JPH08117614A - 触媒体およびその製造方法 - Google Patents

触媒体およびその製造方法

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JPH08117614A
JPH08117614A JP6255366A JP25536694A JPH08117614A JP H08117614 A JPH08117614 A JP H08117614A JP 6255366 A JP6255366 A JP 6255366A JP 25536694 A JP25536694 A JP 25536694A JP H08117614 A JPH08117614 A JP H08117614A
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catalyst
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paper
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JP6255366A
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Hironao Numamoto
浩直 沼本
Tetsuo Terajima
徹生 寺島
Hisaaki Miyaji
寿明 宮地
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱容量が小さく、しかも実用に耐え得る柔軟
性と機械的強度を有する触媒体およびその触媒体を量産
性良く製造する方法を提供する。 【構成】 無機繊維を主成分とするシート状抄造体とそ
の表面部に接合されたアルミニウムを含むフェライト系
ステンレス鋼からなる多孔性芯材とが複合化されて波形
形状を有し、シート状抄造体と多孔性芯材とが貴金属成
分を担持した活性アルミナ粉末を主体とした触媒成分で
結合あるいは固定されている触媒体。シート状抄造体と
多孔性芯材とを圧着しながら波状に加工し、所定の長さ
に切断して波形形状の基材を得る工程、および貴金属成
分を含有する活性アルミナ粉末を主体とした触媒スラリ
ー中に前記基材を浸漬し、乾燥後、熱処理する工程を有
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、灯油等の液体燃料や都
市ガス等の気体燃料を触媒燃焼させるために使用する触
媒燃焼用触媒体、あるいは各種住宅設備機器、自動車等
から発生する排ガスを無害化するために使用する浄化用
触媒体、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、波形形状を有する触媒体として
は、金属基材を所望の形状に加工し、これを触媒スラリ
ー中に浸漬して金属基材表面上に触媒被覆層を形成した
ものが一般的であった。また、無機繊維を主体として湿
式抄造方法によって所望の波形形状に加工した後、焼結
させてある程度の機械的強度を持たせた後、触媒スラリ
ー中に浸漬し、触媒金属を担持させる方法によって製造
されたものも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記の触媒体には以下
のような問題点が残されていた。すなわち、金属基材の
表面に触媒被覆層を形成したものは、金属基材の耐熱性
および圧延加工技術に限界があるため、ある程度以上に
薄くすることはできない。そのために触媒体は要望され
るものよりも熱容量の大きなものになっていた。一方、
無機繊維を焼結させた波形形状物に対して熱容量を小さ
くしようとすれば、機械的強度を多大に犠牲にしなけれ
ばならないので、安心して実用に耐えられるようなもの
はなかなか得られなかった。本発明は、上記従来の問題
点を鑑みて、熱容量が小さく、しかも安心して実用に耐
え得る柔軟性と機械的強度を有する触媒体を提供するこ
とを目的とする。本発明は、またそのような触媒体を量
産性良く製造する製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の触媒体は、無機
繊維を主成分とするシート状抄造体とその表面部に接合
されたアルミニウムを含むフェライト系ステンレス鋼か
らなる多孔性芯材とが複合化されて波形形状を有し、前
