JP2005193170A - 排ガス浄化用触媒および排ガス浄化用触媒製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 触媒の担持部分と非担持部分を明確に区別する。
【解決手段】 担体基材（２２）と、担体基材の一部を被覆する担持層（３１）と、担持層に担持される触媒成分とを具備し、担持層は担体基材とは異なる色の着色料により着色されている排ガス浄化用触媒、担体基材と、担体基材（２２）の第一の部分を被覆する第一の担持層（３１）と、第一の担持層に担持される第一の触媒成分と、第一の部分とは異なる担体基材の第二の部分を被覆する第二の担持層（３２）と、第二の担持層に担持される第二の触媒成分とを具備し、第一の担持層が第一の着色料により着色されていると共に、第二の担持層が第一の着色料とは色の異なる第二の着色料により着色されている排ガス浄化用触媒、およびこのような排ガス浄化用触媒の製造方法が提供される。
【選択図】 図３
【解決手段】 担体基材（２２）と、担体基材の一部を被覆する担持層（３１）と、担持層に担持される触媒成分とを具備し、担持層は担体基材とは異なる色の着色料により着色されている排ガス浄化用触媒、担体基材と、担体基材（２２）の第一の部分を被覆する第一の担持層（３１）と、第一の担持層に担持される第一の触媒成分と、第一の部分とは異なる担体基材の第二の部分を被覆する第二の担持層（３２）と、第二の担持層に担持される第二の触媒成分とを具備し、第一の担持層が第一の着色料により着色されていると共に、第二の担持層が第一の着色料とは色の異なる第二の着色料により着色されている排ガス浄化用触媒、およびこのような排ガス浄化用触媒の製造方法が提供される。
【選択図】 図３
Description
本発明は、自動車用エンジン等の内燃機関から排出される排ガスを浄化するための排ガス浄化用触媒、およびこの触媒を製造する排ガス浄化用触媒製造方法に関する。
一般的に、自動車用エンジン等の内燃機関から排出される排ガスは、一酸化炭素(ＣＯ)の燃焼、炭化水素(ＨＣ)の燃焼、及び窒素酸化物(ＮＯｘ)の還元を促進する三元触媒によって浄化することができる。三元触媒などの触媒は、内燃機関の排気系において排ガスの流れに対して平行に配置されたモノリス基材またはフィルタ基材などの触媒担持用コート層に担持されている。
このような触媒は前述した基材全体に亙って一様に担持させる必要はなく、例えば基材の下流側における触媒成分を少なくするか、または基材の下流側に触媒成分を担持させないようにすることにより、触媒の担持部分と非担持部分とを設けるようにしてもよい。このような場合には、高温になりがちな基材の下流側における触媒成分のシンタリングが防止されると共に、比較的高価な三元触媒の使用量を低減することが可能となる。このため、基材の特定部分のみにコート層を形成して、このコート層に触媒成分を担持させることにより、触媒成分の担持部分と非担持部分とを設けるようにした排ガス浄化用触媒が提案されている。
また、三元触媒として使用される触媒成分は複数の種類、例えば白金(Ｐｔ)、パラジウム(Ｐｄ)、ロジウム(Ｒｈ)等のものが知られている。そして、三元触媒は触媒成分として使用される貴金属の種類によって異なる活性を示すことが知られており、例えばＰｔはリーン雰囲気においてＮＯｘを酸化し、コート層内のＮＯｘ触媒内に吸蔵させる能力に優れている。また、ＰｔおよびＲｈはＮＯｘをＨＣなどの還元性成分と反応させる能力に優れており、さらに、ＰｄなどはＨＣやＣＯなどの酸化活性に優れている。
従って、触媒成分に応じて異なる特性のそれぞれを十分に活用するために、内燃機関の排気系に設置される基材の或る部分、例えば排ガスの流れに対して上流側に例えばＰｔを担持させ、基材の他の部分、例えば下流側にＰｄを担持させることが行われている（例えば、特許文献１から特許文献３参照。）。
特開２００３−１５４２２３号公報
特開平９−５７０９８号公報
特開昭６１−７８４３８号公報
しかしながら、特許文献１に開示されるように触媒の担持部分および非担持部分は、それぞれコート層固有の色および基材固有の色を呈しているので、担持部分と非担持部分とを必ずしも容易に見分けられるわけではなく、使用される材料の種類によってはその判断が困難になる場合がある。また、一つの基材の異なる場所に複数種類の触媒成分をそれぞれ担持させる場合、例えば一つの基材の上流側に或る触媒成分を担持させると共に下流側に別の触媒成分を担持させる場合には、基材の上流側および下流側の両方に触媒担持用コート層を形成する必要があるので、これらコート層の寸法が等しいのであれば、二つの担持部分のうちのどちらの担持部分にどちらの触媒成分が担持されているかを判別することは極めて困難である。特に、触媒の非担持部分を設けることなしに、異なる触媒成分を担持したコート層が互いに隣接している場合には、どちらの担持部分にどちらの触媒成分が担持されているかを判別することはさらに困難となる。
