JP2022525850A - 流体供給リング、並びに関連する装置及び方法 - Google Patents

流体供給リング、並びに関連する装置及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2022525850A
JP2022525850A JP2021551900A JP2021551900A JP2022525850A JP 2022525850 A JP2022525850 A JP 2022525850A JP 2021551900 A JP2021551900 A JP 2021551900A JP 2021551900 A JP2021551900 A JP 2021551900A JP 2022525850 A JP2022525850 A JP 2022525850A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
fluid supply
substrate
oriented
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2021551900A
Other languages
English (en)
Inventor
メイソン、ダニエル
オベルツ、ポール
トロランド、ダニエル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Matthey PLC
Original Assignee
Johnson Matthey PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Matthey PLC filed Critical Johnson Matthey PLC
Publication of JP2022525850A publication Critical patent/JP2022525850A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C7/00Apparatus specially designed for applying liquid or other fluent material to the inside of hollow work
    • B05C7/04Apparatus specially designed for applying liquid or other fluent material to the inside of hollow work the liquid or other fluent material flowing or being moved through the work; the work being filled with liquid or other fluent material and emptied
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/19Catalysts containing parts with different compositions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215Coating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0244Coatings comprising several layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/22Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to internal surfaces, e.g. of tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/903Multi-zoned catalysts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/915Catalyst supported on particulate filters
    • B01D2255/9155Wall flow filters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/04Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases
    • B05D3/0493Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases using vacuum
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00Structure of catalyst support or particle filter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00Surface coverings
    • F01N2510/06Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

【解決手段】 流体供給リング(5)、基材コーティング装置(1)、及び方法が、基材(2)を触媒成分によりコーティングするために提供される。流体供給リング(5)は、流体供給リングの中央ボアと境界を接する内面(45)を備える環状本体(40)を備えている。流体供給ポート(47)は液体を受容し、環状本体の内面の複数の出口開口(50)は、液体を基材コーティング装置(1)のピストン面(23)に吐出する。環状本体(40)の周囲に少なくとも途中まで延びる分配チャネル(51)は、流体供給ポート(47)と複数の出口開口(50)との間に流体連通を提供する。【選択図】図2

