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Title:
METHOD OF DRYING HONEYCOMB MOLDING, AND DRYING APPARATUS THEREFOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/117624
Kind Code:
A1
Abstract:
A method of drying a honeycomb molding, and drying apparatus therefor, with which a honeycomb molding can be dried within a shortened period of time while inhibiting any occurrence of defects, such as deformation and breakage. The drying method comprises carrying out passage of a superheated steam, or a mixed gas consisting of steam and heated air, having the humidity thereof regulated so as to realize a wet-bulb temperature of 70°C or higher through the cells of honeycomb molding, thereby drying the honeycomb molding. The drying apparatus is honeycomb molding drying apparatus (10) comprising steam supply unit (12) for supply of superheated steam (A); buffer chamber (14) for rectification of the superheated steam (A) supplied from the steam supply unit (12); superior chamber (16) for arranging of honeycomb molding (18), provided superior to the buffer chamber (14); and hood unit (20) for recovery of the superheated steam (A) having passed through the honeycomb molding (18).

Inventors:
HORIBA YASUHIRO (JP)
SHIMADA HIROMI (JP)
TAKEMORI YOHEI (JP)
HAYASHI SHINZOU (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/053625
Publication Date:
October 02, 2008
Filing Date:
February 29, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NGK INSULATORS LTD (JP)
HORIBA YASUHIRO (JP)
SHIMADA HIROMI (JP)
TAKEMORI YOHEI (JP)
HAYASHI SHINZOU (JP)
International Classes:
B28B11/00; F26B3/06; F26B9/06; F26B21/00; F26B21/10
Domestic Patent References:
WO2005023503A12005-03-17
Foreign References:
JPH07246613A1995-09-26
JP2006308137A2006-11-09
JP2002283329A2002-10-03
JP2002283330A2002-10-03
Other References:
See also references of EP 2130656A4
Attorney, Agent or Firm:
WATANABE, Kazuhira (No.8 Kikuboshi Tower Building20-18, Asakusabashi 3-chom, Taito-ku Tokyo 53, JP)
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Claims:
 セラミックス原料、水、及びバインダーを含有する原料組成物からなる、隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有する未焼成のハニカム成形体を乾燥する方法であって、
 湿球温度が70℃以上となるように調温調湿した過熱水蒸気、又は水蒸気と加熱空気の混合ガスを前記セルに通過させることにより、前記ハニカム成形体を乾燥させる、ハニカム成形体の乾燥方法。
 前記バインダーが熱ゲル化特性又は熱硬化特性を有する請求項1に記載のハニカム成形体の乾燥方法。
 過熱水蒸気を供給する蒸気供給部と、
 前記蒸気供給部から供給される過熱水蒸気を整流するバッファチャンバと、
 前記バッファチャンバの上方に備えられ、ハニカム成形体を配置するための上方チャンバであって、前記ハニカム成形体の内部を前記過熱水蒸気を通過する上方チャンバと、
 前記ハニカム成形体を通過した前記過熱水蒸気が、回収されるフード部と
を備えた、ハニカム成形体の乾燥装置。
Description:
ハニカム成形体の乾燥方法及び 燥装置

 本発明は、ハニカム構造体の未焼成体で るハニカム成形体の乾燥方法及び乾燥装置 関する。

 ハニカム構造体は、触媒担体や各種フィ ター等に広く用いられている。最近では、 ィーゼルエンジンから排出される粒子状物 を捕捉するためのディーゼルパティキュレ トフィルター(DPF)としても注目されている

 ハニカム構造体は、一般にセラミックス 主成分とすることが多い。このようなハニ ム構造体を製造するには、先ず、セラミッ ス原料に水、及びバインダー等の各種添加 を加えて坏土状とした後、これを押出成形 てハニカム形状の成形体(ハニカム成形体) 作製する。このハニカム成形体を乾燥等し 後に焼成すれば、ハニカム構造体を製造す ことができる。

 ハニカム成形体の乾燥方法としては、ハ カム成形体の上方と下方とに設けた電極間 電流を流すことによって発生させた高周波 ネルギーを利用して乾燥を行う誘電乾燥法 、ガスバーナー等で発生させた熱風を導入 て乾燥を行う熱風乾燥法がよく知られてい 。但し、最近はこれらの乾燥法に代わって 又はこれらの乾燥法と併用して、乾燥速度 速い等の利点を有するマイクロ波を利用し 乾燥方法(マイクロ波乾燥方法)が行われる うになってきている(例えば、特許文献1~3参 )。

