JPS6144778A - 多孔セラミツク体の製造方法 - Google Patents

多孔セラミツク体の製造方法

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JPS6144778A
JPS6144778A JP59164002A JP16400284A JPS6144778A JP S6144778 A JPS6144778 A JP S6144778A JP 59164002 A JP59164002 A JP 59164002A JP 16400284 A JP16400284 A JP 16400284A JP S6144778 A JPS6144778 A JP S6144778A
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ceramic
foam
polyurethane foam
outer periphery
exhaust gas
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康直 三浦
均 吉田
幸久 竹内
和幸 伊藤
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NipponDenso Co Ltd
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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。

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中の微粒子捕集用フィルタ
、触媒担体に用いられる多孔セラミック体の製造方法に
関する。
（従来の技術） 従来、三次元網目状構造を有した多孔セラミック体はそ
の外周部の強度が弱いため、従来ではセラミック体の製
造過程において、特開昭５７−１７６１１０号のごとく
、セラミック体の出発素材である三次元網目状の有機質
発泡体の外周に、その発泡体より網目が細かい有機質発
泡体を巻き付けて該発泡体にセラミック泥漿を塗り込む
か、あるいは、特開昭５８〜１５１３８１号のごとく、
先の出発素材の発泡体の外周部に直接に高濃度のセラミ
ック泥漿を侵入させるなどの方法を採用している。
この方法によって、多孔セラミック体の外周部に緻密な
表皮層が形成されるのである。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来のものでは、表皮層形成のため
の工程が非常に面倒であり、また表皮層と本体（セラミ
ック体）との剥離が生じゃずいなどの問題点がある。
本発明は、このような問題点を解決することを目的とす
るものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、セラミック泥漿に浸漬した三次元網目状有機
質発泡体に遠心力を作用せしめて該発泡亭の外周部に余
剰の泥漿を移動せしめるようにして発泡体の外周部のセ
ラミック濃度を高めたものである。
（実施例） 第３図において本発明の用途例に係るカーボン微粒子捕
集装置について説明する。この装置は内燃機関、特にデ
ィーゼル機関１１の排気集合管１２に接続され、排気集
合管１２に連通ずる排気ガス流入口ｔ３ａおよび同流出
口１３ｂを持った金属容器１３を具備し、その内部に微
粒子捕集装置用のフィルタ部材１４とこのフィルタ部材
１４の排気ガス人口側端面に結合した電気ヒータ１５と
を有する。電気ヒータ１５はフィルタ部材１４に捕集さ
れた微粒子を燃焼させてフィルタ部材１４を再生するも
ので、バッテリ１６による通電が制御回路１７により制
御される。制御はフィルタ部材１４の圧力損失、燃料消
費量、走行距離などを測定する各種センサからの入力信
号により行なわれる。
機関１１からの排気ガスは流入口１３ａ捕集装置の容器
内に流入し、フィルタ部材１４を通過して流出口１３ｂ
に流出する。そして、排気ガスがフィルタ部材１４を通
過する際、同排気ガス中のカーボン微粒子はフィルタ部
材１４に補集され除去される。
次に、第４図において本発明の用途例に係る排気ガス中
有害成分浄化用触媒担体について説明する。この装置は
内燃機関、特にガソリン機関２１の排気集合管２２に接
続され、排気集合管２２に連通ずる排気ガス流入口２３
ａおよび同流出口２３ｂを持った金属容器２３を具備し
、その内部にＨＣ，Ｃｏ、ＮＯｘなどの有害成分浄化用
の触媒担体２４を有する。
機関２１からの排気ガスは流入口２３ａ浄化装置の容器
内に流入し、触媒担体２４を通過して流出口２３ｂに至
