JP2001252529A - 排気ガス浄化装置およびその製造方法 - Google Patents

排気ガス浄化装置およびその製造方法

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JP2001252529A
JP2001252529A JP2000068059A JP2000068059A JP2001252529A JP 2001252529 A JP2001252529 A JP 2001252529A JP 2000068059 A JP2000068059 A JP 2000068059A JP 2000068059 A JP2000068059 A JP 2000068059A JP 2001252529 A JP2001252529 A JP 2001252529A
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exhaust gas
gas purifying
purifying apparatus
substance
binder
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JP2000068059A
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Tetsuo Toyoda
哲郎 豊田
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Mitsui and Co Ltd
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Mitsui and Co Ltd
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 第１に、自動車エンジン等の通常作動時は勿
論のこと、スタート時やストップ時においても優れた排
気ガス浄化性能を発揮し、第２に、しかもこれが簡単容
易に実現される、排気ガス浄化装置およびその製造方法
を提案する。 【解決手段】 この排気ガス浄化装置１は、触媒物質９
製のセル壁２そしてハニカム構造を備えてなり、触媒物
質９は、有害物質の吸着性に優れたシリカ粉末６と、補
強剤たる無機繊維７と、バインダーたる無機結合剤８
と、を含有してなる。このシリカ粉末６は、多くの細孔
１０を備えた多孔質よりなり、高温領域において有害物
質を吸着、燃焼、除去せしめると共に、低温領域におい
て各細孔１０中に有害物質を吸入、吸着する特性を備え
てなり、各細孔１０中に吸入、吸着していた有害物質
を、事後の高温領域において燃焼、除去せしめる。そし
てこの排気ガス浄化装置１は、押出し成形，焼成により
製造される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス浄化装置
およびその製造方法に関する。例えば自動車エンジンの
排気ガス、その他各種の排気ガス中に含まれた有害物質
を、燃焼，除去せしめる排気ガス浄化装置、およびその
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の排気ガス浄化装置としては、ロ
ール状をなすと共にハニカム構造をなす金属製の担体母
体の外表面に、触媒物質を塗布等により付着，被覆，担
持せしめた構造のものや、触媒物質自体を、ロール状の
ハニカム構造とした構造のものが、開発，使用されてい
る。ハニカム構造は、単位容積当たりの表面積が大であ
り、排気ガスと触媒物質との接触面積が大となり、排気
ガス中の有害物質が触媒物質に吸着されやすくなるの
で、この種の排気ガス浄化装置において採用されてい
る。触媒物質としては、従来より、高温領域での有害物
質の吸着性に優れた貴金属その他が使用されており、例
えば、ゼオライト粉末つまりアルミニウムやカルシウム
のケイ酸化塩を主成分としたものが使用されていた。
【０００３】そして、このような従来例の排気ガス浄化
装置では、例えば自動車エンジンから、一酸化炭素Ｃ
Ｏ，窒素酸化物ＮＯＸ，炭化水素ＨＣ，粒化物質ＰＭ等
の有害物質を含んだ高温の排気ガスが供給され、内部を
通過する際、これらの有害物質が触媒物質の表面に接触
して吸着される。そして、このように触媒物質に吸着さ
れた有害物質は、高温下での吸着に基づき燃焼，除去さ
れる。この種従来例の排気ガス浄化装置では、このよう
にして排気ガスが浄化され、もって外気へと排出されて
いた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
この種従来例の排気ガス浄化装置にあっては、次の問題
が指摘されていた。例えば自動車エンジンのスタート時
やストップ時において、浄化機能が極めて低下する、と
いう現象が生じていた。すなわち、例えば自動車エンジ
ンのスタート時やストップ時、特にスタート時の数分間
について観察すると、有害物質を含んだ排気ガスが、低
温のまま排気ガス浄化装置へと供給される（コールドス
タート）。このように、まだ高温とはなっていない低温
領域のままつまり常温のままの排気ガスが、排気ガス浄
化装置を通過するので、高温領域を前提とした有害物質
の燃焼が発生せず、もって有害物質が除去されず、有害
物質を含んだままの排気ガスが外気へと排出されてしま
っていた。この種従来例の排気ガス浄化装置は、上述し
たように、自動車エンジンの通常作動時については、高
温の排気ガスが通過するので所期の浄化機能を発揮する
ものの、スタート時等にあっては、低温のままの排気ガ
スが通過するので浄化機能に問題が指摘されていた。
【０００５】本発明は、このような実情に鑑み、発明者
の鋭意研究努力の結果なされたものであって、触媒物質
として、多くの細孔を備えた多孔質のほぼ純粋なシリカ
粉末を、主成分として初めて採用すると共に、無機繊維
