DE112019005966T5

DE112019005966T5 - Wabenstruktur und Abgasreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112019005966T5
Application number: DE112019005966.1T
Authority: DE
Inventors: Yukio Miyairi; Masaaki Masuda
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2021-08-19
Also published as: US11369952B2; JP7229272B2; US20210291157A1; CN113164853A; JPWO2020110396A1; WO2020110396A1

Abstract

Eine säulenförmige Wabenstruktur umfasst: eine poröse Trennwand, die mehrere Zellen definiert, wobei die Zellen Strömungspfade für ein Fluid bilden, wobei sich die Zellen von einer Einströmungsendfläche zu einer Ausströmungsendfläche erstrecken; und eine äußere Randwand, die am äußersten Umfang angeordnet ist. Die Zellen umfassen: mehrere Zellen A, wobei eine Seite der Einströmungsendfläche geöffnet ist und die Ausströmungsendfläche einen verstopften Abschnitt aufweist; und mehrere Zellen B, wobei eine Seite der Ausströmungsendfläche geöffnet ist und die Einströmungsendfläche einen verstopften Abschnitt aufweist, wobei die Zellen B abwechselnd mit den Zellen A angeordnet sind. Einer oder beide des verstopften Abschnitts der Zellen A und der verstopften Abschnitte der Zellen B enthalten eine magnetische Substanz.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wabenstruktur und eine Abgasreinigungsvorrichtung. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Wabenstruktur und eine Abgasreinigungsvorrichtung, die Kohlenstofffeinpartikel durch elektrisches Heizen ausbrennen und entfernen können und die eine Erhöhung des Druckverlusts unterdrücken können.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Abgase von Kraftfahrzeugen enthalten typischerweise Feinpartikel aus Kohlenstoff oder dergleichen als Ergebnis einer unvollständigen Verbrennung. Vom Blickpunkt des Verringerns von Gesundheitsrisiken für einen menschlichen Körper besteht ein zunehmender Bedarf am Verringern von Feinpartikeln in Abgasen von Kraftfahrzeugen. Derzeit ist die Verringerung von Feinpartikeln in der Emission extrem nahe auf null auch für Feinpartikel erforderlich, die aus Benzinkraftmaschinen abgegeben werden, die die Hauptrichtung von Leistungsquellen für Kraftfahrzeuge sind. Es besteht auch derselbe Bedarf für die Feinpartikel in Abgasen von Dieselkraftmaschinen.
Als Gegenmaßnahme schlägt die Patentliteratur 1 eine Wabenstruktur vor, die umfasst: einen Wabenstrukturabschnitt mit porösen Trennwänden, die mehrere Zellen definieren, die als Fluidströmungspfade dienen, und einer äußeren Randwand, die am äußersten Umfang positioniert ist; und verstopfte Abschnitte, die an Öffnungsabschnitten der Zellen an einer Endfläche auf einer Einlassseite des Fluids und an restlichen Öffnungsabschnitten der Zellen an einer Endfläche auf einer Auslassseite des Fluids im Wabenstrukturabschnitt angeordnet sind.
Wenn der obige Filter an einem Fahrzeug montiert wird, ist es bevorzugt, vom Blickpunkt des Sicherstellens eines Montageraums hinsichtlich des Sicherstellens eines Freiheitsgrades in einem Entwurf zum Ausbilden eines Abgassystems den Filter in einer Unterbodenposition mit einem relativ großen Raum zu montieren. Wenn jedoch der obige Filter in der Unterbodenposition angeordnet wird, wird eine Temperatur eines Abgases einer Kraftmaschine verringert, die Verbrennung von Feinpartikeln (Kohlenstofffeinpartikeln), die im Filter angesammelt sind, schreitet nicht fort und die Kohlenstofffeinpartikel werden angesammelt, die ein Problem des Verursachens einer übermäßigen Erhöhung des Druckverlusts aufweisen, so dass eine Kraftmaschinenausgabe verringert wird. Um dies zu vermeiden, wurde, wie in der Patentliteratur 2 offenbart, ein Verfahren vorgeschlagen, in dem ein elektrischer Strom durch eine leitfähige Wabenstruktur selbst geleitet wird und die Wabenstruktur selbst durch die Joule-Wärme erhitzt wird. Die Technik, wie in der Patentliteratur 2 offenbart, weist jedoch ein Problem auf, dass ein elektrischer Kurzschluss auftritt, wenn Kondenswasser in einem Abgas in einem Abgasrohr erzeugt wird.
Um dieses Problem anzugehen, offenbart als Heiztechnik, die in einer Umgebung verwendet werden kann, in der Kondenswasser erzeugt wird, und selbst unter Bedingungen verwendet werden kann, unter denen Kohlenstofffeinpartikel abgeschieden werden, die Patentliteratur 3 ein Verfahren zum Induktionsheizen mittels einer Spule, die dazu konfiguriert ist, einen Metalldraht in nicht leitfähige Wabenzellen so einzusetzen, dass er um eine äußere Randoberfläche einer Wabenstruktur verläuft, ohne einen elektrischen Strom durch die Wabenstruktur selbst zu leiten.
ENTGEGENHALTUNGSLISTE
Patentliteraturen

[Patentliteratur 1] Japanisches Patent Nr. 4920752 B
[Patentliteratur 2] Japanisches Patent Nr. 5261256 B
[Patentliteratur 3] US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2017/0022868 A1

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Als Ergebnis von Untersuchungen haben die Erfinder festgestellt, dass, wenn die in der Patentliteratur 3 offenbarte Technik auf einen Wabenstrukturfilter angewendet wird, einige Zellen nicht als Gasströmungspfade verwendet werden können, und eine Filtrationsfläche des Filters verringert wird, was eine signifikante Erhöhung des Druckverlusts verursachen kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Wabenstruktur und eine Abgasreinigungsvorrichtung zu schaffen, die Kohlenstofffeinpartikel durch elektrisches Heizen ausbrennen und entfernen können und die eine Erhöhung des Druckverlusts unterdrücken können.
Als Ergebnis von intensiven Untersuchungen haben die Erfinder festgestellt, dass die obigen Probleme gelöst werden können durch Konfigurieren einer Wabenstruktur derart, dass Zellen, die als Strömungspfade für ein Fluid dienen, umfassen: mehrere Zellen A, die auf einer Einströmungsseite des Fluids geöffnet sind und einen verstopften Abschnitt an einer Endfläche auf einer Ausströmungsseite des Fluids aufweisen; und mehrere Zellen B, die abwechselnd mit den Zellen A angeordnet sind und die auf der Ausströmungsseite des Fluids geöffnet sind und einen verstopften Abschnitt auf der Einströmungsseite des Fluids aufweisen, und ferner derart, dass einer oder beide der verstopften Abschnitte der Zellen A und der verstopften Abschnitte der Zellen B eine magnetische Substanz umfassen. Folglich ist die vorliegende Erfindung wie folgt festgelegt.
(1)
Eine säulenförmige Wabenstruktur, die umfasst:

eine poröse Trennwand, die mehrere Zellen definiert, wobei die Zellen Strömungspfade für ein Fluid bilden, wobei sich die Zellen von einer Einströmungsendfläche, die eine Endfläche auf einer Einströmungsseite des Fluids ist, zu einer Ausströmungsendfläche, die eine Endfläche auf einer Ausströmungsseite des Fluids ist, erstrecken; und
eine äußere Randwand, die am äußersten Umfang angeordnet ist;
wobei die Zellen umfassen: mehrere Zellen A, wobei eine Seite der Einströmungsendfläche geöffnet ist und die Ausströmungsendfläche einen verstopften Abschnitt aufweist; und mehrere Zellen B, wobei eine Seite der Ausströmungsendfläche geöffnet ist und die Einströmungsendfläche einen verstopften Abschnitt aufweist, wobei die Zellen B abwechselnd mit den Zellen A angeordnet sind; und
wobei einer oder beide des verstopften Abschnitts der Zellen A und der verstopften Abschnitte der Zellen B eine magnetische Substanz umfassen.

