JPS63161383A

JPS63161383A - ハニカム状成形体の乾燥方法およびその装置

Info

Publication number: JPS63161383A
Application number: JP30608286A
Authority: JP
Inventors: 利文向井
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1986-12-22
Publication date: 1988-07-05

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）本発明はハニカム状成形体の乾燥方法およびその装置に
係り、特に乾燥割れを防止して歩留まりを向上させ、さ
らに乾燥時間を短縮するのに好適なハニカム状成形体の
乾燥方法およびその装置に関する。

（従来の技術）最近、各種排ガス浄化用触媒、燃焼用触媒等の担体また
は蓄熱型熱交換器としてセラミックス製ハニカム状成形
体が使われている。その理由としては、当該セラミック
ス製ハニカム状成形体が耐熱性に優れているのみならず
、空間速度に対する圧損が小さい、熱の発散が良いこと
などが挙げられる。

セラミックス製ハニカム状成形体の製造方法としては、
ペーパディッピング法、パネル積層法および押出法等が
知られている。中でも押出法は、口金の形状によって任
意の形状や寸法のセルに成形でき、しかも連続的に成形
できるという点からハニカム成形方法の主流となってい
る。この方法によるセラミックス製ハニカム状成形体は
、混練、成形、乾燥および焼成の工程を経て得られるが
、ハニカムの大型化、リブの薄肉化、セルの小径化のニ
ーズに伴い、乾燥が製品の歩留まりに影響する重要な工
程となっている。すなわち、成形体の外形寸法が大きく
なったり、セルの数が増えた場合は、乾燥時に中央部と
端部での乾燥度の違いが助長され、乾燥収縮量の差異が
大きくなって割れが発生しやすくなる。

ハニカム成形体の乾燥方法としては、温度と湿度を制御
しなから乾燥させる方法、セルの流路方向に空気等を流
通させる通風乾燥、成形体を冷却しなから減圧する凍結
真空乾燥等が挙げられる。

ところが一般に湿度を高くする乾燥法では、比較的均一
に乾燥が進むため、割れが発生しにくいが、乾燥に長時
間装するため、量産には不適当である。

また通風乾燥法では、短時間で乾燥が終了し得る反面、
乾燥が均一に進まず、その結果乾燥収縮量に差異が生じ
、割れが発生しやすく、歩留まりが悪いという問題があ
る。一方、凍結真空乾燥等の乾燥方法も知られているが
、装置が大がかりになる。

（発明が解決しようとする問題点）上記従来技術は、製品の品質および歩留まりを重視する
あまり、乾燥時間の短縮や乾燥装置の簡略化に関する配
慮がされておらず、したがって製品が一般にかなり高価
なものにならざるを得なかった。

本発明の目的は、セラミックス製ハニカム状成形体の製
造における乾燥工程での割れを防止し、歩留まりを向上
させ、しかも乾燥時間を短縮し、作業能率を上げるのに
好適な乾燥方法およびその装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的は、コンベアを内蔵した風洞装置と、該風洞装
置内部の流れ方向に少なくとも２個の温度湿度検出装置
を取り付けた乾燥装置において、該コンベアの上に移動
方向と流路方向を合わせた２個以上の未乾燥ハニカム成
形体を並べ、これらを主流空気と対向方向に連続あるい
は断続的に移動させ、乾燥体をコンベアの下流側、すな
わち風洞の上流側から取り出し、別の未乾燥体をコンベ
アの上流側、すなわち風洞の下流側から供給し、しかも
該洞内部の温度湿度を検出しなから空気流速、コンベア
の移動速度および未乾燥体の供給位置を所定の値に制御
することにより達成される。

すなわち、本発明の乾燥方法は、風洞内に設゛けられた
コンベア上に２個以上のハニカム状成形体を並べ、該風
洞内に乾燥用の主流空気を流通させ、未乾燥ハニカム成
形体をコンベアの上流側から供給し、該主流空気と対向
方向に前記コンベアを移動し、乾燥ハニカム成形体をコ
ンベアの下流側から取り出すことを特徴とする。

