JPS6121192B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、内燃機関用の排気消音装置などに
用いられる吸音材の製造方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来から、内燃機関用排気消音装置に用いる吸
音材としては、ガラスウール、セラミツク多孔体
あるいは金属多孔体などがあつた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、これらのものをそのまま吸音材として
用いた場合、内燃機関の運転時に、ガソリン等の
燃料の燃焼残渣であるタールや煤がその表面に付
着し、比較的短期のうちに目詰まりを起こして、
吸音性能のの低下をきたし、騒音が激化したり、
内燃機関の燃費にも悪影響を及ぼすことが多かつ
た。

また吸音材として金属多孔体を使用した場合、
消音装置内の排気ガス温度が300〜800℃と高く、
しかも排気ガス中に腐食性のイオウ酸化物や窒素
酸化物が含まれている関係上、特殊な耐熱合金を
用いない限り、高温酸化による腐食劣化が著しく
なり、上記燃料燃焼残渣とともにその腐食生成物
による目詰まりを起こしたり、また金属多孔体の
骨格が腐食消滅してしまつて、やはり吸音材とし
て役に立たなくなることが避けられなかつた。加
えて、金属多孔体の基本的特性として空孔径が比
較的大きいため、良好な吸音性能を有するものが
存在しないというような不都合があつた。

従来の吸音材は、いずれの材料によるものであ
つても、上記のような大きな欠点があつたため、
その改善が望まれていた。

そこで、この出願の発明者らは、燃料の燃焼残
渣を酸化分解することにより、吸音材の目詰まり
や腐食を防止することができる点に着目して、
種々調査を重ねた結果、燃料熱焼残渣の低温酸化
触媒を用いた吸音材を、先に提案することができ
た。

この発明は、上記した吸音材を如何に効果的に
製造するかを基本目的としてなされたものであ
る。

［問題点を解決するための手段］ すなわちこの発明は、多孔体表面に遷移金属皮
膜を形成させる工程と、この皮膜を酸素雰囲気中
で300〜800℃の温度範囲にて熱処理するか、もし
くは酸化剤にて酸化処理する工程とを有すること
を特徴とするものである。

この発明において使用することができる多孔体
としては、発泡金属、焼結金属、金属繊維あるい
は無機繊維強化金属などの市販汎用材料があり、
それらの材質としてNi（ニツケル）、Cu（銅）Al
（アルミニウム）、Ni−Cr（クロム）、Fe（鉄）−
Cr、Fe−Ni−Cr、Fe−Cr−Al、Ni−Fe−Cr−
Alなどの合金材質が適当である。その他の多孔
体として、グラスウールなどのガラス系あるいは
セラミツク系などのものを用いることができる。

また、この発明で使用される皮膜形成用の金属
は遷移金属であり、Ni、Cr、Mn（マンガン）、
Cu、Co（コバルト）、Fe、Ｖ（バナジウム）な
どである。このような遷移金属は、熱処理あるい
は酸化処理によつて酸化物となり、そのｄ電子に
よつて大きな触媒活性の呈されることが知られて
いる。そのため、この触媒活性によつて燃料燃焼
残渣が低温酸化される。

この発明において、遷移金属皮膜を形成させる
方法としては、メツキやイオンプレーテイング、
エレクトロプレーテイングなどの蒸着法を採用す
ることができる。

また、この発明では、多孔体表面に形成された
遷移金属皮膜を酸素雰囲気中、300〜800℃の温度
範囲で熱処理するか、もしくは酸化剤により酸化
処理する。熱処理の場合、処理温度が300℃以下
であれば、十分な熱処理を施すことができず、ま
た、800℃以上であれば、金属多孔体基材の場合
はこの基材が脆くなつて、特に機械的強度を達成
することができない。酸化剤を用いて酸化処理を
する場合には、酸化剤としてH₂O₂（過酸化水
素）を用いることができる。

［作用］ この発明によつて得られる吸音材は、多孔体表
面に形成された遷移金属酸化物が低温酸化触媒と
して作用するので、燃焼残渣の付着が生じず、し
かも吸音特性に優れたものとなる。さらに、遷移
金属酸化物の熱処理時間や酸化処理時間を調節す
ることによつて、得られれる吸音材の多孔度を必
要に応じて増減調節することができ、このような
多孔度の調節を通じて、吸音材の消音性能を調節
することができるので、使用目的に応じた吸音材
を経済的に提供することができる。

［実施例］ つぎに、この発明の代表的な実施例を説明す
る。

実施例 １ 金属多孔体としてのステンレス製粉末金属焼結
体に、厚さ約５μｍのCoメツキを施し、これを
酸素ガス雰囲気中で700℃、1hrの熱処理を行な
い、上記焼結体表面にCoO、Co₃O₄を主体とする
Co酸化物を生成させた。

この実施例によつて製造した吸音材と金属多孔
体のみの吸音材と吸音特性を比較した。第１図は
管内法（JISA 1405）によつて、同一条件で測定
した前二者の垂直入射吸音率を示したものであ
る。曲線Ａが発明品の吸音材、曲線Ｂが従来品で
ある金属多孔体のみの吸音材の特性を示す。本図
から、この発明による吸音材は、従来品に比べて
かなり高い吸音特性を示すことがわかる。これ
は、金属多孔体表層に、それ自体多孔物質である
酸化物層が形成され、この酸化物層自身が吸音体
の一部を構成するからである。

したがつて、熱処理時間や熱処理温度を変化さ
せて酸化物層の厚さや多孔度を調節することによ
つて、吸音度を調節し得ることは自明である。

つぎに、上記２種の吸音材を筒状に成形して、
市販の国産乗用車（排気量（1800c.c.）の排気消音
装置内に組み込み、約１万Kmの実走行を行なつた
後に、JISD1616によつて消音性能を測定し、実
走行前の初期値と比較した特性図を第２図に示
す。曲線ＣおよびC′は本発明の吸音材を用いた
場合のそれぞれ初期ならびに実走行後の特性であ
り、曲線ＤおよびD′は、従来の金属多孔体のみ
の吸音材を用いた場合のそれぞれ初期ならびに実
走行後の特性である。

第２図からわかるように、この発明の吸音材を
用いたものは、初期消音性能が良好であることは
もちろん、実走行１万Km後もほとんど初期性能が
低下していないのに対し、金属多孔体のみの吸音
材を用いたものは、実走行１万Km後にはすべての
測定周波数帯において、消音性能が著しく低下し
てしまつた。また、消音性能測定後に、両者の吸
音材を取り出して目視観察を行なつたところ、こ
の発明の吸音材は、初期と同様にほとんど清浄で
あつたが、金属多孔体のみのものは、表面金体に
黒色のタール状および煤状の熱焼残渣ならびに黄
縁色の腐食生成物が多量に付着して、激しい目詰
まりを起こしていた。

すなわち、この結果からわかるように、この発
明の吸音材中に分散されている低温酸化触媒粒子
は、排気ガスの温度によつて活性化され、上記燃
焼残渣を、実際にそれが燃え去つてしまう温度よ
りも低い排気ガス温度において、自動的に酸化分
解（表面燃焼）させて浄化除去してしまつたた
め、初期の消音性能が持続したものと考えられ
る。

上掲した他の多孔体が遷移金属についても、同
様の処理によつて、表層に低温酸化触媒層を有す
る吸音材が得られ、これらも第１図および第２図
に示したものと同等の吸音特性を発揮した。一例
として、黄銅製多孔体にNiおよびCrの金属皮膜
を形成し、酸化処理した実施例を追加する。

実施例 ２ 金属多孔体としての黄銅製粉末金属焼結体に、
厚さ約10μｍのNiメツキを施したものおよびCr
メツキを施したものを用意し、これらの酸素ガス
雰囲気中で800℃、1hrの熱処理を行なつた。これ
により上記焼結体表面に、それぞれNiOおよび
Cr₂O₃を主体とする酸化物を生成させた。

このようにして製造した吸音材と、金属多孔体
のみの吸音材との吸音特性、およびこれらの吸音
材を乗用車の排気消音装置内に組み込んだ場合の
消音性能を、実施例１と全く同様の方法で測定し
た。この結果を第３図および第４図に示す。

第３図において、曲線ＥはNiメツキを用いた
この発明の吸音材、曲線ＦはCrメツキを用いた
この発明の吸音材、曲線Ｇは従来の金属多孔体の
みの吸音材の特性をそれぞれ示す。

第４図において、曲線ＨおよびH′はNiメツキ
を用いたこの発明の吸音材を組み込んだ場合、曲
線ＩおよびI′はCrメツキを用いたこの発明の吸音
材を組み込んだ場合、曲線ＪおよびJ′は従来の金
属多孔体のみの吸音材を組み込んだ場合を示し、
それぞれ初期ならびに実走行約１万Km後の消音性
能特性である。

第３図および第４図からわかるように、この発
明の吸音材はいずれも従来品に比べて高い吸音特
性を示し、かつ排気消音装置に組み込んだ場合に
も、初期性能が良好であるのみならず、実走行１
万Km後もほとんど性能が低下しないという、従来
品とは全く異なる特性を示した。

また、実車走行後の各吸音材を取り出して、実
施例の場合と同様に、目視観察を行なつたとこ
ろ、この発明の吸音材はいずれも、初期と同様に
ほとんど清浄であつたが、従来の金属多孔体のみ
のものは表面全体に黒色の燃焼残渣および腐食生
成物が多量に付着していた。

つぎに、多孔体としてセラミツク発泡体を用い
た実施例を示す。

実施例 ３ 多孔体としてセラミツク発泡体（ブリジストン
社製）を用い、これに厚さ約５μｍの無電界Ni
メツキを施したものを用意し、酸素ガス気流中で
600℃、1hrの熱処理を行ない、これにより、多孔
体表面にNiOを主体とする酸化物皮膜を形成し
た。

このようにして製造した吸音材と、セラミツク
多孔体のみの吸音材との吸音特性、および乗用車
の排気消音装置内に組み込んだ場合の消音性能
を、実施例１と全く同様の方法で測定した。この
結果を第５図および第６図に示す。

第５図において、曲線Ｋはセラミツク多孔体お
よびNiメツキを用いたこの発明の吸音材、曲線
Ｌは従来のセラミツク多孔体のみの吸音材の特性
をそれぞれ示す。

第６図において、曲線ＭおよびM′はセラミツ
ク多孔体およびNiメツキを用いたこの発明の吸
音材を使用した場合、曲線ＮおよびN′は従来の
セラミツク多孔体のみの吸音材を使用した場合の
それぞれ初期ならびに実走行１万Km後の消音性能
特性である。

第５図および第６図からわかるように、この発
明の吸音材は、従来品に比べて高い吸音材特性を
示し、かつ、排気消音装置に組み込んだ場合に
も、初期性能が良好であるのみならず、実走行１
万Km後もほとんど性能が低下しないという。従来
品とは全く異なる良好な特性を示した。

また、実車走行後の各吸音材を取り出して、実
施例１の場合と同様に、目視観察を行なつたとこ
ろ、この発明の吸音材はいずれも切期と同様にほ
とんど清浄であつたが、従来のセラミツク多孔体
のみのものは、表面全体に黒色の燃焼残渣が多量
に付着していた。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、この発明によ
れば、吸音材、耐食性などに優れた吸音材を容易
かつ安価に製造することができる上、吸音特性を
所望に応じて調節することも容易であるので、自
動車の排気消音装置や工場設備におけるダクトな
どに使用される吸音材として、それぞれ経済上お
よび性能面からして好適なものを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はステンレス製多孔体表面
にCo酸化物層を形成した場合の吸音特性を示す
特性図、第３図および第４図は黄銅製多孔体表面
にNi酸化物層およびCr酸化物層を形成した場合
の吸音特性を示す特性図、第５図および第６図は
セラミツク製多孔体表面にNi酸化物層を形成し
た場合の吸音特性を示す特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多孔体表面に、ニツケル、クロム、マンガ
   ン、銅、コバルト、鉄、バナジウムの群より選ば
   れた遷移金属の皮膜を形成させる工程と、この皮
   膜を酸素雰囲気中で300〜800℃の温度範囲にて熱
   処理するかもしくは酸化剤にて酸化処理する工程
   とを有することを特徴とする吸音材の製造方法。