DE102018204932A1

DE102018204932A1 - Wabenfilter

Info

Publication number: DE102018204932A1
Application number: DE102018204932.7A
Authority: DE
Inventors: Osamu Yasui; Takashi Aoki; Kazuto Miura; Tomohiro Iida; Yukio Miyairi
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2018-10-18
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: CN108691606B; US11058983B2; CN108691606A; US20180280859A1; DE102018204932B4; JP6862245B2; JP2018167199A

Abstract

Es wird ein Wabenfilter geschaffen, der einen niedrigen Druckabfall aufweist, während er die isostatische Festigkeit beibehält. Ein Wabenfilter enthält: ein säulenförmiges Wabensubstrat 4 und einen Verschlussabschnitt 5, der an einem der offenen Enden der Zellen 2 angeordnet ist. In einem Querschnitt orthogonal zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen 2 weisen Einströmungszellen 2a eine fünfeckige oder sechseckige Form auf, und Ausströmungszellen 2b weisen eine viereckige Form auf. Die mehreren Zellen sind so konfiguriert, dass mehrere Einströmungszellen 2a eine Ausströmungszelle 2b umgeben und eine Seite einer Einströmungszelle 2a und eine Seite einer benachbarten Ausströmungszelle 2b zueinander parallel sind. Die Trennwand 1 des Wabensubstrats 4 ist so konfiguriert, dass die Dicke T1 einer ersten Trennwand 1a, die zwischen den Einströmungszellen 2a und den Ausströmungszellen 2b angeordnet ist, kleiner ist als die Dicke T2 einer zweiten Trennwand 1b, die zwischen den Einströmungszellen 2a angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung, die auf JP-2017-068047 basiert, eingereicht am 30.3.2017 beim Japanischen Patentamt, deren Inhalt hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wabenfilter. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Wabenfilter, der einen geringen Druckabfall aufweist, während er die isostatische Festigkeit beibehält.
Beschreibung des Stands der Technik
Brennkraftmaschinen werden in vielen Industrien als Energiequellen verwendet. Abgas, das aus einer solchen Brennkraftmaschine während der Verbrennung von Kraftstoff ausgestoßen wird, enthält jedoch Feinstaub wie z. B. Ruß und Asche zusammen mit toxischem Gas wie z. B. Stickstoffoxiden. Nachstehend kann der Feinstaub als „PM“ bezeichnet sein. „PM“ steht für Feinstaub („Particulate Matter“). Vorschriften für das Entfernen von PM, der aus einer Dieselkraftmaschine ausgestoßen wird, werden weltweit strenger. Ein wabenstrukturierter Filter vom Wandstrom-Typ mit wurde beispielsweise als ein Filter verwendet, um solchen PM zu entfernen.
Für einen solchen Filter vom Wandstrom-Typ sind verschiedene Typen von Wabenfiltern vorgeschlagen worden, der ein Wabensubstrat enthält, das eine poröse Trennwand aufweist, die mehrere Zellen definiert, die als Durchgangskanäle für ein Fluid dienen, und einen Verschlussabschnitt, der an den offenen Enden der mehreren Zellen auf einer Seite angeordnet ist (siehe beispielsweise Patentdokumente 1 bis 4). Beispielsweise weist ein solcher Wabenfilter Einströmungszellen auf, die einen Verschlussabschnitt an ihren Ausströmungsendflächen aufweisen, und Ausströmungszellen, die einen Verschlussabschnitt an ihren Einströmungsendflächen aufweisen, wobei die Einströmungszellen und die Ausströmungszellen alternierend über die Trennwand angeordnet sind. Die poröse Trennwand dient als ein Filter, um PM zu entfernen.
Einer der vorgeschlagenen Wabenfilter vom Wandstrom-Typ ist so konfiguriert, dass er eine Form der Zellen aufweist, die eine Kombination aus Sechsecken und Vierecken in einem Querschnitt orthogonal zur Mittelachsenrichtung des Wabenstrukturkörpers ist (beispielsweise Patentdokument 5). Ein solcher Wabenfilter weist eine ausgezeichnete Festigkeit bei hoher Temperatur auf und kann einen reduzierten Druckabfall aufweisen.

[Patentdokument 1] JP-A-2007-209842
[Patentdokument 2] JP-A-2012-081415
[Patentdokument 3] JP-B-4279497
[Patentdokument 4] JP-B-4567674
[Patentdokument 5] JP-A-2014-200741

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der in Patentdokument 5 beschriebene Wabenfilter ist so konfiguriert, dass er vier Zellen enthält, die offene Einlässe aufweisen (sie können nachstehend als „Einströmungszellen“ bezeichnet sein), die eine Zelle umgeben, die einen offenen Auslass aufweist (diese kann nachstehend als „Ausströmungszelle“ bezeichnet sein). Der in Patentdokument 5 beschriebene Wabenfilter weist deshalb zwei Typen von Trennwänden auf, die „eine Trennwand, die zwischen einer Einströmungszelle und einer Ausströmungszelle angeordnet ist“ und „eine Trennwand, die zwischen Einströmungszellen angeordnet ist“ enthalten.
Ein solcher Wabenfilter weist typischerweise eine Neigung dazu auf, dass weniger Abgas durch die „Trennwand, die zwischen Einströmungszellen angeordnet ist“ als durch die „Trennwand, die zwischen einer Einströmungszelle und einer Ausströmungszelle angeordnet ist“ strömt. Ein Wabenfilter, wie er in Patentdokument 5 beschrieben ist, kann deshalb ein Problem mit ungleichmäßiger Strömung von Abgas zwischen diesen zwei Typen von Trennwänden und somit mit einem Anstieg des Druckabfalls des Wabenfilters haben.
In Anbetracht solcher Probleme der herkömmlichen Techniken stellt die vorliegende Erfindung einen Wabenfilter bereit, der einen geringen Druckabfall aufweist während er die isostatische Festigkeit beibehält.
Die vorliegende Erfindung stellt den folgenden Wabenfilter bereit.

[1] Ein Wabenfilter, der enthält: ein säulenförmiges Wabensubstrat, das eine Einströmungsendfläche und eine Ausströmungsendfläche aufweist und eine poröse Trennwand enthält, die mehrere Zellen umgibt, die sich von der Einströmungsendfläche zu der Ausströmungsendfläche erstrecken; und einen Verschlussabschnitt, der an einem der Enden der Zellen an der Einströmungsendfläche und an der Ausströmungsendfläche angeordnet ist, wobei in einem Querschnitt orthogonal zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen Einströmungszellen, die den Verschlussabschnitt an den Enden der Ausströmungsendfläche aufweisen, eine fünfeckige oder eine sechseckige Form aufweisen, Ausströmungszellen, die den Verschlussabschnitt an den Enden der Einströmungsendfläche aufweisen, eine viereckige Form aufweisen, die mehreren Zellen so konfiguriert sind, dass mehrere Einströmungszellen eine Ausströmungszelle umgeben und eine Seite einer Einströmungszelle und eine Seite einer benachbarten Ausströmungszelle zueinander parallel sind, und die Trennwand so konfiguriert ist, dass die Dicke T1 einer ersten Trennwand, die zwischen den Einströmungszellen und den Ausströmungszellen angeordnet ist, kleiner ist als eine Dicke T2 einer zweiten Trennwand, die zwischen den Einströmungszellen angeordnet ist.
[2] Wabenfilter nach [1], wobei ein Wert des Verhältnisses (T2/T1) der Dicke T2 der zweiten Trennwand zu der Dicke T1 der ersten Trennwand im Bereich von 1,05 bis 2,95 ist.
[3] Wabenfilter nach [2], wobei der Wert des Verhältnisses (T2/T1) der Dicke T2 der zweiten Trennwand zu der Dicke T1 der ersten Trennwand im Bereich von 1,1 bis 2,15 ist.
[4] Wabenfilter nach einem aus [1] bis [3], wobei die zweite Trennwand einen geneigten Teil der Dicke aufweist und die Dicke T2 der zweiten Trennwand an dem geneigten Teil der Dicke zu einer Überschneidung mit der ersten Trennwand abnimmt oder zunimmt.
[5] Wabenfilter nach einem aus [1] bis [4], wobei die Dicke T1 der ersten Trennwand im Bereich von 70 bis 300 µm ist.
[6] Wabenfilter nach einem aus [1] bis [5], wobei die Einströmungszellen einen kleineren hydraulischen Durchmesser als ein hydraulischer Durchmesser der Ausströmungszellen aufweisen.
[7] Wabenstruktur nach einem aus [1] bis [6], wobei die Ausströmungszellen eine Länge einer Seite im Bereich von 0,6 bis 3,0 mm aufweisen.
[8] Wabenfilter nach einem aus [1] bis [7], wobei die Trennwand eine Porosität im Bereich von 35 bis 70 % aufweist.
[9] Wabenfilter nach [8], wobei die Trennwand eine Porosität im Bereich von 50 bis 70 % aufweist.
[10] Wabenfilter nach einem aus [1] bis [9], wobei in einem Querschnitt orthogonal zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen der Wabenfilter eine Konfiguration aufweist, in der vier der Einströmungszellen, die eine sechseckige Form aufweisen, eine der Ausströmungszellen umgeben, oder der Wabenfilter eine Konfiguration aufweist, in der acht Einströmungszellen, die eine fünfeckige Form aufweisen, eine der Ausströmungszellen umgeben.

