DE20321497U1

DE20321497U1 - Wabenstrukturkörper

Info

Publication number: DE20321497U1
Application number: DE20321497U
Authority: DE
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2013-09-17

Abstract

Säulenförmiger Wabenstrukturkörper, umfassend:
eine Vielzahl von zueinander in Längsrichtung parallel angeordneten Durchgangsöffnungen; und
Wandabschnitte, welche die Vielzahl der Durchgangsöffnungen voneinander trennen und Umfangsflächen der Durchgangsöffnungen bilden,
bei dem
die Vielzahl der Durchgangsöffnungen umfasst:
eine Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen, wobei ein Ende davon abgedichtet ist; und
eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen, wobei das andere Ende davon so abgedichtet ist, dass die Gesamtflächen der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung kleiner als die Gesamtflächen der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen sind,
wobei die Umfangsflächen der Durchgangsöffnungen abgeschrägte Eckabschnitte aufweisen.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht Priorität der japanischen Patentanmeldungen Nr. 2002-267819, eingereicht am 13. September 2002, 2003-57631, eingereicht am 4. März 2003 und 2003-178712, eingereicht am 23. Juni 2003, wobei deren Inhalte durch Bezugnahme hierin berücksichtigt ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wabenstrukturkörper, der als Filter oder dergleichen zur Entfernung von Teilchen und dergleichen, die in den von Verbrennungsmotoren, wie beispielsweise Dieselmotoren und dergleichen, ausgestoßenen Abgasen enthalten sind, verwendet wird.
Stand der Technik
In jüngster Vergangenheit haben Teilchen, wie beispielsweise unverbrannter Kohlenstoff, die in den von Verbrennungsmaschinen von Fahrzeugen, wie beispielsweise Bussen oder LKWs und Baugeräten, ausgestoßenen Abgasen enthalten sind, als Fremdstoffe gravierende Probleme hervorgebracht, die schädlich für die Umwelt und für den menschlichen Körper sind.
Aus diesem Grund wurden verschiedene Wabenstrukturkörper, die aus porösen Keramiken gefertigt sind, als Filter zur Ansammlung von Teilchen in Abgasen vorgeschlagen, um die Abgase zu reinigen.
Herkömmlicherweise wurden bezüglich der Wabenstrukturkörper dieser Art Filter vorgeschlagen (vergleiche beispielsweise das japanische Patent Amtsblatt Nr. 3130587 und 17 des US-Patents Nr. 4417908), in denen Durchgangsöffnungen zweier Arten ausgebildet sind, das sind eine Durchgangsöffnung mit einer größeren Kapazität (im Folgenden auch als Hochkapazität-Durchgangsöffnung bezeichnet) und eine Durchgangsöffnung mit geringerer Kapazität (im Folgenden auch als Geringkapazität-Durchgangsöffnung bezeichnet), wobei das Ende der Hochkapazität-Durchgangsöffnung an der Abgasauslassseite mit einem Dichtungsmaterial abgedichtet ist, wobei das Ende der Geringkapazität-Durchgangsöffnung an der Abgaseinlassseite mit einem Dichtungselement so abgedichtet ist, dass der Oberflächenbereich einer Durchgangsöffnung mit der offenen Einlassseite (im Folgenden auch Einlassseite-Durchgangsöffnung bezeichnet) bezüglich des Oberflächenbereichs einer Durchgangsöffnung mit der offenen Auslassseite (im Folgenden auch als Auslassseite-Durchgangsöffnung bezeichnet) relativ vergrößert ist; infolge dessen ermöglichen die Filter die Ansammlungsmengen von Teilchen zu vergrößern, die Zeit bis zur Wiederherstellung (Aufbereitung) zu vergrößern und außerdem eine Vorrichtung geringer Größe zu erhalten.
Ferner wurden Filter offenbart, (vergleiche beispielsweise 3 des US-Patents Nr. 4417908) in denen die Anzahl der Einlassseite-Durchgangsöffnungen größer vorgesehen ist als die Anzahl der Auslassseite-Durchgangsöffnungen, wobei der Oberflächenbereich der Einlassseite-Durchgangsöffnungen gegenüber dem Oberflächenbereich der Auslassseite-Durchgangsöffnungen relativ vergrößert ist; daher ermöglichen die Filter die Ansammlungsmengen der Teilchen zu vergrößern, die Zeit bis zum Wiederherstellungsverfahren zu verlängern und außerdem eine Vorrichtung kleiner Größe zu schaffen.
Mit anderen Worten, in den Wabenstrukturkörpern zur Verwendung als Abgasreinigungsfilter, die in dem japanischen Patent Amtsblatt Nr. 3130587 wie auch in dem US-Patent Nr. 4417908 offenbart sind, ist der Gesamtoberflächenbereich der Einlassseite-Durchgangsöffnungen, im Vergleich mit einem Wabenstrukturkörper, dessen Gesamtoberflächenbereich der Einlassseite-Durchgangsöffnungen auf den gleichen Gesamtoberflächenbereich der Auslassseite-Durchgangsöffnungen festgelegt ist, relativ vergrößert, so dass es möglich wird die Dicke einer Ablagerungsschicht für angesammelte Teilchen dünner zu machen; infolgedessen wird es möglich, die Grenzansammlungsmenge von Teilchen, wie oben beschrieben, zu vergrößern.
Ferner enthalten solche herkömmlichen Methoden solche, die in den folgenden Patentschriften beschrieben sind.
JP Kokai Sho 56-124418 hat einen Keramikfilter offenbart, in dem Durchgangsöffnungen Gestalten aufweisen, wie beispielsweise ein Dreieck, eine hexagonale Gestalt, eine runde Gestalt und eine konvexe Gestalt. Ferner haben US-Patent Nr. 4276071 (5a bis 5b), JP Kokai Sho 56-124417, JP Kokai Sho 62-96717 und US-Patent Nr. 4364761 (5a bis 5b) Anordnungen offenbart, die der der JP Kokai Sho 56-1224418 ähnlich sind.
Mikrofilme der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 56-187890 (J UM Kokai Sho 58-92409 (6, Seite 4) haben einen Abgasfilter offenbart, in dem dreieckige Durchgangsöffnungen und hexagonale Durchgangsöffnungen ausgebildet sind, wobei sich Zellenabstände der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen ungefähr in einem Bereich von 1,0 bis 2,5 mm befinden.
Das US-Patent Nr. 4416676 (1 bis 4) hat einen Wabenfilter offenbart, in dem Durchgangsöffnungen, die Gestalten wie beispielsweise ein Dreieck, ein Quadrat, eine oktogonale Gestalt und eine runde Gestalt aufweisen, ausgebildet sind, wobei das Verhältnis zwischen der Wanddicke zwischen Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und der Wanddicke zwischen der Hochkapazität-Durchgangsöffnung und der Geringkapazität-Durchgangsöffnung definiert ist.
JP Kokai Sho 58-196820, JP Kokoku Hei 3-49608 und US-Patent Nr. 4417908 (3 bis 17) haben Wabenfilter offenbart, in denen Durchgangsöffnungen Gestalten wie beispielsweise ein Dreieck, ein Quadrat und eine hexagonale Gestalt aufweisen, wie auch Wabenfilter, in denen die Anzahl der Durchgangsöffnungen einer Einlassseite größer gemacht wurde als die Anzahl der Durchgangsöffnungen an der Auslassseite, so dass die Öffnungsrate (Öffnungsanteil) an der Abgaseinlassseite gegenüber der Öffnungsrate an der Abgasauslassseite relativ vergrößert ist.
Das US-Patent Nr. 4420316 (6 bis 9) hat einen Wabenfilter offenbart, in dem die Anzahl der abgedichteten Durchgangsöffnungen modifiziert ist. Das betrifft eine Methode zur Verbesserung der Gasströmungsrate in dem Wandabschnitt.
JP Kokai Sho 58-150015 hat einen Filter offenbart, welcher mit quadratischen Durchgangsöffnungen und rechteckigen Durchgangsöffnungen vorgesehen ist, wobei die Querschnittsgestalt der Durchgangsöffnungen in einer zugespitzten Gestalt ausgebildet ist, so dass sie sich von der Gaseinlassseite in Richtung der Auslassseite verändert.
JP Kokai Hei 5-68828 und das japanische Patent Amtsblatt Nr. 3130587 (Seite 1) haben Wabenfilter offenbart, in denen dreieckförmige Durchgangsöffnungen und hexagonale Durchgangsöffnungen ausgebildet sind und der Kapazitätsrate (Kapazitätsgrad) der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen auf 60–70% festgelegt ist, während der Nutzungsgrad der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen auf 20–30% festgelegt ist, wobei sich der Zellenabstand der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen ungefähr in einem Bereich von 2,5 bis 5 mm befindet.
Das französische Patent Nr. 2789327 hat einen Filter offenbart, der mit Durchgangsöffnungen vorgesehen ist, die Gestalten wie beispielsweise eine recheckförmige Gestalt, eine quadratische Gestalt, eine hexagonale Gestalt und eine oktogonale Gestalt, aufweisen, wobei die Querschnittsgestalt der Durchgangsöffnungen in einer zugespitzten Gestalt ausgebildet ist, so dass sie sich von der Gaseinlassseite in Richtung der Gasauslassseite verändert.
Die internationale Publikation Nr. 02/100514 und JP Kokai 2001-334114 (2) haben Filter offenbart, in denen Durchgangsöffnungen, die eine runde Gestalt und eine hexagonale Gestalt aufweisen, ausgebildet sind. Diese haben außerdem Filterelemente offenbart, in denen sich das Verhältnis des Gesamtbereichs des Querschnitts der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen zu dem Gesamtbereich des Querschnitts der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen in einem Bereich von 40 bis 120% befindet.
Die internationale Publikation Nr. 02/10562 hat einen Filter offenbart, in dem rechteckige Durchgangsöffnungen und hexagonale Durchgangsöffnungen ausgebildet sind, wobei sich das Verhältnis der Querschnitte davon in einem Bereich von 3:1 bis 4:1 befindet.
Die internationale Publikation Nr. 03/20407 hat einen Wabenstrukturkörper offenbart, in dem rechteckige Durchgangsöffnungen mit einem variierenden Verhältnis von Querschnittsbereichen ausgebildet sind.
Ferner hat, zusätzlich zu den oben genannten Wabenstrukturkörpern, wobei jeder davon als Ganzes in einer integralen Struktur ausgebildet ist (im Folgenden auch als integraler Filter bezeichnet), die JP Kokai 2001-162121 einen Wabenstrukturkörper offenbart, in dem eine Vielzahl von säulenförmigen Keramikelementen miteinander durch Dichtungsmaterialschichten verbunden sind (im Folgenden als vereinigter Filter bezeichnet).
In dem Fall allerdings, in dem der integrale Filter in einer Säulengestalt ausgebildet ist, gibt es eine Tendenz der Crackbildung an den Eckabschnitten (vier Ecken) aufgrund einer daran auftretenden thermischen Belastung durch verbrennende Teilchen. In gleicher Weise gibt es an Eckabschnitten (vier Ecken) säulenartiger Keramikelemente, die einen vereinigten Filter ausbilden, Tendenzen der Crackbildung aufgrund einer daran auftretenden thermischen Belastung aufgrund verbrennender Teilchen. Ferner wird in dem Fall, in dem Zellen, die Öffnungen an den Auslassseiten aufweisen, an Eckabschnitten (vier Ecken) angeordnet sind, wobei Durchgangsöffnungen verschiedener Kapazitäten, wie in dem US-Patent Nr. 4417908 offenbart ist, ausgebildet sind, das Auftreten von Cracks deutlicher.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und ihr Aufgabe besteht darin, einen Wabenstrukturkörper (Filter) bereitzustellen, der einen geringen Druckverlust bei Teilchenansammlung aufweist, der es ermöglicht, eine große Menge von Teilchen und Asche abzulagern und die Wahrscheinlichkeit der Crackerzeugung herabzusetzen.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, haben die vorliegenden Erfinder Untersuchungen angestellt und infolgedessen gefunden, dass in dem Falle von, an Eckabschnitten (vier Ecken) jedes säulenförmigen Keramikelements eines vereinigten Filters angeordneten, Durchgangsöffnungen die Strömungsraterate eines Abgases, das durch die Öffnungen strömt, kleiner ist, da die Anzahl der benachbarten Durchgangsöffnungen verglichen mit den Durchgangsöffnungen, die an den anderen Abschnitten angeordnet sind, kleiner ist, und dass aus diesem Grund an den oben genannten Eckabschnitten (vier Ecken) eine Verzögerung in einem Temperaturanstieg durch verbrennende Teilchen auftritt, die eine konzentrierte thermische Belastung und demzufolge Cracks verursacht; wobei damit die vorliegende Erfindung vollständig umschrieben ist.
Mit anderen Worten, der säulenförmige Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung enthält eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen, die zueinander parallel in der Längsrichtung angeordnet sind; und einen Wandabschnitt, der die Vielzahl der Durchgangsöffnungen voneinander trennt und eine Umfangsfläche ausbildet, wobei die oben genannte Vielzahl von Durchgangsöffnungen umfasst: eine Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen, wobei ein Ende davon so abgedichtet ist, dass bewirkt wird, dass die Gesamtbereiche (Gesamtfläche) des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung relativ vergrößert werden; und eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen, wobei das andere Ende davon so abgedichtet ist, dass bewirkt wird, dass die Gesamtbereiche (Gesamtfläche) des oben genannten Querschnitts relativ verkleinert werden, wobei die oben genannte Umfangsfläche des oben genannten säulenförmigen Wabenstrukturkörpers einen abgeschrägten Eckabschnitt aufweist.
Da der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung abgeschrägte Flächen an Eckabschnitten der Umfangsfläche aufweist, wird es möglich, eine thermische Belastung, die an den bezüglich thermischer Belastung strukturell empfindlichen Eckabschnitten auftritt, zu verringern, und infolgedessen das Auftreten von Cracks zu reduzieren, wenn der Wabenstrukturkörper als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird.
