(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチステーションコーターシステムであって、
未処理重量測定ステーションと、
第一の触媒基材コーティングステーションと、
第一の湿潤重量測定ステーションと、
第一のインライン焼成装置モジュールと、
第一の焼成重量測定ステーションと
を備え、
前記未処理重量測定ステーションでは、基材の初期重量が測定され、
前記第一の触媒基材コーティングステーションでは、第一の触媒コーティングおよび第一のキャリア液体を含む第一のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入され、
前記第一の湿潤重量測定ステーションでは、基材の第一の湿潤重量が測定され、
前記インライン焼成装置モジュールでは、加熱流体が基材中に導入されて、第一の焼成温度で第一の触媒コーティングが焼成され、
前記第一の焼成重量測定ステーションでは、基材の焼成重量が測定され、
さらに、前記マルチステーションコーターシステムは
第一の湿潤重量測定ステーションに続く、かつ第一のインライン焼成装置モジュールに先行する第一のマルチフェーズ乾燥ステーションと、
第一のマルチフェーズ乾燥ステーションに続く第一の冷却ステーションおよび第一の乾燥重量測定ステーションと
を備え、
前記第一のマルチフェーズ乾燥ステーションでは、第一のウェットコーティングの第一のキャリア液体が基材の長手方向のセルから少なくとも部分的に蒸発されて、ある温度を有する少なくとも実質的に乾燥された基材が作り出され、
前記第一の冷却ステーションおよび第一の乾燥重量測定ステーションでは、冷却ステーションで、実質的に乾燥された基材の温度が低下し、かつ乾燥重量測定ステーションで、堆積された第一の触媒コーティングを含有する基材の第一の乾燥重量が測定される、
前記マルチステーションコーターシステム。
【請求項２】
さらに、
第二の触媒基材コーティングステーションと、
第二の湿潤重量測定ステーションと、
第二のマルチフェーズ乾燥ステーションと
を備え、
前記第二の触媒基材コーティングステーションでは、第二の触媒コーティングおよび第二のキャリア液体を含む第二のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入され、
前記第二の湿潤重量測定ステーションでは、第二のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入された後に基材の第二の湿潤重量が測定され、
前記第二のマルチフェーズ乾燥ステーションでは、第二のウェットコーティングの第二のキャリア液体が基材の長手方向のセルから少なくとも部分的に蒸発されて、少なくとも実質的に乾燥された基材が作り出される、
請求項１記載のマルチステーションコーターシステム。
【請求項３】
第一のウェットコーティングが基材の長手方向のセルの一部をコーティングし、基材が反転されてその後に第二のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入され、かつ第二のウェットコーティングが、第一のウェットコーティングによってコーティングされていない基材の長手方向のセルの少なくとも一部をコーティングする、請求項２記載のマルチステーションコーターシステム。
【請求項４】
さらに、
第一のインライン焼成装置モジュールに続く第二の冷却ステーションと、
第三の冷却ステーションと
を備え、
前記第二の冷却ステーションでは、基材の温度が、焼成温度と室温との間の中間温度に低下し、
前記第三の冷却ステーションでは、基材の温度が、中間温度から室温にさらに低下する、
請求項２記載のマルチステーションコーターシステム。
【請求項５】
さらに、
第三の冷却ステーションに続く第三の触媒基材コーティングステーションと、
第三の湿潤重量測定ステーションと、
第三の湿潤重量測定ステーションに続く第三のマルチフェーズ乾燥ステーションと
を備え、
前記第三の触媒基材コーティングステーションでは、第三の触媒コーティングおよび第三のキャリア液体を含む第三のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入され、
前記第三の湿潤重量測定ステーションでは、基材の第三の湿潤重量が測定され、
前記第三のマルチフェーズ乾燥ステーションでは、第三のウェットコーティングの第三のキャリア液体の少なくとも一部が基材の長手方向のセルから蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出される、
請求項４記載のマルチステーションコーターシステム。
【請求項６】
さらに、
第四の触媒基材コーティングステーションと、
第四の湿潤重量測定ステーションと、
第四の湿潤重量測定ステーションに続く、かつ第一の焼成装置モジュールに先行する第四のマルチフェーズ乾燥ステーションと
を備え、
前記第四の触媒基材コーティングステーションでは、第四の触媒コーティングおよび第四のキャリア液体を含む第四のウェットコーティングが基材中に導入され、
前記第四の湿潤重量測定ステーションでは、基材の第四の湿潤重量が測定され、
前記第四のマルチフェーズ乾燥ステーションでは、第四のウェットコーティングの第四のキャリア液体の少なくとも一部が基材の長手方向のセルから蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出される、
請求項５記載のマルチステーションコーターシステム。
【請求項７】
第三のウェットコーティングが基材の長手方向のセルの一部をコーティングし、基材が反転されてその後に第四のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入され、かつ第四のウェットコーティングが、第三のウェットコーティングによってコーティングされていない基材の長手方向のセルの少なくとも一部をコーティングする、請求項６記載のマルチステーションコーターシステム。
【請求項８】
さらに、少なくとも第一の湿潤重量測定ステーションおよび第一の乾燥重量測定ステーションと電気的に通信されている制御装置を備え、ここで、基材の初期重量が、基材の第一の湿潤重量と比較され、かつ基材の初期重量と基材の湿潤重量の差が意図された値の範囲外にあって規格外の基材を焼成することが回避されるべき場合、基材は第一のインライン焼成装置モジュール中に挿入されない、請求項１から７までのいずれか１項記載のマルチステーションコーターシステム。
【請求項９】
さらに、
装填ステーションと、
先行するモジュール式ステーションから後続のモジュール式ステーションに基材を連続して移動させる搬送機構と
を備え、
前記装填ステーションでは、複数のセルを含む基材が、少なくとも１つの触媒基材コーティングステーション中に装填され、
前記搬送機構では、装填ステーションで導入された基材が、先行するモジュール式ステーションから後続のモジュール式ステーションに７秒毎〜１０秒毎の範囲で搬送される、
請求項１から７までのいずれか１項記載のマルチステーションコーターシステム。
【請求項１０】
マルチステーションコーターシステムであって、
未処理重量測定ステーションと、
第一のボトムコートステーションと、
第一の湿潤重量測定ステーションと、
第一の精密乾燥ステーションと、
第二のボトムコートステーションと、
第二の精密乾燥ステーションと、
第一のインライン焼成装置モジュールと、
第一の焼成重量測定ステーションと
を備え、
前記未処理重量測定ステーションでは、基材の初期重量が測定され、
前記第一のボトムコートステーションでは、第一の触媒コーティングおよび第一のキャリア液体を含む第一のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入され、
前記第一の湿潤重量測定ステーションでは、基材の第一の湿潤重量が測定され、
前記第一の精密乾燥ステーションでは、第一のウェットコーティングのキャリア液体が基材の長手方向のセルから少なくとも部分的に蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出され、
前記第二のボトムコートステーションでは、第二の触媒コーティングおよび第二のキャリア液体を含む第二のウェットコーティングが、少なくとも部分的に乾燥された基材の長手方向のセル中に導入され、
前記第二の精密乾燥ステーションでは、第二のウェットコーティングの第二のキャリア液体が基材のセルから少なくとも部分的に蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出され、
前記第一のインライン焼成装置モジュールでは、加熱流体が基材中に導入されて、第一および第二の触媒コーティングが焼成され、
前記第一の焼成重量測定ステーションでは、基材の焼成重量が測定される、
前記マルチステーションコーターシステム。
【請求項１１】
さらに、
少なくとも１つの精密乾燥ステーションに続く、かつ第一のインライン焼成装置モジュールに先行する第一の中間乾燥ステーションと、
少なくとも１つの精密乾燥ステーションに続く、かつ第一のインライン焼成装置モジュールに先行する第二の中間乾燥ステーションと、
少なくとも１つの精密乾燥ステーションに続く、かつ第一のインライン焼成装置モジュールに先行する第三の中間乾燥ステーションと、
第一の精密乾燥ステーションに続く、かつ第二のボトムコートステーションに先行する第一の最終乾燥ステーションと、
第二の精密乾燥ステーションに続く、かつ第一のインライン焼成装置モジュールに先行する第二の最終乾燥ステーションと
を備え、
前記第一の中間乾燥ステーションでは、少なくとも１つのウェットコーティングの少なくとも１つのキャリア液体の少なくとも一部が基材の長手方向のセルから蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出され、
前記第二の中間乾燥ステーションでは、少なくとも１つのウェットコーティングの残留するキャリア液体の少なくとも一部が基材の長手方向のセルから蒸発されて、実質的に乾燥した基材が作り出され、
前記第三の中間乾燥ステーションでは、少なくとも１つのウェットコーティングの残留するキャリア液体の少なくとも一部が基材の長手方向のセルから蒸発されて、乾燥した基材が作り出され、
前記第一の最終乾燥ステーションでは、第一のウェットコーティングの残留するキャリア液体が基材の長手方向のセルから蒸発されて、乾燥した基材が作り出され、
前記第二の最終乾燥ステーションでは、第二のウェットコーティングのキャリア液体が基材の長手方向のセルから蒸発されて、乾燥した基材が作り出される、
請求項１０記載のマルチステーションコーターシステム。
【請求項１２】
さらに、
第三の触媒基材コーティングステーションと、
第二の湿潤重量測定ステーションと、
第三の精密乾燥ステーションと、
第四の触媒基材コーティングステーションと、
第四の精密乾燥ステーションと、
第二のインライン焼成装置モジュールと、
を備え、
前記第三の触媒基材コーティングステーションでは、第三の触媒コーティングおよび第三のキャリア液体を含む第三のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入され、
前記第二の湿潤重量測定ステーションでは、基材の湿潤重量が測定され、
前記第三の精密乾燥ステーションでは、第三のウェットコーティングのキャリア液体が基材の長手方向のセルから少なくとも部分的に蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出され、
前記第四の触媒基材コーティングステーションでは、第四の触媒コーティングおよび第四のキャリア液体を含む第四のウェットコーティングが、少なくとも部分的に乾燥された基材の長手方向のセル中に導入され、
前記第四の精密乾燥ステーションでは、第四のウェットコーティングの第四のキャリア液体が基材の長手方向のセルから少なくとも部分的に蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出され、
前記第二のインライン焼成装置モジュールでは、加熱流体が基材中に導入されて、第三および第四の触媒コーティングが焼成される、
請求項１１記載のマルチステーションコーターシステム。
【請求項１３】
さらに、
第三の中間乾燥ステーションと、
第四の中間乾燥ステーションと、
第三の最終乾燥ステーションと、
第四の最終乾燥ステーションと、
第三のインライン焼成装置モジュールと、
第一の冷却ステーションと、
第二の冷却ステーションと
を備え、
前記第三の中間乾燥ステーションでは、任意のウェットコーティングのキャリア液体の少なくとも一部が基材の長手方向のセルから蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出され、
前記第四の中間乾燥ステーションでは、任意のウェットコーティングの残留するキャリア液体の少なくとも一部が基材の長手方向のセルから蒸発されて、実質的に乾燥した基材が作り出され、
前記第三の最終乾燥ステーションでは、任意のウェットコーティングの残留するキャリア液体が基材の長手方向のセルから蒸発されて、乾燥した基材が作り出され、
前記第四の最終乾燥ステーションでは、任意のウェットコーティングのキャリア液体が基材のセルから蒸発されて、乾燥した基材が作り出され、
前記第三のインライン焼成装置モジュールでは、加熱流体が、乾燥された基材中に導入されて、堆積された触媒コーティングが焼成温度で焼成されて、ある温度を有する焼成された基材が作り出され、
前記第一の冷却ステーションでは、焼成された基材の温度が、焼成温度と室温との間の中間温度に低下し、
前記第二の冷却ステーションでは、焼成された基材の中間温度が室温にさらに低下する、
請求項１２記載のマルチステーションコーターシステム。
【請求項１４】
モジュール式のマルチステーションコーターシステムであって、
モジュール式の未処理重量測定ステーションと、
少なくとも１つのモジュール式のコーティングステーションと、
少なくとも１つの湿潤重量測定ステーションと、
少なくとも１つのモジュール式のインライン焼成装置ステーションと、
を備え、
前記モジュール式の未処理重量測定ステーションでは、基材の初期重量が測定され、
前記少なくとも１つのモジュール式のコーティングステーションでは、ウェットコーティングが基材の複数のセル中に導入され、
前記少なくとも１つの湿潤重量測定ステーションでは、導入されたウェットコーティングを有する基材の重量が測定され、
前記少なくとも１つのモジュール式のインライン焼成装置ステーションでは、基材の複数のセル中に導入されたウェットコーティングが焼成され、
前記モジュール式のインライン焼成装置ステーションが、加熱流体を３５０℃〜５５０℃の範囲の温度で７秒〜１５秒の範囲の時間にわたって基材中に導入して、ウェットコーティングを焼成する、
前記モジュール式のマルチステーションコーターシステム。
【請求項１５】
さらに、
少なくとも１つの湿潤重量測定ステーションに続く、かつ少なくとも１つのモジュール式のインライン焼成装置ステーションに先行する少なくとも１つの乾燥ステーションを備え、ここで、基材はある温度を有し、かつ少なくとも１つの乾燥ステーションは、ウェットコーティングの液体キャリアを蒸発させながら、基材の温度を２１０℃以下の温度に上昇させる、請求項１４記載のモジュール式のマルチステーションコーターシステム。
【請求項１６】
さらに、
少なくとも１つのモジュール式の焼成重量測定ステーションと、
モジュール式ステーション間で基材を連続して運ぶ搬送機構と
を備え、
前記少なくとも１つのモジュール式の焼成重量測定ステーションでは、基材の焼成重量が測定され、
前記モジュール式ステーション間で基材を連続して運ぶ搬送機構では、モジュール式のマルチステーションコーターシステムが、毎時３５０〜４５０のコートを塗布し、かつ毎時３５０〜４５０の基材を焼成する、
請求項１４記載のモジュール式のマルチステーションコーターシステム。
【請求項１７】
モジュール式のマルチステーションコーターシステムが、モジュール式のマルチステーションコーターシステムの各ステーションを基材が占有している場合、２つのボトムコートおよび２つのトップコートを有する１つの焼成された基材を８秒毎〜１０秒毎に作り出す、請求項１４または１５記載のモジュール式のマルチステーションコーターシステム。
【請求項１８】
計量されたコーティングを基材に塗布する装置であって、
圧力コンパートメントおよび格納コンパートメントを備える基材収容部と、
調節可能な圧力でガスを供給する、圧力コンパートメントと動作が関連付けられており、かつ圧力コンパートメントと流体連通している加圧ガス供給源と、
圧力コンパートメントに送出されるガスの圧力を調節する加圧ガス供給源と動作が関連付けられた圧力制御装置と、
ウェットコーティングを供給する、格納コンパートメントと動作が関連付けられており、かつ格納コンパートメントと流体連通している触媒コーティング供給源と
を備え、
前記基材収容部では、圧力コンパートメントおよび格納コンパートメントは、基材に嵌合するように、かつ閉位置にあるときは基材と流体密封シールを形成するように構成および寸法決定されており、
前記加圧ガス供給源では、加圧ガスが圧力コンパートメントに送出され、
前記触媒コーティング供給源では、ウェットコーティングが格納コンパートメントに送出される、
前記装置。
【請求項１９】
さらに
圧力コンパートメントと動作が関連付けられた圧力センサーと、圧力コンパートメント内のガス圧力を測定し、かつフィードバック信号を圧力制御装置に供給する加圧ガス供給源とを備える、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
加圧ガス供給源が、圧縮機、ガスシリンダーまたは内部ガスラインであり、かつ圧力制御装置が、加圧ガス供給源および圧力コンパートメントと動作が関連付けられており、かつ加圧ガス供給源および圧力コンパートメントと流体連通している電子圧力制御弁である、請求項１８記載の装置。
【請求項２１】
基材が複数のセルを有し、かつ加圧ガス供給源が、複数の各セル上に所定の高さを有するスラリー柱の重量を支えるのに十分な圧力でガスを供給する、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
触媒コーティング供給源が、格納コンパートメント内に注入するための多量のウェットコーティングを供給するための触媒コーティングタンクと、コーティングタンクと動作が関連付けられており、かつコーティングタンクと流体連通しているウェットコーティングポンプと、格納コンパートメントと動作が関連付けられており、かつ格納コンパートメントと流体連通している注入ノズルとを備える、請求項１８から２１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２３】
さらに、格納コンパートメントに動作が関連付けられた流体量変換器を備え、ここで、流体量変換器は、格納コンパートメント内のウェットコーティングのコーティング流体量を検出する、請求項２２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明の原理および実施形態は、一般的に、連続的な触媒コーティング操作の一部としてコーティングを基材に塗布するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
