JP2020133597A - Exhaust emission control device - Google Patents

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教夫 石川
Michio Ishikawa
教夫 石川
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Abstract

To provide an exhaust emission control device capable of early increasing a temperature of a second catalyst from start of an engine and enhancing purification efficiency of exhaust gas earlier compared to conventional cases even when a first catalyst and the second catalyst through which exhaust gas from the first catalyst passes are provided.SOLUTION: An exhaust emission control device 3 includes an exhaust emission control catalyst 32 that purifies exhaust gas from an exhaust manifold 29. The exhaust emission control catalyst 32 includes a first catalyst 34 purifying the exhaust gas from the exhaust manifold 29, and a second catalyst 35 purifying the exhaust gas that has passed through the first catalyst 34. The heat capacity of the first catalyst 34 is smaller than that of the second catalyst 35. In the first catalyst 34, a metallic catalyst purifying exhaust gas is supported on wall surfaces of a plurality of cells formed in a carrier 34' comprising a metallic material. The exhaust emission control device 3 includes a heating device 31 heating the first catalyst 34 by microwaves, and in the first catalyst 34, powder having higher magnetic permeability than that of the metallic material of the carrier 34' is disposed in the plurality of cells.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、排気マニホールドからの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒を備えた排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device provided with an exhaust gas purification catalyst that purifies the exhaust gas from the exhaust manifold.

従来から、エンジンから排出された排ガスを浄化するために、排気マニホールドには、排ガス浄化装置が接続されている。排ガス浄化装置は、排気マニホールドからの排ガスを浄化する触媒を備えており、触媒は、排ガスを浄化する金属触媒と、金属触媒を担持する担体(触媒担体)とで構成されている。 Conventionally, an exhaust gas purifying device has been connected to an exhaust manifold in order to purify the exhaust gas discharged from the engine. The exhaust gas purification device includes a catalyst that purifies the exhaust gas from the exhaust manifold, and the catalyst is composed of a metal catalyst that purifies the exhaust gas and a carrier (catalyst carrier) that supports the metal catalyst.

たとえば、特許文献1には、このような排ガス浄化装置として、排気マニホールドからの排ガスを浄化する第1触媒と、第1触媒を通過した排ガスを浄化する第2触媒と、を備えた排ガス浄化装置が開示されている。この排ガス浄化装置では、第1触媒は、第2触媒よりも熱容量が小さい。これにより、第1触媒を早期に昇温させ、エンジン始動時における排気性能を向上させることができる。 For example, in Patent Document 1, as such an exhaust gas purification device, an exhaust gas purification device including a first catalyst that purifies the exhaust gas from the exhaust manifold and a second catalyst that purifies the exhaust gas that has passed through the first catalyst. Is disclosed. In this exhaust gas purification device, the first catalyst has a smaller heat capacity than the second catalyst. As a result, the temperature of the first catalyst can be raised at an early stage, and the exhaust performance at the time of starting the engine can be improved.

特開2015−165095号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-165895

しかしながら、特許文献1の如き構成であっても、エンジン始動時に、第1触媒が活性化する段階で、第1触媒を通過する排ガスには、第1触媒における排ガスの反応時の熱が入熱されるが、この入熱される熱量よりも多い熱量が、第1触媒自体に吸熱されることがある。すなわち、第1触媒により、排ガスの熱が多く奪われると、第1触媒を通過し、第2触媒に向かう排ガスの温度は、第1触媒を設けない場合よりも、低くなることがある。この結果、エンジン始動時から第2触媒が活性化するまでの時間が遅くなり、エンジン始動時から所定の浄化効率に達するまでの時間が、第1触媒を設けない場合よりも長くなることがある。 However, even with the configuration as described in Patent Document 1, the heat generated during the reaction of the exhaust gas in the first catalyst enters the exhaust gas passing through the first catalyst at the stage where the first catalyst is activated at the time of starting the engine. However, a larger amount of heat than the amount of heat input may be absorbed by the first catalyst itself. That is, when a large amount of heat of the exhaust gas is taken away by the first catalyst, the temperature of the exhaust gas passing through the first catalyst and heading toward the second catalyst may be lower than that in the case where the first catalyst is not provided. As a result, the time from the start of the engine to the activation of the second catalyst is delayed, and the time from the start of the engine to the achievement of a predetermined purification efficiency may be longer than when the first catalyst is not provided. ..

