KR20190122137A - 촉매 담체 및 그 제조 방법, 및 배기 가스 정화 장치 - Google Patents

촉매 담체 및 그 제조 방법, 및 배기 가스 정화 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190122137A
KR20190122137A KR1020190031048A KR20190031048A KR20190122137A KR 20190122137 A KR20190122137 A KR 20190122137A KR 1020190031048 A KR1020190031048 A KR 1020190031048A KR 20190031048 A KR20190031048 A KR 20190031048A KR 20190122137 A KR20190122137 A KR 20190122137A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cell
metal
catalyst carrier
metal particles
slurry
Prior art date
Application number
KR1020190031048A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102590722B1 (ko
Inventor
유키오 미야이리
마사아키 마스다
쟝-폴 브루넬
Original Assignee
엔지케이 인슐레이터 엘티디
포르시아 쥐스뗌 데샤피망
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엔지케이 인슐레이터 엘티디, 포르시아 쥐스뗌 데샤피망 filed Critical 엔지케이 인슐레이터 엘티디
Publication of KR20190122137A publication Critical patent/KR20190122137A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102590722B1 publication Critical patent/KR102590722B1/ko

Links

Images

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
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—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
    • 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
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825—Ceramics
    • B01J35/0006—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B01J19/2485—Monolithic reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/16—Clays or other mineral silicates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/26—Chromium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/28—Molybdenum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/745—Iron
    • B01J32/00—
    • B01J35/10—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • 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
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • F01N13/1827—Sealings specially adapted for exhaust systems
    • 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
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—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
    • F01N3/18—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 methods of operation; Control
    • F01N3/20—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 methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • 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
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—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
    • F01N3/18—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 methods of operation; Control
    • F01N3/20—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 methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F01N3/2026—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means directly electrifying the catalyst substrate, i.e. heating the electrically conductive catalyst substrate by joule effect
    • 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
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—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
    • 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
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825—Ceramics
    • F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/204—Alkaline earth metals
    • B01D2255/2047—Magnesium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/30—Silica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/814—Magnetic fields
    • 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
    • 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
    • F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
    • F01N2330/04—Methods of manufacturing
    • 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
    • F01N2330/18—Composite material
    • 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
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—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
    • 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
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807—Metal other than sintered metal

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

대직경화된 금속 와이어를 선택 셀에 잘 삽입하는 것은 용이하지 않다.
촉매 담체는, 세라믹스 기재(基材; 90)와, 세라믹스 기재(90)의 복수의 셀(93)에 있어서 선택된 1 이상의 셀(93)의 개별 내부 공간에 도입된 복수의 금속 입자 또는 금속 소편(小片; 82)을 포함한다. 복수의 금속 입자 또는 상기 금속 소편(82) 각각은, 셀(93)의 개구폭 이하의 사이즈를 갖고, 자계의 변화에 따라 발열한다.

Description

촉매 담체 및 그 제조 방법, 및 배기 가스 정화 장치{CATALYST SUBSTRATE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND EXHAUST GAS PURIFICATION APPARATUS}
본 개시는 촉매 담체 및 그 제조 방법, 및 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1은, 담체의 선택 셀에 금속 와이어를 도입하고, 유도 가열에 기초하여 담체를 가열하는 기술을 개시한다.
[특허문헌 1] 미국 특허 출원 공개 제2017/0022868호 명세서
담체에 있어서의 선택 셀에 금속 와이어를 삽입할 때, 이륜차나 사륜차와 같은 이동체에 실장될 때에 받는 진동의 영향을 저감하기 위해서 금속 와이어 직경을 크게 하는 것이 검토되지만, 이러한 대직경화된 금속 와이어를 선택 셀에 잘 삽입하는 것은 용이하지 않다.
본 개시의 일 양태에 따른 촉매 담체는,
제1 단부와 이 제1 단부와는 반대측의 제2 단부를 갖고, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 연장되는 복수의 셀이 형성된 세라믹스 기재(基材)와,
상기 세라믹스 기재의 상기 복수의 셀에 있어서 선택된 1 이상의 셀의 개별 내부 공간에 도입된 복수의 금속 입자 또는 금속 소편(小片)
을 구비하고,
상기 복수의 금속 입자 또는 상기 금속 소편 각각은, 상기 셀의 개구폭 이하의 사이즈(size)를 가지며, 자계의 변화에 따라 발열한다.
몇 가지의 경우, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편은, 상기 셀의 개별 내부 공간을 적어도 부분적으로 충전하는 금속 입자군 또는 금속 소편군에 포함된다.
몇 가지의 경우, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편은, 상기 셀의 개별 내부 공간에 있어서 고착재에 의해 서로 고착되고, 또한 상기 세라믹스 기재에 대해 고착된다.
몇 가지의 경우, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편이 도입된 상기 셀의 개구단을 밀봉하는 밀봉부가 상기 제1 단부 및/또는 상기 제2 단부에 설치된다.
몇 가지의 경우, 상기 밀봉부는, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편이 도입된 상기 셀에 대한 촉매의 유입을 저지한다.
몇 가지의 경우, 상기 밀봉부는, 적어도 세라믹스 재료를 포함한다.
몇 가지의 경우, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편은, 상기 셀을 둘러싸는 리브의 내벽면 상에 형성된 코팅층에 포함된다.
몇 가지의 경우, 상기 코팅층은, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편이 분산된 고착재를 포함한다.
몇 가지의 경우, 상기 코팅층이 도입된 상기 셀의 개구단을 밀봉하는 밀봉부가 상기 제1 단부 및/또는 상기 제2 단부에 설치된다.
몇 가지의 경우, 상기 밀봉부는, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편이 도입된 상기 셀에 대한 촉매의 유입을 저지한다.
몇 가지의 경우, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 연장되는 상기 세라믹스 기재의 연장 방향에 직교하는 단면에 있어서 상기 코팅층이 형성된 적어도 하나의 셀에 공극이 존재하고,
상기 단면에 있어서의 상기 셀의 면적에 대한 상기 공극의 면적의 비가 20% 이상이다.
몇 가지의 경우, 상기 단면에 있어서의 상기 셀의 면적에 대한 상기 공극의 면적의 비가 50% 이상이다.
몇 가지의 경우, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편은, 페라이트계 스테인리스강의 금속 입자 또는 금속 소편을 포함한다.
몇 가지의 경우, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편은, 오스테나이트계 스테인리스강의 금속 입자 또는 금속 소편을 포함한다.
몇 가지의 경우, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편은, 100 ㎛ 이하의 평균 입자 사이즈를 갖는다.
몇 가지의 경우, 상기 세라믹스 기재의 세라믹스 재료의 열팽창 계수는, 2×10-6/K 이하이다.
몇 가지의 경우, 상기 금속 입자 또는 금속 소편의 금속 재료의 초투자율(初透磁率)은, 5×10-5 H/m 이상이다.
몇 가지의 경우, 상기 세라믹스 기재는, 산화물계 세라믹스 재료를 포함한다.
몇 가지의 경우, 상기 리브의 두께는, 0.2 mm 이하이다.
본 개시의 일 양태에 따른 배기 가스 정화 장치는, 상기 촉매 담체가 촉매를 담지한 배기 가스 정화 소자와,
상기 배기 가스 정화 소자의 외주를 나선형으로 둘러싸는 코일 배선을 구비하고,
상기 배기 가스 정화 소자의 촉매 담체에 있어서, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편이 도입된 셀 이외의 1 이상의 셀에 촉매가 도입된다.
본 개시의 일 양태에 따른 촉매 담체의 제조 방법은, 제1 단부와 상기 제1 단부와는 반대측의 제2 단부를 갖고, 상기 제1 및 제2 단부 사이에서 연장되는 복수의 셀이 형성된 세라믹스 기재를 준비하는 공정과,
상기 세라믹스 기재의 상기 복수의 셀에 있어서 선택된 1 이상의 셀의 개별 내부 공간에 복수의 금속 입자 또는 금속 소편을 도입하는 공정을 포함하고,
상기 복수의 금속 입자 또는 상기 금속 소편 각각은, 자계의 변화에 따라 발열하며, 또한 상기 셀의 개구폭 이하의 사이즈를 갖는다.
몇 가지의 경우, 상기 1 이상의 셀의 개별 내부 공간에 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편을 도입하는 공정은, 상기 셀의 내부 공간에 적어도 금속 입자군 또는 금속 소편군을 포함하는 분체를 충전하는 공정을 포함한다.
몇 가지의 경우, 상기 금속 입자군 또는 금속 소편군이 충전되어야 할 상기 셀의 개구단을 밀봉재로 밀봉하는 공정을 더 포함한다.
몇 가지의 경우, 상기 밀봉재는, 적어도 세라믹스 재료를 포함한다.
몇 가지의 경우, 상기 1 이상의 셀의 개별 내부 공간에 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편을 도입하는 공정은, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편이 분산매에 분산된 슬러리를 상기 셀의 내부 공간에 도입하는 공정을 포함한다.
