JPH01240716A - セラミックハニカム構造体 - Google Patents

セラミックハニカム構造体

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JPH01240716A
JPH01240716A JP6586588A JP6586588A JPH01240716A JP H01240716 A JPH01240716 A JP H01240716A JP 6586588 A JP6586588 A JP 6586588A JP 6586588 A JP6586588 A JP 6586588A JP H01240716 A JPH01240716 A JP H01240716A
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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、内燃機関の排ガス浄化触媒および微粒子浄化
用フィルタ、各種ガス・石油を燃料とする燃焼ガスの浄
化および/または脱臭用触媒の担体として用いられるセ
ラミックハニカム構造体に関するものである。
(従来の技術) 従来、−iに実用されている自動車搭載触媒コンバータ
は、使用中の激しい振動に耐えるように第4図の如く、
排気ガスが通過する貫通孔11−1と直角方向(以下「
径方向」という)にはクツション材12−1.12−2
およびシール材を介して圧力を加え、更に貫通孔方向に
はクツション材12−1を介して板材13で圧力を加え
ながら固定し保持している構造となっている。
しかし、上記構造の場合、貫通孔方向に当接されたクツ
ション材12−1の部分のハニカム構造体貫通孔11−
2には排気ガスが通過できなくその部分の触媒が無駄と
なるため、触媒貴金属の節約を目的にシール材のみを全
側面に用い径方向のみで保持する方法も一部で実用化さ
れている(第5図)ほか、セラミックハニカム構造体の
外周環状部分に触媒貴金属を担持させない種々の方法が
提案されている。
その−例として、特開昭51−87482号公報には、
セラミックハニカム構造体の外周部に非吸水性樹脂系の
糊で被膜を形成させγ−アルミナを担持させない方法が
開示されている。また、特開昭60−12136号公報
には、セラミックハニカム構造体の端面外周部を非透水
性被膜で覆いγ−アルミナを担持させない方法が開示さ
れている。さらに、特開昭54−110189号公報に
は、セラミックハニカム構造体の端面外周部の貫通孔を
γ−アルミナで塞ぎ貫通孔内面にT−アルミナを担持さ
せない方法が開示されている。
一方、実開昭53−152012号公報には、セラミッ
クハニカム構造体の外周部に突起部を設け、触媒コンバ
ータとして組立てた際にハニカム構造体がまわらないよ
うにする技術が開示されている。
(発明が解決しようとする課題) 一般に実用されている触媒コンバータの構造は、上述し
たとおり触媒貴金属が無駄となる問題点がある。
また、一部で実用化されている径方向のみで保持する方
法は、使用中の激しい振動に耐えるよう径方向に加える
圧力を高くしなければならないため、セラミックハニカ
ム構造体の隔壁の厚さが例えば0.3mmというような
比較的厚く外圧強度が高い場合には径方向のみで保持が
可能であるが、隔壁の厚さが例えば0.15+sという
ような比較的薄い場合には外圧強度が低く適用できない
問題点がある。
また、特開昭51−87482号、特開昭60−121
36号、特開昭54−110189号、実開昭53−1
52012号それぞれの公報に開示された技術では、製
造工程が増え煩雑となり、コストもそれに比例して増大
するという不都合がある。さらに、実開昭53−152
012号公報に記載の技術では、中心部の肉厚と外周部
の肉厚に差があるため、実質的に製造できない不都合も
あった。
本発明の目的は上述した課題を解消して、安価なコスト
で触媒貴金属を節減でき、しかも確実な保持方法が可能
なセラミックハニカム構造体を提供しようとするもので
ある。
