JP2016200117A - Exhaust system component and exhaust emission control device - Google Patents

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苅谷 悟
Satoru Kariya
悟 苅谷
史幸 陸田
Fumiyuki MUTSUDA
史幸 陸田
友好 中村
Tomoyoshi Nakamura
友好 中村
伊藤 康隆
Yasutaka Ito
康隆 伊藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust system component that can prevent deposition of urea at the surface thereof when the component is provided in a part coming into contact with an exhaust gas containing nitrogen oxide in an urea SCR system.SOLUTION: The exhaust system component provided in a part coming into contact with an exhaust gas containing nitrogen oxide includes a substrate constituted of a metal; and a ceramic coat layer formed on a surface on a side coming into contact with the exhaust gas at the surface of the substrate. The ceramic coat layer contains urea decomposition catalyst. The urea decomposition catalyst is exposed at the surface of the ceramic coat layer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、排気系部品及び排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust system component and an exhaust gas purification device.

自動車、船舶等の輸送機器で使用されるディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガスや、セメントプラントにおいて排出される排ガスには、NOx(窒素酸化物)が含まれている。
近年、排ガス中の窒素酸化物を浄化するための方法として尿素SCR(Selective Catalyst Reaction)システムと呼ばれる技術が検討されている。
尿素SCRシステムでは、排ガス浄化装置内で窒素酸化物を含む排ガスが流通する排気通路内に尿素水を噴霧し、尿素の熱分解によってアンモニアを発生させて、アンモニアによって窒素酸化物の還元反応を行う。
NOx (nitrogen oxide) is contained in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as diesel engines used in transportation equipment such as automobiles and ships, and exhaust gas discharged from cement plants.
In recent years, a technique called a urea SCR (Selective Catalytic Reaction) system has been studied as a method for purifying nitrogen oxides in exhaust gas.
In the urea SCR system, urea water is sprayed into an exhaust passage through which exhaust gas containing nitrogen oxide flows in an exhaust gas purification device, ammonia is generated by thermal decomposition of urea, and nitrogen oxide reduction reaction is performed by ammonia. .

排ガス浄化装置の排気通路内には、尿素水を噴射する尿素噴射装置があり、尿素噴射装置の下流側には触媒担体が設けられている(例えば、特許文献1)。
触媒担体は、窒素酸化物の還元反応を促進する触媒作用を有しており、排ガスが流通するための貫通孔を多数有するハニカム形状が採用されていることが多い。
A urea injection device for injecting urea water is provided in the exhaust passage of the exhaust gas purification device, and a catalyst carrier is provided on the downstream side of the urea injection device (for example, Patent Document 1).
The catalyst carrier has a catalytic action that promotes a reduction reaction of nitrogen oxides, and a honeycomb shape having a large number of through holes for exhaust gas to flow is often adopted.

また、排ガス中のNOxを浄化するために、排気管の途中にNOx吸蔵還元触媒が設けられた排ガス浄化装置も知られている(特許文献2)。
特許文献2には、還元剤として噴射された燃料(軽油)が排気管に付着して排気管がただ濡れるだけで排ガスと充分に混合しないことを防止するために、燃料インジェクタのノズル先端より下流の排気管の所定範囲に断熱構造としてのセラミックコーティングを施すことが記載されている。
In addition, an exhaust gas purification device in which a NOx occlusion reduction catalyst is provided in the middle of an exhaust pipe in order to purify NOx in exhaust gas is also known (Patent Document 2).
In Patent Document 2, in order to prevent fuel (light oil) injected as a reducing agent from adhering to the exhaust pipe and getting wet only when the exhaust pipe is wet, it is downstream from the nozzle tip of the fuel injector. It is described that a ceramic coating as a heat insulating structure is applied to a predetermined range of the exhaust pipe.

また、特許文献3には、尿素SCRシステムにおいて還元剤であるアンモニアと排ガスを充分に混合するために、排気通路内に混合器やスワラーを設け、排ガスに旋回流を発生させることが開示されている。 Further, Patent Document 3 discloses that a mixer or swirler is provided in the exhaust passage so as to generate a swirling flow in the exhaust gas in order to sufficiently mix ammonia as a reducing agent and exhaust gas in the urea SCR system. Yes.

特表2011−523585号公報Special table 2011-523585 gazette 特開2005−76460号公報JP-A-2005-76460 特開2008−280882号広報JP 2008-280882 PR

特許文献1に記載されたような、尿素噴射装置の下流側に触媒担体が設けられている排ガス浄化装置において、尿素水を排気通路内に噴射すると、排気通路の表面に付着した尿素水が冷却されて尿素が析出し、排気通路の表面に堆積することがあった。
排気通路の表面に尿素が析出すると、排ガスの流れが阻害されて圧力損失が増大するとともに、窒素酸化物の浄化効率が低下するおそれがある。また、排ガスの温度が低くなった場合には触媒担体の貫通孔の入口で尿素が析出して触媒担体の貫通孔が目詰まりするおそれがある。
また、尿素が析出するということは、噴射した尿素がアンモニアに変換されないので窒素酸化物の還元に寄与するアンモニアの量が不足し、この点からも窒素酸化物の浄化効率が低下するおそれがある。そして、窒素酸化物の浄化効率が低いと、触媒担体出口での窒素酸化物の濃度をモニターしたセンサーがフィードバック制御をかけて、さらに尿素水の噴射量を増加させるようにするため、さらに尿素の析出量が増してしまい、その結果さらなる排ガスの流れの阻害や窒素酸化物の浄化率の低下が引き起こされるおそれがある。
In the exhaust gas purifying apparatus in which the catalyst carrier is provided on the downstream side of the urea injection device as described in Patent Document 1, when urea water is injected into the exhaust passage, the urea water attached to the surface of the exhaust passage is cooled. In some cases, urea was deposited and deposited on the surface of the exhaust passage.
If urea is deposited on the surface of the exhaust passage, the flow of exhaust gas is hindered and pressure loss increases, and the purification efficiency of nitrogen oxides may decrease. Further, when the temperature of the exhaust gas is lowered, urea may be deposited at the inlet of the through hole of the catalyst carrier and the through hole of the catalyst carrier may be clogged.
In addition, the precipitation of urea means that the injected urea is not converted to ammonia, so that the amount of ammonia contributing to the reduction of nitrogen oxides is insufficient, and also from this point, the purification efficiency of nitrogen oxides may be reduced. . If the nitrogen oxide purification efficiency is low, the sensor that monitors the nitrogen oxide concentration at the catalyst carrier outlet performs feedback control to further increase the injection amount of urea water. The amount of precipitation increases, and as a result, the flow of exhaust gas may be further inhibited and the purification rate of nitrogen oxides may be reduced.

特許文献2に記載のセラミックコーティングの技術は、尿素SCRシステムに使用することを念頭に置いた技術ではなく、排気管表面の温度を軽油の沸点である180〜350℃以上に維持するための断熱コーティング技術である。この技術で排気管表面の温度を維持する想定温度は尿素の融点である133〜135℃に比べてだいぶ高く、断熱コーティングの目的は異なる。また、特許文献2には、このような高い想定温度で排気管表面の温度を維持するために具体的にどのようなコーティングを施すのかについて開示されていない。 The ceramic coating technique described in Patent Document 2 is not a technique intended for use in a urea SCR system, but heat insulation for maintaining the temperature of the exhaust pipe surface at 180 to 350 ° C. or higher, which is the boiling point of light oil. It is a coating technology. With this technique, the assumed temperature for maintaining the temperature of the exhaust pipe surface is considerably higher than 133 to 135 ° C., which is the melting point of urea, and the purpose of the heat insulating coating is different. Further, Patent Document 2 does not disclose what kind of coating is specifically applied in order to maintain the temperature of the exhaust pipe surface at such a high assumed temperature.

特許文献3に記載されたような混合器やスワラーは、排ガスの流通を一部阻害することにより排ガスに旋回流を発生させる部材であり、排ガスの流路が狭くなっている。そのため、これらの部材の表面に尿素が析出すると、排ガスの流路がさらに狭くなってしまい、圧力損失の増大や、排ガスの目詰まりに至るおそれがある。また、これらの部材の表面に尿素が析出すると、窒素酸化物の浄化効率が低下するおそれもある。 The mixer and swirler described in Patent Document 3 are members that generate a swirling flow in the exhaust gas by partially inhibiting the flow of the exhaust gas, and the exhaust gas flow path is narrow. Therefore, when urea is deposited on the surfaces of these members, the exhaust gas flow path is further narrowed, which may lead to an increase in pressure loss and clogging of the exhaust gas. Moreover, if urea is deposited on the surfaces of these members, the purification efficiency of nitrogen oxides may be reduced.

本発明は、上記のような問題点を踏まえてなされたものであり、尿素SCRシステムにおいて窒素酸化物を含む排ガスと接触する部位に設けられた場合に、その表面における尿素の析出を防止することのできる排気系部品、及び、当該排気系部品を備えた排ガス浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and prevents urea from precipitating on the surface of the urea SCR system when it is provided at a site in contact with exhaust gas containing nitrogen oxides. It is an object of the present invention to provide an exhaust system component that can be used, and an exhaust gas purification device that includes the exhaust system component.

上記目的を達成するための、本発明の排気系部品は、
窒素酸化物を含む排ガスと接触する部位に設けられる排気系部品であって、
金属からなる基材と、
上記基材の表面上で排ガスと接触する側の面に形成されたセラミックコート層とからなり、
上記セラミックコート層には尿素分解触媒が含まれており、上記尿素分解触媒は上記セラミックコート層の表面に露出していることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the exhaust system component of the present invention is
An exhaust system component provided at a site that comes into contact with exhaust gas containing nitrogen oxides,
A base material made of metal;
It consists of a ceramic coat layer formed on the surface of the base material on the side in contact with the exhaust gas,
The ceramic coat layer contains a urea decomposition catalyst, and the urea decomposition catalyst is exposed on the surface of the ceramic coat layer.

本発明の排気系部品では、金属からなる基材の表面であって排ガスと接触する側の面にセラミックコート層が形成されており、セラミックコート層の表面には尿素分解触媒が露出している。
気化した尿素を含む排ガスがこのような排気系部品と接触する際には、気化した尿素と尿素分解触媒が接触することが可能となる。そして、尿素分解触媒と接触した尿素と、排ガスに含まれる水分(水蒸気)が、下記化学式(1)で示される反応を生じてアンモニアと二酸化炭素となり、触媒担体側に流れていくことができる。
(NH)CO+HO→2NH+CO・・・化学式(1)
セラミックコート層に接触した尿素は上記反応により分解するので、セラミックコート層の上に尿素が析出して堆積することが防止される。
本発明の排気系部品では、尿素分解触媒がセラミックコート層の表面に存在していることにより、尿素分解触媒とセラミックコート層の共存による効果も発揮される。すなわち、セラミックコート層には断熱性能があるため、尿素分解触媒が触媒活性温度以上を保持する時間が長くなり、触媒効果を長く持続させることができる。さらに、セラミックコート層によって比表面積が増えるので、尿素分解触媒を高分散させることができ、排気系部品を長時間使用した場合にも尿素分解触媒が凝集せずに触媒効果を長く持続させることができる。
In the exhaust system component of the present invention, the ceramic coat layer is formed on the surface of the base material made of metal and in contact with the exhaust gas, and the urea decomposition catalyst is exposed on the surface of the ceramic coat layer. .
When the exhaust gas containing vaporized urea comes into contact with such exhaust system components, the vaporized urea and the urea decomposition catalyst can come into contact with each other. Then, urea that has contacted the urea decomposition catalyst and moisture (water vapor) contained in the exhaust gas can react with the following chemical formula (1) to form ammonia and carbon dioxide, and can flow to the catalyst carrier side.
(NH 2 ) CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 Chemical formula (1)
Urea that has come into contact with the ceramic coat layer is decomposed by the above reaction, so that urea is prevented from being deposited on the ceramic coat layer.
In the exhaust system component of the present invention, since the urea decomposition catalyst is present on the surface of the ceramic coat layer, the effect of coexistence of the urea decomposition catalyst and the ceramic coat layer is also exhibited. That is, since the ceramic coat layer has a heat insulating performance, the time during which the urea decomposition catalyst is maintained at the catalyst activation temperature or longer is prolonged, and the catalytic effect can be sustained for a long time. Furthermore, since the specific surface area is increased by the ceramic coat layer, the urea decomposition catalyst can be highly dispersed, and even when the exhaust system parts are used for a long time, the urea decomposition catalyst does not aggregate and the catalytic effect can be maintained for a long time. it can.

本発明の排気系部品において、上記尿素分解触媒は、タングステン化合物、バナジウム化合物及びモリブデン化合物からなる群から選択された少なくとも1種であることが好ましい。
また、本発明の排気系部品において、上記尿素分解触媒は、タングステン酸化物、バナジウム酸化物及びモリブデン酸化物からなる群から選択された少なくとも1種であることが好ましい。
これらの触媒は、尿素分解触媒として適している。
In the exhaust system component of the present invention, the urea decomposition catalyst is preferably at least one selected from the group consisting of a tungsten compound, a vanadium compound, and a molybdenum compound.
In the exhaust system component of the present invention, the urea decomposition catalyst is preferably at least one selected from the group consisting of tungsten oxide, vanadium oxide, and molybdenum oxide.
These catalysts are suitable as urea decomposition catalysts.

本発明の排気系部品において、上記セラミックコート層は、非晶性無機材及び結晶性無機材を含むことが好ましい。
非晶性無機材及び結晶性無機材を含むセラミックコート層は、金属からなる基材の上に設けることで好ましい断熱コーティングとなるため、排気系部品表面の温度が低下しにくくなり、尿素の析出がより効果的に防止される。
In the exhaust system component of the present invention, the ceramic coat layer preferably contains an amorphous inorganic material and a crystalline inorganic material.
The ceramic coating layer containing an amorphous inorganic material and a crystalline inorganic material provides a preferable heat insulation coating by being provided on a base material made of metal. Is more effectively prevented.

本発明の排気系部品において、上記非晶性無機材は、軟化点が300〜1000℃の低融点ガラスであることが好ましい。
非晶性無機材が上記低融点ガラスであると、軟化点を超える温度で加熱することにより非晶性無機材が軟化溶融して基材の表面に広がってセラミックコート層となる。
In the exhaust system component of the present invention, the amorphous inorganic material is preferably a low-melting glass having a softening point of 300 to 1000 ° C.
When the amorphous inorganic material is the low-melting glass, the amorphous inorganic material is softened and melted by heating at a temperature exceeding the softening point and spreads on the surface of the base material to form a ceramic coat layer.

また、本発明の排気系部品において、上記セラミックコート層内には気孔が形成されていることが好ましい。
セラミックコート層内に気孔が形成されていると、セラミックコート層の断熱性能がより高くなるため、排気系部品表面の温度がさらに低下しにくくなり、尿素の析出がさらに効果的に防止される。
In the exhaust system component of the present invention, it is preferable that pores are formed in the ceramic coat layer.
If pores are formed in the ceramic coat layer, the heat insulating performance of the ceramic coat layer is further increased, and therefore the temperature of the exhaust system component surface is further less likely to be lowered, and urea precipitation is further effectively prevented.

本発明の排気系部品は、窒素酸化物を含む排ガスが流通する排気通路として用いられる筒状部材であることが好ましい。
本発明の排気系部品を排気通路として用いると、排気通路の表面に尿素が析出して堆積することが防止される。
The exhaust system component of the present invention is preferably a cylindrical member used as an exhaust passage through which exhaust gas containing nitrogen oxides flows.
When the exhaust system component of the present invention is used as an exhaust passage, urea is prevented from being deposited and deposited on the surface of the exhaust passage.

また、本発明の排気系部品は、窒素酸化物を含む排ガスが流通する排気通路の内部に設置され、排気通路上流から流入する排ガスの流れを一部阻害する拡散部材であることが好ましい。
本発明の排気系部品を拡散部材として用いると、拡散部材の表面に尿素が析出して堆積することが防止される。
In addition, the exhaust system component of the present invention is preferably a diffusion member that is installed inside an exhaust passage through which exhaust gas containing nitrogen oxides flows and partially blocks the flow of exhaust gas flowing from the upstream of the exhaust passage.
When the exhaust system component of the present invention is used as a diffusion member, urea is prevented from being deposited and deposited on the surface of the diffusion member.

