DE102017003047A1

DE102017003047A1 - Verschlossene Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102017003047A1
Application number: DE102017003047.2A
Authority: DE
Inventors: Yuichi Hamazaki; Takahiro Kondo
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2017-10-05
Also published as: US20170282109A1; US10328376B2

Abstract

Es ist eine verschlossene Wabenstruktur vorgesehen, bei der im Querschnitt eines Wabenstrukturkörpers senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 Zulaufzellen 2a so angeordnet sind, dass sie eine Ablaufzelle 2b umgeben, und die Anzahl der Zulaufzellen 2a größer ist als die Anzahl der Ablaufzellen 2b, und der Querschnitt mehrere Überschneidungsabschnitte 4 der Trennwände 1 aufweist, die jeweils die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen 2a definieren, und bei 60% oder mehr der Gesamtanzahl der Überschneidungsabschnitte 4 eine Beziehung zwischen dem Durchmesser (D1) eines Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt 4, und dem Durchmesser (D0) eines Kreises, eingeschrieben in die Trennwand 1, die die Zulaufzelle 2a und die Ablaufzelle 2b definiert, die nebeneinander liegen, D1/(√2 × D0) = 1,20 bis 1,80 erfüllt.

Description

VERSCHLOSSENE WABENSTRUKTUR
Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung, basierend auf JP-2016-69757 , eingereicht am 30. März 2016, und JP-2017-62752 , eingereicht am 28. März 2017 beim japanischen Patentamt, deren gesamte Inhalte hierin durch Verweis aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verschlossene Wabenstruktur für einen Wandstrom-Abgasfilter, und genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine verschlossene Wabenstruktur, die zur Verwendung bei der Entfernung von Feststoffteilchen, die im Abgas aus einem Motor, wie einem Automotor, enthalten sind, und/oder bei der Reinigung eines Schadgases aus Stickoxiden und dergleichen geeignet ist.
Beschreibung des Standes der Technik
Verbrennungsmotoren werden als Energiequellen in verschiedenen Industrien verwendet. Andererseits umfasst das aus dem Verbrennungsmotor zum Zeitpunkt der Verbrennung des Kraftstoffes ausgestoßene Abgas Feststoffteilchen (nachstehend auch als „PM” bezeichnet), wie Ruß oder Asche, zusammen mit einem Schadgas aus Stickoxiden und dergleichen, und das Abgas wird in die Luftatmosphäre entladen. Genauer gesagt, werden weltweit die Richtlinien zur Entfernung der aus einem Dieselmotor ausgestoßenen PM verschärft, und es wird ein Wandstrom-Abgasreinigungsfilter mit einer Wabenstruktur als ein Dieselpartikelfilter verwendet, der die PM entfernt (nachstehend auch als „DPF” bezeichnet).
Bei dem obigen DPF werden mehrere Zellen, die zu Durchgangskanälen für ein Fluid werden, von porösen Trennwänden definiert, die Zellen sind abwechselnd verschlossen, und bei dieser Struktur üben die obigen porösen Trennwände die Funktion des Filters aus, der die PM entfernt.
Im Speziellen wurde bisher eine Wabenstruktur verwendet, bei der ein die PM enthaltendes Abgas innen ausgehend von einer zulaufseitigen Endfläche des obigen DPF strömt, die PM mit den porösen Trennwänden zum Filtern des Abgases aufgefangen werden, und dann das gereinigte Abgas aus einer ablaufseitigen Endfläche ausgestoßen wird. Es werden jedoch PM an den Trennwänden abgeschieden, die Zulaufzellen für das Abgas verschließen, wenn das Abgas innen strömt. Folglich erhöht sich bei verschlossenen Zellen der Druckabfall des DPF rasch.
Daher müssen, um ein Verschließen der Zellen zu unterbinden, die Filterfläche und die offene Frontfläche der Zulaufzellen vergrößert werden. Weisen jedoch die Zulaufzellen und Ablaufzellen verschiedene Schnittflächen und Schnittformen auf, könnte die Dicke der die Zellen bildenden Trennwände in einem Teil eines Abschnitts, in dem sich die Trennwände überschneiden, abnehmen, wodurch sich die Festigkeit verringert. Folglich konzentriert sich beim Verbrennen und Entfernen der in dem DPF abgeschiedenen PM zur Regenerierung des DPF die thermische Beanspruchung auf einen Teil des dünner gewordenen Überschneidungsabschnitts der Trennwände, wodurch Risse erzeugt werden.
Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Wandstrom-DPF vorgeschlagen, bei dem der Öffnungsdurchmesser jeder Ablaufzelle groß gehalten ist, während die Filterfläche und die offene Frontfläche der Zulaufzellen vergrößert sind, wodurch der Druckabfall zu Beginn und bei der PM-Ablagerung niedrig gehalten werden kann, und bei dem die Wärmeschockbeständigkeit hoch ist (Patentdokument 1).
Ferner ist in Patentdokument 1 eine Technologie beschrieben, bei der im Wesentlichen kreisförmige R-Teile in allen dünner gewordenen Trennwand-Überschneidungsabschnitten angeordnet sind, um so die Erzeugung von Rissen zu verhindern. Überdies wurde eine Technologie vorgeschlagen, bei der im Wesentlichen kreisförmige R-Teile in Eckabschnitten von Zellen angeordnet sind, die einander zugewandt sind, um so die Erzeugung von Rissen in den Überschneidungsabschnitten der Trennwände zu verhindern (Patentdokument 2).
[Patentdokument 1] JP-A-2014-200741
[Patentdokument 2] JP-A-2003-269131
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wie jedoch bei einem beispielsweise in 5 gezeigten herkömmlichen DPF hat ein Trennwand-Überschneidungsabschnitt, in dem sich die Scheitelpunkte von vier Zulaufzellen sammeln, eine Struktur, an der sich leicht die Belastung konzentriert. Daher könnte, wenn der DPF als ein Wandstrom-Gasreinigungsfilter in der Abgasanlage eines Automotors verwendet wird, während das Auto gefahren wird, neben Vibration eine thermische Beanspruchung aufgrund einer raschen Erwärmung und raschen Abkühlung bei der PM-Verbrennung wie Rußverbrennung erzeugt werden. Dann erhöht sich bei der Erzeugung dieser thermischen Beanspruchung die Wahrscheinlichkeit, dass Risse in dem DPF erzeugt werden, weiter.
6 zeigt eine schematische Ansicht eines typischen Risses eines herkömmlichen DPF. Man ist der Meinung, dass der Riss, der die Scheitelpunkte der Zulaufzellen miteinander verbindet, für gewöhnlich nur wenig zum Austreten von Ruß beiträgt. Entwickeln sich jedoch Risse, die bis zu den Ablaufzellen reichen, besteht die Möglichkeit, dass es zum Austreten von Ruß kommt, und daher muss diese Möglichkeit verhindert werden. 5 ist eine Draufsicht, die schematisch eine zulaufseitige Endfläche einer herkömmlichen verschlossenen Segment-Wabenstruktur zeigt. 6 ist eine Ansicht, die schematisch den typischen Riss in einer vergrößerten Ansicht der herkömmlichen verschlossenen Wabenstruktur von 5 zeigt.
Als Mittel zur Verhinderung der obigen Erzeugung von Rissen wurden früher die Zellen verstärkt, wie in Patentdokument 2 offenbart. Werden jedoch Verstärkungsabschnitte in allen Überschneidungsabschnitten der Trennwände angeordnet, wie bei einer herkömmlichen Technologie, kann das Problem der Erzeugung von Rissen gelöst werden, der offene Bereich jeder Zelle wird jedoch kleiner, wodurch das Problem verursacht wird, dass sich der Druckabfall erhöht oder sich die Aschekapazität rnr Asche verringert. Ferner erhöht sich bei einem herkömmlichen DPF die Wärmekapazität, und daher besteht der Nachteil, dass sich das Anspringverhalten verschlechtert. Es sei angemerkt, dass unter dem Anspringverhalten zu verstehen ist, dass die Temperaturcharakteristik die Reinigungsleistung eines auf den DPF geladenen Katalysators zeigt.
Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich dieser Probleme der herkömmlichen Technologie entwickelt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine verschlossene Wabenstruktur vorgesehen, die die mechanische Festigkeit und die Wärmeschockbeständigkeit verbessern kann, während gleichzeitig eine Verkleinerung des Öffnungsbereiches, eine Erhöhung des Druckabfalls und eine Verringerung der Aschekapazität maximal unterbunden werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine verschlossene Wabenstruktur wie folgt vorgesehen.

