JPH0645004B2 - 排気ガス浄化用構造物 - Google Patents
排気ガス浄化用構造物Info
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- JPH0645004B2 JPH0645004B2 JP21403288A JP21403288A JPH0645004B2 JP H0645004 B2 JPH0645004 B2 JP H0645004B2 JP 21403288 A JP21403288 A JP 21403288A JP 21403288 A JP21403288 A JP 21403288A JP H0645004 B2 JPH0645004 B2 JP H0645004B2
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- exhaust gas
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/24—Exhaust 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
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
- F01N3/2807—Metal other than sintered metal
- F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
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排気ガス浄化用構造物に関する。
やフィルタに利用する排気ガス浄化用構造物に関する。
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イー
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。
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イー
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課題 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置かれたり、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。
関の高温排気ガス流内に置かれたり、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、このような従来技術の課題に鑑み、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
て原形を維持して有効な排気ガス浄化機能を果たせる排
気ガス浄化用構造物を提供することを目的とする。
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
て原形を維持して有効な排気ガス浄化機能を果たせる排
気ガス浄化用構造物を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 例えば抄紙法によって造られた無機繊維のシートのよう
に平面二方向に引っ張り強度の差のあるセラミックシー
トを用い、先ずこのシートの強度の小さい方向をセラミ
ックハニカムの軸と平行に向けて本体を構成し、次に同
じく大きい方向を軸と平行に向けて本体の外周に巻き付
け、一体焼結した構成とする。
に平面二方向に引っ張り強度の差のあるセラミックシー
トを用い、先ずこのシートの強度の小さい方向をセラミ
ックハニカムの軸と平行に向けて本体を構成し、次に同
じく大きい方向を軸と平行に向けて本体の外周に巻き付
け、一体焼結した構成とする。
作用 上記構成によれば、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大き
な引っ張り応力がかかる。この引っ張り応力は、外周接
線方向より軸方向が大きい。一般に同質の材料であれ
ば、強度が大きい方が縦弾性係数が大きい値を示す。よ
ってシートの強度の小さい方向をセラミックハニカムの
軸方向に向けてセラミックハニカムを構成すると、外周
軸方向に発生する熱応力は相対的に小さい。そしてセラ
ミックハニカムの外周部は軸方向にシートの強度の強い
方向に向け補強され、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。
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大き
な引っ張り応力がかかる。この引っ張り応力は、外周接
線方向より軸方向が大きい。一般に同質の材料であれ
ば、強度が大きい方が縦弾性係数が大きい値を示す。よ
ってシートの強度の小さい方向をセラミックハニカムの
軸方向に向けてセラミックハニカムを構成すると、外周
軸方向に発生する熱応力は相対的に小さい。そしてセラ
ミックハニカムの外周部は軸方向にシートの強度の強い
方向に向け補強され、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。
図面にもとづいて説明する。
第1図はセラミックハニカム1の形成の途中を表してい
る。今、波状加工した無機繊維を主成分として粘土を混
入したセラミックシートと、平板状のそれとを波の頂点
で接合し、渦巻き状に巻き上げてハニカム構造体2を造
ってある。このハニカム構造体2では、シートの強度が
図の矢印の方向に強くなっている。次にこのハニカム構
造体2の外周を図の矢印方向のように、前記ハニカム構
造体2と強度方向が直角にシートを向け、粘土を含む高
分子接着剤で糊付けしながら巻き付けて外殻3を形成す
る。そしてこれを約1200℃で焼結して、一体型のセ
ラミックハニカム1を造る。
る。今、波状加工した無機繊維を主成分として粘土を混
入したセラミックシートと、平板状のそれとを波の頂点
で接合し、渦巻き状に巻き上げてハニカム構造体2を造
ってある。このハニカム構造体2では、シートの強度が
図の矢印の方向に強くなっている。次にこのハニカム構
造体2の外周を図の矢印方向のように、前記ハニカム構
造体2と強度方向が直角にシートを向け、粘土を含む高
分子接着剤で糊付けしながら巻き付けて外殻3を形成す
る。そしてこれを約1200℃で焼結して、一体型のセ
ラミックハニカム1を造る。
第2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
浄化用構造体で、それをエンジン(図示せず)の排気管
に接続した時の縦断面図を示したものである。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4(4a,4b)を
構成するセル壁5からなる構造体である。セル4の一端
及び相隣り合うセル4の他端とは交互にプラグ6により
封じられている。セラミックハニカム1の外周は、前述
のような方法により外殻3を形成している。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パをつけて絞
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、セラミックハニ
カム1の前後に緩衝材7を固定するようにストッパ11
a、11bを溶接している。
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
浄化用構造体で、それをエンジン(図示せず)の排気管
に接続した時の縦断面図を示したものである。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4(4a,4b)を
構成するセル壁5からなる構造体である。セル4の一端
及び相隣り合うセル4の他端とは交互にプラグ6により
封じられている。セラミックハニカム1の外周は、前述
のような方法により外殻3を形成している。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パをつけて絞
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、セラミックハニ
カム1の前後に緩衝材7を固定するようにストッパ11
a、11b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4aに入り、そこでセル壁
5を透過してマフラー接続口10に開口しているセル4