Description

本開示は、流体供給リング、基材コーティング装置、及び基材を触媒成分によりコーティングする方法に関する。コーティングされた基材は、内燃エンジンによって発生された排ガスから汚染物質を処理又は除去するための排出制御デバイスで使用することができる。
コーティングされたモノリス基材を備える排出制御デバイスが毎年多数製造されている。このようなデバイスの主な使用のうちの1つは、発電所によって、又は内燃エンジン、特に、乗り物の内燃エンジンによって発生された排ガスなどの、排ガスを処理するためのものである。モノリス基材は、排ガスを基材内のチャネル壁上のコーティングと接触させる複数のチャネルを含む。このコーティングは、人間の健康に有害である、又は環境に優しくない排ガスの構成成分を捕捉し、酸化させ、及び/又は還元することができる。モノリス基材はまた、内燃エンジンによって発生された煤などの、煤(即ち、粒子状物質)を除去することができるフィルタ基材とすることができる。
排ガスの浄化のための基材は、通例、排ガスの通過流のための通路を設けられたモノリス基材を含み得る。基材には、触媒コーティングであり得るコーティングを設けることができる。コーティングは、基材の通路を通過するウォッシュコートとして基材に適用することができる。コーティングを基材に適用するための様々な方法が知られている。1つのこのような方法は、ウォッシュコートを基材の第1の面(例えば、上面)に適用し、基材の反対側の第2の面(例えば、下面)を少なくとも部分的真空に曝し、通路を通過するウォッシュコートの運動を達成することを含む。コーティング後に、基材を乾燥し、か焼してもよい。
基材はフロースルー基材として構成することができ、各通路は基材の第1及び第2の面の両方において開放しており、通路は基材の全長を貫いて延びる。その結果、基材の第1の面を通って通路内に入る排気ガスは、排気ガスが基材の第2の面から出るまで、同じ通路で基材を通過する。代替的に、基材は、いくつかの通路が基材の第1の面において栓塞されており、他の通路が基材の第2の面において栓塞されている、フィルタ基材として構成することができる。このような構成では、基材の第1の面を通って第1の通路に入った排ガスは、基材に沿って途中までその第1の通路に沿って流れ、その後、基材のフィルタリング壁を通過して第2の通路に入る。その後、排気ガスは上記第2の通路に沿って進み、基材の第2の面から出ていく。このような機構は当技術分野においてウォールフロー型フィルタとして知られるようになっている。
コーティングされたフィルタ基材又は製品は、例えば、酸化触媒(例えば、触媒化煤フィルタ[catalysed soot filter、CSF])、選択触媒還元(selective catalytic reduction、SCR)触媒(例えば、このとき、製品は選択触媒還元フィルタ[selective catalytic reduction filter、SCRF]触媒と呼ばれ得る)、NOx吸蔵材組成物(例えば、このとき、製品はリーンNOx捕捉フィルタ[lean NOx trap filter、LNTF]と呼ばれ得る)、三元触媒組成物(例えば、このとき、製品はガソリン微粒子フィルタ[gasoline particulate filter、GPF]と呼ばれ得る)、アンモニアスリップ触媒[ammonia slip catalyst、ASC]、又はこれらのうちの2つ以上の組み合わせ(例えば、選択触媒還元(SCR)触媒及びアンモニアスリップ触媒[ASC]を含むフィルタ基材)を含むフィルタ基材であり得る。
基材は、1回の注入においてコーティングすることができ、ここでは基材が単一の向きのまま留まっている単一のステップでウォッシュコートを基材に適用することができる。代替的に、基材は2回の注入においてコーティングしてもよい。例えば、1回目の注入では、基材は、第1の面が最上部にある第1の向きになっており、第2の面は最下部にある。コーティングが第1の面に適用され、基材の長さ部分をコーティングする。その後、基材は、第2の面が最上部になるよう、逆さまにされる。次に、1回目の注入によってコーティングされなかった基材の部分をコーティングするために、コーティングが第2の面に適用される。有利には、2回注入プロセスは、異なるコーティングが基材の各端部に適用されることを可能する。
基材の最良の性能をもたらすために、コーティングされた基材の表面積が最大化されるよう基材が十分にコーティングされることを確実にすることが有益であり得る。しかし、基材の部分が(例えば、2回注入プロセスにおいて)2つ以上のウォッシュコート層によってコーティングされないことを確実にすることも有益であり得る。なぜなら、これは、基材内における圧力損失の増大をもたらし得るからである。したがって、ウォッシュコートを基材に適用するプロセスにより、基材の確実で制御可能なコーティングプロファイルを達成することが望ましい。
欧州特許第3003582号は、複数のチャネルを備える基材を、触媒成分を含むウォッシュコート液によりコーティングする方法について記載しており、この方法は、(a)基材を垂直に保持することと、(b)基材の下端部にあるチャネルの開放端を通して液体を基材に導入することと、(c)基材の下端部が液体により部分的に充填された後、液体を基材に導入しながら、基材の上端部にあるチャネルの開放端に真空を適用することと、を含む。
このような方法を実施するための例示的な基材コーティング装置が、欧州特許第3003582号の図1に示されており、基材ホルダ3と、ピストン装置4と、側部投与ポート7と、真空発生器6と、を備える。
基材ホルダ3は、基材2を垂直に保持するのに好適であり、基材2は複数のチャネルを備える形式のものである。基材ホルダ3は、基材2のそれぞれの上端部及び下端部を支持する、膨張可能な上部シールブラダ10及び膨張可能な下部シールブラダ11を備える。ピストン装置4は、基材の下端部にある複数のチャネルの開放端を介して、又はそれを通して、触媒成分を含む液体を押し込む又は注入することによって、基材2の下端部に導入するために設けられている。真空発生器6は、基材2の上端部にある複数のチャネルの開放端に真空を適用するために設けられている。側部投与ポート7は、ピストン装置4のピストン20に液体を供給するのに好適である。
この構成では、側部投与ポート7は、ピストン20の上方の送達チャンバ21に触媒成分を含む液体が吐出される単一のポートを備える。
ピストン装置が、触媒成分を含むウォッシュコート液を押し込む又は注入することによってウォッシュコート液を導入した時に、触媒成分を含むウォッシュコート液がピストン上に均一に分散されていない場合、基材のコーティングが不均一になることがある。例えば、基材のコーティングプロファイルは、基材のいくつかのチャネルが他のチャネルよりも多くの触媒成分によりコーティングされる場合に不均一になることがある。例えば、これにより、コーティングプロファイルの前縁部が平坦でなくなることがある。2回注入プロセスの特定の場合では、コーティングプロファイルの前縁部が平坦でないと、基材の一部分が十分にコーティングされず、基材の他の部分は2つ以上のウォッシュコート層によってコーティングされることになる場合がある。
本開示は、流体供給リングを備える基材コーティング装置、及び基材を触媒成分でコーティングするための方法について説明する。本方法は、欧州特許第3003582号に記載されている方法のうちの1つ以上のステップを含み得る。しかしながら、基材コーティング装置及び方法は、そのような方法における使用に限定されない。更に、本開示の基材コーティング装置及び流体供給リングは、基材を触媒成分によりコーティングする他の方法での適用例を見出すことができる。
第1の態様において、本開示は、基材コーティング装置のピストン面上に触媒成分を含む液体を供給するための流体供給リングであって、
流体供給リングの中央ボアと境界を接する内面を備える環状本体と、
液体を受容するための流体供給ポートと、
液体をピストン面に吐出するための、環状本体の内面にある複数の出口開口と、
環状本体の周囲に少なくとも途中まで延びる分配チャネルであって、流体供給ポートと複数の出口開口との間に流体連通を提供する分配チャネルと、
を備える流体供給リングを提供する。
こうして、環状本体の内面に複数の出口開口を、液体をピストン面に吐出するために設けることにより、ピストン面上での液体の拡散の均一性を向上させることができる。更に、複数の出口開口を使用することにより、ピストン面に液体をより大きな速度で供給できるので、かつ/又は、基材のチャネルへ液体を押し込む又は注入する前にピストン面にわたって液体が均一に拡散するのに要する時間がより短くなるので、基材コーティング装置のサイクル時間をより短くすることが可能になる。
複数の出口開口は、内面の少なくとも2つの四分円に、任意選択的に、内面の少なくとも3つの四分円に、任意選択的に、内面の4つの四分円全てに設けてもよく、任意選択的に、複数の出口開口は、内面全体の周囲に配置してもよく、任意選択的に、複数の開口は、内面全体の周囲に等間隔に配置してもよい。
このようにして内面の周囲に出口開口を分散することにより、ピストン面上での液体の拡散の均一性を更に改善することができる。
流体供給リングは、分配チャネルから複数の出口開口への流体連通を提供する複数の出口チャネルを更に備え、任意選択的に、上記出口チャネルから上記出口開口を通って吐出される液体がピストン面に向かって下向きに方向付けられるように、複数の出口チャネルの少なくとも一部分、任意選択的に全てが、それぞれの出口開口において下向きに方向付けられてもよく、任意選択的に、上記出口チャネルの第1の部分は、第1の角度で下向きに方向付けられており、かつ、上記出口チャネルの第2の部分は、第2の角度で下向きに方向付けられてもよく、任意選択的に、上記出口チャネルの第3の部分は、第3の角度で下向きに方向付けられてもよい。
複数の出口チャネルを下向きに方向付けることは、環状本体の内面の境界の間に液体を収容するのを補助することによって、ピストン面からの液体の損失を防止するのを補助することができる。更に、複数の出口チャネルを第1の角度及び第2の角度で下向きに、かつ、任意選択的に第3の角度にも方向付けることにより、ピストン面の第1及び第2のゾーン、及び任意選択的に第3のゾーンを液体の標的にすることによって、ピストン面上での液体の拡散の均一性を改善することができる。例えば、ピストン面の中央ゾーン及び/又は中間ソーン及び/又は外周ゾーンを、液体の標的にすることができる。これは、具体的には、例えばピストン面の中央ゾーンにおける、ピストン面の未コーティング部分を防止することを補助することができる。
いくつかの実施形態では、上記出口チャネルから上記出口開口を通って吐出される液体が、最初に、全て時計回りに、又は最初に、全て反時計回りにピストン面上へと方向付けられるように、複数の出口チャネルを、それぞれの出口開口において、全て時計回りに、又は全て反時計回りに方向付けることができる。
上記出口チャネルの第1の部分は、半径方向に対して第1の角度で時計回り又は反時計回りに方向付けてもよく、上記出口チャネルの第2の部分は、半径方向に対して第2の角度で時計回り又は反時計回りに方向付けてもよい。
半径方向に対して少なくとも第1の角度で、かつ半径方向に対して第2の角度で傾斜した出口チャネルを設けることにより、ピストン面上での液体の拡散の均一性を改善することができる。
いくつかの実施形態では、上記出口チャネルから上記出口開口を通って吐出される液体が、最初に、時計回りにピストン面上へと方向付けられるように、複数の出口チャネルの第1のサブセットを、それぞれの出口開口において、時計回りに方向付けてもよい。更に、上記出口チャネルから上記出口開口を通って吐出される液体が、最初に、反時計回りにピストン面上へと方向付けられるように、複数の出口チャネルの第2のサブセットを、それぞれの出口開口において、反時計回りに方向付けてもよい。更に、上記出口チャネルから上記出口開口を通って吐出される液体が、最初に、実質的に半径方向にピストン面上へと方向付けられるように、複数の出口チャネルの第3のサブセットを、それぞれの出口開口において、半径方向に対して0°~10°、好ましくは0°~4°の角度で方向付けてもよい。
それぞれの出口において時計回りに方向付けられるいくつかの出口チャネルと、それぞれの出口において反時計回りに方向付けられるいくつかの出口チャネルとを設けることにより、ピストン面上での液体の拡散の均一性を改善することができる。例えば、液体の逆方向に回転する流れは、互いに衝突して、ピストン面にわたる液体の拡散度を増大させ得る。それぞれの出口開口において半径方向に対して0°~10°、好ましくは0°~4°の角度で方向付けられるいくつかの出口チャネルを任意選択で設けることにより、ピストン面上での液体の拡散の均一性を更に高めることができる。例えば、このような出口チャネルを設けることにより、ピストン面の中央ゾーンへの液体の流れを改善することができる。それぞれの出口開口において半径方向に対して0°~10°、好ましくは0°~4°の角度で方向付けられる複数の出口チャネルの第3のサブセットを設けることは、環状本体の内径が200mmを上回る場合に好ましい場合がある。内径が200mm以下の環状本体の場合、複数の出口チャネルの第1のサブセット及び第2のサブセットのみを設けることが好ましい場合がある。
時計回り又は反時計回りに方向付けられる複数の出口チャネルの第1及び/又は第2のサブセットは、最初に、ピストン面の外周ゾーン内で旋回するように方向付けてもよい。
半径方向に対して0°~10°、好ましくは0°~4°の角度で方向付けられる複数の出口チャネルの第3のサブセットは、ピストン面の中央ゾーンを標的とするように第1の角度で下向きに方向付けられる上記第3のサブセットの第1の部分と、ピストン面の中間ゾーンを標的とするように、第1の角度よりも大きな第2の角度で下向きに方向付けられる上記第3のサブセットの第2の部分と、を備えてもよい。