 しかしながら、このようなマイクロ波乾 方法では、乾燥過程においてハニカム成形 の上下端部や外周部の乾燥が他の部分より れ、ハニカム成形体全体を均一な速度で乾 することが困難な場合があった。ハニカム 形体は水分の蒸発によって収縮するため、 燥速度が不均一であると、変形、破損等の 具合が生じ易くなる。更に、セルを区画す 隔壁(リブ)の薄型化が進んでおり、隔壁の いハニカム成形体ほど変形等が生じ易い。 って、乾燥速度の均一化は、近年特に重要 課題となってきている。

特開2002-283329号公報

特開2002-283330号公報

国際公開第2005/023503号パンフレット

 本発明は、このような従来技術の有する 題点に鑑みてなされたものであり、その課 とするところは、変形、破損等の不具合の 生を抑制しつつ、より短時間でハニカム成 体を乾燥することが可能なハニカム成形体 乾燥方法及び乾燥装置を提供することにあ 。

 本発明によれば、セラミックス原料、水 及びバインダーを含有する原料組成物から る、隔壁によって区画された流体の流路と る複数のセルを有する未焼成のハニカム成 体を乾燥する方法であって、湿球温度が70 以上となるように調温調湿した過熱水蒸気 又は水蒸気と加熱空気の混合ガスを前記セ に通過させることにより、前記ハニカム成 体を乾燥させる、ハニカム成形体の乾燥方 が提供される。

 本発明においては、前記バインダーが熱 ル化特性又は熱硬化特性を有するバインダ 材料であることが好ましい。

 また、本発明によれば、過熱水蒸気を供 する蒸気供給部と、前記蒸気供給部から供 される過熱水蒸気を整流するバッファチャ バと、前記バッファチャンバの上方に備え れ、ハニカム成形体を配置するための上方 ャンバであって、前記ハニカム成形体の内 を前記過熱水蒸気を通過する上方チャンバ 、前記ハニカム成形体を通過した前記過熱 蒸気が、回収されるフード部とを備えた、 ニカム成形体の乾燥装置が提供される。

 本発明においては、変形、破損等の不具 の発生を抑制しつつ、より短時間でハニカ 成形体を乾燥することができる。

本発明に係るハニカム成形体の乾燥方 に用いられるハニカム成形体の一例を示す 視図である。 本発明に係るハニカム成形体の乾燥方 に用いられるハニカム成形体の他の例を示 斜視図である。 本発明に係るハニカム成形体の乾燥装 の一実施例を示す模式図である。 ワーク載置板の一例を示す平面図であ 。 実施例1におけるハニカム成形体の乾燥 時間に対する温度変化を示すグラフである。 実施例2におけるハニカム成形体の乾燥 時間に対する温度変化を示すグラフである。 比較例1におけるハニカム成形体の乾燥 時間に対する温度変化を示すグラフである。 バッファーチャンバ無しの場合におけ 過熱水蒸気の流速分布を示すグラフである バッファーチャンバ有りの場合におけ 過熱水蒸気の流速分布を示すグラフである ハニカム成形体における過熱水蒸気の 流速の測定点を示す説明図である。

符号の説明

1:ハニカム成形体、2:隔壁、3:セル、7:外周 、10:乾燥装置、12:蒸気供給部、14:バッファ ャンバ、16:上方チャンバ、18:ハニカム成形 、20:フード部、22:ワーク載置板。

 以下、本発明の実施の最良の形態につい 説明するが、本発明は以下の実施の形態に 定されるものではなく、本発明の趣旨を逸 しない範囲で、当業者の通常の知識に基づ て、以下の実施の形態に対し適宜変更、改 等が加えられたものも本発明の範囲に入る とが理解されるべきである。

 本発明のハニカム成形体の乾燥方法にお ては、湿球温度が70℃以上となるように調 調湿した過熱水蒸気をハニカム成形体のセ 内を通過させることにより、ハニカム成形 を乾燥させることを特徴するものである。 下、その詳細について説明する。

 本発明の乾燥方法において、乾燥される ニカム成形体は、例えば、図1及び図2に示 ような構造を有するものである。即ち、ハ カム成形体1は、隔壁2によって区画された流 体の流路となる複数のセル3を有するもので る。また、ハニカム成形体1は、通常、複数 セル3を囲繞するように外周壁7が配設され ことによって構成されている。なお、セル3 軸方向(流路方向)と直行する断面形状は限 されず、図1に示すような四角形や、図2に示 すような円形をはじめとする形状を任意に選 択することができる。

