JP2009233597A - 排ガス浄化用触媒およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 活性成分を有効活用して、排気ガスの浄化効率を向上させることのできる排ガス浄化用触媒およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】 排ガス浄化用触媒を製造する方法において、まず、多数の流通孔６が形成された触媒担体５を用意する。次いで、多数の流通孔６の流通方向にガスを流した場合に、触媒担体５の断面５３において、ガスの流速が、相対的に速くなる第１の領域１１と、相対的に遅くなる第２の領域１２とを決定する。次いで、第１の領域内１１内に位置する流通孔６を閉塞する。そして、触媒担体５を活性成分で被覆することにより排ガス浄化用触媒を得る。
【選択図】図１
【解決手段】 排ガス浄化用触媒を製造する方法において、まず、多数の流通孔６が形成された触媒担体５を用意する。次いで、多数の流通孔６の流通方向にガスを流した場合に、触媒担体５の断面５３において、ガスの流速が、相対的に速くなる第１の領域１１と、相対的に遅くなる第２の領域１２とを決定する。次いで、第１の領域内１１内に位置する流通孔６を閉塞する。そして、触媒担体５を活性成分で被覆することにより排ガス浄化用触媒を得る。
【選択図】図１
Description
本発明は、排ガス浄化用触媒の製造方法およびその製造方法により製造される排ガス浄化用触媒に関する。
自動車などの内燃機関から排出される排気ガスは、例えば、エキゾーストマニホールド内を整流されながら通過して外部に排気される。エキゾーストマニホールドの下流側直下には、浄化触媒が配置されている。この浄化触媒により、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯx）および一酸化炭素（ＣＯ）などが浄化される。
ところが、エキゾーストマニホールドと浄化触媒との距離が短いと、排気ガスが整流される前に浄化触媒に流入する。そのため、排気ガスが、均一に分配されずに浄化触媒内を通過し、十分に浄化されないという不具合がある。
ところが、エキゾーストマニホールドと浄化触媒との距離が短いと、排気ガスが整流される前に浄化触媒に流入する。そのため、排気ガスが、均一に分配されずに浄化触媒内を通過し、十分に浄化されないという不具合がある。
このような不具合に対応すべく、例えば、１インチあたり３００〜４００個のセル細孔が形成された断面楕円形のハニカム担体（ハニカム担体には、触媒が担持されている。）からなり、その排気入口側の一部に、楕円面の長径方向の外周から流通断面と平行に貫通する横孔が多段に複数個穿設された浄化材が知られている（特許文献１参照。）。
特開平６−１７０２４０号公報
しかるに、上記したような浄化材では、浄化材に流入した排気ガスを、横孔に流入させて流れの少ないセル細孔方向に分散させることにより、横孔の下流側においては、浄化材における排気流量の均等化を図ることができるものの、浄化材における横孔の上流側では、やはり、排気ガスの流れの速い領域と遅い領域とが存在する。
流れの速い領域では、単位時間あたりの触媒に対する排気ガスの接触時間が短いので、排気ガスの浄化効率が低い。また、流れの速い領域に排気ガスの流れが集中するので、当該領域以外の領域、つまり、排気ガスの流れの遅い領域では、セル細孔における排気ガスの流通量が少なくなり、触媒が有効活用されていない。
流れの速い領域では、単位時間あたりの触媒に対する排気ガスの接触時間が短いので、排気ガスの浄化効率が低い。また、流れの速い領域に排気ガスの流れが集中するので、当該領域以外の領域、つまり、排気ガスの流れの遅い領域では、セル細孔における排気ガスの流通量が少なくなり、触媒が有効活用されていない。
そのため、浄化材全体としての浄化効率が低下するという不具合がある。
本発明の目的は、活性成分を有効活用して、排気ガスの浄化効率を向上させることのできる排ガス浄化用触媒およびその製造方法を提供することにある。
本発明の目的は、活性成分を有効活用して、排気ガスの浄化効率を向上させることのできる排ガス浄化用触媒およびその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、多数の流通孔が形成された触媒担体を用意する工程と、多数の前記流通孔の流通方向にガスを流した場合に、前記触媒担体における前記流通方向に直交する断面において、ガスの流速が、相対的に速くなる第１領域と、相対的に遅くなる第２領域とを決定する工程と、前記第１領域内に位置する前記流通孔を閉塞する工程と、前記触媒担体を活性成分で被覆する工程とを備えることを特徴としている。
