DE112020000312T5

DE112020000312T5 - Wabenstruktur und abgasreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112020000312T5
Application number: DE112020000312.4T
Authority: DE
Inventors: Yukio Miyairi; Masaaki Masuda; Kyohei Kato; Kazuya Hosoda; Takafumi Kimata
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2021-09-30
Also published as: US20210346880A1; CN113557088A; JPWO2020195108A1; JP7034376B2; CN113557088B; WO2020195108A1

Abstract

Eine säulenförmige Wabenstruktur, die Folgendes enthält: eine Außenumfangswand und eine poröse Trennwand, die in der Außenumfangswand angeordnet ist, wobei die Trennwand mehrere Zellen definiert und jede der Zellen von einer Stirnfläche zu einer weiteren Stirnfläche verläuft, um einen Strömungsweg zu bilden, wobei die mehreren Zellen zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen, wovon mindestens zwei einer maximalen magnetischen Permeabilität, eines Curie-Punkts und eines intrinsischen Widerstandswerts verschieden sind, enthalten.

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 kurze Zeiträume, die zum Erhitzen auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft, und zum Erhitzen auf eine Katalysatoraktivierungstemperatur, wenn der Katalysator getragen wird, erforderlich sind, aufweist und die Kohlenstofffeinstaub durch Induktionserwärmung ausbrennen und entfernen kann.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Abgase von Kraftfahrzeugen enthalten typischerweise schädliche Bestandteile wie z. B. Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide und/oder Feinstaub aus Kohlenstoff oder dergleichen als Ergebnis einer unvollständigen Verbrennung. Vom Standpunkt des Verringerns von Gesundheitsgefahren für einen menschlichen Körper liegt ein steigender Bedarf an einer Verringerung von schädlichen Gasbestandteilen und Feinstaub in Abgasen von Motorfahrzeugen vor.
Allerdings werden gegenwärtig diese schädlichen Bestandteile während eines Zeitraums unmittelbar nachdem eine Kraftmaschine gestartet worden ist, d. h. eines Zeitraums, in dem eine Katalysatortemperatur niedriger ist und eine katalytische Aktivität unzureichend ist, abgegeben. Deshalb können die schädlichen Bestandteile im Abgas abgegeben werden, ohne durch den Katalysator gereinigt zu werden, bevor die Katalysatoraktivierungstemperatur erreicht wird. Um eine derartige Anforderung zu erfüllen, ist es nötig, Emissionen, die abgegeben werden, ohne durch einen Katalysator gereinigt zu werden, bevor eine katalytische Aktivitätstemperatur erreicht wird, so weit wie möglich zu verringern. Zum Beispiel sind im Stand der Technik Maßnahmen unter Verwendung einer elektrischen Heiztechnik bekannt.
Als eine derartige Technik schlägt Patentliteratur 1 eine Technik zum Einsetzen eines Magnetdrahts in einen Teil von Zellen einer Cordieritwabe, die häufig als eine Katalysatorträgerwabe verwendet wird, vor. Gemäß dieser Technik kann ein Strom durch die Spule an einem Außenumfang der Wabe geleitet werden, um eine Drahttemperatur durch Induktionserwärmung zu erhöhen, und ihre Wärme kann eine Temperatur der Wabe erhöhen.
Abgaskohlenstofffeinstaub von Dieselkraftmaschinen und Benzinkraftmaschinen beeinflusst die menschliche Gesundheit derart, dass auch ein erhöhter Bedarf der Verringerung dieses Feinstaubs vorliegt. Für eine derartige Abgasverarbeitung werden Filter des Wandströmungstyps von Wabenstrukturen, die abwechselnd mit abgedichteten Abschnitten versehen sind, verwendet. Der Kohlenstofffeinstaub (der Ruß), der durch die Filter gesammelt wird, wird durch Erhöhen einer Temperatur des Abgases ausgebrannt und entfernt. Allerdings wird dann, wenn eine Zeit, die zum Verbrennen und Entfernen erforderlich ist, länger ist, das Problem verursacht, dass sich der Verbrauch des Brennstoffs, der zum Erhöhen der Temperatur des Abgases erforderlich ist, erhöht. Ferner ist es vom Standpunkt des Sicherstellens eines Befestigungsraums bevorzugt, den Filter bei einer Unterbodenposition zu montieren, die einen relativ großen Freiraum bezüglich des Sicherstellens eines Freiheitsgrads in einem Entwurf zum Bilden eines Abgassystems aufweist. Allerdings wird, wenn er bei der Unterbodenposition angeordnet ist, eine Temperatur eines Abgases aus einer Kraftmaschine verringert, was das Problem verursacht, dass der Kohlenstofffeinstaub nicht ausgebrannt und entfernt werden kann.
Um dieses Problem zu adressieren, offenbart Patentliteratur 2 eine Technik eines verteilten Anordnens feiner magnetischer Partikel an Oberflächen von Trennwänden eines Filters und ihres Erhitzens durch elektromagnetische Induktionserwärmung. Ferner offenbart Patentliteratur 3 eine Technik zum Einsetzen eines Magnetdrahts in abgedichtete Abschnitte eines Filters.
ENTGEGENHALTUNGSLISTE
Patentliteratur

[Patentliteratur 1] US-Patentoffenlegungsschrift Nr. 2017/0022868 A1
[Patentliteratur 2] WO 2016/021186 A1
[Patentliteratur 3] US-Patentoffenlegungsschrift Nr. 2017/0014763 A1

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn eine Verrohrung unter dem Boden des Fahrzeugs installiert ist, sammelt sich Kondenswasser, das durch Antreiben der Kraftmaschine erzeugt wird, und auch der Abgasfilter enthält viel Wasser. Wie oben beschrieben worden ist, benötigt der Abgasfilter, der eine große Menge Wasser enthält, auch Verdampfungswärme von Wasser, um den Katalysator auf die Katalysatoraktivierungstemperatur zu erhitzen, und benötigt auch einen längeren Zeitraum, um die Katalysatoraktivierungstemperatur zu erreichen.
Ferner kann, selbst dann, wenn der Filter in einem kurzen Zeitraum auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft (etwa 100 ° C), erhitzt werden kann, keine gute Abgasverarbeitung ausgeführt werden, wenn der Filter nicht auf eine Temperatur, die diese Verdampfungstemperatur überschreitet, und ferner auf eine Temperatur, bei der Kohlenstofffeinstaub und dergleichen gut ausgebrannt werden, erhitzt werden kann.
Im Hinblick auf die oben genannten Umstände, ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wabenstruktur und eine Abgasreinigungsvorrichtung zu schaffen, die kurze Zeiträume, die zum Erhitzen auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft, und zum Erhitzen auf eine Katalysatoraktivierungstemperatur, wenn der Katalysator getragen wird, erforderlich sind, besitzt und die Kohlenstofffeinstaub durch Induktionserwärmung ausbrennen und entfernen kann.
Als Ergebnis intensiver Studien haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass die oben beschriebenen Probleme gelöst werden können, indem eine Wabenstruktur derart konfiguriert wird, dass zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen, wovon mindestens zwei einer maximalen magnetischen Permeabilität, eines Curie-Punkts und eines intrinsischen Widerstandswerts verschieden sind, in Zellen, die als Strömungswege für ein Fluid in der Wabenstruktur dienen, bereitgestellt werden. Das heißt, die vorliegende Erfindung ist spezifiziert wie folgt:

(1) Eine säulenförmige Wabenstruktur, die Folgendes umfasst:
- eine Außenumfangswand; und
- eine poröse Trennwand, die in der Außenumfangswand angeordnet ist, wobei die Trennwand mehrere Zellen definiert und jede der Zellen von einer Stirnfläche zu einer weiteren Stirnfläche verläuft, um einen Strömungsweg zu bilden, wobei
- die mehreren Zellen zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen, wovon mindestens zwei einer maximalen magnetischen Permeabilität, eines Curie-Punkts und eines intrinsischen Widerstandswerts verschieden sind, enthalten.
(2) Eine Abgasreinigungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
- die Wabenstruktur gemäß (1);
- eine Spulenverdrahtung, die einen Außenumfang der Wabenstruktur schraubenlinienförmig umgibt; und
- ein Metallrohr, um die Wabenstruktur und die Spulenverdrahtung aufzunehmen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Wabenstruktur und eine Abgasreinigungsvorrichtung zu schaffen, die kurze Zeiträume, die zum Erhitzen auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft, und zum Erhitzen auf eine Katalysatoraktivierungstemperatur, wenn der Katalysator getragen wird, erforderlich sind, besitzt und die Kohlenstofffeinstaub durch Induktionserwärmung ausbrennen und entfernen kann.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
2 (a) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt von Zellen, die abgedichtete Abschnitte und Trennwände einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen ist;
2(b) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt von Zellen, die abgedichtete Abschnitte und Trennwände einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt senkrecht zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen ist;
3 (a) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt von Zellen, die abgedichtete Abschnitte und Trennwände einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen ist;
3(b) ist eine Draufsicht, die eine Stirnfläche einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
4 (a) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt von Zellen, die abgedichtete Abschnitte und Trennwände einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen ist;
4(b) ist eine Draufsicht, die eine Stirnfläche einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
4(c) ist eine Draufsicht, die eine weitere Form einer Stirnfläche einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
5 ist eine Draufsicht, die einen Teil einer Stirnfläche einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
6 (a) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt von Zellen, die abgedichtete Abschnitte und Trennwände einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen ist;
6(b) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt von Zellen, die abgedichtete Abschnitte und Trennwände einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt senkrecht zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen ist;
7 (a) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt von Zellen, die abgedichtete Abschnitte und Trennwände einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen ist;
7(b) ist eine Querschnittansicht, die eine weitere Form von Zellen, die abgedichtete Abschnitte und Trennwände einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen ist;
8 (a) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt von Zellen, die abgedichtete Abschnitte und Trennwände der Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung besitzen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt parallel zur Ausdehnungsrichtung der Zellen ist;
8(b) ist eine Draufsicht, die eine Stirnfläche einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
8(c) ist eine Draufsicht, die eine weitere Form einer Stirnfläche einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
9 (a) ist eine schematische Außenansicht von zwei verschiedenen Typen von magnetischen Substanzen, die in Zellen einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind;
9(b) ist eine schematische Erscheinungsformansicht einer weiteren Form von zwei verschiedenen Typen von magnetischen Substanzen, die in Zellen einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind;
10 ist eine schematische Ansicht eines Abgasströmungswegs einer Abgasreinigungsvorrichtung, die eine Wabenstruktur umfasst;
11 ist ein Graph, der eine Stirnflächentemperatur einer Wabenstruktur in einer Induktionserwärmungsprüfung bei 500 kHz gemäß Beispiel 1, Bezugsbeispiel 1 und Bezugsbeispiel 2 zeigt; und
12 ist ein Graph, der eine Stirnflächentemperatur einer Wabenstruktur in einer Induktionserwärmungsprüfung bei 30 kHz gemäß Beispiel 2, Bezugsbeispiel 3 und Bezugsbeispiel 4 zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen einer Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Umstellungen, Änderungen und Verbesserungen können auf der Grundlage des Wissens von Fachleuten vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
<Wabenstruktur
1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Wabenstruktur 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht. Die Wabenstruktur 1 ist säulenförmig und besitzt eine Außenumfangswand 11 und poröse Trennwände 12, die in der Außenumfangswand 11 angeordnet sind und mehrere Zellen 15, die von einer Stirnfläche 13 zur weiteren Stirnfläche 14 verlaufen, um Strömungswege zu bilden, definieren. In der veranschaulichten Wabenstruktur 1 enthalten die Zellen 15 Folgendes: mehrere Zellen A, die auf der Seite einer Stirnfläche 13 geöffnet sind und abgedichtete Abschnitte 19 auf der weiteren Stirnfläche 14 aufweisen; und mehrere Zellen B, die mit den Zellen A abwechselnd angeordnet sind und die auf der Seite einer weiteren Stirnfläche 14 geöffnet sind und abgedichtete Abschnitte 19 auf der einen Stirnfläche 13 aufweisen. Die Zellen A und die Zellen B sind derart abwechselnd angeordnet, dass sie mittels der Trennwände 12 aneinander angrenzen, und beide Stirnflächen bilden ein Karomuster. Die Zahlen, Anordnungen, Formen und dergleichen der Zellen A und B, sowie die Dicke der Trennwände 12 und dergleichen sind nicht beschränkt und können nach Bedarf geeignet ausgelegt werden. Die Wabenstruktur 1 kann als ein Filter (ein Wabenfilter) zum Reinigen eines Abgases verwendet werden. Die Wabenstruktur 1, die oben beschrieben worden ist, besitzt eine Struktur, in der in den Zellen 15 abgedichtete Abschnitte 19 vorgesehen sind, obwohl sie nicht darauf beschränkt ist. Das heißt, wenn die Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung nicht als der Wabenfilter verwendet wird, müssen die abgedichteten Abschnitte 19 nicht vorgesehen sein.
Die Wabenstruktur 1 enthält zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen in den Zellen 15. Wie später beschrieben wird, kann die Wabenstruktur 1 abhängig von der Anordnung und der Form der zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen in den Zellen 15 verschiedene Ausführungsformen aufweisen. Im Folgenden wird jede Ausführungsform genau beschrieben.
(Ausführungsform 1)
2 (a) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt von Zellen 15, die abgedichtete Abschnitte 19 und Trennwände 12 einer Wabenstruktur 10 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen 15 ist. 2(b) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt der Zellen 15, die die abgedichteten Abschnitte 19 und die Trennwände 12 der Wabenstruktur 10 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt senkrecht zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen ist.
Die Wabenstruktur 10 enthält zwei Typen von magnetischen Substanzen 16, 17 in verschiedenen Zellen 15. Die magnetischen Substanzen 16, 17 der Wabenstruktur 10 sind nicht besonders beschränkt, solange sie von zwei oder mehr Typen sind, und drei Typen, vier Typen oder fünf oder mehr Typen der magnetischen Substanzen können in verschiedenen Zellen 15 enthalten sein.
In 2 ist jede der magnetischen Substanzen 16, 17 vorgesehen, um Oberflächen der Trennwände 12 in den Zellen 15 zu beschichten. Jede der magnetischen Substanzen 16 und 17 kann derart eingefüllt sein, dass sie den gesamten Raum in der Zelle 15 füllt. Die Zellen 15, die mit den magnetischen Substanzen 16, 17 versehen sind, sind sowohl auf einer Stirnfläche 13 als auch der weiteren Stirnfläche 14 der Wabenstruktur 10 mit abgedichteten Abschnitten 19 versehen. Die abgedichteten Abschnitte 19 können die einsetzen, die auf dieselbe Weise wie die abgedichteten Abschnitte der herkömmlicherweise bekannten Wabenstruktur gebildet sind. Wenn die magnetischen Substanzen 16, 17 in die Zellen 15 gefüllt sind, müssen die abgedichteten Abschnitte 19 nicht vorgesehen sein.
Positionen der Zellen 15, bei denen die magnetischen Substanzen 16, 17 vorgesehen sind, sind nicht besonders beschränkt. Allerdings sind, da die magnetische Substanz 16 und die magnetische Substanz 17 verschiedene Funktionen haben, wie später beschrieben wird, die Zellen 15, die jeweils die magnetischen Substanzen 16,17 aufweisen, bevorzugt der Reihe nach vorgesehen. Zum Beispiel ist im Querschnitt senkrecht zur Ausdehnungsrichtung der Zellen 15 bevorzugt, dass die Zelle 15, die mit der magnetischen Substanz 16 versehen ist, und die Zelle 15, die mit der magnetischen Substanz 17 versehen ist, in der vertikalen Richtung bzw. der horizontalen Richtung abwechselnd vorgesehen sind. Ferner können die Zelle 15, die mit der magnetischen Substanz 16 versehen ist, und die Zelle 15, die mit der magnetischen Substanz 17 versehen ist, zueinander benachbart vorgesehen sein oder können voneinander beabstandet vorgesehen sein. Die Position oder die Anzahl der Zellen 15, die mit der magnetischen Substanz 16 versehen sind, und der Zellen 15, die mit der magnetischen Substanz 17 versehen sind, können im Hinblick auf einen Heizwirkungsgrad und einen Druckverlust der Wabenstruktur 10 geeignet ausgelegt sein.