(2)
Eine Abgasreinigungsvorrichtung, die umfasst:

die Wabenstruktur gemäß (1); und
eine Spulenverdrahtung, die einen äußeren Umfang der Wabenstruktur spiralförmig umgibt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Wabenstruktur und eine Abgasreinigungsvorrichtung zu schaffen, die Kohlenstofffeinpartikel durch elektrisches Heizen ausbrennen und entfernen können und die eine Erhöhung des Druckverlusts unterdrücken können.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt einer in 1 gezeigten Wabenstruktur für Zellen mit verstopften Abschnitten und Trennwänden darstellt, wobei der Querschnitt zu einer Zellenverlaufsrichtung (einer Gasströmungsrichtung) parallel ist;
3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt einer Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für Zellen mit verstopften Abschnitten und Trennwänden darstellt, wobei der Querschnitt zu einer Zellenverlaufsrichtung (Gasströmungsrichtung) parallel ist;
4 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt einer Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für Zellen mit verstopften Abschnitten und Trennwänden darstellt, wobei der Querschnitt zu einer Zellenverlaufsrichtung (einer Gasströmungsrichtung) parallel ist;
5 ist eine schematische Ansicht eines Abgasströmungspfades einer Abgasreinigungsvorrichtung mit einer Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
6 ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines Abgasströmungspfades einer Abgasreinigungsvorrichtung mit einer Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend werden Ausführungsformen einer Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt und verschiedene Änderungen, Modifikationen und Verbesserungen können auf der Basis der Kenntnis des Fachmanns auf dem Gebiet durchgeführt werden, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
(Wabenstruktur)
1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Wabenstruktur 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 zeigt eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt der in 1 gezeigten Wabenstruktur 1 für Zellen 15 mit verstopften Abschnitten 18, 19 und Trennwänden 12 darstellt, wobei der Querschnitt zu einer Zellenverlaufsrichtung (einer Gasströmungsrichtung) parallel ist. Die dargestellte Wabenstruktur 1 umfasst: poröse Trennwände 12, die mehrere Zellen 15 definieren, die sich von einer Einströmungsendfläche 13, die eine Endfläche auf einer Einströmungsseite eines Fluids ist, zu einer Ausströmungsendfläche 14, die eine Endfläche auf einer Ausströmungsseite des Fluids ist, erstrecken, um Strömungspfade für ein Fluid zu bilden; und eine äußere Randwand 11, die am äußersten Umfang angeordnet ist. In der dargestellten Wabenstruktur 1 umfassen die Zellen 15: mehrere Zellen A, die auf der Einströmungsseite des Fluids geöffnet sind und verstopfte Abschnitte 18 auf der Ausströmungsseite des Fluids aufweisen; und mehrere Zellen B, die abwechselnd mit den Zellen A angeordnet sind und die auf der Ausströmungsseite des Fluids geöffnet sind und verstopfte Abschnitte 19 auf der Einströmungsseite des Fluids aufweisen. Die Zellen A und die Zellen B sind abwechselnd so angeordnet, dass die über die Trennwände 12 zueinander benachbart sind, und beide Endflächen bilden ein kariertes Muster. Die Zahlen, Anordnungen, Formen und dergleichen der Zellen A und B sowie die Dicke der Trennwände 12 und dergleichen sind nicht begrenzt und können nach Bedarf geeignet entworfen werden. Die Wabenstruktur 1 kann als Filter (Wabenfilter) zum Reinigen eines Abgases verwendet werden.
In der dargestellten Wabenstruktur 1 können die verstopften Abschnitte 18 der Zellen A, die auf der Einströmungsseite des Fluids geöffnet sind und die verstopften Abschnitte 18 an der Endfläche auf der Ausströmungsseite des Fluids aufweisen, jene verwenden, die in derselben Weise wie in den verstopften Abschnitten einer herkömmlich bekannten Wabenstruktur ausgebildet sind. Andererseits enthalten die verstopften Abschnitte 19 der Zellen B, die auf der Ausströmungsseite des Fluids geöffnet sind und die verstopften Abschnitte 19 an der Endoberfläche auf der Einströmungsseite des Fluids aufweisen, eine magnetische Substanz. Die verstopften Abschnitte 19 der Zellen B können eine Matrix enthalten, die ein Material ist, das als verstopfte Abschnitte der herkömmlich bekannten Wabenstruktur verwendet wird, wobei die Matrix eine magnetische Substanz enthält, oder können aus nur einer magnetischen Substanz bestehen. In der dargestellten Wabenstruktur 1 enthalten nur die verstopften Abschnitte 19 der Zellen B die magnetische Substanz, obwohl sie nicht darauf begrenzt sind. Einer oder beide der verstopften Abschnitte 18 der Zellen A und der verstopften Abschnitte 19 der Zellen B können die magnetische Substanz enthalten. Die verstopften Abschnitte 18 der Zellen A und die verstopften Abschnitte 19 der Zellen B können ferner Glas enthalten. Die verstopften Abschnitte 18 und 19 der Zellen A und B können nach dem Ausbilden einer äußeren Randbeschichtung angeordnet werden oder können vor dem Ausbilden der äußeren Randbeschichtung, d. h. in der Stufe der Herstellung der Wabenstruktur 1, angeordnet werden.
Durch Strukturieren der Wabenstruktur 1 derart, dass einer oder beide der verstopften Abschnitte 18 der Zellen A und der verstopften Abschnitte 19 der Zellen B das magnetische Material enthalten, enthalten verstopfte Abschnitte weiterhin das magnetische Material, wenn die Wabenstruktur 1 als Wabenfilter verwendet wird, was die Notwendigkeit beseitigt, die Zellen 15 der Wabenstruktur 1 nur für das Füllen des Materials, das die magnetische Substanz enthält, zu verwenden, was zum Unterdrücken einer Erhöhung des Druckverlusts führt. In der dargestellten Wabenstruktur 1 weisen ferner die Zellen B die verstopften Abschnitte 19, die die magnetische Substanz enthalten, an der Endfläche auf der Einströmungsseite des Fluids auf. In einer Abgasreinigungsvorrichtung unter Verwendung der Wabenstruktur 1 kann daher das Anordnen einer Spulenverdrahtung, die den äußeren Umfang der Wabenstruktur 1 spiralförmig umgibt, nahe Positionen, die den verstopften Abschnitten 19 der Zellen B entsprechen, d. h. nur Anordnen der Spulenverdrahtung nahe der Endfläche der Einströmungsseite des Fluids, um den äußeren Umfang der Wabenstruktur spiralförmig zu umgeben, um eine Induktionsheizung zu bewirken, ermöglichen, dass Wärme von der geheizten Endfläche auf der Einströmungsseite in die Trennwände 12 und die Zellen 15 ausgebreitet wird, wenn sich das Fluid bewegt, und kann bewirken, dass die Wabenstruktur bis zur Ausströmungsseite geheizt wird. Daher beseitigt dies die Notwendigkeit, die ganze Wabenstruktur 1 in der Längenrichtung zu heizen, so dass die Energieeffizienz verbessert werden kann. Da nur ein lokales Heizen erforderlich ist, ohne die ganze Wabenstruktur 1 in der Längenrichtung zu heizen, kann ferner eine Eingangsleistung bis zur Verbrennung von PMs (Partikelstoffen) verringert werden. Ferner können die PMs (Partikelstoffe), die gewöhnlich nahe der Endfläche in der Zelle 15 ungleichmäßig verteilt sind, schnell ausgebrannt und entfernt werden, um den Wabenstrukturfilter leicht zu regenerieren. In der dargestellten Wabenstruktur 1 ist die Spulenverdrahtung, die den äußeren Umfang der Wabenstruktur 1 spiralförmig umgibt, in den Positionen angeordnet, die den verstopften Abschnitten 19 der Zellen B entsprechen, wie vorstehend beschrieben, obwohl sie nicht darauf begrenzt ist. Die Spulenverdrahtung kann in (einer) Position(en) vorgesehen sein, die einem oder beiden des verstopften Abschnitts 18 der Zellen A und der verstopften Abschnitte 19 der Zellen B entspricht (entsprechen). In diesem Fall enthalten die verstopften Abschnitte, wo die Spulenverdrahtung in den entsprechenden Positionen in der axialen Richtung der Wabenstruktur angeordnet ist, die magnetische Substanz.
In der dargestellten Wabenstruktur 1 nehmen ferner Tiefen der verstopften Abschnitte 19 der Zellen B, die die magnetische Substanz enthalten, in der Zellenverlaufsrichtung allmählich vom Zentrum in Richtung des äußersten Umfangs der Wabenstruktur 1 ab. Wenn die Spulenverdrahtung in den Positionen angeordnet ist, die den verstopften Abschnitten 19 der Zellen B entsprechen, das heißt wenn die Spulenverdrahtung so, dass sie den äußeren Umfang der Wabenstruktur 1 spiralförmig umgibt, nahe der Endfläche auf der Einströmungsseite des Fluids angeordnet ist, um eine Induktionsheizung zu bewirken, sind gemäß einer solchen Konfiguration die Tiefen der verstopften Abschnitte 19 auf der äußeren Umfangsseite der Wabenstruktur 1 am kürzesten und die verstopften Abschnitte 19 werden in Richtung des Zentrums allmählich tiefer, so dass die durch das Induktionsheizen erzeugte Wärme nicht leicht durch die verstopften Abschnitte 19 auf der Außenseite blockiert wird, und die Wabenstruktur 1 bis zum Zentrum zufriedenstellend geheizt wird. Die Form der allmählichen Abnahme vom Zentrum in Richtung des äußersten Umfangs der Wabenstruktur 1 ist nicht besonders begrenzt und sie kann geeignet entworfen werden. Beispielsweise nehmen die Tiefen vorzugsweise in einem gleichen Verhältnis vom Zentrum bis zum äußersten Umfang der Wabenstruktur 1 ab. In der dargestellten Wabenstruktur 1 nehmen die Tiefen der verstopften Abschnitte 19 der Zellen B, die die magnetische Substanz enthalten, in der Zellenverlaufsrichtung allmählich vom Zentrum in Richtung des äußersten Umfangs der Wabenstruktur 1 ab, wie vorstehend beschrieben, obwohl sie nicht darauf begrenzt sind. Die Tiefen von einem oder beiden der verstopften Abschnitte 18 der Zellen A und der verstopften Abschnitte 19 der Zellen B, die die magnetische Substanz enthalten, in der Zellenverlaufsrichtung können allmählich vom Zentrum in Richtung des äußersten Umfangs der Wabenstruktur 1 abnehmen. Ferner kann die Wabenstruktur 1 derart ausgebildet sein, dass die Tiefen von einem oder beiden der verstopften Abschnitte 18 der Zellen A und der verstopften Abschnitte 19 der Zellen B, die die magnetische Substanz enthalten, in der Zellenverlaufsrichtung vom Zentrum in Richtung des äußersten Umfangs der Wabenstruktur 1 geändert sind, um sie nach Bedarf an einen gewünschten Zweck anzupassen.