[1] Eine verschlossene Wabenstruktur, umfassend einen Wabenstrukturkörper mit porösen Trennwänden, die mehrere Zellen definieren, die von einer zulaufseitigen Endfläche zu einer ablaufseitigen Endfläche verlaufen und zu Durchgangskanälen für ein Fluid werden, zulaufseitige Verschlussabschnitte, die in offenen Enden vorbestimmter Zulaufzellen in der ablaufseitigen Endfläche angeordnet sind, und ablaufseitige Verschlussabschnitte, die in offenen Enden der restlichen Ablaufzellen in der zulaufseitigen Endfläche angeordnet sind, wobei im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen die Zulaufzellen so angeordnet sind, dass sie die Ablaufzelle umgeben, und die Anzahl der Zulaufzellen höher ist als die Anzahl der Ablaufzellen, der Querschnitt mehrere Überschneidungsabschnitte der Trennwände aufweist, die jeweils Zulaufzellen definieren, die nebeneinander liegen, und bei 60% oder mehr der Gesamtanzahl der Überschneidungsabschnitte die Beziehung zwischen dem Durchmesser D₁ eines Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt, und dem Durchmesser D₀ eines Kreises, eingeschrieben in die Trennwand, die die Zulaufzelle und die Ablaufzelle definiert, die nebeneinander liegen, die nachstehend angegebene Gleichung (1) erfüllt: D₁/(√2 × D₀) = 1,20 bis 1,80. Gleichung (1)
[2] Die verschlossene Wabenstruktur gemäß [1] oben, wobei bei der Gesamtanzahl der Überschneidungsabschnitte die Beziehung zwischen dem Durchmesser D₁ des Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt, und dem Durchmesser D₀ des Kreises, eingeschrieben in die Trennwand, die die Zulaufzelle und die Ablaufzelle definiert, die nebeneinander liegen, die Gleichung (1) erfüllt.
[3] Die verschlossene Wabenstruktur gemäß [1] oder [2] oben, wobei der Durchmesser D₂ eines Kreises, der in die Zulaufzelle eingeschrieben ist und auf der Seite des Überschneidungsabschnitts der Zulaufzelle mit der Trennwand in Kontakt kommt, 0,20 bis 0,80 mm beträgt.
[4] Die verschlossene Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [3] oben, wobei nur bei dem Überschneidungsabschnitt der Trennwände, die jeweils die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen definieren, die Beziehung zwischen dem Durchmesser D₁ des Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt, und dem Durchmesser D₀ des Kreises, eingeschrieben in die Trennwand, die die Zulaufzelle und die Ablaufzelle definiert, die nebeneinander liegen, die Gleichung (1) erfüllt.

