JPS63147875A - 多孔質セラミックス構造体 - Google Patents

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、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれて
いるパティキュレートを捕集するフィルタ、あるいは排
気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、−酸化炭素（ＣＯ）　、
窒素酸化物（ＮＯＸ）等の有害ガス成分を除去する触媒
体などに用いて好都合な多孔質セラミックス構造体に関
する。。

〔従来の技術〕

従来より内燃段間より排出される有害ＩＦｌ’！、具体
的には、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中
のカーボンを主体とするパティキュレートや、内燃段間
の排気ガス中より排出されるＨＣ。

Ｃｏ、ＮＯｘ等の有害ガスの除去のために多孔質セラミ
ックス構造体が検討されている。前者の例は特開昭５８
−１６１９６２号公報に、また後者の例は特開昭６１−
５７２４４号公報に提案されている。

この多孔質セラミックス構造体は、三次元網目状骨格を
有するために、排気ガスの拡散が充分行われ、排気ガス
が前記骨格に衝突するので、前記パティキュレートの捕
集や、有害ガスの反応、除去が効率的に行われるという
特長を持つ。

〔発明が解決しようとする間届点〕

しかしながら、排気ガスの拡散が充分行われるために、
逆に圧力損失が高くなるという欠点も持ち合わせている
。

詳細には、従来のセラミックス構造体は、第９図に示す
ように内部連結空間を有する三次元綱目状の骨格を備え
たセル構造をなしている。そのセル構造の基本単位は第
１０図に示すような多面体セル２０（１２〜１４面体が
多い）で、はぼ球状をなし、これが多数集まってセラミ
ックス構造体を構成している。従って、セル２０の径り
を大きくすることにより内部連通空間２２を広くして圧
力損失を下げることが可能であるが、逆に骨格２１間の
距離も大きくなってしまう、このため、排気ガスの骨格
２１への接触頻度が少なくなり、パティキュレートの捕
集性能、有害ガスの反応効率の低下がもたらされる。

従って、成る一寓以上の性能を保持しようとすれば、成
るセルの大きさに対して、セラミックス構造体の成る厚
さ以上が必要となり、結局圧力損失も高くなってしまう
。

このように、従来のセラミックス構造体を用いる限り、
捕集性能、有害ガスの反応効率の性能を低下させること
なく、圧力損失を大きく低下させることは困難である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の点に鑑みて案出されたものであって、多
孔質セラミックス構造体を構成しているセル構造の個々
のセルを長細い形状に形成し、しかも該長細いセルの平
均長径をｂ、平均短径をａとしたときｂ　／　ａを少な
くとも１．５に設定したものである。

本発明の多孔質セラミックス構造体のセル構造の一例を
第１図に、またその単一のセルの模式的断面を第２図に
各々示す。第１図から明らかなように、多孔質セラミッ
クス構造体は内部連通空間（図中の黒い部分）を有する
三次元網目状の骨格（図中の白い部分）を備えたセル構
造（ｃｅｌｌ　５ｔｒｕｃ−ｔｕｒｅ）をなしている。

このセル構造の単一のセル（ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ　ｃ
ｅｌｌ　）１０は第２図に示すように長細く、楕円体に
近い多面体（１２ないし１４面体）であり、三次元網目
状の骨格１１は多面体の稜線構成している。なお、内部
連通空間は符号１２で示される。

ここにおいて、上記セルの長軸Ａ−Ａ方向の平均長径す
と短軸Ｂ−Ｂ方向の平均短径ａとの比ｂ／ａは上記のご
と（少なくとも１．５であるが、望ましくは１．５ない
し３の範囲がよい。郡ち、上記比ｂ　／　ａが１．５を
下回為と、従来のセルのようにほぼ球状に近い形状にな
り、圧力損失の低減効果が期待できない。一方、ｂ　／
　ａが１．５以上では圧力損失低下龜大きな効果を示す
。ただ、その比の値が大きくなるほどセルの三次元網目
状骨格の強震が低くなるので、実用上はｂ　／　ａは３
以下がよい。

また、上記セルの平径短径ａは、多孔質セラミックス構
造体を前記したパティキュレート捕集用フィルタや触媒
坦体として用いた場合には、実用上０．５ないし２舖の
数値範囲から選択するのがよい。

本発明において、本発明の多孔質セラミックス構造体は
、例えばエンジンの排気管の途中に設置するに際しては
、前記セルの長軸Ａ−Ａ　Ｃ第２図参照）が前記排気管
の排気ガスの流れ方向とほぼ平行になるよう設置する。

