JP2004033995A - 排ガス浄化用触媒の担持方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、凍結乾燥機等の製造設備や特別な排ガス浄化用触媒担体の生産工程を要さず、設備負荷や生産工数の大幅な削減を図ることができ、さらに排ガス浄化触媒を三次元構造体の必要な箇所に効率良く担持させることができるとともに省資源性に優れる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の排ガス浄化用触媒の担持方法は、排ガス浄化触媒が排ガスに混合された含触媒排ガスを排ガス流路内に配設された三次元構造体に導入して排ガス浄化触媒を三次元構造体に担持させる触媒担持工程を備えた構成を有している。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の排ガス浄化用触媒の担持方法は、排ガス浄化触媒が排ガスに混合された含触媒排ガスを排ガス流路内に配設された三次元構造体に導入して排ガス浄化触媒を三次元構造体に担持させる触媒担持工程を備えた構成を有している。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両や建設機械等の内燃機関、特にディーゼルエンジンから排出される排ガス中に含まれるパティキュレート（固体状炭素微粒子、液体あるいは固体状の高分子量炭化水素微粒子）を除去する排ガス浄化用触媒担体における排ガス浄化用触媒の担持方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の内燃機関、特にディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートは、その粒子径のほとんどが１μｍ以下であり大気中に飛散し易く呼吸により人体に取り込まれ易く、また発ガン性物質も含まれていることから人体への影響が大きな問題となってきている。このため、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート排出規制がますます強化され、それに伴い、パティキュレートを除去できる種々の排ガス浄化用触媒担体が開発されている。
【０００３】
従来の排ガス浄化用触媒の担持方法としては、多孔質セラミック等の三次元構造体に排ガス浄化用触媒を構成する金属イオンを含む水溶液を含浸させた後、液体窒素等で瞬時に凍結し、次いで減圧下で氷を昇華させて乾燥する凍結乾燥方法が、触媒の担持体内部における分散性の保持が可能なので好適に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
【０００５】
（１）凍結乾燥方法は、非常に長い処理時間を要するので生産性に欠けるという課題を有していた。
【０００６】
（２）温度及び圧力制御を要するため大型で高価な凍結乾燥機を要し設備負荷が大きいという課題を有していた。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、凍結乾燥機等の製造設備や特別な排ガス浄化用触媒担体の生産工程を要さず、設備負荷や生産工数の大幅な削減を図ることができ、さらに排ガス浄化触媒を三次元構造体の必要な箇所に効率良く担持させることができるとともに省資源性に優れる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の排ガス浄化用触媒の担持方法は、排ガス浄化触媒が排ガスに混合された含触媒排ガスを排ガス流路内に配設された三次元構造体に導入して排ガス浄化触媒を三次元構造体に担持させる触媒担持工程を備えた構成を有している。
【０００９】
この構成により、設備負荷や生産工数の大幅な削減を図ることができ、さらに排ガス浄化触媒を三次元構造体の必要な箇所に効率良く担持させることができるとともに省資源性に優れる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法は、排ガス浄化触媒が排ガスに混合された含触媒排ガスを排ガス流路内に配設された三次元構造体に導入して排ガス浄化触媒を三次元構造体に担持させる触媒担持工程を備えた構成を有している。
【００１１】
この構成により、以下のような作用が得られる。
【００１２】
（１）排ガス流路内に配設された三次元構造体に排ガス浄化触媒を浮遊させて分散させた含触媒排ガスを通すだけで、排ガス浄化触媒が三次元構造体に衝突し付着して排ガス浄化用触媒担体が担持されるので、凍結乾燥機等の製造設備や特別な排ガス浄化用触媒担体の生産工程を要さず、設備負荷や生産工数の大幅な削減を図ることができる。
【００１３】
（２）自動車等の排ガス流路内で排ガス浄化触媒が担持された排ガス浄化用触媒担体は、その自動車等の排ガス浄化用触媒担体としてそのまま用いることができ生産性に優れる。
【００１４】
（３）三次元構造体を排ガス流路内に配設するので、排ガスが多く通過する箇所に排ガス浄化触媒が自然に多く付着し、排ガスが通過しない箇所には付着しない。従って、排ガス浄化触媒を三次元構造体の必要な箇所に効率良く担持させることができるとともに、排ガスに混合する排ガス浄化触媒の量を低減することができ省資源性に優れる。
【００１５】
（４）含触媒排ガスには排ガス浄化触媒の他にパティキュレートも含まれているため、三次元構造体には排ガス浄化触媒とともにパティキュレートも付着する。しかし、三次元構造体に付着したパティキュレートは排ガス浄化触媒の作用によって燃焼されて消滅するので、排ガス浄化触媒だけを三次元構造体に堆積させることができる。
【００１６】
ここで、排ガス流路としては、自動車等の車両や建設機械等の排気管、マフラ等の燃焼排ガスが燃焼室の外部に排出される流路が用いられる。
【００１７】
三次元構造体としては、三次元方向に連続孔を有する網目状やハニカム状等のフォーム型フィルタ、ウォールスルー型フィルタ、フロースルー型フィルタ等が用いられる。三次元構造体の材質としては、金属製、セラミック製等が用いられる。
【００１８】
排ガス浄化触媒としては、特に限定されることなく種々のものを用いることができるが、銅酸化物と、アルカリ金属硫酸塩と、を含有した触媒が好適に用いられる。通常の排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができるからである。アルカリ金属硫酸塩としては、硫酸リチウム（Ｌｉ２ＳＯ４）、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）、硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）、硫酸ルビジウム（Ｒｂ２ＳＯ４）、硫酸セシウム（Ｃｓ２ＳＯ４）等の内の１種以上が用いられる。銅酸化物としては、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｕ２Ｏ３が用いられ、Ｃｕ５Ｖ２Ｏ１０、ＣｕＶ２Ｏ６、Ｃｕ３Ｖ２Ｏ８等の銅とバナジウムの複合酸化物を用いることもできる。これら以外にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ等の貴金属を含有してもよい。
【００１９】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法であって、含触媒排ガスが、排ガス浄化触媒が燃料に混合された含触媒燃料を燃料タンクに供給し触媒混合燃料を燃焼室内で燃焼させて生成された構成を有している。
【００２０】
この構成によって、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００２１】
（１）排ガス浄化触媒が混合された含触媒燃料を燃焼させて含触媒排ガスを生成するので、排ガス浄化触媒が含触媒排ガス中に均一に分散される。従って、三次元構造体に均一に排ガス浄化触媒を付着させることができる。
【００２２】
（２）排ガス浄化触媒が混合された含触媒燃料を別途作成して燃料タンクに入れた後、自動車等を駆動させて燃焼室で含触媒燃料を燃焼するだけで排ガス浄化触媒担体を製造することができるので生産性に優れる。
【００２３】
ここで、燃料としては、ガソリン，軽油等が用いられる。
【００２４】
また、燃焼室としては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの燃焼室が用いられる。
【００２５】
なお、排ガス浄化触媒を燃料に混合させるとき、触媒を固体状態で混合してもよいし触媒成分を含む溶液を燃料に混合してもよい。
【００２６】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法であって、含触媒排ガスが、燃料タンク内で排ガス浄化触媒が燃料に混合撹拌された触媒混合燃料を燃焼室内で燃焼させて生成された構成を有している。