Der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung enthält Durchgangsöffnungen, die aus einer Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und einer Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen zusammengesetzt sind, so dass es möglich wird, durch die Verwendung der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen als Einlassseite-Durchgangsöffnungen, die Gesamtmenge der Oberflächenbereiche der Einlassseite-Durchgangsöffnungen relativ zu vergrößern. Daher wird es möglich, verglichen mit einem Wabenstrukturkörper, in dem die Gesamtmenge der Oberflächenbereiche der Einlassseite-Durchgangsöffnungen dieselbe ist, wie die Gesamtmenge der Oberflächenbereiche der Auslassseite-Durchgangsöffnungen, die Dicke der Ablagerungsschicht von Teilchen dünner zu machen; daher wird es möglich einen erhöhten Druckverlust aufgrund von Teilchenansammlung zu unterdrücken und auch die Grenzansammlungsmenge von Teilchen zu erhöhen. Ferner, in dem Fall, in dem Teilchen in Kontakt mit Hochtemperaturgasen gebracht werden, um verbrannt zu werden, nachdem eine feste Menge von Teilchen angesammelt wurde, indem der Motor gesteuert wird, um die Abgastemperatur zu erhöhen oder durch Erhöhung der Temperatur eines Heizers, der an der stromaufwärts gelegenen Seite der Abgase von dem Wabenstrukturkörper angeordnet ist, ist es möglich die Verbrennungsrate von Teilchen zu erhöhen, da der Verbrennungsprozess einfacher durchgeführt wird, wenn die Dicke der Ablagerungsschicht von Teilchen dünner ist.
Ferner ist es durch Anwendung der Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen als Einlassseite-Durchgangsöffnungen außerdem möglich, die Gesamtmenge der Kapazitäten der Einlassseite-Durchgangsöffnungen relativ zu vergrößern und demzufolge eine größere Menge von restlicher Asche nach dem Verbrennungsprozess von Teilchen abzulagern; daher wird es möglich die Betriebsdauer des Filters zu verlängern. Als Folge davon wird es möglich, Wartungskosten, die aufgrund von Re-Extraktion (backwash), Austausch und dergleichen anfallen, zu reduzieren.
Ferner werden bezüglich der Kombination zwischen der oben genannten Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen die folgenden Kombinationen aufgelistet: (1) ein Fall, in dem bezüglich jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, die Querschnittsbereiche senkrecht zur Längsrichtung, dieselben sind, während die Anzahl der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, größer ist; (2) ein Fall, in dem bezüglich jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, die Querschnittsbereiche davon voneinander verschieden sind, wobei die Anzahl der entsprechenden Durchgangsöffnungen voneinander verschieden ist; und (3) ein Fall, in dem bezüglich jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und jeder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, der Querschnittsbereich der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, größer ist, wobei die Anzahl der Durchgangsöffnungen der zwei Gruppen dieselbe ist.
Ferner können bezüglich der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und/oder die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, diese Durchgangsöffnungen unter Verwendung der Durchgangsöffnungen eines Typs ausgebildet sein, der dieselbe Gestalt und denselben Querschnittsbereich senkrecht zur Längsrichtung aufweist oder könnte ausgebildet sein unter Verwendung der Durchgangsöffnungen zweier oder mehrer Arten, die verschiedene Gestalten und verschiedene Querschnittsbereiche senkrecht zur Längsrichtung aufweisen.
Es ist wünschenswert, dass der säulenförmige Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen enthält, die zueinander parallel in der Längsrichtung angeordnet sind; und einen Wandabschnitt enthält, der die Vielzahl der Durchgangsöffnungen voneinander trennt und eine Umfangsfläche ausbildet, wobei die oben genannte Vielzahl von Durchgangsöffnungen umfasst: eine Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen, wobei ein Ende davon so abgedichtet ist, dass bewirkt wird, dass die Gesamtbereiche eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung relativ vergrößert werden; und eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen, wobei das andere Ende davon so abgedichtet ist, so dass bewirkt wird, dass die Gesamtbereiche des oben genannten Querschnitts relativ verkleinert wird, wobei die oben genannte Umfangsfläche des oben genannten säulenförmigen Wabenstrukturkörpers Eckabschnitte aufweist und wobei jeder Bereich des oben genannten Wandabschnitts, der den oben genannten Eckabschnitt ausbildet, eine R-abgeschrägte Fläche und/oder eine C-abgeschrägte Fläche innerhalb oder außerhalb davon aufweist.
Hier in der vorliegenden Spezifikation bezieht sich die R-abgeschrägte Fläche auf eine abgeschrägte Fläche, die durch Ausformen des Eckabschnitts in eine Kreisbogengestalt gefertigt ist. Ferner bezieht sich die C-abgeschrägte Fläche auf eine abgeschrägte Fläche ohne spitze Winkel oder rechte Winkel an dem Eckabschnitt, die ausgebildet ist, durch Vergrößerung der Anzahl der Seiten, die den Eckabschnitt bilden.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist es bei Verwendung als Abgasreinigungsfilter möglich, da jeder Bereich des oben genannten Wandabschnitts, der den oben genannten Eckabschnitt ausbildet, eine R-abgeschrägte Fläche und/oder eine C-abgeschrägte Fläche innerhalb (die Seite, die eine Wandfläche einer Durchgangsöffnung, die an einem Eckabschnitt positioniert ist, ausbildet) und/oder außerhalb davon (die Seite, die eine Umfangsfläche des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung ausbildet) aufweist, eine thermische Belastung zu verringern, die an dem Eckabschnitt ausgeübt wird, dessen Struktur empfindlich bezüglich thermischer Belastungskonzentration ist, und infolgedessen das Auftreten von Cracks zu unterdrücken. Ferner ist es in dem Fall möglich, in dem eine R-abgeschrägte Fläche und/oder eine C-abgeschrägte Fläche innerhalb eines Bereichs des Wandabschnitts ausgebildet ist, der den Eckabschnitt ausbildet, das Fließvermögen von Gasen in der Durchgangsöffnung, die an dem Eckabschnitt angeordnet ist, der es den Gasen strukturell schwierig macht durchzuströmen, zu verbessern und infolgedessen eine Temperatur, die von anderen Durchgangsöffnungen verschieden ist, beim Verbrennen von Teilchen zu reduzieren; daher wird es möglich das Auftreten von Cracks effektiv zu reduzieren.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung sind wenigstens die Hälfte oder mehr der Anzahl der Durchgangsöffnungen, die an den Eckabschnitten der Umfangsfläche angeordnet sind, wünschenswerterweise die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen ausbilden.
In dem Fall, in dem der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird, sind die Auslassseite-Durchgangsöffnungen weniger empfindlich bezüglich Ablagerung von Teilchen und bezüglich der Durchgangsöffnungen, die an Eckbereichen angeordnet sind, ist die Anzahl der benachbarten Durchgangsöffnungen klein, und das macht es für Abgase strukturell schwierig durchzuströmen; Es gibt infolgedessen, wenn die Auslassseite-Durchgangsöffnungen an den Eckabschnitten angeordnet sind, eine Verzögerung für eine Temperaturerhöhung beim Verbrennen von Teilchen verglichen mit den anderen Abschnitten, um eine thermische Belastungskonzentration und das nachfolgende Auftreten von Cracks an den Eckabschnitten zu bewirken. Daher sind wenigstens die Hälfte oder mehr der Anzahl der Durchgangsöffnungen, die an den Eckabschnitten angeordnet sind als solche Einlassseite-Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen ausbilden, ausgebildet, so dass beim Verbrennen von Teilchen, das Verbrennen von Teilchen selbst in solchen Durchgangsöffnungen, die an den Eckabschnitten angeordnet sind, stattfinden darf; daher wird es möglich die lokalen Temperaturabweichungen in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung auf eine minimales Niveau zu reduzieren und infolgedessen das Auftreten von Cracks zu unterdrücken.
Hier, in Abhängigkeit von den Aufbaumustern der Durchgangsöffnungen in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung, in einigen Fällen, ermöglicht eine Anordnung, in der Durchgangsöffnungen, die an Eckabschnitten angeordnet sind, als solche Durchgangsöffnungen ausgebildet sind, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, die Öffnungsrate (Öffnungsanteil) des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung zu erhöhen und infolgedessen die Druckverluste zu reduzieren.
Ferner ist es wünschenswert alle Durchgangsöffnungen, die an Eckabschnitten der Umfangsfläche angeordnet sind, als die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, auszubilden.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist die Gestalt von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung der: Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden; und/oder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, wünschenswerterweise eine vieleckige Gestalt.
In dem Fall, in dem der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird, ist es möglich durch Realisieren der Anordnung, in der die Gestalt von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung solcher Durchgangsöffnungen als vieleckige Gestalt ausgebildet ist, den Bereich des Wandabschnitts in dem Querschnitt zu reduzieren und infolgedessen einen Widerstand zu reduzieren, der auftritt, wenn Abgase durch den Wandabschnitt strömen, und ein Hauptanteil eines Reibungswiderstandes, der von der Querschnittsgestalt der Durchgangsöffnungen abgeleitet ist, ist entfernt, so dass es möglich wird einen Widerstand, der auftritt, wenn Abgase durch die Durchgangsöffnungen strömen, zu reduzieren und infolgedessen Druckverluste effizienter zu reduzieren.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass an einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung wenigstens ein Winkel ein stumpfer Winkel ist, der an dem Punkt ausgebildet ist, wo ein Wandabschnitt, der von einer Durchgangsöffnung, die ein Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bildet und einer benachbarten Durchgangsöffnung, die eine Gruppe Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bildet, gemeinsam genutzt wird, verursacht wird sich mit einem Wandabschnitt zu schneiden, der von einer Durchgangsöffnung, die ein Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bildet und einer benachbarte Durchgangsöffnung, die eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bildet, gemeinsam benutzt wird; daher ist es möglich in dem Fall, in dem der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird, Druckverluste effizienter zu reduzieren.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass bezüglich der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, die Durchgangsöffnungen einer Art in einer oktogonalen Gestalt in dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung davon ausgebildet sind, wobei die Durchgangsöffnungen der anderen Art in eine rechteckige oder quadratische Gestalt in dem Querschnitt davon ausgebildet sind; wenn der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird, ist es daher möglich, Druckverluste effizienter zu reduzieren.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass ein Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und/oder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden mit einer gekrümmten Gestalt in der Umgebung der Ecken davon vorgesehen ist.
In dem Fall, in dem der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird, ist es möglich, da die Durchgangsöffnungen Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung aufweisen, wobei jeder davon eine gekrümmte Gestalt in der Umgebung von jeder der Ecken aufweist, Druckverluste aufgrund von Reibung effektiv zu reduzieren, die beim Durchströmen von Gasen durch die Durchgangsöffnungen auftreten und auch der Erzeugung von Cracks vorzubeugen, die durch konzentrierte Belastung an Eckabschnitten an dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen verursacht werden.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass ein Abstand zwischen Schwerpunkten der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der benachbarten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, auf denselben Abstand zwischen Schwerpunkten von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung der benachbarten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, festgelegt sind.
Hier in der vorliegenden Spezifikation bezieht sich die Formulierung „der Abstand zwischen Schwerpunkten von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung von benachbarten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden" auf einen minimalen Abstand zwischen dem Schwerpunkt eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung einer Durchgangsöffnung, die ein Element der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen ausbildet und dem Schwerpunkt eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung einer Durchgangsöffnung, welche die benachbarte Durchgangsöffnung, die ein Element der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen ausbildet, ausbildet, und auf der anderen Seite bezieht sich „der Abstand zwischen Schwerpunkten von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung der benachbarten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden" auf einen minimalen Abstand zwischen dem Schwerpunkt eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung einer Durchgangsöffnung, die ein Element der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen ausbildet und dem Schwerpunkt eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung einer Durchgangsöffnung, welche die benachbarte Durchgangsöffnung ausbildet, die ein Element der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen ausbildet.
In dem Fall, in dem der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird, wird Wärme gleichmäßig bei einer Wiederherstellung verteilt, da die oben genannten zwei Schwerpunktsabstände gleich sind, so dass lokale Abweichungen in der Temperatur in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung eliminiert werden; daher ist es möglich das Auftreten von Cracks aufgrund thermischer Belastung für einen langen Zeitraum selbst nach wiederholender Verwendung zu reduzieren und infolgedessen die Haltbarkeit zu verbessern.
Ferner betrifft ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Wabenstrukturkörper (im Folgenden auch als vereinigter Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung bezeichnet) in dem: eine Vielzahl von oben genannten Wabenstrukturkörpern der vorliegenden Erfindung (im Folgenden auch als integraler Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung bezeichnet) miteinander durch Dichtungsmaterialschichten kombiniert sind, um einen Wabenblock auszubilden, und Dichtungsmaterialschichten sind an der Umfangsfläche davon in der Längsrichtung ausgebildet.
In der folgenden Beschreibung wird, wenn es nicht notwendig ist im Besonderen zwischen dem integralen Wabenstrukturkörper und dem vereinigten Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung zu unterscheiden, dieser als Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung bezeichnet.
Da der vereinigte Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung durch Vereinigung einer Vielzahl von integralen Wabenstrukturkörpern der vorliegenden Erfindung mittels Dichtungsmaterialschichten ausgebildet ist, ist es möglich die thermische Belastung durch die Dichtungsmaterialschichten zu verringern, so dass die Wärmebeständigkeit und die Schlagfestigkeit verbessert werden. Aus diesem Grund kann er, selbst wenn er als Abgasreinigungsfilter großer Ausdehnung angewendet wird, das Auftreten von Cracks ausreichend reduzieren.
Der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung wird wünschenswerterweise als ein Filter für einen Abgasreinigungsfilter zur Verwendung in Fahrzeugen verwendet. Der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ermöglicht es einen Druckverlust beim Ansammeln von Teilchen zu reduzieren, eine große Menge von Teilchen und Asche abzulagern und außerdem das Auftreten von Cracks zu reduzieren; daher wird er wünschenswerterweise zu einer Abgasreinigungsvorrichtung, zur Verwendung in Fahrzeugen als ein Abgasreinigungsfilter, angewendet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1(a) ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines integralen Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung zeigt und 1(b) ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A des integralen Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung, wie in 1(a) gezeigt ist, genommen ist.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines vereinigten Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung zeigt.
3(a) bis (c) sind Fotos, die Ansammlungszustände von Teilchen zeigen, die in unterschiedlichen Entfernungen von dem Einlass des integralen Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung beobachtet werden.
4 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des integralen Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei das Verhältnis der Anzahlen der Durchgangsöffnungen zwischen der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 101 und der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 102 auf 1:2 festgelegt ist.