(課題を解決するための手段) 本発明のセラミックハニカム構造体は、貫通孔に垂直な
断面の外周部の少なくとも2カ所を環状に切り欠いた形
状とするとともに、外周壁の厚さがほぼ一定であること
を特徴とするものである。
(作 用) 上述した構造をとっているため、本発明のハニカム構造
体触媒を保持する構造としては、径方向については切り
欠いた部分を保持材で埋め円筒形としてその外周を均一
厚さの保持材で保持することができる。即ち、切り欠い
た部分に相当する位置に切り欠いた部分の深さに相当す
る厚さ分厚みを増した形状に一体化した保持材を用いれ
ば、従来と同じ方法で容易に収納ができ、そして、ハニ
カム構造体には切り欠いた外周環状部と同一外周延長環
状部分(以下、「残存部分」という)が存在するため、
その残存部分にクツション材を介して貫通孔方向に圧力
を加えるか、または直接板材で位置を固定することがで
き、従来−船釣に実用されている確実な保持方法を適用
できる。さらに、外周壁の厚さをほぼ一定としているた
め、ハニカム構造体の押し出しと同時に切欠き部を形成
することができ、製造工程が簡単である。
また、触媒の浄化性能は排ガスが触媒に接触する面積に
比例するので、排気ガスが通過するセラミックハニカム
構造体の貫通孔の面積の幾何学的表面積が大きいことが
要求される。ところが、γ−アルミナコーティング量も
幾何学的表面積に比例するので、残存部分あるいは、切
り欠いた外周環状部より若干内側は、幾何学的表面積を
少なくする目的で貫通孔密度の小さい構造としてもよい
切れ欠いた外周環状部より若干内側まで貫通孔密度の小
さい構造としてもよい理由は、触媒の断面直径に比較し
て触媒コンバータに接続される排気ガス移送用パイプの
直径が小さいため、排気ガスは主にハニカム構造体の中
心を流れ外周付近は少ないので幾何学的表面積が小さく
ても浄化性能に影響しないためである。
セラミックハニカム構造体担体は一般に押し出し成形で
製造される。本発明ハニカム構造体担体も、径方向断面
が貫通孔方向に一定の形状であるので、所定の治工具を
用い従来と同一の押し出し製法で製造できる。
触媒担持方法は、何ら煩雑な前処理を施していないので
前処理工程を増やすことな〈従来と同一の方法で製造で
き、しかも触媒貴金属の低減が可能である。
(実施例) 以下に本発明の詳細な説明する。
コージェライト原料を押し出した後焼成して、第1図(
a) 、 (b)に示す断面形状を有する残存部6外径
100mm 、全長100mmで隔壁2で囲まれた貫通
孔3を有する本発明品のセラミックハニカム構造体1を
得た。残存部以外の隔避の厚さ0.19mm、貫通孔の
セル密度62個/ cm ”であった。すなわち、第1
図(a)に示す断面形状の例では、外周環状部分の径方
向幌均−に3mm幅を有する切欠き部4を2ケ所設ける
とともに、外周壁5の厚さをほぼ一定としている。第1
図(b)に示す断面形状の例では、同じく外周環状部分
の径方向に均一に3mm幅を有する切欠き部4を4ケ所
設けるとともに、外周壁5の厚さをほぼ一定にしている
。なお、第2図(a) 、 (b)に本発明における切
欠き部の他の一例を拡大して示す。
上述した方法で作製した、第1表に示す残存部セル構造
と切欠き部を有する本発明高尚、1〜6と、外径100
mm 、全長100ml11で第3図にその斜視図を示
すような円形断面で第1表に示すセル構造を有する比較
例No、1.2の各々2個について、構造体の重量測定
、活性アルミナ担持試験、キャンニング試験、加熱振動
試験を実施するとともに、機械的外圧強度試験について
は各々3個を実施した。
結果を第1表に示す。
ここで、活性アルミナ付着量は、これらのセラミックハ
ニカム構造体をγ−アルミナ及び少量のバインダーを入
れ十分に撹拌した水溶液に浸漬してから取り出し、余分
のコーテイング材を吹き払った後、乾燥・焼成する。こ
うして得られたセラミックハニカム構造体の重量からコ
ーティングする前の重りを差しひいて求めた。
外圧強度試験は、ハニカム構造体の上下端面に厚さ約0
.51のウレタンシートを介して約20mmのアルミニ
