JPH0717897B2

JPH0717897B2 - ガスシール部材

Info

Publication number: JPH0717897B2
Application number: JP1163055A
Authority: JP
Inventors: 浩直沼本; 西野　　敦; 之良小野; 次郎鈴木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1989-06-26
Publication date: 1995-03-01
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPH0328288A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はガス、石油の未燃混合気を触媒燃焼する触媒
体、あるいはガス、石油の燃焼排ガスを浄化する触媒体
とこれを保持する枠体との隙間に充分なシール性が要求
されるガスシール部材に関する。

従来の技術従来、一般にガスシール部材としては無機耐熱性セラミ
ック繊維をシート、フェルト、ブランケット状に加工
し、これらを使用したい場所に圧縮した状態で、挟み込
みながら使用していた。しかし、これでは充分なシール
ができにくかった。

具体的に説明すると、触媒燃焼装置では高濃度の未燃混
合気をセラミック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
の間のシール部からわずかな漏れが生じても、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
保持する枠体との間には充分な注意を払う必要があり、
従来のガスシール部材で、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、ち密にしな
ければならなかった。

発明が解決しようとする課題しかしそのためにガスシール部材のクッション性は失わ
れてくる。

その結果、触媒燃焼状態で高温になった触媒体と枠体と
はともに膨張するが、熱膨張に差がある場合（一般には
枠体の方が触媒体よりも熱膨張係数が大きい）にはクッ
ション性の失われたシール部材では隙間ができ、未燃分
がスリップし易く、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。

したがって、本発明は従来の課題にもとづき、ガスシー
ル部材のクッション性を適度に維持することができ、か
つ未燃分の浄化を行なうことができるよう考えられたも
のである。

課題を解決するための手段本発明は、（１）無機耐熱性セラミック繊維と高比表面
積を有するセラミックス粉末と無機耐熱性セラミック繊
維にセラミック粉末を結合させるための無機バインダー
とからなるシートあるいはフェルトに、白金を担持させ
たこと、（２）無機耐熱性セラミック繊維が80〜97wt％
と、高比表面積を有するセラミック粉末が2.7〜20wt％
と、無機耐熱性セラミック繊維のセラミック粉末を結合
させるための無機バインダーが0.3〜3wt％の組成からな
るシートあるいはフェルトに、白金を担持させたこと、
（３）上記シートあるいはフェルトが3m²/g以上の比表
面積を有し、かつ0.15〜0.40g/ccのかさ密度を有するこ
と、を特徴とする。

作用本発明は上記手段により、優れたガスシール性を有する
部材は提供できる。

具体的には、触媒燃焼装置において未燃混合気を着火さ
せる時には、ハニカム形状の触媒体は充分な活性示す温
度にまで加温され、また同時に本発明によるガスシール
部材も加温される。そのためシール部材に担持された白
金も充分な触媒活性を発揮できる温度まで達し、シール
部材に浸入した未燃の燃料ガスはここでも燃焼浄化され
る。したがって、従来のように未燃の燃料ガスがシール
部材から漏れてしまうようなことはない。また、従来の
無機耐熱性セラミック繊維だけからなるガスシール部材
に白金を担持したものであれば、無機耐熱性セラミック
繊維に対する白金族金属粒子の分散性は悪く、すぐに熱
劣化を起こしてしまう。しかし、本発明のように高比表
面積を有するセラミック粉末（たとえば活性アルミナ
等）を均一に含み、そこに白金を担持したガスシール部
材であればその心配もほとんどない。

本発明で使用する無機耐熱性セラミック繊維とは、アル
ミナシリカ繊維、炭化珪素繊維、窒化珪素繊維等の耐熱
性を有する無機繊維であればよいのであるが、コストの
観点から考え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が40〜95wt％、シリカ
が５〜60wt％のものが好ましい。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よいのである
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ッション性を考
慮すると、繊維長10mm以上かつ繊維径５μｍ以下の繊維
を使用し、かつ密度を0.40g/cc程度以下に抑えることが
好ましく、さらにガスシール部材としての機械的強度を
考慮すると、かさ密度を0.15g/cc程度以上にすることが
好ましい。したがって、かさ密度は0.15〜0.40g/ccの範
囲にすることが好ましい。

本発明で使用する高比表面積を有するセラミック粉末と
は、白金の触媒担体として充分な性能が発揮できる50m²
/g以上の比表面積を有するものであればよい。具体的に
は、活性アルミナ、アルカリ土類金属を添加された活性
アルミナ、希土類金属酸化物を添加された活性アルミナ
等が使用できる。このセラミック粉末は無機耐熱性セラ
ミック繊維に無機バインダーで付着させるのが好ましい
ので、平均粒径５μｍ以下のものを使用することが好ま
しい。

また、その無機バインダーとしてはアルミナゾル、シリ
カゾル、硝酸アルミニウム水溶液等を使用し、固形分
（アルミナ、シリカ）として、セラミック粉末に対し10
〜50wt％の割合で添加する必要がある。

実施例以下、本発明の一実施例におけるガスシール部材につい
て図を参照しながら説明する。

（実施例１）アルミナが70wt％、シリカが30wt％の組成からなる溶融
状態物をノズルから高速で吹出して繊維長が約50mm、繊
維径が約３μｍのバルク状無機繊維とし、この無機繊維
に下から100℃の温風エアーを送り、空中を漂わせた状
態とし、そこへ上からCeO₂を5wt％含有する活性アルミ
ナ（比表面積180m²/g）とアルミナゾルからなるスラリ
ー水溶液を噴霧し、無機繊維に付着させた。その後、前
記活性アルミナを付着させた無機繊維を厚み3mmのフェ
ルト状に加工し、アルミナシリカ繊維が90重量部と、Ce
O₂を5wt％含有する活性アルミナが９重量部と、アルミ
ナゾルからのアルミナ分が１重量部とからなるガスシー
ル部材を得た。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0.2w
t％担持させて本実施例のガスシール部材２を得た。