 ハニカム成形体は、セラミックス原料、 、及びバインダーを含有する原料組成物に って構成された未焼成体である。セラミッ ス原料としては、例えば、アルミナ、ムラ ト、ジルコニア、コージェライト等の酸化 系セラミックス;炭化珪素、窒化珪素、窒化 アルミ等の非酸化物系セラミックス等を挙げ ることができる。また、炭化珪素/金属珪素 合材や炭化珪素/グラファイト複合材等を用 ることもできる。

 本発明の対象となるセラミック成形体に まれる熱ゲル化特性又は熱硬化特性を有す バインダーとしては、例えば、メチルセル ース、ヒドロキシプロピルメチルセルロー 、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキ エチルセルロース、ヒドロキシエチルメチ セルロース等を挙げることができる。この ち、メチルセルロースが最も一般的に用い れる。これらのゲル化バインダーのゲル化 度は、その種類によって異なるが、50~80℃ 度であり、例えばメチルセルロースの場合 約55℃である。また、異種のゲル化バインダ ーを混合して用いることも可能である。

 上記の構成を有するハニカム成形体を乾 するに際し、本発明では、湿球温度が70℃ 上となるように調温調湿した過熱水蒸気、 は水蒸気と加熱空気の混合ガスを用いる。 熱水蒸気、又は水蒸気と加熱空気の混合ガ の湿球温度は70~100℃が好ましく、80~100℃が らに好ましい。過熱水蒸気、又は水蒸気と 熱空気の混合ガスの湿球温度が70℃未満では 、バインダーの熱ゲル化が不十分であり、ハ ニカム成形体の乾燥時に変形が大きく、端面 で切れ、破損が生じる。この水蒸気、又は水 蒸気と加熱空気の混合ガスの最適な湿球温度 は、一義的ではなく、セラミックスの種類、 バインダーの種類によって変更すべきもので ある。

 セルを通過させる過熱水蒸気、又は水蒸 と加熱空気の混合ガスの温度としては、60 ~300℃以下が好ましく、より好ましくは70~200 である。セルを通過させる過熱水蒸気の温 が60℃未満であると、ハニカム成形体は加 されるものの、蒸気が結露してしまいハニ ム成形体が吸湿膨潤して形状変形などの不 合を生じ易くなる。一方、300℃超であると バインダー材料が除去されてしまい、ハニ ム成形体は脆くなり変形や破損等を生じ易 なる。この過熱水蒸気の最適な温度は、一 的ではなく、セラミックスの種類、バイン ーの種類によって変更すべきものである。

 過熱水蒸気をセルに通過させる時間、即 、ハニカム成形体の水分が平衡状態となる に要する時間は、ハニカム成形体の形状や 分、寸法、蒸気の温度、湿度等によって異 るが、通常、10~120分、好ましくは10~60分程 である。過熱水蒸気をセルに通過させる時 が短過ぎると、十分に平衡状態とならない 合がある。この過熱水蒸気をセルに通過さ る最適な温度時間は、一義的ではなく、セ ミックスの種類、形状、水分、寸法等によ て、また通過させる蒸気の温度、湿度によ て変更すべきものである。

 図3は、本発明に係るハニカム成形体の乾 燥装置の一実施例を示す模式図である。この 乾燥装置10は、過熱水蒸気Aを供給する蒸気供 給部12と、蒸気供給部12から供給される過熱 蒸気Aを整流するバッファチャンバ14と、バ ファチャンバ14の上方に備えられ、ハニカム 成形体18を配置するための上方チャンバ16と ハニカム成形体18を通過した過熱水蒸気Aが 収されるフード部20とを備えるものである。

 この乾燥装置10においては、蒸気供給部12 からバッファチャンバ14に過熱水蒸気Aが供給 される。ここで、過熱水蒸気Aはバッファチ ンバ14に対して側部から横方向に導入され、 バッファチャンバ14の内側側壁に衝突させら 、次いで、過熱水蒸気Aはバッファチャンバ 14内を上昇することになる。このように、過 水蒸気Aはバッファチャンバ14の内側側壁に 突することにより整流され、過熱水蒸気Aは バッファチャンバ14内全体をほぼ均等な速度 上昇することになる。