Die zwei Typen von magnetischen Substanzen 16, 17 sind in verschiedenen Zellen 15 vorgesehen und sind in mindestens zwei einer maximalen magnetischen Permeabilität, eines Curie-Punkts und eines intrinsischen Widerstandswerts voneinander verschieden. Die Differenzen der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des intrinsischen Widerstandswerts zwischen den magnetischen Substanzen 16, 17 haben verschiedene Wirkungen auf einen Temperaturanstieg der Wabenstruktur 10 während eines Erhitzens und dergleichen, wie später beschrieben wird. Zum Beispiel kann die Anpassung der maximalen magnetischen Permeabilität der magnetischen Substanzen 16, 17 eine Zeit zum Erreichen einer Anstiegsrate einer Temperatur der Wabenstruktur 10 während des Startens einer Kraftmaschine, insbesondere einer Temperatur, bei der Wasser verdampft (etwa 100 °C), und ferner einer höheren Temperatur, bei der ein Katalysator aktiviert werden kann (etwa 300 °C), beschleunigen. Ferner kann die Anpassung der Curie-Punkte der magnetischen Substanzen 16, 17 ermöglichen, dass die Wabenstruktur 10 zu einer höheren Temperatur erhitzt wird, bei der Kohlenstofffeinstaub und dergleichen gut ausgebrannt werden. Darüber hinaus kann die Anpassung der intrinsischen Widerstandswerte der magnetischen Substanzen 16, 17 ermöglichen, dass ein Wärmewert gesteuert wird. Das heißt, die Wabenstruktur 10 ist derart konfiguriert, dass zwei Typen von magnetischen Substanzen 16, 17 in verschiedenen Zellen 15 vorgesehen sind und sie in mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des intrinsischen Widerstandswerts voneinander verschieden sind, wodurch in einer Wabenstruktur 10 eine Temperatur in einer frühen Stufe in einem bestimmten Teil auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft (etwa 100 °C), angehoben werden kann und eine Temperatur in einem bestimmten Teil zu einer höheren Temperatur, bei der Kohlenstofffeinstaub und dergleichen gut ausgebrannt werden, angehoben werden kann und eine Temperatur in einer frühen Stufe in einem bestimmten Teil auf eine Katalysatoraktivierungstemperatur angehoben werden kann. Deshalb ist eine Zeit, die zum Erhitzen der gesamten Wabenstruktur 10 auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft, erforderlich ist, kurz und der Kohlenstofffeinstaub und dergleichen können durch Induktionserwärmung ausgebrannt und entfernt werden. Ferner kann im Falle eines Filters mit einem getragenen Katalysator, eine Zeit, die für katalytische Aktivität erforderlich ist, verkürzt werden und kann auch eine Energie zum Erhöhen der Temperatur zu einer PM-Oxidationstemperatur durch die Wärme der katalytischen Reaktion verringert werden.
Wie oben beschrieben ist, sind die magnetischen Substanzen 16, 17 in mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des intrinsischen Widerstandswerts voneinander verschieden, selbst, wenn die magnetischen Substanzen von drei Typen, vier Typen, fünf Typen oder mehr sind. Speziell sind z. B. dann, wenn drei Typen von magnetischen Substanzen a, b und c vorgesehen sind, die magnetische Substanz a und die magnetische Substanz b in mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des intrinsischen Widerstandswerts voneinander verschieden. Ferner sind die magnetische Substanz b und die magnetische Substanz c in mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des intrinsischen Widerstandswerts voneinander verschieden. Darüber hinaus sind die magnetische Substanz c und die magnetische Substanz a in mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des intrinsischen Widerstandswerts voneinander verschieden.
Die magnetischen Substanzen 16, 17 sind magnetische Materialien und sind durch ein Magnetfeld magnetisiert und ein Zustand einer Magnetisierung variiert abhängig von der Stärke des Magnetfelds. Dies wird durch eine „Magnetisierungskurve“ repräsentiert. Die Magnetisierungskurve kann ein Magnetfeld H auf einer horizontalen Achse und eine magnetische Flussdichte B auf einer vertikalen Achse (B-H-Kurve) aufweisen. Ein Zustand, in dem kein Magnetfeld an die magnetische Substanz angelegt ist, bezieht sich auf einen Entmagnetisierungszustand, der durch einen Ursprung O repräsentiert wird. Wenn ein Magnetfeld angelegt wird, wird eine Kurve, auf der sich die magnetische Flussdichte vom Ursprung O zu einem gesättigten Zustand erhöht, gezogen. Diese Kurve ist eine „Anfangsmagnetisierungskurve“. Eine Steigung einer Gerade, die einen Punkt auf der Anfangsmagnetisierungskurve mit dem Ursprung verbindet, ist eine „Permeabilität“. Die Permeabilität gibt eine Leichtigkeit einer Magnetisierung der magnetischen Substanz in einem derartigen Sinn, dass das Magnetfeld eindringt, an. Die magnetische Permeabilität in der Nähe des Ursprungs, wo das Magnetfeld kleiner ist, ist eine „anfängliche magnetische Permeabilität“ und eine magnetische Permeabilität, die auf der Anfangsmagnetisierungskurve maximal ist, ist eine „maximale magnetische Permeabilität“.
Mindestens eine der magnetischen Substanzen 16, 17 besitzt bevorzugt eine maximale magnetische Permeabilität von 10.000 oder mehr. Gemäß einer derartigen Konfiguration kann dann, wenn die Wabenstruktur 10, die die magnetischen Substanzen 16, 17 aufweist, dielektrisch erhitzt wird, die Temperatur in einem kurzen Zeitraum bis auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft (etwa 100 °C), und ferner bis auf eine Temperatur, bei der der Katalysator aktiviert wird (etwa 300 °C), angehoben werden. Mindestens eine der magnetischen Substanzen 16, 17 kann stärker bevorzugt eine maximale magnetische Permeabilität von 25.000 oder mehr und nochmals stärker bevorzugt eine maximale magnetische Permeabilität von 50.000 oder mehr besitzen. Beispiele der magnetischen Substanz, die eine maximale magnetische Permeabilität von 10.000 oder mehr besitzt, enthalten das Ausgleich Fe-10 Massen-% Si-5 Massen-% AI, 49 Massen-% Co-49 Massen-% Fe-2 Massen-% V und das Ausgleich Fe-36 Massen-% Ni, das Ausgleich Fe-45 Massen-% Ni und dergleichen.
Mindestens eine der magnetischen Substanzen 16, 17 besitzt bevorzugt einen Curie-Punkt von 700 °C oder mehr. Der Curie-Punkt der magnetischen Substanzen 16, 17 von 700 °C oder mehr kann eine Wabentemperatur ermöglichen, die ausreicht, um die Katalysatortemperatur auf die Katalysatoraktivierungstemperatur, die erreicht werden soll, oder mehr zu erhöhen, und außerdem kann dies zu einer Leichtigkeit führen, PMs (Schwebstoffe), die in den ersten Zellen 15 gesammelt werden, auszubrennen und zu entfernen, um einen Wabenstrukturfilter zu regenerieren. Die magnetischen Substanzen, die einen Curie-Punkt von 700 ° C oder mehr besitzen, enthalten z. B. das Ausgleich Co-20 Massen-% Fe; das Ausgleich Co-25 Massen-% Ni-4 Massen-% Fe; das Ausgleich Fe-15-35 Massen-% Co; das Ausgleich Fe-17 Massen-% Co-2 Massen-% Cr-1 Massen-% Mo; das Ausgleich Fe-49 Massen-% Co-2 Massen-% V; das Ausgleich Fe-18 Massen-% Co-10 Massen-% Cr-2 Massen-% Mo-1 Massen-% AI; das Ausgleich Fe-27 Massen-% Co-1 Massen-% Nb; das Ausgleich Fe-20 Massen-% Co-1 Massen-% Cr-2 Massen-% V; das Ausgleich Fe-35 Massen-% Co-1 Massen-% Cr; reines Kobalt; reines Eisen; elektromagnetisch weiches Eisen; das Ausgleich Fe-0,1-0,5 Massen-% Mn; das Ausgleich Fe-3 Massen-% Si und dergleichen. Hier bezieht sich der Curie-Punkt der magnetischen Substanz auf eine Temperatur, bei der eine ferromagnetische Eigenschaft verloren wird.
Mindestens eine der magnetischen Substanzen 16, 17 besitzt bevorzugt einen intrinsischen Widerstandswert von 50 µΩcm oder mehr bei 25 °C. Gemäß einer derartigen Konfiguration kann eine Wärmemenge, die durch Induktionserwärmung erzeugt wird, weiter erhöht werden. Beispiele der magnetischen Substanzen, die einen intrinsischen Widerstandswert von 50 µΩcm oder mehr bei 25 °C besitzen, enthalten das Ausgleich Fe-18 Massen-% Cr; das Ausgleich Fe-13 Massen-% Cr-2 Massen-% Si; das Ausgleich Fe-20 Massen-% Cr-2 Massen-% Si-2 Massen-% Mo; das Ausgleich Fe-10 Massen-% Si-5 Massen-% AI; das Ausgleich Fe-18 Massen-% Co-10 Massen-% Cr-2 Massen-% Mo-1 Massen-% AI; das Ausgleich Fe-36 Massen-% Ni; das Ausgleich Fe-45 Massen-% Ni und dergleichen.
Mindestens eine der magnetischen Substanzen 16, 17 besitzt bevorzugt eine Koerzitivkraft von 100 A/m oder mehr. Gemäß einer derartigen Konfiguration kann dann, wenn die Wabenstruktur 10, die die magnetischen Substanzen 16, 17 aufweist, dielektrisch erhitzt wird, die Temperatur in einem kurzen Zeitraum bis auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft (etwa 100 °C), und ferner bis auf eine Temperatur, bei der der Katalysator aktiviert wird (etwa 300 °C), angehoben werden. Die magnetischen Substanzen, die eine Koerzitivkraft von 100 A/m oder mehr besitzen enthalten das Ausgleich Fe-35 Massen-% Co; das Ausgleich Fe-20 Massen-% Co-1 Massen-% V; das Ausgleich Fe-13 Massen-% Cr-2 Massen-% Si; das Ausgleich Fe-18 Massen-% Cr und dergleichen. Die Kombination der magnetischen Substanz, die den intrinsischen Widerstandswert von 50 µΩcm oder mehr besitzt, mit der magnetischen Substanz, die den höheren Curie-Punkt besitzt, kann zu einem raschen Ausgangstemperaturanstieg und einer höheren maximal erreichten Temperatur führen, was stärker bevorzugt wäre.
Obwohl Materialien der Trennwände 12 und der Außenumfangswand 11 der Wabenstruktur 10 nicht besonders beschränkt sind, muss die Wabenstruktur ein poröser Körper sein, der eine große Anzahl von Poren aufweist. Deshalb ist die Wabenstruktur 10 typischerweise aus einem Keramikmaterial gebildet. Beispiele des Keramikmaterials enthalten einen Sinterkörper aus Keramiken, der aus Cordierit, Siliziumkarbid, Aluminiumtitanat, Siliziumnitrid, Mullit, Aluminiumoxid, einem Verbundwerkstoff auf der Grundlage von Silizium-Silizumkarbid oder einem Verbundwerkstoff auf der Grundlage von Silizumkarbid-Cordierit besteht, insbesondere einen Sinterkörper hauptsächlich auf der Grundlage eines Silizium-Silizumkarbid-Verbundwerkstoffs oder von Siliziumkarbid. Wie hierin verwendet bedeutet der Ausdruck „auf der Grundlage von Siliziumkarbid“, dass die Wabenstruktur 10 Siliziumkarbid in einer Menge von 50 Massen-% oder mehr der gesamten Wabenstruktur 10 enthält. Die Wortverbindung „die Wabenstruktur 10 verwendet hauptsächlich einen Silizium-Silizumkarbid-Verbundwerkstoff als Grundlage“ bedeutet, dass die Wabenstruktur 10 90 Massen-% oder mehr des Silizium-Silizumkarbid-Verbundwerkstoffs (Gesamtmasse) auf der Grundlage der gesamten Wabenstruktur 10 enthält. Hier enthält sie als Silizium-Silizumkarbid-Verbundwerkstoff Siliziumkarbidpartikel als ein Aggregat und Silizium als ein Bindemittel zum Verbinden der Siliziumkarbidpartikel und mehrere Siliziumkarbidpartikel sind bevorzugt durch Silizium verbunden, um Poren zwischen den Siliziumkarbidpartikeln zu bilden. Die Wortverbindung „die Wabenstruktur 10 verwendet hauptsächlich Siliziumkarbid als Grundlage“ bedeutet, dass die Wabenstruktur 10 90 Massen-% oder mehr Siliziumkarbid (Gesamtmasse) auf der Grundlage der gesamten Wabenstruktur 10 enthält.
Bevorzugt ist die Wabenstruktur 10 aus mindestens einem Keramikmaterial gebildet, das aus der Gruppe gewählt ist, die Cordierit, Siliziumkarbid, Aluminiumtitanat, Siliziumnitrid, Mullit oder Aluminiumoxid umfasst.
Die Zellenform der Wabenstruktur 10 kann in einem Querschnitt senkrecht zur Mittelachse der Wabenstruktur 10 eine Polygonform wie z. B. ein Dreieck, ein Viereck, ein Fünfeck, ein Sechseck und ein Achteck; eine Kreisform oder eine Ellipsenform sein, ist jedoch nicht besonders darauf beschränkt.
Ferner kann eine äußere Form der Wabenstruktur 10 eine Form wie z. B. eine Säulenform mit kreisförmigen Stirnflächen (eine zylindrische Form), eine Säulenform mit ovalen Stirnflächen und eine Säulenform mit polygonalen (quadratischen, fünfeckigen, sechseckigen, siebeneckigen, achteckigen und dergleichen) Stirnflächen und dergleichen sein, ist jedoch nicht besonders darauf beschränkt. Darüber hinaus ist die Größe der Wabenstruktur 10 nicht besonders beschränkt und eine axiale Länge der Wabenstruktur liegt bevorzugt im Bereich von 40 bis 500 mm. Ferner liegt z. B. dann, wenn die äußere Form der Wabenstruktur 10 zylindrisch ist, ein Radius jeder Stirnfläche bevorzugt im Bereich von 50 bis 500 mm.
Die Trennwände 12 der Wabenstruktur 10 besitzen bezüglich der Einfachheit der Herstellung bevorzugt eine Dicke im Bereich von 0,10 bis 0,50 mm und stärker bevorzugt im Bereich von 0,25 bis 0,45 mm. Zum Beispiel verbessert die Dicke von 0,20 mm oder mehr die Festigkeit der Wabenstruktur 10. Die Dicke von 0,50 mm oder weniger kann in einem niedrigeren Druckverlust resultieren, wenn die Wabenstruktur 10 als ein Filter verwendet wird. Es ist festzuhalten, dass die Dicke der Trennwände 12 ein Durchschnittswert ist, der durch ein Verfahren zum Beobachten des axialen Querschnitts mit einem Mikroskop gemessen wird.
Ferner besitzen die Trennwände 12, die die Wabenstruktur 10 bilden, bezüglich der Einfachheit der Herstellung bevorzugt eine Porosität im Bereich von 30 bis 70 % und stärker bevorzugt im Bereich von 40 bis 65 %. Die Porosität von 30 % oder mehr tendiert dazu, einen Druckverlust zu verringern. Die Porosität von 70 % oder weniger kann die Festigkeit der Wabenstruktur 10 aufrechterhalten.
Die porösen Trennwände 12 besitzen bevorzugt eine durchschnittliche Porengröße im Bereich von 5 bis 30 µm und stärker bevorzugt im Bereich von 10 bis 25 µm. Die durchschnittliche Porengröße von 5 µm oder mehr kann den Druckverlust verringern, wenn die Wabenstruktur 10 als ein Filter verwendet wird. Die durchschnittliche Porengröße von 30 µm oder weniger kann die Festigkeit der Wabenstruktur 10 aufrechterhalten. Wie hierin verwendet bedeuten die Begriffe „durchschnittlicher Porendurchmesser“ und „Porosität“ einen durchschnittlichen Porendurchmesser bzw. eine Porosität, die durch Quecksilberporosimetrie gemessen werden.
Die Wabenstruktur 10 besitzt bevorzugt eine Zellendichte in einem Bereich im Bereich von 5 bis 93 Zellen/cm² und stärker bevorzugt im Bereich von 5 bis 63 Zellen/cm² und nochmals stärker bevorzugt im Bereich von 31 bis 54 Zellen/cm², obwohl sie nicht besonders darauf beschränkt ist.
Eine derartige Wabenstruktur 10 wird erzeugt, indem ein Grünkörper, der ein Keramikrohmaterial in einer Wabenform, die Trennwände 12 besitzt, die von einer Stirnfläche zu einer weiteren Stirnfläche verlaufen und mehrere Zellen 15 definieren, um Strömungswege für ein Fluid zu bilden, enthält, gebildet wird, um einen Wabenformkörper zu bilden, und der Wabenformkörper getrocknet und dann gebrannt wird. Wenn eine derartige Wabenstruktur als die Wabenstruktur 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, kann die Außenumfangswand mit einer Wabenstrukturabschnitt, der als die Außenumfangswand verwendet wird, einteilig extrudiert werden, wie die Dinge liegen, oder ein Außenumfang des Wabenformkörpers (der Wabenstruktur) kann geschliffen werden und in eine vorgegebene Form geformt werden, nachdem er gebildet oder gebrannt wurde, und ein Beschichtungsmaterial kann auf die an der Außenumfangsfläche geschliffene Wabenstruktur aufgebracht werden, um eine Außenumfangsbeschichtung zu bilden. In der Wabenstruktur 10 dieser Ausführungsform kann z. B. eine Wabenstruktur, die einen Außenumfang ohne Schleifen des Außenumfang der Wabenstruktur besitzt, verwendet werden und das Beschichtungsmaterial kann ferner auf die Außenumfangsoberfläche der Wabenstruktur, die den Außenumfang besitzt, (d. h. eine weitere Außenseite des Außenumfangs der Wabenstruktur) aufgebracht werden, um die Außenbeschichtung zu bilden. Das heißt, im erstgenannten Fall bildet lediglich die Außenumfangsbeschichtung, die aus dem Beschichtungsmaterial hergestellt ist, die Außenumfangsoberfläche, die am Außenumfang angeordnet ist. Andererseits wird im letztgenannten Fall eine Außenumfangswand gebildet, die eine Zweischichtstruktur besitzt, die am Außenumfang angeordnet ist, wobei die Außenumfangsbeschichtung, die aus dem Beschichtungsmaterial hergestellt ist, ferner an der Außenumfangsoberfläche der Wabenstruktur laminiert ist. Die Außenumfangswand kann mit dem Wabenstrukturabschnitt einteilig extrudiert und gebrannt werden, wie die Dinge liegen, was als die Außenumfangswand ohne Verarbeiten des Außenumfangs verwendet werden kann.
