JP2002113798A - Honeycomb form using nonwoven fabric of metal fiber - Google Patents
Honeycomb form using nonwoven fabric of metal fiberInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの排気ガス中のカーボン等の微粒子（パティキュレー
ト）を捕集・除去するためのパティキュレートトラップ
や、内燃機関の排気ガス浄化等の目的で用いられる触媒
を担持するためのメタル担体に使用することのできるハ
ニカム体に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for the purpose of trapping and removing fine particles (particulates) such as carbon in exhaust gas of a diesel engine and for purifying exhaust gas of an internal combustion engine. The present invention relates to a honeycomb body that can be used as a metal carrier for supporting a catalyst to be used.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれ
るカーボンを主体とするパティキュレートを除去するこ
とは、環境対策上極めて重要である。ディーゼルエンジ
ンの排気ガス系統にパティキュレートトラップを配置
し、パティキュレートを捕集し、後処理により除去する
技術が種々提案されている。パティキュレートを捕集す
るためのフィルターとしては、コーディエライトセラミ
ックスのハニカム状多孔体や、セラミックスファイバを
キャンドル状にしたセラミックファイバートラップが知
られている。2. Description of the Related Art It is extremely important for environmental measures to remove particulates mainly composed of carbon contained in exhaust gas of a diesel engine. Various techniques have been proposed for disposing a particulate trap in an exhaust gas system of a diesel engine, collecting the particulate, and removing the particulate by post-processing. As a filter for collecting particulates, a honeycomb-like porous body of cordierite ceramics and a ceramic fiber trap in which ceramic fibers are made into a candle shape are known.
【０００３】特開平８−２４３３３３号公報において
は、金属繊維の不織布で作られる複数の平面フィルタ又
は異径筒状フィルタを組み合わせ、小型で排気ガスが通
過するフィルタ表面積が大きいトラップ構造によるパテ
ィキュレートトラップを提案している。フィルタとして
金属繊維の不織布を用いることによって耐久性や再生時
の信頼性の向上を図り、不織布の表面積を大きくするこ
とによって目詰まりと圧力損失の低減を図っている。[0003] In Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-243333, a particulate trap having a small trap structure with a large filter surface area through which exhaust gas passes is combined with a plurality of flat filters or different-diameter cylindrical filters made of a metal fiber non-woven fabric. Has been proposed. The use of a metal fiber non-woven fabric as a filter improves durability and reliability during reproduction, and the large surface area of the non-woven fabric reduces clogging and pressure loss.
【０００４】特開平９−２６２４１４号公報において
は、同じく金属繊維の不織布で作られる２枚以上の平板
フィルタと金属製の２枚以上の波板を交互に偶数枚重ね
た積層材をロール巻きしたパティキュレートトラップが
提案されている。金属繊維の不織布で作られる平板がパ
ティキュレートフィルタとして機能する。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-262414, a laminated material in which an even number of two or more flat filters and two or more corrugated sheets made of metal are alternately stacked is roll-wound. Particulate traps have been proposed. A flat plate made of a metal fiber nonwoven fabric functions as a particulate filter.
【０００５】内燃機関の排気ガスを浄化する目的で、排
気ガス経路に触媒を担持した触媒コンバータが配置され
る。また、メタノール等の炭化水素化合物を水蒸気改質
して水素リッチなガスを生成する改質装置においても、
同様に触媒を担持した担体が用いられる。これら触媒担
体は、ガスが通過する多数のセルを有し、各セルの壁面
には触媒がコーティングされ、通過するガスと触媒とが
広い接触面積で接触することが可能になっている。[0005] For the purpose of purifying the exhaust gas of an internal combustion engine, a catalytic converter carrying a catalyst is disposed in an exhaust gas path. Also, in a reformer for producing a hydrogen-rich gas by steam reforming a hydrocarbon compound such as methanol,
Similarly, a carrier supporting a catalyst is used. These catalyst carriers have a large number of cells through which gas passes, and the walls of each cell are coated with a catalyst, so that the passing gas and the catalyst can come into contact with a wide contact area.
【０００６】これらの目的で用いられる触媒担体として
は、セラミックス担体とメタル担体とがある。メタル担
体は、耐熱合金を用いた金属箔を積層し、ガスが通過す
る多数のセルを有するメタルハニカム体とし、このメタ
ルハニカム体を金属製の外筒に挿入してメタル担体とす
る。このメタル担体のガス通路となるハニカム体のセル
の金属箔の表面に触媒担持層を形成し、メタル担体とし
ている。[0006] Catalyst carriers used for these purposes include ceramic carriers and metal carriers. The metal carrier is formed by laminating metal foils using a heat-resistant alloy to form a metal honeycomb body having a large number of cells through which gas passes, and inserting this metal honeycomb body into a metal outer cylinder to form a metal carrier. A catalyst supporting layer is formed on the surface of the metal foil of the honeycomb cell serving as the gas passage of the metal carrier, and is used as the metal carrier.
【０００７】金属箔を積層してメタルハニカム体を形成
する方法として、最も一般的には、金属製平箔と該平箔
をコルゲート加工した金属製波箔とを軸の周りにスパイ
ラル状に巻き回す方法が採用されている。隣り合った平
箔と波箔とで構成される空間によってガスが通過するセ
ルが形成される。[0007] As a method of forming a metal honeycomb body by laminating metal foils, most commonly, a metal flat foil and a corrugated metal corrugated foil of the flat foil are spirally wound around an axis. The method of turning is adopted. A cell through which gas passes is formed by the space formed by the adjacent flat foil and corrugated foil.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ディーゼルエンジンな
どにおいて排気ガス中のパティキュレートを捕集するた
めのフィルタ（パティキュレートトラップ）を搭載した
場合、フィルタ通過時における排気ガスの圧力損失を避
けることができない。さらにパティキュレートがフィル
タに捕集堆積されることによりフィルタの透過性が落
ち、圧力損失が上昇する。仮に自動車に搭載できる大き
さに収めようとすると、フィルタ表面積を増大しようと
しても限度がある。パティキュレートトラップにおける
大きな圧力損失は、エンジンの出力や燃費を大幅に損な
う原因となる。そのため、初期の圧力損失が少なく圧力
損失の上昇を極力押さえた、捕集性の高いパティキュレ
ートトラップの開発が望まれていた。When a filter (particulate trap) for trapping particulates in exhaust gas is installed in a diesel engine or the like, pressure loss of the exhaust gas when passing through the filter cannot be avoided. . Further, the particulates are collected and deposited on the filter, so that the permeability of the filter is reduced and the pressure loss is increased. If the size is set to a size that can be mounted on a vehicle, there is a limit even if an attempt is made to increase the surface area of the filter. A large pressure loss in the particulate trap causes a great loss of engine output and fuel efficiency. Therefore, it has been desired to develop a particulate trap having a high trapping property, which has a small initial pressure loss and suppresses an increase in the pressure loss as much as possible.
【０００９】今まで開示された発明で、特開平８−２４
３３３３号公報や特開平９−２６２４１４号公報などに
より、小型のパティキュレートトラップにおいて金属製
不織布の表面積を増大することが可能になった。しか
し、特開平８−２４３３３３号公報に開示された発明に
おいては、金属繊維の不織布で作られる複数のフィルタ
が互いに隣接し、流入する排気ガスの圧力によって不織
布が変形し、隣接する不織布同士が接触して排気ガスが
円滑に流出しないトラブルが発生しやすい。また、特開
平９−２６２４１４号公報に開示された発明において
は、パティキュレートトラップの排気ガス経路を確保す
るため、パティキュレートの捕集には寄与しない波板を
平面フィルタの間に挿入する必要があった。このため、
特開平９−２６２４１４号公報においては、金属繊維の
不織布で作られる２枚以上の平板フィルタと金属製の２
枚以上の波板を交互に偶数枚重ねた積層材をロール巻き
するという複雑な構造を採用しなければならなかった。
ディーゼルエンジン用のパティキュレートトラップとし
ては、平板フィルタ間の排気ガス経路を確保できる耐久
性を有し、より簡素な作りでエンジン排気系に搭載可能
な事が必要とされ、小型化、軽量化、低価格化が課題と
なっていた。The invention disclosed so far is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
According to Japanese Unexamined Patent Publication No. 3333 and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 9-262414, it has become possible to increase the surface area of a metal nonwoven fabric in a small particulate trap. However, in the invention disclosed in JP-A-8-243333, a plurality of filters made of a metal fiber nonwoven fabric are adjacent to each other, the nonwoven fabric is deformed by the pressure of inflowing exhaust gas, and the adjacent nonwoven fabrics come into contact with each other. The trouble that the exhaust gas does not flow smoothly is likely to occur. Further, in the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-262414, it is necessary to insert a corrugated sheet that does not contribute to the collection of particulates between the planar filters in order to secure the exhaust gas path of the particulate trap. there were. For this reason,
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-262414, two or more flat filters made of a metal fiber nonwoven fabric and two or more metal filters are used.
A complicated structure had to be adopted in which a laminated material in which an even number of corrugated sheets or more were alternately stacked was roll-wound.