Ein Wabenfilter der vorliegenden Erfindung ist so konfiguriert, dass er eine erste Trennwand, die zwischen einer Einströmungszelle und einer Ausströmungszelle angeordnet ist und eine Dicke T1 aufweist, und eine zweite Trennwand, die zwischen Einströmungszellen angeordnet ist und eine Dicke T2 aufweist, enthält, und T1 kleiner als T2 ist. Das heißt, der Wabenfilter der vorliegenden Erfindung erfüllt die Beziehung „T2 > T1“. Mit dieser Konfiguration kann der Wabenfilter der vorliegenden Erfindung einen vorteilhaften Effekt aufweisen, dass er einen geringen Druckabfall aufweist im Vergleich zu einem existierenden Wabenfilter, der die gleiche offene Stirnfläche aufweist, während er die isostatische Festigkeit gleich einem solchen existierenden Wabenfilter beibehält.
Das heißt, eine solche zweite Trennwand, die eine relativ große Dicke T2 aufweist, kann das Gesamtvolumen der Poren in der zweiten Trennwand relativ erhöhen, und deshalb kann Abgas leicht durch die Poren der zweiten Trennwand strömen. Das ermöglicht es, dass Abgas, das in die Einströmungszellen strömt, leicht über die Poren der zweiten Trennwand zu den Ausströmungszellen strömt, selbst wenn sich PM wie z. B. Ruß auf der Oberfläche der ersten Trennwand angesammelt hat und somit die erste Trennwand einen erhöhten Permeationswiderstand aufweist. Dadurch kann der Wabenfilter einen geringen Druckabfall aufweisen. Insbesondere durchläuft Abgas, das aus den Einströmungszellen zu den Ausströmungszellen strömt, hauptsächlich die erste Trennwand, und somit sammelt sich PM, wie z. B. Ruß, leicht an der ersten Trennwand an. Wenn sich PM ansammelt, steigt leicht der Permeationswiderstand an der ersten Trennwand an. Gemäß dem Wabenfilter der vorliegenden Erfindung kann, wenn der Permeationswiderstand an der ersten Trennwand ansteigt, die zweite Trennwand sehr effektiv als der Durchgangskanal für das Abgas funktionieren.
Es wird hier darauf hingewiesen, dass der Beitrag zu einem Anstieg des Druckabfalls in dem Anfangszustand des Betriebs an der zweiten Trennwand niedriger ist als an der ersten Trennwand. Das bedeutet, dass ein Wabenfilter, der eine solche zweite Trennwand, die eine relativ große Dicke T2 aufweist, enthält, einen Anstieg des Druckabfalls in dem Anfangszustand des Betriebs unterdrücken kann. Ein solcher Wabenfilter, der eine zweite Trennwand, die eine relativ große Dicke T2 aufweist, enthält, kann die Wärmekapazität des Wabenfilters insgesamt erhöhen, und somit kann auch die verbesserte Temperaturwechselbeständigkeit erwartet werden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform eines Wabenfilters der vorliegenden Erfindung gesehen von der Einströmungsendfläche zeigt;
2 ist eine Draufsicht, die schematisch die Einströmungsendfläche des Wabenfilters von 1 zeigt;
3 ist eine Draufsicht, die schematisch die Ausströmungsendfläche des Wabenfilters von 1 zeigt;
4 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Teils der Einströmungsendfläche in 2;
5 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Teils der Ausströmungsendfläche in 3;
6 ist eine schematische Querschnittsansicht, genommen entlang der Linie A-A' von 4;
7 beschreibt schematisch die Form von Zellen in 4;
8 beschreibt schematisch die Form von Zellen in 5;
9 ist eine schematische Ansicht, um die Form von Zellen in einer weiteren Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung zu erläutern;
10 ist eine schematische Ansicht, um die Form von Zellen in einer weiteren Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung zu erläutern; und
11 ist eine schematische Ansicht, um die Form von Zellen in einer weiteren Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung zu erläutern.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Folgende beschreibt Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist deshalb so zu verstehen, dass sie die folgenden Ausführungsformen enthält, zu denen Modifikationen und Verbesserungen wie jeweils erforderlich basierend auf normalen Kenntnissen eines Fachmanns hinzugefügt werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Wabenfilter:
Eine Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung ist ein Wabenfilter 100, wie er in den 1 bis 8 gezeigt ist. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung gesehen von der Einströmungsendfläche zeigt. 2 ist eine Draufsicht, die schematisch die Einströmungsendfläche des Wabenfilters von 1 zeigt. 3 ist eine Draufsicht, die schematisch die Ausströmungsendfläche des Wabenfilters von 1 zeigt. 4 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Teils der Einströmungsendfläche in 2. 5 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Teils der Ausströmungsendfläche in 3. 6 ist eine schematische Querschnittsansicht, genommen entlang der Linie A-A' von 4. 7 beschreibt schematisch die Form von Zellen in 4. 8 beschreibt schematisch die Form von Zellen in 5.
Der Wabenfilter 100 enthält ein Wabensubstrat 4 und einen Verschlussabschnitt 5. Das Wabensubstrat 4 weist eine Säulenform auf, die eine Einströmungsendfläche 11 und eine Ausströmungsendfläche 12 aufweist. Das Wabensubstrat 4 enthält eine poröse Trennwand 1, die mehrere Zellen 2 umgibt, die sich von der Einströmungsendfläche 11 zu der Ausströmungsendfläche 12 erstrecken. Das Wabensubstrat 4 in den 1 bis 3 enthält ferner eine Umfangswand 3, die so angeordnet ist, dass sie die Trennwand 1 umgibt. In der vorliegenden Erfindung beziehen sich Zellen 2 auf einen Raum, der von der Trennwand 1 umgeben ist.
Der Verschlussabschnitt 5 ist an Enden der Zellen 2 angeordnet, die in dem Wabensubstrat 4 an einem aus der Einströmungsendfläche 11 und der Ausströmungsendfläche 12 gebildet sind, um die offenen Enden der Zellen 2 zu verschließen. Nachstehend sind die Zellen 2, die den Verschlussabschnitt 5 an den Enden der Ausströmungsendfläche 12 aufweisen, als „Einströmungszellen 2a“ bezeichnet. Die Zellen 2, die den Verschlussabschnitt 5 an den Enden der Einströmungsendfläche 11 aufweisen, sind als „Ausströmungszellen 2b“ bezeichnet.
In dem Wabenfilter 100 der vorliegenden Ausführungsform weisen die Einströmungszellen 2a und die Ausströmungszellen 2b in einem Querschnitt orthogonal zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen 2 eine unterschiedliche Form auf. Die Form der Einströmungszellen 2a ist ein Fünfeck oder ein Sechseck. Die Form der Ausströmungszellen 2b ist ein Viereck. Nachstehend kann die „Form der Zellen“ in einem Querschnitt orthogonal zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen 2 als eine „Querschnittsform der Zellen“ oder einfach eine „Form der Zellen“ bezeichnet sein. In dieser Spezifikation bedeuten ein „Fünfeck“, ein „Sechseck“ und ein „Viereck“, wie vorstehend angegeben, ein „im Wesentlichen Fünfeck“, ein „im Wesentlichen Sechseck“ bzw. ein „im Wesentlichen Viereck“, wie später beschrieben ist.
Mehrere Zellen sind so konfiguriert, dass mehrere Einströmungszellen 2a eine Ausströmungszelle 2b umgeben und eine Seite einer Einströmungszelle 2a und eine Seite einer benachbarten Ausströmungszelle 2b zueinander parallel sind. In dem in den 1 bis 8 gezeigten Wabenfilter 100 umgeben vier sechseckige Einströmungszellen 2a eine Ausströmungszelle 2b. In dieser Spezifikation bedeutet „parallel“, wie es vorstehend beschrieben ist, „im Wesentlichen parallel“, wie später beschrieben ist.
In dem Wabenfilter 100 ist ein Teil der Trennwand 1, der zwischen einer Einströmungszelle 2a und einer Ausströmungszelle 2b angeordnet ist, als eine „erste Trennwand 1a“ bezeichnet. Ein Teil der Trennwand 1, der zwischen Einströmungszellen 2a angeordnet ist, ist als eine „zweite Trennwand 1b“ bezeichnet. Der Wabenfilter 100 der vorliegenden Ausführungsform weist ein Hauptmerkmal auf, dass die Dicke T1 der ersten Trennwand 1a kleiner ist als die Dicke T2 der zweiten Trennwand 1b.
Der Wabenfilter der vorliegenden Ausführungsform weist einen vorteilhaften Effekt auf, dass er einen geringen Druckabfall aufweist im Vergleich zu einem existierenden Wabenfilter, der die gleiche offene Stirnfläche aufweist, während er die isostatische Festigkeit gleich einem solchen existierenden Wabenfilter beibehält. Das heißt, eine solche zweite Trennwand 1b, die eine relativ große Dicke T2 aufweist, kann das Gesamtvolumen der Poren in der zweiten Trennwand 1b relativ erhöhen, und deshalb kann Abgas leicht durch die Poren der zweiten Trennwand 1b strömen. Das ermöglicht es, dass Abgas, das in die Einströmungszellen 2a strömt, leicht über die Poren der zweiten Trennwand 1b zu den Ausströmungszellen 2b strömt, selbst wenn sich PM wie z. B. Ruß auf der Oberfläche der ersten Trennwand 1a angesammelt hat und somit die erste Trennwand 1a einen erhöhten Permeationswiderstand aufweist. Dadurch kann der Wabenfilter 100 einen geringen Druckabfall aufweisen. Insbesondere durchläuft Abgas, das aus den Einströmungszellen 2a zu den Ausströmungszellen 2b strömt, hauptsächlich die erste Trennwand 1a, und somit sammelt sich PM, wie z. B. Ruß, leicht an der ersten Trennwand an. Wenn sich PM ansammelt, steigt leicht der Permeationswiderstand an der ersten Trennwand an. Gemäß dem Wabenfilter 100 der vorliegenden Ausführungsform kann, wenn der Permeationswiderstand an der ersten Trennwand 1a ansteigt, die zweite Trennwand 1b sehr effektiv als der Durchgangskanal für das Abgas funktionieren.
Es wird hier darauf hingewiesen, dass der Beitrag zu einem Anstieg des Druckabfalls in dem Anfangszustand des Betriebs an der zweiten Trennwand 1b niedriger ist als an der ersten Trennwand 1a. Das bedeutet, dass ein Wabenfilter 100, der eine solche zweite Trennwand 1b enthält, die eine relativ große Dicke T2 aufweist, einen Anstieg des Druckabfalls in dem Anfangszustand des Betriebs unterdrücken kann. Ein solcher Wabenfilter 100, der eine zweite Trennwand 1b enthält, die eine relativ große Dicke T2 aufweist, kann die Wärmekapazität des Wabenfilters insgesamt erhöhen, und somit kann auch die verbesserte Temperaturwechselbeständigkeit erwartet werden.
In dieser Spezifikation bedeutet in „im Wesentlichen Fünfeck“ eine fünfeckige Form, eine fünfeckige Form die wenigstens eine gekrümmte Ecke des Fünfecks aufweist, und eine fünfeckige Form, die wenigstens eine Ecke des Fünfecks aufweist, die linear abgeschrägt ist. Wenn eine zweite Trennwand, die zwischen Einströmungszellen angeordnet ist, einen „geneigten Teil der Dicke“ aufweist, wie später beschrieben ist, ist angenommen, dass diese Einströmungszellen eine Form aufweisen, die durch Berücksichtigung der zwei Seiten, die den „geneigten Teil der Dicke“ als zwei parallele Seiten bilden, erhalten wird. Ein „im Wesentlichen Sechseck“ bedeutet eine sechseckige Form, eine sechseckige Form, die wenigstens eine gekrümmte Ecke des Sechsecks aufweist, und eine sechseckige Form, die wenigstens eine Ecke des Sechsecks aufweist, die linear abgeschrägt ist. Ein „im Wesentlichen Viereck“ bedeutet eine viereckige Form, eine viereckige Form, die wenigstens eine gekrümmte Ecke des Vierecks aufweist, und eine viereckige Form, die wenigstens eine Ecke des Vierecks aufweist, die linear abgeschrägt ist. „Im Wesentlichen parallel“ bedeutet die Positionsbeziehung zwischen zwei Seiten, die parallel sind, und zwischen zwei parallelen Seiten, von denen eine innerhalb des Bereichs von ±15° geneigt ist.
In dem Wabenfilter der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke der Trennwand 1 an den Teilen der ersten Trennwand 1a und der zweiten Trennwand 1b nicht besonders eingeschränkt, solange T1 kleiner als T2 ist, wie in den 7 und 8 gezeigt ist. und. Es wird darauf hingewiesen, dass der Wert von „T2/T1“ als das Verhältnis der Dicke T2 der zweiten Trennwand 1b zu der Dicke T1 der ersten Trennwand 1a vorzugsweise im Bereich von 1,05 bis 2,95, weiter vorzuziehen im Bereich von 1,10 bis 2,15, noch weiter vorzuziehen im Bereich von 1,15 bis 2,15 und ganz besonders vorziehen im Bereich von 1,15 bis 1,70 ist. Falls der Wert von „T2/T1“ kleiner als 1,05 ist, kann die Abgasmenge, die durch die Poren der zweiten Trennwand 1b strömt, nicht ausreichend sein, was zu dem Fehlschlagen des Erreichens eines ausreichenden Effekts zum Verringern des Druckabfalls führen kann. Falls der Wert von „T2/T1“ 2,95 übersteigt, ist die Dicke der zweiten Trennwand 1b relativ zu groß, was die offene Stirnfläche des Wabenfilters 100 verringert und zu dem Fehlschlagen des Erreichens eines ausreichenden Effekts zum Verringern des Druckabfalls führen kann.
Die Dicke T1 der ersten Trennwand 1a ist vorzugsweise im Bereich von 70 bis 300 µm, weiter vorzuziehen im Bereich von 120 bis 280 µm und besonderes vorzuziehen im Bereich von 170 bis 260 µm. Der so konfigurierte Wabenfilter 100 kann einen geringen Druckabfall aufweisen, während er die isostatische Festigkeit beibehält.
Die Dicke T1 der ersten Trennwand 1a und die Dicke T2 der zweiten Trennwand 1b können mit einem Mikroskop gemessen werden. Als das Mikroskop kann beispielsweise ein VHK-1000 (Produktname), produziert von Keyence Corporation verwendet werden. Insbesondere wird der Wabenfilter 100 zuerst beschnitten, um orthogonal zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen 2 zu sein. Dann werden die erste Trennwand 1a und die zweite Trennwand 1b auf der Schnittebene des Wabenfilters 100 mit einem Mikroskop betrachtet, um ihre Dicken zu messen. Zu dieser Zeit ist die „Dicke T1 der ersten Trennwand 1a“ eine Dicke des dünnsten Teils der ersten Trennwand 1a zwischen einer Seite einer Einströmungszelle 2a und einer Seite einer benachbarten Ausströmungszelle 2b. Ähnlich ist die „Dicke T2 der zweiten Trennwand 1b“ eine Dicke des dünnsten Teil der zweiten Trennwand 1b zwischen zwei Einströmungszellen.
In dem Wabenfilter 100 der vorliegenden Ausführungsform ist der hydraulische Durchmesser vorzugsweise an den Einströmungszellen 2a kleiner als an den Ausströmungszellen 2b. Der so konfigurierte Wabenfilter kann leicht einen vorteilhaften Effekt zum Verringern des Druckabfalls aufweisen, während er die isostatische Festigkeit beibehält. Der hydraulische Durchmesser ist ein berechneter Wert basierend auf der Querschnittsfläche und dem Umfang jeder Zelle 2 durch 4 × (Querschnittsfläche) / (Umfang).
