JP4187869B2 - 触媒用スラリーの乾燥装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒用スラリーがコートされた触媒担体の触媒用スラリーを乾燥させる触媒用スラリーの乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の環境問題への関心の高まりにともない、内燃機関等の燃焼機関からの排気ガス対策が重要視されてきている。このことは、排気ガスをそのまま排出することは、公害や環境の悪化を引き起こすためである。このため、これらの排気ガスは触媒コンバータ等を用いて浄化された後に大気中に排出されている。
【０００３】
一般的な触媒コンバーターは、耐熱性セラミックス、耐熱性金属等で形成された触媒担体と、この触媒担体表面にもうけられた耐熱性多孔質層と、この耐熱性多孔質層に担持された触媒成分と、から構成されている。ここで、耐熱性多孔質層は、触媒成分を担持する触媒担体として機能を有し、高温の排気ガス中で安定なアルミナ等よりなる多孔質体により形成される。
【０００４】
この耐熱性多孔質層は、アルミナ等よりなる耐熱性粉末を主な成分とするスラリーである触媒用スラリーを調整した後に、触媒担体にコートし、この触媒用スラリーを乾燥、焼成することで形成される。ここで、触媒用スラリーを触媒担体にコートした後に乾燥させることは、その後の焼成工程において、均質な耐熱性多孔質層を形成するために重要な処理である。具体的には、触媒用スラリーの乾燥が不十分であると、焼成後の耐熱性多孔質層に割れや、触媒担体からの剥離が生じていた。
【０００５】
上述したように、触媒担体にコートされた触媒用スラリーを乾燥させることは重要なことである。
従来の触媒用スラリーの乾燥方法としては、触媒用スラリーがコートされた触媒担体にエアーを供給し、このエアーにより乾燥させる方法があった。すなわち、触媒用スラリーがコートされた触媒担体にエアーを供給することで、触媒用スラリーがこのエアーと接触することにより乾燥させられる。触媒担体へ供給されるエアーは、触媒コンバータに組み付けられたときに排気ガスが流れる流路である触媒担体の軸方向の一端の端面から他端の端面から抜けるように供給される。この触媒担体に供給されるエアーには、加熱された熱風が用いられている。
【０００６】
このような乾燥方法を用いている従来の触媒用スラリーの乾燥装置としては、触媒担体に対向する位置に複数の開口部を有し、エアー供給室を形成する本体部と、本体部の一つの側面に接続され本体部の内部にエアーを導入するエアー発生手段と、を有する乾燥装置がある。この乾燥装置は、本体部に接続されたエアー発生手段により発生したエアーを、本体部のエアー供給室を通って、複数もうけられた開口部から触媒担体に吹き出させることで、触媒用スラリーがコートされた触媒担体を乾燥させる。
【０００７】
しかしながら、従来の乾燥装置は、効率よく触媒担体にエアーを供給できなくなっていた。すなわち、この乾燥装置では、エアー発生手段から導入されるエアーがエアー供給室によりその流れる方向を変えるだけであるため、触媒担体に供給されるエアーにばらつきが生じるという問題を有していた。ここで、エアーのばらつきとは、複数の開口部のそれぞれから触媒担体に供給されるエアーの流量、および各開口部から供給されるエアーの触媒担体の径方向の断面における部分的な流量のばらつきである。
【０００８】
このように、エアーにばらつきが生じるようになると、触媒用スラリーを乾燥させるために、過剰なエアーが供給されるようになり、この結果として、エアーのロスが生じることとなる。このため、触媒用スラリーの乾燥にかかるコストの増大、さらには乾燥装置が大型化するという問題を有していた。
また、触媒用スラリーの乾燥方法として、触媒用スラリーがコートされた触媒担体にマイクロ波を照射し、このマイクロ波により触媒用スラリーの水分を蒸発させることで取り除き、乾燥させる方法がある。
【０００９】
