DE102021202420A1

DE102021202420A1 - Wabenfilter

Info

Publication number: DE102021202420A1
Application number: DE102021202420.3A
Authority: DE
Inventors: Kazuya Yuki
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2021-09-23
Also published as: JP7385511B2; US20210291102A1; CN113491916A; JP2021146287A; US11786856B2

Abstract

Es wird ein Wabenfilter geschaffen, der das Ablösen von Partikeln wie Ruß von der Oberfläche der Trennwand wirksam unterdrücken kann. Eine Wabenstruktur umfasst einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper 4 mit einer porösen Trennwand 1, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen 2 umgibt, und einen Verstopfungsabschnitt 5. Die Trennwand 1, die die Abflusszellen 2b definiert, weist einen Abgasreinigungskatalysator 9 zumindest an einem Teil eines Bereichs von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger einer Dicke der Trennwand 1 in einer Dickenrichtung der Trennwand 1 ausgehend von einer Oberfläche der Trennwand, die die Abflusszellen 2b definiert, auf und umfasst einen Abschnitt, der den Abgasreinigungskatalysator 9 nicht aufweist, in einem Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger der Dicke der Trennwand 1. Die Trennwand 1, die die Zuflusszellen 2a definiert, ist nicht mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 auf der Oberfläche beladen oder mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 so beladen, dass ein Prozentsatz eines Verhältnisses eines Flächeninhalts S2 des mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Bereichs zu einem Oberflächeninhalt S1 der Trennwand 1, die die Zuflusszellen 2a definiert, 10 % oder weniger beträgt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung auf der Basis von JP 2020 - 049073 , die am 19.03.2020 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren Inhalt hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wabenfilter. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Wabenfilter, der ein Ablösen der eingefangenen Partikel wie Ruß von der Oberfläche der Trennwand wirksam unterdrücken kann.
Beschreibung des Standes der Technik
Abgas, das aus verschiedenen Typen von Brennkraftmaschinen wie etwa einer Diesel-Kraftmaschine ausgestoßen wird, enthält viele Partikel wie Staub, Ruß und Kohlenstoffpartikel. Der Dieselpartikelfilter (DPF) wird daher als Reinigungsvorrichtung verwendet, um das von einem Automobil, das beispielsweise einen Dieselmotor als Leistungsquelle aufweist, ausgestoßene Abgas zu reinigen. Im Folgenden können Partikel als „PM“ und Dieselpartikelfilter als „DPF“ bezeichnet werden.
Herkömmlicherweise ist ein Wabenfilter mit einer Wabenstruktur als DPF bekannt (siehe Patentdokumente 1 und 2). Eine Wabenstruktur umfasst eine Trennwand aus poröser Keramik wie Cordierit oder Siliziumcarbid, und diese Trennwand definiert mehrere Zellen. Ein Wabenfilter weist eine solche Wabenstruktur auf, die mit einem Verstopfungsabschnitt versehen ist, um die offenen Enden abwechselnd auf der Zuflussendflächenseite und der Abflussendflächenseite der mehreren Zellen zu verstopfen.
Die fortlaufende Entfernung von PM in Abgas mit dem DPF verursacht die Ansammlung von PM wie Ruß innerhalb des DPF, und so verschlechtert sich die Reinigungseffizienz des DPF und der Druckverlust in dem DPF nimmt zu. Eine solche Reinigungsvorrichtung, die einen DPF umfasst, wird daher beispielsweise einer „Regenerationsbehandlung“ unterzogen, und bei dieser Behandlung wird der in dem DPF angesammelte PM verbrannt.
Beispiele für die Regenerationsbehandlung von DPFs umfassen „fortlaufende Regeneration“ und „erzwungene Regeneration“, wie sie nachstehend beschrieben sind. „Fortlaufende Regeneration“ erzeugt NO₂ aus dem NO in dem Abgas mit Oxidationskatalysator und verbrennt fortlaufend den in einem DPF angesammelten Ruß mit diesem NO₂ als Oxidationsmittel. „Erzwungene Regeneration“ verbrennt den in einem DPF angesammelten Ruß erzwungenermaßen, beispielsweise durch Nacheinspritzung oder Einspritzung in das Abgasrohr. Zur fortlaufenden Regeneration eines DPF kann der DPF mit Oxidationskatalysator und dergleichen beladen werden, um das Abgas zu reinigen. Der Katalysator ermöglicht die fortlaufende Regeneration bei relativ niedrigen Temperaturen.

