JP2002346389A

JP2002346389A - 触媒コンバータならびにその製造方法

Info

Publication number: JP2002346389A
Application number: JP2002079212A
Authority: JP
Inventors: Shogo Konya; 省吾紺谷; Toru Uchiumi; 徹内海
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2002-12-03
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP4737738B2

Abstract

(57)【要約】【課題】触媒コンバータにおいて、ウォッシュコート
の厚塗り部を防止し、良好な触媒性能を有する触媒コン
バータならびにその製造方法を提供する。【解決手段】触媒コンバータにおいて、貴金属触媒を
担持するためのウォッシュコート層が、粒径１０μｍ以
上２００μｍ以下の比較的大きな粒の集合体から構成さ
れている。これにより通常のスラリーのみを用いるウォ
ッシュコート層と比べるとガスと接触する面積が大きく
なり、かつ平坦部でのウォッシュコート厚みが確保され
つつ、コーナー部でのウォッシュコート溜まりが著しく
軽減できるため、塗布されたウォッシュコートの質量と
しては通常のスラリーを用いる方法で形成されたものよ
りもむしろ少なくでき、触媒の熱容量が小さくなり、ウ
ォームアップ特性向上にも有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排ガス
浄化等の目的で用いられる触媒を担持するための触媒コ
ンバータ、及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車などの内燃機関の排ガスに含有さ
れる炭化水素、窒素酸化物、一酸化炭素などの有害物質
を浄化するための装置として、触媒を担持した触媒コン
バータが、排ガス経路に配置される。また、近年では、
メタノール等の炭化水素化合物を水蒸気改質して、水素
リッチなガスを生成する改質装置においても、同様の触
媒コンバータを用いることが研究されている。これら触
媒コンバータは、ガスが通過する多数のセルを有するハ
ニカム構造からなり、各セルの壁面には触媒がコーティ
ングされ、通過するガスと触媒とが広い接触面積で接触
することが可能になっている。

【０００３】これらの目的で用いられる触媒コンバータ
の基材となる触媒担体としては、主としてセラミック製
の触媒担体（以下セラミック担体という）と金属製の触
媒担体（以下メタル担体という）とがある。そのうちセ
ラミック担体は、コーディエライト等の原料を押し出し
成形し、正方形状の格子を形成せしめ、ハニカム構造を
形成するのが一般的である。一方、メタル担体は、耐熱
合金を用いた平箔と波箔を交互に積層して円筒形の金属
製の外筒に装入され、ハニカム構造が形成され、そのセ
ル形状は、直角二等辺三角形に近い形状となる。

【０００４】これら触媒担体のガス通路となるハニカム
構造体のセルの壁表面に、ウォッシュコート層と呼ばれ
るポーラスなγアルミナ層を主体とする層がコーティン
グされ、このウォッシュコート層に貴金属等からなる触
媒を含浸させる方法、又は、貴金属触媒を含んだウォッ
シュコート層を触媒担体にコーティングする方法等があ
って、触媒担体に触媒を担持させている。

【０００５】ウォッシュコート層形成においては、γア
ルミナ等を主体とする微粉末と溶媒からなるスラリー状
のウォッシュコート液中にハニカム構造を浸漬すること
によって、ハニカム構造のセル表面に該ウォッシュコー
ト液を付着させ、ついで乾燥して溶媒を除去することに
よって、ウォッシュコート層をセル表面に形成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】例えば、図７の（ａ）
あるいは（ｂ）に示すように、金属製触媒担体（メタル
担体）７は、金属製の平箔１と波箔２とを積層したり、
平箔１と波箔２を交互にらせん状に巻き回してハニカム
構造を形成し、あるいは波箔２同士を積層してハニカム
構造を形成し、更に平箔１と波箔２あるいは波箔２同士
の接触部の全部あるいは一部を接合する。ハニカム構造
の各セル３の断面形状は、図８、あるいは図９のように
構成される。このハニカム構造をウォッシュコート液中
に浸漬すると、ウォッシュコート液の表面張力により、
平箔１と波箔２の狭い隙間の部分あるいは、波箔２同士
の狭い隙間の部分（以降コーナー部１０と称する）が液
溜まり部になり、図１１に示すように該コーナー部１０
には他の表面部分（以降平坦部１１と称する）に比較し
て多量のウォッシュコート液が付着して、図１に示すよ
うにウォッシュコート層９の厚塗り部が形成されること
となる。

