DE102022200756A1 - Verfahren zur herstellung eines filters mit säulenförmiger wabenstruktur und partikelbefestigungsvorrichtung für eine säulenförmige wabenstruktur - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines filters mit säulenförmiger wabenstruktur und partikelbefestigungsvorrichtung für eine säulenförmige wabenstruktur Download PDF

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Yoshihiro Sato
Shuji Ueda
Yuichi Tajima
Seiya Nakano
Ken Itazu
Koichi SENDO
Yutaka Ishii
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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines säulenförmigen Wabenstrukturfilters umfasst: Anbringen von Keramikteilchen an einer Oberfläche der ersten Zellen durch Ausstoßen eines Aerosols, das die Keramikteilchen enthält, in Richtung der einlassseitigen Stirnfläche aus einer Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche, während eine Saugkraft auf die auslassseitige Stirnfläche ausgeübt wird, um das ausgestoßene Aerosol von der einlassseitigen Stirnfläche zu saugen; wobei das Ausstoßen des Aerosols unter Verwendung eines Aerosolgenerators ausgeführt wird, der einen Antriebsgasströmungsweg zum Leiten eines unter Druck stehenden Antriebsgases, einen Zufuhranschluss, der auf dem Weg des Antriebsgasströmungswegs bereitgestellt ist und die Keramikteilchen von einer Außenumfangsseite des Antriebsgasströmungswegs zu einer Innenseite des Antriebsgasströmungswegs saugen kann, und eine Düse, die an einer Spitze des Antriebsgasströmungswegs angebracht ist und das Aerosol ausstoßen kann, umfasst.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines säulenförmigen Wabenstrukturfilters. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen für eine säulenförmige Wabenstruktur.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Feinstaub (im Folgenden als PM bezeichnet) wie etwa Ruß ist in dem Abgas enthalten, das aus der Brennkraftmaschine wie einer Dieselkraftmaschine und einet Benzinkraftmaschine ausgestoßen wird. Ruß ist für den menschlichen Körper schädlich und Emission davon ist reguliert. Gegenwärtig werden, um Abgasvorschriften zu erfüllen, weithin Filter wie beispielsweise DPF und GPF verwendet, die Abgas durch durchlässige Trennwände mit kleinen Poren leiten und PM wie Ruß filtern.
  • Als Filter zum Sammeln von PM ist ein säulenförmiger Wabenstrukturfilter vom Wandströmungstyp bekannt, der umfasst: mehrere erste Zellen, die sich in Höhenrichtung von einer einlassseitigen Stirnfläche zu einer auslassseitigen Stirnfläche erstrecken, sich auf der einlassseitigen Stirnfläche öffnen und auf der auslassseitigen Stirnfläche verschlossene Abschnitten aufweisen, und mehrere zweite Zellen, die benachbart zu den ersten Zellen mit dazwischen eingefügten Trennwänden angeordnet sind, sich in der Höhenrichtung von der einlassseitigen Stirnfläche zu der auslassseitigen Stirnfläche erstrecken, verstopfte Abschnitte an der einlassseitigen Stirnfläche aufweisen und sich auf der auslassseitigen Stirnfläche öffnen.
  • In den letzten Jahren wurden mit der Verschärfung der Abgasvorschriften strengere PM-Emissionsstandards (PN-Vorschrift: Feinstaub-Anzahl-Vorschrift) eingeführt und für Filter wird eine hohe PM-Sammelleistung (hohe PN-Sammeleffizienz) benötigt. Daher wurde vorgeschlagen, eine Schicht zum Sammeln von PM (im Folgenden auch als „poröser Film“ oder „Sammelschicht“ bezeichnet) auf der Oberfläche der Zellen zu bilden (Patentdokumente 1 bis 7). Gemäß diesen Patentdokumenten ist es durch Ausbilden des porösen Films möglich, PM zu sammeln und gleichzeitig den Druckverlust zu reduzieren. Als Verfahren zum Bilden des porösen Films wird ein Verfahren verwendet, bei dem Teilchen, die kleiner sind als der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Teilchen, die die Trennwände bilden, der einlassseitigen Stirnfläche des Filters durch einen Feststoff-Gas-Zweiphasenströmung zugeführt werden und an der Oberfläche der ersten Zellen angebracht werden und dann eine Wärmebehandlung durchgeführt wird.
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentdokument(e)
    • [Patentdokument 1] WO 2010/110010
    • [Patentdokument 2] WO 2011/125768
    • [Patentdokument 3] WO 2011/125769
    • [Patentdokument 4] Japanisches Patent Nr. 5863951
    • [Patentdokument 5] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-147931
    • [Patentdokument 6] Japanisches Patent Nr. 5863950
    • [Patentdokument 7] Japanisches Patent Nr. 5597148
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es wird als wirksam angesehen, einen porösen Film auf der Oberfläche der Zellen zu bilden, um die PM-Sammelleistung des säulenförmigen Wabenstrukturfilters zu verbessern. Jedoch wurde gemäß den Ergebnissen der Studie durch die vorliegenden Erfinder herausgefunden, dass bei den herkömmlichen Techniken zum Bilden des porösen Films die Teilchen, die in der Feststoff-Gas-Zweiphasenströmung enthalten sind, die der einlassseitigen Stirnfläche des Filters zugeführt wird, wahrscheinlich aggregieren. Wenn die Teilchen aggregieren, wird es schwierig, die Teilchen mit der gewünschten Teilchendurchmesserverteilung an der Oberfläche der ersten Zellen anzubringen, und die PM-Sammelleistung kann durch den porösen Film nachteilig beeinflusst werden. Wenn daher der Schritt des Anbringens der Teilchen an der Oberfläche der ersten Zellen durchgeführt wird, ist es vom Standpunkt der Qualitätskontrolle wünschenswert, dass die Teilchen der einlassseitigen Endoberfläche mit unterdrückter Aggregation zugeführt werden.
  • Dementsprechend ist es in einer Ausführungsform eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines säulenförmigen Wabenstrukturfilters zu schaffen, das einen Schritt des Zuführens von Teilchen mit unterdrückter Aggregation zu der einlassseitigen Stirnfläche einer säulenförmigen Wabenstruktur und ein Anbringen der Teilchen an der Oberfläche der ersten Zellen umfasst. Außerdem ist es in einer weiteren Ausführungsform eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen für eine säulenförmige Wabenstruktur zu schaffen, die zum Ausführen eines Schritts des Zuführens von Teilchen mit unterdrückter Aggregation zu der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur und des Anbringens der Teilchen an der Oberfläche der ersten Zellen vorteilhaft ist.
  • Als Ergebnis sorgfältiger Studien zur Lösung der vorstehenden Probleme haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass es wirksam ist, die Aggregation von Teilchen zu unterdrücken, indem ein Aerosol, das Keramikteilchen enthält, unter Verwendung eines Aerosolgenerators mit einer vorbestimmten Konfiguration in Richtung der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur ausgestoßen wird. Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf den vorstehenden Feststellungen ersonnen und wird nachstehend beispielhaft erläutert.
    1. [1] Verfahren zum Herstellen eines säulenförmigen Wabenstrukturfilters, das umfasst:
      • einen Schritt des Herstellens einer säulenförmigen Wabenstruktur, die umfasst:
        • mehrere erste Zellen, die sich von einer einlassseitigen Stirnfläche zu einer auslassseitigen Stirnfläche erstrecken, wobei sich jede an der einlassseitigen Stirnfläche öffnet und einen verschlossenen Abschnitt an der auslassseitigen Stirnfläche aufweist, und mehrere zweite Zellen, die sich von der einlassseitigen Stirnfläche zu der auslassseitigen Stirnfläche erstrecken, wobei jede einen verschlossenen Abschnitt an der einlassseitigen Stirnfläche aufweist und sich an der auslassseitigen Stirnfläche öffnet, wobei die mehreren ersten Zellen und die mehreren zweiten Zellen abwechselnd benachbart zueinander mit einer porösen Trennwand dazwischen angeordnet sind, und
        • einen Schritt des Anbringens von Keramikteilchen an einer Oberfläche der ersten Zellen durch Ausstoßen eines Aerosols, das die Keramikteilchen enthält, in Richtung der einlassseitigen Stirnfläche aus einer Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche, während eine Saugkraft auf die auslassseitige Stirnfläche ausgeübt wird, um das ausgestoßene Aerosol von der einlassseitigen Stirnfläche zu saugen;
        • wobei das Ausstoßen des Aerosols unter Verwendung eines Aerosolgenerators ausgeführt wird, der einen Antriebsgasströmungsweg zum Leiten eines unter Druck stehenden Antriebsgases, einen Zufuhranschluss, der auf dem Weg des Antriebsgasströmungswegs bereitgestellt ist und die Keramikteilchen von einer Außenumfangsseite des Antriebsgasströmungswegs zu einer Innenseite des Antriebsgasströmungswegs saugen kann, und eine Düse, die an einer Spitze des Antriebsgasströmungswegs angebracht ist und das Aerosol ausstoßen kann.
    2. [2] Verfahren nach [1], wobei die Keramikteilchen in dem Aerosol einen Median-Durchmesser (D50) von 1,0 bis 6,0 µm in einer volumenbasierten kumulativen Teilchendurchmesserverteilung, die durch ein Laserbeugungs-/Laserstreuungsverfahren gemessen wird, aufweisen.
    3. [3] Herstellungsverfahren nach [1] oder [2], wobei, für die Keramikteilchen in dem Aerosol, in einer volumenbasierten Teilchendurchmesserhäufigkeitsverteilung, die durch das Laserbeugungs-/Laserstreuungsverfahren gemessen wird, die Keramikteilchen von 10 µm oder mehr 20 Vol.-% oder weniger ausmachen.
    4. [4] Verfahren nach einem der Punkte [1] bis [3], wobei das aus der Düse ausgestoßene Aerosol durch eine Kammer, die zwischen der Düse und der einlassseitigen Stirnfläche bereitgestellt ist, strömt und von der einlassseitigen Stirnfläche gesaugt wird, die Kammer eine gegenüberliegende Fläche zu der einlassseitigen Stirnfläche aufweist, die gegenüberliegende Oberfläche einen Einführanschluss für die Düse und eine oder mehrere Öffnungen zum Einlassen von Umgebungsgas in die Kammer aufweist, und die Kammer keine anderen Öffnungen zum Einlassen von Umgebungsgas als jene auf der gegenüberliegenden Oberfläche aufweist.
    5. [5] Verfahren nach [4], wobei die Oberfläche der Kammer, die der einlassseitigen Stirnfläche zugewandt ist, einen konzentrischen Verschlussabschnitt aufweist, der auf den Einführanschluss zentriert ist, und die eine oder mehreren Öffnungen auf einer Außenumfangsseite des Verschlussabschnitts bereitgestellt sind.
    6. [6] Verfahren nach einem der Punkte [1] bis [5], wobei der Aerosolgenerator ferner umfasst:
      • einen Zylinder zum Aufnehmen der Keramikteilchen,
      • einen Kolben oder eine Schnecke zum Ausstoßen der in dem Zylinder aufgenommenen Keramikteilchen aus einem Zylinderauslass, und
      • eine Auflockerungskammer, die einen mit dem Zylinderauslass in Verbindung stehenden Einlass, einen Drehkörper zum Auflockern der von dem Zylinderauslass abgegebenen Keramikteilchen und einen mit dem Zufuhranschluss in Verbindung stehenden Auslass umfasst.
    7. [7] Verfahren nach einem der Punkte [1] bis [5], wobei der Aerosolgenerator ferner umfasst:
      • einen Strömungsweg zum Ansaugen und Transportieren der Keramikteilchen, der einen Auslass umfasst, der mit dem Zufuhranschluss in Verbindung steht, und
      • eine Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen der Keramikteilchen und zum Zuführen der Keramikteilchen zu dem Strömungsweg zum Ansaugen und Transportieren;
      • wobei der Antriebsgasströmungsweg auf seinem Weg einen Venturi-Abschnitt umfasst, in dem der Strömungsweg verengt ist, und der Zufuhranschluss auf der stromabwärtigen Seite der engsten Strömungswegstelle in dem Venturi-Abschnitt bereitgestellt ist.
    8. [8] Verfahren nach einem der Punkte [1] bis [5], wobei der Aerosolgenerator ferner umfasst:
      • einen Strömungsweg zum Ansaugen und Transportieren der Keramikteilchen, der einen Auslass umfasst, der mit dem Zufuhranschluss in Verbindung steht,
      • einen Bandförderer zum Transportieren der Keramikteilchen und
      • eine Auflockerungskammer, die einen Einlass zum Aufnehmen der von dem Bandförderer transportierten Keramikteilchen, einen Drehkörper zum Auflockern der aufgenommenen Keramikteilchen und einen mit dem Strömungsweg in Verbindung stehenden Auslass zum Ansaugen und Transportieren umfasst.
    9. [9] Verfahren nach einem der Punkte [1] bis [8], wobei ein Endpunkt des Schritts des Anbringens der Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen basierend auf einem Wert eines Differenzdruckmessers, der zum messen des Durckverlusts zwischen der einlassseitigen Stirnfläche und der auslassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur installiert ist, bestimmt wird.
    10. [10] Verfahren nach einem der Punkte [1] bis [8], wobei in dem Schritt des Anbringens der Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen eine durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des Aerosols, das innerhalb der säulenförmigen Wabenstruktur strömt, 5 m/s oder mehr beträgt.
    11. [11] Verfahren nach einem der Punkte [1] bis [10], wobei ein Hauptbestandteil der Keramikteilchen Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Cordierit oder Mullit ist.
    12. [12] Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen für eine säulenförmige Wabenstruktur, die umfasst:
      • einen Halter zum Halten der säulenförmigen Wabenstruktur, die umfasst:
        • mehrere erste Zellen, die sich von einer einlassseitigen Stirnfläche zu einer auslassseitigen Stirnfläche erstrecken, wobei sich jede an der einlassseitigen Stirnfläche öffnet und einen verschlossenen Abschnitt an der auslassseitigen Stirnfläche aufweist, und mehrere zweite Zellen, die sich von der einlassseitigen Stirnfläche zu der auslassseitigen Stirnfläche erstrecken, wobei jede einen verschlossenen Abschnitt an der einlassseitigen Stirnfläche aufweist und sich an der auslassseitigen Stirnfläche öffnet, wobei die mehreren ersten Zellen und die mehreren zweiten Zellen abwechselnd benachbart zueinander mit einer porösen Trennwand dazwischen angeordnet sind,
      • ein Gebläse zum Aufbringen einer Saugkraft auf die auslassseitige Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur, und
      • einen Aerosolgenerator zum Ausstoßen eines Aerosols, das Keramikteilchen enthält, in Richtung der einlassseitigen Stirnfläche aus einer Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche und Anbringen der Keramikteilchen an einer Oberfläche der ersten Zellen;
      • wobei der Aerosolgenerator umfasst: einen Antriebsgasströmungsweg zum Leiten eines unter Druck stehenden Antriebsgases, einen Zufuhranschluss, der auf dem Weg des Antriebsgasströmungswegs bereitgestellt ist und die Keramikteilchen von einer Außenumfangsseite des Antriebsgasströmungswegs in Richtung einer Innenseite des Antriebsgasströmungswegs saugen kann, und eine Düse, die an einer Spitze des Antriebsgasströmungswegs angebracht ist und das Aerosol ausstoßen kann.
    13. [13] Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen für eine säulenförmige Wabenstruktur nach [12], die ferner eine Kammer aufweist, die zwischen der Düse und der einlassseitigen Stirnfläche bereitgestellt ist, um das Aerosol durch ihr Inneres zu führen, wobei die Kammer eine gegenüberliegende Oberfläche zu der einlassseitigen Stirnfläche aufweist, die gegenüberliegende Oberfläche einen Einführanschluss für die Düse und eine oder mehrere Öffnungen zum Einlassen von Umgebungsgas in die Kammer aufweist, und die Kammer keine anderen Öffnungen zum Einlassen von Umgebungsgas als jene auf der gegenüberliegenden Oberfläche aufweist.
    14. [14] Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen für eine säulenförmige Wabenstruktur nach [13], wobei die gegenüberliegende Oberfläche einen konzentrischen Verschlussabschnitt aufweist, der auf den Einführanschluss zentriert ist, und die eine oder mehreren Öffnungen auf einer Außenumfangsseite des Verschlussabschnitts bereitgestellt sind.
    15. [15] Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen für eine säulenförmige Wabenstruktur nach einem der Punkte [12] bis [14], wobei der Aerosolgenerator ferner umfasst:
      • einen Zylinder zum Aufnehmen der Keramikteilchen,
      • einen Kolben oder eine Schnecke zum Ausstoßen der in dem Zylinder aufgenommenen Keramikteilchen aus einem Zylinderauslass, und
      • eine Auflockerungskammer, die einen mit dem Zylinderauslass in Verbindung stehenden Einlass, einen Drehkörper zum Auflockern der aus dem Zylinderauslass abgegebenen Keramikteilchen und einen mit dem Zufuhranschluss in Verbindung stehenden Auslass aufweist.
    16. [16] Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen für eine säulenförmige Wabenstruktur nach einem der Punkte [12] bis [14], wobei der Aerosolgenerator ferner umfasst:
      • einen Strömungsweg zum Ansaugen und Transportieren der Keramikteilchen, der einen Auslass aufweist, der mit dem Zufuhranschluss in Verbindung steht, und
      • eine Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen der Keramikteilchen und zum Zuführen der Keramikteilchen zu dem Strömungsweg zum Ansaugen und Transportieren;
      • wobei der Antriebsgasströmungsweg auf seinem Weg einen Venturi-Abschnitt aufweist, in dem der Strömungsweg verengt ist, und der Zufuhranschluss auf der stromabwärtigen Seite der engsten Strömungswegsstelle in dem Venturi-Abschnitt bereitgestellt ist.
    17. [17] Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen für eine säulenförmige Wabenstruktur nach einem der Punkte [12] bis [14], wobei der Aerosolgenerator ferner umfasst:
      • einen Strömungsweg zum Ansaugen und Transportieren der Keramikteilchen, der einen Auslass umfasst, der mit dem Zufuhranschluss in Verbindung steht,
      • einen Bandförderer zum Transportieren der Keramikteilchen und
      • eine Auflockerungskammer, die einen Einlass zum Aufnehmen der von dem Bandförderer transportierten Keramikteilchen, einen Drehkörper zum Auflockern der aufgenommenen Keramikteilchen und einen mit dem Strömungsweg in Verbindung stehenden Auslass zum Ansaugen und Transportieren aufweist.
  • Gemäß dem Verfahren zum Herstellen eines säulenförmigen Wabenstrukturfilters und der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur Teilchen mit unterdrückter Aggregation zugeführt werden. Daher ist es möglich, Teilchen mit einer gezielten Teilchendurchmesserverteilung an der Oberfläche der ersten Zellen anzubringen. Ferner wird erwartet, dass die Qualitätsstabilität des porösen Films, der durch die Wärmebehandlung nach dem Schritt des Anbringens der Teilchen ausgebildet wird, verbessert wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines säulenförmigen Wabenstrukturfilters zeigt.
    • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht, wenn ein Beispiel eines säulenförmigen Wabenstrukturfilters von einem Querschnitt parallel zu der Richtung, in der sich die Zellen erstrecken, betrachtet wird.
    • 3 ist eine schematische, teilweise vergrößerte Ansicht eines säulenförmigen Wabenstrukturfilters, wenn er von einem Querschnitt senkrecht zu der Richtung, in der sich die Zellen erstrecken, betrachtet wird.
    • 4A ist eine Darstellung, die schematisch eine erste Ausführungsform eines Aerosolgenerators zeigt, der zum Ausstoßen von Keramikteilchen geeignet ist, wobei eine Aggregation unterdrückt ist.
    • 4B ist eine Darstellung, die schematisch eine zweite Ausführungsform eines Aerosolgenerators zeigt, der zum Ausstoßen von Keramikteilchen geeignet ist, wobei eine Aggregation unterdrückt ist.