몇 가지의 경우, 상기 슬러리는, 적어도, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편, 고착재의 분체, 및 분산매를 포함한다.
몇 가지의 경우, 촉매 담체의 제조 방법은, 상기 슬러리가 도입되어야 할 상기 셀의 한쪽의 개구단을 밀봉부로 밀봉하는 공정을 더 포함하고,
상기 셀의 다른쪽의 개구단으로부터 상기 셀에 상기 슬러리를 도입할 때, 상기 셀에 도입된 상기 슬러리의 상기 분산매가 적어도 상기 셀을 둘러싸는 리브를 통해 인접하는 셀에 유출되며, 상기 슬러리의 고형분이 상기 셀 내에 퇴적된다.
몇 가지의 경우, 상기 슬러리가 도입되어야 할 상기 셀의 한쪽의 개구단을 밀봉부로 밀봉하는 공정은, 상기 세라믹스 기재의 단부면 상에 배치된 피복재에 형성된 구멍을 통해 상기 셀 내에 점토를 도입하는 공정과, 상기 점토에 의해 한쪽의 개구단이 밀봉된 상태의 상기 세라믹스 기재를 건조시키는 공정을 포함한다.
몇 가지의 경우, 촉매 담체의 제조 방법은, 상기 세라믹스 기재의 제1 또는 제2 단부의 단부면을 피복재로 피복하는 공정과,
상기 셀에 대한 상기 슬러리의 유입을 허용하는 구멍을 상기 피복재에 형성하는 공정을 더 포함한다.
몇 가지의 경우, 상기 슬러리의 공급은, 상기 슬러리가 상기 피복재의 구멍을 통해 상기 셀로부터 유출될 때에 종료한다.
몇 가지의 경우, 촉매 담체의 제조 방법은, 상기 셀의 내부 공간에 상기 슬러리가 도입된 상태의 상기 세라믹스 기재를 건조시켜, 상기 셀을 둘러싸는 리브에 상기 슬러리의 고형분을 고착시키는 공정을 더 포함한다.
몇 가지의 경우, 촉매 담체의 제조 방법은, 상기 슬러리의 건조 후, 비산화 분위기에서 상기 세라믹스 기재를 열처리하는 공정을 더 포함한다.
본 개시의 일 양태에 의하면, 금속 와이어의 대체 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 양태에 따른 배기 가스 정화 장치가 편입된 배기 가스 유로의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 일 양태에 따른 세라믹스 기재의 개략적인 사시도이고, 세라믹스 기재의 제1 단부에서 개구된 셀군의 일부가 파선원 내에 모식적으로 도시된다.
도 3은 본 개시의 일 양태에 따른 촉매 담체의 세라믹스 기재의 제1 단부의 정면 모식도이고, 선택 셀은 빗금으로 표시되어 있다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ를 따르는 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ를 따르는 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 세라믹스 기재의 셀에 대해 촉매가 도입된 상태를 도시한 모식도이다.
도 7은 다른 양태에 따른 촉매 담체의 개략적인 단면도이고, 도 3의 Ⅳ-Ⅳ를 따르는 단면에 대응한다.
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ을 따르는 개략적인 단면도이다.
도 9는 셀에 대해 촉매가 도입된 상태를 도시한 모식도이다.
도 10은 촉매 담체의 제조 방법을 도시한 개략적인 흐름도이다.
도 11은 촉매 담체의 제조 방법을 도시한 개략적인 흐름도이다.
도 12는 세라믹스 기재의 각 단부면 상에 피복재가 배치된 상태를 도시한 모식도이다.
도 13은 세라믹스 기재의 단부면 상의 피복재에 선택적으로 구멍이 형성된 상태를 도시한 모식도이다.
도 14는 피복재의 구멍을 통해 세라믹스 기재의 선택 셀에 슬러리를 도입한 상태를 도시한 모식도이다.
도 15는 세라믹스 기재의 셀에 촉매가 도입된 상태를 도시한 모식도이다.
도 16은 피복재의 구멍을 통해 점토를 셀 내에 도입하여 밀봉부를 형성하는 것을 도시한 모식도이다.
도 17은 피복재를 제거한 상태를 도시한 모식도이다.
도 18은 선택 셀의 개구단으로부터 선택 셀 내에 슬러리를 도입하고, 고형분을 선택적으로 선택 셀 내에 퇴적시키는 것을 도시한 모식도이다.
이하, 도 1 내지 도 18을 참조하면서, 본 발명의 비한정의 실시형태에 대해 설명한다. 당업자는 과잉 설명을 필요로 하지 않고, 각 실시형태 및/또는 각 특징을 조합할 수 있다. 당업자는 이 조합에 의한 상승(相乘) 효과도 이해 가능하다. 실시형태 간의 중복 설명은 원칙적으로 생략한다. 참조 도면은 발명의 기술을 주된 목적으로 하는 것이며, 작도의 편의를 위해서 간략화되어 있는 경우가 있다. 본 명세서에서 「몇 가지의 경우」라고 하는 표현에 의해 명시되는 개별적인 특징은, 예컨대, 도면에 개시된 촉매 담체 및/또는 촉매 담체의 제조 방법에만 유효한 것이 아니며, 다른 여러 가지 촉매 담체 및/또는 촉매 담체의 제조 방법에도 통용되는 보편적인 특징으로서 이해된다.
도 1은 배기 가스 정화 장치가 편입된 배기 가스 유로의 개략도이다. 배기 가스의 유로는, 금속관(2)에 의해 정해진다. 금속관(2)의 직경 확대부(2a)에 배기 가스 정화 장치(6)가 배치된다. 배기 가스 정화 장치(6)는, 촉매 담체가 촉매를 담지한 배기 가스 정화 소자(3), 배기 가스 정화 소자(3)의 외주를 나선형으로 둘러싸는 코일 배선(4), 및 배기 가스 정화 소자(3) 및 코일 배선(4)을 금속관(2) 내에 고정하기 위한 고정 부재(5)를 갖는다. 배기 가스 정화 소자(3)의 촉매 담체에 의해 담지된 촉매는, 예컨대, 귀금속계 촉매 또는 이들 이외의 촉매이다. 귀금속계 촉매로서는, 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh)과 같은 귀금속을 알루미나 세공(細孔) 표면에 담지하고, 세리아, 지르코니아 등의 조촉매를 포함하는 삼원 촉매나 산화 촉매, 또는, 알칼리토류 금속과 백금을 질소 산화물(NOx)의 흡장 성분으로서 포함하는 NOx 흡장 환원 촉매가 예시된다. 귀금속을 이용하지 않는 촉매로서, 구리 치환 또는 철 치환 제올라이트를 포함하는 NOx 선택 환원 촉매 등이 예시된다.
본 명세서에 있어서는, 「배기 가스 정화 소자에 포함되는 촉매 담체」는, 촉매를 담지하고 있는 촉매 담체를 의미한다. 그러나, 본 명세서에 있어서는, 「촉매 담체」가 촉매를 담지하고 있는 것의 명시가 있는 경우를 제외하고, 「촉매 담체」는, 촉매를 아직 담지하고 있지 않은 촉매 담체를 의미한다. 촉매는, 후술하는 바와 같이 금속 입자 또는 금속 소편(82)이 도입된 세라믹스 기재(90)의 셀(93) 이외의 1 이상의 셀(93) 내에 도입된다.
코일 배선(4)은, 배기 가스 정화 소자(3)의 외주에 나선형으로 감긴다. 2 이상의 코일 배선(4)이 이용되는 형태도 상정된다. 스위치(SW)의 온(ON)에 따라 교류 전원(CS)으로부터 공급되는 교류 전류가 코일 배선(4)에 흐르고, 이 결과로서, 코일 배선(4) 주위에는 주기적으로 변화하는 자계가 발생한다. 한편, 스위치(SW)의 온·오프가 제어부(1)에 의해 제어된다. 제어부(1)는, 엔진의 시동에 동기하여 스위치(SW)를 온시켜, 코일 배선(4)에 교류 전류를 흘릴 수 있다. 한편, 엔진의 시동과는 무관하게(예컨대, 운전수에 의해 눌려지는 가열 스위치의 작동에 따라) 제어부(1)가 스위치(SW)를 온하는 형태도 상정된다. 고정 부재(5)는, 내열성 부재이고, 촉매를 담지한 배기 가스 정화 소자(3) 및 코일 배선(4)을 금속관(2) 내에 고정하기 위해서 설치된다.
