WO2007007370A1 - 基材コーティング装置及び方法 - Google Patents

Abstract

　粘性の高いスラリーを被覆に使用する必要量だけ過不足なく供給したときでも、基材に形成されたどの流路に対しても均一に無駄なく被覆できるようにする。 　多数の流路（２…）が並列形成された基材（Ｍ）の片端側に供給されたスラリー（Ｓ）を空気圧により流路（２…）内に伸展させて流路内壁（２ｗ）を被覆する際に、流路（２…）の両端が上面及び底面に開口するように配された基材（Ｍ）に対し、その上面に形成されたスラリー貯留部（５）にスラリー供給装置（６）からスラリー（Ｓ）を所要量供給した後、スラリー（Ｓ）を流路（２…）内に伸展させる前に、液面均一化機構（７）によりスラリー（Ｓ）に遠心力や振動を作用させてスラリー液面を均一にするようにした。

Description

明 細 書

基材コーティング装置及び方法

技術分野

[0001] 本発明は、基材に並列形成された多数の流路内にスラリーを伸展させてその流路 内壁を被覆する基材コーティング装置及び方法に関し、特に、排ガス浄化用触媒の 触媒基材となるモノリスに形成されたハ-カム流路内壁に触媒用スラリーを被覆して 触媒を形成するのに好適である。

背景技術

[0002] 触媒基材となるモノリスに形成されたハ-カム流路内壁に触媒用スラリーを被覆す る方法としてゥォッシュコート法が知られている。

特許文献 1：特開昭 63— 51949号公報

特許文献 2：特表 2002— 506720号公報

[0003] 図 5はこのような従来のゥォッシュコート法によるコーティング装置を示すもので、ハ 二カム流路 51…が上下に開口するように配されたモノリス Mの上端側に形成された 貯留部 52にスラリー供給装置 53からスラリー Sを供給し、上端側から加圧空気を供 給したり、下端側力 空気を吸引することにより、スラリーを流路 51内に流入 Z伸展さ せて流路 51の内壁を被覆するようにして!/、る。

そして、最近ではスラリー Sに白金などの貴金属が含有することもあり、モノリス Mの 被覆に使用する必要量だけのスラリー Sを貯留部 52に供給するようにしている。

[0004] ところで、スラリー Sは粘性が高いものもあるため、スラリー供給ノズル 54はある程度 の太さが必要である力 供給量を厳密にコントロールためにはできるだけ細い方が望 ましい。そして、このような供給ノズル 54から貯留部 52に高粘性のスラリーが供給さ れると、スラリー Sは供給ノズル 54の真下が盛り上がった状態で貯留されてしまう（図 6 (a)参照)。

[0005] この状態で、上端側力 加圧空気を供給したり、下端側から空気を吸引すると、当 初は各流路 51 · · ·に均一にスラリー Sが流入して 、く（図 6 (b)参照)。

スラリー Sの量は、中央部分が多ぐ周縁部分が少ないので、周縁部分のスラリー S が周縁部分のハニカム流路 51Aに流入し終っても、中央部分のハニカム流路 51Bに はまだスラリーが流入して 、く。

[0006] そして、下端側力も空気を吸引することにより、最終的にスラリーをノヽ-カム流路 51 内に伸展させて被覆させたときに、その被覆長さ力 周縁部分のハ-カム流路 51A より中央部分のハ-カム流路 51Bの被覆長さが長くなつてしまう（図 6 (c)参照)。

[0007] したがって、例えば、ハ-カム流路 51の半分の長さまでスラリー Sを被覆しょうとして 必要量のスラリーを供給した場合、周縁部分のハ-カム流路 51Aは半分以下の長さ しか被覆されず、中央部分のハ-カム流路 51Bには半分以上の長さが被覆されてし まい、被覆長さが不均一になる。

同様に、モノリス Mの被覆に使用する必要量だけのスラリー Sを供給した場合、周縁 部分のハ-カム流路 51Aには十分な量のスラリー Sが流入されないため、ハ-カム 流路 51 Aは下端部まで被覆されず、中央部分のハ-カム流路 51Bからは余剰スラリ 一 Sが流出するという問題がある（図 6 (d)参照)。

