JP5059790B2 - 触媒装置及び触媒フィルタユニット - Google Patents

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Description

本発明は、触媒装置及び触媒フィルタユニットに関する。
従来、ディーゼルエンジンなどの内燃機関からの排気ガスを浄化するための触媒装置には、排気ガス中に含まれるパティキュレートマター（以下、ＰＭという。）の捕集効率が高いハニカムフィルタが用いられている（例えば、特許文献１参照。） 。
図９は、ハニカムフィルタ８００を説明するために示す図である。ハニカムフィルタ８００は、図９に示すように、多孔質の隔壁８０２によって仕切られた多数の流通孔を有するハニカム構造体からなり、一方の端面において一部の流通孔（符号８０４参照。）の端部が封止され、他方の端面において残余の流通孔（符号８０６参照。）の端部が封止された構造を有する 。排気ガスは、ハニカムフィルタ８００の流入側の端面における封止されていない流通孔８０６に流入し、多孔質の隔壁８０２を通って、吐出側端面における封止されていない流通孔８０４から排出される。この際に多孔質の隔壁８０２がフィルタとなり、排気ガス中のＰＭが多孔質の隔壁８０２に捕集される。
この場合において、捕集されたＰＭが次第に多孔質の隔壁８０２内に堆積するのをそのまま放置しておくと、ハニカムフィルタ８００の性能が低下するため、ＰＭがある程度堆積した時点でハニカムフィルタ８００を加熱することにより堆積したＰＭを燃焼除去し、ハニカムフィルタ８００の機能を回復させるようにしている。なお、ハニカムフィルタ８００でのＰＭ の燃焼効率を増加させるため、多孔質の隔壁８０２に酸化触媒等の触媒を担持させる場合もある。
しかしながら、ハニカムフィルタ８００においては、ＰＭを燃焼除去する場合に、比較的小さいＰＭ（粒径０．０２μｍ程度）は燃焼除去されるが、比較的大きいＰＭ（粒径２μｍ程度）は燃焼されずに多孔質の隔壁８０２内に残存してしまう。このため、この残存したＰＭが堆積してハニカムフィルタ８００の目詰まりを生じさせ、ハニカムフィルタ８００の排気ガス浄化性能を極端に低下させてしまうという問題がある。
図１０は、このような問題を解決することを可能とした従来の触媒装置９００を説明するために示す図である。図１０（ａ）は従来の触媒装置９００の正面図であり、図１０（ｂ）は従来の触媒装置９００の背面図であり、図１０（ｃ）は従来の触媒装置９００の左側面図であり、図１０（ｄ）は図１０（ｃ）のＡ−Ａ’面における部分断面図であり、図１０（ｅ）は図１０（ｄ）のＢ−Ｂ’面における断面図である。
従来の触媒装置９００は、図１０に示すように、排気ガス通路に配置される触媒フィルタ９１０を有する触媒装置である（例えば、特許文献２参照。）。触媒フィルタ９１０は、排気ガスの流入方向９３０ａに対して略垂直に配置された回転軸９２２と、触媒を担持する複数の羽根９２４が回転軸９２２とともに回転する羽根車９２０とを備える。
従来の触媒装置９００によれば、羽根９２４の表面にＰＭを衝突させることにより、粒径の大きなＰＭが粉砕され細かくなるため、触媒とＰＭとの接触機会を増加させることができる。また、羽根９２４の表面にＰＭを衝突させる構成としたことにより、フィルタが目詰まりしなくなり、触媒装置の排気ガス浄化性能を長期にわたり維持することが可能となる。
特開２００１−２６９５８５号公報 特開２００６−１４２１３３号公報
しかしながら、従来の触媒装置９００においては、触媒フィルタの構造が複雑であるため、製造加工が容易ではないという問題がある。また、触媒フィルタの構造が複雑であるため、触媒装置の体積を小さくするのも容易ではないという問題がある。また、触媒フィルタの構造が複雑であるため、触媒装置の重量を軽くするのも容易ではないという問題がある。さらにまた、触媒装置の重量を軽くするのが容易ではないため、熱容量を小さくすることが容易ではなく、そのため使用開始時に触媒フィルタの温度を迅速に高くして触媒性能を迅速に高くすることも容易ではないという問題がある。さらにまた、触媒フィルタの構造が複雑であるため、流体の通過抵抗を低くする（言い換えれば触媒装置の圧力損失を低くする）のも容易ではないという問題がある。
なお、上記の問題は、従来の触媒装置９００を、内燃機関からの排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置として用いた場合のみならず、グラビア印刷などの印刷工程で生じる排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置として用いた場合にも同様に生じ得る問題である。
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、製造加工が容易で、触媒装置の体積を小さくするのが容易で、触媒装置の重量を軽くするのが容易で、使用開始時に触媒性能を迅速に高くすることが容易で、かつ、圧力損失を低くすることが容易な触媒装置を提供することを目的とする。また、このような触媒装置に好適に用いることができる触媒フィルタユニットを提供することを目的とする。
（１）本発明の触媒装置は、流体の流れを形成する流体回路に配置される触媒フィルタを備える触媒装置であって、前記触媒フィルタとして、流体の流れ方向に沿って直列に配置される複数の触媒フィルタを備え、前記複数の触媒フィルタのそれぞれは、複数の流体通過孔を有する触媒反応用金属板からなることを特徴とする。
このため、本発明の触媒装置によれば、複数の流体通過孔を有する触媒反応用金属板からなる複数の触媒フィルタを、流体回路中に直列に配置するだけの単純な構造を有するため、製造加工が容易で、触媒装置の体積を小さくするのが容易で、触媒装置の重量を軽くするのが容易で、使用開始時に触媒性能を迅速に高くすることが容易で、かつ、圧力損失を低くするのが容易な触媒装置を提供することが可能となる。
また、本発明の触媒装置によれば、流体の流れ方向に沿って直列に配置される複数の触媒フィルタが吸音部材として機能するため、流体が触媒装置を通過する際の音圧レベルを低減することも可能となる。
本発明の触媒装置においては、流体通過孔は、プレス加工、切削加工、エッチング加工などの公知の加工方法によって形成することができる。
本発明の触媒装置においては、流体として、内燃機関からの排気ガスや印刷工程で生じる排気ガスを使用することが可能である。このような場合には、これらの排気ガスを浄化する際の排気ガス浄化性能を高くすることができる。
本発明の触媒装置においては、流体として、燃料ガス及び酸化性ガスが混合された混合ガスを使用することも可能である。このような場合には、このような混合ガスを触媒燃焼させる際の燃焼性能を高くすることができる。
（２）上記（１）に記載の触媒装置においては、前記流体通過孔は、前記触媒反応用金属板に０．５ｍｍの膨張処理を施したときにも前記流体通過孔が消失しない大きさを有し、前記触媒反応用金属板の開口率は、１０％〜４０％であることが好ましい。
この明細書において「０．５ｍｍの膨張処理」とは、触媒反応用金属板を仮想的に３次元的に０．５ｍｍだけ膨張させる処理のことをいう。すなわち、仮に流体通過孔が１ｍｍ以下の直径を有する円形孔であった場合には、当該流体通過孔に０．５ｍｍの膨張処理を施すことにより当該流体通過孔は消失する。その一方において、仮に流体通過孔が１ｍｍを超える直径を有する円形孔であった場合には、当該流体通過孔に０．５ｍｍの膨張処理を施すことによっても当該流体通過孔は消失しない。