発明の背景
触媒コンバーターは、排気ガスの有害成分を除去および／または変換するためのものとしてよく知られている。触媒コンバーターがこの目的のために様々な構造を有している一方で、構造の一形態は、触媒コーティングされた硬質の骨格を持つモノリシック基材またはハニカム型エレメントであって、これは高表面積を有する触媒コーティングされた本体を提供するために多数の長手方向のチャネルまたはセルを有する。この硬質のモノリシック基材は、セラミックおよび他の材料から組み立てられる。このような材料およびそれらの構造は、例えば、米国特許第３３３１７８７号明細書(US. Pat. No. 3,331,787)および同第３５６５８３０号明細書(US. Pat. No. 3,565,830)に記載されており、これらの各文献を参照により本明細書の一部として援用する。
【０００３】
モノリシックハニカム基材は、典型的には、入口端部および出口端部を有し、複数の互いに隣接するセルが、入口端部から出口端部まで基材本体の長さに沿って延在する。これらのハニカム基材は、典型的には、１平方インチあたり約１００〜６００個のセル数（ｃｐｓｉ）を有するが、１０ｃｐｓｉ〜１２００ｃｐｓｉの密度範囲を有することもできる。円形、正方形、三角形または六角形のセル形状を有するセルが、当技術分野で知られている。
【０００４】
開口面積率(open frontal area)は、表面積の５０％〜８５％を構成していてよく、かつセル壁厚さは、０．５〜１０ミル（１ミルは０．００１インチである）であってよい。セルはまた、約０．５ミル〜約６０ミル（０．０１２ｍｍ〜１．５ｍｍ）の範囲の厚さを有する壁によって互いに隔てられていてもよい。場合によっては、開口面積率は、２ミルのセル壁厚さを有する６００ｃｐｓｉの基材の場合、９１％にもなり得る。
【０００５】
基材のセル壁は、多孔質または非多孔質で、平滑または粗いものであってもよい。多孔質壁の場合、壁の平均孔径は、約０．１〜約１００ミクロンであってよく、かつ壁の孔隙率は、典型的には、約１０〜８５％の範囲にあってよい。
【０００６】
このようなモノリシック触媒基材は、基材のセル壁に堆積された１つ、２つ、またはそれより多い触媒コーティングを有することができる。触媒材料は、溶液中の溶解化合物としてまたはスラリー中の懸濁固形分として保持されることができる。キャリアおよびコーティングはセル中に導入されて、湿潤状態で壁に堆積し、次いで乾燥および焼成(calcine)されることができる。このコーティングプロセスは、溶液またはスラリーを意図された距離でセル中に吸い上げるために真空の使用を伴っており、ここで、キャリア液体が除去されたときに、意図された量の触媒材料が壁に付着し得る。このコーティングプロセスでは、同じ量の触媒材料を異なるセルの壁上に堆積させることができないか、または溶液もしくはスラリーを各セル中に均一な距離で吸い込ませることができない。加えて、コーティングされた触媒基材は、オーブン中でオフライン式に焼成されており、ここで、基材は、典型的には、高温ガスが基材の内外を通過しながら、オーブンを水平に通過する。高温でのオンライン式の焼成および乾燥は、乾燥と比較して焼成のためのより高い温度の必要性と、同じインラインコーティングおよび搬送速度を、製造ラインの速度を落とさずに維持するために必要な急速加熱によってもたらされる温度勾配とに起因する基材への熱衝撃の懸念から回避されていた。深さおよび装填量の均質性を高めながらも、モノリシック触媒基材をコーティングするのに必要な時間を減少させるためのコーティング操作の新規の方法およびプロセスを開発することが望ましいであろう。さらに、製造効率を改善するために触媒材料を焼成するオンライン式のプロセスを伴うことが望ましいであろう。
【０００７】
本発明の概要
様々な実施形態を以下に列挙する。以下に列挙される実施形態は、以下に列挙されるものだけに限らず、本発明の範囲に従った他の適切な組合せにおいても組み合わせられることができると理解されるであろう。
【０００８】
本発明の１つの態様は、未処理重量(raw weight)測定ステーションと、第一の触媒基材コーティングステーションと、第一の湿潤重量測定ステーションと、第一のインライン焼成装置モジュールと、第一の焼成重量測定ステーションとを備えるマルチステーションコーターシステムに関し、未処理重量測定ステーションでは、基材の初期重量が測定され、第一の触媒基材コーティングステーションでは、第一の触媒コーティングおよび第一のキャリア液体を含む第一のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入され、第一の湿潤重量測定ステーションでは、基材の第一の湿潤重量が測定され、第一のインライン焼成装置モジュールでは、加熱流体が基材中に導入されて、第一の焼成温度で第一の触媒コーティングが焼成され、第一の焼成重量測定ステーションでは、基材の焼成重量が測定される。
【０００９】
いくつかの実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、さらに、第一の湿潤重量測定ステーションに続く、かつ第一のインライン焼成装置モジュールに先行する第一のマルチフェーズ乾燥ステーション(multi-phase drying station)と、第一のマルチフェーズ乾燥ステーションに続く第一の冷却ステーションおよび第一の乾燥重量測定ステーションとを備え、第一のマルチフェーズ乾燥ステーションでは、第一のウェットコーティングの第一のキャリア液体が基材の長手方向のセルから少なくとも部分的に蒸発されて、ある温度を有する少なくとも実質的に乾燥された基材が作り出され、第一の冷却ステーションおよび第一の乾燥重量測定ステーションでは、冷却ステーションで、実質的に乾燥された基材の温度が低下し、かつ乾燥重量測定ステーションで、堆積された第一の触媒コーティングを含有する基材の第一の乾燥重量が測定される。
【００１０】
いくつのかの実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、さらに、第二の触媒基材コーティングステーションと、第二の湿潤重量測定ステーションと、第二のマルチフェーズ乾燥ステーションとを備え、第二の触媒基材コーティングステーションでは、第二の触媒コーティングおよび第二のキャリア液体を含む第二のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入され、第二の湿潤重量測定ステーションでは、第二のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入された後に基材の第二の湿潤重量が測定され、第二のマルチフェーズ乾燥ステーションでは、第二のウェットコーティングの第二のキャリア液体が基材の長手方向のセルから少なくとも部分的に蒸発されて、少なくとも実質的に乾燥された基材が作り出される。
【００１１】
いくつかの実施形態では、第一のウェットコーティングが、基材の長手方向のセルの一部をコーティングし、基材が反転されてその後に第二のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入され、かつ第二のウェットコーティングが、第一のウェットコーティングによってコーティングされていない基材の長手方向のセルの少なくとも一部をコーティングする。
【００１２】
いくつかの実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、さらに、第一のインライン焼成装置モジュールに続く第二の冷却ステーションと、第三の冷却ステーションとを備え、第二の冷却ステーションでは、基材の温度が、焼成温度と室温との間の中間温度に低下し、第三の冷却ステーションでは、基材の温度が、中間温度から室温にさらに低下する。
【００１３】
いくつかの実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、さらに、第三の冷却ステーションに続く第三の触媒基材コーティングステーションと、第三の湿潤重量測定ステーションと、第三の湿潤重量測定ステーションに続く第三のマルチフェーズ乾燥ステーションとを備え、第三の触媒基材コーティングステーションでは、第三の触媒コーティングおよび第三のキャリア液体を含む第三のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入され、第三の湿潤重量測定ステーションでは、基材の第三の湿潤重量が測定され、第三のマルチフェーズ乾燥ステーションでは、第三のウェットコーティングの第三のキャリア液体の少なくとも一部が基材の長手方向のセルから蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出される。
【００１４】
いくつかの実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、さらに、第四の触媒基材コーティングステーションと、第四の湿潤重量測定ステーションと、第四の湿潤重量測定ステーションに続く、かつ第一の焼成装置モジュールに先行する第四のマルチフェーズ乾燥ステーションとを備え、第四の触媒基材コーティングステーションでは、第四の触媒コーティングおよび第四のキャリア液体を含む第四のウェットコーティングが基材中に導入され、第四の湿潤重量測定ステーションでは、基材の第四の湿潤重量が測定され、第四のマルチフェーズ乾燥ステーションでは、第四のウェットコーティングの第四のキャリア液体の少なくとも一部が基材の長手方向のセルから蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出される。
【００１５】
いくつかの実施形態では、第三のウェットコーティングが基材の長手方向のセルの一部をコーティングし、基材が反転されてその後に第四のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入され、かつ第四のウェットコーティングが、第三のウェットコーティングによってコーティングされていない基材の長手方向のセルの少なくとも一部をコーティングする。
【００１６】
いくつかの実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、さらに、少なくとも第一の湿潤重量測定ステーションおよび第一の乾燥重量測定ステーションと電気的に通信されている制御装置を備え、ここで、基材の初期重量を、基材の第一の湿潤重量と比較し、かつ基材の初期重量と基材の湿潤重量の差が意図された値の範囲外にあって規格外の基材を焼成することが回避されるべき場合、基材は第一のインライン焼成装置モジュール中に挿入されない。
【００１７】
いくつの実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、さらに、装填ステーションと、先行するモジュール式ステーションから後続のモジュール式ステーションに基材を連続して移動させる搬送機構とを備え、装填ステーションでは、複数のセルを含む基材が、少なくとも１つの触媒基材コーティングステーション中に装填され、搬送機構では、装填ステーションで導入された基材が、先行するモジュール式ステーションから後続のモジュール式ステーションに約７秒毎〜約１０秒毎の範囲で搬送される。
【００１８】
本発明の別の態様は、未処理重量測定ステーションと、第一のボトムコートステーションと、第一の湿潤重量測定ステーションと、第一の精密(finesse)乾燥ステーションと、第二のボトムコートステーションと、第二の精密乾燥ステーションと、第一のインライン焼成装置モジュールと、第一の焼成重量測定ステーションとを備えるマルチステーションコーターシステムに関し、未処理重量測定ステーションでは、基材の初期重量が測定され、第一のボトムコートステーションでは、第一の触媒コーティングおよび第一のキャリア液体を含む第一のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入され、第一の湿潤重量測定ステーションでは、基材の第一の湿潤重量が測定され、第一の精密乾燥ステーションでは、第一のウェットコーティングのキャリア液体が基材の長手方向のセルから少なくとも部分的に蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出され、第二のボトムコートステーションでは、第二の触媒コーティングおよび第二のキャリア液体を含む第二のウェットコーティングが、少なくとも部分的に乾燥された基材の長手方向のセル中に導入され、第二の精密乾燥ステーションでは、第二のウェットコーティングの第二のキャリア液体が基材のセルから少なくとも部分的に蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出され、第一のインライン焼成装置モジュールでは、加熱流体が基材中に導入されて、第一および第二の触媒コーティングが焼成され、第一の焼成重量測定ステーションでは、基材の焼成重量が測定される。
【００１９】
いくつかの実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、さらに、少なくとも１つの精密乾燥ステーションに続く、かつ第一のインライン焼成装置モジュールに先行する第一の中間乾燥ステーションと、少なくとも１つの精密乾燥ステーションに続く、かつ第一のインライン焼成装置モジュールに先行する第二の中間乾燥ステーションと、少なくとも１つの精密乾燥ステーションに続く、かつ第一のインライン焼成装置モジュールに先行する第三の中間乾燥ステーションと、第一の精密乾燥ステーションに続く、かつ第二のボトムコートステーションに先行する第一の最終乾燥ステーションと、第二の精密乾燥ステーションに続く、かつ第一のインライン焼成装置モジュールに先行する第二の最終乾燥ステーションとを備え、第一の中間乾燥ステーションでは、少なくとも１つのウェットコーティングの少なくとも１つのキャリア液体の少なくとも一部が基材の長手方向のセルから蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出され、第二の中間乾燥ステーションでは、少なくとも１つのウェットコーティングの残留するキャリア液体の少なくとも一部が基材の長手方向のセルから蒸発されて、実質的に乾燥した基材が作り出され、第三の中間乾燥ステーションでは、少なくとも１つのウェットコーティングの残留するキャリア液体の少なくとも一部が基材の長手方向のセルから蒸発されて、乾燥した基材が作り出され、第一の最終乾燥ステーションでは、第一のウェットコーティングの残留するキャリア液体が基材の長手方向のセルから蒸発されて、乾燥した基材が作り出され、第二の最終乾燥ステーションでは、第二のウェットコーティングのキャリア液体が基材の長手方向のセルから蒸発されて、乾燥した基材が作り出される。
【００２０】
いくつかの実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、さらに、第三の触媒基材コーティングステーションと、第二の湿潤重量測定ステーションと、第三の精密乾燥ステーションと、第四の触媒基材コーティングステーションと、第四の精密乾燥ステーションと、第二のインライン焼成装置モジュールとを備え、第三の触媒基材コーティングステーションでは、第三の触媒コーティングおよび第三のキャリア液体を含む第三のウェットコーティングが基材の長手方向のセル中に導入され、第二の湿潤重量測定ステーションでは、基材の湿潤重量が測定され、第三の精密乾燥ステーションでは、第三のウェットコーティングのキャリア液体が基材の長手方向のセルから少なくとも部分的に蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出され、第四の触媒基材コーティングステーションでは、第四の触媒コーティングおよび第四のキャリア液体を含む第四のウェットコーティングが、少なくとも部分的に乾燥された基材の長手方向のセル中に導入され、第四の精密乾燥ステーションでは、第四のウェットコーティングの第四のキャリア液体が基材の長手方向のセルから少なくとも部分的に蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出され、第二のインライン焼成装置モジュールでは、加熱流体が基材中に導入されて、第三および第四の触媒コーティングが焼成される。
【００２１】
いくつの実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、さらに、第三の中間乾燥ステーションと、第四の中間乾燥ステーションと、第三の最終乾燥ステーションと、第四の最終乾燥ステーションと、第三のインライン焼成装置モジュールと、第一の冷却ステーションと、第二の冷却ステーションとを備え、第三の中間乾燥ステーションでは、任意のウェットコーティングのキャリア液体の少なくとも一部が基材の長手方向のセルから蒸発されて、少なくとも部分的に乾燥された基材が作り出され、第四の中間乾燥ステーションでは、任意のウェットコーティングの残留するキャリア液体の少なくとも一部が基材の長手方向のセルから蒸発されて、実質的に乾燥した基材が作り出され、第三の最終乾燥ステーションでは、任意のウェットコーティングの残留するキャリア液体が基材の長手方向のセルから蒸発されて、乾燥した基材が作り出され、第四の最終乾燥ステーションでは、任意のウェットコーティングのキャリア液体が基材のセルから蒸発されて、乾燥した基材が作り出され、第三のインライン焼成装置モジュールでは、加熱流体が、乾燥された基材中に導入されて、堆積された触媒コーティングが焼成温度で焼成されて、ある温度を有する焼成された基材が作り出され、第一の冷却ステーションでは、焼成された基材の温度が、焼成温度と室温との間の中間温度に低下し、第二の冷却ステーションでは、焼成された基材の中間温度が室温にさらに低下する。
【００２２】
本発明の別の態様は、モジュール式の未処理重量測定ステーションと、少なくとも１つのモジュール式のコーティングステーションと、少なくとも１つの湿潤重量測定ステーションと、少なくとも１つのモジュール式のインライン焼成装置ステーションとを備えるモジュール式のマルチステーションコーターシステムに関し、モジュール式の未処理重量測定ステーションでは、基材の初期重量が測定され、少なくとも１つのモジュール式のコーティングステーションでは、ウェットコーティングが基材の複数のセル中に導入され、少なくとも１つの湿潤重量測定ステーションでは、導入されたウェットコーティングを有する基材の重量が測定され、少なくとも１つのモジュール式のインライン焼成装置ステーションでは、基材の複数のセル中に導入されたウェットコーティングが焼成される。
【００２３】
いくつかの実施形態では、モジュール式のインライン焼成装置ステーションは、加熱流体を約３５０℃〜約５５０℃の範囲の温度で約７秒〜約１５秒の範囲の時間にわたって基材中に導入して、ウェットコーティングを焼成する。
【００２４】