本発明において、多孔質セラミックス構造体の材質とし
ては、コージェライトの他に、アルミナ、ムライト、β
−スポジューメン、窒化珪素、炭化珪素等を用いること
ができる。

本発明の多孔質セラミックス構造体の形状例としては、
例えば第３図に示すごとき円筒形状のもの、第４図に示
すように円錐台形状のもの、第５図に示すように多数の
流体通路を有し、その互いに隣接した通路の人口側、出
口側が交互に閉鎖され、隔壁を経て一方の通路から他方
の通路へ流体を流すようにした形状など種々の形状が適
用できる。

本発明の多孔質セラミックス構造体の製造方法について
は後で詳細に述べるが、大ざっばに述べると次のようで
ある。

即ち、気泡膜（ｃｅｌｌ　ｗａｌｌ　）を除去して連通
化したセル製造を有する樹脂発泡体を用意し、該発泡体
を一方向に引張った状態を保持して熱処理を施し、上記
樹脂発泡体を伸長せしめる。

こうして、樹脂発泡体のセル構造の個々のセルを球状体
から楕円形に近い長細い形状に成形するのである。

次に、この樹脂発泡体をセラミック泥禁中に浸漬し、発
泡体の三次元網目状の骨格表面にセラミック記景を付着
させる。そして、乾燥後、高温下で焼成し、上記セラミ
ック発禁をセラミック体として焼結し、かつ樹脂発；包
体の骨格を焼失せしめる。

本発明において、上記樹脂発泡体は好ましい実施例では
ポリウレタンフォームが使われるが、ポリ塩化ビニルフ
オーム、ポリエチレンフオーム等種々の熱可塑［生フオ
ーム、熱硬化性フオームを用いることができる。

本発明において、多孔質セラミックス構造木の出発材料
である樹脂発泡体のセルを長細く成形すする方法として
は、上述の例では発泡体を一方間に引張った状態で熱変
形させているが、樹脂発泡体を一方向に圧縮した状態で
熱変形させても長細いセルを成形することが可能である
。

本発明の多孔質セラミックス構造体は、前述したように
、ディーゼルエンジンのパティキュレート捕集用フィル
タ、燃焼排気ガス中の有害ガス成分の除去のだめの触媒
体の用途の他、各種ガス−過材、あるいは液体の一過材
として用いることができる。

〔作用〕

本発明によれば、多孔質セラミックス構造体のセル構造
を概念的５ことらえて口に示すと、第８図のごとくであ
り、従来のものは第１１図のごとくである。流体が直′
凛的に進むと考えると、流体）よぞの流れにほぼ垂直な
骨１＠により乱されることになる。

ここで、第８図と第１１図とを比較してみると、第８図
のごとき長細い楕円形体に近いセル１０を有している場
合は、その骨格１１ａによって流体が乱される回数は、
第１１図の球状体に近いセル２０ををしている場合の、
流体の乱される回数に比べて少ないことが理解できる。

圧力損失が流体に働く慣性力と粘性力とにより生じてい
ることを考えると、流体の乱れが少なくなれば慣性力が
減じ、従って圧力損失が低下する。

一方、第８図から理解゛されるように、セルＩＯが長細
い形状を有しているため、流体の流れ方向に沿って寸法
的に長い骨ｔ３ｘ１ｂが存在することになる。従って、
流体の流れ方向とほぼ平行に存在する上記の寸法的に長
い骨格１１ｂに沿って流体は流れる１こめ、流体と骨格
との接触躍率が増加し、結局全体としてフィルタとして
の性能あるいは浄化性能は従来と同程度に維持されるの
である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明においては、諸性能を従来
と同程度に維持した状態で圧力損失を低減できる。

〔実施例〕

（実施例１） 本発明の多孔質セラミックス構造体として、体格形状直
径１００ｍｍ、長さ４０ｆｉの円筒状のものを用意した
。なお、長軸Ａ−Ａ　（第２図参照）は円筒軸に一致さ
せである。また、セラミックス材料はコーディエライト
セラミックスである。

また、多面体の長軸Ａ−Ａ方向の長さｂと短軸Ｂ−Ｂ方
向の長さａとの比は、平均でｂ　／　ａ　−１゜９、ａ
の長さは平均で１．７　ｍである。

次に、このセラミックス構造体の製造方法を示す。

気泡膜を除去した連通気孔を有するポリウレタンフォー
ムのバルクを用意し、これを一方向に引張った状態を保
持し、熱処理を施した。ここで使用したポリウレタンフ
ォームは平均セル径Ｄ（第′ＬＯ図参照）が２Ｂのもの
である。また、上記の熱処理条件は１５０℃で３０分で
ある。熱処理により得られたポリウレタンフォームの伸
び率は約１８０％であり、セルの形状は第２図と相似形
でｂ／ａ＝１．９（平均値）、ａ・・弓、８ｍｍ（平均
値）であった。