    • 4C ist eine Darstellung, die schematisch eine dritte Ausführungsform eines Aerosolgenerators zeigt, der zum Ausstoßen von Keramikteilchen geeignet ist, wobei eine Aggregation unterdrückt ist.
    • 4D ist eine Darstellung, die schematisch einen Aerosolgenerator gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
    • 5A ist eine schematische Darstellung zum Erläutern einer Vorrichtungskonfiguration einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5B ist eine schematische Darstellung zum Erläutern einer Vorrichtungskonfiguration einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5C ist eine schematische Darstellung zum Erläutern einer Vorrichtungskonfiguration einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Genaue Beschreibung der Erfindung
  • Nachfolgend werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt sein soll und jegliche Änderungen, Verbesserungen oder dergleichen der Gestaltung auf der Grundlage des gewöhnlichen Wissens von Fachleuten geeignet hinzugefügt werden können, ohne von dem Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • <1. Säulenförmiger Wabenstrukturfilter>
  • Ein säulenförmiger Wabenstrukturfilter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Ein säulenförmiger Wabenstrukturfilter kann als ein DPF (Dieselteilchenfilter) oder ein GPF (Benzinteilchenfilter), die Ruß sammeln, verwendet werden, der an einer Abgasleitung aus einer Verbrennungsvorrichtung montiert ist, typischerweise einer an einem Fahrzeug montierten Kraftmaschine. Der säulenförmige Wabenstrukturfilter gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise in einem Abgasrohr installiert sein.
  • 1 und 2 zeigen eine schematische Perspektivansicht bzw. eine Querschnittsansicht eines säulenförmigen Wabenstrukturfilters (100). Dieser säulenförmige Wabenstrukturfilter (100) umfasst eine Außenumfangsseitenwand (102) und mehrere erste Zellen (108), die auf der Innenumfangsseite der Außenumfangsseitenwand (102) bereitgestellt sind, wobei die mehreren ersten Zellen (108) sich von einer einlassseitigen Stirnfläche (104) zu einer auslassseitigen Stirnfläche (106) erstrecken, wobei sich jede an der einlassseitigen Stirnfläche (104) öffnet und einen verschlossenen Abschnitt (109) an der auslassseitigen Stirnfläche (106) aufweist, und mehrere zweite Zellen (110), die auf der Innenumfangsseite der Außenumfangsseitenwand (102) bereitgestellt sind, wobei sich die mehreren zweiten Zellen (110) von der einlassseitigen Stirnfläche (104) zu der auslassseitigen Stirnfläche (106) erstrecken, wobei jede einen verschlossenen Abschnitt (109) auf der einlassseitigen Stirnfläche (104) aufweist und sich auf der auslassseitigen Stirnfläche (106) öffnet. Da in dieser säulenförmigen Wabenstruktur (100) die ersten Zellen (108) und die zweiten Zellen (110) abwechselnd benachbart zueinander mit einer porösen Trennwand (112) dazwischen angeordnet sind, weisen die einlassseitige Stirnfläche (104) und die auslassseitige Stirnfläche (106) jeweils eine Wabenform auf.
  • Wenn Abgas, das Feinstaub (PM) wie Ruß enthält, der einlassseitigen Stirnfläche (104) zugeführt wird, die sich auf der stromaufwärtigen Seite des säulenförmigen Wabenstrukturfilters (100) befindet, wird das Abgas in die ersten Zellen eingeführt (108) und wandert in den ersten Zellen (108) weiter stromabwärts. Da die ersten Zellen (108) verstopfte Abschnitte (109) an der auslassseitigen Stirnfläche (106) aufweisen, die auf der stromabwärtigen Seite liegt, dringt das Abgas durch die porösen Trennwände (112), die die ersten Zellen (108) und die zweiten Zellen (110) trennen, und strömt in die zweiten Zellen (110). Da Feinstaub die Trennwände (112) nicht durchdringen kann, wird er gesammelt und in den ersten Zellen (108) abgelagert. Nachdem die Teilchen entfernt sind, strömt das saubere Abgas, das in die zweiten Zellen (110) geströmt ist, stromabwärts in die zweiten Zellen (110) und strömt aus der auslassseitigen Stirnfläche (106), die sich auf der stromabwärtigen Seite befindet.
  • 3 zeigt eine schematische teilweise vergrößerte Ansicht, wenn der säulenförmige Wabenstrukturfilter (100) in einem Querschnitt betrachtet wird, der senkrecht zu der Richtung ist, in der sich die Zellen (108 , 110) erstrecken. Auf der Oberfläche jeder der ersten Zellen (108) (äquivalent zu den Oberflächen der Trennwände (112), die die ersten Zellen (108) trennen) des säulenförmigen Wabenstrukturfilters (100) sind poröse Filme (114) ausgebildet.
  • In einer Ausführungsform ist die Porosität der porösen Filme (114) höher als die Porosität der Trennwände (112). Wenn die Porosität der porösen Filme (114) höher als die Porosität der Trennwände (112) ist, besteht der Vorteil, dass eine Erhöhung des Druckverlusts unterdrückt werden kann. In diesem Fall beträgt der Unterschied zwischen der Porosität der porösen Filme (114) und der Porosität (%) der Trennwände (112) bevorzugt 5 % oder mehr und stärker bevorzugt 10 % oder mehr. Wenn der Porositätsunterschied jedoch zu groß ist, nimmt die Sammeleffizienz für PM ab, so dass der Unterschied zwischen der Porosität (%) der porösen Filme (114) und der Porosität (%) der Trennwände (112) bevorzugt 30 % oder weniger und stärker bevorzugt 25 % oder weniger beträgt.
  • Die untere Grenze der Porosität der porösen Filme beträgt bevorzugt 60 % oder mehr und stärker bevorzugt 65 % oder mehr im Hinblick auf die Unterdrückung eines Anstiegs des Druckverlusts. Außerdem beträgt die Obergrenze der Porosität des porösen Films bevorzugt 85 % oder weniger, stärker bevorzugt 80 % oder weniger im Hinblick auf die Unterdrückung einer Abnahme der Sammeleffizienz für PM.
  • Die Untergrenze der Porosität der Trennwände beträgt im Hinblick auf die Unterdrückung des Druckverlusts des Abgases bevorzugt 40 % oder mehr, stärker bevorzugt 50 % oder mehr und noch stärker bevorzugt 60 % oder mehr. Außerdem beträgt die Obergrenze der Porosität der Trennwand im Hinblick auf die Gewährleistung der Festigkeit des säulenförmigen Wabenstrukturfilters bevorzugt 80 % oder weniger, stärker bevorzugt 75 % oder weniger und noch stärker bevorzugt 70 % oder weniger.
  • Die Porosität der porösen Filme und der Trennwände wird wie folgt gemessen. Ein REM-Bild (Rasterelektronenmikroskopbild (Abmessung pro Sichtfeld: 150 µm × 150 µm) eines Querschnitts der porösen Filme (oder Trennwände) wird mit einer Vergrößerung von 1000-fach oder mehr fotografiert und eine Bildverarbeitungssoftware wird verwendet, um eine Binarisierungsverarbeitung der leeren Abschnitte und der festen Abschnitte durchzuführen. Als Nächstes wird der von den leeren Abschnitten in dem Sichtfeld eingenommene Flächenanteil in fünf oder mehr beliebigen Sichtfeldern bestimmt und der Mittelwert des Anteils wird als die Porosität (%) der porösen Filme (oder Trennwände) definiert.
  • In einer Ausführungsform beträgt der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen Filme 1,0 bis 6,0 µm. Die Trennwände sind ebenfalls porös, jedoch ist der mittlere Porendurchmesser der Trennwände üblicherweise größer als 6,0 µm, um einen übermäßigen Druckverlust zu verhindern. Aus diesem Grund ist es durch Reduzieren des durchschnittlichen Porendurchmessers der auf der Oberfläche der Trennwände gebildeten porösen Filme auf 1,0 bis 6,0 µm möglich, die Sammeleffizienz für PM zu verbessern und gleichzeitig einen Anstieg des Druckverlusts zu unterdrücken, wenn das Abgas durch die Trennwände tritt. Der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen Filme beträgt bevorzugt 2,0 bis 5,0 µm, stärker bevorzugt 3,0 bis 4,0 µm.
  • Der durchschnittliche Porendurchmesser in den porösen Filmen und den Trennwänden wird nach dem folgenden Verfahren gemessen. Ein REM-Bild (Rasterelektronenmikroskopbild) (Abmessung pro Sichtfeld: 150 µm × 150 µm) eines Querschnitts der porösen Filme (oder Trennwände) wird mit einer Vergrößerung von 1000-fach oder mehr fotografiert und eine Bildverarbeitungssoftware wird verwendet, um eine Binarisierungsverarbeitung der leeren Abschnitte und der festen Abschnitte durchzuführen. In dem REM-Bild wird ein Kreisäquivalenzdurchmesser jedes Hohlraums, der die Hohlraumabschnitte bildet, unter Verwendung einer Bildverarbeitungssoftware gemessen und gemittelt, um den durchschnittlichen Porendurchmesser pro Sichtfeld zu erhalten. Die Messung des durchschnittlichen Porendurchmessers wird aus beliebigen fünf oder mehr Sichtfeldern erhalten und der Durchschnittswert davon wird als der gemessene Wert des durchschnittlichen Porendurchmessers definiert.
  • Der poröse Film kann aus Keramik bestehen. Beispielsweise kann der poröse Film eine oder mehrere Keramiken enthalten, die aus Cordierit, Siliciumcarbid (SiC), Talk, Glimmer, Mullit, Tonscherben, Aluminiumtitanat, Aluminiumoxid, Siliciumnitrid, Sialon, Zirkoniumphosphat, Zirkondioxid, Titandioxid und Siliciumdioxid ausgewählt sind. Der Hauptbestandteil der porösen Filme ist bevorzugt Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Cordierit oder Mullit. Unter diesen ist die Hauptkomponente des porösen Films bevorzugt Siliciumcarbid, da das Vorhandensein des Oberflächenoxidfilms (Si2O) es ermöglicht, dass der poröse Film fest aneinander gebunden ist und sich nur schwer ablösen lässt. Die Hauptkomponente des porösen Films bezieht sich auf eine Komponente, die 50 Massen-% oder mehr des porösen Films einnimmt. SiC macht bevorzugt 50 Massen-% oder mehr, stärker bevorzugt 70 Massen-% oder mehr und noch stärker bevorzugt 90 Massen-% oder mehr des porösen Films aus. Die Form der den porösen Film bildenden Keramik ist nicht besonders beschränkt und Beispiele davon schließen körnige und faserige Formen ein.
  • Beispiele für das Material, das die porösen Trennwände und die Außenumfangsseitenwand des säulenförmigen Wabenstrukturfilters gemäß der vorliegenden Ausführungsform bildet, umfassen poröse Keramiken, sind aber nicht darauf beschränkt. Beispiele für Keramiken umfassen Cordierit, Mullit, Zirkoniumphosphat, Aluminiumtitanat, Siliciumcarbid (SiC), Silicium-Siliciumcarbid-Verbundstoff (z. B. Si-gebundenes SiC), Cordierit-Siliciumcarbid-Verbundstoff, Zirkoniumoxid, Spinell, Indialit, Saphir, Korund, Titandioxid, Siliciumnitrid und dergleichen. Als Keramik kann ein Typ allein enthalten sein oder es können zwei oder mehr Typen gleichzeitig enthalten sein.
  • Der säulenförmige Wabenstrukturfilter kann einen PM-Verbrennungskatalysator, der die PM-Verbrennung unterstützt, wie etwa Ruß, einen Oxidationskatalysator (DOC), einen SCR-Katalysator und einen NSR-Katalysator zum Entfernen von Stickoxiden (NOx) und einen Dreiwegekatalysator, der Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx) gleichzeitig entfernen kann, tragen. Auf dem säulenförmigen Wabenstrukturfilter gemäß der vorliegenden Ausführungsform können auch verschiedene Katalysatoren getragen werden.
  • Die Form der Stirnflächen des säulenförmigen Wabenstrukturfilters ist nicht beschränkt und kann beispielsweise eine runde Form wie ein Kreis, eine Ellipse, eine Rennbahnform oder eine ovale Form oder ein Polygon sein wie ein Dreieck oder ein Viereck. Die säulenförmige Wabenstruktur (100) von 1 hat eine kreisförmige Stirnfläche und ist insgesamt zylindrisch.
  • Die Höhe des säulenförmigen Wabenstrukturfilters (die Länge von der einlassseitigen Stirnfläche zu der auslassseitigen Stirnfläche) ist nicht besonders beschränkt und kann je nach Anwendung und erforderlichem Leistungsvermögen geeignet eingestellt werden. Es gibt keine besondere Beschränkung hinsichtlich der Beziehung zwischen der Höhe des säulenförmigen Wabenstrukturfilters und dem maximalen Durchmesser jeder Stirnfläche (bezogen auf die maximale Länge der Durchmesser, die durch den Schwerpunkt jeder Stirnfläche des säulenförmigen Wabenstrukturfilters verlaufen). Daher kann die Höhe des säulenförmigen Wabenstrukturfilters länger als der maximale Durchmesser jeder Stirnfläche sein oder die Höhe des säulenförmigen Wabenstrukturfilters kann kürzer als der maximale Durchmesser jeder Stirnfläche sein.
  • Die Form der Zellen in dem Querschnitt senkrecht zu der Strömungswegrichtung der Zellen ist nicht beschränkt, ist aber bevorzugt ein Viereck, ein Sechseck, ein Achteck oder eine Kombination davon. Darunter sind Quadrate und Sechsecke bevorzugt. Indem die Form der Zellen auf diese Weise gestaltet wird, ist es möglich, den Druckverlust zu verringern, wenn ein Fluid durch die säulenförmige Wabenstruktur strömt.
  • Die Obergrenze der durchschnittlichen Dicke der Trennwände in dem säulenförmigen Wabenstrukturfilter beträgt Im Hinblick auf die Unterdrückung des Druckverlusts bevorzugt 0,238 mm oder weniger, stärker bevorzugt 0,228 mm oder weniger und noch stärker bevorzugt 0,220 mm oder weniger. Unter dem Gesichtspunkt der Sicherstellung der Festigkeit des säulenförmigen Wabenstrukturfilters beträgt die Untergrenze der durchschnittlichen Dicke der Trennwände jedoch bevorzugt 0,194 mm oder mehr, stärker bevorzugt 0,204 mm oder mehr und noch stärker bevorzugt 0,212 mm oder mehr. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich die Dicke der Trennwand auf die Querungslänge eines Liniensegments, das die Trennwand durchquert, wenn die Schwerpunkte benachbarter Zellen durch dieses Liniensegment in einem Querschnitt senkrecht zu der Richtung, in der sich die Zellen erstrecken, verbunden sind. Die durchschnittliche Trennwanddicke bezieht sich auf den Mittelwert der Dicke aller Trennwände.
  • Die Zellendichte (Anzahl der Zellen pro Querschnittsflächeneinheit senkrecht zu der Richtung, in der sich die Zellen erstrecken) ist nicht besonders beschränkt, kann aber beispielsweise 6 bis 2000 Zellen/Quadratzoll (0,9 bis 311 Zellen/cm2), stärker bevorzugt 50 bis 1000 Zellen/Quadratzoll (7,8 bis 155 Zellen/cm2), besonders bevorzugt 100 bis 400 Zellen/Quadratzoll (15,5 bis 62,0 Zellen/cm2) betragen.
  • Der säulenförmige Wabenstrukturfilter kann als einteilig ausgebildetes Produkt bereitgestellt sein. Ferner kann der säulenförmige Wabenstrukturfilter auch als Segmentverbindungskörper bereitgestellt sein, indem mehrere säulenförmige Wabenstrukturfiltersegmente an ihren Seitenflächen verbunden und integriert werden, wobei jedes eine Außenumfangsseitenwand aufweist. Durch Bereitstellen des säulenförmigen Wabenstrukturfilters als Segmentverbindungskörper kann die Temperaturwechselbeständigkeit verbessert werden.
  • <2. Verfahren zum Herstellen eines säulenförmigen Wabenstrukturfilters>
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines säulenförmigen Wabenstrukturfilters wird nachstehend beispielhaft erläutert. Zunächst wird ein Grünkörper durch Kneten einer Rohmaterialzusammensetzung gebildet, die ein keramisches Rohmaterial, ein Dispersionsmedium, ein porenbildendes Material und ein Bindemittel umfasst. Als Nächstes wird der Grünkörper einem Extrusionsformen unterzogen, um wie gewünscht einen säulenförmigen Wabenformkörper herzustellen. Zusatzstoffe wie ein Dispergiermittel können der Rohmaterialzusammensetzung nach Bedarf zugesetzt werden. Für das Extrusionsformen kann eine Düse mit einer gewünschten Gesamtform, Zellenform, Trennwanddicke, Zellendichte und dergleichen verwendet werden.
  • Nachdem der säulenförmige Wabenformkörper getrocknet ist, werden an vorbestimmten Positionen an beiden Stirnflächen des säulenförmigen Wabenformkörpers verstopfte Abschnitte ausgebildet und dann werden die verstopften Abschnitte getrocknet, um einen säulenförmigen Wabenformkörper mit verstopften Abschnitten zu erhalten. Danach wird durch Entfetten und Brennen des säulenförmigen Wabenformkörpers eine säulenförmige Wabenstruktur erhalten. Danach wird durch Ausbilden poröser Filme auf der Oberfläche der ersten Zellen der säulenförmigen Wabenstruktur ein säulenförmiger Wabenstrukturfilter erhalten.
  • Ein keramisches Rohmaterial ist ein Rohmaterial, das nach dem Brennen zurückbleibt und einen Teil des Gerüsts der Wabenstruktur als Keramik bildet. Als keramisches Rohmaterial kann ein Rohmaterial verwendet werden, das in die oben erwähnten Keramiken nach dem Brennen bilden kann. Das keramische Rohmaterial kann beispielsweise in Form von Pulver bereitgestellt sein. Beispiele des keramischen Rohmaterials umfassen ein Rohmaterial zum Erhalten von Keramiken wie Cordierit, Mullit, Zirkon, Aluminiumtitanat, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Zirkonoxid, Spinell, Indialit, Saphir, Korund, Titanoxid und dergleichen. Spezifische Beispiele dafür schließen Sliciumdioxid, Talk, Aluminiumoxid, Kaolin, Serpentin, Pyrophyllit, Brucit, Böhmit, Mullit, Magnesit, Aluminiumhydroxid und dergleichen ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Als keramisches Rohmaterial kann ein Typ allein verwendet werden oder zwei oder mehr Typen können in Kombination verwendet werden.
  • Bei Filteranwendungen wie DPF und GPF kann bevorzugt Cordierit als Keramik verwendet werden. In diesem Fall kann als keramisches Rohmaterial ein cordieritbildendes Rohmaterial verwendet werden. Ein cordieritbildendes Rohmaterial ist ein Rohmaterial, das durch Brennen zu Cordierit wird. Es ist wünschenswert, dass das cordieritbildende Rohmaterial eine chemische Zusammensetzung von Aluminiumoxid (Al2O3) (einschließlich der Menge an Aluminiumhydroxid, die in Aluminiumoxid umgewandelt wird): 30 bis 45 Masse-%, Magnesiumoxid (MgO): 11 bis 17 Masse-%, und Siliciumdioxid (SiO2): 42 bis 57 Masse-% aufweist.
  • Beispiele des Dispersionsmediums umfassen Wasser oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser mit einem organischen Lösungsmittel wie Alkohol, und Wasser kann besonders bevorzugt verwendet werden.