本発明の排ガス浄化装置は、
窒素酸化物を含む排ガスが流通する排気通路と、
上記排気通路の上流側に設けられ、尿素を排気通路内に噴射する尿素噴射装置と、
上記排気通路の下流側に設けられた触媒担体とからなる排ガス浄化装置であって、
上記尿素噴射装置よりも下流側、かつ、上記触媒担体よりも上流側で排ガスが接触する部位に本発明の排気系部品が用いられていることを特徴とする。
The exhaust gas purification apparatus of the present invention is
An exhaust passage through which exhaust gas containing nitrogen oxides flows;
A urea injection device that is provided upstream of the exhaust passage and injects urea into the exhaust passage;
An exhaust gas purification apparatus comprising a catalyst carrier provided on the downstream side of the exhaust passage,
The exhaust system component of the present invention is used in a portion where the exhaust gas contacts with the downstream side of the urea injection device and the upstream side of the catalyst carrier.

上記構成の排ガス浄化装置では、排気通路の上流側に尿素噴射装置、排気通路の下流側に排ガス浄化装置が設けられている。
そして、尿素噴射装置よりも下流側、かつ、触媒担体よりも上流側で排ガスが接触する部位に本発明の排気系部品が用いられている。
このような構成であると、尿素噴射装置から排気通路内に噴射されて気化した尿素を含む排ガスが尿素噴射装置と触媒担体の間の領域で排気系部品と接触したとしても、排気系部品に接触した尿素はセラミックコート層の表面に露出した尿素分解触媒の作用により分解される。そのため、尿素噴射装置と触媒担体の間に位置する排気系部品の表面に尿素が析出して堆積することが防止される。
In the exhaust gas purification apparatus having the above configuration, the urea injection device is provided upstream of the exhaust passage, and the exhaust gas purification device is provided downstream of the exhaust passage.
The exhaust system component of the present invention is used at a site where exhaust gas contacts with the downstream side of the urea injection device and the upstream side of the catalyst carrier.
With such a configuration, even if the exhaust gas containing urea injected and vaporized from the urea injection device into the exhaust passage comes into contact with the exhaust system component in the region between the urea injection device and the catalyst carrier, The contacted urea is decomposed by the action of the urea decomposition catalyst exposed on the surface of the ceramic coat layer. Therefore, it is possible to prevent urea from being deposited on the surface of the exhaust system part located between the urea injection device and the catalyst carrier.

本発明の排ガス浄化装置においては、上記排気通路として、本発明の排気系部品を用いていることが好ましい。
排気通路が本発明の排気系部品からなると、尿素を含む排ガスが排気通路の表面に接触したとしても、排気通路の表面に接触した尿素はセラミックコート層の表面に露出した尿素分解触媒の作用により分解される。そのため、尿素噴射装置と触媒担体の間に位置する排気通路の表面に尿素が析出して堆積することが防止される。
In the exhaust gas purification apparatus of the present invention, it is preferable to use the exhaust system parts of the present invention as the exhaust passage.
When the exhaust passage is composed of the exhaust system parts of the present invention, even if the exhaust gas containing urea contacts the surface of the exhaust passage, the urea contacting the surface of the exhaust passage is caused by the action of the urea decomposition catalyst exposed on the surface of the ceramic coat layer. Disassembled. Therefore, it is possible to prevent urea from being deposited on the surface of the exhaust passage located between the urea injection device and the catalyst carrier.

本発明の排ガス浄化装置においては、上記尿素噴射装置よりも上流側の排気通路としても、本発明の排気系部品を用いていることが好ましい。
本発明の排気系部品はセラミックコート層を有しており、セラミックコート層が断熱コーティングとして機能することができるので、尿素噴射装置の上流で排ガスの温度が低下することが防止され、尿素噴射装置の下流側での尿素の析出がより効果的に防止される。
In the exhaust gas purification apparatus of the present invention, it is preferable that the exhaust system component of the present invention is used also as an exhaust passage upstream of the urea injection apparatus.
Since the exhaust system component of the present invention has a ceramic coat layer, and the ceramic coat layer can function as a heat insulation coating, the exhaust gas temperature is prevented from lowering upstream of the urea injector, and the urea injector Precipitation of urea on the downstream side is more effectively prevented.

本発明の排ガス浄化装置においては、上記排気通路の内部に設置され、排気通路上流から流入する排ガスの流れを一部阻害する拡散部材として、本発明の排気系部品を用いていることが好ましい。
拡散部材が本発明の排気系部品からなると、尿素を含む排ガスが拡散部材の表面に接触したとしても、拡散部材の表面に接触した尿素はセラミックコート層の表面に露出した尿素分解触媒の作用により分解される。そのため、尿素噴射装置と触媒担体の間に位置する拡散部材の表面に尿素が析出して堆積することが防止される。
In the exhaust gas purification apparatus of the present invention, it is preferable that the exhaust system component of the present invention is used as a diffusion member that is installed inside the exhaust passage and partially blocks the flow of exhaust gas flowing from the upstream of the exhaust passage.
When the diffusion member is composed of the exhaust system part of the present invention, even if the exhaust gas containing urea contacts the surface of the diffusion member, the urea that contacts the surface of the diffusion member is caused by the action of the urea decomposition catalyst exposed on the surface of the ceramic coat layer. Disassembled. Therefore, it is possible to prevent urea from being deposited and deposited on the surface of the diffusion member positioned between the urea injection device and the catalyst carrier.

図1は、本発明の排気系部品を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an exhaust system component of the present invention. 図2は、本発明の排気系部品の一実施形態である排気管の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of an exhaust pipe which is an embodiment of the exhaust system component of the present invention. 図3は、本発明の排気系部品の一実施形態である排気管の別の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing another example of an exhaust pipe which is an embodiment of the exhaust system component of the present invention. 図4は、本発明の排気系部品として排気管を備えた排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of an exhaust gas purifying apparatus provided with an exhaust pipe as an exhaust system component of the present invention. 図5は、本発明の排気系部品の一実施形態である拡散部材の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view schematically showing an example of a diffusion member which is an embodiment of the exhaust system component of the present invention. 図6は、本発明の排気系部品の一実施形態である拡散部材の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view schematically showing an example of a diffusion member which is an embodiment of the exhaust system component of the present invention. 図7は、本発明の排気系部品の一実施形態である拡散部材の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view schematically showing an example of a diffusion member which is an embodiment of the exhaust system component of the present invention. 図8は、本発明の排気系部品の一実施形態である拡散部材の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view schematically showing an example of a diffusion member which is an embodiment of the exhaust system component of the present invention. 図9は、本発明の排気系部品の一実施形態である拡散部材の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view schematically showing an example of a diffusion member which is an embodiment of the exhaust system component of the present invention. 図10は、本発明の排気系部品の一実施形態である拡散部材の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view schematically showing an example of a diffusion member that is an embodiment of the exhaust system component of the present invention. 図11は、本発明の排気系部品として拡散部材と排気管を共に備えた排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing an example of an exhaust gas purifying apparatus provided with both a diffusion member and an exhaust pipe as an exhaust system component of the present invention. 図12(a)は、本発明の排気系部品の一実施形態である煙道の一例を模式的に示す斜視図であり、図12(b)は図12(a)におけるA−A線断面図である。FIG. 12A is a perspective view schematically showing an example of a flue that is an embodiment of the exhaust system component of the present invention, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG.

(発明の詳細な説明)
以下、本発明の排気系部品及び排ガス浄化装置について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
(Detailed description of the invention)
Hereinafter, the exhaust system parts and the exhaust gas purification apparatus of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following configurations, and can be applied with appropriate modifications without departing from the scope of the present invention. Note that the present invention also includes a combination of two or more desirable configurations of the present invention described below.

はじめに、本発明の排気系部品について説明する。
本発明の排気系部品は、
窒素酸化物を含む排ガスと接触する部位に設けられる排気系部品であって、
金属からなる基材と、
上記基材の表面上で排ガスと接触する側の面に形成されたセラミックコート層とからなり、
上記セラミックコート層には尿素分解触媒が含まれており、上記尿素分解触媒は上記セラミックコート層の表面に露出していることを特徴とする。
First, the exhaust system parts of the present invention will be described.
The exhaust system parts of the present invention are:
An exhaust system component provided at a site that comes into contact with exhaust gas containing nitrogen oxides,
A base material made of metal;
It consists of a ceramic coat layer formed on the surface of the base material on the side in contact with the exhaust gas,
The ceramic coat layer contains a urea decomposition catalyst, and the urea decomposition catalyst is exposed on the surface of the ceramic coat layer.

本発明の排気系部品は、窒素酸化物を含む排ガスと接触する部位に設けられる部品である。
窒素酸化物を含む排ガスの発生源は、特に限定されるものではないが、窒素酸化物を含む排ガスの発生源としては、車両、船舶、建設機械等に使用されるディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関、セメントプラント、発電所等の工場等が挙げられる。
The exhaust system component of the present invention is a component provided at a site that comes into contact with exhaust gas containing nitrogen oxides.
Sources of exhaust gas containing nitrogen oxides are not particularly limited, but examples of sources of exhaust gas containing nitrogen oxides include diesel engines and gasoline engines used in vehicles, ships, construction machinery, etc. Examples include factories such as internal combustion engines, cement plants, and power plants.

排ガスの発生源が異なっていたとしても、本発明の排気系部品の構成は、基材とセラミックコート層とからなる点では共通しているので、まず、本発明の排気系部品を構成する基材、セラミックコート層とセラミックコート層に含まれる尿素分解触媒について、図面を用いて説明する。 Even if the generation source of the exhaust gas is different, the configuration of the exhaust system component of the present invention is common in that it includes a base material and a ceramic coat layer. The urea decomposition catalyst contained in the material, the ceramic coat layer and the ceramic coat layer will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の排気系部品を模式的に示す断面図である。
図1に示す排気系部品10は、金属からなる基材11と、基材11の表面上に形成された1層のセラミックコート層12とを備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an exhaust system component of the present invention.
An exhaust system component 10 shown in FIG. 1 includes a base material 11 made of metal and a single ceramic coat layer 12 formed on the surface of the base material 11.

図1に示す排気系部品10では、基材11の表面に形成されたセラミックコート層12は、非晶性無機材13と、結晶性無機材14を含んでいる。
さらに、セラミックコート層12には尿素分解触媒15が含まれており、尿素分解触媒はセラミックコート層12の表面に露出している。
また、セラミックコート層12内には気孔16が形成されている。
In the exhaust system component 10 shown in FIG. 1, the ceramic coat layer 12 formed on the surface of the substrate 11 includes an amorphous inorganic material 13 and a crystalline inorganic material 14.
Further, the ceramic coating layer 12 includes a urea decomposition catalyst 15, and the urea decomposition catalyst is exposed on the surface of the ceramic coating layer 12.
Further, pores 16 are formed in the ceramic coat layer 12.

排気系部品10を構成する基材11の材質としては、例えば、ステンレス、鋼、鉄、銅等の金属、又は、インコネル、ハステロイ、インバー等のニッケル合金等が挙げられる。
これら金属材料からなる基材は、後述するように、セラミックコート層12を構成する非晶性無機材13と熱膨張係数を近付けることにより、セラミックコート層12と金属からなる基材11との密着力を向上させることができる。
また、セラミックコート層との密着性を良好にするため、サンドブラスト処理や化学薬品等の粗化処理を基材の表面に施してもよい。
Examples of the material of the base material 11 constituting the exhaust system component 10 include metals such as stainless steel, steel, iron, and copper, or nickel alloys such as Inconel, Hastelloy, and Invar.
As will be described later, the base material made of these metal materials brings the ceramic coating layer 12 and the base material 11 made of metal into close contact with each other by bringing the thermal expansion coefficient closer to the amorphous inorganic material 13 constituting the ceramic coating layer 12. The power can be improved.
Further, in order to improve the adhesion with the ceramic coat layer, a roughening treatment such as sandblasting or chemicals may be applied to the surface of the substrate.

上記粗化処理により形成される基材の表面の表面粗さRzJISは、1.5〜20μmが望ましい。上記した粗化面の表面粗さRzJISは、JIS B 0601(2001)で定義される十点平均粗さである。
排気系部品の基材の粗化面の表面粗さRzJISが1.5μm未満であると、基材の表面積が小さくなるため、基材とセラミックコート層との密着性が充分に得られにくくなる。一方、排気系部品の基材の粗化面の表面粗さRzJISが20μmを超えると、基材が変形するという問題があり、特に粗化面積が大きいほど基材の変形は大きくなる。
なお、排気系部品の基材の粗化面の表面粗さRzJISは、(株)東京精密製、ハンディサーフE−35Bを用いてJIS B 0601(2001)に準拠して測定することができる。測長距離は、4mmである。
Surface roughness Rz JIS of the surface of the substrate formed by the above roughening treatment, 1.5~20Myuemu is desirable. The surface roughness Rz JIS of the roughened surface described above is a ten-point average roughness defined by JIS B 0601 (2001).
When the surface roughness Rz JIS of the roughened surface of the exhaust system parts is less than 1.5 μm, the surface area of the base material becomes small, and it is difficult to obtain sufficient adhesion between the base material and the ceramic coat layer. Become. On the other hand, when the surface roughness Rz JIS of the roughened surface of the base material of the exhaust system component exceeds 20 μm, there is a problem that the base material is deformed. In particular, the deformation of the base material increases as the roughened area increases.
In addition, the surface roughness Rz JIS of the roughened surface of the base material of the exhaust system component can be measured according to JIS B 0601 (2001) using Handy Surf E-35B manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. . The measuring distance is 4 mm.

基材の形状は、特に限定されるものでなく、平板、半円筒、円筒状の他、その断面の外縁の形状は、楕円形、多角形等の任意の形状とすることができる。
後述する排気通路として用いられる場合、筒状であることが好ましい。
排気系部品の基材が筒状である場合、基材の径が長手方向に沿って一定でなくてもよく、また、長さ方向に垂直な断面形状が長手方向に沿って一定でなくてもよい。
また、拡散部材として用いられる場合、排ガスの流れを一部阻害することのできる形状であることが好ましい。
The shape of the base material is not particularly limited, and the shape of the outer edge of the cross section other than a flat plate, a semi-cylinder, and a cylindrical shape can be any shape such as an ellipse or a polygon.
When used as an exhaust passage to be described later, a tubular shape is preferable.
When the base material of the exhaust system part is cylindrical, the diameter of the base material may not be constant along the longitudinal direction, and the cross-sectional shape perpendicular to the length direction may not be constant along the longitudinal direction. Also good.
Moreover, when using as a diffusion member, it is preferable that it is a shape which can inhibit the flow of exhaust gas partially.

本発明の排気系部品において、基材の厚さの望ましい下限は0.2mm、より望ましい下限は0.4mmであり、望ましい上限は10mm、より望ましい上限は4mmである。
排気系部品の基材の厚さが0.2mm未満であると、排気系部品の強度が不足する。また、排気系部品の基材の厚さが10mmを超えると、排気系部品の重量が大きくなり、例えば、自動車等の車輌に搭載することが難しくなり、実用に適しにくくなる。
ただし、セメントプラント等の工場の煙道に用いられるような排気系部品の場合は、基材の厚さがより厚くなっていてもよい。
In the exhaust system part of the present invention, the desirable lower limit of the thickness of the substrate is 0.2 mm, the more desirable lower limit is 0.4 mm, the desirable upper limit is 10 mm, and the more desirable upper limit is 4 mm.
When the thickness of the base material of the exhaust system component is less than 0.2 mm, the strength of the exhaust system component is insufficient. In addition, if the thickness of the base material of the exhaust system component exceeds 10 mm, the weight of the exhaust system component increases, and it becomes difficult to mount the exhaust system component on a vehicle such as an automobile, for example.
However, in the case of an exhaust system part used in a flue of a factory such as a cement plant, the base material may be thicker.