5(a) bis (d) sind Querschnittsansichten, wobei jede von ihnen ein Beispiel eines Bereichs eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung des integralen Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung zeigt und 5(e) ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Bereich eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung in einem herkömmlichen integralen Wabenstrukturkörper zeigt.
6(a) bis (f) sind Querschnittsansichten, wobei jede von ihnen schematisch ein Beispiel eines Bereichs eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung des integralen Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine Seitenansicht, die schematisch ein Verfahren von Herstellungsverfahren eines vereinigten Filters 10 der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel einer Abgasreinigungsvorrichtung zeigt, in welcher der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
9 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel eines Bereichs eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung in dem integralen Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung zeigt.
10(a) bis (d) sind Querschnittsansichten, wobei jede davon schematisch ein Beispiel eines Bereichs eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung in dem integralen Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein Diagramm, das sich auf einen vereinigten Wabenstrukturkörper entsprechend der Beispiele 1 bis 8 wie auch der Referenzbeispiele 1 bis 4 und 7 bis 12 bezieht und die Beziehung zwischen einer R-Größe, einer R-abgeschrägten Fläche und einem Wiederherstellungsgrenzwert zeigt.
12 ist ein Diagramm, das sich auf einen vereinigten Wabenstrukturkörper entsprechend der Beispiele 9 bis 40, Referenzbeispiele 13 bis 28, 32 und 34 bis 47 genauso wie der vergleichenden Beispiele 1 und 3 bis 16 bezieht und die Beziehung zwischen einer R-Größe, einer R-abgeschrägten Fläche und eines Wiederherstellungsgrenzwerts zeigt.
13 ist ein Diagramm, das sich auf einen vereinigten Wabenstrukturkörper entsprechend der Beispiele 41 bis 44 wie auch der Referenzbeispiele 5, 6 und 29 bis 31 bezieht und die Beziehung zwischen einer C-Größe, einer C-abgeschrägten Fläche und eines Wiederherstellungsgrenzwerts zeigt.
14 ist ein Diagramm, das sich auf einen vereinigten Wabenstrukturkörper entsprechend der Beispiele 1 bis 8 genauso wie der Referenzbeispiele 1 bis 4 und 7 bis 12 bezieht und die Beziehung zwischen einer R-Größe, einer R-abgeschrägten Fläche und eines Anfangsdruckverlusts zeigt.
15 ist ein Diagramm, das sich auf einen vereinigten Wabenstrukturkörper entsprechend der Beispiele 9 bis 40, Referenzbeispiele 13 bis 28, 32 und 34 bis 47 genauso wie der vergleichende Beispiele 1 und 3 bis 16 bezieht und die Beziehung zwischen einer R-Größe, einer R-abgeschrägten Fläche und einem Anfangsdruckverlust zeigt.
16 ist ein Diagramm, das sich auf einen vereinigten Wabenstrukturkörper entsprechend der Beispiele 41 bis 44 genauso wie der Referenzbeispiele 5, 6 und 29 bis 31 bezieht und die Beziehung einer C-Größe, einer C-abgeschrägten Fläche und einem Anfangsdruckverlust zeigt.
17 ist ein Diagramm, das sich auf einen vereinigten Wabenstrukturkörper entsprechend der Beispiele 1 bis 8 genauso wie Referenzbeispiele 1 bis 4 und 7 bis 12 bezieht und die Beziehung zwischen einer R-Größe, einer R-abgeschrägten Fläche und einem Druckverlust zum Zeitpunkt der Ansammlung von 6 g/L zeigt.
18 ist ein Diagramm, das sich auf einen vereinigten Wabenstrukturkörper entsprechend der Beispiele 9 bis 40, Referenzbeispiele 13 bis 28, 32 und 34 bis 47 wie auch er vergleichenden Beispiele 1 und 3 bis 16 bezieht und die Beziehung zwischen einer R-Größe, einer R-abgeschrägten Fläche und einem Druckverlust zu einer Zeit der Ansammlung von 6 g/L zeigt.
19 ist ein Diagramm, das sich auf einen vereinigten Wabenstrukturkörper entsprechend der Beispiele 41 bis 44 wie auch der Referenzbeispiele 5, 6 und 29 bis 31 bezieht und die Beziehung einer C-Größe, einer C-abgeschrägten Fläche und einem Druckverlust zu einer Zeit der Ansammlung von 6 g/L zeigt.
20 ist eine Konzeptdarstellung, welche die Hauptfaktoren zeigt, die einen Druckverlust in dem Wabenstrukturkörper verursachen.
Erläuterung der Symbole

10: Vereinigter Wabenstrukturkörper
13: Dichtungsmaterialschicht
14: Dichtungsmaterialschicht
15: Keramikblock
20, 100: integraler Wabenstrukturkörper
20a: Eckabschnitt
21: Durchgangsöffnung
21a: Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen
21b: Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen
22: Dichtungsmaterial
23: Wandabschnitt

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ein integraler Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist ein säulenförmiger Wabenstrukturkörper, der eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen, die zueinander parallel in der Längsrichtung angeordnet sind; und ein Wandabschnitt beinhaltet, der die Vielzahl der Durchgangsöffnungen voneinander trennt und eine Umfangsfläche ausbildet, wobei die oben genannte Vielzahl von Durchgangsöffnungen umfasst: eine Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen, wobei ein Ende davon so abgedichtet ist, dass bewirkt wird, dass der Gesamtbereich (Gesamtfläche) von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung relativ vergrößert wird; und eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen, wobei das andere Ende davon so abgedichtet ist, dass bewirkt wird, dass der Gesamtbereich (Gesamtfläche) der oben beschriebenen Querschnitte relativ verkleinert wird, wobei die oben beschriebene Umfangsfläche des oben beschriebenen Wabenstrukturkörpers einen abgeschrägten Eckabschnitt aufweist.
1(a) ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines integralen Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung zeigt und 1(b) ist eine Querschnittansicht, die entlang der Linie A-A des integralen Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung, wie in 1(a) gezeigt ist, genommen ist.
Wie in 1 gezeigt ist, weist der integrale Wabenstrukturkörper 20 eine ungefähr quadratische Säulengestalt auf und eine Anzahl von Durchgangsöffnungen 21 sind zueinander in der Längsrichtung parallel angeordnet und diese Durchgangsöffnungen 21 sind durch zwei Arten von Durchgangsöffnungen gebildet, zum einen eine Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a, wobei ein Ende davon an der Auslassseite des integralen Wabenstrukturkörpers 20 durch ein Dichtungsmaterial 22 abgedichtet ist und eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b, wobei ein Ende davon an der Einlassseite des integralen Wabenstrukturkörpers 20 durch ein Dichtungsmaterial 22 abgedichtet ist, und bezüglich der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a ist der Gesamtbereich des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung relativ vergrößert verglichen mit der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b, so dass ein Wandabschnitt 23, der diese Durchgangsöffnungen 21 trennt, als Filter fungiert. Mit anderen Worten, Abgase, denen erlaubt wurde, in die Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a zu strömen, werden von der Gruppe der Geringkapazität- Durchgangsöffnungen 21b ausgestoßen, nachdem sie immer durch den Wandabschnitt 23 geströmt sind.
Die Umfangsfläche des integralen Wabenstrukturkörpers 20 weist Eckabschnitte 20a mit abgeschrägten Flächen auf. Mit dieser Anordnung ermöglicht der integrale Wabenstrukturkörper 20, wenn er als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird, eine thermische Belastung zu verringern, die an einem Eckabschnitt anliegt, der strukturell empfänglich für eine Konzentration thermischer Belastung ist.
Die folgende Beschreibung wird die Gründe diskutieren, warum der Eckabschnitt bezüglich einer Konzentration thermischer Belastung empfindlich ist.
20 ist eine Konzeptdarstellung, welche die Hauptfaktoren beschreibt, die einen Druckverlust in einem Wabenstrukturkörper verursachen.
Wie in 20 gezeigt ist, sind die Hauptfaktoren, die einen Druckverlust in dem Wabenstrukturkörper verursachen, die folgenden: (1) eine Öffnungsrate (Öffnungsanteil) an der Einlassseite: ΔPa, (2) Reibung bei Durchströmen durch Durchgangsöffnungen ((2)-1 Einlassseite-Durchgangsöffnung: ΔPb-1, (2)-2 Auslassseite-Durchgangsöffnung: ΔPb-2) und (3) Widerstand bei Durchströmen durch Wandabschnitte: ΔPc.
Wie oben beschrieben, ist der integrale Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung mit einer Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und einer Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen vorgesehen. Aus diesem Grund sind zwischen den Einlassseite-Durchgangsöffnungen und den Auslassseite-Durchgangsöffnungen die Gesamtbereiche der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung voneinander verschieden, so dass im Vergleich, mit einem Wabenstrukturkörper, in dem die Kapazitäten aller Durchgangsöffnungen ungefähr gleich sind, in einem Zustand vor Teilchenansammlung, ein Druckverlust, der von der Öffnungsrate an der Einlassseite und Reibung, die bei Durchströmen durch Einlassseite-Durchgangsöffnungen (➀: ΔPa + ➁-1: ΔPb-1) auftritt, reduziert werden kann. Im Gegensatz dazu wird Reibung, die beim Durchströmen durch Auslassseite-Durchgangsöffnungen (➁-2: ΔPb-2) auftritt, vergrößert. Ferner, da ein Wandabschnitt, der die Einlassseite-Durchgangsöffnungen und die Auslassseite-Durchgangsöffnungen voneinander trennt, geringer wird, wird ein Widerstand (➂: ΔPc), der bei Durchströmen durch den Wandabschnitt auftritt, vergrößert. Infolgedessen wird im Vergleich mit einer Strömungsrate von Abgasen in den Einlassseite-Durchgangsöffnungen, die Strömungsrate von Abgasen in den Auslassseite-Durchgangsöffnungen extrem verlangsamt.
Ferner wird bezüglich Durchgangsöffnungen, die an einem Eckabschnitt angeordnet sind, da dort lediglich zwei benachbarte Durchgangsöffnungen sind, die Strömungsrate von Abgasen, die durch die Öffnungen strömen, kleiner, verglichen mit anderen Durchgangsöffnungen.
Daher tritt im besonderen in dem Fall, in dem die Durchgangsöffnungen, die an einem Eckabschnitt angeordnet sind, Auslassseite-Durchgangsöffnungen sind, ein Temperaturunterschied von den anderen Durchgangsöffnungen tendenziell beim Verbrennen von Teilchen oder dergleichen auf, aufgrund der geringen Strömungsrate der Abgase, was eine Konzentration von thermischer Belastung in dem Eckabschnitt zur Folge hat. Ferner ist der Eckabschnitt ohne eine abgeschrägte Fläche empfindlicher bezüglich einer thermischen Belastung auch aufgrund seiner Gestalt.
Im Gegensatz dazu ist es möglich, da der integrale Wabenstrukturkörper 20 eine abgeschrägte Fläche auf jeder seiner Eckabschnitte auf der Umfangsfläche aufweist, die thermische Belastung zu vermindern, die an dem Eckabschnitt ausgeübt wird und infolgedessen das Auftreten von Cracks zu unterdrücken; daher wird es möglich den Wiederherstellungsgrenzwert des integralen Wabenstrukturkörpers 20 verbessern.
Der integrale Wabenstrukturkörper 20 ist wünschenswerterweise so konzipiert, dass ein Bereich des Wandabschnitts 23, der den Eckabschnitt 20a der Umfangsfläche bildet, wünschenswerterweise mit einer R-abgeschrägten Fläche und/oder einer C-abgeschrägten Fläche innerhalb und/oder außerhalb davon vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung, wie weiter oben beschrieben wurde, ermöglicht der integrale Wabenstrukturkörper 20, wenn er als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird, eine thermische Belastung, die an einem Eckabschnitt, der strukturell empfindlich bezüglich einer Konzentration von thermischer Belastung ist, anliegt, zu verringern und infolgedessen das Auftreten von Cracks zu reduzieren.
Ferner macht es der äußerste Eckabschnitt (Eckabschnitt 20a Seite) in der Durchgangsöffnung 21, der an dem Eckabschnitt 20a vorgesehen ist, für Abgase schwierig durchzuströmen; allerdings ist es möglich, durch das Abschrägen von Flächen innerhalb des Bereichs des Wandabschnitts 23, der den Eckabschnitt 20a bildet, das Fließvermögen von Abgasen innerhalb der Durchgangsöffnung 21, die an dem Eckabschnitt 20a angeordnet ist, zu verbessern und außerdem einen Temperaturunterschied von den anderen Durchgangsöffnungen beim Verbrennen von Teilchen oder dergleichen zu reduzieren; daher wird es möglich die Erzeugung von thermischer Belastung zu vermindern.
Jede R-Größe der R-abgeschrägten Fläche und die C-Größe der C-abgeschrägten Fläche ist wünschenswerterweise 0,3 mm oder mehr. Die Größe von weniger als 0,3 mm neigt dazu, nicht ausreichend die Konzentration einer thermischen Belastung auf dem oben genannten Eckabschnitt zu unterdrücken oder scheitert daran, das Fließvermögen von Gasen in der Durchgangsöffnung, die an dem oben genannten Eckabschnitt angeordnet ist, ausreichend zu verbessern, mit dem Resultat, dass, wenn er als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird, der integrale Wabenstrukturkörper 20 dazu neigt nicht ausreichend die thermische Belastung an dem Eckabschnitt 20a zu verringern, um die Erzeugung von Cracks ausreichend zu unterdrücken.
Vorzugsweise beträgt der untere Grenzwert 0,5 mm, und der obere Grenzwert ist wünschenswerterweise 0,5 mm. Der Wert, der 5 mm übersteigt, macht die Rundheit des Eckabschnitts 20a zu groß, um einen ausgesparten Abschnitt mit einem spitzen Winkel in der Durchgangsöffnung, die an dem Eckabschnitt 20a angeordnet ist, zu bewirken, mit dem Resultat, dass im Gegenzug Cracks mit einer höheren Wahrscheinlichkeit auftreten.