記シート状抄造体と前記多孔性芯材とが貴金属成分を担
持した活性アルミナ粉末を主体とした触媒成分で結合あ
るいは固定されているものである。ここで、多孔性芯材
とは、前記ステンレス鋼板をラス加工したラス板、エキ
スパンド加工したエキスパンド板、パンチング加工した
パンチング板あるいは前記ステンレス鋼の線材を編んだ
網などの多孔体をいう。
【０００５】本発明の触媒体の製造方法は、無機繊維を
主成分とするシート状抄造体とアルミニウムを含むフェ
ライト系ステンレス鋼からなる多孔性芯材とを圧着しな
がら波状に加工し、所定の長さに切断して波形形状の基
材を得る工程、および貴金属成分を含有する活性アルミ
ナ粉末を主体とした触媒スラリー中に前記基材を浸漬
し、乾燥後、熱処理して、前記シート状抄造体と前記多
孔性芯材とを結合あるいは固定するとともに前記基材に
触媒成分を担持させる工程を有する。また、本発明の触
媒体の製造方法は、無機繊維を主成分とするシート状抄
造体と、アルミニウムを含むフェライト系ステンレス鋼
からなる多孔性芯材とを圧着しながら波状に加工し、所
定の長さに切断して波形形状の基材を得る工程、活性ア
ルミナ粉末を主体とした触媒担体スラリー中に前記基材
を浸漬し、乾燥後、熱処理して前記シート状抄造体と多
孔性芯材とを結合あるいは固定する工程、および前記の
基材にさらに貴金属成分を担持させる工程を有する。
【０００６】さらに、本発明の触媒体の製造方法は、無
機繊維を主成分とするシート状抄造体とアルミニウムを
含むフェライト系ステンレス鋼からなる多孔性芯材とを
圧着しながら波状に加工し、所定の長さに切断して波形
形状の基材を得る工程、前記基材を熱処理して前記シー
ト状抄造体中に含まれる有機成分を熱分解させる工程、
次いで貴金属成分を含有する活性アルミナ粉末を主体と
した触媒スラリー中に前記基材を浸漬し、乾燥後、熱処
理して前記シート状抄造体と前記多孔性芯材とを結合あ
るいは固定するとともに前記基材に触媒成分を担持させ
る工程を有する。さらにまた、本発明の触媒体の製造方
法は、無機繊維を主成分とするシート状抄造体とアルミ
ニウムを含むフェライト系ステンレス鋼からなる多孔性
芯材とを圧着しながら波状に加工し、所定の長さに切断
して波形形状の基材を得る工程、前記基材を熱処理して
前記シート状抄造体中に含まれる有機成分を熱分解させ
る工程、活性アルミナ粉末を主体とした触媒担体スラリ
ー中に前記基材を浸漬し、乾燥後、熱処理して前記シー
ト状抄造体と前記多孔性芯材とを結合あるいは固定する
工程、および前記基材に貴金属成分を担持させる工程を
有する。
【０００７】
【作用】本発明の触媒体は、上記のように無機繊維のシ
ート状抄造体と多孔性金属芯材とをハイブリット化した
ものを基材としているので、熱容量が小さく、立ち上が
り特性に優れている。そして、実用時に大きな熱歪みが
生じても、触媒体自身で応力緩和し、恒常的な熱変形に
至ることはほとんどない。また、多孔性芯材を具備する
ので、実用の際の衝撃破壊等に対する安全性が確保でき
る。すなわち、万一シート状抄造体部に強い力で亀裂が
生じても、それがすぐに触媒体の完全な破壊になること
はなく、ある程度の亀裂に抑えられる。これは芯材が形
状を保持する機能を発揮することによる。
【０００８】次に、本発明の触媒体を製造するための製
造方法について述べる。本発明では無機繊維を主成分と
するシート状抄造体（以下、ペーパーという）と、アル
ミニウムを含むフェライト系ステンレス鋼からなる多孔
性芯材とを圧着しながら波状に加工する。ここに用いる
無機繊維を主成分とするペーパーには、ペーパーに柔軟
性を保持させる目的で有機成分が結合剤としてある程度
添加されている。このペーパーを多孔性芯材と圧着しな
がら波状に加工する時、ペーパーの厚み方向に芯材の金
属線ないしは骨が少し噛み込みながらペーパーと芯材が
合体した状態となる。ここで言う圧着の方法とは、波形
形状にする工程において、ペーパーと芯材とを所定の間
隔に設定した歯車の間を通過させるが、この隙間を少な
くともペーパーの厚み以下にすることによって行うこと
が好ましい。隙間をペーパーの厚み以下にすることで、
芯材の金属線ないしは骨がペーパーに少し噛み込みなが
ら波形形状に加工され、歯車通過後には少し膨らみ元の
ペーパーの厚みに復元する。この時、芯材の金属線ない
しは骨はペーパーに噛み込んだままの状態を維持する。