Bei einer verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung sind Verstärkungsabschnitte selektiv nur in Eckabschnitten eines Trennwand-Überschneidungsabschnitts angeordnet, in denen sich die Scheitelpunkte mehrerer Zulaufzellen sammeln. Folglich ermöglicht diese Anordnung der Verstärkungsabschnitte, dass die mechanische Festigkeit und Wärmeschockbeständigkeit eines DPF verbessert und eine Verkleinerung eines Öffnungsbereiches, eine Erhöhung des Druckabfalls, eine Verringerung der Aschekapazität und eine Verschlechterung des Anspringverhaltens maximal unterbunden werden können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer verschlossenen Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Teil einer zulaufseitigen Endfläche der in 1 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur zeigt;
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' von 2;
4 ist eine Draufsicht, die schematisch eine vergrößerte zulaufseitige Endfläche von 2 zeigt;
5 ist eine Draufsicht, die schematisch eine zulaufseitige Endfläche einer herkömmlichen verschlossenen Segment-Wabenstruktur zeigt;
6 ist eine Ansicht, die schematisch einen typischen Riss in einer vergrößerten Ansicht der herkömmlichen verschlossenen Wabenstruktur von 5 zeigt; und
7 ist eine vergrößerte Ansicht der herkömmlichen verschlossenen Wabenstruktur von 5 und eine erläuternde Ansicht eines in einen Überschneidungsabschnitt eingeschriebenen Kreises.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. So versteht es sich, dass an den folgenden Ausführungsformen Veränderungen, Verbesserungen und dergleichen auf der Basis der allgemeinen Kenntnisse eines Fachmanns geeignet vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
1 bis 4 sind Ansichten, die schematisch eine verschlossene Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Hierbei kann eine verschlossene Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform auf eine Segment-Wabenstruktur, bei der mehrere Wabensegmente miteinander verbunden sind, oder eine monolithische Wabenstruktur, bei der Trennwände und eine Umfangswand integral ausgebildet sind, gerichtet sein. 1 ist eine perspektivische Ansicht der verschlossenen Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Teil einer zulaufseitigen Endfläche der in 1 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur zeigt. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' von 2. 4 ist eine Draufsicht, die schematisch eine vergrößerte zulaufseitige Endfläche 6a von 2 zeigt.
Die verschlossene Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Wabenstrukturkörper 9, zulaufseitige Verschlussabschnitte 3a und ablaufseitige Verschlussabschnitte 3b. Der Wabenstrukturkörper 9 umfasst mehrere Wabensegmente 7. Jedes der mehreren Wabensegmente 7 weist poröse Trennwände 1 auf, die mehrere Zellen 2a und 2b definieren, die von der zulaufseitigen Endfläche 6a zur ablaufseitigen Endfläche 6b verlaufen. Diese Zellen werden zu Durchgangskanälen für ein Fluid. Eine Bindungsschicht 8 ist zwischen Seitenflächen der mehreren Wabensegmente 7 angeordnet, und die mehreren Wabensegmente 7 sind durch die Bindungsschicht 8 verbunden, wodurch der Wabenstrukturkörper 9 gebildet wird. Im Umfang des Wabenstrukturkörpers 9 ist eine Umfangswand 11 so angeordnet, dass sie einen Verbundkörper, in dem die mehreren Wabensegmente 7 verbunden sind, umgibt.
Die zulaufseitigen Verschlussabschnitte 3a sind in offenen Enden der vorbestimmten Zulaufzellen 2a in der ablaufseitigen Endfläche 6b angeordnet. Die ablaufseitigen Verschlussabschnitte 3b sind in offenen Enden der restlichen Ablaufzellen 2b in der zulaufseitigen Endfläche 6a angeordnet.
Bei der verschlossenen Wabenstruktur 100 sind die Zulaufzellen 2a so angeordnet, dass sie im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers 9 senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 des Wabenstrukturkörper 9 die Ablaufzelle 2b umgeben. Ferner ist die verschlossene Wabenstruktur 100 so ausgebildet, dass die Anzahl der Zulaufzellen 2a höher ist als die Anzahl der Ablaufzellen 2b. Die verschlossene Wabenstruktur 100 weist mehrere Überschneidungsabschnitte 4 der Trennwände 1 auf, die jeweils die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen 2a definieren. Die verschlossene Wabenstruktur 100 ist ferner so ausgebildet, dass 60% oder mehr der Gesamtanzahl der Überschneidungsabschnitte 4 der Trennwände 1, die jeweils die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen 2a definieren, die folgende Struktur aufweisen. Zunächst erfüllt die Beziehung zwischen dem Durchmesser D₁ eines Kreises, eingeschrieben in den oben erwähnten Überschneidungsabschnitt 4, und dem Durchmesser D₀ eines Kreises, eingeschrieben in die Trennwand 1, die die Zulaufzelle 2a und die Ablaufzelle 2b definiert, die nebeneinander liegen, die nachstehend angegebene Gleichung (1). Nachstehend werden „die Überschneidungsabschnitte 4 der Trennwände 1, die jeweils die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen 2a definieren” als „der Überschneidungsabschnitt 4, in dem sich nur die Trennwände 1, die jeweils die mehreren nebeneinanderliegenden Zulaufzellen 2a definieren, überschneiden” bezeichnet. Das heißt, „die Überschneidungsabschnitte 4 der Trennwände 1, die jeweils die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen 2a definieren” werden als „der Abschnitt, der die Trennwände 1 ist, die von dem Überschneidungspunkt als ein Ausgangspunkt verlaufen und jeweils nur die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen 2a definieren,” bezeichnet. Nachstehend ist bei dem einfachen Verweis auf „den Überschneidungsabschnitt 4” der oben erwähnte „Überschneidungsabschnitt 4 der Trennwände 1, die jeweils die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen 2a definieren,” gemeint, sofern nicht anderweitig spezifiziert. D₁/(√2 × D₀) = 1,20 bis 1,80 Gleichung (1)
Nunmehr wird die vorliegende Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Wird beschrieben, dass die Zulaufzellen 2a so angeordnet sind, dass sie die Ablaufzelle 2b umgeben, ist damit beispielsweise ein Zustand gemeint, in dem die mehreren Zulaufzellen 2a so angeordnet sind, dass sie eine Ablaufzelle 2b umgeben. Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der Zellen 2, die im äußersten Umfang der zulaufseitigen Endfläche 6a der verschlossenen Wabenstruktur 100 angeordnet sind, die Zulaufzellen 2a nicht so angeordnet sein könnten, dass sie die Ablaufzelle 2b umgeben. Ferner könnten ebenso bei jedem Wabensegment 7 hinsichtlich der Zellen 2, die im äußersten Umfang angeordnet sind, die Zulaufzellen 2a nicht so angeordnet sein, dass sie die Ablaufzelle 2b umgeben. Hier in 4 ist die Ablaufzelle 2b, bei der die Zellenform eine viereckige Form ist, mit fünfeckigen Zulaufzellen 2a umgeben, bei denen die Zellenform kleiner ist als die der Ablaufzelle 2b. Es sei angemerkt, dass es keine besondere Einschränkung für die Zellenform der Ablaufzellen 2b und die Zellenform der Zulaufzellen 2a gibt, solange die Zulaufzellen 2a so angeordnet werden können, dass sie die Ablaufzelle 2b umgeben. Man zieht in Betracht, dass Beispiele für die Zellenform polygonale Formen wie eine viereckige Form, eine fünfeckige Form und eine sechseckige Form umfassen, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Ferner können die Größen einer Ablaufzelle 2b und einer Zulaufzelle 2a (d. h. die Schnittfläche jeder Zelle) gleich oder verschieden sein. Hier wird „die Zellenform” als die Form jeder Zelle im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung bezeichnet.
Ferner ist unter dem Überschneidungsabschnitt 4 der Trennwände 1, die jeweils die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen 2a definieren, der Überschneidungsabschnitt 4 zu verstehen, in dem sich nur die Trennwände 1, die jeweils die mehreren Zulaufzellen 2a definieren, die so angeordnet sind, dass sie die Ablaufzelle 2b umgeben, überschneiden. Es sei angemerkt, dass, wie in 1 und 2 gezeigt, die Form der Zulaufzelle 2a in der Nähe der Umfangswand der verschlossenen Wabenstruktur 100 teilweise zerstört sein kann. Die Zulaufzelle 2a, deren Zellenform teilweise zerstört ist, wird auch als eine Zulaufzelle 2a gezählt.
Als nächstes ist der Durchmesser D₁ des Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt 4, ein Durchmesser eines Kreises, der, wie in 4 gezeigt, in den Überschneidungsabschnitt 4 der Trennwände 1 eingeschrieben ist. Es sei angemerkt, dass „der Kreis, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt 4,” in dem Überschneidungsabschnitt 4 der Trennwände 1 der Inkreis ist, der mit den Zulaufzellen 2a in Kontakt kommt, die mehr als die Hälfte der Zulaufzellen 2a sind, die dem Überschneidungsabschnitt 4 zugewandt sind. Ferner ist „der Durchmesser D₁ des Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt 4,” der Durchmesser des Inkreises, dessen Durchmesser am größten ist, wenn mehrere Inkreise, die mit mehr als der Hälfte der Zulaufzellen 2a in Kontakt kommen, vorliegen.
Ferner ist, wie in 4 gezeigt, der Durchmesser D₀ des Kreises, eingeschrieben in die Trennwand 1, die die Zulaufzelle 2a und die Ablaufzelle 2b definiert, die nebeneinander liegen, der Durchmesser des Kreises der in die Trennwand 1 in einem anderen Abschnitt als dem Überschneidungsabschnitt der Trennwände, die die Zulaufzelle 2a und die Ablaufzelle 2b definieren, eingeschrieben ist. Mit anderen Worten, unter dem Durchmesser ist ein Durchmesser eines Kreises zu verstehen, der in Außenkontakt kommt mit Abschnitten der einander zugewandten Zulaufzelle 2a und Ablaufzelle 2b, wobei Eckabschnitte der Zellen ausgeschlossen sind. Nachstehend wird „der Durchmesser D₀ des Kreises, eingeschrieben in die Trennwand 1, die die Zulaufzelle 2a und die Ablaufzelle 2b definiert, die nebeneinander liegen,” mitunter einfach als „der Durchmesser D₀ des in die Trennwand 1 eingeschrieben Kreises” bezeichnet. Der Durchmesser D₀ des Kreises, eingeschrieben in die Trennwand 1, die die Zulaufzelle 2a und die Ablaufzelle 2b definiert, die nebeneinander liegen, kann wie folgt erhalten werden. Zunächst werden in der zulaufseitigen Endfläche 6a der verschlossenen Wabenstruktur 100 beliebig fünf Abschnitte der Trennwand 1, die die Zulaufzelle 2a und die Ablaufzelle 2b definiert, die nebeneinander liegen, ausgewählt. Dann werden in die Trennwand 1 der fünf ausgewählten Abschnitte virtuell Inkreise eingezeichnet, und die Durchmesser der Inkreise werden erhalten. Der Durchschnittswert der Durchmesser der Inkreise der fünf Abschnitte wird als der Durchmesser D₀ des Kreises definiert.
