JP2006523526A - 燃焼機関の排気ガス類を処理するための多孔質シート及び一又は複数の多孔質シートを有する基材 - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、開口チャネル内で、燃焼機関類の排気ガス類を処理するための一又は複数の多孔質シートにある。本発明に従って、該多孔質シート（３、３ａ、３ｂ）の少なくとも一部は、１０ｎｍ超の孔（３５）と１．４μｍ超の粗粒類とを有する被覆支持体（３３）を有している。

Description

本発明は、開口チャネルの中の燃焼機関類の排気ガス類を処理するための多孔質シートと、一又は複数の該多孔質シートを有する基材とに関する。本発明は、該多孔質シート及び一又は複数の該多孔質シートを有する基材を製造するための方法にも関する。

燃焼機関類の排気ガス類の処理においては、開口チャネル若しくはクローズドチャネル又はそれらの組み合わせを有する基材類が、用いられている。開口チャネル類では、該排気ガスは、該基材の中を直接流れる。クローズドチャネル類を有する基材では、壁（セラミック又は金属の多孔質壁等）の中に、排気ガスを強制的に流している。開口チャネル類では、気体不純物の削減量は多いものの、一方、不純物粒子類の削減量は少なく、例えば、１０〜１５％であることが多い。クローズドチャネル類では、気体不純物の削減量は多く、不純物粒子の削減量も多く、例えば、７０〜９０％である。クローズドチャネル類における問題点は、壁の目詰まりである。クローズドチャネル類は、掃除しないと、徐々に全体が詰まることとなる。圧力損失も増えていくこととなる。該チャネル類の隙間を保つための手段のひとつは、継続的又は定期的にチャネル類を清掃することである。

難しい状況のひとつは、クローズドチャネル類を有する基材を用いて該燃焼機関を始動させることであり、それらは部分的に目詰まりすることとなる。始動時に、基材温度が低く、粒子類は該表面上に捕捉されることとなる。結局、該表面上に多くの粒子が存在することになるので、排気ガスの流れが抑制されることとなる。この状況では、燃焼機関が、ダメージを受けることもありうる。

国際公開第０３０３８２４８Ａ１号明細書（２００３年５月８日公開）は、フィルター複合材であって、流体が該フィルター複合材の中を流れることができるものを開示している。それは、１つ以上のエッジ領域を備え、少なくとも部分的に多孔質材からなる１つ以上のトップ層と、繊維布地からなる１つ以上の繊維層とを含んでいる。該フィルター複合材は、繊維層が、１つ以上のトップ層の内部に、恒久的に配置されているため、１つ以上の繊維層が、該繊維層を囲む囲いを形成することで特徴付けられている。

開口チャネル類内で、排気ガス粒子を効果的に削減する多孔質シートを創作した。それに応じて、一又は複数の該多孔質シートを有する基材も、創作した。
この目的において、本発明は、従属請求項中に提示される事実によって特徴付けられている。本発明の好ましい実施形態のうちのいくつかは、他の請求項中に開示されている。

本発明のシート表面は、意図的に粗くすることができ、従って、質量及び熱の移動並びに／又は粒子の除去／反応を進めることができる。例えば、粗い出発材料（３０〜１００μｍの繊維類及び／又は被覆方法等）を用いて、粗さが付与されている。粗さ、支持体厚及び／又は触媒活性のある層の数は、１種以上の該触媒の軸方向に、変えることが好ましい。
本発明の構成上の実施形態は、決して限定されない。本発明の実施形態に従って、流れの方向に対して並列又は直列に組立てられたいくつかの構造体中に、本発明の該触媒を存在させることができる。

本発明の実施形態に従って、多孔質シートは、１０ｎｍ超の孔と１．４μｍ超の粗粒とを有する支持体で、少なくとも部分的に覆われている。該多孔質シートの全ての孔が、本質的に該支持体で塞がれていることが好ましい。該多孔質シートの両サイズを備える開口チャネル類であることが好ましい。支持体及び／又はフィルター装置として、任意の追加層（繊維層類等）を用いる必要はない。被覆されている多孔質シートの構造体は、単純に製作が容易で、例えば、開口チャネル類内で用いられる滑らかなシートと比較して、粒子の削減量が多い。

