DE102020203896A1

DE102020203896A1 - Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102020203896A1
Application number: DE102020203896.1A
Authority: DE
Inventors: Fumihiko YOSHIOKA
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2020-10-01
Also published as: CN111749760A; CN111749760B; JP2020163286A; JP7217191B2; US20200306740A1; US11400441B2

Abstract

Es wird ein Wabenfilter geschaffen, der eine hohe Erosionsbeständigkeit und eine hohe Wärmeschockbeständigkeit aufweist. Der Wabenfilter enthält eine säulenförmige Wabenstruktur 10 mit den bereitgestellten porösen Trennwänden 1, die mehrere Zellen 2 umgeben, und die Abdichtabschnitte 5. Ein Verhältnis einer Fläche S2 eines Umfangsbereichs 16 bezüglich einer Fläche S1 eines Mittelbereichs 15 der Wabenstruktur 10 (S2/S1) erstreckt sich von 0,1 bis 0,5. Eine Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b, die die im Mittelbereich 15 vorhandenen Abdichtabschnitte 5 sind, ist größer als eine Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a, die die im Umfangsbereich 16 vorhandenen Abdichtabschnitte 5 sind. Die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b erstreckt sich von 7 mm bis 9 mm, während sich die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a von 3 mm bis 6 mm erstreckt.

Description

Die vorliegenden Anmeldung ist eine auf JP 2019-066135 , eingereicht am 29.3.2019 beim Japanischen Patentamt, basierende Anmeldung, deren gesamte Inhalte hier durch Bezugnahme mit aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wabenfilter. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Wabenfilter, bei dem die Abdichtabschnitte, die vorgesehen sind, um die offenen Enden der Zellen abzudichten, eine hohe Erosionsbeständigkeit aufweisen und eine hohe Wärmeschockbeständigkeit aufweisen.
Beschreibung der verwandten Technik
Bisher ist als ein Filter, der dafür ausgelegt ist, Schwebstoffe in einem von einer Brennkraftmaschine, wie z. B. einer Dieselkraftmaschine, abgegebenem Abgas aufzufangen, oder eine Vorrichtung, die dafür ausgelegt ist, giftige Gaskomponenten, wie z. B. CO, HC und NOx, zu reinigen, ein Wabenfilter unter Verwendung einer Wabenstruktur bekannt gewesen (siehe die Patentdokumente 1 bis 4). Die Wabenstruktur weist Trennwände auf, die aus einer porösen Keramik, wie z. B. Cordierit oder Siliciumcarbid, ausgebildet sind, und enthält mehrere Zellen, die durch die Trennwände definiert sind. Im Wabenfilter ist die obige Wabenstruktur mit Abdichtabschnitten versehen, die abwechselnd die offenen Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche der mehreren Zellen und die offenen Enden auf deren Seite der Ausströmstirnfläche abdichten. Mit anderen Worten, der Wabenfilter weist eine Struktur auf, in der die Einströmzellen, die die Seite der Einströmstirnfläche offen und die Seite der Ausströmstirnfläche abgedichtet aufweisen, und die Ausströmzellen, die die Seite der Einströmstirnfläche abgedichtet und die Seite der Ausströmstirnfläche offen aufweisen, abwechselnd mit den dazwischen angeordneten Trennwänden angeordnet sind. Ferner arbeiten im Wabenfilter die porösen Trennwände der Wabenstruktur als Filter, die die Schwebstoffe in einem Abgas auffangen. Im Folgenden können die in einem Abgas enthaltenen Schwebstoffe als „PM“ bezeichnet werden. „PM“ ist eine Abkürzung für „Schwebstoffe“.
In den letzten Jahren ist ein Wabenfilter zum Reinigen eines Abgases, das von einer Kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen abgegeben wird, erforderlich gewesen, um hauptsächlich zum Verbessern der Leistung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit von Kraftfahrzeugen eine Verringerung des Druckverlustes zu erreichen. Als eine der Maßnahmen zum Verringern des Druckverlusts im Vergleich zur herkömmlichen Trennwand sind Untersuchungen an „dünneren Wänden“, um die Dicke der Trennwände einer Wabenstruktur zu verringern, und „höherer Porosität“, um die Porosität der Trennwände weiter zu vergrößern, ausgeführt worden.

[Patentdokument 1] JP-A-2003-254034
[Patentdokument 2] JP-A-2011-245397
[Patentdokument 3] JP-A-2009-165977
[Patentdokument 4] JP-A-2005-002972

Herkömmliche Wabenfilter haben insofern ein Problem dargestellt, dass, wenn Fremdstoffe, wie Metallpartikel aus einer Kraftmaschine oder einem Auspuffrohr, zusammen mit einer Abgasströmung kommen und die Fremdstoffe mit den Abdichtabschnitten des Wabenfilters zusammenstoßen, dann die mit den Fremdstoffe zusammengestoßenen Abdichtabschnitte verschleißen. Insbesondere im Fall neuerer Abdichtabschnitte, die für eine höhere Porosität entworfen sind, werden alle Abdichtabschnitte durch die Fremdstoffe abgeschabt, wobei die Abdichtabschnitte in einigen Fällen schließlich von den offenen Enden der Zellen verloren werden. Dies hat manchmal zum Verlust der Filterfunktion des Wabenfilters geführt. In der folgenden Beschreibung kann der Verschleiß oder das Abschaben der Abdichtabschnitte oder dergleichen, die den Fremdstoffen, die zusammen mit einer Abgasströmung kommen, zuschreibbar sind, als „Erosion“ bezeichnet werden.
Ferner wird ein Wabenfilter in einer Umgebung eingesetzt, in der der Wabenfilter einem heißen Abgas ausgesetzt ist, so dass der Wabenfilter zwangsläufig einen Temperaturgradienten entwickelt, wobei folglich eine thermische Beanspruchung erzeugt wird. Ferner verursacht die fortgesetzte Verwendung eines Wabenfilters, dass sich die PM an den Oberflächen der Trennwände ansammeln, was in einigen Fällen zu einer Zunahme des Druckverlustes des Wabenfilters führt. Aus diesem Grund wird ein Wabenfilter manchmal regelmäßig einer Regenerationsbehandlung unterworfen, um die an den Trennwänden angesammelten PM abzubrennen. Ein Wabenfilter entwickelt aufgrund der thermischen Beanspruchung, die durch den Temperaturgradienten oder die Verbrennung der PM, die oben beschrieben worden sind, verursacht wird, manchmal einen Riss oder ähnliches. Folglich hat es einen Bedarf an einer Entwicklung eines Wabenfilters, der eine höhere Wärmeschockbeständigkeit aufweist, gegeben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das oben beschriebene Problem des Standes der Technik gemacht worden. Die vorliegende Erfindung schafft einen Wabenfilter, der eine hohe Erosionsbeständigkeit und eine hohe Wärmeschockbeständigkeit aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein im Folgenden beschriebener Wabenfilter geschaffen.
[1] Ein Wabenfilter, der enthält:

eine säulenförmige Wabenstruktur mit bereitgestellten porösen Trennwänden, die mehrere Zellen umgeben, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die sich von einer Einströmstirnfläche zu einer Ausströmstirnfläche erstrecken; und
poröse Abdichtabschnitte, die entweder an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche der Zellen oder an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche der Zellen vorgesehen sind,
wobei die Abdichtabschnitte aus einem porösen Material bestehen,
die Wabenstruktur einen Mittelbereich, der einen Schwerpunkt in einem Querschnitt orthogonal zu einer Richtung, in der sich die Zelle erstreckt, enthält, und einen Umfangsbereich auf einer von dem Mittelbereich ferneren Umfangsseite aufweist, und ein S2/S1 aufweist, das ein Verhältnis einer Fläche S2 des Umfangsbereichs bezüglich einer Fläche S1 des Mittelbereichs bezeichnet, das sich von 0,1 bis 0,5 erstreckt,
eine Abdichtlänge L1 in der Zellenerstreckungsrichtung eines Mittelabdichtabschnitts, der der im Mittelbereich vorhandene Abdichtabschnitt ist, größer als eine Abdichtlänge L2 in der Zellenerstreckungsrichtung eines Umfangsabdichtabschnitts, der der im Umfangsbereich vorhandene Abdichtabschnitt ist, ist, und
sich die Abdichtlänge L1 des Mittelabdichtabschnitts von 7 mm bis 9 mm erstreckt und sich die Abdichtlänge L2 des Umfangsabdichtabschnitts von 3 mm bis 6 mm erstreckt.

[2] Der im Obigen [1] beschriebene Wabenfilter, der enthält:

mehrere der Mittelabdichtabschnitte und der Umfangsabdichtabschnitte, die von einem Schwerpunkt in Richtung auf einen Umfang in einer radialen Richtung des Querschnitts der Wabenstruktur angeordnet sind,
wobei die Mittelabdichtabschnitte und die Umfangsabdichtabschnitte so konfiguriert sind, dass die Abdichtlängen der Mittelabdichtabschnitte und der Umfangsabdichtabschnitte, die in der Reihenfolge in Richtung auf den Umfang angeordnet sind, stufenweise von den Mittelabdichtabschnitten, die näher bei einer Mitte vorgesehen sind, in der radialen Richtung des Querschnitts abnehmen.