【００２７】
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００２８】
（１）排ガス浄化触媒が燃料タンク内で燃料に混合撹拌されているので、排ガス浄化触媒が沈降したりすることなく燃料中に均一に分散され、その結果、排ガス浄化触媒が含触媒排ガス中に均一に分散され、三次元構造体に均一に排ガス浄化触媒を付着させることができる。
【００２９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法であって、含触媒排ガスが、燃料配管内で排ガス浄化触媒が燃料に添加された触媒添加燃料を燃焼室内で燃焼させて生成された構成を有している。
【００３０】
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００３１】
（１）排ガス浄化触媒が燃料配管内で燃料に添加されるので、所望する量の排ガス浄化触媒を燃料に添加すればそのほとんどを無駄なく三次元構造体に付着させることができるので、排ガス浄化触媒を無駄にすることなく省資源性に優れる。
【００３２】
ここで、燃料配管としては、燃料タンクから燃料が霧状化される気化器のノズルや燃料噴射弁等までの、燃料が液状の状態で輸送される配管が用いられる。
【００３３】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法であって、含触媒排ガスが、排ガス浄化触媒が空気に混合された触媒混合空気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて生成された構成を有している。
【００３４】
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００３５】
（１）排ガス浄化触媒が混合された空気と燃料との混合気が燃焼されて含触媒排ガスが生成されるので、所望する量の排ガス浄化触媒を空気に混合すればそのほとんどを無駄なく三次元構造体に付着させることができるので、排ガス浄化触媒を無駄にすることなく省資源性に優れる。
【００３６】
ここで、触媒混合空気は、気化器や燃焼室への吸気管等において排ガス浄化触媒が空気に混合されて生成される。
【００３７】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法であって、含触媒排ガスが、燃料が燃焼室内で燃焼されて生成された排ガスに排ガス浄化触媒が混合された構成を有している。
【００３８】
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００３９】
（１）排ガス浄化触媒が排ガスに混合されるので、排ガス浄化用触媒が燃焼室で熱履歴を受けず触媒活性が低下し難い。
【００４０】
（２）排ガス浄化触媒が燃焼室内での燃焼爆発による衝撃を受けないので、破壊され難く触媒活性の低下が起こり難い。
【００４１】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法であって、触媒担持工程において、三次元構造体を加熱する構成を有している。
【００４２】
この構成により、請求項１乃至６の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００４３】
（１）三次元構造体が加熱されているので、含触媒排ガスに含まれるパティキュレートが三次元構造体に捕捉されると同時に燃焼し除去され、三次元構造体には排ガス浄化触媒しか残留しないので、三次元構造体と排ガス浄化触媒との密着、排ガス浄化触媒同士の密着を強固にすることができ耐久性を高めることができる。
【００４４】
ここで、三次元構造体の加熱温度としては、６５０〜７５０℃、好ましくは６８０〜７００℃が好適である。加熱温度が６８０℃より低くなるにつれ三次元構造体に対する触媒の固着強度が低下する傾向がみられ好ましくなく、特に、６５０℃より低くなるとこの傾向が著しいため好ましくない。また、加熱温度が７００℃より高くなるにつれ触媒成分によっては変性することがあり触媒の能力が低下する傾向がみられる。特に、アルカリ金属硫酸塩を用いた場合には、硫化物の分解が急激に進行するおそれがあり好ましくない。また、加熱温度が７５０℃より高くなるとこれらの傾向は著しくなり、好ましくない。なお、加熱温度の上限は、触媒の材料が高温で変性しない場合には、三次元構造体の耐熱温度まで上昇させても何ら問題ない。
【００４５】
また、三次元構造体を加熱する加熱装置は、自動車等の内部に予め配設されているもの、別途用意して三次元構造体の近傍に配設したもの等を用いることができる。
【００４６】
本発明の請求項８に記載の発明は、排ガス浄化触媒を排ガスに混合し、内燃機関の排ガス流路内に配設された三次元構造体に導入して、排ガス浄化触媒を三次元構造体に担持させる構成を有している。
【００４７】
この構成により、以下のような作用が得られる。
【００４８】
（１）排ガス流路内に配設された三次元構造体に排ガス浄化触媒を浮遊させて分散させた含触媒排ガスを通すだけで、排ガス浄化触媒が三次元構造体に衝突し付着して排ガス浄化用触媒担体が担持されるので、凍結乾燥機等の製造設備や特別な排ガス浄化用触媒担体の生産工程を要さず、設備負荷や生産工数の大幅な削減を図ることができる。
【００４９】
（２）自動車等の排ガス流路内で排ガス浄化触媒が担持された排ガス浄化用触媒担体は、その自動車等の排ガス浄化用触媒担体としてそのまま用いることができ生産性に優れる。
【００５０】
（３）三次元構造体を排ガス流路内に配設するので、排ガスが多く通過する箇所に排ガス浄化触媒が自然に多く付着し、排ガスが通過しない箇所には付着しない。従って、排ガス浄化触媒を三次元構造体の必要な箇所に効率良く担持させることができるとともに、排ガスに混合する排ガス浄化触媒の量を低減することができ省資源性に優れる。
【００５１】
（４）含触媒排ガスには排ガス浄化触媒の他にパティキュレートも含まれているため、三次元構造体には排ガス浄化触媒とともにパティキュレートも付着する。しかし、三次元構造体に付着したパティキュレートは排ガス浄化触媒の作用によって燃焼されて消滅するので、排ガス浄化触媒だけを三次元構造体に堆積させることができる。
【００５２】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００５３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図である。
【００５４】
図１において、１は実施の形態１における自動車等の内燃装置、２は軽油等の燃料を貯留する燃料タンク、３は燃料タンク２の所定部に形成され燃料を燃料タンク２に注入する燃料注入口、４はＣｕ５Ｖ２Ｏ１０，Ｃｓ２ＳＯ４，Ｐｔ等の排ガス浄化触媒と燃料とが別途混合された含触媒燃料、５は燃料タンク２に接続された燃料バルブ、６は燃料バルブ５に接続された燃料配管、７はシリンダ、８はシリンダ７に嵌装されたピストン、９はシリンダ７とピストン８とで囲まれた燃焼室、１０は燃焼室９内に燃料を噴射する燃焼噴射弁、１１は外気を濾過するエアフィルタ、１２はエアフィルタ１１で濾過された空気を燃焼室９に吸入する吸気管、１３は燃焼室９で燃料が燃焼して生成した排ガスを燃焼室９の外部に排出する排ガス流路、１４は排ガス流路１３内に配設され三次元方向に連続孔を有するウォールスルー型フィルタ等の三次元構造体、１５は三次元構造体１４が配設された排ガス流路１３の近傍に配設された発熱体等の加熱装置である。
【００５５】
以上のように構成された自動車等の内燃装置を用いて、実施の形態１における排ガス浄化用触媒の担持方法について以下説明する。
【００５６】
まず、排ガス流路１３の所定部に三次元構造体１４を配設する。次いで、所定量の排ガス浄化触媒と燃料とを別途混合して含触媒燃料４を作成し燃料注入口３から燃料タンク２内に注入する。次いで、内燃装置１を駆動し、含触媒燃料４を燃料配管６を経て燃料噴射弁１０で霧状化して燃焼室９へ噴射するとともに、吸気管１２から空気を燃焼室９へ吸入する。燃焼室９内で含触媒燃料４は自発火して燃焼し、排ガス燃焼触媒を含んだ含触媒排ガスが排ガス流路１３へ排出される。
【００５７】
次いで、触媒担持工程において、排ガス流路１３を流れる含触媒排ガスが、発熱装置１５によって６５０〜７５０℃に加熱された三次元構造体１４に導入され、これにより含触媒排ガスに含まれる排ガス浄化触媒とパティキュレートが三次元構造体１４に衝突し付着する。三次元構造体１４に付着したパティキュレートは、担持された排ガス浄化触媒の触媒作用と加熱装置１５による加熱によって燃焼除去され、排ガス浄化触媒のみが担持された排ガス浄化用触媒担体が得られる。