ところで、触媒燃焼効率を高くするためには、一般的には触媒フィルタを網のような形状にして触媒フィルタの表面積を大きくすることが考えられる。しかしながら、この場合には、触媒フィルタの圧力損失が高くなってしまい、多量の流体を効率良く処理することができなくなる。
これに対して、本発明の触媒装置によれば、流体通過孔が、触媒反応用金属板に０．５ｍｍの膨張処理を施したときにも流体通過孔が消失しない大きさを有するため、流体通過孔が比較的大きなものとなる。このため、触媒装置の圧力損失を低減することが可能となり、多量の流体を効率良く処理することが可能となる。
また、本発明の触媒装置によれば、触媒反応用金属板の開口率が４０％以下であるため、比較的大きな面積の触媒反応用金属板の表面に流体を接触させることが可能となり、触媒燃焼効率を高く維持することが可能となる。また、触媒反応用金属板の開口率が１０％以上であるため、触媒装置の圧力損失を低減することが可能となる。これらの観点から言えば、触媒反応用金属板の開口率は、１５％〜３５％であることがより好ましい。
なお、本発明の触媒装置がディーゼルエンジンなどのように多量のＰＭを含む排気ガスを排出する内燃機関からの排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置である場合には、上記したように、流体通過孔が比較的大きなものであることから、ＰＭの目詰まりを十分に防止することも可能となる。
また、本発明の触媒装置が２サイクルエンジンなどのように多量の未燃焼燃料や潤滑油を含む排気ガスを排出する内燃機関からの排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置である場合にも、上記したように、流体通過孔が比較的大きなものであることから、未燃焼燃料や潤滑油の目詰まりを十分に防止することも可能となる。
従って、本発明の触媒装置を用いることによって、刈払機、自動二輪車、船外機、自動車、軽トラック、トラック、ディーゼル機関車、ヘリコプタなどから排出される多量の排気ガスを効率良く処理することが可能となる。本発明の触媒装置を用いた場合、１００，０００−１以上という高いＳＶ値を得ることが可能である。
なお、本発明の触媒装置においては、触媒反応用金属板は、複数の流体通過孔に加えて、流体通過孔よりも小さな開口面積を有する１又は複数の予備流体通過孔や、触媒フィルタを固定するための固定孔を有していてもよい。
（３）上記（１）に記載の触媒装置においては、前記流体通過孔は、前記触媒反応用金属板に１．０ｍｍの膨張処理を施したときにも前記流体通過孔が消失しない大きさを有することが好ましい。
このように構成することにより、流体通過孔がさらに大きなものとなることから、触媒装置の圧力損失をさらに低減することが可能となる。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の触媒装置においては、前記触媒反応用金属板における各流体通過孔は、流体が渦を巻きながら流れるように、形状、大きさ及び配置が決定されていることが好ましい。
このように構成することにより、多量の流体を処理する場合であっても、流体の流れをスムーズなものに維持しながら、流体と触媒反応用金属板との反応断面積を高くすることができ、触媒燃焼効率を高く維持することが可能となる。
（５）上記（４）に記載の触媒装置においては、前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンは、回転対称性を有し、前記複数の触媒反応用金属板のうち隣接して配置される２つの触媒反応用金属板に着目したとき、下流に配置される前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンは、上流に配置される前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンを基準として回転方向に沿って所定角度だけずれて構成されていることが好ましい。
このように構成することにより、触媒フィルタを通過する際に流体が渦を巻きながら流れるような状態を容易に実現することができる。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の触媒装置においては、前記触媒反応用金属板の厚さは、０．３ｍｍ以上であることが好ましい。
このように構成することにより、触媒フィルタの機械的強度を十分に高くすることが可能となり、多量の流体を処理する場合であっても、流体の流れによって触媒フィルタが変形して劣化するのを抑制することが可能となる。この観点から言えば、触媒反応用金属板の厚さは、０．５ｍｍ以上であることがより好ましく、１ｍｍ以上であることがさらに好ましい。
（７）上記（１）〜（６）のいずれかに記載の触媒装置においては、各触媒反応用金属板は、１．０ｍｍ〜５０ｍｍの間隔で配置されることが好ましい。
このように構成することにより、触媒フィルタの大きさにもよるが、触媒フィルタを通過する際に流体が渦を巻きながら流れるような状態を容易に実現することができる。この観点から言えば、各触媒反応用金属板は、１．０ｍｍ〜３０ｍｍの間隔で配置されることがより好ましく、１．５ｍｍ〜１０ｍｍの間隔で配置されることがさらに好ましい。
（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の触媒装置においては、前記触媒反応用金属板は、前記複数の流体通過孔に対応する複数の貫通孔を有するＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板と、前記Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板に熱処理を施すことにより前記Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板の表面に形成されるＡｌ ２ Ｏ ３ 被覆層と、前記Ａｌ ２ Ｏ ３ 被覆層に担持される白金族触媒とを有することが好ましい。
このように構成することにより、排気ガスは、触媒フィルタ（触媒反応用金属板）を通過する際に、Ａｌ２Ｏ３被覆層に担持された白金族触媒の作用により触媒燃焼され浄化される。また、混合ガスは、触媒フィルタ（触媒反応用金属板）を通過する際に、Ａｌ２Ｏ３被覆層に担持された白金族触媒の作用により触媒燃焼され完全燃焼される。
本発明の触媒装置においては、触媒活性を高くする観点から、白金族触媒は、Ｐｔ及びＰｄの少なくともいずれかを含有することが好ましい。
本発明の触媒装置においては、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板は、３重量％〜７重量％のＡｌを含有することが好ましい。このように構成することにより、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板に熱処理（例えば６００℃〜８５０℃）を施すことにより、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板の表面に十分高い触媒担持能を有するポーラスなＡｌ２Ｏ３被覆層を形成することが可能となる。
