RU2434147C2 - Сотовый носитель с гексагональными ячейками и сотовый катализаторный блок с гексагональными ячейками - Google Patents

Сотовый носитель с гексагональными ячейками и сотовый катализаторный блок с гексагональными ячейками Download PDF

Info

Publication number
RU2434147C2
RU2434147C2 RU2009136433/06A RU2009136433A RU2434147C2 RU 2434147 C2 RU2434147 C2 RU 2434147C2 RU 2009136433/06 A RU2009136433/06 A RU 2009136433/06A RU 2009136433 A RU2009136433 A RU 2009136433A RU 2434147 C2 RU2434147 C2 RU 2434147C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hexagonal
cell
cells
catalyst
honeycomb
Prior art date
Application number
RU2009136433/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009136433A (ru
Inventor
Йосиясу АНДО (JP)
Йосиясу АНДО
Йосихиде СЕГАВА (JP)
Йосихиде СЕГАВА
Такеру ЙОСИДА (JP)
Такеру ЙОСИДА
Original Assignee
Денсо Корпорейшн
Тойота Дзидося Кабусики Кайся
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 Денсо Корпорейшн, Тойота Дзидося Кабусики Кайся filed Critical Денсо Корпорейшн
Publication of RU2009136433A publication Critical patent/RU2009136433A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2434147C2 publication Critical patent/RU2434147C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0006—Honeycomb structures
    • C04B38/0009—Honeycomb structures characterised by features relating to the cell walls, e.g. wall thickness or distribution of pores in the walls
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/2429—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material of the honeycomb walls or cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/24491—Porosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/24492—Pore diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/24494—Thermal expansion coefficient, heat capacity or thermal conductivity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/247—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2474—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the walls along the length of the honeycomb
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2482—Thickness, height, width, length or diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2484—Cell density, area or aspect ratio
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2486—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure characterised by the shapes or configurations
    • B01D46/2492—Hexagonal
    • 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
    • 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
    • B01J35/64—Pore diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/195—Alkaline earth aluminosilicates, e.g. cordierite or anorthite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/30—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for treatment of exhaust gases from IC Engines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0081—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as catalysts or catalyst carriers
    • 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
    • F01N2330/34—Honeycomb supports characterised by their structural details with flow channels of polygonal cross section

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к сотовым носителям и сотовым катализаторам. Сущность изобретения: сотовый носитель с гексагональными ячейками, изготовленный из кордиеритового керамического материала, предназначенный для использования в качестве носителя катализатора очистки выхлопных газов и включающий множество гексагональных ячеек, окруженных стенками ячеек, расположенными так, что они образуют гексагональную решетчатую структуру, и цилиндрический наружный слой, покрывающий наружные периферийные боковые стенки гексагональных ячеек. Сотовый носитель с гексагональными ячейками имеет ГПП (геометрическую площадь поверхности) 3,5 мм2/мм3 или более и имеет поры со средним диаметром пор 3,5 мкм или более. Также состоит из ячеек, расположенных с плотностью 1000 ячеек/кв. дюйм или менее. Сотовый катализаторный блок с гексагональными ячейками включает сотовый носитель с гексагональными ячейками и слой катализатора, который покрывает поверхность сотового носителя с гексагональными ячейками. Техническим результатом изобретения является повышение качества очистки отходящих газов за счет удержания катализатора от отслаивания. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к сотовым носителям с гексагональными ячейками и сотовым катализаторным блокам с гексагональными ячейками или, в частности, к сотовому носителю с гексагональными ячейками, изготовленному из керамического материала, и сотовому катализаторному блоку с гексагональными ячейками, образованному сотовым носителем с гексагональными ячейками, несущим катализатор.
Уровень техники
В современной технике известны сотовые катализаторные блоки, используемые в качестве катализаторных блоков для очистки выхлопных газов, выбрасываемых двигателями автомобилей и т.п. Сотовый катализаторный блок состоит из сотового носителя, стенки ячеек которого образуют сотовую структуру со множеством ячеек, и заключенного внутри него катализатора. Как правило, до сих пор широко использовалась конструкция с ячейками прямоугольной формы. В этом случае катализатор был образован каталитически активными металлами и реактивной грунтовкой.
В последние годы, с целью усовершенствования качества очистки выхлопных газов, были осуществлены попытки установить сотовый катализаторный блок ближе к двигателю, чем сотовый катализаторный блок известного уровня техники, тем самым, раньше активируя катализатор. Помимо этого были предприняты усилия, направленные на увеличение несущей катализатор поверхности сотового катализаторного блока, имеющего большее число ячеек на единицу поверхности сотового носителя с целью повышения качества очистки выхлопных газов и увеличенную геометрическую площадь поверхности (ГПП) на единицу площади поверхности.
Однако для сотового носителя, ячейки которого имеют прямоугольную форму, увеличение количества ячеек на единицу площади поверхности приводит к уменьшению площади просвета и гидравлического диаметра (который соотносится с диаметром стенок ячейки) каждой ячейки. Таким образом, возникает проблема падения давления, снижения мощности двигателя и ухудшения использования топлива и т.д.
С целью решения подобных вопросов предпринимаются различные усилия, включая способ формования сотового носителя, каждая ячейка которого имеет гексагональную форму (см. патент США № 6713429). При формовании сотового носителя, каждая ячейка которого имеет гексагональную форму, гарантируется, что каждая ячейка имеет адекватную площадь просвета и гидравлический диаметр. Следовательно, даже если определенное количество ячеек на единицу поверхности с увеличенной ГПП повышает качество очистки, падение давления может быть минимизировано.
Однако, когда конфигурация ячеек является гексагональной, углы всех ячеек являются тупыми. Это является причиной того, что катализатор хуже сцепляется с внутренней периферийной поверхностью стенок ячеек, чем в случае, когда стенки ячеек расположены под прямым углом. Следовательно, вероятно, что адгезионное взаимодействие катализатора со стенками ослаблено, и возможно отслоение катализатора вследствие вибрации, термических ударов и т.п. в процессе использования. Отслоение катализатора непосредственным образом ухудшает качество очистки. Таким образом, возникает потребность минимизировать вероятность отслоения катализатора в ходе реального использования до не представляющего никаких проблем уровня.