【００５８】
以上のように、実施の形態１における排ガス浄化用触媒の担持方法は構成されているので、以下のような作用を有する。
【００５９】
（１）排ガス流路内に配設された三次元構造体に排ガス浄化触媒を浮遊させて分散させた含触媒排ガスを通すだけで、排ガス浄化触媒が三次元構造体に衝突し付着して排ガス浄化用触媒担体が担持されるので、凍結乾燥機等の製造設備や特別な排ガス浄化用触媒担体の生産工程を要さず、設備負荷や生産工数の大幅な削減を図ることができる。
【００６０】
（２）自動車等の排ガス流路内で排ガス浄化触媒が担持された排ガス浄化用触媒担体は、その自動車等の排ガス浄化用触媒担体としてそのまま用いることができ生産性に優れる。
【００６１】
（３）排ガス浄化触媒が混合された含触媒燃料を燃焼させて含触媒排ガスを生成するので、排ガス浄化触媒が含触媒排ガス中に均一に分散される。従って、三次元構造体に均一に排ガス浄化触媒を付着させることができる。
【００６２】
（４）排ガス浄化触媒が混合された含触媒燃料を別途作成して燃料タンクに入れた後、自動車等を駆動させて燃焼室で含触媒燃料を燃焼するだけで排ガス浄化触媒担体を製造することができるので生産性に優れる。
【００６３】
（５）三次元構造体を排ガス流路内に配設するので、排ガスが多く通過する箇所に排ガス浄化触媒が自然に多く付着し、排ガスが通過しない箇所には付着しない。従って、排ガス浄化触媒を三次元構造体の必要な箇所に効率良く担持させることができるとともに、排ガスに混合する排ガス浄化触媒の量を低減することができ省資源性に優れる。
【００６４】
（６）三次元構造体に付着したパティキュレートは排ガス浄化触媒の作用によって燃焼されて消滅するので、排ガス浄化触媒だけを三次元構造体に堆積させることができる。
【００６５】
（７）三次元構造体が加熱されているので、含触媒排ガスに含まれるパティキュレートが三次元構造体に捕捉されると同時に燃焼し除去され、三次元構造体には排ガス浄化触媒しか残留しないので、三次元構造体と排ガス浄化触媒との密着、排ガス浄化触媒同士の密着を強固にすることができ耐久性を高めることができる。
【００６６】
なお、実施の形態１においては、加熱装置１５が配設され触媒担持工程において三次元構造体が加熱された場合について説明したが、加熱しなくてもよい。
【００６７】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図である。なお、実施の形態１と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６８】
図２において、２０は実施の形態２における自動車等の内燃装置、２１は燃料タンク２内でＣｕ５Ｖ２Ｏ１０，Ｃｓ２ＳＯ４，Ｐｔ等の排ガス浄化触媒が軽油等の燃料に混合撹拌された触媒混合燃料、２２は触媒混合燃料２１を燃料タンク２内で撹拌する撹拌装置である。
【００６９】
以上のように構成された自動車等の内燃装置を用いて、実施の形態２における排ガス浄化用触媒の担持方法について以下説明する。なお、触媒担持工程は、実施の形態１で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００７０】
排ガス流路１３の所定部に三次元構造体１４を配設し、さらに燃料タンク２内に燃料と所定量の排ガス浄化触媒とを燃料注入口３から投入する。次いで、撹拌装置２２を用いて混合撹拌し触媒混合燃料２１を生成する。次いで、内燃装置２０を駆動し、触媒混合燃料２１を燃料配管６を経て燃料噴射弁１０で霧状化して燃焼室９へ噴射するとともに、吸気管１２から空気を燃焼室９へ吸入する。燃焼室９内で含触媒燃料４は自発火して燃焼し、排ガス燃焼触媒を含んだ含触媒排ガスが排ガス流路１３へ排出される。
【００７１】
以上のように、実施の形態２における排ガス浄化用触媒の担持方法は構成されているので、実施の形態１に記載の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００７２】
（１）排ガス浄化触媒が燃料タンク内で燃料に混合撹拌されているので、排ガス浄化触媒が沈降したりすることなく燃料中に均一に分散され、その結果、排ガス浄化触媒が含触媒排ガス中に均一に分散され、三次元構造体に均一に排ガス浄化触媒を付着させることができる。
【００７３】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図である。なお、実施の形態１と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
【００７４】
図３において、３０は実施の形態３における自動車等の内燃装置、３１は燃料タンク２内に貯留された軽油等の燃料、３２は燃料配管６に接続され燃料配管６を流れる燃料にＣｕ５Ｖ２Ｏ１０，Ｃｓ２ＳＯ４，Ｐｔ等の排ガス浄化触媒を添加する触媒噴出装置である。
【００７５】
以上のように構成された自動車等の内燃装置を用いて、実施の形態３における排ガス浄化用触媒の担持方法について以下説明する。なお、触媒担持工程は、実施の形態１で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００７６】
排ガス流路１３の所定部に三次元構造体１４を配設し、さらに燃料タンク２内に燃料３１を注入した後、内燃装置３０を駆動し、燃料３１を燃料配管６へ供給する。次いで、触媒噴出装置３２を駆動し燃料３１内へ排ガス浄化触媒を所定量添加する。排ガス浄化触媒が添加された触媒添加燃料は、燃料噴射弁１０で霧状化して燃焼室９へ噴射するとともに、吸気管１２から空気を燃焼室９へ吸入する。燃焼室９内で含触媒燃料４は自発火して燃焼し、排ガス燃焼触媒を含んだ含触媒排ガスが排ガス流路１３へ排出される。
【００７７】
以上のように、実施の形態３における排ガス浄化用触媒の担持方法は構成されているので、実施の形態１に記載の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００７８】
（１）排ガス浄化触媒が燃料配管内で燃料に添加されるので、所望する量の排ガス浄化触媒を燃料に添加すればそのほとんどを無駄なく三次元構造体に付着させることができるので、排ガス浄化触媒を無駄にすることなく省資源性に優れる。
【００７９】
（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図である。なお、実施の形態３と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
【００８０】
図４において、４０は実施の形態４における自動車等の内燃装置、４１は吸気管１２に接続され吸気管１２を流れる空気にＣｕ５Ｖ２Ｏ１０，Ｃｓ２ＳＯ４，Ｐｔ等の排ガス浄化触媒を噴出する触媒噴出装置である。
【００８１】
以上のように構成された自動車等の内燃装置を用いて、実施の形態４における排ガス浄化用触媒の担持方法について以下説明する。なお、触媒担持工程は、実施の形態１で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００８２】
排ガス流路１３の所定部に三次元構造体１４を配設し、さらに燃料タンク２内に燃料３１を注入した後、内燃装置４０を駆動し、エアフィルタ１１を介して吸気管１２に空気を導入する。次いで、触媒噴出装置４１を駆動し吸気管１２内に排ガス浄化触媒を所定量添加する。次いで、排ガス浄化触媒を含む空気を燃焼室９へ吸入するとともに、燃料３１を燃料噴射弁１０で霧状化して燃焼室９へ噴射すると、燃焼室９内で燃料３１は自発火して燃焼し、排ガス燃焼触媒を含んだ含触媒排ガスが排ガス流路１３へ排出される。
【００８３】
以上のように、実施の形態４における排ガス浄化用触媒の担持方法は構成されているので、実施の形態１に記載の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００８４】
（１）排ガス浄化触媒が混合された空気と燃料との混合気が燃焼されて含触媒排ガスが生成されるので、所望する量の排ガス浄化触媒を空気に混合すればそのほとんどを無駄なく三次元構造体に付着させることができるので、排ガス浄化触媒を無駄にすることなく省資源性に優れる。
【００８５】
（実施の形態５）
図５は本発明の実施の形態５における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図である。なお、実施の形態３と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
【００８６】
図５において、５０は実施の形態５における自動車等の内燃装置、５１は燃焼室９から三次元構造体１４までの間の排ガス流路１３に接続され排ガス流路１３を流れる排ガスにＣｕ５Ｖ２Ｏ１０，Ｃｓ２ＳＯ４，Ｐｔ等の排ガス浄化触媒を噴出する触媒噴出装置である。
