JPH01138182A - 多孔質セラミックス構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はフオーム状セラミックスで形成された多孔質セ
ラミックス構造体の改良に関する。本発明は内燃ｌｌｌ
３１１から排出される排気ガスの有害成分、ディーゼル
エンジンから排出されるパティキュレート等の微粒子を
捕集するために使用される排気ガス浄化用セラミックス
構造体に利用することができる。

［従来の技術］ 従来より、多孔質セラミックス構造体、例えば、排気ガ
ス浄化用として用いられるセラミックス構造体としては
、ハニカム状に規則正しく配列された多数個の貫通孔を
もつハニカム型のものが使用されている。しかし、ハニ
カム型のセラミックス構造体では、貫通孔ののびる方向
と排気ガスの流れ方向とが同一であるので、排気ガスの
吹きぬけ等のため、排気ガスの高浄化率、パティキュレ
ート等の高捕集率を確保するには充分でなかった。

そこで、乱流効果による浄化率向上、捕集率向上をねら
った三次元網目構造をもつフオーム型セラミックス構造
のものもある。フオーム型セラミックス構造体では、孔
が三次元状であるため、乱流効果による浄化率向上、捕
集率向上を期待できる。しかしフオーム型セラミックス
構造では、ハニカム型のものに比較して振動等に弱い問
題がある。

振紡等に弱い問題を解決したフオーム型セラミックス構
造体としては、特開昭５７−９１３０９号公報にかかる
ものがある。特開昭５７−９１３０９号公報にかかるセ
ラミックス構′造体は、多孔質のフオーム状セラミック
スで形成されたフオーム型中央部の外周部に、補強部を
設けたものである。このセラミックス構造体では、装着
した際の強度の確保、取扱い易さという観点から、フオ
ーム型中央部の外周部に補強部が設けられている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、この補強部は、補強作用をもつものの、排気
ガス浄化性能やパティキュレート等の捕集に全く寄与せ
ず、無効体積部となっている。さらに、この補強部は、
フオーム状セラミックスで形成したフオーム型中央部よ
りも密度が高いので、重量増加の原因にもなっている。

本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、その
目的は、補強部としての機能を確保しつつ、排気ガスの
浄化性能やパティキュレート等の捕集能力の向上に寄与
することができ、さらに軽量化にも有利な多孔質セラミ
ックス構造体を提供するにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る多孔質セラミックス構造体は、フオーム状
セラミックスで形成された柱状のフオーム型中央部と、
フオーム型中央部の外周面を覆うように形成され一端よ
り他端にかけて多数の貫通孔をもつ筒状のハニカム型補
強部とからなることを特徴とするものである。

本発明に係る多孔質セラミックス構造体について更に、
説明を加える。

フオーム型中央部は、三次元網目構造をもつ多孔質のも
のであり、従来のフオーム型と同様に、フオーム状セラ
ミックス、特にフオーム状にしたコージエライ１−で形
成することができる。フオーム型中央部は、三次元的な
連通孔を有する有改発泡体（例えばポリウレタンフォー
ム、ポリビニルホルマールフオーム）に、コージェライ
トを主要成分としたスラリーを含浸する工程と、発泡体
に含浸したスラリーのうち余剰スラリーを遠心分離や高
圧ガス法等によって取除く工程と、スラリーが含浸して
いる発泡体を乾燥、焼成する工程とから形成することが
できる。このスラリーは、焼成によりコージェライトと
なる酸化マグネシウム、アルミナ、シリカを含む混合粉
末から形成できる。

また、スラリーは、アルミナ、ムライト、β−スポジュ
ーメン、窒化珪素、炭化珪素等の粉末で形成することも
できる。なお、前記した有機発泡体は、連通孔を三次元
的に持ち１ｑるものならば、多数個のファイバーが絡ま
った状態のものでもよい。

