催化剂固定装置及催化剂固定方法

摘要

催化剂固定装置(1)将浆液导入到催化剂载体(2)的通道内。催化剂固定装置(1)具有：台(4)，所述台(4)具有连接催化剂载体(2)的设置框(3)；密封材(5)，所述密封材(5)围绕催化剂载体(2)与设置框(3)的连接部；夹持件(6)～(9)，所述夹持件(6)～(9)向催化剂载体(2)方向对密封材(5)施力；以及催化剂供给部(10)，所述催化剂供给部(10)将包含催化剂成分的液体(浆液)导入到催化剂载体(2)。将催化剂载体(2)与设置框(3)连接，用夹持件(6)～(9)压缩密封材(5)。通过将密封材(5)压缩而将催化剂载体(2)与设置框(3)的连接部不透水地密封后，从催化剂供给部(10)向催化剂载体(2)的通道内导入浆液。

说明书

技术领域

本发明涉及用于在形成有多个通道的催化剂载体的通道内载持催化剂成分的催化剂固定装置及催化剂固定方法。

背景技术

作为分解除去从汽车的发动机排出的废气中的有害成分的净化装置，使用催化转化器等。催化转化器例如通过在由陶瓷、耐热合金箔等构成的蜂窝载体上覆盖包含铂、钯等催化剂成分的液体(浆液)而制造。

作为在上述那样的形成有多个通道(通路)的催化剂载体的通道中载持催化剂成分的方法，已知有从通道的开口导入含有催化剂成分的浆液的方法(例如专利文献1至3)。

然而，在将浆液导入到催化剂载体的通道内的工序中，在浆液从供给浆液的供给部与催化剂载体的连接部漏出的情况下，有可能不能确保被导入到通道内的浆液量的定量性。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2013-516307号公报

专利文献2：日本特表2012-521286号公报

专利文献3：日本特开2005-254069号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制在将含有催化剂成分的浆液导入到催化剂载体的通道内的工序中浆液漏出的技术。

在实现上述目的的本发明的催化剂固定装置的一个方案中，所述催化剂固定装置具有：载体连接部，所述载体连接部与形成有多个通道的催化剂载体连接，并将含有催化剂成分的液体导入到该催化剂载体的通道内；密封材，所述密封材设置于所述载体连接部和连接到该载体连接部的催化剂载体之间的连接部；以及压接单元，所述压接单元向所述催化剂载体的方向压接所述密封材，所述密封材为发泡材料。

另外，实现上述目的的本发明的催化剂固定装置的另一方案，在上述催化剂固定装置中，所述密封材能够利用所述压接单元压缩70％以上。

另外，实现上述目的的本发明的催化剂固定方法包括：将催化剂载体与载体连接部连接的工序，所述催化剂载体具有多个通道，所述载体连接部将含有催化剂成分的液体导入到该催化剂载体的通道内；向所述催化剂载体的方向压接密封材的工序，所述密封材设置于所述载体连接部与所述催化剂载体的连接部；以及将含有所述催化剂成分的液体导入到所述催化剂载体的通道内的工序。

附图说明

图1(a)是本发明的第一实施方式的催化剂固定装置的俯视图，(b)是该催化剂固定装置的概略侧视图，(c)是该催化剂固定装置的主要部分俯视图。

图2是本发明的第二实施方式的催化剂固定装置的俯视图。

具体实施方式

参照附图，详细说明本发明的实施方式的催化剂固定装置及催化剂固定方法。

本发明的实施方式的催化剂固定装置及催化剂固定方法进行如下工序：在形成有多个通道(通路)或孔室(cell)的催化剂载体的通道(或孔室)表面覆盖包含催化剂成分的液体(以下称为浆液)。

催化剂载体例如是利用堇青石、碳化硅、氮化铝、氮化硅、钛酸铝等陶瓷、耐热合金箔等形成的结构物。催化剂载体根据用途形成为圆柱或多棱柱状等。另外，在催化剂载体上，沿着催化剂载体的长度方向形成有多个通道。各通道在催化剂载体的端部成为开放端。通道的截面形状形成为圆、椭圆、矩形、多边形(例如蜂窝形)等。

例如在净化汽车的废气的催化剂的情况下，浆液是含有铂、钯及铑等铂族金属化合物、铁、铜、钒及铈这样的过渡金属催化剂前体等催化剂成分的水溶液。并且，在浆液中含有支承这些催化剂成分的微粒催化剂支承物质(例如二氧化钛、氧化锆、沸石等)。另外，浆液有时包含用于改善催化剂活性度、粘性及流动性的酸、有机化合物增粘剂等。此外，由于被浆液覆盖的催化剂载体并不限定于净化汽车的废气的用途，所以在浆液中含有根据用途而具有所需的催化剂活性的催化剂成分。例如，覆盖有浆液的催化剂载体也可以应用于发电机的柴油机、煤炭燃烧装置的废气净化用途。

[第一实施方式]

