DE102017008762A1

DE102017008762A1 - Verschlossene Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102017008762A1
Application number: DE102017008762.8A
Authority: DE
Inventors: Yukio Miyairi; Kazuto Miura; Tomohiro Iida; Takashi Aoki; Osamu Yasui
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2018-04-19
Also published as: US20180104635A1; CN107965368B; JP2018065091A; JP6829979B2; US10850223B2; CN107965368A

Abstract

Offenbart wird eine verschlossene Wabenstruktur mit hervorragender Regenerationseffizienz während der Regeneration zum Verbrennen und Beseitigen von Ruß. Die verschlossene Wabenstruktur umfasst mehrere Wabensegmente 7, eine Bindungsschicht 18 und Verschlussabschnitte 3, die offene Enden von Zellen 2 der Wabensegmente 7 verschließen. Die Wabensegmente 7 umfassen Umfangssegmente 7b und zentrale Segmente 7a. Die Umfangssegmente 7b umfassen zumindest ein spezifisches Umfangssegment 7ba, bei dem der Druckabfall infolge von Ruß, wenn die Menge an abgeschiedenem Ruß 4 g/l beträgt, um 15 % oder mehr höher ist als der Druckabfall infolge von Ruß des zentralen Segments 7a und bei dem die offene Frontfläche des Umfangssegments 7b gleich oder größer ist als die offene Frontfläche des zentralen Segments 7a. Im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers 9 senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 beträgt das Verhältnis der Fläche des spezifischen Umfangssegments 7ba zu der Gesamtfläche der Umfangssegmente 7b und zentralen Segmente 7a 4 % oder mehr.

Description

Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung, basierend auf JP-2016-205262 , eingereicht am 19. Oktober 2016 beim japanischen Patentamt, deren gesamte Inhalte hierin durch Verweis aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verschlossene Wabenstruktur, und genauer gesagt, bezieht sie sich auf eine verschlossene Wabenstruktur mit hervorragender Regenerationseffizienz während der Regeneration zum Verbrennen und Beseitigen von Ruß, der von Trennwänden aufgefangen wurde.
Beschreibung des Standes der Technik
Aus der Sicht des Einflusses auf die globale Umwelt und der Ressourcenschonung war in den letzten Jahren eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz erforderlich. Daher neigt man dazu, Verbrennungsmotoren wie einen Benzinmotor mit Direkteinspritzung und einen Dieselmotor, die sich durch ihre hervorragende Wärmeeffizienz auszeichnen, als Antriebsquelle für Autos einzusetzen.
Andererseits besteht bei diesen Verbrennungsmotoren das Problem, dass sie während der Verbrennung des Treibstoffes Schlacke erzeugen. Aus Sicht der atmosphärischen Umgebung sind Gegenmaßnahmen erforderlich, um schädliche Bestandteile im Abgas zu entfernen und gleichzeitig zu verhindern, dass Feststoffteilchen (im Folgenden mitunter als „PM“ bezeichnet) wie Ruß in die atmosphärische Luft abgegeben werden.
Insbesondere die Vorschriften zur Beseitigung der vom Dieselmotor ausgestoßenen PM werden tendenziell weltweit verstärkt. Ferner zieht die Verwendung eines Wandstrom-Abgasreinigungsfilters mit einer Wabenstruktur als ein Auffangfilter (nachstehend mitunter als „DPF (Dieselpartikelfilter)“ bezeichnet) zur Beseitigung der PM Aufmerksamkeit auf sich, und verschiedene Systeme wurden vorgeschlagen. Der obige DPF ist üblicherweise eine Struktur, bei der poröse Trennwände mehrere Zellen definieren, die Durchgangskanäle für ein Fluid bilden, und die Zellen abwechselnd verschlossen sind, wobei die porösen Trennwände, die die Zellen bilden, die Funktion des Filters ausüben. Eine säulenförmige Struktur, bei der die porösen Trennwände mehrere Zellen definieren, wird mitunter als „eine Wabenstruktur“ bezeichnet. Ferner wird die Wabenstruktur, bei der offene Enden der gebildeten Zellen mit Verschlussabschnitten verschlossenen sind, mitunter als „eine verschlossene Wabenstruktur“ bezeichnet. Die verschlossene Wabenstruktur wird verbreitet als ein Auffangfilter wie der DPF verwendet. Strömt ein die Feststoffteilchen enthaltendes Abgas von einer Zulaufendfläche (einer ersten Endfläche) der verschlossenen Wabenstruktur in die verschlossene Wabenstruktur und durchquert das Abgas die Trennwände, werden die Feststoffteilchen in dem Abgas filtriert, und das gereinigte Abgas wird aus der Ablaufendfläche (einer zweiten Endfläche) der verschlossenen Wabenstruktur ausgestoßen.
Als die Wabenstruktur zur Verwendung in dem DPF oder dergleichen wurde beispielsweise eine Wabenstruktur mit segmentierter Struktur vorgeschlagen, bei der mehrere Wabensegmente verbunden und ausgebildet sind (siehe z. B. Patentdokument 1).
Bei einem Wabenfilter wie dem DPF erhöht sich mit der Zeit der Druckabfall aufgrund der in dem Filter abgeschiedenen Feststoffteilchen, und daher erfolgt in regelmäßigen Abständen eine Regeneration zum Verbrennen und Beseitigen der in dem Wabenfilter abgeschiedenen PM. Als ein Verfahren zur Regeneration des DPF ist beispielsweise ein Regenerationsverfahren bekannt, bei dem die Temperatur des von dem Motor ausgestoßenen Abgases erhöht und der DPF unter Verwendung des Hochtemperatur-Abgases erhitzt wird.
[Patentdokument 1] JP-A-2003-10616
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei der in Patentdokument 1 offenbarten Wabenstruktur mit segmentierter Struktur besteht das Problem einer geringen Regenerationseffizienz während der Regeneration zur Verbrennung und Beseitigung der in einem Filter abgeschiedenen PM.
Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich derartiger Probleme der herkömmlichen Technologie entwickelt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine verschlossene Wabenstruktur mit hervorragender Regenerationseffizienz während der Regeneration zur Verbrennung und Beseitigung des von Trennwänden aufgefangenen Rußes vorgesehen.
Die betreffenden Erfinder haben verschiedene Studien zu den Ursachen durchgeführt, warum die oben erwähnte Regenerationseffizienz bei der Wabenstruktur mit segmentierter Struktur gering ist. Die betreffenden Erfinder haben herausgefunden, dass während der Regeneration der Wabenstruktur mit segmentierter Struktur die Temperatur eines Umfangsabschnitts der Wabenstruktur kaum steigt und dass nicht verbrannter Ruß in diesem Umfangsabschnitt zu einem großen Verschlechterungsfaktor für die Regenerationseffizienz wird, und die betreffenden Erfinder haben daraufhin die vorliegende Erfindung vervollständigt. Folglich ist gemäß der vorliegenden Erfindung die nachstehend erwähnte verschlossene Wabenstruktur vorgesehen.

[1] Eine verschlossene Wabenstruktur, umfassend einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper mit porösen Trennwänden, die so angeordnet sind, dass sie mehrere Zellen umgeben, die von einer Zulaufendfläche zu einer Ablaufendfläche verlaufen und Durchgangskanäle für ein Fluid bilden; und Verschlussabschnitte, die jeweils in einem Endabschnitt der Zelle auf der Seite der Zulaufendfläche oder Ablaufendfläche angeordnet sind, wobei der Wabenstrukturkörper aus einem Wabensegment-Verbundkörper mit mehreren prismatischen säulenförmigen Wabensegmenten und einer Bindungsschicht, die die Seitenflächen der Wabensegmente aneinander bindet, gebildet ist, die mehreren Wabensegmente mehrere Umfangssegmente, die im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen in einem Umfangsabschnitt angeordnet sind, und zentrale Segmente, die andere Wabensegmente als die Umfangssegmente sind und im Querschnitt in einem zentralen Abschnitt angeordnet sind, umfassen, die Umfangssegmente zumindest ein spezifisches Umfangssegment umfassen, bei dem der Druckabfall infolge von Ruß, wenn die Menge an abgeschiedenem Ruß 4 g/l beträgt, um 15 % oder mehr höher ist als der Druckabfall infolge von Ruß des zentralen Segments und bei dem die offene Frontfläche des Umfangssegments gleich oder größer als die offene Frontfläche des zentralen Segments ist, und im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung das Verhältnis der Fläche des spezifischen Umfangssegments zu der Gesamtfläche der Umfangssegmente und zentralen Segmente 4 % oder mehr beträgt.
[2] Die verschlossene Wabenstruktur gemäß [1] oben, wobei die Zellen, die die Verschlussabschnitte umfassen, die in den Endabschnitten auf der Seite der Ablaufendfläche angeordnet sind, als Zulaufzellen definiert sind, und die Zellen, die die Verschlussabschnitte umfassen, die in den Endabschnitten auf der Seite der Zulaufendfläche angeordnet sind, als Ablaufzellen definiert sind, und bei den anderen Wabensegmenten als dem spezifischen Umfangssegment die Form der Zulaufzellen im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung sechseckig ist, die Form der Ablaufzellen im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung quadratisch ist, die mehreren Zellen eine Struktur aufweisen, bei der vier Zulaufzellen eine Ablaufzelle so umgegeben, dass eine Seite der vorbestimmten Zulaufzelle und eine Seite der angrenzenden Ablaufzelle dieselbe Länge haben und parallel zueinander angeordnet sind, ein Abstand a, der ein Abstand zwischen der Trennwand, die eine erste Seite der Ablaufzelle bildet, und der Trennwand, die eine der ersten Seite der Ablaufzelle zugewandte zweite Seite bildet, ist, im Bereich von mehr als 0,8 mm und weniger als 2,4 mm liegt, und das Verhältnis eines Abstands b, der ein Abstand zwischen der Trennwand, die eine dritte Seite der Zulaufzelle parallel zu und angrenzend an die eine Seite der Ablaufzelle bildet, und der Trennwand, die eine der dritten Seite der Zulaufzelle zugewandte vierte Seite bildet, ist, zu dem Abstand a im Bereich von mehr als 0,4 und weniger als 1,1 liegt.