【０００７】コーナー部１０におけるウォッシュコート
液の厚塗り部はセル内周長を短くし、その結果、ガスと
接触する有効表面積を少なくし、触媒性能を落とす。ま
た、ウォッシュコート液の厚塗り部の深い位置にある貴
金属触媒は、有効に触媒反応に寄与しないので、ウォッ
シュコート液や貴金属が無駄になり、しかもウォッシュ
コート層の厚塗り部によって、触媒担体全体の熱容量が
大きくなり、コールドスタート時に触媒が機能する温度
まで到達する時間が長くなるという問題がある。

【０００８】コーナー部１０のウォッシュコート溜まり
を軽減するには、粘度の低いウォッシュコート液を塗布
する方法も考えられるが、この方法では平坦部１１のウ
ォッシュコートが極端に薄くなり、結果として触媒量が
減り、やはり触媒性能を落とす結果となる。

【０００９】すなわち、平坦部１１で十分な触媒厚みを
確保し、かつコーナー部１０のウォッシュコート溜まり
が少ないウォッシュコート層あるいはその形成方法が望
まれている。

【００１０】一方、図７の（ｃ）に示されるセラミック
担体においても、図１０に示す正方形セル３１の四隅の
コーナー部１０１において、やはり図１２に示すような
ウォッシュコート溜まりが形成され、前述したことと同
じ問題点が生じる。

【００１１】メタル担体の場合には、平箔及び波箔に予
めウォッシュコートを塗布しておいて、しかる後にハニ
カム構造を形成する方法が考えられる。しかしながら、
特に自動車用排ガス浄化担体に利用される場合、ハニカ
ム構造を構成する平箔と波箔は、構造耐久性を得るため
に互いに接合されていなければならない。接合方法はロ
ウ付けが一般的であるが、ロウ付けは１１００℃以上の
温度で処理されなければならず、ウォッシュコートを構
成するγアルミナがαアルミナに変態してしまい、表面
積を著しく減少してしまう欠点がある。従って、ウォッ
シュコートはあくまで、ハニカム構造を構成し箔同士の
接合を施した後に、行うことが好ましい。

【００１２】均一ウォッシュコートの形成方法として、
特開平１１−１３８０２０号公報には、セルコーナー部
のコート溜まりが問題であるとし、コート溜まりを防止
するために水分量の多いスラリーを用いると、コート層
にクラックが入り、剥離するという問題点を有するた
め、ウォッシュコートを施した後にウォッシュコートセ
ル内に静水圧を加えて均一に塗布する方法等が開示され
ている。しかしながら、本方法は静水圧を加える設備な
ど製造コストが高くなる。

【００１３】更に、均一ウォッシュコートの形成方法と
して、セル形状を六角形にする方法が、例えば特開平１
０−２６３４１６号公報や特開２０００−２３７６０２
号公報に開示されている。しかし六角形セルの場合、三
角形や四角形セルに比較してセル密度の割に表面積が低
いという欠点もあった。

【００１４】更に、近年の排ガス規制強化を背景とし
て、触媒コンバータは、反応表面積を大きくするために
セル密度を高める傾向にある。すなわち、従来のスラリ
ーを用いるウォッシュコート法では、細かいセル密度に
対してはウォッシュコートが目詰まりしやすいなどの問
題点があった。

【００１５】そこで、本発明は、触媒コンバータにおけ
るウォッシュコートの厚塗り部形成を防止し、良好な触
媒性能を有する触媒コンバータならびにその製造方法を
提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明は、触媒を担持するためのハニカム構造を有する触媒
担体のセル壁面上に、平均粒径１０〜２００μｍのウォ
ッシュコート粒を含む、第１のウォッシュコートからな
るウォッシュコート層を有し、該ウォッシュコート層に
貴金属触媒が担持されてなることを特徴とする触媒コン
バータである。また、触媒を担持するためのハニカム構
造を有する触媒担体のセル壁面上に平均粒径１０〜２０
０μｍのウォッシュコート粒を含む、第１のウォッシュ
コートと、該ウォッシュコート粒の隙間を充填する第２
のウォッシュコートからなるウォッシュコート層を有
し、該ウォッシュコート層上に貴金属触媒が担持されて
なることを特徴とする触媒コンバータである。そして、
第１のウォッシュコートを構成するウォッシュコート粒
の平均粒径が３０μｍ〜１００μｍであることが好まし
い。

【００１７】また、前記のウォッシュコート粒が、種類
の異なる複数のウォッシュコート粒から構成されている
ことを特徴とする。また、触媒コンバータが、金属製平
箔と波箔及び／又は金属製波箔同士を積層及び／又は巻
き回すことにより構成されるハニカム構造を有するメタ
ル担体から構成されていることを特徴とする。また、ハ
ニカム構造のセル密度が６２セル／ｃｍ²以上であるこ
とを特徴とする。

