JPS6312658B2 - - Google Patents

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JPS6312658B2
JPS6312658B2 JP55032231A JP3223180A JPS6312658B2 JP S6312658 B2 JPS6312658 B2 JP S6312658B2 JP 55032231 A JP55032231 A JP 55032231A JP 3223180 A JP3223180 A JP 3223180A JP S6312658 B2 JPS6312658 B2 JP S6312658B2
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filled
honeycomb
ceramic
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Yutaka Ogawa
Seiichi Asami
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2407—Filter candles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0006—Honeycomb structures
    • 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
    • F01N3/2825—Ceramics
    • F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/06—Ceramic, e.g. monoliths

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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関の排ガス等を浄化するための
触媒の担体として使用されるハニカム型触媒担体
に関するものである。 一般に、セラミツクハニカム構造体は、単位体
積当りの表面積が大きく、かつ、耐熱性にすぐれ
ているので、内燃機関の排ガス浄化用触媒担体と
して広く使用されているが、浄化機能をより高め
るために担体のガス流路を仕切る隔壁はより薄く
し、かつ気孔率を大きくすることが望まれてい
る。しかし、隔壁を薄くし、気孔率を増大させて
いくと、担体自体の機械的強度が低下する。担体
は触媒を付着させたのち、保持するための容器に
収めて、内燃機関系統に組み込まれるが、運転時
の振動によりハニカム担体の端部に欠けを生じた
り、また、振動を防ぐ目的で、容器の締め付け圧
力を増すと担体に割れを生じやすくなるという欠
点があつた。 これらの対策として、触媒担体の外周壁に釉薬
を塗布する方法（実開昭53−133860号公報）や耐
熱性セラミツク粉末のガラスセラミツクスを塗布
する方法（実公昭53−34373号公報）、さらには外
周壁の厚みを一体成形にて厚くする方法（特開昭
49−88908号公報）などが開示されている。しか
し前二者のように、外周部分のみの補強材料の塗
布では、十分な強度の向上が期待できないこと、
後者の方法では、焼成時に歪が生じることにより
外周部に亀裂を生じることがあり、やはり十分な
強度の向上は期待できない。 本発明は、これらの欠点を改良するため、セラ
ミツクハニカム担体を実質的に比較的厚い保強層
にてつつみ圧縮に対して抵抗性をもたせたり、欠
けの起こりやすい端部に充填して欠けの進展を防
ごうとするものであつて、セラミツクハニカム担
体の外周部付近の流路にセラミツク材料が充填さ
れたセラミツクハニカム構造体である。 ハニカム型触媒担体は触媒貴金属を担持させた
のち、マフラー等の保持容器に収納する際、内燃
機関の運転の振動によつて生じる担体のズレを防
ぐため、担体の両端を保持容器内に突出したリン
グ状のフランジなどで固定するのが一般的である
が、これによるとハニカム担体の外周から数ミリ
メートルは、フランジにより流路が閉鎖されるた
め焼燃排ガス等の浄化に関与しなくなる。本発明
はこの点を利用したもので、すなわち、触媒浄化
機能を有さない部分の流路に補強材料を充填して
強化機能を持たせたものである。 補強材料としては、耐熱性の高い材料が好まし
く、たとえば、コージエライト、ムライトなどの
セラミツク材料ないしアルミナセメントなどのキ
ヤスタブル耐火物材料がある。補強に供する担体
としては、未焼成の乾燥した感形体であつても、
一度焼成した担体であつてよいが、セラミツク材
料にて充填する場合は充填後焼成することが必要
である。また、キヤスタブル耐火物材料では、焼
成後の担体を用いれば、充填後は養生硬化するだ
けで再び焼成する必要はない。第１図および第２
図は本発明のハニカム型触媒担体に補強材料の部
位を示すもので、図中１は担体の外周壁、２は補
強材料の充填部位、３は補強材料を充填しない流
路を示す。補強材料を充填する部位は、前述のよ
うにハニカム担体の外周部附近の流路であるが、
充填する深さは、ハニカム構造体の圧縮強度を高
めるためには第１図に示すように流路の長手方向
に全長にわたり充填するのが好ましいが端部の欠
けを防止するためだけの目的であれば、第２図に
示すようにハニカム担体の端面からの深さが少な
くとも10mm以上に耐熱性の高いセラミツク材料の
部分充填でも効果がある。 次に本発明の実施例を記すが、充填方法とその
効果を示すもので、材料を限定するものではな
い。 実施例 １ 補強に供するハニカム型触媒担体として外径90
mm、長さ110mmで、隔壁の厚さが0.3mm、外周壁の
厚さが0.3mmであるコージエライト質セラミツク
ハニカム担体の焼成物と、未焼成物を用意した。
補強材料としてコージエライト質セラミツクハニ
カム担体を製造するために調合された未焼成のセ
ラミツク原料の粉末と、焼成したセラミツクハニ
カム担体を粉砕して得たコージエライト粉末を用
意し、次の混合比率で、水とバインダーとを混合
してペーストを調整した。 充填材料Ａ コージエライトセラミツクス原料
（未焼成） 100重量部 水 25重量部 カルボキシルメチルセルロース
２重量部 充填材料Ｂ コージエライト粉末 100重量部 水 22重量部 カルボキシメチルセルロース
２重量部 ハニカム型触媒担体の端面のうち、流路に充填
をしない部分に、プラスチツク製のの円板を密着
させ、外周近傍の流路に上記充填材料のペースト
を充填した。充填の深さは端面から10mmまでのも
のと、全長にわたり充填するものの２種類をそれ
ぞれのペーストについて実施した。充填後のサン
プルはペースト中の水分を乾燥の後、1370〜1400
℃で12時間、酸化炎で焼成し、所期の担体を得
た。 補強の効果を得るために、充填部分の打撃強度
をシヤルビー型打撃試験機による破壊エネルギー
として求め、さらにハニカム担体の外周形状に合
わせた治具を用いて万能試験機による圧縮破壊荷
重を求めた。これらの測定結果を第１表に示す。
【表】 実施例 ２ 補強に供する担体として、実施例１に示す材
質、形状の焼成したセラミツクハニカム担体を用
いた。充填材料として、アルミナセメントを用
い、アルミナセメント100重量部に対し水20重量
部を混合したペーストを調整し、これを実施例１
と同様の方法で担体の外周近傍の流路方向全長に
わたり充填した。充填後の担体を20℃水中に一昼
夜浸漬し、セメントを効果させた後、大気中に放
置した。１週間放置後の強度を実施例１の方法で
測定した結果を第２表に示す。
【表】 上記の実施例で明らかなように、本発明の方法
によつて得られたセラミツクハニカム構造体のう
ち、担体と同質のセラミツク材料を流路方向に全
長に充填したものでは充填しない担体よりも圧縮
強度が約２倍になり、打撃破壊エネルギー（充填
部位にシヤルビー試験機のスチールノーズを当て
るので、部分的に充填するものと、全長にわたり
充填するものは同等）も充填しないものの約２倍
に向上する。また、アルミナセメントを充填した
ものでは、打撃破壊エネルギーが約3.5倍、圧縮
破壊強度が約1.5倍に上昇する。これらの実施例
から明らかなように流路全長にわたり補強材料を
充填したものでは、収納容器の締めつけ圧力を増
大させても破壊をおこしにくくなり、また、担体
のフチの欠けを防止するためならば担体の端部か
ら一部分のみの流路を補強したものでも約３倍の
抵抗性を有すこととなり、内燃機関の運転時にお
こる振動によるセラミツクハニカム担体の破損に
対して有効な改良手段とすることができる。 また、排ガス浄化用セラミツクハニカム触媒担
体は、担体基材上に活性アルミナなどの多孔性材
料をコーテイングしたのち触媒貴金属を付着させ
るが、その貴金属は活性アルミナなどの層にのみ
付着することが知られている。本発明で補強材料
を充填した流路は、活性アルミナなどの浸入を妨
げるので、触媒貴金属も付着しなくなる。この部
分は、前にも述べたように従来より、排ガス浄化
に関与していないので、不必要な触媒貴金属の使
用をさけられるという利点もある。実施例に示し
た形状の担体で外周より５mm以内の流路に触媒貴
金属が入らないとすれば、幾何学的な計算では約
20％の触媒貴金属の減が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図は担体の補強材料を充填する部
位を示すもので、第１図Ａ，Ｂは流路全長の断面
図および側面図、第２図Ａ，Ｂは流路開口端部よ
り一部分の充填を示す断面図および側面図であ
る。 １……外周壁、２……充填部位、３……充填し
ない流路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ セラミツクハニカム担体の外周部付近の流路
    に、耐熱性のセラミツク材料を、端面からの深さ
    10mm以上充てんしたことを特徴とするセラミツク
    ハニカム構造体。
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