DE112020001494T5

DE112020001494T5 - Wabenstruktur und Abgasreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112020001494T5
Application number: DE112020001494.0T
Authority: DE
Inventors: Takafumi Kimata; Yukio Miyairi; Masaaki Masuda; Kazuya Hosoda
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2022-01-13
Also published as: JPWO2020195278A1; US20210388749A1; JP7181380B2; WO2020195278A1; CN113613754A

Abstract

Eine säulenförmige Wabenstruktur enthält eine Außenumfangswand; und eine poröse Trennwand, die innerhalb der Außenumfangswand angeordnet ist, wobei die poröse Trennwand mehrere Zellen definiert, wobei jede der Zellen von einer Stirnfläche zu der anderen Stirnfläche verläuft, um einen Strömungsweg zu bilden, wobei eine Oberfläche der porösen Trennwand in den Zellen eine Sammelschicht mit einem kleineren durchschnittlichen Porendurchmesser als die poröse Trennwand umfasst; und wobei zwischen den Oberflächen der porösen Trennwand und der Sammelschicht und/oder auf der Sammelschicht magnetische Partikel mit einem Curie-Punkt von 700 °C oder höher vorgesehen sind.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wabenstruktur und eine Abgasreinigungsvorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Wabenstruktur und eine Abgasreinigungsvorrichtung, die wegen Induktionserwärmung eine verbesserte Verbrennungseffizienz von Kohlenstoffpartikeln und dergleichen aufweisen und die eine unterbundene Erhöhung des Druckverlusts aufweisen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es gibt eine erhöhte Notwendigkeit der Verringerung schädlicher Komponenten (HC, NOx, CO) in Kraftfahrzeugabgas. Gegenwärtig werden die auszustoßenden schädlichen Komponenten während einer Zeitdauer unmittelbar nach dem Starten einer Kraftmaschine, d. h. während einer Zeitdauer, während der eine Katalysatortemperatur niedriger ist und eine Aktivität des Katalysators unzureichend ist, ausgestoßen. Um dieses Problem zu behandeln, offenbart die Patentliteratur 1 eine Technik zum Einführen eines magnetischen Drahts in einen Teil von Zellen einer Cordieritwabe, die als eine Wabe mit getragenem Kondensator umfassend verwendet wird, und des Leitens eines elektrischen Stroms durch eine Spule an einem Außenumfang der Wabe, um eine Induktionserwärmung zu veranlassen und dadurch eine Temperatur des Drahts zu erhöhen. Gemäß dieser Technik kann eine Temperatur der Wabe durch die Induktionserwärmung erhöht werden und kann der Katalysator an der Wabe selbst getragen sein, um die Katalysatoraktivität aufrechtzuerhalten, oder kann ein durch die erwärmte Wabe strömendes Gas erwärmt werden, um die Katalysatorwabe, die sich auslassseitig befindet, zu erwärmen.
Abgaskohlenstoffpartikel von Dieselkraftmaschinen und Benzinkraftmaschinen wirken sich negativ auf die menschliche Gesundheit aus, so dass es ebenfalls eine erhöhte Notwendigkeit der Verringerung dieser Partikel gibt. Um sie zu behandeln, verwendet die Patentliteratur 2 einen Filter vom Wandströmungstyp mit einer Wabenstruktur, die abwechselnd abgedichtet ist, und offenbart sie eine Technik zum Bereitstellen einer Sammelschicht zum Sammeln von Partikeln auf Oberflächen von Trennwänden des Wabenstrukturfilters.
Kohlenstoffpartikel (Ruß), die durch den Filter gesammelt werden, werden durch Erhöhen einer Temperatur des Abgases ausgebrannt und entfernt. Allerdings verursacht das ein Problem, dass der Verbrauch eines Kraftstoffs, der erforderlich ist, um die Temperatur des Abgases zu erhöhen, zunimmt, falls eine für die Verbrennungsentfernung erforderliche Zeitdauer länger ist. Um dieses Problem zu behandeln, offenbart die Patentliteratur 3 eine Technik zum verteilten Anordnen feiner magnetischer Partikel auf Oberflächen von Trennwänden eines Filters und zu deren Erwärmen durch elektromagnetische Induktionserwärmung.
LISTE DER ENTGEGENHALTUNGEN
Patentliteraturen

[Patentliteratur 1] US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2017/0022868 A1
[Patentliteratur 2] Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2016/175045 A
[Patentliteratur 3] WO 2016/021186 A1

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Allerdings haben die Erfinder im Ergebnis der Untersuchungen ermittelt, dass eine Erwärmungseffizienz erhöht ist, auch wenn die in der Patentliteratur 1 offenbarte Technik auf eine Wabe mit getragenem Kondensator oder auf einen Wabenstrukturfilter angewendet wird, da die Anzahl der Zellen, in die ein Metalldraht eingeführt ist, erhöht ist, die Anzahl der Zellen, die als Gasströmungswege verwendet werden können, verringert ist und die Flächen der Fluidströmungswege verringert sind, wodurch eine wesentliche Erhöhung des Druckverlusts verursacht wird.
Ferner können in der in der Patentliteratur 2 oder 3 beschriebenen Technik die durch den Wabenstrukturfilter gesammelten Kohlenstoffpartikel von den Oberflächen der Trennwände in ein Wabengrundmaterial eindringen, was eine Verbrennungseffizienz der Kohlenstoffpartikel verschlechtern kann und außerdem eine Erhöhung des Druckverlusts des Filters verursachen kann.
Angesichts der obigen Umstände ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer Wabenstruktur und einer Abgasreinigungsvorrichtung, die eine verbesserte Verbrennungseffizienz für Kohlenstoffpartikel wegen Induktionserwärmung aufweisen und die eine unterbundene Erhöhung des Druckverlusts aufweisen.
Im Ergebnis der intensiven Untersuchungen haben die Erfinder ermittelt, dass die obigen Probleme dadurch gelöst werden können, dass eine Wabenstruktur in der Weise konfiguriert ist, dass sie auf Oberflächen von Trennwänden der Wabenstruktur Sammelschichten enthält, wobei die Zellen als Strömungswege für ein Fluid dienen, wobei jede Sammelschicht einen kleineren durchschnittlichen Korndurchmesser als jede der Trennwände aufweist, und dass sie zwischen den Oberflächen der Trennwand und der Sammelschicht und/oder auf der Sammelschicht magnetische Partikel jeweils mit einem Curie-Punkt von 700 °C oder mehr bereitstellt. Das heißt, die vorliegende Erfindung ist wie folgt spezifiziert:

(1) Säulenförmige Wabenstruktur, die umfasst:
- eine Außenumfangswand; und
- eine poröse Trennwand, die innerhalb der Außenumfangswand angeordnet ist, wobei die poröse Trennwand mehrere Zellen definiert, wobei jede der Zellen von einer Stirnfläche zu der anderen Stirnfläche verläuft, um einen Strömungsweg zu bilden,
- wobei eine Oberfläche der porösen Trennwand in den Zellen eine Sammelschicht mit einem kleineren durchschnittlichen Porendurchmesser als die poröse Trennwand umfasst; und
- wobei zwischen den Oberflächen der porösen Trennwand und der Sammelschicht und/oder auf der Sammelschicht magnetische Partikel mit einem Curie-Punkt von 700 °C oder höher vorgesehen sind.
(2) Abgasreinigungsvorrichtung, die umfasst:
- die Wabenstruktur nach (1);
- eine Spulenverdrahtung, die einen Außenumfang der Wabenstruktur spiralförmig umgibt; und
- ein Metallrohr zum Aufnehmen der Wabenstruktur und der Spulenverdrahtung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Wabenstruktur und eine Abgasreinigungsvorrichtung zu schaffen, die eine verbesserte Verbrennungseffizienz für Kohlenstoffpartikel wegen Induktionserwärmung aufweisen und eine unterbundene Erhöhung des Druckverlusts aufweisen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2: Jede von 2(a)-(c) ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt von Zellen und Trennwänden einer Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Verlaufsrichtung der Zellen ist;
3(a) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Umgebung einer Oberfläche einer Trennwand in der Querschnittsansicht aus 2(a); 3(b) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Umgebung der Oberfläche einer Trennwand in der Querschnittsansicht von 2(b); und 3(c) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Umgebung einer Oberfläche einer Trennwand in der Querschnittsansicht aus 2(c);
4 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt von Zellen und Trennwänden einer Wabenstruktur mit Wärmeisolationsschichten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Verlaufsrichtung der Zellen ist;
5 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Wabenstruktur mit abgedichteten Abschnitten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt von Zellen und Trennwänden einer Wabenstruktur mit abgedichteten Abschnitten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Verlaufsrichtung der Zellen ist;
7 ist eine schematische Ansicht eines Abgasströmungswegs einer Abgasreinigungsvorrichtung, die eine Wabenstruktur enthält.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungsformen einer Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und können auf der Grundlage der Kenntnis des Fachmanns auf dem Gebiet verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Verbesserungen vorgenommen werden, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
<Wabenstruktur>
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Wabenstruktur 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die dargestellte Wabenstruktur 1 ist säulenförmig und weist eine Außenumfangswand 11 auf, die sich an dem äußersten Umfang befindet. Ferner weist die dargestellte Wabenstruktur 1 die porösen Trennwände 12 auf, die innerhalb der Außenumfangswand 11 angeordnet sind und mehrere Zellen 15 definieren, die von einer Stirnfläche 13 zu der anderen Stirnfläche 14 durchdringen, um Strömungswege zu bilden.