排気系部品10を構成するセラミックコート層12は、排ガスと接触する側の面に形成されている。排ガスと接触する側の面は、排気系部品が配置される部位によって定まるが、通常は排気系部品の形状から自ずと定まる。
排気系部品が排気通路として用いられる筒状部材である場合、その内部を排ガスが流通する内周面が排ガスと接触する側の面である。
排気系部品が拡散部材として用いられる場合、排ガスが衝突、接触する部位にあたる面が排ガスと接触する側の面である。
The ceramic coat layer 12 constituting the exhaust system component 10 is formed on the surface that comes into contact with the exhaust gas. The surface on the side in contact with the exhaust gas is determined by the portion where the exhaust system parts are arranged, but usually is naturally determined from the shape of the exhaust system parts.
When the exhaust system component is a cylindrical member used as an exhaust passage, the inner peripheral surface through which the exhaust gas flows is the surface on the side in contact with the exhaust gas.
When the exhaust system component is used as a diffusion member, the surface corresponding to the portion where the exhaust gas collides and contacts is the surface on the side in contact with the exhaust gas.

図1に例示するセラミックコート層12は非晶性無機材13と結晶性無機材14を含んでおり、セラミックコート層12内には気孔16が形成されている。但し、本発明の排気系部品に形成されるセラミックコート層は上記構成に限定されるものではないので、以下、本発明の排気系部品に形成されるセラミックコート層の好ましい形態について説明する。 The ceramic coat layer 12 illustrated in FIG. 1 includes an amorphous inorganic material 13 and a crystalline inorganic material 14, and pores 16 are formed in the ceramic coat layer 12. However, since the ceramic coat layer formed on the exhaust system component of the present invention is not limited to the above-described configuration, a preferred form of the ceramic coat layer formed on the exhaust system component of the present invention will be described below.

本発明の排気系部品に形成されるセラミックコート層は、非晶性無機材を含むことが好ましく、非晶性無機材と結晶性無機材を含むことがより好ましく、非晶性無機材の層と、非晶性無機材の層の内部に分散した結晶性無機材の粒子からなることがさらに好ましい。 The ceramic coat layer formed on the exhaust system component of the present invention preferably contains an amorphous inorganic material, more preferably contains an amorphous inorganic material and a crystalline inorganic material, and is a layer of an amorphous inorganic material. And more preferably, particles of crystalline inorganic material dispersed in the amorphous inorganic material layer.

また、セラミックコート層には気孔が形成されていることが好ましい。
セラミックコート層に気孔が形成されていると、気孔が内部の熱伝導を妨げるため、優れた断熱特性が得られる。
Moreover, it is preferable that pores are formed in the ceramic coat layer.
When pores are formed in the ceramic coat layer, the pores hinder internal heat conduction, and thus excellent heat insulating properties can be obtained.

気孔は、後述する造孔材によって、その気孔率及び平均気孔径を調整することができ、セラミックコート層の気孔率は、20〜80%であることが好ましい。
セラミックコート層の気孔率が20〜80%であり、これら気孔が良好に分散していると、セラミックコート層中の熱の伝達を気孔により効果的に遮断することができ、良好な断熱性を維持することができる。
また、セラミックコート層の気孔率は、セラミックコート層の重量と膜厚計(デュアルスコープ)で測定したセラミックコート層の厚さから嵩密度を算出し、ピクノメータで算出した真密度との比を算出し、その値を1から引いて、百分率とした値を気孔率として算出することができる。
The porosity can adjust the porosity and the average pore diameter by a pore former described later, and the porosity of the ceramic coat layer is preferably 20 to 80%.
When the porosity of the ceramic coat layer is 20 to 80% and these pores are well dispersed, the heat transfer in the ceramic coat layer can be effectively blocked by the pores, and good heat insulation is achieved. Can be maintained.
The porosity of the ceramic coat layer is calculated by calculating the bulk density from the thickness of the ceramic coat layer and the thickness of the ceramic coat layer measured with a film thickness meter (dual scope), and calculating the ratio of the true density calculated by the pycnometer. Then, the value obtained by subtracting the value from 1 can be calculated as the porosity.

セラミックコート層の気孔率が20%未満であると、気孔の割合が少なすぎるため、断熱性が劣化してしまうことがある。一方、セラミックコート層の気孔率が80%を超えると、気孔の割合が多くなりすぎるため、機械的強度の低下及び気孔同士の合体による断熱性能の低下がおこりやすくなる。 When the porosity of the ceramic coat layer is less than 20%, the heat insulating property may be deteriorated because the ratio of the pores is too small. On the other hand, when the porosity of the ceramic coat layer exceeds 80%, the ratio of the pores is excessively increased, so that the mechanical strength is lowered and the heat insulation performance is lowered due to coalescence of the pores.

セラミックコート層中の気孔の平均気孔径は、0.1〜150μmであることが好ましく、0.1〜50μmであることがより好ましい。セラミックコート層中の気孔の平均気孔径が0.1〜150μmであると、セラミックコート層中の熱伝達を気孔により有効に阻止することができ、セラミックコート層の高断熱性を維持することができる。セラミックコート層中の気孔の平均気孔径は、小さいほうが、気孔内の放射伝熱、対流伝熱による熱移動を低減することができるため、1μmに近ければ近いほど好ましく、具体的には、1〜50μmがより好ましく、1〜5μmがさらに好ましい。平均気孔径が1〜5μmの範囲では、最も気孔内の熱移動を低減させることが可能である。
なお、セラミックコート層の厚さが薄いときは、平均気孔径の上限がセラミックコート層の厚さとなることが好ましい。これは、気孔がセラミックコート層の外に飛び出てブラインド気孔になることはなく、気孔がセラミックコート層の中に独立気孔として存在していることが好ましいことを意味する。
The average pore diameter of the pores in the ceramic coat layer is preferably 0.1 to 150 μm, and more preferably 0.1 to 50 μm. When the average pore diameter of the pores in the ceramic coat layer is 0.1 to 150 μm, heat transfer in the ceramic coat layer can be effectively blocked by the pores, and the high thermal insulation of the ceramic coat layer can be maintained. it can. As the average pore diameter of the pores in the ceramic coat layer is smaller, heat transfer due to radiant heat transfer and convective heat transfer in the pores can be reduced, and the closer to 1 μm, the more preferable. ˜50 μm is more preferable, and 1 to 5 μm is more preferable. When the average pore diameter is in the range of 1 to 5 μm, the heat transfer in the pores can be reduced most.
When the thickness of the ceramic coat layer is thin, the upper limit of the average pore diameter is preferably the thickness of the ceramic coat layer. This means that the pores do not jump out of the ceramic coat layer and become blind pores, and it is preferable that the pores exist as independent pores in the ceramic coat layer.

気孔の平均気孔径が0.1μm未満であると、このような大きさの気孔を形成するのは技術的に難しく、このような気孔を形成するには、非常に小さな造孔材を使用するなど特別な材料を使う必要があるため、材料コストが急激に増加してしまい、好ましくない。
一方、気孔径が150μmを超えていると気孔はすでに移動で合体している場合が多い。このように、セラミックコート層に大きな気孔径の気孔が形成されている場合、セラミックコート層の固体部分が少ないため、セラミックコート層の機械的特性が低下する。また、150μmを超える径の気孔は、気孔内で対流熱伝達および放射伝熱によって放熱効果が促進されるため、断熱性が低下する。
If the average pore diameter of the pores is less than 0.1 μm, it is technically difficult to form pores of such a size, and a very small pore former is used to form such pores. It is necessary to use a special material such as, which is not preferable because the material cost increases rapidly.
On the other hand, when the pore diameter exceeds 150 μm, the pores are often already joined by movement. As described above, when pores having a large pore diameter are formed in the ceramic coat layer, the mechanical properties of the ceramic coat layer are deteriorated because the solid portion of the ceramic coat layer is small. In addition, pores having a diameter exceeding 150 μm have a reduced heat insulation property because the heat dissipation effect is promoted by convective heat transfer and radiative heat transfer within the pores.

なお、気孔の平均気孔径は、排気系部品を切断して断面をデジタルマイクロスコープもしくはSEM等を用いて観察することによって測定することができる。
具体的には、デジタルマイクロスコープ画像もしくはSEM画像をセラミックコート層の厚さ方向の全域が入るように撮影して、全ての気孔についての気孔径を測定し、平均値を求めることにより平均気孔径が得られる。気孔の形状が略球状でない場合、その気孔の直径は、投影面積円に相当する直径(ヘイウッド径)とする。
測定倍率は、セラミックコート層の厚さが5〜50μm未満の場合は2000倍、50〜100μm未満の場合は1000倍、100〜300μm未満の場合は500倍、300〜500μm未満の場合は200倍、500〜1000μm未満の場合は150倍、1000〜2000μmの場合は100倍とする。なお、倍率が100倍の時はデジタルマイクロスコープ(キーエンス社製 VHX5000)で測定し、他の倍率の時はSEMを用いて観察するのが好ましい。
The average pore diameter of the pores can be measured by cutting the exhaust system parts and observing the cross section with a digital microscope or SEM.
Specifically, a digital microscope image or SEM image is taken so that the whole area of the ceramic coat layer in the thickness direction is included, the pore diameters of all the pores are measured, and the average pore diameter is obtained by obtaining an average value. Is obtained. When the shape of the pores is not substantially spherical, the diameter of the pores is the diameter corresponding to the projected area circle (Haywood diameter).
The measurement magnification is 2000 times when the thickness of the ceramic coat layer is less than 5 to 50 μm, 1000 times when it is less than 50 to 100 μm, 500 times when it is less than 100 to 300 μm, and 200 times when it is less than 300 to 500 μm. In the case of 500 to less than 1000 μm, the magnification is 150 times, and in the case of 1000 to 2000 μm, the magnification is 100 times. When the magnification is 100 times, it is preferable to measure with a digital microscope (VHX5000 manufactured by Keyence Corporation), and when using other magnifications, it is preferable to observe using SEM.

以下に、セラミックコート層を構成する非晶性無機材について説明する。 Below, the amorphous inorganic material which comprises a ceramic coat layer is demonstrated.

非晶性無機材は、シリカを含む非晶性無機材であることが好ましく、シリカを20重量%以上含有していることがより好ましく、軟化点が300〜1000℃である低融点ガラスであることが更に好ましい。
上記低融点ガラスの種類は特に限定されるものではないが、ソーダ石灰ガラス、無アルカリガラス、硼珪酸ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、チタンクリスタルガラス、バリウムガラス、ストロンチウムガラス、アルミナ珪酸ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、ソーダバリウムガラス等が挙げられる。
これらのガラスは、単独で用いてもよいし、2種類以上が混合されていてもよい。
The amorphous inorganic material is preferably an amorphous inorganic material containing silica, more preferably contains 20% by weight or more of silica, and is a low melting glass having a softening point of 300 to 1000 ° C. More preferably.
The kind of the low melting point glass is not particularly limited, but soda lime glass, alkali-free glass, borosilicate glass, potash glass, crystal glass, titanium crystal glass, barium glass, strontium glass, alumina silicate glass, soda zinc glass And soda barium glass.
These glasses may be used alone or in combination of two or more.

非晶性無機材の軟化点が300〜1000℃の範囲にあると、低融点ガラスを融解させて基材(金属材料)の表面に塗布(コート)した後、加熱、焼成処理を施すことにより、金属からなる基材の表面上にセラミックコート層を容易に、しかも基材との密着性に優れたセラミックコート層を形成することができる。 When the softening point of the amorphous inorganic material is in the range of 300 to 1000 ° C., the low melting point glass is melted and coated (coated) on the surface of the base material (metal material), and then heated and fired. It is possible to easily form a ceramic coat layer on the surface of a substrate made of metal and to form a ceramic coat layer excellent in adhesion to the substrate.

上記非晶性無機材の軟化点が300℃未満であると、軟化点の温度が低すぎるため、加熱処理の際に、セラミックコート層となる層が溶融等により流れ易く、均一な厚さの層を形成することが難しくなる。一方、上記非晶性無機材の軟化点が1000℃を超えると、逆に、加熱処理の温度を極めて高く設定する必要があるため、加熱により基材の機械的特性が劣化するおそれが生じる。
なお、軟化点は、JIS R 3103−1:2001に規定される方法に基づき、例えば、有限会社オプト企業製の硝子自動軟化点・歪点測定装置(SSPM−31)を用いて測定することができる。
When the softening point of the amorphous inorganic material is less than 300 ° C., the temperature of the softening point is too low, so that during the heat treatment, the layer that becomes the ceramic coat layer easily flows due to melting or the like, and has a uniform thickness. It becomes difficult to form a layer. On the other hand, when the softening point of the amorphous inorganic material exceeds 1000 ° C., on the contrary, it is necessary to set the temperature of the heat treatment to be extremely high, so that the mechanical properties of the substrate may be deteriorated by heating.
The softening point can be measured using a glass automatic softening point / strain point measuring device (SSPM-31) manufactured by Opt Corporation, for example, based on the method defined in JIS R 3103-1: 2001. it can.

上記硼珪酸ガラスの種類は、特に限定されないが、SiO−B−ZnO系ガラス、SiO−B−Bi系ガラス等が挙げられる。上記クリスタルガラスは、PbOを含むガラスであり、その種類は特に限定されないが、SiO−PbO系ガラス、SiO−PbO−B系ガラス、SiO−B−PbO系ガラス等が挙げられる。上記バリウムガラスの種類は、特に限定されないが、BaO−SiO系ガラス等が挙げられる。
また、非晶性無機材は、上述した低融点ガラスのうちの一種類のみからなるものであってもよいし、複数種類の低融点ガラスからなるものであってもよい。
Kind of the borosilicate glass is not particularly limited, SiO 2 -B 2 O 3 -ZnO type glass, SiO 2 -B 2 O 3 -Bi 2 O 3 system glass. The crystal glass is a glass containing PbO, and the type thereof is not particularly limited, but SiO 2 —PbO glass, SiO 2 —PbO—B 2 O 3 glass, SiO 2 —B 2 O 3 —PbO glass. Etc. Kind of the barium glass is not particularly limited, include BaO-SiO 2 based glass or the like.
Further, the amorphous inorganic material may be composed of only one kind of the above-described low-melting glass, or may be composed of a plurality of kinds of low-melting glass.

続いて、結晶性無機材について説明する。 Subsequently, the crystalline inorganic material will be described.

セラミックコート層中に結晶性無機材が存在していると、セラミックコート層が高温になった際に、結晶性無機材の粒子が気孔の移動の障害となって気孔の移動が妨げられるため、気孔の合体により断熱性能が低下することを防止することができる。 When the crystalline inorganic material is present in the ceramic coat layer, when the ceramic coat layer becomes high temperature, the crystalline inorganic material particles obstruct the movement of the pores and prevent the movement of the pores. It can prevent that heat insulation performance falls by coalescence of a pore.

結晶性無機材としては、ジルコニアを含有していることが好ましく、ジルコニアを20重量%以上含有していることがより好ましく、ジルコニアを50重量%以上含有していることがさらに好ましい。
ジルコニアを含有する結晶性無機材としては、具体的には、CaO安定化ジルコニア(5wt%CaO−ZrO、8wt%CaO−ZrO、31wt%CaO−ZrO)、MgO安定化ジルコニア(20wt%MgO−ZrO、24wt%MgO−ZrO)、Y安定化ジルコニア(6wt%Y−ZrO、7wt%Y−ZrO、8wt%Y−ZrO、10wt%Y−ZrO、12wt%Y−ZrO、20wt%Y−ZrO)、ジルコン(ZrO−33wt%SiO)、CeO安定化ジルコニア等が挙げられる。
これらの中では、耐熱性及び耐腐食性に優れ、25℃での熱伝導率が4W/mK以下であるジルコニア、Y安定化ジルコニア、CaO安定化ジルコニア、MgO安定化ジルコニアが好ましい。
The crystalline inorganic material preferably contains zirconia, more preferably contains 20% by weight or more of zirconia, and more preferably contains 50% by weight or more of zirconia.
Specific examples of the crystalline inorganic material containing zirconia include CaO-stabilized zirconia (5 wt% CaO—ZrO 2 , 8 wt% CaO—ZrO 2 , 31 wt% CaO—ZrO 2 ), MgO stabilized zirconia (20 wt%). MgO—ZrO 2 , 24 wt% MgO—ZrO 2 ), Y 2 O 3 stabilized zirconia (6 wt% Y 2 O 3 —ZrO 2 , 7 wt% Y 2 O 3 —ZrO 2 , 8 wt% Y 2 O 3 —ZrO 2 , 10wt% Y 2 O 3 -ZrO 2, 12wt% Y 2 O 3 -ZrO 2, 20wt% Y 2 O 3 -ZrO 2), zircon (ZrO 2 -33wt% SiO 2) , include CeO stabilized zirconia It is done.
Among these, zirconia, Y 2 O 3 -stabilized zirconia, CaO-stabilized zirconia, and MgO-stabilized zirconia having excellent heat resistance and corrosion resistance and a thermal conductivity at 25 ° C. of 4 W / mK or less are preferable.