[Patentdokument 1] JP-A-2015-164712
[Patentdokument 2] JP-A-2010-221189

Zusammenfassung der Erfindung
Herkömmliche Wabenfilter, die als DPF verwendet werden, haben das Problem, dass Zellen je nach Verwendung oder Verwendungsumgebung mit Ruß verstopft werden, der sich auf der Oberfläche der Trennwand der Wabenstruktur ansammelt, und so der Druckverlust des Wabenfilters erhöht wird. Insbesondere verstopfen bei einem Wabenfilter, der mit Katalysator an der Trennwand zur fortlaufenden Regeneration beladen ist, wie es oben beschrieben ist, häufig die Zellen, da sich Ruß aufgrund eines Kontakts des Rußes mit dem Katalysator leicht von der Oberfläche der Trennwand ablöst und sich der Ruß, der sich von der Oberfläche der Trennwand ablöst, als eine Masse sammelt.
In einem Beispiel rufen herkömmliche Wabenfilter das Ablösen von Ruß, der an der Oberfläche der Trennwand eingefangen ist, durch die folgenden Ereignisse hervor. 11 zeigt schematisch den Prozess, der ein Ablösen des Rußes, der an der Oberfläche der Trennwand eingefangen ist, und ein Verstopfen einer Zelle mit dem Ruß hervorruft. In 11 zeigen (a) bis (d) den Prozess des Verstopfens der Zelle in Abfolge. In (a) bis (d) ist die Zeichnung links ein vergrößerter Schnitt senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen und die Zeichnung rechts ist ein vergrößerter Schnitt parallel zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen.
Wie es in 11(a) gezeigt ist, sammelt sich beim Reinigen des Abgases mit einer Trennwand 101 eines Wabenfilters 900 Ruß 109 auf der Oberfläche der Trennwand 101 an, die eine Zelle 102 definiert, die als Strömungskanal des Abgases dient. Als Antwort auf eine solche Ansammlung des Rußes 109 auf der Oberfläche der Trennwand 101 verbrennt eine fortlaufende Regeneration mit dem an der Trennwand 101 geladenen Katalysator den auf der Oberfläche der Trennwand 101 angesammelten Ruß 109, wie es in 11(b) gezeigt ist. Die Verbrennung des Rußes 109 bei fortlaufender Regeneration erfolgt hauptsächlich an einem Teil, der mit dem Katalysator in Kontakt steht. Wenn sich eine große Menge Ruß 109 auf der Oberfläche der Trennwand 101 ansammelt, wird ein Teil des Rußes 109 auf der Oberflächenseite der Trennwand 101 verbrannt, und dies bildet nach dem Verbrennen einen Spalt in dem Ruß 109, so dass dieser unverbrannter Ruß 109 über den Spalt zurückbleiben kann. Ein solcher unverbrannter Rußrückstand 109 schwebt von der Trennwand 101 und löst sich so leicht von der Oberfläche der Trennwand 101 ab. Zudem enthält Abgas, das von einer Dieselkraftmaschine und dergleichen ausgestoßen wird, Wasserdampf, und kondensiertes Wasser kann beispielsweise durch Abkühlen erzeugt werden. Wenn sich der Ruß 109 aufgrund solch kondensierten Wassers zusammenzieht, löst sich der von der Trennwand 101 schwebende Ruß 109 leichter ab. Zum Beispiel wird, wie es in 11(c) gezeigt ist, der zusammengezogene Ruß 109 reißen, wenn sich der von der Trennwand 101 schwebende Ruß 109 zusammenzieht. Wenn der Ruß 109 eine Rissbildung aufweist, wird der durch Rissbildung zertrümmerte Ruß 109 durch das durch die Zelle 102 strömende Abgas zu dem hinteren Ende des Wabenfilters 900 geschoben, so dass die Zelle 102 mit dem Ruß 109 verstopft wird, wie es in 11(d) gezeigt ist.
Angesichts solcher Probleme der herkömmlichen Techniken schafft die vorliegende Erfindung einen Wabenfilter, der das Ablösen von Partikeln wie z. B. eingefangenem Ruß von der Oberfläche der Trennwand wirksam unterdrücken kann.
Die vorliegende Erfindung schafft den folgenden Wabenfilter.
[1] Ein Wabenfilter, der umfasst: einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper mit einer porösen Trennwand, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen umgibt, die als Fluiddurchgangskanal dienen, der sich von einer Zuflussendfläche zu einer Abflussendfläche erstreckt, und Fluid; und einen Verstopfungsabschnitt, der so angeordnet ist, dass er ein Ende an einer der Seiten der Zuflussendfläche und der Abflussendfläche der Zellen verstopft, wobei
die Zellen, die den Verstopfungsabschnitt an Enden auf der Seite der Abflussendfläche aufweisen und die auf der Seite der Zuflussendfläche offen sind, Zuflusszellen sind,
die Zellen, die den Verstopfungsabschnitt an Enden auf der Seite der Zuflussendfläche aufweisen, und die auf der Seite der Abflussendfläche offen sind, Abflusszellen sind,
die Trennwand, die die Abflusszellen definiert, einen Abgasreinigungskatalysator mindestens in einem Teil eines Bereichs von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger einer Dicke der Trennwand in einer Dickenrichtung der Trennwand ausgehend von einer Oberfläche der Trennwand, die die Abflusszellen definiert, umfasst und einen Abschnitt, der den Abgasreinigungskatalysator nicht aufweist, in einem Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger der Dicke der Trennwand umfasst, und die Trennwand, die die Zuflusszellen definiert, nicht mit dem Abgasreinigungskatalysator auf der Oberfläche beladen ist oder mit dem Abgasreinigungskatalysator so beladen ist, dass ein Prozentsatz eines Verhältnisses eines Flächeninhalts S2 eines mit dem Abgasreinigungskatalysator beladenen Bereichs zu einem Oberflächeninhalt S1 der Trennwand, die die Zuflusszellen definiert, 10 % oder weniger beträgt.
[2] Wabenfilter nach 1, wobei die Zellen jeweils eine Schnittform aufweisen, die in einem Schnitt senkrecht zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen des Wabenstrukturkörpers ein Polygon ist, und die Trennwand, die Seiten des Polygons bildet, das die Schnittform jeder Zelle darstellt, die Trennwand, die zwei benachbarte Zuflusszellen definiert, umfasst und die Trennwand, die die beiden benachbarten Zuflusszellen definiert, nicht mit dem Abgasreinigungskatalysator auf der Oberfläche beladen ist.
Ein Wabenfilter der vorliegenden Erfindung unterdrückt wirksam das Ablösen von Partikeln wie z. B. eingefangenem Ruß von der Oberfläche der Trennwand. Der Wabenfilter verhindert daher das Verstopfen von Zellen mit Partikeln wie abgelöstem Ruß. Damit eine fortlaufende Regeneration den in einem Wabenfilter angesammelten Ruß fortlaufend verbrennt, behält der Wabenfilter der vorliegenden Erfindung eine gewünschte Regenerationseffizienz bei. Dies bedeutet, dass der Wabenfilter der vorliegenden Erfindung auch bei fortlaufender Verwendung eine Verschlechterung der Reinigungseffizienz und eine Erhöhung des Druckverlusts wirksam unterdrückt.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine erste Ausführungsform eines Wabenfilters der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Draufsicht, die die Seite der Zuflussendfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters zeigt;
3 ist eine Draufsicht, die die Seite der Abflussendfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters zeigt;
4 ist eine Schnittansicht, die schematisch den Schnitt entlang der Linie A-A' von 2 zeigt;
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht zur Erläuterung des Beladungszustands des Katalysators an dem in 1 gezeigten Wabenfilter;
6 ist eine perspektivische Teilansicht zur Erläuterung des Beladungszustands des Katalysators an dem in 1 gezeigten Wabenfilter;
7 ist eine vergrößerte Draufsicht, in der die Seite der Zuflussendfläche einer zweiten Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung vergrößert ist;
8 ist eine vergrößerte Draufsicht, in der die Seite der Zuflussendfläche einer dritten Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung vergrößert ist;
9 ist eine vergrößerte Draufsicht, in der die Seite der Zuflussendfläche einer vierten Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung vergrößert ist;
10 ist eine vergrößerte Draufsicht, in der die Seite der Zuflussendfläche einer fünften Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung vergrößert ist; und
11 zeigt schematisch den Prozess, in dem ein Ablösen des an der Oberfläche der Trennwand eingefangenen Rußes und ein Verstopfen einer Zelle mit dem Ruß hervorgerufen werden.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Unter der vorliegenden Erfindung sind daher die folgenden Ausführungsformen zu verstehen, zu denen nach Bedarf Abwandlungen und Verbesserungen, die auf dem gewöhnlichen Wissen von Fachleuten beruhen, hinzugefügt werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Wabenfilter (erste Ausführungsform):
Eine erste Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung ist ein Wabenfilter 100, wie es in den 1 bis 6 gezeigt ist. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die erste Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Draufsicht, die die Seite der Zuflussendfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters zeigt. 3 ist eine Draufsicht, die die Seite der Abflussendfläche des in 1 gezeigten Wabenfilters zeigt. 4 ist eine Schnittansicht, die schematisch den Schnitt entlang der Linie A-A' von 2 zeigt. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht zur Erläuterung des Beladungszustands des Katalysators an dem in 1 gezeigten Wabenfilter. 6 ist a perspektivische Teilansicht zur Erläuterung des Beladungszustands des Katalysators an dem in 1 gezeigten Wabenfilter.
Wie es in 1 bis 6 gezeigt ist, umfasst der Wabenfilter 100 einen Wabenstrukturkörper 4 und einen Verstopfungsabschnitt 5. Der Wabenstrukturkörper 4 weist eine poröse Trennwand 1 auf, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen 2 umgibt, die als Fluiddurchgangskanal dienen, der sich von der Zuflussendfläche 11 zu der Abflussendfläche 12 erstreckt. Der Wabenstrukturkörper 4 ist eine säulenförmige Struktur mit der Zuflussendfläche 11 und der Abflussendfläche 12 als beiden Enden. In der vorliegenden Erfindung beziehen sich die Zellen 2 auf einen Raum, der von der Trennwand 1 umgeben ist. Im Folgenden kann die „Trennwand 1, die so angeordnet ist, dass sie die Zellen 2 umgibt“, als „Trennwand 1, die die Zellen 2 definiert“ bezeichnet werden. Der Wabenstrukturkörper 4 des Wabenfilters 100 weist ferner eine Umfangswand 3 an der Umfangsseitenfläche auf, die so angeordnet ist, dass sie die Trennwand 1 umgibt.
Der Verstopfungsabschnitt 5 ist an einem der Enden der Seite der Zuflussendfläche 11 und der Seite der Abflussendfläche 12 der Zellen 2 angeordnet, um die offenen Enden der Zellen 2 zu verstopfen. Der Verstopfungsabschnitt 5 ist porös und hergestellt aus einem porösen Material (d. h. einem porösen Körper). Der Wabenfilter 100, der in 1 bis 6 gezeigt ist, ist so ausgelegt, dass er vorbestimmte Zellen 2 mit dem Verstopfungsabschnitt 5 an den Enden auf der Seite der Zuflussendfläche 11 und restliche Zellen 2 mit dem Verstopfungsabschnitt 5 an den Enden auf der Seite der Abflussendfläche 12 aufweist, so dass diese vorbestimmten Zellen und restlichen Zellen abwechselnd über die Trennwand 1 angeordnet sind. Nachfolgend können die Zellen 2 mit dem Verstopfungsabschnitt 5 an den Enden der Seite der Zuflussendfläche 11 als „Abflusszellen 2b“ bezeichnet werden. Die Zellen 2 mit dem Verstopfungsabschnitt 5 an den Enden der Seite der Abflussendfläche 12 können als „Zuflusszellen 2a“ bezeichnet werden.
In dem Wabenfilter 100 ist ein Teil der Trennwand 1, der die Zellen 2 definiert, mit einem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen, und dieser Wabenfilter 100 hat eine besonders wichtige Konfiguration in dem Bereich, der mit diesem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist. Nachfolgend wird der mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 des Wabenfilters 100 beladene Bereich ausführlich beschrieben. Die Trennwand 1 des Wabenfilters 100, die mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist, bezieht sich auf die Oberfläche der Trennwand 1 oder die Innenseite der Poren der porösen Trennwand 1, die mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist. In der folgenden Beschreibung ist die Trennwand 1 des Wabenstrukturkörpers 4 der Einfachheit halber in die Trennwand 1, die die Zuflusszellen 2a definiert, und die Trennwand 1, die die Abflusszellen 2b definiert, unterteilt. Die Trennwand 1, die die Zuflusszellen 2a definiert, und die Trennwand 1, die die Abflusszellen 2b definiert, spezifizieren Teilpositionen der Trennwand 1, die den Wabenstrukturkörper 4 bilden. Beispielsweise konzentriert sich die Trennwand 1, die die Zuflusszellen 2a definiert, auf die Zuflusszellen 2a, die von der Trennwand 1 umgeben sind, um eine Teilposition der Trennwand 1 zu spezifizieren. Dies bedeutet, dass ein Teil der Trennwand 1, der eine der Zuflusszellen 2a definiert, ein Teil der Trennwand 1 sein kann, der benachbarte andere Zellen 2 (z. B. benachbarte Abflusszellen 2b) definiert.