[0008] このため、各ハ-カム流路 51の全長にわたって均一にスラリー Sを被覆させるため には、モノリス Mの被覆に使用する必要量よりかなり多量のスラリー Sを貯留部 52に 供給し、全てのハ-カム流路 51内にスラリー Sを過剰に充填して余剰スラリー Sを払 拭するという方法をとらざるをせざるを得ず、払拭された余剰スラリー Sは、これを回収 し、成分を調整し直してリサイクルしなければならず、その分、手間がかかっていた。 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] そこで本発明は、スラリーを被覆に使用する必要量だけ過不足なく供給したときに、 基材に形成されたどの流路に対しても均一に無駄なく被覆できるようにすることを技 術的課題としている。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明は、多数の流路が並列形成された基材の片端側に供給されたスラリーを空 気圧により流路内に伸展させて該流路内壁を被覆する基材コーティング装置におい て、前記流路の両端が上面及び底面に開口するように配された基材に対し、その上 面に形成されたスラリー貯留部にスラリーを所要量供給する前記スラリー供給装置と 、前記スラリーを流路内に伸展させる前にスラリー液面を均一にする液面均一化機構 とを備えたことを特徴として ヽる。

発明の効果

[0011] 本発明に係る基材コーティング装置によれば、流路の両端が上面及び底面に開口 するように配された基材に対し、その上面に形成されたスラリー貯留部に対しスラリー 供給装置からスラリーが所要量供給され、液面均一化機構によりスラリー液面が均一 にされた後、スラリーが流路内に伸展される。

すなわち、スラリー供給装置力も供給されたスラリーは、その時点では、スラリー貯 留部で山型に盛り上がつている力 スラリーを流路内に伸展させる前に、液面均一化 機構により、例えば、基材をその貫通鉛直軸回りに回転させたり、貯留されたスラリー を振動させたりして、スラリー液面が均一化される。

[0012] このようにして、貯留部において液面が均一化された後に、上端側から加圧空気を 作用させたり、下端側力 空気を吸引させたり、場合によっては加圧と吸引を同時に 行うことにより、それぞれの流路にスラリーを流入させれば、その時点で、それぞれの 流路に対する液面位置は等しいので、各流路には同量のスラリーが流入する。 したがって、例えば、各流路の全長にわたってスラリーをコーティングしょうとする場 合に、貯留部へスラリーを被覆に使用する必要量だけ過不足なく供給したときでも、 それぞれの流路に適正量のスラリーが流入伸展されるので、どの流路もその全長に わたってスラリーを被覆することができる。

[0013] また、スラリーは一般的にはそのままでは流路内に流入しない程度の粘性を有する 力 中には、重力のみで流路内に流入する程度に粘性の低いものもある。

このようなスラリーを使用する場合は、請求項 4に記載されているように、液面を均 一にする前にスラリーが各流路に流入しないように、スラリー貯留部力 各流路内に 流入しょうとするスラリーの重力と流路内の気圧を調整してスラリーの流路内への流 入阻止と伸展を切り換える気圧調整機構を備えておけばよい。

[0014] この気圧調整機構としては、請求項 5に記載されているように、基材底面側から空 気を供給 Z吸引して各流路内に正圧 Z負圧を作用させるエアハンドリング装置が用 いられていたり、基材底面側の流路開口部を密封する係脱可能なパッキンと、該パッ キンを開放した状態で流路内の空気を吸引し、及び Z又は、スラリー貯留部の液面 側から加圧空気を供給するエアハンドリング装置が用いられる。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 本例では、粘性の高いスラリーをどの流路に対しても均一に無駄なく流入させてコ 一ティングすることができるようにすると 、う課題を、簡単な構成で実現した。

[0016] 図 1は本発明に係る基材コーティング装置の一例を示す説明図、図 2は本発明に 力かる基材コーティング方法の一例を示す工程図、図 3及び図 4は他の実施形態を 示す説明図である。

[0017] 図 1に示す基材コーティング装置 1は、モノリス (触媒基材) Mに並列形成された多 数のハ-カム流路 2…内に、空気圧により触媒用スラリー Sを流入伸展させてハ-カ ム流路内壁 2wを被覆し、排ガス浄ィ匕用触媒を製造するためのものである。

[0018] この基材コーティング装置 1は、ハ-カム流路 2· ··の両端が上面及び底面に開口す るようにモノリス Mを固定する装置本体 3と、モノリス Mの上端にアタッチメント 4を装着 してなるスラリー貯留部 5に対しスラリー Sを所要量供給するスラリー供給装置 6と、そ のスラリー液面を均一にする液面均一化機構 7と、スラリー貯留部 5から各流路 2· ··内 に流入しょうとするスラリー Sの重力と流路 2…内の気圧を調整してスラリー Sの流路 2 • · -内への流入阻止と伸展を切り換える気圧調整機構 8を備えて 、る。