このため、或る触媒成分が上流側でかつ別の触媒成分が下流側に位置決めされるように、基材を内燃機関の排気系に配置するのが望まれる場合には、予めシールなどの目印を基材に取付ける必要があり、工程数および費用の点からも好ましいものではない。また、修理などのために基材を排気系から取外した場合には前述した目印が腐食などによりその役目を果たせない状態になっていることもあり、このような場合にも基材の上流側および下流側を判別するのは容易でない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、基材において触媒の担持部分と非担持部分および／または基材の異なる場所に担持された異なる触媒成分を目視で明確に区別することのできる排ガス浄化用触媒およびこのような排ガス浄化用触媒を製造する製造方法を提供することを目的とする。
前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、担体基材と、該担体基材の一部を被覆する担持層と、該担持層に担持される触媒成分とを具備し、前記担持層は前記担体基材とは異なる色の着色料により着色されている排ガス浄化用触媒が提供される。
すなわち１番目の発明においては、着色料により担体基材とは異なる色に着色されていて触媒成分を担持する担持層を担体基材に対して目視で明確に区別することができ、また排ガス浄化用触媒を内燃機関の排気系に取り付ける際に、排ガス浄化用触媒を排ガス流れ方向に対して正確な向きに位置決めすることができる。なお、着色料は食用色素を用いることが好ましく、これにより触媒の特性に影響を与えることなしに、担持層を比較的容易に着色することが可能となる。
２番目の発明によれば、担体基材と、該担体基材の第一の部分を被覆する第一の担持層と、該第一の担持層に担持される第一の触媒成分と、前記第一の部分とは異なる前記担体基材の第二の部分を被覆する第二の担持層と、該第二の担持層に担持される第二の触媒成分とを具備し、前記第一の担持層が第一の着色料により着色されていると共に、前記第二の担持層が前記第一の着色料とは色の異なる第二の着色料により着色されている排ガス浄化用触媒が提供される。
すなわち２番目の発明においては、第一の着色料により着色されていて第一の触媒成分を担持する第一の担持層と第二の着色料により着色されていて第二の触媒成分を担持する第二の担持層とを目視で明確に区別することができ、また排ガス浄化用触媒を内燃機関の排気系に取り付ける際に、排ガス浄化用触媒を排ガス流れ方向に対して正確な向きに位置決めすることができる。なお、第一および第二の着色料は互いに色の異なる食用色素を用いることが好ましく、これにより触媒の特性に影響を与えることなしに、第一および第二の担持層を異なる色に比較的容易に着色することが可能となる。
３番目の発明によれば、２番目の発明において、前記第一の着色料および前記第二の着色料は前記担体成分とは異なる色である。
すなわち３番目の発明においては、第一および第二の担持層を除く触媒非担持部分が担体基材に設けられている場合であっても、触媒が担持されている第一および第二の担持層と非担持部分とを明確に区別することができる。
すなわち３番目の発明においては、第一および第二の担持層を除く触媒非担持部分が担体基材に設けられている場合であっても、触媒が担持されている第一および第二の担持層と非担持部分とを明確に区別することができる。
４番目の発明によれば、担体基材と、該担体基材の一部を被覆する担持層と、該担持層に担持されるＮＯｘ触媒成分とを具備し、前記ＮＯｘ触媒成分は前記担体基材とは異なる色の着色料により着色されている排ガス浄化用触媒が提供される。
すなわち４番目の発明においては、着色料により担体基材とは異なる色に着色されたＮＯｘ触媒成分を担体基材に対して目視で明確に区別することができ、また排ガス浄化用触媒を内燃機関の排気系に取り付ける際に、排ガス浄化用触媒を排ガス流れ方向に対して正確な向きに位置決めすることができる。なお、着色料は食用色素を用いることが好ましく、これにより触媒の特性に影響を与えることなしに、ＮＯｘ触媒成分を比較的容易に着色することが可能となる。
５番目の発明によれば、担体基材と、該担体基材の第一の部分を被覆する担持層と、該担持層に担持される触媒成分と、前記担持層のうちの一部分にのみ担持されるＮＯｘ触媒成分とを具備し、前記担持層が第一の着色料により着色されていると共に、前記ＮＯｘ触媒成分が前記第一の着色料とは色の異なる第二の着色料により着色されている排ガス浄化用触媒が提供される。
すなわち５番目の発明においては、第一の着色料により着色されていて触媒成分を担持する担持層と第二の着色料により着色されたＮＯｘ触媒成分とを目視で明確に区別することができ、また排ガス浄化用触媒を排ガス流れ方向に対して内燃機関の排気系に取り付ける際に、排ガス浄化用触媒を正確な向きに位置決めすることができる。なお、第一および第二の着色料は互いに色の異なる食用色素を用いることが好ましく、これにより触媒の特性に影響を与えることなしに、担持層とＮＯｘ触媒成分とを異なる色に比較的容易に着色することが可能となる。
６番目の発明によれば、５番目の発明において、前記第一の着色料および前記第二の着色料は前記担体成分とは異なる色である。
すなわち６番目の発明においては、第一の担持層およびＮＯｘ触媒成分を除く触媒非担持部分が担体基材に設けられている場合であっても、触媒成分が担持される第一の担持層およびＮＯｘ触媒成分が担持される部分と非担持部分とを明確に区別することができる。
すなわち６番目の発明においては、第一の担持層およびＮＯｘ触媒成分を除く触媒非担持部分が担体基材に設けられている場合であっても、触媒成分が担持される第一の担持層およびＮＯｘ触媒成分が担持される部分と非担持部分とを明確に区別することができる。
