DE102017002851B4 - Poröser Körper und Wabenfilter - Google Patents

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Abstract

Poröser Körper, bei dem, eine hergeleitete Dicke der Oberflächenschicht Ts [µm] und die Porosität P [%] des porösen Körpers die folgende Formel (1) :wobei 0 % < P < 100 % und 0 µm < Ts erfüllen,wobei die Schichtdicke Ts die Dicke ist, die sich ergibt,- wenn mit Hilfe dreidimensionalen Abtastens einer Region, die eine Oberfläche des porösen Körpers umfasst, Daten zum porösen Körper erstellt werden, bei denen Positionsinformationen, die die Position eines Voxels liefern, mit Voxeltypinformationen assoziiert sind, die Informationen umfassen, mit denen bestimmt werden kann, ob das Voxel ein Raumvoxel, das einen Raum (Pore) darstellt, oder ein Objektvoxel, das ein Objekt (Material) darstellt, ist,wobei das Abtasten eine CT-Abtastung ist, um Leuchtdichtedaten zu erhalten, die in eine binäre Darstellung bezogen auf einen vorbestimmten Schwellenwert, der mit dem Diskriminantenanalyseverfahren (Otsu-Verfahren) aus der Leuchtdichteverteilung der Leuchtdichtedaten bestimmt wird, umgewandelt werden, um so für jede der Koordinaten zu bestimmen, ob ein Voxel ein Raumvoxel oder ein Objektvoxel ist,- und wenn die folgenden Schritte unter Nutzung der Daten zum porösen Körper ausgeführt werden;(a) ein Schritt der Definition einer imaginären Oberfläche, die mindestens ein Objektvoxel, das in der Oberfläche des porösen Körpers vorliegt, kontaktiert,wobei die imaginäre Oberfläche (i) als eine Ebene parallel zu einer von einer XY-Ebene, einer XZ-Ebene und einer YZ-Ebene in dreidimensionalen Koordinaten oder (ii) eine Ebene, die in Kontakt ist mit drei oder mehr Objektvoxeln, die in der Oberfläche des porösen Körpers vorliegen und bei denen ein Dreieck, das aus mindestens einer Gruppe von drei Objektvoxeln, ausgewählt aus den drei oder mehr Objektvoxeln, gebildet ist, ein Baryzentrum der Oberfläche des porösen Körpers umfasst, definiert ist, vorausgesetzt, dass, wenn es mehrere Optionen für die imaginäre Oberfläche gibt, eine der in Frage kommenden Ebenen, in denen das oben erwähnte Dreieck am größten ist, als die imaginäre Oberfläche definiert ist,(b) ein Schritt der Identifizierung von Raumvoxeln (Va1), die die imaginäre Oberfläche kontaktieren, und Raumvoxeln (Va2), die durchgängig ausgehend von jedem der Raumvoxel (Va1) von der imaginären Oberfläche zur Innenseite des porösen Körpers hin in der Dickenrichtung, die senkrecht zur imaginären Oberfläche ist und zur Innenseite des porösen Körpers hin verläuft, kontinuierlich liegen, als Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel und(c) ein Schritt der aufeinanderfolgenden Verschiebung der imaginären Oberfläche in der Dickenrichtung zur Definition der imaginären Oberfläche nach jeder Verschiebung als eine imaginäre Bezugsoberfläche, Identifizierung einer imaginären Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis, das einen Teil der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel, die die imaginäre Bezugsoberfläche einnehmen, bezeichnet, erstmals 98 % oder weniger wird, als eine Startebene der Oberflächenschichtregion, Identifizierung einer imaginären Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis erstmals 1% oder weniger wird, als eine Endebene der Oberflächenschichtregion, und Herleitung eines Abstandes zwischen der Startebene der Oberflächenschichtregion und der Endebene der Oberflächenschichtregion in der Dickenrichtung als die Dicke der Oberflächenschicht Ts.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen porösen Körper und einen Wabenfilter.
  • Stand der Technik
  • Bekanntermaßen wird ein poröser Körper in einem Bauteil, wie einem Wabenfilter, zum Reinigen von Abgas genutzt. Beispielsweise offenbart Patentliteratur (PTL) 1 ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Körpers, bei dem Keramikteilchen, Feinteilchen und ein Sinterhilfsmittel zur Herstellung von Ton gemischt werden, der Ton zu einem Presskörper geformt und der Presskörper bei einer vorbestimmten Brenntemperatur gebrannt wird. Mit dem obigen Verfahren zur Herstellung eines porösen Körpers kann ein poröser Körper hergestellt werden, bei dem eine Erhöhung des Druckabfalls unterbunden wird, wobei die durchschnittliche Teilchengröße der Keramikteilchen auf einen Wert innerhalb eines vorbestimmten Bereiches festgelegt ist.
  • Ein Verfahren zur Analyse der Mikrostruktur eines porösen Körpers wird in Patentliteratur (PTL) 2 beschrieben.
  • Zitatenliste
  • Patentliteratur
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der oben erwähnte poröse Körper weist bevorzugt ein möglichst starkes Vermögen zum Auffangen von Feststoffteilchen (PM) im Abgas auf. Ferner ist der Druckabfall bevorzugt auch noch nach der Abscheidung der PM (d. h. nach dem Auffangen der PM) gering. Daher bestand der Bedarf nach einem porösen Körper, der über ein noch stärkeres Auffangvermögen verfügt und der auch noch nach der PM-Abscheidung einen geringeren Druckabfall zeigt.
  • Die vorliegende Erfindung entstand zur Lösung des oben erwähnten Problems, und ein Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines porösen Körpers und eines Wabenfilters, dessen Auffangvermögen höher ist und bei dem der Druckabfall nach der Abscheidung von PM geringer ist.
  • Um das obige Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung einen porösen Körper gemäß Anspruch 1 zur Verfügung.
  • Bei dem porösen Körper ist, da die Dicke der Oberflächenschicht Ts einen vergleichsweise niedrigen Wert annimmt, der die Formel (1) erfüllt, das Auffangvermögen erhöht und der Druckabfall nach der PM-Abscheidung verringert. Dabei entspricht die Dicke der Oberflächenschicht Ts der Länge einer Oberflächenschichtregion in der Dickenrichtung, wobei die Region bestimmt wird, indem als die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel die Raumvoxel identifiziert werden, die einen Durchgangsporenabschnitt kennzeichnen, d. h. einen Abschnitt von Poren in dem porösen Körper, wobei der Abschnitt linear ausgehend von einer Öffnung an der Oberfläche des porösen Körpers in der Dickenrichtung verläuft, und dann die Oberflächenschichtregion basierend auf einer Region, in der die identifizierten Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel vorliegen, bestimmt wird. Daher besteht die Tendenz, dass der Wert der Dicke der Oberflächenschicht Ts in dem porösen Körper, in dem Durchgangsporen ausgehend von Oberflächenöffnungen bis hin zu inneren tieferen Abschnitten verlaufen, steigt. Die Erfinder haben festgestellt, dass, wenn der Wert der Dicke der Oberflächenschicht Ts steigt, das Auffangvermögen dazu neigt, geringer zu werden, und der Druckabfall nach der PM-Abscheidung dazu neigt, zu steigen. Der Grund ist vermutlich folgender. Zunächst werden bei einem porösen Körper mit einem größeren Wert für die Dicke der Oberflächenschicht Ts, d. h. einem porösen Körper, bei dem die Durchgangsporen ausgehend von den Oberflächenöffnungen bis hin zu inneren, tieferen Abschnitten verlaufen, wenn ein Fluid in den porösen Körper ausgehend von seiner Oberfläche fließt, die PM in dem Fluid nahe der Oberfläche des porösen Körpers nicht eingefangen und wahrscheinlich bis in die inneren, tieferen Abschnitte des porösen Körpers gelangen. Man vermutet daher, dass bei dem porösen Körper mit einem höheren Wert für die Dicke der Oberflächenschicht Ts die PM wahrscheinlich ohne eingefangen zu werden durch den porösen Körper dringen und sich das Auffangvermögen verringern wird. Überdies werden im Verlaufe der Zeit ab dem Beginn des Einfließens des Fluids die PM nach und nach in dem porösen Körper abgeschieden. Dabei werden, weil die PM relativ leicht durch die oben beschriebene Oberflächenschichtregion dringen, die PM zunächst nahe der Grenze zwischen der Oberflächenschichtregion und einer Region hinter der Oberflächenschichtregion abgeschieden. Im weiteren Verlauf der Zeit wird dann eine Region, in der die PM abgeschiedenen sind, in Richtung der Oberflächenseite der Oberflächenschichtregion ausgehend von der Umgebung der oben erwähnten Grenze größer. Folglich findet die PM-Abscheidung hauptsächlich in der Oberflächenschichtregion des porösen Körpers statt, und die Gesamtmenge an abgeschiedenen PM wird bei dem porösen Körper mit einem höheren Wert für die Dicke der Oberflächenschicht Ts zunehmen. Man vermutet daher, dass der Druckabfall nach der PM-Abscheidung bei dem porösen Körper mit einem höheren Wert für die Dicke der Oberflächenschicht Ts steigen wird. Daher wird vermutet, dass das Auffangvermögen verstärkt und der Druckabfall nach der PM-Abscheidung verringert werden kann, indem die Dicke der Oberflächenschicht Ts des porösen Körpers auf einen relativ geringen Wert festgelegt wird, der die oben beschriebene Formel (1) erfüllt. Ausgehend von Formel (1) betrachtet, steigt ein oberer Grenzwert für die entsprechende Dicke der Oberflächenschicht Ts, wenn die Porosität P des porösen Körpers zunimmt. Dies ist vermutlich der Tatsache geschuldet, dass, selbst wenn PM in der Oberflächenschichtregion abgeschieden werden, der Einfluss auf eine Erhöhung des Druckabfalls geringer ist, wenn die Porosität P des porösen Körpers einen höheren Wert hat.
  • Der poröse Körper kann die folgende Formel (2) erfüllen. Bei dem porösen Körper, bei dem der Wert für die Dicke der Oberflächenschicht Ts noch kleiner ist als in diesem Fall, wird das Auffangvermögen weiter verstärkt und der Druckabfall nach der PM-Abscheidung wird weiter verringert. P ≥ 0 ,63Ts
    Figure DE102017002851B4_0002
  • Bei dem porösen Körper gemäß der vorliegenden Erfindung kann 25 % ≤ P ≤ 70 % erfüllt werden. Beträgt die Porosität P 25 % oder mehr, kann der poröse Körper mit einem solchen Wert für die Porosität P relativ einfach hergestellt werden. Beträgt die Porosität P 70 % oder weniger, kann die Festigkeit des porösen Körpers ausreichend erhöht werden.
  • Ein Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst Trennwände, die jeweils den porösen Körper gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen umfassen und die mehrere Zellen bilden, die als Durchgänge für ein Fluid dienen, und die Oberfläche des porösen Körpers bildet eine Zulaufebene, durch die das Fluid aus der Zelle in die Trennwand fließt. Anders ausgedrückt, bei dem Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllen die Dicke der Oberflächenschicht Ts, die hergeleitet wird durch Ausführen der oben erwähnten Schritte (a) bis (c) unter Nutzung der Daten zum porösen Körper, erstellt durch dreidimensionales Abtasten einer Region der Oberfläche des die porösen Trennwände bildenden Körpers, wobei die Region die Zulaufebene umfasst, und die Porosität P die Formel (1). Bei dem Wabenfilter wird daher das Auffangvermögen verstärkt und der Druckabfall nach der PM-Abscheidung verringert, wenn das Fluid durch die Zulaufebene in den porösen Körper fließt.
  • Das für die Definition des erfindungsgemäßen Körpers genutzte Mikrostrukturanalyseverfahren nutzt Daten zum porösen Körper, bei denen Positionsinformationen, die eine Position eines Voxels liefern, mit Voxeltypinformationen assoziiert sind, die Informationen umfassen, durch die bestimmt werden kann, ob das Voxel ein Raumvoxel, das einen Raum darstellt, oder ein Objektvoxel, das ein Objekt darstellt, ist, wobei die Daten zum porösen Körper erstellt werden durch dreidimensionales Abtasten einer Region, die eine Oberfläche des porösen Körpers umfasst, wobei das Mikrostrukturanalyseverfahren umfasst:
    1. (a) einen Schritt der Definition einer imaginären Oberfläche, die mindestens ein Objektvoxel, das in der Oberfläche des porösen Körpers vorliegt, kontaktiert;
    2. (b) einen Schritt der Identifizierung von Raumvoxeln, die die imaginäre Oberfläche kontaktieren, und einer vorbestimmten Anzahl oder mehr der Raumvoxel, die ausgehend von der imaginären Oberfläche zur Innenseite des porösen Körpers hin in einer vorbestimmten Dickenrichtung kontinuierlich liegen, als Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel oder einen Schritt der Identifizierung der vorbestimmten Anzahl oder mehr der Raumvoxel, die ausgehend von der imaginären Oberfläche zur Innenseite des porösen Körpers hin in der vorbestimmten Dickenrichtung kontinuierlich liegen, als die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel; und
    3. (c) einen Schritt der Herleitung einer Länge einer Oberflächenschichtregion in der Dickenrichtung als die Dicke der Oberflächenschicht Ts, wobei die Oberflächenschichtregion basierend auf einer Region bestimmt wird, in der die identifizierten Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel vorliegen.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Mikrostrukturanalyseverfahren werden Raumvoxel, die einen Durchgangsporenabschnitt darstellen, d. h. einen Abschnitt von Poren in dem porösen Körper, wobei der Abschnitt ausgehend von einer Öffnung an der Oberfläche des porösen Körpers linear in der Dickenrichtung verläuft, als die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel identifiziert, und die Dicke der Oberflächenschicht Ts wird als eine Länge einer Oberflächenschichtregion in der Dickenrichtung hergeleitet, wobei die Oberflächenschichtregion basierend auf einer Region bestimmt wird, in der die identifizierten Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel vorliegen. Da die Dicke der Oberflächenschicht Ts mit dem oben beschriebenen Auffangvermögen und Druckabfall nach der PM-Abscheidung korreliert, kann die Mikrostruktur des porösen Körpers basierend auf der hergeleiteten Dicke der Oberflächenschicht Ts analysiert werden. In einem solchen Fall kann das Mikrostrukturanalyseverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schritt der Analyse der Mikrostruktur des porösen Körpers basierend auf der hergeleiteten Dicke der Oberflächenschicht Ts umfassen.
