahren umfassen Heißlufttrocknen, Mikrowellentrocknen, Induktionstrocknen, Trocknen mit vermindertem Druck, Vakuumtrocknen und Gefriertrocknen. Bevorzugt wird vor allem das Induktionstrocknen, das Mikrowellentrocknen oder das Heißlufttrocknen allein oder in einer Kombination dieser durchgeführt. Ferner sind bezüglich der Trocknungsbedingungen eine Trocknungstemperatur von 30 bis 150°C und eine Trocknungszeit von 1 Minute bis 2 Stunden bevorzugt.
[2-4] Wabenstruktur-Herstellungsschritt:
Als nächstes wird ein Teil eines äußeren Abschnitts des erhaltenen gebrannten Wabenkörpers ausgehend von einer Endfläche geschliffen, um einen Teil der Teilungswand freizulegen, wobei die Wabenstruktur mit den Trennwänden und der Teilungswand (Umfangswand) hergestellt wird. Der gebrannte Wabenkörper kann nach dem Trocknen des Wabenformkörpers und vor dem Brennen des Wabenformkörpers geschliffen werden.
[3] Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung zur Behandlung von Abgas:
Die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas der vorliegenden Ausführungsform kann durch Lagern der hergestellten Wabenstruktur in dem obigen Ummantelungselement hergestellt werden.
Wie in 2 gezeigt, strömt das Abgas durch die wie oben beschrieben hergestellte Vorrichtung zur Behandlung von Abgas. Das heißt, in der Vorrichtung zur Behandlung von Abgas 100 strömt das Abgas in die Wabenstruktur 10 von der Seite der inneren Zulaufendfläche 11 des inneren Wabenstrukturkörpers 14 der Wabenstruktur 10 und aus der inneren Ablaufendfläche 12 des inneren Wabenstrukturkörpers 14. Danach strömt das in den Rücklaufraum 41 strömende Abgas in den äußeren Wabenstrukturkörper 16 von der Seite der äußeren Zulaufendfläche 18 des äußeren Wabenstrukturkörpers 16 und strömt aus der äußeren Ablaufendfläche 19. Nun wird das aus der äußeren Ablaufendfläche 19 des äußeren Wabenstrukturkörpers 16 strömende Abgas in den Raum (Raum zur Unterstützung der Temperaturerhöhung) 43 zwischen der Umfangswand 5 des inneren Wabenstrukturkörpers 14 und dem Rumpfabschnitt 25 des Ummantelungselements 20 eingeführt. Danach wird das obige Abgas aus dem Auslass 27 des Ummantelungselements 20 ausgestoßen, wobei es mit der Umfangswand 5 in Kontakt kommt.
(Beispiele)
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung speziell auf der Basis von Beispielen beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
Zu 100 Masseteilen eines Cordierit-bildenden Rohmaterials wurden 13 Masseteile eines Porenbildners, 35 Masseteile eines Dispersionsmediums, 6 Masseteile eines organischen Bindemittels und 0,5 Masseteile eines Dispergiermittels gegeben, gefolgt von Mischen und Kneten zur Herstellung eines gekneteten Materials. Als das Cordierit-bildende Rohmaterial wurden Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Kaolin, Talk und Siliciumdioxid verwendet. Wasser wurde als das Dispersionsmedium verwendet, Koks mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1 bis 10 μm wurde als der Porenbildner verwendet, Hydroxypropylmethylcellulose wurde als das organische Bindemittel verwendet, und Ethylenglycol wurde als das Dispergiermittel verwendet. Die Teilchendurchmesser und die Menge an Porenbildner wurden kontrolliert, wodurch die Porendurchmesser und die Porosität der Trennwände kontrolliert wurden.
Als nächstes wurde das geknetete Material unter Verwendung einer vorbestimmten Düse unter Erhalt eines Wabenformkörpers mit Trennwänden und einer Teilungswand so extrudiert, dass ein runder säulenförmiger Wabenformkörper erhalten wurde.