また本発明の乾燥装置は、コンベアを内蔵する、長手方
向に伸縮可能な風洞と、該風洞内に乾燥用主流空気を送
給する手段と、該風洞内のガス流れ方向に間隔をおいて
設けられた温度湿度検出手段と、該温度湿度検出手段で
検出された温度、湿度より前記主流空気の水蒸気濃度分
布を検知し、該分布が設定範囲になるように前記主流空
気の流速、コンベアの移動速度および、または未乾燥ハ
ニカム成形体の供給位置を制御する装置とを備えたこと
を特徴とする。

本発明において、コンベア上に並べた未乾燥ハニカム成
形体の移動方向を主流空気と対向方向に移動させるのは
、次の理由による。すなわち、主流空気の水蒸気濃度を
制御するのに、成形体のもつ水分を積極的に利用するた
めで、コンベアの上流側に位置する成形体には、含水量
が少なく、水蒸気濃度の比較的低い空気を通し乾燥を促
し、逆にコンベアの下流側に位置する成形体は含水量が
多く、空気がこの位置まで到る間に水蒸気を取り込み、
乾燥速度を抑えるためである。その結果、個々の成形体
の長手方向における水分差が均一化され、効率よく乾燥
を行なうことができる。この適正制御は、風洞内に設置
した温度湿度検出器によって主流空気の水蒸気濃度を求
め、この情報に基づき、送風機からの空気流速、コンベ
アの移動速度および未乾燥成形体の供給位置を変化させ
ることにより行なわれる。ただしここでの適正制御とは
、成形体に割れを発生させることなく短時間で連続的に
乾燥させることを意味する。またそのための具体的な条
件は、実施例で説明する。

（実施例）本発明によるハニカム状成形体の乾燥方法および装置の
実施例を第１図に基づいて説明する。

第１図に示す装置は、コンベアＩＯを内蔵し、長手方向
に伸縮可能な風洞４．４Ａ、送風機１、整流板２等から
なる風洞装置１５と、該風洞４．４Ａ内部の流れ方向に
間隔をおいて３ケ所以上設けられた温度湿度検出器３と
、該温度、湿度の情報から得られる主流空気の水蒸気濃
度分布により送風機１の空気流速、コンベア１０の移動
速度および未乾燥ハニカムの供給位置を制御する装置１
１とから構成される。

本乾燥に供されるハニカム成形体は、水分を１８〜４５
ｗｔ％含み、残りが無機物のセラミックス原料と、有機
系の結合剤、潤滑剤、可塑剤等からなる。これらの原料
を十分混練し、次いで口金によってハニカム状に押出成
形することによって本発明のハニカム状成形体（以下、
単にハニカムとも称する）が得られる。また焼成された
セラミックスハニカムにＭ［成分等をウォッシュコート
した未乾燥ハニカムも本発明の対象となり得る。

ここでいうハニカム（形状）とは、セル形状が六角形に
限られるものではなく、四角形、三角形等の多角形また
は円形をなすもので、開孔率は４０〜８０％の範囲のも
のである。また外形は、特に限定するものではなく、四
角柱、円柱または楕円柱いずれでもよい。本発明は、特
にセル断面の最も長い辺が２鶴以下で、リブ厚が０．５
鶴以下、外形断面の最も長い辺が１００ｍｍ以上、長さ
が５０鰭以上のハニカムを乾燥する場合に優れた効果を
発揮する。

次に第１図の装置の各構成部分の機能について述べる。

まずコンベア１０は、未乾燥ハニカム９を空気流と対向
方向に移動させるための装置である。コンベア１０での
空気条件としては温度が１０〜８０℃、湿度が１０〜９
０％の範囲ではハニカムの水分量が２ｗｔ％以下まで乾
燥する。実際には室温で相対湿度が８０％以下であれば
問題ない。ただし、この条件では水分が完全に蒸発せず
、１〜２ｗｔ％残留するが、この状態で焼成に供しても
焼成割れすることはない。コンベア１ｏの長さは、未乾
燥ハニカム９の坏土組成、外形、セル寸法等によって決
める必要があるが、コンベア上にハニカムが１０個以上
乗るだけの寸法であれば十分である。すなわち、個々の
ハニカムの幅が５０鰭であれば、コンベアの長さは５０
０　ｍｍ以上あればよい。これにより短い場合には、単
一ハニカムの長さ方向に乾燥度の差が生じゃすく、割れ
る場合がある。ただし、例えば坏土中の水分量が少なく
乾燥割れしにくい場合は、風洞を縮め、コンベアの途中
から未乾燥ハニカムを供給すればよい。

