JP2019188272A - 触媒担体及びその製造方法、並びに排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記セラミックス基材の前記複数のセルにおいて選択された1以上のセルの個別の内部空間に導入された複数の金属粒子又は金属小片を備え、
前記複数の金属粒子又は前記金属小片それぞれは、前記セルの開口幅以下のサイズを有し、磁界の変化に応じて発熱する。
前記断面における前記セルの面積に対する前記空隙の面積の比が20%以上である。
前記排気ガス浄化素子の外周を螺旋状に周囲するコイル配線を備え、
前記排気ガス浄化素子の触媒担体において、前記複数の金属粒子又は金属小片が導入されたセル以外の1以上のセルに触媒が導入される。
前記セラミックス基材の前記複数のセルにおいて選択された1以上のセルの個別の内部空間に複数の金属粒子又は金属小片を導入する工程を含み、
前記複数の金属粒子又は前記金属小片それぞれは、磁界の変化に応じて発熱し、また前記セルの開口幅以下のサイズを有する。
前記セルの他方の開口端から前記セルに前記スラリーを導入する時、前記セルに導入された前記スラリーの前記分散媒が少なくとも前記セルを周囲するリブを介して隣接するセルに流出し、前記スラリーの固形分が前記セル内に堆積する。
前記セルへの前記スラリーの流入を許容する孔を前記被覆材に形成する工程を更に含む。
直径82mm、長さ85mmの円筒形のコージェライト製の担体本体を製造した。リブの厚みが100μmであり、セルの密度が62個/cm2である。続いて、担体本体の各端面に被覆材を配置して封止した。続いて、レーザー装置を用いて各被覆材に孔を形成した。加熱セル93Hになるべきセル93の開口端に対応する位置に孔を形成した。セラミックス基材90の両端面において横方向及び縦方向に5セルおきに孔を被覆材に形成した。つまり、5×5の25セルにつき1セルの割合で孔を形成した。セラミックス基材の両端面上に配置された各被覆材に対して同一セルに関する反対位置で孔を形成した。次に、フェライト系ステンレス粒子(平均粒子径10μm)と、シリカ系ガラス粒子(平均径2μm)、分散剤、及び水を含むスラリーを被覆材の孔を介してセル内に注入した。スラリーは、フェライト系ステンレス粒子:シリカ系ガラス粒子:分散剤:水=66:33:1:140の重量比を有する。スラリーが注入される側とは反対側の被覆材の孔からスラリーが流出するタイミングでスラリーの注入を停止した。その後、担体本体を120℃で1時間乾燥させた。次に、担体本体を1100℃真空中で1時間熱処理した。厚さ35μmのコーティング層が得られた。セラミックス基材全体でのコーティング層の重さは、6.8gであった。
フェライト系ステンレス粒子:シリカ系ガラス粒子:分散剤:水=66:33:1:35の重量比を有するスラリーを用いた。これ以外は、実施例1と同様である。厚さ100μmのコーティング層が得られた。セラミックス基材全体でのコーティング層の重さは、19.0gであった。
平均粒子径100μmのフェライト系ステンレス粒子を用いた。これ以外は、実施例1と同様である。厚さ33μmのコーティング層が得られた。セラミックス基材全体でのコーティング層の重さは、7.0gであった。
平均粒子径100μmのフェライト系ステンレス粒子を用いた。また、フェライト系ステンレス粒子:シリカ系ガラス粒子:分散剤:水=66:33:1:400の重量比を有するスラリーを用いた。これら以外は、実施例1と同様である。厚さ94μmのコーティング層が得られた。セラミックス基材全体でのコーティング層の重さは、17.5gであった。
外径82mm、長さ85mmの円柱形のコージェライト製の担体本体を製造した。リブの厚みが100μmであり、セルの密度が62個/cm2である。続いて、担体本体の各端面に被覆材を配置して封止した。続いて、レーザー装置を用いて各被覆材に孔を形成した。加熱セル93Hになるべきセル93の開口端に対応する位置に孔を形成した。セラミックス基材90の端面において横方向及び縦方向に5セルおきに孔を形成した。5×5の25セルにつき1セルの割合で孔を形成した。セラミックス基材の両端面上に配置された各被覆材に対して同一セルの反対位置で孔を形成した。次に、片方の端面の孔の空いているセルに封止材を圧入し、乾燥して封止部を形成した。反対側の端面より、フェライト系ステンレス粒子(平均粒子径100m)と、シリカ系ガラス粒子(平均径2μm)、を含む混合粉体を、振動をかけながら被覆材の孔を介してセル内に充填した。その後、粉体を充填した孔に封止材を圧入して乾燥し、粉体がこぼれ出ない状態にした。その後、被覆材を剥がし、窒素雰囲気で950℃、1hr熱処理することにより、ガラスを介してステンレス粒子をセラミックス基材のリブに固着させ、また、セラミックス基材に対して封止材を固着させた。ここでは、平均粒子径100μmのフェライト系ステンレス粒子を用いた。また、オーステナイト系ステンレス粒子:シリカ系ガラス粒子=90:10の重量比を有する混合粉体を用いた。充填された混合粉体の重さは、40.0gであった。