[3] Die verschlossene Wabenstruktur gemäß [2] oben, wobei die Zulaufzelle in den anderen Wabensegmenten als dem spezifischen Umfangssegment ferner eine Teilungswand umfasst, die einen zentralen Abschnitt der dritten Seite in einer Richtung senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung mit einem zentralen Abschnitt der vierten Seite verbindet.
[4] Die verschlossene Wabenstruktur gemäß [2] oder [3] oben, wobei die anderen Wabensegmente als das spezifische Umfangssegment die zentralen Segmente sind.
[5] Die verschlossene Wabenstruktur gemäß einem von [2] bis [4] oben, wobei in dem spezifischen Umfangssegment die Formen der Zellen im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung viereckig oder zwischen der Zulaufzelle und der Ablaufzelle verschieden sind.

Eine verschlossene Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung wird auch verschlossene Wabenstruktur mit segmentierter Struktur genannt, und Umfangssegmente, die in einem Umfangsabschnitt eines Wabenstrukturkörpers angeordnet sind, umfassen ein spezifisches Umfangssegment, das einen spezifischen Druckabfall infolge von Ruß kennzeichnet. Folglich ist bei der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung das spezifische Umfangssegment so beschaffen, dass sich im Vergleich zu anderen Wabensegmenten gar kein Ruß ansammelt. Folglich kann bei der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung die Regenerationseffizienz im Vergleich zu einer herkömmlichen verschlossenen Wabenstruktur mit segmentierter Struktur verbessert werden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform einer verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von der Seite einer Zulaufendfläche aus, zeigt;
2 ist eine Draufsicht von der Seite der Zulaufendfläche der in 1 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur aus betrachtet;
3 ist eine Draufsicht einer Zulaufendfläche eines spezifischen Umfangssegments der in 1 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur;
4 ist eine Draufsicht einer Ablaufendfläche des spezifischen Umfangssegments der in 1 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur;
5 ist eine Draufsicht einer Zulaufendfläche eines zentralen Segments der in 1 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur;
6 ist eine Draufsicht einer Ablaufendfläche des zentralen Segments der in 1 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur;
7 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt entlang der Linie A-A' von 3 zeigt;
8 ist eine vergrößerte Draufsicht eines vergrößerten Teils des in 5 gezeigten zentralen Segments;
9 ist eine vergrößerte Draufsicht eines vergrößerten Teils des in 6 gezeigten zentralen Segments;
10 ist eine Draufsicht, die schematisch eine andere Ausführungsform der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von der Seite einer Zulaufendfläche aus, zeigt;
11 ist eine Draufsicht einer Zulaufendfläche eines zentralen Segments in einer noch anderen Ausführungsform der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung; und
12 ist eine vergrößerte Draufsicht eines vergrößerten Teils des in 11 gezeigten zentralen Segments.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. So versteht es sich, dass die folgenden Ausführungsformen, an denen basierend auf den gewöhnlichen Kenntnissen eines Fachmanns geeignet Veränderungen, Verbesserungen und dergleichen vorgenommen werden können, ebenso in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
(1) Verschlossene Wabenstruktur:
Wie in 1 bis 9 gezeigt, ist eine erste Ausführungsform einer verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung eine verschlossene Wabenstruktur 100, die einen Wabenstrukturkörper 9 und Verschlussabschnitte 3 umfasst. Der Wabenstrukturkörper 9 hat eine Säulenform und umfasst poröse Trennwände 1, die so angeordnet sind, dass sie mehrere Zellen 2 umgeben, die von einer Zulaufendfläche 6a zu einer Ablaufendfläche 6b verlaufen und Durchgangskanäle für ein Fluid bilden. Jeder Verschlussabschnitt 3 ist in einem Endabschnitt der Zelle 2 auf der Seite der Zulaufendfläche 6a oder der Ablaufendfläche 6b angeordnet. Die verschlossene Wabenstruktur 100 umfasst ferner an ihrem Umfang eine Außenwand 10, die so angeordnet ist, dass sie den Wabenstrukturkörper 9 umgibt.
Hierbei ist 1 eine perspektivische Ansicht, die schematisch die eine Ausführungsform der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von der Seite der Zulaufendfläche aus, zeigt. 2 ist eine Draufsicht von der Seite der Zulaufendfläche der in 1 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur aus betrachtet. 3 ist eine Draufsicht einer Zulaufendfläche eines spezifischen Umfangssegments der in 1 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur. 4 ist eine Draufsicht einer Ablaufendfläche des spezifischen Umfangssegments der in 1 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur. 5 ist eine Draufsicht einer Zulaufendfläche eines zentralen Segments der in 1 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur. 6 ist eine Draufsicht einer Ablaufendfläche des zentralen Segments der in 1 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur. 7 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt entlang der Linie A-A' von 3 zeigt. 8 ist eine vergrößerte Draufsicht eines vergrößerten Teils des in 5 gezeigten zentralen Segments. 9 ist eine vergrößerte Draufsicht eines vergrößerten Teils des in 6 gezeigten zentralen Segments.
Der Wabenstrukturkörper 9 besteht aus einem Wabensegment-Verbundkörper mit mehreren prismatischen säulenförmigen Wabensegmenten 7 und einer Bindungsschicht 18, die die Seitenflächen der Wabensegmente 7 aneinander bindet. Mit anderen Worten, die verschlossene Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform ist eine sogenannte verschlossene Wabenstruktur mit segmentierter Struktur.
Wie in 1 und 2 gezeigt, weist jedes der Wabensegmente 7 die porösen Trennwände 1, die die mehreren Zellen 2 definieren, die von der Zulaufendfläche 6a, in die das Fluid einströmt, zu der Ablaufendfläche 6b, aus der das Fluid ausströmt, verlaufen, und eine Segmentumfangswand, die am äußersten Umfang angeordnet ist, auf. Die Seitenflächen der mehreren Wabensegmente 7 werden über die Bindungsschicht 18 aneinander gebunden.
Die mehreren Wabensegmente 7 umfassen Umfangssegmente 7b und zentrale Segmente 7a. Die Umfangssegmente 7b sind die Wabensegmente 7, die im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers 9 senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 in einem Umfangsabschnitt angeordnet sind. Mit anderen Worten, die Umfangssegmente 7b sind die Wabensegmente 7, die so angeordnet sind, dass sie mit der Außenwand 10, die so angeordnet ist, dass sie den Wabenstrukturkörper 9 umgibt, in Kontakt kommen, und üblicherweise liegen mehrere Umfangssegments vor. Dem Umfangssegment 7b wird durch Schleifen eines Teils des prismatischen säulenförmigen Wabensegments 7 entlang der Form der Außenwand 10 eine Säulenform gegeben.
Die zentralen Segmente 7a sind andere Wabensegmente 7 als die Umfangssegmente 7b und sind die Wabensegmente 7, die in dem oben erwähnten Querschnitt in einem zentralen Abschnitt angeordnet sind. Üblicherweise liegen einer oder zumindest zwei zentrale Segmente 7a vor. Dem zentralen Segment 7a wird eine prismatische säulenförmige Form gegeben, so dass eine Richtung von der Zulaufendfläche 6a zu der Ablaufendfläche 6b eine axiale Richtung wird.
Die verschlossene Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform verfügt über bedeutende Merkmale dahingehend, dass die Umfangssegmente 7b zumindest ein wie nachstehend erwähntes spezifisches Umfangssegment 7ba umfassen. Bei dem spezifischen Umfangssegment 7ba ist der Druckabfall infolge von Ruß, wenn die Menge des abgeschiedenen Rußes 4 g/l beträgt, um 15 % oder mehr höher als der Druckabfall infolge von Ruß des zentralen Segments 7a. Mit anderen Worten, wenn der Druckabfall infolge von Ruß des zentralen Segments 7a 100 % beträgt, beträgt der Druckabfall infolge von Ruß des spezifischen Umfangssegments 7ba 115 % oder mehr. Nachstehend ist unter „Druckabfall infolge von Ruß“, wie es in der vorliegenden Beschreibung einfach genannt wird, der „Druckabfall infolge von Ruß, wenn die Menge des abgeschiedenen Rußes 4 g/l beträgt,“ zu verstehen. Ferner ist die offene Frontfläche des spezifischen Umfangssegments 7ba gleich oder größer als die offene Frontfläche des zentralen Segments 7a.
Das spezifische Umfangssegment 7ba ist so beschaffen, dass sich im Vergleich zu den anderen Wabensegmenten 7 kein Ruß ansammelt. Folglich kann bei der verschlossenen Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform die Regenerationseffizienz im Vergleich zu einer herkömmlichen verschlossenen Wabenstruktur mit segmentierter Struktur verbessert werden. Ist der Druckabfall infolge von Ruß des zentralen Segments 7a mit 100 % definiert und der Druckabfall infolge von Ruß des spezifischen Umfangssegments 7ba kleiner als 115 %, kann zwischen dem zentralen Segment 7a und dem spezifischen Umfangssegment 7ba kaum ein Unterschied im Rußansammlungsgrad ausgemacht werden, und die Regenerationseffizienz kann nur schwer erhöht werden. Wenn daher die offene Frontfläche des spezifischen Umfangssegments 7ba kleiner ist als die offene Frontfläche des zentralen Segments 7a, erhöht sich der Druckabfall infolge von Ruß der gesamten verschlossenen Wabenstruktur. Folglich ist bei der verschlossenen Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform die offene Frontfläche des spezifischen Umfangssegments 7ba gleich oder größer als die offene Frontfläche des zentralen Segments 7a, um so die Erhöhung des Druckabfalls infolge von Ruß der gesamten verschlossenen Wabenstruktur zu unterbinden.