歯車の隙間を狭くし過ぎると、芯材がペーパーを分断し
てしまうので、適当な隙間設定が必要である。
【０００９】その後、所定の長さに切断する。こうして
ペーパーと芯材が複合化された基材が得られる。次に、
この芯材を触媒スラリーあるいは触媒担体スラリー中に
浸漬する。その後引き上げて乾燥を行うと、触媒スラリ
ーあるいは触媒担体スラリー中に含まれる活性アルミナ
粉末等が主にペーパー中の絡まり合った無機繊維の隙間
に結着され、乾燥凝集によりペーパーに充分な機械的強
度が発現するようになる。さらに熱処理を行うことによ
って、ペーパー中の有機成分は熱分解するが、活性アル
ミナ粉末等無機成分の焼結が進み、機械的強度は向上す
る。ペーパー中に芯材の金属線ないしは骨が噛み込んだ
状態（埋設された状態）で活性アルミナ粉末等が凝集す
るので、芯材はペーパー中に強固に固定され、得られる
触媒体の補強材として作用することになる。
【００１０】また、他の方法として、合体させたペーパ
ーと芯材を所定の長さに切断した基材を、無機繊維を主
体としたペーパー中の有機成分を熱分解除去するために
熱処理し、その後に触媒スラリーあるいは触媒担体スラ
リー中に浸漬する方法をとる。この場合には、有機成分
が除去されたペーパーは脆弱な状態にあるので、基材を
注意深く取り扱いながら、触媒スラリーあるいは触媒担
体スラリー中に浸漬するのが好ましい。その後、引き上
げて乾燥を行うと、触媒スラリーあるいは触媒担体スラ
リー中に含まれる活性アルミナ粉末等が主にペーパー中
の絡まり合った無機繊維の隙間に結着され、乾燥凝集に
よりペーパーに充分な機械的強度が発現するようにな
る。さらに熱処理を行うことによって、活性アルミナ粉
末等の焼結が進み、機械的強度は向上する。製造工程中
でのハンドリングには、有機成分を熱分解した後に触媒
スラリーあるいは触媒担体スラリーで処理する方法は、
有機成分の熱分解をしない方法に比べて注意を要する。
しかし、活性アルミナ担体はペーパーの厚み方向に均一
に分散され易くなるので、貴金属成分も均一化され、信
頼性の高い触媒体が得られる。また、芯材を構成する金
属素材が有機成分の熱分解時の熱処理で同時に表面酸化
され、アルミナ粒子の膜が形成されるので、腐食に対す
る耐候性、耐久性が向上する。多孔性芯材は、無機繊維
を主成分としたペーパーの片面あるいは両面に接合させ
ることができる。芯材は、その開口率が６０％以上、好
ましくは７０％以上のものを使用し、意図的に波形形状
の加工でペーパー中に金属素材を適当に噛み込ませ、そ
の金属素材が噛み込んだ付近に触媒粉末が結着すること
で強固に固定される。
【００１１】
【実施例】以下、本発明をその実施例によりさらに詳し
く説明する。 ［実施例１］Ｃｒ含量２０重量％、Ａｌ含量５重量％の
フェライト系ステンレス鋼板（幅３０ｍｍ、厚み５０μ
ｍ）をラス加工（１辺が１ｍｍの６角形、線径０．２ｍ
ｍ）したものを５０ｍｍの長さに切断する。一方、アル
ミナシリカ繊維を９６重量％含有するシート状抄造体
（以下、ペーパーという。厚み０．３ｍｍ、幅３０ｍ
ｍ）を準備する。前記のラス加工したステンレス鋼から
なる芯材とペーパーとを波形加工用の歯車間（隙間０．
２５ｍｍ）を通過させることによって、芯材がペーパー
の片面側に噛み込んで一体となり、山の高さ３ｍｍ、ピ
ッチ５ｍｍの波形形状の基材を得た。次に、ＢａＯ・Ａ
ｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2粉末（比表面積１２０ｍ2／ｇ）１００
ｇ、水２００ｇ、イソプロピルアルコール５０ｇおよび
Ｐｔ換算で３ｇ相当のジニトロジアンミン白金水溶液か
らなる水性混合物をボールミル調製し、触媒スラリーと
した。前記の基材をこの触媒スラリー中に浸漬して引き
上げ、乾燥した後、５００℃で５分間熱処理した。その
結果、ステンレス鋼からなる芯材が触媒担体粉末（Ｂａ
Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2）の結合力でペーパー中に固定
された触媒体が得られた。
【００１２】図１は、この触媒体の外観を示す。また、
図２は触媒体の拡大断面図を模式的に示している。これ
らの図において、１はペーパー、２はその片面側に埋設
された芯材、３は触媒体をそれぞれ表している。この触
媒体にはＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2粉末が６０ｍｇ、
