JPH0263556A - 排気ガス浄化用構造物 - Google Patents
排気ガス浄化用構造物Info
- Publication number
- JPH0263556A JPH0263556A JP63214032A JP21403288A JPH0263556A JP H0263556 A JPH0263556 A JP H0263556A JP 63214032 A JP63214032 A JP 63214032A JP 21403288 A JP21403288 A JP 21403288A JP H0263556 A JPH0263556 A JP H0263556A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tensile strength
- sheet
- exhaust gas
- honeycomb structure
- strength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- 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
- F01N3/2807—Metal other than sintered metal
- F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は内燃機関の排気ガスを浄化する触媒コンバータ
やフィルタに利用する排気ガス浄化用構造物に関する。
やフィルタに利用する排気ガス浄化用構造物に関する。
従来の技術
近年、内燃機関の排気ガスを浄化するため、ハニカム状
セラミックスを用いた触媒コンバータやフィルタを排気
管の途中に付けられるようになった。このセラミックハ
ニカムは、押し出し成形やコルゲート巻き上げ加工によ
りセラミックを蜂の巣状にしたものである。触媒コンバ
ータは主としてガソリンエンジンに用いられて排ガス中
の炭化水素や一酸化炭素を酸化するもので、比較的細か
いセル密度のセラミックハニカムに白金等の貴金属の触
媒を担持させたものである。フィルタは主としてディー
ゼルエンジンに用いられて排ガス中のパティキュレート
（煤）を除去するもので、空孔率が大きい素材で比較的
粗いセル密度のセラミックハニカムのセルの一端と相隣
り合うセルの他端をプラグで閉塞して、中に入った排ガ
スはセル壁を透過しなければ外部にでられない構造とし
たものである。いずれの場合にもセラミックハニカムは
、外周を緩衝材となる無機繊維マットや波状加工した金
属網で覆い、前後に排ガスの接続口を有する金属容器に
収納して使用される。
セラミックスを用いた触媒コンバータやフィルタを排気
管の途中に付けられるようになった。このセラミックハ
ニカムは、押し出し成形やコルゲート巻き上げ加工によ
りセラミックを蜂の巣状にしたものである。触媒コンバ
ータは主としてガソリンエンジンに用いられて排ガス中
の炭化水素や一酸化炭素を酸化するもので、比較的細か
いセル密度のセラミックハニカムに白金等の貴金属の触
媒を担持させたものである。フィルタは主としてディー
ゼルエンジンに用いられて排ガス中のパティキュレート
（煤）を除去するもので、空孔率が大きい素材で比較的
粗いセル密度のセラミックハニカムのセルの一端と相隣
り合うセルの他端をプラグで閉塞して、中に入った排ガ
スはセル壁を透過しなければ外部にでられない構造とし
たものである。いずれの場合にもセラミックハニカムは
、外周を緩衝材となる無機繊維マットや波状加工した金
属網で覆い、前後に排ガスの接続口を有する金属容器に
収納して使用される。
発明が解決しようとする課題
しかし、このようなセラミックハニカム応用品が内燃機
関の高温排気ガス流内に置かれたり、内部にパティキュ
レートを溜めて燃焼させたりした場合、セラミックハニ
カムの中心部が加熱されて外周部分との間で大きな温度
差が生じる。そのため外周部分は内部の熱膨脹によって
大きな引っ張り応力を受ける。そしてこの応力にセラミ
ックは耐えきれず、外周部にリングオフと呼ばれるリン
グ状のクラックが入る。
関の高温排気ガス流内に置かれたり、内部にパティキュ
レートを溜めて燃焼させたりした場合、セラミックハニ
カムの中心部が加熱されて外周部分との間で大きな温度
差が生じる。そのため外周部分は内部の熱膨脹によって
大きな引っ張り応力を受ける。そしてこの応力にセラミ
ックは耐えきれず、外周部にリングオフと呼ばれるリン
グ状のクラックが入る。
そこで本発明は、このような従来技術の課題に鑑み、セ
ラミックハニカムの中心部が高温状態に加熱されても、
リング状のクラックが生じないようにして、構造体とし
ての原形を維持して有効な排気°ガス浄化機能を果たせ
る排気ガス浄化用構造物を提供することを目的とする。
ラミックハニカムの中心部が高温状態に加熱されても、
リング状のクラックが生じないようにして、構造体とし
ての原形を維持して有効な排気°ガス浄化機能を果たせ
る排気ガス浄化用構造物を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
例えば抄紙法によって造られた無機繊維のシートのよう