  • In dem Mikrostrukturanalyseverfahren kann der obige Schritt (c) die folgenden Prozesse umfassen: aufeinanderfolgendes Verschieben der imaginären Oberfläche in der Dickenrichtung zur Definition der imaginären Oberfläche nach jeder Verschiebung als eine imaginäre Bezugsoberfläche, Identifizieren einer imaginären Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis, das einen Teil der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel bezeichnet, die die imaginäre Bezugsoberfläche einnehmen, ein vorbestimmtes erstes Öffnungsverhältnis annimmt, als eine Startebene der Oberflächenschichtregion und Herleiten der Dicke der Oberflächenschicht Ts, ohne dass in der Oberflächenschichtregion eine Region umfasst ist, die sich auf der Seite befindet, die näher an der imaginären Oberfläche liegt als die Startebene der Oberflächenschichtregion. Hierbei können aufgrund der Unregelmäßigkeiten auf der tatsächlichen Oberfläche des porösen Körpers die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel nahe der imaginären Oberfläche als Störung oftmals Raumvoxel umfassen, die Räume außerhalb des porösen Körpers darstellen (d. h. Räume, die das Auffangvermögen und den Druckabfall nicht beeinträchtigen), an Stelle von Poren in dem porösen Körper. Die Dicke der Oberflächenschicht Ts kann durch Ausschluss (Ignorieren) der Raumvoxel, die nahe der imaginären Oberfläche existieren und eine Störung erzeugen, hergeleitet werden, indem als die Startebene der Oberflächenschichtregion die imaginäre Bezugsebene nach dem Verschieben der imaginären Oberfläche identifiziert wird, wobei das erste Öffnungsverhältnis als ein Schwellenwert derart genutzt wird, dass die Region auf der Seite, die näher an der imaginären Oberfläche liegt als die Startebene der Oberflächenschichtregion, in der Oberflächenschichtregion nicht umfasst ist. So wird die Korrelation zwischen der Dicke der Oberflächenschicht Ts und dem Auffangvermögen des porösen Körpers und dem Druckabfall nach der PM-Abscheidung weiter erhöht, und die Mikrostruktur des porösen Körpers kann mit einer höheren Genauigkeit analysiert werden. Das erste Öffnungsverhältnis ist ein Wert kleiner als 100 %. In diesem Fall kann das erste Öffnungsverhältnis ein Wert in einem Bereich von weniger als 100 % und 97 % oder mehr sein. Durch Festlegen des ersten Öffnungsverhältnisses auf 97 % oder mehr kann die Möglichkeit des Ausschlusses sogar der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel, die Poren darstellen, die einen großen Einfluss auf das Auffangvermögen und den Druckabfall haben, verringert und die Dicke der Oberflächenschicht Ts, die die oben beschriebene Korrelation auf einem höheren Niveau zeigt, hergeleitet werden.
  • In dem Mikrostrukturanalyseverfahren kann Schritt (c) die folgenden Prozesse umfassen: aufeinanderfolgendes Verschieben der imaginären Oberfläche in der Dickenrichtung zur Definition der imaginären Oberfläche nach jeder Verschiebung als eine imaginäre Bezugsoberfläche, Identifizieren einer imaginären Bezugsebene, in der ein Durchgangsporenöffnungsverhältnis, das einen Teil der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel bezeichnet, die die imaginäre Bezugsoberfläche einnehmen, ein vorbestimmtes zweites Öffnungsverhältnis annimmt, als eine Endebene der Oberflächenschichtregion und Herleiten der Dicke der Oberflächenschicht Ts, ohne dass in der Oberflächenschichtregion eine Region auf der Innenseite umfasst ist, die näher an der Innenseite des porösen Körpers liegt als die Endebene der Oberflächenschichtregion. Hierbei ist, wenn beispielsweise die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel in einer Einzellinie bis zur inneren tiefen Seite des porösen Körpers verlaufen, der Einfluss auf das Auffangvermögen und den Druckabfall nur durch jene Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel, die in der Einzellinie verlaufen, gering. Wenn folglich eine solche Region, in der die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel kaum vorliegen, als in der Oberflächenschichtregion umfasst betrachtet wird, würde die Korrelation zwischen der hergeleiteten Dicke der Oberflächenschicht Ts und dem Auffangvermögen des porösen Körpers und dem Druckabfall nach der PM-Abscheidung verringert werden. Daher kann die Dicke der Oberflächenschicht Ts durch Ausschluss (Ignorieren) einer solch kleinen Anzahl von Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxeln, die bis zur inneren tiefen Seite des porösen Körpers verlaufen, durch Identifizieren der imaginären Bezugsebene nach der Verschiebung der imaginären Oberfläche als die Endebene der Oberflächenschichtregion hergeleitet werden, wobei das zweite Öffnungsverhältnis als ein Schwellenwert genutzt wird, so dass eine Region, die näher an der Innenseite des porösen Körpers liegt als die Endebene der Oberflächenschichtregion, nicht in der Oberflächenschichtregion umfasst ist. So wird die Korrelation zwischen der Dicke der Oberflächenschicht Ts und dem Auffangvermögen des porösen Körpers und dem Druckabfall nach der PM-Abscheidung weiter erhöht, und die Mikrostruktur des porösen Körpers kann mit einer höheren Genauigkeit analysiert werden. Das zweite Öffnungsverhältnis ist ein Wert größer als 0 %. In diesem Fall kann das zweite Öffnungsverhältnis ein Wert in einem Bereich von 10 % oder weniger und 0,5 % oder mehr sein. Durch Festlegen des zweiten Öffnungsverhältnisses auf 0,5 % oder mehr kann die sehr kleine Anzahl von Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxeln, die bis zur inneren tiefen Seite des porösen Körpers verlaufen, ausreichend ausgeschlossen und die Dicke der Oberflächenschicht Ts, die die oben beschriebene Korrelation auf einem höheren Niveau zeigt, hergeleitet werden. Durch Festlegen des zweiten Öffnungsverhältnisses auf 10 % oder weniger kann die Möglichkeit des Ausschlusses sogar der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel, die Poren darstellen, die einen großen Einfluss auf das Auffangvermögen und den Druckabfall haben, verringert und die Dicke der Oberflächenschicht Ts, die die oben beschriebene Korrelation auf einem höheren Niveau zeigt, hergeleitet werden.
  • In dem obigen Fall kann die Dicke der Oberflächenschicht Ts in dem obigen Schritt (c) hergeleitet werden, ohne dass in der Oberflächenschichtregion die Region umfasst ist, die auf der Seite liegt, die sich näher an der imaginären Oberfläche befindet als die Startebene der Oberflächenschichtregion, und ohne dass in der Oberflächenschichtregion die Region auf der Innenseite umfasst ist, die in der Dickenrichtung näher an der Innenseite des porösen Körpers liegt als die Endebene der Oberflächenschichtregion. Anders ausgedrückt, in dem obigen Schritt (c) können die Startebene der Oberflächenschichtregion und die Endebene der Oberflächenschichtregion identifiziert werden, und der Abstand zwischen der Startebene der Oberflächenschichtregion und der Endebene der Oberflächenschichtregion in der Dickenrichtung kann als die Dicke der Oberflächenschicht Ts hergeleitet werden.
  • In dem Mikrostrukturanalyseverfahren kann in Schritt (a) die imaginäre Oberfläche als (i) eine Ebene parallel zu einer von einer XY-Ebene, einer XZ-Ebene und einer YZ-Ebene in dreidimensionalen Koordinaten oder (ii) eine Ebene, die in Kontakt ist mit drei oder mehr Objektvoxeln, die in der Oberfläche des porösen Körpers vorliegen und bei denen ein Dreieck, das aus mindestens einer Gruppe von drei Objektvoxeln, ausgewählt aus den drei oder mehr Objektvoxeln, gebildet ist, ein Baryzentrum der Oberfläche des porösen Körpers umfasst, definiert werden. Beim dreidimensionalen Abtasten der Region, die die Oberfläche des porösen Körpers umfasst, wird das dreidimensionale Abtasten üblicherweise dann durchgeführt, wenn die relevante Oberfläche so angeordnet ist, dass sie so parallel wie möglich zu einer der XY-Ebene, der XZ-Ebene und der YZ-Ebene ist. Dabei kann diejenige von der XY-Ebene, der XZ-Ebene und der YZ-Ebene, die am parallelsten zur Oberfläche des porösen Körpers ist, ausgewählt werden, und die imaginäre Oberfläche kann als parallel zu der ausgewählten Oberfläche definiert werden, wie oben in (i) erwähnt. In einem solchen Fall wird die vorbestimmte Dickenrichtung bevorzugt auf eine Richtung senkrecht zu der imaginären Oberfläche festgelegt. Bildet die Oberfläche des porösen Körpers einen bestimmten Winkel bezogen auf eine von der XY-Ebene, der XZ-Ebene und der YZ-Ebene, wird die imaginäre Oberfläche bevorzugt wie oben in (ii) erwähnt definiert. In diesem Fall kann die vorbestimmte Dickenrichtung die Richtung senkrecht zu der imaginären Oberfläche sein, oder eine Richtung einer Achse (X-, Y- und Z-Achse), die der Richtung senkrecht zu der imaginären Oberfläche am nächsten liegt.
  • Ein Programm veranlasst einen oder mehrere Computer zur Ausführung einzelner Schritte in dem Mikrostrukturanalyseverfahren gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen. Das Programm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (z. B. einer Diskette, ROM, FD, CD oder DVD) aufgezeichnet oder von einem Computer auf einen anderen Computer über ein Übertragungsmedium (Kommunikationsnetzwerk wie das Internet oder LAN) übertragen werden. Alternativ kann das Programm auch auf eine andere geeignete Art und Weise gesendet und empfangen werden. Da die einzelnen Schritte in dem Mikrostrukturanalyseverfahren ausgeführt werden, indem ein Computer veranlasst wird, das Programm auszuführen, oder mehrere Computer veranlasst werden, die einzelnen Schritte in einem Teilungsmodus auszuführen, werden ähnliche vorteilhafte Effekte wie die in dem Mikrostrukturanalyseverfahren erzielt.
  • Ein Mikrostrukturanalysator für die Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens umfasst:
    • eine Speichervorrichtung zum Speichern von Daten zum porösen Körper, in denen Positionsinformationen, die die Position eines Voxels liefern, mit Voxeltypinformationen assoziiert sind, die Informationen umfassen, mit denen bestimmt werden kann, ob das Voxel ein Raumvoxel, das einen Raum darstellt, oder ein Objektvoxel, das ein Objekt darstellt, ist, wobei die Daten zum porösen Körper erstellt werden durch dreidimensionales Abtasten einer Region, die eine Oberfläche des porösen Körpers umfasst;
    • eine Vorrichtung für die Definition einer imaginären Oberfläche zum Definieren, auf der Basis der Daten zum porösen Körper, einer imaginären Oberfläche, die mindestens ein Objektvoxel, das in der Oberfläche des porösen Körpers vorliegt, kontaktiert;
    • eine Identifizierungsvorrichtung zum Identifizieren von Raumvoxeln, die die imaginäre Oberfläche kontaktieren, und einer vorbestimmten Anzahl oder mehr von Raumvoxeln, die ausgehend von der imaginären Oberfläche zur Innenseite des porösen Körpers hin in einer vorbestimmten Dickenrichtung kontinuierlich liegen, als Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel oder Identifizieren der vorbestimmten Anzahl oder mehr von Raumvoxeln, die ausgehend von der imaginären Oberfläche zur Innenseite des porösen Körpers hin in der vorbestimmten Dickenrichtung kontinuierlich liegen, als die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel; und
    • eine Vorrichtung für das Herleiten der Dicke der Oberflächenschicht zum Herleiten einer Länge einer Oberflächenschichtregion in der Dickenrichtung als die Dicke der Oberflächenschicht Ts, wobei die Oberflächenschichtregion basierend auf einer Region, in der die identifizierten Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel vorliegen, bestimmt wird.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Mikrostrukturanalysator werden Raumvoxel, die einen Durchgangsporenabschnitt darstellen, d. h. einen Abschnitt von Poren in dem porösen Körper, wobei der Abschnitt ausgehend von einer Öffnung an der Oberfläche des porösen Körpers in der Dickenrichtung linear verläuft, als die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel definiert, und die Dicke der Oberflächenschicht Ts wird als eine Länge einer Oberflächenschichtregion in der Dickenrichtung hergeleitet, wobei die Oberflächenschichtregion basierend auf einer Region, in der die identifizierten Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel vorliegen, bestimmt wird. Da die Dicke der Oberflächenschicht Ts wie oben beschrieben mit dem Auffangvermögen und dem Druckabfall nach der PM-Abscheidung korreliert, kann die Mikrostruktur des porösen Körpers basierend auf der hergeleiteten Dicke der Oberflächenschicht Ts analysiert werden. Es sei angemerkt, dass bei dem Mikrostrukturanalysator gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur weitere Vorgänge der einzelnen Vorrichtungen hinzugefügt werden können, sondern auch andere Vorrichtungen, damit die einzelnen Schritte in jedem der oben beschriebenen Mikrostrukturanalyseverfahren ausgeführt werden können. Beispielsweise kann der Mikrostrukturanalysator eine Analysevorrichtung zum Analysieren der Mikrostruktur des porösen Körpers basierend auf der Dicke der Oberflächenschicht Ts umfassen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Vorderansicht eines Wabenfilters 30, der Trennwände 44 umfasst.
    • 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1.
    • 3 veranschaulicht schematisch eine Ausgestaltung eines Benutzer-Personalcomputers 20.
    • 4 ist eine konzeptionelle Ansicht von Daten zum porösen Körper 60.
    • 5 ist eine erläuternde Ansicht eines Bildschnitts 63 der Trennwand 44.
    • 6 ist eine erläuternde Ansicht der Daten zum porösen Körper 60.
    • 7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für eine Hauptroutine der Analyseverarbeitung veranschaulicht.
    • 8 ist eine erläuternde Ansicht einer imaginären Oberfläche 91 und von Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxeln Va1 und Va2.
    • 9 ist eine erläuternde Ansicht einer aktualisierten Tabelle 81.
    • 10 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für eine Routine zum Herleiten der Dicke der Oberflächenschicht veranschaulicht.
    • 11 ist eine erläuternde Ansicht, die das Herleiten der Dicke der Oberflächenschicht Ts veranschaulicht.
    • 12 ist eine erläuternde Ansicht, die eine andere Definitionsprozedur für die imaginäre Oberfläche 91 veranschaulicht.
    • 13 ist eine erläuternde Ansicht, die eine andere Definitionsprozedur für die imaginäre Oberfläche 91 veranschaulicht.
    • 14 ist ein Diagramm, in dem die Beziehungen zwischen der Dicke der Oberflächenschicht Ts und der Porosität P in den experimentellen Beispielen 1 bis 25 eingetragen sind.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Vorderansicht eines Wabenfilters 30, der Trennwände 44 umfasst, wobei der Wabenfilter 30 eine Ausführungsform eines porösen Körpers gemäß der vorliegenden Erfindung ist, und 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1.
  • Der Wabenfilter 30 ist ein Dieselpartikelfilter (DPF), der Feststoffteilchen (PM) in Abgas, das aus einem Dieselmotor ausgestoßen wird, filtert. Der Wabenfilter 30 umfasst eine große Anzahl von Zellen 34 (siehe 2), die von den Trennwänden 44 in poröser Form definiert werden, und einen schützenden Außenumfangsabschnitt 32, der um die Zellen 34 gebildet ist. Das Material für die Trennwände 44 ist hinsichtlich der Festigkeit und Wärmebeständigkeit bevorzugt ein Keramikmaterial aus anorganischen Teilchen von Si-SiC, Cordierit oder dergleichen. Die Trennwände 44 haben bevorzugt eine Dicke T von 100 µm oder mehr und weniger als 600 µm. In dieser Ausführungsform beträgt die Dicke T 300 µm. Die Trennwände 44 haben eine durchschnittliche Porengröße (gemessen durch Quecksilber-Porosimetrie) von beispielsweise 10 µm oder mehr und weniger als 60 µm und eine Porosität P (Porenzahl) von beispielsweise 25 % oder mehr und weniger als 70 %. Die Definition der Porosität P (d. h. das Verfahren zum Messen der Porosität) wird später beschrieben. Wie in 2 veranschaulicht, ist die große Anzahl von Zellen 34, die im Wabenfilter 30 ausgebildet sind, in Zellen mit offenem Einlass 36, die jeweils einen offenen Einlass 36a und einen Auslass 36b, der mit einem Auslassverschlussmaterial 38 verschlossen ist, aufweisen, und Zellen mit offenem Auslass 40, die jeweils einen Einlass 40a, der mit einem Einlassverschlussmaterial 42 verschlossen ist, und einen offenen Auslass 40b aufweisen, unterteilt. Zellen mit offenem Einlass 36 und Zellen mit offenem Auslass 40 sind abwechselnd so angeordnet, dass sie nebeneinander liegen. Die Dichte der Zellen beträgt beispielsweise 15 Zellen/cm2 oder mehr und weniger als 65 Zellen/cm2. Der schützende Außenumfangsabschnitt 32 ist eine Schicht zum Schutz des Außenumfangs des Wabenfilters 30. Der schützende Außenumfangsabschnitt 32 kann beispielsweise die oben beschriebenen anorganischen Teilchen, anorganische Fasern von Alumosilicat, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Zirconiumdioxid, Ceroxid, Mullit oder dergleichen und ein Bindemittel wie kolloidales Siliciumdioxid oder Ton enthalten.