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、第1触媒と、第1触媒からの排ガスが通過する第2触媒を設けた場合であっても、エンジン始動時から第2触媒を早期に昇温させ、排ガスの浄化効率をこれまでよりも早期に高めることができる排ガス浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of these points, and even when the first catalyst and the second catalyst through which the exhaust gas from the first catalyst passes are provided, the second catalyst is provided from the time of starting the engine. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification device capable of raising the temperature of the exhaust gas at an early stage and increasing the purification efficiency of the exhaust gas earlier than before.

前記課題を鑑みて、発明者が鋭意検討を重ねた結果、第1触媒の熱容量を、第2触媒の熱容量よりも、極端に小さくすれば、排気マニホールドからの排ガスが第1触媒を通過する際に、排ガスの熱が第1触媒に奪われることを抑えることができると考えた。ここで、これまでは、触媒の熱容量を極端に小さくすると、触媒の大きさが極端に小さくなるため、排ガスの浄化性能は、ほとんど無いと考えられていた。しかしながら、発明者の後述する実験からも明らかなように、第1触媒を第2触媒に比べて極めて小さくしても、第1触媒が排ガスの浄化に十分に寄与し、第1触媒をマイクロ波により加熱すれば、さらに排ガスの浄化効率を高めることができるとの新たな知見を得た。 In view of the above problems, as a result of diligent studies by the inventor, if the heat capacity of the first catalyst is made extremely smaller than the heat capacity of the second catalyst, when the exhaust gas from the exhaust manifold passes through the first catalyst. In addition, it was thought that the heat of the exhaust gas could be suppressed from being taken away by the first catalyst. Here, until now, it has been considered that when the heat capacity of the catalyst is extremely reduced, the size of the catalyst is extremely reduced, so that the exhaust gas purification performance is almost nonexistent. However, as is clear from the experiments described later by the inventor, even if the first catalyst is extremely small compared to the second catalyst, the first catalyst sufficiently contributes to the purification of exhaust gas, and the first catalyst is microwaved. We have obtained a new finding that the efficiency of exhaust gas purification can be further improved by heating with a catalyst.

本発明は、この発明者の新たな知見に基づくものであり、本発明による排ガス浄化装置は、排気マニホールドからの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒を備えた排ガス浄化装置であって、前記排ガス浄化触媒は、前記排気マニホールドからの排ガスを浄化する第1触媒と、前記第1触媒を通過した前記排ガスを浄化する第2触媒とを備えており、前記第1触媒の熱容量は、前記第2触媒の熱容量よりも小さく、前記第1触媒は、金属材料からなる担体に形成された複数のセルの壁面に、排ガスを浄化する金属触媒が担持されたものであり、前記排ガス浄化装置は、前記第1触媒をマイクロ波で加熱する加熱装置を備え、前記第1触媒には、前記複数のセルに、前記担体の金属材料よりも、透磁性の高い粉末が配置されていることを特徴とする。 The present invention is based on the new knowledge of the present inventor, and the exhaust gas purification device according to the present invention is an exhaust gas purification device provided with an exhaust gas purification catalyst for purifying the exhaust gas from the exhaust manifold, and is the exhaust gas purification catalyst. Includes a first catalyst that purifies the exhaust gas from the exhaust manifold and a second catalyst that purifies the exhaust gas that has passed through the first catalyst, and the heat capacity of the first catalyst is that of the second catalyst. The first catalyst, which is smaller than the heat capacity, has a metal catalyst for purifying exhaust gas supported on the wall surface of a plurality of cells formed on a carrier made of a metal material, and the exhaust gas purifying device is the first. A heating device for heating the catalyst with a microwave is provided, and the first catalyst is characterized in that powders having higher magnetic permeability than the metal material of the carrier are arranged in the plurality of cells.