【００１８】また、ハニカム構造を有する触媒担体のセ
ル壁面にバインダを塗布し、平均粒径１０〜２００μｍ
のウォッシュコート粒を前記バインダ上に散布して固着
した後に、焼成することによりウォッシュコート層を形
成することを特徴とする触媒コンバータの製造方法であ
る。また、ハニカム構造を有する触媒担体のセル壁面に
バインダを塗布し、平均粒径１０〜２００μｍのウォッ
シュコート粒を前記バインダ上に散布して固着した後
に、更にスラリーを前記粒子間に充填してから、焼成す
ることによりウォッシュコート層を形成することを特徴
とする触媒コンバータの製造方法である。そして、前記
ウォッシュコート粒の平均粒径が３０μｍ〜１００μｍ
であることが好ましい。

【００１９】また、前記ウォッシュコート粒が、種類の
異なる複数のウォッシュコート粒から構成されているこ
とを特徴とする。また、ハニカム構造を有する触媒担体
が、金属製平箔（小波平箔を含む）と波箔及び／又は金
属製波箔同士を積層及び／又は巻き回すことにより構成
されることを特徴とする。更に、前記ウォッシュコート
層に貴金属触媒を含浸させることにより触媒を担持させ
ることを特徴とする。更に、貴金属触媒を事前に前記ウ
ォッシュコート粒及び／又はスラリーに含有させること
を特徴とする。

【００２０】更にハニカム構造のセル密度が６２セル／
ｃｍ²以上であることを特徴とする。更にバインダを塗
布する前に、ハニカム構造のコーナー部に撥水剤を塗布
することを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】前述したように触媒コンバータの
基材となる触媒担体は、大別してメタル担体とセラミッ
ク担体に分類することができる。

【００２２】メタル担体は、図７（ａ）に示すように、
主として耐熱性のステンレス鋼製の平箔１（小波平箔を
含む）と、該平箔に波付け加工を行った波箔２とを用
い、平箔１と波箔２、あるいは図７（ｂ）に示すように
波箔２同士を交互にスパイラル状に巻き回して積層し、
あるいは平行に積層して製造する。ハニカム構造には平
箔１と波箔２とで囲まれた多数のセル３が形成され、こ
のセル３を構成する箔の表面に触媒を担持し、排ガスが
このセルを通過する際には、触媒反応によって排ガスが
浄化される。

【００２３】一方、セラミック担体は、図７（ｃ）に示
すように、コーディエライト等からなる正方形断面を有
するハニカム構造が、押し出し成形、焼成という手順で
形成される。やはり形成されたセル３１の表面に触媒が
担持され、セルを排ガスが通過し浄化される。

【００２４】本発明においては、以上のようなメタル担
体あるいはセラミック担体を形成した後、図１（ａ）に
示すようにセル３の金属箔、あるいは図１（ｂ）に示す
ようにセル３１のセラミック担体のセル壁２１の表面に
平均粒径１０〜２００μｍの範囲で造粒されたウォッシ
ュコート粒４が配置され、第１のウォッシュコート５１
を形成する。

【００２５】本構造は、例えば、ウォッシュコート粒４
を固着するためのバインダ液を予め、セル３の内壁に塗
布しておき、バインダ液の溶媒が乾燥する前にウォッシ
ュコート粒４をハニカム構造の端面から散布して、ウォ
ッシュコート粒４をセル３の内壁に固着せしめた後、５
００〜８００℃程度の温度で焼成して、ウォッシュコー
ト粒４をセル３の内壁に焼き付けることで形成すること
ができる。

【００２６】バインダ液としては、ＰＶＡ（ポリビニル
アルコール）、アクリル酸系ポリマー、エチルセルロー
ス等のバインダを、水あるいは有機溶剤の溶媒に溶解さ
せた公知の液を使用する。また、バインダ液の塗布は、
ウォッシュコート粒４がセル３の内壁全面に付着させる
場合には、セル３の内壁全面に塗布されている必要があ
る。逆に部分的に、例えば排ガス入側のみに付着させ、
出側には触媒担持しないような場合には、排ガス入側の
みにバインダを付着させればよい。

【００２７】また、バインダ液は多量に付着するとそれ
自体がセルを塞いだり、量が多すぎるとウォッシュコー
ト粒４が多量に付着しすぎるため、エアーブローや遠心
力付与等の方法で、塗布量を制御しておくとよい。例え
ば、２０％ＰＶＡ水溶液を塗布する場合は、塗布量が、
１セルの単位長さ（１ｃｍ）あたり、０．１ｍｇ〜１０
ｍｇの範囲に制御しておくことが好ましい。