７番目の発明によれば、５番目または６番目の発明において、前記ＮＯｘ触媒成分を担持する前記部分が前記担持層のうちの排ガスの流れに対して下流側に配置されている。
すなわち７番目の発明において、比較的低温である排ガス浄化用触媒の上流側からＮＯｘ触媒成分を排除することにより、触媒成分がＮＯｘ触媒成分の存在によって良好に機能しなくなるのを避けることができる。
すなわち７番目の発明において、比較的低温である排ガス浄化用触媒の上流側からＮＯｘ触媒成分を排除することにより、触媒成分がＮＯｘ触媒成分の存在によって良好に機能しなくなるのを避けることができる。
８番目の発明によれば、担体基材とは異なる色に着色された担体成分に前記担体基材の一部を浸漬して、前記担体基材の前記一部に担持層を形成し、該担持層に触媒成分を担持させるようにした排ガス浄化用触媒製造方法が提供される。
すなわち８番目の発明においては、着色料により担体基材とは異なる色に着色されていて触媒成分を担持する担持層を担体基材に対して目視で明確に区別することができ、また排ガス浄化用触媒を内燃機関の排気系に取り付ける際に、排ガス浄化用触媒を排ガス流れ方向に対して正確な向きに位置決めすることができる。なお、着色料は食用色素を用いることが好ましく、これにより触媒の特性に影響を与えることなしに、担持層を比較的容易に着色することが可能となる。
９番目の発明によれば、担体基材の一部を担体成分に浸漬して、前記担体基材の前記一部に担持層を形成し、前記担体基材とは色の異なる着色料により着色されているＮＯｘ触媒成分を前記担持層に担持させるようにした排ガス浄化用触媒製造方法が提供される。
すなわち９番目の発明においては、第一の着色料により着色されていて第一の触媒成分を担持する第一の担持層と第二の着色料により着色されていて第二の触媒成分を担持する第二の担持層とを目視で明確に区別することができ、また排ガス浄化用触媒を内燃機関の排気系に取り付ける際に、排ガス浄化用触媒を排ガス流れ方向に対して正確な向きに位置決めすることができる。なお、第一および第二の着色料は互いに色の異なる食用色素を用いることが好ましく、これにより触媒の特性に影響を与えることなしに、第一および第二の担持層を異なる色に比較的容易に着色することが可能となる。
１０番目の発明によれば、第一の着色料により着色された第一の担体成分に担体基材の第一の部分を浸漬して、前記担体基材の前記第一の部分に第一の担持層を形成し、前記第一の着色料とは色の異なる第二の着色料により着色された第二の担体成分に前記担体基材の前記第一の部分とは異なる前記担体基材の第二の部分を浸漬して、前記担体基材の前記第二の部分に第二の担持層を形成し、前記第一の担持層に第一の触媒成分を担持させ、前記第二の担持層に第二の触媒成分を担持させるようにした排ガス浄化用触媒製造方法が提供される。
すなわち１０番目の発明においては、着色料により担体基材とは異なる色に着色されたＮＯｘ触媒成分を担体基材に対して目視で明確に区別することができ、また排ガス浄化用触媒を内燃機関の排気系に取り付ける際に、排ガス浄化用触媒を排ガス流れ方向に対して正確な向きに位置決めすることができる。なお、着色料は食用色素を用いることが好ましく、これにより触媒の特性に影響を与えることなしに、ＮＯｘ触媒成分を比較的容易に着色することが可能となる。
１１番目の発明によれば、第一の着色料により着色された第一の担体成分に担体基材の第一の部分を浸漬して、前記担体基材の前記第一の部分に第一の担持層を形成し、前記第一の担持層に第一の触媒成分を担持させ、前記第一の着色料とは色の異なる第二の着色料により着色されているＮＯｘ触媒成分を前記第一の担持層のうちの一部分にのみ担持させるようにした排ガス浄化用触媒製造方法が提供される。
すなわち１１番目の発明においては、第一の着色料により着色されていて第一の触媒成分を担持する第一の担持層と第二の着色料により着色されたＮＯｘ触媒成分とを目視で明確に区別することができ、また排ガス浄化用触媒を内燃機関の排気系に取り付ける際に、排ガス浄化用触媒を排ガス流れ方向に対して正確な向きに位置決めすることができる。なお、第一および第二の着色料は互いに色の異なる食用色素を用いることが好ましく、これにより触媒の特性に影響を与えることなしに、第一の担持層とＮＯｘ触媒成分とを異なる色に比較的容易に着色することが可能となる。
１番目の発明によれば、触媒成分を担持する担持層を担体基材に対して目視で明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、２番目の発明によれば、第一の担持層と第二の担持層とを目視で明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、３番目の発明によれば、触媒が担持されている第一および第二の担持層と非担持部分とを明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、４番目の発明によれば、ＮＯｘ触媒成分を担体基材に対して目視で明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、５番目の発明によれば、担持層とＮＯｘ触媒成分とを目視で明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、６番目の発明によれば、担持層およびＮＯｘ触媒成分が担持される部分と非担持部分とを明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、７番目の発明によれば、触媒成分がＮＯｘ触媒成分の存在によって良好に機能しなくなるのを避けることができるという効果を奏しうる。