Der hydraulische Durchmesser der Einströmungszellen 2a ist vorzugsweise im Bereich von 0,70 bis 1,30 mm, weiter vorzuziehen im Bereich von 0,85 bis 1,15 mm und besonders vorzuziehen im Bereich von 0,90 bis 1,10 mm. Vorzugsweise ist der hydraulische Durchmesser der Einströmungszellen 2a im Bereich des 0,50- bis 1,3-Fachen des hydraulischen Durchmessers der Ausströmungszellen 2b, weiter vorzuziehen im Bereich des 0,75- bis 0,95-Fachen.
Vorzugsweise weisen die Ausströmungszellen 2b eine Länge einer Seite auf, die im Bereich von 0,6 bis 3,0 mm, weiter vorzuziehen im Bereich von 0,6 bis 2,0 mm und besonders vorzuziehen im Bereich von 0,7 bis 1,5 mm ist. Der so konfigurierte Wabenfilter kann leicht einen vorteilhaften Effekt zum Verringern des Druckabfalls aufweisen, während er eine verbesserte Temperaturwechselbeständigkeit aufweist.
Vorzugsweise weist die Trennwand 1 des Wabensubstrats 4 eine Porosität im Bereich von 35 bis 70 %, weiter vorzuziehen im Bereich von 50 bis 70 % auf. Falls die Porosität der Trennwand 1 kleiner als 35 % ist, kann der Druckabfall ansteigen. Falls die Porosität der Trennwand 1 70 % übersteigt, ist die Festigkeit des Wabensubstrats 4 nicht ausreichend. Wenn ein solcher Wabenfilter 100 in einem Gehäuse aufgenommen ist, das für eine Abgasreinigungseinrichtung verwendet wird, ist es schwierig, den Wabenfilter 100 mit einer ausreichenden Greifkraft zu halten. Die Porosität der Trennwand 1 ist ein Wert, der mit einem Quecksilberporosimeter gemessen wird. Als das Quecksilberporosimeter kann beispielsweise Autopore 9500 (Produktname), produziert von Micromeritics Co., verwendet werden.
Aus Sicht der Festigkeit, der Wärmebeständigkeit, der Haltbarkeit und dergleichen ist die Trennwand 1 vorzugsweise aus verschiedenen Typen von Keramik hergestellt, wie z. B. Oxiden und Nicht-Oxiden und Metallen als Hauptkomponenten. Insbesondere enthält Keramik vorzugsweise wenigstens einen Typ von Materialien, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Spinell, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid und Aluminiumtitanat besteht. Beispiele der Metalle enthalten Fe-Cr-Al-basierte Metalle und Metall-Silizium. Ein Typ oder zwei Typen oder mehr, die aus diesen verschiedenen Materialien ausgewählt sind, können als eine Hauptkomponente enthalten sein. Besonders vorzuziehen ist aus Sicht hoher Festigkeit und hoher Wärmebeständigkeit ein Typ oder zwei Typen oder mehr, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Aluminiumoxid, Mullit, Aluminiumtitanat, Kordierit, Siliziumcarbid und Siliziumnitrid besteht, als Hauptkomponente enthalten. Das Keramikmaterial kann ein Verbundmaterial sein, das beispielsweise durch Binden von Siliziumcarbid-Partikeln mit Kordierit als Bindemittel erhalten wird. Siliziumcarbid oder Silizium-Siliziumcarbid-Verbundmaterialien sind aus Sicht hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher Wärmebeständigkeit besonders geeignet. Hier bezieht sich „Hauptkomponente“ auf eine Komponente, die 50 Masse-% oder mehr, vorzugsweise 70 Masse-% oder mehr und weiter vorzuziehen 80 Masse-% oder mehr der Komponenten bildet.
Das Material des Verschlussabschnitts 5 ist nicht besonders eingeschränkt, und ein Material, das vorstehend für die Trennwand 1 genannt ist, kann vorteilhaft verwendet werden.
Die Gesamtform des Wabenfilters ist nicht besonders eingeschränkt. Für die Gesamtform des Wabenfilters der vorliegenden Ausführungsform weisen die Einströmungsendfläche und die Ausströmungsendfläche vorzugsweise eine runde Form oder eine elliptische Form auf und weisen vorzugsweise eine runde Form auf. Die Größe des Wabenfilters ist nicht besonders eingeschränkt, und die Länge von der Einströmungsendfläche bis zu der Ausströmungsendfläche ist vorzugsweise im Bereich von 50 bis 300 mm. Wenn die Gesamtform des Wabenfilters eine runde Säulenform ist, weisen ihre Endflächen vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von 100 bis 400 mm auf.
Der Wabenfilter der vorliegenden Ausführungsform wird vorteilhaft als ein Element zur Abgasreinigung in einer Brennkraftmaschine verwendet. In dem Wabenfilter der vorliegenden Ausführungsform kann wenigstens eines aus der Oberfläche der Trennwand und den Poren der Trennwand des Wabensubstrats mit einem Katalysator zur Abgasreinigung beschichtet sein.
Das Folgende beschreibt eine weitere Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 9 bis 11. 9 ist eine schematische Ansicht, um die Form von Zellen in einer weiteren Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung zu erläutern. 10 ist eine schematische Ansicht, um die Form von Zellen in einer weiteren Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung zu erläutern. 11 ist eine schematische Ansicht, um die Form von Zellen in einer weiteren Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
Ein Wabenfilter 200 in 9 enthält ein Wabensubstrat 24 und einen Verschlussabschnitt 25. Das Wabensubstrat 24 weist eine Säulenform auf, die eine Einströmungsendfläche 31 und eine Ausströmungsendfläche (nicht dargestellt) aufweist. Das Wabensubstrat 24 enthält einer poröse Trennwand 21, die mehrere Zellen 22 umgibt, die sich von der Einströmungsendfläche 31 zu der Ausströmungsendfläche (nicht dargestellt) erstrecken.
In dem in 9 gezeigten Wabenfilter 200 weisen die Einströmungszellen 22a eine fünfeckige Form auf, und die Ausströmungszellen 22b weisen eine viereckige Form auf in einem Querschnitt orthogonal zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen 22. In dem Wabenfilter 200 umgeben acht fünfeckige Einströmungszellen 22a eine Ausströmungszelle 22b.
Der Wabenfilter 200 ist so konfiguriert, dass die Dicke T1 der ersten Trennwand 21a, die zwischen einer Einströmungszelle 22a und einer Ausströmungszelle 22b angeordnet ist, kleiner ist als die Dicke T2 der zweiten Trennwand 21b, die zwischen Einströmungszellen 22a angeordnet ist.
Der so konfigurierte Wabenfilter 200 weist außerdem einen vorteilhaften Effekt auf, dass er einen geringen Druckabfall aufweist im Vergleich zu einem existierenden Wabenfilter, der die gleiche offene Stirnfläche aufweist, während er die isostatische Festigkeit gleich einem solchen existierenden Wabenfilter beibehält. Der Wabenfilter 200 ist so konfiguriert, dass sich jeder der acht Teile der zweiten Trennwände 21b mit der ersten Trennwand 21a, die eine Ausströmungszelle 22b umgibt, überschneidet. Mit dieser Konfiguration kann ein größerer Effekt von diesem Wabenfilter erwartet werden, wenn die zweite Trennwand 21b als der Durchgangskanal für Abgas funktioniert.
Der Wabenfilter 200 ist vorzugsweise ähnlich dem Wabenfilter 100 konfiguriert, der in den 1 bis 8 gezeigt ist, wie vorstehend angegeben, außer dass die Form der Einströmungszellen 22a ein Fünfeck ist.
Ein Wabenfilter 300 in 10 enthält ein Wabensubstrat 44 und einen Verschlussabschnitt 45. Das Wabensubstrat 44 weist eine Säulenform auf, die eine Einströmungsendfläche 51 und eine Ausströmungsendfläche (nicht dargestellt) aufweist. Das Wabensubstrat 44 enthält einer poröse Trennwand 41, die mehrere Zellen 42 umgibt, die sich von der Einströmungsendfläche 51 zu der Ausströmungsendfläche (nicht dargestellt) erstrecken.
In dem in 10 gezeigten Wabenfilter 300 weisen die Einströmungszellen 42a eine fünfeckige Form auf, und die Ausströmungszellen 42b weisen eine viereckige Form auf in einem Querschnitt orthogonal zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen 42. In dem Wabenfilter 300 umgeben acht fünfeckige Einströmungszellen 42a eine Ausströmungszelle 42b.
Der Wabenfilter 300 ist außerdem so konfiguriert, dass die Dicke T1 der ersten Trennwand 41a, die zwischen einer Einströmungszelle 42a und einer Ausströmungszelle 42b angeordnet ist, kleiner ist als die Dicke T2, T2' der zweiten Trennwand 41b, die zwischen Einströmungszellen 42a angeordnet ist.
Der Wabenfilter 300 weist einen geneigten Teil der Dicke 46 an der zweiten Trennwand 41b auf, und an diesem geneigten Teil der Dicke 46 nimmt die Dicke T2 der zweiten Trennwand 41b zu der Überschneidung mit der ersten Trennwand 41a hin ab. Der Wabenfilter 300 mit einem solchen geneigten Teil der Dicke 46 kann eine verbesserte Temperaturwechselbeständigkeit aufweisen. Insbesondere, da tendenziell an einem kreuzförmigen Teil der zweiten Trennwand 41b eine relative Belastung erzeugt wird, ist ein solcher kreuzförmiger Teil der zweiten Trennwand 41b relativ verdickt, wodurch der Wabenfilter eine verbesserte strukturelle Festigkeit aufweisen kann. Der so konfigurierte Wabenfilter 300 kann während der Regenerationsbehandlung, um zurückgehaltenen PM zur Entfernung zu verbrennen, eine verbesserte Temperaturwechselbeständigkeit aufweisen.
In dem in 11 gezeigten Wabenfilter 400 weisen die Einströmungszellen 42a eine fünfeckige Form auf, und die Ausströmungszellen 42b weisen eine viereckige Form auf in einem Querschnitt orthogonal zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen 42. In dem Wabenfilter 300 umgeben acht fünfeckige Einströmungszellen 42a eine Ausströmungszelle 42b.
Der Wabenfilter 400 ist außerdem so konfiguriert, dass die Dicke T1 der ersten Trennwand 41a, die zwischen einer Einströmungszelle 42a und einer Ausströmungszelle 42b angeordnet ist, kleiner ist als die Dicke T2, T2' der zweiten Trennwand 41b, die zwischen Einströmungszellen 42a angeordnet ist.
Der Wabenfilter 400 weist einen geneigten Teil der Dicke 46 an der zweiten Trennwand 41b auf, und an diesem geneigten Teil der Dicke 46 nimmt die Dicke T2 der zweiten Trennwand 41b zu der Überschneidung mit der ersten Trennwand 41a hin zu. Der so konfigurierte Wabenfilter 400, der einen solchen geneigten Teil der Dicke 46 aufweist, kann einen geringeren Druckabfall aufweisen. Zusätzlich sammelt sich weniger PM wie z. B. Ruß an dem kreuzförmigen Teil der zweiten Trennwand 41b an, was einen Anstieg der maximalen Temperatur während des Verbrennens des PM in der Regenerationsbehandlung, um den PM, der in dem Wabenfilter 400 zurückgehalten ist, zur Entfernung zu verbrennen, unterdrücken kann und die Temperaturwechselbeständigkeit des Wabenfilters verbessern kann.
Verfahren zum Herstellen des Wabenfilters:
Das Folgende beschreibt ein Verfahren zum Herstellen des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung.
Zuerst wird ein geknetetes Material, das eine Formbarkeit aufweist, vorbereitet, um ein Wabensubstrat zu produzieren. Das geknetete Material kann, um ein Wabensubstrat zu produzieren, durch Hinzufügen von Additiven wie z. B. eines Bindemittels und Wasser wie jeweils erforderlich zu einem Material, das als Rohmaterialpulver aus den vorstehend genannten Materialien, die für die Trennwand geeignet sind, ausgewählt ist, vorbereitet werden.
Als Nächstes wird das so vorbereitete geknetete Material extrudiert, und so wird ein säulenförmiger wabenförmiger Körper produziert, der eine Trennwand, die mehrere Zellen definiert, und eine Umfangswand, die an dem äußersten Umfang angeordnet ist, aufweist. Bei der Extrusion weist ein Werkzeug für die Extrusion eine Extrusionsfläche des gekneteten Materials auf, und die Extrusionsfläche des Werkzeugs kann darauf einen Schlitz in der umgekehrten Form des wabenförmigen Körpers, der gebildet werden soll, aufweisen. Der so erhaltene wabenförmige Körper kann beispielsweise durch Mikrowellen und Heißluft getrocknet werden.
Als Nächstes werden die offenen Enden der Zellen mit einem Material ähnlich dem Material, das zum Herstellen des wabenförmigen Körpers verwendet wurde, verschlossen, und so wird ein Verschlussabschnitt gebildet. Ein Verfahren zum Bilden des Verschlussabschnitts kann einem herkömmlicherweise bekannten Verfahren zum Herstellen eines Wabenfilters folgen.
Als Nächstes wird der so erhaltene wabenförmige Körper gebrannt, um einen Wabenfilter zu erhalten. Temperaturen und Atmosphäre für das Brennen unterscheiden sich gemäß dem Rohmaterial, und Fachleute können die Temperatur und die Atmosphäre für das Brennen auswählen, die für das ausgewählte Material am besten geeignet sind. Das Verfahren zum Herstellen des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das nachstehend beschriebene Verfahren beschränkt.
(Beispiele)
(Beispiel 1)
Zuerst wurde ein geknetetes Material vorbereitet, um ein Wabensubstrat zu produzieren. In Beispiel 1 wurden für das Rohmaterialpulver, um ein geknetetes Material vorzubereiten, Siliziumcarbid-Pulver (SiC-Pulver) und Metall-Silizium-Pulver (Si-Pulver) in einem Massenverhältnis von 80:20 gemischt, um ein Mischpulver vorzubereiten. Zu dem Mischpulver wurden ein Bindemittel, ein Porenbildner und Wasser hinzugefügt, um ein formbares Rohmaterial zu erhalten. Als Nächstes wurde das formbare Rohmaterial geknetet, um ein rundes säulenförmiges geknetetes Material zu erhalten.
Als Nächstes wurde das geknetete Material unter Verwendung eines Werkzeugs zum Herstellen eines wabenförmigen Körpers extrudiert, um einen wabenförmigen Körper zu erhalten, der eine runde Säulenform als die Gesamtform aufweist.
Als Nächstes wurde der wabenförmige Körper durch eine Mikrowellentrocknungseinrichtung getrocknet und wurde dann durch eine Heißlufttrocknungseinrichtung vollständig getrocknet, und dann wurden beide Endflächen des wabenförmigen Körpers beschnitten, um vorbestimmte Abmessungen zu erhalten.
Als Nächstes wurde ein Verschlussabschnitt an dem getrockneten wabenförmigen Körper gebildet. Insbesondere wurde zuerst eine Maske auf die Einströmungsendfläche des wabenförmigen Körpers aufgebracht, um die Einströmungszellen zu bedecken. Nachfolgend wurde das maskierte Ende des wabenförmigen Körpers in eine Aufschlämmung zum Verschließen eingetaucht, um die offenen Enden der Ausströmungszellen ohne die Maske mit der Aufschlämmung zum Verschließen zu füllen. Nachfolgend wurde die Ausströmungsendfläche des wabenförmigen Körpers ebenfalls mit der Aufschlämmung zum Verschließen an den offenen Enden der Einströmungszellen gefüllt, ähnlich dem Vorstehenden. Nachfolgend wurde der wabenförmige Körper, der den gebildeten Verschlussabschnitt aufweist, durch eine Heißlufttrocknungseinrichtung weiter getrocknet.
Als Nächstes wurde der wabenförmige Körper, der den gebildeten Verschlussabschnitt aufweist, entfettet und gebrannt, um einen Wabenfilter zu erhalten.

