特表 2024-530445 触媒活性のコーティング剤でのハニカム体のコーティングを改善する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-21

(54)【発明の名称】触媒活性のコーティング剤でのハニカム体のコーティングを改善する方法

(51)【国際特許分類】

   B01J 37/02 20060101AFI20240814BHJP

   B01J 35/57 20240101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

B01J37/02 301D

B01J35/57 311Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024505186

(86)(22)【出願日】2022-07-15

(85)【翻訳文提出日】2024-01-26

(86)【国際出願番号】 EP2022069901

(87)【国際公開番号】W WO2023006452

(87)【国際公開日】2023-02-02

(31)【優先権主張番号】102021208131.2

(32)【優先日】2021-07-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】519031896

【氏名又は名称】ヴィテスコ テクノロジーズ ゲー・エム・ベー・ハー

【氏名又は名称原語表記】Ｖｉｔｅｓｃｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓｓｔｒａｓｓｅ １２，９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】オスワルト ホルツ

(72)【発明者】

【氏名】ダーフィト オーデンタール

【テーマコード（参考）】

4G169

【Ｆターム（参考）】

4G169AA08

4G169BA17

4G169CA03

4G169DA06

4G169EA24

4G169FA04

4G169FA06

4G169FB23

4G169FB79

(57)【要約】

本発明は、排ガスを後処理する装置を製造して、この装置内に設けられたハニカム体（１）を触媒活性の表面コーティング剤でコーティングする方法であって、ハニカム体（１）は、少なくとも部分的に構造化された金属製の複数のシートから形成されており、これらのシートは互いに積み重ねられて巻き上げられており、これによってハニカム体は、主通流方向に沿って通流可能な複数の流路を形成しており、ハニカム体は内側シェル（２）内に収容されこの内側シェル（２）に持続的に結合されており、内側シェル（２）は、ハウジングとして働く外側シェル（６）内に配置されこの外側シェル（６）に持続的に結合されており、ハニカム体（１）により形成された流路内への触媒活性のコーティング剤の供給に先だって、外側シェル（６）と、この外側シェル（６）内に配置された構成要素との間に形成された１つ以上の空隙（７）を充填剤（８）によって埋め尽くす、方法に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

排ガスを後処理する装置を製造して、該装置内に設けられたハニカム体（１）を触媒活性の表面コーティング剤でコーティングする方法であって、前記ハニカム体（１）は、少なくとも部分的に構造化された金属製の複数のシートから形成されており、該シートは互いに積み重ねられて巻き上げられており、これによって前記ハニカム体は、主通流方向に沿って通流可能な複数の流路を形成しており、前記ハニカム体は内側シェル（２）内に収容され該内側シェル（２）に持続的に結合されており、該内側シェル（２）は、ハウジングとして働く外側シェル（６）内に配置され該外側シェル（６）に持続的に結合されている、方法において、
前記ハニカム体（１）により形成された前記流路内への触媒活性のコーティング剤の供給に先だって、前記外側シェル（６）と、該外側シェル（６）内に配置された構成要素との間に形成された１つ以上の空隙（７）を充填剤（８）によって埋め尽くすことを特徴とする、方法。

【請求項2】

前記充填剤（８）はゲル状の有機材料であることを特徴とする、請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記充填剤（８）を前記空隙（７）内に供給し、その後、前記装置を後続の熱処理、例えば乾燥または仮焼に供することを特徴とする、請求項１または２記載の方法。

【請求項4】

前記充填剤（８）を前記触媒活性のコーティング剤の供給後に前記空隙（７）から除去することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。

【請求項5】

前記充填剤（８）を熱的なプロセスによって前記空隙（７）から除去することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。

【請求項6】

前記空隙（７）を埋め尽くすことを、前記触媒活性のコーティング剤を供給する供給箇所に近い方の開放横断面が前記充填剤（８）によって閉鎖されるように行うことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排ガスを後処理する装置を製造して、この装置内に設けられたハニカム体を触媒活性の表面コーティング剤でコーティングする方法であって、ハニカム体は、少なくとも部分的に構造化された金属製の複数のシートから形成されており、これらのシートは互いに積み重ねられて巻き上げられており、これによってハニカム体は、主通流方向に沿って通流可能な複数の流路を形成しており、ハニカム体は内側シェル内に収容されこの内側シェルに持続的に結合されており、内側シェルは、ハウジングとして働く外側シェル内に配置されこの外側シェルに持続的に結合されている、方法に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の排ガス後処理のための触媒用のハニカム体は、主通流方向に沿って通流可能な複数の流路を有している。ハニカム体、特に金属から成るハニカム体は、平滑なかつ／または少なくとも部分的に構造化された多数の金属シートによって形成されており、これらの金属シートが互いに積み重ねられて巻き上げられ、最終的なハニカム体が形成される。金属シートから形成された基材は、安定化および機械的な外的要因に対する防護のためにハウジング内に挿入され、このハウジングに持続的に結合される。