Als nächstes wurde der Wabenformkörper mit einem Mikrowellentrockner und weiter vollständig mit einem Heißlufttrockner getrocknet, gefolgt vom Zuschneiden beider Endflächen des Wabenformkörpers zum Einstellen des Wabenformkörpers auf eine vorbestimmte Größe.
Als nächstes wurde ein offenes Ende jeder Zelle des Wabenformkörpers unter Bildung der Verschlussabschnitte mit einer Verschlussaufschlämmung beladen.
Es kam das in 4A gezeigte Anordnungsmuster der Verschlussabschnitte zum Einsatz. Im speziellen waren in dem verschlossenen Wabenformkörper bei den Zellen des äußeren Wabenstrukturkörpers die Verschlussabschnitte in Endabschnitten vorbestimmter Zellen auf der Seite der äußeren Zulaufendfläche und Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der äußeren Ablaufendfläche angeordnet, und die Verschlussabschnitte waren nicht im inneren Wabenstrukturkörper angeordnet.
In einem Formungsverfahren für die Verschlussabschnitte wurde zunächst eine Folie sowohl an die eine Endfläche als auch die andere Endfläche eines Abschnitts, der dem äußeren Wabenstrukturkörper des Wabenformkörpers entspricht, angebracht, und es wurden Löcher an Positionen dieser Folie erzeugt, die den Zellen entsprechen, in denen die Verschlussabschnitte gebildet werden sollten. Als nächstes wurde, wenn die Folie angebracht bleibt, die Verschlussaufschlämmung auf die obige Endfläche des Wabenformkörpers aufgebracht, die Aufschlämmung wurde in den Wabenformkörper gedrückt, und die vorbestimmten Zellen des Wabenformkörpers wurden mit der Verschlussaufschlämmung beladen. Als die Verschlussaufschlämmung wurde eine Aufschlämmung verwendet, in der ein die Verschlussabschnitte bildendes Material aufgeschlämmt war.
Danach wurde der verschlossene Wabenformkörper mit dem Heißlufttrockner getrocknet und weiter bei 1.410 bis 1.440°C für 5 Stunden gebrannt, wodurch ein gebrannter Wabenkörper erhalten wurde.
Als nächstes wurde ein Teil eines äußeren Abschnitts des gebrannten Wabenkörpers ausgehend von der einen Endfläche geschliffen, um einen Teil der Teilungswand freizulegen, wodurch eine Wabenstruktur erhalten wurde.
Die Länge der Wabenstruktur in der Verlaufsrichtung der Zellen betrug 140 mm (Tabelle 1 zeigt die Länge als „System-Gesamtlänge”). Die Länge des äußeren Wabenstrukturkörpers in der Zellenverlaufsrichtung betrug 100 mm. Die Länge des konvexen Abschnitts des inneren Wabenstrukturkörpers in der Zellenverlaufsrichtung betrug 40 mm. Ferner hatten in der Wabenstruktur der innere Wabenstrukturkörper und der äußere Wabenstrukturkörper eine runde Säulenform, der Durchmesser des inneren Wabenstrukturkörpers betrug 80 mm, und der Durchmesser insgesamt (zweite Endfläche) des inneren Wabenstrukturkörpers und des äußeren Wabenstrukturkörpers betrug 144 mm.
Ferner betrug in der Wabenstruktur die Zelldichte des inneren Wabenstrukturkörpers 46,5 Zellen/cm². Im Speziellen war die Zelldichte des konvexen Abschnitts des inneren Wabenstrukturkörpers gleich der Zelldichte eines anderen Abschnitts als des konvexen Abschnitts (der mit dem äußeren Wabenstrukturkörper bedeckte Abschnitt). Die Zelldichte des äußeren Wabenstrukturkörpers betrug 46,5 Zellen/cm². Die Dicke der äußeren Trennwände (Trennwände des äußeren Wabenstrukturkörpers) betrug 0,21 mm, und die Dicke der inneren Trennwände (innerer Wabenstrukturkörper) betrug 0,21 mm. Die Umfangswand des inneren Wabenstrukturkörpers war integral mit den inneren Trennwänden des inneren Wabenstrukturkörpers ausgebildet. Es sei angemerkt, dass Tabelle 1 die Dicke der inneren Trennwände in „Dicke Trennwand” der Spalte „konvexer Abschnitt/erste Wabenstruktur” und „Dicke Trennwand” der Spalte „innerer Wabenstrukturkörper (ohne konvexen Abschnitt)/zweite Wabenstruktur” zeigt.
