DE102018203905A1

DE102018203905A1 - Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102018203905A1
Application number: DE102018203905.4A
Authority: DE
Inventors: Naoya Takase
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: US10780434B2; DE102018203905B4; JP6793068B2; US20180264456A1; JP2018153725A

Abstract

Säulenförmige Wabenstruktur, die eine äußere Umfangsseitenwand mit einer äußeren Umfangsseitenfläche, eine Vielzahl von Trennwänden, die eine Vielzahl von Waben unterteilen und bilden, die von einer Unterfläche zu einer anderen Unterfläche durchdringen, sodass sie Durchflusswege bilden, wobei die Vielzahl der Trennwände innerhalb der äußeren Umfangsseitenwand angeordnet ist, und ein Paar Anschlussteile aufweist, die so angeordnet sind, dass sie einander an der äußeren Umfangsseitenfläche der äußeren Umfangsseitenwand gegenüberliegen, wobei die Wabenstruktur einen Vergleichsbeziehung von 1,3 ≤ L₂ / L₁ erfüllt, worin: in einem zu einer Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt L₁ eine Länge zwischen zwei Punkten an der äußeren Umfangsseitenfläche darstellt, die eine gerade Linie schneiden, die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindet; und L₂ eine Länge eines kürzesten Weges darstellt, der die beiden Punkte durch die äußere Umfangsseitenwand und die Trennwände verbindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wabenstruktur. Insbesondere betrifft sie eine Wabenstruktur, die zur Verwendung bei der Anwendung zur Aufnahme eines Katalysators zur Abgasreinigung und zur raschen Erhöhung einer Temperatur auf eine Aktivierungstemperatur des Katalysators geeignet ist.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise wird ein in einer säulenförmigen Wabenstruktur, die eine Vielzahl von Trennwänden aufweist, die eine Vielzahl von Waben unterteilen und bilden, die von einer Unterfläche zu einer weiteren Unterfläche durchdringen und Durchflusswege bilden, aufgenommener Katalysator verwendet, um in einem von einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen ausgestoßenen Abgas enthaltene Schadstoffe wie HC, CO und NOx zu beseitigen. Wenn somit das Abgas mit dem von der Wabenstruktur getragenen Katalysator behandelt wird, sollte eine Temperatur des Katalysators auf seine Aktivierungstemperatur erhöht werden. Es besteht jedoch das Problem, dass, da der Katalysator beim Start des Motors seine Aktivierungstemperatur nicht erreicht, das Abgas nicht ausreichend gereinigt wird. Insbesondere können ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV) und ein Hybridfahrzeug (HV) während der Fahrt nur durch den Elektromotor angetrieben werden, sodass der Verbrennungsmotor weniger häufig gestartet wird und die Katalysatortemperatur beim Start des Verbrennungsmotors niedrig ist, womit die Tendenz besteht, dass die Abgasreinigungsleistung unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors verschlechtert wird.
Zur Lösung des Problems wurde ein elektrisch beheizter Katalysator (EHC) vorgeschlagen. Der EHC ist so konfiguriert, dass er in der Lage ist, den Katalysator vor dem Start des Verbrennungsmotors auf die Aktivierungstemperatur zu erwärmen, indem ein Paar Anschlüsse mit einer aus leitfähiger Keramik hergestellten säulenförmigen Wabenstruktur verbunden wird und die Wabenstruktur selbst veranlasst wird, durch Anlegen von elektrischem Strom Wärme zu erzeugen. In dem EHC ist es erwünscht, eine gleichmäßige Temperaturverteilung bereitzustellen, indem die Temperaturschwankungen in der Wabenstruktur reduziert werden, um einen ausreichenden katalytischen Effekt zu erzielen.
Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2010-229976 A (Patentdokument 1) schlägt in einem Wabenkörper, der mit Strom versorgt werden kann und Wärme erzeugen kann, eine Wabenstruktur vor, die Elektrodenteile an beiden Stirnseiten aufweist, welche einen niedrigeren spezifischen Durchgangswiderstand haben, und Heizungsteile an der Innenseite, die einen höheren spezifischen Durchgangswiderstand haben, um die Wabenstruktur gleichmäßig zu erwärmen.
Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2012-188958 A (Patentdokument 2) schlägt vor, Elektroden an in einem zu der Durchflussrichtung eines Abgases senkrechten Querschnitt gesehen gegenüberliegenden Positionen an einem Katalysatorträger vorzusehen, um den Katalysatorträger gleichmäßig zu erwärmen. Ferner schlägt sie vor, dass der Katalysatorträger mit einer Vielzahl von Trennabschnitten versehen wird, indem der Katalysatorträger in einer zu der Elektrodenmittellinie senkrechten Richtung unterteilt wird, und diese Trennabschnitte unterschiedliche spezifische Durchgangswiderstände haben, sodass die durch Stromversorgung erzeugte Wärmemenge in jedem Teil des Katalysatorträgers nahezu gleichmäßig wird.
Andererseits ist die Querschnittsform der Waben der Wabenstruktur hauptsächlich rechteckig oder sechseckig und sind benachbarte Zellen allgemein so angeordnet, dass sie eine Seite gemeinsam haben, aber andere Querschnittsformen sind nach dem Stand der Technik ebenfalls bekannt. Beispielsweise schlägt japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2002-177793 A (Patentdokument 3) verschiedene Querschnittsformen der Waben vor, beispielsweise polygonale Formen wie quadratische, gleichseitig dreieckige, regelmäßig sechseckige, rechteckige und gleichseitig dreieckige Formen, eine Form, die andere Formen innerhalb eines regelmäßigen Sechsecks kombiniert, eine L-Form, eine konvexe Form, eine Kreuzform, eine S-Form, eine Trommelform und dergleichen, da die Querschnittsformen der Waben kompliziert sind, sodass der Durchfluss des Abgases tendenziell gestört wird und die Reinigungsleistung verbessert wird.
Ferner schlägt die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2006-224031 A (Patentdokument 4) vor, dass mindestens eine Seite einer Wabe über die eine Seite an mindestens zwei Waben angrenzt. Sie offenbart, dass gemäß einer derartigen Anordnung die Anzahl von Abschnitten, in welchen die Trennwände der vier angrenzenden Waben einander schneiden (in Form eines Kreuzes oder diagonal schneiden), im Vergleich zu dem herkömmlichen Trägersubstrat für einen Abgasreinigungskatalysator, in welchem die Trennwände sich in einem Gittermuster schneiden, verringert wird. Das Patentdokument offenbart ferner, dass folglich die Konzentration von Spannungen, die durch Wärmeausdehnung des Trägersubstrats des Abgasreinigungskatalysators verursacht werden, gelöst werden kann, wodurch die Entstehung von Bruch des Trägersubstrats unterdrückt wird.
Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2016-196868 A (Patentdokument 5) schlägt eine keramische Wabenstruktur vor, die einen Hauptkörper mit einer zylindrischen Außenwand und eine Vielzahl von Waben aufweist, die innerhalb des Hauptkörpers unterteilt sind und die entlang der Längsrichtung des Hauptkörpers durchgehend sind, wobei jede Wabe durch ein Paar Bogenwände unterteilt ist, die mit der Außenwand konzentrisch sind, sowie durch ein Paar gerade Wände, die entlang der radialen Richtung der Außenwand verlaufen, und wobei in einem zu der Längsrichtung des Hauptkörpers senkrecht verlaufenden Querschnitt die kürzeste radiale Weglänge zwischen einer Mitte des Hauptkörpers und der Außenwand über mindestens eine der Bogenwände und eine gerade Wand größer ist als eine radiale Abmessung einer Außenschale, welche ein Radius des Zylinders ist, der die äußere Form des Hauptkörpers darstellt. Das Patentdokument beschreibt die folgenden, von der keramischen Wabenstruktur hervorgerufenen Auswirkungen. Da die inneren Waben und die äußeren Waben, die in der radialen Richtung des Hauptkörpers aneinander angrenzen, so angeordnet sind, dass sie gegeneinander versetzt sind, tritt aufgrund von Wärme keine bedeutende Ausdehnung und Zusammenziehung in radialer Richtung auf, auch wenn ein plötzlicher Temperaturanstieg oder Temperaturabfall auftritt, und eine ausreichende Festigkeit gegen Druckkraft oder Zugkraft kann erzielt werden. Da ferner die inneren Waben und die äußeren Waben so angeordnet sind, dass sie gegeneinander versetzt sind, wird die kürzeste radiale Weglänge zwischen der Mitte des Hauptkörpers und der Außenwand über die Bogenwand und die gerade Wand erhöht und ein Stromversorgungspfad wird länger, so dass die Wabenstruktur in geeigneter Weise für einen Katalysator der elektrisch beheizten Bauart (EHC) verwendet werden kann.
DRUCKSCHRIFTENVERZEICHNIS
Patentliteratur