本発明の触媒装置においては、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板は、０．０２重量％〜０．０７重量％のＬａを含有するＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板であってもよいし、０．０５重量％〜０．１０重量％の他の希土類貴金属元素（Ｈｆ、Ｓｃ、Ｙ又はＣｅ）を含有するＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板であってもよい。このように構成することによっても、白金族触媒の担持性能の良好な、γ−Ａｌ２Ｏ３の含有量が高いＡｌ２Ｏ３被覆層を形成することが可能となる。
（９）上記（８）に記載の触媒装置においては、前記Ａｌ２Ｏ３被覆層は、少なくともγ−Ａｌ２Ｏ３及びα−Ａｌ２Ｏ３を含有し、前記Ａｌ２Ｏ３被覆層におけるγ−Ａｌ２Ｏ３の含有率は、前記Ａｌ２Ｏ３被覆層におけるα−Ａｌ２Ｏ３の含有率よりも大きいことが好ましい。
このように構成することにより、白金族触媒の担持性能の良好なＡｌ２Ｏ３被覆層を形成することが可能となる。
（１０）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の触媒装置においては、前記触媒反応用金属板は、鉄系酸化物にアルカリ土類金属を添加して得られるナノ複合結晶組織を有する鉄系酸化物が被覆された金属板と、前記鉄系酸化物に担持される白金族触媒とを有することが好ましい。
このように構成することにより、排気ガスは、触媒フィルタ（触媒反応用金属板）を通過する際に、鉄系酸化物に担持された白金族触媒の作用により触媒燃焼され浄化される。また、混合ガスは、触媒フィルタ（触媒反応用金属板）を通過する際に、鉄系酸化物に担持された白金族触媒の作用により触媒燃焼され完全燃焼される。
また、上記のように構成することにより、ナノ複合結晶組織と白金族触媒（微粒子）との間で強い相互作用が起こるため、白金族触媒の電子状態が変化し、触媒活性が飛躍的に高くなる。このため、白金族触媒として白金からなる白金族触媒を使用しなくても、条件によってはロジウムからなる白金族触媒さえも使用しなくても、十分な触媒活性を得ることができる。
（１１）上記（１０）に記載の触媒装置においては、前記白金族触媒は、白金以外の白金族貴金属からなることが好ましい。
このように構成することにより、需要が逼迫している白金を使用する必要がなくなるため、本発明の触媒装置を需要者に対してより安定的に供給することが可能となる。
（１２）上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の触媒装置においては、前記流体は、内燃機関からの排気ガスであり、前記触媒装置は、前記排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置であることが好ましい。
このように構成することにより、本発明の触媒装置を用いることにより、内燃機関からの排気ガスを浄化することが可能となる。
（１３）上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の触媒装置においては、前記流体は、印刷工程で生じる排気ガスであり、前記触媒装置は、前記排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置であることが好ましい。
このように構成することにより、本発明の触媒装置を用いることにより、グラビア印刷などの印刷工程で生じる排気ガスを浄化することが可能となる。
（１４）上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の触媒装置においては、前記流体は、燃料ガス及び酸化性ガスが混合された混合ガスであり、前記触媒装置は、前記混合ガスを触媒燃焼させるための触媒燃焼用触媒装置であることが好ましい。
このように構成することにより、本発明の触媒装置を用いることにより、燃料ガス及び酸化性ガスが混合された混合ガスを触媒燃焼させることが可能となる。
（１５）本発明の触媒フィルタは、上記（１）に記載の触媒装置に用いるための触媒フィルタであって、前記触媒フィルタは、複数の流体通過孔を有する触媒反応用金属板からなり、前記触媒反応用金属板は、前記複数の流体通過孔に対応する複数の貫通孔を有するＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板と、前記Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板に熱処理を施すことにより前記Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板の表面に形成されるＡｌ ２ Ｏ ３ 被覆層と、前記Ａｌ ２ Ｏ ３ 被覆層に担持される白金族触媒とを有することを特徴とする。
このため、本発明の触媒フィルタを用いることによって、上記したような優れた触媒装置を構成することが可能となる。
（１６）本発明の触媒フィルタは、上記（１）に記載の触媒装置に用いるための触媒フィルタであって、前記触媒フィルタは、複数の流体通過孔を有する触媒反応用金属板からなり、前記触媒反応用金属板は、鉄系酸化物にアルカリ土類金属を添加して得られるナノ複合結晶組織を有する鉄系酸化物が被覆された金属板と、前記鉄系酸化物に担持される白金族触媒とを有することを特徴とする。
このため、本発明の触媒フィルタを用いることによって、上記したような優れた触媒装置を構成することが可能となる。
（１７）本発明の触媒フィルタユニットは、上記（１）に記載の触媒装置に用いるための複数の触媒フィルタを備える触媒フィルタユニットであって、前記複数の触媒フィルタのそれぞれは、複数の流体通過孔を有する触媒反応用金属板からなり、前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンは、回転対称性を有し、前記複数の触媒反応用金属板のうち隣接して配置される２つの触媒反応用金属板に着目したとき、下流に配置される前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンは、上流に配置される前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンを基準として回転方向に沿って所定角度だけずれて構成されており、前記触媒反応用金属板は、前記複数の流体通過孔に対応する複数の貫通孔を有するＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板と、前記Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板に熱処理を施すことにより前記Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板の表面に形成されるＡｌ ２ Ｏ ３ 被覆層と、前記Ａｌ ２ Ｏ ３ 被覆層に担持される白金族触媒とを有することを特徴とする。
このため、本発明の触媒フィルタユニットを用いることによって、上記したような優れた触媒装置を構成することが可能となる。