さらに、２番目の発明によれば、第一の担持層と第二の担持層とを目視で明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、３番目の発明によれば、触媒が担持されている第一および第二の担持層と非担持部分とを明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、４番目の発明によれば、ＮＯｘ触媒成分を担体基材に対して目視で明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、５番目の発明によれば、担持層とＮＯｘ触媒成分とを目視で明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、６番目の発明によれば、担持層およびＮＯｘ触媒成分が担持される部分と非担持部分とを明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、７番目の発明によれば、触媒成分がＮＯｘ触媒成分の存在によって良好に機能しなくなるのを避けることができるという効果を奏しうる。
さらに、８番目の発明によれば、触媒成分を担持する担持層を担体基材に対して目視で明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、９番目の発明によれば、第一の担持層と第二の担持層とを目視で明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、１０番目の発明によれば、ＮＯｘ触媒成分を担体基材に対して目視で明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、１１番目の発明によれば、第一の担持層とＮＯｘ触媒成分とを目視で明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、９番目の発明によれば、第一の担持層と第二の担持層とを目視で明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、１０番目の発明によれば、ＮＯｘ触媒成分を担体基材に対して目視で明確に区別することができるという効果を奏しうる。
さらに、１１番目の発明によれば、第一の担持層とＮＯｘ触媒成分とを目視で明確に区別することができるという効果を奏しうる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は、排ガス浄化用触媒を備えた排気浄化装置を含む内燃機関の概念図である。図１に示されるように、吸気ガスがエアクリーナ２を通じて内燃機関の吸気通路３に流入し、スロットル弁４、インタークーラ５および吸気マニホルド６を通じて機関本体１の各気筒に流入する。各気筒内での燃焼により生じた排ガスは、排気マニホルド７を通じて排気通路８に流入する。図示されるように、内燃機関の排気通路８には触媒コンバータ１０が設けられており、機関本体１から排出される排ガスは、触媒が担持される触媒コンバータ１０を通過した後で排出される。触媒コンバータ１０のケーシング内には後述する触媒成分を担持したフィルタ基材２２（図１には示さない）が配置されている。なお、図示されるように触媒コンバータ１０の上流および下流には排ガス内の酸素濃度を計測するＯ２センサ９ａ、９ｂをそれぞれ設けるようにしてもよい。
図１は、排ガス浄化用触媒を備えた排気浄化装置を含む内燃機関の概念図である。図１に示されるように、吸気ガスがエアクリーナ２を通じて内燃機関の吸気通路３に流入し、スロットル弁４、インタークーラ５および吸気マニホルド６を通じて機関本体１の各気筒に流入する。各気筒内での燃焼により生じた排ガスは、排気マニホルド７を通じて排気通路８に流入する。図示されるように、内燃機関の排気通路８には触媒コンバータ１０が設けられており、機関本体１から排出される排ガスは、触媒が担持される触媒コンバータ１０を通過した後で排出される。触媒コンバータ１０のケーシング内には後述する触媒成分を担持したフィルタ基材２２（図１には示さない）が配置されている。なお、図示されるように触媒コンバータ１０の上流および下流には排ガス内の酸素濃度を計測するＯ２センサ９ａ、９ｂをそれぞれ設けるようにしてもよい。
図２（ａ）はフィルタ基材の正面図を示しており、図２（ｂ）はフィルタ基材の側面断面図を示している。図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるようにフィルタ基材２２はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路５０、５１を具備する。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞された排ガス流入通路５０と、上流端が栓５３により閉塞された排ガス流出通路５１とにより構成される。なお、図２（ａ）においてハッチングを付した部分は栓５３を示している。従って排ガス流入通路５０および排ガス流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置される。云い換えると排ガス流入通路５０および排ガス流出通路５１は各排ガス流入通路５０が４つの排ガス流出通路５１によって包囲され、各排ガス流出通路５１が４つの排ガス流入通路５０によって包囲されるように配置される。
