JP2016016399A - 後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体 - Google Patents

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Abstract

【課題】既存の排気ガス処理装置を設備していない排気ガスラインの中に後付けで簡便に設置でき、反応効率の良い900℃を超える高温領域から低温領域に到る広い温度範囲で排気ガス処理を行うことが出来る汎用型排ガス処理用触媒構造体を提供する。
【解決手段】排気ガス処理装置を有さない既存の排気ガスラインに対して、前記排気ガスラインの変更や特別な装置を介することなく後付で設置することが可能な汎用型排気ガス処理用触媒構造体であって、前記汎用型排気ガス処理用触媒構造体が、袋状石英ガラスクロスと、前記袋状石英ガラスクロスに充填された石英ガラスウール及び／又は石英ガラスウエブと、を含み、前記石英ガラスウール、前記石英ガラスウエブ、及び前記袋状石英ガラスクロスからなる群から選択された一つ以上の部材に排気ガス処理用触媒が担持されてなるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、排ガス処理装置を有さない既存の排ガスラインに対して、前記排気ガスラインの変更や特別な装置を介することなく後付で容易に設置することが可能な汎用型排気ガス処理用の触媒構造体に関するものである。
自動車用の内燃機関から排気されるガスあるいは石炭等の燃焼で生じる排気ガスには様々な環境有害物質が含まれており、わが国ではこれらの処理システムが厳しい法規制の下、広く普及している。
一方で、中国、東南アジアをはじめとした発展途上国においては排気ガス処理システムを設置していない自動車、特に自動二輪車、家庭用熱源、産業用熱源の排気ガスラインが非常に多く存在し、深刻な大気汚染を引き起こしている。
環境汚染の問題は例えば地球温暖化問題に代表されるように地球全体の問題であるから、排気ガス処理システムの普及が遅れている自動二輪車を対象にした排気ガス規制の動きが始まっていて2005年国連欧州経済委員会自動車基準調和世界フォーラムにおいて二輪車に係る世界統一排出ガス試験方法WMTCが策定された。
しかしながら、自動車の排気ガス規制は既に実際に使用されている自動車には適用されないため、中国や東南アジアで稼働している大量の自動車特に自動二輪車は依然、環境汚染物質を排出し続けている。
一方で、例えば中国の東北部の山村に於いては、家庭用ストーブで純度の低い石炭等の化石燃を使用して暖房を行うために煙突からCOやPM2.5を多量に含む燃焼ガスが排気され自動車の排気ガスと同等の深刻な大気汚染問題となっている。
このような家庭用の燃焼ガスに関しても排気ガス処理は殆ど行われていないのが実情である。
上述したようなこれらの排気ガスラインは排気ガス処理装置を設置する場所がない、コストが掛かる等の理由で排気ガス処理装置を設置できないでいるために、既存の排気ガスライン内にそのまま簡便に設置することが可能でかつ安価な排気ガス処理装置が必要である。
特許文献１は、排ガス微粒子除去装置用フィルタークロスに関し、２種類の石英ガラス含有量が90％以上の石英リッチなガラスクロスを対で組み合わせた層を複数積層してなる積層体のフィルタークロスに金属触媒を担持させてなる排気ガス処理フィルターを開示している。
特許文献１の発明の目的は、排気ガス処理用フィルターエレメントとして内燃機関駆動自動車に搭載され、内燃機関から排出されるガス処理装置の部品の一部として作用することにある。そして、クロスを多層積層させることにより、フィルターとして重要な比表面積を少ない体積で得ることが可能で、排気ガス処理に非常に有利な構造を有しているが、クロスとしての柔軟性に乏しく、既存の排気ガスラインに後付で搭載することは困難である。
特許文献２は、ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置に関し、ディーゼルエンジンからの排気路にガラスクロス又はシリカクロスをジグザグ状に折り畳んで形成したプリーツ構造体を排気ガスの流路を横断する状態に配置した排気ガス浄化装置を開示している。シリカガラスクロスをプリーツ状に折り畳み、排気ガスの流路に対して横断する状態に配置することで排気ガスと触媒が十分に接触し排気ガス処理が行われることを担保している。特許文献２に示されるシリカガラスクロスよりなる排気ガス処理装置もやはりディーゼルエンジンの排気流路に予め設置して排気ガス処理を行う物であり、プリーツ構造の特徴として折り畳み方向においてはガスがショートパスしてしまうので、横断状に設置することが必要であり、排気ガス処理装置を有さない排気ガスラインに後付で設置するために必要な排気ガスラインの形状や設置方法に於ける自由度を確保する構造体を有するものではない。
特許文献３は、自動二輪等の車両に用いられる排気消音装置に関するものであり、自動二輪車のマフラー内管と外管の空隙に２層のサスメッシュの内層にグラスウール層を有する構造体を巻きつけることを特徴とするが、本来、消音を目的とするものであるから触媒を担持させておらず、結果的に排気ガス処理を行うものではない。
特許文献４は、車両用マフラー装置に関するものであり、特許文献３と同様に、消音を目的とするものであり、触媒を担持し排気ガスを処理するものではない。