この方法によれば、ガスの流速が相対的に速くなる第１領域内に位置する流通孔が閉塞される。そのため、この方法により製造される排ガス浄化用触媒へ排気ガスを流した場合には、第１領域内の流通孔における排気ガスの流通を規制することができる。その結果、第２領域内の流通孔へ排気ガスを均一に分散させることができるので、第２領域の活性成分を有効活用することができる。
そして、第２領域内の流通孔では、排気ガスと活性成分とを十分に接触させることができるので、排気ガスを良好に浄化することができる。その結果、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
また、本発明の排ガス浄化用触媒は、活性成分で被覆されるとともに、多数の流通孔が形成された触媒担体を備え、多数の前記流通孔のうち、前記触媒担体における前記流通孔の流通方向に直交する断面の総面積の１０〜４０％の領域が閉塞されていることを特徴としている。
また、本発明の排ガス浄化用触媒は、活性成分で被覆されるとともに、多数の流通孔が形成された触媒担体を備え、多数の前記流通孔のうち、前記触媒担体における前記流通孔の流通方向に直交する断面の総面積の１０〜４０％の領域が閉塞されていることを特徴としている。
この構成によれば、多数の流通孔のうち、触媒担体における流通孔の流通方向に直交する断面の総面積の１０〜４０％の領域が閉塞されている。そのため、当該領域を排気ガスの流速が相対的に速くなる第１領域として区画すれば、第１領域内の流通孔における排気ガスの流通を規制することができる。その結果、第１領域以外の領域、例えば、ガスの流速が相対的に遅くなる第２領域内の流通孔へ、排気ガスを均一に分散させることができるので、第２領域の活性成分を有効活用することができる。
そして、第２領域内の流通孔では、排気ガスと活性成分とを十分に接触させることができるので、排気ガスを良好に浄化することができる。その結果、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法によれば、第２領域の活性成分を有効活用して、排気ガスの浄化効率を向上させることのできる排ガス浄化用触媒を提供することができる。
また、本発明の排ガス浄化用触媒によれば、閉塞された流通孔を含む領域を排気ガスの流速が相対的に速くなる第１領域として区画すれば、当該領域以外の領域の活性成分を有効活用して、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
また、本発明の排ガス浄化用触媒によれば、閉塞された流通孔を含む領域を排気ガスの流速が相対的に速くなる第１領域として区画すれば、当該領域以外の領域の活性成分を有効活用して、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
図１は、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
この排ガス浄化用触媒の製造方法では、まず、触媒担体を用意する担体準備工程１を実行する。
図２Ａは、担体準備工程１において用意される触媒担体５の概略斜視図である。図２Ｂは、触媒担体５の概略平面図である。図２Ｃは、触媒担体５の概略底面図である。
この排ガス浄化用触媒の製造方法では、まず、触媒担体を用意する担体準備工程１を実行する。
図２Ａは、担体準備工程１において用意される触媒担体５の概略斜視図である。図２Ｂは、触媒担体５の概略平面図である。図２Ｃは、触媒担体５の概略底面図である。
触媒担体５は、例えば、略円柱形状に形成されており、その直径Ｄが、例えば、７０〜１２０ｍｍであり、その軸線方向の高さＨが、例えば、５０〜１５０ｍｍである。触媒担体５には、その軸線方向一方側の一方面５１から他方側の他方面５２へ貫通する多数の流通孔６が形成されている（図２Ａでは、流通孔６を破線で表わしている。）。
また、触媒担体５を形成する材料としては、例えば、コージェライト、アルミナ、シリカ、ムライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素および酸化ジルコニウムなどのセラミック材料が挙げられる。なお、以下では、触媒担体５の構造について、上記一方側を上側（平面側）とし、上記他方側を下側（底面側）として説明することがある。
また、触媒担体５を形成する材料としては、例えば、コージェライト、アルミナ、シリカ、ムライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素および酸化ジルコニウムなどのセラミック材料が挙げられる。なお、以下では、触媒担体５の構造について、上記一方側を上側（平面側）とし、上記他方側を下側（底面側）として説明することがある。