Erstens ist die Trennwand 1, die die Abflusszellen 2b definiert, so ausgebildet, dass mindestens ein Teil der Oberfläche der Trennwand 1 und das Innere der Poren mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist. Beispielsweisen kann die gesamte Oberfläche der Trennwand 1, die die Abflusszellen 2b definiert, mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen sein oder ein Teil der Oberfläche der Trennwand 1, die die Abflusszellen 2b definiert, kann mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen sein. Es ist hier zu beachten, dass die Trennwand 1, die die Abflusszellen 2b definiert, so ausgebildet ist, dass mindestens ein Teil eines Bereichs von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger der Dicke der Trennwand 1 in der Dickenrichtung der Trennwand 1 ausgehend von der Oberfläche, die die Abflusszellen 2b definiert, den Abgasreinigungskatalysator 9 aufweist. Die Trennwand 1, die die Abflusszellen 2b definiert, ist so ausgebildet, dass sie einen Abschnitt, der den Abgasreinigungskatalysator 9 nicht aufweist, in einem Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger der Dicke der Trennwand 1 aufweist. Es sei beispielsweise angenommen, dass in 5 die Dicke der Trennwand 1 in der Dickenrichtung T1 ist und die Dicke eines Bereichs, der den Abgasreinigungskatalysator 9 aufweist, T2 ist. Diese Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Erfüllung der Beziehung T2 ≤ 0,8 × T1. Bei der Trennwand 1, die eine Abflusszelle 2b definiert, erstreckt sich in dem in 5 gezeigten Beispiel der Bereich, der den Abgasreinigungskatalysator 9 aufweist, von der Oberfläche, die die Abflusszelle 2b definiert, in der Dickenrichtung der Trennwand 1. Der Bereich, der den Abgasreinigungskatalysator 9 aufweist, kann in mindestens einem Teil des Bereichs von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger der Dicke der Trennwand 1 liegen und in einem weiteren Beispiel kann der Bereich, der den Abgasreinigungskatalysator 9 aufweist, sich nur in einem Zwischenabschnitt in der Dickenrichtung der Trennwand 1 liegen. Das heißt, die Trennwand 1 kann einen Bereich, der den Abgasreinigungskatalysator 9 nicht aufweist, in einem bestimmten Bereich von der Oberfläche, die die Abflusszelle 2b definiert, aus in Dickenrichtung aufweisen.
Ob die Trennwand 1, die die Abflusszellen 2b definiert, mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist oder nicht, kann durch eine dreidimensionale Bildanalyse des Wabenfilters 100 durch Röntgen-CT bestimmt werden, was beschrieben später wird.
Die Trennwand 1, die die Zuflusszellen 2a definiert, ist auf der Oberfläche der Trennwand 1 nicht mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen oder auf der Oberfläche der Trennwand 1 mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen, während sie eine nachfolgende beschriebene Konfiguration aufweist. Bei der Konfiguration der Oberfläche der Trennwand 1, die eine mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladene Zuflusszelle 2a definiert, beträgt der Prozentsatz des Verhältnisses eines Flächeninhalts S2 des mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Bereichs zu einem Oberflächeninhalt S1 der Trennwand 1, die die Zuflusszelle 2a definiert, 10 % oder weniger. Der Oberflächeninhalt S1 der Trennwand 1, die eine Zuflusszelle 2a definiert, ist der Oberflächeninhalt der Trennwand 1, die so angeordnet ist, dass sie eine Zuflusszelle 2a umgibt. Der Flächeninhalt S2 des mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Bereichs ist der Oberflächeninhalt des mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Bereichs auf der Oberfläche der Trennwand 1, die so angeordnet ist, dass sie eine Zuflusszelle 2a umgibt. Im Folgenden kann der „Prozentsatz (%) des Verhältnisses des Flächeninhalts S2 des Bereichs, der mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist, zu dem Oberflächeninhalt S1 der Trennwand 1, die eine Zuflusszelle 2a definiert, als „Katalysatorbeladungsflächenanteil (%) der Trennwand 1, die die Zuflusszelle 2a definiert“ bezeichnet werden. Der „Abgasreinigungskatalysator“ kann einfach als „Katalysator“ bezeichnet werden.
Eine solche Konfiguration der Trennwand 1, die die Zuflusszellen 2a und die Abflusszellen 2b des Wabenfilters 100 definiert, unterdrückt wirksam das Ablösen von PM wie eingefangenem Ruß von der Oberfläche der Trennwand 1. Diese Konfiguration verhindert daher ein Verstopfen der Zuflusszellen 2a mit PM wie abgelöstem Ruß. Damit eine fortlaufende Regeneration den in dem Wabenfilter 100 angesammelten Ruß fortlaufend verbrennt, behält der Wabenfilter 100 eine gewünschte Regenerationseffizienz bei. Dies bedeutet, dass der Wabenfilter 100 auch für die fortgesetzte Verwendung eine Verschlechterung der Reinigungseffizienz und eine Erhöhung des Druckverlusts wirksam unterdrückt.
Der Katalysatorbeladungsflächenanteil (%) der Trennwand 1, die die Zuflusszellen 2a definiert, kann erhalten werden, indem ein zweidimensionales Bild des Wabenfilters 100 durch Röntgen-CT-Abtastung aufgenommen wird und das zweidimensionale Bild analysiert wird. Insbesondere werden zuerst Proben zur Messung aus dem Wabenfilter 100 so herausgeschnitten, dass sie eine Ebene senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen 2 enthalten. Die Proben zur Messung werden durch Ausschneiden an den folgenden neun Positionen aus den drei Positionen von 10 %, 50 % und 90 % der Gesamtlänge in Ausdehnungsrichtung der Zellen 2 von der Zuflussendfläche 11 des Wabenfilters 100 ab hergestellt. Das heißt, die Gesamtzahl der Proben zur Messung beträgt 27. Der erste Punkt der neun Probenahmepunkte zum Ausschneiden der Messproben aus jeder Schnittposition ist der Schwerpunkt an der Schnittposition des Wabenfilters 100. Der zweite Punkt ist der Mittelpunkt in einer radialen Richtung von dem oben genannten Schwerpunkt zu dem Umfang des Wabenfilters 100. Der dritte bis neunte Punkt sind die sieben Punkte, die „Mittelpunkte in radialer Richtung“ sind und von dem oben erwähnten zweiten Punkt um 45 ° im Uhrzeigersinn verschoben sind. Diese Proben zur Messung können so bemessen sein, dass sie die Trennwand 1 umfassen, die eine Zuflusszelle 2a umgibt, die den jeweiligen Probenahmepunkt enthält, oder eine Zuflusszelle 2a umgibt, die dem jeweiligen Probenahmepunkt am nächsten liegt. Im Folgenden wird „eine Zuflusszelle 2a, die den jeweiligen Probenahmepunkt enthält, oder eine Zuflusszelle 2a, die dem jeweiligen Probenahmepunkt am nächsten liegt“ in jeder Probe zur Messung als „Messzielzuflusszelle“ bezeichnet.
Als Nächstes werden für jede Probe zur Messung der Bereich, der mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist, und der Bereich, der nicht mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist, auf der Oberfläche der Trennwand 1, die die Messzielzuflusszelle definiert, durch das folgende Verfahren unterschieden. Insbesondere werden zuerst Bilder jeder Probe zur Messung durch Röntgen-CT in dem Bereich von der Oberfläche der Trennwand 1, die die Messzielzuflusszelle umgibt, bis zu 0,1 µm in Intervallen von 0,01 µm aufgenommen. Dann wird jedes dieser Röntgen-CT-Bilder, die in Intervallen von 0,01 µm aufgenommen wurden, aufgrund eines Helligkeitsunterschieds der Röntgen-CT-Bilder in einen mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Abschnitt, einen Abschnitt, der nur die Trennwand 1 enthält, und einen Abschnitt der die Trennwand 1 aus gebildeten Pore binarisiert und die Flächeninhalte dieser Abschnitte werden erhalten. Als Nächstes wird für jede Probe zu Messung der „Flächeninhalt der mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Abschnitte“ der Röntgen-CT-Bilder, die in Intervallen von 0,01 µm aufgenommen wurden, summiert, um den „Gesamtflächeninhalt der mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Abschnitte“ für jede Probe zu erhalten. Für jedes Röntgen-CT-Bild werden die Flächeninhalte des Abschnitts, der mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist, des Abschnitts, der nur die Trennwand 1 enthält, und des Abschnitts der in der Trennwand 1 ausgebildeten Pore summiert, um den „Gesamtflächeninhalt“ zu berechnen. Das Verhältnis dieses berechneten „Gesamtflächeninhalts der mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Abschnitte“ zu dem „Gesamtflächeninhalt“ ist der „Katalysatorbeladungsflächenanteil (%)“ einer Probe zur Messung. Der „Katalysatorbeladungsflächenanteil (%)“ wird für jede der siebenundzwanzig Proben zur Messung berechnet. Dann werden die Messergebnisse an jedem Abschnitt der drei Positionen von 10 %, 50 % und 90 % der Gesamtlänge des Wabenfilters 100 zu einem Satz gemacht. Das heißt, die Messergebnisse von neun Punkten für jeden Abschnitt, die oben beschrieben sind, werden in einem Satz zusammengefasst und die Messergebnisse durch Röntgen-CT-Abtastung werden in die drei Sätze unterteilt. Für jeden der drei Sätze wird der Durchschnitt der neun Messergebnisse (Katalysatorbeladungsflächenanteil (%)) erhalten. Wenn der Durchschnitt aller drei Sätze jedes Abschnitts 10 % oder weniger beträgt, wird bestimmt, dass der Katalysatorbeladungsflächenanteil (%) der Trennwand 1, die die Zuflusszellen 2a des Wabenfilters 100 definiert, 10 % oder weniger beträgt. Die Röntgen-CT-Abtastung kann beispielsweise mittels „SMX-160CT-SV3 (Handelsname)“, hergestellt von Shimadzu Corporation, durchgeführt werden.
Basierend auf den oben beschriebenen Messergebnissen kann der Prozentsatz des Verhältnisses des Flächeninhalts S2 des mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Bereichs zu dem Oberflächeninhalt S1 der Trennwand 1, die die Zuflusszellen 2a definiert, erhalten werden. Wenn die Trennwand 1, die eine Zuflusszelle 2a definiert, nicht mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 auf der Oberfläche beladen ist, beträgt im Folgenden der Katalysatorbeladungsflächenanteil der Trennwand 1, die die Zuflusszelle 2a definiert, 0 %.
Für die Trennwand 1, die die Abflusszellen 2b definiert, werden ein Abschnitt, der den Abgasreinigungskatalysator 9 aufweist, und ein Abschnitt, der den Abgasreinigungskatalysator 9 nicht aufweist, durch das folgende Verfahren spezifiziert. Insbesondere werden zuerst siebenundzwanzig Proben zur Messung aus dem Wabenfilter 100 auf die gleiche Weise herausgeschnitten wie bei dem Bestimmen des Katalysatorbeladungsflächenanteils (%) der Trennwand 1, die die Zuflusszellen 2a definiert. In diesem Fall können diese Proben zur Messung so bemessen sein, dass sie die Trennwand 1 umfassen, die eine Abflusszelle 2b umgibt, die den jeweiligen Probenahmepunkt enthält, oder eine Abflusszelle 2b umgibt, die dem jeweiligen Probenahmepunkt am nächsten liegt. In dem Fall, in dem die Proben zur Messung, die verwendet werden, um den „Katalysatorbeladungsflächenanteil (%) der Trennwand 1, die die Zuflusszellen 2a definiert“ zu erhalten, die „Trennwand 1, die eine Abflusszelle 2b umgibt“ wie oben beschrieben enthalten, kann die folgende Messung unter Verwendung einer solchen Probe zur Messung durchgeführt werden. Im Folgenden wird „eine Abflusszelle 2b, die den jeweiligen Probenahmepunkt enthält, oder eine Abflusszelle 2b, die dem jeweiligen Probenahmepunkt am nächsten liegt“ in jeder Probe zur Messung als „Messzielabflusszelle“ bezeichnet.
Als Nächstes werden Bilder der Oberfläche der Trennwand 1, die die Messzielabflusszelle definiert, aufgenommen und jedes Bild wird analysiert, um es aufgrund des Helligkeitsunterschieds in einen Abschnitt, der mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist, einen Abschnitt, der nur die Trennwand 1 enthält, und einen Abschnitt der in der Trennwand 1 ausgebildeten Pore zu binarisieren, und die Flächeninhalte dieser Abschnitte werden erhalten. Wenn das Verhältnis des Flächeninhalts der mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Abschnitte zu dem Gesamtflächeninhalt der mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Abschnitte, der nur die Trennwand 1 enthaltenden Abschnitte und der in der Trennwand 1 ausgebildeten Porenabschnitte 10 % oder weniger beträgt, wird bestimmt, dass die Trennwand nicht mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist.