Die magnetische Substanz weist vorzugsweise einen Curie-Punkt von 700 °C oder mehr auf, obwohl sie nicht besonders darauf begrenzt ist. Ferner kann der Curie-Punkt der magnetischen Substanz 800 °C oder mehr sein. Der Curie-Punkt der magnetischen Substanz von 700 °C oder mehr kann ermöglichen, dass eine Wabentemperatur, die ausreicht, um die Katalysatortemperatur auf die Temperatur der katalytischen Aktivität oder mehr zu erhöhen, erreicht wird, ebenso wie dies zu einem leichten Ausbrennen und Entfernen von PMs (Partikelstoffen) führen kann, die in den ersten Zellen 15 gesammelt sind, um einen Wabenstrukturfilter zu regenerieren. Als magnetisches Material mit einem Curie-Punkt von 700 ° C oder mehr ist eine Legierung, die Fe oder Co als Hauptkomponente enthält, geeignet, und spezielle Zusammensetzungen umfassen beispielsweise den Rest Co-20 Massen-% von Fe; den Rest Co-25 Massen-% von Ni-4 Massen-% von Fe; den Rest Fe-15-35 Massen-% von Co; den Rest Fe-17 Massen-% von Co-2 Massen-% von Cr-1 Massen-% von Mo; den Rest Fe-49 Massen-% von Co-2 Massen-% von V; den Rest Fe-18 Massen-% von Co-10 Massen-% von Cr-2 Massen-% von Mo-1 Massen-% von AI; den Rest Fe-27 Massen-% von Co-1 Massen-% von Nb; den Rest Fe-20 Massen-% von Co-1 Massen-% von Cr-2 Massen-% von V; den Rest Fe-35 Massen-% von Co-1 Massen-% von Cr; reines Kobalt; reines Eisen; elektromagnetisches Weicheisen; den Rest Fe-0,1-0,5 Massen-% von Mn; und dergleichen. Hier bezieht sich der Curie-Punkt der magnetischen Substanz auf eine Temperatur, bei der eine ferromagnetische Eigenschaft verloren geht.
Obwohl Materialien der Trennwände 12 und der äußeren Randwand 11 der Wabenstruktur 1 nicht besonders begrenzt sind, muss die Wabenstruktur ein poröser Körper mit einer großen Anzahl von Poren sein. Daher wird die Wabenstruktur 1 typischerweise aus einem Keramikmaterial ausgebildet. Beispiele des Keramikmaterials umfassen einen gesinterten Körper, der aus Cordierit, Siliziumcarbid, Aluminiumtitanat, Siliziumnitrid, Mullit, Aluminiumoxid, einem Verbundmaterial auf Silizium-Siliziumcarbid-Basis oder einem Verbundmaterial auf Siliziumcarbid-Cordierit-Basis besteht, insbesondere einen gesinterten Körper, der hauptsächlich auf einem Silizium-Siliziumcarbid-Verbundmaterial oder Siliziumcarbid basiert. Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck „auf Siliziumcarbid-Basis“, dass die Wabenstruktur 1 Siliziumcarbid in einer Menge von 50 Massen-% oder mehr der ganzen Wabenstruktur 1 enthält. Der Ausdruck „die Wabenstruktur 1 basiert hauptsächlich auf einem Silizium-Siliziumcarbid-Verbundmaterial“ bedeutet, dass die Wabenstruktur 1 90 Massen- % oder mehr des Silizium-Siliziumcarbid-Verbundmaterials (Gesamtmasse) auf der Basis der ganzen Wabenstruktur 1 enthält. Für das Silizium-Siliziumcarbid-Verbundmaterial enthält sie beispielsweise Siliziumcarbidpartikel als Aggregat und Silizium als Bindematerial zum Binden der Siliziumcarbidpartikel und mehrere Siliziumcarbidpartikel sind vorzugsweise durch Silizium gebunden, um Poren zwischen den Siliziumcarbidpartikeln zu bilden. Der Ausdruck „die Wabenstruktur 1 basiert hauptsächlich auf Siliziumcarbid“ bedeutet, dass die Wabenstruktur 190 Massen-% oder mehr an Siliziumcarbid (Gesamtmasse) auf der Basis der ganzen Wabenstruktur 1 enthält.
Vorzugsweise ist das Keramikmaterial Cordierit, Siliziumcarbid, Aluminiumtitanat, Siliziumnitrid, Mullit und/oder Aluminiumoxid.
Die Zellenform der Wabenstruktur kann 1 eine polygonale Form wie z. B. ein Dreieck, ein Viereck, ein Fünfeck, ein Sechseck und ein Achteck; eine kreisförmige Form; oder eine Ellipsenform im Querschnitt, der zur Mittelachse orthogonal ist, oder andere nicht definierte Formen sein, ist jedoch nicht besonders darauf begrenzt.
Ferner kann eine äußere Form der Wabenstruktur 1 eine Form wie z. B. eine Säulenform mit kreisförmigen Endflächen (zylindrische Form), eine Säulenform mit ovalen Endflächen und eine Säulenform mit polygonalen (quadratischen, fünfeckigen, sechseckigen, siebeneckigen, achteckigen und dergleichen) Endflächen und dergleichen sein, ist jedoch nicht besonders darauf begrenzt. Ferner ist die Größe der Wabenstruktur 1 nicht besonders begrenzt und eine axiale Länge der Wabenstruktur ist vorzugsweise 40 bis 500 mm. Wenn die äußere Form der Wabenstruktur 1 beispielsweise zylindrisch ist, ist ferner ein Radius von jeder Endfläche vorzugsweise 50 bis 500 mm.
Die Trennwände 12 der Wabenstruktur 1 weisen vorzugsweise eine Dicke von 0,20 bis 0,50 mm und bevorzugter von 0,25 bis 0,45 mm hinsichtlich einer leichten Herstellung auf. Die Dicke von 0,20 mm oder mehr verbessert beispielsweise die Festigkeit der Wabenstruktur 1. Die Dicke von 0,50 mm oder weniger kann zu einem niedrigeren Druckverlust führen, wenn die Wabenstruktur 1 als Filter verwendet wird. Es sollte beachtet werden, dass die Dicke der Trennwände 12 ein Mittelwert ist, der durch ein Verfahren zum Beobachten des axialen Querschnitts mit einem Mikroskop gemessen wird.
Ferner weisen die Trennwände 12, die die Wabenstruktur 1 bilden, vorzugsweise eine Porosität von 30 bis 70 % und bevorzugter von 40 bis 65 % hinsichtlich einer leichten Herstellung auf. Die Porosität von 30 % oder mehr verringert gewöhnlich einen Druckverlust. Die Porosität von 70 % oder weniger kann die Festigkeit der Wabenstruktur 1 aufrechterhalten.
Die porösen Trennwände 12 weisen vorzugsweise eine mittlere Porengröße von 5 bis 30 µm und bevorzugter von 10 bis 25 µm auf. Die mittlere Porengröße von 5 µm oder mehr kann den Druckverlust verringern, wenn die Wabenstruktur 1 als Filter verwendet wird. Die Porengröße von 30 µm oder weniger kann die Festigkeit der Wabenstruktur 1 aufrechterhalten. Wie hier verwendet, bedeuten die Begriffe „mittlerer Porendurchmesser“ und „Porosität“ einen mittleren Porendurchmesser und eine Porosität, die jeweils durch Quecksilberporosimetrie gemessen werden.
Die Wabenstruktur 1 weist vorzugsweise eine Zellendichte in einem Bereich von 5 bis 63 Zellen/cm² und bevorzugter in einem Bereich von 31 bis 54 Zellen/cm² auf, obwohl sie nicht besonders darauf begrenzt ist.
Eine solche Wabenstruktur 1 wird durch Ausbilden eines Grünkörpers, der ein Keramikrohmaterial enthält, zu einer Wabenform mit Trennwänden 12, die von einer Endfläche zur anderen Endfläche durchdringen und mehrere Zellen 15 definieren, um Strömungspfade für ein Fluid zu bilden, um einen wabenförmigen Körper auszubilden, und Trocknen des wabenförmigen Körpers und dann Brennen desselben hergestellt. Wenn eine solche Wabenstruktur als Wabenstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, kann die äußere Randwand einteilig mit einem Wabenstrukturabschnitt extrudiert werden, der als solcher als äußere Randwand verwendet wird, oder ein äußerer Umfang des wabenförmigen Körpers (Wabenstruktur) kann zu einer vorbestimmten Form nach dem Ausbilden oder Brennen desselben geschliffen und geformt werden und ein Beschichtungsmaterial kann auf die Wabenstruktur mit geschliffenem äußerem Umfang aufgebracht werden, um eine äußere Randbeschichtung auszubilden. In der Wabenstruktur 1 dieser Ausführungsform kann beispielsweise eine Wabenstrukturmit einem äußeren Umfang ohne Schleifen des äußersten Umfangs der Wabenstruktur verwendet werden und das Beschichtungsmaterial kann ferner auf die äußere Randoberfläche der Wabenstruktur mit dem äußeren Umfang (das heißt eine weitere Außenseite des äußeren Umfangs der Wabenstruktur) aufgebracht werden, um die äußere Beschichtung auszubilden. Das heißt, im ersteren Fall bildet nur die äußere Randbeschichtung, die aus dem Beschichtungsmaterial besteht, die äußere Randoberfläche 11, die am äußersten Umfang positioniert ist. Im letzteren Fall ist andererseits eine äußere Randwand 11 mit einer zweischichtigen Struktur, die am äußersten Rand positioniert ist, ausgebildet, in der die äußere Randbeschichtung, die aus dem Beschichtungsmaterial besteht, ferner auf die äußere Randoberfläche der Wabenstruktur laminiert ist. Die äußere Randwand kann einteilig mit dem Wabenstrukturabschnitt extrudiert und als solche gebrannt werden, die als äußere Randwand ohne Bearbeitung des äußeren Umfangs verwendet werden kann.