特許文献５は、自動車排気浄化用触媒装置に関し、エンジン排気マニホルド内で排気ガスを処理する複数の触媒装置より構成される自動車排気浄化用触媒装置を提供するものであり、複数の触媒部のうち少なくとも１つはシリカクロスを支持体としてその表面に触媒物質を担持してなるクロス触媒を、開口部を有する巻き芯筒に少なくとも1回以上巻回してなる筒状触媒体で構成したことを特徴とする。特許文献５もやはり排気ガスラインに予め搭載され排気ガス処理を行う物であり、排気ガスラインが開口部を有する巻き芯筒上であることを前提としている。
特開2002-301318号公報 特開2003-27918号公報 特開2003-41923号公報 特開2005-36722号公報 特開2004-197569号公報
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、既存の排気ガス処理装置を設備していない排気ガスラインの中に後付けで簡便に設置でき、反応効率の良い900℃を超える高温領域から低温領域に到る広い温度範囲で排気ガス処理を行うことが出来る汎用型排ガス処理用触媒構造体を提供することを目的とする。
本発明の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体は、排気ガス処理装置を有さない既存の排気ガスラインに対して、前記排気ガスラインの変更や特別な装置を介することなく後付で設置することが可能な汎用型排気ガス処理用触媒構造体であって、前記汎用型排気ガス処理用触媒構造体が、袋状石英ガラスクロスと、前記袋状石英ガラスクロスに充填された石英ガラスウール及び／又は石英ガラスウエブと、を含み、前記石英ガラスウール、前記石英ガラスウエブ、及び前記袋状石英ガラスクロスからなる群から選択された一つ以上の部材に排気ガス処理用触媒が担持されていることを特徴とする。
本明細書において石英ガラスウールとは、外径数μmで長さが数cm〜数10cm程度の極細の石英ガラスフィラメントの集合体を表す。形状的には一般的なガラスウールと同等であるが、外径が十分に小さいことから、有機繊維で構成されるウール（綿）と同様の柔軟性と弾力性を兼ね備える。
本明細書において石英ガラスウエブとは、石英ガラスウールを水流交絡法やニードルパンチ法等の既知の交絡手段を用いて交絡（繊維同士を絡めること）した物を指す。一般的にウエブという語句は繊維が互いに絡み合ったウール状の塊からそのウエブの繊維同士を糊や熱融着等の手段で固めた不織布まで広く用いられる用語であるが、本願明細書においては繊維同士を糊や熱融着で固めた不織布は除外する。
本発明では石英ガラスを使用しているため、高温領域から低温領域に到る広い温度範囲で排気ガス処理を行うことが可能である。
前記袋状石英ガラスクロスは、石英ガラスウール及び／又は石英ガラスウエブが充填できる袋状に形成されていればよいもので、石英ガラスクロスを袋状に加工するなどして形成することができる。
前記袋状石英ガラスクロス並びにそれに充填された石英ガラスウール及び／又は石英ガラスウエブが、前記排気ガスラインの内部形状に追従して可変出来る柔軟性を具備していることが好ましい。このような柔軟性を具備することで、排気ガスラインの形状に拘ることなく、様々な排気ガスラインの内部に設置できるからである。既存の排気ガスラインには、例えば特許文献２に示されるように開口部を有する巻き芯筒の形状を持たないものも多く存在するので、このような排気ガスラインに後付で排気ガス処理を行うという本発明の目的を達成するためには形状の自由度が重要になり、特許文献２に示されるような排気ガス浄化装置ではかかる目的を達成することは出来ない。
また、前記袋状石英ガラスクロス並びに前記石英ガラスウール及び／又は前記石英ガラスウエブが石英ガラスモノフィラメントから構成されてなり、前記石英ガラスモノフィラメントの径が3.5μm〜10μmであり、且つ前記袋状石英ガラスクロス並びに前記石英ガラスウール及び／又は前記石英ガラスウエブの比表面積が0.1m2/g〜10m2/gであるのが好適である。
また、前記袋状石英ガラスクロスが目付20g/m2〜300g/m2の石英ガラスクロスで構成されており、且つ前記袋状石英ガラスクロスを構成する石英ガラスクロスの通気度が1〜200cm3/cm2/secの範囲にあるのが好ましい。
目付という語句は織布やウエブ、不織布に用いられる概念で単位広さ当りの重量を指す語句である。本明細書で用いられるウエブ一般にも用いることが出来るのでウエブの目の詰まり具合を示す尺度として用いている。即ち、目付の多いウエブは単位面積当りにより多くの繊維が存在する目の詰まったウエブを意味する。
前記石英ガラスウールの石英ガラスモノフィラメント長が10mm〜1000mmであるのが好ましい。
前記石英ガラスウエブが、長さ10mm〜300mmの石英ガラスモノフィラメントを交絡させた石英ガラスウエブであり、前記石英ガラスウエブの目付が20g/m2〜300g/m2であるのが好適である。
前記袋状石英ガラスクロス並びに前記石英ガラスウール及び／又は前記石英ガラスウエブが石英ガラスモノフィラメントから構成されてなり、前記石英ガラスモノフィラメント中に含有されるOH基濃度が300ppm以下であり、耐熱温度が900℃〜1200℃であるのが好ましい。
前記排気ガス処理用触媒が、白金系金属触媒又はアクチノイド系触媒であるのが好適である。前記白金系金属触媒が、白金触媒又は白金・パラジウム・ロジウム系三元触媒であるのが好ましい。