また、結晶性無機材の粒子は、セラミックコート層を機械的に強化する役割を果たすとともに、耐熱性に優れるので、セラミックコート層が耐熱性に優れるとともに、機械的強度の劣化によりクラック等が発生するのを防止することができる。 In addition, the crystalline inorganic material particles mechanically strengthen the ceramic coat layer and have excellent heat resistance, so the ceramic coat layer has excellent heat resistance, and cracks and the like are generated due to deterioration of mechanical strength. Can be prevented.

セラミックコート層の厚さは、5〜2000μmであることが好ましく、50〜2000μmであることがより好ましい。
セラミックコート層の厚さが5μm未満であると、セラミックコート層の厚さが薄すぎるため、排気系部品として使用した際に、充分な断熱性能を発揮できなくなる。一方、セラミックコート層の厚さが2000μmを超えると、セラミックコート層が厚すぎるため、熱衝撃を受けた際に、セラミックコート層の基材との接合面と、雰囲気に露出している表面との温度差が大きくなり易く、セラミックコート層が破壊され易くなる。
The thickness of the ceramic coat layer is preferably 5 to 2000 μm, and more preferably 50 to 2000 μm.
When the thickness of the ceramic coat layer is less than 5 μm, the thickness of the ceramic coat layer is too thin, so that sufficient heat insulation performance cannot be exhibited when used as an exhaust system component. On the other hand, if the thickness of the ceramic coat layer exceeds 2000 μm, the ceramic coat layer is too thick, so that when subjected to thermal shock, the bonding surface with the base material of the ceramic coat layer and the surface exposed to the atmosphere The temperature difference is likely to be large, and the ceramic coat layer is easily broken.

セラミックコート層の最大厚さは、セラミックコート層の最小厚さの1.2〜20倍であることが好ましい。
セラミックコート層の最大厚さが最小厚さの20倍を超える場合、セラミックコート層の厚さが厚すぎる部分が存在することとなり、熱衝撃によりセラミックコート層が破壊されることがあるか、又は、セラミックコート層の厚さが薄すぎる部分が存在することとなり、セラミックコート層による断熱性の向上が充分に計れないことがある。
The maximum thickness of the ceramic coat layer is preferably 1.2 to 20 times the minimum thickness of the ceramic coat layer.
When the maximum thickness of the ceramic coat layer exceeds 20 times the minimum thickness, there are portions where the thickness of the ceramic coat layer is too thick, and the ceramic coat layer may be destroyed by thermal shock, or In other words, there are portions where the thickness of the ceramic coat layer is too thin, and the improvement of heat insulation by the ceramic coat layer may not be sufficiently measured.

セラミックコート層の25℃における熱伝導率は、0.05〜2W/mKが好ましい。
セラミックコート層の25℃における熱伝導率が0.05〜2W/mKであると、本発明の排気系部品は、断熱性に優れており、高温においても、熱伝導率が上がりにくいので、排気ガス等の温度が低下するのを防止することができる。
セラミックコート層の25℃における熱伝導率が0.05W/mK未満のセラミックコート層を実現するのは、技術的観点及び経済的観点の両者のバランスを考慮すると容易ではない。一方、セラミックコート層の25℃における熱伝導率が2W/mKを超えると、低温領域での保温性が不充分となり、例えば、尿素SCRシステムに用いた場合、排ガスの温度が低下してしまってNOxの還元が充分に進行しないことがある。
なお、セラミックコート層の25℃における熱伝導率は、レーザーフラッシュ法によって測定することができる。
The thermal conductivity of the ceramic coat layer at 25 ° C. is preferably 0.05 to 2 W / mK.
When the thermal conductivity of the ceramic coat layer at 25 ° C. is 0.05 to 2 W / mK, the exhaust system parts of the present invention have excellent heat insulation properties, and the thermal conductivity is difficult to increase even at high temperatures. It is possible to prevent the temperature of gas or the like from decreasing.
Realizing a ceramic coat layer having a thermal conductivity at 25 ° C. of less than 0.05 W / mK of the ceramic coat layer is not easy considering the balance between both technical and economic viewpoints. On the other hand, if the thermal conductivity at 25 ° C. of the ceramic coat layer exceeds 2 W / mK, the heat retention in the low temperature region becomes insufficient, and for example, when used in a urea SCR system, the temperature of the exhaust gas decreases. The reduction of NOx may not proceed sufficiently.
The thermal conductivity of the ceramic coat layer at 25 ° C. can be measured by a laser flash method.

レーザーフラッシュ法によるセラミックコート層の熱伝導率の測定は、熱拡散係数(α)を測定することにより行う。熱伝導率(k)は、測定した熱拡散係数(α)と、比熱容量(Cp)と密度(ρ)から算出される値である。
熱拡散係数の測定は下記条件で行うことができる。
測定装置:NETZSCH製 LFA467
表面処理:グラファイトスプレー
測定温度:25℃
測定雰囲気:N
サンプルサイズ:φ10mm、厚さ=2mm
セラミックコート層の熱拡散係数を測定する際は、基材と一体の状態で測定し、多層解析によりセラミックコート層のみの熱拡散係数を算出する。また、セラミックコート層の熱拡散係数を測定する時は、セラミックコート層に垂直にレーザーが照射されるようにサンプルを設置する。
The thermal conductivity of the ceramic coat layer is measured by the laser flash method by measuring the thermal diffusion coefficient (α). The thermal conductivity (k) is a value calculated from the measured thermal diffusion coefficient (α), specific heat capacity (Cp), and density (ρ).
The thermal diffusion coefficient can be measured under the following conditions.
Measuring device: LFA467 made by NETZSCH
Surface treatment: Graphite spray Measurement temperature: 25 ° C
Measurement atmosphere: N 2
Sample size: φ10mm, thickness = 2mm
When measuring the thermal diffusion coefficient of the ceramic coat layer, it is measured in a state integrated with the substrate, and the thermal diffusion coefficient of only the ceramic coat layer is calculated by multilayer analysis. Further, when measuring the thermal diffusion coefficient of the ceramic coat layer, the sample is set so that the laser is irradiated perpendicularly to the ceramic coat layer.

熱伝導率は下記式から算出する。
k=ρ・Cp・α[W/mK]
<かさ密度(ρ)の測定>
セラミックコート層のかさ密度を求める場合、まずは基材の重量を測定し、その後に基材の上にセラミックコート層を形成してセラミックコート層付き基材の重量の測定から、引き算でセラミックコート層の重量(=A)を測定する。その後、セラミックコート層の膜厚から、セラミックコート層の体積(=B)を算出し、A/Bをかさ密度とする。
<比熱容量(Cp)の測定>
比熱容量の測定は下記条件で行うことができる。
測定装置:セイコー電子工業製 DSC210型
測定温度:25℃
測定方法:DSC法
測定雰囲気:Ar
セラミックコート層の比熱容量を測定する際は、セラミックコート層をφ4mm、厚さ1mmのバルク体に成形して測定を実施することができる。
The thermal conductivity is calculated from the following formula.
k = ρ · Cp · α [W / mK]
<Measurement of bulk density (ρ)>
When determining the bulk density of the ceramic coat layer, first measure the weight of the substrate, then form a ceramic coat layer on the substrate and then subtract the ceramic coat layer from the measurement of the weight of the substrate with the ceramic coat layer. The weight of (= A) is measured. Thereafter, the volume (= B) of the ceramic coat layer is calculated from the film thickness of the ceramic coat layer, and A / B is defined as the bulk density.
<Measurement of specific heat capacity (Cp)>
The specific heat capacity can be measured under the following conditions.
Measuring device: Seiko Denshi Kogyo DSC210 type Measuring temperature: 25 ° C
Measurement method: DSC method Measurement atmosphere: Ar
When measuring the specific heat capacity of the ceramic coat layer, the ceramic coat layer can be formed into a bulk body having a diameter of 4 mm and a thickness of 1 mm.

図1に示す排気系部品10では、セラミックコート層12には尿素分解触媒15が含まれており、尿素分解触媒15はセラミックコート層12の表面に露出している。
尿素分解触媒がセラミックコート層の表面に露出しているとは、尿素分解触媒の粒子のうち少なくとも一部がセラミックコート層の表面から露出していることを意味する。そして、排ガスがセラミックコート層と接触する際に尿素分解触媒とも接触するようになっていればよい。
また、尿素分解触媒の粒子がセラミックコート層の上に載っているだけであると排ガスの流れによって尿素分解触媒が飛散してしまうおそれがあるので、尿素分解触媒の粒子がセラミックコート層に埋まっているか、尿素分解触媒の粒子がセラミックコート層と接着されていることが好ましい。
In the exhaust system component 10 shown in FIG. 1, the ceramic coating layer 12 includes a urea decomposition catalyst 15, and the urea decomposition catalyst 15 is exposed on the surface of the ceramic coating layer 12.
That the urea decomposition catalyst is exposed on the surface of the ceramic coat layer means that at least a part of the particles of the urea decomposition catalyst is exposed from the surface of the ceramic coat layer. And what is necessary is just to come to contact with a urea decomposition catalyst, when waste gas contacts a ceramic coat layer.
Also, if the urea decomposition catalyst particles are only placed on the ceramic coat layer, the urea decomposition catalyst may be scattered by the flow of exhaust gas, so the urea decomposition catalyst particles are buried in the ceramic coat layer. It is preferable that the urea decomposition catalyst particles are adhered to the ceramic coat layer.

尿素分解触媒としては、タングステン化合物、バナジウム化合物及びモリブデン化合物からなる群から選択された少なくとも1種であることが好ましい。
とくに、タングステン酸化物、バナジウム酸化物及びモリブデン酸化物からなる群から選択された少なくとも1種であることが好ましい。
具体的には、三酸化タングステン(WO)、五酸化二バナジウム(V)、三酸化モリブデン(MoO)等が挙げられる。
これらの化合物は、気化した尿素と排ガスに含まれる水分(水蒸気)を反応させてアンモニアと二酸化炭素とする反応を促進する触媒として適しているため好ましい。
また、これらの化合物は耐熱性にも優れるので高温の排ガスが接触したとしても劣化が生じにくく、長期にわたって触媒作用を発揮させることができる。
The urea decomposition catalyst is preferably at least one selected from the group consisting of a tungsten compound, a vanadium compound, and a molybdenum compound.
In particular, at least one selected from the group consisting of tungsten oxide, vanadium oxide, and molybdenum oxide is preferable.
Specifically, tungsten trioxide (WO 3 ), divanadium pentoxide (V 2 O 5 ), molybdenum trioxide (MoO 3 ), and the like can be given.
These compounds are preferable because they are suitable as a catalyst for promoting the reaction of ammonia and carbon dioxide by reacting vaporized urea with water (water vapor) contained in the exhaust gas.
In addition, since these compounds are excellent in heat resistance, even if they come into contact with high-temperature exhaust gas, they are hardly deteriorated and can exhibit a catalytic action over a long period of time.

尿素分解触媒の粒子の平均粒子径は、0.5〜100μmであることが好ましい。
また、セラミックコート層全体の重量(非晶性無機材と結晶性無機材の合計重量であって尿素分解触媒の重量は除く)に対する、尿素分解触媒の重量は0.5〜50重量%であることが好ましい。
The average particle size of the urea decomposition catalyst particles is preferably 0.5 to 100 μm.
The weight of the urea decomposition catalyst is 0.5 to 50% by weight with respect to the total weight of the ceramic coat layer (the total weight of the amorphous inorganic material and the crystalline inorganic material, excluding the weight of the urea decomposition catalyst). It is preferable.

本発明の排気系部品の例として、窒素酸化物を含む排ガスが流通する排気通路が挙げられるが、排気通路の具体例として、車両、船舶、建設機械等に使用されるディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関から排出される排ガスが流通する排気管、及び、排気管を備えた排ガス浄化装置の例について説明する。 Examples of exhaust system parts of the present invention include an exhaust passage through which exhaust gas containing nitrogen oxides flows. Specific examples of the exhaust passage include diesel engines, gasoline engines, etc. used in vehicles, ships, construction machinery, etc. An example of an exhaust pipe through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows and an exhaust gas purification apparatus including the exhaust pipe will be described.

図2は、本発明の排気系部品の一実施形態である排気管の一例を模式的に示す斜視図である。
図2に示す排気管50は円筒状の筒状部材であり、円筒状の基材11の内周面にセラミックコート層12が形成されているので、セラミックコート層12は排ガスが流通する側の面に形成されているといえる。
セラミックコート層12の表面には、尿素分解触媒15が露出しているので、排気管50の内部を窒素酸化物を含む排ガスが気化した尿素ともに流通する際に、尿素がアンモニアと二酸化炭素に分解される。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of an exhaust pipe which is an embodiment of the exhaust system component of the present invention.
The exhaust pipe 50 shown in FIG. 2 is a cylindrical tubular member. Since the ceramic coat layer 12 is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical base material 11, the ceramic coat layer 12 is on the side where the exhaust gas flows. It can be said that it is formed on the surface.
Since the urea decomposition catalyst 15 is exposed on the surface of the ceramic coat layer 12, when the exhaust gas containing nitrogen oxides flows along with the vaporized urea in the exhaust pipe 50, urea decomposes into ammonia and carbon dioxide. Is done.

図3は、本発明の排気系部品の一実施形態である排気管の別の一例を模式的に示す斜視図である。
図3に示す排気管60は、コーン形状の筒状部材であり、その径が第1の端面61から他方の端面62に向かって小さくなっている他は図2に示す排気管50と同様の筒状部材である。
この排気管60においても基材11の内周面にセラミックコート層12が形成されているので、セラミックコート層12は排ガスが流通する側の面に形成されているといえる。
そして、セラミックコート層12の表面には、尿素分解触媒15が露出しているので、排気管60の内部を窒素酸化物を含む排ガスが気化した尿素ともに流通する際に、尿素がアンモニアと二酸化炭素に分解される。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing another example of an exhaust pipe which is an embodiment of the exhaust system component of the present invention.
The exhaust pipe 60 shown in FIG. 3 is a cone-shaped cylindrical member, and is the same as the exhaust pipe 50 shown in FIG. 2 except that its diameter decreases from the first end face 61 toward the other end face 62. It is a cylindrical member.
Also in this exhaust pipe 60, since the ceramic coat layer 12 is formed on the inner peripheral surface of the base material 11, it can be said that the ceramic coat layer 12 is formed on the surface on the side where the exhaust gas flows.
Since the urea decomposition catalyst 15 is exposed on the surface of the ceramic coat layer 12, when the exhaust gas containing nitrogen oxides flows along with the vaporized urea in the exhaust pipe 60, urea is mixed with ammonia and carbon dioxide. Is broken down into

続いて、本発明の排気系部品の一実施形態である排気管を排気通路として用いた本発明の排ガス浄化装置について説明する。
図4は、本発明の排気系部品として排気管を備えた排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
排ガス浄化装置100においては、触媒担体400の周囲に保持シール材300が巻き付けられ、排気管内に配置されている。
排気管は、円筒形状の排気管50a、コーン形状の排気管60、円筒形状の排気管50bが組み合わされて図4のような断面形状となっており、排気管50bの内径は排気管50aの内径よりも大きくなっている。
Subsequently, an exhaust gas purification apparatus of the present invention using an exhaust pipe as an embodiment of the exhaust system component of the present invention as an exhaust passage will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of an exhaust gas purifying apparatus provided with an exhaust pipe as an exhaust system component of the present invention.
In the exhaust gas purification apparatus 100, a holding sealing material 300 is wound around the catalyst carrier 400 and disposed in the exhaust pipe.
The exhaust pipe has a cross-sectional shape as shown in FIG. 4 by combining a cylindrical exhaust pipe 50a, a cone-shaped exhaust pipe 60, and a cylindrical exhaust pipe 50b. The inner diameter of the exhaust pipe 50b is that of the exhaust pipe 50a. It is larger than the inner diameter.