Der Druckabfall infolge von Ruß des spezifischen Umfangssegments 7ba ist vorzugsweise um 15 bis 50 % und stärker bevorzugt um 30 bis 43 % höher als der Druckabfall infolge von Ruß des zentralen Segments 7a. Gemäß dieser Beschaffenheit kann die Regenerationseffizienz weiter verbessert werden.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Messen des Druckabfalls infolge von Ruß des spezifischen Umfangssegments beschrieben. Zunächst werden mehrere Wabensegmente mit einer ähnlichen Zellenstruktur wie der Zellenstruktur des spezifischen Umfangssegments eines Messobjektes hergestellt. Als nächstes werden die mehreren hergestellten Wabensegmente zur Herstellung der verschlossenen Wabenstruktur verwendet, die ähnlich beschaffen ist wie die verschlossene Wabenstruktur mit dem spezifischen Umfangssegment des Messobjektes. Als nächstes wird die hergestellte verschlossene Wabenstruktur in der Abgasanlage eines Dieselmotors für ein Auto montiert, der einen Hubraum von 2 1 hat, und dieser Dieselmotor wird betrieben, damit Ruß in der verschlossenen Wabenstruktur abgeschieden wird. Es sei angemerkt, dass der Dieselmotor mit einer Motordrehzahl von 2.000 Umdrehungen/Minute betrieben wird, um eine Abgastemperatur von 250 °C zu erhalten. Was die verschlossene Wabenstruktur anbelangt, werden die Massezunahme aufgrund der Abscheidung des Rußes und der Druckabfall kontinuierlich vom Beginn des Betriebes des Dieselmotors an gemessen. Dann wird der Druckabfall, wenn die Menge des in der verschlossenen Wabenstruktur abgeschiedenen Rußes 4 g/l beträgt, als der Druckabfall infolge von Ruß des spezifischen Umfangssegments definiert. Die Menge (g/l) des abgeschiedenen Rußes kennzeichnet in der vorliegenden Beschreibung die Menge (g) des pro Volumeneinheit (1) abgeschiedenen Rußes der verschlossenen Wabenstruktur. Es sei angemerkt, dass die Volumeneinheit (1) der verschlossenen Wabenstruktur das Volumen eines Abschnitts der verschlossenen Wabenstruktur ist, der die Außenwand (die ein Volumen der Zellen umfasst) ausschließt.
Ein Verfahren zum Messen des Druckabfalls infolge von Ruß des zentralen Segments kann in Übereinstimmung mit dem oben erwähnten Verfahren zum Messen des Druckabfalls mit Ruß des spezifischen Umfangssegments durchgeführt werden. Mit anderen Worten, zunächst werden mehrere Wabensegmente mit einer ähnlichen Zellenstruktur wie der Zellenstruktur des zentralen Segments eines Messobjektes hergestellt. Als nächstes werden die mehreren hergestellten Wabensegmente zur Herstellung der verschlossenen Wabenstruktur verwendet, die ähnlich beschaffen ist wie die verschlossene Wabenstruktur mit dem zentralen Segment des Messobjektes. Danach wird der Druckabfall infolge von Ruß des zentralen Segments in derselben Weise wie in dem oben erwähnten Verfahren zum Messen des Druckabfalls infolge von Ruß des spezifischen Umfangssegments gemessen.
Bei einem Vergleich des Druckabfalls infolge von Ruß des spezifischen Umfangssegments mit dem Druckabfall infolge von Ruß des zentralen Segments, wie oben beschrieben, wird das einzelne Wabensegment mit derselben Form zur Herstellung jeder verschlossenen Wabenstruktur mit derselben Form verwendet, und der Druckabfall infolge von Ruß wird mit demselben Verfahren gemessen. Durch einen Vergleich der gemessenen Werte für den Druckabfall infolge von Ruß kann ein Erhöhungsverhältnis des Druckabfalls infolge von Ruß für das spezifische Umfangssegment zu dem Druckabfall infolge von Ruß für das zentrale Segment erhalten werden.
Bei der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform ist die offene Frontfläche des spezifischen Umfangssegments gleich oder größer als die offene Frontfläche des zentralen Segments. Ist die offene Frontfläche des zentralen Segments als ein Verhältnis von 100 % definiert ist, hat die offene Frontfläche des spezifischen Umfangssegments ein Verhältnis von bevorzugt 100 bis 150 % und stärker bevorzugt 100 bis 120 %. Ist die offene Frontfläche des spezifischen Umfangssegments während der Regeneration kleiner als die offene Frontfläche des zentralen Segments, steigt die Temperatur eines Umfangsabschnitts der verschlossenen Wabenstruktur kaum und kann die Regenerationseffizienz nur schwer erhöht werden. Die offene Frontfläche des spezifischen Umfangssegments kann als ein Verhältnis einer Gesamtfläche S1 a von Zulaufzellen und einer Gesamtfläche S1b von Ablaufzellen in dem spezifischen Umfangssegment zu einer Fläche S1 des spezifischen Umfangssegments im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung erhalten werden. Mit anderen Worten, die offene Frontfläche des spezifischen Umfangssegments kann gemäß der nachstehend erwähnten Gleichung (1) erhalten werden. Die offene Frontfläche des zentralen Segments kann als ein Verhältnis einer Gesamtfläche S2a von Zulaufzellen und einer Gesamtfläche S2b von Ablaufzellen in dem zentralen Segment zu einer Fläche S2 des zentralen Segments im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung erhalten werden. Mit anderen Worten, die offene Frontfläche des zentralen Segments kann gemäß der nachstehend erwähnten Gleichung (2) erhalten werden. $(S1a + S1b) /S 1 \times 100 und$
$(S2a + S2b) /S2 \times 100.$
Wie in 1 bis 9 gezeigt, ist der Verschlussabschnitt 3 in einem offenen Ende jeder Zelle 2, die in jedem Wabensegment 7 gebildet ist, angeordnet und verschließt das offene Ende der Zelle 2 auf der Seite der Zulaufendfläche 6a oder der Ablaufendfläche 6b. Mit anderen Worten, die Verschlussabschnitte 3 sind in den offenen Enden vorbestimmter Zellen in der Zulaufendfläche 6a jedes Wabensegments 7 und den offenen Enden der verbleibenden Zellen 2, die nicht die vorbestimmten Zellen sind, in der Ablaufendfläche 6b des Wabensegments 7 angeordnet. Nachstehend wird jede Zelle 2, die den Verschlussabschnitt 3 in ihrem Endabschnitt auf der Seite der Ablaufendfläche 6b des Wabensegments 7 umfasst, mitunter als eine „Zulaufzelle 2a“ bezeichnet. Ferner wird jede Zelle 2, die den Verschlussabschnitt 3 im Endabschnitt der Zelle 2 auf der Seite der Zulaufendfläche 6a des Wabensegments 7 umfasst, mitunter als eine „Ablaufzelle 2b“ bezeichnet.
Im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers 9 senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 beträgt das Verhältnis einer Fläche des spezifischen Umfangssegments 7ba zu der Gesamtfläche der Umfangssegmente 7b und der zentralen Segmente 7a 4 % oder mehr. Gemäß dieser Beschaffenheit kann die Regenerationseffizienz der verschlossenen Wabenstruktur 100 weiter verbessert werden. Bevorzugt beträgt das Verhältnis der Fläche des spezifischen Umfangssegments 7ba 4 bis 60 %.
Bei der in 1 bis 9 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur 100 sind vier Umfangssegmente 7b, die an vier Ecken in 12 Umfangssegmenten 7b angeordnet sind, die im Umfangsabschnitt des Wabenstrukturkörpers 9 angeordnet sind, die spezifischen Umfangssegmente 7ba. Die spezifischen Umfangssegmente 7ba können die Wabensegmente 7 von Teilen der Umfangssegmente 7b sein, wie aber bei der in 10 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur 200 gezeigt, können alle Umfangssegmente 7b spezifische Umfangssegmente 7ba sein. 10 ist eine Draufsicht, die schematisch eine andere Ausführungsform der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, betrachtet von der Seite einer Zulaufendfläche aus, zeigt.
Bei der in 10 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur 200 sind alle 12 Umfangssegmente 7b, die in einem Umfangsabschnitt eines Wabenstrukturkörpers 9 angeordnet sind, die spezifischen Umfangssegmente 7ba. Bevorzugt ist die in 10 gezeigte verschlossene Wabenstruktur 200 ähnlich beschaffen wie die in 1 bis 9 gezeigte verschlossene Wabenstruktur 100, außer dass alle Umfangssegmente 7b die spezifischen Umfangssegmente 7ba sind, wie oben beschrieben. In 10 sind Bestandteile, die ähnlich beschaffen sind wie die der in 1 bis 9 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur 100, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, und ihre Beschreibung wurde weggelassen.
Bei der in 1 bis 9 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur 100 sind die Wabensegmente 7, die nicht die spezifischen Umfangssegmente 7ba sind, wie folgt beschaffen. Hier sind die Wabensegmente 7, die nicht die spezifischen Umfangssegmente 7ba sind, die zentralen Segmente 7a und andere Umfangssegmente 7bb als die spezifischen Umfangssegmente 7ba. Die Wabensegmente 7, die nicht die spezifischen Umfangssegmente 7ba sind, können nur die zentralen Segmente 7a sein.