Eine Zusammensetzung des Beschichtungsmaterials ist nicht besonders beschränkt und verschiedene bekannte Beschichtungsmaterialien können geeignet verwendet werden. Das Beschichtungsmaterial kann ferner kolloidales Siliziumoxid, ein organisches Bindemittel, Ton und dergleichen enthalten. Das organische Bindemittel wird bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 0,5 Massen-% und stärker bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 0,2 Massen-% verwendet. Ferner wird der Ton bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,2 bis 2,0 Massen-% und stärker bevorzugt im Bereich von 0,4 bis 0,8 Massen-% verwendet.
Die Wabenstruktur 10 ist nicht auf eine Wabenstruktur eines einteiligen Typs 10 beschränkt, wobei die Trennwände 12 einteilig gebildet sind. Zum Beispiel kann die Wabenstruktur 10 eine Wabenstruktur 10 sein, in der säulenförmige Wabensegmente, die jeweils mehrere Zellen 15, die durch poröse Trennwände 12 definiert sind, um Strömungswege für ein Fluid zu bilden, besitzen, mittels Verbindungsmaterialschichten kombiniert werden (die im Folgenden als eine „verbundene Wabenstruktur“ bezeichnet werden kann).
Die Wabenstruktur 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann einen Katalysator besitzen, der an den Oberflächen der porösen Trennwände 12, die Innenwände der Zellen 15 bilden, und/oder in Poren der Trennwände 12 getragen wird. Somit kann die Wabenstruktur 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als ein Katalysatorträger, der einen getragenen Katalysator aufweist, und als ein Filter (z. B. ein Dieselpartikelfilter (der im Folgenden auch als „DPF“ bezeichnet wird), der die abgedichteten Abschnitte 19 zum Reinigen von Schwebstoffen (Kohlenstofffeinstaub) aus einem Abgas enthält, strukturiert sein.
Ein Typ des Katalysators ist nicht besonders beschränkt und kann gemäß den Verwendungszwecken und Anwendungen der Wabenstruktur 10 geeignet gewählt werden. Beispiele des Katalysators enthalten Edelmetallkatalysatoren oder weitere Katalysatoren. Veranschaulichende Beispiele der Edelmetallkatalysatoren enthalten einen Dreiwegekatalysator und einen Oxidationskatalysator, der durch Tragen eines Edelmetalls wie z. B. Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh) an Oberflächen von Poren von Aluminiumoxid erhalten wird und einen Cokatalysator wie z. B Ceroxid und Zirkonoxid enthält, oder einen Katalysator mit Falle für mageres Stickoxid (LNT-Katalysator), der ein Erdalkalimetall und Platin als Speicherkomponenten für Stickoxide (NO_x) enthält. Veranschaulichende Beispiele eines Katalysators, der verwendet nicht das Edelmetall enthalten a NO_x selektiver katalytischer Reduktionskatalysator (SCR-Katalysator) Enthalten ein kupfersubstituiertes oder eisensubstituiertes Zeolith und dergleichen. Außerdem können zwei oder mehr Katalysatoren, die aus der Gruppe gewählt sind, die aus diesen Katalysatoren besteht, verwendet werden. Ein Verfahren zum Tragen des Katalysators ist nicht besonders beschränkt und kann gemäß einem herkömmlichen Verfahren zum Tragen des Katalysators an der Wabenstruktur ausgeführt werden.
Unter Verwendung jeder von gebrannten Wabenstrukturen als ein Wabensegment können die Seitenflächen der mehreren Wabensegmente mit einem Verbindungsmaterial verbunden werden, um integriert zu werden, um eine Wabenstruktur zu schaffen, in der die Wabensegmente verbunden sind. Zum Beispiel kann die Wabenstruktur, in der die Wabensegmente verbunden sind, erzeugt werden wie folgt. Das Verbindungsmaterial wird auf Verbindungsflächen (Seitenflächen) jedes Wabensegments aufgebracht, während Verbindungsmaterial-Anhaftungsvermeidungsmasken an beiden Stirnflächen jedes Wabensegments angebracht werden.
Diese Wabensegmente werden dann benachbart zueinander angeordnet, derart, dass die Seitenflächen der Wabensegmente einander gegenüberliegend sind und die benachbarten Wabensegmente aneinander druckgebunden sind, und dann erhitzt und getrocknet. Somit wird die Wabenstruktur erzeugt, in der die Seitenflächen der benachbarten Wabensegmente mit dem Verbindungsmaterial verbunden sind. Für die Wabenstruktur kann der Außenumfangsabschnitt in eine gewünschte Form (z. B. eine Säulenform) geschliffen werden und das Beschichtungsmaterial kann auf die Außenumfangsoberfläche aufgebraucht und dann erhitzt und getrocknet werden, um eine Außenumfangswand 11 zu bilden.
Das Material der Verbindungsmaterial-Anhaftungsvermeidungsmaske, das geeignet verwendet werden kann, enthält Kunstharze wie z. B. Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyimid, Teflon (eingetragenes Warenzeichen) und dergleichen, ist jedoch nicht besonders darauf beschränkt. Ferner ist die Maske bevorzugt mit einer Klebeschicht versehen und das Material der Klebeschicht ist bevorzugt ein Acrylharz, ein Gummi (z. B. ein Gummi hauptsächlich auf der Grundlage eines Naturkautschuks oder eines Synthesekautschuks) oder ein Siliziumharz.
Beispiele der Verbindungsmaterial-Anhaftungsvermeidungsmaske, die geeignet verwendet werden kann, enthalten eine druckempfindliche dünne Klebeschicht, die eine Dicke im Bereich von 20 bis 50 µm besitzt.
Das Verbindungsmaterial, das verwendet werden kann, kann z. B. durch Mischen eines Keramikpulvers, eines Dispersionsmediums (z. B. Wasser oder dergleichen) und wahlweise von Zusatzstoffen wie z. B. ein Bindemittel, ein Entflockungsmittel und ein Harzschaum angefertigt werden. Die Keramiken können bevorzugt Keramiken sein, die mindestens eines enthalten, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Cordierit, Mullit, Zirkon, Aluminiumtitanat, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Zirkonoxid, Spinell, Indialith, Saphirin, Korund und Titandioxid besteht, und stärker bevorzugt dasselbe Material aufweist wie die Wabenstruktur. Das Bindemittel enthält Polyvinylalkohol, Methylzellulose, CMC (Carboxymethylzellulose) und dergleichen.
Die Wabenstruktur 10 kann Oberflächenschichten besitzen, die eine Permeabilität an mindestens einem Teil der Oberflächen der Trennwände 12 besitzen. Wie hierin verwendet, bedeutet „Permeabilität“, dass eine Permeabilität jeder Oberflächenschicht 1,0 x 10-¹³ m² oder mehr ist. Vom Standpunkt des weiteren Verringerns des Druckverlusts ist die Permeabilität bevorzugt 1,0 × 10-¹² m² oder mehr. Da jede Oberflächenschicht die Permeabilität besitzt, kann der Druckverlust der Wabenstruktur 10, der durch die Oberflächenschichten verursacht wird, niedergehalten werden.
Ferner bezieht sich wie hierin verwendet die „Permeabilität“ auf einen Wert physikalischer Eigenschaften, der durch die folgende Gleichung (1) berechnet wird, wobei der Wert ein Index ist, der den Durchgangswiderstand angibt, wenn ein bestimmtes Gas ein Objekt (eine Trennwand 12) durchläuft. Hier repräsentiert in der folgenden Gleichung (1) C eine Permeabilität (m²), F eine Gasdurchflussmenge (cm³/s), T eine Dicke einer Probe (cm), V eine Gasviskosität (Dyn · sec/cm²), D einen Durchmesser einer Probe (cm) und P einen Gasdruck (PSI). Die Zahlenwerte in der folgenden Gleichung (1) sind: 13,839 (PSI) = 1 (atm) und 68947,6 (Dyn · sec/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, wird an den Trennwänden 12 mit den Oberflächenschichten die Permeabilität gemessen und wird dann die Permeabilität an den Trennwänden 12, von denen die Oberflächenschichten entfernt wurden, gemessen. Aus einem Verhältnis von Dicken der Oberflächenschicht und der Trennwand und den Permeabilitätsmessergebnissen wird die Permeabilität der Oberflächenschichten berechnet.
Die Oberflächenschichten besitzen bevorzugt eine Porosität von 50 % oder mehr und stärker bevorzugt 60 % oder mehr und nochmals stärker bevorzugt 70 % oder mehr. Durch Aufweisen der Porosität von 50 % oder mehr kann der Druckverlust niedergehalten werden. Allerdings werden dann, wenn die Porosität zu hoch ist, die Oberflächenschichten spröde und lösen sich leicht ab. Deshalb ist die Porosität bevorzugt 90 % oder weniger.
Als ein Verfahren zum Messen der Porosität der Oberflächenschichten durch das Quecksilbereinpressverfahren wird eine Differenz zwischen einer Quecksilberporositätskurve einer Probe, die ein Substrat und Oberflächenschichten besitzt, und einer Quecksilberporositätskurve lediglich des Substrats, von dem lediglich die Oberflächenschichten abgekratzt und entfernt wurden, als eine 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 Hohlraumabschnitte und der Festkörperabschnitte durch Bildanalyse der Oberflächenschichtabschnitte berechnet werden.
Die Oberflächenschichten besitzen bevorzugt einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 10 µm oder weniger und stärker bevorzugt 5 µm oder weniger und ferner bevorzugt 4 µm oder weniger und insbesondere bevorzugt 3 µm oder weniger. Der durchschnittliche Porendurchmesser von 10 µm oder weniger kann einen höheren Partikelsammlungswirkungsgrad erreichen. Allerdings wird sich dann, wenn der durchschnittliche Porendurchmesser der Oberflächenschichten zu niedrig ist, der Druckverlust erhöhen. Deshalb ist der durchschnittliche Porendurchmesser bevorzugt 0,5 µm oder mehr.
Als ein Verfahren zum Messen des durchschnittlichen Porendurchmessers der Oberflächenschichten durch das Quecksilbereinpressverfahren in Form von Spitzenwerten im Quecksilberporosimeter wird eine Differenz zwischen einer Quecksilberporositätskurve (einer Porenvolumenfrequenz) in dem Substrat, auf dem die Oberflächenschichten gebildet sind, und eine Quecksilberporositätskurve in lediglich dem Substrat, von dem lediglich die Oberflächenschichten abgekratzt und entfernt wurden, als eine Quecksilberporositätskurve der Oberflächenschichten bestimmt und wird ihr Spitzenwert als der durchschnittliche Porendurchmesser bestimmt. Ferner kann ein SEM-Bild des Querschnitts der Wabenstruktur 10 aufgenommen werden und der Oberflächenschichtabschnitt kann einer Bildanalyse unterworfen werden, um die Hohlraumabschnitte und die Festkörperabschnitte zu binarisieren, und zwanzig oder mehr Hohlräume können zufällig gewählt werden, um die Inkreise zu mitteln, und der Durchschnitt kann derart bestimmt werden, dass er der durchschnittliche Porendurchmesser ist.
Ferner ist die Dicke jeder Oberflächenschicht nicht besonders beschränkt. Allerdings ist, um die Wirkung der Oberflächenschichten bemerkenswerter zu erhalten, die Dicke jeder Oberflächenschicht bevorzugt 10 µm oder mehr. Andererseits ist vom Standpunkt des Vermeidens einer Zunahme eines Druckverlusts die Dicke jeder Oberflächenschicht bevorzugt 80 µm oder weniger. Die Dicke jeder Oberflächenschicht ist stärker bevorzugt 50 µm oder weniger. Für ein Verfahren zum Messen der Dicke jeder Oberflächenschicht wird z. B. die Wabenstruktur 10, an der Oberflächenschichten gebildet sind, in einer Richtung senkrecht zur Zellenausdehnungsrichtung geschnitten und die Dicke jeder Oberflächenschicht wird aus dem Querschnitt der Wabenstruktur 10 gemessen und die gemessenen Dicken bei fünf beliebigen Punkten können gemittelt werden.
Dann wird das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 10 beschrieben. Zunächst werden die Wabenstruktur, die die porösen Trennwände aufweist, und die mehreren Zellen, die durch die Trennwände definiert sind, erzeugt. Zum Beispiel wird dann, wenn die Wabenstruktur, die aus Cordierit gebildet ist, hergestellt wird, zunächst ein cordieritbildendes Rohmaterial angefertigt. Das cordieritbildende Rohmaterial enthält eine Siliziumoxidquellkomponente, eine Magnesiaquellkomponente und eine Aluminiumoxidquellkomponente und dergleichen, um jede Komponente derart auszuarbeiten, dass sie eine theoretische Zusammensetzung von Cordierit aufweist. Unter diesen enthält die Siliziumoxidquellkomponente, die verwendet werden kann, bevorzugt Quarz und fusioniertes Siliziumoxid und der Partikeldurchmesser der Siliziumoxidquellkomponente liegt bevorzugt im Bereich von 100 bis 150 µm.
Beispiele der Magnesiaquellkomponente enthalten Talkum und Magnesit. Unter diesen wird Talkum bevorzugt. Das Talkum ist bevorzugt in einer Menge im Bereich von 37 bis 43 Massen-% im cordieritbildenden Rohmaterial enthalten. Das Talkum besitzt bevorzugt einen Partikeldurchmesser (einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser) im Bereich von 5 bis 50 µm und stärker bevorzugt im Bereich von 10 bis 40 µm. Ferner kann die Magnesiaquellkomponente (die MgO-Quellkomponente) Fe₂O₃, CaO, Na₂O, K₂O und dergleichen als Verunreinigungen enthalten.
Die Aluminiumoxidquellkomponente enthält bezüglich weniger Verunreinigungen bevorzugt Aluminiumoxid und/oder Aluminiumhydroxid. Ferner ist im cordieritbildenden Rohmaterial Aluminiumhydroxid bevorzugt in einer Menge im Bereich von 10 bis 30 Massen-% enthalten und Aluminiumoxid bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0 bis 20 Massen-% enthalten.
Ein Material für einen Grünkörper, das dem cordieritbildenden Rohmaterial hinzugefügt werden soll, (ein Zusatzstoff) wird dann angefertigt. Mindestens ein Bindemittel und ein Porenbildner werden als Zusatzstoffe verwendet. Zusätzlich zu dem Bindemittel und dem Porenbildner kann ein Dispergiermittel oder ein Tensid verwendet werden.
Der Porenbildner, der verwendet werden kann, enthält eine Substanz, die durch Reagieren mit Sauerstoff bei einer Temperatur gleich oder kleiner als eine Brenntemperatur von Cordierit oxidativ entfernt werden kann, oder ein Reaktionsmittel mit niedrigem Schmelzpunkt, das einen Schmelzpunkt bei einer Temperatur gleich oder kleiner als die Brenntemperatur von Cordierit besitzt, oder dergleichen. Beispiele der Substanz, die oxidativ entfernt werden kann, enthalten Harze (insbesondere partikuläre Harze), Graphit (insbesondere partikuläres Graphit) und dergleichen. Beispiele des Reaktionsmittels mit niedrigem Schmelzpunkts, das verwendet werden kann, enthalten mindestens ein Metall, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Eisen, Kupfer, Zink, Blei, Aluminium und Nickel besteht, Legierungen hauptsächlich auf der Grundlage dieser Metalle (z. B. Kohlenstoffstahl oder Gusseisen für Eisen, Edelstahl) oder Legierungen hauptsächlich auf der Grundlage von zwei oder mehr dieser Metalle. Unter diesen ist das Reaktionsmittel mit niedrigem Schmelzpunkt bevorzugt eine Eisenlegierung in Form von Pulvern oder Fasern. Ferner besitzt das Reaktionsmittel mit niedrigem Schmelzpunkt bevorzugt einen Partikeldurchmesser oder einen Faserdurchmesser (einen durchschnittlichen Durchmesser) im Bereich von 10 bis 200 µm. Beispiele einer Form des Reaktionsmittels mit niedrigem Schmelzpunkts enthalten eine Kugelform, eine gewundene Rautenform, eine Konpeito-Form und dergleichen. Diese Formen sind bevorzugt, weil die Form der Poren einfach gesteuert werden kann.
Beispiele des Bindemittels enthalten Hydroxypropylmethylzellulose, Methylzellulose, Hydroxyethylzellulose, Carboxymethylzellulose, Polyvinylalkohol und dergleichen. Ferner enthalten Beispiele des Dispergiermittels Dextrin, Polyalkohol und dergleichen. Darüber hinaus enthalten Beispiele des Tensids Fettsäureseifen. Der Zusatzstoff kann allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
Anschließend werden zu 100 Massenteilen des cordieritbildenden Rohmaterials im Bereich von 3 bis 8 Massenteile des Bindemittels, im Bereich von 3 bis 40 Massenteile des Porenbildners, im Bereich von 0,1 bis 2 Massenteile des Dispergiermittels und im Bereich von 10 bis 40 Massenteile Wasser hinzugefügt und werden diese Materialien für einen Grünkörper geknetet, um einen Grünkörper anzufertigen.
Der angefertigte Grünkörper wird dann durch ein Strangpressverfahren, ein Spritzgussverfahren, ein Pressformverfahren oder dergleichen in einer Wabenform gebildet, um einen Rohwabenformkörper zu erhalten. Bevorzugt wird das Strangpressverfahren eingesetzt, weil ein kontinuierliches Formen einfach ist, und z. B. Cordieritkristalle orientiert werden können. Das Strangpressverfahren kann unter Verwendung einer Vorrichtung wie z. B. eines Vakuumgrünkörperkneters, einer Strangpresse des Kolbentyps, einer kontinuierlichen Strangpresse des Zwillingsschneckentyps oder dergleichen durchgeführt werden.