Als nächstes wurde die erhaltene Wabenstruktur in einem Ummantelungselement gelagert. Es wurde ein Polsterelement, bestehend aus einer Keramikmatte, in einem Raum zwischen der Wabenstruktur und dem Ummantelungselement angeordnet. Als das Ummantelungselement wurde ein Ummantelungselement mit einem Zulaufrohr, das in einen Endabschnitt des inneren Wabenstrukturkörpers auf der Seite der inneren Zulaufendfläche passte und in dem ein Abgaseinlass ausgebildet war, und einem Rumpfabschnitt, der lückenlos mit dem Zulaufrohr in Verbindung steht, verwendet. Ferner war in dem Rumpfabschnitt des Ummantelungselements ein Abgasauslass an einer Stelle zwischen der inneren Zulaufendfläche des inneren Wabenstrukturkörpers und der äußeren Ablaufendfläche des äußeren Wabenstrukturkörpers ausgebildet. Ferner wurde die Wabenstruktur in dem Ummantelungselement so gelagert, dass ein Raum (Rücklaufraum), der als ein Durchgangskanal für das Abgas zwischen der zweiten Endfläche und dem Ummantelungselement diente, und ein Raum (Raum zur Unterstützung der Temperaturerhöhung), der als ein Durchgangskanal für das Abgas zwischen der äußeren Ablaufendfläche des äußeren Wabenstrukturkörpers und dem Ummantelungselement diente, vorlagen. Ferner war in dem Ummantelungselement ein AGR-Auslass ausgebildet. Außerdem wurde ein Ummantelungselement aus Edelstahl verwendet. So wurde eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgas erhalten.
Als nächstes wurden bezüglich der erhaltenen Vorrichtung zur Behandlung von Abgas Bewertungen hinsichtlich „System-Gesamtlänge”, „Reinigungsverhältnis” und „PM-Auffang” mittels der nachstehend erwähnten Verfahren vorgenommen. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
[System-Gesamtlänge]
Der Abstand von einer Zulaufendfläche für das Abgas zur weitest entfernten Position der Wabenstruktur in der Zellenverlaufsrichtung wurde als die System-Gesamtlänge definiert. Betrug die System-Gesamtlänge 200 mm oder weniger, wurde die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas mit „bestanden” bewertet. Überstieg die System-Gesamtlänge 200 mm, wurde die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas mit „versagt” bewertet.
[Reinigungsverhältnis]
Wenn nach einem Vergleich der Emissionen aller Komponenten (Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide) mit den europäischen Richtwerten der EURO6 die Emissionen niedriger waren als die Richtwerte, war die Bewertung bestanden „B”, und wenn die Emissionen nicht niedriger waren als die Richtwerte, war die Bewertung versagen „C”. Ferner wurde bei der Bewertung B ein Fall, bei dem Kohlenmonoxid um 30% des Richtwerts niedriger war, mit „A” bewertet, und ein Fall, bei dem Kohlenmonoxid um 50% niedriger war, mit „AA” bewertet.
[PM-Auffang]
Wurde die Anzahl an von einem Fahrzeug erzeugten PM mit 1,0 × 10¹² Teilchen/km definiert, wurde der europäische Richtwert von 6,0 × 10¹¹ Teilchen/km der EURO6 als Standard verwendet, und ein Fall, bei dem die Anzahl der PM in einem in der Vorrichtung zur Behandlung von Abgas aufgefangenen Abgas kleiner war als 40% des obigen Standards, wurde mit „D” bewertet. Ferner wurde ein Fall, bei dem die Anzahl an PM in dem in der Vorrichtung zur Behandlung von Abgas aufgefangenen Abgas 40% oder mehr und weniger als 60% des obigen Standards betrug, mit „C” bewertet. Ferner wurde ein Fall, bei dem die Anzahl der PM in dem in der Vorrichtung zur Behandlung von Abgas aufgefangenen Abgas 60% oder mehr und weniger als 80% des obigen Standards betrug, mit „B” bewertet. Ferner wurde ein Fall, bei dem die Anzahl der PM in dem in der Vorrichtung zur Behandlung von Abgas aufgefangenen Abgas 80% oder mehr des obigen Standards betrug, mit „A” bewertet.
