JPH0461932A - ガスシール部材の製造方法 - 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 本発明はガスや石油を触媒燃焼する触媒体とそれを保持
する枠体との隙間に充填する耐熱性のガスシール部材の
製造方法に関する。

従来の技術 従来、この種のガスシール部材は、耐熱性無機繊維をシ
ート状、フェルト状またはプランケット状に加工し、こ
れらを使用したい場所に圧接した状態で、挟持しながら
使用されていた。しかし、このようなガスシール部材で
は触媒体とそれを保持する枠体との隙間を充分にガスシ
ールすることが困難であった。

触媒燃焼装置では高濃度の未燃混合気をハニカム形状の
触媒体に供給し、触媒燃焼させる。その時に、触媒体と
それを保持する枠体との隙間の密封性が悪くてシール部
かられずかなガス漏れが生じても、未燃ガスは著しい臭
気の発生をもたらす。

そこで、触媒体とそれを保持する枠体との隙間の密閉に
は充分な注意を払う必要があり、従来の無機繊維シール
部材で、そのシール性を改善するためにはガスシール部
材のかさ密度を大きくし、ち密にするのが一般的な方法
であフた。

発明が解決しようとする課題 このように、従来の無機繊維シール部材を用いる場合で
は、そのかさ密度を大きくし、ち密にする方法が用いら
れるが、そうすることによりガスシール部材のクツショ
ン性は次第に失われてくる。

その結果、触媒燃焼状態が継続して高温になった触媒体
と枠体とはともに膨張するが、熱膨張に差がある。一般
には枠体は金属、触媒体はセラミックで構成されており
、枠体の方が触媒体よりも熱膨張係数が大きい。その結
果、クツション性の失われたシール部材で熱膨張の差に
よって発生する隙間を補填しきれずに未燃分が漏れ易く
なる。

これを従来のガスシール部材で防止しようとすることは
困難であった。

度に維持することにより触媒体と枠体のシール性を向上
させることができ、かつ未然ガスの浄化を完全に行うこ
とを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、少なくとも耐熱性無機繊維と水溶性金属塩か
らなる酸性スラリー中にアルカリ性水溶液を添加し、ゾ
ルあるいはゲルを生成させた後、抄造法でシート状ある
いはフェルト状に成形し、乾燥、Ｐ：処理して、金属酸
化物をシートあるいはフェルト中に分散担持させ、その
後、前記シートあるいはフェルトに白金族系金属を担持
させたものである。また、上記水溶性金属塩としてアル
ミニウム、チタニウム、ジルコニウムまたは希土類金属
の１種類あるいは複数の金属塩を用いたもので、上記シ
ートあるいはフェルトが２ｄ１９　　以上の比表面積を
有し、かつ０．１５〜０．５０９／ｃｃ　のかさ密度を
有するようにしたものである。

作　　用 この構成により、ガスシール部材中に侵入してくる未燃
ガスは、ガスシール部材中の白金属触媒により燃焼し、
万一ガスシール中を未燃ガスが通過しても完全に燃焼す
るので、未燃ガヌとして外部に漏出することはない。

また、耐熱性無機繊維で構成されたシート状あるいはフ
ェルト状、の部材に比表面積が大きい金属酸化物を触媒
担体として分散担持し、その金属酸化物に白金触媒を担
持することにより、燃焼時にガスシール部材が高温にｋ
っでもクツション性を損なわず、良好なシール性を発揮
する。

このように、ガスシール部材中を透過する未燃焼ガスと
、ガスシール部材と触媒体または枠体との間隙を通って
の未燃焼ガスの漏出の両者を完全に防止できることとな
る。

実施例 本発明で使用する耐熱性無機繊維とは、アルミナシリカ
繊維、炭化珪素繊維、窒化珪素繊維などの耐熱性を有す
る無機繊維であればよいが、コスト的に現在広い用途に
使われているアルミナシリカ繊維がもっとも好ましい。

また、その組成としてはアルミナ４０〜９５ｗｔ％、シ
リカ６〜６゜ｗｔ％ものが好ましい。その理由は耐熱性
を考慮するならばアルミナ分を多くすることが好ましい
のであるが、アルミナ分を多くし過ぎると繊維が脆くな
ってくるためである。また、ガスシール部材のクツショ
ン性１機械的強度を考慮すると、繊維長６０闘以上、繊
維径５μｍ以下の繊維を使用することが好ましい。

本発明で使用する水溶性金属塩としては、具体的には硝
酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸チクニウム、
四塩化チタン、オキシ塩化ジルコニウム、オキシ硝酸ジ
ルコニウム、硝酸希土類金属塩、酢酸希土類金属塩、シ
ュウ酸希土類金属塩などが好ましい。