いくつかの実施形態では、モジュール式のマルチステーションコーターシステムは、さらに、少なくとも１つの湿潤重量測定ステーションに続く、かつ少なくとも１つのモジュール式のインライン焼成装置ステーションに先行する少なくとも１つの乾燥ステーションを備え、ここで、基材はある温度を有し、かつ少なくとも１つの乾燥ステーションは、ウェットコーティングの液体キャリアを蒸発させながら、基材の温度を約２１０℃以下の温度に上昇させる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、モジュール式のマルチステーションコーターシステムは、さらに、少なくとも１つのモジュール式の焼成重量測定ステーションと、モジュール式ステーション間で基材を連続して運ぶ搬送機構とを備え、少なくとも１つのモジュール式の焼成重量測定ステーションでは、基材の焼成重量が測定され、モジュール式ステーション間で基材を連続して運ぶ搬送機構では、モジュール式のマルチステーションコーターシステムが、毎時約３５０〜約４５０のコートを塗布し、かつ毎時約３５０〜約４５０の基材を焼成する。
【００２６】
いくつかの実施形態では、モジュール式のマルチステーションコーターシステムは、モジュール式のマルチステーションコーターシステムの各ステーションを基材が占有している場合、２つのボトムコートおよび２つのトップコートを有する１つの焼成された基材が約８秒毎〜約１０秒毎に作り出される。
【００２７】
本発明の別の態様は、圧力コンパートメントおよび格納コンパートメントを備える基材収容部と、調節可能な圧力でガスを供給する、圧力コンパートメントと動作が関連付けられており、かつ圧力コンパートメントと流体連通している加圧ガス供給源と、圧力コンパートメントに送出されるガスの圧力を調節する加圧ガス供給源と動作が関連付けられた圧力制御装置と、ウェットコーティングを供給する、格納コンパートメントと動作が関連付けられており、かつ格納コンパートメントと流体連通している触媒コーティング供給源とを備える、計量されたコーティングを基材に塗布するための装置に関し、基材収容部では、圧力コンパートメントおよび格納コンパートメントは、基材に嵌合するように、かつ閉位置にあるときは基材と流体密封シールを形成するように構成および寸法決定されており、加圧ガス供給源では、加圧ガスが圧力コンパートメントに送出され、触媒コーティング供給源では、ウェットコーティングが格納コンパートメントに送出される。
【００２８】
いくつかの実施形態では、この装置は、さらに、圧力コンパートメントと動作が関連付けられた圧力センサーと、圧力コンパートメント内のガス圧力を測定し、かつフィードバック信号を圧力制御装置に供給する加圧ガス供給源とを備える。
【００２９】
いくつかの実施形態では、加圧ガス供給源は、圧縮機、ガスシリンダーまたは内部ガスライン(in-house gas line)であり、かつ圧力制御装置は、加圧ガス供給源および圧力コンパートメントと動作が関連付けられており、かつ加圧ガス供給源および圧力コンパートメントと流体連通している電子圧力制御弁である。
【００３０】
いくつの実施形態では、基材は複数のセルを有し、かつ加圧ガス供給源は、複数の各セル上に所定の高さを有するスラリー柱(a column of a slurry)の重量を支えるのに十分な圧力でガスを供給する。
【００３１】
いくつかの実施形態では、触媒コーティング供給源は、格納コンパートメント内に注入するための多量のウェットコーティングを供給するための触媒コーティングタンクと、コーティングタンクと動作が関連付けられており、かつコーティングタンクと流体連通しているウェットコーティングポンプと、格納コンパートメントと動作が関連付けられており、かつ格納コンパートメントと流体連通している注入ノズルとを備える。
【００３２】
いくつかの実施形態では、この装置は、さらに、格納コンパートメントに動作が関連付けられた流体量変換器(fluid level transducer)を備え、ここで、流体量変換器は、格納コンパートメント内のウェットコーティングのコーティング流体量を検出する。
【００３３】
原理および実施形態は、コーティングの浸透深さのばらつきを低減させ、規格外の基材の量を減少させ、かつ触媒コーティング機によりもたらされる触媒基材のスループットを増大させるインライン計量コーティング装置を提供することに関する。
【００３４】
原理および実施形態はまた、貴金属および／または卑金属を含有する溶液および／またはスラリーによる液体コーティングおよび湿潤触媒基材の乾燥を伴う完全な触媒コーティングプロセスの一部としてモノリシック触媒基材を焼成するための装置ならびに方法に関する。
【００３５】
原理および実施形態はまた、圧力コンパートメントおよび格納コンパートメントを備える基材収容部と、触媒コーティングの意図された体積量を供給する、格納コンパートメントと動作が関連付けられており、かつ格納コンパートメントと流体連通している触媒コーティング供給源とを備えるモノリシック触媒基材をコーティングするための装置に関し、基材収容部では、圧力コンパートメントおよび格納コンパートメントは、触媒基材に嵌合するように、かつ閉位置にあるときは基材と流体密封シールを形成するように構成および寸法決定されており、触媒コーティング供給源では、触媒コーティングが格納コンパートメントの入口に送出される。
【００３６】
様々な実施形態では、この装置は、さらに、触媒コーティングを格納コンパートメントに推進するために、触媒コーティング供給源と動作が関連付けられており、かつ触媒コーティング供給源と流体連通している触媒コーティングポンプを備える。
【００３７】
様々な実施形態では、この装置は、さらに、ガスを調節可能な圧力で供給する、圧力コンパートメントと動作が関連付けられており、かつ圧力コンパートメントと流体連通している加圧ガス供給源を備え、ここで、加圧ガスが、圧力コンパートメントに送出される。
【００３８】
様々な実施形態では、加圧ガス供給源は、触媒基材上の触媒コーティングの重量を支えるのに十分な圧力で加圧ガスを生成する送風機または圧縮機である。
【００３９】
様々な実施形態では、この装置は、さらに、コーティング装置および先行するモジュールと動作が関連付けられている搬送機構を備え、ここで、搬送機構は、先行するモジュールとコーティング装置との間の搬送経路を提供する。
【００４０】
本発明の原理および実施形態はまた、触媒スラリーおよび液体キャリアを含む少なくとも１つのウォッシュコートを触媒基材の少なくとも一部に塗布する第一の触媒基材コーティングステーションと、液体キャリアの少なくとも一部を触媒基材の少なくとも一部から除去する少なくとも１つの乾燥ステーションと、上部焼成装置セクションおよび下部焼成装置セクションを備える１つ以上の焼成ステーションと、加熱流体の体積量を意図された温度で供給する、下部焼成装置セクションと動作が関連付けられた加熱流体供給源と、触媒基材を保持して触媒基材を触媒基材コーティングステーションと少なくとも１つの乾燥ステーションと１つ以上の焼成ステーション（ここで、１つ以上の焼成ステーションのうちの１つの焼成ステーションが、少なくとも１つの乾燥ステーションのうちの１つに隣接している）との間で搬送する基材グリッパーとを備える、触媒基材を製造するためのシステムに関し、１つ以上の焼成ステーションでは、上部焼成装置セクションおよび下部焼成装置セクションが、触媒基材に嵌合するように、かつ流体密封シールを形成するように構成および寸法決定されており、加熱流体供給源では、加熱流体が下部焼成装置セクションの入口端部に送出されて、触媒基材のセル壁に対するウォッシュコートの触媒スラリーを焼成する。１つ以上の実施形態では、焼成ステーションが、最終乾燥ステーションまたはマルチステージ乾燥ステーション(multi-stage drying station)に隣接していてよい。
【００４１】
様々な実施形態では、基材グリッパーは、６００°Ｆで連続的に動作することができるシリコーンゴムインサートを備える。
【００４２】
様々な実施形態では、このシステムは、さらに、触媒基材が１つ以上の焼成ステーションで少なくとも一度焼成された後に、触媒スラリーおよび液体キャリアを含む少なくとも１つの追加のウォッシュコートを触媒基材の少なくとも一部に塗布する第二の触媒基材コーティングステーションと、触媒基材の重量を測定する少なくとも１つの重量測定ステーション(weighing station)とを備え、ここで、基材グリッパーは、触媒基材を、触媒基材コーティングステーション、乾燥ステーションまたは焼成ステーションから、触媒基材の湿潤および／もしくは乾燥重量を測定するための少なくとも１つの重量測定ステーションに搬送する。
【００４３】
本発明の原理および実施形態はまた、複数の長手方向のセルを含む触媒基材を、圧力コンパートメントと格納コンパートメントとの間に配置することと、圧力コンパートメントおよび／または格納コンパートメントを直線的に移動させて、触媒基材を格納コンパートメントおよび圧力コンパートメント内に入れることとを含む、触媒基材を製造する方法に関し、ここで、流体密封シールが、格納コンパートメントおよび圧力コンパートメントによって触媒基材の周りに形成されることで、圧力コンパートメントに送出される圧力流体が触媒基材の複数の長手方向のセルに意図された圧力で入り、触媒基材上の格納コンパートメント内のウェットコーティングの量を支える。
【００４４】
様々な実施形態では、圧力流体は、複数の各セル上に所定の高さを有するスラリー柱の重量を支えるのに十分な圧力で圧力コンパートメントの入口端部に送出され、ここで、所定の高さは、基材の各セルに塗布されたコーティングの長さに関する。
【００４５】
様々な実施形態では、この方法は、さらに、圧力コンパートメントに供給された圧力流体の圧力を低減させて、ウェットコーティングが重力および／または真空により基材のセル中に流れ込んで触媒コーティングをセル壁にもたらすことを含む。
【００４６】
様々な実施形態では、この方法は、さらに、触媒基材をコーティング装置からインライン乾燥モジュールに運んで、ウェットコーティングのキャリア液体の少なくとも一部を蒸発させることを含む。
【００４７】
様々な実施形態では、インライン乾燥モジュールは、触媒基材を約５０℃〜約２００℃の範囲の意図された温度に上昇させる。
【００４８】
様々な実施形態では、この方法は、さらに、触媒基材をインライン乾燥モジュールからインライン焼成モジュールに運んで、触媒基材の壁の触媒コーティングを焼成することを含む。
【００４９】
本発明の実施形態の更なる特徴、それらの性質および様々な利点は、以下の詳細な説明を、本出願人により検討された最良の形態を示すものでもある添付の図面（同様の引用符号は、全体を通して同様の部分を指す）と併せて考慮すれば、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】開位置にある基材収容部を描写するインライン焼成装置の例示的な実施形態を示す図
【図２】開位置にある計量されたコーティングを基材に塗布するための装置の例示的な実施形態を示す図
【図３】閉位置にある計量されたコーティングを基材に塗布するための装置の例示的な実施形態を示す図
【図４】閉位置にある基材収容部を描写するインラインコーティング装置の別の例示的な実施形態を示す図
【図５Ａ】円形の基材収容部の例示的な実施形態の断面を示す図
【図５Ｂ】長方形の基材収容部の例示的な実施形態の断面を示す図
【図６Ａ】格納コンパートメントハウジングおよび圧力コンパートメントハウジングが触媒基材をケーシングしている、例示的なインラインコーターモジュールを利用したウェットコーティングプロセスを示す図
【図６Ｂ】ウェットコーティングの連続的な流入がガス圧力と平衡している、例示的なインラインコーターモジュールを利用したウェットコーティングプロセスを示す図
【図６Ｃ】ウェットコーティングのフローが触媒基材のセル中に意図された距離で浸透している、例示的なインラインコーターモジュールを利用したウェットコーティングプロセスを示す図
【図７Ａ】グリッパーアセンブリの例示的な実施形態の上面図を示す図
【図７Ｂ】グリッパーアセンブリの例示的な実施形態の正面破断図を示す図
【図８】触媒基材をコーティングする方法の例示的な実施形態を示す図
【図９】マルチステーションコーターシステムの例示的な実施形態を示す図
【図１０】マルチステーションコーターシステムの別の例示的な実施形態を示す図
【００５１】
本発明の詳細な説明
本発明のいくつかの例示的な実施形態を説明する前に、本発明は、以下の説明に記載された構成またはプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、かつ様々な手法で実施または実行されることが可能である。
【００５２】
本明細書中で使用される「部分的に乾燥した」または「部分的に乾燥された」との用語は、基材上に吸収されたキャリア液体の揮発分重量の約７０％が乾燥により除去されていることを意味するように意図されている。
【００５３】
本明細書中で使用される「実質的に乾燥した」または「実質的に乾燥された」との用語は、基材上に吸収されたキャリア液体の揮発分重量の約７０％〜約９０％が除去されていることを意味するように意図されている。「少なくとも実質的に乾燥した」または「少なくとも実質的に乾燥された」との用語は、「実質的に乾燥した／乾燥された」ことに加えて、さらに乾燥された、例えば完全に乾燥した／乾燥されたことを含むように意図されている。そのため、「少なくとも実質的に乾燥した」または「少なくとも実質的に乾燥された」とは、基材上に吸収されたキャリア液体の揮発分重量の約７０％〜約１００％が除去されていることを意味する。
【００５４】
本明細書中で使用される「本質的に乾燥した」または「本質的に乾燥された」との用語は、含有物内に閉じ込められたもしくは強く吸収されたキャリア液体または溶媒（例えば、水素結合もしくは化学吸着された単層の水および／または揮発性有機物質）が、堆積された材料の表面にいくらか存在し得る一方で、弱く吸収された液体（例えば、物理吸着された多層の水）の９０％超が除去されていることを意味するように意図されている。様々な実施形態では、コーティングされた基材をインライン焼成装置中に導入し、かつ本質的に乾燥されたコーティングを焼成する前に、弱く吸収された液体（例えば、物理吸着された多層の水および／または揮発性有機物質）の９５％超または９９％超が除去されている。
【００５５】
原理および実施形態は、触媒材料コーティングを有する基材を製造するために、コーティングされたモノリシック触媒基材のセル壁に、ウォッシュコートとも呼ばれるウェットコーティングを塗布する装置に関し、ここで、この装置は、他の触媒基材製造ステーションとつながっていてよい。
【００５６】
１つ以上の実施形態では、コーティング装置は、スラリーの量が意図された体積に増大したら、触媒基材上のスラリーを保持するために加圧流体を利用し、次いで流体の圧力をゆっくりと低減させることで、スラリーを重力および毛細管力により基材のセル壁中に流入させて、スラリーの栓流が基材セル中に均一に引き込まれるようにする。様々な実施形態では、圧力を大気圧よりも低減させて、ウェットコーティングが、重力、毛細管力および真空により基材のセル中に流れ込むようにしてよい。様々な実施形態では、ウェットコーティングの粘度および／または表面エネルギーは、重力と基材セルの毛細管力とが平衡を保ち、かつウェットコーティングが真空適用時にのみ基材セル中に流れ込むように調節してよい。
【００５７】
１つ以上の実施形態では、ウェットコーティングとも呼ばれるウォッシュコートは、液体キャリアまたはビヒクル中に触媒の特定の固形分含量（例えば１０〜６０重量％）を含有するスラリーを調製することによって形成することができ、これを、次いで基材上にコーティングし、かつ乾燥してウォッシュコート層を供給する。本明細書中で使用される「ウォッシュコート」との用語は、扱われるガス流を通過させることができるほど十分に多孔質であるハニカム型担体部材などの基材材料に塗布された触媒または他の材料の薄くて粘着性のコーティングの当該技術分野における通常の意味を有する。
【００５８】
様々な実施形態では、ウォッシュコートまたはウェットコーティングは、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、セリウム、セシウム、銅、鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、バナジウムおよびそれらの組合せからなる群から選択される卑金属触媒を含み、これらは、液体キャリア（例えばＨ２Ｏ）に溶解した可溶性化合物であってもよい。
【００５９】
様々な実施形態では、スラリーは、アルミナ、モレキュラーシーブ、シリカ−アルミナ、ゼオライト、ジルコニア、チタニア、ランタナおよびそれらの組合せを含むことができる。
【００６０】
様々な実施形態では、スラリーは、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、セリウム、セシウム、銅、鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、バナジウムおよびそれらの組合せの酸化物を含むことができる。
【００６１】
様々な実施形態では、ウォッシュコートを調製するためのコーティング溶液の濃度は、白金族金属（ＰＧＭ）約０．５重量％から約５重量％の間であってよく、あるいはコーティング溶液は、約１重量％から約２重量％の間の白金族金属の濃度、または約１．５重量％の白金族金属の濃度を有することができる。
【００６２】
様々な実施形態では、コーティング溶液は白金を含み、これは、液体キャリアに溶解された可溶性化合物であってもよい。可溶性の白金化合物は、例えば、塩化白金酸、塩化白金（ＩＶ）、Ｋ２ＰｔＣｌ４および白金硫酸塩(platinic sulfates)であってもよい。
【００６３】
様々な実施形態では、触媒基材は、モノリシックセラミックまたは金属ハニカム構造を含み、ここで、モノリシック基材は、通路が開放されていて流体がそこを流通するように長手方向に延びる微細で平行なガス流路を有することができる。流体入口から流体出口への本質的に真っ直ぐな通り道である通路は、触媒材料がウォッシュコートとしてコーティングされている壁によって画定され、この通路を通って流れるガスが触媒材料と接触する。モノリシック基材の流路は、薄壁チャネルであってもよく、これは、台形、長方形、正方形、正弦波形、六角形、楕円形、円形などのような任意の適切な断面形状および大きさを有するものであってよい。このような構造は、１平方インチの断面積当たり約６０〜約９００以上のガス入口開口部（例えばセル）を含むことができる。
【００６４】
１つ以上の実施形態では、触媒基材は、約２インチ〜約１４インチの範囲の幅、対角距離または直径と、約２インチ〜約１２インチの範囲の長さ（高さ）とを持つ、円形断面、長方形断面または正方形断面を有することができる。様々な実施形態では、触媒基材は、約３インチ〜約７インチの範囲の幅、対角距離または直径と、約４インチ〜約８インチの範囲の長さ（高さ）を有することができる。様々な実施形態では、高さおよび最大垂直寸法（幅、長さおよび直径）は７インチを超えない。
【００６５】
原理および実施形態は、他の触媒製造ステーションにつながる、触媒材料でコーティングされたモノリシック触媒基材を焼成するシステムに関する。関連する装置が、Ｇａｒｙ  Ｇｒａｍｉｃｃｉｏｎｉ他による国際ＰＣＴ特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／２２８９３号明細書(PCT/US2016/22893)に開示されており、これを参照によりあらゆる目的のためにその全体を本明細書の一部として援用する。
【００６６】
焼成は、例えば蒸発によって液体キャリアの少なくとも若干量を除去することに関するウォッシュコートの乾燥に比して、基材の壁に堆積されたウォッシュコート層の分解および／または相変化に関する。
【００６７】
