JPH05263630A - Manufacture of catalyst converter and exhaust emission control tool - Google Patents

Manufacture of catalyst converter and exhaust emission control tool

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JPH05263630A
JPH05263630A JP4064767A JP6476792A JPH05263630A JP H05263630 A JPH05263630 A JP H05263630A JP 4064767 A JP4064767 A JP 4064767A JP 6476792 A JP6476792 A JP 6476792A JP H05263630 A JPH05263630 A JP H05263630A
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inner peripheral
exhaust gas
catalyst
ceramic
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Mamoru Furuta
守 古田
Koichi Ikejima
幸一 池島
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Abstract

PURPOSE:To provide a product which can be used at a high temperature for a long period with stability, can be comparatively easily installed on an exhaust pipe, bring about a slight thermal loss, and is suitable for an auxiliary catalyst of an internal combustion engine. CONSTITUTION:A catalyst converter 7 is arranged on an exhaust system of an internal combustion engine. An outer peripheral surface of an exhaust gas purification tool is covered with a tubular outer case. The tubular outer case is connected to an exhaust pipe which is not shown in the figure. The exhaust gas purification tool 30 is made of a ceramic pipe 11 whose longitudinal both ends are opened. A catalyst for purifying the exhaust gas is held in an inner peripheral surface 11a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、触媒コンバータ及び排
気ガス浄化用具の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a catalytic converter and an exhaust gas purifying tool.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在実用化されている内燃機関用の触媒
コンバータは、様々な理由、目的により、エンジンの直
後からマフラーの間で様々な位置に搭載されている。例
えば、四輪自動車のうち、比較的エンジン容量の小さい
車では、マニホールドの直後、トーボード又は床下に触
媒コンバータがある。また、エンジン容量の大きな車で
は床下に触媒コンバータがある。
2. Description of the Related Art Catalytic converters for internal combustion engines that are currently in practical use are mounted at various positions immediately after the engine and between the muffler for various reasons and purposes. For example, in a four-wheeled vehicle having a relatively small engine capacity, there is a catalytic converter immediately after the manifold, on the toe board or under the floor. Also, in vehicles with large engine capacity, there is a catalytic converter under the floor.

【0003】そして、マニホールドと、トーボード又は
床下の触媒コンバータとの間に、小型の補助触媒部を設
けることが行われている。即ち、マニホールドに近い補
助触媒によって排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素の一
部を酸化させ、排気ガスの温度を上げ、昇温した排気ガ
スを主触媒コンバータに供給する。これにより、エンジ
ンがまだ冷えている始動時に、主触媒コンバータへ送る
排気ガスを予熱し、触媒コンバータの作動開始を早める
ことができる。また、エンジンから主触媒コンバータま
でかなり離れている場合、排気ガスを予熱することで、
主触媒コンバータに達するまでの排気ガスの温度低下を
補償することもできる。特に、排気ガス規制の試験にお
いて、エンジンが冷えている状態から始動させて、排気
ガス中の有害成分を測定する場合、補助触媒を設けるこ
とが強く要請される。
Then, a small auxiliary catalyst portion is provided between the manifold and the toe board or the underfloor catalytic converter. That is, a part of hydrocarbons and carbon monoxide in the exhaust gas is oxidized by the auxiliary catalyst close to the manifold, the temperature of the exhaust gas is raised, and the exhaust gas whose temperature has been raised is supplied to the main catalytic converter. As a result, when the engine is still cold, the exhaust gas sent to the main catalytic converter can be preheated and the catalytic converter can be started earlier. Also, if the engine is far away from the main catalytic converter, by preheating the exhaust gas,
It is also possible to compensate for the temperature drop of the exhaust gas before it reaches the main catalytic converter. Particularly, in the exhaust gas regulation test, when the engine is started from a cold state and harmful components in the exhaust gas are measured, it is strongly required to provide an auxiliary catalyst.

【0004】また、二輪自動車で用いる2サイクルガソ
リンエンジンの場合は、排気ガス中に未燃分が多いの
で、主触媒コンバータのみで浄化させると、触媒の酸化
作用に伴って多量の熱が発生し、触媒機能が失われるほ
どの高温になる。そこで、主触媒コンバータの前に補助
触媒部を設け、未燃分の一部の酸化を分担させることが
好ましい。
Further, in the case of a two-cycle gasoline engine used in a two-wheeled vehicle, the exhaust gas contains a large amount of unburned matter. Therefore, if purified by only the main catalytic converter, a large amount of heat is generated due to the oxidizing action of the catalyst. However, the temperature becomes so high that the catalytic function is lost. Therefore, it is preferable to provide an auxiliary catalyst portion in front of the main catalytic converter to share a part of the unburned portion with the oxidation.

【0005】こうした補助触媒として、実開平1−1366
18号公報には、長さの異なる排気管を持つ多気筒エンジ
ンにおいて、長い方の排気管を通る排気ガスを保温する
ため、排気管内に触媒を担持したセラミッククロスを内
張りする技術が記載されている。実開昭64−51718 号、
実開昭63−136217号公報には、排気マニホールド又はこ
の下流側の排気管の内周壁に、触媒材料を被覆すること
が記載されている。また、実開平2−87922 号公報に
は、金属排気管の内周壁にセラミックをコーティング
し、セラミックに触媒を担持させることが記載されてい
る。
[0005] As such an auxiliary catalyst,
Japanese Patent Publication No. 18 discloses a technique in which a multi-cylinder engine having exhaust pipes of different lengths is lined with a ceramic cloth carrying a catalyst in the exhaust pipe in order to keep the exhaust gas passing through the longer exhaust pipe warm. There is. Actual Kaisho No. 64-51718,
Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-136217 discloses that the inner peripheral wall of the exhaust manifold or the exhaust pipe downstream thereof is coated with a catalyst material. Further, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 2-87922 describes that the inner peripheral wall of a metal exhaust pipe is coated with ceramics to support the catalyst.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】実開平1−136618号公
報に記載された補助触媒においては、セラミッククロス
が柔軟であるため、円筒形状を保持できない。従って、
セラミッククロスの内側に、例えば多数の穴をあけたス
テンレス板などの保持材を設置し、セラミッククロスを
押えなくてはならない。しかし、保持材の穴が小さい
と、排気ガスが穴を流通しにくいので、触媒の効率が低
い。一方、保持材の穴が大きいと、排気ガス流の勢いで
セラミッククロスの触媒が飛散する。また、セラミック
クロス自体の材質も、シリカクロスは熱耐久性がなく、
長時間使用するとボロボロになり、アルミナクロス等は
極めて高価であり、使用できない。しかも、セラミック
クロスを保持材に巻きつけてから排気管内に収容するの
で、非常に手間がかかる。
In the auxiliary catalyst described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-136618, since the ceramic cloth is flexible, the cylindrical shape cannot be maintained. Therefore,
Inside the ceramic cloth, a holding material such as a stainless plate having a large number of holes must be installed to hold the ceramic cloth. However, if the holes of the holding material are small, the exhaust gas is difficult to flow through the holes, and the efficiency of the catalyst is low. On the other hand, if the holes of the holding material are large, the catalyst of the ceramic cloth scatters due to the force of the exhaust gas flow. In addition, the material of the ceramic cloth itself, silica cloth does not have heat resistance,
If it is used for a long time, it will be worn out, and alumina cloth or the like is extremely expensive and cannot be used. Moreover, since the ceramic cloth is wound around the holding material and then housed in the exhaust pipe, it takes a lot of time and effort.