  • Der Wabenfilter 30 ist beispielsweise hinter dem Dieselmotor (nicht veranschaulicht) angeordnet und wird zum Reinigen von PM enthaltendem Abgas und zum Freisetzen des gereinigten Abgases in die Luft genutzt. Dabei kennzeichnen die Pfeile in 2 Strömungen des Abgases. Das PM enthaltende Abgas, das aus dem Dieselmotor ausgestoßen wird, strömt durch die Einlässe 36a des Wabenfilters 30 in die Zellen mit offenem Einlass 36, strömt dann in die benachbarten Zellen mit offenem Auslass 40, nachdem es die Trennwände 44 durchquert hat, und wird durch die Auslässe 40b der Zellen mit offenem Auslass 40 an die Luft freigesetzt. Während das PM enthaltende Abgas durch die Trennwände 44 aus den Zellen mit offenem Einlass 36 in die Zellen mit offenem Auslass 40 strömt, werden PM aufgefangen; und somit ist das Abgas, das in die Zellen mit offenem Auslass 40 geströmt ist, ein sauberes Abgas, das keine PM enthält.
  • Bei den Trennwänden 44 gemäß dieser Ausführungsform wird die folgende Formel (1) für die Dicke der Oberflächenschicht Ts [µm] und die Porosität P [%] des porösen Körpers erfüllt, wobei die Werte dieser Parameter hergeleitet werden, wenn ein später beschriebenes Mikrostrukturanalyseverfahren an dem die Trennwände 44 bildenden porösen Körper durchgeführt wird. Stärker bevorzugt wird die folgende Formel (2) erfüllt. Nachstehend wird das Mikrostrukturanalyseverfahren beschrieben. P ≥ 0 ,54Ts
    Figure DE102017002851B4_0003
     P ≥ 0 ,63Ts
    Figure DE102017002851B4_0004
    (wobei 0 % < P < 100 % und 0 µm < Ts).
  • 3 veranschaulicht schematisch eine Ausgestaltung eines Benutzer-Personalcomputers (PC) 20, der als ein Mikrostrukturanalysator zum Analysieren der Mikrostruktur der Trennwände 44 aufgebaut ist. Der Benutzer-PC 20 ist ein praktisches Beispiel für den Mikrostrukturanalysator gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Benutzer-PC 20 umfasst eine Steuerung 21, umfassend eine CPU 22, die verschiedene Prozesse ausführt, einen ROM 23, der verschiedene Verarbeitungsprogramme und dergleichen speichert, und einen RAM 24, der Daten vorübergehend speichert; und einen HDD 25, der ein Massenspeicher ist, der verschiedene Verarbeitungsprogramme wie Analyseverarbeitungsprogramme und verschiedene Daten wie Daten zum porösen Körper 60, die dreidimensionale Pixeldaten des porösen Körpers sind, speichert. Der Benutzer-PC 20 umfasst ferner eine Anzeige 26, die verschiedene Informationen auf einem Bildschirm anzeigt, und eine Eingabevorrichtung 27, mit der der Benutzer verschiedene Befehle eingibt, wie eine Tastatur. Wie nachstehend ausführlich beschrieben wird, umfassen die Daten zum porösen Körper 60, die in dem HDD 25 gespeichert sind, eine Tabelle zum porösen Körper 71 und eine Zulauf-Ablauf-Tabelle 72. Der Benutzer-PC 20 kann die Mikrostruktur des porösen Körpers basierend auf den Daten zum porösen Körper 60, die in dem HDD 25 gespeichert sind, analysieren. Während des Prozesses der Durchführung der Analyse der Mikrostruktur werden Daten ähnlich den Daten zum porösen Körper 60 in dem RAM 24 gespeichert. Es sei angemerkt, dass der RAM 24 ferner aktualisierte Tabellen 81 und 82 speichert, die aktualisierte Versionen der Daten zum porösen Körper 60 sind, wobei diese aktualisierten Tabellen später beschrieben werden.
  • Der HDD 25 des Benutzer-PCs 20 speichert als die Daten zum porösen Körper 60 dreidimensionale Voxeldaten der Trennwände 44, die erhalten werden, indem der Wabenfilter 30 einer CT-Abtastung unterzogen wird. In dieser Ausführungsform wird eine XY-Ebene, definiert durch die in 2 veranschaulichte X-Richtung und Y-Richtung, als ein Bildschnitt ausgewählt, und mehrere solche Bildschnitte werden in der in 1 veranschaulichten Z-Richtung erzeugt. Auf diese Weise wird die CT-Abtastung unter Erhalt der Voxeldaten durchgeführt. In dieser Ausführungsform beträgt die Auflösung der X-, Y- und Z-Richtung 1,2 µm, wodurch ein Würfel mit 1,2 µm langen Seiten bereitgestellt wird, der als ein Voxel dient. Die Auflösung in der X-, Y- und Z-Richtung kann angemessen beispielsweise gemäß der entsprechenden Leistung eines CT-Abtasters oder der Größe der zu analysierenden Teilchen festgelegt werden. Die Auflösungen in den Richtungen können verschieden voneinander sein. Wenn auch nicht speziell eingeschränkt, können die Auflösungen in der X-, Y- und Z-Richtung auf Werte innerhalb eines Bereiches von beispielsweise 0,1 bis 3,0 µm festgelegt werden. Die Position jedes Voxels wird durch X-, Y- und Z-Koordinaten identifiziert (ein Koordinatenwert von 1 entspricht der Länge einer Seite eines Voxels, 1,2 µm). Die Koordinaten sind assoziiert mit Typ-Informationen, die kennzeichnen, ob das Voxel einen Raum (Pore) oder ein Objekt (Material für die Trennwände 44) darstellt, und im HDD 25 gespeichert. In dieser Ausführungsform sind Voxel, die Räume darstellen (Raumvoxel), mit einem Wert für Typ-Informationen von 0 markiert, und Voxel, die Objekte darstellen (Objektvoxel), sind mit einem Wert für Typ-Informationen von 9 markiert. Die Daten, die tatsächlich durch eine CT-Abtastung erhalten werden, sind beispielsweise Leuchtdichtedaten an einzelnen X-, Y- und Z-Koordinaten. Die in dieser Ausführungsform genutzten Daten zum porösen Körper 60 können durch Umwandeln der Leuchtdichtedaten in eine binäre Darstellung bezogen auf einen vorbestimmten Schwellenwert erhalten werden, so dass Voxel für jede der Koordinaten dahingehend bestimmt werden, ob jedes Voxel ein Raumvoxel oder ein Objektvoxel ist. Der vorbestimmte Schwellenwert ist als ein Wert festgelegt, mit dem angemessen bestimmt werden kann, ob die Voxel Raumvoxel oder Objektvoxel sind. Beispielsweise kann der Schwellenwert automatisch aus der Leuchtdichteverteilung der Leuchtdichtedaten bestimmt werden (z. B. Diskriminantenanalyseverfahren (Otsu-Verfahren)). Eine derartige CT-Abtastung kann beispielsweise mit SMX-160CT-SV3, hergestellt von der SHIMADZU CORPORATION, durchgeführt werden.
  • 4 veranschaulicht eine konzeptionelle Ansicht der Daten zum porösen Körper 60. 4 ist eine konzeptionelle Ansicht der Daten zum porösen Körper 60, die als Voxeldaten erhalten werden, indem die Trennwand 44 in einer Region 50 in 2 einer CT-Abtastung unterzogen wird. Die Daten zum porösen Körper 60 werden in dieser Ausführungsform aus den Voxeldaten der Trennwand 44 extrahiert. Im Speziellen sind die Daten zum porösen Körper 60 Voxeldaten eines rechteckigen Parallelepipedabschnitts mit einer Länge von 300 µm (= 1,2 µm × 250 Voxel) in der X-Richtung, was dasselbe ist wie die Dicke der Trennwand 44 in der Durchgangsrichtung des Abgases (d. h. Dicke T), mit einer Länge von 480 µm (= 1,2 µm × 400 Voxel) in der Y-Richtung und einer Länge von 480 µm (= 1,2 µm × 400 Voxel) in der Z-Richtung. Die Daten zum porösen Körper 60 werden der später beschriebenen Analyseverarbeitung unterzogen. Es sei angemerkt, dass die Ausmaße der Daten zum porösen Körper 60 angemessen beispielsweise entsprechend der Dicke T und der Größe der Trennwand 44 oder einer akzeptablen Rechenleistung festgelegt werden können. Beispielsweise ist die Länge in der X-Richtung nicht beschränkt auf 300 µm und kann auch ein anderer Wert sein, der derselbe ist wie die Dicke der Trennwand 44 in der Durchgangsrichtung des Abgases (d. h. Dicke T). Die Länge in der X-Richtung ist bevorzugt derselbe Wert wie die Dicke der Trennwand 44 in der Durchgangsrichtung des Abgases (d. h. Dicke T), die Länge und die Dicke können jedoch auch unterschiedliche Werte sein. Auch die Längen in der Y- und Z-Richtung sind nicht auf 480 µm beschränkt und können auch andere Werte sein. Die Längen in der Y- und Z-Richtung können voneinander verschieden sein. Von sechs Ebenen des rechteckigen Parallelepipeds der Daten zum porösen Körper 60 sind zwei Ebenen (Ebenen parallel zur YZ-Ebene) eine Zulaufebene 61 (siehe 2), die eine Grenzebene zwischen der Trennwand 44 und der Zelle mit offenem Einlass 36 ist, und eine Ablaufebene 62 (siehe 2), die eine Grenzebene zwischen der Trennwand 44 und der Zelle mit offenem Auslass 40 ist, wohingegen die anderen vier Ebenen Abschnitte der Trennwand 44 sind. 5 veranschaulicht eine XY-Ebene (Bildschnitt) 63 an einer Position, bei der der Wert der Z-Koordinate in den Daten zum porösen Körper 60 3 ist, und eine vergrößerte Ansicht 64 eines Abschnitts der XY-Ebene 63. Wie in der vergrößerten Ansicht 64 veranschaulicht, besteht die XY-Ebene 63 aus einer Gruppe von Voxeln mit 1,2 µm langen Seiten. Jedes Voxel wird von einem Raumvoxel oder einem Objektvoxel dargestellt. Es sei angemerkt, dass der Bildschnitt, der durch eine CT-Abtastung erhalten wird, als Daten einer Ebene ohne Dicke in der Z-Richtung wiedergegeben wird, wie in 5 veranschaulicht. Jeder Bildschnitt wird jedoch so gehandhabt, als hätte er eine Dicke mit einem Zwischenraum (1,2 µm) zwischen benachbarten Bildschnitten in der Z-Richtung. Mit anderen Worten, jedes Voxel wird als ein Würfel mit 1,2 µm langen Seiten gehandhabt, wie oben beschrieben. Es sei angemerkt, dass, wie in 6 veranschaulicht, die Daten zum porösen Körper 60 in dem HDD 25 als Daten gespeichert sind, die die Tabelle zum porösen Körper 71, in der die XYZ-Koordinaten, die als Positionsinformationen für jedes Voxel dienen, assoziiert sind mit Typ-Informationen, und die Zulauf-Ablauf-Tabelle 72, die die Zulaufebene 61 und die Ablaufebene 62 anzeigt, umfassen. In 6 kennzeichnet „X = 1“ in der Zulauf-Ablauf-Tabelle 72 eine Ebene bei X = 1 des XYZ-Koordinatensystems, d. h. die in 4 veranschaulichte Zulaufebene 61. Dem ähnlich kennzeichnet „X = 251“ die Ablaufebene 62. Der HDD 25 speichert neben den Daten zum porösen Körper 60 mehrere Stücke anderer Daten zum porösen Körper, die Voxeldaten der Trennwände 44 in anderen Regionen als der oben erwähnten Region 50 darstellen.
  • Wie oben beschrieben, sind die Daten zum porösen Körper 60 Voxeldaten der Trennwand 44, die erhalten werden, indem der Wabenfilter 30 einer CT-Abtastung unterzogen wird. Bei der Durchführung der CT-Abtastung ist die Zulaufebene 61 so angeordnet, dass sie so parallel wie möglich zu einer der XY-Ebene, der XZ-Ebene und der YZ-Ebene ist. In dieser Ausführungsform ist die Zulaufebene 61 so angeordnet, dass sie so parallel wie möglich zur YZ-Ebene ist. Ferner nimmt man an, dass die Daten zum porösen Körper 60 mittels Durchführung der CT-Abtastung an einer Region der Trennwand 44 erhalten werden, wobei die Region zumindest die Zulaufebene 61 (d. h. die Grenzebene zwischen der Trennwand 44 und der Zelle mit offenem Einlass 36; nämlich eine Innenumfangsfläche der Trennwand 44) umfasst.
  • Nachstehend wird die Analyseverarbeitung beschrieben, die der Benutzer-PC 20 zur Durchführung des Mikrostrukturanalyseverfahrens bezogen auf die Daten zum porösen Körper 60 ausführt. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für eine Hauptroutine der Analyseverarbeitung veranschaulich. Diese Hauptroutine wird von der CPU 22 durchgeführt, die die Analyseverarbeitungsprogramme ausführt, die in dem HDD 25 gespeichert sind, wenn ein Benutzer über die Eingabevorrichtung 27 einen Befehl zum Starten der Analyseverarbeitung eingibt. Die folgende Beschreibung erfolgt in Verbindung mit einem Fall, bei dem die Analyseverarbeitung der Daten zum porösen Körper 60 durchgeführt wird. Es kann aber auch eine Analyseverarbeitung anderer Daten zum porösen Körper in ähnlicher Weise durchgeführt werden. Welche von mehreren Gruppen von Daten zum porösen Körper analysiert wird, kann im Voraus bestimmt oder vom Benutzer benannt werden.
  • Nach dem Start der Hauptroutine erhält zunächst die CPU 22 die Daten zum porösen Körper 60 (Schritt S100). Im Speziellen liest die CPU 22 die Daten zum porösen Körper 60, die im HDD 25 gespeichert sind, und speichert sie in den RAM 24. Daher sind im RAM 24 dieselben Daten gespeichert wie die Daten zum porösen Körper 60, die im HDD 25 gespeichert sind und die Tabelle zum porösen Körper 71 und die Zulauf-Ablauf-Tabelle 72 umfassen.
  • Dann definiert die CPU 22 eine imaginäre Oberfläche auf der Oberflächenseite des porösen Körpers (Schritt S200, entspricht Schritt (a) in der vorliegenden Erfindung). Im Speziellen definiert die CPU 22 eine imaginäre Oberfläche 91 in einem Teil der Oberfläche des porösen Körpers auf der Seite der Zulaufebene 61. Wie in 8 veranschaulicht, definiert die CPU 22 die imaginäre Oberfläche 91 auf der Seite der Zulaufebene 61 so, dass die imaginäre Oberfläche 91 mindestens ein vorstehendes Objektvoxel kontaktiert, das auf der Zulaufebene 61 vorliegt, die Unregelmäßigkeiten des porösen Körpers umfasst. Die imaginäre Oberfläche 91 ist eine Ebene parallel zur YZ-Ebene, die von der XY-Ebene, der XZ-Ebene und der YZ-Ebene in den dreidimensionalen Koordinaten am parallelsten zu der Zulaufebene 61 des porösen Körpers ist. Da die imaginäre Oberfläche 91 aus dreidimensionalen Voxeln besteht, ist die imaginäre Oberfläche 91 tatsächlich keine Ebene, sondern ist eine flache Platte (mit einer dreidimensionalen Form). Hierin ist unter der Formulierung „die imaginäre Oberfläche 91 kontaktiert die Objektvoxel“ zu verstehen, dass Voxel, die die imaginäre Oberfläche 91 bilden, in Oberflächenkontakt mit Objektvoxeln stehen.
