JP7106565B2 - メタル基材を用いた排ガス浄化装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
《態様1》
メタル基材及び前記メタル基材上の触媒層を具備する排ガス浄化装置であって、
前記メタル基材が、1又は複数の金属箔の倦回体であり、
前記1又は複数の金属箔の倦回体の少なくとも1つが、孔を有する孔あき金属箔の倦回体であり、
前記触媒層が、貴金属触媒粒子及び前記貴金属触媒粒子を担持している担体を含み、
排ガス流れの上流側を向いている孔の側面の前記触媒層が、排ガス流れの下流側を向いている孔の側面の前記触媒層よりも、多くの前記貴金属触媒粒子を有している、排ガス浄化装置。
《態様2》
前記排ガス流れの上流側を向いている孔の側面の前記触媒層が、前記排ガス流れの下流側を向いている孔の側面の触媒層よりも、重量基準で単位面積当たりに平均で1.1倍以上の前記貴金属触媒粒子を有している、態様1に記載の排ガス浄化装置。
《態様3》
前記孔あき金属箔の倦回体が、平箔と波箔とが積層された倦回体である、態様1又は2に記載の排ガス浄化装置。
《態様4》
前記平箔及び波箔の開孔率が、それぞれ10%~90%の範囲である、態様3に記載の排ガス浄化装置。
《態様5》
前記孔あき金属箔の倦回体が、エキスパンドメタルの倦回体である、態様1~3のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。
《態様6》
以下の(a)~(c)を少なくとも含む、排ガス浄化装置の製造方法:
(a)孔あき金属箔の倦回体の一端側に、触媒層形成用スラリーを提供すること;
(b)前記提供された触媒層形成用スラリーを、前記孔あき金属箔の倦回体の他端側から排出させることによって、前記孔あき金属箔の倦回体に前記触媒層形成用スラリーをコーティングすること;及び
(c)前記コーティングされた孔あき金属箔の倦回体を乾燥及び/又は焼成すること。
《態様7》
前記工程(b)において、前記孔あき金属箔の倦回体の他端側から吸引することによって、前記スラリーを排出させる、態様6に記載の製造方法。
《態様8》
態様1~5のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置を得るための、態様6又は7に記載の製造方法。
本発明の排ガス浄化装置は、メタル基材及びメタル基材上の触媒層を具備する。ここで、メタル基材は、1又は複数の金属箔の倦回体であり、その1又は複数の金属箔の倦回体の少なくとも1つが、孔を有する孔あき金属箔の倦回体である。触媒層は、貴金属触媒粒子及び貴金属触媒を担持する担体を含み、排ガス流れの上流側を向いている孔の側面の触媒層が、排ガス流れの下流側を向いている孔の側面の触媒層よりも、多くの貴金属触媒粒子を有している。その結果、本発明の排ガス浄化装置では、排ガス流れと貴金属触媒粒子との接触確率が高くなり、特に高SV(空間速度)領域でのNOx浄化性能において優れた性能を発揮する。
本発明の排ガス浄化装置で用いられるメタル基材は、孔を有する金属箔の倦回体であれば、特にその種類、孔の形状等については限定されない。したがって、孔あき金属箔の倦回体は、本分野で公知の平箔と波箔とが積層された倦回体であってもよい。
本発明の有利な効果を得るためには、排ガス流れの上流側を向いている孔の側面が大きければ大きいほど好ましい。このような観点からは、特許文献3及び4に開示されているような、エキスパンドメタル(いわゆる、ラス箔)の倦回体からなる孔あき金属箔の倦回体は、メタル基材として特に好適に用いられる。
エキスパンドメタルの他にも、パンチングマシン等を用いて金属箔に孔をあけた孔あき金属箔の倦回体(パンチング孔を有する孔あき金属箔の倦回体)をメタル基材として用いることができる。図1(b)は、パンチング孔を有する孔あき金属箔の倦回体を、メタル基材として用いた本発明の排ガス浄化装置の概略図を示している。図1(b)の態様では、波箔と平箔とで、孔の大きさが異なっている。
本発明の排ガス浄化装置は、メタル基材及びメタル基材上の触媒層を含む。触媒層は、貴金属触媒粒子及び貴金属触媒を担持している担体を含み、本分野で公知の構成をとることができる。
