JPH0719030A - 排気ガス中の炭化水素の吸着装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 狭い空間で振動を受けやすい状況に置かれて
も、吸着材層が剥離しにくく、製造を容易にする。 【構成】 120本の多孔質セラミックス管たる管状材２
は軸方向同一に並設され管状材列５を構成する。管状材
列５の側面周囲はステンレス性の薄い板状の外壁材３が
覆う。管状材２間及び外壁材３と管状材２との間にＳｉ
Ｏ₂／Ａｌ₂Ｏ₃比が３０のハイシリカゼオライト粉末が
炭化水素の吸着剤４として充填されている。製造方法
は、まず、管状材２をハイシリカゼオライト粉末の４０
％水スラリ６に浸漬し、もって、吸着剤４を付着させ
る。該付着後の管状材２を平行に120本積み重ねる。こ
の積み重ねられた管状材２の側面周面を外壁材で覆って
吸着剤４を管状材２間及び管状材２と外壁材４との間に
保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車などの排気ガス中
の炭化水素を吸着する排気ガス中の炭化水素の吸着装置
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、各種排気ガス対策技術の進歩には
著しいものがある。しかし、近年環境問題はさらに深刻
化し、排気ガス対策に対してもより厳しい浄化基準が求
められるようになっている。例えば自動車の排気ガス浄
化技術を例にとると、現在の技術では定常走行時の排気
ガス浄化能力に関しては厳しくなった浄化基準に対応で
きるが、エンジン始動時にはエンジンと浄化触媒とが低
温であるため、一時的に高濃度の炭化水素を含む排気ガ
スを放出しやすい。

【０００３】そこで、この対処方法の１つとして、エン
ジンと浄化触媒との間に炭化水素の吸着装置を配設し、
始動時に発生する炭化水素ガスを吸着する手段が考えら
れている。該吸着装置で吸着した炭化水素ガスは浄化触
媒の能力が高まるまで温度が上昇してから放出し触媒で
処理することで、高濃度の炭化水素ガスが放出されるの
防止することができる。現在、この方法に用いられる炭
化水素の吸着装置は圧力損失が小さいハニカム形状の基
材の表面に活性アルミナやゼオライトのような耐熱性の
ある吸着剤を塗布したものが用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、車両積載する
場合等狭い空間に組み込むには、このような炭化水素の
吸着装置の寸法には制限がある一方で、発生する炭化水
素ガスを吸着するのに充分な量の吸着剤を塗布する必要
があるので、前記基材の見かけ体積1000立方センチメー
トル当たりの炭化水素吸着剤の担持量は200ｇに達す
る。

【０００５】そのため、基材表面と吸着剤層との間の弱
い付着力で厚い吸着剤層を支えることとなり、車両など
振動を受けやすい状況では吸着剤層が剥離しやすく、ハ
ニカムのセルが剥離した吸着剤により目詰まりしやすい
という問題があった。

【０００６】また、狭いセル内に厚い吸着剤層を形成す
ることから、セル内が目詰まりしないように吸着剤層を
形成しなければならない等から、かかる炭化水素の吸着
剤の製造は困難であった。

【０００７】本発明は、自動車エンジンなどの炭化水素
を含んだ排気ガスの発生源から放出される排気ガス中の
炭化水素の吸着装置において、狭い空間で振動を受けや
すい状況に置かれても、吸着材層が剥離しにくく、製造
が容易な排気ガス中の炭化水素の吸着装置及びその製造
方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の要旨は、軸方向同一に並設された複数の多孔
質の管状材からなる管状材列と、該管状材列の側面周囲
を覆う板状の外壁材とを備え、前記管状材間及び前記外
壁材と前記管状材との間に炭化水素の吸着剤が充填され
た排気ガス中の炭化水素の吸着装置にある。

【０００９】また、多孔質の管状材に炭化水素の吸着剤
を付着させる工程と、前記管状材を平行に複数積み重ね
る工程と、積み重ねられた前記複数の管状材の側面周囲
を外壁材で覆って前記吸着剤を前記管状材間及び前記管
状材と外壁材との間に保持する工程とを備えた排気ガス
中の炭化水素の吸着装置の製造方法も要旨とする。