  • Dann identifiziert die CPU 22 die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel basierend auf der imaginären Oberfläche 91 (Schritt S300, entspricht Schritt (b) in der vorliegenden Erfindung). Zunächst identifiziert die CPU 22, als die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel, alle Raumvoxel (Raumvoxel in Kontakt mit der imaginären Oberfläche 91) mit einem Wert der X-Koordinate, der um eins größer ist als der Wert der X-Koordinate der imaginären Oberfläche 91, und aktualisiert die Typ-Informationen für diese Raumvoxel von einem Wert 0 auf einen Wert 1. Der Wert für die Typ-Informationen von 1 gibt das Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel an. Anschließend wählt die CPU 22 eines der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel aus, die in Kontakt stehen mit der imaginären Oberfläche 91, und identifiziert als die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel Raumvoxel, die ausgehend von dem ausgewählten Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel zur Innenseite des porösen Körpers hin in einer Dickenrichtung, die senkrecht zu der imaginären Oberfläche 91 ist und zur Innenseite des porösen Körpers hin verläuft, kontinuierlich liegen. Die CPU 20 aktualisiert die Typ-Informationen für diese Raumvoxel von einem Wert 0 auf einen Wert 1. Der oben erwähnte Vorgang erfolgt an allen Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxeln, die in Kontakt stehen mit der imaginären Oberfläche 91. Es sei angemerkt, dass in dieser Ausführungsform, da die imaginäre Oberfläche 91 eine Ebene parallel zur YZ-Ebene ist, die X-Richtung die Dickenrichtung ist. In einer teilweise vergrößerten Ansicht in 8 sind beispielsweise alle Raumvoxel, die in Kontakt stehen mit der imaginären Oberfläche 91 als Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel Val identifiziert. Ferner sind Raumvoxel, die durchgängig ausgehend von jedem Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel Val zur Innenseite des porösen Körpers in der Dickenrichtung (X-Richtung) hin kontinuierlich liegen, als Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel Va2 identifiziert. Andere Raumvoxel sind als Nicht-Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel Vb identifiziert. Die Typ-Informationen zu den Raumvoxeln, identifiziert als die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel Val und Va2, werden von einem Wert 0 auf einen Wert 1 aktualisiert. Die Typ-Informationen zu den Raumvoxeln, identifiziert als die Nicht-Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel Vb, bleiben bei einem Wert 0. Nach der Beendigung des Vorgangs von Schritt S300 wird die Tabelle zum porösen Körper 71 auf die in 9 veranschaulichte aktualisierte Tabelle 81 aktualisiert, die auf der imaginären Oberfläche 91 auf der Seite der Zulaufebene 61 basiert.
  • Dann führt die CPU 22 eine Routine zum Herleiten der Dicke der Oberflächenschicht aus (Schritt S400, entspricht Schritt (c) in der vorliegenden Erfindung). 10 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für die Routine zum Herleiten der Dicke der Oberflächenschicht veranschaulicht. 11 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Art für das Herleiten der Dicke der Oberflächenschicht Ts veranschaulicht. Das obere Feld in 11 liefert eine erläuternde Ansicht, die die imaginäre Oberfläche 91 und eine imaginäre Innenfläche 94 des porösen Körpers darstellt, das mittlere Feld liefert eine teilweise vergrößerte Ansicht einer Region zwischen der imaginären Oberfläche 91 und der imaginären Innenfläche 94, und das untere Feld liefert ein Diagramm, in dem die Beziehung zwischen der Position ausgehend von der imaginären Oberfläche 91 in der Dickenrichtung und dem Durchgangsporenöffnungsverhältnis eingetragen ist.
  • Beim Start dieser Routine verschiebt zunächst die CPU 22 die imaginäre Oberfläche 91 in der Dickenrichtung zur Definition der imaginären Oberfläche nach jeder Verschiebung als eine imaginäre Bezugsebene und identifiziert dann eine imaginäre Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis in der imaginären Bezugsebene ein erstes Öffnungsverhältnis Prefl annimmt, als eine Startebene der Oberflächenschichtregion 92 (Schritt S410). Das Durchgangsporenöffnungsverhältnis steht für einen Teil der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel, die die imaginäre Bezugsoberfläche einnehmen. Im Speziellen ist das Durchgangsporenöffnungsverhältnis = (Anzahl der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel, die die imaginäre Bezugsoberfläche einnehmen) / (Anzahl aller Voxel, die die imaginäre Bezugsoberfläche einnehmen) x 100 %. Es sei angemerkt, dass die Formulierung „alle Voxel“ Objektvoxel und Raumvoxel (= Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel und Nicht-Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel) darstellt. Das erste Öffnungsverhältnis Prefl wird in dieser Ausführungsform mit 98 % angenommen. Hier wird zunächst eine Region beschrieben, in der die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel in dem porösen Körper vorliegen. In dieser Ausführungsform, wie im mittleren Feld in 11 veranschaulicht, kann, da keine Objektvoxel in der imaginären Oberfläche 91 vorliegen, das Durchgangsporenöffnungsverhältnis in der imaginären Oberfläche 91 mit 100 % angenommen werden. Wie in dem unteren Feld in 11 eingetragen, verringert sich, wenn die imaginäre Oberfläche 91 nach und nach in der Dickenrichtung (X-Richtung) verschoben wird, der Wert für das Durchgangsporenöffnungsverhältnis in der imaginären Bezugsebene, die durch die imaginäre Oberfläche nach jeder Verschiebung angegeben ist, wenn die imaginäre Oberfläche 91 zur Innenseite des porösen Körpers (in 11 nach rechts) verschoben wird. In 11 ist die imaginäre Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis bei der aufeinanderfolgenden Verschiebung der imaginären Oberfläche 91 erstmals 0 % wird, als die imaginäre Innenfläche 94 gekennzeichnet. Mit anderen Worten, die imaginäre Innenfläche 94 ist eine Ebene, die ein Voxel neben dem Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel in der Dickenrichtung durchquert, das am weitesten innerhalb (auf der tiefsten Seite) des porösen Körpers in der Dickenrichtung positioniert ist. Eine Region zwischen der imaginären Oberfläche 91 und der imaginären Innenfläche 94 ist eine Region, in der die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel vorliegen. In Schritt S410 wiederholt die CPU 22 den Prozess der Verschiebung der imaginären Oberfläche 91 in der Dickenrichtung um ein Voxel und der Herleitung des Verhältnisses der Öffnungen der Durchgangsporen in der imaginären Bezugsebene nach der Verschiebung und identifiziert die imaginäre Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis nach der Verschiebung das erste Öffnungsverhältnis Prefl annimmt, als die Startebene der Oberflächenschichtregion 92 (siehe mittleres Feld und unteres Feld in 11). Es sei angemerkt, dass in dieser Ausführungsform die imaginäre Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis nach der Verschiebung erstmals das erste Öffnungsverhältnis Prefl (= 98 %) oder darunter wird, als die Startebene der Oberflächenschichtregion 92 identifiziert ist. Die wie oben beschrieben identifizierte Startebene der Oberflächenschichtregion 92 ist näher an der Innenseite des porösen Körpers positioniert als die imaginäre Oberfläche 91 in der Dickenrichtung.
  • Anschließend fährt die CPU 22 fort, die imaginäre Oberfläche 91 nach und nach in der Dickenrichtung zu verschieben, und identifiziert eine imaginäre Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis nach der Verschiebung ein zweites Öffnungsverhältnis Pref2 annimmt, als eine Endebene der Oberflächenschichtregion 93 (Schritt S420). Dieser Prozess wird ähnlich durchgeführt, wie der in Schritt S410, außer dass das zweite Öffnungsverhältnis Pref2 an Stelle des ersten Öffnungsverhältnisses Prefl als ein Schwellenwert genutzt wird. Mit anderen Worten, die CPU 22 identifiziert die imaginäre Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis nach der Verschiebung erstmals das zweite Öffnungsverhältnis Pref2 oder darunter wird, als die Endebene der Oberflächenschichtregion 93. Das zweite Öffnungsverhältnis Pref2 wird in dieser Ausführungsform mit 1 % angenommen. Die wie oben beschrieben identifizierte Endebene der Oberflächenschichtregion 93 ist auf der Seite positioniert, die der Oberfläche des porösen Körpers (der imaginären Oberfläche 91) in der Dickenrichtung näher liegt als der imaginären Innenfläche 94. Da die Endebene der Oberflächenschichtregion 93 in der Dickenrichtung näher an der Innenseite des porösen Körpers positioniert ist als die Startebene der Oberflächenschichtregion 92, kann die CPU 22 den Vorgang zum Verschieben der imaginären Oberfläche 91 in Schritt S420 aus der Position der Startebene der Oberflächenschichtregion 92 starten.
  • Die CPU 22 leitet dann einen Abstand zwischen der identifizierten Startebene der Oberflächenschichtregion 92 und der identifizierten Endebene der Oberflächenschichtregion 93 in der Dickenrichtung (Schritt S430) als die Dicke der Oberflächenschicht Ts [µm] her und kehrt nach der Beendigung der obigen Routine zur Hauptroutine zurück. Sowohl die Startebene der Oberflächenschichtregion 92 als auch die Endebene der Oberflächenschichtregion 93 sind tatsächlich keine Ebenen, sondern flache Platten (mit einer dreidimensionalen Form) wie die imaginäre Oberfläche 91. In dem Prozess des Herleitens der Dicke der Oberflächenschicht Ts leitet jedoch die CPU 22 die Dicke der Oberflächenschicht Ts unter der Annahme, dass die Startebene der Oberflächenschichtregion 92 und die Endebene der Oberflächenschichtregion 93 Ebenen sind, her. Anders ausgedrückt, in dieser Ausführungsform wird eine Differenz zwischen der X-Koordinate der Startebene der Oberflächenschichtregion 92 und der X-Koordinate der Endebene der Oberflächenschichtregion 93 als die Dicke der Oberflächenschicht Ts hergleitet. Daher wird in dieser Ausführungsform die Dicke der Oberflächenschicht Ts unter der Annahme hergeleitet, dass an Stelle der Betrachtung einer gesamten Region, in der die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel vorliegen, als eine Oberflächenschichtregion ein Teil der gesamten Region als die Oberflächenschichtregion betrachtet wird, wobei der Teil durch Ausschluss einer Zone auf der Seite, die näher an der imaginären Oberfläche 91 liegt als die Startebene der Oberflächenschichtregion 92, und einer Zone auf der Seite, die näher an der imaginären Innenfläche 94 liegt als die Endebene der Oberflächenschichtregion 93, aus der gesamten Region erhalten wird.
  • Dann bewertet die CPU 22 das Auffangvermögen des porösen Körpers und den Druckabfall nach der PM-Abscheidung basierend auf der hergeleiteten Dicke der Oberflächenschicht Ts (Schritt S500). Wenn im Speziellen die hergeleitete Dicke der Oberflächenschicht Ts und die Porosität P des porösen Körpers P ≥ 0,54 Ts (obige Formel (1)) erfüllen, bestimmt die CPU 22, dass der poröse Körper (d. h. die Region 50 der Trennwand 44), von dem die Daten zum porösen Körper 60 erhalten wurden, „gut“ ist (d. h., dass das Auffangvermögen des porösen Körpers hoch und der Druckabfall nach der PM-Abscheidung gering ist). Wird P ≥ 0,63 Ts (obige Formel (2)) erfüllt, bestimmt die CPU 22, dass der poröse Körper „noch besser“ ist. Andernfalls (wenn P < 0,54 Ts erfüllt wird) bestimmt die CPU 22, dass der poröse Körper „nicht gut“ ist. Hier wird angenommen, dass die Porosität P als ein Wert angegeben ist, der auf einer Zone der Region zwischen der Zulaufebene 61 und der Ablaufebene 62 basiert (d. h. einer Zone, die 4/6 der Dicke T entspricht), bis auf eine Zone, die 1/6 der Dicke T ausgehend von der Seite der Zulaufebene 61 entspricht, und eine Zone, die 1/6 der Dicke T ausgehend von der Seite der Ablaufebene 62 entspricht. In dieser Ausführungsform beträgt die Dicke T beispielsweise 300 µm. Daher wird basierend auf den Voxeln von den Daten zum porösen Körper 60, die in eine Zone fallen, die einer Dicke von 200 µm entspricht, bis auf eine Zone, die einer Dicke von 50 µm (= 300 µm × 1/6) ausgehend von der Seite der Zulaufebene 61 entspricht, und eine Zone, die einer Dicke von 50 µm (= 300 µm × 1/6) ausgehend von der Seite der Ablaufebene 62 entspricht, die Porosität P = (Anzahl der Raumvoxel von den Daten zum porösen Körper 60 in der Zone, die der Dicke von 200 µm entspricht) / (Anzahl aller Voxel von den Daten zum porösen Körper 60 in der Zone, die der Dicke von 200 µm entspricht) x 100 % hergeleitet. Der Grund, warum die Porosität P basierend auf der Zone ohne die Zonen der Trennwand 44 nahe der Zulaufebene 61 und der Ablaufebene 62 hergeleitet wird, ist folgender. In einigen Fällen umfassen die Raumvoxel nahe der Zulaufebene 61 und nahe der Ablaufebene 62 nicht nur Raumvoxel, die die Poren in der Trennwand 44 darstellen, sondern aufgrund von Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche der Trennwand 44 auch Raumvoxel, die Räume (nicht die Poren) außerhalb der Trennwand 44 darstellen. Daher muss die Porosität P basierend auf den Raumvoxeln ohne jene, die keine Poren darstellen, hergeleitet werden. Wie oben beschrieben, ist in dieser Ausführungsform die Länge der Daten zum porösen Körper 60 in der X-Richtung mit demselben Wert (300 µm) wie die Dicke der Trennwand 44 in der Durchgangsrichtung des Abgases (d. h. die Dicke T) festgelegt, und sie deckt die gesamte Region ausgehend von der Zulaufebene 61 bis zur Ablaufebene 62 ab. Enthalten die Daten zum porösen Körper 60 Daten, die der Zone ohne die Umgebung der Zulaufebene 61 und die Umgebung der Ablaufebene 62 (d. h. die Zone, die 4/6 der Dicke T entspricht) entsprechen, wird die Porosität P basierend auf den Daten zum porösen Körper 60 hergeleitet wie oben beschrieben. Wenn andererseits die Länge der Daten zum porösen Körper 60 in der X-Richtung kürzer ist als die Dicke der Trennwand 44 in der Durchgangsrichtung des Abgases (d. h. die Dicke T) und die Daten zum porösen Körper 60 die Daten, die der Zone ohne die Umgebung der Zulaufebene 61 und die Umgebung der Ablaufebene 62 (d. h. der Zone, die 4/6 der Dicke T entspricht) entsprechen, nicht enthalten, wird die Porosität P durch separates Erstellen von Voxeldaten hergeleitet, die die Daten, die der relevanten Zone entsprechen, enthalten. Ein Teil der separat erstellten Voxeldaten können die Daten zum porösen Körper 60 sein. Ein Wert für die Porosität P kann durch die CPU 22 in Schritt S500 beispielsweise während der Analyseverarbeitung hergeleitet werden, oder kann vorher in die Daten zum porösen Körper 60 aufgenommen werden. Ferner speichert in Schritt S500 die CPU 22 die Dicke der Oberflächenschicht Ts, den Wert für die Porosität P, das Ergebnis der gut/nichtgut-Bestimmung und so weiter in dem RAM 24.