ウム板を当て、側面を厚さ約0.5mmのウレタンチュ
ーブで包み密封し、水を満たした圧力容器に入れ、圧力
を徐々に上げて、破壊音が生じたときの圧力を測定した
キャンニング試験は、担体”に保持材として幅が担体の
全周で長さが90胴のセラミックマットを巻き、それを
出口部が鋼管の入口部とほぼ同じ内径を持ち入口部が出
口部より大きい内径を持ったテーパー状の治具の中に入
れ、治具出口部を鋼管の入口部に当てて担体を油圧ラム
で鋼管の中に押し込んだ後、鋼管から担体を押し出し外
観を観察した。
セラミックマットは、比較品の場合厚さ4 、9mmを
使用し、本発明の場合は厚さ4.91のセラミックマッ
トに切り欠いた部分に相当する部分に厚さ4.9mmの
セラミックマットを貼り付けたものを用いた。また、鋼
管の内径は104mm 、長さ1ooInI11テ両端
に内径104IIn11のフランジ付きである。
加熱振動試験は、担体にキャンニング試験と同様なセラ
ミックマットを巻き、キャンニング試験でハニカム構造
体に破損を生じたので内径を1.01大きくした105
m5+の、フランジが溶接されている鋼管に押し込んだ
後、鋼管の両端に鋼管接続側ノ内径が94mmのフラン
ジが溶接されたメガホン形状のコーンをボルトで止め試
験に供した。ただし、比較測高2のみは、コーンの鋼管
接続側の内径が1061ylI11、つまり貫通孔方向
に保持されていない構造である。
試験条件は、プロパンガスバーナーを加熱源とした80
0℃の熱ガスを2分流し加熱した後、室温空気を2分流
して冷却することを1サイクルとして200Hz、  
O〜20 Gの振動を加えながら50サイクル実施した
後、コーンを外して鋼管から担体を押し出し外観を観察
した。
上記第1表かられかるように、外圧強度が20kgf 
7cm2以下の比較的弱いセラミックハニカム構造体の
場合でも、本発明品2.3および6は外周環状部分を一
部切り欠くことによりγ−アルミナコーティング量を約
10%節減でき、従って触媒貴金属を約10%節減でき
、また実使用条件を模凝した加熱振動試験に耐え十分実
用に供することができるものである。
本発明の外周環状部分を一部切り欠く大きさは、貫通孔
方向に当接するクツション材の径方向幅と、実使用条件
によって決定される設計要件であるので、本実施例に限
定されるものではない。また、本実施例では、セラミッ
クハニカム構造体の径方向の断面形状を正円のものを用
いたが、これに限定されることなく、例えば楕円形状の
ものでもよい。
さらに、セルの形状は、本実施例では正方形であるがこ
れに限定するものでない。なお、材質についても、本実
施例ではコージェライトを用いたがこれに限定するもの
でない。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ハニ
カム構造体の断面形状および外壁の厚さを限定すること
により、触媒コンバータとして組立てた場合に触媒貴金
属を節減できしかも確実な保持が可能なセラミックハニ
カム構造体を安価かつ簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 、 (b)はそれぞれ本発明のセラミッ
クハニカム構造体の一例を示す断面図、 第2図(a) 、 (b)はそれぞれ本発明における切
欠き部の他の一例を拡大して示す断面図、第3図は比較
例のセラミックハニカム構造体を示す斜視図、 第4図および第5図はそれぞれ従来の触媒コンバータの
一例を示す断面図である。 1・・・セラミックハニカム構造体 2・・・隔壁        3・・・貫通孔4・・・
切欠き部      5・・・外周壁6・・・残存部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、貫通孔に垂直な断面の外周部の少なくとも2ヵ所を
    環状に切り欠いた形状とするとともに、外周壁の厚さが
    ほぼ一定であることを特徴とするセラミックハニカム構
    造体。
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