[3] Der im Obigen [1] oder [2] beschriebene Wabenfilter, wobei eine Zellenstruktur der Wabenstruktur im Mittelbereich und im Umfangsbereich die gleiche ist.
[4] Der in einem der Obigen [1] bis [3] beschriebene Wabenfilter, wobei sich die Porosität der Trennwände von 45 % bis 66 % erstreckt.
Der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung schafft eine Wirkung einer hohen Erosionsbeständigkeit und einer hohen Wärmeschockbeständigkeit. Der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung ist als ein Wabenfilter, der mit einer Wabenstruktur mit höherer Porosität versehen ist, besonders wirksam. Bei dem Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte größer als die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte. Dies verbessert die Festigkeit der Mittelabdichtabschnitte und macht es möglich, die Erosionsbeständigkeit der Mittelabdichtabschnitte zu verbessern, die dazu tendieren, aufgrund von Fremdstoffen, die zusammen mit einer Abgasströmung kommen, zu verschleißen. Ferner erhöht die relativ größere Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte die Wärmekapazität des Mittelbereichs der Wabenstruktur, wobei folglich die Möglichkeit einer Beschädigung des Wabenfilters bei der Regenerationsbehandlung zum Abbrennen der an den Trennwänden aufgefangenen PM minimiert wird.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform eines Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
2 ist eine Draufsicht, die die Seite der Einströmstirnfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters zeigt;
3 ist eine Draufsicht, die die Seite der Ausströmstirnfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters zeigt;
4 ist eine Schnittansicht, die den entlang A-A' nach 2 genommenen Querschnitt schematisch zeigt; und
5 ist eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Ausführungsformen eingeschränkt. Es sollte deshalb erkannt werden, dass diejenigen, die gegebenenfalls durch Hinzufügen von Änderungen, Verbesserungen und dergleichen zu den folgenden Ausführungsformen auf der Grundlage des allgemeinen Wissens eines Fachmanns auf dem Gebiet erzeugt werden, ohne vom Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen, außerdem durch den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgedeckt sind.
Wabenfilter
Eine Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein in den 1 bis 4 gezeigter Wabenfilter 100. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. 2 ist eine Draufsicht der Seite der Einströmstirnfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters. 3 ist eine Draufsicht der Seite der Ausströmstirnfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters. 4 ist eine Schnittansicht, die einen entlang A-A' nach 2 genommenen Querschnitt schematisch zeigt.
Wie in 1 bis 4 gezeigt ist, enthält der Wabenfilter 100 eine Wabenstruktur 10 und die Abdichtabschnitte 5. Die Wabenstruktur 10 weist die angeordneten porösen Trennwände 1 auf, die mehrere Zellen 2 umgeben, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die sich von einer Einströmstirnfläche 11 bis zu einer Ausströmstirnfläche 12 erstrecken. Die Wabenstruktur 10 ist eine säulenförmige Struktur mit der Einströmstirnfläche 11 und der Ausströmstirnfläche 12 als ihre beiden Stirnflächen. In dem Wabenfilter 100 der vorliegenden Ausführung weist die Wabenstruktur 10 ferner eine bereitgestellte Umfangswand 3 auf, die die Trennwände 1 an deren Umfangsseitenfläche umschließt.
Die Abdichtabschnitte 5 sind entweder an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche 11 der Zellen 2 oder an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche 12 der Zellen 2 vorgesehen, um die offenen Enden der Zellen 2 abzudichten. Die Abdichtabschnitte 5 sind poröse Substanzen (d. h., poröse Körper), die aus einem porösen Material bestehen. In dem in 1 bis 4 gezeigten Wabenfilter 100 sind die vorgegebenen Zellen 2 mit den an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche 11 vorgesehenen Abdichtabschnitten 5 und die restlichen Zellen 2 mit den an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche 12 vorgesehenen Abdichtabschnitten 5 abwechselnd mit den dazwischen angeordneten Trennwänden 1 angeordnet. In der folgenden Beschreibung können die Zellen 2 mit den Abdichtabschnitten 5, die an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche 11 vorgesehen sind, als „die Ausströmzellen 2b“ bezeichnet werden. Die Zellen 2 mit den Abdichtabschnitten 5, die an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche 12 vorgesehen sind, können als „die Einströmzellen 2a“ bezeichnet werden.
Im Wabenfilter 100 weist die Wabenstruktur 10 einen Mittelbereich 15, der den Schwerpunkt in einem zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 orthogonalen Querschnitt enthält, und einen Umfangsbereich 16, der sich auf der Umfangsseite bezüglich des Mittelbereichs 15 befindet, auf. Im Folgenden kann „der zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 orthogonale Querschnitt“ einfach als „der Querschnitt der Wabenstruktur 10“ bezeichnet werden. Ferner bezieht sich „der Schwerpunkt“ des Querschnitts der Wabenstruktur 10 auf den Schwerpunkt des Querschnitts in einem geometrischen Sinn (mit anderen Worten: den geometrischen Mittelpunkt). Im Wabenfilter 100 erstreckt sich das Verhältnis einer Fläche S2 des Umfangsbereichs 16 bezüglich einer Fläche S1 des Mittelbereichs 15, d. h., S2/S1, von 0,1 bis 0,5. Im Folgenden kann in der vorliegenden Beschreibung „das Verhältnis der Fläche S2 des Umfangsbereichs 16 bezüglich der Fläche S1 des Mittelbereichs 15“ als „das Flächenverhältnis (S2/S1)“ bezeichnet werden.
Im Wabenfilter 100 werden die im Mittelbereich 15 vorhandenen Abdichtabschnitte 5 als „die Mittelabdichtabschnitte 5b“ bezeichnet. Ferner werden die im Umfangsbereich 16 vorhandenen Abdichtabschnitte 5 als „die Umfangsabdichtabschnitte 5a“ bezeichnet. Der Wabenfilter 100 ist so konfiguriert, dass die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b in der Richtung, in der sich die Zellen 2 erstrecken, größer als die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a in der Richtung, in der sich die Zellen 2 erstrecken, ist. Im Folgenden kann die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b in der Richtung, in der sich die Zellen 2 erstrecken, einfach als „die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b“ bezeichnet werden. Ferner kann die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a in der Richtung, in der sich die Zellen 2 erstrecken, einfach als „die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a“ bezeichnet werden.
Als die spezifischen Werte der Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b und der Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a in dem Wabenfilter 100 erstreckt sich die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b von 7 mm bis 9 mm, während sich die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a von 3 mm bis 6 mm erstreckt. Der Wabenfilter 100, der konfiguriert ist, wie oben beschrieben worden ist, schafft eine Wirkung einer hohen Erosionsbeständigkeit und einer hohen Wärmeschockbeständigkeit. Der Wabenfilter 100 ist besonders wirksam, da der Wabenfilter 100 mit einer Wabenstruktur 10 mit höherer Porosität versehen ist. Die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b, die größer als die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a ist, verbessert die Festigkeit der Mittelabdichtabschnitte 5b und macht es möglich, die Erosionsbeständigkeit der Mittelabdichtabschnitte 5b zu verbessern, die dazu tendieren, durch Fremdstoffe, die zusammen mit einer Abgasströmung kommen, zu verschleißen. Ferner erhöht die relativ größere Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b die Wärmekapazität des Mittelbereichs der Wabenstruktur 10, wobei folglich die Möglichkeit einer Beschädigung des Wabenfilters 100 bei der Regenerationsbehandlung zum Abbrennen der an den Trennwänden 1 aufgefangenen PM minimiert wird.
Wenn der Wabenfilter 100 so konfiguriert ist, dass die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b in der Richtung, in der sich die Zellen 2 erstrecken, gleich der oder kleiner als die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a in der Richtung, in der sich die Zellen 2 erstrecken, ist, dann wird die obige Wirkung nicht erhalten.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Form des Mittelbereichs 15, insofern als der Mittelbereich 15 ein Bereich ist, der „den Schwerpunkt“ des Querschnitts der Wabenstruktur 10 enthält. Der Mittelbereich 15 ist ein Bereich, in dem sich die Mittelabdichtabschnitte 5b mit der Abdichtlänge L1, die sich von 7 mm bis 9 mm erstreckt, befinden. Ferner ist der Umfangsbereich 16 ein Bereich, in dem sich die Umfangsabdichtabschnitte 5a mit der Abdichtlänge L2, die sich von 3 mm bis 6 mm erstreckt, befinden. Der Mittelbereich 15 kann z. B. den Schwerpunkt an der gleichen Position wie der der Wabenstruktur 10 aufweisen und kann ähnlich wie die oder anders als die Umfangsform der Wabenstruktur 10 geformt sein. Eine Formgebung des Mittelbereichs 15 ähnlich der Umfangsform der Wabenstruktur 10 verursacht, dass die obige Wirkung weiter wirksam gezeigt wird.
Jede Abdichtlänge der Abdichtabschnitte 5 kann gemessen werden, wie im Folgenden beschrieben wird. Ein Stab mit einer Länge, die bekannt ist und die größer als die Gesamtlänge des Wabenfilters 100 ist, wird in jede der Zellen 2 eingeführt, wobei die Abdichtlänge aus dem Unterschied zwischen der Länge eines Abschnitts des Stabes, der vom Wabenfilter 100 freigelegt ist, und der Länge des Stabes selbst gemessen wird. Wenn jede Abdichtlänge der Abdichtabschnitte 5 gemessen wird, sind die Abdichtlängen aller Abdichtabschnitte 5 zu messen, die an den Enden der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 vorgesehen sind.
Durch das Messen jeder Abdichtlänge der Abdichtabschnitte 5, wie oben beschrieben worden ist, können der Mittelbereich 15 und der Umfangsbereich 16 definiert werden. Ferner sind unter den Abdichtabschnitten 5 die im Mittelbereich 15 vorhandenen Abdichtabschnitte 5 „die Mittelabdichtabschnitte 5b“ und die im Umfangsbereich 16 vorhandenen Abdichtabschnitte 5 „die Umfangsabdichtabschnitte 5a“. Ferner ist in dem Wabenfilter 100 die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte größer als die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte. Spezifischer erstreckt sich die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b von 7 mm bis 9 mm, während sich die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a von 3 mm bis 6 mm erstreckt.
Hinsichtlich des Druckverlustes ist es nicht bevorzugt, dass das Flächenverhältnis (S2/S1), das das Verhältnis der Fläche S2 des Umfangsbereiches 16 bezüglich der Fläche S1 des Mittelbereiches 15 ist, unter 0,1 liegt. Ferner ist es hinsichtlich der Wärmeschockbeständigkeit nicht bevorzugt, dass das Flächenverhältnis (S2/S1) 0,5 übersteigt. Das Flächenverhältnis (S2/S1) erstreckt sich bevorzugt von 0,2 bis 0,4.
Die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b erstreckt sich von 7 mm bis 9 mm, erstreckt sich bevorzugt von 7,5 mm bis 9 mm und erstreckt sich besonders bevorzugt von 8 mm bis 9 mm. Es ist nicht bevorzugt, dass die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b hinsichtlich der Wärmeschockbeständigkeit unter 7 mm liegt. Hinsichtlich des Druckverlustes ist es nicht bevorzugt, dass die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b 9 mm übersteigt.
Die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a erstreckt sich von 3 mm bis 6 mm, erstreckt sich bevorzugt von 3 mm bis 5 mm und erstreckt sich besonders bevorzugt von 3 mm bis 4 mm. Hinsichtlich der isostatischen Festigkeit, die die Festigkeit des Filters selbst ist, ist es nicht bevorzugt, dass die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a unter 3 mm liegt. Hinsichtlich des Druckverlustes ist es nicht bevorzugt, dass die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a 6 mm übersteigt.
Der Wabenfilter 100 weist mehrere der Mittelabdichtabschnitte 5b und der Umfangsabdichtabschnitte 5a auf, die vom Schwerpunkt in der radialen Richtung des Querschnitts der Wabenstruktur 10 in Richtung auf den Umfang angeordnet sind. Der Wabenfilter 100 ist so konfiguriert, dass die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b, die in dem Mittelbereich 15 vorhanden sind, im Wesentlichen konstant ist und die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a, die in dem Umfangsbereich 16 vorhanden sind, im Wesentlichen konstant ist. Der Wert der Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b im Mittelbereich 15 kann jedoch innerhalb des Mittelbereichs 15 variieren. Ferner kann der Wert der Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a im Umfangsbereich 16 innerhalb des Umfangsbereichs 16 variieren. Wie bei einem in 5 gezeigten Wabenfilter 200 können z. B. die Mittelabdichtabschnitte 5b und die Umfangsabdichtabschnitte 5a konfiguriert sein, wie im Folgenden beschrieben wird. Die Mittelabdichtabschnitte 5b und die Umfangsabdichtabschnitte 5a können so konfiguriert sein, dass die Abdichtlängen der Mittelabdichtabschnitte 5b und der Umfangsabdichtabschnitte 5a, die in der Reihenfolge in Richtung auf den Umfang angeordnet sind, stufenweise von den Mittelabdichtabschnitten 5b, die näher beim Schwerpunkt vorgesehen sind, in der radialen Richtung des Querschnitts abnehmen. Mit anderen Worten, der in 5 gezeigte Wabenfilter 200 ist so konfiguriert, dass die Abdichtlängen der Abdichtabschnitte 5 stufenweise abnehmen, wenn der Abstand der Mittelabdichtabschnitte 5 vom Schwerpunkt des Querschnitts der Wabenstruktur 10 in Richtung auf den Umfang zunimmt. Der in 5 gezeigte Wabenfilter 200 ist hinsichtlich der Wärmeschockbeständigkeit bevorzugt. 5 ist eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. In dem in 5 gezeigten Wabenfilter 200 sind den gleichen konstituierenden Elementen wie jenen des in 1 bis 4 gezeigten Wabenfilters 100 die gleichen Bezugszeichen zugewiesen, wobei deren ausführliche Beschreibungen weggelassen werden.
In dem in 5 gezeigten Wabenfilter 200 erstreckt sich außerdem die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte 5b von 7 mm bis 9 mm, während sich die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte 5a von 3 mm bis 6 mm erstreckt.
