JP5409070B2 - 排ガス浄化装置の製造方法及び排ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
図1〜図4に示すように、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の一の実施形態は、一方の端面4から他方の端面5まで貫通し流体の流路となる複数のセル2を区画形成する、セラミックを主成分とする多孔質の隔壁3を有するハニカム基材12と、ハニカム基材12の一方の端面4における所定のセル2aの開口部に配設された第1の目封止部11とを備えた第1の片側目封止ハニカム構造体10の一方の端面4側から、第1の目封止部11が形成されずに両端部が開口する残余のセル2b内に触媒スラリーを流入させて、両端部が開口する残余のセル2b内の隔壁3表面に触媒を塗工してハニカム触媒体20を形成するハニカム触媒体形成工程と、一方の端面34から他方の端面35まで貫通し流体の流路となる複数のセル32を区画形成する、セラミックを主成分とする多孔質の隔壁33を有するハニカム基材42と、ハニカム基材42の一方の端面34における所定のセル32aの開口部に配設された第2の目封止部41とを備えた第2の片側目封止ハニカム構造体40の、第2の目封止部41が形成された所定のセル32aの延長上に、ハニカム触媒体20の両端部が開口する残余のセル2bが配置され、且つ第2の片側目封止ハニカム構造体40の両端部が開口する残余のセル32bの延長上にハニカム触媒体20の第1の目封止部11が形成された所定のセル2aが配置されるようにして、ハニカム触媒体20の他方の端面5に、第2の片側目封止ハニカム構造体40の端面(他方の端面35)を当接させた状態で、ハニカム触媒体20と第2の片側目封止ハニカム構造体40とを缶体50に収納する工程(キャニング工程)とを有するものである。図1は、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の一実施形態における製造過程の一部を示す模式図である。図2は、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の一実施形態における製造過程の一部を示す模式図である。図3Aは、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の一実施形態によって製造される排ガス浄化装置を構成するハニカム触媒体及び第2の片側目封止ハニカム構造体の、中心軸に平行な断面を示す模式図である。図3Bは、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の一実施形態によって製造される排ガス浄化装置を構成するハニカム触媒体及び第2の片側目封止ハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。図4は、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の一実施形態によって製造される排ガス浄化装置の、中心軸に平行な断面を示す模式図である。以下、各工程について説明する。
ハニカム触媒体形成工程は、第1の片側目封止ハニカム構造体10の一方の端面4側から、第1の目封止部11が形成されずに両端部が開口する残余のセル2b内に触媒スラリーを流入させて、両端部が開口する残余のセル2b内の隔壁3表面に触媒を塗工してハニカム触媒体20を形成するものである。このように、第1の片側目封止ハニカム構造体10の一方の端面4側から、「第1の目封止部11が形成されずに両端部が開口するセル(残余のセル2b)」内に触媒スラリーを流入させて、両端部が開口する残余のセル2b内の隔壁3表面に触媒を塗工するため、触媒スラリーが多孔質の隔壁3を透過することを防止して、触媒のほとんどをセル(残余のセル2b)内の隔壁3の表面に堆積させることができる。触媒を塗工するセル(残余のセル2b)の両端部が開口しているため、触媒スラリーを、当該両端部が開口するセル(残余のセル2b)内のみを通過するように流すことができ、触媒スラリーが、隔壁3を透過して第1の目封止部11が形成されたセル(所定のセル2a)内に侵入することを防止することができる。触媒スラリーが隔壁3を透過すると、隔壁3の細孔内に触媒が堆積するため、触媒が隔壁3を透過することを防止することができる本実施形態の排ガス浄化装置の製造方法によれば、隔壁3の細孔内に触媒が堆積することを防止することができる。本実施形態の排ガス浄化装置の製造方法によって製造される排ガス浄化装置によれば、隔壁3の細孔内に触媒が堆積することを防止し、隔壁3の表面に触媒を担持することができるため、捕集した粒子状物質を燃焼除去するときに、触媒と粒子状物質との接触効率が高く、粒子状物質を効率的に燃焼することができる。