Patentdokument 1: Japanische Offengelegte Patentanmeldung Nr. 2010-229976 A
Patentdokument 2: Japanische Offengelegte Patentanmeldung Nr. 2012-188958 A
Patentdokument 3: Japanische Offengelegte Patentanmeldung Nr. 2002-177793 A
Patentdokument 4: Japanische Offengelegte Patentanmeldung Nr. 2006-224031 A
Patentdokument 5: Japanische Offengelegte Patentanmeldung Nr. 2016-196868 A

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Der in den Patentdokumenten 1 und 2 beschriebene Stand der Technik konzentriert sich auf die Veränderung des spezifischen Durchgangswiderstands des die Wabenstruktur bildenden Materials in Abhängigkeit von den Positionen, um eine gleichmäßige Erwärmung zu erreichen. Um jedoch die Materialien zu verändern, sollen die Teile getrennt hergestellt und verbunden werden, sodass eine Verschlechterung der strukturellen Zuverlässigkeit, wie etwa Bruch an den Verbindungsteilen, verursacht werden kann. Daher wäre es vorteilhaft, wenn die Eigenschaft des gleichmäßigen Erwärmens der Wabenstruktur durch ein Verfahren verbessert werden könnte, das sich von dem des Verbindens der Teile mit unterschiedlichem spezifischem Durchgangswiderstand unterscheidet.
Obgleich die Patentdokumente 3 bis 5 die verschiedenen Ausführungsformen der Formen und Anordnungen der Waben offenbaren, konzentrieren sie sich auf die Förderung der Turbulenz oder die Verbesserung der strukturellen Festigkeit und bieten nur eine unzureichende Berücksichtigung unter dem Gesichtspunkt der Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung. Ferner sind die in den Patentdokumenten 3 und 4 vorgeschlagenen Abgasreinigungskatalysatoren nicht für den EHC bestimmt.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehend genannten Umstände vollzogen und eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wabenstruktur bereitzustellen, die eine verbesserte Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung unter anderen Gesichtspunkten als den herkömmlichen aufweist.
Lösung des Problems
Als Ergebnis intensiver Untersuchungen zur Lösung der vorstehend genannten Probleme haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass die Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung durch die Konstruktion der Form und Anordnung der Waben in der säulenförmigen Wabenstruktur unter dem Gesichtspunkt der Positionsbeziehung eines Paares von Anschlüssen signifikant gesteigert wird.
Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage der vorstehenden Feststellungen vollendet. Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung:

eine säulenförmige Wabenstruktur, die eine äußere Umfangsseitenwand mit einer äußeren Umfangsseitenfläche; eine Vielzahl von Trennwänden, die eine Vielzahl von Waben unterteilen und bilden, die von einer Unterfläche zu einer anderen Unterfläche durchdringen, sodass sie Durchflusswege bilden, wobei die Vielzahl der Trennwände innerhalb der äußeren Umfangsseitenwand angeordnet ist; und ein Paar Anschlussteile aufweist, die so angeordnet sind, dass sie an der äußeren Umfangsseitenfläche der äußeren Umfangsseitenwand einander gegenüberliegen,
wobei die Wabenstruktur einen Vergleichsbeziehung von 1,3 ≤ L₂ / L₁ erfüllt, worin:
- in einem zu einer Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt
- L₁ eine Länge zwischen zwei Punkten an der äußeren Umfangsseitenfläche darstellt, die eine gerade Linie schneiden, die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindet; und
- L₂ eine Länge eines kürzesten Weges darstellt, der die beiden Punkte durch die äußere Umfangsseitenwand und die Trennwände verbindet.

In einer Ausführungsform der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung sind die in einer Richtung der geraden Linie, die die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindet, einander benachbarten Waben durch gerade Trennwandteile unterteilt, die in einem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt in einer zu der Richtung der geraden Linie senkrechten Richtung verlaufen.
In einer weiteren Ausführungsform der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt die Wabenstruktur eine Vergleichsbeziehung von 0,5 ≤ L₃ / L₁, worin L₃ eine Gesamtweglänge der geraden Trennwandteile darstellt, wenn man in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt den kürzesten Weg durchläuft.
In einer weiteren Ausführungsform der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung sind die jeweiligen Waben, abgesehen von den an die äußere Umfangsseitenwand angrenzenden Waben, durch ein Paar gerade Trennwandteile A, die in einer Richtung der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindenden Linie verlaufen, und durch ein Paar gerade Trennwandteile B unterteilt, die in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt in einer zu der geraden Linie senkrechten Richtung verlaufen.
In einer weiteren Ausführungsform der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Paar der Trennwandteile A der jeweiligen, in Richtung der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindenden geraden Linie einander benachbarten Waben auf in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt voneinander verschiedenen geraden Linien vorhanden.
In einer weiteren Ausführungsform der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Paar der Trennwandteile B der jeweiligen, in der zu der Richtung der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindenden geraden Linie senkrechten Richtung einander benachbarten Waben in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt auf einem Paar der gleichen geraden Linien vorhanden.
In einer weiteren Ausführungsform der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Längen der Trennwandteile A der jeweiligen Waben identisch, mit Ausnahme der der äußeren Umfangsseitenwand benachbarten Waben, und werden die Längen der Trennwandteile B der jeweiligen Waben bei denjenigen Waben, die in einem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt einen längeren Abstand von der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindenden geraden Linie haben, kürzer.
In einer weiteren Ausführungsform der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Wabenstruktur einen Wabenaufbau, der in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt mit der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindenden geraden Linie als Symmetrieachse liniensymmetrisch ist.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Wabenstruktur mit einer deutlich verbesserten Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung erhalten werden, indem eine Form und Anordnung der Waben der säulenförmigen Wabenstruktur in Abhängigkeit von Positionen eines Paares von Anschlüssen verbessert wird, ohne dass ein Verfahren des Verbindens von Teilen mit unterschiedlichem spezifischen Durchgangswiderstand verwendet wird. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung der Wabenstruktur verbessert werden, ohne die strukturelle Zuverlässigkeit der verbundenen Teile beeinträchtigen, was ein Problem darstellen würde, wenn die Teile mit unterschiedlichen spezifischen Durchgangswiderständen verbunden würden.
Figurenliste