Die Fläche S1 des Mittelbereichs 15 und die Fläche S2 des Umfangsbereichs 16 des in 1 bis 4 gezeigten Wabenfilters 100 können z. B. gemäß dem folgenden Verfahren bestimmt werden. Zuerst wird die Abdichtlänge jedes der Abdichtabschnitte 5 auf der Seite der Einströmstirnfläche 11 und auf der Seite der Ausströmstirnfläche 12 des Wabenfilters 100 gemäß dem oben beschriebenen Verfahren gemessen, wobei die Grenze zwischen den Mittelabdichtabschnitten 5b und den Umfangsabdichtabschnitten 5a identifiziert wird. Die Grenze zwischen den Mittelabdichtabschnitten 5b und den Umfangsabdichtabschnitten 5a schafft die Grenze zwischen dem Mittelbereich 15 und dem Umfangsbereich 16 in einer Ebene orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 der Wabenstruktur 10. Die Fläche von einer Oberfläche jeder der Trennwände 1 bis zu einer Position, die die halbe Dicke der Trennwand 1 ist, wird als die Grenze in den Trennwänden 1, die die Mittelabdichtabschnitte 5b umgeben, auf dem äußersten Umfang des Mittelbereichs 15 betrachtet, wobei die Fläche auf der Innenseite der Grenze als die Fläche S1 definiert ist. Ferner wird die Fläche S2 aus dem Unterschied zwischen der Fläche der Ebene orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 und der Fläche S1 berechnet.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Porosität der Zelle 2 jedes der Abdichtabschnitte 5. Die Porosität der Abdichtabschnitte 5 erstreckt sich z. B. bevorzugt von 60 % bis 85 % und erstreckt sich bevorzugter von 65 % bis 80 %. Hinsichtlich der Abgasreinigungsleistung ist es nicht bevorzugt, dass die Porosität der Abdichtabschnitte 5 unter 60 % liegt. Hinsichtlich des Verschleißes oder des Abschabens (der Erosion) der Abdichtabschnitte oder dergleichen aufgrund der Fremdstoffe, die zusammen mit einer Abgasströmung kommen, ist es nicht bevorzugt, dass die Porosität der Abdichtabschnitte 5 85 % übersteigt.
Die Porosität der Abdichtabschnitte 5 kann gemessen werden, wie im Folgenden beschrieben wird. Aus dem Wabenfilter 100 wird ein zu einer Zelle äquivalenter Abschnitt, der einen Abdichtabschnitt 5 und die Trennwände 1 um den Abdichtabschnitt 5 enthält, herausgeschnitten und bearbeitet, um die Trennwände 1 um den Abdichtabschnitt 5 zu entfernen. Danach wird die Masse des Abdichtabschnitts 5 gemessen, wobei die Porosität auf der Grundlage der gemessenen Masse und der wahren Dichte eines Abdichtmaterials, das den Abdichtabschnitt 5 bildet, berechnet wird.
In den Abdichtabschnitten 5, die die Mittelabdichtabschnitte 5b und die Umfangsabdichtabschnitte 5a enthalten, ist bevorzugt der Wert der Porosität in der Erstreckungsrichtung der Zelle 2 für jeden der Abdichtabschnitte 5 im Wesentlichen konstant. Spezifischer besteht jeder der Abdichtabschnitte 5 bevorzugt aus einem porösen Material, das im Wesentlichen die gleiche Porosität als Ganzes aufweist, anstatt die Porosität lokal zu erhöhen oder zu verringern, indem z. B. eine Glasur oder dergleichen auf die Oberfläche auf der Seite der Einströmstirnfläche 11 oder der Seite der Ausströmstirnfläche 12 aufgetragen wird.
In der Wabenstruktur 10 erstreckt sich die Porosität der Trennwände 1 bevorzugt von 45 % bis 66 % und bevorzugter von 48 % bis 63 %. Der Wabenfilter 100 zeigt eine weitere deutliche Wirkung, wenn die Wabenstruktur 10 mit hoher Porosität verwendet wird, wobei sich die Porosität der Trennwände 1 von 48 % bis 63 % erstreckt. Die Porosität der Trennwände 1 bezeichnet einen durch das Quecksilber-Einpressverfahren gemessenen Wert. Die Porosität der Trennwände 1 kann z. B. unter Verwendung des AutoPore 9500 (Handelsname) von Micromeritics gemessen werden. Ein Teil der Trennwände 1 wird aus der Wabenstruktur 10 herausgeschnitten, um ein Probestück zu erhalten, wobei die Messung der Porosität der Trennwände 1 unter Verwendung des Probestücks ausgeführt werden kann, das erhalten wird, wie oben beschrieben worden ist. Die Porosität der Trennwände 1 weist in der gesamten Wabenstruktur 10 bevorzugt einen konstanten Wert auf. Der Absolutwert der Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der Porosität der Trennwände 1 jedes Teils ist z. B. bevorzugt 5 % oder kleiner.
In der Wabenstruktur 10 erstreckt sich die Dicke der Trennwände 1 bevorzugt von 0,15 mm bis 0,30 mm und bevorzugter von 0,15 mm bis 0,25 mm und besonders bevorzugt von 0,20 mm bis 0,25 mm. Die Dicke der Trennwände 1 kann z. B. unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops oder eines Mikroskops gemessen werden. Wenn sich die Dicke der Trennwände 1 unter 0,15 mm befindet, dann kann keine ausreichende Festigkeit erhalten werden. Wenn andererseits die Dicke der Trennwände 1 0,30 mm übersteigt, dann kann der Druckverlust des Wabenfilters 100 zunehmen.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Formen der Zellen 2, die durch die Trennwände 1 definiert sind. Die Formen der Zellen 2 in dem Querschnitt, der orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 ist, können z. B. polygonal, kreisförmig, elliptisch oder dergleichen sein. Eine polygonale Form kann dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig, achteckig oder dergleichen sein. Die Formen der Zellen 2 sind bevorzugt dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig oder achteckig. Hinsichtlich der Formen der Zellen 2 können alle Zellen 2 die gleiche Form oder unterschiedliche Formen aufweisen. Es können z. B. viereckige Zellen und achteckige Zellen gemischt sein, obwohl dies nicht gezeigt ist. Hinsichtlich der Größen der Zellen 2 können ferner alle Zellen 2 die gleiche Größe oder unterschiedliche Größen aufweisen. Unter den mehreren Zellen können z. B. einige Zellen größer sein und können einige andere Zellen relativ kleiner sein, obwohl dies nicht gezeigt ist. In der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „Zellen“ die von den Trennwänden umgebenen Räume.
In dem Wabenfilter 100 ist die Zellenstruktur der Wabenstruktur 10 bevorzugt in dem Mittelbereich 15 und dem Umfangsbereich 16 die gleiche. Diese Konfiguration verursacht, dass ein Gas gleichmäßig strömt, so dass die Konfiguration hinsichtlich des Druckverlustes bevorzugt ist. Die Zellenstruktur bedeutet die Struktur der Zellen 2 in der Wabenstruktur 10, einschließlich der Dicke der Trennwände, der Formen der Zellen 2, der Zellendichte und dergleichen.
In der Wabenstruktur 10 erstreckt sich die Zellendichte der Zellen 2, die durch die Trennwände 1 definiert sind, bevorzugt von 27 bis 51 Zellen/cm² und bevorzugter von 31 bis 47 Zellen/cm². Diese Konfiguration macht es möglich, eine Zunahme des Druckverlustes zu unterdrücken, während die PM-Auffangleistung des Wabenfilters 100 beibehalten wird.
Die Umfangswand 3 der Wabenstruktur 10 kann einteilig mit den Trennwänden 1 konfiguriert sein oder kann eine Umfangsüberzugschicht sein, die durch das Auftragen eines Umfangsüberzugsmaterials gebildet wird, das die Trennwände 1 umschließt. Die Umfangsüberzugschicht kann auf der Umfangsseite der Trennwände vorgesehen werden, nachdem die Trennwände und die Umfangswand einteilig ausgebildet worden sind, wobei dann die ausgebildete Umfangswand durch ein öffentlich bekanntes Verfahren, wie z. B. Schleifen, in einem Herstellungsprozess entfernt wird, obwohl dies nicht gezeigt ist.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Form der Wabenstruktur 10. Die Wabenstruktur 10 kann säulenförmig sein, wobei die Formen der Einströmstirnfläche 11 und der Ausströmstirnfläche 12 kreisförmig, elliptisch, polygonal oder dergleichen sein können.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Größe der Wabenstruktur 10, z. B. die Länge von der Einströmstirnfläche 11 bis zur Ausströmstirnfläche 12 und die Größe des Querschnitts, der orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 ist. Jede Größe kann geeignet gewählt werden, so dass eine optimale Reinigungsleistung erhalten wird, wenn der Wabenfilter 100 als ein Filter zum Reinigen eines Abgases verwendet wird. Die Länge von der Einströmstirnfläche 11 bis zur Ausströmstirnfläche 12 der Wabenstruktur 10 erstreckt sich z. B. bevorzugt von 90 mm bis 160 mm und erstreckt sich bevorzugter von 120 mm bis 140 mm. Ferner erstreckt sich die Fläche des Querschnitts, der zur Erstreckungsrichtung der Zellen 2 der Wabenstruktur 10 orthogonal ist, bevorzugt von 100 cm² bis 180 cm² und bevorzugter von 110 cm² und 150 cm².
Es gibt keine besondere Einschränkung an das Material der Trennwände 1. Das Material der Trennwände 1 enthält z. B. bevorzugt wenigstens ein Material, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Siliciumcarbid, Cordierit, ein Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial, ein Cordierit-Siliciumcarbid-Verbundmaterial, Siliciumnitrid, Mullit, Aluminiumoxid und Aluminiumtitanat umfasst.
Es gibt auch keine besondere Einschränkung an das Material der Abdichtabschnitte 5. Es kann z. B. das gleiche Material wie das oben beschriebene Material der Trennwände 1 verwendet werden. In den Abdichtabschnitten 5 können außerdem das Material der Mittelabdichtabschnitte 5b und das Material der Umfangsabdichtabschnitte 5a unterschiedlich oder das gleiche sein.
Herstellungsverfahren für den Wabenfilter
Es gibt keine besondere Einschränkung an das Verfahren zum Herstellen des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei z. B. das folgende Verfahren verwendet werden kann. Zuerst wird ein plastisches Knetmaterial zum Herstellen der Wabenstruktur vorbereitet. Das Knetmaterial zum Herstellen der Wabenstruktur kann durch das Hinzufügen eines Additivs, wie z. B. eines Bindemittels, eines Porenbildners und gegebenenfalls Wasser, zu einem aus den obigen geeigneten Materialien der Trennwände ausgewählten Material als Ausgangsstoffpulver hergestellt werden.
Anschließend wird das Knetmaterial, das erhalten wird, wie oben beschrieben worden ist, einer Extrusion unterworfen, um dadurch einen säulenförmigen Wabenformling zu erhalten, der die Trennwände, die mehrere Zellen definieren, und eine bereitgestellte Umfangswand, die die Trennwände umgibt, aufweist. Dann wird der erhaltene Wabenformling z. B. durch Mikrowellen und Heißluft getrocknet.
Anschließend werden an den offenen Enden der Zellen des getrockneten Wabenformlings Abdichtabschnitte vorgesehen. Spezifischer wird z. B. zuerst ein Abdichtmaterial vorbereitet, das einen Ausgangsstoff zum Bilden der Abdichtabschnitte enthält. Dann wird eine Maske an der Einströmstirnfläche des Wabenformlings bereitgestellt, um die Einströmzellen abzudecken. Als Nächstes wird das Abdichtmaterial, das vorbereitet worden ist, in die offenen Enden der Ausströmzellen, die nicht mit der Maske versehenen sind, auf der Seite der Einströmstirnfläche des Wabenformlings gefüllt. Danach wird das Abdichtmaterial außerdem für die Ausströmstirnfläche des Wabenformlings in die offenen Enden der Einströmzellen durch das gleiche oben beschriebene Verfahren gefüllt.
Bei der Herstellung des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn das Abdichtmaterial eingefüllt wird, das Abdichtmaterial so eingefüllt, dass die Fülltiefe des Abdichtmaterials in dem Bereich, in dem die Mittelabdichtabschnitte zu bilden sind, relativ größer als die Fülltiefe des Abdichtmaterials in dem Bereich ist, in dem die Umfangsabdichtabschnitte zu bilden sind. Folglich wird die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte festgelegt, so dass sie relativ größer als die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte ist. Es wird z. B. in einem vorgegebenen Bereich (z. B. dem Bereich, in dem die Mittelabdichtabschnitte gebildet werden sollen) eine größere Menge der Anwendung des Abdichtmaterials verwendet, während in dem restlichen Bereich (z. B. dem Bereich, in dem die Umfangsabdichtabschnitte gebildet werden sollen) eine kleinere Menge der Anwendung des Abdichtmaterials verwendet wird, wodurch es möglich gemacht wird, die Fülltiefen einzustellen.
Anschließend wird der Wabenformling mit den an den offenen Enden einer Seite der Zellen vorgesehenen Abdichtabschnitten gebrannt, um den Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen. Die Brenntemperatur und die Brennatmosphäre variieren gemäß einem Material, wobei ein Fachmann auf dem Gebiet eine Brenntemperatur und eine Brennatmosphäre wählen kann, die für ein ausgewähltes Material am besten geeignet sind.
(Beispiele)
Das Folgende beschreibt die vorliegende Erfindung weiter spezifisch durch Beispiele; die vorliegende Erfindung ist jedoch keineswegs durch die Beispiele eingeschränkt.
(Beispiel 1)
Zehn Massenteile eines Porenbildners, 20 Massenteile eines Dispergiermediums und 1 Massenteil eines organischen Bindemittels wurden zu 100 Massenteilen eines Cordierit bildenden Ausgangsstoffs hinzugefügt und gemischt, wobei die Mischung geknetet wurde, um ein Knetmaterial herzustellen. Als den Cordierit bildenden Ausgangsstoff wurden Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Kaolin, Talkum und Siliciumdioxid verwendet. Als das Dispergiermedium wurde Wasser verwendet. Als das organische Bindemittel wurde Methylcellulose verwendet. Als das Dispergiermittel wurde Dextrin verwendet. Als der Porenbildner wurde Koks mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 15 µm verwendet.
Anschließend wurde das Knetmaterial einer Extrusion unter Verwendung eines Extrudierwerkzeugs zum Herstellen von Wabenformlingen unterworfen, wobei dadurch ein Wabenformling erhalten wurde, dessen gesamte Form eine runde Säulenform war. Die Form der Zellen des Wabenformlings war viereckig.
Anschließend wurde der Wabenformling durch einen Mikrowellentrockner getrocknet und weiter durch einen Heißlufttrockner getrocknet, um den Wabenformling vollständig zu trocknen. Danach wurden beide Stirnflächen des Wabenformlings auf vorgegebene Abmessungen geschnitten.
Anschließend wurde das Abdichtmaterial zum Bilden der Abdichtabschnitte vorbereitet. Danach wurden unter Verwendung des Abdichtmaterials die Mittelabdichtabschnitte und die Umfangsabdichtabschnitte an den offenen Enden der Zellen auf der Seite der Einströmstirnfläche des getrockneten Wabenformlings gebildet. Spezifischer wurde zuerst eine Maske auf der Einströmstirnfläche des Wabenformlings vorgesehen, um die Einströmzellen abzudecken. Dann wurde das Abdichtmaterial in die offenen Enden der nicht mit der Maske versehenen Ausströmzellen gefüllt, so dass die Fülltiefe des Abdichtmaterials in dem Bereich, in dem die Mittelabdichtabschnitte gebildet werden sollen, relativ größer wurde. Folglich wurden die Mittelabdichtabschnitte und die Umfangsabdichtabschnitte gebildet.
Anschließend wurde die Ausströmstirnfläche des Wabenformlings außerdem mit einer Maske versehen, um die Ausströmzellen abzudecken. Dann wurde das Abdichtmaterial in die offenen Enden der nicht mit der Maske versehenen Einströmzellen eingefüllt, wodurch die Mittelabdichtabschnitte und die Umfangsabdichtabschnitte gebildet wurden.
Anschließend wurde der Wabenformling, in dem die Abdichtabschnitte gebildet worden waren, entfettet und gebrannt, um dadurch den Wabenfilter des Beispiels 1 herzustellen.
Der Wabenfilter des Beispiels 1 war säulenförmig rund, wobei die Formen seiner Einströmstirnfläche und seiner Ausströmstirnfläche kreisförmig waren. Die Durchmesser der Einströmstirnfläche und der Ausströmstirnfläche betrugen 118 mm. Ferner betrug die Länge der Zellen des Wabenfilters in der Erstreckungsrichtung 127 mm. Im Wabenfilter des Beispiels 1 betrug die Dicke der Trennwände 0,22 mm, betrug die Porosität der Trennwände 55 % und betrug die Zellendichte 31 Zellen/cm². Tabelle 1 zeigt die Dicke der Trennwände, die Porosität der Trennwände und die Zellendichte des Wabenfilters. Die Porosität der Trennwände wurde unter Verwendung des AutoPore 9500 (Handelsname) von Micromeritics gemessen.