Obwohl Materialien der Trennwände 12 und der Außenumfangswand 11 der Wabenstruktur 1 nicht besonders beschränkt sind, ist ein poröser Körper mit einer großen Anzahl von Poren erforderlich. Somit sind die Trennwände 12 und die Außenumfangswand 11 allgemein aus einem Keramikmaterial hergestellt. Das Keramikmaterial kann eine Zusammensetzung sein, die wenigstens ein, zwei oder mehr Elemente, die aus Si, Al und Mg ausgewählt sind, enthält. Beispiele des Keramikmaterials enthalten SiO₂, Al₂O₃, MgO, Cordierit (2MgO · 2SiO₂ · 5SiO₂), Siliciumcarbid (SiC), Aluminiumtitanat (Al₂O₃ · TiO₂), Siliciumnitrid (Si₃N₄), Mullit (3Al₂O₃ · 2SiO₂), Aluminiumoxid (Al₂O₃), ein Verbundmaterial auf Silicium-Siliciumcarbid-Grundlage und ein Verbundmaterial auf Siliciumcarbid-Cordierit-Grundlage. Insbesondere ist ein Sinterkörper, hauptsächlich auf der Grundlage von Cordierit (50 Masse-% oder mehr Cordierit), bevorzugt. Wie der Ausdruck „auf Siliciumcarbid-Grundlage“ hier verwendet ist, bedeutet er, dass die Wabenstruktur 1 Siliciumcarbid in einer Menge von 50 Masse-% oder mehr der gesamten Wabenstruktur 1 enthält. Der Ausdruck „die Wabenstruktur 1 beruht hauptsächlich auf einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial“ bedeutet, dass die Wabenstruktur 1 auf der Grundlage der gesamten Wabenstruktur 190 Masse-% oder mehr des Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterials (Gesamtmasse) enthält. Für das Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial enthält es hier Siliciumcarbidpartikel als ein Aggregat und Silicium als ein Bindematerial zum Binden der Siliciumcarbidpartikel, wobei mehrere Siliciumcarbidpartikel vorzugsweise durch Silicium gebunden sind, um zwischen den Siliciumcarbidpartikeln Poren zu bilden. Der Ausdruck „die Wabenstruktur 1 beruht hauptsächlich auf Siliciumcarbid“ bedeutet, dass die Wabenstruktur 1 auf der Grundlage der gesamten Wabenstruktur 190 Masse-% oder mehr Siliciumcarbid (Gesamtmasse) enthält.
Die Zellenform der Wabenstruktur 1 kann in einem Querschnitt orthogonal zu der Mittelachse eine Mehreckform wie etwa ein Dreieck, ein Viereck, ein Fünfeck, ein Sechseck und ein Achteck; eine Kreisform; oder eine Ellipsenform sein, ist darauf aber nicht besonders beschränkt. Alternativ kann die Zellenform andere unzählige Formen sein.
Ferner kann eine Außenform der Wabenstruktur 1 eine Form wie etwa eine Säulenform mit kreisförmigen Stirnflächen (kreisförmige Säulenform), eine Säulenform mit ovalen Stirnflächen und eine Säulenform mit mehreckigen (quadratischen, fünfeckigen, sechseckigen, siebeneckigen, achteckigen und dergleichen) Stirnflächen und dergleichen sein, ist darauf aber nicht besonders beschränkt. Darüber hinaus ist die Größe der Wabenstruktur 1 nicht besonders beschränkt und ist eine axiale Länge der Wabenstruktur 1 vorzugsweise von 40 bis 500 mm. Ferner ist z. B. ein Durchmesser jeder Stirnfläche vorzugsweise von 50 bis 500 mm, wenn der Außenumfang der Wabenstruktur 1 zylindrisch ist.
Vorzugsweise weist jede Trennwand der Wabenstruktur 1 hinsichtlich der Leichtigkeit der Herstellung eine Dicke von 0,10 bis 0,50 mm und bevorzugter von 0,25 bis 0,45 mm auf. Zum Beispiel verbessert die Dicke von 0,20 mm oder mehr die Festigkeit der Wabenstruktur 1. Die Dicke von 0,50 mm oder weniger kann zu einem niedrigeren Druckverlust führen, wenn die Wabenstruktur 1 als ein Filter verwendet wird. Es soll angemerkt werden, dass die Dicken der Trennwände 12 und der Sammelschichten 23 und der Wärmeisolationsschichten 24 ein Durchschnittswert sind, der durch ein Verfahren zum Beobachten des axialen Querschnitts der Wabenstruktur 1 mit einem Mikroskop gemessen wird.
Ferner weisen die Trennwände 12, die die Wabenstruktur 1 bilden, hinsichtlich der Leichtigkeit der Herstellung vorzugsweise eine Porosität von 30 bis 70 % und bevorzugter von 40 bis 65 % auf. Die Porosität von 30 % oder mehr neigt zu einer Verringerung eines Druckverlusts. Die Porosität von 70 % oder weniger kann die Festigkeit der Wabenstruktur 1 aufrechterhalten. Die Porosität jeder der Trennwände 12, der Sammelschichten 23 und der Wärmeisolationsschichten 24, wie sie später beschrieben sind, kann hier durch das folgende Verfahren gemessen werden. Zunächst wird eine Wabenstruktur, in der auf Oberflächen von Trennwandgrundmaterialien Trennwände, Sammelschichten oder Wärmeisolationsschichten angeordnet sind, in ein Harz eingebettet. Daraufhin wird die in das Harz eingebettete Wabenstruktur senkrecht zu einer Zellenverlaufsrichtung geschnitten. Die Schnittfläche der geschnittenen Wabenstruktur wird poliert und die Sammelschichten in der Schnittfläche werden mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) beobachtet. Unter Verwendung des beobachteten REM-Bilds (Vergrößerungen von 5000) wird ein Verhältnis der in den Trennwänden, in den Sammelschichten oder in den Wärmeisolationsschichten gebildeten Poren durch Bildverarbeitungssoftware (Image-Pro Plus 7.0 (Handelsname) von Nippon Visual Science Co., Ltd.) gemessen. Das somit gemessene „Verhältnis der Poren“ ist die Porosität der Trennwände, der Sammelschichten oder der Wärmeisolationsschichten.
Vorzugsweise weisen die porösen Trennwände 12 eine durchschnittliche Porengröße von 5 bis 30 µm und bevorzugter von 10 bis 25 µm auf. Die durchschnittliche Porengröße von 5 µm oder mehr kann den Druckverlust weiter verringern, wenn die Wabenstruktur 1 als ein Filter verwendet wird. Die durchschnittliche Porengröße von 30 µm oder weniger kann die Festigkeit der Wabenstruktur 1 aufrechterhalten. Wie die Begriffe „durchschnittlicher Porendurchmesser“ und „Porosität“ hier verwendet sind, bedeuten sie einen durchschnittlichen Porendurchmesser bzw. eine Porosität, die durch Quecksilberporosimetrie gemessen werden.
Vorzugsweise weist die Wabenstruktur 1 eine Zellendichte in einem Bereich von 5 bis 93 Zellen/cm² und bevorzugter in einem Bereich von 5 bis 63 Zellen/cm² und noch bevorzugter in einem Bereich von 31 bis 45 Zellen/cm² auf, obwohl sie darauf nicht besonders beschränkt ist.
2(a), 2(b) und 2(c) sind Querschnittsansichten, die schematisch Querschnitte der Zellen 15 bzw. der Trennwände 12 der Wabenstruktur 1 zeigen, die parallel zu der Verlaufsrichtung der Zellen 15 sind.