こうして得られたポリウレタンフォームを直径約１００
　＊＊、長さ約４０ｍの円筒状に加工した。

なお、セルの長軸の方向は円筒軸と一敗させた。

次にこのポリウレタンフォームにセラミックスラリ−を
含浸させ、エアガンや遠心分離装置を用いて余分なスラ
リーを除去した後、５０〜８０℃で乾燥させ、１０００
〜１３００℃で￥Ｊ７時間焼成することによって三次元
綱百状構造を有する多孔質セラミックス構造体が得られ
る。なお、ここで、スラリーの原料は、焼成によりコー
ディエライトＭｌ　２１となる酸化マグネシウム（〜１
ｇ○）、アルミナ（Ａ　１２０３）　、シリカ（ＳｉＯ
□）を含む混合粉末、あるいｉよ上記混合粉末を加熱し
てコーディエライト系セラミックとし、これを粉末化し
た合成コーディエライト粉末に対して、メチルセルロー
ス、ポリビニルアルコール等のバインダ５／１０ｗｔ％
、界面活性剤、分散剤等を２〜３ｗｔ％、水５０〜１０
０ｗｔ％を加え撹拌混合したものである。

比較例として、上述の実施例のセルの短軸の方向を円筒
軸の方向と一致させたもの（比較例１）と、セルが変形
していない従来構造のもの（比較例２）とを上述の実施
例方法に沿って作成した。

体格形状は、いずれも直径ｌｏｏｍ、長さ４０ｍで、比
較例１ではｂ　／　ａ　＝　１．９　ｍ　（平均）、ａ
＝１．７ｆｌ（平均）であり、比較例２の平均セル径Ｄ
”　！、　９　＊＊であった。

次；こ、これらの円筒軸方向に空気を流して圧力ｔＭ失
の測定を行った。空気は３ｎ？／ｍｉｎ流して測定巳た
。なお、空気が円筒側面から流れないようにしで測定し
た。その結果、表１の圧力堝失の値か得ろれた。

表　　１ （実施例２） 体格形状、直径１３０ｆｌ、長さ８０鰭の円筒形状を有
した多孔質セラミック構造体を２つ用意した。一方の構
造体（本発明）は長細いセルを存し、ｂ　／　ａは１．
８．（平均）、ａは０．８ａ＋（平均）であった。他方
のもの（従来例）は第１０図ごときセルを有し、平均セ
ル径りは０．８０であった。

これら構造体をフィルタとして排気量２．２１のディー
ゼルエンジンの排気通路の途中に取り付け、エンジンか
ら排出されるパティキエレートの捕集特性を評価した。

エンジン条件は２０００ｒｐｍｘ６　ｋｇ　−ｍで行っ
た。なお、捕集ネηはスモークメークで、フィルタ前後
の黒化度に、、に、を測定しイルタ前後の差圧を水根マ
ノメータにて測定巳た。

その結果を第６図に示す。図に示される通り、捕集効率
は殆ど低下しないが、圧力損失は大巾−二低下した。

（実脩Ｖ／ＩＩ　３　） 体格形状直径ｔ　ｏ　ｏ　＊＊、長さ２Ｑｉｍで、ａを
１゜５鶴（平均）に固定してｂ　／　ａを変化させたセ
ラミックス構造体を実施例１と同様の方法で作製した。

更に、このセラミックス構造体の骨格に活性アルミナを
３０ｇ付着させた。活性アルミナコーティングは、アル
ミナゾル１０〜２０−ｔ％、硝酸アルミニウム２０ｗｔ
％、残部γ−Ａ１ｔ０２に水を加えてコーテイング液と
し、この液をセラミックス構造体に含浸させ、余剰分を
除去後、乾燥し、７５０℃、１時間の条件で焼成を行っ
た。

次に、Ｔ−アルミナをコーティングした構造体に、貴金
磨触媒を担持させる方法について説明する。塩化白金酸
（）（ｚ　Ｐ　ｔ　Ｃ’２　ｂ・６Ｈ，Ｏ）、塩化ロノ
ウム（ＲｈＣｆｆｔ・３８ｚＯ）を金属当り重量比７：
３で含む１〜３ｗｔ％水溶液に、前記構造体を浸漬し、
軽く水切りを行った後、７００℃で約１０分間程度加熱
処理を行い、総量で０．２ｇのＰｔ−Ｒｈ混合触媒を担
持させた。