【００２８】この場合、散布するのは固体の粒であるか
ら、従来のスラリーを用いたウォッシュコート法とは異
なり表面張力が作用せず、コーナー部においてもウォッ
シュコートが必要以上に厚くなることもなく、また平坦
部でも、ウォッシュコート粒４の粒径に応じたウォッシ
ュコート厚みが確保できる。従って、第１のウォッシュ
コート５１によるウォッシュコート層のコーナー部１０
での厚塗り部ができないので、長いセル内周長を確保で
き、更にウォッシュコート層が比較的粒径の大きい球状
粒の集合体から構成されるために、排ガスと接触する有
効面積が通常のスラリーのみを用いて形成された、マク
ロ的な表面が平坦なウォッシュコート層と比べると、排
ガスに直接接触するマクロ的な幾何学的面積が３倍以上
と飛躍的に大きくなり、触媒性能が向上する。更にウォ
ッシュコート液の厚塗り部がなく、すべての貴金属触媒
が有効に触媒反応に寄与し、ウォッシュコート液や貴金
属が無駄にならない。また、ウォッシュコート層の厚塗
り部がないため、触媒担体の熱容量を低下させられるた
め触媒が機能する温度まで到達する時間を短縮でき、コ
ールドスタート時の浄化性能が向上する利点もある。

【００２９】ウォッシュコート粒４は、小さい粒径の粉
末のウォッシュコート成分と造粒用のバインダ、及び溶
媒からなるスラリーからスプレードライで造粒する方法
など、公知の方法で製造できる。すなわちウォッシュコ
ート粒４自体は、γアルミナ、セリア、ランタン酸化物
等、ウォッシュコートを構成する成分の細かい粉末の集
合体として構成され、通常のウォッシュコートと同等の
ミクロ的表面積を有するものである。

【００３０】貴金属触媒の担持は、例えばウォッシュコ
ート粒４を造粒する際のスラリーに、貴金属成分を予め
含有させておいてもよいし、あるいはウォッシュコート
粒４を焼き付けてから貴金属を含浸させるなど別工程で
担持してもよい。

【００３１】散布するウォッシュコート粒４の平均粒径
は１０μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上必要である。
平均粒径が１０μｍを下回ると、ウォッシュコート粒が
二次凝集して粒の流動性が著しく悪くなり、ウォッシュ
コート粒４を散布する工程で粒がハニカムのセル内に詰
まりやすいという問題がある。特に平均粒径が３０μｍ
以上あれば、粒の流動性は著しく改善され好ましい。

【００３２】ウォッシュコート粒４の粒径の平均粒径の
上限は２００μｍ以下にすることが好ましい。２００μ
ｍを超えると、ウォッシュコート自体の熱容量の増加を
招く。また、粒の中心部付近に担持されている触媒は、
排ガス浄化に寄与せず無駄になる。

【００３３】また、ウォッシュコート粒は、セルサイズ
に合わせて適宜粒径を選択すべきである。例えば、１平
方インチあたり４００セル（１平方センチメートルあた
り６２セル）程度のセル密度であれば、平均粒径が１０
〜２００μｍ程度の粒を用いることができるが、１平方
インチあたり１６００セル（１平方センチメートルあた
り２４８セル）程度の細かいセルでは、平均粒径が２０
０μｍのウォッシュコート粒は、セルを塞いでしまうの
で、このような細かいセルでは平均粒径を１００μｍ以
下にすることが好ましい。また、触媒は、低いセル密
度、例えばセル密度１６セル／ｃｍ^２で、担持可能であ
るが、特に好ましくはセル密度６２セル／ｃｍ^２以上と
することにより、担持された触媒はその機能を効果的に
発揮する。従って、本発明ではセル密度６２セル／ｃｍ
^２以上とした。

【００３４】また、図１においてはウォッシュコート層
の厚さ方向に、ウォッシュコート粒４が１層で担持され
ている例を示しているが、特に１層に限定するものでは
なく、ウォッシュコート粒４が厚み方向に複数層積層さ
れていても差し支えない。ただし、複数層積層されてい
る部分の合計厚みは、前記理由により２００μｍ以下に
することが好ましい。

【００３５】また、例えば特開平７−８８３７４号公報
に開示されている、異なる触媒成分の第一触媒層と第二
触媒層を層状に構成する場合などのように、触媒層に複
数の機能を付与しようとする場合、本発明において、図
２に示すように第一触媒層の作用を有するウォッシュコ
ート粒４１と第二触媒層の作用を有するウォッシュコー
ト粒４２を混合して第１のウォッシュコートを形成する
ことも可能である。勿論２種類以上の異なる成分のウォ
ッシュコート粒を混合して使用することも可能である。