以下本発明の具体的実施例について説明する。

（実施例１） 繊維長約５０ｆｌ、繊維径約３μｍのアルミナ繊維７０
　ｗ　ｔ％とシリカ繊維３０　ｗ　ｔ％からなるアルミ
ナシリカ繊維に第１表に示す各濃度の硝酸セリウムを配
合する。アルミナシリカ繊維を０．６ｗｔ％含有するｐ
Ｈ約４〜６の酸性スラリーを調整した後、このスラリー
中にアンモニアガスをバプリングさせながら、水酸化セ
リウムゾルを生成させた後、抄造機にて、厚み５朋のフ
ェルト状に成形する。これを１００℃で２時間乾燥後、
６ｏ○℃で３０分間熱処理した。その結果、酸化セリウ
ムがアルミナシリカ繊維に対してそれぞれ６　、１０゜
２０．３０．４０　、５ｏｗｔ％分散担持したフェルト
を得た。その後、このガスシール部材を塩化白金酸の水
溶液に浸漬し、乾燥、熱処理を行い、白金を０．１　ｗ
　ｔ％担持した。

本実施例で得られたガスシール部材のガスシール性の評
価は第１図のような触媒燃焼装置を使用して行った。

図に示すように、触媒体１はガスシール部材２により枠
体３に密封固着されている。燃焼ガス供給部４から補給
される燃焼ガスは送風機５により予混合気室７で定めら
れた空燃比になるよう空気と混合され、ノ・ネカム状の
触媒体１上で燃焼し排出室７に排出される。この評価装
置のシール部から１個−離れたところに２ｆｆφのノズ
ルを設け、このノズルから漏れたガスを採取し、採取し
たガス中の炭化水素（ＨＣ）濃度を測定することにより
行った。触媒燃焼装置は空燃比ｍ−１，７０とし、触媒
体に６届・ｈ／ｃｄの燃焼負荷をかけ、触媒体の温度を
約ＳＯＯ℃に設定した。

１だ、ガスシール部材寿命試験として、上記の燃焼状態
を１時間続けた後、消火し、３０分間冷却する工程を１
サイクルとし、１０００サイクル後に再度上記燃焼状態
でのガスシール性を評価した。

壕だ、得られたガスシール部材のクツション性（復元性
）については、部材を１１に切り出し、プレスで１０に
２／ｃｄの荷重をかけた後の復元率を式（１）により求
めて評価した。

（以下　余　白） （比較例１） 実施例１におけるアルミナシリカ繊維だけを使用した厚
み６ｆｌのフェルトをガスシール部材トシた。このガス
シール部材を用いてガスシール性を実施例１と同様に測
定し、第２表に示すような結果を得だ。

（比較例２） 比較例１のガスシール部材を塩化白金酸の水溶液に浸漬
し、乾燥、熱処理を行い、白金をｏ、１ｗｔ％担持した
。

このガスシール部材のシール性を実施例１と同様な条件
で測定した。結果を第２表に示す。

第２表 第１表および第２表に示すように本実施例のガスシール
部材は優れたガスシール性を示している。

また、比較例２では初期においては優れたガスシール性
を示したが、サイクル試験後に熱劣化が進み、シール部
材に担持された触媒金属が浄化効果を発揮できなくなっ
た。また、比較例１では最初から充分なガスのシールを
行うことができなかった。

（実施例２） 実施例１で使用した抄造機を用いて抄造し、抄造工程後
のプレス圧を上げ、かさ密度が大きくなるように設定し
、厚み６ｆｆのフェルト状に成形した。その結果、酸化
セリウムがアルミナシリカ繊維に対してそれぞれ５，１
０，２０，３０，４０゜５０　ｗ　ｔ％分散担持したフ
ェルトを得た。これらについてもガスシール部材のシー
ル性を実施例１と同様な条件で測定した。

その結果を第３表に示す。

（以　下　余　白） 第１表および第３表の結果より、ガスシール部材は比表
面積が約２イ／９　以上の時、優れたシール性を示すこ
とがわかった。そのためには触媒担体となりうる高比表
面積（比表面積が約５０ｄ７０以上）のセラミック粉末
を分散担持する必要がある。また、そのセラミック粉末
も量が多くなってくると、ガスシール部材のクツション
性は次第に悪くなり、触媒燃焼装置で燃焼、消火を繰り
返した時、触媒体とシール部材あるいはシール部材と枠
体との間に隙間ができ易くなる。その結果初期において
は優れた性能を示していても、寿命試験後にはガス漏れ
を生じ易くなる。したがって、ガスシール部材のかさ密
度は０．１６〜０．５０９／Ｃｃの範囲にすることが好
ましい。ここで、かさ密度ｏ、１ｔｓ　ｑ　／ｃｃはガ
スシール部材の強度を考慮した値であり、これ以下のも
のでは充分な強度がなく、使用に耐えない。