上記のように作成巳た油媒を排気量２０００　ｃｃのガ
ソリンエンジンの排気管に装着し、排ガス中のＴ、Ｈ，
Ｃ，（）−タルハイドロカーボン）の濃度を測定した。

触媒への入ロガス温は４００℃である。また、圧力順失
は、３＋１？／ｗｉｎの空気を触媒体へ流すことにより
求めた。

と 圧力損失≠Ｔ、Ｈ，Ｃ，浄化率との関係を第７図に示す
。ｂ　／　ａが変化しても浄化性能はほぼ一定であるの
に対して、圧力損失はｂ　／　ａが１．５以上になると
低下する。従来例がｂ／ａ＝１．０〜１゜２なので本発
明は大巾な圧力損失低下効果がある。

（実施例４） 実施例３のｂ／ａ＝１．８のものを用い、第４図に示す
ような触媒体３０を構成した。なお、触媒体３０の最大
直径は１００ｎ、長さは８０ａｎである。池の寸法は図
中に示しである。また、触媒体３０はＵ字形状をなし、
矢印に示す方向に排気ガスを流し、端部壁３１と円錐状
の側面壁３２と側面壁３３とから構成されている。セル
の長軸ユよ触媒体軸Ｘ−Ｘに平行であり、側面壁３２の
厚さは２０ｗである。Ｕ字端部壁３１の外周Ｓこは厚さ
２龍の緻密なコーディエライト層３４が設けられている
。各壁にはトータルで１００ｇの活性アルミナが付着さ
れ、また、トータルで０．８ｇの貴金属触媒（Ｒｈ／Ｐ
　ｔ　＝’３／　７）が担持されている。

これを実施例３と同様の条件で性能評価を行った結果、 Ｔ、Ｈ，Ｃ，浄化率　　　　　　９１％圧力狽失（３ｒ
ｒ？　／　ｗｉｎ　Ａｉｒ　）　　　４．　Ｏｕ＋Ｈｇ
であり、良好な触媒体であった。

以上のように各実施例から明らかなように本発明の多孔
質セラミックス構造体は、捕集効率や浄化性能を従来と
同様程度に保持したまま圧力損失を大きく低下させるこ
とができる。その理由は次のようである。

実鉋例３で説明する。長さ２０鰭の触媒体をガスか直線
的に１乙゛と考えると、従来では１３ケのセルか存在す
るの５二対して本発明の一実施例のようにｂ／ａ＝２．
２のものでは、６ケのセルしか存在しないこと−こなる
。つまり、車速に考えると、第３図および第１１図にお
いて、ガス陵子は流几シこほぼ直角な骨（各２１　ａに
より従来で：よ１３回、本発明の一実梅タリでは骨格１
１ａにより６回乱されることになる。つまり、従来の骨
格でのガスの乱れが本発明の一実施例では少なくなるこ
とを示している。圧力損失がガスに働（慣性力と粘性力
とにより生じていることを考えれば、ガスの乱れが少な
くなることにより、慣性力が滅じ圧力損失が低下するこ
とは自然である。

一方、浄化性能が保持される理由は、第８図において、
ガスと平行な骨格１１ｂに沿うガスの流れ分が多くなる
からである。つまり、従来では流れにほぼ直角な骨？３
２１２が多くあるためにガスが乱され、下流側の骨格２
１ａ、２１ｂ：こ接准する確率が多くなる。本発明の一
実施例では、従来はど乱れはしないが、ガスの；流れ方
向２こ骨ｔ３１１ｂが寸法的に長くあるため、逆に骨ｔ
ｇｔｔｂとガスとの接触確率も増加し、結局トータルと
して浄化性能１よ維持される。

つまり、従来５よ成る浄化性能を得るのに過やｌなガス
の乱れが生じ、その分圧力損失で不Ｆｌｌが生している
ことになる。

この関係：よ実施例２のフィルタの場合も同ｉ食である
。ガス骨格への衝突確率はトータルとして保持されるた
めに、捕集効率は、従来レベルに維持される。

（実施例５） 実施例５では、第１２図（ａ）、ら）に示す如く体格形
状直径１０７Ｍ、長さ７８ＩＩＩ１１の円柱形状の多孔
質セラミックス構造体５０でセル形状を、平均でｂ　／
　ａ　＝　３．５、ａの長さを平均で３．５　ｍｍとし
た。

またこのセラミックス構造体５０は、多孔質部５６とそ
の両端に設けられる端面補強層５８、そしてセラミック
ス構造体５０の周辺部を補強する外周補強層６０が設け
られている。

端面補強Ｎ５８は、多孔質部５６のセルの密度（０，２
５ｇ／ｃｃ）よりも高い密度（０，３５ｇ　／ｃｃ）を
有する。また、この端面補強層５８の厚さはおよそＩＯ
−である。