Bei den Wabensegmenten 7, die nicht die spezifischen Umfangssegmente 7ba sind, ist die Form der Zulaufzellen 2a im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 bevorzugt sechseckig. In der vorliegenden Beschreibung ist unter der vorstehend erwähnten „sechseckigen Form“ eine nachstehend erwähnte „im Wesentlichen sechseckige Form“ zu verstehen. Ferner ist die Form der Ablaufzellen 2b im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 bevorzugt quadratisch. In der vorliegenden Beschreibung ist unter der vorstehend erwähnten „quadratischen Form“ eine nachstehend erwähnte „im Wesentlichen quadratische Form“ zu verstehen. Ferner weisen die mehreren Zellen 2 bevorzugt eine Struktur auf, bei der vier Zulaufzellen 2a eine Ablaufzelle 2b umgeben, so dass eine Seite der vorbestimmten Zulaufzelle 2a und eine Seite der angrenzenden Ablaufzelle 2b dieselbe Länge haben und parallel zueinander sind. In der vorliegenden Beschreibung ist unter „dieselbe Länge“ und „parallel“, wie vorstehend erwähnt, „etwa dieselbe Länge“ und „im Wesentlichen parallel“ zu verstehen, wie später erwähnt wird. Mit anderen Worten, jede der vier Seiten der Ablaufzelle 2b mit einer im Wesentlichen quadratischen Querschnittsform grenzt an eine Seite der Zulaufzelle 2a mit einer im Wesentlichen sechseckigen Querschnittsform, und die angrenzenden Seiten haben etwa dieselbe Länge und sind im Wesentlichen parallel zueinander. Bei dieser Struktur grenzen die Ablaufzellen 2b nicht aneinander, der gesamte Umfang der Ablaufzelle 2b ist jedoch von vier Zulaufzellen 2a umgeben. Gemäß dieser Struktur kann sich die offene Frontfläche der Ablaufzelle 2b erhöhen, und die Anzahl der Ablaufzellen 2b kann kleiner sein als die Anzahl der Zulaufzellen 2a, und daher kann der anfängliche Druckabfall sinken.
In der vorliegenden Beschreibung ist unter der „im Wesentlichen sechseckigen Form“ die sechseckige Form, eine sechseckige Form, die zumindest einen gebogenen Eckabschnitt umfasst, oder eine sechseckige Form, die zumindest einen linear abgeschrägten Eckabschnitt umfasst, zu verstehen. Unter der „im Wesentlichen quadratischen Form“ ist die quadratische Form, eine quadratische Form, die zumindest einen gebogenen Eckabschnitt umfasst, oder eine quadratische Form, die zumindest einen linear abgeschrägten Eckabschnitt umfasst, zu verstehen. Unter „etwa dieselbe Länge“ ist dieselbe Länge oder eine Länge von ± 20 % der Länge zu verstehen. Unter „im Wesentlichen parallel“ ist parallel oder eine Lagebeziehung zwischen zwei Seiten, wenn eine der beiden parallelen Seiten in einem Bereich von ± 15° geneigt ist, zu verstehen.
Wie in 8 und 9 gezeigt, ist ferner bevorzugt, dass vier Seiten 4, die zwei Seiten 13 und 14 ausschließen, die im Wesentlichen parallel zu den Ablaufzellen 2b sind und an diese angrenzen, an sechs Seiten der Zulaufzelle 2a an die Seiten 4 der anderen Zulaufzellen 2a angrenzen, die jeweils an die Ablaufzellen 2b angrenzen. Mit anderen Worten, wie in 8 und 9 gezeigt, ist es bevorzugt, dass ein Abschnitt, in dem sich vier Scheitelpunkte, die jeweils von zwei angrenzenden Seiten 4 in der Zulaufzelle 2a gebildet werden, treffen, eine Struktur aufweist, bei der zwei Trennwände 1 senkrecht zueinander sind. Gemäß dieser Struktur kann eine hohe Wärmekapazität der Trennwände 1 aufrechterhalten und die thermische Beanspruchung in einem Scheitelabschnitt, in dem leicht PM während der Verbrennung der PM abgeschieden werden, entspannt werden.
Bevorzugt liegt ein Abstand a, der ein Abstand zwischen der Trennwand 1, die eine erste Seite 11 der Ablaufzelle 2b bildet, und der Trennwand 1, die eine der ersten Seite 11 der Ablaufzelle 2b zugewandte zweite Seite 12 bildet, ist, in einem Bereich von mehr als 0,8 mm und weniger als 2,4 mm. Hier kennzeichnet der Abstand a den kürzesten Abstand, der die Mitte der Trennwand 1, die die erste Seite 11 in der Dickenrichtung bildet, mit der Mitte der Trennwand 1, die die zugewandte zweite Seite 12 in der Dickenrichtung bildet, verbindet. Wenn andererseits der Abstand zwischen der Trennwand 1, die eine dritte Seite 13 der Zulaufzelle 2a bildet, die im Wesentlichen parallel zu einer Seite der Ablaufzelle 2b ist und an diese angrenzt, und der Trennwand 1, die eine der dritten Seite 13 der Zulaufzelle 2a zugewandte vierte Seite 14 bildet, als ein Abstand b definiert ist, ist die nachstehend erwähnte Beschaffenheit bevorzugt. Mit anderen Worten, bevorzugt liegt das Verhältnis des Abstands b zum Abstand a in einem Bereich von mehr als 0,4 und weniger als 1,1. Hier kennzeichnet der Abstand b den kürzesten Abstand, der die Mitte der Trennwand 1, die die dritte Seite 13 in der Dickenrichtung bildet, mit der Mitte der Trennwand 1, die die zugewandte vierte Seite 14 in der Dickenrichtung bildet, verbindet. Die Beziehung zwischen dem Abstand a und dem Abstand b wird in dem obigen Bereich eingestellt, wobei der anfängliche Druckabfall und der Druckabfall währen der PM-Abscheidung bevorzugt gut ausgeglichen sinken.
Ferner können die Wabensegmente 7, die nicht die spezifischen Umfangssegmente 7ba sind, beispielsweise wie in einem zentralen Segment 17a, das wie in 11 und 12 gezeigt beschaffen ist, beschaffen sein. 11 ist eine Draufsicht einer Zulaufendfläche des zentralen Segments in einer noch anderen Ausführungsform der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung. 12 ist eine vergrößerte Draufsicht eines vergrößerten Teils des in 11 gezeigten zentralen Segments. Eine Zulaufzelle 2a in dem in 11 und 12 gezeigten zentralen Segment 17a kann ferner eine Teilungswand 21 umfassen, die einen zentralen Abschnitt einer dritten Seite mit einem zentralen Abschnitt einer vierten Seite in einer Richtung senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 verbindet. Die Zulaufzelle 2a ist in zwei Räume unterteilt, die durch die Teilungswand 21 jeweils eine im Wesentlichen fünfeckige Schnittform haben.
Es gibt keine besonderen Einschränkungen für das Material für die Teilungswand 21, und ein bevorzugtes Material kann geeignet aus porösen Materialien mit Filtrationsvermögen ausgewählt werden. In Anbetracht einer leichten Herstellung wird bevorzugt dasselbe Material wie für die Trennwände 1 verwendet. Ferner gibt es keine besonderen Einschränkungen für die Dicke der Teilungswand 21, hinsichtlich der Wärmekapazität und Festigkeit liegt die Dicke bevorzugt aber in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm. Ist die Dicke kleiner als 0,1 mm, ist die Dicke hinsichtlich der Wärmekapazität und Festigkeit ungünstig. Wenn ferner die Dicke größer als 0,5 mm ist, ist die Dicke aus Sicht des Erhalts von Filterfläche unvorteilhaft. Es sei angemerkt, dass in der vorliegenden Beschreibung auch bei der Bildung der Teilungswand 21 angenommen wird, dass die Zulaufzelle 2a „offensichtlich“ im Wesentlichen sechseckig ist.
Wie in 1 bis 9 gezeigt, sind bevorzugt bei den spezifischen Umfangssegmenten 7ba die Formen der Zellen 2 im Querschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 viereckig oder zwischen der Zulaufzelle 2a und der Ablaufzelle 2b verschieden. Diese Beschaffenheit ist aus Sicht des Erhalts eines Volumens zur Abscheidung von Asche in einem Abgas und dahingehend, dass der Druckabfall infolge von abgeschiedenem Ruß des Umfangsabschnitts geeigneterweise höher ist als der des zentralen Abschnitts, bevorzugt. Beispiele für Situationen, in denen die Formen der Zellen 2 zwischen der Zulaufzelle 2a und der Ablaufzelle 2b verschieden sind, umfassen Situationen, in denen die Form der Zulaufzelle 2a viereckig ist und die Form der Ablaufzelle 2b achteckig ist.
Es gibt keine besonderen Einschränkungen für die Gesamtform der verschlossenen Wabenstruktur 100. Beispielsweise ist die Gesamtform der in 1 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur 100 eine runde Säulenform, welche die runde Zulaufendfläche 6a und Ablaufendfläche 6b umfasst. Überdies kann, auch wenn in der Zeichnung nicht gezeigt, die Gesamtform der verschlossenen Wabenstruktur eine Säulenform sein, die die Zulaufendfläche und die Ablaufendfläche umfasst, die eine im Wesentlichen runde Form wie eine elliptische Form, eine Rennstreckenform oder eine längliche Form haben. Alternativ kann die Gesamtform der verschlossenen Wabenstruktur eine prismatische säulenförmige Form sein, die die Zulaufendfläche und Ablaufendfläche umfasst, die eine polygonale Form wie eine viereckige Form oder eine sechseckige Form haben.
