JPH02207846A - セラミックハニカム構造体の製造法 - Google Patents

セラミックハニカム構造体の製造法

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JPH02207846A
JPH02207846A JP1025637A JP2563789A JPH02207846A JP H02207846 A JPH02207846 A JP H02207846A JP 1025637 A JP1025637 A JP 1025637A JP 2563789 A JP2563789 A JP 2563789A JP H02207846 A JPH02207846 A JP H02207846A
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    • F01N3/24Exhaust 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
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    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F01N3/2842Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration specially adapted for monolithic supports, e.g. of honeycomb type

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用触媒$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およびその製造法に関するも
のである。
(従来の技術) 従来、一般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゜11−2と直角
方向(以下[径方向Jという)にはクツション性のある
支持材12−1〜12−3 (以下クツション材という
)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を介して圧力を加えるかまたは直接板材1
3で位置を固定し支持した構造をとっている。
しかしながら、上記構造の場合、貫通孔方向に当接され
たクツション材部分のハニカム構造体の貫通孔11−2
には排気ガスが通過できずその部分の触媒が無駄となる
。そのため、第5図に示すように触媒貴金属の節約を目
的にセラミックマット等のクツション性のあるシール材
14 (以下シール材という)のみを全側面に用い径方
向のみで支持する方法も一部で実用化されている。
また、実開昭50−27220号公報で開示されている
ように、セラミックハニカム構造体の軸方向の滑り止め
のため、ハニカム構造体外周面に貫通孔方向に凹凸であ
る被覆層を形成したセラミックハニカム構造体も知られ
ている。
さらに、実開昭54−82215号公報では、セラミッ
クハニカム構造体の軸方向の滑り止めのため、ハニカム
構造体外周面を貫通孔に垂直に凹部を形成したセラミッ
クハニカム構造体も開示されている。
(発明が解決しようとする課題) ところが、一部で実用化されている径方向のみで支持す
る方法は、使用中の激しい振動によって触媒が貫通孔方
向にズレない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0.25〜0.3舖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の支持が可能であるが
、隔壁の厚さが例えば0.15〜0.20aua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
問題があった。
実開昭50−27220号の公報に開示された技術では
、広く一般に用いられているコージェライト材料を用い
た押し出し製法によるハニカム構造体では、本体と外周
面に形成した貫通孔方向に凹凸である被覆層との熱膨張
を同一レベルにできないため、被覆層が剥離したり被覆
層にクラックが入るという問題が、また被覆層を設ける
ための工程が増加するためコスト高になるという問題が
あった。
また、実開昭54−82215号の公報に開示された技
術では、凸形状の係止部はその製造方法が記載されてい
ないが、上述の実開昭50−27220号と同様にハニ
カム構造体押し出し後形成する場合上述の実開昭50−
27220号と同様な問題があり、また凹ませた場合に
は凹ませた深さに相当するハニカム構造体の外周部には
排気ガスが通過できないため触媒が無駄になるという問
題があった。
本発明の目的は上述した課題を解消して、例えば触媒コ
ンバータとして使用した際のハニカム構造体の貫通孔方
向のズレを安価かつ確実に防止した支持を可能とするセ
ラミックハニカム構造体とその製造方法を提供しようと
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
断面にあける外壁を含む外周部のみ貫通孔方向に凹凸で
あることを特徴とするものである。
また、本発明のセラミックハニカム構造体の製造法は、
押し出し直後に押し出し方向に振動を与え、貫通孔に垂
直な断面における外壁を含む外周部のみ貫通孔方向に凹
凸形状を有するハニカム構造体を得ることを特徴とする
ものである。
(作 用) 上述した構成において、セラミックハニカム構造体の貫
通孔に垂直な断面の外壁を含む外周部のみ貫通孔方向に
凹凸であるため、得られたハニカム構造体をシール材お
よび/またはクツション材とともにコンバータとして組
み込むとシール材および/またはクツション材が凹み部
にくい込むことによりハニカム構造体の支持力が高まり
、径方向の支持のみでも貫通孔方向のズレを有効に防止
するよう作用する。
そのため、従来の外周部の貫通孔に当接されていたクツ
ション材部分の触媒を省略できるよう作用するので、貴
金属の無駄がなくなるとともに、触媒の体積を削減でき
るのでコンバータの体積を削減できる。
また、本発明のセラミックハニカム構造体の製造法は、
押し出し直後に押し出し方向に振動を与えることのみに
より貫通孔に垂直な断面の外壁を含む外周部のみ貫通孔
方向に凹凸形状を有するハニカム構造体を得ることがで
きるため、ハニカム構造体を安価に製造できる。
(実施例) 第1図は本発明により得たハニカム構造体の一例の構造
を示す断面図である。第1図に示す実施例ではハニカム
構造体1の外壁2およびその内側2つのハニカム構造体
を構成するセル壁3−1.3−2まで、貫通孔方向に凹
凸であることがわかる。
このハニカム構造体を得るには、焼成した場合コージェ
ライトとなる原料(以下“コージェライト原料”という
)を押し出し成形し、押し出された直後のまだ柔らかい
ハニカム構造体を押し出しながら適当な長さまで押し出
し、押し出しながらその先端端面に押し出し方向とは逆
に押し出しを阻止する程度の力で数ヘルツの振動を加え
ることにより得られ、その後は一般のハニカム構造体と
同様切断し乾燥・焼成すればよい。これにより外壁およ