Nunmehr wird √2 × D₀ in Gleichung (1) beschrieben. Wie in 7 gezeigt, kennzeichnet √2 × D₀ in Gleichung (1) den Wert des Durchmessers eines Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt 4 der Trennwand 1, die die Zulaufzellen 2a definiert, bei einer herkömmlichen verschlossenen Wabenstruktur, in der keine Verstärkungsabschnitte angeordnet sind. 7 ist eine vergrößerte Ansicht der herkömmlichen verschlossenen Wabenstruktur von 5 und eine erläuternde Ansicht des Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt. Die verschlossene Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser D₁ des Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt 4 der Trennwände 1, die jeweils die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen 2a definieren, größer ist als „der Durchmesser des Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt eine ähnlichen Region,” der herkömmlichen verschlossenen Wabenstruktur, in der keine Verstärkungsabschnitte angeordnet sind.
Das Verhältnis der Anzahl der Überschneidungsabschnitte 4, die die Bedingungen der oben angegebenen Gleichung (1) erfüllen, beträgt mindestens 60% und stärker bevorzugt 100%, wenn das Verhältnis der Gesamtanzahl der Überschneidungsabschnitte 4 mit 100% definiert ist. Ist das Verhältnis der Anzahl der Überschneidungsabschnitte 4, die die obigen Bedingungen erfüllen, kleiner als 60%, verschlechtert sich die Wärmeschockbeständigkeit deutlich.
Ist der Wert für „D₁/(√2 × D₀)” in der oben angegebenen Gleichung (1) kleiner als 1,20, kann keine ausreichende Wärmeschockbeständigkeit erhalten werden. Wenn andererseits der Wert für „D₁/(√2 × D₀)” in der oben angegebenen Gleichung (1) 1,80 übersteigt, erhöht sich der Druckabfall, das Anspringverhalten verschlechtert sich, und die Aschekapazität verringert sich.
Ferner erfüllt nur beim Überschneidungsabschnitt 4 der Trennwände 1, die jeweils die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen 2a definieren, die Beziehung zwischen dem Durchmesser (D₁) des Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt 4, und dem Durchmesser (D₀) des Kreises, eingeschrieben in die Trennwand 1, die die Zulaufzelle 2a und die Ablaufzelle 2b definiert, die nebeneinander liegen, die Gleichung (1). Das bedeutet, dass bei der vorliegenden Erfindung, wie in 1 bis 4 gezeigt, anders als bei einer herkömmlichen Technologie, bei der Verstärkungsabschnitte in allen Überschneidungsabschnitten der Trennwände angeordnet sind, der Verstärkungsabschnitt nur im Überschneidungsabschnitt 4 der Trennwände 1, die jeweils die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen 2a definieren, angeordnet ist. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verstärkungsabschnitts kann ein Verfahren umfassen, bei dem die Form einer Düse zur Extrusion mit Hilfe eines bisher bekannten Verfahrens verändert wird. Alternativ kann der oben erwähnte Verstärkungsabschnitt durch Gießen einer Aufschlämmung in einen vorbestimmten Eckabschnitt der vorbestimmten Zulaufzelle 2a unter Bildung des Eckabschnitts mit einem Radius hergestellt werden. Ferner ist unter „der Verstärkungsabschnitt ist angeordnet” zu verstehen, dass der Überschneidungsabschnitt 4 der Trennwände 1, die jeweils die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen 2a definieren, die oben angegebene Beziehung der Gleichung (1) erfüllt. Ferner ist unter „Gleichung (1) wird nur im Überschneidungsabschnitt 4 der Trennwände 1, die jeweils die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen 2a definieren, erfüllt” zu verstehen, dass die Beziehung von Gleichung (1) in einem anderen Überschneidungsabschnitt nicht erfüllt werden muss. Wird hier beschrieben, dass die Beziehung der oben angegebenen Gleichung (1) nicht erfüllt wird, so ist damit beispielsweise gemeint, dass die Beziehung D₁ = √2 × D₀ wie bei der herkömmlichen Technologie erfüllt wird oder der Wert für „D₁/(√2 × D₀)” kleiner sein kann als 1,20. Es sei jedoch angemerkt, dass die oben angegebene Gleichung (1) keine Herstellungstoleranzen umfasst.
Ferner beträgt der Durchmesser D₂ eines Kreises, der in die Zulaufzelle 2a eingeschrieben ist und auf der Seite des Überschneidungsabschnitts 4 der Zulaufzelle 2a mit der Trennwand 1 in Kontakt kommt, bevorzugt 0,20 bis 0,80 mm. Hier zeigt 4 den Durchmesser D₂ des Kreises, der in die Zulaufzelle 2a eingeschrieben ist und auf der Seite des Überschneidungsabschnitts 4 der Zulaufzelle 2a mit der Trennwand 1 in Kontakt kommt. Wie in 4 gezeigt, liegt der Kreis mit dem Durchmesser D₂ in der Zulaufzelle 2a vor und kommt in Kontakt mit den Trennwänden 1 des Überschneidungsabschnitts 4. Dieser Durchmesser des Kreises ist der oben angegebene „Durchmesser D₂”. Hier könnte es, wenn der Durchmesser D₂ kleiner ist als 0,20 mm, möglich sein, dass keine ausreichende Wärmeschockbeständigkeit erhalten wird.
Bei der verschlossenen Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein geeignetes Beispiel für den Wabenstrukturkörper 9 den folgenden Wabenstrukturkörper. Bei den Zulaufzellen 2a beträgt die geometrische Oberfläche GSA bevorzugt 10 bis 30 cm²/cm³ und stärker bevorzugt 12 bis 18 cm²/cm³. Hier wird die oben erwähnte „geometrische Oberfläche GSA” als ein Wert (S/V) bezeichnet, der als alle inneren Oberflächen (S) der Zulaufzellen 2a, dividiert durch das Gesamtvolumen (V) des Wabenstrukturkörpers 9, berechnet wird. Für gewöhnlich gilt, je größer die Filterfläche eines Filters ist, umso mehr kann die Dicke der an den Trennwänden abgeschiedenen PM verringert werden. Wenn daher die geometrische Oberfläche GSA in dem oben angegebenen Zahlbereich eingestellt wird, kann der Druckabfall der verschlossenen Wabenstruktur niedrig gehalten werden. Wenn in der Folge die geometrische Oberfläche GSA der Zulaufzellen 2a kleiner ist als 10 cm²/cm³, erhöht sich der Druckabfall bei der PM-Abscheidung ungünstig. Wenn alternativ die Fläche größer ist als 30 cm²/cm³, erhöht sich der anfängliche Druckabfall ungünstig.
Bei der verschlossenen Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform beträgt das Verhältnis der offenen Frontfläche des Zellenquerschnitts der Zulaufzellen 2a bevorzugt 20 bis 70% und stärker bevorzugt 25 bis 65%. Ist das Verhältnis der offenen Frontfläche des Zellenquerschnitts der Zulaufzellen 2a kleiner als 20%, erhöht sich der anfängliche Druckabfall unvorteilhaft. Wenn alternativ das Verhältnis größer ist als 70%, wird die Filterströmungsgeschwindigkeit schnell, wodurch sich die PM-Auffangeffizienz verschlechtert und ferner die Festigkeit der Trennwände 1 unvorteilhaft unzureichend ist. Hier ist unter „dem Verhältnis der offenen Frontfläche des Zellenquerschnitts der Zulaufzellen 2a” das nachstehend beschriebene Verhältnis im Querschnitt vertikal zur Mittelachsenrichtung des Wabenstrukturkörpers 9 zu verstehen. Das heißt, unter seinem Verhältnis ist ein Verhältnis „der Summe der Querschnitte der Zulaufzellen 2a” zu der Gesamtsumme „der gesamten Schnittfläche der Trennwände 1, die den Wabenstrukturkörper 9 bilden” und „der Summe von Schnittflächen aller Zellen 2 (alle Zulaufzellen 2a und Ablaufzellen 2b)” zu verstehen.
Bei der verschlossenen Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform beträgt der hydraulische Durchmesser jeder der mehreren Zellen 2 (der Zulaufzellen 2a und der Ablaufzellen 2b) bevorzugt 0,5 bis 2,5 mm und stärker bevorzugt 0,8 bis 2,2 mm. Ist der hydraulische Durchmesser jeder Zelle kleiner als 0,5 mm, erhöht sich der anfängliche Druckabfall unvorteilhaft. Ist alternativ der hydraulische Durchmesser größer als 2,5 mm, verringert sich die Kontaktfläche für ein Abgas mit den Trennwänden 1, und die Reinigungseffizienz verschlechtert sich unvorteilhaft. Hier ist der hydraulische Durchmesser jeder Zelle ein Wert, der durch 4 × (Schnittfläche)/(Umfangslänge) auf der Basis der Schnittfläche und der Umfangslänge jeder Zelle 2 berechnet wird. Die Schnittfläche der Zelle 2 bezeichnet eine Fläche mit einer Form (der Schnittform) der Zelle, die im Querschnitt vertikal zur Mittenachsenrichtung des Wabenstrukturkörpers 9 erscheint. Die Umfangslänge der Zelle bezeichnet die Länge des Umfangs der Schnittform der Zelle (Länge einer den Querschnitt umgebenden durchgezogenen Linie).
Hinsichtlich des Ausgleichs zwischen dem anfänglichen Druckabfall oder dem Druckabfall bei der PM-Abscheidung und der Auffangeffizienz kann die verschlossene Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform die folgende Struktur aufweisen. Bevorzugt werden gleichzeitig die Bedingungen erfüllt, dass die geometrische Oberfläche GSA der Zulaufzellen 2a 10 bis 30 cm²/cm³ beträgt, das Verhältnis der offenen Frontfläche des Zellenquerschnitts der Zulaufzellen 2a 20 bis 70% beträgt und der hydraulische Durchmesser jeder der mehreren Zellen 2 0,5 bis 2,5 mm beträgt. Ferner werden bevorzugt gleichzeitig die Bedingungen erfüllt, dass die geometrische Oberfläche GSA der Zulaufzellen 2a 12 bis 18 cm²/cm³ beträgt, das Verhältnis der offenen Frontfläche des Zellenquerschnitts der Zulaufzellen 2a 25 bis 65% beträgt und der hydraulische Durchmesser jeder der mehreren Zellen 2 0,8 bis 2,2 mm beträgt.