如图1(a)、(b)所示，本发明的第一实施方式的催化剂固定装置1具有：台4，所述台4具有连接催化剂载体2的设置框3(例如相当于载体连接部)；密封材5，所述密封材5围绕催化剂载体2与设置框3的连接部；夹持件6～9(例如相当于压接单元)，所述夹持件6～9向催化剂载体2方向对密封材5施力；以及催化剂供给部10，所述催化剂供给部10将包含催化剂成分的液体(浆液)导入到催化剂载体2的通道。

设置框3设置在台4上。在台4上形成有将台4贯通并与设置框3的框内连通的孔。在设置框3的开口端，连接有催化剂载体2的形成有通道开口的端部。即，催化剂载体2在设置框3的框内与催化剂载体2的通道(未图示)连通的状态下与设置框3连接。此外，当设置框3的外周的形状与催化剂载体2的形成有通道开口的端面的形状相同时，由于催化剂载体2与设置框3的连接部处的偏移变少，所以能够进一步提高催化剂载体2与设置框3的连接部处的密封材5的密闭效果。另外，通过将设置框3的内周的形状形成为比催化剂载体2的形成有通道开口的端面的形状稍大，从而能够将催化剂载体2的端部与设置框3嵌合并连接，催化剂载体2的连接变得容易。

如图1(c)所示，密封材5以围绕设置框3(及催化剂载体2)的方式设置于台4上。因此，优选的是，密封材5的高度比设置框3的高度高。只要密封材5能够利用夹持件6～9、缸体等压缩并且在压缩后具有水密性即可，不特别限定。例如，密封材5优选由乙丙橡胶等弹性体形成，另外，能够使用由聚氨酯、聚烯烃、聚乙烯、橡胶等形成的部件。并且，当密封材5用内部具有气泡的发泡材料形成时，能够将密封材5压缩70％以上(更优选80％以上)。在此所说的压缩70％以上是指：在将密封材5的初始状态下的体积设为100的情况下，能够压缩到体积为30以下。此外，形成于密封材5的气泡既可以是独立型，也可以是半独立连续型。

夹持件6～9向催化剂载体2(及设置框3)方向推压密封材5。根据催化剂载体2(及设置框3)的水平方向截面的形状来选择夹持件6～9的形状及数量。例如，在图1(a)中，由于催化剂载体2的水平方向截面为矩形，所以与各边对应地设置夹持件6～9。夹持件6、7设置成能够在催化剂载体2的相向的侧面的法线方向上移动。而且，通过在夹持件6、7推压密封材5的状态下固定夹持件6、7，从而进行密封材5的压缩(图1(a)的左右方向的压缩)。另外，夹持件8、9分别能够转动地设置在夹持件6、7的端部。而且，在夹持件6、7压缩密封材5的状态下使夹持件8、9转动而进行密封材5的压缩(图1(a)的上下方向的压缩)。

催化剂供给部10设置在台4的与设置有设置框3的面相反的一侧的面上。催化剂供给部10与形成于台4的、与设置框3的框内连通的孔连接，经由形成于台4的孔及设置框3的框内，向催化剂载体2的通道供给浆液。即，形成于台4的孔及设置框3的框内成为浆液的供给路径(或排出路径)。此外，向催化剂载体2的通道供给浆液的方法可以是从催化剂供给部10注入浆液的方法和用催化剂供给部10吸引(或自然流下)浆液的方法中的任一种。并且，浆液的注入可以是利用泵的注入或利用缸体和缸盖的注入等任何方法。

具体地说明利用本发明的第一实施方式的催化剂固定装置1向催化剂载体2的通道供给浆液的工序。

首先，将厚度为10mm的密封材5配置于设置框3，并将催化剂载体2(例如150mm见方的蜂窝载体)设置于设置框3。然后，用夹持件6～9向催化剂载体2方向压缩密封材5。通过如上所述压缩密封材5，密封材5的厚度成为2～3mm。也就是说，通过用夹持件6～9充分压缩(压缩率为70％以上，更优选80％以上)密封材5，密封材5内部的气泡被压扁而成为水密体，能够沿着催化剂载体2的外形进行密闭。通过如上所述压缩密封材5，密封材5作为催化剂载体2与夹持件6～9之间的密封及固定维持体发挥功能。

在将催化剂载体2固定于设置框3后，从催化剂供给部10向催化剂载体2的通道内注入(或吸引)浆液。此外，在催化剂载体2的上部设置有包围催化剂载体2的上部外周的带(tape)或帽以免浆液溢出。

在将浆液导入到催化剂载体2的通道内后，松开夹持件6～9，从设置框3拆下催化剂载体2。

此外，覆盖于催化剂载体2的浆液的液体成分通过干燥从催化剂载体2被除去，催化剂成分留在催化剂载体2的通道内。

根据以上那样的本发明的第一实施方式的催化剂固定装置1及催化剂固定方法，由于利用密封材5密封及固定催化剂载体2的端部，因此可以抑制浆液从催化剂载体2与设置框3的连接部漏出。其结果是，能够进行仅向催化剂载体2的通道内的浆液供给(载持)。