本発明によれば、エンジン始動時に、排気マニホールドから比較的に低温の排ガスが第1触媒を通過したとしても、第1触媒は、上述した如く熱容量が小さいため、第1触媒は早期に昇温される。また、第1触媒を通過する排ガスの熱は、第1触媒に奪われ難いため、第1触媒を通過した排ガスの熱により、第2触媒も、第1触媒に続けて早期に昇温させることができる。このような結果、エンジン始動時から、第1触媒が早期に活性化されるとともに、これまでよりも早期に第2触媒も活性化されるため、排ガスの浄化効率をエンジン始動時から早期に高めることができる。 According to the present invention, even if a relatively low temperature exhaust gas passes through the first catalyst from the exhaust manifold when the engine is started, the heat capacity of the first catalyst is small as described above, so that the temperature of the first catalyst rises early. Will be done. Further, since the heat of the exhaust gas passing through the first catalyst is not easily taken away by the first catalyst, the heat of the exhaust gas passing through the first catalyst is used to raise the temperature of the second catalyst at an early stage following the first catalyst. Can be done. As a result, the first catalyst is activated earlier than before when the engine is started, and the second catalyst is also activated earlier than before, so that the exhaust gas purification efficiency is improved earlier than when the engine is started. be able to.

ここで、第1触媒は、金属材料からなる担体に形成された複数のセルの壁面に、排ガスを浄化する金属触媒が担持されたものである。したがって、加熱装置により、第1触媒の担体をマイクロ波で加熱することができる。 Here, the first catalyst is a catalyst in which a metal catalyst for purifying exhaust gas is supported on the wall surfaces of a plurality of cells formed on a carrier made of a metal material. Therefore, the carrier of the first catalyst can be heated by the microwave by the heating device.

これに加えて、本発明では、第1触媒の複数のセルに、担体の金属材料よりも、透磁性の高い粉末が配置されている。担体の金属材料よりも透磁性の高い粉末(材料)は、担体の金属材料よりもマイクロ波の吸収率が高い。このような粉末を、複数のセルに配置することにより、マイクロ波により、第1触媒の内部を効率的に加熱することができるため、第1触媒をより短時間で昇温することができる。このような結果、エンジン始動時から第2触媒を早期に昇温させ、排ガスの浄化効率をこれまでよりも早期に高めることができる。 In addition to this, in the present invention, powders having higher magnetic permeability than the metal material of the carrier are arranged in the plurality of cells of the first catalyst. A powder (material) having a higher magnetic permeability than a metal material of a carrier has a higher absorption rate of microwaves than a metal material of a carrier. By arranging such powder in a plurality of cells, the inside of the first catalyst can be efficiently heated by microwaves, so that the temperature of the first catalyst can be raised in a shorter time. As a result, the temperature of the second catalyst can be raised earlier than before when the engine is started, and the purification efficiency of the exhaust gas can be improved earlier than before.

本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置を説明するための模式的概念図である。It is a schematic conceptual diagram for demonstrating the exhaust gas purification apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す排ガス浄化装置の第1触媒コンバータの模式的斜視断面図である。It is a schematic perspective sectional view of the 1st catalyst converter of the exhaust gas purification apparatus shown in FIG. 図2に示す第1触媒コンバータの模式的平面図である。It is a schematic plan view of the 1st catalyst converter shown in FIG. 実施例3に係る第1触媒の写真である。It is a photograph of the first catalyst which concerns on Example 3. 実施例1〜4および比較例1〜3の第1触媒の昇温時間を示したグラフである。It is a graph which showed the temperature rise time of the 1st catalyst of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3.