По указанным выше причинам существует потребность в обеспечении сотового носителя с гексагональными ячейками (далее для удобства и простоты именуемого «гексагонально-сотовый носитель»), каждая ячейка которого имеет гексагональную форму, способствующего адекватному сдерживанию отслоения несомого катализатора, и сотового катализаторного блока с гексагональными ячейками (далее для удобства и простоты именуемого «гексагонально-сотовый катализаторный блок»), образованного гексагонально-сотовым носителем, с несомым им катализатором.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение стало результатом решения указанных выше проблем, его целью является обеспечение сотового носителя с гексагональными ячейками, предназначенного для адекватного удерживания катализатора от отслоения, и сотового катализаторного блока с гексагональными ячейками, образованного данным сотовым носителем с гексагональными ячейками, несущим катализатор.
Для достижения указанной выше цели настоящим изобретением обеспечивается сотовый носитель с гексагональными ячейками, изготовленный из кордиеритового керамического материала, предназначенный для использования в качестве носителя катализатора очистки выхлопных газов, включающий множество гексагональных ячеек, окруженных стенками ячеек, расположенных так, что они образуют гексагональную решетчатую структуру, и цилиндрический наружный слой, покрывающий наружные периферийные боковые стенки гексагональных ячеек. Данный сотовый носитель с гексагональными ячейками имеет геометрическую площадь поверхности 3,5 мм2/мм3 или более.
Сотовый носитель с гексагональными ячейками используется в качестве носителя катализатора очистки выхлопных газов и имеет ГПП 3,5 мм2/мм3 или более. Было обнаружено, что выбор сотового носителя с гексагональными ячейками с ГПП более указанной величины позволяет адекватно сдерживать отслоение катализатора при помощи такого сотового носителя с гексагональными ячейками.
В контексте настоящего документа термин «ГПП» означает площадь поверхности, объединяющую полную геометрическую площадь поверхности каждой из ячеек с приведенной внутренней периферийной поверхностью стенки ячейки. Эта площадь представляет собой общую площадь внутренней поверхности ячеек, на которую наносится катализатор. При фиксированном количестве катализатора, нанесенного на стенки ячеек на единицу площади поверхности, сотовый носитель с гексагональными ячейками обладает повышенной ГПП. В результате, можно снизить количество нанесенного катализатора на единицу площади поверхности и тем самым уменьшить толщину слоя катализатора. Поэтому становится возможным, чтобы сотовый носитель с гексагональными ячейками обладал повышенной способностью удерживать катализатор, при этом обеспечивая сдерживание отслоения катализатора.
Настоящее изобретение было направлено на ГПП сотового носителя с гексагональными ячейками, которая благоприятна в отношении свойств несения катализатора и удерживания катализатора. Было обнаружено, что при поддержании постоянными других свойств сотового носителя с гексагональными ячейками (таких как, например, средний диаметр пор, пористость, коэффициент теплового расширения и т.д.), увеличение ГПП сотового носителя с гексагональными ячейками позволяет сдерживать отслоение катализатора эффективным образом. Кроме того, было обнаружено, что выбор величины ГПП сотового носителя с гексагональными ячейками, превосходящей указанную, позволяет стабильно сдерживать отслоение катализатора.
Даже при использовании сотового носителя с гексагональными ячейками, несущего катализатор очистки выхлопных газов, с автомобильным двигателем и т.п., данный сотовый носитель с гексагональными ячейками может обладать такими свойствами удерживания катализатора, которые адекватны с точки зрения напряжений, возникающих вследствие вибрации и термических ударов в ходе использования. Таким образом, становится возможным адекватным образом предотвращать отслоение нанесенного катализатора.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает обеспечение сотового носителя с гексагональными ячейками, адекватно сдерживающего отслоение катализатора.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения создан сотовый катализаторный блок с гексагональными ячейками, предназначенный для очистки выхлопных газов и включающий сотовый носитель с гексагональными ячейками, изготовленный из кордиеритового керамического материала, имеющий множество гексагональных ячеек, окруженных стенками ячеек, образующими гексагональную решетчатую структуру, и имеющий цилиндрический наружный слой, покрывающий наружные периферийные боковые стенки гексагональных ячеек; и слой катализатора, состоящего из катализатора, который покрывает поверхность сотового носителя с гексагональными ячейками, причем сотовый носитель с гексагональными ячейками включает сотовый носитель с гексагональными ячейками, определенный в первом аспекте настоящего изобретения.
В сотовом катализаторном блоке с гексагональными ячейками настоящего изобретения используется сотовый носитель с гексагональными ячейками, определенный в первом аспекте настоящего изобретения, то есть сотовый носитель с гексагональными ячейками, обладающий превосходным свойством удерживания катализатора. Следовательно, данному сотовому катализаторному блоку с гексагональными ячейками, в котором имеется слой катализатора, образованный катализатором, нанесенным на поверхность сотового носителя с гексагональными ячейками, свойственно адекватное сдерживание отслоения катализатора.
Если в первом аспекте настоящего изобретения сотовый носитель с гексагональными ячейками имеет ГПП менее 3,5 мм2/мм3, возможно возникновение затруднений в отношении адекватного сдерживания отслоения катализатора.
Кроме того, в этом сотовом носителе с гексагональными ячейками каждая ячейка в угловой части имеет закругленную поверхность с радиусом кривизны 0,1 мм или более.
В этом случае, например, при нанесении на поверхность сотового носителя с гексагональными ячейками катализатора (слоя катализатора) этот катализатор может быть нанесен слоем равномерной толщины. Кроме того, сотовый носитель с гексагональными ячейками в целом обладает повышенной прочностью, что гарантирует стабильную адекватность прочности.
Кроме того, чтобы гарантировать стабильную адекватность прочности сотового носителя с гексагональными ячейками в целом, как изложено выше, в каждой из гексагональных ячеек угловые части могут предпочтительно обладать закругленной поверхностью с радиусом кривизны 0,1 мм или более, предпочтительно 0,15 мм или более, более предпочтительно 0,25 мм или более (см. фиг.9, относящуюся к примеру 3, описанному ниже).