  • Dann führt die CPU 22 einen Analyseergebnis-Ausgabeprozess zum Ausgeben der in der oben beschriebenen Verarbeitung der Schritte S100 bis S500 in dem RAM 24 gespeicherten Informationen usw. als Analyseergebnisdaten und zum Speichern der Analyseergebnisdaten in dem HDD 25 (Schritt S600) aus. So wird die Hauptroutine beendet. Die Analyseergebnisdaten enthalten beispielsweise nicht nur die Daten zum porösen Körper 60, die die im RAM 24 gespeicherte aktualisierte Tabelle 81 umfassen, sondern auch die Dicke der Oberflächenschicht Ts, den Wert für die Porosität P und das gut/nicht-gut-Ergebnis, die in Schritt S500 hergeleitet wurden.
  • In den Analyseergebnissen, die durch die oben beschriebene Analyse der Mikrostruktur erhalten wurden, erfüllen für die Trennwände 44 gemäß dieser Ausführungsform die Dicke der Oberflächenschicht Ts [µm] und die Porosität P [%] des porösen Körpers die Formel (1) (d. h. das Bestimmungsergebnis ist „gut“ oder „noch besser“). Stärker bevorzugt wird die Formel (2) erfüllt (d. h., das Bestimmungsergebnis ist „noch besser“).
  • Die Dicke der Oberflächenschicht Ts kann beispielsweise mehr als 0 µm und 150 µm oder weniger betragen. Alternativ kann die Dicke der Oberflächenschicht Ts 5 µm oder mehr und 100 µm oder weniger betragen. Die Dicke der Oberflächenschicht Ts nimmt einen Wert an, der kleiner ist als die Dicke der Trennwand 44 in der Durchgangsrichtung des Abgases (d. h. die Dicke T). Mit anderen Worten, das Verhältnis Ts/T der Dicke der Oberflächenschicht Ts zur Dicke T beträgt mehr als 0 und weniger als 1. Das Verhältnis Ts/T kann einen Wert von 0,5 oder weniger oder 0,3 oder weniger annehmen. Das Verhältnis Ts/T kann einen Wert von 0,1 oder mehr annehmen. Die Differenz (T - Ts) zwischen der Dicke T und der Dicke der Oberflächenschicht Ts kann 100 µm oder mehr oder 200 µm oder mehr betragen. Die Differenz (T - Ts) kann 300 µm oder weniger betragen.
  • Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung des die Trennwände 44 umfassenden Wabenfilters 30 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Das Herstellungsverfahren für die Trennwände 44 des Wabenfilters 30 umfasst beispielsweise einen Rohmaterial-Mischschritt zum Mischen eines Ausgangsmaterials und eines porenbildenden Materials zur Herstellung eines Tons, einen Formungsschritt zum Formen des Tons zu einem Presskörper und einen Brennschritt zum Brennen des Presskörpers.
  • Das in dem Rohmaterial-Mischschritt verwendete Ausgangsmaterial können die oben beschriebenen anorganischen Teilchen sein. Wenn beispielsweise das Ausgangsmaterial aus SiC gebildet ist, kann ein Gemisch verwendet werden, das durch Mischen von SiC-Pulver und metallischem Si-Pulver bei einem Masseverhältnis von 80 : 20 hergestellt wurde. Wird Cordierit als das Material für die Trennwände 44 verwendet, kann ein Cordierit-ähnliches Rohmaterial als das Ausgangsmaterial verwendet werden. Das Cordierit-ähnliche Rohmaterial kann beispielsweise ein Material sein, das zumindest zwei oder mehr anorganische Rohmaterialien enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Talk, Kaolin, gebranntem Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und Siliciumdioxid, mit einem Anteil, der eine chemische Zusammensetzung liefert, die der von Cordierit ähnelt. Das porenbildende Material wird bevorzugt durch das später durchgeführte Brennen weggebrannt und kann beispielsweise Stärke, Koks oder ein Harzschaum sein. Die durchschnittliche Teilchengröße des Ausgangsmaterials ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt, beträgt beispielsweise jedoch 5 bis 50 µm. Die durchschnittliche Teilchengröße des porenbildenden Materials ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt, beträgt beispielsweise jedoch 5 bis 50 µm. In dem Rohmaterial-Mischschritt kann ein Bindemittel wie Methylcellulose oder Hydroxypropoxylmethylcellulose, Wasser usw. beigefügt werden. Ferner kann ein Dispersionsmittel beigemischt werden. Das Dispersionsmittel kann ein oberflächenaktives Mittel wie Ethylenglycol sein. Der Schritt zur Herstellung des Tons ist nicht besonders eingeschränkt, und der Ton kann beispielsweise durch ein Verfahren hergestellt werden, das einen Kneter, einen Vakuumtonkneter oder dergleichen nutzt. In dem Rohmaterial-Mischschritt werden Oberflächenschichtton, der zur Bildung eines Oberflächenschichtabschnitts, der die Oberflächenschichtregion der Trennwand 44 umfasst, und Nicht-Oberflächenschichtton, der zur Bildung eines Nicht-Oberflächenschichtabschnitts verwendet wird, der nicht der Oberflächenschichtabschnitt der Trennwand 44 ist, separat hergestellt. Der Oberflächenschichtabschnitt, der die Oberflächenschichtregion umfasst, kennzeichnet in 11 einen Abschnitt der Trennwand 44 auf der Seite, die näher an der imaginären Oberfläche 91 (d. h. der Zulaufebene 61) als der imaginären Innenfläche 94 liegt, oder in 11 einen Abschnitt der Trennwand 44 auf der Seite, die näher an der imaginären Oberfläche 91 (d. h. der Zulaufebene 61) als der Endebene der Oberflächenschichtregion 93 liegt. Der Nicht-Oberflächenschichtton kann beispielsweise Ton aus bekannten Materialien sein, die bei der Herstellung von Trennwänden von Wabenfiltern verwendet und in einem bekannten Mischungsverhältnis gemischt werden. Der Oberflächenschichtton ist als ein Ton angegeben, der so hergestellt wird, dass die Trennwände 44 nach dem Brennen die Formel (1) erfüllen. Der Oberflächenschichtton kann sich in zumindest einem von den Materialien, der Teilchengröße und dem Mischungsverhältnis im Vergleich zu dem Nicht-Oberflächenschichtton unterscheiden.
  • In dem Formungsschritt wird ein Presskörper mit derselben Form wie die Trennwände 44 unter Verwendung des Oberflächenschichttons und des Nicht-Oberflächenschichttons gebildet. Beispielsweise wird zunächst der Nicht-Oberflächenschichtton unter Verwendung einer Düse mit einer Form, die der Anordnung der Zellen 34 entspricht, so extrudiert, dass er die in den 1 und 2 veranschaulichte Form der Trennwände 44 hat. Die hierbei verwendete Düse ist als eine Düse angegeben, die einen Presskörper liefert, der den Nicht-Oberflächenabschnitten der Trennwände 44 entspricht, z. B. einen Presskörper mit einer Form, die dünner ist als die Dicke T der Trennwände 44. Anschließend werden nach dem Trocknen des den Nicht-Oberflächenschichtabschnitten entsprechenden Presskörpers Räume, die den Zellen 34 entsprechen, mit dem Auslassverschlussmaterial 38 und dem Einlassverschlussmaterial 42 verschlossen. Das Auslassverschlussmaterial 38 und das Einlassverschlussmaterial 42 können jeweils das zur Bildung der Trennwände 44 verwendete Rohmaterial (z. B. der Nicht-Oberflächenschichtton) sein. Dann wird der Presskörper nach dem Verschließen in den Oberflächenschichtton getaucht, um so einen Abschnitt von Oberflächen des Presskörpers mit dem Oberflächenschichtton zu beschichten, wobei der Abschnitt Innenumfangsflächen der Zellen mit offenem Einlass 36 entspricht. Danach wird der Presskörper getrocknet. Im Ergebnis wird ein Presskörper erhalten, in dem ein Abschnitt, der den Nicht-Oberflächenschichtabschnitten der Trennwände 44 entspricht, aus dem Nicht-Oberflächenschichtton gebildet ist, und ein Abschnitt, der den Oberflächenschichtabschnitten der Trennwände 44 entspricht, aus dem Oberflächenschichtton gebildet ist.
  • Im Brennschritt wird der Presskörper einer Kalzinierungsbehandlung und einer Brennbehandlung unterzogen. Die Kalzinierungsbehandlung wird bei einer Temperatur durchgeführt, die niedriger ist als die Brenntemperatur zum Wegbrennen organischer Komponenten, die in dem Presskörper enthalten sind. Die Brenntemperatur beträgt beispielsweise 1.450 °C, wenn Si-SiC verwendet wird, und beispielsweise 1.400 °C bis 1.450 °C, wenn Cordierit als das Rohmaterial verwendet wird. Nach dem Brennschritt wird der Außenumfang des gebrannten Presskörpers zugeschnitten, und ein Schutzmaterial wird über den Außenumfang des zugeschnittenen Presskörpers gezogen, wodurch der schützende Außenumfangsabschnitt 32 gebildet wird. Es wird der in den 1 und 2 veranschaulichte Wabenfilter 30 mit einer kreisförmigen, zylindrischen Außenform erhalten. In den oben beschriebenen Schritten kann der die Trennwände 44 umfassende Wabenfilter 30 erhalten werden, der die Formel (1) erfüllt.
  • Auch wenn in dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren der Presskörper unter Verwendung des Oberflächenschichttons und des Nicht-Oberflächenschichttons hergestellt wird, muss der Nicht-Oberflächenschichtton nicht immer verwendet werden. Mit anderen Worten, die Trennwände 44 können auch gänzlich unter Verwendung des Oberflächenschichttons hergestellt werden.
  • Nunmehr wird die Korrespondenzbeziehung der Komponenten zwischen der Ausführungsform und dem Mikrostrukturanalysator der vorliegenden Erfindung erläutert. In der Ausführungsform entspricht der Benutzer-PC 20 dem Mikrostrukturanalysator der vorliegenden Erfindung. Der RAM 24 und der HDD 25 entsprechen einer Speichervorrichtung. Die CPU 22 entspricht einer Vorrichtung für die Definition einer imaginären Oberfläche, einer Identifizierungsvorrichtung, einer Vorrichtung für die Herleitung der Dicke der Oberflächenschicht und einer Analysevorrichtung. Es sei angemerkt, dass in der Ausführungsform die Beschreibung der Vorgänge des Benutzer-PCs 20 auch der Erläuterung eines Beispiels für das Mikrostrukturanalyseverfahren der vorliegenden Erfindung dient.
  • Gemäß der oben ausführlich beschriebenen Ausführungsform wird die Dicke der Oberflächenschicht Ts mit der oben beschriebenen Mikrostrukturanalyse für jede der Trennwände 44, die den porösen Körper bilden, unter Einsatz der Daten zum porösen Körper 60, die durch dreidimensionales Abtasten der Region 50, die die Oberfläche (Zulaufebene 61) der Trennwand 44 umfasst, erstellt werden, hergeleitet, und die hergeleitete Dicke der Oberflächenschicht Ts nimmt einen relativ kleinen Wert an, der die Formel (1) erfüllt. So werden Trennwände 44 geliefert, bei denen das Auffangvermögen erhöht und der Druckabfall nach der PM-Abscheidung verringert ist.
  • Hier entspricht die Dicke der Oberflächenschicht Ts der Länge einer Oberflächenschichtregion in der Dickenrichtung, wobei die Region bestimmt wird, indem die Raumvoxel, die einen Durchgangsporenabschnitt kennzeichnen, d. h. einen Abschnitt von Poren in dem porösen Körper, wobei der Abschnitt ausgehend von einer Öffnung an der Oberfläche (Zulaufebene 61) des porösen Körpers linear in der Dickenrichtung verläuft, als die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel identifiziert werden, und dann die Oberflächenschichtregion basierend auf einer Region, in der die identifizierten Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel vorliegen, bestimmt wird. Daher wird ein Wert für die Dicke der Oberflächenschicht Ts in dem porösen Körper, in dem die Durchgangsporen bis zu den inneren, tieferen Abschnitten ausgehend von den Oberflächenöffnungen verlaufen, steigen. Ferner wird, wenn der Wert für die Dicke der Oberflächenschicht Ts steigt, das Auffangvermögen sinken, und der Druckabfall nach der PM-Abscheidung wird steigen. Der Grund hierfür ist vermutlich folgender. Zunächst werden in einem porösen Körper mit einem größeren Wert für die Dicke der Oberflächenschicht Ts, d. h. einem porösen Körper, in dem die Durchgangsporen bis in die inneren, tieferen Abschnitte ausgehend von den Oberflächenöffnungen verlaufen, wenn ein Fluid in den porösen Körper ausgehend von seiner Oberfläche fließt, die PM in dem Fluid nicht nahe der Oberfläche des porösen Körpers aufgefangen und werden bis in die inneren, tieferen Abschnitte des porösen Körpers eindringen. Man nimmt daher an, dass in dem porösen Körper mit einem größeren Wert für die Dicke der Oberflächenschicht Ts die PM den porösen Körper durchdringen werden, ohne aufgefangen zu werden, und das Auffangvermögen sinken wird. Überdies werden im Verlauf der Zeit ab dem Beginn des Zulaufs des Fluids die PM nach und nach in dem porösen Körper abgeschieden. Dabei werden sich, weil die PM wie oben beschrieben die Oberflächenschichtregion relativ leicht durchdringen, die PM zunächst nahe einer Grenze zwischen der Oberflächenschichtregion und einer Region hinter der Oberflächenschichtregion absetzen. Im weiteren Verlauf der Zeit danach wird wahrscheinlich eine Region, in der PM abgeschieden sind, in Richtung der Oberflächenseite der Oberflächenschichtregion ausgehend von der Umgebung der oben erwähnten Grenze größer. Folglich findet die PM-Abscheidung hauptsächlich in der Oberflächenschichtregion des porösen Körpers statt, und die Gesamtmenge an abgeschiedenen PM in dem porösen Körper mit einem größeren Wert für die Dicke der Oberflächenschicht Ts wird steigen. Man nimmt daher an, dass sich der Druckabfall nach der PM-Abscheidung in dem porösen Körper mit einem größeren Wert der Dicke der Oberflächenschicht Ts erhöhen wird. Daher wird auch angenommen, dass das Auffangvermögen zunehmen und der Druckabfall nach der PM-Abscheidung verringert werden kann, indem die Dicke der Oberflächenschicht Ts des porösen Körpers auf einen relativ kleinen Wert festgelegt wird, der die Formel (1) erfüllt, wie oben beschrieben. Wie aus der Formel (1) ersichtlich, erhöht sich der obere Grenzwert für die angemessene Dicke der Oberflächenschicht Ts, wenn die Porosität P des porösen Körpers zunimmt. Dies ist vermutlich der Tatsache geschuldet, dass, selbst wenn die PM in der Oberflächenschichtregion abgeschieden werden, der Einfluss auf eine Erhöhung des Druckabfalls geringer ist, wenn die Porosität P des porösen Körpers einen höheren Wert aufweist.