各流通孔６は、例えば、触媒担体５の軸線方向に沿う略四角筒形状に形成されており、触媒担体５の軸線方向が、触媒担体５の一方側と他方側とを流通させる流通方向とされる。また、各流通孔６の平均孔径（１辺の長さ）は、例えば、０．８５〜１．３０ｍｍである。
そして、多数の流通孔６は、全体として、例えば、平面視および底面視において、各流通孔６が触媒担体５の一方面５１全域および他方面５２全域に隙間なく形成されるハニカム状（蜂の巣状）に形成されている。
そして、多数の流通孔６は、全体として、例えば、平面視および底面視において、各流通孔６が触媒担体５の一方面５１全域および他方面５２全域に隙間なく形成されるハニカム状（蜂の巣状）に形成されている。
つまり、軸線方向に沿う各流通孔６が隙間なくハニカム状に形成された触媒担体５は、その軸線方向中央を切断する断面を対称面として、その一方側および他方側が面対称に形成されている。
触媒担体５を用意した後には、多数の流通孔６の流通方向にガスを流した場合に、触媒担体５における流通方向に直交する断面（以下、単に断面ということがある。）において、ガスの流速が、相対的に速くなる領域と、相対的に遅くなる領域とを決定する領域決定工程２を実行する。
触媒担体５を用意した後には、多数の流通孔６の流通方向にガスを流した場合に、触媒担体５における流通方向に直交する断面（以下、単に断面ということがある。）において、ガスの流速が、相対的に速くなる領域と、相対的に遅くなる領域とを決定する領域決定工程２を実行する。
領域決定工程２では、まず、多数の流通孔６の流通方向にガスを流した場合の、触媒担体５の断面におけるガスの流速の分布を測定する。
図３は、触媒担体５を概念的に自動車の排気装置７に設置したときの概念図である。図４は、図３に示す触媒担体５をIII−IIIで示される切断線で切断したときの断面５３におけるガスの流速分布を示す図である。
図３は、触媒担体５を概念的に自動車の排気装置７に設置したときの概念図である。図４は、図３に示す触媒担体５をIII−IIIで示される切断線で切断したときの断面５３におけるガスの流速分布を示す図である。
図３において、排気装置７は、例えば、自動車のガソリンエンジンからの排気ガスを整流するためのエキゾーストマニホールド８と、触媒担体５を収容する触媒カバー９と、排気ガスを外部に排出するためのエキゾーストパイプ１０とを備えている。
エキゾーストマニホールド８は、例えば、ガソリンエンジンのシリンダに接続される排気ガス上流側の４本のパイプと、触媒カバー９に接続される下流側の１本のパイプとが一体的に形成される、いわゆる４ｉｎ１の形状で形成されている。
エキゾーストマニホールド８は、例えば、ガソリンエンジンのシリンダに接続される排気ガス上流側の４本のパイプと、触媒カバー９に接続される下流側の１本のパイプとが一体的に形成される、いわゆる４ｉｎ１の形状で形成されている。
触媒カバー９は、例えば、触媒担体５と略同一形状の略円筒形状で形成され、その上流側端部がエキゾーストマニホールド８の下流側端部に接続され、その下流側端部がエキゾーストパイプ１０の上流側端部に接続される。触媒カバー９には、触媒担体５が、例えば、一方側が上流側、他方側が下流側となるように収容されている。
エキゾーストパイプ１０は、例えば、触媒カバー９よりも径の小さい略円筒形状で形成され、その上流側端部が触媒カバー９の下流側端部に接続され、その下流側端部が排気とされる。
エキゾーストパイプ１０は、例えば、触媒カバー９よりも径の小さい略円筒形状で形成され、その上流側端部が触媒カバー９の下流側端部に接続され、その下流側端部が排気とされる。
そして、多数の流通孔６の流通方向にガスを流した場合の、触媒担体５の断面５３におけるガスの流速の分布を測定するには、例えば、触媒担体５が設置された排気装置７の構造をデータ化したＣＡＤデータと、このＣＡＤデータとリンクしてガスの流速を解析する流体解析ソフトとを用いる。
ＣＡＤデータのファイルフォーマットとしては、使用される流体解析ソフトの種類により異なるが、例えば、汎用のファイルフォーマットが挙げられ、具体的には、ＤＸＦ、ＤＷＦ、ＤＷＧなどが挙げられる。
ＣＡＤデータのファイルフォーマットとしては、使用される流体解析ソフトの種類により異なるが、例えば、汎用のファイルフォーマットが挙げられ、具体的には、ＤＸＦ、ＤＷＦ、ＤＷＧなどが挙げられる。
流体解析ソフトとしては、例えば、ＣＡＤデータとリンクしてガスの流速を解析することができるソフトであれば特に制限されず、汎用の解析ソフトが挙げられる。流体解析ソフトの具体的な市販品としては、例えば、株式会社シーディー・アダプコ・ジャパン製 ＳＴＡＲ−ＣＤなどが挙げられる。