  • Das porenbildende Material ist nicht besonders eingeschränkt, solange es nach dem Brennen zu Poren wird, und Beispiele davon umfassen Weizenmehl, Stärke, geschäumtes Harz, wasserabsorbierendes Harz, poröses Siliciumdioxid, Kohlenstoff (z. B. Graphit), Keramikballon, Polyethylen, Polystyrol, Polypropylen, Nylon, Polyester, Acryl und Phenol und dergleichen. Als porenbildendes Material kann ein Typ allein verwendet werden oder zwei oder mehr Typen können in Kombination verwendet werden. Im Hinblick auf die Erhöhung der Porosität des gebrannten Körpers beträgt die Menge des porenbildenden Materials bevorzugt 0,5 Masseteile oder mehr, stärker bevorzugt 2 Masseteile oder mehr und noch stärker bevorzugt 3 Masseteile oder mehr in Bezug auf 100 Massenteile des keramischen Rohmaterials. Im Hinblick auf die Sicherstellung der Festigkeit des gebrannten Körpers beträgt die Menge des porenbildenden Materials bevorzugt 10 Massenteile oder weniger, stärker bevorzugt 7 Massenteile oder weniger und noch stärker bevorzugt 4 Massenteile oder weniger in Bezug auf 100 Massenteile des keramischen Rohmaterials.
  • Beispiele für das Bindemittel umfassen organische Bindemittel wie Methylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose und Polyvinylalkohol. Insbesondere ist es bevorzugt, Methylcellulose und Hydroxypropylmethylcellulose in Kombination zu verwenden. Ferner beträgt im Hinblick auf die Erhöhung der Festigkeit des Wabenformkörpers die Menge an Bindemittel bevorzugt 4 Masseteile oder mehr, stärker bevorzugt 5 Masseteile oder mehr und noch stärker bevorzugt 6 Masseteile oder mehr in Bezug auf 100 Massenteile des keramischen Rohmaterials. Im Hinblick auf die Unterdrückung des Auftretens von Rissen aufgrund anormaler Wärmeerzeugung in dem Brennschritt beträgt die Menge an Bindemittel bevorzugt 9 Massenteile oder weniger, stärker bevorzugt 8 Massenteile oder weniger und noch stärker bevorzugt 7 Massenteile oder weniger bezogen auf 100 Massenteile des keramischen Rohmaterials. Als Bindemittel kann ein Typ allein verwendet werden oder zwei oder mehr Typen können in Kombination verwendet werden.
  • Als Dispergiermittel können Ethylenglycol, Dextrin, Fettsäureseife, Polyetherpolyol und dergleichen verwendet werden. Als Dispergiermittel kann ein Typ allein verwendet werden oder zwei oder mehr Typen können in Kombination verwendet werden. Der Gehalt an Dispergiermittel beträgt bevorzugt 0 bis 2 Masseteile bezogen auf 100 Masseteile des keramischen Rohmaterials.
  • Das Verfahren zum Verstopfen der Stirnflächen des säulenförmigen Wabenformkörpers ist nicht besonders beschränkt und es kann ein bekanntes Verfahren verwendet werden. Das Material des verstopften Abschnitts ist nicht besonders beschränkt, jedoch sind Keramiken im Hinblick auf Festigkeit und Hitzebeständigkeit bevorzugt. Als Keramik ist es bevorzugt ein keramisches Material, das mindestens ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Material enthält: Cordierit, Mullit, Zirkon, Aluminiumtitanat, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Zirkonoxid, Spinell, Indialit, Saphirin, Korund und Titanoxid. Es ist sogar noch stärker bevorzugt, dass der verstopfte Abschnitt die gleiche Materialzusammensetzung wie der Hauptkörperabschnitt des Wabenformkörpers hat, da der Ausdehnungskoeffizient beim Brennen der gleiche sein kann, so dass die Haltbarkeit verbessert wird.
  • Nach dem Trocknen des Wabenformkörpers kann eine säulenförmige Wabenstruktur durch Entfetten und Brennen hergestellt werden. Bezüglich der Bedingungen des Trocknungsprozesses, des Entfettungsprozesses und des Brennprozesses können bekannte Bedingungen gemäß der Materialzusammensetzung des Wabenformkörpers hergenommen werden und es bedarf keiner besonderen Erläuterung. Spezifische Beispiele der Bedingungen sind jedoch nachstehend angegeben.
  • Bei dem Trocknungsprozess können herkömmlich bekannte Trocknungsprozesse wie Heißgastrocknung, Mikrowellentrocknung, dielektrische Trocknung, Unterdrucktrocknung, Vakuumtrocknung und Gefriertrocknung verwendet werden. Unter diesen ist ein Trocknungsprozess, das Heißgastrocknung mit Mikrowellentrocknung oder dielektrischer Trocknung kombiniert, bevorzugt, da der gesamte geformte Körper schnell und gleichmäßig getrocknet werden kann.
  • Beim Bilden der verstopften Abschnitte ist es bevorzugt, die verstopften Abschnitte an beiden Stirnflächen des getrockneten Wabenformkörpers auszubilden und dann die verstopften Abschnitte zu trocknen. Die verstopften Abschnitte werden an vorbestimmten Positionen so ausgebildet, dass sich mehrere erste Zellen, die sich von der einlassseitigen Stirnfläche zu der auslassseitigen Stirnfläche erstrecken, wobei sich jede an der einlassseitigen Stirnfläche öffnet und einen verschlossenen Abschnitt an der auslassseitigen Stirnfläche aufweist, und mehrere zweite Zellen, die sich von der einlassseitigen Stirnfläche zu der auslassseitigen Stirnfläche erstrecken, wobei jede einen verstopften Abschnitt an der einlassseitigen Stirnfläche und eine Öffnung an der auslassseitigen Stirnfläche aufweist, abwechselnd benachbart zueinander mit einer porösen Trennwand dazwischen angeordnet sind.
  • Als Nächstes wird der Entfettungsprozess beschrieben. Die Verbrennungstemperatur des Bindemittels beträgt etwa 200 °C und die Verbrennungstemperatur des porenbildenden Materials beträgt etwa 300 bis 1000 °C. Daher kann der Entfettungsprozess durch Erhitzen des Wabenformkörpers im Bereich von etwa 200 bis 1000 °C durchgeführt werden. Die Erhitzungszeit ist nicht besonders beschränkt, beträgt aber normalerweise etwa 10 bis 100 Stunden. Der Wabenformkörper nach dem Entfettungsschritt wird kalzinierter Körper genannt.
  • Der Brennprozess hängt von der Materialzusammensetzung des Wabenformkörpers ab, kann aber beispielsweise durchgeführt werden, indem der kalzinierte Körper auf 1350 bis 1600 °C erhitzt und für 3 bis 10 Stunden darauf gehalten wird. Auf diese Weise kann eine säulenförmige Wabenstruktur hergestellt werden, die mehrere erste Zellen, die sich von der einlassseitigen Stirnfläche zu der auslassseitigen Stirnfläche erstrecken, wobei sich jede an der einlassseitigen Stirnfläche öffnet und einen verschlossenen Abschnitt an der auslassseitigen Stirnfläche aufweist, und mehrere zweite Zellen, die sich von der einlassseitigen Stirnfläche zu der auslassseitigen Stirnfläche erstrecken, wobei jede einen verschlossenen Abschnitt an der einlassseitigen Stirnfläche aufweist und sich an der auslassseitigen Stirnfläche öffnet, umfasst, wobei die mehreren ersten Zellen und die mehreren zweiten Zellen abwechselnd benachbart zueinander mit einer porösen Trennwand dazwischen angeordnet sind.
  • Als Nächstes wird ein poröser Film auf der Oberfläche der ersten Zellen der säulenförmigen Wabenstruktur ausgebildet, die dem Brennprozess unterzogen wurde. Zuerst wird ein Schritt des Anbringens von Keramikteilchen an einer Oberfläche der ersten Zellen durch Ausstoßen eines Aerosols, das die Keramikteilchen enthält, in Richtung der einlassseitigen Stirnfläche, bevorzugt in Richtung der Mitte der einlassseitigen Stirnfläche, aus einer Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche, während eine Saugkraft auf die auslassseitige Stirnfläche ausgeübt wird, um das ausgestoßene Aerosol von der einlassseitigen Stirnfläche abzusaugen, ausgeführt. Beispielsweise kann der Abstand zwischen der Aerosolausstoßdüse und der einlassseitigen Stirnfläche 500 mm bis 2000 mm betragen und die Aerosolausstoßgeschwindigkeit kann 2 bis 80 m/s betragen.
  • Es ist wünschenswert, dass die Keramikteilchen in dem Aerosol wenig Aggregation aufweisen. Was die Keramikteilchen in dem Aerosol betrifft, so machen die Keramikteilchen von 10 µm oder mehr in einer volumenbasierten Teilchendurchmesserhäufigkeitsverteilung, die durch ein Laserbeugungs-/Laserstreuungsverfahren gemessen wird, bevorzugt 20 Vol.-% oder weniger, stärker bevorzugt 18 Vol.-% oder weniger und noch stärker bevorzugt 15 Vol.-% oder weniger aus. Durch Unterdrücken der Aggregation der Keramikteilchen in dem Aerosol wird es möglich, die Keramikteilchen mit einer angestrebten Teilchendurchmesserverteilung an der Oberfläche der ersten Zellen anzubringen, und die Qualitätsstabilität kann verbessert werden. Da die Aggregation unterdrückt wird, wird es ferner leicht, feine Keramikteilchen anzubringen, so dass es möglich ist, den durchschnittlichen Porendurchmesser der porösen Filme zu reduzieren.
  • Was die Keramikteilchen in dem Aerosol betrifft, beträgt der Median-Durchmesser (D50) in einer volumenbasierten kumulativen Teilchendurchmesserverteilung, die durch ein Laserbeugungs-/Laserstreuverfahren gemessen wird, bevorzugt 1,0 bis 6,0 µm, stärker bevorzugt 2,0 bis 5,0 µm. Durch das Ausstoßen extrem feiner Keramikteilchen ist es möglich, die Porosität zu erhöhen und gleichzeitig den durchschnittlichen Porendurchmesser der erhaltenen porösen Filme zu verringern.
  • Als Keramikteilchen werden die oben erwähnten Keramikteilchen verwendet, die den porösen Film bilden. Zum Beispiel können Keramikteilchen, die ein oder zwei oder mehr aus der folgenden Gruppe ausgewählte Materialien verwendet werden: Cordierit, Siliciumcarbid (SiC), Talk, Glimmer, Mullit, Tonscherben, Aluminiumtitanat, Aluminiumoxid, Siliciumnitrid, Sialon, Zirkoniumphosphat, Zirkoniumdioxid, Titandioxid und Siliciumoxid. Der Hauptbestandteil der Keramikteilchen ist bevorzugt Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Cordierit oder Mullit. Die Hauptkomponente der Keramikteilchen bezieht sich auf eine Komponente, die 50 Massen-% oder mehr der Keramikteilchen einnimmt. Die Keramikteilchen umfassen bevorzugt 50 Masse-% oder mehr, stärker bevorzugt 70 Masse-% oder mehr und noch stärker bevorzugt 90 Masse-% oder mehr SiC.
  • Um die Aggregation von Keramikteilchen zu unterdrücken, ist es vorteilhaft, den Aerosolausstoß unter Verwendung eines Aerosolgenerators durchzuführen, der einen Antriebsgasströmungsweg zum Leiten eines unter Druck stehenden Antriebsgases, einen Zufuhranschluss, der auf dem Weg des Antriebsgasströmungswegs bereitgestellt ist und die Keramikteilchen von einer Außenumfangsseite des Antriebsgasströmungswegs zu einer Innenseite des Antriebsgasströmungswegs saugen kann, und eine Düse, die an einer Spitze des Antriebsgasströmungswegs angebracht ist und das Aerosol ausstoßen kann, umfasst. In einer Ausführungsform kann der Zufuhranschluss so ausgelegt sein, dass die Keramikteilchen in den Antriebsgasströmungsweg aus einer Richtung eingeführt werden, die im Wesentlichen senkrecht zu der Strömungsrichtung des Antriebsgases ist, das durch den Antriebsgasströmungsweg strömt.
  • Während die Keramikteilchen in den Antriebsgasströmungsweg eingeführt werden, können die Keramikteilchen aggregiert werden. Insbesondere feine Keramikteilchen neigen zur Aggregation. Wenn jedoch die Keramikteilchen von der Außenumfangsseite des Antriebsgasströmungswegs zu der Innenseite des Antriebsgasströmungswegs zugeführt werden, wird eine Lockerungswirkung durch das Antriebsgas auf die Keramikteilchen stark, so dass angenommen wird, dass die Keramikteilchen aus der Düse des Aerosolgenerators mit unterdrückter Aggregation ausgestoßen werden können.
  • (Erste Ausführungsform des Aerosolgenerators)
  • 4A zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Aerosolgenerators (410), der zum Ausstoßen von Keramikteilchen geeignet ist, bei denen eine Aggregation unterdrückt ist.
  • Der Aerosolgenerator (410) umfasst:
    • einen Antriebsgas-Strömungsweg (417) zum Leiten eines unter Druck stehenden Antriebsgases,
    • einen Zufuhranschluss (417i), der auf dem Weg des Antriebsgasströmungswegs (417) bereitgestellt ist und die Keramikteilchen (412) von einer Außenumfangsseite des Antriebsgasströmungswegs (417) zu einer Innenseite des Antriebsgasströmungswegs (417) saugen kann,
    • eine Düse (411), die an einer Spitze des Antriebsgasströmungswegs (417) angebracht ist und das Aerosol ausstoßen kann,
    • einen Zylinder (413) zum Aufnehmen der Keramikteilchen (412),
    • einen Kolben oder eine Schraube (414) zum Ausstoßen der in dem Zylinder (413) aufgenommenen Keramikteilchen (412) aus einem Zylinderauslass (413e), und
    • eine Auflockerungskammer (415), die einen mit dem Zylinderauslass (413e) in Verbindung stehenden Einlass (415i), einen Drehkörper (416) zum Auflockern der aus dem Zylinderauslass (413e) abgegebenen Keramikteilchen (412) und einen mit dem Zufuhranschluss (417i) in Verbindung stehenden Auslass (415e), umfasst.
  • Der Aerosolgenerator (410) kann Aerosol aus der Düse (411) ausstoßen. Keramikteilchen (412), die auf eine vorbestimmte Teilchendurchmesserverteilung eingestellt sind, sind in dem Zylinder (413) aufgenommen. Die in dem Zylinder (413) aufgenommenen Keramikteilchen (412) werden durch einen Kolben oder eine Schraube (414) aus dem Zylinderauslass (413e) herausgedrückt. Der Kolben oder die Schraube (414) kann so ausgelegt sein, dass er die Abgaberate der Keramikteilchen (412) anpassen kann. Die aus dem Zylinderauslass (413e) ausgestoßenen Keramikteilchen (412) treten über den Einlass (415i) in die Auflockerungskammer (415) ein. In dieser Ausführungsform sind der Zylinderauslass (413e) und der Einlass (415i) gemeinsam.
  • Die in die Auflockerungskammer (415) eingeführten Keramikteilchen (412) bewegen sich in der Auflockerungskammer (415), während sie durch den Drehkörper (416) aufgelockert werden, und werden aus dem Auflockerungskammerauslass (415e) ausgelassen. Als Drehkörper (416) kann beispielsweise eine sich drehende Bürste hergenommen werden. Der Drehkörper (416) kann durch einen Motor angetrieben werden und kann dazu ausgelegt sein, seine Drehzahl zu steuern.
  • Die aus dem Auflockerungskammerauslass (415e) abgegebenen Keramikteilchen (412) werden über den Zufuhranschluss (417i) von der Außenumfangsseite des Antriebsgasströmungswegs (417) in den Antriebsgasströmungsweg (417) gesaugt. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Lockerungskammerauslass (415e) und der Zufuhranschluss (417i) gemeinsam. Ferner werden in der vorliegenden Ausführungsform die Keramikteilchen (412) in den Antriebsgasströmungsweg (417) aus einer Richtung eingeführt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Strömungsrichtung des Antriebsgases ist, das durch den Antriebsgasströmungsweg (417) strömt. Die in den Antriebsgasströmungsweg (417) zugeführten Keramikteilchen (412) stoßen mit dem Antriebsgas zusammen, das durch den Antriebsgasströmungsweg (417) strömt, und werden gemischt, während sie gelockert werden, um ein Aerosol zu bilden, und werden aus der Düse (411) ausgestoßen. In der vorliegenden Ausführungsform werden die durch Durchlaufen der Auflockerungskammer (415) gelockerten Keramikteilchen (412) aus dem Zufuhranschluss (417i) in den Antriebsgasströmungsweg (417) eingeführt. Daher kann zusätzlich zu der Wirkung des Lockerns der Keramikteilchen (412) durch die Stöße mit dem Antriebsgas die Wirkung des Lockerns der Keramikteilchen (412) in der Auflockerungskammer (415) erzielt werden, so dass eine starke Aggregationsunterdrückungswirkung erhalten werden kann. Die Düse (411) ist bevorzugt in einer Position und Ausrichtung installiert, in der das Aerosol in einer Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur ausgestoßen wird. Stärker bevorzugt ist die Düse (411) in einer Position und Ausrichtung installiert, in der das Aerosol in einer Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche in Richtung der Mitte der einlassseitigen Stirnfläche ausgestoßen wird.
  • Durch Verwendung eines komprimierten Gases wie beispielsweise Druckluft, dessen Druck eingestellt wurde, als Antriebsgas kann die Ausstoßdurchflussmenge des Aerosols aus der Düse (411) gesteuert werden. Als Antriebsgas wird bevorzugt trockene Luft (z. B. mit einem Taupunkt von 10 °C oder weniger) verwendet, um die Aggregation der Keramikteilchen zu unterdrücken. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der „Taupunkt“ auf einen Wert, der von einem kapazitiven Taupunktmessgerät vom Polymertyp gemäß JIS Z8806: 2001 gemessen wird.
  • Die Untergrenze der Strömungsgeschwindigkeit des Antriebsgases unmittelbar vor dem Strömen des Antriebsgases durch den Zufuhranschluss (417i) des Antriebsgasströmungswegs (417) beträgt im Hinblick auf die Erhöhung der Lockerungskraft der Keramikteilchen bevorzugt 9 m/s oder mehr, stärker bevorzugt 10 m/s oder mehr und noch stärker bevorzugt 11 m/s oder mehr. Die Obergrenze der Strömungsgeschwindigkeit des Antriebsgases unmittelbar vor dem Strömen des Antriebsgases durch den Zufuhranschluss (417i) des Antriebsgasströmungswegs (417) ist nicht besonders festgelegt, beträgt aber üblicherweise 15 m/s oder weniger und typischerweise 13 m/s oder weniger. Falls erforderlich, kann der Antriebsgasströmungsweg (417) mit einem Venturi-Abschnitt, der später beschrieben wird, auf der stromaufwärtigen Seite des Zufuhranschlusses (417i) versehen sein.
  • Feine Keramikteilchen haben die Eigenschaft, leicht zu aggregieren. Durch Verwendung des Aerosolgenerators (410) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es jedoch möglich, Keramikteilchen mit einer Zielteilchendurchmesserverteilung auszustoßen, bei der eine Aggregation unterdrückt ist.
  • (Zweite Ausführungsform des Aerosolgenerators)
  • 4B zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform eines Aerosolgenerators (420), der zum Ausstoßen von Keramikteilchen geeignet ist, bei denen eine Aggregation unterdrückt ist.
  • Der Aerosolgenerator (420) umfasst:
    • einen Antriebsgasströmungsweg (427) zum Leiten eines unter Druck stehenden Antriebsgases,
    • einen Zufuhranschluss (427i), der auf dem Weg des Antriebsgasströmungswegs (427) bereitgestellt ist und die Keramikteilchen (422) von einer Außenumfangsseite des Antriebsgasströmungswegs (427) zu einer Innenseite des Antriebsgasströmungswegs (427) saugen kann,
    • eine Düse (421), die an einer Spitze des Antriebsgasströmungswegs (427) angebracht ist und das Aerosol ausstoßen kann,
    • einen Strömungsweg (423) zum Ansaugen und Transportieren der Keramikteilchen (422), der einen Auslass (423e) umfasst, der mit dem Zufuhranschluss (427i) in Verbindung steht, und
    • eine Aufnahmeeinheit (429) zum Aufnehmen der Keramikteilchen (422) und zum Zuführen der Keramikteilchen (422) zu dem Strömungsweg (423) zum Ansaugen und Transportieren.