流体供給ポートを、流体供給リングの外周に配置してもよく、任意選択的に、流体供給ポートは、環状本体の外面を通って延びて分配チャネルと連通する供給チャネルを備えてもよく、任意選択的に、供給チャネルとの交差位置における分配チャネルは、非開口セクションを備え、それによって、供給チャネルから分配チャネルに入る液体の全てを横向きに偏向させることができる。
第2の態様では、本開示は、基材コーティング装置であって、
基材を垂直に保持するための基材ホルダであって、基材は複数のチャネルを備える形式のものである、基材ホルダと、
基材の下端部にある複数のチャネルの開放端を介して、又はそれを通して、触媒成分を含む液体を押し込む又は注入することによって、基材の下端部に導入するためのピストンと、
基材の上端部にある複数のチャネルの開放端に真空を適用するための真空発生器と、
ピストンの面に液体を供給するための、第1の態様に記載の流体供給リングと、
を備える基材コーティング装置を提供する。
流体供給リングは、基材を垂直に保持するために基材ホルダの下方に取り付けてもよく、任意選択的に、ピストンは送達チャンバ内で往復運動可能であってもよく、流体供給リングは、送達チャンバの上端部に、又はその上方に取り付けてもよく、任意選択的に、流体供給リングは、基材を垂直に保持するために、送達チャンバと基材ホルダの下部との間に取り付けてもよい。
第3の態様では、本開示は、触媒成分を含む液体により基材をコーティングする方法であって、基材は複数のチャネルを含む形式のものであり、本方法は、
(a)基材を垂直に保持することと、
(b)第1の態様に記載の流体供給リングを使用して、ピストンの面に液体を供給することと、
(c)ピストンを用いて基材の下端部にある複数のチャネルの開放端を通して液体を押し込む又は注入することによって、液体を基材に導入することと、
(d)基材の下端部が液体により部分的に充填された後、ステップ(c)において液体を基材に導入している間に、基材の上端部にある複数のチャネルの開放端に真空を適用することと、
を含む方法を提供する。
ステップ(b)において、液体は、流体供給リングの少なくとも2つの四分円から、任意選択的に、流体供給リングの少なくとも3つの四分円から、任意選択的に、流体供給リングの4つの四分円の全てから、供給される。
ステップ(b)において、液体は、ピストン面に向かって下向きに方向付けてもよく、任意選択的に、液体の第1の部分を、第1の角度で下向きに方向付けてもよく、液体の第2の部分を、第2の角度で下向きに方向付けてもよく、任意選択的に、液体の第3の部分を、第3の角度で下向きに方向付けてもよい。
いくつかの実施形態では、ステップ(b)において、液体は、最初に、全て時計回りに、又は最初に、全て反時計回りにピストン面上へと方向付けてもよく、任意選択的に、ステップ(b)において、液体の第1の部分は、第1の角度で時計回り又は反時計回りに方向付けてもよく、液体の第2の部分は、第2の角度で時計回り又は反時計回りに方向付けてもよい。
いくつかの実施形態では、液体のうちの第1の体積が、最初に、ピストン面上へと時計回りに方向付けられてもよく、かつ/又は液体のうちの第2の体積が、最初に、ピストン面上へと反時計回りに方向付けられてもよく、かつ/又は液体のうちの第3の体積が、最初に、ピストン面上へと実質的に半径方向に方向付けられてもよい。液体のうちの第1の体積及び/又は第2の体積が、最初に、ピストン面の外周ゾーン内で旋回するように方向付けられてもよい。最初にピストン面上へと半径方向に方向付けられる第3の体積の液体の第1の部分もまた、ピストン面の中央ゾーンを標的とするように第1の角度で下向きに方向付けてもよく、最初にピストン面上へと半径方向に方向付けられ得る第3の体積の液体の第2の部分は、ピストン面の中間ゾーンを標的とするように、第1の角度よりも大きな第2の角度で下向きに方向付けてもよい。
次に、添付の図面を参照して本開示の実施形態を例としてのみ説明する。
図1は、先行技術の基材コーティング装置の図である。 図2は、流体供給リングを備える本開示に係る基材コーティング装置のサブアセンブリの斜視図である。 図3は、図2のサブアセンブリの断面図である。 図4は、図3とは異なる平面上で切り取られた図2のサブアセンブリの一部分の断面図である。 図5は、ピストン装置を備える本開示に係る基材コーティング装置のサブアセンブリの断面図である。 図6は、基材コーティング装置の流体供給リングの内側リングの平面図である。 図6aは、図6の一部分の拡大図である。 図7は、図6の内側リングの断面図である。 図8aは、図6の内側リングの一部分の更なる断面図である。 図8bは、図6の内側リングの一部分の更なる断面図である。 図8cは、図6の内側リングの一部分の更なる断面図である。 図8dは、図6の内側リングの一部分の更なる断面図である。 図8eは、図6の内側リングの一部分の更なる断面図である。 図8fは、図6の内側リングの一部分の更なる断面図である。
燃焼エンジンによって発生された排ガス中の汚染物質の処理又は除去のための排出制御デバイスは、当技術分野において周知である。このようなデバイスは、典型的には、触媒成分によりコーティングされた基材を含む。本開示は、そのようなデバイスを準備する際に使用するための特定の適用例を見出す。
本開示は、基材コーティング装置及び方法を使用して、触媒成分を含む液体により基材をコーティングすることに関する。「触媒成分」は、排気の汚染物質成分(例えば、CO、HC、又はNOx)に関与する反応において触媒活性である化学化合物又は材料であることに限定されないことを理解されたい。用語「触媒成分」は、触媒又は排出制御デバイスに含めるためにウォッシュコートに通常適用される任意の成分を包含する。例えば、触媒成分は、NOx又は炭化水素を貯蔵又は吸収することができる材料を指すことができる。しかしながら、「触媒成分」自体が触媒活性であることが好ましい。
触媒成分を含む液体は当業者に既知であり、白金化合物、パラジウム化合物、及びロジウム化合物などの白金族金属化合物の水溶液、NOxを吸収するための化合物を基材上に堆積させるためのアルカリ金属及びアルカリ土類金属化合物の水溶液、並びに、遷移金属、例えば、鉄、銅、バナジウム、セリウムの化合物、及び遷移金属触媒促進化合物など、他の成分;アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア、シリカ-アルミナ、及びゼオライトなど、上記の白金族金属又は遷移金属のうちの1つ以上を任意選択的に担持する粒子状触媒担持材料を含むウォッシュコートスラリー;並びに、担持金属化合物と上記金属化合物の水溶液との組み合わせを含有するウォッシュコートスラリーを含む。このような液体はまた、触媒活性を改善するための有機化合物増粘剤、得られる触媒の意図される目的に適合する配合物の化学、並びに/又は液体の粘度及びレオロジーを含むことができる。液体は溶液又は懸濁液あり得るが、一般に、液体は懸濁液である。
基材コーティング装置1及び方法は、欧州特許第3003582号に記載されており、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。欧州特許第3003582号の基材コーティング装置の主要部分は、図1に示されており、基材ホルダ3と、ピストン装置4と、流体供給リング15と、真空発生器6と、を備える。流体供給リング15には単一の側部投与ポート7が設けられており、この側部投与ポートを通して触媒成分を含む液体が、ピストン20の上方の送達チャンバ21に吐出される。
本開示によれば、本発明者らは、基材コーティング装置及び方法で使用するための新規の流体供給リング5を開発した。新規の流体供給リング5は、欧州特許第3003582号に記載されている形式の基材コーティング装置1及び方法における流体供給リング15の代わりに使用することができる。しかしながら、新規の流体供給リング5は、当業者には理解されるような他の基材コーティング装置及び方法の一部として使用することができ、したがって、欧州特許第3003582号の装置及び方法における使用には限定されない。
以下に、単なる例として、新規の流体供給リング5を、欧州特許第3003582号に記載されている一般的な形式の基材コーティング装置1及び方法の一部として使用するために説明する。基材コーティング装置1及び方法の他の部分のより完全な説明のために、当業者は、欧州特許第3003582号の教示を対象とする。
機能レベルにおいて、基材ホルダ3は、好ましくは、基材2を垂直に保持し、この基材2は、複数のチャネルを備える形式のものである。ピストン20は、基材2の下端部にある複数のチャネルの開放端を介して、又はそれを通して、触媒成分を含む液体を押し込む又は注入することによって、基材2の下端部に導入するように機能する。真空発生器6は、基材2の上端部にある複数のチャネルの開放端に真空を適用するように機能する。「流体供給リング」5と以下で称する新規の流体供給リング5は、ピストン20のピストン面23上に液体を供給するように単純に機能する。
基材ホルダ3は、基材2のそれぞれの上端部及び下端部を支持する欧州特許第3003582号に記載されている形式の、膨張可能な上部シールブラダ10(上部の膨張可能なカラーとも呼ばれる)及び/又は膨張可能な下部シールブラダ11(下部の膨張可能なカラーとも呼ばれる)を備えてもよい。膨張可能な上部シールブラダ10及び膨張可能な下部シールブラダ11は、基材2の外面と接触及び/又は係合することができる。各々が、基材2の周囲に液体密シール又は気密シールを形成し得る。膨張可能な上部シールブラダ10及び膨張可能な下部シールブラダ11は、1つ以上のハウジングによって支持することができる(例えば、1つ以上のハウジングの内壁によって支持することができる)。全ての基材が従来の円形断面を有するわけではなく、いくつかは楕円形又は「レーストラック」、歪んだ楕円形、又は他の非対称断面を有してもよい。基材がどのような断面を有していようとも、従来の方法又は技術を使用して、基材を受容するための好適な形状のハウジングを採用することが可能である。膨張可能な下部シールブラダ11は、液体が基材2の下端部に導入されている間、基材2を定位置に保持することができる。また、基材2の側部で外面を液体がコーティングすることを防止するバリアを提供することができる。
図5に示すように、ピストン装置4は、ピストン20と、ピストン20が内部で往復運動するハウジングと、を備えることができる。図4に示すように、ハウジングは、シリンダシェル25と、シリンダシェル25内に配置されたシリンダライナー26と、を備えることができる。シリンダシェル25及び/又はシリンダライナー26は、ピストン20が部分的に又は完全にスィープすることのできる送達チャンバ21を全体的に又は部分的に画定することができる。ピストン20は、ピストン本体22と、ピストンロッド24と、を備えることができる。ピストン本体22の上面は、ピストン面23を画定することができる。ピストン面23は、ポリマーなど、可撓性で非多孔性の疎水性材料を含んでもよい。ピストン面23は、ポリエステルであるポリマーを典型的に含んでもよく、あるいはそのようなポリマーからなる。ポリエステルは、好ましくは、ポリエチレンテレフタレートを含む、又はポリエチレンテレフタレートからなる。シリンダライナー26は、非多孔性で滑らかな薬品耐性がある材料を含み得る。例として、ステンレス鋼、ポリウレタン、及びポリエステルが挙げられる。
送達チャンバ21は、典型的には、行程容積を有する。送達チャンバ21は、好ましくはシリンダである。用語「シリンダ」は、ピストン本体及びシリンダボアが円形断面であることを示唆するが、ピストン本体22及びシリンダボアの形状は、基材2の断面形状によって定められ得る。例えば、基材2の断面が楕円形である場合、ピストン本体22及びシリンダボアの断面もまた楕円形である。ピストン本体22、シリンダシェル25及びシリンダライナー26は、円形断面を有することが好ましい。
真空発生器6は、欧州特許第3003582号に記載されている形式の構成を有してもよい。図1に示すように、真空発生器6は、基材2の上端部と係合する漏斗を画定するフローコーン35を備えることができる。フローコーン35は、一般に、基材2の上端部を受容するために、より広い端部を有する。膨張可能な上部シールブラダ10は、基材2の上端部とフローコーン35との間にシールを形成することができる。真空発生器6は、導管によってフローコーンに接続された真空ポンプを備えることができる。
流体供給リング5は、典型的には、基材ホルダ3の下方に取り付けられている。流体供給リング5は、送達チャンバ21の上端部に、又はその上方に取り付けてもよい。流体供給リング5は、送達チャンバ21と基材ホルダ3の下部との間に取り付けてもよい。
図2~図4に示すように、流体供給リング5は、流体供給リング5の中央ボア46と境界を接する内面45を備える環状本体40を備えている。流体供給リング5は、液体を受容するための流体供給ポート47と、液体をピストン面に吐出するための、環状本体40の内面45にある複数の出口開口50と、流体供給ポート47と複数の出口開口50との間に流体連通を提供する、環状本体40の周囲に少なくとも途中まで延びる分配チャネル51と、を更に備える。
環状本体40は、単一部品、例えば、一体成型ブロック又は機械加工されたブロックから形成することができる。代替的に、環状本体40は、図3の実施例に示すように、共に組み付けられた複数の部品から形成してもよい。例えば、環状本体40は、分配チャネル51を画定するように共に連結される第1の部品及び第2の部品を備えてもよい。第1の部品は、外側リング41であり得る。外側リング41は、分配チャネル51の外壁を画定することができる。外側リング41はまた、分配チャネル51の上部壁を画定することができる。第2の部品は、例えば、図6~図7に示すような内側リング42であり得る。内側リング42は、分配チャネル51の内壁を画定することができる。内側リング42はまた、分配チャネル51の下部壁を画定することができる。流体供給リング5は、第1の部品を第2の部品に封止するための1つ以上のシール、例えばOリングシール44を備えることができる。複数の部品を共に保持するために、1つ以上の固定具、例えば、図3に見ることができるボルト48を設けることができる。
