JP2011036737A - Exhaust-gas catalyst for automobile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミック製の担体に触媒成分を担持させた自動車用排ガス触媒に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas catalyst for automobiles in which a catalyst component is supported on a ceramic carrier.
従来より、触媒をコートするハニカム状の担体にはコーディエライト(Cordierite)やSiCなどのセラミック製のものが用いられている。この担体の壁表面にウォッシュコート(Wash Coat(以下、WCと略記する))と呼ばれる触媒成分を含む層(以下、WC層という)をコートさせている。このWC層にエンジンからの排ガスが接触・反応する事により排ガスは浄化される。 Conventionally, a ceramic carrier such as cordierite or SiC has been used as a honeycomb-shaped carrier for coating a catalyst. A layer (hereinafter referred to as a WC layer) containing a catalyst component called a wash coat (hereinafter abbreviated as WC) is coated on the wall surface of the carrier. The exhaust gas from the engine comes into contact with and reacts with the WC layer so that the exhaust gas is purified.
また、同一の触媒量の条件下でWC層を薄く(重量を小さく)する事により自動車用排ガス触媒の昇温速度が高くなり、浄化性能が向上する事が知られている。例えば、触媒成分を含むWC層でハニカム構造を成型して使用した場合、浄化性能は向上すると考えられるが、強度の面から実用には向いていない。 Further, it is known that the temperature rise rate of the exhaust gas catalyst for automobiles is increased and the purification performance is improved by making the WC layer thin (reducing weight) under the same catalyst amount condition. For example, when the honeycomb structure is molded and used with a WC layer containing a catalyst component, the purification performance is considered to be improved, but it is not suitable for practical use in terms of strength.
非特許文献1には、ハニカム状の担体にコートされた触媒の昇温について次式が紹介されている。
Non-Patent
上式の値が小さい程、昇温速度が速く、反応に有利である。 The smaller the value of the above formula, the faster the temperature rise rate, and the more advantageous the reaction.
自動車用排ガス触媒のように排ガスの持つ熱を排ガス触媒の昇温に利用する場合、排ガスとの接触面に近いほど、昇温には有利である。自動車用排ガス触媒に用いられるハニカム材料としてはコーディエライト、WCの主な成分としてはγ−アルミナが挙げられる。両者の熱伝導率を比較するとγ−アルミナの熱伝導率はコーディエライトより10倍程度大きい。したがって、排ガス接触面から担体までの距離とWC濃度及び熱伝導率の関係は図4のように右下がりのグラフを描く。図5に示すように、熱伝導率の観点からは、WC層30の厚さを出来る限り薄くすることが好ましいが、WC量の減少は排ガス浄化性能の低下を招いてしまう。
When the heat of exhaust gas is used to raise the temperature of the exhaust gas catalyst as in an automobile exhaust gas catalyst, the closer to the contact surface with the exhaust gas, the more advantageous the temperature rise. A cordierite is used as a honeycomb material used for an exhaust gas catalyst for automobiles, and γ-alumina is used as a main component of WC. Comparing the thermal conductivity of the two, the thermal conductivity of γ-alumina is about 10 times greater than that of cordierite. Therefore, the relationship between the distance from the exhaust gas contact surface to the carrier, the WC concentration, and the thermal conductivity draws a downward-sloping graph as shown in FIG. As shown in FIG. 5, from the viewpoint of thermal conductivity, it is preferable to make the thickness of the
このため、図6及び図7に示すように、自動車用排ガス触媒34、35の浄化性能を向上させる目的で触媒コート量を多くするとWC層31、32が厚くなり、熱伝達効率が悪くなり、触媒性能が低下してしまうという問題があった。
For this reason, as shown in FIGS. 6 and 7, when the catalyst coating amount is increased for the purpose of improving the purification performance of the
また、排ガスが通過する通路33が狭くなることにより自動車用排ガス触媒34、35の前後(排ガス入口と排ガス出口)での圧力損失が大きくなり、結果としてエンジンの燃費に悪影響を及ぼすという問題があった。またさらに、WC層31、32の触媒成分の濃度が一定で、かつWC層31、32の厚さが大きい場合にはWC層31、32の深層部(排ガスとの接触面36、37から離れた部分)の昇温に不利であるという問題があった。これらのことから自動車用排ガス触媒34、35の浄化性能を向上させるためには触媒成分の量を減らすことなくWC層31、32を薄くすることが望ましいが、このような自動車用排ガス触媒は存在しないという課題があった。
Further, since the
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、触媒性能を向上でき、圧力損失を低減できる自動車用排ガス触媒を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an automobile exhaust gas catalyst that can solve the above-mentioned problems, improve the catalyst performance, and reduce the pressure loss.