As a particulate trap for diesel engines, it must be durable enough to secure an exhaust gas path between the flat filters, and must be able to be mounted on the engine exhaust system with a simpler construction. Price reduction was an issue.
【００１０】また触媒反応による排気ガス浄化等を目的
とするハニカム体においては、触媒反応効率を向上する
ためには触媒反応表面積の増大が効果的であり、これは
各セルの断面積を小さくしてセル密度を増大させること
で対応できる。しかし、各セルの断面積を小さくすると
ハニカム体を通過するときの排気ガスの圧力損失の増大
を招き、また入り側面積と管路長さの関係により断面積
を小さくした場合には乱流の発生領域が短くなり触媒と
の反応効率が低下する傾向がある。そのため、触媒反応
効率が優れていてかつ圧力損失の少ない触媒担体の開発
が望まれていた。In a honeycomb body for purifying exhaust gas by a catalytic reaction, etc., it is effective to increase the catalytic reaction surface area in order to improve the catalytic reaction efficiency. To increase the cell density. However, reducing the cross-sectional area of each cell causes an increase in the pressure loss of the exhaust gas when passing through the honeycomb body. In addition, when the cross-sectional area is reduced due to the relationship between the entrance area and the pipe length, turbulent flow may occur. There is a tendency that the generation region is shortened and the reaction efficiency with the catalyst is reduced. Therefore, development of a catalyst carrier having excellent catalytic reaction efficiency and low pressure loss has been desired.
【００１１】現在問題となっているディーゼルエンジン
の排気ガスにおいては、パティキュレートトラップと有
害成分除去のための触媒反応とをともに行う必要があ
る。パティキュレートトラップと触媒コンバータとを別
々に配置するのではなく、ひとつの装置で両方の機能を
具備することができれば、装置設置スペースの確保、圧
力損失の低減の意味で望ましい。In the exhaust gas of a diesel engine, which is currently a problem, it is necessary to perform both a particulate trap and a catalytic reaction for removing harmful components. It is desirable that a single device can have both functions, instead of separately arranging the particulate trap and the catalytic converter, in terms of securing an installation space for the device and reducing pressure loss.
【００１２】本発明は、初期の圧力損失や圧力損失の上
昇が非常に少ないパティキュレートトラップを提供する
ことを第１の目的とする。It is a first object of the present invention to provide a particulate trap in which the initial pressure loss and the rise in pressure loss are extremely small.
【００１３】また、本発明は一層の小型化、軽量化、低
価格化を実現し、使用に耐える耐久性を有したパティキ
ュレートトラップを提供することを第２の目的とする。It is a second object of the present invention to provide a particulate trap which achieves further miniaturization, weight reduction and cost reduction, and has durability which can be used.
【００１４】また、本発明は、触媒反応効率が優れてい
てかつ圧力損失の少ない触媒担体を提供することを第３
の目的とする。It is another object of the present invention to provide a catalyst carrier having excellent catalytic reaction efficiency and low pressure loss.
The purpose of.
【００１５】さらに、本発明は、パティキュレートトラ
ップと触媒コンバータとの両方の機能を具備する装置を
提供することを第４の目的とする。It is a fourth object of the present invention to provide an apparatus having both functions of a particulate trap and a catalytic converter.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するためになされたものであり、その要旨とすると
ころは以下のとおりである。 （１）金属繊維製不織布の平板１と金属繊維製不織布を
コルゲート加工した波板２とを交互に重ね合わせて巻き
回し、又は積層することにより多数のガス流通セル３を
形成してなることを特徴とするハニカム体。 （２）前記金属繊維製不織布の金属繊維４に触媒を担持
したことを特徴とする上記（１）に記載のハニカム体。 （３）金属繊維製不織布の平板１と金属繊維製不織布を
コルゲート加工した波板２とを交互に重ね合わせて巻き
回すことにより多数のガス流通セル３を形成したハニカ
ム体７とし、該ハニカム体７の一方の端部９において平
板１とその外側に隣接する波板２とで形成するセル３を
閉塞し、ハニカム体の他方の端部１０において平板１と
その内側に隣接する波板２とで形成するセル３を閉塞し
てなることを特徴とするハニカム体。 （４）金属繊維製不織布の平板１と金属繊維製不織布を
コルゲート加工した波板２とを交互に重ね合わせて積層
することにより多数のガス流通セル３を形成したハニカ
ム体７とし、該ハニカム体７の一方の端部９において平
板１とその一方の側１１に隣接する波板２とで形成する
セル３を閉塞し、ハニカム体の他方の端部１０において
平板１とその他方の側１２に隣接する波板２とで形成す
るセル３を閉塞してなることを特徴とするハニカム体。 （５）前記金属繊維製不織布の金属繊維４に触媒を担持
したことを特徴とする上記（３）又は（４）に記載のハ
ニカム体。 （６）前記金属繊維製不織布の波板２の波頂部１８の方
向が、該波板２の幅方向に対して傾斜していることを特
徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載のハニ
カム体。 （７）前記金属繊維製不織布の厚さを０．０１ｍｍ〜３
ｍｍとしたことを特徴とする上記（３）乃至（６）のい
ずれかに記載のハニカム体。 （８）前記金属繊維製不織布の波板２の波形状が、半円
形、正弦波形状、台形、四角形、三角形のいずれかであ
ることを特徴とする上記（１）乃至（７）のいずれかに
記載のハニカム体。 （９）前記金属繊維製不織布の波板２の波高さが０．１
ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする上記（１）乃至
（８）のいずれかに記載のハニカム体。 （１０）前記金属繊維製不織布の空隙率が４０〜９０％
であることを特徴とする上記（１）乃至（９）のいずれ
かに記載のハニカム体。 （１１）セル３に垂直な断面におけるハニカム体７の形
状が、円形、楕円形、レーストラック形状、多角形状の
いずれかであることを特徴とする上記（１）乃至（１
０）のいずれかに記載のハニカム体。 （１２）前記金属繊維製不織布の平板１と波板２との接
触部をロウ付けにより接合してなることを特徴とする上
記（１）乃至（１１）のいずれかに記載のハニカム体。 （１３）前記金属繊維製不織布の平板１と波板２との接
触部を拡散接合により接合してなることを特徴とする上
記（１）乃至（１１）のいずれかに記載のハニカム体。 （１４）前記金属繊維製不織布の空隙率を、ハニカム体
の一方の端部から他方の端部にかけて徐々に低くしてな
ることを特徴とする上記（１）乃至（１３）のいずれか
に記載のハニカム体。 （１５）前記金属繊維製不織布に微量のＳｉＣ繊維を織
り込ませたことを特徴とする上記（１）乃至（１４）の
いずれかに記載のハニカム体。 （１６）前記金属繊維製不織布に孔径０．５ｍｍ〜２ｍ
ｍの微細な孔を開孔したことを特徴とする上記（１）、
（２）、（６）乃至（１５）のいずれかに記載のハニカ
ム体。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the gist thereof is as follows. (1) A large number of gas flow cells 3 are formed by alternately stacking and winding or laminating a flat plate 1 of a metal fiber nonwoven fabric and a corrugated sheet 2 of a corrugated metal fiber nonwoven fabric. Honeycomb body characterized. (2) The honeycomb body according to the above (1), wherein a catalyst is supported on the metal fibers 4 of the metal fiber nonwoven fabric. (3) A honeycomb body 7 in which a large number of gas flow cells 3 are formed by alternately stacking and winding flat plates 1 of a metal fiber nonwoven fabric and corrugated corrugated plates 2 of a metal fiber nonwoven fabric, and the honeycomb body The cell 3 formed by the flat plate 1 and the corrugated plate 2 adjacent to the outside at one end 9 of the honeycomb body 7 is closed, and the flat plate 1 and the corrugated plate 2 adjacent to the inside are closed at the other end 10 of the honeycomb body. A honeycomb body characterized by closing a cell 3 formed by: (4) A honeycomb body 7 in which a large number of gas flow cells 3 are formed by alternately stacking and laminating flat plates 1 made of a metal fiber nonwoven fabric and corrugated corrugated plates 2 made of a metal fiber nonwoven fabric, The cell 3 formed by the flat plate 1 and the corrugated plate 2 adjacent to one side 11 at one end 9 of the honeycomb body 7 is closed, and the flat plate 1 and the other side 12 at the other end 10 of the honeycomb body are closed. A honeycomb body, wherein cells 3 formed by adjacent corrugated plates 2 are closed. (5) The honeycomb body according to the above (3) or (4), wherein a catalyst is supported on the metal fibers 4 of the metal fiber nonwoven fabric. (6) Any one of the above (1) to (5), wherein the direction of the crests 18 of the corrugated sheet 2 of the metal fiber nonwoven fabric is inclined with respect to the width direction of the corrugated sheet 2. The honeycomb body according to any one of the above. (7) The metal fiber nonwoven fabric has a thickness of 0.01 mm to 3 mm.
mm, the honeycomb body according to any one of the above (3) to (6). (8) The wave shape of the corrugated sheet 2 of the metal fiber nonwoven fabric is any one of a semicircle, a sine wave, a trapezoid, a square, and a triangle. The honeycomb body according to any one of the above. (9) The wave height of the corrugated sheet 2 of the metal fiber nonwoven fabric is 0.1
The honeycomb body according to any one of the above (1) to (8), wherein the thickness is from 5 mm to 5 mm. (10) The porosity of the metal fiber nonwoven fabric is 40 to 90%.