也就是说，在现有技术的催化剂载体的密封结构中，能够对圆形、椭圆形等没有角部的形状的催化剂载体进行密封，难以牢固地密闭四棱柱、三棱柱这样的具有角部的催化剂载体的角部，根据浆液的供给压力，浆液有可能从角部漏出。

与此相对，在本发明的第一实施方式的催化剂固定装置1中，由于利用密封材5维持催化剂载体2与设置框3的连接部的密闭，所以，例如能够维持多棱柱状的催化剂载体2的角部处的密闭，并确保被导入到催化剂载体2的通道内的浆液量的定量性。

特别是，通过以沿着催化剂载体2的角部的方式设置夹持件6和夹持件8，并在催化剂载体2与夹持件6之间(及催化剂载体2与夹持件8之间)设置能够压缩70％以上的密封材5，从而能够抑制催化剂载体2的角部处的浆液的漏出。同样地，通过以沿着催化剂载体2的角部的方式设置夹持件6和夹持件9(此外还有夹持件7和夹持件8、9)，从而能够抑制催化剂载体2的角部处的浆液的漏出。

另外，通过用夹持件6～9压缩密封材5，能够进行催化剂载体2的固定及密闭，所以，容易将催化剂载体2向设置框3固定，在催化剂载体2的通道中覆盖浆液的作业变得容易。另外，通过将催化剂载体2与设置框3之间密闭，浆液向催化剂载体2的导入变得容易，特别是，在向催化剂载体2导入高粘度的浆液时，作业效率提高。

[第二实施方式]

本发明的第二实施方式的催化剂固定装置是在本发明的第一实施方式的催化剂固定装置1中设置有推压各夹持件6～9的缸体的装置。因此，对与第一实施方式的催化剂固定装置1相同的结构标注相同的附图标记，并详细说明不同的地方。

如图2所示，本发明的第二实施方式的催化剂固定装置11具有：台4，所述台4具有连接催化剂载体2的设置框3；密封材5，所述密封材5围绕催化剂载体2与设置框3的连接部；夹持件6～9，所述夹持件6～9向催化剂载体2方向压缩密封材5；以及缸体12～15(例如相当于压接单元)，所述缸体12～15推压夹持件6～9。此外，虽然未图示，但在台4的与设置有设置框3的面相反的一侧的面上设置有催化剂供给部10，所述催化剂供给部10将包含催化剂成分的液体导入到催化剂载体2的通道。

缸体12～15与各夹持件6～9对应地设置，向催化剂载体2(及设置框3)方向推压夹持件6～9。

具体地说明利用本发明的第二实施方式的催化剂固定装置11向催化剂载体2的通道供给浆液的工序。

首先，将厚度为30mm的密封材5配置于设置框3，并将催化剂载体2设置于设置框3。然后，用夹持件6～9向催化剂载体2方向压缩密封材5，并且用缸体12～15推压夹持件6～9。通过如上所述压缩密封材5，密封材5的厚度成为6～9mm。也就是说，通过用夹持件6～9(及缸体12～15)充分压缩(压缩率为70％以上，更优选80％以上)密封材5，密封材5内部的气泡被压扁而成为水密体，能够沿着催化剂载体2的外形进行密闭。通过如上所述压缩密封材5，密封材5作为催化剂载体2与夹持件6～9之间的密封及固定维持体发挥功能。

在将催化剂载体2固定于设置框3后，从催化剂供给部10向催化剂载体2的通道内注入(或吸引)浆液。此外，在催化剂载体2的上部设置有包围催化剂载体2的上部外周的带或帽以免浆液溢出。

在将浆液导入到催化剂载体2的通道内后，松开缸体12～15(及夹持件6～9)，从设置框3拆下催化剂载体2。

根据以上那样的本发明的第二实施方式的催化剂固定装置11，与第一实施方式的催化剂固定装置1同样地，可以抑制浆液从催化剂载体2与设置框3的连接部漏出。其结果是，能够仅向催化剂载体2的通道内进行浆液供给(载持)，能够确保被导入到通道内的浆液量的定量性。

特别是，由于通过设置缸体12～15使得密封材5的压缩压力变大，所以催化剂载体2与设置框3的密封及固定变得更可靠。另外，由于能够增大密封材5的厚度，所以能够使催化剂载体2与设置框3的密封更可靠。

此外，在实施方式的说明中，示出并说明了本发明的优选方案，但本发明的催化剂固定装置及催化剂固定方法并不限定于实施方式，能够在无损发明的特征的范围内适当进行设计变更，进行设计变更而得到的形态也属于本发明的技术范围。

例如，本发明的密封材(密封结构)也可以采用不仅应用于催化剂载体的下端部也应用于上端部的形态。并且，通过将本发明的密封材(密封结构)应用于催化剂载体的两端，能够防止催化剂载体的各端部处的浆液漏出。

另外，密封材优选为一体的部件，但也能够使用分割而配置的密封材。

另外，夹持件及缸体的形状及数量并不限定于实施方式，可根据催化剂载体的截面(与通道的延伸方向垂直的方向的截面)形状适当变更。例如，在催化剂载体的截面为圆或椭圆的情况下，夹持件的形状也以沿着催化剂载体的曲面的方式形成。