外周補強層６０は、厚さ約２閣の緻密なセラミックスよ
りなりセラミックス構造体５０の最外周に設けられてい
る。

ここで、実施例５の製造方法を説明する。実施例１と同
様の方法によつて実施例５でのポリウレタンフォームの
セルの形状ヲ、 ｂ／ａ＝３．４（平均値）　　ａ−３，５（平均値）で
ある第２図と相似形とする。

また、このウレタンフオーム成形体の含浸に使用される
セラミックススラリーの原料は、焼成によりコージェラ
イト組成となる酸化マグネシウム（Ｍｇｏ）、アルミナ
（Ａ　ｌ　ｚ　Ｏｓ　）　、ケイ酸（ＳｉＯｚ）を含む
混合粉末、あるいは上記混合粉末を加熱しコージェライ
ト系セラミックにし、これを粉末化した合成コージェラ
イト粉末、あるいは両者の混合物にメチルセルロース、
ポリビニルアルコール等のバインダ、および水を加えた
ものである。前記ウレタンフオームをこのスラリーに含
浸した後、エアガンや遠心分離装置を用いて余分なスラ
リーを除去し、８０°Ｃ−１２０℃の乾燥炉の中で２〜
３時間乾燥する。以上の含浸から乾燥までの掻作を２〜
３回繰り返し、必要量のセラミックスラリ−をウレタン
フオーム発泡体骨格表面に付着させる。

次に、外周補強層６０と端面補強Ｎ５８とを形成する。

両者の形成はどちかを先に行っても良いが、ここでは外
周補強層６０を先に形成する。

外周補強層６０は、前述のようにウレタンフオーム発泡
体骨格表面にセラミックスを付着させた状態で、先のス
ラリーと同一材料のスラリーをポリウレタンフォーム外
周部に２Ｍの厚さになるようシこ刷毛で塗り込み、８０
〜１２０°Ｃの乾燥炉中で２〜３時間乾燥することによ
り形成する。

そして端面補強層５日をセラミックスが付着した前記の
ウレタンフオームの端部の１０−だけを先のスラリー中
に含浸させ、その後、フオーム骨格の連通孔に残った余
剰スラリーを、例えばエアガンや遠心分離装置を用いて
除去し、端面部のセラミックス密度を高くし、１２−０
°Ｃの乾燥炉で３０分間乾燥させることにより形成する
。

外周補強層６０および端面補強層５８を両端面に形成し
た後、焼成温度１３００−１４７０°Ｃで５〜６時間焼
成処理を行い実施例５の多孔質セラミックス構造体が得
られる。

セラミックス構造体５０の端面または外周を補強するこ
とにより従来、セルが楕円形状であるために端面が非常
に弱く、セラミックス構造体をケースへ圧入する場合に
、ケースへの圧入時の荷重がセラミックス構造体の端部
にかかったり、また、自動車に装着された場合に、エン
ジン等からの強い振動を受けることにより、端面付近の
セラミックスが欠けてしまうことを防止し、かつ圧力損
失が低下し、浄化率が維持された多孔質セラミックス構
造体が得られた。

（実施例６） 多孔質セラミックス構造体に端面補強層を設ける他の実
施例を述べる。

実施例５と全く同様の方法に得られた外周補強層が設け
られたウレタンフオームの端面に、粘度を１０００ｃｐ
ｓ程度に調整した実施例５と同成分のセラミックススラ
リーを高粘度用スプレーガンによって、密度が０．３５
　ｇ　／ｃｃ、深さが杓１０調にスプレー塗布し、１２
０°Ｃの乾燥炉で３０分乾燥した。その他は、実施例５
と全く同様の方法によって端面補強層が設けられた多孔
質セラミノクス構造体を得た。

（実施例７） 端面補強層の深さおよび密度の最適範囲を強度の向上お
よび排気ガスの流入のしやすさく通気抵抗）を考慮し、
以下のように定めた。

まず、体格形状直径１０７ｍｍ、長さ７８ｍｍでａを３
．５　ｍｍ　（平均値）、ｂ／ａ＝３．Ｌ多孔質部の密
度が０．２５ｇ／ＣＣであるセラミックス構造体におい
て、端面補強層の密度を０．３５　ｇ　／ｃｃに固定し
、この端面補強層の深さを３．５，１０，１５゜２０．
２５ｍｎ＋と変化させ、それぞれをサンプル１乃至６と
した。また比較例３として端面補強層の設けないものを
サンプル７とした。それぞれのセラミックス構造体の通
気抵抗および端面強度を測定した。