フィルタ基材２２は多孔質材料から形成されており、従って排ガス流入通路５０内に流入した排ガスは図２（ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁５４内を通って隣接する排ガス流出通路５１内に流出する。本発明による実施例では各排ガス流入通路５０および各排ガス流出通路５１の周壁面、即ち各隔壁５４の両側表面上および隔壁５４内の細孔内壁面上には例えばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担体上に貴金属触媒、および周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤が担持されている。なお、図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるフィルタ基材２２の栓５２、５３を排除することにより、排ガスが排ガス流入通路５０をそのまま通過できるモノリス基材の場合であっても前述した触媒を担持することが可能であり、以下、これらフィルタ基材およびモノリス基材をまとめて単に担体基材２２と呼ぶことにする。
フィルタ基材２２などの担体基材２２は例えばコージェライトのような多孔質材料から形成されているが、セラミック、金属または合金から製造されていてもよい。重量の観点からはセラミックを用いるのが好ましく、特に珪素含有セラミック、例えば炭化珪素を好適例とする多孔質な珪素含有セラミック焼結体からなることが望ましい。
このような担体基材２２を形成した後に、触媒を担持するための担持層を担体基材２２の表面上に形成する。はじめに、アルミニウムを含有する金属化合物の溶液、例えば硝酸アルミニウムの水溶液などからなる第一のスラリーを調製する。次いで、この第一のスラリー内に担体基材２２とは異なる色の着色料を混入する。本発明において使用される着色料は食用色素であるのが好ましく、このような場合には後述する触媒担持作用に影響を与えることなしに比較的容易に着色することができる。なお、食用色素としては、食用赤色２号（アマランス）、３号（エリスロシン）、４０号（アルラレッドＡＣ）、１０２号（ニューコクシン）、１０４号（フロキシン）、１０５号（ローズベンガル）、１０６号（アシッドレッド）、食用黄色４号（タートラジン）、５号（サンセットイエローＦＣＦ）、食用緑色３号（ファストグリーンＦＣＦ）、食用青色１号（ブリリアントブルーＦＣＦ）、２号（インジゴカルミン）の１２種類を挙げることができる。当然のことながら、本発明の着色料として、染料および顔料などのあらゆる色素を採用することも可能である。
図３（ａ）から図３（ｃ）は本発明の一つの実施形態に基づく排ガス浄化用触媒の製造工程を示す担体基材の側面図であり、以下、これら図面を参照しつつ、排ガス浄化用触媒の製造について説明する。担体基材２２の一端２５を下方に向け、担体基材２２を一端２５側から前述したスラリーに浸漬する。このとき、例えば一端２５から担体基材２２の長さの約１／３まで浸漬するようにする。所定時間浸漬した後に、担体基材２２を引き上げて余分なスラリーを吹き払って乾燥し、所定時間だけ焼成する。これにより、図３（ａ）に示されるように担体基材２２を浸漬した部分にのみ、コート層３１が形成される。コート層３１は前述した着色料により着色されているので、担体基材２２のうちのコート層３１とコート層３１以外の場所とを目視で明確に区別することができる。
次いで、コート層３２を形成するのに用いられる第二のスラリーを調製する。この第二のスラリーは前述した第一のスラリーと同様の成分であるが、第一の着色料の代わりに第一の着色料とは色の異なる第二の着色料が混入されている点が異なっている。なお、後述する触媒の種類によっては第一のスラリーとは成分の異なるスラリーを第二のスラリーとしてもよい。いずれの場合であっても、第二のスラリー内には第一の着色料とは色の異なる第二の着色料が混入される。そして、担体基材２２の他端２６を下方に向け、担体基材２２を他端２６側から前述したスラリーに浸漬する。前述した場合と同様に、例えば他端２６から担体基材２２の長さの約１／３まで浸漬するようにする。所定時間浸漬した後に、担体基材２２を引き上げて余分なスラリーを吹き払って乾燥し、所定時間だけ焼成する。これにより、図３（ｂ）に示されるように担体基材２２を浸漬した部分にのみ、前述したコート層３１と同様なコート層３２が形成される。コート層３２は前述した第二の着色料により着色されているので、担体基材２２のうちのコート層３２とコート層３２以外の場所（触媒の非担持部分）とを目視で明確に区別できると共に、コート層３２とコート層３１との明確な区別も可能となる。