環状本体40は、図3に示すように、基材2の側壁に対して更なる流体シールを提供することができる内部リップシール43を含んでもよい。内部リップシール43は、基部リング41上に保持することができる。基部リング41は、内部リップシール43を収容するための凹部を備えてもよい。
好ましくは、環状本体40は、実質的に円形、又は円形である。例えば、基材2の断面が円形ではない場合、代替的な形状を使用してもよい。
環状本体40は、内面45から延びる上面と、内面45から延びる下面と、を備えることができる。上面及び下面は平坦であり得る。外面は、上面と下面との間に延びることができる。
流体供給ポート47は、好ましくは、単一の流体供給ポートであり、流体供給リング5の外周に配置することができる。流体供給ポート47は、環状本体40の外面を通って延びて分配チャネル51と連通する供給チャネル49を備えることができる。
図4に示すように、流体供給リングは、流体供給リング5を基材コーティング装置1の残部と位置合わせするための1つ以上の位置決めピン53を更に備えてもよい。1つ以上の位置決めピン53は、環状本体40の上面及び/又は下面から延びることができる。
環状本体は、一定の範囲の内径を有し得る。例えば、内径は、250mm~350mmであってよい。例示的な内径の例として、267mm~277mm(10.5インチ)、305mm(12インチ)、及び330mm(13インチ)が挙げられる。
流体供給リング5を基材コーティング装置1の残部に連結するために、複数の固定具を設けることができる。例えば、図2に示すように、複数の垂直ボルト穴は、分配チャネル51の半径方向外側に位置する環状本体40を通って延びて、固定ボルト55を受容することができる。
環状本体40は、金属、好ましくは鋼、より好ましくはステンレス鋼から形成してもよい。
分配チャネル51は、環状本体40の2つ以上の四分円を通って、例えば90°超にわたって延びることができる。分配チャネル51は、環状本体40の3つ以上の四分円を通って、例えば180°超にわたって延びることができる。好ましくは、分配チャネル51は、環状本体40の4つの四分円全てを通って、例えば270°にわたって延びることができる。最も好ましくは、分配チャネル51は、環状本体40の周囲全体に、例えば360°を含めて360°まで延びる。
分配チャネル51は、環状本体40の内部にボアを備えてもよく、又はボアから形成してもよい。代替的に、分配チャネル51は、使用時に基材コーティング装置1の相補面に対して、例えばピストン装置4の面に対して整合される環状本体40の下面に、開放チャネルを備えてもよく、又は開放チャネルから形成してもよい。後者の場合、流体供給リング5は、基材コーティング装置1の相補面に対して封止するための1つ以上のシール、例えばOリングシールを更に備えてもよい。
複数の出口開口50は、内面45の少なくとも2つの四分円に、好ましくは、内面45の少なくとも3つの四分円に、最も好ましくは、内面45の4つの四分円全てに設けることができる。複数の出口開口50は、内面45全体の周囲に配置してもよく、内面45全体の周囲に等間隔で配置してもよい。
26個以上の出口開口50、任意選択的に31個以上の出口開口50、任意選択的に41個以上の出口開口50、任意選択的に51個以上の出口開口50を設けることができる。いくつかの例では、複数の出口開口50は、28個の開口、又は48個の開口、又は60個の開口から形成してもよい。
流体供給リングは、分配チャネル51から複数の出口開口50への流体連通を提供する複数の出口チャネル52を更に備えることができる。好ましくは、各出口開口50には、単一の出口チャネル52によって供給される。出口チャネル52は、湾曲してもよい。代替的に、好ましくは、出口チャネル52は各々、直線状であってもよい。各出口チャネル52の内径は、1.0~3.0mm、好ましくは1.5~3.0mm、より好ましくは2.0~2.5mmであり得る。複数の出口チャネル52は全て、同じ内径を有してもよく、あるいは代替的に、複数の出口チャネル52のうちの一部分が異なる内径を有してもよい。
上記出口開口50を通って上記出口チャネル52から吐出される液体がピストン面23に向かって下向きに方向付けられるように、複数の出口チャネル52のうちの少なくとも一部分、任意選択的に全てを、それぞれの出口開口50において、下向きに方向付けることができる。
上記出口チャネル52は、水平に対して25°~50°の角度αで、任意選択的に水平に対して30°~45°の角度αで、任意選択的に水平に対して30°~40°の角度αで下向きに方向付けることができる。
いくつかの実施例では、上記出口チャネル52の第1の部分は、第1の角度αで下向きに方向付けられ、上記出口チャネル52の第2の部分は、第2の角度αで下向きに方向付けられ、任意選択的に、上記出口チャネル52の第3の部分は、第3の角度αで下向きに方向付けられる。例えば、図8a~図8fに示すように、出口チャネル52a及び52bは、第1の角度αで下向きに方向付けられ、出口チャネル52e及び52fは、第2の角度αで下向きに方向付けられ、出口チャネル52c及び52dは、第3の角度αで下向きに方向付けられる。
第3の角度αは、第2の角度αよりも大きくてもよく、任意選択的に、第2の角度αは、第1の角度αよりも大きくてもよい。いくつかの実施例では、第1の角度αは30°である。いくつかの実施例では、第2の角度αは33°である。いくつかの実施例では、第3の角度αは37°である。
いくつかの実施例では、上記出口チャネル52から上記出口開口50を通って吐出される液体が、最初に、全て時計回りに、又は最初に、全て反時計回りにピストン面23上へと方向付けられるように、複数の出口チャネル52を、それぞれの出口開口50において、全て時計回りに、又は全て反時計回りに方向付けることができる。複数の出口チャネル52は、半径方向に対して10°~40°の角度βで、任意選択的に、半径方向に対して10°~35°の角度で方向付けることができる。いくつかの実施形態では、上記出口チャネル52の第1の部分は、半径方向に対して第1の角度βで時計回り又は反時計回りに方向付けてもよく、上記出口チャネル52の第2の部分は、半径方向に対して第2の角度βで時計回り又は反時計回りに方向付けてもよい。第1の角度βは、半径方向に対して10°~15°、任意選択的に10°であってもよく、かつ/又は第2の角度βは、半径方向に対して30°~40°、任意選択的に34°であってもよい。
いくつかの実施例では、上記出口チャネル52から上記出口開口50を通って吐出される液体が、最初に、時計回りにピストン面23上へと方向付けられるように、複数の出口チャネル52の第1のサブセットを、それぞれの出口開口50において、時計回りに方向付けることができる。1つのそのような例を図6、図6a、及び図7に示す。複数の出口チャネル52の第1のサブセットは、半径方向に対して10°~55°の範囲から選択される、任意選択的に半径方向に対して10°、34°、35°、52°の角度βの群から選択される1つ以上の角度βで時計回りに方向付けることができる。
上記出口チャネル52から上記出口開口50を通って吐出される液体が、最初に、反時計回りにピストン面23上へと方向付けられるように、複数の出口チャネル52の第2のサブセットを、それぞれの出口開口50において、反時計回りに方向付けることができる。複数の出口チャネル52の第2のサブセットは、半径方向に対して10°~55°の範囲から選択される、任意選択的に半径方向に対して10°、34°、35°、52°の角度βの群から選択される1つ以上の角度βで反時計回りに方向付けることができる。
上記出口チャネル52から上記出口開口50を通って吐出される液体が、最初に、実質的に半径方向にピストン面23上へと方向付けられるように、複数の出口チャネル52の第3のサブセットを、それぞれの出口開口50において、半径方向に対して0°~10°、好ましくは0°~4°の角度で方向付けてもよい。
時計回りに方向付けられる複数の出口チャネル52の第1のサブセットは、複数の出口チャネル52の1/4~1/2を備えてもよく、又は複数の出口チャネル52の1/4~1/2から形成してもよい。反時計回りに方向付けられる複数の出口チャネル52の第2のサブセットは、複数の出口チャネル52の1/4~1/2を備えてもよく、又は複数の出口チャネル52の1/4~1/2から形成してもよい。半径方向に方向付けられる複数の出口チャネル52の第3のサブセットは、複数の出口チャネル52の1/4~1/3を備えてもよく、又は複数の出口チャネル52の1/4~1/3から形成してもよい。
時計回り又は反時計回りに方向付けられる複数の出口チャネル52の第1及び/又は第2のサブセットは、最初に、ピストン面23の外周ゾーン32内で旋回するように方向付けてもよい。
半径方向に対して0°~10°、好ましくは0°~4°の角度で方向付けられる複数の出口チャネル52の第3のサブセットは、ピストン面23の中央ゾーン30を標的とするように第1の角度αで下向きに方向付けられる上記第3のサブセットの第1の部分と、ピストン面23の中間ゾーン31を標的とするように、第1の角度よりも大きな第2の角度αで下向きに方向付けられる上記第3のサブセットの第2の部分と、を備えてもよい。第1の角度αは、半径方向に対して25°~35°、任意選択的に29°、31°又は35°であってもよく、かつ/又は第2の角度αは、半径方向に対して35°~50°、任意選択的に37°又は45°であってもよい。
供給チャネル49との交差位置における分配チャネル51は、非開口セクションを備え、それによって、供給チャネル49から分配チャネル51に入る液体の全てを横向きに偏向させることができる。
使用時に、流体供給リング5を含む基材コーティング装置1を使用して、複数のチャネルを含む形式の基材2をコーティングすることができる。本方法は、
(a)基材2を垂直に保持することと、
(b)流体供給リング5を使用して、ピストン20の面に液体を供給することと、
(c)ピストン20を用いて基材2の下端部にある複数のチャネルの開放端を通して液体を押し込む又は注入することによって、液体を基材2に導入することと、
(d)基材2の下端部が液体により部分的に充填された後、ステップ(c)において液体を基材に導入している間に、基材2の上端部にある複数のチャネルの開放端に真空を適用することと、
を含む。
本開示の方法を使用して、チャネルの全長にわたって、又はチャネルの長さの一部のみ(すなわち、チャネルの軸方向長さ未満)にわたって、液体により基材2をコーティングすることができる。
実際には、本開示の方法は、典型的には、本明細書に記載される装置のように、基材コーティング装置1を使用することなどによって、繰り返し実行される。
典型的には、本方法のステップ(a)は、基材ホルダ3を使用して基材2を垂直に保持することを含む。一般に、本方法のステップ(a)は、基材2を実質的に垂直に保持することを含む。
手動で又は自動的に、基材2を基材ホルダ3に挿入することができる。基材コーティング装置1は、基材2を基材ホルダ3に挿入する(例えば、自動的に挿入する)ための「ピックアンドプレース(pick-and-place)」デバイス(例えば、ロボット式「ピックアンドプレース」デバイス)を備えてもよい。
典型的には、方法のステップ(b)は、ピストン20が後退(下降)位置にある間に、流体供給リング5を使用して、送達チャンバ21内に、かつピストン面23上に液体を吐出することを含む。典型的には、液体は、単一の流体供給ポート47を通じて分配チャネル51に供給される。流体供給ポート47の上流には、貯蔵容器、ポンプ、バルブ、体積測定センサ、ピストン面23に供給される所定量の液体及び/又は液体の体積流量を制御するための重量/質量センサのうちの1つ以上を設けることができる。
分配チャネル51に流入する液体は、分配チャネル51の周囲を流れるように迂回する。液体の全てが、分配チャネル51の周囲で一方向に流れてもよい。しかしながら、好ましくは、液体が分岐し、液体の一部分が、分配チャネル51の周囲を時計回りに流れ、一部分が分配チャネル51の周囲を反時計回りに流れる。液体は、ピストン面23に、流体供給リング5の少なくとも2つの四分円から、任意選択的に、流体供給リング5の少なくとも3つの四分円から、任意選択的に、流体供給リング5の4つの四分円の全てから、供給することができる。
液体は、複数の出口チャネル52及び出口開口50を通って、ピストン面23上へと分配チャネル51を流出する。
複数の出口チャネル52及び出口開口50を通る液体の吐出は、ピストン面23に向かって下向きに方向付けることができる。液体は、水平に対して25°~50°の角度αで、任意選択的に水平に対して30°~45°の角度αで、任意選択的に水平に対して30°~40°の角度αで下向きに方向付けてもよい。
液体の第1の部分を、第1の角度αで下向きに方向付けてもよく、液体の第2の部分を、第2の角度αで下向きに方向付けてもよく、任意選択的に、液体の第3の部分を、第3の角度αで下向きに方向付けてもよい。第1の角度αは、第2の角度αよりも大きくてもよく、任意選択的に、第3の角度αは、第2の角度αよりも大きくてもよい。