Es gibt keine besonderen Einschränkungen für das Material, das die Wabensegmente bildet, hinsichtlich der Festigkeit, Wärmebeständigkeit, Haltbarkeit und dergleichen ist eine Hauptkomponente vorzugsweise aber eine Keramik aus Oxiden oder Nicht-Oxiden, ein Metall oder dergleichen. Im Speziellen wird in Betracht gezogen, dass Beispiele für Keramik Cordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Spinell, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid und Aluminiumtitanat umfassen. Es wird in Betracht gezogen, dass Beispiele für das Metall ein Fe-Cr-Al-basiertes Metall und metallisches Silicium umfassen. Bevorzugt ist die Hauptkomponente eine oder zumindest zwei, ausgewählt aus diesen Materialien. Hinsichtlich der hohen Festigkeit, hohen Wärmebeständigkeit und dergleichen ist die Hauptkomponente besonders bevorzugt eine oder zumindest zwei, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Mullit, Aluminiumtitanat, Cordierit, Siliciumcarbid und Siliciumnitrid. Ferner ist aus Sicht einer hohen Wärmeleitfähigkeit, hohen Wärmebeständigkeit und dergleichen Siliciumcarbid oder ein Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial besonders geeignet. Hier ist unter der „Hauptkomponente“ eine Komponente zu verstehen, die 50 Masse-% oder mehr, bevorzugt 70 Masse-% oder mehr und stärker bevorzugt 80 Masse-% oder mehr der Wabensegmente bildet.
Die spezifischen Umfangssegmente können sich von den Wabensegmenten, die nicht die spezifischen Umfangssegmente sind, beispielsweise hinsichtlich des Materials, das die Wabensegmente bildet, unterscheiden. In der bisher beschriebenen vorliegenden Ausführungsform variiert der Druckabfall infolge von Ruß jedes Wabensegments, weil Wabensegmente mit unterschiedlichen Zellenformen verwendet werden, verwendet man aber beispielsweise unterschiedliche Materialien, die die Wabensegmente bilden, kann sich der Druckabfall infolge von Ruß jedes Wabensegments verändern.
Wenn sich ferner das spezifische Umfangssegment von den Wabensegmenten, die nicht die spezifischen Umfangssegmenten sind, hinsichtlich der Porosität und Porendurchmesser der Trennwände unterscheiden, kann ein Wert für den Druckabfall infolge von Ruß eingestellt werden. Wird der Wert für den Druckabfall infolge von Ruß entsprechend der Porosität und der Porendurchmesser der Trennwände eingestellt, könnte sich jedoch der Druckabfall der gesamten verschlossenen Wabenstruktur erhöhen. Ferner könnte es zu einer Verschlechterung der Wärmeschockbeständigkeit (robuster Eigenschaften) der verschlossenen Wabenstruktur kommen. In der Folge ist es, was die spezifischen Umfangssegmente und Wabensegmente anbelangt, die nicht die spezifischen Umfangssegmente sind, bevorzugt, die offenen Frontflächen der Zulaufzellen auf denselben Wert oder vergleichsweise nahe Werte einzustellen und den Wert für den Druckabfall infolge von Ruß entsprechend den Zellenstrukturen der jeweiligen Wabensegmente einzustellen.
Es gibt keine besondere Einschränkung für das Material für die Verschlussabschnitte. Bevorzugt umfasst das Material für die Verschlussabschnitte eines oder zumindest zwei, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus verschiedenen Keramiken und dem Metall, welche die oben erwähnten Beispiele für das bevorzugte Material für das Wabensegment sind.
Bei der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform werden mehrere Wabensegmente über die Bindungsschicht aneinander gebunden. Gemäß dieser Beschaffenheit kann die thermische Beanspruchung, die auf die verschlossene Wabenstruktur ausgeübt wird, verteilt werden, und die Erzeugung von Rissen aufgrund eines lokalen Temperaturanstiegs kann verhindert werden.
Es gibt keine besonderen Einschränkungen für die Größe des Wabensegments. Ist ein Wabensegment jedoch zu groß, könnte der Effekt einer Verhinderung der Erzeugung von Rissen nicht ausreichend erzielt werden. Ist andererseits ein Wabensegment zu klein, könnte der Vorgang des Verbindens der Wabensegmente über die Bindungsschicht mühsam werden.
Es gibt keine besonderen Einschränkungen für die Form des Wabensegments. Ein Beispiel für die Form des Wabensegments ist eine prismatische säulenförmige Form, bei der eine Schnittform senkrecht zur axialen Richtung des Wabensegments eine polygonale Form wie eine viereckige Form oder eine sechseckige Form ist. Es sei angemerkt, dass das Wabensegment, das am äußersten Umfang der verschlossenen Wabenstruktur angeordnet ist, erhalten werden kann, indem ein Teil der prismatischen säulenförmigen Form entsprechend der Gesamtform der verschlossenen Wabenstruktur bearbeitet, beispielsweise geschliffen wird.
Die Dicke der Bindungsschicht beträgt bevorzugt 0,5 bis 2 mm und stärker bevorzugt 0,8 bis 1,5 mm. Ist die Dicke der Bindungsschicht kleiner als 0,5 mm, verschlechtert sich die Wärmeschockbeständigkeit ungünstig. Übersteigt die Dicke der Bindungsschicht 2 mm, steigt der Druckabfall ungünstig.
Ferner sind in einem bevorzugten Beispiel für die verschlossene Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform die jeweiligen Wabensegmente wie folgt beschaffen. Bei den Zulaufzellen beträgt die geometrische Oberfläche (GSA) bevorzugt 10 bis 30 cm²/cm³ und stärker bevorzugt 12 bis 18 cm²/cm³. Hier wird die oben erwähnte „geometrische Oberfläche (GSA)“ als ein Wert (S/V) bezeichnet, der durch Dividieren aller inneren Oberflächen (S) der Zulaufzellen durch das Gesamtvolumen (V) des Wabensegments erhalten wird. In der Regel gilt, je größer die Filterfläche des Filters, umso stärker kann sich die Dicke der an den Trennwänden abgeschiedenen PM verringern. Daher kann der Druckabfall der verschlossenen Wabenstruktur minimiert werden, indem die geometrische Oberfläche (GSA) in dem oben erwähnten Zahlenbereich eingestellt wird. Mithin erhöht sich der Druckabfall während der PM-Abscheidung ungünstig, wenn die geometrische Oberfläche (GSA) der Zulaufzellen kleiner ist als 10 cm²/cm³. Wenn andererseits die GSA größer ist als 30 cm²/cm³, erhöht sich der anfängliche Druckabfall ungünstig.
Bei der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform beträgt der hydraulische Durchmesser jeder der mehreren Zellen 2 bevorzugt 0,5 bis 2,5 mm und stärker bevorzugt 0,8 bis 2,2 mm. Ist der hydraulische Durchmesser jeder der mehreren Zellen kleiner als 0,5 mm, erhöht sich der anfängliche Druckabfall ungünstig. Ist andererseits der hydraulische Durchmesser jeder der mehreren Zellen größer als 2,5 mm, verringert sich die Kontaktfläche des Abgases mit den Trennwänden, und die Reinigungseffizienz verschlechtert sich untervorteilhaft. Hierbei ist der hydraulische Durchmesser jeder der mehreren Zellen ein Wert, der gemäß 4 x (Schnittfläche)/(Umfangslänge) basierend auf der Schnittfläche und der Umfangslänge jeder Zelle berechnet wird. Die Schnittfläche der Zelle kennzeichnet eine Fläche mit der Form (der Schnittform) jeder Zelle, die sich im Querschnitt der verschlossenen Wabenstruktur vertikal zur Mittelachsenrichtung zeigt, und die Umfangslänge der Zelle kennzeichnet die Länge des Umfangs der Schnittform der Zelle (Länge einer den Querschnitt umgebenden durchgezogenen Linie).
Hinsichtlich des Ausgleichs zwischen dem anfänglichen Druckabfall, dem Druckabfall während der PM-Abscheidung und der Auffangeffizienz erfüllt die verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise gleichzeitig die Bedingungen, dass die geometrische Oberfläche (GSA) der Zulaufzellen 10 bis 30 cm²/cm³ beträgt und dass das Verhältnis der offenen Frontfläche jeder Zulaufzelle 20 bis 70 % beträgt und dass der hydraulische Durchmesser jeder der mehreren Zellen 0,5 bis 2,5 mm beträgt. Ferner werden vorzugsweise gleichzeitig die Bedingungen erfüllt, dass die geometrische Oberfläche (GSA) der Zulaufzellen 12 bis 18 cm²/cm³ beträgt und dass das Verhältnis der offenen Frontfläche jeder Zulaufzelle 25 bis 65 % beträgt und dass der hydraulische Durchmesser jeder der mehreren Zellen 0,8 bis 2,2 mm beträgt.
Bei der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform kann ein Katalysator auf die Trennwände, die die mehreren Zellen bilden, geladen werden. Das Laden des Katalysators auf die Trennwände gibt an, dass die Oberflächen der Trennwände und die Innenwände der in den Trennwänden gebildeten Poren mit dem Katalysator beschichtet werden. Beispiele für eine Art von Katalysator umfassen einen SCR-Katalysator (Zeolith, Titandioxid und Vanadium) und einen Drei-Wege-Katalysator, der zumindest zwei Edelmetalle, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Pt, Rh und Pd, und zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Cerdioxid und Zirconiumdioxid, umfasst. Beim Laden des Katalysators können NO_x, CO, HC und dergleichen, die in dem aus einem Benzin-Direkteinspritzer, einem Dieselmotor oder dergleichen ausgestoßenen Abgas enthalten sind, entgiftet werden, und die an den Oberflächen der Trennwände abgeschiedenen PM können durch einen katalytischen Vorgang leicht verbrannt und entfernt werden.