本実施例で得られたガスシール部材２は図のような触媒
燃焼装置を使用し、シール部でのHCガス濃度をシール部
から1cm離れたところに2mmφのノズルを設け設定するこ
とにより評価した。触媒燃焼装置は触媒体に6kcal・h/c
m²の燃焼負荷をかけ、触媒体１を約800℃に設定し、ガ
ス濃度を測定した。なお、３は前記触媒体１を保持する
枠体、４は燃料ガス供給部、５は送風機、６は予混合気
室、７は排出室である。

また、ガスシール部材寿命試験として上記燃焼状態を１
時間続けた後、消化し、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。

（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、厚
み3mmのフェルト状に加工し、ガスシール部材とした。

（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0.2wt％担持させた。

比較例１、２で得られたガスシール部材のシール性も実
施例１と同様な条件で測定した。実施例１、比較例１、
２について初期と1000サイクル後の結果を第１表に示
す。

この結果、本実施例のガスシール部材２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、その後に熱劣化が進
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。

なお、実施例１ではフェルト状のガスシール部材に白金
を含浸担持させたが、あらかじめ白金を含浸担持したCe
O₂5wt％含有する活性アルミナを使用して、同様なフェ
ルト状のガスシール部材を調製しても実施例１と同様な
優れた効果が得られた。

（実施例２）実施例１で使用したアルミナシリカ繊維、CeO₂を5wt％
含有する活性アルミナ、アルミナゾル水溶液を用い、そ
れぞれ第２表のように組成を変え、厚み3mmのフェルト
状ガスシール部材を調製し、その後このガスシール部材
を塩化白金等の水溶液に浸漬し、乾燥、熱処理を行い、
白金を0.2wt％担持させて本実施例でのガスシール部材
とし、上述した触媒燃焼装置でシール性を評価した。そ
の結果を第２表に示す。

（実施例３） CeO₂を20wt％含有する活性アルミナ（比表面積60m²/g）
と、実施例１で使用したアルミナシリカ繊維、アルミナ
ゾル水溶液を用い、それぞれ第３表のように組成を変
え、厚み3mmのフェルト状ガスシール部材を調製し、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0.2wt％担持させて、
本実施例でのガスシール部材とし、上述した触媒燃焼装
置でシール性を評価した。その結果を第３表に示す。

これら第２表、第３表の結果から、ガスシール部材は比
表面積が3m²/g以上の時、優れたシール性を示すことが
わかった。そして、そのためにはCeO₂を5wt％含有する
活性アルミナのような高比表面積（比表面積180m²/g）
を有するセラミック粉末でも少なくとも3wt％以上添加
する必要があった。しかし、添加するセラミック粉末が
多くなってくると、ガスシール部材のクッション性は次
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り、初期においては優れた性能を
示しているにもかかわらず、寿命試験後にはガス洩れが生じてしまった。し
たがって、セラミック粉末の添加量は３〜20wt％にする
のが好ましい。特に５〜10wt％が好ましい。

また、アルミナゾルの添加量もアルミナシリカ繊維に活
性アルミナを充分な強度で付着させるためには活性アル
ミナに対してアルミナゾル中のアルミナ分として10wt％
以上添加することが必要であった。この添加量はアルミ
ナシリカ繊維に対する活性アルミナが少ない時、たとえ
ば5wt％以下の時にはアルミナゾル中のアルミナ分を活
性アルミナに対して50wt％程度しても問題ないのである
が、アルミナシリカ繊維に対する活性アルミナが多い
時、たとえば20wt％の時にはアルミナゾル中のアルミナ
分を活性アルミナに対して20wt％以下に抑えないと、ガ
スシール部材のクッション性を低下させ、ガス漏れを生
じてしまった。

発明の効果本発明によれば、触媒体とそれを保持する枠体との隙間
のガスシール部材より漏れる未燃成分を完全に防止でき
る。特にガスに高濃度の未燃分が含まれる触媒燃焼装置
では本発明の効果が著しい。

また、従来に比べ触媒体とそれを保持する枠体との間の
気密性に注意を払わなくてもガスシール部材に担持され
た触媒の作用により、部材に浸入してきた未燃分が燃焼
浄化される。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例におけるガスシール部材を評価す
るための触媒燃焼装置を示す断面図である。１……触媒体、２……ガスシール部材、３……枠体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機耐熱性セラミック繊維と高比表面積を
有するセラミック粉末と無機耐熱性セラミック繊維にセ
ラミック粉末を結合させるための無機バインダーとから
なるシートあるいはフェルトに、白金を担持させたこと
を特徴とするガスシール部材。
【請求項２】無機耐熱性セラミック繊維が80〜97wt％
と、高比表面積を有するセラミック粉末が2.7〜17wt％
と、無機耐熱性セラミック繊維にセラミック粉末を結合
させるための無機バインダーが0.3〜3wt％の組成からな
るシートあるいはフェルトに、白金を担持させたことを
特徴とするガスシール部材。
【請求項３】シートあるいはフェルトが3m²/g以上の比
表面積を有し、かつ0.15〜0.40g/ccのかさ密度を有する
ことを特徴とする請求項１または２記載のガスシール部
材。