Hier in der vorliegenden Spezifikation bezieht sich die R-Größe auf den Radius des Bogens in der R-abgeschrägten Fläche, die durch Ausbildung des Eckabschnitts in eine bogenförmige Gestalt gefertigt ist. Ferner, bezüglich zweier Seiten, die ursprünglich den Eckabschnitt bilden, bezieht sich die C-Größe auf die Seite, die mit einer größeren Länge bei der C-abgeschrägten Fläche geschnitten ist, und bezieht sich auf die Schnittlänge der Seite.
Beispielsweise beinhalten in einem integralen Wabenstrukturkörper 120, der in 5(b) bezeigt ist, spezifische Beispiele der R-abgeschrägten Fläche und der C-abgeschrägten Fläche: eine R-abgeschrägte Fläche, die an jedem der inneren Abschnitte 123a eines Bereichs eines Wandabschnitts 123, der einen Eckabschnitt 120a an der Umfangsfläche bildet, ausgebildet ist; R-abgeschrägte Flächen, die an jeder Geringkapazität-Durchgangsöffnung 121b ausgebildet sind; C-abgeschrägte Flächen, die an jeder Hochkapazität-Durchgangsöffnung 121a ausgebildet sind; und eine R-abgeschrägte Fläche, die an jeder der äußeren Abschnitte 123b des Wandabschnitts 123 ausgebildet ist.
Ferner enthalten bei Wiederherstellung eines Abgasreinigungsfilters, nachdem Teilchen verbrannt wurden, die Teilchen Metalle und dergleichen, die verbrannt werden, um Oxide zusätzlich zu Kohlenstoff und dergleichen auszubilden, die verbrannt werden, um entfernt zu werden, und diese verbleiben in dem Abgasreinigungsfilter als Asche. Da diese Asche in Abschnitten verbleibt, die näher an dem Auslass des Abgasreinigungsfilters liegen, werden die Durchgangsöffnungen, die den Abgasreinigungsfilter bilden, allmählich mit Asche gefüllt, ausgehend von Abschnitten, die näher an dem Auslass liegen, mit dem Resultat, dass das Volumen der Abschnitte, die mit der Asche gefüllt sind, allmählich größer wird, während das Volumen (Bereich) der Abschnitte, die als Abgasreinigungsfilter dienen, allmählich kleiner wird. Ferner, wenn die Ansammlungsmenge von Asche zu groß wird, dient der Filter nicht länger als Filter; Infolgedessen wird er von dem Gasrohr entfernt, so dass der Filter einer Reinigung (Re-Extraktion) unterworfen wird, um die Asche von dem Abgasreinigungsfilter zu entfernen, oder der Abgasreinigungsfilter wird entsorgt.
Im Vergleich mit einem herkömmlichen Wabenstrukturkörper, in dem die Kapazität der Durchgangsöffnungen auf der Einlassseite gleich der Kapazität der Durchgangsöffnungen an der Auslassseite ist, verwendet der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung eine Gruppe Hochkapazität-Durchgangsöffnungen als Durchgangsöffnungen an der Einlassseite, so dass selbst wenn Asche angesammelt wurde, die Kapazität der Abschnitte, die als Abgasreinigungsfilter dienen eine geringere Abnahmerate aufweist, die es ermöglicht einen Druckverlust, der durch Asche verursacht wird, zu reduzieren. Infolgedessen ist es möglich den Zeitraum bis der Filter gereinigt werden muss zu verlängern und infolgedessen die Lebensdauer des Abgasreinigungsfilters zu erhöhen.
Der integrale Wabenstrukturkörper 20, der in 1 gezeigt ist, weist etwa eine quadratisch-säulenförmige Gestalt auf; Er ist aber im Besonderen darauf beschränkt, solange er eine Querschnittsgestalt aufweist mit wenigstens einem Eckabschnitt. Beispiele davon beinhalten: eine Säulengestalt mit einer vieleckigen Gestalt in seinem Querschnitt und eine Säulengestalt mit einer Bogengestalt in seinem Querschnitt, und die Größe davon kann wahlweise bestimmt werden. Ferner kann der integrale Wabenstrukturkörper 20 eine Säulengestalt mit einer ungleichmäßigen Querschnittsgestalt, d. h. beispielsweise eine zugespitzte Gestalt, aufweisen; allerdings ist die Säulengestalt wünschenswerterweise konzipiert, um eine feste Querschnittgestalt aufzuweisen.
Der integrale Wabenstrukturkörper 20 ist wünschenswerterweise aus porösen Keramiken gefertigt, und Beispiele solcher Materialien enthalten: Nitridkeramik, wie beispielsweise Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Bornitrid und Titannitrid, Karbidkeramik, wie beispielsweise Siliziumkarbid, Zirkoniumkarbid, Titankarbid, Tantalkarbid, Wolframkarbid und Oxidkeramik, wie beispielsweise Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Kordierit und Mullit. Ferner kann der integrale Wabenstrukturkörper 20 aus zwei Arten oder mehr Materialien gefertigt sein, wie beispielsweise einem Verbundmaterial aus Silizium und Silicakarbid und Aluminiumtitanat.
Obwohl nicht im speziellen darauf beschränkt, beträgt die Porosität des integralen Wabenstrukturkörpers 20 wünschenswerterweise ungefähr 20–80%. Wenn die Porosität weniger als 20% beträgt, ist der integrale Wabenstrukturkörper 20 empfindlicher für Blockierung, während die Porosität, die 80% übersteigt, eine Verminderung der Festigkeit des integralen Wabenstrukturkörpers 20 bewirkt, mit dem Resultat, dass er einfach beschädigt werden kann.
Hier kann die oben genannte Porosität mittels bekannter Verfahren gemessen werden, wie beispielsweise einem Quecksilber-Einpressverfahren, Archimedesverfahren und einem Messverfahren, das ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) verwendet.
Der durchschnittliche Porendurchmesser des integralen Wabenstrukturkörpers 20 befindet sich wünschenswerterweise in einem Bereich von 1–100 μm. Der durchschnittliche Porendurchmesser von weniger als 1 μm neigt dazu einfach eine Blockierung von Teilchen zu verursachen. Im Gegensatz dazu neigt ein mittlerer Porendurchmesser, der 100 μm übersteigt dazu das Durchströmen von Teilchen durch Poren zu bewirken, mit dem Resultat, dass die Teilchen nicht angesammelt werden können, wobei der Strukturkörper damit nicht als Filter wirken kann.
Bezüglich der Teilchengröße von zur Herstellung des integralen Wabenstrukturkörpers 20 zu verwendender Keramiken, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, werden solche, die weniger empfänglich für Schrumpfen in dem nachfolgenden Brennverfahren sind, wünschenswerterweise verwendet und beispielsweise werden solche Teilchen wünschenswerterweise verwendet, die durch Verbinden von 100 Gewichtsteilen von Pulver, das eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,3 bis 50 μm aufweist mit 5 bis 65 Gewichtsteilen von Pulver, das eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,1 bis 1,0 μm aufweist. Durch Mischen von Keramikpulvern, welche die oben beschriebenen entsprechenden Teilchengrößen bei der oben genannten Mischrate aufweisen, ist es möglich, einen integralen Wabenstrukturkörper, gefertigt aus poröser Keramik, herzustellen.
Das Dichtungsmaterial, das in dem integralen Wabenstrukturkörper 20 zu verwenden ist, ist wünschenswerterweise aus derselben porösen Keramik gefertigt wie der Wandabschnitt. Mit dieser Anordnung wird es möglich, die Bindekraft der zwei Elemente zu vergrößern und auch den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Wandabschnitts mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Dichtungsmaterials durch Anpassen der Porosität des Dichtungsmaterials auf die selbe Weise wie bei den Wandabschnitt konsistent zu machen; daher wird es möglich, der Bildung einer Lücke zwischen dem Dichtungsmaterial und dem Wandabschnitt aufgrund einer thermischen Belastung, die bei der Herstellung und Verwendung auftritt, vorzubeugen und auch dem Auftreten von Cracks in dem Dichtungsmaterial und dem Wandabschnitt vorzubeugen, der mit dem Dichtungsmaterial in Kontakt steht.
In dem integralen Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung sind unter den Durchgangsöffnungen, die an Eckabschnitten an der Umfangsfläche angeordnet sind, wenigstens die Hälfte oder mehr der Anzahl der Durchgangsöffnungen wünschenswerterweise solche, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und beispielsweise in dem Fall, in dem der integrale Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung eine quadratische Säulengestalt aufweist, sind wenigstens zwei oder mehr der Durchgangsöffnungen, die an den vier Ecken der Umfangsfläche angeordnet sind, wünschenswerterweise als solche ausgebildet, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden.
In dem Fall, in dem der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird, sind die Auslassseite-Durchgangsöffnungen weniger empfindlich bezüglich einer Ablagerung von Teilchen, und bezüglich solcher Durchgangsöffnungen, die an Eckabschnitten angeordnet sind, ist die Anzahl der benachbarten Durchgangsöffnungen gering, um es den Abgasen strukturell zu erschweren, durchzuströmen; demzufolge gibt es, wenn die Auslassseite-Durchgangsöffnungen an den Eckabschnitten angeordnet sind, eine Verzögerung der Temperaturerhöhung beim Verbrennen von Teilchen, verglichen mit anderen Abschnitten, um eine thermische Belastungskonzentration und das darauf folgende Auftreten von Cracks an den Eckabschnitten zu bewirken. Daher ist wenigstens die Hälfte oder mehr der Anzahl der Durchgangsöffnungen, die an Eckabschnitten angeordnet sind, als solche Einlassseite-Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, festgelegt, so dass beim Verbrennen von Teilchen, dem Verbrennen von Teilchen erlaubt wird stattzufinden, selbst in solchen Durchgangsöffnungen, die an den Eckabschnitten angeordnet sind; daher wird es möglich, lokale Temperaturabweichungen in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung auf ein minimales Niveau zu reduzieren und infolgedessen das Auftreten von Cracks zu unterdrücken.
Ferner, wenn Durchgangsöffnungen, die an Eckabschnitten angeordnet sind, als Hochkapazität-Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, ausgebildet sind, ist es möglich, das Fließvermögen von Gasen in den Durchgangsöffnungen, die an den Eckabschnitten angeordnet sind, zu verbessern und infolgedessen eine Temperaturdifferenz von den anderen Durchgangsöffnungen beim Verbrennen von Teilchen oder dergleichen zu reduzieren; daher wird es möglich, das Auftreten von Cracks effizienter zu unterdrücken.
In dem integralen Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung werden alle Durchgangsöffnungen, die an Eckabschnitten an der Umfangsfläche angeordnet sind, vorzugsweise als Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, auszubilden. Beispielsweise, wie in 1 gezeigt ist, in dem Fall, in dem die Anzahlen der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen ungefähr gleich sind, wobei diese beiden Arten von Durchgangsöffnungen abwechselnd ausgerichtet sind, ermöglicht eine Anordnung, in der alle vier Ecken durch die Hochkapazität-Durchgangsöffnungen belegt sind, die Öffnungsrate des integralen Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung zu erhöhen und infolgedessen einen Druckverlust aufgrund angesammelter Teilchen und dergleichen zu reduzieren, im Vergleich mit der Anordnung, in der im Gegensatz dazu, alle vier Ecken durch die Geringkapazität-Durchgangsöffnungen belegt sind.
In dem integralen Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist die Gestalt von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung der: Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden; und/oder Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, wünschenswerterweise als eine vieleckige Gestalt vorgesehen.
In dem Fall, in dem der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird, wird es durch Realisierung der Anordnung, in der die Gestalt der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung solcher Durchgangsöffnungen als vieleckige Gestalt vorgesehen ist, möglich, den Bereich des Wandabschnitts in dem Querschnitt zu reduzieren und infolgedessen einen auszuübenden Widerstand zu reduzieren, wenn Abgasen erlaubt wird, den Wandabschnitt zu durchströmen und einen Hauptteil eines Reibungswiderstands, der von der Querschnittsgestalt der Durchgangsöffnungen abgeleitet wird, zu beseitigen, so dass es möglich wird den Widerstand zu reduzieren, der auftritt, wenn Abgase durch die Durchgangsöffnungen strömen und infolgedessen Druckverluste effizienter zu reduzieren.
Insbesondere ist die Gestalt vorzugsweise (more desirably) eine Vieleckgestalt mit vier oder mehr Ecken (Apexes) und wenigstens eine Ecke davon ist wünschenswerterweise ein stumpfer Winkel und von den Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und der Gruppe der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, weisen diese, die eine der Arten bilden, wünschenswerterweise eine oktogonale Gestalt in der Querschnittsgestalt senkrecht zur Längsrichtung auf und solche, welche die andere Art bilden, weisen wünschenswerterweise eine Gestalt in der Querschnittsgestalt davon auf. Hier weisen die Eckabschnitte der oben genannten Durchgangsöffnungen wünschenswerterweise abgeschrägte Flächen auf, wie beispielsweise eine R-abgeschrägte Fläche und eine C-abgeschrägte Fläche.
Mit der oben genannten Anordnung wird es möglich den Druckverlust, der durch Reibung, die bei Durchströmen von Gasen durch die Durchgangsöffnungen auftritt, verursacht wird, weiter zu reduzieren.
In dem integralen Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung enthält sein Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung wünschenswerterweise beide: einen Wandabschnitt, der gemeinsam von einer Durchgangsöffnung, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bildet und der benachbarten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bildet, genutzt wird; und ein Wandabschnitt, der durch die Durchgangsöffnung, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bildet und die benachbarte Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bildet, gemeinsam genutzt wird.
3(a) bis 3(c) zeigen Fotos, die angesammelte Zustände von Teilchen andeuten, die in verschiedenen Abständen von dem Einlass des integralen Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung beobachtet werden, und wie durch die Fotos deutlich gezeigt wird, sind in dem integralen Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung Teilchen nicht nur an dem Wandabschnitt gleichmäßig angesammelt, der von der Durchgangsöffnung, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bildet und der benachbarten Durchgangsöffnung, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bildet, gemeinsam genutzt wird, sondern auch an dem Wandabschnitt, der von gegenseitig benachbarten Hochkapazität-Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, genutzt wird. Der Ansammlungsprozess wird im Folgenden beschrieben. Sofort nach dem Start des Teilchenansammlungsprozesses sammeln sich Teilchen, da Gasen erlaubt wird von den Hochkapazität-Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, zu den Geringkapazität-Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, zu strömen, an jedem Wandabschnitt an, der von einer Durchgangsöffnung, die eine Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bildet und der benachbarten Durchgangsöffnung, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bildet, gemeinsam genutzt wird; allerdings, indem der Ansammlungsprozess von Teilchen fortschreitet, um eine Kuchenschicht (cake layer) auszubilden, wird es für die Gase schwierig durch den Wandabschnitt zu strömen, der von der Hochkapazität-Durchgangsöffnung, die eine Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bildet und der benachbarten Geringkapazität-Durchgangsöffnung, die eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bildet, gemeinsam genutzt wird, mit dem Resultat, dass ein Gasstrom auch durch den Wandabschnitt erzeugt wird, der von den benachbarten Hochkapazität-Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, gemeinsam genutzt wird. Daher werden nach dem Teilchenansammlungsprozess für eine vorbestimmte Periode Teilchen allmählich gleichmäßig an dem Wandabschnitt angesammelt, der von dem benachbarten Hochkapazität-Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, gemeinsam genutzt wird.
