DE112013000714B4

DE112013000714B4 - Wabenstrukturkörper

Info

Publication number: DE112013000714B4
Application number: DE112013000714.2T
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Hayashi Naohiro; c/o DENSO CORPORATION Murata Masakazu; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI K Matsubara Hiroyuki; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA Kuno Oji; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI K Suzuki Hiromasa
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2022-09-08
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: CN104080533A; JP5892910B2; WO2013111728A1; US9156742B2; US20150004353A1; JP2013173133A; DE112013000714T5

Abstract

Wabenstrukturkörper (1), der als ein monolithischer Formkörper ausgebildet ist, der in einer Gitterform angeordnete Trennwände (11) und eine Vielzahl von durch die Trennwände (11) umgebenen Zellen (12) aufweist, wobeider Wabenstrukturkörper (1) mindestens zwei Zelldichteabschnitte (2) mit unterschiedlichen Zelldichten aufweist, die in einer Radialrichtung von einer zentralen Seite zu einer Außenumfangsseite ausgebildet sind,ein Grenzabschnitt (14) zwischen den Zelldichteabschnitten (2), die unmittelbar benachbart sind, ausgebildet ist,der Grenzabschnitt (14) Grenztrennwände (141) und eine Vielzahl von Grenzzellen (142) aufweist, die eine polygonale Form haben,wobei die Grenztrennwände (141) die Trennwände (11) in den Zelldichteabschnitten (2) verbinden, die benachbart zu dem Grenzabschnitt (14) ausgebildet sind,die Grenzzellen (142) eine polygonale Form haben, deren Form sich von den Zellen (12) unterscheidet, undwobei zumindest ein Teil der Grenzzelle (142) durch die Grenztrennwände (141) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dassder Wabenstrukturkörper (1) eine Beziehung von Φ1 / Φ2 ≥ 1,25 erfüllt,wobei Φ1 einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser der Grenzzellen (142) angibt, die in dem Grenzabschnitt (14) ausgebildet sind, und Φ2 einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser der Zellen (12) angibt, die in dem Zelldichteabschnitt (2) ausgebildet sind, der direkt innerhalb des Grenzabschnitts (14) ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wabenstrukturkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die in einem Trägerelement zu verwenden sind, das einen Katalysator trägt, der in der Lage ist, von Brennkraftmaschinen von Motorfahrzeugen usw. emittiertes Gas zu reinigen.
Hintergrund der Erfindung
Es gibt bekannte Wabenstrukturkörper, an denen Katalysator getragen ist, der in der Lage ist, von einer Brennkraftmaschine von Motorfahrzeugen usw. emittiertes Abgas zu reinigen. Beispielsweise besteht der Wabenstrukturkörper aus Trennwänden, die in einer Gitterform angeordnet sind, und aus einer Vielzahl von Zellen, die durch die Trennwände ausgebildet werden. Der Wabenstrukturkörper ist an einem Abgasdurchlass montiert, durch den Abgas hindurch tritt. Wenn Abgas mit einer hohen Temperatur durch den an dem Abgasdurchlass montierten Wabenstrukturkörper strömt, dann wird der in dem Wabenstrukturkörper getragene Katalysator durch das Abgas mit hoher Temperatur aktiviert. Der aktivierte Katalysator reinigt das Abgas.
Da die Fahrzeugemissionsregelungen zum Verringern von Motorfahrzeugemissionen von Jahr zu Jahr strenger werden, gab es zuletzt eine starke Nachfrage zum weiteren Verringern schädlicher Materialien (Kaltemissionen), die unmittelbar beim Starten einer Brennkraftmaschine erzeugt werden. Um dieses Problem zu lösen, ist es erforderlich, eine Technologie zum Verringern einer Stärke einer jeden der Trennwände zu verwenden, um ein Gesamtgewicht eines Wabenstrukturkörpers zu verringern und um eine Temperatur des Wabenstrukturkörpers schnell auf eine Solltemperatur zu erhöhen, um den Katalysator zu aktivieren. Es ist ferner erforderlich, eine Technologie zu verwenden, die Abgas mit einer gleichmäßigen Strömungsgeschwindigkeit und -verteilung einem Wabenstrukturkörper bereitstellt, um den gesamten von dem Wabenstrukturkörper getragenen Katalysator effektiv zu verwenden. Aus diesem Grund ist es eine Anforderung an den Wabenstrukturkörper, eine bessere Leistung beim Reinigen von Abgas und einen niedrigen Druckverlust (implizit auch als Druckverlust bezeichnet) usw. zu erhalten.
Beispielsweise ist in Patentdruckschrift 1 ein Wabenstrukturkörper offenbart, der einen Zentralabschnitt und einen Außenumfangsabschnitt in einem Querschnitt senkrecht zu einer Achsrichtung des Wabenstrukturkörpers hat. In Patentdruckschrift 1 wurde eine Beziehung hinsichtlich einer Katalysatormenge, eines Oberflächenbereichs, einer Zelldichte usw. zwischen dem Zentralabschnitt und dem Außenumfangsabschnitt bestimmt. Ferner offenbart Patentdruckschrift 2 eine Struktur eines Wabenstrukturkörpers, der aus einer inneren Umfangswand mit einer zylindrischen Form, ersten Zellen und zweiten Zellen besteht. In der Struktur haben die ersten Zellen eine hexagonale Form, die im Inneren der Innenumfangswand angeordnet sind. Die zweiten Zellen haben eine Form (ein Kreis, eine Ellipse, ein Quadrat und ein Dreieck), die sich von einer hexagonalen Form unterscheidet, und sie sind an der Außenseite der Innenumfangswand angeordnet. Außerdem offenbart Patentdruckschrift 3 einen gattungsgemäßen Wabenstrukturkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der aus Zellen besteht, die eine quadratische Form haben, und die eine Beziehung hinsichtlich eines Öffnungsverhältnisses und eines Absorptionsverhältnisses usw. zwischen einem Zentralabschnitt und einem Außenumfangsabschnitt in dem Wabenstrukturkörper haben.
Patentdruckschrift 4 offenbart einen Wabenstrukturkörper mit einer Struktur, in der ein innerer Hautbereich zwischen einem ersten Zellenabschnitt (als einem Zentralabschnitt) und einem zweiten Zellenabschnitt (als einem Außenumfangsabschnitt) ausgebildet ist. In Patentdruckschrift 4 wurde eine Beziehung einer Zelldichte usw. zwischen dem ersten Zellenabschnitt und dem zweiten Zellenabschnitt bestimmt. Ferner offenbart Patentdruckschrift 5 einen Wabenstrukturkörper mit einer Struktur, in der Stegrahmen (d.h. Trennwände) von einem Zentralabschnitt in Richtung eines Außenumfangsabschnitts ausgebildet sind, und die Anzahl der Stegrahmen in einer Radialrichtung des Wabenstrukturkörpers geändert wird. Weiterhin offenbart Patentdruckschrift 6 eine Struktur eines Wabenstrukturkörpers, in dem Trennwände eine Form haben, die von einem Zentralpunkt zu einer Außenseite vorragen, und eine Zelldichte eines Zentralabschnitts kleiner ist als eine Zelldichte des Außenumfangsabschnitts. Weiterhin offenbart Patentdruckschrift 7 eine Struktur des Wabenstrukturkörpers, bei der ein Öffnungsverhältnis der Zellen von einem Zentralabschnitt zu einem Außenumfangsabschnitts sequentiell oder schrittweise größer wird.
Ferner offenbart Patentdruckschrift 8 einen Wabenstrukturkörper mit einer Struktur, bei der ein erster Wabenabschnitt (als ein Zentralabschnitt) und ein zweiter Wabenabschnitt (als ein Außenumfangsabschnitt) direkt aneinander gebaut werden, um einen monolithischen Formkörper zu bilden, und der erste Wabenabschnitt und der zweite Wabenabschnitt verschiedene Zellendichten, verschiedene Trennwanddicken, verschiedene Zellenquerschnittsformen usw. haben. Weiterhin offenbart Patentdruckschrift 9 einen Wabenstrukturkörper, der aus einer Vielzahl von Wabensegmenten besteht, die zusammengebaut werden, um einen monolithischen Körper zu bilden. In Patentdruckschrift 9 ist eine Beziehung einer Trennwanddicke, einer Zellendichte usw. zwischen dem äußersten Wabensegment, das eine äußerste Umfangsfläche bildet, und den anderen Wabensegmenten, die die äußerste Umfangsfläche nicht bilden, bestimmt. Ferner offenbart Patentdruckschrift 10 einen Wabenstrukturkörper, der einen Abschnitt hat, in dem eine Zellendichte von einer Mitte zu einem Außenumfang allmählich kleiner wird.
Druckschriften liste
Patentliteratur

Patentdruckschrift 1: JP 2002 - 177 794 A ;
Patentdruckschrift 2: JP 2008 - 200 605 A ;
Patentdruckschrift 3: JP 2008 - 018 370 A ;
Patentdruckschrift 4: JP 3 219 292 B2 ;
Patentdruckschrift 5: JP 2009 - 532 605 A ;
Patentdruckschrift 6: JP 4 511 396 A ;
Patentdruckschrift 7: JP 2006 - 281 134 A ;
Patentdruckschrift 8: JP 4 640 903 B2 ;
Patentdruckschrift 9: JP 4 094 823 B2 ; und
Patentdruckschrift 10: JP 4 332 847 B2

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Jedoch haben die in Patentdruckschriften 1 bis 5 offenbarten Wabenstrukturkörper die innere Umfangswand, die zwischen dem Zentralabschnitt und dem Außenumfangsabschnitt ausgebildet ist. Das Vorhandensein der inneren Umfangswand erzeugt unvollkommene Zellen, die eine unvollkommene Form um die innere Umfangswand herum haben. (Die unvollkommenen Zellen sind nicht nur von Trennwänden umgeben, sondern sie sind von einer Kombination von Trennwänden und den inneren Umfangswänden umgeben.) Wenn der Katalysator von dem Wabenstrukturkörper getragen wird, würde diese Struktur dementsprechend das Verstopfen der Zellen mit Katalysator verursachen und einen Druckverlust des Wabenstrukturkörpers durch das Verstopfen der Zellen erhöhen. Obwohl Patentdruckschrift 3 ebenso eine andere Struktur des Wabenstrukturkörpers ohne eine innere Umfangswand offenbart, bietet dies eine Möglichkeit, dass eine Temperaturwechselbeständigkeit verringert wird, da sowohl die in dem Zentralabschnitt als auch die in dem Außenumfangsabschnitt ausgebildeten Zellen die gleiche Form haben.