本発明の態様は、モノリシック触媒基材を収容し、高温空気を触媒基材の端部の中に押し込むことで液体材料を除去し、かつ触媒基材の内部セル壁の（各）表面に堆積された材料を焼成するように構成および寸法決定されている装置に関する。
【００６８】
本発明の別の態様は、スラリーおよび触媒材料を触媒基材の内壁の表面上に付着させながら高温空気をモノリシック触媒基材の端部の中に押し込むことで液体材料を除去することによって、ウォッシュコート層を有するモノリシック触媒基材を焼成する方法に関する。様々な実施形態では、触媒材料は、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウムおよびイリジウムを含む白金族金属（ＰＧＭ）もしくはそれらの組合せ、卑金属または金属酸化物であってよい。
【００６９】
本発明の別の態様は、１つ以上のコーティング装置、１つ以上の焼成装置、１つ以上の重量測定装置、１つ以上の乾燥装置、１つ以上の搬送装置および／または装填装置を備えるマルチステーション触媒基材処理システムに関し、ここで、コーティング装置は、触媒ウェットコーティングを基材に塗布し、かつ焼成装置は、マルチステーション触媒基材処理システムにおける先行するステーションから触媒コーティングを有する触媒基材を収容し、かつ触媒コーティングを焼成する。
【００７０】
本発明の別の態様は、一般的に、複数の各触媒基材を先行するステーションから次のステーションへと連続して搬送することによって複数の触媒基材を製造する方法に関し、ここで、各ステーションでは、触媒基材の少なくともコーティング、乾燥および焼成を含む製造作業が実施される。
【００７１】
本発明の原理および実施形態はまた、触媒基材のセル壁上に吸着された触媒材料のオフライン焼成を排除することによって、触媒基材が製造される速度を増大させることに関する。
【００７２】
焼成装置の実施形態は、高温空気または高温ガスを生成し、かつ触媒前駆体および／またはスラリー材料ならびに液体キャリアを含むウォッシュコートの液体成分を蒸発させるために触媒基材中に高温空気または高温ガスを導入し、次いで、含浸された触媒基材を触媒前駆体および／または触媒スラリーを触媒基材のセル壁上に焼き付けるのに十分な温度にまでもたらす。
【００７３】
本発明の実施形態は、触媒基材を一回の処理時間で焼成温度に加熱することができる焼成装置に関する。
【００７４】
本発明の実施形態は、基材に発生する熱衝撃の量を低減または回避しながら、少なくとも触媒基材の内部温度をウォッシュコートが焼成する値にまで上昇させるのに十分な短縮された時間で加熱流体を触媒基材に供給することができる装置に関する。オフライン焼成は、高温ガスの一部が触媒基材の外側周辺を通過するゆえに、外側表面から内向きに半径方向の温度勾配を生じさせるのに対して、インライン焼成装置は、原則的に、高温ガスをセルに押し通してそれらをより均一に加熱することから、このような半径方向温度勾配を回避する。
【００７５】
本発明の原理および実施形態は、モノリシック触媒基材の内壁に触媒コーティングを付着させるためのシステムに関し、このシステムは、液体キャリアを触媒材料から約１００℃〜約１１５℃（約２１２°Ｆ〜約２３９°Ｆ）の範囲の温度で５秒〜約３０秒の範囲の時間にわたって蒸発させることと、触媒基材を約１７０℃〜約２３５℃（約３３８°Ｆ〜約４５５°Ｆ）の範囲の温度で５秒〜約３０秒の範囲の時間にわたって乾燥することと、触媒基材を約３５０℃〜約４２５℃（約６６２°Ｆ〜約７９７°Ｆ）の範囲の温度で５秒〜約３０秒の範囲の時間にわたって、または約３７５℃〜約５５０℃（約７０７°Ｆ〜約１０２２°Ｆ）の範囲の温度で５秒〜約３０秒の範囲の時間にわたって焼成することとを含む。様々な実施形態では、触媒基材の焼成は、本明細書中に記載されるインライン焼成装置とも呼ばれる焼成ステーションによって実施し終えることができる。
【００７６】
様々な実施形態では、この乾燥温度は、ウェットコーティング媒体が重力により基材セルの壁に沿ってさらに下方に流れ得る前に十分な量のキャリア流体が蒸発する値に基材温度を上昇させるのに十分である。
【００７７】
１つ以上の実施形態では、触媒基材は、約３５０℃〜約５５０℃（約６６２°Ｆ〜約１０２２°Ｆ）の範囲の温度で７秒〜約１５秒の範囲の時間にわたって、または約３７５℃〜５４０°Ｃ（約７０７°Ｆから約１００４°Ｆ）の範囲の温度で７秒〜約１５秒の範囲の時間にわたって焼成することができる。
【００７８】
１つ以上の実施形態では、液体キャリアは、液体キャリアを約１０５℃〜約１１０℃（約２１２°Ｆ〜約２３０°Ｆ）の範囲の温度で１５秒〜約２３秒の範囲の時間にわたって蒸発させ、触媒基材を約２００℃〜約２０７℃（約３９２°Ｆ〜約４０５°Ｆ）の範囲の温度で１５秒〜約２３秒にわたって乾燥し、かつ触媒基材を約３９５℃〜約４０５℃（約７４３°Ｆ〜約７６１°Ｆ）の範囲の温度で７秒〜約１４秒の範囲の時間にわたって焼成することによって触媒基材から除去することができる。様々な実施形態では、触媒基材は、焼成前に乾燥される。
【００７９】
１つ以上の実施形態では、触媒基材は、約４６５℃〜約４７０℃（約８６９°Ｆ〜約８７８°Ｆ）の範囲の温度で８秒〜約１２秒の範囲の時間にわたって焼成することができる。
【００８０】
１つ以上の実施形態では、触媒基材は、約５３５℃〜約５４０℃（約９９５°Ｆ〜約１００４°Ｆ）の範囲の温度で８秒〜約１２秒の範囲の時間にわたって焼成することができる。
【００８１】
いくつかの実施形態では、触媒基材は、少なくとも１回、または少なくとも２回、または少なくとも３回焼成することができる。いくつかの実施形態では、触媒基材は、少なくとも２回焼成することができ、ここで、第一の焼成温度および次の焼成温度（例えば第二の焼成温度）は、同じまたは異なる温度であってよい。例えば、触媒基材は、同じ焼成温度で少なくとも２回焼成することができる。別の例では、触媒基材は、第一の焼成温度および第二の焼成温度で焼成することができ、ここで、第一の焼成温度は、第二の焼成温度とは異なる。
【００８２】
様々な実施形態では、乾燥流体および／または加熱流体は、空気、空気と燃焼ガス（例えばＣＯ、ＣＯ２、ＮＯｘ、Ｈ２Ｏ）との組合せ、または乾燥窒素のような単一ガスであってよい。
【００８３】
本発明の原理および実施形態は、モノリシック触媒基材の内壁の触媒コーティングから液体キャリアを除去するためのシステムに関し、このシステムは、乾燥流体を触媒基材のセルに約２００ａｃｆｍ〜約４００ａｃｆｍの体積流量で約１００℃〜約１１５℃（約２１２°Ｆ〜約２３９°Ｆ）の範囲の温度で５秒〜約３０秒の範囲の時間にわたって通過させることと、触媒基材を約１７０℃〜約２３５℃（約３３８°Ｆ〜約４５５°Ｆ）の範囲の温度で５秒〜約３０秒の範囲の時間にわたって乾燥することと、触媒基材を約３５０℃〜約４２５℃（約６６２°Ｆ〜約７９７°Ｆ）の範囲の温度で５秒〜約３０秒の範囲の時間にわたって、または約３７５℃〜約５４０℃（約７０７°Ｆ〜約１００４°Ｆ）の範囲の温度で５秒〜約３０秒の範囲の時間にわたって焼成することとを含む。
【００８４】
様々な実施形態では、焼成温度は、少なくとも５７５°Ｆ／３０１℃である。
【００８５】
様々な実施形態では、触媒基材の温度は、室温から約２１０℃に上昇して液体キャリアを蒸発させ、かつ約３０１℃から約５４０℃に上昇してスラリー固体を焼成する。
【００８６】
セラミック基材は、任意の適切な耐火材料、例えばコージエライト、コージエライト−α−アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコンムライト、スポジュメン、アルミナ−シリカ−マグネシア、ジルコンケイ酸塩、シリマナイト、ケイ酸マグネシウム、ジルコン、ペタライト、α−アルミナ、アルミノケイ酸塩などからできていてよく、ここで、このような材料は、排気流の処理に際して発生する環境、特に高温に耐えることができる。
【００８７】
１つ以上の実施形態では、触媒基材には、物品にわたる背圧または圧力の上昇をあまり引き起こさずに流体流が通過する薄い多孔質壁のハニカムモノリスが含まれる。
【００８８】
本発明の原理および実施形態は、閉鎖されたチャンバ内に触媒基材を保持し、かつ触媒基材の内部を焼成温度にまで加熱するための加熱流体を利用する焼成システムに関する。
【００８９】
様々な実施形態では、触媒基材は、焼成装置の基材収容部によって収容されることができ、かつ高温ガスの短時間の吹き込みが基材セルを通過して基材の温度を上昇させ、かつセル壁に予め堆積された任意の触媒材料を焼成する。様々な実施形態では、触媒基材の温度は、高温ガスと（各）触媒コーティングとの間の発熱反応が起こって触媒基材のデグリーニング(de-greening)を引き起こす温度に上昇させることができる。
【００９０】
１つ以上の実施形態では、（各）高温ガスが基材の外側表面の周りを通ることなく（各）高温ガスを基材のセルに通すことにより、触媒基材が内側から外向きに加熱される。様々な実施形態では、外側から触媒基材を加熱することによって生じる半径方向温度勾配が、長手方向および半径方向の応力に寄与すると考えられ、これは冷却時に最も顕著になる。熱誘起された応力および熱衝撃は、基材に亀裂および他の構造的損傷を引き起こす可能性がある。様々な実施形態では、半径温度勾配、誘起された応力および熱衝撃は、本明細書中に記載されているインライン焼成システムを用いて（各）高温ガスを基材のセルに通過させることにより、基材を内側から外向きに加熱することによって低減または回避することができる。
【００９１】
本発明の様々な例示的な実施形態を、図面を参照してより詳細に説明する。これらの図面は、いくつかの実施形態を例示するだけであり、添付の特許請求の範囲が参照されるべき本発明の全範囲を表すものではないことを理解されたい。
【００９２】
図１は、開位置にある焼成システム１００の例示的な実施形態を示す。１つ以上の実施形態では、インライン焼成装置１００は、触媒基材２００の少なくとも一部に嵌合するように構成および寸法決定されている上部焼成装置セクション１１０を備える基材収容部１０１と、閉鎖されたチャンバを形成するために触媒基材２００の少なくとも一部に嵌合するように構成および寸法決定されている下部焼成装置セクション１２０とを備えることができる。
【００９３】
様々な実施形態では、触媒基材２００の長手方向軸が上部および下部焼成装置セクションの長手方向軸とそろうように触媒基材２００が鉛直および水平方向に配置されている場合、下部焼成装置セクション１２０は、触媒基材２００のほぼ下半分に嵌合し、かつ上部焼成装置セクションは、触媒基材のほぼ上半分に嵌合する。
【００９４】
１つ以上の実施形態では、上部焼成装置セクション１１０および下部焼成装置セクション１２０は同軸であり、かつ長手方向に互いに対して移動することができる。様々な実施形態では、上部焼成装置セクション１１０の長手方向の動きは、リニアアクチュエーター（図示せず）によって制御することができる。様々な実施形態では、下部焼成装置セクション１２０の長手方向の動きは、リニアアクチュエーター（図示せず）によって制御することができる。様々な実施形態では、上部焼成装置セクション１１０および／または下部焼成部１２０は、開位置と閉位置との間で直線的に移動する。
【００９５】
様々な実施形態では、上部および下部焼成装置セクションの中空内部部分は、内側に保持されるための触媒基材の大きさおよび形状と一致するように構成および寸法決定されている。
【００９６】
１つ以上の実施形態では、上部焼成装置セクション１１０は、入口端部および出口端部を備え、ここで、出口端部は、上部接続管１１５に接続されており、かつ上部接続管１１５と流体連通していてよく、この上部接続管は、上部焼成装置セクション１１０の出口端部への流体密封路を維持しながら、上部焼成装置セクション１１０を軸方向に延伸させることができる。様々な実施形態では、上部焼成装置セクション１１０の入口端部は、閉位置にあるときは触媒基材に嵌合し、かつ流体密封シールを形成するように構成および寸法決定されることができる。様々な実施形態では、上部接続管１１５は、ベローズまたは同心円状の入れ子式(telescoping)スリーブおよび／もしくは管の配置であってもよい。様々な実施形態では、入口端部は、意図された触媒基材に嵌合する。
【００９７】
１つ以上の実施形態では、下部焼成装置セクション１２０は、入口端部および出口端部を備え、ここで、入口端部は、下部接続管１２５に接続されており、かつ下部接続管１２５と流体連通していてよく、この下部接続管は、下部焼成装置セクション１２０の入口端部への流体密封路を維持しながら、下部焼成装置セクション１２０を軸方向に延伸させることができる。様々な実施形態では、下部焼成装置セクション１２０の出口端部は、閉位置にあるときは触媒基材に嵌合し、かつ流体密封シールを形成するように構成および寸法決定されることができる。様々な実施形態では、下部接続管１２５は、ベローズまたは同心円状の入れ子式スリーブおよび／もしくは管の配置であってもよい。様々な実施形態では、出口端部は、意図された触媒基材に嵌合する。
【００９８】
１つ以上の実施形態では、下部接続管１２５は、供給源用の管１４０に接続されており、かつ供給源用の管１４０と流体連通している搬送管１３０に接続されており、かつ搬送管１３０と流体連通していてよく、かつ供給源用の管１４０は、加熱流体供給源１５０に接続されており、かつ加熱流体供給源１５０と流体連通していてよく、ここで、供給源用の管１４０、搬送管１３０および下部接続管１２５は、加熱流体供給源１５０から下部焼成装置セクション１２０への加熱流体の流路を画定する送出管を備える。
【００９９】
１つ以上の実施形態では、焼成装置１００は、さらに、供給源用の管１４０と搬送管１３０との間に挿入されたＴ字管１４５を、Ｔ字管１４５のストレート部分が、供給源用の管１４０の一方の端部と搬送管１３０の反対側の端部とに接続されており、かつ供給源用の管１４０の一方の端部と搬送管１３０の反対側の端部と流体連通して最小限の圧力損失で加熱流体流を促進するように備えることができ、かつ交差する分岐部１４７は、バイパス管１７０に接続されており、かつバイパス管１７０と流体連通している。様々な実施形態では、Ｔ字管の交差する分岐部は、加熱流体流を排出部へと促進するためにＴ字管のストレートセクションに対して直立であるか、またはある角度がつけられていてよい。
【０１００】
１つ以上の実施形態では、焼成制御弁１３５は、下部焼成装置セクション１２０に向かう加熱流体の流れを制御するために、Ｔ字管１４５の後ろであって下部接続管１２５の前の加熱流体流路内に配置されることができる。様々な実施形態では、焼成制御弁１３５を、Ｔ字管１４５と搬送管１３０との間に挿入して、Ｔ字管と焼成制御弁１３５との間のデッドボリュームの量を低減させることができ、ここで、焼成制御弁１３５は、下部焼成装置セクション１２０に向かう加熱流体の流れを遮断するために閉じられることができる。様々な実施形態では、焼成制御弁１３５は、下部焼成装置セクション１２０および基材２００に向かう加熱流体流を制御するために急速に開閉（例えば、２秒未満、または１秒以内、または１秒未満）することができる。
【０１０１】
１つ以上の実施形態では、バイパス制御弁１７５は、排出部に向かう加熱流体の流れを制御するために、Ｔ字管１４５の交差する分岐部１４７の後ろの加熱流体流路内に配置されることができる。様々な実施形態では、バイパス制御弁１７５は、Ｔ字管１４５の交差する部分とバイパス管１７０との間に挿入されることができ、ここで、バイパス制御弁１７５は、排出部に向かう加熱流体の流れを遮断するために閉じられることができ、そのため加熱流体は、焼成制御弁１３５および／または搬送管１３０に送り出される。
【０１０２】
１つ以上の実施形態では、バイパス制御弁１７５および焼成制御弁１３５は、電気的または空気圧的に作動させられることができる自動弁であってもよい。様々な実施形態では、バイパス制御弁１７５および焼成制御弁１３５は、ほぼ同時に作動させることができ、そのため加熱流体供給源１５０から下部焼成装置セクション１２０への流路は、加熱流体供給源１５０からバイパス管１７０への流路が開放されるのとほぼ同時に遮断することができる。バイパス制御弁１７５および焼成制御弁１３５のこのほぼ同時の開閉により、加熱流体供給源１５０および／または１つ以上の加熱流体ポンプ１６０を電源起動もしくは停止する必要なく、焼成装置内の基材への加熱流体の送出と排出との素早い切り換えがもたらされる。
【０１０３】
様々な実施形態では、バイパス制御弁１７５および／または焼成制御弁１３５は、低温空気をベアリングに通すことによって冷却することができる。
【０１０４】
１つ以上の実施形態では、加熱流体は、加熱流体供給源１５０によって供給することができる。様々な実施形態では、加熱流体供給源１５０は、燃焼チャンバ１５１を有していてよく、このチャンバ１５１内で、加熱流体としての高温排気ガスを作り出すために、流入空気流中で燃料が燃焼される。様々な実施形態では、燃料は、燃料ライン１５７を通ってバーナー１５８に向けて燃焼チャンバ内に導入される天然ガスであってよい。様々な実施形態では、空気入口１５５は、燃焼プロセスのための空気の流路を提供することができ、ここで、空気入口１５５は、燃料ライン１５７および／またはバーナー１５８と同軸であってもよい。空気は、加熱流体ポンプによって空気入口１５５に供給することができる。
【０１０５】
様々な実施形態では、加熱流体供給源１５０は、加熱チャンバ内に配置された電気加熱素子を備える電気加熱システムを備えることができる。様々な実施形態では、電気加熱システムは１００Ｋｗシステムであってよい。
【０１０６】
様々な実施形態では、加熱流体供給源１５０によって供給される加熱流体は、約４００℃〜約５５０℃の範囲、約４５０℃〜約５５０℃の範囲、または約４５０℃〜約５４０℃の範囲の温度を有する排気ガスであってよい。
【０１０７】
１つ以上の実施形態では、加熱流体供給源は、約１５０，０００ＢＴＵ（１５８，２５８，３７８ジュール）〜約３４００，０００ＢＴＵ（３５８，７１８，９９０ジュール）の範囲で生成する。様々な実施形態では、加熱流体供給源は、約１５０，０００ＢＴＵ（１５８，２５８，３７８ジュール）〜約２００，０００ＢＴＵ（２１１，０１１，１７１ジュール）の範囲で生成する。
【０１０８】
１つ以上の実施形態では、加熱流体は、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）および二酸化炭素（ＣＯ２）を含むガスであってもよい。様々な実施形態では、加熱流体は、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、二酸化炭素（ＣＯ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）および水（Ｈ２Ｏ）を含むガスであってもよい。
【０１０９】
様々な動作条件下で、ＮＯｘおよび／またはＣＯは、加熱流体の一部として触媒基材に送出されてもよく、ここで、ＮＯｘおよび／またはＣＯは、触媒基材に堆積された（各）触媒材料と反応して、基材の温度をさらに上昇させる発熱反応を生じることができる。
【０１１０】
１つ以上の実施形態では、流入空気流は、空気送り込み管１６５を介して加熱流体供給源１５０と流体連通している１つ以上の（各）加熱流体ポンプ１６０および／または空気入口１５５によって加熱流体供給源１５０に供給することができる。様々な実施形態では、（各）加熱流体ポンプ１６０は、適切な流量および適切な圧力で空気を燃焼チャンバ１５０に送出することができる送風機または圧縮機であってもよい。様々な実施形態では、送風機または圧縮機は、約５ｉｎＷＧ〜約２０ｉｎＷＧの範囲の圧力を維持しながら、約５０ａｃｆｍ〜約１５０ａｃｆｍの範囲の体積流量を発生させる。加熱流体のこの体積流量および圧力は、加熱流体を、加熱流体供給源１５０、配管１３０、１４０、１４５、弁１３５、基材収容部１０１および基材２００を通して排出部へと少なくとも進ませるのに十分である。