Als Nächstes wird die Trennwand 1, die die Messzielabflusszelle definiert, in zwanzig Teilen in Dickenrichtung von der Oberfläche ab unterteilt und für jeden Abschnitt wird ein Röntgen-CT-Bild aufgenommen. Bei dieser Messung ist der Bereich von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger in Dickenrichtung von der Oberfläche der Trennwand 1, die die Messzielabflusszelle definiert, ein „Bereich von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger der Dicke T1 der Trennwand 1“. Der Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger in Dickenrichtung von der Oberfläche der Trennwand 1, die die Messzielabflusszelle definiert, ist ein „Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger der Dicke T1 der Trennwand 1“. Jedes dieser zwanzig geteilten Röntgen-CT-Bilder wird analysiert und jedes Bild wird aufgrund eines Helligkeitsunterschieds in einen mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Abschnitt, einen nur die Trennwand 1 enthaltenden Abschnitt und einen Abschnitt der in der Trennwand 1 ausgebildeten Pore binarisiert. Für jedes dieser zwanzig geteilten Röntgen-CT-Bilder wird das Verhältnis (%) des Flächeninhalts des mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Abschnitts zu dem Gesamtflächeninhalt des mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Abschnitts; des nur die Trennwand 1 enthaltenden Abschnitts und des in der Trennwand 1 ausgebildeten Porenabschnitts berechnet. Das auf diese Weise berechnete Verhältnis ist ein „Katalysatorbeladungsflächenanteil (%)“ jedes Röntgen-CT-Bildes. Der Durchschnitt des „Katalysatorbeladungsflächenanteils (%)“, der dem Bereich von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger der Dicke T1 der Trennwand 1 entspricht, ist der Anteil (%) des Flächeninhalts des mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Abschnitts in dem Bereich. Der Durchschnitt des „Katalysatorbeladungsflächenanteils (%)“, der dem Bereich von mehr als 80 % entspricht und 100 % oder weniger der Dicke T1 der Trennwand 1 entspricht, ist der Anteil (%) des Flächeninhalts des mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Abschnitts in dem Bereich. Dann wird durch das gleiche Verfahren wie bei der Oberfläche der Trennwand 1 bestimmt, ob die Trennwand mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist oder nicht. Wenn beispielsweise der Anteil (%) des Flächeninhalts des mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Abschnitts 10 % oder weniger in dem Bereich von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger in der Dickenrichtung der Trennwand 1 beträgt, wird bestimmt, dass dieser Bereich nicht mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist. Wenn beispielsweise der Anteil (%) des Flächeninhalts des mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladenen Abschnitts 10 % in dem Bereich von mehr als 80% und 100 % oder weniger der Dicke T1 der Trennwand 1 überschreitet, wird bestimmt, dass dieser Abschnitt mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist. Dann wird bestätigt, dass mindestens ein Teil des Bereichs von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger der Dicke T1 der Trennwand 1 den Abgasreinigungskatalysator 9 aufweist und dass der Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger der Dicke T1 der Trennwand 1 nicht den Abgasreinigungskatalysator 9 aufweist.
In dem Wabenfilter 100 dient der Wabenstrukturkörper 4 als Katalysatorträger, der mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen ist. Der Wabenstrukturkörper 4 umfasst die poröse Trennwand 1, die die mehreren Zellen 2 definiert, und ein Teil dieser porösen Trennwand 1 ist mit dem Abgasreinigungskatalysator 9 beladen. Natürlich hat die poröse Trennwand 1 auch eine Filterfunktion in dem Wabenfilter 100.
Die Porosität der Trennwand 1 ist nicht besonders eingeschränkt und beträgt beispielsweise vorzugsweise 30 bis 80 %, bevorzugter 35 bis 75 % und besonders bevorzugt 40 bis 70 %. Die Porosität der Trennwand 1 ist ein Wert, der durch das Quecksilbereinpressverfahren gemessen wird. Die Porosität der Trennwand 1 kann beispielsweise mit Autopore 9500 (Produktname) von Micromeritics gemessen werden. Eine Porosität der Trennwand 1 von weniger als 30 % ist nicht bevorzugt, da der Druckverlust zunimmt. Eine Porosität der Trennwand 1 von mehr als 80% ist nicht bevorzugt, da sich die Festigkeit und die Filtrationseffizienz verschlechtern.
Die Trennwand 1 des Wabenstrukturkörpers 4 hat vorzugsweise eine Dicke von 0,13 bis 0,40 mm, bevorzugter 0,15 bis 0,36 mm und besonders bevorzugt 0,18 bis 0,30 mm. Die Dicke der Trennwand 1 kann beispielsweise mit einem Rasterelektronenmikroskop oder einem Mikroskop gemessen werden. Wenn die Dicke der Trennwand 1 weniger als 0,13 mm beträgt, ist die Festigkeit möglicherweise nicht ausreichend. Wenn die Dicke der Trennwand 1 0,40 mm überschreitet, kann der Druckverlust des Wabenfilters 100 zunehmen.
Die durch die Trennwand 1 definierte Form der Zellen 2 ist nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise können die Zellen 2 eine polygonale Form, eine Kreisform, eine elliptische Form und dergleichen in einem Schnitt senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen 2 aufweisen. Beispiele für die polygonale Form umfassen ein Dreieck, ein Viereck, ein Fünfeck, ein Sechseck und ein Achteck. Vorzugsweise ist die Form der Zellen 2 ein Dreieck, ein Viereck, ein Fünfeck, ein Sechseck und ein Achteck. Bei der Form der Zellen 2 können alle Zellen 2 die gleiche Form haben oder die Zellen 2 können unterschiedliche Formen haben. Beispielsweise können, obwohl dies nicht gezeigt ist, viereckige Zellen und achteckige Zellen kombiniert werden. Bei der Größe der Zellen 2 können alle Zellen 2 die gleiche Größe haben oder die Zellen 2 können unterschiedliche Größen haben. Beispielsweise kann, obwohl dies nicht gezeigt ist, ein Teil der mehreren Zellen größer sein und andere Zellen können relativ kleiner sein. Die Zellen 2 beziehen sich auf einen Raum, der von der Trennwand 1 umgeben ist.
Vorzugsweise haben die durch die Trennwand 1 des Wabenstrukturkörpers 4 definierten Zellen 2 eine Zelldichte von 15 bis 90 Zellen/cm² und bevorzugter 30 bis 60 Zellen/cm². Der Wabenfilter 100 mit dieser Konfiguration unterdrückt einen Anstieg des Druckverlusts und hält gleichzeitig die Fähigkeit zum Einfangen von PM aufrecht.
Die Umfangswand 3 des Wabenstrukturkörpers 4 kann so ausgebildet sein, dass sie mit der Trennwand 1 monolithisch ist, oder sie kann eine Umfangsbeschichtungsschicht sein, die durch Aufbringen eines Umfangsbeschichtungsmaterials so ausgebildet ist, dass sie die Trennwand 1 umfasst. Obwohl dies nicht gezeigt ist, können während des Herstellungsprozesses die Trennwand und die Umfangswand auf monolithische Weise ausgebildet werden und dann kann die gebildete Umfangswand durch ein bekanntes Verfahren wie Schleifen entfernt werden. Dann kann die Umfangsbeschichtungsschicht auf der Umfangsseite der Trennwand angeordnet werden.
Die Form des Wabenstrukturkörpers 4 ist nicht besonders eingeschränkt. Beispiele für die Form des Wabenstrukturkörpers 4 umfassen eine Säulenform, bei der die Zuflussendfläche 11 und die Abflussendfläche 12 eine Form wie beispielsweise einen Kreis, eine Ellipse und ein Polygon aufweisen.
Die Größe des Wabenstrukturkörpers 4, z. B. die Länge von der Zuflussendfläche 11 zu der Abflussendfläche 12 und die Größe eines Schnitts senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen 2 des Wabenstrukturkörpers 4, ist nicht besonders eingeschränkt. Die Größe des Wabenfilters 100 kann für die optimale Reinigungsfähigkeit geeignet gewählt werden, wenn er als Filter zum Reinigen von Abgas verwendet wird. Beispielsweise beträgt die Länge von der Zuflussendfläche 11 zu der Abflussendfläche 12 des Wabenstrukturkörpers 4 vorzugsweise 150 bis 305 mm und bevorzugter 150 bis 200 mm.
Das Material der Trennwand 1 ist nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise besteht die Trennwand 1 vorzugsweise aus mindestens einem Materialtyp, der aus der Gruppe bestehend aus Siliciumcarbid, Cordierit, Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial, Cordierit-Siliciumcarbid-Verbundmaterial, Siliciumnitrid, Mullit, Aluminiumoxid und Aluminiumtitanat ausgewählt ist.
Das Material des Verstopfungsabschnitts 5 ist auch nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise kann ein Material verwendet werden, das dem oben beschriebenen Material der Trennwand 1 ähnlich ist.
Der Typ des Abgasreinigungskatalysators 9, mit dem die Trennwand 1 beladen ist, ist nicht besonders eingeschränkt, und ein Oxidationskatalysator ist bevorzugt. Beispiele für den Oxidationskatalysator umfassen einen, der Edelmetalle enthält. Insbesondere kann der Oxidationskatalysator vorzugsweise ein Katalysator sein, der mindestens einen Typ enthält, der aus der Gruppe bestehend aus Platin, Palladium und Rhodium ausgewählt ist. Der Oxidationskatalysator dient zum Verbrennen und Entfernen von PM wie Ruß in dem Abgas, das von dem Wabenfilter 100 eingefangen und entfernt wird.
Wabenfilter (zweite Ausführungsform):
Als Nächstes beschreibt das Folgende eine zweite Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung ist ein Wabenfilter 200, wie er in 7 gezeigt ist. 7 ist eine vergrößerte Draufsicht, die die Seite der Zuflussendfläche der zweiten Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie es in 7 gezeigt ist, umfasst das Wabenfilter 200 der vorliegenden Ausführungsform einen Wabenstrukturkörper 24 mit einer porösen Trennwand 21, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen 22 umgibt, und einen Verstopfungsabschnitt 25. Die Gesamtform des Wabenstrukturkörpers 24 kann die gleiche sein wie die des Wabenstrukturkörpers 4 des in 1 bis 6 gezeigten Wabenfilters 100, die oben beschrieben ist. Der Wabenfilter 200 von 7 unterscheidet sich von dem Wabenfilter 100, der in 1 bis 6 gezeigt ist, darin, dass die Schnittformen der Zellen 22 zwei Typen einer viereckigen Form und einer achteckigen Form in einem Schnitt senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen 22 des Wabenstrukturkörpers 24 aufweisen. Die Schnittform des Wabenstrukturkörpers 24 hat eine Wiederholungseinheit, so dass Zellen 22 mit einem viereckigen Schnitt und Zellen 22 mit einem achteckigen Schnitt abwechselnd über die Trennwand 21 angeordnet sind.
In dem Wabenfilter 200 sind die Zellen 22 mit einem achteckigen Schnitt Zuflusszellen 22a und die Zellen 22 mit einem viereckigen Schnitt Abflusszellen 22b. Der Wabenfilter 200 ist so ausgebildet, dass die Zellen 22 eine im Wesentlichen konstante Schnittform in der Ausdehnungsrichtung der Zellen 22 von der Seite der Zuflussendfläche 31 zu der Seite der Abflussendfläche (nicht gezeigt) des Wabenstrukturkörpers 24 aufweisen. Daher ist die Form der Zellen 22 auf der Seite der Zuflussendfläche 31, die in 7 gezeigt ist, im Wesentlichen die gleiche wie die Form der Zellen 22 in einem Schnitt des Wabenstrukturkörpers 24. Die Trennwand 21 des Wabenstrukturkörpers 24 ist in geeigneter Weise mit einem Abgasreinigungskatalysator (nicht gezeigt) beladen.
Bei dem Wabenfilter 200 ist die Trennwand 21, die die Abflusszellen 22b definiert, wie folgt mit einem Abgasreinigungskatalysator (nicht gezeigt) beladen. Die Trennwand 21 weist den Abgasreinigungskatalysator mindestens in einem Teil des Bereichs von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger der Dicke der Trennwand 21 in der Dickenrichtung der Trennwand 21 ausgehend von der Oberfläche von die Trennwand, die die Abflusszellen 22b definiert, auf. Die Trennwand 21 weist einen Abschnitt, der den Abgasreinigungskatalysator nicht aufweist, in einem Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger der Dicke der Trennwand 21 auf. Bei dem Wabenfilter 200 hat die Trennwand 21, die die Zuflusszellen 22a definiert, einen Katalysatorbeladungsflächenanteil von 10 % oder weniger.
Das Wabenfilter 200 ist so ausgebildet, dass die Trennwand 21, die die Seiten des Polygons bildet, das eine Schnittform jeder Zuflusszelle 22a ist, die Trennwand 21 umfasst, die zwei benachbarte Zuflusszellen 22a definiert. Vorzugsweise ist in dem Wabenfilter 200 mit dieser Konfiguration die Trennwand 21, die die zwei benachbarten Zuflusszellen 22a definiert, nicht mit dem Abgasreinigungskatalysator auf der Oberfläche beladen. Das heißt, die Trennwand 21, die die zwei benachbarten Zuflusszellen 22a definiert, weist vorzugsweise das folgende Messergebnis bei der Messung des Katalysatorbeladungsflächenanteils (%) durch Röntgen-CT-Abtastung auf. Wenn das Messergebnis durch Röntgen-CT-Abtastung in drei Sätze unterteilt ist, die den oben beschriebenen Schnitten entsprechen, weist die Trennwand 21, die die beiden benachbarten Zuflusszellen 22a definiert, vorzugsweise einen Katalysatorbeladungsflächenanteil von 10 % oder weniger (einschließlich 0 %) für alle Ergebnisse der Schnitte auf. Bei einer solchen Konfiguration unterdrückt der Wabenfilter das Ablösen von Ruß von der Oberfläche der Trennwand 21 wirksamer und unterdrückt wirksam eine Abnahme der Reinigungseffizienz und eine Zunahme des Druckverlusts auch während der fortlaufenden Verwendung des Filters. Der in 7 gezeigte Wabenfilter 200 ist vorzugsweise in der gleichen Weise ausgebildet wie der in 1 bis 5 gezeigte Wabenfilter 100, außer dass die Schnittformen der Zuflusszellen 22a und der Abflusszellen 22b anders sind.