  • Beispielsweise kann für die Aufnahmeeinheit (429) ein Trichter verwendet werden. In der Aufnahmeeinheit (429) sind Keramikteilchen aufgenommen, die auf eine vorbestimmte Teilchendurchmesserverteilung eingestellt sind. Die in der Aufnahmeeinheit (429) aufgenommenen Keramikteilchen (422) erhalten die Saugkraft aus dem Antriebsgasströmungsweg (427) und strömen durch den an dem Boden der Aufnahmeeinheit (429) bereitgestellten Auslass (429e). Nachdem sie durch den Strömungsweg (423) zu dem Auslass (423e) transportiert wurden, werden sie aus dem Zufuhranschluss (427i) in den Antriebsgasströmungsweg (427) eingeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Umgebungsgas (typischerweise Luft), das aus dem Einlass (429i) des Aufnahmeeinheitseinlasses gesaugt wird, zusammen mit den Keramikteilchen (422) auch durch den Strömungsweg (423) in den Antriebsgasströmungsweg (427) eingeführt.. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Auslass (423e) und der Zufuhranschluss (427i) gemeinsam. Ferner werden in der vorliegenden Ausführungsform die Keramikteilchen (422) in den Antriebsgasströmungsweg (427) aus einer Richtung eingeführt, die im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Antriebsgases ist, das durch den Antriebsgasströmungsweg (427) strömt.
  • Die in den Antriebsgasströmungsweg (427) zugeführten Keramikteilchen (422) stoßen mit dem Antriebsgas, das durch den Antriebsgasströmungsweg (427) strömt, zusammen und werden gemischt, während sie gelockert werden, um ein Aerosol zu bilden, und werden aus der Düse (421) ausgestoßen. Die Düse (421) ist bevorzugt an einer Position und Ausrichtung installiert, in der das Aerosol in einer Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur ausgestoßen wird. Stärker bevorzugt ist die Düse (421) an einer Position und Ausrichtung installiert, in der das Aerosol in einer Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche in Richtung der Mitte der einlassseitigen Stirnfläche ausgestoßen wird.
  • Die Zufuhr der Keramikteilchen (422) in die Aufnahmeeinheit (429) ist nicht beschränkt, wird aber bevorzugt unter Verwendung von beispielsweise eines Pulverdosierungsförderers (4211) wie einem Schneckenförderer und einem Bandförderer durchgeführt. Die aus dem Pulverdosierungsförderer (4211) abgegebenen Keramikteilchen (422) können durch Schwerkraft in die Aufnahmeeinheit (429) fallen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Antriebsgasströmungsweg (427) auf seinem Weg einen Venturi-Abschnitt (427v), in dem der Strömungsweg verengt ist, und der Zufuhranschluss (427i) ist auf der stromabwärtigen Seite der engsten Strömungswegstelle in dem Venturi-Abschnitt (427v) bereitgestellt. Wenn der Antriebsgasströmungsweg (427) einen Venturi-Abschnitt (427v) aufweist, nimmt die Geschwindigkeit des durch den Venturi-Abschnitt (427v) strömenden Antriebsgases zu. Daher kann Antriebsgas mit höherer Geschwindigkeit dazu gebracht werden, mit den stromabwärts des Venturi-Abschnitts (427v) zugeführten Keramikteilchen (422) zusammenzustoßen, so dass die Lockerungskraft verbessert wird. Um die Lockerungskraft des Antriebsgases zu erhöhen, ist es stärker bevorzugt dass der Zufuhranschluss (427i) auf der stromabwärtigen Seite der engsten Strömungswegsstelle in dem Venturi-Abschnitt (427v) und benachbart zu dieser Stelle bereitgestellt ist. Die Konfiguration kann beispielsweise realisiert werden, indem der Antriebsgasströmungsweg (427) und der Strömungsweg (423) zum Ansaugen und Transportieren unter Verwendung eines Venturi-Ejektors (4210) verbunden sind.
  • Die Untergrenze der Strömungsgeschwindigkeit des Antriebsgases unmittelbar vor dem Durchgang durch den Venturi-Abschnitt (427v) beträgt im Hinblick auf die Erhöhung der Lockerungskraft auf die Keramikteilchen bevorzugt 13 m/s oder mehr, stärker bevorzugt 20 m/s oder mehr und noch stärker bevorzugt 26 m/s oder mehr. Die Obergrenze der Strömungsgeschwindigkeit des Antriebsgases unmittelbar vor dem Durchgang durch den Venturi-Abschnitt (427v) ist nicht besonders festgelegt, beträgt aber normalerweise 50 m/s oder weniger und beträgt typischerweise 40 m/s oder weniger.
  • Die Untergrenze eines Verhältnisses der Strömungsweg-Querschnittsfläche unmittelbar vor dem Venturi-Abschnitt zu der Strömungsweg-Querschnittsfläche des Venturi-Abschnitts beträgt bevorzugt 8 oder mehr und stärker bevorzugt 16 oder mehr im Hinblick auf die Erhöhung der Lockerungskraft. Die Obergrenze des Verhältnisses der Strömungsweg-Querschnittsfläche unmittelbar vor dem Venturi-Abschnitt zu der Strömungsweg-Querschnittsfläche des Venturi-Abschnitts ist nicht besonders beschränkt, aber wenn es zu groß ist, steigt der Druckverlust an dem Venturi-Abschnitt, so dass es bevorzugt 64 oder weniger und stärker bevorzugt 32 oder weniger beträgt. Hier bedeutet die Strömungsweg-Querschnittsfläche des Venturi-Abschnitts die Strömungsweg-Querschnittsfläche der engsten Strömungswegstelle in dem Venturi-Abschnitt. Ferner bedeutet die Strömungsweg-Querschnittsfläche unmittelbar vor dem Venturi-Abschnitt die Strömungsweg-Querschnittsfläche auf der stromaufwärtigen Seite des Venturi-Abschnitts, unmittelbar bevor sich der Strömungsweg verengt.
  • Mit der Verwendung des Venturi-Ejektors (4210) kann beispielsweise dann, wenn das Antriebsgas durch den Antriebsgasströmungsweg (427) strömt, eine große Saugkraft auf den Strömungsweg (423) zum Ansaugen und Transportieren ausgeübt werden, und es ist möglich, zu verhindern, dass der Strömungsweg (423) zum Ansaugen und Transportieren durch die Keramikteilchen (422) verstopft wird. Der Venturi-Ejektor (4210) ist auch als Mittel zum Entfernen der Keramikteilchen (422) wirksam, wenn der Strömungsweg (423) zum Ansaugen und Transportieren mit den Keramikteilchen (422) verstopft ist.
  • Durch Verwendung eines verdichteten Gases wie beispielsweise Druckluft, dessen Druck eingestellt wurde, als Antriebsgas kann die Ausstoßdurchflussmenge des Aerosols aus der Düse (421) gesteuert werden. Als Antriebsgas wird bevorzugt trockene Luft (z. B. mit einem Taupunkt von 10 °C oder weniger) verwendet, um die Aggregation der Keramikteilchen zu unterdrücken.
  • Feine Keramikteilchen haben die Eigenschaft, leicht zu aggregieren. Durch Verwendung des Aerosolgenerators (420) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es jedoch möglich, Keramikteilchen mit einer Zielteilchendurchmesserverteilung mit unterdrückter Aggregation auszustoßen.
  • (Dritte Ausführungsform des Aerosolgenerators)
  • 4C zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform eines Aerosolgenerators (430), der zum Ausstoßen von Keramikteilchen geeignet ist, bei denen eine Aggregation unterdrückt ist.
  • Der Aerosolgenerator (430) umfasst:
    • einen Antriebsgasströmungsweg (437) zum Leiten eines unter Druck stehenden Antriebsgases,
    • einen Zufuhranschluss (437i), der auf dem Weg des Antriebsgasströmungswegs (437) bereitgestellt ist und die Keramikteilchen (432) von einer Außenumfangsseite des Antriebsgasströmungswegs (437) zu einer Innenseite des Antriebsgasströmungswegs (437) saugen kann,
    • eine Düse (431), die an einer Spitze des Antriebsgasströmungswegs (437) angebracht ist und das Aerosol ausstoßen kann,
    • einen Strömungsweg (433) zum Ansaugen und Transportieren der Keramikteilchen (432), der einen Auslass (433e) aufweist, der mit dem Zufuhranschluss (437i) in Verbindung steht,
    • einen Bandförderer (434) zum Transportieren der Keramikteilchen (432), und
    • eine Auflockerungskammer (435), die einen Einlass (435in) zum Aufnehmen der Keramikteilchen (432), die von dem Bandförderer (434) transportiert werden, einen Drehkörper (436) zum Auflockern der aufgenommenen Keramikteilchen (432) und einen Auslass (435e), der mit dem Strömungsweg (433) zum Ansaugen und Transportieren in Verbindung steht, in Verbindung umfasst.
  • Der Aerosolgenerator (430) kann eine Aufnahmeeinheit (439) wie etwa einen Behälter zum Aufnehmen der Keramikteilchen (432) aufweisen. In der Aufnahmeeinheit (439) sind Keramikteilchen aufgenommen, die auf eine vorbestimmte Teilchendurchmesserverteilung eingestellt sind. Die Keramikteilchen (432) in der Aufnahmeeinheit (439) werden durch den Rührer (438) gerührt. Im Ergebnis besteht der Vorteil, dass die Keramikteilchen, die leicht eine Brückenbildung verursachen, stabil aus dem Abgabeanschluss (439e) abgegeben werden können. An dem Boden der Aufnahmeeinheit (439) ist ein Abgabeanschluss (439e) für Keramikteilchen (432) bereitgestellt. Die aus dem Abgabeanschluss (439e) ausgelassenen Keramikteilchen (432) werden durch den Bandförderer (434) zu dem Einlass (435in) der Auflockerungskammer (435) transportiert. Die Transportgeschwindigkeit der Keramikteilchen (432) kann durch Steuern der Bandgeschwindigkeit des Bandförderers (434) eingestellt werden.
  • Die in die Auflockerungskammer (435) eingeführten Keramikteilchen (432) bewegen sich in der Auflockerungskammer (435), während sie durch den Drehkörper (436) aufgelockert werden, und werden aus dem Auflockerungskammerauslass (435e) ausgegeben. Als Drehkörper (436) kann beispielsweise eine sich drehende Bürste verwendet werden. Der Drehkörper (436) kann durch einen Motor angetrieben werden und kann dazu ausgelegt sein, seine Drehgeschwindigkeit zu steuern.
  • Als Antwort auf die Saugkraft aus dem Antriebsgasströmungsweg (437) wird das Transportgas für die Keramikteilchen (432) aus dem Einlass (433i) des Strömungswegs (433) zum Ansaugen und Transportieren angesaugt. Als Transportgas kann Umgebungsgas wie Luft verwendet werden, aber es ist bevorzugt, trockene Luft (beispielsweise mit einem Taupunkt von 10 °C oder weniger) zu verwenden, um die Aggregation der Keramikteilchen zu unterdrücken. Ferner kann das Transportgas nur durch die Saugkraft aus dem Antriebsgasströmungsweg (437) transportiert werden oder kann unter Verwendung eines Verdichters oder dergleichen gefördert werden. Die aus dem Auflockerungskammerauslass (435e) ausgegebenen Keramikteilchen (432) werden durch das durch den Strömungsweg (433) strömende Transportgas mitgerissen und zum Auslass (433e) transportiert und dann über den Zufuhranschluss (437i) in den Antriebsgasströmungsweg (437) eingeführt. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Auslass (433e) und der Zufuhranschluss (437i) gemeinsam. Ferner werden in der vorliegenden Ausführungsform die Keramikteilchen (432) in den Antriebsgasströmungsweg (437) aus einer Richtung eingeführt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Strömungsrichtung des Antriebsgases ist, das durch den Antriebsgasströmungsweg (437) strömt.
  • Die zusammen mit dem Transportgas in den Antriebsgasströmungsweg (437) zugeführten Keramikteilchen (432) stoßen mit dem durch den Antriebsgasströmungsweg (437) strömenden Antriebsgas zusammen und werden vermischt, während sie gelockert werden, um ein Aerosol zu bilden, und werden aus der Düse (431) ausgestoßen. In der vorliegenden Ausführungsform werden die durch Durchlaufen der Auflockerungskammer (435) gelockerten Keramikteilchen (432) über den Zufuhranschluss (437i) in den Antriebsgasströmungsweg (437) eingeführt. Daher kann zusätzlich zu der Wirkung des Lockerns der Keramikteilchen (432) durch das Antriebsgas die Wirkung des Lockerns der Keramikteilchen (412) durch die Auflockerungskammer (435) erzielt werden, so dass eine starke Aggregationsunterdrückungswirkung erhalten werden kann. Die Düse (431) ist bevorzugt in einer Position und Ausrichtung installiert, in der das Aerosol in einer Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur ausgestoßen wird. Stärker bevorzugt ist die Düse (431) in einer Position und Ausrichtung installiert, in der das Aerosol in einer Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche in Richtung der Mitte der einlassseitigen Stirnfläche ausgestoßen wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Antriebsgasströmungsweg (437) auf seinem Weg einen Venturi-Abschnitt (437v), in dem der Strömungsweg verengt ist, und der Zufuhranschluss (437i) ist auf der stromabwärtigen Seite der engsten Strömungswegstelle in dem Venturi-Abschnitt (437v) bereitgestellt. Um die Lockerungskraft des Antriebsgases zu erhöhen, ist es stärker bevorzugt, dass der Zufuhranschluss (437i) auf der stromabwärtigen Seite der engsten Strömungswegstelle in dem Venturi-Abschnitt (437v) und benachbart zu dieser Stelle bereitgestellt ist. Wenn der Antriebsgasströmungsweg (437) einen Venturi-Abschnitt (437v) aufweist, nimmt die Geschwindigkeit des durch den Venturi-Abschnitt (437v) strömenden Antriebsgases zu. Daher kann Antriebsgas mit höherer Geschwindigkeit dazu gebracht werden, mit den stromabwärts des Venturi-Abschnitts (437v) zugeführten Keramikteilchen (432) zusammenzustoßen, so dass die Lockerungskraft verbessert wird. Die Konfiguration kann beispielsweise realisiert werden, indem der Antriebsgasströmungsweg (437) und der Strömungsweg (433) zum Ansaugen und Transportieren unter Verwendung eines Venturi-Ejektors (4310) verbunden sind.
  • Die Untergrenze der Strömungsgeschwindigkeit des Antriebsgases unmittelbar vor dem Durchgang durch den Venturi-Abschnitt (437v) beträgt im Hinblick auf die Erhöhung der Lockerungskraft auf die Keramikteilchen bevorzugt 13 m/s oder mehr, stärker bevorzugt 20 m/s oder mehr und noch stärker bevorzugt 26 m/s oder mehr. Die Obergrenze der Strömungsgeschwindigkeit des Antriebsgases unmittelbar vor dem Durchgang durch den Venturi-Abschnitt (437v) ist nicht besonders festgelegt, beträgt aber normalerweise 50 m/s oder weniger und beträgt typischerweise 40 m/s oder weniger.
  • Die Untergrenze eines Verhältnisses der Strömungsweg-Querschnittsfläche unmittelbar vor dem Venturi-Abschnitt zu der Strömungsweg-Querschnittsfläche des Venturi-Abschnitts beträgt bevorzugt 8 oder mehr und stärker bevorzugt 16 oder mehr im Hinblick auf die Erhöhung der Lockerungskraft. Die Obergrenze des Verhältnisses der Strömungsweg-Querschnittsfläche unmittelbar vor dem Venturi-Abschnitt zu der Strömungsweg-Querschnittsfläche des Venturi-Abschnitts ist nicht besonders beschränkt, aber wenn es zu groß ist, steigt der Druckverlust an dem Venturi-Abschnitt, so dass es bevorzugt 64 oder weniger und stärker bevorzugt 32 oder weniger beträgt. Hier bedeutet die Strömungsweg-Querschnittsfläche des Venturi-Abschnitts die Strömungsweg-Querschnittsfläche der engsten Strömungswegstelle in dem Venturi-Abschnitt. Ferner bedeutet die Strömungsweg-Querschnittsfläche unmittelbar vor dem Venturi-Abschnitt die Strömungsweg-Querschnittsfläche auf der stromaufwärtigen Seite des Venturi-Abschnitts, unmittelbar bevor sich der Strömungsweg verengt.
  • Mit der Verwendung des Venturi-Ejektors (4310) kann beispielsweise dann, wenn das Antriebsgas durch den Antriebsgasströmungsweg (437) strömt, eine große Saugkraft auf den Strömungsweg (433) zum Ansaugen und Transportieren ausgeübt werden, und es ist möglich, zu verhindern, dass der Strömungsweg (433) zum Ansaugen und Transportieren durch die Keramikteilchen (432) verstopft wird. Der Venturi-Ejektor (4310) ist auch als Mittel zum Entfernen der Keramikteilchen (432) wirksam, wenn der Strömungsweg (433) zum Ansaugen und Transportieren mit den Keramikteilchen (432) verstopft ist.
  • Durch Verwendung eines verdichteten Gases wie beispielsweise Druckluft, dessen Druck eingestellt wurde, als Antriebsgas kann die Ausstoßdurchflussmenge des Aerosols aus der Düse (431) gesteuert werden. Als Antriebsgas wird wie bei dem Transportgas bevorzugt trockene Luft verwendet.
  • Feine Keramikteilchen haben die Eigenschaft, leicht zu aggregieren. Durch Verwendung des Aerosolgenerators (420) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es jedoch möglich, Keramikteilchen mit einer Zielteilchendurchmesserverteilung mit unterdrückter Aggregation auszustoßen.
  • (Aerosolgenerator gemäß Vergleichsbeispiel)
  • 4D zeigt schematisch einen Aerosolgenerator (610) gemäß einem Vergleichsbeispiel.
  • Der in 4D gezeigte Aerosolgenerator (610) umfasst:
    • eine Düse (614) zum Ausstoßen eines Aerosols, das ein Antriebsgas und Keramikteilchen enthält, aus einem Ausstoßanschluss (614e),
    • ein Rohr (615) zum Ansaugen und Transportieren von Keramikteilchen (622), das an einem Ende einen Auslass (615e) für die Keramikteilchen aufweist, wobei der Auslass (615e) mit einem Einlass (614in) der Düse (614) in Verbindung steht,
    • einen Gasströmungsweg (616) zum Leiten von Antriebsgas, der koaxial an einem Außenumfang des Rohrs (615) ausgebildet ist, so dass ein Auslass (616e) des Antriebsgases mit einem Einlass (614in) der Düse (614) in Verbindung steht, und
    • eine Aufnahmeeinheit (629) zum Aufnehmen der Keramikteilchen (622) und Zuführen der Keramikteilchen (622) zu dem Rohr (615) zum Ansaugen und Transportieren.
  • Der Gasströmungsweg (616) ist zwischen der Außenumfangsfläche (619) des Rohrs (615) und der koaxialen Innenwandfläche (617) mit einem größeren Durchmesser als die Außenumfangsfläche (619) des Rohrs (615) ausgebildet. Die stromaufwärtige Seite des Gasströmungswegs (616) ist mit einem Einführungsrohr (618) verbunden und das Antriebsgas kann durch das Einführungsrohr (618) in den Gasströmungsweg (616) strömen. Das in den Gasströmungsweg (616) strömende Antriebsgas ändert die Strömungsrichtung um 90° und bewegt sich zu einem Antriebsgasauslass (616e). Die Innenwandfläche (617) hat einen zylindrischen Abschnitt (617a) mit konstantem Durchmesser und einen sich verjüngenden Abschnitt (617b), der mit der stromabwärtigen Seite des zylindrischen Abschnitts (617a) verbunden ist und dessen Durchmesser zum Auslass (616e) hin allmählich abnimmt. Die Außenumfangsfläche (619) des Rohrs (615) hat einen zylindrischen Abschnitt (619a) mit einem konstanten Außendurchmesser, einen im Durchmesser erweiterten Abschnitt (619b) mit einem erweiterten Außendurchmesser, der mit der stromabwärtigen Seite des zylindrischen Abschnitts (619a) verbunden ist, und einen sich verjüngenden Abschnitt (619c), dessen Außendurchmesser in Richtung des Auslasses (615e) allmählich abnimmt und der mit der stromabwärtigen Seite des im Durchmesser erweiterten Abschnitts (619b) verbunden ist.