以下に、本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置を、図1および図2を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置3を説明するための模式的概念図であり、図2は、図1に示す排ガス浄化装置3の第1触媒コンバータ30の模式的斜視断面図である。なお、図2では、第1触媒コンバータ30の内部を示すために、ハウジング33を半割状態にして図示している。 The exhaust gas purification device according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic conceptual diagram for explaining the exhaust gas purification device 3 according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective cross section of the first catalytic converter 30 of the exhaust gas purification device 3 shown in FIG. It is a figure. In FIG. 2, the housing 33 is shown in a half-split state in order to show the inside of the first catalytic converter 30.

図1に示すように、本実施形態に係る排ガス浄化装置3は、エンジン2の下流に取付けられ、エンジン2で燃焼後の排ガスを浄化する装置である。エンジン2は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのいずれのエンジンであってもよく、本実施形態では、その一例として、図1にガソリン直噴エンジンを例示している。 As shown in FIG. 1, the exhaust gas purification device 3 according to the present embodiment is a device attached downstream of the engine 2 and purifying the exhaust gas after combustion by the engine 2. The engine 2 may be either a gasoline engine or a diesel engine, and in the present embodiment, a gasoline direct injection engine is illustrated as an example thereof in FIG.

エンジン2では、吸気弁25を介して吸入された空気が、シリンダブロック21とピストン22で形成された燃焼室に入流し、燃料噴射弁28で噴射された燃料(ガソリン)と混合される。混合された混合気は、燃焼室内で、点火プラグ27で点火されて燃焼し、燃焼後の排ガスは、排気弁26を介して、排気マニホールド29から排出される。 In the engine 2, the air sucked through the intake valve 25 flows into the combustion chamber formed by the cylinder block 21 and the piston 22, and is mixed with the fuel (gasoline) injected by the fuel injection valve 28. The mixed air-fuel mixture is ignited by the spark plug 27 and burned in the combustion chamber, and the exhaust gas after combustion is discharged from the exhaust manifold 29 via the exhaust valve 26.

排気マニホールド29で排気された排ガスは、排ガス浄化装置3で浄化される。具体的には、排ガス浄化装置3は、排気マニホールド29に接続される第1触媒コンバータ30と、第1触媒コンバータ30の下流において、排気管36を介して、第1触媒コンバータ30に接続される第2触媒コンバータ37と、を備えている。第1触媒コンバータ30は、たとえば、車両のエンジンルーム(図示せず)に配置され、第2触媒コンバータ37は、たとえば、車両の床下(図示せず)に配置される。 The exhaust gas exhausted by the exhaust manifold 29 is purified by the exhaust gas purification device 3. Specifically, the exhaust gas purification device 3 is connected to the first catalyst converter 30 connected to the exhaust manifold 29 and to the first catalyst converter 30 via the exhaust pipe 36 downstream of the first catalyst converter 30. It includes a second catalytic converter 37. The first catalytic converter 30 is arranged, for example, in the engine room of the vehicle (not shown), and the second catalytic converter 37 is arranged, for example, under the floor of the vehicle (not shown).

第1触媒コンバータ30は、排気マニホールド29からの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒32と、排ガス浄化触媒32を収容するハウジング33とを備えている。第2触媒コンバータ37も、同様に、第1触媒コンバータ30により浄化しきれなかった排ガスをさらに浄化する排ガス浄化触媒38と、排ガス浄化触媒38を収容するハウジング39とを備えている。ハウジング33、39は、たとえば、ステンレス鋼、炭素鋼、またはアルミニウムなどの金属材料からなる。 The first catalyst converter 30 includes an exhaust gas purification catalyst 32 that purifies the exhaust gas from the exhaust manifold 29, and a housing 33 that houses the exhaust gas purification catalyst 32. Similarly, the second catalyst converter 37 also includes an exhaust gas purification catalyst 38 that further purifies the exhaust gas that could not be purified by the first catalyst converter 30, and a housing 39 that houses the exhaust gas purification catalyst 38. The housings 33, 39 are made of a metal material such as stainless steel, carbon steel, or aluminum.