【００３６】このようにして得られた第１のウォッシュ
コート層を有する触媒コンバータは、自動車用排ガス浄
化担体としてのみならず、例えば燃料電池用の燃料改質
器や、生ごみから発生する悪臭成分の分解などの脱臭用
触媒などにも適用可能である。

【００３７】ただし、稀なケースとして、エンジン直下
に設置する触媒コンバータなどの、熱サイクルや排ガス
の脈動など非常に厳しい環境下では、第１のウォッシュ
コートを構成しているウォッシュコート粒４が、ハニカ
ム基材から脱落してしまう場合が生じ得る。この場合に
は、図３に示すように、ウォッシュコート粒４の隙間を
第２のウォッシュコート５２で充填して、ウォッシュコ
ート層を形成することにより、接合強度を高めることが
効果的である。ウォッシュコート粒４の隙間を充填する
第２のウォッシュコート５２を構成するものとしては、
例えば低粘度のウォッシュコートスラリーなどが挙げら
れる。通常のウォッシュコートに用いられるような高粘
度のスラリーで第２のウォッシュコートを形成しようと
すると、コーナー部にやはりウォッシュコートが溜まっ
てしまうため、第２のウォッシュコート５２を構成する
ためのスラリーの粘度は５００ｍＰａ・ｓ以下であるこ
とが好ましい。

【００３８】この場合はウォッシュコート粒４の隙間が
埋められるので、ウォッシュコート層と排ガスが接触で
きる表面積が、ウォッシュコート粒４により第１のウォ
ッシュコート層のみが形成されている場合と比較して若
干減少するが、図３に示すように、第２のウォッシュコ
ート５２の表面も第１のウォッシュコートのウォッシュ
コート粒の形状に倣い、相変わらず凹凸形状を保つた
め、従来のスラリーのみを用いる方法で形成された平坦
な表面のウォッシュコート層と比較すれば、排ガスと接
触できる面積が大きいという優位性を保つし、また、低
粘度のスラリーを塗布するものであるから、コーナー部
１０へのウォッシュコート溜まりは少なく、かつ造粒さ
れたウォッシュコート粒４が予め存在して第１のウォッ
シュコート層を形成しているので、平坦部１１において
も十分な厚みが確保される。

【００３９】第２のウォッシュコートを形成するための
ウォッシュコートスラリーは、第１のウォッシュコート
を構成している成分と同じ組成のものを用いてもよい
し、異なる組成のものを用いてもよい。例えば、粒の壁
面への付着強度を向上させるだけを目的とし、市販され
ているアルミナディップコート剤（例えば（株）高純度
化学研究所製のＡＬ０３Ｐ等）を用いてもよいし、ある
いは第２のウォッシュコート５２とウォッシュコート粒
４の間で助触媒としての機能を分担するといった使い方
も可能である。また、図２のような第１ウォッシュコー
ト粒４１と第２ウォッシュコート粒４２、あるいはそれ
以上の種類のウォッシュコート粒が混合されて第１のウ
ォッシュコートを形成している場合も、更に第２のウォ
ッシュコートを用いることは何ら差し支えない。

【００４０】また、コーナー部１０の厚塗り部を更に低
減する方法として、図４に示すようにコーナー部１０に
撥水剤８を予め塗布しておくことも効果的である。コー
ナー部１０への撥水材塗布は、撥水性物質の液が入った
槽にハニカム構造の一方の端面のみを浸漬することによ
り、毛管現象により、セル３内のコーナー部１０のみに
撥水剤成分が吸い上がり、図４に示すコーナー部１０の
みへの撥水剤８の塗布が可能となる。撥水剤８として
は、シリコーンゴム、テフロン（登録商標）、パラフィ
ンなどを用いることができ、撥水剤塗布のためにこれら
の成分が水中に研濁されている液などを用いればよい。

【００４１】セル断面が図４に示すように撥水剤８が塗
布された状態では、ウォッシュコート粒を固着するため
のバインダ液や、第２のウォッシュコート層を構成する
ためのウォッシュコートスラリー等が、撥水剤８によっ
てはじかれるためコーナー部１０に付着しがたく、図
５、図６に示すようにコーナー部１０にウォッシュコー
ト層がない状態を得ることも可能である。