いくつかの実施例では、液体は、例えば、出口チャネル52の全てを時計回り又は反時計回りのいずれかに傾斜させることによって、最初に全て時計回りに、又は最初に全て反時計回りにピストン面へと方向付けることができる。液体は、半径方向に対して10°~40°の角度で、任意選択的に、半径方向に対して10°~35°の角度で方向付けることができる。液体の第1の部分を、第1の角度で時計回り又は反時計回りに方向付けてもよく、液体の第2の部分を、第2の角度で時計回り又は反時計回りに方向付けてもよい。第1の角度は、半径方向に対して10°~15°、任意選択的に10°であってもよく、かつ/又は第2の角度は、半径方向に対して30°~40°、任意選択的に34°であってもよい。
図6及び図7は、液体がピストン面23へ2つ以上の方向で方向付けられる代替例を示す。液体のうちの第1の体積が、最初に、図8eに示すように、出口チャネル52eによって供給される出口開口50eを通してピストン面23に時計回りに方向付けられる。追加的に又は代替的に、液体のうちの第2の体積が、最初に、図8fに示すように、出口チャネル52fによって供給される出口開口50fを通してピストン面23に反時計回りに方向付けられる。追加的に又は代替的に、液体のうちの第3の体積が、最初に、図8a~図8dに示すように、出口チャネル52a~52dによって供給される出口開口50a~50dを通してピストン面23に実質的に半径方向に方向付けられる。
液体のうちの第1の体積及び/又は第2の体積は、最初に、ピストン面23の外周ゾーン32内で旋回するように方向付けられる。
また、最初にピストン面23上へと半径方向に方向付けられる液体の第3の体積の第1の部分を、ピストン面23の中央ゾーン30を標的とするように第1の角度αで下向きに方向付けることができる。出口チャネル52a及び50bによって供給される出口開口50a及び50bを使用してもよく、この機能のために使用してもよい。また、最初にピストン面23上へと半径方向に方向付けられる液体の第3の体積の第2の部分を、ピストン面23の中間ゾーン31を標的とするように、第1の角度αよりも大きい第2の角度αで下向きに方向付けることができる。出口チャネル52c及び50dによって供給される出口開口50c及び50dを使用してもよく、この機能のために使用してもよい。第1の角度αは、半径方向に対して25°~35°、任意選択的に29°、31°又は35°であってもよく、かつ/又は第2の角度αは、半径方向に対して35°~50°、任意選択的に37°又は45°であってもよい。
ステップ(c)において、液体を基材2に押し込む又は注入することによって、基材2の下端部にあるチャネルの開放端を通して、重力に逆らって液体を基材2に導入する。重力に逆らって液体を基材に導入することは、より広いウォッシュコート処理ウィンドウを提供するのを補助することが分かった。液体は、所定の長さまでチャネルの壁に均一にコーティングすることができ、チャネルのコーティング長さの差は、5mm以下、典型的には2mm以下(例えば、1mm以下)である。
好ましくは、連続的に(例えば、停止することなく)液体を基材に導入する。
典型的には、方法のステップ(c)は、基材2の下端部にあるチャネルの開放端を通して、所定量の液体を基材2に導入することを含む。所定量とは、液体の予め定めた体積及び/又は予め定めた質量であり得る。
好ましくは、ピストン20を使用して液体を基材2に導入する。ピストン20は、液体を基材2に迅速に押し込む又は注入するために使用することができる。
一般に、ピストン20は、(i)ピストン20が後退している第1の位置と、(ii)ピストン20が、好ましくはピストンの表面(すなわちピストン面23)が基材2の下端部と当接する第2の位置との間で、シリンダシェル25及びシリンダライナー26内で往復運動する。
シリンダシェル25及びシリンダライナー26内で後退しているピストンは、行程容積を有する送達チャンバ21を画定する。典型的には、行程容積は、基材2に導入される液体の体積以上である。行程容積は、基材2に導入される液体の所定体積(すなわち総体積)と同様又は同じであることが好ましい。
一般に、送達チャンバ21内の液体の全て又は実質的に全ては、ピストン20が第1の位置から第2の位置に移動したときに、基材2に導入される。送達チャンバ21は、典型的には、液体の全体積が基材2に導入され、ピストン20が基材2の下端部に当接したときには、空になる。
一般に、本方法のステップ(d)は、基材2の下端部が液体により部分的に充填された後又は部分的に充填されると、液体を基材2に導入している間に、好ましくは、所定量の液体が基材2に導入されるまで、基材2の上端部にあるチャネルの開放端に連続的に真空を適用することを含む。真空は、0.5~10秒、好ましくは1~7.5秒(例えば2~5秒)など、0.25~15秒にわたって連続的に適用することができる。
基材2に液体が導入された後、基材2を乾燥及び/又はか焼することができる。好適な乾燥条件及びか焼条件は、液体の組成及び基材2の種類に依存する。このような条件は、当技術分野において既知である。
本方法及び本装置を使用して、「ゾーンに分けられた」又は「層状の」触媒、あるいはコーティングされた基材2を製造することができる。
コーティングされた基材2を乾燥及び/又はか焼した後、典型的には、触媒成分を含む第2の液体によりモノリス基材をコーティングするために、本方法を反復することができる。1回目の通過後、2回目の通過で、同じ基材2を異なる液体によりコーティングすることができる。第2の液体は、典型的には、基材2に適用又は導入された第1の液体とは異なる組成を有する。第1の液体と同じ端部から第2の液体を基材2に導入することができる。代替的に、第1の液体とは反対側の端部から第2の液体を基材2に導入することができる。このような方法は、ウォールフローフィルタなどのフィルタリングモノリス基材をコーティングするのに特に有用である。
排出制御デバイス用の基材は、当技術分野において周知であり、一般に、任意のそのような基材2は、発明の方法において、又は本発明の装置と共に使用することができる。基材2は、パーシャルフィルタ基材であり得る(例えば、国際公開第01/80978号又は欧州特許第1057519号に開示されているパーシャルフィルタ基材を参照されたい)。典型的には、パーシャルフィルタ基材は、(例えば、煤粒子などの粒子状物質のための)収集要素と、複数のチャネル(すなわち、排ガスを流すため)とを有し、各チャネルは、少なくとも1つの開放端を有する(好ましくは、各チャネルは、2つの開放端を有する(すなわち、各チャネルは両端が開いている))。
一般に、パーシャルフィルタ基材は、チャネルの境界を画定する複数の壁を有する。典型的には、収集要素は、複数の壁内の複数の偏向部である。各壁は、偏向部を有していなくても、あるいは1つ以上の偏向部を有していてもよい。各偏向部は、基材を通って流れる排ガス中の任意の粒子状物質に対する障害物として作用する。各偏向部は、フラップ又はウイング状の形状を有してもよく、典型的には、各偏向部は、壁の平面から(例えば、壁の平面に対して一定の角度で)外向きに突出している。基材の壁の開口部と各偏向部を組み合わせることが好ましい。壁の各開口部により、1つのチャネルから隣接するチャネルに排ガスが流れることが可能になる。
一般に、基材2がモノリス基材であることが好ましい。本明細書で使用する場合、用語「モノリス基材」は、基材2の長さに沿って長手方向に延びる複数のチャネルを有する基材を指し、各チャネルは、(すなわち、排ガスを流すため)を少なくとも1つの開放端を有する。モノリス基材は、フロースルーモノリス基材であってよい。モノリスは、ウォールフローフィルタなどのフィルタリングモノリス基材であってもよい。
一般に、基材2は、セラミック材料又は金属材料である。基材2がセラミック材料である場合、典型的には、セラミック材料は、炭化ケイ素(SiC)、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、チタン酸アルミニウム、アルミナ、コーディエライト(SiO2-Al2O3-MgO)、ムライト、ポルサイト、及びサーメット(例えば、Al2O3/Fe、Al2O3/Ni又はB4C/Fe、あるいは、これらのうちの任意の2つ以上のセグメントを含む複合体)からなる群から選択することができる。基材2が金属材料である場合、典型的には、金属材料は、Fe-Cr-Al合金、Ni-Cr-Al合金、及びステンレス鋼合金からなる群から選択される。
定義
基材2又は基材ホルダの保持に関して本明細書で使用される、用語「垂直に」は、基材2の中心軸が、垂直から±5°、好ましくは、垂直からの±0(すなわち、測定誤差における完全に垂直)など、垂直から±3°である配置を指す。
出口チャネル52の方向、又は出口開口50から吐出される液体の方向に関して本明細書で使用する場合、用語「下向き」は、高いほうから低いほうへの方向、特に、重力位置エネルギーを減少させる方向を指す。
出口チャネル52の方向、又は出口開口50から吐出される液体の方向に関して本明細書で使用する場合、用語「時計回り」及び「反時計回り」は、基材コーティング装置1の上方から下向き方向に見たときの基材コーティング装置1の中心垂直軸を中心とした回転を指す。
出口チャネル52の方向、又は出口開口50から吐出される液体の方向に関して本明細書で使用する場合、「半径方向に対して」と言及される任意の角度は、水平面内で、かつ、出口開口50から環状本体40の中心まで延びる半径方向線と、出口開口50から出口チャネル52の軸に沿って環状本体40の内部に突出する線との間で出口開口50において測定される角度を指す。
本明細書で使用する場合、「真空」に対する任意の言及は、大気圧よりも低い圧力を指す。用語「真空」は、物質が完全に含まれない空間の文字通りの意味で解釈されるべきではない。基材2に適用される真空の強度は、液体の組成及び使用される基材2の種類に依存する。真空は、閉塞しないように基材2のセルを取り除くのに十分な強さでなければならない。このような真空強度又は低減された圧力は、当技術分野において周知である。
本明細書で使用する場合、用語「所定量」は、所望のコーティング仕様など、特定の製品特性を得るのに十分な、基材2に導入するための液体の総量を指す。この量は、所望の製品特性を達成するために必要とされる液体の総量を発見するために、日常的な実験においてオフラインで決定されるという意味で、「所定」である。このような所定量は、容易に決定することができ、当技術分野における基材をコーティングするための他の方法又は装置使用して求めることができる(例えば、国際公開第99/47260号及び国際公開第2011/080525号を参照されたい)。
基材に導入される送達チャンバ内の液体の量に関して本明細書で使用する場合、用語「実質的に全て」は、液体の体積又は重量の、好ましくは体積の99%以上(例えば99.5%以上)を指す。
流体供給リング5の例示的な構成を、以下の表にまとめる。
Figure 2022525850000002
本開示の更なる態様及び実施形態を以下の節に記載する。
節1. 基材コーティング装置のピストン面上に触媒成分を含む液体を供給するための流体供給リングであって、
流体供給リングの中央ボアと境界を接する内面を備える環状本体と、
液体を受容するための流体供給ポートと、
液体をピストン面に吐出するための、環状本体の内面にある複数の出口開口と、
環状本体の周囲に少なくとも途中まで延びる分配チャネルであって、流体供給ポートと複数の出口開口との間に流体連通を提供する分配チャネルと、
を備える、流体供給リング。
節2. 複数の出口開口は、内面の少なくとも2つの四分円に、任意選択的に、内面の少なくとも3つの四分円に、任意選択的に、内面の4つの四分円全てに設けられている、節1に記載の流体供給リング。
節3. 複数の出口開口は、内面全体の周囲に配置されており、任意選択的に、複数の開口は、内面全体の周囲に等間隔に配置されている、節1又は節2に記載の流体供給リング。
節4. 複数の開口は、26個以上の出口開口、任意選択的に31個以上の出口開口、任意選択的に41個以上の出口開口、任意選択的に51個以上の出口開口を備え、任意選択的に、複数の開口は、28個の開口、又は48個の開口、又は60個の開口から形成される、節1~3のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節5. 分配チャネルから複数の出口開口への流体連通を提供する複数の出口チャネルを更に備え、任意選択的に、複数の出口チャネルは、1.0~3.0mm、好ましくは1.5~3.0mm、より好ましくは2.0~2.5mmの内径を有する、節1~4のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節6. 前記出口開口を通って前記出口チャネルから吐出される液体がピストン面に向かって下向きに方向付けられるように、複数の出口チャネルのうちの少なくとも一部分、任意選択的に全てが、それぞれの出口開口において、下向きに方向付けられる、節5に記載の流体供給リング。
節7. 前記出口チャネルは、水平に対して25°~50°の角度で、任意選択的に水平に対して30°~45°の角度で、任意選択的に水平に対して30°~40°の角度で下向きに方向付けられる、節6に記載の流体供給リング。
節8. 前記出口チャネルの第1の部分は、第1の角度で下向きに方向付けられ、前記出口チャネルの第2の部分は、第2の角度で下向きに方向付けられ、任意選択的に、前記出口チャネルの第3の部分は、第3の角度で下向きに方向付けられる、節6又は節7に記載の流体供給リング。
節9. 第3の角度は、第2の角度よりも大きく、任意選択的に、第2の角度は、第1の角度よりも大きい、節8に記載の流体供給リング。
節10. 前記出口チャネルから前記出口開口を通って吐出される液体が、最初に、全て時計回りに、又は最初に、全て反時計回りにピストン面上へと方向付けられるように、複数の出口チャネルは、それぞれの出口開口において、全て時計回りに、又は全て反時計回りに方向付けられる、節1~9のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節11. 複数の出口チャネルは、半径方向に対して10°~40°の角度で、任意選択的に、半径方向に対して10°~35°の角度で方向付けられる、節10に記載の流体供給リング。