【0007】実開平2−87922 号公報においては、金属
排気管にセラミックスをコーティングしているが、高温
の排気ガスに繰り返し曝されると、金属排気管が熱膨
張、収縮を繰り返すので、セラミックスコーティングが
剥れてしまう。また、実開昭63−136217号公報には、排
気管の内壁に触媒を被覆する旨が記載されているが、そ
の方法については具体性がない。
In Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-87922, a metal exhaust pipe is coated with ceramics. However, when repeatedly exposed to high temperature exhaust gas, the metal exhaust pipe repeats thermal expansion and contraction. Peels off. Further, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-136217 discloses that the inner wall of the exhaust pipe is coated with a catalyst, but the method is not specific.

【0008】本発明者は、多数の連通孔を有する円筒状
の基体を用いた、いわゆるハニカム型触媒を、補助触媒
として用いることも検討した。しかし、こうしたハニカ
ム型担体は圧力損失が大きく、排気管と同程度にまで圧
力損失を下げるためには、ハニカム型担体の直径を、排
気管の直径の2倍以上にしなければならない。しかし、
四輪自動車においては、エンジンルーム内に補助触媒を
設置しなければならないが、補助触媒が上記のように大
きく、しかも補助触媒の発熱を遮断するためのスペース
も必要であり、このような余地はないのが実情である。
また、二輪自動車においても、排気パイプは重要なデザ
イン要素であり、このような直径の大きいハニカム型担
体を設ける余地はない。
The present inventor has also examined the use of a so-called honeycomb type catalyst, which uses a cylindrical substrate having a large number of communicating holes, as an auxiliary catalyst. However, such a honeycomb type carrier has a large pressure loss, and in order to reduce the pressure loss to the same extent as that of the exhaust pipe, the diameter of the honeycomb type carrier must be twice or more the diameter of the exhaust pipe. But,
In a four-wheeled vehicle, an auxiliary catalyst must be installed in the engine room, but the auxiliary catalyst is large as described above, and moreover, a space for shutting off the heat generation of the auxiliary catalyst is also necessary. The reality is that there is none.
Also in a two-wheeled vehicle, the exhaust pipe is an important design element, and there is no room for providing a honeycomb type carrier having such a large diameter.

【0009】本発明の課題は、高温で長時間安定に使用
することができ、排気管への取り付けが比較的容易であ
り、圧力損失が少なく、内燃機関の補助触媒に適した製
品を提供することである。
An object of the present invention is to provide a product which can be stably used at high temperature for a long time, is relatively easy to mount on an exhaust pipe, has a small pressure loss, and is suitable as an auxiliary catalyst for an internal combustion engine. That is.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関の排
気系に設置される触媒コンバータであって、長さ方向の
両端が開口したセラミックス管からなり、排気ガスを浄
化するための触媒を内周面側に担持した排気ガス浄化用
具と、この排気ガス浄化用具の外周面を覆い、排気管に
連結される管状の外殻とを備えた触媒コンバータに係る
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a catalytic converter installed in an exhaust system of an internal combustion engine, comprising a ceramics tube having both ends in the longitudinal direction opened, and a catalyst for purifying exhaust gas. The present invention relates to a catalytic converter including an exhaust gas purifying tool carried on the inner peripheral surface side and a tubular outer shell that covers the outer peripheral surface of the exhaust gas purifying tool and is connected to an exhaust pipe.

【0011】また、本発明は、長さ方向の両端が開口
し、かつ内周面に多数の突起が設けられているセラミッ
クス管からなり、排気ガスを浄化するための触媒を内周
面側に担持した排気ガス浄化用具を製造する方法であっ
て、前記セラミックス管の成形体を作製し、焼成後に前
記突起を形成する粒子とセラミックス原料粉末と水とバ
インダーとを含むスラリーを前記成形体の内周面に付着
させ、次いでこの成形体を乾燥、焼成してセラミックス
管を得、次いでこのセラミックス管の内周面側に前記触
媒を担持させることを特徴とする、排気ガス浄化用具の
製造方法に係るものである。
Further, according to the present invention, a catalyst for purifying exhaust gas is provided on the inner peripheral surface side of the ceramics tube which is open at both ends in the lengthwise direction and has a large number of projections on the inner peripheral surface. A method of manufacturing a supported exhaust gas purifying tool, comprising forming a ceramic tube molded body, and forming a slurry containing particles forming the protrusions after firing, ceramic raw material powder, water and a binder in the molded body. A method for manufacturing an exhaust gas purifying tool, characterized in that the molded body is adhered to the peripheral surface, then the molded body is dried and fired to obtain a ceramics tube, and then the catalyst is supported on the inner peripheral surface side of the ceramics tube. It is related.