Bei der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform gibt es keine besonderen Einschränkungen für ein Verfahren zum Laden eines wie oben beschriebenen Katalysators, und es kann ein Verfahren eingesetzt werden, das ein Fachmann üblicherweise durchführt. Im Speziellen ist ein Beispiel für das Verfahren ein Verfahren, bei dem mit einer Katalysatoraufschlämmung beschichtet, getrocknet und gebrannt wird.
(2) Verfahren zur Herstellung der verschlossenen Wabenstruktur:
Es gibt keine besonderen Einschränkungen für das Verfahren zur Herstellung der in 1 bis 5 gezeigten verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform, und die verschlossene Wabenstruktur kann beispielsweise mit Hilfe des nachstehend beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Zunächst wird ein geknetetes Kunststoffmaterial zur Herstellung der Wabensegmente hergestellt. Das geknetete Material zur Herstellung der Wabensegmente kann hergestellt werden, indem ein Additiv wie ein Bindemittel und Wasser einem Material zugegeben werden, das als Rohmaterialpulver aus den oben erwähnten geeigneten Materialien für die Wabensegmente ausgewählt wurde. Als das Rohmaterialpulver kann beispielsweise Siliciumcarbidpulver verwendet werden. Ein Beispiel für das Bindemittel umfasst Methylcellulose oder Hydroxypropylmethylcellulose. Ferner ist ein anderes Beispiel für das Additiv ein oberflächenaktives Mittel.
Als nächstes wird das so erhaltene geknetete Material zur Herstellung eines prismatischen säulenförmigen Wabenformkörpers, mit Trennwänden, die mehrere Zellen definieren, und einer Segmentumfangswand, die am äußersten Umfang angeordnet sind, extrudiert. Es werden mehrere Wabenformkörper hergestellt. Es sei angemerkt, dass während der Herstellung der Wabenformkörper zwei Arten von Wabenformkörpern hergestellt werden können, d. h. der Wabenformkörper, der das spezifische Umfangssegment bildet, und der Wabenformkörper, der das Wabensegment bildet, das nicht das spezifische Umfangssegment ist.
Jeder erhaltene Wabenformkörper wird beispielsweise mit Mikrowellen und Heißluft getrocknet, und die offenen Enden der Zellen werden mit einem ähnlichen Material wie dem Material, das bei der Herstellung des Wabenformkörpers verwendet wurde, verschlossen, wodurch die Verschlussabschnitte erzeugt werden. Nachdem die Verschlussabschnitte erzeugt wurden, kann der Wabenformkörper weiter getrocknet werden.
Als nächstes wird der die erzeugten Verschlussabschnitte umfassende Wabenformkörper unter Erhalt des verschlossenen Wabensegments gebrannt. Die Brenntemperatur und die Brennatmosphäre variieren mit den Rohmaterialien, und der Fachmann kann die Brenntemperatur und Brennatmosphäre auswählen, die für das gewählte Material optimal sind. Als nächstes werden die erhaltenen Wabensegmente unter Verwendung eines Bindematerials aneinander gebunden und zum Aushärten getrocknet, und dann wird dem Umfang die gewünschte Form verliehen, wobei die verschlossene Wabenstruktur mit segmentierter Struktur erhalten werden kann. Als das Bindematerial kann ein Pastenmaterial verwendet werden, das durch Zugabe eines flüssigen Mediums wie Wasser zu einem Keramikmaterial erhalten wird. Ferner ist eine bearbeitete Fläche, die durch das Bearbeiten des Umfangs des Wabensegment-Verbundkörpers erhalten wird, derart beschaffen, dass die Zellen freiliegen, und daher kann die bearbeitete Fläche unter Bildung der Außenwand 10 mit einem Umfangsabdeckmaterial beschichtet werden, wie in 1 gezeigt. Als das Umfangsabdeckmaterial kann beispielsweise dasselbe Material wie für das Bindematerial verwendet werden.
(Beispiele)
(Beispiel 1)
Als ein keramisches Rohmaterial wurde ein gemischtes Rohmaterial durch Mischen von Siliciumcarbidpulver (SiC-Pulver) und metallischem Siliciumpulver (Si-Pulver) in einem Masseverhältnis von 80 : 20 hergestellt. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Siliciumcarbidpulvers (SiC-Pulvers) betrug 20 µm. Diesem gemischten Rohmaterial wurde Hydroxypropylmethylcellulose als Bindemittel zugegeben, ein Wasser aufnehmendes Harz wurde als Porenbildner zugegeben, und weiterhin wurde Wasser zugegeben, wodurch ein Formungsrohmaterial erhalten wurde. Das erhaltene Formungsrohmaterial wurde mit einem Kneter geknetet, wodurch ein geknetetes Material erhalten wurde.
Als nächstes wurde das erhaltene geknetete Material unter Verwendung eines Extruders geformt, wodurch 12 viereckige prismatische säulenförmige Wabensegmentformkörper mit demselben Zellenanordnungsmuster wie bei dem in 12 gezeigten Wabensegment 17 erhalten wurden. Es sei angemerkt, dass „das wiederholte Anordnungsmuster ähnlich dem Muster des in 12 gezeigten Wabensegments“ ein Anordnungsmuster ist, bei dem acht Zulaufzellen mit einer fünfeckigen Schnittform so angeordnet sind, dass sie eine Ablaufzelle mit einer quadratischen Schnittform umgeben. Die hierbei erhaltenen Wabensegmentformkörper werden die zentralen Segmente.
Als nächstes wurde das erhaltene geknetete Material unter Verwendung des Extruders geformt, wodurch vier viereckige prismatische säulenförmige Wabensegmentformkörper mit einem Anordnungsmuster erhalten wurden, bei dem viereckige Zellen und achteckige Zellen abwechselnd angeordnet waren. Hier werden die hergestellten Wabensegmentformkörper die spezifischen Umfangssegmente. Dann wurden die so hergestellten vier Wabensegmentformkörper als kleine Segmente an vier Umfangsecken verwendet.
Als nächstes wurden die erhaltenen zwei Arten von Wabensegmentformkörpern durch Hochfrequenzinduktionserwärmung und dann weiter unter Verwendung eines Heißlufttrockner getrocknet.
Es wurden Verschlussabschnitte in den getrockneten Wabensegmentformkörpern gebildet. Zu Beginn wurde eine Zulaufendfläche des Wabensegmentformkörpers maskiert. Als nächstes wurde ein maskierter Endabschnitt (der Endabschnitt auf der Seite der Zulaufendfläche) in eine Verschlussaufschlämmung getaucht, um so die Verschlussaufschlämmung in die offenen Enden der Zellen (Ablaufzellen) zu laden, die nicht maskiert waren. So wurden die Verschlussabschnitte auf der Seite der Zulaufendfläche des Wabensegmentformkörpers gebildet. Danach wurde eine Ablaufendfläche des getrockneten Wabensegmentformkörpers auf ähnliche Weise maskiert und getaucht, um so auch in den Zulaufzellen Verschlussabschnitte zu bilden.
Dann wurde der die gebildeten Verschlussabschnitte umfassende Wabensegmentformkörper entfettet und unter Erhalt eines Wabensegments gebrannt. Was die Entfettungsbedingungen anbelangt, wurde das Entfetten bei 550 °C für 3 Stunden durchgeführt, und was die Brennbedingungen anbelangt, wurde das Brennen bei 1.450 °C unter Argonatmosphäre für 2 Stunden durchgeführt.
Das Wabensegment zur Verwendung als ein zentrales Segment wies das in 12 gezeigte Zellenanordnungsmuster auf. Das Wabensegment zur Verwendung als ein spezifisches Umfangssegment wies ein Anordnungsmuster auf, bei dem viereckige Zellen und achteckige Zellen abwechselnd angeordnet waren. Tabelle 1 zeigt in der Spalte „Konfiguration“ die Zellenanordnungsmuster der in Beispiel 1 verwendeten Wabensegmente. Es sei angemerkt, dass, wenn Tabelle 1 in der Spalte „Konfiguration“ die Nummer einer Zeichnung wie 12 zeigt, darunter zu verstehen ist, dass das Zellenanordnungsmuster des verwendeten Wabensegments die in der entsprechenden Zeichnung gezeigte Struktur aufweist. Wenn ferner Tabelle 1 in der Spalte „Konfiguration“ beispielsweise „viereckige und achteckige“ Formen zeigt, ist darunter zu verstehen, dass das Zellenanordnungsmuster des verwendeten Wabensegments die beschriebene Konfiguration aufweist.
Der Querschnitt des hergestellten Wabensegments senkrecht zur Achsenrichtung war quadratisch, und die Länge einer Seite der quadratischen Form (Segmentgröße) betrug 35 mm. Ferner betrug die Länge des Wabensegments in der Achsenrichtung 152 mm. Tabelle 1 zeigt die Dicke der Trennwand (mm), die Zelldichte (Zellen/cm²) und die offene Frontfläche (%) für jedes Wabensegment.
Als nächstes wurden die 16 hergestellten Wabensegmente unter Verwendung eines Bindematerials (Keramikzement) monolithisch gebunden. Es wurde ein Bindematerial verwendet, das anorganische Teilchen und ein anorganisches Haftmittel als Hauptkomponenten und ein organisches Bindemittel, ein oberflächenaktives Mittel, ein verschäumbares Harz, Wasser und andere Nebenkomponenten enthielt. Der Umfang eines Wabensegment-Verbundkörpers, erhalten durch das monolithische Binden der 16 Wabensegmente, wurde geschliffen, dem Wabensegment-Verbundkörper wurde eine runde Säulenform verliehen, und seine Umfangsfläche wurde mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet, wodurch die verschlossene Wabenstruktur von Beispiel 1 erhalten wurde. Der Durchmesser jeder Endfläche der verschlossenen Wabenstruktur von Beispiel 1 betrug 144 mm.