Der Wabenfilter von Beispiel 1 hatte eine Zellenkonfiguration wie der Wabenfilter 200, der in 9 gezeigt ist, die acht fünfeckige Einströmungszellen 22a enthält, die eine viereckige Ausströmungszelle 22b umgeben. Der Wabenfilter von Beispiel 1 wies eine Porosität der Trennwand von 63 % auf. Die Endflächen wiesen einen Durchmesser von 143,8 mm auf, und die Länge in der Zellenausdehnungsrichtung war 152,4 mm. Die Porosität der Trennwand ist ein Wert, der mit einem Quecksilberporosimeter gemessen wird. Der Wabenfilter von Beispiel 1 wies eine Dicke T1 der ersten Trennwand 21a von 248 µm und eine Dicke T2 der zweiten Trennwand 21b von 260 µm auf, wie in 9 gezeigt ist. Deshalb wies der Wabenfilter von Beispiel 1 den Wert des Verhältnisses (T2/T1) der Dicke T2 der zweiten Trennwand zu der Dicke T1 der ersten Trennwand auf, der 1,05 war. Tabelle 1 zeigt die Werte der „Dicke T1 der ersten Trennwand (µm)“, der „Dicke T2 der zweiten Trennwand (µm)“ und „T2/T1“.
[Tabelle 1]