次いで、担体基材２２の一端２５が下方を向くように担体基材２２を再び配置して、触媒成分となる貴金属が所定濃度で含まれている第一の溶液内に浸漬する。この第一の溶液は、例えば所定濃度の塩化パラジウム水溶液でありうる。担体基材２２のコート層３１全体をこの第一の溶液内に浸漬し、次いで担体基材２２を引き上げて余分な水分を吹き払った後、所定温度で乾燥することにより、第一の溶液内の貴金属、この場合にはＰｄをコート層３１に担持させる。なお、コート層３１は第一の着色料により着色されているので、このコート層３１に第一の溶液内の触媒を担持させてもコート層３１自体が変色することはない。このため、触媒担持後であってもコート層３１と非担持部分とを明確に区別することができる。また、このときに他端２６側のコート層３２は第一の溶液に浸漬しないようにし、それにより、コート層３２に第一の溶液内の触媒が担持するのが妨げられる。
さらに、担体基材２２の他端２６が下方を向くように担体基材２２を再び配置して、触媒成分となる他の貴金属が所定濃度で含まれている第二の溶液内に浸漬する。この第二の溶液は、例えば所定濃度のジニトロジアンミン白金水溶液でありうる。コート層３２全体をこの第二の溶液内に浸漬し、次いで担体基材２２を引き上げて余分な水分を吹き払った後、所定温度で乾燥することにより、第二の溶液内の貴金属、この場合にはＰｔをコート層３２に担持させる。前述したのと同様に、コート層３２は第二の着色料により着色されているので、このコート層３２に第二の溶液内の貴金属を担持させてもコート層３２自体が変色することはない。このため、触媒担持後であってもコート層３２と非担持部分とを明確に区別することができる。また、この場合にはコート層３１に使用した第一の着色料とコート層３２に使用した第二の着色料との色が異なっているので、コート層３１とコート層３２とが隣接している場合であっても、コート層３１とコート層３２とを目視で明確に区別することができる。なお、一端２５側のコート層３１は第二の溶液に浸漬しないようにし、それにより、コート層３１に第二の溶液内の触媒が担持するのが妨げられる。
なお、例として、第一の溶液によってＰｄが担持できると共に第二の溶液によってＰｔが担持できるように説明したが、コート層３１、３２に担持される触媒成分が異なるものであれば、担持される触媒成分はＲｈ、Ａｕ、Ａｇなどの他の貴金属であってもよく、またＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇなどから複数種類の貴金属が各コート層３１、３２に担持されるようにしてもよい。また、本実施例では、触媒成分となる貴金属を担持させるためにこれら触媒成分の塩化物または硝酸塩などに基材を含浸する含浸法を採用しているが、他の方法、例えば噴霧法またはスラリー混合法などを用いて触媒成分を担持させるようにしてもよい。
さらに、ＮＯｘ触媒が所定濃度で溶解している溶液を調製する。ここで、ＮＯｘ触媒とは、触媒コンバータ１０に流入する排ガスの空燃比がリーンのときに排ガス内のＮＯｘを吸蔵（吸収、吸着でもよい）すると共に流入する排ガスの空燃比がリッチのときに吸蔵されたＮＯｘを放出して還元する機能を有する触媒である。ＮＯｘ触媒としてバリウムＢａを用いる場合には、酢酸バリウム水溶液を用いるが、ＮＯｘ触媒として他の元素を用いる場合には当該元素が溶解している他の溶液を用いる。なお、ＮＯｘ触媒は、カリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土類金属、ランタンＬａ、イットリウムＹ、セリウムＣｅのような希土類、および遷移金属から選ばれた少くとも一つが用いられている。次いで、このＮＯｘ触媒溶液内に第三の着色料を混入する。この第三の着色料は少なくとも第一の着色料とは色が異なっていて、第一および第二の着色料の両方と色が異なるのが好ましい。
次いで、担体基材２２の一端２５が下方を向くように担体基材２２を再び配置して、担体基材２２をＮＯｘ触媒溶液内に浸漬する。図３（ｃ）を参照して分かるように、浸漬時にはコート層３１の所定部分３１ａが浸漬しないようにコート層３１の一端２５側の一部分のみを浸漬させる。所定時間浸漬させた後に、担体基材２２を引き上げて余分な水分を吹き払った後、所定温度で乾燥することにより、ＮＯｘ触媒をコート層３１の一部分３３に担持させる。つまり、図３（ｃ）におけるコート層３１の一部分３３には、前述した触媒成分ＰｄとＮＯｘ触媒成分Ｂａとの両方が担持されるようになる。ここで、前述したようにコート層３１は第一の着色料により着色されているのでコート層３１のうちの所定部分３１ａは第一の着色料の色のままである。これに対し、コート層３１のうちの一部分３３は第一および第三の着色料により着色されているので、コート層３１のうちの一部分３３の色はコート層３１のうちの所定部分３１ａの色とは異なっている。従って、コート層３１のうちの一部分３３と所定部分３１ａとを目視で明確に区別することが可能となる。また、第三の着色料が、第一および第二の着色料の両方と色が異なる場合には、コート層３１のうちの一部分３３を所定部分３１ａおよびコート層３２の両方に対して明確に区別することもできる。また、担体基材２２とは色が異なる第三の着色料を選択してもよく、この場合にはコート層３１のうちの一部分３３と担体基材２２の非担持部分とを目視で明確に区別することができる。
