DE102018002330B4

DE102018002330B4 - Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102018002330B4
Application number: DE102018002330.4A
Authority: DE
Inventors: Takashi Kinoshita
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2022-09-29
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: US20180280963A1; CN108686506A; JP2018167215A; JP6792500B2; DE102018002330A1; US10751708B2; CN108686506B

Abstract

Wabenstruktur (100), umfassend:einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper (10) mit porösen Trennwänden (1), die so angeordnet sind, dass sie mehrere Zellen (2) definieren, die von einer ersten Endfläche (11) zu einer zweiten Endfläche (12) verlaufen und Durchgangskanäle für ein Fluid bilden, und einer Umfangswand (20), die so angeordnet ist, dass sie die Trennwände (1) umgibt,wobei zumindest ein Teil der Trennwände (1) hervorstehende Abschnitte (21) mit vorbestimmter Größe aufweisen, die so hervorstehen, dass sie in die Zellen (2) verlaufen und in der Verlaufsrichtung der Zellen (2) so angeordnet sind, dass die hervorstehenden Abschnitte (21) kontinuierlich von der ersten Endfläche (11) zur zweiten Endfläche (12) ohne Unterbrechung ihrer Mitten angeordnet sind,wobei im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung der Kopf-Krümmungsradius R einer Spitze eines jeden der hervorstehenden Abschnitte (21) 0,01 bis 0,1 mm beträgt,wobei im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung die Seitenflächen (22) der hervorstehenden Abschnitte (21) zu der Oberfläche der Trennwände (1) mit einem Neigungswinkel von 40 bis 70° geneigt sind,der Wabenstrukturkörper (10) eine Region A und eine Region B im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers (10) senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen (2) aufweist,die Region A eine Region ist, die die Zellen (2) umfasst, in denen die hervorstehenden Abschnitte (21), die in die Zellen (2) hervorstehen, angeordnet sind und in denen die Anzahl der hervorstehenden Abschnitte (21), die in die Zellen (2) hervorstehen sollen, größer als die durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte (21) für alle Zellen (2) ist,die Region B eine Region ist, die die Region A im Querschnitt umgibt,eine Schnittfläche der Region A als eine Schnittfläche SA definiert ist, eine Schnittfläche der Region B als eine Schnittfläche SB definiert ist, und die Schnittfläche SA und die Schnittfläche SB eine Beziehung der nachstehend genannten Formel (1) erfüllen,die durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte (21) in einer Zelle (2), die in der Region A enthalten sein soll, als eine Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte (21) definiert ist, eine durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte (21) in einer Zelle (2), die in der Region B enthalten sein soll, als eine Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte (21) definiert ist, und die Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte (21) und die Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte (21) die Beziehung der nachstehend genannten Formel (2) erfüllen, undwenn eine Region C, die weder der Region A noch der Region B entspricht, vorliegt, das Verhältnis der Schnittfläche der Region C zur Schnittfläche des Wabenstrukturkörpers (10) 5 % oder weniger beträgt,Formel (1): 1/3 < (Schnittfläche SA/Schnittfläche SB) < 3 undFormel (2): 0 ≤ (Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte/Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte) < 1.

Description

WABENSTRUKTUR
Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung, basierend auf JP-2017-068318 , eingereicht am 30. 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 Wabenstruktur, und genauer gesagt bezieht sie sich auf eine Wabenstruktur, die besonders geeignet einsetzbar ist als ein Katalysatorträger, auf den ein Abgasreinigungskatalysator geladen werden soll.
Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren ist das Bewusstsein für Umweltprobleme weltweit gestiegen. In der Folge wurden in Bereichen von Technologien, bei denen Brennstoff zur Erzeugung von Energie verbrannt wird, verschiedenste Technologien zur Entfernung toxischer Komponenten wie Stickoxide aus Abgasen, die während der Verbrennung des Brennstoffes erzeugt werden, entwickelt. Beispielsweise wurden die verschiedensten Technologien zur Entfernung der toxischen Komponenten wie Stickoxide aus Abgasen, die aus Automotoren ausgestoßen werden, entwickelt. Bei der Entfernung der toxischen Komponenten in den Abgasen wird in der Regel durch die Verwendung eines Katalysators eine chemische Reaktion in der toxischen Komponente ausgelöst, bei der die Komponente in eine andere vergleichsweise unschädliche Komponente umgewandelt wird. Ferner wird als ein Katalysatorträger, auf den ein Abgasreinigungskatalysator geladen werden soll, eine Wabenstruktur verwendet.
Bisher wurde als diese Wabenstruktur eine Wabenstruktur vorgeschlagen, die einen Wabenstrukturkörper mit porösen Trennwänden umfasst, die mehrere Zellen definieren, die Durchgangskanäle für ein Fluid bilden. Als die Wabenstruktur wurde zum Zwecke der Vergrößerung der geometrischen Oberfläche der Trennwände eine Wabenstruktur vorgeschlagen, bei der Rippen, die von den Trennwänden nach innen ragen, angeordnet sind (siehe z. B. Patentdokument 1).
[Patentdokument 1] JP-A-S62-266298
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei der in Patentdokument 1 offenbarten Wabenstruktur kann die geometrische Oberfläche der Trennwände durch Rippen, die an den Trennwänden angeordnet sind, vergrößert werden. Jedoch gibt es, bei einer solchen Wabenstruktur wie in Patentdokument 1, wenn die Wabenstruktur als ein Katalysatorträger verwendet wird, das Problem, dass der Katalysator nicht effektiv genutzt wird. Insbesondere wurde der Katalysator, der auf einen Umfangsabschnitt der in Patentdokument 1 beschriebenen Wabenstruktur geladen wurde, bisher nicht effektiv genutzt.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Probleme der herkömmlichen Technologien entwickelt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Wabenstruktur vorgesehen, die besonders geeignet einsetzbar ist als ein Katalysatorträger, auf den ein Abgasreinigungskatalysator geladen werden soll. Insbesondere ist die Wabenstruktur vorgesehen, bei der eine Verbesserung der Reinigungsleistung erwartet wird, während eine Erhöhung des Druckabfalls unterbunden wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Wabenstruktur wie folgt vorgesehen.
[1] Eine Wabenstruktur, umfassend:

einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper mit porösen Trennwänden, die so angeordnet sind, dass sie mehrere Zellen definieren, die von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche verlaufen und Durchgangskanäle für ein Fluid bilden, und einer Umfangswand, die so angeordnet ist, dass sie die Trennwände umgibt,
wobei die Trennwände hervorstehende Abschnitte aufweisen, die so hervorstehen, dass sie in die Zellen verlaufen und kontinuierlich in der Verlaufsrichtung der Zellen angeordnet sind,
der Wabenstrukturkörper eine Region A und eine Region B im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen aufweist,
die Region A eine Region ist, die die Zellen umfasst, in denen die hervorstehenden Abschnitte, die in die Zellen hervorstehen, angeordnet sind und in denen die Anzahl der hervorstehenden Abschnitte, die in die Zellen hervorstehen sollen, größer als die durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte für alle Zellen ist,
die Region B eine Region ist, die die Region A im Querschnitt umgibt,
eine Schnittfläche der Region A als eine Schnittfläche SA definiert ist, eine Schnittfläche der Region B als eine Schnittfläche SB definiert ist, und die Schnittfläche SA und die Schnittfläche SB eine Beziehung der nachstehend genannten Formel (1) erfüllen,
die durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte in einer Zelle, die in der Region A enthalten sein soll, als eine Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte definiert ist, eine durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte in einer Zelle, die in der Region B enthalten sein soll, als eine Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte definiert ist, und die Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte und die Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte die Beziehung der nachstehend genannten Formel (2) erfüllen, und
wenn eine Region C, die weder der Region A noch der Region B entspricht, vorliegt, das Verhältnis der Schnittfläche der Region C zur Schnittfläche des Wabenstrukturkörpers 5 % oder weniger beträgt,
- Formel (1): 1/3 < (Schnittfläche SA/ Schnittfläche SB) < 3 und
- Formel (2): 0 ≤ (Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte/Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte) < 1.

[2] Die Wabenstruktur gemäß [1] oben,

wobei in den Zellen bei 25 % oder mehr der mehreren Zellen die hervorstehenden Abschnitte in die Zellen hervorstehen,
der Kopf-Krümmungsradius R einer Spitze eines jeden der hervorstehenden Abschnitte 0,01 bis 0,1 mm beträgt,
die Seitenflächen der hervorstehenden Abschnitte zu den Oberflächen der Trennwände bei einem Neigungswinkel von 40 bis 70° geneigt sind und
der hydraulische Durchmesser A der Zelle und die Höhe H des hervorstehenden Abschnitts die Beziehung 0,04 ≤ H/A ≤ 0,4 erfüllen.

