JPH11503806A - 触媒コンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、触媒を含有するセラミックコーティングと厚膜技術によって被着される少なくとも１つの温度センサとを設けられるキャリヤ材料を備えて、好ましくは内燃機関である排気ガス設備の流れる排気の中に配置されることになる触媒コンバータであって、温度センサが、キャリヤ材料の表面上に配置され、触媒を含有するセラミックコーティングが、温度センサを被覆するように成したことを特徴とする、当該触媒コンバータに関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称：触媒コンバータ 本発明は、その主クレームにおける前提要件をそなえた触媒コンバータに関す るものである。 厚膜技術によって被着される上重ね式の温度センサを備えて、触媒を含有する 材料のコーティング（薄め塗膜）がキャリヤ材料に対して被着されるように構成 された触媒コンバータは、公知である（ＥＰ-Ｏ ５８９，１６９ Ａ１）。 このような既知の触媒コンバータは、本質的には有効であると立証された。し かしながら、それらの有効寿命は、高い運転温度では限定的である。 従って、本発明の目的は、主クレームの前提要件を含み、高い運転温度におけ る長い有効寿命を備えて、特に温度検出センサ又は触媒材料の有効寿命が改善さ れるように構成した、一般的な触媒コンバータを提供することにある。 この目的は、本発明の主クレームにおける前提要件を含んだ一般的な装置にお いて、その特徴的な機構をそなえることにより達成される。 本発明のその他の実現可能な実施例及び展開内容は、下位クレームにおいて特 徴付けられる。 本発明に従った触媒コンバータにおいては、驚くべきことに、温度センサが上 重ね式触媒コーティングの下に配置されるとき、一方では、高い運転温度が許容 され得ることになり、他方では、特に温度センサ要素に関するこれらの高い温度 における長い有効寿命が期待され得ることが判明した。金属製キャリヤ材料が使 用されるとき、温度センサは、電気絶縁体の上に配置される。例えばモノリスの ように、非導電性のキャリヤ材料が使用されるときには、これは不要である。 本発明の１つの特殊な特徴に拠れば、絶縁体は、ホウケイ酸エナメルを有して 、摂氏９６０度から１２５０度の温度で製造されるものであり、厚膜技術によっ て絶縁体の上に積層形成される温度センサは、絶縁体の焼きなまし温度と等しい か又はそれより低い温度で焼きなまされ、触媒層は、厚膜技術によって温度セン サに対して被着され、温度センサの焼きなまし温度と等しいか又はそれより低い 温度で焼きなまされる。 本発明に従った触媒コンバータは、改善される有効寿命の他にも、温度センサ によって伝えられる温度信号が、触媒の廻りを流れるガスによって影響を受ける ことなく、触媒を含有するセラミックコーティングの温度を再現するという利点 を有する。 概略的な断面において高品質スチール・フォイルのシートの形態にある金属製 キャリヤ材料を備えた本発明の触媒コンバータを示す１つの好適な実施例が、図 面に示されている。 ホウケイ酸エナメルを有する電気的に絶縁する絶縁体層６は、好ましくは焼付 けによって、ラベル形成される金属製キャリヤ材料５に対して隅から隅まで被着 される。既知の温度センサ７が、この絶縁体層の上に厚膜技術によって積層形成 される。 キャリヤ材料５及び絶縁体６は、温度センサ７と共に、例えば浸漬によって被 着されるように成した触媒含有セラミックコーティング８によって被覆される。 ここでは、先ず第１に、絶縁体層６が、圧縮及び後続のほぼ摂氏９６０度から １２５０度における焼きなましによって、キャリヤ材料５の表面に対して焼きな まされる。その後、完全な冷却に続いて、実際的なプラチナ含有温度センサ７が 、絶緑体６の上に厚膜技術によって積層形成され、摂氏９６０度から１２５０度 の間の温度又はより低い温度において同様に焼きなまされる。その後、シート又 は複数シートの形態にあるすべてのキャリヤ材料が、触媒含有セラミック材料を 有するコーティングを浸漬によって設けられ、温度センサの焼きなまし温度と等 しいか又はそれより低い温度で焼きなまされる。 絶縁体層に適合するホウケイ酸エナメルは、例えば、以下のような組成を有す ることが可能である： ５７．５重量パーセントのＳｉＯ₂ ２１．１重量パーセントのＡｌ₂Ｏ₃ ６．９重量パーセントのＢ₂Ｏ₃ ４．６重量パーセントのＺｒＯ₂ ５．６重量パーセントのＴｉＯ₂ ２．６重量パーセントのＣａＯ １．８重量パーセントのＭｇＯ 被着は、シルクスクリーン方式によって、テルピネオールに基づいたシルクス クリーン・ペーストの形態で金属基板に対して実施されることが可能である。そ の層は、例えば摂氏１２０度で１０分間乾燥され、その後、摂氏１１２０度で２ 時間焼成されることも可能である。 