節12. 前記出口チャネルの第1の部分は、半径方向に対して第1の角度で時計回り又は反時計回りに方向付けられており、前記出口チャネルの第2の部分は、半径方向に対して第2の角度で時計回り又は反時計回りに方向付けられている、節10又は節11に記載の流体供給リング。
節13. 第1の角度は、半径方向に対して10°~15°、任意選択的に10°であってもよく、かつ/又は第2の角度は、半径方向に対して30°~40°、任意選択的に34°である、節12に記載の流体供給リング。
節14. 前記出口チャネルから前記出口開口を通って吐出される液体が、最初に、時計回りにピストン面上へと方向付けられるように、複数の出口チャネルの第1のサブセットは、それぞれの出口開口において、時計回りに方向付けられる、節1~9のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節15. 複数の出口チャネルの第1のサブセットは、半径方向に対して10°~55°の範囲から選択される、任意選択的に半径方向に対して10°、34°、35°、52°の角度の群から選択される1つ以上の角度で時計回りに方向付けられる、節14に記載の流体供給リング。
節16. 前記出口チャネルから前記出口開口を通って吐出される液体が、最初に、反時計回りにピストン面上へと方向付けられるように、複数の出口チャネルの第2のサブセットは、それぞれの出口開口において、反時計回りに方向付けられる、節1~9又は14~15のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節17. 複数の出口チャネルの第2のサブセットは、半径方向に対して10°~55°の範囲から選択される、任意選択的に半径方向に対して10°、34°、35°、52°の角度の群から選択される1つ以上の角度で反時計回りに方向付けられる、節16に記載の流体供給リング。
節18. 前記出口チャネルから前記出口開口を通って吐出される液体が、最初に、実質的に半径方向にピストン面上へと方向付けられるように、複数の出口チャネルの第3のサブセットは、それぞれの出口開口において、半径方向に対して0°~10°、好ましくは0°~4°の角度で方向付けられる、節1~9又は14~17のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節19. 時計回りに方向付けられる複数の出口チャネルの第1のサブセットは、複数の出口チャネルの1/4~1/2を備える、節14~18のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節20. 反時計回りに方向付けられる複数の出口チャネルの第2のサブセットは、複数の出口チャネルの1/4~1/2を備える、節16~19のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節21. 半径方向に方向付けられる複数の出口チャネルの第3のサブセットは、複数の出口チャネルの1/4~1/3を備える、節18~20のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節22. 時計回り又は反時計回りに方向付けられる複数の出口チャネルの第1及び/又は第2のサブセットは、最初に、ピストン面の外周ゾーン内で旋回するように方向付けられる、節14~21のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節23. 半径方向に対して0°~10°、好ましくは0°~4°の角度で方向付けられる複数の出口チャネルの第3のサブセットは、ピストン面の中央ゾーンを標的とするように第1の角度で下向きに方向付けられる前記第3のサブセットの第1の部分と、ピストン面の中間ゾーンを標的とするように、第1の角度よりも大きな第2の角度で下向きに方向付けられる前記第3のサブセットの第2の部分と、を備える、節18~22のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節24. 第1の角度は、半径方向に対して25°~35°、任意選択的に29°、31°又は35°であり、かつ/又は第2の角度は、半径方向に対して35°~50°、任意選択的に37°又は45°である、節23に記載の流体供給リング。
節25. 分配チャネルは、環状本体の周囲全体に延びる、節1~24のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節26. 環状本体は、分配チャネルを画定するように共に連結される第1の部品及び第2の部品を備える、節1~25のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節27. 流体供給リングは、第1の部品を第2の部品に封止するための1つ以上のシールを備える、節26に記載の流体供給リング。
節28. 1つ以上のシールは、Oリングシールを含む、節27に記載の流体供給リング。
節29. 分配チャネルは、環状本体の内部にボアを備える、節1~28のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節30. 分配チャネルは、使用時に基材コーティング装置の相補面に対して整合される環状本体の下面に、開放チャネルを備える、節1~28のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節31. 基材コーティング装置の相補面に対して封止するための1つ以上のシールを更に備える、節30に記載の流体供給リング。
節32. 1つ以上のシールは、Oリングシールを含む、節31に記載の流体供給リング。
節33. 環状本体は、実質的に円形、又は円形である、節1~32のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節34. 環状本体は、内面から延びる上面と、内面から延びる下面と、を備える、節1~33のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節35. 上面及び下面は平坦である、節34に記載の流体供給リング。
節36. 上面と下面との間に延びる外面を更に備える、節34~35のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節37. 流体供給ポートは、単一の流体供給ポートである、節1~36のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節38. 流体供給ポートは、流体供給リングの外周に配置されている、節1~37のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節39. 流体供給ポートは、環状本体の外面を通って延びて分配チャネルと連通する供給チャネルを備える、節1~38のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節40. 供給チャネルとの交差位置における分配チャネルは、非開口セクションを備え、それによって、供給チャネルから分配チャネルに流入する液体の全てを横向きに偏向させる、節1~39のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節41. 流体供給リングを基材コーティング装置と位置合わせするための1つ以上の位置決めピンを更に備える、節1~40のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節42. 1つ以上の位置決めピンは、環状本体の上面及び/又は下面から延びる、節41に記載の流体供給リング。
節43. 環状本体は、250mm~350mm、任意選択的に内径267mm~277mm(10.5インチ)、305mm(12インチ)、又は330mm(13インチ)の内径を有する、節1~42のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節44. 環状本体は、流体供給リングを基材コーティング装置に連結するための複数の固定開口を備え、任意選択的に、複数の固定開口は、複数の垂直ボルト穴を含み、複数の垂直ボルト孔は、環状本体を通って延び、かつ分配チャネルの半径方向外側に配置されている、節1~43のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節45. 環状本体は、金属、任意選択的に鋼、任意選択的にステンレス鋼から形成されている、節1~44のいずれか1つに記載の流体供給リング。
節46. 基材コーティング装置であって、
基材を垂直に保持するための基材ホルダであって、基材は複数のチャネルを備える形式のものである、基材ホルダと、
基材の下端部にある複数のチャネルの開放端を介して、又はそれを通して、触媒成分を含む液体を押し込む又は注入することによって、触媒成分を含む液体を基材の下端部に導入するためのピストンと、
基材の上端部にある複数のチャネルの開放端に真空を適用するための真空発生器と、
ピストンの面に液体を供給するための、請節1~45のいずれか1つに記載の流体供給リングと、
を備える基材コーティング装置。
節47. 流体供給リングは、基材を垂直に保持するために基材ホルダの下方に取り付けられている、節46に記載の基材コーティング装置。
節48. ピストンは送達チャンバ内で往復運動可能であり、流体供給リングは、送達チャンバの上端部に、又はその上方に取り付けられている、節46又は節47に記載の基材コーティング装置。
節49. 流体供給リングは、基材を垂直に保持するために、送達チャンバと基材ホルダの下部との間に取り付けられている、節48に記載の基材コーティング装置。
節50. 触媒成分を含む液体により基材をコーティングする方法であって、基材は複数のチャネルを含む形式のものであり、方法は、
(a)基材を垂直に保持することと、
(b)節1~45のいずれか1つに記載の流体供給リングを使用して、ピストンの面に液体を供給することと、
(c)ピストンを用いて基材の下端部にある複数のチャネルの開放端を通して液体を押し込む又は注入することによって、液体を基材に導入することと、
(d)基材の下端部が液体により部分的に充填された後、ステップ(c)において液体を基材に導入している間に、基材の上端部にある複数のチャネルの開放端に真空を適用することと、
を含む、方法。
節51. ステップ(b)において、流体供給リングの少なくとも2つの四分円から、任意選択的に、流体供給リングの少なくとも3つの四分円から、任意選択的に、流体供給リングの4つの四分円の全てから、
液体を供給する、節50に記載の方法。
節52. ステップ(b)において、液体は、ピストン面に向かって下向きに方向付けられる、節50又は51に記載の方法。
節53. 液体は、水平に対して25°~50°の角度で、任意選択的に水平に対して30°~45°の角度で、任意選択的に水平に対して30°~40°の角度で下向きに方向付けられる、節52に記載の方法。
節54. ステップ(b)において、液体の第1の部分が、第1の角度で下向きに方向付けられ、液体の第2の部分が、第2の角度で下向きに方向付けられ、任意選択的に、液体の第3の部分が、第3の角度で下向きに方向付けられる、請求項52又は53に記載の方法。
節55. 第1の角度は、第2の角度よりも大きく、任意選択的に、第3の角度は、第2の角度よりも大きい、節54に記載の方法。
節56. ステップ(b)において、液体は、最初に、全て時計回りに、又は最初に、全て反時計回りにピストン面上へと方向付けられる、節50~56のいずれか1つに記載の方法。
節57. 液体は、半径方向に対して10°~40°の角度で、任意選択的に、半径方向に対して10°~35°の角度で方向付けられる、節56に記載の流体供給リング。
節58. ステップ(b)において、液体の第1の部分が、第1の角度で時計回り又は反時計回りに方向付けられ、液体の第2の部分が、第2の角度で時計回り又は反時計回りに方向付けられる、節50~57のいずれか1つに記載の方法。
節59. 第1の角度は、半径方向に対して10°~15°、任意選択的に10°であり、かつ/又は第2の角度は、半径方向に対して30°~40°、任意選択的に34°である、節58に記載の方法。
節60. 液体のうちの第1の体積が、最初に、ピストン面上へと時計回りに方向付けられる、節50~55のいずれか1つに記載の方法。
節61. 液体のうちの第2の体積が、最初に、ピストン面上へと反時計回りに方向付けられる、節50~55又は節60のいずれか1つに記載の方法。
節62. 液体のうちの第3の体積が、最初に、ピストン面上へと実質的に半径方向に方向付けられる、節50~55又は60~61のいずれか1つに記載の方法。
節63. 液体のうちの第1の体積及び/又は第2の体積が、最初に、ピストン面の外周ゾーン内で旋回するように方向付けられる、節60~62のいずれか1つに記載の方法。
節64. 最初にピストン面上へと半径方向に方向付けられる第3の体積の液体の第1の部分もまた、ピストン面の中央ゾーンを標的とするように第1の角度で下向きに方向付けられ、最初にピストン面上へと半径方向に方向付けられる第3の体積の液体の第2の部分は、ピストン面の中間ゾーンを標的とするように、第1の角度よりも大きな第2の角度で下向きに方向付けられる、節62又は63に記載の方法。
節65. 第1の角度は、半径方向に対して25°~35°、任意選択的に29°、31°又は35°であり、かつ/又は第2の角度は、半径方向に対して35°~50°、任意選択的に37°又は45°である、節64に記載の方法。

