JPH0196413A - 排気ガス浄化用構造物 - 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セラミック構造物に関する。

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。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このようなセラミックハニカム応用品が内燃機
関の高温排気ガス流内に遣かれたり、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、セラミックハニ
カムの中心部が加熱されて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膨脹によって
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。

そこで本発明は、セラミックハニカムの中心部が高温状
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ようにすることを目的とする。

問題点を解決するための手段 セラミックハニカムの外周に、シリカ、アルミナ、ガラ
ス及びカーボン等の無機繊維の布またはフェルトを巻き
付けた後、無機質コーティング充填剤を含浸させ、それ
を高温で固化させて外周部を補強する。

作用 セラミックハニカムの中心部がエンジンの高温排ガスや
高温燃焼ガスにより加熱されると、中心部が熱膨脹して
セラミックハニカムの外周部に引っ張り応力をかける。

しかしセラミックハニカムの外周部は無機繊維とコーテ
ィング充填剤により補強され、この引っ張り応力にも耐
える強度と固さを有しているので、クラックの生じるよ
うな変形はしない。

実施例 以下、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。

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
浄化用構造体の縦断面を示したもので、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を構成するセル壁３から
なる構造体である。セル２の一端及び相隣り合うセル２
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、シリカ繊維を平織りした
布５が巻かれている。その布５の織り目の隙間には細か
いアルミナ・シリカ繊維と無機バインダを混入したコー
ティング充填剤６を充填している。このコーティングセ
メント６は充填後、約１５０℃の加温によって硬化させ
である。第２図はこの排気ガス浄化用構造体をエンジン
（図示せず）の排気管に接続した時の排ガス浄化装置の
縦断面図を示したものである。この場合、セラミックハ
ニカム構造体１の外周には熱膨脹性の蛭石とセラミック
ファイバと有機バインダとを混合してシート状にした緩
衝材７を巻いた後、耐熱ステンレス製の容器８に収納し
ている。容器８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９、他端はマフラー接続口
１０としている。容器８の内側には、排ガス浄化用構造
体１の前後に緩衝材７を固定するようにストッパ１１ａ
、ｌｌｂ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。

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９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９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１０に開口しているセル２
ｂ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１０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
する作業は、１時間から２時間かけて継続して行われる
。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。そ
のためセラミックハニカム１の内部は熱膨張しようとす
る。しかしセラミックハニカム１の外周は、緩衝材７を
通じて容器８から外部に放熱し、比較的低い温度に保た
れる。そのためセラミックハニカム１の外周には軸芳香
に引っ張りの応力を受ける。しかしセラミックハニカム
１の外周は無機繊維の布５とコーティング充填材６によ
って強化されているため、外周部における機械的な変位
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、排気ガス
浄化用構造物は破壊されることはない。

発明の効果 本発明は、セラミックハニカムの外周を無機繊維の布と
コーティング充填材により強化することにより、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くし
たものである。また外周を強化してるので、金属製容器
に収納する場合にも取り扱いが容易となる利点も有する
。

【図面の簡単な説明】

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図は本発明の排気ガス浄化用構造物を容器
に収納したディーゼル排ガス浄化装置の縦断面図である
。 １・・・・セラミックハニカム、５・・・・無機繊維布
、６・・・・コーティング充填材内容器、７・・・・緩
衝材、８・・・・容器。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第１図 第２図 ヤλし

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に多数のセルを有するセラミックハニカムを
   有し、該セラミックハニカムの外周に無機繊維の布を巻
   き、無機質コーティング充填剤で塗り固めたことを特徴
   とする排気ガス浄化用構造物。
2. （２）セラミックハニカムのセルの一端を、相隣り合う
   セルの他端を交互にプラグをしてフィルタとした特許請
   求の範囲第１項記載の排気ガス浄化用構造物。
3. （３）無機繊維の布がシリカクロスである特許請求の範
   囲第１項記載の排気ガス浄化用構造物。
4. （４）無機繊維の布がカーボンクロスである特許請求の
   範囲第１項記載の排気ガス浄化用構造物。
5. （５）コーティング充填剤がアルミナ・シリカの短繊維
   と無機質バインダの混合物である特許請求の範囲第１項
   記載の排気ガス浄化用構造物。