【００８７】
以上のように構成された自動車等の内燃装置を用いて、実施の形態５における排ガス浄化用触媒の担持方法について以下説明する。なお、触媒担持工程は、実施の形態１で説明したのと同様なので、説明を省略する。
【００８８】
排ガス流路１３の所定部に三次元構造体１４を配設し、さらに燃料タンク２内に燃料３１を注入する。次いで、内燃装置５０を駆動し、燃料３１を燃料配管６を経て燃料噴射弁１０で霧状化して燃焼室９へ噴射するとともに、吸気管１２から空気を燃焼室９へ吸入する。燃焼室９内で燃料３１は自発火して燃焼し、排ガスが排ガス流路１３へ排出される。次いで、触媒噴出装置５１を駆動し排ガス流路１３内に排ガス浄化触媒を所定量噴出すると、排ガス燃焼触媒を含んだ含触媒排ガスが生成される。
【００８９】
以上のように、実施の形態５における排ガス浄化用触媒の担持方法は構成されているので、実施の形態１に記載の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００９０】
（１）排ガス浄化触媒が排ガスに混合されるので、排ガス浄化用触媒が燃焼室で熱履歴を受けず触媒活性が低下し難い。
【００９１】
（２）排ガス浄化触媒が燃焼室内での燃焼爆発による衝撃を受けないので、破壊され難く触媒活性の低下が起こり難い。
【００９２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の排ガス浄化用触媒の担持方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
【００９３】
請求項１，８に記載の発明によれば、
（１）排ガス流路内に配設された三次元構造体に排ガス浄化触媒を浮遊させて分散させた含触媒排ガスを通すだけで、排ガス浄化触媒が三次元構造体に衝突し付着して排ガス浄化用触媒担体が担持されるので、凍結乾燥機等の製造設備や特別な排ガス浄化用触媒担体の生産工程を要さず、設備負荷や生産工数の大幅な削減を図ることができる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【００９４】
（２）自動車等の排ガス流路内で排ガス浄化触媒が担持された排ガス浄化用触媒担体は、その自動車等の排ガス浄化用触媒担体としてそのまま用いることができ生産性に優れた排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【００９５】
（３）三次元構造体を排ガス流路内に配設するので、排ガスが多く通過する箇所に排ガス浄化触媒が自然に多く付着し、排ガスが通過しない箇所には付着しない。従って、排ガス浄化触媒を三次元構造体の必要な箇所に効率良く担持させることができるとともに、排ガスに混合する排ガス浄化触媒の量を低減することができ省資源性に優れた排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【００９６】
（４）含触媒排ガスには排ガス浄化触媒の他にパティキュレートも含まれているため、三次元構造体には排ガス浄化触媒とともにパティキュレートも付着する。しかし、三次元構造体に付着したパティキュレートは排ガス浄化触媒の作用によって燃焼されて消滅するので、排ガス浄化触媒だけを三次元構造体に堆積させることができる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【００９７】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）排ガス浄化触媒が混合された含触媒燃料を燃焼させて含触媒排ガスを生成するので、排ガス浄化触媒が含触媒排ガス中に均一に分散される。従って、三次元構造体に均一に排ガス浄化触媒を付着させることができる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【００９８】
（２）排ガス浄化触媒が混合された含触媒燃料を別途作成して燃料タンクに入れた後、自動車等を駆動させて燃焼室で含触媒燃料を燃焼するだけで排ガス浄化触媒担体を製造することができるので生産性に優れた排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【００９９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）排ガス浄化触媒が燃料タンク内で燃料に混合撹拌されているので、排ガス浄化触媒が沈降したりすることなく燃料中に均一に分散され、その結果、排ガス浄化触媒が含触媒排ガス中に均一に分散され、三次元構造体に均一に排ガス浄化触媒を付着させることができる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【０１００】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）排ガス浄化触媒が燃料配管内で燃料に添加されるので、所望する量の排ガス浄化触媒を燃料に添加すればそのほとんどを無駄なく三次元構造体に付着させることができるので、排ガス浄化触媒を無駄にすることなく省資源性に優れた排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【０１０１】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）排ガス浄化触媒が混合された空気と燃料との混合気が燃焼されて含触媒排ガスが生成されるので、所望する量の排ガス浄化触媒を空気に混合すればそのほとんどを無駄なく三次元構造体に付着させることができるので、排ガス浄化触媒を無駄にすることなく省資源性に優れた排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【０１０２】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）排ガス浄化触媒が排ガスに混合されるので、排ガス浄化用触媒が燃焼室で熱履歴を受けず触媒活性が低下し難い排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【０１０３】
（２）排ガス浄化触媒が燃焼室内での燃焼爆発による衝撃を受けないので、破壊され難く触媒活性の低下が起こり難い排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【０１０４】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至６の内いずれか１の効果に加え、
（１）三次元構造体が加熱されているので、含触媒排ガスに含まれるパティキュレートが三次元構造体に捕捉されると同時に燃焼し除去され、三次元構造体には排ガス浄化触媒しか残留しないので、三次元構造体と排ガス浄化触媒との密着、排ガス浄化触媒同士の密着を強固にすることができ耐久性を高めることができる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図
【図２】本発明の実施の形態２における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図
【図３】本発明の実施の形態３における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図
【図４】本発明の実施の形態４における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図
【図５】本発明の実施の形態５における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図
【符号の説明】
１，２０，３０，４０，５０ 内燃装置
２ 燃料タンク
３ 燃料注入口
４ 含触媒燃料
５ 燃料バルブ
６ 燃料配管
７ シリンダ
８ ピストン
９ 燃焼室
１０ 燃焼噴射弁
１１ エアフィルタ
１２ 吸気管
１３ 排ガス流路
１４ 三次元構造体
１５ 加熱装置
２２ 撹拌装置