[0019] 装置本体 3は、気圧調整機構 8により内圧がコントロールされるエアチャンバ 9の天 井面が、モノリス Mを回転可能に支持する回転テーブル (基材回転機構） 10で形成 されている。

回転テーブル 10は、その外周面に形成されたギア歯 10aが、モータ 11で駆動され るドライブギア 12のギア歯 12aに咬合されて、モノリス Mをその貫通鉛直軸回りに回 転可能に装着できるようになっており、スラリー Sをスラリー貯留部 5に貯留した状態で 回転させることにより、その遠心力を利用してスラリ一液面を均一にする液面均一化 機構 7となっている。

なお、モノリス Mは、ハ-カム流路 2· ··の上端がエアチャンバ 9外に開口され、下端 がエアチャンバ 9内に開口するように、回転テーブル 10に形成された透孔 10bに嵌 挿された状態で固定される。 [0020] スラリー貯留部 5となるアタッチメント 4は、その下端部がモノリス Mの上端面と同形 同大に形成されて嵌合され、その上端側に向って徐々に広がる截頭円錐面で形成さ れている。

スラリー供給装置 6は、予め設定された量のスラリー Sを正確に計量して供給するよ うに設定されている。

[0021] 気圧調整機構 8は、空気を供給 Z吸引して各流路 2· ··内に正圧 Z負圧を作用させ るエアハンドリング装置 13が用いられて成り、より具体的には、エアの吸引吐出を行う エアポンプ 14と、エアチャンバ 9への空気の供給 Z吸引を切り換える切換バルブ CV を備えている。

[0022] そして、切換バルブ CVは、エアポンプ 14の吸込側 14in及び吐出側 14outを、大気 開放口 15及び給排気管 16に切換接続する 3位置バルブでなり、第一ポジション P で大気開放口 15から吸込んだエアをエアチャンバ 9に送給して流路 2…に正圧を作 用させ、第二ポジション Pで給排気管 16を遮断してエアチャンバ 9の内圧を維持し、

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第三ポジション Pでエアチャンバ 9内のエアを強制排出させて流路 2…に負圧を作用

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させるようになつている。

また、給排気管 16から分岐された配管 17にはリリーフ弁 18が介装され、エアチャン ノ^の内圧が設定圧を超えたときに開放されて内部空気を逃がし、その内圧を設定 圧に維持するように成されて 、る。

[0023] 以上が本発明の一構成例であって、次に、本発明にかかる基材コーティング方法 により触媒基材にスラリーを被覆する場合について説明する。

まず、触媒基材となるモノリス Mにアツタチメント 4を装着した状態で、これを回転テ 一ブル 10に固定しておく。

スラリー供給工程では、図 2 (a)に示すように、スラリー供給装置 6からスラリー貯留 部 5に対し、全てのハ-カム流路 2· ··の全長にわたってスラリー Sを被覆する際に使 用する最低必要量のスラリー Sが供給されるが、スラリー Sはある程度の粘性を有する ためスラリー貯留部 5に盛り上がった状態となる。

なお、これと同時に、気圧調整機構 8の切換バルブ CVを第一ポジション Pにセット し、エアチャンバ 9内にエアを供給して、スラリー Sがハ-カム流路 2…に流入しない 程度に各流路 2· ··に正圧を作用させ、その後、切換バルブ CVを第二ポジション Pに

2 セットすれば、エアポンプ 14を停止しても各流路 2· ··の正圧が維持される。

[0024] 次いで、液面均一化工程では、図 2 (b)に示すように、液面均一化機構 7の回転テ 一ブル 10を適当な回転数で回転させると、モノリス M及びその上端部に装着された アタッチメント 4が回転し、スラリー貯留部 5に貯留されたスラリー Sに遠心力が作用し て、中央部分が盛り上がって 、たスラリー Sが周囲に広がって 、く。

そして、略均一な液面となった時点で、回転テーブル 10の回転を停止する。

この間、ハ-カム流路 2…内は正圧に維持されているので、スラリー Sが流入するこ とはない。

[0025] 次 、で、スラリー伸展工程では、気圧調整機構 8の切換バルブ CVを第三ポジショ ン Pにセットすることによりエアチャンバ 9内のエアを吸引して、図 2 (c)に示すように、