キャニング工程は、第2の片側目封止ハニカム構造体40の、「第2の目封止部41が形成された所定のセル32a」の延長上に、ハニカム触媒体20の「両端部が開口する残余のセル2b」が配置され、且つ第2の片側目封止ハニカム構造体40の「両端部が開口する残余のセル32b」の延長上にハニカム触媒体20の「第1の目封止部11が形成された所定のセル2a」が配置されるようにして、ハニカム触媒体20の他方の端面5に、第2の片側目封止ハニカム構造体40の端面(他方の端面35)を当接させた状態で、ハニカム触媒体20と第2の片側目封止ハニカム構造体40とを缶体50に収納するものである。この工程により、排ガス浄化装置100を得ることができる。排ガス浄化装置100は、第2の片側目封止ハニカム構造体40によってハニカム触媒体20の残余のセル2bの他方の端面5側を塞ぐ構造になっている。このように、ハニカム触媒体20とは別に、第2の片側目封止ハニカム構造体40を作製するため、第2の片側目封止ハニカム構造体40の目封止部は高温(触媒が劣化する温度より高温)の焼成温度で焼成して形成することができる。これにより、ハニカム触媒体20及び第2の片側目封止ハニカム構造体40の双方に、耐熱性に優れた目封止部が形成された排ガス浄化装置100を製造することができる。
本発明の排ガス浄化装置の製造方法の更に他の実施形態は、図7に示すように、ハニカム触媒体20を、他方の端面5が凸状又は凹状の曲面であるものとし、第2の片側目封止ハニカム構造体40を、ハニカム触媒体20の他方の端面5に当接させる側の端面(一方の端面34)が、ハニカム触媒体20の他方の端面5の凸状又は凹状の曲面に対して相補的な形状の凹状又は凸状の曲面であるものとし、ハニカム触媒体20と第2の片側目封止ハニカム構造体40とを缶体に収納する工程の中で、ハニカム触媒体20の他方の端面5に、第2の片側目封止ハニカム構造体40の端面(一方の端面34)を当接させるときに、ハニカム触媒体20の凸状又は凹状の曲面である他方の端面5と、第2の片側目封止ハニカム構造体40の凹状又は凸状の曲面である端面(一方の端面34)とが、全体的に密着するように当接させるものである。上記構成以外は、上述した本発明の排ガス浄化装置の製造方法の一の実施形態、他の実施形態及び更に他の実施形態と同様であることが好ましい。このように構成することにより、缶体内での、ハニカム触媒体20及び第2の片側目封止ハニカム構造体40の位置決めが容易になり、使用時に缶体内でずれることを防止することができる。図7は、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の更に他の実施形態によって製造される排ガス浄化装置を構成するハニカム触媒体及び第2の片側目封止ハニカム構造体の、中心軸に平行な断面を示す模式図である。
本発明の排ガス浄化装置の製造方法の更に他の実施形態は、図8A、図8Bに示すように、ハニカム触媒体20が、中心軸に直交する断面において、第1の目封止部11が配設される所定のセル2aの面積が、両端部が開口する残余のセル2bの面積より小さいものである。これにより、粒子状物質を両端部が開口する残余のセル2b内に堆積させる場合に、粒子状物質が堆積する隔壁の面積が大きくなり、多くの粒子状物質を捕集することが可能となり、粒子状物質を捕集することによる圧力損失の増大を抑えることができる。本実施形態の排ガス浄化装置の製造方法は、上記構成以外については、上述した本発明の排ガス浄化装置の製造方法の一の実施形態、他の実施形態及び更に他の実施形態と同様であることが好ましい。図8Aは、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の更に他の実施形態によって製造される排ガス浄化装置を構成するハニカム触媒体及び第2の片側目封止ハニカム構造体の、中心軸に平行な断面を示す模式図である。図8Bは、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の更に他の実施形態によって製造される排ガス浄化装置を構成するハニカム触媒体の、一方の端面を模式的に示す平面図である。図8Aにおけるハニカム触媒体20は、図8BのA−A’断面に相当する。