[3] Die Wabenstruktur gemäß [1] oder [2] oben, wobei in den Trennwänden, die so angeordnet sind, dass sie die Zellen definieren, die Anzahl der hervorstehenden Abschnitte, die pro Seite, die einen Umfangsrand der Zelle bilden, angeordnet werden sollen, 3 oder weniger beträgt.
[4] Die Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [3] oben, wobei die hervorstehenden Abschnitte in einem mittigen Abschnitt des Wabenstrukturkörpers ohne einen Umfangsabschnitt einer Region von 5 mm ausgehend vom Umfang des Wabenstrukturkörpers angeordnet sind.
[5] Die Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [3] oben, wobei die hervorstehenden Abschnitte in der gesamten Region des Wabenstrukturkörpers angeordnet sind.
[6] Die Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [5] oben, wobei die hervorstehenden Abschnitte in einer Überschneidungsregion angeordnet sind, wo sich die Trennwände von zwei Seiten, die einen Umfangsrand der Zelle bilden, überschneiden.
Eine Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung weist hervorstehende Abschnitte auf, die so angeordnet sind, dass sie in die Zellen hervorstehen, und so kann die geometrische Oberfläche der Trennwände durch die hervorstehenden Abschnitte vergrößert werden. Insbesondere ist eine Region A, wo die Anzahl der hervorstehenden Abschnitte pro Zelle groß ist, an einer Position angeordnet, mit der viel Abgas in Kontakt kommt, so dass das Abgas einheitlich über die gesamte Endfläche der Wabenstruktur strömen kann. Das heißt, alle Zellen haben dieselbe Anzahl an hervorstehenden Abschnitten pro Zelle, die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases wird ungleichmäßig. Beispielsweise erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in einem mittigen Abschnitt der Wabenstruktur, und die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in der Nähe eines Umfangsabschnitts erhöht sich. In diesem Fall wird der auf den Umfangsabschnitt der Wabenstruktur geladene Katalysator nicht effektiv genutzt, was die Reinigung des Abgases betrifft. Gemäß der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung werden solche Probleme gelöst, und die Reinigung des Abgases durch den Katalysator kann geeignet durchgeführt werden. Ferner gibt es, wenn die hervorstehenden Abschnitte angeordnet sind, die Tendenz, dass sich der Druckabfall erhöht, bei der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung wird der Anstieg des Druckabfalls jedoch unterbunden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Zulaufendfläche der Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine Draufsicht, die schematisch einen vergrößerten Teil (Region P) einer in 2 gezeigten Zulaufendfläche zeigt;
4 ist eine Draufsicht, die schematisch einen vergrößerten Teil einer Zulaufendfläche in einer anderen Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine Draufsicht, die schematisch einen vergrößerten hervorstehenden Abschnitt in der Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt und
6 ist eine vergrößerte Draufsicht, die schematisch einen Zustand zeigt, in dem ein Katalysator in die Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung geladen ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden speziell Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Es versteht sich, dass die folgenden Ausführungsformen, an denen Veränderungen, Verbesserungen und dergleichen geeignet auf der Basis der gewöhnlichen Kenntnisse des Fachmanns vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen, auch in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
(1) Wabenstruktur:
Eine Ausführungsform einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist die in 1 bis 3 gezeigte Wabenstruktur 100. Die Wabenstruktur 100 umfasst einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper 10. Der Wabenstrukturkörper 10 weist poröse Trennwände 1, die so angeordnet sind, dass sie mehrere Zellen 2 definieren, die von einer ersten Endfläche 11 zu einer zweiten Endfläche 12 verlaufen und Durchgangskanäle für ein Fluid bilden, und eine Umfangswand 20 auf, die so angeordnet ist, dass sie die Trennwände 1 umgibt. Die Trennwände 1 weisen hervorstehende Abschnitte 21 auf, die so hervorstehen, dass sie in die Zellen 2 verlaufen und kontinuierlich in der Verlaufsrichtung der Zellen 2 angeordnet sind. Hier weist der Wabenstrukturkörper 10 eine Region A und eine Region B im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers 10 senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 auf. Die Region A und die Region B sind Regionen mit den folgenden Aufbauten im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2.
Die Region A ist eine Region, die die Zellen 2 umfasst, in denen die hervorstehenden Abschnitte 21, die in die Zellen 2 hervorstehen, angeordnet sind und in denen die Anzahl der hervorstehenden Abschnitte 21, die in die Zellen 2 hervorstehen sollen, größer als die durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte 21 für alle Zellen 2 ist. Hier ist unter der „durchschnittlichen Anzahl der hervorstehenden Abschnitte 21 für alle Zellen 2“ ein Wert zu verstehen, der durch Teilen der Anzahl aller hervorstehenden Abschnitte 21, die an den Trennwänden 1 angeordnet werden sollen, die den Wabenstrukturkörper 10 bilden, durch die Anzahl aller Zellen 2, die in dem Wabenstrukturkörper 10 vorliegen, erhalten wird. Hierin nachstehend wird die „durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte 21 für alle Zellen 2“ gelegentlich als die „gesamte durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte 21“ bezeichnet. Daher kann erwogen werden, dass die Region A die Region ist, die von den Zellen 2 gebildet wird, bei denen die Anzahl der hervorstehenden Abschnitte 21, die in jeder Zelle 2 hervorstehen sollen, größer als die „gesamte durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte 21“ ist. Es versteht sich, dass, wenn die Zellen 2, in denen die Anzahl der hervorstehenden Abschnitte 21, die in die Zelle 2 hervorstehen sollen, nicht größer als die „gesamte durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte 21“ ist, in einem Bereich vorliegen, der die Region A bildet, diese Zellen 2 in den Zellen 2, die die Region A bilden, nicht enthalten sind, und ein Bereich, wo die Zellen 2 vorliegen, als eine nachstehend genannte Region C definiert ist. Das heißt, in dem Bereich, der die Region A bildet, können Insel-förmige Regionen C, die von den Zellen 2 gebildet werden, die die Bedingungen der Region A nicht erfüllen, verstreut sein.
Die Region B ist eine Region, die die Region A im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers 10 senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 umgibt. Das heißt, in den obigen Querschnitt liegen die Zellen 2, die die Bedingungen der Region A nicht erfüllen, an einer Außenseite der Region A vor, und die Region, die von solchen Zellen 2 gebildet wird, ist die Region B. Es versteht sich, dass es keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Anzahl der hervorstehenden Abschnitte 21 pro Zelle 2 in den Zellen 2, die die Region B bilden, gibt. Beispielsweise können die Zellen 2, die die Region B bilden, die Zellen 2 sein, die von den Trennwänden 1 definiert werden, an denen die hervorstehenden Abschnitte 21 nicht angeordnet sind, oder können die Zellen 2 sein, die von den Trennwänden 1 definiert werden, an denen die hervorstehenden Abschnitte 21 angeordnet sind.
Ferner kann der Wabenstrukturkörper 10 die Region C (nicht gezeigt) aufweisen, die weder der Region A noch der Region B im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers 10 senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 entspricht. Das heißt, die Region C, die nicht der Region A entspricht, kann an einer Seite vorliegen, die sich weiter innen als die Region B befindet. Ein Beispiel der Region C kann die Insel-förmige Region umfassen, die von den Zellen 2 gebildet wird, die die Bedingungen der Region A nicht erfüllen, in dem Bereich, der die Region A bildet, wie oben beschrieben. Bei der Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform beträgt das Verhältnis der Schnittfläche der Region C zur Schnittfläche des Wabenstrukturkörpers 10 jedoch 5 % oder weniger.
Hier ist die Schnittfläche der Region A als eine Schnittfläche SA definiert. Ferner ist die Schnittfläche der Region B als eine Schnittfläche SB definiert. Zu diesem Zeitpunkt erfüllen, bei der Wabenstruktur 100, die Schnittfläche SA und die Schnittfläche SB die Beziehung der nachstehend genannten Formel (1). Außerdem ist die durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte 21 in einer Zelle, die in der Region A enthalten sein soll, als die Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte definiert, und ist die durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte 21 in einer Zelle, die in der Region B enthalten sein soll, als die Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte definiert. Zu diesem Zeitpunkt erfüllen, bei der Wabenstruktur 100, die Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte und die Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte die Beziehung der nachstehend genannten Formel (2). $1 / 3 < (Schnittfl \ddot{a} che SA/ Schnittfl \ddot{a} che SB) < 3$
und $\begin{array}{l} 0 \leq (Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte/Anzahl NA der \\ hervorstehenden Anschnitte) < 1. \end{array}$
Die Wabenstruktur 100 weist die hervorstehenden Abschnitte 21 auf, die so angeordnet sind, dass sie in die Zellen 2 hervorstehen. Folglich ist, wenn ein Katalysator auf die Wabenstruktur 100 geladen ist, durch die Erhöhung des Flächenanteils der hervorstehenden Abschnitte 21 die Katalysatorladefläche der Wabenstruktur 100, in der die hervorstehenden Abschnitte 21 angeordnet sind, größer als die einer Wabenstruktur, in der die hervorstehenden Abschnitte 21 nicht angeordnet sind. Im Ergebnis verbessern sich die Kontakteigenschaften des Katalysators mit dem Abgas, und die Reinigungsleistung für das Abgas verbessert sich. Ferner weist die Wabenstruktur Region A und Region B auf, so dass eine weitere Verbesserung der Reinigungsleistung für das Abgas zu erwarten ist. Außerdem erfüllt die Wabenstruktur 100 die obigen Bedingungen, wodurch die Erhöhung des Druckabfalls unterbunden wird.
Es versteh sich, dass hierin nachstehend unter den Zellen 2 die Zellen 2, in die die hervorstehenden Abschnitte 21 hervorstehen, gelegentlich als „bestimmte Zellen“ bezeichnet werden.
Es versteht sich, dass es keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Position der Region A gibt und die Position gemäß den Anordnungsbedingungen, wenn die Wabenstruktur verwendet wird, geeignet eingestellt werden kann. Das heißt, Unregelmäßigkeiten der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases variieren gemäß den Anordnungsbedingungen, wenn die Wabenstruktur verwendet wird, oder dergleichen, und daher kann die Position gemäß den Bedingungen während der Verwendung geeignet eingestellt werden. Speziell kann, wie in 2 gezeigt, in der Endfläche der Wabenstruktur 100 die Region A in einem mittigen Abschnitt vorliegen, oder die Region A kann so abweichen, dass sie sich nahe dem Umfangsabschnitt befindet.
Die „Schnittfläche SA“, das heißt, die Schnittfläche der Region A, ist als eine Fläche einer Region auf einer Seite definiert, die die Zellen 2 umfasst, die die Bedingungen der Region A erfüllen, über eine Grenzlinie K einer Grenze, wenn die Grenzlinie K zwischen der Region A und den Regionen B und C im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 eingezeichnet ist. Die Grenzlinie K ist so eingezeichnet, dass sie die Dicke der Trennwand 1, an der die Grenzlinie K eingezeichnet ist, in zwei gleiche Teile teilt. Daher umfasst die Schnittfläche der Region A eine Fläche der Zellen 2, die die Bedingungen der Region A erfüllen, und eine Fläche der Trennwände 1, die die Zellen 2 definieren (mit der Maßgabe, dass eine Fläche jeder Trennwand 1 eine Fläche der Hälfte der Dicke der Trennwand 1 ist).
Die „Schnittfläche SB“, das heißt die Schnittfläche der Region B, ist als eine Fläche einer Region auf einer Seite definiert, die die Zellen 2 umfasst, die die Region B bilden, über eine Grenzlinie K einer Grenze, wenn die Grenzlinie K zwischen der Region B und der Region A im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 eingezeichnet ist. Die Grenzlinie K ist so eingezeichnet, dass sie die Dicke der Trennwand 1, an der die Grenzlinie K eingezeichnet ist, in zwei gleiche Teile teilt. Daher umfasst die Schnittfläche der Region B eine Fläche der Zellen 2, die die Region B bilden, und eine Fläche der Trennwände 1, die die Zellen 2 definieren (mit der Maßgabe, dass eine Fläche jeder Trennwand 1 eine Fläche der Hälfte der Dicke der Trennwand 1 ist). Es versteht sich, dass die Region B eine Fläche bis zum Umfangsrand der Wabenstruktur 100 umfasst. Beispielsweise ist, wenn die Region C in dem Bereich, der die Region A bildet, nicht vorliegt, die „Schnittfläche SB“ der Region B ein Wert, der durch Subtrahieren der Schnittfläche SA von einer Fläche an einer Innenseite des Umfangsrandes der Wabenstruktur 100 erhalten wird (die Fläche umfasst eine Fläche der Zellen 2 und eine Fläche der Trennwände 1).
Eine „Schnittfläche SC“, das heißt eine Schnittfläche der Region C, ist als eine Fläche einer Region auf einer Seite definiert, die die Zellen 2 umfasst, die die Region C bilden, über eine Grenzlinie K einer Grenze, wenn die Grenzlinie K zwischen der Region C und der Region A im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 eingezeichnet ist. Es versteht sich, dass die Grenzlinie K unter denselben Bedingungen eingezeichnet wird, wie den Bedingungen zum Einzeichnen der Linie für den Erhalt der „Schnittfläche SA“. Das Verhältnis der „Schnittfläche SC“, das heißt der Schnittfläche der Region C, zur Schnittfläche des Wabenstrukturkörpers beträgt 5 % oder weniger. Übersteigt das Verhältnis der „Schnittfläche SC“, das heißt der Schnittfläche der Region C, 5 %, kann eine große Anzahl der Zellen 2, die die Bedingungen der Region A nicht erfüllen, vorliegen, und ein Effekt des Erreichens einer Verbesserung der Reinigungsleistung entwickelt sich nicht ausreichend.
Bei der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung erfüllen, wie oben beschrieben, die Schnittfläche SA und die Schnittfläche SB die Beziehung der Formel (1). Die Untergrenze der Formel (1) beträgt vorzugsweise 0,4 und ferner bevorzugt 0,45. Ferner beträgt die Obergrenze der Formel (1) vorzugsweise 0,6 und ferner bevorzugt 0,55. Auf diese Weise erfüllen die Schnittfläche SA und die Schnittfläche SB die Beziehung der Formel (1), so dass die Verbesserung der Reinigungsleistung erreicht werden kann, während die Erhöhung des Druckabfalls unterbunden wird.
Bei der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung erfüllen, wie oben beschrieben, die Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte und die Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte die Beziehung der Formel (2). Die Untergrenze der Formel (2) ist vorzugsweise 0,1 und ferner bevorzugt 0,2. Ferner ist die Obergrenze der Formel (2) vorzugsweise 0,9 und ferner bevorzugt 0,8. Auf diese Weise erfüllen die Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte und die Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte die Beziehung der Formel (2), wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das durch den Umfangsabschnitt der Wabenstruktur strömt, erhöht wird. Daher kann das Abgas einheitlich über die gesamte Endfläche der Wabenstruktur strömen. Im Ergebnis kann eine Verbesserung der Reinigungsleistung erzielt werden.