そして、流体解析ソフトを用いてガスの流速分布を測定するには、例えば、ＯＳ（Operating System：オペレーティングシステム）がインストールされたコンピュータに、流体解析ソフトを読み込ませ、上記したＣＡＤデータで特定される排気装置７に、概念的にガスを流して解析する。
そして、流体解析ソフトを用いてガスの流速分布を測定するには、例えば、ＯＳ（Operating System：オペレーティングシステム）がインストールされたコンピュータに、流体解析ソフトを読み込ませ、上記したＣＡＤデータで特定される排気装置７に、概念的にガスを流して解析する。
流体解析ソフトで解析するときの解析条件としては、ＣＡＤデータ（とりわけ、エキゾーストマニホールド８の形状のデータ）により異なるが、例えば、エキゾーストマニホールド８に流入させるガス流量を、１００〜３０００Ｌ／ｍｉｎとし、ガス温度を、例えば、１００〜８００℃とする。
こうして、流体解析ソフトの解析により、図４に示すように、触媒担体５の断面５３におけるガスの流速分布が測定される。
こうして、流体解析ソフトの解析により、図４に示すように、触媒担体５の断面５３におけるガスの流速分布が測定される。
領域決定工程２では、次いで、断面５３におけるガスの流速分布に基づいて、ガスの流速が、相対的に速くなる領域と、相対的に遅くなる領域とを決定する。
図４において、触媒担体５の断面５３には、ガスの流速分布として、その周縁から中央へ向かって広がる略弧状の第１の領域１１と、その中央から周縁へ向かって広がる略細長円状の第２の領域１２とが全域にわたって分布している。
図４において、触媒担体５の断面５３には、ガスの流速分布として、その周縁から中央へ向かって広がる略弧状の第１の領域１１と、その中央から周縁へ向かって広がる略細長円状の第２の領域１２とが全域にわたって分布している。
第１の領域１１は、断面５３の総面積の１０〜４０％を占めるように、全てのガス流速の分布のうち相対的にガス流速が速くなる分布を表わす領域であって、例えば、断面５３におけるガス流速の平均値よりも、１．５〜３倍以上大きいガス流速の分布により表わされる領域である。具体的には、上記流体解析ソフトの解析条件により異なるが、例えば、１５〜３０ｍ／ｓ以上のガス流速の分布により表わされる領域である。
一方、第２の領域１２は、断面５３における第１の領域１１以外の領域、つまり、断面５３の総面積の６０〜９０％を占めるように、全てのガス流速の分布のうち相対的にガス流速が遅くなる分布を表わす領域であって、例えば、断面５３におけるガス流速の平均値よりも、１．５〜３倍以上大きいガス流速未満の流速の分布により表わされる領域である。具体的には、上記流体解析ソフトの解析条件により異なるが、例えば、１５〜３０ｍ／ｓ未満のガス流速の分布により表わされる領域である。
つまり、断面５３においては、第１の領域１１を、第２の領域１２よりも相対的にガス流速が速くなる領域として決定し、第２の領域１２を、第１の領域１１よりも相対的にガス流速の遅くなる領域として決定する。
そして、ガスの流速が、相対的に速くなる第１の領域１１と、相対的に遅くなる第２の領域１２とを決定した後には、第１の領域１１内に位置する流通孔６を閉塞する閉塞工程３を実行する。
そして、ガスの流速が、相対的に速くなる第１の領域１１と、相対的に遅くなる第２の領域１２とを決定した後には、第１の領域１１内に位置する流通孔６を閉塞する閉塞工程３を実行する。
図５Ａは、流通孔６が閉塞された状態の触媒担体５の概略斜視図である。図５Ｂは、流通孔６が閉塞された状態の触媒担体５の概略平面図である。図５Ｃは、流通孔６が閉塞された状態の触媒担体５の概略底面図である。
閉塞工程３では、例えば、触媒担体５の一方面５１上における流通孔６の一方端および触媒担体５の他方面５２上における流通孔６の他方端、つまり、流通孔６の流通方向における両端を塞ぐことにより、第１の領域１１内の流通孔６の一方側と他方側との流通を遮断する。
閉塞工程３では、例えば、触媒担体５の一方面５１上における流通孔６の一方端および触媒担体５の他方面５２上における流通孔６の他方端、つまり、流通孔６の流通方向における両端を塞ぐことにより、第１の領域１１内の流通孔６の一方側と他方側との流通を遮断する。
流通孔６を塞ぐ方法としては、特に制限されず、例えば、第１の領域１１内の流通孔６をペースト材により塞ぐ方法などが挙げられる。
第１の領域１１内の流通孔６をペースト材により塞ぐには、例えば、ペースト材により塞がない領域、つまり、第２の領域１２内の流通孔６を、マスキングテープなどのマスキング材によりマスキングする。
第１の領域１１内の流通孔６をペースト材により塞ぐには、例えば、ペースト材により塞がない領域、つまり、第２の領域１２内の流通孔６を、マスキングテープなどのマスキング材によりマスキングする。
