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KR100932876B1 - 유지 시일재 및 배기 가스 정화 장치 - Google Patents

유지 시일재 및 배기 가스 정화 장치 Download PDF

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KR100932876B1
KR100932876B1 KR1020090023365A KR20090023365A KR100932876B1 KR 100932876 B1 KR100932876 B1 KR 100932876B1 KR 1020090023365 A KR1020090023365 A KR 1020090023365A KR 20090023365 A KR20090023365 A KR 20090023365A KR 100932876 B1 KR100932876 B1 KR 100932876B1
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holding sealing
inorganic fiber
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Inventor
준이치 스기노
츠토무 야마자키
Original Assignee
이비덴 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

과제
높은 내풍식성을 발휘할 수 있음과 함께, 유지 특성이 높고, 저렴한 유지 시일재를 제공하는 것.
해결 수단
매트상의 유지 시일재로서, 상기 유지 시일재는, 주로 알루미나를 함유하는 제 1 무기 섬유와, 주로 실리카를 함유하는 제 2 무기 섬유가 혼재되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
유지 시일재, 배기 가스 정화 장치.

Description

유지 시일재 및 배기 가스 정화 장치{HOLDING SEALING MATERIAL AND EXHAUST GAS PURIFYING APPARATUS}
본 발명은, 유지 시일재 및 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.
종래에 디젤 엔진 등의 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스 중에는, 입자상 물질 (particulate matter) (이하, PM 이라고도 한다) 이 함유되어 있고, 이 PM 이 환경이나 인체에 해를 미치는 것이 문제되고 있다. 또한, 배기 가스 중에는, CO, HC 또는 NOx 등의 유해한 가스 성분이 함유되어 있고, 이 유해한 가스 성분이 환경이나 인체에 해를 미치는 것에 대해서도 문제되고 있다.
그래서, 내연 기관과 연결됨으로써 배기 가스 중의 PM 을 포집하거나, 배기 가스에 함유되는 CO, HC 또는 NOx 등의 유해한 가스 성분을 정화하는 배기 가스 정화 장치로서, 근청석이나 탄화규소 등의 다공질 세라믹으로 이루어지는 배기 가스 처리체와, 배기 가스 처리체가 내부에 배치 형성되는 케이싱과, 배기 가스 처리체와 케이싱 사이에 배치 형성되는 유지 시일재로 이루어지는 배기 가스 정화 장치가 다양하게 제안되어 있다. 이들 유지 시일재는, 주로 무기 섬유로 이루어지고, 그 무기 섬유가 갖는 탄성에 의해 배기 가스 처리체를 유지함으로써, 배기 가스의 압력에 의한 배기 가스 처리체의 탈락을 방지한다.
여기서, 최근에 내연 기관에 대해서는, 연비의 향상을 목적으로 하여 이론 공연비에 가까운 조건으로 운전하기 때문에, 배기 가스의 온도가 고온화되는 경향이 있다. 특히, 내연 기관을 고회전역에서 작동시킨 경우에는, 내연 기관으로부터 배출된 직후의 배기 가스의 온도가 1,000 ℃ 정도의 고온으로 되는 경우가 있다. 그 때문에, 배기 가스 정화 장치에 도달한 고온의 배기 가스에 의해, 배기 가스 정화 장치도 고온으로 되는 경우가 있다.
따라서, 상기 서술한 배기 가스 정화 장치를 구성하는 유지 시일재로는, 1,000 ℃ 정도의 고온 조건하이어도 용손 (溶損) 등에 의해 파손되지 않는 것이 요구된다.
지금까지, 고온 조건하에서의 사용을 목적으로 한 유지 시일재로는, 주로 알루미나를 함유하는 무기 섬유 (이하, 간단히 알루미나 섬유라고도 한다) 를 사용한 유지 시일재가 제안되어 왔다.
일반적으로 알루미나 섬유는, 무기 섬유 중에서도 비교적 내열성이 높고, 내풍식성이 높지만, 탄성이 낮다. 그 때문에, 알루미나 섬유만으로 이루어지는 유지 시일재는, 배기 가스 처리체를 유지하는 특성 (이하, 간단히 유지 특성이라고도 한다) 이 낮다. 따라서, 알루미나 섬유만으로 이루어지는 유지 시일재에 높은 유지 특성을 부여하기 위해서는, 다량의 알루미나 섬유를 사용할 필요가 있다.
여기서, 알루미나 섬유는, 무기 섬유 중에서도 비교적 고가이다. 그 때문에, 다량의 알루미나 섬유를 사용하는 유지 시일재에서는, 유지 시일재 자체가 고가로 되고, 나아가서는 이것을 사용한 배기 가스 정화 장치가 고가로 된다는 문제가 있다.
이와 같은 문제에 대해서는, 예를 들어 열처리한 주로 실리카를 함유하는 무기 섬유 (이하, 간단히 실리카 섬유라고도 한다) 로 이루어지는 유지 시일재가 제안되어 있다 (특허문헌 1).
또한, 알루미나 섬유로 이루어지는 층과, 주로 알루미나와 실리카를 함유하는 무기 섬유 (이하, 간단히 세라믹 섬유라고도 한다) 로 이루어지는 층의 2 층의 무기 섬유층으로 이루어지는 유지 시일재가 제안되어 있다 (특허문헌 2).
특허문헌 1 : 일본 공표특허공보 2006-501402호
특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 2004-204819호
특허문헌 1 에 기재된 유지 시일재는, 무기 섬유 중에서는 비교적 저렴한 실리카 섬유를 열처리함으로써 탄성을 높인 실리카 섬유로 이루어진다. 그 때문에, 유지 시일재를 구성하는 실리카 섬유가 소량이라도 높은 유지 특성을 발휘할 수 있다고 알려져 있다. 또한, 저렴한 유지 시일재 및 배기 가스 정화 장치로 할 수 있다고 알려져 있다.
그러나, 특허문헌 1 에 기재된 유지 시일재를 배기 가스 정화 장치로서 사용한 경우에는, 유지 특성이 높다고 알려져 있음에도 불구하고, 배기 가스 처리체가 탈락되는 경우가 있었다.
본 발명자들이 특허문헌 1 에 기재된 유지 시일재에 대해 검토한 결과, 실리카 섬유는, 무기 섬유 중에서는 비교적 탄성이 높지만, 내풍식성이 낮은 것을 알 수 있었다.
그 때문에, 실리카 섬유만으로 이루어지는 특허문헌 1 에 기재된 유지 시일재에서는, 배기 가스의 유동에 수반하여 유지 시일재에 풍식이 발생하기 쉬워, 유지 특성이 저하되어 버리는 것으로 생각되었다. 그리고, 이런 점이, 특허문헌 1 에 기재된 유지 시일재를 배기 가스 정화 장치에 사용한 경우에 배기 가스 처리체가 탈락되는 원인인 것으로 생각되었다.
특허문헌 2 에 기재된 유지 시일재는, 알루미나 섬유로 이루어지는 층과, 세라믹 섬유로 이루어지는 층의 2 층의 무기 섬유층으로 형성되어 있고, 알루미나 섬 유만으로 이루어지는 유지 시일재와 동일하게 내풍식성을 갖는다고 알려져 있다.
그러나, 본 발명자들이 특허문헌 2 에 기재된 유지 시일재에 대해 검토한 결과, 세라믹 섬유는 실리카 섬유 등과 비교하여 비교적 탄성이 낮아, 유지 시일재의 유지 특성이 충분히 높다고는 할 수 없는 것을 알 수 있었다. 그 때문에, 특허문헌 2 에 기재된 유지 시일재에 높은 유지 특성을 부여하기 위해서는, 알루미나 섬유만으로 이루어지는 유지 시일재와 동일하게, 다량의 알루미나 섬유 및 세라믹 섬유를 사용할 필요가 있어, 유지 시일재 및 배기 가스 정화 장치가 고가로 되는 것으로 생각되었다.
즉, 특허문헌 2 에 기재된 유지 시일재에 대해서는, 종래의 유지 시일재와 동일하게, 높은 유지 특성을 발휘하면서, 저렴한 유지 시일재로 한다는 면에 있어서 충분하다고는 할 수 없었다.
본 발명은, 상기 검토 결과에 근거하여 이루어진 것으로서, 높은 내풍식성을 발휘할 수 있음과 함께, 유지 특성이 높고, 저렴한 유지 시일재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 청구항 1 에 기재된 유지 시일재는, 매트상의 유지 시일재로서, 상기 유지 시일재는, 주로 알루미나를 함유하는 제 1 무기 섬유와, 주로 실리카를 함유하는 제 2 무기 섬유가 혼재되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 주로 알루미나를 함유하는 제 1 무기 섬유란, 알 루미나를 60 중량% 이상, 바람직하게는 70 중량% 이상 함유하는 무기 섬유를 말하는 것으로 한다. 또한, 주로 실리카를 함유하는 제 2 무기 섬유란, 실리카를 67 중량% 이상, 바람직하게는 90 중량% 이상 함유하는 무기 섬유를 말하는 것으로 한다.
또한, 제 1 무기 섬유 및 제 2 무기 섬유에는, 알루미나 또는 실리카 이외에 예를 들어 MgO, CaO 등의 알칼리 토금속 산화물, ZrO2, Cr2O3 등의 금속 산화물 등이 함유되어 있어도 된다.
이와 같은 구성을 갖는 청구항 1 에 기재된 유지 시일재에서는, 종래의 유지 시일재에서 달성할 수 없는 높은 내풍식성을 발휘할 수 있음과 함께, 유지 특성이 높고, 저렴한 유지 시일재로 할 수 있다.
이에 대해, 도면을 이용하여 이하에 설명한다.