３１，４１，５１ 触媒噴出装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両や建設機械等の内燃機関、特にディーゼルエンジンから排出される排ガス中に含まれるパティキュレート（固体状炭素微粒子、液体あるいは固体状の高分子量炭化水素微粒子）を除去する排ガス浄化用触媒担体における排ガス浄化用触媒の担持方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の内燃機関、特にディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートは、その粒子径のほとんどが１μｍ以下であり大気中に飛散し易く呼吸により人体に取り込まれ易く、また発ガン性物質も含まれていることから人体への影響が大きな問題となってきている。このため、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート排出規制がますます強化され、それに伴い、パティキュレートを除去できる種々の排ガス浄化用触媒担体が開発されている。
【０００３】
従来の排ガス浄化用触媒の担持方法としては、多孔質セラミック等の三次元構造体に排ガス浄化用触媒を構成する金属イオンを含む水溶液を含浸させた後、液体窒素等で瞬時に凍結し、次いで減圧下で氷を昇華させて乾燥する凍結乾燥方法が、触媒の担持体内部における分散性の保持が可能なので好適に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
【０００５】
（１）凍結乾燥方法は、非常に長い処理時間を要するので生産性に欠けるという課題を有していた。
【０００６】
（２）温度及び圧力制御を要するため大型で高価な凍結乾燥機を要し設備負荷が大きいという課題を有していた。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、凍結乾燥機等の製造設備や特別な排ガス浄化用触媒担体の生産工程を要さず、設備負荷や生産工数の大幅な削減を図ることができ、さらに排ガス浄化触媒を三次元構造体の必要な箇所に効率良く担持させることができるとともに省資源性に優れる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の排ガス浄化用触媒の担持方法は、排ガス浄化触媒が排ガスに混合された含触媒排ガスを排ガス流路内に配設された三次元構造体に導入して排ガス浄化触媒を三次元構造体に担持させる触媒担持工程を備えた構成を有している。
【０００９】
この構成により、設備負荷や生産工数の大幅な削減を図ることができ、さらに排ガス浄化触媒を三次元構造体の必要な箇所に効率良く担持させることができるとともに省資源性に優れる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法は、排ガス浄化触媒が排ガスに混合された含触媒排ガスを排ガス流路内に配設された三次元構造体に導入して排ガス浄化触媒を三次元構造体に担持させる触媒担持工程を備えた構成を有している。
【００１１】
この構成により、以下のような作用が得られる。
【００１２】
（１）排ガス流路内に配設された三次元構造体に排ガス浄化触媒を浮遊させて分散させた含触媒排ガスを通すだけで、排ガス浄化触媒が三次元構造体に衝突し付着して排ガス浄化用触媒担体が担持されるので、凍結乾燥機等の製造設備や特別な排ガス浄化用触媒担体の生産工程を要さず、設備負荷や生産工数の大幅な削減を図ることができる。
【００１３】
（２）自動車等の排ガス流路内で排ガス浄化触媒が担持された排ガス浄化用触媒担体は、その自動車等の排ガス浄化用触媒担体としてそのまま用いることができ生産性に優れる。
【００１４】
（３）三次元構造体を排ガス流路内に配設するので、排ガスが多く通過する箇所に排ガス浄化触媒が自然に多く付着し、排ガスが通過しない箇所には付着しない。従って、排ガス浄化触媒を三次元構造体の必要な箇所に効率良く担持させることができるとともに、排ガスに混合する排ガス浄化触媒の量を低減することができ省資源性に優れる。
【００１５】
（４）含触媒排ガスには排ガス浄化触媒の他にパティキュレートも含まれているため、三次元構造体には排ガス浄化触媒とともにパティキュレートも付着する。しかし、三次元構造体に付着したパティキュレートは排ガス浄化触媒の作用によって燃焼されて消滅するので、排ガス浄化触媒だけを三次元構造体に堆積させることができる。
【００１６】
ここで、排ガス流路としては、自動車等の車両や建設機械等の排気管、マフラ等の燃焼排ガスが燃焼室の外部に排出される流路が用いられる。
【００１７】
三次元構造体としては、三次元方向に連続孔を有する網目状やハニカム状等のフォーム型フィルタ、ウォールスルー型フィルタ、フロースルー型フィルタ等が用いられる。三次元構造体の材質としては、金属製、セラミック製等が用いられる。
【００１８】
排ガス浄化触媒としては、特に限定されることなく種々のものを用いることができるが、銅酸化物と、アルカリ金属硫酸塩と、を含有した触媒が好適に用いられる。通常の排ガス温度でパティキュレートを燃焼除去することができるからである。アルカリ金属硫酸塩としては、硫酸リチウム（Ｌｉ２ＳＯ４）、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）、硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）、硫酸ルビジウム（Ｒｂ２ＳＯ４）、硫酸セシウム（Ｃｓ２ＳＯ４）等の内の１種以上が用いられる。銅酸化物としては、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｕ２Ｏ３が用いられ、Ｃｕ５Ｖ２Ｏ１０、ＣｕＶ２Ｏ６、Ｃｕ３Ｖ２Ｏ８等の銅とバナジウムの複合酸化物を用いることもできる。これら以外にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ等の貴金属を含有してもよい。
【００１９】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法であって、含触媒排ガスが、排ガス浄化触媒が燃料に混合された含触媒燃料を燃料タンクに供給し触媒混合燃料を燃焼室内で燃焼させて生成された構成を有している。
【００２０】
この構成によって、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００２１】
（１）排ガス浄化触媒が混合された含触媒燃料を燃焼させて含触媒排ガスを生成するので、排ガス浄化触媒が含触媒排ガス中に均一に分散される。従って、三次元構造体に均一に排ガス浄化触媒を付着させることができる。
【００２２】
（２）排ガス浄化触媒が混合された含触媒燃料を別途作成して燃料タンクに入れた後、自動車等を駆動させて燃焼室で含触媒燃料を燃焼するだけで排ガス浄化触媒担体を製造することができるので生産性に優れる。
【００２３】
ここで、燃料としては、ガソリン，軽油等が用いられる。
【００２４】
また、燃焼室としては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの燃焼室が用いられる。
【００２５】
なお、排ガス浄化触媒を燃料に混合させるとき、触媒を固体状態で混合してもよいし触媒成分を含む溶液を燃料に混合してもよい。
【００２６】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法であって、含触媒排ガスが、燃料タンク内で排ガス浄化触媒が燃料に混合撹拌された触媒混合燃料を燃焼室内で燃焼させて生成された構成を有している。
【００２７】
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００２８】
（１）排ガス浄化触媒が燃料タンク内で燃料に混合撹拌されているので、排ガス浄化触媒が沈降したりすることなく燃料中に均一に分散され、その結果、排ガス浄化触媒が含触媒排ガス中に均一に分散され、三次元構造体に均一に排ガス浄化触媒を付着させることができる。
【００２９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法であって、含触媒排ガスが、燃料配管内で排ガス浄化触媒が燃料に添加された触媒添加燃料を燃焼室内で燃焼させて生成された構成を有している。
【００３０】
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００３１】
（１）排ガス浄化触媒が燃料配管内で燃料に添加されるので、所望する量の排ガス浄化触媒を燃料に添加すればそのほとんどを無駄なく三次元構造体に付着させることができるので、排ガス浄化触媒を無駄にすることなく省資源性に優れる。
【００３２】
ここで、燃料配管としては、燃料タンクから燃料が霧状化される気化器のノズルや燃料噴射弁等までの、燃料が液状の状態で輸送される配管が用いられる。
【００３３】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法であって、含触媒排ガスが、排ガス浄化触媒が空気に混合された触媒混合空気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて生成された構成を有している。