冷却の後、温度センサは、シルクスクリーン方式によって、以下のような組成 のシルクスクリーン・ペーストで被着され得ることになる： プラチナ粉体９０％と、前述の組成のホウケイ酸エナメル１０％とから構成さ れる固体部分６５％、及び テルピネオールに基づいた有機的なシルクスクリーン・ペーストの母材化学物 質３５％である。 その焼付けは、例えば摂氏１２０度で１０分間乾燥され、その後、摂氏１０８ ０度で１／２時間焼成されることが可能である。 続いて、この事例では２つの層から構成される触媒含有セラミックコーティン グの形態にあるプラチナを含有する触媒は、温度センサを覆って且つキャリヤ材 料の上に被着され得ることになる。これを成し遂げるための手順は、以下の通り である： ２４０ｃｍ³の水及び１ｃｍ³の硝酸が、１００グラムのｙ酸化アルミニウム及 びベーマイトと混ぜ合わされ、酸化アルミニウムのスラリーを形成する。絶緑体 層及び温度センサを設けられたキャリヤが、そのスラリーの中に浸漬される。浸 漬の後、余分な酸化アルミニウム・スラリーが取り除かれ、酸化アルミニウム・ スラリーで被覆されたキャリヤ材料は、先ず摂氏１３０度で１時間加熱され、そ の後、摂氏５５０度で１．５時間加熱される。 加熱された当該材料は、以下のものから構成される貴金属を含有する溶液に含 浸される。 Ｐｔ（ＮＯ₂）₂（ＮＨ₃）₂ 及び窒化ロジウム又はルテニウム溶液（酸化触媒の場合）である。含浸された生 成物は、摂氏２００度で１時間加熱され、その後、摂氏６００度で２時間加熱さ れる。 Ｐｔ及びＲｈの比率は、１リットル当りほぼ１．６グラムの貴金属濃度におい て５：１であることが可能である。その後、触媒を含有するセラミックコーティ ングの第２の層を被着させるため、０．３モルのジルコニル８水和物溶液の１２ ５０ｍｌが、１２０グラムの酸化セリウム（ＣｅＯ₂）及び５０グラムのベーマ イトと共に、０．２５モルの硝酸ランタン６水和物溶液の１０００ｍｌと混ぜ合 わされる。結果として生じる混合物は、Ｚｒ及びＣｅが固形物の表面に固定され るようにして乾燥される。その結果生じる生成物が下地である。その後、２４０ ｃｍ³の水及び１ｃｍ³の硝酸が、生成物に対して添加され、スラリー状の物質が 形成される。 第１の層によって被覆された物質は、そのスラリーの中に浸漬されるものであ り、取り出された後に、余分なスラリーが取り除かれる。続いて、加熱が、摂氏 １３０度で１時間実施され、その後、摂氏５５０度で１．５時間実施される。 結果として生じる生成物は、パラジウムが１リットル当り１グラムの比率で第 ２の層の中に導入されるようにして、０．１％の４アミン・パラジウム溶液の中 に浸漬される。その結果生じる生成物は、摂氏１３０度で１時間加熱され、その 後、摂氏５５０度で１．５時間加熱されるのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．触媒を含有するセラミックコーティングと厚膜技術によって被着される少な くとも１つの温度センサとを設けられるキャリヤ材料を備えて、好ましくは内燃 機関である排気ガス設備の流れる排気の中に配置されることになる触媒コンバー タであって、 温度センサ（７）が、キャリヤ材料（５）の表面上に配置され、触媒を含有す るセラミックコーティング（８）が、温度センサ（７）を被覆するように成した ことを特徴とする、前記触媒コンバータ。 ２．キャリヤ材料（５）は、金属製であり、それと温度センサ（７）との間に電 気的に絶縁する絶縁体層（６）が被着されるように成した、請求項１に記載の触 媒コンバータ。 ３．上記絶縁体層の上において、触媒コンバータの入力及び出力の各々における 排気ガスの流れ方向に２つの温度センサが適宜存在するように成した、請求項１ 又は２に記載の触媒コンバータ。 ４．上記触媒コンバータの出力における排気の流れ方向に関して２つの温度セン サが存在するように成した、請求項１又は２に記載の触媒コンバータ。 ５．上記温度センサの１つは、ガス不透過物によって被覆され、温度センサの少 なくとも他の１つは、ガス透過性の多孔性保護層によって被覆されるように成し た、請求項４に記載の触媒コンバータ。 ６．上記温度センサは、プラチナを有するように成した、請求項１から５のいず れか１項に記載の触媒コンバータ。 ７．キャリヤ材料と、触媒を含有するセラミックコーティングと、厚膜技術によ って被着される少なくとも１つの温度センサとを備えて、請求項１から６のいず れか１項に応じた触媒コンバータを製造するプロセスであって、上記温度センサ は、厚膜技術によってキャリヤ材料に対して被着され、絶縁体の焼きなまし温度 と等しいか又はそれより低い温度で焼きなまされるように成し、触媒を含有する セラミックコーティングは、厚膜技術によって上記温度センサに対して被着され 、同温度センサの焼きなまし温度と等しいか又はそれより低い温度で焼きなまさ れ るように成した、前記触媒コンバータ製造プロセス。 ８．上記温度センサを金属製キャリヤ材料に対して被着する前に、ホウケイ酸エ ナメルを有し且つ摂氏９６０度から１２５０度の温度で焼きなまされる電気絶縁 体が被着されるように成した、請求項７に記載のプロセス。