 バッファチャンバ14で整流された過熱水 気Aはバッファチャンバ14内を上昇し、次い 、バッファチャンバ14の上方に備えられた上 方チャンバ16に入る。上方チャンバ16の内部 は、ワーク載置板22に載置されたハニカム成 形体18が配置されており、過熱水蒸気Aはハニ カム成形体18の全セル内をほぼ均等に通過し ハニカム成形体18全体をほぼ均等に乾燥す 。なお、ワーク載置板22は、図4に示すよう 、ハニカム成形体18と同一のセル密度を有す るような構成とすることが、過熱水蒸気Aを ニカム成形体18の全セル内に均一に通過させ るために好ましい。

 次に、ハニカム成形体18のセル内を通過 た過熱水蒸気Aは、上方チャンバ16の上部に 設されたフード部20に入り、回収される。

 本発明の乾燥方法において対象となるハ カム成形体のセル密度、隔壁厚み、セル形 、及び寸法等は特に限定されるものではな 。但し、より変形等の起こり易い、隔壁が いハニカム成形体(例えば、隔壁厚み:150μm 下)や、各部分における乾燥速度に差が生じ い、大型のハニカム成形体(例えば、流路全 長:200~1000mm、外径:150~600mm)を乾燥する場合に に有効である。

 以下、本発明を実施例に基づいて具体的 説明するが、本発明はこれらの実施例に限 されるものではない。

(実施例1~2、比較例1)
 図2に示すような外形の、コージェライト系 酸化物セラミックス原料及び炭化珪素系非酸 化物セラミックス原料にバインダーとしてメ チルセルロース(MC)の成形助剤を用いて作製 たハニカム成形体〔(コージェライト系酸化 セラミックス成形体:外径×流路長:106mmφ×220 mm、セル数:93セル/cm 2 、隔壁厚み:64μm)、(炭化珪素系非酸化物セラ ックス成形体:外径×流路長:35mm(断面が正方 )×330mm、セル数:31セル/cm 2 、隔壁厚み:381μm)〕を用意した。用意したハ カム成形体について、図3に示す構成の乾燥 装置10を使用し、水蒸気量をコージェライト 材料に対しては50kg/hr、一方、炭化珪素系材 料に対しては20kg/hrにて、100℃~120℃の過熱水 気と熱風とを混合し、湿球温度を60℃、70℃ 、80℃に調整した混合ガスにて、各材料のタ トタイムを20分以下に調整して乾燥を行っ 。なお、乾燥装置10におけるバッファチャン バ14、上方チャンバ16の寸法は、それぞれ外 ×流路長:440mmφ×700mm、420mmφ×800mm、である。 ーク載置板22は、ハニカム成形体と同一の ル密度を有するものを用いた。

(乾燥条件)
 実施例1:熱風温度 115℃
      湿度 27%
      湿球温度 70℃
 実施例2:熱風温度 125℃
      湿度 40%
      湿球温度 80℃
 比較例1:熱風温度 100℃
      湿度 20%
      湿球温度 60℃

 ハニカム成形体(担体)の乾燥時間に対す 温度変化を図5(実施例1)、図6(実施例2)、図7( 較例1)に示す。図5~図7に示すように、乾燥 中の担体温度は過熱水蒸気、又は水蒸気と 熱空気の混合ガスの湿球温度と一致してお 、担体の水分が平衡状態に達した箇所から 熱水蒸気、又は水蒸気と加熱空気の混合ガ の温度に到達していることが分かる。また 実施例1ではハニカム成形体の変形は小さく 切れは発生せず、実施例2ではハニカム成形 体の変形、切れとも発生しなかった。一方、 比較例1では、ハニカム成形体の変形が大き 、端面で切れが発生した。

(実施例3、比較例2)
 バッファチャンバの効果について確認実験 行った。すなわち、実施例1~2で用いた乾燥 置10において、バッファチャンバ14の有無に よるハニカム成形体のセル内部における過熱 水蒸気の流速分布を測定し、比較をした。そ の結果を図8及び図9に示す。なお、図10はハ カム成形体における過熱水蒸気の流速の測 点を示している。

 図8及び図9からわかるように、バッファ ャンバがないときには、ハニカム成形体の ル内部における過熱水蒸気の流速はバラツ が大きく、バッファチャンバを有するとき は、ハニカム成形体のセル内部における過 水蒸気の流速は均一であった。そして、ハ カム成形体のセル内部における過熱水蒸気 流速を均一とすることにより、ハニカム成 体の径方向の乾燥分布が低減された。

 本発明のハニカム成形体の乾燥方法及び 燥装置によれば、触媒担体や、DPFをはじめ する各種フィルター等に広く用いられるハ カム構造体の未焼成体であるハニカム成形 を好適に乾燥することができる。




 
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