り流出する。そして、排気ガスが触媒担体２４を通過す
る際、触媒担体に担持された白金などの触媒により無害
化される。
本発明において、捕集用フィルタ部材１４並びに触媒担
体２４として用いられる多孔セラミック体は基本的には
三次元網目状骨格を有するもので、その製造工程中に三
次元網目状構造の有機質発泡体、例えばポリウレタンフ
ォームをセラミック泥淀に浸漬し、セラミックを網目状
構造の骨格表面に付着させる工程を含むものであれば良
い。
そして、この工程を含む具体的な多孔セラミック体とし
ては次のようなものが挙げられる。
まず、第５図（ａＬ　（ｂｌに示すような多孔セラミッ
ク体（特許公開５８−１６１９６２）、すなわち三次元
網目状骨格をもつ多孔質セラミック骨格３１よりなる多
数の隔壁３２に隔置された多数の通路３３を有し、全体
として筒状のハニカム構造をもち、その両端に開口する
通路３３の一部を互い違いに閉塞することにより、通路
内３３内に流入した排気ガスが前記三次元網目状骨格３
１の空間３４を経て隣接する他の通路３３へ流出するよ
うにした構造である。
第６図（ａｌ、　（ｂｌに示すものは、第５図と同様に
三次元網目状骨格３１の隔壁３２をもぢ、多数の隔壁３
２に隔置された多数の通路３３を有し、全体として筒状
のハニカム構造をとるが、通路３３の一部を閉塞するこ
となく、排気ガス中の各種分子、粒子の自己拡散性によ
り隔壁３２内に排気ガスの一部を導く構造としたもので
ある。
第７図（ａ）、　ｆｂｌに示すものは、均質な三次元網
目状骨格３１をもち、流入した排気ガスが骨格間の空間
を経て構造体外へ流出するような構造としたものである
。
本発明はこれら多孔セラミック体に限定されるものでは
ない。
次に実施例を挙げ、本発明の内容を具体的に示す。
水酸化ナトリウムなどの強アルカリ溶液中に浸漬して、
セル膜を劣化させ除去した連通空間を有するポリウレタ
ンフォーム成形体を容易する。一方、焼成によりコーデ
ィエライト結晶となるように配合したＭｇＯ，Ａｌｌ　
２０３．３　ｉ０２を含む粉末１００部と水６０〜８０
部とポリビニルアルコール６〜１０部とを混合攪拌した
セラミック泥漿を用意する。上記ポリウレタンフォーム
をこのセラミック泥漿中に浸漬し、セラミ・かり原料を
ポリウレタンフォームの網目状構造の骨格表面に付着さ
せる。次に、セラミック泥漿中より取り出したセラミッ
ク付着ポリウレタンフォームを第２図に示す前記遠心分
離装置に装着し、余剰セラミック泥漿をポリウレタンフ
ォームの表皮部近傍に集中させる。
この遠心分離装置は第２図のごとく回転部４１と回転部
４１を保護するケース部４２とよりなっている。回転部
４１は、ポリウレタンフォームを公転運動させるための
中心軸４３、中心軸４３を駆動させるためのモータ４４
、中心軸４３から均等にバランス良く伸びた構造体保持
用の４個のアーム４５、アーム４５の先端部にポリウレ
タンフォームを入れるための容器４６を持ち、さらに中
心軸４３より容器４６を自転させ、ための軸４７並びに
駆動用ギア４８が組み込まれている。軸４７は軸４３に
より駆動される。勿論、個別のモータで駆動してもよい
。また、容器４６中のポリウレタンフォームの自転運動
の軸が公転運動の回転面に対してほぼ垂直になるように
容器４６の取付けが設定されており、余剰のセラミ’）
り泥ジＲが可能な限り外部に排出されることなくポリウ
レタンフォームの内部表皮近傍に溜るような構造となっ
ている。
上記遠心分離装−において、作動を説明する。
モータ４４を回転させると、中心軸４３を介して４個の
アームを回転させると、中心軸４３を介して４個のアー
ム４５が公転運動し、一方軸４７とよびギア４８を介し
てポリウレタンフォーム５０の入っている容器４６が自
転運動をする。これにより、ポリウレタンフォーム５０
内の余剰セラミック泥ジｎは遠心力によって法線方向に
ポリウレタンフォーム５０の内部を移動し、ポリウレタ
ンフォーム５０の外周部にセラミック泥りｋが集中し、
該外周部に均一な厚さ、均一な濃度でしかも他部より高
濃度の表皮層が形成される。
次に、モータ４４の回転および容器４６の回転を止め、
ポリウレタンフォーム５０を容器４６より取り外して１
００℃〜２００°Ｃで１０〜９０分間電子レンジまたは
熱風乾燥機にて加熱乾燥させる。その後、再びポリウレ
タンフォーム５０を前記のセラミック泥漿に浸漬し、上
記の遠心分離、乾燥を数回繰り返す。
次に前記セラミック付着ポリウレタンフォーム５０を１
３００〜１４７０℃の温度で２〜６時間焼成する。
これにより第１図のように外周部にポリウレタンフォー
ム燃焼飛散あとの空隙５２と得られたセラミック材自身
が有する気孔５３以外に隙間をもたない緻密なセラミッ