驚くべきことに、１０ｎｍ超の孔及び１．４μｍ超の粗粒を有する支持体で該多孔質シートを被覆すると、開口チャネル類内を流れる粒子の削減量が、本質的に改良されることが見出された。粒子の削減量は、粒子ソース（ｓｏａｒｃｅ）及び粒子組成によって決まるところが非常に大きい。粒子は、種々の量の揮発性有機化合物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ＶＯＦ’ｓ）、固体炭素、硫黄、水及び金属酸化物を含む場合がある。標準的な酸化触媒は、大部分のＶＯＦ’ｓを酸化することができ、この方式は、１０〜６０％の粒子質量を削減することができる。新しい発明を用いて、粒子の削減を２０〜２５％向上することができる。

新しい多孔質シートに重要な特性は、全く目詰まりしないか、又は目詰まりするとしても、該目詰まりが最小であることである。これは非常に重要であり、本発明に従う該多孔質シートは、最も厳しい条件で用いられることができ、そしてそれらは多くの適用において実用的なものである。
開口チャネル内の該ガスの流れは、該支持体の粗粒及び孔のため、該多孔質シートの表面上で減少する。孔及び粗粒を有する材料で被覆されている多孔質シートは、効果的な開口粒子トラップとしての役割を果たす。これは、不純物ガス類及び粒子類の接触を追加し、従って、不純物類の削減及び保持時間が追加される。滑らかなシートと比較して、多孔質シートに、不純物粒子が頻繁に付着される。

多孔質シートに付着された該粒子類は、気体不純物へと崩壊し、さらに無害な化合物に分解する。ガスの一部は、多孔質シートの開口部の中で、支持体の孔の中を流れることができ、粒子類は、支持体の表面上に付着する。これによっても、より良好な粒子の削減がもたらされる。一方、該多孔質シートは目詰まりしないか、又は目詰まりしたとしても該目詰まりは最小であり、ガスの流速及び圧力は、該多孔質シート付近で減少しない。これによって、実施中の失敗が減り、従って、一又は複数の該多孔質シートに有効性が加わることとなる。

該多孔質シートの側面相互間の圧力差によって、該支持体及び該多孔質シートの孔を通る排気ガスの流れが加わることとなる。この現象によって、支持体上に粒子の付着がもたらされ、排気ガスに由来するより良好な粒子類の削減がもたらされる。
本発明の実施形態に従い、該支持体の孔サイズ中央値は、５ｎｍ超であり、好ましくは、１０〜５０ｎｍ、例えば、１５〜２０ｎｍである。該支持体の最適な孔サイズは、多孔質シート周辺のガス流の環境及び排気ガスによっても決まるものである。排気ガスは、例えば、５ｎｍ〜２００ｎｍの粒子サイズ中央値を有することができ、そして孔サイズ中央値は、例えば５〜２０ｎｍであることができる。

好ましくは、多孔質シートは、メッシュシート又は金属成形シート、焼固型メタルシート、ニットワイヤーメッシュ、セラミック繊維シート等であることができる。本発明の実施形態に従って、該多孔質シートは、メッシュシートである。好ましくは、該メッシュシートのメッシュナンバーは、３０〜３００である。排気ガスの少なくとも一部は、メッシュシートの該開口部内で、１０ｎｍ超の孔を有する支持体の中を流れることができる。これによって、支持体表面への排気ガス粒子の付着がもたらされ、本質的に良好な粒子の削減が付与される。

本発明の実施形態に従って、メッシュシートの開口部サイズの該中央値は、０．０１〜０．５ｎｍであり、好ましくは、０．０５〜０．３ｎｍであり、例えば、０．０８〜０．２ｎｍである。
多孔質シートの開口部の形状は、変化してもよい。それは、カナル（ｃａｎａｌ）様、正方形様、ひし形（ｄｉａｍｏｎｄ）様又はホール様であることができる。例えば、ひし形様メッシュシートでは、該ワイヤー類は、水平又は斜めであることができる。
多孔質シートは、波型又は平坦であることができる。該多孔質シートは、波型メッシュシート等の波型シートであることが好ましい。これによって、不純物ガス類及び粒子類と支持体との接触が加えられ、それによって保持時間及び不純物の削減が追加される。