【0003】

ハウジングは、最も単純な事例では、基材を内部に収容するように構成された管によって形成されている。ハウジングの別の機能は、ハニカム体の通流を保証して、特にハニカム体外での排ガスの流過を回避することである。

【0004】

ハウジング内への基材の固定は、１つには、持続的に生じていなければならず、同時にハウジングは可能な限り軽量ひいては肉薄に構成されていることが求められる。触媒の幾つかの実施形態は、基材を直接収容する内側シェルを有している。この場合、この内側シェルは、適切な支持部を介してハウジングまたは外側シェルに支持されている。

【0005】

先行技術における装置には、特に、触媒の個々の要素の間、例えば内側シェルと外側シェルとの間に空隙が生じてしまうという欠点がある。この空隙は、触媒活性の材料、いわゆるウォッシュコートでの基材のコーティング時に、この材料によって閉塞されてしまうことがある。作動中の機械的な振動と熱的な影響とによって、空隙内に固着されたこの材料が分離し、これによって、排ガス後処理のため下流側に配置された構成要素の損傷および／または触媒不活性が生じてしまう。

【0006】

さらに、間隙内に供給されたウォッシュコートはハニカム体での触媒反応に関与せず、ひいては機能しないという欠点がある。したがって、本来、ハニカム体をコーティングするために実際に必要となるウォッシュコートの量は少ない。ウォッシュコートが高価な貴金属を含んでいると、不必要な大量消費は特に欠点となってしまう。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、本発明の課題は、ハウジング内のハニカム体を必要最低限の量のウォッシュコートで可能な限り正確にコーティングし、特に、触媒反応に関与しない領域へのウォッシュコートの供給を回避することを可能にする方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

方法に関する課題は、請求項１の特徴を有する方法によって解決される。

【0009】

本発明の一実施例は、排ガスを後処理する装置を製造して、この装置内に設けられたハニカム体を触媒活性の表面コーティング剤でコーティングする方法であって、ハニカム体は、少なくとも部分的に構造化された金属製の複数のシートから形成されており、これらのシートは互いに積み重ねられて巻き上げられており、これによってハニカム体は、主通流方向に沿って通流可能な複数の流路を形成しており、ハニカム体は内側シェル内に収容されこの内側シェルに持続的に結合されており、内側シェルは、ハウジングとして働く外側シェル内に配置されこの外側シェルに持続的に結合されており、ハニカム体により形成された流路内への触媒活性のコーティング剤の供給に先だって、外側シェルと、この外側シェル内に配置された構成要素との間に形成された１つ以上の空隙を充填剤によって埋め尽くす、方法に関する。

【0010】

外側シェル内に持続的に収容された内側シェル内にハニカム体を備えた装置を製造するための基本的な方法は、先行技術に基づき公知である。基材は、少なくとも部分的に構造化された金属シートを互いに積み重ね、次いで、こうして形成された積層体を１つ以上の心棒の周りに巻き上げることによって形成される。ハニカム体の基材は、内側シェル内に挿入された後、例えばろう接プロセスによって内側シェルに結合される。

【0011】

内側シェルは、好適には極めて肉薄に構成されており、実質的に基材を安定させる働きをし、これによって、基材が展開しないかまたは扇状に拡がらないようになっている。

【0012】

その後、ハニカム体は、環境に対する閉鎖体として働く、外側シェルにより形成されたハウジング内に挿入され、このハウジングに持続的に、例えばろう接によって結合される。外側シェルは内側シェルよりも大幅に肉厚であり、排ガスを流れ案内し、ハニカム体を機械的に保護し、排ガス後処理のための別の構成要素に取り付ける働きをする。