Die Wabenstruktur 1 ist auf den Oberflächen der Trennwände 12 in den Zellen 15 mit Sammelschichten 23 versehen, die jeweils einen kleineren durchschnittlichen Porendurchmesser als jede der Trennwände 12 aufweisen. Ferner sind zwischen den Oberflächen der Trennwand 12 und der Sammelschicht 23 der Wabenstruktur 1 und/oder auf den Sammelschichten 23 magnetische Partikel 21 mit einem Curie-Punkt von 700 °C oder mehr vorgesehen. Gemäß einer derartigen Konfiguration kann jede Sammelschicht 23 mit einem kleineren durchschnittlichen Porendurchmesser als jede Trennwand 12 versehen sein, wodurch verhindert wird, dass in einem Abgas enthaltene Kohlenstoffpartikel und dergleichen von den Oberflächen der Trennwände 12 in das Wabengrundmaterial eindringen, wenn die Wabenstruktur 1 als ein Filter verwendet wird. Somit ist die Verbrennungseffizienz der Kohlenstoffpartikel und dergleichen verbessert, so dass eine Zunahme des Druckverlusts des Filters unterbunden werden kann. Da zwischen den Oberflächen der Trennwand 12 und der Sammelschicht 23 und/oder auf den Sammelschichten 23 die magnetischen Partikel mit einem Curie-Punkt von 700 °C oder höher vorgesehen sind, kann die Induktionserwärmung ferner eine Wabentemperatur erreichen, die ausreicht, eine Katalysatortemperatur auf eine höhere katalytisch aktive Temperatur zu erhöhen, und kann der Wabenstrukturfilter ebenfalls durch Verbrennen und Entfernen von in den Zellen 15 gesammelten Kohlenstoffpartikeln und dergleichen leicht regeneriert werden. Da die magnetischen Partikel 21 zwischen den Oberflächen der Trennwand 12 und der Sammelschicht 23 und/oder auf den Sammelschichten 23 vorgesehen sind, können die durch die Sammelschichten 23 gesammelten Kohlenstoffpartikel ferner dadurch, dass die magnetischen Partikel 21 in der Nähe der Sammelschichten der Induktionserwärmung ausgesetzt werden, effizient ausgebrannt werden. Somit kann die Verbrennungseffizienz der Kohlenstoffpartikel und dergleichen verbessert werden und kann die Zunahme des Druckverlusts des Filters zufriedenstellender unterbunden werden.
Die durchschnittlichen Porendurchmesser der Sammelschichten 23 und der Wärmeisolationsschichten 24 können durch das Quecksilberdruckverfahren gemessen werden. Gemäß dem Messverfahren wird in einem Quecksilberporosimeter eine Differenz zwischen einer Quecksilber-Porosikurve (Porenvolumenfrequenz) mit den Sammelschichten oder Wärmeisolationsschichten und einer Quecksilber-Porosikurve nur für das Grundmaterial, die durch Abschaben und Entfernen nur der Sammelschichten oder der Wärmeisolationsschichten erhalten wird, in Form eines Spitzenwerts bestimmt, die die Porosikurve für die Sammelschichten oder für die Wärmeisolationsschichten ist, und wird ihr Spitzenwert als ein durchschnittlicher Kurvendurchmesser bestimmt. Ferner kann ein REM-Bild des Querschnitts der Wabenstruktur aufgenommen werden und können leere Abschnitte und volle Abschnitte durch Bildanalyse von Abschnitten der Sammelschichten oder der Wärmeisolationsschichten binarisiert werden und können 20 oder mehr Leerräume zufällig ausgewählt werden und kann ein Durchschnitt ihrer einbeschriebenen Kreise als der durchschnittliche Porendurchmesser bestimmt werden.
Solange die magnetischen Partikel 21 zwischen den Oberflächen der Trennwand 12 und der Sammelschicht 23 und/oder auf den Sammelschichten 23 vorgesehen sind, ist die Anordnung der Sammelschichten 23 und der magnetischen Partikel 21 nicht besonders beschränkt. Wie in 2(a) gezeigt ist, können die Sammelschichten 23 z. B. auf den Oberflächen der Trennwände 12 in den Zellen 15 vorgesehen sein und können die magnetischen Partikel 21 auf den Oberflächen der Sammelschichten 23 (auf der Strömungswegseite der Zelle 15) vorgesehen sein. Wie in 2(b) gezeigt ist, können die magnetischen Partikel 21 ferner auf den Oberflächen der Trennwände 12 in den Zellen 15 vorgesehen sein und können die Sammelschichten 23 auf den Oberflächen der magnetischen Partikel 21 (auf der Strömungswegseite der Zellen 15) vorgesehen sein. Wie in 2(c) gezeigt ist, können die magnetischen Partikel 21 darüber hinaus auf den Oberflächen der Trennwände 12 in den Zellen 15 vorgesehen sein und können die Sammelschichten 23 auf den Oberflächen der magnetischen Partikel 21 (auf der Strömungswegseite der Zelle 15) vorgesehen sein und können die magnetischen Partikel 21 ferner auf den Oberflächen der Sammelschichten 23 (auf der Strömungswegseite der Zelle 15) vorgesehen sein. In der Konfiguration aus 2(c) sind die magnetischen Partikel 21 auf beiden Seiten jeder Sammelschicht 23 (auf der Seite der Trennwand 12 und auf der Strömungswegseite der Zelle 15) vorgesehen, so dass die Verbrennungseffizienz der durch die Sammelschichten 23 gesammelten Kohlenstoffpartikel und dergleichen stärker als in den Konfigurationen aus 2(a) und 2(b) verbessert sein kann. In den Konfigurationen aus 2(a) und 2(b) sind die Querschnittsflächen der Strömungswege der Zellen 15 breiter und ist der Druckverlust des Filters kleiner als in der Konfiguration aus 2(c).
Obwohl die magnetischen Partikel 21 zweckmäßigkeitshalber in 2(a), 2(b) und 2(c) in Form von Schichten gezeigt sind, wird angemerkt, dass sie, wie in 3(a), 3(b) und 3(c) gezeigt ist, tatsächlich in Form von Partikeln sind. Wie in 3(a), 3(b) und 3(c) gezeigt ist, ist ferner jede Sammelschicht 23 aus einer Gruppe von Partikeln 22 zusammengesetzt. Die Partikel 22, die jede Sammelschicht 23 bilden, können voneinander getrennt sein oder können in Kontakt miteinander sein oder können in Kontakt miteinander gesintert sein. 3(a), 3(b) und 3(c) sind in dieser Reihenfolge teilweise vergrößerte Ansichten in der Nähe der Oberflächen der Trennwände 12 in den Querschnittsansichten aus 2(a), 2(b) und 2(c).
Vorzugsweise weist jede Sammelschicht 23 einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 1 bis 10 µm und bevorzugter von 1 bis 8 µm und noch bevorzugter von 1 bis 5 µm auf. Der durchschnittliche Porendurchmesser jeder Sammelschicht 23 von 1 µm oder mehr kann zu einem weiter verringerten Druckverlust führen, wenn die Wabenstruktur 1 als ein Filter verwendet wird. Der durchschnittliche Porendurchmesser jeder Sammelschicht 23 von 10 µm oder weniger kann erfolgreich verhindern, dass in dem Abgas enthaltene Kohlenstoffpartikel und dergleichen durch die Poren der Trennwände 12 gehen, um aus der Wabenstruktur 1 auszutreten. Jede Sammelschicht 23 kann aus einer Zusammensetzung hergestellt sein, die ein Oxid wenigstens eines oder zweier oder mehr Elemente enthält, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Si, AI, Mg oder Ti umfasst. Jede Sammelschicht 23 kann wenigstens eines, zwei oder mehr enthalten, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die SiO₂, Al₂O₃, MgO, TiO₂, Cordierit (2MgO · 2SiO₂ · 5SiO₂), Aluminiumtitanat (Al₂O₃ · TiO₂) oder Magnesiumtitanat (MgO · TiO₂) umfasst.
Vorzugsweise weist jede Sammelschicht 23 eine Porosität von 40 bis 80 % und bevorzugter von 50 bis 80 % und noch bevorzugter von 60 bis 80 % auf. Die Porosität jeder Sammelschicht 23 von 40 % oder mehr kann zu einem weiter verringerten Druckverlust führen, wenn die Wabenstruktur 1 als ein Filter verwendet wird. Die Porosität jeder Sammelschicht 23 von 80 % oder weniger kann zufriedenstellend verhindern, dass die in dem Abgas enthaltenen Kohlenstoffpartikel und dergleichen durch die Poren der Trennwände 12 gehen, um aus der Wabenstruktur 1 auszutreten.
Vorzugsweise weist jede Sammelschicht 23 eine Dicke von 10 bis 80 µm und bevorzugter von 10 bis 50 µm und noch bevorzugter von 10 bis 30 µm auf. Die Dicke jeder Sammelschicht von 10 µm oder mehr kann verhindern, dass die in dem Abgas vorhandenen Kohlenstoffpartikel und dergleichen durch die Poren der Trennwände 12 gehen, um aus der Wabenstruktur 1 auszutreten, wenn die Wabenstruktur 1 als ein Filter verwendet wird. Die Dicke jeder Sammelschicht 23 von 80 µm oder weniger kann zu einem weiter verringerten Druckverlust führen, wenn die Wabenstruktur 1 als ein Filter verwendet wird.