In Tabelle 1 zeigt die Spalte „konvexer Abschnitt/erste Wabenstruktur” „Dicke Trennwand”, „Zelldichte”, Vorliegen/Abwesenheit „Verschlussabschnitte” und die Länge des konvexen Abschnitts des inneren Wabenstrukturkörpers in jedem Beispiel. Ferner zeigen in jedem Vergleichsbeispiel die Spalten „Dicke Trennwand”, „Zelldichte”, Vorliegen/Abwesenheit „Verschlussabschnitte” und Länge einer ersten Wabenstruktur in jeder der in 5 und 6 gezeigten Vorrichtungen zur Behandlung von Abgas 200 und 201.
Es sei angemerkt, dass jede der in 5 und 6 gezeigten Vorrichtungen zur Behandlung von Abgas 200 und 201 ein Ummantelungselement 120, in dem ein Einlass 121 und ein Auslass 127 für ein Abgas ausgebildet sind, und eine Filtergruppe 50, bestehend aus drei in dem Ummantelungselement 120 gelagerten Wabenstrukturen, umfasst. Die Filtergruppe 50 umfasst eine erste Wabenstruktur 51, eine zweite Wabenstruktur 52 und eine dritte Wabenstruktur 53, die in dieser Reihenfolge ausgehend von der Seite des Einlasses 121 für das Abgas in dem Ummantelungselement 120 angeordnet sind. Ferner hatte jede der Wabenstrukturen 51, 52 und 53 eine runde Säulenform, und der Durchmesser der ersten Wabenstruktur 51 betrug 80 mm. Ferner betrug in Vergleichsbeispiel 5 der Durchmesser der dritten Wabenstruktur 53 120 mm. In den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 wurde die in 5 gezeigte Vorrichtung zur Behandlung von Abgas 200 verwendet, und in Vergleichsbeispiel 5 wurde die in 6 gezeigte Vorrichtung zur Behandlung von Abgas 201 verwendet. Es sei angemerkt, dass in 5 und 6 das Symbol X die Länge (System-Gesamtlänge) der Vorrichtung zur Behandlung von Abgas zeigt.
Ferner zeigt in Tabelle 1 die Spalte „innerer Wabenstrukturkörper (ohne konvexen Abschnitt)/zweite Wabenstruktur” „Dicke Trennwand”, „Zelldichte”, Vorliegen/Abwesenheit „Verschlussabschnitte” und Länge des inneren Wabenstrukturkörpers (ohne konvexen Abschnitt) für jedes Beispiel. Ferner zeigen in jedem Vergleichsbeispiel die Spalten „Dicke Trennwand”, „Zelldichte”, Vorliegen/Abwesenheit „Verschlussabschnitte” und Länge der zweiten Wabenstruktur für jede der in 5 und 6 gezeigten Vorrichtungen zur Behandlung von Abgas 200 und 201.
Ferner zeigt in Tabelle 1 die Spalte „äußerer Wabenstrukturkörper/dritte Wabenstruktur” die „Dicke Trennwand”, „Zelldichte”, Vorliegen/Abwesenheit „Verschlussabschnitte” und Länge des äußeren Wabenstrukturkörpers für jedes Beispiel. Ferner zeigen in jedem Vergleichsbeispiel die Spalten die „Dicke Trennwand”, „Zelldichte”, Vorliegen/Abwesenheit „Verschlussabschnitte” und Länge der dritten Wabenstruktur für jede der in 5 und 6 gezeigten Vorrichtungen zur Behandlung von Abgas 200 und 201.