（１８）本発明の触媒フィルタユニットは、上記（１）に記載の触媒装置に用いるための複数の触媒フィルタを備える触媒フィルタユニットであって、前記複数の触媒フィルタのそれぞれは、複数の流体通過孔を有する触媒反応用金属板からなり、前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンは、回転対称性を有し、前記複数の触媒反応用金属板のうち隣接して配置される２つの触媒反応用金属板に着目したとき、下流に配置される前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンは、上流に配置される前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンを基準として回転方向に沿って所定角度だけずれて構成されており、前記触媒反応用金属板は、鉄系酸化物にアルカリ土類金属を添加して得られるナノ複合結晶組織を有する鉄系酸化物が被覆された金属板と、前記鉄系酸化物に担持される白金族触媒とを有することを特徴とする。
このため、本発明の触媒フィルタユニットを用いることによって、上記したような優れた触媒装置を構成することが可能となる。
実施形態１に係る触媒装置１００を説明するために示す図である。 触媒反応用金属板１３０を説明するために示す図である。 Ａｌ２Ｏ３被覆層１３５の表面についてＸ線回析分析（ＸＲＤ）した結果を示す図である。 触媒反応用金属板１３０〜１８０を説明するために示す図である。 流体通過孔１３１の大きさを説明するために示す図である。 実施形態２に係る触媒装置２００を説明するために示す図である。 触媒反応用金属板２２０を説明するために示す図である。 触媒反応用金属板２２０〜２４０を説明するために示す図である。 ハニカムフィルタ８００を説明するために示す図である。 従来の触媒装置９００を説明するために示す図である。
以下、本発明の触媒装置及び触媒フィルタユニットについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る触媒装置１００を説明するために示す図である。図１（ａ）は触媒装置１００の斜視図であり、図１（ｂ）は触媒フィルタユニット１２０の斜視図である。なお、図１（ａ）においては、触媒装置１００の内部構造を理解し易くするために排気ガスチャンバ１１０を半透明にして示してある。
図２は、触媒反応用金属板１３０を説明するために示す図である。図２（ａ）は触媒反応用金属板１３０の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の符号Ｄで示す部分の拡大断面図である。
実施形態１に係る触媒装置１００は、刈払機から排出される排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置である。実施形態１に係る触媒装置１００は、図１（ａ）に示すように、排気ガス（流体）Ｇが流入する流入部１１２と、内部に触媒フィルタユニット１２０を有する排気ガスチャンバ（流体回路）１１０と、浄化された排気ガスＧが排出される流出部１１４とを備える。
触媒フィルタユニット１２０は、図１に示すように、複数の触媒フィルタとして、６枚の触媒反応用金属板１３０〜１８０を備える。６枚の触媒反応用金属板１３０〜１８０は、排気ガスＧの流れ方向に沿って直列に配置され、結合部材１９０によって一体化されている。なお、６枚の触媒反応用金属板１３０〜１８０について、触媒反応用金属板１３０が上流側となり、触媒反応用金属板１８０が下流側となるように、排気ガスチャンバ１１０内に触媒フィルタユニット１２０が配置されている。
触媒反応用金属板１３０は、図２（ａ）に示すように、複数の流体通過孔１３１と、複数の流体通過孔１３の内側に配置される複数の予備流体通過孔１３２と、触媒反応用金属板１３０の四隅近傍に配置される固定孔１３３とを有する。また、触媒反応用金属板１３０は、図２（ｂ）に示すように、複数の流体通過孔１３１に対応する複数の貫通孔を有するＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板１３４と、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板１３４に熱処理を施すことによりＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板１３４の表面に形成されるＡｌ ２ Ｏ ３ 被覆層１３５と、Ａｌ ２ Ｏ ３ 被覆層１３５に担持される白金族触媒１３６とを有する。触媒反応用金属板１３０の大きさは、例えば、５０ｍｍ□である。触媒反応用金属板１３０の厚さは、例えば、０．５ｍｍである。触媒反応用金属板１３０の開口率は、１０％〜４０％に設定されている。
複数の流体通過孔１３１は、例えば、プレス加工によって形成されている。
Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板１３４は、３重量％〜７重量％のＡｌを含有し、０．０２重量％〜０．０７重量％のＬａを含有する。
Ａｌ２Ｏ３被覆層１３５は、少なくともγ−Ａｌ２Ｏ３及びα−Ａｌ２Ｏ３を含有し、Ａｌ２Ｏ３被覆層１３５におけるγ−Ａｌ２Ｏ３の含有率は、Ａｌ２Ｏ３被覆層１３５におけるα−Ａｌ２Ｏ３の含有率よりも大きい。
図３は、Ａｌ２Ｏ３被覆層１３５の表面についてＸ線回析分析（ＸＲＤ）した結果を示す図である。横軸は反射角２θ（度）であり、縦軸は反射強度（任意強度）である。
γ−Ａｌ２Ｏ３からの反射強度は、図３に示すように、α−Ａｌ２Ｏ３からの反射強度よりも大きい。このことから、Ａｌ２Ｏ３被覆層１３５におけるγ−Ａｌ２Ｏ３の含有率は、Ａｌ２Ｏ３被覆層１３５におけるα−Ａｌ２Ｏ３の含有率よりも大きいことがわかる。
白金族触媒１３６は、例えば、白金触媒を含有する。
図４は、触媒反応用金属板１３０〜１８０を説明するために示す図である。図４（ａ）〜図４（ｆ）は各触媒反応用金属板１３０〜１８０の平面図である。
複数の予備流体通過孔１３２は、触媒反応用金属板１３０の中央部に配置され、流体通過孔１３１よりも小さな開口面積を有する。
固定孔１３３は、触媒反応用金属板１３０の四隅近傍に配置され、各触媒反応用金属板１３０〜１８０を結合部材１９０を用いて一体化するために用いる孔である。
他の触媒反応用金属板１４０〜１８０も、触媒反応用金属板１３０と同様の構成を有する（図４（ｂ）〜図４（ｆ）参照。）。
各触媒反応用金属板１３０〜１８０は、例えば、１．５ｍｍの間隔で配置されている。
実施形態１に係る触媒装置１００においては、触媒反応用金属板１３０〜１８０における各流体通過孔１３１〜１８１は、排気ガスＧが渦を巻きながら流れるように、形状、大きさ及び配置が決定されている。
具体的には、触媒反応用金属板１３０〜１８０に形成された複数の流体通過孔１３１〜１８１の形成パターンは、図４に示すように、それぞれ回転対称性を有し、６枚の触媒反応用金属板１３０〜１８０のうち、例えば隣接して配置される２つの触媒反応用金属板１３０，１４０に着目したとき、図４（ａ）及び図４（ｂ）からもわかるように、下流に配置される触媒反応用金属板１４０に形成された複数の流体通過孔１４１の形成パターンは、上流に配置される触媒反応用金属板１３０に形成された複数の流体通過孔１３１の形成パターンを基準として回転方向に沿って角度θ１だけずれて構成されている。他の触媒反応用金属板１５０〜１８０についても同様に、図４（ｃ）〜図４（ｆ）からもわかるように、下流に配置される触媒反応用金属板に形成された複数の流体通過孔の形成パターンは、上流に配置される触媒反応用金属板に形成された複数の流体通過孔の形成パターンを基準として回転方向に沿って角度θ１だけずれて構成されている。