Der Wabenformkörper wird dann getrocknet und an eine vorgegebene Größe angepasst, um einen getrockneten Wabenkörper zu erhalten. Der Wabenformkörper kann durch Heißlufttrocknen, Mikrowellentrocknen, dielektrisches Trocknen, Trocknen unter verringertem Druck, Unterdrucktrocknen, Gefriertrocknen und dergleichen getrocknet werden. Es ist bevorzugt, ein kombiniertes Trocknen des Heißlufttrocknens und des Mikrowellentrocknens oder des dielektrischen Trocknens durchzuführen, weil der vollständige Wabenformkörper rasch und gleichförmig getrocknet werden kann.
Anschließend werden Materialien, die zwei Typen von magnetischen Substanzen, wovon mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des intrinsischen Widerstandswerts verschieden sind, bilden, bereitgestellt, um die Oberflächen der Trennwände in verschiedenen Zellen des getrockneten Wabenkörpers zu beschichten. Speziell werden zunächst das Magnetpulver und das Glaspulver in einem Volumenverhältnis von 9:1 gemischt, wozu Bindemittel, ein Dispergiermittel und Wasser hinzugefügt werden, um eine Paste anzufertigen. Die Paste wird dann in die Zellen der Trennwände eingespeist. Nach dem Trocknen und Entfetten der Paste wird sie in einer Unterdruckatmosphäre in die Zellenwände gebacken. Als Bindemittel kann Carboxymethylzellulose oder dergleichen verwendet werden.
Anschließend wird ein Rohmaterial für die abgedichteten Abschnitte angefertigt. Das Material für die abgedichteten Abschnitte (die Abdichtaufschlämmung) kann dasselbe Material für einen Grünkörper verwenden wie das der Trennwände (des getrockneten Wabenkörpers) oder kann ein verschiedenes Material verwenden. Speziell kann das Rohmaterial für die abgedichteten Abschnitte durch Mischen eines Keramikrohmaterials, eines Tensids und von Wasser und wahlweises Hinzufügen eines Sinterhilfsmittels, eines Porenbildners und dergleichen erhalten werden, um eine Aufschlämmung zu bilden, die unter Verwendung eines Mischers oder dergleichen geknetet wird.
Anschließend werden Masken an einige Zellenöffnungsabschnitte auf einer Stirnfläche des getrockneten Wabenkörpers angelegt und wird die Stirnfläche in einen Lagerbehälter, in dem die Abdichtaufschlämmung untergebracht ist, eingetaucht, um die nicht maskierten Zellen mit der Abdichtaufschlämmung zu füllen. Ähnlich werden Masken an einige Zellenöffnungsabschnitte auf der weiteren Stirnfläche des getrockneten Wabenkörpers angelegt und wird die Stirnfläche in einen Lagerbehälter, in dem die Abdichtaufschlämmung untergebracht ist, eingetaucht, um die nicht maskierten Zellen mit der Abdichtaufschlämmung zu füllen. In diesem Fall sind beide Enden jeder Zelle, die mit den oben beschriebenen zwei Typen von magnetischen Materialien beschichtet ist, abgedichtet. Sie wird dann getrocknet und gebrannt, um eine Wabenstruktur zu erhalten, die abgedichtete Abschnitte aufweist. Als die Trockenbedingungen können dieselben Bedingungen wie die zum Trocknen der Wabenformkörper verwendet werden. Ferner können die Bedingungen für das oben beschriebene Brennen typischerweise in einer Luftatmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 1410 bis 1440 °C für 3 bis 15 Stunden sein, wenn das cordieritbildende Rohmaterial verwendet wird.
Ein Verfahren zum Abdichten wird einfach durch Drücken eines pastenartigen Materials in die Zellen mit einem Spachtel wie z. B. einer Rakel ausgeführt. Es ist einfach, die Tiefe durch die Anzahl von Rakelvorgängen, die gedrückt werden, zu steuern. Die Anzahl von Druckvorgängen wird für die Abschnitte der Zellen, in die das Einsetzen des magnetischen Materials tief gewünscht ist, erhöht und die Anzahl von Druckvorgängen wird für flache Abschnitte um die vorigen Zellen verringert.
Ferner kann, wenn die resultierende Wabenstruktur in einem Zustand erzeugt wird, in dem die Außenumfangswand an der Außenumfangsoberfläche der Wabenstruktur gebildet ist, die Außenumfangsoberfläche geschliffen werden, um die Außenumfangswand zu entfernen. Das Beschichtungsmaterial wird auf den Außenumfang der Wabenstruktur, deren Außenumfangswand somit entfernt worden ist, in einem anschließenden Schritt aufgebracht, um eine Außenumfangsbeschichtung zu bilden. Ferner kann dann, wenn die Außenumfangsoberfläche geschliffen wird, ein Teil der Außenumfangswand geschliffen und entfernt werden und an diesem Teil kann die Außenumfangsbeschichtung durch das Beschichtungsmaterial gebildet sein.
Wenn das Beschichtungsmaterial angefertigt wird, kann es z. B. unter Verwendung eines biaxialen Vertikalmischers des Rotationstyps angefertigt werden.
Ferner kann das Beschichtungsmaterial ferner kolloidales Siliziumoxid, ein organisches Bindemittel, Ton und dergleichen enthalten. Der Gehalt des organischen Bindemittels liegt bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 0,5 Massen-% und stärker bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 0,2 Massen-%. Der Gehalt des Tons liegt bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 2,0 Massen-% und stärker bevorzugt im Bereich von 0,4 bis 0,8 Massen-%.
Das Beschichtungsmaterial wird auf die Außenumfangsoberfläche der Wabenstruktur, die zuvor erzeugt wurde, aufgebracht und das aufgebrachte Beschichtungsmaterial wird getrocknet, um eine Außenumfangsbeschichtung zu bilden. Eine derartige Struktur kann eine wirksames Niederhalten des Brechens der Außenumfangsbeschichtung während des Trocknens und der Wärmebehandlung ermöglichen.
Beispiele eines Verfahrens zum Beschichten mit dem Beschichtungsmaterial können ein Verfahren zum Aufbringen des Beschichtungsmaterials durch Anordnen der Wabenstruktur auf einem Drehtisch und ihr Drehen und ein Pressen einer klingenförmige Düse zum Aufbringen entlang des Außenumfangsabschnitts der Wabenstruktur während des Abgebens des Beschichtungsmaterials aus der Düse zum Aufbringen enthalten. Eine derartige Konfiguration kann ermöglichen, dass das Beschichtungsmaterial mit einer einheitlichen Dicke aufgebracht wird. Ferner kann dieses Verfahren zu einer verringerten Oberflächenrauheit der gebildeten Außenumfangsbeschichtung führen und kann in einer Außenumfangsbeschichtung resultieren, die eine verbesserte Erscheinungsform besitzt und schwierig durch thermischen Schock zu beschädigen ist.
Wenn die Außenumfangsoberfläche der Wabenstruktur geschliffen ist und die Außenumfangswand entfernt wurde, wird das Beschichtungsmaterial auf die gesamte Außenumfangsoberfläche der Wabenstruktur aufgebracht, um die Außenumfangsbeschichtung zu bilden. Andererseits kann dann, wenn die Außenumfangswand an der Außenumfangsoberfläche der Wabenstruktur vorhanden ist oder ein Teil der Außenumfangswand entfernt ist, das Beschichtungsmaterial teilweise aufgebracht werden, um eine die Außenumfangsbeschichtung zu bilden, oder das Beschichtungsmaterial kann selbstverständlich auf die gesamte Außenumfangsoberfläche der Wabenstruktur aufgebracht werden, um die Außenumfangsbeschichtung zu bilden.
Das Verfahren zum Trocknen des aufgebrachten Beschichtungsmaterials (d. h. der nicht getrockneten Außenumfangsbeschichtung) ist nicht beschränkt, jedoch kann bezüglich des Verhinderns eines Trocknungsbrechens z. B. ein Verfahren des Trocknens von 25 % oder mehr eines Wassergehalts im Beschichtungsmaterial durch Halten des Beschichtungsmaterials bei Raumtemperatur für 24 Stunden oder mehr und sein anschließendes Halten in einem elektrischem Schmelzofen bei 600 °C für 1 Stunde oder mehr, um Feuchtigkeit und organischen Substanzen zu entfernen, geeignet verwenden.
Ferner kann, wenn die Öffnungsabschnitte der Zellen der Wabenstruktur nicht im Voraus abgedichtet werden, ein Abdichten in den Öffnungsabschnitten der Zellen nach dem Bilden der Außenumfangsbeschichtung durchgeführt werden.
Darüber hinaus entwickelt das Siliziumkarbidpulver, das im Beschichtungsmaterial enthalten ist, Farbe durch Bestrahlen der Außenumfangsoberfläche der resultierenden Wabenstruktur mit einem Laser. Deshalb können Produktinformationen oder dergleichen auf die Außenumfangsbeschichtung der resultierenden Wabenstruktur gedruckt (markiert) werden, indem sie mit Laserlicht bestrahlt wird.
Bevorzugte Beispiele von Laserlicht, das zum Markieren mit Laser verwendet wird, enthalten Kohlenstoffdioxidgas-Laser (CO₂-Laser), YAG-Laser und YVO₄-Laser. Laserbedingungen zur Bestrahlung mit dem Laserlicht können gemäß dem Typ des Lasers, der verwendet werden soll, geeignet gewählt werden. Zum Beispiel wird dann, wenn der CO₂-Laser verwendet wird, das Markieren bevorzugt bei einer Leistung im Bereich von 15 bis 25 W und einer Abtastgeschwindigkeit im Bereich von 400 bis 600 mm/s ausgeführt. Ein derartiges Markierungsverfahren ermöglicht, dass der bestrahlte Abschnitt eine Farbe entwickelt, um eine dunkle Farbe wie z. B. schwarz bis grün darzustellen, was in einem sehr guten Kontrast aufgrund der Farbentwicklung zum nicht bestrahlten Abschnitt resultiert.
Wenn der Katalysator an der Wabenstruktur getragen wird, wird der gedruckte Abschnitt selbst nach dem Drucken mit dem Laser nicht verschlechtert und der gedruckt Abschnitt kann gut gelesen werden, selbst nachdem der Katalysator getragen wird. Das Verfahren zum Tragen des Katalysators ist nicht besonders beschränkt und kann gemäß dem Verfahren zum Tragen des Katalysators, das im herkömmlichen Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur ausgeführt wird, ausgeführt werden.
(Ausführungsform 2)
3 (a) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt von Zellen 15, die abgedichtete Abschnitte 19 und Trennwände 12 einer Wabenstruktur 20 aufweisen, gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen 15 ist. 3(b) ist eine Draufsicht, die eine Stirnfläche 13 der Wabenstruktur 20 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. Wie in 3(b) gezeigt ist, besitzt die Wabenstruktur 20 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung eine gestaffelt Anordnung, in der die Zellen A und B, die die Zellen 15 bilden, in vertikalen und horizontalen Richtungen abwechselnd angeordnet sind.
Die Zellen 15 der Wabenstruktur 20 sind an den Oberflächen der Trennwände 12 in mindestens ein Teil der Zellen A und B mit dünnen durchlässigen Schichten 26, 27 versehen. Die dünnen durchlässigen Schichten 26, 27 sind in den Zellen 15, die voneinander verschieden sind, vorgesehen. Die dünnen durchlässigen Schichten 26, 27 enthalten magnetische Substanzen, die voneinander verschieden sind. Die magnetische Substanz, die in der dünnen durchlässigen Schicht 26 enthalten ist und die magnetische Substanz, die in der dünnen durchlässigen Schicht 27 enthalten ist, sind in mindestens zwei einer maximalen magnetischen Permeabilität, eines Curie-Punkts und eines intrinsischen Widerstandswerts verschieden. Die magnetischen Substanzen, die in den dünnen durchlässigen Schichten 26, 27 enthalten sind, können die magnetischen Substanzen 16, 17, die in Ausführungsform 1 diskutiert werden, einsetzen. Gemäß einer derartigen Konfiguration enthält die Wabenstruktur 20 zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen, wovon mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des intrinsischen Widerstandswerts in den Zellen 15 verschieden sind, derart, dass wie in Ausführungsform 1 sowohl eine Zeit, die zum Erhitzen auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft, erforderlich ist, als auch eine Zeit, die für katalytische Aktivität erforderlich ist, im Falle eines Filters, der einen getragenen Katalysator aufweist, kürzer ist und Kohlenstofffeinstaub und dergleichen durch Induktionserwärmung ausgebrannt und entfernt werden kann.
Die dünnen durchlässigen Schichten 26, 27 der Wabenstruktur 20 sind nicht besonders beschränkt, solange sie von zwei oder mehr Typen sind, und drei Typen, vier Typen oder fünf oder mehr Typen der dünnen durchlässigen Schichten können in verschiedenen Zellen 15 enthalten sein. Zum Beispiel können insgesamt drei Typen von dünnen durchlässigen Schichten, die jeweils lediglich einen von drei Typen von magnetischen Substanzen, die in mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des Werts des spezifischen Widerstands verschieden sind, enthalten, in verschiedenen Zellen 15 vorgesehen sein.
Die dünnen durchlässigen Schichten 26, 27 besitzen dieselbe Permeabilität wie die Oberflächenschicht, die in Ausführungsform 1 diskutiert wird. Ferner können die dünnen durchlässigen Schichten 26, 27 durch Aufnehmen der magnetischen Substanzen 16, 17 in die Materialien, die die Oberflächenschichten, die in Ausführungsform 1 diskutiert werden, bilden, gebildet werden. Ein Prozentsatz der magnetischen Substanzen 16, 17, die in den dünnen durchlässigen Schichten 26, 27 enthalten sind, ist nicht besonders beschränkt, jedoch kann im Bereich von 50 bis 90 Volumen-% der magnetischen Substanzen 16, 17 jeweils in den dünnen durchlässigen Schichten 26, 27 enthalten sein.
Wenn magnetische Partikel als die magnetischen Substanzen, die in den dünnen durchlässigen Schichten 26, 27 enthalten sind, verwendet werden, besitzen die magnetischen Partikel bevorzugt ein Gewichtsmittel des Partikeldurchmessers von 20 µm oder weniger. Das Gewichtsmittel des Partikeldurchmessers von 20 µm oder weniger kann in Kombination mit weiteren steuerbaren Entwurfsfaktoren ermöglichen, dass die Zielwerte des durchschnittlichen Porendurchmessers, der Dicke und der Porosität der dünnen durchlässigen Schichten 26, 27 in zufriedenstellenden Bereichen liegen. Obwohl eine beliebige Untergrenze des Gewichtsmittels des Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel nicht besonders eingestellt ist, kann sie z. B. 0,5 µm oder mehr sein. Es versteht sich, dass das Gewichtsmittel des Partikeldurchmessers durch eine Partikelgrößenverteilungs-Messvorrichtung des Laserbeugungstyps gemessen wird.
Ferner besitzen die magnetischen Partikel bevorzugt einen kleinsten Durchmesser d im Bereich von 0,1 bis 5 µm und stärker bevorzugt L/d ≥ 3, wobei L (µm) der größte Durchmesser der magnetischen Partikel ist. Dies kann eine Mikrostruktur jeder der dünnen durchlässigen Schichten 26, 27 ermöglichen, die eine ausreichende Permeabilität sicherstellt, während die elektrische Leitfähigkeit, die sichergestellt werden soll, aufrechterhalten wird. Der kleinste Durchmesser d wird durch Durchführen einer Bildanalyse der aufgenommenen SEM-Bilder für 50 Partikel und Bestimmen maximaler Liniensegmente unter Liniensegmenten senkrecht zu den größten Durchmessern als die kleinsten Durchmesser der Partikel, die über die Anzahl von Partikel gemittelt werden, erhalten. Der größte Durchmesser L wird durch Mitteln der größten Durchmesser von 50 oder mehr Partikeln über die Anzahl von Partikeln im SEM-Bild erhalten. Bevorzugt sind die magnetischen Partikel nadelförmig. Nadelförmig bezieht sich auf ein Verhältnis L/d ≥ 5.
Das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 20 kann auf dieselbe Weise wie das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 10 ausgeführt werden, mit der Ausnahme, dass die dünnen durchlässigen Schichten 26, 27, die die magnetischen Substanzen enthalten, anstelle der magnetischen Substanzen 16, 17 vorgesehen sind. Zur Bildung der dünnen durchlässigen Schichten 26, 27 der Wabenstruktur 20 wird z. B. zunächst die magnetische Substanz 16 mit einem Grundwerkstoff gemischt, um ein Material der dünnen durchlässigen Schicht 26 zu erhalten, und wird die magnetische Substanz 17 mit dem Grundwerkstoff zu gemischt, um ein Material der dünnen durchlässigen Schicht 27 zu erhalten. Nicht einschränkende Beispiele des Grundwerkstoffs können Materialien, die ein Metall oder Glas als eine Hauptkomponente enthalten, Materialien, die Siliziumoxid oder Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthalten, und Materialien, die ferner eine organische Substanz oder eine anorganische Substanz in diesen Materialien enthalten, enthalten. Die Materialien der dünnen durchlässigen Schichten 26, 27 sind vorgesehen, um die Oberflächen der Trennwände in verschiedenen Zellen des getrockneten Wabenkörpers zu beschichten. Die dünnen durchlässigen Schichten können durch Ansaugen eines gemischten Pulvers von einer Seite in einer trockenen Weise aufgebracht werden. Alternativ kann das gemischte Pulver aufgeschlämmt oder eingekleistert und dann in einer nassen Weise aufgebracht werden. Die Schritte, nachdem die abgedichteten Abschnitte bereitgestellt wurden, können dieselben wie die in Ausführungsform 1 sein.