しかしながら、このマイクロ波を照射する乾燥方法においても、電波漏れの防止等のために乾燥装置が大型化するという不具合を有していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、触媒用スラリーがコートされた触媒担体にエアーを供給することで触媒用スラリーを乾燥させる乾燥装置において、触媒担体に供給されるエアーのロスが抑えられた触媒用スラリーの乾燥装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明者等は触媒担体に供給されるエアーを整流化することで上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明の触媒用スラリーの乾燥装置は、触媒用スラリーがコートされた触媒担体の軸方向の一端の端面にエアーを供給して触媒用スラリーを乾燥させる触媒用スラリーの乾燥装置において、複数の開口部を有し、エアー供給室を形成する本体部と、各開口部にもうけられ他端側に触媒担体の端面にエアーを供給するエアー供給口が開口する筒状の整流筒部と、整流筒部の内部で開口部を覆うように配置された流量調整部材と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の触媒用スラリーの乾燥装置は、本体部の開口部に整流筒部をもうけることで、エアーを触媒担体の軸方向の端面に垂直に供給することができるとともに、触媒担体の端面におけるエアーのばらつきを抑えることができる。さらに、流量調整部材により、複数の触媒担体のそれぞれに供給されるエアーの流量および流速を均一化することができる。このため、本発明の触媒用スラリーの乾燥装置は、触媒担体内を流れるエアーが均一に触媒用スラリーに接触できるようになるため、エアーのロスにより生じていた乾燥におけるコストの上昇を抑えることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の触媒用スラリーの乾燥装置は、触媒用スラリーがコートされた触媒担体の軸方向の一端の端面にエアーを供給して触媒用スラリーを乾燥させる触媒用スラリーの乾燥装置である。すなわち、触媒用スラリーがコートされた触媒担体の一端の端面にエアーを供給することで、触媒用スラリーとエアーが接触し、このエアーに触媒用スラリーの水分が拡散されることにより、触媒用スラリーを乾燥させる乾燥装置である。ここで、エアーが供給される触媒担体の軸方向とは、この乾燥装置により乾燥された触媒担体を用いて製造される触媒コンバータにおいて、排気ガスが通過する方向を示す。
【００１４】
本発明の触媒用スラリーの乾燥装置は、本体部と、整流筒部と、流量調整部材と、を有する。
本体部は、複数の開口部を有し、エアー供給室を形成する。すなわち、この本体部は、外部から導入されるエアーをエアー供給室を通って、複数の開口部からそれぞれの触媒担体に供給する。複数の開口部が本体部に開口することで、多数の触媒担体に同時にエアーを供給することができる。
【００１５】
整流筒部は、各開口部にもうけられ他端側に触媒担体の端面にエアーを供給するエアー供給口が開口する筒状の部材よりなる。整流筒部は、その内部をエアー供給室からのエアーが通過する。この整流筒部は、筒状部材であり、エアーがこの内部を通過することで、エアーの方向および流量の部分的なばらつきが解消される。すなわち、整流筒部に導入されたばかりのエアーは、流量に部分的なばらつきが生じているが、整流筒部の先端部のエアー供給口までエアーが流れる間にばらつきが解消されるようになる。また、整流筒部をエアーが通過することで、エアーの流れる方向が、整流筒部の軸ののびる方向に規定される。
【００１６】
整流筒部の触媒担体と対向するエアー供給口の開口部は、エアーが供給される触媒担体の端面と同じあるいは端面より大きく形成されている。すなわち、触媒担体の端面より他端側の開口部が小さくなると、触媒担体にエアーが十分に供給できなくなり、乾燥に要するコストが上昇する。
流量調整部材は、整流筒部の内部で開口部を覆うように配置される。この流量調整部材を整流筒部内にもうけることで、それぞれの整流筒部から触媒担体に供給されるエアーの流速を調整し、複数の触媒担体を同時に均等に乾燥させることができる。
【００１７】