엔진 시동 시, 배기 가스 정화 소자(3)에 도달하는 배기 가스의 온도가 충분히 높지 않은 것이 상정된다. 이 경우, 배기 가스 정화 소자(3)의 촉매 담체가 담지하는 촉매에 의해 촉진되어야 할 화학 반응이 충분히 진행되지 않아, 배기 가스 중의 유해 성분, 단적으로는, 일산화탄소(CO), 질화산화물(NOx), 탄화수소(CH)가 그대로 배기 가스 정화 소자(3)를 통과해 버리는 것이 염려된다. 본 개시에 있어서는, 코일 배선(4)에 흐르는 교류 전류에 따른 자계의 변화에 따라 배기 가스 정화 소자(3)가 승온한다. 배기 가스 정화 소자(3)의 승온은, 배기 가스 정화 소자(3)에 포함되는 촉매 담체에 의해 담지된 촉매의 온도를 높여, 촉매 반응이 촉진된다. 단적으로는, 일산화탄소(CO), 질화산화물(NOx), 탄화수소(CH)가, 이산화탄소(CO2), 질소(N2), 물(H2O)에 산화 또는 환원된다.
촉매를 담지해야 할 촉매 담체는, 세라믹스 기재(90)(도 2 및 도 3 참조)와, 세라믹스 기재(90)의 복수의 셀(93)에 있어서 선택된 1 이상의 셀(93)의 개별 내부 공간에 도입된 복수의 금속 입자 또는 금속 소편(82)(도 4 내지 도 9 참조)을 갖는다.
세라믹스 기재(90)는, 제1 단부(91)와 제1 단부(91)와는 반대측의 제2 단부(92)를 갖는다. 단적으로는, 세라믹스 기재(90)는, 제1 단부(91)와 제1 단부(91)와는 반대측의 제2 단부(92)를 갖는 기둥형 부재이다. 세라믹스 기재(90)는, 원기둥, 각기둥과 같은 여러 가지 형상을 취할 수 있다. 세라믹스 기재(90)에는 제1 단부(91)와 제2 단부(92) 사이에서 연장되는 복수의 셀(93)이 형성된다. 각 셀(93)은, 리브(94)에 의해 획정되고, 제1 단부(91)측의 제1 개구단과 제2 단부(92)측의 제2 개구단을 갖는다. 셀(93)을 통해 제1 단부(91)와 제2 단부(92) 사이에서 유체가 이동 가능하다. 셀(93)은, 여러 가지 개구 형상을 취할 수 있고, 예컨대, 그 개구 형상은, 삼각형, 직사각형, 오각형, 육각형, 팔각형, 원형, 타원, 또는 이들의 임의의 조합이다.
제1 단부(91) 및 제2 단부(92)의 한쪽이 배기 가스의 유로에 있어서 상류측에 설치되고, 제1 단부(91) 및 제2 단부(92)의 다른쪽이 배기 가스의 유로에 있어서 하류측에 설치된다. 따라서, 이들은 상류 단부 또는 하류 단부라고 대체적으로 부를 수도 있다. 한편, 세라믹스 기재(90)는, 리브(94)보다 두께가 두꺼운 외주벽(95)을 갖는다.
세라믹스 기재(90)는, 예컨대, 비도전성의 다공체이다. 세라믹스 기재(90)는, 산화물계 세라믹스 재료를 포함한다. 산화물계 세라믹스 재료는, 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 마그네시아(MgO), 티타니아(TiO2), 실리카(SiO2), 및 알루미늄티타네이트로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상의 재료이다. 어떤 경우, 세라믹스 기재(90)는, 코디어라이트(2MgO·2Al2O3·5SiO2)를 포함하거나, 또는, 코디어라이트(2MgO·2Al2O3·5SiO2)로 이루어진다.
코디어라이트(2MgO·2Al2O3·5SiO2)로 이루어지는 세라믹스 기재(90)의 제조 방법은, 본 기술 분야에 있어서 잘 알려져 있다. 먼저, 배토가 압출 성형되고, 압출 성형으로 얻어진 연질의 성형체가 건조 및 소성된다. 배토는, 적어도, 소성에 의해 코디어라이트(2MgO·2Al2O3·5SiO2)가 되는 원료, 유기　바인더, 및 분산매를 포함한다. 소성 공정에 있어서, 배토에 포함되는 바인더가 제거되어, 다공질의 세라믹스 기재(90)가 얻어진다.
소성에 의해 코디어라이트(2MgO·2Al2O3·5SiO2)가 되는 원료는, 코디어라이트화 원료라고 불린다. 코디어라이트화 원료는, 실리카가 40 질량%∼60 질량%, 알루미나가 15 질량%∼45 질량%, 마그네시아가 5 질량%∼30 질량%의 범위에 들어가는 화학 조성을 갖는다. 코디어라이트화 원료는, 탤크, 카올린, 하소 카올린, 알루미나, 수산화알루미늄, 및 실리카의 군에서 선택된 복수의 무기 원료의 혼합물일 수 있다. 유기　바인더는, 한천, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 재료를 포함할 수 있다. 소성 온도는, 1380℃∼1450℃로 설정되거나, 또는, 1400℃∼1440℃로 설정된다. 또한, 소성 시간은, 3시간∼10시간이다.
필요에 따라, 배토에는 조공재(造孔材)가 첨가된다. 조공재는, 소성 공정에 의해 소실되는 임의의 재료이고, 예컨대, 코크스와 같은 무기 물질, 발포 수지와 같은 고분자 화합물, 전분과 같은 유기 물질, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 분산매는, 물의 추가 또는 대체로서, 에틸렌글리콜, 덱스트린, 지방산 비누, 폴리알코올, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 세라믹스 기재(90)의 복수의 셀(93)에 있어서 선택된 1 이상의 셀(93)의 개별 내부 공간에는 복수의 금속 입자 또는 금속 소편(82)이 도입된다. 복수의 금속 입자 또는 금속 소편(82) 각각은, 셀(93)의 개구폭(W93) 이하의 사이즈를 갖고, 자계의 변화에 따라 발열한다. 금속 입자 또는 금속 소편(82)의 충전율이나 충전 양태가 적절히 결정되어, 이륜차나 사륜차와 같은 이동체에 실장될 때에 받는 진동의 영향이 저감되거나, 혹은, 촉매 담체의 제조 효율이 높아진다. 셀(93)의 개구폭(W93)은, 제1 단부(91)와 제2 단부(92) 사이에서 연장되는 세라믹스 기재(90)의 연장 방향에 직교하는 단면에 있어서의 셀(93)의 최소폭에 일치한다.
세라믹스 기재(90)의 복수의 셀(93)에 있어서 선택된 1 이상의 셀(93)의 개별 내부 공간에 도입되는 복수의 금속 입자 또는 금속 소편(82)은, 유도 가열을 위해서 이용되고, 촉매 반응을 위해서 이용되지 않는다. 이하, 이러한 유도 가열을 위한 금속 입자 또는 금속 소편(82)이 도입된 1 이상의 셀(93)이, 「가열 셀」이라고 불린다. 「가열 셀」 이외의 셀(93)은, 장래, 촉매가 도입되어야 할 셀이고, 「촉매 셀」이라고 불린다.
세라믹스 기재(90)의 선택 셀(93)에 도입되는 유도 가열용의 금속 입자 또는 금속 소편(82)은, 스테인리스강의 금속 입자 또는 금속 소편(82), 예컨대, 페라이트계 스테인리스강의 금속 입자 또는 금속 소편(82)을 포함한다. 추가적 또는 대체적으로, 유도 가열용의 금속 입자 또는 금속 소편(82)은, 마르텐사이트계 스테인리스강, 오스테나이트계 스테인리스강, 인바, 또는 수퍼 인바를 포함한다. 유도 가열용의 금속 입자 또는 금속 소편(82)은, 자성을 갖는 것일 수 있다. 몇 가지의 경우, 금속 입자 또는 금속 소편(82)의 금속 재료의 초투자율은, 5×10-5 H/m 이상이다.
세라믹스 기재(90)는, M(M은, 2 이상의 자연수)개의 촉매 셀(93C)과, N(N은, 2 이상의 자연수이고, M보다 작음)개의 가열 셀(93H)을 갖는다(도 3 참조). 가열 셀(93H)의 개수는, 촉매 셀(93C)의 개수보다 작다. 이 경우, 가열 셀(93H)의 도입에 따라 배기 가스 정화 장치(6)의 배기 가스 정화 성능이 저하되어 버리는 것이 억제된다.
가열 셀(93H)은, 셀(93)의 2차원 배열에 있어서 규칙적으로 배치된다(도 3 참조). 몇 가지의 경우, 가열 셀(93H)은, 셀(93)의 2차원 배열에 있어서 Q(Q는 2 이상의 정수)행 및 P(P는 2 이상의 정수)열의 간격으로 배치된다. 도 3에 도시된 경우, 2행 및 2열 간격으로 가열 셀(93H)이 규칙적으로 배치된다. 이와 같이 어느 가열 셀(93H) 주위에 촉매 셀(93C)이 배치되는 경우, 공통의 가열 셀(93H)로부터 전도되는 열을 복수의 촉매 셀(93C)에서 수취할 수 있어, 세라믹스 기재(90)의 온도 분포에 치우침이 발생하기 어렵다. 몇 가지의 경우, 가열 셀(93H)이 5셀 간격으로 배치되지만, 반드시 이에 한하지 않는다.