Ｐｔが１．８ｍｇそれぞれ分散担持されていた。図３お
よび図４は、上記のようにして得た触媒体を用いて組み
立てたスチーム発生装置を示す。イソブタンガスボンベ
１０は、ノズル１１を有し、ボンベ１０とノズル１１の
間には、主バルブ１２と、バイメタル（図示せず）で開
閉される副バルブ１３とが設けてある。ノズル１１より
噴出した燃料ガスは、ガス流の誘引作用により周りの空
気を吸引し、混合室１４で空気と均一に混合され、燃焼
室１５に供給される。燃焼室１５には２個の触媒体１６
と１７が筐体１８とアルミニウム製熱交換部１９の間に
設けられている。そして、触媒体１６、１７で発生した
反応熱（燃焼熱）は、熱交換部１９を介して水蒸気発生
室２０側に伝熱する。触媒体１６、１７の下流には、圧
電着火素子２１が配設されている。また、水蒸気発生室
２０の上方には、水蒸気発生室底面へ水滴を供給するノ
ズル２２が設けられている。なお、ノズル２２にはポン
プ（図示せず）から水が供給される。
【００１３】次に、この水蒸気発生装置の動作原理につ
いて簡単に述べる。まず、主バルブ１２を開くと、ノズ
ル１１より燃料ガスが混合室１４に供給され、同時に空
気も誘引作用により供給される。空気を混合された燃料
ガスが燃料室１５内に導入された後、圧電着火素子２１
で火花をスパークさせることで触媒体の後方、排気口２
３手前付近に一時火炎を形成させる。すると、その反応
熱で触媒体の下流部がすぐに加熱されて触媒燃焼を開始
し、その触媒燃焼は直ちに触媒体最上流部へと移行す
る。燃焼排ガスは、排気口２３から排出される。反応熱
（燃焼熱）は熱交換部１９を経て水蒸気発生室２０側に
伝熱する。水蒸気発生室２０の底面が充分な温度（約２
００℃）に達した時点からポンプよってノズル２２から
水滴を供給することが可能となり、スチーム口２４から
スチーム供給を行うことができる。バルブ１３は、バイ
メタル方式で水蒸気発生室側面の１カ所を温度検知し、
ある温度（約２２０℃）以上になると閉塞され、燃料ガ
スの供給が停止され、熱交換部の温度調節に使用され
る。したがって、本スチーム発生装置は、燃料ガスの供
給、停止が繰り返され、その結果として触媒体も発熱、
冷却を繰り返すことになる。得られた触媒体の評価は立
ち上がり特性と寿命試験で検討した。イソブタンを燃料
として空気過剰率（空気／燃料）１．０、２００ｋｃａ
ｌ／ｈの条件に設定して、水蒸気発生室の底面が２００
℃に達するまでの時間を測定した。また、寿命試験は、
同じく空気過剰率（空気／燃料）１．０、２００ｋｃａ
ｌ／ｈの条件に設定し、スチームを連続で発生させなが
ら５００時間燃焼させた。
【００１４】［実施例２］実施例１と同じフェライト系
ステンレス鋼板（幅３０ｍｍ、厚み５０μｍ）をラス加
工（１辺が１ｍｍの６角形、線径０．２ｍｍ）し、長さ
５０ｍｍに切断した芯材と、アルミナシリカ繊維を９６
重量％含有するペーパー（厚み０．３ｍｍ、幅３０ｍ
ｍ）とを波形加工用の歯車間（隙間０．２５ｍｍ）を通
過させることによって、芯材がペーパーの片面に噛み込
んだ、山の高さ３ｍｍ、ピッチ５ｍｍの波形形状の基材
を得た。次に、ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2粉末（比表
面積１２０ｍ2／ｇ）１００ｇ、水２５０ｇ、イソプロ
ピルアルコール５０ｇおよび硝酸アルミニウム１２ｇか
らなる水性混合物をボールミル調製し、触媒担体スラリ
ーとした。前記基材をこの触媒担体スラリー中に浸漬し
て引き上げ、乾燥した後、５００℃で５分間熱処理する
ことにより、芯材が触媒担体粉末（ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・
ＣｅＯ2）の結合力でペーパー中に固定された。次に、
この基材を塩化白金酸水溶液中に１分間浸漬して引き上
げ、乾燥した後、５００℃で５分間熱処理して、触媒体
を得た。この触媒体にはＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2粉
末が６０ｍｇ、Ｐｔが１．８ｍｇそれぞれ担持されてい
た。上記のようにして得た触媒体を用いて、実施例１と
同様にして図３、４に示すスチーム発生装置を組み立て
た。本実施例で得られた触媒体について、実施例１と同
様にして立ち上がり特性と寿命試験で評価した。