に平面二方向に引っ張り強度の差のあるセラミックシー
トを用い、先ずこのシートの強度の小さい方向をセラミ
ックハニカムの軸と平行に向けて本体を構成し、次に同
じ（大きい方向を軸と平行に向けて本体の外周に巻き付
け、一体焼結した構成とする。
に平面二方向に引っ張り強度の差のあるセラミックシー
トを用い、先ずこのシートの強度の小さい方向をセラミ
ックハニカムの軸と平行に向けて本体を構成し、次に同
じ（大きい方向を軸と平行に向けて本体の外周に巻き付
け、一体焼結した構成とする。
作用
上記構成によれば、セラミックハニカムの中心部がエン
ジンの高温排ガスや高温燃焼ガスにより加熱されると、
中心部が熱膨脹してセラミックハニカムの外周部に大き
な引っ張り応力がかかる。
ジンの高温排ガスや高温燃焼ガスにより加熱されると、
中心部が熱膨脹してセラミックハニカムの外周部に大き
な引っ張り応力がかかる。
この引っ張り応力は、外周接線方向より軸方向が大きい
。一般に同質の材料であれば、強度が太きい方か縦弾性
係数か大きい値を示す。よってシートの強度の小さい方
向をセラミックハニカムの軸方向に向けてセラミックハ
ニカムを構成すると、外周軸方向に発生する熱応力は相
対的に小さい。
。一般に同質の材料であれば、強度が太きい方か縦弾性
係数か大きい値を示す。よってシートの強度の小さい方
向をセラミックハニカムの軸方向に向けてセラミックハ
ニカムを構成すると、外周軸方向に発生する熱応力は相
対的に小さい。
そしてセラミックハニカムの外周部は軸方向にシートの
強度の強い方向に向けて補強され、この引っ張り応力に
も耐える強度と固さを有しているので、クラックの生じ
るような変形はしない。
強度の強い方向に向けて補強され、この引っ張り応力に
も耐える強度と固さを有しているので、クラックの生じ
るような変形はしない。
実施例
以下、本発明の排気ガス浄化用構造物の一実施例を添付
図面にもとづいて説明する。
図面にもとづいて説明する。
第１図はセラミックハニカム１の形成の途中を表してい
る。今、波状加工した無機繊維を主成分として粘土を混
入したセラミックシートと、平板状のそれとを波の頂点
で接合し、渦巻き状に巻き上げてハニカム構造体２を造
っである。このハニカム構造体２では、シートの強度が
図の矢印の方向に強くなっている。次にこのハニカム構
造体２の外周を図の矢印方向のように、前記ハニカム構
造体２と強度方向が１α角にシートを向け、粘土を含む
高分子接着剤で糊付けしながら巻き付けて外殼３を形成
する。そしてこれを約１２００℃で焼結して、一体型の
セラミックハニカム１を造る。
る。今、波状加工した無機繊維を主成分として粘土を混
入したセラミックシートと、平板状のそれとを波の頂点
で接合し、渦巻き状に巻き上げてハニカム構造体２を造
っである。このハニカム構造体２では、シートの強度が
図の矢印の方向に強くなっている。次にこのハニカム構
造体２の外周を図の矢印方向のように、前記ハニカム構
造体２と強度方向が１α角にシートを向け、粘土を含む
高分子接着剤で糊付けしながら巻き付けて外殼３を形成
する。そしてこれを約１２００℃で焼結して、一体型の
セラミックハニカム１を造る。
第２図はディーゼルエンジンの排ガスに含まれるパティ
キュレートを除去するフィルタとして応用した排気ガス
浄化用構造体で、それをエンジン（図示せず）の排気管
に接続した時の縦断面図を示したものである。図中１は
円筒状セラミックハニカムである。セラミックハニカム
１は、内部に矩形の流路となるセル４ （４ａ、４ｂ）
を構成するセル壁５からなる構造体である。セル４の一
端及び相隣り合うセル４の他端とは交互にプラグ６によ
り封じられている。セラミックハニカム１の外周は、前
述のような方法により外殼３を形成している。セラミッ
クハニカム構造体１の外周には熱膨脹性の蛭石とセラミ
ックファイバと有機バインダとを混合してシート状にし
た緩衝材７を巻いた後、耐熱ステンレス製の容器８に収
納している。容器８の両端はコーン状にテーパをつけて
絞り込み、一端はエンジン接続口９、他端はマフラ−接
続口１０としている。容器８の内側には、セラミックハ
ニカム１の前後に緩衝材７を固定するようにストッパｌ
ｌａ、ｌｌｂを溶接している。
キュレートを除去するフィルタとして応用した排気ガス
浄化用構造体で、それをエンジン（図示せず）の排気管
に接続した時の縦断面図を示したものである。図中１は
円筒状セラミックハニカムである。セラミックハニカム
１は、内部に矩形の流路となるセル４ （４ａ、４ｂ）
を構成するセル壁５からなる構造体である。セル４の一
端及び相隣り合うセル４の他端とは交互にプラグ６によ
り封じられている。セラミックハニカム１の外周は、前
述のような方法により外殼３を形成している。セラミッ
クハニカム構造体１の外周には熱膨脹性の蛭石とセラミ
ックファイバと有機バインダとを混合してシート状にし
た緩衝材７を巻いた後、耐熱ステンレス製の容器８に収
納している。容器８の両端はコーン状にテーパをつけて
絞り込み、一端はエンジン接続口９、他端はマフラ−接
続口１０としている。容器８の内側には、セラミックハ
ニカム１の前後に緩衝材７を固定するようにストッパｌ
