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JPH06107476A - マイクロ波再生可能な排ガス浄化用SiC多孔体 - Google Patents

マイクロ波再生可能な排ガス浄化用SiC多孔体

Info

Publication number
JPH06107476A
JPH06107476A JP4279497A JP27949792A JPH06107476A JP H06107476 A JPH06107476 A JP H06107476A JP 4279497 A JP4279497 A JP 4279497A JP 27949792 A JP27949792 A JP 27949792A JP H06107476 A JPH06107476 A JP H06107476A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
porous body
sic
sic porous
fine particles
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.)
Pending
Application number
JP4279497A
Other languages
English (en)
Inventor
Chomei Yamada
朝明 山田
Takaomi Sugihara
孝臣 杉原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokai Carbon Co Ltd
Original Assignee
Tokai Carbon Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokai Carbon Co Ltd filed Critical Tokai Carbon Co Ltd
Priority to JP4279497A priority Critical patent/JPH06107476A/ja
Publication of JPH06107476A publication Critical patent/JPH06107476A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0051Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore size, pore shape or kind of porosity
    • C04B38/0058Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore size, pore shape or kind of porosity open porosity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00017Aspects relating to the protection of the environment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2111/00241Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00267Materials permeable to vapours or gases

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排ガス中の微粒子を効果的に捕集することが
でき、捕集微粒子をマイクロ波による誘電発熱により効
率よく燃焼除去し得るマイクロ波再生可能な排ガス浄化
用SiC多孔体を提供する。 【構成】 気孔率80〜90%の内部連通気孔が分布し
た三次元網目構造を備え、かつ電気比抵抗が100 〜1
3 Ω-cm の範囲にある少なくとも90重量%のSiC
含有率からなる組成性状をもつことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排ガス中から捕集した
微粒子をマイクロ波吸収による発熱作用で燃焼除去する
ことができる再生可能な排ガス浄化用のSiC多孔体に
関する。
【0002】
【従来の技術】セラミックス質の多孔体をフィルター部
材として排気ガス中に浮遊する微粒子成分を補集する浄
化手段は従来から多様の分野で有用されているが、近年
では特にディーゼルエンジンの排ガスに含まれる黒煙の
ような可燃性微粒子を効率よく捕集するための多孔体
(フィルター)が盛んに研究されている。この種の排ガ
ス浄化用多孔体には、共通して長時間の使用により組織
気孔内に微粒子が堆積して圧力損失を増大させ、濾過効
率を減退させるというネックがあり、この堆積微粒子を
効率よく除去して再生使用を可能にすることが研究開発
の大きな課題とされている。
【0003】この1つの解決手段として、多孔質セラミ
ックスからなるハニカムフィルターの端面に電気ヒータ
ーを設置し、捕集した微粒子をヒーター加熱によって焼
却再生する方法(特公平1−24531 号公報)が提案され
ている。ところが、このような外部熱源による焼却では
均一な加熱や温度コントロールが困難となるため、焼却