  • Ferner wird bei den Trennwänden 44, bei denen die Dicke der Oberflächenschicht Ts einen Wert annimmt, der so klein ist, dass die Formel (2) erfüllt wird, das Auffangvermögen weiter verstärkt und der Druckabfall nach der PM-Abscheidung weiter verringert. Beträgt die Porosität P 25 % oder mehr, kann der poröse Körper mit einem solchen Wert für die Porosität P relativ einfach hergestellt werden. Beträgt die Porosität P 70 % oder weniger, kann die Festigkeit des porösen Körpers ausreichend erhöht werden. Überdies umfasst der Wabenfilter 30 die Trennwände 44, die jeweils aus dem porösen Körper gefertigt sind und die mehreren Zellen 34 bilden, die als Fluidwege dienen, und die Oberfläche des porösen Körpers (d. h. die Region 50, die zum Herleiten der Dicke der Oberflächenschicht Ts genutzt wird) bildet die Zulaufebene 61, durch die das Fluid aus den Zellen 34 (im Speziellen, den Zellen mit offenem Einlass 36) in die Trennwände 44 fließt. In dem Wabenfilter 30 mit den obigen Merkmalen ist, wenn das Fluid aus der Zulaufebene 61 in den Wabenfilter 30 fließt, das Auffangvermögen verstärkt und der Druckabfall nach der PM-Abscheidung verringert.
  • Die CPU 22 des Benutzer-PCs 20 kann die Mikrostruktur des porösen Körpers wie oben beschrieben durch Herleiten der Dicke der Oberflächenschicht Ts, die mit dem Auffangvermögen des porösen Körpers und dem Druckabfall nach der PM-Abscheidung korreliert, analysieren. Überdies verschiebt die CPU 22 nach und nach die imaginäre Oberfläche 91 in der Dickenrichtung, wodurch die imaginäre Oberfläche 91 nach jeder Verschiebung als eine imaginäre Bezugsebene definiert wird, identifiziert dann die imaginäre Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis das erste Öffnungsverhältnis Prefl annimmt, als die Startebene der Oberflächenschichtregion 92 und leitet die Dicke der Oberflächenschicht Ts unter der Bedingung des Ausschlusses einer Region, die ausgehend von der Oberflächenschichtregion näher an der imaginären Oberfläche 91 als der Startebene der Oberflächenschichtregion 92 liegt, ab. Hier können aufgrund von Unregelmäßigkeiten auf der tatsächlichen Oberfläche des porösen Körpers die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel nahe der imaginären Oberfläche 91 als Störung oftmals Raumvoxel umfassen, die Räume außerhalb des porösen Körpers (d. h. Räume, die das Auffangvermögen und den Druckabfall nicht beeinträchtigen) an Stelle von Poren in dem porösen Körper darstellen. Die Dicke der Oberflächenschicht Ts kann unter Ausschluss (Ignorieren) der Raumvoxel, die nahe der imaginären Oberfläche 91 existieren und eine Störung erzeugen, mittels Identifizierung, als die Startebene der Oberflächenschichtregion 92, der imaginären Bezugsebene nach der Verschiebung der imaginären Oberfläche 91 mit dem ersten Öffnungsverhältnis Prefl, das als ein Schwellenwert genutzt wird, so dass die Region auf der Seite, die der imaginären Oberfläche 91 näher liegt als die Startebene der Oberflächenschichtregion 92, in der Oberflächenschichtregion nicht umfasst ist. So wird die Korrelation zwischen der Dicke der Oberflächenschicht Ts und dem Auffangvermögen des porösen Körpers und dem Druckabfall nach der PM-Abscheidung weiter erhöht, und die Mikrostruktur des porösen Körpers kann mit einer höheren Genauigkeit analysiert werden. Durch Festlegen des ersten Öffnungsverhältnisses Pref1 auf 97 % oder mehr kann die Möglichkeit eines Ausschlusses sogar der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel, die Poren darstellen, die großen Einfluss auf das Auffangvermögen und den Druckabfall haben, verringert werden, und die Dicke der Oberflächenschicht Ts, die die oben beschriebene Korrelation auf einem höheren Niveau zeigt, kann hergeleitet werden.
  • Ferner verschiebt die CPU 22 nach und nach die imaginäre Oberfläche 91 in der Dickenrichtung, wodurch die imaginäre Oberfläche 91 nach jeder Verschiebung als eine imaginäre Bezugsebene definiert wird, identifiziert dann die imaginäre Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis das zweite Öffnungsverhältnis Pref2 annimmt, als die Endebene der Oberflächenschichtregion 93 und leitet die Dicke der Oberflächenschicht Ts unter der Bedingung des Ausschlusses einer Region, die näher an der Innenseite des porösen Körpers liegt als die Endebene der Oberflächenschichtregion 93 in der Dickenrichtung ausgehend von der Oberflächenschichtregion, ab. Wenn hier beispielsweise die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel in einer Einzellinie bis zur inneren, tiefen Seite des porösen Körpers verlaufen, ist der Einfluss auf das Auffangvermögen und den Druckabfall nur durch jene Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel, die in einer Einzellinie verlaufen, gering. Folglich würde, wenn eine Region, in der die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel nur selten vorliegen, als in der Oberflächenschichtregion umfasst betrachtet wird, die Korrelation zwischen der hergeleiteten Dicke der Oberflächenschicht Ts und dem Auffangvermögen des porösen Körpers und dem Druckabfall nach der PM-Abscheidung verringert werden. Daher kann die Dicke der Oberflächenschicht Ts unter Ausschluss (Ignorieren) einer solchen sehr geringen Anzahl von Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxeln, die bis zu der inneren, tiefen Seite des porösen Körpers verlaufen, mittels Identifizierung, als die Endebene der Oberflächenschichtregion 93, der imaginären Bezugsebene nach der Verschiebung der imaginären Oberfläche 91 mit dem zweiten Öffnungsverhältnis Pref2, das als ein Schwellenwert genutzt wird, hergeleitet werden, so dass die Region, die näher an der Innenseite des porösen Körpers als die Endebene der Oberflächenschichtregion 93 liegt, nicht in der Oberflächenschichtregion umfasst ist. So wird die Korrelation zwischen der Dicke der Oberflächenschicht Ts und dem Auffangvermögen des porösen Körpers und dem Druckabfall nach der PM-Abscheidung weiter erhöht, und die Mikrostruktur des porösen Körpers kann mit einer höheren Genauigkeit analysiert werden. Durch Festlegen des zweiten Öffnungsverhältnisses Pref2 auf 0,5 % oder mehr kann die sehr geringe Anzahl von Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxeln, die bis zu der inneren, tiefen Seite des porösen Körpers verlaufen, ausreichend ausgeschlossen werden, und die Dicke der Oberflächenschicht Ts, die die oben beschriebene Korrelation auf einem höheren Niveau zeigt, kann hergeleitet werden. Durch Festlegen des zweiten Öffnungsverhältnisses Pref2 auf 10 % oder weniger kann die Möglichkeit des Ausschlusses sogar der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel, die Poren darstellen, die großen Einfluss auf das Auffangvermögen und den Druckabfall haben, verringert werden, und die Dicke der Oberflächenschicht Ts, die die oben beschriebene Korrelation auf einem höheren Niveau zeigt, kann hergeleitet werden.
  • Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und auf verschiedenste Art und Weise umgesetzt werden kann, ohne vom technischen Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Beispielsweise ist, auch wenn in der obigen Ausführungsform die imaginäre Oberfläche 91 auf die Ebene parallel zur YZ-Ebene festgelegt ist, die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Wenn beispielsweise die Zulaufebene 61 nicht parallel zur YZ-Ebene und in einem bestimmten Winkel (z. B. 1 bis 5°) geneigt ist, kann die imaginäre Oberfläche 91 auch wie folgt definiert sein. Wie in 12 veranschaulicht, kann die imaginäre Oberfläche 91 als eine Ebene definiert sein, die in Kontakt steht mit drei oder mehr Objektvoxeln, die in der Oberfläche des porösen Körpers vorliegen, und in der ein Dreieck, das durch Verbinden zumindest einer Gruppe von drei Punkten, ausgewählt aus den drei oder mehr Objektvoxeln, gebildet wird, das Baryzentrum der oben erwähnten Oberfläche des porösen Körpers umfasst. Dementsprechend kann, da die imaginäre Oberfläche 91 im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche des porösen Körpers definiert ist, die Dicke der Oberflächenschicht Ts mit hoher Genauigkeit hergeleitet werden. In diesem Fall kann die Dickenrichtung, die bei der Identifizierung der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel genutzt wird, die X-Richtung sein, bevorzugt wird jedoch die Richtung senkrecht zu der imaginären Oberfläche 91 festgelegt. Hier wird ein Verfahren ähnlich dem, das in der obigen Ausführungsform angewandt wurde, d. h. ein Verfahren zum Definieren einer Ebene parallel zu der XY-Ebene, der XZ-Ebene und der YZ-Ebene in den dreidimensionalen Koordinaten als die imaginäre Oberfläche 91, als das erste Verfahren bezeichnet. Ein oben unter Bezugnahme auf 12 beschriebenes Verfahren, d. h. ein Verfahren zum Definieren, als die imaginäre Oberfläche 91, einer Ebene, die in Kontakt steht mit drei oder mehr Objektvoxeln, die in der Oberfläche des porösen Körpers vorliegen, und in der ein Dreieck, das durch Verbinden zumindest einer Gruppe von drei Punkten, ausgewählt aus den drei oder mehr Objektvoxeln, gebildet wird, das Baryzentrum der oben erwähnten Oberfläche des porösen Körpers umfasst, wird als das zweite Verfahren bezeichnet. Bei dem porösen Körper und Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung muss die Formel (1) erfüllt werden, wenn die imaginäre Oberfläche 91 durch zumindest eines von dem ersten Verfahren und dem zweiten Verfahren definiert wird. Wird die Dicke der Oberflächenschicht Ts bei dem porösen Körper und dem Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung durch das zweite Verfahren hergeleitet, wird, wenn es mehrere Optionen für die imaginäre Oberfläche gibt (d. h. mehrere Ebenen, die jeweils mit drei oder mehr Objektvoxeln in Kontakt stehen, die in der Oberfläche des porösen Körpers vorliegen, und in denen jeweils ein Dreieck, das durch Verbinden zumindest einer Gruppe von drei Punkten, ausgewählt aus den drei oder mehr Objektvoxeln, gebildet wird, das Baryzentrum der oben erwähnten Oberfläche des porösen Körpers umfasst), eine der in Frage kommenden Ebenen, in denen das oben erwähnte Dreieck am größten ist, als die imaginäre Oberfläche 91 definiert.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform ist unter der Formulierung „die imaginäre Oberfläche 91 steht in Kontakt mit den Objektvoxeln“ zu verstehen, dass die Voxel, die die imaginäre Oberfläche 91 bilden, in Oberflächenkontakt mit den Objektvoxeln stehen (siehe 8). Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann die Formulierung „die imaginäre Oberfläche 91 steht in Kontakt mit den Objektvoxeln“ auch dahingehend ausgelegt werden, dass sie den Fall umfasst, dass Voxel, die die imaginäre Oberfläche 91 bilden, Objektvoxel umfassen, die in der Oberfläche des porösen Körpers vorliegen (siehe 13). Bei der Identifizierung der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel in dem obigen Fall sind Raumvoxel mit demselben Wert für die X-Koordinate wie dem der imaginäre Oberfläche 91 (d. h. Raumvoxel in Kontakt mit der imaginären Oberfläche 91) alle als die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel identifiziert. Überdies sind auch Raumvoxel, die ausgehend von jedem der identifizierten Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel zur Innenseite des porösen Körpers hin in der vorbestimmten Dickenrichtung kontinuierlich liegen, als die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel identifiziert. Auch in dem obigen Fall können ähnliche vorteilhafte Effekte wie in der obigen Ausführungsform erzielt werden. In dem Prozess zum Herleiten der Dicke der Oberflächenschicht Ts bei dem porösen Körper und Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch unter der Formulierung „die imaginäre Oberfläche 91 steht in Kontakt mit den Objektvoxeln“ zu verstehen, dass Voxel, die die imaginäre Oberfläche 91 bilden, in Oberflächenkontakt mit Objektvoxeln stehen.
  • Auch wenn in der obigen Ausführungsform das erste Öffnungsverhältnis Prefl mit 98 % festgelegt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Das erste Öffnungsverhältnis Prefl kann so festgelegt werden, dass Raumvoxel, die nahe der imaginären Oberfläche 91 existieren und eine Störung erzeugen, entsprechend ausgeschlossen werden können. Das erste Öffnungsverhältnis Prefl kann beispielsweise mit einem Wert von weniger als 100 % und 97 % oder mehr festgelegt werden. Dem ähnlich kann das zweite Öffnungsverhältnis Pref2 so festgelegt werden, dass sehr wenige Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel und Raumvoxel, die zur inneren, tiefen Seite des porösen Körpers verlaufen, entsprechend ausgeschlossen werden können. Das zweite Öffnungsverhältnis Pref2 kann beispielsweise mit einem Wert von 10 % oder weniger und 0,5 % oder mehr festgelegt werden. Die Dicke der Oberflächenschicht Ts kann unter Anwendung eines geeigneten Verfahrens hergeleitet werden, solang die Länge der Oberflächenschichtregion in der Dickenrichtung, die basierend auf einer Region definiert wird, in der die identifizierten Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel vorliegen, als die Dicke der Oberflächenschicht Ts hergleitet wird. Beispielsweise kann die Dicke der Oberflächenschicht Ts ohne die Definition von zumindest einer der Startebene der Oberflächenschichtregion 92, basierend auf dem ersten Öffnungsverhältnis Prefl, und der Endebene der Oberflächenschichtregion 93, basierend auf dem zweiten Öffnungsverhältnis Pref2, hergeleitet werden. In einem Beispiel kann die Dicke der Oberflächenschicht Ts ohne Identifizierung der Startebene der Oberflächenschichtregion 92 als ein Abstand ausgehend von der imaginären Oberfläche 91 oder einer Ebene, die ein Voxel neben der imaginären Oberfläche 91 auf der Innenseite des porösen Körper in der Dickenrichtung passiert, hergeleitet werden. Alternativ kann die Dicke der Oberflächenschicht Ts ohne Identifizierung der Endebene der Oberflächenschichtregion 93 als ein Abstand zur imaginären Innenfläche 94 oder zu einer Ebene, die ein Voxel neben der imaginären Innenfläche 94 auf der Seite der imaginären Oberfläche des porösen Körpers in der Dickenrichtung passiert, hergeleitet werden. In einem anderen Beispiel kann der Abstand ausgehend von der imaginären Oberfläche 91 zur imaginären Innenfläche 94 (d. h. die in 11 mit Ta bezeichnete Dicke) als die Dicke der Oberflächenschicht Ts hergeleitet werden. In dem Prozess zum Herleiten der Dicke der Oberflächenschicht Ts bei dem porösen Körper und Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch das in der obigen Ausführungsform beschriebene Verfahren nicht angewandt. Es sei angemerkt, dass, auch wenn das Verhältnis Ts/T in der obigen Ausführungsform ein Wert von weniger als 1 ist, das Verhältnis Ts/T auch einen Wert 1 annehmen kann, was in einigen Fällen von dem Verfahren zur Identifizierung der Oberflächenschichtregion abhängig ist, wie beispielsweise in einem Fall, bei dem die Dicke Ta als die Dicke der Oberflächenschicht Ts festgelegt ist.
  • In dem Prozess zur Identifizierung der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel in der obigen Ausführungsform sind, wie in 8 veranschaulicht, alle Raumvoxel, die in Kontakt stehen mit der imaginären Oberfläche 91, als Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel identifiziert. Bezüglich der Raumvoxel, die in Kontakt stehen mit der imaginären Oberfläche 91, können, jedoch nur wenn eine vorbestimmte Anzahl oder mehr von Raumvoxeln in der vorbestimmten Dickenrichtung kontinuierlich zur Innenseite des porösen Körpers liegt, diese Raumvoxel als die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel identifiziert werden (die vorbestimmte Anzahl ist eine ganze Zahl von 2 oder größer). Auch diese Modifikation kann ähnliche vorteilhafte Effekte wie die in der obigen Ausführungsform liefern. Die Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel können auch im Falle von 13 in der oben erwähnten Art und Weise identifiziert werden. In dem Prozess zum Herleiten der Dicke der Oberflächenschicht Ts bei dem porösen Körper und Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung muss jedoch das in der obigen Ausführungsform beschriebene Verfahren angewandt werden.