ｌａ、ｌｌｂを溶接している。
次に、この一実施例の構成における動作を説明する。ま
ずディーゼルエンジンの通常運転時について説明する。
ずディーゼルエンジンの通常運転時について説明する。
ディーゼルエンジンの排気管に接続された上記エンジン
接続口９には、機関の運転によりパティキュレートを含
んだ排ガスが流れ込む。そこから排ガスは、エンジン接
続口９側に開口しているセル４ａに入り、そこでセル壁
５を透過してマフラー接続口１０に開口しているセル４
ｂに入る。このとき排ガス中に含まれているパティキュ
レートはセル壁５を透過できずにエンジン接続口９側に
開口しているセル４ａ内にとどまって堆積する。一方、
パティキュレートを取り除かれてクリーンになった排ガ
スは、マフラー接続口１０に入り、排気マフラーを経て
大気に放出される。このようにパティキュレートを堆積
する作業は、１時間から２時間かけて継続して行われる
。そしてセラミックハニカム１内に十分にパティキュレ
ートが溜まり、これ以上溜まるとエンジンに悪影響を与
える段階になるとりジェネレーションに入る。リジェネ
レーションには、まずディーゼルエンジンの吸気口を絞
り、エンジンを過負荷の状態にする。この状態で５分間
はど維持すると、排ガス温度は６００℃以上になる。そ
してセラミックハニカム１の内部も約６００℃の温度に
上昇し、内部に堆積していたパティキュレートは燃焼を
始める。そして、セラミックハニカム１の内部温度は燃
焼熱によって８００℃から１０００℃にまで達する。そ
のためセラミックハニカム１の内部は熱膨張しようとす
る。しかしセラミックハニカム１の外周は、緩衝材７を
通じて容器８から外部に放熱し、比較的低い温度に保た
れる。そのためセラミックハニカム１の外周は軸方向に
引っ張りの応力を受ける。しかしセラミックハニカム１
の本体は、軸方向に強度が小さ（配向して構成されてい
るため、その方向に発生する熱応力も小さい。また外周
部は、軸方向に強くシートを配向して強化されているた
め、外周部における機械的な変位を小さく抑える。
接続口９には、機関の運転によりパティキュレートを含
んだ排ガスが流れ込む。そこから排ガスは、エンジン接
続口９側に開口しているセル４ａに入り、そこでセル壁
５を透過してマフラー接続口１０に開口しているセル４
ｂに入る。このとき排ガス中に含まれているパティキュ
レートはセル壁５を透過できずにエンジン接続口９側に
開口しているセル４ａ内にとどまって堆積する。一方、
パティキュレートを取り除かれてクリーンになった排ガ
スは、マフラー接続口１０に入り、排気マフラーを経て
大気に放出される。このようにパティキュレートを堆積
する作業は、１時間から２時間かけて継続して行われる
。そしてセラミックハニカム１内に十分にパティキュレ
ートが溜まり、これ以上溜まるとエンジンに悪影響を与
える段階になるとりジェネレーションに入る。リジェネ
レーションには、まずディーゼルエンジンの吸気口を絞
り、エンジンを過負荷の状態にする。この状態で５分間
はど維持すると、排ガス温度は６００℃以上になる。そ
してセラミックハニカム１の内部も約６００℃の温度に
上昇し、内部に堆積していたパティキュレートは燃焼を
始める。そして、セラミックハニカム１の内部温度は燃
焼熱によって８００℃から１０００℃にまで達する。そ
のためセラミックハニカム１の内部は熱膨張しようとす
る。しかしセラミックハニカム１の外周は、緩衝材７を
通じて容器８から外部に放熱し、比較的低い温度に保た
れる。そのためセラミックハニカム１の外周は軸方向に
引っ張りの応力を受ける。しかしセラミックハニカム１
の本体は、軸方向に強度が小さ（配向して構成されてい
るため、その方向に発生する熱応力も小さい。また外周
部は、軸方向に強くシートを配向して強化されているた
め、外周部における機械的な変位を小さく抑える。
この結果、セラミックハニカム１の外周部においてクラ
ックが生じなくなり、内燃機関の排気ガスに置かれ繰り
返し急加熱が与えられるような使用条件でも、排気ガス
浄化用構造物は破壊されることはない。
ックが生じなくなり、内燃機関の排気ガスに置かれ繰り
返し急加熱が与えられるような使用条件でも、排気ガス
浄化用構造物は破壊されることはない。
尚、上記セラミックシートは抄紙方法によって製造され
、その抄紙過程で一般的に繊維がスラリーの流れに平行
に並び、長手方向に強度が大きくなる。また、その異方
性をさらに大きくするために、抄紙過程で無機の長繊維
をある方向に揃えて強制的に加え、シートに強弱を与え
てもよい。
、その抄紙過程で一般的に繊維がスラリーの流れに平行
に並び、長手方向に強度が大きくなる。また、その異方
性をさらに大きくするために、抄紙過程で無機の長繊維
をある方向に揃えて強制的に加え、シートに強弱を与え
てもよい。
発明の効果
本発明によれば、強度に方向性のある無機繊維を主体と
するシートでもってセラミックハニカムを構成し、その
本体と外周を構成するシートの方向性を違えることによ
り、内部の熱膨張により外周部が受ける軸方向の引っ張
り力による変位を最小に抑え、外周部に発生するクラッ
クを無（すことができる。
するシートでもってセラミックハニカムを構成し、その