【0012】また、本発明は、長さ方向の両端が開口
し、かつ内周面に多数の突起が設けられているセラミッ
クス管からなり、排気ガスを浄化するための触媒を内周
面側に担持した排気ガス浄化用具を製造する方法であっ
て、前記セラミックス管の成形体を作製し、発泡材とセ
ラミックス原料粉末と水とバインダーとを含むスラリー
を前記内周面に付着させ、前記発泡材を発泡させて前記
内周面に突起を形成し、次いでこの成形体を焼成してセ
ラミックス管を得、次いでこのセラミックス管の内周面
側に前記触媒を担持させることを特徴とする、排気ガス
浄化用具の製造方法に係るものである。
Further, according to the present invention, a catalyst for purifying exhaust gas is provided on the inner peripheral surface side, which is composed of a ceramics tube having both ends in the lengthwise direction opened and a large number of projections provided on the inner peripheral surface. A method of manufacturing a supported exhaust gas purifying tool, comprising forming a molded body of the ceramic tube, and adhering a slurry containing a foaming material, ceramic raw material powder, water, and a binder to the inner peripheral surface, To form a projection on the inner peripheral surface, then fire the molded body to obtain a ceramic tube, and then carry the catalyst on the inner peripheral surface side of the ceramic tube. The present invention relates to a method for manufacturing a purification tool.

【0013】[0013]

【実施例】図1、図2は、それぞれ本発明の実施例に係
る排気ガス浄化用具20、30を概略的に示す斜視図であ
る。この排気ガス浄化用具20は、両端が開口した細長い
円筒状のセラミックス管1からなる。セラミックス管1
の内周面1aに、排気ガスを浄化するための触媒が担持さ
れている。排気ガス浄化用具30は、両端が開口した細長
い円筒状のセラミックス管11からなり、このセラミック
ス管11が、平面的にみて円弧形状に彎曲している。セラ
ミックス管11の内周面11a に、排気ガスを浄化するため
の触媒が担持されている。
1 and 2 are perspective views schematically showing exhaust gas purifying tools 20 and 30 according to an embodiment of the present invention, respectively. The exhaust gas purification tool 20 is composed of an elongated cylindrical ceramics tube 1 having open ends. Ceramic tube 1
A catalyst for purifying exhaust gas is carried on the inner peripheral surface 1a of the. The exhaust gas purifying tool 30 is composed of an elongated cylindrical ceramics tube 11 having both ends opened, and the ceramics tube 11 is curved in an arc shape when seen in a plan view. A catalyst for purifying exhaust gas is carried on the inner peripheral surface 11a of the ceramic tube 11.

【0014】図3(a),(b),(c) は、それぞれセラミック
ス管1又は11の一部を拡大して模式的に示す断面図であ
る。セラミックス管1(又は11) を製造するには、次の
ようにする。セラミックス管1は押出成形により、セラ
ミックス管11は鋳込成形により、成形体を製造し、この
成形体を乾燥、焼成する。この成形体は、セラミックス
原料粉末と水とバインダーとを混合して得たセラミック
ス原料スラリーから成形する。このようにしてセラミッ
クス管1(11)を製造した場合は、図3(a) に示すよう
に、内周面1a (11a)がほぼ平坦となる。
FIGS. 3 (a), 3 (b) and 3 (c) are sectional views schematically showing an enlarged part of the ceramic tube 1 or 11, respectively. To manufacture the ceramic tube 1 (or 11), proceed as follows. The ceramic tube 1 is manufactured by extrusion molding, and the ceramic tube 11 is cast molding to manufacture a molded body, and the molded body is dried and fired. This compact is molded from a ceramic raw material slurry obtained by mixing ceramic raw material powder, water and a binder. When the ceramic tube 1 (11) is manufactured in this manner, the inner peripheral surface 1a (11a) becomes substantially flat as shown in FIG. 3 (a).

【0015】また、図3(b),(c) に示すように、内周面
1a (11a)に突起を形成することができる。この方法とし
ては、例えば、焼成後に突起を形成する粒子と、セラミ
ックス原料粉末と、水と、バインダーとを含むスラリー
をセラミックス管1(11)の成形体の内側へと流し込み、
成形体の内周面へと付着させる。次いで、この成形体を
乾燥、焼成してセラミックス管1(11)を得、内周面1a
(11a)に触媒を担持させる。ここで、図3(b) に示すよ
うに、上記のスラリーが焼成後にセラミックス被膜2を
形成し、上記の粒子が焼成後に粒子3として残り、突起
を形成する。
As shown in FIGS. 3 (b) and 3 (c), the inner peripheral surface
A protrusion can be formed on 1a (11a). As this method, for example, a slurry containing particles that form protrusions after firing, ceramic raw material powder, water, and a binder is poured into the inside of the molded body of the ceramic tube 1 (11),
It is attached to the inner peripheral surface of the molded body. Next, this molded body is dried and fired to obtain a ceramic tube 1 (11), and the inner peripheral surface 1a
A catalyst is supported on (11a). Here, as shown in FIG. 3 (b), the slurry forms the ceramic coating 2 after firing, and the particles remain as particles 3 after firing to form protrusions.

【0016】他の方法では、セラミックス管1(11)の成
形体を作製し、発泡材とセラミックス原料粉末と水とバ
インダーとを含むスラリーを内周面に付着させ、発泡材
を発泡させてスラリーの被膜に突起を形成し、次いでこ
の成形体を焼成してセラミックス管1(11)を得る。ここ
で、図3(c) に示すように、上記のスラリーが焼成後に
セラミックス被膜4を形成し、発泡材のあった所が窪み
6になり、発泡材のあった所の周囲が突起5になる。
In another method, a molded body of the ceramic tube 1 (11) is produced, and a slurry containing a foam material, a ceramic raw material powder, water and a binder is attached to the inner peripheral surface to foam the foam material to form a slurry. Protrusions are formed on the coating, and then the molded body is fired to obtain a ceramics tube 1 (11). Here, as shown in FIG. 3 (c), the above-mentioned slurry forms a ceramic coating 4 after firing, where the foam material is a depression 6 and the periphery of the foam material is a protrusion 5. Become.

