JPS6411957B2

JPS6411957B2 -

Info

Publication number: JPS6411957B2
Application number: JP57013815A
Authority: JP
Inventors: Hidefusa Uchikawa; Hideharu Tanaka; Mutsuo Sekya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-01-28
Filing date: 1982-01-28
Publication date: 1989-02-27
Also published as: JPS58129488A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は内燃機関用の排気消音装置に用いる
吸音材に関するものである。

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、金属多孔体などがあつた。しかし、これらの
ものを吸音材として使用した場合、内燃機関運転
時にガソリン等の燃料の燃焼残渣であるタールや
ススが表面に付着して比較的短期のうちに目詰ま
りを起こして吸音性能が低下してしまい、騒音が
激化したり、内燃機関の燃費にも悪影響を及ぼし
てしまうことが多かつた。また、内燃機関用排気
消音装置の吸音材としてガラスウールやセラミツ
ク多孔体を使用した場合、排気ガスの圧力が高
く、また振動が大であることから、それら吸音材
が粉化したり、破損したりしてしまつて全く役に
立たなくなることがあつた。そして、金属多孔体
を使用した場合、消音装置内における排ガスの温
度が400〜800℃と高く、排ガス中に腐食性のいお
う酸化物や窒素酸化物を含有するので、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
が著しくなるため腐食生成物によつて目詰まりを
起こしたり、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の役に立たなくなることが
避けられず、また、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などの不都合があつた。
従来の吸音材は以上のように大きな欠点があり、
いずれのものも内燃機関の排気消音装置用として
は実用に供し得なかつた。

この発明は上記従来のものがもつ欠点をすべて
解消し、良好な吸音性能を有し、かつタールやス
スの付着やこれらによる目詰まりによつて起こる
吸音性能の劣化を防止し、高温酸化にも耐えうる
排気消音装置用吸音材を提供するものである。

すなわち、この発明の吸音材は、吸音基材とし
て粉化や破損の懸念のない金属多孔体を用い、タ
ールやススによる目詰まりを抑制するため、およ
びその吸音特性を良好にするため、ならびにその
高温酸化による腐食劣化を防止するための主とし
て三つの目的のための低温酸化触媒と、さらに吸
音基材の表面へのスス等の付着を抑止させるため
のふつ化黒鉛とを含有する耐熱性結合剤を金属多
孔体吸音基材に塗着硬化させたものである。

すなわち、吸音基材に塗着された低温酸化触媒
は排気ガスの温度（150〜600℃）によつて活性化
され、タールやスス状の燃焼残渣を、それらの燃
焼温度（400〜800℃）よりも低い温度（150〜600
℃）で自動的に酸化分解（表面燃焼）させて除去
し、吸音材の目詰まりによる特性劣化を防止する
作用をする。

また、吸音基材に塗着されたふつ化黒鉛は、非
常に大きな低表面エネルギーを有するため、ター
ルやススが吸音基材に付着するのを抑制し、同じ
く吸音材の目詰まり防止に効果を発揮する。

さらに、低温酸化触媒粒子およびふつ化黒鉛粒
子が分散された耐熱性結合剤を吸音基材である金
属多孔体に塗着硬化させることにより、吸音基材
のみの場合に比較して吸音率を高くすることがで
き、もつて吸音基材それ自体の排気ガスによる高
温酸化および腐食劣化をも防止することが可能と
なる。

以下、実施例にしたがつてこの発明の詳細につ
いて説明する。

実施例１金属多孔体吸音基材として、第１図Ａに拡大表
面図を示したような住友電工(株)製発泡金属（商品
名セルメツト Ni製厚さ５mm）を用い、この
表面（片面）に、下記組成例１の組成物をボール
ミルにて約30分間混合した混練物をスプレーにて
均一に塗布した。第１図Ａにおいて、１は金属多
孔体の骨格、２は空孔である。さらに、このもの
を80℃で30分間乾燥した後550℃で30分間焼成し
て硬化させた。混練物を塗布する際に塗布量が多
すぎると、かえつて吸音特性が低下することもあ
るので注意を要する。