や無機結合剤等と組み合わせてなる。もって第１に、ス
タート時等においても排気ガスの浄化性能に優れ、第２
に、しかもこれが簡単容易に実現される、排気ガス浄化
装置およびその製造方法を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
る本発明の技術的手段は、次のとおりである。まず、請
求項１から４はその第１タイプに関し、請求項１は、第
１タイプの排気ガス浄化装置の独立項、請求項２，３は
その従属項であり、請求項４は、その製造方法の独立項
である。請求項５から８はその第２タイプに関し、請求
項５は、第２タイプの排気ガス浄化装置の独立項、請求
項６，７はその従属項であり、請求項８は、その製造方
法の独立項である。
【０００７】請求項１については次のとおり。すなわ
ち、この請求項１の排気ガス浄化装置は、セル壁にて区
画形成された中空柱状の多数のセルの集合体たるハニカ
ム構造を備え、各該セル中を排気ガスが通過することに
より、排気ガス中に含まれていた有害物質を燃焼，除去
せしめる。そして該セル壁は、有害物質の吸着性に優れ
たシリカ粉末と、補強材たる無機繊維と、バインダーた
る無機結合剤と、を含有した触媒物質製よりなる。該シ
リカ粉末は、多くの細孔を備えた多孔質よりなり、高温
領域において有害物質を吸着，燃焼，除去せしめると共
に、低温領域において各該細孔中への有害物質の吸入，
吸着特性を備えており、各該細孔中に吸入，吸着してい
た有害物質を、事後の高温領域において燃焼，除去せし
めること、を特徴とする。
【０００８】請求項２については次のとおり。すなわ
ち、この請求項２の排気ガス浄化装置は、請求項１に記
載した排気ガス浄化装置において、該触媒物質は更に、
成形性を付与するバインダーたる有機結合剤を含有して
なり、該有機結合剤は、焼成により分解，除去可能とな
っていること、を特徴とする。請求項３については次の
とおり。すなわち、この請求項３の排気ガス浄化装置
は、請求項１に記載した排気ガス浄化装置において、下
流側に更に、すす処理部が付設されている。そして、該
すす処理部は金属繊維製よりなり、排気ガス中に含まれ
ていた燃えかすたる炭素の微粒子を吸着，除去せしめる
と共に、該金属繊維に該触媒物質が付着，被覆せしめら
れており、排気ガス中に残存していた有害物質を吸着，
燃焼，除去可能となっていること、を特徴とする。請求
項４については次のとおり。すなわち、この請求項４の
排気ガス浄化装置の製造方法は、セル壁にて区画形成さ
れた中空柱状の多数のセルの集合体たるハニカム構造を
備え、各該セル中を排気ガスが通過することにより排気
ガス中に含まれていた有害物質を燃焼，除去せしめる、
排気ガス浄化装置を製造する。そしてまず、有害物質の
吸着性に優れた多孔質のシリカ粉末と、補強材たる無機
繊維と、バインダーたる無機結合剤と、を含有した触媒
物質を、原材料組成物として準備する。次に、該原材料
組成物を押出成形機に供給して、ハニカム構造にて押出
成形した後、乾燥させてから焼成炉中にて焼成すること
により、該排気ガス浄化装置を製造すること、を特徴と
する。
【０００９】請求項５については次のとおり。すなわ
ち、この請求項５の排気ガス浄化装置は、セル壁にて区
画形成された中空柱状の多数のセルの集合体たるハニカ
ム構造を備えた金属製の担持母体と、該担持母体のセル
壁の外表面に付着，被覆，担持せしめられた触媒物質
と、を有してなり、各該セル中を排気ガスが通過するこ
とにより、排気ガス中に含まれていた有害物質を燃焼，
除去せしめる。そして該触媒物質は、有害物質の吸着性
に優れたシリカ粉末と、補強材たる無機繊維と、バイン
ダーたる無機結合剤と、を含有してなる。該シリカ粉末
は、多くの細孔を備えた多孔質よりなり、高温領域にお
いて有害物質を吸着，燃焼，除去せしめると共に、低温
領域において各該細孔中への有害物質の吸入，吸着特性
を備えており、各該細孔中に吸入，吸着していた有害物
質を、事後の高温領域において燃焼，除去せしめるこ
と、を特徴とする。
【００１０】請求項６については次のとおり。すなわ
ち、この請求項６の排気ガス浄化装置は、請求項５に記
載した排気ガス浄化装置において、該触媒物質は更に、
成形性を付与するバインダーたる有機結合剤を含有して
なり、該有機結合剤は、焼成により分解，除去可能とな
っていること、を特徴とする。請求項７については次の
とおり。すなわち、この請求項７の排気ガス浄化装置
は、請求項５に記載した排気ガス浄化装置において、下
流側に更に、すす処理部が付設されている。そして、該
すす処理部は金属繊維製よりなり、排気ガス中に含まれ
ていた燃えかすたる炭素の微粒子を吸着，除去せしめる
と共に、該金属繊維に該触媒物質が付着，被覆せしめら
れており、排気ガス中に残存していた有害物質を吸着，
燃焼，除去可能となっていること、を特徴とする。請求
項８については次のとおり。すなわち、この請求項８の
排気ガス浄化装置の製造方法は、セル壁にて区画形成さ
れた中空柱状の多数のセルの集合体たるハニカム構造を
備え、各該セル中を排気ガスが通過することにより排気
ガス中に含まれていた有害物質を燃焼，除去せしめる、
排気ガス浄化装置を製造する。そしてまず、予め準備さ
れたハニカム構造の金属製の担持母体のセル壁の外表面
に対し、触媒物質を塗布する。該触媒物質は、有害物質
の吸着性に優れた多孔質のシリカ粉末と、補強材たる無
機繊維と、バインダーたる無機結合剤と、を含有してな
る。それから次に、乾燥させてから焼成炉中にて焼成す
ることにより、該排気ガス浄化装置を製造すること、を
特徴とする。
【００１１】本発明は、このようになっているので、次
のようになる。この各請求項の排気ガス浄化装置は、触
媒物質として、多くの細孔を備えた多孔質のほぼ純粋な
シリカ粉末を主成分として採用し、このシリカ粉末に、
補強材たる無機繊維やバインダーたる無機結合剤等を組