さらに、アルミナ(Al2O3)、セリア(CeO2)及びチタニア(TiO2)から選ばれる少なくとも１種以上を助触媒として使用し、前記石英ガラスウール及び／又は前記石英ガラスウエブに前記助触媒が担持されているのが好適である。
前記排気ガスラインが車用内燃機関の排気ガスラインであって、且つ排気ガス処理装置を装備していない排気ガスラインであるのが好適である。
前記排気ガスラインが発電用内燃機関の排気ガスラインであって、且つ排気ガス処理装置を設備していない排気ガスラインであるのが好適である。
前記排気ガスラインが化石燃料を燃焼する家庭用又は産業用加熱装置の煙突であって、且つ排気ガス処理設備を有していないものであるのが好適である。
本発明によれば、本発明の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体は、既存の排気ガス処理装置を設備していない排気ガスラインの中に後付けで簡便に設置でき、反応効率の良い900℃を超える高温領域から低温領域に到る広い温度範囲で排気ガス処理を行うことが出来る汎用型排ガス処理用触媒構造体を提供することができるという著大な効果を奏する。
そして、本発明によれば、排気ガス処理手段を持たない既存の排気ガスライン、例えば東南アジアで多数稼動している排ガス処理装置を設備していない自動車、特に自動二輪車の排気ガスライン、排ガス処理装置を有していない化石燃料を使用する家庭用ストーブの排気ガスライン、排気ガス処理装置が設備されていない工場等の産業用の熱源やボイラーの排気ガスラインに後付けで簡便に設置することが可能で、排ガス中に含まれる環境有害成分を処理することが出来る後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体を提供することができる。
本発明の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体の一つの実施の形態を示す斜視図である。 本発明の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体に用いられる（ａ）石英ガラスウール、（ｂ）石英ガラスウエブ、をそれぞれ模式的に示す図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体の別の実施の形態を示す正面図である。 本発明の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体を既存の排気ガスラインの一つの実施の形態に設置した例を示す一部断面模式図である。 本発明の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体の他の実施の形態を示す正面図である。 本発明の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体を既存の排気ガスラインの別の実施の形態に設置した例を示す一部断面模式図である。 本発明の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体を既存の排気ガスラインの他の実施の形態に設置した例を示す一部断面模式図である。 本発明の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体を既存の排気ガスラインのさらに他の実施の形態に設置した例を示す一部断面模式図である。 本発明の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体を既存の排気ガスラインのさらに他の実施の形態に設置した例を示す一部断面模式図である。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
図１において、符号１０Ａは、本発明の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体の一つの実施の形態を示す。
後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ａは、袋状石英ガラスクロス１２Ａと、
前記袋状石英ガラスクロス１２Ａに充填された石英ガラスウール１４を含み、前記石英ガラスウール１４に排気ガス処理用触媒１８が担持されている。
袋状石英ガラスクロス１２に充填されるのは、図２（ａ）に示されるような石英ガラスウール１４に替えて、図２（ｂ）に示されるような石英ガラスウールの繊維を交絡させた石英ガラスウエブ１６を充填しても良いし、石英ガラスウール１４及び石英ガラスウエブ１６の両方を充填してもよい。
後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ａの断面図を図３に示す。図３によく示される如く、後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ａは袋状石英ガラスクロス１２Ａに石英ガラスウール１４が充填されており、前記石英ガラスウール１４に排気ガス処理用触媒１８が担持されている。なお、排気ガス処理用触媒１８は、石英ガラスウール１４、石英ガラスウエブ１６、及び袋状石英ガラスクロス１２Ａからなる群から選択された一つ以上の部材に担持されていればよいものであるから、さらに、石英ガラスウエブ１６や袋状石英ガラスクロス１２Ａに排気ガス処理用触媒１８を担持させるようにしてもよい。