	Dicke T1 der 1.	Dicke T2 der 2.	T2/T1	Druckabfall			Temperaturwechselbeständigkeit
	Trennwand (µm)	Trennwand (µm)		Rußmenge
	Trennwand (µm)	Trennwand (µm)		0 g/L	4 g/L	8 g/L
Vgl.-Bsp. 1	250	250	1,00	Referenz	Referenz	Referenz	gut
Bsp. 1	248	260	1,05	-5 %	-5 %	-5%	gut
Bsp. 2	246	271	1,10	-10 %	-10 %	-10 %	gut
Bsp. 3	244	281	1,15	-15 %	-15 %	-15 %	gut
Bsp. 4	242	290	1,20	-20 %	-20 %	-20 %	ausgezeichnet
Bsp. 5	240	300	1,25	-25 %	-25 %	-25 %	ausgezeichnet
Bsp. 6	238	309	1,30	-20 %	-20%	-20%	ausgezeichnet
Bsp. 7	236	319	1,35	-19%	-19 %	-19 %	ausgezeichnet
Bsp. 8	234	328	1,40	-19%	-19 %	-19 %	ausgezeichnet
Bsp. 9	232	336	1,45	-18%	-18%	-18 %	ausgezeichnet
Bsp. 10	230	345	1,50	-18%	-18%	-18%	ausgezeichnet
Bsp. 11	228	353	1,55	-17%	-17%	-17%	ausgezeichnet
Bsp. 12	226	362	1,60	-16%	-16%	-16%	ausgezeichnet
Bsp. 13	224	370	1,65	-16%	-16%	-16%	ausgezeichnet
Bsp. 14	222	377	1,70	-15%	-15 %	-15 %	gut
Bsp. 15	220	385	1,75	-15%	-15 %	-15%	gut
Bsp. 16	218	392	1,80	-14%	-14%	-14%	gut
Bsp. 17	216	400	1,85	-13%	-13%	-13%	gut
Bsp. 18	214	407	1,90	-13%	-13%	-13%	gut
Bsp. 19	212	413	1,95	-12%	-12%	-12 %	gut
Bsp. 20	210	420	2,00	-12%	-12%	-12%	gut
Bsp. 21	208	437	2,10	-10 %	-10 %	-10 %	gut
Bsp. 22	206	453	2,20	-9%	-9%	-9%	gut
Bsp. 23	204	469	2,30	-8%	-8%	-8%	gut
Bsp. 24	202	485	2,40	-7%	-7%	-7%	gut
Bsp. 25	200	500	2,50	-6%	-6%	-6%	gut
Bsp. 26	198	515	2,60	-4 %	-4%	-4%	gut
Bsp. 27	196	529	2,70	-3%	-3%	-3 %	gut
Bsp. 28	194	543	2,80	-2%	-2%	-2%	gut
Bsp. 29	192	557	2,90	-1%	-1%	-1%	gut
Bsp. 30	190	561	2,95	-1%	-1%	-1 %	gut