【0017】また、図3(d) に一部を示すようなセラミ
ックス管21を用いることもできる。セラミックス管21の
内周面21a には、一定間隔で、幅方向断面が台形の突起
22が形成されている。各突起22は、それぞれ互いに平行
に細長く延びている。こうしたセラミックス管21を製造
するには、図3(d) に示すような形状の凹凸を備えた口
金を準備し、この口金を用いてセラミックス原料を押出
成形する。突起22の幅方向断面の形状を、三角形、四角
形、円弧状等とすることもできる。
It is also possible to use a ceramics tube 21, a part of which is shown in FIG. 3 (d). On the inner peripheral surface 21a of the ceramic tube 21, protrusions having a trapezoidal cross section at regular intervals are formed.
22 are formed. The protrusions 22 are elongated in parallel with each other. In order to manufacture such a ceramic tube 21, a die provided with irregularities having a shape as shown in FIG. 3 (d) is prepared, and a ceramic raw material is extruded using this die. The shape of the cross section of the protrusion 22 in the width direction may be triangular, quadrangular, arc-shaped, or the like.

【0018】次いで、触媒コンバータの一例について説
明する。図4は、触媒コンバータ7を概略的に示す平面
図、図5は図4のV−V線矢視断面図である。本例の触
媒コンバータ7では、排気ガス浄化用具30をキャンニン
グさせたものを示した。
Next, an example of the catalytic converter will be described. FIG. 4 is a plan view schematically showing the catalytic converter 7, and FIG. 5 is a sectional view taken along the line VV of FIG. In the catalytic converter 7 of this example, the exhaust gas purification tool 30 is shown as canned.

【0019】管状の外殻を構成する一対のハーフ8を準
備する。このハーフの本体は、平面的にみて円弧状に彎
曲し、断面は半円形である。本体の外周側にフランジ8a
が設けられ、本体の内周側にフランジ8bが設けられてい
る。本体の長さ方向の両端に、それぞれボルト固定用の
フランジ9が設けられている。排気ガス浄化用具30の外
周を緩衝材10で包囲し、この状態で、一対のハーフ8の
内側に排気ガス浄化用具30を固定し、キャンニングす
る。図5において、13は一対のハーフ8の合わせ目であ
る。排気ガス浄化用具30の両端面に止め具12を固定す
る。なお、コンバータの構造は、本例のものに限定され
るものではなく、ハニカム型担体において通常用いられ
る構造を用いることができる。例えば外観デザインが重
視される二輪車用の場合には、図4のフランジ8a, 8b,
9を省略した円筒形の外殻を用いることが好ましい。こ
の場合は、外殻を排気管に溶接する。
A pair of halves 8 constituting a tubular outer shell is prepared. The body of this half is curved in an arc shape when seen in a plan view, and has a semicircular cross section. Flange 8a on the outer peripheral side of the body
Is provided, and the flange 8b is provided on the inner peripheral side of the main body. Flange 9 for fixing bolts is provided at both ends in the length direction of the main body. The outer periphery of the exhaust gas purification tool 30 is surrounded by the cushioning material 10, and in this state, the exhaust gas purification tool 30 is fixed inside the pair of halves 8 and canned. In FIG. 5, 13 is a seam of a pair of halves 8. The stoppers 12 are fixed to both end surfaces of the exhaust gas purification tool 30. The structure of the converter is not limited to that of this example, and a structure normally used in the honeycomb type carrier can be used. For example, in the case of a motorcycle for which the exterior design is important, the flanges 8a, 8b,
It is preferable to use a cylindrical outer shell in which 9 is omitted. In this case, the outer shell is welded to the exhaust pipe.

【0020】上記の排気ガス浄化用具によれば、排気ガ
スがセラミックス管の内側空間を流通するので、圧力損
失が極めて小さく、通常の金属排気管の圧力損失とほぼ
同じレベルである。また、セラミックス管の内周面に触
媒を担持するので、従来技術の項で述べたような、触媒
粒子のセラミッククロスからの飛散、セラミックスコー
ティングの金属排気管からの剥離や割れといった問題は
生じないので、長時間安定に使用することができる。
According to the above exhaust gas purifying tool, since the exhaust gas flows through the inner space of the ceramic pipe, the pressure loss is extremely small, which is almost the same level as the pressure loss of a normal metal exhaust pipe. Further, since the catalyst is supported on the inner peripheral surface of the ceramics tube, the problems such as the scattering of the catalyst particles from the ceramic cloth and the peeling or cracking of the ceramic coating from the metal exhaust tube as described in the section of the prior art do not occur. Therefore, it can be used stably for a long time.

【0021】また、排気ガス浄化用具がそれぞれ一体成
形品のセラミックス管からなるので、例えば図4、図5
に示すように一対のハーフの間に排気ガス浄化用具を収
容することができる。むろん、こうした管状の排気ガス
浄化用具を、一体品の管状の外殻の内側へと押し込んで
固定することもできる。そして、管状の外殻を排気管に
連結すれば、排気ガス浄化用具を排気系に設置できる。
従って、排気ガス浄化用具の設置が、比較的容易であ
る。
Further, since the exhaust gas purifying tool is composed of an integrally molded ceramics tube, for example, FIGS.
As shown in FIG. 5, the exhaust gas purifying tool can be housed between the pair of halves. Needless to say, such a tubular exhaust gas purifying tool can also be fixed by being pushed into the inside of the tubular outer shell of one piece. Then, by connecting the tubular outer shell to the exhaust pipe, the exhaust gas purification tool can be installed in the exhaust system.
Therefore, installation of the exhaust gas purification tool is relatively easy.

【0022】また、図3(b),(c),(d) に示すように、セ
ラミックス管の内周面に凹凸を生じさせると、その分だ
け表面積が大きくなり、触媒の担持量が多くなると共
に、排気ガス流に乱流が発生し易くなり、触媒と排気ガ
スとの接触が多くなる。従って、排気ガスの浄化効率を
高くすることができる。図3(b),(c) において、セラミ
ックス管1(11)の熱膨張率と、セラミックス被膜2,4
の熱膨張率とは、近くすることが好ましく、両者を同一
材質とすると一層好ましい。また、セラミックス被膜2
の材質と粒子3の材質とを同一にすると一層好ましい。
Further, as shown in FIGS. 3 (b), 3 (c) and 3 (d), if the inner peripheral surface of the ceramic tube is made uneven, the surface area is increased by that much, and the amount of catalyst carried is large. At the same time, a turbulent flow easily occurs in the exhaust gas flow, and the contact between the catalyst and the exhaust gas increases. Therefore, the purification efficiency of the exhaust gas can be increased. 3 (b) and 3 (c), the coefficient of thermal expansion of the ceramic tube 1 (11) and the ceramic coatings 2, 4
The coefficient of thermal expansion is preferably close to each other, and it is more preferable that both are made of the same material. Also, the ceramic coating 2
It is more preferable to use the same material as in (3) and the material of particles 3.

