JP6177570B2

JP6177570B2 - スラリー塗布装置

Info

Publication number: JP6177570B2
Application number: JP2013083640A
Authority: JP
Inventors: 悠介馬場; 優松井; 義浩堀内
Original assignee: Cataler Corp
Current assignee: Cataler Corp
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2033-04-12
Also published as: JP2014205108A

Description

本発明は、ハニカム基材にスラリーを塗布する装置に関する。

エンジン等の内燃機関から排出される排気ガスには、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害な物質が含まれている。これらの物質は大気汚染の原因となるため、排気ガスを浄化することが必要とされる。

排気ガスを浄化するために、触媒金属を含むスラリーを、ハニカム基材のセルを構成するセル壁に塗布した排気ガス浄化用触媒が使用されている。ハニカム基材にスラリーを塗布する装置としては、例えば、特許文献１及び２に記載のものを挙げることができる。

特許文献１は、浸漬なべに収容されたスラリーに基材の下方端面を浸し、真空を利用して基材の上方端面からスラリーを吸引することによって、基材にスラリーを塗布する装置を開示している。特許文献２は、基材の上方端面に供給されたスラリーを、真空を利用して基材の下方端面から吸引することによって、基材にスラリーを塗布する装置を開示している。

特開平８−１０３６６７号公報特表２００２−５０６７２０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、基材をスラリーに浸すため、基材の外表面にスラリーが付着してしまう。外表面に付着したスラリーは排気ガスの浄化に対して有効に機能しないため、一部のスラリーは無駄になってしまう。また、基材の下方端面から上方にスラリーを吸引する方式では、全てのスラリーを吸引することが困難である。その結果、残りのスラリーを再利用することになり、操作が煩雑になる。更に、スラリーを吸引する力がそれぞれのセルにおいて異なるため、各セルにおけるスラリーのコート幅を均一に制御することが困難である。

特許文献２に記載の装置では、スラリーを吸引するために利用する真空の度合いが制御されていないため、スラリーのコート幅を制御することが困難である。また、各セルにおけるスラリーのコート幅を均一に制御することも困難である。更に、真空の度合いによっては、基材の上方端面に供給されたスラリーが下方端面から漏れ出すおそれもある。

そのため、本発明は、上述の問題点を解決するための新たな装置を提供することを目的とする。特に、本発明は、ハニカム基材の各セルにおけるスラリーのコート幅を均一に制御できる装置を提供することを目的とする。

本発明者らが鋭意検討した結果、真空タンクを用いて真空状態を予め形成しておき、当該真空状態を利用して、ハニカム基材の上方端面に供給されたスラリーを当該基材の下方端面から瞬間的に吸引することにより、各セルにおけるスラリーのコート幅を均一に制御できることを見出した。

すなわち、本発明は以下を包含する。

［１］複数のセルを有するハニカム基材の、当該セルを構成するセル壁にスラリーを塗布する装置であって、
ハニカム基材の下方端面が配置され、当該ハニカム基材の上方端面に供給されたスラリーを吸引する吸引部；
前記吸引部に連結された真空タンク；
前記吸引部と前記真空タンクとの間に設置された開閉バルブ；及び
前記真空タンクの内部を真空状態にする真空形成手段；
を備え、
前記開閉バルブを閉じた状態で前記真空形成手段が前記真空タンクの内部を真空状態にし、前記開閉バルブを開くことにより、前記吸引部が前記ハニカム基材の上方端面に供給されたスラリーを吸引して、前記セル壁にスラリーを塗布する装置。

［２］真空タンクの内部の圧力を検出する圧力センサを更に備える、［１］に記載の装置。

［３］真空タンクの内部の圧力を調節する圧力解放弁を更に備える、［１］又は［２］に記載の装置。

［４］圧力センサにより検出した真空タンクの内部の圧力が一定の値を上回る場合には、真空形成手段により当該圧力を下げるように、又は圧力センサにより検出した真空タンクの内部の圧力が一定の値を下回る場合には、圧力解放弁により当該圧力を上げるように、真空タンクの内部の圧力を制御する制御手段を更に含む、［３］に記載の装置。

本発明によれば、各セルにおけるスラリーのコート幅を均一に制御することができる。

本発明に係る装置の一実施形態を示す。吸引部の一実施形態を示す。吸引部の一実施形態を示す。本発明に係る装置の一実施形態を示す。本発明に係る装置の一実施形態を示す。本発明に係る装置の一実施形態を示す。従来のスラリー塗布装置を示す。

以下、本発明に係るスラリー塗布装置について、図面を参照して説明する。

本発明の一実施形態では、例えば図１に示すように、スラリー塗布装置は、吸引部１、開閉バルブ２、配管３、真空タンク４、及び真空形成手段５から構成されている。ハニカム基材１１は吸引部１の上方部に配置される。

吸引部１は、開閉バルブ２及び配管３を介して、真空タンク４と連結している。真空タンク４の内部は真空形成手段５によって真空状態にすることができる。なお、本明細書において「真空状態」とは、周囲環境と比較して、圧力が低い状態、例えば−５〜−７０ｋＰａ（相対圧力）を意味する。