本発明の実施形態に従って、該支持体は、繊維類を含み、該繊維類は、該支持体の平面から突き出ている。これらは、粒子の流速を遅くすることによって、粒子類の削減をも追加し、これによって、支持体上に粒子を付着することが追加される。
粗い支持体を、ミル等によって作成することができる。該ミルプロセス内に粗粒分画を添加することによって、該支持体の孔サイズ分布が大きく変わる。ミルウォッシュコートスラリー及びアルミナ粗粒を合わせて、３０〜１２０分間、例えば４０〜６０分間、ボールミルにかけることによって、粗い支持体材料を作成することができる。

本発明の実施形態に従って、該支持体の粒子サイズ中央値は、１μｍ超、好ましくは１．４〜１５μｍ、例えば２〜１０μｍである。該値は、部分的には、排気ガス類の粒子サイズ中央値と多孔質シート類の表面周辺のガスの流速とによって決まる。該値は、一又は複数の該多孔質シートの孔サイズによっても決まる。粗い支持体の面積質量（ａｒｅａ ｍａｓｓ）は、例えば２０〜２００ｇ／ｍ²、好ましくは、２０〜８０ｇ／ｍ²、例えば３５〜５０ｇ／ｍ²であることができる。該支持体の比表面積（ＢＥＴ法で測定）は、例えば、３０〜３００ｍ²／ｇ、好ましくは、１５０〜２５０ｍ²／ｇ、例えば、１５０〜２００ｍ²／ｇであることができる。

粗粒は、アルミナ粒子、シリカ粒子、ジルコニア粒子、セリア粒子、又は／及びチタニア粒子等であることができる。排気ガス処理に好適な他の粒子類も、用いることができる。最も好適な粒子類は、例えば、ボールミルによって容易にミルすることができるアルミナ粗粒である。これらの選択されたアルミナ粒子は、当初と同じ球形であるので、従って、ガス浄化の好適な作用は、ミルによって維持される。オリジナルの粒子サイズ中央値は、１００〜２５０μｍ、例えば、１５０〜２００μｍ、例えば、１７０μｍであることができる。

本発明の実施形態に従って、支持体は、触媒活性のないアルミナ粗粒、シリカ粗粒、ジルコニア粗粒、セリア粗粒又は／及びチタニア粗粒を含む。好ましくは支持体の少なくとも一部を、触媒活性のある純粋な支持体材料と、触媒活性のない粗粒を合わせてミルすることによって作成する。該支持体は、容易にミルすることができる粗い材料を含むことが好ましい。
本発明の実施形態に従って、孔体積は、好ましくは、０．３〜０．８ｃｍ³／ｇ、例えば、０．４ｃｍ³／ｇである。
本発明の実施形態に従って、該支持体は、触媒活性がある純粋材料を含む。

本発明の実施形態に従って、該支持体は、触媒活性のない粗い材料を含む。
選択された粗粒によって、任意のウォッシュコートを粗くすることができるが、触媒ウォッシュコート類（すなわち、酸化目的で調製される）が、最も好適なウォッシュコートである。典型的な酸化ウォッシュコートは、図８と同様である。ＢＥＴ法による比表面積は、例えば、２３０ｍ²／ｇであることができ、粒子サイズ中央値は、例えば、１．５〜３．５μｍであることができ、該支持体の面積質量は、例えば、４０ｇ／ｍ²であることができる。

本発明の実施形態に従って、開口チャネル類を有する基材は、本発明に従う多孔質シートを１種以上含む。該シートは、波型シートであることが好ましい。該シートは、波型メッシュシートであることがさらに好ましい。一又は複数の該多孔質シートを有する該基材は、効果的な開口粒子トラップとしての役割を果たし、これによって、粒子の削減が追加される。一方、該基材の開口チャネル類は、目詰まりしないか、又は目詰まりした場合でも該目詰まりは最小であり、基材中の圧力及びガス流速は減少しない。これによって、作動中の失敗が減り、従って、該基材の効率を追加することとなる。