1-1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1-2 zeigt eine schematische Unteransicht einer Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1-3 zeigt eine schematische Teilansicht eines Querschnittsaufbaus von Waben einer Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung von Definitionen einer Länge L_A eines Trennwandteils A und einer Länge L_B eines Trennwandteils B.
3 zeigt Beispiele von Querschnittsaufbauten von Waben einer Wabenstruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4-1 zeigt einen Teilaufbau eines Wabenquerschnitts gemäß Vergleichsbeispiel 1.
4-2 zeigt einen Teilaufbau eines Wabenquerschnitts gemäß Beispiel 1.
4-3 zeigt einen Teilaufbau eines Wabenquerschnitts gemäß Beispiel 2.
5 zeigt eine schematische Unteransicht (Draufsicht) und eine schematische Querschnittsansicht (Unteransicht) entlang einer Linie X-X’ in Wabenstrukturen gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispiel 1. Die Anordnung eines Paares von Anschlussteilen und von Temperaturmesspunkten (Punkte A bis D) ist dargestellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt sein soll und dass Änderungen, Verbesserungen und dergleichen der Konstruktion in geeigneter Weise auf der Grundlage des allgemeinen Fachwissens hinzugefügt werden können, ohne vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Wabenstruktur
1-1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Wabenstruktur 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1-2 zeigt eine schematische Unteransicht einer Wabenstruktur 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1-3 zeigt eine schematische Teilansicht eines Querschnittsaufbaus von Waben einer Wabenstruktur 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es sei angemerkt, dass die 1-1 bis 1-3 lediglich schematische Ansichten zur Erläuterung sind und hinsichtlich der Abmessungen, Maßstäbe und dergleichen nicht exakt sind. Die gesamte Wabenstruktur 100 kann eine säulenförmige Form haben und enthält eine äußere Umfangsseitenwand 114 mit einer äußeren Umfangsseitenfläche 102; eine Vielzahl von Trennwänden 110, die innerhalb der äußeren Umfangsseitenwand 114 angeordnet sind und die eine Vielzahl von Waben 108, die von einer ersten Unterfläche 104 zu einer zweiten Unterfläche 106 durchdringen, unterteilen und bilden, sodass diese Durchflusswege bilden; und ein Paar Anschlussteile 112a 112b, die an der äußeren Umfangsseitenwand 114 angeordnet sind.
Die Wabenstruktur 100 kann aus einem Werkstoff hergestellt sein, der elektrische Leitfähigkeit aufweist. Wenn Anschlussklemmen mit den Anschlussteilen 112a, 112b verbunden werden und eine Spannung zwischen den Anschlussteilen 112a und 112b angelegt wird, kann Elektrizität zugeführt werden, um eine Energieversorgung zur Erzeugung von Wärme durch joulesche Wärme sicherzustellen. Daher kann die Wabenstruktur 100 in geeigneter Weise als eine Heizung verwendet werden. Es kann eine Spannung von vorzugsweise 12 bis 900 V und bevorzugter von 64 bis 600 V angelegt werden, aber die angelegte Spannung kann nach Erfordernis geändert werden. Ferner kann die Wabenstruktur 100 als ein Katalysatorkörper verwendet werden, indem die Wabenstruktur 100 mit einem Katalysator imprägniert wird. Beispielsweise kann ein Fluid, wie etwa Kraftfahrzeugabgas, durch die Durchflusswege der Vielzahl der Waben 108 fließen.
Die Form der Anschlussteile 112a, 112b unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, solange sie mit den Anschlussklemmen verbunden werden können, und in der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der Anschlussteile 112a, 112b an der äußeren Umfangsseitenfläche 104 eingebohrt, sodass die Anschlussklemmen zur Befestigung ohne weiteres eingesetzt werden können. Die Anschlussteile 112a, 112b können jeweils eine weibliche Schraubenform haben. In der schematischen Unteransicht aus 1-2 ist das Paar der Anschlussteile 112a, 112b versteckt und daher nicht sichtbar, sodass ihre Positionen durch unterbrochene Linien angedeutet sind.
Wie 1-2 zeigt, kann das Paar der Anschlussteile 112a, 112b zur gleichmäßigen Erwärmung vorzugsweise so angeordnet sein, dass sie einander über eine Mittelachse O der Wabenstruktur 100 gegenüberliegen, wenn die Wabenstruktur 100 von unten betrachtet wird. Genauer ausgedrückt kann bei Betrachtung der Wabenstruktur 100 von der Unterseite ein Winkel θ (0° ≤ θ ≤ 180°), der durch zwei von den jeweiligen Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile 112a, 112b zu der Mittelachse O der Wabenstruktur verlaufende Liniensegmente gebildet ist, vorzugsweise 150° ≤ θ ≤ 180° und bevorzugter 160° ≤ θ ≤ 180°, noch bevorzugter 170° ≤ θ ≤ 180°, und höchst bevorzugt 180°betragen.
Wenn zwischen den Anschlussteilen 112a und 112b eine Spannung angelegt wird, ist die Erwärmungsgeschwindigkeit tendenziell nahe einer geraden Linie M, welche die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile 112a, 112b verbindet, höher, und die Erwärmungsgeschwindigkeit wird mit zunehmender Entfernung von der geraden Linie M in senkrechter Richtung tendenziell niedriger, da der Strom vorzugsweise durch einen Weg mit dem geringsten Widerstand fließt. Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform der elektrische Widerstand nahe der geraden Linie M durch das Verlängern des kürzesten Weges der Elektrizität zwischen dem Paar der Anschlussteile 112a und 112b erhöht. Dies kann zu einer Verringerung des Stroms nahe der geraden Linie M und zu einer Erhöhung des Stroms an einer Position, die von der geraden Linie M entfernt ist, führen, sodass die Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung der Wabenstruktur verbessert werden kann.
Genauer ausgedrückt erfüllt die Wabenstruktur 100 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Vergleichsbeziehung von 1,3 ≤ L₂ / L₁, wobei in einem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben 108 senkrechten Querschnitt L₁ eine Länge zwischen zwei Punkten auf der äußeren Umfangsseitenfläche 102 darstellt, die sich mit der geraden Linie M schneiden, die die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile 112a, 112b verbindet; und L₂ eine Länge des kürzesten Weges darstellt, der die beiden Punkte durch die äußere Umfangsseitenwand 114 und die Trennwände 110 verbindet (siehe 1-3). In 1-3 stellt eine im Zickzack verlaufende dicke ausgezogene Linie den kürzesten Weg dar. Es sei angemerkt, dass in 1-3 die Verläufe der beiden kürzesten Wege in Bezug auf die gerade Linie M symmetrisch vorhanden sind.
Um die Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung zu verbessern, kann der Vergleichsbeziehung vorzugsweise 1,3 ≤ L₂ / L₁ und bevorzugter 1,8 ≤ L₂ / L₁ und noch bevorzugter 2,3 ≤ L₂ / L₁ sein. Wenn jedoch das Verhältnis L₂ / L₁ zu groß ist, nimmt die Festigkeit gegen in Richtung der geraden Linie M der Wabenstruktur angelegte Belastungen tendenziell ab. Daher kann im Hinblick auf die Gewährleistung der Festigkeit die Vergleichsbeziehung vorzugsweise L₂ / L₁ ≤ 3,8 und bevorzugter L₂ / L₁ ≤ 3,3 und noch bevorzugter L₂ / L₁ ≤ 2,8 sein.
Im Hinblick auf die Verlängerung des kürzesten Weges durch die äußere Umfangsseitenwand 114 und die Trennwände 110 ist es vorteilhaft, dass ein Leitungsweg in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt in der zu der geraden Linie M senkrechten Richtung verläuft. Daher sind in einer Ausführungsform der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung die in einer Richtung der geraden Linie M, die die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindet, einander benachbarten Waben 108 durch gerade Trennwandteile B unterteilt, die in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt in der zu der Richtung der geraden Linie senkrechten Richtung verlaufen (siehe 1-3).
Ferner kann im Hinblick auf die Verlängerung des kürzesten Weges die Wabenstruktur vorzugsweise eine Vergleichsbeziehung von 0,5 ≤ L₃ / L₁ und bevorzugter von 0,8 ≤ L₃ / L₁ und noch bevorzugter von1,0 ≤ L₃ / L₁ und noch bevorzugter von 1,5 ≤ L₃ / L₁ und noch weiter bevorzugt von 2,0 ≤ L₃ / L₁ erfüllen, wobei in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt L₃ eine gesamte Weglänge der geraden Trennwandteile B darstellt, wenn man den kürzesten Weg durchläuft. Wenn jedoch das Verhältnis L₃ / L₁ zu groß ist, nimmt die Festigkeit gegen in Richtung der geraden Linie M der Wabenstruktur angelegte Belastungen tendenziell ab. Daher kann im Hinblick auf die Gewährleistung der Festigkeit die Vergleichsbeziehung vorzugsweise L₃ / L₁ ≤ 2,6 und bevorzugter L₃ / L₁ ≤ 2,4 und noch bevorzugter L₃ / L₁ ≤ 2,2 sein. In 1-3 ist L₃ gleich einer Länge, die erhalten wird, indem von L₂ die durch die äußere Umfangsseitenwand 114 verlaufende Weglänge und die durch die Trennwandteile A verlaufende Weglänge abgezogen wird, wie nachfolgend beschrieben wird.
Die Form der Waben in dem zu der Durchflusswegrichtung der Waben senkrechten Querschnitt umfasst ohne Einschränkung darauf vorzugsweise ein Quadrat, ein Sechseck, ein Achteck oder eine Kombination daraus. Darunter sind eine quadratische und eine sechseckige Form bevorzugt.
Eine derartige Wabenform führt zu einem reduzierten Druckverlust, wenn Abgas durch die Wabenstruktur fließt, was zu einer verbesserten Reinigungsleistung des Katalysators führt. Unter dem Gesichtspunkt, tendenziell sowohl die strukturelle Festigkeit als auch die Gleichmäßigkeit der Erwärmung zu erreichen, ist das Rechteck besonders bevorzugt.
Es ist wichtig, eine Anordnungsrichtung oder die Formen der Waben unter Berücksichtigung der Positionen der Anschlussteile zu bestimmen, um die Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung zu verbessern. Insbesondere sind, wie 1-3 zeigt, die jeweiligen Waben 108, abgesehen von den an die äußere Umfangsseitenwand angrenzenden Waben, vorzugsweise durch das Paar gerader Trennwandteile A, die in der Richtung der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile 112a, 112b verbindenden Linie M verlaufen, und durch das Paar gerader Trennwandteile B unterteilt, die in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt in einer zu der geraden Linie senkrechten Richtung verlaufen. Darüber hinaus ist der Grund dafür, warum die jeweiligen Waben die „von den an die äußere Umfangsseitenwand angrenzenden Waben verschiedenen“ sind, der, dass zumindest ein Teil der an die äußere Umfangsseitenwand angrenzenden Waben durch die äußere Umfangsseitenwand unterteilt ist und nicht nur durch die Trennwände unterteilt ist.
Bei den Waben nahe der geraden Linie M, insbesondere bei dem durch die gerade Linie M durchquerten Waben oder den der geraden Linie M benachbarten Waben kann ein Verhältnis der Länge L_B des Trennwandteils B zu einer Länge L_A des Trennwandteils A (L_B / L_A) bevorzugt 1,5 ≤ L_B / L_A und bevorzugter 2,0 ≤ L_B / L_A und noch bevorzugter 2,5 ≤ L_B / L_A sein, um die Erwärmung eines Teils zu erleichtern, der in der zu der Richtung der geraden Linie M senkrechten Richtung entfernt ist. Wenn jedoch das Verhältnis L_B / L_A zu groß ist, nimmt die Festigkeit gegen in Richtung der geraden Linie M der Wabenstruktur angelegte Belastungen tendenziell ab. Daher kann im Hinblick auf die Gewährleistung der Festigkeit das Verhältnis vorzugsweise L_B / L_A ≤ 4,0 und bevorzugter L_B / L_A ≤ 3,5 und noch bevorzugter L_B / L_A ≤ 3,0 sein. In der vorliegenden Beschreibung werden L_A und L_B gemessen, indem Schnittpunkte der jeweiligen Mittellinien C_A und C_B der Trennwandteile A und der Trennwandteile B als ihre Endpunkte betrachtet werden, wie 2 zeigt.
In den 1-3 und 2 ist dann, wenn eine Dicke der äußeren Umfangsseitenwand 114 als T definiert ist, eine Dicke der Trennwand 110 als d definiert ist und die Größen aller Waben identisch sind, der kürzeste Weg L₂ durch eine Summe der folgenden Punkte (1) bis (4) dargestellt:

(1) der kürzeste Weg von einem Schnittpunkt der geraden Linie M mit der äußeren Umfangsseitenfläche auf der linken Seite des Trennwandteils A der Wabe, der am nächsten zu dem Schnittpunkt liegt, = ((T² + (LB / 2)²)^1/2;
(2) eine Gesamtlänge der Trennwandteile A in der Richtung der geraden Linie M in dem kürzesten Weg = (L_A - d) × (der Anzahl der Trennwandteile A, durch welche der kürzeste Weg verläuft) (siehe Figur 2 für Einzelheiten);
(3) eine Gesamtweglänge L₃ der Trennwandteile B = ((L_B / 2 - d / 2)² + d²)^1/2 × (der Anzahl der Trennwandteile B, durch welche der kürzeste Weg verläuft) (siehe Figur 2 für Einzelheiten); und
(4) der kürzeste Weg von einem Schnittpunkt der geraden Linie M mit der äußeren Umfangsseitenfläche auf der rechten Seite des Trennwandteils A der Wabe, die am nächsten zu dem Schnittpunkt liegt, = T.

Ferner kann in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben 108 senkrechten Querschnitt das Paar der Trennwandteile A von jeweiligen Waben 108, die in der Richtung der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile 112a, 112b verbindenden geraden Linie M aneinander angrenzen, vorzugsweise auf voneinander verschiedenen geraden Linien vorhanden sein. Durch eine derartige Wabenanordnung kann Elektrizität zwischen dem Paar der Anschlussteile 112a und 112b entlang der geraden Linie M nicht in einer geraden Linie fließen und muss in der zu der geraden Linie M senkrechten Richtung fließen. D.h., dass dann, wenn eine Spannung zwischen dem Paar der Anschlussteile 112a und 112b angelegt wird, Elektrizität durch die Trennwände 110 in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben 108 senkrechten Querschnitt im Zickzack fließt. Dies erleichtert die Erwärmung in der zu der geraden Linie M senkrechten Richtung, wodurch die Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung der Wabenstruktur verbessert wird.
In dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben 108 senkrechten Querschnitt kann das Paar der Trennwandteile B von jeweiligen Waben 108, die in der zu der Richtung der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile 112a, 112b verbindenden geraden Linie M senkrechten Richtung aneinander angrenzen, vorzugsweise auf einem Paar von gleichen geraden Linien vorhanden sein. Durch eine derartige Wabenanordnung fließt die Elektrizität tendenziell in der zu der geraden Linie M senkrechten Richtung, sodass die Erwärmung des Teiles, der von der geraden Linie M in senkrechter Richtung entfernt ist, erleichtert wird und die Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung der Wabenstruktur verbessert wird.
Wie vorstehend beschrieben ist der von der geraden Linie M in senkrechter Richtung entfernte Teil schwierig zu erwärmen. Wenn jedoch die Wabendichte in dem von der geraden Linie M in senkrechter Richtung entfernten Teil erhöht wird, werden die Strompfade des Abschnitts erhöht, sodass der Teil tendenziell erwärmt wird. Daher sind in einer Ausführungsform der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung die Längen L_A der Trennwandteile A der jeweiligen Waben 108 mit Ausnahme der an die äußere Umfangsseitenwand 114 angrenzenden Waben identisch, und sind die Längen L_B der Trennwandteile B der jeweiligen Waben 108 bei den Waben 108 kürzer, die in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt einen weiteren Abstand von der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindenden geraden Linie M haben.
Insbesondere kann L_B der in der zu der geraden Linie M senkrechten Richtung benachbarten Waben mit der Entfernung von der geraden Linie M um eine Wabe vorzugsweise um 1 % oder mehr und bevorzugter um 3 % oder mehr und noch bevorzugter um 5 % oder mehr vermindert sein. Wenn jedoch die Rate der Verringerung zu groß ist, wird die Wabendichte der an Positionen, die von der geraden Linie M in senkrechter Richtung entfernt sind, vorhandenen Waben zu hoch und die Festigkeit wird zu hoch, sodass eine Verformung während der Erwärmung schwierig wird und Rissbildung tendenziell auftritt. Somit kann die Rate der Verringerung von L_B der in der zu der geraden Linie M senkrechten Richtung benachbarten Waben mit der Entfernung von der geraden Linie um eine Wabe 10 % oder weniger und bevorzugter 8 % oder weniger und noch bevorzugter 6 % oder weniger betragen.
Hinsichtlich der Verbesserung der Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung umfasst die Wabenstruktur 100 vorzugsweise einen Wabenaufbau, der in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben 108 senkrechten Querschnitt mit der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindenden geraden Linie M als Symmetrieachse liniensymmetrisch ist. Der Grund dafür liegt darin, dass der Wabenaufbau der Wabenstruktur 100, der mit der geraden Linie M als Symmetrieachse liniensymmetrisch ist, das gleichmäßige Fließen von Elektrizität in beiden, zu der geraden Linie M senkrechten Richtungen erlaubt (in der Ebene von 1-2 nach oben und nach unten).
Die 3(a) und 3(b) zeigen jeweils einem partiellen Wabenaufbau, wenn die Wabenstruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt betrachtet wird.
In der in 3(a) gezeigten Ausführungsform hat jede Wabe 108 ein Skelett mit einem quadratischen Querschnitt, der durch die Trennwandteile A und die Trennwandteile B gebildet wird. Ferner enthält in der in 3(a) gezeigten Ausführungsform jede Wabe 108 ein Paar Rippen 116a, die von Mittelpunkten der Trennwandteile B in der zu der Richtung der geraden Linie M senkrechten Richtung zu der Innenseite der Wabe 108 verlaufen; sowie ein Paar Rippen 116b, die von Mittelpunkten der Trennwandteile A in der zu der Richtung der geraden Linie M senkrechten Richtung zu der Innenseite der Waben 108 verlaufen. Das Paar Rippen 116a und das Paar Rippen 116b liegen einander in einem vorbestimmten Abstand gegenüber und stehen nicht in Kontakt miteinander.
Auch in der in 3(a) gezeigten Ausführungsform ist das Paar der Trennwandteile A der jeweiligen in Richtung der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindenden geraden Linie M einander benachbarten Waben 108 in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben 108 senkrechten Querschnitt auf voneinander verschiedenen geraden Linien vorhanden. Daher fließt dann, wenn eine Spannung zwischen dem Paar der Anschlussteile 112a und 112b angelegt wird, Elektrizität durch die Trennwände 110 in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben 108 senkrechten Querschnitt im Zickzack. Dies erleichtert die Erwärmung in der zu der geraden Linie M senkrechten Richtung und verbessert die Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung der Wabenstruktur.
In der in 3(b) gezeigten Ausführungsform hat jede Wabe 108 ein Skelett mit einem rechteckigen Querschnitt, der durch die Trennwandteile A und die Trennwandteile B gebildet wird. Bei der in 3(b) gezeigten Ausführungsform sind zwei Waben, die umgekehrte Längen der Trennwandteile A und der Trennwandteile B haben, in der zu der Richtung der geraden Linie M parallelen Richtung bzw. senkrechten Richtung abwechselnd angeordnet. Daher fließt dann, wenn eine Spannung zwischen dem Paar der Anschlussteile 112a und 112b angelegt wird, Elektrizität durch die Trennwände 110 in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben 108 senkrechten Querschnitt im Zickzack. Dies erleichtert die Erwärmung in der zu der geraden Linie M senkrechten Richtung und verbessert die Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung der Wabenstruktur.
Die Dicke d der Trennwände 110 zum Unterteilen und Bilden der Waben 108 kann vorzugsweise von 0,1 bis 0,3 mm und bevorzugter von 0,15 bis 0,25 mm betragen. Die Dicke d der Trennwände 110 von 0,1 mm oder mehr ermöglicht es, eine Verringerung der Festigkeit der Wabenstruktur zu unterdrücken. Die Dicke d der Trennwände 110 von 0,3 mm oder weniger ermöglicht es, eine Erhöhung des Druckverlusts während der Durchströmung mit Abgas zu unterdrücken, wenn der Katalysator aufgenommen ist und die Wabenstruktur 100 als ein Katalysatorträger verwendet wird. In der vorliegenden Erfindung ist die Dicke d der Trennwände 110 als eine Länge eines durch die Trennwände 110 verlaufenden Teils der Liniensegmente definiert, die die Schwerpunkte von benachbarten Waben 108 in einem zu den Durchflusswegen der Waben 108 senkrechten Querschnitt verbinden.
Unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung der Wabenstruktur 100 kann zusätzlich ein Verfahren zur Veränderung der Dicke der Trennwände 110 in Abhängigkeit von ihren Positionen eingesetzt werden. Beispielsweise wird in Betracht gezogen, dass der elektrische Widerstand durch Reduzieren der Dicke der Trennwände 110 nahe der geraden Linie M, die bei Betrachtung der Wabenstruktur 100 von ihrer Unterseite die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile 112a, 112b verbindet, erhöht wird. Das Verfahren zur Veränderung der Dicke der Trennwände 110 in Abhängigkeit von ihren Positionen würde jedoch eine Intensitätsverteilung innerhalb der Wabenstruktur hervorrufen. Daher hat in einer Ausführungsform der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung jede der Trennwände 110, die die Wabenstruktur 100 besitzt, eine Dicke innerhalb von ± 10 %, vorzugsweise innerhalb von ± 5 % der durchschnittlichen Dicke der Trennwände 110.
In dem zu der Durchflusswegrichtung der Waben 108 senkrechten Querschnitt kann die Wabenstruktur 100 vorzugsweise eine Wabendichte von 40 bis 150 Waben/cm² und bevorzugter von 70 bis 100 Waben/cm² haben. Die Wabenlichte in diesem Bereich erlaubt es, dass die Reinigungsleistung des Katalysators in einem Zustand verbessert wird, in welchem der Druckverlust während des Durchflusses des Abgases reduziert ist. Wenn die Wabendichte geringer ist als 40 Waben/cm², kann die Katalysatorträgerfläche reduziert sein. Wenn die Wabendichte höher ist als 150 Waben/cm², kann der Druckverlust während des Durchflusses des Abgases groß werden, wenn der Katalysator unter Verwendung der Wabenstruktur 100 als Katalysatorträger aufgenommen wurde.