び外周部のみが貫通孔方向に凹凸形状のセラミックハニ
カム構造体を得ることができる。
また、押し出しながらでなくとも、押し出された直後の
まだ柔らかいハニカム構造体を適当な長さに切断し、両
端面から貫通孔方向に圧縮するよう振動を加える方法で
も本発明品を得ることができる。
以下に本発明の実際の例について説明する。
まず、第1表にしめず種々のセラミックハニカム構造体
を以下のように準備した。
■本発明品l:コージェライト原料を20m/秒の速度
で押し出し形成し、押し出された直後のまだ柔らかいハ
ニカム構造体をそのまま押し出しながら約50〜200
 cmの長さに保って、その先端端面を押し出し方向と
は逆に押し出しを阻止する程度の力で約4ヘルツの振動
を加え、その後圧力を加えた先端部分は切り捨てて、焼
成機所定の長さになるよう切断し乾燥・焼成し第1図に
その断面図を示すような本発明品1を得た。
このハニカム構造体は、貫通孔密度62個/ cd 。
隔壁厚さ0.17mm、外径100 ll1m、全長1
00關であり、また外周部の凹凸は高さ約0.7 a+
a+、 e、ツチ約7 mmである。
■本発明品2:本発明品lと同様に、貫通孔密度46.
5個/ caf 、隔壁厚さ0.20m1M、外径10
0 ff1m、全長100 mで外周部の凹凸は本発明
品1と同様のハニカム構造体を得た。
一方、第2図に示すような、広く一般的に用いられてい
るコージェライトのハニカム構造体15を準備した。
■比較品l:比較品lは貫通孔密度46.5個/cat
隔壁厚さ0.28mm、外径100 am、全長100
 ll1mである。
■比較品2.3:比較品2.3は、貫通孔密度46.5
個/ caf 、隔壁厚さ0.2mm、外径100 f
f1m、全長100II111のハニカム構造体である
これらの本発明品および比較品のハニカム構造体各々2
個について性能試験を実施した。その結果を第1表に示
す。
ここで、外圧強度試験は、ハニカム構造体の上下端面に
ハニカム構造体と同一の断面形状の厚さ約0.5+++
m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0.5ffiIII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人口部に当
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、厚さ4.9mmを使用し、鋼管の
内径は第1表に示したスキマgになるように選んだ。
加熱振動試験は、第3図(a)または(b)に示すよう
にセラミックハニカム構造体にキャニング試験と同様な
セラミックマットを巻き、第1表に示スキマgとなる内
径の鋼管に押し込んだ後、メガホン形状のコーンをハニ
カム構造体の入った鋼管の両端にボルトで止め試験に供
した。
試験条件は、プロパンガスバーナを加熱源とした800
℃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 、 0
〜20G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
また、第1表にしめず試験の外に、電気炉による熱衝撃
試験を実施したところ本発明品、比較品共に850〜9
00℃で差がなかった。
上記第1表の結果かられかるように、実使用条件を模擬
した加熱振動試験に耐え実用に供することができるもの
は、外圧強度が20kgf/caf以下の比較的強度の
弱いセラミックハニカム構造体の場合には本発明品およ
び従来品を緩い圧力でキャンニングし貫通孔方向にも”
保持したものであり、従来品を貫通孔方向に保持しない
側面のみで保持する場合には外圧強度が50kgf/c
++f以上の強い強度のハニカム構造体を強い圧力でキ
ャンニングしたときである。
従って、本発明品は隔壁厚さが薄く機械的強度が弱いハ
ニカム構造体にも側面のみで緩く保持でき、従来の圧力
を高くキャンニングする方法または貫通孔方向にも保持
する方法と同様の有効性であることが確認できる。
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形、変更が可能である。例えば、本発明品の
凹凸の高さおよびピッチは振動の条件によって変えるこ
とができ、又凹凸の高さの必要性は使用条件によって変
わる設計事項である。
また本実施例では、セラミックハニカム構造体の怪力法
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、四角形状、その゛他罪対称形
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はなく三角形、
六角形でもよい。
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はなく、構造についても
セルの両端面を交互に口封じしたハニカム構造体へ適用
も可能である。
(発明の効果) 以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
のセラミックハニカム構造体は外周面が貫通孔方向に凹
凸であるため、これを使用する触媒コンバーターは径方
向のみを緩く支持しても貫通孔方向のズレを有効に防止
することができる。従って、薄い隔壁厚さのハニカム構
造体でも従来の外周部の貫通孔方向に当接されていたク
ツション材部分を省略できることから、コンパ:タ一体
積を小さくでき貴金属の無駄をなくすことができ、圧力
損失が低くなることからエンジンの出力を向上させるこ
とができる。
また、本発明のセラミックハニカム構造体の製造法は、
押し出し直後に押し出し方向に振動を与えることのみに
より貫通孔に垂直な断面における外壁を含む外周部のみ
貫通孔方向に凹凸形状を有するハニカム構造体を容易に
得ることができるため、工程を大幅に増やすことなく安
価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明品のハニカム構造体の一例の構成を示す
断面図、 第2図は比較品のハニカム構造体の一例の構成を示す斜
視図、 第3図(a)、(6)はそれぞれ本実施例において使用
したハニカム構造体を試験したコーンバーターの構成を
示す断面図、 第4図および第5図は従来の触媒コンバーターの一例を
示す断面図である。 l・・・ハニカム構造体  2・・・外壁3−1.3−
2・・・セル壁

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、触媒担体用のセラミックハニカム構造体において、
    貫通孔に垂直な断面における外壁を含む外周部のみ貫通
    孔方向に凹凸形状を有することを特徴とするセラミック
    ハニカム構造体。 2、触媒担体用のセラミックハニカム構造体の押し出し
    による製造法において、押し出し直後に押し出し方向に
    振動を与え、貫通孔に垂直な断面における外壁を含む外
    周部のみ貫通孔方向に凹凸形状を有するハニカム構造体
    を得ることを特徴とするセラミックハニカム構造体の製
    造法。
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