一方、第１の領域１１内の流通孔６を塞ぐためのペースト材を調製する。ペースト材を調製するには、例えば、コージェライト、アルミナなど、触媒担体５を形成する材料と同様の材料の粉末と、有機バインダと、水とを所定の重量比で混合する。
そして、第１の領域１１内の流通孔６の一方端および他方端から流通孔６内に、調製されたペースト材を注入し、焼成することによりペースト材を硬化させる。
そして、第１の領域１１内の流通孔６の一方端および他方端から流通孔６内に、調製されたペースト材を注入し、焼成することによりペースト材を硬化させる。
調製されたペーストを流通孔６に注入する方法としては、例えば、ペースト材を、公知の注入機（例えば、ディスペンサなど）により注入する方法、マスキングした触媒担体５をペースト材に浸す方法などが挙げられる。
また、ペースト材を焼成するときの焼成温度は、ペースト材の種類により異なるが、例えば、３００〜１５００℃である。
また、ペースト材を焼成するときの焼成温度は、ペースト材の種類により異なるが、例えば、３００〜１５００℃である。
こうして、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、第１の領域１１内に位置する流通孔６の両端が塞がれた触媒担体５を得る。
そして、第１の領域１１内に位置する流通孔６を閉塞した後には、触媒担体５を活性成分で被覆する被覆工程４を実行する。
活性成分としては、例えば、浄化する排気ガスの種類により異なるが、ガソリンエンジンから排出される排気ガスを浄化する場合には、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯx）を浄化できる三元触媒が用いられる。
そして、第１の領域１１内に位置する流通孔６を閉塞した後には、触媒担体５を活性成分で被覆する被覆工程４を実行する。
活性成分としては、例えば、浄化する排気ガスの種類により異なるが、ガソリンエンジンから排出される排気ガスを浄化する場合には、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯx）を浄化できる三元触媒が用いられる。
三元触媒としては、特に制限されず、例えば、触媒金属を固溶および／または担持して含有する担体が挙げられる。
触媒金属としては、例えば、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）などの貴金属、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）などの遷移金属が挙げられる。これらは、単独使用または２種以上併用することができる。
触媒金属としては、例えば、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）などの貴金属、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）などの遷移金属が挙げられる。これらは、単独使用または２種以上併用することができる。
担体としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）およびセリア（ＣｅＯ2）などの耐熱性酸化物、ペロブスカイト型構造、イルメナイト型構造およびホタル石型構造などの結晶構造を有する複合酸化物が挙げられる。なお、担体に触媒金属が固溶されているとは、触媒金属が担体の結晶格子中に配位することにより、担体と触媒金属とが固溶体を形成していることである。一方、担体に触媒金属が担持されているとは、触媒金属が担体に固溶することなく、その表面に保持されていることである。
そして、触媒担体５を活性成分で被覆するには、例えば、上記した活性成分のスラリーを、触媒担体５上にコート層として形成するスラリーコート法が用いられる。
スラリーコート法によりコート層を形成するには、まず、上記した活性成分に、水を加えてスラリーを調製する。
次いで、調製されたスラリーに触媒担体５を浸漬することにより、触媒担体５の外面をスラリーでコーティングするとともに、流通孔６にスラリーを流入させて触媒担体５の内面をスラリーでコーティングする。
スラリーコート法によりコート層を形成するには、まず、上記した活性成分に、水を加えてスラリーを調製する。
次いで、調製されたスラリーに触媒担体５を浸漬することにより、触媒担体５の外面をスラリーでコーティングするとともに、流通孔６にスラリーを流入させて触媒担体５の内面をスラリーでコーティングする。
次いで、乾燥し、さらに、所定の焼成温度（例えば、３００〜１５００℃）および焼成時間（例えば、２〜１０時間）で焼成する。