Ferner offenbart Patentdruckschrift 6 die Struktur des Wabenstrukturkörpers, bei der der Abgasstrom in dem Zentralabschnitt konzentriert ist, da das Abgas einfach in den Zentralabschnitt strömen kann, und dies erzeugt einen Teil, in dem eine Zelldichte in dem Außenumfangsabschnitt ungleichmäßig in Richtung der Außenseite verringert wird. Dementsprechend ist diese Struktur des Wabenstrukturkörpers nicht in der Lage, zum Reinigen von Abgas unter Berücksichtigung des Abgasstroms beizutragen. Außerdem offenbart Patentdruckschrift 6 keinerlei Daten bezüglich der Abgasreinigung. Da ferner jede der Zellen keine perfekte Kreisform aufweist, wird es für das Abgas schwierig, entlang der Längsrichtung des Wabenstrukturkörpers durch die in dem Außenumfangsabschnitt ausgebildeten Zellen zu strömen, und es besteht hier eine mögliche Schwierigkeit darin, eine geeignete Reinigungsleistung bei der Abgasreinigung bereitzustellen. Ferner offenbaren Patentdruckschriften 7 bis 10 die Struktur des Wabenstrukturkörpers, in dem eine Vielzahl der mehreren Wabensegmente zusammengebaut wird, um einen monolithischen Formkörper zu bilden. Diese Struktur erhöht eine Dicke der Trennwände, die an dem Fügebereich der Wabensegmente ausgebildet werden, und als ein Ergebnis wird ein Druckverlust des Wabenstrukturkörpers erhöht.
Die vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf die obigen Punkte vollendet und es ist ihre Aufgabe, einen Wabenstrukturkörper bereitzustellen, der einen verringerten Druckverlust aufzeigt und der seine verbesserte Abgasreinigungsleistung bereitstellt.
Lösung des Problems
Die Aufgabe wird durch einen Wabenstrukturkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Erfindungsgemäß wird ein Wabenstrukturkörper als eine monolithische Form bereitgestellt, die Trennwände aufweist, die in einer Gitterform angeordnet sind, und die eine Vielzahl von Zellen aufweist, die von den Trennwänden umgeben sind. Der Wabenstrukturkörper hat einen Grenzabschnitt und mindestens zwei Zelldichteabschnitte mit unterschiedlichen Zelldichten, die in einer Radialrichtung von einer zentralen Seite zu einer Außenumfangsseite ausgebildet sind. Der Grenzabschnitt ist zwischen den Zelldichteabschnitten ausgebildet, die unmittelbar benachbart sind. Der Grenzabschnitt hat Grenztrennwände und eine Vielzahl von Grenzzellen mit einer polygonalen Form. Die Grenztrennwände verbinden die Trennwände in den Zelldichteabschnitten, die benachbart zu dem Grenzabschnitt ausgebildet sind. Die Grenzzellen, die eine polygonale Form haben, unterscheiden sich in ihrer Form von den Zellen in den Zelldichteabschnitten. Zumindest ein Teil der Grenzzelle ist von den Grenztrennwänden umgeben. Der Wabenstrukturkörper erfüllt die Beziehung Φ1 / Φ2 ≥ 1,25, wobei Φ1 einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser der Grenzzellen in dem Grenzabschnitt angibt und Φ2 einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser der Zellen in dem Zelldichteabschnitt angibt, der direkt innerhalb des Grenzabschnitts ausgebildet ist (Patentanspruch 1).
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Der zuvor beschriebene Wabenstrukturkörper hat die mehreren Zelldichteabschnitte, deren Zelldichte in einer Radialrichtung, die senkrecht zu einer Achsrichtung in einem Querschnitt verläuft (im Weiteren auch als ein Radialquerschnitt bezeichnet), stufenweise geändert ist. Außerdem ist der Grenzabschnitt zwischen den Zelldichteabschnitten ausgebildet und trennt die Zelldichteabschnitte, um die benachbarten Zelldichteabschnitte abzuteilen. Der Grenzabschnitt hat die Grenztrennwände und die mehreren Grenzzellen, die eine polygonale Form haben. Die Grenztrennwände verbinden die Trennwände in den Zelldichteabschnitten, die benachbart zu dem Grenzabschnitt ausgebildet sind. Die Grenzzellen, die eine polygonale Form haben, unterscheiden sich in ihrer Form von den Zellen in den Zelldichteabschnitten, die an beiden Seiten des Grenzabschnitts ausgebildet sind, und zumindest ein Teil jeder der Grenzzellen ist von den Grenztrennwänden umgeben.
Das heißt, in der zuvor beschrieben Struktur des Wabenstrukturkörpers ist ein Grenzabschnitt an einer Grenze zwischen den Zelldichteabschnitten, die eine geänderte Zelldichte haben, ausgebildet und er hat die Trennwände (d.h. die Grenztrennwände) und die Zellen (d.h. die Grenzzellen), deren Struktur ähnlich zu jener der Zelldichteabschnitte ist. Diese Struktur macht es möglich, das Ausbilden unvollkommener Zellen in der Grenzumgebung zwischen den Zelldichteabschnitten zu verhindern. In diesem Fall werden solche unvollkommenen Zellen in dem Grenzabschnitt ausgebildet und sie haben einen hydraulischen Durchmesser, der kleiner als ein hydraulischer Durchmesser der Zellen in dem Zelldichteabschnitt ist, der unmittelbar innerhalb des Grenzabschnitts ausgebildet ist. Diese Struktur macht es möglich, das Ausbilden von Zellen, die mit Katalysator verstopft sind, in dem zwischen den Zelldichteabschnitten ausgebildeten Grenzabschnitt zu unterdrücken.
Ferner erfüllt der zuvor beschriebene Wabenstrukturkörper die Beziehung Φ1 / Φ2 ≥ 1,25, wobei Φ1 den durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser der Grenzzellen in dem Grenzabschnitt angibt und Φ2 den durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser der Zellen in dem Zelldichteabschnitt angibt, der direkt innerhalb des Grenzabschnitts ausgebildet ist. Dies macht es möglich, dass Katalysator einfach in den Grenzzellen (genauer gesagt an den Oberflächen der Grenztrennwände) getragen wird, und zwar verglichen mit den Zelldichteabschnitten. Es ist dabei möglich, das Erzeugen verstopfter Zellen in den Grenzzellen in dem Grenzabschnitt zu unterdrücken. Als ein Ergebnis ist es möglich, auf geeignete Weise die Effekte der Verringerung eines Druckverlusts des Wabenstrukturkörpers und der Erhöhung der Abgasreinigungsleistung zu erhalten.
Da in dem zuvor beschriebenen Wabenstrukturkörper der Zelldichteabschnitt, der eine hohe Zelldichte aufweist, in der Umgebung (beispielsweise in dem Spektralabschnitt) angeordnet ist, durch den die größte Menge Abgas strömt, ist es ferner möglich, eine Temperatur schnell auf eine Aktivierungstemperatur zu erhöhen, bei der der Katalysator in dem Wabenstrukturkörper unmittelbar nach einem Start einer Brennkraftmaschine aktiviert wird. Dies macht es möglich, Emissionen zu verringern und die Abgasreinigungsleistung weiter zu erhöhen. Da ferner beispielsweise der Zelldichteabschnitt, der eine niedrige Zelldichte hat, an der äußeren Umgebung des Wabenstrukturkörpers angeordnet ist, ist es möglich, das Abgas einfach durch den Zelldichteabschnitt strömen zu lassen, der in der äußeren Umgebung des Wabenstrukturkörpers ausgebildet ist. Dies macht es möglich, Abgas gleichmäßig zu jedem der Zelldichteabschnitte des Wabenstrukturkörpers zuzuführen und ferner die Abgasreinigungsleistung zu erhöhen. Da diese Struktur außerdem ein Öffnungsverhältnis (das ein Verhältnis einer Öffnungsfläche zu einer Schnittfläche eines Schnitts in einer Achsrichtung ist) des gesamten Wabenstrukturkörpers erhöht, ist es möglich, einen Druckverlust des Wabenstrukturkörpers zu verringern.
Wie zuvor beschrieben wurde, ist es möglich, den Wabenstrukturkörper bereitzustellen, der in der Lage ist, den Druckverlust zu verringern und die Abgasreinigungsleistung zu erhöhen.
Figurenliste

1 sind Perspektivansichten, die einen Wabenstrukturkörper gemäß der vorliegenden Erfindung erläutern, wobei (a) eine beispielhafte Ausführungsform mit zwei Zelldichteabschnitten zeigt und (b) eine beispielhafte Ausführungsform mit einer Vielzahl von Zelldichteabschnitt zeigt.
2 ist eine Ansicht, die einen Schnitt in einer Radialrichtung des Wabenstrukturkörpers gemäß Ausführungsbeispielen E1 bis E5 und E8 zeigt.
3 ist eine Ansicht, die einen Schnitt in einer Radialrichtung des Wabenstrukturkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel E6 erläutert.
4 ist eine Ansicht, die einen Schnitt in einer Radialrichtung des Wabenstrukturkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel E7 erläutert.
5 zeigt Perspektivansichten, die einen Zellabstand von Zellen in dem Wabenstrukturkörper gemäß den Ausführungsbeispielen erläutert, wobei (a) einen Fall zeigt, in dem eine Zelle eine quadratische Form hat, und (b) einen Fall zeigt, in dem eine Zelle eine hexagonale Form hat.
6 sind Ansichten, die einen Schnitt in einer Radialrichtung des Wabenstrukturkörpers gemäß Vergleichsbeispielen erläutern, wobei (a) ein Vergleichsbeispiel C1 zeigt und (b) ein Vergleichsbeispiel C2 zeigt.
7 zeigt Ansichten, die einen Schnitt in einer Radialrichtung eines Wabenstrukturkörpers gemäß Vergleichsbeispielen erläutern, wobei (a) ein Vergleichsbeispiel C3 zeigt und (b) ein Vergleichsbeispiel C4 zeigt.
8 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Auswerten eines Druckverlusts des Wabenstrukturkörpers gemäß den Ausführungsbeispielen zeigt.
9 ist eine Ansicht, die einen katalytischen Wandler zeigt, der mit dem Wabenstrukturkörper gemäß den Ausführungsbeispielen ausgestattet ist.
10 zeigt Ansichten, die Mikroskopiefotografien zeigen, die eine Endfläche in einer Achsrichtung des Wabenstrukturkörpers gemäß dem Ausführungsbeispiel E zeigen, wobei (a) die Endfläche des Wabenstrukturkörpers vor dem Stützen eines Katalysators zeigt, und (b) die Endfläche des Wabenstrukturkörpers nachdem der Katalysator aufgetragen zeigt.
11 zeigt Ansichten, die Mikroskopiefotografien zeigen, die eine Endfläche in einer Achsrichtung des Wabenstrukturkörpers gemäß dem Vergleichsbeispiel C3 zeigen, wobei (a) die Endfläche des Wabenstrukturkörpers vor dem Stützen des Katalysators zeigt, und (b) die Endfläche des Wabenstrukturkörpers zeigt, nachdem der Katalysator aufgetragen wurde.