図４には、本発明の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体の別の実施の形態を示す。図４に示される如く、後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｂは、排気ガス処理用触媒１８が担持された石英ガラスウール１４を袋状石英ガラスクロス１２Ｂに充填してなり、その袋状石英ガラスクロス１２Ｂが、底部２０が閉塞され且つ上端部２２が開口された形状に加工されている。
上述した後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ａ及び１０Ｂを既存の排気ガスラインに設置した例を図５に示す。
図５において、符号２４は、既存の排気ガスラインである自動二輪車等の車両の排気管を示す。排気管２４は、複数の隔壁２６，２８によって仕切られた膨張室Ａ，Ｂ，Ｃを有しており、各膨張室は、連通管３０，３２によって連通せしめられている。排気入口３４から入った排気ガスＧは、排気出口３６から排出される。
そして、連通管３０，３２の内部には、排気ガスＧの流路を塞ぐようにして後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ａが設置されている。後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ａの設置方法としては、図示例では、前記連通管３０，３２の内部に後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ａを押し込んだだけである。これにより、排気ガスＧは、前記連通管３０，３２の内部を後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ａを通過して流れることとなる。
また、図５において、連通管３２の後端には、排気ガスＧの流路を塞ぐようにして上述した後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｂが被せられている。これにより、排気ガスＧは、後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｂを通過して前記連通管３２の内部を流れることとなる。なお、図示例では、複数の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ａと後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｂを設置した例を示したが、必要に応じて、設置個数を増減したり、既存の排気ガスライン内で設置場所を変更したりできることは勿論である。
図６には、本発明の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体の他の実施の形態を示す。図６に示される如く、後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｃは、排気ガス処理用触媒１８が担持された石英ガラスウール１４を袋状石英ガラスクロス１２Ｃに充填してなり、その袋状石英ガラスクロス１２Ｃが、一端部３８及び他端部４０ともに開口された円筒状の形状に加工されている。
上述した後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｃを既存の排気ガスラインに設置した例を図７に示す。
図７において、符号４２は、既存の排気ガスラインである自動二輪車等の車両の排気管を示す。排気管４２は、隔壁４４によって仕切られた膨張室Ｄ，Ｅを有しており、各膨張室は、多数の孔４６が設けられた連通管４８によって連通せしめられている。排気入口５０から入った排気ガスＧは、パイプ５２を通って排気出口５４から排出される。
そして、連通管４８の周囲には、前記連通管４８の多数の孔４６が設けられた部分を覆うようにして後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｃが設けられている（図示例では後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｃは断面図となっている）。後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｃの設置方法としては、図示例では、前記連通管４８の外側に後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｃを被せただけである。これにより、前記連通管４８の多数の孔４６が設けられた部分から出た排気ガスＧは、後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｃを通過して流れることとなる。また、パイプ５２の内部には、後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ａが上述と同様に設置されている。なお、図示例では、後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ａと後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｃを設置した例を示したが、必要に応じて、設置個数を増減したり、既存の排気ガスライン内で設置場所を変更したりできることは勿論である。