ハニカム型補強部は、フオーム型中央部の外周部を覆う
ように筒状に形成されており、一端から他端にかけて貫
通するハニカム状の多数の貫通孔をもつ。

ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれているパティキ
ュレート等の微粒子を捕集するフィルタとして、本発明
にかかるセラミックス構造体を用いる場合には、ハニカ
ム型補強部を形成する隔壁に微粒子を捕集しつつ、隔壁
を排気ガスが通り扱は得るように、ハニカム型補強部を
形成する壁は、通常、多孔質である。また本発明にがが
るセラミックス構造体を、パティキュレート等の微粒子
を捕集するフィルタとして用いる場合には、ハニカム型
補強部に形成されている多数個の貫通孔のうち、上流側
端と下流側端とを互い違いに枠部で封止する。枠部とし
ては、通常、セラミックス体を使用する。

排気ガスの有害成分を浄化する触媒として、本発明にか
かるセラミックス構造体をもちいる場合には、セラミッ
クスまたは金属箔からなるハニカム型補強部の壁面にア
ルミナ等の担持層を設け、そのＩＦＩ持層に触媒成分を
含浸させることもできる。

ハニカム型補強部をフオーム型中央部の外周面に設ける
にあたっては、ハニカム型板を押出成形で形成したり、
あるいは薄板部の上に体部を重ね、更にその体部に別の
薄板部を積み車ねてハニカム型板を形成する成形工程と
、そのハニカム型板をフオーム型中央部の外周部に巻き
付ける巻付工程と、巻きつけた状態でハニカム型板を乾
燥、焼成する加熱工程とで形成することができる。

又、ハニカム型補強部は、従来のモノリス型排気ガス浄
化用触媒で用いられているモノリス担体と同様に、所望
の筒形状に押出成形し、これを筒状のフオーム型中央部
の外周部に被せることにより形成することができる。

ハニカム型補強部に形成されている貫通孔は、正方形、
長方形などの四角形状に限られず、多角形状、あるいは
円形状でもよく、必要に応じて適宜変更することができ
る。

［作用］ 本発明に係る多孔質セラミックス構造体を排気ガス浄化
用として用いる場合には、セラミックス構造体を排気系
に設置する。このとき、フオーム型中央部の一端を上流
側、他端を下流側に配置する。このようにすれば、排気
系で排出される排気ガスは、三次元網目構造をもつフオ
ーム型中央部の三次元状の通気孔を流れて、ここで排気
ガスが浄化される。

又排気ガスはハニカム型補強部の貫通孔も流れ、ここで
浄化される。

［実施例〕 以下、本発明に係る多孔質セラミックス構造体を排気ガ
ス浄化用として用いる場合の一実施例について第１図〜
第３図を参照して説明する。本実施例に係る排気ガス浄
化用セラミックス構造体の概略斜視図を第１図に示し、
ハニカム型補強部の拡大平面図を第２図に示す。

本実施例に係る排気ガス浄化用セラミックス構造体は、
フオーム型中央部１と、ハニカム型補強部２とで形成さ
れている。

フオーム型中央部１は、フオーム状セラミックスで形成
された柱状をなしている。フオーム型中央部１は次のよ
うに形成されている。即ち、コージェライトを主要成分
とするスラリーを、三次元的な連通孔を有する有機発泡
体に含浸し、その後、含浸したスラリーのうち余剰スラ
リーを遠心分離や高圧ガスによって取除き、その後、乾
燥し、次に１４００℃で４時間焼成することによって、
フオーム型中央部１は形成されている。なお、スラリー
は、２〜３μ程度のコージェライト微粉末２０ｇにポリ
ビニルアルコール１ｇ、水ＩＣ１を混合して形成されて
いる。