[Tabelle 1]

	zentrales Seg			ment		Umfangssegment
	Konfiguration	Dicke Trennwand (mm)	Zelldichte (Zellen/cm²)	offene Frontfläche C (%)	Druckabfall infolge von Ruß A (Verhältnis)	Konfiguration	Dicke Trennwand (mm)	Zelldichte (Zellen/cm²)	offene Frontfläche D (%)	Druckabfall infolge von Ruß B (Verhältnis)
Vergleichsbeispiel 1	viereckig und achteckig	0,28	46,5	64	1	viereckig und achteckig	0,28	46,5	64	1
Vergleichsbeispiel 2	viereckig und achteckig	0,29	31	64	1	quadratisch	0,28	46,5	64	1,1
Vergleichsbeispiel 3	viereckig und achteckig	0,4	46.5	64	1	viereckig und achteckig	0,4	46,5	58	1,4
Vergleichsbeispiel 4	12	0,34	31	64	0,7	viereckig und achteckig.	0,4	46,5	58	1,3
Vergleichsbeispiel 5	8	0,29	46,5	64	0,75	viereckig und achteckig	0,4	46,5	58	1,2
Vergleichsbeispiel 6	12	0,34	31	64	0,7	viereckig und achteckig	0,4	46,5	64	1,3
Vergleichsbeispiel 7	12	0,34	31	64	0,7	viereckig und achteckig	0,4	46,5	64	1,3
Beispiel 1	12	0,34	31	64	0,7	viereckig und achteckig	0,28	46,5	64	1
Beispiel 2	12	0,34	31	64	0,7	viereckig und achteckig	0,28	46,5	64	1
Beispiel 3	12	0,34	31	64	0,7	viereckig und achteckig	0,28	46,5	64	1
Beispiel 4	12	0,34	31	64	0,7	viereckig und achteckig	0,28	46,5	64	1
Beispiel 5	12	0,34	31	64	0,7	viereckig und achteckig	0,28	46,5	64	1
Beispiel 6	12	0,34	31	64	0,7	viereckig und achteckig	0,28	46,5	64	1
Beispiel 7	8	0,29	31	64	0,75	viereckig und achteckig	0,28	46,5	64	1
Beispiel 8	8	0,29	31	64	0,75	quadratisch	0,28	46,5	64	1,1
Beispiel 9	12	0,25	31	69	0,65	quadratisch	0,25	46,5	69	0,9
Beispiel 10	8	0,25	31	69	0,65	quadratisch	0,25	46,5	69	0,9
Beispiel 11	12	0,38	31	61	0,75	quadratisch	0,25	46,5	69	0,9
Beispiel 12	8	0,35	31	61	0,78	quadratisch	0,25	46,5	69	0,9

[Tabelle 2]

				Bewertungsergebnis
	Verhältnis interner/externer Druckabfall B/A (Verhältnis)	Verhältnis interne/externe offene Frontfläche D/C (Verhältnis)	Verhältnis Umfangsabschnittsfläche (%)	Druckabfall gesamt (Verhältnis)	Regenerationseffizienz (%)	allgemeine Bewertung
Vergleichsbeispiel 1	1,00	1,00	-	1	50	NG
Vergleichsbeispiel 2	1,10	1,00	55	1,05	53	NG
Vergleichsbeispiel 3	1,40	0,91	-	1,2	60	NG
Vergleichsbeispiel 4	1,86	0,91	55	1,25	65	NG
Vergleichsbeispiel 5	1,60	0,91	55	1,18	63	NG
Vergleichsbeispiel 6	1,86	1,00	1	1,01	65	NG
Vergleichsbeispiel 7	1,86	1,00	2	1,02	65	NG
Beispiel 1	1,43	1,00	4	0,73	70	OK
Beispiel 2	1,43	1,00	10,3	0,76	72	OK
Beispiel 3	1,43	1,00	16,6	0,78	74	OK
Beispiel 4	1,43	1,00	22,9	0,8	77	OK
Beispiel 5	1,43	1,00	29,2	0,83	79	OK
Beispiel 6	1,43	1,00	55	0,85	82	OK
Beispiel 7	1,33	1,00	55	0,9	85	OK
Beispiel 8	1,47	1,00	55	0,9	88	OK
Beispiel 9	1,38	1,00	55	0,85	92	OK
Beispiel 10	1,38	1,00	55	0,85	90	OK
Beispiel 11	1,20	1,13	55	0,85	75	OK
Beispiel 12	1,15	1,13	55	0,85	70	OK

(Vergleichsbeispiel 1)
In Vergleichsbeispiel 1 wurden unter Verwendung eines gekneteten Materials, das ähnlich hergestellt wurde wie das bei der Herstellung der Wabensegmente von Beispiel 1 verwendete geknetete Material, 16 Wabensegmente mit einer viereckigen prismatischen säulenförmigen Form und einem Anordnungsmuster, bei dem viereckige Zellen und achteckige Zellen abwechselnd angeordnet waren, erhalten. Die erhaltenen Wabensegmente wiesen dieselbe Zellenstruktur auf wie die Zellenstruktur, die in dem spezifischen Umfangssegment von Beispiel 1 verwendet wurde. In Vergleichsbeispiel 1 wurde zur Herstellung einer verschlossenen Wabenstruktur die Vorgehensweise von Beispiel 1 wiederholt, außer dass alle Wabensegmente die vorstehend erwähnten Wabensegmente waren.
(Beispiele 2 bis 12 und Vergleichsbeispiele 2 bis 7)
Zur Herstellung der verschlossenen Wabenstrukturen der Beispiele 2 bis 12 und Vergleichsbeispiele 2 bis 7 wurde die Vorgehensweise von Beispiel 1 wiederholt, außer dass die Wabensegmente zur Verwendung als zentrale Segmente und Umfangssegmente wie in Tabelle 1 gezeigt verändert wurden.
Für jede der verschlossenen Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 12 und Vergleichsbeispiele 1 bis 7 wurde der „Druckabfall infolge von Ruß, wenn die Menge an abgeschiedenem Ruß 4 g/l betrug,“ mit Hilfe des folgenden Verfahrens gemessen. Bei der Messung des „Druckabfalls infolge von Ruß, wenn die Menge an abgeschiedenem Ruß 4 g/l betrug,“ erfolgten drei Messungen, d. h. nur die Messung in den zentralen Segmenten, nur die Messung in den Umfangssegmenten und die Messung in der gesamten verschlossenen Wabenstruktur, wie nachstehend beschrieben.
Es wird ein Verfahren zur Messung des Druckabfalls infolge von Ruß für die Umfangssegmente beschrieben. Zunächst wurden mehrere Wabensegmente mit einer ähnlichen Zellenstruktur wie die Zellenstruktur des Umfangssegments eines Messobjektes hergestellt. Als nächstes wurde unter Verwendung der mehreren hergestellten Wabensegmente eine verschlossene Wabenstruktur in ähnlicher Weise wie die verschlossene Wabenstruktur mit dem Umfangssegment des Messobjektes hergestellt. Als nächstes wurde die hergestellte verschlossene Wabenstruktur in der Abgasanlage eines Dieselmotors für ein Auto mit einem Hubraum von 2 1 installiert, und dieser Dieselmotor wurde betrieben, damit sich Ruß in der verschlossenen Wabenstruktur absetzte. Der Dieselmotor wurde mit einer Motordrehzahl von 2.000 Umdrehungen/Minute betrieben, um eine Abgastemperatur von 250 °C zu erhalten. Vom Beginn des Betriebes des Dieselmotors an wurden eine Massezunahme und der Druckabfall aufgrund der Abscheidung des Rußes kontinuierlich gemessen, und der Druckabfall, wenn die Menge des abgeschiedenen Rußes 4 g/l betrug, wurde als der Druckabfall infolge von Ruß des Umfangssegments erhalten.
Es wird ein Verfahren zum Messen des Druckabfalls infolge von Ruß für die zentralen Segmente beschrieben. Zunächst wurden mehrere Wabensegmente mit einer ähnlichen Zellenstruktur wie die Zellenstruktur des zentralen Segments eines Messobjektes hergestellt. Als nächstes wurde unter Verwendung der mehreren hergestellten Wabensegmente eine verschlossene Wabenstruktur in derselben Weise wie die verschlossene Wabenstruktur mit dem zentralen Segment des Messobjektes hergestellt. Danach wurde der Druckabfall infolge von Ruß des zentralen Segments in derselben Weise wie in dem vorstehend erwähnten Verfahren zum Messen des Druckabfalls infolge von Ruß des Umfangssegments gemessen.
Als der Druckabfall infolge von Ruß der gesamten verschlossenen Wabenstruktur wurde der Druckabfall infolge von Ruß unter Verwendung aller in den jeweiligen Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellten verschlossenen Wabenstrukturen in derselben Weise wie in dem vorstehend erwähnten Verfahren zum Messen des Druckabfalls infolge von Ruß des Umfangssegments gemessen.