ここで、各触媒反応用金属板１３０〜１８０の流体通過孔１３１〜１８１の大きさについて、図５を用いて詳細に説明する。
図５は、流体通過孔１３１の大きさを説明するために示す図である。図５（ａ０）〜図５（ａ２）は実施形態１における触媒反応用金属板１３０について、（１）膨張処理を施していない場合、（２）０．５ｍｍの膨張処理を施した場合、（３）１．０ｍｍの膨張処理を施した場合の流体通過孔１３１の平面図であり、図５（ｂ０）〜図５（ｂ２）は実施形態１の比較例における触媒反応用金属板１３０ｂについて、（１）膨張処理を施していない場合、（２）０．５ｍｍの膨張処理を施した場合、（３）１．０ｍｍの膨張処理を施した場合の流体通過孔１３１ｂの平面図である。
比較例における触媒反応用金属板１３０ｂは、ここでは図示による説明を省略するが、基本的には実施形態１における触媒反応用金属板１３０と同様の構成（開口率も同じである。）を有するが、図５（ａ０）及び図５（ｂ０）からもわかるように、流体通過孔の大きさが異なる。
すなわち、比較例における触媒反応用金属板１３０ｂの場合、流体通過孔１３１ｂのサイズが小さなものであり、触媒反応用金属板１３０ｂに０．５ｍｍの膨張処理を施すと流体通過孔１３１ｂが消失する（図５（ｂ１）参照。）。
これに対し、実施形態１における触媒反応用金属板１３０の場合、流体通過孔１３１のサイズは比較的大きなものであり、触媒反応用金属板に１．０ｍｍの膨張処理を施したときにも流体通過孔１３１が消失しない（図５（ａ２）参照。）。つまり、実施形態１における流体通過孔１３１の大きさは、比較的大きなものであるといえる。
他の触媒反応用金属板１４０〜１８０における流体通過孔１４１〜１８１の大きさも、上記した触媒反応用金属板１３０における流体通過孔１３１と同じである。
以上のように構成された実施形態１に係る触媒装置１００によれば、複数の流体通過孔１３１〜１８１を有する６枚の触媒反応用金属板１３０〜１８０を、排気ガスチャンバ１１０中に直列に配置するだけの単純な構造を有するため、製造加工が容易で、触媒装置の体積を小さくするのが容易で、触媒装置の重量を軽くするのが容易で、使用開始時に触媒性能を迅速に高くすることが容易で、かつ、圧力損失を低くするのが容易な触媒装置を提供することが可能となる。
また、実施形態１に係る触媒装置１００によれば、排気ガスＧの流れ方向に沿って直列に配置される６枚の触媒反応用金属板１３０〜１８０が吸音部材として機能するため、排気ガスＧが触媒装置１００を通過する際の音圧レベルを低減することも可能となる。
また、実施形態１に係る触媒装置１００においては、流体通過孔１３１〜１８１は、触媒反応用金属板１３０〜１８０に０．５ｍｍの膨張処理を施したときにも流体通過孔１３１〜１８１が消失しない大きさを有するため、流体通過孔１３１〜１８１が比較的大きなものとなる。このため、触媒装置１００の圧力損失を低減することが可能となり、多量の排気ガスＧを効率良く処理することが可能となる。また、触媒反応用金属板１３０〜１８０の開口率が４０％以下であるため、比較的大きな面積の触媒反応用金属板１３０〜１８０の表面に排気ガスＧを接触させることが可能となり、触媒燃焼効率を高く維持することが可能となる。また、触媒反応用金属板１３０〜１８０の開口率が１０％以上であるため、触媒装置１００の圧力損失を低減することが可能となる。
また、実施形態１に係る触媒装置１００は、内燃機関からの排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置であり、上記したように、流体通過孔１３１〜１８１が比較的大きなものであることから、ＰＭの目詰まりを十分に防止することも可能となる。
また、実施形態１に係る触媒装置１００においては、流体通過孔１３１〜１８１が比較的大きなものであることから、１００，０００−１以上という高いＳＶ値を得ることが可能である。
実施形態１に係る触媒装置１００においては、流体通過孔１３１〜１８１は、触媒反応用金属板１３０〜１８０に１．０ｍｍの膨張処理を施したときにも流体通過孔１３１〜１８１が消失しない大きさを有する。これにより、流体通過孔１３１〜１８１がさらに大きなものとなることから、触媒装置１００の圧力損失をさらに低減することが可能となる。
実施形態１に係る触媒装置１００においては、触媒反応用金属板１３０〜１８０における各流体通過孔１３１〜１８１は、排気ガスＧが渦を巻きながら流れるように、形状、大きさ及び配置が決定されている。これにより、多量の排気ガスＧを処理する場合であっても、排気ガスＧの流れをスムーズなものに維持しながら、排気ガスＧと触媒反応用金属板１３０〜１８０との反応断面積を高くすることができ、触媒燃焼効率を高く維持することが可能となる。
実施形態１に係る触媒装置１００においては、触媒反応用金属板１３０〜１８０に形成された複数の流体通過孔１３１〜１８１の形成パターンは、回転対称性を有し、６枚の触媒反応用金属板１３０〜１８０のうち隣接して配置される２つの触媒反応用金属板に着目したとき、下流に配置される触媒反応用金属板に形成された複数の流体通過孔の形成パターンは、上流に配置される触媒反応用金属板に形成された複数の流体通過孔の形成パターンを基準として回転方向に沿って角度θ１だけずれて構成されているため、触媒反応用金属板１３０〜１８０（触媒フィルタユニット１２０）を通過する際に排気ガスＧが渦を巻きながら流れやすくなる。
実施形態１に係る触媒装置１００においては、触媒反応用金属板１３０〜１８０の厚さは、０．５ｍｍであるため、触媒反応用金属板１３０〜１８０の機械的強度を十分に高くすることが可能となり、多量の排気ガスＧを処理する場合であっても、排気ガスＧの流れによって触媒反応用金属板１３０〜１８０が変形して劣化するのを抑制することが可能となる。
実施形態１に係る触媒装置１００においては、各触媒反応用金属板１３０〜１８０は、１．５ｍｍの間隔で配置されるため、触媒反応用金属板１３０〜１８０（触媒フィルタユニット１２０）を通過する際に排気ガスＧが渦を巻きながら流れやすくなる。
実施形態１に係る触媒装置１００においては、触媒反応用金属板１３０は、上述したように、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板１３４と、Ａｌ ２ Ｏ ３ 被覆層１３５と、白金族触媒１３６とを有する。これにより、排気ガスＧは、触媒反応用金属板１３０を通過する際に、Ａｌ２Ｏ３被覆層１３５に担持された白金族触媒１３６の作用により触媒燃焼され浄化される。
実施形態１に係る触媒装置１００においては、白金族触媒１３６は、白金触媒を含有するため、触媒活性を高くすることが可能となる。
実施形態１に係る触媒装置１００においては、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板１３４は、３重量％〜７重量％のＡｌを含有する。これにより、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板１３４に熱処理（例えば６００℃〜８５０℃）を施すことにより、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板１３４の表面に十分高い触媒担持能を有するポーラスなＡｌ２Ｏ３被覆層１３５を形成することが可能となる。
実施形態１に係る触媒装置１００においては、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板１３４は、０．０２重量％〜０．０７重量％のＬａを含有する。これにより、白金族触媒１３６の担持性能の良好な、γ−Ａｌ２Ｏ３の含有量が高いＡｌ２Ｏ３被覆層１３５を形成することが可能となる。
