JP2002059011A - 触媒の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 担体に触媒成分を担持する際に、スラリー液
面位置を精度よく制御し、担体側面へのスラリー付着を
防止する。 【解決手段】 ハニカム状モノリス担体に、該担体の下
端面から触媒活性成分を含む液状物を導入して担持する
際に、該担体の上端部での液面検知を画像処理センサー
を用いて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は触媒の製造方法に関
する。さらに詳細には、画像処理センサーを用いてハニ
カム状モノリス担体の上端面の液面の制御を行う触媒の
製造方法、特に、排ガス浄化用触媒の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ハニカム状モノリス担体に触媒活性成分
を担持する際、担体側面に高価な触媒活性成分を担持し
たとしても排ガスの処理には何ら寄与せず、反対に触媒
の価格を向上させることとなって好ましくなく、触媒活
性成分を担体側面に担持または付着しない担持方法が求
められている。

【０００３】この方法においては、触媒活性成分を含む
スラリーを担体の下側からセル内を上昇させ、該スラリ
ーが担体上端面に達した後、担体上端面から溢れない状
態で該スラリーを担体下側に排出する方法が取られてい
る。スラリーが上端面から溢れないように制御する方法
として、目視による方法が挙げられるが、生産性を考慮
するとレーザーセンサー、超音波センサーなどを用いる
方法がある。

【０００４】しかしながら、これらのセンサーを用いる
方法では、スラリーがハニカム担体上端面に達するまで
には精度よくスラリーの位置を確認することができず、
スラリーがハニカム担体上端面を越えてから始めて液面
を検知することができ、スラリーの粘度、圧入速度など
の変化に充分に対応しきれないという問題があった。そ
のため、スラリーを完全に担体に被覆するためには、あ
る程度のオーバーフローは避けられず、スラリーが担体
側面および担持装置などに付着するという問題があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者らは
上記の問題点を解決すべく、スラリーが担体内を上昇す
る際に、担体上端面付近でスラリーの液面を精度よく検
知できる方法について鋭意研究した結果、ＣＣＤカメラ
を用いた画像処理センサーを用いることによりスラリー
の液面位置を精度よく検知できることを見出し、本発明
を完成した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ハニカ
ム状モノリス担体に、該担体の下端面から触媒活性成分
を含む液状物を導入して担持する際に、該担体の上端部
での液面検知をＣＣＤカメラを用いた画像処理センサー
を用いて行うことを特徴とする触媒の製造方法、によっ
て達成される。

【０００７】本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の
各請求項の記載の文言に限定されず、当業者がそれらか
ら容易に置き換えられる範囲にもおよぶ。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【０００９】本発明で用いられるハニカム状モノリス担
体は、担体内部を貫通する複数のセルを有する耐火性構
造物であれば特に制限されることなく、例えばモノリス
ハニカム担体、メタルハニカム担体などを挙げることが
できる。

【００１０】モノリス担体としては、通常、コージェラ
イト、ムライト、α−アルミナ、ジルコニア、チタニ
ア、リン酸チタン、アルミニウムチタネート、ベタライ
ト、スポンジュメン、アルミノシリケート、マグネシム
シリケートなどを材料とするハニカム担体、ステンレス
鋼、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金などの酸化抵抗性の耐熱性金
属を用いて一体構造体としたものが用いられる。

【００１１】これらモノリス担体は、押出成型法やシー
ト状素子を巻き固める方法などで製造される。そのガス
通過口（セル形状）の形は、六角形、四角形、三角形ま
たはコルゲーション形の何れであってもよい。セル密度
（単位断面積６．４５ｃｍ²（１平方インチ）当たりの
セル数）は処理するトンネル内の排ガス、産業用排ガ
ス、自動車、ディーゼルエンジンなどの内燃機関からの
未燃焼炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物などの排ガス
の種類によって異なるが、通常、１００〜１５００セル
が例示される。ちなみに、担体の外形は、断面形状とし
て円形、楕円形、四角形など特に限定されることなく用
いることができる。