こうして、図６に示すように、触媒担体５上に活性成分からなるコート層１３が形成された排ガス浄化用触媒１４を得る。
このようにして得られる排ガス浄化用触媒１４は、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関やボイラなどの、排気ガスの流れ方向下流側において、図３に示す触媒カバー９のような容器内に、例えば、その一方側が上流側となるように、かつ、排気ガスを流したときに第１の領域１１が相対的にガス流速の速くなる領域になるように設置される。
こうして、図６に示すように、触媒担体５上に活性成分からなるコート層１３が形成された排ガス浄化用触媒１４を得る。
このようにして得られる排ガス浄化用触媒１４は、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関やボイラなどの、排気ガスの流れ方向下流側において、図３に示す触媒カバー９のような容器内に、例えば、その一方側が上流側となるように、かつ、排気ガスを流したときに第１の領域１１が相対的にガス流速の速くなる領域になるように設置される。
そして、この排ガス浄化用触媒１４へ排気ガスを流した場合には、排気ガスは、排ガス浄化用触媒１４の上流側（一方側）の一方面５１から流通孔６へ流入する。このとき、ガス流速が相対的に速くなる第１の領域１１内に位置する流通孔６は、その上流側の一方端が塞がれているので、第１の領域１１内の流通孔６における排気ガスの流通を規制することができる。
その結果、第２の領域１２内の流通孔６へ排気ガスを均一に分散させることができるので、第２の領域１２内に位置する触媒担体５の内面（つまり、第２の領域１２内に位置する流通孔６内の面）の活性成分を有効活用することができる。
そして、第１の領域１１内の流通孔６が閉塞されることにより第２の領域１２内の流通孔６内のガス流速は、例えば、５〜１５ｍ／ｓとなるので、第２の領域１２内の流通孔６では、排気ガスと活性成分とを十分に接触させることができる。そのため、排気ガスを良好に浄化することができるので、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。つまり、上記した排ガス浄化用触媒の製造方法によれば、排気ガスの浄化効率を向上させることのできる排ガス浄化用触媒を提供することができる。
そして、第１の領域１１内の流通孔６が閉塞されることにより第２の領域１２内の流通孔６内のガス流速は、例えば、５〜１５ｍ／ｓとなるので、第２の領域１２内の流通孔６では、排気ガスと活性成分とを十分に接触させることができる。そのため、排気ガスを良好に浄化することができるので、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。つまり、上記した排ガス浄化用触媒の製造方法によれば、排気ガスの浄化効率を向上させることのできる排ガス浄化用触媒を提供することができる。
また、閉塞工程３において、第１の領域１１内の流通孔６は、当該流通孔６の流通方向における両端を塞ぐことにより閉塞される。そのため、触媒担体５の一方側および他方側、いずれの側からも流通孔６への流体の流入を規制することができる。そのため、閉塞工程３後の被覆工程４において、流通孔６への活性成分（スラリー）の流入を規制することができ、それによって触媒担体５を被覆する活性成分の量を低減することができる。その結果、活性成分のコストを低減することができる。
また、触媒担体５が、その軸線方向中央を切断する断面を対称面とする面対称に形成されていることから、内燃機関やボイラなどの下流側に排ガス浄化用触媒１４を設置するときに、排ガス浄化用触媒１４の一方側および他方側のどちらの側も排気ガスの上流側にすることができる。つまり、容易に設置することのできる排ガス浄化用触媒を提供することができる。
本発明は、以上の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲において、種々の設計変更を施すことが可能である。
例えば、前述の実施形態では、触媒担体５におけるガスの流速の分布を測定する方法として、流体解析ソフトを用いて測定する方法を例示したが、触媒担体５におけるガスの流速の分布は、例えば、一方面５１にガーゼが貼られた触媒担体５に、着色用インクを混入させたガスを流し、ガーゼに付着したインクの広がり状況や色の濃淡を見ることにより、測定することもできる（例えば、特開平８−３２０３３０参照。）。