Die Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte ist die „durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte in einer Zelle, die in der Region A enthalten sein soll,“ wie oben beschrieben. Diese „durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte in der Zelle, die in der Region A enthalten sein soll,“ ist als ein Wert definiert, der durch Teilen der Gesamtanzahl der hervorstehenden Abschnitte, die in der Region A enthalten sind, durch die Gesamtanzahl der Zellen, die in der Region A enthalten sind, erhalten wird (ein Wert, berechnet mit der numerischen Formel: Gesamtanzahl der hervorstehenden Abschnitte, die in der Region A enthalten sein sollen,/Gesamtanzahl der Zellen, die in der Region A enthalten sein sollen). Ferner ist die Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte die „durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte in einer Zelle, die in der Region B enthalten sein sollen,“ wie oben beschrieben. Diese „durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte in der Zelle, die in der Region B enthalten sein soll,“ ist als ein Wert definiert, der durch Teilen der Gesamtanzahl der hervorstehenden Abschnitte, die in der Region B enthalten sein soll, durch die Gesamtanzahl der Zellen, die in der Region B enthalten sein soll, erhalten wird (ein Wert, berechnet mit der numerischen Formel: Gesamtanzahl der hervorstehenden Abschnitte, die in der Region B enthalten sein soll,/Gesamtanzahl der Zellen, die in der Region B enthalten sein soll).
(1-1) Hervorstehender Abschnitt:
Bei der Wabenstruktur 100 stehen vorzugsweise in den Zellen 2 bei 25 % oder mehr der mehreren Zellen 2 die hervorstehenden Abschnitte 21 in die Zellen 2 hervor. Das heißt, die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise 25 % oder mehr der bestimmten Zellen in allen Zellen. Bei der Wabenstruktur 100 beträgt das Verhältnis der bestimmten Zellen in allen Zellen (ein Wert, berechnet mit der numerischen Formel: (Anzahl bestimmter Zellen/Gesamtanzahl der Zellen) x 100) vorzugsweise 50 bis 100 % und ferner bevorzugt 60 bis 80 %. Liegt das Verhältnis der bestimmten Zellen in allen Zellen in dem obigen Bereich, wird eine besser geeignete Abgasreinigungsleistung ausgeübt. Liegt das Verhältnis der bestimmten Zellen in allen Zellen unter der obigen Untergrenze, besteht die Gefahr, dass der Nachteil auftritt, dass sich die Reinigungsleistung verschlechtert. Übersteigt das Verhältnis die Obergrenze, besteht die Gefahr, dass der Nachteil auftritt, dass sich der Druckabfall erhöht.
Ferner erfüllt die Wabenstruktur 100 vorzugsweise das Folgende (1) bis (3). (1) Der Kopf-Krümmungsradius R einer Spitze eines jeden der hervorstehenden Abschnitte 21 beträgt 0,01 bis 0,1 mm. (2) Die Seitenflächen 22 der hervorstehenden Abschnitte 21 sind zu den Oberflächen (d. h. der Unterseite F (siehe 3) der Trennwände 1 bei einem Neigungswinkel θ von 40 bis 70° geneigt. (3) Der hydraulische Durchmesser A der Zelle 2 und die Höhe H des hervorstehenden Abschnitts 21 erfüllen die Beziehung 0,04 s H/A ≤ 0,4. Daher sind diese Bedingungen erfüllt, so dass ein Katalysator 30 einheitlich auf die Oberflächen der Trennwände 1 geladen werden kann, wie in 6 gezeigt. Im Ergebnis kann eine Verbesserung der Reinigungsleistung der Wabenstruktur 100, auf die der Katalysator geladen wurde, erreicht werden. 6 ist eine vergrößerte Draufsicht, die schematisch einen Zustand zeigt, wo der Katalysator in die Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung geladen ist.
Bei dem hervorstehenden Abschnitt beträgt der Kopf-Krümmungsradius R der Spitze des hervorstehenden Abschnitts vorzugsweise 0,01 bis 0,1 mm, wie oben beschrieben. Ferner beträgt der Kopf-Krümmungsradius R ferner bevorzugt 0,01 bis 0,08 mm und besonders bevorzugt 0,01 bis 0,07 mm. Liegt der Kopf-Krümmungsradius R in dem obigen Bereich, wird der Katalysator auch auf die Köpfe der Spitzen der hervorstehenden Abschnitte geladen, und das Abgas wird durch den Katalysator, der auf die Köpfe der Spitzen geladen wurde, effektiv gereinigt. Liegt der Kopf-Krümmungsradius R unter der Untergrenze, besteht die Gefahr, dass der Katalysator nur schwer auf die Köpfe der Spitzen der hervorstehenden Abschnitte geladen werden kann. Ferner besteht, wenn der Kopf-Krümmungsradius R die Obergrenze übersteigt und wenn die Höhen der hervorstehenden Abschnitte so eingestellt werden, dass sie dieselben sind, die Gefahr, dass der Nachteilt auftritt, dass sich das Gewicht der Wabenstruktur 100 erhöht und dass sich die Reinigungsleistung verschlechtert.
In der vorliegenden Beschreibung ist der „Kopf-Krümmungsradius R“ ein Wert, der wie folgt erhalten wird. Zunächst werden, im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung, Punkte auf Seitenflächen (einer Seitenfläche 22a und der anderen Seitenfläche 22b), die um einen Abstand D (5 µm) in Breitenrichtung von einer Spitze T des hervorstehenden Abschnitts 21 (der höchste Punkt des hervorstehenden Abschnitts) beabstandet sind, als ein erster Messpunkt X und ein zweiter Messpunkt Y definiert (siehe 5). Dann wird, wenn ein Kreis S so eingezeichnet wird, dass er durch diese drei Punkte führt (die Spitze T, den ersten Messpunkt X und den zweiten Messpunkt Y), der Radius des eingezeichneten Kreises S als der obige „Kopf-Krümmungsradius R“ definiert.
Speziell kann die Höhe des hervorstehenden Abschnitts 21 0,05 bis 0,3 mm betragen. Die Höhen der jeweiligen hervorstehenden Abschnitte können dieselben oder verschiedene sein. Es versteht sich, dass sich die Höhe des hervorstehenden Abschnitts 21 auf den kürzesten Abstand von der Spitze T des hervorstehenden Abschnitts (dem höchsten Punkt des hervorstehenden Abschnitts) zur Unterseite F (siehe 3) im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung bezieht.
Vorzugsweise sind die Seitenflächen der hervorstehenden Abschnitte zu den Oberflächen der Trennwände bei dem Neigungswinkel θ von 40 bis 70° geneigt, wie oben beschrieben. Ferner bevorzugt beträgt der Neigungswinkel θ 45 bis 65°. Liegt der Neigungswinkel θ in dem obigen Bereich, kann sich der Katalysator nur schwer dick in den Füßen der hervorstehenden Abschnitte während des Beschichtens mit dem Katalysator (während der Katalysatorbeschichtung) ansammeln, die mit dem Katalysator beschichtete Oberfläche kann sich erhöhen (nach der Katalysatorbeschichtung), und die Reinigungsleistung für das Abgas verbessert sich. Ist der Neigungswinkel θ kleiner als die obige Untergrenze, und werden die Höhen der hervorstehenden Abschnitte so eingestellt, dass sie dieselben sind, während ihre Winkel verändert werden, erhöht sich das Volumen der hervorstehenden Abschnitte. Folglich erhöht sich die Wärmekapazität der Wabenstruktur, so dass es lange dauert, bis der Katalysator seine Aktivierungstemperatur erreicht, und es besteht die Gefahr, dass sich die Reinigungsleistung für das Abgas verschlechtert. Übersteigt der Neigungswinkel θ die obige Obergrenze, besteht die Gefahr, dass sich viel Katalysator in den Füßen der hervorstehenden Abschnitte während der Katalysatorbeschichtung ansammelt. Mit anderen Worten, es gibt die Tendenz, dass eine dicke Schicht des Katalysators (eine Katalysatorschicht) in den Füßen der hervorstehenden Abschnitte gebildet wird. Daher besteht die Gefahr, dass der Katalysator aus dem unteren Abschnitt der Schicht dieser Katalysatorschicht (der Abschnitt, der sich näher an der Trennwand befindet) nicht effektiv genutzt wird (der Katalysator trägt nicht zur Reinigung des Abgases bei). Hier ist, im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung, der Neigungswinkel θ als ein Winkel definiert, der von einer Tangentenlinie jeder Seitenfläche des hervorstehenden Abschnitts an einer Position von der Hälfte der Höhe des hervorstehenden Abschnitts und einer Verlängerungslinie der unteren Seite F (siehe 3) gebildet wird. Es versteht sich, dass der Neigungswinkel θ ein spitzer Winkel unter den Winkeln, die von der Oberfläche der Trennwand und der Seitenfläche des hervorstehenden Abschnitts gebildet werden, ist.
Die Beziehung zwischen der Höhe H des hervorstehenden Abschnitts und dem hydraulischen Durchmesser A der Zelle muss vorzugsweise 0,04 ≤ H/A ≤ 0,4 erfüllen, wie oben beschrieben. Dieser Beziehungsausdruck ist ferner bevorzugt 0,045 s H/A ≤ 0,4 und besonders bevorzugt 0,05 ≤ H/A ≤ 0,035. Erfüllen die Höhe H des hervorstehenden Abschnitts und der hydraulische Durchmesser A der Zelle die obige Beziehung, kann die Erhöhung des Druckabfalls unterbunden werden. Ist das Verhältnis der Beziehung kleiner als die untere Grenze, erhöht sich die Bag-Emission übermäßig, und es kann möglicherweise keine ausreichende Reinigungsleistung ausgeübt werden. Ferner besteht die Gefahr, dass sich, wenn das Verhältnis die obere Grenze übersteigt, der Druckabfall übermäßig erhöht.
Es versteht sich, dass der hydraulische Durchmesser der Zelle ein Wert ist, berechnet mit 4 x (Schnittfläche)/(Umfangslänge) auf der Basis der Schnittfläche und der Umfangslänge jeder Zelle. Die Schnittfläche der Zelle kennzeichnet eine Fläche mit einer Form (Schnittform) der Zelle, die im Querschnitt einer verschlossenen Wabenstruktur vertikal zur Mittelachsenrichtung erscheint, und die Umfangslänge der Zelle kennzeichnet eine Länge eines Umfangs der Schnittform der Zelle (Länge einer geschlossenen Linie, welche den Querschnitt umgibt).
Es gibt keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Position, an der der hervorstehende Abschnitt gebildet werden soll. Speziell kann der hervorstehende Abschnitt so angeordnet sein, dass er von der Oberfläche der Trennwand hervorsteht, oder kann in einer Überschneidungsregion angeordnet sein, wo sich die Trennwände zweier Seiten, die den Umfangsrand der Zelle bilden, schneiden. Ferner können die hervorstehenden Abschnitte an beiden dieser Positionen angeordnet sein. Hier kann, wenn dieselbe Anzahl hervorstehender Abschnitte in einer Zelle angeordnet wird, wenn zumindest ein hervorstehender Abschnitt in der obigen Überschneidungsregion angeordnet ist, die Erhöhung des Druckabfalls stärker inhibiert werden, als wenn der hervorstehende Abschnitt nicht in der obigen Überschneidungsregion angeordnet ist.
Sind die hervorstehenden Abschnitte so angeordnet, dass sie von den Oberflächen der Trennwände hervorstehen, gibt es keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Positionen der hervorstehenden Abschnitte. Beispielsweise können die hervorstehenden Abschnitte so angeordnet sein, dass sie die Trennwand in gleiche Teile teilen. Sowohl 3 als auch 4 zeigt ein Beispiel, wo zwei hervorstehende Abschnitte 21 an jeder Trennwand angeordnet sind, so dass die Trennwand in drei gleiche Teile geteilt wird.
Es gibt keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Anzahl der hervorstehenden Abschnitte 21, die an jeder Trennwand angeordnet werden sollen, solange die obige Beziehung zwischen der Region A und der Region B erfüllt wird. Beispielsweise kann die Anzahl der hervorstehenden Abschnitte 21, die an jeder Trennwand angeordnet werden sollen, 3 oder weniger betragen. Das heißt, in der bestimmten Zelle beträgt die Anzahl der hervorstehenden Abschnitte, die pro Seite angeordnet werden sollen, vorzugsweise 3 oder weniger. In diesem Fall kann eine Erhöhung des Druckabfalls verhindert werden.
Es gibt keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Form des hervorstehenden Abschnitts 21 im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung. Beispiele für die Form umfassen polygonale Formen wie eine dreieckige Form und eine viereckige Form, eine halbkreisförmige Form und eine halbelliptische Form. Unter diesen Beispielen ist die dreieckige Form bevorzugt. Die dreieckige Form hat die Vorteile, dass der Katalysator einheitlich geladen wird und dass das Gewicht des hervorstehenden Abschnitts kleiner als das des hervorstehenden Abschnitts mit einer anderen Form ist, und die Reinigungsleistung verbessert sich. 3 zeigt ein Beispiel des hervorstehenden Abschnitts 21 mit einer dreieckigen Schnittform. 4 zeigt ein Beispiel des hervorstehenden Abschnitts 21 mit einer viereckigen Schnittform.
Die hervorstehenden Abschnitte sind vorzugsweise in einem mittigen Abschnitt des Wabenstrukturkörpers ohne einen Umfangsabschnitt einer Region von 5 mm ausgehend vom Umfang des Wabenstrukturkörpers angeordnet. Sind die hervorstehenden Abschnitte so in dem mittigen Abschnitt des Wabenstrukturkörpers angeordnet, kann die Erhöhung des Druckabfalls weiter unterbunden werden.
Vorzugsweise sind die hervorstehenden Abschnitte 21 in der gesamten Region des Wabenstrukturkörpers angeordnet. Sind die hervorstehenden Abschnitte so angeordnet, verbessert sich die Reinigungsleistung des Abgases. Unter der „gesamten Region des Wabenstrukturkörpers“ ist die gesamte Region des Wabenstrukturkörpers von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche zu verstehen. Das heißt, darunter ist zu verstehen, dass die hervorstehenden Abschnitte kontinuierlich von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche ohne Unterbrechung ihrer Mitten angeordnet sind.
Die Dicke der Trennwände 1 beträgt vorzugsweise 40 bis 230 µm und ferner bevorzugt 40 bis 173 µm. Liegt die Dicke der Trennwände unter der Untergrenze, besteht die Gefahr, dass die mechanische Festigkeit sinkt. Liegt die Dicke über der Obergrenze, besteht die Gefahr, dass der Druckabfall der Wabenstruktur steigt. Es sei angemerkt, dass die Dicke der Trennwände die Dicke eines Abschnitts ist, in dem die hervorstehenden Abschnitte nicht angeordnet sind.
Es gibt keine besonderen Einschränkungen für das Material der Trennwände 1. Beispielsweise enthält das Material vorzugsweise Keramik als eine Hauptkomponente. Im Speziellen ist das Material vorzugsweise zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Siliciumcarbid, einem Silicium-Siliciumcarbid-basierten Verbundmaterial, Cordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Aluminiumtitanat, Siliciumnitrid und einem Siliciumcarbid-Cordierit-basierten Verbundmaterial.
Speziell umfassen Beispiele für die Form der Zelle polygonale Formen wie eine dreieckige Form, eine viereckige Form, eine fünfeckige Form, eine sechseckige Form und eine achteckige Form, eine runde Form, eine elliptische Form und irgendeine Kombination aus der viereckigen Form mit der sechseckigen Form, der achteckigen Form und dergleichen. Es versteht sich, dass in der vorliegenden Beschreibung unter der „Form der Zelle“ die Form der Zelle zu verstehen ist, in der die hervorstehenden Abschnitte nicht angeordnet sind. Ferner ist die „polygonale Form der Zelle“ ein Konzept der Form der Zelle, die die Form umfasst, die der polygonalen Form entspricht.
(1-2) Umfangswand:
Die Umfangswand 20 ist eine Wand, die so angeordnet ist, dass sie die Trennwände 1 umgibt. Die Umfangswand 20 kann monolithisch mit den Trennwänden 1 ausgebildet sein.