Eine Zusammensetzung des Beschichtungsmaterials ist nicht besonders begrenzt und verschiedene bekannte Beschichtungsmaterialien können geeignet verwendet werden. Das Beschichtungsmaterial kann ferner kolloidales Siliziumdioxid, ein organisches Bindemittel, Ton und dergleichen enthalten. Das organische Bindemittel wird vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Massen-% und bevorzugter von 0,1 bis 0,2 Massen-% verwendet. Ferner wird der Ton vorzugsweise in einer Menge von 0,2 bis 2,0 Massen-% und bevorzugter von 0,4 bis 0,8 Massen-% verwendet.
Die Wabenstruktur 1 ist nicht auf eine Wabenstruktur 1 vom einteiligen Typ begrenzt, in der die Trennwände 12 einteilig ausgebildet sind. Die Wabenstruktur 1 kann beispielsweise eine Wabenstruktur 1 sein, in der säulenförmige Wabensegmente mit jeweils mehreren Zellen 15, die durch poröse Trennwände 12 definiert sind, um Strömungspfade für ein Fluid zu bilden, über Verbindungsmaterialschichten kombiniert sind (die nachstehend als „verbundene Wabenstruktur“ bezeichnet werden kann).
Die Wabenstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann einen Katalysator aufweisen, der auf den Oberflächen der porösen Trennwände 12, die Innenwände der Zellen 15 bilden, und/oder in Poren der Trennwände 12 getragen ist. Folglich kann die Wabenstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als Katalysatorträger mit einem getragenen Katalysator und als Filter (beispielsweise Dieselpartikelfilter (nachstehend auch als „DPF“ bezeichnet)) mit den verstopften Abschnitten 18, 19 zum Reinigen von Partikelstoffen (Kohlenstofffeinpartikeln) in einem Abgas strukturiert sein.
Ein Typ des Katalysators ist nicht besonders begrenzt und er kann gemäß den Verwendungszwecken und Anwendungen der Wabenstruktur 1 geeignet ausgewählt werden. Beispiele des Katalysators umfassen Edelmetallkatalysatoren oder andere Katalysatoren. Erläuternde Beispiele der Edelmetallkatalysatoren umfassen einen Dreiwege-Katalysator und einen Oxidationskatalysator, der durch Tragen eines Edelmetalls wie z. B. Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh) auf Oberflächen von Poren aus Aluminiumoxid erhalten wird und einen Cokatalysator wie z. B. Ceroxid und Zirkondioxid enthält, oder einen Magerstickstoffoxidfallenkatalysator (LNT-Katalysator), der ein Erdalkalimetall und Platin als Speicherkomponenten für Stickstoffoxide (NO_x) enthält. Erläuternde Beispiele des Katalysators, der nicht das Edelmetall verwendet, umfassen einen Katalysator mit NO_x-selektiver katalytischer Reduktion (NO_x-SCR-Katalysator), der einen mit Kupfer substituierten oder Eisen substituierten Zeolith enthält, und dergleichen. Zwei oder mehr Katalysatoren, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus diesen Katalysatoren besteht, können auch verwendet werden. Ein Verfahren zum Tragen des Katalysators ist nicht besonders begrenzt und es kann gemäß einem herkömmlichen Verfahren zum Tragen des Katalysators auf der Wabenstruktur ausgeführt werden.
Unter Verwendung von jeder der gebrannten Wabenstrukturen als Wabensegment können die Seitenflächen der mehreren Wabensegmente mit einem Verbindungsmaterial verbunden werden, so dass sie integriert werden, um eine Wabenstruktur zu schaffen, in der die Wabensegmente verbunden sind. Die Wabenstruktur, in der die Wabensegmente verbunden sind, kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden. Das Verbindungsmaterial wird auf Verbindungsoberflächen (Seitenoberflächen) jedes Wabensegments aufgebracht, während Verbindungsmaterialhaftungsverhinderungsmasken an beiden Endflächen jedes Wabensegments angebracht werden.
Diese Wabensegmente werden dann benachbart zueinander angeordnet, so dass die Seitenoberflächen der Wabensegmente zueinander entgegengesetzt sind, und die benachbarten Wabensegmente werden aneinander druckgebunden und dann erhitzt und getrocknet. Folglich wird die Wabenstruktur, in der die Seitenoberflächen der benachbarten Wabensegmente mit dem Verbindungsmaterial verbunden sind, hergestellt. Für die Wabenstruktur kann der äußere Randabschnitt in eine gewünschte Form (beispielsweise eine Säulenform) geschliffen werden und das Beschichtungsmaterial kann auf die äußere Randoberfläche aufgebracht werden und dann erhitzt und getrocknet werden, um eine äußere Randwand 11 auszubilden.
Das Material der Verbindungsmaterialhaftungsverhinderungsmaske, das geeignet verwendet werden kann, umfasst, ist jedoch nicht besonders begrenzt auf synthetische Harze wie z. B. Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyimid, Teflon (eingetragene Handelsmarke) und dergleichen. Ferner wird die Maske vorzugsweise mit einer Klebeschicht versehen und das Material der Klebeschicht ist vorzugsweise ein Acrylharz, ein Kautschuk (beispielsweise ein Kautschuk hauptsächlich auf der Basis eines Naturkautschuks oder eines synthetischen Kautschuks) oder ein Silikonharz.
Beispiele der Verbindungsmaterialhaftungsverhinderungsmaske, die geeignet verwendet werden können, umfassen einen Klebefilm mit einer Dicke von 20 bis 50 µm.
Das Verbindungsmaterial, das verwendet werden kann, kann beispielsweise durch Mischen von Keramikpulver, eines Dispersionsmediums (beispielsweise Wasser oder dergleichen) und wahlweise von Additiven wie z. B. eines Bindemittels, eines Entflockungsmittels und eines Schäumungsharzes vorbereitet werden. Die Keramiken können vorzugsweise Keramiken sein, die Cordierit, Mullit, Zirkon, Aluminiumtitanat, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Zirkondioxid, Spinell, Indialit, Sapphirin, Korund und/oder Titandioxid enthalten und bevorzugter dasselbe Material wie jenes der Wabenstruktur aufweisen. Das Bindemittel umfasst Polyvinylalkohol, Methylcellulose, CMC (Carboxymethylcellulose) und dergleichen.
Die Wabenstruktur 1 kann Oberflächenschichten auf zumindest einem Teil der Oberflächen der Trennwände 112 aufweisen. Jede Oberflächenschicht 114 enthält eine magnetische Substanz und weist Permeabilität auf.
Wie hier verwendet, bedeutet „Permeabilität“, dass eine Permeabilität jeder Oberflächenschicht 1,0 × 10^-13 m² oder mehr ist. Vom Blickpunkt der weiteren Verringerung des Druckverlusts ist die Permeabilität vorzugsweise 1,0 × 10^-12 m² oder mehr. Da jede Oberflächenschicht die Permeabilität aufweist, kann der durch die Oberflächenschichten verursachte Druckverlust unterdrückt werden.
Wie hier verwendet, bezieht sich ferner die „Permeabilität“ auf einen physikalischen Eigenschaftswert, der durch die folgende Gleichung (1) berechnet wird, wobei der Wert ein Index ist, der einen Durchgangswiderstand angibt, wenn ein bestimmtes Gas durch ein Objekt (Trennwände) hindurchtritt. In der folgenden Gleichung (1) stellt hier C eine Permeabilität (m²) dar, F stellt eine Gasdurchflussrate (cm³/s) dar, T stellt eine Dicke einer Probe (cm) dar, V stellt eine Gasviskosität (Dyn·s/cm²) dar, D stellt einen Durchmesser einer Probe (cm) dar, P stellt einen Gasdruck (PSI) dar. Die Zahlenwerte in der folgenden Gleichung (1) sind: 13,839 (PSI) = 1 (atm) und 68947,6 (Dyn·s/cm²) = 1 (PSI).
[Gleichung 1] $C = \frac{8 F T V}{π D^{2} (P^{3} - {13,839}^{2}) / 13,839 \times 68947,6} \times 10^{- 4}$
Wenn die Permeabilität gemessen wird, werden die Trennwände 12 mit den Oberflächenschichten ausgeschnitten, die Permeabilität wird an den Trennwänden 12 mit den Oberflächenschichten gemessen und die Permeabilität wird dann an den Trennwänden 12 gemessen, von denen die Oberflächenschichten entfernt wurden. Aus einem Verhältnis von Dicken der Oberflächenschicht und der Trennwand und der Permeabilitätsmessergebnisse wird die Permeabilität der Oberflächenschichten berechnet.