図2に示すように、第1触媒コンバータ30のハウジング33は、入側コーン部33aと、胴体部33bと、出側コーン部33cと、により構成されている。入側コーン部33aは、排気マニホールド29からの排ガスが流入し、排ガスの上流から下流に向かって、排ガスの流路断面が拡大したコーン形状である。胴体部33bは、排ガスが流れる上流側において、入側コーン部33aに連続して形成されており、排ガスの流路断面が一定となる筒形状である。出側コーン部33cは、排ガスが流れる上流側において、胴体部33bに連続して形成されており、排ガスの上流から下流に向かって、排ガスの流路断面が縮小したコーン形状である。 As shown in FIG. 2, the housing 33 of the first catalytic converter 30 is composed of an inlet cone portion 33a, a body portion 33b, and an outlet side cone portion 33c. The inlet cone portion 33a has a cone shape in which the exhaust gas from the exhaust manifold 29 flows in and the cross section of the exhaust gas flow path expands from the upstream to the downstream of the exhaust gas. The body portion 33b is formed continuously on the inlet side cone portion 33a on the upstream side where the exhaust gas flows, and has a tubular shape with a constant flow path cross section of the exhaust gas. The outlet side cone portion 33c is formed continuously on the body portion 33b on the upstream side where the exhaust gas flows, and has a cone shape in which the flow path cross section of the exhaust gas is reduced from the upstream side to the downstream side of the exhaust gas.

本実施形態では、第1触媒コンバータ30の排ガス浄化触媒32は、排気マニホールド29からの排ガスを浄化する第1触媒34と、第1触媒34を通過した排ガスを浄化する第2触媒35とを備えている。第1触媒34は、入側コーン部33a内に配置されており、第2触媒35は、胴体部33b内に配置されている。 In the present embodiment, the exhaust gas purification catalyst 32 of the first catalyst converter 30 includes a first catalyst 34 that purifies the exhaust gas from the exhaust manifold 29 and a second catalyst 35 that purifies the exhaust gas that has passed through the first catalyst 34. ing. The first catalyst 34 is arranged in the inlet cone portion 33a, and the second catalyst 35 is arranged in the body portion 33b.

本実施形態では、エンジン2が、ガソリンエンジンであることから、第1触媒34および第2触媒35は、ガソリンエンジンの排ガスの炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒化酸化物(NOx)を浄化する三元触媒である。一方、内燃機関が、ディーゼルエンジンである場合には、第1触媒34および第2触媒35は、一酸化炭素(CO)と炭化水素(HC)等を除去する酸化触媒である。なお、第2触媒コンバータ37に収容される排ガス浄化触媒38も、内燃機関の種類に応じて、第1および第2触媒34、35と同様の触媒が設定されている。 In the present embodiment, since the engine 2 is a gasoline engine, the first catalyst 34 and the second catalyst 35 are hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and oxide oxides (NOx) of the exhaust gas of the gasoline engine. ) Is a three-way catalyst that purifies. On the other hand, when the internal combustion engine is a diesel engine, the first catalyst 34 and the second catalyst 35 are oxidation catalysts for removing carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC) and the like. As for the exhaust gas purification catalyst 38 housed in the second catalyst converter 37, the same catalysts as those of the first and second catalysts 34 and 35 are set according to the type of the internal combustion engine.

第1触媒34および第2触媒35は、担体(触媒担体)34’、35’に、排ガスを浄化する金属触媒が担持されたものである。これらの担体は、金属材料からなる。金属材料としては、耐熱性および耐食性を有した材料であることが好ましく、たとえば、ステンレス鋼、アルミニウムなどを挙げることができる。 In the first catalyst 34 and the second catalyst 35, a metal catalyst for purifying exhaust gas is supported on carriers (catalyst carriers) 34'and 35'. These carriers are made of metallic materials. The metal material is preferably a material having heat resistance and corrosion resistance, and examples thereof include stainless steel and aluminum.