本体と外周を構成するシートの方向性を違えることによ
り、内部の熱膨張により外周部が受ける軸方向の引っ張
り力による変位を最小に抑え、外周部に発生するクラッ
クを無（すことができる。
第１図は本発明の一実施例における排気ガス浄化用構造
物のセラミックハニカムの形成途中を示す斜視図、第２
図は同排気ガス浄化用構造物の縦断面図である。 １・・・・セラミックハニカム、２・・・・ハニカム構
造体、３・・・・外殼、６・・・・プラグ、７・・・・
緩衝材、８・・・・容器。
物のセラミックハニカムの形成途中を示す斜視図、第２
図は同排気ガス浄化用構造物の縦断面図である。 １・・・・セラミックハニカム、２・・・・ハニカム構
造体、３・・・・外殼、６・・・・プラグ、７・・・・
緩衝材、８・・・・容器。
Claims (3)
- （１） 平面二方向の引っ張り強度に強弱の差がある無
機繊維を主成分としたセラミックのシートを素材とし、
前記素材シートの引っ張り強度の強い方向と平行に波状
加工した波状シートと同方向に強弱方向を合わせた前記
素材シートを重ね合わせて渦巻状に巻き上げた構成のハ
ニカム構造体、前記ハニカム構造体の外周に前記波形状
とは直角に素材シートの引っ張り強度の強い方向を合わ
せて巻き付けて形成した外殼、前記ハニカム構造体と外
殼を焼結一体化したことを特徴とする排気ガス浄化用構
造物。 - （２） 素材シートは平面二方向に無機繊維の配向性に
相違があって、引っ張り強度に差が生じていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の排気ガス浄化用構
造物。 - （３） 素材シートは平面二方向の内一つに無機長繊維
を揃えて配し、引っ張り強度に差が生じていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の排気ガス浄化用構
造物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21403288A JPH0645004B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 排気ガス浄化用構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21403288A JPH0645004B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 排気ガス浄化用構造物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0263556A true JPH0263556A (ja) | 1990-03-02 |
| JPH0645004B2 JPH0645004B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=16649146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21403288A Expired - Lifetime JPH0645004B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 排気ガス浄化用構造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645004B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100713098B1 (ko) * | 2005-01-17 | 2007-05-02 | 주식회사 엘지화학 | 세라믹 필터 |
| WO2023032857A1 (ja) * | 2021-08-31 | 2023-03-09 | 株式会社エフ・シー・シー | 排ガス浄化装置及びその製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5138297B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2013-02-06 | イビデン株式会社 | 触媒担持体 |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP21403288A patent/JPH0645004B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100713098B1 (ko) * | 2005-01-17 | 2007-05-02 | 주식회사 엘지화학 | 세라믹 필터 |
| WO2023032857A1 (ja) * | 2021-08-31 | 2023-03-09 | 株式会社エフ・シー・シー | 排ガス浄化装置及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0645004B2 (ja) | 1994-06-15 |
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