Vorzugsweise weist jede Sammelschicht 23 eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als die poröse Trennwand 12 auf. Eine derartige Konfiguration kann verhindern, dass die Wärme von den induktionserwärmten magnetischen Partikeln 21 in die Trennwände 12 freigesetzt wird, was zu einer weiter verbesserten Verbrennungseffizienz der durch die Sammelschichten 23 gesammelten Kohlenstoffpartikel führt. Vorzugsweise ist die Wärmeleitfähigkeit jeder Sammelschicht 23 2 W/mK oder weniger und bevorzugter 1 W/mK oder weniger und noch bevorzugter 0,5 W/mK oder weniger und typisch von 0,1 bis 1 W/mK. Ferner kann die Wärmeleitfähigkeit typisch von 0,01 bis 1 W/mK sein, wenn jede Sammelschicht 23, wie später beschrieben wird, keine Wärmeisolationsschicht 24 aufweist und jede Sammelschicht 23 eine Wärmeisolationsfunktion aufweist.
Die Wärmeleitfähigkeiten der Sammelschichten 23, der porösen Trennwände 12 und der Wärmeisolationsschichten 24, wie sie später beschrieben werden, können wie folgt gemessen werden: Messen der Dichten der Materialien selbst, die die Sammelschichten 23, die porösen Trennwände 12 und die Wärmeisolationsschichten 24 bilden, durch ein Quecksilberporosimeter, Messen jeder spezifischen Wärme durch ein DSC-Verfahren (Differentialabtastkalorimetrieverfahren) und Messen jeder Temperaturleitfähigkeit durch ein Laserblitzverfahren; und nachfolgend Berechnen jeder Wärmeleitfähigkeit der Materialien aus einem Relationsausdruck Temperaturleitfähigkeit · spezifische Wärme · Dichte = Wärmeleitfähigkeit.
Wie oben beschrieben wurde, weisen die magnetischen Partikel 21 eine Curie-Temperatur von 700 °C oder höher auf. Die magnetischen Partikel mit einer Curie-Temperatur von 700 °C oder höher können aus einem Material zusammengesetzt sein, das wenigstens ein Element enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Fe, Co oder Ni umfasst. Beispiele des Materials enthalten einen Rest Co - 20 Masse-% Fe; einen Rest Co - 25 Masse-% Ni - 4 Masse-% Fe; einen Rest Fe - 15-35 Masse-% Co; einen Rest Fe - 17 Masse-% Co - 2 Masse-% Cr - 1 Masse-% Mo; einen Rest Fe - 49 Masse-% Co - 2 Masse-% V; einen Rest Fe - 18 Masse-% Co - 10 Masse-% Cr - 2 Masse-% Mo - 1 Masse-% AI; einen Rest Fe - 27 Masse-% Co - 1 Masse-% Nb; einen Rest Fe - 20 Masse-% Co - 1 Masse-% Cr - 2 Masse-% V; einen Rest Fe - 35 Masse-% Co - 1 Masse-% Cr; einen Rest Fe - 17 Masse-% Cr; reines Kobalt; reines Eisen; elektromagnetisch weiches Eisen; einen Rest Fe - 0,1-0,5 Masse-% Mn; einen Rest Fe - 30 Masse-% Si; und dergleichen. Wie der Curie-Punkt der magnetischen Partikel 21 hier verwendet ist, bezieht er sich auf eine Temperatur, bei der eine ferromagnetische Eigenschaft verlorengegangen ist.
Vorzugsweise weisen die magnetischen Partikel 21 einen volumenbasierten durchschnittlichen Partikeldurchmesser D50 von 10 bis 3000 µm auf. Die volumenbasierte durchschnittliche Partikelgröße D50 der magnetischen Partikel 21 von 10 µm oder mehr kann zu einer verbesserten Erwärmungseffizienz führen. Der volumenbasierte durchschnittliche Partikeldurchmesser D50 der magnetischen Partikel 21 von 3000 µm oder weniger kann ermöglichen, dass die magnetischen Partikel leicht an der Wabe getragen werden. Bevorzugter ist der volumenbasierte durchschnittliche Partikeldurchmesser D50 der magnetischen Partikel 2110 bis 1000 µm und noch bevorzugter 10 bis 300 µm.
Ein Volumenverhältnis der magnetischen Partikel 21 ist vorzugsweise 1 bis 30 % zu dem Gesamtvolumen der Außenumfangswand 11 und der Trennwände 12 der Wabenstruktur 1. Das Volumenverhältnis der magnetischen Partikel 21 von 1 % oder mehr zu dem Gesamtvolumen der Außenumfangswand 11 und der Trennwände 12 der Wabenstruktur 1 kann ermöglichen, dass die Wabenstruktur 1 effizient erwärmt wird. Das Volumenverhältnis der magnetischen Partikel 21 von 30 % oder weniger zu dem Gesamtvolumen der Außenumfangswand 11 und der Trennwände 12 der Wabenstruktur 1 kann ermöglichen, dass eine größere Menge Kohlenstoffpartikel und dergleichen gesammelt wird und dass der Druckverlust weiter verringert wird, wenn die Wabenstruktur 1 als ein Filter verwendet wird. Das Volumenverhältnis der magnetischen Partikel 21 kann durch Managen der Gesamtmasse der bei der Herstellung der Wabenstruktur 1 verwendeten magnetischen Partikel 21 und der Gesamtmasse der Außenumfangswand 11 und der Trennwände 12 gesteuert werden. Das Volumenverhältnis der magnetischen Partikel 21 kann aus Dichten und aus den oben beschriebenen Massen aus zuvor gemessen Dichten des Ausgangsstoffs der magnetischen Partikel 21 und der Ausgangsstoffe der Außenumfangswand 11 und der Trennwände 12, die bei der Herstellung der Wabenstruktur 1 verwendet werden, mittels eines Pyknometers oder dergleichen berechnet werden. Ferner kann die Messung dadurch ausgeführt werden, dass die Wabenstruktur 1 einer Bildanalyse ausgesetzt wird und ein Verhältnis der Gesamtfläche oder des Gesamtvolumens der magnetischen Partikel 21 zu der Gesamtfläche oder zu dem Gesamtvolumen der Außenumfangswand 11 und der Trennwände 11 gebildet wird.
Vorzugsweise sind die Oberflächen der magnetischen Partikel 21 mit Schutzschichten beschichtet. Eine derartige Konfiguration kann ermöglichen, dass die magnetischen Partikel 21 durch die Schutzschichten geschützt sind, wodurch eine Zunahme des Widerstands wegen Qualitätsminderung der magnetischen Partikel 21 zufriedenstellend unterbunden wird. Jede Schutzschicht weist eine Funktion zum Schützen vor der Qualitätsminderung der magnetischen Partikel 21 auf und weist z. B. eine Antioxidansfunktion der magnetischen Partikel 21 auf.
Beispiele für Materialien der Schutzschichten 23, die verwendet werden können, enthalten Keramik, Glas oder ein Verbundmaterial aus Keramik und Glas. Beispiele eines Verbundmaterials enthalten ein Material, das 50 Volumen-% oder mehr, bevorzugter 60 Volumen-% oder mehr und noch bevorzugter 70 Volumen-% oder mehr Glas enthält. Beispiele der Keramik, die die Schutzschichten bildet, enthalten Keramik wie etwa Keramik auf der Grundlage von SiO₂, Al₂O₃, SiO₂-Al₂O₃, SiO₂-ZrO₂ und SiO₂-Al₂O₃-ZrO₂. Beispiele des Glases, das die Schutzschichten bildet, enthalten Glas wie etwa bleifreies Glas auf der Grundlage von B₂O₃-Bi₂O₃, B₂O₃-ZnO-Bi₂O₃, B₂O₃-ZnO, V₂O₅-P₂O₅, SnO-P₂O₅, SnO-ZnO-P₂O₅, SiO₂-B₂O₃-Bi₂O₃, SiO₂-Bi₂O₃-Na₂O und SiO₂-Al₂O₃-MgO.
4 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt der Zellen 15 und der Trennwände 12 der Wabenstruktur 1 mit den Wärmeisolationsschichten 24 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Querschnitte parallel zu der Verlaufsrichtung der Zelle 15 sind. Wenn die Sammelschichten 23 und die magnetischen Partikel 21 in 4 in der wie in 2(a) gezeigten Form sind, kann jede der Wärmeisolationsschichten 24 ferner zwischen der Oberfläche jeder der Trennwände 12 und jeder der Sammelschichten 23 vorgesehen sein. Ferner kann jede der Wärmeisolationsschichten 24 zwischen der Oberfläche jeder der Trennwände 12 und jedem der magnetischen Partikel 21 vorgesehen sein, wenn die Sammelschichten 23 und die magnetischen Partikel 21 in der wie in 2(b) gezeigten Form sind. Darüber hinaus kann jede der Wärmeisolationsschichten 24 ferner zwischen der Oberfläche jeder der Trennwände 12 und jedem der magnetischen Partikel 21 vorgesehen sein, wenn die Sammelschichten 23 und die magnetischen Partikel 21 in der wie in 2(c) gezeigten Form sind. In diesen Konfigurationen ist die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeisolationsschichten 24 niedriger als die der Sammelschicht 23 gebildet oder ist die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeisolationsschichten 24 niedriger als die der Trennwände 12 gebildet, wodurch verhindert werden kann, dass die Wärme von den magnetischen Partikeln 21, die der Induktionserwärmung ausgesetzt sind, in die Trennwände 12 freigesetzt wird, was zu einer verbesserten Verbrennungseffizienz der durch die Sammelschichten 23 gesammelten Kohlenstoffpartikel führt. Die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeisolationsschichten 24 ist vorzugsweise 2 W/mK oder weniger und bevorzugter 1 W/mK oder weniger und noch bevorzugter 0,5 W/mK oder weniger und typisch von 0,01 bis 1.