図4には排ガスの流れを矢印Gで示しており、図4において左側が排気管の上流側に相当し、右側が下流側に相当する。
そして、排気管の上流側には尿素噴射装置500が設けられており、尿素噴射装置500よりも下流側、かつ、触媒担体400よりも上流側に位置する排気管が本発明の排気系部品としての排気管となっている。すなわち、尿素噴射装置500よりも下流側、かつ、触媒担体400よりも上流側に位置する排気管50a、排気管60及び排気管50bでは、排ガスが接触する部位にセラミックコート層12が設けられていて、セラミックコート層12の表面には尿素分解触媒15が露出している。
In FIG. 4, the flow of exhaust gas is indicated by an arrow G, and in FIG. 4, the left side corresponds to the upstream side of the exhaust pipe, and the right side corresponds to the downstream side.
A urea injection device 500 is provided on the upstream side of the exhaust pipe, and the exhaust pipe located downstream of the urea injection device 500 and upstream of the catalyst carrier 400 is an exhaust system component of the present invention. It is an exhaust pipe. That is, in the exhaust pipe 50a, the exhaust pipe 60, and the exhaust pipe 50b that are located downstream of the urea injection device 500 and upstream of the catalyst carrier 400, the ceramic coat layer 12 is provided at a site where exhaust gas contacts. The urea decomposition catalyst 15 is exposed on the surface of the ceramic coat layer 12.

尿素噴射装置500から噴射された尿素水は、排ガスGの熱により気化して、尿素を含む排ガスとなって排気管(50a、60、50b)内を流れる。そして、尿素を含む排ガスは、尿素噴射装置500と触媒担体400の間の領域で排気管(50a、60、50b)に形成されたセラミックコート層12と接触する。この際、排ガスに含まれる尿素はセラミックコート層12の表面に露出した尿素分解触媒15の作用により分解される。そのため、尿素噴射装置500と触媒担体400の間に位置する排気管50a、排気管60及び排気管50bの表面に尿素が析出して堆積することが防止される。
尿素噴射装置500と触媒担体400の間の領域で排気管(50a、60、50b)の表面に尿素が析出して堆積することが防止されるので、尿素及び尿素が分解して生じたアンモニアが無駄なく排ガス流入側端面400aから触媒担体400の内部に導入され、窒素酸化物の還元分解が行われる。
なお、排ガス浄化装置に用いられる触媒担体としては、セラミック製のハニカム触媒等、従来からこの分野で用いられている触媒担体を使用することができる。
The urea water injected from the urea injection device 500 is vaporized by the heat of the exhaust gas G and becomes exhaust gas containing urea and flows in the exhaust pipes (50a, 60, 50b). The exhaust gas containing urea contacts the ceramic coat layer 12 formed in the exhaust pipe (50a, 60, 50b) in the region between the urea injection device 500 and the catalyst carrier 400. At this time, urea contained in the exhaust gas is decomposed by the action of the urea decomposition catalyst 15 exposed on the surface of the ceramic coat layer 12. Therefore, urea is prevented from depositing and depositing on the surfaces of the exhaust pipe 50a, the exhaust pipe 60, and the exhaust pipe 50b located between the urea injection device 500 and the catalyst carrier 400.
Urea is prevented from depositing and accumulating on the surfaces of the exhaust pipes (50a, 60, 50b) in the region between the urea injection device 500 and the catalyst carrier 400. The waste gas is introduced into the inside of the catalyst carrier 400 from the exhaust gas inflow side end face 400a without waste, and the nitrogen oxides are reduced and decomposed.
In addition, as a catalyst carrier used for the exhaust gas purification apparatus, a catalyst carrier conventionally used in this field such as a ceramic honeycomb catalyst can be used.

また、尿素噴射装置よりも上流側の排気通路である排気管としても、本発明の排気系部品である排気管を用いてもよい。
図4には、尿素噴射装置500よりも上流側に本発明の排気系部品である排気管50cが設けられている状態も合わせて図示している。
この場合、排気管50cにもセラミックコート層12が設けられており、セラミックコート層12が断熱コーティングとして機能することができるので、尿素噴射装置500の上流で排ガスの温度が低下することが防止され、尿素噴射装置の下流側での尿素の析出がより効果的に防止される。
なお、排気管50cと排気管50aは図4においては連続した部材として図示しているが、尿素噴射装置500よりも上流側を排気管50c、下流側を排気管50aとして区別している。
排気管50cと排気管50aは連続した部材であってもよいし、もともとは別々の部材であって溶接等により一体化された部材であってもよい。
Further, an exhaust pipe that is an exhaust system component of the present invention may be used as an exhaust pipe that is an exhaust passage upstream of the urea injection device.
FIG. 4 also shows a state in which an exhaust pipe 50c, which is an exhaust system component of the present invention, is provided upstream of the urea injector 500.
In this case, the exhaust pipe 50c is also provided with the ceramic coat layer 12, and the ceramic coat layer 12 can function as a heat insulating coating, so that the exhaust gas temperature is prevented from lowering upstream of the urea injection device 500. Further, precipitation of urea on the downstream side of the urea injection device is more effectively prevented.
Although the exhaust pipe 50c and the exhaust pipe 50a are illustrated as continuous members in FIG. 4, the upstream side of the urea injection device 500 is distinguished as the exhaust pipe 50c, and the downstream side is distinguished as the exhaust pipe 50a.
The exhaust pipe 50c and the exhaust pipe 50a may be continuous members, or originally separate members that are integrated by welding or the like.

本発明の排気系部品の例として、窒素酸化物を含む排ガスが流通する排気通路の内部に設置され、排気通路上流から流入する排ガスの流れを一部阻害する拡散部材が挙げられる。
以下、拡散部材の具体例について説明する。
図5、図6、図7、図8、図9及び図10は、本発明の排気系部品の一実施形態である拡散部材の一例をそれぞれ模式的に示す斜視図である。
As an example of the exhaust system component of the present invention, there is a diffusion member that is installed inside an exhaust passage through which exhaust gas containing nitrogen oxides flows and partially obstructs the flow of exhaust gas flowing from the upstream of the exhaust passage.
Hereinafter, specific examples of the diffusing member will be described.
5, FIG. 6, FIG. 7, FIG. 8, FIG. 9 and FIG. 10 are perspective views schematically showing an example of a diffusion member which is an embodiment of the exhaust system component of the present invention.

拡散部材の形状については、排気通路の内部に配置され、排気通路上流から流入する排ガスの流れを一部阻害することができれば、特に限定されず、例えば、図5に示す形状が挙げられる。
図5は、拡散部材の一例を模式的に示す斜視図である。
図5に示す拡散部材110は、円筒形の外縁部111と、該外縁部111の略中央から放射状に延びる複数の翼112からなり、翼112は排ガスの通過方向に対して所定の角度傾いている。
そのため、拡散部材110に流入する排ガスは、排ガス流入側端面110aから拡散部材110内部に流入し、翼112によってその流路の一部が阻害されて、旋回方向に力が加わり、排ガス流出側端面110bから流出する。そのため、拡散部材110の排ガス流出側では、排ガスに旋回方向の流れが発生することとなり、排ガス中に含まれる成分の偏りを低減することができる。
The shape of the diffusing member is not particularly limited as long as it is disposed inside the exhaust passage and can partially block the flow of the exhaust gas flowing in from the upstream of the exhaust passage. For example, the shape shown in FIG.
FIG. 5 is a perspective view schematically showing an example of the diffusing member.
A diffusing member 110 shown in FIG. 5 includes a cylindrical outer edge portion 111 and a plurality of blades 112 extending radially from the substantially center of the outer edge portion 111, and the blades 112 are inclined at a predetermined angle with respect to the passage direction of the exhaust gas. Yes.
Therefore, the exhaust gas flowing into the diffusing member 110 flows into the diffusing member 110 from the exhaust gas inflow side end surface 110a, a part of the flow path is blocked by the blades 112, force is applied in the swirl direction, and the exhaust gas outflow side end surface It flows out from 110b. Therefore, on the exhaust gas outflow side of the diffusing member 110, a flow in the swirl direction is generated in the exhaust gas, and the deviation of components contained in the exhaust gas can be reduced.

拡散部材110には、排ガスが接触する部位にセラミックコート層12が設けられており、セラミックコート層12の表面には、尿素分解触媒15が露出しているので、拡散部材110に窒素酸化物を含む排ガスが気化した尿素ともに流通する際に、尿素がアンモニアと二酸化炭素に分解される。 The diffusion member 110 is provided with a ceramic coat layer 12 at a site where exhaust gas comes into contact. Since the urea decomposition catalyst 15 is exposed on the surface of the ceramic coat layer 12, nitrogen oxide is applied to the diffusion member 110. When the exhaust gas that is contained flows with the vaporized urea, urea is decomposed into ammonia and carbon dioxide.

図6は、本発明の拡散部材の別の一例を模式的に示す斜視図であり、図7、図8及び図10は本発明の拡散部材のさらに別の一例を模式的に示す斜視図であり、図9は、本発明の拡散部材のさらに別の一例を排ガス流出側端面からみた斜視図である。
これらの拡散部材においても、排ガスが接触する部位にセラミックコート層12が設けられており、セラミックコート層12の表面には、尿素分解触媒15が露出しているので、拡散部材に窒素酸化物を含む排ガスが気化した尿素ともに流通する際に、尿素がアンモニアと二酸化炭素に分解される。この作用はどの拡散部材であっても同様であるのでその説明は省略し、拡散部材の形状のみ説明する。
FIG. 6 is a perspective view schematically showing another example of the diffusing member of the present invention, and FIGS. 7, 8 and 10 are perspective views schematically showing still another example of the diffusing member of the present invention. FIG. 9 is a perspective view of still another example of the diffusing member of the present invention as viewed from the exhaust gas outflow side end surface.
Also in these diffusing members, the ceramic coat layer 12 is provided at the site where the exhaust gas comes into contact. Since the urea decomposition catalyst 15 is exposed on the surface of the ceramic coat layer 12, nitrogen oxide is applied to the diffusing member. When the exhaust gas that is contained flows with the vaporized urea, urea is decomposed into ammonia and carbon dioxide. Since this action is the same for any diffusing member, its description is omitted, and only the shape of the diffusing member will be described.

図6に示す拡散部材120は、円筒形の外縁部121と、該外縁部121の略中央から渦巻状に延びる複数の翼122からなり、翼122は排ガスの通過方向に対して所定の角度傾いている。
拡散部材120は、図5に示した拡散部材110と同様に、拡散部材内部を通過した排ガスに旋回方向の回転を加えるため、排ガスが混合され、排ガス中に含まれる成分の偏りを低減することができる。
The diffusing member 120 shown in FIG. 6 includes a cylindrical outer edge portion 121 and a plurality of blades 122 that spirally extend from substantially the center of the outer edge portion 121, and the blades 122 are inclined at a predetermined angle with respect to the passage direction of the exhaust gas. ing.
Like the diffusion member 110 shown in FIG. 5, the diffusion member 120 applies rotation in the swirl direction to the exhaust gas that has passed through the diffusion member, so that the exhaust gas is mixed and the deviation of components contained in the exhaust gas is reduced. Can do.

図7に示す拡散部材130は、円筒形の外縁部131と、該外縁部131の内面から該外縁部の略中央に向かって突出する複数の翼132からなり、翼132は排ガスの通過方向に対して所定の角度傾いている。
拡散部材130の外縁部131の中央部には翼132が配置されていないが、拡散部材130を通過する排ガスの全ての流路を妨げることは必須ではないため、拡散部材130のような形状であっても、充分に排ガスを混合することができ、排ガス中に含まれる成分の偏りを低減することができる。
The diffusing member 130 shown in FIG. 7 includes a cylindrical outer edge portion 131 and a plurality of blades 132 protruding from the inner surface of the outer edge portion 131 toward the substantially center of the outer edge portion. It is inclined at a predetermined angle.
Although the wing 132 is not disposed at the center of the outer edge 131 of the diffusing member 130, it is not essential to block all the flow paths of the exhaust gas passing through the diffusing member 130. Even if it exists, waste gas can fully be mixed and the bias | inclination of the component contained in waste gas can be reduced.

図8に示す拡散部材140は、円盤状の基材の表面に表裏を貫通する孔141が複数個形成されている。
拡散部材140を通過する排ガスは、必然的に孔141を通過することとなるため、孔141の通過時に排ガスの流れが乱されて排ガスが混合されるため、排ガス中に含まれる成分の偏りを低減することができる。
In the diffusing member 140 shown in FIG. 8, a plurality of holes 141 penetrating the front and back are formed on the surface of a disk-shaped base material.
Since the exhaust gas passing through the diffusion member 140 inevitably passes through the hole 141, the flow of the exhaust gas is disturbed when passing through the hole 141, and the exhaust gas is mixed. Can be reduced.

図9に示す拡散部材150は、円筒形の外縁部151の内側に、排ガスが衝突した際にその移動方向を所定の方向に変更させる突起152と、突起152とは異なる方向に排ガスの移動方向を変更する突起153とが形成されている。
拡散部材150を通過する排ガスは、排ガス流入側端面150aから拡散部材150内部に流入して、排ガス流出側端面150bから流出する。この時、排ガスは突起152又は突起153に衝突することとなるが、突起152に衝突した排ガスが移動する方向と突起153に衝突した排ガスが移動する方向が異なるため排ガスが混合され、排ガス中に含まれる成分の偏りを低減することができる。
The diffusion member 150 shown in FIG. 9 has a projection 152 for changing the moving direction to a predetermined direction when exhaust gas collides inside the cylindrical outer edge portion 151, and the movement direction of the exhaust gas in a direction different from the projection 152. And a protrusion 153 for changing the shape.
The exhaust gas passing through the diffusion member 150 flows into the diffusion member 150 from the exhaust gas inflow side end surface 150a and flows out from the exhaust gas outflow side end surface 150b. At this time, the exhaust gas collides with the protrusion 152 or the protrusion 153, but the direction in which the exhaust gas colliding with the protrusion 152 moves is different from the direction in which the exhaust gas that has collided with the protrusion 153 moves. The bias of the contained components can be reduced.

図10に示す拡散部材160は、円筒形の外縁部161と、孔164を有するドーナツ形の板部163と、該板部163の内面から該板部163の略中央に向かって渦巻状に延びる複数の翼162からなり、翼162は排ガスの通過方向に対して所定の角度傾いている。
拡散部材160は、翼162を有しているために、図5に示した拡散部材110と同様に、拡散部材内部を通過した排ガスに旋回方向の回転を加える。さらに、板部163に形成された孔164を排ガスが通過することによって、図8に示した拡散部材140と同様に排ガスの流れに乱れが生じて排ガスが混合され、排ガス中に含まれる成分の偏りを低減することができる。
10 has a cylindrical outer edge 161, a donut-shaped plate 163 having a hole 164, and a spiral shape extending from the inner surface of the plate 163 toward the approximate center of the plate 163. It consists of a plurality of blades 162, and the blades 162 are inclined at a predetermined angle with respect to the exhaust gas passage direction.
Since the diffusing member 160 has the wings 162, similarly to the diffusing member 110 shown in FIG. 5, the swirl direction rotation is applied to the exhaust gas that has passed through the diffusing member. Furthermore, when the exhaust gas passes through the holes 164 formed in the plate portion 163, the flow of the exhaust gas is disturbed similarly to the diffusion member 140 shown in FIG. 8, the exhaust gas is mixed, and the components contained in the exhaust gas are mixed. The bias can be reduced.