み合わせてなる。そこで、例えば自動車エンジン等の通
常作動時には、排気ガスが高温領域にて供給されて、排
気ガス浄化装置のハニカム構造の各セル中を通過し、そ
の際、排気ガス中に含まれていた有害物質が、触媒物質
のシリカ粉末に吸着されると共に、高温に基づき燃焼，
除去される。これに対し、例えば自動車エンジン等のス
タート時やストップ時には、排気ガスが低温領域の常温
のままにて供給されて、排気ガス浄化装置のハニカム構
造の各セル中を通過し、その際、排気ガス中に含まれて
いた有害物質は、触媒物質のシリカ粉末の各細孔中に、
一旦吸入，吸着される。そして、このように各細孔中に
吸入，吸着されていた有害物質は、事後、排気ガスが高
温領域で供給されて通過する際、その高温に基づき燃
焼，除去される。
【００１２】ところで、請求項１，２，３の排気ガス浄
化装置は、このような触媒物質自体により、セル壁そし
てハニカム構造が形成されており、請求項４の製造方法
により、触媒物質をハニカム構造に押出成形して乾燥し
た後、焼成される。これに対し、請求項５，６，７の排
気ガス浄化装置は、ハニカム構造の金属製の担持母体の
セル壁に、触媒物質が付着，被覆，担持せしめられてお
り、請求項８の製造方法により、予め準備された担持母
体のセル壁に触媒物質を塗布して乾燥した後、焼成され
る。なお請求項２，６では、触媒物質に、成形性を付与
するバインダーとして有機結合剤が含有されているが、
焼成により分解，除去される。又、請求項３，７では、
すす処理部の金属繊維にも、触媒物質が付着，被覆せし
められており、排気ガス中に残存していた有害物質が、
燃焼，除去せしめられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下本発明を、図面に示す発明の
実施の形態に基づいて、詳細に説明する。図１，図２，
図３，図４は本発明の実施の形態の説明に供する。そし
て図１および図２は、第１タイプの説明に供し、図１は
正断面説明図、図２の（１）図は斜視図、図２の（２）
図は要部を拡大した表面イメージ図である。図３および
図４は、第２タイプの説明に供し、図３は正断面説明
図、図４の（１）図は斜視図、図４の（２）図は要部を
拡大した表面イメージ図である。
【００１４】まず、図１および図２に示した第１タイプ
の排気ガス浄化装置１について、説明する。この排気ガ
ス浄化装置１は、セル壁２にて区画形成された中空柱状
の多数のセル３の集合体たるハニカム構造を備えてな
り、各セル３中を排気ガス４が通過することにより、排
気ガス４中に含まれていた有害物質５を燃焼，除去せし
める。そしてセル壁２は、有害物質の吸着性に優れたシ
リカ粉末６と、補強材たる無機繊維７と、バインダーた
る無機結合剤８と、を少なくとも含有した触媒物質９製
よりなる。シリカ粉末６は、多数の細孔１０を備えた多
孔質よりなり、高温領域において有害物質５を吸着，燃
焼，除去せしめると共に、低温領域において各細孔１０
中への有害物質５の吸入，吸着特性を備えており、各細
孔１０中に吸入，吸着していた有害物質５を、事後の高
温領域において燃焼，除去せしめる。
【００１５】このような図１，図２の排気ガス浄化装置
１について、更に詳述する。まず、この排気ガス浄化装
置１は、全体がロール状をなすと共に、内部がハニカム
構造をなす。ロール状としては、断面円形のもの（図２
の（１）図を参照）が代表的であるが、角形のものも考
えられる。ハニカム構造は、セル壁２にて区画形成され
た中空柱状の多数のセル３の平面的集合体よりなり、そ
の両セル端面が開口されている。セル壁２そしてセル３
の断面形状は、四角形状（図２の（１）図を参照），三
角形状（後述の図４の（１）図を参照），六角形状，台
形状，その他各種形状のものが考えられる。そしてハニ
カム構造は、重量比強度に優れ、軽量であると共に高い
剛性・強度を備えてなり、更に整流効果に優れ、単位容
積当たりの表面積が大である、等々の特性を備えてな
る。排気ガス浄化装置１は、ハニカム構造のこの単位容
積当たりの表面積が大であるという特性を利用してな
り、ハニカム構造をなす触媒物質９と、通過する排気ガ
ス４との接触面積が大となり、排気ガス４中の有害物質
５が触媒物質９に吸着されやすくなっている。この排気
ガス浄化装置１は、このようなハニカム構造を備えてな
る。
【００１６】又、この排気ガス浄化装置１には、排気ガ
ス４が供給されて通過する（図１を参照）。すなわち、
ハニカム構造をなす排気ガス浄化装置１の開口された一
方のセル端面から排気ガス４が供給され、内部の各セル
３中を通過した後、開口された他方のセル端面から排出
される。供給される排気ガス４としては、２輪車や４輪
車等の自動車エンジンから排出されるものが代表的であ
るが、チェインソーその他各種のエンジン、その他各種
装置から排出される排気ガス４も考えられる。そして、
このような排気ガス４中には、一酸化炭素ＣＯ，窒素酸
化物ＮＯＸ，炭化水素ＨＣ，粒化物質ＰＭ等の有害物質
５が含まれており、これらの有害物質５は、そのままで
は人体や環境に有害であり、外気に排出されることなく
除去することが必要である。又、このような排気ガス４
は自動車エンジン等から、まずスタート時の数分間は、
低温領域つまり外気温・常温に準じた低温にて排出さ
れ、それから通常作動となり所定時間、高温領域つまり
３００℃から５５０℃程度の高温、更にはそれ以上の高
温の熱風となって排出され、最後のストップ時（作動停
止時）の数分間は、スタート時に準じた低温領域つまり
外気温・常温に準じた低温にて排出される。この排気ガ
ス浄化装置１には、このような排気ガス４が供給されて
通過する。
【００１７】さてそこで、この排気ガス浄化装置１は、
このような排気ガス４中に含まれた有害物質５を吸着す
ると共に、燃焼，除去せしめる触媒物質９製よりなる
（図１，図２の（１）図を参照）。すなわち、この排気