Der Wabenfilter des Beispiels 1 war so konfiguriert, dass die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte, die die im Mittelbereich vorhandenen Abdichtabschnitte waren, größer als die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte war, die die im Umfangsbereich vorhandenen Abdichtabschnitte waren. Die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte erstreckte sich von 7 mm bis 9 mm, wobei deren Durchschnittswert 8,5 mm betrug. Die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte erstreckte sich von 3 mm bis 5 mm, wobei deren Durchschnittswert 4 mm betrug. Die Abdichtlänge L1 der Mittelabdichtabschnitte und die Abdichtlänge L2 der Umfangsabdichtabschnitte wurden durch ein Verfahren unter Verwendung eines Stabs mit einer Länge, die bekannt ist und die größer als die Gesamtlänge des Wabenfilters ist, gemessen. Im Wabenfilter des Beispiels 1 betrug das Flächenverhältnis (S2/S1), das das Verhältnis der Fläche S2 des Umfangsbereichs bezüglich der Fläche S1 des Mittelbereichs ist, 0,39. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. In Tabelle 1 zeigen die Spalten „Abdichtlänge L1 (max.) (mm)“ und „Abdichtlänge L1 (min.) (mm)“ des „Mittelabdichtabschnitts“ den Maximalwert und den Minimalwert, die erhalten werden, wenn die Abdichtlänge L1 in den Mittelabdichtabschnitten des Mittelbereichs unterschiedlich ist. Ferner zeigen in Tabelle 1 die Spalten „Abdichtlänge L2 (max.) (mm)“ und „Abdichtlänge L2 (min.) (mm)“ des „Umfangsabdichtabschnitts“ den Maximalwert und den Minimalwert, die erhalten werden, wenn die Abdichtlänge L2 in den Umfangsabdichtabschnitten des Umfangsbereichs unterschiedlich ist. Wenn die Abdichtlänge der Mittelabdichtabschnitte und die Abdichtlänge der Umfangsabdichtabschnitte in den jeweiligen Bereichen konstant sind, dann sind die Werte in den Spalten die gleichen.
(Tabelle 1)