30 ㎐ 이상, 100 ㎐ 이상, 또는 200 ㎐ 이상의 교류 전류가 코일 배선(4)에 흐른다. 코일 배선(4)에 교류 전류가 흐를 때, 세라믹스 기재(90)의 셀(93)에 도입된 금속 입자 또는 금속 소편(82) 각각에 와(소용돌이)전류가 흐르고, 또한, 이에 따라 줄열이 발생한다. 코일 배선(4)에 흐르는 교류 전류의 주파수의 증가에 따라, 금속 입자 또는 금속 소편(82)의 표면 근방에 전류가 흐르는 경향이 강해지고, 금속 입자 또는 금속 소편(82)의 표면 근방에서의 발열량이 증가한다. 이것은, 「표피 효과」의 귀결이다. 즉, 금속 와이어의 경우와 비교하여, 금속 입자 또는 금속 소편(82)의 채용에 의해, 보다 소량의 금속(환언하면, 보다 적은 중량의 증가)으로 보다 큰 발열량을 얻을 수 있다. 금속 입자 또는 금속 소편(82)은, 반드시 이에 한하지 않으나, 100 ㎛ 이하, 80 ㎛ 이하, 60 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이하, 또는 20 ㎛ 이하의 평균 입자 사이즈를 갖는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 셀(93)에 도입되는 금속 입자(82)는, 셀(93)의 개별 내부 공간을 적어도 부분적으로 충전하는 금속 입자군에 포함된다. 환언하면, 세라믹스 기재(90)는, 금속 입자군에 의해 적어도 부분적으로 충전된 복수의 셀(93)[즉 가열 셀(93H)]을 갖는다. 세라믹스 기재(90)의 셀(93)의 2차원 배열에 있어서 선택된 셀(93)에 금속 입자군이 도입된다. 한편, 금속 입자군에 포함되는 각 금속 입자의 직경이 작은 경우, 셀(93)에는 금속 입자군을 포함하는 분체가 도입되는 것으로 이해된다.
촉매 코트 시에 촉매의 진입을 방지하기 위해서, 세라믹스 기재(90)의 제1 단부(91) 및 제2 단부(92)의 한쪽 또는 양방에 있어서 셀(93)의 개구단을 밀봉하는 밀봉부(96)가 설치된다. 가열 셀(93H)에 촉매가 도입되어도, 금속 입자에 의한 가열에 따라 촉매가 열화되어, 장기간에 걸쳐 촉매로서의 기능이 유지되는 것은 기대할 수 없다. 밀봉부(96)의 채용에 의해, 이 촉매 손실이 억제 또는 회피된다. 밀봉부(96)는, 또한, 가열 셀(93H) 내의 금속 입자와 배기 가스의 접촉에 의해 가열 셀(93H) 내의 금속 입자가 산화되어 열화되어 버리는 것도 억제한다.
밀봉부(96)는, 적어도 세라믹스 재료를 포함할 수 있다. 밀봉부(96)는, 세라믹스 재료에 더하여, 유리와 같은 다른 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 세라믹스 기재(90) 및 밀봉부(96)는, 코디어라이트(2MgO·2Al2O3·5SiO2)를 포함한다. 코디어라이트제의 세라믹스 기재(90)와 코디어라이트제의 밀봉부(96)의 조합에 의해, 그렇지 않으면 양자 간에 발생하는 열팽창차가 저감된다. 즉, 몇 가지의 경우, 세라믹스 기재(90)와 밀봉부(96)는, 공통의 세라믹스 재료를 포함한다. 한편, 밀봉부(96)는, 세라믹스 기재(90)와 마찬가지로, 다공체일 수 있다.
반드시 이에 한하지 않으나, 밀봉부(96)는, 세라믹스 기재(90)의 선택 셀(93)의 개구단을 밀봉재로 밀봉하고, 세라믹스 기재(90)를 950℃ 이하에서 하소하여 얻어진다. 즉, 밀봉부(96)는, 밀봉재가 하소 공정을 통해 세라믹스 기재(90)에 대해 고착되어 형성된다. 밀봉재는, 몇 가지의 경우, 적어도 세라믹스 재료를 포함한다. 예컨대, 밀봉재는, 코디어라이트 입자와, 콜로이달 실리카를 포함하는 혼합 재료로 이루어지고, 하소를 통해 콜로이달 실리카에 의해 세라믹스 기재(90)에 고착되지만, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.
세라믹스 기재(90)의 셀(93)의 개구단을 통해 셀(93) 내에 금속 입자 또는 금속편이 도입된다. 추가로서, 세라믹스 기재(90)의 셀(93)의 개구단을 통해 셀(93) 내에 고착재(예컨대, 유리 분체)가 도입되는 형태도 상정된다. 셀(93) 내로의 금속 입자 또는 금속편의 도입 후, 세라믹스 기재(90)를 가열 처리함으로써 고착재를 용융시킬 수 있다. 결과로서, 셀(93) 내에 있어서의 고착재를 통해 금속 입자끼리의 고착이 발생하고, 또한, 세라믹스 기재(90)에 대한 금속 입자의 고착이 발생한다. 적합한 경우, 적어도 금속 입자군과, 유리 분체를 포함하는 혼합 분체가 셀(93)에 도입된다.
금속 입자군을 포함하거나, 또는 금속 입자군과 유리 분체를 포함하는 혼합 분체를 셀(93)에 도입하는 방법으로서는, 세라믹스 기재(90)를 수 ㎐∼1 ㎑로 가진(加振)하여, 중력에 따라 분체를 셀 내에 충전하는 방법을 들 수 있다. 대체 방법으로서는, 셀(93)의 한쪽의 개구단을 밀봉부로 밀봉하고, 슬러리를 셀(93)의 개구단을 통해 셀(93) 내에 밀어 넣는 방법을 들 수 있다. 슬러리는, 금속 입자군 및 유리 분체와 같은 고체분이 물과 같은 분산매에 분산된 것이다. 슬러리의 유동성을 확보하기 위해서, 슬러리에 있어서의 고체분 농도가 낮게 조제된다. 한편, 흡인에 기초하여 슬러리를 셀(93) 내에 유입시키는 것도 상정된다. 이 방법에서는, 슬러리가 도입된 측과는 반대측의 세라믹스 원통체(10)의 단부로부터 용매, 예컨대, 물이 배출된다. 슬러리의 용매분은, 다공질의 리브(94)를 통과할 수 있으나, 슬러리의 고체분은, 리브(94)를 통과할 수 없고, 선택 셀(93) 내, 즉, 선택 셀(93) 내를 둘러싸는 리브(94) 상에 퇴적된다.
도 4 및 도 5는 셀(93)의 내부 공간이 금속 입자에 의해 완전히 충전된 상태를 도시하지만, 이러한 양태에 한정되어서는 안 된다. 셀(93) 내에 고착재가 도입되어 금속 입자 또는 금속편끼리가 고착재, 예컨대, 유리 재료를 통해 고착되는 경우를 제외하고, 셀(93)의 내부 공간에 있어서 금속 입자군의 유동이 발생하는 경우도 상정된다. 또한, 도 4 및 도 5는 구(球)형의 금속 입자를 도시하지만, 금속 입자의 형상은 구형에 한정되지 않는다. 금속 입자의 추가 또는 대체로서 금속 소편이 이용되는 것이 상정된다. 금속 소편은, 셀(93)의 개구폭(W93) 이하의 사이즈를 갖는 한에 있어서 임의의 형상을 가질 수 있다. 다른 사이즈 및 다른 형상의 금속 입자 또는 금속 소편이 공통의 선택 셀(93)에 도입되는 형태도 상정된다.
도 6은 도 4에 도시된 세라믹스 기재(90)의 촉매 셀(93C)에 대해 촉매층(97)이 도입된 상태를 도시한 모식도이다. 세라믹스 기재(90)에 촉매를 도입하는 방법으로서, 워시 코트법이 알려져 있다. 워시 코트법은, 촉매를 함유하는 슬러리를 촉매 담체의 셀에 공급한다. 한편, 촉매 담체의 셀에 슬러리를 공급하는 것은, 슬러리 용액 중에 촉매 담체를 담그는 것에 의해서도 달성 가능하다. 슬러리의 용매분은, 다공질의 리브(94)에 의해 흡수되고, 리브(94)에 대한 촉매층(97)의 정착이 촉진된다. 워시 코트 처리 이외의 다른 방법, 예컨대, 주사나 가압 압입법도 채용 가능한 것에 유의하기 바란다.
촉매 셀(93C)의 리브(94)는, 촉매를 담지하기 위한 내벽면을 갖는다. 한편, 가열 셀(93H)의 리브(94)는, 가열 셀(93H) 내에 금속 입자 또는 금속 소편(82)을 가두기 위한 내벽면을 갖는다. 도 6은 가열 셀(93H)의 리브(94)의 내벽면에 대해 촉매층(97)이 정착된 상태를 모식적으로 도시한 것임에 유의하기 바란다. 세라믹스 기재(90)의 제1 단부(91)와 제2 단부(92) 사이에 걸쳐 촉매층(97)이 형성되도록 촉매층(97)이 셀(93)에 도입된다. 촉매층(97)은, 예컨대, 촉매 기재와, 촉매 기재에 대해 부착된 다수의 촉매 입자를 포함하지만, 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.