図9に示すように、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の更に他の実施形態は、一方の端面64から他方の端面65まで貫通し流体の流路となる複数のセル62を区画形成する隔壁63を有するハニカム基材67と、ハニカム基材67の一方の端面64における所定のセル62の開口部及びハニカム基材67の他方の端面65における残余のセル62の開口部に配設された目封止材66とを備えた目封止ハニカム成形体61を、焼成して目封止ハニカム構造体を形成し、目封止ハニカム構造体を中心軸に直交する面で切断して、一方の端面4のみに第1の目封止部11が形成された第1の片側目封止ハニカム構造体10と一方の端面34のみに第2の目封止部41が形成された第2の片側目封止ハニカム構造体40とを形成するか、又は、一方の端面64から他方の端面65まで貫通し流体の流路となる複数のセル62を区画形成する隔壁63を有するハニカム基材67と、ハニカム基材67の一方の端面64における所定のセル62の開口部及びハニカム基材67の他方の端面65における残余のセル62の開口部に配設された目封止材66とを備えた目封止ハニカム成形体61を、中心軸に直交する面で切断して、一方の端面のみに第1の目封止材が配設された第1の片側目封止ハニカム成形体と一方の端面のみに第2の目封止材が配設された第2の片側目封止ハニカム成形体とを形成し、第1の片側目封止ハニカム成形体及び第2の片側目封止ハニカム成形体を焼成して、一方の端面4のみに第1の目封止部11が形成された第1の片側目封止ハニカム構造体10と一方の端面34のみに第2の目封止部41が形成された第2の片側目封止ハニカム構造体40とを形成する片側目封止ハニカム構造体形成工程を更に有するものである。本実施形態の排ガス浄化装置の製造方法は、上記方法で、第1の片側目封止ハニカム構造体10及び第2の片側目封止ハニカム構造体40を作製する以外は、上記本発明の排ガス浄化装置の製造方法と同様の方法とすることが好ましい。図9は、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の更に他の実施形態における製造過程の一部を示す模式図である。
本発明の排ガス浄化装置は、上述した本発明の排ガス浄化装置の製造方法によって製造された排ガス浄化装置である。従って、本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態は、図4に示すように、一方の端面4から他方の端面5まで貫通し流体の流路となる複数のセル2を区画形成する、セラミックを主成分とする多孔質の隔壁3を有するハニカム基材12と、ハニカム基材12の一方の端面4における所定のセル2aの開口部に配設された第1の目封止部11と、両端部が開口する残余のセル2b内の隔壁3表面に担持される触媒21とを有するハニカム触媒体20と、一方の端面34から他方の端面35まで貫通し流体の流路となる複数のセル32を区画形成する、セラミックを主成分とする多孔質の隔壁33を有するハニカム基材42と、ハニカム基材42の一方の端面34における所定のセル32aの開口部に配設された第2の目封止部41とを有する第2の片側目封止ハニカム構造体40と、ハニカム触媒体20と第2の片側目封止ハニカム構造体40とを収納する缶体50とを備えるものである。そして、第2の片側目封止ハニカム構造体40の、第2の目封止部41が形成された所定のセル32aの延長上に、ハニカム触媒体20の両端部が開口する残余のセル2bが配置され、且つ第2の片側目封止ハニカム構造体40の両端部が開口する残余のセル32bの延長上にハニカム触媒体20の第1の目封止部11が形成された所定のセル2aが配置されるようにして、ハニカム触媒体20の他方の端面5に、第2の片側目封止ハニカム構造体40の端面(他方の端面35)を当接させた状態で、ハニカム触媒体20と第2の片側目封止ハニカム構造体40とが缶体に収納されている。ハニカム触媒体20の他方の端面5には、第2の片側目封止ハニカム構造体40の一方の端面34を当接させてもよい。
焼成によりコージェライトが得られるコージェライト化原料に水、バインダを加えて混合、混練し、押出成形することにより、一方の端面から他方の端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する、セラミックを主成分とする隔壁を有する第1のハニカム成形体を得た。