【００１２】ハニカム状モノリス担体は、耐火性の無機
酸化物を予め該担体に被覆し、またはかかる無機酸化物
とともに排ガス処理に有効な触媒成分を同時に担体に被
覆して用いられる。本発明では、これらの無機酸化物、
触媒成分、およびこれらの混合物を触媒活性成分と称す
る。耐火性の無機酸化物としては、γ、δ、η、θなど
の活性アルミナ、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸
化タングステン、酸化チタン、酸化ケイ素、アルカリ土
類元素およびこれらの複合酸化物などを例示できる。触
媒成分としては、排ガス中の有害物質を処理できれば特
に制限されることはないが、ロジウム、白金、パラジウ
ムなどの貴金属、マンガン、コバルト、クロム、ニッケ
ル、鉄などの卑金属、酸化物、塩などを例示できる。

【００１３】触媒活性成分は湿式ミルなどの公知の方法
でスラリー化してモノリス担体に担持する。本発明で用
いることできるスラリーには、担体のセル内を上昇でき
れば特に制限はされないが、前記酸化アルミナなどの無
機酸化物を少量の無機または有機の酸を含む水溶液を用
いてスラリー化したもの、前記アルミナなどの無機酸化
物と白金の塩などの触媒成分を少量の無機または有機の
酸を含む水溶液を用いてスラリー化したものなどが例示
できる。本発明における液状物には、上記のスラリーの
他に、触媒成分を水溶液としたものも含まれる。

【００１４】また、多層被覆触媒の被覆も含まれる。多
層被覆触媒とは、同種または異種の触媒活性成分を多段
階で被覆した触媒である。高耐熱性触媒や高性能触媒な
どにおいては、二層などの複数被覆触媒は一般的であ
る。

【００１５】次に、図面を用いて本発明の内容をより詳
細に説明する。

【００１６】図１は担体を保持する一例を説明するため
の部分断面図である。円筒形の担体を代表例として担体
の保持方法について説明する。図１において、担体４を
挿入可能な形状を有し、その内面に該担体４を側面から
圧迫する少なくとも一つの浮き輪状保持具２を備える中
空の架台３を予め準備する。

【００１７】担体４をスラリー（図示せず）などで含浸
するために、担体４を保持し、さらには担体４の側面を
シールするために浮き輪状保持具２を用いる。浮き輪状
保持具２は空気などのガスを入れて膨らますことにより
担体４を保持することから、ゴムなどの弾性材料製であ
る。ガスは浮き輪状保持具２の外側面に設けられたノズ
ル５から入れる。浮き輪状保持具は下端部の１箇所に設
置して用いることも可能である。

【００１８】中空の架台３の内形状は担体が挿入できれ
ば特に制限はされないが、担体の外形と相似形とするこ
とが好ましい。具体的には、担体の外形が円形であれ
ば、該架台の内面は円筒形とする。このような構成とす
ることにより、担体を保持する際に浮き輪状保持具２を
膨らませることにより、担体４を側面全体から均一に保
持し、さらに担体側面をシールすることができるからで
ある。

【００１９】次に、担体４を含浸装置１の上方から含浸
装置１内に入れ、担体４の下端部に相当する位置に達し
た時に、担体４の移動を停止し、浮き輪状保持具２ｂを
膨らませて担体４を固定する。浮き輪状保持具２ｂを膨
らませそのまま維持する。その後、担体上端部について
も同様に浮き輪状保持具２ａを膨らませて固定する。こ
れで、担体がスラリー含浸装置に固定されたことにな
る。

【００２０】次に、スラリーを代表例として担持方法に
ついて説明する。図２はスラリーを担体に担持するスラ
リー含浸装置の一例の部分断面図である。図２におい
て、中空の架台２３内のスラリー２６はピストン（図示
せず）型などの公知の送液装置の働きにより、架台２３
内を上昇する。スラリー２６のモノリス担体２４内の上
昇は、該担体上方から画像処理センサー２７により監視
し、検知する。画像処理センサー２７の位置はモノリス
担体の上方に位置し、モノリス担体との距離は画像処理
センサー２７の精度、スラリーの色などを考慮して適宜
決定することが好ましい。