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5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4a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リ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
間ほど維持すると、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イキュレートは燃焼
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。そのためにセラミックハニカム1の外周は軸方
向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の本体は、軸方向に強度が小さく配向して構成され
ているため、その方向に発生する熱応力も小さい。また
外周部は、軸方向に強くシートを配向して強化されてい
るため、外周部における機械的な変位を小さく抑える。
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4aに入り、そこでセル壁
5を透過してマフラー接続口10に開口しているセル4
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5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4a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リ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
間ほど維持すると、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イキュレートは燃焼
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。そのためにセラミックハニカム1の外周は軸方
向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の本体は、軸方向に強度が小さく配向して構成され
ているため、その方向に発生する熱応力も小さい。また
外周部は、軸方向に強くシートを配向して強化されてい
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。
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。
尚、上記セラミックシートは抄紙方法によって製造さ
れ、その抄紙過程で一般的に繊維がスラリーの流れに平
行に並び、長手方向に強度が大きくなる。また、その異
方性をさらに大きくするために、抄紙過程で無機の長繊
維をある方向に揃えて強制的に加え、シートに強弱を与
えてもよい。
れ、その抄紙過程で一般的に繊維がスラリーの流れに平
行に並び、長手方向に強度が大きくなる。また、その異
方性をさらに大きくするために、抄紙過程で無機の長繊
維をある方向に揃えて強制的に加え、シートに強弱を与
えてもよい。
発明の効果 本発明によれば、強度に方向性のある無機繊維を主体と
するシートでもってセラミックハニカムを構成し、その
本体と外周を構成するシートの方向性を違えることによ
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
クを無くすことができる。
するシートでもってセラミックハニカムを構成し、その
本体と外周を構成するシートの方向性を違えることによ
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
クを無くすことができる。
第1図は本発明の一実施例における排気ガス浄化用構造
物のセラミックハニカムの形成途中を示す斜視図、第2
図は同排気ガス浄化用構造物の縦断面図である。 1……セラミックハニカム、2……ハニカム構造体、3
……外殻、6……プラグ、7……緩衝材、8……容器。
物のセラミックハニカムの形成途中を示す斜視図、第2
図は同排気ガス浄化用構造物の縦断面図である。 1……セラミックハニカム、2……ハニカム構造体、3
……外殻、6……プラグ、7……緩衝材、8……容器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 3/28 ZAB 311 R
Claims (3)
- 【請求項1】平面二方向の引っ張り強度に強弱の差があ
る無機繊維を主成分としたセラミックのシートを素材と
し、前記素材シートの引っ張り強度の強い方向と平行に
波状加工した波状シートと同方向に強弱方向を合わせた
前記素材シートを重ね合わせて渦巻状に巻き上げた構成
のハニカム構造体、前記ハニカム構造体の外周に前記波
形状とは直角に素材シートの引っ張り強度の強い方向を
合わせて巻き付けて形成した外殻、前記ハニカム構造体
と外殻を焼結一体化したことを特徴とする排気ガス浄化
用構造物。 - 【請求項2】素材シートは平面二方向に無機繊維の配向
性に相違があって、引っ張り強度に差が生じていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の排気ガス浄化
用構造物。 - 【請求項3】素材シートは平面二方向の内一つに無機長
繊維を揃えて配し、引っ張り強度に差が生じていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の排気ガス浄化
用構造物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21403288A JPH0645004B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 排気ガス浄化用構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21403288A JPH0645004B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 排気ガス浄化用構造物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0263556A JPH0263556A (ja) | 1990-03-02 |
JPH0645004B2 true JPH0645004B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=16649146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21403288A Expired - Lifetime JPH0645004B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 排気ガス浄化用構造物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0645004B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008272728A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Ibiden Co Ltd | 触媒担持体 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100713098B1 (ko) * | 2005-01-17 | 2007-05-02 | 주식회사 엘지화학 | 세라믹 필터 |
JP2023034799A (ja) * | 2021-08-31 | 2023-03-13 | 株式会社エフ・シー・シー | 排ガス浄化装置及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP21403288A patent/JPH0645004B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008272728A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Ibiden Co Ltd | 触媒担持体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0263556A (ja) | 1990-03-02 |
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