不良や異常高温による多孔体材質の溶損、割れ等が発生
する問題点がある。
【0004】これに対し、導電性の炭化珪素多孔体から
なる自己発熱性のフィルター(特公平2−30287 号公
報、特開平2−97472 号公報)は上記のような問題はな
く、捕集微粒子を効率的に燃焼させることができる。し
かしながら、この直接通電加熱方式では、繰り返しの使
用による多孔体表面の劣化、焼却熱に基づく熱応力や振
動による材質クラックの発生、これらに伴って生じる通
電特性の変動(抵抗値の上昇)等の現象が徐々に進行
し、長期的な信頼性を損ねるといった問題がある。
【0005】このような自己発熱性フィルターの優れた
再生能力を維持しつつ、かつ長期的な材質安定性を確保
しえる加熱再生手段として、マイクロ波を吸収発熱させ
る方法がある。この方法には、フィルター部材として誘
電体であって耐熱性(最低でも500〜600℃)にも
優れるSiCが一般に用いられ、誘電加熱がフィルター
の分子レベルでおこなわれるため材質表面の劣化やクラ
ックの発生等に基づく発熱挙動の変化は殆どなく、その
うえフィルターと微粒子の両方を同時に加熱できるため
焼却速度が速い利点がある。このタイプのものは、誘電
体を非誘電体と複合化してハニカムフィルターを作製す
るものとして特開平3−245809号公報、特開平3−2751
10号公報などに開示されている。
【0006】しかし、前記のフィルターは構成部材の一
部が誘電体である関係で焼却温度に達するまでの時間が
長くなるという難点に加え、ハニカム構造であるために
長期の使用でフィルターにクラックが発生するとそこか
ら優先的に排ガスの流出が起こり、微粒子の捕集効率が
大きく低下するという難点がある。また、このフィルタ
ーを酸化触媒担体として使用する場合には、ガスの流通
抵抗は小さいもののガスとの相互作用が制約されるため
酸化反応にも自ずから限界がある。
【0007】このほか、マイクロ波によりフィルターは
加熱せずに捕集した微粒子のみを加熱焼却する方法(特
開平4−17713 号公報)も提案されているが、この方法
ではフィルターが間接的に加熱されるまで時間が掛かり
過ぎて実用的ではない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、マイクロ波
を用いてフィルター自体を誘電加熱しながら効率よく再
生することができ、長期間の安定使用が可能な材質性状
をSiC多孔体を対象にして多角的に研究した結果、開
発に至ったものである。
【0009】したがって、本発明の目的は、排ガス中の
微粒子成分を効果的に捕集することができ、かつ捕集微
粒子をマイクロ波による吸収発熱によって効率よく燃焼
除去し得るマイクロ波再生可能な排ガス浄化用SiC多
孔体を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるマイクロ波再生可能な排ガス浄化用S
iC多孔体は、気孔率80〜90%の内部連通気孔が分
布した三次元網目構造を備え、かつ電気比抵抗が100
〜103 Ω-cm の範囲にある少なくとも90重量%のS
iC含有率からなる組成性状を構成上の特徴とするもの
である。
【0011】まず、本発明のSiC多孔体は組織的に内
部連通気孔が均等に分布した三次元網目構造として構成
されており、この構造が排ガスの濾過効率を高めるとと
もに材質にマイクロクラックが発生した場合にも含有微
粒子に対する安定した捕集効率を与えるために機能す
る。この組織構造において気孔率が80〜90%の範囲
にあることが要件となる。気孔率が80%未満ではフィ
ルター部材とした際に圧力損失が大きくなり、90%越
えると材質強度が減退して長期の使用に耐えなくなる。
SiC多孔体の機械的強度は、3点曲げ強度で少なくと
も10kg/cm2は必要であり、このためには気孔率の上限
を90%に抑えなければならない。
【0012】このような構造のSiC多孔体は、例えば
ポリウレタンフォームのような三次元網目構造を有する
有機発泡体にSiCのスラリーを含浸して余剰スラリー
を除去したのち、乾燥、仮焼成する第1工程と、仮焼成
体にSiCスラリーを再含浸して余剰スラリーを除去し
たのち乾燥し、さらに不活性雰囲気中で焼結処理する第
2工程からなるプロセスを用いて製造することができ
る。ここに例示した方法の詳細は特開平3−83875 号公
報に記載されている。
【0013】上記の組織構造に加え、本発明のSiC多
孔体は電気比抵抗が100 〜103Ω-cm の範囲にある
少なくとも90重量%のSiC含有率からなる組成性状
を備えることが重要な要件となる。電気比抵抗100
103 Ω-cm の範囲はマイクロ波による良好な誘電発熱
特性を付与するための条件で、この比抵抗範囲を外れる
と円滑な発熱が得られなくなったり、放電現象を起こす
ようになる。より好ましい電気比抵抗の範囲は101
102 Ω-cm である。また、SiC多孔体として90重
量%以上のSiC含有率となる組成は、長期安定使用す
るフィルター部材に要求される機械的強度、耐熱性、耐
熱衝撃性等と併せて十分な誘電体としての性状を与える
ための要件となる。
【0014】SiC多孔体の電気比抵抗を前記の範囲に
調整するには、上述した三次元網目構造のSiC多孔体
を製造する工程において、焼結時の雰囲気をアルゴンと
窒素の混合ガスとして、その分圧を制御する方法や、S