Кроме того, радиус кривизны закругленной поверхности может быть предпочтительно определен, как имеющий верхний предел 4,0 мм или менее.
В контексте настоящего документа термин «закругленная поверхность» означает криволинейную поверхность или сферическую поверхность с указанной кривизной.
Что касается сотового носителя с гексагональными ячейками, этот сотовый носитель с гексагональными ячейками может предпочтительно обладать средним диаметром пор 3,5 мкм или более.
Если сотовый носитель с гексагональными ячейками характеризуется средним диаметром пор менее 3,5 мкм, катализатор внедряется в поры сотового носителя с гексагональными ячейками, вызывая потенциальные трудности адекватного обеспечения повышенной адгезии катализатора вследствие, так называемого, анкерного эффекта.
Следовательно, сотовый носитель с гексагональными ячейками может предпочтительно иметь средний диаметр пор 3,7 мкм или более.
Кроме того, средний диаметр пор сотового носителя с гексагональными ячейками может предпочтительно иметь верхний предел 20 мкм или менее, учитывающий обеспечение адекватного увеличения прочности сотового носителя с гексагональными ячейками.
Что касается сотового носителя с гексагональными ячейками, этот сотовый носитель с гексагональными ячейками может предпочтительно характеризоваться коэффициентом теплового расширения 1 × 10-6/°С или менее.
Если сотовый носитель с гексагональными ячейками характеризуется коэффициентом теплового расширения, превышающим величину 1 × 10-6/°С, между сотовым носителем с гексагональными ячейками и катализатором, нанесенным на данный сотовый носитель с гексагональными ячейками, возникает тепловое напряжение, способствующее упрощению отслоения катализатора.
Что касается сотового носителя с гексагональными ячейками, этот сотовый носитель с гексагональными ячейками может предпочтительно обладать пористостью 30% или более.
Если сотовый носитель с гексагональными ячейками обладает пористостью менее 30%, возникает вероятность неадекватности свойства несения катализатора данным сотовым носителем с гексагональными ячейками.
Кроме того, сотовый носитель с гексагональными ячейками может предпочтительно обладать пористостью 40% или менее, чтобы гарантировать адекватное увеличение прочности сотового носителя с гексагональными ячейками.
Что касается сотового носителя с гексагональными ячейками, этот сотовый носитель с гексагональными ячейками может предпочтительно содержать ячейки, расположенные с плотностью 1000 ячеек/кв. дюйм или менее.
Если плотность расположения ячеек в сотовом носителе с гексагональными ячейками превышает 1000 ячеек/кв.дюйм, присутствие нанесенного катализатора вызывает закупоривание ячеек, что приводит к возможности увеличения падения давления.
Что касается сотового катализаторного блока с гексагональными ячейками, соответствующего второму аспекту настоящего изобретения, слой катализатора, покрывающий угловые части каждой из гексагональных ячеек, может предпочтительно иметь толщину 150 мкм или менее.
Если слой катализатора имеет толщину, превышающую 150 мкм, существует риск облегчения отслоения катализатора данного слоя катализатора в угловых частях каждой ячейки. Кроме того, отслоение катализатора, происходящее в угловых частях каждой ячейки, ведет к риску возникновения отслоения слоя катализатора в других, отличных от угловых частей, зонах.
Таким образом, слой катализатора, покрывающий угловую часть каждой из гексагональных ячеек, может предпочтительно иметь толщину 100 мкм или менее.
Что касается сотового катализаторного блока с гексагональными ячейками, этот сотовый катализаторный блок с гексагональными ячейками может предпочтительно включать катализатор, нанесенный на сотовый носитель с гексагональными ячейками, в количестве 350 г/л или менее.
Если количество катализатора в сотовом катализаторном блоке с гексагональными ячейками превышает 350 г/л, может быть трудно регулировать толщину слоя катализатора, особенно толщину слоя катализатора в углах каждой из ячеек.
Количество катализатора, заключенного в сотовом катализаторном блоке с гексагональными ячейками, предпочтительно имеет нижний предел 50 г/л или более, что гарантирует, что данный катализатор обеспечивает адекватное повышение качества очистки.
К примерам катализаторов, составляющих слой катализатора, можно отнести композицию, включающую платину (Pt), палладий (Pd) и родий (Rh), нанесенные на оксид алюминия, смешанные оксиды церия/циркония и т.п.
Кроме того, сотовый катализаторный блок с гексагональными ячейками, соответствующий второму аспекту настоящего изобретения, изготавливают с использованием сотового носителя с гексагональными ячейками, соответствующего первому аспекту настоящего изобретения. В этом случае при превращении сотового носителя с гексагональными ячейками в сотовый катализаторный блок с гексагональными ячейками существует вероятность возникновения затруднений в точном измерении различных характеристик (таких как ГПП, средний диаметр пор, пористость и коэффициент термического расширения) сотового катализаторного блока с гексагональными ячейками.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид в перспективе, поясняющий структуру сотового носителя с гексагональными ячейками, соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 - местный увеличенный вид единичной ячейки сотового носителя с гексагональными ячейками, соответствующего варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1;
Фиг.3 - иллюстративный вид, на котором показано поперечное сечение в радиальном направлении единичной ячейки сотового носителя с гексагональными ячейками, соответствующего варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1;
Фиг.4 - иллюстративный вид, на котором показано поперечное сечение в радиальном направлении единичной ячейки, в которой имеется слой катализатора, сотового носителя с гексагональными ячейками, соответствующего варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1;
Фиг.5 - иллюстрация зависимости между степенью отслоения (%) и ГПП сотового носителя с гексагональными ячейками, соответствующего варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1;
Фиг.6 - иллюстрация зависимости между степенью отслоения (%) и средним диаметром пор (мкм) сотового носителя с гексагональными ячейками, соответствующего варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1;
Фиг.7 - иллюстрация зависимости между падением давления (кПа) и количеством ячеек (ячеек/кв. дюйм) сотового носителя с гексагональными ячейками, соответствующего варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1;
Фиг.8 - иллюстрация зависимости между степенью отслоения (%) и толщиной слоя катализатора (мкм) сотового носителя с гексагональными ячейками, соответствующего варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1; и
Фиг.9 - иллюстрация зависимости между радиусом кривизны закругленной поверхности, образующейся в каждом из углов ячейки, и изостатической прочностью (МПа) сотового носителя с гексагональными ячейками, соответствующего варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Далее приведено подробное описание сотового носителя с гексагональными ячейками и сотового катализаторного блока с гексагональными ячейками вариантов осуществления, соответствующих первому и второму аспектам настоящего изобретения, со ссылкой на прилагаемые чертежи. Однако подразумевается, что настоящее изобретение не ограничивается конкретными вариантами его осуществления, описанными ниже, технические концепции настоящего изобретения могут быть реализованы в сочетании с другими известными технологиями или другой технологией, обладающей функциями, эквивалентными таким известным технологиям.