【００１０】

【作用】排気ガス中の炭化水素の吸着装置において、管
状材の一端を入口として管状材内に入った排気ガスは、
管状材が多孔質ゆえ、該排気ガス中の炭化水素が外壁材
と管状材との間及び管状材間に充填された炭化水素の吸
着剤に吸着される。該吸着材は、壁材と管状材との間及
び管状材間に保持されているので振動などにより剥離し
にくい。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明の一実施例にかかる自動車に用い
られる排気ガス中の炭化水素の吸着装置の構造を示す図
である。図１（ａ）は本実施例にかかる排気ガス中の炭
化水素の吸着装置の斜視図である。同図において、本実
施例の排気ガス中の炭化水素の吸着装置１は図１（ｂ）
に示す管状材２を複数本備えている。該管状材２は、外
径８mm、内径６mm、長さ５０mmで、多孔質ゆえ通気性を
有するセラミックス管である。該管状材２は軸方向同一
に１２０本並設され、管状材列５を構成している。この
管状材列５の側面周囲はステンレス製の薄い板状材であ
る外壁材３が覆っている。外壁材３と管状材２との間及
び管状材２間にはＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃比が３０のハイシ
リカゼオライト粉末が炭化水素の吸着剤４として200ｇ
充填されている。吸着装置１の全体サイズは、図１
（ａ）のとおり幅150mm、高さ70mm、奥行き50mmであ
る。このような構成の排気ガスの炭化水素の吸着装置１
は、管状材２の一端を排気ガスの入口、他端を出口とす
るものである。従って、各部のサイズを上記のように構
成した本実施例の吸着装置１では開口率が３２％とな
る。また、吸着装置１の見かけ体積1000立方センチメー
トル当たりの担持量は380ｇになる。管状材２たる多孔
質セラミック管は、アルミナシリケート質で空隙率が約
５５％、平均細孔径が500μｍの円管としている。

【００１２】次に、排気ガス中の炭化水素の吸着装置１
の製造方法の一実施例につき説明する。図２は排気ガス
中の炭化水素の吸着装置１の製造方法の一実施例を説明
する図である。まず、図２（ａ）のとおり、よく乾燥し
た管状材２たる多孔質セラミックス管を、ミルでよく粉
砕した炭化水素の吸着剤４たるハイシリカゼオライト粉
末の４０％水スラリ６に浸漬して付着させ、管状材２の
表面にゼオライト層を形成する。このゼオライト層が乾
く前に図２（ｂ）のとおり該管状材２を120本、外壁材
５たるステンレス製の薄い板状材上に平行に積み重ね
る。この後、図２（ｃ）のとおり、この積み重ねられた
管状材２の側面周囲を外壁材３で覆って外壁材３の両端
部７部分を溶接して所定の形状に成形する。よって、管
状材２は外壁材３で巻いて締め付けられ、管状材２間及
び管状材２と外壁材３との間に保持される。これによっ
て、管状材２に形成されたゼオライト層は管状材２と吸
着剤４は外壁３などからの圧力と相互の摩擦力により抜
け落ちる恐れはないから、吸着剤４の性能低下を生じや
すい結合剤などの添加は特に必要としない。あとは、管
状材２内に詰まっている水スラリを圧縮空気で吹き飛ば
し、約400℃で焼成して乾燥して、排気ガス中の炭化水
素の吸着装置１が完成する。

【００１３】なお、本願発明は上記の実施例に限定され
るものではない。例えば、吸着剤４としてはゼオライト
の他、活性アルミナなどが適用でき、吸着装置１の各部
の寸法、外壁材３の素材も上記実施例のものに限定され
るものではない。また、管状材２も通気性を有し排気ガ
スの温度に耐えて形状を保持できる素材ならよく、例え
ば上記実施例のように排気ガスが自動車排気ガスなら、
600℃以上の耐熱性が必要で、この点で多孔質セラミッ
クスの他、セラミックス繊維、金属多孔板、多孔質金属
板、金属繊維などが適用できる。管状材２の断面形状に
ついても円形の他、三角形、四角形、六角形などの多角
形としてもよく、吸着装置１の開口率を高めて排気ガス
の圧力損失を小さくしたい場合には、各管状材２の間の
隙間が小さくなり、もって相対的に開口率が高くなる多
角形の方が望ましい。

【００１４】次に、本実施例の作用について説明する。
本実施例にかかる排気ガス中の炭化水素の吸着装置１は
管状材２の一端から自動車の排気ガスを導入する。管状
材２が多孔質であることから、排ガスは管状材２の壁面
を通過し管状材２間及び外壁材３と管状材２との間に充
填された吸着剤４により炭化水素を吸着される。

【００１５】続いて、上記実施例との比較例について説
明し、次にその比較例との比較において上記実施例の作
用についてさらに説明する。図３は比較例にかかる自動
車に用いる排気ガス中の炭化水素の吸着装置の全体構造
を示す斜視図である。同図において、排気ガス中の炭化
水素の吸着装置１０１は、上記実施例同様、幅150mm、
高さ70mm、奥行き50mmに形成されている。この吸着装置
１０１は、セル密度が300cpsiのコーディェライト質の
ハニカム１０２の表面に、上記実施例と同じハイシリカ
ゼオライトを見かけ体積1000立方センチメートル当たり
約350ｇ、吸着剤としてウォシュコートしたものであ
る。ハニカム１０２のセル幅は１.２mmで、ハニカム１
０２自体の開口率は約63％であるが、その表面に厚い吸
着装置層を形成しているので、吸着装置１０１全体では
約37％となる。

【００１６】次に、比較例にかかる吸着装置１０１の製
造方法について説明する。図４は比較例にかかる吸着装
置１０１の製造工程を説明する図である。同図を参照し
て、まず、よく乾燥したコーディェライト質のハニカム
１０２をゼオライト粉末の７％水スラリ１０３に浸漬し
て、もって、ハニカム１０２のセル表面にゼオライト層
をウォシュコートし、もって吸着材を形成する。つぎ
に、セル中の余剰の水スラリを圧縮空気１０４で吹き飛
ばし、この後、ハニカム１０２を乾燥させる。ゼオライ
ト粉末の７％水スラリという比較的低濃度の水スラリを
用いるのは、高濃度ではセル表面で局所的にゼオライト
の厚い層ができ、セルが目詰まりを起こすのでこれを防
止するためである。すなわち低濃度の水スラリを用いた
上記作業を７乃至８回繰り返してゼオライトの所定の厚
さの層を形成し、しかる後に、ハニカム１０２を上記実
施例同様に約400℃で焼成して完成する。

【００１７】以下では、上記本願発明の実施例にかかる
排気ガス中の炭化水素の吸着装置１と、上記比較例にか
かる排気ガス中の炭化水素の吸着装置１０１との耐震性
についての比較実験結果につき説明する。本実験は吸着
装置１，１０１をそれぞれ10Ｇ−15Hzの条件で加振機に
より振動を加え、それぞれの吸着剤（いずれもゼオライ
ト層）における剥離の程度を評価したものである。その
結果については図５に示した。同図はそれぞれの吸着剤
を上記のように加振機にかけた場合の、その加震時間と
吸着剤の剥離量との関係を示すグラフである。同図に明
らかなように実施例の吸着装置１の吸着剤の剥離はあま
り認められないのに対し、比較例にかかる吸着装置１０
１の吸着剤の剥離量は10minの段階で吸着剤全体の３分
の２に達している（比較例においては、前述のとおりハ
ニカム１０２の見かけ体積1000立方センチメートル当た
り約350ｇの吸着剤が担持されており、吸着装置１０１
の外形が幅150mm、高さ70mm、奥行き50mmに形成されて
いるから、吸着剤の総量は約184ｇである。）。これ
は、比較例の吸着装置１０１が、吸着剤間、吸着剤とハ
ニカムとの間の結着力が弱いため振動に弱いのに対し、
実施例の吸着装置１は吸着剤４が管状材２と外壁材３と
により保持されているからである。

【００１８】以上説明した本願発明の実施例にかかる吸
着装置１によれば、吸着剤４が管状材２と外壁材３とに
より保持されているから、吸着剤４が振動などにより剥
離しにくい。よって、吸着剤の剥離による減少により性
能が低下したり、剥離した吸着剤による自動車排気ガス
の浄化触媒への流入による障害を起こしたりすることが
なく、また、狭い空間内においても、多くの吸着剤４を
無理なく担持可能であるゆえ、炭化水素を充分に吸着可
能でありながら比較的小型の排気ガス中の炭化水素の吸
着装置を提供することができる。

【００１９】また、吸着剤４の大部分を管状材２間また
は管状材２と外壁材４との間に担持でき、比較例のよう
に狭いセル内に厚い吸着剤層を形成する必要はなく、よ
って、吸着剤によるウォシュコートを７回乃至８回繰り
返したりしながらも、セル内が目詰まりしないように吸
着剤層を形成しなければならないという必要はなく、よ
って、容易に吸着剤置１の製造ができるから、吸着装置
の製造コストを大幅に圧縮することができる。

【００２０】さらに、管状材２の断面形状についても円
形の他、三角形、四角形、六角形などの多角形とするこ
とができるなど、比較例のものに比べ、製作形状の自由
度を高めることができる。

【００２１】そのうえ、吸着剤４が粒状であるため排気
ガスが充分に吸着剤４と接触できるから、炭化水素を充
分に吸着することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明した本願発明にかかる排気ガス
中の炭化水素の吸着装置によれば、炭化水素の吸着剤が
管状材と外壁材とにより保持されているから、炭化水素
の吸着剤が振動などにより剥離しにくい。よって、該吸
着剤の剥離による減少により性能が低下したり、剥離し
た吸着剤による自動車排気ガスの浄化触媒への流入等に
よる障害を起こしたりすることがなく、また、狭い空間
内においても、多くの炭化水素の吸着剤を無理なく担持
可能であるゆえ、炭化水素を充分に吸着可能でありなが
ら比較的小型の排気ガス中の炭化水素の吸着装置を提供
することができる。

【００２３】また、炭化水素の吸着剤の大部分を管状材
間または管状材と外壁材との間に担持でき、狭いセル内
に厚い吸着剤層を形成する必要はなく、よって、吸着剤
によるウォシュコートを７回乃至８回繰り返したりしな
がらも、セル内が目詰まりしないように吸着剤層を形成
しなければならないという必要はなく、よって、容易に
排気ガス中の炭化水素の吸着装置の製造ができるから、
排気ガス中の炭化水素の吸着装置の製造コストを大幅に
圧縮することができる。

【００２４】さらに、管状材の断面形状についても円形
の他、三角形、四角形、六角形などの多角形とすること
ができるなど、製作形状の自由度の高い排気ガス中の炭
化水素の吸着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例にかかる排ガス中の炭化水素
の吸着装置の構造を示す図である。

【図２】本発明の１実施例にかかる排ガス中の炭化水素
の吸着装置の製造方法を説明する図である。

【図３】本発明の１実施例に対する比較例にかかる排ガ
ス中の炭化水素の吸着装置の構造を示す図である。

【図４】本発明の１実施例に対する比較例にかかる排ガ
ス中の炭化水素の吸着装置の製造方法を説明する図であ
る。

【図５】本発明の１実施例と比較例との効果の比較を説
明図である。

【符号の説明】

１ 排ガス中の炭化水素の吸着装置 ２ 管状材 ３ 外壁材 ４ 吸着材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向同一に並設された複数の多孔質の
   管状材からなる管状材列と、該場状材列の側面周囲を覆
   う板状の外壁材とを備え、前記管状材間及び前記外壁材
   と前記管状材との間に炭化水素の吸着剤が充填された排
   気ガス中の炭化水素の吸着装置。
2. 【請求項２】 多孔質の管状材に炭化水素の吸着剤を付
   着させる工程と、前記管状材を平行に複数積み重ねる工
   程と、積み重ねられた前記複数の管状材の側面周囲を外
   壁材で覆って前記吸着剤を前記管状材間及び前記管状材
   と外壁材との間に保持する工程とを備えた排気ガス中の
   炭化水素の吸着装置の製造方法。