該基材はまた、本発明に従う一又は複数の多孔質シート以外に、一又は複数のシートを含むことができる。他の一又は複数のシートは、例えば、平坦シート、滑らかなシート、穴あきシート、メッシュシート、ワイヤーメッシュシート又は繊維シートであることができる。
本発明の実施形態に従って、該他の一又は複数のシートは、一又は複数の波型シートである。該他の一又は複数のシートは、一又は複数の波型メッシュシートであることが好ましい。他の一又は複数のシートとして、一又は複数の波型メッシュシートを用いることによって、粒子の保持時間が追加され、そして粒子の衝突もまた追加される。これらによって、粒子の削減が追加され、従って、該基材の効率が向上することとなる。

本発明の実施形態に従って、該他の一又は複数のシートは、一又は複数のワイヤーメッシュシートである。基材中の一又は複数のワイヤーメッシュシートを用いることによって、該基材中の粒子の保持時間が追加され、粒子の削減量が向上する。
本発明の実施形態に従って、該他の一又は複数のシートは、一又は複数の繊維シートである。基材中の一又は複数の繊維シートを用いることによって、該基材中の粒子の保持時間が追加され、粒子の削減量が向上する。

本発明の実施形態に従って、他の一又は複数のシートは、少なくとも部分的に支持体で被覆されている。該支持体は、多孔質シート用に用いられる支持体と同一の支持体であるか、又は異なる支持体であることができる。好ましくは、他のシート用の支持体は、粗粒及び／又は繊維類を含み、それらは、該支持体の平面から突き出ている。好ましくは、該他の一又は複数のシート上の該支持体は、０．４μｍ超、例えば、１．５〜３．５μｍの粒子サイズ中央値を有する。これによって、本質的に粒子類の付着が追加され、従って、該基材中の粒子類の削減が追加されることとなる。

本発明の実施形態に従って、他の一又は複数のシートは、１．４μｍ超の粒子サイズ中央値及び／又は１０ｎｍ超の孔を有する支持体で、本質的に被覆されている。これはまた、粒子のシートへの付着を加えることによって、不純物粒子の削減量が向上する。
本発明の実施形態に従って、多孔質シート類及び／又は他の一又は複数のシートは、くぼみ（ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）類及び／又は突起類を有する。これによって、ガス及び不純物粒子の該基材表面への衝突が加わり、従って、粒子の削減を追加することとなる。これによって、排気ガスの不純物粒子のさらなる削減値がもたらされる。ガスの衝突によって、ガスと触媒活性がある材料とのさらなる接触ももたらされ、従って、気体不純物の削減量が向上することとなる。

燃焼機関類の排気ガスの粒子類を、本発明に従う一又は複数の多孔質シートを有する基材で効果的に処理する。従来の基材と比較して、不純物粒子の削減量が、非常に多い。気体不純物の削減量も多い。基材中で排気ガスの流速に影響を与えることがないため、本発明に従う一又は複数の該多孔質シートは、目詰まりしないか、又は目詰まりしたとしても該目詰まりは最小である。基材中の圧力損失も、最小である。
該基材は、例えば、プレオキシキャタリスト（ｐｒｅ−ｏｘｉｃａｔａｌｙｓｔ）又はＳＣＲ触媒であることができる。該基材は、加水分解触媒であることもできる。好ましくは、該基材は、燃焼機関類の排気ガス類の不純物粒子を浄化するために用いることができる。基材の構造体は、その形を変えることができる。それは、曲げられているか又は積み重ねられている等でもよい。

本発明の実施形態に従って、該触媒は、金属材料、セラミック材料、金属酸化物材料、ＳｉＣ材料及び／又はＳｉ窒化物材料から作られる一又は複数の触媒基材上に被覆される。本発明の該触媒コーティングを、通常のセラミックセル又は金属セル又は基材類上に、プレコート又は事後的にコートすることができ、セル形状（正方形、三角形等）、セル密度（１０〜２０００ｃｐｓｉ、セル毎平方インチ、該用語は、当業者によく知られている）、又は壁厚（１０〜５００μｍ）を、該触媒内で当該適用に従って、広く変化させることができる。該排出物ガスが、多量の粒子類又は硫黄化合物類を含む場合には、非常に大きなチャネルサイズ類を、用いることができる（＜１００ｃｐｓｉ）。少量の粒子類及び硫黄を含む適用では、非常に小さなチャネルサイズ類を、該セル中で用いることができる（例えば、＞５００ｃｐｓｉ）。ディーゼルエンジンへの適用では、典型的なセル数は、５０〜６００ｃｐｓｉである。これらの変数値はまた、該セル内か、又は次のセル類内で変わることができ、これは、混合の有効性、圧力低下の低さ、又は機械的強度のため、有利となる。