The honeycomb body according to any one of the above (1) to (9), wherein (11) The shape of the honeycomb body 7 in a cross section perpendicular to the cell 3 is any one of a circular shape, an elliptical shape, a race track shape, and a polygonal shape.
0] The honeycomb body according to any one of the above. (12) The honeycomb body according to any one of (1) to (11), wherein a contact portion between the flat plate 1 and the corrugated plate 2 of the metal fiber nonwoven fabric is joined by brazing. (13) The honeycomb body according to any one of (1) to (11), wherein a contact portion between the flat plate 1 and the corrugated plate 2 of the metal fiber nonwoven fabric is joined by diffusion bonding. (14) The method according to any one of (1) to (13), wherein the porosity of the metal fiber nonwoven fabric is gradually reduced from one end to the other end of the honeycomb body. Honeycomb body. (15) The honeycomb body according to any one of (1) to (14), wherein a small amount of SiC fibers are woven into the metal fiber nonwoven fabric. (16) The metal fiber nonwoven fabric has a pore size of 0.5 mm to 2 m.
(1), characterized in that a fine hole of m is opened.
(2) The honeycomb body according to any one of (6) to (15).
【００１７】本発明の上記（１）においては、図１に示
すように、金属繊維製不織布の平板１と金属繊維製不織
布をコルゲート加工した波板２とを交互に重ね合わせて
巻き回すか、あるいは図２に示すように金属繊維製不織
布の平板１と金属繊維製不織布をコルゲート加工した波
板２とを交互に重ね合わせて積層することにより多数の
ガス流通セル３を形成したハニカム体７を構成する。さ
らにこのハニカム体７を金属製の外筒６に挿入すること
によって、ディーゼルエンジンの排気ガス通路に配置す
ることができるパティキュレートトラップとなる。In the above (1) of the present invention, as shown in FIG. 1, a flat plate 1 made of a metal fiber non-woven fabric and a corrugated sheet 2 made of a metal fiber non-woven fabric are alternately overlapped and wound, Alternatively, as shown in FIG. 2, a honeycomb body 7 in which a large number of gas flow cells 3 are formed by alternately stacking and laminating flat plates 1 made of a metal fiber nonwoven fabric and corrugated corrugated plates 2 made of a metal fiber nonwoven fabric. Constitute. Further, by inserting the honeycomb body 7 into the metal outer cylinder 6, a particulate trap that can be disposed in an exhaust gas passage of a diesel engine is provided.
【００１８】図３に示すように、ディーゼルエンジンの
排気ガスは、ハニカム体の排気ガス入り側１５の端面か
ら入り側ガス流２１としてハニカム体のセル３に入り、
ハニカム体のセルを通過して排気ガス出側１６の端面か
ら出側ガス流２２として排出される。セル壁を構成する
金属繊維製不織布は繊維の絡みにより表面に凹凸がある
ため本開発品のパティキュレートトラップを通過するガ
ス流２３は乱流となり、セルを構成する金属繊維製不織
布と衝突を繰り返す。この衝突の過程で、排気ガス中に
含まれるパティキュレートが不織布の金属繊維４に捕獲
される為、パティキュレートトラップとして機能する。
一方排気ガスはセル３だけでなく、不織布内部を通過し
隣接するセルに流れ込み、その際にも不織布内部の金属
繊維４と激しく衝突を繰り返す。この流れによりパティ
キュレートは不織布の内部に捕獲され、従来の不織布の
みを通過していくパティキュレートトラップと遜色の無
い捕集性が得られる。また、セル３を直進した排気ガス
は乱流の影響しか受けず、本開発品を通過することによ
り、従来に比較して大幅に圧力損失を下げることがで
き、また捕集が進んだ際の圧力損失の上昇も押さえる事
が出来る。即ち、上記（１）によって本発明の第１の課
題を解決することができる。As shown in FIG. 3, the exhaust gas of the diesel engine enters the cell 3 of the honeycomb body as an inlet gas flow 21 from the end face of the exhaust gas inlet side 15 of the honeycomb body.
After passing through the cells of the honeycomb body, the exhaust gas is discharged from the end face of the exhaust gas outlet 16 as an outlet gas flow 22. Since the metal fiber non-woven fabric forming the cell wall has irregularities on the surface due to the entanglement of the fibers, the gas flow 23 passing through the particulate trap of the present invention becomes turbulent, and repeatedly collides with the metal fiber non-woven fabric forming the cell. . In the course of the collision, the particulates contained in the exhaust gas are captured by the metal fibers 4 of the non-woven fabric, and thus function as a particulate trap.
On the other hand, the exhaust gas passes not only through the cell 3 but also through the inside of the non-woven fabric and flows into an adjacent cell. By this flow, the particulates are trapped inside the nonwoven fabric, and a trapping property comparable to that of a particulate trap passing only through a conventional nonwoven fabric can be obtained. In addition, the exhaust gas that travels straight through the cell 3 is affected only by the turbulence, and by passing through the developed product, the pressure loss can be significantly reduced as compared with the conventional one, and when the collection proceeds, It can also suppress the rise in pressure loss. That is, the first problem of the present invention can be solved by the above (1).
【００１９】本発明の上記（２）においては、上記
（１）加え、ハニカム体を構成する金属繊維製不織布の
金属繊維に触媒を担持する。金属繊維に担持された触媒
は、図４（ｂ）に示すように金属繊維４の１本１本の表
面に触媒担持層５としてコーティングされているので、
この不織布をガスが通過することが可能であり、触媒と
して機能するだけでなく、パティキュレートをトラップ
することもできる。またセルを構成する平板と波板を金
属板で構成して触媒をコーティングした従来の場合に比
較し、セル内における触媒担持層５の総表面積は本発明
の方が大幅に増大する。これにより今までの触媒担体よ
り大幅な小型化が計れる。In the above (2) of the present invention, in addition to the above (1), a catalyst is supported on metal fibers of a metal fiber nonwoven fabric constituting the honeycomb body. Since the catalyst supported on the metal fibers is coated on the surface of each metal fiber 4 as a catalyst supporting layer 5 as shown in FIG.
The gas can pass through the nonwoven fabric and not only functions as a catalyst but also traps particulates. The total surface area of the catalyst-carrying layer 5 in the cell is much larger in the present invention than in the conventional case where the flat plate and the corrugated plate constituting the cell are made of a metal plate and coated with a catalyst. As a result, the size of the catalyst carrier can be significantly reduced.
【００２０】本発明（２）をディーゼルエンジンの排気
ガス系に使用した場合には、上記（１）と同様に排気ガ
スに含まれるパティキュレートが金属繊維間の凹凸にト
ラップされるので圧力損失の少ないパティキュレートト
ラップとして機能とすると同時に、金属繊維表面の触媒
によって触媒反応が起こり、排気ガス中の有害成分除去
を同時に行うことができる。即ち、本発明の第４の課題
を解決することができる。When the present invention (2) is used in the exhaust gas system of a diesel engine, the particulates contained in the exhaust gas are trapped in the unevenness between the metal fibers as in the case of the above (1). At the same time as functioning as a small particulate trap, a catalytic reaction is caused by the catalyst on the surface of the metal fiber, and harmful components in the exhaust gas can be removed at the same time. That is, the fourth object of the present invention can be solved.
【００２１】本発明（２）をガソリンエンジンの排気ガ
ス系に使用した場合には、排気ガス浄化用の触媒担体と
して機能する。従来の金属製平箔と波箔とを巻き回しあ
るいは積層した触媒担体に比較し、セル内表面における
触媒担持層の総表面積が大幅に増大するので、触媒反応
効率が画期的に向上する。またセル壁面を構成する金属
繊維製不織布の凹凸により乱流発生が全面におき、触媒
反応が促進される。メタノール改質装置としても良好で
ある。即ち、本発明の第３の課題を解決することができ
る。When the present invention (2) is used in an exhaust gas system of a gasoline engine, it functions as a catalyst carrier for purifying exhaust gas. Since the total surface area of the catalyst supporting layer on the inner surface of the cell is greatly increased as compared with a conventional catalyst carrier in which a flat metal foil and a corrugated foil are wound or laminated, the catalytic reaction efficiency is remarkably improved. Further, turbulence is generated on the entire surface due to the unevenness of the metal fiber nonwoven fabric constituting the cell wall, and the catalytic reaction is promoted. It is also good as a methanol reformer. That is, the third object of the present invention can be solved.