通気抵抗の測定は、室温において、３ｒｒｒ／ｍｉｎの
空気を担体に流し、担体前後の差圧を測定しまた、端面
強度の測定は端面に直８１０柵の鉄製の円柱を当て、こ
の円柱に圧力を加えた場合の、セラミックス構造体の端
面が欠ける直前の荷重値を端面強度の値とした。

第１３図に、端面補強層の深さと通気抵抗、端面補強層
の深さと端面強度との関係を示す。

第１３図により明らかなように、端面補強層の深さを小
さくすると、通気抵抗が小さくなり、また、端面補強層
の深さを大きくすると端面強度が良好となることがわか
る。以上より、通気抵抗と端面強度との両方を満足する
数値範囲は、端面補強層の深さで３　ｍｍ以上、２５印
以下が望ましい。

これは、この数値範囲より小さい値では、端面強度の向
上は殆ど得られず、またこの数値範囲より大きい値では
、端面強度の増加以上に、通気抵抗が増加してしまい、
良好とはいえない。

しかし、この数値範囲より大きい値であっても、通気抵
抗の増加を許容する場合には、この数値範囲以上であっ
ても何らさしつかえないことは明白である。

また、多孔質セラミックス構造体の形状が体格形状、直
径１０８世、長さ７８ｍ以外では、もちろん端面補強層
を設けることによる圧力損失の上昇割合は、セラミック
ス構造体の長さに対する端面補強層の長さの割合によっ
て決まるので、セラミックス構造体の長さを変化するこ
とによって、端面補強層の最適な深さも変化させなけれ
ばならない。以上より、端面補強層の最適な深さ範囲は
、セラミックス構造体の長さの約３２％以下であること
が好ましい。

次に、体格形状直径１０７帥、長さ７８＋ｕｍ″７′ａ
を３．５　ｍｍ　（平均値）、ｂ／ａ＝３．１、多孔質
部の密度が０．２５　’ｇ　／　ｃｃであるセラミック
ス構造体において、端面補強層の深さを１０ｍｍとし、
端面補強層のセラミックス密度をＯ，，３ｇ／ｃｃ、０
．３５　ｇ／　ｃｃ、０．４０　ｇ　／ｃｃ、０．５０
　ｇ　／　ｃｃ、０．６０ｇ／（Ｃ２０，７０ｇ　／　
ｃｃとし、それぞれサンプルＮｏ、　８乃至Ｎｏ、　ｌ
　３とした。各多孔質セラミックス構造体の端面補強層
の密度と通気抵抗、端面補強層の密度と端面強度との関
係を第１４図に示した。なお、通気抵抗および端面強度
の測定方法は、前記と全く同様の方法によって行った。

第１４図より明らかなように、端面補強層のセラミック
ス密度が増加するにしたがい、端面強度及び通気抵抗が
増加する。しかし端面補強層の密度が０．７　ｇ　／ｃ
ｃ以上となると、端面強度の増加する割合よりも、通気
抵抗の増加する割合の方が大きくなる。以上より、実施
例６の多孔質セラミックス構造体においての端面補強層
の密度は０．７ｇ／　ｃｃ以下が望ましいことがわかっ
た。

なお、通気抵抗の増加または強度の増加の割合は、多孔
質部の密度に対する端面補強層の密度の比によって決ま
るので、上記結果より端面補強層の密度は、多孔質部の
密度の２．８倍以下が望ましい。

また、特に最適な端面補強層の深さおよび密度の範囲は
、深さがセラミックス構造体の長さの６％乃至２０％、
密度が多孔質部の密度の１．１乃至１、４倍である。

（実施例日） 体格形状直径１０７皿、長さ８０ｍｍの円柱形状である
第１５図に示す多孔質セラミックス構造体を用意した。

多孔質部７０及び７２は、第２図に示すような長細いセ
ル構造をもっており、ｂ　／　ａは約２．９（平均値）
、ａは約３．５　ｍｍ　（平均）であり、セルの長軸Ａ
−Ａ　（第２図参照）は構造体の軸と一致させている。

また多孔質部７０は直径約４０ｍｍでありセラミックス
の密度は０．２〜０．３ｇ／　ｃｉ、また多孔質部７２
のセラミックスの密度は０．２ｇ／ｃｆｆｌである。最
外周には、外周補強層７４として緻密なセラミックスが
厚さ２Ｍで設けられている。

実施例８の多孔質セラミックス構造体の製造方法につい
て述べる。

まず、実施例１と全く同様の方法によって、セルの形状
が第２図と相似形で、 ｂ／ａ＝１．９（平均値）　ｄ−３，６ｍｍ　（平均値
）であるポリウレタンフォームを得た。