도 1 은 청구항 1 에 기재된 유지 시일재를 두께방향을 따라 절단하였을 때의 단면을 모식적으로 나타내는 일부 단면 사시도이다.
도 1 에 나타내는 청구항 1 에 기재된 유지 시일재 (10) 의 형상은, 평면에서 보았을 때 대략 직사각형이고 소정의 두께를 갖는 평판상이다. 유지 시일재 (10) 의 그 밖의 구성에 관해서는, 후술하는 제 1 실시형태의 기재에서 설명하는 것으로 하고, 이하, 청구항 1 의 유지 시일재 (10) 내부의 구성에 대해 설명한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 청구항 1 에 기재된 유지 시일재 (10) 는, 주로 제 1 무기 섬유 (알루미나 섬유) (11a) 와 제 2 무기 섬유 (실리카 섬유) (11b) 로 구성되어 있다. 그리고, 유지 시일재 (10) 전체에 걸쳐서, 제 1 무기 섬유 (11a) 와 제 2 무기 섬유 (11b) 가 복잡하게 얽혀 있다.
이와 같이, 청구항 1 에 기재된 유지 시일재 (10) 는, 제 1 무기 섬유 (11a) 와 제 2 무기 섬유 (11b) 가 혼재되어 이루어지는 유지 시일재이다.
여기서, 일반적으로 알루미나 섬유는 실리카 섬유에 비하여 내풍식성이 높지만, 탄성이 낮다. 또한, 실리카 섬유는 알루미나 섬유에 비하여 탄성이 높지만, 내풍식성이 낮다.
그 때문에, 유지 시일재를 단순히 알루미나 섬유만으로 이루어지는 층과 실리카 섬유만으로 이루어지는 층으로 형성하였다고 해도, 알루미나 섬유만으로 이루어지는 층의 탄성이 낮고, 또한 실리카 섬유만으로 이루어지는 층의 내풍식성이 낮기 때문에, 유지 시일재 전체의 내풍식성 및 유지 특성이 낮아지는 것으로 생각할 수 있다.
그러나, 청구항 1 에 기재된 유지 시일재 (10) 는, 상기 서술한 바와 같이 제 1 무기 섬유 (11a) 와 제 2 무기 섬유 (11b) 가 혼재되어 이루어지는 유지 시일재이다.
그 때문에, 제 2 무기 섬유 (11b) 만으로는 내풍식성이 저하되는 점을 내풍식성이 높은 제 1 무기 섬유 (11a) 가 혼재되어 내풍식성을 보완함으로써, 유지 시일재 (10) 전체의 내풍식성이 높아져 있다.
따라서, 청구항 1 에 기재된 유지 시일재에서는, 높은 내풍식성을 발휘할 수 있다.
또한, 제 1 무기 섬유 (11a) 만으로는 탄성이 저하되는 점을 탄성이 높은 제 2 무기 섬유 (11b) 가 혼재되어 탄성을 보완하고 있다. 그 때문에, 종래의 유지 시일재에서는 유지 시일재에 높은 유지 특성을 부여하기 위해 다량의 무기 섬유가 필요한 것에 비하여, 청구항 1 에 기재된 유지 시일재 (10) 에서는, 제 1 무기 섬유 (11a) 및 제 2 무기 섬유 (11b) 를 다량으로 사용하지 않고도 높은 유지 특성을 발휘할 수 있다. 게다가, 유지 시일재 (10) 에 높은 유지 특성을 부여하기 위해 제 1 무기 섬유 (11a) 및 제 2 무기 섬유 (11b) 를 다량으로 사용할 필요가 없으므로, 저렴한 유지 시일재 (10) 로 할 수 있다.
청구항 2 에 기재된 유지 시일재는, 청구항 1 에 기재된 유지 시일재에 있어서, 상기 제 1 무기 섬유의 상기 제 1 무기 섬유 및 상기 제 2 무기 섬유의 합계에 대한 비율이, 25 ∼ 75 중량% 이다.
청구항 2 에 기재된 유지 시일재에 의하면, 상기 제 1 무기 섬유의 상기 제 1 무기 섬유 및 상기 제 2 무기 섬유의 합계에 대한 비율이 상기 범위로 되어 있으므로, 본 발명의 효과를 발휘하는 데에 특히 적합하다.
이에 대해, 상기 제 1 무기 섬유의 비율이 75 중량% 를 초과하는 경우에는, 상기 범위를 만족하는 유지 시일재에 비하여, 내풍식성이 높은 상기 제 1 무기 섬유가 많아지므로, 상기 유지 시일재 전체의 내풍식성을 확보할 수 있지만, 탄성이 높은 상기 제 2 무기 섬유가 적어지므로, 유지 시일재 전체의 유지 특성이 낮아지는 경우가 있다.
한편, 상기 제 1 무기 섬유의 비율이 25 중량% 미만인 경우에는, 상기 범위 를 만족하는 유지 시일재에 비하여, 탄성이 높은 상기 제 2 무기 섬유가 많아지므로, 상기 유지 시일재 전체의 탄성을 확보할 수 있지만, 내풍식성이 높은 상기 제 1 무기 섬유가 적어지므로, 유지 시일재 전체의 내풍식성이 낮아지는 경우가 있다.
청구항 3 에 기재된 유지 시일재는, 청구항 1 또는 2 에 기재된 유지 시일재에 있어서, 제 1 주면의 표면 영역에는, 제 2 주면의 표면 영역에 비하여, 중량비로 상기 제 1 무기 섬유가 보다 많이 존재하고 있다.
또한 본 명세서에 있어서, 표면 영역이란, 유지 시일재의 제 1 주면 (제 2 주면) 부터 유지 시일재 두께의 50% 까지의 영역을 말하는 것으로 한다.
청구항 3 에 기재된 유지 시일재는, 제 2 주면의 표면 영역에 비하여 상기 제 1 무기 섬유 (알루미나 섬유) 가 보다 많이 포함된 제 1 주면의 표면 영역을 갖고 있다.
이와 같은 청구항 3 에 기재된 유지 시일재에 있어서는, 대체로 알루미나 섬유의 내열 온도가 실리카 섬유보다 높기 때문에, 제 1 주면의 표면 영역이 제 2 주면의 표면 영역에 비하여 내열성이 우수하다.
따라서, 청구항 3 에 기재된 유지 시일재를 배기 가스 정화 장치에 사용하는 경우에는, 제 1 주면을 배기 가스의 유입에 의해 고온이 되는 배기 가스 처리체측에 배치 형성함으로써, 유지 시일재의 용손 등의 파손을 방지할 수 있다.
청구항 4 에 기재된 배기 가스 정화 장치는, 다수의 셀이 셀벽을 사이에 두고 길이방향으로 병설된 기둥상의 배기 가스 처리체와, 상기 배기 가스 처리체를 수용하는 케이싱과, 상기 배기 가스 처리체와 상기 케이싱 사이에 배치 형성되고, 상기 배기 가스 처리체를 유지하는 유지 시일재로 이루어지는 배기 가스 정화 장치로서, 상기 유지 시일재는, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 유지 시일재인 것을 특징으로 한다.
청구항 4 에 기재된 배기 가스 정화 장치에서는, 높은 내풍식성을 발휘할 수 있음과 함께, 종래의 유지 시일재에 비하여, 상기 제 1 무기 섬유 및 상기 제 2 무기 섬유를 다량으로 사용하지 않고도 높은 유지 특성을 발휘할 수 있는 유지 시일재가 상기 배기 가스 처리체와 상기 케이싱 사이에 배치 형성되어 있다.
그 때문에, 청구항 4 에 기재된 배기 가스 정화 장치에서는, 상기 유지 시일재에 풍식이 발생하기 어렵다.
따라서, 청구항 4 에 기재된 배기 가스 정화 장치에서는, 상기 배기 가스 처리체의 탈락을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제 1 무기 섬유 및 상기 제 2 무기 섬유를 다량으로 사용하지 않고도 높은 유지 특성을 발휘할 수 있는 유지 시일재가 배치 형성되어 있으므로, 저렴한 배기 가스 정화 장치로 할 수 있다.
청구항 5 에 기재된 배기 가스 정화 장치는, 청구항 4 에 기재된 배기 가스 정화 장치에 있어서, 상기 유지 시일재가 청구항 3 에 기재된 유지 시일재이고, 상기 제 1 주면이 상기 배기 가스 처리체측에 배치 형성되어 있다.
청구항 5 에 기재된 배기 가스 정화 장치에서는, 상기 제 2 주면의 표면 영역에 비하여 내열성이 우수한 상기 제 1 주면의 표면 영역을 갖는 청구항 3 에 기재된 유지 시일재가 상기 배기 가스 처리체와 상기 케이싱 사이에 배치 형성되어 있고, 상기 유지 시일재의 상기 제 1 주면이 배기 가스의 유입에 의해 고온으로 되 는 상기 배기 가스 처리체측에 배치 형성되어 있다.
따라서, 청구항 5 에 기재된 배기 가스 정화 장치에서는, 상기 유지 시일재의 용손 등의 파손을 방지할 수 있다.
청구항 6 에 기재된 배기 가스 정화 장치는, 청구항 4 또는 5 에 기재된 배기 가스 정화 장치에 있어서, 상기 배기 가스 처리체가, 상기 배기 가스 처리체의 각각의 셀에 있어서의 단부 중 어느 일방이 밀봉된 허니컴 필터이다.
청구항 6 에 기재된 배기 가스 정화 장치에서는, 배기 가스 유입측이 개구된 셀에 유입된 배기 가스가 셀벽을 통과함으로써 PM 이 포집된 후에, 배기 가스 유출측이 개구된 별도의 셀로부터 유출되게 된다.