Die Dicke der Umfangswand 20 beträgt vorzugsweise 0,1 bis 0,6 mm und besonders bevorzugt 0,1 bis 0,3 mm. Liegt die Dicke der Umfangswand 20 unter der Untergrenze, könnte sich die mechanische Festigkeit verschlechtern. Liegt die Dicke über der Obergrenze, muss ein großer Raum zur Aufnahme der Wabenstruktur 100 geschaffen werden.
Die Zelldichte der Wabenstruktur 100 beträgt vorzugsweise 31 bis 155 Zellen/cm² und besonders bevorzugt 43 bis 148 Zellen/cm². Liegt die Zelldichte unter der Untergrenze, besteht die Gefahr, dass die Stabilität nicht gehalten werden kann. Liegt die Zelldichte über der Obergrenze, besteht die Gefahr, dass der Druckabfall der Wabenstruktur 100 steigt.
(2) Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur:
Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann mit Hilfe eines Verfahrens hergestellt werden, das einen Wabenformungsschritt und einen Brennschritt umfasst. Nachstehend wird jeder Schritt beschrieben.
(2-1) Wabenformungsschritt:
In dem vorliegenden Schritt wird ein keramisches Formungsrohmaterial, das ein keramisches Rohmaterial enthält, unter Bildung eines Wabenformkörpers mit Trennwänden, die so angeordnet sind, dass sie mehrere Zellen definieren, die Durchgangskanäle für ein Fluid bilden, gebildet.
Vorzugsweise ist das keramische Rohmaterial, das in dem keramischen Formungsrohmaterial enthalten ist, zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Cordierit bildenden Rohmaterial, Cordierit, Siliciumcarbid, einem Silicium-Siliciumcarbid-basierten Verbundmaterial, Mullit und Aluminiumtitanat. Es sei angemerkt, dass das Cordierit bildende Rohmaterial ein keramisches Rohmaterial ist, das unter Erhalt einer chemischen Zusammensetzung, in der Siliciumdioxid in einen Bereich von 42 bis 56 Masse-% fällt, Aluminiumoxid in einen Bereich von 30 bis 45 Masse-% fällt und Magnesiumdioxid in einen Bereich von 12 bis 16 Masse-% fällt, gemischt wird. Dann wird das Cordierit bildende Rohmaterial unter Bildung von Cordierit gebrannt.
Ferner kann das keramische Formungsrohmaterial durch Mischen des obigen keramischen Rohmaterials mit einem Dispersionsmedium, einem organischen Bindemittel, einem anorganischen Bindemittel, einem Porenbildner, einem oberflächenaktiven Mittel und dergleichen hergestellt werden. Es gibt keine besonderen Einschränkungen für das Zusammensetzungsverhältnis jedes Rohmaterials, und vorzugsweise wird das Zusammensetzungsverhältnis entsprechend der Struktur, dem Material und dergleichen der Wabenstruktur, die hergestellt werden soll, eingestellt.
Bei der Formung des keramischen Formungsrohmaterials wird das keramische Formungsrohmaterial zunächst unter Erhalt eines gekneteten Materials geknetet, und das erhaltene geknetete Material wird zu einer Wabenform geformt. Ein Beispiel für ein Verfahren zum Kneten des keramischen Rohmaterials zur Formung des gekneteten Materials kann ein Verfahren umfassen, bei dem eine Knetmaschine, ein Vakuum-Tonkneter oder dergleichen verwendet wird. Als ein Verfahren zur Formung des gekneteten Materials zum Erhalt eines Wabenformkörpers kann beispielsweise ein bekanntes Formungsverfahren wie Extrudieren oder Spritzguss angewandt werden.
Im Speziellen kann ein geeignetes Beispiel für das Verfahren ein Verfahren umfassen, bei dem das Material unter Verwendung einer Düse zur Formung des Wabenformkörpers extrudiert wird. Als das Material für die Düse ist Sinterhartmetall, das sich nur schwer abnutzt, bevorzugt.
Vorzugsweise wird die wie folgt hergestellte Düse verwendet. Das heißt, zunächst wird eine Düse (eine herkömmliche Düse) zur Verwendung bei der Herstellung einer bereits bekannten Wabenstruktur, die keine Rippen aufweist, hergestellt. Danach werden aus den Schlitzen dieser herkömmlichen Düse (Spalten zur Bildung von Trennwänden) nach außen mit Hilfe eines Entladevorgangs Regionen gebildet, die auf die hervorstehenden Abschnitte abgestimmt sind (Regionen (die Regionen zur Bildung der hervorstehenden Abschnitte), in die das geknetete Material unter Bildung hervorstehender Abschnitte gelangt). Zu diesem Zeitpunkt werden die Regionen zur Bildung der hervorstehenden Abschnitte so gebildet, dass die obige Beziehung zwischen der Region A und der Region B erfüllt wird. So kann eine vorbestimmte Düse hergestellt werden.
Durch die Verwendung einer solchen Düse kann die Herstellung eines Wabenformkörpers mit hervorstehenden Abschnitten, die die Bedingungen der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung erfüllen, vereinfacht werden.
Es gibt keine besonderen Einschränkungen für die Form des Wabenformkörpers, und Beispiele für die Form umfassen eine runde Säulenform, eine elliptische Säulenform und eine polygonale prismatische Säulenform, bei der jede Endfläche eine „quadratische Form, eine rechteckige Form, eine dreieckige Form, eine fünfeckige Form, eine sechseckige Form, eine achteckige Form oder dergleichen“ hat.
Ferner kann der erhaltene Wabenformkörper getrocknet werden, nachdem der Wabenformkörper wie oben beschrieben gebildet wurde. Es gibt keine besonderen Einschränkungen für das Trocknungsverfahren. Beispiele für das Trocknungsverfahren können Heißlufttrocknung, Mikrowellentrocknung, Induktionstrocknung, Trocknung unter vermindertem Druck, Vakuumtrocknung und Gefriertrocknung umfassen. Von diesen Beispielen wird vorzugsweise eine oder eine Kombination der Induktionstrocknung, der Mikrowellentrocknung und der Heißlufttrocknung ausgeführt.
(2-2) Brennschritt:
Als nächstes wird der Wabenformkörper zur Herstellung eines gebrannten Wabenkörpers gebrannt. Das Brennen (Hauptbrennen) des Wabenformkörpers wird zum Sintern und Verdichten des Formungsrohmaterials, das den kalzinierten Wabenformkörper bildet, zum Erlangen einer vorbestimmten Festigkeit durchgeführt. Die Brennbedingungen (Temperatur, Zeit, Atmosphäre und dergleichen) variieren entsprechend der Art des Formungsrohmaterials, und daher können geeignete Bedingungen entsprechend der Art ausgewählt werden. Wenn beispielsweise das Cordierit bildende Rohmaterial verwendet wird, beträgt die Brenntemperatur bevorzugt 1.410 bis 1.440 °C. Überdies beträgt die Brennzeit, als Zeit zum Halten der Höchsttemperatur, bevorzugt 4 bis 8 Stunden. Als eine Vorrichtung zur Durchführung des Kalzinierens und Hauptbrennens kann ein Elektroofen, ein Gasofen oder dergleichen verwendet werden. Der wie oben beschrieben erhaltene gebrannte Wabenkörper kann die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung sein. Es sei angemerkt, dass das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur ferner einen Umfangsbeschichtungsschritt wie folgt umfassen kann.
(2-3) Umfangsbeschichtungsschritt:
In dem vorliegenden Schritt wird der Umfang des erhaltenen gebrannten Wabenkörpers unter Bildung einer Umfangswand mit einem Umfangsbeschichtungsmaterial beschichtet. Es sei angemerkt, dass die Umfangswand während der Herstellung des Wabenformkörpers monolithisch mit den Trennwänden gebildet werden kann. Die Umfangswand wird ferner in dem Umfangsbeschichtungsschritt gebildet, so dass verhindert werden kann, dass die Wabenstruktur angeschlagen wird, wenn eine externe Kraft auf die Wabenstruktur einwirkt.
Ein Beispiel für das Umfangsbeschichtungsmaterial kann ein Material umfassen, das durch die Zugabe von Additiven wie eines organischen Bindemittels, eines verschäumbaren Harzes und eines Dispergiermittels zu anorganischen Rohmaterialien wie anorganischen Fasern, kolloidalem Siliciumdioxid, Ton und SiC-Teilchen und die Zugabe von Wasser zu den Materialien zum Kneten der Materialien erhalten wird. Ein Beispiel für ein Verfahren zum Beschichten mit dem Umfangsbeschichtungsmaterial kann ein Verfahren umfassen, bei dem der „geschnittene gebrannte Wabenkörper“ mit dem Material unter Verwendung eines Gummispatels oder dergleichen beschichtet wird, während der geschnittene gebrannte Wabenkörper auf einer Töpferscheibe gedreht wird.
(Beispiele)
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele näher beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
In Beispiel 1 wurde zunächst ein Formungsrohmaterial zur Herstellung einer Wabenstruktur hergestellt. Im Speziellen wurden ein Bindemittel, ein oberflächenaktives Mittel, ein Porenbildner und Wasser einem keramischen Rohmaterial unter Erhalt eines Formungsrohmaterials zugegeben. Überdies wurden als das keramische Rohmaterial Cordierit bildende Rohmaterialien wie Kaolin, Talk und Aluminiumoxid verwendet.
Als nächstes wurde das erhaltene Formungsrohmaterial mit einer Knetmaschine und dann mit einem Vakuum-Tonkneter geknetet, wodurch ein geknetetes Material erhalten wurde. Dann wurde das erhaltene geknetete Material unter Verwendung einer Düse extrudiert, wodurch ein Wabenformkörper erhalten wurde. Es wurde die Düse verwendet, bei der Regionen, die auf die hervorstehenden Abschnitte abgestimmt sind, gebildet wurden (Regionen, in die das geknetete Material unter Bildung der hervorstehenden Abschnitte gelangt). Der Wabenformkörper wurde so hergestellt, dass die Dicke der Trennwände 0,09 mm betrug und die Zelldichte 62 Zellen/cm² betrug, nachdem der Wabenformkörper gebrannt worden war. Die Form jeder Zelle des Wabenformkörpers war viereckig. Der Wabenformkörper hatte eine runde Säulenform. Der Durchmesser jeder Endfläche des runden säulenförmigen Wabenformkörpers betrug 103 mm, nachdem der Wabenformkörper gebrannt worden war. Ferner betrug die Länge des Wabenformkörpers in der Zellenverlaufsrichtung 84 mm, nachdem der Wabenformkörper gebrannt worden war. Überdies war die obige Düse so gestaltet, dass die herzustellende Wabenstruktur die jeweils in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigten Bedingungen erfüllte.
Danach wurde der Wabenformkörper unter Erhalt eines getrockneten Wabenkörpers getrocknet. Während des Trocknens wurde zunächst eine Mikrowellentrocknung durchgeführt, und dann wurde eine Heißlufttrocknung mit Heißluft bei einer Temperatur von 120 °C für 2 Stunden durchgeführt. Als nächstes wurden beide Endabschnitte des getrockneten Wabenkörpers zugeschnitten.
Als nächstes wurde der erhaltene getrocknete Wabenkörper entfettet. Das Entfetten erfolgte bei 450 °C für 5 Stunden. Dann wurde der entfettete getrocknete Wabenkörper unter Erhalt eines gebrannten Wabenkörpers gebrannt. Das Brennen erfolgte bei 1.425 °C in Atmosphärenluft für 7 Stunden. Überdies wurde die Temperatur über 5 Stunden von 1.200 auf 1.425 °C angehoben. So wurde die Wabenstruktur von Beispiel 1 hergestellt.
Bei der erhaltenen Wabenstruktur wurden eine solche Region A, wie nachstehend genannt, und eine Region B, die die Region A umgibt, gebildet (siehe 2). Region A war eine Region, die von Zellen gebildet wurde, bei denen die Anzahl der hervorstehenden Abschnitte, die in die Zellen hervorstehen sollen, größer als eine durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte für alle Zellen war. In Region A standen, wie in 3 gezeigt, zwei hervorstehende Abschnitte von jeder Trennwand der Zelle mit einer viereckigen Querschnittsform hervor, und es wurden insgesamt acht hervorstehende Abschnitte in der Zelle gebildet. Ferner waren in Region B die hervorstehenden Abschnitte, die von den Trennwänden hervorstanden, nicht an den jeweiligen Trennwänden der Zellen mit der viereckigen Querschnittsform angeordnet. Speziell betrug die Anzahl der hervorstehenden Abschnitte in einer Zelle in Region B 0. Der Kopf-Krümmungsradius R dieser Wabenstruktur betrug 0,025 mm. Ferner betrug die Höhe H eines jeden der hervorstehenden Abschnitte 0,14 mm, und der hydraulische Durchmesser A der Zelle betrug 0,90 mm. Dann betrug das Verhältnis H/A (Höhe H des hervorstehenden Abschnitts/hydraulischer Durchmesser A der Zelle) 0,16. Ferner hatten bei der erhaltenen Wabenstruktur, was alle hervorstehenden Abschnitte anbelangt, die Seitenflächen der hervorstehenden Abschnitte einen Neigungswinkel von 45° zu den Oberflächen der Trennwände. Die erhaltene Wabenstruktur hatte umgekehrt dieselbe Form wie die obige Düse.
Außerdem wurden der Neigungswinkel θ des hervorstehenden Abschnitts und die Höhe H des hervorstehenden Abschnitts unter Verwendung eines Profilprojektors (hergestellt von Mitutoyo Corporation) und einer Bildanalysesoftware (hergestellt von Mitutoyo Corporation) gemessen. Ferner wurde, was die jeweiligen hervorstehenden Abschnitte anbelangt, die Position, an der jeder hervorstehende Abschnitt angeordnet war, bestätigt. Speziell wurde zunächst eine Endfläche der Wabenstruktur mit dem Profilprojektor unter Erhalt eines Bildes fotografiert, die Binarisierung des Bildes wurde durchgeführt, und die oben genannte Messung und die Bestätigung wurden unter Verwendung einer Messfunktion der Bildanalysesoftware durchgeführt.
Bei der hergestellten Wabenstruktur betrug das Verhältnis der bestimmten Zellen zu allen Zellen 50 %. Speziell wurde dieses Verhältnis wie folgt berechnet. Das heißt, zunächst wurde eine Wabenstruktur mit dem Profilprojektor unter Erhalt eines Bildes fotografiert, und dann wurden die Anzahl aller Zellen und die Anzahl aller bestimmten Zellen in der Wabenstruktur des Bildes gezählt. Es versteht sich, dass sowohl Tabelle 1 als auch Tabelle 2 einen Bereich, wo die bestimmten Zellen vorliegen, in der Spalte „Region zur Bildung der hervorstehenden Abschnitte“ zeigt. Ist in der Spalte „Region zur Bildung der hervorstehenden Abschnitte“ eine „mittige Region“ beschrieben, kennzeichnet dies, dass die bestimmten Zellen in einem mittigen Abschnitt vorliegen, der 50 % einer Fläche eines Querschnitts im Querschnitt der Wabenstruktur senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung entspricht. Ferner kennzeichnet, wenn die „mittige Region und ein Bereich ohne einen Bereich von 5 mm ausgehend vom Umfang“ in der Spalte „Region zur Bildung der hervorstehenden Abschnitte“ beschrieben sind, dies, dass die bestimmten Zellen in dem Bereich ohne den Bereich von 5 mm ausgehend vom Umfang des Querschnitts im Querschnitt der Wabenstruktur senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung vorliegen.
Ferner zeigt sowohl Tabelle 1 als auch Tabelle 2 eine Position, an der der hervorstehende Abschnitt angeordnet ist, in der Spalte „Position zur Bildung des hervorstehenden Abschnitts“. Ist in der Spalte „Position zur Bildung des hervorstehenden Abschnitts“ ein „Seitenabschnitt“ beschrieben, ist gemeint, dass der hervorstehende Abschnitt an jeder Trennwand auf einer Seite angeordnet ist, die einen Umfangsrand der Zelle bildet. Ist in der Spalte „Position zur Bildung des hervorstehenden Abschnitts“ ein „Eckabschnitt“ beschrieben, ist gemeint, dass der hervorstehende Abschnitt in einer Überschneidungsregion gebildet ist, wo sich Trennwände zweier Seiten, die den Umfangsrand der Zelle bilden, schneiden.
Außerdem wurden, was die hergestellte Wabenstruktur anbelangt, unter Verwendung des obigen Profilprojektors und der Bildanalysesoftware die Trennwanddicke (mm), die Zelldichte (Zellen/cm²), der hydraulische Durchmesser (mm) der Zelle, der Kopf-Krümmungsradius des hervorstehenden Abschnitts und der Neigungswinkel des hervorstehenden Abschnitts gemessen. Tabelle 1 und Tabelle 2 zeigen die Ergebnisse. Es ist anzumerken, dass die jeweiligen gemessenen Werte oben beschrieben sind.