【０１１１】
様々な実施形態では、加熱流体供給源１５０によって生成された熱は、加熱流体流の変化を補償して意図された焼成温度を維持するように調節することができる。
【０１１２】
１つ以上の実施形態では、加熱流体ポンプ１６０は、加熱流体用の管１６５に接続されており、かつ加熱流体用の管１６５と流体連通しており、そして加熱流体用の管１６５は、加熱流体供給源１５０に接続されており、かつ加熱流体供給源１５０と流体連通していてよく、ここで、加熱流体用の管１６５は、加熱流体ポンプ１６０から加熱流体供給源１５０への加熱流体の流路を画定する。様々な実施形態では、加熱流体は燃焼チャンバ１５１内に導入され、そこで空気が燃焼される燃料と相互作用して、追加の燃焼ガスが加熱流体中に導入される。
【０１１３】
１つ以上の実施形態では、加熱流体ポンプ（図示せず）が、空気入口１５５に接続されており、かつ空気入口１５５と流体連通しており、かつ空気入口１５５は、加熱流体供給源１５０に接続されており、かつ加熱流体供給源１５０と流体連通していてよく、ここで、空気入口１５５は、加熱流体ポンプから加熱流体供給源１５０への空気の流路を画定する。
【０１１４】
様々な実施形態では、様々な管および構成要素、例えば、加熱流体用の管１６５、供給源用の管１４０、Ｔ字管１４５、搬送管１３０、下部接続管１２５、上部焼成装置セクション１１０、下部焼成装置セクション１２０および上部接続管１１５は、アルミニウム、鋼またはステンレス鋼製であってもよく、ここで、その構成材料は、特定の管または構成要素の意図された動作温度に対応するのに十分である。
【０１１５】
管は、薄壁チャネル、パイプおよび／または可撓性パイプ（例えばベローズ型）であってもよい。管は、円形、正方形、長方形または他の幾何学的形状の断面を有していてよいが、便宜上、ここでは丸いまたは円形の管を指すことができる。特定の管セクションおよび構成要素を別々に識別して分類することができるが、管の異なるセクションを単一のまとまったセクションに組み合わせるかもしくは組み立てることができるか、または商業的に入手可能でもあるより小さなセクションにさらに細分することができるかもしくは組立てを簡単にするために細分することができ、かつ構造および組立てのこのような変更は、本明細書中および特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内にあるとみなされるべきである。さらに、特定の管セクションおよび構成要素は、直線状、湾曲状に図示されているか、または図示されるように相対的な大きさを有しているが、このような描写は、説明および議論を容易にするためのものであって、特許請求の範囲が参照されるべきである本発明の原理または範囲を限定することを意図したものではない。
【０１１６】
様々な実施形態では、流入空気流は、２つの加熱流体ポンプ１６０によって供給することができ、ここで、加熱流体ポンプ１６０の一方は、加熱流体流体積量の約５０％超を供給する高容量ポンプであり、かつ他方の加熱流体ポンプは、加熱流体流体積量の約５０％未満を提供するが、より正確な流量制御を提供する低容量ポンプである。２つの流体ポンプを利用する様々な実施形態では、ポンプは同じ圧力を生成して、管および／または構成要素のより低い圧力セクションにおける逆流を低減または回避することができる。
【０１１７】
様々な実施形態では、加熱流体ポンプは、さらに、１０ｉｎＷＧ（インチ水量ゲージ(inches water gauge)）の圧力降下に対して一定の流量を維持するために、差圧制御装置１６２および（各）圧力変換器１６８を備えることができる。差圧制御装置１６２は、測定された圧力差に応じて、多少の加熱流体を加熱流体供給源に進ませるために加熱流体ポンプを調節することができる。
【０１１８】
様々な実施形態では、（各）加熱流体ポンプの出力は、インライン焼成装置の構成要素によって生じさせられた圧力降下を克服することができ、かつ加熱流体を焼成システム１００および基材２００に進ませることができる。様々な実施形態では、（各）加熱流体ポンプ１６０の出力は、（各）加熱流体ポンプ１６０および（各）圧力変換器１６８と電気的に通信されている差圧制御装置１６２によって調節される。様々な実施形態では、２つの圧力変換器１６８が、焼成装置の基材収容部１０１に設置されており、ここで、一方の変換器は、触媒基材の前に設置されており、かつもう一方の変換器は、基材の後に設置されて基材により生じさせられた圧力降下が測定される。第一の圧力変換器１６８が、下部接続管１２５または下部焼成装置セクション１２０で加熱流体流中に挿入されて、触媒基材のチャネルに入る前の加熱流体圧力を測定することができ、かつ第二の圧力変換器１６８が、上部接続管１１５または上部焼成装置セクション１１０で加熱流体中に挿入されて、触媒基材２００のチャネルを出て行った後の加熱流体圧力を測定することができる。
【０１１９】
様々な実施形態では、１つ以上の加熱流体ポンプは、焼成装置の基材収容部１０１内に保持された触媒基材により生じさせられた圧力降下を克服し、かつ触媒基材の温度を約０．５秒〜約１２秒の処理サイクル時間内に、または約７秒〜約１０秒の処理サイクル時間内に、または約９秒〜約１０秒の処理サイクル時間内に焼成温度に上昇させるのに十分な流量で高温加熱流体を送出するのに十分な圧力を供給する。
【０１２０】
様々な実施形態では、触媒基材により生じさせられた圧力降下は、約６ｉｎＷＧ〜約１２ｉｎＷＧ、または約８ｉｎＷＧ〜約１０ｉｎＷＧの範囲にあり、または約１０ｉｎＷＧである。
【０１２１】
様々な実施形態では、（各）加熱流体ポンプにより生成された圧力は、意図された体積ガス流を維持しながら、触媒基材により生じさせられた圧力降下を克服するのに十分である。
【０１２２】
様々な実施形態では、加熱流体供給源１５０は、燃焼チャンバ１５１、燃料ライン１５７およびバーナー１５８を備える高温空気燃焼システムであり、バーナー１５８は、ガスバーナー、燃料油もしくはディーゼル燃料バーナー、または灯油バーナーであってよい。様々な実施形態では、バーナーは、適切な燃料供給源に接続されたマルチ燃料バーナーであってもよい。
【０１２３】
様々な実施形態では、加熱流体供給源１５０は、燃焼チャンバ１５１およびガスバーナーを備える。
【０１２４】
様々な実施形態では、モノリシック触媒基材は、焼成装置に約０．５秒〜約４秒の範囲の時間、あるいは約１秒から約３．５秒の間、あるいは約２秒から約３秒の間、または約１．５秒にわたって留まってよい。
【０１２５】
１つ以上の実施形態では、焼成システム１００は、水を貯蔵し、かつ水を加熱流体に供給するための水タンク１９０を備えることができる。様々な実施形態では、水は、送水ポンプ１８０によってタンク１９０から供給源用の管１４０のセクション内に挿入された注入ノズル１８５にポンプ輸送されて、高温の加熱流体流に水スプレーまたは霧を送出することができる。注入ノズル１８５は、送水ポンプ１８０および水タンク１９０に接続されており、かつ送水ポンプ１８０および水タンク１９０と流体連通している。
【０１２６】
１つ以上の実施形態では、安全保護装置が、送水ポンプ１８０と電気的に通信されている送水ポンプ制御装置１８７と、供給源用の管１４０における加熱流体の温度を検出するための少なくとも１つの温度センサー１８８とを備え、ここで、保護装置は、温度センサー１８８によって検出された加熱流体および／または供給源用の管１４０の温度が、存在してよい意図された動作温度よりも低い場合、送水ポンプが動作することを防ぎ、かつ送水ポンプ１８０を停止する。
【０１２７】
注入された水は、高温加熱流体により揮発されかつ運ばれて、焼成されている間に触媒基材をデグリーニングすることができる。様々な実施形態では、水タンク１９０は、補充されなくても、注入ノズル１８５に少なくとも１時間、少なくとも２時間、少なくとも４時間、または少なくとも８時間にわたって４０ポンド／時の水を貯蔵し、かつ供給するのに十分な容量を有することができる。様々な実施形態では、水は脱イオン水であってもよい。様々な実施形態では、加熱流体供給源からの加熱流体および蒸発した水は、供給源用の管１４０、搬送管１３０および下部接続管１２５を備える送出管を介して下部焼成装置セクションの入口端に運ばれる。様々な実施形態では、送出管は、さらに、Ｔ字管１４５および／または焼成制御弁１３５を備えることができる。
【０１２８】
様々な実施形態では、水注入のための加熱流体の意図された動作温度は、約４５０℃〜約５５０℃の範囲にあり、かつ加熱流体供給源は、少なくとも約１６５，０００ＢＴＵ、または少なくとも約２００，０００ＢＴＵ、または少なくとも約２２５，０００ＢＴＵであってよい。
【０１２９】
様々な実施形態では、１つ以上の処理ステーション（例えば、（各）準備エリア(staging area(s))、（各）重量測定ステーション、（各）統計処理制御ステーション、冷却ステーションなど）間の搬送は、ロボットの代わりに人が行ってもよい。
【０１３０】
図２は、開位置にある計量されたコーティングを基材に塗布するための基材収容部を描写するインラインコーティング装置の例示的な実施形態を示す。
【０１３１】
様々な実施形態では、インラインコーティング装置は、コーティング媒体のタンクを形成し、かつ基材の端部に適用される圧力を調節し、かつ／または基材の反対側の端部に適用される真空を調節することによって、基材の複数のチャネル内にコーティング媒体を導入するように構成されていてよく、ここで、基材のチャネル内へのコーティング媒体の移動は、適用された真空および／または圧力によって制御される、様々な実施形態では、インラインコーティング装置はまた、コーティング後に、ただし基材が乾燥ステーションに搬送される前に、基材のセルにガスのパルスを印加するように構成されていてよい。
【０１３２】
１つ以上の実施形態では、インラインコーターモジュール３００は、触媒基材２００の少なくとも一部に嵌合するように構成および寸法決定されている格納コンパートメント３１０と、閉鎖されたチャンバを形成するために触媒基材２００の少なくとも一部に嵌合するように構成および寸法決定されている圧力コンパートメント３２０とを備える基材収容部３０１を備えることができる。様々な実施形態では、触媒基材２００の長手方向軸が格納コンパートメント３１０および圧力コンパートメント３２０の長手方向軸とそろうように触媒基材２００が鉛直および水平方向に配置されている場合、圧力コンパートメント３２０は、触媒基材２００のほぼ下半分に嵌合し、かつ格納コンパートメント３１０は、触媒基材のほぼ上半分に嵌合する。
【０１３３】
１つ以上の実施形態では、圧力コンパートメント３２０および格納コンパートメント３１０は同軸であり、かつ長手方向に互いに対して移動することができる。様々な実施形態では、格納コンパートメント３１０の長手方向の動きは、リニアアクチュエーター３１３によって制御することができる。様々な実施形態では、圧力コンパートメント３２０の長手方向の動きは、圧力コンパートメントハウジング３２５と動作が関連付けられたリニアアクチュエーター（図示せず）によって制御することができる。様々な実施形態では、格納コンパートメント３１５および／または圧力コンパートメント３２０は、開位置と閉位置との間で直線的に移動する。
【０１３４】
１つ以上の実施形態では、格納コンパートメント３１０は、格納コンパートメントハウジング３１５を備え、これは、閉位置において、基材２００の外側表面および圧力コンパートメントハウジング３２５と流体密封シールを形成する。様々な実施形態では、格納コンパートメント３１０と基材２００の外側表面との間の流体密封シールは、格納コンパートメントハウジング３１５と基材２００の外側表面との間のガスケットによって形成されることができる。
【０１３５】
１つ以上の実施形態では、圧力コンパートメント３２０は、圧力コンパートメントハウジング３２５を備え、これは、閉位置において、基材２００の外側表面および格納コンパートメントハウジング３１５と流体密封シールを形成する。様々な実施形態では、圧力コンパートメント３２０と基材２００の外側表面との間の流体密封シールは、格納コンパートメントハウジング３１５と基材２００の外側表面との間のガスケットによって形成されることができる。
【０１３６】
１つ以上の実施形態では、格納コンパートメント３１０は、基材の上面と接触するウェットコーティングを保持し、かつ圧力コンパートメント３２０は、閉位置にあるときは基材２００のセルに加圧ガスを均等に伝達する。様々な実施形態では、加圧ガスの圧力は、基材の各セル上の柱としてのウェットコーティングの重量を支えるのに十分であり、そのためウェットコーティングは、圧力が低減または除去されるまでセルの壁を濡らさない。
【０１３７】
１つ以上の実施形態では、圧力コンパートメント３２０は、接続管３３０と、圧力コンパートメント３２０を接続管３３０に接続する入れ子式スリーブ３２３とを介して加圧流体供給源３３５に接続されており、かつ加圧流体供給源３３５と流体連通している。様々な実施形態では、加圧流体供給源３３５は、調節可能な圧力でガスを供給し、かつ圧力コンパートメント３２０は、格納コンパートメント３１０内のウェットコーティングの重量に等しい流体の柱を支えるのに十分な意図された圧力で加圧ガスを加圧流体供給源３３５から収容する。
【０１３８】
１つ以上の実施形態では、インラインコーターモジュール３００は、圧力コンパートメントに送出されるガスの圧力を調節する加圧流体供給源３３５と動作が関連付けられた圧力制御装置３４０を備えることができる。様々な実施形態では、圧力制御装置３４０は、加圧流体供給源３３５と、圧力コンパートメント３２０と動作が関連付けられた圧力センサー３４５とに電気的に接続されている。
【０１３９】
様々な実施形態では、インラインコーターモジュール３００は、圧力コンパートメント３２０と動作が関連付けられた、圧力コンパートメント３２０内の加圧ガスの入口圧力値を生じる圧力センサー３４５と、格納コンパートメント３１０と動作が関連付けられた、格納コンパートメント３１０内のウェットコーティングのコーティング流体量の値を生じる流体量変換器３４８とを備えることができる。圧力制御装置３４０は、圧力センサー３４５および流体量変換器３４８と電気的に通信されていてよく、ここで、圧力制御装置３４０は、格納コンパートメント３１０内のウェットコーティングの量および入口圧力値を計算し、かつ加圧流体ポンプを調節して、ウェットコーティングの液体ヘッドを支えるのに必要な圧力に応じて圧力コンパートメント３２０内に多少の加圧ガスを進ませる。
【０１４０】
１つ以上の実施形態では、インラインコーターモジュール３００は、格納コンパートメント３１０に接続されており、かつ格納コンパートメント３１０と流体連通している触媒コーティング供給源３６０を備えることができる。様々な実施形態では、ウェットコーティングポンプ３５０が、触媒コーティング供給源３６０および格納コンパートメント３１０に接続されており、かつ触媒コーティング供給源３６０および格納コンパートメント３１０と流体連通しており、ここで、ウェットコーティングポンプ３５０は、触媒コーティング供給源３６０から格納コンパートメント３１０にウェットコーティングの意図された量を送出することができる。様々な実施形態では、ウェットコーティングポンプ制御装置３５５が、ウェットコーティングの意図された体積量をポンプ輸送するためにウェットコーティングポンプ３５０をオンにする。様々な実施形態では、ウェットコーティングポンプ制御装置３５５は、流体量変換器３４８と電気的に通信されており、ウェットコーティングの意図された体積量が格納コンパートメント３１０内に存在するかどうかを測定することができる。様々な実施形態では、格納コンパートメントと動作が関連付けられた流体量変換器は、格納コンパートメント内のウェットコーティングのコーティング流体量を検出し、かつウェットコーティングの意図された体積量が格納コンパートメント３１０内に存在するときに信号を送信する。
【０１４１】
様々な実施形態では、ウェットコーティングは、可溶性触媒前駆体および／または触媒スラリー材料を含むことができる。様々な実施形態では、ウェットコーティングは、白金族金属および／または卑金属、および／または白金族金属および／または卑金属の酸化物、１種以上の（各）セラミック担体材料および／またはゼオライト、ならびにキャリア流体を含むことができ、ここで、キャリア流体は、酢酸を含むことができる。
【０１４２】
図３は、基材グリッパーに対して閉位置にある基材収容部を描写するインラインコーティング装置の例示的な実施形態を示す。１つ以上の実施形態では、計量されたコーティングを基材に塗布する装置は、基材収容部３０１の格納コンパートメント３１０および圧力コンパートメント３２０が触媒基材２００をケーシングして閉位置にあるインラインコーターモジュール３００であってよく、そのため加圧流体供給源３３５から下部接続管３２３を通って運ばれる圧力流体は、圧力コンパートメントハウジング３２５の内部容積に入り、かつ基材２００の上の格納コンパートメント３１０内のウェットコーティングを支えるために触媒基材の長手方向の複数のセルに入る。
【０１４３】
１つの実施形態では、下部接続管３２３は、圧力コンパートメント３２０の直線的な移動を提供するために入れ子式に配置された２つ以上の同心円状のスリーブを備えることができ、ここで、格納コンパートメント３１０および／または圧力コンパートメント３２０は、格納コンパートメントハウジング３１５および／または圧力コンパートメントハウジング３２５の内部容積内の触媒基材をケーシングするために直線的に移動することができる。
【０１４４】
１つ以上の実施形態では、格納コンパートメント３１０は、格納コンパートメント３１０の軸方向の移動を提供するように、リニア駆動装置３１３と動作が関連付けられることができる。１つ以上の実施形態では、圧力コンパートメント３２０は、下部接続管３２３と接続され、かつ下部接続管３２３と流体連通していてよく、ここで、下部接続管は、下部焼成装置セクション１２０への流体密封路を維持しながら、圧力コンパートメント３２０を軸方向に延伸させることができる。様々な実施形態では、下部接続管３２３は、ベローズまたは同心円状の入れ子式スリーブおよび／もしくは管の配置であってもよい。
【０１４５】
１つ以上の実施形態では、下部接続管３２３は、少なくとも外側スリーブ３２７および内側スリーブ３２８を備えることができ、ここで、内側スリーブ３２８および外側スリーブ３２７は、格納コンパートメント３１０および圧力コンパートメント３２０が触媒基材２００を収容するために開位置にあるときに内側スリーブが外側スリーブ内に嵌合し、かつスライド式に係合することができるように構成および寸法決定されている。
【０１４６】
１つ以上の実施形態では、下部接続管３２３は、スリーブの軸方向の入れ子式移動を提供するために、外側スリーブ３２７、内側スリーブ３２８および外側スリーブ３２７と内側スリーブ３２８との間で同心円状に嵌合するように構成および寸法決定された１つ以上の中間スリーブを備えることができる。様々な実施形態では、各スリーブ間に流体密封シールが存在してよい。
【０１４７】
１つ以上の実施形態では、下部接続管３２３は、流体密封流路を提供するベローズであってもよい。
【０１４８】