Bei der verschlossenen Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform kann ein Katalysator auf die Trennwände 1 geladen werden. Das Laden des Katalysators auf die Trennwände 1 gibt an, dass die Oberflächen der Trennwände 1 und die Innenwände der in den Trennwänden 1 gebildeten Poren mit dem Katalysator beschichtet werden. Beispiele für eine Art von Katalysator umfassen einen SCR-Katalysator (Zeolith, Titandioxid, Vanadium) und einen Drei-Wege-Katalysator, der zumindest zwei, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Pt, Ph und Pd, und zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Cerdioxid und Zirconiumdioxid, umfasst. Beim Laden des Katalysators können NO_x, CO, HC und dergleichen, die in dem aus einem Benzin-Direkteinspritzer, einem Dieselmotor oder dergleichen ausgestoßenen Abgas enthalten sind, entgiftet werden, und die an den Oberflächen der Trennwände 1 abgeschiedenen PM können durch einen katalytischen Vorgang leicht verbrannt und entfernt werden.
Es gibt keine besondere Einschränkung für ein Verfahren zum Laden des Katalysators auf die verschlossene Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform, und es kann ein Verfahren eingesetzt werden, das ein Fachmann üblicherweise durchführt. Im Speziellen ist ein Bespiel für das Verfahren ein Verfahren, bei dem mit einer Katalysatoraufschlämmung beschichtet, getrocknet und gebrannt wird.
Es gibt keine besondere Einschränkung für ein Herstellungsverfahren für die verschlossene Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform. Die verschlossene Wabenstruktur kann mit Hilfe des nachstehend beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Einem Material, ausgewählt aus den oben aufgeführten als Rohmaterialpulver für den Wabenstrukturkörper 9 geeigneten Materialien, wird ein Bindemittel zugegeben, und weiter werden ein oberflächenaktives Mittel und Wasser zugegeben, um so ein geknetetes Material mit Formbarkeit herzustellen. Beispielsweise kann Siliciumcarbidpulver als das Rohmaterialpulver verwendet werden. Beispiele für das Bindemittel umfassen Methylcellulose und Hydroxypropoxylmethylcellulose. Dieses geknetete Material wird unter Erhalt eines Formkörpers für den Wabenstrukturkörper 9, der die Trennwände 1 und die Zellen 2 mit vorbestimmten Schnittformen umfasst, extrudiert. Dieser Körper wird beispielsweise mit Mikrowellen und Heißluft getrocknet. Danach wird mit einem Material ähnlich dem, das bei der Herstellung des Wabenstrukturkörpers 9 verwendet wurde, verschlossen, indem Verschlussabschnitte 3 (zulaufseitige Verschlussabschnitte 3a und ablaufseitige Verschlussabschnitte 3b) angeordnet werden, gefolgt von Trocknen. Danach wird erwärmt und entfettet, beispielsweise unter Stickstoffatmosphäre, und dann wird unter einer inaktiven Atmosphäre von Argon oder dergleichen gebrannt, so dass die verschlossene Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform erhalten werden kann. Die Brenntemperatur und die Brennatmosphäre variieren mit dem Rohmaterial, und der Fachmann kann die für das ausgewählte Material geeignetste Brenntemperatur und Brennatmosphäre auswählen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform gibt es keine besondere Einschränkung für Materialien für die Trennwände und die Umfangswand, die in dem Wabenstrukturkörper 9 enthalten sind, hinsichtlich der Festigkeit, Wärmebeständigkeit, Haltbarkeit und anderem ist die Hauptkomponente bevorzugt aber eine Art Keramik eines Oxids oder eines Nicht-Oxids, ein Metall oder dergleichen. Beispiele für Keramik umfassen Cordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Spinell, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid und Aluminiumtitanat. Beispiele für das Metall umfassen Fe-Cr-Al-basiertes Metall und ein Metallsilicid. Bevorzugt wird zumindest eines, ausgewählt aus diesen Materialien, als die Hauptkomponente verwendet. Hinsichtlich einer hohen Festigkeit und einer hohen Wärmebeständigkeit wird als die Hauptkomponente besonders bevorzugt zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Mullit, Aluminiumtitanat, Cordierit, Siliciumcarbid und Siliciumnitrid, verwendet. Hier ist bei der Beschreibung, dass das Material „als die Hauptkomponente” verwendet wird, gemeint, dass das Material in dem Wabenstrukturkörper 9 mit mindestens 50 Masse-%, bevorzugt 70 Masse-% oder mehr und stärker bevorzugt 80 Masse-% oder mehr enthalten ist.
Es gibt keine besondere Einschränkung für ein Material für die Verschlussabschnitte 3 (zulaufseitige Verschlussabschnitte 3a und ablaufseitige Verschlussabschnitte 3b). Bevorzugt ist das Material dasselbe wie beim Wabenstrukturkörper 9.
Die Dicke der Trennwände 1 beträgt bevorzugt 100 bis 410 μm und stärker bevorzugt 150 bis 360 μm. Ist die Dicke kleiner als 100 μm, könnte sich die Festigkeit des Wabensubstrats verschlechtern. Ist die Dicke größer als 410 μm, könnte sich die Auffangleistung verschlechtern, und der Druckabfall könnte sich erhöhen. Ferner ist bei der Behandlung des aus dem Dieselmotor ausgestoßenen Abgases die Menge an PM in dem aus dem Dieselmotor ausgestoßenen Abgas vergleichsweise groß, und daher besteht für gewöhnlich die Tendenz, dass sich die Anzahl der Zellen verringert (Verringerung der Zelldichte). Daher beträgt zum Zwecke der Verbesserung des Gleichgewichts zwischen der Festigkeit und der Auffangleistung die Dicke der Trennwände 1 bevorzugt 150 bis 360 μm. Die Dicke der Trennwände ist ein Wert, der mit Hilfe eines Verfahrens gemessen wird, bei dem der Querschnitt des Wabensubstrats in axialer Richtung mit einem Mikroskop betrachtet wird.
(Beispiele)
Beispiel 1
80 Masseteile Siliciumcarbidpulver und 20 Masseteile Si-Pulver wurden unter Erhalt eines gemischten Pulvers gemischt. Diesem gemischten Pulver wurden unter Erhalt eines Formungsrohmaterials ein Bindemittel, ein Porenbildner und Wasser zugegeben. Als nächstes wurde das Formungsrohmaterial zur Herstellung eines runden, säulenförmigen, gekneteten Materials geknetet.
Als nächstes wurde das geknetete Material unter Verwendung einer vorbestimmten Extrusionsdüse extrudiert, und es wurde ein Wabenformkörper erhalten, bei dem jede quadratische Ablaufzelle mit fünfeckigen Zulaufzellen umgeben war. Es wurden 16 Wabenformkörper hergestellt.
Als nächstes wurde jeder Wabenstrukturkörper mit einem Mikrowellentrockner und weiter vollständig mit einem Heißlufttrockner getrocknet, und dann wurden beide Endflächen des Wabenformkörpers so zugeschnitten, dass der Wabenformkörper die vorbestimmte Größe erhielt. Als nächstes wurde eine Folie zum Abdecken der gesamten Region einer zulaufseitigen Endfläche des Wabenformkörpers aufgebracht, und es wurden perforierte Abschnitte an Stellen der Folie erzeugt, die den offenen Enden der Zellen entsprachen, die zu den Ablaufzellen wurden. Als nächstes wurde ein Endabschnitt des Wabenformkörpers auf der Seite, auf der die Folie aufgebracht war, in ein aufgeschlämmtes Verschlussmaterial, enthaltend ein keramisches Rohmaterial, getaucht, wodurch das Verschlussmaterial in die Ablaufzellen in der zulaufseitigen Endfläche geladen wurde. Ferner wurde das Verschlussmaterial in ähnlicher Weise in die Zulaufzellen der ablaufseitigen Endfläche geladen.
Als nächstes wurde der getrocknete Wabenkörper durch Erwärmen bei 400°C für 5 Stunden entfettet, und dann wurde durch Erwärmen bei 1.450°C in Argonatmosphäre für 2 Stunden gebrannt, wodurch ein gebrannter Wabenkörper erhalten wurde. Die Gesamtform des getrockneten Wabenkörpers war eine viereckige Säulenform.
Als nächstes wurden die erhaltenen 16 gebrannten Wabenkörper nebeneinander so angeordnet, dass die Seitenflächen einander zugewandt waren, und sie wurden mit einem Bindematerial verbunden, um so einen Wabenverbundkörper herzustellen. Der Wabenverbundkörper wurde hergestellt, indem insgesamt 16 gebrannte Wabenkörper verbunden wurden, wobei in einer Endfläche des Wabenverbundkörpers 4 Körper in der Längsrichtung angeordnet wurden und 4 Körper in der seitlichen Richtung angeordnet wurden.
Als nächstes wurde der Umfangsabschnitt des Wabenverbundkörpers mittels Schleifen bearbeitet, um die Form des Querschnitts vertikal zur Zellenverlaufsrichtung des Wabenverbundkörpers zu einer runden Form zu machen. Danach wurde der Außenumfang des geschliffenen und bearbeiteten Wabenverbundkörpers mit einem Umfangsabdeckmaterial, das ein keramisches Rohmaterial enthielt, beschichtet.
Auf diese Weise wurde die verschlossene Wabenstruktur von Beispiel 1 hergestellt. Die erhaltene verschlossene Wabenstruktur hatte eine runde Säulenform, bei der der Durchmesser des Querschnitts senkrecht zur Mittelachse 143,8 mm und die Länge in der Mittelachsenrichtung 152,4 mm betrugen. Die Dicke der Trennwände betrug 0,3 mm, und die Zelldichte betrug 208 Zellen/cm².
Tabelle 1 zeigt die Trennwanddicke (mm), a (mm), b (mm) und die Zelldichte (Zellen/cm²). Hier ist a (mm) die Länge eines Bereiches, der in 4 mit dem Symbol a gekennzeichnet ist. Das heißt, a (mm) ist der Abstand zwischen zwei Trennwänden 1, die die Zulaufzellen 2a und eine Ablaufzelle 2b definieren und einander über eine Ablaufzelle 2b zugewandt und parallel zueinander angeordnet sind. Ferner ist b (mm) die Länge eines Bereiches, der in 4 mit dem Symbol b gekennzeichnet ist. Das heißt, b (mm) ist der Abstand zwischen zwei Trennwänden 1, die die Zulaufzelle 2a und die Ablaufzellen 2b definieren und einander über eine Zulaufzelle 2a zugewandt und parallel zueinander angeordnet sind. Sowohl bei a (mm) als auch bei b (mm) ist der Abstand zwischen den zwei Trennwänden 1 der Abstand zwischen mittleren Positionen der jeweiligen Trennwände 1 in der Dickenrichtung.
Ferner zeigt Tabelle 1 „Durchmesser D₀ (mm) eines Kreises, eingeschrieben in die Trennwand, die die Zulaufzelle und die Ablaufzelle definiert,”, „Durchmesser D₁ (mm) eines Kreises, eingeschrieben in einen Überschneidungsabschnitt der Trennwände, die jeweils die Zulaufzellen definieren,” und „Wert für D₁/(√2 × D₀)”. Ferner zeigt Tabelle 1 das „Verhältnis der Überschneidungsabschnitte, die die Gleichung (1) erfüllen”. Hier ist das „Verhältnis der Überschneidungsabschnitte, die die Gleichung (1) erfüllen” das Verhältnis der Anzahl der Überschneidungsabschnitte, die von den Überschneidungsabschnitten der Trennwände, die jeweils Zulaufzellen definieren, die nebeneinander liegen, die Beziehung „D₁/(√2 × D₀) = 1,20 bis 1,80” erfüllen.
Ferner zeigt Tabelle 1 den „Durchmesser D₂ (mm) eines Kreises, der in die Zulaufzelle eingeschrieben ist und auf der Seite des Überschneidungsabschnitts mit der Trennwand in Kontakt kommt”.