Ferner wurden, was die hergestellte Wabenstruktur anbelangt, die „Schnittfläche SA“, welche die Schnittfläche der Region A war, und die „Schnittfläche SB“, welche die Schnittfläche der Region B war, unter Verwendung des obigen Profilprojektors und der obigen Bildanalysesoftware erhalten. Dann wurde ein Wert durch Teilen der „Schnittfläche SA“ durch die „Schnittfläche SB“ erhalten. Sowohl Tabelle 1 als auch Tabelle 2 zeigt diesen Wert in der Spalte „Schnittfläche SA/Schnittfläche SB“. Ferner wurde eine durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte in einer Zelle, die in der Region A enthalten sein soll, und eine durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte in einer Zelle, die in der Region B enthalten sein soll, berechnet. Die durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte in der Zelle, die in der Region A enthalten sein soll, wurde als die „Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte“ definiert, die durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte in der Zelle, die in der Region B enthalten sein soll, wurde als die „Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte“ definiert, und es wurde ein Wert durch Teilen der „Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte“ durch die „Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte“ erhalten. Sowohl Tabelle 1 als auch Tabelle 2 zeigt diesen Wert in der Spalte „Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte/Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte“. [Tabelle 1]

		Vergleichsbeispiel 1	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Vergleichsbeispiel 2	Beispiel 4	Vergleichsbeispiel 3	Beispiel 5	Beispiel 6	Beispiel 7	Beispiel 8
Trennwanddicke (mm)		0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09
Zelldichte (Zellen/cm²)		62	62	62	62	62	62	62	62	62	62	62
Höhe H des hervorstehenden Abschnitts (mm)		0,14	0,14	0,14	0,14	0,14	0,14	0,14	0,14	0,14	0,14	0,14
hydraulischer Durchmesser A der Zelle (mm)		0,90	0,90	0,90	0,90	0,90	0,90	0,90	0,90	0,90	0,90	0,90
Anz. an hervorstehenden Abschnitten (hervorstehende Abschnitte/Zelle)	Region A	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8
	Region B	0	0	0	0	0	4	12	0	0	0	0
durchschnittliche Anz. an hervorstehenden Abschnitten für alle Zellen		1,9	2,0	4,0	5,9	6,0	6,0	10,0	6,0	6,0	6,0	6,0
durchschnittliche Anz. an hervorstehenden Abschnitten in Region A		8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8
durchschnittliche Anz. an hervorstehenden Abschnitten in Region B		0	0	0	0	0	4	12	0	0	0	0
Fläche der Region C (%)		0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Kopf-Krümmungsradius R (mm)		0,025	0,025	0,025	0,025	0,025	0,025	0,025	0,1	0,15	0,025	0,025
Neigungswinkel (°)		45	45	45	45	45	45	45	45	45	70	72
H/A		0,16	0,16	0,16	0,16	0,16	0,16	0,16	0,16	0,16	0,16	0,16
Schnittfläche SA/Schnittfläche SB		0,32	0,34	1,00	2,90	3,10	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
Anzahl NB hervorstehende Abschnitte/Anzahl NA hervorstehende Abschnitte		0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,50	1,50	0.00	0,00	0,00	0,00
Verhältnis bestimmter Zellen (%)		24	25	50	74	76	50	50	50	50	50	50
Region zur Bildung der hervorstehenden Abschnitte		mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region
Position zur Bildung des hervorstehenden Abschnitts		Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt
Druckabfall (kPa)		1,10	1,11	1,20	1,50	1,51	1,40	1,60	1,50	1,50	1,10	1,05
Bewertung des Druckabfalls		OK	OK	OK	OK	NG	OK	NG	OK	OK	OK	OK
Bag-Emission (g/Meile)		0,020	0,018	0,015	0,010	0,009	0,013	0,018	0,018	0,019	0,018	0,019
Bewertung der Bag-Emission		NG	OK	OK	OK	OK	OK	OK	OK	OK	OK	OK
allgemeine Bewertung		NG	OK	OK	OK	NG	OK	NG	OK	OK	OK	OK