【0023】また、セラミックス管1,11, 21の材質を
コーディエライトとすると、最も排気ガスの温度変化に
対する耐久性が高くなり、実用的である。これは、コー
ディエライトが、セラミックス中で最も熱膨張量が小さ
いからである。また、この場合は、セラミックス被膜
2,4、粒子3もコーディエライトで形成することが好
ましい。粒子3をコーディエライトで形成するには、二
つの方法がある。第一の方法では、既に焼成されたコー
ディエライトからなる粒子3を、被膜2用のスラリー中
に分散させる。第二の方法では、焼成によりコーディエ
ライトとなるような所定分量のタルク粉末、カオリン粉
末、アルミナ粉末に水とバインダーを加えて混合し、こ
の混合物を造粒し、この造粒粒子を、被膜2用のスラリ
ー中に分散させる。
If the material of the ceramic tubes 1, 11, 21 is cordierite, the durability against the temperature change of the exhaust gas becomes the highest, which is practical. This is because cordierite has the smallest thermal expansion amount in ceramics. Further, in this case, it is preferable that the ceramic coatings 2 and 4 and the particles 3 are also made of cordierite. There are two methods for forming the particles 3 with cordierite. In the first method, particles 3 of cordierite that have already been fired are dispersed in the slurry for the coating 2. In the second method, a predetermined amount of talc powder, kaolin powder, and alumina powder, which become cordierite by firing, are mixed with water and a binder, the mixture is granulated, and the granulated particles are coated with a film. Disperse in slurry for 2.

【0024】以下、更に具体的な実験結果について述べ
る。まず、以下の各試料を製造した。 (試料1)前述したような方法で、図1及び図3(a) に
示す、コーディエライト製のセラミックス管1を製造し
た。この寸法は、外径40mm、肉厚3.5mm 、全長150mm と
した。
Hereinafter, more specific experimental results will be described. First, the following samples were manufactured. (Sample 1) The ceramic tube 1 made of cordierite shown in FIGS. 1 and 3A was manufactured by the method as described above. The dimensions were 40 mm outer diameter, 3.5 mm wall thickness, and 150 mm total length.

【0025】(試料2)焼成後にコーディエライトとな
る割合のタルク、カオリン及びアルミナ粉末に、水とバ
インダーとを加え、スラリーを製造した。また、図2に
示すような形状の成形空間を有する一対の石こう型を準
備した。この一対の石こう型は、セラミックス管11の彎
曲方向と平行な平面で二つ割りした形状である。従っ
て、各石こう型には、断面が半円形状で平面が円弧状で
ある成形空間が設けられている。こうした一対の石こう
型を合わせ、いわゆる排泥鋳込法により成形し、この成
形体を乾燥、焼成し、焼成体の両端部を切断し、図2及
び図3(a) に示すようなセラミックス管11を得た。この
セラミックス管11の寸法は、外径40mm、肉厚3.5mm 、中
心軸の長さ150mm 、中心軸の角度 120°、中心軸の曲率
半径約70mmであった。
(Sample 2) Water and a binder were added to a powder of talc, kaolin and alumina in a ratio to become cordierite after firing to prepare a slurry. Further, a pair of gypsum molds having a molding space having a shape as shown in FIG. 2 was prepared. The pair of gypsum-shaped pieces has a shape obtained by dividing the ceramic tube 11 into two parts on a plane parallel to the bending direction. Therefore, each gypsum mold is provided with a molding space having a semicircular cross section and an arcuate plane. A pair of such gypsum molds are combined and molded by a so-called sludge casting method, the molded body is dried and fired, both ends of the fired body are cut, and a ceramic tube as shown in FIGS. 2 and 3 (a). Got 11. The dimensions of the ceramic tube 11 were an outer diameter of 40 mm, a wall thickness of 3.5 mm, a central axis length of 150 mm, a central axis angle of 120 °, and a central axis radius of curvature of about 70 mm.

【0026】(試料3)「試料2」と同様にして、図2
及び図3(b) に示すようなセラミックス管11を製造し
た。ただし、被膜2を形成するためのスラリーはセラミ
ックス管11用のスラリーと同材質とした。また、タルク
粉末、カオリン粉末、アルミナ粉末、水及びバインダー
からなる混合スラリーを直径1mmの孔から押し出し、焼
成してコーディエライトを得、この焼成物を粉砕し、フ
ルイ目 900μm のフルイにこの粉砕物を通し、通過した
ものをフルイ目 600μm のフルイにかけ、このフルイに
残ったコーディエライト粒子を被膜2用のスラリーに分
散させた。そして、このスラリーを、セラミックス成形
体の内周面に、一定厚さに万遍なく行き渡るように流し
込み、セラミックス成形体の内周面にコーディエライト
粒子が均一に分散するようにした。この結果、セラミッ
クス管11の内周面11a に、平均25個/cm2の密度で、直径
約0.9mm 、高さ約0.7mm の突起が形成された。
(Sample 3) In the same manner as in “Sample 2”, FIG.
And a ceramic tube 11 as shown in FIG. 3 (b) was manufactured. However, the slurry for forming the coating film 2 was made of the same material as the slurry for the ceramic tube 11. In addition, a mixed slurry consisting of talc powder, kaolin powder, alumina powder, water and binder was extruded from a hole with a diameter of 1 mm and fired to obtain cordierite. The product was passed through and passed through a sieve having a sieve size of 600 μm to disperse the cordierite particles remaining in the sieve into the slurry for the coating film 2. Then, this slurry was poured over the inner peripheral surface of the ceramic molded body so as to evenly spread to a constant thickness, so that the cordierite particles were uniformly dispersed on the inner peripheral surface of the ceramic molded body. As a result, projections having a diameter of about 0.9 mm and a height of about 0.7 mm were formed on the inner peripheral surface 11a of the ceramic tube 11 at an average density of 25 pieces / cm 2 .