【0013】

特に内側シェルと外側シェルとの間には、誤差に基づきまたは単純に個々の構成部材のジオメトリに基づき、間隙が形成されてしまう。通常、内側シェルと外側シェルとの間には、周方向で全周にわたって延在する間隙が生じる。この場合、空隙は、内側シェルと外側シェルとが接触している近くの一部区分に沿ってのみ軸線方向で規則的に延在している。こういった空隙は、外側シェル内に閉じ込められた容積である排気ガス流れ区間からのアクセスが可能となる中空室を形成している。

【0014】

基材をコーティングするために、コーティング材料が、例えば、正圧によって基材の流路に押し通されるかまたは負圧によって基材の流路に吸い通される。これによって、流路の表面がコーティングされ、ひいては、排ガスとの化学反応が生じる触媒活性の表面が提供される。コーティング材料の供給によって、基材の外側の構造にもコーティング材料の供給が生じてしまい、特にコーティング材料が、形成された空隙内に侵入して、そこにとどまってしまう。これによって、１つには、装置内にとどまるコーティング材料の量が大幅に増加し、さらに、作動中にコーティング材料が空隙から分離してしまう。これによって、コーティング材料が排ガス流内で連行され、場合により、流れ方向で見て下流側に配置された排ガス後処理のための構成要素に損傷を与える。特に、触媒活性の材料が、別のハニカム体における別種の触媒活性の材料に接触すると、いわゆる被毒が生じてしまう。この場合、下流側に配置された触媒を完全にまたは少なくとも部分的に破壊する化学反応が生じてしまう。したがって、触媒活性のコーティング材料が、コーティングのために設けられていない領域に堆積することが緊急に回避されなければならない。

【0015】

空隙内へのコーティング材料の侵入を阻止するために、空隙が、コーティング材料の供給に先だって充填剤で埋め尽くされる。この充填剤は、例えば注入ニードルによって間隙内に供給されてよい。

【0016】

充填剤は、コーティング材料の供給によって押し退けられず、自然と空隙から流出しないかまたは空隙から吸い出されないほどに、空隙内で極めて硬化させられている。

【0017】

充填剤は、好適には、外側シェルの外側から開口を通して空隙内に供給されてよい。代替的には、充填剤は、外側シェルの開放した横断面から空隙内に直接供給されてよい。

【0018】

充填剤がゲル状の有機材料であると特に有利である。ゲル状の有機材料は、充填剤が空隙内に直接注入されることにより、空隙全体を迅速かつ簡単に埋め尽くすことができることを保証するのに有利である。充填剤は、好適には、空隙内への注入を可能にする材料特性を有している。さらに、充填剤は、空隙の内部で十分な強度を達成するように形成されているため、充填剤を簡単には空隙から吸い出すことができないかまたは押し出すことができないようになっている。

【0019】

また、充填剤を間隙内に供給し、その後、装置を後続の熱処理、例えば乾燥または仮焼に供しても有利である。このことは、乾燥または仮焼によって、装置の明らかな温度上昇が達成され、充填剤は、好適には、制限された熱安定性を有しているため、ある程度の温度作用以降もはや安定していないかまたは完全に溶解するので有利である。

【0020】

好適な実施例は、充填剤を触媒活性のコーティング剤の供給後に空隙から除去することを特徴としている。このことは、充填剤を装置の作動開始前に除去するために有利である。さもないと、作動中に充填剤が機械的な負荷および熱的な相互作用のもとで空隙から分離してしまう恐れがある。そして、流路が詰まってしまうかまたは排ガス系統内の構成要素が損傷してしまう。

【0021】

また、充填剤を熱的なプロセスによって空隙から除去しても好適である。このことは、ハニカム体または装置全体が、通常、複数回のプロセスステップを通過し、これらのプロセスステップにおいて、大幅に高められた温度がハニカム体または装置全体に作用するので有利である。したがって、付加的な作業ステップを設けることなく、充填剤が、この充填剤にとって臨界的な温度を上回って加熱され、これによって充填剤が溶解することを保証することができる。

【0022】

さらに、空隙を埋め尽くすことを、触媒活性のコーティング剤を供給する供給箇所に近い方の開放横断面が充填剤によって閉鎖されるように行うと有利である。このことは、コーティング材料が空隙内に決して固着し得ないことを保証するために特に重要である。これは、開放横断面の閉鎖によって保証されている。

【0023】

好適な構成では、充填剤は、供給後に膨張し、場合により、供給された充填剤の量の一部が空隙から膨れ出るように構成されていてよく、これによって、コーティング材料が空隙に進入することができないことが保証される。