(Beispiele 2 bis 9 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5)
Zur Bewertung der „System-Gesamtlänge”, des „Reinigungsverhältnisses” und des „PM-Auffangens” wurde die Vorgehensweise von Beispiel 1 wiederholt, außer dass die in Tabelle 1 gezeigten Veränderungen vorgenommen wurden. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
Tabelle 1 zeigt, dass jede der Vorrichtungen zur Behandlung von Abgas der Beispiele 1 bis 9 im Vergleich zu den Vorrichtungen zur Behandlung von Abgas der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 insgesamt kleiner gemacht werden kann und die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas leicht zu erwärmen war und sich nicht schnell abkühlte.
Eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas kann als ein Filter eingesetzt werden, der ein aus einem Auto oder dergleichen ausgestoßenes Abgas reinigt. Ferner kann in einem Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung die Wabenstruktur für die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abgas in geeigneterweise hergestellt werden.
Beschreibung der Bezugsziffern

1: innere Trennwand, 2: Zelle, 3: äußere Trennwand, 5: Umfangswand, 8: Verschlussabschnitt, 10: Wabenstruktur, 10a: erste Endfläche, 10b: zweite Endfläche, 11: innere Zulaufendfläche, 12: innere Ablaufendfläche, 14: innerer Wabenstrukturkörper, 14a: konvexer Abschnitt, 16: äußerer Wabenstrukturkörper, 18: äußere Zulaufendfläche, 19: äußere Ablaufendfläche, 20 und 120: Ummantelungselement, 21: Einlass, 23: Zulaufrohr, 25: Rumpfabschnitt, 27: Auslass, 28: AGR-Auslass, 30: Wabensubstrat, 41: Rücklaufraum, 43: Raum zur Unterstützung der Temperaturerhöhung, 50: Filtergruppe, 51: erste Wabenstruktur, 52: zweite Wabenstruktur, 53: dritte Wabenstruktur, 100, 200 und 201: Vorrichtung zur Behandlung von Abgas und X: System-Gesamtlänge.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015-175148 [0001]
JP 2003-024726 A [0005]
JP 5368959 [0005]
JP 2012-529592 [0005]

Claims

Vorrichtung zur Behandlung von Abgas, umfassend: eine Wabenstruktur mit porösen Trennwänden, die mehrere Zellen definieren, die von einer ersten Endfläche, die eine Endfläche ist, zu einer zweiten Endfläche, die die andere Endfläche ist, verlaufen; und ein Ummantelungselement, welches die Wabenstruktur lagert, wobei die Wabenstruktur einen inneren Wabenstrukturkörper, umfassend ein Wabensubstrat mit porösen inneren Trennwänden, die die mehreren Zellen definieren, die von einer inneren Zulaufendfläche, die die Endfläche auf der Seite der ersten Endfläche ist, zu einer inneren Ablaufendfläche, die die Endfläche auf der Seite der zweiten Endfläche ist, verlaufen, und eine Umfangswand, die am Umfang des Wabensubstrats angeordnet ist, einen äußeren Wabenstrukturkörper, der an einer Stelle angeordnet ist, die einen Teil des Umfangs des inneren Wabenstrukturkörpers umgibt und entfernt ist von der inneren Zulaufendfläche des inneren Wabenstrukturkörpers, wobei der äußere Wabenstrukturkörper poröse äußere Trennwände aufweist, die die mehreren Zellen definieren, die von einer äußeren Zulaufendfläche, die die Endfläche auf der Seite der zweiten Endfläche ist, zu einer äußeren Ablaufendfläche, die die Endfläche auf der Seite der ersten Endfläche ist, verlaufen, und Verschlussabschnitte, die in Teilen der Zellen angeordnet sind, umfasst; wobei das Ummantelungselement ein Zulaufrohr, das in einen Endabschnitt des inneren Wabenstrukturkörpers auf der Seite der inneren Zulaufendfläche passt und in dem ein Abgaseinlass gebildet ist, und einen Rumpfabschnitt, der lückenlos mit dem Zulaufrohr in Verbindung steht, umfasst, wobei in dem Rumpfabschnitt ein Abgasauslass an einer Stelle zwischen der inneren Zulaufendfläche des inneren Wabenstrukturkörpers und der äußeren Ablaufendfläche des äußeren Wabenstrukturkörpers gebildet ist und die Wabenstruktur in dem Ummantelungselement so gelagert ist, dass ein Zwischenraum, der als ein Durchgangskanal für das Abgas zwischen der zweiten Endfläche und dem Ummantelungselement dient, und ein Zwischenraum, der als ein Durchgangskanal für das Abgas zwischen der äußeren Ablaufendfläche des äußeren Wabenstrukturkörpers und dem Ummantelungselement dient, vorliegen.
