JPH0261313A - 排気ガス浄化用構造物 - Google Patents
排気ガス浄化用構造物Info
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- JPH0261313A JPH0261313A JP63214041A JP21404188A JPH0261313A JP H0261313 A JPH0261313 A JP H0261313A JP 63214041 A JP63214041 A JP 63214041A JP 21404188 A JP21404188 A JP 21404188A JP H0261313 A JPH0261313 A JP H0261313A
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- ceramic honeycomb
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
- F01N3/2853—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
- F01N3/2857—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing the mats or gaskets being at least partially made of intumescent material, e.g. unexpanded vermiculite
-
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- F01N3/2853—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。
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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気ガスを浄化する触媒コンバータ
やフィルタに利用する排気カス浄化用構造物に関する。
やフィルタに利用する排気カス浄化用構造物に関する。
従来の技術
近年、内燃機関の排気ガスを浄化するため、ハニカム状
セラミックスを用いた触媒コンバータやフィルタを排気
管の途中に付けられるようになった。このセラミックハ
ニカムは、押し出し成形やコルゲート巻き上げ加工によ
りセラミックを蜂の巣状にしたものである。触媒コンバ
ータは主としてガソリンエンジンに用いられて排ガス中
の炭化水素や一酸化炭素を酸化するもので、比較的細か
いセル密度のセラミックハニカムに白金等の貴金属の触
媒を担持させたものである。フィルタは主としてディー
ゼルエンジンに用いられて排ガス中のパティキュレート
（煤）を除去するもので、空孔率が大きい素材で比較的
粗いセル密度のセラミックハニカムのセルの一端と相隣
り合うセルの他端をプラグで閉塞して、中に入った排ガ
スはセル壁を透過しなければ外部にでられない構造とし
たものである。いずれの場合にもセラミックハニカムは
、外周を緩衝材となる無機繊維マットや波状加工した金
属網で覆い、前後に排ガスの接続口を有する金属容器に
収納して使用される。
セラミックスを用いた触媒コンバータやフィルタを排気
管の途中に付けられるようになった。このセラミックハ
ニカムは、押し出し成形やコルゲート巻き上げ加工によ
りセラミックを蜂の巣状にしたものである。触媒コンバ
ータは主としてガソリンエンジンに用いられて排ガス中
の炭化水素や一酸化炭素を酸化するもので、比較的細か
いセル密度のセラミックハニカムに白金等の貴金属の触
媒を担持させたものである。フィルタは主としてディー
ゼルエンジンに用いられて排ガス中のパティキュレート
（煤）を除去するもので、空孔率が大きい素材で比較的
粗いセル密度のセラミックハニカムのセルの一端と相隣
り合うセルの他端をプラグで閉塞して、中に入った排ガ
スはセル壁を透過しなければ外部にでられない構造とし
たものである。いずれの場合にもセラミックハニカムは
、外周を緩衝材となる無機繊維マットや波状加工した金
属網で覆い、前後に排ガスの接続口を有する金属容器に
収納して使用される。
発明が解決しようとする課題
このようなセラミックハニカム応用品が内燃機関の排気
ガス流内に置かれると、その通気抵抗のため背圧がかか
り、セラミックハニカムは後方に押し出されようとする
。そのため前記緩衝材は、単に外部からの機械的振動か
ら保護する目的だけでなく、セラミックハニカムをしっ
かり掴んで保持する役目をもつ。しかし背圧に抗する力
でセラミックハニカムを掴むためには、硬くて密度が高
い緩衝材を使用しなければならない。一方、セラミック
ハニカムに高温排ガスが流れたり、内部にパティキュレ
ートを溜めて燃焼させたりした場合、この緩衝材を伝っ
て外気に放熱され・、セラミックハニカムの中心部と外
周部分との間で大きな温度差が生じる。そのため外周部
分は内部の熱彫版によって大きな引っ張り応力を受ける
。そしてこの応力にセラミックは耐えきれず、外周部に
リングオフと呼ばれるリング状のクラックが入る。