また、温度湿度検出器３は、風洞内部の水蒸気濃度分布
を検出するために設けられ、長さ方向に間隔をおいて少
なくとも３ケ所設置する必要がある。

すなわちひとつは、処理中のハニカムに当たるまでの部
位（第１図のＡ）、後の２つは、コンベア上にある処理
中のハニカムの最上流端から空気流方向に該単一ハニカ
ムの１〜２個分の間隔で設置するのが好ましい（Ｂ、Ｃ
）。この理由は、ハニカム成形体が乾燥しているか否か
の判別をコンベアから取り出されるハニカムの２〜４個
前の位置で行なうためである。この間隔がこれより狭い
と未乾燥のハニカムが取出口から排出される可能性があ
り、逆に広いとコンベアの上流側で乾燥が進みすぎ、割
れを発生させる原因ともなる。

また、送風機１からの空気流速、コンベア１０の移動速
度は、それぞれ独立して制御することができないので、
前述した温度湿度検出器より得られた水蒸気濃度の分布
により第４図に示すようなフローで制御される。すなわ
ち、風洞の中を移動する間に乾燥が終了し、しかも割れ
が発生しない条件を選択しなから制御するものである。

また割れの有無は、コンベア上の成形体の含水量が各風
洞の位置で定常状態に達した後、例えば目視により行な
われる。ここで割れが発生した場合、未乾燥体の供給位
置を風洞の上流側に移行し、同様の制御が行なわれる。

このように、風洞内の空気流速およびコンベアの移動速
度は、ハニカムの形状、寸法、組成またはコンベアの長
さ等によって変わり、一義的に決まらないが、空気流速
を１〜１０ｍ／ｓ、移動速度を０．２〜’ｌ　ｍ　／　
ｈ可変できれば十分である。すなわち、単一ハニカムの
実用可能な長さの最小値は２０ｍｍ前後であり、この場
合の空気流速は３　ｍ　／　ｓ以下にしないと将棋例し
になってしまう。またｌ　ｍ　／　ｓ以下でないと通風
する効果が発現しない。この範囲の流速では、コンベア
の移動速度を２　ｍ　／　ｈ前後であれば十分乾燥する
。一方、実用可能な単一ハニカムの長さの最大値は５０
０ｍ前後であるが、この場合空気流速を大きくすると割
れが生じやすく、１０ｍ／ｓ以下が好ましい。この場合
のコンベアの移動速度は２ｍ　／　ｓであれば十分乾燥
する。

以上のような制御により定常に達した場合の位置Ｘに対
する水蒸気濃度および乾燥速度の関係をそれぞれ第２図
および第３図に示す。成形体表面における水蒸気濃度は
、空気流れの下流方向に行くにつれ増加し、未乾燥ハニ
カムの供給口付近では飽和濃度近くまで達する。また主
流空気の水蒸気濃度は、成形体表面のそれと同様の傾向
を示すが、やや低い分布となる。一方、物質伝達率は、
成形体の上流端で最も大きくなり下流方向に行くにつれ
低下する。そこで、各位置での成形体表面と主流空気の
水蒸気濃度差と物質伝達率の積が局所の乾燥速度となり
、第３図に示すようにほぼ一定となる。その結果コンベ
ア上ではほぼ直線的な水分分布が生じ、割れを引き起こ
すような急激な水分分布が生じないことが分かる。

（比較例）第５図と第６図にコンベアを動かさない状態、すなわち
ハニカム成形体を固定した状態での位置Ｘに対する乾燥
特性を示す。本状態では、乾燥が進行するにつれ、各位
置での水蒸気濃度や乾燥速度が変化する。ここでは、乾
燥初期について示したが、第５図で分かるように上流端
では、成形体がほとんど乾燥していないため、その表面
での水蒸気濃度が飽和濃度近くある。しかも主流空気は
、水蒸気を受は取らないまま成形体に入るとともに、物
質伝達率は最大値をとるため、第６図で示すように、乾
燥速度がこの点で極めて大きくなり、乾燥初期に最上流
端において急激な水分分布を発生させやすく割れの原因
となる。