В нижеследующем описании одинаковые номера позиций на различных видах означают одинаковые или соответствующие компоненты. Следует понимать, что употребляемые в следующем ниже описании термины «цилиндрический», «внутренний», «наружный», «аксиально», «периферийный», «периферический», «равноудалено» и т.п. представляют собой удобные для описания слова и не должны рассматриваться как термины, имеющие ограничительный характер.
Пример 1
В данном примере была произведена количественная оценка степени отслоения катализатора в сотовом катализаторном блоке с гексагональными ячейками с использованием описанного ниже способа.
Было подготовлено несколько сотовых катализаторных блоков с гексагональными ячейками с различными характеристиками (такими как ГПП (геометрическая площадь поверхности) и средний диаметр пор), отличающимися для разных образцов. Каждый сотовый катализаторный блок с гексагональными ячейками включал фиксированное количество катализатора. После этого осуществили измерение степени отслоения катализатора.
Далее принципиальная структура сотового катализаторного блока с гексагональными ячейками этого примера будет подробно описана со ссылкой на фиг.1 и 2.
Как показано на фиг.1, сотовый носитель 1 с гексагональными ячейками, изготовленный из кордиеритового керамического материала, предназначен для использования в качестве носителя катализатора очистки выхлопных газов. Сотовый носитель 1 с гексагональными ячейками имеет форму цилиндра и включает множество гексагональных ячеек 12, окруженных стенками 11 ячеек, образующими гексагональную решетчатую структуру, и цилиндрический наружный слой 13, покрывающий наружные периферийные боковые стенки 11 гексагональных ячеек. Кроме того, гексагонально-сотовый носитель 1 имеет диаметр приблизительно 103 мм и длину приблизительно 130 мм.
Кроме того, как показано на фиг.2, гексагональная ячейка 12 имеет угловые части 121, каждая из которых образована закругленной поверхностью. Закругленная поверхность может предпочтительно иметь радиус кривизны «r» 0,1 мм или более, предпочтительно 0,12 мм или более, более предпочтительно 0,15 мм или более.
Кроме того, каждая из стенок 11 ячейки имеет толщину «t», величина которой находится в диапазоне от 68 до 100 мкм, и шаг «р», величина которого находится в диапазоне от 0,82 до 1,36 мм. Кроме того, толщина стенки ячейки «t» и радиус кривизны «r» принимают различные значения в зависимости от ГПП и количества ячеек в гексагонально-сотовом носителе 1.
Гексагонально-сотовый носитель 1 был изготовлен с использованием способа изготовления носителя, включающего стадию формования, представляющую собой стадию формования экструдированием керамического исходного материала с получением сотовой прессовки, стадию сушки, представляющую собой стадию сушки сотовой прессовки, и стадию обжига, заключающуюся в обжиге высушенной сотовой прессовки.
При осуществлении стадии формования исходный керамический материал подвергают формованию экструдированием с использованием экструзионной головки, в которой имеются прорези, образующие решетчатую структуру, соответствующую форме стенок 11 ячеек.
Сначала готовят исходный керамический материал, из которого изготавливается сотовая прессовка. В данном примере исходный керамический материал представлял собой порошкообразный исходный материал, содержащий каолин, тальк и оксид алюминия или что-либо подобное. Порошкообразный исходный материал взвесили и смешали с химической композицией, состоящей из кордиерита, являющегося основным компонентом на конечной стадии. Затем порошкообразный исходный материал смешали с заданными количествами воды и связующего, такого как метилцеллюлоза или что-либо подобное, тем самым получив смесь. Эту смесь вымесили, тем самым получив исходный керамический материал.
Затем полученный исходный керамический материал подвергли формованию экструдированием с использованием экструзионной головки, тем самым получив сотовую прессовку (на стадии формования). После этого полученную сотовую прессовку высушили микроволновым излучением (на стадии сушки), затем высушенную сотовую прессовку подвергли обжигу при максимальной температуре приблизительно 1410°С (на стадии обжига).
После осуществления этих стадий получили гексагонально-клеточный носитель 1, показанный на фиг.1.
В данном примере было изготовлено несколько гексагонально-клеточных носителей 1, структуры которых различались по ГПП и среднему диаметру пор.
Гексагонально-клеточный носитель 1 имел ГПП, регулируемую в диапазоне от 2,7 до 4,5 мм2/мм3 при различном количестве ячеек на единицу поверхности (на кв. дюйм) для каждого из гексагонально-клеточных носителей 1. Зависимость между количеством ячеек и ГПП, использованная в настоящем примере, показана в таблице 1, приведенной ниже. Кроме того, количество ячеек в таблице 1 указанно в единицах «cpsi (=ячеек/кв.дюйм)».
Кроме того, средний диаметр пор гексагонально-клеточного носителя 1 регулировали так, чтобы эта величина находилась в диапазоне от 2,2 до 6,8 мкм при различном среднем диаметре пор талька, содержащегося в исходном керамическом материале.