【００４２】

【実施例】（実施例１〜６、比較例１）排ガス浄化用の
触媒コンバータとして用いる目的で、図７（ａ）に示す
ような厚み５０μｍのステンレス鋼製平箔１と波箔２と
を巻き回し、外筒６に収納して直系８０ｍｍ、長さ１０
０ｍｍの金属製触媒担体（メタル担体）７を製造した。
波箔２の波ピッチは２．５ｍｍ、波高さは１．２５ｍｍ
とした。この場合担体のセル３の密度はおよそ１平方イ
ンチあたり４００セル（１平方センチメートルあたり、
６２セル）である。

【００４３】ウォッシュコート粒は、γアルミナ粉末１
００質量部、ランタン酸化物４０質量部、セリウム酸化
物４０質量部、硝酸アルミニウム９水和物２０質量部、
バインダ（ＰＶＡ）１０質量部、水５００質量部からな
るスラリーを、スプレードライ法により平均粒径５０μ
ｍに調製した。

【００４４】ウォッシュコート粉末の散布は以下の手順
で行った。実施例１〜３では２０％ＰＶＡ水溶液をバイ
ンダとして、バインダ液中にハニカム状のメタル担体７
をドブ漬けしてハニカムセル壁面にバインダ成分を付着
せしめ、前記ウォッシュコート粉末をハニカム端面から
散布して、壁面にウォッシュコート粉末を付着せしめ
た。その後、バインダ中の水分を１００℃で乾燥させ
て、完全に粉末をハニカムセル壁面に固着させた。

【００４５】その後、実施例２ではγアルミナ粉末１０
０質量部、ランタン酸化物４０質量部、セリウム酸化物
４０質量部、硝酸アルミニウム９水和物８０質量部、水
５００質量部のウォッシュコートスラリーに、ウォッシ
ュコート粒が固着した後のハニカムをドブ漬けすること
により、セル３の壁面に塗布した。このときスラリーの
粘度は１００ｍＰａ・ｓであった。実施例３では（株）
高純度化学研究所製のアルミナコート液ＡＬ０３Ｐをや
はりハニカムを液中にドブ漬けすることにより、セル３
の壁面に塗布した。

【００４６】その後、実施例１、２、３ともに７００℃
で１時間大気中焼成した。

【００４７】実施例４、５、６では、バインダ液中にハ
ニカム状メタル担体７をドブ漬けする前に、主成分がオ
ルガノポリシロキサン４０％の水溶液を、ハニカム端面
に浸漬し、撥水剤をコーナー部に塗布後、１００℃で乾
燥した後、実施例１〜３と同様の手順の処理を行った。

【００４８】比較例１としてγアルミナ粉末１００質量
部、ランタン酸化物４０質量部、セリウム酸化物４０質
量部、硝酸アルミニウム９水和物１００質量部、水５０
０質量部からなるスラリーを、粉末を散布することな
く、平坦部のウォッシュコート厚さが５０μｍになるよ
うに塗布―乾燥を繰り返して複数回塗布した。

【００４９】この後実施例１〜６と比較例のウォッシュ
コート層に触媒として担体１リットルあたりＰｔ１．２
ｇ、Ｒｈ０．２ｇになるように、ジニトロジアミノ白
金、硝酸ロジウムの水溶液を含浸させ、乾燥後、７００
℃で１時間大気中焼成し、貴金属触媒を担持した。

【００５０】以上のようにして製造したメタル担体７を
自動車の排ガス系に設置し、ＬＡ＃４モードにて排ガス
浄化性能を調査した。その結果、いずれの実施例におい
ても、比較例１のスラリーのみを塗布する方法を用いた
ウォッシュコート層のメタル担体と比較して、ＨＣ及び
ＮＯ_xの浄化率が２０％以上向上し、排ガスの清浄度を
確認することができた。

【００５１】（実施例７、８比較例２）実施例１と同
様に厚み５０μｍのステンレス鋼製平箔１と波箔２とを
巻き回し、図７（ａ）に示すような直径８０ｍｍ、長さ
１００ｍｍの金属製触媒担体（メタル担体）７を製造し
た。セル密度はおよそ１平方インチあたり４００セル
（１平方センチメートルあたり、６２セル）とした。そ
の後２０％ＰＶＡ水溶液をバインダとして、バインダ液
中にハニカムをドブ漬けしてハニカムセル壁面にバイン
ダ成分を付着せしめ、平均粒径３μｍのウォッシュコー
ト粒（比較例２）、１０μｍのウォッシュコート粒（実
施例７）、３０μｍのウォッシュコート粒（実施例８）
をハニカム端面から散布した。

【００５２】比較例２の平均粒径３μｍのウォッシュコ
ート粒散布では、粉体が凝集し全てのセルにおいて目詰
まりが生じ、セル内部まで粉体が達し得なかった。実施
例７の平均粒径１０μｍのウォッシュコート粒では、全
セルのうち５％程度にセルの目詰まりが認められたが、
残りのセルにはウォッシュコート粒の付着が可能であ
り、実用に供するには問題なかった。更に実施例８の平
均粒径３０μｍでは、全くセルの目詰まりが生じなかっ
た。