ク表皮Ｎ５１を有する三次元網目状構造セラミック骨格
よりなる多孔セラミック体を得ることができる。
ところで、余剰セラミック泥漿をポリウレタンフォーム
の表皮層近傍に集めるためには、該ポリウレタンフォー
ムを回転中心より放射状に配置し、回転させる、いわぬ
る公転運動を行なうと、フオーム内の余剰セラミック泥
漿は遠心力により法線方向にフオームの内部を移動する
。そして、回転面とフオームの中心軸をほぼ垂直にする
と、回転中心より量外周に当たる表皮近傍よりセラミッ
ク泥漿が′集中することとなる。この操作だけではフオ
ームの周囲に均一な厚さ、均一の濃度の表皮層を形成す
ることは困難である。そこで、これに回転中心より放射
状に配置したフオームを該フオームの軸を中心として回
転させる、いわぬる自転運動を組み合わせると、量外周
に位置する表皮部が順次変わるため所望の周囲に均一な
厚さ、濃度の表皮層を形成することが可能となる。
一方、フオームの軸を中心として回転させる自転運動だ
けで表皮層を形成しようとするならば、中心軸から作用
点までの距離が短い場合に作用点に働く遠心力はきわめ
てわずかであることがら、中心軸の周囲では余剰セラミ
ック泥漿の移動はほとんど見られない。従って、フオー
ムの周囲表皮部には余剰セラミック泥漿による密度セラ
ミック層は形成されない。
他方、母材と成るポリウレタンフォームには表皮近傍ま
で移動した余剰セラミック泥漿がそのまま表皮層を通り
抜け、外部に排出されないように次に示すような処理が
施されていれば、尚一層良好な効果が得られる。例えば
、前記容器と容器内に挿入するポリウレタンフォームと
の間に隙間を設けないように、ポリウレタンフォームの
表皮層表面に和紙などを張り付けるとよい。これによっ
て和紙がセラミック泥漿の透過しない緻密な膜の作用を
果たす。また、ポリウレタンフォームの発泡成形時に表
皮膜の周囲の成形型の温度を制御することにより表皮層
を内部より網目の細かいものとす条、−あるいは表面に
膜を張らせるといった方法が通用できる。
本発明は上述の実施例に限定されず、次のような種々の
変更が可能である。
（１１母材となる有機質発泡体はポリウレタンフォーム
に限らず、連通空間を有する種々の有機質発泡材料を用
いることができる。
（２）セラミック材質もコーディエライトに限らず、種
々のセラミック材料を用いることができる。
（３）歳差型遠心分離装置の公転運動、自転運動の回転
は単一の動力系から導かれる必要はなく、別々の動力系
をもっていても良い。
（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、有機質発泡体に
付着した余剰セラミック泥漿を遠心力により発泡体の外
周部近傍に集めるため、最終品としての多孔セラミック
体の本体と外周部の表皮層とは一体化され、剥離といっ
た問題は発生しない。
また、寸法精度について本体の寸法精度そのままである
ことから寸法精度に影響を与える因子が少なく管理が用
意であるという長所も合わせ持つ。
加えて外部に排出すべき余剰泥漿を表皮層形成に使用す
るごとから、セラミック泥漿の効率的な利用が可能とな
る。さらに、製造の工程も非富に簡単である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によって得られた多孔セラミック体を示
すもので、第１図（ａｌは斜視図、第１図（１）１は第
１図（ａｌのＸ部拡大断面図、第２図は本発明を実施す
るための装置を示すもので、第２図（ａ）は全体図、第
２図中）は第２図（ａ）の回転部の平面図、第２図（Ｃ
１は第２図（ｂｌの側面図、第３図および第４図は本発
明の用途例を示す装置の構成図１．第５図〜第７図は本
発明多孔セラミック体の構造例を示すものであり、各回
の（ａｌは斜視図、（ｂ）は要部拡大図である。 ５０・・・発泡体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 三次元網目状構造を有した有機質発泡体をセラミック泥
    漿に浸漬し、この発泡体の骨格表面にセラミックを付着
    し、かつこの発泡体に付着した余剰のセラミック泥漿を
    、この発泡体に作用せしめた遠心力にって発泡体の外周
    部に移動させ、これにより前記発泡体の外周部に他の部
    位に比べて高密度のセラミックを付着し、その後、乾燥
    、固化して焼成し、前記発泡体を燃焼飛散させるととも
    に、前記セラミックを焼結することを特徴とする多孔セ
    ラミック体の製造方法。
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