【００２１】画像処理センサー２７は、次のように設定
する。耐火性無機酸化物などからなるハニカム状モノリ
ス担体２４をスラリー含浸装置２１にセットする。画像
処理センサー（ＣＣＤカメラ）２７を用いて、担体２４
の色を抽出する。ここで、画像処理センサー２７とは、
カメラからのカラー映像信号を元に、範囲を設定して画
面上で指定した色の一致度を判定し、色抽出を行うセン
サーをいう。例えば、指定された色（担体など）は、異
なる色（スラリー）の出現により、指定された色の画素
数が減少する。この画素数の変化によりスラリーの液面
の上昇が検知できる。例えば、指定された色として担体
の白を抽出する。また、多層被覆触媒においては、１段
前に担持された触媒の色を抽出することになる。その
際、ある数量の画素数が測定される。その画素数は、Ｃ
ＣＤカメラの特性にもよるが、例えば１００，０００か
ら３００，０００の範囲である。通常、どのようなスラ
リーでも担体の色とは異なるので、スラリーが上昇して
担体上端部近傍に達すると、カメラ画面上には抽出した
色とは異なる色が出現する。予め抽出した色と異なる色
がカメラ画面上に出現すると、予め抽出した色の画素数
が低下することとなる。画素数の低下により、スラリー
が担体上端部近傍に上昇したことを検知することが可能
となる。ここで、担体上端部近傍とは、担体上端面およ
び担体内部であって画像処理センサーで検知可能な範囲
である。この画像処理センサーが検知できる範囲は担体
のセル密度と断面積、ＣＣＤカメラの特性とレンズ、画
像処理センサーの精度により変化する。担体上端面にお
けるスラリーの停止位置はスラリーの粘性や、スラリー
の上昇速度などによって影響を受けるため予め設定する
ことは困難であるが、画像処理センサーを用いることに
より、スラリーが担体上端面付近に上昇したことを検知
することができ、スラリーを担体上端面から溢れさせる
ことなく上端面に停止させることができる。

【００２２】また、画像処理センサー２７を用いると、
担体２４の上端面付近ばかりではなくセル内部まで検知
することができるので、セル内のスラリー２６の液面を
検知できる。したがって、スラリー２６を担体２４の上
端面まで完全に被覆することも、あるいは上端部近傍に
ある程度の未担持部分を定量的に残すことも可能とな
る。

【００２３】さらに、ＣＣＤカメラをセットする位置
は、検知できれば担体２４上端面に対して、真上でも斜
め上でもよい。

【００２４】また、必要により照明を設置することがで
きるが、その種類、数、設置位置などは画像処理センサ
ーによる検知の妨げとならなければ、特に制限されな
い。

【００２５】このように、画像処理センサー２７を用い
るとスラリー２６位置を精度よく検知できるので、スラ
リーを担体２４上端面から溢れさせることなく停止でき
る。担体２４上端面をスラリーで完全に被覆した後、余
分のスラリーを担体の下端部から吸引するかまたは担体
上方からブローすることにより除去して、スラリーの被
覆を終了する。

【００２６】なお、これらの一連の操作はそれぞれ単独
で行うこともできるが、連続して自動的に行うこともで
きる。

【００２７】含浸装置からの担体の取り外しは、浮き輪
状保持具のガスを抜いて行う。その後乾燥する。必要に
より焼成して触媒を完成させる。

【００２８】図３はスラリーを担体に担持するその他の
スラリー含浸装置の部分断面図である。図３において、
硬質の樹脂製からなる中空の架台３３内のスラリー３６
はピストン（図示せず）型などの公知の送液装置によ
り、架台３３内を上昇する。上昇したスラリー３６が担
体３４と架台３３の間から漏れると、スラリー３６が担
体３４および架台３３に付着して高価なスラリーの損失
となるために好ましくなことから、担体３４と架台３３
の間にはゴム、プラスチックなどの弾性体からなる保持
具３８を用いて液密としてスラリー３６の外部への漏洩
を防止してある。