（発明の効果）本発明によれば、ハニカムセラミックスの製造において
、コンベア上の乾燥位置によらずに乾燥速度を均一化で
きるので、乾燥工程での割れを防止し、歩留まりを向上
させ、しかも乾燥時間を短縮し、作業能率を上げること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明なる一実施例を示すハニカム状成形体
の乾燥装置の側面図、第２図は、第１図の装置のＸ軸方
向におけるハニカム成形体表面の水蒸気濃度、主流空気
の水蒸気濃度、物質伝達率の分布を示す図、第３図は、
第１図の装置のＸ軸方向における乾燥速度と成形体重量
の変化を示す図、第４図は、本発明による乾燥装置の制
御フローの一例を示す図、第５図は、ハニカム成形体を
固定した状態での比較例を示す、Ｘ軸方向におけるハニ
カム成形体表面の水蒸気濃度、主流空気の水蒸気濃度、
物質伝達率の分布を示す図、第６図は、第５図と同様に
Ｘ軸方向における乾燥速度と成形体重量の変化を示す図
である。１・・・送風機、２・・・整流板、３・・・温度湿度検
出器、４・・・風洞、５・・・空気リーク防止弁、６・
・・乾燥体取出口、７・・・乾燥過程のハニカム成形体
、８・・・乾燥ハニカム成形体、９・・・未乾燥ハニカ
ム成形体、１０・・・コンベア、１１・・・制御装置、
１２・・・送風機モータへ、１３・・・コンベアモータ
へ、１４・・・伸縮可能風洞。代理人　弁理士　川　北　武　長番第２図第３図熾、論、　ｙＣ：　Ａ、Ｂ、Ｃ位置での水蒸気濃度ひ　
　　　　：空気流速（送風機の回転数）■　　　　　−
コンベアの移動速度し　　　　　−風洞長さ第６図位置え

Claims

【特許請求の範囲】

（１）風洞内に設けられたコンベア上に２個以上のハニ
カム状成形体を並べ、該風洞内に乾燥用の主流空気を流
通させ、未乾燥ハニカム成形体をコンベアの上流側から
供給し、該主流空気と対向方向に前記コンベアを移動し
、乾燥ハニカム成形体をコンベアの下流側から取り出す
ことを特徴とするハニカム状成形体の乾燥方法。
（２）特許請求の範囲第１項において、風洞内に供給す
る空気条件を温度１０〜８０℃、相対湿度１０〜９０％
、流速１〜１０ｍ／ｓ、およびコンベアの移動速度を０
．２〜２ｍ／ｈの範囲内としたことを特徴とするハニカ
ム状成形体の乾燥方法。
（３）特許請求の範囲第１項において、コンベアの長さ
を、乾燥に供する単一ハニカム成形体の長さに対して少
なくとも１０倍以上としたことを特徴とするハニカム状
成形体の乾燥方法。
（４）コンベアを内蔵する、長手方向に伸縮可能な風洞
と、該風洞内に乾燥用主流空気を送給する手段と、該風
洞内のガス流れ方向に間隔をおいて設けられた温度湿度
検出手段と、該温度湿度検出手段で検出された温度、湿
度より前記主流空気の水蒸気濃度分布を検知し、該分布
が設定範囲になるように前記主流空気の流速、コンベア
の移動速度および、または未乾燥ハニカム成形体の供給
位置を制御する装置とを備えたことを特徴とするハニカ
ム状成形体の乾燥装置。
（５）特許請求の範囲第４項において、温度湿度検出装
置を、少なくとも３組用い、ひとつは空気送給手段から
コンベア上のハニカム成形体の最下流端面の間に設置し
、あとの２つ以降は、その端面から空気流方向に該単一
ハニカム成形体の長さの１〜２倍の間隔で設置すること
を特徴とするハニカム状成形体の乾燥装置。
（６）特許請求の範囲第４項または第５項において、コ
ンベアの長さを、乾燥に供する単一ハニカム成形体の長
さに対して少なくとも１０倍以上としたことを特徴とす
るハニカム状成形体の乾燥装置。