さらに、図８において、符号５６は、既存の排気ガスラインである自動二輪車等の車両の排気管を示す。排気管５６は、隔壁５８によって仕切られた膨張室Ｆ，Ｈを有しており、各膨張室は、多数の孔６０が設けられた連通管６２によって連通せしめられている。排気入口６４から入った排気ガスＧは、連通管６２を通って排気出口６６から排出される。
そして、連通管６２の周囲には、前記連通管６２の多数の孔６０が設けられた部分を覆うようにして後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｃが設けられている（図示例では後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｃは断面図となっている）。後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｃの設置方法としては、図示例では、前記連通管６２の外側に後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｃを被せただけである。これにより、前記連通管４８の多数の孔６０が設けられた部分から出た排気ガスＧは、後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｃを通過して流れることとなる。なお、図示例では、後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｃを設置した例を示したが、必要に応じて、設置個数を増減したり、既存の排気ガスライン内で設置場所を変更したり、別のタイプの後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体をさらに設置できることは勿論である。
また、上記した後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ａと同様であるがサイズを大きくした後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｄ を既存の排気ガスラインに設置した例を図９に示す。図９において、排気ガスＧの流路を塞ぐようにして後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｄが設置されている。これにより、排気ガスＧは、後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｄを通過した後、前記排気出口３６から排出されることとなる。
さらに、後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｄを既存の排気ガスラインに設置した別の例を図１０に示す。図１０において、排気ガスＧの流路を塞ぐようにして後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｄが設置されている。これにより、排気ガスＧは、後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体１０Ｄを通過した後、前記排気出口３６から排出されることとなる。
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
（実施例１）
市販の石英ガラスウール(信越石英製)800gを用意し、前記石英ガラスウールを構成している石英ガラスモノフィラメント径とその長さを測定し、石英ガラスモノフィラメントに含有されるOH基濃度を測定した。また、前記石英ガラスウールの比表面積を測定した。
更に、前記石英ガラスウールを加熱し保持した後、室温まで冷却し比表面積の変化を測定する事で耐熱性を評価した。
石英ガラスモノフィラメント径(石英ガラスモノフィラメントの外径)は４〜7μmの範囲で分布しており、石英ガラスモノフィラメントの長さは200mm〜600mmの範囲であった。石英ガラスウールの比表面積はBET法にて測定したところ、1.8m2/gであった。更に、この石英ガラスウールを電気炉内1200℃にて1時間加熱し、室温まで冷却した後、BET法にて再度比表面積を計測したところ、1.8m2/gと変わらず、耐熱性が1200℃以上ある事を確認した。
石英ガラスモノフィラメントに含有されるOH基濃度は石英ガラスウール200gを石英ガラスと同じ屈折率を有するマッチングオイル中に浸漬し赤外分光光度計にて2.7μmの波長の光に対する吸光係数を測定し、ウールの重量から換算した同体積の石英ガラスと見做して既定の方法で求めたところ180ppmであった。
次いで、市販のアルミナ担持白金触媒(和光純薬工業製、Pt:5%)50gを500gの純水に溶き、アルミナ濃度9.09%、白金換算濃度0.45%のスラリーを作成した。このスラリーに上記した石英ガラス繊維担体準備工程で用意した石英ガラスウール300ｇを浸漬し、室温で80℃×24時間乾燥後、電気炉内で1200℃に10時間保持して焼結を行った。得られた白金担持石英ガラスウールは室温にて窒素希釈したヒドラジン気流中で還元処理を行った。(触媒担持工程)