	Wabenstruktur			Flächenverhältnis zwischen Mittelbereich und Umfangsbereich (S2/S1)	Mittelabdichtabschnitt		Umfangsabdichtabschnitt
	Dicke der Trennwand (mm)	Porosität der Trennwand (%)	Zellendichte (Zellen/cm²)		Abdichtlänge L1 (max.) (mm)	Abdichtlänge L1 (min.) (mm)	Abdichtlänge L2 (max.) (mm)	Abdichtlänge L2 (min.) (mm)
Beispiel 1	0,22	55	31	0,19	4	3	8	7
Beispiel 2	0,22	57	31	0,39	6	4	9	7
Beispiel 3	0,21	62	47	0,41	4	3	8	7
Beispiel 4	0,23	64	47	0,24	5	4	9	8
Beispiel 5	0,19	65	47	0,19	6	5	8	7
Beispiel 6	0,19	65	47	0,39	6	3	9	7
Beispiel 7	0,23	63	47	-	4	4	4	4
Beispiel 8	0,22	55	31	-	6	6	6	6
Vergleichsbeispiel 1	0,22	63	47	-	5	5	5	5
Vergleichsbeispiel 2	0,23	57	31	0,51	6	5	9	8
Vergleichsbeispiel 3	0,22	55	31	0,19	4	3	8	7