被覆されるべき該セルは、波型で、湾曲したホイル類又はプレート類を重ね合わせること（波高点の方向を入ってくるガスの方向からそらして重ね合わせたプレートの該波高点類を、それぞれ、異なる方向に向ける様式）によって作られた構造体か、又は分離したチャネルの中の混合領域（例えば、曲がり、流れ障害物、又は絞り）のいずれかを有するある程度の静的な混合構造体としてもはたらくことができる。一般的な金属セルでは、波型ホイル類の該波高点は、お互いに平行であり、そして主要な流れの方向に平行である。

本発明の実施形態に従って、該基材は、セル様又は多孔質の一又は複数の構造体上に被覆されている。該チャネル類は、該流れの方向に平行であり、そして／又は異なる方向性を有することができる。本発明の他の実施形態に従って、該基材は、粒子選別及び／又は混合の一又は複数の構造体上に被覆されている。本発明の実施形態に従って、該基材は、粒子トラップ、又はフィルター（セラミック材料、金属材料、金属酸化物材料、ＳｉＯ₂材料、ＳｉＣ材料及び／又はＳｉ窒化物材料から作られる）と結合されている。

混合効率を、該波高点と該主要な流れの方向との間の角度を調整することによって、制御することができる。混合構造体を用いて、該流れの混合が、管の半径方向に供給されている。該混合構造体を用いて、通常のセル構造体と比較して、高速の粒子分離速度が得られる。被覆されるべき構造体はまた、部分的に又は完全に、金属メッシュ、焼固された多孔質金属、繊維、又は粒子トラップから成ることができる。

本発明の該触媒を、流れの方向に直列又は並列に配置された２又はいくつかの記述された触媒構造体上に被覆することもできる。異なるサイズ又は同一サイズの触媒構造体は、単一の触媒コンバーター内に組込まれるか、又は必要な配管に接続されている別個のコンバーター内に存在することができる。本発明の触媒組成、それらの新規な金属ロード類（Ｐｔ等）、セル数（幾何学的表面積）、又は構造体類は、同一又は異なることができる。

最新のディーゼルエンジン類は、概してターボを備えており、従って、排気管内の温度が低く、エンジンに非常に近くて、大きなコンバーター類用のスペースがない。このため、本発明の触媒コーティング類をまた、小さな構造体中（該触媒中で反応を開始するため、ここで該排気ガス温度を最大化する）に分けられた形状内に組立てることができる。従って、例えば、１若しくは複数の小さな触媒セル、又は該ターボの上流（プレターボ触媒）若しくは該ターボのすぐ下流の（プレ触媒）他の構造体類（金属繊維、ミキサー）を用いることが好ましい。該触媒コーティングを、構造体類（該ターボのウイング類、シリンダー類又は該ターボ類からのアウトレット類）又は配管壁の上の、該排気ガスの経路の任意のポイントのところに位置を決めることもできる。

粒子セパレーターに加えて、下流のプロセスのために、酸化触媒が必要な場合、該粒子セパレーターを、本発明の該触媒コーティングで被覆することもできる。この方式では、非常に小型の構造体が得られる。該粒子セパレーターを、セラミック、金属、金属酸化物、カーバイド（ＳｉＣ等）、窒化物材料（ＳｉＨ₂）、窒化物又はそれらの混合物から作ることができる。該構造体は、セル様の粒子トラップ又はロッド様の構造体であることができ、該ガスは、壁上の穴の中を流れ、該粒子は、流れの方向に、該セパレーターのインレット側面内に保持されている。他の粒子セパレーター類には、本発明の該触媒で被覆することもできる繊維様構造体、メッシュ様構造体、泡沫又はプレート様構造体が含まれる。粒子分離に加えて、そのような構造体類が、コスト上の理由、又はそれらによって生じる圧力損失の低さのために用いられている。