【００１５】［実施例３］実施例１と同じフェライト系
ステンレス鋼板（幅３０ｍｍ、厚み５０μｍ）をラス加
工（１辺が１ｍｍの６角形、線径０．２ｍｍ）し、長さ
５０ｍｍに切断した芯材と、アルミナシリカ繊維を９８
重量％含有するペーパー（厚み０．３ｍｍ、幅３０ｍ
ｍ）とを波形加工用の歯車間（隙間０．２５ｍｍ）を通
過させることによって、芯材がペーパーの片面側に噛み
込んだ、山の高さ３ｍｍ、ピッチ５ｍｍの波形形状の基
材を得た。次に、前記基材を９００℃で１０分間熱処理
して、ペーパー中の有機成分を熱分解した。一方、Ｂａ
Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2粉末（比表面積１２０ｍ2／ｇ）
１００ｇ、水２２０ｇ、イソプロピルアルコール５０ｇ
およびＰｔ換算で３ｇ相当のジニトロジアンミン白金水
溶液からなる水性混合物をボールミル調製し、触媒スラ
リーとした。前記熱処理後の芯材をこの触媒スラリー中
に浸漬して引き上げ、乾燥した後、５００℃で５分間熱
処理した。その結果、芯材が触媒担体粉末（ＢａＯ・Ａ
ｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2）の結合力でペーパー中に固定された
触媒体が得られた。この触媒体にはＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・
ＣｅＯ2粉末が６０ｍｇ、Ｐｔが１．８ｍｇそれぞれ担
持されていた。上記のようにして得た触媒体を用いて、
実施例１と同様にして図３、４に示すスチーム発生装置
を組み立てた。本実施例で得られた触媒体について、実
施例１と同様にして立ち上がり特性と寿命試験で評価し
た。
【００１６】［実施例４］実施例１と同じフェライト系
ステンレス鋼板（幅３０ｍｍ、厚み５０μｍ）をラス加
工（１辺が１ｍｍの６角形、線径０．２ｍｍ）し、長さ
５０ｍｍに切断した芯材と、アルミナシリカ繊維を９８
重量％含有するペーパー（厚み０．３ｍｍ、幅３０ｍ
ｍ）とを波形加工用の歯車間（隙間０．２５ｍｍ）を通
過させることによって、芯材がペーパーの片面側に噛み
込んだ、山の高さ３ｍｍ、ピッチ５ｍｍの波形形状の基
材を得た。次に、この基材を９００℃で１０分間熱処理
して、ペーパー中の有機成分を熱分解した。一方、Ｂａ
Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2粉末（比表面積１２０ｍ2／ｇ）
１００ｇ、水２７０ｇ、イソプロピルアルコール５０ｇ
および硝酸アルミニウム１２ｇを加えてなる水性混合物
をボールミル調製し、触媒担体スラリーとした。前記熱
処理後の芯材をこの触媒担体スラリー中に浸漬して引き
上げ、乾燥した後、５００℃で５分間熱処理することに
より、芯材が触媒担体粉末（ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ
2）の結合力でペーパー中に固定された。この基材を塩
化白金酸水溶液中に１分間浸漬して引き上げ、乾燥した
後、５００℃で５分間熱処理して触媒体を得た。この触
媒体にはＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2粉末が６０ｍｇ、
Ｐｔが１．８ｍｇそれぞれ担持されていた。上記のよう
にして得た触媒体を用いて、実施例１と同様にして図
３、４に示すスチーム発生装置を組み立てた。本実施例
で得られた触媒体について、実施例１と同様にして立ち
上がり特性と寿命試験で評価した。
【００１７】［実施例５］実施例１と同じフェライト系
ステンレス鋼板（幅３０ｍｍ、厚み５０μｍ）をラス加
工（１辺が１ｍｍの６角形、線径０．１ｍｍ）し、長さ
５０ｍｍに切断した芯材を２枚用意し、アルミナシリカ
繊維を９８重量％含有するペーパー（厚み０．３ｍｍ、
幅３０ｍｍ）を挟む状態で波形加工用の歯車間（隙間
０．２８ｍｍ）を通過させることによって、それぞれの
芯材がペーパーの表面側から噛み込んだ、山の高さ３ｍ
ｍ、ピッチ５ｍｍの波形形状の基材を得た。次に、この
基材を９００℃で１０分間熱処理して、ペーパー中の有
機成分を熱分解した。一方、ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ
2粉末（比表面積１２０ｍ2／ｇ）１００ｇ、水２８０
ｇ、イソプロピルアルコール５０ｇおよびＰｔ換算で３