【００２２】本発明の上記（３）又は（４）において
は、まず上記（１）と同様に、図１に示すように、金属
繊維製不織布の平板１と金属繊維製不織布をコルゲート
加工した波板２とを交互に重ね合わせて巻き回すか、あ
るいは図２に示すように金属繊維製不織布の平板１と金
属繊維製不織布をコルゲート加工した波板２とを交互に
重ね合わせて積層することにより多数のガス流通セル３
を形成したハニカム体７を構成する。さらに、上記
（３）においては、図５に示すように、ハニカム体の一
方の端部９において平板１とその外側に隣接する波板２
とで形成するセル３を閉塞体８で閉塞し、ハニカム体の
他方の端部１０において平板１とその内側に隣接する波
板２とで形成するセル３を閉塞体８で閉塞する。上記
（４）においては、図６に示すように、ハニカム体の一
方の端部９において平板１とその一方の側１１に隣接す
る波板２とで形成するセル３を閉塞体８で閉塞し、ハニ
カム体の他方の端部１０において平板１とその他方の側
１２に隣接する波板２とで形成するセル３を同じく閉塞
体８で閉塞する。「一方の端部９」は排気ガスの入り側
１５でも出側１６でもよい。また、上記（４）の「一方
の側１１」も幾何学的にどちらの側を指してもよい。In the above (3) or (4) of the present invention, first, as in the above (1), as shown in FIG. 1, a flat plate 1 made of a metal fiber non-woven fabric and a corrugated wave obtained by corrugating a metal fiber non-woven fabric. The sheet 2 is alternately stacked and wound, or as shown in FIG. 2, a flat plate 1 of a metal fiber nonwoven fabric and a corrugated corrugated sheet 2 of a metal fiber nonwoven fabric are alternately stacked and laminated. Many gas distribution cells 3
Is formed to constitute the honeycomb body 7. Further, in the above (3), as shown in FIG. 5, at one end 9 of the honeycomb body, the flat plate 1 and the corrugated
The cell 3 formed by the closing member 8 is closed by the closing member 8, and the cell 3 formed by the flat plate 1 and the corrugated plate 2 adjacent inside at the other end 10 of the honeycomb body is closed by the closing member 8. In the above (4), as shown in FIG. 6, the cell 3 formed by the flat plate 1 and the corrugated plate 2 adjacent to the one side 11 at one end 9 of the honeycomb body is closed by the closing body 8. The cell 3 formed by the flat plate 1 and the corrugated plate 2 adjacent to the other side 12 at the other end 10 of the honeycomb body is similarly closed by the closing body 8. The “one end 9” may be the exhaust gas inlet side 15 or the outlet side 16. Further, the "one side 11" of the above (4) may geometrically indicate either side.
【００２３】上記（３）（４）をディーゼルエンジンの
排気ガス系に配置した場合、図７に示すように、ハニカ
ム体の排気ガス入り側１５において、排気ガスは閉塞さ
れていないセルに入り側ガス流２１として流入する。当
該セルの排気ガス出側１６の端はセルが閉塞体８で閉塞
されているので、排気ガスはセル内表面を構成する不織
布の平板１及び波板２を通過してガス流２４として隣接
するセルに流れ込む。排気ガスが流れ込んだ隣接セル
は、排気ガス入り側１５が閉塞され排気ガス出側１６が
開放されているので、排気ガスはそのまま排気ガス出側
１６から出側ガス流２２として流出する。このように排
気ガスが不織布の平板１又は波板２を通過する際に、排
気ガス中のパティキュレートが金属繊維４にトラップさ
れるので、パティキュレートトラップとして機能する。When the above (3) and (4) are arranged in the exhaust gas system of a diesel engine, as shown in FIG. 7, on the exhaust gas inlet side 15 of the honeycomb body, the exhaust gas enters the unblocked cell. It flows in as a gas stream 21. Since the end of the exhaust gas outlet side 16 of the cell is closed by the closing body 8, the exhaust gas passes through the nonwoven fabric flat plate 1 and the corrugated plate 2 constituting the inner surface of the cell and is adjacent as the gas flow 24. Flow into the cell. In the adjacent cell into which the exhaust gas has flowed, the exhaust gas inlet side 15 is closed and the exhaust gas outlet side 16 is open, so that the exhaust gas flows out from the exhaust gas outlet 16 as it is as the outlet gas flow 22. As described above, when the exhaust gas passes through the nonwoven fabric flat plate 1 or the corrugated plate 2, the particulates in the exhaust gas are trapped by the metal fibers 4, and thus function as a particulate trap.
【００２４】上記（３）（４）において、金属繊維製不
織布の平板１と平板１との間に積層された波板２は、平
板１と同様金属繊維製不織布で形成され、波状であるた
めにその剛性が非常に高い。従って、パティキュレート
を捕集する機能を有する不織布の平板１と不織布の波板
２のみで構成しているにもかかわらず、これら不織布が
変形して排気ガス経路が閉塞することがない。この点で
特開平８−２４３３３３号公報に開示された発明の問題
を解決している。また、特開平９−２６２４１４号公報
に開示された発明のような、パティキュレートの捕集に
寄与しない金属製の波板を用いておらず、各１層の不織
布平板と不織布波板のみを積層するというシンプルな構
造でパティキュレートトラップを構成している。即ち、
上記（３）（４）は本発明の第２の課題を解決すること
ができる。In the above (3) and (4), the corrugated plate 2 laminated between the flat plates 1 of the metal fiber non-woven fabric is made of the metal fiber non-woven fabric like the flat plate 1 and is corrugated. Its rigidity is very high. Therefore, even though the nonwoven fabric is composed of only the nonwoven fabric flat plate 1 and the nonwoven fabric corrugated plate 2 having the function of collecting particulates, these nonwoven fabrics are not deformed and the exhaust gas passage is not blocked. In this respect, the problem of the invention disclosed in JP-A-8-243333 is solved. Further, unlike the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-262414, a metal corrugated sheet which does not contribute to the collection of particulates is not used. The particulate trap has a simple structure. That is,
The above (3) and (4) can solve the second problem of the present invention.
【００２５】本発明の上記（５）においては、上記
（２）発明と同様、上記（３）（４）に加え、図４
（ｂ）に示すようにハニカム体を構成する金属繊維製不
織布の金属繊維に触媒を担持している。本発明（５）を
ディーゼルエンジンの排気ガス系に使用した場合には、
排気ガスが金属繊維製不織布を通過するときにパティキ
ュレートを捕獲すると同時に、上記（２）と同様に金属
繊維表面の触媒によって触媒反応が起こり、排気ガス中
の有害成分除去を同時に行うことができる。即ち、本発
明の第４の課題を解決することができる。In the above (5) of the present invention, as in the above (2) invention, in addition to the above (3) and (4), FIG.
As shown in (b), the catalyst is supported on the metal fibers of the metal fiber nonwoven fabric constituting the honeycomb body. When the present invention (5) is used for an exhaust gas system of a diesel engine,
At the same time as capturing the particulates when the exhaust gas passes through the metal fiber non-woven fabric, a catalytic reaction is caused by the catalyst on the metal fiber surface in the same manner as in (2) above, and harmful components in the exhaust gas can be removed at the same time. . That is, the fourth object of the present invention can be solved.