Daher ist es möglich, verglichen mit einem Filter, der den Wandabschnitt nicht aufweist, der von den benachbarten Hochkapazität-Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, gemeinsam genutzt wird, wobei die Öffnungsrate auf einen festen Wert festgelegt wird, da der integrale Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung einen größeren Oberflächenbereich des Wandabschnitts zur Verwendung der Filtrierung vorsieht, die Dicke der an dem Wandabschnitt anzusammelnden Teilchen zu reduzieren, wenn Teilchen derselben Menge angesammelt werden. Aus diesem Grund wird in dem Fall des integralen Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung mit voranschreitender Zeit nach Benutzungsbeginn die größer werdende Rate eines Druckverlusts, der mit fortschreitender Zeit größer wird, kleiner, wobei damit ermöglicht wird, den Druckverlust zu reduzieren, hinsichtlich der gesamten Lebensdauer der Filters.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist ein Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung solcher Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und/oder solcher Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, wünschenswerterweise mit einer gekrümmten Gestalt in der Umgebung jeder Ecke vorgesehen.
Da eine solche gekrümmte Fläche darin vorgesehen ist, wird es möglich, einen Druckverlust aufgrund von Reibung, die beim Durchströmen von Gasen durch die Durchgangsöffnungen auftritt, effizient zu reduzieren und außerdem die Erzeugung von Cracks, die durch konzentrierte Belastung an den Eckabschnitten (ausgesparte Abschnitte) an dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen bewirkt wird, vorzubeugen.
In dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist der Abstand zwischen Schwerpunkten von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung der benachbarten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, wünschenswerterweise gleich dem Abstand zwischen Schwerpunkten von Querschnitten senkrecht zur Längsrichtung der benachbarten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden.
Da der oben genannte Abstand zwischen zwei Schwerpunkten zueinander gleich ist, wird Wärme gleichmäßig bei einer Wiederherstellung verteilt, so dass lokale Abweichungen in der Temperatur in dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung eliminiert werden; daher wird es möglich, das Auftreten von Cracks und dergleichen aufgrund von thermischen Belastungen zu reduzieren, selbst nach Langzeit-, wiederholender Verwendungen und infolgedessen die Haltbarkeit zu verbessern.
In dem integralen Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist, obwohl die Anzahl der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und die Anzahl der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, nicht im Besonderen begrenzt sind, die Anzahl der beiden vorzugsweise gleich. Mit dieser Anordnung wird es möglich, solche Wandabschnitte zu minimieren, die weniger wahrscheinlich zur Filtration von Abgasen beitragen und infolgedessen einer übermäßigen Erhöhung von Druckverlusten, aufgrund von Reibung beim Durchströmen von Gasen durch die Durchgangsöffnungseinlassseite und/oder Reibung beim Durchströmen von Gasen durch die Durchgangsöffnungsausgangsseite, vorzubeugen. Beispielsweise verglichen mit einem Wabenstrukturkörper 100, bei dem die Anzahl von Durchgangsöffnungen auf 1:2 zwischen der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 101 und der Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 102 festgelegt ist, wie in 4 gezeigt ist, in dem Fall in dem die Anzahl der Durchgangsöffnungen im Wesentlichen gleich ist, wird es möglich, da die Druckverluste aufgrund von Reibung beim Durchströmen von Gasen durch die Durchgangsöffnungsauslassseite reduziert sind, Druckverluste in dem gesamten Wabenstrukturkörper zu reduzieren.
Bezüglich der Querschnittsgestalt des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung diskutiert als nächstes die folgende Beschreibung typische Beispiele der Struktur von: Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden; und Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden.
5(a) bis 5(d) und 6(a) bis 6(f) sind Querschnittsansichten, wobei jede von denen schematisch einen Bereich eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung in dem integralen Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung zeigt und 5(e) ist eine Querschnittsansicht, die einen Bereich eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung in einem herkömmlichen integralen Wabenstrukturkörper zeigt.
In einem integralen Wabenstrukturkörper 110, der in 5(a) gezeigt ist, ist das Öffnungsverhältnis A/B), das ein Verhältnis zwischen einem Bereich (A) eines Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung jeder der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 111a, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und einem Bereich (B) eines Querschnittsbereich senkrecht zur Längsrichtung jeder Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 111b, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, auf ungefähr 1,55 festgelegt, in dem Fall eines integralen Wabenstrukturkörpers 120, wie in 5(b) gezeigt ist, ist das Öffnungsverhältnis auf ungefähr 4,45 festgelegt, in dem Fall eines integralen Wabenstrukturkörpers 140, wie er in 5(d) gezeigt ist, ist das Öffnungsverhältnis auf ungefähr 6,00 festgelegt. Ferner ist in 6(a), 6(c) und 6(e) das Öffnungsverhältnis auf ungefähr 4,45 in allen Fällen festgelgt und in 6(b), 6(d) und 6(f) ist das Öffnungsverhältnis in allen Fällen ungefähr 6,00.
Hier wird, wenn das Öffnungsverhältnis groß ist, wie in dem Fall des integralen Wabenstrukturkörpers 140, der in 5(d) gezeigt ist, die Kapazität der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen zu klein, mit dem Resultat, dass der Anfangsdruckverlust dazu neigt zu groß zu werden.
In 5(a) bis 5(d) ist die Querschnittsgestalt jeder Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 111a, 121a, 131a, 141a, wobei alle die Gruppen von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, in einer oktogonalen Gestalt ausgebildet und die Querschnittsgestalt jeder der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 111b, 121b, 131b, 141b, wobei alle von denen die Gruppen der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, ist in einer rechteckigen Gestalt ausgebildet, und in dieser Ausführungsform sind die Durchgangsöffnungen der betreffenden Arten abwechselnd angeordnet und durch Veränderung des Querschnittsbereichs jeder Geringkapazität-Durchgangsöffnung, wobei die Querschnittsgestalt jeder Hochkapazität-Durchgangsöffnung leicht verändert wird, kann das Öffnungsverhältnis wie gewünscht einfach variiert werden. Auf dieselbe Art und Weise kann in dem Fall des integralen Wabenstrukturkörpers, der in 6 gezeigt ist, das Öffnungsverhältnis davon wahlweise variiert werden.
Hier in dem Fall eines integralen Wabenstrukturkörpers 150, der in 5(e) gezeigt ist, weisen beide der Querschnittgestalten, der Einlassseite-Durchgangsöffnungen 152a und der Auslassseite-Durchgangsöffnungen 152b, eine rechteckige Gestalt auf, und diese Durchgangsöffnungen sind jeweils abwechselnd angeordnet.
In integralen Wabenstrukturkörpern 160 und 260, die in 6(a) und 6(b) gezeigt sind, sind die Querschnittgestalten von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 161a und 261a, welche die Gruppen der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden auf eine fünfeckige Gestalt festgelegt, und unter diesen sind drei Winkel ungefähr auf rechte Winkel festgelegt, und die Querschnittsgestalt der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 161b und 261b, welche die Gruppen von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, sind auf eine viereckige Gestalt festgelegt, so dass diesen erlaubt wird jeweils Abschnitte einer größeren viereckigen Gestalt zu belegen, die einander diagonal zugewandt sind. In den integralen Wabenstrukturkörpern 170 und 270, die in 6(c) und 6(d) gezeigt sind, die zu den Querschnitten, die in 5(a) bis 5(d) gezeigt sind, modifizierte Gestalten aufweisen, ist ein Wandabschnitt, der von jeder der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 171a und 271a, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und jeder der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 171b und 271b, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden in Richtung der Geringkapazität-Durchgangsöffnungsseite mit einer bestimmten Krümmung erweitert. Diese Krümmung ist wünschenswerterweise festgelegt, und beispielsweise kann die gekrümmte Linie, die den Wandabschnitt ausbildet einem Viertel eines Kreises entsprechend. In diesem Fall beträgt sein Öffnungsverhältnis 3,66. Daher wird den integralen Wabenstrukturkörpern 170 und 270, die in 6(c) und 6(d) gezeigt sind, erlaubt, einen kleineren Querschnittsbereich der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen aufzuweisen, verglichen mit dem Bereich derer, welche die gekrümmte Linie, die den Wandabschnitt bildet, die einem Viertel des Kreises entspricht, aufweist. In den integralen Wabenstrukturkörpern 180 und 280, die in 6(e) und 6(f) gezeigt sind, sind jede der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 181a und 281a, welche die Gruppen von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und jede der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 181b und 281b, welche die Gruppen von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, durch viereckige Gestalten ausgebildet (rechteckige Gestalten), und wenn zwei Hochkapazität-Durchgangsöffnungen und zwei Geringkapazität-Durchgangsöffnungen miteinander kombiniert werden, wird ungefähr eine quadratische Gestalt ausgebildet.
Bezüglich eines weiteren besonderen Beispiels der Strukturen der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und der Gruppe, welche die Geringkapazität-Durchgangsöffnungen in der Querschnittsgestalt des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung bilden, werden die folgenden Strukturen vorgeschlagen: ein integraler Wabenstrukturkörper 190, der in 9 gezeigt ist, in dem Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 191a, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 191b, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, ausgebildet sind; und integrale Wabenstrukturkörper 200, 210, 220 und 230, die in 10(a) bis 10(d) gezeigt sind, worin Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 201a, 211a, 221a und 231a, welche die Gruppen von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 201b, 211b, 221b und 231b, welche die Gruppen von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden ausgebildet sind.
Der integrale Keramikstrukturkörper der vorliegenden Erfindung könnte allein als integraler Filter verwendet werden, oder eine Vielzahl von ihnen könnte mittels Dichtungsmaterialschichten verbunden sein, und als ein vereinigter Filter verwendet werden. Hier weisen der integrale Filter und der vereinigte Filter dieselben Funktionen auf.
Bezüglich des Materials für den integralen Filter, der aus dem integralen Keramikstrukturkörper der vorliegenden Erfindung gefertigt ist, wird normalerweise Oxidkeramik wie beispielsweise Cordierit verwendet. Der Grund dafür ist, dass diese Materialien Herstellungsverfahren geringer Kosten erlauben, und da diese einen vergleichsweise geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, sind diese Filter weniger anfällig für Beschädigungen aufgrund thermischer Belastung während der Herstellungsverfahren und der Verwendung.
Ferner kann, obwohl nicht gezeigt in 1, kann der integrale Filter, der aus dem integralen Keramikstrukturkörper der vorliegenden Erfindung gefertigt ist, eine Dichtungsmaterialschicht, die an der Umfangsfläche in der Längsrichtung ausgebildet ist, auf dieselbe Art und Weise wie ein vereinigter Wabenstrukturkörper aufweisen, der weiter unten beschrieben wird. Die Dichtungsmaterialschicht ist wünschenswerterweise aus einem Dichtungsmaterial ausgebildet, das aus einem Material gefertigt ist, das es den Gasen erschwert durchzuströmen, verglichen mit dem Wabenstrukturkörper.
Der vereinigte Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ist durch einen Wabenblock ausgebildet, der erhalten wird, durch miteinander Verbinden einer Vielzahl von integralen Wabenstrukturkörpern der vorliegenden Erfindung mittels Dichtungsmaterialschichten, wobei seine Umfangsfläche in der Längsrichtung mit einer Dichtungsmaterialschicht abgedeckt ist, und erlaubt es, als vereinigter Filter zu fungieren.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines vereinigten Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 2 gezeigt ist, weist ein vereinigter Wabenstrukturkörper 10, der als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird, eine Anordnung auf, in der eine Vielzahl von integralen Wabenstrukturkörpern 20 miteinander durch Dichtungsmaterialschichten 14 verbunden sind, um einen Wabenblock 15 auszubilden, wobei eine Dichtungsmaterialschicht 13 zur Verhinderung des Entweichens von Abgasen aus dem Umfang des Wabenblocks 15 ausgebildet ist.
Der vereinigte Wabenstrukturkörper 10, der in 2 gezeigt ist, weist eine zylindrische Gestalt auf; allerdings, nicht im Besonderen beschränkt auf die zylindrische Gestalt, kann der vereinigte Wabenstrukturkörper eine beliebige Gestalt, die beispielsweise eine elliptische Säulengestalt oder eine quadratische Säulengestalt, und eine beliebige Größe aufweisen.
Der vereinigte Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung kann durch Verfahren ausgebildet sein, in denen, nachdem eine Vielzahl von integralen Wabenstrukturkörpern der vorliegenden Erfindung miteinander verbunden wurden, der Umfangsabschnitt davon in eine runde Gestalt, eine elliptische Gestalt oder eine vieleckige Gestalt in seiner Querschnittsgestalt bearbeitet wird. Der vereinigte Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung kann auch durch Verfahren ausgebildet sein, in denen: nachdem Querschnittsgestalten der integralen Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung vorläufig bearbeitet wurden; diese miteinander verbunden werden durch Verwendung eines Klebstoffs, um eine kreisförmige Gestalt, eine elliptische Gestalt oder eine vieleckige Gestalt in seiner Querschnittsgestalt auszubilden. Daher können beispielsweise vier integrale Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung, wobei jeder eine säulenförmige Gestalt aufweist, die eine Bogengestalt aufweist, die durch Teilung eines Kreises in vier in seinem Querschnitt ausgebildet ist, miteinander kombiniert werden, so dass ein vereinigter Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung, der eine zylindrische Gestalt aufweist, hergestellt werden kann.