iCスラリー中にB、Al等の化合物を微量混入させる
方法などでおこなうことができる。また、SiC含有率
が90重量%以上のSiC多孔質体は、上述の製造プロ
セスにおいて原料成分を選定すればよい。
【0015】なお、本発明の排ガス浄化用SiC多孔体
には、そのままもしくは活性アルミナをコーティングし
たのち触媒を担持させて焼却温度を下げることもでき
る。
【0016】
【作用】本発明に係るマイクロ波再生可能な排ガス浄化
用SiC多孔体は、気孔率80〜90%の内部連通気孔
が分布した三次元網目構造の多孔組織が材質の安定化と
排ガスの濾過ならびに含有微粒子の捕集効率を高めるた
めに機能し、電気比抵抗が100 〜103 Ω-cm の範囲
にある少なくとも90重量%のSiC含有率からなる組
成性状がマイクロ波による優れた誘電発熱特性と十分な
材質特性を付与するために有効に寄与する。
【0017】これら特有の組織構造と組成性状に基づ
き、マイクロ波吸収発熱で捕集微粒子を円滑に燃焼除去
する反復再生が可能となり、長期間に亘り性能変動のな
い安定で効率的な排ガスの浄化が保証される。
【0018】
【実施例】
実施例1〜2、比較例1〜2 平均粒径20μm のSiC粉末に1重量%のポリビニル
アルコールと水を加えて粘度250〜5000cpのスラ
リーを作製した。このスラリーに、三次元網目構造組織
のポリウレタンフォーム(50×50×50mm)を浸漬してス
ラリー成分を十分に含浸させた。含浸後のポリウレタン
フォームをスラリーから引き上げ、余剰のスラリーを除
去したのち乾燥、仮焼成処理を施した。ついで、仮焼成
体に上記と同様に作製した粘度80〜500cpのSiC
スラリーを再含浸し、余剰のスラリーを除去したのち乾
燥し、2050℃の温度で焼結して内部連通気孔が分布
した三次元網目構造のSiC多孔体を得た。この際、S
iC粉末のスラリー濃度および粘度、含浸するポリウレ
タンフォームの発泡番手などを変えて気孔率の異なる組
織構造のSiC多孔体を調製した。調製した各SiC多
孔体の特性とフィルターとしての性能を評価し、結果を
表1に示した。
【0019】
【表1】
【0020】表1のとおり、三次元網目構造を備えるS
iC多孔体であっても気孔率が80〜90%を外れる組
織では排ガス浄化用フィルターとして不適格であった。
【0021】実施例3〜5、比較例3 実施例1のSiC多孔体を製造する際に焼結処理をAr
とN2 の混合ガス雰囲気でおこない、その分圧を変えて
電気比抵抗の異なるSiC多孔体を製造した。電気比抵
抗の異なる各SiC多孔体を、図1に示した再生装置の
中心部に装着した。図1において、1は排ガス導入管、
2はマイクロ波発振器、3は導波管、4はエアポンプ、
5は装置の胴管中心部に断熱材6を介して装着されたS
iC多孔体、7はマイクロ波遮蔽板、8は浄化ガス排出
管、そして9は温度測定用の熱電対である。この再生装
置に、エンジン定負荷時の排ガスを排ガス導入管1から
10分間導入し、含有する可燃性の微粒子を捕集した。
ついで排ガスの導入を停止し、エアポンプ4から1l/
min の流速で空気を送入しながらマイクロ波発振器(245
0MHz,1000W) を作動させてSiC多孔体5にマイクロ波
を照射した。
【0022】この試験を反復して、マイクロ波照射後に
昇温したSiC多孔体の誘電発熱温度、捕集微粒子の焼
却度合、SiC多孔体の組織亀裂の状態などを測定調査
し、その結果を用いたSiC多孔体の電気比抵抗と対比
させて表2に示した。なお、捕集微粒子の焼却度合は次
の基準で判定評価した。 ○:完全に焼却 △:一部が未焼却 ×:焼却でき
【0023】比較例4 SiCスラリーの代わりに、アルミナ50重量部とコー
ジライト50重量部の原料粉末にシリカゾルと水が2:
1の割合で配合分散させたスラリーを用い、焼結処理を
1350℃とした他は全て実施例1と同一条件により気
孔率83%、嵩密度0.34g/ccのセラミックス多孔体
を製造した。得られた電気絶縁質の多孔体につき、実施
例3と同様に再生試験をおこない、結果を表2に併載し
た。
【0024】
【表2】
【0025】表2の結果から、電気比抵抗が100 〜1
3 Ω-cm の範囲にある実施例3〜5の三次元網目構造
を備えるSiC多孔体は、マイクロ波吸収による誘電発
熱が速く、効果的に再生処理し得ることが認められた。
これに対し電気比抵抗が高い比較例3では再生処理が不
十分であり、また絶縁体の比較例4では再生が不可能で
あった。
【0026】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば特定の組
織構造と組成性状を備えるSiC多孔体を基材として排
ガス中に含まれる微粒子を効率よく捕集することがで
き、捕集した微粒子をマイクロ波吸収による発熱作用で
円滑に燃焼除去して再生することができる耐久性の排ガ
ス浄化用フィルターを供給することができる。したがっ
て、ディーゼルエンジン等の燃焼機関から発生する排ガ
スを浄化処理するためのフィルター部材として極めて有
用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に用いた再生装置の一部切欠断
面略図である。
【符号の説明】
1 排ガス導入管 2 マイクロ波発振器 3 導波管 4 エアポンプ 5 SiC多孔体 6 断熱材 7 マイクロ波遮断板 8 浄化ガス排出管 9 熱電対