得られた白金担持石英ガラスウールの比表面積を計測したところBET値で20m2/gに増加していることが分った。アルミナ微粒子が助触媒として作用して比表面積が向上したと考えられる。得られた白金担持石英ガラスウールについてCO酸化活性試験(反応ガスCO1%＋酸素0.5%＋窒素98.5%、空間速度20000ml・g-1・h-1 )を行ったところ、300℃以上の温度領域で90%以上のCO転化率を示し、酸化触媒として機能していることを確認した。
（実施例２）
モノフィラメント径が9μm±0.5μmの石英ガラス繊維240本より構成される石英ガラスヤーン(撚り数25turn/m)を織密度60×58本/inchで平織石英ガラスクロスに製織した。尚、製織した石英ガラスクロスを実施例1と同様の方法でOH基の濃度測定をしたところOH基濃度は80ppmであった。石英ガラスクロスの目付は160m2/gで通気度は25cm3・cm-2・sec-1で、かつ比表面積は1.5m2/gであった。
また、同石英ガラスクロスを実施例1と同様の方法にて1200℃に加熱冷却後比表面積を測定したところ1.5m2/gで変化なく、耐熱性が1200℃以上である事を確認した。また、このクロスの引張強度を測定したところ2000N/inchであった。この石英ガラスクロスを製織時に付加した表面処理剤を除去する目的で大気中400℃にて24時間熱処理後、裁断した後、前述の石英ガラスヤーンを用いて縫製し、袋状に加工した。
更に、実施例1で使用した、モノフィラメント径が4μm〜7μmの範囲で分布している石英ガラスウールを長さ150mmに裁断した後、石英ガラス短繊維をカード機にて開繊し、水流交絡機にて交絡させ目付60g/m2の石英ガラスウエブを作成した。作成した石英ガラスウエブの比表面積は1.8m2/gであった。
得られたウエブはフィラメント同士の交絡度を高めただけで基本的な特性は石英ガラスウールと変化ないが、非常に取り扱いが楽になり作業性が格段に向上した。これら石英ガラスクロスよりなる袋及びウエブをそれぞれ実施例１と同様に白金担持を行った。白金担持を行った石英ガラス袋に石英ガラスウエブを封入し、実施例1と同様のCO酸化活性試験を行ったところ、300℃以上の温度領域で90％以上のCO転化率を示し、酸化触媒としての機能を確認した。
（実施例３）
モノフィラメント径が7μm±0.5μmの石英ガラス繊維200本より構成される石英ガラスヤーン(撚り数25turn/inch)を織密度60本×60本/inchで平織石英ガラスクロスに製織した。目付は85g/m2で通気度は5.1cm3・cm-2・sec-1で、かつ比表面積は1.9m2/gであった。また、このクロスの引張強度を測定したところ180N/inchであった。
この平織石英ガラスクロスを製織時に付加した表面処理剤を除去する目的で大気中400℃にて24時間熱処理後、裁断した後、実施例1の石英ガラスヤーンを用いて縫製し、袋状に加工した。
この石英ガラス袋を実施例1と同様に白金担持を行い、実施例2で作成した白金担持石英ガラスウエブを詰め、実施例1と同様のCO酸化活性試験を行い、同様のCO転化率を得た。
（実施例４）
モノフィラメント径が4μm±0.5μmの石英ガラス繊維100本より構成される石英ガラスヤーン(撚り数25turn/inch)を織密度95本×95本/inchで平織石英ガラスクロスに製織した。目付は21g/m2で通気度は200cm3・cm-2・sec-1で、かつ比表面積は2.3m2/gであった。また、このクロスの引張強度を測定したところ75N/inchであった。
この平織石英ガラスクロスを製織時に付加した表面処理剤を除去する目的で大気中400℃にて24時間熱処理後、裁断した後、実施例1の石英ガラスヤーンを用いて縫製し、袋状に加工した。この石英ガラス袋を実施例1と同様に白金担持を行い、実施例2で作成した白金担持石英ガラスウエブを詰め、実施例1と同様のCO酸化活性試験を行い、同様のCO転化率を得た。
本発明に係る後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体では、既存の排気ガスラインに後付で設備されるために、十分な柔軟性を有している事が重要である。実施例1に示されるような石英ガラスウール、あるいは石英ガラスウエブは十分な柔軟性と可変性を有しているが、実施例2〜４に示される袋状石英ガラスクロスでは糸太さによって柔軟性及び可変性が異なる。即ち、太いヤーンを用いて作成した布は細いヤーンを用いて作成した布に比較して柔軟性及び可変性が低下する。逆に太いヤーンを用いて作成した布は細いヤーンを用いて作成した布に比べて強度の点で優れている。
太いヤーンから作成した布と細いヤーンから作成した布のどちらが優れているという事ではなく、後付する排気ラインの形状、特に内径に合わせて布を構成するヤーンの太さを選択する事が可能になる。即ち、より可変性及び柔軟性が求められる径が細く複雑な構造の排気ガスラインには細い石英ガラスヤーンから構成される石英ガラスクロスが好ましく、太く、触媒構造体に係るガス圧が高い排気ガスラインには太い石英ガラスヤーンから構成される石英ガラスクロスが好ましい。