Claims (20)

  1. 基材コーティング装置のピストン面上に触媒成分を含む液体を供給するための流体供給リングであって、
    前記流体供給リングの中央ボアと境界を接する内面を備える環状本体と、
    液体を受容するための流体供給ポートと、
    前記液体を前記ピストン面に吐出するための、前記環状本体の前記内面にある複数の出口開口と、
    前記流体供給ポートと前記複数の出口開口との間に流体連通を提供する、前記環状本体の周囲に少なくとも途中まで延びる分配チャネルと、
    を備える流体供給リング。
  2. 前記複数の出口開口は、前記内面の少なくとも2つの四分円に、任意選択的に、前記内面の少なくとも3つの四分円に、任意選択的に、前記内面の4つの四分円全てに設けられており、任意選択的に、前記複数の出口開口は、前記内面全体の周囲に配置されており、任意選択的に、前記複数の開口は、前記内面全体の周囲に等間隔に配置されている、請求項1に記載の流体供給リング。
  3. 前記分配チャネルから前記複数の出口開口への流体連通を提供する複数の出口チャネルを更に備え、任意選択的に、前記出口チャネルから前記出口開口を通って吐出される液体が前記ピストン面に向かって下方に方向付けられるように、前記複数の出口チャネルの少なくとも一部分、任意選択的に全てが、それぞれの出口開口において下向きに方向付けられており、任意選択的に、前記出口チャネルの第1の部分は、第1の角度で下向きに方向付けられており、かつ、前記出口チャネルの第2の部分は、第2の角度で下向きに方向付けられており、任意選択的に、前記出口チャネルの第3の部分は、第3の角度で下向きに方向付けられている、請求項1又は請求項2に記載の流体供給リング。
  4. 前記出口チャネルから前記出口開口を通って吐出される液体が、最初に、全て時計回りに、又は最初に、全て反時計回りに前記ピストン面上へと方向付けられるように、前記複数の出口チャネルは、それぞれの出口開口において、全て時計回りに、又は全て反時計回りに方向付けられている、請求項3に記載の流体供給リング。
  5. 前記出口チャネルの第1の部分は、半径方向に対して第1の角度で時計回り又は反時計回りに方向付けられており、前記出口チャネルの第2の部分は、半径方向に対して第2の角度で時計回り又は反時計回りに方向付けられている、請求項4に記載の流体供給リング。
  6. 前記出口チャネルから前記出口開口を通って吐出される液体が、最初に、時計回りに前記ピストン面上へと方向付けられるように、前記複数の出口チャネルの第1のサブセットは、それぞれの出口開口において、時計回りに方向付けられている、請求項1~3のいずれか一項に記載の流体供給リング。
  7. 前記出口チャネルから前記出口開口を通って吐出される液体が、最初に、反時計回りに前記ピストン面上へと方向付けられるように、前記複数の出口チャネルの第2のサブセットは、それぞれの出口開口において、反時計回りに方向付けられている、請求項1~3又は6のいずれか一項に記載の流体供給リング。
  8. 前記出口チャネルから前記出口開口を通って吐出される液体が、最初に、実質的に半径方向に前記ピストン面上へと方向付けられるように、前記複数の出口チャネルの第3のサブセットは、それぞれの出口開口において、前記半径方向に対して0°~10°、好ましくは0°~4°の角度で方向付けられている、請求項1~3又は6~7のいずれか一項に記載の流体供給リング。
  9. 時計回り又は反時計回りに方向付けられている前記複数の出口チャネルの前記第1及び/又は第2のサブセットは、最初に、前記ピストン面の外周ゾーン内で旋回するように方向付けられる、請求項6~8のいずれか一項に記載の流体供給リング。
  10. 半径方向に対して0°~10°、好ましくは0°~4°の角度で方向付けられた前記複数の出口チャネルの前記第3のサブセットは、前記ピストン面の中央ゾーンを標的とするように第1の角度で下向きに方向付けられる前記第3のサブセットの第1の部分と、前記ピストン面の中間ゾーンを標的とするように、前記第1の角度よりも大きな第2の角度で下向きに方向付けられる前記第3のサブセットの第2の部分と、を備える、請求項8~9のいずれか一項に記載の流体供給リング。
  11. 前記流体供給ポートは、前記流体供給リングの外周に配置されており、任意選択的に、前記流体供給ポートは、前記環状本体の外面を通って延びて前記分配チャネルと連通する供給チャネルを備え、任意選択的に、前記供給チャネルとの交差位置における前記分配チャネルは、非開口セクションを備え、それによって、前記供給チャネルから前記分配チャネルに入る液体の全てを横向きに偏向させる、請求項1~10のいずれか一項に記載の流体供給リング。
  12. 基材コーティング装置であって、
    基材を垂直に保持するための基材ホルダであって、前記基材は複数のチャネルを備える形式のものである、基材ホルダと、
    前記基材の下端部にある前記複数のチャネルの開放端を介して、又はそれを通して、触媒成分を含む液体を押し込む又は注入することによって、前記液体を前記基材の下端部に導入するためのピストンと、
    前記基材の上端部にある前記複数のチャネルの開放端に真空を適用するための真空発生器と、
    前記ピストンの面に前記液体を供給するための、請求項1~11のいずれか一項に記載の流体供給リングと、
    を備える、基材コーティング装置。
  13. 前記流体供給リングは、前記基材を垂直に保持するために前記基材ホルダの下方に取り付けられており、任意選択的に、前記ピストンは送達チャンバ内で往復運動可能であり、前記流体供給リングは、前記送達チャンバの上端部に、又はその上方に取り付けられており、任意選択的に、流体供給リングは、基材を垂直に保持するために、前記送達チャンバと前記基材ホルダの下部との間に取り付けられている、請求項12に記載の基材コーティング装置。
  14. 触媒成分を含む液体により基材をコーティングする方法であって、前記基材は複数のチャネルを含む形式のものであり、前記方法は、
    (a)前記基材を垂直に保持することと、
    (b)請求項1~11のいずれか一項に記載の前記流体供給リングを使用して、ピストンの面に液体を供給することと、
    (c)前記ピストンを用いて前記基材の下端部にある前記複数のチャネルの開放端を通して前記液体を押し込む又は注入することによって、前記液体を前記基材に導入することと、
    (d)前記基材の前記下端部が前記液体により部分的に充填された後、ステップ(c)において前記液体を前記基材に導入している間に、前記基材の上端部にある前記複数のチャネルの開放端に真空を適用することと、
    を含む、方法。
  15. ステップ(b)において、前記液体は、前記流体供給リングの少なくとも2つの四分円から、任意選択的に、前記流体供給リングの少なくとも3つの四分円から、任意選択的に、流体供給リングの4つの四分円の全てから、供給される、請求項14に記載の方法。
  16. ステップ(b)において、前記液体は、前記ピストン面に向かって下向きに方向付けられ、任意選択的に、前記液体の第1の部分が、第1の角度で下向きに方向付けられ、前記液体の第2の部分が、第2の角度で下向きに方向付けられ、任意選択的に、前記液体の第3の部分が、第3の角度で下向きに方向付けられる、請求項14又は15に記載の方法。
  17. ステップ(b)において、前記液体は、最初に、全て時計回りに、又は最初に、全て反時計回りに前記ピストン面上へと方向付けられ、任意選択的に、ステップ(b)において、前記液体の第1の部分が、第1の角度で時計回り又は反時計回りに方向付けられ、前記液体の第2の部分が、第2の角度で時計回り又は反時計回りに方向付けられる、請求項14~16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記液体のうちの第1の体積が、最初に、前記ピストン面上へと時計回りに方向付けられ、かつ/又は
    前記液体のうちの第2の体積が、最初に、前記ピストン面上へと反時計回りに方向付けられ、かつ/又は
    前記液体のうちの第3の体積が、最初に、前記ピストン面上へと実質的に半径方向に方向付けられる、
    請求項14~16のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記液体のうちの前記第1の体積及び/又は前記第2の体積は、最初に、前記ピストン面の外周ゾーン内で旋回するように方向付けられる、請求項18に記載の方法。
  20. 最初に前記ピストン面上へと半径方向に方向付けられる前記液体の前記第3の体積の第1の部分もまた、前記ピストン面の中央ゾーンを標的とするように第1の角度で下向きに方向付けられ、最初に前記ピストン面上へと半径方向に方向付けられる前記液体の前記第3の体積の第2の部分は、前記ピストン面の中間ゾーンを標的とするように、前記第1の角度よりも大きな第2の角度で下向きに方向付けられる、請求項18又は請求項19に記載の方法。
JP2021551900A 2019-03-28 2020-03-27 流体供給リング、並びに関連する装置及び方法 Withdrawn JP2022525850A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962825040P 2019-03-28 2019-03-28
US62/825,040 2019-03-28
PCT/US2020/025106 WO2020198550A1 (en) 2019-03-28 2020-03-27 Fluid feed ring and associated apparatus and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022525850A true JP2022525850A (ja) 2022-05-20