ガス流内に置かれると、その通気抵抗のため背圧がかか
り、セラミックハニカムは後方に押し出されようとする
。そのため前記緩衝材は、単に外部からの機械的振動か
ら保護する目的だけでなく、セラミックハニカムをしっ
かり掴んで保持する役目をもつ。しかし背圧に抗する力
でセラミックハニカムを掴むためには、硬くて密度が高
い緩衝材を使用しなければならない。一方、セラミック
ハニカムに高温排ガスが流れたり、内部にパティキュレ
ートを溜めて燃焼させたりした場合、この緩衝材を伝っ
て外気に放熱され・、セラミックハニカムの中心部と外
周部分との間で大きな温度差が生じる。そのため外周部
分は内部の熱彫版によって大きな引っ張り応力を受ける
。そしてこの応力にセラミックは耐えきれず、外周部に
リングオフと呼ばれるリング状のクラックが入る。
本発明は、セラミックハニカムを容器の中でしっかり保
持し、かつ中心部が高温状態に加熱されても、リング状
のクラックが生じないようにして、構造体としての原形
を維持して有効な排気ガス浄化機能を果たせる排気ガス
浄化用構造物を提供することを目的とする。
持し、かつ中心部が高温状態に加熱されても、リング状
のクラックが生じないようにして、構造体としての原形
を維持して有効な排気ガス浄化機能を果たせる排気ガス
浄化用構造物を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
無機繊維と有機バインダを主成分とし、表面に多数の小
さい穴や多数の細い溝のある厚いシートを作り、このシ
ートを排気ガス浄化機能を有するセラミックハニカムの
外周に緩衝材として巻き、このセラミックハニカムをシ
ートの上から半径方向に加圧してエンジン排気管に接続
される容器に収納した構成とする。
さい穴や多数の細い溝のある厚いシートを作り、このシ
ートを排気ガス浄化機能を有するセラミックハニカムの
外周に緩衝材として巻き、このセラミックハニカムをシ
ートの上から半径方向に加圧してエンジン排気管に接続
される容器に収納した構成とする。
作用
上記の構成によれば、緩衝材の表面に施された多数の穴
や溝により、セラミックハニカムの外周表面との間の摩
擦力が大きくなって、エンジンがらの背圧によりセラミ
ックハニカムが下流に押し出されるのを防ぐ。また緩衝
材は多数の穴や溝加工されているので全体としての密度
が小さくなっている。よって相対的に外周方向への熱伝
導度が低くなって、エンジンの高温排ガスや高温燃焼ガ
スによりセラミックハニカムが加熱されても容器を伝っ
た外気への放熱が遮断されるので、内部に生じる温度差
は小さい。その結果、セラミックハニカムの外周部に発
生する熱応力も小さくなり、内部にクラックの生じるよ
うな変形はしない。
や溝により、セラミックハニカムの外周表面との間の摩
擦力が大きくなって、エンジンがらの背圧によりセラミ
ックハニカムが下流に押し出されるのを防ぐ。また緩衝
材は多数の穴や溝加工されているので全体としての密度
が小さくなっている。よって相対的に外周方向への熱伝
導度が低くなって、エンジンの高温排ガスや高温燃焼ガ
スによりセラミックハニカムが加熱されても容器を伝っ
た外気への放熱が遮断されるので、内部に生じる温度差
は小さい。その結果、セラミックハニカムの外周部に発
生する熱応力も小さくなり、内部にクラックの生じるよ
うな変形はしない。
実施例
以下１本発明の排気ガス浄化用構造物の一実施例を添付
図面にもとづいて説明する。
図面にもとづいて説明する。
第１図はディーゼルエンジンの排ガスに含まれるパティ
キュレートを除去するフィルタとして応用した排気ガス
浄化用構造物で、それをエンジンく図示せず）の排気管
に接続した時の縦断面図を示したものである。図中１は
円筒状セラミックハニカムである。セラミックハニカム
１は、内部に矩形の流路となるセル２ （２ａ、２ｂ）
を構成するセル壁３からなる構造体である。セル２ａの
一端及び相隣り合うセル２ｂの他端とは交互にプラグ４
により封じられている。セラミックハニカム１の外周に
は緩衝材５を巻いた後、耐熱ステンレス製の容器６に収
納している。緩衝材５は熱膨張性の蛭石と無機繊維と有
機バインダとを混合して表面に多数の穴７を有するシー
トに湿式成型したものである。よって、この構成で全体
を約４００℃に加熱して緩衝材５に含まれる蛭石を彫版
させ、半径方向にセラミックハニカム１を圧縮をしてい
る。容器６の両端はコーン状にテーバをつけて絞り込み
、一端はエンジン接続口８、他端はマフラー接続口９と
している。容器６の内側には、セラミックハニカム１の
前後に緩衝材５を固定するようにストッパ１０ａ、１０
ｂを溶接している。
キュレートを除去するフィルタとして応用した排気ガス
浄化用構造物で、それをエンジンく図示せず）の排気管
に接続した時の縦断面図を示したものである。図中１は
円筒状セラミックハニカムである。セラミックハニカム
１は、内部に矩形の流路となるセル２ （２ａ、２ｂ）
を構成するセル壁３からなる構造体である。セル２ａの
一端及び相隣り合うセル２ｂの他端とは交互にプラグ４
により封じられている。セラミックハニカム１の外周に
は緩衝材５を巻いた後、耐熱ステンレス製の容器６に収
納している。緩衝材５は熱膨張性の蛭石と無機繊維と有