(Ausführungsform 3)
4 (a) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt von Zellen 15, die abgedichtete Abschnitte 19 und Trennwände 12 einer Wabenstruktur 30 gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen 15 ist. 4(b) ist eine Draufsicht, die eine Stirnfläche 13 der Wabenstruktur 30 gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. 4(c) ist eine Draufsicht, die eine weitere Form einer Stirnfläche 13 der Wabenstruktur 30 gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. Wie in 4(b) und 4(c) gezeigt ist, besitzt die Wabenstruktur 30 gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung eine gestaffelte Anordnung, in der die Zellen A und B, die die Zellen 15 bilden, in vertikalen und horizontalen Richtungen abwechselnd angeordnet sind.
In der Wabenstruktur 30 dient eine Stirnfläche 13 als eine Stirnfläche auf einer Fluidzustromseite und dient die weitere Stirnfläche 14 als eine Stirnfläche auf einer Fluidabstromseite. Die Stirnfläche 13 auf der Fluidzustromseite besitzt abgedichtete Abschnitte 36, 37 jeweils in verschiedenen Zellen B. 4(b) zeigt ein Beispiel, in dem dieselben Typen von abgedichteten Abschnitten der abgedichteten Abschnitte 36, 37 vertikal bzw. horizontal angeordnet sind. 4(c) zeigt ein Beispiel, in dem verschiedene Typen von abgedichteten Abschnitten der abgedichteten Abschnitte 36, 37 in der vertikalen und der horizontalen Richtung abwechselnd angeordnet sind. Die Stirnfläche 14 auf der Fluidabstromseite besitzt dieselben abgedichteten Abschnitte 19 wie die, die in Ausführungsform 1 verwendet werden.
Die abgedichteten Abschnitte 36, 37 enthalten magnetische Substanzen, die voneinander verschieden sind. Die magnetische Substanz, die im abgedichteten Abschnitt 36 enthalten ist, und die magnetische Substanz, die im abgedichteten Abschnitt 37 enthalten ist, sind in mindestens zwei einer maximalen magnetischen Permeabilität, eines Curie-Punkts und eines intrinsischen Widerstandswerts verschieden. Die magnetischen Substanzen, die in den abgedichteten Abschnitten 36, 37 enthalten sind, können die magnetischen Substanzen 16, 17, die in Ausführungsform 1 diskutiert werden, einsetzen. Gemäß einer derartigen Konfiguration enthält die Wabenstruktur 30 zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen, wovon mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des intrinsischen Widerstandswerts in den Zellen 15, verschieden sind derart, dass wie in Ausführungsform 1 sowohl eine Zeit, die zum Erhitzen auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft, erforderlich ist, als auch eine Zeit, die für katalytische Aktivität erforderlich ist, im Falle eines Filters, der einen getragenen Katalysator aufweist, kürzer ist und Kohlenstofffeinstaub und dergleichen durch Induktionserwärmung ausgebrannt und entfernt werden kann.
Die abgedichteten Abschnitte 36, 37 der Wabenstruktur 30 sind nicht besonders beschränkt, solange sie von zwei oder mehr Typen sind, und drei Typen, vier Typen oder fünf oder mehr Typen der abgedichteten Abschnitte können in verschiedenen Zellen 15 enthalten sein. Zum Beispiel kann insgesamt drei Typen von abgedichteten Abschnitten, die jeweils lediglich einen von drei Typen von magnetischen Substanzen, die in mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des Werts des spezifischen Widerstands verschieden sind, enthalten, in verschiedenen Zellen 15 vorgesehen sein.
Die abgedichteten Abschnitte 36, 37 können aus einem Material, das als abgedichtete Abschnitte der herkömmlicherweise bekannten Wabenstruktur verwendet wird, als Grundwerkstoff hergestellt sein und der Grundwerkstoff kann magnetische Substanzen 16, 17 enthalten oder kann lediglich aus den magnetischen Substanzen 16, 17 bestehen.
Wie in 4(a) gezeigt ist, ist die Wabenstruktur 30 auf der Stirnfläche 13 auf der Fluidzustromseite mit den abgedichteten Abschnitten 36, 37, die die magnetischen Substanzen in verschiedenen Zellen B enthalten, versehen. Deshalb sind in einer Abgasreinigungsvorrichtung unter Verwendung der Wabenstruktur 30 Spulenverdrahtungen, die den Außenumfang der Wabenstruktur 30 schraubenlinienförmig umgeben, bei Positionen angeordnet, die den abgedichteten Abschnitten 36, 37 der Zellen B entsprechen. Das heißt, lediglich ein Anordnen der Spulenverdrahtungen in der Nähe der Stirnfläche der Fluidzustromseite der Wabenstruktur 30 derart, dass sie den Außenumfang der Wabenstruktur 30 schraubenlinienförmig umgeben, um eine Induktionserwärmung zu bewirken, kann ermöglichen, das sich Wärme von der Stirnfläche, die auf der Zustromseite erhitzt wird, in den Trennwänden 12 und den Zellen 15 ausbreitet, während sich das Fluid bewegt, und kann verursachen, dass die Wabenstruktur 30 zur Abstromseite erhitzt wird. Deshalb beseitigt dies die Notwendigkeit, die gesamte Wabenstruktur 30 in der Längsrichtung zu erhitzen, derart, dass die Energieeffizienz verbessert werden kann. Ferner kann, da lediglich ein lokales Erhitzen erforderlich ist, ohne die gesamte Wabenstruktur 30 in der Längsrichtung zu erhitzen, eine Eingangsleistung bis zur Verbrennung von PMs (Schwebstoffen) verringert werden. Ferner können die PMs (die Schwebstoffe), die dazu tendieren, in der Nähe der Stirnfläche in der Zelle 15 ungleichförmig verteilt zu sein, rasch ausgebrannt und entfernt werden, um die Wabenstrukturfilter einfach zu regenerieren.
Ferner ist die Wabenstruktur 30 nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt und jede der Stirnflächen 13, 14 kann eine Stirnfläche auf der Zustromseite oder der Abstromseite des Fluids sein. Ferner können einer oder beide des abgedichteten Abschnitts der Zelle A und des abgedichteten Abschnitts der Zelle B, die die Zellen 15 der Wabenstruktur 30 bilden, die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen enthalten. Die Wabenstruktur 30 ist derart konfiguriert, dass einer oder beide des abgedichteten Abschnitts der Zelle A und des abgedichteten Abschnitts der Zelle B, die die Zellen 15 der Wabenstruktur 30 bilden, die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen enthalten kann, wodurch die abgedichteten Abschnitte die magnetischen Substanzen anhaltend enthalten, wenn die Wabenstruktur 30 als ein Wabenfilter verwendet wird. Deshalb beseitigt dies die Notwendigkeit, die Zellen 15 der Wabenstruktur 30 lediglich zum Füllen des Materials, das die magnetische Substanz enthält, zu verwenden. Als Ergebnis kann eine Zunahme eines Druckverlusts niedergehalten werden.
Ferner nehmen in der veranschaulichten Wabenstruktur 30 Tiefen der abgedichteten Abschnitte 36, 37 der Zellen B, die die magnetischen Substanzen enthalten, in der Zellenausdehnungsrichtung vom Zentrum zum Außenumfang der Wabenstruktur 30 allmählich ab. Gemäß einer derartigen Konfiguration sind dann, wenn die Spulenverdrahtungen bei den Positionen angeordnet sind, die den abgedichteten Abschnitte 36, 37 der Zellen B entsprechen, d. h., wenn die Spulenverdrahtungen derart, dass sie den Außenumfang der Wabenstruktur 30 schraubenlinienförmig umgeben, in der Nähe der Stirnfläche 13 auf der Fluidzustromseite der Wabenstruktur 30 angeordnet sind, um eine Induktionserwärmung zu bewirken, die Tiefen der abgedichteten Abschnitte 36, 37 auf der Außenumfangsseite der Wabenstruktur 30 am kürzesten. Ferner werden die abgedichteten Abschnitte 36, 37 zum Zentrum allmählich tiefer. Deshalb wird die Wärme, die durch die Induktionserwärmung erzeugt wird, nicht einfach durch die abgedichteten Abschnitte 36, 37 auf der Außenseite blockiert und die Wabenstruktur 30 wird zufriedenstellend zum Zentrum erhitzt. Die Form des allmählichen Abnehmens vom Zentrum zum Außenumfang der Wabenstruktur 30 ist nicht besonders beschränkt und kann geeignet ausgelegt werden. Zum Beispiel nehmen die Tiefen bevorzugt mit einem gleichbleibenden Anteil vom Zentrum zum Außenumfang der Wabenstruktur 30 ab. In der veranschaulichten Wabenstruktur 30 nehmen die Tiefen der abgedichteten Abschnitte 36, 37 der Zellen B, die die magnetischen Substanzen enthalten, in der Zellenausdehnungsrichtung vom Zentrum zum Außenumfang der Wabenstruktur 30 allmählich ab, wie oben beschrieben ist, obwohl sie nicht darauf beschränkt sind. Die Tiefen eines oder beider der abgedichteten Abschnitte 19 der Zellen A und der abgedichteten Abschnitte 36, 37 der Zellen B, die die magnetischen Substanzen enthalten, in der Zellenausdehnungsrichtung können vom Zentrum zum Außenumfang der Wabenstruktur 30 allmählich abnehmen. Ferner kann die Wabenstruktur 30 derart gebildet sein, dass die Tiefen eines oder beider der abgedichteten Abschnitte 19 der Zellen A und der abgedichteten Abschnitte 36, 37 der Zellen B, die die magnetischen Substanzen enthalten, in der Zellenausdehnungsrichtung vom Zentrum zum Außenumfang der Wabenstruktur 30 nach Bedarf derart geändert werden, dass sie mit einem gewünschten Zweck übereinstimmen.
Das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 30 kann auf dieselbe Weise ausgeführt werden wie das des Verfahrens zum Herstellen der Wabenstruktur 10, mit der Ausnahme, dass die abgedichteten Abschnitte 36, 37, die die magnetischen Substanzen enthalten, sind in den Zellen B vorgesehen, anstelle des Bereitstellens der magnetischen Substanzen 16, 17 an den Oberflächen in den Zellen 15. Zur Bildung der abgedichteten Abschnitte 36, 37 der Wabenstruktur 30 wird z. B. zunächst die magnetische Substanz 16 mit einem Grundwerkstoff gemischt, um ein Material des abgedichteten Abschnitts 36 zu erhalten, und die magnetische Substanz 17 wird mit dem Grundwerkstoff gemischt, um ein Material des abgedichteten Abschnitts 37 zu erhalten. Die Materialien der abgedichteten Abschnitte 36, 37 werden verwendet, um die abgedichteten Abschnitte der verschiedenen Zellen B des getrockneten Wabenkörpers zu bilden. Schritte, nachdem die abgedichteten Abschnitte bereitgestellt wurden, können dieselben sein wie in Ausführungsform 1.
(Ausführungsform 4)
5 ist eine Draufsicht, die einen Teil einer Stirnfläche einer Wabenstruktur 40 gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. In der Wabenstruktur 40 ist eine Zelle (eine zweite Zelle) 41, die eine Querschnittfläche besitzt, die kleiner als die jeder der Zellen A und B (der erste Zelle) ist, zwischen den Zellen A und B, die die Zellen 15 bilden, angeordnet.
Der Innenraum jeder der zweiten Zellen 41 ist mit einem Material gefüllt, das einen der zwei Typen von magnetischen Substanzen 46, 47 enthält. Hier kann das „gefüllt“ ein Zustand sein, in dem das Material, das die magnetische Substanz 46, 47 enthält, in den zweiten Zellen 41 dicht gepackt ist, oder kann ein Zustand sein, in dem der Innenraum jeder zweiten Zelle 41 Lücken (Räume, die kein Material, das die magnetische Substanz 46, 47 enthält, aufweist) aufweist. Die zwei Typen der magnetischen Substanzen 46, 47 sind in mindestens zwei einer maximalen magnetischen Permeabilität, eines Curie-Punkts und eines intrinsischen Widerstandswerts verschieden. Gemäß einer derartigen Konfiguration kann die Wabenstruktur 40 ermöglichen, dass sowohl eine Zeit, die zum Erhitzen auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft, erforderlich ist, als auch eine Zeit, die für katalytische Aktivität erforderlich ist, im Falle eines Filters, der einen getragenen Katalysator aufweist, kürzer gestaltet wird und Kohlenstofffeinstaub und dergleichen ausgebrannt und durch Induktionserwärmung entfernt wird.
Die magnetischen Substanzen 46, 47 der Wabenstruktur 40 sind nicht besonders beschränkt, solange sie von zwei oder mehr Typen sind, und drei Typen, vier Typen oder fünf oder mehr Typen der magnetischen Substanzen können jeweils in verschieden zweiten Zellen 41 enthalten sein. Zum Beispiel können insgesamt drei Typen von magnetischen Substanzen, die in mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und eines Werts des spezifischen Widerstands voneinander verschieden sind, in verschiedenen zweiten Zellen 41 vorgesehen sein.
Jede zweite Zelle 41 muss nicht zwischen der Zelle A und der Zelle B vorgesehen sein und sie kann benachbart zu mindestens einer der Zelle A und der Zelle B angeordnet sein. Gemäß einer derartigen Konfiguration wird das Material, das die magnetische Substanz 46, 47 enthält, in die zweite Zelle 41, die benachbart zu mindestens einer der Zelle A und der Zelle B angeordnet ist, gefüllt, derart, dass die Wabenstruktur 40 durch elektromagnetische Induktion erhitzt wird. Deshalb ist es nicht nötig, Elektrizität durch die Wabenstruktur 40 selbst zu leiten, derart, dass ein beliebiges Auftreten eines Kurzschlusses selbst in einer Umgebung, in der Kondenswasser erzeugt wird, niedergehalten werden kann. Ferner besteht, da die zweiten Zellen 41, die eine geringere Querschnittfläche als die Zellen 15 besitzen, mit den Materialien, die die magnetischen Substanzen 46, 47 enthalten, gefüllt werden, kein Bedarf, den Strömungsweg durch Füllen der Zellen 15, die als die Strömungswege für das Fluid dienen, mit den Materialien, die die magnetischen Substanzen 46, 47 enthalten, zu opfern. Die kann ermöglichen, dass sowohl eine Zunahme eines Druckverlusts der Wabenstruktur 40 als auch der gute Heizwirkungsgrad gleichzeitig erreicht werden. Ferner kann dann, wenn die schädlichen Gasbestandteile im Abgas mit einem Katalysator gereinigt werden, die Wabenstruktur, die eine derartige Konfigurationen aufweist, ermöglichen, dass eine Temperatur des Katalysators zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Benzinkraftmaschine oder eine Dieselkraftmaschine gestartet wird, durch Induktionserwärmung rasch auf eine Katalysatoraktivierungstemperatur oder mehr erhöht wird.
Eine Querschnittform jeder Zelle 15 ist als ein Achteck gebildet, das insgesamt acht Eckabschnitte besitzt, derart, dass jeder Eckabschnitt eines Vierecks entfernt wird, um zwei neue Eckabschnitte zu bilden. Jede der mehreren Zellen 15 besitzt eine derartige achteckige Form und die Zellen 15 sind in derselben Richtung wie der Außenumfang der Wabenstruktur 40 regelmäßig angeordnet.
Jede Zelle 15 besitzt eine polygonale Öffnung und die mehreren zweiten Zellen 41 können benachbart zu mindestens einem Eckabschnitt der polygonalen Öffnung jeder Zelle 15 angeordnet sein. Gemäß einer derartigen Konfiguration können die mehreren Zellen 15 einfach derart angeordnet sein, dass sie im Querschnitt der Wabenstruktur 40 eine eng gepackte Struktur besitzen, und die zweiten Zellen 42, die mit den Materialien, die die magnetischen Substanzen 46, 47 enthalten, gefüllt sind, können, ohne die Zellen 15, die die Strömungswege für das Fluid bilden, zu opfern, oder mit minimierter Verringerung der Querschnittfläche der Zellen 15 zu den Zellen 15 benachbart angeordnet sein. Deshalb ist es möglich, eine Zunahme des Druckverlusts der Wabenstruktur 40 niederzuhalten und ferner den Heizwirkungsgrad der Wabenstruktur 40 zu verbessern. Ferner resultiert, da die Eckabschnitte der Zellen 15 auch Abschnitte sind, in denen eine Katalysatorwaschbeschichtung zum dünnen Imprägnieren einer Katalysatorkomponente, die in den Zellen 15 bereitgestellt werden soll, dazu tendiert, ungleichförmig verteilt zu sein, wenn der Katalysator getragen wird, die Bereitstellung der zweiten Zellen 41, die mit den Materialien, die die magnetischen Substanzen 46, 47 enthalten, gefüllt sind, in der Nähe der Eckabschnitte in einer verbesserten Wirkung des Verbesserns einer Reinigungsrate durch Erhitzen des Katalysators.