반드시 이에 한하지 않으나, 리브(94)의 두께는, 0.2 mm 이하이다. 리브(94)의 박후화(薄厚化)에 의해 리브의 열용량이 저하된다. 리브(94)의 열용량의 저하는, 리브(94)에 담지된 촉매의 온도 상승, 혹은 배기 가스의 온도 상승을 촉진하고, 결과로서, 배기 가스의 유해 성분이 그대로 배기 가스 정화 장치(6)를 통과해 버리는 것이 억제된다.
도 7 및 도 8은 가열 셀(93H)의 리브(94)의 내벽면 상에 형성된 코팅층(80)에 금속 입자(82)가 포함되는 양태로 가열 셀(93H)에 금속 입자(82)가 도입되는 경우를 도시한다. 세라믹스 기재(90)는, 복수의 금속 입자(82)를 포함하는 코팅층(80)이 리브(94)의 내벽면 상에 형성된 복수의 가열 셀(93H)을 갖는다. 세라믹스 기재(90)의 셀(93)의 2차원 배열에 있어서 선택된 셀(93)에 코팅층(80)이 형성된다. 몇 가지의 경우, 코팅층(80)은, 유도 가열용의 복수의 금속 입자 또는 금속 소편(82)이 분산된 고착재를 포함한다. 고착재로서는, 유리를 예시할 수 있다. 유리는, 적합하게는, 고융점 유리이다. 고융점 유리의 융점은, 900℃∼1100℃의 범위 내이다. 고융점 유리를 이용함으로써, 가열 셀(93H)의 내열성이 높아진다.
반드시 이에 한하지 않으나, 세라믹스 기재(90)의 셀(93)에 슬러리를 도입하여 건조 및 열처리함으로써 코팅층(80)이 형성된다. 여기서 이용되는 슬러리는, 예컨대, 복수의 금속 입자 또는 금속 소편(82), 고착재(예컨대, 유리)의 분체, 및 분산매(예컨대, 물)를 포함한다. 슬러리의 점도가 적절히 설정된다. 슬러리의 건조를 위해서 이용되는 건조로의 온도는, 예컨대, 120℃이다. 슬러리의 열처리를 위해서 이용되는 노의 온도는, 예컨대, 950℃이다. 몇 가지의 경우, 열처리 온도는, 건조 온도의 5배 이상, 6배 이상, 7배 이상이다. 열처리 온도는, 건조 온도의 8배 이하이다.
코팅층(80)의 형성을 위한 슬러리의 열처리는 금속 입자의 산화를 방지하기 위해서 비산화 분위기, 즉 산소가 존재하지 않는 분위기에서 실시하는 것이 바람직하다. 열처리 온도 950℃의 경우, 예컨대, 질소 분위기에서 열처리를 실시할 수 있다. 열처리 온도 950℃의 경우, 유리 분체 간의 결합에 의해 금속 입자가 고정된다. 더욱 높은 열처리 온도로서, 열처리 온도 1100℃를 채용할 수도 있다. 이 경우, 진공 분위기에서 실시하는 것이 바람직하다. 1100℃의 열처리에 의해 금속 입자 간도 어느 정도 결합한다. 이에 의해, 전기 전도 가능한 단위, 즉, 금속 입자의 결합체의 크기를 제어할 수도 있다.
셀(93)로부터의 슬러리의 유출을 저지하기 위해서, 전술한 밀봉부(96)가 채용되고, 및/또는, 후술하는 피복재(71)가 채용된다. 밀봉부(96)가 채용되는 경우, 밀봉부(96)는, 세라믹스 기재(90)의 제1 단부(91) 및 제2 단부(92)의 한쪽 또는 양방에 있어서 셀(93)의 개구단을 밀봉한다. 밀봉부(96)는, 셀(93)로부터의 슬러리의 유출을 저지하기 위해서, 및/또는, 가열 셀(93H)에 대한 촉매의 유입을 저지하기 위해서 설치된다. 밀봉부(96)는, 전술과 동일한 재료를 포함할 수 있다. 전술한 경우와 마찬가지로, 세라믹스 기재(90)의 선택 셀(93)의 개구단을 밀봉재로 밀봉하고, 세라믹스 기재(90)를 소성하여 밀봉부(96)가 얻어진다.
도 7 및 도 8은 슬러리의 공급 및 건조에 이어서, 900℃∼1100℃에서 열처리함으로써, 슬러리 고형분을 세라믹스 기재에 고정하고, 이에 의해, 세라믹스 기재(90)의 리브(94)의 내벽면 상에 코팅층(80)이 형성되는 것을 도시한다. 코팅층(80)에 있어서는, 유리와 같은 고착재(81) 중에 금속 입자(82)가 분산되어 있다. 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 단부(91)와 제2 단부(92) 사이에서 연장되는 세라믹스 기재(90)의 연장 방향에 직교하는 단면에 있어서, 코팅층(80)이 형성된 셀(93)에 공극(83)이 존재한다. 공극(83)이 생기도록 코팅층(80)을 형성함으로써 리브(94)가 받는 열응력을 저감하는 것이 촉진된다. 몇 가지의 경우, 그 단면에 있어서의 셀(93)의 면적에 대한 공극(83)의 면적의 비가 20% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 또는 50% 이상이다. 한편, 고착재(81)의 열팽창 계수는, 리브(94)의 열팽창 계수와는 상이하다. 세라믹스 기재의 세라믹스 재료의 열팽창 계수는, 2×10-6/K 이하이다. 고착재(81)의 열팽창 계수는, 3×10-6/K∼6×10-6/K이다. 적합한 경우, 고착재(81)의 열팽창 계수는, 4×10-6/K 이하이고, 세라믹스 기재(90)의 세라믹스 재료의 열팽창 계수에 보다 가까운 값을 갖는다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 금속 입자 또는 금속 소편(82)은, 셀(93)의 내벽면 상에 형성된 코팅층(80)에 있어서 전술한 공극(83)을 둘러싸는 양태로 분산된다. 금속 입자 또는 금속 소편(82)에서 발생하는 열이 고착재(81)를 통해 리브(94)에 전달된다. 리브(94)의 승온에 따라, 촉매 셀(93C)의 내부 공간도 가열된다. 금속 입자 또는 금속 소편(82)이 공극(83)을 둘러싸는 양태로 존재하고 있기 때문에, 각 금속 입자 또는 금속 소편(82)에서 생성된 열이 주위의 리브(94)에 효율적으로 전달된다.
도 9는 금속 입자 또는 금속 소편(82)이 도입된 세라믹스 기재(90)의 선택 셀(93) 이외의 셀(93)에 대해 촉매층(97)이 도입된 상태를 도시한 모식도이다. 촉매층(97)은, 예컨대, 백금계 금속 촉매 입자를 베타 알루미나의 세공 내에 담지한 삼원 촉매 등이다. 전술과 마찬가지로, 세라믹스 기재(90)의 셀(93) 내에 촉매를 도입하는 방법으로서, 워시 코트법이나, 주사나 가압 압입법이 채용 가능하다.
도 10 및 도 11을 참조하여 비한정의 촉매 담체의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 10에 도시된 경우, 먼저, 세라믹스 기재(90)가 제조된다(S1). 전술한 바와 같이, 배토가 압출 성형되고, 건조, 계속해서 소성되며, 이에 의해, 세라믹스 기재(90)가 얻어진다. 다음으로, 세라믹스 기재(90)의 선택된 셀(93)의 제1 개구단을 밀봉한다(S2). 예컨대, 세라믹스 기재(90)의 원료와 동일한 원료의 밀봉재로 셀(93)의 제1 개구단을 밀봉하여 소성한다. 다음으로, 선택된 셀(93)의 미밀봉의 제2 개구단을 통해 선택된 셀(93) 내에 금속 입자군을 공급한다(S3). 다음으로, 금속 입자군이 도입된 셀(93)의 제2 개구단을 밀봉한다(S4). 예컨대, 세라믹스 기재(90)의 원료와 동일한 원료의 밀봉재로 셀(93)의 제2 개구단을 밀봉하여 소성한다.
도 11에 도시된 경우, 먼저, 세라믹스 기재(90)가 제조된다(S1). 전술한 바와 같이, 배토가 압출 성형되고, 건조, 계속해서 소성되며, 이에 의해, 세라믹스 기재(90)가 얻어진다. 다음으로, 세라믹스 기재(90)의 선택된 셀(93)에 슬러리를 도입한다(S2).