排ガス浄化装置の煤の堆積量を増加させて、再生(煤の燃焼)を行い、クラックが発生する限界を確認する。ディーゼル燃料(軽油)の燃焼により発生させた煤を含む燃焼ガスを、排ガス浄化装置に流入させることによって煤を堆積させる。そして、一旦、室温まで冷却した後、排ガス浄化装置に680℃で一定割合の酸素を含む燃焼ガスを流入させ、ハニカム構造体の圧力損失が低下したときに燃焼ガスの流量を減少させることによって、煤を急燃焼させ、その後のハニカム触媒体および片側目封止ハニカム構造体におけるクラックの発生の有無を確認する。この試験は、煤の堆積量がハニカム触媒体および片側目封止ハニカム構造体の合計の容積1リットル当り4g(以下4g/リットル等と表記)から始め、クラックの発生が認められるまで、0.5(g/リットル)ずつ増加して、繰り返し行う。測定は5個について(N=5)行い、その平均値をとった。
入口ガス温度を900℃、振動加速度を50G、振動周波数を200Hzとし、排ガス浄化装置に加熱した排気ガスを流入させながら、ハニカム触媒体及び第2の片側目封止ハニカム構造体の軸方向に、排ガスによる振動を与えた。評価は、100時間後の「ハニカム触媒体と第2の片側目封止ハニカム構造体との当接面」の移動量(ずれた量)が、0.2mm未満の場合に「◎」、0.2〜0.4mmの場合に「○」、0.4〜0.6mm(0.4mmを含まず)の場合に「△」とした。100時間後の当接面の移動量が、0.6mm以下であれば実用上問題はない。
ハニカム(A)の材質、ハニカム(B)の材質、ハニカム(A)の長さ(mm)、ハニカム(B)の長さ、ハニカム(A)(B)のセル形状、連接部構造及びハニカム(B)目封止位置を表1,2に示すように変更した点、および、目封止材をハニカムの材質と同じにした以外は参考例1と同様にして排ガス浄化装置を作製した(実施例6〜9、13、16〜18、25、30、参考例2〜5、10〜12、14、15、19〜24、26〜29、31、32)。また、突出目封止は端面の中心から直径約100mmの同心円上に均等に配設した。参考例1の場合と同様にして、排ガス浄化装置を作製する過程において、「触媒担持における工数」、「キャニングにおける工数」を測定した。また、得られた排ガス浄化装置を用いて「再生限界」の試験及び「加熱振動試験」を行った。結果を表1,2に示す。
焼成によりコージェライトが得られるコージェライト化原料に水、バインダを加えて混合、混練し、押出成形することにより、一方の端面から他方の端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する、セラミックを主成分とする隔壁を有するハニカム成形体を得た。
ハニカム(A)の材質、ハニカム(A)(B)のセル形状、ハニカム(B)目封止位置を表2に示すように変更した点、および、目封止材をハニカムの材質と同じにした以外は比較例1と同様にして排ガス浄化装置を作製した(比較例2〜4)。なお、比較例3及び比較例4において、「ハニカム目封止位置」が内側とは、目封止の位置が端面から10mm内部に入った位置であることを意味する。参考例1の場合と同様にして、排ガス浄化装置を作製する過程において、「触媒担持における工数」、「キャニングにおける工数」を測定した。また、比較例2において得られた排ガス浄化装置を用いて「再生限界」の試験を行った。結果を表2に示す。
Claims (6)
- 一方の端面から他方の端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する、セラミックを主成分とする多孔質の隔壁を有するハニカム基材と、前記ハニカム基材の前記一方の端面における所定の前記セルの開口部に配設された第1の目封止部とを備えた第1の片側目封止ハニカム構造体の前記一方の端面側から、前記第1の目封止部が形成されずに両端部が開口する残余の前記セル内に触媒スラリーを流入させて、両端部が開口する前記残余のセル内の隔壁表面に触媒を塗工してハニカム触媒体を形成するハニカム触媒体形成工程と、