【0027】(試料4)上記の試料3と全く同様にし
て、図2及び図3(b) に示す試料を製造した。ただし、
上記において、合成コーディエライト粒子を製造する
際、混合スラリーを直径3mmの孔から押し出した。ま
た、合成コーディエライトを粉砕した後、フルイ目2.5m
m のフルイにこの粉砕物を通し、通過したものをフルイ
目1.6mm のフルイにかけ、このフルイに残ったコーディ
エライト粒子を被膜2用のスラリーに分散させた。こう
して、突起の密度を6個/cm2 とし、直径を約2.4mm と
し、高さを約2.2mm とした。
(Sample 4) The sample shown in FIGS. 2 and 3B was manufactured in exactly the same manner as the sample 3 described above. However,
In the above, when producing the synthetic cordierite particles, the mixed slurry was extruded through a hole having a diameter of 3 mm. Also, after crushing synthetic cordierite, 2.5m
The pulverized material was passed through a m 2 screen, and the passed product was passed through a screen with a screen size of 1.6 mm to disperse the cordierite particles remaining in the screen into a slurry for coating 2. Thus, the density of the protrusions was 6 pieces / cm 2 , the diameter was about 2.4 mm, and the height was about 2.2 mm.

【0028】(試料5)「試料2」と同様にして、図2
及び図3(c) に示すようなセラミックス管11を製造し
た。ただし、被膜4を形成するためのスラリーはセラミ
ックス管11用のスラリーと同材質とした。また、被膜4
用のスラリー中には発泡材を均一に10体積%混入させ
た。発泡材としては、成形体が乾燥する前の柔かい状態
であるときに発泡するように、水の沸点以下で発泡す
る、ブタンガスを樹脂に封入した直径0.5mm の粒子を用
いた。そして、この被膜4用のスラリーを、セラミック
ス成形体の内周面に、一定厚さに万遍なく行き渡るよう
に流し込み、セラミックス成形体の内周面に発泡材を均
一に分散させた。このようにして得たセラミックス管11
の内周面11a には、噴火口状の突起5が1平方センチメ
ートル当り平均16個形成されていた。また、突起5の外
径は約1.2mm であり、凹部6の直径は約0.6mm であっ
た。
(Sample 5) In the same manner as in “Sample 2”, FIG.
And a ceramic tube 11 as shown in FIG. 3 (c) was manufactured. However, the slurry for forming the coating 4 was made of the same material as the slurry for the ceramic tube 11. Also, the film 4
The foaming material was uniformly mixed in the slurry for use at 10% by volume. As the foaming material, particles having a diameter of 0.5 mm in which butane gas was encapsulated in a resin, which foamed at a temperature not higher than the boiling point of water, were used so that the foamed material was foamed in a soft state before being dried. Then, the slurry for the coating film 4 was poured into the inner peripheral surface of the ceramic molded body so as to evenly spread to a uniform thickness, and the foam material was uniformly dispersed on the inner peripheral surface of the ceramic molded body. The ceramic tube 11 thus obtained
On average, 16 crater-shaped projections 5 were formed per square centimeter on the inner peripheral surface 11a. The outer diameter of the protrusion 5 was about 1.2 mm, and the diameter of the recess 6 was about 0.6 mm.

【0029】(試料6)「試料3」の項で述べたと同様
にして、図2及び図3(b) に示すセラミックス管11を製
造した。ただし、本例では、まず排泥鋳込法によって管
状の成形体を製造した後、この成形体を石こう型から取
り外し、成形体を乾燥し、次いで成形体の一方の端面の
開口をゴム膜で密封した。そして、成形体の他方の端面
の開口から、上記したスラリーを流し込み、成形体の内
周面にコーディエライト粒子を分散させた。この結果、
焼成後のセラミックス管11の内周面11a には平均密度2
3.5個/cm2 、直径約0.9mm 、高さ約0.7mm の突起が形
成された。
(Sample 6) The ceramic tube 11 shown in FIGS. 2 and 3B was manufactured in the same manner as described in the section of “Sample 3”. However, in this example, first, a tubular molded body is manufactured by a sludge casting method, then the molded body is removed from the gypsum mold, the molded body is dried, and then an opening at one end surface of the molded body is covered with a rubber film. Sealed. Then, the above-mentioned slurry was poured from the opening on the other end surface of the molded body to disperse the cordierite particles on the inner peripheral surface of the molded body. As a result,
The average density of 2 on the inner surface 11a of the ceramic tube 11 after firing.
A protrusion with 3.5 pieces / cm 2 , a diameter of about 0.9 mm and a height of about 0.7 mm was formed.

【0030】(試料7)前述の方法で、図3(d) に示す
セラミックス管21を製造した。ただし、セラミックス管
21の寸法は、外径40mm、肉厚3.5mm 、全長150mm とし
た。また、セラミックス管21の内周面21a には、底部幅
1.5mm 、上端部幅0.6mm 、高さ1mmの断面寸法を有する
突起22を30列形成し、各列の突起22の間隔を等間隔とし
た。 (試料8)試料7と同様にして、セラミックス管21を製
造した。ただし、突起22の断面寸法を、底部幅3mm、上
端部幅2mm、高さ2mmとし、突起22を15列等間隔に形成
した。
(Sample 7) The ceramic tube 21 shown in FIG. 3 (d) was manufactured by the method described above. However, ceramic tube
The dimensions of 21 were 40 mm in outer diameter, 3.5 mm in wall thickness, and 150 mm in total length. In addition, the inner peripheral surface 21a of the ceramic tube 21 has a bottom width.
Thirty rows of projections 22 having a cross-sectional dimension of 1.5 mm, upper end width 0.6 mm, and height 1 mm were formed, and the projections 22 in each row were equally spaced. (Sample 8) A ceramic tube 21 was manufactured in the same manner as in Sample 7. However, the cross-sectional dimensions of the projections 22 were 3 mm in bottom width, 2 mm in top width, and 2 mm in height, and the projections 22 were formed at equal intervals in 15 rows.