拡散部材の形状は上述したものに限定されず、例えば、図8に示した孔はその大きさや形状が異なっていてもよいし、必ずしも等間隔で配置されている必要はない。図5、図6、図7、図8、図9及び図10に記載の翼、孔及び突起の形状はそれぞれ任意に組み合わせることが可能である。
また、拡散部材は基本的に可動部を有しないが、排ガスの圧力が高まった際にこれを開放し、新たな排ガスの流路を形成するための弁等を有していてもよい。
The shape of the diffusing member is not limited to that described above. For example, the holes shown in FIG. 8 may have different sizes and shapes, and are not necessarily arranged at equal intervals. The shapes of the wings, holes, and protrusions described in FIGS. 5, 6, 7, 8, 9, and 10 can be arbitrarily combined.
Further, the diffusion member basically has no movable part, but may have a valve or the like for opening the exhaust gas when the pressure of the exhaust gas increases and forming a new exhaust gas flow path.

図11は、本発明の排気系部品として拡散部材と排気管を共に備えた排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
図11に示す排ガス浄化装置200の構成は、図4に示す排ガス浄化装置100とほぼ同じであるが、排気管内に拡散部材110が設けられている。
拡散部材110は、尿素噴射装置500の下流側で、触媒担体400の上流側に配置されている。
尿素噴射装置から噴射された尿素を含む排ガスは、拡散部材110を通過する際に、その流れの一部が阻害されて、旋回方向に回転する(排ガスの流れを矢印Gで模式的に示す)。
従って、拡散部材110を通過した排ガスは、旋回しながら排気管内を流通するため、排ガスが触媒担体400の排ガス流入側端面400aに到達する際には、排ガス中の成分の偏り及び/又は温度分布の偏りが低減されることとなる。
そして、尿素噴射装置500から噴射された尿素水は、排ガス中に充分に分散した状態で触媒担体400へと到達するため、尿素SCRシステムを充分に作用させることができる。
また、拡散部材110にはセラミックコート層が形成されているため、断熱性能に優れており、排ガス温度低下を抑制することができ、セラミックコート層の表面に露出した尿素分解触媒の存在により、尿素が拡散部材の表面に析出して堆積することが防止される。
また、排ガス浄化装置200には本発明の排気系部品からなる排気管(50a、60、50b)も設けられているので、尿素が排気管の表面に析出して堆積することも防止される。
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing an example of an exhaust gas purifying apparatus provided with both a diffusion member and an exhaust pipe as an exhaust system component of the present invention.
The configuration of the exhaust gas purification apparatus 200 shown in FIG. 11 is substantially the same as that of the exhaust gas purification apparatus 100 shown in FIG. 4, but a diffusion member 110 is provided in the exhaust pipe.
The diffusion member 110 is arranged on the downstream side of the urea injection device 500 and on the upstream side of the catalyst carrier 400.
When the exhaust gas containing urea injected from the urea injection device passes through the diffusion member 110, a part of the flow is obstructed and rotates in the swirl direction (the exhaust gas flow is schematically shown by an arrow G). .
Therefore, since the exhaust gas that has passed through the diffusion member 110 circulates in the exhaust pipe while swirling, when the exhaust gas reaches the exhaust gas inflow end surface 400a of the catalyst carrier 400, the component bias in the exhaust gas and / or the temperature distribution. Will be reduced.
Since the urea water injected from the urea injection device 500 reaches the catalyst carrier 400 in a sufficiently dispersed state in the exhaust gas, the urea SCR system can be sufficiently operated.
In addition, since the ceramic coat layer is formed on the diffusing member 110, it has excellent heat insulation performance, can suppress a decrease in exhaust gas temperature, and urea exists due to the presence of the urea decomposition catalyst exposed on the surface of the ceramic coat layer. Is prevented from being deposited and deposited on the surface of the diffusion member.
Further, since the exhaust gas purification apparatus 200 is also provided with exhaust pipes (50a, 60, 50b) made of the exhaust system parts of the present invention, it is possible to prevent urea from being deposited on the surface of the exhaust pipe.

本発明の排気系部品の例として、窒素酸化物を含む排ガスが流通する排気通路が挙げられるが、排気通路の具体例として、上述した排気管ではなく、セメントプラント等の工場等から排出される煙が通る煙道の例について以下に説明する。 An example of the exhaust system part of the present invention is an exhaust passage through which exhaust gas containing nitrogen oxides flows. As a specific example of the exhaust passage, the exhaust passage is discharged from a factory such as a cement plant instead of the exhaust pipe described above. An example of a flue through which smoke passes will be described below.

図12(a)は、本発明の排気系部品の一実施形態である煙道の一例を模式的に示す斜視図であり、図12(b)は図12(a)におけるA−A線断面図である。
図12(a)では、セメントプラント等の工場から排出された、窒素酸化物を含む排ガスGが矢印(実線及び点線)の向きに、触媒担体400に向かって流れる。
排ガスGが流れる排気通路である、角筒状の筒状部材が煙道70であり、排気通路の上流側には煙道70内に尿素水を噴射する尿素噴射装置500が設けられている。
FIG. 12A is a perspective view schematically showing an example of a flue that is an embodiment of the exhaust system component of the present invention, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG.
In FIG. 12A, exhaust gas G containing nitrogen oxides discharged from a factory such as a cement plant flows toward the catalyst carrier 400 in the direction of the arrows (solid line and dotted line).
A tubular member having a rectangular tube shape, which is an exhaust passage through which the exhaust gas G flows, is the flue 70, and a urea injection device 500 that injects urea water into the flue 70 is provided on the upstream side of the exhaust passage.

本発明の排気系部品は、尿素噴射装置500の下流側に設けられており、角筒状の筒状部材である基材11の内周面にセラミックコート層12が形成された煙道70である。
セラミックコート層12の表面には、尿素分解触媒15が露出しているので、煙道70の内部を窒素酸化物を含む排ガスが気化した尿素ともに流通する際に、尿素がアンモニアと二酸化炭素に分解される。
すなわち、排気通路としての排気管の例で説明した場合と同様に、工場等からの排ガスが流れる煙道として本発明の排気系部品を使用した場合であっても、本発明の効果を発揮することができる。
The exhaust system component of the present invention is provided on the downstream side of the urea injection device 500, and is a flue 70 in which the ceramic coat layer 12 is formed on the inner peripheral surface of the base material 11 which is a rectangular tubular member. is there.
Since the urea decomposition catalyst 15 is exposed on the surface of the ceramic coat layer 12, when the exhaust gas containing nitrogen oxides flows along with the vaporized urea in the flue 70, the urea is decomposed into ammonia and carbon dioxide. Is done.
That is, similar to the case of the exhaust pipe as an exhaust passage, the effect of the present invention is exhibited even when the exhaust system component of the present invention is used as a flue through which exhaust gas from a factory or the like flows. be able to.

また、本発明の排気系部品としての拡散部材を排気通路としての煙道内に配置してもよい。
さらに、セラミックコート層が形成され、セラミックコート層の表面に尿素分解触媒が露出してなる煙道を、尿素噴射装置の上流側に配置される排気通路として用いてもよい。
なお、煙道に配置される触媒担体としては、セラミック製のハニカム触媒等、従来からこの分野で用いられている触媒担体を使用することができる。
Moreover, you may arrange | position the diffusion member as an exhaust-system component of this invention in the flue as an exhaust passage.
Furthermore, a flue in which a ceramic coat layer is formed and a urea decomposition catalyst is exposed on the surface of the ceramic coat layer may be used as an exhaust passage disposed upstream of the urea injection device.
In addition, as a catalyst support | carrier arrange | positioned in a flue, the catalyst support | carrier conventionally used in this field | area, such as a ceramic honeycomb catalyst, can be used.

次に、本発明の排気系部品の製造方法の例について説明する。
まず、基材を準備する。
基材を構成する材料は、本発明の拡散部材の説明において説明したので省略する。
基材を円筒状、角筒状等の排気通路の形状や、図5等に示した拡散部材の形状に加工したものを準備する。
続いて、必要に応じて、基材の表面の不純物を除去するために洗浄処理を行ってもよい。上記洗浄処理としては特に限定されず、従来公知の洗浄処理を用いることができ、具体的には、例えば、アルコール溶媒中で超音波洗浄を行う方法等を用いることができる。
Next, an example of a method for manufacturing an exhaust system component of the present invention will be described.
First, a base material is prepared.
Since the material which comprises a base material was demonstrated in description of the diffusion member of this invention, it abbreviate | omits.
A substrate is prepared by processing the substrate into a shape of an exhaust passage such as a cylinder or a rectangular tube, or the shape of a diffusion member shown in FIG.
Subsequently, if necessary, a cleaning process may be performed to remove impurities on the surface of the substrate. The cleaning process is not particularly limited, and a conventionally known cleaning process can be used. Specifically, for example, a method of performing ultrasonic cleaning in an alcohol solvent can be used.

また、上記洗浄処理後には、必要に応じて、基材の表面の比表面積を大きくしたり、基材の表面の粗さを調整したりするために、基材の表面に粗化処理を施してもよい。具体的には、例えば、サンドブラスト処理、エッチング処理、高温酸化処理等の粗化処理を施してもよい。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
この粗化処理後に、さらに洗浄処理を行ってもよい。
In addition, after the cleaning treatment, as necessary, the surface of the base material is subjected to a roughening treatment in order to increase the specific surface area of the base material or adjust the surface roughness of the base material. May be. Specifically, for example, a roughening process such as a sandblast process, an etching process, or a high temperature oxidation process may be performed. These may be used alone or in combination of two or more.
You may perform a washing process after this roughening process.

続いて、セラミックコート層を形成するための原料組成物を準備する。
セラミックコート層の形成に用いられる原料組成物は、非晶性無機材を含むことが好ましく、さらに結晶性無機材及び/又は造孔材を含むことがより好ましい。
Then, the raw material composition for forming a ceramic coat layer is prepared.
The raw material composition used for forming the ceramic coat layer preferably contains an amorphous inorganic material, and more preferably contains a crystalline inorganic material and / or a pore former.

非晶性無機材の種類、材料、材質、その他特性については、既に説明したので省略する。
セラミックコート層の形成に用いられる原料組成物を調製する際には、各原料を調合した後、湿式粉砕を行うが、非晶性無機材の粉末は、最初に適当な粒子径に調節したものを用い、原料の調合後、湿式粉砕により目的の粒子径のものを得ることが好ましい。
非晶性無機材は、基材表面に塗布、焼成後、溶融して塗膜(非晶性無機材の層)となるので、厳密に非晶性無機材の粒子径をコントロールする必要はないが、原料組成物中に非晶性無機材の粒子が均一に分散していることが好ましい。
この点から、非晶性無機材の湿式粉砕後の最終的な平均粒子径は、0.1〜100μmが好ましく、1〜20μmがより好ましい。1〜20μmの範囲では、粒子表面に帯電している電気による影響が少ないためと推測されるが、粒子が均一に分散しやすい。
Since the kind, material, material, and other characteristics of the amorphous inorganic material have already been described, a description thereof will be omitted.
When preparing the raw material composition used for the formation of the ceramic coat layer, each raw material is prepared and then wet pulverization is performed. The amorphous inorganic material powder is first adjusted to an appropriate particle size. After preparing the raw material, it is preferable to obtain a product having a target particle size by wet pulverization.
Amorphous inorganic material is applied to the surface of the substrate, fired, and then melted to form a coating film (a layer of amorphous inorganic material), so there is no need to strictly control the particle size of the amorphous inorganic material. However, it is preferable that the amorphous inorganic particles are uniformly dispersed in the raw material composition.
In this respect, the final average particle size after wet pulverization of the amorphous inorganic material is preferably 0.1 to 100 μm, and more preferably 1 to 20 μm. In the range of 1 to 20 μm, it is presumed that the influence of electricity charged on the particle surface is small, but the particles are easily dispersed uniformly.

結晶性無機材についても、その種類、材料、材質、その特性等については、既に説明したので省略する。セラミックコート層の形成に用いられる原料組成物を調製する際には、各原料を調合した後、湿式粉砕を行うが、結晶性無機材の場合も、最初に適当な粒子径に調節したものを用い、原料の調合後、湿式粉砕により目的の粒子径のものを得ることが好ましい。 As for the crystalline inorganic material, its type, material, material, its characteristics and the like have already been described, and therefore will be omitted. When preparing the raw material composition used for forming the ceramic coat layer, wet pulverization is performed after each raw material is prepared, but in the case of a crystalline inorganic material, the first adjusted to an appropriate particle size is used. It is preferable to obtain the desired particle size by wet pulverization after preparation of the raw materials.

セラミックコート層全体の重量(非晶性無機材と結晶性無機材の合計重量であって尿素分解触媒の重量は除く)100重量部に対する結晶性無機材の粒子の重量は5〜60重量部であることが好ましい。
セラミックコート層全体の重量に対して、このような重量割合の結晶性無機材の粒子を使用することにより、製造された排気系部品を構成する非晶性無機材の層中に結晶性無機材の粒子が適切な割合で分散し、セラミックコート層の耐熱性、断熱性を担保することができる。セラミックコート層全体の重量100重量部に対する結晶性無機材の粒子の重量は10〜40重量部に設定されていることがより好ましい。
The weight of the particles of the crystalline inorganic material is 5 to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the entire ceramic coat layer (the total weight of the amorphous inorganic material and the crystalline inorganic material, excluding the weight of the urea decomposition catalyst). Preferably there is.
By using the particles of the crystalline inorganic material in such a weight ratio with respect to the total weight of the ceramic coat layer, the crystalline inorganic material is contained in the amorphous inorganic material layer constituting the manufactured exhaust system part. The particles can be dispersed at an appropriate ratio to ensure the heat resistance and heat insulation of the ceramic coat layer. It is more preferable that the weight of the crystalline inorganic material particles is set to 10 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the entire ceramic coat layer.

セラミックコート層全体の重量100重量部に対する結晶性無機材の粒子の重量が5重量部未満であると、非晶性無機材の層中に分散する結晶性無機材の粒子の量が少ないため、高温域で内部に分散している気孔が移動し易くなり、断熱性が低下する。
一方、セラミックコート層全体の重量100重量部に対する結晶性無機材の粒子の重量が60重量部を超えると、相対的に非晶性無機材の量が少なくなるため、塗膜の形成(セラミックコート層の形成)が難しくなり、基材からの剥離が発生し易くなる。
When the weight of the crystalline inorganic material particles relative to 100 parts by weight of the entire ceramic coat layer is less than 5 parts by weight, the amount of the crystalline inorganic material particles dispersed in the amorphous inorganic material layer is small. The pores dispersed inside are easily moved in the high temperature range, and the heat insulating property is lowered.
On the other hand, when the weight of the crystalline inorganic material particles exceeds 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the entire ceramic coat layer, the amount of the amorphous inorganic material is relatively reduced. Layer formation) becomes difficult, and peeling from the base material is likely to occur.

続いて、造孔材について説明する。
造孔材は、基材表面に上記原料組成物を用いて塗膜を形成した後、加熱、焼成によりセラミックコート層を形成した際、セラミックコート層内に気孔を形成するために用いられる。
Next, the pore former will be described.
The pore former is used to form pores in the ceramic coat layer when a coating film is formed on the surface of the substrate using the raw material composition and then the ceramic coat layer is formed by heating and firing.

上記造孔材としては、例えば、酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーン、球状アクリル粒子、グラファイト等のカーボン、炭酸塩、発泡剤等を用いることができるが、本発明においては、形成されたセラミックコート層は、高い断熱性能を有することが好ましく、そのためには、気孔は、なるべく小さい径のものが均一に分散していることが好ましい。 As the pore former, for example, balloons that are fine hollow spheres composed of oxide ceramics, spherical acrylic particles, carbon such as graphite, carbonates, foaming agents, and the like can be used. The formed ceramic coat layer preferably has a high heat insulating performance. For that purpose, it is preferable that pores having a diameter as small as possible are uniformly dispersed.

このような観点から、造孔材は、カーボン、炭酸塩又は発泡剤が好ましい。
炭酸塩、発泡剤としては、CaCO、BaCO、NaHCO、NaCO、(NHCO等が挙げられる。
さらに、これらの造孔材のなかでは、グラファイト等のカーボンが好ましい。カーボンは、粉砕等の処理により、原料組成物中に細かい粒子として分散させることができ、加熱、焼成により分解し、好適な気孔径を有する気孔を形成することができるからである。
From such a viewpoint, the pore former is preferably carbon, carbonate or foaming agent.
Examples of the carbonate and the foaming agent include CaCO 3 , BaCO 3 , NaHCO 3 , Na 2 CO 3 , (NH 4 ) 2 CO 3 and the like.
Further, among these pore formers, carbon such as graphite is preferable. This is because carbon can be dispersed as fine particles in the raw material composition by a treatment such as pulverization, and can be decomposed by heating and firing to form pores having a suitable pore size.