直径82mm、長さ85mmの円筒形のコージェライト製の担体本体を製造した。リブの厚みが100μmであり、セルの密度が62個/cm2である。セル隔壁の気孔率は28%で、平均細孔直径は1μmであった。続いて、セラミックス基材の各端面に被覆材を配置して封止した。続いて、レーザー装置を用いて各被覆材に孔を形成した。加熱セル93Hになるべきセル93の開口端に対応する位置に孔を形成した。セラミックス基材90の両端面において横方向及び縦方向に5セルおきに孔を被覆材に形成した。つまり、5×5の25セルにつき1セルの割合で孔を形成した。セラミックス基材の両端面上に配置された各被覆材に対して同一セルに関する反対位置で孔を形成した。次に、セラミックス基材の一端の被覆材の孔よりコージェライト粒子とコロイダルシリカを含む粘土を深さ3mmまですり込み、200℃で乾燥することにより封止部を形成し、その一端の被覆材を剥がした。次に、孔あき被覆材が残っているセラミックスの端面側からスラリーを被覆材の孔を介してセル内に注入し、反対側の端面から水を排出させる工程を排水の容積が600ccになるまで継続した。スラリー導入速度は、20cc/secであり、スラリー導入時間は、30秒であった。スラリーは、フェライト系ステンレス粒子(平均粒子径10μm)と、シリカ系ガラス粒子(平均径2μm)、分散剤、及び水を含む。フェライト系ステンレス粒子:シリカ系ガラス粒子:分散剤:水=66:33:1:1000の重量比である。その後、担体本体を120℃で1時間乾燥させた。次に、担体本体を1100℃真空中で1時間熱処理した。セラミック基材全体での充填物の重さは、37.0gであった。
91 第1端部
92 第2端部
93 セル
Claims (32)
- 第1端部と前記第1端部とは反対側の第2端部を有し、前記第1及び第2端部の間を延びる複数のセルが設けられたセラミックス基材と、
前記セラミックス基材の前記複数のセルにおいて選択された1以上のセルの個別の内部空間に導入された複数の金属粒子又は金属小片を備え、
前記複数の金属粒子又は前記金属小片それぞれは、前記セルの開口幅以下のサイズを有し、磁界の変化に応じて発熱する、触媒担体。 - 前記複数の金属粒子又は金属小片は、前記セルの個別の内部空間を少なくとも部分的に充填する金属粒子群又は金属小片群に含まれる、請求項1に記載の触媒担体。
- 前記複数の金属粒子又は金属小片は、前記セルの個別の内部空間において固着材によりお互いに固着し、また前記セラミックス基材に対して固着する、請求項1又は2に記載の触媒担体。
- 前記複数の金属粒子又は金属小片が導入された前記セルの開口端を封止する封止部が前記第1端部及び/又は前記第2端部に設けられる、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の触媒担体。
- 前記封止部は、前記複数の金属粒子又は金属小片が導入された前記セルへの触媒の流入を阻止する、請求項4に記載の触媒担体。
- 前記封止部は、少なくともセラミックス材料を含む、請求項4又は5に記載の触媒担体。
- 前記複数の金属粒子又は金属小片は、前記セルを周囲するリブの内壁面上に形成されたコーティング層に含まれる、請求項1に記載の触媒担体。
- 前記コーティング層は、前記複数の金属粒子又は金属小片が分散した固着材を含む、請求項7に記載の触媒担体。
- 前記コーティング層が導入された前記セルの開口端を封止する封止部が前記第1端部及び/又は前記第2端部に設けられる、請求項7又は8に記載の触媒担体。
- 前記封止部は、前記複数の金属粒子又は金属小片が導入された前記セルへの触媒の流入を阻止する、請求項9に記載の触媒担体。
- 前記第1端部と前記第2端部の間を延びる前記セラミックス基材の延在方向に直交する断面において前記コーティング層が形成された少なくとも一つのセルに空隙が存在し、
前記断面における前記セルの面積に対する前記空隙の面積の比が20%以上である、請求項7乃至10のいずれか一項に記載の触媒担体。 - 前記断面における前記セルの面積に対する前記空隙の面積の比が50%以上である、請求項11に記載の触媒担体。