例えば、前述の実施形態では、触媒担体５におけるガスの流速の分布を測定する方法として、流体解析ソフトを用いて測定する方法を例示したが、触媒担体５におけるガスの流速の分布は、例えば、一方面５１にガーゼが貼られた触媒担体５に、着色用インクを混入させたガスを流し、ガーゼに付着したインクの広がり状況や色の濃淡を見ることにより、測定することもできる（例えば、特開平８−３２０３３０参照。）。
また、前述の実施形態では、触媒担体５におけるガス流速の異なる領域を、相対的に速くなる第１の領域１１および相対的に遅くなる第２の領域１２の２つの領域に区別して決定したが、例えば、第２の領域１２を、さらに、相対的に速くなる第３の領域および相対的に遅くなる第４の領域の２つの領域に区別し、第１の領域１１を閉塞するのに加えて、相対的に遅くなる第４の領域を閉塞してもよい。
第４の領域、つまり、触媒担体５全体として、ガス流速が相対的に遅すぎる領域に位置する流通孔６では、活性成分に接触する排気ガスの絶対量が少ない。
そのため、第４の領域内の流通孔６に排気ガスを流す構成では、通過する排気ガスの流量に対して、活性成分が過剰量である場合がある。
これに対し、第４の領域内の流通孔を閉塞すれば、第３の領域内に位置する触媒担体５の内面（つまり、第３の領域内に位置する流通孔６内の面）の活性成分を一層有効活用することができるとともに、第４の領域内の触媒担体５を被覆する活性成分の量を低減することができる。その結果、活性成分のコストを低減することができる。
そのため、第４の領域内の流通孔６に排気ガスを流す構成では、通過する排気ガスの流量に対して、活性成分が過剰量である場合がある。
これに対し、第４の領域内の流通孔を閉塞すれば、第３の領域内に位置する触媒担体５の内面（つまり、第３の領域内に位置する流通孔６内の面）の活性成分を一層有効活用することができるとともに、第４の領域内の触媒担体５を被覆する活性成分の量を低減することができる。その結果、活性成分のコストを低減することができる。
また、前述の実施形態では、第１の領域１１内の流通孔６は、閉塞工程３において、その一方端および他方端のいずれも塞がれたが、例えば、一方端および他方端のいずれか一方が塞がれてもよい。この場合には、塞がれた側を排気ガスの流れ方向における上流側にして、排ガス浄化用触媒１４を排気装置などに設置する。
また、前述の実施形態では、第１の領域１１内の各流通孔６に対して、その一方端および他方端のいずれも塞ぐように、ペースト材を注入したが、例えば、公知のＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）の作製の場合のように、互いに隣接する各流通孔６に対して、一方端および他方端を交互に塞ぐようにペースト材を注入してもよい。つまり、その場合には、第１の領域１１内において、一方端の塞がれた流通孔６と他方端の塞がれた流通孔６とが交互に配列される。さらに、第１の領域１１内の各流通孔６の全部を埋めるようにペースト材を注入してもよい。
また、前述の実施形態では、第１の領域１１内の各流通孔６に対して、その一方端および他方端のいずれも塞ぐように、ペースト材を注入したが、例えば、公知のＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）の作製の場合のように、互いに隣接する各流通孔６に対して、一方端および他方端を交互に塞ぐようにペースト材を注入してもよい。つまり、その場合には、第１の領域１１内において、一方端の塞がれた流通孔６と他方端の塞がれた流通孔６とが交互に配列される。さらに、第１の領域１１内の各流通孔６の全部を埋めるようにペースト材を注入してもよい。
さらに、前述の実施形態では、多数の流通孔６は、全体として、略四角筒形状の各流通孔６が触媒担体５の一方面５１全域および他方面５２全域に隙間なく形成されるハニカム状に形成されているとしたが、多数の流通孔６は、例えば、全体として、触媒担体５の軸線方向に沿う略三角筒形状、略六角筒形状の各流通孔６が、触媒担体５の一方面５１全域および他方面５２全域に隙間なく形成されるハニカム状に形成されていてもよい。
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
実施例１
（１）担体準備工程
多数の四角筒形状の流通孔が形成されたハニカム状触媒担体（日本ガイシ株式会社製
ハニセラム）を用意した。
（２）領域決定工程
上記（１）で用意された触媒担体を、図３に示される構造と同様の排気装置に設置したときの構造をＣＡＤデータ化し、流体解析ソフト（株式会社シーディー・アダプコ・ジャパン製 ＳＴＡＲ−ＣＤ）と、このＣＡＤデータとをリンクさせて、触媒担体の流通方向に直交する断面におけるガスの流速分布を測定した。
実施例１
（１）担体準備工程
多数の四角筒形状の流通孔が形成されたハニカム状触媒担体（日本ガイシ株式会社製
ハニセラム）を用意した。