機バインダとを混合して表面に多数の穴７を有するシー
トに湿式成型したものである。よって、この構成で全体
を約４００℃に加熱して緩衝材５に含まれる蛭石を彫版
させ、半径方向にセラミックハニカム１を圧縮をしてい
る。容器６の両端はコーン状にテーバをつけて絞り込み
、一端はエンジン接続口８、他端はマフラー接続口９と
している。容器６の内側には、セラミックハニカム１の
前後に緩衝材５を固定するようにストッパ１０ａ、１０
ｂを溶接している。
次に、この一実施例の構成における動作を説明する。ま
ずディーゼルエンジンの通常運転時について説明する。
ずディーゼルエンジンの通常運転時について説明する。
ディーゼルエンジンの排気管に接続された上記エンジン
接続口８には、機関の運転によりパティキュレートを含
んだ排ガスが流れ込む。そこから排ガスは、エンジン接
続口８側に開口しているセル２ａに入り、そこでセル壁
３を透過してマフラー接続口９に開口しているセル２ｂ
に入る。このとき排ガス中に含まれているパティキュレ
ートはセル壁３を透過できずにエンジン接続口９側に開
口しているセル２ａ内にとどまって堆積する。一方、パ
ティキュレートを取り除かれてクリーンになった排ガス
は、マフラー接続口９に入り、排気マフラーを経て大気
に放出される。
接続口８には、機関の運転によりパティキュレートを含
んだ排ガスが流れ込む。そこから排ガスは、エンジン接
続口８側に開口しているセル２ａに入り、そこでセル壁
３を透過してマフラー接続口９に開口しているセル２ｂ
に入る。このとき排ガス中に含まれているパティキュレ
ートはセル壁３を透過できずにエンジン接続口９側に開
口しているセル２ａ内にとどまって堆積する。一方、パ
ティキュレートを取り除かれてクリーンになった排ガス
は、マフラー接続口９に入り、排気マフラーを経て大気
に放出される。
このようにパティキュレートを堆積する作業を継続して
いる間、セラミックハニカム１の通気抵抗はパティキュ
レートの目詰まりにより徐々に太き（なり、増大した背
圧でもってセラミックハニカム１を後方に押し出そうと
する。しかし、セラミックハニカム１の外周と緩衝材５
の多数の穴のあいた表面との大きな摩擦力でもってその
力に抗してセラミックハニカム１を保持し続ける。そし
てセラミックハニカム１内に十分にパティキュレートが
溜まり、これ以上溜まるとエンジンに悪影響を与える段
階になるとりジェネレーションに入る。リジェネレーシ
ョンには、まずディーゼルエンジンの吸気口を絞り、エ
ンジンを過負荷の状態にする。この状態で５分間はど維
持すると、排ガス温度は６００℃以上になる。そしてセ
ラミックハニカム１の内部も約６００℃の温度に上昇し
、内部に堆積していたパティキュレートは燃焼を始める
。そして、セラミックハニカム１の内部温度は燃焼熱に
よって８００℃から１０００℃にまで達する。またセラ
ミックハニカム１の外周は、緩衝材５を通じて容器６か
ら外部に放熱するが、緩衝材５の多数の穴の空気断熱に
よってその量が比較的低（抑えられる。よって、セラミ
ックハニカム１の中心部と外周部との温度差は２００℃
以内に保ち、中心部の熱彫版による外周部に生じる機械
的な変位を小さく抑える。
いる間、セラミックハニカム１の通気抵抗はパティキュ
レートの目詰まりにより徐々に太き（なり、増大した背
圧でもってセラミックハニカム１を後方に押し出そうと
する。しかし、セラミックハニカム１の外周と緩衝材５
の多数の穴のあいた表面との大きな摩擦力でもってその
力に抗してセラミックハニカム１を保持し続ける。そし
てセラミックハニカム１内に十分にパティキュレートが
溜まり、これ以上溜まるとエンジンに悪影響を与える段
階になるとりジェネレーションに入る。リジェネレーシ
ョンには、まずディーゼルエンジンの吸気口を絞り、エ
ンジンを過負荷の状態にする。この状態で５分間はど維
持すると、排ガス温度は６００℃以上になる。そしてセ
ラミックハニカム１の内部も約６００℃の温度に上昇し
、内部に堆積していたパティキュレートは燃焼を始める
。そして、セラミックハニカム１の内部温度は燃焼熱に
よって８００℃から１０００℃にまで達する。またセラ
ミックハニカム１の外周は、緩衝材５を通じて容器６か
ら外部に放熱するが、緩衝材５の多数の穴の空気断熱に
よってその量が比較的低（抑えられる。よって、セラミ
ックハニカム１の中心部と外周部との温度差は２００℃
以内に保ち、中心部の熱彫版による外周部に生じる機械
的な変位を小さく抑える。
この結果、セラミックハニカム１が容器６の下流に押し
出されて破壊することはない。またセラミックハニカム
１の外周部においてクラックが生じなくなり、内燃機関
の排気ガスに置かれ繰り返し急加熱が与えられるような
使用条件でも破壊されることはない。
出されて破壊することはない。またセラミックハニカム
１の外周部においてクラックが生じなくなり、内燃機関
の排気ガスに置かれ繰り返し急加熱が与えられるような
使用条件でも破壊されることはない。
尚、緩衝材５は第２図のように表面に多数の細い溝１１
をセラミックハニカム１の軸と傾斜して施した形状によ
って、上記と同様な効果を奏することができる。
をセラミックハニカム１の軸と傾斜して施した形状によ
って、上記と同様な効果を奏することができる。