上記課題を解決するために本発明は、ハニカム状に形成されたセラミック製の担体に触媒成分を担持させた自動車用排ガス触媒において、前記担体が複数の細孔を有する多孔質に形成され、前記触媒成分が前記細孔中に含浸されるものとした。 In order to solve the above problems, the present invention provides an exhaust gas catalyst for automobiles in which a catalyst component is supported on a ceramic support formed in a honeycomb shape, wherein the support is formed in a porous shape having a plurality of pores, The catalyst component was impregnated in the pores.
前記担体の気孔率が30%以上、60%以下にされるとよい。 The porosity of the carrier is preferably 30% or more and 60% or less.
前記触媒成分は前記細孔中に含浸されるのみとされ、前記担体の表面には前記触媒成分とは組成の異なる他の触媒成分がコートされてもよい。 The catalyst component may be impregnated only in the pores, and the surface of the support may be coated with another catalyst component having a composition different from that of the catalyst component.
本発明によれば、触媒性能を向上でき、圧力損失を低減できる。 According to the present invention, catalyst performance can be improved and pressure loss can be reduced.
図1に示すように、自動車用排ガス触媒1は、ディーゼルエンジンの排ガスを浄化するものであり、ハニカム状に形成されたセラミック製の担体2に触媒成分3を担持させてなる。具体的には、自動車用排ガス触媒1は、ディーゼル用酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)であり、排ガス中の一酸化炭素、炭化水素を酸化反応により酸化除去する機能を有する。
As shown in FIG. 1, an
担体2は、コーディエライトにてハニカム状に形成されており、複数の並行な排ガス用流路4を有する。また、担体2は、排ガス用流路4を区画するハニカムセル壁5に複数の細孔6を有する多孔質に形成される。担体2の気孔率は、約50%にされており、担体2は略スポンジ状に形成されている。
The
触媒成分3は、白金等の貴金属の粒子からなり、WC7の主成分であるγ−アルミナと共に担体2の細孔6中に含浸されている。担体2への触媒成分3の含浸は、担体2を液状のWC7中に浸し、担体2に負圧を作用させることで行う。図3(b)に示すように、担体2へのWC7の含浸深さは、従来の自動車用排ガス触媒(図3(a)参照)8よりも深くなっており、ハニカムセル壁5の厚さの半分未満となっている。
The catalyst component 3 is made of particles of noble metal such as platinum, and is impregnated in the
次に本実施の形態の作用を述べる。 Next, the operation of this embodiment will be described.