In dem vereinigten Wabenstrukturkörper 10 wird wünschenswerterweise Siliziumkarbid, das einen hohen Wärmewiderstand, ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und eine große Wärmeleitfähigkeit aufweist, als ein Material, das den integralen Wabenstrukturkörper 20 ausbildet, verwendet.
In dem vereinigten Wabenstrukturkörper 10 weist die Dichtungsmaterialschicht 14, die zwischen den integralen Keramikstrukturkörpern 20 ausgebildet ist, wünschenswerterweise eine Funktion zum Miteinanderverbinden einer Vielzahl von integralen Keramikstrukturkörpern 20 auf; daher wird diese wünschenswerterweise aus einem Klebstoff, das eine Bindefunktion aufweist, hergestellt.
Hier ist die Dichtungsmaterialschicht 13 an dem Umfang des Keramikblocks 15 ausgebildet. Nach der Installation des integralen Wabenstrukturkörpers 10 in einen Abgasweg eines Verbrennungsmotors, fungiert die Dichtungsmaterialschicht 13 als ein Dichtungselement, um zu verhindern, dass Abgase, die durch die Durchgangsöffnung strömen, durch die Umfangsfläche in der Längsrichtung des Keramikblocks 15 freigesetzt werden. Daher ist es wünschenswerterweise aus einem Material gefertigt (dichtes Material), durch das Gase schwieriger durchströmen, verglichen mit dem integralen Wabenstrukturkörper 20.
In dem vereinigten Wabenstrukturkörper 10 können die Dichtungsmaterialschicht 13 und die Dichtungsmaterialschicht 14 aus demselben Material gefertigt sein, oder können aus verschiedenen Materialien gefertigt sein. Hier, in dem Fall in dem die Dichtungsmaterialschicht 13 und die Dichtungsmaterialschicht 14 aus demselben Material gefertigt sind, kann das Mischverhältnis gleich oder voneinander verschieden sein.
Hierbei kann die Dichtungsmaterialschicht 14 aus einem dichten Material gefertigt sein oder aus einem porösen Material gefertigt sein, so dass den Abgasen erlaubt wird, in das innere davon einzudringen, und auf der anderen Seite ist die Dichtungsmaterialschicht 13 wünschenswerterweise aus einem dichten Material, wie oben beschrieben, gefertigt.
Bezüglich des Materials, das die Dichtungsmaterialschicht 13 und die Dichtungsmaterialschicht 14 bildet, enthalten Beispiele davon, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, ein anorganisches Bindemittel, ein organisches Bindemittel und ein Material, das aus anorganischen Fasern und/oder anorganischen Teilchen und dergleichen gefertigt ist.
Bezüglich des anorganischen Bindemittels können beispielsweise Silicasol, Alluminiumoxidsol und dergleichen verwendet werden. Diese können entweder allein verwendet werden oder mehrere Arten davon können zusammen verwendet werden. Unter den anorganischen Bindemitteln wird Silicasol vorzugsweise verwendet.
Bezüglich des organischen Bindemittels enthalten Beispiele davon Polyvinylalkohol, Methylcellulose, Ethylcellulose und Carboxymethylcellulose. Diese können entweder allein verwendet werden oder mehrere Arten davon können zusammen verwendet werden. Unter den organischen Bindemitteln wird Carboxymethylcellulose vorzugsweise verwendet.
Bezüglich der anorganischen Fasern enthalten Beispiele davon Keramikfasern, wie beispielsweise Silica-Aluminiumoxid, Mullit, Aluminiumoxid und Silica. Diese können entweder allein verwendet werden oder zwei oder mehrere Arten davon können zusammen verwendet werden. Unter den anorganischen Fasern wird Silica-Aluminiumoxidfasern vorzugsweise verwendet.
Bezüglich der anorganischen Teilchen enthalten Beispiele davon Karbide und Nitride, und besondere Beispiele enthalten anorganisches Pulver, das Siliziumkarbid, Siliziumnitrid und Bornitrid, oder Whisker umfasst. Diese können entweder allein verwendet werden oder zwei oder mehr Arten davon können zusammen verwendet werden. Unter den anorganischen Teilchen wird Siliziumkarbid, das eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit aufweist, wünschenswerterweise verwendet.
Wie oben beschrieben kann die Dichtungsmaterialschicht, in dem Fall indem die integrale Wabenstrukturkurve der vorliegenden Verwendung als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird, in dem vereinigten Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung an der Umfangsfläche in der Längsrichtung des integralen Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung angeordnet sein.
Als nächstes wird die folgende Beschreibung ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens für den oben genannten Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung diskutieren.
In dem Fall, indem der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ein integraler Filter ist, der vollständig aus einem gesinterten Körper zusammengesetzt ist, wird als erstes eine Materialpaste, die hauptsächlich aus oben beschriebenen Keramiken zusammengesetzt ist, einem Strangpressverfahren ausgesetzt, so dass ein geformter Körper aus Keramik ausgebildet wird, der ungefähr dieselbe Gestalt wie der integrale Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung mit abgeschrägten Flächen an seinen Eckabschnitten der Umfangsfläche aufweist.
Bezüglich der oben genannten Materialpaste, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, werden solche Pasten wünschenswerterweise verwendet, die dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung erlauben, eine Porosität von 20 bis 80% nach dem Herstellungsverfahren aufzuweisen, und, beispielsweise, solche Pasten, die durch Hinzufügen eines Bindemittels und einer Dispergiermittellösung zu Pulver, das die oben genannten Keramiken enthält, hergestellt werden.
Bezüglich des oben genannten Bindemittels, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, beinhalten Beispiele davon: Methylzellulose, Carboxymethylzellulose, Hydroxyethylzellulose, Polyethylenglycol, Phenolharze, Epoxydharze und dergleichen.
Normalerweis beträgt die gemischte Menge des oben genannten Bindemittels wünschenswerterweise 1 bis 10 Gewichtsteile bezüglich 100 Gewichtsteilen Keramikpulver.
Bezüglich der oben genannten Dispergiermittellösung kann, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, beispielsweise ein organisches Lösemittel, wie beispielsweise Benzol und dergleichen, Alkohol, wie beispielsweise Methanol und dergleichen, Wasser und dergleichen verwendet werden.
Eine angemessene Menge der oben genannten Dispergiermittellösung wird gemischt, so dass die Viskosität der Materialpaste sich in einem vorbestimmten Bereich befindet.
Diese Keramikpulver, Bindemittel und Dispergiermittellösung werden durch einen Attritor oder dergleichen gemischt, und ausreichend durch einen Kneter oder dergleichen geknetet, und dann fliesgepresst, so dass der oben genannten keramikgeformte Körper ausgebildet wird.
Ferner kann ein Ausformungshilfsmittel der oben genannten Materialpaste, wenn notwendig, hinzugefügt werden.
Bezüglich des Ausformungshilfsmittels, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, beinhalten Beispiele davon: Ethylenglykol, Dextrin, fetthaltige saure Seife und Polyalkohol.
Ferner kann ein Porenausbildungsmittel, wie beispielsweise Ballons, die feine hohle Kugeln sind, die aus Oxid basierenden Keramiken zusammengesetzt sind, kugelförmige Acrylteilchen und Graphit, zu der oben genannten Materialpaste hinzugefügt werden, wenn notwendig.
Bezüglich der oben genannten Ballons, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, können beispielsweise Aluminiumoxidballons, Glasmikroballons, Schirasuballons, Flugstaubballons (FA-Ballons) und Mullitballons verwendet werden. Unter diesen werden Flugstaubballons vorzugsweise Weise verwendet.
Ferner, nachdem der oben genannte keramikgeformte Körper getrocknet wurde, unter Verwendung eines Trockners wie beispielsweise eines Mikrowellentrockners, eines Heißlufttrockners, eines dielektrischen Trockners, eines druckreduzierenden Trockners, eines Vakuumtrockners und eines Gefriertrockners, werden vorbestimmte Durchgangsöffnungen mit Dichtungsmaterialpaste gefüllt, um Dichtungselemente auszubilden, so dass ein Öffnungsabdichtungsverfahren zum Verschließen der Durchgangsöffnungen durchgeführt wird.
Bezüglich der oben genannten Dichtungsmaterialpaste, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, werden solche Pasten wünschenswerterweise verwendet, die den Dichtungselementen erlauben, durch aufeinander folgendes Bearbeiten ausgebildet zu werden, um eine Porosität von 20 bis 80% aufzuweisen, und, beispielsweise solche Pasten, die durch Hinzufügung eines Schmiermittels, eines Lösungsmittels, eines Bindemittels und einer Dispergiermittellösung zu Keramikpulver, das als die oben genannten Materialpaste verwendet wird, hergestellt wird. Mit dieser Anordnung wird es möglich zu verhindern, dass sich Keramikteilchen während des Abdichtungsverfahrens absetzen. Als nächstes wird der getrocknete Keramikkörper, der mit der Dichtungsmaterialpaste gefüllt wurde, einem Entfettungs- und Brennverfahren unter vorbestimmen Bedingungen unterworfen, so dass der integrale Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung, der aus porösen Keramiken gefertigt ist und durch einen gesinterten Körper in seiner gesamten Struktur gebildet ist, hergestellt wird.
Hier ist es möglich, bezüglich der Entfettungs- und Sinterbedingungen und dergleichen des getrockneten Keramikkörpers Bedingungen anzuwenden, die in herkömmlicher Weise zur Herstellung von Filtern, die aus porösen Keramiken gefertigt sind, verwendet wurden.
Ferner, in dem Fall in dem, wie in 2 gezeigt ist, der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ein vereinigter Wabenstrukturkörper ist, der aus einer Vielzahl von integralen Wabenstrukturkörpern der vorliegenden Erfindung, die durch Dichtungsmaterialschichten verbunden sind, besteht, sind die integralen Wabenstrukturkörper 20 auf eine geneigte Weise an der Basis 80 angeordnet, wobei der obere Abschnitt davon gestaltet ist, um eine V-Buchstabengestalt in seinem Querschnitt aufzuweisen, um den integralen Wabenstrukturkörpern 20 zu erlauben, darauf in einer Diagonal geneigten Weise, wie in 7 gezeigt ist, gestapelt zu werden. Anschließend wird Dichtungsmaterialpaste, um die Dichtungsmaterialschicht 14 auszubilden, auf zwei Seitenflächen 20b und 20c, die nach oben zeigen mit einer gleichmäßigen Dicke aufgetragen, um eine Dichtungsmaterialschicht 81 auszubilden; anschließend wird ein Schichtungsverfahren, zur Ausbildung eines weiteren integralen Wabenstrukturkörpers 20 auf dieser Dichtungsmaterialpastenschicht 81, nacheinander wiederholt, so dass ein geschichteter Körper von integralen Wabenstrukturkörpern 20, die eine vorbestimmte Größe und quadratische Säulengestalt aufweisen, hergestellt wird.
Bezüglich des Materials zur Ausbildung der oben genannten Dichtungsmaterialpaste, wird die Beschreibung davon ausgelassen, da die Erläuterung bereits gegeben wurde.
Als nächstes wird dieser geschichtete Körper aus integralen Wabenstrukturkörpern 20 erhitzt, so dass die Dichtungsmaterialschicht 81 trocknet und sich verfestigt, um eine Dichtungsmaterialschicht 14 auszubilden, und die Umfangsfläche davon wird dann in eine Gestalt geschnitten, die in 2 gezeigt ist, unter Verwendung beispielsweise eines Diamantschneiders oder dergleichen; auf diese Art und Weise wird ein Keramikblock 15 hergestellt.
Ferner wird eine Dichtungsmaterialschicht 13 auf dem Umfang des Keramikblocks 15 unter Verwendung der oben genannten Dichtungsmittelpaste ausgebildet, so dass der vereinigte Wabenfilter 10 der vorliegenden Erfindung, der durch Verbindung einer Vielzahl von integralen Wabenstrukturkörpern 20 miteinander mittels Dichtungsmaterialschichten 14 ausgebildet ist, hergestellt.
Bezüglich der Anwendung des Wabenstrukturkörpers der vorliegenden Erfindung, obwohl nicht im Besonderen darauf beschränkt, wird er wünschenswerterweise für Abgasreinigungsvorrichtungen zur Verwendung in Fahrzeugen verwendet.
8 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel einer Abgasreinigungsvorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen zeigt, die mit einem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ausgestalte ist.
Wie in 8 gezeigt ist, besteht eine Abgasreinigungsvorrichtung 600 hauptsächlich aus einem Wabenstrukturkörper 60, einem Gehäuse 630, das die äußeren Abschnitte des Wabenstrukturkörpers 60 abdeckt, einem Haltedichtungsmaterial 620, das zwischen dem Wabenstrukturkörper 60 und dem Gehäuse 630 angeordnet ist, und einem Heizmittel 610, das an der Abgasströmungsseite des Wabenstrukturkörpers 60 angeordnet ist. Und ein Einführungsrohr 640, das mit einer Verbrennungsvorrichtung wie beispielsweise einem Motor verbunden ist, ist mit einem Ende des Gehäuses 630 an der Abgaseinleitungsseite verbunden, und ein Ausstoßrohr 650, das außerhalb verbunden ist, ist mit dem anderen Ende des Gehäuses 630 verbunden. In 8 zeigen Pfeilmarkierungen den Strom des Abgases an.
Ferner kann in 8 der Wabenstrukturkörper 60 der integrale Wabenstrukturkörper 10, der in 1 gezeigt ist, oder der vereinigte Wabenstrukturkörper, der in 2 gezeigt ist, sein.
In der Abgasreinigungsvorrichtung 600, welche die oben genannte Anordnung aufweist, werden Abgase, die von der Verbrennungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Motor und dergleichen, ausgestoßen werden, in das Gehäuse 630 mittels des Einführungsrohrs 640 geleitet und erlaubt, in den Wabenstrukturkörper 60 durch die Einlassseite-Durchgangsöffnungen hineinzuströmen und durch den Wandabschnitt zu strömen; auf diese Art und Weise werden die Abgase gereinigt, wobei Teilchen davon in dem Wandabschnitt angesammelt werden, und anschließend aus dem Wabenstrukturkörper 60 durch die Auslassseite-Durchgangsöffnungen ausgestoßen, und nach draußen durch das Abgasrohr 650 entlassen.
Nachdem sich eine große Menge von Teilchen an dem Wandabschnitt des Wabenstrukturkörpers 60 angesammelt hat, was eine Erhöhung der Druckverluste verursacht, wird der Wabenstrukturkörper 60 einem Wiederherstellungsverfahren unterworfen.