- 前記複数の金属粒子又は金属小片は、フェライト系ステンレス鋼の金属粒子又は金属小片を含む、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の触媒担体。
- 前記複数の金属粒子又は金属小片は、オーステナイト系ステンレス鋼の金属粒子又は金属小片を含む、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の触媒担体。
- 前記複数の金属粒子又は金属小片は、100μm以下の平均粒子サイズを有する、請求項1乃至14のいずれか一項に記載の触媒担体。
- 前記セラミックス基材のセラミックス材料の熱膨張係数は、2×10-6/K以下である、請求項1乃至15のいずれか一項に記載の触媒担体。
- 前記金属粒子又は金属小片の金属材料の初透磁率は、5×10-5H/m以上である、請求項1乃至16のいずれか一項に記載の触媒担体。
- 前記セラミックス基材は、酸化物系セラミックス材料を含む、請求項1乃至17のいずれか一項に記載の触媒担体。
- 前記リブの厚みは、0.2mm以下である、請求項1乃至18のいずれか一項に記載の触媒担体。
- 請求項1乃至19のいずれか一項に記載の触媒担体が触媒を担持した排気ガス浄化素子と、
前記排気ガス浄化素子の外周を螺旋状に周囲するコイル配線を備え、
前記排気ガス浄化素子の触媒担体において、前記複数の金属粒子又は金属小片が導入されたセル以外の1以上のセルに触媒が導入される、排気ガス浄化装置。 - 第1端部と前記第1端部とは反対側の第2端部を有し、前記第1及び第2端部の間を延びる複数のセルが設けられたセラミックス基材を用意する工程と、
前記セラミックス基材の前記複数のセルにおいて選択された1以上のセルの個別の内部空間に複数の金属粒子又は金属小片を導入する工程を含み、
前記複数の金属粒子又は前記金属小片それぞれは、磁界の変化に応じて発熱し、また前記セルの開口幅以下のサイズを有する、触媒担体の製造方法。 - 前記1以上のセルの個別の内部空間に前記複数の金属粒子又は金属小片を導入する工程は、前記セルの内部空間に少なくとも金属粒子群又は金属小片群を含む粉体を充填する工程を含む、請求項21に記載の触媒担体の製造方法。
- 前記金属粒子群又は金属小片群が充填されるべき前記セルの開口端を封止材で封止する工程を更に含む、請求項22に記載の触媒担体の製造方法。
- 前記封止材は、少なくともセラミックス材料を含む、請求項22又は23に記載の触媒担体の製造方法。
- 前記1以上のセルの個別の内部空間に前記複数の金属粒子又は金属小片を導入する工程は、前記複数の金属粒子又は金属小片が分散媒に分散したスラリーを前記セルの内部空間に導入する工程を含む、請求項21に記載の触媒担体の製造方法。
- 前記スラリーは、少なくとも、前記複数の金属粒子又は金属小片、固着材の粉体、及び分散媒を含む、請求項25に記載の触媒担体の製造方法。
- 前記スラリーが導入されるべき前記セルの一方の開口端を封止部により封止する工程を更に含み、
前記セルの他方の開口端から前記セルに前記スラリーを導入する時、前記セルに導入された前記スラリーの前記分散媒が少なくとも前記セルを周囲するリブを介して隣接するセルに流出し、前記スラリーの固形分が前記セル内に堆積する、請求項25又は26に記載の触媒担体の製造方法。 - 前記スラリーが導入されるべき前記セルの一方の開口端を封止部により封止する工程は、前記セラミックス基材の端面上に配置された被覆材に形成された孔を介して前記セル内に粘土を導入する工程と、前記粘土により一方の開口端が封止された状態の前記セラミックス基材を乾燥する工程を含む、請求項27に記載の触媒担体の製造方法。
- 前記セラミックス基材の第1又は第2端部の端面を被覆材で被覆する工程と、
前記セルへの前記スラリーの流入を許容する孔を前記被覆材に形成する工程を更に含む、請求項25又は26に記載の触媒担体の製造方法。 - 前記スラリーの供給は、前記スラリーが前記被覆材の孔を介して前記セルから流出する時に終了する、請求項29に記載の触媒担体の製造方法。
- 前記セルの内部空間に前記スラリーが導入された状態の前記セラミックス基材を乾燥し、前記セルを周囲するリブに前記スラリーの固形分を固着させる工程を更に含む、請求項25乃至30のいずれか一項に記載の触媒担体の製造方法。
- 前記スラリーの乾燥の後、非酸化雰囲気で前記セラミックス基材を熱処理する工程を更に含む、請求項31に記載の触媒担体の製造方法。
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