Wabenfilter (dritte Ausführungsform):
Im Folgenden ist eine dritte Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die dritte Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung ist ein Wabenfilter 300, wie es in 8 gezeigt ist. 8 ist eine vergrößerte Draufsicht, die die Seite der Zuflussendfläche der dritten Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie es in 8 gezeigt ist, umfasst der Wabenfilter 300 der vorliegenden Ausführungsform einen Wabenstrukturkörper 44 mit einer porösen Trennwand 41, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen 42 umgibt, und einen Verstopfungsabschnitt 45. Die Gesamtform des Wabenstrukturkörpers 44 kann die gleiche sein wie die des Wabenstrukturkörpers 4 des in 1 bis 5 gezeigten Wabenfilters 100, die oben beschrieben ist. Der Wabenfilter 300 von 8 unterscheidet sich von dem in 1 bis 5 gezeigten Wabenfilter 100 darin, dass die Schnittformen der Zellen 42 in einem Schnitt senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen 42 des Wabenstrukturkörpers 44 hexagonal sind. Das heißt, die Schnittform des Wabenstrukturkörpers 44 hat eine sich wiederholende Einheit aus den hexagonalen Zellen 42.
Bei dem Wabenfilter 300 sind die Zuflusszellen 42a und die Abflusszellen 42b so angeordnet, dass sechs Zuflusszellen 42a eine Abflusszelle 42b umgeben. Der Wabenfilter 300 ist so ausgebildet, dass die Zellen 42 eine im Wesentlichen konstante Schnittform in der Ausdehnungsrichtung der Zellen 42 von der Seite der Zuflussendfläche 51 zu der Seite der Abflussendfläche (nicht gezeigt) des Wabenstrukturkörpers 44 aufweisen. Daher ist die Form der Zellen 42 auf der Seite der Zuflussendfläche 51, die in 8 gezeigt ist, im Wesentlichen die gleiche wie die Form der Zellen 42 in einem Schnitt des Wabenstrukturkörpers 44. Die Trennwand 41 des Wabenstrukturkörpers 44 ist in geeigneter Weise mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen (nicht gezeigt).
Bei dem Wabenfilter 300 ist die Trennwand 41, die die Abflusszellen 42b definiert, wie folgt mit einem Abgasreinigungskatalysator (nicht gezeigt) beladen. Die Trennwand 41 weist den Abgasreinigungskatalysator mindestens in einem Teil des Bereichs von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger der Dicke der Trennwand 41 in der Dickenrichtung der Trennwand 41 ausgehend von der Oberfläche der Trennwand, die die Abflusszellen 42b definiert, auf. Die Trennwand 41 weist einen Abschnitt, der den Abgasreinigungskatalysator nicht aufweist, in einem Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger der Dicke der Trennwand 41 auf. Bei dem Wabenfilter 300 hat die Trennwand 41, die die Zuflusszellen 42a definiert, einen Katalysatorbeladungsflächenanteil von 10 % oder weniger.
Der Wabenfilter 300 ist so ausgebildet, dass die Trennwand 41, die die Seiten des Sechsecks bildet, das eine Schnittform jeder Zuflusszelle 42a ist, die Trennwand 41 umfasst, die zwei benachbarte Zuflusszellen 42a definiert. Vorzugsweise ist die Trennwand 41, die die zwei benachbarten Zuflusszellen 42a definiert, nicht mit einem Abgasreinigungskatalysator auf der Oberfläche beladen. Das heißt, die Trennwand 41, die die zwei benachbarten Zuflusszellen 42a definiert, weist vorzugsweise das folgende Messergebnis bei der Messung des Katalysatorbeladungsflächenanteils (%) durch Röntgen-CT-Abtastung auf. Wenn das Messergebnis durch Röntgen-CT-Abtastung in drei Sätze unterteilt ist, die den oben beschriebenen Schnitten entsprechen, weist die Trennwand 41, die die beiden benachbarten Zuflusszellen 42a definiert, vorzugsweise einen Katalysatorbeladungsflächenanteil von 10 % oder weniger (einschließlich 0%) für alle Ergebnisse der Schnitte auf.
Wabenfilter (vierte Ausführungsform):
Im Folgenden ist eine vierte Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vierte Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung ist ein Wabenfilter 400, wie er in 9 gezeigt ist. 9 ist eine vergrößerte Draufsicht, die die Seite der Zuflussendfläche der vierten Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie es in 9 gezeigt ist, umfasst das Wabenfilter 400 der vorliegenden Ausführungsform einen Wabenstrukturkörper 64 mit einer porösen Trennwand 61, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen 62 umgibt, und einen Verstopfungsabschnitt 65. Die Gesamtform des Wabenstrukturkörpers 64 kann die gleiche sein wie die des Wabenstrukturkörpers 4 des 1 bis 5 gezeigten Wabenfilters 100, die oben beschrieben ist. Der Wabenfilter 400 von 9 unterscheidet sich von dem in 1 bis 5 gezeigten Wabenfilter 100 darin, dass die Schnittformen der Zellen 62 zwei Typen einer viereckigen Form und einer hexagonalen Form in einem Schnitt senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen 62 des Wabenstrukturkörpers 64 aufweisen.
Bei diesem Wabenfilter 400 weist der Wabenstrukturkörper 64 eine Wiederholungseinheit auf, so dass vier Zuflusszellen 62a mit jeweils einer sechseckigen Schnittform eine Abflusszelle 62b mit einer viereckigen Schnittform umgeben. Der Wabenfilter 400 ist so ausgebildet, dass die Zellen 62 eine im Wesentlichen konstante Schnittform in der Ausdehnungsrichtung der Zellen 62 von der Seite der Zuflussendfläche 71 zu der Seite der Abflussendfläche (nicht gezeigt) des Wabenstrukturkörpers 64 aufweisen. Daher ist die Form der Zellen 62 auf der in 9 gezeigten Seite der Zuflussendfläche 71 im Wesentlichen die gleiche wie die Form der Zellen 62 in einem Schnitt des Wabenstrukturkörpers 64. Die Trennwand 61 des Wabenstrukturkörpers 64 ist in geeigneter Weise mit einem Abgasreinigungskatalysator (nicht gezeigt) beladen.
Bei dem Wabenfilter 400 ist die Trennwand 61, die die Abflusszellen 62b definiert, wie folgt mit einem Abgasreinigungskatalysator (nicht gezeigt) beladen. Die Trennwand 61 weist den Abgasreinigungskatalysator mindestens in einem Teil des Bereichs von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger der Dicke der Trennwand 61 in der Dickenrichtung der Trennwand 61 ausgehend von der Oberfläche der Trennwand, die die Abflusszellen 62b definiert, auf. Die Trennwand 61 weist einen Abschnitt, der den Abgasreinigungskatalysator nicht aufweist, in einem Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger der Dicke der Trennwand 61 auf. Bei dem Wabenfilter 400 hat die Trennwand 61, die die Zuflusszellen 62a definiert, einen Katalysatorbeladungsflächenanteil von 10 % oder weniger. Vorzugsweise ist in dem Wabenfilter 400 die Trennwand 61, die die zwei benachbarten Zuflusszellen 62a definiert, nicht mit einem Abgasreinigungskatalysator auf der Oberfläche beladen. Das heißt, die Trennwand 61, die die zwei benachbarten Zuflusszellen 62a definiert, weist vorzugsweise das folgende Messergebnis bei der Messung des Katalysatorbeladungsflächenanteils (%) durch Röntgen-CT-Abtastung auf. Wenn das Messergebnis durch Röntgen-CT-Abtastung in drei Sätze unterteilt ist, die wie oben beschrieben Schnitten entsprechen, weist die Trennwand 61, die die beiden benachbarten Zuflusszellen 62a definiert, vorzugsweise einen Katalysatorbeladungsflächenanteil von 10 % oder weniger (einschließlich 0%) für alle Ergebnisse der Schnitte auf.
Wabenfilter (fünfte Ausführungsform):
Im Folgenden ist eine fünfte Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die fünfte Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung ist ein Wabenfilter 500, wie er in 10 gezeigt ist.
10 ist eine vergrößerte Draufsicht, die die Zuflussendfläche der fünften Ausführungsform des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie es in 10 gezeigt ist, umfasst das Wabenfilter 500 der vorliegenden Ausführungsform einen Wabenstrukturkörper 84 mit einer porösen Trennwand 81, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen 82 umgibt, und einen Verstopfungsabschnitt 85. Die Gesamtform des Wabenstrukturkörpers 84 kann die gleiche sein wie die des Wabenstrukturkörpers 4 des in 1 bis 5 gezeigten Wabenfilters 100, die oben beschrieben ist. Der Wabenfilter 500 von 10 unterscheidet sich von dem Wabenfilter 100, der in 1 bis 5 gezeigt ist, darin, dass die Schnittformen der Zellen 82 zwei Typen einer viereckigen Form und einer achteckigen Form in einem Schnitt senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen 82 des Wabenstrukturkörpers 84 aufweisen. Die Schnittform des Wabenstrukturkörpers 84 hat eine Wiederholungseinheit, so dass Zellen 82 mit einem viereckigen Abschnitt und Zellen 82 mit einem achteckigen Abschnitt abwechselnd über die Trennwand 81 angeordnet sind.
In dem Wabenfilter 500 sind die Zuflusszellen 82a und die Abflusszellen 82b so angeordnet, dass acht Zuflusszellen 82a mit jeweils einem viereckigen oder achteckigen Schnitt eine Abflusszelle 82b mit einem achteckigen Abschnitt umgeben. Der Wabenfilter 500 ist so ausgebildet, dass die Zellen 82 eine im Wesentlichen konstante Schnittform in der Ausdehnungsrichtung der Zellen 82 von der Seite der Zuflussendfläche 91 zu der Seite der Abflussendfläche (nicht gezeigt) des Wabenstrukturkörpers 84 aufweisen. Daher ist die Form der Zellen 82 auf der in 10 gezeigten Seite der Zuflussendfläche 91 im Wesentlichen die gleiche wie die Form der Zellen 82 in einem Schnitt des Wabenstrukturkörpers 84. Die Trennwand 81 des Wabenstrukturkörpers 84 ist in geeigneter Weise mit einem Abgasreinigungskatalysator (nicht gezeigt) beladen.
In dem Wabenfilter 500 ist die Trennwand 81, die die Abflusszellen 82b definiert, wie folgt mit einem Abgasreinigungskatalysator (nicht gezeigt) beladen. Die Trennwand 81 weist den Abgasreinigungskatalysator mindestens in einem Teil des Bereichs von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger der Dicke der Trennwand 81 in der Dickenrichtung der Trennwand 81 ausgehend von der Oberfläche der Trennwand, die die Abflusszellen 82b definiert, auf. Die Trennwand 81 weist einen Abschnitt, der den Abgasreinigungskatalysator nicht aufweist, in einem Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger der Dicke der Trennwand 81 auf. Bei dem Wabenfilter 500 hat die Trennwand 81, die die Zuflusszellen 82a definiert, einen Katalysatorbeladungsflächenanteil von 10 % oder weniger. Vorzugsweise ist bei dem Wabenfilter 500 die Trennwand 81, die zwei benachbarte Zuflusszellen 82a definiert, nicht mit einem Abgasreinigungskatalysator auf der Oberfläche beladen. Das heißt, die Trennwand 81, die die zwei benachbarten Zuflusszellen 82a definiert, weist vorzugsweise das folgende Messergebnis bei der Messung des Katalysatorbeladungsflächenanteils (%) durch Röntgen-CT-Abtastung auf. Wenn das Messergebnis durch Röntgen-CT-Abtastung in drei Sätze unterteilt ist, die wie oben beschrieben Schnitten entsprechen, weist die Trennwand 81, die die beiden benachbarten Zuflusszellen 82a definiert, vorzugsweise einen Katalysatorbeladungsflächenanteil von 10 % oder weniger (einschließlich 0 %) für alle Ergebnisse der Schnitte auf.
Vorzugsweise sind die Wabenfilter 300, 400, 500, die in 8 bis 10 gezeigt sind, auf die gleiche Weise wie der in 1 bis 5 gezeigte Wabenfilter 100 ausgebildet, außer dass die Schnittformen der Zellen 42, 62 und 82 anders sind.
(6) Verfahren zum Herstellen eines Wabenfilters:
Ein Verfahren zum Herstellen des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders beschränkt und der Wabenfilter kann beispielsweise durch das folgende Verfahren hergestellt werden. Zunächst wird ein geknetetes Kunststoffmaterial vorbereitet, um einen Wabenstrukturkörper herzustellen. Das geknetete Material zur Herstellung eines Wabenstrukturkörpers kann vorbereitet werden, indem Zusatzstoffe wie Bindemittel, Porenbildner und Wasser nach Bedarf zu einem Material gegeben werden, das als Rohmaterialpulver aus den vorgenannten Materialien, die für die Trennwand geeignet sind, ausgewählt ist.
Als Nächstes wird das vorbereitete geknetete Material extrudiert, wodurch ein säulenförmiger wabenförmiger Körper mit einer Trennwand, die mehrere Zellen definiert, und einer Umfangswand, die so bereitgestellt ist, dass sie diese Trennwand umfasst, erzeugt wird. Als Nächstes wird der erhaltene geformte Wabenkörper beispielsweise durch Mikrowellen und heiße Luft getrocknet.