  • Auch wenn in der obigen Ausführungsform die CPU 22 die Startebene der Oberflächenschichtregion 92 und die Endebene der Oberflächenschichtregion 93 nach der Identifizierung aller Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel identifiziert, können die Identifizierungen dieser Ebenen auch parallel ausgeführt werden. Beispielsweise kann die CPU 22 die Startebene der Oberflächenschichtregion 92 identifizieren, während sie die Prozesse der Verschiebung der imaginären Oberfläche 91 um nur ein Voxel, Identifizierung der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel in der imaginären Bezugsoberfläche nach der Verschiebung und Herleiten des Durchgangsporenöffnungsverhältnisses wiederholt. Dies gilt ähnlich für den Fall der Identifizierung der Endebene der Oberflächenschichtregion 93.
  • Auch wenn in der obigen Ausführungsform die „imaginäre Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis das erste Öffnungsverhältnis Prefl annimmt“ durch die imaginäre Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis erstmals das erste Öffnungsverhältnis Prefl oder darunter wird, angegeben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die „imaginäre Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis das erste Öffnungsverhältnis Prefl wird“, kann durch eine imaginäre Bezugsebene angegeben werden, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis als das erste Öffnungsverhältnis Prefl annehmend betrachtet werden kann. Beispielsweise kann die relevante imaginäre Bezugsebene durch eine imaginäre Bezugsebene angegeben werden, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis gleich dem ersten Öffnungsverhältnis Prefl wird oder eine imaginäre Bezugsebene, die der imaginären Bezugsoberfläche, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis erstmals das erste Öffnungsverhältnis Prefl oder darunter wird (d. h. eine imaginäre Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis nicht das erste Öffnungsverhältnis Prefl oder weniger wird und einen Mindestwert annimmt), um eine Verschiebung vorhergeht. Alternativ kann die relevante imaginäre Oberfläche durch eine imaginäre Bezugsebene angegeben werden, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis einen Wert annimmt, der dem ersten Öffnungsverhältnis Prefl am nächsten liegt. Ähnliches gilt für die „imaginäre Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis das zweite Öffnungsverhältnis annimmt“. In dem Prozess zum Herleiten der Dicke der Oberflächenschicht Ts bei dem porösen Körper und Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung muss jedoch das in der obigen Ausführungsform beschriebene Verfahren angewandt werden.
  • In der obigen Ausführungsform kann ein Katalysator wie ein Oxidationskatalysator (z. B. Platin) in die Poren der Trennwände 44 in dem Wabenfilter 30 (d. h. auf die Innenflächen der Trennwände 44) beschichtet werden. Durch die Gegenwart des Katalysators können die aufgefangenen PM oxidiert und eine Verringerung der Porosität der Trennwände 44 und eine abrupte Erhöhung des Druckabfalls unterbunden werden. Auch wenn die obige Ausführungsform als keinen Katalysator enthaltend beschrieben wird, können die Dicke der Oberflächenschicht Ts und die Porosität P ähnlich wie in der obigen Ausführungsform hergeleitet werden, selbst wenn die Trennwände 44 den Katalysator umfassen. Im Speziellen kann der Katalysator als Teil des Objektes, das die Trennwände 44 bildet (d. h. als ein Objektvoxel), betrachtet werden.
  • Auch wenn die obige Ausführungsform beispielhaft in Verbindung mit dem in den 1 und 2 veranschaulichten Wabenfilter 30 beschrieben ist, der die Trennwände 44 als den porösen Körper umfasst, ist die Form des porösen Körpers eine Frage der Auswahl, solange der poröse Körper die Formel (1) erfüllt.
  • Beispiele
  • Nachstehend werden Fälle der tatsächlichen Fertigung von Wabenfiltern als experimentelle Beispiele beschrieben. Die experimentellen Beispiele 1 bis 19 stellen die Ausführungsformen des porösen Körpers und des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung dar, und die experimentellen Beispiele 20 bis 25 stellen Vergleichsbeispiele dar. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt ist.
  • [Experimentelles Beispiel 1]
  • Der Wabenfilter des experimentellen Beispiels 1 wurde wie folgt gefertigt. Zunächst wurde ein Ausgangsmaterial durch Herstellen von Talkpulver und Aluminiumoxid, jeweils mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 12 µm, als das Cordierit-artige Rohmaterial, Herstellen von Zirconiumoxid (ZrO2) als ein zusätzliches Rohmaterial und Mischen dieser Rohmaterialien miteinander erhalten. Das Masseverhältnis des Zirconiumoxids (ZrO2) zu dem Talkpulver wurde mit 1,75 % festgelegt. Das Masseverhältnis des Aluminiumoxids zu dem Talkpulver wurde mit 20 % festgelegt. Der Nicht-Oberflächenschichtton wurde durch Mischen des Ausgangsmaterials, erhalten wie oben beschrieben, mit einem porenbildenden Material (Stärke) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 30 µm in einem Masseverhältnis von 100 : 30, Zugeben von Methylcellulose als ein organisches Bindemittel und einer angemessenen Menge Wasser zu dem obigen Gemisch und weiteres Mischen dieser erhalten. Neben dem Nicht-Oberflächenschichtton wurde der Oberflächenschichtton, der die Formel (1) erfüllt, durch Herstellen und Mischen des Ausgangsmaterials, das das Cordierit-artige Rohmaterial enthielt, und des porenbildenden Materials, Zugeben eines organischen Bindemittels und Wasser zu dem obigen Gemisch und durch weiteres Mischen dieser erhalten. Das Masseverhältnis des Ausgangsmaterials und des porenbildenden Materials in dem Oberflächenschichtton wurde mit 100 : 27,003 festgelegt, wie in Tabelle 1 aufgezeigt. Dann wurde der Nicht-Oberflächenschichtton unter Verwendung einer vorbestimmten Düse zur Bildung eines Presskörpers mit derselben Form wie die in den 1 und 2 veranschaulichten Trennwände 44, jedoch dünner als die Dicke T der Trennwände 44 (d. h. eines Presskörpers, der dem Nicht-Oberflächenschichtabschnitt entspricht), extrudiert. Der Presskörper hatte eine Außenform eines viereckigen Prismas. Nach dem Trocknen des gebildeten Presskörpers mit Mikrowellen und im Weiteren mit heißer Luft wurde der Presskörper einem Verschlussprozess unterzogen. Der Verschlussprozess wurde so durchgeführt, dass abwechselnd Zellenöffnungen in einer Endfläche des Presskörpers maskiert und die maskierten Endflächen in eine Verschlussaufschlämmung (die dieselbe ist wie der oben erwähnte Nicht-Oberflächenschichtton) getaucht wurden, wodurch eine Endfläche erhalten wurde, in der Öffnungen und verschlossene Abschnitte abwechselnd angeordnet waren. Ferner wurde die anderen Endfläche des Presskörpers maskiert, und verschlossene Abschnitte wurden auf ähnliche Weise gebildet, um die verschlossenen Abschnitte (d. h. das Einlassverschlussmaterial 42 und das Auslassverschlussmaterial 38) derart bereitzustellen, dass eine an einem Ende offene und dem anderen Ende verschlossene Zelle und eine an einem Ende verschlossene und dem anderen Ende offene Zelle abwechselnd angeordnet waren. Dann wurden die verschlossenen Abschnitte getrocknet. Der Presskörper wurde nach dem Verschlussprozess in den Oberflächenschichtton getaucht, um Abschnitte der Oberflächen des Presskörpers, die den Innenumfangsflächen der Zellen mit offenem Einlass 36 entsprechen, mit dem Oberflächenschichtton zu beschichten. Dann wurde der Presskörper getrocknet. Der getrocknet Presskörper wurde in oxidierender Atmosphäre bei 550 °C für 3 Stunden kalziniert und dann in einer inerten Atmosphäre unter Bedingungen von 1.430 °C für 2 Stunden dem Hauptbrennen unterzogen. Der Presskörper wurde nach dem Hauptbrennen in die Form eines kreisförmigen Zylinders geschliffen. Danach wurde der Außenumfang des kreisförmigen, zylindrischen Presskörpers mit einer für die Beschichtung des Außenumfangs angepassten Aufschlämmung abgedeckt. Die Aufschlämmung wurde durch Verkneten einer Alumosilicatfaser, kolloidalem Siliciumdioxid, Polyvinylalkohol, SiC und Wasser hergestellt. Der schützende Außenumfangsabschnitt 32 wurde durch Härten der beschichteten Aufschlämmung mittels Trocknen gebildet. Im Ergebnis wurde der Wabenfilter des experimentellen Beispiels 1 erhalten. Hier wies der Wabenfilter einen Schnitt mit einem Durchmesser von 118,4 mm und einer Länge von 127 mm und eine Zelldichte von 360 Zellen/Quadratinch auf.
  • [Experimentelle Beispiele 2 bis 5]
  • In jedem der experimentellen Beispiele 2 bis 5 wurde ein Wabenfilter ähnlich wie im experimentellen Beispiel 1 gefertigt, außer dass der Oberflächenschichtton entsprechend geändert wurde. In jedem der experimentellen Beispiele 2 bis 5 enthielt das Ausgangsmaterial in dem Oberflächenschichtton auch das Cordierit-artige Rohmaterial. Die einzelnen Werte des Masseverhältnisses des Ausgangsmaterials und des porenbildenden Materials in dem in den experimentellen Beispielen 2 bis 5 verwendeten Oberflächenschichtton waren wie in Tabelle 1 angegeben.
  • [Experimentelles Beispiel 61
  • Im experimentellen Beispiel 6 wurde ein Wabenfilter ähnlich wie im experimentellen Beispiel 1 gefertigt, außer dass die Materialeigenschaften des Nicht-Oberflächenschichttons und des Oberflächenschichttons verändert wurden. Im experimentellen Beispiel 6 wurde ein Ausgangsmaterial durch Mischen von SiC-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 40 µm und metallischem Si-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 4 µm in einem Masseverhältnis von 80 : 20 hergestellt. Das hergestellte Ausgangsmaterial und ein porenbildendes Material (Stärke), die eine durchschnittliche Teilchengröße von 30 µm hatten, wurden in einem Masseverhältnis von 100 : 30 gemischt. Methylcellulose als ein organisches Bindemittel und eine entsprechende Menge Wasser wurden dem obigen Gemisch zugegeben, und der Nicht-Oberflächenschichtton wurde durch Mischen dieser erhalten. Neben dem Nicht-Oberflächenschichtton wurde der Oberflächenschichtton durch Herstellen und Mischen eines Ausgangsmaterials, das SiC-Pulver und metallisches Si-Pulver enthielt, und eines porenbildenden Materials, Zugeben eines organischen Bindemittels und Wasser zu dem obigen Gemisch und durch Mischen dieser hergestellt. Der Wert des Masseverhältnisses des Ausgangsmaterials und des porenbildenden Materials in dem Oberflächenschichtton war wie in Tabelle 1 angegeben.
  • [Experimentelle Beispiele 7 bis 25]
  • In jedem der experimentellen Beispiele 7 bis 25 wurde ein Wabenfilter ähnlich wie im experimentellen Beispiel 6 gefertigt, außer dass der Oberflächenschichtton entsprechend verändert wurde. In jedem der experimentellen Beispiele 7 bis 25 enthielt das Ausgangsmaterial in dem Oberflächenschichtton auch das SiC-Pulver und das metallische Si-Pulver. Die einzelnen Werte für das Masseverhältnis des Ausgangsmaterials und des porenbildenden Materials in dem in den experimentellen Beispielen 7 bis 25 verwendeten Oberflächenschichtton waren wie in Tabelle 1 angegeben.
  • [Fertigung des Mikrostrukturanalysators]
  • Es wurde ein Mikrostrukturanalysator zur Bewertung der experimentellen Beispiele 1 bis 25 gefertigt. Zunächst wurde ein Analyseverarbeitungsprogramm, das die Funktionen der oben beschriebenen Ausführungsform bereitstellt, erstellt. Dann wurde das erstellte Programm in einem HDD eines Computers, der eine mit einer CPU, einem ROM und einem RAM ausgestattete Steuerung und den HDD umfasst, gespeichert. So wurde der Mikrostrukturanalysator gefertigt.
  • [Analyse der Mikrostruktur]
  • Von Pixeldaten, die erhalten wurden, indem die Trennwände 44 (poröser Körper) des Wabenfilters des experimentellen Beispiels 1 einer CT-Abtastung unterzogen wurden, wurde eine Gruppe von Daten mit einer Größe in der X-Richtung, die dieselbe ist wie die Dicke der Trennwand 44 in der Durchgangsrichtung des Abgases (d. h. die Dicke T), mit einer Länge von 480 µm (= 1,2 µm × 400 Voxel) in der Y-Richtung und mit einer Länge von 480 µm (= 1,2 µm × 400 Voxel) in der Z-Richtung extrahiert und als die oben beschriebenen Daten zum porösen Körper 60 in dem HDD des Mikrostrukturanalysators gespeichert. Dann wurde die oben beschriebene Analyseverarbeitungsroutine an den gespeicherten Daten zum porösen Körper 60 ausgeführt. So wurden Analyseergebnisdaten, die die Dicke der Oberflächenschicht Ts, die Porosität P und das gut/nicht-gut-Ergebnis umfassen, erhalten. Für jedes experimentelle Beispiel 2 bis 25 wurden in ähnlicher Weise Analyseergebnisdaten erhalten. Es sei angemerkt, dass die Daten zum porösen Körper 60 durch Extrahieren aus Bilddaten, erhalten durch die CT-Abtastung, von Daten, die einer Region entsprechen, die die Zulaufebene 61 und die Ablaufebene 62 der Trennwand 44 umfassen, wie die Region 50 in 2, angegeben werden. Die CT-Abtastung wurde unter der Bedingung, dass die Zulaufebene 61 so parallel wie möglich zur YZ-Ebene angeordnet war, durchgeführt.
  • [Bewertung des Auffangvermögens]
  • Das Auffangvermögen wurde für die experimentellen Beispiele 1 bis 25 bewertet. Im Speziellen wurde zunächst ein Mittelpunkt jedes Voxels in den Daten zum porösen Körper 60 als jeder Gitterpunkt festgelegt, und eine Fluidanalyse wurde gemäß der Lattice-Boltzmann-Methode unter Nutzung eines vorbestimmten Beziehungsausdrucks bezogen auf den Fluss eines Fluids zwischen jedem Gitterpunkt und einem anderen benachbarten Gitterpunkt, wenn das Fluid aus der Zulaufebene 61 in den porösen Körper floss, durchgeführt. Basierend auf dem Ergebnis der Fluidanalyse wurde der Fließgeschwindigkeitsvektor als Informationen bezüglich des Fluidflusses pro Raumvoxel aus der Fließgeschwindigkeit und der Fließrichtung für jedes Raumvoxel in den Daten zum porösen Körper 60 hergeleitet. Anschließend wurde die Bewegung der PM durch Simulation eines Zustandes einer PM-Bewegung eingeschätzt, wobei der Fluidfluss durch den Fließgeschwindigkeitsvektor ausgedrückt wurde. Bei der Einschätzung wurden PM, die sich einem Objektvoxel genähert haben, als an dem relevanten Objektvoxel aufgefangen betrachtet, und die Anzahl an entwichenen PM wurde durch Zählen der Anzahl der PM, die aus der Ablaufebene 62 der Daten zum porösen Körper 60 ausgeflossen sind, ohne aufgefangen zu werden, erhalten. Dann wurde die PM-Entweichungsmenge [g/m3] basierend auf der gezählten Anzahl entwichener PM hergeleitet. Die PM-Entweichungsmenge wurde hinsichtlich des Gewichts [g] der pro Volumeneinheit [m3] der Trennwand 44 entwichenen PM (d. h. die aus der Ablaufebene 62 ausgeflossen sind) hergeleitet. Das Auffangvermögen wurde mit gut (A) bewertet, wenn die hergeleitete PM-Entweichungsmenge 0 g/m3 oder mehr und weniger als 1,5 g/m3 betrug, mit zulässig (B), wenn sie 1,5 g/m3 oder mehr und weniger als 4,0 g/m3 betrug, und mit nicht gut (F), wenn sie 4,0 g/m3 oder mehr betrug.