本発明の排ガス浄化装置の製造方法は、(a)孔あき金属箔の倦回体の一端側に、触媒層形成用スラリーを提供すること;(b)提供された触媒層形成用スラリーを、孔あき金属箔の倦回体の他端側から排出させることによって、孔あき金属箔の倦回体に触媒層形成用スラリーをコーティングすること;及び(c)コーティングされた孔あき金属箔の倦回体を乾燥させることを含む。
孔あき金属箔の倦回体の一端側に、触媒層形成用スラリーを提供する工程では、例えば特許文献6に記載のように、シャワーノズルを用いて、スラリーを倦回体の上部から実質的に均等に提供することができる。
スラリーで倦回体をコーティングする工程は、工程(a)で提供した触媒層形成用スラリーを、倦回体の他端側から排出させることによっておこなう。この場合に、特許文献5及び6に記載のように、ハニカム基材の下部側から吸引を行って、スラリーの流下を促進してもよい。
スラリーでコーティングされた倦回体の乾燥及び/又は焼成の条件は、特に限定はされないが、例えば、400~1000℃程度で、約1~4時間程度の焼成を行う。これにより、目的の触媒層を形成することができる。焼成前に乾燥を行ってもよく、その条件については特に限定されないが、例えば、80~300℃の温度で1~12時間程度で乾燥を行うことができる。
〈実施例1〉
Al2O3:50g/L、CeO2:33g/L、ZrO2:53g/L、及びLa2O3:9g/Lを含む、担体層形成用スラリーAを調製した。
エキスパンドメタルである孔あき金属箔の倦回体に、スラリーAを150g/Lでコートした後に、250℃で1時間乾燥させて、さらに500℃で1時間焼成し、担体層を有する孔あき金属箔の倦回体を得た。
〈貴金属濃度〉
実施例1及び比較例1の排ガス浄化装置について、EPMA(電子線マイクロアナライザ)(JXA-8530F、日本電子株式会社)を用いて貴金属濃度の分析を行なった結果を図6に示す。
実施例1及び比較例1の排ガス浄化装置について、空燃比(A/F)を13.5~17.5の範囲で変えながら、排ガス浄化装置の内部温度を900℃として20時間の耐久試験を行なった。2Lエンジンの車両から排出される排ガスの各空燃比における排ガス浄化率を算出した。また、高SV領域を模擬するため、排ガス流量を1050/分とした。
2 波箔
3 平箔
4 外筒
Claims (8)
- メタル基材及び前記メタル基材上の触媒層を具備する排ガス浄化装置であって、
前記メタル基材が、1又は複数の金属箔の倦回体であり、
前記1又は複数の金属箔の倦回体の少なくとも1つが、孔を有する孔あき金属箔の倦回体であり、
前記孔あき金属箔がエキスパンドメタルであり、
前記触媒層が、貴金属触媒粒子及び前記貴金属触媒粒子を担持している担体を含み、
排ガス流れの上流側を向いている孔の側面の前記触媒層が、排ガス流れの下流側を向いている孔の側面の前記触媒層よりも、多くの前記貴金属触媒粒子を有している、排ガス浄化装置。 - 前記排ガス流れの上流側を向いている孔の側面の前記触媒層が、前記排ガス流れの下流側を向いている孔の側面の触媒層よりも、重量基準で単位面積当たりに平均で1.1倍以上の前記貴金属触媒粒子を有している、請求項1に記載の排ガス浄化装置。
- 前記孔あき金属箔の倦回体が、平箔と波箔とが積層された倦回体である、請求項1又は2に記載の排ガス浄化装置。
- 前記平箔及び波箔の開孔率が、それぞれ10%~90%の範囲である、請求項3に記載の排ガス浄化装置。
- 前記メタル基材が外筒を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。
- 以下の(a)~(c)を少なくとも含む、排ガス浄化装置の製造方法:
(a)エキスパンドメタルである孔あき金属箔の倦回体の一端側に、触媒層形成用スラリーを提供すること;
(b)前記提供された触媒層形成用スラリーを、前記孔あき金属箔の倦回体の他端側から排出させることによって、前記孔あき金属箔の倦回体に前記触媒層形成用スラリーをコーティングすること;及び
(c)前記コーティングされた孔あき金属箔の倦回体を乾燥及び/又は焼成すること。 - 前記工程(b)において、前記孔あき金属箔の倦回体の他端側から吸引することによって、前記スラリーを排出させる、請求項6に記載の製造方法。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置を得るための、請求項6又は7に記載の製造方法。
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