Als Nächstes wird ein Verstopfungsabschnitt an den offenen Enden der Zellen des getrockneten geformten Wabenkörpers bereitgestellt. Insbesondere wird zuerst ein Verstopfungsmaterial vorbereitet, das beispielsweise ein Rohmaterial zum Bilden des Verstopfungsabschnitts enthält. Als Nächstes wird eine Maske auf die Zuflussendfläche des geformten Wabenkörper aufgebracht, um die Zuflusszellen zu bedecken. Als Nächstes werden die offenen Enden der Abflusszellen ohne die Maske auf der Seite der Zuflussendfläche des wabenförmigen Körpers mit dem zubereiteten Verstopfungsmaterial gefüllt. Danach wird die Abflussendfläche des geformten Wabenkörpers an den offenen Enden der Zuflusszellen ähnlich wie oben ebenfalls mit dem Verstopfungsmaterial gefüllt.
Als Nächstes wird der geformte Wabenkörper mit dem Verstopfungsabschnitt an einem der offenen Enden jeder Zelle gebrannt, um einen gebrannten Wabenkörper zu erzeugen, der ein Wabenfilter vor dem Beladen mit Katalysator ist. Temperaturen und Atmosphäre für das Brennen unterscheiden sich je nach Rohmaterial und Fachleute können die Temperatur und Atmosphäre für das Brennen auswählen, die für das ausgewählte Material am besten geeignet sind.
Als Nächstes wird der hergestellte gebrannte Wabenkörper mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen. Eine Katalysatoraufschlämmung, die den Abgasreinigungskatalysator enthält, kann in geeigneter Weise durch ein herkömmliches bekanntes Verfahren hergestellt werden.
Als Nächstes wird die Katalysatoraufschlämmung von der Seite der Abflussendfläche in den gebrannten Wabenkörper eingebracht, so dass die Trennwand, die die Abflusszellen des wabenbefeuerten Körpers definiert, mit dem Abgasreinigungskatalysator beladen wird. Vorzugsweise wird beispielsweise die Seite der Abflussendfläche des gebrannten Wabenkörpers mit der flüssigen Oberfläche der Katalysatoraufschlämmung in Kontakt gebracht und das Innere des gebrannten Wabenkörpers wird von der Seite der Zuflussendfläche des gebrannten Wabenkörpers angesaugt, um die Katalysatoraufschlämmung in den gebrannten Wabenkörper zu saugen und so die Katalysatoraufschlämmung in die Abflusszellen einzubringen. Im Ergebnis wird zumindest an einem Teil des Bereichs der Trennwand mit 0 % oder mehr und 80 % oder weniger der Dicke der Trennwand in Dickenrichtung ausgehend von der Oberfläche der Trennwand, die die Abflusszellen definiert, mit dem Abgasreinigungskatalysator beladen. Zu diesem Zeitpunkt wird beispielsweise die Saugzeit vorzugsweise so angepasst, dass der Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger der Dicke der Trennwand in der Dickenrichtung beginnen von der Oberfläche der Trennwand, die die Abflusszellen definiert, nicht mit dem Abgasreinigungskatalysator beladen wird. Beispielsweise kann das Saugen enden, bevor die angesaugte Katalysatoraufschlämmung die Seite der Zuflussendfläche des gebrannten Wabenkörpers erreicht, wodurch der Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger der Dicke der Trennwand nicht mit dem Abgasreinigungskatalysator beladen wird. Auf diese Weise kann der Wabenfilter hergestellt werden.
(Beispiele)
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen genauer beschrieben und die vorliegende Erfindung ist keineswegs auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
Talkum, Kaolin, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und Aluminiumhydroxid wurden vorbereitet und gemischt, um ein Cordierit bildendes Rohmaterial zu erhalten. Das Cordierit bildende Rohmaterial enthielt Talkum, Kaolin, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und Aluminiumhydroxid in einem vorbestimmten Verhältnis formuliert, so dass eine chemische Zusammensetzung von 42 bis 56 Massen-% SiO₂, 30 bis 45 Massen-% Al₂O₃ und 12 bis 16 Massen-% MgO vorlag.
Als Nächstes wurden ein Porenbildner, Methylcellulose als Bindemittel und Wasser als Dispergiermedium zu dem erhaltenen Cordierit bildenden Rohmaterial gegeben und diese wurden gemischt, um ein Bildungsrohmaterial zu erhalten. 5 Massenteile des Porenbildners im Verhältnis zu 100 Massenteilen des Cordierit bildenden Rohmaterials wurden zugegeben. 5 Massenteile des Bindemittels im Verhältnis zu 100 Massenteilen des Cordierit bildenden Rohmaterials wurden zugegeben. 37 Massenteile des Dispergiermediums im Verhältnis zu 100 Massenteilen des Cordierit bildenden Rohmaterials wurden zugegeben.
Als Nächstes wurde das Bildungsrohmaterial unter Verwendung einer Düse zur Herstellung eines geformten Wabenkörpers extrudiert, um einen geformten Wabenkörper mit einer runden Säulenform als Gesamtform zu erhalten. Die Zellen des geformten Wabenkörpers hatten eine viereckige Form.
Als Nächstes wurde der geformte Wabenkörper mit einem Mikrowellentrockner getrocknet und dann mit einem Heißlufttrockner vollständig getrocknet. Danach wurden beide Endflächen des wabenförmigen Körpers so geschnitten, dass sie vorbestimmte Abmessungen hatten.
Als Nächstes wurde ein Verstopfungsmaterial vorbereitet, um den Verstopfungsabschnitt zu bilden. Als Nächstes wurde eine Maske aufgebracht, um die Zuflussendzellen auf der Zuflussendfläche des geformten Wabenkörpers zu bedecken, und die offenen Enden der Abflusszellen ohne die Maske auf der Seite der Zuflussendfläche des wabenförmigen Körpers wurden mit dem im Voraus vorbereiteten Verstopfungsmaterial gefüllt, um den Verstopfungsabschnitt zu bilden. Danach wurde die Abflussendfläche des geformten Wabenkörpers an den offenen Enden der Zuflusszellen ähnlich wie oben ebenfalls mit dem Verstopfungsmaterial gefüllt, um den Verstopfungsabschnitt zu bilden.
Als Nächstes wurde der geformte Wabenkörper mit dem Verstopfungsabschnitt entfettet und gebrannt, um einen gebrannten Wabenkörper herzustellen, der ein Wabenfilter vor dem Beladen mit dem Katalysator ist.
Als Nächstes wurde eine Katalysatoraufschlämmung, die einen Abgasreinigungskatalysator enthält, hergestellt und die Katalysatoraufschlämmung wurde von der Seite der Abflussendfläche in den gebrannten Wabenkörper eingebracht, so dass die Trennwand, die die Abflusszellen des gebrannten Wabenkörpers definiert, mit dem Katalysator beladen wurde. Insbesondere wurde die Seite der Abflussendfläche des gebrannten Wabenkörpers mit der flüssigen Oberfläche der Katalysatoraufschlämmung in Kontakt gebracht und das Innere des gebrannten Wabenkörpers wurde von der Seite der Zuflussendfläche des gebrannten Wabenkörpers angesaugt, um die Katalysatoraufschlämmung in den gebrannten Wabenkörper zu saugen und so die Katalysatoraufschlämmung in die Abflusszellen einzubringen.
Auf diese Weise wurde der Wabenfilter von Beispiel 1 hergestellt. Der Wabenfilter von Beispiel 1 hatte eine runde Säulenform, bei der die Zuflussendfläche und die Abflussendfläche rund waren. Die Zuflussendfläche und die Abflussendfläche hatten einen Durchmesser von 229 mm. Die Wabenstruktur hatte in Ausdehnungsrichtung der Zellen eine Länge von 203 mm. Bei dem Wabenfilter von Beispiel 1 war eine Dicke der Trennwand 0,3 mm, eine Porosität der Trennwand 48 % und eine Zelldichte lag bei 47 Zellen/cm². Die Porosität der Trennwand ist ein Wert, der vor dem Beladen mit dem Katalysator gemessen wird. Die Porosität der Trennwand wurde unter Verwendung von Autopore 9500 (Produktname), hergestellt von Micromeritics, gemessen. Tabelle 1 zeigt die Dicke der Trennwand, die Porosität der Trennwand und die Zelldichte des Wabenfilters. In Tabelle 1 zeigen die Felder „Zuflusszelle“ und „Abflusszelle“ in „Schnittform der Zelle“ die Schnittformen dieser Zellen. Das Feld „Verw. Zeichnung“ in Tabelle 1 zeigt die Nummer der Zeichnungen, auf die in den Beispielen für die Schnittform der Zellen Bezug genommen werden soll.
Der Katalysatorbeladungszustand des Wabenfilters von Beispiel 1 wurde gemessen. Tabelle 2 zeigt das Ergebnis.
Für den Wabenfilter von Beispiel 1 wurden ein „Rußablösungstest“ und ein „Regenerationseffizienztest“ mittels des folgenden Verfahrens durchgeführt. Tabelle 3 zeigt das Ergebnis.
[Rußablösungstest]
In diesem Rußablösungstest wurde nach dem folgenden Verfahren bewertet, ob sich der Ruß ablöst oder nicht. Während Hochtemperaturgas von der Zuflussendfläche durch einen Wabenfilter strömte, wobei 6 g/l Ruß an der Trennwand angesammelt war, wurde eine fortlaufende Regeneration des Filters durchgeführt. Die Bedingungen für die Regeneration waren, dass die Gastemperatur an der Zuflussendfläche 500 ° C betrug und die Zeit für das Strömen von Gas 10 Minuten betrug. Danach wurde der Wabenfilter zur fortlaufenden Regeneration aus der Einrichtung entfernt und Wasser wurde mit einem Sprühnebel auf den Wabenfilter gesprüht, um dem Wabenstrukturkörper ausreichend Feuchtigkeit zu geben. Als Nächstes wurde der Wabenfilter in einen auf 130 °C vorgeheizten Elektroofen gestellt, 2 Stunden dort behalten und herausgenommen. Der Wabenfilter wurde gleichmäßig an drei Stellen von 10 %, 50 % und 90 % der Gesamtlänge in der Ausdehnungsrichtung der Zellen geschnitten. Dann wurde der Rußablösungszustand an jedem der folgenden neun Punkte für jeden der geschnittenen Schnitte beobachtet. Der erste Beobachtungspunkt der neun Beobachtungspunkte für jeden Schnitt war der Schwerpunkt in dem Schnitt des Wabenfilters. Der zweite Beobachtungspunkt war der Mittelpunkt in einer radialen Richtung von dem oben genannten Schwerpunkt bis zu dem Außenumfang des Wabenfilters. Der dritte bis neunte Beobachtungspunkt waren die sieben Punkte, die Mittelpunkte in radialer Richtung waren und vom oben genannten zweiten Beobachtungspunkt um 45 ° im Uhrzeigersinn verschoben waren. An der Trennwand, die eine Zuflusszelle, die den jeweiligen Beobachtungspunkt enthält, oder eine Zuflusszelle, die dem jeweiligen Beobachtungspunkt am nächsten liegt, umgibt, wurde eine Rußablösung beobachtet. In jedem Schnitt von 10 %, 50 % und 90 % der Gesamtlänge eines Wabenfilters bestand der Wabenfilter den Test, wenn an fünf oder mehr der neun Beobachtungspunkte keine Rußablösung auftrat. In jedem Schnitt von 10 %, 50 % und 90 % der Gesamtlänge eines Wabenfilters bestand der Wabenfilter den Test nicht, wenn an vier oder weniger der neun Beobachtungspunkte keine Rußablösung auftrat. Tabelle 3 zeigt das Ergebnis.
[Regenerationseffizienztest]
Während Hochtemperaturgas durch einen Wabenfilter von der Einströmendfläche strömte, wobei 6 g/l Ruß an der Trennwand angesammelt war, wurde eine erzwungene Regeneration des Filters durchgeführt. Die Bedingungen für die erzwungene Regeneration waren, dass die Gastemperatur an der Zuflussendfläche 650 °C betrug und die Zeit für das Strömen von Gas 15 Minuten betrug. Vor der erzwungenen Regeneration wurde die Masse des Wabenfilters, in dem sich Ruß angesammelt hatte, gemessen. Nach der erzwungenen Regeneration wurde die Masse des Wabenfilters gemessen und die Masse des Rußes, die durch die erzwungene Regeneration verloren ging, erhalten. Die Regenerationseffizienz (M2/M1 × 100 %) wurde aus der Masse M1 des angesammelten Rußes und der Masse M2 des durch erzwungene Regeneration verlorenen Rußes erhalten. Wie in den später beschriebenen Vergleichsbeispielen 2, 4, 6, 8, 10 werden Wabenfilter, die mit dem Katalysator in dem Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger der Dicke der Trennwand in der Dickenrichtung der Trennwand, die die Abflusszellen definiert, beladen sind, als „Basiswabenfilter“ bezeichnet. Es sei angenommen, dass die Regenerationseffizienz dieser Basiswabenfilter P1 ist und die Regenerationseffizienz des zu bewertenden Wabenfilters P2 ist, wobei die Reduktionsrate der Regenerationseffizienz ((P1-P2)/P1 ~ 100 %) erhalten wurde. Der Basiswabenfilter der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1, 11 und 12 ist Vergleichsbeispiel 2. In ähnlicher Weise ist der Basiswabenfilter der Beispiele 3 und 4 und der Vergleichsbeispiele 3, 13 und 14 Vergleichsbeispiel 4. Der Basiswabenfilter der Beispiele 5 und 6 und der Vergleichsbeispiele 5, 15 und 16 ist Vergleichsbeispiel 6. Der Basiswabenfilter der Beispiele 7 und 8 und der Vergleichsbeispiele 7, 17 und 18 ist Vergleichsbeispiel 8. Der Basiswabenfilter der Beispiele 9 und 10 und der Vergleichsbeispiele 9, 19 und 20 ist das Vergleichsbeispiel 10. Wenn die Reduktionsrate der Regenerationseffizienz innerhalb von 10 % liegt, wurde der Wabenfilter als „A“ bewertet. Wenn es 10% oder mehr betrug, wurde der Wabenfilter als „B“ bewertet. Der mit „A“ bewertete Wabenfilter hat den Test bestanden. Tabelle 3 zeigt das Ergebnis.