Es ist bevorzugt, dass die Porosität jeder Wärmeisolationsschicht 24 höher als die jeder Sammelschicht 23 ist und von 60 bis 98 % ist. Da die Porosität jeder Wärmeisolationsschicht 24 höher als die jeder Sammelschicht 23 ist, kann verhindert werden, dass die Wärme von den magnetischen Partikeln 21, die der Induktionserwärmung ausgesetzt sind, in die Trennwände 12 freigesetzt wird, was zu einer verbesserten Verbrennungseffizienz der durch die Sammelschichten 23 gesammelten Kohlenstoffpartikel und dergleichen führt. Die Porosität jeder Wärmeisolationsschicht 24 von 60 % oder mehr kann zu verbesserter Gasdurchlässigkeit und zu verringertem Druckverlust führen. Die Porosität jeder Wärmeisolationsschicht 24 von 98 % oder weniger kann verhindern, dass die Wärme von den magnetischen Partikeln 21, die der Induktionserwärmung ausgesetzt sind, in die Trennwände 12 freigesetzt wird, was zu einer weiter verbesserten Verbrennungseffizienz der durch die Sammelschichten 23 gesammelten Kohlenstoffpartikel und dergleichen führt. Vorzugsweise ist die Porosität jeder Wärmeisolationsschicht 24 60 bis 98 % und bevorzugter 65 bis 98 %.
Es ist bevorzugt, dass der durchschnittliche Porendurchmesser jeder Wärmeisolationsschicht 24 niedriger als der jeder Trennwand 12 ist und 0,005 bis 1 µm ist. Da der durchschnittliche Porendurchmesser jeder Wärmeisolationsschicht 24 niedriger als der jeder Trennwand 12 ist, kann verhindert werden, dass die Wärme von den magnetischen Partikeln 21, die der Induktionserwärmung ausgesetzt sind, in die Trennwände 12 freigesetzt wird, was zu einer weiter verbesserten Verbrennungseffizienz der durch die Sammelschichten 23 gesammelten Kohlenstoffpartikel führt. Der durchschnittliche Porendurchmesser jeder Wärmeisolationsschicht 24 von 0,005 µm oder mehr kann zu verbesserter Gasdurchlässigkeit und zu verringertem Druckverlust führen. Der durchschnittliche Porendurchmesser jeder Wärmeisolationsschicht 24 von 1 µm oder weniger kann verhindern, dass die Wärme von den magnetischen Partikeln 21, die der Induktionserwärmung ausgesetzt sind, in die Trennwände 12 freigesetzt wird, was zu einer weiter verbesserten Verbrennungseffizienz der durch die Sammelschichten 23 gesammelten Kohlenstoffpartikel und dergleichen führt. Bevorzugter ist der durchschnittliche Porendurchmesser jeder Wärmeisolationsschicht 24 0,005 bis 1 µm und noch bevorzugter 0,005 bis 0,5 µm.
Beispiele des Materials jeder Wärmeisolationsschicht 24 enthalten ZrO₂, SiO₂, TiO₂ und Glas.
Eine derartige Wabenstruktur 1 wird dadurch hergestellt, dass ein Rohling, der einen Keramikausgangsstoff enthält, zu einer Wabenform mit Trennwänden 12 gebildet wird, die von einer Stirnfläche zu der anderen durchdringen und mehrere Zellen 15 definieren, um Strömungswege für ein Fluid zu bilden, um einen Wabenformling zu bilden, und dass der Wabenformling getrocknet und daraufhin gebrannt wird. Wenn eine derartige Wabenstruktur als die Wabenstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, kann die Außenumfangswand mit einem Wabenstrukturabschnitt, der so, wie er ist, als die Außenumfangswand verwendet wird, einteilig extrudiert werden oder kann ein Außenumfang des Wabenformlings (der Wabenstruktur) abgeschliffen und zu einer vorgegebenen Form gebildet werden, nachdem er gebildet oder gebrannt worden ist, und kann auf die Wabenstruktur mit abgeschliffenem Außenumfang ein Beschichtungsmaterial aufgetragen werden, um eine Außenumfangsbeschichtung zu bilden. In der Wabenstruktur 1 dieser Ausführungsform kann z. B. eine Wabenstruktur mit einem Außenumfang ohne Abschleifen des äußersten Umfangs der Wabenstruktur verwendet werden und kann das Beschichtungsmaterial ferner auf die Außenumfangsfläche der Wabenstruktur mit dem Außenumfang (d. h. auf eine weitere Außenseite des Außenumfangs der Wabenstruktur) aufgetragen werden, um die Außenbeschichtung zu bilden. Das heißt, in dem ersteren Fall bildet nur die aus dem Beschichtungsmaterial hergestellte Außenumfangsbeschichtung die auf dem äußersten Umfang positionierte Außenumfangsfläche. Andererseits wird in dem letzteren Fall eine Außenumfangswand mit einer Zweischichtstruktur, die auf dem äußersten Umfang positioniert ist, gebildet, in der die aus dem Beschichtungsmaterial hergestellte Außenumfangsbeschichtung ferner auf die Außenumfangsfläche der Wabenstruktur geschichtet ist. Die Außenumfangswand kann mit dem Wabenstrukturabschnitt einteilig extrudiert und so, wie sie ist, gebrannt werden, wobei sie ohne Verarbeitung des Außenumfangs als die Außenumfangswand verwendet werden kann.
Eine Zusammensetzung des Beschichtungsmaterials ist nicht besonders beschränkt und es können geeignet verschiedene bekannte Beschichtungsmaterialien verwendet werden. Ferner kann das Beschichtungsmaterial Kolloidsiliciumdioxid, ein organisches Bindemittel, Ton und dergleichen enthalten. Das organische Bindemittel wird vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Masse-% und bevorzugter von 0,1 bis 0,2 Masse-% verwendet. Ferner wird der Ton vorzugsweise in einer Menge von 0,2 bis 2,0 Masse-% und bevorzugter von 0,4 bis 0,8 Masse-% verwendet.
Die Wabenstruktur 1 ist nicht auf eine Wabenstruktur 1 vom einteiligen Typ, in der die Trennwände 12 einteilig gebildet sind, beschränkt. Zum Beispiel kann die Wabenstruktur 1 eine Wabenstruktur 1 sein, in der säulenförmige Wabensegmente, die jeweils mehrere durch poröse Trennwände 12 definierte Zellen 15 aufweisen, um Strömungswege für ein Fluid zu bilden, über Verbindungsmaterialschichten kombiniert sind (die im Folgenden als eine „verbundene Wabenstruktur“ bezeichnet sein kann).
Die Wabenstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann einen Katalysator aufweisen, der auf den Oberflächen der porösen Trennwände 12, die Innenwände der Zellen 15 bilden, und/oder in Poren der Trennwände 12 getragen ist. Somit kann die Wabenstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als ein Katalysatorträger mit einem getragenen Katalysator strukturiert sein.
Ein Typ des Katalysators ist nicht besonders beschränkt und kann in Übereinstimmung mit den Verwendungszwecken und Anwendungen der Wabenstruktur 1 geeignet ausgewählt werden. Beispiele des Katalysators enthalten Edelmetallkatalysatoren oder andere Katalysatoren. Veranschaulichende Beispiele der Edelmetallkatalysatoren enthalten einen Dreiwegekatalysator und einen Oxidationskatalysator, die dadurch erhalten werden, dass ein Edelmetall wie etwa Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh) auf Oberflächen von Poren von Aluminiumoxid getragen wird, und enthalten einen Cokatalysator wie etwa Cerdioxid und Zirkoniumdioxid oder einen Katalysator mit Fallen für magere Stickoxide (LNT-Katalysator) der ein Alkalierdmetall und Platin als Speicherkomponenten für Stickoxide (NO_x) enthält. Veranschaulichende Beispiele eines Katalysators, der nicht das Edelmetall verwendet, enthalten einen selektiven katalytischen NO_x-Reduktionskatalysator (NO_x-SCR-Katalysator), der ein Kupfer-substituiertes oder Eisen-substituiertes Zeolith und dergleichen enthält. Außerdem können zwei oder mehr Katalysatoren verwendet werden, die aus der Gruppe, die diese Katalysatoren umfasst, ausgewählt sind. 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.