実施形態１に係る触媒装置１００においては、Ａｌ２Ｏ３被覆層１３５は、少なくともγ−Ａｌ２Ｏ３及びα−Ａｌ２Ｏ３を含有し、Ａｌ２Ｏ３被覆層１３５におけるγ−Ａｌ２Ｏ３の含有率は、Ａｌ２Ｏ３被覆層１３５におけるα−Ａｌ２Ｏ３の含有率よりも大きいため、白金族触媒１３６の担持性能の良好なＡｌ２Ｏ３被覆層１３５を形成することが可能となる。
実施形態１に係る触媒装置１００においては、流体は、内燃機関からの排気ガスであり、触媒装置１００は、排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置である。これにより、実施形態１に係る触媒装置１００を用いることにより、内燃機関からの排気ガスを浄化することが可能となる。
実施形態１に係る触媒フィルタは、上記した触媒装置１００に用いるための触媒フィルタであって、触媒フィルタは、上述の構成を有する触媒反応用金属板１３０〜１８０からなるため、実施形態１に係る触媒フィルタを用いることによって、上記したような優れた触媒装置１００を構成することが可能となる。
実施形態１に係る触媒フィルタユニット１２０は、上記した触媒装置１００に用いるための複数の触媒フィルタを備える触媒フィルタユニットであって、複数の触媒フィルタのそれぞれは、上述の構成を有する６枚の触媒反応用金属板１３０〜１８０からなるため、触媒フィルタユニット１２０を用いることによって、上記したような優れた触媒装置１００を構成することが可能となる。
［試験例］
以下では、実施形態１に係る触媒装置１００を用いて、排気ガスの浄化性能及び消音性能を評価した。
排気ガスの浄化性能の評価は、排気ガスチャンバ１１０に触媒フィルタユニット１２０を設置する前と、排気ガスチャンバ１１０に触媒フィルタユニット１２０を設置した後とで、流出部１１４から排出される排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｏ２の濃度を自動車排気ガステスタ（株式会社サンコー製、ＲＩ−８０３ＡＤ）を用いて測定することにより行った。
また、消音性能の評価は、排気ガスチャンバ１１０に触媒フィルタユニット１２０を設置する前と、排気ガスチャンバ１１０に触媒フィルタユニット１２０を設置した後とで、触媒装置１００から発生する騒音の音圧レベルを騒音計（リオン株式会社製、普通騒音計、ＮＡ−２４）を用いて測定することにより行った。具体的には、屋外において、触媒装置１００から約１ｍ離れた位置での騒音の音圧レベルを測定した。
表１は、触媒フィルタユニット１２０設置前後における、排気ガス中の各物質濃度及び騒音の音圧レベルを示す表である。
Figure 0005059790
触媒装置１００の排気ガスの浄化性能についてみると、表１からも明らかなように、排気ガスチャンバ１１０に触媒フィルタユニット１２０を設置した後のＨＣ濃度は、触媒フィルタユニット１２０を設置する前のＨＣ濃度に比べて大幅に低下している。また、ＣＯ濃度についても、触媒フィルタユニット１２０を設置する前と設置した後とでは、設置後のほうがＣＯ濃度が低下している。すなわち、触媒装置１００によれば、排気ガスチャンバ１１０に触媒フィルタユニット１２０を設置することにより、ＨＣ濃度及びＣＯ濃度を低減させることができることがわかった。
なお、ここでは図示による説明を省略するが、触媒装置１００によれば、排気ガスチャンバ１１０に触媒フィルタユニット１２０を設置する前に２サイクルエンジン特有の有色（青色）を呈していた排気ガスを、排気ガスチャンバ１１０に触媒フィルタユニット１２０を設置することによって、無色の排気ガスに変換できることがわかった。
また、触媒装置１００の消音性能についてみると、表１からも明らかなように、排気ガスチャンバ１１０に触媒フィルタユニット１２０を設置した後の音圧レベルは、触媒フィルタユニット１２０を設置する前の音圧レベルに比べて約２４ｄＢも低下している。すなわち、触媒装置１００によれば、排気ガスチャンバ１１０に触媒フィルタユニット１２０を設置することにより、騒音を大幅に低減することができることがわかった。
以上より、実施形態１に係る触媒装置１００は、優れた排出ガスの浄化性能及び優れた消音性能を有することが確認された。
［実施形態２］
図６は、実施形態２に係る触媒装置２００を説明するために示す図である。図６（ａ）は触媒装置２００の部分断面斜視図であり、図６（ｂ）は触媒装置２００の部分断面組立図であり、図６（ｃ）は触媒装置２００の断面図である。
図７は、触媒反応用金属板２２０を説明するために示す図である。図７（ａ）は触媒反応用金属板２２０の平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の符号Ｆで示す部分の拡大断面図である。
図８は、触媒反応用金属板２２０〜２４０を説明するために示す図である。図８（ａ）〜図８（ｃ）は各触媒反応用金属板２２０〜２４０の平面図である。
実施形態２に係る触媒装置２００は、自動二輪車から排出される排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置であるが、基本的には実施形態１に係る触媒装置１００と同様の構成を有する。但し、実施形態２に係る触媒装置２００は、排気ガスチャンバの構造並びに触媒フィルタとしての触媒反応用金属板の形状及び枚数が、実施形態１に係る触媒装置１００とは異なる。
すなわち、実施形態２に係る触媒装置２００は、図６に示すように、比較的細径で、かつ、排気ガスＧの流入方向及び流出方向が平行な関係となるように配置された流入部２１２及び流出部２１４と、流入部２１２及び流出部２１４の間に配置され、比較的太径の排気ガスチャンバ（流体回路）２１０とを有する。
排気ガスチャンバ２１０は、例えば、肉厚が２ｍｍのステンレスからなる。排気ガスチャンバ２１０の内側には、放射状の枠を有する３つの取り付け枠２１６〜２１８が設置されている。
排気ガスチャンバ２１０の内部には、触媒フィルタとして、３枚の触媒反応用金属板２２０〜２４０が排気ガスＧの流れ方向に沿って直列に配置され配設されている。このとき、触媒反応用金属板２２０が上流側となり、触媒反応用金属板２４０が下流側となる。
触媒反応用金属板２２０は、図７（ａ）に示すように、複数の流体通過孔２２１ａ〜２２１ｄと、触媒反応用金属板２２０を取り付け枠２１６に固定するための複数の固定孔２２３とを有する。また、触媒反応用金属板２２０は、図７（ｂ）に示すように、複数の流体通過孔２２１ａ〜２２１ｄに対応する複数の貫通孔を有するＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板２２４と、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板２２４に熱処理を施すことによりＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板２２４の表面に形成されるＡｌ ２ Ｏ ３ 被覆層２２５と、Ａｌ ２ Ｏ ３ 被覆層２２５に担持される白金族触媒２２６とを有する。触媒反応用金属板２２０は、取り付け枠２１６にねじ止め固定されている。
触媒反応用金属板２２０は、円形状であり、触媒反応用金属板２２０の直径は、例えば、１５０ｍｍである。触媒反応用金属板２２０の厚さは、例えば、１．０ｍｍである。触媒反応用金属板１３０の開口率は、１０％〜４０％に設定されている。