Die Anordnung der Zellen 15, der zweiten Zellen 41 und der Trennwände 12 ist nicht auf die beschränkt, die in 5 veranschaulicht ist, solange jede der zweiten Zellen 41 benachbart zu mindestens einer der Zellen A und B angeordnet ist. Die Formen der Zellen 15 und der zweiten Zellen 41 können bevorzugt polygonal wie z. B. ein Dreieck, ein Viereck, ein Fünfeck, ein Sechseck und ein Achteck; kreisförmig oder ellipsenförmig in einem Querschnitt senkrecht zur Mittelachse oder weitere nicht definierten Formen sein, obwohl sie nicht besonders darauf beschränkt sind. Die Zahl, die Anordnung, die Form und dergleichen der Zellen 15 und der zweiten Zellen 41, die Dicke der Trennwände und dergleichen sind nicht beschränkt und sie können nach Bedarf geeignet ausgelegt werden.
Die Querschnittfläche der zweiten Zellen 41 ist nicht besonders beschränkt, solange sie kleiner als die der Zellen 15 ist. Bevorzugt ist ein Verhältnis der Querschnittfläche der zweiten Zellen 41 zur Gesamtquerschnittfläche der Zellen 15 und der zweiten Zellen 4 10 % oder weniger. Gemäß einer derartigen Konfiguration ist es möglich, eine Zunahme eines Druckverlusts weiter niederzuhalten, während ein guter Heizwirkungsgrad der Wabenstruktur 40 aufrechterhalten wird. Das Verhältnis der Querschnittfläche der zweiten Zellen 41 zur Gesamtquerschnittfläche der Zellen 15 und der zweiten Zellen 41 ist stärker bevorzugt 8 % oder weniger und nochmals stärker bevorzugt 5 % oder weniger. Die Untergrenze des Verhältnisses der Querschnittfläche der zweiten Zellen 41 zur Gesamtquerschnittfläche der Zellen 15 und der zweiten Zellen 41 kann typischerweise 1 % oder mehr oder 2 % oder mehr sein, obwohl sie von einem Grad des Heizwirkungsgrads der Wabenstruktur 40 abhängt.
Es ist bevorzugt, dass die äquivalenten hydraulischen Durchmesser der Zellen 15 mindestens zweimal die der zweiten Zellen 41 sind. Gemäß einer derartigen Konfiguration ist es möglich, eine Zunahme eines Druckverlusts weiter niederzuhalten, während ein guter Heizwirkungsgrad der Wabenstruktur 40 aufrechterhalten wird. Die äquivalenten hydraulischen Durchmesser der Zellen 15 sind bevorzugt das 5-Fache oder mehr und nochmals stärker bevorzugt das 8-Fache oder mehr der der zweiten Zellen 41.
Die Materialien, die die magnetischen Substanzen 46, 47, die in den zweiten Zellen 41 gefüllt werden sollen, enthalten, sind aus den magnetischen Substanzen 46, 47 und Matrizen, die die magnetischen Substanzen 46, 47 enthalten, zusammengesetzt. Die Matrix kann z. B. ein Material sein, das ein Metall oder Glas als eine Hauptkomponente enthält, oder ein Material, das Siliziumoxid oder Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, oder ein Material, das ferner eine organische Substanz oder eine anorganische Substanz in diese Materialien enthält, obwohl sie nicht besonders darauf beschränkt ist. Ferner können lediglich die magnetischen Substanzen 46, 47 in den zweiten Zellen 41 gefüllt werden.
Eine Form der magnetischen Substanz 46, 47 kann geradlinig oder partikelförmig sein, obwohl sie nicht besonders darauf beschränkt ist. Wenn die geradlinig magnetische Substanz 46, 47 verwendet wird, kann das Material, das eine geradlinige magnetische Substanz 46, 47 enthält, wie z. B. ein Metalldraht in den zweiten Zellen 41 gefüllt sein oder kann das Material, das mehrere geradlinige magnetische Substanzen 46, 47 enthält, in den zweiten Zellen 41 gefüllt sein. Wenn die partikelförmigen magnetischen Substanzen 46, 47 verwendet werden, wird eine Partikelgröße jeder magnetischen Substanz 46, 47 in einem Bereich gleich oder kleiner als der Durchmesser jeder zweite Zelle 41 geeignet gesetzt. Insbesondere besitzen die magnetischen Substanzen 46, 47 bevorzugt ein Gewichtsmittel der Partikelgröße von 20 µm oder weniger. Die Untergrenze des Gewichtsmittels der Partikelgröße der magnetischen Substanzen 46, 47 ist nicht besonders eingestellt, sie kann jedoch z. B. 0,5 µm oder mehr sein. Es ist festzuhalten, dass das Gewichtsmittel der Partikelgröße durch eine Partikelgrößenverteilungs-Messvorrichtung des Laserbeugungstyps gemessen wird. Ferner kann ein Pulver, das aus der partikelförmigen magnetischen Substanz 46, 47 gebildet ist, allein in den zweiten Zellen 41 gefüllt werden oder kann ein Verbundpulver der magnetischen Substanz und weiterer Materialien wie z. B. Glas in den zweiten Zellen 41 gefüllt werden. Das Pulver, das in den zweiten Zellen 41 gefüllt ist, kann sich in einem Zustand befinden, in dem das Pulver auf die Trennwände in den zweiten Zellen 41 beschichtet ist. Wenn das Pulver somit als das Material verwendet wird, das die magnetische Substanz 46, 47 enthält, wird die Induktionserwärmungsfrequenz höher eingestellt (z. B. zu 100 kHz oder höher eingestellt) als dann, wenn das Material, das die geradlinige magnetische Substanz 46, 47 enthält, verwendet wird, derart, dass eine Temperaturanstiegsratenleistung entsprechend der des Materials, das die geradlinige magnetische Substanz 46, 47 enthält, erhalten werden kann.
Das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 40 kann auf dieselbe Weise ausgeführt werden, wie das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 10, das in Ausführungsform 1 diskutiert wird, mit der Ausnahme, dass der getrocknete Wabenkörper derart gebildet ist, dass jede der zweiten Zellen 41 zu mindestens einer der Zellen A und B benachbart angeordnet ist, und die magnetischen Substanzen werden in verschiedene zweite Zellen 41 gefüllt.
Es existieren hauptsächlich drei Verfahren zum Füllen der zweiten Zellen mit den magnetischen Substanzen, die im Folgenden beschrieben sind:

- ein Verfahren des Gießens einer Aufschlämmung, die eine magnetische Substanz und ein Bindemittel auf der Grundlage eines Metalls oder eines Glases enthält, in die zweiten Zellen der Wabenstruktur und ihres Erhitzens bei einer Temperatur, die gleich oder größer als ein Schmelzpunkt des Metalls oder ein Erweichungspunkt des Glases ist, um es zu verfestigen;
- ein Verfahren des Gießens einer Aufschlämmung, die eine magnetische Substanz und ein Haftmaterial auf der Grundlage von Siliziumoxid oder Aluminiumoxid enthält, in die zweiten Zellen der Wabenstruktur und ihres Erhitzens, um Siliziumoxid oder Aluminiumoxid zu verfestigen; und
- ein Verfahren des Einsetzens eines Materials, das eine geradlinige magnetische Substanz wie z. B. eine drahtförmige Substanz enthält, in die zweiten Zellen der Wabenstruktur.

Um die Aufschlämmung in die zweiten Zellen der Wabenstruktur zu gießen, kann z. B. die Aufschlämmung in die zweiten Zellen der Wabenstruktur zirkuliert werden oder werden die zweiten Zellen der Wabenstruktur in die Aufschlämmung eingetaucht. Hier ist es dann, wenn das Bindemittel auf der Grundlage des Metalls oder des Glases verwendet wird, nötig, das Wabensubstrat zu schmelzen oder zu erweichen, wenn es während der Herstellung bei einer Temperatur ist, die gleich oder kleiner als eine Wärmebeständigkeitstemperatur des Wabensubstrats ist. Deshalb das Erhitzen bei einer Temperatur, die gleich oder kleiner als ein Schmelzpunkt oder ein Erweichungspunkt des Bindemittels ist, bevorzugt. Ferner erreicht in der Verwendungsumgebung die Höchsttemperatur etwa 700 °C. Deshalb ist es stärker bevorzugt, ein Metall oder ein Glas zu verwenden, das einen Schmelzpunkt oder einen Erweichungspunkt besitzt, der gleich oder größer als diese Temperatur ist. Der bestimmte Schmelzpunkt oder der bestimmte Erweichungspunkt liegt z. B. im Bereich von 800 bis 1200 °C. Andererseits ist es, wenn das Haftmaterial auf der Grundlage von Siliziumoxid oder Aluminiumoxid verwendet wird, bevorzugt, dass das Haftmaterial durch Erhitzen und Trocknen während der Herstellung verfestigt werden kann. Beispiele des Haftmaterials, das durch Erhitzen und Trocknen verfestigt werden kann, enthalten eine kolloidale Dispersion von Siliziumoxid oder Aluminiumoxid und können eine kolloidale Dispersion, die Siliziumoxid und Aluminiumoxid enthält, sein.
Ferner ist es, da die Höchsttemperatur in der Verwendungsumgebung etwa 700 °C erreicht, stärker bevorzugt, Siliziumoxid oder Aluminiumoxid, das eine Wärmebeständigkeitstemperatur besitzt, die gleich oder größer als diese Temperatur ist, zu verwenden. Nach dem Gießen der Aufschlämmung in die zweiten Zellen der Wabenstruktur wird ein Saugvorrichtung auf einer stromabwärts liegenden Seite der Wabenstruktur angebracht und ein Saugen wird von der Stirnfläche der weiteren Öffnung stromabwärts der Wabenstruktur durchgeführt, um überschüssiges Wasser zu entfernen, um die zweiten Zellen mit dem Material, das die magnetische Substanz enthält, zu füllen. Das Material, das die magnetische Substanz enthält, wird bevorzugt unter Bedingungen einer Temperatur im Bereich von 800 bis 1200 °C für 0,5 bis 3 Stunden erhitzt.
Wenn das Haftmaterial auf der Grundlage von Aluminiumoxid oder Siliziumoxid verwendet wird, kann der Schritt des Gießen der Aufschlämmung in die Zellen in den Zuständen des Wabenformkörpers und des getrockneten Wabenkörpers durchgeführt werden. In diesem Fall wird sie nach dem Gießen der Aufschlämmung in die zweiten Zellen der Wabenstruktur getrocknet und dann wird im Brennschritt der Wabenstruktur die magnetische Substanz gleichzeitig am Klebstoff befestigt. Das Siliziumoxid oder das Aluminiumoxid weist bevorzugt die verfestigenden Wirkung durch Trocknen auf.
Zusätzlich zur Zugabe des Bindemittels auf der Grundlage des Metalls oder des Glases kann die magnetische Substanz zuvor mit dem Bindemittel auf der Grundlage des Metalls oder des Glases beschichtet werden. Ferner kann ein Schritt des Bildens von Verbundpartikeln, die magnetische Partikel und ein Bindemittel enthalten, vorgesehen sein.
Die Aufschlämmung kann z. B. durch Mischen der magnetischen Substanz, des Haftmaterials oder des Bindemittels, des organischen Bindemittels und Wasser oder Alkohol erhalten werden. Ferner können ein Öl und ein Fett und ein Tensid weiter zur Aufschlämmung hinzugefügt, gemischt und emulgiert werden.
(Ausführungsform 5)
6 (a) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt von Zellen 15, die abgedichtete Abschnitte 19 und Trennwände 12 einer Wabenstruktur 50 gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen 15 ist.
6(b) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt der Zellen 15, die die abgedichteten Abschnitte 19 und die Trennwände 12 der Wabenstruktur 50 gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt senkrecht zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen 15 ist.
Die Wabenstruktur 50 enthält zwei Typen von magnetischen Substanzen 56, 57 jeweils in derselben Zelle 15. Die magnetischen Substanzen 56, 57 der Wabenstruktur 50 sind nicht besonders beschränkt, solange sie von zwei oder mehr Typen sind, und drei Typen, vier Typen oder fünf oder mehr Typen der magnetischen Substanzen können jeweils in derselben Zelle 15 enthalten sein.
Jede der magnetischen Substanzen 56, 57 ist vorgesehen, um Oberflächen der Trennwände 12 in der Zelle 15 zu beschichten. Jede der magnetischen Substanzen 56, 57 kann derart einfüllt werden, dass sie den gesamten Raum in der Zelle 15 füllt. Die Zellen 15, die mit den magnetischen Substanzen 56, 57 versehen sind, sind mit abgedichteten Abschnitten 19 sowohl auf einer Stirnfläche 13 als auch der weiteren Stirnfläche 14 der Wabenstruktur 50 versehen. Die magnetischen Substanzen 56, 57 sind bevorzugt bei verschiedenen Positionen an den Oberflächen der Trennwände 12 der Zelle 15 vorgesehen, um zu verhindern, dass sie miteinander reagieren. Ferner sind die magnetischen Substanzen 56, 57 bevorzugt derart vorgesehen, dass sie voneinander getrennt sind.
Die magnetischen Substanzen 56, 57 sind in mindestens zwei einer maximalen magnetischen Permeabilität, eines Curie-Punkts und eines intrinsischen Widerstandswerts voneinander verschieden. Gemäß einer derartigen Konfiguration enthält die Wabenstruktur 50 zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen, wovon mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des intrinsischen Widerstandswerts in der Zelle 15 verschieden sind, derart, dass wie in Ausführungsform 1 sowohl eine Zeit, die zum Erhitzen auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft, erforderlich ist, als auch eine Zeit, die für katalytische Aktivität erforderlich ist, im Falle eines Filters, der einen getragenen Katalysator aufweist, kürzer ist und Kohlenstofffeinstaub und dergleichen durch Induktionserwärmung ausgebrannt und entfernt werden kann.
Die magnetischen Substanzen 56, 57 der Wabenstruktur 50 sind nicht besonders beschränkt, solange sie von zwei oder mehr Typen sind, und drei Typen, vier Typen oder fünf oder mehr Typen der magnetischen Substanzen können in derselben Zelle 15 enthalten sein. Zum Beispiel kann insgesamt drei Typen von magnetischen Substanzen, die in mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des Werts des spezifischen Widerstands verschieden sind, in derselben Zelle 15 vorgesehen sein.
Die Positionen der Zellen 15, die mit den magnetischen Substanzen 56, 57 versehen sind, der Wabenstruktur 50 sind nicht besonders beschränkt, jedoch haben die magnetische Substanz 56 und die magnetische Substanz 57 verschiedene Funktionen, wie oben beschrieben ist. Deshalb ist bevorzugt, dass sie voneinander beabstandet sind, statt zueinander benachbart zu sein. Zum Beispiel ist, wie in 6(a) und 6(b) gezeigt ist, bevorzugt, dass die Zelle 15, die auf der Seite einer Stirnfläche 13 mit der magnetischen Substanz 56 und auf der Seite der weiteren Stirnfläche 14 mit der magnetischen Substanz 57 versehen ist, und die Zelle 15, die mit der magnetischen Substanz 57 auf einer Seite einer Stirnfläche 13 und auf der Seite der weiteren Stirnfläche 14 mit der magnetischen Substanz 56 versehen ist, abwechselnd angeordnet sind. Die Positionen oder die Zahl der Zellen 15, die mit den magnetischen Substanzen 56, 57 versehen sind, können im Hinblick auf den Heizwirkungsgrad und den Druckverlust der Wabenstruktur 50 geeignet ausgelegt werden.
Die magnetischen Substanzen 56, 57 sind jeweils drahtförmig und können in derselben Zelle 15 voneinander beabstandet vorgesehen sein. Ferner sind die magnetischen Substanzen 56, 57 drahtförmig und die Oberfläche mindestens einer drahtförmigen magnetischen Substanz kann mit einer Reaktionsvermeidungsschicht beschichtet sein. In einem solchen Fall wird durch die Reaktionsvermeidungsschicht verhindert, dass die magnetischen Substanzen 56, 57 miteinander reagieren. Deshalb ist es nicht nötig, die drahtförmigen magnetischen Substanzen 56, 57 getrennt in derselben Zelle 15 vorzusehen und sie können in der Zelle 15 der Reihe nach in der Normalrichtung in der Ausdehnungsrichtung der Zellen 15 vorgesehen sein. Ferner können die drahtförmigen magnetischen Substanzen 56, kontinuierlich, d. h. in Kontakt miteinander, in derselben Zelle 15 in der Ausdehnungsrichtung der Zellen 15 vorgesehen sein. Die Reaktionsvermeidungsschicht ist aus einem Material gebildet, das die Reaktion niederhalten kann, wenn die magnetische Substanz 56 mit der magnetischen Substanz 57 in Kontakt gebracht wird oder wenn sie miteinander in Kontakt gebracht und erhitzt werden. Beispiele des Materials der Reaktionsvermeidungsschicht enthalten Glas auf der Grundlage von SiO₂-Al₂O₃-MgO.
Das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 50 kann auf dieselbe Weise ausgeführt werden, wie das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 10, das in Ausführungsform 1 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass die magnetischen Substanzen in derselben Zelle vorgesehen sind.
(Ausführungsform 6)
7 (a) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt von Zellen 15, die abgedichtete Abschnitte 19 und Trennwände 12 einer Wabenstruktur 60 gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen 15 ist. 7(b) ist eine Querschnittansicht, die eine weitere Form der Zellen 15, die die abgedichteten Abschnitte 19 und die Trennwände 12 der Wabenstruktur 60 gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen 15 ist.
Die Wabenstruktur 60 enthält zwei Typen von magnetischen Substanzen 66, 67 jeweils in derselben Zelle 15. Die magnetischen Substanzen 66, 67 der Wabenstruktur 60 sind nicht besonders beschränkt, solange sie von zwei oder mehr Typen sind, und drei Typen, vier Typen oder fünf oder mehr Typen der magnetischen Substanzen können jeweils in derselben Zelle 15 enthalten sein. Zum Beispiel können drei Typen von magnetischen Substanzen, die in mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des intrinsischen Widerstandswerts voneinander verschieden sind, in derselben Zelle 15 vorgesehen sein.