12 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Zelldichteverhältnis Ma / Mb und einem Emissionsverhältnis der Wabenstrukturkörper gemäß der beispielhaften Ausführungsform und dem Vergleichsbeispiel zeigt.
13 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Stelle r / R des Grenzabschnitts und einem Zelldichteverhältnis Ma / Mb der Wabenstrukturkörper gemäß der beispielhaften Ausführungsform und dem Vergleichsbeispiel zeigt.
14 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Verhältnis Φ1 / Φ2 der durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser und einer Länge einer beschichteten Fläche in den Wabenstrukturkörpern gemäß den Ausführungsbeispielen zeigt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Wie zuvor beschrieben wurde hat der Wabenstrukturkörper gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Zelldichteabschnitten mit verschiedenen Zelldichten, die von einer zentralen Seite zu der Außenumfangsseite in einem Querschnitt in einer Radialrichtung stufenweise geändert sind. Das heißt, der Wabenstrukturkörper ist in einer Radialrichtung in eine Vielzahl von Abschnitten (d.h. die Zelldichteabschnitte) von der zentralen Seite zu der Außenumfangsseite geteilt. Jeder der Zelldichteabschnitte hat eine konstante Zelldichte. Die Zelldichteabschnitte, die einander benachbart sind, haben verschiedene Zelldichten, sodass die Zelldichte der Zelldichteabschnitte in einer Radialrichtung stufenweise geändert ist.
Außerdem haben die Grenzzellen in dem Grenzabschnitt eine polygonale Form, die sich von der Form der Zellen in den Zelldichtabschnitten unterscheiden, die an beiden Seiten des Grenzabschnitts ausgebildet sind. Beispielsweise ist es möglich, dass der Grenzabschnitt eine Flexibilität aufweist, wenn die in dem Grenzabschnitt ausgebildeten Grenzzellen eine Form (beispielsweise eine pentagonale Form) mit einer niedrigen Steifigkeit haben, deren Form sich von den in den Zelldichteabschnitten ausgebildeten Zellen unterscheidet. Das heißt, dies macht es möglich, einem Teil des Wabenstrukturkörpers eine Flexibilität bzw. Biegsamkeit mitzugeben und die Temperaturwechselbeständigkeit zu erhöhen.
Ferner besteht dann, wenn die durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser Φ1 und Φ2 die Beziehung Φ1 / Φ2 < 1 erfüllen, eine Möglichkeit, dass Katalysator nicht einfach in den Grenzzellen (insbesondere an den Oberflächen der Grenztrennwände), die in dem Grenzabschnitt ausgebildet sind, getragen werden kann. Dies verursacht eine Schwierigkeit beim geeigneten Erhalten der Wirkungen des Unterdrückens der Erzeugung einer Zellverstopfung in den Grenzzellen des Grenzabschnitts. Dementsprechend erfüllt die vorliegende Erfindung die Beziehung Φ1 / Φ2 ≥ 1,25 hinsichtlich der durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser Φ1 und Φ2.
Ferner ist es möglich, dass die durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser Φ1 und Φ2 die Beziehung 1,25 ≤ Φ1 / Φ2 ≤ 2,02 erfüllen (Patentanspruch 2). Diese Beziehung macht es den Grenzzellen in dem Grenzabschnitt möglich, den Katalysator verglichen mit den Zellen in den Zelldichteabschnitten einfach zu tragen, und die Wirkung des geeigneten Unterdrückens der Zellverstopfung mit Katalysator in den Grenzzellen des Grenzabschnitts zu erhalten.
Wenn die durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser Φ1 und Φ2 die Beziehung Φ1 / Φ2 > 2,02 erfüllen, würde, da eine Differenz in einem Strömungsdurchlasswiderstand zwischen dem Grenzabschnitt und dem Zelldichteabschnitt groß wird, dies für diese Abschnitte verursachen, dass sie unterschiedliche Tendenzen beim einfachen Stützen vom Katalysator haben. Dies bringt eine Schwierigkeit beim gleichmäßigen Tragen von Katalysator in dem Wabenstrukturkörper mit sich. Wenn außerdem als Katalysator eine Schlämme, die ein Edelmetall enthält, in dem Wabenstrukturkörper aufgebracht wird, wird eine unnötige Menge von Katalysator verbraucht. Dies ist im Hinblick auf die Herstellungskosten nicht vorzuziehen.
Der durchschnittliche, hydraulische Durchmesser Φ1, der zuvor beschrieben wurde, ist ein Durchschnittswert eines äquivalenten, hydraulischen Durchmessers der Grenzzellen in dem Grenzabschnitt. Ferner ist der durchschnittliche, hydraulische Durchmesser Φ2, der zuvor beschrieben ist, ein Durchschnittswert des äquivalenten, hydraulischen Durchmessers der Zellen in dem Zelldichteabschnitt, der direkt innerhalb des Grenzabschnitts ausgebildet ist. Der äquivalente, hydraulische Durchmesser Φ wird durch die Gleichung Φ = 4a / b ausgedrückt, wobei Bezugszeichen a eine Innenfläche der Zellen (Grenzzellen) in einem Schnitt in einer Radialrichtung des Wabenstrukturkörpers angibt, und Bezugszeichen b eine Länge eines Umfangs des Wabenstrukturkörpers angibt.
Es ist ferner möglich, dass der Wabenstrukturkörper eine Struktur hat, die eine Beziehung 1 < Ma / Mb ≤ 2,2 erfüllt, wobei das Bezugszeichen Ma eine maximale Zelldichte des Zelldichteabschnitts (im Weiteren Verlauf auch als der hohe Zelldichteabschnitt bezeichnet) mit Ausnahme des Zelldichteabschnitts, der an der äußersten Seite in den mehreren Zelldichteabschnitten ausgebildet ist, angibt, und Bezugszeichen Mb eine minimale Zelldichte des Zelldichteabschnitts (im Weiteren auch als der niedrige Zelldichteabschnitt bezeichnet) in den mehreren Zelldichteabschnitten angibt (Patentanspruch 3). Diese Struktur macht es möglich, die Wirkung der Emissionsverringerung und der Verbesserung der Abgasreinigungsleistung auf geeignete Weise bereitzustellen. Außerdem ist es vorzuziehen, dass der Wert von Ma / Mb in einem Bereich von 1,25 bis 1,87 liegt, um eine höhere Abgasreinigungsleistung zu erhalten.
Wenn die Zelldichten Ma und Mb die Beziehung Ma / Mb ≤ 1 erfüllen, dann wird das meiste Abgas in dem zentralen Teil des Wabenstrukturkörpers konzentriert und strömt in diesem. Dies verursacht eine Schwierigkeit beim effektiven Verwenden des gesamten Wabenstrukturkörpers und beim Bereitstellen der Wirkungen der Emissionsverringerung und der Verbesserung der Abgasreinigungsleistung. Wenn andererseits die Zelldichten Ma und Mb die Beziehung Ma / Mb > 2,2 erfüllen, dann strömt das Abgas leicht durch den äußeren Bereich des Wabenstrukturkörpers, da der äußere Bereich eine äußerst niedrige Zelldichte hat, wenn ein hoher Zelldichteabschnitt in einem Bereich angeordnet ist, durch den das meiste Abgas strömt (beispielsweise in einem Zentralabschnitt), und ein niedriger Zelldichteabschnitt an der Außenseite des hohen Zelldichteabschnitts angeordnet ist. Diese Struktur verursacht, dass das Abgas durch Passieren des Wabenstrukturkörpers nicht auf geeignete Weise gereinigt wird, und als ein Ergebnis nimmt die Abgasreinigungsleistung ab.
Es ist beispielsweise möglich, dass der hohe Zelldichteabschnitt eine Zelldichte in einem Bereich von 62 bis 186 Zellen / cm² hat, und es ist ferner möglich, dass der niedrige Zelldichteabschnitt die Zelldichte innerhalb eines Bereichs von 46,5 bis 139,5 Zellen / cm² hat. Ferner ist es beispielsweise möglich, dass die Trennwand in dem hohen Zelldichteabschnitt die Dicke in einem Bereich von 30 bis 120 µm hat, und es ist möglich, dass die Trennwand in dem niedrigen Zelldichteabschnitt eine Dicke in einem Bereich von 50 bis 200 µm hat.
Ferner ist es möglich, dass der Wabenstrukturkörper eine Struktur hat, die eine Beziehung von 0,16 < r / R < 1 erfüllt, wobei Bezugszeichen R einen Radius des Wabenstrukturkörpers angibt und Bezugszeichen r einen Radius des Grenzabschnitts angibt, der den Zelldichteabschnitt, der die maximale Zelldichte hat, mit Ausnahme des äußersten Zelldichteabschnitts in den mehreren Zelldichteabschnitten, und den Zelldichteabschnitt, der auswärts benachbart zu dem Zelldichteabschnitt mit der maximalen Zelldichte ausgebildet ist, abteilt (Patentanspruch 4). Diese Struktur macht es möglich, die Wirkung der geeigneten Emissionsverringerung und der Erhöhung der Abgasreinigungsleistung bereitzustellen. Es ist ferner vorzuziehen, dass der Wert r / R in einem Bereich von 0,5 bis 0,8 liegt, um eine höhere Abgasreinigungsleistung zu erhalten. Wenn der Wabenstrukturkörper oder der Grenzabschnitt eine kreisartige Form hat, dann ist der Radius R, r ein Radius davon. Wenn andererseits der Wabenstrukturkörper oder der Grenzabschnitt eine polygonale Form hat, dann ist der Radius R, r ein Radius eines darin einbeschriebenen Kreises.
Außerdem ist es möglich, dass der Wabenstrukturkörper eine Struktur hat, in der der Zelldichteabschnitt mit der maximalen Zelldichte ausgenommen des Zelldichteabschnitts, der von den mehreren Zelldichteabschnitten an der äußersten Seite angeordnet ist, an einer innersten Seite angeordnet ist. Da diese Struktur ermöglicht, dass der hohe Zelldichteabschnitt einen großen Oberflächenbereich hat, der an einem Teil (beispielsweise an der zentralen Seite) anzuordnen ist, durch den das meiste Abgas hindurch führt, ist es möglich, die Wirkungen der geeigneten Emissionsverringerung und des Verbesserns der Abgasreinigungsleistung zu erhalten. Bei dieser Struktur ist es nicht erforderlich, dass eine Mittelachse des hohen Zelldichteabschnitts gleich der Mittelachse des Wabenstrukturkörpers ist. Beispielsweise ist es möglich, den hohen Zelldichteabschnitt an einer optimalen Seite auf Grundlage einer Form des Abgasrohrs, an dem der Wabenstrukturkörper montiert ist, und einem Strom des Abgases usw. zu platzieren.