本実施例ではフオーム型中央部１に形成されている孔は
、１ｏメツシュ以上の細かいものである。

第１図に示すようにハニカム型補強部２は、フオーム型
中央部１を補強するものであり、フオーム型中央部１の
上流側の一端および下流側の他端を除いてフオーム型中
央部１の外周部を覆っている。ハニカム型補強部２には
隔壁３が形成されている。隔壁３により、ハニカム状を
なす多数個の貫通孔４が形成されている。貫通孔４は、
フオーム型中央部１の一端から他端にかけて真直ぐ軸芯
と平行にのびている。貫通孔４は断面四角形であり、貫
通孔４の一辺の大きさは０．０５〜０．２ｍｍである。

本実施例では、ハニカム型補強部２の隔壁３は、コージ
ェライトを主要成分としたセラミックス焼成体であり、
その厚さは０．０５〜０゜２ｍｍである。

本実施例にがかるハニカム型補強部２は次のようにして
形成されている。即ち、ハニカム型補強部２は、従来の
モノリス担体と同様に押出成形により形成され、これに
よりフオーム型中央部１に被せて取着されている。この
ように取着した状態で、１２０℃で乾燥し、１４００℃
で４時間焼成してハニカム型補強部２は形成されている
。

本実施例に係る排気ガス浄化用セラミックス構造体を使
用するにあたっては、セラミックス構造体を排気系に設
置する。このようにすれば、排気系で排出される排気ガ
スは、フオーム型中央部１のフオーム状セラミックスの
三次元状の通気孔を流れ、これにより排気ガスが浄化さ
れ、パティキュレート等も捕集される。

又、排気ガスはハニカム型補強部２の貫通孔４をも流れ
、ここで浄化される。

ところで本実施例にかかるセラミックス構造体を排気ガ
ス浄化用フィルタまたは、触媒担体として用いる場合に
は、その浄化性能はフオーム型中央部１の容積に大きく
左右され、いずれの場合も容積が大きくなる程、浄化性
能は向上する。特に排気ガスの流れに垂直な方向の面積
が増加すれば、圧損も下がるため浄化性能の向上に効果
的である。

そこで限られた寸法全てをフオーム型中央部１で形成す
ればよいが、前述したように、フオーム型中央部１は振
動等に弱いため強度上問題がある。

この点本実施例では、ハニカム型補強部２の貫通孔４に
も排気ガスは流れてハニカム型補強部２で排気ガスの有
害成分は浄化され、あるいは、パティキュレート等も捕
集される。そのため本実施例では、ハニカム型補強部２
で必要な強度を確保しつつ、浄化性能の確保のための有
効体積を増加することができる。

また、特開昭５７−９１３０９号公報に示されている補
強部と異なり、ハニカム型補強部２はハニカム状で貫通
孔をもつため、そのぶん軽量化に有利である。

上記した第１図〜第３図に示す実施例では、貫通孔４の
断面積はフオーム型中央部１の軸方向の全長にわたりほ
ぼ均一であるが、これに限らず、上流側である一端から
下流側である他端に向かうにつれて断面積が小さくなる
ように形成してもよいことは勿論である。また、隔壁３
の内面に凸部からなる絞り部を形成してもよい。絞り部
を形成すれば、ハニカム型補強部２の貫通孔４内を流れ
た排気ガスが絞り部で乱流となるので、それだけ排気ガ
スの有害成分の除去、パティキュレート等の微粒子の捕
集に有利である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る多孔質セラミックス構
造体によれば、同一体積であれば、排気ガスと接触でき
る面積が増加し、これにより排気ガスの浄化性能やパテ
ィキュレート等の微粒子の捕集能力が向上し、さらには
軽量化にも有利である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図はセラミックス
構造体の概略斜視図であり、第２図はハニカム型補強部
の拡大断面図であり、第３図は一部を断面にして示すセ
ラミックス構造体の側面図である。 図中、１はフオーム型中央部、２はハニカム型補強部を
それぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）フォーム状セラミックスで形成された柱状のフォ
   ーム型中央部と、 該フォーム型中央部の外周面を覆うように形成され一端
   より他端にかけて多数の貫通孔をもつ筒状のハニカム型
   補強部と、 からなることを特徴とする多孔質セラミックス構造体。