ここで、たとえば担体の素材であるコージライトなどのセラミックス材料の比熱に比べて、担体の素材であるステンレス鋼などの金属材料の比熱は小さい。第1触媒34の担体34’を金属材料からなる担体とすることにより、後述するような第1触媒34の熱容量の条件を満たす触媒を簡単に製造することができる。これに加えて、第1触媒34は、後述するように第2触媒35よりも極めて小さい熱容量の条件を満たすため、セラミックス材料からなる担体は、熱衝撃などにより割れ易いが、金属材料からなる担体にすれば、このような割れを回避することができる。 Here, the specific heat of a metal material such as stainless steel, which is a material of a carrier, is smaller than the specific heat of a ceramic material such as Kojilite, which is a material of a carrier. By using the carrier 34'of the first catalyst 34 as a carrier made of a metal material, it is possible to easily produce a catalyst that satisfies the conditions of the heat capacity of the first catalyst 34 as described later. In addition to this, since the first catalyst 34 satisfies the condition of a heat capacity extremely smaller than that of the second catalyst 35 as described later, the carrier made of ceramic material is easily cracked by thermal shock or the like, but the carrier made of metal material. If set to, such cracks can be avoided.

図2および図3に示すように、第1触媒34の担体34’は、円板状であり、リング状の金属枠体34aの内部に、排ガスが通過する複数のセルが形成されたハニカム構造体である。具体的には、担体34’は、金属枠体34aの内部に、波状に屈曲した金属帯体34bと、板状の金属帯体34cとを重ね合わせて巻回させて、複数のセルを形成している。第1触媒34の中央には、排ガスが通過する開口部34dが形成されている。開口部34dは、略円形状であり、各セルよりも流路断面が大きい。 As shown in FIGS. 2 and 3, the carrier 34'of the first catalyst 34 has a disk shape, and a honeycomb structure in which a plurality of cells through which exhaust gas passes are formed inside a ring-shaped metal frame 34a. The body. Specifically, the carrier 34'forms a plurality of cells by superimposing and winding a wavy metal strip 34b and a plate-shaped metal strip 34c inside the metal frame 34a. are doing. An opening 34d through which the exhaust gas passes is formed in the center of the first catalyst 34. The opening 34d has a substantially circular shape and has a larger flow path cross section than each cell.

図2に示すように、排ガスが通過する方向に沿った第1触媒34の長さtは、2〜7mmである。また、セルを形成する壁部(具体的には金属帯体34c)の厚さは、20〜50μmであることが好ましい。このような厚さを満たすことにより、第1触媒34の担体34’は、加熱され易い。金属枠体34aの内径は、60〜90mmであることが好ましく、金属帯体34cを重ね合わせて巻回させることにより形成されるセルの個数は、47〜140個/cm(300〜900個/インチ)の範囲にあることが好ましい。 As shown in FIG. 2, the length t of the first catalyst 34 along the direction in which the exhaust gas passes is 2 to 7 mm. Further, the thickness of the wall portion (specifically, the metal strip 34c) forming the cell is preferably 20 to 50 μm. By satisfying such a thickness, the carrier 34'of the first catalyst 34 is easily heated. The inner diameter of the metal frame 34a is preferably 60 to 90 mm, and the number of cells formed by superimposing and winding the metal strips 34c is 47 to 140 cells / cm 2 (300 to 900 cells). It is preferably in the range of / inch).

一方、本実施形態では、第2触媒35の担体は、円柱状であり、金属材料またはセラミックス材料からなり、排ガスが通過する複数のセルが形成されたハニカム構造の担体である。金属材料である場合には、第1触媒34の担体34’と同様の材料からなる。また、セラミックス材料である場合には、その材料として、たとえば、アルミナ、ジルコニア、コージライト、チタニア、炭化珪素、および窒化珪素などのうちのいずれか一種を主成分とする多孔質のセラミックス材料を挙げることができる。排ガス浄化触媒38の担体も同様である。 On the other hand, in the present embodiment, the carrier of the second catalyst 35 is a columnar carrier made of a metal material or a ceramic material and having a honeycomb structure in which a plurality of cells through which exhaust gas passes are formed. When it is a metallic material, it is made of the same material as the carrier 34'of the first catalyst 34. In the case of a ceramic material, for example, a porous ceramic material containing any one of alumina, zirconia, cordylite, titania, silicon carbide, silicon nitride and the like as a main component can be mentioned. be able to. The same applies to the carrier of the exhaust gas purification catalyst 38.