Tabelle 1 zeigt in der Spalte „Druckabfall infolge von Ruß A (Verhältnis)“ in dem zentralen Segment das Verhältnis des „Druckabfalls infolge von Ruß“ des zentralen Segments für jedes der Beispiele und Vergleichsbeispiele, wenn ein Wert für den Druckabfall infolge von Ruß des zentralen Segments von Vergleichsbeispiel 1 „1“ ist. Tabelle 1 zeigt in der Spalte „Druckabfall infolge von Ruß B (Verhältnis)“ in dem Umfangssegment das Verhältnis des „Druckabfalls infolge von Ruß“ für das Umfangssegment für jedes der Beispiele und Vergleichsbeispiele, wenn der Wert für den Druckabfall infolge von Ruß des Umfangssegments von Vergleichsbeispiel 1 „1“ ist. Tabelle 2 zeigt in der Spalte „Druckabfall gesamt (Verhältnis)“ das Verhältnis des „Druckabfalls infolge von Ruß“ für jede der gesamten verschlossenen Wabenstrukturen der jeweiligen Beispiele und Vergleichsbeispiele, wenn der Wert für den Druckabfall infolge von Ruß der gesamten verschlossenen Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 1 „1“ ist.
Tabelle 2 zeigt in der Spalte „Verhältnis interner/externer Druckabfall B/A“ das Verhältnis „Druckabfall infolge von Ruß B (Verhältnis)“ zu „Druckabfall infolge von Ruß A (Verhältnis)“. Tabelle 2 zeigt in der Spalte „Verhältnis interne/externe offene Frontfläche D/C“ das Verhältnis „offene Frontfläche D (%)“ zu „offene Frontfläche C (%)“. Tabelle 2 zeigt in der Spalte „Verhältnis Umfangsabschnittsfläche“ das Verhältnis einer Fläche des spezifischen Umfangssegments zu der Gesamtfläche aller Umfangssegmente und zentralen Segmente im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung.
Für jede der verschlossenen Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 12 und Vergleichsbeispiele 1 bis 7 wurde die Regenerationseffizienz mit Hilfe des folgenden Verfahrens gemessen. Ferner erfolgt eine allgemeine Bewertung auf der Basis der Messergebnisse für diese Regenerationseffizienz mit Hilfe des folgenden Verfahrens. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.
(Regenerationseffizienz)
Wenn 6 g/l Ruß auf den Trennwänden der verschlossenen Wabenstruktur abgeschieden waren, wurde zur Zwangsregeneration der verschlossenen Wabenstruktur, in der sich Ruß abgesetzt hatte, ein Hochtemperaturgas von einer Zulaufendfläche der verschlossenen Wabenstruktur geleitet. Was die Bedingungen der Zwangsregeneration betrifft, wurde die Temperatur des Gases in der Zulaufendfläche auf 650 °C eingestellt, und die Durchlaufzeit des Gases wurde mit 15 Minuten festgelegt. Überdies wurde die Masse der verschlossenen Wabenstruktur, in der sich Ruß abgesetzt hatte, vor der Zwangsregeneration gemessen. Nach der Zwangsregeneration wurde die Masse der verschlossenen Wabenstruktur gemessen, und es wurde die Masse an Ruß, der durch die Zwangsregeneration verloren ging, erhalten. Die Regenerationseffizienz (M2/M1 x 100) während der Zwangsregeneration wurde aus der Masse M1 des abgeschiedenen Rußes und der Masse M2 des durch die Zwangsregeneration verlorenen Rußes erhalten. Tabelle 2 zeigt die Regenerationseffizienz während der Zwangsregeneration als „Regenerationseffizienz (%)“.
(Allgemeine Bewertung)
Ein Beispiel, bei dem „Druckabfall gesamt (Verhältnis)“ aus Tabelle 2 1 oder weniger betrug und die „Regenerationseffizienz (%)“ aus der Tabelle 70 % oder mehr betrug, wurde mit „bestanden“ bewertet. Ist die allgemeine Bewertung „bestanden“, zeigt Tabelle 2 in der Spalte „allgemeine Bewertung“ „OK“. Ein Beispiel, bei dem der „Druckabfall gesamt (Verhältnis)“ aus Tabelle 2 mehr als 1 betrug oder die „Regenerationseffizienz (%)“ aus der Tabelle weniger als 70 % betrug, wurde mit „versagt“ bewertet. Ist die allgemeine Bewertung „versagt“, zeigt die Tabelle 2 in der Spalte „allgemeine Bewertung“ „NG“.
(Ergebnis)
Bei jeder der verschlossenen Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 12 betrug der „Druckabfall gesamt (Verhältnis)“ 1 oder weniger, betrug die „Regenerationseffizienz (%)“ 70 % oder mehr und konnte bei der allgemeinen Bewertung die Bewertung „bestanden“ erzielt werden. Andererseits betrug bei jeder der verschlossenen Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 2 bis 7 der „Druckabfall gesamt (Verhältnis)“ mehr als 1 und war die Regenerationseffizienz gering.
Eine verschlossene Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann als ein Auffangfilter zur Beseitigung von Feststoffteilchen und dergleichen, die in einem Abgas enthalten sind, verwendet werden.
Bezugszeichenliste
1: Trennwand, 2: Zelle, 2a: Zulaufzelle, 2b: Ablaufzelle, 3: Verschlussabschnitt, 3a: zulaufseitiger Verschlussabschnitt, 3b: ablaufseitiger Verschlussabschnitt, 4: Seite, 6a: Zulaufendfläche, 6b: Ablaufendfläche, 7 und 17: Wabensegment, 7a und 17a: zentrales Segment, 7b: Umfangssegment, 7ba: spezifisches Umfangssegment, 7bb: Umfangssegment, das nicht das spezifische Umfangssegment ist, 8: Eckabschnitt, 9: Wabenstrukturkörper, 10: Außenwand, 11: erste Seite, 12: zweite Seite, 13: dritte Seite, 14: vierte Seite, 18: Bindungsschicht, 21: Teilungswand, 100 und 200: verschlossene Wabenstruktur, a: Abstand a, und b: Abstand b.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016205262 [0001]
JP 2003010616 A [0008]

Claims

Verschlossene Wabenstruktur, umfassend einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper mit porösen Trennwänden, die so angeordnet sind, dass sie mehrere Zellen umgeben, die von einer Zulaufendfläche zu einer Ablaufendfläche verlaufen und Durchgangskanäle für ein Fluid bilden; und Verschlussabschnitte, die jeweils in einem Endabschnitt der Zelle auf der Seite der Zulaufendfläche oder Ablaufendfläche angeordnet sind, wobei der Wabenstrukturkörper aus einem Wabensegment-Verbundkörper mit mehreren prismatischen säulenförmigen Wabensegmenten und einer Bindungsschicht, die die Seitenflächen der Wabensegmente aneinander bindet, gebildet ist, die mehreren Wabensegmente mehrere Umfangssegmente, die im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen in einem Umfangsabschnitt angeordnet sind, und zentrale Segmente, die andere Wabensegmente als die Umfangssegmente sind und im Querschnitt in einem zentralen Abschnitt angeordnet sind, umfassen, die Umfangssegmente zumindest ein spezifisches Umfangssegment umfassen, bei dem der Druckabfall infolge von Ruß, wenn die Menge an abgeschiedenem Ruß 4 g/l beträgt, um 15 % oder mehr höher ist als der Druckabfall infolge von Ruß des zentralen Segments und bei dem die offene Frontfläche des Umfangssegments gleich oder größer als die offene Frontfläche des zentralen Segments ist, und im Querschnitt des Wabenstrukturkörpers senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung das Verhältnis der Fläche des spezifischen Umfangssegments zu der Gesamtfläche der Umfangssegmente und zentralen Segmente 4 % oder mehr beträgt.
Verschlossene Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei die Zellen, die die Verschlussabschnitte umfassen, die in den Endabschnitten auf der Seite der Ablaufendfläche angeordnet sind, als Zulaufzellen definiert sind, und die Zellen, die die Verschlussabschnitte umfassen, die in den Endabschnitten auf der Seite der Zulaufendfläche angeordnet sind, als Ablaufzellen definiert sind, und bei den anderen Wabensegmenten als dem spezifischen Umfangssegment die Form der Zulaufzellen im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung sechseckig ist, die Form der Ablaufzellen im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung quadratisch ist, die mehreren Zellen eine Struktur aufweisen, bei der vier Zulaufzellen eine Ablaufzelle so umgegeben, dass eine Seite der vorbestimmten Zulaufzelle und eine Seite der angrenzenden Ablaufzelle dieselbe Länge haben und parallel zueinander angeordnet sind, ein Abstand a, der ein Abstand zwischen der Trennwand, die eine erste Seite der Ablaufzelle bildet, und der Trennwand, die eine der ersten Seite der Ablaufzelle zugewandte zweite Seite bildet, ist, im Bereich von mehr als 0,8 mm und weniger als 2,4 mm liegt, und das Verhältnis eines Abstands b, der ein Abstand zwischen der Trennwand, die eine dritte Seite der Zulaufzelle parallel zu und angrenzend an die eine Seite der Ablaufzelle bildet, und der Trennwand, die eine der dritten Seite der Zulaufzelle zugewandte vierte Seite bildet, ist, zu dem Abstand a im Bereich von mehr als 0,4 und weniger als 1,1 liegt.
Verschlossene Wabenstruktur nach Anspruch 2, wobei die Zulaufzelle in den anderen Wabensegmenten als dem spezifischen Umfangssegment ferner eine Teilungswand umfasst, die einen zentralen Abschnitt der dritten Seite in einer Richtung senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung mit einem zentralen Abschnitt der vierten Seite verbindet.
Verschlossene Wabenstruktur nach Anspruch 2 oder 3, wobei die anderen Wabensegmente als das spezifische Umfangssegment die zentralen Segmente sind.
Verschlossene Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei in dem spezifischen Umfangssegment die Formen der Zellen im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung viereckig oder zwischen der Zulaufzelle und der Ablaufzelle verschieden sind.