도 12에 도시된 바와 같이, 세라믹스 기재(90)의 각 단부면 상에 피복재(71)가 배치된다. 세라믹스 기재(90)가 피복재(71)에 의해 사이에 끼워지고, 세라믹스 기재(90)의 셀(93)의 각 개구단이 피복재(71)에 의해 폐쇄된다. 다음으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 피복재(71)에 선택적으로 구멍(72)이 형성된다. 구멍(72)은, 가열 셀(93H)이 되어야 할 선택 셀(93)에 대응하는 위치에 형성되고, 셀(93)에 대한 슬러리의 유입을 허용한다. 슬러리는, 피복재(71)의 구멍(72)을 통해 선택 셀(93)에 도입된다. 피복재(71)는, 예컨대, 한쪽 면에 점착제를 도포한 수지 시트이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 슬러리는, 세라믹스 기재(90)의 단부면 상에 배치된 피복재(71)에 형성된 구멍(72)을 통해 세라믹스 기재(90)의 선택된 셀(93) 내에 유입된다. 몇 가지의 경우, 셀(93)에 충분한 양의 슬러리가 주입된 것을 확인하기 위해서, 슬러리가 주입되는 측과는 반대측의 피복재에도 구멍이 형성된다. 이 반대측의 구멍으로부터 슬러리가 유출된 것을 확인함으로써 셀(93) 내에 충분한 양의 슬러리가 주입된 것으로 추정할 수 있다. 즉, 슬러리의 공급은, 슬러리가 반대측의 피복재의 구멍을 통해 선택 셀(93)로부터 유출될 때에 종료할 수 있다. 피복재(71)에 대한 구멍 형성은, 레이저 장치를 이용하여 행할 수 있으나, 이에 한정되어서는 안 된다.
몇 가지의 경우, 선택된 셀(93)에 슬러리가 도입된 상태의 세라믹스 기재(90)에서는, 세라믹스 기재(90)의 다공질체가 분산매, 예컨대, 수분을 흡수하고, 세라믹스 기재(90)의 리브(94) 상에는 고형분을 주체로 하는 층이 형성된다. 이 슬러리의 유동성은 낮으며, 말하자면, 제로이다. 이 세라믹스 기재(90)를 건조시킴으로써, 슬러리 고형분이 세라믹스 기재(90)의 리브(94)에 대해 고착된다(S3). 건조 공정의 도중 또는 후, 세라믹스 기재(90)로부터 피복재(71)가 제거된다. 슬러리의 고형분은 리브(94)에 고착되어 있어, 피복재(71)를 제거해도 선택된 셀(93)로부터 슬러리 고형분이 탈락되지 않는다.
다음으로, 옵션으로서, 세라믹스 기재(90)의 선택된 셀(93)의 개구단을 밀봉재로 밀봉한다(S4). 예컨대, 세라믹스 기재(90)의 원료와 동일한 원료의 밀봉재로 셀(93)의 제1 및/또는 제2 개구단을 밀봉한다.
다음으로, 슬러리의 유동성이 저하된 후, 세라믹스 기재(90)를 열처리한다(S5). 예컨대, 진공 중에서 세라믹스 기재(90)를 열처리한다. 이에 의해 슬러리 중의 고착재(단적으로는, 유리)가 세라믹스 기재(90)의 리브(94)에 베이킹된다(도 15 참조). 또한, 옵션의 밀봉재가 소성을 거쳐 세라믹스 기재(90)에 대해 고착된다.
도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이 선택 셀(93) 내에 슬러리를 도입하는 것도 상정된다. 먼저, 전술과 동일하게 하여 세라믹스 기재(90)의 단부면 상의 제1 피복재(71)에 형성된 구멍(72)을 통해 점토를 선택 셀(93)에 도입한다. 제1 피복재(71)에 대해 점토를 밀어붙여, 제1 피복재(71)의 구멍(72)을 통해 선택 셀(93) 내에 점토가 갈아 으깨어 넣어진다. 계속해서, 선택 셀(93)의 한쪽의 개구단(즉, 제1 개구단)이 점토에 의해 밀봉된 세라믹스 기재(90)를 건조시킨다. 이에 의해 선택 셀(93)의 한쪽의 개구단의 점토가 딱딱해지고, 세라믹스 기재(90)에 대해 고착된다.
계속해서, 도 17에 도시된 바와 같이, 밀봉부(96)가 형성된 측의 제1 피복재(71)를 제거한다. 계속해서, 도 18에 도시된 바와 같이, 밀봉부(96)로 밀봉되어 있지 않은 선택 셀(93)의 다른쪽의 개구단(즉, 제2 개구단)측으로부터 선택 셀(93) 내에 슬러리를 도입한다. 구체적으로는, 제2 피복재(71)의 구멍(72)을 통해 선택 셀(93) 내에 슬러리를 도입한다. 여기서 도입되는 슬러리는, 적어도 금속 입자와 분산매를 포함하고, 옵션으로서, 유리 입자나 분산제를 갖는다. 슬러리에 포함되는 고형분의 농도를 낮게 하는 것이 바람직하다.
선택 셀(93) 내에 도입된 슬러리에 포함되는 분산매, 예컨대, 물은, 다공질의 리브(94)를 통해 선택 셀(93) 내의 주위에 있는 셀(93)에 유출되고, 그 셀(93)을 통해 세라믹스 기재(90) 밖으로 유출된다. 한편, 슬러리에 포함되는 고형분은, 다공질의 리브(94)를 통과할 수 없고, 선택 셀(93) 내, 즉, 다공질의 리브(94) 상에 퇴적된다(도 18의 모식도를 참조). 이와 같이 하여 얻어진 세라믹스 기재(90)가 가열 처리되어, 리브(94)에 대해 고형분이 베이킹된다. 슬러리가 도입된 측의 선택 셀(93)의 개구단을 또한 밀봉부로 밀봉하는 형태도 상정된다.
[실시예 1]
직경 82 mm, 길이 85 mm의 원통형의 코디어라이트제의 세라믹스 기재를 제조하였다. 리브의 두께가 100 ㎛이고, 셀의 밀도가 62개/㎠이다. 계속해서, 세라믹스 기재의 각 단부면에 피복재를 배치하여 밀봉하였다. 계속해서, 레이저 장치를 이용하여 각 피복재에 구멍을 형성하였다. 가열 셀(93H)이 되어야 할 셀(93)의 개구단에 대응하는 위치에 구멍을 형성하였다. 세라믹스 기재(90)의 양 단부면에 있어서 가로 방향 및 세로 방향으로 5셀 걸러 구멍을 피복재에 형성하였다. 즉, 5×5의 25셀당 1셀의 비율로 구멍을 형성하였다. 세라믹스 기재의 양 단부면 상에 배치된 각 피복재에 대해 동일 셀에 관한 반대 위치에서 구멍을 형성하였다. 다음으로, 페라이트계 스테인리스 입자(평균 입자 직경 10 ㎛)와, 실리카계 유리 입자(평균 직경 2 ㎛), 분산제, 및 물을 포함하는 슬러리를 피복재의 구멍을 통해 셀 내에 주입하였다. 슬러리는, 페라이트계 스테인리스 입자:실리카계 유리 입자:분산제:물=66:33:1:140의 중량비를 갖는다. 슬러리가 주입되는 측과는 반대측의 피복재의 구멍으로부터 슬러리가 유출되는 타이밍에서 슬러리의 주입을 정지하였다. 그 후, 담체 본체를 120℃에서 1시간 건조시켰다. 다음으로, 담체 본체를 1100℃ 진공 중에서 1시간 열처리하였다. 두께 35 ㎛의 코팅층이 얻어졌다. 촉매 담체 전체에서의 코팅층의 무게는, 6.8 g이었다.
[실시예 2]
페라이트계 스테인리스 입자:실리카계 유리 입자:분산제:물=66:33:1:35의 중량비를 갖는 슬러리를 이용하였다. 그 이외에는, 실시예 1과 동일하다. 두께 100 ㎛의 코팅층이 얻어졌다. 세라믹스 기재 전체에서의 코팅층의 무게는, 19.0 g이었다.
[실시예 3]
평균 입자 직경 100 ㎛의 페라이트계 스테인리스 입자를 이용하였다. 그 이외에는, 실시예 1과 동일하다. 두께 33 ㎛의 코팅층이 얻어졌다. 세라믹스 기재 전체에서의 코팅층의 무게는, 7.0 g이었다.
[실시예 4]
평균 입자 직경 100 ㎛의 페라이트계 스테인리스 입자를 이용하였다. 또한, 페라이트계 스테인리스 입자:실리카계 유리 입자:분산제:물=66:33:1:400의 중량비를 갖는 슬러리를 이용하였다. 이들 이외에는, 실시예 1과 동일하다. 두께 94 ㎛의 코팅층이 얻어졌다. 세라믹스 기재 전체에서의 코팅층의 무게는, 17.5 g이었다.