ガス浄化装置１は、触媒物質９製のセル壁２そしてハニ
カム構造よりなり、触媒物質９の主成分をなすシリカ粉
末６が有害物質５を吸着すると共に、例えば３００℃か
ら５５０℃程度更にはそれ以上ともなる高温領域下で
は、この吸着された有害物質５は酸化，燃焼する。つま
り、有害物質５の燃焼，除去には、吸着と高温領域の２
条件が共に必要であり、そのいずれか一方の条件が欠け
ると、有害物質５は燃焼せず除去されない。例えば、吸
着されても低温領域の場合は燃焼されず、又、高温領域
でも吸着されない場合（高温熱風の場合）は燃焼されな
い。そして、この排気ガス浄化装置１を構成する触媒物
質９は、次に詳述するシリカ粉末６，無機繊維７，無機
結合剤８，更には有機結合剤１１、等を含有してなる
（図２の（２）図を参照）。
【００１８】まず、触媒物質９に含有されるシリカ粉末
６について述べる（図２の（２）図を参照）。このシリ
カ粉末６は、ハイシリカとも称され、ほとんど純粋な組
成よりなり、例えば、９９重量％のシリカつまり二酸化
ケイ素ＳｉＯ２と、５０ｐｐｍ以下と微量の酸化ナトリ
ウムＮａ２Ｏと、から組成されており、高温領域におい
ても低温領域においても、表面に接触した有害物質５の
吸着性に優れている。（因に、この種従来例のゼオライ
ト粉末でも、二酸化ケイ素ＳｉＯ２が混入されている場
合があるが、２８重量％のアルミナＡｌ２Ｏ３その他を
含有し、二酸化ケイ素ＳｉＯ２は３３重量％程度の組成
に過ぎない）。
【００１９】そして、このシリカ粉末６は、多数の細孔
１０を備えた多孔質よりなる。すなわち、その構造等
は、比表面積１，０００ｍ２／ｇ以上、細孔１０容積
１．００ｃｃ／ｇ以上、細孔１０径４ｎｍ、平均粒子径
６０μｍ、見かけ比重０．１４ｇ／ｃｃ、ＰＨ値３〜８
（例えば５）程度よりなる。そこで、このシリカ粉末６
は、低温領域たる常温において、燃焼しない有害物質５
を、このような各細孔１０中へ吸入，吸着する特性を備
えてなる。（因に、この種従来例のゼオライト粉末も、
細孔状のものを若干備えてなる場合があるが、その細孔
状の数，容積，細孔状の孔径，平均粒子径等は、極めて
小さな値よりなり、本発明の細孔１０の規模にははるか
に及ばず、前述した組成と相まち、このような吸入，吸
着特性は備えていない）。他方、このシリカ粉末６は、
３００℃から５５０℃程度更にはそれ以上の高温領域に
おいては、その外表面等に有害物質５を吸着して燃焼，
除去せしめる。触媒物質９に含有されるシリカ粉末６
は、このようになっている。
【００２０】次に、触媒物質９に含有される無機繊維７
について述べる（図２の（２）図を参照）。この無機繊
維７は、細かく細断，チョップされたものが用いられ、
補強材として含有されており、触媒物質９全体に適度の
強度を付与する。図示例では、ハニカム構造体としての
成形強度を付与している。この無機繊維７としては、
非酸化物系繊維，酸化物系繊維，金属繊維等を、適
宜選択使用可能である。
【００２１】まず、無機繊維７として用いられる非酸
化物系繊維としては、炭素繊維，ＶＧＣＦ（気相性超炭
素繊維），シュンガイトＳｈｕｎｇｉｔｅ、等が代表的
であり、これらの内から選択使用するのが代表的であ
る。シュンガイトの組成は、例えば次のとおり。すなわ
ち、２８重量％から３２重量％の炭素Ｃ、５７．０重量
％から６６．２重量％のシリカ（二酸化ケイ素）ＳｉＯ
２、３．２０重量％から４．４５重量％の酸化アルミニ
ウムＡｌ２Ｏ３（アルミナ）、０．１６重量％から０．
３重量％の二酸化チタン（チタニア）ＴｉＯ ２、１．０
重量％から２．３重量％の酸化鉄Ｆｅ２Ｏ３＋ＦｅＯ、
０．４重量％から０．８重量％の酸化マグネシウム（マ
グネシア）ＭｇＯ、０．０７重量％から０．３重量％の
酸化カルシウムＣａＯ、０．８重量％から１．６重量％
の酸化カリウムＫ２Ｏ、０．１１重量％から０．３重量
％の酸化ナトリウムＮａ２Ｏ、０．０１重量％から０．
０２重量％の酸化マンガンＭｎＯ、０．２重量％から
０．７重量％の硫黄Ｓ、０．２重量％から０．５重量％
の水Ｈ２Ｏ、等よりなる。水とのけん濁液のＰＨ値は、
４．６９から５．２０程度である。
【００２２】又、無機繊維７として用いられる酸化物
系繊維としては、活性アルミナ繊維，アルミナ−ボロア
・シリカ繊維、等が代表的であり、これらが選択使用さ
れる。無機繊維７として用いられる金属繊維として
は、スチール繊維，ステンレス鋼繊維，ニッケル基アモ
ルファス繊維，鉄基アモルファス繊維、等が代表的であ
り、これらが選択使用される。触媒物質９に含有される
無機繊維７としては、このような非酸化物系繊維，
酸化物系繊維，金属繊維、等が選択使用されるが、こ
れらの単独使用は勿論のこと、２種以上の併用も可能で
ある。又、無機繊維７の繊維長は０．０１ｍｍから３ｍ
ｍ程度、繊維径は０．１μｍから２５μｍ程度が好まし
い。触媒物質９に含有される無機繊維７は、このように
なっている。
【００２３】次に、触媒物質９に含有される無機結合剤
８について述べる（図２の（２）図を参照）。この無機
結合剤８は、バインダーとして含有されており、触媒物
質９として含有されたシリカ粉末６と無機繊維７との間
に介在して、これらを適度に分散，保持せしめる。この
無機結合剤８としては、コロイダルシリカ，セピオライ
ト，各種の粘土鉱物、等が選択使用される。触媒物質９
に含有される無機結合剤８は、このようになっている。
【００２４】図１，図２の排気ガス浄化装置１は、この
ようなシリカ粉末６と無機繊維７と無機結合剤８とを必
須的に含有した触媒物質９製よりなると共に、ハニカム
構造をなす。ところで、触媒物質９中には、更に所望に
より、水や、成形性を付与するバインダーとして有機結
合剤１１、等が含有せしめられる（図２の（２）図を参
照）。有機結合剤１１としては、可塑性を有するポリビ
ニルアルコール（ＰＶＡ），メチルセルロース（Ｍ
Ｃ），その他が選択使用される。なお、これらの水や有