一方の端面から他方の端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する、セラミックを主成分とする多孔質の隔壁を有するハニカム基材と、前記ハニカム基材の前記一方の端面における所定の前記セルの開口部に配設された第2の目封止部とを備えた第2の片側目封止ハニカム構造体の、前記第2の目封止部が形成された前記所定のセルの延長上に、前記ハニカム触媒体の両端部が開口する前記残余のセルが配置され、且つ前記第2の片側目封止ハニカム構造体の両端部が開口する前記残余のセルの延長上に前記ハニカム触媒体の第1の目封止部が形成された前記所定のセルが配置されるようにして、前記ハニカム触媒体の前記他方の端面に、前記第2の片側目封止ハニカム構造体の端面を当接させた状態で、前記ハニカム触媒体と前記第2の片側目封止ハニカム構造体とを缶体に収納する工程と、を有し、
前記ハニカム触媒体を、他方の端面が凸状又は凹状の曲面であるものとし、前記第2の片側目封止ハニカム構造体を、前記ハニカム触媒体の他方の端面に当接させる側の端面が、前記ハニカム触媒体の前記他方の端面の凸状又は凹状の曲面に対して相補的な形状の凹状又は凸状の曲面であるものとし、
前記ハニカム触媒体と前記第2の片側目封止ハニカム構造体とを缶体に収納する工程の中で、前記ハニカム触媒体の前記他方の端面に、前記第2の片側目封止ハニカム構造体の端面を当接させるときに、前記ハニカム触媒体の凸状又は凹状の曲面である他方の端面と、前記第2の片側目封止ハニカム構造体の凹状又は凸状の曲面である端面とが、全体的に密着するように当接させる排ガス浄化装置の製造方法。 - 前記第2の片側目封止ハニカム構造体を、2以上の前記第2の目封止部が、前記一方の端面から外側に突出した突出目封止部であるものとし、
前記ハニカム触媒体と前記第2の片側目封止ハニカム構造体とを缶体に収納する工程の中で、前記第2の片側目封止ハニカム構造体の前記突出目封止部の突出部分を、前記ハニカム触媒体の両端部が開口する前記残余のセル内に挿入した状態で、前記ハニカム触媒体の前記他方の端面に、前記第2の片側目封止ハニカム構造体の端面を当接させる請求項1に記載の排ガス浄化装置の製造方法。 - 前記第2の片側目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さを、10mm以上、且つ前記ハニカム触媒体の他方の端面に前記第2の片側目封止ハニカム構造体の端面を当接させたときの中心軸方向の全長に対して40%以下、とする請求項1又は2に記載の排ガス浄化装置の製造方法。
- 前記ハニカム触媒体の前記ハニカム基材の材料をコージェライトとし、前記第2の片側目封止ハニカム構造体の前記ハニカム基材の材料をSiCまたはアルミニウムチタネートとする請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化装置の製造方法。
- 一方の端面から他方の端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム基材と、前記ハニカム基材の前記一方の端面における所定の前記セルの開口部及び前記ハニカム基材の前記他方の端面における残余の前記セルの開口部に配設された目封止材とを備えた目封止ハニカム成形体を、焼成して目封止ハニカム構造体を形成し、前記目封止ハニカム構造体を中心軸に直交する面で切断して、一方の端面のみに第1の目封止部が形成された第1の片側目封止ハニカム構造体と一方の端面のみに第2の目封止部が形成された第2の片側目封止ハニカム構造体とを形成するか、又は、一方の端面から他方の端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム基材と、前記ハニカム基材の前記一方の端面における所定の前記セルの開口部及び前記ハニカム基材の前記他方の端面における残余の前記セルの開口部に配設された目封止材とを備えた目封止ハニカム成形体を、中心軸に直交する面で切断して、一方の端面のみに第1の目封止材が配設された第1の片側目封止ハニカム成形体と一方の端面のみに第2の目封止材が配設された第2の片側目封止ハニカム成形体とを形成し、前記第1の片側目封止ハニカム成形体及び前記第2の片側目封止ハニカム成形体を焼成して、一方の端面のみに第1の目封止部が形成された第1の片側目封止ハニカム構造体と一方の端面のみに第2の目封止部が形成された第2の片側目封止ハニカム構造体とを形成する片側目封止ハニカム構造体形成工程を更に有する請求項1〜4のいずれかに記載の排ガス浄化装置の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の排ガス浄化装置の製造方法によって製造された排ガス浄化装置。
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