Das Bereitstellen der äußeren Umfangsseitenwand 114 der Wabenstruktur 100 ist insofern vorteilhaft, als die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 100 sichergestellt wird und verhindert wird, dass durch die Waben 108 fließendes Fluid aus der äußeren Umfangsseitenfläche 102 austritt. Insbesondere kann eine Dicke T der äußeren Umfangsseitenwand 114 vorzugsweise 0,1 mm oder mehr und bevorzugter 0,15 mm oder mehr und noch bevorzugter 0,2 mm oder mehr betragen. Wenn jedoch die Dicke der äußeren Umfangsseitenwand 114 übermäßig hoch ist, wird die Festigkeit zu groß, so dass das Gleichgewicht zwischen der Festigkeit der äußeren Umfangsseitenwand und derjenigen der Trennwände 110 verloren geht und die Wärmeschockfestigkeit verringert wird. Daher kann die Dicke T der äußeren Umfangsseitenwand 114 vorzugsweise 1,0 mm oder weniger und bevorzugter 0,7 mm oder weniger und noch bevorzugter 0,5 mm oder weniger betragen. Hier ist die Dicke T der äußeren Umfangsseitenwand 114 als eine Dicke der äußeren Umfangsseitenfläche an einer Position relativ zu einer Tangente in der Normalrichtung definiert, welche Position zur Messung der Dicke der äußeren Umfangsseitenwand 114 bei Betrachtung in einem zu der Durchflusswegrichtung der Waben senkrechten Querschnitt dient. 1-2 zeigt beispielhaft die Stelle zur Messung der Dicke T der äußeren Umfangsseitenwand 114.
Der Werkstoff zum Bilden der Wabenstruktur 100 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, solange die Wabenstruktur Leitfähigkeit aufweist, und es können Metall, Keramik oder dergleichen verwendet werden. Insbesondere basiert der Werkstoff der Wabenstruktur 100 vorzugsweise auf einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff oder einem Siliciumcarbid, und bevorzugter kann er ein Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff oder Siliciumcarbid hinsichtlich der Kompatibilität der Wärmebeständigkeit und der elektrischen Leitfähigkeit sein. Der Satz „der Werkstoff der Wabenstruktur 100 basiert auf einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff“ bedeutet in seiner Verwendung hierin, dass die Wabenstruktur 100 90 Massen-% oder mehr Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff (Gesamtmasse) der Wabenstruktur 100 enthält. Dabei enthält der Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff Siliciumcarbidteilchen als ein Aggregat und Silicium als ein Bindemittel zum Verbinden der Siliciumcarbidteilchen miteinander, und es ist bevorzugt, dass die Siliciumcarbidteilchen durch Silicium dergestalt gebunden werden, dass zwischen den Siliciumcarbidteilchen Poren gebildet werden. Ferner bedeutet der Satz „der Werkstoff der Wabenstruktur 100 basiert auf Siliciumcarbid“ in seiner Verwendung hierin, dass die Wabenstruktur 100 90 Massen-% oder mehr des gesamten Siliciumcarbids (Gesamtmasse) enthält.
Wenn der Werkstoff der Wabenstruktur 100 Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff ist, kann ein Verhältnis der „Masse von Silicium als Bindemittel“, das in der Wabenstruktur 100 enthalten ist, zu der Gesamtmenge der „Masse von Siliciumcarbidteilchen als Aggregat“, die in der Wabenstruktur 100 enthalten sind, und der „Masse von Silicium als Bindemittel“, das in der Wabenstruktur 100 enthalten ist, vorzugsweise von 10 bis 40 Massen-% und bevorzugter von 15 bis 35 Massen-% betragen. Wenn es niedriger ist als 10 Massen-%, kann die Festigkeit der Wabenstruktur verringert werden. Wenn es höher ist als 40 Massen-%, wird die Form während des Brennens möglicherweise nicht aufrechterhalten.
Die Wabenstruktur 100 erzeugt Wärme durch joulesche Wärme und ihr spezifischer elektrischer Widerstand unterliegt keiner besonderen Einschränkung, aber der spezifische elektrische Widerstand der Wabenstruktur 100 kann vorzugsweise von 1 bis 200 Ωcm und bevorzugter von 10 bis 100 Ωcm betragen. Ferner kann der spezifische elektrische Widerstand der Wabenstruktur 100 auch gemäß der Nutzungsanwendung der Wabenstruktur 100 ausgewählt werden. In der vorliegenden Erfindung ist der spezifische elektrische Widerstand der Wabenstruktur 100 als ein Wert definiert, der bei 400 °C durch ein Vier-Klemmen-Verfahren gemessen wird.
Ein Verfahren zur Veränderung des Werkstoffs der Wabenstruktur 100 in Abhängigkeit von den Positionen kann zusätzlich eingesetzt werden, um die Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung der Wabenstruktur 100 zu verbessern. Beispielsweise wird in Betracht gezogen, dass der spezifische elektrische Widerstand des Materials erhöht wird, welches die Trennwände 110 nahe der geraden Linie M bildet, die bei Betrachtung der Wabenstruktur 100 von ihrer Unterseite die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile 112a, 112b verbindet. Wie vorstehend beschrieben erfordert jedoch das Verfahren zum Verändern des Werkstoffs der Wabenstruktur 100 in Abhängigkeit von den Positionen das Verbinden einer Vielzahl von Teilen, sodass die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 100 verringert werden kann. Daher können in einer Ausführungsform der Wabenstruktur 100 gemäß der vorliegenden Erfindung alle Trennwände aus demselben Werkstoff hergestellt sein. In einer anderen Ausführungsform der Wabenstruktur 100 gemäß der vorliegenden Erfindung können alle Trennwände 110 und die äußere Umfangsseitenwand 114 aus demselben Werkstoff hergestellt sein. In einer weiteren Ausführungsform der Wabenstruktur 100 gemäß der vorliegenden Erfindung können alle Bestandteile aus demselben Werkstoff hergestellt sein. In diesem Fall hat die Wabenstruktur 100 in jedem Teil im Wesentlichen dieselbe Werkstoffzusammensetzung und kann einstückig geformt werden.
Die Trennwand 110 kann porös sein. Die Porosität der Trennwand 110 kann vorzugsweise von 35 bis 60 % und bevorzugter von 35 bis 45 % betragen. Wenn die Porosität geringer ist als 35 %, kann während des Brennens eine erhöhte Verformung auftreten. Wenn die Porosität 60 % überschreitet, kann die Festigkeit der Wabenstruktur vermindert werden. Die Porosität ist ein Wert, der mit einem Quecksilber-Porosimeter gemessen wird.
Der mittlere Porendurchmesser der Trennwände 110 der Wabenstruktur 100 kann vorzugsweise von 2 bis 15 µm und bevorzugter von 4 bis 8 µm betragen. Wenn der mittlere Porendurchmesser kleiner als 2 µm ist, kann der spezifische elektrische Widerstand zu hoch werden. Wenn der mittlere Porendurchmesser größer als 15 µm ist, kann der spezifische elektrische Widerstand zu klein werden. Der mittlere Porendurchmesser ist ein Wert, der mit einem Quecksilber-Porosimeter gemessen wird.
Die äußere Gestalt der Wabenstruktur 100 unterliegt keiner besonderen Einschränkung, solange sie säulenförmig ist. Beispielsweise kann die äußere Gestalt der Wabenstruktur 100 eine Säulenform mit kreisförmigen Unterseiten (Zylinderform), eine Säulenform mit oval geformten Unterseiten, eine Säulenform mit polygonal geformten Unterseiten (viereckige, fünfeckige, sechseckige, siebeneckige und achteckige Form etc.) oder dergleichen sein. Hinsichtlich der Größe der Wabenstruktur 100 kann eine Fläche der Unterseite aus Gründen der Wärmebeständigkeit (in dem Außenwandteil in der äußeren Umfangsrichtung erzeugte Risse) vorzugsweise von 2000 bis 20000 mm² und bevorzugter von 5000 bis 15000 mm² betragen.
Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur
Nachfolgend wird zwar ein Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft beschrieben, aber das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das nachstehend beschriebene Herstellungsverfahren beschränkt. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schritt des Bereitstellens eines Wabenformkörpers und einen Schritt des Brennens des Wabenformkörpers.
Der Wabenformkörper kann gemäß einem Verfahren zur Herstellung eines Wabenformkörpers innerhalb des bekannten Verfahrens zur Herstellung der Wabenstruktur hergestellt werden. Beispielsweise wird zunächst ein Formwerkstoff hergestellt, indem metallisches Silicium-Pulver (metallisches Silicium), ein Bindemittel, ein oberflächenaktiver Stoff, ein Porenbildner, Wasser und dergleichen zu einen Siliciumcarbidpulver (Siliciumcarbid) hinzugefügt werden. Die Masse des metallischen Siliciums kann bevorzugt von 10 bis 40 Massen-% bezogen auf die Summe der Masse des Siliciumcarbidpulvers und der Masse des metallischen Siliciums betragen. Der mittlere Teilchendurchmesser der Siliciumcarbidteilchen in dem Siliciumcarbidpulver kann vorzugsweise von 3 bis 50 µm und weiter bevorzugt von 3 bis 40 µm betragen. Der mittlere Teilchendurchmesser des metallischen Siliciums (metallischen Silicium-Pulvers) kann bevorzugt von 2 bis 35 µm betragen. Der jeweilige mittlere Teilchendurchmesser der Siliciumcarbidteilchen und der des metallischen Siliciums (der metallischen Siliciumteilchen) bezieht sich auf einen arithmetischen mittleren Durchmesser auf Volumenbasis, wenn die Frequenzverteilung der Teilchengröße durch ein Laserbeugungsverfahren gemessen wird. Die Siliciumcarbidteilchen sind feine Teilchen aus Siliciumcarbid, die das Siliciumcarbidpulver bilden, und die metallischen Siliciumteilchen sind feine Teilchen aus metallischem Silicium, die das metallische Silicium-Pulver bilden. Es sei angemerkt, dass dies die Formulierung des Formwerkstoffs ist, wenn der Werkstoff der Wabenstruktur das Verbundmaterial auf Silicium-Siliciumcarbid-Basis ist, und dass kein metallisches Silicium hinzugefügt wird, wenn der Werkstoff der Wabenstruktur Siliciumcarbid ist.
Zu den Beispielen für das Bindemittel zählen Methylzellulose, Hydroxypropylmethylzellulose, Hydroxypropoxylzellulose, Hydroxyethylzellulose, Carboxymethylzellulose, Polyvinylalkohol und dergleichen. Von diesen ist die Verwendung von Methylzellulose in Kombination mit Hydroxypropoxylzellulose bevorzugt. Der Gehalt des Bindemittels kann bevorzugt von 2,0 bis 10,0 Masse-Teile betragen, vorausgesetzt, dass die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Silicium-Pulvers 100 Masse-Teile beträgt.
Der Wassergehalt kann bevorzugt von 20 bis 60 Masse-Teile betragen, vorausgesetzt, dass die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Silicium-Pulvers 100 Masse-Teile beträgt.