本発明の実施形態に従って、該触媒を、何点かの被覆された重ね合わせ層で構成することができ、重ね合わせ層の１層以上が、本発明の層である。本発明の該触媒を、本発明の他の層で被覆することができ、上層又は表層は、活性金属フリーである。この保護層は、活性金属が、該触媒から出ることから完全に保護し、下層を不活性化から保護し、粒子の該表面への吸着を進め、そして／又はより低い層との比較で、該表面層の電気特性類（導電率、電荷等）を変えることができる。
該触媒は、触媒活性がある材料として、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｌａ、Ａｕ、Ａｇ、Ｇａ、Ｉｎ及び／又はＣｅ等を含むことができる。

該基材は、お互いに相対的に傾斜角を有し、合わせて積み重ねられている波型シートを有することができる。好ましくは、該側面（ｐｒｏｆｉｌｅ）の角度は、５〜３０度である。それらを、抵抗溶接によって交差ポイントのところで結合することが好ましい。このような開口チャネル類では、質量及び熱の移動が、まっすぐなチャネルと比較して、非常に多くなる。
該基材は、くぼみ及び／又は突起を有する屈曲基材であることもできる。これによって、旋回運動がもたらされ、例えば、まっすぐなチャネルと比較して、良好な質量及び熱の移動が行われる。

基材中の一様でない流速は、該支持体の孔の中のガスの流れを追加することによって、本発明に従う一又は複数の多孔質シート上の粒子の削減を進めることができる。この流れは、隣接するチャネル相互間の圧力差に由来する。くぼみ及び凹部がまた、基材中の圧力差の原因となり、従って、添加するガスが、本発明に従う該多孔質シートの中を流れることとなる。この現象によって、支持体上への粒子の付着と、排気ガス由来の粒子の良好な削減とがもたらされる。
該基材は、円錐形又は管状であることができる。基材の形状は、例えば、エンジン及び排気ガスによって決まることとなる。

図１では、２ａと３ａとの間に開口チャネル４が存在するように、基材１が、平坦メッシュシート３ａと、他の接合された滑らかな波型シート２ａとを含んでいる。図２では、３ｂと２ｂとの間に開口チャネル４が存在するように、基材１は、波型メッシュシート３ｂと、接合された滑らかな平坦シート２ｂとを含んでいる。図３では、３ｂと２ａとの間に開口チャネル４が存在するように、基材１は、波型メッシュシート３ｂと、接合された他の滑らかな波型シート２ａとを含んでいる。図４では、基材１が、波型メッシュシート３ｂを含んでおり、それら相互間に開口チャネル４が存在するように結合されている。図５では、基材１は、波型メッシュシート３ｂと、ワイヤーメッシュシート５と、滑らかな平坦シート２ｂを含んでおり、それらの間に開口チャネル４が存在するように結合されている。これらの実施形態の全てにおいて、開口チャネルの中をガスが流れることができ、そして圧力差及び流体の環境によって、ガスがまた、本発明に従う粗い材料によって被覆されている該シートの中を流れ、そして排気ガスの粒子が、支持体に付着される。粒子がまた、粗粒及び繊維との衝突によって、支持体に付着される。該多孔質シートの両方のサイズを有する開口チャネルであることが好ましい。

図６〜図８は、ワイヤー３１を有し、正方形の開口部３２を有するメッシュシート３を示している。図６では、該メッシュシート３は、粗粒及び繊維を有する支持体３３で部分的に覆われている。図７では、該メッシュシート３は、粗粒を有する支持体３３で部分的に覆われている。図８では、該メッシュシート３の該開口部３２は、粗粒を有する支持体３３で本質的に覆われている。これらの多孔質シートは、本発明の例であり、そして本発明に従う多孔質シートの使用及び製品の可能性が高いことを示している。
図９は、約２μｍの粒子サイズ中央値を有する粗い支持体４３で覆われているメッシュシート４１の写真である。

図１０及び図１１では、メッシュシート３は、ファイン３３ｆ及び粗粒３３ｃを有する支持体３３で覆われている。粗い支持体は、本質的に、該メッシュシート３のワイヤー３１及び開口部３２の両方を被覆している。排気ガスＧは、該支持体３３の孔３５を介して該メッシュシートの中を流れることができる。排気ガス粒子を、該支持体の表面上に付着させることが好ましい。