Außerdem ist es möglich, dass der Wabenstrukturkörper eine Struktur hat, in der die mehreren Bereiche aus zwei Zelldichteabschnitten bestehen, d.h. einem inneren Zelldichteabschnitt und einem äußeren Zelldichteabschnitt. Jeder von dem inneren Zelldichteabschnitt und dem äußeren Zelldichteabschnitt besteht aus Trennwänden, die in einer quadratischen Gitterform angeordnet sind, und aus quadratisch geformten Zellen, die von den Trennwänden umgeben sind. Ein Verhältnis einer Zelldichte des an der inneren Seite ausgebildeten inneren Zelldichteabschnitts zu einer Zelldichte des an der äußeren Seite ausgebildeten äußeren Zelldichteabschnitts beträt 2:1. Die Zellen in dem äußeren Zelldichteabschnitt, die in dem äußeren Bereich ausgebildet sind, sind bezüglich der Zelle in dem inneren Zelldichteabschnitt, die in dem inneren Bereich ausgebildet sind, um 45 Grad geneigt (siehe 3 und 4, die später beschrieben werden). Diese Struktur macht es möglich, die Festigkeit (etwa eine isostatische Festigkeit usw.) des Wabenstrukturkörpers zu verbessern. Wenn die Grenztrennwände in dem Grenzabschnitt Gitterpunkte (Fügestellen) der Trennwände in den an beiden Seiten des Grenzabschnitts ausgebildeten Zelldichteabschnitten verbinden, ist es möglich, die Festigkeit (d.h. die isostatische Festigkeit usw.) des Wabenstrukturkörpers weiter zu verbessern (siehe 3 und 4, die später beschrieben sind).
Es ist möglich, dass der Wabenstrukturkörper eine Struktur hat, die aus zwei Zelldichteabschnitten, d.h. einem hohen Zelldichteabschnitt und einem niedrigen Zelldichteabschnitt besteht, wobei der hohe Zelldichteabschnitt an einer inneren Seite (d.h. an der zentralen Seite) angeordnet ist, und der niedrige Zelldichteabschnitt an einer äußeren Seite (d.h. der Außenumfangsseite) angeordnet ist. Diese Struktur macht es möglich, auf geeignete Weise sowohl die Wirkung der Emissionsverringerung und der Erhöhung der Abgasreinigungsleistung als auch die Wirkung, den Abgasstrom gleichmäßiger zu machen und die Abgasreinigungsleistung zu verbessern, zu erhalten.
Es ist möglich, dass der Wabenstrukturkörper eine Struktur aufweist, die aus nicht weniger als drei Zelldichteabschnitten besteht, in denen die Zelldichteabschnitte so angeordnet sind, dass die Zelldichte in einer Radialrichtung von der zentralen Seite zu der Außenseite (d.h. zu der Außenumfangsseite) stufenweise abnimmt. Diese Struktur macht es möglich, die Wirkungen des gleichmäßigen Zuführens von Abgas und des Verbesserns der Abgasreinigungsleistung noch mehr zu verbessern. Jedoch bringt diese Struktur eine mögliche Verringerung einer Zelldichte des äußersten Zelldichteabschnitts auf einen zu geringen Wert mit sich und als ein Ergebnis besteht eine Möglichkeit der Verringerung der Festigkeit (d.h. der isostatischen Festigkeit) des Wabenstrukturkörpers. Um dies zu vermeiden, ist es vorzuziehen, die Zelldichte des äußersten Zelldichteabschnitts zu erhöhen, um die Gesamtfestigkeit des Wabenstrukturkörpers beizubehalten.
Der zuvor beschriebene Wabenstrukturkörper wird für katalytische Wandler usw. verwendet, die in der Lage sind, Abgas unter Verwendung eines Katalysators zu reinigen. In diesem Fall wird der Katalysator an den Oberflächen der Trennwände in dem Wabenstrukturkörper getragen. Es ist möglich, dass der Wabenstrukturkörper die Porosität aufweist, die beispielsweise in einem Bereich von 10 % bis 70 % liegt. Es ist vorzuziehen, dass jeder der Zelldichteabschnitte die gleiche Porosität aufweist.
Es ist möglich, dass die Zellen eine Kreisform und eine polygonale Form usw. (beispielsweise eine quadratische Form und eine hexagonale Form) in einem Schnitt in einer Radiusrichtung haben. Außerdem ist es möglich, dass die Zelldichteabschnitte eine Außenform eines Kreises, eine polygonale Form usw. in einem Schnitt in einer Radiusrichtung haben.
Es ist möglich, dass der Grenzabschnitt eine Außenform eines Kreises und eine polygonale Form (beispielsweise ein Quadrat, ein Hexagon usw.) in einem Schnitt in einer Radiusrichtung hat. Außerdem ist es möglich, dass die Grenzzellen eine polygonale Form, etwa die eines Quadrats, eines Fünfecks usw. in einem Schnitt in einer Radialrichtung haben.
Es ist möglich, dass die Grenztrennwände eine Dicke in einem Bereich von 30 bis 160 µm haben. Ferner ist es möglich, die Festigkeit (d.h. die isostatische Festigkeit usw.) des Wabenstrukturkörpers zu verbessern, wenn die Gitterpunkte (Fügestellen) der Trennwände, die in einer Gitterform in den an beiden Seiten des Grenzabschnitts ausgebildeten Zelldichteabschnitten angeordnet sind, miteinander verbunden werden.
Beispiele
In der beispielhaften Ausführungsform werden eine Vielzahl von Wabenstrukturkörpern (Ausführungsbeispiele E1 bis E8) und eine Vielzahl von Wabenstrukturkörpern (Vergleichsbeispiele C1 bis C4) hergestellt, und ein Druckverlust, eine Abgasreinigungsleistung, eine Temperaturwechselbeständigkeit usw. von ihnen wurde ausgewertet.
Unter Bezugnahme auf Figuren wird eine Beschreibung der Wabenstrukturkörper (Ausführungsbeispiele E1 bis E8) angegeben. Wie in 1 bis 4 gezeigt ist, besteht der Wabenstrukturkörper 1 aus Trennwänden 11, die in einer Gitterform angeordnet sind, und aus einer Vielzahl von Zellen 12, die von den Trennwänden 11 umgeben sind, sodass eine monolithische Form ausgebildet wird. Außerdem besteht der Wabenstrukturkörper 1 aus einer Vielzahl von Zelldichteabschnitten 2 (21, 22) mit einer unterschiedlichen Zelldichte in einem Schnitt senkrecht zu einer Achsrichtung X von einer zentralen Seite zu der Außenumfangsseite. Ein Grenzabschnitt 14 ist zwischen den Zelldichteabschnitten 12 ausgebildet, die einander benachbart sind. 1 (a) und 2 bis 4 zeigen den Wabenstrukturkörper 1, der zwei Zelldichteabschnitte 2 (21, 22) mit unterschiedlicher Zelldichte hat. Jedoch ist es auch akzeptabel, dass der Wabenstrukturkörper eine Vielzahl von Zelldichteabschnitten 2 (nicht weniger als drei, 21, 22, ..., und 2n) hat, wie dies in 1 (b) gezeigt ist.
Wie in diesen Figuren gezeigt ist, besteht der Grenzabschnitt 14 aus Grenztrennwänden 141 und einer Vielzahl von Grenzzellen 142. Die Trennwände 11 in den Zelldichteabschnitten 2 (21, 22), die an beiden Seiten des Grenzabschnitts 14 angeordnet sind, sind durch die Grenztrennwände 141 miteinander verbunden. Die Grenzzellen 142 haben eine polygonale Form, die sich von der Form der Zellen 12 unterscheidet, die in den an beiden Seiten des Grenzabschnitts 14 angeordneten Zelldichteabschnitten 2 ausgebildet sind. Ein Teil der Grenzzelle 142 ist von der Grenztrennwand 141 umgeben. Ferner erfüllt der Wabenstrukturkörper 1 eine Beziehung von Φ1 / Φ2 ≥ 1,25, wobei Φ1 einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser der in dem Grenzabschnitt 14 ausgebildeten Grenzzelle 142 angibt, und Φ2 einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser der Zelle 12 angibt, die in dem Zelldichteabschnitt 2 ausgebildet ist, der unmittelbar innerhalb des Grenzabschnitts 14 angeordnet ist. Die folgende Beschreibung wird die Beziehung ausführlich erläutern.
Wie in 1 gezeigt ist, wird der Wabenstrukturkörper 1 (der den Ausführungsbeispielen E1 bis E8 entspricht) als ein Katalysatorträgerelement verwendet, das in der Lage ist, Abgas zu reinigen. Der Wabenstrukturkörper 1 besteht aus den Trennwänden 11, den mehreren Zellen 12 und einer Außenumfangswand 13. Die Trennwände 11 sind in einer Quadratgitterform angeordnet. Die Zellen 12 sind von den Trennwänden 11 umgeben. Eine Außenumfangsfläche des Wabenstrukturkörpers 1 ist von der Außenumfangswand 13 bedeckt. Der Wabenstrukturkörper 1 ist aus Kordierit gefertigt und in einen monolithischen Formkörper ausgebildet. Der Wabenstrukturkörper 1 hat einen Durchmesser von 103 mm und eine Länge von 105 mm.
Wie in 2 (die die Ausführungsbeispiele E1 bis E5 und Ausführungsbeispiel E8 zeigt), in 3 (die das Ausführungsbeispiel E6 zeigt), und in 4 (die das Ausführungsbeispiel E7 zeigt) gezeigt ist, ist in der Struktur des Wabenstrukturkörpers 1 ein Querschnitt (d.h. ein Radialquerschnitt) senkrecht zu einer Achsrichtung X (siehe 1) des Wabenstrukturkörpers 1 in zwei Zelldichteabschnitte 2 (d.h. einen ersten Zelldichteabschnitt 21 und einen zweiten Zelldichteabschnitt 22) von einer zentralen Seite zu einer Außenumfangsseite geteilt. Jeder der Zelldichteabschnitte 2 hat jeweils eine konstante Zelldichte. Die Zelldichteabschnitte 2, die einander benachbart sind, haben verschiedene Zelldichten, die sich in Richtung der Radialrichtung stufenweise ändern. 2, 3 und 4 zeigen ein Viertel eines Querschnitts in einer Radialrichtung des Wabenstrukturkörpers 1.
Wie in diesen Figuren gezeigt ist, ist der erste Zelldichteabschnitt 21 an der innersten Seite (d.h. an der zentralen Seite) des Wabenstrukturkörpers 1 angeordnet. Der erste Zelldichteabschnitt 21 ist ein Zelldichteabschnitt 2 (d.h. ein hoher Zelldichteabschnitt 2a), der eine maximale Zelldichte hat, mit Ausnahme des an der äußersten Seite ausgebildeten Zelldichteabschnitts 2. Außerdem hat die Trennwand 11 in dem ersten Zelldichteabschnitt 21 eine Dicke von 0,09 mm (90 µm). Der zweite Zelldichteabschnitt 22 ist an der äußersten Seite an dem Außenumfang des Wabenstrukturkörpers 1 angeordnet. Der zweite Zelldichteabschnitt 22 ist ein Zelldichteabschnitt 2 (d.h. ein niedriger Zelldichteabschnitt 2b), der eine minimale Zelldichte hat. Die Trennwand 11 in dem zweiten Zelldichteabschnitt 22 hat eine Dicke von 0,09 mm (90 µm).