Zu Beispielen des verwendeten oberflächenaktiven Stoffes zählen Ethylenglykol, Dextrin, Fettsäure-Seife, Polyalkohol und dergleichen. Diese können allein oder in Kombination von zwei oder mehr Mitteln verwendet werden. Der Gehalt des oberflächenaktiven Stoffes kann bevorzugt von 0,1 bis 2,0 Masse-Teile betragen, vorausgesetzt, dass die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Silicium-Pulvers 100 Masse-Teile beträgt.
Der Porenbildner unterliegt keiner besonderen Einschränkung, solange er nach dem Brennen Poren bildet, und umfasst beispielsweise Graphit, Stärken, schäumbare Harze, wasserabsorbierende Harze, Silica-Gel und dergleichen. Der Gehalt des Porenbildners kann bevorzugt von 0,5 bis 10,0 Masse-Teile betragen, vorausgesetzt, dass die Gesamtmasse des Siliciumcarbid Pulvers und des metallischen Silicium-Pulvers 100 Masse-Teile beträgt. Der mittlere Teilchendurchmesser des Porenbildners kann bevorzugt von 10 bis 30 µm betragen. Wenn er kleiner als 10 µm ist, werden Poren möglicherweise nicht ausreichend gebildet. Wenn er größer als 30 µm ist, kann das Formwerkzeug während des Formvorgangs durch den Porenbildner verstopft werden. Der mittlere Teilchendurchmesser der Porenbildners bezieht sich auf einen arithmetischen mittleren Durchmesser auf Volumenbasis, wenn die Frequenzverteilung der Teilchengröße durch ein Laserbeugungsverfahren gemessen wird. Wenn der Porenbildner das wasserabsorbierende Harz ist, bezieht sich der mittlere Teilchendurchmesser des Porenbildners auf den mittleren Teilchendurchmesser nach der Absorption von Wasser.
Anschließend wird der resultierende Formwerkstoff geknetet und ein Grünkörper wird gebildet, und der Grünkörper wird dann einem Strangpressvorgang unterzogen, um einen Wabenformkörper mit Trennwänden und einer äußeren Umfangsseitenwand zu bilden. Beim Strangpressen kann ein Formwerkzeug mit einer gewünschten allgemeinen Form, Wabenform, Trennwanddicke, Wabendichte und dergleichen verwendet werden. Der resultierende Wabenformkörper wird getrocknet. Anschließend kann der getrocknete Wabenformkörper als ein „Waben-Trockenkörper“ bezeichnet werden. Wenn die Länge in Richtung der Mittelachse des Wabenformkörpers (oder des Waben-Trockenkörpers) nicht eine gewünschte Länge ist, können die beiden Unterteile des Wabenformkörpers auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden.
Auf der äußeren Umfangsseitenfläche des auf diese Weise erhaltenen Wabenformkörpers kann dann das Paar Anschlussteile durch eine Lochungsmaschine oder dergleichen gebildet werden. Das Paar Anschlussteile kann nach dem Brennen gebildet werden. Das Paar der Anschlussteile kann jedoch bevorzugt vor dem Brennen gebildet werden, da ansonsten Bedenken hinsichtlich der Zunahme der Abfallmenge und des Verschleißes einer Poliermaschine bestehen.
Der Wabenformkörper wird dann gebrannt, um einen gebrannten Wabenkörper zu erhalten. Bevor der Brennvorgang durchgeführt wird, kann der Wabenformkörper getrocknet werden. Ferner kann vor dem Brennen ein Entfettungsvorgang durchgeführt werden, um das Bindemittel und dergleichen im Rohmaterial zu entfernen. Das Brennen kann vorzugsweise durchgeführt werden, indem der Wabenformkörper in einer inerten Atmosphäre wie Stickstoff oder Argon bei 1400 bis 1500 °C 1 bis 20 Stunden lang erwärmt wird. Nach dem Brennen kann vorzugsweise eine Oxidationsbehandlung bei 1200 bis 1350 °C 1 bis 10 Stunden lang durchgeführt werden, um die Haltbarkeit zu verbessern. Die Verfahren zum Entfetten und Brennen unterliegen keiner besonderen Einschränkung und das Brennen kann unter Verwendung eines elektrischen Ofens, eines Gasofens oder dergleichen ausgeführt werden.
BEISPIELE
Nachfolgend werden zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile Beispiele erläutert, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Vergleichsbeispiel 1
Herstellung des säulenförmigen Grünkörpers
Ein Keramikrohmaterial wurde durch Mischen von Siliciumcarbidpulver (SiC) und metallischem Silicium-Pulver (Si) in einem Massenverhältnis von 80 : 20 hergestellt. Zu dem Keramikrohmaterial wurden Hydroxypropylmethylzellulose als Bindemittel und ein wasserabsorbierendes Harz als Porenbildner sowie Wasser zugegeben, um ein Formmaterial zu bilden. Das Formmaterial wurde anschließend durch einen Vakuum-Grünkörperkneter geknetet, um einen säulenförmigen Grünkörper herzustellen. Der Gehalt des Bindemittels betrug 7 Masse-Teile, vorausgesetzt, dass die Gesamtmenge von Siliciumcarbidpulver (SiC) und metallischem Silicium-Pulver (Si), die 100 Masse-Teile betrug. Der Gehalt des Porenbildners betrug 3 Masse-Teile, vorausgesetzt, dass die Gesamtmenge von Siliciumcarbidpulver (SiC) und metallischem Silicium-Pulver (Si), die 100 Masse-Teile betrug. Der Gehalt von Wasser betrug 42 Masse-Teile, vorausgesetzt, dass die Gesamtmenge von Siliciumcarbidpulver (SiC) und metallischem Silicium-Pulver (Si), die 100 Masse-Teile betrug. Der mittlere Teilchendurchmesser des Siliciumcarbidpulvers betrug 20 µm und der mittlere Teilchendurchmesser des metallischen Silicium-Pulvers betrug 6 µm. Der mittlere Teilchendurchmesser des Porenbildners betrug 20 µm. Der jeweilige mittlere Teilchendurchmesser von Siliciumcarbid, metallischem Silicium und Porenbildner bezieht sich auf einen arithmetischen mittleren Durchmesser auf Volumenbasis, wenn die Frequenzverteilung der Teilchengröße durch ein Laserbeugungsverfahren gemessen wird.
Herstellung des Waben-Trockenkörpers
Der resultierende säulenförmigen Grünkörper wurde unter Verwendung einer Strangpressmaschine mit einem gitterartigen Formwerkzeug geformt, wie in 4-1 gezeigt, so dass ein säulenförmiger Wabenformkörper mit Waben entstand, die jeweils eine in dem zu der Durchflusswegrichtung der Waben senkrechten Querschnitt quadratische Form hatten. Der Wabenformkörper wurde einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung zur Trocknung unterzogen und anschließend bei 120 °C unter Verwendung eines Heißlufttrockners 2 Stunden lang getrocknet, und beide Unterflächen wurden in einem vorbestimmten Ausmaß beschnitten, um einen Waben-Trockenkörper herzustellen.
Bilden der Anschlussteile
Ein Paar zylindrische Anschlussteile 112a, 112b wurde an einander über die Mittelachse O des Waben-Trockenkörpers gegenüberliegenden mittleren Teilen in Richtung der Höhe der äußeren Umfangsseitenfläche 102 durch eine Lochungsmaschine gebohrt, wie 5 zeigt. Es sei angemerkt, dass in der schematischen Unteransicht von 5 das Paar der Anschlussteile 112a, 112b nicht dargestellt ist, da es im Inneren verborgen ist, und die Anschlussteile 112a, 112b daher durch unterbrochene Linien dargestellt sind. In 5 ist die Darstellung des Aufbaus der Waben der Wabenstruktur zur Vereinfachung weggelassen.
Brennen
Der Waben-Trockenkörper wurde dann entfettet, gebrannt und weiter oxidiert, um eine Wabenstruktur herzustellen. Das Entfetten wurde in einer oxidierenden Atmosphäre bei 550 °C 3 Stunden lang durchgeführt. Das Brennen wurde in einer Argonatmosphäre bei 1450 °C 2 Stunden lang durchgeführt. Die Oxidationsbehandlung wurde in einer oxidierenden Atmosphäre bei 1300 °C 1 Stunde lang durchgeführt.
Die verschiedenen Abmessungen der resultierenden Wabenstruktur waren im Wesentlichen gleich wie diejenigen des Waben-Trockenkörpers. Der Waben-Trockenkörper hatte jeweils Unterflächen mit einer kreisförmigen Form mit einem Durchmesser von 120 mm und einer Höhe (einer Länge in Richtung des Durchflusswegs der Waben) von 10 mm. Die Wabendichte betrug 62 Waben/cm², die Dicke der jeweiligen Trennwände betrug 0,127 mm, die Porosität der Trennwände betrug 45 % und der mittlere Porendurchmesser der Trennwände betrug 8,6 µm. Die Dicke der äußeren Umfangsseitenwand betrug 0,35 mm an jedem der Messpunkte.
Messung der Temperaturverteilung während des Erwärmens
Die Temperaturveränderung in Abhängigkeit von den Positionen der Wabenstruktur wurde an der resultierenden Wabenstruktur untersucht, nachdem Anschlussklemmen mit dem Paar der Anschlussteile 112a, 112b verbunden wurden und eine Spannung an die beiden Anschlussklemmen angelegt wurde, um elektrische Energie (400 W) 20 Sekunden lang zuzuführen. Die Temperaturmesspunkte waren vier Punkte A bis D, wie in 5 gezeigt, und die Temperatur an jedem Messpunkt wurde gemessen, nachdem 20 Sekunden vom Start der Versorgung mit elektrischer Energie verstrichen waren. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Wärmeschockfestigkeit
Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden die Anschlussklemmen mit dem Paar Anschlussteile 112a bzw. 112b verbunden und eine Spannung wurde an die beiden Anschlussklemmen angelegt, und die Temperatur der Mittelachse O der Wabenstruktur bei Betrachtung von der Unterseite wurde in 5 Minuten auf die jeweilige eingestellte Temperatur wie in Tabelle 3 gezeigt erhöht und anschließend innerhalb von 5 Minuten auf Raumtemperatur abgekühlt. Die gleiche Erwärmungs- und Abkühlprüfung wurde an drei Wabenstrukturen ausgeführt und das Vorhandensein oder das Fehlen von Rissen wurde durch Sichtprüfung für jede Wabenstruktur bestätigt und die Anzahl der Risse bei Wabenstrukturen, bei denen Risse entstanden, wurde untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Beispiel 1
Herstellung des säulenförmigen Grünkörpers
Ein säulenförmiger Grünkörper wurde durch dieselben Vorgänge wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Herstellung des Waben-Trockenkörpers
Ein Waben-Trockenkörper wurde durch dieselben Vorgänge wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Formwerkzeug in der Art von gestapelten Ziegelsteinen mit dem in 4-2 gezeigten Aufbau verwendet wurde.
Bilden der Anschlussteile
Anschlussteile wurden durch dieselben Vorgänge wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Brennen
Der Waben-Trockenkörper wurde entfettet, gebrannt und weiter oxidiert, um durch dieselben Vorgänge wie in Vergleichsbeispiel 1 eine Wabenstruktur herzustellen.
Die verschiedenen Abmessungen der resultierenden Wabenstruktur waren im Wesentlichen gleich wie diejenigen des Waben-Trockenkörpers. Parameter für den Wabenaufbau der Wabenstruktur sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Bedeutung der Symbole in Tabelle 1 entspricht jeweils der vorstehend beschriebenen.