図４は、本発明の他の実施形態に基づく排ガス浄化用触媒の製造工程を示す図である。図４（ａ）を参照して分かるように、別の担体基材２２の一端２５を下方に向け、担体基材２２を一端２５側から予め調製したスラリーに浸漬する。前述したスラリーと本実施形態のスラリーとの成分は同様でありうるが、前述したスラリーは第一の着色料により着色されていて、本実施形態におけるスラリーは着色料により着色されていない点においてのみ異なる。つまり、本実施形態におけるスラリーはスラリー内の成分固有の色となっている。次いで、所定時間浸漬した後に担体基材２２を引き上げて余分な水分を吹き払い、所定温度で乾燥し、担体基材２２の一端２５にコート層４１を形成する。図４（ａ）においては、コート層４１はスラリー内の成分に基づく固有の色であり、担体基材２２の種類によってはコート層４１と担体基材２２とを区別することは困難となっている。
次いで、前述したのと同様なＮＯｘ触媒が所定濃度で溶解している溶液を調製し、担体基材２２とは色の異なる着色料をこの溶液内に混入する。次いで、担体基材２２の一端２５を下方に向け、担体基材２２を一端２５側からこの溶液に浸漬する。所定時間浸漬した後に担体基材２２を引き上げて余分な水分を吹き払い、所定温度で乾燥する。これにより、担体基材２２のコート層４１にはＮＯｘ触媒が担持されるようになる。そして、このＮＯｘ触媒が着色料により着色されているためにコート層４１自体が見かけ上、着色されているようになる。このため、ＮＯｘ触媒によって着色されたように見えるコート層４１とコート層４１が存在しない担体基材２２の部分、つまりＮＯｘ触媒が担持された担持部分と非担持部分とを目視で明確に区別することが可能となる。
このように、本発明においては触媒の担持部分と非担持部分、および／または第一の触媒担持部分と第二の触媒担持部分を目視で明確に区別することができ、これにより、排ガス浄化用触媒が担持された担体基材２２の例えば一端２５を排気通路８の下流側に向けて他端２６を上流側に向けて配置するのを正確に行うことが可能となる。従来技術においては前述したように担体基材２２の上流側と下流側とを区別するための目印を取付ていたが、本発明においてはこのような目印を用いる必要がないので、排ガス浄化用触媒の製造工程数および費用を低減させることも可能となる。
ところで、排ガス浄化用触媒が担持される担体基材２２が内燃機関の排気通路８に配置されているときに、担体基材２２全体に例えば触媒成分Ｐｔと例えばＮＯｘ触媒成分Ｂａとが担持されている場合と、触媒成分Ｐｔは担体基材２２の全体に担持されているもののＮＯｘ触媒成分Ｂａは担体基材２２の下流側にのみしか担持されていない場合とを想定すると、これら場合における排ガス浄化用触媒の温度と距離との関係は図５のようになる。図５において横軸は排ガス浄化用触媒の上流端からの距離を示しており、縦軸は触媒の温度を示している。図５において、担体基材２２全体に例えば触媒成分Ｐｔと例えばＮＯｘ触媒成分Ｂａとが担持されている場合の温度挙動を点線Ｘ、触媒成分Ｐｔは全体に担持されているがＮＯｘ触媒成分Ｂａは担体基材２２の下流側にのみしか担持されていない場合を実線Ｙにより示す。
点線Ｘの場合にはＮＯｘ触媒は担体基材２２全体、つまり担体基材２２の上流側にも担持されているので、担体基材２２の上流においてはＮＯｘ触媒が存在するために触媒の酸化力が低下して良好に機能しなくなる。このため、点線Ｘの場合には、触媒の温度上昇担体基材２２の上流端から下流端にかけては緩やかになっており、担体基材２２上の触媒がその活性温度Ｔ０に到達するのは担体基材２２の比較的下流側となる。これに対し、実線Ｙの場合には、担体基材２２の上流端付近にはＮＯｘ触媒は担持されていないので触媒成分Ｐｔはその酸化機能を十分に発揮し、活性温度Ｔ０まで比較的速やかに到達する。従って、担体基材２２に例えば触媒成分Ｐｔと例えばＮＯｘ触媒成分Ｂａとが担持されている場合には、ＮＯｘ触媒成分は担体基材２２の上流側には担持されていないこと、つまりＮＯｘ触媒成分は担体基材２２の下流側に担持されるのが好ましく、これにより、触媒成分がＮＯｘ触媒成分の存在によって良好に機能しなくなるのを避けることができる。
なお、他の実施形態においては、本発明の着色料として蛍光体を使用することもできる。蛍光体としては、有機物質、例えば希土類塩、ウラニル塩、白金シアン錯塩、タングステン酸塩等の無機物質、ベンゼン、アニリン、アントラセン、フタレイン系色素、ポルフィリン系色素、シアニン系色素等のほか、酸素酸系の発光母体、例えば硫化亜鉛等の硫化物系、ケイ酸塩・ホウ酸塩・タングステン酸塩等に、微量の付活剤（活性剤）、例えば重金属・希土類・マンガン等を加えた結晶蛍光体が挙げられる。本発明の着色料として蛍光体を用いた場合であっても前述した場合と同様に目視で明確な区別を行うことができ、また着色料として蛍光体を用いた場合には、所定の測定機、例えば蛍光計を用いることにより、目視の場合よりも正確に触媒担持部分と非担持部分との境界を区別することが可能である。また、蛍光体を塗料、顔料、食用色素などと一緒に混入して使用するようにしてもよい。
また、図面を参照しつつ説明した実施形態においてはコート層３１、３２、４１を形成した後にこれらコート層に触媒を担持させているが、コート層を形成するのに用いられるスラリー内に触媒成分を混入することにより、コート層の形成と触媒の担持とを同一の工程において行うこともでき、このような場合も本発明の範囲に含まれるのは明らかである。さらに、前述した実施形態のいくつかを適宜組み合わせることは本発明の範囲に含まれる。