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スラリー Sをハ-カム流路 2· · ·に流入させる。

このとき、液面は均一（水平)であるので、各流路 2…に同じようにスラリー Sが流入 していき、貯留部 5に貯留されていた全てのスラリー Sがそれぞれの流路に流入した 時点で、図 2 (d)に示すように、各流路 2…にはスラリー Sが同じ長さずつ詰まることに なる。

[0026] さらに、エアチャンバ 9内のエアを吸引すると、各流路 2に詰まったスラリー Sが流路 内壁 2wに沿って伸展されていき、スラリー Sはもともと全てのハ-カム流路 2· ··の全 長を被覆できる最低必要量が供給されているので、図 2 (e)に示すように、モノリス M の周縁部のハ-カム流路 2Aも、中央部のハ-カム流路 2Bも同様に全長が被覆され る。

なお、全長を被覆する場合に限らず、例えば、全長の 1Z2、 2Z3というように所定 の長さだけ被覆する場合は、その被覆長さに応じてスラリー貯留部 5への供給量を調 整すればよい。

[0027] 図 3は本発明の他の実施形態を示し、本例では、スラリー液面を均一化する際に、 遠心力を作用させるのではなぐ振動を作用させるようにしている。なお、図 1と重複 する部分については同一符号を付して詳細説明は省略する。

本例の基材コーティング装置 21は、気圧調整機構 8により内圧がコントロールされ るエアチャンバ 9が形成された装置本体 22の天井面に、ハ-カム流路 2· ··の両端が 上面及び底面に開口するようにモノリス Mを固定するテーブル 23が設けられて 、る。 液面均一ィ匕機構 7は、モノリス Mの上端に装着されるアタッチメント 4の外周面に取 り付けられる振動子 (発振機構) 24からなり、盛り上がった状態に貯留されたスラリー Sを低周波振動、高周波振動、超音波振動などにより振動させることにより、その液面 を均一にするようになつている。

なお、振動子 24は装置本体 22に取り付ける場合であっても良ぐ要するに、スラリ 一貯留部 5に貯留されて 、るスラリー Sに対して振動が伝わるようになって 、ればよ ヽ

[0028] 図 4はさらに他の実施形態を示し、本例では、ハ-カム流路 2…にエアを供給する ことなく気圧調整を行うことができるようになつている。なお、図 1と共通する部分は同 一符号を付して詳細説明は省略する。

本例の基材コーティング装置 31は、気圧調整機構 8として、ハ-カム流路 2· ··の底 面側開口部を密封する係脱可能なパッキン 32と、該パッキン 32を開放した状態でェ ァチャンバ 9を介してハ-カム流路 2· ··内の空気を吸引するエアポンプ 33を備えたェ ァハンドリング装置 34が用いられて!/、る。

ノ ッキン 32は、エアチャンバ 9内を昇降可能に配された昇降ベース 35が昇降軸 36 に回転自在に取り付けられてなり、ベース 35の表面側にスポンジ状の弾性体 37を介 して軟性ゴム 38が設けられており、この軟性ゴム 38でハ-カム流路 2· ··の開口部を 密封するようになっている。

[0029] これによれば、スラリー供給工程及び液面均一化工程にぉ 、て、ノ ッキン 32をモノ リス Mに密着させて流路 2の底面開口部を塞いでおけば、スラリー貯留部 5に供給さ れたスラリー Sがハ-カム流路 2…に流入しょうとしても、各流路 2内に閉じ込められた 空気の圧力によりスラリー Sの流入が確実に阻止される。

[0030] そして、スラリー伸展工程では、ノ ッキン 32を降下させた後、エアハンドリング装置 3 4のエアポンプ 33を起動させれば、エアチャンバ 9を介してハ-カム流路 2内の空気 が吸引されて、スラリー Sが夫々のハ-カム流路 2…に均一に流入する。

[0031] なお、上述の説明では、いずれのスラリー伸展工程においても、エアハンドリング装 置 13及び 34を用いてエアチャンバ 9を介してハ-カム流路 2· ··内の空気を吸引する 場合について説明したが、本発明はこれに限らず、スラリー貯留部 5の液面側力 加 圧空気を供給する場合であっても、これら双方を行う場合であってもよ ヽ。