機結合剤１１は、当初のみ触媒物質９中に含有されてお
り、最終的には乾燥や焼成により、蒸発，分解，除去さ
れる。ところで、触媒物質９におけるこれらの含有割合
は、例えば、２５重量％から９５重量％程度のシリカ粉
末６、０．５重量％から５重量％程度の無機繊維７、１
０重量％から５０重量％程度の無機結合剤８よりなる。
有機結合剤１１を含有する際は、これらの合計を１００
重量％とすると、これに対し０．５重量％から１５重量
％程度含有される。
【００２５】次に、製造方法について述べておく。図
１，図２に示した触媒物質９製の排気ガス浄化装置１
は、次の工程を辿って製造される。まず、有害物質の吸
着性に優れた多孔質のシリカ粉末６と、補強材たる無機
繊維７と、バインダーたる無機結合剤８と、更に所望に
より水や有機結合剤１１と、を含有した触媒物質９を、
原材料組成物として準備する（図２の（２）図を参
照）。それから次に、この原材料組成物つまり触媒物質
９を、低温領域のままつまり常温のまま押出成形機に供
給して、ハニカム構造にて押出成形する（図２の（１）
図を参照）。しかる後、この押出成形品を乾燥させてか
ら、焼成炉中にて例えば温度５００℃から６００℃程
度、時間２０分から６０分程度にて焼成することによ
り、図１，図２に示した排気ガス浄化装置１が、製造さ
れる。製造方法は、このようになっている。
【００２６】次に、すす処理部１２について述べてお
く。この排気ガス浄化装置１には、下流側に、すす処理
部１２が付設されている（図１を参照）。すなわち、排
気ガス浄化装置１の外筒１３の下流側延出部内には、略
メッシュ状の金属繊維１４の集合体よりなるすす処理部
１２が、着脱可能に配設されている。すす処理部１２
は、排気ガス４中に含まれていたすす（燃えかす）、つ
まり不完全燃焼によって生成された不純な炭素の微粒子
を、金属繊維１４に吸着，除去させるべく、従来より使
用されている。そして図示例では、このようなすす処理
部１２について、更に、金属繊維１４に前述した触媒物
質９が付着，被覆せしめられており、排気ガス４中に残
存していた有害物質５を吸着，燃焼，除去可能となって
いる。すなわち、排気ガス浄化装置１にて、排気ガス４
中の有害物質５はほとんど除去されるが、なおも排気ガ
ス４中に残存していた有害物質５は、このすす処理部１
２の金属繊維１４に付着，被覆された触媒物質９のシリ
カ粉末６により、吸着，燃焼，除去せしめられる。すす
処理部１２は、このようになっている。図１，図２に示
した第１タイプの排気ガス浄化装置１は、以上説明した
ようになっている。
【００２７】次に、図３および図４に示した第２タイプ
の排気ガス浄化装置１５について、説明する。この排気
ガス浄化装置１５は、セル壁２にて区画形成された中空
柱状の多数のセル３の集合体たるハニカム構造を備えた
金属製の担持母体１６と、この担持母体１６のセル壁２
の外表面に付着，被覆，担持せしめられた触媒物質９
と、を有してなる。そして、各セル３中を排気ガス４が
通過することにより、排気ガス４中に含まれていた有害
物質５を燃焼，除去せしめる。そして触媒物質９は、有
害物質５の吸着性に優れたシリカ粉末６と、補強材たる
無機繊維７と、バインダーたる無機結合剤８と、を含有
してなる。シリカ粉末６は、多くの細孔１０を備えた多
孔質よりなり、高温領域において有害物質５を吸着，燃
焼，除去せしめると共に、低温領域において各細孔１０
中への有害物質５の吸入，吸着特性を備えており、各細
孔１０中に吸入，吸着していた有害物質５を、事後の高
温領域において燃焼，除去せしめる。
【００２８】このような図３，図４の排気ガス浄化装置
１５について、更に詳述する。前述した図１，図２の第
１タイプの排気ガス浄化装置１では、触媒物質９自体に
より、セル壁２そしてハニカム構造が形成されていた。
これに対し、この図３，図４の第２タイプの排気ガス浄
化装置１５では、ハニカム構造をなす金属製の下地処理
された担持母体１６（図４の（１）図を参照）のセル壁
２に対し、触媒物質９（図４の（２）図を参照）が付
着，被覆，担持せしめられている。このように、図１，
図２の排気ガス浄化装置１と、図３，図４の排気ガス浄
化装置１５とは、共にハニカム構造を備えてなるもの
の、前者では、触媒物質９のみが用いられてハニカム構
造をなすのに対し（図１，図２の（１）図を参照）、後
者では、別途ハニカム構造の担持母体１６が用いられて
おり（図４の（１）図を参照）、この担持母体１６に触
媒物質５が担持されている（図３を参照）点が、異なっ
ている。
【００２９】この排気ガス浄化装置１５の担持母体１６
は、ステンレス箔，その他の金属箔製よりなる。図示の
担持母体１６は、２枚の帯状の平板箔１７と波板箔１８
とが、交互に位置するように多層に巻き付けられると共
に、相互間の接触部がろう付けされてなり、全体がロー
ル状をなすと共にハニカム構造をなす（図４の（１）図
を参照）。ところで、ハニカム構造の担持母体１６は、
このようないわゆるコルゲート法以外にも、押出成形法
や展張法によっても、製作，準備可能である。いわゆる
展張法では、多数枚の金属箔に条線状に接合剤を塗布し
て、半ピッチずつずらしつつ重積して接合した後、展張
することにより、ハニカム構造の担持母体１６が製作，
準備される。
【００３０】なお、この図３，図４の排気ガス浄化装置
１５について、その他の構成，機能等は、図１，図２の
排気ガス浄化装置１に関し前述した所に準じるので、そ
の説明は省略する。すなわち、この排気ガス浄化装置１
５について、ハニカム構造（図４の（１）図を参照），
排気ガス４（図３を参照），触媒物質９（図４の（２）
図を参照），そのシリカ粉末６（図４の（２）図を参
照），無機繊維７（図４の（２）図を参照），無機結合
剤８（図４の（２）図を参照），有機結合剤１１（図４
の（２）図を参照），これらの含有割合，すす処理部１