吸引部１の上方部は、ハニカム基材１１の下方端面の全体を配置できる内径（図１のＸ）を有する。吸引部１の好ましい内径は、基材の大きさによって異なるが、例えば、７０〜２８０ｍｍであることが好ましい。内径を７０ｍｍ以上とすることにより、スラリーが過度の力で吸引されることを回避できる。これにより、コート幅を制御することが容易になる。また、内径を２８０ｍｍ以下とすることにより、スラリーが適度な力で吸引されるため、所望の長さまでコート幅を広げることができる。なお、吸引部１の内径がハニカム基材１１の下方端面の外径よりも大きい場合には、ハニカム基材１１の外周領域から吸引部１へ空気が流入しないように、パッキン等を使用することが好ましい。

ハニカム基材１１の下方端面と接触する吸引部１の上方部は、上記の通り、所定の内径を有している必要があるが、吸引部１の下方部の内径は特に限定されない。例えば、下方部の内径は、上方部の内径と比較して、小さくてもよいし（図２）、同じでもよいし（図３）、大きくてもよい（図示せず）。

吸引部１の上方部の末端から下方部の末端までの直線距離（図１のＹ）は特に限定されないが、例えば、５００〜２０００ｍｍであることが好ましく、８００〜１２００ｍｍであることがより好ましい。直線距離を５００ｍｍ以上とすることにより、ハニカム基材１１のスラリーの下方液面全体に均一な静圧がかかるようになり、各セルにおいてスラリーをより均一に吸引することができる。また、直線距離を２０００ｍｍ以下とすることにより、吸引部１の容積を小さくし、スラリーを十分に吸引することができる。

吸引部１の容積は特に限定されないが、例えば、２〜３５Ｌであることが好ましい。容積を２Ｌ以上とすることにより、ハニカム基材１１のスラリーの下方液面全体に均一な静圧がかかり、各セルにおいてスラリーをより均一に吸引することができる。また、容積を３５Ｌ以下とすることにより、十分な静圧を確保することができ、スラリーを十分に吸引することができるため、所望の長さまでコート幅を広げることができる。

真空タンク４は、真空状態に耐えられるものであり、好ましくは−７０ｋＰａ（相対圧力）の圧力に耐えられるものである。真空タンク４の容積は特に限定されないが、例えば、１００〜１５００Ｌであることが好ましい。また、開閉バルブ２から真空形成手段５までの間の空間（以下、「真空部」という）（図１のＺ）の容積は特に限定されないが、２００〜２０００Ｌであることが好ましい。真空タンク４又は真空部の容積をそれぞれ１００Ｌ又は２００Ｌ以上とすることにより、スラリーを十分に吸引することのできる真空状態を確保することができる。また、真空タンク４又は真空部の容積をそれぞれ１５００Ｌ又は２０００Ｌ以下とすることにより、スラリーの吸引時間が短くなり、コート幅の制御が容易となる。

真空形成手段５は、真空タンク４の内部を真空状態にできるものであれば特に限定されない。例えば、ルーツブロア、エジェクター等を挙げることができる。

図１に示すように構成された装置では、開閉バルブ２を閉じた状態で、真空タンク４の内部が真空形成手段５によって真空状態にされる。一方、吸引部１の上方部には、ハニカム基材１１の下方端面が配置され、当該基材の上方端面にスラリーが供給される。次に、開閉バルブ２を開くことにより、真空部と吸引部との間の圧力差により、スラリーが吸引される。この方式では、大きな圧力差を利用してスラリーを瞬間的に吸引できるため、基材の各セルを通してスラリーを均一に吸引することができる。その結果、各セル壁にスラリーを均一な長さで塗布することができる。また、真空タンク４の内部の圧力を適宜調節することにより、スラリーのコート幅を所望の長さに調節することができる。更に、高度の真空状態を利用することにより、スラリーを急速に吸引できるため、短時間でスラリーを塗布することができる。つまり、排気ガス浄化用触媒の生産効率を上げることができる。

また、図４に示すように、本発明の一実施形態では、スラリー塗布装置は、真空タンク４の内部の圧力を検出する圧力センサ６を更に備えていてもよい。圧力センサ６を備えることにより、所望のコート幅を実現できる真空状態を正確に確保することができる。また、スラリー塗布装置は、真空タンク４の内部の圧力を調節する圧力解放弁７を更に備えていてもよい。真空形成手段５と共に圧力解放弁７を備えることにより、真空タンク４の内部の圧力を容易に調節することができる。

また、図５に示すように、本発明の一実施形態では、スラリー塗布装置は、任意に設置した圧力センサ６により検出した真空タンク４の内部の圧力に基づいて真空形成手段５及び圧力解放弁７を制御する制御手段８を更に備えていてもよい。制御手段８は、圧力センサ６により検出した真空タンク４の内部の圧力が一定の値を上回る場合には、真空形成手段５を起動させて当該圧力を下げるような制御を行う。一方、圧力センサ６により検出した真空タンク４の内部の圧力が一定の値を下回る場合には、制御手段８は圧力解放弁７を開いて当該圧力を上げるような制御を行う。制御手段８としては、例えば、コンピュータ等を挙げることができる。コンピュータのＲＡＭ、ＨＤＤ等に記憶されたプログラムが動作することによって、制御手段８の機能を実現することができる。