Der in 2 bis 4 gezeigte Wabenstrukturkörper 1 hat die Struktur, in der der erste Zelldichteabschnitt 21 und der zweite Zelldichteabschnitt 22 in verschiedenen Richtungen geneigt sind (die Zellen 22 in dem zweiten Zelldichteabschnitt 22 sind bezüglich der Zellen 12 in dem ersten Zelldichteabschnitt 21 um 45° geneigt). Beispielsweise ist es möglich, eine Struktur zu haben, bei der die Zellen 22 in dem zweiten Zelldichteabschnitt 22 und die Zellen 12 in dem ersten Zelldichteabschnitt 21 in der gleichen Richtung geneigt sind.
Wie in 2 bis 4 gezeigt ist, erfüllt der Wabenstrukturkörper 1 ferner eine Beziehung von 1 < Ma / Mb ≤ 2,2, wobei Bezugszeichen Ma eine Zelldichte des hohen Zelldichteabschnitts 2a (d.h. des ersten Zelldichteabschnitts 21) angibt, und Bezugszeichen Mb die minimale Zelldichte des niedrigen Zelldichteabschnitts 2b (d.h. des zweiten Zelldichteabschnitts 22) angibt. Tabelle 1 zeigt die Zelldichte (Zellen/cm²) und ein Zelldichteverhältnis Ma / Mb des Zelldichteabschnitts 2 (d.h. des ersten Zelldichteabschnitts 21 und des zweiten Zelldichteabschnitts 22) eines jeden der Wabenstrukturkörper 1 (als die Ausführungsbeispiele E1 bis E8).
Nun wird eine Beschreibung des Verfahrens zum Ermitteln einer Zelldichte eines jeden Zelldichteabschnitts 2 gegeben. Ein in 5(a) und 5(b) gezeigter Zellenachsabstand P wird unter Verwendung eines Werkzeugmachermikroskops, eines anderen Mikroskops usw. gemessen, um eine Zelldichte in einem Radialquerschnitt des Wabenstrukturkörpers 1 zu ermitteln. Die Zelldichte (cpsi) kann unter Verwendung der folgenden Gleichung und des gemessenen Zellenachsabstands P berechnet werden. Bei der beispielhaften Ausführungsform wurde ein Mikroskop (VHX-900, hergestellt von KEYENCE CORPORATION) verwendet und fünf Punkte eines jeden Zelldichteabschnitts 2 wurden gemessen und ein durchschnittlicher Wert der gemessenen Zellachsabstände P wurde berechnet. Das Bezugszeichen „cpsi“ der Zelldichte drückt die Anzahl der Zellen pro Quadratzoll aus. Tabelle 1 verwendet die Einheit „Zellen/cm²“, die aus der Einheit „cpsi“ umgewandelt wird.
Wenn beispielsweise, wie in 5(a) gezeigt ist, die Zelle 12 wie bei der Struktur der Ausführungsbeispiele E1 bis E8 eine quadratische Form hat, und ein durchschnittlicher Zellenachsabstand den Wert p1 hat, dann wird die Zelldichte (cpsi) unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet: Zelldichte (cpsi) = (25,4 / p1)². Wie außerdem in 5(b) gezeigt ist, wird dann, wenn die Zelle eine hexagonale Form hat und der durchschnittliche Zellenachsabstand den Wert p2 hat, die Zelldichte (cpsi) durch die Relationalgleichung der Zelldichte (cpsi) = 2 /√3) × (25,4 / p2)² berechnet.
Wie in 2 bis 4 gezeigt ist, ist außerdem der Grenzabschnitt 14 zwischen den Zelldichteabschnitten 2 (21, 22), die zueinander benachbart sind, ausgebildet, um die beiden Zelldichteabschnitte 2 abzutrennen. Der Grenzabschnitt 14 hat eine oktogonale Form (siehe 1). Der Grenzabschnitt 14 besteht aus den Grenztrennwänden 141 und den Grenzzellen 142. Die Grenztrennwände 141 verbinden die Trennwände 11 in den Zelldichteabschnitten 2 (d.h. dem ersten Zelldichteabschnitt 21 und dem zweiten Zelldichteabschnitt 22), die an beiden Seiten des Grenzabschnitts 14 angeordnet sind. Die Grenzzelle 142 ist von den Grenztrennwänden 141 und den Trennwänden 11 in den Zelldichteabschnitten 2 (d.h. dem ersten Zelldichteabschnitt 21 und dem zweiten Zelldichteabschnitt 22) umgeben, die an beiden Seiten des Grenzabschnitts 14 angeordnet sind. Außerdem hat die Grenzzelle 142 eine andere Form der Zellen 12 in den Zelldichteabschnitten 2 (d.h. dem ersten Zelldichteabschnitt 21 und dem zweiten Zelldichteabschnitt 22), die an beiden Seiten des Grenzabschnitts 14 ausgebildet sind.
Wie in 2 gezeigt ist, hat der Wabenstrukturkörper 1 gemäß den Ausführungsbeispielen E1 bis E5 und E8 die Grenzzellen 142, die eine quadratische Form und eine fünfeckige Form haben (deren Form sich von der quadratischen Form der Zellen 12 in dem Zelldichteabschnitt 2 unterscheidet). Wie in 3 und 4 gezeigt ist, hat der Wabenstrukturkörper 1 gemäß den Ausführungsbeispielen E6 und E7 die Grenzzellen 142, die eine fünfeckige Form haben. Ferner beträgt in dem Wabenstrukturkörper 1 gemäß den Ausführungsbeispielen E6 und E7 ein Zelldichteverhältnis zwischen dem Zelldichteabschnitt 2 (d.h. dem ersten Zelldichteabschnitt 21), der an der inneren Seite angeordnet ist, und dem Zelldichteabschnitt 2 (d.h. dem zweiten Zelldichteabschnitt 22), der an der äußeren Seite angeordnet ist, 2:1. Ferner sind die Grenztrennwände 141 so ausgebildet, dass die Grenztrennwände 141 die Gitterpunkte (Fügestellen) 111 der Trennwände 11 verbinden, die in einer Gitterform in den Zelldichteabschnitten 2 (d.h. in dem ersten Zelldichteabschnitt 21 und dem zweiten Zelldichteabschnitt 22) angeordnet sind, die an beiden Seiten des Grenzabschnitts 14 angeordnet sind. Diese Struktur verbessert die Festigkeit (d.h. die isostatische Festigkeit usw.) des Wabenstrukturkörpers 1.
Wie in 2 bis 4 gezeigt ist, erfüllt der Wabenstrukturkörper 1 gemäß den Ausführungsbeispielen E1 bis E8 die Beziehung von Φ1 / Φ2 ≥ 1,25, wobei Φ1 einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser der Grenzzellen 142 in dem Grenzabschnitt 14 angibt, und wobei Φ2 einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser der Zellen 12 in dem Zelldichteabschnitt 2 angibt, der direkt innerhalb des Grenzabschnitts 14 ausgebildet ist. Tabelle 1 zeigt einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser (mm) und ein Verhältnis Φ1 / Φ2 der durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser der Zellen in jedem der Zelldichteabschnitte 2 (wie dem ersten Zelldichteabschnitt 21 und dem zweiten Zelldichteabschnitt 22), die in den Wabenstrukturkörpern 1 ausgebildet sind (entsprechend den Ausführungsbeispielen E1 bis E8).
Wie ferner in den Figuren gezeigt ist, erfüllt der Wabenstrukturkörper 1 eine Beziehung von 0,16 < r / R < 1, wobei Bezugszeichen R einen Radius des Bienenwabenstrukturkörpers 1 angibt und Bezugszeichen r einen Radius des Grenzabschnitts 14 angibt, der den hohen Zelldichteabschnitt 2a (d.h. den ersten Zelldichteabschnitt 21) von dem Zelldichteabschnitt 2 (d.h. dem zweiten Zelldichteabschnitt 22) abteilt, der auswärts benachbart zu dem Zelldichteabschnitt 2a ausgebildet ist. Da der Grenzabschnitt 14 eine oktogonale Form (siehe 1) hat, hat in dem Wabenstrukturkörper 1 gemäß den Ausführungsbeispielen E1 bis
E7 deren einbeschriebener Kreis einen Radius r. In den Ausführungsbeispielen ist dies so ausgebildet, dass der einbeschriebene Kreis mit der Innenseite der Trennwände 11 in Kontakt ist, die die Grenzzellen 142 bilden, die sich jeweils bei 0°, 90°, 180° und 270° des Wabenstrukturkörpers 1 befinden. Tabelle 1 zeigt die Stelle r / R des Grenzabschnitts eines jeden Wabenstrukturkörpers 1 gemäß den Ausführungsbeispielen E1 bis E8.
Als Nächstes wird nun eine Beschreibung des Wabenstrukturkörpers 9 (gemäß den Vergleichsbeispielen C1 bis C4) mit Bezug auf die Figuren angegeben.
Wie in 6(a) und 6(b) gezeigt ist, besteht der Wabenstrukturkörper 9 gemäß den Vergleichsbeispielen C1 und C2 lediglich aus einem Zelldichteabschnitt (d.h. dem in Tabelle 1 gezeigten ersten Zelldichteabschnitt), dessen Struktur sich von dem Wabenstrukturkörper 1 gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen E1 bis E8 unterscheidet. Das heißt, der gesamte Wabenstrukturkörper 9 hat eine konstante Zelldichte. Der Wabenstrukturkörper 9 gemäß dem Vergleichsbeispiel C1 (siehe 6(a)) hat eine Zelldichte, die niedriger als die Zelldichte des Wabenstrukturkörpers 1 gemäß dem Vergleichsbeispiel C2 (siehe 6(b)) ist. Andere Komponenten des Wabenstrukturkörpers 1 haben die gleiche Struktur wie jene des Wabenstrukturkörpers 1 gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen E1 bis E8. Tabelle 1 zeigt einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser (mm), eine Zelldichte (Zellen/cm²) usw. des Zelldichteabschnitts 2 in dem Wabenstrukturkörper 9 (als die Vergleichsbeispiele C1 und C2).
Wie in 7(a) gezeigt ist, besteht der Wabenstrukturkörper 9 als das Vergleichsbeispiel C3 aus zwei Zelldichteabschnitten 2 (d.h. dem ersten Zelldichteabschnitt 21 und dem zweiten Zelldichteabschnitt 22), wie bei der Struktur des Wabenstrukturkörpers 1 gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen E1 bis E8. Eine Trennwand (oder eine Innenumfangswand) 19, die eine zylindrische Form hat, ist zwischen den Zelldichteabschnitten 2 in dem Wabenstrukturkörper 9 ausgebildet. Andere Komponenten des Wabenstrukturkörpers 9 haben den gleichen Aufbau wie jene des Wabenstrukturkörpers 1 der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele E1 bis E8.