２（図３を参照）、等の構成や機能等については、排気
ガス浄化装置１に関し前述した所に準じる。
【００３１】次に、製造方法については次のとおり。す
なわち、担持母体１６と触媒物質９とを用いた図３，図
４に示した排気ガス浄化装置１５は、次の工程を辿って
製造される。まず、前述したコルゲート法その他によ
り、ハニカム構造の金属製の担持母体１６が、製作，準
備される（図４の（１）図を参照）。そして、このよう
に予め準備されたハニカム構造の金属製の担持母体１６
のセル壁２の外表面に対し、触媒物質９が塗布される
（図３を参照）。この触媒物質９は、有害物質５の吸着
性に優れた多孔質のシリカ粉末６と、補強材たる無機繊
維７と、バインダーたる無機結合剤８と、更に所望によ
り水や有機結合剤１１と、を含有してなる（図４の
（２）図を参照）。それから、このように触媒物質９が
塗布により外表面に付着，被覆，担持せしめられた担持
母体１６を、乾燥させてから、焼成炉中にて例えば温度
５００℃から６００℃程度、時間２０分から６０分程度
にて焼成することにより、図３，図４に示した排気ガス
浄化装置が、製造される。製造方法は、このようになっ
ている。図３，図４に示した第２タイプの排気ガス浄化
装置１５は、以上説明したようになっている。
【００３２】本発明は、以上説明したように構成されて
いる。そこで以下のようになる。この排気ガス浄化装置
１，１５では、触媒物質９として、多くの細孔１０を備
えた多孔質のほぼ純粋なシリカ粉末６を、主成分として
採用すると共に、このシリカ粉末６を、補強材たる無機
繊維７，バインダーたる無機結合剤８等と、組み合わせ
てなる（図２の（２）図，図４の（２）図を参照）。そ
こでまず、例えば自動車エンジン等の通常作動時にあっ
ては、一酸化炭素ＣＯ，窒素酸化物ＮＯＸ，炭化水素Ｈ
Ｃ，粒化物質ＰＭ等の有害物質５を含んだ排気ガス４
が、高温領域で排気ガス浄化装置１，１５に供給され、
内部のハニカム構造の各セル３中を通過する（図１，図
３を参照）。そしてその際、高温の排気ガス４中に含ま
れていた有害物質５は、セル壁２を構成する触媒物質９
のシリカ粉末６（第１タイプの排気ガス浄化装置１の場
合）、又はセル壁２外表面に担持された触媒物質９のシ
リカ粉末６（第２タイプの排気ガス浄化装置１５の場
合）に接触して、主にその外表面に吸着され、このよう
な高温下での吸着に基づき、燃焼，除去される。
【００３３】これに対し、例えば自動車エンジン等のス
タート時やストップ時にあっては、有害物質５を含んだ
排気ガス４が、低温領域の常温のままにて供給されて
（コールドスタート）、排気ガス浄化装置１，１５内部
のハニカム構造の各セル３中を通過する。そしてその際
は、排気ガス４中に含まれていた有害物質５は、一旦、
触媒物質９のシリカ粉末６の各細孔１０中に吸入，吸着
される（図２の（２）図，図４の（２）図を参照）。そ
して、このように各細孔１０中に吸入，吸着された有害
物質５は、事後、排気ガス４が、高温領域で供給され、
ハニカム構造の各セル３中を通過する際、その高温に基
づき燃焼，除去される。つまり、スタート時に吸入，吸
着された有害物質５は、次のステップの通常作動時に燃
焼，除去され、ストップ時に吸入，吸着された有害物質
５は、次回にスタートされて通常作動となった時に燃
焼，除去される。なお、図示例では更に、下流側に付設
されたすす処理部１２の金属繊維１４にも、触媒物質９
が付着，被覆せしめられており、排気ガス４中に残存し
ていた有害物質５も、通常作動時，スタート時，ストッ
プ時について、それぞれ上述した所に準じ、確実に燃
焼，除去せしめられるようになる。
【００３４】さてそこで、この第１タイプおよび第２タ
イプの排気ガス浄化装置１，１５にあっては、次の第
１，第２のようになる。第１に、自動車エンジン，その
他の装置から排出される排気ガス４は、通常作動時つま
り高温領域のものは勿論のこと、スタート時やストップ
時つまり低温領域のものであっても、この排気ガス浄化
装置１，１５更にはそのすす処理部１２を通過すること
により、確実に浄化される。すなわち、高温領域で排気
ガス浄化装置１，１５そしてすす処理部１２に供給され
た排気ガス４中の有害物質５は、触媒物質９のシリカ粉
末６にて直ちに、吸着，燃焼，除去される。又、低温領
域たる常温で排気ガス浄化装置１，１５そしてすす処理
部１２に供給された排気ガス４中の有害物質５は、一
旦、触媒物質９のシリカ粉末６の各細孔１０中に吸入，
吸着された後、事後、高温領域で排気ガス４が排気ガス
浄化装置１，１５そしてすす処理部１２に供給された
際、燃焼，除去される。
【００３５】第２に、この排気ガス浄化装置１，１５
は、多孔質のシリカ粉末６を選択使用すると共に、無機
繊維７や無機結合剤８等と組み合わせてなる。排気ガス
浄化装置１５では更に、担持母体１６と組み合わせてな
る。もって、この排気ガス浄化装置１，１５は、比較的
簡単な構成よりなると共に、高い剛性・強度のハニカム
構造と、補強材たる無機繊維７と、バインダーたる無機
結合剤８等の相乗作用により、強度や耐久性にも優れて
いる。しかも、排気ガス浄化装置１は、所定の触媒物質
９を原材料組成物とし、押出成形機にてハニカム構造に
押出成形して乾燥した後、焼成炉中で焼成することによ
り、簡単な工程により容易に製造される。又、排気ガス
浄化装置１５も、予め準備されたハニカム構造の担持母
体１６のセル壁２に、所定の触媒物質９を塗布して乾燥
した後、焼成炉中で燃焼することにより、簡単な工程に
より容易に製造される。
【００３６】なお第１に、本発明の排気ガス浄化装置
１，１５は、単独使用も可能であるが、他の構造の排気
ガス浄化装置との組み合わせ使用も、勿論可能である。
すなわち、図１，図２や図３，図４に示した本発明の排
気ガス浄化装置１，１５（すす処理装置１２が付設され
たものを含む）は、更に、その上流側や下流側の一方又
は双方に、他の構造の排気ガス浄化装置を直列に配設し