動作中、２つのセクションが開位置にあるとき、触媒基材は、格納コンパートメント３１０と圧力コンパートメント３２０との間に配置されることができ、ここで、触媒基材は、格納コンパートメント３１０と圧力コンパートメント３２０との間で軸方向にそろえられ、かつ鉛直方向に配置される。格納コンパートメント３１０および圧力コンパートメント３２０は同軸であってよく、そのため格納コンパートメント３１０および圧力コンパートメント３２０の長手方向の移動は、触媒基材の外縁および表面との干渉を被らずに、基材２００の周りで閉じることになる。
【０１４９】
様々な実施形態では、基材収容部３０１は、特定の高さを有する触媒基材２００が搬送機構によって水平方向に所定の位置に移動されて、格納コンパートメント３１０および圧力コンパートメント３２０の軸にそろえられるように、格納コンパートメントハウジング３１５の下縁部と圧力コンパートメントハウジング３２５の上縁部との間に隙間を提供するのに十分な軸方向移動を有するように構成および寸法決定されている。格納コンパートメントハウジング３１５の下端部と圧力コンパートメントハウジング３２５の上端部との間のこの隙間は、触媒基材が所定の位置を出入りするときに、触媒基材２００と格納コンパートメントハウジング３１５および圧力コンパートメントハウジング３２５の側部および／または縁部との間の衝突を回避するのに十分である。
【０１５０】
１つ以上の実施形態では、（各）圧力変換器３４５は、圧力コンパートメント３２０と動作が関連付けられて、触媒基材のチャネルに入る圧力流体圧力を測定することができる。圧力変換器３４５からの圧力測定は、コーティングされる基材の上面に置かれるウェットコーティングを支えるための圧力ヘッドを圧力制御装置３４０によって計算するために使用することもできる。圧力制御装置３４０は、ウェットコーティングの意図された量が格納コンパートメント３１０に送出される前にウェットコーティングが基材セル内に流入するのを防止するために、（各）圧力流体ポンプ３３５によって供給される圧力流体の流量および／または圧力を調節することができる。様々な実施形態では、圧力コンパートメント３２０内の圧力は、格納コンパートメント３１０に供給されるウェットコーティングの増大する重量を補償するために、リアルタイムで連続的に監視および調節されることができる。
【０１５１】
図４は、基材グリッパーアセンブリ３００に対して閉位置にある基材収容部３０１を描写するインラインウェットコーティング装置３００の例示的な実施形態を示す。１つ以上の実施形態では、格納コンパートメント３１０は、グリッパーアセンブリ３００の上面に対して閉じ、かつ圧力コンパートメント３２０は、グリッパーアセンブリ３００の下面に対して閉じて、触媒基材２００の外側の周りを圧力流体が流れないようにする。様々な実施形態では、格納コンパートメント３１０の内側表面と触媒基材２００の外側表面との間の隙間は、約０．５インチ以下、または約０．２５インチ以下である。様々な実施形態では、圧力コンパートメント３２０の内側表面と触媒基材２００の外側表面との間の隙間は、約０．５インチ以下、または約０．２５インチ以下である。
【０１５２】
１つ以上の実施形態では、下部接続管３２３は、圧力コンパートメント３２０の長手方向の移動中に内部容積と周囲雰囲気との間に流体密封シールを提供する薄壁ベローズを備えることができる。下部接続管３２３を形成するベローズは、圧力コンパートメント３２０と搬送管３３０との間に流体密封流路を提供する。
【０１５３】
１つ以上の実施形態では、圧力流体は、接続管３３０を通って圧力コンパートメントハウジング３２５の内部容積に流れることができる。様々な実施形態では、圧力流体は、触媒基材のすべてのセルに入り、各セル内で均一な圧力を提供する。
【０１５４】
１つ以上の実施形態では、格納コンパートメント３１０は、外壁と、開放容積を含む内部領域とを有する格納コンパートメントハウジング３１５を備えることができ、ここで、内部領域は、触媒基材２００の少なくとも一部に嵌合するように構成および寸法決定されていてよい。
【０１５５】
様々な実施形態では、格納コンパートメントハウジング３１５の内部領域は、特定の形状を有する触媒基材に適合する円筒形の形状、長方形の形状、正方形の形状、六角形の形状、三角形の形状または他の幾何学的形状を有することができる。様々な実施形態では、格納コンパートメントハウジング３１５の外壁は、円筒形の形状、長方形の形状、正方形の形状、六角形の形状、三角形の形状または他の幾何学的形状を有することができ、ここで、格納コンパートメントハウジング３１５の外壁は、内部領域１１６の特定の形状に適合し得る形状を有していてよい。
【０１５６】
様々な実施形態では、格納コンパートメント３１０は、さらに、この格納コンパートメントハウジング３１５に動作が関連付けられた流体量センサー３４８を備えることができる。
【０１５７】
１つ以上の実施形態では、圧力コンパートメントハウジング３２５は、外壁を有する移行セクションをさらに備えることができ、ここで、移行セクションの外壁は、圧力コンパートメントハウジング３２５の外壁に接続されていてもよい。様々な実施形態では、移行セクションの外壁は、例えば溶接によって、もしくは機械的締結によって圧力コンパートメントハウジング３２５の外壁に接合されていてもよく、または移行セクションの外壁および圧力コンパートメントハウジング３２５の外壁は、同じ材料片から形成されて単一構造を有していてもよい。
【０１５８】
１つ以上の実施形態では、移行セクションは、第一の端部の内径および第一の端部の反対側の第二の端部の内径を有することができ、ここで、第一の端部の内径は、第二の端部の内径よりも小さい。様々な実施形態では、移行セクションの外壁は、第一の端部から第二の端部に向かって先細になる。様々な実施形態では、移行セクションは、第一の端部と第二の端部との間の内径の一連の段階的な縮小を含むことができる。様々な実施形態では、移行セクションの第二の端部は、圧力コンパートメントハウジング３２５に接続された端部である。様々な実施形態では、圧力変換器３４５は、移行セクションと動作が関連付けられることができる。
【０１５９】
１つ以上の実施形態では、格納コンパートメントハウジング３１５および圧力コンパートメントハウジング３２５は、図５Ａに示すように、円形の断面を有する管状壁３１２を備えることができ、これは、触媒基材の長さのほぼ半分を占めるのに十分な高さと、触媒基材の少なくとも一部を収容する大きさの開口した内部容積３１６を形成する円筒形の内部領域とを有する。
【０１６０】
１つ以上の実施形態では、格納コンパートメントハウジング３１５および圧力コンパートメントハウジング３２５は、図５Ｂに示すように、長方形の断面を有する管状壁３１２を備えることができ、これは、触媒基材の長さのほぼ半分を占めるのに十分な高さと、触媒基材の少なくとも一部を収容する大きさの開口した内部容積３１６を形成する円筒形の内部領域とを有する。
【０１６１】
図６Ａ〜Ｃは、例示的なインラインコーターモジュール３００を利用したウェットコーティングプロセスを示す。図６Ａは、触媒基材２００をケーシングする格納コンパートメントハウジング３１５および圧力コンパートメントハウジング３２５を示す。触媒基材は、管状壁３１２内に嵌合し、かつ内部容積３１６の一部を占有する。
【０１６２】
１つ以上の実施形態では、ウェットコーティング供給源と流体連通しているコーティング導管３５２を介して格納コンパートメントハウジング３１５の内部容積３１６にウェットコーティング３１１を導入することができる。様々な実施形態では、基材２００のセルの意図された長さをコーティングするのに十分な量のウェットコーティング３１１が、内部容積３１６内に導入される。様々な実施形態では、ウェットコーティングが格納コンパートメントハウジング３１５の内部容積３１６内に導入されるのと同時に、圧力流体が圧力コンパートメントハウジング３２５の内部容積３２６内に導入される。
【０１６３】
１つ以上の実施形態では、ガスケットまたはリップが、格納コンパートメントの内側表面と基材の上部および／または側部との間にシールを形成して、基材の側部にウェットコーティングが漏下することを防止することができる。
【０１６４】
図６Ｂは、ウェットコーティングの意図された量が達成されるまでの、格納コンパートメントハウジング３１５の内部容積３１６へのウェットコーティングの連続的な流入と、他方では、圧力コンパートメントハウジング３２５の内部容積３２６内の圧力流体の圧力が、基材の上面の上に蓄積するウェットコーティングの増大する重量に合わせて同時に増大されることとを示す。
【０１６５】
１つ以上の実施形態では、ウェットコーティングの粘度および表面エネルギーを調節して、基材２００のセル内で毛細管作用と重力の下向きの力と圧力流体の圧力の上向きの力とのバランスを保ち易くすることもできる。様々な実施形態では、ウェットコーティングの柱は、セル内の圧力流体の柱によって各セル上で支えられることができ、ここで、圧力を増減して、基材２００のセル内へのウェットコーティングの流れを防止または制御することができる。様々な実施形態では、基材セル内へのウェットコーティングの流速は、圧力流体の圧力および／または真空適用によって制御される。
【０１６６】
図６Ｃは、基材のセル内への意図された距離のウェットコーティングの流れを示す。１つ以上の実施形態では、格納コンパートメントハウジング３１５内で基材上の意図された量のウェットコーティング３１１が達成されたら、基材２００のセル内の圧力流体の圧力を低減させて、ウェットコーティング３１１をセル内に意図された距離で流すことが可能であり、ここで、セル内への意図された距離は、基材上のウェットコーティングの初期高さによって決定される。圧力コンパートメントハウジング３２５の内部容積３２６内の圧力を均一に低減させることによって、各セル内の圧力を均一に低減させることができ、それによって各セル内へのウェットコーティングの一様な流れが提供される。圧力のこの均一な制御は、基材２００の各セルが本質的に同じ量のコーティングでコーティングされることを可能にし、ここで、「本質的に同じ」とは、局所的なコーティング濃度および基材表面全体にわたる重量の僅かな分布のほかに、各セルに入るウェットコーティングの量に影響を及ぼす各セルの表面特性の僅かなばらつきも存在していてよいことも含む。
【０１６７】
真空を適用してコーティングをセル内に上向きに吸引すること、または圧力を適用してウェットコーティングをセル内に下向きに押し込むことを回避することによって、ブローアウトを回避することができる。
【０１６８】
様々な実施形態では、触媒基材２００は、ロボット式または手作業によりシステム内に装填することができる。
【０１６９】
１つ以上の実施形態では、ロボット搬送エレメントは、各基材を把持して搬送するための触媒基材グリッパーアセンブリ４００を備えることができる。図７Ａは、触媒基材を保持するためのグリッパーアセンブリ４００の例示的な実施形態の上面図を示す。様々な実施形態では、触媒基材グリッパーは、意図された触媒基材に嵌合する大きさの内径を有する２つのＣ字型リング４１０を備える。様々な実施形態では、２つの各Ｃ字型リング４１０におけるインサート４２０は圧縮可能であり、かつ基材が把持されているとき、触媒基材の外側シェルの周りに流体密封シールを形成する。さらに、グリッパーアセンブリは、リングを操作して被保持基材を移動させるために、各Ｃ字型リング４１０と動作が関連付けられたアーム４３０を備えることができる。
【０１７０】
図７Ｂは、触媒基材を保持するためのグリッパーアセンブリ４００の例示的な実施形態の正面破断図を示す。１つ以上の実施形態では、触媒基材グリッパーアセンブリは、少なくとも６００°Ｆの温度で連続的に作動し得るシリコーンゴムインサート４２０を備える。様々な実施形態では、インサートおよびクランプアセンブリは、１６秒未満の短い曝露時間にわたって絶縁体およびヒートシンクとして作用する。
【０１７１】
１つ以上の実施形態では、格納コンパートメント３１０および圧力コンパートメント３２０が長手方向に移動して触媒基材２００を包囲しながら、触媒基材は、触媒基材グリッパーアセンブリ４００によって水平および鉛直方向の位置に保持されることができ、ここで、格納コンパートメントハウジング３１５の外壁３１２の下縁部は、触媒基材グリッパーアセンブリ４００の上面に接触し、かつ圧力コンパートメントハウジング３２５の外壁３２２の上縁部は、触媒基材グリッパーアセンブリ４００の下面に接触する。
【０１７２】
様々な実施形態では、外壁３１２の下縁部は、触媒基材グリッパーアセンブリ３００の２つのＣ字型リング４１０の上面と流体密封シールを形成し、かつ外壁３２２の上縁部は、触媒基材グリッパーアセンブリ４００の下面の２つのＣ字型リング４１０の下面と流体密封シールを形成する。
【０１７３】
１つ以上の実施形態では、グリッパーリング４１０と基材２００の外面との間の流体密封シール、ならびにハウジング３１５、３２５の外壁３１２、３２２とグリッパーリング４１０の上面および下面との間に形成される流体密封シールは、圧力流体が触媒基材の周りを流れるのを防止するか、または圧力コンパートメント３２０から出て行くのを防止する。インサートは、処理サイクル中の乾燥装置および焼成装置内の高温加熱流体、ならびに触媒基材の温度に曝露される可能性もありことから、それが曝露される温度に耐えるよう適合されている。
【０１７４】
様々な実施形態では、上部焼成装置ハウジングの内側表面と触媒基材焼成装置の外側表面との間の隙間は、デッドボリュームおよび触媒基材の外側に沿って流れる加熱流体の量を低減させるために最小限に抑えられる。
【０１７５】
本発明の原理および実施形態は、触媒基材のセルの１つ以上の面に触媒コーティングを導入して付着させる方法に関し、ここで、触媒コーティングは、触媒基材セルの内部に予め導入されていてもよい。図８は、触媒基材をコーティングする方法の例示的な実施形態を示す。
【０１７６】
８１０では、触媒基材が、インラインコーターモジュール３００の基材収容部３０１内に配置され、かつ基材の長手方向軸が、搬送機構によって格納コンパートメント３１０および圧力コンパートメント３２０の長手方向軸とそろえられる。１つ以上の実施形態では、搬送機構は、先行する処理ステーションから基材を移動させ、かつ格納コンパートメント３１０と圧力コンパートメント３２０との間に基材を配置することができる。
【０１７７】
８２０では、格納コンパートメント３１０および／または圧力コンパートメント３２０は、直線的に移動して触媒基材の周りで格納コンパートメント３１０および圧力コンパートメント３２０を閉じることができる。様々な実施形態では、格納コンパートメント３１０および圧力コンパートメント３２０は、搬送機構のグリッパーと、基材の表面とに対してシールされることができ、ここで、基材は、流体密封チャンバ内にケーシングされる。
【０１７８】
８３０では、基材のセルにおけるウェットコーティングの下向きの力を、圧力流体からの圧力の上向きの力によりバランスをとる形で、ウェットコーティングを格納コンパートメント内に導入するのと本質的に同時に（すなわち、装置の許容誤差内で）圧力流体の圧力が増大される。様々な実施形態では、格納コンパートメント内へのウェットコーティングのポンプ輸送が、基材上のウェットコーティングの重量を増大させ、これにより基材セルからウェットコーティングを締め出し続けるのに必要な圧力の量が増大される。インラインコーティング装置は、圧力を増大させることによって増大する重量のバランスをとることができる。
【０１７９】
８３５では、（各）圧力変換器によって測定された圧力は、圧力流体ポンプの出力を計算および／または調節するために使用され、触媒基材全体にわたる圧力降下を考慮して圧力増大を維持する。様々な実施形態では、圧力流体ポンプを調節するために、圧力変換器から圧力流体ポンプ制御装置にフィードバックが提供される。
【０１８０】
８４０では、意図された量のウェットコーティングが格納コンパートメントに運ばれたらウェットコーティングポンプが停止される。ポンプ制御装置は、格納コンパートメント内の流体の高さを検出することができる流体量センサーと電気的に通信されていてよい。ポンプ制御装置は、意図された量のウェットコーティングが格納コンパートメント内にあることを流体量検出器が示したらポンプを停止することができる。
【０１８１】
８５０では、圧力流体ポンプは減速または停止され、かつ圧力コンパートメント内の圧力流体の圧力が減少されることができる。圧力コンパートメント内の圧力の解放は、ブリード弁を開放することによって実施することができる。
【０１８２】
８６０では、圧力コンパートメント内の圧力の解放は、基材セルの外側にウェットコーティングを維持する力のバランスを乱して、ウェットコーティングを重力によりセル内に流し込ませる。様々な実施形態では、ウェットコーティングは、最初に基材上に保持されたウェットコーティングの量によって決定される距離をセル内に流す。同じ量のウェットコーティングが各セル上にあることから、ウェットコーティングによってコーティングされたセル壁の長さは、すべてのセルについて本質的に等しくなるはずである。
【０１８３】
８７０では、インラインコーターモジュール３００の基材収容部３０１は、格納コンパートメントおよび／または圧力コンパートメントを、その（それらの）長手方向軸に沿って他の対向するコンパートメントから直線状に移動させることによって開かれる。格納コンパートメントおよび圧力コンパートメントは互いに十分離れて移動することで、インラインコーターモジュールから基材を取り出すための隙間を搬送機構に提供することができ、ここで、搬送機構は水平方向に移動する。
【０１８４】
８８０では、触媒基材は、搬送機構によって格納コンパートメントと圧力コンパートメントとの間から取り出される。１つ以上の実施形態では、搬送機構は、触媒基材を鉛直配向で保持し、かつマルチステーションコーターシステムにおいてプロセスステーションからプロセスステーションへと水平方向に移動させるグリッパーを備える。様々な実施形態では、グリッパーは、楕円形の経路を形成する連続駆動機構から延びるアームを備える。
【０１８５】
８９０では、触媒基材を、次のステーションに移して重量測定し、乾燥し、かつ／または焼成することができる。様々な実施形態では、触媒基材のコーティングプロセスは、完成した触媒基材を製造する全体のプロセスの一部にすぎず、これは、重量測定、乾燥および焼成をさらに含むことができる。さらに、コーティング、重量測定、乾燥、焼成およびこれらの組合せのサイクルを１回以上繰り返して、複数の触媒コーティングおよび／または複数の触媒コーティング層を有する触媒基材を製造することができる。
【０１８６】
本発明の別の態様は、複数のチャネルを有する基材をコーティング媒体でコーティングする方法に関し、この方法は、ａ）コーティング媒体の浴を含有する容器中に基材を部分的に浸漬すること（ここで、前記容器は、基材を所定の量にコーティングするのに十分な量より多くコーティング媒体の量を含有する）；ｂ）部分的に浸漬された基材に、均一なコーティングプロファイルを形成するためにチャネルの長さよりも短い距離で浴から各チャネル内に上向きにコーティング媒体を吸引するのに十分な強度および時間で真空を適用すること；またはｃ）部分的に浸漬された基材に、浴から複数の基材セルの内部に上向きにコーティングスラリーを吸引するのに十分な強度および時間で真空を適用すること；基材の横軸を中心に１８０°回転すること；ならびに次いでスラリー中に浸漬された基材の端部に空気を吹き込んで触媒組成物をその中に分散させることを含む。「真空」および「圧力」は、重力と共にまたは重力に逆らって押したり引いたりする、流れの方向に関するとして理解されるべきであり、かつ大気圧に対して測定されることができ、ここで、真空は、大気圧より低い力である。当該技術分野で知られているように、圧力および／または真空は、インチ水量ゲージで測定することができる。溶液またはスラリーは、両方とも酸化物コーティング層を焼成時に生成するという点で類似していてよく、ここで、溶液は可溶性塩を含有し、かつスラリーは分散された（複数の）無機酸化物ならびに／または可溶性種および不溶性種の混合物を含有する。