따라서, 청구항 6 에 기재된 배기 가스 정화 장치에서는, 배기 가스 중의 PM 을 제거할 수 있다.
청구항 7 에 기재된 배기 가스 정화 장치는, 청구항 4 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 배기 가스 정화 장치에 있어서, 상기 배기 가스 처리체에 촉매가 담지되어 있다.
청구항 7 에 기재된 배기 가스 정화 장치에서는, 상기 촉매와 배기 가스에 함유되는 CO, HC 또는 NOx 등의 유해한 가스 성분을 접촉시킴으로써, 배기 가스에 함유되는 유해한 가스 성분을 정화할 수 있다.
또한, 상기 배기 가스 처리체가 청구항 6 에 기재된 허니컴 필터인 경우에는, 상기 허니컴 필터에 포집된 PM 과 상기 촉매를 접촉시킴으로써, PM 의 연소에 필요한 활성화 에너지를 저하시킬 수 있다. 그 때문에, 포집된 PM 을 보다 저 온에서 연소시킬 수 있다.
(제 1 실시형태)
이하, 본 발명의 일 실시형태인 제 1 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
먼저, 본 실시형태의 유지 시일재의 구성에 대해 설명한다.
도 2 는 본 실시형태의 유지 시일재를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
본 실시형태의 유지 시일재는, 주로 알루미나를 함유하는 제 1 무기 섬유와 주로 실리카를 함유하는 제 2 무기 섬유로 이루어지고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 그 형상은 소정의 길이 (도 2 중, 화살표 L 로 나타낸다), 폭 (도 2 중, 화살표 W 로 나타낸다) 및 두께 (도 2 중, 화살표 T 로 나타낸다) 를 갖는 평면에서 보았을 때 대략 직사각형의 평판상이다.
또한, 유지 시일재 (10) 의 폭방향으로 평행한 단면 (13a, 13b) 중, 일방의 단면 (13a) 에는 볼록부 (14a) 가 형성되어 있고, 타방의 단면 (13b) 에는 유지 시일재 (10) 를 둥글게 하여 단면 (13a) 과 단면 (13b) 을 맞닿게 하였을 때에 볼록부 (14a) 와 끼워 맞춰지는 형상의 오목부 (14b) 가 형성되어 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 실시형태의 유지 시일재 (10) 내부에서는, 청구항 1 에 기재된 유지 시일재와 동일하게, 제 1 무기 섬유와 제 2 무기 섬유가 복잡하게 얽혀 있다.
즉, 본 실시형태의 유지 시일재 (10) 는, 제 1 무기 섬유와 제 2 무기 섬유 가 혼재되어 이루어지는 것이다. 또한, 제 1 무기 섬유와 제 2 무기 섬유는, 유기 바인더 및 무기 바인더를 통해 서로 고착되어 있어, 유지 시일재 (10) 의 형상이 유지되어 있다. 유지 시일재 (10) 가 배기 가스 정화 장치로서 사용되었을 때에는, 휘발되거나, 연소됨으로써 유기 바인더가 외부로 배출되게 되지만, 무기 바인더가 제 1 무기 섬유와 제 2 무기 섬유를 고착시킴으로써, 유지 시일재의 형상이 유지되게 된다.
다음으로, 본 실시형태의 유지 시일재를 사용한 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치의 구성에 대해 도 3(a) 및 도 3(b) 를 이용하여 설명한다.
도 3(a) 는 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 3(b) 는 도 3(a) 에 나타낸 배기 가스 정화 장치의 A-A 선 단면도이다.
도 3(a) 및 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 배기 가스 정화 장치 (20) 는, 다수의 셀 (31) 이 셀벽 (32) 을 두고 길이방향으로 병설된 기둥상의 배기 가스 처리체 (30) 와, 배기 가스 처리체 (30) 를 수용하는 케이싱 (40) 과, 배기 가스 처리체 (30) 와 케이싱 (40) 사이에 배치 형성되고, 배기 가스 처리체 (30) 를 유지하는 유지 시일재 (10) 로 구성되어 있다.
케이싱 (40) 의 단부에는, 필요에 따라 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스를 도입하는 도입관과 배기 가스 정화 장치를 통과한 배기 가스가 외부로 배출되는 배출관이 접속되게 된다.
또한, 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치 (20) 에서는, 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 배기 가스 처리체 (30) 로서, 각각의 셀에 있어서의 어느 일방이 밀 봉재 (33) 에 의해 밀봉된 허니컴 필터를 사용하고 있다.
상기 서술한 구성을 갖는 배기 가스 정화 장치 (20) 를 배기 가스가 통과하는 경우에 대해 도 3(b) 를 이용하여 이하에 설명한다.
도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 내연 기관으로부터 배출되어, 배기 가스 정화 장치 (20) 에 유입된 배기 가스 (도 3(b) 중, 배기 가스를 G 로 나타내고, 배기 가스의 흐름을 화살표로 나타낸다) 는, 허니컴 필터 (30) 의 배기 가스 유입측 단면 (30a) 에 개구된 하나의 셀 (31) 에 유입되고, 셀 (31) 을 가로막는 셀벽 (32) 을 통과한다. 이 때, 배기 가스 중의 PM 이 셀벽 (32) 에서 포집되어, 배기 가스가 정화되게 된다. 정화된 배기 가스는, 배기 가스 유출측 단면 (30b) 에 개구된 다른 셀 (31) 로부터 유출되어, 외부로 배출된다.
다음으로, 배기 가스 정화 장치 (20) 를 구성하는 허니컴 필터 및 케이싱에 대해 도 4(a), 도 4(b) 를 이용하여 설명한다.
또한, 유지 시일재의 구성에 대해서는, 이미 서술하였으므로 생략한다.
도 4(a) 는 제 1 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 허니컴 필터를 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 4(b) 는 제 1 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 케이싱을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 허니컴 필터 (30) 는 주로 다공질 세라믹으로 이루어지고, 그 형상은 원주상이다. 또한 허니컴 필터 (30) 의 외주에는, 허니컴 필터 (30) 의 외주부를 보강하거나, 형상을 조절하거나, 허니컴 필터 (30) 의 단열성을 향상시키는 목적으로, 시일재층 (34) 이 형성되어 있다. 이와 같 은 허니컴 필터 (30) 내부의 구성에 대해서는, 상기 서술한 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치의 설명에서 이미 서술한 바와 같다 (도 3(b) 참조).
또한, 허니컴 필터 (30) 로는, 근청석 등으로 이루어지고, 도 4(a) 에 나타낸 바와 같이 일체적으로 형성된 것이어도 된다. 또한, 탄화규소 등으로 이루어지고, 다수의 셀이 셀벽을 사이에 두고 길이방향으로 병설된 기둥상의 허니컴 소성체를 주로 세라믹을 함유하는 접착재층을 개재하여 복수 개 결속하여 이루어지는 것이어도 된다.
케이싱 (40) 에 대해 설명한다. 도 4(b) 에 나타내는 케이싱 (40) 은, 주로 스테인리스 등의 금속으로 이루어지고, 그 형상은 원통상이다. 또한, 그 내경은, 허니컴 필터 (30) 단면의 직경과 허니컴 필터 (30) 에 감긴 상태의 유지 시일재 (10) 의 두께를 합한 길이보다 약간 짧게 되어 있고, 그 길이는, 허니컴 필터 (30) 의 길이방향에 있어서의 길이와 거의 동일하게 되어 있다.
이하, 본 실시형태의 유지 시일재 및 배기 가스 정화 장치를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 유지 시일재의 제조 방법에 대해 설명한다.
1. 유지 시일재의 제조
이하의 순서에 의해 유지 시일재를 제조한다.
(1-1) 혼합액 조제 공정
알루미나 섬유와, 실리카 섬유와, 유기 바인더와, 무기 바인더와, 물을 원료액 중의 무기 섬유 (알루미나 섬유 및 실리카 섬유) 의 함유량이 소정의 값으로 되 도록 혼합하고, 교반기로 교반함으로써 혼합액을 조제한다.
(1-2) 초조 (抄造) 공정
다음으로, 바닥면에 여과용의 메시가 형성된 성형조에 혼합액을 흘려 넣은 후에, 혼합액 중의 물을 메시를 통해 탈수시킴으로써 매트 전구체를 제조한다.
(1-3) 가열 압축 공정
매트 전구체를 소정의 조건으로 가열 압축하여 소정의 부피 밀도를 갖는 매트체를 제조한다. 이 공정을 거침으로써, 알루미나 섬유 및 실리카 섬유가 유기 바인더 및 무기 바인더를 통해 서로 고착되어, 매트체의 형상이 유지되게 된다.
또한 본 명세서에 있어서, 부피 밀도란, 매트체를 600 ℃ 에서 1 시간 강한 열을 가하고, 유기 바인더를 제거한 후의 매트체의 중량을 체적으로 나누어 얻은 값을 나타내는 것으로 한다.
(1-4) 절단 공정
매트체를 절단하여 소정의 크기를 갖는 유지 시일재를 제조한다. 이 때, 유지 시일재의 단면 중, 일방의 단면의 일부에 볼록부가 형성되고, 타방의 단면의 일부에 볼록부와 끼워 맞춰지는 형상의 오목부가 형성되도록 하여 절단한다.
2. 배기 가스 정화 장치의 제조
이하에 배기 가스 정화 장치를 제조하는 순서에 대해, 도면을 이용하여 설명한다.
도 5 는 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 유지 시일재, 배기 가스 처리체 및 케이싱을 사용하여 배기 가스 정화 장치를 제조하는 모습을 모식적 으로 설명하는 사시도이다.