Am Wabenfilter des Beispiels 1 wurden die „Bewertung der Erosionsbeständigkeit“ und die „Bewertung der Wärmeschockbeständigkeit“ gemäß dem folgenden Verfahren ausgeführt. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.
[Bewertung des Erosionsbeständigkeit]
Zuerst wurde ein Wabenfilter in einen Hülsenkörper eingehülst, wobei der eingehülste Wabenfilter auf einer Gasbrenner-Prüfvorrichtung angeordnet wurde. Dann wurde SiC-Schleifkorn durch die Gasbrenner-Prüfvorrichtung mit der Einströmstirnfläche des Wabenfilters zusammengestoßen. Die Bedingungen, unter denen das Schleifkorn kollidierte, waren wie folgt. Die Menge des zugeführten Korns betrug 10 Gramm. Die Temperatur des in den Wabenfilter geleiteten Gases betrug 700 °C. Die Strömungsgeschwindigkeit des in den Wabenfilter geleiteten Gases betrug 120 m/s. Die Prüfzeit betrug 10 Minuten, während der das Schleifkorn nach und nach zugeführt wurde. Danach wurde der Wabenfilter herausgenommen, wobei der Wabenfilter, der herausgenommen worden war, durch Computertomographie (CT) photographiert wurde, um die durch den Aufprall des Schleifkorns verursachte Abschabtiefe im Wabenfilter (eine Erosionstiefe (mm)) zu berechnen. Bei der Messprüfung der Erosionsmenge wurde ein Schleifkorn mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 50 µm verwendet. Die Erosionsbeständigkeit des Wabenfilters wurde gemäß den im Folgenden gezeigten Bewertungsstandards bewertet. Unter den Beispielen 1 bis 8 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 wurde das Vergleichsbeispiel 1 als der Bezugs-Wabenfilter definiert. Der Begriff „Durchdringung der Abdichtung“ bedeutet, dass die Abdichtabschnitte durch Erosion abgeschabt werden und wenigstens einige der Abdichtabschnitte in der Richtung, in der das Gas strömte, durchdrungen werden.
Bewertung „OK“: Wenn in einem zu bewertenden Wabenfilter „das durch die Erosion verursachte Durchdringen der Abdichtung“ nicht stattfindet, dann wird der Wabenfilter als „OK“ bewertet.
Bewertung „NG“: Wenn in einem zu bewertenden Wabenfilter „das durch die Erosion verursachte Durchdringen der Abdichtung“ stattfindet, wird der Wabenfilter als „NG“ bewertet.
[Bewertung der Wärmeschockbeständigkeit]
Zuerst wurde in einem mit einer 1,4-I-Benzinkraftmaschine versehenen Kraftmaschinenprüfstand unter einer bestimmten Betriebsbedingung eine vorgegebene Menge Ruß erzeugt, dann wurde der erzeugte Ruß auf den Oberflächen der Trennwände des Wabenfilters jedes Beispiels und jedes Vergleichsbeispiels angesammelt. Als Nächstes wurde die Regenerationsbehandlung durch Nacheinspritzung ausgeführt, wurde die Einlassgastemperatur des Wabenfilters erhöht, wurde die Nacheinspritzung abgestellt, wenn der Druckverlust vor und nach dem Wabenfilter begann abzunehmen, und wurde die Kraftmaschine in eine Leerlaufbetriebsart geschaltet. Die Ansammlungsmenge des Rußes in der vorgegebenen Menge vor der Regenerationsbehandlung wurde allmählich erhöht, wobei der obige Betrieb wiederholt ausgeführt wurde, bis der Wabenfilter riss. Die Ansammlungsmenge des Rußes, die einen Riss im Wabenfilter verursachte, wurde als „die Rußansammlungsgrenzmenge“ in jedem Wabenfilter definiert. Die Rußansammlungsgrenzmenge jedes Wabenfilters wurde gemäß den folgenden Bewertungsstandards bewertet. Unter den Beispielen 1 bis 8 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 wurde das Vergleichsbeispiel 1 als der Bezugs-Wabenfilter definiert.
Bewertung „ausgezeichnet“: Wenn die Rußansammlungsgrenzmenge des Bezugs-Wabenfilters als 100 % definiert ist, dann wird, wenn die Rußansammlungsgrenzmenge des zu bewertenden Wabenfilters 130 % oder mehr beträgt, der Wabenfilter als „ausgezeichnet“ bewertet.
Bewertung „gut“: Wenn die Rußansammlungsgrenzmenge des Bezugs-Wabenfilters als 100 % definiert ist, dann wird, wenn die Rußansammlungsgrenzmenge des zu bewertenden Wabenfilters 120 % oder mehr und weniger als 130 % beträgt, der Wabenfilter als „gut“ bewertet.
Bewertung „annehmbar“: Wenn die Rußansammlungsgrenzmenge des Bezugs-Wabenfilters als 100 % definiert ist, dann wird, wenn die Rußansammlungsgrenzmenge des zu bewertenden Wabenfilters 100 % oder mehr und weniger als 120 % beträgt, der Wabenfilter als „annehmbar“ bewertet.
Bewertung „nicht bestanden“: Wenn die Rußansammlungsgrenzmenge des Bezugs-Wabenfilters als 100 % definiert ist, dann wird, wenn die Rußansammlungsgrenzmenge des zu bewertenden Wabenfilters unter 100 % liegt, der Wabenfilter als „nicht bestanden“ bewertet.
(Beispiele 2 bis 8)
Die Wabenfilter wurden gemäß dem gleichen Verfahren wie dem, das für den Wabenfilter des Beispiels 1 verwendet wurde, hergestellt, mit Ausnahme, dass die Konfigurationen der Wabenfilter geändert wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt ist.
(Vergleichsbeispiele 1 bis 3)
Die Wabenfilter wurden gemäß dem gleichen Verfahren wie dem hergestellt, das für den Wabenfilter des Beispiels 1 verwendet wurde, mit der Ausnahme, dass die Konfigurationen der Wabenfilter geändert wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt ist.