流量調整部材は、整流筒部内にもうけられた抵抗体であることが好ましい。すなわち、流量調整部材は、整流筒部内をエアーが流れにくくすることで、流量を調整する部材である。流量調整部材は、具体的には、多数の貫通孔を有するパンチング板をあげることができる。
流量調整部材は、エアーの流量を調節する流量調節手段を有することが好ましい。すなわち、それぞれの整流筒部に流量調節手段を有することで、整流筒部ごとのエアーの流量を調整することができる。流量調節手段を有することで、エアー供給室に導入されるエアーの流速によらず、触媒担体に供給されるエアーの流量を適正な流量とすることができ、適正なエアー流量で触媒用スラリーが乾燥できる。
【００１８】
エアーは、６０℃以上に加熱されていることが好ましい。触媒担体に供給されるエアーが加熱されていることで、触媒用スラリーから水分を蒸発させ、素早く乾燥させることができる。
エアーは、触媒担体に５〜１５ｍ／ｓの流速で供給されることが好ましい。すなわち、触媒担体に供給されるエアーの流速が５ｍ／ｓ未満では、触媒用スラリーから蒸発した水分が触媒用スラリーの近傍にとどまりやすくなり、乾燥時間がかかるようになる。また、エアーの流速が１５ｍ／ｓを超えると、触媒担体にコートされたスラリーが触媒担体表面で流動するようになり、触媒担体表面でのスラリー層の厚さにばらつきが生じるようになり好ましくない。
【００１９】
乾燥装置は、触媒担体にマイクロ波および／または高周波を照射するマイクロ波照射手段を有することが好ましい。触媒用スラリーを乾燥させるときに、エアーにより触媒用スラリー表面の水分を蒸発させるだけでなく、マイクロ波および／または高周波を照射することで、触媒用スラリーの内部から水分を蒸発させ、乾燥に要する時間を大幅に短縮する。
【００２０】
マイクロ波照射手段は、０．５〜２ｋＷの触媒担体一個当たりの出力を有することが好ましい。マイクロ波照射手段の出力は、従来のマイクロ波の照射による触媒用スラリーの乾燥装置に用いられている出力である０．５〜２ｋＷの出力で十分である。
触媒担体は、軸方向に管状通路を有する触媒担体であることが好ましい。このような触媒担体としては、具体的には、ハニカム担体等の担体をあげることができる。
【００２１】
本発明の触媒用スラリーの乾燥装置において、整流筒部の軸方向の長さは、触媒担体の一端の端面に供給されるエアーがそのばらつきがなくなるだけの長さがあればよい。ここで、整流筒部の軸方向の長さは、本体部に導入されるエアーの流速および流量により異なるため、一概に決定できるものでない。
また、本発明の触媒用スラリーの乾燥装置は、触媒用スラリーがコートされた触媒担体を保持する担体保持体を有することが好ましい。この担体保持体は、エアーの触媒担体内への供給を阻害しないように触媒担体を保持できる。
【００２２】
本発明の触媒用スラリーの乾燥装置は、触媒用スラリーがコートされた触媒担体を乾燥装置の本体部にもうけられた整流筒部の先端方向に、整流筒部と触媒担体との軸が同一直線状となるような位置に保持し、この状態でエアーを供給することにより触媒用スラリーから水分を取り除くことができる。
この担体保持体を連続的に供給することで、本発明の触媒用スラリーの乾燥装置は、触媒用スラリーの乾燥を連続的に行うことができる。
【００２３】
本発明の触媒用スラリーの乾燥装置は、本体部に接続されたエアー発生手段によりエアーを発生させ、このエアーを本体部のエアー供給室に導入することで、本体部に開口する開口部からエアーを吹き出させる。このとき、本体部の開口部には、流量調整部材および整流筒部がもうけられているため、触媒担体に供給されるエアーの流速および流量が所定量に調節される。
【００２４】
本発明の触媒用スラリーの乾燥装置は、本体部のエアー供給口に整流筒部および流量調整部材を有することで、触媒担体にコートされた触媒用スラリーに均一なエアーを供給できる。このため、乾燥におけるエアーのロスが抑えられ、触媒用スラリーの乾燥にかかるコストを抑えることができる。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
（実施例）
本発明の実施例として、図１の触媒用スラリーの乾燥装置を製造した。