【0031】(比較試料1)シリカクロスにγ−アルミ
ナを担持し、焼き付けた。直径約7mm、ピッチ10mmの貫
通孔を多数設けたステンレスパイプに、上記のシリカク
ロスを巻き付け、ステンレスパイプを排気管内に挿入
し、排気管にボルトで固定した。
(Comparative Sample 1) γ-alumina was supported on silica cloth and baked. The silica cloth was wound around a stainless pipe having a large number of through holes each having a diameter of about 7 mm and a pitch of 10 mm, and the stainless pipe was inserted into the exhaust pipe and fixed to the exhaust pipe with bolts.

【0032】(比較試料2)5%のAl を含んだ厚さ50
μm のステンレス箔を、ピッチ約2mm、高さ約1.5mmに
コルゲート加工し、コルゲート加工後の長さを150mm と
し、850 ℃で熱処理し、ステンレス箔の表面に酸化アル
ミニウムを析出させた。そして、γ−アルミナを担持さ
せ、焼付けた。このステンレス箔は吸水性がないので、
この方法では、γ−アルミナは厚さ約20μm しか付着さ
せることができなかった。このステンレス箔をガス通路
に挿入した。
(Comparative sample 2) 50% Al containing 50% thickness
A corrugated stainless steel foil having a pitch of about 2 mm and a height of about 1.5 mm was corrugated to a length of 150 mm and heat-treated at 850 ° C. to deposit aluminum oxide on the surface of the stainless steel foil. Then, γ-alumina was supported and baked. Since this stainless steel foil has no water absorption,
With this method, γ-alumina could be deposited only to a thickness of about 20 μm. This stainless foil was inserted into the gas passage.

【0033】(熱耐久性の評価)試料1〜8及び比較試
料1,2について、熱耐久性を評価した。ただし、試料
1〜8のセラミックス管については、内周面にγ−アル
ミナを厚さ約50μm コーティングし、焼き付け、図4、
図5に示すようにキャンニングした。そして、各例につ
いて、ガスバーナーによる燃焼ガスで、熱サイクル試験
を行った。
(Evaluation of Thermal Durability) The thermal durability of Samples 1 to 8 and Comparative Samples 1 and 2 was evaluated. However, regarding the ceramic tubes of Samples 1 to 8, γ-alumina was coated on the inner peripheral surface to a thickness of about 50 μm and baked,
It was canned as shown in FIG. Then, for each example, a thermal cycle test was performed using combustion gas from a gas burner.

【0034】具体的には、入口ガス温度 950℃の熱ガス
を、1Nm3/分の速度で、5分間各試料の内部に流し、
次いで直ちに室温の空気を流し、これを1サイクルと
し、200 サイクル実施し、この間、200Hz 、20Gの振動
を加え続けた。この結果、試料1〜8では、セラミック
ス管にクラック等の異常は発生せず、γ−アルミナのコ
ーティングも剥がれなかった。比較試料1では、ステン
レスパイプの穴の明いた部分で、シリカクロスが一部飛
散し、穴が明いていた。比較試料2では、ステンレス箔
の全面積のうち、約2/3 の部分でγ−アルミナが剥が
れ、飛散していた。
Specifically, hot gas having an inlet gas temperature of 950 ° C. is flown into each sample at a rate of 1 Nm 3 / min for 5 minutes,
Next, air at room temperature was immediately flowed, and this was set as one cycle, and 200 cycles were carried out. During this period, vibration of 200 Hz and 20 G was continuously applied. As a result, in Samples 1 to 8, abnormalities such as cracks did not occur in the ceramic tube, and the γ-alumina coating did not peel off. In comparative sample 1, silica cloth was partly scattered and holes were formed in the holes of the stainless steel pipe. In comparative sample 2, γ-alumina was peeled off and scattered in about 2/3 of the total area of the stainless steel foil.

【0035】(内周面の表面積及びγ−アルミナ担持
量)触媒を多く担持し、排気ガスの浄化効率を上げるた
めには、セラミックス管の内周面の表面積を大きくする
必要がある。そこで、上記の試料1〜8について、内周
面の表面積を表1に示した。ここで、試料1,2につい
ては、内周面がほぼ平坦であるので、測定された寸法か
ら算出した。また、試料3〜8については、凹凸の断面
を40倍に拡大して写真撮影し、凹凸の形状を測定し、こ
の測定形状から表面積を算出した。また、試料2の内周
面の表面積を100(%)としたときの、各試料の内周面の
表面積の比率(%)も表1に示した。
(Surface Area of Inner Surface and Amount of γ-Alumina Supported) In order to support a large amount of catalyst and improve exhaust gas purification efficiency, it is necessary to increase the surface area of the inner surface of the ceramic tube. Therefore, Table 1 shows the surface areas of the inner peripheral surfaces of the samples 1 to 8 described above. Here, since the inner peripheral surfaces of Samples 1 and 2 are almost flat, they were calculated from the measured dimensions. In addition, regarding Samples 3 to 8, the cross section of the unevenness was magnified 40 times and photographed, the shape of the unevenness was measured, and the surface area was calculated from this measured shape. Further, Table 1 also shows the ratio (%) of the surface area of the inner peripheral surface of each sample when the surface area of the inner peripheral surface of sample 2 was 100 (%).