【００２６】本発明の上記（６）においては、金属繊維
製不織布の波板の波頂部１８の方向が、図８（ａ）に示
すように波板２の幅方向に対して傾斜している。このよ
うな波板２を用いて本発明（１）〜（５）のハニカム体
を構成すると、図８（ｂ）に示すように、ハニカム体中
に形成されるセル３の方向がハニカム体７の軸方向から
傾斜するとともに、セル３は直線ではなくわずかながら
曲線を形成する。このため、セル中を通過する排気ガス
とセル内表面との間の衝突が激しくなり、パティキュレ
ートの捕集効率が増大するとともに触媒反応効率の増大
を得ることができる。波頂部１８の傾斜角度の好適範囲
は、５°〜３０°である。５°未満では傾斜角度をつけ
た効果を十分に発揮することができない。また３０°を
超えると、圧力損失が増大し、パティキュレートの捕集
又は触媒反応が十分に得られなくなる可能性が増大す
る。In the above (6) of the present invention, the direction of the crests 18 of the corrugated sheet made of metal fiber nonwoven fabric is inclined with respect to the width direction of the corrugated sheet 2 as shown in FIG. . When the honeycomb body of the present invention (1) to (5) is configured using such a corrugated sheet 2, the direction of the cells 3 formed in the honeycomb body is changed to the direction of the honeycomb body 7 as shown in FIG. And the cell 3 forms a slightly curved line instead of a straight line. For this reason, the collision between the exhaust gas passing through the cell and the inner surface of the cell becomes severe, so that the efficiency of collecting particulates and the efficiency of catalytic reaction can be increased. A preferred range of the inclination angle of the crest 18 is 5 ° to 30 °. If it is less than 5 °, the effect of setting the inclination angle cannot be sufficiently exhibited. If it exceeds 30 °, the pressure loss increases, and the possibility of insufficient particulate collection or catalytic reaction increases.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】本発明で使用する金属繊維製不織
布としては、ステンレス鋼等の耐熱性金属で作られた金
属繊維（直径４μｍ〜５０μｍ）を用いて不織布とした
ものが好ましい。不織布の厚さについては、厚さが薄い
ほど不織布の変形性が向上し、不織布の波板を形成する
際に波ピッチおよび波高さを小さくすることができるよ
うになる。これにより、セル密度の高いハニカム体を形
成することが可能になる。一方、不織布の厚さを厚くす
ると、不織布によるパティキュレートの捕集サイトが増
大するために捕集効率が向上する一方、不織布を通過す
るガスの圧力損失が増大し、不織布を波板加工しようと
した際の変形性が低下する。また不織布の空隙率を変え
ることにより捕集サイトが広げられる。繊維径を変化さ
せることにより、細孔径が変化し捕集性が変わる。この
ような観点から、金属繊維製不織布の厚さとしては、本
発明の上記（７）のように０．０１ｍｍ〜３ｍｍの範囲
が好ましい。厚さ０．０１ｍｍ未満では不織布の表面し
か捕集ができないため０．０１ｍｍ以上の厚みが好まし
く、また３ｍｍを超えると加工性が問題となる。より好
ましくは、金属繊維製不織布の厚さを０．０５ｍｍ〜
１．５ｍｍの範囲とする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The non-woven fabric made of metal fibers used in the present invention is preferably a non-woven fabric made of metal fibers (diameter: 4 μm to 50 μm) made of a heat-resistant metal such as stainless steel. Regarding the thickness of the nonwoven fabric, the thinner the thickness, the more the deformability of the nonwoven fabric is improved, and the wave pitch and wave height can be reduced when forming the corrugated sheet of the nonwoven fabric. This makes it possible to form a honeycomb body having a high cell density. On the other hand, when the thickness of the nonwoven fabric is increased, the collection efficiency of the particulates by the nonwoven fabric increases, so that the collection efficiency is improved.On the other hand, the pressure loss of the gas passing through the nonwoven fabric increases, and the nonwoven fabric is corrugated. In this case, the deformability is reduced. The collection site can be expanded by changing the porosity of the nonwoven fabric. By changing the fiber diameter, the pore diameter changes and the trapping property changes. From such a viewpoint, the thickness of the metal fiber nonwoven fabric is preferably in the range of 0.01 mm to 3 mm as in (7) of the present invention. If the thickness is less than 0.01 mm, only the surface of the nonwoven fabric can be collected, so that the thickness is preferably 0.01 mm or more, and if it exceeds 3 mm, workability becomes a problem. More preferably, the thickness of the metal fiber nonwoven fabric is from 0.05 mm to
The range is 1.5 mm.
【００２８】本発明の上記（２）（５）において金属繊
維製不織布の金属繊維に触媒を担持するに際しては、図
４（ｂ）に示すように各金属繊維４ごとに独立した触媒
担持層５を形成する必要がある。隣接する金属繊維間の
触媒担持層が連続してしまうと、金属繊維間に存在した
開口部が閉塞され、ガスが不織布を通過することが不可
能となる。また、触媒担持層の総表面積の増大効果を得
るためにも、図４（ｂ）に示すように各金属繊維４ごと
に独立した触媒担持層５を形成する必要がある。このよ
うに各金属繊維４ごとに独立した触媒担持層５を形成す
るためには、触媒担持層５の厚さを２０μｍ以下とする
ことが好ましい。１０μｍ以下であればより好ましい。
ウォッシュコート液として濡れ性の良いものを使用し、
かつ貴金属粒度を５μｍ以下にすることによって、上記
好ましい触媒担持層厚さとすることができる。In the above (2) and (5) of the present invention, when the catalyst is supported on the metal fibers of the metal fiber non-woven fabric, as shown in FIG. Need to be formed. If the catalyst supporting layer between adjacent metal fibers is continuous, the openings existing between the metal fibers are closed, so that gas cannot pass through the nonwoven fabric. Further, in order to obtain the effect of increasing the total surface area of the catalyst supporting layer, it is necessary to form an independent catalyst supporting layer 5 for each metal fiber 4 as shown in FIG. In order to form an independent catalyst supporting layer 5 for each metal fiber 4 as described above, it is preferable that the thickness of the catalyst supporting layer 5 be 20 μm or less. It is more preferable that the thickness be 10 μm or less.
Use a good wet coat as the wash coat liquid,
Further, by setting the particle size of the noble metal to 5 μm or less, the preferable thickness of the catalyst supporting layer can be obtained.
【００２９】本発明の金属繊維製不織布の波板の波形状
としては、上記（８）のように半円形、正弦波形状、台
形、四角形、三角形のいずれを用いてもよい。半円形、
正弦波形状であれば、不織布をコルゲート加工して波板
とする際の変形を容易に行うことができる。台形、四角
形であれば、波板と平板との接触部が広い面積となり、
また波板と平板とで形成される鋭角部の角度を大きくす
ることができる。三角形であれば、波板と平板の表面の
大部分を無駄なくパティキュレート捕獲等の目的に使用
することができ、かつ波板と平板とで形成される鋭角部
の角度を大きくすることができる。As the corrugated shape of the metal fiber nonwoven fabric of the present invention, any of a semicircle, a sine wave, a trapezoid, a quadrangle, and a triangle may be used as described in (8) above. Semicircular,
In the case of a sine wave shape, deformation when corrugating a nonwoven fabric into a corrugated sheet can be easily performed. If it is trapezoidal or square, the contact area between the corrugated plate and the flat plate will have a large area,
Further, the angle of the acute angle portion formed by the corrugated plate and the flat plate can be increased. If it is a triangle, most of the surfaces of the corrugated sheet and the flat plate can be used for the purpose of capturing particulates without waste, and the angle of the acute angle formed by the corrugated sheet and the flat plate can be increased. .
【００３０】金属製不織布の波板の波ピッチ及び波高さ
を小さくするほど、ハニカム体のセル密度（セルに垂直
な面におけるハニカム体単位面積あたりのセル個数）が
高くなる。セル密度が高くなると、ハニカム体単位容積
あたりのセル内表面積が大きくなるので、パティキュレ
ート捕集及び触媒反応効率を向上させることができる。
一方、セル密度が高くなるほど、セル開口率（セルに垂
直な面におけるハニカム体単位面積あたりのセル開口面
積率）が低くなるため、及びセル内表面での抵抗が増大
するため、ハニカム体をガスが通過する際の圧力損失の
増大を招く。従って、発明の適用用途及び目的毎に最適
なセル密度を選択することが好ましい。なお、好適なセ
ル形状を得るためには、波板の波ピッチと波高さとは同
じ比率で増減することが好ましい。従って、波高さを指
定すれば自動的に波ピッチも決定される。波ピッチと波
高さとの比は、おおむね１〜５とすると好ましい波板形
状を実現することができる。The smaller the wave pitch and wave height of the corrugated metal nonwoven sheet, the higher the cell density of the honeycomb body (the number of cells per unit area of the honeycomb body in a plane perpendicular to the cells). When the cell density increases, the surface area inside the cell per unit volume of the honeycomb body increases, so that the efficiency of particulate collection and catalytic reaction can be improved.
On the other hand, as the cell density increases, the cell opening ratio (the cell opening area ratio per unit area of the honeycomb body in a plane perpendicular to the cell) decreases, and the resistance on the inner surface of the cell increases. Causes an increase in pressure loss when passing through. Therefore, it is preferable to select an optimal cell density for each application and purpose of the invention. In order to obtain a suitable cell shape, it is preferable that the wave pitch and the wave height of the corrugated sheet increase and decrease at the same ratio. Therefore, when the wave height is specified, the wave pitch is automatically determined. When the ratio between the wave pitch and the wave height is approximately 1 to 5, a preferable corrugated sheet shape can be realized.
【００３１】本発明の上記（１）においては、ほとんど
の排気ガスは不織布を通過せずにセルを通過するのみで
パティキュレートを捕集する必要があるので、ハニカム
体の内部においてセルの合計内表面積が広いほど好まし
く、セルはできるだけ高密度とすることが好ましい。本
発明の上記（２）においては、従来のメタル担体触媒コ
ンバーターに対して、セルを構成する板を金属箔から金
属繊維製不織布に替えることによって触媒反応効率の改
善を図っているので、セル密度はむしろ従来のメタル担
体触媒コンバーターに比較して低くすることができる。
あるいはセル密度を従来のメタル担体触媒コンバーター
並みとした場合には、触媒コンバーターを従来に比較し
て小型化することができる。本発明の上記（３）〜
（５）においては、パティキュレート捕集効率、触媒反
応効率と圧力損失とを勘案し、最適なセル密度を選択す
る。いずれの場合も、本発明の上記（９）のように、金
属繊維製不織布の波板２の波高さを０．５ｍｍ〜５ｍｍ
とすると好ましい。セル密度で表現すると１６００セル
／ｉｎ2〜５０セル／ｉｎ2となる。セル密度を大きくす
るほど、波付け時の不織布への負荷が大きくなるため、
不織布の厚さを薄くしても１６００セル／ｉｎ2が限界
である。金属繊維製不織布の波板２の波高さを０．６ｍ
ｍ〜２．５ｍｍとするとより好ましい。セル密度で表現
すると１２００セル／ｉｎ2〜１００セル／ｉｎ2とな
る。In the above (1) of the present invention, since most of the exhaust gas does not pass through the non-woven fabric but only passes through the cells, it is necessary to collect the particulates. The larger the surface area, the better, and the cell is preferably as dense as possible. In the above-mentioned (2) of the present invention, the catalytic reaction efficiency is improved by changing the plate constituting the cell from a metal foil to a nonwoven fabric made of a metal fiber with respect to the conventional metal carrier catalytic converter. Rather, it can be reduced compared to conventional metal-supported catalytic converters.