さらに、第1触媒34には、複数のセルに、担体34’の金属材料よりも、透磁性の高い粉末(高透磁率粉末)が配置されている。具体的には、担体34’の外周側に配列された周方向セル群34fと、担体34’の外周から内周まで連続して配列された4つの径方向セル群34gに、高透磁率粉末が充填されている。本実施形態では、4つの径方向セル群34gは、平面視における担体34’の開口部34dを中心として、90°毎に配置されているが、個数、配置状態は特に限定されるものでない。さらに、各径方向セル群34gは、周方向セル群34fに連続している。 Further, in the first catalyst 34, powders having higher magnetic permeability (high magnetic permeability powder) than the metal material of the carrier 34'are arranged in a plurality of cells. Specifically, the high magnetic permeability powder is added to the circumferential cell group 34f arranged on the outer peripheral side of the carrier 34'and the four radial cell groups 34g arranged continuously from the outer circumference to the inner circumference of the carrier 34'. Is filled. In the present embodiment, the four radial cell groups 34g are arranged at 90 ° intervals about the opening 34d of the carrier 34'in a plan view, but the number and arrangement state are not particularly limited. Further, each radial cell group 34g is continuous with the circumferential cell group 34f.

本実施形態では、周方向セル群34fおよび径方向セル群34gに、高透磁率粉末が充填されている。高透磁率粉末の材料は、第1触媒34の金属材料よりも透磁性の高い粉末であれば良く、たとえば、その材料としては、ニッケル−鉄酸化物(たとえば、NiFeOなどのニッケルフェライト)、鉄−ニッケル合金(たとえば、パーマロイ)、鉄−珪素−アルミニウム合金(たとえばセンダスト)などを挙げることができる。 In the present embodiment, the circumferential cell group 34f and the radial cell group 34g are filled with the high magnetic permeability powder. The material of the high magnetic permeability powder may be a powder having a higher magnetic permeability than the metal material of the first catalyst 34. For example, the material thereof is nickel-iron oxide (for example, nickel ferrite such as NiFeO 2 ). Examples include iron-nickel alloys (eg, permalloy), iron-silicon-aluminum alloys (eg, sendust), and the like.

このような高透磁率粉末の材料の透磁率は、たとえば、1×10−4H/m以上であることが好ましく、2.5×10−1H/m以下であることが好ましい。また、高透磁率粉末のかさ密度は、3.7g/cm以上であることが好ましい。これにより、1つのセル内に、より多くの高透磁率粉末を充填することができる。なお、この高透磁率粉末は、以下の実施例では、マイクロ波吸収材と称する。 The magnetic permeability of the material of such a high magnetic permeability powder is preferably 1 × 10 -4 H / m or more, and preferably 2.5 × 10 -1 H / m or less. Further, the bulk density of the high magnetic permeability powder is preferably 3.7 g / cm 3 or more. This makes it possible to fill one cell with more high magnetic permeability powder. In the following examples, this high magnetic permeability powder is referred to as a microwave absorber.