  • In der Nähe des Antriebsgasauslasses (616e) ist der Zwischenraum zwischen dem verjüngten Abschnitt (617b) der Innenwandfläche (617) und dem verjüngten Abschnitt (619c) der Außenumfangsfläche (619) des Rohrs (615) verringert, so dass der Gasströmungsweg (616) verengt wird. Bei dieser Konfiguration strömt das beschleunigte Antriebsgas von dem Auslass (616e) des Gasströmungswegs (616) in Richtung der Düse (614).
  • Stromaufwärts des Rohres (615) werden in der Aufnahmeeinheit (629) Keramikteilchen aufgenommen, die auf eine vorgegebene Teilchendurchmesserverteilung eingestellt sind. Beispielsweise kann für die Aufnahmeeinheit (629) ein Trichter verwendet werden. Die Keramikteilchen (622) in der Aufnahmeeinheit (629) werden aus einem an dem Boden der Aufnahmeeinheit (629) bereitgestellten Auslass (629e) durch die Saugkraft, die durch das Antriebsgas erzeugt wird, das kräftig von dem Auslass (616e) des Gasströmungsweges (616) zu dem Einlass (614in) der Düse (614) strömt, in das Rohr (615) gesaugt. Zu dieser Zeit wird auch das Umgebungsgas (typischerweise Luft) zusammen mit den Keramikteilchen (622) aus dem Einlass (629i) der Aufnahmeeinheit angesaugt und strömt durch das Rohr (615). Danach werden die Keramikteilchen (622) zusammen mit dem Umgebungsgas aus dem Auslass (615e) des Rohrs (615) ausgelassen und mit dem Antriebsgas vermischt. Danach werden die Keramikteilchen (622) durch das Antriebsgas mitgerissen, durchlaufen das Innere der Düse (614) und werden als Aerosol aus dem Ausstoßanschluss(614e) ausgestoßen.
  • Die Zufuhr der Keramikteilchen (622) zu der Aufnahmeeinheit (629) ist nicht beschränkt, sondern kann beispielsweise unter Verwendung einer eines Pulverdosierungsförderers (6211) wie einem Schneckenförderer und einem Bandförderer durchgeführt. Die aus dem Pulverdosierungsförderer (6211) abgegebenen Keramikteilchen (622) können durch Schwerkraft in die Aufnahmeeinheit (629) fallen.
  • Die Düse (614) weist einen Verengungsabschnitt (614b) mit einem konstanten Innendurchmesser und einen Diffusorabschnitt (614a), der mit der stromabwärtigen Seite des Verengungsabschnitts (614b) verbunden ist und dessen Innendurchmesser allmählich zu der Ausstoßöffnung (614e) hin zunimmt, auf. An dem Verengungsabschnitt (614b) wird das Mischen der Keramikteilchen und des Antriebsgases gefördert und der Druck wird an dem Diffusorabschnitt (614a) erhöht, und dann wird das Aerosol, das das Antriebsgas und die Keramikteilchen enthält, aus dem Ausstoßanschluss (614e) ausgestoßen.
  • Der Aerosolgenerator (610) gemäß dem Vergleichsbeispiel verwendet einen Ejektor vom Coanda-Typ. Bei dem Aerosolgenerator (610) gemäß dem Vergleichsbeispiel ist anders als bei dem Aerosolgenerator gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Strömungsrichtung der Keramikteilchen dann, wenn die Keramikteilchen auf das Antriebsgas treffen, im Wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung das Antriebsgas. Ferner ist anders als bei dem Aerosolgenerator gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Aerosolgenerator (610) gemäß dem Vergleichsbeispiel so ausgelegt, dass das Antriebsgas von der Außenumfangsseite der Strömung der Keramikteilchen her auf die Keramikteilchen trifft. Im Ergebnis wird angenommen, dass die Stoßenergie klein wird, wenn das Antriebsgas mit den Keramikteilchen zusammenstößt, so dass die Lockerungskraft schwach wird und die Keramikteilchen wahrscheinlich in einem aggregierten Zustand aus der Düse (614) ausgestoßen werden.
  • (Erste Ausführungsform der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen)
  • 5A zeigt schematisch eine Vorrichtungskonfiguration einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen (510), die zum Ausführen des Schritts des Anbringens von Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen der säulenförmigen Wabenstruktur geeignet ist.
  • Die Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen (510) umfasst:
    • einen Halter (514) zum Halten einer säulenförmigen Wabenstruktur (500),
    • ein Gebläse (512) zum Aufbringen einer Saugkraft auf die auslassseitige Stirnfläche (506) der säulenförmigen Wabenstruktur (500),
    • einen Aerosolgenerator (511) zum Ausstoßen eines Aerosols, das Keramikteilchen enthält, in Richtung der einlassseitigen Stirnfläche (504) aus einer Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche (504) und zum Anbringen der Keramikteilchen an einer Oberfläche der ersten Zellen, und
    • eine Kammer (513), die zwischen einer Düse (511a) des Aerosolgenerators (511) und der einlassseitigen Stirnfläche (504) bereitgestellt ist, um das Aerosol durch ihr Inneres zu führen.
  • Der Halter (514) ist so ausgelegt, dass die säulenförmige Wabenstruktur (500) an einer Position gehalten wird, an der die einlassseitige Stirnfläche (504) der Düse (511a) des Aerosolgenerators (511) zugewandt ist, wobei die einlassseitige Stirnfläche (504) freigelegt ist. Beispielsweise kann der Halter (514) einen Spannmechanismus (514b) zum Greifen der Außenumfangsseitenwand (502) aufweisen. Der Spannmechanismus ist nicht besonders beschränkt und als Beispiel kann ein Ballonspannfutter genannt werden. Der Halter (514) hat ein Gehäuse (514a) zum Gleichrichten des Aerosols, das die säulenförmige Wabenstruktur (500) durchlaufen hat, in einer Richtung ohne Diffusion.
  • Die Seitenwand (513d) der Kammer (513) kann in einer Rohrform wie beispielsweise einem zylindrischen Rohr oder einem polygonalen Rohr ausgebildet sein. Die Kammer (513) hat eine gegenüberliegende Oberfläche (513a) zu der einlassseitigen Stirnfläche (504). Die gegenüberliegende Oberfläche (513a) zu der einlassseitigen Stirnfläche (504) hat einen Einführanschluss (513b) für die Düse (511a) des Aerosolgenerators (511). Mit dieser Konfiguration kann das aus dem Aerosolgenerator (511) ausgestoßene Aerosol direkt in die Kammer (513) eingeführt werden. Typischerweise ist das stromabwärtige Ende (513e) der Seitenwand (513d) der Kammer (513) mit dem Halter (514) verbunden und die gegenüberliegende Oberfläche (513a) zu der einlassseitigen Stirnfläche (504) ist an dem stromaufwärtigen Ende (513f) gegenüber dem stromabwärtigen Ende (513e) der Seitenwand (513d) der Kammer (513) bereitgestellt.
  • An der Seitenwand (513d) und/oder der gegenüberliegenden Oberfläche (513a) zu der einlassseitigen Stirnfläche (504) kann eine Öffnung (513c) zum Einlassen von Umgebungsgas bereitgestellt sein. Dadurch kann die Durchflussmenge des in die Kammer (513) strömenden Gases entsprechend der Saugkraft aus dem Gebläse (512) eingestellt werden. Jedoch ist es, wie in
    5A gezeigt, bevorzugt, dass die Seitenwand (513d) der Kammer (513) nicht mit einer Öffnung (513c) zum Einlassen von Umgebungsgas versehen ist und dass das in die Kammer (513) strömende Umgebungsgas nur aus der Öffnung (513c), die auf der gegenüberliegenden Oberfläche (513a) zu der einlassseitigen Stirnfläche (504) bereitgestellt ist, aufgenommen wird. In einer Ausführungsform kann eine Stanzplatte und/oder ein Vliesstoff für die gegenüberliegende Oberfläche (513a) zu der einlassseitigen Endoberfläche (504) verwendet werden. Ferner kann ein Filter (513g) in der Öffnung (513c) installiert sein, da er aggregiertes Pulver, Fragmente aus der Wabe und Staub mitreißen kann.
  • Wenn die Querschnittsfläche des Strömungswegs des Aerosols, das durch die Kammer (513) strömt, größer ist als die Größe der einlassseitigen Stirnfläche (504), kann ein sich verjüngender Abschnitt (513h) an dem stromabwärtigen Ende (513e) der Seitenwand (513d) bereitgestellt sein, so dass die Querschnittsfläche des Strömungswegs zu der einlassseitigen Stirnfläche (504) hin allmählich abnimmt. Es ist bevorzugt, dass die Kontur des Querschnitts des Strömungswegs, der durch den sich verjüngenden Abschnitt (513h) an dem stromabwärtigen Endabschnitt (513e) der Seitenwand (513d) gebildet wird, mit der Außenumfangskontur der einlassseitigen Stirnfläche (504) übereinstimmt. Durch Bereitstellen des verjüngten Abschnitts (513h) werden die Keramikteilchen leicht in die einlassseitige Stirnfläche (504) gesaugt.
  • Der Abstand L von dem Auslass der Düse (511a) zu der einlassseitigen Stirnfläche (504) der säulenförmigen Wabenstruktur (500) ist bevorzugt entsprechend der Fläche A der einlassseitigen Stirnfläche (504) der säulenförmigen Wabenstruktur (500) ausgelegt. Insbesondere ist es bevorzugt, den Abstand L (mm) zu vergrößern, wenn die Fläche A (mm 2) zunimmt, so dass das Aerosol sich tendenziell gleichmäßig in der Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung des Aerosols ausbreitet.
  • Indem das Umgebungsgas nur von der gegenüberliegenden Oberfläche (513a) zu der einlassseitigen Stirnfläche (504) gebracht wird, strömt das Umgebungsgas in die gleiche Richtung wie die Strömungsrichtung des gesprühten Aerosols. Daher kann der Vorteil erzielt werden, dass das Aerosol ohne Störung des Aerosols stabil ist. Wenn hingegen eine Öffnung (513c) in der Seitenwand (513d) der Kammer (513) vorhanden ist, ist das aus der Öffnung (513c) einströmende Umgebungsgas tendenziell störend, was nachteilig ist, weil die Aerosolströmung instabil wird. Daher umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform die der einlassseitigen Stirnfläche (504) gegenüberliegende Oberfläche (513a) eine oder mehrere Öffnungen (513c) zum Einlassen von Umgebungsgas in die Kammer (513) und umfasst keine Öffnungen zum Einlassen von Umgebungsgas in die Kammer (513) außer denen auf der gegenüberliegenden Oberfläche (513a) zu der einlassseitigen Stirnfläche.
  • Das aus dem Aerosolgenerator (511) ausgestoßene Aerosol tritt aufgrund der Saugkraft des Gebläses (512) durch das Innere der Kammer (513) und wird dann von der einlassseitigen Stirnfläche (504) der säulenförmigen Wabenstruktur (500), die an dem Halter (514) gehalten wird, in die ersten Zellen der säulenförmigen Wabenstruktur (500) gesaugt. Die Keramikteilchen des in die ersten Zellen eingesaugten Aerosols lagern sich an der Oberfläche der ersten Zellen an.
  • Das Gehäuse (514a) des Halters (514) weist einen Auslassanschluss (514e) auf der stromabwärtigen Seite der auslassseitigen Stirnfläche (506) der säulenförmigen Wabenstruktur (500) auf. Der Auslassanschluss (514e) ist mit einem Auslassrohr (515) verbunden und ein Gebläse (512) ist auf der stromabwärtigen Seite davon bereitgestellt. Sobald das Aerosol, aus dem die Keramikteilchen entfernt wurden, aus der auslassseitigen Stirnfläche (506) der säulenförmigen Wabenstruktur (500) ausgestoßen wird, strömt es folglich durch das Abgasrohr (515) und wird dann durch das Gebläse (512) ausgestoßen. Ein Durchflussmesser (516) ist in dem Abgasrohr (515) installiert, so dass die durch den Durchflussmesser (516) gemessene Gasdurchflussmenge überwacht werden kann und die Leistung des Gebläses (512) entsprechend der Gasdurchflussmenge gesteuert werden kann.
  • Wenn der Schritt des Anbringens der Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen fortgesetzt wird, nimmt der Druckverlust zwischen der einlassseitigen Stirnfläche und der auslassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur zu, wenn die Menge der angebrachten Keramikteilchen zunimmt. Daher ist es durch Erhalten einer Beziehung zwischen der Menge angebrachter Keramikteilchen und dem Druckverlust im Voraus möglich, den Endpunkt des Schritts des Anbringens der Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen basierend auf dem Druckverlust zu bestimmen. Daher kann die Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen (510) mit einem Differenzdruckmesser (550) zum Messen des Druckverlusts zwischen der einlassseitigen Stirnfläche (504) und der auslassseitigen Stirnfläche (506) der säulenförmigen Wabenstruktur (500) versehen sein und der Endpunkt des Schritts kann basierend auf dem Wert des Differenzdruckmessers bestimmt werden.
  • Wenn der Schritt des Anbringens der Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen ausgeführt wird, werden die Keramikteilchen auch an der einlassseitigen Stirnfläche (504) der säulenförmigen Wabenstruktur (500) angebracht. Daher ist es bevorzugt, die Keramikteilchen durch Absaugen mit einem Unterdruck oder dergleichen zu entfernen, während die einlassseitige Stirnfläche mit einer Einrichtung wie etwa einem Schaber nivelliert wird.
  • Dann wird der säulenförmige Wabenstrukturfilter, bei dem die Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen angebracht sind, wärmebehandelt, beispielsweise unter Bedingungen, bei denen er für 1 Stunde oder länger, 1 Stunde bis 6 Stunden, auf einer maximalen Temperatur von 1000 °C oder höher gehalten wird, typischerweise unter Bedingungen, bei denen eine maximale Temperatur von 1100 °C bis 1400 °C für 1 Stunde bis 6 Stunden gehalten wird, um den säulenförmigen Wabenstrukturfilter fertigzustellen. Die Wärmebehandlung kann beispielsweise durch Platzieren einer säulenförmigen Wabenstruktur in einem Elektroofen oder einem Gasofen durchgeführt werden. Durch die Wärmebehandlung werden die Keramikteilchen aneinander gebunden und die Keramikteilchen werden auf den Trennwänden der ersten Zellen verbrannt, um poröse Filme auf der Oberfläche der ersten Zellen zu bilden. Wenn die Wärmebehandlung unter sauerstoffhaltigen Bedingungen wie Luft durchgeführt wird, wird ein Oberflächenoxidfilm auf der Oberfläche der Keramikteilchen gebildet, um die Bindung zwischen den Keramikteilchen zu fördern. Im Ergebnis können poröse Filme, die schwer abzulösen sind, erhalten werden
  • In der Kammer (513) kann eine Teilchendurchmesserverteilungs-Messvorrichtung (519) vom Laserbeugungstyp installiert sein. Durch Installieren einer Teilchendurchmesserverteilungs-Messvorrichtung (519) vom Laserbeugungstyp kann die Teilchendurchmesserverteilung der Keramikteilchen in dem Aerosol, das von dem Aerosolgenerator (511) ausgestoßen wird, in Echtzeit gemessen werden. Dadurch ist es möglich zu überwachen, ob der säulenförmigen Wabenstruktur Keramikteilchen mit einer gewünschten Teilchendurchmesserverteilung zugeführt werden oder nicht.
  • Im Hinblick auf die Verbesserung der Filmdickenstabilität der an der Oberfläche der ersten Zellen angebrachten Keramikteilchen beträgt die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des in der Kammer (513) strömenden Aerosols im Schritt des Anbringens der Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen bevorzugt 0,5 m/s bis 3,0 m/s und stärker bevorzugt 1,0 bis 2,0 m/s.
  • Unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Filmdickenstabilität der an der Oberfläche der ersten Zellen angebrachten Keramikteilchen beträgt die Untergrenze der durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit des Aerosols, das in der säulenförmigen Wabenstruktur in dem Schritt des Anbringens der Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen strömt, bevorzugt 5 m/s oder mehr und stärker bevorzugt 8 m/s oder mehr. Um weiterhin eine hohe Porosität der porösen Filme aufrechtzuerhalten, beträgt die Obergrenze der durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit des Aerosols, das in der säulenförmigen Wabenstruktur strömt, bevorzugt 20 m/s oder weniger und bevorzugt 15 m/s oder weniger.
  • (Zweite Ausführungsform der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen)
  • 5B zeigt schematisch eine Vorrichtungskonfiguration einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen (520), die zum Ausführen des Schritts des Anbringens von Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen einer säulenförmigen Wabenstruktur geeignet ist. Die Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen (520) gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen (510) gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass die Öffnungen (513c) zum Einlassen von Umgebungsgas an der Seitenwand (513d) der Kammer (513) bereitgestellt sind, aber nicht auf der gegenüberliegenden Oberfläche (513a) zu der einlassseitigen Stirnfläche (504). In der vorliegenden Ausführungsform sind die Öffnungen (513c) auf der stromaufwärtigen Seite von dem Mittelpunkt eines Liniensegments m bereitgestellt, das die Mitte des Auslasses der Düse (511a) des Aerosolgenerators (511) mit der Mitte der einlassseitigen Stirnfläche (504) der säulenförmigen Wabenstruktur (500) verbindet. Beispielsweise sind sie an der Seitenwand (513d) in der Nähe des stromaufwärtigen Endes (513f) bereitgestellt. Die Öffnungen (513c) können auf der stromabwärtigen Seite von dem Mittelpunkt des Liniensegments m bereitgestellt sein, aber im Hinblick auf die Reduzierung des Einflusses des von der Seitenwand eingeführten Umgebungsgases auf die Ausbreitung des gesprühten Aerosols ist es wünschenswert, sie wie in dieser Ausführungsform auf der stromaufwärtigen Seite bereitzustellen. Ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform mehrere Öffnungen (513c) in gleichen Abständen entlang der Umfangsrichtung der Seitenwand (513d) bereitgestellt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Vorrichtungskonfiguration außer dem Installationsort der Öffnungen (513c) die gleiche wie die der ersten Ausführungsform und somit wird die doppelte Beschreibung weggelassen.
  • (Dritte Ausführungsform der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen)
  • 5C zeigt schematisch eine Vorrichtungskonfiguration einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen (530), die zum Ausführen des Schritts des Anbringens von Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen einer säulenförmigen Wabenstruktur geeignet ist. Bei der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen (530) gemäß der dritten Ausführungsform weist die gegenüberliegende Oberfläche (513a) der Kammer (513) einen konzentrischen Verschlussabschnitt (518) auf, der auf den Einführungsanschluss (513b) zentriert ist. Ferner sind eine oder mehrere Öffnungen (513c) zum Einlassen des Umgebungsgases in die Kammer (513) an der Außenumfangsseite des Verschlussabschnitts (518) bereitgestellt. Das Verfahren zum Bilden des Verschlussabschnitts (518) ist nicht besonders beschränkt, aber in einer Ausführungsform kann eine scheibenförmige Platte mit einem Einführanschluss (513b) für die Düse (511a) verwendet werden.