このポリウレタンフォームを成形後、実施例１と同様の
セラミックススラリーに浸漬させ、ポリウレタンフォー
ムの三次元網目状の骨格表面にセラミックススラリーを
所定量付着、乾燥させる。

さらに、中央部直径約４Ｑｍｍの部分にはセラミックス
スラリーを流し込み、所定量付着後乾燥させる。そして
、外周補強［７４を実施例５と同様の方法によって形成
し乾燥させた後、約１３５０　’Ｃで約７時間焼成する
ことにより、中央部の多孔質部７０が多孔質部７２に比
べ、セラミックスの密度が密な多孔質セラミックス構造
体を得ることができる。

ここで、実施例８の比較例として、比較例４では、従来
のセル構造（第１Ｏ図参照）で、多孔置部全体を同じセ
ラミックス密度０．２　ｇ　／ｃｉとしたものを、また
比較例５としては、セル構造は従来のセル構造（第１０
図参照）で、中央部の直径約４０ｍｍの部分の密度が０
．３ｇ／ｃポで他は０．２ｇ／ｃ４としたものを用意し
た。比較例４および比較例５の体格形状は、実施例８の
体格形状と同様である。また、比較例４および比較例５
のセルは第１０図と相似形であり、 ｂ　／　ａ　＝約１．３（平均値）ａ・・・約４．８ｍ
ｍ（平均値）である。

次に、実施例８、比較例４．５の円柱軸方向に空気を流
して圧力損失の測定を行った。空気は３ｒ！？／ｍｉｎ
流して測定した。なお、空気が円柱側面から流れないよ
うにして測定した。その結果、比較例４の圧力損失が５
．９　ｍｍ　ｆ（ｇ、比較例５の圧力損失が６．８　Ｍ
Ｈｇであったのに対して、実施例８では４．９　ｍｍ　
Ｈｇという比較例４および５と比較して約２０〜３０％
の圧力損失の低下がみられた。

（実施例９） 実施例８で得られたセラミックス構造体の触媒担体とし
ての性能を評価した。

比較例６または比較例７は実施例１と全く同様の方法で
得られたセルが長細い形状の多孔質セラミックス構造体
であり、その密度を比較例６では、０．２ｇ／ｃｔａ、
比較例７では０．３　ｇ　／ｃｆｆｌとした。

これら、実施例９、比較例６．７によって得られた多孔
質セラミックス構造体を、各セラミックス構造体の骨格
に活性アルミナを６０ｇ付着する以外は実施例３と全く
同様の方法によって、総量で０．８５　ｇのＰ　Ｌ　−
Ｒｈ混合触媒を担持させた。

上記のように作成した触媒を排気量２０００ｃｃのガソ
リンエンジンの排気管に装着し、排ガス中の一酸化炭素
（ＣＯ）の濃度を測定した。この時の触媒への入口ガス
温度は３２０°Ｃであった。

実施例９、比較例６．７のそれぞれ得られた多孔質セラ
ミックス構造体の浄化性能の結果を第１６図に示す。第
１６図より明らかなように、全体の密度を０．２　ｇ　
／ｃ＋］とした比較例６や、密度を０゜３ｇ／ｃｗｔと
した実施例７と比べ、中央部を０．３ｇ／　ｃｏｄ、そ
の他を０．２　ｇ　／ｃ＋ｄとすることにより、浄化性
能を大幅に向上させることができた。

以上のようにセルが長細い形状である円柱状の多孔質セ
ラミックス構す体の中央部の密度を密に、その他の密度
を中央部に比べ疎とすることにより、この構造体が例え
ば自動車の排気管に取り付けられた際には、構造体の中
心部を通る排気ガスの流速が若干低下させられ、流速分
布が小さくなるため、浄化性能が向上し、かつセル形状
が長細い形状であるため、圧力損失が小さいという、す
くれた多孔質セラミックス構造体を得ることができた。

実施例５．６では、端面補強層におけるセラミックスの
密度を、第１７図（ａ）の如く、一定としたが、第１７
図の（ｂ）〜け）に示す如く、端面に近いほど密度が大
となる様に、深さに対して階段状又は連続的に密度を変
化させてもよい。以上のような密度の変化を設けること
により、振動等の応力が′加わった場合等には、その応
力が分散し、端面骨格の欠けをより防止することができ
る。

本発明多孔質セラミックス構造体に端面補強層を設ける
方法として実施例５，６で述べたが、他に任意の深さま
でセラミックススラリーを刷毛塗りし、その後余剰スラ
リーをエアガン等で除去してもよい。