Da die Oberflächenschichten die magnetische Substanz enthalten, erhitzt die Wärme, die durch Induktionsheizung der verstopften Abschnitte 19 ausgebreitet wird, die die magnetische Substanz enthalten, die Oberflächenschichten, so dass die Wabenstruktur 1 weiter durch elektromagnetische Induktion zufriedenstellend erhitzt wird. Für die magnetische Substanz, die in den Oberflächenschichten enthalten ist, kann dasselbe Material wie jenes der magnetischen Substanz, die in den verstopften Abschnitten 19 enthalten ist, verwendet werden.
Die Oberflächenschichten weisen vorzugsweise eine Porosität von 50 % oder mehr und bevorzugter 60 % oder mehr und noch bevorzugter 70 % oder mehr auf. Indem die Porosität von 50 % oder mehr vorhanden ist, kann der Druckverlust unterdrückt werden. Wenn jedoch die Porosität zu hoch ist, werden die Oberflächenschichten brüchig und schälen sich leicht ab. Daher ist die Porosität vorzugsweise 90 % oder weniger.
Als Verfahren zum Messen der Porosität der Oberflächenschichten durch das Quecksilbereinpressverfahren wird eine Differenz zwischen einer Quecksilberporositätskurve des Substrats, an dem die Oberflächenschichten ausgebildet sind, und einer Quecksilberporositätskurve nur des Substrats, von dem die Oberflächenschichten abgekratzt und entfernt wurden, als Quecksilberporositätskurve der Oberflächenschichten bestimmt und die Porosität der Oberflächenschichten wird aus der Masse der abgekratzten Oberflächenschichten und der Quecksilberporositätskurve berechnet. Ein SEM-Bild kann aufgenommen werden und die Porosität der Oberflächenschichten kann aus einem Flächenverhältnis der leeren Abschnitte und der massiven Abschnitte durch Bildanalyse der Oberflächenschichtabschnitte berechnet werden.
Die Oberflächenschichten weisen vorzugsweise einen mittleren Porendurchmesser von 10 µm oder weniger und bevorzugter 5 µm oder weniger und weiter vorzugsweise 4 µm oder weniger und besonders bevorzugt 3 µm oder weniger auf. Der mittlere Porendurchmesser von 10 µm oder weniger kann eine höhere Partikelsammeleffizienz erreichen. Wenn jedoch der mittlere Porendurchmesser der Oberflächenschichten zu niedrig ist, nimmt der Druckverlust zu. Daher ist der mittlere Porendurchmesser vorzugsweise 0,5 µm oder mehr.
Als Verfahren zum Messen des mittleren Porendurchmessers der Oberflächenschichten durch das Quecksilbereinpressverfahren in Form von Spitzenwerten im Quecksilberporosimeter wird eine Differenz zwischen einer Quecksilberporositätskurve (Porenvolumenfrequenz) am Substrat, an dem die Oberflächenschichten ausgebildet sind, und einer Quecksilberporositätskurve nur am Substrat, von dem nur die Oberflächenschichten 114 abgekratzt und entfernt wurden, als Quecksilberporositätskurve der Oberflächenschichten bestimmt und ihre Spitze wird als mittlerer Porendurchmesser bestimmt. Ferner kann ein SEM-Bild des Querschnitts der Wabenstruktur 1 aufgenommen werden und der Oberflächenschichtabschnitt kann einer Bildanalyse unterzogen werden, um die leeren Abschnitte und die massiven Abschnitte zu binarisieren, und zwanzig oder mehr Leerstellen können willkürlich ausgewählt werden, um die eingeschriebenen Kreise zu mitteln, und der Mittelwert kann als mittlerer Porendurchmesser bestimmt werden.
Wenn magnetische Partikel als magnetische Substanz in den Oberflächenschichten verwendet werden, weisen die magnetischen Partikel vorzugsweise einen gewichtsmittleren Partikeldurchmesser von 20 µm oder weniger auf. Der gewichtsmittlere Partikeldurchmesser von 20 µm oder weniger kann ermöglichen, dass der mittlere Porendurchmesser, die Dicke und Porosität der Zieloberflächenschichten innerhalb zufriedenstellender Bereiche liegen, in Kombination mit anderen steuerbaren Entwurfsfaktoren. Obwohl irgendeine untere Grenze des gewichtsmittleren Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel nicht besonders festgelegt ist, kann sie beispielsweise 0,5 µm oder mehr sein. Es soll auch selbstverständlich sein, dass der gewichtsmittlere Partikeldurchmesser durch eine Partikelgrößenverteilungsmessvorrichtung vom Laserbeugungstyp gemessen wird.
Ferner weisen die magnetischen Partikel vorzugsweise einen kürzesten Durchmesser d von 0,1 bis 5 µm und bevorzugter L/d ≥ 3 auf, wobei L (µm) der längste Durchmesser der magnetischen Partikel ist. Dies kann ermöglichen, dass eine Mikrostruktur jeder Oberflächenschicht, die eine ausreichende Permeabilität sicherstellt, während eine elektrische Leitfähigkeit aufrechterhalten wird, sichergestellt wird. Der kürzeste Durchmesser d wird durch Durchführen einer Bildanalyse der erfassten SEM-Bilder für 50 Partikel und Bestimmen von maximalen Liniensegmenten unter Liniensegmenten, die zu den längsten Durchmessern orthogonal sind, als kürzeste Durchmesser der Partikel erhalten, die durch die Anzahl von Partikeln gemittelt werden. Der längste Durchmesser L wird durch Mitteln der längsten Durchmesser von 50 oder mehr Partikeln durch die Anzahl von Partikeln im SEM-Bild erhalten. Vorzugsweise sind die magnetischen Partikel nadelförmig. Nadelförmig bezieht sich auf ein Verhältnis L/d ≥ 5.
Ferner ist die Dicke jeder Oberflächenschicht nicht besonders begrenzt. Um den Effekt der Oberflächenschichten merklicher zu erhalten, ist jedoch die Dicke jeder Oberflächenschicht vorzugsweise 10 µm oder mehr. Andererseits ist vom Blickpunkt der Vermeidung einer Erhöhung des Druckverlusts die Dicke jeder Oberflächenschicht vorzugsweise 80 µm oder weniger. Die Dicke jeder Oberflächenschicht ist bevorzugter 50 µm oder weniger. Für ein Verfahren zum Messen der Dicke von jeder Oberflächenschicht wird beispielsweise die Wabenstruktur 1, an der die Oberflächenschichten ausgebildet sind, in einer zur Zellenverlaufsrichtung senkrechten Richtung geschnitten und die Dicke jeder Oberflächenschicht wird vom Querschnitt der Wabenstruktur 1 gemessen und die gemessenen Dicken an beliebigen fünf Punkten können gemittelt werden.
3 zeigt eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt einer Wabenstruktur 10 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für Zellen 25 mit verstopften Abschnitten 28, 29 und Trennwänden 22 darstellt, wobei der Querschnitt zur Zellenverlaufsrichtung (zur Gasströmungsrichtung) parallel ist. In der dargestellten Wabenstruktur 1 bestehen die verstopften Abschnitte 29 der Zellen B, die auf der Ausströmungsseite des Fluids geöffnet sind, aus einem Material, das eine magnetische Substanz enthält. Daher enthalten die verstopften Abschnitte weiterhin die magnetische Substanz, wenn die Wabenstruktur 10 als Wabenfilter verwendet wird, was die Notwendigkeit beseitigt, die Zellen 25 der Wabenstruktur 10 nur zum Füllen des Materials zu verwenden, das die magnetische Substanz enthält. Folglich kann die Erhöhung des Druckverlusts unterdrückt werden. In der dargestellten Wabenstruktur 10 ist ferner jede Öffnung der Zellen B, die auf der Ausströmungsseite des Fluids geöffnet sind und die verstopften Abschnitte 29 an der Endfläche auf der Einströmungsseite des Fluids aufweisen, kleiner als jede Öffnung der Zellen A, die auf der Einströmungsseite des Fluids geöffnet sind und die verstopften Abschnitte 28 an der Endfläche der Ausströmungsseite des Fluids aufweisen, und die verstopften Abschnitte 29 der Zellen B enthalten die magnetische Substanz. Gemäß einer solchen Konfiguration kann in einer Abgasreinigungsvorrichtung unter Verwendung der Wabenstruktur 10 eine erhöhte Menge des Fluids von den Zellen A eingegliedert werden, die die größeren Öffnungen auf der Einströmungsseite des Fluids aufweisen, und die Zellen B weisen die verstopften Abschnitte 29, die die magnetische Substanz enthalten, auf der Einströmungsseite des Fluids auf, so dass nur die Anordnung einer Spulenverdrahtung, die den äußeren Umfang der Wabenstruktur 10 spiralförmig umgibt, nahe Positionen, die den verstopften Abschnitten 29 der Zellen B entsprechen, d. h. nur Anordnen der Spulenverdrahtung nahe der Endfläche auf der Einströmungsseite des Fluids, um den äußeren Umfang der Wabenstruktur 10 zu umgeben, um eine Induktionsheizung zu bewirken, ermöglichen kann, dass Wärme von der geheizten Endfläche auf der Einströmungsseite in den Trennwänden 22 und den Zellen 25 ausgebreitet wird, wenn sich das Fluid bewegt, und bewirken kann, dass die Wabenstruktur 10 bis zur Ausströmungsseite geheizt wird. Daher beseitigt dies die Notwendigkeit, die ganze Wabenstruktur 10 in der Längenrichtung zu heizen, so dass die Energieeffizienz verbessert werden kann. Da nur eine lokale Heizung erforderlich ist, ohne die ganze Wabenstruktur 10 in der Längenrichtung zu heizen, kann ferner eine Eingangsleistung bis zur Verbrennung von PMs (Partikelstoffen) verringert werden. Ferner können die PMs (Partikelstoffe), die gewöhnlich nahe der Endfläche in der Zelle 25 ungleichmäßig verteilt sind, schnell ausgebrannt und entfernt werden, um den Wabenstrukturfilter leicht zu regenerieren. In der Wabenstruktur 10, wie in 3 gezeigt, sind die Öffnungen der Zellen B kleiner als jene der Zellen A, obwohl sie nicht darauf begrenzt sind. Die Öffnungen der Zellen A und die Öffnungen der Zellen B sind so ausgebildet, dass sie verschiedene Größen aufweisen, und die verstopften Abschnitte 28 der Zellen A oder die verstopften Abschnitte 29 der Zellen B, die die kleineren Öffnungen aufweisen, können aus dem Material bestehen, das die magnetische Substanz enthält.