In dem Wiederherstellungsverfahren wird einem Gas erlaubt, das mittels eines Heizmittels 610 erhitzt wird, in die Durchgangsöffnungen des Wabenstrukturkörpers 60 zu strömen, so dass der Wabenstrukturkörper 60 erhitzt wird, um die Teilchen, die sich an dem Wandabschnitten befinden zu verbrennen und zu eliminieren.
Ferner können die Teilchen unter Verwendung eines Nachspritzsystems (post-injection system) verbrannt und eliminiert werden.
Ferner kann der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung einen Katalysator tragen, der die Abgase von CO, HC, NOx und dergleichen reinigen kann.
Wenn ein solcher Katalysator darin enthalten ist, wird dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung erlaubt, als ein Filter zu wirken, der Teilchen in den Abgasen ansammeln kann, und außerdem als ein Katalysatorkonverter zur Aufbereitung von CO, HC, NOx und dergleichen, die in Abgasen enthalten sind, fungiert.
Der oben genannte Katalysator kann auf der Oberfläche jedes Teilchens, das den Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung ausbildet, auf eine Art und Weise getragen werden, dass die Poren davon nicht verstopft werden oder kann durch den Wandabschnitt mit einer bestimmten Dicke getragen werden. Ferner kann der oben genannte Katalysator gleichmäßig von der Oberfläche des Wandabschnitts der Durchgangsöffnungen und/oder der Oberfläche jedes der Teilchen getragen werden, oder kann an einem besonderen Ort getragen werden, auf eine ausgerichtete Weise (biased manner). Insbesondere, wenn der Katalysator von den Oberflächen des Wandabschnitts der Einlasseite-Durchgangsöffnungen oder an der Oberfläche jedes Teilchens in der Umgebung der Oberflächen getragen wird, oder an beiden dieser Abschnitte, kann der Katalysator einfach mit den Teilchen in Kontakt gebracht werden, so dass die Teilchen effektiv verbrannt werden können.
Bezüglich des Katalysators, der von dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung getragen wird, enthalten Beispiele davon, obwohl er nicht im Besonderen darauf beschränkt ist, so lange er von CO, HC, NOx und dergleichen reinigen kann, Edelmetalle wie beispielsweise Platin, Palladium, Rhodium und dergleichen. Der Katalysator, der aus diesen drei Edelmetallen gefertigt ist, ist ein so genannter Dreiwegekatalysator, und dem Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung, der einen solchen Dreiwegekatalysator trägt, wird erlaubt, auf dieselbe Art und Weise zu wirken, wie ein herkömmlicher bekannter Katalysatorkonverter. Daher wird bezüglich des Falls, in dem der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung auch als Katalysatorkonverter wirkt, eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Mit Bezug auf 1 und 2, beschreibt die folgende Beschreibung die vorliegende Erfindung an Hand von Beispielen; allerdings ist nicht beabsichtigt, dass sich die vorliegende Erfindung auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
(1) Es wurden Pulver von α-Art Siliziumkarbid, das eine durchschnittliche Teilchengröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver von β-Art Siliziumkarbid, das eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) aufweist feucht gemischt, und zu 100 Gewichtsteilen der resultierenden Mischung wurden 5 Gewichtsteile eines organischen Bindemittels (Methylzellulose) und 100 Gewichtsteile Wasser hinzugefügt und verknetet, um eine vermengte Mischung zu erhalten. Anschließend, nachdem eine kleine Menge Verflüssiger und Schmiermittel hinzugefügt und darin verknetet wurde, wurde die resultierende Mischung fließgepresst, so dass ein quadratischer säulenförmiger geformter Rohkörper, der ungefähr dieselbe Querschnittsgestalt wie die Querschnittsgestalt, die in 5(b) gezeigt ist, aufwies und R-abgeschrägte Flächen mit einer R-Größe von 0,3 mm an Eckabschnitten an der Umfangsfläche aufwies, mit vier Durchgangsöffnungen, die an den vier Ecken angeordnet sind, wobei diese Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a sind, hergestellt.
Als nächstes wurde der oben genannten geformte Rohkörper unter Verwendung eines Mikrowellentrockners oder dergleichen getrocknet, um einen getrockneten Keramikkörper auszubilden, und anschließend wurden vorbestimmte Durchgangsöffnungen mit einer Dichtungsmaterialpaste, welche dieselbe Mischung wie der geformte Rohkörper aufweist, gefüllt.
Nachdem er anschließend nochmals mittels eines Trockners getrocknet wurde, wurde er bei 400°C entfettet, und bei 2200°C in einer Normaldruckargonatmosphäre für 3 Stunden gesintert, um einen integralen Wabenstrukturkörper 20 herzustellen, der einen Siliziumkarbid gesinterten Körper war, und eine Porosität von 24%, einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 9 μm, eine Größe von 34,3 mm × 34,3 mm × 150 mm aufwies, eine Anzahl von Durchgangsöffnungen 21 von 28/cm² (Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a: 14 pcs/cm², Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b: 14 pcs/cm²) und eine Dicke des gesamten Wandabschnitts 23 von 0,4 mm aufwies, wobei Eckabschnitte 20a an der Umfangsfläche mit R-abgeschrägten Flächen bereitgestellt wurden, die eine R-Größe von 0,3 mm aufwiesen.
Hier in dem integralen Wabenstrukturkörper 20 sind an der Endfläche an der Auslassseite lediglich die Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a mit dem Dichtungsmittel abgedichtet, und an der Endfläche an der Einlassseite sind lediglich die Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b mit dem Dichtungsmittel abgedichtet, wobei alle vier Durchgangsöffnungen an den vier Ecken angeordnet sind, die als Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a mit abgedichteten Endflächen an der Auslassseite ausgebildet sind.
(2) Bei Verwendung einer wärmeresistenten Dichtungsmaterialpaste, die 30 Gew.-% Aluminiumoxidfasern, die eine Faserlänge von 0,2 mm aufweisen, 21 Gew.-% Siliziumkarbidteilchen, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,6 μm aufweisen, 15% Gew.-% Siliziumsol, 5,6 Gew.-% Carboxylmethylzellulose und 28,4 Gew.-% Wasser enthält, wurden die Verfahren, wie sie mit Bezug auf 7 beschrieben wurde, durchgeführt, so dass eine Anzahl von integralen Wabenstrukturkörpern 20 miteinander verbunden wurden, und anschließend unter Verwendung eines Diamanschneiders geschnitten wurden, um einen zylindrisch gestalteten Keramikblock 15 auszubilden.
In diesem Fall wurde die Dicke der Dichtungsmaterialschichten zur Verbindung der integralen Wabenstrukturkörper 20 auf 1,0 mm angepasst.
Als nächstes wurden Keramikfasern, die aus Aluminiumoxidsilikat (Einspritzinhalt: 3%, Faserlänge: 0,1 bis 100 mm) (23,3 Gew.-%) gefertigt sind, die als anorganische Fasern dienten, Siliziumkarbidpulver, das eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,3 μm (30,2 Gew.-%), die als anorganische Teilchen dienten, Silicasol (SIO₂ Inhalt in dem sol: 30 Gew.-%) (7 Gew.-%), das als anorganisches Bindemittel diente, Carboxylmethylzellulose (0,5 Gew.-%), das als ein organisches Bindemittel diente, und Wasser (39 Gew.-%) gemischt und geknetet, um eine Dichtungsmaterialpaste herzustellen.
Als nächstes wurde eine Dichtungsmaterialpastenschicht, die eine Dicke von 0,2 mm aufweist, an dem Umfangsabschnitt des Keramikblocks 15 unter Verwendung der oben genannten Dichtungsmaterialpaste ausgebildet. Ferner wurde diese Dichtungsmaterialpaste bei 120°C getrocknet, so dass ein zylindrisch gestalteter vereinigter Wabenstrukturkörper 10 hergestellt wurde, der einen Durchmesser von 143,8 mm und eine Länger von 150 mm aufweist.
(Beispiele 2 bis 4)
Es wurden dieselben Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit dem Unterschied, dass die R-Größe von R-abgeschrägten Flächen, die an Eckabschnitten der Umfangsfläche jedes integralen Wabenstrukturkörpers 20 ausgebildet sind, auf 0,4 mm (Beispiel 2), 0,6 mm (Beispiel 3) und 0,8 mm (Beispiel 4) jeweils festgelegt wurden, so dass der vereinigte Wabenstrukturkörper 10 hergestellt wurde.
(Beispiele 5 bis 8)
Es wurden dieselben Verfahrensschritte wie in Bespielen 1 bis 4 ausgeführt, mit dem Unterschied, dass das Strangpressverfahren durch Veränderung einer Modellform durchgeführt wurde, so dass ein geformter Rohkörper hergestellt wurde, der eine quadratische Säulengestalt aufweist, die mehr Durchgangsöffnungen in einer Zeile in jeder Längs- und Querzeile aufwies, wobei vier Durchgangsöffnungen an den vier Ecken angeordnet waren, die durch zwei Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a und zwei Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b ausgebildet waren, und dass eine Dichtungsmaterialpaste eingespritzt wurde, so dass jede der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a an der Endfläche der Auslassseite abgedichtet wurde und jede der Geringkapazitäten-Durchgangsöffnungen 21b an der Endfläche der Einlassseite abgedichtet wurde; wobei auf diese Art und Weise ein vereinigter Wabenstrukturkörper 10 hergestellt wurde.
Hier betrug die R-Größe der R-abgeschrägten Flächen, die an den Eckabschnitten der Umfangsfläche jedes integralen Wabenstrukturkörpers 20 ausgebildet waren, jeweils 0,3 mm (Beispiel 5), 0,4 mm (Beispiel 6), 0,6 mm (Beispiel 7) und 0,8 mm (Beispiel 8).
(Beispiele 9 bis 23)
Es wurden dieselben Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit dem Unterschied, dass die Querschnittsgestalt senkrecht zur Längsrichtung des integralen Wabenstrukturkörpers 20, wie in Tabelle 1 gezeigt ist, geändert wurde, so dass jeder vereinigte Wabenstrukturkörper 10 ausgebildet wurde.
Hier betrug die R-Größe der R-abgeschrägten Flächen, die an Eckabschnitten der Umfangsfläche jedes integralen Wabenstrukturkörpers 20 ausgebildet waren, 0,3 mm.
(Beispiel 24)
(1) Es wurden Pulver von α-Art Siliziumkarbid, das eine durchschnittliche Teilchengröße von 5 μm (60 Gew.-%) aufweist und Pulver von β-Art Siliziumkarbid, das eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) aufweist, feucht gemischt, und zu 100 Gewichtsteilen der resultierenden Mischung wurden 5 Gewichtsteile eines organischen Bindemittels (Methylzellulose) und 10 Gewichtsteile von Wasser hinzugefügt und verknetet, um eine vermengte Mischung zu erhalten. Als nächstes wurde, nachdem eine kleine Menge eines Verflüssigers und eines Schmiermittels hinzufügt wurde und ferner darin verknetet wurde, die resultierende Mischung fließgepresst, so dass ein quadratisch-säulenförmiger ausgeformter Rohkörper hergestellt wurde, der ungefähr dieselbe Querschnittsgestalt wie die Querschnittsgestalt, die in 5(b) gezeigt ist und R-abgeschrägte Flächen mit einer R-Größe von 0,3 mm an Eckabschnitten an der Umfangsfläche aufwies, wobei vier Durchgangsöffnungen, die an den vier Ecken angeordnet sind, als Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a ausgebildet wurden.
Als nächstes wurde der oben genannte geformte Rohkörper unter Verwendung eines Mikrowellentrockners oder dergleichen getrocknet, um einen getrockneten Keramikkörper zu erhalten, und vorbestimmte Durchgangsöffnungen wurden anschließend mit einer Dichtungsmaterialpaste gefüllt, welche dieselbe Zusammensetzung wie der geformte Rohkörper aufwies. Nachdem er nochmals unter Verwendung eines Trockners getrocknet wurde, wurde dieser bei 400°C entfettet, und bei 2200°C in einer Normaldruckargonatmosphäre für 3 Stunden gesintert, um eine Vielzahl von quadratisch-säulenförmigen integralen Wabenstrukturkörpern 20 herzustellen, wobei jeder davon ein siliziumkarbidgesinterter Körper war, und eine Porosität von 42%, einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 9 μm, eine Größe von 34,3 mm × 34,3 mm × 150 mm, eine Anzahl von Durchgangsöffnungen 21 von 28/cm² (Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a: 14 pcs/cm², Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b: 14 pcs/cm²) und eine wesentliche Dicke des gesamten Wandabschnitts 23 von 0,4 mm aufwies, wobei die Eckabschnitte 20a an der Umfangsfläche mit R-abgeschrägten Flächen, die eine R-Größe von 0,3 mm aufwiesen, bereitgestellt wurden.
Ferner wurde auf dieselbe Art und Weise wie der quadratisch-säulenförmige integrale Wabenstrukturkörper 20 das Strangpressverfahren unter Verwendung einer Modellform durchgeführt, die verändert wurde, so dass eine Vielzahl von säulenförmigen integralen Wabenstrukturkörpern 20 ausgebildet wurden, die eine Vieleckige Gestalt (beispielsweise eine bogenförmige Gestalt) in den Endflächen davon aufweist, wobei lediglich die Gestalt der Umfangsfläche verändert wurde, im Vergleich mit dem rechtecksäulenförmigen integralen Wabenstrukturkörper 20.
Hier wiesen die Vielzahl von säulenförmigen integralen Wabenstrukturkörper 20 mit vieleckigen Gestalten in den Endflächen davon, die dadurch hergestellt wurden, verschiedene Gestalten an den jeweiligen Umfangsflächen auf; folglich sind in dieser Anordnung eine Vielzahl von quadratisch-säulenförmigen integralen Wabenstrukturkörpern 20 mit einer Vielzahl von säulenförmigen integralen Wabenstrukturkörpern 20 mit vieleckiger Gestalt in den Endflächen davon auf eine solche Art und Weise verbunden, dass ein zylindrischer Keramikblock 15 ausgebildet werden kann. Ferner weist jeder der säulenförmigen integralen Wabenstrukturkörper 20, mit vieleckiger Gestalt in den Endflächen davon, R-abgeschrägte Flächen mit einer R-Größe von 0,3 an Eckabschnitten an der Umfangsfläche auf, und alle Durchgangsöffnungen, die an den Eckabschnitten angeordnet sind, sind die Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a.