１０…触媒コンバータ
２２…担体基材
２５…一端
２６…他端
３１…コート層
３１、３２…コート層
３１、３２、４１…コート層
３１ａ…コート層のうちの所定部分
３３…コート層のうちの一部分
２２…担体基材
２５…一端
２６…他端
３１…コート層
３１、３２…コート層
３１、３２、４１…コート層
３１ａ…コート層のうちの所定部分
３３…コート層のうちの一部分
Claims (11)
- 担体基材と、
該担体基材の一部を被覆する担持層と、
該担持層に担持される触媒成分とを具備し、
前記担持層は前記担体基材とは異なる色の着色料により着色されている排ガス浄化用触媒。 - 担体基材と、
該担体基材の第一の部分を被覆する第一の担持層と、
該第一の担持層に担持される第一の触媒成分と、
前記第一の部分とは異なる前記担体基材の第二の部分を被覆する第二の担持層と、
該第二の担持層に担持される第二の触媒成分とを具備し、
前記第一の担持層が第一の着色料により着色されていると共に、前記第二の担持層が前記第一の着色料とは色の異なる第二の着色料により着色されている排ガス浄化用触媒。 - 前記第一の着色料および前記第二の着色料は前記担体成分とは異なる色である請求項２に記載の排ガス浄化用触媒。
- 担体基材と、
該担体基材の一部を被覆する担持層と、
該担持層に担持されるＮＯｘ触媒成分とを具備し、
前記ＮＯｘ触媒成分は前記担体基材とは異なる色の着色料により着色されている排ガス浄化用触媒。 - 担体基材と、
該担体基材の第一の部分を被覆する担持層と、
該担持層に担持される触媒成分と、
前記担持層のうちの一部分にのみ担持されるＮＯｘ触媒成分とを具備し、
前記担持層が第一の着色料により着色されていると共に、前記ＮＯｘ触媒成分が前記第一の着色料とは色の異なる第二の着色料により着色されている排ガス浄化用触媒。 - 前記第一の着色料および前記第二の着色料は前記担体成分とは異なる色である請求項５に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記ＮＯｘ触媒成分を担持する前記部分が前記担持層のうちの排ガスの流れに対して下流側に配置されている請求項５または６に記載の排ガス浄化用触媒。
- 担体基材とは異なる色に着色された担体成分に前記担体基材の一部を浸漬して、前記担体基材の前記一部に担持層を形成し、
該担持層に触媒成分を担持させるようにした排ガス浄化用触媒製造方法。 - 担体基材の一部を担体成分に浸漬して、前記担体基材の前記一部に担持層を形成し、
前記担体基材とは色の異なる着色料により着色されているＮＯｘ触媒成分を前記担持層に担持させるようにした排気ガス浄化用触媒製造方法。 - 第一の着色料により着色された第一の担体成分に担体基材の第一の部分を浸漬して、前記担体基材の前記第一の部分に第一の担持層を形成し、
前記第一の着色料とは色の異なる第二の着色料により着色された第二の担体成分に前記担体基材の前記第一の部分とは異なる第二の部分を浸漬して、前記担体基材の前記第二の部分に第二の担持層を形成し、
前記第一の担持層に第一の触媒成分を担持させ、
前記第二の担持層に第二の触媒成分を担持させるようにした排気ガス浄化用触媒製造方法。 - 第一の着色料により着色された第一の担体成分に担体基材の第一の部分を浸漬して、前記担体基材の前記第一の部分に第一の担持層を形成し、
前記第一の担持層に第一の触媒成分を担持させ、
前記第一の着色料とは色の異なる第二の着色料により着色されているＮＯｘ触媒成分を前記第一の担持層のうちの一部分にのみ担持させるようにした排気ガス浄化用触媒製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2004002897A JP2005193170A (ja) | 2004-01-08 | 2004-01-08 | 排ガス浄化用触媒および排ガス浄化用触媒製造方法 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007057981A1 (ja) * | 2004-05-28 | 2007-05-24 | Cataler Corporation | 排ガス浄化用触媒 |
| DE102009005367A1 (de) * | 2009-01-21 | 2010-07-22 | Süd-Chemie AG | Feststoffkatalysator und Katalysatorträger |
| WO2010131369A1 (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-18 | トヨタ自動車株式会社 | 排出ガス浄化触媒及びその製造方法 |
| JP2018153724A (ja) * | 2017-03-15 | 2018-10-04 | エヌ・イーケムキャット株式会社 | 樹脂被覆ハニカム構造体、ハニカム構造型触媒それらの製造方法 |
-
2004
- 2004-01-08 JP JP2004002897A patent/JP2005193170A/ja active Pending
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