【0024】

本発明の有利な改良形態は、従属請求項および以下の図面の説明に記載してある。

【0025】

以下に、本発明を一実施例に基づき図面を参照しながら詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】外側シェル内に収容されたハニカム体の断面図であり、このハニカム体の内側シェルと外側シェルとの間に形成された空隙が充填剤で埋め尽くされている。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１には、排ガス後処理のための装置が断面図で示してある。中央には、金属製の基材から形成されたハニカム体１が配置されている。このハニカム体１は内側シェル２内に収容されている。この内側シェル２は基材を位置固定し、扇形への拡がりおよび展開を防護すると同時に基材を機械的な影響に対して防護している。この構造形態のハニカム体は、先行技術において多種多様な形態で公知である。

【0028】

図１において、ハニカム体１の上流側には、支持ピン４を介してハニカム体１に結合された加熱ディスク３が配置されている。この加熱ディスク３は、図示の電気的なフィードスルー５を介して電圧源に接続されており、したがって、通電されてよい。これによって、昇温が達成される。

【0029】

ハニカム体１は、その内側シェル２でもって外側シェル６内に挿入されており、この外側シェル６に持続的に、例えばろう接によって結合されている。外側シェル６と内側シェル２との間には、空隙７が形成されている。この空隙７は、構成部材ジオメトリに基づき意図的に生じさせることもあれば、構成部材同士の間の誤差に基づき形成されることもある。また、空隙は基本的に装置の全ての構成要素の間にも想定される。

【0030】

空隙７は、図１の実施例では、充填剤８によって埋め尽くされているため、特に加熱ディスク３に近い方の側から空隙７内には何も侵入することができない。

【0031】

ハニカム体１の基材をコーティングするウォッシュコートは、例えば、正圧によってハニカム体に押し込まれ、かつ／または負圧によってハニカム体に引き通される。また、ハニカム体１はウォッシュコートによってフラッシングされてもよい。これら全てのプロセスでは、空隙が閉鎖されていないと、ウォッシュコートが空隙７内に侵入してしまう蓋然性が極めて高い。

【0032】

充填剤は、例えば注入ニードルによって的確に空隙７内に供給され、これによって、この空隙７を埋め尽くし、特に開放した横断面を埋め尽くすことができる。

【0033】

図１の実施例は、特に限定的な特徴を有するものではなく、本発明の思想を明示するために用いられる。

【符号の説明】

【0034】

０１ ハニカム体
０２ 内側シェル
０３ 加熱ディスク
０４ 支持ピン
０５ 電気的なフィードスルー
０６ 外側シェル
０７ 空隙
０８ 充填剤

【図1】

【手続補正書】

【提出日】2024-01-26

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

排ガスを後処理する装置を製造して、該装置内に設けられたハニカム体（１）を触媒活性の表面コーティング剤でコーティングする方法であって、前記ハニカム体（１）は、少なくとも部分的に構造化された金属製の複数のシートから形成されており、該シートは互いに積み重ねられて巻き上げられており、これによって前記ハニカム体は、主通流方向に沿って通流可能な複数の流路を形成しており、前記ハニカム体は内側シェル（２）内に収容され該内側シェル（２）に持続的に結合されており、該内側シェル（２）は、ハウジングとして働く外側シェル（６）内に配置され該外側シェル（６）に持続的に結合されている、方法において、
前記ハニカム体（１）により形成された前記流路内への触媒活性のコーティング剤の供給に先だって、前記外側シェル（６）と、該外側シェル（６）内に配置された構成要素との間に形成された１つ以上の空隙（７）を充填剤（８）によって埋め尽くすことを特徴とする、方法。

【請求項2】

前記充填剤（８）はゲル状の有機材料であることを特徴とする、請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記充填剤（８）を前記空隙（７）内に供給し、その後、前記装置を後続の熱処理、例えば乾燥または仮焼に供することを特徴とする、請求項１または２記載の方法。

【請求項4】

前記充填剤（８）を前記触媒活性のコーティング剤の供給後に前記空隙（７）から除去することを特徴とする、請求項１記載の方法。

【請求項5】

前記充填剤（８）を熱的なプロセスによって前記空隙（７）から除去することを特徴とする、請求項１記載の方法。

【請求項6】

前記空隙（７）を埋め尽くすことを、前記触媒活性のコーティング剤を供給する供給箇所に近い方の開放横断面が前記充填剤（８）によって閉鎖されるように行うことを特徴とする、請求項１記載の方法。

【国際調査報告】