[Tabelle 2]

		Beispiel 9	Beispiel 10	Beispiel 11	Beispiel 12	Beispiel 13	Beispiel 14	Beispiel 15	Beispiel 16	Beispiel 17	Beispiel 18	Vergleichsbeispiel 4	Beispiel 19
Trennwanddicke (mm)		0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09
Zelldichte (Zellen/cm²)		62	62	62	62	62	62	62	62	62	62	62	62
Höhe H des hervorstehenden Abschnitts (mm)		0,03	0,05	0,19	0,2	0,14	0,14	0,14	0,14	0,14	0,14	0,14	0,14
hydraulischer Durchmesser A der Zelle (mm)		1,12	1,08	0,48	0,44	0,90	0,90	0,90	0,90	1,39	0,90	0,90	0,09
Anz. an hervorstehenden Abschnitten (hervorstehende Abschnitte/Zelle)	Region A	8	8	8	8	12	16	8	8	4	8	8	8
	Region B	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	6
durchschnittliche Anz. an hervorstehenden Abschnitten für alle Zellen		4,0	4,0	4,0	4,0	6,0	8,0	3,8	3,8	2,0	2,0	2,0	7,0
durchschnittliche Anz. an hervorstehenden Abschnitten in Region A		8	8	8	8	12	16	8	8	4	8	8	8
durchschnittliche Anz. an hervorstehenden Abschnitten in Region B		0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	6
Fläche der Region C (%)		0	0	0	0	0	0	0	0	0	5	10	0
Kopf-Krümmungsradius R (mm)		0,025	0,025	0,025	0,025	0,025	0,025	0,025	0,025	0,25	0,025	0,025	0,025
Neigungswinkel (°)		45	45	45	45	45	45	45	45	45	45	45	45
H/A		0,03	0,05	0,40	0,45	0,16	0,16	0,16	0,16	0,10	0,16	0,16	0,16
Schnittfläche SA/Schnittfläche SB		1,00	1,00	1,00	1.00	1,00	1,00	0,90	0,90	1,00	0,34	0,34	1,00
Anzahl NB hervorstehende Abschnitte/Anzahl NA hervorstehende Abschnitte		0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,75
Verhältnis bestimmter Zellen (%)		50	50	50	50	50	50	47	47	50	26	24	100
Region zur Bildung der hervorstehenden Abschnitte		mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region und Bereich ohne den Bereich von 5 mm ausgehend vom Umfang	mittlere Region und Bereich ohne den Bereich von 3 mm ausgehend vom Umfang	mittlere Region	mittlere Region	mittlere Region	gesamte Region
Position zur Bildung des hervorstehenden Abschnitts		Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Eckabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt	Seitenabschnitt
Druckabfall (kPa)		1,00	1,02	1,50	1,49	1,30	1,50	1,51	1,47	0,90	1,05	1,00	1,80
Bewertung des Druckabfalls		OK	OK	OK	OK	OK	OK	OK	OK	OK	OK	OK	OK
Bag-Emission (g/Meile)		0,019	0,018	0,013	0,013	0,012	0,010	0,013	0,015	0,019	0,018	0,021	0,015
Bewertung der Bag-Emission allgemeine Bewertung		OK OK	OK OK	OK OK	OK OK	OK OK	OK OK	OK OK	OK OK	OK OK	OK OK	NG NG	OK OK