Таблица 1
Количество ячеек, cpsi ГПП, мм2/мм3
400 2,72
500 3,02
600 3,30
650 3,42
700 3,54
750 3,65
800 3,76
900 3,96
1000 4,15
Далее описана ГПП гексагонально-сотового носителя 1. В настоящем изобретении ГПП гексагонально-сотового носителя 1 представляет собой геометрическую площадь поверхности на единицу площади поверхности и может быть прежде всего рассчитана на основании толщины стенки ячейки «t» и шага ячейки «р».
Как показано на фиг.2, внутренняя периферийная поверхность, ограниченная стенками 11 ячейки, окружающими каждую ячейку 12, рассматривается как имеющая правильную гексагональную форму (при этом угловая часть 121 ячейки 12 рассматривается как лежащая в зоне, показанной пунктиром). На основании толщины стенки ячейки «t» и шага ячейки «р» рассчитывают расстояние «х» (= р - t) между противоположными сторонами шестиугольника. Затем, используя полученное расстояние «х», рассчитывают длину «у» (= х/√3) каждой стороны. Длина гексагонально-сотового носителя 1 находится на простой плоской поверхности. Следовательно, принимая, что гексагонально-сотовый носитель 1 имеет длину «L», можно рассчитать площадь поверхности «S» (= 6 × L) каждой ячейки. Это позволяет ввести ГПП гексагонально-сотового носителя 1 в целом на основании количества ячеек, а ГПП на единицу площади поверхности вводится на основании объема гексагонально-сотового носителя 1.
Кроме того, в настоящем примере толщину стенки ячейки «t» и шаг ячейки «р» гексагонально-сотового носителя 1 измерили способом, основанным на JASO (Японская организация автомобильных стандартов) М505-87.
Как показано на фиг.3, для толщины стенки ячейки «t», толщина стенки ячейки 11 была измерена в точках (а1, а2, О, а3, а4) и (b1, b2, O, b3, b4) на условных линиях А и В, пересекающихся в центральной точке «О» и делящихся в ней пополам, на которых равномерно расположены пять точек, средняя величина принимается за толщину стенки ячейки «t».
Кроме того, как показано на фиг.3, для шага ячейки «р» были измерены длины, эквивалентные сумме шагов 20 смежных ячеек на произвольных линиях С и D, пересекающих центр «О», средняя величина для одной ячейки принимается за шаг ячейки «р».
Средний диаметр пор гексагонально-сотового носителя 1 измерили методом ртутной порометрии с использованием порозиметра (производимого и продаваемого компанией Shimadzu Corporation под маркой «9320-РС2»). Ртутная порометрия основана на принципе капиллярной трубки, когда мелкопористый материал погружают в жидкость. Как явствует из уравнения Уошбёрна (Washburn), средний диаметр пор гексагонально-сотового носителя 1 рассчитывают, используя информацию, полученную на основании физических величин или непосредственного измерения величин, указывающих на давление, поверхностное натяжение, угол смачивания и объем или им подобных, ртути, проникающей в мелкие поры.
Кроме того, другие характеристики, такие как, например, пористость и коэффициент теплового расширения гексагонально-сотового носителя 1 поддерживают близко к фиксированным величинам. В настоящем примере величина пористости была подобрана в диапазоне от 30 до 35%, величина коэффициента теплового расширения была подобрана в диапазоне приблизительно 0,5 × 10-6/°С.
Кроме того, пористость рассчитали на основании распределения пор, измеренного порозиметром тем же методом, который использовали для расчета среднего диаметра пор. Кроме того, коэффициент теплового расширения был измерен с использованием дилатометра (производимого и продаваемого компанией ULVAC Co., Ltd под маркой DLY9600). При измерении образец длиной 50 мм нагревали от комнатной температуры до температуры 800°С, после чего измеряли расширение и сжатие гексагонально-сотового носителя при помощи дифференциального трансформатора, тем самым получая средний коэффициент теплового расширения для диапазона температур от 40 до 800°С.
Затем на гексагонально-сотовый носитель 1 нанесли катализатор.
Был подготовлен материал предназначенного для нанесения катализатора. В настоящем примере смешали 50 г порошка γ-оксида алюминия, несущего 1 вес.% Rh, 100 г порошка оксидов церия/циркония, несущего 3 вес.% Pt, 100 г золя оксида алюминия (с содержанием твёрдого оксида алюминия 10 вес.%, производимого и продаваемого компанией Nissan Chemical Industries) и надлежащее количество воды. Полученную смесь перемешивали в шаровой мельнице в течение двух часов и тем самым получили пастообразный катализатор.
Затем этим пастообразным катализатором заполнили гексагонально-сотовый носитель 1, после чего осуществили отсасывание с целью удаления избытка катализатора. Затем гексагонально-сотовый носитель 1 высушили при температуре 80°С в течение 30 минут и после этого подвергли обжигу при температуре 500°С в течение 2 часов.
Таким образом получили сотовый катализаторный блок 2 с гексагональными ячейками, показанный на фиг.4.
Как видно на фиг.4, сотовый катализаторный блок 2 с гексагональными ячейками состоит из сотового носителя 1 с гексагональными ячейками и слоя 21 катализатора, образованного катализатором, покрывающим поверхность сотового носителя 1 с гексагональными ячейками. Кроме того, катализатор нанесен на сотовый носитель 1 с гексагональными ячейками в отношении 270 г/л сотового носителя с гексагональными ячейками.
После этого измерили степень отслоения катализатора полученного сотового катализаторного блока 2 с гексагональными ячейками.
Сначала от сотового катализаторного блока 2 с гексагональными ячейками в положении, расположенном на расстоянии 20 мм от его торцевой поверхности, отрезали тонкий диск длиной 18 мм. Затем тонкий диск сотового катализаторного блока 2 с гексагональными ячейками разрезали на девять кубиков со стороной 18 мм каждый, тем самым получив образцы. После этого пять кубиков, произвольно выбранных из отрезанных девяти, нагревали в атмосферных условиях при температуре 1000°С в течение 5 часов. Потом измерили сухой вес этих образцов, сухой вес до испытания был принят за W1.