【００３４】
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００３５】
（１）排ガス浄化触媒が混合された空気と燃料との混合気が燃焼されて含触媒排ガスが生成されるので、所望する量の排ガス浄化触媒を空気に混合すればそのほとんどを無駄なく三次元構造体に付着させることができるので、排ガス浄化触媒を無駄にすることなく省資源性に優れる。
【００３６】
ここで、触媒混合空気は、気化器や燃焼室への吸気管等において排ガス浄化触媒が空気に混合されて生成される。
【００３７】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法であって、含触媒排ガスが、燃料が燃焼室内で燃焼されて生成された排ガスに排ガス浄化触媒が混合された構成を有している。
【００３８】
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００３９】
（１）排ガス浄化触媒が排ガスに混合されるので、排ガス浄化用触媒が燃焼室で熱履歴を受けず触媒活性が低下し難い。
【００４０】
（２）排ガス浄化触媒が燃焼室内での燃焼爆発による衝撃を受けないので、破壊され難く触媒活性の低下が起こり難い。
【００４１】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法であって、触媒担持工程において、三次元構造体を加熱する構成を有している。
【００４２】
この構成により、請求項１乃至６の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
【００４３】
（１）三次元構造体が加熱されているので、含触媒排ガスに含まれるパティキュレートが三次元構造体に捕捉されると同時に燃焼し除去され、三次元構造体には排ガス浄化触媒しか残留しないので、三次元構造体と排ガス浄化触媒との密着、排ガス浄化触媒同士の密着を強固にすることができ耐久性を高めることができる。
【００４４】
ここで、三次元構造体の加熱温度としては、６５０〜７５０℃、好ましくは６８０〜７００℃が好適である。加熱温度が６８０℃より低くなるにつれ三次元構造体に対する触媒の固着強度が低下する傾向がみられ好ましくなく、特に、６５０℃より低くなるとこの傾向が著しいため好ましくない。また、加熱温度が７００℃より高くなるにつれ触媒成分によっては変性することがあり触媒の能力が低下する傾向がみられる。特に、アルカリ金属硫酸塩を用いた場合には、硫化物の分解が急激に進行するおそれがあり好ましくない。また、加熱温度が７５０℃より高くなるとこれらの傾向は著しくなり、好ましくない。なお、加熱温度の上限は、触媒の材料が高温で変性しない場合には、三次元構造体の耐熱温度まで上昇させても何ら問題ない。
【００４５】
また、三次元構造体を加熱する加熱装置は、自動車等の内部に予め配設されているもの、別途用意して三次元構造体の近傍に配設したもの等を用いることができる。
【００４６】
本発明の請求項８に記載の発明は、排ガス浄化触媒を排ガスに混合し、内燃機関の排ガス流路内に配設された三次元構造体に導入して、排ガス浄化触媒を三次元構造体に担持させる構成を有している。
【００４７】
この構成により、以下のような作用が得られる。
【００４８】
（１）排ガス流路内に配設された三次元構造体に排ガス浄化触媒を浮遊させて分散させた含触媒排ガスを通すだけで、排ガス浄化触媒が三次元構造体に衝突し付着して排ガス浄化用触媒担体が担持されるので、凍結乾燥機等の製造設備や特別な排ガス浄化用触媒担体の生産工程を要さず、設備負荷や生産工数の大幅な削減を図ることができる。
【００４９】
（２）自動車等の排ガス流路内で排ガス浄化触媒が担持された排ガス浄化用触媒担体は、その自動車等の排ガス浄化用触媒担体としてそのまま用いることができ生産性に優れる。
【００５０】
（３）三次元構造体を排ガス流路内に配設するので、排ガスが多く通過する箇所に排ガス浄化触媒が自然に多く付着し、排ガスが通過しない箇所には付着しない。従って、排ガス浄化触媒を三次元構造体の必要な箇所に効率良く担持させることができるとともに、排ガスに混合する排ガス浄化触媒の量を低減することができ省資源性に優れる。
【００５１】
（４）含触媒排ガスには排ガス浄化触媒の他にパティキュレートも含まれているため、三次元構造体には排ガス浄化触媒とともにパティキュレートも付着する。しかし、三次元構造体に付着したパティキュレートは排ガス浄化触媒の作用によって燃焼されて消滅するので、排ガス浄化触媒だけを三次元構造体に堆積させることができる。
【００５２】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００５３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図である。
【００５４】
図１において、１は実施の形態１における自動車等の内燃装置、２は軽油等の燃料を貯留する燃料タンク、３は燃料タンク２の所定部に形成され燃料を燃料タンク２に注入する燃料注入口、４はＣｕ５Ｖ２Ｏ１０，Ｃｓ２ＳＯ４，Ｐｔ等の排ガス浄化触媒と燃料とが別途混合された含触媒燃料、５は燃料タンク２に接続された燃料バルブ、６は燃料バルブ５に接続された燃料配管、７はシリンダ、８はシリンダ７に嵌装されたピストン、９はシリンダ７とピストン８とで囲まれた燃焼室、１０は燃焼室９内に燃料を噴射する燃焼噴射弁、１１は外気を濾過するエアフィルタ、１２はエアフィルタ１１で濾過された空気を燃焼室９に吸入する吸気管、１３は燃焼室９で燃料が燃焼して生成した排ガスを燃焼室９の外部に排出する排ガス流路、１４は排ガス流路１３内に配設され三次元方向に連続孔を有するウォールスルー型フィルタ等の三次元構造体、１５は三次元構造体１４が配設された排ガス流路１３の近傍に配設された発熱体等の加熱装置である。
【００５５】
以上のように構成された自動車等の内燃装置を用いて、実施の形態１における排ガス浄化用触媒の担持方法について以下説明する。
【００５６】
まず、排ガス流路１３の所定部に三次元構造体１４を配設する。次いで、所定量の排ガス浄化触媒と燃料とを別途混合して含触媒燃料４を作成し燃料注入口３から燃料タンク２内に注入する。次いで、内燃装置１を駆動し、含触媒燃料４を燃料配管６を経て燃料噴射弁１０で霧状化して燃焼室９へ噴射するとともに、吸気管１２から空気を燃焼室９へ吸入する。燃焼室９内で含触媒燃料４は自発火して燃焼し、排ガス燃焼触媒を含んだ含触媒排ガスが排ガス流路１３へ排出される。
【００５７】
次いで、触媒担持工程において、排ガス流路１３を流れる含触媒排ガスが、発熱装置１５によって６５０〜７５０℃に加熱された三次元構造体１４に導入され、これにより含触媒排ガスに含まれる排ガス浄化触媒とパティキュレートが三次元構造体１４に衝突し付着する。三次元構造体１４に付着したパティキュレートは、担持された排ガス浄化触媒の触媒作用と加熱装置１５による加熱によって燃焼除去され、排ガス浄化触媒のみが担持された排ガス浄化用触媒担体が得られる。
【００５８】
以上のように、実施の形態１における排ガス浄化用触媒の担持方法は構成されているので、以下のような作用を有する。
【００５９】
（１）排ガス流路内に配設された三次元構造体に排ガス浄化触媒を浮遊させて分散させた含触媒排ガスを通すだけで、排ガス浄化触媒が三次元構造体に衝突し付着して排ガス浄化用触媒担体が担持されるので、凍結乾燥機等の製造設備や特別な排ガス浄化用触媒担体の生産工程を要さず、設備負荷や生産工数の大幅な削減を図ることができる。
【００６０】
（２）自動車等の排ガス流路内で排ガス浄化触媒が担持された排ガス浄化用触媒担体は、その自動車等の排ガス浄化用触媒担体としてそのまま用いることができ生産性に優れる。
【００６１】
（３）排ガス浄化触媒が混合された含触媒燃料を燃焼させて含触媒排ガスを生成するので、排ガス浄化触媒が含触媒排ガス中に均一に分散される。従って、三次元構造体に均一に排ガス浄化触媒を付着させることができる。
【００６２】
（４）排ガス浄化触媒が混合された含触媒燃料を別途作成して燃料タンクに入れた後、自動車等を駆動させて燃焼室で含触媒燃料を燃焼するだけで排ガス浄化触媒担体を製造することができるので生産性に優れる。
【００６３】
（５）三次元構造体を排ガス流路内に配設するので、排ガスが多く通過する箇所に排ガス浄化触媒が自然に多く付着し、排ガスが通過しない箇所には付着しない。従って、排ガス浄化触媒を三次元構造体の必要な箇所に効率良く担持させることができるとともに、排ガスに混合する排ガス浄化触媒の量を低減することができ省資源性に優れる。
【００６４】
（６）三次元構造体に付着したパティキュレートは排ガス浄化触媒の作用によって燃焼されて消滅するので、排ガス浄化触媒だけを三次元構造体に堆積させることができる。