Tabelle 1 zeigt einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser (mm), eine Zelldichte (Zellen/cm²) usw. eines jeden Zelldichteabschnitts 2 (als den ersten Zelldichteabschnitt 21 und den zweiten Zelldichteabschnitt 22) in dem Wabenstrukturkörper 9 (als das Vergleichsbeispiel C3). Wie in 1 gezeigt ist, gibt der durchschnittliche, hydraulische Durchmesser des Grenzabschnitts in dem Wabenstrukturkörper 9 als das Vergleichsbeispiel C3 einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser einer unvollkommenen Zelle 12 an, die von der Grenztrennwand 19 und den Trennwänden 11 in dem Zelldichteabschnitt 2 (als der erste Zelldichteabschnitt 21), der innerhalb der Grenztrennwände 9 angeordnet ist, umgeben ist. Ein Ort r / R des Grenzabschnitts gibt eine Position der Grenztrennwände 19 an.
Wie in 7(b) gezeigt ist, besteht der Wabenstrukturkörper 9 des Vergleichsbeispiels C4 aus zwei Zelldichteabschnitten 2 (d.h. dem ersten Zelldichteabschnitt 21 und dem zweiten Zelldichteabschnitt 22), wie bei der Struktur des Wabenstrukturkörpers 1 gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen E1 bis E8. Jedoch hat der Wabenstrukturkörper 9 des Vergleichsbeispiels C4 keine Trennwand (d.h. ohne jegliche Innenumfangswand) zwischen den zwei Zelldichteabschnitten. Andere Komponenten des Wabenstrukturkörpers 9 haben die gleiche Struktur wie jene des Wabenstrukturkörpers 1 der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele E1 bis E8.
Tabelle 1 zeigt einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser (mm), eine Zelldichte (Zellen/cm²) usw. eines jeden Zelldichteabschnitts 2 (d.h. des ersten Zelldichteabschnitts 21 und des zweiten Zelldichteabschnitts 22) in dem Wabenstrukturkörper 9 (des Vergleichsbeispiels C4). Wie in 1 gezeigt ist, ist der Grenzabschnitt in dem Wabenstrukturkörper 9 des Vergleichsbeispiels C4 durch die gepunktete Linie bezeichnet, die den Grenzabschnitt zwischen dem ersten Zelldichteabschnitt 21 und dem zweiten Zelldichteabschnitt 22 angibt.
Als Nächstes wird nun eine Beschreibung des Verfahrens zum Herstellen des Wabenstrukturkörpers 9 der Ausführungsbeispiele E1 bis E8 und der Vergleichsbeispiele C1 bis C4 gegeben. Als Erstes wurde ein keramisches Rohmaterial vorbereitet. Das keramische Rohmaterial besteht im Wesentlichen aus Kaolin, Quarzglas, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Talk, Kohlenstoffpartikeln usw., sodass sie die chemische Zusammensetzung von Kordierit erfüllen, und zwar SiO₂: 45 bis 55 %, Al₂O₃: 33 bis 42 % und MgO: 12 bis 18 %. Wasser, Bindemittel und andere Zutaten in vorbestimmten Mengen wurden dem keramischen Rohmaterial hinzugefügt und dann miteinander vermischt, um das keramische Rohmaterial herzustellen.
Als Nächstes wurde das so erhaltene keramische Rohmaterial unter Verwendung einer Strangpressform extrudiert, um einen Wabenstrukturformkörper unter Verwendung einer Strangpressform herzustellen, die eine Vielzahl von Schlitznuten hat. Das Muster der Schlitznuten entspricht der Anordnung oder einer Form der Trennwände. Der Wabenstrukturformkörper wurde unter Verwendung von Mikrowellen getrocknet. Der getrocknete Wabenstrukturformkörper wurde auf eine vorbestimmte Länge geschnitten und wurde dann bei einer vorbestimmten Maximaltemperatur (beispielsweise 1390° C bis 1430° C) gebrannt, um die Wabenstrukturkörper herzustellen.
Als Nächstes wird nun eine Beschreibung der Auswertung eines Druckverlusts, einer Abgasreinigungsleistung, einer Temperaturwechselbeständigkeit usw. des Wabenstrukturkörpers (d.h. eines jeden der Ausführungsbeispiele E1 bis E8 und der Vergleichsbeispiele C1 bis C4) gegeben. Im weiteren Verlauf wird das Auswertungsverfahren des Druckverlusts, der Abgasreinigungsleistung, der Temperaturwechselbeständigkeit usw. erläutert.
Bei der Auswertung des Druckverlusts wurde der Wabenstrukturkörper 1 (9), der den Katalysator trägt, an einer Druckverlustauswertungsvorrichtung 7 montiert, wie dies in 8 gezeigt ist. Als Nächstes saugt ein Luftgebläse Luft A1 in der Druckverlustbewertungsvorrichtung 7 zu der Außenseite heraus. Nachdem die Druckverlustbewertungsvorrichtung 7 einen niedrigen Druck aufweist, wird eine vorbestimmte Menge von Luft A2 dem Wabenstrukturkörper 9 zugeführt, sodass die Menge der zugeführten Luft A2 zu 6 m³/Minute wird. Ein Drucksensor 71 in der Druckverlustbewertungsvorrichtung 7 erfasst einen Innendruck der Druckverlustbewertungsvorrichtung 7. Eine Differenz zwischen dem erfassten Druck und dem Atmosphärendruck wird berechnet, um einen Druckverlust des Wabenstrukturkörpers zu erhalten. In der beispielhaften Ausführungsform wird ein Druckverlustverhältnis mit Bezug auf einen Druckverlust des Vergleichsbeispiels C2 berechnet.
Bei der Auswertung der Abgasreinigungsleistung wurde ein Wabenstrukturkörper vorbereitet, dessen Verschleiß äquivalent zu einem Fall ist, nachdem ein Fahrzeug mit dem Wabenstrukturkörper hunderttausend Kilometer gefahren ist. Wie in 9 gezeigt ist, wurde als Nächstes der Wabenstrukturkörper 1 (9) an einer anderen Brennkraftmaschine montiert. Zu diesem Zeitpunkt wurde der mit einer Aluminiumoxidmatte 81 umwickelte Wabenstrukturkörper 1 (9) an der Innenseite eines Abgasrohrs 82 montiert, um einen katalytischen Wandler 8 zu fertigen. Auch wenn dies aus den Zeichnungen ausgelassen wurde, wird der Wabenstrukturkörper mit dem Katalysator, der durch Heizen unter Verwendung eines elektrischen Ofens auf geeignete Weise verschlissen wurde, an einer UF/C-Position (Unterbodenkatalysator) der Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs montiert. Nachdem das Fahrzeug in einem vorbestimmten Modus (LA#4-Auswertungsmodus) gefahren ist, wurde eine Menge der jeweiligen Emissionen (HC, CO und NOx), die von der Brennkraftmaschine emittiert werden, erfasst. In der beispielhaften Ausführungsform wurde ein Emissionsverhältnis eines jeden der Ausführungsbeispiele und der Vergleichsbeispiele auf Grundlage der Emissionsmenge des Vergleichsbeispiels C2 als Referenzwert ermittelt.
In der beispielhaften Ausführungsform gibt die S/C-Position eine Position unmittelbar nach einem Abgasanschluss der Brennkraftmaschine an, die an dem Abgasdurchlass montiert ist, durch das das von der Brennkraftmaschine emittierte Abgas strömt. Außerdem gibt die UF/C-Position eine Position direkt unter dem Boden des Fahrzeugs an einer stromabwärtigen Seite der S/C-Position an. Es ist möglich, von dem Wabenstrukturkörper zu tragenden Katalysator zu verwenden, der aus γ-Aluminiumoxid und/oder Cer besteht, und der zumindest eines von Platin (Pt), Rhodium (Rh) und Palladium (Pd) als Edelmetall enthält, d.h. einen Dreiwegekatalysator.
Ferner wird die Auswertung der Erzeugung einer Zellenverstopfung mit Katalysator durchgeführt, indem erfasst wird, ob die Zellverstopfung in den Grenzzellen in dem Grenzabschnitt erzeugt wird, wenn Katalysator in dem Wabenstrukturkörper der Ausführungsbeispiele E1 bis E5 getragen wird. Ferner wird die Auswertung der Erzeugung einer Zellverstopfung mit Katalysator durchgeführt, indem erfasst wird, ob die Zellverstopfung in der Endfläche eines Öffnungsbereichs einer unvollkommenen Zelle erzeugt wird oder nicht, die durch die Grenztrennwände und die Trennwände des Zelldichteabschnitts (des ersten Zelldichteabschnitts) ausgebildet ist, der innerhalb des Grenzabschnitts ausgebildet ist, wenn Katalysator in dem Wabenstrukturkörper des Vergleichsbeispiels C3 getragen wird. Das Auswertungsergebnis gibt das Bezugszeichen „A“ an, wenn keine Zellverstopfung erfasst wurde, und gibt das „B“ an, wenn die Zellverstopfung erfasst wird.
Die Auswertung der isostatischen Festigkeit wird auf Grundlage des „Isostatic Breaking Strength Test“ durchgeführt, der durch den „Japan Automobile Standard JASO standard 505-87“, herausgegeben durch „Society of Automotive Engineers of Japan“ definiert ist. In einem konkreten Beispiel ist der Wabenstrukturkörper in einem aus Gummi gefertigten zylindrischen Gefäß angeordnet. Das zylindrische Gefäß ist mit einer aus Aluminium gefertigten Platte abgedichtet. Ein isostatisches Pressen wird in Wasser für das zylindrische Gefäß, in dem der Wabenstrukturkörper aufgenommen ist, durchgeführt. Beim Bruch des Wabenstrukturkörpers wird eine Last erfasst und die isostatische Festigkeit des Wabenstrukturkörpers wird auf Grundlage der erfassten Last berechnet. Die beispielhafte Ausführungsform berechnet das Isostatische-Bruchfestigkeits-Verhältnis der Ausführungsbeispiele E1 und E6 auf Grundlage der isostatischen Bruchfestigkeit des Vergleichsbeispiels C3.