【００２９】画像処理センサー３７を用いて、図１と同
様に液面を制御してスラリーを担持し、乾燥し、必要に
より焼成して触媒とする。

【００３０】図４はスラリーを担体に担持する別のスラ
リー含浸装置の部分断面図である。図４において、担体
４４を保持するゴムなどの弾性材料からなる担体保持具
４８からなっているので、担体と密着して保持でき、ス
ラリー４６が上昇してきたとしても該スラリー４６は担
体４４と担体保持具４８の間から漏洩することがないの
で、高価な材料を含むスラリー４６をロスすることなく
使用または再使用することが可能である。

【００３１】担体保持具４８はステンレスなどのスラリ
ーと相互作用をおこさない材料からなる架台４３に固定
されている。

【００３２】スラリー４６は、ピストンなどの公知の送
液装置手段（図示せず）により、担体保持具４８内を上
昇する。

【００３３】画像処理センサー４７を用いて、図１と同
様に液面を制御してスラリーを担持し、乾燥し、必要に
より焼成して触媒とする。

【００３４】担体の保持または含浸装置は、画像処理セ
ンサーを除けば、その他の公知の装置を用いることも可
能である。

【００３５】画像処理センサーを用いて液面を制御して
スラリーを担持する方法を自動化する方法も本発明の範
囲内に含まれる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 （実施例１）デンソー製モノリス担体（４００ｃｐｓｉ
／６ｍｉｌ）を図２に示されるスラリー含浸装置にセッ
トする。担体上方にセットされたＣＣＤカメラを用い
て、担体の白い部分を抽出する。その際の画素数は、１
００，０００から１２０，０００を示した。

【００３７】次いで、Ｐｄ系の触媒活性成分を含んだス
ラリーを担体下端部から圧入した。このスラリーの比重
は１．６００ｇ／ｍｌ、粘度は５００ｃｐｓであった。
スラリーを圧入する際のスラリー送流速度は、３、００
０Ｌ／ｈｒであった。茶色のスラリーが担体の上端面付
近に上昇して、抽出した白の画素数が低下して、画素数
が１，０００を越えたときにスラリーの圧入を停止する
ように設定した。これを、画素数公差が１，０００であ
るという。スラリーが担体上端面から溢れて、側面に付
着させることなく装置を停止できた。

【００３８】このときの担体上端面は、スラリーが完全
に被覆され、側面へのオーバーフローは見られなかっ
た。 （実施例２）スラリー送流速度が２，８００Ｌ／ｈｒで
あることを除いては、実施例１と同様に担体にスラリー
を被覆した。このときの担体上端面は、最外周から２セ
ルを除いて、スラリーが被覆されていた。 （実施例３）スラリー送流速度が１，０００Ｌ／ｈｒで
あることを除いては、実施例１と同様に担体にスラリー
を被覆し、担体上端面から５ｍｍ程度を未担持とした。 （実施例４）スラリー粘度が１，０００ｃｐｓであるこ
とを除いては、実施例１と同様に担体にスラリーを被覆
し、担体上端面から５ｍｍ程度を未担持とした。 （実施例５）画素数公差が６０，０００であることを除
いては、実施例１と同様に担体にスラリーを被覆し、担
体上端面から５ｍｍ程度を未担持とした。 （実施例６）実施例１で調製した触媒を、図２に示され
るスラリー含浸装置に再度セットした。調製触媒上方に
セットされたＣＣＤカメラを用いて触媒の茶色の部分を
抽出した。その際の画素数は、１５０，０００〜１７
０，０００を示した。

【００３９】次に、Ｒｈ系の触媒活性成分を含んだスラ
リーを触媒下端から圧入した。このスラリーの比重は
１．３００ｇ／ｍｌ、粘度は１５０ｃｐｓであり、スラ
リーを圧入する際のスラリー送流速度は２，５００Ｌ／
ｈｒであった。