Затем образцы в воде подвергли воздействию ультразвуковых колебаний при помощи устройства для мойки ультразвуком. Ультразвуковыми колебаниями воздействовали на образцы, расположенные на ультразвуковом измерительном преобразователе, при условиях 200 Вт и выходной частоте 40 кГц в течение 10 минут. После этого измерили сухой вес этих образцов, сухой вес после испытания был принят за W2.
Разность (W1 - W2) между сухим весом W1 до испытания и весом W2 после испытания представляет собой вес катализатора, отслоившегося от образцов под воздействием ультразвуковых колебаний. Следовательно, степень отслоения (%) катализатора может быть вычислена как отношение веса (W1 - W2) катализатора, отслоившегося от образцов, к сухому весу W1 перед испытанием. Таким образом, степень отслоения (%) катализатора может быть получена по формуле, представимой как:
{(W1 - W2)/W1} × 100
Результаты оценки степени отслоения катализатора представлены на фиг.5 и 6.
На фиг.5 представлена зависимость между ГПП (мм2/мм3) каждого гексагонально-сотового носителя и степенью отслоения (%) катализатора. Кроме того, на фиг.5 представлен график степени отслоения для разных значений среднего диаметра пор (2,2 мкм, 4,5 мкм и 6,8 мкм) соответственно. Как описано выше, гексагонально-сотовый носитель 1 также характеризуется величинами пористости и коэффициента теплового расширения.
Из фиг.5 явствует, что несмотря на величину среднего диаметра пор, чем выше ГПП гексагонально-сотового носителя 1, тем ниже степень отслоения катализатора. Кроме того, для любого среднего диаметра пор выбор гексагонально-сотового носителя 1 с величиной ГПП 3,5 мм2/мм3 или более дает заметное снижение степени отслоения катализатора. Вследствие этого, предпочтительно, чтобы гексагонально-сотовый носитель 1 имел ГПП 3,5 мм2/мм3 или более.
На фиг.6 представлена зависимость между средним диаметром пор (мкм) гексагонально-сотового носителя и степенью отслоения катализатора. Кроме того, величина ГПП гексагонально-сотового носителя 1 была подобрана равной 4 мм2/мм3. Кроме того, величины пористости и коэффициента теплового расширения имели значения, рассмотренные выше.
Из фиг.6 очевидно, что чем больше средний диаметр пор (мкм) гексагонально-сотового носителя 1, тем меньше степень отслоения катализатора. Кроме того, предпочтительно, чтобы степень отслоения катализатора составляла 3% или менее (на фиг.6 - на линии «h»). С этой целью средний диаметр пор (мкм) гексагонально-сотового носителя 1 может быть предпочтительно выбран равным 3,5 мкм или более.
Кроме того, в настоящем примере была выполнена оценка количества ячеек и падения давления для гексагонально-сотового носителя 1. На фиг.7 представлена зависимость между количеством ячеек (ячеек/кв. дюйм) и падением давления (кПа) гексагонально-сотового носителя 1. Кроме того, средний диаметр пор (мкм) гексагонально-сотового носителя выбран равным 4,5 мкм. Кроме того, величины пористости и коэффициента теплового расширения имели значения, рассмотренные выше.
Из фиг.7 очевидно, что чем больше количество ячеек гексагонально-сотового носителя 1, тем больше падение давления. В частности, падение давление заметно увеличивается, когда количество ячеек достигает величины около 1000 ячеек/кв. дюйм (155 ячеек/см2). Следовательно, предпочтительно, чтобы величина количества ячеек гексагонально-сотового носителя 1 соответствовала значению 1000 ячеек/кв. дюйм (155 ячеек/см2) или менее.
Кроме того, хотя настоящий пример был описан выше со ссылкой на пример сотового катализаторного блока с гексагональными ячейками 2, в котором используется гексагонально-сотовый носитель 1 с ячейками 12, в которых каждая из угловых частей 121 имеет закругленную поверхность, сотовый катализаторный блок 2 с гексагональными ячейками может быть реализован альтернативным образом с использованием гексагонально-сотового носителя 1 с ячейками 12, в котором каждая ячейка имеет угловые части 121, сформированные без создания закругленной поверхности. Даже такой альтернативный вариант адекватным образом обладает преимуществами настоящего изобретения, как указано выше.
Пример 2
В примере 2 было изготовлено несколько сотовых катализаторных блоков 2 с гексагональными ячейками с использованием гексагонально-сотовых носителей 1, изготовленных в примере 1, при этом толщина слоя 21 катализатора в угловых частях 121 каждой из ячеек 12 характеризовалась величиной «u» (см. фиг.4), изменяемой в зависимости от количества несомого катализатора, после этого были измерены величины степени отслоения катализатора.
Кроме того, гексагонально-сотовые носители 1, выбранные для настоящего примера, имели ГПП 3,3 мм2/мм3 при среднем диаметре пор 4,5 мкм. Величины пористости и коэффициента теплового расширения имели значения, рассмотренные выше.
На фиг.8 представлена зависимость между толщиной слоя катализатора (мкм) в угловых частях 121 каждой из ячеек 12 и степенью отслоения (%) этого катализатора.
Из фиг.8 явствует, что степень отслоения катализатора быстро увеличивается, когда толщина слоя катализатора превышает величину около 150 мкм. Это явление особенно заметно, когда толщина слоя катализатора достигает величины приблизительно 200 мкм, тогда отслоение слоя 21 катализатора происходит не только в угловых частях 121 ячеек 12, но также и в других, отличных от угловых частей 121, зонах.
Кроме того, при экспериментальном исследовании отслоения слоя 21 катализатора было показано, что если катализатор нанесен слоем толщиной немного меньше 100 мкм, слой 21 катализатора всего лишь растрескивается, но не отслаивается даже в ситуации, когда в каждом из углов 121 каждой из ячеек 12 отсутствует закругленная поверхность. Кроме того, было подтверждено, что если в каждом из углов 121 каждой из ячеек 12 создана закругленная поверхность, катализатор образует более однородный по толщине слой 21, при этом образуется меньше трещин.