【００５３】（実施例９、比較例３）実施例１と同様
の、平均粒径５０μｍのウォッシュコート粒（実施例
９）、ならびにγアルミナ粉末１００質量部、ランタン
酸化物４０質量部、セリウム酸化物４０質量部、硝酸ア
ルミニウム９水和物１００質量部、水２００質量部から
なるウォッシュコースラリー塗布（比較例３）を、種々
のセル密度のメタル担体に試みた。

【００５４】セル密度が１平方インチあたりの１００セ
ル（１平方センチメートルあたり、１６セル）の担体で
は、比較例３のセル詰まりは生じなかった。セル密度が
１平方インチあたりの４００セル（１平方センチメート
ルあたり、６２セル）の担体では、比較例３のウォッシ
ュコートスラリーを用いた場合にセル詰まりが生じたセ
ルが、全体の１％程度存在していた。セル密度が１平方
インチあたり１６００セル（１平方センチメートルあた
り、２４８セル）の担体では実に、比較例３のウォッシ
ュコートスラリーで８０％がセル詰まりであった。一
方、実施例１相当のウォッシュコート粒散布を行った場
合（実施例９）では、１平方インチあたり、１００セ
ル、４００セル、及び１６００セル（１平方センチメー
トルあたり１６セル、６２セル、及び２４８セル）のい
ずれの担体でもセル詰まりは生じなかった。

【００５５】

【発明の効果】金属製の平箔と波箔、あるいは波箔同士
を積層してメタルハニカム構造を形成してなる金属製触
媒担体（メタル担体）、あるいはコーディエライト等か
ら構成されるセラミック担体において、ハニカム構造の
セル内壁を、ウォッシュコート粒を用いてウォッシュコ
ート層を形成することにより、コーナー部にウォッシュ
コートが溜まるのを抑制し、触媒の有効表面積を増加さ
せるとともに、無駄な触媒を排することにより触媒層の
熱容量を低減することによって、良好な触媒性能を有
し、ウォッシュコート液及び貴金属の無駄を排する触媒
コンバータならびにその製造方法を提供することができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の触媒コンバータにおいて、第１のウォ
ッシュコートがウォッシュコート粒により形成されたセ
ルの状況を示す模式図である。

【図２】本発明の触媒コンバータにおいて、第１のウォ
ッシュコートが種類の異なる２種のウォッシュコート粒
により形成されたセルの状況を示す模式図である。

【図３】本発明の触媒コンバータにおいて、第１のウォ
ッシュコートがウォッシュコート粒により形成され、更
に該ウォッシュコート粒の隙間を充填する第２のウォッ
シュコートが形成されたセルの状況を示す模式図であ
る。

【図４】本発明の金属製触媒コンバータにおいて、コー
ナー部に撥水剤が塗布されたセルの状況を示す模式図で
ある。

【図５】本発明の金属製触媒担体において、コーナー部
に撥水剤が塗布された状態のセルに、第１のウォッシュ
コート層がウォッシュコート粒により形成されたセルの
状況を示す模式図である。

【図６】本発明の金属製触媒担体において、コーナー部
に撥水剤が塗布された状態のセルに、第１のウォッシュ
コートがウォッシュコート粒により形成され、更に該ウ
ォッシュコート粒の隙間を充填する第２のウォッシュコ
ートが形成された状況を示す模式図である。

【図７】平箔と波箔をスパイラル上に巻き回して、ある
いは波箔同士を積層して形成される金属製触媒担体（メ
タル担体）、あるいは正方形格子からなるセラミック担
体を示す図である。