複数の流体通過孔２２１ａ〜２２１ｄは、例えば、プレス加工によって形成されている。
触媒反応用金属板２２０を取り付け枠２１６に固定するための固定孔２２３は、予備流体通過孔としても機能し得る。
なお、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板２２４、Ａｌ２Ｏ３被覆層２２５及び白金族触媒２２６の構成は、実施形態１で説明したものとほぼ同様であるため、詳細な説明は省略する。
他の触媒反応用金属板２３０，２４０も、触媒反応用金属板２２０と同様の構成を有する（図８（ｂ）及び図８（ｃ）参照。）。
各触媒反応用金属板２２０〜２４０は、例えば、１０ｍｍの間隔で配置されている。
このように、実施形態２に係る触媒装置２００は、実施形態１に係る触媒装置１００とは、排気ガスチャンバの構造並びに触媒フィルタとしての触媒反応用金属板の形状及び枚数が異なるが、実施形態１に係る触媒装置１００の場合と同様に、複数の流体通過孔を有する３枚の触媒反応用金属板２２０〜２４０を、排気ガスチャンバ２１０中に直列に配置するだけの単純な構造を有するため、製造加工が容易で、触媒装置の体積を小さくするのが容易で、触媒装置の重量を軽くするのが容易で、使用開始時に触媒性能を迅速に高くすることが容易で、かつ、圧力損失を低くすることが容易な触媒装置を提供することが可能となる。
実施形態２に係る触媒装置２００においては、実施形態１に係る触媒装置１００の場合と同様に、触媒反応用金属板２２０〜２４０における各流体通過孔は、排気ガスＧが渦を巻きながら流れるように、形状、大きさ及び配置が決定されている。
具体的には、触媒反応用金属板２２０〜２４０に形成された複数の流体通過孔の形成パターンは、図８に示すように、それぞれ回転対称性を有し、３枚の触媒反応用金属板２２０〜２４０のうち、例えば隣接して配置される２つの触媒反応用金属板２２０，２３０に着目したとき、図８（ａ）及び図８（ｂ）からもわかるように、下流に配置される触媒反応用金属板２３０に形成された複数の流体通過孔の形成パターンは、上流に配置される触媒反応用金属板２２０に形成された複数の流体通過孔の形成パターンを基準として回転方向に沿って角度θ２だけずれて構成されている。触媒反応用金属板２４０についても同様に、図８（ｂ）及び図８（ｃ）からもわかるように、下流に配置される触媒反応用金属板２４０に形成された複数の流体通過孔の形成パターンは、上流に配置される触媒反応用金属板２３０に形成された複数の流体通過孔の形成パターンを基準として回転方向に沿って角度θ２だけずれて構成されている。
このように、実施形態２に係る触媒装置２００は、排気ガスチャンバの構造並びに触媒フィルタとしての触媒反応用金属板の形状及び枚数が異なる点以外の点では、実施形態１に係る触媒装置１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係る触媒装置１００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
以上、本発明の触媒装置及び触媒フィルタユニットを上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
（１）上記各実施形態の触媒装置１００，２００は、内燃機関からの排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置であるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、印刷工程で生じる排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置であってもよいし、燃料ガス及び酸化性ガスが混合された混合ガスを触媒燃焼させるための触媒燃焼用触媒装置であってもよい。
（２）上記各実施形態の触媒装置１００，２００においては、Ｌａを含有するＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、他の希土類貴金属元素（Ｈｆ、Ｓｃ、Ｙ又はＣｅ）を含有するＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板を用いてもよい。
（３）上記各実施形態の触媒装置１００，２００においては、流体通過孔をプレス加工によって形成しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、切削加工、エッチング加工などの公知の加工方法によって形成してもよい。
（４）上記各実施形態の触媒装置１００，２００においては、白金族触媒は、白金触媒を含有していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、パラジウムを含有していてもよい。また、白金族触媒の代わりとして、酸化チタン等の光触媒を用いてもよい。
（５）上記各実施形態の触媒装置１００，２００においては、触媒反応用金属板として、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板と、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板の表面に形成されるＡｌ ２ Ｏ ３ 被覆層と、Ａｌ ２ Ｏ ３ 被覆層に担持される白金族触媒とを有する触媒反応用金属板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、鉄系酸化物にアルカリ土類金属を添加して得られるナノ複合結晶組織を有する鉄系酸化物が被覆された金属板と、前記鉄系酸化物に担持される白金族触媒とを有する触媒反応用金属板を用いてもよい。
（６）本発明の触媒装置は、単独で用いてもよいし、他の触媒装置とあわせて用いてもよい。
 符号の説明
１００，２００…触媒装置、１１０，２１０，９１０…排気ガスチャンバ、１１２，２１２…流入部、１１４，２１４…流出部、２１６，２１７，２１８…取り付け枠、１２０…触媒フィルタユニット、１３０，１３０ｂ，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，２２０，２３０，２４０…触媒反応用金属板（触媒フィルタ）、１３１，１３１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，２２１ｄ，２３１ａ，２４１ａ…流体通過孔、１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，２２０，２３０，２４０，９１０…触媒反応用金属板（触媒フィルタ）、１３２…予備流体通過孔、１３３，２２３…固定孔、１３４，２２４…Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板、１３５，２２５…Ａｌ２Ｏ３被覆層、１３６，２２６…白金族触媒、８００…ハニカムフィルタ、８０２…多孔質の隔壁、８０４…流入側の端面において封止されていない流通孔、８０６…流出側の端面において封止されていない流通孔、９００…触媒装置、９１０…触媒フィルタ、９２０…羽根車、９２２…回転軸、９２４…羽根、９３０ａ〜９３０ｃ…排気ガスＧの流入方向、Ｇ…排気ガス

Claims (15)

  1. 流体の流れを形成する流体回路に配置される触媒フィルタを備える触媒装置であって、