上記観点から、造孔材の粒子の平均粒子径は0.1〜25μmであることが好ましい。
造孔材の粒子の平均粒子径が0.1〜25μmであると、形成されるセラミックコート層中の気孔の径を、0.1〜150μmに調整しやすくなる。造孔材の粒子の平均粒子径は0.5〜10μmであることがより好ましい。
From the above viewpoint, the average particle diameter of the pore former particles is preferably 0.1 to 25 μm.
When the average particle diameter of the pore former particles is 0.1 to 25 μm, the pore diameter in the formed ceramic coat layer can be easily adjusted to 0.1 to 150 μm. The average particle size of the pore former is more preferably 0.5 to 10 μm.

造孔材の粒子の平均粒子径が0.1μm未満であると、原料組成物中に造孔材を良好に分散することが難しくなり、その結果、形成されるセラミックコート層中の気孔の分散度合いが低下し、高温になった際、気孔が合体し易くなる。一方、造孔材の粒子の平均粒子径が25μmを超えた場合には、セラミックコート層中に形成される気孔の径が大きくなりすぎ、セラミックコート層の断熱性が低下し易くなる。 When the average particle diameter of the pore former particles is less than 0.1 μm, it becomes difficult to disperse the pore former in the raw material composition, and as a result, the pores in the formed ceramic coat layer are dispersed. When the degree decreases and the temperature becomes high, the pores are easily united. On the other hand, when the average particle diameter of the pore-forming material particles exceeds 25 μm, the diameter of pores formed in the ceramic coat layer becomes too large, and the heat insulating property of the ceramic coat layer tends to be lowered.

塗料(原料組成物)全量100重量部に対する造孔材の粒子の重量は0.001〜1重量部であることが好ましい。塗料(原料組成物)全量100重量部に対する造孔材の粒子の重量を、0.001〜1重量部に設定していると、原料組成物中に造孔材が良好に分散し、基材の表面に塗膜を形成し、加熱、焼成によりセラミックコート層を形成した際に、気孔が良好に分散したセラミックコート層を形成することができる。塗料(原料組成物)全量100重量部に対する造孔材の粒子の重量は0.005〜0.5重量部に設定されていることが好ましい。 The weight of the pore former particles is preferably 0.001 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the paint (raw material composition). When the weight of the pore former relative to 100 parts by weight of the total amount of the paint (raw material composition) is set to 0.001 to 1 part by weight, the pore former is well dispersed in the raw material composition, and the base material When a coating film is formed on the surface and a ceramic coating layer is formed by heating and baking, a ceramic coating layer in which pores are well dispersed can be formed. The weight of the pore former particles with respect to 100 parts by weight of the total amount of the paint (raw material composition) is preferably set to 0.005 to 0.5 parts by weight.

塗料(原料組成物)全量100重量部に対する造孔材の粒子の重量が0.001重量部未満であると、セラミックコート層中の気孔の割合が少なすぎるため、セラミックコート層が良好な断熱特性を発揮することができないことがある。一方、塗料(原料組成物)全量100重量部に対する造孔材の粒子の重量が1重量部を超えると、造孔材の割合が多すぎるため、形成されるセラミックコート層中に気孔を良好に分散するのが困難となり、大きな気孔が形成され易くなり、セラミックコート層が良好な断熱特性を発揮することができなくなることがある。 If the weight of the pore-forming material particles is less than 0.001 part by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the paint (raw material composition), the ceramic coating layer has a good heat insulating property because the proportion of pores in the ceramic coating layer is too small. May not be able to demonstrate. On the other hand, if the weight of the pore-forming material particles exceeds 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the paint (raw material composition), the proportion of the pore-forming material is too large, so that the pores are improved in the formed ceramic coat layer It becomes difficult to disperse, large pores are easily formed, and the ceramic coat layer may not be able to exhibit good heat insulating properties.

原料組成物には、非晶性無機材、結晶性無機材、造孔材のほかに、分散媒、有機結合材等を配合してもよい。
上記分散媒としては、例えば、水や、メタノール、エタノール、アセトン等の有機溶媒等が挙げられる。原料組成物に含まれる混合粉末又は非晶性無機材の粉末と分散媒との配合割合は、特に限定されるものでないが、例えば、非晶性無機材の粉末100重量部に対して、分散媒が50〜150重量部であることが好ましい。基材に塗布するのに適した粘度となるからである。
原料組成物に配合することのできる有機結合材としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、分散媒と有機結合材とを併用してもよい。
In addition to the amorphous inorganic material, the crystalline inorganic material, and the pore former, a dispersion medium, an organic binder, and the like may be added to the raw material composition.
Examples of the dispersion medium include water and organic solvents such as methanol, ethanol, and acetone. The blending ratio of the mixed powder or the amorphous inorganic material powder and the dispersion medium contained in the raw material composition is not particularly limited, but for example, dispersed with respect to 100 parts by weight of the amorphous inorganic material powder. The medium is preferably 50 to 150 parts by weight. It is because it becomes a viscosity suitable for apply | coating to a base material.
As an organic binder which can be mix | blended with a raw material composition, polyvinyl alcohol, methylcellulose, ethylcellulose, carboxymethylcellulose etc. can be mentioned, for example. These may be used alone or in combination of two or more.
Moreover, you may use a dispersion medium and an organic binder together.

さらに、尿素分解触媒を含むスラリーを、原料組成物とは別途準備する。
尿素分解触媒の種類、材料、材質、その他特性については、既に説明したので省略する。
尿素分解触媒を含むスラリーは、尿素分解触媒の粒子を分散媒に分散させることによって調製する。
分散媒としては、原料組成物に使用する分散媒と同様に、水や、メタノール、エタノール、アセトン等の有機溶媒等が挙げられる。また、原料組成物と同様に、有機結合材として、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等を混合してもよい。
Furthermore, a slurry containing a urea decomposition catalyst is prepared separately from the raw material composition.
Since the type, material, material and other characteristics of the urea decomposition catalyst have already been described, the description thereof will be omitted.
The slurry containing the urea decomposition catalyst is prepared by dispersing the particles of the urea decomposition catalyst in a dispersion medium.
Examples of the dispersion medium include water and organic solvents such as methanol, ethanol, and acetone, as in the case of the dispersion medium used for the raw material composition. Similarly to the raw material composition, for example, polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, or the like may be mixed as the organic binder.

上記した基材、原料組成物、及び、尿素分解触媒を含むスラリーを用いて、以下のようにして排気系部品を製造する。 An exhaust system part is manufactured as follows using the above-described base material, raw material composition, and slurry containing a urea decomposition catalyst.

(1)基材の表面に原料組成物をコートする工程
基材の表面に原料組成物をコートする方法としては、例えば、スプレーコート、静電塗装、インクジェット、スタンプやローラ等を用いた転写、ハケ塗り、又は、電着塗装等の方法を用いることができる。また、原料組成物に基材を浸漬することにより、上記原料組成物をコートしてもよい。
必要に応じて、原料組成物をコートした基材を乾燥してもよい。
乾燥条件は50〜150℃で10〜180分程度とすることが好ましい。
(1) Process of coating the raw material composition on the surface of the substrate As a method of coating the raw material composition on the surface of the substrate, for example, spray coating, electrostatic coating, inkjet, transfer using a stamp or roller, Methods such as brush coating or electrodeposition coating can be used. Moreover, you may coat the said raw material composition by immersing a base material in a raw material composition.
If necessary, the substrate coated with the raw material composition may be dried.
The drying conditions are preferably 50 to 150 ° C. and about 10 to 180 minutes.

(2)尿素分解触媒を含むスラリーをコートする工程
基材上にコートした原料組成物の上に、尿素分解触媒を含むスラリーをコートする。
このようにすることで、尿素分解触媒は原料組成物の表面に分布する。
尿素分解触媒を含むスラリーをコートする方法としては、原料組成物をコートする方法として例示した方法と同様の方法を用いることができる。
必要に応じて、尿素分解触媒を含むスラリーをコートした基材を乾燥してもよい。
乾燥条件は50〜150℃で10〜180分程度とすることが好ましい。
(2) Process for coating slurry containing urea decomposition catalyst The slurry containing the urea decomposition catalyst is coated on the raw material composition coated on the base material.
By doing so, the urea decomposition catalyst is distributed on the surface of the raw material composition.
As a method for coating the slurry containing the urea decomposition catalyst, a method similar to the method exemplified as the method for coating the raw material composition can be used.
If necessary, the substrate coated with the slurry containing the urea decomposition catalyst may be dried.
The drying conditions are preferably 50 to 150 ° C. and about 10 to 180 minutes.

(3)焼成処理を施す工程
具体的には、原料組成物及び尿素分解触媒を含むスラリーをコートした基材を加熱焼成することによりセラミックコート層を形成する。
上記焼成温度は、非晶性無機材の軟化点以上とすることが好ましく、配合した非晶性無機材の種類や造孔材の種類にもよるが700℃〜1100℃が好ましい。焼成温度を非晶性無機材の軟化点以上の温度とすることにより基材と非晶性無機材とを強固に密着させることができ、基材と強固に密着したセラミックコート層を形成することができるからである。
焼成処理により、原料組成物の表面に分布していた尿素分解触媒がセラミックコート層の表面に露出して、セラミックコート層に含まれることになる。
(3) Step of performing firing treatment Specifically, a ceramic coat layer is formed by heating and firing a base material coated with a slurry containing a raw material composition and a urea decomposition catalyst.
The firing temperature is preferably equal to or higher than the softening point of the amorphous inorganic material, and is preferably 700 ° C. to 1100 ° C., although it depends on the type of the blended amorphous inorganic material and the type of pore former. By setting the firing temperature to a temperature equal to or higher than the softening point of the amorphous inorganic material, the substrate and the amorphous inorganic material can be firmly adhered to each other, and a ceramic coat layer that is firmly adhered to the substrate is formed. Because you can.
By the firing treatment, the urea decomposition catalyst distributed on the surface of the raw material composition is exposed on the surface of the ceramic coat layer and is contained in the ceramic coat layer.

また、本発明の排気系部品の製造方法として、尿素分解触媒を含むスラリーを用いるのではなく、下記のような方法により、尿素分解触媒をセラミックコート層の表面から露出するように供給してもよい。 Further, as a method for manufacturing an exhaust system component of the present invention, instead of using a slurry containing a urea decomposition catalyst, the urea decomposition catalyst may be supplied so as to be exposed from the surface of the ceramic coat layer by the following method. Good.

例えば、上述の工程(1)基材の表面に原料組成物をコートする工程及び(3)焼成処理を施す工程により基材上にセラミックコート層を形成して、その後に、尿素分解触媒の粉末をふりかけるようにしてもよい。この場合、尿素分解触媒をセラミックコート層の上に定着させるために、無機バインダや有機バインダの層をセラミックコート層の上に設けておき、尿素分解触媒の粉末をふりかけて、乾燥又は焼成処理を行うことにより、無機バインダや有機バインダを介して尿素分解触媒をセラミックコート層の上に定着させることができる。 For example, the ceramic coating layer is formed on the base material by the above-described step (1) step of coating the raw material composition on the surface of the base material and (3) the step of performing a baking treatment, and then the urea decomposition catalyst powder. You may make it sprinkle. In this case, in order to fix the urea decomposition catalyst on the ceramic coat layer, an inorganic binder or an organic binder layer is provided on the ceramic coat layer, and the urea decomposition catalyst powder is sprinkled and dried or fired. By performing, the urea decomposition catalyst can be fixed on the ceramic coat layer via an inorganic binder or an organic binder.

また、下記のようにしてもよい。
まず、上述の工程(1)基材の表面に原料組成物をコートする工程を行った後に、乾燥前又は乾燥後に尿素分解触媒の粉末をふりかけて、固化していない状態の原料組成物の上に尿素分解触媒の粉末を定着させる。続いて上述の(3)焼成処理を施す工程を行うことにより尿素分解触媒がセラミックコート層の表面に露出した状態でセラミックコート層内に含まれるようにすることができる。
The following may also be used.
First, after performing the above-mentioned step (1) coating the raw material composition on the surface of the substrate, the powder of the urea decomposition catalyst is sprinkled before or after drying, and the raw material composition in an unsolidified state is applied. The powder of the urea decomposition catalyst is fixed on. Subsequently, by performing the step of performing the above-described (3) firing treatment, the urea decomposition catalyst can be included in the ceramic coat layer in a state of being exposed on the surface of the ceramic coat layer.

以下に、本発明の排気系部品及び排ガス浄化装置の作用効果について列挙する。
(1)本発明の排気系部品では、金属からなる基材の表面であって排ガスと接触する側の面にセラミックコート層が形成されており、セラミックコート層の表面には尿素分解触媒が露出している。
気化した尿素を含む排ガスがこのような排気系部品と接触する際には、気化した尿素と尿素分解触媒が接触することが可能となる。そして、尿素分解触媒と接触した尿素と、排ガスに含まれる水分(水蒸気)が、下記化学式(1)で示される反応を生じてアンモニアと二酸化炭素となり、触媒担体側に流れていくことができる。
(NH)CO+HO→2NH+CO・・・化学式(1)
セラミックコート層に接触した尿素は上記反応により分解するので、セラミックコート層の上に尿素が析出して堆積することが防止される。
The effects of the exhaust system parts and the exhaust gas purification apparatus of the present invention will be listed below.
(1) In the exhaust system component of the present invention, a ceramic coat layer is formed on the surface of the base material made of metal and in contact with the exhaust gas, and the urea decomposition catalyst is exposed on the surface of the ceramic coat layer. doing.
When the exhaust gas containing vaporized urea comes into contact with such exhaust system components, the vaporized urea and the urea decomposition catalyst can come into contact with each other. Then, urea that has contacted the urea decomposition catalyst and moisture (water vapor) contained in the exhaust gas can react with the following chemical formula (1) to form ammonia and carbon dioxide, and can flow to the catalyst carrier side.
(NH 2 ) CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 Chemical formula (1)
Urea that has come into contact with the ceramic coat layer is decomposed by the above reaction, so that urea is prevented from being deposited on the ceramic coat layer.

(2)本発明の排気系部品は、窒素酸化物を含む排ガスが流通する排気通路として用いられる筒状部材とすることができ、排気系部品を排気通路として用いると、排気通路の表面に尿素が析出して堆積することが防止される。 (2) The exhaust system component of the present invention can be a cylindrical member used as an exhaust passage through which exhaust gas containing nitrogen oxides flows. When the exhaust system component is used as an exhaust passage, urea is formed on the surface of the exhaust passage. Is prevented from depositing and depositing.

(3)本発明の排気系部品は、窒素酸化物を含む排ガスが流通する排気通路の内部に設置され、排気通路上流から流入する排ガスの流れを一部阻害する拡散部材とすることができ、排気系部品を拡散部材として用いると、拡散部材の表面に尿素が析出して堆積することが防止される。 (3) The exhaust system component of the present invention can be a diffusion member that is installed inside an exhaust passage through which exhaust gas containing nitrogen oxides flows, and that partially inhibits the flow of exhaust gas flowing from the upstream of the exhaust passage. When the exhaust system component is used as the diffusion member, urea is prevented from being deposited and deposited on the surface of the diffusion member.

(4)本発明の排ガス浄化装置では、排気通路の上流側に尿素噴射装置、排気通路の下流側に排ガス浄化装置が設けられている。
そして、尿素噴射装置よりも下流側、かつ、触媒担体よりも上流側で排ガスが接触する部位に本発明の排気系部品が用いられている。
このような構成であると、尿素噴射装置から排気通路内に噴射されて気化した尿素を含む排ガスが尿素噴射装置と触媒担体の間の領域で排気系部品と接触したとしても、排気系部品に接触した尿素はセラミックコート層の表面に露出した尿素分解触媒の作用により分解される。そのため、尿素噴射装置と触媒担体の間に位置する排気系部品の表面に尿素が析出して堆積することが防止される。
(4) In the exhaust gas purification apparatus of the present invention, the urea injection device is provided upstream of the exhaust passage, and the exhaust gas purification device is provided downstream of the exhaust passage.
The exhaust system component of the present invention is used at a site where exhaust gas contacts with the downstream side of the urea injection device and the upstream side of the catalyst carrier.
With such a configuration, even if the exhaust gas containing urea injected and vaporized from the urea injection device into the exhaust passage comes into contact with the exhaust system component in the region between the urea injection device and the catalyst carrier, The contacted urea is decomposed by the action of the urea decomposition catalyst exposed on the surface of the ceramic coat layer. Therefore, it is possible to prevent urea from being deposited on the surface of the exhaust system part located between the urea injection device and the catalyst carrier.