[실시예 5]
외부 직경 82 mm, 길이 85 mm의 원기둥형의 코디어라이트제의 세라믹스 기재를 제조하였다. 리브의 두께가 100 ㎛이고, 셀의 밀도가 62개/㎠이다. 계속해서, 세라믹스 기재의 각 단부면에 피복재를 배치하여 밀봉하였다. 계속해서, 레이저 장치를 이용하여 각 피복재에 구멍을 형성하였다. 가열 셀(93H)이 되어야 할 셀(93)의 개구단에 대응하는 위치에 구멍을 형성하였다. 세라믹스 기재(90)의 단부면에 있어서 가로 방향 및 세로 방향으로 5셀 걸러 구멍을 형성하였다. 5×5의 25셀당 1셀의 비율로 구멍을 형성하였다. 세라믹스 기재의 양 단부면 상에 배치된 각 피복재에 대해 동일 셀의 반대 위치에서 구멍을 형성하였다. 다음으로, 한쪽의 단부면의 구멍이 뚫려 있는 셀에 밀봉재를 압입하고, 건조시켜 밀봉부를 형성하였다. 반대측의 단부면으로부터, 페라이트계 스테인리스 입자(평균 입자 직경 100 ㎛)와, 실리카계 유리 입자(평균 직경 2 ㎛)를 포함하는 혼합 분체를, 진동을 가하면서 피복재의 구멍을 통해 셀 내에 충전하였다. 그 후, 분체를 충전한 구멍에 밀봉재를 압입하고 건조시켜, 분체가 흘러나오지 않는 상태로 하였다. 그 후, 피복재를 벗겨내고, 질소 분위기에서 950℃, 1 hr 열처리함으로써, 유리를 통해 스테인리스 입자를 세라믹스 기재의 리브에 고착시키고, 또한, 세라믹스 기재에 대해 밀봉재(즉, 유리)를 고착시켰다. 여기서는, 평균 입자 직경 100 ㎛의 페라이트계 스테인리스 입자를 이용하였다. 또한, 페라이트계 스테인리스 입자:실리카계 유리 입자=90:10의 중량비를 갖는 혼합 분체를 이용하였다. 충전된 혼합 분체의 무게는, 40.0 g이었다.
[실시예 6]
직경 82 mm, 길이 85 mm의 원통형의 코디어라이트제의 세라믹스 기재를 제조하였다. 리브의 두께가 100 ㎛이고, 셀의 밀도가 62개/㎠이다. 셀 격벽의 기공률은 28%이고, 평균 세공 직경은 1 ㎛였다. 계속해서, 세라믹스 기재의 각 단부면에 피복재를 배치하여 밀봉하였다. 계속해서, 레이저 장치를 이용하여 각 피복재에 구멍을 형성하였다. 가열 셀(93H)이 되어야 할 셀(93)의 개구단에 대응하는 위치에 구멍을 형성하였다. 세라믹스 기재(90)의 양 단부면에 있어서 가로 방향 및 세로 방향으로 5셀 걸러 구멍을 피복재에 형성하였다. 즉, 5×5의 25셀당 1셀의 비율로 구멍을 형성하였다. 세라믹스 기재의 양 단부면 상에 배치된 각 피복재에 대해 동일 셀에 관한 반대 위치에서 구멍을 형성하였다. 다음으로, 세라믹스 기재의 일단의 피복재의 구멍으로부터 코디어라이트 입자와 콜로이달 실리카를 포함하는 점토를 깊이 3 mm까지 갈아 으깨어 넣고, 200℃에서 건조시킴으로써 밀봉부를 형성하며, 그 일단의 피복재를 벗겨내었다. 다음으로, 구멍이 뚫린 피복재가 남아 있는 세라믹스의 단부면측으로부터 슬러리를 피복재의 구멍을 통해 셀 내에 주입하고, 반대측의 단부면으로부터 물을 배출시키는 공정을 배수의 용적이 600 ㏄가 될 때까지 계속하였다. 슬러리 도입 속도는, 20 ㏄/sec이고, 슬러리 도입 시간은, 30초였다. 슬러리는, 페라이트계 스테인리스 입자(평균 입자 직경 10 ㎛)와, 실리카계 유리 입자(평균 직경 2 ㎛), 분산제, 및 물을 포함한다. 페라이트계 스테인리스 입자:실리카계 유리 입자:분산제:물=66:33:1:1000의 중량비이다. 그 후, 담체 본체를 120℃에서 1시간 건조시켰다. 다음으로, 담체 본체를 1100℃ 진공 중에서 1시간 열처리하였다. 세라믹스 기재 전체에서의 충전물의 무게는, 37.0 g이었다.
어느 실시예에 있어서도 선택 셀(93) 내에 금속 입자를 도입 및 정착시킬 수 있었다.
전술한 교시에 입각하여, 당업자는 각 실시형태에 대해 여러 가지 변경을 가할 수 있다.
90: 세라믹스 기재 91: 제1 단부
92: 제2 단부 93: 셀

Claims (32)

  1. 제1 단부와 이 제1 단부와는 반대측의 제2 단부를 갖고, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 연장되는 복수의 셀이 형성된 세라믹스 기재(基材)와,
    상기 세라믹스 기재의 상기 복수의 셀에 있어서 선택된 1 이상의 셀의 개별 내부 공간에 도입된 복수의 금속 입자 또는 금속 소편(小片)
    을 구비하고,
    상기 복수의 금속 입자 또는 상기 금속 소편 각각은, 상기 셀의 개구폭 이하의 사이즈(size)를 가지며, 자계의 변화에 따라 발열하는 것인 촉매 담체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편은, 상기 셀의 개별 내부 공간을 적어도 부분적으로 충전하는 금속 입자군 또는 금속 소편군에 포함되는 것인 촉매 담체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편은, 상기 셀의 개별 내부 공간에 있어서 고착재에 의해 서로 고착되고, 또한 상기 세라믹스 기재에 대해 고착되는 것인 촉매 담체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편이 도입된 상기 셀의 개구단을 밀봉하는 밀봉부가 상기 제1 단부, 상기 제2 단부, 또는 양자 모두에 설치되는 것인 촉매 담체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 밀봉부는, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편이 도입된 상기 셀에 대한 촉매의 유입을 저지하는 것인 촉매 담체.
  6. 제4항에 있어서, 상기 밀봉부는, 적어도 세라믹스 재료를 포함하는 것인 촉매 담체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편은, 상기 셀을 둘러싸는 리브의 내벽면 상에 형성된 코팅층에 포함되는 것인 촉매 담체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 코팅층은, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편이 분산된 고착재를 포함하는 것인 촉매 담체.
  9. 제7항에 있어서, 상기 코팅층이 도입된 상기 셀의 개구단을 밀봉하는 밀봉부가 상기 제1 단부, 상기 제2 단부, 또는 양자 모두에 설치되는 것인 촉매 담체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 밀봉부는, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편이 도입된 상기 셀에 대한 촉매의 유입을 저지하는 것인 촉매 담체.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 연장되는 상기 세라믹스 기재의 연장 방향에 직교하는 단면에 있어서 상기 코팅층이 형성된 적어도 하나의 셀에 공극이 존재하고,
    상기 단면에 있어서의 상기 셀의 면적에 대한 상기 공극의 면적의 비가 20% 이상인 것인 촉매 담체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 단면에 있어서의 상기 셀의 면적에 대한 상기 공극의 면적의 비가 50% 이상인 것인 촉매 담체.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편은, 페라이트계 스테인리스강의 금속 입자 또는 금속 소편을 포함하는 것인 촉매 담체.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편은, 오스테나이트계 스테인리스강의 금속 입자 또는 금속 소편을 포함하는 것인 촉매 담체.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편은, 100 ㎛ 이하의 평균 입자 사이즈를 갖는 것인 촉매 담체.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹스 기재의 세라믹스 재료의 열팽창 계수는, 2×10-6/K 이하인 것인 촉매 담체.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 입자 또는 금속 소편의 금속 재료의 초투자율(初透磁率)은, 5×10-5 H/m 이상인 것인 촉매 담체.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹스 기재는, 산화물계 세라믹스 재료를 포함하는 것인 촉매 담체.
  19. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리브의 두께는, 0.2 mm 이하인 것인 촉매 담체.
  20. 제1항 또는 제2항에 기재된 촉매 담체가 촉매를 담지한 배기 가스 정화 소자와,
    상기 배기 가스 정화 소자의 외주를 나선형으로 둘러싸는 코일 배선
    을 구비하고,
    상기 배기 가스 정화 소자의 촉매 담체에 있어서, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편이 도입된 셀 이외의 1 이상의 셀에 촉매가 도입되는 것인 배기 가스 정화 장치.