図１２では、基材１は、結合されている波型メッシュシート３ｂを有している。これらのメッシュシートを、本発明の粗い支持体で被覆することができる。これらのメッシュシート相互間には、該基材１の中に、該基材1を通る排気ガスの開口流を可能とする開口チャネル４がある。この実施形態は、該排気ガス中の粒子を減らす上で、非常に好ましい。

図１３では、先行技術の触媒と本発明に従う触媒とを用いた試験結果が示されている。先行技術の一般的な触媒（ＤＯＣ）は、平坦で、かつ滑らかな波型シートであって、合わせて巻かれ、ニードルに接続されているものを有している。該支持体は約１．０μｍの粒子サイズ中央値を有し、その中に粗粒は存在しない。本発明に従う触媒（ＰＯＣ）は、２μｍの粒子サイズ中央値を有する粗い支持体を有している。ＰＯＣ−１８５３４は、合わせて巻かれ、くぼみを有する滑らかな波型シートと、平坦メッシュシートとを有している。ＰＯＣ−１８５３５は、合わせて重ねられ、お互いに２０度の相対的な傾斜角を有する波型メッシュシートを有している。メッシュシートは、交差ポイントのところで、抵抗溶接によって結合されている。

図１４では、支持体の測定結果が示されている。ｗｃ５００は、１．４μｍの粒子サイズ中央値を有する一般的な支持体であり、そして孔サイズ中央値は８ｎｍである。ｗｃ５０１支持体は、粗粒を含み、そして孔サイズ中央値は、３．０μｍであり、孔サイズ中央値は、１０ｎｍ超である。

本発明に従う基材を用いた粒子の削減率は３３％及び３７％であり、そして先行技術の基材を用いた粒子の削減率は、１２％であった。該結果は、驚くほど高く、創作された一又は複数のメッシュシートと、該一又は複数のメッシュシートを有する基材との効率を明瞭に実証するものである。ＮＯｘ削減率はまた、先行技術の触媒（４％）と比較して、本発明に従う触媒を用いると非常に高い（９％、１６％）。ＣＯ削減量及びＴＨＣ削減量は、どの触媒を用いても同じ水準であった。これは、本発明に従う触媒が、粒子の削減に加えて、排気ガス成分の減少に効果があることを示している。この組み合わせは、燃焼機関の排気ガスの処理において、それらを非常に好ましくする。

ここで本発明の実施形態の何点かを、添付の図面を参照してさらに詳細に記述する。
図１は、多孔質の平坦シート及び他の滑らかな波型シートを有する基材を示している。 図２は、多孔質の波型シート及び他の平坦シートを有する基材を示している。 図３は、多孔質の波型シート及び他の滑らかな波型シートを有する基材を示している。 図４は、結合された多孔質の波型シートを有する基材を示している。 図５は、多孔質の波型シートと、繊維シートと、他の滑らかなシートを有する基材を示している。 図６は、粗粒及び繊維を有する支持体で部分的に被覆されているメッシュシートを示している。 図７は、粗粒を有する支持体で部分的に被覆されているメッシュシートを示している。

図８は、本質的に粗い支持体で被覆されているメッシュシートを示している。 図９は、本質的に粗い支持体で被覆されているメッシュシートの写真を示している。 図１０は、メッシュシートの断面を示している。 図１１は、メッシュシートの表面部分を示している。 図１２は、結合されているメッシュシートの３次元画像を示している。 図１３は、先行技術及び本発明の触媒を用いた試験の結果を示している。 図１４は、粗粒の有無による支持体の孔サイズ分布を示している。

Claims (28)