Alternatively, when the cell density is made comparable to that of a conventional metal carrier catalytic converter, the catalytic converter can be downsized as compared with the conventional one. The above (3) to (3) of the present invention
In (5), the optimum cell density is selected in consideration of the particulate collection efficiency, the catalytic reaction efficiency, and the pressure loss. In any case, as in the above (9) of the present invention, the wave height of the corrugated sheet 2 of the metal fiber nonwoven fabric is set to 0.5 mm to 5 mm.
Is preferable. Expressed in terms of cell density, it is 1600 cells / in 2 to 50 cells / in 2 . As the cell density increases, the load on the nonwoven fabric during corrugation increases,
Even if the thickness of the nonwoven fabric is reduced, the limit is 1600 cells / in 2 . The wave height of the corrugated sheet 2 made of metal fiber non-woven fabric is 0.6 m
More preferably, it is set to m to 2.5 mm. Expressed in terms of cell density, it is 1200 cells / in 2 to 100 cells / in 2 .
【００３２】本発明のハニカム体の外部形状としては、
上記（１１）のように、セルに垂直な断面におけるハニ
カム体の形状を、円形、楕円形、レーストラック形状、
多角形状のいずれかとすることができる。金属繊維製不
織布の平板と波板とを交互に重ね合わせて巻き回すと、
結果として円形のハニカム体とすることができる。エン
ジンの排気ガス経路に配置する形状としては、円形が最
も好ましい。図９（ａ）に示すように、平板と波板との
巻き回し初期における直径を大きくしてハニカム体を構
成し、その後このハニカム体を圧縮すると図９（ｂ）に
示すようなレーストラック形状となる。ハニカム体の設
置可能幅が狭い設置箇所においてハニカム体断面積を増
大させる場合にレーストラック形状が有効である。金属
繊維製不織布の平板と波板とを交互に重ね合わせて積層
する場合には、ハニカム体の外部形状を自由に選択する
ことができるので、設置場所の条件に応じて、円形、レ
ーストラック形状のほか、楕円形や多角形状も採用する
ことができる。The external shape of the honeycomb body of the present invention is as follows.
As described in (11) above, the shape of the honeycomb body in a cross section perpendicular to the cell is circular, elliptical, race track shape,
It can be any of polygonal shapes. When a metal fiber nonwoven fabric flat sheet and corrugated sheet are alternately stacked and wound,
As a result, a circular honeycomb body can be obtained. A circular shape is most preferable as the shape arranged in the exhaust gas path of the engine. As shown in FIG. 9A, a honeycomb body is formed by increasing the diameter at the initial stage of winding a flat plate and a corrugated sheet, and then, when this honeycomb body is compressed, a race track shape as shown in FIG. 9B is obtained. Becomes The race track shape is effective when increasing the cross-sectional area of the honeycomb body at an installation location where the installable width of the honeycomb body is narrow. In the case where the flat and corrugated metal fiber non-woven fabrics are alternately stacked and laminated, the external shape of the honeycomb body can be freely selected. Besides, an oval or polygonal shape can also be adopted.
【００３３】ハニカム体の剛性を十分に保持して使用中
のハニカム体の変形を防止するためには、金属繊維製不
織布の平板と波板とを交互に重ね合わせて巻き回し（図
１０参照）、または積層した後、平板と波板との接触部
の一部又は全部を接合する必要がある。接合方法として
は、本発明の上記（１２）のように平板と波板との接触
部をロウ付けにより接合する方法、あるいは本発明の上
記（１３）のように平板と波板との接触部を拡散接合に
より接合する方法を採用することができる。In order to sufficiently maintain the rigidity of the honeycomb body and to prevent the deformation of the honeycomb body during use, a flat plate and a corrugated plate of a nonwoven fabric made of metal fiber are alternately overlapped and wound (see FIG. 10). Or after lamination, it is necessary to join some or all of the contact portions between the flat plate and the corrugated plate. As a joining method, a method of joining the contact portion between the flat plate and the corrugated sheet by brazing as in the above (12) of the present invention, or a method of joining the contact portion between the flat plate and the corrugated sheet as in the above (13) of the present invention Can be employed by diffusion bonding.
【００３４】ロウ付けを行う場合には、ロウ溶融時に毛
細管現象でロウが不織布の開口部に広がると開口部をロ
ウで閉塞してしまうので、平板と波板との接触部のみに
ロウが被着するよう注意する必要がある。このために
は、波板Ｒ部頂上に少量の粉ロウを付着させ、繊維内へ
の進入を防ぐようにする。In the case of brazing, if the wax spreads over the opening of the nonwoven fabric due to the capillary phenomenon during the melting of the brazing, the opening is closed with the brazing, so that the brazing is applied only to the contact portion between the flat plate and the corrugated plate. Care must be taken to wear it. For this purpose, a small amount of powdered wax is attached to the top of the corrugated sheet R to prevent the fiber from entering the fiber.
【００３５】また拡散接合を行えば毛細管現象を防ぐこ
とができる。良好な拡散接合を行うためには、より高温
で長時間の真空加熱を行う必要がある。If the diffusion bonding is performed, the capillary phenomenon can be prevented. In order to perform good diffusion bonding, it is necessary to perform vacuum heating at a higher temperature for a long time.
【００３６】自動車の排気ガス浄化用に用いる触媒担体
においては、エンジン始動時にできるだけ早く触媒を着
火温度以上の温度に昇温して触媒に着火し、触媒反応を
進行させる必要がある。一方、エンジン始動時には触媒
担体は冷えており、また流入する排気ガスの温度も低い
ので、触媒温度を早期に昇温するためには、特に排気ガ
ス入り側において触媒担体の熱容量を小さくすることが
有効である。本発明において、金属繊維製不織布に触媒
を担持して触媒担体とする場合には、上記（１４）のよ
うに金属繊維製不織布の空隙率をハニカム体の一方の端
部から他方の端部にかけて徐々に低下させ、空隙率の高
い一方の端部を排気ガス入り側とすることにより、排気
ガス入り側のハニカム体の熱容量を小さくすることがで
きる。これにより、排気ガス入り側では熱容量が小さい
のでエンジン始動時に早期にハニカム体の温度が上昇し
て触媒に着火する。一方、排気ガスの出側にかけて不織
布の空隙率が徐々に低下するので、出側においては触媒
反応効率もパティキュレート捕集効率も増大するという
効果を得ることができる。好適な空隙率の範囲として
は、排気ガス入り側で９０〜８０％、排気ガス出側９０
〜４０％とするとよい。空隙率が９０％を超えると不織
布の強度が落ちて分散してしまい、また排気ガス出側の
空隙率を４０％未満まで下げると目詰まりを起こすから
である。この点は、本発明の上記（１０）においても同
様である。In the case of a catalyst carrier used for purifying exhaust gas from automobiles, it is necessary to raise the temperature of the catalyst to a temperature equal to or higher than the ignition temperature as soon as possible at the time of starting the engine so that the catalyst is ignited and the catalytic reaction proceeds. On the other hand, when the engine is started, the catalyst carrier is cold, and the temperature of the exhaust gas flowing in is low.Therefore, in order to raise the temperature of the catalyst early, it is necessary to reduce the heat capacity of the catalyst carrier particularly on the exhaust gas inlet side. It is valid. In the present invention, when the catalyst is supported on the metal fiber nonwoven fabric to form a catalyst carrier, the porosity of the metal fiber nonwoven fabric is set from one end to the other end of the honeycomb body as described in (14) above. The heat capacity of the honeycomb body on the exhaust gas entry side can be reduced by gradually lowering the one end portion having a high porosity on the exhaust gas entry side. As a result, since the heat capacity is small on the exhaust gas inlet side, the temperature of the honeycomb body rises early when the engine is started, and the catalyst is ignited. On the other hand, since the porosity of the nonwoven fabric gradually decreases toward the outlet side of the exhaust gas, the effect of increasing both the catalytic reaction efficiency and the particulate collection efficiency at the outlet side can be obtained. Suitable porosity ranges are 90-80% on the exhaust gas inlet side and 90% on the exhaust gas outlet side.
It is good to be ~ 40%. If the porosity exceeds 90%, the strength of the nonwoven fabric is reduced and dispersed, and if the porosity on the exhaust gas outlet side is reduced to less than 40%, clogging occurs. This is the same in (10) of the present invention.