発明の効果
本発明によれば、セラミックハニカムとそれを収納する
容器との間に介在する緩衝材の表面に多数の穴や細い溝
を設けることにより、排ガスによる背圧に対しても十分
絶えられる握力を呈することができる。また緩衝材の断
面に生じる空気断熱によって、外気に放熱する熱量を小
さ（抑え、セラミックハニカムの内部と外周部に生じる
温度差を小さ（し、内部の熱膨張により外周部が受ける
軸方向の引っ張り力による変位を最小に抑え、外周部に
発生するクラックを無（することができる。
容器との間に介在する緩衝材の表面に多数の穴や細い溝
を設けることにより、排ガスによる背圧に対しても十分
絶えられる握力を呈することができる。また緩衝材の断
面に生じる空気断熱によって、外気に放熱する熱量を小
さ（抑え、セラミックハニカムの内部と外周部に生じる
温度差を小さ（し、内部の熱膨張により外周部が受ける
軸方向の引っ張り力による変位を最小に抑え、外周部に
発生するクラックを無（することができる。
第１図は本発明の一実施例の排気ガス浄化用構造物の縦
断面図、第２図は本発明の他の一実施例の排気ガス浄化
用構造物の組立途中の状態を示す斜視図である。 １・・・・セラミックハニカム、４・・・・プラグ、５
・・・・緩衝材、６・・・・容器、７・・・・穴、１１
・・・・溝。
断面図、第２図は本発明の他の一実施例の排気ガス浄化
用構造物の組立途中の状態を示す斜視図である。 １・・・・セラミックハニカム、４・・・・プラグ、５
・・・・緩衝材、６・・・・容器、７・・・・穴、１１
・・・・溝。
Claims (4)
- （１）内部に多数のセルを有するセラミックハニカム、
該セラミックハニカムの外周に巻いた緩衝材、該緩衝材
を包み前記セラミックハニカムの前後に面した排ガス導
入口をもつ金属製の容器とを備えた排ガス浄化用構造物
において、少なくとも前記緩衝材のセラミックハニカム
に接触する面に凹凸加工を施したことを特徴とする排気
ガス浄化用構造物。 - （２）無機繊維、蛭石および有機バインダの混合組成を
主成分とした特許請求の範囲第１項記載の排気ガス浄化
用構造物。 - （３）緩衝材の平面内に多数の穴を開けたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の排気ガス浄化用構造物
。 - （４）緩衝材の平面内に多数の溝を設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の排気ガス浄化用構造物
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63214041A JPH0261313A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 排気ガス浄化用構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63214041A JPH0261313A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 排気ガス浄化用構造物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0261313A true JPH0261313A (ja) | 1990-03-01 |
Family
ID=16649297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63214041A Pending JPH0261313A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 排気ガス浄化用構造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0261313A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999025964A1 (en) * | 1997-11-17 | 1999-05-27 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Surface tension relieved mounting material |
| US6923942B1 (en) * | 1997-05-09 | 2005-08-02 | 3M Innovative Properties Company | Compressible preform insulating liner |
| JP2007031886A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Ibiden Co Ltd | 保持シール材および排気ガス浄化装置 |
| JP2007332922A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Ibiden Co Ltd | 保持シール材、排ガス処理装置およびその製造方法 |
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