本実施例の触媒用スラリーの乾燥装置は、１２本の触媒担体にエアーを一度に供給できる乾燥装置であり、エアーを触媒担体に供給するためのエアー供給室を形成した本体部１０と、本体部１０の開口部１１の形状を保持して鉛直上方にのびる筒状部材よりなる整流筒部２０と、整流筒部２０内に本体部１０の開口部１１を覆うように本体部の上面にもうけられた抵抗板３０と、本体部１０にエアーを導入する送風装置（図示せず）と、送風装置と本体部１０とを接続するエアーパイプ４０と、を有している。また、この乾燥装置には、触媒用スラリーがコートされた触媒担体６０を整流筒部２０と同軸的に保持する乾燥トレイ５０および、マイクロ波照射手段（図示せず）がもうけられている。
【００２６】
さらに、本実施例の触媒用スラリーの乾燥装置において、整流筒部２０近傍の構成を図２に、抵抗板３０を構成するパンチング板２１を図３に、乾燥トレイ５０の触媒担体６０の保持部を図４に示した。
本体部１０は、直方体の箱状の容器により形成され、その内部にエアー供給室１２が区画され、その上面に直径が１０３ｍｍの開口部１１が１２個開口している。さらに、この本体部１０の一つの側面にエアーパイプ４０が連結され、このエアーパイプ４０から、エアー供給室１２にエアーが供給される。
【００２７】
整流筒部２０は、本体部１０の開口部１１を保持した状態で鉛直上方にのびるとともにその先端側にエアー供給口が形成された筒状部材であり、その内部をエアー供給室１２からのエアーが通過する。整流筒部２０は、その軸方向の長さが１５０ｍｍであり、筒の内径が１１０ｍｍであった。
抵抗板３０は、整流筒部２０の内部で、本体部１０の開口部１１を覆うようにもうけられ、その開口量を制御できる通気孔が開口する多孔板である。この多孔板は、パンチング板３１を三枚積層して形成されている。このパンチング板３１は、直径が１２０ｍｍ、厚さが２ｍｍの円板であり、直径５ｍｍの貫通孔３２が８ミリ間隔で開口している。さらに、このパンチング板３１の外周面の一部に、径方向にのびるハンドル３３が取り付けられている。
【００２８】
抵抗板３０は、それぞれのパンチング板３１を円板の中心に対して位相を変化させることができるように積層されている。抵抗板３０は、ハンドル３３を用いてパンチング板３１を回転させることで、抵抗板３０に開口する通気孔の開口量を変化させる。この結果、抵抗板３０を通過するエアーの流速および流量を制御できる。
【００２９】
送風装置は、エアーを加熱するバーナーを有するファンが用いられた。具体的には、ファンにより流速を与えられたエアーをバーナーで加熱することで、乾燥装置に熱風を供給する装置である。
乾燥トレイ５０は、触媒用スラリーがコートされた触媒担体６０を軸方向の両端面が遮蔽されない状態で垂直に保持するとともに、触媒担体６０の端面が乾燥装置のエアー供給口２１に対向する位置に配置する部材である。詳しくは、この乾燥トレイ５０は、直径が１０３ｍｍの通風口５１が開口するとともに、通風口５１の開口端部に触媒担体６０の一端の外周面部を保持するフランジ部５３を有する板状の部材である。なお、この通風口５１には、触媒担体６０を保持したときに、触媒担体６０が通風口５１を貫通して落下しないように、通風口５１に中心に向かってのびる保持ツメ５２がもうけられている。この保持ツメ５２は、その長さが触媒担体の外壁の厚さであるため、エアーが触媒担体６０に供給されることを阻害しない。
【００３０】
触媒担体６０は、この乾燥トレイ５０に一端の端面が通風口５１と連通されるように保持される。すなわち、乾燥トレイ５０に対して垂直に保持されたときに、乾燥トレイ５０の下方から供給されたエアーが通風口５１を通過して触媒担体６０に供給される。
マイクロ波照射手段は、出力が３ｋＷのマグネトロンを６個備え、合計で１８ｋＷの出力を有する。また、照射されるマイクロ波の周波数は、２４５０ＭＨｚであった。
【００３１】
（評価）
本実施例の触媒用スラリーの乾燥装置の評価として、実際に触媒用スラリーがコートされた触媒担体の触媒用スラリーを乾燥させた。
まず、主成分がアルミナであり固形分が４６％に調整されたコーティングスラリーを触媒担体にコートした。このとき、直径１０３ｍｍ、長さ１５５ｍｍ、４００セル／平方インチ、壁厚４ミル（うす壁）、体積１．３ｌのコーディエライト製の触媒担体が用いられた。