【００３７】本発明の上記（１５）のように金属繊維製
不織布に微量のＳｉＣ繊維を織り込ませると、ＳｉＣ繊
維は熱伝導率が高いので、不織布の熱伝導率を上昇させ
ることができる。この結果、本発明において、金属繊維
製不織布に触媒を担持して触媒担体とする場合には、エ
ンジン始動時に最初に触媒着火した箇所から早急に熱が
他の部分に伝達し、触媒を担持したすべての部分で早期
に触媒反応を開始することができる。また、パティキュ
レートトラップとして使用する場合、捕集したカーボン
を燃焼除去する際に過度に温度が上昇するヒートスポッ
トが発生することがあるが、不織布の熱伝導率を上昇さ
せることによってこのヒートスポットからの熱分散を助
けることができ、パティキュレートトラップの寿命を延
長することができる。ＳｉＣ繊維としては高熱伝導性の
もの、特にＣ／Ｓｉ＝１となるような耐熱繊維を用いる
と好ましい。ＳｉＣ織り込み量の範囲としては、５〜１
０％とすること好ましい。織り込み量５％未満では織り
込みの効果が十分ではなく、また１０％を超えると、不
織布の製作時に金属繊維が炭化され脆性が増大するおそ
れがあるからである。When a small amount of SiC fibers are woven into the metal fiber non-woven fabric as in (15) of the present invention, the thermal conductivity of the non-woven fabric can be increased because the SiC fibers have high thermal conductivity. As a result, in the present invention, when the catalyst is supported on the metal fiber non-woven fabric and used as the catalyst carrier, heat is quickly transferred from the point where the catalyst first ignites at the start of the engine to other parts, and the catalyst is supported. The catalytic reaction can be started early in all parts. In addition, when used as a particulate trap, a heat spot where the temperature rises excessively when burning and removing the trapped carbon may occur.However, by increasing the thermal conductivity of the nonwoven fabric, the heat spot can be reduced. Can help the heat dispersion of the particles and prolong the life of the particulate trap. As the SiC fiber, it is preferable to use a heat-resistant fiber having a high thermal conductivity, particularly a heat-resistant fiber satisfying C / Si = 1. The range of the SiC weaving amount is 5 to 1
It is preferably set to 0%. If the weaving amount is less than 5%, the effect of weaving is not sufficient, and if it exceeds 10%, the metal fibers may be carbonized during the production of the nonwoven fabric, and the brittleness may increase.
【００３８】本発明の上記（１６）のように金属繊維製
不織布に孔径０．５ｍｍ〜２ｍｍの微細な孔を開孔する
と、この孔を通して排気ガスが流通するようになる。本
発明の上記（１）（２）（６）〜（１５）において不織
布にこのような孔を設けると、セルを通過する排気ガス
がこの孔を行き来することにより、排気ガス流に乱流が
発生し、パティキュレート捕集効率及び触媒反応効率を
増大させることができる。孔径が０．５ｍｍ未満では乱
流の発生が十分ではなく、また孔径が２ｍｍを超えると
かえって乱流の発生が減少するので、孔径は０．５ｍｍ
〜２ｍｍが好ましい。微細孔の密度は、５〜２０％が好
ましい。密度が５％未満では効果が得られず、また密度
が２０％を超えると全体の捕集面積が少なくなり乱流の
効果による捕集性よりも全面積の捕集性に影響を及ぼす
ためである。When a fine hole having a hole diameter of 0.5 mm to 2 mm is formed in the nonwoven fabric made of metal fiber as described in (16) of the present invention, exhaust gas flows through the hole. In the above (1), (2), (6) to (15) of the present invention, when such a hole is provided in the nonwoven fabric, the exhaust gas passing through the cell goes back and forth through the hole, so that a turbulent flow is generated in the exhaust gas flow. It is possible to increase particulate collection efficiency and catalytic reaction efficiency. When the hole diameter is less than 0.5 mm, turbulence is not sufficiently generated, and when the hole diameter is more than 2 mm, the occurrence of turbulence is rather reduced.
~ 2 mm is preferred. The density of the micropores is preferably 5 to 20%. If the density is less than 5%, no effect can be obtained, and if the density is more than 20%, the entire collecting area is reduced, which affects the collecting property of the whole area more than the collecting property due to the effect of turbulence. is there.
【００３９】本発明の上記（３）（４）においては、ハ
ニカム体の両端において平板と波板とで形成するセルを
閉塞する必要がある。セルの閉塞は、セルの１個１個に
ついてロウ材などによって閉塞させることができる。In the above (3) and (4) of the present invention, it is necessary to close the cells formed by the flat plate and the corrugated plate at both ends of the honeycomb body. The cells can be closed by using a brazing material or the like for each cell.
【００４０】[0040]
【発明の効果】本発明（１）のハニカム体をパティキュ
レートトラップとして使用することにより、捕集時の初
期圧力損失が極めて低く、また圧力損失の上昇が少ない
パティキュレートトラップとすることができる。本発明
（２）のハニカム体を触媒担体として使用することによ
り、セル内表面における触媒担持層の総表面積が大幅に
増大し、セルの内壁の凹凸による乱流効果で、触媒反応
効率が画期的に向上する。本発明（３）（４）のハニカ
ム体をパティキュレートトラップとして使用することに
より、不織布が変形して排気ガス経路が閉塞することが
なく、またパティキュレートの捕集に寄与しない金属製
の波板を用いておらず、各１層の不織布平板と不織布波
板のみを積層するというシンプルな構造でパティキュレ
ートトラップを構成することができる。本発明（２）
（５）のハニカム体は、パティキュレートトラップと触
媒担体との２つの機能をひとつの装置で兼ねることがで
きる。By using the honeycomb body of the present invention (1) as a particulate trap, a particulate trap having an extremely low initial pressure loss at the time of collection and a small increase in pressure loss can be obtained. By using the honeycomb body of the present invention (2) as a catalyst carrier, the total surface area of the catalyst supporting layer on the inner surface of the cell is greatly increased, and the turbulent flow effect due to the unevenness of the inner wall of the cell makes it possible to improve the catalytic reaction efficiency. To improve. By using the honeycomb body of the present invention (3) or (4) as a particulate trap, a nonwoven fabric is not deformed and an exhaust gas passage is not blocked, and a metal corrugated sheet which does not contribute to collection of particulates is used. Is not used, and the particulate trap can be configured with a simple structure in which only one nonwoven fabric flat plate and one nonwoven fabric corrugated sheet are laminated. The present invention (2)
The honeycomb body of (5) can perform the two functions of the particulate trap and the catalyst carrier in one device.
【図１】本発明の金属繊維製不織布の平板と金属繊維製
不織布の波板とを交互に重ね合わせて巻き回したハニカ
ム体を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a honeycomb body in which a flat plate of a metal fiber nonwoven fabric and a corrugated sheet of a metal fiber nonwoven fabric of the present invention are alternately stacked and wound.
【図２】本発明の金属繊維製不織布の平板と金属繊維製
不織布の波板とを交互に重ね合わせて積層したハニカム
体を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a honeycomb body in which a flat plate of a metal fiber nonwoven fabric and a corrugated sheet of a metal fiber nonwoven fabric of the present invention are alternately stacked and laminated.
【図３】本発明のハニカム体のガス流を示す斜視部分断
面図である。FIG. 3 is a perspective partial sectional view showing a gas flow of the honeycomb body of the present invention.
【図４】本発明の金属繊維製不織布を示す拡大図であ
り、（ａ）は触媒を担持しない場合、（ｂ）は触媒を担
持する場合である。FIG. 4 is an enlarged view showing a metal fiber nonwoven fabric of the present invention, wherein (a) shows a case where no catalyst is supported, and (b) shows a case where a catalyst is supported.
【図５】本発明の金属繊維製不織布の平板と金属繊維製
不織布の波板とを交互に重ね合わせて巻き回したハニカ
ム体を示す斜視部分断面図である。FIG. 5 is a perspective partial sectional view showing a honeycomb body in which a flat plate of a metal fiber nonwoven fabric and a corrugated sheet of a metal fiber nonwoven fabric of the present invention are alternately stacked and wound.
【図６】本発明の金属繊維製不織布の平板と金属繊維製
不織布の波板とを交互に重ね合わせて積層したハニカム
体を示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing a honeycomb body in which a flat plate of a metal fiber nonwoven fabric and a corrugated sheet of a metal fiber nonwoven fabric of the present invention are alternately stacked and laminated.
【図７】本発明のハニカム体のガス流を示す斜視部分断
面図である。FIG. 7 is a perspective partial sectional view showing a gas flow of the honeycomb body of the present invention.
【図８】（ａ）は波板の波頂部の向きを表わす図、
（ｂ）は（ａ）に示す波板を用いたハニカム体を示す斜
視図である。FIG. 8A is a diagram showing the direction of a crest of a corrugated sheet;
(B) is a perspective view showing a honeycomb body using the corrugated sheet shown in (a).
【図９】レーストラック形状の外形を有するハニカム体
を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a honeycomb body having a racetrack-shaped outer shape.
【図１０】本発明の金属繊維製不織布の平板と金属繊維
製不織布の波板とを交互に重ね合わせて巻き回してハニ
カム体を製造する状況を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a state in which a flat plate of a metal fiber nonwoven fabric and a corrugated sheet of a metal fiber nonwoven fabric of the present invention are alternately overlapped and wound to produce a honeycomb body.