【００６５】
（７）三次元構造体が加熱されているので、含触媒排ガスに含まれるパティキュレートが三次元構造体に捕捉されると同時に燃焼し除去され、三次元構造体には排ガス浄化触媒しか残留しないので、三次元構造体と排ガス浄化触媒との密着、排ガス浄化触媒同士の密着を強固にすることができ耐久性を高めることができる。
【００６６】
なお、実施の形態１においては、加熱装置１５が配設され触媒担持工程において三次元構造体が加熱された場合について説明したが、加熱しなくてもよい。
【００６７】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図である。なお、実施の形態１と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６８】
図２において、２０は実施の形態２における自動車等の内燃装置、２１は燃料タンク２内でＣｕ５Ｖ２Ｏ１０，Ｃｓ２ＳＯ４，Ｐｔ等の排ガス浄化触媒が軽油等の燃料に混合撹拌された触媒混合燃料、２２は触媒混合燃料２１を燃料タンク２内で撹拌する撹拌装置である。
【００６９】
以上のように構成された自動車等の内燃装置を用いて、実施の形態２における排ガス浄化用触媒の担持方法について以下説明する。なお、触媒担持工程は、実施の形態１で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００７０】
排ガス流路１３の所定部に三次元構造体１４を配設し、さらに燃料タンク２内に燃料と所定量の排ガス浄化触媒とを燃料注入口３から投入する。次いで、撹拌装置２２を用いて混合撹拌し触媒混合燃料２１を生成する。次いで、内燃装置２０を駆動し、触媒混合燃料２１を燃料配管６を経て燃料噴射弁１０で霧状化して燃焼室９へ噴射するとともに、吸気管１２から空気を燃焼室９へ吸入する。燃焼室９内で含触媒燃料４は自発火して燃焼し、排ガス燃焼触媒を含んだ含触媒排ガスが排ガス流路１３へ排出される。
【００７１】
以上のように、実施の形態２における排ガス浄化用触媒の担持方法は構成されているので、実施の形態１に記載の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００７２】
（１）排ガス浄化触媒が燃料タンク内で燃料に混合撹拌されているので、排ガス浄化触媒が沈降したりすることなく燃料中に均一に分散され、その結果、排ガス浄化触媒が含触媒排ガス中に均一に分散され、三次元構造体に均一に排ガス浄化触媒を付着させることができる。
【００７３】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図である。なお、実施の形態１と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
【００７４】
図３において、３０は実施の形態３における自動車等の内燃装置、３１は燃料タンク２内に貯留された軽油等の燃料、３２は燃料配管６に接続され燃料配管６を流れる燃料にＣｕ５Ｖ２Ｏ１０，Ｃｓ２ＳＯ４，Ｐｔ等の排ガス浄化触媒を添加する触媒噴出装置である。
【００７５】
以上のように構成された自動車等の内燃装置を用いて、実施の形態３における排ガス浄化用触媒の担持方法について以下説明する。なお、触媒担持工程は、実施の形態１で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００７６】
排ガス流路１３の所定部に三次元構造体１４を配設し、さらに燃料タンク２内に燃料３１を注入した後、内燃装置３０を駆動し、燃料３１を燃料配管６へ供給する。次いで、触媒噴出装置３２を駆動し燃料３１内へ排ガス浄化触媒を所定量添加する。排ガス浄化触媒が添加された触媒添加燃料は、燃料噴射弁１０で霧状化して燃焼室９へ噴射するとともに、吸気管１２から空気を燃焼室９へ吸入する。燃焼室９内で含触媒燃料４は自発火して燃焼し、排ガス燃焼触媒を含んだ含触媒排ガスが排ガス流路１３へ排出される。
【００７７】
以上のように、実施の形態３における排ガス浄化用触媒の担持方法は構成されているので、実施の形態１に記載の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００７８】
（１）排ガス浄化触媒が燃料配管内で燃料に添加されるので、所望する量の排ガス浄化触媒を燃料に添加すればそのほとんどを無駄なく三次元構造体に付着させることができるので、排ガス浄化触媒を無駄にすることなく省資源性に優れる。
【００７９】
（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図である。なお、実施の形態３と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
【００８０】
図４において、４０は実施の形態４における自動車等の内燃装置、４１は吸気管１２に接続され吸気管１２を流れる空気にＣｕ５Ｖ２Ｏ１０，Ｃｓ２ＳＯ４，Ｐｔ等の排ガス浄化触媒を噴出する触媒噴出装置である。
【００８１】
以上のように構成された自動車等の内燃装置を用いて、実施の形態４における排ガス浄化用触媒の担持方法について以下説明する。なお、触媒担持工程は、実施の形態１で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００８２】
排ガス流路１３の所定部に三次元構造体１４を配設し、さらに燃料タンク２内に燃料３１を注入した後、内燃装置４０を駆動し、エアフィルタ１１を介して吸気管１２に空気を導入する。次いで、触媒噴出装置４１を駆動し吸気管１２内に排ガス浄化触媒を所定量添加する。次いで、排ガス浄化触媒を含む空気を燃焼室９へ吸入するとともに、燃料３１を燃料噴射弁１０で霧状化して燃焼室９へ噴射すると、燃焼室９内で燃料３１は自発火して燃焼し、排ガス燃焼触媒を含んだ含触媒排ガスが排ガス流路１３へ排出される。
【００８３】
以上のように、実施の形態４における排ガス浄化用触媒の担持方法は構成されているので、実施の形態１に記載の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００８４】
（１）排ガス浄化触媒が混合された空気と燃料との混合気が燃焼されて含触媒排ガスが生成されるので、所望する量の排ガス浄化触媒を空気に混合すればそのほとんどを無駄なく三次元構造体に付着させることができるので、排ガス浄化触媒を無駄にすることなく省資源性に優れる。
【００８５】
（実施の形態５）
図５は本発明の実施の形態５における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図である。なお、実施の形態３と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
【００８６】
図５において、５０は実施の形態５における自動車等の内燃装置、５１は燃焼室９から三次元構造体１４までの間の排ガス流路１３に接続され排ガス流路１３を流れる排ガスにＣｕ５Ｖ２Ｏ１０，Ｃｓ２ＳＯ４，Ｐｔ等の排ガス浄化触媒を噴出する触媒噴出装置である。
【００８７】
以上のように構成された自動車等の内燃装置を用いて、実施の形態５における排ガス浄化用触媒の担持方法について以下説明する。なお、触媒担持工程は、実施の形態１で説明したのと同様なので、説明を省略する。
【００８８】
排ガス流路１３の所定部に三次元構造体１４を配設し、さらに燃料タンク２内に燃料３１を注入する。次いで、内燃装置５０を駆動し、燃料３１を燃料配管６を経て燃料噴射弁１０で霧状化して燃焼室９へ噴射するとともに、吸気管１２から空気を燃焼室９へ吸入する。燃焼室９内で燃料３１は自発火して燃焼し、排ガスが排ガス流路１３へ排出される。次いで、触媒噴出装置５１を駆動し排ガス流路１３内に排ガス浄化触媒を所定量噴出すると、排ガス燃焼触媒を含んだ含触媒排ガスが生成される。
【００８９】
以上のように、実施の形態５における排ガス浄化用触媒の担持方法は構成されているので、実施の形態１に記載の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００９０】
（１）排ガス浄化触媒が排ガスに混合されるので、排ガス浄化用触媒が燃焼室で熱履歴を受けず触媒活性が低下し難い。
【００９１】
（２）排ガス浄化触媒が燃焼室内での燃焼爆発による衝撃を受けないので、破壊され難く触媒活性の低下が起こり難い。
【００９２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の排ガス浄化用触媒の担持方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