4 zeigt einen Querschnitt einer Wabenstruktur 30 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für Zellen 35 und Trennwände 32 mit verstopften Abschnitten 38, 39, wobei der Querschnitt zur Zellenverlaufsrichtung (zur Gasströmungsrichtung) parallel ist. In der dargestellten Wabenstruktur 30 sind die Öffnungen der Zellen B, die auf der Ausströmungsseite des Fluids geöffnet sind und die verstopften Abschnitte 39 an der Endfläche auf der Einströmungsseite des Fluids aufweisen, so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen dieselbe Größe wie die Öffnungen der Zellen A aufweisen, die auf der Einströmungsseite des Fluids geöffnet sind und die verstopften Abschnitte 38 an der Endfläche auf der Ausströmungsseite des Fluids aufweisen, und die verstopften Abschnitte 39 der Zellen B bestehen aus einem Material, das eine magnetische Substanz enthält. Die Wabenstruktur 30 ist derart ausgebildet, dass Tiefen der verstopften Abschnitte 39 der Zellen B in der Zellenverlaufsrichtung im Wesentlichen dieselben vom Zentrum zum äußeren Umfang der Wabenstruktur 30 sind. Durch Ausbilden der verstopften Abschnitte 39 der Zellen B aus dem Material, das die magnetische Substanz enthält, enthalten verstopfte Abschnitte weiterhin die magnetische Substanz, wenn die Wabenstruktur 30 als Wabenfilter verwendet wird, was die Notwendigkeit beseitigt, die Zellen 35 der Wabenstruktur 30 nur zum Füllen des Materials zu verwenden, das die magnetische Substanz enthält. Folglich kann die Erhöhung des Druckverlusts unterdrückt werden. In der dargestellten Wabenstruktur 30 weisen ferner die Zellen B die verstopften Abschnitte 39, die die magnetische Substanz enthalten, an der Endfläche auf der Einströmungsseite des Fluids auf. Wenn die Wabenstruktur 30 als Abgasreinigungsvorrichtung verwendet wird, kann daher die Anordnung dieselbe wie die in der Abgasreinigungsvorrichtung 6 unter Verwendung der Wabenstruktur 1 beschriebene, wie vorstehend beschrieben, sein.
(Abgasreinigungsvorrichtung)
5 zeigt eine schematische Ansicht eines Abgasströmungspfades einer Abgasreinigungsvorrichtung 6 mit der Wabenstruktur 1. Der Abgasströmungspfad der Abgasreinigungsvorrichtung 6 mit der Wabenstruktur 1 und eine Spulenverdrahtung 4, die den äußeren Umfang der Wabenstruktur 1 spiralförmig umgibt, können durch ein Metallrohr 2 definiert sein. Die Abgasreinigungsvorrichtung 6 kann in einem Abschnitt 2a mit vergrößertem Durchmesser des Metallrohrs 2 angeordnet sein. Die Spulenverdrahtung 4 kann am Inneren des Metallrohrs 2 durch ein Befestigungselement 5 befestigt sein. Das Befestigungselement 5 ist vorzugsweise ein wärmebeständiges Element wie z. B. Keramikfasern. Die Wabenstruktur 1 kann einen Katalysator tragen.
Die Spulenverdrahtung 4 ist spiralförmig um den äußeren Umfang der Wabenstruktur 1 gewickelt. Es wird auch angenommen, dass zwei oder mehr Spulenverdrahtungen 4 verwendet werden. Ein Wechselstrom, der von einer Wechselstromversorgung CS zugeführt wird, fließt durch die Spulenverdrahtung 4 in Reaktion auf das Einschalten (EIN) eines Schalters SW, und folglich wird ein Magnetfeld, das sich periodisch ändert, um die Spulenverdrahtung 4 erzeugt.
Das Ein/Aus des Schalters SW wird durch eine Steuereinheit 3 gesteuert. Die Steuereinheit 3 kann den Schalter SW synchron mit dem Start einer Kraftmaschine einschalten und einen Wechselstrom durch die Spulenverdrahtung 4 leiten. Es wird auch angenommen, dass die Steuereinheit 3 den Schalter SW ungeachtet des Starts der Kraftmaschine einschaltet (beispielsweise in Reaktion auf eine Betätigung eines durch einen Fahrer gedrückten Heizschalters).
In der vorliegenden Offenbarung wird eine Temperatur der Wabenstruktur 1 in Reaktion auf die Änderung des Magnetfeldes gemäß dem Wechselstrom, der durch die Spulenverdrahtung 4 fließt, erhöht. Auf der Basis dessen werden Kohlenstofffeinpartikel und dergleichen, die durch die Wabenstruktur 1 gesammelt werden, ausgebrannt. Wenn die Wabenstruktur 1 den Katalysator trägt, erhöht auch die Erhöhung der Temperatur der Wabenstruktur 1 eine Temperatur des Katalysators, der durch den Katalysatorträger getragen ist, der in der Wabenstruktur 1 enthalten ist, und fördert die katalytische Reaktion. Kurz gesagt werden Kohlenstoffmonoxid (CO), Stickstoffoxid (NO_x) und Kohlenwasserstoff (CH) zu Kohlenstoffdioxid (CO₂), Stickstoff (N₂) und Wasser H₂O oxidiert oder reduziert.
6 ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines Abgasströmungspfades einer Abgasreinigungsvorrichtung 26 mit der Wabenstruktur 10. In der Abgasreinigungsvorrichtung 26 umfasst der Abgasströmungspfad: die Wabenstruktur 10; und eine Spulenverdrahtung 24, die den äußeren Umfang der Wabenstruktur 10 spiralförmig umgibt. Der Strömungspfad des Abgases ist durch ein Metallrohr 27 definiert und die Abgasreinigungsvorrichtung 26 kann in einem Abschnitt 27a mit vergrößertem Durchmesser des Metallrohrs 27 angeordnet sein. Die Spulenverdrahtung 24 ist am Inneren des Metallrohrs 27 durch ein Befestigungselement 25 befestigt, das aus einem wärmebeständigen Element wie z. B. Keramikfasern besteht. Im Abgasströmungspfad der Abgasreinigungsvorrichtung 26 mit der Wabenstruktur 10 weisen die Zellen B die verstopften Abschnitte 29, die die magnetische Substanz enthalten, auf der Einströmungsseite des Fluids auf, und die Spulenverdrahtung 24, die den äußeren Umfang der Wabenstruktur 10 spiralförmig umgibt, ist in den Positionen angeordnet, die den verstopften Abschnitten 29 der Zellen B entsprechen. Das heißt, die Spulenverdrahtung 24 ist so angeordnet, dass sie den äußeren Umfang nur nahe der Endfläche der Wabenstruktur 10 auf der Einströmungsseite spiralförmig umgibt, um eine Induktionsheizung zu bewirken. Die Wärme von der geheizten Endfläche auf der Einströmungsseite wird in den Trennwänden 22 und den Zellen 25 ausgebreitet, wenn sich das Fluid bewegt, und die Wabenstruktur 10 wird bis zur Ausströmungsseite geheizt. Dies beseitigt die Notwendigkeit, die ganze Wabenstruktur 10 in der Längenrichtung zu heizen, was zu einer guten Energieeffizienz führt.
(Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur)
Das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur wird nachstehend beschrieben.
Zuerst wird die Wabenstruktur mit den porösen Trennwänden und den mehreren Zellen, die durch die Trennwände definiert sind, hergestellt. Wenn beispielsweise die Wabenstruktur hergestellt wird, die aus Cordierit besteht, wird zuerst ein Cordieritbildungsrohmaterial als Material für einen Grünkörper vorbereitet. Das Cordieritbildungsrohmaterial enthält eine Siliziumdioxidquellenkomponente, eine Magnesiumoxidquellenkomponente und eine Aluminiumoxidquellenkomponente und dergleichen, um jede Komponente zu formulieren, so dass es eine theoretische Zusammensetzung von Cordierit aufweist. Unter ihnen umfasst die Siliziumdioxidquellenkomponente, die verwendet werden kann, vorzugsweise Quarz und Quarzglas und der Partikeldurchmesser der Siliziumdioxidquellenkomponente ist vorzugsweise 100 bis 150 µm.