In der Ausführungsform, die in 7(a) gezeigt ist, ist die magnetische Substanz 67 derart vorgesehen, dass sie die Oberfläche der Trennwand 12 in der Zelle 15 beschichtet. Die magnetische Substanz 66 ist derart vorgesehen, dass sie die magnetische Substanz 67 beschichtet. Die Zellen 15, die mit den magnetischen Substanzen 66, 67 versehen sind, sind mit einem abgedichteten Abschnitt 19 sowohl auf der einen Stirnfläche 13 als auch der weiteren Stirnfläche 14 der Wabenstruktur 60 versehen. In der Ausführungsform, die in 7(b) gezeigt ist, ist eine Reaktionsvermeidungsschicht 68 zwischen den Beschichtungen der magnetischen Substanzen 66, 67 vorgesehen, um zu verhindern, dass die magnetischen Substanzen 66, 67 miteinander reagieren. Die Reaktionsvermeidungsschicht 68, die verwendet werden soll, kann dieselbe sein wie die Reaktionsvermeidungsschicht, die in Ausführungsform 5 diskutiert wird.
Die Wabenstruktur 60 gemäß Ausführungsform 6 ist nicht auf die Konfigurationen, die in 7(a) und 7(b) gezeigt sind, beschränkt. Zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen können für jeden Typ unabhängig auf der Oberfläche der Trennwand der Zelle beschichtet sein und die Beschichtungen unabhängiger magnetischer Substanzen können derart gebildet sein, dass sie der Reihe nach in der Normalrichtung in der Zellenausdehnungsrichtung laminiert sind. Ferner kann die Reaktionsvermeidungsschicht zwischen den Beschichtungen unabhängiger magnetischer Substanzen vorgesehen sein.
Die magnetischen Substanzen 66, 67 sind in mindestens zwei einer maximalen magnetischen Permeabilität, eines Curie-Punkts und eines intrinsischen Widerstandswerts voneinander verschieden. Die magnetischen Substanzen 66, 67, die verwendet werden sollen, können die magnetischen Substanzen 16, 17, die in Ausführungsform 1 diskutiert werden, sein. Gemäß einer derartigen Konfiguration enthält die Wabenstruktur 60 zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen, wovon mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des intrinsischen Widerstandswerts in der Zelle 15 verschieden sind, derart, dass wie in Ausführungsform 1 sowohl eine Zeit, die zum Erhitzen auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft, erforderlich ist, als auch eine Zeit, die für katalytische Aktivität erforderlich ist, im Falle eines Filters, der einen getragenen Katalysator aufweist, kürzer ist und Kohlenstofffeinstaub und dergleichen durch Induktionserwärmung ausgebrannt und entfernt werden kann.
Das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 60 kann auf dieselbe Weise ausgeführt werden, wie das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 10, das in Ausführungsform 1 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass die magnetischen Substanzen in derselben Zelle vorgesehen sind und ferner verschiedene magnetische Substanzen der Reihe nach auf die Oberflächen der Trennwände beschichtet werden.
(Ausführungsform 7)
8 (a) ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt von Zellen 15, die abgedichtete Abschnitte 19 und Trennwände 12 der Wabenstruktur 70 gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung aufweisen, schematisch zeigt, wobei der Querschnitt parallel zur Ausdehnungsrichtung der Zellen 15 ist. 8(b) ist eine Draufsicht, die eine Stirnfläche 13 der Wabenstruktur 70 gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. 8(c) ist eine Draufsicht, die eine weitere Form einer Stirnfläche 13 der Wabenstruktur 70 gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. Wie in 8(b) und 8(c) gezeigt ist, besitzt die Wabenstruktur 70 gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung eine gestaffelt Anordnung, in der Zellen A und B, die die Zellen 15 bilden, in der vertikalen und der horizontalen Richtung abwechselnd angeordnet sind.
In der Wabenstruktur 70 dient eine Stirnfläche 13 als eine Stirnfläche auf einer Fluidzustromseite und dient die weitere Stirnfläche 14 als eine Stirnfläche auf einer Fluidabstromseite. Die Stirnfläche 13 auf der Fluidzustromseite besitzt abgedichtete Abschnitte 76, 77 jeweils in derselben Zelle B. 8(b) zeigt ein Beispiel, in dem dieselben Typen von abgedichteten Abschnitten der abgedichteten Abschnitte 76, 77 vertikal bzw. horizontal angeordnet sind. 8(c) zeigt ein Beispiel, in dem verschiedene Typen von abgedichteten Abschnitten der abgedichteten Abschnitte 76, 77 in der vertikalen und der horizontalen Richtung abwechselnd angeordnet sind. Die Stirnfläche 14 auf der Fluidabstromseite besitzt dieselben abgedichteten Abschnitte 19 wie die, die in Ausführungsform 1 verwendet werden.
Die abgedichteten Abschnitte 76, 77 enthalten magnetische Substanzen, die voneinander verschieden sind. Die magnetische Substanz, die im abgedichteten Abschnitt 76 enthalten ist, und die magnetische Substanz, die im abgedichteten Abschnitt 77 enthalten ist, sind in mindestens zwei einer maximalen magnetischen Permeabilität, eines Curie-Punkts und eines intrinsischen Widerstandswerts verschieden. Die magnetischen Substanzen, die in den abgedichteten Abschnitte 76, 77 enthalten sind, können die magnetischen Substanzen 16, 17, die in Ausführungsform 1 diskutiert werden, einsetzen. Gemäß einer derartigen Konfiguration enthält die Wabenstruktur 70 zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen, wovon mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des intrinsischen Widerstandswerts in der Zelle 15 verschieden sind, derart, dass wie in Ausführungsform 1 sowohl eine Zeit, die zum Erhitzen auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft, erforderlich ist, als auch eine Zeit, die für katalytische Aktivität erforderlich ist, im Falle eines Filters, der einen getragenen Katalysator aufweist, kürzer ist und Kohlenstofffeinstaub und dergleichen durch Induktionserwärmung ausgebrannt und entfernt werden kann.
Die abgedichteten Abschnitte 76, 77 der Wabenstruktur 70 sind nicht besonders beschränkt, solange sie von zwei oder mehr Typen sind, und drei Typen, vier Typen oder fünf oder mehr Typen der abgedichteten Abschnitte können jeweils in derselben Zelle 15 enthalten sein. Zum Beispiel können insgesamt drei Typen von abgedichteten Abschnitten, die jeweils lediglich einen von drei Typen von magnetischen Substanzen, die in mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des Werts des spezifischen Widerstands verschieden sind, enthalten, in derselben Zelle 15 vorgesehen sein.
Es ist bevorzugt, dass der abgedichtete Abschnitt 76 und der abgedichtete Abschnitt 77 in derselben Zelle 15 der Reihe nach in der Zellenausdehnungsrichtung beabstandet sind, um zu verhindern, dass die abgedichteten Abschnitte miteinander reagieren.
Die abgedichteten Abschnitte 76, 77 können aus einem Material, das als abgedichtete Abschnitte der herkömmlicherweise bekannten Wabenstruktur verwendet wird, als Grundwerkstoff hergestellt sein und der Grundwerkstoff kann magnetische Substanzen 16, 17 enthalten oder kann lediglich aus den magnetischen Substanzen 16, 17 bestehen.
Wie in 8(a) gezeigt ist, ist die Wabenstruktur 70 mit den abgedichteten Abschnitten 76, 77, die die magnetischen Substanzen in derselben Zelle B enthalten, auf der Stirnfläche 13 auf der Fluidzustromseite versehen. Deshalb kann lediglich ein Anordnen von Spulenverdrahtungen in der Nähe der Stirnfläche der Fluidzustromseite der Wabenstruktur 70 derart, dass sie den Außenumfang der Wabenstruktur 70 schraubenlinienförmig umgeben, um eine Induktionserwärmung zu bewirken, ermöglichen, dass sich Wärme von der Stirnfläche, die auf der Zustromseite erhitzt wird, in den Trennwänden 12 und den Zellen 15 ausbreitet, währen sich das Fluid bewegt, und kann veranlassen, dass die Wabenstruktur 70 zur Abstromseite erhitzt wird. Deshalb kann eine Energieeffizienz verbessert werden und eine Eingangsleistung bis zur Verbrennung von PMs (Schwebstoffen) kann verringert werden. Ferner können die PMs (die Schwebstoffe), die dazu tendieren, in der Nähe der Stirnfläche in der Zelle 15 ungleichförmig verteilt zu sein, rasch ausgebrannt und entfernt werden, um die Wabenstrukturfilter einfach zu regenerieren.
Ferner ist die Wabenstruktur 70 nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt und jede der Stirnflächen 13, 14 kann eine Stirnfläche auf der Zustromseite oder der Abstromseite des Fluids sein. Ferner können einer oder beide des abgedichteten Abschnitts der Zelle A und des abgedichteten Abschnitts der Zelle B, die die Zellen 15 der Wabenstruktur 70 bilden, die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen enthalten. In den abgedichteten Abschnitten, die die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen enthalten, können die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen der Reihe nach in der Zellenausdehnungsrichtung für jeden Typ unabhängig vorgesehen sein. Die Wabenstruktur 70 ist derart konfiguriert, dass einer oder beide des abgedichteten Abschnitts der Zelle A und des abgedichteten Abschnitts der Zelle B, die die Zellen 15 der Wabenstruktur 70 bilden, die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen enthalten kann, wodurch die abgedichteten Abschnitte die magnetischen Substanzen anhaltend enthalten, wenn die Wabenstruktur 70 als ein Wabenfilter verwendet wird. Deshalb beseitigt dies die Notwendigkeit, die Zellen 15 der Wabenstruktur 70 lediglich zum Einfüllen des Materials, das die magnetische Substanz enthält, zu verwenden. Als Ergebnis kann eine Zunahme eines Druckverlusts niedergehalten werden.
Ferner nehmen in der veranschaulichten Wabenstruktur 70 Tiefen der abgedichteten Abschnitte 76, 77 der Zellen B, die die magnetischen Substanzen enthalten, in der Zellenausdehnungsrichtung vom Zentrum zum Außenumfang der Wabenstruktur 70 allmählich ab. Gemäß einer derartigen Konfiguration wird die Wärme, die durch die Induktionserwärmung erzeugt wird, nicht einfach durch die abgedichteten Abschnitte 76, 77 auf der Außenseite blockiert und die Wabenstruktur 70 wird zufriedenstellend zum Zentrum erhitzt. Die Form des allmählichen Abnehmens vom Zentrum zum Außenumfang der Wabenstruktur 70 ist nicht besonders beschränkt und kann geeignet ausgelegt werden. Zum Beispiel können die Tiefen bevorzugt in einem gleichbleibenden Anteil vom Zentrum zum Außenumfang der Wabenstruktur 70 abnehmen. In der veranschaulichten Wabenstruktur 70 nehmen die Tiefen der abgedichteten Abschnitte 76, 77 der Zellen B, die die magnetischen Substanzen enthalten, in der Zellenausdehnungsrichtung vom Zentrum zum Außenumfang der Wabenstruktur 70 allmählich ab, wie oben beschrieben ist, obwohl sie nicht darauf beschränkt ist. Die Tiefen eines oder beider der abgedichteten Abschnitte 19 der Zellen A und der abgedichteten Abschnitte 76, 77 der Zellen B, die die magnetischen Substanzen enthalten, in der Zellenausdehnungsrichtung können vom Zentrum zum Außenumfang der Wabenstruktur 70 allmählich abnehmen. Ferner kann die Wabenstruktur 70 derart gebildet sein, dass die Tiefen eines oder beider der abgedichteten Abschnitte 19 der Zellen A und der abgedichteten Abschnitte 76, 77 der Zellen B, die die magnetischen Substanzen enthalten, in der Zellenausdehnungsrichtung vom Zentrum zum Außenumfang der Wabenstruktur 70 derart geändert werden, dass sie nach Bedarf mit einem gewünschten Zweck übereinstimmen.
Das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 70 kann auf dieselbe Weise ausgeführt werden, wie das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 60, mit der Ausnahme, dass die abgedichteten Abschnitte 76, 77, die die magnetischen Substanzen enthalten, in der Zelle B vorgesehen sind, anstelle des Vorsehens der magnetischen Substanzen an den Oberflächen in den Zellen 15. Zur Bildung der abgedichteten Abschnitte 76, 77 der Wabenstruktur 70 wird z. B. zunächst die magnetische Substanz 16 mit einem Grundwerkstoff gemischt, um ein Material des abgedichteten Abschnitts 76 zu erhalten, und die magnetische Substanz 17 wird mit dem Grundwerkstoff gemischt, um ein Material des abgedichteten Abschnitts 77 zu erhalten. Die Materialien der abgedichteten Abschnitte 76, 77 werden dann derart angeordnet, dass sie der Reihe nach in derselben Zelle B des getrockneten Wabenkörpers in der Zellenausdehnungsrichtung beabstandet sind. Schritte, nachdem die abgedichteten Abschnitte bereitgestellt wurden, können dieselben wie in Ausführungsform 6 sein.
(Ausführungsform 8)
9 (a) ist eine schematische Außenansicht von zwei verschiedenen Typen von magnetischen Substanzen 86, 87, die in Zellen 15 einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind. 9(b) ist eine schematische Erscheinungsformansicht einer weiteren Form von zwei verschiedenen Typen von magnetischen Substanzen 86, 87, die in den Zellen 15 der Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind.
Die zwei verschiedenen Typen von magnetischen Substanzen 86, 87, die in den Zellen 15 der Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 8 vorgesehen sind, sind jeweils Partikel. Ferner kann mindestens ein Typ der Partikel der zwei verschiedenen Typen von magnetischen Substanzen 86, 87 mit einer Reaktionsvermeidungsschicht 88 beschichtet sein. In der Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 8 sind die Partikel der zwei verschieden magnetischen Substanzen 86, 87 in derselben Zelle 15 vorgesehen. Die Partikel der zwei verschiedenen Typen von magnetischen Substanzen 86, 87 können in die Zelle 15 gefüllt sein, an den Oberflächen der Trennwände 12 beschichtet sein oder in den abgedichteten Abschnitten 19 enthalten sein.
Die magnetischen Substanzen 86, 87 sind in mindestens zwei einer maximalen magnetischen Permeabilität, eines Curie-Punkts und eines intrinsischen Widerstandswerts voneinander verschieden. Als die Partikel der magnetischen Substanzen 86, 87 unter den magnetischen Materialien 16, 17, die in Ausführungsform 1 diskutiert werden, können diejenigen verwendet werden, die in Partikel geformt werden können. Gemäß einer derartigen Konfiguration enthält die Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 8 zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen, wovon mindestens zwei der maximalen magnetischen Permeabilität, des Curie-Punkts und des intrinsischen Widerstandswerts in der Zelle 15 verschieden sind, derart, dass wie in Ausführungsform 1 sowohl eine Zeit, die zum Erhitzen auf eine Temperatur, bei der Wasser verdampft, erforderlich ist, als auch eine Zeit, die für katalytische Aktivität erforderlich ist, im Falle eines Filters, der einen getragenen Katalysator aufweist, kürzer ist und Kohlenstofffeinstaub und dergleichen durch Induktionserwärmung ausgebrannt und entfernt werden kann.
Die Reaktionsvermeidungsschicht 88 verwendet ein Material, das die Partikeloberflächen der magnetischen Substanzen 86, 87 abdecken und die Reaktion der magnetischen Substanzen 86, 87 niederhalten kann. Beispiele des Materials einer derartigen Reaktionsvermeidungsschicht 88 enthalten Materialien auf der Grundlage von SiO₂. Spezifische Beispiele enthalten SiO₂-Al₂O₃-MgO, SiO₂-Al₂O₃, SiO₂-MgO, SiO₂-SrO, SiO₂-CaO, SiO₂-CeO, SiO₂-ZrO₂, SiO₂-Y₂O₃, SiO₂-Y₂O₃-Yb₂O₃, SiO₂-La₂O₃ und dergleichen.
Das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 8 kann auf dieselbe Weise ausgeführt werden wie jedes Verfahren zum Herstellen der Wabenstrukturen 50, 60, 70, die den in Ausführungsformen 5-7 diskutiert werden, mit der Ausnahme, dass zwei verschiedene magnetische Materialien, die in Partikel geformt sind, jeweils in derselben Zelle 15 vorgesehen sind.
<Abgasreinigungsvorrichtung>
Unter Verwendung der Wabenstruktur gemäß jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben ist, kann eine Abgasreinigungsvorrichtung gebildet werden. Als Beispiel zeigt 10 eine schematische Ansicht eines Abgasströmungswegs einer Abgasreinigungsvorrichtung 6, die die Wabenstruktur 1 enthält. Die Abgasreinigungsvorrichtung 6 enthält die Wabenstruktur 1 und eine Spulenverdrahtung 4, die den Außenumfang der Wabenstruktur 1 schraubenlinienförmig umgibt. Außerdem besitzt die Abgasreinigungsvorrichtung 6 ein Metallrohr 2 zum Aufnehmen der Wabenstruktur 1 und der Spulenverdrahtung 4. Die Abgasreinigungsvorrichtung 6 kann in einem Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 2a des Metallrohrs 2 angeordnet sein. Die Spulenverdrahtung 4 kann am Innenraum des Metallrohrs 2 durch ein Befestigungselement 5 befestigt sein. Das Befestigungselement 5 ist bevorzugt ein hitzebeständiges Element wie z. B. Keramikfasern. Die Wabenstruktur 1 kann einen Katalysator tragen.