(Tabelle 1)

	Durchmesser (mm)	Gesamtlänge (mm)	Trennwanddicke (mm)	Zelldichte (Zellen/cm² )	Porositä t (%)	Schnittform der Zelle
	Durchmesser (mm)	Gesamtlänge (mm)	Trennwanddicke (mm)	Zelldichte (Zellen/cm² )	Porositä t (%)	Zuflusszelle	Abflusszelle	Verw. Zeichn.
Bsp. 1	229	203	0.3	47	48	Viereck	Viereck	2
Bsp. 2	229	203	0,26	47	41	Viereck	Viereck	2
Vergl.-bsp. 1	229	203	0.3	47	48	Viereck	Viereck	2
Vergl.-bsp. 2	229	203	0.3	47	48	Viereck	Viereck	2
Vergl.-bsp. 11	229	203	0.3	47	48	Viereck	Viereck	2
Vergl.-bsp. 12	229	203	0.3	47	48	Viereck	Viereck	2
Bsp. 3	229	203	0.3	48	48	Achteck	Viereck	7
Bsp. 4	229	203	0,26	47	41	Achteck	Viereck	7
Vergl.-bsp. 3	229	203	0.3	47	48	Achteck	Viereck	7
Vergl.-bsp. 4	229	203	0.3	47	48	Achteck	Viereck	7
Vergl.-bsp. 13	229	203	0.3	47	48	Achteck	Viereck	7
Vergl.-bsp. 14	229	203	0.3	47	48	Achteck	Viereck	7
Bsp. 5	229	203	0.3	47	48	Sechseck	Sechseck	8
Bsp. 6	229	203	0,26	47	41	Sechseck	Sechseck	8
Vergl.-bsp. 5	229	203	0.3	47	48	Sechseck	Sechseck	8
Vergl.-bsp. 6	229	203	0.3	47	48	Sechseck	Sechseck	8
Vergl.-bsp. 15	229	203	0.3	47	48	Sechseck	Sechseck	8
Vergl.-bsp. 16	229	203	0.3	47	48	Sechseck	Sechseck	8
Bsp. 7	229	203	0.3	47	48	Sechseck	Viereck	9
Bsp. 8	229	203	0,26	47	41	Sechseck	Viereck	9
Vergl.-bsp. 7	229	203	0.3	47	48	Sechseck	Viereck	9
Vergl.-bsp. 8	229	203	0.3	47	48	Sechseck	Viereck	9
Vergl.-bsp. 17	229	203	0.3	47	48	Sechseck	Viereck	9
Vergl.-bsp. 18	229	203	0.3	47	48	Sechseck	Viereck	9
Bsp. 9	229	203	0,3	46	47	Viereck, Achteck	Achteck	10
Bsp. 10	229	203	0,26	47	41	Viereck, Achteck	Achteck	10
Vergl.-bsp. 9	229	203	0.3	47	48	Viereck, Achteck	Achteck	10
Vergl.-bsp. 10	229	203	0.3	47	48	Viereck, Achteck	Achteck	10
Vergl.-bsp. 19	229	203	0.3	47	48	Viereck, Achteck	Achteck	10
Vergl.-bsp. 20	229	203	0.3	47	48	Viereck, Achteck	Achteck	10