（２）領域決定工程
上記（１）で用意された触媒担体を、図３に示される構造と同様の排気装置に設置したときの構造をＣＡＤデータ化し、流体解析ソフト（株式会社シーディー・アダプコ・ジャパン製 ＳＴＡＲ−ＣＤ）と、このＣＡＤデータとをリンクさせて、触媒担体の流通方向に直交する断面におけるガスの流速分布を測定した。
次いで、触媒担体断面の総面積の２０％を占めるように、断面における全てのガス流速の分布のうち相対的にガス流速が速くなる分布を表わす領域（ガス流速の平均値よりも２倍以上大きいガス流速の分布を表わす領域）を、第１の領域として決定し、第１の領域以外の領域を、相対的にガス流速が遅くなる第２の領域として決定した。
（３）閉塞工程
上記（２）で決定した第２の領域内に位置する流通孔をマスキングテープでマスキングした。次いで、マスキングされていない第１の領域内に位置する流通孔に、その流通方向における両端を塞ぐように、ディスペンサを用いてアルミナペーストを注入し、６００℃で焼成した。これにより、第１の領域内に位置する流通孔を閉塞した。
（４）被覆工程
第１の領域内に位置する流通孔が閉塞されたハニカム状触媒担体上に、活性成分（ＰｔおよびＲｈを担持したアルミナ）を、スラリーコート法によりコート層として形成することにより、排ガス浄化用触媒を得た。
比較例１
（２）領域決定工程および（３）閉塞工程を省略した以外は、実施例１と同様の方法により、排ガス浄化用触媒を得た。つまり、（１）で用意されるハニカム状触媒担体全体に、活性成分（ＰｔおよびＲｈを担持したアルミナ）を、スラリーコート法によりコート層として形成することにより、排ガス浄化用触媒を得た。
評価
実施例１および比較例１で得られた排ガス浄化用触媒に対して、同一の評価方法および同一条件で浄化性能を測定したところ、実施例１の排ガス浄化用触媒の方が、比較例１の排ガス浄化用触媒に比べて、浄化性能に優れていることが確認された。
（３）閉塞工程
上記（２）で決定した第２の領域内に位置する流通孔をマスキングテープでマスキングした。次いで、マスキングされていない第１の領域内に位置する流通孔に、その流通方向における両端を塞ぐように、ディスペンサを用いてアルミナペーストを注入し、６００℃で焼成した。これにより、第１の領域内に位置する流通孔を閉塞した。
（４）被覆工程
第１の領域内に位置する流通孔が閉塞されたハニカム状触媒担体上に、活性成分（ＰｔおよびＲｈを担持したアルミナ）を、スラリーコート法によりコート層として形成することにより、排ガス浄化用触媒を得た。
比較例１
（２）領域決定工程および（３）閉塞工程を省略した以外は、実施例１と同様の方法により、排ガス浄化用触媒を得た。つまり、（１）で用意されるハニカム状触媒担体全体に、活性成分（ＰｔおよびＲｈを担持したアルミナ）を、スラリーコート法によりコート層として形成することにより、排ガス浄化用触媒を得た。
評価
実施例１および比較例１で得られた排ガス浄化用触媒に対して、同一の評価方法および同一条件で浄化性能を測定したところ、実施例１の排ガス浄化用触媒の方が、比較例１の排ガス浄化用触媒に比べて、浄化性能に優れていることが確認された。
１ 担体準備工程
２ 領域決定工程
３ 閉塞工程
４ 被覆工程
５ 触媒担体
６ 流通孔
１１ 第１の領域
１２ 第２の領域
１４ 排ガス浄化用触媒
５３ 断面
２ 領域決定工程
３ 閉塞工程
４ 被覆工程
５ 触媒担体
６ 流通孔
１１ 第１の領域
１２ 第２の領域
１４ 排ガス浄化用触媒
５３ 断面
Claims (2)
- 多数の流通孔が形成された触媒担体を用意する工程と、
多数の前記流通孔の流通方向にガスを流した場合に、前記触媒担体における前記流通方向に直交する断面において、ガスの流速が、相対的に速くなる第１領域と、相対的に遅くなる第２領域とを決定する工程と、
前記第１領域内に位置する前記流通孔を閉塞する工程と、
前記触媒担体を活性成分で被覆する工程と
を備えることを特徴とする、排ガス浄化用触媒の製造方法。 - 活性成分で被覆されるとともに、多数の流通孔が形成された触媒担体を備え、
多数の前記流通孔のうち、前記触媒担体における前記流通孔の流通方向に直交する断面の総面積の１０〜４０％の領域が閉塞されていることを特徴とする、排ガス浄化用触媒。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2008084159A JP2009233597A (ja) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | 排ガス浄化用触媒およびその製造方法 |
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