Nachstehend wird in dem vorliegenden Beispiel „der Durchmesser D₀ (mm) des Kreises, eingeschrieben in die Trennwand, die die Zulaufzelle und die Ablaufzelle definiert,” mitunter als „der Durchmesser D₀ (mm) des Inkreises” bezeichnet. Ferner wird „der Durchmesser D₁ (mm) des Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt der Trennwände, die jeweils die Zulaufzellen definieren,” mitunter als „der Durchmesser D₁ des Inkreises” bezeichnet. Ferner wird „der Durchmesser D₂ (mm) des Kreises, der in die Zulaufzelle eingeschrieben ist und auf der Seite des Überschneidungsabschnitts mit der Trennwand in Kontakt kommt,” mitunter als „der Durchmesser D₂ (mm) des Inkreises” bezeichnet. [Tabelle 1]

	Vgl.-Bsp. 1	Bsp.1	Bsp. 2	Bsp. 3	Bsp. 4	Vgl.-Bsp. 2
Trennwanddicke [mm]	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
a [mm]	2,1	2,1	2,1	2,1	2,1	2,1
b [mm]	1,84	1,84	1,84	1,84	1,84	1,84
Zelldichte [Zellen/cm²]	208	208	208	208	208	208
Durchmesser D₀ [mm] des Kreises, eingeschrieben in die Trennwand, die die Zulaufzelle und die Ablaufzelle definiert	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30
Durchmesser D₁ [mm] des Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt der Trennwände, die die Zulaufzellen definieren	0,42	0,51	0,59	0,67	0,76	0,84
Wert D₁/(√2 × D₀)	1,00	1,20	1,39	1,59	1,78	1,98
Durchmesser D₂ [min] des Kreises, eingeschrieben in die Zulaufzelle und in Kontakt mit der Trennwand auf der Seite des Überschneidungsabschnitts	0	0,20	0,40	0,60	0,80	1,00
Verhältnis Überschneidungsabschnitte, die die Gleichung (1) erfüllen [Gleichung (1:) D₁/(√2 × D₀) = 1,20~1,80]	1	1	1	1	1	1
Wärmeschockbeständigkeit	NG	bestanden	gut	gut	gut	gut
Anspringverhalten (Zeit [Sekunden] zum Erreichen von 200°C)	(Basis)	gut	gut	gut	bestanden	NG
offene Einlassfrontfläche	(Basis)	gut	gut	gut	bestanden	NG
Druckabfall bei der PM-Abscheidung	(Basis)	gut	gut	gut	bestanden	NG