Ferner wird die Auswertung der Katalysatorbeschichtung durchgeführt, wenn der Wabenstrukturkörper so angeordnet ist, dass seine Achsrichtung gleich zu einer Vertikalrichtung wird und eine Öffnungsendfläche des Wabenstrukturkörpers mit Katalysator beschichtet ist. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Hälfte der Länge entlang der Achsrichtung der in dem Zelldichteabschnitt (d.h. dem ersten Zelldichteabschnitt) ausgebildeten Zellen mit Katalysator beschichtet, der direkt innerhalb des Grenzabschnitts in dem Wabenstrukturkörper ausgebildet ist. Ein Verhältnis der Katalysatorbeschichtungslänge der in dem Grenzabschnitt ausgebildeten Grenzzellen zu einer halben Länge des Wabenstrukturkörpers in jedem der Ausführungsbeispiele wird auf Grundlage der zuvor definierten halben Länge der Zellen berechnet. Auf Grundlage der Auswertungsergebnisse gibt Bezugszeichen „A“ an, dass das Verhältnis der Katalysatorbeschichtungslänge zu der halben Länge des Wabenstrukturkörpers nicht mehr als 2 beträgt. Bezugszeichen „B“ gibt an, dass das Verhältnis der Katalysatorbeschichtungslänge zu der halben Länge des Wabenstrukturkörpers mehr als 2 beträgt. Die Auswertung der Katalysatorbeschichtungslänge wird lediglich für den Wabenstrukturkörper der Ausführungsbeispiele E6 und E7 durchgeführt.
Die Katalysatorbeschichtungslänge wird unter Verwendung der Gleichung ((durch die Katalysatorbeschichtung verwendetes Gewicht) x (Dichte der Katalysatorbeschichtung)) / ((GSA pro Einheitsvolumen des Wabenstrukturkörpers)) berechnet.
Wenn ein Wabenstrukturkörper aus Zellen mit quadratischer Form besteht, dann kann dessen GSA auf Grundlage einer Dicke t der Trennwand und eines Zellenachsabstands p (siehe 5(a)) berechnet werden. Ein Abstand x (= p - t) (siehe 5(a)) ist der Abstand zwischen Seiten der Trennwände, die einander in jeder Zelle zugewandt sind, und er wird auf Grundlage der durchschnittlichen Dicke t und des Zellachsabstands p der Trennwände berechnet. Der Abstand x ist eine Länge einer jeden Seite der Zelle. Da die Zelle eine ebene Form in einer Längsrichtung hat, wenn die Zellen des Wabenstrukturkörpers eine quadratische Form haben, ist es möglich, den Oberflächenbereich S (= 4 y L) einer jeden Zelle zu berechnen, wenn die Länge des Wabenstrukturkörpers den Wert L hat. Der Wert GSA des Wabenstrukturkörpers kann auf Grundlage der Anzahl der Zellen berechnet werden. Es ist ferner möglich, den Wert GSA pro Einheitsvolumen auf Grundlage des Gesamtvolumens des Wabenstrukturkörpers zu berechnen.
Es ist beispielsweise ferner möglich, den Wert GSA (d.h. einen geometrischen Oberflächenbereich) pro Einheitsvolumen des Wabenstrukturkörpers, der die hexagonal geformten Zellen hat, auf Grundlage der Dicke der Trennwand und des Zellenachsabstands p (siehe 5(b)), ähnlich wie in den zuvor beschriebenen Fällen zu berechnen. Der Abstand x (= p - t) (siehe 5(b)) zwischen den Seiten, die einander in jeder Zelle zugewandt sind, wird auf Grundlage der Dicke t der Trennwand und des Zellenachsabstands p berechnet. Eine Länge y (= x / V3) einer jeden der Seiten wird unter Verwendung des Abstands x berechnet. Da jede Zelle in dem Wabenstrukturkörper eine einfache Plattenstruktur entlang deren Längsrichtung hat, ist es möglich, einen Oberflächenbereich S (=6yL) einer jeden Zelle zu berechnen, wenn der Buchstabe L eine Länge des Wabenstrukturkörpers bezeichnet. Es ist möglich, den gesamten GSA des Wabenstrukturkörpers auf Grundlage der Anzahl der Zellen zu berechnen. Es ist ferner möglich, GSA pro Einheitsvolumen auf Grundlage des Volumens des gesamten Wabenstrukturkörpers zu berechnen.
Die Auswertung der Temperaturwechselbeständigkeit wird durch Erwärmen des Wabenstrukturkörpers auf eine vorbestimmte Temperatur (1050° C) unter Verwendung eines elektrischen Ofens durchgeführt. Als Nächstes wird der erwärmte Wabenstrukturkörper aus dem elektrischen Ofen herausgenommen und Luft mit normaler Temperatur strömt in den Zentralabschnitt des Wabenstrukturkörpers. Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, eine Temperaturdifferenz (ΔT) zwischen einer Innenseite und einer Außenseite des Wabenstrukturkörpers auf eine gewünschte Temperaturdifferenz ΔT (ΔT = 50° C, 60° C und 70° C) durch Einstellen des Luftdrucks einzustellen. Die Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Innenseite und der Außenseite ist eine Differenz in der Temperatur zwischen einem Temperaturmessgeber, der an einem Zentralabschnitt in einem radialen Querschnitt des Wabenstrukturkörpers montiert ist, und einem Temperaturmessgeber, der 10 mm radial außerhalb des Zentralabschnitts montiert ist.
Wenn eine Risserzeugungsrate Z den Wert Null % hat, d.h. Z = 0 %, dann geben die Beurteilungsergebnisse über die Temperaturwechselbeständigkeit unter Verwendung von zehn Wabenstrukturkörpern das Bezugszeichen „A“ an. Wenn die Risserzeugungsrate 0 % < Z ≤ 50 % erfüllt, dann geben die Beurteilungsergebnisse das Bezugszeichen „B“ an. Wenn die Erzeugungsrate 50 % < Z ≤ 100 % erfüllt, dann geben die Beurteilungsergebnisse das Bezugszeichen „C“ an. Die beispielhafte Ausführungsform hat die Temperaturwechselbeständigkeit des Ausführungsbeispiels E8 und des Vergleichsbeispiels C4 ausgewertet.
[Tabelle 1]
Ferner zeigt Tabelle 1 die Auswertungsergebnisse des Druckverlusts, der Abgasreinigungsleistung, der Temperaturwechselbeständigkeit usw. Da, wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, der Grenzabschnitt vorhanden ist und die Beziehung Φ1/Φ2 ≥ 1,25 erfüllt ist, hat der Wabenstrukturkörper gemäß den Ausführungsbeispielen E1 bis E5 das Druckverlustverhältnis von weniger als 1 und das Emissionsverhältnis von weniger als 1. Das heißt, verglichen mit dem Vergleichsbeispiel C2 hat der Wabenstrukturkörper gemäß den Ausführungsbeispielen E1 bis E5 den verringerten Druckverlust und die erhöhte Abgasreinigungsleistung. Als ein Ergebnis kann der Wabenstrukturkörper gemäß den Ausführungsbeispielen E1 bis E5 den Druckverlust verringern und kann eine bessere Abgasreinigungsleistung hervorbringen.
Wie ferner aus Tabelle 1 ersichtlich ist, hat der Wabenstrukturkörper gemäß den Ausführungsbeispielen E1 bis E5 das Auswertungsergebnis „A“ hinsichtlich der Zellverstopfung mit Katalysator. Andererseits hat der Wabenstrukturkörper gemäß dem Vergleichsbeispiel C3 das Auswertungsverhältnis „B“ hinsichtlich der Zellverstopfung mit Katalysator, da er unvollkommene Zellen hat. 10 zeigt Mikroskopiefotografieren einer Umgebung um den Grenzabschnitt des Wabenstrukturkörpers gemäß dem Ausführungsbeispiel E1. 10(a) zeigt einen Zustand vor dem Tragen eines Katalysators in dem Wabenstrukturkörper gemäß dem Ausführungsbeispiel E1. 10(b) zeigt einen Zustand nach dem Tragen des Katalysators in dem Wabenstrukturkörper gemäß dem Ausführungsbeispiel E1. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, hat der Wabenstrukturkörper gemäß dem Ausführungsbeispiel E1 keine Zellverstopfung mit Katalysator in der Umgebung um den Grenzabschnitt, nachdem der Katalysator an den Wabenstrukturkörper getragen wurde. 11 zeigt Mikroskopiefotografien einer Umgebung um den Grenzabschnitt des Wabenstrukturkörpers gemäß dem Vergleichsbeispiel C3. 11(a) zeigt einen Zustand, bevor der Katalysator in dem Wabenstrukturkörper gemäß dem Vergleichsbeispiel C3 aufgetragen wurde, und 11(b) zeigt einen Zustand, nachdem der Katalysator in dem Wabenstrukturkörper gemäß dem Vergleichsbeispiel C3 aufgetragen wurde. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, verursacht der Wabenstrukturkörper gemäß dem Vergleichsbeispiel C3 eine Zellverstopfung (in 11(b) durch Bezugszeichen P angegeben) in unvollkommenen Zellen, die um den Grenzabschnitt ausgebildet werden, nachdem der Katalysator in dem Wabenstrukturkörper aufgetragen wurde.
Wie ferner aus Tabelle 1 ersichtlich ist, hat der Wabenstrukturkörper gemäß dem Ausführungsbeispiel E6 eine isostatische Festigkeit, die höher als jene des Vergleichsbeispiels C3 und des Ausführungsbeispiels E1 ist. Dieses Merkmal des Ausführungsbeispiels E6 wird durch die Struktur erhalten, in der das Zelldichteverhältnis 2:1 beträgt, welches ein Verhältnis zwischen der Zelldichte des inneren Zelldichteabschnitts (d.h. des ersten Zelldichteabschnitts), der innerhalb des Grenzabschnitts ausgebildet ist, und der Zelldichte des äußeren Zelldichteabschnitts (d.h. des zweiten Zelldichteabschnitts), der außerhalb des Grenzabschnitts ausgebildet ist, und die in dem äußeren Zelldichteabschnitt angeordneten Zellen sind bezüglich der in dem inneren Zelldichteabschnitt angeordneten Zellen um 45° geneigt, um die Gitterpunkte (Fügestellen) der Trennwände zu verbinden, die sowohl in dem inneren Zelldichteabschnitt als auch dem äußeren Zelldichteabschnitt, die an beiden Seiten des Grenzabschnitts ausgebildet sind, angeordnet sind.
Außerdem zeigt 12 die Beziehung zwischen dem Zelldichteverhältnis Ma/Mb und dem Emissionsverhältnis auf Grundlage der in Tabelle 1 gezeigten Auswertungsergebnisse. Das Emissionsverhältnis eines jeden Ausführungsbeispiels E1 bis E3 und der Vergleichsbeispiele C2 und C3 ist in 12 graphisch dargestellt. Insbesondere hat das Vergleichsbeispiel C2 das Zelldichteverhältnis Ma/Mb = 1. Wie aus 12 ersichtlich ist, ist es dann, wenn der Wabenstrukturkörper die Beziehung 1 < Ma/Mb ≤ 2,2 erfüllt (insbesondere, wenn der Wert Ma/Mb in einem Bereich von 1,25 bis 1,87 liegt), möglich, das Emissionsverhältnis weiter zu verringern (d.h. die Emissionsmenge weiter zu verringern) und die Abgasreinigungsleistung zu erhöhen.