Vorrichtung zur Behandlung von Abgas nach Anspruch 1, wobei die Verschlussabschnitte nicht in dem inneren Wabenstrukturkörper oder nur in einem Endabschnitt des inneren Wabenstrukturkörpers angeordnet sind und die Verschlussabschnitte nur in einem der Endabschnitte des äußeren Wabenstrukturkörpers oder in beiden Endabschnitten angeordnet sind.
Vorrichtung zur Behandlung von Abgas nach Anspruch 2, wobei bei den Zellen des äußeren Wabenstrukturkörpers die Verschlussabschnitte in Endabschnitten der vorbestimmten Zellen auf der Seite der äußeren Zulaufendfläche und Endabschnitten der verbleibenden Zellen auf der Seite der äußeren Ablaufendfläche angeordnet sind und die Verschlussabschnitte nicht im inneren Wabenstrukturkörper angeordnet sind.
Vorrichtung zur Behandlung von Abgas nach Anspruch 2, wobei die Verschlussabschnitte in Teilen von Endabschnitten des inneren Wabenstrukturkörpers entweder auf der Seite der inneren Zulaufendfläche oder der inneren Ablaufendfläche angeordnet sind.
Vorrichtung zur Behandlung von Abgas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dicke der äußeren Trennwände des äußeren Wabenstrukturkörpers größer ist als die Dicke der inneren Trennwände des inneren Wabenstrukturkörpers.
Vorrichtung zur Behandlung von Abgas nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zelldichte des äußeren Wabenstrukturkörpers kleiner ist als die Zelldichte des inneren Wabenstrukturkörpers.
Vorrichtung zur Behandlung von Abgas nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Umfangswand des inneren Wabenstrukturkörpers integral mit den inneren Trennwänden des inneren Wabenstrukturkörpers ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Behandlung von Abgas nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in dem Ummantelungselement ein AGR-Auslass, der mit einem Weg zur Rückführung des Abgases verbunden ist, an einer Stelle zwischen der inneren Zulaufendfläche des inneren Wabenstrukturkörpers und der äußeren Ablaufendfläche des äußeren Wabenstrukturkörpers ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Behandlung von Abgas nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein schalldämmendes Material in einem Zwischenraum zwischen der zweiten Endfläche der Wabenstruktur und dem Ummantelungselement angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, umfassend: einen Wabenformkörper-Herstellungsschritt zur Herstellung eines Wabenformkörpers, umfassend Trennwände, die mehrere Zellen definieren, die von einer Zulaufendfläche, die eine Endfläche ist, zu einer Ablaufendfläche, die die andere Endfläche ist, verlaufen, und eine Teilungswand, die den Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen in einen äußeren Abschnitt und einen inneren Abschnitt teilt; einen Verschlussanordnungsschritt zum Beladen von Endabschnitten von Teilen der Zellen des hergestellten Wabenformkörpers mit einer Verschlussaufschlämmung zum Anordnen von Verschlussabschnitten, wodurch ein verschlossener Wabenformkörper erhalten wird; einen Brennschritt zum Brennen des hergestellten verschlossenen Wabenformkörpers unter Erhalt eines gebrannten Wabenkörpers und einen Wabenstruktur-Herstellungsschritt, bei dem ein Teil des äußeren Abschnitts des gebrannten Wabenkörpers ausgehend von der einen Endfläche geschliffen wird, um einen Teil der Teilungswand freizulegen und so die Wabenstruktur zu erhalten.