Из результатов, представленных на фиг.8 соответственно, ясно, что слой 21 катализатора, образованный в каждой из угловых частей 121 ячеек 12, может предпочтительно иметь толщину 150 мкм или менее, более предпочтительно 100 мкм или менее.
Пример 3
В примере 3, используя гексагонально-сотовые носители 1, изготовленные тем же способом, что и в примере 1, измерили изостатическую прочность гексагонально-сотовых носителей 1 с ячейками 12, угловые части 121 которых образованы закругленной поверхностью с различными значениями радиуса кривизны.
Кроме того, гексагонально-сотовые носители 1, выбранные для этого примера, имели толщину стенок ячеек «t», равную 3,0 мил (= 0,077 мм), значения ГПП 3,54 мм2/мм3 и 3,76 мм2/мм3 и пористость 38,6%.
На фиг.9 представлен график, отражающий зависимость между радиусом кривизны (мм) закругленной поверхностью, сформированной в угловых частях 121 каждой из ячеек 12, и изостатической прочностью (МПа) гексагонально-сотового носителя 1.
Из фиг.9 явствует, что когда закругленная поверхность имеет небольшой радиус кривизны - менее 0,1 мм, некоторые из гексагонально-сотовых носителей 1 обладают изостатической прочностью, превышающей величину прочности (0,7 МПа), рассматриваемую как адекватную с точки зрения реального использования, а другие гексагонально-сотовые носители 1 обладают изостатической прочностью, характеризующейся меньшими величинами, чем указанный критерий прочности. Таким образом, становится трудно гарантировать для всех гексагонально-сотовых носителей 1 неизменно адекватную прочность. Причина, как полагают, в том, что угловые части 121 ячеек 12 разрушаются вследствие концентрации напряжений, происходящей в поврежденных частях ячеек 12 гексагонально-сотовых носителей 1.
При этом, если закругленная поверхность имеет радиус кривизны 0,1 или более, все гексагонально-сотовые носители 1 обладают изостатической прочностью, превышающей критерий прочности, равный 0,7 МПа, тогда можно гарантировать неизменно адекватную прочность.
Из результатов, представленных на фиг.9 соответственно, ясно, что для того, чтобы гарантировать, что гексагонально-сотовый носитель 1 обладает неизменно адекватной изостатической прочностью, закругленная поверхность, сформированная в каждой из угловых частей 121 каждой из ячеек 12, может предпочтительно иметь радиус кривизны 0,1 мм или более, предпочтительно 0,15 мм или более, более предпочтительно 0,25 мм или более.
Хотя конкретный вариант настоящего изобретения был подробно описан со ссылкой на различные примеры, специалистам в данной области очевидны различные модификации и альтернативные варианты описанных подробностей, которые могут быть предложены в свете настоящего описания в целом. Следовательно, описанные конкретные варианты предназначены только для пояснения и не ограничивают объем настоящего изобретения, который во всей своей полноте дан в прилагаемой формуле изобретения и всех ее эквивалентах.

Claims (11)

1. Сотовый носитель с гексагональными ячейками, изготовленный из кордиеритового керамического материала, предназначенный для использования в качестве носителя катализатора очистки выхлопных газов и содержащий: множество гексагональных ячеек, окруженных стенками ячеек, расположенными так, что они образуют гексагональную решетчатую структуру; и цилиндрический наружный слой, покрывающий наружные периферийные боковые стенки гексагональных ячеек; причем сотовый носитель с гексагональными ячейками имеет геометрическую площадь поверхности 3,5 мм2/мм3 или более; при этом сотовый носитель имеет поры со средним диаметром пор 3,5 мкм или более; причем сотовый носитель состоит из ячеек, расположенных с плотностью 1000 ячеек/кв. дюймов или менее.
2. Сотовый носитель по п.1, в котором каждая гексагональная ячейка в угловой части имеет закругленную поверхность с радиусом кривизны 0,15 мм или более.
3. Сотовый носитель по п.1, в котором каждая гексагональная ячейка в угловой части имеет закругленную поверхность с радиусом кривизны 0,25 мм или более.
4. Сотовый носитель по п.1, в котором каждая гексагональная ячейка в угловой части имеет закругленную поверхность с радиусом кривизны в диапазоне от 0,1 мм или более до 0,3 мм или менее.
5. Сотовый носитель по п.1, имеющий средний диаметр пор 3,7 мкм или более.
6. Сотовый носитель по п.1, имеющий коэффициент теплового расширения 1·10-6/°C или менее.
7. Сотовый носитель по п.1, имеющий пористость 30% или более.
8. Сотовый катализаторный блок с гексагональными ячейками, предназначенный для очистки выхлопных газов и содержащий:
сотовый носитель с гексагональными ячейками, изготовленный из кордиеритового керамического материала, имеющий множество гексагональных ячеек, окруженных стенками ячеек, образующими гексагональную решетчатую структуру, и цилиндрический наружный слой, покрывающий наружные периферийные боковые стенки гексагональных ячеек; и слой катализатора, который покрывает поверхность сотового носителя с гексагональными ячейками; при этом сотовый носитель с гексагональными ячейками является сотовым носителем по любому из пп.1-7.
9. Сотовый катализаторный блок по п.8, в котором слой катализатора, покрывающий угловые части каждой из гексагональных ячеек, имеет толщину 150 мкм или менее.
10. Сотовый катализаторный блок по п.8, в котором слой катализатора, покрывающий угловые части каждой из гексагональных ячеек, имеет толщину 100 мкм или менее.
11. Сотовый катализаторный блок по п.8, включающий в себя 350 г/л или менее катализатора, нанесенного на сотовый носитель с гексагональными ячейками.