多孔質セラミックス構造体に設ける端面補強層を形成す
るセラミックススラリーは、多孔質部に用いられるスラ
リーと同一としたが、もちろん異なる原料よりなるセラ
ミックススラリーとしてもよい。

実施例５，６では、端面補強層の形成を、ポリウレタン
フォーム全体にセラミックススラリーを付着させた後と
したが、端面補強層を形成させる深さまでセラミックス
を付着させた後に、ポリウレタンフォーム全体にセラミ
ックススラリーを付着させてもよい。

前記実施例では、セラミックス構造体の両端に端面補強
層を形成したが、これは必ずしも両端面に施す必要はな
く、必要な側のみに施しても良い。

例えば、セラミックス構造体をケースへ圧入する際に入
口側の端面を押すのであれば、力のかかる人口側のみに
上記端面補強層を形成してもセラミックス構造体の工大
時の端面の多孔質セラミックスの欠けを防止することが
できる。

実施例８，９では多孔質部を一体の状態のまま密度を変
化させたが、予め中央部と外周部の有機発泡体を作成し
、それぞれのセラミックス密度を変化させ、その後に、
各々の有機発泡体を重ね合わせて焼成することにより多
孔質セラミックス構造体を得てもよい。

前記実施例８．９では、中央部を密にするのに有機発泡
体に付属させるセラミックス量を変えたが、中央部と外
周部で、有機発泡体のセル径りを変えることにより中央
部を密にしてもよい。

例えば、中央高密部１はセル径りが約３Ｍの有機発泡体
を、外周低密部２はセル径りが約５胴の有機発泡体をそ
れぞれ出発原料として長細いセル構造に形成してこれを
第２実施例のように重ね合わせて形成してもよい。セル
径が約３　ｍｍを出発原料としたものは、セル径りが約
５Ｍのそれとくらべ、それだけセルが密となるため、構
造体の中央を密とすることができる。

実施例８．９では、多孔質部を中央部と外周部の２つに
わけていたが、多層としても当然よく、また連続的に変
えてもよい。

なお、実施例１に示した出発材料である樹脂発泡体をそ
のままフィルタとして用いることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多孔質セラミックス構造体のセル構造
組織を示す写真、第２図は第１ｆＪのセル構造の一部を
拡大して示す模式図、第３図ないし第５図は本発明の多
孔質セラミックス構造体の一実施例の形状例を示す断面
図、第６図および第７図は本発明の作用説明に供する特
性図、第８図は本発明の説明に供するセル構造の模式図
、第９図は従来の多孔質セラミックス構造体のセル構造
を示す写真、第１０図は第９図のセル構造組織の一部を
拡大して示す模式図、第１１図は本発明の説明に供する
セル構造の模式図、第１２図（ａ）、　（ｂ）は本発明
の実施例５を示す模式図および断面図、第１３図は端面
補強層の深さと通気抵抗および端面強度との関係を示す
特性図、第１４図は端面補強層の密度と通気抵抗および
端面強度との関係を示す特性図、第１５図は本発明の実
施例８を示す模式図、第１６図は実施例９の性能を示す
特性図、第１７図は本発明の他の実施例を示す特性図で
ある。 １０・・・セル、１１・・・骨格、１２・・・内部連通
空間。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部連通空間を有する三次元網目状の骨格を備え
   たセル構造をなした多孔質セラミックス構造体において
   、該構造体を構成している前記セル構造の個々のセルが
   長細い形状を有しており、該セルの平均長径ｂと平均短
   径ａとの比ｂ／ａが少なくとも１．５であることを特徴
   とする多孔質セラミックス構造体。
2. （２）前記セルの平均短径ａは０．５ないし２ｍｍであ
   り、かつ前記平均長径ｂと平均短径ａとの比ｂ／ａは１
   ．５ないし３であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の多孔質セラミックス構造体。
3. （３）前記セルの長軸が排気ガスの流れ方向に対してほ
   ぼ平行となるように排気ガス中に設置されてディーゼル
   エンジン用パティキュレート捕集フィルタとして用いら
   れることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の多孔
   質セラミックス構造体。
4. （４）前記三次元網目状の骨格表面に触媒物質が被覆さ
   れており、前記セルの長軸が排気ガスの流れ方向に対し
   てほぼ平行となるように排気ガス中に設置されてエンジ
   ン排気ガス浄化用触媒体として用いられることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の多孔質セラミックス構
   造体。
5. （５）前記多孔質セラミックスの少なくとも一部に前記
   セラミック泥漿を余剰に付着させ焼結させることによっ
   て得られることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の多孔質セラミックス構造体。