Beispiele 2 bis 12
Zur Herstellung der verschlossenen Wabenstrukturen der Beispiele 2 bis 12 wurden „der Durchmesser D₀ (mm) eines Inkreises”, „der Durchmesser D₁ (mm) eines Inkreises”, „der Durchmesser D₂ (mm) eines Inkreises” und „das Verhältnis der Überschneidungsabschnitte, die die Gleichung (1) erfüllen,” wie in Tabelle 1 oder Tabelle 2 gezeigt verändert.
Vergleichsbeispiele 1 bis 4
Zur Herstellung der verschlossenen Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurden „der Durchmesser D₀ (mm) eines Inkreises”, „der Durchmesser D₁ (mm) eines Inkreises”, „der Durchmesser D₂ (mm) eines Inkreises” und „das Verhältnis der Überschneidungsabschnitte, die die Gleichung (1) erfüllen,” wie in Tabelle 1 oder Tabelle 2 gezeigt verändert.
Zur Herstellung der verschlossenen Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 1 wurde die Vorgehensweise von Beispiel 1 wiederholt, außer dass D₁ = √2 × D₀ in einem Überschneidungsabschnitt der Trennwände, die jeweils Zulaufzellen definieren, die nebeneinander lagen. Das heißt, bei der verschlossenen Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 1 ist der „Wert für D₁/(√2 × D₀)” 1,00.
Was die verschlossenen Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 12 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 betrifft, wurden Bewertungen der „Wärmeschockbeständigkeit”, des „Anspringverhaltens”, der „offenen Einlassfrontfläche” und des „Druckabfalls bei der PM-Abscheidung” mit Hilfe der folgenden Verfahren vorgenommen. Tabelle 1 und Tabelle 2 zeigen die Ergebnisse.
[Wärmeschockbeständigkeit]
Die Wärmeschockbeständigkeit wurde mit Hilfe eines Wärmevibrationstestes bewertet. Im Speziellen wurde ein Bereich von 130 mm ausgehend von der ablaufseitigen Endfläche der hergestellten verschlossenen Wabenstruktur mit MAFTEC (Markenname), hergestellt von Mitsubishi Plastics, Inc., gehalten. An die verschlossene Wabenstruktur, deren ablaufseitige Endfläche so gehalten wurde, wurde Vibration mit einer Vibrationszahl von 100 Hz und einem Beschleunigungsgrad von 30 G angelegt, während mit einem Propanbrenner erhitzte Luft durchgeleitet wurde, und der Test wurde über 100 Stunden durchgeführt. Als die Bedingungen für die erhitzte Luft in dem Wärmevibrationstest war die Strömungsgeschwindigkeit auf 2 Nm³/min festgelegt, und die Temperatur war auf 150 bis 800°C (für 20 Minuten in einem Zyklus) festgelegt. Nach dem Wärmevibrationstest wurde visuell bestätigt, ob die Trennwände der verschlossenen Wabenstruktur beschädigt waren oder nicht. Der Fall, bei dem keine Beschädigungen an den Trennwänden der verschlossenen Wabenstruktur bestätigt wurden, wurde mit „gut” bewertet, der Fall, bei dem leichte Beschädigungen bestätigt wurden, wurde mit „bestanden” bewertet, und der Fall, bei dem ernsthafte Beschädigungen bestätigt wurden, wurde mit „NG (nicht gut)” bewertet. Tabelle 1 und Tabelle 2 zeigen die Ergebnisse.
[Anspringverhalten (Zeit (Sekunden) zum Erreichen von 200°C)]
Die Bewertung des Anspringverhaltens wurde unter Verwendung der verschlossenen Wabenstruktur als ein DPF, mittels Leiten eines Brenngases bei 400°C in diesen DPF und Messen der Zeit, in der ein ablaufseitiger Endabschnitt des DPF 200°C erreichte, durchgeführt. Im Speziellen wurde eine nicht-thermisch ausdehnbare Keramikmatte als ein Haltematerial um den Umfang der erhaltenen verschlossenen Wabenstruktur gewickelt, und die verschlossene Wabenstruktur wurde unter Erhalt einer ummantelten Struktur in ein Ummantelungselement aus Edelstahl (SUS409) gedrückt. Ferner wurde ein K-Mantel-Thermoelement in einem ablaufseitigen Endabschnitt der ummantelten Struktur angeordnet. Danach wurde ein Dieselkraftstoff verbrannt, wodurch das Brenngas mit 400°C in die Struktur geleitet wurde, die Temperatur des zuvor angeordneten Thermoelementes wurde überwacht, und die Zeit (Sekunden), in der die Temperatur 200°C erreichte, wurde gemessen. Überdies wurde als der Dieselkraftstoff Leichtöl verwendet. Bei der Bewertung des Anspringverhaltens wurde die Zeit (Sekunden) zum Erreichen von 200°C in der verschlossenen Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 1 als Basis genutzt, und die Bewertung erfolgte wie folgt. Bezogen auf die Basis wurde ein Fall, bei dem die Zeit (Sekunden) zum Erreichen von 200°C + 0,5 Sekunden oder weniger betrug, mit „gut” bewertet. Bezogen auf die Basis wurde ein Fall, bei dem die Zeit (Sekunden) zum Erreichen von 200°C + 0,5 Sekunden überschritt und +1 Sekunde oder weniger betrug, mit „bestanden” bewertet. Bezogen auf die Basis wurde ein Fall, bei dem die Zeit (Sekunden) zum Erreichen von 200°C mehr als +1 Sekunde betrug, mit „NG (nicht gut)” bewertet.
[Offene Einlassfrontfläche]
Es wurde das Verhältnis (%) einer Fläche, die von Zulaufzellen in einer zulaufseitigen Endfläche eingenommen wurde, zu einer Fläche eines Querschnitts der verschlossenen Wabenstruktur gemessen. Dieses Flächenverhältnis (%) wurde als ein Verhältnis (%) der offenen Einlassfrontfläche der verschlossenen Wabenstruktur definiert. Bei der Bewertung der offenen Einlassfrontfläche wurde das Verhältnis (%) der offenen Einlassfrontfläche in der verschlossenen Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 1 als Basis verwendet, und die Bewertung erfolgte wie folgt. Bezogen auf die Basis wurde ein Fall, bei dem das Verhältnis (%) der offenen Einlassfrontfläche +1% oder weniger betrug, mit „gut” bewertet. Bezogen auf die Basis wurde ein Fall, bei dem das Verhältnis (%) der offenen Einlassfrontfläche mehr als +1% und + 2% oder weniger betrug, mit „bestanden” bewertet. Bezogen auf die Basis wurde ein Fall, bei dem das Verhältnis (%) der offenen Einlassfrontfläche mehr als +2% betrug, mit „NG (nicht gut)” bewertet.
[Druckabfall bei PM-Abscheidung]
Ein Ruß enthaltendes Brenngas wurde durch die verschlossene Wabenstruktur geleitet, wodurch Ruß in der verschlossenen Wabenstruktur abgeschieden wurde, und der Druckabfall bei der PM-Abscheidung der verschlossenen Wabenstruktur wurde aus einer Druckdifferenz zwischen der Zulaufseite und der Ablaufseite gemessen, als die Menge an abgeschiedenem Ruß 4 g/1 betrug. Im Speziellen wurde zunächst Leichtöl im Sauerstoffmangelzustand verbrannt, wodurch das Brenngas hergestellt wurde, wobei der Ruß erzeugt wurde. Dann wurde dem Brenngas, in dem die Menge an erzeugtem Ruß 10 g/h betrug und dessen Strömungsgeschwindigkeit 2,4 Nm³/min bei einer Temperatur von 200°C betrug, Verdünnungsluft zugegeben, wodurch festgelegt wurde, dass das Gas das Ruß enthaltende Brenngas zur Bewertung des Druckabfalls bei der PM-Abscheidung erzeugte. Dieses Ruß enthaltende Brenngas wurde durch die verschlossene Wabenstruktur geleitet, und als die Menge des in der verschlossenen Wabenstruktur abgeschiedenen Rußes 4 g/l erreicht hatte, wurden die Drücke der Zulaufseite und der Ablaufseite dieser verschlossenen Wabenstruktur gemessen, und die Druckdifferenz wurde als der Druckabfall-Wert bei der PM-Abscheidung der verschlossenen Wabenstruktur erhalten. Bei der Bewertung des Druckabfalls bei der PM-Abscheidung wurde der Druckabfall-Wert der verschlossenen Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 1 als Basis verwendet, und die Bewertung erfolgte wie folgt. Bezogen auf die Basis wurde ein Fall, bei dem der Druckabfall-Wert +4% oder weniger betrug, mit „gut” bewertet. Bezogen auf die Basis wurde ein Fall, bei dem die Erhöhung des Druckabfall-Wertes mehr als +4% und +8% oder weniger betrug, mit „bestanden” bewertet. Bezogen auf die Basis wurde ein Fall, bei dem die Erhöhung des Druckabfall-Wertes mehr als +8% betrug, mit „NG (nicht gut)” bewertet.
[Ergebnis]
Wie in Tabelle l und Tabelle 2 gezeigt, wurde bei den verschlossenen Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 12 das Bewertungsergebnis „bestanden” oder besser bei allen Bewertungen der „Wärmeschockbeständigkeit”, des „Anspringverhaltens”, der „offenen Einlassfrontfläche” und des „Druckabfalls bei PM-Abscheidung” erhalten. Im Speziellen wurde aus den Bewertungsergebnissen für die verschlossenen Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 12 und Vergleichsbeispiel 1 festgestellt, dass, wenn der „Durchmesser D₁ (mm) des Inkreises” größer war als das √2-Fache des „Durchmessers D₀ (mm) des Inkreises”, sich die Wärmeschockbeständigkeit der verschlossenen Wabenstruktur verbesserte. Ferner wurde in einem Fall, bei dem der Wert für D₁/(√2 × D₀) nicht 1,20 bis 1,80 ist, wie in den Vergleichsbeispielen 2 und 3, das Ergebnis nicht gut bei den Bewertungen „Anspringverhalten” und „offene Einlassfrontfläche” erhalten. Es wurde daher festgestellt, dass in einem Fall, bei dem der Wert für D₁/(√2 × D₀) mit 1,20 bis 1,80 festgelegt wurde, sowohl „Wärmeschockbeständigkeit”, „Anspringverhalten”, „offene Einlassfrontfläche” als auch „Druckabfall bei PM-Abscheidung” im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 1 besser waren.
Ferner wurde festgestellt, dass, wenn das Verhältnis der Überschneidungsabschnitte, die die Gleichung (1) erfüllen, steigt, sich die Wärmeschockbeständigkeit der verschlossenen Wabenstruktur verschlechtert, und wenn das Verhältnis kleiner ist als 60%, sich die Wärmeschockbeständigkeit deutlich verschlechtert.
Ferner wurde festgestellt, dass, wenn der „Durchmesser D₂ (mm) des Inkreises” 0,20 bis 0,80 mm beträgt, die Bewertungen des „Anspringverhaltens”, der „offenen Einlassfrontfläche” und des „Druckabfalls bei der PM-Abscheidung” hervorragend sind, wenn jedoch der Durchmesser mehr als 0,80 mm beträgt, sich die entsprechenden Bewertungen verschlechtern.
Eine verschlossene Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann als ein Abgasreinigungsfilter verwendet werden. Die verschlossene Wabenstruktur kann auch als ein Katalysatorträger verwendet werden, der durch Laden eines Katalysators auf die Trennwände der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung erhalten wurde.
Beschreibung der Bezugsziffern