【図８】平箔と波箔から構成されるセルの断面図であ
る。

【図９】波箔同士から構成されるセルの断面図である。

【図１０】セラミック担体のセルの断面図である。

【図１１】従来のウォッシュコートスラリーをメタル担
体のセル壁に塗布することにより、ウォッシュコート層
が形成されたセルの状況を示す模式図である。

【図１２】従来のウォッシュコートスラリーをセラミッ
ク担体のセル壁に塗布することにより、ウォッシュコー
ト層が形成されたセルの状況を示す模式図である。

【符号の説明】

１メタル担体の平箔２メタル担体の波箔２１セル壁３、３１セル４ウォッシュコート粒４１第１ウォッシュコート粒４２第２ウォッシュコート粒５第２のウォッシュコート５１第１のウォッシュコート５２第２のウォッシュコート６外筒６１緩衝材７金属製触媒担体（メタル担体）７１セラミック担体８撥水剤９ウォッシュコート層１０、１０１コーナー部１１、１１１平坦部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｊ 35/04 ３２１Ｂ０１Ｊ 23/56 ３０１Ａ 37/02 ３０１ＺＡＢＦ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｂ０１Ｄ 53/36 ＣＦターム(参考） 3G091 AA02 AB01 BA03 GA06 GA07 GA09 GA16 GB01X GB05W GB17X 4D048 AA06 AA13 AA18 AB05 BA03X BA18X BA19X BA30X BA33X BA39X BA41X BB02 4G069 AA03 AA08 BA01A BA01B BA22C BA29C BB02A BB02B BB04A BB04B BC42A BC42B BC43A BC43B BC69A BC71A BC71B BC75A BC75B BE06C CA02 CA03 CA13 CA15 CA17 CC32 EA20 EA21 EA24 EB12X EB12Y EC28 ED01 FA04 FB15 FB23 FB78 FC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】触媒を担持するためのハニカム構造を有
する触媒担体のセル壁面上に平均粒径１０〜２００μｍ
のウォッシュコート粒を含む、第１のウォッシュコート
からなるウォッシュコート層を有し、該ウォッシュコー
ト層に貴金属触媒が担持されてなることを特徴とする触
媒コンバータ。
【請求項２】触媒を担持するためのハニカム構造を有
する触媒担体のセル壁面上に平均粒径１０〜２００μｍ
のウォッシュコート粒を含む第１のウォッシュコート
と、該ウォッシュコート粒間の隙間を充填する第２のウ
ォッシュコートからなるウォッシュコート層を有し、該
ウォッシュコート層上に貴金属触媒が担持されてなるこ
とを特徴とする触媒コンバータ。
【請求項３】第１のウォッシュコートを構成するウォ
ッシュコート粒の平均粒径が３０μｍ〜１００μｍであ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の触媒コンバー
タ。
【請求項４】前記ウォッシュコート粒が、種類の異な
る複数のウォッシュコート粒から構成されていることを
特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の触媒
コンバータ。
【請求項５】前記触媒コンバータが、金属製平箔と波
箔及び／又は金属製波箔同士を積層及び／又は巻き回す
ことにより構成されるハニカム構造を有するメタル担体
から構成されていることを特徴とする、請求項１〜４の
いずれか１つに記載の触媒コンバータ。
【請求項６】ハニカム構造のセル密度が６２セル／ｃ
ｍ²以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か１つに記載の触媒コンバータ。
【請求項７】ハニカム構造を有する触媒担体のセル壁
面にバインダを塗布し、平均粒径１０〜２００μｍのウ
ォッシュコート粒を前記バインダ上に散布して固着した
後に、焼成することによりウォッシュコート層を形成す
ることを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
【請求項８】ハニカム構造を有する触媒担体のセル壁
面にバインダを塗布し、平均粒径１０〜２００μｍのウ
ォッシュコート粒を前記バインダ上に散布して固着した
後に、更にスラリーを前記粒子間に充填してから、焼成
することによりウォッシュコート層を形成することを特
徴とする触媒コンバータの製造方法。
【請求項９】前記ウォッシュコート粒の平均粒径が３
０μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項７又
は８に記載の触媒コンバータの製造方法。
【請求項１０】前記ウォッシュコート粒が、種類の異
なる複数のウォッシュコート粒から構成されていること
を特徴とする、請求項７〜９のいずれか１つに記載の触
媒コンバータの製造方法。
【請求項１１】ハニカム構造を有する触媒担体が、金
属製平箔と波箔及び／又は金属製波箔同士を積層及び／
又は巻き回すことにより構成されることを特徴とする請
求項７〜１０のいずれか１つに記載の触媒コンバータの
製造方法。
【請求項１２】更に前記ウォッシュコート層に貴金属
触媒を含浸させることにより触媒を担持させる請求項７
〜１１のいずれか１つに記載の触媒コンバータの製造方
法
【請求項１３】貴金属触媒を事前に前記ウォッシュコ
ート粒及び／又はスラリーに含有させる請求項７〜１１
のいずれか１つに記載の触媒コンバータの製造方法。
【請求項１４】ハニカム構造のセル密度が６２セル／
ｃｍ²以上であることを特徴とする請求項７〜１３のい
ずれか１つに記載の触媒コンバータの製造方法。
【請求項１５】バインダを塗布する前に、ハニカム構
造のセルコーナー部に撥水剤を塗布する請求項７〜１４
のいずれか１つに記載の触媒コンバータの製造方法。