自動車用排ガス触媒1の排ガス用流路4に流入した排ガスは、触媒成分3と接触し反応して浄化される。このとき、担体2には十分な量の触媒成分3が担持されているため、高い浄化性能で排ガスを浄化できる。
The exhaust gas flowing into the exhaust
また、触媒成分3が細孔6内に含浸されているため、WC層8の表面から担体2の表面までの厚さは薄く、排ガスの熱が担体2に良好に伝達され、高い触媒性能が得られる。
Further, since the catalyst component 3 is impregnated in the
そして、担体2内の排ガス用流路4が十分大きな断面積に形成されるため、自動車用排ガス触媒1の排ガス入口(図示せず)と排ガス出口(図示せず)との間で生じる圧力損失は小さく抑えられ、エンジンの燃費向上に寄与することができる。
And since the
また、細孔6中にWC7が含浸されることにより担体2の空隙が埋められるため、担体2のハニカムセル壁5にWC7をコートした場合(図8参照)よりも自動車用排ガス触媒1の強度が向上する。
In addition, since the voids of the
このように、ハニカム状に形成されたセラミック製の担体2に触媒成分3を担持させた自動車用排ガス触媒1において、担体2が複数の細孔6を有する多孔質に形成され、触媒成分3が細孔6中に含浸されるものとしたため、自動車用排ガス触媒1の機械的強度を十分確保でき、必要な触媒量を確保した上で触媒性能の向上及び圧力損失の低減ができ、エンジンの燃費を向上できる。そして、WC層8を厚く形成した場合と比べて貴金属の使用量を低減でき、コストダウンできる。また、担体2の細孔6中に触媒成分3が含浸されることによりハニカムセル壁5の壁面にコートされる触媒量を少なくでき、結果として担体2を含めた自動車用排ガス触媒1の重量を従来のものより小さくでき、昇温速度が上昇し、浄化性能が向上する。また、流路に占めるWC7の量量が少なくなることにより、圧力損失の低減が可能となる。
Thus, in the automobile
また、担体2の気孔率が約50%にされるものとしたため、自動車用排ガス触媒1を実用的な強度にできると共に、触媒性能の向上及び圧力損失の低減ができる。
Further, since the porosity of the
他の実施の形態について述べる。 Another embodiment will be described.
図2に示す自動車用排ガス触媒10は、組成の異なる2種類の触媒成分を用いる場合のものである。一般に酸化触媒などは異なる特性のものを組み合わせて使用することが多く、その場合には二層構造をとっている事が多い。上述と同様の構成については同符号を付し説明を省略する。
The automobile
図2に示すように、自動車用排ガス触媒10は、担体2に組成の異なる2種類の触媒成分のうち一方の触媒成分11を細孔6中に含浸させ、他方の触媒成分12をハニカムセル壁5の壁面にコートすることで形成されている。すなわち、一方の触媒成分11は細孔6中に含浸されるのみとされ、他方の触媒成分12は、担体2の表面にコートされる。
As shown in FIG. 2, the
このように、一方の触媒成分11が細孔6中に含浸されるのみとされ、担体2の表面には他方の触媒成分12がコートされるものとしても自動車用排ガス触媒10の機械的強度を十分確保でき、必要な触媒量を確保した上で触媒性能の向上及び圧力損失の低減ができ、エンジンの燃費を向上できる。そして、WC層13を厚く形成した場合と比べて貴金属の使用量を低減でき、コストダウンできる。また、ハニカムセル壁5の壁面にコートされる触媒量を少なくでき、自動車用排ガス触媒10を軽量化でき、浄化性能を向上できる。
Thus, even if one catalyst component 11 is only impregnated in the
なお、担体2の気孔率は約50%としたが、WC成分含浸の面から30%以上が好ましく、実用的な強度の面から40%以上、60%以下の気孔率がより好ましい。
Although the porosity of the
また、自動車用排ガス触媒1、10がDOCである場合について説明したがこれに限るものではない、自動車用排ガス触媒1、10は貴金属触媒成分を担持するDPF(ディーゼル・パティキュレート・フィルター)であってもよく、DeNOx触媒であってもよい。
Further, the case where the
1 自動車用排ガス触媒
2 担体
3 触媒成分
6 細孔
10 自動車用排ガス触媒
11 触媒成分
12 触媒成分
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Claims (3)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2012114740A1 (en) | 2011-02-23 | 2012-08-30 | パナソニック株式会社 | Washing machine |
-
2009
- 2009-08-06 JP JP2009183592A patent/JP2011036737A/en active Pending
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