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ：後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ：袋状石英ガラスクロス、１４：石英ガラスウール、１６：石英ガラスウエブ、１８：排気ガス処理用触媒、２０：底部、２２：上端部、２４，４２，５６：車両の排気管、２６，２８，４４，５８：隔壁、３０，３２，４８，６２：連通管、３４：排気入口、３６：排気出口、３８：一端部、４０：他端部、４６，６０：孔、５０，６４：排気入口、５２：パイプ、５４，６６：排気出口、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｈ：膨張室、Ｇ：排気ガス。

Claims (13)

  1. 排気ガス処理装置を有さない既存の排気ガスラインに対して、前記排気ガスラインの変更や特別な装置を介することなく後付で設置することが可能な汎用型排気ガス処理用触媒構造体であって、
    前記汎用型排気ガス処理用触媒構造体が、
    袋状石英ガラスクロスと、
    前記袋状石英ガラスクロスに充填された石英ガラスウール及び／又は石英ガラスウエブと、
    を含み、
    前記石英ガラスウール、前記石英ガラスウエブ、及び前記袋状石英ガラスクロスからなる群から選択された一つ以上の部材に排気ガス処理用触媒が担持されていることを特徴とする後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体。
  2. 前記袋状石英ガラスクロス並びにそれに充填された石英ガラスウール及び／又は石英ガラスウエブが、前記排気ガスラインの内部形状に追従して可変出来る柔軟性を具備していることを特徴とする請求項１記載の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体。
  3. 前記袋状石英ガラスクロス並びに前記石英ガラスウール及び／又は前記石英ガラスウエブが石英ガラスモノフィラメントから構成されてなり、前記石英ガラスモノフィラメントの径が3.5μm〜10μmであり、且つ
    前記袋状石英ガラスクロス並びに前記石英ガラスウール及び／又は前記石英ガラスウエブの比表面積が0.1m2/g〜10m2/gであることを特徴とする請求項１又は２記載の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体。
  4. 前記袋状石英ガラスクロスが目付20g/m2〜300g/m2の石英ガラスクロスで構成されており、且つ前記袋状石英ガラスクロスを構成する石英ガラスクロスの通気度が1〜200cm3/cm2/secの範囲にあることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体。
  5. 前記石英ガラスウールの石英ガラスモノフィラメント長が10mm〜1000mmであることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体。
  6. 前記石英ガラスウエブが、長さ10mm〜300mmの石英ガラスモノフィラメントを交絡させた石英ガラスウエブであり、前記石英ガラスウエブの目付が20g/m2〜300g/m2であることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体。
  7. 前記袋状石英ガラスクロス並びに前記石英ガラスウール及び／又は前記石英ガラスウエブが石英ガラスモノフィラメントから構成されてなり、前記石英ガラスモノフィラメント中に含有されるOH基濃度が300ppm以下であり、耐熱温度が900℃〜1200℃であることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体。
  8. 前記排気ガス処理用触媒が、白金系金属触媒又はアクチノイド系触媒であることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体。
  9. 前記白金系金属触媒が、白金触媒又は白金・パラジウム・ロジウム系三元触媒であることを特徴とする請求項８に記載の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体。
  10. アルミナ(Al2O3)、セリア(CeO2)及びチタニア(TiO2)から選ばれる少なくとも１種以上を助触媒として使用し、前記石英ガラスウール及び／又は前記石英ガラスウエブに前記助触媒が担持されていることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体。
  11. 前記排気ガスラインが車用内燃機関の排気ガスラインであって、且つ排気ガス処理装置を装備していない排気ガスラインであることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体。
  12. 前記排気ガスラインが発電用内燃機関の排気ガスラインであって、且つ排気ガス処理装置を設備していない排気ガスラインであることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体。
  13. 前記排気ガスラインが化石燃料を燃焼する家庭用又は産業用加熱装置の煙突であって、且つ排気ガス処理設備を有していないものであることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載の後付用汎用型排気ガス処理用触媒構造体。
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