L_A: Länge des Trennwandteils A;
* Der Trennwandteil A bezieht sich auf einen geraden Trennwandteil, der unter den Trennwänden, die jede Wabe unterteilen und bilden, in Richtung der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile 112a, 112b verbindenden geraden Linie M verläuft.
L_A: Länge des Trennwandteils B;
* Der Trennwandteil B bezieht sich auf einen geraden Trennwandteil, der unter den Trennwänden, die jede Wabe unterteilen und bilden, in der zu der geraden Linie M senkrechten Richtung verläuft.
L₁: eine Länge zwischen zwei Punkten an der äußeren Umfangsseitenfläche 102, die eine gerade Linie schneiden, die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile 112a, 112b verbindet;
L₂: eine Länge des kürzesten Weges, der die beiden Punkte durch die äußere Umfangsseitenwand 114 und die Trennwände 110 verbindet; und
L₃: eine Gesamtweglänge der Trennwandteile B, wenn man den kürzesten Weg durchläuft.

Bei dieser Wabenstruktur sind in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt alle Längen L_B von in der zu der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindenden geraden Linie M senkrechten Richtung einander benachbarten Waben ungeachtet eines Abstands von M identisch.
Messung der Temperaturverteilung während des Erwärmens
Bei der resultierenden Wabenstruktur wurde die Temperaturverteilung während des Erwärmens mit demselben Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Wärmeschockfestigkeit
Bei der resultierenden Wabenstruktur wurde die Prüfung der Wärmeschockfestigkeit mit demselben Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Beispiel 2
Herstellung des säulenförmigen Grünkörpers
Ein säulenförmiger Grünkörper wurde durch dieselben Vorgänge wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Herstellung des Waben-Trockenkörpers
Ein Waben-Trockenkörper wurde durch dieselben Vorgänge wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Formwerkzeug in der Art von gestapelten Ziegelsteinen mit dem in 4-3 gezeigten Aufbau verwendet wurde.
Bilden der Anschlussteile
Anschlussteile wurden durch dieselben Vorgänge wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Brennen
Der Waben-Trockenkörper wurde entfettet, gebrannt und weiter oxidiert, um durch dieselben Vorgänge wie in Vergleichsbeispiel 1 eine Wabenstruktur herzustellen.
Die verschiedenen Abmessungen der resultierenden Wabenstruktur waren im Wesentlichen gleich wie diejenigen des Waben-Trockenkörpers. Parameter für den Wabenaufbau der Wabenstruktur sind in Tabelle 1 gezeigt.
Bei dieser Wabenstruktur sind in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt alle Längen L_B von in der zu der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile 112a, 112b verbindenden geraden Linie M senkrechten Richtung einander benachbarten Waben auf eine Länge von 1 / 1,02 = etwa 98% verringert (d.h. eine Verringerungsrate von 2 %), wenn der Abstand von der geraden Linie M um eine Wabe getrennt ist. Der Wert von L_B von Beispiel 2 in Tabelle 1 gibt L_B der Wabe an, die am nächsten zu der geraden Linie M liegt (die von der geraden Linie M gekreuzte Wabe oder die der geraden Linie M benachbarte Wabe).
Messung der Temperaturverteilung während des Erwärmens
Bei der resultierenden Wabenstruktur wurde die Temperaturverteilung während des Erwärmens mit demselben Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Wärmeschockfestigkeit
Bei der resultierenden Wabenstruktur wurde die Prüfung der Wärmeschockfestigkeit mit demselben Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Beispiel 3
Herstellung des säulenförmigen Grünkörpers
Ein säulenförmiger Grünkörper wurde durch dieselben Vorgänge wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Herstellung des Waben-Trockenkörpers
Ein Waben-Trockenkörper wurde durch dieselben Vorgänge wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Formwerkzeug in der Art von gestapelten Ziegelsteinen mit dem in 4-2 gezeigten Aufbau verwendet wurde.
Bilden der Anschlussteile
Anschlussteile wurden durch dieselben Vorgänge wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Brennen
Der Waben-Trockenkörper wurde entfettet, gebrannt und weiter oxidiert, um durch dieselben Vorgänge wie in Vergleichsbeispiel 1 eine Wabenstruktur herzustellen.
Die verschiedenen Abmessungen der resultierenden Wabenstruktur waren im Wesentlichen gleich wie diejenigen des Waben-Trockenkörpers. Parameter für den Wabenaufbau der Wabenstruktur sind in Tabelle 1 gezeigt.
Bei dieser Wabenstruktur sind in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt alle Längen L_B von in der zu der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile 112a, 112b verbindenden geraden Linie M senkrechten Richtung einander benachbarten Waben ungeachtet eines Abstands von M identisch.
Messung der Temperaturverteilung während des Erwärmens
Bei der resultierenden Wabenstruktur wurde die Temperaturverteilung während des Erwärmens mit demselben Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Wärmeschockfestigkeit