Die Seitenflächen der mehreren Wabensegmente unter Verwendung jeder der gebrannten Wabenstrukturen als ein Wabensegment können mit einem Verbindungsmaterial verbunden werden, so dass sie integriert sind, um eine Wabenstruktur bereitzustellen, in der die Wabensegmente verbunden sind. Die Wabenstruktur, in der die Wabensegmente verbunden sind, kann z. B. wie folgt hergestellt werden. Das Verbindungsmaterial wird auf Verbindungsflächen (Seitenflächen) jedes Wabensegments aufgetragen, während auf beide Stirnflächen jedes Wabensegments Verbindungsmaterial-Haftverhinderungs-Masken befestigt werden.
Diese Wabensegmente werden daraufhin benachbart zueinander in der Weise angeordnet, dass die Seitenflächen der Wabensegmente einander gegenüberliegen, und die benachbarten Wabensegmente werden durch Druck miteinander verbunden und daraufhin erwärmt und getrocknet. Somit wird die Wabenstruktur hergestellt, in der die Seitenflächen der benachbarten Wabensegmente mit dem Verbindungsmaterial verbunden sind. Für die Wabenstruktur kann der Außenumfangsabschnitt zu einer gewünschten Form (z. B. einer Säulenform) abgeschliffen werden und kann das Beschichtungsmaterial auf die Außenumfangsfläche aufgetragen werden, um daraufhin erwärmt und getrocknet werden, um eine Außenumfangswand 11 zu bilden.
Das Material der Verbindungsmaterial-Haftverhinderungs-Masken, das geeignet verwendet werden kann, enthält Kunstharze wie etwa Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyimid, Teflon (eingetragenes Warenzeichen) und dergleichen, ist darauf aber nicht besonders beschränkt. Ferner ist die Maske vorzugsweise mit einer Haftschicht versehen und ist das Material der Haftschicht vorzugsweise ein Acrylharz, ein Kautschuk (z. B. ein Kautschuk, der hauptsächlich auf einem Naturkautschuk oder auf einem Synthesekautschuk beruht) oder ein Silikonharz.
Beispiele der Verbindungsmaterial-Haftverhinderungs-Maske, die geeignet verwendet werden können, enthalten einen selbsthaftenden Haftfilm mit einer Dicke von 20 bis 50 µm.
Das Verbindungsmaterial, das verwendet werden kann, kann z. B. durch Mischen von Keramikpulver, einem Dispersionsmedium (z. B. Wasser oder dergleichen) und optional Additiven wie etwa einem Bindemittel, einem Dispergiermittel und einem Schaumharz vorbereitet werden. Vorzugsweise kann die Keramik eine Keramik sein, die wenigstens eine enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die Cordierit, Mullit, Zirkon, Aluminiumtitanat, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Zirkondioxid, Spinell, Indialit, Saphirin, Korund oder Titandioxid umfasst und bevorzugter dasselbe Material wie die Wabenstruktur aufweist. Das Bindemittel enthält Polyvinylalkohol, Methylzellulose, CMC (Carboxymethylzellulose) und dergleichen.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 1 beschrieben. Zunächst wird die Wabenstruktur mit den porösen Trennwänden und mit den mehreren durch die Trennwände definierten Zellen hergestellt. Zum Beispiel wird zunächst ein Cordieritbildungs-Ausgangsstoff vorbereitet, wenn die aus Cordierit bestehende Wabenstruktur hergestellt wird. Der Cordieritbildungs-Ausgangsstoff enthält eine Siliciumdioxidquellkomponente, eine Magnesiumoxidquellkomponente und eine Aluminiumoxidquellkomponente und dergleichen, um jede Komponente so zu formulieren, dass sie eine theoretische Zusammensetzung von Cordierit aufweist. Darunter enthält die Siliciumdioxidquellkomponente, die verwendet werden kann, vorzugsweise Quarz und Quarzglas und ist der Partikeldurchmesser der Siliciumdioxidquellkomponente vorzugsweise von 100 bis 150 µm.
Beispiele der Magnesiumoxidquellkomponente enthalten Talk und Magnesit. Darunter ist Talk bevorzugt. Der Talk ist in dem Cordieritbildungs-Ausgangsstoff vorzugsweise in einer Menge von 37 bis 43 Masse-% enthalten. Vorzugsweise weist der Talk einen Partikeldurchmesser (durchschnittlichen Partikeldurchmesser) von 5 bis 50 µm und bevorzugter von 10 bis 40 µm auf. Ferner kann die Magnesiumoxidquellkomponente (MgO-Quellkomponente) Fe₂O₃, CaO, Na₂O, K₂O und dergleichen als Fremdstoffe enthalten.
Vorzugsweise enthält die Aluminiumoxidquellkomponente hinsichtlich weniger Fremdstoffen wenigstens eines von Aluminiumoxid und Aluminiumhydroxid. Ferner ist in dem Cordieritbildungs-Ausgangsstoff Aluminiumhydroxid vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 30 Masse-% enthalten und Aluminiumoxid vorzugsweise in einer Menge von 0 bis 20 Masse% enthalten.
Daraufhin wird ein Material für einen Rohling, das zu dem Cordieritbildungs-Ausgangsstoff zugegeben werden soll, (ein Additiv) vorbereitet. Als Additive werden wenigstens ein Bindemittel und ein Porenbildner verwendet. Zusätzlich zu dem Bindemittel und dem Porenbildner können ein Dispergiermittel oder ein oberflächenaktiver Stoff 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 des Cordierits oxidativ entfernt werden kann, oder einen Reaktanten mit niedrigem Schmelzpunkt mit einem Schmelzpunkt bei einer Temperatur gleich oder kleiner als die Brenntemperator von Cordierit oder dergleichen. Beispiele der Substanz, die oxidativ entfernt werden kann, enthalten Harze (insbesondere Partikelharze), Graphit (insbesondere Partikelgraphit) und dergleichen. Beispiele des Reaktanten mit niedrigem Schmelzpunkt, die verwendet werden können, enthalten wenigstens ein Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Eisen, Kupfer, Zink, Blei, Aluminium oder Nickel, Legierungen hauptsächlich auf der Grundlage dieser Metalle (z. B. Kohlenstoffstahl oder Gusseisen für Eisen, rostfreien Stahl) oder Legierungen hauptsächlich auf der Grundlage zweier oder mehrerer dieser Metalle umfasst. Darunter ist der Reaktant mit niedrigem Schmelzpunkt vorzugsweise eine Eisenlegierung in Form von Pulver oder Faser. Ferner weist der Reaktant mit niedrigem Schmelzpunkt vorzugsweise einen Partikeldurchmesser oder einen Faserdurchmesser (einen durchschnittlichen Durchmesser) von 10 bis 200 µm auf. Beispiele einer Form eines Reaktanten mit niedrigem Schmelzpunkt enthalten eine Kugelform, eine gewundene Rautenform, eine Konpeito-Form und dergleichen. Diese Formen sind bevorzugt, da die Form der Poren leicht gesteuert werden kann.
Beispiele des Bindemittels enthalten Hydroxypropylmethylzellulose, Methylzellulose, Hydroxyethylzellulose, Carboxymethylzellulose, Polyvinylalkohol und dergleichen. Weiter enthalten Beispiele des Dispergiermittels Dextrin, Polyalkohol und dergleichen. Darüber hinaus enthalten Beispiele des oberflächenaktiven Stoffs Fettsäureseifen. Das Additiv kann allein oder zusammen zu zwei oder mehr verwendet werden.
Nachfolgend werden zu 100 Masseteilen des Cordieritbildungs-Ausgangsstoffs von 3 bis 8 Masseteile des Bindemittels, von 3 bis 40 Masseteile des Porenbildners, von 0,1 bis 2 Masseteile des Dispergiermittels und von 10 bis 40 Masseteile Wasser zugegeben und werden diese Materialien für einen Rohling geknetet, um einen Rohling vorzubereiten.
Der vorbereitete Rohling wird daraufhin durch ein Extrusionsformverfahren, durch ein Spritzgussverfahren, durch ein Druckgussverfahren oder dergleichen zu einer Wabenform gebildet, um einen Ausgangswabenformling zu erhalten. Vorzugsweise wird das Extrusionsformverfahren genutzt, da ein kontinuierliches Formen leicht ist und z. B. Cordieritkristalle orientiert werden können. Das Extrusionsformverfahren kann unter Verwendung einer Vorrichtung wie etwa eines Vakuumrohlingkneters, einer Extrusionsformmaschine vom Ram-Typ, einer kontinuierlichen Extrusionsformmaschine vom Zweischraubentyp oder dergleichen ausgeführt werden.
Daraufhin wird der Wabenformling getrocknet und auf eine vorgegebene Größe eingestellt, um einen Wabentrockenkörper zu erzeugen. Der Wabenformling kann durch Warmlufttrocknung, Mikrowellentrocknung, dielektrische Trocknung, Trocknung unter verringertem Druck, Vakuumtrocknung, Gefriertrocknung und dergleichen getrocknet werden. Vorzugsweise wird eine kombinierte Trocknung der Warmlufttrocknung und der Mikrowellentrocknung oder der dielektrischen Trocknung ausgeführt, da der gesamte Wabenformling schnell und gleichförmig getrocknet werden kann.