  • Durch Bereitstellen des Verschlussabschnitts (518) wird das Einströmen von Umgebungsgas aus der Nähe der Düse (511a) des Aerosolgenerators (511) verhindert. Andererseits strömt Umgebungsgas aus der Nähe der Seitenwand (513d) der Kammer (513) ein. Im Ergebnis wird das aus der Düse (511a) ausgestoßene Aerosol in das Umgebungsgas gezogen, das aus der Öffnung (513c) einströmt und nahe der Seitenwand (513d) strömt, so dass der Vorteil erhalten wird, dass das Aerosol sich tendenziell gleichförmig in der Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung des Aerosols ausbreitet. Der Verschlussabschnitt (518) kann beispielsweise 50 bis 87 %, typischerweise 70 bis 80 % der Fläche der gegenüberliegenden Oberfläche (Innenfläche) (513a) der Kammer (513) verschließen. Hier ist die Fläche der gegenüberliegenden Oberfläche (Innenfläche) (513a) die Fläche, die der Einführanschluss (513b) und die Öffnungen (513c) zusätzlich zu dem Nichtöffnungsabschnitt enthält. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Vorrichtungskonfiguration mit Ausnahme des Verschlussabschnitts (518) die gleiche wie die der ersten Ausführungsform, und somit wird die doppelte Beschreibung weggelassen.
  • Beispiele
  • Nachfolgend werden Beispiele zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile veranschaulicht, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Beispiele beschränkt.
  • <Beispiel 1>
  • (1) Herstellung einer säulenförmigen Wabenstruktur
  • Zu 100 Masseteilen des cordieritbildenden Rohmaterials wurden 3 Masseteile des porenbildenden Materials, 55 Masseteile des Dispersionsmediums, 6 Masseteile des organischen Bindemittels und 1 Masseteil des Dispergiermittels zugegeben, gemischt und geknetet, um einen Grünkörper herzustellen. Als cordieritbildendes Rohmaterial wurden Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Kaolin, Talk und Siliciumoxid verwendet. Als Dispersionsmedium wurde Wasser, als porenbildendes Material ein wasserabsorbierendes Polymer, als organisches Bindemittel Hydroxypropylmethylcellulose und als Dispergiermittel Fettsäureseife verwendet.
  • Der Grünkörper wurde in eine Extrusionsformmaschine gegeben und durch eine Düse mit einer vorbestimmten Form extrudiert, um einen zylindrischen Wabenformkörper zu erhalten. Der erhaltene Wabenformkörper wurde einer dielektrischen Trocknung und Heißlufttrocknung unterzogen und dann wurden beide Stirnflächen so geschnitten, dass sie vorbestimmte Abmessungen aufwiesen, um einen getrockneten Wabenkörper zu erhalten.
  • Nach dem Verstopfen mit Cordierit als Material, so dass die ersten Zellen und die zweiten Zellen abwechselnd benachbart zueinander angeordnet waren, wurde der erhaltene getrocknete Wabenkörper durch Erhitzen auf etwa 200 °C in Luftatmosphäre entfettet und weiter bei 1420 °C für 5 Stunden in der Luftatmosphäre gebrannt, wodurch eine säulenförmige Wabenstruktur erhalten wurde.
  • Die Spezifikationen der säulenförmigen Wabenstruktur sind wie folgt.
    • Gesamtform: zylindrische Form mit einem Durchmesser von 132 mm und einer Höhe von 120 mm
    • Zellenform im Querschnitt senkrecht zur Zellenströmungswegrichtung: quadratisch
    • Zellendichte (Anzahl der Zellen pro Querschnittsflächeneinheit): 200 cpsi
    • Trennwandstärke: 0,2 mm (Nennwert nach Düsenspezifikation)
  • (2) Anbringen von Keramikteilchen an säulenförmiger Wabenstruktur
  • Auf die oben hergestellte säulenförmige Wabenstruktur wurde unter Verwendung der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen mit der in 5A gezeigten Konfiguration ein Keramikteilchen enthaltendes Aerosol aus der Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche in Richtung der Mitte der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur ausgestoßen, so dass die Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen anhafteten. Die Spezifikationen und Betriebsbedingungen der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen waren wie folgt.
    -Kammer
    Form: zylindrisch
    Innendurchmesser: 300 mm
    Länge: 600 mm
    Umgebungsgas: Luft
    Öffnungsstellung zum Einlassen von Umgebungsgas: nur auf der gegenüberliegenden Oberfläche zu der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur
    Struktur der gegenüberliegenden Oberfläche: Stanzplatte
    Installation des Filters in den Öffnungen: Ja
    Position der Düse des Aerosolgenerators: Mitte der gegenüberliegenden Oberfläche
    Abstand L von dem Düsenauslass des Aerosolgenerators bis zu der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur: 600 mm
    -Aerosolgenerator
    Produktname: RBG2000, hergestellt von PALAS (mit der in 4A gezeigten Struktur)
    Typ: Chargen-Aerosolgenerator
    Drehkörper: sich drehende Bürste
    Art der in dem Zylinder aufgenommenen Keramikteilchen: SiC-Teilchen
    Volumenbezogene Teilchendurchmesserverteilung der in dem Zylinder aufgenommenen Keramikteilchen (gemessen mittels Laserbeugungs-/Laserstreuverfahren):
    • Median Durchmesser (D50) = 3 µm, SiC-Teilchen mit Teilchendurchmesser ab 10 µm: ≤ 20 Vol.-%
    • Antriebsgas: verdichtete Trockenluft (Taupunkt 10 °C oder weniger)
    • Vorhandensein/Fehlen des Venturi-Abschnitts: Fehlen
    Strömungsgeschwindigkeit des Antriebsgases unmittelbar bevor das Antriebsgas durch den Zufuhranschluss des Antriebsgasströmungswegs strömt: 15 m/s (gemessen mit Anemomaster (Hersteller: KANOMAX Modell: 6162)) (alle unten beschriebenen Anemomaster verwendeten diese Vorrichtung.)
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des aus der Düse ausgestoßenen Aerosols: 20 m/s (gemessen mit Anemomaster an einer Position 10 bis 20 mm stromabwärts von der Düse)
    Durchschnittliche Durchflussmenge des aus der Düse ausgestoßenen Aerosols: 35 l/min (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Massenstrom der Keramikteilchen in dem aus der Düse ausgestoßenen Aerosol: 0,1 g/s (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Innendurchmesser der Düse des Aerosolgenerators: 8 mm
    -Messvorrichtung vom Laserbeugungstyp für die Teilchendurchmesserverteilung
    Produktname: Insitec Spray, hergestellt von Malvern
    Installationsort: innerhalb der Kammer
    -Betriebsbedingungen
    Saugdurchflussmenge des Gebläses: 4000 l/min
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des in der Kammer strömenden Aerosols: 2 m/s (gemessen mit Anemomaster)
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des in der säulenförmigen Wabenstruktur strömenden Aerosols: ca. 10 m/s (berechnet aus Durchflussmenge/Zellöffnungsfläche)
    Endpunkt des Schritts zum Anbringen der Keramikteilchen: wenn der Differenzdruckmesswert +0,1 kPa bis +0,4 kPa erreicht (der Differenzdruckwert variiert, da die Filmmasse in Abhängigkeit vom Produktvolumen eingestellt wird).
  • (3) Messung der Teilchendurchmesserverteilung von Keramikteilchen in Aerosol
  • Während die Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen in Betrieb war, maß eine Messvorrichtung vom Laserbeugungstyp für die Teilchendurchmesserverteilung die volumenbasierte Teilchendurchmesserverteilung der Keramikteilchen in dem aus dem Aerosolgenerator ausgestoßenen Aerosol und der Median-Durchmesser (D50) und der Anteil der Keramikteilchen mit einem Teilchendurchmesser von 10 µm oder mehr wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (4) Bildung poröser Filme
  • Bezüglich der so erhaltenen säulenförmigen Wabenstruktur, an der die Keramikteilchen angebracht waren, wurden die an der einlassseitigen Stirnfläche angebrachten Keramikteilchen abgesaugt und durch Unterdruck entfernt, während die einlassseitige Stirnfläche mit einem Schaber nivelliert wurde. Danach wurde die säulenförmige Wabenstruktur in einen Elektroofen gegeben und in einer Luftatmosphäre wärmebehandelt, wobei sie 2 Stunden bei einer maximalen Temperatur von 1200 °C gehalten wurde, um poröse Filme auf der Oberfläche der ersten Zellen zu bilden, wodurch ein säulenförmiger Wabenstrukturfilter erhalten wurde. Aus der Massenänderung vor und nach dem Anbringen der Keramikteilchen wurde bestätigt, dass die Masse der auf der säulenförmigen Wabenstruktur gebildeten porösen Filme 2 bis 10 g/l in Bezug auf das Produktvolumen betrug. Außerdem wurde eine notwendige Anzahl von säulenförmigen Wabenstrukturfiltern hergestellt, um die folgende Eigenschaftsbewertung durchzuführen.
  • (5) Porosität und durchschnittlicher Porendurchmesser
  • Die Porosität und der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen Filme und der Trennwände des säulenförmigen Filters mit Wabenstruktur, der durch das obige Herstellungsverfahren erhalten wurde, wurden durch REM-Querschnittsbeobachtung basierend auf dem oben beschriebenen Verfahren gemessen. Die für die Messung verwendete Vorrichtung war FE-SEM (Modell: ULTRA55 (hergestellt von ZEISS)) und die Beobachtungsvergrößerung war ×1000. Zusätzlich wurde die Messung in fünf oder mehr willkürlichen Sichtfeldern durchgeführt und der Durchschnittswert wurde als Messwert verwendet. Als Bildanalysesoftware wurde HALCON-Version 11.0.5 von Lynx Co., Ltd. verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (6) Qualitätsstabilität
  • In Bezug auf zehn säulenförmige Filter mit Wabenstruktur, die durch das obige Herstellungsverfahren erhalten wurden, wurde die Dicke der porösen Filme an einer Position von 95 mm in Längsrichtung vom Schwerpunkt der einlassseitigen Stirnfläche des säulenförmigen Wabenstrukturfilters, der ein Abschnitt war, bei dem die Dicke der porösen Filme wahrscheinlich schwankte, untersucht. Die Dicke wurde mit einer dreidimensionalen Messmaschine (Modell VR-3200 oder VR-5200), hergestellt von KEYENCE, gemessen und der Variationskoeffizient (= Standardabweichung/arithmetisches Mittel) bestimmt. Die Ergebnisse wurden wie folgt bewertet.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
    1. A: Der Variationskoeffizient war kleiner als 0,20
    2. B: Der Variationskoeffizient war 0,21 oder mehr und 0,40 oder weniger
    3. C: Der Variationskoeffizient überstieg 0,41
  • <Beispiel 2>
  • (1) Herstellung einer säulenförmigen Wabenstruktur
  • Unter denselben Herstellungsbedingungen wie in Beispiel 1 wurde eine säulenförmige Wabenstruktur erhalten.
  • (2) Anbringen von Keramikteilchen an säulenförmiger Wabenstruktur
  • Auf die oben hergestellte säulenförmige Wabenstruktur wurde unter Verwendung der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen mit der in 5B gezeigten Konfiguration ein Keramikteilchen enthaltendes Aerosol aus der Richtung senkrecht zur einlassseitigen Stirnfläche in Richtung der Mitte der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur ausgestoßen, so dass die Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen anhafteten. Die Spezifikationen und Betriebsbedingungen der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen waren wie folgt.
    -Kammer
    Form: zylindrisch
    Innendurchmesser: 300 mm
    Länge: 600 mm
    Umgebungsgas: Luft
    Öffnungsposition zum Einlassen von Umgebungsgas: Eine Stanzmetallplatte mit einem Öffnungsanteil von 50 % war entlang der Umfangsrichtung der Kammerseitenwand an einer Position (der Position der Mitte jeder Öffnung) ungefähr 100 mm stromabwärts von dem stromaufwärtigen Ende der Kammerseitenwand installiert.
    Installation des Filters in den Öffnungen: Ja
    Düsenposition des Aerosolgenerators: Mitte der gegenüberliegenden Fläche zu der einlassseitigen Stirnfläche
    Abstand L von dem Düsenauslass des Aerosolgenerators zu der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur: 600 mm
    -Aerosolgenerator
    Produktname: BEG1000, hergestellt von PALAS (mit der in 4C gezeigten Struktur)
    Typ: Aerosolgenerator vom kontinuierlichen Typ
    Verbindungsverfahren des Antriebsgasströmungswegs und des Strömungswegs zum Ansaugen und Transportieren: Venturi-Ejektor
    Stelle, an dem der Zufuhranschluss für Keramikteilchen installiert war: auf der stromabwärtigen Seite der engsten Stelle des Venturi-Abschnitts und benachbart zu dieser Stelle
    Transportgeschwindigkeit der Keramikteilchen durch den Bandförderer: 1,0 g/s
    Drehkörper: sich drehende Bürste
    Art der in der Aufnahmeeinheit aufgenommenen Keramikteilchen: SiC-Teilchen
    Volumenbezogene Teilchendurchmesserverteilung der in der Aufnahmeeinheit aufgenommenen Keramikteilchen (gemessen mittels Laserbeugungs-/Laserstreuverfahren): Median-Durchmesser (D50) = 3 µm, SiC-Teilchen mit Teilchendurchmesser von 10 µm oder mehr: ≤ 20 Vol.-%
    Antriebsgas: verdichtete Trockenluft (Taupunkt 10 °C oder weniger)
    Transportgas: verdichtete Trockenluft (Taupunkt 10 °C oder weniger)
    Durchschnittliche Durchflussmenge des Transportgases vor dem Zusammentreffen mit dem Antriebsgas: 50 I/min (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Durchschnittliche Durchflussmenge des Antriebsgases vor dem Zusammentreffen mit dem Transportgas: 100 I/min (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Strömungsgeschwindigkeit des Antriebsgases unmittelbar bevor das Antriebsgas durch den Venturi-Abschnitt strömt: 26 m/s (gemessen mit Anemomaster)
    Verhältnis der Strömungsweg-Querschnittsfläche unmittelbar vor dem Venturi-Abschnitt zu der Strömungsweg-Querschnittsfläche des Venturi-Abschnitts = 1:0,028
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des aus der Düse ausgestoßenen Aerosols: 50 m/s (gemessen mit Anemomaster an einer Position 10 bis 20 mm stromabwärts von der Düse)
    Durchschnittliche Durchflussmenge des aus der Düse ausgestoßenen Aerosols: 150 I/min (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Massenstrom der Keramikteilchen im aus der Düse ausgestoßenen Aerosol: 0,5 g/s (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Innendurchmesser der Düse des Aerosolgenerators: 8 mm
    -Messvorrichtung vom Laserbeugungstyp für die Teilchendurchmesserverteilung Produktname: Insitec Spray, hergestellt von Malvern
    -Betriebsbedingungen
    Saugdurchflussmenge des Gebläses: 4000 I/min
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des in der Kammer strömenden Aerosols: 2 m/s (gemessen mit Anemomaster)
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des in der säulenförmigen Wabenstruktur strömenden Aerosols: ca. 10 m/s (berechnet aus Durchflussmenge/Zellöffnungsfläche)
    Endpunkt des Schritts zum Anbringen der Keramikteilchen: wenn der Differenzdruckmesswert +0,1 kPa bis +0,4 kPa erreicht (der Differenzdruckwert variiert, da die Filmmasse in Abhängigkeit vom Produktvolumen eingestellt wird).
  • (3) Messung der Teilchendurchmesserverteilung von Keramikteilchen in Aerosol
  • Während die Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen in Betrieb war, maß eine Messvorrichtung vom Laserbeugungstyp für die Teilchendurchmesserverteilung die volumenbasierte Teilchendurchmesserverteilung der Keramikteilchen in dem aus dem Aerosolgenerator ausgestoßenen Aerosol und der Median-Durchmesser (D50) und der Anteil der Keramikteilchen mit einem Teilchendurchmesser von 10 µm oder mehr wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (4) Bildung poröser Filme
  • Bezüglich der so erhaltenen säulenförmigen Wabenstruktur, an der die Keramikteilchen angebracht waren, wurden die an der einlassseitigen Stirnfläche angebrachten Keramikteilchen abgesaugt und durch Unterdruck entfernt, während die einlassseitige Stirnfläche mit einem Schaber nivelliert wurde. Danach wurde die säulenförmige Wabenstruktur in einen Elektroofen gegeben und in einer Luftatmosphäre wärmebehandelt, wobei sie 2 Stunden bei einer maximalen Temperatur von 1200 °C gehalten wurde, um poröse Filme auf der Oberfläche der ersten Zellen zu bilden, wodurch ein säulenförmiger Wabenstrukturfilter erhalten wurde. Aus der Massenänderung vor und nach dem Anbringen der Keramikteilchen wurde bestätigt, dass die Masse der auf der säulenförmigen Wabenstruktur gebildeten porösen Filme 2 bis 10 g/l in Bezug auf das Produktvolumen betrug. Außerdem wurde eine notwendige Anzahl von säulenförmigen Wabenstrukturfiltern hergestellt, um die folgende Eigenschaftsbewertung durchzuführen.
  • (5) Porosität und durchschnittlicher Porendurchmesser
  • Die Porosität und der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen Filme und Trennwände des säulenförmigen Wabenstrukturfilters, der durch das obige Herstellungsverfahren erhalten wurde, wurden durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (6) Qualitätsstabilität
  • Für zehn säulenförmige Wabenfilter, die durch das obige Herstellungsverfahren erhalten wurden, wurde der Variationskoeffizient der Dicke der porösen Filme auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • <Beispiel 3>
  • (1) Herstellung einer säulenförmigen Wabenstruktur
  • Eine säulenförmige Wabenstruktur wurde unter den gleichen Herstellungsbedingungen wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass die Gesamtform in eine elliptische zylindrische Form mit einer Hauptachse von 231 mm, einer Nebenachse von 106 mm und einer Höhe von 120 mm geändert wurde .
  • (2) Anbringen von Keramikteilchen an säulenförmiger Wabenstruktur
  • Auf die oben hergestellte säulenförmige Wabenstruktur wurde unter Verwendung der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen mit der in 5A gezeigten Konfiguration ein Keramikteilchen enthaltendes Aerosol aus der Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche in Richtung der Mitte der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur ausgestoßen, so dass die Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen anhafteten. Die Spezifikationen und Betriebsbedingungen der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen waren wie folgt.
    -Kammer
    Form: zylindrisch
    Innendurchmesser: 300 mm
    Länge: 600 mm
    Umgebungsgas: Luft
    Öffnungsstellung zum Einlassen von Umgebungsgas: nur auf der gegenüberliegenden Oberfläche zu der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur
    Struktur der gegenüberliegenden Oberfläche: Stanzplatte
    Installation des Filters in den Öffnungen: Ja
    Position der Düse des Aerosolgenerators: Mitte der gegenüberliegenden Oberfläche Abstand L von dem Düsenauslass des Aerosolgenerators bis zu der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur: 600 mm
    -Aerosolgenerator
    Produktname: BEG1000, hergestellt von PALAS (mit der in 4C gezeigten Struktur)
    Typ: Aerosolgenerator vom kontinuierlichen Typ
    Verbindungsverfahren des Antriebsgasströmungswegs und des Strömungswegs zum Ansaugen und Transportieren: Venturi-Ejektor
    Stelle, an dem der Zufuhranschluss für Keramikteilchen installiert war: auf der stromabwärtigen Seite der engsten Stelle des Venturi-Abschnitts und benachbart zu dieser Stelle
    Transportgeschwindigkeit der Keramikteilchen durch den Bandförderer: 0,5 g/s Drehkörper: sich drehende Bürste
    Art der in der Aufnahmeeinheit aufgenommenen Keramikteilchen: SiC-Teilchen
    Volumenbezogene Teilchendurchmesserverteilung der in der Aufnahmeeinheit aufgenommenen Keramikteilchen (gemessen mittels Laserbeugungs-/Laserstreuverfahren): Median-Durchmesser (D50) = 3 µm, SiC-Teilchen mit Teilchendurchmesser von 10 µm oder mehr: ≤ 20 Vol.-%
    Antriebsgas: verdichtete Trockenluft (Taupunkt 10 ° C oder weniger)
    Transportgas: verdichtete Trockenluft (Taupunkt 10 °C oder weniger)
    Durchschnittliche Durchflussmenge des Transportgases vor dem Zusammentreffen mit dem Antriebsgas: 80 I/min (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Durchschnittliche Durchflussmenge des Antriebsgases vor dem Zusammentreffen mit dem Transportgas: 80 I/min (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Strömungsgeschwindigkeit des Antriebsgases unmittelbar bevor das Antriebsgas durch den Venturi-Abschnitt strömt: 26 m/s (gemessen mit Anemomaster)
    Verhältnis der Strömungsweg-Querschnittsfläche unmittelbar vor dem Venturi-Abschnitt zu der Strömungsweg-Querschnittsfläche des Venturi-Abschnitts = 1:0,05
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des aus der Düse ausgestoßenen Aerosols: 18 m/s (gemessen mit Anemomaster an einer Position 10 bis 20 mm stromabwärts von der Düse)
    Durchschnittliche Durchflussmenge des aus der Düse ausgestoßenen Aerosols: 160 I/min (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Massenstrom der Keramikteilchen im aus der Düse ausgestoßenen Aerosol: 0,5 g/s (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Innendurchmesser der Düse des Aerosolgenerators: 12 mm
    -Betriebsbedingungen
    Saugdurchflussmenge des Gebläses: 4000 l/min
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des in der Kammer strömenden Aerosols: 1 m/s (gemessen mit Anemomaster)
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des in der säulenförmigen Wabenstruktur strömenden Aerosols: ca. 7 m/s (berechnet aus Durchflussmenge/Zellöffnungsfläche)
    Endpunkt des Schritts zum Anbringen der Keramikteilchen: wenn der Differenzdruckmesswert +0,1 kPa bis +0,4 kPa erreicht (der Differenzdruckwert variiert, da die Filmmasse in Abhängigkeit vom Produktvolumen eingestellt wird).