Die Spulenverdrahtung 4 ist um den Außenumfang der Wabenstruktur 1 schraubenlinienförmig gewickelt. Es wird außerdem angenommen, dass zwei oder mehr Spulenverdrahtungen 4 verwendet werden. Ein Wechselstrom, der von einer Wechselstromversorgung CS geliefert wird, strömt in Reaktion auf ein Einschalten (EIN) eines Schalters SW über die Spulenverdrahtung 4 und als Ergebnis 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 außerdem angenommen, dass die Steuereinheit 3 den Schalter SW ungeachtet des Starts der Kraftmaschine (z. B. in Reaktion auf eine Betätigung eines Heizschalters, der durch einen Fahrer gedrückt wird) einschaltet.
In der vorliegenden Offenbarung wird eine Temperatur der Wabenstruktur 1 in Reaktion auf die Änderung des Magnetfelds gemäß dem Wechselstrom, der durch die Spulenverdrahtung 4 fließt, erhöht. Auf der Grundlage davon werden Kohlenstofffeinstaub und dergleichen, die durch die Wabenstruktur 1 gesammelt werden, ausgebrannt. Außerdem erhöht dann, wenn die Wabenstruktur 1 den Katalysator trägt, die Zunahme der Temperatur der Wabenstruktur 1 eine Temperatur des Katalysators, der durch den Katalysatorträger, der in der Wabenstruktur 1 enthalten ist, getragen wird, und begünstigt die katalytische Reaktion. Kurz gesagt werden Kohlenstoffmonoxid (CO), Stickoxid (NO_x) und Kohlenwasserstoff (CH) zu Kohlenstoffdioxid (CO₂), Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) oxidiert oder reduziert.
BEISPIELE
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung auf der Grundlage von Beispielen speziell beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf Beispiele beschränkt.
<Beispiel 1>
Eine zylindrische Cordieritwabe, die einen Durchmesser von 82 mm, eine Länge von 85 mm, eine Dicke einer Trennwand von 0,1 mm und eine Entfernung zwischen Trennwänden von etwa 1 mm besitzt, wurde mit magnetischen Substanzen in einer Trennwand einer einzelnen Zelle in Intervallen von 5 × 5 Zellen beschichtet, um eine Wabenstruktur zu bilden. Für die Zellen, die mit den magnetischen Substanzen beschichtet wurden, wurden Beschichtungszellen aus Ausgleich Fe-17 Massen-% Cr-Pulver und Beschichtungszellen aus Ausgleich Fe-49 Massen-% Co-2 Massen-% V-Pulver abwechselnd angeordnet. Eine Menge der magnetischen Substanzen, die beschichtet wurde, betrug etwa 30 g.
Anschließend wurde eine Heizprüfung der Wabenstruktur unter Verwendung einer Induktionserwärmungsvorrichtung durchgeführt und wurde eine Temperatur der Stirnfläche der Wabenstruktur mit einem Infrarotthermometer gemessen. Die Heizleistungsfähigkeiten der Wabenstruktur wurden bei einer Eingangsleistung von 4 kW und bei einer Induktionserwärmungsfrequenz von 500 kHz verglichen. Eine Spule wurde mit drei Wicklungen um den Außenumfang der Wabenstruktur gelegt. Eine unbelastete Induktivität der Spule betrug 1,0 µH. Als ein Kondensator, der mit der Spule kombiniert ist, wurde ein Kondensator, der eine Kapazität von 0,1 µP besitzt, gewählt. Ein Transformationsverhältnis betrug 7:1. 11 zeigt einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einer Zeit (Sekunden) und einer Temperatur (°C) bei jeder Induktionserwärmungsfrequenz von 500 kHz in der Heizprüfung zeigt.
<Bezugsbeispiel 1 und Bezugsbeispiel 2>
Die gleichen zylindrischen Cordieritwaben wie in Beispiel 1 wurden angefertigt. Anschließend wurde in einer Trennwand einer Zelle in Intervallen von 5 × 5 Zellen das Ausgleich Fe-17 Massen-% Cr-Pulver für Bezugsbeispiel 1 beschichtet und wurde das Ausgleich Fe-49 Massen-% Co-2 Massen-% V für Bezugsbeispiel 2 beschichtet, um Wabenstrukturen zu erhalten. Eine Menge einer magnetischen Substanz in jeder Wabenstruktur gemäß Bezugsbeispiel 1 und Bezugsbeispiel 2 betrug etwa 30 g.
Anschließend wurde wie in Beispiel 1 eine Heizprüfungjeder Wabenstruktur unter Verwendung einer Induktionserwärmungsvorrichtung durchgeführt. Die Ergebnisse des Messens der Temperatur der Stirnfläche jeder Wabenstruktur mit einem Infrarotthermometer sind in 11 gemeinsam mit denen von Beispiel 1 gezeigt.
<Beurteilung>
Die Wabenstruktur gemäß Beispiel 1 erreichte die Katalysatoraktivierungstemperatur später als die Wabenstruktur gemäß Bezugsbeispiel 1, jedoch war die erreichte Zeit von Beispiel 1 ausreichend früher als die der Wabenstruktur gemäß Bezugsbeispiel 2. Ferner konnte bestätigt werden, dass die Wabenstruktur gemäß Bezugsbeispiel 1 die Verbrennungstemperatur von Kohlenstofffeinstaub von 600 °C nicht erreicht hat, wohingegen die Wabenstruktur gemäß Beispiel 1 über 650 ° C erhitzt wurde und der Kohlenstofffeinstaub verbrannt und entfernt werden konnte.
<Beispiel 2>
Ein Pulver des Ausgleich Fe-17 Massen-% Cr, das einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 10 µm besitzt, und ein Pulver von 100 Massen-% Co, das einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 10 µm besitzt, wurden gepresst und bei 1100 °C gebrannt, um einen Ausgleich Fe-17 Massen-% Cr-Sinterkörper und einen 100 % Co-Sinterkörper, der eine Dichte von 95 % oder mehr aufwies, zu erhalten. Anschließend wurden Vierkantstäbe von jeweils 1 mm × 1 mm × 25 mm aus dem Sinterkörper ausgeschnitten, um zwei Typen von magnetischen Substanzen zu erhalten.
Ein rechteckiges Wabensubstrat mit einer Größe von 20 mm × 12 mm × 25 mm wurde aus einer Cordieritwabe, die eine Trennwanddicke von 0,1 mm und eine Entfernung zwischen Trennwänden von etwa 1 mm besaß, ausgeschnitten. Im Wabensubstrat wies ein Querschnitt von 20 × 12 mm 15 Zellen × 9 Zellen auf. Der Vierkantstab der magnetischen Substanz, der oben beschrieben ist, wurde alle 5 Zellen × 5 Zellen dieser Zellen eingesetzt. Das heißt, die magnetischen Substanzen wurden insgesamt bei sechs Positionen angeordnet: drei Positionen × zwei Positionen. Für die Anordnungskonfiguration der magnetischen Substanzen wurden die magnetische Substanz, die der Ausgleich Fe-17 Massen- % Cr-Sinterkörper war, und die magnetische Substanz, die der 100 % Co-Sinterkörper war, abwechselnd angeordnet.
Anschließend wurde eine Heizprüfung der Wabenstruktur unter Verwendung einer Induktionserwärmungsvorrichtung durchgeführt und eine Temperatur der Stirnfläche der Wabenstruktur wurde mit einem Infrarotthermometer gemessen. Die Heizleistungsfähigkeiten der Wabenstruktur wurden bei einer Spannung von 285 V, einem Strom von 15A und einer Induktionserwärmungsfrequenz von 30 kHz verglichen. Eine Spule wurde mit 9 Wicklungen um den Außenumfang der Wabenstruktur gelegt.
12 zeigt einen Graph, der eine Beziehung zwischen einer Zeit (Sekunden) und einer Temperatur (°C) bei jeder Induktionserwärmungsfrequenz von 30 kHz in der Heizprüfung zeigt.
<Bezugsbeispiel 3 und Bezugsbeispiel 4>
Die gleichen rechteckigen Cordieritwaben wie in Beispiel 2 wurden angefertigt.
Anschließend wurde als Bezugsbeispiel 3 ein magnetischer Vierkantstab, der der Ausgleich Fe-17 Massen-% Cr-Sinterkörper, wie oben beschrieben ist, war, alle 5 Zellen × 5 Zellen eingesetzt, um eine Wabenstruktur zu bilden. Das heißt, derselbe Typ einer magnetischen Substanz wurde insgesamt bei sechs Positionen angeordnet: drei Positionen × zwei Positionen.
Ferner wurde als Bezugsbeispiel 4 der magnetische Vierkantstab, der der 100 Massen-% Co-Sinterkörper, der oben beschrieben ist, war, alle 5 Zellen × 5 Zellen eingesetzt. Das heißt, derselbe Typ eines magnetischen Materials wurde insgesamt bei sechs Positionen angeordnet: drei Positionen × zwei Positionen.
Anschließend wurde wie in Beispiel 2 eine Heizprüfungjeder Wabenstruktur unter Verwendung einer Induktionserwärmungsvorrichtung durchgeführt. Die Ergebnisse des Messens der Temperaturen der Stirnflächen der Wabenstrukturen mit einem Infrarotthermometer sind in 12 gemeinsam mit denen von Beispiel 2 gezeigt.
<Beurteilung>
Die Wabenstruktur gemäß Bezugsbeispiel 3 unter Verwendung lediglich des Ausgleich Fe-17 Massen-% Cr-Sinterkörpers als die magnetische Substanz besaß eine höhere Heizrate bis zu 300 °C und konnte eine Temperatur durch die Induktionserwärmung bis zur Verdampfung von Wasser und eine aktive Temperatur eines Katalysators rasch erhöhen, jedoch konnte sie die Temperatur nicht zu 600 °C, der Verbrennungstemperatur des Kohlenstofffeinstaubs, erhöhen. Andererseits konnte die Wabenstruktur gemäß Bezugsbeispiel 4, wobei lediglich der 100 Massen-% Co-Sinterkörper als die magnetische Substanz verwendet wurde, durch Induktionserwärmung zur Verbrennungstemperatur von Kohlenstofffeinstaub von 600 °C oder höher erhitzt werden, benötigte jedoch Zeiten, um die Temperatur zur Verdampfungstemperatur von Wasser und dem Katalysatoraktivierungstemperaturbereich zu erhöhen. Die Wabenstruktur gemäß Beispiel 2, wobei das Ausgleich Fe-17 Massen-% Cr und das 100 Massen-% Co als die magnetischen Substanzen abwechselnd angeordnet waren, konnte die Temperatur zum Wasserverdampfungstemperaturbereich und dem Katalysatoraktivierungsbereich rasch erhöhen und konnte die Temperatur zu der Verbrennungstemperatur von Kohlenstofffeinstaub von 600 °C erhöhen.
Bezugszeichenliste

1, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70: Wabenstruktur
2: Metallrohr
3: Steuereinheit
4: Spulenverdrahtung
5: Befestigungselement
6: Abgasreinigungsvorrichtung
11: Außenumfangswand
12: Trennwand
13, 14: Stirnfläche
15: Zellen (Zelle A + Zelle B)
16, 17, 46, 47, 56, 57, 66, 67, 86, 87: Magnetische Substanz
19, 36, 37, 76, 77: Abgedichteter Abschnitt
26, 27: Durchlässige dünne Schicht
41: Zweite Zelle
68, 88: Reaktionsvermeidungsschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2016/021186 A1 [0006]

Claims

Säulenförmige Wabenstruktur, die Folgendes umfasst: eine Außenumfangswand und eine poröse Trennwand, die in der Außenumfangswand angeordnet ist, wobei die Trennwand mehrere Zellen definiert und jede der Zellen von einer Stirnfläche zu einer weiteren Stirnfläche verläuft, um einen Strömungsweg zu bilden, wobei die mehreren Zellen zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen, wovon mindestens zwei einer maximalen magnetischen Permeabilität, eines Curie-Punkts und eines intrinsischen Widerstandswerts verschieden sind, enthalten.
Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei die Zellen Folgendes umfassen: mehrere Zellen A, die auf der Seite einer Stirnfläche geöffnet sind und abgedichtete Abschnitte auf der weiteren Stirnfläche aufweisen; und mehrere Zellen B, die mit den Zellen A abwechselnd angeordnet sind und die auf der Seite einer weiteren Stirnfläche geöffnet sind und abgedichtete Abschnitte auf der einen Stirnfläche aufweisen.
Wabenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen in verschiedenen Zellen enthalten sind.
Wabenstruktur nach Anspruch 3, wobei mindestens einer der zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen drahtförmig ist.
Wabenstruktur nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Zellen mehrere erste Zellen und mehrere zweite Zellen, die eine kleinere Querschnittfläche als die ersten Zellen besitzen, umfassen; ein Innenraum jeder der mehreren zweiten Zellen mit einem Material gefüllt ist, das einen der zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen enthält; und jede der zweiten Zellen zu mindestens einer ersten Zelle benachbart angeordnet ist.
Wabenstruktur nach Anspruch 3, wobei die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen zwei Typen von magnetischen Substanzen sind und jeder der zwei Typen von magnetischen Substanzen an Oberflächen der Trennwand beschichtet ist.
Wabenstruktur nach Anspruch 3, wobei die Zellen Folgendes umfassen: mehrere Zellen A, die auf der Seite einer Stirnfläche geöffnet sind und abgedichtete Abschnitte auf der weiteren Stirnfläche aufweisen; und mehrere Zellen B, die mit den Zellen A abwechselnd angeordnet sind und die auf der Seite einer weiteren Stirnfläche geöffnet sind und abgedichtete Abschnitte auf der einen Stirnfläche aufweisen; und eine durchlässige dünne Schicht an einer Oberfläche mindestens eines Teils der Trennwand der Zellen A und der Zellen B vorgesehen ist und jeder der zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen in der dünnen durchlässigen Schicht enthalten ist.
Wabenstruktur nach Anspruch 3, wobei die Zellen Folgendes umfassen: mehrere Zellen A, die auf der Seite einer Stirnfläche geöffnet sind und abgedichtete Abschnitte auf der weiteren Stirnfläche aufweisen; und mehrere Zellen B, die mit den Zellen A abwechselnd angeordnet sind und die auf der Seite einer weiteren Stirnfläche geöffnet sind und abgedichtete Abschnitte auf der einen Stirnfläche aufweisen; und einer oder beide der abgedichteten Abschnitte der Zellen A und der abgedichteten Abschnitte der Zellen B die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen enthalten.
Wabenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen in derselben Zelle enthalten sind.
Wabenstruktur nach Anspruch 9, wobei die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen bei verschiedenen Positionen an Oberflächen der Trennwand vorgesehen sind.
Wabenstruktur nach Anspruch 9, wobei jeder der zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen drahtförmig ist und die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen voneinander beabstandet in derselben Zelle vorgesehen sind.
Wabenstruktur nach Anspruch 9, wobei jeder der zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen drahtförmig ist und eine Oberfläche von mindestens einem drahtförmigen magnetischen Material mit einer Reaktionsvermeidungsschicht beschichtet ist.
Wabenstruktur nach Anspruch 9, wobei die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen für jeden Typ unabhängig auf der Oberfläche der Trennwand beschichtet sind und Beschichtungen der unabhängigen magnetischen Substanzen der Reihe nach in einer Normalrichtung in einer Ausdehnungsrichtung der Zellen laminiert sind; und eine Reaktionsvermeidungsschicht zwischen den Beschichtungen der unabhängigen magnetischen Substanzen vorgesehen ist.
Wabenstruktur nach Anspruch 9, wobei die Zellen Folgendes umfassen: mehrere Zellen A, die auf der Seite einer Stirnfläche geöffnet sind und abgedichtete Abschnitte auf der weiteren Stirnfläche aufweisen; und mehrere Zellen B, die mit den Zellen A abwechselnd angeordnet sind und die auf der Seite einer weiteren Stirnfläche geöffnet sind und abgedichtete Abschnitte auf der einen Stirnfläche aufweisen; einer oder beide der abgedichteten Abschnitte der Zellen A und der abgedichteten Abschnitte der Zellen B die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen enthalten; und in den abgedichteten Abschnitten, die die zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen enthalten, die zwei oder mehr Typen von magnetischen Materialien für jeden Typ in einer Ausdehnungsrichtung der Zellen unabhängig vorgesehen sind.
Wabenstruktur nach Anspruch 9, wobei jeder der zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen aus Partikeln besteht und mindestens ein Typ der Partikel der zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen mit einer Reaktionsvermeidungsschicht beschichtet ist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei mindestens einer der zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen einen Curie-Punkt von 700 °C oder mehr besitzt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei mindestens einer der zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen einen intrinsischen Widerstandswert von 50 µΩcm oder mehr besitzt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei mindestens einer der zwei oder mehr Typen von magnetischen Substanzen eine maximale magnetische Permeabilität von 10.000 oder mehr besitzt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Trennwände und die Außenumfangswand ein Keramikmaterial umfassen.
Wabenstruktur nach Anspruch 19, wobei das Keramikmaterial mindestens eines ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Cordierit, Siliziumkarbid, Aluminiumtitanat, Siliziumnitrid, Mullit und Aluminiumoxid besteht.
Abgasreinigungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: die Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 20; eine Spulenverdrahtung, die einen Außenumfang der Wabenstruktur schraubenlinienförmig umgibt; und ein Metallrohr, um die Wabenstruktur und die Spulenverdrahtung aufzunehmen.