  • [Bewertung des Druckabfalls]
  • Der Druckabfall nach der PM-Abscheidung wurde für die experimentellen Beispiele 1 bis 25 bewertet. Im Speziellen wurden zu Beginn Simulationsdaten für einen PM-Abscheidungszustand nach der Zuführung eines Fluids zum Durchfließen der Trennwand 44 für 0,04 s basierend auf den Daten zum porösen Körper 60 erstellt. Diese Simulationsdaten wurden wie folgt erstellt. Zunächst wurde wie bei der oben beschriebenen Bewertung des Auffangvermögens eine Bewegung der PM durch Simulation eines Zustandes einer PM-Bewegung eingeschätzt, wobei der Fluidfluss durch den Fließgeschwindigkeitsvektor ausgedrückt wurde, der gemäß der Lattice-Boltzmann-Methode hergeleitet wurde. Hier wurde angenommen, dass das Fluid 1 g PM (Teilchengröße: 80 µm) pro 1 m3 enthielt. Dann wurde ein Zustand des Fluids, das für einen Zeitraum von 0,04 s fließt, simuliert. PM, die sich während dieses Zeitraums einem Objektvoxel genähert haben, wurden als an dem relevanten Objektvoxel gefangen betrachtet, und ein Raumvoxel neben dem relevanten Objektvoxel wurde als ein PM-Abscheidungsvoxel definiert. Das PM-Abscheidungsvoxel wurde als ein Voxel mit einem vorbestimmten Permeationswiderstand höher als der des Raumvoxels angenommen. So wurden die Simulationsdaten für das PM-Abscheidungsvoxel erstellt. Als nächstes wurde der Druckabfall [Pa] bezogen auf die Daten zum porösen Körper 60, die den PM-Abscheidungszustand simulieren, hergeleitet. Der Druckabfall wurde durch ein bekanntes Verfahren mittels Durchführung einer Fluidanalyse gemäß der Lattice-Boltzmann-Methode unter der Bedingung, dass, wie oben beschrieben, der vorbestimmte Permeationswiderstand für das PM-Abscheidungsvoxel in den Daten zum porösen Körper 60, die den PM-Abscheidungszustand simulieren, festgelegt wurde, und Bestimmen des Druckabfalls basierend auf dem Analyseergebnis hergeleitet. Betrug der Wert für den Druckabfall 0 Pa oder mehr und weniger als 150 Pa, wurde der Druckabfall als gut (A) bewertet. Betrug er 150 Pa oder mehr und weniger als 250 Pa, wurde der Druckabfall als zulässig (B) bewertet, und wenn er 250 Pa oder mehr betrug, wurde der Druckabfall als nicht gut (F) bewertet.
  • Tabelle 1 listet für die experimentellen Beispiele 1 bis 25 das Masseverhältnis zwischen dem Ausgangsmaterial und dem porenbildenden Material im Oberflächenschichtton, die Porosität P, die Dicke T der Trennwand 44, die Dicke der Oberflächenschicht Ts, den Wert (P/Ts), der aus dem Dividieren der Porosität P durch die Dicke der Oberflächenschicht Ts resultiert, das Analyseergebnis, erhalten mit dem Mikrostrukturanalysator, das Bewertungsergebnis für den Druckabfall, das Bewertungsergebnis für das Auffangvermögen und die Gesamtbewertung für den Druckabfall und das Auffangvermögen auf. Das Analyseergebnis, das mit dem Mikrostrukturanalysator erhalten wurde, wurde mit „S“ gekennzeichnet, wenn das Ergebnis „noch besser“ war (d. h., die Formel (2) erfüllt wurde), und mit „F“, wenn das Ergebnis „nicht gut“ war (d. h., die Formel (1) nicht erfüllt wurde). Die Gesamtbewertung wurde wie folgt eingestuft. Die Gesamtbewertung war „F“ (nicht gut), wenn die Bewertung des Druckabfalls oder des Auffangvermögens „F“ (nicht gut) war. Die Gesamtbewertung war ebenso „F“ (nicht gut), wenn die Bewertungen für den Druckabfall und das Auffangvermögen „B“ (zulässig) waren. In anderen Fällen wurde die Bewertung mit „A“ (gut) eingestuft. Tabelle 1
    Masseverhältnis im Oberflächenschichtton Ausgangsmaterial : porenbildendem Material Porosität P [%] Dicke T [µm] Oberflächenschichtdicke Ts [µm] P/Ts Analyseergebnis Bewertungsergebnis Druckabfall Bewertungsergebnis Auffangvermögen Gesamtbewertung
    Bsp. 1 100 : 27,003 57,4 318,0 74,4 0,771 S A A A
    Bsp. 2 100 : 17,882 49,7 313,2 68,4 0,726 S A A A
    Bsp. 3 100 : 23,397 54,3 297,6 67,2 0,808 S A A A
    Bsp. 4 100 : 24,678 55,4 292,8 48,0 1,154 S A A A
    Bsp. 5 100 : 32,982 62,4 302,4 19,2 3,250 S A A A
    Bsp. 6 100 : 14,015 46,4 309,6 68,4 0,679 S A A A
    Bsp. 7 100 : 8,143 41,5 296,4 64,8 0,640 S B A A
    Bsp. 8 100 : 21,049 52,3 294,0 75,6 0,692 S A A A
    Bsp. 9 100 : 11,915 44,6 318,0 58,8 0,759 S B A A
    Bsp. 10 100 : 27,051 57,4 322,8 81,6 0,703 S A A A
    Bsp. 11 100 : 6,565 40,1 310,8 54,0 0,743 S B A A
    Bsp. 12 100 : 15,592 47,7 256,8 75,6 0,631 S A B A
    Bsp. 13 100 : 24,370 55,1 301,2 79,2 0,696 S A A A
    Bsp. 14 100 : 36,185 65,1 301,2 90,0 0,723 S A B A
    Bsp. 15 100 : 0,259 30,8 291,6 44,4 0,694 S B A A
    Bsp. 16 100 : 8,190 41,5 288,0 30,0 1,383 S B A A
    Bsp. 17 100 : 39,743 68,1 292,8 79,2 0,860 S A A A
    Bsp. 18 100 : 0,002 26,2 298,8 9,6 2,729 S B A A
    Bsp. 19 100 : 14,477 46,8 322,8 14,4 3,250 s A A A
    Bsp. 20 100 : 28,973 59,0 288,0 112,8 0,523 F A F F
    Bsp. 21 100 : 0,694 35,2 301,2 102,0 0,345 F F B F
    Bsp. 22 100 : 30,882 60,6 285,6 147,6 0,411 F A F F
    Bsp. 23 100 : 0,860 35,3 300,0 68,4 0,516 F F A F
    Bsp. 24 100 : 35,402 64,4 295,2 121,2 0,532 F A F F
    Bsp. 25 100 : 13,196 45,7 256,8 85,2 0,537 F B B F
  • [Beziehungen zwischen Dicke der Oberflächenschicht Ts, Porosität P und Gesamtbewertung]
  • 14 ist ein Diagramm, in dem die Beziehungen zwischen der Dicke der Oberflächenschicht Ts und der Porosität P in den experimentellen Beispielen 1 bis 25 eingetragen sind, die in Tabelle 1 aufgelistet sind. Das Zeichen „O“ oder „x“ an jedem eingetragenen Punkt stellt die Gesamtbewertung für das entsprechende experimentelle Beispiel dar („O“ in 14 entspricht „A“, was gut bedeutet, „x“ in 14. entspricht „F“, was nicht gut bedeutet). 14 zeigt ferner eine gerade Linie L1 (was P = 0,54 Ts darstellt) und eine gerade Linie L2 (was P = 0,63 Ts darstellt).
  • Wie aus Tabelle 1 und 14 ersichtlich sein wird, wurde in jedem der experimentellen Beispiele 1 bis 19 die Formel (1) erfüllt, d. h. P/Ts ≥ 0,54. In jedem der experimentellen Beispiele 1 bis 19 wurde ferner die Formel (2) erfüllt, d. h. P/Ts ≥ 0,63, und das Analyseergebnis war „S“ (noch besser). Überdies war in jedem der experimentellen Beispiele 1 bis 19 die Gesamtbewertung „A“ (gut). In jedem der experimentellen Beispiele 20 bis 25 wurde die Formel (1) nicht erfüllt; d. h. P/Ts < 0,54, und das Analyseergebnis war „F“ (nicht gut). Überdies war in jedem der experimentellen Beispiele 20 bis 25 die Gesamtbewertung „F“ (nicht gut). Diese Ergebnisse bestätigten, dass sich bei einem kleineren Wert für die Dicke der Oberflächenschicht Ts das Auffangvermögen erhöht und der Druckabfall nach der PM-Abscheidung verringert. Es wurde ebenso bestätigt, dass sich ein oberer Grenzwert für die angemessene Dicke der Oberflächenschicht Ts bei einem größeren Wert für die Porosität P erhöht.
  • Die gerade Linie L1 war definiert als eine gerade Linie, die die eingetragenen Punkte, die den experimentellen Beispielen 20 bis 25 in 14 entsprechen (und einen relativ kleineren Wert für die Dicke der Oberflächenschicht Ts darstellen), auf der linken Seite passiert. Die gerade Linie L2 war definiert als eine gerade Linie, die die eingetragenen Punkte, die den experimentellen Beispielen 1 bis 19 in 14 entsprechen (und einen relativ größeren Wert für die Dicke der Oberflächenschicht Ts darstellen), auf der rechten Seite passiert.
  • Es kann relativ einfach ein poröser Körper mit einer Porosität P von 25 % oder mehr hergestellt werden, und ein poröser Körper mit einer Porosität P von 70 % oder weniger verfügt über eine ausreichend hohe Festigkeit. Es wird daher angenommen, dass bei dem porösen Körper die Porosität P bevorzugt in einen Bereich von 25 % oder mehr und 70 % oder weniger fällt und die Formel (1) erfüllt (d. h., sie fällt in 14 in eine Region A oder eine Region B). Ferner wird angenommen, dass bei dem porösen Körper die Porosität P stärker bevorzugt in einen Bereich von 25 % oder mehr und 70 % oder weniger fällt und die Formel (2) erfüllt (d. h., sie fällt in 14 in eine Region A). In jedem der experimentellen Beispiele 1 bis 19 fällt die Porosität P in die Region A.
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-070889 , eingereicht am 31. März 2016, deren gesamter Inhalt hierin durch Verweis aufgenommen ist.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung findet Anwendung in der Industrie zur Herstellung poröser Körper, die als Filter zur Reinigung von Abgas, das aus stationären Motoren, Verbrennungsapparaten und dergleichen für Automobile, Bauausrüstung und industrielle Verwendung ausgestoßen wird.

Claims (4)

  1. Poröser Körper, bei dem, eine hergeleitete Dicke der Oberflächenschicht Ts [µm] und die Porosität P [%] des porösen Körpers die folgende Formel (1) : P ≤ 0 ,54Ts
    Figure DE102017002851B4_0005
    wobei 0 % < P < 100 % und 0 µm < Ts erfüllen, wobei die Schichtdicke Ts die Dicke ist, die sich ergibt, - wenn mit Hilfe dreidimensionalen Abtastens einer Region, die eine Oberfläche des porösen Körpers umfasst, Daten zum porösen Körper erstellt werden, bei denen Positionsinformationen, die die Position eines Voxels liefern, mit Voxeltypinformationen assoziiert sind, die Informationen umfassen, mit denen bestimmt werden kann, ob das Voxel ein Raumvoxel, das einen Raum (Pore) darstellt, oder ein Objektvoxel, das ein Objekt (Material) darstellt, ist, wobei das Abtasten eine CT-Abtastung ist, um Leuchtdichtedaten zu erhalten, die in eine binäre Darstellung bezogen auf einen vorbestimmten Schwellenwert, der mit dem Diskriminantenanalyseverfahren (Otsu-Verfahren) aus der Leuchtdichteverteilung der Leuchtdichtedaten bestimmt wird, umgewandelt werden, um so für jede der Koordinaten zu bestimmen, ob ein Voxel ein Raumvoxel oder ein Objektvoxel ist, - und wenn die folgenden Schritte unter Nutzung der Daten zum porösen Körper ausgeführt werden; (a) ein Schritt der Definition einer imaginären Oberfläche, die mindestens ein Objektvoxel, das in der Oberfläche des porösen Körpers vorliegt, kontaktiert, wobei die imaginäre Oberfläche (i) als eine Ebene parallel zu einer von einer XY-Ebene, einer XZ-Ebene und einer YZ-Ebene in dreidimensionalen Koordinaten oder (ii) eine Ebene, die in Kontakt ist mit drei oder mehr Objektvoxeln, die in der Oberfläche des porösen Körpers vorliegen und bei denen ein Dreieck, das aus mindestens einer Gruppe von drei Objektvoxeln, ausgewählt aus den drei oder mehr Objektvoxeln, gebildet ist, ein Baryzentrum der Oberfläche des porösen Körpers umfasst, definiert ist, vorausgesetzt, dass, wenn es mehrere Optionen für die imaginäre Oberfläche gibt, eine der in Frage kommenden Ebenen, in denen das oben erwähnte Dreieck am größten ist, als die imaginäre Oberfläche definiert ist, (b) ein Schritt der Identifizierung von Raumvoxeln (Va1), die die imaginäre Oberfläche kontaktieren, und Raumvoxeln (Va2), die durchgängig ausgehend von jedem der Raumvoxel (Va1) von der imaginären Oberfläche zur Innenseite des porösen Körpers hin in der Dickenrichtung, die senkrecht zur imaginären Oberfläche ist und zur Innenseite des porösen Körpers hin verläuft, kontinuierlich liegen, als Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel und (c) ein Schritt der aufeinanderfolgenden Verschiebung der imaginären Oberfläche in der Dickenrichtung zur Definition der imaginären Oberfläche nach jeder Verschiebung als eine imaginäre Bezugsoberfläche, Identifizierung einer imaginären Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis, das einen Teil der Oberflächenschicht-Durchgangsporen-Voxel, die die imaginäre Bezugsoberfläche einnehmen, bezeichnet, erstmals 98 % oder weniger wird, als eine Startebene der Oberflächenschichtregion, Identifizierung einer imaginären Bezugsebene, in der das Durchgangsporenöffnungsverhältnis erstmals 1% oder weniger wird, als eine Endebene der Oberflächenschichtregion, und Herleitung eines Abstandes zwischen der Startebene der Oberflächenschichtregion und der Endebene der Oberflächenschichtregion in der Dickenrichtung als die Dicke der Oberflächenschicht Ts.
  2. Poröser Körper nach Anspruch 1, wobei die folgende Formel (2) erfüllt ist: P ≥ 0 ,63Ts
    Figure DE102017002851B4_0006
  3. Poröser Körper nach Anspruch 1 oder 2, wobei 25 % ≤ P ≤ 70 % erfüllt wird.
  4. Wabenfilter, umfassend Trennwände, die jeweils den porösen Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfassen und die mehrere Zellen bilden, die als Durchgänge für ein Fluid dienen, wobei die Oberfläche des porösen Körpers eine Zulaufebene bildet, durch die das Fluid aus der Zelle in die Trennwand fließt.
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