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気孔率80〜90%の内部連通気孔が分
    布した三次元網目構造を備え、かつ電気比抵抗が100
    〜103 Ω-cm の範囲にある少なくとも90重量%のS
    iC含有率からなる組成性状を特徴とするマイクロ波再
    生可能な排ガス浄化用SiC多孔体。
JP4279497A 1992-09-24 1992-09-24 マイクロ波再生可能な排ガス浄化用SiC多孔体 Pending JPH06107476A (ja)

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002275557A (ja) * 2001-03-14 2002-09-25 Ngk Insulators Ltd セラミックス/金属複合体及びその製造方法
EP1364930A1 (en) 2001-02-02 2003-11-26 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure and method for preparation thereof
JP2010005527A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Environment Technology Ventures Kk マイクロ波加熱用吸着材
JP2011243412A (ja) * 2010-05-18 2011-12-01 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 多孔質マイクロ波発熱体とその製造方法及びフィルタとその製造方法
JP2017131851A (ja) * 2016-01-29 2017-08-03 日本特殊陶業株式会社 マイクロ波加熱用触媒材料、マイクロ波加熱用触媒体、及び、その製造方法
JP2018176091A (ja) * 2017-04-17 2018-11-15 日本特殊陶業株式会社 マイクロ波加熱用触媒材料、マイクロ波加熱用触媒体、及びマイクロ波加熱用触媒体の製造方法
CN110404399A (zh) * 2018-04-30 2019-11-05 陈志勇 二氧化碳吸收材的再生方法
CN110818417A (zh) * 2019-11-18 2020-02-21 武汉科技大学 一种净化空气用炭-碳化硅多孔过滤器及其制备方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1364930A1 (en) 2001-02-02 2003-11-26 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure and method for preparation thereof
JP2002275557A (ja) * 2001-03-14 2002-09-25 Ngk Insulators Ltd セラミックス/金属複合体及びその製造方法
JP2010005527A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Environment Technology Ventures Kk マイクロ波加熱用吸着材
JP2011243412A (ja) * 2010-05-18 2011-12-01 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 多孔質マイクロ波発熱体とその製造方法及びフィルタとその製造方法
JP2017131851A (ja) * 2016-01-29 2017-08-03 日本特殊陶業株式会社 マイクロ波加熱用触媒材料、マイクロ波加熱用触媒体、及び、その製造方法
JP2018176091A (ja) * 2017-04-17 2018-11-15 日本特殊陶業株式会社 マイクロ波加熱用触媒材料、マイクロ波加熱用触媒体、及びマイクロ波加熱用触媒体の製造方法
CN110404399A (zh) * 2018-04-30 2019-11-05 陈志勇 二氧化碳吸收材的再生方法
CN110818417A (zh) * 2019-11-18 2020-02-21 武汉科技大学 一种净化空气用炭-碳化硅多孔过滤器及其制备方法
CN110818417B (zh) * 2019-11-18 2021-08-03 武汉科技大学 一种净化空气用炭-碳化硅多孔过滤器及其制备方法

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