また、図６に示すように、本発明の一実施形態では、スラリー塗布装置は、ハニカム基材１１を固定する固定手段９を更に備えていてもよい。固定手段９としては、例えば、下治具等を挙げることができる。

スラリー塗布装置は、スラリー１２をハニカム基材１１の上方端面に保持する保持手段１０を更に備えていてもよい。保持手段１０は、ハニカム基材１１と液密に接触できる構造であることが好ましい。保持手段１０としては、例えば、上治具等を挙げることができる。

スラリー塗布装置は、ハニカム基材１１の上方端面にスラリー１２を供給する供給手段１３を更に備えていてもよい。供給手段１３は、ハニカム基材１１の上方端面にスラリー１２を均一に供給できる構造であることが好ましい。供給手段１３としては、例えば、シャワー型のノズル等を挙げることができる。

スラリー塗布装置は、ハニカム基材１１の上方端面に供給されたスラリー１２を均す均し手段（図示せず）を更に備えていてもよい。均し手段としては、例えば、上方端面にスラリー１２が供給されたハニカム基材１１を、軸方向を中心として回転させる回転装置等を挙げることができる。

スラリー塗布装置は、吸引部と真空部との間にダンパー（図示せず）を更に備えていてもよい。ダンパーを備えることにより、開閉バルブ２を開いた際の吸引力を調節することができる。

また、図示しないが、スラリー塗布装置は、複数の真空タンクを備えていてもよい。例えば、複数の真空タンクが、対応する複数の真空形成手段にそれぞれ連結されていてもよいし、単一の真空形成手段に連結されていてもよい。また、真空形成手段に連結された真空タンクに更なる真空タンクが連結されていてもよい。複数の真空タンクを備える場合には、バルブ等を設置して各真空タンクの間を遮断できるように構成することが好ましい。このように構成された装置では、必要に応じて複数の真空タンクを使用できるため、スラリーの塗布において求められる内容が様々に変化しても、柔軟に対応することができる。

なお、スラリーの種類は特に限定されない。一般的には、触媒金属（例えば、パラジウム、白金、ロジウム）、担体（例えば、アルミナ、セリア）、溶媒（例えば、水）等を含むスラリーが使用される。

以下、実施例及び比較例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。

本発明に係るスラリー塗布装置を用いてハニカム基材のセル壁にスラリーを塗布した（実施例１〜３）。実施例１〜３では、様々な真空状態を用いてスラリーを吸引した。また、従来のスラリー塗布装置（図７）を用いてハニカム基材のセル壁にスラリーを塗布した（比較例１及び２）。従来のスラリー塗布装置は、真空タンクを使用せず、ターボブロア１４を使用してスラリーを吸引した。吸引条件及び吸引結果をそれぞれ、表１及び表２に示す。

表１及び表２に示す通り、本発明に係るスラリー塗布装置を使用することにより、吸引時間を短縮することができる。また、真空タンクの内部の圧力を調節することにより、スラリーのコート幅を制御することができる。更に、各セルにおけるコート幅を均一に制御することができる。一方、従来のスラリー塗布装置では、各セルにおけるコート幅を均一に制御することが困難である。また、同一の吸引条件であっても、コート幅が大きく異なっている。

１・・吸引部、２・・開閉バルブ、３・・配管、４・・真空タンク、５・・真空形成手段、６・・圧力センサ、７・・圧力解放弁、８・・制御手段、９・・固定手段、１０・・保持手段、１１・・ハニカム基材、１２・・スラリー、１３・・供給手段、１４・・ターボブロア

Claims

複数のセルを有するハニカム基材の、当該セルを構成するセル壁にスラリーを塗布する装置であって、
ハニカム基材の下方端面が配置され、当該ハニカム基材の上方端面に供給されたスラリーを吸引する吸引部；
前記吸引部に連結された真空タンク；
前記吸引部と前記真空タンクとの間に設置された開閉バルブ；
前記真空タンクの内部を真空状態にする真空形成手段；
前記真空タンクに設けられ、前記真空タンクの内部の圧力を検出する圧力センサ；及び
前記真空タンクに設けられ、前記真空タンクの内部の圧力を調節する圧力解放弁；
を備え、
前記開閉バルブを閉じた状態で前記真空形成手段が前記真空タンクの内部を真空状態にし、前記開閉バルブを開くことにより、前記吸引部が前記ハニカム基材の上方端面に供給されたスラリーを吸引して、前記セル壁にスラリーを塗布する装置。
圧力センサにより検出した真空タンクの内部の圧力が一定の値を上回る場合には、真空形成手段により当該圧力を下げるように、又は圧力センサにより検出した真空タンクの内部の圧力が一定の値を下回る場合には、圧力解放弁により当該圧力を上げるように、真空タンクの内部の圧力を制御する制御手段を更に含む、請求項１に記載の装置。