Für den Wabenfilter von Beispiel 1 wurden der „Druckabfall“ und die „Temperaturwechselbeständigkeit“ durch das folgende Verfahren ausgewertet. Tabelle 1 zeigt das Ergebnis.
(Auswertung des Druckabfalls)
Der Druckabfall der Wabenfilter der Beispiele wurde unter Verwendung des Wertes des Druckabfalls „eines Wabenfilters als die Referenz“ als der Referenzwert, gemessen unter derselben Bedingung, ausgewertet. Insbesondere wurde der Druckabfall mit dem Luftvolumen von 10 m³/min. unter Verwendung einer großen Windkanaleinrichtung gemessen. Unter der Annahme, dass der Wert des Druckabfalls des Wabenfilters als die Referenz P₀ war und der Wert des Druckabfalls des Wabenfilters jedes Beispiels P₁ war, wurde der Wert, der durch (P₁- P₀)/ P₀ × 100 berechnet wurde, als das Ergebnis der Druckabfallauswertung erhalten. In den Beispielen 1 bis 30 wurde das Vergleichsbeispiel 1 als ihr Referenz-Wabenfilter verwendet. In dieser Messung des Druckabfalls wurden drei Typen von Druckabfall ausgewertet, die den Druckabfall eines Wabenfilters ohne angesammelten Ruß und den Druckabfall des Wabenfilters mit 4 g/L und 8 g/L angesammelten Ruß enthalten. In Tabelle 1 gibt das Ergebnis, das in dem Feld „0 g/L“ von „Rußmenge“ beschrieben ist, das Ergebnis der Auswertung für den Druckabfall jedes Wabenfilters ohne angesammelten Ruß an. In Tabelle 1 geben die Ergebnisse in den Feldern „4 g/L“ und „8 g/L“ von „Rußmenge“ die Ergebnisse der Auswertung für den Druckabfall für jeden Wabenfilter mit 4 g/L bzw. 8 g/L angesammeltem Ruß an.
(Temperaturwechselbeständigkeit)
Zuerst wurde unter Verwendung eines Kraftmaschinenprüfstands, der mit einer 2,0 L-Diesel-Kraftmaschine ausgerüstet war, eine vorbestimmte Rußmenge unter einer konstanten Betriebsbedingung erzeugt, und der erzeugte Ruß wurde auf der Oberfläche der Trennwand der Wabenfilter der Beispiele und Vergleichsbeispiele abgelagert. Als Nächstes wurde eine Regenerationsbehandlung unter Verwendung von Nacheinspritzung ausgeführt, um die Einlassgastemperatur des Wabenfilters zu erhöhen. Wenn vor und nach dem Wabenfilter gemessene Druckabfall abzunehmen begann, wurde die Nacheinspritzung angehalten, und die Kraftmaschine wurde in einen Leerlaufzustand geschaltet. Die vorbestimmte Menge der Rußablagerung vor der Regenerationsbehandlung wurde allmählich erhöht. Diese Operation wurde wiederholt, bis Risse an den Wabenfiltern auftraten. Die Menge der Rußablagerung, die Risse in den Wabenfiltern verursachte, wurde als „Ablagerungsgrenze für Ruß“ der Wabenfilter betrachtet. Die „Ablagerungsgrenze für Ruß“ der Wabenfilter wurde in Übereinstimmung mit den folgenden Kriterien ausgewertet. In den Beispielen 1 bis 30 wurde das Vergleichsbeispiel 1 als ihr Referenz-Wabenfilter verwendet.
Bewertung „ausgezeichnet“: Unter der Annahme, dass die „Ablagerungsgrenze für Ruß“ des Referenz-Wabenfilters bei 100 % eingestellt ist, wenn die „Ablagerungsgrenze für Ruß“ eines Wabenfilters, der bewertet werden soll, 110 % oder mehr ist, wird er als „ausgezeichnet“ bewertet.
Bewertung „gut“: Unter der Annahme, dass die „Ablagerungsgrenze für Ruß“ des Referenz-Wabenfilters bei 100 % eingestellt ist, wenn die „Ablagerungsgrenze für Ruß“ eines Wabenfilters, der bewertet werden soll, 100 % oder mehr und weniger als 110 % ist, wird er als „gut“ bewertet.
Bewertung „fehlerhaft“: Unter der Annahme, dass die „Ablagerungsgrenze für Ruß“ des Referenz-Wabenfilters bei 100 % eingestellt ist, wenn die „Ablagerungsgrenze für Ruß“ eines Wabenfilters, der bewertet werden soll, weniger als 100 %, wird er als „fehlerhaft“ bewertet.
(Beispiele 2 bis 30)
Wabenfilter dieser Beispiele wurde ähnlich Beispiel 1 hergestellt, außer dass die „Dicke T1 der ersten Trennwand (µm)“, die „Dicke T2 der zweiten Trennwand (µm)“ und „T2/T1“ wie in Tabelle 1 gezeigt geändert wurden. Für die Wabenfilter der Beispiele 2 bis 30 wurden der „Druckabfall“ und die „Temperaturwechselbeständigkeit“ durch das Verfahren ähnlich Beispiel 1 ausgewertet. Tabelle 1 zeigt das Ergebnis.
(Vergleichsbeispiel 1)
Ein Wabenfilter dieses Vergleichsbeispiels wurde ähnlich Beispiel 1 hergestellt, außer dass die „Dicke T1 der ersten Trennwand (µm)“, die „Dicke T2 der zweiten Trennwand (µm)“ und „T2/T1“ wie in Tabelle 1 gezeigt geändert wurden. Das heißt, in dem Vergleichsbeispiel 1 wurde ein Wabenfilter mit der Dicke T1 der ersten Trennwand und der Dicke T2 der zweiten Trennwand so hergestellt, dass T1 und T2 den gleichen Wert aufwiesen.
(Beispiele 31 bis 60)
In den Beispielen 31 bis 60 wurde die Menge des Porenbildners während der Vorbereitung eines gekneteten Materials, um ein Wabensubstrat herzustellen, erhöht im Vergleich mit dem gekneteten Material, das in Beispiel 1 vorbereitet wurde, um ein Wabenfilter herzustellen, das die Trennwand enthält, das die Porosität von 41 % aufweist. Wabenfilter dieser Beispiele wurde ähnlich Beispiel 1 hergestellt, außer dass die „Dicke T1 der ersten Trennwand (µm)“, die „Dicke T2 der zweiten Trennwand (µm)“ und „T2/T1“ wie in Tabelle 2 gezeigt durch Verwenden eines solchen gekneteten Materials geändert wurden. Für die Wabenfilter der Beispiele 31 bis 60 wurden der „Druckabfall“ und die „Temperaturwechselbeständigkeit“ durch das Verfahren ähnlich Beispiel 1 ausgewertet. Tabelle 2 zeigt das Ergebnis. In den Beispielen 31 bis 60 wurde das nachstehend beschriebene Vergleichsbeispiel 2 als ihr Referenz-Wabenfilter verwendet.
(Vergleichsbeispiel 2)

Ein Wabenfilter dieses Vergleichsbeispiels wurde ähnlich Beispiel 31 hergestellt, außer dass die „Dicke T1 der ersten Trennwand (µm)“, die „Dicke T2 der zweiten Trennwand (µm)“ und „T2/T1“ wie in Tabelle 2 gezeigt geändert wurden. Das heißt, in dem Vergleichsbeispiel 2 wurde ein Wabenfilter mit der Dicke T1 der ersten Trennwand und der Dicke T2 der zweiten Trennwand so hergestellt, dass T1 und T2 den gleichen Wert aufwiesen.
[Tabelle 2]

	Dicke T1 der 1.	Dicke T2 der 2.	T2/T1	Druckabfall			Temperaturwechselbeständigkeit
	Trennwand (µm)	Trennwand (µm)		Rußmenge
	Trennwand (µm)	Trennwand (µm)		0 g/L	4 g/L	8 g/L
Vgl.-Bsp. 2	250	250	1,00	Referenz	Referenz	Referenz	gut
Bsp. 31	248	260	1,05	-3%	-3%	-3%	gut
Bsp. 32	246	271	1,10	-5 %	-5 %	-5 %	gut
Bsp. 33	244	281	1,15	-8%	-8%	-8%	gut
Bsp. 34	242	290	1,20	-10 %	-10 %	-10%	ausgezeichnet
Bsp. 35	240	300	1,25	-13%	-13%	-13%	ausgezeichnet
Bsp. 36	238	309	1,30	-10 %	-10 %	-10%	ausgezeichnet
Bsp. 37	236	319	1,35	-10 %	-10 %	-10%	ausgezeichnet
Bsp. 38	234	328	1,40	-9%	-9%	-9%	ausgezeichnet
Bsp. 39	232	336	1,45	-9%	-9%	-9%	ausgezeichnet
Bsp. 40	230	345	1,50	-9%	-9%	-9%	ausgezeichnet
Bsp. 41	228	353	1,55	-9%	-9%	-9%	ausgezeichnet
Bsp. 42	226	362	1,60	-8%	-8%	-8%	ausgezeichnet
Bsp. 43	224	370	1,65	-8%	-8%	-8%	ausgezeichnet
Bsp. 44	222	377	1,70	-8%	-8%	-8%	gut
Bsp. 45	220	385	1,75	-7%	-7%	-7%	gut
Bsp. 46	218	392	1,80	-7%	-7 %	-7%	gut
Bsp. 47	216	400	1,85	-7%	-7%	-7%	gut
Bsp. 48	214	407	1,90	-6%	-6%	-6%	gut
Bsp. 49	212	413	1,95	-6%	-6%	-6 %	gut
Bsp. 50	210	420	2,00	-6%	-6%	-6%	gut
Bsp. 51	208	437	2,10	-5%	-5 %	-5 %	gut
Bsp. 52	206	453	2,20	-5 %	-5 %	-5 %	gut
Bsp. 53	204	469	2,30	-4%	-4%	-4%	gut
Bsp. 54	202	485	2,40	-3%	-3%	-3%	gut
Bsp. 55	200	500	2,50	-3%	-3%	-3%	gut
Bsp. 56	198	515	2,60	-2%	-2%	-2%	gut
Bsp. 57	196	529	2,70	-2%	-2%	-2%	gut
Bsp. 58	194	543	2,80	-1%	-1%	-1%	gut
Bsp. 59	192	557	2,90	0%	0%	0%	gut
Bsp. 60	190	561	2,95	-1%	-1%	-1%	gut

(Beispiele 61 bis 64)
In den Beispielen 61 bis 64 wurde ein Wabenfilter wie der Wabenfilter 100 von 7 hergestellt, der eine Zellenkonfiguration aufwies, die vier sechseckige Einströmungszellen 2a, die eine viereckige Ausströmungszelle 2b umgaben, enthält. Die Rohmaterialien zum Herstellen dieser Wabenfilter waren ähnlich denen in Beispiel 1. Die Wabenfilter der Beispiele 61 bis 64 wiesen eine Porosität der Trennwand von 63 % auf. Tabelle 3 zeigt die Werte der „Dicke T1 der ersten Trennwand (µm)“, der „Dicke T2 der zweiten Trennwand (µm)“ und „T2/T1“ der Wabenfilter der Beispiele 61 bis 64. Für die Wabenfilter der Beispiele 61 bis 64 wurden der „Druckabfall“ und die „Temperaturwechselbeständigkeit“ durch das Verfahren ähnlich Beispiel 1 ausgewertet. Tabelle 3 zeigt das Ergebnis. In den Beispielen 61 bis 64 wurde das nachstehend beschriebene Vergleichsbeispiel 3 als ihr Referenz-Wabenfilter verwendet.
(Vergleichsbeispiel 3)

Ein Wabenfilter dieses Vergleichsbeispiels wurde ähnlich Beispiel 61 hergestellt, außer dass die „Dicke T1 der ersten Trennwand (µm)“, die „Dicke T2 der zweiten Trennwand (µm)“ und „T2/T1“ wie in Tabelle 3 gezeigt geändert wurden. Das heißt, in dem Vergleichsbeispiel 3 wurde ein Wabenfilter mit der Dicke T1 der ersten Trennwand und der Dicke T2 der zweiten Trennwand so hergestellt, dass T1 und T2 den gleichen Wert aufwiesen.
[Tabelle 3]

	Dicke T1 der 1.	Dicke T2 der 2.	T2/T1	Zellenform	Porosität	Druckabfall			Temperaturwechselbeständigkeit
	Trennwand (µm)	Trennwand (µm)				Rußmenge
	Trennwand (µm)	Trennwand (µm)				0 g/L	4 g/L	8 g/L
Vgl.-Bsp. 3	330	330	1,00	7	63	Referenz	Referenz	Referenz	gut
Bsp. 61	320	336	1,05	7	63	-5 %	-5 %	-5 %	ausgezeichnet
Bsp. 62	310	372	1,20	7	63	-20%	-20%	-20 %	ausgezeichnet
Bsp. 63	300	450	1,50	7	63	-19 %	-19 %	-19 %	ausgezeichnet
Bsp. 64	200	400	2,00	7	63	-19 %	-19 %	-19 %	gut