てなる使用形態も可能である。この場合、供給された排
気ガス４は、本発明の排気ガス浄化装置１又は１５と、
他の構造の排気ガス浄化装置とを、順次通過することに
より、より完全に浄化されることになる。このような他
の構造の排気ガス浄化装置としては、例えば、一酸化炭
素ＣＯや炭化水素ＨＣを酸化，除去せしめる酸化触媒
や、窒素酸化物ＮＯＸを還元，除去せしめる還元触媒を
用いたものが考えられ、このような触媒が、金属製やセ
ラミックス製の担持母体に、それぞれ付着，被覆，担持
せしめられたものが代表的である。
【００３７】なお第２に、図１や図３中に示されたすす
処理部１２について、更に、検出，警報システムを追加
して組み込んだ構成も考えられる。すなわち、すす処理
部１２の金属繊維１４付近に、吸着したすす（燃えか
す）の量を検出するセンサを付設すると共に、すす処理
部１２付近その他に警報手段を配設し、一定量以上のす
すが金属繊維１４に吸着した場合に、警報手段が警報を
実施するコントロールシステムを組み込んでおく。この
センサとしては、例えば圧力センサが用いられ、警報手
段としては、例えば表示ランプが用いられる。そして、
排気ガス４のすすが、すす処理部１２にて吸着，除去さ
れ、すす処理部１２の金属繊維１４に、一定量以上のす
すが吸着されて溜まると、センサがこれを検出し警報手
段にて警報が実施される。もって、このような警報に基
づき、すす処理部１２の金属繊維１４又はすす処理部１
２全体を新しいものと交換することにより、すす処理部
１２のすすの吸着，除去性能が、常に確実に発揮される
ようになる。
【００３８】
【発明の効果】本発明に係る排気ガス浄化装置およびそ
の製造方法は、以上説明したように、触媒物質として、
多くの細孔を備えた多孔質のほぼ純粋なシリカ粉末を、
主成分として初めて採用すると共に、無機繊維や無機結
合剤等と組み合わせてなることにより、次の第１，第２
の効果を発揮する。
【００３９】第１に、排気ガスの浄化性能に優れてい
る。すなわち、この排気ガス浄化装置は、触媒物質とし
て多孔質のシリカ粉末を採用してなり、自動車エンジン
等の通常作動時つまり高温領域において、前述したこの
種従来例と同様に、優れた排気ガス浄化性能を発揮する
のは勿論のこと、前述したこの種従来例とは異なり、自
動車エンジン等のスタート（コールドスタート）時やス
トップ時、つまり低温領域においても優れた排気ガス浄
化性能を発揮する。もって、所期の通り常時、一酸化炭
素ＣＯ，窒素酸化物ＮＯＸ，炭化水素ＨＣ，粒化物質Ｐ
Ｍ等の有害物質が除去された排気ガスが、マフラー等を
介し外気へと排出されるようになる。
【００４０】第２に、しかもこれは、簡単容易に実現さ
れる。すなわち、この排気ガス浄化装置は、多孔質のシ
リカ粉末を選択使用すると共に、無機繊維や無機結合剤
等と組み合わせてなり、比較的簡単な構成よりなると共
に、強度や耐久性にも優れてなる。しかも、いわゆる押
出成形や焼成法を利用し、簡単な工程により容易に製造
可能である。このように、この排気ガス浄化装置では、
簡単容易にコスト面に優れつつ、上述した第１の点が実
現される。このように、この種従来例に存した課題がす
べて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にし
て大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排気ガス浄化装置およびその製造
方法について、発明の実施の形態の第１タイプの説明に
供する、正断面説明図である。
【図２】同発明の実施の形態の第１タイプの説明に供
し、（１）図は斜視図、（２）図は要部を拡大した表面
イメージ図である。
【図３】本発明に係る排気ガス浄化装置およびその製造
方法について、発明の実施の形態の第２タイプの説明に
供する、正断面説明図である。
【図４】同発明の実施の形態の第２タイプの説明に供
し、（１）図は斜視図、（２）図は要部を拡大した表面
イメージ図である。
【符号の説明】
１ 排気ガス浄化装置 ２ セル壁 ３ セル ４ 排気ガス ５ 有害物質 ６ シリカ粉末 ７ 無機繊維 ８ 無機結合剤 ９ 触媒物質 １０ 細孔 １１ 有機結合剤 １２ すす処理部 １３ 外筒 １４ 金属繊維 １５ 排気ガス浄化装置 １６ 担持母体 １７ 平板箔 １８ 波板箔
───────────────────────────────────────────────────── 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 37/02 ３０１Ｆ 35/06 37/08 37/02 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３２１Ａ 37/08 3/10 Ａ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３２１ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＣ 3/10 １０３Ｃ Ｆターム(参考） 3G090 AA06 BA01 EA02 3G091 AA02 AA03 AA05 AB01 AB08 AB13 BA13 BA14 BA15 BA19 FA01 FA16 FB02 FC07 GA06 GA07 GA08 GB01X GB01Y GB17W GB17Y HA15 4D048 AA13 AA14 AA18 AB01 BA06X BA10X BA11Y BA12Y BA39X BA41X BB02 BB17 CA02 CC44 CC45 DA03 DA13 EA04 4G069 AA01 AA03 AA08 AA09 BA02A BA02B BA02C BA08B BA10C BA13A BA15C BA17 BA18 BA22C BA29C BE06C CA02 CA03 CA07 CA14 CA15 CA18 EA03X EA03Y EA12 EA18 EA19 EA21 EA24 EB10 EB18Y EB19 EC05Y EC08Y EC14Y EC21Y ED03 EE08 FA01 FB15 FB23 FB30 FB67 FC05