  • (3) Messung der Teilchendurchmesserverteilung von Keramikteilchen in Aerosol
  • Während die Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen in Betrieb war, maß eine Messvorrichtung vom Laserbeugungstyp für die Teilchendurchmesserverteilung die volumenbasierte Teilchendurchmesserverteilung der Keramikteilchen in dem aus dem Aerosolgenerator ausgestoßenen Aerosol und der Median-Durchmesser (D50) und der Anteil der Keramikteilchen mit einem Teilchendurchmesser von 10 µm oder mehr wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (4) Bildung poröser Filme
  • Bezüglich der so erhaltenen säulenförmigen Wabenstruktur, an der die Keramikteilchen angebracht waren, wurden die an der einlassseitigen Stirnfläche angebrachten Keramikteilchen abgesaugt und durch Unterdruck entfernt, während die einlassseitige Stirnfläche mit einem Schaber nivelliert wurde. Danach wurde die säulenförmige Wabenstruktur in einen Elektroofen gegeben und in einer Luftatmosphäre wärmebehandelt, wobei sie 2 Stunden bei einer maximalen Temperatur von 1200 °C gehalten wurde, um poröse Filme auf der Oberfläche der ersten Zellen zu bilden, wodurch ein säulenförmiger Wabenstrukturfilter erhalten wurde. Aus der Massenänderung vor und nach dem Anbringen der Keramikteilchen wurde bestätigt, dass die Masse der auf der säulenförmigen Wabenstruktur gebildeten porösen Filme 2 bis 10 g/l in Bezug auf das Produktvolumen betrug. Außerdem wurde eine notwendige Anzahl von säulenförmigen Wabenstrukturfiltern hergestellt, um die folgende Eigenschaftsbewertung durchzuführen.
  • (5) Porosität und durchschnittlicher Porendurchmesser
  • Die Porosität und der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen Filme und Trennwände des säulenförmigen Filters mit Wabenstruktur, der durch das obige Herstellungsverfahren erhalten wurde, wurden durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (6) Qualitätsstabilität
  • Für zehn säulenförmige Wabenfilter, die durch das obige Herstellungsverfahren erhalten wurden, wurde der Variationskoeffizient der Dicke der porösen Filme auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • <Beispiel 4>
  • (1) Herstellung einer säulenförmigen Wabenstruktur
  • Eine säulenförmige Wabenstruktur wurde unter den gleichen Herstellungsbedingungen wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass die Gesamtform in eine elliptische zylindrische Form mit einer Hauptachse von 235 mm, einer Nebenachse von 146 mm und einer Höhe von 120 mm geändert wurde.
  • (2) Anbringen von Keramikteilchen an säulenförmiger Wabenstruktur
  • Auf die oben hergestellte säulenförmige Wabenstruktur wurde unter Verwendung der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen mit der in 5A gezeigten Konfiguration ein Keramikteilchen enthaltendes Aerosol aus der Richtung senkrecht zur einlassseitigen Stirnfläche in Richtung der Mitte der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur ausgestoßen, so dass die Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen anhafteten. Die Spezifikationen und Betriebsbedingungen der Teilchenanheftungsvorrichtung waren die gleichen wie in Beispiel 3, außer dass die Länge der Kammer auf 1600 mm eingestellt war. Da sich in Beispiel 4 die Zellöffnungsfläche der säulenförmigen Wabenstruktur von der von Beispiel 3 unterschied, betrug die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des Aerosols, das in der säulenförmigen Wabenstruktur strömt, etwa 5 m/s (berechnet durch Durchflussrate /Zellöffnungsfläche).
  • (3) Messung der Teilchendurchmesserverteilung von Keramikteilchen in Aerosol
  • Während die Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen in Betrieb war, maß eine Messvorrichtung vom Laserbeugungstyp für die Teilchendurchmesserverteilung die volumenbasierte Teilchendurchmesserverteilung der Keramikteilchen in dem aus dem Aerosolgenerator ausgestoßenen Aerosol und der Median-Durchmesser (D50) und der Anteil der Keramikteilchen mit einem Teilchendurchmesser von 10 µm oder mehr wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (4) Bildung poröser Filme
  • Bezüglich der so erhaltenen säulenförmigen Wabenstruktur, an der die Keramikteilchen angebracht waren, wurden die an der einlassseitigen Stirnfläche angebrachten Keramikteilchen abgesaugt und durch Unterdruck entfernt, während die einlassseitige Stirnfläche mit einem Schaber nivelliert wurde. Danach wurde die säulenförmige Wabenstruktur in einen Elektroofen gegeben und in einer Luftatmosphäre wärmebehandelt, wobei sie 2 Stunden bei einer maximalen Temperatur von 1200 °C gehalten wurde, um poröse Filme auf der Oberfläche der ersten Zellen zu bilden, wodurch ein säulenförmiger Wabenstrukturfilter erhalten wurde. Aus der Massenänderung vor und nach dem Anbringen der Keramikteilchen wurde bestätigt, dass die Masse der auf der säulenförmigen Wabenstruktur gebildeten porösen Filme 2 bis 10 g/l in Bezug auf das Produktvolumen betrug. Außerdem wurde eine notwendige Anzahl von säulenförmigen Wabenstrukturfiltern hergestellt, um die folgende Eigenschaftsbewertung durchzuführen.
  • (5) Porosität und durchschnittlicher Porendurchmesser
  • Die Porosität und der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen Filme und Trennwände des säulenförmigen Filters mit Wabenstruktur, der durch das obige Herstellungsverfahren erhalten wurde, wurden durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (6) Qualitätsstabilität
  • Für zehn säulenförmige Wabenfilter, die durch das obige Herstellungsverfahren erhalten wurden, wurde der Variationskoeffizient der Dicke der porösen Filme auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • <Beispiel 5>
  • (1) Herstellung einer säulenförmigen Wabenstruktur
  • Unter denselben Herstellungsbedingungen wie in Beispiel 3 wurde eine säulenförmige Wabenstruktur erhalten.
  • (2) Anbringen von Keramikteilchen an säulenförmiger Wabenstruktur
  • Auf die oben hergestellte säulenförmige Wabenstruktur wurde unter Verwendung der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen mit der in 5A gezeigten Konfiguration ein Keramikteilchen enthaltendes Aerosol aus der Richtung senkrecht zur einlassseitigen Stirnfläche in Richtung der Mitte der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur ausgestoßen, so dass die Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen anhafteten. Die Spezifikationen und Betriebsbedingungen der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen waren wie folgt.
  • Die Spezifikationen und Betriebsbedingungen der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen waren die gleichen wie in Beispiel 3, außer dass eine scheibenförmige Platte mit einem Durchmesser von 150 mm und mit einem Einführanschluss zum Einführen der Düse des Aerosolgenerators mit dem Einführanschluss in der Mitte an der gegenüberliegenden Oberfläche zur einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur fixiert wurde. Die scheibenförmige Platte verschloss 20 % der Fläche der gegenüberliegenden Oberfläche (Innenfläche).
  • (3) Messung der Teilchendurchmesserverteilung von Keramikteilchen in Aerosol
  • Während die Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen in Betrieb war, maß eine Messvorrichtung vom Laserbeugungstyp für die Teilchendurchmesserverteilung die volumenbasierte Teilchendurchmesserverteilung der Keramikteilchen in dem aus dem Aerosolgenerator ausgestoßenen Aerosol und der Median-Durchmesser (D50) und der Anteil der Keramikteilchen mit einem Teilchendurchmesser von 10 µm oder mehr wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (4) Bildung poröser Filme
  • Bezüglich der so erhaltenen säulenförmigen Wabenstruktur, an der die Keramikteilchen angebracht waren, wurden die an der einlassseitigen Stirnfläche anhaftenden Keramikteilchen abgesaugt und durch Vakuum entfernt, während die einlassseitige Stirnfläche mit einem Schaber nivelliert wurde. Danach wurde die säulenförmige Wabenstruktur in einen Elektroofen gegeben und in einer Luftatmosphäre wärmebehandelt, wobei sie 2 Stunden bei einer maximalen Temperatur von 1200°C gehalten wurde, um poröse Filme auf der Oberfläche der ersten Zellen zu bilden, wodurch ein säulenförmiger Wabenstrukturfilter erhalten wird. Aus der Massenänderung vor und nach dem Anbringen der Keramikteilchen wurde bestätigt, dass die Masse der auf der säulenförmigen Wabenstruktur gebildeten porösen Filme 2 g/l bis 10 g/l in Bezug auf das Produktvolumen betrug. Außerdem wurde eine notwendige Anzahl von säulenförmigen Wabenstrukturfiltern hergestellt, um die folgende Eigenschaftsbewertung durchzuführen.
  • (5) Porosität und durchschnittlicher Porendurchmesser
  • Die Porosität und der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen Filme und Trennwände des säulenförmigen Filters mit Wabenstruktur, der durch das obige Herstellungsverfahren erhalten wurde, wurden durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (6) Qualitätsstabilität
  • Für zehn säulenförmige Wabenfilter, die durch das obige Herstellungsverfahren erhalten wurden, wurde der Variationskoeffizient der Dicke der porösen Filme auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • <Beispiel 6>
  • (1) Herstellung einer säulenförmigen Wabenstruktur
  • Unter denselben Herstellungsbedingungen wie in Beispiel 3 wurde eine säulenförmige Wabenstruktur erhalten.
  • (2) Anbringen von Keramikteilchen an säulenförmiger Wabenstruktur
  • Auf die oben hergestellte säulenförmige Wabenstruktur wurde unter Verwendung der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen mit der in 5A gezeigten Konfiguration ein Keramikteilchen enthaltendes Aerosol aus der Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche in Richtung der Mitte der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur ausgestoßen, so dass die Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen anhafteten. Die Spezifikationen und Betriebsbedingungen der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen waren wie folgt.
    -Kammer
    Form: zylindrisch
    Innendurchmesser: 300 mm
    Länge: 600 mm
    Umgebungsgas: Luft
    Öffnungsstellung zum Einlassen von Umgebungsgas: nur auf der gegenüberliegenden Oberfläche zu der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur
    Struktur der gegenüberliegenden Oberfläche: Stanzplatte
    Installation des Filters in den Öffnungen: Ja
    Position der Düse des Aerosolgenerators: Mitte der gegenüberliegenden Oberfläche
    Abstand L von dem Düsenauslass des Aerosolgenerators bis zu der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur: 600 mm
    -Aerosolgenerator
    Produktname: keiner, im eigenen Haus hergestellt (mit der in 4B gezeigten Struktur)
    Typ: Aerosolgenerator vom kontinuierlichen Typ
    Verbindungsverfahren des Antriebsgasströmungswegs und des Strömungswegs zum Ansaugen und Transportieren: Venturi-Ejektor
    Stelle, an dem der Zufuhranschluss für Keramikteilchen installiert war: auf der stromabwärtigen Seite der engsten Stelle des Venturi-Abschnitts und benachbart zu dieser Stelle
    Art der Zuführung der Keramikteilchen in die Aufnahmeeinheit: Schneckenförderer
    Art der Aufnahmeeinheit: Trichter
    Art der in der Aufnahmeeinheit aufgenommenen Keramikteilchen: SiC-Teilchen
    Volumenbezogene Teilchendurchmesserverteilung der in der Aufnahmeeinheit aufgenommenen Keramikteilchen (gemessen mittels Laserbeugungs-/Laserstreuverfahren): Median-Durchmesser (D50) = 3 µm, SiC-Teilchen mit Teilchendurchmesser von 10 µm oder mehr: ≤ 20 Vol.-%
    Antriebsgas: verdichtete Trockenluft (Taupunkt 10 ° C oder weniger)
    Angesaugtes Umgebungsgas: Luft Durchschnittliche Durchflussmenge des Umgebungsgases durch den Antriebsgasströmungsweg: 40 I/min (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Durchschnittliche Durchflussmenge des Antriebsgases vor dem Zusammentreffen mit dem angesaugten Umgebungsgas: 80 l/min
    Strömungsgeschwindigkeit des Antriebsgases unmittelbar bevor das Antriebsgas durch den Venturi-Abschnitt strömt: 26 m/s (gemessen mit Anemomaster)
    Verhältnis der Strömungsweg-Querschnittsfläche unmittelbar vor dem Venturi-Abschnitt zu der Strömungsweg-Querschnittsfläche des Venturi-Abschnitts = 1:0,028
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des aus der Düse ausgestoßenen Aerosols: 26 m/s (gemessen mit Anemomaster an einer Position 10 bis 20 mm stromabwärts von der Düse)
    Durchschnittliche Durchflussmenge des aus der Düse ausgestoßenen Aerosols: 120 I/min (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Massenstrom der Keramikteilchen im aus der Düse ausgestoßenen Aerosol: 0,5 g/s (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Innendurchmesser der Düse des Aerosolgenerators: 12 mm
    -Messvorrichtung vom Laserbeugungstyp für die Teilchendurchmesserverteilung
    Produktname: Insitec Spray, hergestellt von Malvern
    -Betriebsbedingungen
    Saugdurchflussmenge des Gebläses: 4000 l/min
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des in der Kammer strömenden Aerosols: 1m/s (gemessen mit Anemomaster)
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des in der säulenförmigen Wabenstruktur strömenden Aerosols: ca. 7 m/s (berechnet aus Durchflussmenge/Zellöffnungsfläche)
    Endpunkt des Schritts zum Anbringen der Keramikteilchen: wenn der Differenzdruckmesswert +0,1 kPa bis +0,4 kPa erreicht (der Differenzdruckwert variiert, da die Filmmasse in Abhängigkeit vom Produktvolumen eingestellt wird).
  • (3) Messung der Teilchendurchmesserverteilung von Keramikteilchen in Aerosol
  • Während die Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen in Betrieb war, maß eine Messvorrichtung vom Laserbeugungstyp für die Teilchendurchmesserverteilung die volumenbasierte Teilchendurchmesserverteilung der Keramikteilchen in dem aus dem Aerosolgenerator ausgestoßenen Aerosol und der Median-Durchmesser (D50) und der Anteil der Keramikteilchen mit einem Teilchendurchmesser von 10 µm oder mehr wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (4) Bildung poröser Filme
  • Bezüglich der so erhaltenen säulenförmigen Wabenstruktur, an der die Keramikteilchen angebracht waren, wurden die an der einlassseitigen Stirnfläche angebrachten Keramikteilchen abgesaugt und durch Unterdruck entfernt, während die einlassseitige Stirnfläche mit einem Schaber nivelliert wurde. Danach wurde die säulenförmige Wabenstruktur in einen Elektroofen gegeben und in einer Luftatmosphäre wärmebehandelt, wobei sie 2 Stunden bei einer maximalen Temperatur von 1200 °C gehalten wurde, um poröse Filme auf der Oberfläche der ersten Zellen zu bilden, wodurch ein säulenförmiger Wabenstrukturfilter erhalten wurde. Aus der Massenänderung vor und nach dem Anbringen der Keramikteilchen wurde bestätigt, dass die Masse der auf der säulenförmigen Wabenstruktur gebildeten porösen Filme 2 bis 10 g/l in Bezug auf das Produktvolumen betrug. Außerdem wurde eine notwendige Anzahl von säulenförmigen Wabenstrukturfiltern hergestellt, um die folgende Eigenschaftsbewertung durchzuführen.
  • (5) Porosität und durchschnittlicher Porendurchmesser
  • Die Porosität und der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen Filme und Trennwände des säulenförmigen Wabenstrukturfilters, der durch das obige Herstellungsverfahren erhalten wurde, wurden durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (6) Qualitätsstabilität
  • Für zehn säulenförmige Wabenfilter, die durch das obige Herstellungsverfahren erhalten wurden, wurde der Variationskoeffizient der Dicke der porösen Filme auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • <Vergleichsbeispiel 1>
  • (1) Herstellung einer säulenförmigen Wabenstruktur
  • Unter denselben Herstellungsbedingungen wie in Beispiel 1 wurde eine säulenförmige Wabenstruktur erhalten.
  • (2) Anbringen von Keramikteilchen an säulenförmiger Wabenstruktur
  • Auf die oben hergestellte säulenförmige Wabenstruktur wurde unter Verwendung der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen mit der in 5B gezeigten Konfiguration ein Keramikteilchen enthaltendes Aerosol aus der Richtung senkrecht zur einlassseitigen Stirnfläche in Richtung der Mitte der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur ausgestoßen, so dass die Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen anhafteten. Die Spezifikationen und Betriebsbedingungen der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen waren wie folgt.
    -Kammer
    Form: zylindrisch
    Innendurchmesser: 300 mm
    Länge: 600 mm
    Umgebungsgas: Luft
    Öffnungsstellung zum Einlassen von Umgebungsgas: nur auf der gegenüberliegenden Oberfläche zu der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur
    Struktur der gegenüberliegenden Oberfläche: Stanzplatte
    Installation des Filters in den Öffnungen: Ja
    Position der Düse des Aerosolgenerators: Mitte der gegenüberliegenden Oberfläche
    Abstand L von dem Düsenauslass des Aerosolgenerators bis zu der einlassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur: 600 mm
    -Aerosolgenerator
    Produktname: Modell VRL50-080608, hergestellt von PISCO (mit der in 4D gezeigten Struktur)
    Typ: Aerosolgenerator vom kontinuierlichen Typ
    Verbindungsverfahren des Antriebsgasströmungswegs und des Strömungswegs zum Ansaugen und Transportieren: Coanda-Typ-Ejektor
    Art der Zuführung der Keramikteilchen in die Aufnahmeeinheit: Schneckenförderer
    Art der Aufnahmeeinheit: Trichter
    Art der in der Aufnahmeeinheit aufgenommenen Keramikteilchen: SiC-Teilchen
    Volumenbezogene Teilchendurchmesserverteilung der in der Aufnahmeeinheit aufgenommenen Keramikteilchen (gemessen mittels Laserbeugungs-/Laserstreuverfahren): Median-Durchmesser (D50) = 50 µm (Aggregation von 100 µm oder mehr kommt häufig vor)
    Antriebsgas: verdichtete Trockenluft (Taupunkt 10 ° C oder weniger)
    Angesaugtes Umgebungsgas: Luft
    Durchschnittliche Durchflussmenge des Umgebungsgases durch das Rohr zum Ansaugen und Transportieren: 4000 I/min (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Durchschnittliche Durchflussmenge des Antriebsgases vor dem Zusammentreffen mit dem angesaugten Umgebungsgas: 35 l/min
    Strömungsgeschwindigkeit des Antriebsgases unmittelbar bevor das Antriebsgas durch den Venturi-Abschnitt strömt: 20 m/s (gemessen mit Anemomaster)
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des aus der Düse ausgestoßenen Aerosols: 26 m/s (gemessen mit Anemomaster an einer Position 10 bis 20 mm stromabwärts von der Düse)
    Durchschnittliche Durchflussmenge des aus der Düse ausgestoßenen Aerosols: 35 I/min (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Massenstrom der Keramikteilchen im aus der Düse ausgestoßenen Aerosol: 0,1 g/s (gemessen mit einem Durchflussmesser)
    Innendurchmesser der Düse des Aerosolgenerators: 8 mm
    -Messvorrichtung vom Laserbeugungstyp für die Teilchendurchmesserverteilung
    Produktname: Insitec Spray, hergestellt von Malvern
    -Betriebsbedingungen
    Saugdurchflussmenge des Gebläses: 4000 l/min
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des in der Kammer strömenden Aerosols: 1m/s (gemessen mit Anemomaster)
    Durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des in der säulenförmigen Wabenstruktur strömenden Aerosols: ca. 10 m/s (berechnet aus Durchflussmenge/Zellöffnungsfläche)
    Endpunkt des Schritts zum Anbringen der Keramikteilchen: wenn der Differenzdruckmesswert +0,1 kPa bis +0,4 kPa erreicht (der Differenzdruckwert variiert, da die Filmmasse in Abhängigkeit vom Produktvolumen eingestellt wird).