【００９３】
請求項１，８に記載の発明によれば、
（１）排ガス流路内に配設された三次元構造体に排ガス浄化触媒を浮遊させて分散させた含触媒排ガスを通すだけで、排ガス浄化触媒が三次元構造体に衝突し付着して排ガス浄化用触媒担体が担持されるので、凍結乾燥機等の製造設備や特別な排ガス浄化用触媒担体の生産工程を要さず、設備負荷や生産工数の大幅な削減を図ることができる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【００９４】
（２）自動車等の排ガス流路内で排ガス浄化触媒が担持された排ガス浄化用触媒担体は、その自動車等の排ガス浄化用触媒担体としてそのまま用いることができ生産性に優れた排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【００９５】
（３）三次元構造体を排ガス流路内に配設するので、排ガスが多く通過する箇所に排ガス浄化触媒が自然に多く付着し、排ガスが通過しない箇所には付着しない。従って、排ガス浄化触媒を三次元構造体の必要な箇所に効率良く担持させることができるとともに、排ガスに混合する排ガス浄化触媒の量を低減することができ省資源性に優れた排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【００９６】
（４）含触媒排ガスには排ガス浄化触媒の他にパティキュレートも含まれているため、三次元構造体には排ガス浄化触媒とともにパティキュレートも付着する。しかし、三次元構造体に付着したパティキュレートは排ガス浄化触媒の作用によって燃焼されて消滅するので、排ガス浄化触媒だけを三次元構造体に堆積させることができる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【００９７】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）排ガス浄化触媒が混合された含触媒燃料を燃焼させて含触媒排ガスを生成するので、排ガス浄化触媒が含触媒排ガス中に均一に分散される。従って、三次元構造体に均一に排ガス浄化触媒を付着させることができる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【００９８】
（２）排ガス浄化触媒が混合された含触媒燃料を別途作成して燃料タンクに入れた後、自動車等を駆動させて燃焼室で含触媒燃料を燃焼するだけで排ガス浄化触媒担体を製造することができるので生産性に優れた排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【００９９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）排ガス浄化触媒が燃料タンク内で燃料に混合撹拌されているので、排ガス浄化触媒が沈降したりすることなく燃料中に均一に分散され、その結果、排ガス浄化触媒が含触媒排ガス中に均一に分散され、三次元構造体に均一に排ガス浄化触媒を付着させることができる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【０１００】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）排ガス浄化触媒が燃料配管内で燃料に添加されるので、所望する量の排ガス浄化触媒を燃料に添加すればそのほとんどを無駄なく三次元構造体に付着させることができるので、排ガス浄化触媒を無駄にすることなく省資源性に優れた排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【０１０１】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）排ガス浄化触媒が混合された空気と燃料との混合気が燃焼されて含触媒排ガスが生成されるので、所望する量の排ガス浄化触媒を空気に混合すればそのほとんどを無駄なく三次元構造体に付着させることができるので、排ガス浄化触媒を無駄にすることなく省資源性に優れた排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【０１０２】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）排ガス浄化触媒が排ガスに混合されるので、排ガス浄化用触媒が燃焼室で熱履歴を受けず触媒活性が低下し難い排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【０１０３】
（２）排ガス浄化触媒が燃焼室内での燃焼爆発による衝撃を受けないので、破壊され難く触媒活性の低下が起こり難い排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【０１０４】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至６の内いずれか１の効果に加え、
（１）三次元構造体が加熱されているので、含触媒排ガスに含まれるパティキュレートが三次元構造体に捕捉されると同時に燃焼し除去され、三次元構造体には排ガス浄化触媒しか残留しないので、三次元構造体と排ガス浄化触媒との密着、排ガス浄化触媒同士の密着を強固にすることができ耐久性を高めることができる排ガス浄化用触媒の担持方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図
【図２】本発明の実施の形態２における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図
【図３】本発明の実施の形態３における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図
【図４】本発明の実施の形態４における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図
【図５】本発明の実施の形態５における排ガス浄化用触媒の担持方法を説明する自動車等の内燃装置の模式図
【符号の説明】
１，２０，３０，４０，５０ 内燃装置
２ 燃料タンク
３ 燃料注入口
４ 含触媒燃料
５ 燃料バルブ
６ 燃料配管
７ シリンダ
８ ピストン
９ 燃焼室
１０ 燃焼噴射弁
１１ エアフィルタ
１２ 吸気管
１３ 排ガス流路
１４ 三次元構造体
１５ 加熱装置
２２ 撹拌装置
３１，４１，５１ 触媒噴出装置
Claims (8)
- 排ガス浄化触媒が排ガスに混合された含触媒排ガスを排ガス流路内に配設された三次元構造体に導入して前記排ガス浄化触媒を前記三次元構造体に担持させる触媒担持工程を備えていることを特徴とする排ガス浄化用触媒の担持方法。
- 前記含触媒排ガスが、前記排ガス浄化触媒が燃料に混合された含触媒燃料を燃料タンクに供給し前記含触媒燃料を燃焼室内で燃焼させて生成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法。
- 前記含触媒排ガスが、燃料タンク内で前記排ガス浄化触媒が燃料に混合撹拌された触媒混合燃料を燃焼室内で燃焼させて生成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法。
- 前記含触媒排ガスが、燃料配管内で前記排ガス浄化触媒が燃料に添加された触媒添加燃料を燃焼室内で燃焼させて生成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法。
- 前記含触媒排ガスが、前記排ガス浄化触媒が空気に混合された触媒混合空気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて生成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法。
- 前記含触媒排ガスが、燃料が燃焼室内で燃焼されて生成された排ガスに前記排ガス浄化触媒が混合されたものであることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法。
- 前記触媒担持工程において、前記三次元構造体を加熱することを特徴とする請求項１乃至６の内いずれか１に記載の排ガス浄化用触媒の担持方法。
- 排ガス浄化触媒を排ガスに混合し、内燃機関の排ガス流路内に配設された三次元構造体に導入して、前記排ガス浄化触媒を前記三次元構造体に担持させることを特徴とする排ガス浄化用触媒の担持方法。
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2002
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