RU2009136433/06A 2007-03-02 2008-02-29 Сотовый носитель с гексагональными ячейками и сотовый катализаторный блок с гексагональными ячейками RU2434147C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007052828 2007-03-02
JP2007-052828 2007-03-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009136433A RU2009136433A (ru) 2011-04-10
RU2434147C2 true RU2434147C2 (ru) 2011-11-20

Family

ID=39431121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009136433/06A RU2434147C2 (ru) 2007-03-02 2008-02-29 Сотовый носитель с гексагональными ячейками и сотовый катализаторный блок с гексагональными ячейками

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20100160158A1 (ru)
EP (1) EP2118461A1 (ru)
JP (1) JP2008246472A (ru)
KR (1) KR101122465B1 (ru)
CN (1) CN101646848A (ru)
RU (1) RU2434147C2 (ru)
WO (1) WO2008108454A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553004C1 (ru) * 2014-03-26 2015-06-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ГОСНИТИ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) Способ изготовления сотового керамического блока для каталитического нейтрализатора отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и способ нанесения подложки на сотовый керамический блок для каталитического нейтрализатора выхлопных газов

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5785406B2 (ja) * 2011-03-18 2015-09-30 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
US8865084B2 (en) * 2011-11-30 2014-10-21 Corning Incorporated Pass-through catalytic substrate including porous ceramic beveled corner portions and methods
US20130301113A1 (en) * 2012-04-17 2013-11-14 California Institute Of Technology Deformable mirrors and methods of making the same
JP5708670B2 (ja) * 2013-01-18 2015-04-30 株式会社デンソー ハニカム構造体
JP5919215B2 (ja) 2013-03-29 2016-05-18 日本碍子株式会社 ハニカム触媒体
US9808794B2 (en) * 2013-09-23 2017-11-07 Corning Incorporated Honeycomb ceramic substrates, honeycomb extrusion dies, and methods of making honeycomb ceramic substrates
CN106541105B (zh) * 2016-11-08 2024-01-30 安徽吉美新能源汽车有限公司 一种蜂窝底盘薄壁的制造工艺
JPWO2022210150A1 (ru) * 2021-03-31 2022-10-06

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62225250A (ja) * 1986-03-25 1987-10-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 粉末担持型触媒
JP2000001365A (ja) * 1998-04-16 2000-01-07 Denso Corp ハニカム構造体及びその製造方法
DE19917081B4 (de) * 1998-04-16 2012-06-06 Denso Corporation Wabenförmige Struktur und Verfahren zu ihrer Herstellung
JP2000237602A (ja) * 1998-12-21 2000-09-05 Denso Corp 内燃機関の排気ガス用浄化触媒
BE1012807A3 (fr) * 1998-12-21 2001-03-06 Denso Corp Catalyseur d'epuration pour gaz d'echappement de moteurs a explosion.
JP3489048B2 (ja) * 2000-02-01 2004-01-19 日産自動車株式会社 排気ガス浄化用触媒
JP4459476B2 (ja) * 2001-05-01 2010-04-28 日本碍子株式会社 多孔質ハニカム構造体及びその製造方法
US6764743B2 (en) * 2001-05-01 2004-07-20 Ngk Insulators, Ltd. Porous honeycomb structure and process for production thereof
JP4094855B2 (ja) * 2002-01-15 2008-06-04 日本碍子株式会社 触媒体及び触媒体用担体
JP2004275814A (ja) * 2003-03-13 2004-10-07 Nissan Motor Co Ltd 排ガス浄化触媒、その製造方法及び排ガス浄化装置
DE102004060183B4 (de) * 2004-12-14 2011-06-16 Saint-Gobain Industriekeramik Rödental GmbH Tangentialflussfilter mit optimierter Leitungskanalgeometrie und -anordnung
JP4434050B2 (ja) * 2005-03-17 2010-03-17 日本碍子株式会社 ハニカム構造体の製造方法
JP5091673B2 (ja) * 2005-06-24 2012-12-05 イビデン株式会社 ハニカム構造体及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553004C1 (ru) * 2014-03-26 2015-06-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ГОСНИТИ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) Способ изготовления сотового керамического блока для каталитического нейтрализатора отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и способ нанесения подложки на сотовый керамический блок для каталитического нейтрализатора выхлопных газов

Also Published As

Publication number Publication date
EP2118461A1 (en) 2009-11-18
CN101646848A (zh) 2010-02-10
US20100160158A1 (en) 2010-06-24
KR20090116819A (ko) 2009-11-11
RU2009136433A (ru) 2011-04-10
WO2008108454A1 (en) 2008-09-12
JP2008246472A (ja) 2008-10-16
KR101122465B1 (ko) 2012-02-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2434147C2 (ru) Сотовый носитель с гексагональными ячейками и сотовый катализаторный блок с гексагональными ячейками
US10472290B2 (en) Honeycomb structure and production method for said honeycomb structure
JP4459476B2 (ja) 多孔質ハニカム構造体及びその製造方法
US7754160B2 (en) Honeycomb catalytic body and process for manufacturing honeycomb catalytic body
JP5808619B2 (ja) ハニカム構造体、及びハニカム触媒体
JP4216174B2 (ja) コート材、セラミックスハニカム構造体及びその製造方法
US10653998B2 (en) Honeycomb structure
US6421915B1 (en) Hexagonal-cell honeycomb structure and method for fixation thereof
US7510755B2 (en) Honeycomb structure and method for producing same
EP1847519A1 (en) Honeycomb structure and method of producing the same
JP4504660B2 (ja) セラミックハニカム構造体
JP2018143905A (ja) ハニカム触媒体
EP1975140A2 (en) Method for manufacturing honeycomb structure
JP2008272731A (ja) 触媒担持体
US20200386134A1 (en) Filter and method for manufacturing same
JP6069072B2 (ja) ハニカム構造体、及び排ガス浄化装置
US11020700B2 (en) Honeycomb structure body
EP2638947B1 (en) Honeycomb structure and honeycomb catalyst
JP2019166484A (ja) ハニカム構造体
JP5649836B2 (ja) ハニカム触媒体
JPH06170241A (ja) セラミックハニカム構造体の製造方法
KR100883946B1 (ko) 세라믹 허니컴 구조체
JP5166823B2 (ja) 六角セルハニカム構造体
JP2016068010A (ja) ハニカム構造体
JP2006136817A (ja) ハニカム構造体及び排ガス浄化用触媒