(2-1) 압입 공정
종래 공지된 방법에 의해 제조한 원주 형상의 허니컴 필터 (30) 외주에 상기 공정 (1-4) 에서 얻어진 유지 시일재 (10) 를 볼록부 (14a) 와 오목부 (14b) 가 끼워 맞춰지도록 하여 감는다. 그리고, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 유지 시일재 (10) 를 감은 허니컴 필터 (30) 를 소정의 크기를 갖는 원통상이고, 주로 금속 등으로 이루어지는 케이싱 (40) 에 압입함으로써 배기 가스 정화 장치를 제조한다.
이하에, 본 실시형태의 유지 시일재 및 배기 가스 정화 장치의 작용 효과에 대해 열거한다.
(1) 본 실시형태의 유지 시일재는, 제 1 무기 섬유와 제 2 무기 섬유가 혼재되어 이루어진다.
그 때문에, 제 2 무기 섬유만으로는 내풍식성이 저하되는 점을 내풍식성이 높은 제 1 무기 섬유가 혼재되어 내풍식성을 보완함으로써, 유지 시일재 전체의 내풍식성이 높아져 있다.
또한, 제 1 무기 섬유만으로는 탄성이 저하되는 점을 탄성이 높은 제 2 무기 섬유가 혼재되어 탄성을 보완하고 있다. 그 때문에, 종래의 유지 시일재와 비교하여, 제 1 무기 섬유 및 제 2 무기 섬유를 다량으로 사용하지 않고도 높은 유지 특성을 발휘할 수 있다. 게다가, 유지 시일재에 높은 유지 특성을 부여하기 위해 제 1 무기 섬유 및 제 2 무기 섬유를 다량으로 사용할 필요가 없으므로, 저렴한 유지 시일재로 할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태의 유지 시일재에서는, 높은 내풍식성을 발휘할 수 있음과 함께, 유지 특성이 높고, 저렴한 유지 시일재로 할 수 있다.
(2) 또한, 본 실시형태의 유지 시일재는, 제 1 무기 섬유와 제 2 무기 섬유가 혼재되어 형성되어 있는 것이면, 제 1 무기 섬유와 제 2 무기 섬유의 비율은 특별히 한정되지 않지만, 제 1 무기 섬유의 제 1 무기 섬유 및 제 2 무기 섬유의 합계에 대한 비율이 25 ∼ 75 중량% 이면, 상기 서술한 (1) 의 효과를 바람직하게 발휘할 수 있다.
이는, 제 1 무기 섬유의 비율이 75 중량% 를 초과하면, 탄성이 높은 제 2 무기 섬유가 적어져, 유지 특성이 낮아지는 경우가 있기 때문이다. 또한, 제 1 무기 섬유의 비율이 25 중량% 미만이면, 내풍식성이 높은 제 1 무기 섬유가 적어져, 유지 시일재의 내풍식성이 낮아지는 경우가 있기 때문이다.
(3) 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치에서는, 내풍식성이 높음과 함께, 종래의 유지 시일재와 비교하여, 상기 제 1 무기 섬유 및 상기 제 2 무기 섬유를 다량으로 사용하지 않고도 높은 유지 특성을 발휘할 수 있는 본 실시형태의 유지 시일재가 배기 가스 처리체와 케이싱 사이에 배치 형성되어 있다.
그 때문에, 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치에서는, 유지 시일재에 풍식이 발생하기 어렵다. 따라서, 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치에서는, 배기 가스 처리체의 탈락을 방지할 수 있다.
또한, 저렴한 배기 가스 정화 장치로 할 수 있다.
(4) 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치에서는, 배기 가스 정화 장치를 구성 하는 배기 가스 처리체가, 배기 가스 처리체의 각각의 셀에 있어서의 단부 중 어느 일방이 밀봉된 허니컴 필터이다.
따라서, 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치에서는, 배기 가스 중의 PM 을 제거할 수 있다.
이하, 본 발명의 제 1 실시형태를 보다 구체적으로 개시한 실시예를 나타내는데, 본 실시형태는 이들 실시예만으로 한정되지 않는다.
(실시예 1)
유지 시일재의 제조
이하의 순서에 의해 유지 시일재를 제조하였다.
(1) 혼합액 조제 공정
알루미나 : 실리카 = 72 : 28 (중량비) 의 조성을 갖는 알루미나 섬유 (미츠비시 화학 산자 (주) 제조 마프테크) 를 297 g 과, 알루미나 : 실리카 = 5 : 95 (중량비) 의 조성을 갖는 열처리한 실리카 섬유를 297 g 과, 아크릴계 라텍스를 36 g 과, 알루미나졸을 4.8 g 과, 물을 원료액 중의 무기 섬유 (알루미나 섬유 및 실리카 섬유) 의 함유량이 0.5 wt% 로 되도록 혼합하고, 교반기로 60 초간 교반함으로써 혼합액을 조제하였다.
(2) 초조 공정
다음으로, 바닥면에 여과용의 메시가 형성된 성형조 (길이 930 ㎜ × 폭 515 ㎜ × 깊이 400 ㎜) 에 혼합액을 흘려 넣은 후에, 혼합액 중의 물을 메시를 통해 탈수시킴으로써 매트 전구체를 제조하였다.
(3) 가열 압축 공정
또한, 매트 전구체를 120 ℃, 30 분간 가열 압축하여, 부피 밀도 0.19 g/㎤ 의 매트체를 제조하였다.
(4) 절단 공정
매트체를 절단하여, 길이 310 ㎜ × 폭 110 ㎜ × 두께 6.5 ㎜ 이고, 단면 중 일방의 단면의 일부에 볼록부가 형성되어 있고, 타방의 단면의 일부에 볼록부와 끼워 맞춰지는 형상의 오목부가 형성된 유지 시일재를 제조하였다.
얻어진 유지 시일재는, 알루미나 섬유와 실리카 섬유가 혼재됨으로써 형성되었다. 또한, 알루미나 섬유의 알루미나 섬유 및 실리카 섬유의 합계에 대한 비율이 50 중량% 로 되었다.
(내풍식성 시험)
내풍식성 시험에 사용한 풍식성 측정 장치에 대해 설명한다.
풍식성 측정 장치는, 상하방향으로부터 내풍식성 시험용 샘플을 끼워 넣음으로써, 샘플을 소정의 압축 밀도로 유지할 수 있는 상판 부재 및 하판 부재와, 외부로부터 공급되는 공기를 연속적으로 소정의 풍압으로 샘플의 측면에 내뿜도록 조정할 수 있는 에어 노즐로 구성되어 있다. 또한 본 명세서에 있어서, 압축 밀도란, 압축 후의 샘플의 부피 밀도를 압축 전의 샘플의 부피 밀도를 이용하여 산출한 계산값을 나타내는 것으로 한다. 예를 들어 외관의 체적이 절반이 되도록 샘플을 압축하면, 압축 밀도는 압축 전의 샘플의 부피 밀도의 2 배가 된다.
내풍식성 시험은, 이하의 순서로 실시하였다.
먼저, 실시예 1 에서 제조한 유지 시일재를 가로 세로 25 ㎜ 로 절단하여 내풍식성 시험 샘플로 하였다.
다음으로, 샘플의 양 표면이 상판 부재 및 하판 부재에 접하도록 하여, 상판 부재와 하판 부재 사이에 샘플을 끼워 넣어 유지하였다. 이 때, 샘플의 압축 밀도가 0.3 g/㎤ 가 되도록 조정하였다. 또한, 샘플의 측면부터 에어 노즐의 선단까지의 거리가 3.6 ㎜ 가 되도록 에어 노즐의 위치를 조정하였다. 이 상태에서, 공기를 풍압 135 kPa 의 조건으로 연속하여 3 시간 내뿜음으로써 샘플을 풍식시켰다. 또한, 이 조작은 700 ℃ 의 온도 조건하에서 실시하였다.
풍식된 샘플의 측면에 형성된 구멍에 대해, 샘플의 표면부터 구멍의 바닥까지의 거리를 측정하여, 풍식량 (㎜) 으로 하였다.
그 결과, 실시예 1 에서 제조한 유지 시일재의 풍식량은 3 ㎜ 이었다.
(면압 시험)
면압 시험에 사용한 면압 측정 장치에 대해 설명한다.
면압 측정 장치는, 상하방향으로부터 면압 시험용 샘플을 끼워 넣는 온도 가변의 금속제의 하판 부재 및 상판 부재와, 상판 부재의 상면과 접속되고, 상하방향으로 이동할 수 있는 피스톤과, 상판 부재에 가해진 압력 (이하, 면압이라고도 한다) 을 측정할 수 있는 센서로 구성되어 있다.
이와 같은 구성을 갖는 면압 측정 장치를 사용하여 면압이 측정되는 원리에 대해 설명한다.
먼저, 샘플을 상판 부재와 하판 부재 사이에 끼워 넣는다. 다음으로, 피 스톤을 하방향으로 이동시키면, 상판 부재가 하방향으로 이동하고, 샘플이 소정의 압축 밀도가 될 때까지 압축된다. 이 때, 샘플이 탄성에 의해 압축된 상태로부터 원래의 상태로 되돌아오려고 하기 때문에, 상판 부재에 샘플의 탄성에 의한 압력이 가해진다. 이 압력을 센서로 측정하여, 압축시의 면압을 측정할 수 있다.
다음으로, 피스톤을 상방향으로 이동시킴으로써, 상판 부재를 상방향으로 이동시킨다. 또한, 이 경우에는, 피스톤을 초기 위치까지 되돌리지 않는 것으로 한다. 그렇게 하면, 샘플의 압축 상태가 약간 해방된 상태로 된다. 이 상태에서는, 샘플이 완전히 원래의 상태로 되돌아와 있는 것은 아니므로, 상판 부재에 샘플의 탄성에 의한 압력이 가해지게 된다. 이 압력을 센서로 측정하여, 복원시의 면압을 측정할 수 있다.
면압 시험은, 이하의 순서로 실시하였다.
먼저, 실시예 1 에서 제조한 유지 시일재를 직경 1 인치의 원주상으로 펀칭하여, 면압 시험용 샘플로 하였다. 이 샘플을 면압 측정 장치의 하판 부재와 상판 부재 사이에 설치하였다. 이 때, 유지 시일재의 양 표면이 하판 부재 및 상판 부재에 맞닿도록 설치하였다.
다음으로, 상판 부재를 하방향으로 이동시키고, 샘플을 압축 밀도가 0.33 g/㎤ 가 될 때까지 압축하였다. 압축 후, 상판 부재를 상방향으로 이동시키고, 샘플을 압축 밀도가 0.30 g/㎤ 가 될 때까지 복원하였다. 이와 같은 샘플의 압축 및 복원을 1 회의 왕복 운동으로 하여, 이 왕복 운동을 1,000 회 반복하였다. 또한, 이 왕복 운동은, 하판 부재와 맞닿는 샘플의 하측 표면 근방의 온도가 500 ℃ 가 되고, 상판 부재와 맞닿는 샘플의 상측 표면 근방의 온도가 900 ℃ 가 될 때까지 하판 부재 및 상판 부재를 승온시키면서 실시하였다. 그리고, 샘플의 하측 표면의 온도가 170 ℃, 상측 표면의 온도가 300 ℃ 가 된 시점의 복원시 (압축 밀도 0.30 g/㎤) 의 면압 (이하, 저온시 면압이라고도 한다) 을 측정하였다.
또한, 1,000 회째의 왕복 운동을 실시하고, 샘플의 하측 표면의 온도가 500 ℃, 상측 표면의 온도가 900 ℃ 가 된 시점의 복원시 (압축 밀도 0.30 g/㎤) 의 면압 (이하, 고온시 면압이라고도 한다) 을 측정하였다.
그 결과, 실시예 1 에서 제조한 유지 시일재의 저온시 면압은 122.2 kPa, 고온시 면압은 42.8 kPa 이었다.
또한, 저온시 면압의 측정 온도를 상기 온도로 한 것은, 하기의 이유에 의한 것이다.
내연 기관으로서, 예를 들어 디젤 엔진 등을 사용한 경우에는, 배기 가스의 온도가 비교적 낮으므로, 케이싱이 170 ℃ 정도가 되고, 배기 가스 처리체가 300 ℃ 정도가 된다. 그 때문에, 저온시 면압의 측정 온도를 상기 온도로 설정함으로써, 하판 부재를 케이싱으로서 비슷하게 하고, 상판 부재를 배기 가스 처리체로서 비슷하게 할 수 있다. 따라서, 유지 시일재가, 예를 들어 디젤 엔진 등의 배기 가스 정화 장치로서 사용된 경우에, 높은 유지 특성을 발휘할 수 있는지의 여부에 대해 평가할 수 있는 것으로 생각할 수 있다.
또한, 고온시 면압의 측정 온도를 상기 온도로 한 것은, 하기의 이유에 의한 것이다.
내연 기관으로서, 예를 들어 가솔린 엔진 등을 사용한 경우에는, 배기 가스의 온도가 비교적 높으므로, 케이싱이 500 ℃ 정도가 되고, 배기 가스 처리체가 900 ℃ 정도가 된다. 그 때문에, 고온시 면압의 측정 온도를 상기 온도로 설정함으로써, 유지 시일재가, 예를 들어 가솔린 엔진 등의 배기 가스 정화 장치로서 사용된 경우에, 높은 유지 특성을 발휘할 수 있는지의 여부에 대해 평가할 수 있는 것으로 생각할 수 있다.
(실시예 2, 3)
실시예 1 의 공정 (1) 에서, 무기 섬유 (알루미나 섬유 및 실리카 섬유) 의 합계량을 500 g 으로 하고, 알루미나 섬유와 실리카 섬유의 중량비가 표 1 에 나타낸 값이 되도록 무기 섬유를 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유지 시일재를 제조하였다.
얻어진 유지 시일재는, 모두 알루미나 섬유와 실리카 섬유가 혼재됨으로써 형성되었고, 실시예 1 과 동일한 형상 및 부피 밀도를 갖고 있었다.
또한, 실시예 2, 3 에서 제조한 유지 시일재에서는, 알루미나 섬유의 알루미나 섬유 및 실리카 섬유의 합계에 대한 비율이, 각각 순서대로 25 중량%, 75 중량% 가 되었다.
(비교예 1)
실시예 1 의 공정 (1) 에서, 무기 섬유로서, 열처리한 실리카 섬유를 594 g 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유지 시일재를 제조하였다.
얻어진 유지 시일재는 실리카 섬유만으로 이루어지고, 실시예 1 과 동일한 형상 및 부피 밀도를 갖고 있었다.
(비교예 2)
알루미나 섬유를 297 g 과, 아크릴계 라텍스를 18 g 과, 알루미나졸을 2.4 g 과, 물을 원료액 중의 알루미나 섬유의 함유량이 0.5 wt% 가 되도록 혼합하고, 교반기로 60 초간 교반함으로써 혼합액을 조제하였다.
얻어진 혼합액을 사용하고 실시예 1 의 공정 (2) 와 동일하게 하여, 알루미나 섬유만으로 이루어지는 매트 전구체를 제조하였다.
다음으로, 열처리한 실리카 섬유를 297 g 과, 아크릴계 라텍스를 18 g 과, 알루미나졸을 2.4 g 과, 물을 원료액 중의 실리카 섬유의 함유량이 0.5 wt% 가 되도록 혼합하고, 교반기로 60 초간 교반함으로써 혼합액을 조제하였다.
얻어진 혼합액을 사용하고 실시예 1 의 공정 (2) 와 동일하게 하여, 실리카 섬유만으로 이루어지는 매트 전구체를 제조하였다.
알루미나 섬유만으로 이루어지는 매트 전구체 상에 실리카 섬유만으로 이루어지는 매트 전구체를 적층하고, 실시예 1 의 공정 (3), (4) 와 동일하게 하여 유지 시일재를 제조하였다.
얻어진 유지 시일재는, 알루미나 섬유만으로 이루어지는 층과 실리카 섬유만으로 이루어지는 층의 2 층의 무기 섬유층으로 이루어지고, 실시예 1 과 동일한 형상 및 부피 밀도를 갖고 있었다.
또한, 비교예 1, 2 의 유지 시일재는, 실시예 1 ∼ 3 의 유지 시일재의 내풍식성을 평가하기 위한 비교 대상으로서 제조하였다.
(비교예 3)
실시예 1 의 공정 (1) 에서, 무기 섬유로서, 알루미나 섬유를 594 g 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유지 시일재를 제조하였다.
얻어진 유지 시일재는 알루미나 섬유만으로 이루어지고, 실시예 1 과 동일한 형상 및 부피 밀도를 갖고 있었다.
(비교예 4)
비교예 2 와 동일하게 하여, 알루미나 섬유만으로 이루어지는 매트 전구체를 제조하였다.
다음으로, 알루미나 : 실리카 = 52 : 48 (중량비) 의 조성을 갖는 세라믹 섬유 (이비덴 (주) 제조 이비울) 를 297 g 과, 아크릴계 라텍스를 18 g 과, 알루미나졸을 2.4 g 과, 물을 원료액 중의 세라믹 섬유의 함유량이 0.5 wt% 로 되도록 혼합하고, 교반기로 60 초간 교반함으로써 혼합액을 조제하였다.
얻어진 혼합액을 사용하고 실시예 1 의 공정 (2) 와 동일하게 하여, 세라믹 섬유만으로 이루어지는 매트 전구체를 제조하였다.
알루미나 섬유만으로 이루어지는 매트 전구체 상에 세라믹 섬유만으로 이루어지는 매트 전구체를 적층하고, 실시예 1 의 공정 (3), (4) 와 동일하게 하여 유지 시일재를 제조하였다.
얻어진 유지 시일재는, 알루미나 섬유만으로 이루어지는 층과 세라믹 섬유만으로 이루어지는 층의 2 층의 무기 섬유층으로 이루어지고, 실시예 1 과 동일한 형상 및 부피 밀도를 갖고 있었다.
또한, 비교예 3, 4 의 유지 시일재는, 실시예 1 ∼ 3 의 유지 시일재의 저온시 면압 및 고온시 면압을 평가하기 위한 비교 대상으로서 제조하였다.
실시예 2, 3 및 비교예 1 ∼ 4 에서 제조한 유지 시일재에 대해, 실시예 1 과 동일하게 하여 내풍식성 시험 및 면압 시험을 실시하고, 풍식량, 저온시 면압 및 고온시 면압에 대해 평가하였다. 각 실시예 및 각 비교예에 있어서의 결과에 대해서는, 실시예 1 의 결과와 함께 표 1 에 나타낸다.
Figure 112009016529725-pat00001
(주 1) 하판 부재 500 ℃, 상판 부재 900 ℃ 에서의 면압을 나타낸다.
(주 2) 하판 부재 170 ℃, 상판 부재 300 ℃ 에서의 면압을 나타낸다.
(주 3) 실리카 섬유층의 풍식량을 나타낸다.
(주 4) 세라믹 섬유층의 풍식량을 나타낸다.
그 결과, 실시예 1 ∼ 3 에서 제조한 유지 시일재에서는, 모두 내풍식성을 비교예 1 및 2 에서 제조한 유지 시일재보다 높게 할 수 있었다. 그 때문에, 실시예 1 ∼ 3 에 기재된 유지 시일재를 배기 가스 정화 장치에 사용하는 경우에는, 유지 시일재에 풍식이 발생하기 어려워, 배기 가스 처리체의 탈락을 방지할 수 있는 것으로 생각할 수 있다.
또한, 실시예 1 ∼ 3 에서 제조한 유지 시일재에서는, 모두 저온시 면압 및 고온시 면압을 비교예 3 및 4 에서 제조한 유지 시일재보다 높게 할 수 있었다. 그 때문에, 실시예 1 ∼ 3 에서 제조한 유지 시일재를 배기 가스 정화 장치에 사용하는 경우에는, 유지 특성이 높고, 저렴한 유지 시일재로 할 수 있는 것으로 생각할 수 있다.
또한, 실시예 1 ∼ 3 에서 제조한 유지 시일재에서는, 저온시 면압 및 고온시 면압이 모두 높음으로써, 배기 가스 정화 장치가 연결되는 내연 기관의 종류에 상관없이, 유지 특성이 높고, 저렴한 유지 시일재로 할 수 있는 것으로 생각할 수 있다.
한편, 비교예 1 에서 제조한 유지 시일재는, 저온시 면압 및 고온시 면압은 높지만, 내풍식성이 무기 섬유 중에서도 비교적 낮은 실리카 섬유만으로 이루어지기 때문에, 내풍식성이 낮았다. 동일하게, 비교예 2 에서 제조한 유지 시일재는, 실리카 섬유만으로 이루어지는 층을 갖고 있으므로, 저온시 면압 및 고온시 면압은 높지만, 내풍식성이 낮았다.
또한, 비교예 3 에서 제조한 유지 시일재는, 알루미나 섬유만으로 이루어지기 때문에, 내풍식성은 높지만, 저온시 면압 및 고온시 면압이 모두 낮았다. 동일하게, 비교예 4 에서 제조한 유지 시일재는, 알루미나 섬유만으로 이루어지는 층 및 세라믹 섬유만으로 이루어지는 층을 갖고 있으므로, 내풍식성은 높지만, 저온시 면압 및 고온시 면압이 모두 낮았다.
(제 2 실시형태)
다음으로, 본 발명의 일 실시형태인 제 2 실시형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다.
도 6 은 제 2 실시형태의 유지 시일재를 두께방향을 따라 절단하였을 때의 단면을 모식적으로 나타내는 일부 단면 사시도이다.
본 실시형태의 유지 시일재 (100) 는, 제 1 실시형태의 유지 시일재와 동일하게, 평면에서 보았을 때 대략 직사각형의 평판상이고, 제 1 무기 섬유 (110a) 와 제 2 무기 섬유 (110b) 가 혼재되어 이루어지는 것이다. 보다 상세하게는, 유지 시일재 (100) 는, 두께가 서로 거의 동일한 제 1 유지 시일재층 (120a) 과 제 2 유지 시일재층 (120b) 으로 구성되어 있고, 제 1 유지 시일재층 (120a) 에는, 제 2 유지 시일재층 (120b) 에 비하여, 중량비로 제 1 무기 섬유 (110a) 가 보다 많이 존재하고 있다.
그 때문에, 유지 시일재 (100) 의 표면 중에서, 가장 면적이 큰 2 개의 주면 (130a, 130b) 중, 제 1 유지 시일재층 (120a) 측의 주면 (이하, 제 1 주면이라고도 한다) (130a) 을 포함하는 표면 영역 (도 6 중, 양 화살표 X 로 나타낸다) 에는, 제 2 유지 시일재층 (120b) 측의 주면 (이하, 제 2 주면이라고도 한다) (130b) 을 포함하는 표면 영역 (도 6 중, 양 화살표 Y 로 나타낸다) 에 비하여, 중량비로 제 1 무기 섬유 (110a) 가 보다 많이 존재하고 있다.
본 실시형태의 유지 시일재의 그 밖의 구성에 대해서는, 제 1 실시형태의 유지 시일재와 동일하다.
본 실시형태의 배기 가스 정화 장치에 대해서는, 본 실시형태의 유지 시일재를 사용한 것이고, 유지 시일재의 제 1 주면이 배기 가스 처리체측에 배치 형성되어 있는 것 이외에, 제 1 실시형태의 배기 가스 정화 장치와 동일한 구성을 갖고 있다.
이하, 본 실시형태의 유지 시일재의 제조 방법에 대해 설명한다.
(1) 먼저, 제 1 실시형태의 공정 (1-1) 과 동일하게 하여 혼합액을 조제하고, 이 혼합액을 사용하고, 제 1 실시형태의 공정 (1-2) 와 동일하게 하여, 제 1 실시형태에서 제조한 매트 전구체의 거의 절반의 두께를 갖는 제 1 매트 전구체를 제조한다. 제 1 매트 전구체는, 이후의 공정을 거쳐 제조되는 유지 시일재에 있어서 제 1 유지 시일재층이 된다.
(2) 다음으로, 매트 전구체로 한 경우에, 그 매트 전구체에 포함되는 알루미나 섬유가, 중량비로 제 1 매트 전구체에 포함되는 알루미나 섬유에 비하여 적어지도록 알루미나 섬유와 실리카 섬유를 배합하는 것 이외에는, 제 1 실시형태의 공정 (1-1) 과 동일하게 하여 혼합액을 조제한다. 이 혼합액을 사용하고, 제 1 실시형태의 공정 (1-2) 와 동일하게 하여, 제 1 실시형태에서 제조한 매트 전구체의 거의 절반의 두께를 갖는 제 2 매트 전구체를 제조한다. 제 2 매트 전구체는, 이후의 공정을 거쳐 제조되는 유지 시일재에 있어서 제 2 유지 시일재층이 된다.
(3) 제 2 매트 전구체 위에 제 1 매트 전구체를 적층하고, 얻어진 적층 매트 전구체를 소정의 조건으로 가열 압축하여 적층 매트체를 제조한다.
(4) 마지막으로, 적층 매트체를 소정의 크기로 절단하여 유지 시일재를 제조한다.
이와 같이 하여 제조하는 유지 시일재에서는, 제 2 유지 시일재층 위에 제 1 유지 시일재층이 적층된 유지 시일재가 된다.
또한 제 1 주면의 표면 영역에는, 제 2 주면의 표면 영역에 비하여, 중량비로 알루미나 섬유가 보다 많이 존재하게 된다.
다음으로, 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 실시형태의 배기 가스 정화 장치의 제조 방법에서는, 본 실시형태의 유지 시일재의 표면 중, 제 1 주면이 허니컴 필터와 맞닿도록 하여, 유지 시일재를 허니컴 필터의 외주에 감는 것 이외에는, 제 1 실시형태의 배기 가스 정화 장치와 동일하게 하여 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 제조한다.
상기 서술한 제 2 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태에서 설명한 효과 (1) ∼ (4) 를 발휘할 수 있다. 또한, 추가로 이하의 효과를 발휘할 수 있다.
(5) 본 실시형태의 유지 시일재는, 제 2 주면의 표면 영역에 비하여 알루미나 섬유가 보다 많이 포함된 제 1 주면의 표면 영역을 갖고 있고, 제 1 주면의 표면 영역이 제 2 주면의 표면 영역에 비하여 내열성이 우수하다. 따라서, 본 실시형태의 유지 시일재의 제 1 주면을 배기 가스의 유입에 의해 고온이 되는 허니컴 필터측에 배치 형성된 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치에서는, 유지 시일재의 용손 등의 파손을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 제 2 실시형태를 보다 구체적으로 개시한 실시예를 나타내는데, 본 실시형태는 이들 실시예만으로 한정되지 않는다.
(실시예 4)
(1) 알루미나 섬유를 222.7 g 과, 열처리한 실리카 섬유를 74.3 g 과, 아크릴계 라텍스를 18 g 과, 알루미나졸을 2.4 g 과, 물을 원료액 중의 알루미나 섬유 및 실리카 섬유의 함유량이 0.5 wt% 가 되도록 혼합하고, 교반기로 60 초간 교반함으로써 혼합액을 조제하였다.
(2) 얻어진 혼합액을 사용하고 실시예 1 의 공정 (2) 와 동일하게 하여 초조 공정을 실시함으로써, 알루미나 섬유와 실리카 섬유가 혼재되어 이루어지고, 중량비로 알루미나 섬유가 실리카 섬유보다 많이 포함된 제 1 매트 전구체를 제조하였다.
(3) 다음으로, 알루미나 섬유를 74.3 g 과, 열처리한 실리카 섬유를 222.7 g 과, 유기 바인더를 18 g 과, 무기 바인더를 2.4 g 과, 물을 원료액 중의 알루미나 섬유의 함유량이 0.5 wt% 가 되도록 혼합하고, 교반기로 60 초간 교반함으로써 혼합액을 조제하였다.
(4) 얻어진 혼합액을 사용하고 실시예 1 의 공정 (2) 와 동일하게 하여 초조 공정을 실시함으로써, 알루미나 섬유와 실리카 섬유가 혼재되어 이루어지고, 중량비로 실리카 섬유가 알루미나 섬유보다 많이 포함된 제 2 매트 전구체를 제조하였다.
(5) 제 2 매트 전구체 위에 제 1 매트 전구체를 적층하고, 얻어진 적층 매트 전구체를 120 ℃, 30 분간 가열 압축하여 적층 매트체를 제조하였다.
(6) 마지막으로, 적층 매트체에 대해 실시예 1 의 공정 (4) 와 동일하게 하여 절단 공정을 실시함으로써 유지 시일재를 제조하였다.
얻어진 유지 시일재는, 알루미나 섬유와 실리카 섬유가 혼재되어 이루어지고, 제 2 유지 시일재층 위에 제 1 유지 시일재층이 적층되어 있음과 함께, 실시예 1 과 동일한 형상 및 부피 밀도를 갖고 있었다. 또한 유지 시일재 전체에서는, 알루미나 섬유의 알루미나 섬유 및 실리카 섬유의 합계에 대한 비율이 50 중량% 가 되었다. 또한 유지 시일재의 표면 중, 제 1 주면의 표면 영역에는, 제 2 주면의 표면 영역에 비하여, 중량비로 알루미나 섬유가 보다 많이 존재하였다.
실시예 4 에서 제조한 유지 시일재에 대해, 실시예 1 과 동일하게 하여 내풍식성 시험 및 면압 시험을 실시하고, 풍식량, 저온시 면압 및 고온시 면압에 대해 평가하였다.
그 결과, 제 1 주면을 풍식시킨 경우의 풍식량에 대해서는 2 ㎜ 이고, 제 2 주면을 풍식시킨 경우의 풍식량에 대해서는 9 ㎜ 이었다.
또한, 저온시 면압 및 고온시 면압은, 각각 122.7 kPa, 48.1 kPa 이었다. 또한, 저온시 면압 및 고온시 면압을 측정하는 경우에는, 제 1 주면이 상판 부재에 맞닿고, 제 2 주면이 하판 부재에 맞닿도록 하여 샘플을 설치하였다.
이들의 결과로부터, 실시예 4 에서 제조한 유지 시일재에서는, 알루미나 섬유가 혼재됨으로써, 내풍식성을 비교예 1 및 2 에서 제조한 유지 시일재보다 높게 할 수 있었다. 그 때문에, 실시예 4 에 기재된 유지 시일재를 배기 가스 정화 장치에 사용하는 경우에는, 유지 시일재에 풍식이 발생하기 어려워, 배기 가스 처리체의 탈락을 방지할 수 있는 것으로 생각할 수 있다.
또한, 실시예 4 에서 제조한 유지 시일재에서는, 실리카 섬유가 혼재됨으로써, 저온시 면압 및 고온시 면압을 비교예 3 및 4 에서 제조한 유지 시일재보다 높게 할 수 있었다. 그 때문에, 실시예 4 에서 제조한 유지 시일재를 배기 가스 정화 장치에 사용하는 경우에는, 유지 특성이 높고, 저렴한 유지 시일재로 할 수 있는 것으로 생각할 수 있다.
또, 실시예 4 에서 제조한 유지 시일재의 표면 중, 제 1 주면의 표면 영역에는, 제 2 주면의 표면 영역에 비하여, 중량비로 알루미나 섬유가 보다 많이 존재하고 있어, 제 1 주면의 표면 영역의 내열성이 높아져 있다. 그 때문에, 실시예 4 의 유지 시일재를 배기 가스 정화 장치에 사용하는 경우에는, 제 1 주면을 배기 가스의 유입에 의해 고온이 되는 허니컴 필터측에 배치 형성함으로써, 용손 등의 파손이 적은 유지 시일재로 할 수 있는 것으로 생각할 수 있다.
(제 3 실시형태)
다음으로, 본 발명의 일 실시형태인 제 3 실시형태에 대해 설명한다.
본 실시형태에서는, 제 1 실시형태의 배기 가스 정화 장치에 관련된 허니컴 필터에 백금 등의 촉매가 담지된 구성으로 되어 있는 것 이외에는, 제 1 실시형태의 유지 시일재 및 배기 가스 정화 장치와 동일한 구성으로 되어 있다.
본 실시형태의 배기 가스 정화 장치의 제조 방법에 있어서, 허니컴 필터에 촉매를 담지시키는 방법으로는, 예를 들어 디니트로디아민 백금 질산 ([Pt(NH3)2(NO2)2]HNO3) 용액 등을 허니컴 필터에 함침시킨 후에 허니컴 필터를 가열하는 방법 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태에 있어서 설명한 효과 (1) ∼ (4) 를 발휘할 수 있다.
또한, 이하의 효과를 발휘할 수 있다.
(6) 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치에서는, 케이싱 내에, 촉매가 담지된 허니컴 필터가 배치 형성되어 있다.
그 때문에, 허니컴 필터에 포집된 PM 과 촉매를 접촉시킴으로써, 포집된 PM 을 보다 저온에서 연소시킬 수 있다. 따라서, 제 3 실시형태의 배기 가스 정화 장치에서는, 배기 가스 중의 PM 을 효율적으로 제거할 수 있다.
(제 4 실시형태)
다음으로, 본 발명의 일 실시형태인 제 4 실시형태에 대해 설명한다.
제 4 실시형태에서는, 배기 가스 처리체가, 제 1 실시형태의 배기 가스 정화 장치에 있어서의 허니컴 필터의 각각의 셀에 있어서의 단부 중 어느 일방이 밀봉되어 있지 않은 배기 가스 처리체로 되어 있고, 그 배기 가스 처리체에 촉매가 담지되어 있는 것 이외에는, 제 1 실시형태의 유지 시일재 및 배기 가스 정화 장치와 동일한 구성으로 되어 있다.
본 실시형태의 배기 가스 정화 장치의 제조 방법에 있어서, 배기 가스 처리체에 촉매를 담지시키는 방법으로는, 제 3 실시형태의 배기 가스 정화 장치에 관련된 허니컴 필터에 촉매를 담지시키는 방법과 동일하게 하면 된다. 또한, 본 실시형태에서 사용하는 촉매에 대해서는, 제 3 실시형태에서 설명한 촉매와 동일한 촉매를 사용할 수 있다.
본 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태에 있어서 설명한 효과 (1) ∼ (3) 을 발휘할 수 있다.
또한, 이하의 효과를 발휘할 수 있다.
(7) 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치에서는, 배기 가스 처리체에 촉매가 담지되어 있다.
따라서, 촉매와 배기 가스에 함유되는 유해한 가스 성분을 접촉시킴으로써, 배기 가스 중의 유해한 가스 성분을 정화할 수 있다.
(그 밖의 실시형태)
본 발명의 유지 시일재의 단면에 형성된 오목부 및 볼록부의 형상은, 오목부와 볼록부가 끼워 맞춰질 수 있는 형상이면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 유지 시일재의 단면에는, 도 2 에 나타낸 바와 같이 1 세트의 오목부 및 볼록부가 형성되어 있어도 되고, 서로 끼워 맞춰지는 복수 세트의 오목부 및 볼록부가 형성되어 있어도 된다. 또한, 오목부 및 볼록부는 형성되어 있지 않아도 된다.
본 발명의 유지 시일재에 있어서, 제 1 무기 섬유의 평균 섬유 길이는 0.2 ∼ 20 ㎜ 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 10 ㎜ 인 것이 보다 바람직하다.
한편, 제 2 무기 섬유의 평균 섬유 길이는 1 ∼ 20 ㎜ 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 10 ㎜ 인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 유지 시일재에 있어서, 제 1 무기 섬유의 평균 섬유 직경은 1 ∼ 15㎛ 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 10㎛ 인 것이 보다 바람직하다.
한편, 제 2 무기 섬유의 평균 섬유 직경은 3 ∼ 20㎛ 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 12㎛ 인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 유지 시일재에 함유되는 유기 바인더의 양은 0.5 ∼ 12.0 중량% 인 것이 바람직하고, 0.5 ∼ 6.0 중량% 인 것이 보다 바람직하다. 유기 바인더의 양이 0.5 중량% 미만이면, 무기 섬유끼리가 접착되기 어려워지므로, 유지 시일재를 구성하는 무기 섬유의 탈락이 발생하기 쉬워진다. 한편, 유기 바인더의 양이 12.0 중량% 를 초과하면 배기 가스 정화 장치로서 사용한 경우에, 배출되는 배기 가스 중의 유기 성분의 양이 증가하게 되므로, 환경에 부하가 가해지게 된다.
본 발명의 유지 시일재의 단위 면적당 중량은 특별히 한정되지 않지만, 800 ∼ 3,200 g/㎡ 인 것이 바람직하고, 1,000 ∼ 3,000 g/㎡ 인 것이 보다 바람직하다. 또한, 부피 밀도에 대해서도 특별히 한정되지 않지만, 0.15 ∼ 0.30 g/㎤ 인 것이 바람직하다.
본 발명의 유지 시일재의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 6 ∼ 20 ㎜ 인 것이 바람직하다.
본 발명의 유지 시일재의 제조에 사용되는 유기 바인더로는, 상기 서술한 아크릴계 수지에 한정되지 않고, 예를 들어 아크릴 고무 등의 고무, 카르복시메틸셀룰로오스 또는 폴리비닐알코올 등의 수용성 유기 중합체, 스티렌 수지 등의 열가소성 수지, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지 등이어도 된다. 이들 중에서는, 아크릴 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무가 특히 바람직하다.
상기 유기 바인더 용액에는, 상기 서술한 유기 바인더가 복수 종류 포함되어 있어도 된다.
또한 상기 유기 바인더 용액으로는, 상기 서술한 유기 바인더를 물에 분산시킨 라텍스 외에, 상기 서술한 유기 바인더를 물 또는 유기 용매에 용해시킨 용액 등이어도 된다.
본 발명의 유지 시일재가 제 1 유지 시일재층과 제 2 유지 시일재층으로 구성되어 있는 경우에는, 제 1 유지 시일재층과 제 2 유지 시일재층의 두께에 대해서는, 상기 서술한 바와 같이, 서로 거의 동일해도 되고, 제 1 유지 시일재층과 제 2 유지 시일재층의 두께의 비가 5 : 95 ∼ 95 : 5 이어도 된다.
제 1 유지 시일재층의 두께가 상기 하한값보다 작고, 제 2 유지 시일재층의 두께가 상기 상한값보다 커지면, 제 1 주면의 표면 영역에 포함되는 제 1 무기 섬유가 적어져, 제 1 주면의 표면 영역의 내열성이 낮아지는 경우가 있다.
한편, 제 1 유지 시일재층의 두께가 상기 상한값보다 크고, 제 2 유지 시일재층의 두께가 상기 하한값보다 작아지면, 유지 시일재 전체에 포함되는 제 1 무기 섬유가 많아져, 유지 시일재의 탄성이 낮아지는 경우가 있다.
제 2 주면의 표면 영역에 비하여 제 1 주면의 표면 영역에, 중량비로 제 1 무기 섬유가 보다 많이 존재하고 있는 본 발명의 유지 시일재로는, 상기 서술한 제 1 유지 시일재층과 제 2 유지 시일재층으로 구성되는 유지 시일재와 같이, 2 층의 유지 시일재층으로 구성된 유지 시일재에 한정되지 않고, 복수의 유지 시일재층으로 구성된 유지 시일재여도 된다.
또한, 복수의 유지 시일재층으로 구성되는 것이 아니라, 제 2 주면측으로부터 제 1 주면측을 향하여, 제 1 무기 섬유가 보다 많이 존재하도록 제 1 무기 섬유와 제 2 무기 섬유의 비율이 단계적으로 변화하는 구성이어도 된다.
본 발명의 유지 시일재의 제조에 사용되는 무기 바인더로는, 상기 서술한 알루미나졸에 한정되지 않고, 예를 들어 실리카졸 등이어도 된다.
본 발명의 유지 시일재의 제조 방법에 있어서, 함수 매트재를 가열 압축하는 경우에는, 100 ∼ 220 ℃ 의 온도에서 건조를 실시하는 것이 바람직하다. 상기 온도가 100 ℃ 미만에서는, 건조 시간이 길어져, 생산 효율이 저하된다. 또한 상기 온도가 220 ℃ 를 초과하면, 유기 바인더가 분해되고, 유지 시일재를 구성하는 무기 섬유끼리를 접착하기 어려워져, 무기 섬유의 탈락이 발생하는 경우가 있다.
본 발명의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 케이싱의 재질은, 내열성을 갖는 금속이면 특별히 한정되지 않고, 구체적으로는 스테인리스, 알루미늄, 철 등의 금속류를 들 수 있다.
또한 상기 케이싱으로는, 원통상의 케이싱을 길이방향을 따라 복수의 케이싱편으로 분할한 케이싱 (즉 클램쉘), 길이방향을 따라 연장되는 슬릿 (개구부) 을 1 지점에만 갖는 단면 C 자상 또는 U 자상의 원통상의 케이싱, 배기 가스 처리체에 감긴 유지 시일재의 외주에 감아 조여짐으로써 원통상의 케이싱이 되는 금속판 등이어도 된다.
클램쉘 형상의 케이싱을 사용하여 배기 가스 정화 장치를 제조하는 경우에는, 하나의 케이싱편에 배기 가스 처리체를 설치한 후에, 나머지 케이싱편을 조합하고, 이 상태에서 각 케이싱편을 용접 등에 의해 결합함으로써 배기 가스 정화 장치를 제조할 수 있다.
또한, 케이싱이 되는 금속판을 사용하여 배기 가스 정화 장치를 제조하는 경우에는, 배기 가스 처리체에 감긴 유지 시일재의 외주에 금속판을 와이어 로프 등을 사용하여 감아 조인 후에, 금속판의 단부끼리를 용접 등에 의해 결합하여 원통상의 케이싱으로 하는 소위 감아 조이는 방식으로 배기 가스 정화 장치를 제조할 수 있다.
원통상의 케이싱을 사용하여 배기 가스 정화 장치를 제조하는 경우에는, 상기 서술한 압입 공정을 실시하는 방법 외에, 배기 가스 처리체 단면의 직경과 배기 가스 처리체에 감긴 상태의 유지 시일재의 두께를 합한 길이보다 큰 내경을 갖는 케이싱의 내부에 유지 시일재가 감긴 배기 가스 처리체를 삽입한 후, 프레스기 등에 의해, 케이싱을 외주측으로부터 압축하는 소위 사이징 방식으로 배기 가스 정화 장치를 제조할 수 있다.
본 발명의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 배기 가스 처리체에 담지시키는 촉매로는, 상기 서술한 백금에 한정되지 않고, 예를 들어 팔라듐, 로듐 등의 귀금속, 칼륨, 나트륨 등의 알칼리 금속, 바륨 등의 알칼리 토금속 또는 금속 산화물 등을 들 수 있다. 이들 촉매는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상 병용해도 된다.
또한, 상기 금속 산화물로는, PM 의 연소 온도를 저하시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 CeO2, ZrO2, FeO2, Fe2O3, CuO, CuO2, Mn2O3, MnO, 조성식 AnB1-nCO3 (식 중, A 는 La, Nd, Sm, Eu, Gd, Ce, Pr, Pm 또는 Y 를 나타내고, B 는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 나타내고, C 는 Mn, Co, Fe 또는 Ni 를 나타내고, 0 ≤ n ≤ 1 이다) 으로 나타내는 복합 산화물 등을 들 수 있다.
이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상 병용해도 되는데, 적어도 CeO2 를 함유하는 것인 것이 바람직하다.
이와 같은 금속 산화물을 담지시킴으로써, PM 의 연소 온도를 저하시킬 수 있다.
상기 배기 가스 처리체에 촉매를 담지시키는 방법으로는, 상기 서술한 바와 같이, 촉매가 함유된 용액을 배기 가스 처리체에 함침시킨 후에 가열하는 방법 외에, 배기 가스 처리체의 표면에 알루미나막으로 이루어지는 촉매 담지층을 형성하고, 이 알루미나막에 촉매를 담지시키는 방법 등을 들 수 있다.
알루미나막을 형성하는 방법으로는, 예를 들어 Al(NO3)3 등의 알루미늄을 함유하는 금속 화합물 용액을 배기 가스 처리체에 함침시켜 가열하는 방법, 알루미나 분말을 함유하는 용액을 배기 가스 처리체에 함침시켜 가열하는 방법 등을 들 수 있다.
또한, 알루미나막에 촉매를 담지시키는 방법으로는, 예를 들어 귀금속, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 금속 산화물을 함유하는 용액 등을 알루미나막이 형성된 배기 가스 치리체에 함침시켜 가열하는 방법 등을 들 수 있다.
도 1 은 본 발명의 유지 시일재를 두께방향을 따라 절단하였을 때의 단면을 모식적으로 나타내는 일부 단면 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 유지 시일재를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3(a) 는 본 발명의 배기 가스 정화 장치를 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 3(b) 는 도 3(a) 에 나타낸 배기 가스 정화 장치의 A-A 선 단면도이다.
도 4(a) 는 본 발명의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 허니컴 필터를 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 4(b) 는 본 발명의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 케이싱을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 5 는 본 발명의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 유지 시일재, 배기 가스 처리체 및 케이싱을 사용하여 배기 가스 정화 장치를 제조하는 모습을 모식적으로 설명하는 사시도이다.
도 6 은 본 발명의 유지 시일재의 다른 일례를 두께방향을 따라 절단하였을 때의 단면을 모식적으로 나타내는 일부 단면 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 100 유지 시일재 11a, 110a 제 1 무기 섬유
11b, 110b 제 2 무기 섬유 20 배기 가스 정화 장치
30 배기 가스 처리체 31 셀
32 셀벽 40 케이싱
130a 제 1 주면 130b 제 2 주면

Claims (7)

  1. 알루미나를 함유하는 제 1 무기 섬유와, 실리카를 함유하는 제 2 무기 섬유를 함유하는 혼합액을 초조하는 초조 공정을 거쳐 제조된, 매트상의 유지 시일재로서,
    상기 유지 시일재의 전체에 걸쳐서, 상기 제 1 무기 섬유와, 상기 제 2 무기 섬유가 얽혀서 이루어지는 것을 특징으로 하는 유지 시일재,
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 무기 섬유의 상기 제 1 무기 섬유 및 상기 제 2 무기 섬유의 합계에 대한 비율이, 25 ∼ 75 중량% 인 유지 시일재.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 1 주면의 표면 영역에는, 제 2 주면의 표면 영역에 비하여, 중량비로 상기 제 1 무기 섬유가 보다 많이 존재하고 있는 유지 시일재.
  4. 다수의 셀이 셀벽을 사이에 두고 길이방향으로 병설된 기둥상의 배기 가스 처리체와,
    상기 배기 가스 처리체를 수용하는 케이싱과,
    상기 배기 가스 처리체와 상기 케이싱 사이에 배치 형성되고, 상기 배기 가스 처리체를 유지하는 유지 시일재로 이루어지는 배기 가스 정화 장치로서,
    상기 유지 시일재는, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 유지 시일재인 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유지 시일재는, 알루미나를 함유하는 제 1 뮤기 섬유와, 실리카를 함유하는 제 2 무기 섬유를 함유하는 혼합액을 초조하는 초조 공정을 통하여 제조된, 매트상의 유지 시일재로서, 상기 유지 시일재의 전체에 걸쳐서, 상기 제 1 무기 섬유와, 상기 제 2 무기 섬유가 얽혀서 이루어지고, 제 1 주면의 표면 영역에는, 제 2 주면의 표면 영역에 비하여, 중량비로 상기 제 1 무기 섬유가 보다 많이 존재하고 있고,
    상기 제 1 주면이 상기 배기 가스 처리체측에 배치 형성되어 있는 배기 가스 정화 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 배기 가스 처리체는, 상기 배기 가스 처리체의 각각의 셀에 있어서의 단부 중 어느 일방이 밀봉된 허니컴 필터인 배기 가스 정화 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 배기 가스 처리체에는, 촉매가 담지되어 있는 배기 가스 정화 장치.
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