ｇ相当のジニトロジアンミン白金水溶液からなる水性混
合物をボールミル調製し、触媒スラリーとした。前記熱
処理後の基材をこの触媒スラリー中に浸漬して引き上
げ、乾燥した後、５００℃で５分間熱処理した。その結
果、芯材が触媒担体粉末の結合力でペーパー中に固定さ
れた触媒体が得られた。この触媒体にはＢａＯ・Ａｌ2
Ｏ3・ＣｅＯ2粉末が６０ｍｇ、Ｐｔが１．８ｍｇそれぞ
れ担持されていた。上記のようにして得た触媒体を用い
て、実施例１と同様にして図３、４に示すスチーム発生
装置を組み立てた。本実施例で得られた触媒体につい
て、実施例１と同様にして立ち上がり特性と寿命試験で
評価した。
【００１８】なお、実施例３と実施例４で得た触媒体
は、ペーパーを熱処理してから基材を触媒スラリーある
いは触媒担体スラリー中に浸漬した。その時に芯材とペ
ーパーとが剥離しやすいので、実施例１および実施例２
で用いたものよりも有機成分の少ないペーパーを使用し
た。しかし、同じ熱処理後に触媒スラリー中に浸漬した
実施例５では、ペーパーが両側から芯材で固定されてい
るので、浸漬処理中に剥離しやすくなることはなかっ
た。したがって、ペーパーの両側に芯材を接合させる場
合には、ペーパーの有機成分が芯材とペーパーの接合性
に与える影響は小さいと判断した。この場合には有機成
分を除去してもしなくても生産性はほとんど変わらなか
った。
【００１９】［比較例］実施例１と同じフェライト系ス
テンレス鋼板（幅３０ｍｍ、厚み５０μｍ）を長さ５０
ｍｍに切断し、これを波形加工用の歯車間を通過させる
ことによって、山の高さ３ｍｍ、ピッチ５ｍｍの波形形
状に曲げ加工した。こうして得たステンレス鋼からなる
基材を９００℃で１０分間熱処理した。一方、ＢａＯ・
Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2粉末（比表面積１２０ｍ2／ｇ）１０
０ｇ、水２００ｇ、ポリエチレングリコール１０ｇ、界
面活性剤１ｇおよびＰｔ換算で３ｇ相当のジニトロジア
ンミン白金水溶液からなる水性混合物をボールミル調製
し、触媒スラリーとした。前記熱処理後の基材の上端を
電磁石面で保持しながら、前記触媒スラリー中に浸漬
後、所定の速度で引き上げ、乾燥後、熱処理した。さら
に、前記基材の方向を逆にして同様な操作を行い、触媒
被覆層を形成した。このようにして得た触媒体にはＢａ
Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2粉末が６０ｍｇ、Ｐｔが１．８
ｍｇそれぞれ担持されていた。
【００２０】上記のようにして得た触媒体を用いて、実
施例１と同様にして図３、４に示すスチーム発生装置を
組み立てた。この比較例で得られた触媒体についても、
実施例１と同様にして立ち上がり特性と寿命試験で評価
した。以上の各実施例および比較例の触媒体の立ち上が
り特性を表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】実施例１〜４では少しの差はあったが、ど
れも約８０秒で水蒸気発生室の底面を２００℃にするこ
とができた。また、実施例５のような両面から芯材をペ
ーパーに固定したものは、片面のものに比べると当然熱
容量が大きくなるので、立ち上がり時間が遅くなった。
しかし、従来の金属だけからなる基材を用いた触媒体に
比べるとはるかに立ち上がり特性に優れていた。上記の
実施例においては、ラス加工した芯材の線径は０．２ｍ
ｍとしたが、線径をさらに細くすれば、立ち上がり特性
を向上させることが可能であった。しかし、線径を細く
すると、ラス加工時あいは波形形状加工時に亀裂を生じ
易くなるので、線径は０．１ｍｍ以上が好ましい。
【００２３】次に、寿命試験の結果は、各実施例ともほ
とんど顕著な熱変形もなく、上流部での高温熱劣化が懸
念される程度であった。具体的には、上流部において７
〜８ｍｍ程度の長さの部分が白色化していた。しかし、
触媒燃焼の特性（燃焼率）に影響が現れる程ではなかっ
た。また、比較例の触媒体は、熱履歴による熱変形が恒
常的に残り、上流部５ｍｍ程度の長さの部分で金属基材
が熱変形していた。しかし、触媒燃焼の特性（燃焼率）
に影響が現れる程ではなかった。実施例と比較例で寿命
試験後の触媒体形状に差があるのは、実施例の触媒体の
方が使用されている金属基材が少なく、触媒燃焼時の熱
応力を触媒体自身が緩和できたためと考えられる。耐食
性に対する試験は、触媒体への塩水噴霧テストで評価し
た。具体的には、塩水を１時間噴霧し、次いで５時間乾
燥させる操作を繰り返した。その結果、熱処理したラス
加工した芯材を使用した実施例３〜５の方が実施例１、
２よりも優れていた。しかし、実用でそれ程の耐食性が
必要とされない場合には熱処理をしないものでも問題な
く使用できると考えられる。
【００２４】本発明で使用する無機繊維を主成分とする
ペーパーは、耐熱性のアルミナシリカ繊維を主体ともの
であり、ペーパーの柔軟性と紙力を付与する目的で、通
常ポリアクリルアミド等がわずかに添加される。具体的
には、約２〜８ｗｔ％の有機結合剤が使用される。有機
結合剤が多いと、芯材との接合性には優れているが、触
媒スラリーあるいは触媒担体スラリーは内部に染み込み
難くなり、ペーパー表面部に貴金属成分が多く担持され
ることになる。また、熱処理して有機成分を除去した場
合には、有機成分が多いとそれだけ接合性が悪くなる。
したがって、使用するステンレス鋼に対応させて適度な
有機成分量を有したペーパーを選択するのが好ましい。
また、このペーパーは、薄いシートで、金属基材とハイ
ブリット化させその効果を得るためには、厚み２ｍｍ以
下、好ましくは１ｍｍ以下のものを選択する。
【００２５】本発明で使用するアルミニウムを含むフェ
ライト系ステンレス鋼は、耐熱性、耐食性に優れた材料
であり、一般にはＣｒが１５〜２０ｗｔ％、Ａｌが３〜
５ｗｔ％でわずかな添加剤と残部がＦｅの組成で使用さ
れることが好ましい。このステンレス金属鋼を多孔体に
加工し、無機繊維を主成分とするペーパーと圧着接合し
て使用する。その時に芯材を構成する金属線ないしは骨
がペーパーの厚さ方向に噛み込むことが要求されるの
で、芯材は開口率６０％以上、好ましくは７０％以上の
ものを使用する。その線径は０．３ｍｍ以下、好ましく
は０．２ｍｍ以下のものが良い。しかし、線径０．１ｍ
ｍ未満のラス板等は製造上困難をともなうので、０．１
ｍｍ以上にするのがよい。一方、網では０．１ｍｍ以下
の線径のものを得ることができ、その方がペーパーとの
接合性に優れていた。ラス板、パンチング板、網の中で
はラス板が本発明におけるペーパーとの接合性の点で最
も適していた。その理由は、ラス加工時の引っ張りで金
属基材に一部ひねりが加わるので、ペーパー中にラス加
工された線ないし骨を噛み込ませることは比較的簡単で
あった。次に網が本発明に適していた。それは同じ開口
率で考えると一番細い線径を選択することが可能であっ
たので、ペーパーと圧着させながら接合するのが容易で
あった。パンチング板はコスト的にも高くなり、ペーパ
ーに接合させた後も密着性が良いとは言えず注意が必要
であった。本発明では無機繊維を主成分とするペーパー
と多孔性芯材とを圧着させながら波状に加工するが、こ
の方法は歯車の隙間を通過させて行う。その隙間は少な
くともペーパーの厚み以下に設定し、芯材の厚み分が隙
間通過時に押し付けられて噛み込むように調整する。し
かし、隙間を狭くし過ぎると芯材が噛み込んだ際にペー
パーを分断することになるので適当に調整する。傾向と
しては、パンチング板が最も接合性に劣るので、歯車の
隙間はラス板に比べると狭くする必要があった。
【００２６】本発明で使用する触媒スラリーあるいは触
媒担体スラリーは、活性アルミナを主体としたものであ
り、活性アルミナの耐熱性を向上させる目的でアルカリ
土類金属が含まれるもの、あるいは助触媒として希土類
金属が含まれるものであってもよい。また、その他吸着
脱臭のためにゼオライト等をある程度添加したものでも
よい。また、活性アルミナの無機繊維への結着性を向上
させるために、アルミナゾル等の結合剤を少量添加する
ことも可能である。貴金属成分は、あらかじめ担体粉末
に担持されているものであっても、あるいは水溶液の状
態で触媒スラリー中に含有され、吸着されたものでもよ
い。また、触媒担体スラリーを使用し、ペーパーと芯材
を結合あるいは固定した後、貴金属水溶液に浸漬し、乾
燥後、熱処理して、最後に担持させてもよい。貴金属成
分としては、実施例ではＰｔを使用したが、これはイソ
ブタンの触媒燃焼用であり、他の用途にはＰｄ、Ｒｈ、
Ｒｕも使用できる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、金属素材を無機繊維と
ハイブリット化することによって、熱容量が小さく、し
かも安心して実用に耐え得る柔軟性と機械的強度を有す
る触媒体を得ることができる。また、本発明の方法によ
れば、その触媒体を量産性良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における触媒体の斜視図であ
る。
【図２】同触媒体の拡大断面図を模式的に表す図であ
る。
【図３】本発明の実施例において触媒体の評価に使用し
たスチーム発生装置の縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ’線断面図である。
【符号の説明】
１ ペーパー（抄造体） ２ 芯材 ３ 触媒体 １０ ガスボンベ １１ ノズル １２、１３ バルブ １４ 混合室 １５ 燃焼室 １６、１７ 触媒体 １８ 筐体 １９ 熱交換部 ２０ 水蒸気発生室 ２１ 圧電着火素子 ２２ ノズル ２３ 排気口 ２４ スチーム口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 37/02 １０１ Ｚ Ｆ２３Ｃ 11/00 ３０６

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無機繊維を主成分とするシート状抄造体
    とその表面部に接合されたアルミニウムを含むフェライ
    ト系ステンレス鋼からなる多孔性芯材とが複合化されて
    波形形状を有し、前記シート状抄造体と前記多孔性芯材
    とが貴金属成分を担持した活性アルミナ粉末を主体とし
    た触媒成分で結合あるいは固定されたことを特徴とする
    触媒体。
  2. 【請求項２】 無機繊維を主成分とするシート状抄造体
    とアルミニウムを含むフェライト系ステンレス鋼からな
    る多孔性芯材とを圧着しながら波状に加工し、所定の長
    さに切断して波形形状の基材を得る工程、および貴金属
    成分を含有する活性アルミナ粉末を主体とした触媒スラ
    リー中に前記基材を浸漬し、乾燥後、熱処理して、前記
    シート状抄造体と前記多孔性芯材とを結合あるいは固定
    するとともに前記基材に触媒成分を担持させる工程を有
    することを特徴とする触媒体の製造方法。
  3. 【請求項３】 無機繊維を主成分とするシート状抄造体
    と、アルミニウムを含むフェライト系ステンレス鋼から
    なる多孔性芯材とを圧着しながら波状に加工し、所定の
    長さに切断して波形形状の基材を得る工程、活性アルミ
    ナ粉末を主体とした触媒担体スラリー中に前記基材を浸
    漬し、乾燥後、熱処理して前記シート状抄造体と多孔性
    芯材とを結合あるいは固定する工程、および前記の基材
    にさらに貴金属成分を担持させる工程を有することを特
    徴とする触媒体の製造方法。
  4. 【請求項４】 無機繊維を主成分とするシート状抄造体
    とアルミニウムを含むフェライト系ステンレス鋼からな
    る多孔性芯材とを圧着しながら波状に加工し、所定の長
    さに切断して波形形状の基材を得る工程、前記基材を熱
    処理して前記シート状抄造体中に含まれる有機成分を熱
    分解させる工程、次いで貴金属成分を含有する活性アル
    ミナ粉末を主体とした触媒スラリー中に前記基材を浸漬
    し、乾燥後、熱処理して前記シート状抄造体と前記多孔
    性芯材とを結合あるいは固定するとともに前記基材に触
    媒成分を担持させる工程を有することを特徴とする触媒
    体の製造方法。
  5. 【請求項５】 無機繊維を主成分とするシート状抄造体
    とアルミニウムを含むフェライト系ステンレス鋼からな
    る多孔性芯材とを圧着しながら波状に加工し、所定の長
    さに切断して波形形状の基材を得る工程、前記基材を熱
    処理して前記シート状抄造体中に含まれる有機成分を熱
    分解させる工程、活性アルミナ粉末を主体とした触媒担
    体スラリー中に前記基材を浸漬し、乾燥後、熱処理して
    前記シート状抄造体と前記多孔性芯材とを結合あるいは
    固定する工程、および前記基材に貴金属成分を担持させ
    る工程を有することを特徴とする触媒体の製造方法。
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