【００４０】黄白色のスラリーが触媒上端面付近に上昇
して、抽出した茶色の画素数が低下して、画素数が１
０，０００を下回ったときに圧入を停止するように設定
した。

【００４１】その結果、スラリーが触媒上端面から溢れ
て側面に付着することなく装置を停止できた。このとき
の触媒上端面は、最外周から３セルを除いてスラリーが
被覆されていた。 （比較例）デンソー製モノリス担体（４００ｃｐｓｉ／
６ｍｉｌ）をスラリー含浸装置にセットした。

【００４２】次いで、Ｐｄ系の触媒活性成分を含んだス
ラリーを担体下端部から圧入した。このスラリーの比重
は１．６００ｇ／ｍｌ、粘度は５００ｃｐｓであった。
スラリーを圧入する際のスラリー送流速度は、３、００
０Ｌ／ｈｒであった。

【００４３】スラリーの液面の検知をレーザーセンサー
を用いて行った。レーザーセンサーでは、担体上端面を
越えないと検知できなかったので、スラリーがオーバー
フローし、担体側面に付着した。

【００４４】以上に示すように、従来のレーザーセンサ
ーでは、スラリーの液面の停止位置を制御することが不
可能であったのに対し、本発明においては、ＣＣＤカメ
ラなどの画素数公差やスラリー粘度、圧入速度などの条
件を最適化することにより、液面停止位置を未担持、オ
ーバーフローなど制御することが可能となる。

【００４５】画像処理センサーと浮き輪状保持具を組み
合わせれば、高精度で担持できるとともに、担体側面に
余分な付着をさせることなく担持が可能である。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、ハニカム状モノリス担
体に、該担体の下端面から触媒活性成分を含む液状物を
導入して担持する際に、画像処理センサーを用いること
により担体内および担体上端面近傍におけるスラリーな
どの触媒活性成分を含む液状物の液面の位置を精度よく
検知できるので、従来法では問題であった液状物の担体
上端面からのオーバーフローによる担体側面、含浸装置
への液状物の付着により、高価な液状物のロス、汚れな
どの問題を解消でき、被覆の安定性、液状物ロスの低減
などにより生産コストの低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、担体を保持するための一例を説明するため
の部分断面図である。

【図２】は、スラリーを担体に担持するスラリー含浸装
置の一例の部分断面である。

【図３】は、スラリーを担体に担持するその他のスラリ
ー含浸装置の部分断面図である。

【図４】は、スラリーを担体に担持する別のスラリー含
浸装置の部分断面図である。

【符号の説明】

１、２１、３１、４１…含浸装置 ２ａ、２ｂ、２２ａ、２２ｂ…浮き輪状保持具 ３、２３、３３、４３…架台 ４、２４、３４、４４…担体 ５ａ、５ｂ、２５ａ、２５ｂ…ノズル ６、２６、３６、４６…スラリー ２７、３７、４７…画像処理センサー ２８、４８…保持具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 395016659 65 ＣＨＡＬＬＥＮＧＥＲ ＲＯＡＤ Ｒ ＩＤＧＥＦＩＥＬＤ ＰＡＲＫ，ＮＥＷ ＪＥＲＳＥＹ 07660 Ｕ．Ｓ．Ａ. (71)出願人 000004628 株式会社日本触媒 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目１番１号 (72)発明者 谷口 茂良 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地の １ 株式会社日本触媒内 (72)発明者 谷平 勝治 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地の １ 株式会社日本触媒内 (72)発明者 堀内 真 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地の １ 株式会社日本触媒内 (72)発明者 垣見 隆悟 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地の １ 株式会社日本触媒内 Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA05 AA06 BA39 GA06 GB01W GB01X GB05W GB06W GB07W GB10X GB17X 4D048 AA21 BA31X BB02 CC06 DA02 4G069 AA01 AA03 AA08 AA15 BC72B CA03 DA05 EA19 FA02 FB80

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハニカム状モノリス担体に、該担体の下
   端面から触媒活性成分を含む液状物を導入して担持する
   際に、該担体の上端部での液面検知を画像処理センサー
   を用いて行うことを特徴とする触媒の製造方法。