【０１８７】
本発明の１つの態様は、一般的に、触媒基材を製造するためのモジュール式のマルチステーションコーターシステムに関する。図９は、マルチステーションコーターシステムの例示的な実施形態を示す。
【０１８８】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーターシステム９００は、基材の初期重量が測定される未処理重量測定ステーション９１０と、ウェットコーティングが基材の長手方向のセル内に導入される第一のコーティングステーション９２０と、基材の湿潤重量が測定される第一の湿潤重量測定ステーション９３０と、触媒コーティングが基材上で焼成される第一のインライン焼成装置モジュール９７０と、基材の焼成重量が測定される第一の焼成重量測定ステーション９８０とを備えることができる。
【０１８９】
様々な実施形態では、基材を、任意の他の処理ステップの前に、１つ以上の触媒コーティングの堆積後の基材重量と比較した未処理基材の基準となる乾燥重量を測定するために、最初に未処理重量測定ステーション９１０で重量測定してよい。重量の変化を用いて、基材セルの壁に堆積された（各）触媒材料の量を計算し、かつ基材が、規格外の可能性がある最終製品ではなく規格内にあるかどうかを作業の進行中に調べることができる。様々な実施形態では、未処理重量測定ステーション９１０、湿潤重量測定ステーション９３０および／または焼成重量測定ステーション９８０は、通信経路９９８を介して制御装置９９９に接続されており、かつ制御装置９９９と電気的に通信され得るデジタルスケールであってもよい。
【０１９０】
１つ以上の実施形態では、触媒基材へのコーティング液体の塗布後の触媒基材の湿潤重量を測定するために、スケールは焼成装置と動作が関連付けられていてよい。ウォッシュコートの塗布後の触媒基材の追加の重量の大きさを、基材の初期乾燥重量と各スケールによって測定された湿潤重量の差によって計算して、コーティング液体の正確な量が塗布されているか否かを測定することができる。
【０１９１】
１つ以上の実施形態では、基材セル壁の面へのウォッシュコートの焼成に先立って触媒基材の重量を測定するために、スケールは焼成装置と動作が関連付けられていてよい。
【０１９２】
様々な実施形態では、焼成後の重量が意図された範囲内に含まれるかどうかを調べるために、スケールは焼成装置と動作が関連付けられていてよい。触媒基材が焼成後に意図された範囲外の重量を有すると測定された場合、触媒基材処理を中断して、規格外の可能性がある追加の基材が製造される前に調節、較正および／または整備することができる。
【０１９３】
様々な実施形態では、触媒基材を第一のスケールで重量測定して、焼成前の中間重量または湿潤重量を得ることができ、ここで、スケールは、触媒基材について得られた重量値を受信および記憶するように構成されたコンピューターおよび／またはメモリーを備えることができ、またはスケールは、触媒基材について得られた重量値を受信および記憶するように構成されたコンピューターおよび／またはメモリーと電気的に通信されていてよい。触媒基材を焼成装置から取り出して、ロボットにより第二のスケールに設置することができる。
【０１９４】
様々な実施形態では、制御装置９９９は、電気信号および／または情報を受信し、そのような受信した情報を記憶し、受信した、記憶したかつ／またはプログラム化した情報を計算して、通信経路９９８を介して制御装置に接続されており、かつ制御装置と電気的に通信されている他のコンポーネントに信号を送信するように構成されたコンピューターであってもよい。
【０１９５】
様々な実施形態では、基材を各処理ステージ後に重量測定して、統計的なプロセス制御および／またはプロセスフィードバックを提供することで、様々な処理パラメーター（例えば、ウェットコーティング粘度、ＰＧＭ濃度、スラリー対キャリアの比、乾燥時間、焼成温度など）をそれぞれのプロセスステーションで調節することができる。これにより、複数の基材をシステムによって処理しながら、（各）プロセスの変化を追跡することができ、かつ欠陥があるかまたはさもなければ使用できない基材に対して余分な時間、エネルギーおよび高価な材料を費やすことになる前に、インラインステーションおよび／または処理シーケンスから取り出された規格外の基材のそれぞれに調節を行うことができる。コーティングまたは基材が規格外となる前にリアルタイムで処理パラメーターおよび規格の逸脱を補正することによって、スクラップを低減させることができ、かつマルチステーションコーターシステムの総スループットが増大し得ることから、バッチ方式で動作するコーティングシステム（すなわち、システムに試験および／または変更が加えられる前に基材ブロックが完成される）よりも少なくとも約２５％、約５０％またはさらには約１００％を上回る完成した規格内の触媒基材が単位時間当たり（例えば毎時単位）に製造される。
【０１９６】
１つ以上の実施形態では、基材は、第一の触媒コーティング（例えば、担体材料有りまたは無しのＰＧＭ）をセルの壁の少なくとも一部にわたって堆積させるための第一のコーティングステーション９２０によって基材のセル内に導入された第一のウェットコーティングを有することができる。様々な実施形態では、第一のコーティングステーション９２０は、本明細書中に記載される計量コーティング装置であってもよく、ここで、ウェットコーティングは、重力、毛細管力および／または真空下でセル内に流下する。
【０１９７】
１つ以上の実施形態では、ウェットコーティングが基材中に導入された後、第一の湿潤重量測定ステーション９３０で基材の重量を測定することができる。湿潤重量は、基材中に導入されたウェットコーティングの実際の量を計算するために初期重量と比較されることができる。ウェットコーティングの実際の量が意図された量よりも多いかまたは少ない場合、オペレーターは、アラームによって基材の規格外の性質を知らされることができるか、または基材をコーターシステムから排出することができる。追加の処理が行われる前に規格外の基材を識別して取り出すことによって、スクラップ基材の数を低減させることができ、かつコーターシステムの全出力を増大させることができる。
【０１９８】
様々な実施形態では、ウェットコーティングが基材中に導入された後、第一のインライン焼成装置モジュール９７０において基材を焼成することができる。触媒コーティングは、セルの（各）表面上で焼成されて、少なくとも一部のボトムコートを有する基材を提供することができる。様々な実施形態では、ウェットコーティングを乾燥させて、焼成前にキャリア流体の少なくとも一部を除去してもよい。十分な量のキャリア流体を除去することにより、触媒コーティング部分（すなわちスラリー固体）が、滴り落ちたりまたは流れ落ちたりせずにセルの（各）表面に保持されることができる。触媒コーティングの焼成により、残留するキャリア流体を追い出し、触媒コーティングをセル壁に熱的に付着させ、かつ／または少なくともいくつかの触媒コーティングの化学構造（例えば相転移）および／または組成（例えば化学分解）を変えることができる。
【０１９９】
非限定的な例では、複数のセル壁に堆積された乾燥ウォッシュコート層を含む触媒基材は、インライン焼成モジュール９７０によって収容され、上部焼成装置セクションおよび下部焼成装置セクションは、触媒基材をケーシングするために軸方向に移動し、約４６５℃〜約５５０℃の範囲の温度を有する加熱流体が、触媒基材に堆積されたウォッシュコートを焼成するために、約２００ａｃｆｍ〜約４００ａｃｆｍの範囲の流速で約８秒〜約１２秒の範囲の時間にわたって触媒基材のセルに通過させられる。いくつかの実施形態では、焼成装置モジュールは、焼成ステーションとも呼ぶことができる。
【０２００】
１つ以上の実施形態では、焼成された基材は、触媒コーティングが基材上で焼成された後、第一の焼成重量測定ステーション９８０で重量測定することができる。セルの壁上に堆積された触媒コーティングの実際の量は、基材の初期重量を基材の焼成重量と比較することによって計算することができる。重量の変化を用いて、基材セルの壁に堆積された焼成された（各）触媒材料（例えば、ＰＧＭおよび担体、金属およびモレキュラーシーブなど）の量を計算し、かつ追加のウェットコーティングが基材中に導入される前に、焼成された基材の重量が規格内にあるかどうかを調べることができる。触媒コーティングの実際の量が意図された量よりも多いかまたは少ない場合、オペレーターは、アラームによって基材の規格外の性質を知らされることができるか、または基材をコーターシステムから排出することができる。様々な実施形態では、音響信号および／または視覚信号が、基材が規格外であることをオペレーター知らせることができ、かつ／または基材は、搬送機構もしくは重量測定ステーション内に導入されたもしくは重量測定ステーションに動作可能に関連付けられた排出機構によって物理的に排出することができ、ここで、例えば、搬送機構が開いて基材をゴミ容器(bin)中に落下させることができるか、または排出機構は、基材をスケールから強制的にゴミ容器中に放出するプッシュバーもしくはエアジェットである。
【０２０１】
本発明の態様はまた、触媒基材を製造するためのシステムに関し、このシステムは、触媒スラリーおよび液体キャリアを含む少なくとも１つのウォッシュコート（ウェットコーティングとも呼ばれる）を触媒基材の少なくとも一部に塗布する第一の触媒基材コーティングステーションと、液体キャリアの少なくとも一部を触媒基材の少なくとも一部から除去する少なくとも１つの乾燥ステーションと、上部焼成装置セクションおよび下部焼成装置セクションを備える１つ以上の焼成ステーションと、加熱流体の体積量を意図された温度で供給する、下部焼成装置セクションと動作可能に関連付けられた加熱流体供給源と、触媒基材を保持して触媒基材を触媒基材コーティングステーションと少なくとも１つの乾燥ステーションと１つ以上の焼成ステーション（ここで、１つ以上の焼成ステーションのうちの１つの焼成ステーションが、少なくとも１つの乾燥ステーションのうちの１つに隣接している）との間で搬送する基材グリッパーとを備え、１つ以上の焼成ステーションでは、上部焼成装置セクションおよび下部焼成装置セクションが、触媒基材に嵌合するように、かつ流体密封シールを形成するように構成および寸法決定されており、加熱流体供給源では、加熱流体が下部焼成装置セクションの入口端部に送出されて、触媒基材のセル壁に対するウォッシュコートの触媒スラリーを焼成する。
【０２０２】
様々な実施形態では、このシステムは、さらに、触媒基材が１つ以上の焼成ステーションで少なくとも一度焼成された後に、触媒スラリーおよび液体キャリアを含む少なくとも１つの追加のウォッシュコートを触媒基材の少なくとも一部に塗布する第二の触媒基材コーティングステーションと、触媒基材の重量を測定する少なくとも１つの重量測定ステーションとを備え、ここで、基材グリッパーは、触媒基材を、触媒基材コーティングステーション、乾燥ステーションまたは焼成ステーションから、触媒基材の湿潤および／もしくは乾燥重量を測定するための少なくとも１つの重量測定ステーションに搬送する。
【０２０３】
本発明の１つの態様は、一般的に、複数のウォッシュコートを触媒基材に塗布するためのモジュラー式のマルチステーションコーターシステムに関する。図１０は、マルチステーションコーターシステムの別の例示的な実施形態を示す。
【０２０４】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステム１０００は、処理される前の触媒基材の重量を測定する未処理重量測定ステーション１００２と、第一のウォッシュコートを塗布する第一の触媒基材コーティングステーション１００３と、ウォッシュコートされた基材の重量を測定する第一の湿潤重量測定ステーション１００４と、液体キャリアの少なくとも一部を除去する第一の乾燥ステーション１００５と、乾燥された基材の重量を測定する第一の乾燥重量測定ステーション１００６と、基材上のウォッシュコートを焼成する第一のインライン焼成ステーション１０１３と、焼成された基材の重量を測定する第一の焼成重量測定ステーション１０１６とを備えることができる。様々な実施形態では、第一の乾燥重量測定ステーション１００６は、触媒コーティングの意図された量が第一の触媒基材コーティングステーション１００３によって基材セルの壁に塗布されたかどうかを調べるためにウォッシュコートされた基材の重量を測定する。様々な実施形態では、様々なステーションは２つ以上のヘッドを備えることができ、ここで、各ヘッドは、同時に個々の触媒基材を別々に処理することができる。様々な実施形態では、２つ以上の触媒基材を、１回の処理サイクルの間に各ステーションで処理し、次いで、次のステーションに同時に搬送することができる。
【０２０５】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、当該技術分野で知られているように、ロボットアームであってよい装填装置１００１を備えることができ、ここで、装填装置１００１は、基材を連続してマルチステーションコーティングシステム１０００内に導入する。様々な実施形態では、基材は、装填装置１００１から取り出されて、マルチステーションコーティングシステムのステーション間を移動するグリッパーアセンブリ１０３１によって把持される。様々な実施形態では、２つ以上のグリッパーが装填され、次いでマルチヘッドステーションに進んで処理が開始される。重量測定ステーションは、２つ以上の触媒基材を同時に重量測定するために２つ以上のスケールを備えることができる。
【０２０６】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、第一の乾燥ステーション１００５を備え、これは、第一の湿潤重量測定ステーション１００４に続く第一の精密乾燥ステーションまたは第一のマルチフェーズ乾燥ステーションであってよい。様々な実施形態では、精密乾燥ステーションは、単一の意図された精密温度および単一の意図された精密流速で高温空気を基材に送出するように構成されていてよい。
【０２０７】
様々な実施形態では、中間乾燥ステーションが、単一の意図された中間温度および単一の意図された中間流速で高温空気を基材に送出するように構成されていてよく、ここで、意図された中間温度および／または中間流速は、精密温度および／または精密流速よりも大きくてよい。様々な実施形態では、最終乾燥ステーションが、単一の意図された最終温度および単一の意図された最終流速で高温空気を基材に送出するように構成されていてよく、ここで、意図された最終温度および／または最終流速は、中間温度および／または中間流速よりも大きくてよい。
【０２０８】
様々な実施形態では、マルチフェーズ乾燥ステーションは、精密乾燥装置、中間乾燥装置および／または最終乾燥装置の機能をまとめて、１つ以上の段階的な(incremental)意図された（各）温度および／または１つ以上の段階的な意図された流速で高温空気を基材に送出するように構成された単一ステーションになるよう構成されていてよく、ここで、（各）温度および流速の変化は、傾斜がついているか、または離散的であってよい。
【０２０９】
様々な実施形態では、マルチステージ乾燥ステーションは、調節可能なファン速度および／または熱出力を有するように構成されていてよい。様々な実施形態では、マルチステージ乾燥ステーションは、２つ以上のステーションヘッドを備えることができ、ここで、各ステーションヘッドは、基材を収容するように構成されている。様々な実施形態では、第１の乾燥ステーション１００５は、高温空気を触媒基材の長手方向のセル内に導入して、ウォッシュコートからキャリア液体の少なくとも一部を蒸発させ、ここで、高温空気は、ウォッシュコートされた基材のセルを第一の端部から第二の端部へと通過する。様々な実施形態では、乾燥ステーション１００５によって基材に導入される高温空気の温度は、約６００ａｃｆｍ〜約９００ａｃｆｍの範囲の流速で約８〜１０秒にわたって約１００℃（２１２°Ｆ）〜約１７７℃（３５０°Ｆ）の範囲にあるか、または約１４９℃（３００°Ｆ）であってよい。１つ以上の実施形態では、マルチステージ乾燥ステーションは、基材の乾燥の程度を調べるために、出て行く高温空気の温度および／または相対湿度を監視することができる。
【０２１０】
様々な実施形態では、第一の乾燥ステーション１００５は、少なくとも実質的に乾燥された基材を生成し、ここで、「実質的に乾燥された」とは、液体キャリアの約５０％〜約７５％がセルから除去されていることを示す。様々な実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、乾燥ステーション１００５に続けて乾燥重量測定ステーション１００６を含むことができる。
【０２１１】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステム１０００は、さらに、第二の触媒基材コーティングステーション１００７を備えることができ、ここで、第二の触媒コーティングおよび第二のキャリア液体を含む第二のウェットコーティングが基材中に導入される。様々な実施形態では、触媒基材は、第一の触媒基材コーティングステーション１００３と第二の触媒基材コーティングステーション１００７との間で反転されることができ、そのため触媒基材のコーティングされていない部分が、第二の触媒基材コーティングステーション１００７の格納コンパートメント内に配置されて、第二のウォッシュコートでコーティングされることができる。様々な実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、第二の触媒基材コーティングステーション１００７に続く第二の湿潤重量測定ステーション１００８を備えることができ、ここで、基材の湿潤重量は、第二のウォッシュコートが塗布された後に測定される。
【０２１２】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、第二の乾燥ステーション１００９を備えることができ、これは、第二の湿潤重量測定ステーション１００８に続く第二のマルチフェーズ乾燥ステーションまたは第二の精密乾燥ステーションであってよい。様々な実施形態では、第二の乾燥ステーション１００９が、高温空気を触媒基材のセル内に導入して、キャリア液体の少なくとも一部をウォッシュコートから蒸発させる。第二の乾燥ステーション１００９によって基材に導入される空気の温度は、約４００ａｃｆｍ〜約５００ａｃｆｍの範囲の流速で約８秒〜１０秒にわたって約１００℃（２１２°Ｆ）〜約１７７℃（３５０°Ｆ）の範囲にあるか、または約１２１℃（２５０°Ｆ）〜約１４９℃（３００°Ｆ）の範囲にあってよい。
【０２１３】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、第二の精密乾燥ステーション１００９に続く第一の中間乾燥ステーション１０１０を備えることができる。第一の中間乾燥ステーション１０１０によって基材に導入される空気の温度は、約６００ａｃｆｍ〜約９００ａｃｆｍの範囲の流速で約８秒〜１０秒にわたって約１４９℃（３００°Ｆ）〜約２０５℃（４００°Ｆ）の範囲にあってよい。