Ferner werden ein Ausgangsstoff zum Bilden der Sammelschichten, ein Ausgangsstoff zum Bilden der magnetischen Partikel und optional ein Ausgangsstoff zum Bilden von Wärmeisolierschichten getrennt vorbereitet. Der Ausgangsstoff zum Bilden der Sammelschichten, der hier verwendet werden kann, enthält ein Material, das wenigstens eines enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die SiO₂, Al₂O₃, MgO oder TiO₂ umfasst. Der Ausgangsstoff zum Bilden der magnetischen Partikel, der hier verwendet werden kann, enthält Partikel, die wenigstens ein Element enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Fe, Co oder Ni umfasst. Der Ausgangsstoff zum Bilden der Wärmeisolationsschichten, der hier verwendet werden kann, enthält ZrO₂-, SiO₂-, TiO₂-Partikel; Alkoxide oder Gele dieser Metalle; Glas und dergleichen.
Nachfolgend wird der Ausgangsstoff für die Wärmeisolierschichten nach Bedarf zunächst auf die Oberflächen der Trennwände in den Zellen des Wabentrockenkörpers aufgetragen. Daraufhin werden die Ausgangsstoffe für die Sammelschichten und der Ausgangsstoff für die magnetischen Partikel in einer gewünschten Reihenfolge auf die Oberflächen der Trennwände in den Zellen oder auf die Oberfläche des Ausgangsstoffs zum Bilden der Wärmeisolierschichten aufgetragen.
Außerdem wird hierin ein Ausgangsstoff für die abgedichteten Abschnitte vorbereitet, wenn die Wabenstruktur 20 mit den abgedichteten Abschnitten, wie sie in 5 und 6 gezeigt ist, hergestellt wird. Das Material für die abgedichteten Abschnitte (Abdichtbrei) kann dasselbe Material für einen Rohling wie für die Trennwände (den Wabentrockenkörper) verwenden oder kann ein anderes Material verwenden. Genauer kann der Ausgangsstoff für die abgedichteten Abschnitte durch Mischen eines Keramikausgangsstoffs, eines oberflächenaktiven Stoffs und von Wasser und optional Zugeben eines Sinteradditivs, eines Porenbildners und dergleichen, um einen Brei zu bilden, der unter Verwendung eines Mischers oder dergleichen geknetet wird, erhalten werden. Nachfolgend werden auf einige der Zellöffnungsabschnitte an einer Stirnfläche des Wabentrockenkörpers Masken aufgetragen und wird die Stirnfläche in einen Lagerbehälter getaucht, in dem der Abdichtbrei gelagert ist, um die nicht maskierten Zellen mit dem Abdichtbrei zu füllen. Ähnlich werden Masken auf einige Zellöffnungsabschnitte an der anderen Stirnfläche des Wabentrockenkörpers aufgetragen und wird die Stirnfläche in einen Lagerbehälter getaucht, in dem der Abdichtbrei gelagert ist, um die nicht maskierten Zellen mit dem Abdichtbrei zu füllen. Daraufhin wird er getrocknet, um einen Wabentrockenkörper mit abgedichteten Abschnitten zu erhalten. Ein Verfahren zum Abdichten wird einfach dadurch ausgeführt, dass ein pastenartiges Material mit einem Spachtel wie etwa einer Rakel in die Zellen geschoben wird. Es ist leicht, die Tiefe durch die Anzahl geschobener Rakelprozesse zu steuern. Für diejenigen Abschnitte der Zellen, von denen gewünscht ist, das magnetische Material tief einzuführen, wird die Anzahl der Schiebeprozesse erhöht und für flache Abschnitte um die früheren Zellen wird die Anzahl der Schiebeprozesse verringert.
Daraufhin wird der Wabentrockenkörper gebrannt, um eine Wabenstruktur zu erhalten. Als die Trocknungsbedingungen können dieselben Bedingungen wie jene zum Trocknen des Wabenformlings verwendet werden. Ferner können die Bedingungen für das obige Brennen typisch 3 bis 15 Stunden in einer Luftatmosphäre bei einer Temperatur von 1410 bis 1440 °C sein, wenn der Cordieritbildungs-Ausgangsstoff verwendet wird.
Wenn die somit erhaltene Wabenstruktur in einem Zustand hergestellt wird, in dem die Außenumfangswand auf der Außenumfangsfläche der Wabenstruktur gebildet ist, kann die Außenumfangsfläche abgeschliffen werden, um die Außenumfangswand zu entfernen. Auf den Außenumfang der Wabenstruktur, von der die Außenumfangswand somit entfernt worden ist, wird in einem nachfolgenden Schritt das Beschichtungsmaterial aufgetragen, um eine Außenumfangsbeschichtung zu bilden. Wenn die Außenumfangsfläche abgeschliffen wird, kann ferner ein Teil der Außenumfangswand abgeschliffen und entfernt werden und kann die Außenumfangsbeschichtung durch das Beschichtungsmaterial auf diesem Teil gebildet werden.
Wenn das Beschichtungsmaterial vorbereitet wird, kann es z. B. unter Verwendung eines vertikalen Mischers vom zweiachsigen Kreiseltyp vorbereitet werden.
Ferner kann das Beschichtungsmaterial ferner Kolloidsiliciumdioxid, ein organisches Bindemittel, Ton und dergleichen enthalten. Der Inhalt des organischen Bindemittels ist vorzugsweise von 0,05 bis 0,5 Masse-% und bevorzugter von 0,1 bis 0,2 Masse-%. Der Inhalt des Tons ist vorzugsweise von 0,2 bis 2,0 Masse-% und bevorzugter von 0,4 bis 0,8 Masse-%.
Das Beschichtungsmaterial wird auf die Außenumfangsfläche der zuvor hergestellten Wabenstruktur aufgetragen und das aufgetragene Beschichtungsmaterial wird getrocknet, um eine Außenumfangsbeschichtung zu bilden. Eine derartige Struktur kann die wirksame Unterbindung einer Rissbildung in der Außenumfangsbeschichtung während des Trocknens und der Wärmebehandlung ermöglichen.
Beispiele eines Verfahrens zum Beschichten des Beschichtungsmaterials können ein Verfahren zum Auftragen des Beschichtungsmaterials durch Anordnen der Wabenstruktur auf einem Drehtisch und dessen Drehen und zum Drücken einer blattförmigen Auftragsdüse entlang des Außenumfangsabschnitts der Wabenstruktur, während das Beschichtungsmaterial aus der Auftragsdüse ausgestoßen wird, enthalten. Eine derartige Konfiguration kann ermöglichen, dass das Beschichtungsmaterial mit einer gleichförmigen Dicke aufgetragen wird. Ferner kann dieses Verfahren zu einer verringerten Oberflächenrauigkeit der gebildeten Außenumfangsbeschichtung führen und kann es zu einer Außenumfangsbeschichtung führen, die ein verbessertes Aussehen aufweist und durch Wärmeschock schwer zu zerstören ist.
Wenn die Außenumfangsfläche der Wabenstruktur abgeschliffen worden ist und die Außenumfangswand entfernt worden ist, wird das Beschichtungsmaterial auf die gesamte Außenumfangsfläche der Wabenstruktur aufgetragen, um die Außenumfangsbeschichtung zu bilden. Andererseits kann das Beschichtungsmaterial teilweise aufgetragen werden, um die Außenumfangsbeschichtung zu bilden, oder kann das Beschichtungsmaterial natürlich auf die gesamte Außenumfangsfläche der Wabenstruktur aufgetragen werden, um die Außenumfangsbeschichtung zu bilden, wenn die Außenumfangswand an der Außenumfangsfläche der Wabenstruktur vorhanden ist oder ein Teil der Außenumfangswand entfernt ist.
Das Verfahren zum Trocknen des aufgetragenen Beschichtungsmaterials (d. h. der ungetrockneten Außenumfangsbeschichtung) ist nicht beschränkt, kann aber hinsichtlich der Verhinderung der Trockenrissbildung z. B. geeignet ein Verfahren zum Trocknen von 25 % oder mehr eines Wassergehalts in dem Beschichtungsmaterial dadurch, dass das Beschichtungsmaterial 24 Stunden oder mehr bei Raumtemperatur gehalten wird und daraufhin 1 Stunde oder mehr bei 600 °C in einem Elektroofen gehalten wird, um Feuchtigkeit und organische Stoffe zu entfernen, verwenden.