１ 金属繊維製不織布の平板 ２ 金属繊維製不織布の波板 ３ セル ４ 金属繊維 ５ 触媒担持層 ６ 外筒 ７ ハニカム体 ８ 閉塞体 ９ 一方の端部 １０ 他方の端部 １１ 一方の側 １２ 他方の側 １３ 閉塞部 １５ 排気ガス入り側 １６ 排気ガス出側 １８ 波頂部 ２１ 入り側ガス流 ２２ 出側ガス流 ２３ セル内ガス流 ２４ 不織布を通るガス流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 The flat plate of a metal fiber nonwoven fabric 2 The corrugated sheet of a metal fiber nonwoven fabric 3 Cell 4 Metal fiber 5 Catalyst support layer 6 Outer cylinder 7 Honeycomb body 8 Closure body 9 One end 10 The other end 11 One side 12 The other Side 13 Blockage 15 Exhaust gas inlet 16 Exhaust gas outlet 18 Crest 21 Inlet gas flow 22 Outlet gas flow 23 Gas flow in cell 24 Gas flow through nonwoven fabric
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 35/04 ３０１ Ｂ０１Ｊ 35/04 ３０１Ｐ ４Ｆ１００ ３１１Ａ ４Ｇ０６９ ３１１ ３２１Ａ ４Ｌ０４７ ３２１ Ｂ３２Ｂ 3/12 Ｚ Ｂ３２Ｂ 3/12 Ｄ０４Ｈ 1/42 Ｄ Ｄ０４Ｈ 1/42 Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１Ａ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ ３２１Ａ ３２１ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＣ Ｆターム(参考） 3E075 BA93 BB21 CA02 DC01 GA03 3G090 AA01 BA01 4D019 AA01 BA02 BA05 BB03 BD01 CA01 CB04 CB06 DA06 4D048 AA14 BA10X BA39X BB02 BB12 BB13 BB14 CC38 4D058 JB03 JB06 JB25 KA11 SA08 TA06 4F100 AA16A AA16B AB01A AB01B BA02 BA08 BA43B DC01 DD12B DD14B DD15B DD16B DG01A DG01B DG15A DG15B DG17A DG17B EC16 GB32 JA13B YY00B 4G069 AA01 AA03 AA08 BA17 BB15A BB15B BD05A BD05B CA03 CA18 EA20 EA21 EA24 EA26 EA27 EB04 EB10 EB15X EB15Y ED03 FA01 FB66 FB69 FB71 FB76 4L047 AA02 CA05 CC12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B01J 35/04 301 B01J 35/04 301P 4F100 311A 4G069 311 321A 4L047 321 B32B 3/12 Z B32B 3/12 D04H 1/42 D D04H 1/42 F01N 3/02 301A F01N 3/02 301 321A 321 B01D 53/36 ZABC F term (reference) 3E075 BA93 BB21 CA02 DC01 GA03 3G090 AA01 BA01 4D019 AA01 BA02 BA05 BB03 BD01 CA01 AA14 BA10X BA39X BB02 BB12 BB13 BB14 CC38 4D058 JB03 JB06 JB25 KA11 SA08 TA06 4F100 AA16A AA16B AB01A AB01B BA02 BA08 BA43B DC01 DD12B DD14B DD15B DD16B DG01A DG01B15 A13B15 A13B15 A13B15 A15B15 A15B17 18 EA20 EA21 EA24 EA26 EA27 EB04 EB10 EB15X EB15Y ED03 FA01 FB66 FB69 FB71 FB76 4L047 AA02 CA05 CC12
Claims (16)
織布をコルゲート加工した波板とを交互に重ね合わせて
巻き回し、又は積層することにより多数のガス流通セル
を形成してなることを特徴とするハニカム体。1. A large number of gas flow cells are formed by alternately overlapping and winding or laminating a flat plate of a metal fiber non-woven fabric and a corrugated corrugated sheet of a metal fiber non-woven fabric. Honeycomb body.
を担持したことを特徴とする請求項１に記載のハニカム
体。2. The honeycomb body according to claim 1, wherein a catalyst is supported on metal fibers of the metal fiber nonwoven fabric.
織布をコルゲート加工した波板とを交互に重ね合わせて
巻き回すことにより多数のガス流通セルを形成したハニ
カム体とし、該ハニカム体の一方の端部において平板と
その外側に隣接する波板とで形成するセルを閉塞し、ハ
ニカム体の他方の端部において平板とその内側に隣接す
る波板とで形成するセルを閉塞してなることを特徴とす
るハニカム体。3. A honeycomb body in which a large number of gas flow cells are formed by alternately overlapping and winding a flat plate of a metal fiber nonwoven fabric and a corrugated corrugated sheet of a metal fiber nonwoven fabric, and forming one of the honeycomb bodies. The cell formed by the flat plate and the corrugated plate adjacent to the outside at the end of the honeycomb body is closed, and the cell formed by the flat plate and the corrugated plate adjacent to the inside at the other end of the honeycomb body is closed. A honeycomb body characterized by the above.
織布をコルゲート加工した波板とを交互に重ね合わせて
積層することにより多数のガス流通セルを形成したハニ
カム体とし、該ハニカム体の一方の端部において平板と
その一方の側に隣接する波板とで形成するセルを閉塞
し、ハニカム体の他方の端部において平板とその他方の
側に隣接する波板とで形成するセルを閉塞してなること
を特徴とするハニカム体。4. A honeycomb body in which a large number of gas flow cells are formed by alternately stacking and laminating a flat plate of a metal fiber nonwoven fabric and a corrugated corrugated sheet of the metal fiber nonwoven fabric, and one of the honeycomb bodies. The cell formed by the flat plate and the corrugated plate adjacent to one side thereof is closed at the end of the cell, and the cell formed by the flat plate and the corrugated plate adjacent to the other side is closed at the other end of the honeycomb body. A honeycomb body characterized by being formed.
を担持したことを特徴とする請求項３又は４に記載のハ
ニカム体。5. The honeycomb body according to claim 3, wherein a catalyst is supported on metal fibers of the metal fiber nonwoven fabric.
方向が、該波板の幅方向に対して傾斜していることを特
徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のハニカム
体。6. The honeycomb according to claim 1, wherein a direction of a crest of the corrugated sheet of the metal fiber nonwoven fabric is inclined with respect to a width direction of the corrugated sheet. body.
ｍｍ〜３ｍｍとしたことを特徴とする請求項３乃至６の
いずれかに記載のハニカム体。7. The metal fiber nonwoven fabric has a thickness of 0.01
The honeycomb body according to any one of claims 3 to 6, wherein the honeycomb body has a thickness of from 3 mm to 3 mm.
が、半円形、正弦波形状、台形、四角形、三角形のいず
れかであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか
に記載のハニカム体。8. The corrugated sheet of the nonwoven fabric made of a metal fiber, wherein the corrugated shape is one of a semicircle, a sine wave, a trapezoid, a square, and a triangle. Honeycomb body.
０．１ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃
至８のいずれかに記載のハニカム体。9. The honeycomb body according to claim 1, wherein the corrugated sheet of the metal fiber nonwoven fabric has a wave height of 0.1 mm to 5 mm.
〜９０％であることを特徴とする請求項１乃至９のいず
れかに記載のハニカム体。10. The porosity of the metal fiber nonwoven fabric is 40.
The honeycomb body according to any one of claims 1 to 9, wherein the honeycomb body has a thickness of about 90%.
の形状が、円形、楕円形、レーストラック形状、多角形
状のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１０
のいずれかに記載のハニカム体。11. The honeycomb body according to claim 1, wherein the shape of the honeycomb body in a cross section perpendicular to the cell is any one of a circle, an ellipse, a race track shape, and a polygonal shape.
A honeycomb body according to any one of the above.
の接触部をロウ付けにより接合してなることを特徴とす
る請求項１乃至１１のいずれかに記載のハニカム体。12. The honeycomb body according to claim 1, wherein a contact portion between the flat plate and the corrugated plate of the metal fiber nonwoven fabric is joined by brazing.
の接触部を拡散接合により接合してなることを特徴とす
る請求項１乃至１１のいずれかに記載のハニカム体。13. The honeycomb body according to claim 1, wherein a contact portion between the flat plate and the corrugated plate of the metal fiber nonwoven fabric is joined by diffusion bonding.
ニカム体の一方の端部から他方の端部にかけて徐々に低
くしてなることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれ
かに記載のハニカム体。14. The method according to claim 1, wherein the porosity of the metal fiber nonwoven fabric is gradually reduced from one end to the other end of the honeycomb body. Honeycomb body.
繊維を織り込ませたことを特徴とする請求項１乃至１４
のいずれかに記載のハニカム体。15. A small amount of SiC is added to the metal fiber nonwoven fabric.
A fiber is woven therein.
A honeycomb body according to any one of the above.
ｍ〜２ｍｍの微細な孔を開孔したことを特徴とする請求
項１、２、６乃至１５のいずれかに記載のハニカム体。16. The metal fiber nonwoven fabric has a pore size of 0.5 m.
The honeycomb body according to any one of claims 1, 2, 6 to 15, wherein a fine hole having a diameter of m to 2 mm is formed.
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