(実施例)
以下、本発明の一実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
(Example)
Examples that specifically disclose one embodiment of the present invention will be described below. In addition, this invention is not limited only to these Examples.

(実施例1)
(1)基材の準備
基材として、40mm×40mm×1.5mmtのステンレス基材(SUS430製)を準備し、アルコール溶媒中で超音波洗浄を行い、続いて、サンドブラスト処理を行って基材の表面(両面)を粗化した。サンドブラスト処理は、♯100のAl砥粒を用いて10分間行った。
表面粗さ測定機((株)東京精密製 ハンディサーフE−35B)を用いて、基材の表面粗さを測定したところ、基材の表面粗さは、RzJIS=8.8μmであった。
上記処理により、基材を準備した。
Example 1
(1) Preparation of base material As a base material, a 40 mm × 40 mm × 1.5 mmt stainless steel base material (manufactured by SUS430) is prepared, subjected to ultrasonic cleaning in an alcohol solvent, and subsequently subjected to a sand blast treatment. The surface (both sides) of was roughened. The sandblast treatment was performed for 10 minutes using # 100 Al 2 O 3 abrasive grains.
When the surface roughness of the substrate was measured using a surface roughness measuring machine (Handy Surf E-35B, manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.), the surface roughness of the substrate was Rz JIS = 8.8 μm. .
The base material was prepared by the said process.

(2)原料組成物の調製
非晶性無機材の粉末として、バリウムシリケートガラス(軟化点600℃)を準備した。上記非晶性無機材の粉末は、平均粒子径が15μmで、シリカを20重量%含有していた。
上記非晶性無機材の粉末35重量部に加えて、結晶性無機材(ジルコニア)15重量部、造孔材としてのカーボン0.012重量部、有機結合材(メチルセルロース)0.5重量部、及び、合計重量が100重量部となるように水を加えて混合した。
(2) Preparation of raw material composition Barium silicate glass (softening point 600 ° C) was prepared as a powder of an amorphous inorganic material. The amorphous inorganic material powder had an average particle size of 15 μm and contained 20% by weight of silica.
In addition to 35 parts by weight of the amorphous inorganic material powder, 15 parts by weight of crystalline inorganic material (zirconia), 0.012 parts by weight of carbon as a pore former, 0.5 parts by weight of organic binder (methylcellulose), And water was added and mixed so that a total weight might be 100 weight part.

(3)原料組成物の塗布及び乾燥
基材の全面に原料組成物をスプレーコート法により塗布し、乾燥機内において70℃で20分乾燥した。
(3) Application of raw material composition and the raw material composition was applied to the entire surface of the dried substrate by a spray coating method and dried in a dryer at 70 ° C. for 20 minutes.

(4)尿素分解触媒の付与
乾燥した、固化していない状態の原料組成物の層の上に、五酸化二バナジウム(V)の粉末をふりかけて尿素分解触媒の粉末を原料組成物の層の上に定着させた。
(4) Application of Urea Decomposition Catalyst A powder of urea decomposition catalyst is sprinkled on a dry, unsolidified raw material composition layer and powdered with vanadium pentoxide (V 2 O 5 ). Was allowed to settle on the layer.

(5)焼成処理によるセラミックコート層の形成
続いて、空気中、650℃で90分間、加熱焼成処理することにより、厚さ100μmのセラミックコート層を形成し、実施例1に係る評価用サンプルを得た。
形成したセラミックコート層の表面には、尿素分解触媒の粒子が露出していた。
(5) Formation of ceramic coating layer by firing treatment Subsequently, a ceramic coating layer having a thickness of 100 μm is formed by heating and firing treatment in air at 650 ° C. for 90 minutes, and the evaluation sample according to Example 1 is formed. Obtained.
Urea decomposition catalyst particles were exposed on the surface of the formed ceramic coat layer.

(尿素分解触媒の重量の測定)
実施例1の製造工程において、セラミックコート層の重量に対する尿素分解触媒の重量を以下の式により測定した。
A:基材の重量(工程(1)の後の重量)
B:原料組成物の乾燥後の重量(工程(3)の後の重量)
C:尿素分解触媒の付与後の重量(工程(4)の後の重量)
セラミックコート層の重量に対する尿素分解触媒の重量(%)
=[(C−B)/(B−A)]×100
上記式で求められる尿素分解触媒の重量(%)は、焼成処理前の原料組成物の重量に対する尿素分解触媒の重量であるが、焼成前の原料組成物に含まれる、焼成により揮発する成分(有機結合剤)の割合は微量であるためゼロとして考えて算出している。
実施例1ではセラミックコート層の重量に対する尿素分解触媒の重量は6%であった。
(Measurement of weight of urea decomposition catalyst)
In the production process of Example 1, the weight of the urea decomposition catalyst relative to the weight of the ceramic coat layer was measured by the following equation.
A: Weight of substrate (weight after step (1))
B: Weight after drying of raw material composition (weight after step (3))
C: Weight after application of urea decomposition catalyst (weight after step (4))
Weight of urea decomposition catalyst with respect to weight of ceramic coat layer (%)
= [(C−B) / (B−A)] × 100
The weight (%) of the urea decomposition catalyst determined by the above formula is the weight of the urea decomposition catalyst relative to the weight of the raw material composition before the calcination treatment. Since the ratio of the organic binder is very small, it is calculated assuming that it is zero.
In Example 1, the weight of the urea decomposition catalyst with respect to the weight of the ceramic coat layer was 6%.

(実施例2、3)
尿素分解触媒粉末として、実施例1の五酸化二バナジウム(V)の粉末に代えて実施例2では三酸化モリブデン(MoO)の粉末を、実施例3では三酸化タングステン(WO)の粉末をそれぞれ使用した他は実施例1と同様にして、実施例2及び実施例3に係る評価用サンプルを得た。
セラミックコート層の重量に対する尿素分解触媒の重量はそれぞれ15%、36%であった。
(Examples 2 and 3)
As the urea decomposition catalyst powder, instead of the powder of divanadium pentoxide (V 2 O 5 ) of Example 1, a powder of molybdenum trioxide (MoO 3 ) is used in Example 2, and tungsten trioxide (WO 3 ) is used in Example 3. Samples for evaluation according to Example 2 and Example 3 were obtained in the same manner as in Example 1 except that each of the above powders was used.
The weight of the urea decomposition catalyst with respect to the weight of the ceramic coat layer was 15% and 36%, respectively.

(比較例1)
実施例1において、尿素分解触媒の付与を行わずに、基材上に原料組成物からなるセラミックコート層のみを形成した評価用サンプルを得た。
(Comparative Example 1)
In Example 1, an evaluation sample in which only a ceramic coat layer made of a raw material composition was formed on a base material without applying a urea decomposition catalyst was obtained.

(比較例2)
実施例1において、セラミックコート層を形成せずに、(1)基材の準備で準備した基材をそのまま評価用サンプルとした。
(Comparative Example 2)
In Example 1, without forming a ceramic coat layer, the substrate prepared in (1) Preparation of substrate was used as an evaluation sample as it was.

(比較例3)
実施例1において、セラミックコート層を形成せずに、(1)基材の準備で準備した基材の表面に五酸化二バナジウム(V)の粉末をふりかけ、(5)焼成処理と同様の条件で焼成処理して評価用サンプルを得た。
なお、実施例1と五酸化二バナジウム(V)の粉末の付着した絶対量(重量)が同じになるように五酸化二バナジウム(V)の粉末をふりかけた。
(Comparative Example 3)
In Example 1, without forming the ceramic coat layer, (1) powder of vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) was sprinkled on the surface of the base material prepared in the preparation of the base material, and (5) An evaluation sample was obtained by firing under the same conditions.
Note that the powder of vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) was sprinkled so that the absolute amount (weight) to which the powder of vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) adhered was the same as in Example 1.

(尿素付着評価)
各実施例及び比較例で作製した評価用サンプルの、尿素分解触媒が付与された面に尿素水(SCRシステム用32.5%尿素水:アドブルー(登録商標))を1滴滴下した。滴下前後の評価用サンプルの重量を測定した。
なお、比較例1ではセラミックコート層の形成された面に、比較例2では基材の表面に尿素水をそれぞれ滴下した。
各評価用サンプルを鉄板温度200℃に設定したホットプレート上で1.5時間加熱して、加熱終了後に評価用サンプルの重量を測定した。
上記重量測定の結果から、尿素固形分の残存率(%)を以下の式により算出した。
D:尿素水滴下前の重量
E:尿素水滴下後の重量
F:ホットプレート上での加熱後の重量
尿素固形分の残存率(%)
=[(F−D)/((E−D)×0.325)]×100
評価結果を表1にまとめて示した。
(Urea adhesion evaluation)
One drop of urea water (32.5% urea water for SCR system: AdBlue (registered trademark)) was dropped on the surface of the evaluation sample prepared in each example and comparative example, which was provided with a urea decomposition catalyst. The weight of the sample for evaluation before and after the dropping was measured.
In Comparative Example 1, urea water was dropped on the surface on which the ceramic coat layer was formed, and in Comparative Example 2, urea water was dropped on the surface of the base material.
Each sample for evaluation was heated on a hot plate set at an iron plate temperature of 200 ° C. for 1.5 hours, and the weight of the sample for evaluation was measured after completion of heating.
From the result of the above weight measurement, the residual ratio (%) of urea solid content was calculated by the following formula.
D: Weight before dropping urea solution E: Weight after dropping urea solution F: Weight after heating on hot plate Residual rate of urea solids (%)
= [(FD) / ((ED) × 0.325)] × 100
The evaluation results are summarized in Table 1.

Figure 2016200117
Figure 2016200117

このことから、実施例1〜3に係る評価用サンプルのように、尿素分解触媒がセラミックコート層の表面に露出していると、尿素水に由来する尿素の付着量を減少させることができることが分かった。 From this, when the urea decomposition catalyst is exposed on the surface of the ceramic coat layer as in the evaluation samples according to Examples 1 to 3, it is possible to reduce the adhesion amount of urea derived from urea water. I understood.

10 排気系部品
11 基材
12 セラミックコート層
13 非晶性無機材
14 結晶性無機材
15 尿素分解触媒
16 気孔
50、50a、50b、50c、60 排気管
70 煙道
100、200 排ガス浄化装置
110、120、130、140、150、160 拡散部材
400 触媒担体
500 尿素噴射装置
G 排ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Exhaust system component 11 Base material 12 Ceramic coat layer 13 Amorphous inorganic material 14 Crystalline inorganic material 15 Urea decomposition catalyst 16 Pore 50, 50a, 50b, 50c, 60 Exhaust pipe 70 Flue 100, 200 Exhaust gas purification device 110, 120, 130, 140, 150, 160 Diffusion member 400 Catalyst carrier 500 Urea injection device G Exhaust gas

Claims (12)

窒素酸化物を含む排ガスと接触する部位に設けられる排気系部品であって、
金属からなる基材と、
前記基材の表面上で排ガスと接触する側の面に形成されたセラミックコート層とからなり、
前記セラミックコート層には尿素分解触媒が含まれており、前記尿素分解触媒は前記セラミックコート層の表面に露出していることを特徴とする排気系部品。
An exhaust system component provided at a site that comes into contact with exhaust gas containing nitrogen oxides,
A base material made of metal;
A ceramic coat layer formed on the surface of the base material on the side in contact with the exhaust gas,
The exhaust system component according to claim 1, wherein the ceramic coat layer contains a urea decomposition catalyst, and the urea decomposition catalyst is exposed on a surface of the ceramic coat layer.
前記尿素分解触媒は、タングステン化合物、バナジウム化合物及びモリブデン化合物からなる群から選択された少なくとも1種である請求項1に記載の排気系部品。 The exhaust system component according to claim 1, wherein the urea decomposition catalyst is at least one selected from the group consisting of a tungsten compound, a vanadium compound, and a molybdenum compound. 前記尿素分解触媒は、タングステン酸化物、バナジウム酸化物及びモリブデン酸化物からなる群から選択された少なくとも1種である請求項2に記載の排気系部品。 The exhaust system component according to claim 2, wherein the urea decomposition catalyst is at least one selected from the group consisting of tungsten oxide, vanadium oxide, and molybdenum oxide. 前記セラミックコート層は、非晶性無機材及び結晶性無機材を含む請求項1〜3のいずれかに記載の排気系部品。 The exhaust system part according to any one of claims 1 to 3, wherein the ceramic coat layer includes an amorphous inorganic material and a crystalline inorganic material. 前記非晶性無機材は、軟化点が300〜1000℃の低融点ガラスである請求項4に記載の排気系部品。 The exhaust system component according to claim 4, wherein the amorphous inorganic material is a low-melting glass having a softening point of 300 to 1000 ° C. 前記セラミックコート層内には気孔が形成されている請求項1〜5のいずれかに記載の排気系部品。 The exhaust system component according to claim 1, wherein pores are formed in the ceramic coat layer. 窒素酸化物を含む排ガスが流通する排気通路として用いられる筒状部材である、請求項1〜6のいずれかに記載の排気系部品。 The exhaust system component according to any one of claims 1 to 6, which is a cylindrical member used as an exhaust passage through which exhaust gas containing nitrogen oxides flows. 窒素酸化物を含む排ガスが流通する排気通路の内部に設置され、排気通路上流から流入する排ガスの流れを一部阻害する拡散部材である、請求項1〜6のいずれかに記載の排気系部品。 The exhaust system component according to any one of claims 1 to 6, wherein the exhaust system component is a diffusion member that is installed inside an exhaust passage through which exhaust gas containing nitrogen oxides flows and partially inhibits the flow of exhaust gas flowing from upstream of the exhaust passage. . 窒素酸化物を含む排ガスが流通する排気通路と、
前記排気通路の上流側に設けられ、尿素を排気通路内に噴射する尿素噴射装置と、
前記排気通路の下流側に設けられた触媒担体とからなる排ガス浄化装置であって、
前記尿素噴射装置よりも下流側、かつ、前記触媒担体よりも上流側で排ガスが接触する部位に請求項1〜6のいずれかに記載の排気系部品が用いられていることを特徴とする排ガス浄化装置。
An exhaust passage through which exhaust gas containing nitrogen oxides flows;
A urea injection device that is provided upstream of the exhaust passage and injects urea into the exhaust passage;
An exhaust gas purification apparatus comprising a catalyst carrier provided downstream of the exhaust passage,
The exhaust system component according to any one of claims 1 to 6, wherein the exhaust system component according to any one of claims 1 to 6 is used at a portion where the exhaust gas contacts downstream of the urea injection device and upstream of the catalyst carrier. Purification equipment.
前記排気通路として、請求項1〜6のいずれかに記載の排気系部品を用いている請求項9に記載の排ガス浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus according to claim 9, wherein the exhaust system part according to any one of claims 1 to 6 is used as the exhaust passage. 前記尿素噴射装置よりも上流側の排気通路としても、請求項1〜6のいずれかに記載の排気系部品を用いている請求項9に記載の排ガス浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus according to claim 9, wherein the exhaust system part according to any one of claims 1 to 6 is used as an exhaust passage upstream of the urea injection apparatus. 前記排気通路の内部に設置され、排気通路上流から流入する排ガスの流れを一部阻害する拡散部材として、請求項1〜6のいずれかに記載の排気系部品を用いている請求項9〜11のいずれかに記載の排ガス浄化装置。 The exhaust system component according to any one of claims 1 to 6, wherein the exhaust system component according to any one of claims 1 to 6 is used as a diffusion member that is installed inside the exhaust passage and partially inhibits a flow of exhaust gas flowing from upstream of the exhaust passage. The exhaust gas purification apparatus according to any one of the above.
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