Beispiele der Magnesiumoxidquellenkomponente umfassen Talkum und Magnesit. Unter ihnen ist Talkum bevorzugt. Das Talkum ist vorzugsweise in einer Menge von 37 bis 43 Massen-% im Cordieritbildungsrohmaterial enthalten. Das Talkum weist vorzugsweise einen Partikeldurchmesser (mittleren Partikeldurchmesser) von 5 bis 50 µm und bevorzugter von 10 bis 40 µm auf. Ferner kann die Magnesiumoxidquellenkomponente (MgO-Quellenkomponente) Fe₂O3, CaO, Na₂O, K₂O und dergleichen als Verunreinigungen enthalten.
Die Aluminiumoxidquellenkomponente enthält vorzugsweise Aluminiumoxid und/oder Aluminiumhydroxid hinsichtlich weniger Verunreinigungen. Ferner ist Aluminiumhydroxid vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 30 Massen-% enthalten und Aluminiumoxid ist vorzugsweise in einer Menge von 0 bis 20 Massen-% im Cordieritbildungsrohmaterial enthalten.
Ein Material für einen Grünkörper, das zum Cordieritbildungsrohmaterial zugegeben werden soll (Additiv), wird dann vorbereitet. Mindestens ein Bindemittel und ein Porenbildner werden als Additive verwendet. Zusätzlich zum Bindemittel und zum Porenbildner kann ein Dispergiermittel oder Tensid verwendet werden.
Der Porenbildner, der verwendet werden kann, umfasst eine Substanz, die durch Reaktion mit Sauerstoff bei einer Temperatur gleich oder niedriger als eine Brenntemperatur von Cordierit oxidativ entfernt werden kann, oder ein Reaktionsmittel mit niedrigem Schmelzpunkt mit einem Schmelzpunkt bei einer Temperatur gleich oder niedriger als die Brenntemperatur von Cordierit oder dergleichen. Beispiele der Substanz, die oxidativ entfernt werden kann, umfassen Harze (insbesondere partikelförmige Harze), Graphit (insbesondere partikelförmiger Graphit) und dergleichen. Beispiele des Reaktionsmittels mit niedrigem Schmelzpunkt, die verwendet werden können, umfassen mindestens ein Metall von Eisen, Kupfer, Zink, Blei, Aluminium und Nickel, Legierungen hauptsächlich auf der Basis dieser Metalle (z. B. Kohlenstoffstahl oder Gusseisen, Edelstahl, für Eisen) oder Legierungen hauptsächlich auf der Basis von zwei oder mehr dieser Metalle. Unter ihnen ist das Reaktionsmittel mit niedrigem Schmelzpunkt vorzugsweise eine Eisenlegierung in Form von Pulver oder einer Faser. Ferner weist das Reaktionsmittel mit niedrigem Schmelzpunkt vorzugsweise einen Partikeldurchmesser oder einen Faserdurchmesser (einen mittleren Durchmesser) von 10 bis 200 µm auf. Beispiele einer Form des Reaktionsmittels mit niedrigem Schmelzpunkt umfassen eine sphärische Form, eine Form einer gewickelten Pastille, eine Konpeito-Form und dergleichen. Diese Formen sind bevorzugt, da die Form der Poren leicht gesteuert werden kann.
Beispiele des Bindemittels umfassen Hydroxypropylmethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol und dergleichen. Ferner umfassen Beispiele des Dispergiermittels Dextrin, Polyalkohol und dergleichen. Ferner umfassen Beispiele des Tensids Fettsäureseifen. Das Additiv kann allein oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
Anschließend werden zu 100 Massenteilen des Cordieritbildungsrohmaterials 3 bis 8 Massenteile des Bindemittels, 3 bis 40 Massenteile des Porenbildners, 0,1 bis 2 Massenteile des Dispergiermittels und 10 bis 40 Massenteile Wasser zugegeben und diese Materialien für einen Grünkörper werden geknetet, um einen Grünkörper vorzubereiten.
Der vorbereitete Grünkörper wird dann durch ein Extrusionsformverfahren, ein Spritzgießverfahren, ein Pressformverfahren oder dergleichen zu einer Wabenform ausgebildet, um einen wabenförmigen Rohkörper zu erhalten. Das Extrusionsformverfahren wird vorzugsweise verwendet, da ein kontinuierliches Formen leicht ist und beispielsweise Cordieritkristalle orientiert werden können. Das Extrusionsformverfahren kann unter Verwendung einer Einrichtung wie z. B. eines Vakuumgrünkörperkneters, einer Extrusionsformmaschine vom Stempeltyp, einer kontinuierlichen Extrusionsformmaschine vom Doppelschneckentyp oder dergleichen durchgeführt werden.
Der wabenförmige Körper wird dann getrocknet und auf eine vorbestimmte Größe eingestellt, um einen getrockneten Wabenkörper zu erhalten. Der wabenförmige Körper kann durch Heißlufttrocknen, Mikrowellentrocknen, dielektrisches Trocknen, Trocknen unter vermindertem Druck, Vakuumtrocknen, Gefriertrocknen und dergleichen getrocknet werden. Es ist bevorzugt, ein kombiniertes Trocknen des Heißlufttrocknens und des Mikrowellentrocknens oder dielektrischen Trocknens durchzuführen, da der ganze wabenförmige Körper schnell und gleichmäßig getrocknet werden kann.
Anschließend wird ein Rohmaterial für die verstopften Abschnitte vorbereitet. Das Material für die verstopften Abschnitte (Verstopfungsaufschlämmung) kann dasselbe Material für einen Grünkörper wie jenes der Trennwände (getrockneter Wabenkörper) verwenden oder kann ein anderes Material verwenden. Insbesondere kann das Rohmaterial für die verstopften Abschnitte durch Mischen eines Keramikrohmaterials, eines Tensids und von Wasser und wahlweise Zugeben einer Sinterhilfe, eines Porenbildners und dergleichen, um eine Aufschlämmung zu bilden, die unter Verwendung eines Mischers oder dergleichen geknetet wird, erhalten werden.
Anschließend werden Masken auf einige der Zellenöffnungsabschnitte an einer Endfläche des getrockneten Wabenkörpers aufgebracht und die Endfläche wird in einen Speicherbehälter eingetaucht, in dem die Verstopfungsaufschlämmung gespeichert ist, um die nicht maskierten Zellen mit der Verstopfungsaufschlämmung zu füllen. Ebenso werden Masken auf einige der Zellenöffnungsabschnitte an der anderen Endfläche des getrockneten Wabenkörpers aufgebracht, und die Endfläche wird in einen Speicherbehälter eingetaucht, in dem die Verstopfungsaufschlämmung gespeichert ist, um die nicht maskierten Zellen mit der Verstopfungsaufschlämmung zu füllen. Dann wird er getrocknet und gebrannt, um eine Wabenstruktur mit verstopften Abschnitten zu erhalten. Als Trocknungsbedingungen können dieselben Bedingungen wie jene zum Trocknen des wabenförmigen Körpers verwendet werden. Ferner können die Bedingungen für das obige Brennen typischerweise in einer Luftatmosphäre bei einer Temperatur von 1410 bis 1440 °C für 3 bis 15 Stunden sein, wenn das Cordieritbildungsrohmaterial verwendet wird.
Hier ist die magnetische Substanz in der Verstopfungsaufschlämmung zum Eintauchen der Zellenöffnungen an einer oder beiden der Endflächen enthalten. Folglich enthalten einer oder beide der verstopften Abschnitte der Zellen A und der verstopften Abschnitte der Zellen B der Wabenstruktur die magnetische Substanz.
Ein Verfahren zum Verstopfen wird einfach durch Schieben eines pastenartigen Materials in die Zellen mit einem Spatel wie z. B. einer Rakel ausgeführt. Die Anzahl von Schiebeprozessen wird für die Abschnitte der Zellen erhöht, von denen es erwünscht ist, das magnetische Material tief einzuführen, und die Anzahl von Schiebeprozessen wird für flache Abschnitte um die ersteren Zellen verringert.
Wenn die resultierende Wabenstruktur in einem Zustand hergestellt wird, in dem die äußere Randwand an der äußeren Randoberfläche der Wabenstruktur ausgebildet ist, kann ferner die äußere Randoberfläche geschliffen werden, um die äußere Randwand zu entfernen. Das Beschichtungsmaterial wird auf den äußeren Umfang der Wabenstruktur, von der die äußere Randwand so entfernt wurde, in einem anschließenden Schritt aufgebracht, um eine äußere Randbeschichtung auszubilden. Wenn die äußere Randoberfläche geschliffen wird, kann ferner ein Teil der äußeren Randwand geschliffen und entfernt werden, und an diesem Teil kann die äußere Randbeschichtung durch das Beschichtungsmaterial ausgebildet werden.
Wenn das Beschichtungsmaterial vorbereitet wird, kann es beispielsweise unter Verwendung eines biaxialen vertikalen Mischers vom Drehtyp vorbereitet werden.
Ferner kann das Beschichtungsmaterial weiter kolloidales Siliziumdioxid, ein organisches Bindemittel, Ton und dergleichen enthalten. Der Gehalt des organischen Bindemittels ist vorzugsweise 0,05 bis 0,5 Massen-% und bevorzugter 0,1 bis 0,2 Massen-%. Der Gehalt des Tons ist vorzugsweise 0,2 bis 2,0 Massen-% und bevorzugter 0,4 bis 0,8 Massen-%.