  21. 제1 단부와 이 제1 단부와는 반대측의 제2 단부를 갖고, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 연장되는 복수의 셀이 형성된 세라믹스 기재를 준비하는 공정과,
    상기 세라믹스 기재의 상기 복수의 셀에 있어서 선택된 1 이상의 셀의 개별 내부 공간에 복수의 금속 입자 또는 금속 소편을 도입하는 공정
    을 포함하고,
    상기 복수의 금속 입자 또는 상기 금속 소편 각각은, 자계의 변화에 따라 발열하며, 또한 상기 셀의 개구폭 이하의 사이즈를 갖는 것인 촉매 담체의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 1 이상의 셀의 개별 내부 공간에 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편을 도입하는 공정은, 상기 셀의 내부 공간에 적어도 금속 입자군 또는 금속 소편군을 포함하는 분체를 충전하는 공정을 포함하는 것인 촉매 담체의 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 금속 입자군 또는 금속 소편군이 충전되어야 할 상기 셀의 개구단을 밀봉재로 밀봉하는 공정
    을 더 포함하는 촉매 담체의 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 밀봉재는, 적어도 세라믹스 재료를 포함하는 것인 촉매 담체의 제조 방법.
  25. 제21항에 있어서, 상기 1 이상의 셀의 개별 내부 공간에 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편을 도입하는 공정은, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편이 분산매에 분산된 슬러리를 상기 셀의 내부 공간에 도입하는 공정을 포함하는 것인 촉매 담체의 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 슬러리는, 적어도, 상기 복수의 금속 입자 또는 금속 소편, 고착재의 분체, 및 분산매를 포함하는 것인 촉매 담체의 제조 방법.
  27. 제25항 또는 제26항에 있어서,
    상기 슬러리가 도입되어야 할 상기 셀의 한쪽의 개구단을 밀봉부로 밀봉하는 공정
    을 더 포함하고,
    상기 셀의 다른쪽의 개구단으로부터 상기 셀에 상기 슬러리를 도입할 때, 상기 셀에 도입된 상기 슬러리의 상기 분산매가 적어도 상기 셀을 둘러싸는 리브를 통해 인접하는 셀에 유출되며, 상기 슬러리의 고형분이 상기 셀 내에 퇴적되는 것인 촉매 담체의 제조 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 슬러리가 도입되어야 할 상기 셀의 한쪽의 개구단을 밀봉부로 밀봉하는 공정은, 상기 세라믹스 기재의 단부면 상에 배치된 피복재에 형성된 구멍을 통해 상기 셀 내에 점토를 도입하는 공정과, 상기 점토에 의해 한쪽의 개구단이 밀봉된 상태의 상기 세라믹스 기재를 건조시키는 공정을 포함하는 것인 촉매 담체의 제조 방법.
  29. 제25항 또는 제26항에 있어서,
    상기 세라믹스 기재의 제1 단부 또는 제2 단부의 단부면을 피복재로 피복하는 공정과,
    상기 셀에 대한 상기 슬러리의 유입을 허용하는 구멍을 상기 피복재에 형성하는 공정
    을 더 포함하는 촉매 담체의 제조 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 슬러리의 공급은, 상기 슬러리가 상기 피복재의 구멍을 통해 상기 셀로부터 유출될 때에 종료되는 것인 촉매 담체의 제조 방법.
  31. 제25항 또는 제26항에 있어서,
    상기 셀의 내부 공간에 상기 슬러리가 도입된 상태의 상기 세라믹스 기재를 건조시켜, 상기 셀을 둘러싸는 리브에 상기 슬러리의 고형분을 고착시키는 공정
    을 더 포함하는 촉매 담체의 제조 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 슬러리의 건조 후, 비산화 분위기에서 상기 세라믹스 기재를 열처리하는 공정
    을 더 포함하는 촉매 담체의 제조 방법.
KR1020190031048A 2018-04-18 2019-03-19 촉매 담체 및 그 제조 방법, 및 배기 가스 정화 장치 KR102590722B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018080108A JP7089932B2 (ja) 2018-04-18 2018-04-18 触媒を担持するための担体及びその製造方法、並びに排気ガス浄化装置
JPJP-P-2018-080108 2018-04-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190122137A true KR20190122137A (ko) 2019-10-29
KR102590722B1 KR102590722B1 (ko) 2023-10-18

Family

ID=66217774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190031048A KR102590722B1 (ko) 2018-04-18 2019-03-19 촉매 담체 및 그 제조 방법, 및 배기 가스 정화 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11280243B2 (ko)
EP (1) EP3556453B1 (ko)
JP (1) JP7089932B2 (ko)
KR (1) KR102590722B1 (ko)
CN (1) CN110385148A (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3096076B1 (fr) * 2019-05-17 2021-04-23 Faurecia Systemes Dechappement Dispositif de purification de gaz d’échappement à double boîtier
CN115023538B (zh) * 2020-02-07 2023-09-08 日本碍子株式会社 蜂窝结构体及尾气净化装置
WO2021186792A1 (ja) * 2020-03-19 2021-09-23 日本碍子株式会社 ハニカム構造体、排気ガス浄化触媒及び排気ガス浄化システム
US20230364596A1 (en) * 2020-10-05 2023-11-16 Basf Corporation Catalyst substrate comprising magnetic material adapted for inductive heating
CN116322945A (zh) 2020-11-04 2023-06-23 日本碍子株式会社 催化剂载体及感应加热催化系统
CN116528960A (zh) * 2020-12-02 2023-08-01 日本碍子株式会社 蜂窝结构体、废气净化装置以及蜂窝结构体的制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170022868A (ko) 2015-08-19 2017-03-02 성균관대학교산학협력단 고리형 린유소브 b3을 함유하는 암 치료용 조성물
US20170226907A1 (en) * 2013-09-18 2017-08-10 Advanced Technology Emission Solutions Inc. Emission control system with induction heating and methods for use therewith

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3991447B2 (ja) * 1998-05-26 2007-10-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の誘導発熱式浄化装置
BR0209230B1 (pt) * 2001-04-23 2010-08-10 método para vedar canais numa colméia de cerámica.
JP2003164765A (ja) 2001-11-30 2003-06-10 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用強磁性触媒および排気ガス浄化装置
US10267193B2 (en) * 2015-11-20 2019-04-23 Advanced Technology Emission Solutions Inc. Emission control system with controlled induction heating and methods for use therewith
US9488085B2 (en) * 2013-09-18 2016-11-08 Advanced Technology Emission Solutions Inc. Catalytic converter structures with induction heating
US10226738B2 (en) 2013-09-18 2019-03-12 Advanced Technology Emission Solutions Inc. Apparatus and method for gaseous emissions treatment using front end induction heating
US10132221B2 (en) 2013-09-18 2018-11-20 Advanced Technology Emission Solutions Inc. Apparatus and method for gaseous emissions treatment with enhanced catalyst distribution
WO2016021186A1 (ja) 2014-08-07 2016-02-11 日本特殊陶業株式会社 排ガス流路部材、排ガス浄化装置、その昇温方法、及び、排ガス流路部材用の磁性体
CN107270311A (zh) * 2017-06-09 2017-10-20 南通斐腾新材料科技有限公司 一种便携式催化燃烧床
CN107387213A (zh) * 2017-08-08 2017-11-24 浙江锋锐发动机有限公司 排气处理装置催化剂预热系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170226907A1 (en) * 2013-09-18 2017-08-10 Advanced Technology Emission Solutions Inc. Emission control system with induction heating and methods for use therewith
KR20170022868A (ko) 2015-08-19 2017-03-02 성균관대학교산학협력단 고리형 린유소브 b3을 함유하는 암 치료용 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
US20190323401A1 (en) 2019-10-24
JP2019188272A (ja) 2019-10-31
EP3556453B1 (en) 2023-05-03
CN110385148A (zh) 2019-10-29
JP7089932B2 (ja) 2022-06-23
US11280243B2 (en) 2022-03-22
EP3556453A1 (en) 2019-10-23
KR102590722B1 (ko) 2023-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20190122137A (ko) 촉매 담체 및 그 제조 방법, 및 배기 가스 정화 장치
US11614011B2 (en) Pillar shaped honeycomb structure, exhaust gas purifying device, exhaust system, and method for producing honeycomb structure
WO2006082684A1 (ja) ハニカム構造体
US11970961B2 (en) Honeycomb structure, exhaust gas purifying device and exhaust system
WO2020188973A1 (ja) ハニカム構造体、排気ガス浄化装置及びハニカム構造体の製造方法
JP5106716B2 (ja) 排ガス浄化材及び排ガス浄化装置
US20210291157A1 (en) Honeycomb structure and exhaust gas purifying device
US20210388749A1 (en) Honeycomb structure and exhaust gas purifying device
US12102962B2 (en) Composite structures, heater apparatus, fast light-off exhaust aftertreatment systems, and methods of manufacturing and using same
JP2006189027A (ja) 排ガス浄化フィルタ
KR20230083280A (ko) 유도 가열을 위해 개작된 자성 물질을 포함하는 촉매 기재
JP6581917B2 (ja) ハニカム構造体
JP6618532B2 (ja) 活性化時間を短縮した触媒変換装置
US12121886B2 (en) Honeycomb structure and exhaust gas purifying device
US20210346880A1 (en) Honeycomb structure and exhaust gas purifying device
KR20240042460A (ko) 복합 구조물, 히터 장치, 빠른 활성화 배기가스 후처리 시스템, 및 이를 제조 및 사용하는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant