JPH08318165A - 触媒部材 - Google Patents
触媒部材Info
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- JPH08318165A JPH08318165A JP7130261A JP13026195A JPH08318165A JP H08318165 A JPH08318165 A JP H08318165A JP 7130261 A JP7130261 A JP 7130261A JP 13026195 A JP13026195 A JP 13026195A JP H08318165 A JPH08318165 A JP H08318165A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
- F01N2330/30—Honeycomb supports characterised by their structural details
- F01N2330/38—Honeycomb supports characterised by their structural details flow channels with means to enhance flow mixing,(e.g. protrusions or projections)
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 触媒体の熱交換特性を損なうことなく、高効
率の反応特性を有する触媒部材の提供を目的とする。 【構成】 主に金属基材と、その金属基材に担持された
触媒からなる波形状の触媒体が、矩形状または山形状に
成形してあることを特徴とする触媒部材、または、多孔
性金属基材とセラミックスペーパーからなる複合担体基
材と、それに担持された触媒とを備えた波形状の触媒体
が、矩形状または山形状に成形してあることを特徴とす
る触媒部材。
率の反応特性を有する触媒部材の提供を目的とする。 【構成】 主に金属基材と、その金属基材に担持された
触媒からなる波形状の触媒体が、矩形状または山形状に
成形してあることを特徴とする触媒部材、または、多孔
性金属基材とセラミックスペーパーからなる複合担体基
材と、それに担持された触媒とを備えた波形状の触媒体
が、矩形状または山形状に成形してあることを特徴とす
る触媒部材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は主に燃焼、排気ガス浄
化、脱臭等に用いられる触媒部材に関するものである。
化、脱臭等に用いられる触媒部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】予混合気型燃焼装置における燃焼用触
媒、排ガス浄化用触媒および脱臭触媒では、多数の連通
孔を有するハニカム体や金属基材に触媒を担持した触媒
部材が開発されており、一部は実用化されている。
媒、排ガス浄化用触媒および脱臭触媒では、多数の連通
孔を有するハニカム体や金属基材に触媒を担持した触媒
部材が開発されており、一部は実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】燃焼によって熱利用を
する場合、上記従来のハニカム体は伝熱性が悪いために
直接外部と熱交換する割合が低かった。一方、排気ガス
浄化や脱臭等を目的とした触媒部材としてヒータ加熱式
のセラミックスハニカムを利用する場合は、ハニカムの
熱伝導が悪く、ヒータの熱が触媒に到達しにくいため、
必要以上にヒータの温度を上げることとなり、触媒劣化
およびヒータの劣化を招いていた。また、金属基材に担
持した触媒をヒータに接触させた構成をとった場合に
は、充分な接触面積が得られない。そのため反応流体の
速度が速くなると拡散が追いつかなくなるため、目的と
する成分がスリップしてしまう場合があり、問題となっ
ていた。
する場合、上記従来のハニカム体は伝熱性が悪いために
直接外部と熱交換する割合が低かった。一方、排気ガス
浄化や脱臭等を目的とした触媒部材としてヒータ加熱式
のセラミックスハニカムを利用する場合は、ハニカムの
熱伝導が悪く、ヒータの熱が触媒に到達しにくいため、
必要以上にヒータの温度を上げることとなり、触媒劣化
およびヒータの劣化を招いていた。また、金属基材に担
持した触媒をヒータに接触させた構成をとった場合に
は、充分な接触面積が得られない。そのため反応流体の
速度が速くなると拡散が追いつかなくなるため、目的と
する成分がスリップしてしまう場合があり、問題となっ
ていた。
【０００４】本発明は上記従来の欠点を解消し、触媒の
反応効率および熱効率を高めるとともに、触媒の熱負荷
を低減できる触媒部材を提供することを目的とするもの
である。
反応効率および熱効率を高めるとともに、触媒の熱負荷
を低減できる触媒部材を提供することを目的とするもの
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】第１の本発明は、少なく
とも、金属基材と、その金属基材に担持された触媒を有
する波形状の触媒体が、矩形状または山形状に成形され
ていることを特徴とする触媒部材である。
とも、金属基材と、その金属基材に担持された触媒を有
する波形状の触媒体が、矩形状または山形状に成形され
ていることを特徴とする触媒部材である。
【０００６】また、第２の本発明は、多孔性金属基材と
セラミックスペーパーの複合担体基材と、その複合担体
基材に担持された触媒を有する波形状の触媒体が、矩形
状または山形状に成形されていることを特徴とする触媒
部材である。
セラミックスペーパーの複合担体基材と、その複合担体
基材に担持された触媒を有する波形状の触媒体が、矩形
状または山形状に成形されていることを特徴とする触媒
部材である。
【０００７】
【作用】第１、２の本発明は、波形状を山形状や矩形状
に二次加工しているため、触媒体が高表面積化されてい
る。また、この形に沿ったフィンを設けることにより、
熱交換面に対して均等に接触することができる。そのた
め、処理流体の速度が大きくなった場合にも、高い反応
効率を維持し、かつ熱の授受が容易である。
に二次加工しているため、触媒体が高表面積化されてい
る。また、この形に沿ったフィンを設けることにより、
熱交換面に対して均等に接触することができる。そのた
め、処理流体の速度が大きくなった場合にも、高い反応
効率を維持し、かつ熱の授受が容易である。
【０００８】また、複雑な形状の担体基材に対して触媒
スラリーを含浸させることによって触媒層を被覆する場
合には、金属基材では鋭角に加工された部分に液溜まり
ができやすく、形状の制限が多い。そこで、第２の本発
明のように担体基材をセラミックスペーパーを多孔性金
属基材と複合化して一体成形すると、セラミックスペー
パーの吸水性により触媒を含浸担持することができる。
ここでセラミックスペーパーは好ましくは無機繊維から
なる抄造体である。また、多孔性金属基材複合化によっ
てセラミックペーパーの形状保持性や熱導性が向上す
る。なお、第２の本発明の構成をとると、あらかじめ触
媒をセラミックスペーパーに担持しておくことも可能で
ある。よって本発明の目的とする形状に対して、セラミ
ックペーパーを担体基材として用いると、触媒の担持が
容易である上に、触媒層の剥離が生じにくく、信頼性の
高い触媒部材が作製できる。
スラリーを含浸させることによって触媒層を被覆する場
合には、金属基材では鋭角に加工された部分に液溜まり
ができやすく、形状の制限が多い。そこで、第２の本発
明のように担体基材をセラミックスペーパーを多孔性金
属基材と複合化して一体成形すると、セラミックスペー
パーの吸水性により触媒を含浸担持することができる。
ここでセラミックスペーパーは好ましくは無機繊維から
なる抄造体である。また、多孔性金属基材複合化によっ
てセラミックペーパーの形状保持性や熱導性が向上す
る。なお、第２の本発明の構成をとると、あらかじめ触
媒をセラミックスペーパーに担持しておくことも可能で
ある。よって本発明の目的とする形状に対して、セラミ
ックペーパーを担体基材として用いると、触媒の担持が
容易である上に、触媒層の剥離が生じにくく、信頼性の
高い触媒部材が作製できる。
【０００９】また、触媒部材の強度を高める必要がある
場合には、担体形状加工後にセラミックススラリーに含
浸し、粉末を増量することにより、担体基材の強度を高
めることも可能である。
場合には、担体形状加工後にセラミックススラリーに含
浸し、粉末を増量することにより、担体基材の強度を高
めることも可能である。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１１】（実施例１）厚み５０μｍの金属基材（Fe
-Cr-Al鋼）を一次成形体として図１に示す波形状（高さ
１ｍｍ、ピッチ２ｍｍ）に加工した。その後、二次成形
体として図２に示す山形状（高さ１０ｍｍピッチ５ｍ
ｍ）に加工し、担体基材とした。その後、９００℃で４
時間熱処理を施した後、金属基材１００ｃｍ2あたり、
ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2粉末（比表面積１２０ｍ2／
ｇ）１０００ｇ、硝酸アルミニウム９水塩 ８５ｇ、水
１３００ｇおよびジニトロジアンミン白金水溶液とジ
ニトロジアンミンパラジウム水溶液をそれぞれＰｔ、Ｐ
ｄ換算で５ｇ、５ｇ加えてなるウォッシュコートスラリ
ーで５００ｍｇ被覆し、乾燥後、５００℃で焼成するこ
とにより触媒体とした。
-Cr-Al鋼）を一次成形体として図１に示す波形状（高さ
１ｍｍ、ピッチ２ｍｍ）に加工した。その後、二次成形
体として図２に示す山形状（高さ１０ｍｍピッチ５ｍ
ｍ）に加工し、担体基材とした。その後、９００℃で４
時間熱処理を施した後、金属基材１００ｃｍ2あたり、
ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2粉末（比表面積１２０ｍ2／
ｇ）１０００ｇ、硝酸アルミニウム９水塩 ８５ｇ、水
１３００ｇおよびジニトロジアンミン白金水溶液とジ
ニトロジアンミンパラジウム水溶液をそれぞれＰｔ、Ｐ
ｄ換算で５ｇ、５ｇ加えてなるウォッシュコートスラリ
ーで５００ｍｇ被覆し、乾燥後、５００℃で焼成するこ
とにより触媒体とした。
【００１２】上記の方法で得られた触媒体を図５に示す
ようにフィン３を有する触媒燃焼装置に内蔵して取り付
けた。その後、イソブタンを燃料として、燃焼量５０
０、７００、９００ｋｃａｌ／ｈ、空気過剰率＝１の予
混合気を供給した。熱交換面６の温度が２００℃に到達
した後、熱バランスを保つように水を水供給口７より調
節しながら供給した。３０分安定後、排気口８から排出
されるガスをガスクロマトで分析し、燃焼率を測定し
た。また、安定時の水供給量から、熱交換率を算出し
た。
ようにフィン３を有する触媒燃焼装置に内蔵して取り付
けた。その後、イソブタンを燃料として、燃焼量５０
０、７００、９００ｋｃａｌ／ｈ、空気過剰率＝１の予
混合気を供給した。熱交換面６の温度が２００℃に到達
した後、熱バランスを保つように水を水供給口７より調
節しながら供給した。３０分安定後、排気口８から排出
されるガスをガスクロマトで分析し、燃焼率を測定し
た。また、安定時の水供給量から、熱交換率を算出し
た。
【００１３】また、図６に示すフィン２を有するヒータ
ー９に上記触媒体を取り付け、ヒーター９の表面温度を
３００℃および４００℃に設定した。図面上、上の図
は、下の図のＡ−Ａ’線断面を示す。上記触媒体に対し
て臭気物質であるジメチルサルファイドを１０ｐｐｍ含
む空気を流速１００ｍｌ／ｍｉｎで供給し、通過したガ
スをガスクロマトで分析し、浄化率を算出した。
ー９に上記触媒体を取り付け、ヒーター９の表面温度を
３００℃および４００℃に設定した。図面上、上の図
は、下の図のＡ−Ａ’線断面を示す。上記触媒体に対し
て臭気物質であるジメチルサルファイドを１０ｐｐｍ含
む空気を流速１００ｍｌ／ｍｉｎで供給し、通過したガ
スをガスクロマトで分析し、浄化率を算出した。
【００１４】（実施例２）厚み５０μｍの金属基材（Fe
-Cr-Al鋼）を一次成形体として図１に示す波形状（高さ
１ｍｍ、ピッチ２ｍｍ）に加工した。その後、二次成形
体として図３に示す矩形状（高さ１０ｍｍ、幅１８ｍ
ｍ）に加工して担体基材とし、その後９００℃で４時間
熱処理を施した。その後、金属基材１００ｃｍ2あたり
実施例１と同様に触媒を被覆して触媒体とし、燃焼試験
および脱臭試験を行った。
-Cr-Al鋼）を一次成形体として図１に示す波形状（高さ
１ｍｍ、ピッチ２ｍｍ）に加工した。その後、二次成形
体として図３に示す矩形状（高さ１０ｍｍ、幅１８ｍ
ｍ）に加工して担体基材とし、その後９００℃で４時間
熱処理を施した。その後、金属基材１００ｃｍ2あたり
実施例１と同様に触媒を被覆して触媒体とし、燃焼試験
および脱臭試験を行った。
【００１５】（実施例３）厚み３００μｍのセラミック
スペーパー２を厚み５０μｍのラス加工が施された金属
基材（Fe-Cr-Al鋼）１で図４のように挟み込み、波形状
（高さ１ｍｍ、ピッチ２ｍｍ）にセラミックスペーパー
と金属基材を同時加工した後、図２に示す山形状（高さ
１０ｍｍピッチ５ｍｍ）に加工して金属基材とセラミッ
クスペーパーを複合化した担体基材とした。９００℃で
４時間熱処理をした後、実施例１と同様に、触媒を被覆
して触媒体とし、燃焼試験および脱臭試験を行った。
スペーパー２を厚み５０μｍのラス加工が施された金属
基材（Fe-Cr-Al鋼）１で図４のように挟み込み、波形状
（高さ１ｍｍ、ピッチ２ｍｍ）にセラミックスペーパー
と金属基材を同時加工した後、図２に示す山形状（高さ
１０ｍｍピッチ５ｍｍ）に加工して金属基材とセラミッ
クスペーパーを複合化した担体基材とした。９００℃で
４時間熱処理をした後、実施例１と同様に、触媒を被覆
して触媒体とし、燃焼試験および脱臭試験を行った。
【００１６】（実施例４）実施例３と同様に金属基材と
セラミックスペーパーの複合化した基材を波形状（高さ
１ｍｍ、ピッチ２ｍｍ）に加工した後、図３に示す矩形
状（高さ１０ｍｍ、幅１８ｍｍ）に加工して担体基材と
した。９００℃で４時間熱処理した後、上記複合担体に
実施例１と同様に触媒を被覆して触媒体として燃焼試験
および脱臭試験を行った。
セラミックスペーパーの複合化した基材を波形状（高さ
１ｍｍ、ピッチ２ｍｍ）に加工した後、図３に示す矩形
状（高さ１０ｍｍ、幅１８ｍｍ）に加工して担体基材と
した。９００℃で４時間熱処理した後、上記複合担体に
実施例１と同様に触媒を被覆して触媒体として燃焼試験
および脱臭試験を行った。
【００１７】（比較例１）厚み５０μｍの金属基材（Fe
-Cr-Al鋼）を図１に示す波形状（高さ１０ｍｍ、ピッチ
１８ｍｍ）に加工した。９００℃で４時間熱処理を施し
た後、金属基材実施例１と同様に触媒を被覆して触媒体
とした。その後燃焼試験および脱臭試験に用いた。
-Cr-Al鋼）を図１に示す波形状（高さ１０ｍｍ、ピッチ
１８ｍｍ）に加工した。９００℃で４時間熱処理を施し
た後、金属基材実施例１と同様に触媒を被覆して触媒体
とした。その後燃焼試験および脱臭試験に用いた。
【００１８】燃焼試験の結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】比較例１に比べて実施例１〜４はいずれも
高い燃焼率を示している。このことは、図２の構成をと
ることにより、触媒体の燃料ガス接触面積が増加したた
めである。特に実施例３、４の金属基材とセラミックス
ペーパーを複合化した担体基材を用いた場合には、性能
が高かった。これは燃料ガスがセラミックスペーパー中
を拡散するためである。また、熱交換率は１〜４のよう
な構造をとった場合、比較例１と同等の値を示した。
高い燃焼率を示している。このことは、図２の構成をと
ることにより、触媒体の燃料ガス接触面積が増加したた
めである。特に実施例３、４の金属基材とセラミックス
ペーパーを複合化した担体基材を用いた場合には、性能
が高かった。これは燃料ガスがセラミックスペーパー中
を拡散するためである。また、熱交換率は１〜４のよう
な構造をとった場合、比較例１と同等の値を示した。
【００２１】次に脱臭試験の結果を表２に示す。この結
果も燃焼試験と同様に触媒体の形状および材質の効果が
現れた。
果も燃焼試験と同様に触媒体の形状および材質の効果が
現れた。
【００２２】
【表２】
【００２３】なお、金属基材を用いて図２の山形形状を
とった場合には、鋭角の部分に液溜まりが生じており、
触媒を反応装置に取り付ける際に一部剥離が生じてい
た。それに対して金属基材とセラミックスペーパーを複
合化した担体基材の場合には、セラミックスペーパーの
吸水性によって液溜まりが発生せず、信頼性の高い触媒
部材が得られた。
とった場合には、鋭角の部分に液溜まりが生じており、
触媒を反応装置に取り付ける際に一部剥離が生じてい
た。それに対して金属基材とセラミックスペーパーを複
合化した担体基材の場合には、セラミックスペーパーの
吸水性によって液溜まりが発生せず、信頼性の高い触媒
部材が得られた。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明の触媒部材は、触媒体の表面積を大きくとり、か
つ均一に熱交換することが可能であるため、触媒の反応
効率を高めることができる。
本発明の触媒部材は、触媒体の表面積を大きくとり、か
つ均一に熱交換することが可能であるため、触媒の反応
効率を高めることができる。
【００２５】また、担体基材として、金属とセラミック
スペーパーの複合化したものを用いることにより、さら
にこの効果を高め、かつ信頼性の高い触媒部材を作製す
ることができる。
スペーパーの複合化したものを用いることにより、さら
にこの効果を高め、かつ信頼性の高い触媒部材を作製す
ることができる。
【図１】本発明の実施例および比較例１に用いた一次成
形体である、波形状触媒体の外観図である。
形体である、波形状触媒体の外観図である。
【図２】本発明の実施例に用いた二次成形体である、山
形状の触媒部材の外観図である。
形状の触媒部材の外観図である。
【図３】本発明の実施例に用いた二次成形体である、矩
形状の触媒部材の外観図である。
形状の触媒部材の外観図である。
【図４】本発明の実施例３，４に用いた金属−セラミッ
クスペーパー複合担体基材の厚み方向の基材構成を示す
ものである。
クスペーパー複合担体基材の厚み方向の基材構成を示す
ものである。
【図５】本発明の実施例および比較例で用いた触媒燃焼
装置の外観図である。
装置の外観図である。
【図６】本発明の実施例および比較例で用いた脱臭試験
装置の外観図である。
装置の外観図である。
【符号の説明】 １ 金属基材 ２ セラミックスペーパー ３ フィン ４ 触媒体 ５ 燃料供給口 ６ 熱交換面 ７ 水供給口 ８ 排気口 ９ ヒーター １０ 反応管
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも、金属基材と、その金属基材
に担持された触媒を有する波形状の触媒体が、矩形状ま
たは山形状に成形されていることを特徴とする触媒部
材。 - 【請求項２】 多孔性金属基材とセラミックスペーパー
の複合担体基材と、その複合担体基材に担持された触媒
とを備えた波形状の触媒体が、矩形状または山形状に成
形されていることを特徴とする触媒部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7130261A JPH08318165A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 触媒部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7130261A JPH08318165A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 触媒部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08318165A true JPH08318165A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=15030044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7130261A Pending JPH08318165A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 触媒部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08318165A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007271107A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Osaka Gas Co Ltd | 加熱調理器 |
| JP2014166603A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Ihi Corp | リアクタ |
-
1995
- 1995-05-29 JP JP7130261A patent/JPH08318165A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007271107A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Osaka Gas Co Ltd | 加熱調理器 |
| JP2014166603A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Ihi Corp | リアクタ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040323 |