【００３２】
つづいて、乾燥トレイの通風口の開口部に触媒用スラリーがコートされた触媒担体をセットした。この触媒担体を保持した状態で、乾燥トレイを乾燥装置の本体部の上方の所定の位置に移動させた。この所定の位置とは、乾燥トレイに開口する通風口が、本体部からのびる整流筒部の先端のエアー供給口の開口部から５ｍｍの位置に開口する位置である。
【００３３】
乾燥トレイを所定の位置に配した状態で、送風装置を作動させ、加熱されたエアーを本体部に供給する。本体部に供給されたエアーは、本体部内から本体部の上方に開口するエアー供給口を通って乾燥トレイの通風口に向かって供給される。このとき、エアー供給口を通過するエアーは、温度が９０℃、流速１０ｍ／ｓに制御されていた。
【００３４】
さらに、このエアー供給時には、マイクロ波照射手段を稼働させ、１８ｋＷのマイクロ波を照射した。
この乾燥により、６分で乾燥率が９０％に達した。
本実施例の触媒用スラリーの乾燥装置は、整流筒部により、触媒担体の部分により生じていたエアーのばらつきが抑えられている。さらに、抵抗板によりそれぞれの触媒担体にエアーが均一な流速で供給できる。このため、複数の触媒担体において、エアーのばらつきが生じなくなり、触媒用スラリーの乾燥が均一に行われるようになる。この結果、触媒担体に供給されるエアーにロスが生じなくなり、乾燥処理にかかるコストの上昇を抑えることができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の触媒用スラリーの乾燥装置は、本体部の開口部に整流筒部および流量調整部材を有することで、それぞれの触媒担体に供給されるエアーがロス無く触媒担体に供給できることから、供給されたエアーが均一に触媒用スラリーに接触できるようになる。この結果として、いずれの触媒担体においても均一に触媒用スラリーが乾燥でき、触媒用スラリーの乾燥にかかるコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の触媒用スラリーの乾燥装置を示した図である。
【図２】 実施例の触媒用スラリーの乾燥装置のエアー供給口の断面を示した図である。
【図３】 実施例の触媒用スラリーの乾燥装置の整流板を構成するパンチング板を示した図である。
【図４】 実施例の触媒用スラリーの乾燥装置における乾燥トレイにより触媒担体を所定の位置に保持したときの図である。
【符号の説明】
１０…本体部 １１…開口部 １２…エアー供給室
２０…整流筒部 ２１…エアー供給口 ３０…抵抗板
３１…パンチング板 ３２…貫通孔 ３３…ハンドル
４０…エアーパイプ ５０…乾燥トレイ ５１…通風口
５２…保持ツメ ５３…フランジ部 ６０…触媒担体

Claims (6)

1. 触媒用スラリーがコートされた触媒担体の軸方向の一端の端面にエアーを供給して該触媒用スラリーを乾燥させる触媒用スラリーの乾燥装置において、
   複数の開口部を有し、エアー供給室を形成する本体部と、
   各該開口部にもうけられ他端側に該触媒担体の該端面に該エアーを供給するエアー供給口が開口する筒状の整流筒部と、
   該整流筒部の内部で該開口部を覆うように配置された流量調整部材と、
   を有することを特徴とする触媒用スラリーの乾燥装置。
2. 前記流量調整部材は、前記エアーの流量を調節する流量調節手段を有する請求項１記載の触媒用スラリーの乾燥装置。
3. 前記エアーは、６０℃以上に加熱されている請求項１記載の触媒用スラリーの乾燥装置。
4. 前記エアーは、前記触媒担体に５〜１５ｍ／ｓの流速で供給される請求項１記載の触媒用スラリーの乾燥装置。
5. 前記乾燥装置は、前記触媒担体にマイクロ波および／または高周波を照射するマイクロ波照射手段を有する請求項１記載の触媒用スラリーの乾燥装置。
6. 前記マイクロ波照射手段は、０．５〜２ｋＷの触媒担体一個当たりの出力を有する請求項５記載の触媒用スラリーの乾燥装置。

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