Ferner sind bezüglich des quadratisch-säulenförmigen integralen Wabenstrukturkörpers 20 und des säulenförmigen integralen Wabenstrukturkörpers 20 mit einer vieleckigen Gestalt in der Endfläche davon lediglich die Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a mit einem Dichtungsmittel an der Endfläche der Auslassseite abgedichtet, und lediglich die Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b sind mit einem Dichtungsmittel an der Endfläche der Einlassseite abgedichtet, wobei alle Durchgangsöffnungen, die an den Eckabschnitten angeordnet sind, als Hochkapazität-Durchgangsöffnungen 21a ausgebildet sind, die an der Endfläche der Auslassseite abgedichtet sind.
(2) In dem eine wärmeresistente Dichtungsmaterialpaste, die in Beispiel 1 hergestellt wurde verwendet wird, werden eine Vielzahl von säulenförmigen integralen Wabenstrukturkörpern 20 mit vieleckigen Gestalten in den Endflächen davon jeweils miteinander verbunden, um einen zylindrisch gestalteten Keramikblock 15 auszubilden.
In diesem Fall wurde die Dicke der Dichtungsmaterialschichten zur miteinander Verbindung der quadratisch-säulenförmigen integralen Wabenstrukturkörper 20 und der säulenförmigen integralen Wabenstrukturkörper 20 mit vieleckigen Gestalten in den Endflächen davon auf 0,1 mm angepasst.
Als nächstes wurde eine Dichtungsmaterialpastenschicht ausgebildet, die eine Dicke von 0,2 mm an dem Umfangsabschnitt des Keramikblocks 12 aufweist, unter Verwendung der Dichtungsmaterialpaste, die in Beispiel 1 hergestellt wurde. Ferner wurde diese Dichtungsmaterialpastenschicht bei 120°C getrocknet, so dass ein zylindrisch gestalteter vereinigter Wabenstrukturkörper 10, der einen Durchmesser von 143,8 mm und eine Länge von 150 mm aufweist, hergestellt.
(Beispiele 25 bis 59)
Es wurde dieselben Verfahren wie in Beispiel 9 bis 23 durchgeführt, mit dem Unterschied, dass die R-Größe der R-abgeschrägten Flächen, die an Eckabschnitten der Umfangsfläche des integralen Wabenstrukturkörpers 20 ausgebildet sind, auf 0,8 mm festgelegt wurde; folglich wurde ein integraler Wabenstrukturkörper 10 hergestellt.
(Beispiel 40)
Es wurden dieselben Verfahren wie in Beispiel 24 durchgeführt, mit dem Unterschied, dass bezüglich der quadratisch-säulenförmigen integralen Wabenstrukturkörper 20 und der säulenförmigen integralen Wabenstrukturkörper 20 mit vieleckigen Gestalten in den Endflächen davon, die R-Größe der R-abgeschrägten Flächen, die an Eckabschnitten davon ausgebildet sind, auf 0,8 mm festgelegt wurden; folglich wurde ein vereinigter Wabenstrukturkörper 10 hergestellt.
(Beispiele 41 bis 44)
Es wurden dieselben Verfahren wie in den Beispielen 1, 4, 5 und 8 durchgeführt, mit dem Unterschied, dass die R-abgeschrägten Flächen, die an Endabschnitten der Umfangsfläche des integralen Wabenstrukturkörpers 20 zu C-abgeschrägten Flächen verändert wurden; folglich wurde ein vereinigter Wabenstrukturkörper 10 hergestellt.
(Referenzbeispiele 1 bis 6)
Es wurden dieselben Verfahren wie in den Beispielen 1 bis 4, 41 und 43 durchgeführt, mit dem Unterschied, dass das Strangpressverfahren durchgeführt wurde, indem eine Modellform verändert wurde, so dass ein geformter Rohkörper, der eine quadratische Säulengestalt aufweist, in der vier Durchgangsöffnungen, die an vier Ecken angeordnet sind, als Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b ausgebildet wurden, wobei alle vier Durchgangsöffnungen, die an den vier Ecken angeordnet sind, mit Dichtungsmaterialpaste gefüllt wurden, um die Geringkapazität-Durchgangsöffnungen 21b, die an der Endfläche an der Einlassseite abgedichtet sind, auszubilden; folglich wurde ein vereinigter Wabenstrukturkörper 10 hergestellt.
(Referenzbeispiele 7 bis 12)
Es wurde dieselben Verfahren wie in den Beispielen 1 und 5 genauso wie in dem Referenzbeispiel 1 durchgeführt, mit dem Unterschied, dass die R-Größe der R-abgeschrägten Flächen, die an Eckabschnitten der Umfangsfläche des integralen Wabenstrukturkörpers 20 ausgebildet sind, auf 0,1 mm (Referenzbeispiel 7, 9, 11) oder 0,2 mm (Referenzbeispiel 8, 10, 12) festgelegt wurden; folglich wurde ein vereinigter Wabenstrukturkörper 10 hergestellt.
Hier sind Referenzbeispiele 7 und 8 mit Beispiel 1 verknüpft, Referenzbeispiele 9 und 10 sind mit Beispiel 5 verknüpft, und Referenzbeispiele 11 und 12 sind mit Referenzbeispiel 1 verknüpft.
(Referenzbeispiele 13 bis 31)
Es wurden dieselben Verfahren wie in den Beispielen 9 bis 24, 41 und 42 genauso wie in dem Referenzbeispiel 5 durchgeführt, mit dem Unterschied, dass die R-Größe der R-abgeschrägten Flächen, die an Eckabschnitten der Umfangsfläche des integralen Wabenstrukturkörpers 20 ausgebildet sind, auf 0,1 mm festgelegt wurden; demzufolge wurde ein vereinigter Wabenstrukturkörper 10 hergestellt.
(Referenzbeispiele 32 bis 47)
Es wurden dieselben Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit dem Unterschied, dass Querschnittsgestalten senkrecht zur Längsrichtung der integralen Wabenstrukturkörper 20 jeweils in Gestalten ausgebildet wurden, die in Tabelle 2 gezeigt sind und dass die R-Größe der R-abgeschrägten Flächen, die an Eckabschnitten der Umfangsfläche ausgebildet sind, auf 5,5 mm festgelegt wurden; folglich wurde ein vereinigter Wabenstrukturkörper 10 hergestellt.
(Vergleichende Beispiele 1 bis 17)
Es wurden dieselben Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit dem Unterschied, dass Querschnittsgestalten senkrecht zur Längerichtung der integralen Wabenstrukturkörper 20 jeweils in Gestalten ausgebildet wurden, die in Tabelle 3 gezeigt sind, und dass keine abgeschrägten Flächen an Eckabschnitten der Umfangsfläche ausgebildet wurden; folglich wurde ein vereinigter Wabenstrukturkörper 10 hergestellt.
(Auswertungsverfahren)
(1) Wiederherstellungsgrenzwert
Wie in 8 gezeigt ist, wurde jeder vereinigte Wabenstrukturkörper, der sich auf die entsprechenden Beispiele, Referenzbeispiele und vergleichenden Beispiele bezieht, in einen Abgasweg eines Motors installiert, um eine Abgasreinigungsvorrichtung auszubilden, und der Motor wurde mit einer Umdrehungszahl von 3000 min^–1 und einem Drehmoment von 50 Nm für einen vorbestimmten Zeitraum angetrieben und anschließend wurde das Wiederherstellungsverfahren nacheinander durchgeführt, und die oben genanten Testverfahren wurden fortwährend durchgeführt, während die Betriebszeit erhöht wurde, so dass der vereinigte Wabenstrukturkörper hinsichtlich des Auftretens von Cracks geprüft wurde. Anschließend wurde die Menge der Teilchen, die bis zum Auftreten irgendwelcher Cracks angesammelt wurden als ein Wiederherstellungsgrenzwert festgestellt. Hier wurde der Wiederherstellungsgrenzwert jedes jeweiligen Beispiels, Referenzbeispiels und vergleichenden Beispiels als ein Durchschnittswert von Messwerten erhalten, die bezüglich fünf vereinigter Wabenstrukturkörper von jedem der Fälle erhalten wurden. Die Resultate der Tests sind in den folgenden Tabellen 1 bis 3 und 11 bis 13 gezeigt.
(2) Veränderung des Druckverlusts
Wie in 8 gezeigt ist, wurde jeder vereinigte Wabenstrukturkörper, der sich auf die entsprechenden Beispiele, Referenzbeispiele und vergleichende Beispiele bezieht, in einen Abgasweg eines Motors installiert, um eine Abgasreinigungsvorrichtung auszubilden, und der Motor wurde anschließend mit einer Umdrehungszahl von 3000 m^–1 und einem Drehmoment von 50 Nm für 100 min betrieben; folglich wurden Messungen bezüglich einer Beziehung zwischen der Menge von angesammelten Teilchen und dem Druckverlust durchgeführt. Bezüglich des Anfangsverlustes und des Druckverlustes nach Ansammlung von Teilchen von 6 g/L sind entsprechende Daten in den folgenden Tabellen 1 bis 3 wie auch den 14 bis 19 gezeigt.
sie deutlich durch die Resultate, die in Tabellen 1 bis 3 und 11 bis 19 gezeigt sind, angedeutet wird, bezüglich der vereinigten Wabenstrukturkörper, der jeweils dieselbe Anzahl von Durchgangsöffnungen an vier Ecken an der Einlassseite aufweisen und den vereinigten Wabenstrukturkörpern die jeweils dieselbe Gestalt an der Querschnittsgestalt senkrecht zur Längsrichtung aufweisen, wiesen diese, die abgeschrägte Flächen aufweisen, einen verbesserten Wiederherstellungsgrenzwert davon auf, und erzeugten Cracks mit geringerer Wahrscheinlichkeit. Im Besonderen, wenn die Größe von 0,3 mm oder mehr auf weniger als 5,5 mm festgelegt wurde, wurde ein günstiger Wiederherstellungsgrenzwert erhalten.
Ferner waren in dem Fall, in dem die Anzahl von Einlassseite-Durchgangsöffnungen gleich sind, selbst wenn Querschnittsgestalten senkrecht zur Längsrichtung verschieden sind, die Beziehungen zwischen den R-Größen der R-abgeschrägten Flächen und dem Wiederherstellungsgrenzwert genauso wie zwischen den C-Größen der C-abgeschrägten Flächen und dem Wiederherstellungsgrenzwert ungefähr gleich.
Ferner, je größer die Anzahl der Einlassseite-Durchgangsöffnungen an den vier Ecken ist, desto größer ist die Wirkung bezüglich der Reduzierung des Druckverlusts.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Wabenstrukturkörper der vorliegenden Erfindung weist einen geringen Druckverlust bei Ansammlung von Teilchen auf, ermöglicht es eine große Menge von Teilchen und Asche anzusammeln, und weist eine weniger wahrscheinliche Crackerzeugung auf; demzufolge ist der Wabenstrukturkörper als ein Filter für eine Abgasreinigungsvorrichtung zur Verwendung in Fahrzeugen anwendbar.

Claims

Säulenförmiger Wabenstrukturkörper, umfassend: eine Vielzahl von zueinander in Längsrichtung parallel angeordneten Durchgangsöffnungen; und Wandabschnitte, welche die Vielzahl der Durchgangsöffnungen voneinander trennen und Umfangsflächen der Durchgangsöffnungen bilden, bei dem die Vielzahl der Durchgangsöffnungen umfasst: eine Gruppe von Hochkapazität-Durchgangsöffnungen, wobei ein Ende davon abgedichtet ist; und eine Gruppe von Geringkapazität-Durchgangsöffnungen, wobei das andere Ende davon so abgedichtet ist, dass die Gesamtflächen der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung kleiner als die Gesamtflächen der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen sind, wobei die Umfangsflächen der Durchgangsöffnungen abgeschrägte Eckabschnitte aufweisen.
Säulenförmiger Wabenstrukturkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Eckabschnitt der Wandabschnitte eine abgerundete Fläche aufweist und/oder mehr als eine Fläche mit stumpfen Winkeln zwischen der Innenseite und/oder Außenseite davon aufweist.
Wabenstrukturkörper nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Hälfte oder mehr der Anzahl der Durchgangsöffnungen, die an Eckabschnitten der Umfangsfläche angeordnet sind, die Durchgangsöffnungen sind, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden.
Wabenstrukturkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Durchgangsöffnungen, die an Eckabschnitten der Umfangsfläche angeordnet sind, die Durchgangsöffnungen sind, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestalt der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der: Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden; und/oder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, eine vieleckige Gestalt ist.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung wenigstens ein Winkel ein stumpfer Winkel ist, der an dem Punkt ausgebildet ist, wo ein Wandabschnitt, der von einer Durchgangsöffnung, die eine Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bildet und einer benachbarten Durchgangsöffnung, die eine Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bildet, gemeinsam genutzt wird, gezwungen wird einen Wandabschnitt zu schneiden, der von einer Durchgangsöffnung, die eine Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bildet und einer benachbarten Durchgangsöffnung, die eine Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bildet, gemeinsam genutzt wird.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und die Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, die Durchgangsöffnungen einer Art in einer oktogonalen Gestalt in dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung davon ausgebildet sind, wobei die Durchgangsöffnungen der anderen Art in einer viereckigen oder quadratischen Gestalt in dem Querschnitt davon ausgebildet sind.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden und/oder der Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, mit einer gekrümmten Gestalt in der Umgebung der Ecken davon vorgesehen ist.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entfernung zwischen den Schwerpunkten der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der benachbarten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Hochkapazität-Durchgangsöffnungen bilden auf die Selbe Entfernung zwischen Schwerpunkten der Querschnitte senkrecht zur Längsrichtung der benachbarten Durchgangsöffnungen, welche die Gruppe der Geringkapazität-Durchgangsöffnungen bilden, festgelegt ist.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl der Wabenstrukturkörpern miteinander durch Dichtungsmaterialschichten verbunden sind, um einen Wabenblock auszubilden, wobei die Dichtungsmaterialschichten an der Umfangsfläche davon in der Längsrichtung ausgebildet sind.
Wabenstrukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er als Filter für eine Abgasreinigungsvorrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeug verwendet wird.