1. 開口チャネルの中で燃焼機関類の排気ガス類を処理するための多孔質シートであって、該多孔質シート（３、３ａ、３ｂ）の少なくとも一部が、１０ｎｍ超の孔（３５）と、１．４μｍ超の粗粒とを有する被覆支持体（３３）を有していることを特徴とする多孔質シート。
2. 本質的に、該多孔質シート（３、３ａ、３ｂ）の全ての開口部（３２）が、１０ｎｍ超の孔（３５）と１．４μｍ超の粗粒とを有する塞いでいる支持体（３３）を有することを特徴とする、請求項１に記載の一又は複数の多孔質シート。
3. 該多孔質シート（３、３ａ、３ｂ）が、メッシュシートであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の一又は複数の多孔質シート。
4. 該メッシュシート（３）のメッシュサイズが、３０〜３００であることを特徴とする、請求項３に記載の多孔質シート。
5. 該多孔質シートが、波型シート（３ｂ）であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の多孔質シート。
6. 該支持体（３３）の粒子サイズ中央値が、１．５〜３．５μｍであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の多孔質シート。
7. 該支持体（３３）の該孔サイズ中央値が、５μｍ超であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の多孔質シート。
8. 該支持体（３３）の該孔サイズ中央値が、１０μｍ超であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の多孔質シート。
9. 該支持体（３３）が、触媒活性がある材料を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の多孔質シート。
10. 該支持体（３３）が、１０〜２００μｍの粒子サイズ中央値を有する触媒活性がない粒子を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の多孔質シート。
11. 該支持体（３３）が、触媒活性のないアルミナ粗粒、シリカ粗粒、ジルコニア粗粒、セリア粗粒又は／及びチタニア粗粒を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の多孔質シート。
12. 該支持体（３３）の少なくとも一部が、ミルにかけられたことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の多孔質シート。
13. 該支持体（３３）の面積質量が、２０〜２００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の多孔質シート。
14. 該支持体（３３）のＢＥＴ法による比表面積が、３０〜３００ｍ²／ｇであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の多孔質シート。
15. 該支持体（３３）が、該支持体の平面から突き出ている繊維類を含むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の多孔質シート。
16. 基材（１）が、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の多孔質シートを１種以上含むことを特徴とする、燃焼機関類の排気ガス類を処理するための開口チャネルを有する金属基材。
17. 該基材（１）が、他の１種以上のシート（２ａ、２ｂ、５）を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の金属基材。
18. 該他のシート（２ａ、２ｂ、５）が、滑らかなシート、穴あきシート、メッシュシート、ワイヤーメッシュシート又は繊維シートであることを特徴とする、請求項１７に記載の金属基材。
19. 該他のシートが、平坦シート（２ｂ）又は波型シート（２ａ、５）であることを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の金属基材。
20. 他の一又は複数のシート（２ａ、２ｂ、５）が、請求項１〜１５のいずれか一項に従う一又は複数の多孔質シート（３、３ａ、３ｂ）の該支持体（３３）で本質的に被覆されていることを特徴とする、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の金属基材。
21. 他の一又は複数のシート（２ａ、２ｂ、５）と、一又は複数の多孔質シート（３、３ａ、３ｂ）とが、同一支持体（３３）で被覆されていることを特徴とする、請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の金属基材。
22. 一又は複数の多孔質シート（３、３ａ、３ｂ）及び／又は他の一又は複数のシート（２ａ、２ｂ、５）が、くぼみ及び／又は突起を含むことを特徴とする、請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の金属基材。
23. 該基材（１）が、プレオキシキャタリスト、加水分解触媒及び／又はＳＣＲオキシキャタリストであることを特徴とする、請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の金属基材。
24. 多孔質シート（３、３ａ、３ｂ）が、１０ｎｍ超の孔（３５）及び１．４μｍ超の粗粒を有する支持体（３３）で、少なくとも部分的に被覆されていることを特徴とする、開口チャネルの中で燃焼機関類の排気ガス類を処理するための該多孔質シートの製造方法。
25. 本質的に、一又は複数の多孔質シート（３、３ａ、３ｂ）の全ての開口部（３２）が、１０ｎｍ超の孔サイズ中央値及び１．４μｍ超の粗粒を有する支持体（３３）で塞がれていることを特徴とする、請求項２４に記載の多孔質シートの製造方法。
26. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載の１種以上の該多孔質シートが、該基材中に該開口チャネル（４）が存在するように、該基材（１）に接続されていることを特徴とする、該燃焼機関類の該排気ガス類を処理するための金属基材の製造方法。
27. 一又は複数の該多孔質シート（３、３ａ、３ｂ）が、該燃焼機関類の該排気ガス類に由来する不純物粒子（３４）を浄化するために用いられていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の又は請求項２４若しくは２５の方法に従って作成された、一又は複数の多孔質シート。
28. 該基材（１）が、該燃焼機関類の該排気ガス類の該不純物粒子を浄化するために用いられていることを特徴とする、請求項１６〜２３のいずれか一項に記載の又は請求項２６の方法に従って作成された金属基材。

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