(Tabelle 2)

	Katalysatorbeladungszustand
	Abflusszelle definierende Trennwand		Zuflusszelle definierende Trennwand
	Bereich von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger in Dickenrichtung	Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger in Dickenrichtung	Katalysatorbeladungsflächenantei
	Katalysator geladen oder nicht	Katalysator geladen oder nicht	(%)
Bsp. 1	Ja	Nein	5
Bsp. 2	Ja	Nein	5
Vergl.-bsp. 1	Ja	Nein	60
Vergl.-bsp. 2	Ja	Ja	60
Vergl.-bsp. 11	Ja	Nein	15
Vergl.-bsp. 12	Nein	Nein	5
Bsp. 3	Ja	Nein	5
Bsp. 4	Ja	Nein	5
Vergl.-bsp. 3	Ja	Nein	60
Vergl.-bsp. 4	Ja	Ja	60
Vergl.-bsp. 13	Ja	Nein	15
Vergl.-bsp. 14	Nein	Nein	5
Bsp. 5	Ja	Nein	5
Bsp. 6	Ja	Nein	5
Vergl.-bsp. 5	Ja	Nein	60
Vergl.-bsp. 6	Ja	Ja	60
Vergl.-bsp. 15	Ja	Nein	15
Vergl.-bsp. 16	Nein	Nein	5
Bsp. 7	Ja	Nein	5
Bsp. 8	Ja	Nein	5
Vergl.-bsp. 7	Ja	Nein	60
Vergl.-bsp. 8	Ja	Ja	60
Vergl.-bsp. 17	Ja	Nein	15
Vergl.-bsp. 18	Nein	Nein	5
Bsp. 9	Ja	Nein	5
Bsp. 10	Ja	Nein	5
Vergl.-bsp. 9	Ja	Nein	60
Vergl.-bsp. 10	Ja	Ja	60
Vergl.-bsp. 19	Ja	Nein	15
Vergl.-bsp. 20	Nein	Nein	5

(Tabelle 3)

	Rußablösungstest	Regenerationseffizienztest
Bsp. 1	bestanden	A (bestanden)
Bsp. 2	bestanden	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 1	durchgefallen	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 2	durchgefallen	Basis
Vergl.-bsp. 11	durchgefallen	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 12	bestanden	B (durchgefallen)
Bsp. 3	bestanden	A (bestanden)
Bsp. 4	bestanden	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 3	durchgefallen	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 4	durchgefallen	Basis
Vergl.-bsp. 13	durchgefallen	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 14	bestanden	B (durchgefallen)
Bsp. 5	bestanden	A (bestanden)
Bsp. 6	bestanden	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 5	durchgefallen	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 6	durchgefallen	Basis
Vergl.-bsp. 15	durchgefallen	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 16	bestanden	B (durchgefallen)
Bsp. 7	bestanden	A (bestanden)
Bsp. 8	bestanden	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 7	durchgefallen	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 8	durchgefallen	Basis
Vergl.-bsp. 17	durchgefallen	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 18	bestanden	B (durchgefallen)
Bsp. 9	bestanden	A (bestanden)
Bsp. 10	bestanden	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 9	durchgefallen	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 10	durchgefallen	Basis
Vergl.-bsp. 19	durchgefallen	A (bestanden)
Vergl.-bsp. 20	bestanden	B (durchgefallen)

(Beispiele 2 bis 10, Vergleichsbeispiele 1 bis 20)
Die Wabenfilter der Beispiele 2 bis 10 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 20 wurden davon abgesehen, dass ihre Konfigurationen wie in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigt waren, ähnlich wie in Beispiel 1 hergestellt. Für die Wabenfilter der Beispiele 2 bis 10 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 20 wurden der „Rußablösungstest“ und der „Regenerationseffizienztest“ durchgeführt. Tabelle 3 zeigt das Ergebnis.
(Ergebnis)
Die Wabenfilter der Beispiele 1 bis 10 zeigten gute Ergebnisse sowohl für den „Rußablösungstest“ als auch für den „Regenerationseffizienztest“. Die Wabenfilter der Vergleichsbeispiele 1 bis 10 wiesen an der gesamten Oberfläche der Trennwand Rußablösung auf, die in dem „Rußablösungstest“ zu beobachten war. Die Wabenfilter der Vergleichsbeispiele 11, 13, 15, 17 und 19 sind auch in dem „Rußablösungstest“ durchgefallen. Die Wabenfilter der Vergleichsbeispiele 12, 14, 16, 18 und 20 sind in dem „Regenerationseffizienztest“ durchgefallen.
Der Wabenfilter der vorliegenden Erfindung kann als Filter verwendet werden, um Partikel im Abgas einzufangen.
Bezugszeichenliste

1, 21, 41, 61, 81: Trennwand,
2, 22, 42, 62, 82: Zelle,
2a, 22a, 42a, 62a, 82a: Zuflusszelle,
2b, 22b, 42b, 62b, 82b: Abflusszelle,
3: Umfangswand,
4, 24, 44,64, 84: Wabenstrukturkörper,
5, 25, 45, 65, 85: Verstopfungsabschnitt,
9: Abgasreinigungskatalysator,
11, 31, 51, 71, 91: Zuflussendfläche,
12: Abflussendfläche,
100, 200, 300, 400, 500, 900: Wabenfilter,
101: Trennwand,
102: Zelle,
109: Ruß,
S1: Oberflächeninhalt der Trennwand, die die Zuflusszelle definiert,
S2: Mit Abgasreinigungskatalysator beladener Bereich,
T1: Dicke der Trennwand,
T2: Dicke des Bereichs, der den Abgasreinigungskatalysator aufweist

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

JP 2020 [0001]
JP 049073 [0001]
JP 2015164712 A [0006]
JP 2010221189 A [0006]

Claims

Wabenfilter, der umfasst: einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper mit einer porösen Trennwand, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen umgibt, die als Fluiddurchgangskanal dienen, der sich von einer Zuflussendfläche zu einer Abflussendfläche erstreckt; und einen Verstopfungsabschnitt, der so angeordnet ist, dass er ein Ende an einer der Seiten der Zuflussendfläche und der Abflussendfläche der Zellen verstopft, wobei die Zellen, die den Verstopfungsabschnitt an Enden auf der Seite der Abflussendfläche aufweisen und die auf der Seite der Zuflussendfläche offen sind, Zuflusszellen sind, die Zellen, die den Verstopfungsabschnitt an Enden auf der Seite der Zuflussendfläche aufweisen und die auf der Seite der Abflussendfläche offen sind, Abflusszellen sind, die Trennwand, die die Abflusszellen definiert, einen Abgasreinigungskatalysator mindestens in einem Teil eines Bereichs von 0 % oder mehr und 80 % oder weniger einer Dicke der Trennwand in einer Dickenrichtung der Trennwand ausgehend von einer Oberfläche der Trennwand, die die Abflusszellen definiert, aufweist und einen Abschnitt, der den Abgasreinigungskatalysator nicht aufweist, in einem Bereich von mehr als 80 % und 100 % oder weniger der Dicke der Trennwand umfasst, und die Trennwand, die die Zuflusszellen definiert, nicht mit dem Abgasreinigungskatalysator auf der Oberfläche beladen ist oder mit dem Abgasreinigungskatalysator so beladen ist, dass ein Prozentsatz eines Verhältnisses eines Flächeninhalts S2 eines mit dem Abgasreinigungskatalysator beladenen Bereichs zu einem Oberflächeninhalt S1 der Trennwand, die die Zuflusszellen definiert, 10 % oder weniger beträgt.
Wabenfilter nach Anspruch 1, wobei die Zellen jeweils eine Schnittform aufweisen, die in einem Schnitt senkrecht zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen des Wabenstrukturkörpers ein Polygon ist, und die Trennwand, die Seiten des Polygons bildet, das die Schnittform jeder Zelle ist, die Trennwand, die zwei benachbarte Zuflusszellen definiert, umfasst und die Trennwand, die die beiden benachbarten Zuflusszellen definiert, nicht mit dem Abgasreinigungskatalysator auf der Oberfläche beladen ist.