(Beispiele 65 bis 68)
In den Beispielen 65 bis 68 wurde ein Wabenfilter wie der Wabenfilter 300 von 10 hergestellt, der eine Zellenkonfiguration aufwies, die acht fünfeckige Einströmungszellen 42a, die eine viereckige Ausströmungszelle 42b umgeben, enthält. Die Rohmaterialien zum Herstellen dieser Wabenfilter waren ähnlich denen in Beispiel 1. Die Wabenfilter der Beispiele 65 bis 68 wiesen eine Porosität der Trennwand von 41 % auf. Die Wabenfilter der Beispiele 65 bis 68 hatten einen geneigten Teil der Dicke an der zweiten Trennwand, wobei die Dicke der zweiten Trennwand allmählich zu der Überschneidung mit der ersten Trennwand hin verringert wurde. Tabelle 4 zeigt die Werte der „Dicke T1 der ersten Trennwand (µm)“, der „Dicke T2 der zweiten Trennwand (µm)“ und „T2/T1“ der Wabenfilter der Beispiele 65 bis 68. Für die Wabenfilter der Beispiele 65 bis 68 wurden der „Druckabfall“ und die „Temperaturwechselbeständigkeit“ durch das Verfahren ähnlich Beispiel 1 ausgewertet. Tabelle 4 zeigt das Ergebnis. In den Beispielen 65 bis 68 wurde das nachstehend beschriebene Vergleichsbeispiel 4 als ihr Referenz-Wabenfilter verwendet.
(Vergleichsbeispiel 4)

Ein Wabenfilter dieses Vergleichsbeispiels wurde ähnlich Beispiel 65 hergestellt, außer dass die „Dicke T1 der ersten Trennwand (µm)“, die „Dicke T2 der zweiten Trennwand (µm)“ und „T2/T1“ wie in Tabelle 4 gezeigt geändert wurden. Das heißt, in dem Vergleichsbeispiel 4 wurde ein Wabenfilter mit der Dicke T1 der ersten Trennwand und der Dicke T2 der zweiten Trennwand so hergestellt, dass T1 und T2 den gleichen Wert aufwiesen.
[Tabelle 4]

	Dicke T1 der 1.	Dicke T2 der 2.	T2/T1	Zellenform	Porosität	Druckabfall			Temperaturwechsel beständigkeit
	Trennwand (µm)	Trennwand (µm)				Rußmenge
	Trennwand (µm)	Trennwand (µm)				0 g/L	4 g/L	8 g/L
Vgl.-Bsp. 4	330	330	1,00	10	41	Referenz	Referenz	Referenz	gut
Bsp. 65	320	336	1,05	10	41	-3%	-3%	-3%	a usgezeich net
Bsp. 66	310	372	1,20	10	41	-10 %	-10 %	-10 %	ausgezeichnet
Bsp. 67	300	450	1,50	10	41	-10 %	-10 %	-10 %	ausgezeichnet
Bsp. 68	200	400	2,00	10	41	-9 %	-9%	-9%	gut

(Ergebnisse)
Die Wabenfilter der Beispiele 1 bis 68 wiesen einen geringeren Druckabfall auf als diejenigen ihrer Referenz-Wabenfilter der Vergleichsbeispiele 1 bis 4. Das heißt es wurde bestätigt, dass die Konfiguration, die die Dicke T1 der ersten Trennwand kleiner als die Dicke T2 der zweiten Trennwand aufweist, einen solchen geringen Druckabfall der Wabenfilter ermöglichte. Zusätzlich wiesen die Wabenfilter der Beispiele 1 bis 68 eine ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit auf. Die Wabenfilter der Beispiele 1 bis 68 wiesen eine isostatische Festigkeit gleich derjenigen ihrer Referenz-Wabenfilter der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 auf. Die Ergebnisse der Auswertungen von Druckabfall der Wabenfilter der Beispiele 4 bis 13 zeigen, dass der Wert von „T2/T1“ innerhalb des Bereichs von 1,2 bis 1,65 einen geringeren Druckabfall ermöglichte.
Ein Wabenfilter der vorliegenden Erfindung kann für einen Filter zum Reinigen von Abgas verwendet werden.
Bezugszeichenliste
1, 21, 41: Trennwand, 1a, 21a, 41a: erste Trennwand, 1b, 21b, 41b: zweite Trennwand, 2, 22, 42: Zelle, 2a, 22a, 42a: Einströmungszelle, 2b, 22b, 42b: Ausströmungszelle, 3: Umfangswand, 4, 24, 44: Wabensubstrat, 5, 25, 45: Verschlussabschnitt, 46: geneigter Teil der Dicke, 11, 31, 51:Einströmungsendfläche, 12: Ausströmungsendfläche, 100, 200, 300, 400:Wabenfilter, T1:Dicke der ersten Trennwand, T2, T2': Dicke der zweiten Trennwand
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017068047 [0001]
JP 2007209842 A [0005]
JP 2012081415 A [0005]
JP 4279497 B [0005]
JP 4567674 B [0005]
JP 2014200741 A [0005]

Claims

Wabenfilter, das umfasst: ein säulenförmiges Wabensubstrat, das eine Einströmungsendfläche und eine Ausströmungsendfläche aufweist und eine poröse Trennwand enthält, die mehrere Zellen umgibt, die sich von der Einströmungsendfläche zu der Ausströmungsendfläche erstrecken; und einen Verschlussabschnitt, der an einem der Enden der Zellen an der Einströmungsendfläche und an der Ausströmungsendfläche angeordnet ist, wobei in einem Querschnitt orthogonal zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen Einströmungszellen, die den Verschlussabschnitt an den Enden der Ausströmungsendfläche aufweisen, eine fünfeckige oder eine sechseckige Form aufweisen, Ausströmungszellen, die den Verschlussabschnitt an den Enden der Einströmungsendfläche aufweisen, eine viereckige Form aufweisen, die mehreren Zellen so konfiguriert sind, dass mehrere Einströmungszellen eine Ausströmungszelle umgeben und eine Seite einer Einströmungszelle und eine Seite einer benachbarten Ausströmungszelle zueinander parallel sind, und die Trennwand so konfiguriert ist, dass die Dicke T1 einer ersten Trennwand, die zwischen den Einströmungszellen und den Ausströmungszellen angeordnet ist, kleiner ist als eine Dicke T2 einer zweiten Trennwand, die zwischen den Einströmungszellen angeordnet ist.
Wabenfilter nach Anspruch 1, wobei ein Wert des Verhältnisses (T2/T1) der Dicke T2 der zweiten Trennwand zu der Dicke T1 der ersten Trennwand im Bereich von 1,05 bis 2,95 ist.
Wabenfilter nach Anspruch 2, wobei der Wert des Verhältnisses (T2/T1) der Dicke T2 der zweiten Trennwand zu der Dicke T1 der ersten Trennwand im Bereich von 1,1 bis 2,15 ist.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Trennwand einen geneigten Teil der Dicke aufweist und die Dicke T2 der zweiten Trennwand an dem geneigten Teil der Dicke zu einer Überschneidung mit der ersten Trennwand abnimmt oder zunimmt.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dicke T1 der ersten Trennwand im Bereich von 70 bis 300 µm ist.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Einströmungszellen einen kleineren hydraulischen Durchmesser als ein hydraulischer Durchmesser der Ausströmungszellen aufweisen.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Ausströmungszellen eine Länge einer Seite im Bereich von 0,6 bis 3,0 mm aufweisen.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Trennwand eine Porosität im Bereich von 35 bis 70 % aufweist.
Wabenfilter nach Anspruch 8, wobei die Trennwand eine Porosität im Bereich von 50 bis 70 % aufweist.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in einem Querschnitt orthogonal zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen der Wabenfilter eine Konfiguration aufweist, in der vier der Einströmungszellen, die eine sechseckige Form aufweisen, eine der Ausströmungszellen umgeben, oder der Wabenfilter eine Konfiguration aufweist, in der acht Einströmungszellen, die eine fünfeckige Form aufweisen, eine der Ausströmungszellen umgeben.