    前記触媒フィルタとして、流体の流れ方向に沿って直列に配置される複数の触媒フィルタを備え、
    前記複数の触媒フィルタのそれぞれは、複数の流体通過孔を有する触媒反応用金属板からなり、
    前記触媒反応用金属板における各流体通過孔は、流体が渦を巻きながら流れるように、形状、大きさ及び配置が決定されていることを特徴とする触媒装置。
  2. 請求項１に記載の触媒装置において、
    前記流体通過孔は、前記触媒反応用金属板に０．５ｍｍの膨張処理を施したときにも前記流体通過孔が消失しない大きさを有し、
    前記触媒反応用金属板の開口率は、１０％〜４０％であることを特徴とする触媒装置。
  3. 請求項１に記載の触媒装置において、
    前記流体通過孔は、前記触媒反応用金属板に１．０ｍｍの膨張処理を施したときにも前記流体通過孔が消失しない大きさを有することを特徴とする触媒装置。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載の触媒装置において、
    前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンは、回転対称性を有し、
    前記複数の触媒反応用金属板のうち隣接して配置される２つの触媒反応用金属板に着目したとき、下流に配置される前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンは、上流に配置される前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンを基準として回転方向に沿って所定角度だけずれて構成されていることを特徴とする触媒装置。
  5. 請求項１〜４のいずれかに記載の触媒装置において、
    前記触媒反応用金属板の厚さは、０．３ｍｍ以上であることを特徴とする触媒装置。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載の触媒装置において、
    各触媒反応用金属板は、１．０ｍｍ〜５０ｍｍの間隔で配置されることを特徴とする触媒装置。
  7. 請求項１〜６のいずれかに記載の触媒装置において、
    前記触媒反応用金属板は、前記複数の流体通過孔に対応する複数の貫通孔を有するＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板と、前記Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板に熱処理を施すことにより前記Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板の表面に形成されるＡｌ ２ Ｏ ３ 被覆層と、前記Ａｌ ２ Ｏ ３ 被覆層に担持される白金族触媒とを有することを特徴とする触媒装置。
  8. 請求項７に記載の触媒装置において、
    前記Ａｌ２Ｏ３被覆層は、少なくともγ−Ａｌ２Ｏ３及びα−Ａｌ２Ｏ３を含有し、
    前記Ａｌ２Ｏ３被覆層におけるγ−Ａｌ２Ｏ３の含有率は、前記Ａｌ２Ｏ３被覆層におけるα−Ａｌ２Ｏ３の含有率よりも大きいことを特徴とする触媒装置。
  9. 請求項１〜６のいずれかに記載の触媒装置において、
    前記触媒反応用金属板は、鉄系酸化物にアルカリ土類金属を添加して得られるナノ複合結晶組織を有する鉄系酸化物が被覆された金属板と、前記鉄系酸化物に担持される白金族触媒とを有することを特徴とする触媒装置。
  10. 請求項９に記載の触媒装置において、
    前記白金族触媒は、白金以外の白金族貴金属からなることを特徴とする触媒装置。
  11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の触媒装置において、
    前記流体は、内燃機関からの排気ガスであり、
    前記触媒装置は、前記排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置であることを特徴とする触媒装置。
  12. 請求項１〜１０のいずれかに記載の触媒装置において、
    前記流体は、印刷工程で生じる排気ガスであり、
    前記触媒装置は、前記排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置であることを特徴とする触媒装置。
  13. 請求項１〜１０のいずれかに記載の触媒装置において、
    前記流体は、燃料ガス及び酸化性ガスが混合された混合ガスであり、
    前記触媒装置は、前記混合ガスを触媒燃焼させるための触媒燃焼用触媒装置であることを特徴とする触媒装置。
  14. 請求項１に記載の触媒装置に用いるための複数の触媒フィルタを備える触媒フィルタユニットであって、
    前記複数の触媒フィルタのそれぞれは、複数の流体通過孔を有する触媒反応用金属板からなり、
    前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンは、回転対称性を有し、
    前記複数の触媒反応用金属板のうち隣接して配置される２つの触媒反応用金属板に着目したとき、下流に配置される前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンは、上流に配置される前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンを基準として回転方向に沿って所定角度だけずれて構成されており、
    前記触媒反応用金属板は、前記複数の流体通過孔に対応する複数の貫通孔を有するＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板と、前記Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板に熱処理を施すことにより前記Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製金属板の表面に形成されるＡｌ ２ Ｏ ３ 被覆層と、前記Ａｌ ２ Ｏ ３ 被覆層に担持される白金族触媒とを有することを特徴とする触媒フィルタユニット。
  15. 請求項１に記載の触媒装置に用いるための複数の触媒フィルタを備える触媒フィルタユニットであって、
    前記複数の触媒フィルタのそれぞれは、複数の流体通過孔を有する触媒反応用金属板からなり、
    前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンは、回転対称性を有し、
    前記複数の触媒反応用金属板のうち隣接して配置される２つの触媒反応用金属板に着目したとき、下流に配置される前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンは、上流に配置される前記触媒反応用金属板に形成された前記複数の流体通過孔の形成パターンを基準として回転方向に沿って所定角度だけずれて構成されており、
    前記触媒反応用金属板は、鉄系酸化物にアルカリ土類金属を添加して得られるナノ複合結晶組織を有する鉄系酸化物が被覆された金属板と、前記鉄系酸化物に担持される白金族触媒とを有することを特徴とする触媒フィルタユニット。
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