1: Trennwand, 2: Zelle, 2a: Zulaufzelle, 2b: Ablaufzelle, 3: Verschlussabschnitt, 3a: zulaufseitiger Verschlussabschnitt, 3b: ablaufseitiger Verschlussabschnitt, 4: Überschneidungsabschnitt, 6a: zulaufseitige Endfläche, 6b: ablaufseitige Endfläche, 7: Wabensegment, 8: Bindungsschicht, 9: Wabenstrukturkörper, 11: Umfangswand, 100: verschlossene Wabenstruktur, C: Riss und D₀ und D₁: Kreisdurchmesser.

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

JP 2016-69757 [0001]
JP 2017-62752 [0001]
JP 2014-200741 A [0008]
JP 2003-269131 A [0008]

Claims

Verschlossene Wabenstruktur, umfassend: einen Wabenstrukturkörper mit porösen Trennwänden, die mehrere Zellen definieren, die von einer zulaufseitigen Endfläche zu einer ablaufseitigen Endfläche verlaufen und zu Durchgangskanälen für ein Fluid werden, zulaufseitige Verschlussabschnitte, die in offenen Enden vorbestimmter Zulaufzellen in der ablaufseitigen Endfläche angeordnet sind, und ablaufseitige Verschlussabschnitte, die in offenen Enden der restlichen Ablaufzellen in der zulaufseitigen Endfläche angeordnet sind, wobei im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen die Zulaufzellen so angeordnet sind, dass sie die Ablaufzelle umgeben, und die Anzahl der Zulaufzellen höher ist als die Anzahl der Ablaufzellen, der Querschnitt mehrere Überschneidungsabschnitte der Trennwände aufweist, die jeweils Zulaufzellen definieren, die nebeneinander liegen, und bei 60% oder mehr der Gesamtanzahl der Überschneidungsabschnitte die Beziehung zwischen dem Durchmesser D₁ eines Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt, und dem Durchmesser D₀ eines Kreises, eingeschrieben in die Trennwand, die die Zulaufzelle und die Ablaufzelle definiert, die nebeneinander liegen, die nachstehend angegebene Gleichung (1) erfüllt: D₁/(√2 × D₀) = 1,20 bis 1,80. Gleichung (1):
Verschlossene Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei bei der Gesamtanzahl der Überschneidungsabschnitte die Beziehung zwischen dem Durchmesser D₁ des Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt, und dem Durchmesser D₀ des Kreises, eingeschrieben in die Trennwand, die die Zulaufzelle und die Ablaufzelle definiert, die nebeneinander liegen, die Gleichung (1) erfüllt.
Verschlossene Wabenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Durchmesser D₂ eines Kreises, der in die Zulaufzelle eingeschrieben ist und auf der Seite des Überschneidungsabschnitts der Zulaufzelle mit der Trennwand in Kontakt kommt, 0,20 bis 0,80 mm beträgt.
Verschlossene Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei nur bei dem Überschneidungsabschnitt der Trennwände, die jeweils die nebeneinanderliegenden Zulaufzellen definieren, die Beziehung zwischen dem Durchmesser D₁ des Kreises, eingeschrieben in den Überschneidungsabschnitt, und dem Durchmesser D₀ des Kreises, eingeschrieben in die Trennwand, die die Zulaufzelle und die Ablaufzelle definiert, die nebeneinander liegen, die Gleichung (1) erfüllt.