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セル壁にて区画形成された中空柱状の多
    数のセルの集合体たるハニカム構造を備え、各該セル中
    を排気ガスが通過することにより、排気ガス中に含まれ
    ていた有害物質を燃焼，除去せしめる排気ガス浄化装置
    であって、 該セル壁は、有害物質の吸着性に優れたシリカ粉末と、
    補強材たる無機繊維と、バインダーたる無機結合剤と、
    を含有した触媒物質製よりなり、 該シリカ粉末は、多くの細孔を備えた多孔質よりなり、
    高温領域において有害物質を吸着，燃焼，除去せしめる
    と共に、低温領域において各該細孔中への有害物質の吸
    入，吸着特性を備えており、各該細孔中に吸入，吸着し
    ていた有害物質質を事後の高温領域において燃焼，除去
    せしめること、を特徴とする排気ガス浄化装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載した排気ガス浄化装置に
    おいて、該触媒物質は更に、成形性を付与するバインダ
    ーたる有機結合剤を含有してなり、該有機結合剤は、焼
    成により分解，除去可能となっていること、を特徴とす
    る排気ガス浄化装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載した排気ガス浄化装置に
    おいて、下流側に更に、すす処理部が付設されており、 該すす処理部は金属繊維製よりなり、排気ガス中に含ま
    れていた燃えかすたる炭素の微粒子を吸着，除去せしめ
    ると共に、該金属繊維に該触媒物質が付着，被覆せしめ
    られており、排気ガス中に残存していた有害物質を吸
    着，燃焼，除去可能となっていること、を特徴とする排
    気ガス浄化装置。
  4. 【請求項４】 セル壁にて区画形成された中空柱状の多
    数のセルの集合体たるハニカム構造を備え、各該セル中
    を排気ガスが通過することにより、排気ガス中に含まれ
    ていた有害物質を燃焼，除去せしめる、排気ガス浄化装
    置の製造方法であって、 まず、有害物質の吸着性に優れた多孔質のシリカ粉末
    と、補強材たる無機繊維と、バインダーたる無機結合剤
    と、を含有した触媒物質を、原材料組成物として準備
    し、 次に、該原材料組成物を押出成形機に供給して、ハニカ
    ム構造にて押出成形した後、乾燥させてから焼成炉中に
    て焼成することにより、該排気ガス浄化装置を製造する
    こと、を特徴とする排気ガス浄化装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 セル壁にて区画形成された中空柱状の多
    数のセルの集合体たるハニカム構造を備えた金属製の担
    持母体と、該担持母体のセル壁の外表面に付着，被覆，
    担持せしめられた触媒物質と、を有してなり、 各該セル中を排気ガスが通過することにより、排気ガス
    中に含まれていた有害物質を燃焼，除去せしめる排気ガ
    ス浄化装置であって、 該触媒物質は、有害物質の吸着性に優れたシリカ粉末
    と、補強材たる無機繊維と、バインダーたる無機結合剤
    と、を含有してなり、 該シリカ粉末は、多くの細孔を備えた多孔質よりなり、
    高温領域において有害物質を吸着，燃焼，除去せしめる
    と共に、低温領域において各該細孔中への有害物質の吸
    入，吸着特性を備えており、各該細孔中に吸入，吸着し
    ていた有害物質を事後の高温領域において燃焼，除去せ
    しめること、を特徴とする排気ガス浄化装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載した排気ガス浄化装置に
    おいて、該触媒物質は更に、成形性を付与するバインダ
    ーたる有機結合剤を含有してなり、該有機結合剤は、焼
    成により分解，除去可能となっていること、を特徴とす
    る排気ガス浄化装置。
  7. 【請求項７】 請求項５に記載した排気ガス浄化装置に
    おいて、下流側に更に、すす処理部が付設されており、 該すす処理部は金属繊維製よりなり、排気ガス中に含ま
    れていた燃えかすたる炭素の微粒子を吸着，除去せしめ
    ると共に、該金属繊維に該触媒物質が付着，被覆せしめ
    られており、排気ガス中に残存していた有害物質を吸
    着，燃焼，除去可能となっていること、を特徴とする排
    気ガス浄化装置。
  8. 【請求項８】 セル壁にて区画形成された中空柱状の多
    数のセルの集合体たるハニカム構造を備え、各該セル中
    を排気ガスが通過することにより、排気ガス中に含まれ
    ていた有害物質を燃焼，除去せしめる、排気ガス浄化装
    置の製造方法であって、 まず、予め準備されたハニカム構造の金属製の担持母体
    のセル壁の外表面に対し、触媒物質を塗布し、該触媒物
    質は、有害物質の吸着性に優れた多孔質のシリカ粉末
    と、補強材たる無機繊維と、バインダーたる無機結合剤
    と、を含有してなり、 次に、乾燥させてから焼成炉中にて焼成することによ
    り、該排気ガス浄化装置を製造すること、を特徴とする
    排気ガス浄化装置の製造方法。
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