Bei der resultierenden Wabenstruktur wurde die Prüfung der Wärmeschockfestigkeit mit demselben Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 1

	Trennwanddicke (mm)	Dicke der äußeren Umfangsseitenwand (mm)	L_A	L_B	L_A / L_B	L₁	L₂	L₃	L₂/L₁	L₃/L₁	Verringerungsrate von L_B
	Trennwanddicke (mm)	Dicke der äußeren Umfangsseitenwand (mm)	(mm)	(mm)		(mm)	(mm)	(mm)			Verringerungsrate von L_B
Vergleichsbeispiel 1	0,127	0,35	1,27	1,27	1,0	120,0	120,0	0,0	1,0	0,00	0%
Beispiel 1	0,127	0,35	1,27	2,54	2,0	120,0	225,0	115,3	1,88	0,96	0%
Beispiel 2	0,127	0,35	1,27	2,54	2,0	120,0	225,0	115,3	1,88	0,96	2%
Beispiel 3	0,127	0,35	1,27	3,81	3,0	120,0	285,5	175,4	2,38	1,46	0 %
* L_B in Beispiel 2 bezeichnet L_B für die Wabe, die am nächsten zu der geraden Linie M liegt.

Tabelle 2

	Vergleichsbeispiel 1	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3
Punkt A (° C)	359	376	366	363
Punkt B (° C)	336	365	361	362
Punkt C (° C)	311	356	355	357
Punkt D (° C)	368	387	374	370
Punkt A - Punkt C (° C)	Δ 48	Δ 20	Δ 11	Δ 6

Tabelle 3

	Vergleichsbeispiel 1	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3
600 °C	0/3	0/3	0/3	0/3
700 °C	2/3	0/3	0/3	0/3

Erörterung
Bei beiden Beispielen und beim Vergleichsbeispiel war die Erwärmungsrate nahe der geraden Linie M, die die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindet, höher, und die Erwärmungsrate war mit zunehmender Entfernung von der geraden Linie M in senkrechter Richtung langsamer. Es versteht sich jedoch, dass der Temperaturunterschied zwischen Punkt A und Punkt C in den Beispielen 1 bis 3 kleiner war als in Vergleichsbeispiel 1 und die Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung verbessert war. Beispiel 2, bei welchem L_B mit zunehmender Entfernung von der geraden Linie M allmählich kürzer wurde, zeigte eine höhere Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung als Beispiel 1. Ferner zeigte Beispiel 3, bei welchen das Verhältnis L₂/L₁ optimiert war, die beste Eigenschaft der gleichmäßigen Erwärmung.
Bezugszeichenliste

100: Wabenstruktur
102: äußere Umfangsseitenfläche
104: erste Unterfläche
106: zweite Unterfläche
108: Wabe
110: Trennwand
112a, 112b: Anschlussteil
114: äußere Umfangsseitenwand
116a, 116b: Rippe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010229976 A [0004, 0008]
JP 2012188958 A [0005, 0008]
JP 2002177793 A [0006, 0008]
JP 2006224031 A [0007, 0008]
JP 2016196868 A [0008]

Claims

Säulenförmige Wabenstruktur, die eine äußere Umfangsseitenwand mit einer äußeren Umfangsseitenfläche, eine Vielzahl von Trennwänden, die eine Vielzahl von Waben unterteilen und bilden, die von einer Unterfläche zu einer anderen Unterfläche durchdringen, sodass sie Durchflusswege bilden, wobei die Vielzahl der Trennwände innerhalb der äußeren Umfangsseitenwand angeordnet ist, und ein Paar Anschlussteile aufweist, die so angeordnet sind, dass sie einander an der äußeren Umfangsseitenfläche der äußeren Umfangsseitenwand gegenüberliegen, wobei die Wabenstruktur einen Vergleichsbeziehung von 1,3 ≤ L₂ / L₁ erfüllt, worin: in einem zu einer Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt L₁ eine Länge zwischen zwei Punkten an der äußeren Umfangsseitenfläche darstellt, die eine gerade Linie schneiden, die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindet; und L₂ eine Länge eines kürzesten Weges darstellt, der die beiden Punkte durch die äußere Umfangsseitenwand und die Trennwände verbindet.
Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei die in einer Richtung der geraden Linie, die die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindet, einander benachbarten Waben durch gerade Trennwandteile unterteilt sind, die in einem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt in einer zu der Richtung der geraden Linie senkrechten Richtung verlaufen.
Wabenstruktur nach Anspruch 2, wobei die Wabenstruktur einen Vergleichsbeziehung von 0,5 ≤ L₃ / L₁ erfüllt, worin L₃ eine Gesamtweglänge der geraden Trennwandteile darstellt, wenn man in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt den kürzesten Weg durchläuft.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die jeweiligen Waben, abgesehen von den an die äußere Umfangsseitenwand angrenzenden Waben, durch ein Paar gerade Trennwandteile A unterteilt sind, die in einer Richtung der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindenden Linie verlaufen, und durch ein Paar gerade Trennwandteile B, die in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt in einer zu der geraden Linie senkrechten Richtung verlaufen.
Wabenstruktur nach Anspruch 4, wobei das Paar der Trennwandteile A der jeweiligen in Richtung der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindenden geraden Linie einander benachbarten Waben in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt auf voneinander verschiedenen geraden Linien vorhanden ist.
Wabenstruktur nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Paar der Trennwandteile B der jeweiligen, in der zu der Richtung der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindenden geraden Linie senkrechten Richtung einander benachbarten Waben in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt auf einem Paar der gleichen geraden Linien vorhanden ist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Längen der Trennwandteile A der jeweiligen Waben identisch sind, mit Ausnahme der der äußeren Umfangsseitenwand benachbarten Waben, und die Längen der Trennwandteile B der jeweiligen Waben bei denjenigen Waben, die in einem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt einen längeren Abstand von der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindenden geraden Linie haben, kürzer werden.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Wabenstruktur einen Wabenaufbau aufweist, der in dem zu der Richtung der Durchflusswege der Waben senkrechten Querschnitt mit der die Umfangsmitten des Paares der Anschlussteile verbindenden geraden Linie als Symmetrieachse liniensymmetrisch ist.