(Druckabfall)
Was die hergestellte Wabenstruktur anbelangt, wurde der Druckabfall unter Verwendung eines großen Windtunneltesters gemessen. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Gastemperatur auf 25 °C eingestellt, und die Gasflussgeschwindigkeit wurde auf 10 Nm³/min eingestellt. Die Bewertungskriterien waren wie folgt. (1) Waren hervorstehende Abschnitte nur in einem mittigen Abschnitt eines Wabenstrukturkörpers angeordnet (zeigt sowohl Tabelle 1 als auch Tabelle 2 „mittlere Region“ in der Spalte „Region zur Bildung der hervorstehenden Abschnitte“), wurde ein Druckabfall von 1,50 kPa oder weniger mit „OK“ bewertet, und ein Druckabfall von mehr als 1,50 kPa wurde mit „NG“ bewertet. Das liegt daran, dass sich die Ausgangsleistungen verschlechtern, wenn der Druckabfall im obigen Fall 1,50 kPa übersteigt. (2) Waren die hervorstehenden Abschnitte ferner in einem anderen Abschnitt als dem mittigen Abschnitt des Wabenstrukturkörpers angeordnet (d. h., entsprach dieser Fall nicht dem obigen Fall (1)), wurde ein Druckabfall von 1,80 kPa oder weniger mit „OK“ bewertet und wurde ein Druckabfall von mehr als 1,80 kPa mit „NG“ bewertet.
(LA-4-Test)
Was die erhaltene Wabenstruktur anbelangt, wurde ein Test, basierend auf dem LA-4-Modus des US-Stadtzyklus, wie folgt durchgeführt. Zunächst wurde ein Katalysator (Drei-Wege-Katalysator) mit bis zu 200 g/l auf die Trennwände der Wabenstruktur geladen. Eine Alterungsbehandlung der Wabenstruktur, auf die der Katalysator geladen war, erfolgte bei 950 °C für 12 Stunden unter Verwendung eines Elektroofens. Als nächstes wurde die Wabenstruktur, auf die der Katalysator geladen war, unter dem Boden eines Fahrzeugs mit einem Hubraum von 2.400 cm³ montiert und der LA-4-Test durchgeführt. In dem LA-4-Test wurde die direkte Modalmasse jeder Abgaskomponente unter Verwendung einer Abgasmessvorrichtung (Modell Nr. „MEXA-7400“, hergestellt von HORIBA, Ltd.) gemessen. Ferner wurde die Menge an HC, die als eine typische Abgaskomponente ausgestoßen wird, gemessen. Überdies betrug die Raumgeschwindigkeit des Abgases in diesem Test etwa 10.000 (l/Stunde) (hohe Fließgeschwindigkeit).
(Bewertung der Bag-Emission)
Bei der Bag-Emission war, wenn die Menge an ausgestoßenem HC 0,019 g/Meile oder weniger betrug, das Bewertungsergebnis „OK“, und wenn die Menge 0,019 g/Meile überstieg, war das Bewertungsergebnis „NG“. Es versteht sich, dass, wenn das Ergebnis der vorliegenden Bewertung „OK“ ist, davon ausgegangen wird, dass der Katalysator einheitlich aufgebracht ist und daher effektiv bei der Reinigung des Abgases genutzt wird, und sich folglich die Reinigungsleistung verbessert.
(Allgemeine Bewertung)
Die allgemeine Bewertung erfolgte gemäß den folgenden Kriterien auf der Basis der Bewertung des Druckabfalls und der Bewertung des LA-4-Tests. Ein Fall, bei dem sowohl das Ergebnis der Bewertung des Druckabfalls als auch der Bewertung des LA-4-Tests „OK“ waren, wurde als „OK“ bewertet, und die anderen Fälle wurden mit „NG“ bewertet.
(Beispiele 2 bis 19 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4)
Die Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass hervorstehende Abschnitte gebildet wurden, wie in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigt, so dass Wabenstrukturen hergestellt wurden. Außerdem hatten die Wabenstrukturen von Beispiel 18 und Vergleichsbeispiel 4 eine Region C, die weder einer Region A noch einer Region B entsprach. Tabelle 2 zeigt das Verhältnis (%) der Schnittfläche der Region C zur Schnittfläche eines Wabenstrukturkörpers in der Spalte „Fläche der Region C“.
Was die Wabenstrukturen der Beispiele 2 bis 19 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 anbelangt, wurde die Verfahrensweise von Beispiel 1 ebenfalls wiederholt, um den Druckabfall zu bewerten und den LA-4-Test durchzuführen. Tabelle 1 und Tabelle 2 zeigen die Ergebnisse.
(Ergebnis)
Wie in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigt ist, ist zu erkennen, dass in jeder der Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 19 der Druckabfall niedriger ist und die Reinigungsleistung für ein Abgas höher ist als bei den Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 1 bis 4.
Eine Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann als ein Abgasreinigungskatalysatorträger zur Reinigung eines Abgases eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Trennwand,
2: Zelle,
2a: bestimmte Zelle,
10: Wabenstrukturkörper
11: erste Endfläche,
12: zweite Endfläche,
20: Umfangswand,
21: hervorstehender Abschnitt,
22: Seitenfläche des hervorstehenden Abschnitts,
22a: eine Seitenfläche des hervorstehenden Abschnitts,
22b: die andere Seitenfläche des hervorstehenden Ab- schnitts,
30: Katalysator,
100: Wabenstruktur,
F: Unterseite und
H: Höhe.