（実施例３） 実施例１と同様なアルミナシリカ繊維を使用し、硝酸ア
ルミニウムと硫酸チタニウムの混合水溶液（Ａ１２０３
／Ｔｉｏ２＝０．６）とアルミナシリカ繊維を混合し、
アルミナシリカ繊維を０．６ｗｔ％含有するｐＨ＝Ｈ２
Ｏ２性スラリーを調整した後、このスラリー中にアンモ
ニアガスをバブリングさせながら、水酸化アルミニウム
・含水酸化チタン複合ゾルを生成させる。この複合ゾル
から抄造機にて、厚み５酊のフェルトに成形し、このフ
ェルトを１００℃で２時間乾燥後、６００℃で３０分間
熱処理した。その結果、アｌレミナ・チタニアをアルミ
ナシリカ繊維に対して２０　ｗ　ｔ％分散担持したフェ
ルトを得た。さらに、このガヌシール部材ヲ塩化白金酸
の水溶液に浸漬し、乾燥、熱処理を行い、白金を０１　
ｗ　ｔ％担持した。

本実施例で得られたガスシール部材の評価も実施例１と
同様に行った。結果を第４表に示す。

（以　下金　白） （実施例４） 実施例１と同様なアルミナシリカ繊維を使用して、硝酸
アルミニウムとオキシ硝酸ジルコニウムの混合水溶液（
Ａ１２ｏ３／ＺｒＯ２−２，０）とアルミナシリカ繊維
を混合し、アルミナシリカ繊維を０．５ｗｔ％含有する
ｐＨ＝ＨＢＯ２性スラリーを調整した後、このスラリー
中にアンモニアガスをバブリングさせながら、水酸化ア
ルミニウム・含水酸化ジルコニウム複合ゾルを生成させ
る。この複合ゾルから抄造機にて、厚み５ｎのフェルト
に成形し、このフェルトを１００℃で２時間乾燥後、６
０ｏ℃で３０分間熱処理した。その結果、アルミナ・ジ
ルコニアをアルミナシリカ繊維に対して２０　ｗ　ｔ％
分散担持したフェルトを得た。さらに、このガスシール
部材を塩化白金酸の水溶液に浸漬し、乾燥、熱処理を行
い、白金をＱ　Ｉ　Ｗ　ｔ％担持した。

本実施例で得られたガスシール部材の評価も実施例１と
同様に行った。結果を表４に示す。

アルミナ・チタニアあるいはアルミナ・ジルコニアを担
持したガスシール部材でも優れたシール性を示すことが
わかった。この他アルミナ・セリア、アルミナ・ランタ
ナ、セリア・ランタナなどを担持したガスシール部材で
も優れたシール性を示しだ。また、それらを担持するた
めの出発塩による差についても検討したがほとんど有意
差はなかった。

発明の効果 以上の実施例の説明からも明らかなように本発明によれ
ば、触媒体とそれを保持する枠体との隙間をガスシール
部材により完全にシールし、未燃ガスの漏洩を完全に防
止できる。特に排気ガス中に高濃度の未燃分が含１れる
触媒燃焼装置では本発明の効果は著しい。

また、従来に比べ、触媒体とそれを保持する枠体との間
を充填するガスシール部材の気密性が少し悪くなったと
してもガスシール部材に担持された触媒の燃焼作用によ
シ、部材に浸入してきた未燃ガスが燃焼浄化され、未燃
ガスがシール部から漏れることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガスシール部材を評価するための触媒
燃焼装置の断面図である。 １・・・・・・８ＵＪＸ体、２・・・・・・ガスシール
部材、３・・・・・・枠体、６・・・・・・予混合気室
、７・・・・・排出室。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも耐熱性無機繊維と水溶性金属塩からな
   る酸性スラリー中にアルカリ性水溶液を添加し、ゾルあ
   るいはゲルを生成させた後、抄造法でシート状あるいは
   フェルト状に成形し、乾燥、熱処理して、金属酸化物を
   シートあるいはフェルト中に分散担持させ、その後、前
   記シートあるいはフェルトに白金族系金属を担持させる
   ガスシール部材の製造方法。
2. （２）水溶性金属塩としてアルミニウム、チタニウム、
   ジルコニウムまたは希土類金属よりなる単独あるいは複
   数の金属塩を用いる請求項１記載のガスシール部材の製
   造方法。
3. （３）シートあるいはフェルトが２ｍ＾２／ｇ以上の比
   表面積を有し、かつ０．１５ｇ／ｃｃ〜０．５０ｇ／ｃ
   ｃのかさ密度を有する請求項１または２のいずれかに記
   載のガスシール部材の製造方法。