Das Beschichtungsmaterial wird auf die äußere Randoberfläche der vorher hergestellten Wabenstruktur aufgebracht und das aufgebrachte Beschichtungsmaterial wird getrocknet, um eine äußere Randbeschichtung auszubilden. Eine solche Struktur kann ein effektives Unterdrücken von Spaltbildung in der äußeren Randbeschichtung während des Trocknens und der Wärmebehandlung ermöglichen.
Beispiele eines Verfahrens zum Auftragen des Beschichtungsmaterials können ein Verfahren zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials durch Anordnen der Wabenstruktur auf einem Drehtisch und Drehen desselben und Pressen einer klingenförmigen Aufbringungsdüse entlang des äußeren Randabschnitts der Wabenstruktur, während das Beschichtungsmaterial aus der Aufbringungsdüse ausgelassen wird, umfassen. Eine solche Konfiguration kann ermöglichen, dass das Beschichtungsmaterial mit einer gleichmäßigen Dicke aufgebracht wird. Ferner kann dieses Verfahren zu einer verringerten Oberflächenrauheit der ausgebildeten äußeren Randbeschichtung führen und kann zu einer äußeren Randbeschichtung führen, die ein verbessertes Aussehen aufweist und durch einen thermischen Schock schwierig zerbrochen werden kann.
Wenn die äußere Randoberfläche der Wabenstruktur geschliffen wird und die äußere Randwand entfernt wird, wird das Beschichtungsmaterial auf die ganze äußere Randoberfläche der Wabenstruktur aufgebracht, um die äußere Randbeschichtung auszubilden. Wenn andererseits die äußere Randwand an der äußeren Randoberfläche der Wabenstruktur vorhanden ist oder ein Teil der äußeren Randwand entfernt wird, kann das Beschichtungsmaterial teilweise aufgebracht werden, um die äußere Randbeschichtung auszubilden, oder das Beschichtungsmaterial kann natürlich auf die ganze äußere Randoberfläche der Wabenstruktur aufgebracht werden, um die äußere Randbeschichtung auszubilden.
Das Verfahren zum Trocknen des aufgebrachten Beschichtungsmaterials (d. h. der ungetrockneten äußeren Randbeschichtung) ist nicht begrenzt, aber hinsichtlich des Verhinderns von Trockenspaltbildung kann es geeigneterweise beispielsweise ein Verfahren zum Trocknen von 25 % oder mehr eines Wassergehalts in dem Beschichtungsmaterial durch Halten des Beschichtungsmaterials auf Raumtemperatur für 24 Stunden oder mehr und dann Halten desselben in einem elektrischen Ofen auf 600 °C für 1 Stunde oder mehr, um Feuchtigkeit und organische Stoffe zu entfernen, verwenden.
Wenn die Öffnungsabschnitte der Zellen der Wabenstruktur nicht im Voraus verstopft werden, kann das Verstopfen ferner in den Öffnungsabschnitten der Zellen nach dem Ausbilden der äußeren Randbeschichtung durchgeführt werden.
Ferner entwickelt das Siliziumcarbidpulver, das im Beschichtungsmaterial enthalten ist, eine Farbe durch Bestrahlen der äußeren Randoberfläche der resultierenden Wabenstruktur mit einem Laser. Daher können Produktinformationen oder dergleichen auf die äußere Randbeschichtung der resultierenden Wabenstruktur durch Bestrahlen derselben mit Laserlicht gedruckt (markiert) werden.
Bevorzugte Beispiele von Laserlicht, das für die Markierung mit einem Laser verwendet wird, umfassen einen Kohlenstoffdioxidgaslaser (CO₂-Laser), YAG-Laser und YVO₄-Laser. Laserbedingungen für die Bestrahlung mit dem Laserlicht können gemäß dem Typ des zu verwendenden Lasers geeignet ausgewählt werden. Wenn beispielsweise der CO₂-Laser verwendet wird, wird die Markierung vorzugsweise mit einer Ausgabe von 15 bis 25 W und einer Abtastgeschwindigkeit von 400 bis 600 mm/s ausgeführt. Ein solches Markierungsverfahren ermöglicht, dass der bestrahlte Abschnitt eine Farbe entwickelt, um eine dunkle Farbe wie z. B. Schwarz auf Grün darzustellen, was zu einem sehr guten Kontrast aufgrund der Farbentwicklung gegenüber dem nicht bestrahlten Abschnitt führt.
Wenn der Katalysator auf der Wabenstruktur getragen ist, wird der bedruckte Abschnitt selbst nach dem Bedrucken mit dem Laser nicht verschlechtert und der bedruckte Abschnitt kann selbst nach dem Tragen des Katalysators gut gelesen werden. Das Verfahren zum Tragen des Katalysators ist nicht besonders begrenzt und kann gemäß dem Verfahren zum Tragen des Katalysators ausgeführt werden, das im herkömmlichen Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur ausgeführt wird.
Bezugszeichenliste

1, 10, 30: Wabenstruktur
2, 27: Metallrohr
3: Steuereinheit
4, 24: Spulenverdrahtung
5, 25: Befestigungselement
6, 26: Abgasreinigungsvorrichtung
11: äußere Randwand
12, 22, 32: Trennwand
13: Einströmungsendfläche
14: Ausströmungsendfläche
15, 25, 35: Zelle (Zelle A + Zelle B)
18, 28, 38: verstopfter Abschnitt der Zelle A
19, 29, 39: verstopfter Abschnitt der Zelle B

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4920752 B [0005]
JP 5261256 B [0005]

Claims

Säulenförmige Wabenstruktur, die umfasst: eine poröse Trennwand, die mehrere Zellen definiert, wobei die Zellen Strömungspfade für ein Fluid bilden, wobei sich die Zellen von einer Einströmungsendfläche, die eine Endfläche auf einer Einströmungsseite des Fluids ist, zu einer Ausströmungsendfläche, die eine Endfläche auf einer Ausströmungsseite des Fluids ist, erstrecken; und eine äußere Randwand, die am äußersten Umfang angeordnet ist; wobei die Zellen umfassen: mehrere Zellen A, wobei eine Seite der Einströmungsendfläche geöffnet ist und die Ausströmungsendfläche einen verstopften Abschnitt aufweist; und mehrere Zellen B, wobei eine Seite der Ausströmungsendfläche geöffnet ist und die Einströmungsendfläche einen verstopften Abschnitt aufweist, wobei die Zellen B abwechselnd mit den Zellen A angeordnet sind; und wobei einer oder beide des verstopften Abschnitts der Zellen A und der verstopften Abschnitte der Zellen B eine magnetische Substanz enthalten.
Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei die magnetische Substanz im verstopften Abschnitt einen Curie-Punkt von 700 °C oder mehr aufweist.
Wabenstruktur nach Anspruch 2, wobei die magnetische Substanz im verstopften Abschnitt einen Curie-Punkt von 800 °C oder mehr aufweist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Tiefen von einem oder beiden des verstopften Abschnitts der Zellen A und des verstopften Abschnitts der Zellen B, die die magnetische Substanz umfassen, in einer Zellenverlaufsrichtung von einem Zentrum in Richtung eines äußersten Umfangs der Wabenstruktur geändert sind.
Wabenstruktur nach Anspruch 4, wobei die Tiefen von einem oder beiden des verstopften Abschnitts der Zellen A und des verstopften Abschnitts der Zellen B, die die magnetische Substanz umfassen, in der Zellenverlaufsrichtung allmählich vom Zentrum in Richtung des äußersten Umfangs der Wabenstruktur abnehmen.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Wabenstruktur eine Oberflächenschicht an mindestens einem Teil einer Oberfläche der Trennwand aufweist und wobei die Oberflächenschicht eine magnetische Substanz umfasst und eine Permeabilität aufweist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Öffnung der Zellen A und eine Öffnung der Zellen B so ausgebildet sind, dass sie verschiedene Größen aufweisen, und wobei der verstopfte Abschnitt der Zellen A oder der verstopfte Abschnitt der Zellen B, der eine kleinere Öffnung aufweist, aus einem Material besteht, das die magnetische Substanz enthält.
Wabenstruktur nach Anspruch 7, wobei die Öffnung der Zellen B kleiner ist als jene der Zellen A und wobei der verstopfte Abschnitt der Zellen B die magnetische Substanz umfasst.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der verstopfte Abschnitt der Zellen A und der verstopfte Abschnitt der Zellen B ferner Glas umfassen.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Trennwand und die äußere Randwand ein Keramikmaterial umfassen.
Wabenstruktur nach Anspruch 10, wobei das Keramikmaterial Cordierit, Siliziumcarbid, Aluminiumtitanat, Siliziumnitrid, Mullit und/oder Aluminiumoxid ist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei mindestens ein Katalysator eines Dreiwege-Katalysators, eines Oxidationskatalysators, eines SCR-Katalysators oder eines LNT-Katalysators auf Oberflächen der porösen Trennwände, die Innenwände der Zellen bilden, und/oder in Poren der Trennwände vorgesehen ist.
Abgasreinigungsvorrichtung, die umfasst: die Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12; und eine Spulenverdrahtung, die einen äußeren Umfang der Wabenstruktur spiralförmig umgibt.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Spulenverdrahtung in Positionen vorgesehen ist, die einem oder beiden des verstopften Abschnitts der Zellen A und des verstopften Abschnitts der Zellen B entsprechen.