Claims

Wabenstruktur (100), umfassend: einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper (10) mit porösen Trennwänden (1), die so angeordnet sind, dass sie mehrere Zellen (2) definieren, die von einer ersten Endfläche (11) zu einer zweiten Endfläche (12) verlaufen und Durchgangskanäle für ein Fluid bilden, und einer Umfangswand (20), die so angeordnet ist, dass sie die Trennwände (1) umgibt, wobei zumindest ein Teil der Trennwände (1) hervorstehende Abschnitte (21) mit vorbestimmter Größe aufweisen, die so hervorstehen, dass sie in die Zellen (2) verlaufen und in der Verlaufsrichtung der Zellen (2) so angeordnet sind, dass die hervorstehenden Abschnitte (21) kontinuierlich von der ersten Endfläche (11) zur zweiten Endfläche (12) ohne Unterbrechung ihrer Mitten angeordnet sind, wobei im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung der Kopf-Krümmungsradius R einer Spitze eines jeden der hervorstehenden Abschnitte (21) 0,01 bis 0,1 mm beträgt, wobei im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung die Seitenflächen (22) der hervorstehenden Abschnitte (21) zu der Oberfläche der Trennwände (1) mit einem Neigungswinkel von 40 bis 70° geneigt sind, der Wabenstrukturkörper (10) eine Region A und eine Region B im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers (10) senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen (2) aufweist, die Region A eine Region ist, die die Zellen (2) umfasst, in denen die hervorstehenden Abschnitte (21), die in die Zellen (2) hervorstehen, angeordnet sind und in denen die Anzahl der hervorstehenden Abschnitte (21), die in die Zellen (2) hervorstehen sollen, größer als die durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte (21) für alle Zellen (2) ist, die Region B eine Region ist, die die Region A im Querschnitt umgibt, eine Schnittfläche der Region A als eine Schnittfläche SA definiert ist, eine Schnittfläche der Region B als eine Schnittfläche SB definiert ist, und die Schnittfläche SA und die Schnittfläche SB eine Beziehung der nachstehend genannten Formel (1) erfüllen, die durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte (21) in einer Zelle (2), die in der Region A enthalten sein soll, als eine Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte (21) definiert ist, eine durchschnittliche Anzahl der hervorstehenden Abschnitte (21) in einer Zelle (2), die in der Region B enthalten sein soll, als eine Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte (21) definiert ist, und die Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte (21) und die Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte (21) die Beziehung der nachstehend genannten Formel (2) erfüllen, und wenn eine Region C, die weder der Region A noch der Region B entspricht, vorliegt, das Verhältnis der Schnittfläche der Region C zur Schnittfläche des Wabenstrukturkörpers (10) 5 % oder weniger beträgt, Formel (1): 1/3 < (Schnittfläche SA/Schnittfläche SB) < 3 und Formel (2): 0 ≤ (Anzahl NB der hervorstehenden Abschnitte/Anzahl NA der hervorstehenden Abschnitte) < 1.
Wabenstruktur (100) nach Anspruch 1, wobei in den Zellen (2) bei 25 % oder mehr der mehreren Zellen (2) die hervorstehenden Abschnitte (21) in die Zellen (2) hervorstehen, und der hydraulische Durchmesser A der Zelle (2) und die Höhe H des hervorstehenden Abschnitts (21) die Beziehung 0,04 ≤ H/A ≤ 0,4 erfüllen.
Wabenstruktur (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in den Trennwänden (1), die so angeordnet sind, dass sie die Zellen (2) definieren, die Anzahl der hervorstehenden Abschnitte (21), die pro Seite, die einen Umfangsrand der Zelle (2) bilden, angeordnet werden sollen, 3 oder weniger beträgt.
Wabenstruktur (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die hervorstehenden Abschnitte (21) in einem mittigen Abschnitt des Wabenstrukturkörpers (10) ohne einen Umfangsabschnitt einer Region von 5 mm ausgehend vom Umfang des Wabenstrukturkörpers (10) angeordnet sind.
Wabenstruktur (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die hervorstehenden Abschnitte (21) in der gesamten Region des Wabenstrukturkörpers (10) angeordnet sind.
Wabenstruktur (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die hervorstehenden Abschnitte (21) in einer Überschneidungsregion angeordnet sind, wo sich die Trennwände (1) von zwei Seiten, die einen Umfangsrand der Zelle (2) bilden, überschneiden.