【０２１４】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、第一の中間乾燥ステーション１０１０に続く第一の最終乾燥ステーション１０１１を備えることができる。最終乾燥ステーション１０１１によって基材に導入される空気の温度は、約１０００ａｃｆｍ〜約２５００ａｃｆｍの範囲の流速で約８秒〜１０秒にわたって約１４９℃（３００°Ｆ）〜約２０５℃（４００°Ｆ）の範囲にあってよい。様々な実施形態では、中間乾燥ステーション１０１０および／または最終乾燥ステーション１０１１は、中間乾燥ステーション１０１０および／または最終乾燥ステーション１０１１の乾燥段階を実施するように構成されたマルチフェーズ乾燥ステーションが、マルチステーションコーティングシステムにおいて上流に存在する場合は含まれていなくてもよい。
【０２１５】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、第一の乾燥重量測定ステーション１０１２を備えることができ、これは、焼成前の乾燥された基材の重量を測定して、触媒コーティングの意図された量が、第二の触媒基材コーティングステーション１００７によって基材セルの壁に塗布されたかどうかを調べることができる。
【０２１６】
様々な実施形態では、第一の焼成重量測定ステーション１０１６は、ウォッシュコートおよび焼成された基材の重量を測定して、触媒コーティングの意図された量が、第二の触媒基材コーティングステーション１００７および／または第一の触媒基材コーティングステーション１００３によって基材セルの壁に塗布されたかどうかを調べることができる。
【０２１７】
様々な実施形態では、コーティングシステムは、さらに、第一の冷却ステーション１０１４と第二の冷却ステーション１０１５とを備えることができ、ここで、第一の冷却ステーション１０１４では、焼成された基材の温度が、焼成温度と室温との間の中間温度に低下し、かつ第二の冷却ステーション１０１５では、焼成された基材の温度が、中間温度から室温にさらに低下する。
【０２１８】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、第三の触媒スラリーおよび第三の液体キャリアを含む第三のウォッシュコートを触媒基材の少なくとも一部に塗布する第三の触媒基材コーティングステーション１０１７と、液体キャリアの少なくとも一部を触媒基材の少なくとも一部から除去する第三の乾燥ステーション１０１９と、第二のインライン焼成ステーション１０２７とを備えることができる。様々な実施形態では、触媒基材は、第二の触媒基材コーティングステーション１００７と第三の触媒基材コーティングステーション１０１７との間で反転されることができ、そのため第三のウォッシュコートは、第一のウォッシュコートで予めコーティングされた基材の少なくとも一部の上に第一のトップコートとして塗布されることができる。
【０２１９】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、第三の触媒基材コーティングステーション１０１７に続く、かつ第三の乾燥ステーション１０１９に先行する第三の湿潤重量測定ステーション１０１８を備えることができ、ここで、基材の湿潤重量は、第三のウォッシュコートが塗布された後に測定される。
【０２２０】
１つ以上の実施形態では、第三の乾燥ステーション１０１９は、第三の湿潤重量測定ステーション１０１８に続く、かつ第二の焼成ステーション１０２７に先行する第三のマルチフェーズ乾燥ステーション１０１９であってよく、ここで、第三のウォッシュコートのキャリア液体は、基材の長手方向のセルから少なくとも部分的に蒸発されて、少なくとも実質的に乾燥された基材が作り出される。様々な実施形態では、ウェットコーティングは、触媒材料（例えば、ＰＧＭ、遷移金属など）および担体材料（例えば、チタニア、アルミナなど）を含む触媒コーティングと、キャリア液体（例えば、水、エチレングリコールなど）とを含むことができ、これらを混ぜ合わせてスラリーを形成することができる。様々な実施形態では、十分な量のキャリア液体を、第三のマルチフェーズ乾燥ステーション１０１９によってウェットコーティングから除去して、触媒コーティングが基材セルの壁から滴り落ちたりまたは流れ降りたりすることを最小限に抑えるかまたは防止することができる。
【０２２１】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、第三の乾燥ステーション１０１９の後に第三の乾燥重量測定ステーション１０２０を備えることができ、これは、第三のウォッシュコートを基材に塗布した後であって、かつ焼成前の乾燥された基材の重量を測定して、触媒コーティングの意図された量が、第三の触媒基材コーティングステーション１０１７によって基材セルの壁に塗布されたかどうかを調べることができる。
【０２２２】
様々な実施形態では、第一のインライン焼成ステーション１０１３および／または第二のインライン焼成ステーション１０２７は、上部焼成装置セクションおよび下部焼成装置セクションを備える基材収容部と、意図された温度で加熱流体の体積量を供給する、下部焼成装置セクションと動作可能に関連付けられた加熱流体供給源と、触媒基材を保持して触媒基材を触媒基材コーティングステーションと少なくとも１つの乾燥ステーションと１つ以上の焼成ステーション（ここで、１つ以上の焼成ステーションのうちの１つの焼成ステーションが、少なくとも１つの乾燥ステーションのうちの１つに隣接している）との間で搬送する基材グリッパーとを備えることができ、基材収容部では、上部焼成装置セクションおよび下部焼成装置セクションが、触媒基材に嵌合するように、かつ互いにまたはグリッパーアセンブリに対して流体密封シールを形成するように構成および寸法決定されており、加熱流体供給源では、加熱流体が下部焼成装置セクションの入口端部に送出されて、触媒基材のセル壁に対するウォッシュコートの触媒スラリーを焼成する。
【０２２３】
様々な実施形態では、コーティングシステムは、さらに、触媒基材が第一のインライン焼成ステーション１０１３で少なくとも一度焼成された後に、触媒スラリーおよび液体キャリアを含む第四のウォッシュコートを触媒基材の少なくとも一部に塗布する第四の触媒基材コーティングステーション１０２１を備えることができる。様々な実施形態では、コーティングシステムは、さらに、第四の触媒基材コーティングステーション１０２１に続く、かつ第四の乾燥ステーション１０２３に先行する第四の湿潤重量測定ステーション１０２２を備えることができ、ここで、基材の湿潤重量は、第四のウォッシュコートが塗布された後に測定される。
【０２２４】
様々な実施形態では、触媒基材は、第三の触媒基材コーティングステーション１０１７と第四の触媒基材コーティングステーション１０２１との間で反転されることができ、そのため第四のウォッシュコートは、第二のウォッシュコートで予めコーティングされた基材の少なくとも一部の上に塗布されることができる。様々な実施形態では、触媒基材は、セル壁に塗布された１つ、２つ、３つおよび／または４つのウォッシュコートを有することができる。
【０２２５】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、キャリア液体の少なくとも一部を触媒基材の少なくとも一部から除去する第四の乾燥ステーション１０２３を備えることができ、ここで、第四のウォッシュコートのキャリア液体は、基材の長手方向のセルから少なくとも部分的に蒸発されて、少なくとも実質的に乾燥された基材が作り出される。
【０２２６】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、第四の乾燥ステーション１０２３に続く第二の中間乾燥ステーション１０２４を備えることができる。第四の中間乾燥ステーション１０２４によって基材に導入される空気の温度は、約６００ａｃｆｍ〜約９００ａｃｆｍの範囲の流速で約８秒〜１０秒にわたって約１４９℃（３００°Ｆ）〜約２０５℃（４００°Ｆ）の範囲にあってよい。
【０２２７】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、第二の中間乾燥ステーション１０２４に続く第二の最終乾燥ステーション１０２５を備えることができる。第二の最終乾燥ステーション１０２５によって基材に導入される空気の温度は、約１０００ａｃｆｍ〜約２５００ａｃｆｍの範囲の流速で約８秒〜１０秒にわたって約１４９℃（３００°Ｆ）〜約２０５℃（４００°Ｆ）の範囲にあってよい。
【０２２８】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーティングシステムは、さらに、第四の乾燥重量測定ステーション１０２６を備えることができ、これは、第二の焼成前の乾燥された基材の重量を測定して、触媒コーティングの意図された量が、第四の触媒基材コーティングステーション１０２１および／または第三の触媒基材コーティングステーション１０１７によって基材セルの壁に塗布されたかどうかを調べることができる。
【０２２９】
様々な実施形態では、コーティングシステムは、さらに、焼成された基材の温度が焼成温度と室温との間の中間温度に低下する第三の冷却ステーション１０２８と、焼成された基材の温度が中間温度から室温にさらに低下する第四の冷却ステーション１０２９とを備えることができる。様々な実施形態では、完成されたかつ冷却された触媒基材は、他の場所（例えば、品質管理試験、包装、出荷）に輸送するために装填装置１００１によって第四の冷却ステーションから取り出すことができる。
【０２３０】
様々な実施形態では、少なくとも１つの（各）重量測定ステーションは、触媒基材の重量を測定するスケールを備え、ここで、基材グリッパーは、触媒基材を、触媒基材コーティングステーション、乾燥ステーションまたは焼成ステーションから少なくとも１つの重量測定ステーションに搬送して、触媒基材の湿潤重量、中間重量および／または乾燥重量が測定され、ここで、湿潤重量は、キャリアの任意の除去前にウォッシュコートでコーティングされた基材の重量であり、中間重量は、液体キャリアの少なくとも一部が基材およびウォッシュコートの乾燥によって除去された後の重量であり、かつ乾燥重量は、本質的にすべての液体キャリアが、コーティングされた基材の乾燥によってまたはコーティングされた基材の焼成後に除去された後の重量であってよい。様々な実施形態では、少なくとも１つの（各）重量測定ステーションは、配線接続されているかまたは無線であってもよい通信経路を介して制御装置と電気的に通信されて、（各）基材の測定された重量に関する電子データを制御装置に送信することができる。様々な実施形態では、制御装置は、配線接続されているかまたは無線であってもよい通信経路を介して本明細書中に記載される他の様々なステーションと電気的に通信されて、（各）基材の測定された重量に関する電子データを受信して様々な動作パラメーターに関する電子信号をステーションに送信することができる。
【０２３１】
様々な実施形態では、制御装置は、加圧ガス供給源および圧力コンパートメントと動作可能に関連付けられており、かつ加圧ガス供給源および圧力コンパートメントと流体連通している圧力制御装置と電気的に通信されていてよく、ここで、制御装置は、圧力コンパートメント内のガス圧力を調節するために圧力制御装置に電気信号を送信する。様々な実施形態では、制御装置は、ウェットコーティングポンプ制御装置および流体量変換器と電気的に通信されていてよく、ここで、制御装置は、ウェットコーティングポンプ制御装置に電気信号を送信してウェットコーティングポンプを起動または停止することで格納コンパートメント内のウェットコーティングの量を増大させる。
【０２３２】
１つ以上の実施形態では、コーティングシステムは、さらに、複数のグリッパーアセンブリ１０３１を備える搬送機構１０３０を備え、ここで、各グリッパーアセンブリは、触媒基材を保持し、かつ（各）触媒基材を一方のステーションから次のステーションへと移動させることができる。様々な実施形態では、基材は、約８秒〜約１２秒の範囲の移動の間の期間で断続的に搬送機構によって移動させることができる。
【０２３３】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、モジュール式のマルチステーションコーターシステムであり、ここで、様々なステーションを、差し込むかまたは取り外して、システムからの様々なプロセスを追加または無くすことができ、かつ搬送機構は、延長または短縮してステーション数の変化に順応させることができる。
【０２３４】
１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、１時間に約３６０〜約５００の触媒基材を作り出す。１つ以上の実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、１時間に約４００〜約４５０の触媒基材を作り出す。様々な実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、オフライン焼成を行わずにマルチステーションコーターシステムの周りを１回通過することにより１時間に約４２０〜約４５０の触媒基材を作り出す。様々な実施形態では、マルチステーションコーターシステムは、マルチステーションコーターシステム１０００の周りを１回転することで、２つの完全なウォッシュコート（または４つの部分ウォッシュコート）を基材に塗布することができる。様々な実施形態では、１つの完成した触媒基材が、８秒毎〜約１２秒毎にマルチステーションコーターシステムから出てくる。マルチヘッドステーションを備える様々な実施形態では、２つ以上の完成した触媒基材が、約１６秒毎〜約２４秒毎、または約８秒毎〜約１２秒毎に、マルチステーションコーターシステムから出てくることができる。
【０２３５】
本明細書を通じて「１つの実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」、「様々な実施形態」または「ある実施形態」との言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、材料または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通じて様々な箇所における「１つ以上の実施形態では」、「特定の実施形態では」、「１つの実施形態では」、「様々な実施形態では」または「ある実施形態では」のような文言が現れる部分は、本発明の同じ実施形態を必ずしも指していない。さらに、特定の特徴、構造、材料または特性は、１つ以上の実施形態において任意の適切な形で組み合わせることができる。
【０２３６】
本発明は、特定の実施形態について説明してきたが、これらの実施形態は、本発明の原理および用途の単なる例示にすぎないものであることを理解されたい。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の方法および装置に様々な変更および変形を加えることができることは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にある変更および変形を含むことが意図される。
【符号の説明】
【０２３７】
１００  焼成システム、  １０１  基材収容部、  １１０  上部焼成装置セクション、  １１５  上部接続管、  １２０  下部焼成装置セクション、  １２５  下部接続管、  １３０  搬送管、  １３５  焼成制御弁、  １４０  供給源用の管、  １４５  Ｔ字管、  １４７  分岐部、  １５０  加熱流体供給源、  １５１  燃焼チャンバ、  １５５  空気入口、  １５７  燃料ライン、  １５８  バーナー、  １６０  加熱流体ポンプ、  １６２  差圧制御装置、  １６５  空気送り込み管、  １６８  圧力変換器、  １７０  バイパス管、  １７５  バイパス制御弁、  １８０  送水ポンプ、  １８５  注入ノズル、  １８７  送水ポンプ制御装置、  １８８  温度センサー、  １９０  水タンク、  ２００  触媒基材、  ３００  インラインコーターモジュール、  ３０１  基材収容部、  ３１０  格納コンパートメント、  ３１１  ウェットコーティング、  ３１２  外壁、  ３１３  リニアアクチュエーター、  ３１５  格納コンパートメントハウジング、  ３１６  内部容積、  ３２０  圧力コンパートメント、  ３２２  外壁、  ３２３  入れ子式スリーブ、  ３２５  圧力コンパートメントハウジング、  ３２６  内部容積、  ３２７  外側スリーブ、  ３２８  内側スリーブ、  ３３０  接続管、  ３３５  加圧流体供給源、  ３４０  圧力制御装置、  ３４５  圧力センサー、  ３４８  流体量変換器、  ３５０  ウェットコーティングポンプ、  ３５２  コーティング導管、  ３５５  ウェットコーティング制御装置、  ３６０  触媒コーティング供給源、  ４００  グリッパーアセンブリ、  ４１０  Ｃ字型リング、  ４２０  インサート、  ４３０  アーム、  ９１０  未処理重量測定ステーション、  ９２０  第一のコーティングステーション、  ９３０  湿潤重量測定ステーション、  ９７０  第一のインライン焼成装置モジュール、  ９８０  第一の焼成重量測定ステーション、  ９９８  通信経路、  ９９９  制御装置、  １０００  マルチステーションコーティングシステム、  １００１  装填装置、  １００２  未処理重量測定ステーション、  １００３  第一の触媒基材コーティングステーション、  １００４  第一の湿潤重量測定ステーション、  １００５  第一の乾燥ステーション、  １００６  第一の乾燥重量測定ステーション、  １００７  第二の触媒基材コーティングステーション、  １００８  第二の湿潤重量測定ステーション、  １００９  第二の乾燥ステーション、  １０１０  中間乾燥ステーション、  １０１１  第一の最終乾燥ステーション、  １０１２  第一の乾燥重量測定ステーション、  １０１３  第一のインライン焼成ステーション、  １０１４  第一の冷却ステーション、  １０１５  第二の冷却ステーション、  １０１６  第一の焼成重量測定ステーション、  １０１７  第三の触媒基材コーティングステーション、  １０１８  第三の湿潤重量測定ステーション、  １０１９  第三のマルチフェーズ乾燥ステーション、  １０２０  第三の乾燥重量測定ステーション、  １０２１  第四の触媒基材コーティングステーション、  １０２２  第四の湿潤重量測定ステーション、  １０２３  第四の乾燥ステーション、  １０２４  第二の中間乾燥ステーション、  １０２５  第二の最終乾燥ステーション、  １０２６  第四の乾燥重量測定ステーション、  １０２７  第二のインライン焼���ステーション、  １０２８  第三の冷却ステーション、  １０２９  第四の冷却ステーション、  １０３０  搬送機構、  １０３１  グリッパーアセンブリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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