Family

ID=70465258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021551900A Withdrawn JP2022525850A (ja) 2019-03-28 2020-03-27 流体供給リング、並びに関連する装置及び方法

Country Status (9)

Country Link
US (2) US11426754B2 (ja)
EP (1) EP3947930A1 (ja)
JP (1) JP2022525850A (ja)
KR (1) KR20210141474A (ja)
CN (1) CN113508220A (ja)
BR (1) BR112021016702A2 (ja)
CA (1) CA3131891A1 (ja)
GB (1) GB2584944B (ja)
WO (1) WO2020198550A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210220813A1 (en) * 2020-01-16 2021-07-22 Johnson Matthey Public Limited Company Pallet for supporting a catalyst monolith during coating

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10020170C1 (de) 2000-04-25 2001-09-06 Emitec Emissionstechnologie Verfahren zum Entfernen von Rußpartikeln aus einem Abgas und zugehöriges Auffangelement
US3948213A (en) * 1974-10-21 1976-04-06 Universal Oil Products Company Coating-impregnating chamber for catalyst support members
US4557773A (en) * 1981-07-15 1985-12-10 Corning Glass Works Method for selectively manifolding honeycomb structures
USRE33481E (en) * 1987-04-23 1990-12-11 Nordson Corporation Adhesive spray gun and nozzle attachment
DK0428990T3 (da) * 1989-11-16 1995-04-24 N E Chemcat Corp Fremgangsmåde og apparat til påføring af en væskebelægning i en bikagestruktur
US5194154A (en) * 1991-12-05 1993-03-16 The Dow Chemical Company Structure for filter or heat exchanger, composed of a fused single crystal acicular ceramic
US6325853B1 (en) * 1996-07-19 2001-12-04 Nordson Corporation Apparatus for applying a liquid coating with an improved spray nozzle
GB9805815D0 (en) * 1998-03-19 1998-05-13 Johnson Matthey Plc Manufacturing process
FI107828B (fi) 1999-05-18 2001-10-15 Kemira Metalkat Oy Dieselmoottoreiden pakokaasujen puhdistusjärjestelmä ja menetelmä dieselmoottoreiden pakokaasujen puhdistamiseksi
KR20060093347A (ko) * 2004-08-31 2006-08-24 이비덴 가부시키가이샤 배기 정화 시스템
US20070102841A1 (en) * 2005-11-04 2007-05-10 Nordson Corporation Applicators and methods for dispensing a liquid material
US7906079B2 (en) * 2006-12-14 2011-03-15 Catacel Corp. Stackable structural reactor
DE102007012928B4 (de) * 2007-03-19 2009-09-03 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur Einbringung einer katalytischen Beschichtung in die Poren eines keramischen Durchfluß-Wabenkörpers
JP4774418B2 (ja) * 2008-03-27 2011-09-14 東レエンジニアリング株式会社 触媒用スラリー塗布装置
WO2010114132A1 (ja) * 2009-04-03 2010-10-07 株式会社 キャタラー 排ガス浄化用触媒の製造方法及び装置並びにそれに使用するノズル
JP5676877B2 (ja) * 2009-12-28 2015-02-25 ユニ・チャーム株式会社 ノズル装置およびこれを用いて製造された伸縮性シートを有するおむつ
GB201000019D0 (en) 2010-01-04 2010-02-17 Johnson Matthey Plc Coating a monolith substrate with catalyst component
US9139952B2 (en) * 2012-03-08 2015-09-22 James Hangley Applicator for applying resin to a precreased piece of fabric and method of the same
JP5925101B2 (ja) * 2012-10-09 2016-05-25 株式会社キャタラー スラリー供給ノズルとそれを用いた排ガス浄化用触媒の製造装置および製造方法
JP2014188394A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Ngk Insulators Ltd ノズル、及び、そのノズルを用いたハニカムフィルタ製造装置
KR101467404B1 (ko) * 2013-05-02 2014-12-03 희성촉매 주식회사 촉매 정량 공급장치
GB201311615D0 (en) 2013-06-03 2013-08-14 Johnson Matthey Plc Method of coating a substrate with a catalyst component
KR101473813B1 (ko) * 2013-07-15 2014-12-17 주식회사 지오스에어로젤 원단용 기능성 용액 주입시스템 및 이를 이용한 원단의 제작방법
JP6228517B2 (ja) * 2013-11-07 2017-11-08 利雄 村田 含浸装置および含浸方法
GB2520776A (en) * 2013-12-02 2015-06-03 Johnson Matthey Plc Wall-flow filter comprising catalytic washcoat
GB201321367D0 (en) * 2013-12-04 2014-01-22 Johnson Matthey Plc Scavenging unit and method using the same
US9669358B2 (en) * 2015-03-10 2017-06-06 Dürr Systems Ag Methods and apparatus for crossflow reactors
CN107405616A (zh) * 2015-03-30 2017-11-28 巴斯夫公司 多功能涂覆器系统和用于向载体施加催化剂活化涂层和/或溶液的涂覆模块及其方法
ES2705103T3 (es) * 2015-08-07 2019-03-21 Airbus Operations Gmbh Dispositivo y método para aplicar un material de revestimiento líquido a una porción de un elemento de sujeción
KR101916049B1 (ko) * 2015-12-14 2018-11-07 현대자동차 주식회사 촉매가 코팅된 매연 필터
US10717665B2 (en) * 2018-06-14 2020-07-21 Shaoguan University Multi-stage medical sewage sterilization device and method based on graphene nano technologies
US11975351B2 (en) * 2019-01-21 2024-05-07 Nordson Corporation System and method for dispenser control
GB201911702D0 (en) * 2019-08-15 2019-10-02 Johnson Matthey Plc Particulate filters
GB2592258B (en) * 2020-02-21 2024-01-24 Johnson Matthey Plc Improvements in or relating to particulate filters

Also Published As

Publication number Publication date
GB2584944A (en) 2020-12-23
EP3947930A1 (en) 2022-02-09
US11426754B2 (en) 2022-08-30
GB2584944B (en) 2021-08-11
GB202004448D0 (en) 2020-05-13
WO2020198550A1 (en) 2020-10-01
KR20210141474A (ko) 2021-11-23
US20200316638A1 (en) 2020-10-08
CA3131891A1 (en) 2020-10-01
US20220388023A1 (en) 2022-12-08
CN113508220A (zh) 2021-10-15
BR112021016702A2 (pt) 2021-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112930230B (zh) 用于用修补基面涂料涂覆基底的设备和方法
EP3003582B1 (en) Method of coating a substrate with a catalyst component
JP7526178B2 (ja) ウォッシュコートで基材をコーティングするための装置及び方法
JP2022544903A (ja) 微粒子フィルタ
KR20220047573A (ko) 미립자 필터의 처리
JP2015039672A (ja) スラリー供給ノズルとそれを用いた排ガス浄化用触媒の製造装置および製造方法
US20220388023A1 (en) Fluid feed ring and associated apparatus and method
RU2785965C1 (ru) Кольцо для подачи текучей среды и связанные с ним устройство и способ
CN116490331A (zh) 用于用修补基面涂料涂覆基底的设备和方法
RU2778988C1 (ru) Устройство и способ нанесения на подложки покрытия из пористого оксида
CN205995725U (zh) 涂覆工具
US20220362698A1 (en) Apparatus and methods for dry powder coating a filter
KR20180101451A (ko) 모놀리식 기판의 단부 표면을 코팅하는 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20210913

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20220105

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230323

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20230411