【0036】また、各試料の重量を測定後、γ−アルミ
ナの懸濁液に浸漬し、γ−アルミナの付着量(担持量)
を測定し、表1に示した。また、試料2の担持量を100
%としたときの各試料の担持量の比率も表1に示した。
After the weight of each sample was measured, the sample was immersed in a suspension of γ-alumina, and the amount of γ-alumina adhered (supported amount)
Was measured and is shown in Table 1. In addition, load the amount of sample 2 to 100
Table 1 also shows the ratio of the carried amount of each sample when it is defined as%.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】表1から解るように、試料3〜8において
は、内周面の表面積、γ−アルミナ担持量が、試料1,
2にくらべてかなり増加している。また、内周面の表面
積は、試料4,7,8が特に大きく、γ−アルミナ担持
量は、試料4,5が特に大きい。
As can be seen from Table 1, in Samples 3 to 8, the surface area of the inner peripheral surface and the amount of γ-alumina supported were Sample 1,
It has increased considerably compared to 2. Further, the surface areas of the inner peripheral surface of Samples 4, 7, and 8 are particularly large, and the amounts of γ-alumina supported are particularly large in Samples 4 and 5.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明の触媒コンバータによれば、排気
ガスがセラミックス管の内側空間を流通するので、圧力
損失が極めて小さく、通常の金属排気管の圧力損失とほ
ぼ同じレベルである。また、セラミックス管の内周面に
触媒を担持するので、従来技術の項で述べたような、触
媒粒子のセラミッククロスからの飛散、セラミックスコ
ーティングの金属排気管からの剥離や割れといった問題
は生じないので、長時間安定に使用することができる。
また、管状の外殻によって排気ガス浄化用具の外周面を
覆い、外殻を排気管に連結するので、排気ガス浄化用具
を、内燃機関の排気系に比較的容易に設置できる。
According to the catalytic converter of the present invention, since the exhaust gas flows through the inner space of the ceramic pipe, the pressure loss is extremely small, which is almost the same level as the pressure loss of a normal metal exhaust pipe. Further, since the catalyst is supported on the inner peripheral surface of the ceramics tube, the problems such as the scattering of the catalyst particles from the ceramic cloth and the peeling or cracking of the ceramic coating from the metal exhaust tube as described in the section of the prior art do not occur. Therefore, it can be used stably for a long time.
Further, since the outer peripheral surface of the exhaust gas purifying tool is covered with the tubular outer shell and the outer shell is connected to the exhaust pipe, the exhaust gas purifying tool can be installed relatively easily in the exhaust system of the internal combustion engine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】排気ガス浄化用具20を概略的に示す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an exhaust gas purification tool 20.

【図2】排気ガス浄化用具30を概略的に示す斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing an exhaust gas purification tool 30.

【図3】(a),(b),(c),(d) は、それぞれ各例のセラミッ
クス管の内周面の一部を模式的に示す断面図である。
3 (a), (b), (c), and (d) are cross-sectional views schematically showing a part of the inner peripheral surface of the ceramic tube of each example.

【図4】触媒コンバータ7を概略的に示す平面図であ
る。
FIG. 4 is a plan view schematically showing a catalytic converter 7.

【図5】図4のV−V線断面図である。5 is a sectional view taken along line VV of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11, 21 セラミックス管 1a, 11a, 21a 内周面 2,4 セラミックス被膜 7 触媒コンバータ 8 外殻を構成する一対のハーフ 10 緩衝材 20, 30 排気ガス浄化用具 1,11,21 Ceramics tube 1a, 11a, 21a Inner peripheral surface 2,4 Ceramics coating 7 Catalytic converter 8 A pair of halves constituting outer shell 10 Buffer material 20, 30 Exhaust gas purification tool

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気系に設置される触媒コン
バータであって、長さ方向の両端が開口したセラミック
ス管からなり、排気ガスを浄化するための触媒を内周面
側に担持した排気ガス浄化用具と、この排気ガス浄化用
具の外周面を覆い、排気管に連結される管状の外殻とを
備えた触媒コンバータ。
1. A catalytic converter installed in an exhaust system of an internal combustion engine, comprising a ceramics tube having both lengthwise ends open, and carrying a catalyst for purifying exhaust gas on an inner peripheral surface side. A catalytic converter comprising: a gas purification tool; and a tubular outer shell that covers an outer peripheral surface of the exhaust gas purification tool and is connected to an exhaust pipe.
【請求項2】 前記セラミックス管の内周面に多数の突
起が設けられていることを特徴とする、請求項1記載の
触媒コンバータ。
2. The catalytic converter according to claim 1, wherein a large number of protrusions are provided on the inner peripheral surface of the ceramic tube.
【請求項3】 前記セラミックス管がコーディエライト
から構成されていることを特徴とする、請求項1記載の
触媒コンバータ。
3. The catalytic converter according to claim 1, wherein the ceramic tube is made of cordierite.
【請求項4】 長さ方向の両端が開口し、かつ内周面に
多数の突起が設けられているセラミックス管からなり、
排気ガスを浄化するための触媒を内周面側に担持した排
気ガス浄化用具を製造する方法であって、前記セラミッ
クス管の成形体を作製し、焼成後に前記突起を形成する
粒子とセラミックス原料粉末と水とバインダーとを含む
スラリーを前記成形体の内周面に付着させ、次いでこの
成形体を乾燥、焼成してセラミックス管を得、次いでこ
のセラミックス管の内周面側に前記触媒を担持させるこ
とを特徴とする、排気ガス浄化用具の製造方法。
4. A ceramics tube which is open at both ends in the length direction and has a large number of protrusions on its inner peripheral surface,
A method for manufacturing an exhaust gas purifying tool carrying a catalyst for purifying exhaust gas on the inner peripheral surface side, comprising: forming a molded body of the ceramics tube; A slurry containing water, water and a binder is adhered to the inner peripheral surface of the molded body, the molded body is then dried and fired to obtain a ceramic tube, and the catalyst is supported on the inner peripheral surface side of the ceramic tube. A method for manufacturing an exhaust gas purification tool, comprising:
【請求項5】 長さ方向の両端が開口し、かつ内周面に
多数の突起が設けられているセラミックス管からなり、
排気ガスを浄化するための触媒を内周面側に担持した排
気ガス浄化用具を製造する方法であって、前記セラミッ
クス管の成形体を作製し、発泡材とセラミックス原料粉
末と水とバインダーとを含むスラリーを前記内周面に付
着させ、前記発泡材を発泡させて前記内周面に突起を形
成し、次いでこの成形体を焼成してセラミックス管を
得、次いでこのセラミックス管の内周面側に前記触媒を
担持させることを特徴とする、排気ガス浄化用具の製造
方法。
5. A ceramics tube which is open at both ends in the length direction and has a large number of protrusions on its inner peripheral surface,
A method for manufacturing an exhaust gas purifying tool carrying a catalyst for purifying exhaust gas on the inner peripheral surface side, wherein a molded body of the ceramic tube is produced, and a foam material, a ceramic raw material powder, water and a binder are prepared. The slurry containing is adhered to the inner peripheral surface, the foamed material is foamed to form protrusions on the inner peripheral surface, the molded body is then fired to obtain a ceramics tube, and then the inner peripheral surface side of the ceramics tube. A method for manufacturing an exhaust gas purifying tool, characterized in that the catalyst is supported on a substrate.
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JP2013241940A (en) * 2013-07-12 2013-12-05 OGATA Yayoi Co2 reducing device

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