Ferner zeigt 13 die Beziehung zwischen der Stelle r/R des Grenzabschnitts und dem Emissionsverhältnis auf Grundlage der in Tabelle 1 gezeigten Auswertungsergebnisse. Das Emissionsverhältnis eines jeden Ausführungsbeispiels E1, E4 und E5 und der Vergleichsbeispiele C1 und C2 ist in 13 graphisch dargestellt. Da sich die Zelldichte des ersten Zelldichteabschnitts in dem Vergleichsbeispiel C1 von jenem des ersten Zelldichteabschnitts eines jeden der Ausführungsbeispiele E1, E4 und E5 unterscheidet, hat die Stelle r/R des Grenzabschnitts in dem Vergleichsbeispiel C1 den Wert Null (r/R = 0), wie dies in 13 gezeigt ist. (Insbesondere ist die Stelle r/R des Grenzabschnitts in dem Vergleichsbeispiel C1 mit dem Bezugszeichen „-“ in Tabelle 1 bezeichnet.) Da außerdem der erste Zelldichteabschnitt in dem Vergleichsbeispiel C2 die gleiche Zelldichte wie die des ersten Zelldichteabschnitts in jedem der Ausführungsbeispiele E1, E4 und E5 hat, ist die Stelle r/R des Grenzabschnitts in dem Vergleichsbeispiel C2 in 13 mit 1 bezeichnet, d.h. r/R = 1. (Die Stelle r/R des Grenzabschnitts in dem Vergleichsbeispiel C2 ist in Tabelle 1 mit dem Bezugszeichen „-“ bezeichnet.) Da, wie aus 13 ersichtlich ist, die Beziehung 0,16 < r/R < 1 vorhanden ist (insbesondere der Wert r/R in einem Bereich von 0,5 bis 0,9 liegen soll), macht der Wabenstrukturkörper der Ausführungsbeispiele E1, E4 und E5 das Emissionsverhältnis so klein wie möglich (verringert die Emissionsmenge weiter) und verbessert die Abgasreinigungsleistung.
14 zeigt die Beziehung zwischen dem hydraulischen Durchmesserverhältnis Φ1/Φ2 und der Beschichtungslänge auf Grundlage der Auswertungsergebnisse in 1. Das Katalysatorbeschichtungslängenverhältnis eines jeden der Ausführungsbeispiele E6 und E7 ist in 14 graphisch dargestellt. Wie aus 14 ersichtlich ist, ist es auf nicht mehr als zweimal der Katalysatorbeschichtungslänge verringert, wenn die Beziehung von Φ1/Φ2 ≤ 2,02 erfüllt ist. Das heißt, um die Katalysatorbeschichtung des gesamten Wabenstrukturkörpers durchzuführen, nachdem die Hälfte des Wabenstrukturkörpers in einer Achsrichtung von einer Öffnungsendfläche des Wabenstrukturkörpers mit Katalysator beschichtet ist, wird der Wabenstrukturkörper in Oben-Unten-Umkehrung angeordnet, und die verbleibende Hälfte des Wabenstrukturkörpers wird dann mit Katalysator beschichtet. In diesem Fall ist es möglich, zu verhindern, dass Katalysator aus dem entgegengesetzten Öffnungsbereich in dem Wabenstrukturkörper herausströmt und eine unnötige Menge von Katalysator verbraucht wird, wenn der gesamte Wabenstrukturkörper mit Katalysator beschichtet wird.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, hat der Wabenstrukturkörper gemäß dem Ausführungsbeispiel E8 ferner die Grenzzellen in dem Grenzabschnitt, die eine Form mit niedriger Steifigkeit haben (die eine fünfeckige Form haben), die sich in der Form von den Zellen in dem Zelldichteabschnitt unterscheiden (die eine quadratische Form haben). Dementsprechend hat der Wabenstrukturkörper gemäß dem Ausführungsbeispiel E8 das Auswertungsergebnis „A“ hinsichtlich der Temperaturwechselbeständigkeit in den Bedingungen ΔT = 50°C, ΔT = 60°C und ΔT = 70°C. Das heißt, es ist möglich, die Temperaturwechselbeständigkeit des Wabenstrukturkörpers zu erhöhen, indem die Biegsamkeit des Grenzabschnitts hinzugefügt wird (d.h. die Biegsamkeit wird einem Teilbereich in dem Wabenstrukturkörper gegeben). Da andererseits die in dem Grenzabschnitt ausgebildeten Grenzzellen und die in dem Zelldichteabschnitt ausgebildeten Zellen in dem Wabenstrukturkörper gemäß dem Vergleichsbeispiel C4 die gleiche Struktur haben, ist es unmöglich, die gleichen Wirkungen wie bei dem Wabenstrukturkörper gemäß Ausführungsbeispiel E8 zu erhalten. Der Wabenstrukturkörper gemäß dem Vergleichsbeispiel C4 hat das Auswertungsergebnis „B“ unter der Bedingung ΔT = 60°C und hat das Auswertungsergebnis „C“ unter der Bedingung ΔT = 70°C hinsichtlich der Temperaturwechselbeständigkeit.

Claims

Wabenstrukturkörper (1), der als ein monolithischer Formkörper ausgebildet ist, der in einer Gitterform angeordnete Trennwände (11) und eine Vielzahl von durch die Trennwände (11) umgebenen Zellen (12) aufweist, wobei der Wabenstrukturkörper (1) mindestens zwei Zelldichteabschnitte (2) mit unterschiedlichen Zelldichten aufweist, die in einer Radialrichtung von einer zentralen Seite zu einer Außenumfangsseite ausgebildet sind, ein Grenzabschnitt (14) zwischen den Zelldichteabschnitten (2), die unmittelbar benachbart sind, ausgebildet ist, der Grenzabschnitt (14) Grenztrennwände (141) und eine Vielzahl von Grenzzellen (142) aufweist, die eine polygonale Form haben, wobei die Grenztrennwände (141) die Trennwände (11) in den Zelldichteabschnitten (2) verbinden, die benachbart zu dem Grenzabschnitt (14) ausgebildet sind, die Grenzzellen (142) eine polygonale Form haben, deren Form sich von den Zellen (12) unterscheidet, und wobei zumindest ein Teil der Grenzzelle (142) durch die Grenztrennwände (141) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wabenstrukturkörper (1) eine Beziehung von Φ1 / Φ2 ≥ 1,25 erfüllt, wobei Φ1 einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser der Grenzzellen (142) angibt, die in dem Grenzabschnitt (14) ausgebildet sind, und Φ2 einen durchschnittlichen, hydraulischen Durchmesser der Zellen (12) angibt, die in dem Zelldichteabschnitt (2) ausgebildet sind, der direkt innerhalb des Grenzabschnitts (14) ausgebildet ist.
Wabenstrukturkörper (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Wabenstrukturkörper (1) eine Beziehung von 1,25 ≤ Φ1 / Φ2 ≤ 2,02 erfüllt.
Wabenstrukturkörper (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Wabenstrukturkörper (1) eine Beziehung von 1 < Ma / Mb ≤ 2,2 erfüllt, wobei Bezugszeichen Ma eine maximale Zellendichte des Zelldichteabschnitts (2), mit Ausnahme des Zelldichteabschnitts (2) von den mindestens zwei Zelldichteabschnitten (2), der an einer äußersten Seite ausgebildet ist, angibt, und Bezugszeichen Mb eine minimale Zelldichte des Zelldichteabschnitts (2) in den mindestens zwei Zelldichteabschnitten (2) angibt.
Wabenstrukturkörper (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wabenstrukturkörper (1) eine Beziehung von 0,16 < r / R < 1 erfüllt, wobei Bezugszeichen R einen Radius des Wabenstrukturkörpers (1) angibt, und Bezugszeichen r einen Radius des Grenzabschnitts (14) angibt, der den Zelldichteabschnitt (2) mit der maximalen Zelldichte, mit Ausnahme des äußersten Zelldichteabschnitts (2) von den mindestens zwei Zelldichteabschnitten (2), von dem Zelldichteabschnitt (2) abteilt, der auswärts benachbart zu dem Zelldichteabschnitt (2) mit der maximalen Zelldichte ausgebildet ist.
Wabenstrukturkörper (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Zelldichteabschnitt (2), der eine maximale Zelldichte hat, mit Ausnahme des äußersten Zelldichteabschnitts (2) von den mindestens zwei Zelldichteabschnitten (2), an der innersten Seite angeordnet ist.
Wabenstrukturkörper (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mindestens zwei Zelldichteabschnitte (2) aus einem inneren Zelldichteabschnitt (2) und einem äußeren Zelldichteabschnitt (2) bestehen, wobei sowohl der innere Zelldichteabschnitt (2) als auch der äußere Zelldichteabschnitt (2) die Trennwände (11) aufweist, die in einer Quadratgitterform angeordnet sind, und quadratisch geformte Zellen (12) aufweist, die von den Trennwänden (11) umgeben sind, ein Verhältnis einer Zelldichte des inneren Zelldichteabschnitts (2), der an der inneren Seite ausgebildet ist, zu einer Zelldichte des äußeren Zelldichteabschnitts (2), der an der äußeren Seite ausgebildet ist, 2:1 beträgt, und die Zellen in dem äußeren Zelldichteabschnitt (2), der an der äußeren Seite ausgebildet ist, bezüglich der Zellen in dem inneren Zelldichteabschnitt (2), der an der inneren Umgebung ausgebildet ist, um 45 Grad geneigt sind.
Wabenstrukturkörper (1) gemäß Anspruch 3, wobei der Wabenstrukturkörper (1) eine Beziehung von 1,25 < Ma / Mb ≤ 1,87 erfüllt, wobei Bezugszeichen Ma eine maximale Zelldichte des Zelldichteabschnitts (2) angibt, mit Ausnahme des Zelldichteabschnitts (2) von den mindestens zwei Zelldichteabschnitten (2), der in dem äußersten Bereich ausgebildet ist, und Bezugszeichen Mb eine minimale Zelldichte des Zelldichteabschnitts (2) in den mindestens zwei Zelldichteabschnitten (2) angibt.
Wabenstrukturkörper (1) gemäß Anspruch 4, wobei der Wabenstrukturkörper (1) eine Beziehung von 0,5 < r / R < 0,8 erfüllt, wobei Bezugszeichen R einen Radius des Wabenstrukturkörpers (1) angibt, Bezugszeichen r einen Radius des Grenzabschnitts (14), angibt, der den Zelldichteabschnitt (2) mit der maximalen Zelldichte, mit Ausnahme des äußersten Zelldichteabschnitts (2) von den mindestens zwei Zelldichteabschnitten (2), von dem Zelldichteabschnitt (2) abtrennt, der auswärts benachbart zu dem Zelldichteabschnitt (2) mit der maximalen Zelldichte ausgebildet ist.