また、触媒基材であるモノリス Mに触媒用スラリーを被覆する場合について説明し たが、本発明はこれに限らず、基材に並列形成された多数の流路内壁にスラリーを 被覆するものであれば様々な用途に適用できる。

[0032] 以上述べたように、本発明によれば、スラリー貯留部に供給されたスラリー液面が均 一化された後に、それぞれの流路にスラリーを流入させるようにしているので、各流路 には同量のスラリーが流入し、どの流路も同じ長さだけ均一にスラリーを被覆すること ができるという大変優れた効果を奏すると同時に、流路の全長にわたってスラリーを 被覆する場合でもスラリーの無駄を生じな!/ヽと ヽぅ大変優れた効果を奏する。

産業上の利用可能性

[0033] 本発明は、基材に並列形成された多数の流路内にスラリーを伸展させてその流路 内壁を被覆する用途に適用でき、特に、排ガス浄ィ匕用触媒の触媒基材となるモノリス に形成されたハニカム流路内壁に触媒用スラリーを被覆して触媒を形成する用途に 好適である。

図面の簡単な説明

[0034] [図 1]本発明に係る基材コーティング装置の一例を示す説明図。

[図 2]本発明にかかる基材コーティング方法の一例を示す説明図。

[図 3]他の実施形態を示す説明図。

[図 4]他の実施形態を示す説明図。

[図 5]従来装置を示す説明図。

[図 6]従来方法を示す説明図。

符号の説明

[0035] 1 基材コーティング装置

M モノリス (触媒基材）

S 触媒用スラリー

2 ノヽニカム流路 流路内壁

装置本体

アタッチメント

スラリー貯留部

スラリー供給装置

液面均一化機構

気圧調整機構

エアチャンバ

回転テーブル (基材回転機構) エアハンドリング装置

Claims

請求の範囲

[1] 多数の流路が並列形成された基材の片端側に供給されたスラリーを空気圧により 流路内に伸展させて該流路内壁を被覆する基材コーティング装置において、 前記流路の両端が上面及び底面に開口するように配された基材に対し、その上面 に形成されたスラリー貯留部にスラリーを所要量供給するスラリー供給装置と、前記ス ラリーを流路内に伸展させる前にスラリー液面を均一にする液面均一化機構とを備え たことを特徴とする基材コーティング装置。

[2] 前記液面均一化機構が、前記基材をその貫通鉛直軸回りに回転させる基材回転 機構である請求項 1記載の基材コーティング装置。

[3] 前記液面均一化機構が、スラリー貯留部に貯留されたスラリーを振動させる発振機 構である請求項 1記載の基材コーティング装置。

[4] 前記スラリー貯留部から各流路内に流入しょうとするスラリーの重力と流路内の気 圧を調整してスラリーの流路内への流入阻止と伸展を切り換える気圧調整機構を備 えた請求項 1記載の基材コーティング装置。

[5] 前記気圧調整機構として、基材底面側から空気を供給 Z吸引して各流路内に正圧

Z負圧を作用させるエアハンドリング装置が用いられて成る請求項 4記載の基材コー ティング装置。

[6] 前記気圧調整機構として、基材底面側の流路開口部を密封する係脱可能なパツキ ンと、該パッキンを開放した状態で流路内の空気を吸引し、及び Z又は、スラリー貯 留部の液面側から加圧空気を供給するエアハンドリング装置が用いられて成る請求 項 4記載の基材コ一ティング装置。

[7] 多数の流路が並列形成された基材の片端側に供給されたスラリーを空気圧により 流路内に伸展させて該流路内壁を被覆する基材コ一ティング方法にぉ 、て、 前記流路の両端が上面及び底面に開口するように配された基材に対し、その上面 に形成されたスラリー貯留部にスラリーを所要量供給するスラリー供給工程と、前記ス ラリーを流路内に伸展させる前にスラリー液面を均一にする液面均一化工程とを備え たことを特徴とする基材コーティング方法。

[8] 前記スラリー供給工程及び液面均一化工程において、スラリー貯留部力も各流路 内に流入しょうとするスラリーの重力と流路内の気圧をバランスさせた状態に維持す る請求項 7記載の基材コーティング方法。

前記基材として多数の流路が並列形成された触媒基材を用い、前記スラリーとして 触媒用スラリーを用いることにより、触媒基材の流路内壁に触媒用スラリーをコーティ ングして触媒を形成する請求項 7記載の基材コーティング方法。