組成例１低温酸化触媒剤：二酸化マンガン 39重量％結合剤：アルミニウムホスフエート
21重量％添加剤：アルミナ、ベントナイト、
水 32重量％低表面エネルギ物質：ふつ化黒鉛８重量％なお、添加剤は、塗布物としての塗着性や皮膜
性能を良好にする作用を成し、被覆皮膜形成後の
強度および下地多孔質材への付着性能を高めると
ともに皮膜を多孔質化する性質を有するものであ
る。

このようにして製作したこの発明の吸音材は、
第１図Ｂに拡大断面を示したような構成となる。
すなわち、３は金属多孔体の骨格１表面および空
孔２内に分散された低温酸化触媒剤の粒子、４は
低温酸化触媒粒子３とふつ化黒鉛微粒子５を分散
含有させて硬化されている耐熱性結合剤である。
この発明の吸音材を用いて、組成例１の組成物を
全く塗布しない金属多孔体のみのものと比較しな
がら諸性能を調べた。

第２図は電気炉を用い400〜800℃の温度におい
て二酸化いおう（亜硫酸ガス）5PPmを含有する
空気中に72時間放置した場合の腐食による重量変
化率を示したものである。曲線ａは前記のように
して製作したこの発明の吸音材、曲線ｂは同一材
質を用いた金属多孔体のみの吸音材のそれぞれ重
量変化率を示す。第２図から明らかなように、こ
の発明の吸音材は内燃機関用の排気消音装置内に
おける排気ガス温度である400〜800℃であつて、
しかも二酸化いおうを含有する空気中であつても
腐食がほとんど進行せず良好な耐食性を有してい
る。これに比べて、従来の金属多孔体のみのもの
は、温度の上昇にしたがつて腐食による重量変化
が激しくなり、目視観察においては、表面に黄緑
色の腐食生成物の付着が見られた。

第３図は、管内法（JISA1405）によつて同一
条件で測定した垂直入射吸音率を示したものであ
る。曲線ｃはこの発明の吸音材、曲線ｄは金属多
孔体のみの吸音材の特性である。第３図から、こ
の発明の吸音材は、金属多孔体のみからなるもの
に比べて、吸音率がかなり高くなることがわか
る。これは、金属多孔体表面から組成例１の組成
物を塗布硬化させたことによつて第１図Ｂのよう
に構成したものも本質的には多孔質であるため、
その内部を空気が流通することができることによ
る。すなわち、組成例１の塗布硬化物自身も吸音
体の一部を成しており、塗布の仕方によつて吸音
率も調整しうるものである。

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４図に示す。曲
線e₁およびe₂はこの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f₁およびf₂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４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
全体に黒色のタール状およびスス状の燃焼残渣な
らびに黄緑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、この発明の吸音材は吸音基材
中に分散されている低温酸化触媒粒子が、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う働きに加えて、上
記基材をふつ化黒鉛微粒子で被つているために、
ふつ化黒鉛のもつスス付着抑止作用ならびにスス
に対する付着分散作用が十分に発揮され、この結
果初期の消音性能が持続したものと考えられる。
上記ふつ化黒鉛と他の成分とは５〜95重量％にお
いてそれぞれの機能を有効に発揮できるものであ
るが、好適には双方とも50重量％である。

実施例２金属多孔体吸音基材として、焼結金属工業(株)製
粉末焼結金属（砲金製厚さ５mm）を用い、下記
組成例２および３の混合物をそれぞれ、実施例１
の場合と同様に混練後、スプレーにて上記焼結金
属上に塗布、焼成して硬化させ、この発明の吸音
材とした。

組成例２低温酸化触媒剤：酸化銅 43重量％結合剤：シリコン樹脂 18重量％添加剤：ケイ石、酸化カルシウム、
シンナー 20重量％低表面エネルギ物質：ふつ化黒鉛 19重量％組成例３低温酸化触媒剤：酸化ニツケル 15重量％二酸化マンガン 23重量％結合剤：けい酸ナトリウム25重量％添加剤：アルミナ、酸化マグネシウ
ム、水 28重量％低表面エネルギ物質：ふつ化黒鉛９重量％この吸音材および上記と同一の金属多孔体で、
組成例２ならびに３の組成物を全く塗布しないも
のについても、実施例１の場合と全く同様に諸性
能を調べた。その結果、組成例２および３の組成
物を塗布硬化したこの発明の吸音材は、いずれも
耐食性、吸音率、ならびにスス付着抑止および目
詰まり防止による消音性能の経時変化におけるい
ずれの場合においても実施例１の第２図〜第４図
の場合とほぼ同等に良好な特性を有することが判
明した。

ところで、この発明で使用する低温酸化触媒剤
としては、組成例１〜３に記したもののほかに、
CoO、Co₃O₄、Cr₂O₃、Fe₂O₃、Ag₂O、ZnO、
PbOなどの金属酸化物やNiCr₂O₄、MnCr₂O₄、
CuCr₂O₄、MnFe₂O₄などの複合金属酸化物およ
びPt、Pd、Rh、Ru、Agなどの貴金属のそれぞ
れ粉末や微粒子のように酸化触媒活性を有し耐熱
性のあるものを用いることができ、もちろん、こ
れらのものを２種以上混合して用いてもよい。

また、この発明で基材として使用する金属多孔
体としては、実施例のような発泡金属や焼結金属
のほかに、金属繊維、無機繊維強化金属などの市
販汎用材料を使用することができる。そして、材
質についても、Niやブロンズのほかに、Alなど
やFe―Cr、Fe―Ni―Cr、Fe―Cr―Alなどの合
金材も使用することができる。

この発明で使用する耐熱性の結合剤としては、
ほうろう（ガラス質フリツト類）、アルカリ金属
けい酸塩、コロイダルシリカ、コロイダルアルミ
ナ、金属のリン酸塩、セメント類、シリコーン樹
脂（ワニス）などおよびこれらの混合物などが挙
げられる。

而して、この発明で用いるふつ化黒鉛とは、各
炭素原子に一個ずつふつ素原子が共有結合により
強固に結合したもので化学的に非常に安定した白
色〜灰色の微粉末であつて、工業的には無水ふつ
酸の電解により発生したふつ素を直接炭素と反応
させて製造されている。その性質は、低表面エネ
ルギー性を有し、摩擦係数が小さいため、固体潤
滑剤として実用化されているものである。本発明
でこのふつ化黒鉛を多孔性材料表面に分散付着さ
せる手法としては、実施例に記したように、樹脂
バインダーもしくは無機質バインダー中に分散さ
せたものを塗布焼成する方法が最適であるが、多
孔性材料としてこの発明のように金属を用いるも
のには、耐熱性を有するたとえばNiやｒなどと
ともにメツキ液中に分散させたふつ化黒鉛を金属
多孔体表面に共析メツキする方法も有効であつ
た。また、ふつ化黒鉛を樹脂バインダー中に分散
させたものとして、市販されているスプレー式の
ものおよびワニス状のものを用いても有効であつ
た。

この発明の吸音材は、内燃機関の排気消音装置
に用いることが前提であるが、使用の仕方によつ
ては、燃焼器等の他の機器における吸音材として
用いてもさしつかえない。

以上説明したように、低温酸化触媒とふつ化黒
鉛とを含有する耐熱性結合剤が金属多孔体に塗着
硬化されているこの発明の吸音材であれば、良好
な吸音性能を有し、耐高温酸化性および耐食性に
優れ、かつ内燃機関用排気消音装置の吸音材とし
て使用した場合、タールやススの付着を有効に抑
止できるとともに、目詰まりによつて起こる消音
性能の劣化を防止して初期の良好な消音性能を持
続させることができる。したがつて、高性能かつ
長寿命であるため、自動車をはじめとする内燃機
関用の排気消音装置に広く使用できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂはそれぞ金属多孔体およびこの発
明の吸音材の構成を示す拡大図、第２図〜第４図
はこの発明の吸音材の性能を示す特性図である。図中、同一符号は同一または相当部位を示し、
１…金属多孔体の骨格、２…空孔、３…低温酸化
触媒粒子、４…耐熱性結合剤、５…ふつ化黒鉛。

Claims

【特許請求の範囲】

１ 150〜600℃において活性化されて排気ガス中
の燃焼残渣を酸化分解する金属酸化物、金属複合
酸化物もしくは貴金属を有効成分とする低温酸化
触媒粒子とふつ化黒鉛粒子とを含有する耐熱性結
合剤が金属多孔体の表面に塗着硬化されてなる吸
音材。