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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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