  • (3) Messung der Teilchendurchmesserverteilung von Keramikteilchen in Aerosol
  • Während die Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen in Betrieb war, maß eine Messvorrichtung vom Laserbeugungstyp für die Teilchendurchmesserverteilung die volumenbasierte Teilchendurchmesserverteilung der Keramikteilchen in dem aus dem Aerosolgenerator ausgestoßenen Aerosol und der Median-Durchmesser (D50) und der Anteil der Keramikteilchen mit einem Teilchendurchmesser von 10 µm oder mehr wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (4) Bildung poröser Filme
  • Bezüglich der so erhaltenen säulenförmigen Wabenstruktur, an der die Keramikteilchen angebracht waren, wurden die an der einlassseitigen Stirnfläche angebrachten Keramikteilchen abgesaugt und durch Unterdruck entfernt, während die einlassseitige Stirnfläche mit einem Schaber nivelliert wurde. Danach wurde die säulenförmige Wabenstruktur in einen Elektroofen gegeben und in einer Luftatmosphäre wärmebehandelt, wobei sie 2 Stunden bei einer maximalen Temperatur von 1200 °C gehalten wurde, um poröse Filme auf der Oberfläche der ersten Zellen zu bilden, wodurch ein säulenförmiger Wabenstrukturfilter erhalten wurde. Aus der Massenänderung vor und nach dem Anbringen der Keramikteilchen wurde bestätigt, dass die Masse der auf der säulenförmigen Wabenstruktur gebildeten porösen Filme 2 bis 10 g/l in Bezug auf das Produktvolumen betrug. Außerdem wurde eine notwendige Anzahl von säulenförmigen Wabenstrukturfiltern hergestellt, um die folgende Eigenschaftsbewertung durchzuführen.
  • (5) Porosität und durchschnittlicher Porendurchmesser
  • Die Porosität und der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen Filme und Trennwände des säulenförmigen Wabenstrukturfilters, der durch das obige Herstellungsverfahren erhalten wurde, wurden durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (6) Qualitätsstabilität
  • Für zehn säulenförmige Wabenfilter, die durch das obige Herstellungsverfahren erhalten wurden, wurde der Variationskoeffizient der Dicke der porösen Filme auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • <Diskussion>
  • In Vergleichsbeispiel 1, in dem die Struktur des Aerosolgenerators ungeeignet war, waren die Keramikteilchen im Aerosol grob. Andererseits waren in den Beispielen 1 bis 6, in denen die Struktur des Aerosolgenerators geeignet war, die Keramikteilchen im Aerosol fein. Dies liegt daran, dass die Aerosolgeneratoren der Beispiele 1 bis 6 in der Lage waren, die Aggregation von Keramikteilchen zu unterdrücken.
  • Ferner wurde in den Beispielen 1, 3 bis 6 der Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen, da die Öffnungen zum Einlassen des Umgebungsgases so bereitgestellt waren, dass sie der einlassseitigen Stirnfläche zugewandt waren, die Qualitätsstabilität im Vergleich zu Beispiel 2, in dem die Öffnungen zum Einlassen des Umgebungsgases an der Seitenwand bereitgestellt waren, verbessert. Tabelle 1
    Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5 Beispiel 6 Vergleichsbeispiel 1
    1. Vorrichtungskonfiguration
    Aerosolgenerator 4A 4C 4C 4C 4C 4B 4D
    Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen 5A 5B 5A 5A 5C 5A 5A
    2. Keramikteilchen in Aerosol
    Material von Keramikteilchen Siliciumcarbid Siliciumcarbid Siliciumcarbid Siliciumcarbid Siliciumcarbid Siliciumcarbid Siliciumoxid
    Median-Durchmesser (D50) (µm) 3,1 3,2 3,2 3,2 3,0 3,0 50,0
    Volumenanteil (%) von Teilchen von 10 µm oder mehr 10 10 10 10 10 10 70
    3. Eigenschaften des säulenförmigen Wabenstrukturfilters
    <Trennwände>
    Porosität (%) 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0
    Durchschnittlicher Porendurchmesser (µm) 8,8 8,8 8,8 8,8 8,8 8,8 8,8
    <Poröse Filme>
    Porosität (%) 70 70 70 70 70 70 70
    Durchschnittlicher Porendurchmesser (µm) 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3 bis 5
    4. Qualitätsstabilität 0,24 0,38 0,29 0,29 0,29 0,27 0,27
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Säulenförmiger Wabenstrukturfilter
    102
    Außenumfangsseitenwand
    104
    Einlassseitige Stirnfläche
    106
    Auslassseitige Stirnfläche
    108
    Erste Zelle
    109
    Verstopfter Abschnitt
    110
    Zweite Zelle
    112
    Trennwand
    114
    Poröser Film
    410
    Aerosolgenerator
    411
    Düse
    412
    Keramikteilchen
    413
    Zylinder
    413e
    Zylinderauslass
    414
    Kolben oder Schraube
    415
    Auflockerungskammer
    415i
    Einlass
    415e
    Auslass
    416
    Drehkörper
    417
    Antriebsgasströmungsweg
    417i
    Zufuhranschluss
    420
    Aerosolgenerator
    421
    Düse
    422
    Keramikteilchen
    423
    Strömungsweg
    423e
    Auslass
    427
    Antriebsgasströmungsweg
    427i
    Zufuhranschluss
    427v
    Venturi-Abschnitt
    429
    Aufnahmeeinheit
    429i
    Einlass
    429e
    Auslass
    4210
    Venturi-Ejektor
    4211
    Pulverdosierförderer
    430
    Aerosolgenerator
    431
    Düse
    432
    Keramikteilchen
    433
    Strömungsweg
    433i
    Einlass
    433e
    Auslass
    434
    Bandförderer
    435
    Auflockerungskammer
    435in
    Einlass
    435e
    Auslass
    436
    Drehkörper
    437
    Antriebsgasströmungsweg
    437i
    Zufuhranschluss
    437v
    Venturi-Abschnitt
    438
    Rührer
    439
    Aufnahmeeinheit
    439e
    Abgabeanschluss
    4310
    Venturi-Ejektor
    500
    Säulenförmige Wabenstruktur
    502
    Außenumfangsseitenwand
    504
    Einlassseitige Stirnfläche
    506
    Auslassseitige Stirnfläche
    510
    Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen
    511
    Aerosolgenerator
    511a
    Düse
    512
    Gebläse
    513
    Kammer
    513a
    Gegenüberliegende Oberfläche zu der einlassseitigen Stirnfläche
    513b
    Einfügungsanschluss
    513c
    Öffnung
    513d
    Seitenwand
    513e
    Stromabwärtiges Ende
    513f
    Stromaufwärtiges Ende
    513g
    Filter
    513h
    Verjüngter Abschnitt
    514
    Halter
    514a
    Gehäuse
    514b
    Spannmechanismus
    514e
    Auslassanschluss
    515
    Auslassrohr
    516
    Durchflussmesser
    518
    Verschlussabschnitt
    519
    Messvorrichtung vom Laserbeugungstyp für die Teilchendurchmesserverteilung
    520
    Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen
    530
    Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen
    550
    Differenzdruckmesser
    610
    Aerosolgenerator
    614
    Düse
    614a
    Diffusorabschnitt
    614b
    Verengungsabschnitt 614inEinlass
    614e
    Ausstoßanschluss
    615
    Rohr
    615e
    Auslass
    616
    Gasströmungsweg
    616e
    Auslass
    617
    Innenwandfläche
    617a
    Zylindrischer Abschnitt
    617b
    Verjüngter Abschnitt
    618
    Einführungsrohr
    619
    Außenumfangsfläche
    619a
    Zylindrischer Abschnitt
    619b
    Im Durchmesser erweiterter Abschnitt
    619c
    Verjüngter Abschnitt
    622
    Keramikteilchen
    629
    Aufnahmeeinheit
    629i
    Einlass
    629e
    Auslass
    6211
    Pulverdosierförderer
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP 5863951 [0004]
    • JP 5863950 [0004]
    • JP 5597148 [0004]

Claims (17)

  1. Verfahren zum Herstellen eines säulenförmigen Wabenstrukturfilters, das umfasst: einen Schritt des Herstellens einer säulenförmigen Wabenstruktur, die umfasst: mehrere erste Zellen, die sich von einer einlassseitigen Stirnfläche zu einer auslassseitigen Stirnfläche erstrecken, wobei sich jede an der einlassseitigen Stirnfläche öffnet und einen verschlossenen Abschnitt an der auslassseitigen Stirnfläche aufweist, und mehrere zweite Zellen, die sich von der einlassseitigen Stirnfläche zu der auslassseitigen Stirnfläche erstrecken, wobei jede einen verschlossenen Abschnitt an der einlassseitigen Stirnfläche aufweist und sich an der auslassseitigen Stirnfläche öffnet, wobei die mehreren ersten Zellen und die mehreren zweiten Zellen abwechselnd benachbart zueinander mit einer porösen Trennwand dazwischen angeordnet sind, und einen Schritt des Anbringens von Keramikteilchen an einer Oberfläche der ersten Zellen durch Ausstoßen eines Aerosols, das die Keramikteilchen enthält, in Richtung der einlassseitigen Stirnfläche aus einer Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche, während eine Saugkraft auf die auslassseitige Stirnfläche ausgeübt wird, um das ausgestoßene Aerosol von der einlassseitigen Stirnfläche zu saugen; wobei das Ausstoßen des Aerosols unter Verwendung eines Aerosolgenerators ausgeführt wird, der einen Antriebsgasströmungsweg zum Leiten eines unter Druck stehenden Antriebsgases, einen Zufuhranschluss, der auf dem Weg des Antriebsgasströmungswegs bereitgestellt ist und die Keramikteilchen von einer Außenumfangsseite des Antriebsgasströmungswegs zu einer Innenseite des Antriebsgasströmungswegs saugen kann, und eine Düse, die an einer Spitze des Antriebsgasströmungswegs angebracht ist und das Aerosol ausstoßen kann, umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Keramikteilchen in dem Aerosol einen Median-Durchmesser (D50) von 1,0 bis 6,0 µm in einer volumenbasierten kumulativen Teilchendurchmesserverteilung, die durch ein Laserbeugungs-/Laserstreuungsverfahren gemessen wird, aufweisen.
  3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei, für die Keramikteilchen in dem Aerosol, in einer volumenbasierten Teilchendurchmesserhäufigkeitsverteilung, die durch Laserbeugungs-/Laserstreuungsverfahren gemessen wird, die Keramikteilchen von 10 µm oder mehr 20 Vol.-% oder weniger ausmachen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das aus der Düse ausgestoßene Aerosol durch eine Kammer, die zwischen der Düse und der einlassseitigen Stirnfläche bereitgestellt ist, strömt und von der einlassseitigen Stirnfläche gesaugt wird, die Kammer eine gegenüberliegende Fläche zu der einlassseitigen Stirnfläche aufweist, die gegenüberliegende Oberfläche einen Einführanschluss für die Düse und eine oder mehrere Öffnungen zum Einlassen von Umgebungsgas in die Kammer aufweist, und die Kammer keine anderen Öffnungen zum Einlassen von Umgebungsgas als jene auf der gegenüberliegenden Oberfläche aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die gegenüberliegende Oberfläche der Kammer einen konzentrischen Verschlussabschnitt aufweist, der auf den Einführanschluss zentriert ist, und die eine oder mehreren Öffnungen auf einer Außenumfangsseite des Verschlussabschnitts bereitgestellt sind.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Aerosolgenerator ferner umfasst: einen Zylinder zum Aufnehmen der Keramikteilchen, einen Kolben oder eine Schnecke zum Ausstoßen der in dem Zylinder aufgenommenen Keramikteilchen aus einem Zylinderauslass, und eine Auflockerungskammer, die einen mit dem Zylinderauslass in Verbindung stehenden Einlass, einen Drehkörper zum Auflockern der von dem Zylinderauslass abgegebenen Keramikteilchen und einen mit dem Zufuhranschluss in Verbindung stehenden Auslass umfasst.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Aerosolgenerator ferner umfasst: einen Strömungsweg zum Ansaugen und Transportieren der Keramikteilchen, der einen Auslass umfasst, der mit dem Zufuhranschluss in Verbindung steht, und eine Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen der Keramikteilchen und zum Zuführen der Keramikteilchen zu dem Strömungsweg zum Ansaugen und Transportieren; wobei der Antriebsgasströmungsweg auf seinem Weg einen Venturi-Abschnitt umfasst, in dem der Strömungsweg verengt ist, und der Zufuhranschluss auf der stromabwärtigen Seite der engsten Strömungswegstelle in dem Venturi-Abschnitt bereitgestellt ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Aerosolgenerator ferner umfasst: einen Strömungsweg zum Ansaugen und Transportieren der Keramikteilchen, der einen Auslass umfasst, der mit dem Zufuhranschluss in Verbindung steht, einen Bandförderer zum Transportieren der Keramikteilchen und eine Auflockerungskammer, die einen Einlass zum Aufnehmen der von dem Bandförderer transportierten Keramikteilchen, einen Drehkörper zum Auflockern der aufgenommenen Keramikteilchen und einen mit dem Strömungsweg in Verbindung stehenden Auslass zum Ansaugen und Transportieren umfasst.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Endpunkt des Schritts des Anbringens der Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen basierend auf einem Wert eines Differenzdruckmessers, der zum Messen des Durckverlusts zwischen der einlassseitigen Stirnfläche und der auslassseitigen Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur installiert ist, bestimmt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in dem Schritt des Anbringens der Keramikteilchen an der Oberfläche der ersten Zellen eine durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des Aerosols, das innerhalb der säulenförmigen Wabenstruktur strömt, 5 m/s oder mehr beträgt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Hauptbestandteil der Keramikteilchen Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Cordierit oder Mullit ist.
  12. Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen für eine säulenförmige Wabenstruktur, die umfasst: einen Halter zum Halten der säulenförmigen Wabenstruktur, die umfasst: mehrere erste Zellen, die sich von einer einlassseitigen Stirnfläche zu einer auslassseitigen Stirnfläche erstrecken, wobei sich jede an der einlassseitigen Stirnfläche öffnet und einen verschlossenen Abschnitt an der auslassseitigen Stirnfläche aufweist, und mehrere zweite Zellen, die sich von der einlassseitigen Stirnfläche zu der auslassseitigen Stirnfläche erstrecken, wobei jede einen verschlossenen Abschnitt an der einlassseitigen Stirnfläche aufweist und sich an der auslassseitigen Stirnfläche öffnet, wobei die mehreren ersten Zellen und die mehreren zweiten Zellen abwechselnd benachbart zueinander mit einer porösen Trennwand dazwischen angeordnet sind, ein Gebläse zum Aufbringen einer Saugkraft auf die auslassseitige Stirnfläche der säulenförmigen Wabenstruktur, und einen Aerosolgenerator zum Ausstoßen eines Aerosols, das Keramikteilchen enthält, in Richtung der einlassseitigen Stirnfläche aus einer Richtung senkrecht zu der einlassseitigen Stirnfläche und Anbringen der Keramikteilchen an einer Oberfläche der ersten Zellen; wobei der Aerosolgenerator umfasst: einen Antriebsgasströmungsweg zum Leiten eines unter Druck stehenden Antriebsgases, einen Zufuhranschluss, der auf dem Weg des Antriebsgasströmungswegs bereitgestellt ist und die Keramikteilchen von einer Außenumfangsseite des Antriebsgasströmungswegs in Richtung einer Innenseite des Antriebsgasströmungswegs saugen kann, und eine Düse, die an einer Spitze des Antriebsgasströmungswegs angebracht ist und das Aerosol ausstoßen kann.
  13. Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen für eine säulenförmige Wabenstruktur nach Anspruch 12, die ferner eine Kammer aufweist, die zwischen der Düse und der einlassseitigen Stirnfläche bereitgestellt ist, um das Aerosol durch ihr Inneres zu führen, wobei die Kammer eine gegenüberliegende Oberfläche zu der einlassseitigen Stirnfläche aufweist, die gegenüberliegende Oberfläche einen Einführanschluss für die Düse und eine oder mehrere Öffnungen zum Einlassen von Umgebungsgas in die Kammer aufweist, und die Kammer keine anderen Öffnungen zum Einlassen von Umgebungsgas als jene auf der gegenüberliegenden Oberfläche aufweist.
  14. Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen für eine säulenförmige Wabenstruktur nach Anspruch 13, wobei die gegenüberliegende Oberfläche einen konzentrischen Verschlussabschnitt aufweist, der auf den Einführanschluss zentriert ist, und die eine oder mehreren Öffnungen auf einer Außenumfangsseite des Verschlussabschnitts bereitgestellt sind.
  15. Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen für eine säulenförmige Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Aerosolgenerator ferner umfasst: einen Zylinder zum Aufnehmen der Keramikteilchen, einen Kolben oder eine Schnecke zum Ausstoßen der in dem Zylinder aufgenommenen Keramikteilchen aus einem Zylinderauslass, und eine Auflockerungskammer, die einen mit dem Zylinderauslass in Verbindung stehenden Einlass, einen Drehkörper zum Auflockern der aus dem Zylinderauslass abgegebenen Keramikteilchen und einen mit dem Zufuhranschluss in Verbindung stehenden Auslass aufweist.
  16. Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen für eine säulenförmige Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Aerosolgenerator ferner umfasst: einen Strömungsweg zum Ansaugen und Transportieren der Keramikteilchen, der einen Auslass aufweist, der mit dem Zufuhranschluss in Verbindung steht, und eine Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen der Keramikteilchen und zum Zuführen der Keramikteilchen zu dem Strömungsweg zum Ansaugen und Transportieren; wobei der Antriebsgasströmungsweg auf seinem Weg einen Venturi-Abschnitt aufweist, in dem der Strömungsweg verengt ist, und der Zufuhranschluss auf der stromabwärtigen Seite der engsten Strömungswegsstelle in dem Venturi-Abschnitt bereitgestellt ist.
  17. Vorrichtung zum Anbringen von Teilchen für eine säulenförmige Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Aerosolgenerator ferner umfasst: einen Strömungsweg zum Ansaugen und Transportieren der Keramikteilchen, der einen Auslass aufweist, der mit dem Zufuhranschluss in Verbindung steht, einen Bandförderer zum Transportieren der Keramikteilchen und eine Auflockerungskammer, die einen Einlass zum Aufnehmen der von dem Bandförderer transportierten Keramikteilchen, einen Drehkörper zum Auflockern der aufgenommenen Keramikteilchen und einen mit dem Strömungsweg in Verbindung stehenden Auslass zum Ansaugen und Transportieren aufweist.
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