An den Wabenfiltern der Beispiele 2 bis 8 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden außerdem die „Bewertung der Erosionsbeständigkeit“ und die „Bewertung der Wärmeschockbeständigkeit“ gemäß dem gleichen Verfahren wie dem ausgeführt, das für das Beispiel 1 verwendet wurde. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse. (Tabelle 2)

	Bewertung der Erosionsbeständigkeit	Bewertung der Wärmeschockbeständigkeit
Beispiel 1	OK	ausgezeichnet
Beispiel 2	OK	annehmbar
Beispiel 3	OK	gut
Beispiel 4	OK	ausgezeichnet
Beispiel 5	OK	gut
Beispiel 6	OK	ausgezeichnet
Beispiel 7	OK	annehmbar
Beispiel 8	OK	annehmbar
Vergleichsbeispiel 1	NG	Bezug
Vergleichsbeispiel 2	NG	gut
Vergleichsbeispiel 3	OK	nicht bestanden

(Ergebnisse)
Die Bewertungsergebnisse verifizierten, dass die Erosionsbeständigkeit und die Wärmeschockbeständigkeit der Wabenfilter der Beispiele 1 bis 8 höher waren als jene des Wabenfilters des Vergleichsbeispiels 1, das der Bezug war. Folglich wurde festgestellt, dass die Wabenfilter der Beispiele 1 bis 8 im Vergleich zu den herkömmlichen Wabenfiltern eine verbesserte Erosionsbeständigkeit und höhere Wärmeschockbeständigkeit aufwiesen.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung kann als ein Filter zum Auffangen von Schwebstoffen in einem Abgas verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1:: Trennwand;
2:: Zelle;
2a:: Einströmzelle;
2b:: Ausströmzelle;
3:: Umfangswand;
5:: Abdichtabschnitt;
5a:: Umfangsabdichtabschnitt;
5b:: Mittelabdichtabschnitt;
10:: Wabenstruktur;
11:: Einströmstirnfläche;
12:: Ausströmstirnfläche;
15:: Mittelbereich;
16:: Umfangsbereich; und
100, 200:: Wabenfilter.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019066135 [0001]
JP 2003254034 A [0004]
JP 2011245397 A [0004]
JP 2009165977 A [0004]
JP 2005002972 A [0004]

Claims

Wabenfilter, der umfasst: eine säulenförmige Wabenstruktur mit bereitgestellten porösen Trennwänden, die mehrere Zellen umgeben, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die sich von einer Einströmstirnfläche zu einer Ausströmstirnfläche erstrecken; und poröse Abdichtabschnitte, die entweder an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche der Zellen oder an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche der Zellen vorgesehen sind, wobei die Abdichtabschnitte aus einem porösen Material bestehen, die Wabenstruktur einen Mittelbereich, der einen Schwerpunkt in einem Querschnitt orthogonal zu einer Richtung, in der sich die Zelle erstreckt, enthält, und einen Umfangsbereich auf einer von dem Mittelbereich ferneren Umfangsseite aufweist, und ein S2/S1 aufweist, das ein Verhältnis einer Fläche S2 des Umfangsbereichs bezüglich einer Fläche S1 des Mittelbereichs bezeichnet, das sich von 0,1 bis 0,5 erstreckt, eine Abdichtlänge L1 in der Zellenerstreckungsrichtung eines Mittelabdichtabschnitts, der der im Mittelbereich vorhandene Abdichtabschnitt ist, größer als eine Abdichtlänge L2 in der Zellenerstreckungsrichtung eines Umfangsabdichtabschnitts, der der im Umfangsbereich vorhandene Abdichtabschnitt ist, ist, und sich die Abdichtlänge L1 des Mittelabdichtabschnitts von 7 mm bis 9 mm erstreckt und sich die Abdichtlänge L2 des Umfangsabdichtabschnitts von 3 mm bis 6 mm erstreckt.
Wabenfilter nach Anspruch 1, der umfasst: mehrere der Mittelabdichtabschnitte und der Umfangsabdichtabschnitte, die von einem Schwerpunkt in Richtung auf einen Umfang in einer radialen Richtung des Querschnitts der Wabenstruktur angeordnet sind, wobei die Mittelabdichtabschnitte und die Umfangsabdichtabschnitte so konfiguriert sind, dass die Abdichtlängen der Mittelabdichtabschnitte und der Umfangsabdichtabschnitte, die in der Reihenfolge in Richtung auf den Umfang angeordnet sind, stufenweise von den Mittelabdichtabschnitten, die näher bei einer Mitte vorgesehen sind, in der radialen Richtung des Querschnitts abnehmen.
Wabenfilter nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Zellenstruktur der Wabenstruktur im Mittelbereich und im Umfangsbereich die gleiche ist.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Porosität der Trennwände von 45 % bis 66 % erstreckt.