Ferner kann in den Öffnungsabschnitten der Zellen ein Abdichten ausgeführt werden, nachdem die Außenumfangsbeschichtung gebildet worden ist, wenn die Öffnungsabschnitte der Zellen der Wabenstruktur nicht im Voraus abgedichtet werden.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Wabenstruktur 20 mit abgedichteten Abschnitten 19 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 6 zeigt eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt von Zellen 15 und Trennwänden 12 der Wabenstruktur 20 mit abgedichteten Abschnitten 19 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei der Querschnitt parallel zu einer Verlaufsrichtung der Zellen 15 ist. Die Wabenstruktur 20 ist in einer Säulenform gebildet und enthält: eine Außenumfangswand 11; und poröse Trennwände 12, die auf einer Innenseite der Außenumfangswand 11 angeordnet sind, wobei die porösen Trennwände 12 mehrere Zellen 15 definieren, die von einer Stirnfläche 13 zu der anderen Stirnfläche 14 verlaufen, um Strömungswege für ein Fluid zu bilden. In der dargestellten Wabenstruktur 20 enthalten die Zellen 15: mehrere Zellen A, die auf der Seite der einen Stirnfläche 13 geöffnet sind und an der anderen Stirnfläche 14 abgedichtete Abschnitte 19 aufweisen; und mehrere Zellen B, die mit den Zellen A abwechselnd angeordnet sind und die auf der Seite der anderen Stirnfläche 14 geöffnet sind und an der einen Stirnfläche 13 abgedichtete Abschnitte 19 aufweisen. Die Zellen A und die Zellen B sind abwechselnd angeordnet, so dass sie über die Trennwände 2 zueinander benachbart sind, wobei beide Stirnflächen ein Schachbrettmuster bilden. Die Anzahlen, 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 20 mit einer derartigen Konfiguration kann als ein Filter (z. B. als ein Dieselpartikelfilter; im Folgenden als „DPF“ bezeichnet) verwendet werden, das mit den abgedichteten Abschnitten 19 versehen ist, um Partikel (Kohlenstoffpartikel) in einem Abgas unter Verwendung von Induktionserwärmung zu verbrennen und zu entfernen. Außerdem können die abgedichteten Abschnitte 19 jene nutzen, die in derselben Weise wie in den abgedichteten Abschnitten der herkömmlich bekannten Wabenstruktur gebildet sind. Die abgedichteten Abschnitte 19 können nach dem Bilden einer Außenumfangsbeschichtung angeordnet werden oder können vor dem Bilden der Außenumfangsbeschichtung, d. h. in der Phase der Herstellung der Wabenstruktur 20, angeordnet werden.
<2. Abgasreinigungsvorrichtung>
Unter Verwendung der wie oben beschriebenen Wabenstruktur gemäß jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Abgasreinigungsvorrichtung gebildet werden. Als ein Beispiel zeigt 7 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 spiralförmig umgibt. Außerdem weist die Abgasreinigungsvorrichtung 6 ein Metallrohr 2 auf, um die Wabenstruktur 1 und die Spulenverdrahtung 4 aufzunehmen. Die Abgasreinigungsvorrichtung 6 kann in einem Abschnitt 2a mit erhöhtem Durchmesser des Metallrohrs 2 angeordnet sein. Die Spulenverdrahtung 4 kann durch ein Befestigungselement 5 an dem Inneren des Metallrohrs 2 befestigt sein. Vorzugsweise ist das Befestigungselement 5 ein wärmebeständiges Element wie etwa Keramikfasern. Die Wabenstruktur 1 kann einen Katalysator tragen.
Die Spulenverdrahtung 4 ist spiralförmig um den Außenumfang der Wabenstruktur 1 gewickelt. Außerdem wird angenommen, dass zwei oder mehr Spulenverdrahtungen 4 verwendet werden. In Reaktion auf das Einschalten (EIN) eines Schalters SW fließt durch die Spulenverdrahtung 4 ein von einer Wechselstromversorgung CS zugeführter Wechselstrom und im Ergebnis wird um die Spulenverdrahtung 4 ein Magnetfeld erzeugt, das sich periodisch ändert. Das Ein/Aus des Schalters SW wird durch eine Steuereinheit 3 gesteuert. Die Steuereinheit 3 kann den Schalter SW in Synchronisation mit dem Start einer Kraftmaschine einschalten und einen Wechselstrom durch die Spulenverdrahtung 4 leiten. Außerdem wird angenommen, dass die Steuereinheit 3 den Schalter SW unabhängig von dem Start der Kraftmaschine (z. B. in Ansprechen auf eine Operation eines Heizschalters, der durch einen Fahrer gedrückt wird) einschaltet.
In der vorliegenden Offenbarung wird eine Temperatur der Wabenstruktur 1 in Ansprechen auf die Änderung des Magnetfelds gemäß dem durch die Spulenverdrahtung 4 fließenden Wechselstrom erhöht. Auf der Grundlage dessen werden feine Kohlenstoffpartikel und dergleichen, die durch die Wabenstruktur 1 gesammelt werden, ausgebrannt. Außerdem erhöht die Zunahme der Temperatur der Wabenstruktur 1 eine Temperatur des durch den in der Wabenstruktur 1 enthaltenen Katalysatorträger getragenen Katalysators und fördert sie die katalytische Reaktion, wenn die Wabenstruktur 1 den Katalysator trägt. Kurz gesagt, werden Kohlenmonoxid (CO), Stickoxid (NO_x) und Kohlenwasserstoff (CH) zu Kohlendioxid (CO₂), Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) oxidiert oder reduziert.
Bezugszeichenliste

1,20: Wabenstruktur
2: Metallrohr
3: Steuereinheit
4: Spulenverdrahtung
5: Befestigungselement
6: Abgasreinigungsvorrichtung
11: Außenumfangswand
12: Trennwand
13, 14: Stirnfläche
15: Zellen (Zelle A + Zelle B)
19: abgedichteter Abschnitt
21: magnetisches Partikel
22: Partikelbildungssammelschicht
23: Sammelschicht
24: Wärmeisolationsschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2016/021186 A1 [0004]

Claims

Säulenförmige Wabenstruktur, die umfasst: eine Außenumfangswand; und eine poröse Trennwand, die innerhalb der Außenumfangswand angeordnet ist, wobei die poröse Trennwand mehrere Zellen definiert, wobei jede der Zellen von einer Stirnfläche zu der anderen Stirnfläche verläuft, um einen Strömungsweg zu bilden, wobei eine Oberfläche der porösen Trennwand in den Zellen eine Sammelschicht mit einem kleineren durchschnittlichen Porendurchmesser als die poröse Trennwand umfasst; und wobei zwischen den Oberflächen der porösen Trennwand und der Sammelschicht und/oder auf der Sammelschicht magnetische Partikel mit einem Curie-Punkt von 700 °C oder höher vorgesehen sind.
Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Partikel einen volumenbasierten durchschnittlichen Partikeldurchmesser D50 von 10 bis 3000 µm aufweisen.
Wabenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die magnetischen Partikel wenigstens ein Element umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Fe, Co oder Ni umfasst.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Oberflächen der magnetischen Partikel mit einer Schutzschicht beschichtet sind.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sammelschicht eine Zusammensetzung umfasst, die ein Oxid von wenigstens einem, zwei oder mehr Elementen enthält, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Si, AI, Mg oder Ti umfasst.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Sammelschicht eine Porosität von 40 bis 80 % aufweist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Sammelschicht einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 1 bis 10 µm aufweist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Sammelschicht eine Dicke von 10 bis 80 µm aufweist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Sammelschicht eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als die poröse Trennwand aufweist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die ferner zwischen der Oberfläche der porösen Trennwand in den Zellen und der Sammelschicht eine Wärmeisolationsschicht mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit als die Sammelschicht umfasst.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die ferner zwischen der Oberfläche der porösen Trennwand in den Zellen und der Sammelschicht eine Wärmeisolationsschicht mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit als die poröse Trennwand umfasst.
Wabenstruktur nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Wärmeisolationsschicht eine höhere Porosität als die Sammelschicht und von 60 bis 98 % aufweist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Wärmeisolationsschicht einen niedrigeren durchschnittlichen Porendurchmesser als die poröse Trennwand und von 0,005 bis 1 µm aufweist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die poröse Trennwand und die Außenumfangswand ein Keramikmaterial umfassen.
Wabenstruktur nach Anspruch 14, wobei das Keramikmaterial eine Zusammensetzung umfasst, die wenigstens ein, zwei oder mehr Elemente enthält, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Si, Al oder Mg umfasst.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Zellen umfassen: mehrere Zellen A, die auf der Seite der einen Stirnfläche geöffnet sind und an der Stirnfläche auf der Seite der anderen Stirnfläche abgedichtete Abschnitte aufweisen; und mehrere Zellen B, die mit den Zellen A abwechselnd angeordnet sind und die auf der Seite der anderen Stirnfläche geöffnet sind und die an der Stirnfläche auf der Seite der einen Stirnfläche abgedichtete Abschnitte aufweisen.
Abgasreinigungsvorrichtung, die umfasst: die Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 16; eine Spulenverdrahtung, die einen Außenumfang der Wabenstruktur spiralförmig umgibt; und ein Metallrohr zum Aufnehmen der Wabenstruktur und der Spulenverdrahtung.