さらに、第1触媒34および第2触媒35の金属触媒は、粒状であり、これらのセルを形成する内壁面に、セラミックス材料を介して担持されている。金属触媒となる金属としては、白金、ロジウム、およびパラジウムのうち少なくとも一種を含む貴金属が選択される。担体に金属触媒を担持するセラミックス材料としては、ジルコニアとアルミナ、セリアとアルミナ、または、セリア−ジルコニアとアルミナ、の混合素材などを挙げることができる。担体に金属触媒を担持する際には、上述したセラミックス材料と金属触媒を含むスラリーを担体にコートし、これを焼成することにより得ることができる。なお、これらの金属触媒とともに、上述した高透磁率粉末をさらに担持させてもよい。なお、一般的に、金属触媒は、ステンレス鋼などの一般的に用いられる担体34’、35’の材料に比べて、透磁率は低い。 Further, the metal catalysts of the first catalyst 34 and the second catalyst 35 are granular and are supported on the inner wall surface forming these cells via a ceramic material. As the metal serving as the metal catalyst, a noble metal containing at least one of platinum, rhodium, and palladium is selected. Examples of the ceramic material supporting the metal catalyst on the carrier include a mixed material of zirconia and alumina, ceria and alumina, or ceria-zirconia and alumina. When the metal catalyst is supported on the carrier, it can be obtained by coating the carrier with a slurry containing the above-mentioned ceramic material and the metal catalyst and firing the slurry. In addition to these metal catalysts, the above-mentioned high magnetic permeability powder may be further supported. In general, the metal catalyst has a lower magnetic permeability than the materials of the commonly used carriers 34'and 35'such as stainless steel.

本実施形態では、第1触媒34の熱容量は、第2触媒35の熱容量よりも小さい。具体的には、第1触媒34の熱容量は、25℃の温度環境下で20J/K以下であり、第2触媒35の熱容量は、25℃の温度環境下で184〜322J/Kである。 In the present embodiment, the heat capacity of the first catalyst 34 is smaller than the heat capacity of the second catalyst 35. Specifically, the heat capacity of the first catalyst 34 is 20 J / K or less in a temperature environment of 25 ° C., and the heat capacity of the second catalyst 35 is 184 to 322 J / K in a temperature environment of 25 ° C.

なお、第2触媒35の熱容量の範囲は、一般的に市販されている車両のエンジンの排気量に応じて適用される触媒の熱容量であり、上述した材料等を適宜選択することにより、この熱容量の範囲に収めることができる。第2触媒35の熱容量が、184J/K未満である場合、第2触媒35の大きさ(熱容量)が小さ過ぎるため、排ガスの浄化性能が十分ではない。一方、第2触媒35の熱容量が、322J/Kを超える場合には、第2触媒35の大きさ(熱容量)が大き過ぎるため、エンジンの始動時に、排ガスによる第2触媒35の昇温が遅くなる。 The range of the heat capacity of the second catalyst 35 is the heat capacity of the catalyst applied according to the displacement of the engine of a vehicle that is generally on the market, and this heat capacity can be obtained by appropriately selecting the above-mentioned material or the like. Can be contained in the range of. When the heat capacity of the second catalyst 35 is less than 184 J / K, the size (heat capacity) of the second catalyst 35 is too small, and the exhaust gas purification performance is not sufficient. On the other hand, when the heat capacity of the second catalyst 35 exceeds 322 J / K, the size (heat capacity) of the second catalyst 35 is too large, so that the temperature rise of the second catalyst 35 due to the exhaust gas is slow when the engine is started. Become.

本実施形態によれば、第1触媒34の熱容量は、第2触媒35の熱容量に対して極端に小さい20J/K以下である。したがって、エンジン2の始動時に、排気マニホールド29から比較的に低温の排ガスが第1触媒34を通過したとしても、第1触媒34は、上述した如く熱容量が小さいため、これまでの触媒に比べて第1触媒34は早期に昇温される。 According to this embodiment, the heat capacity of the first catalyst 34 is 20 J / K or less, which is extremely small with respect to the heat capacity of the second catalyst 35. Therefore, even if the relatively low temperature exhaust gas from the exhaust manifold 29 passes through the first catalyst 34 when the engine 2 is started, the first catalyst 34 has a small heat capacity as described above, so that the first catalyst 34 has a smaller heat capacity than the conventional catalysts. The temperature of the first catalyst 34 is raised at an early stage.

また、第1触媒34を通過する排ガスの熱は、第1触媒34の熱容量が小さいため、第1触媒34に奪われ難く、この排ガスの熱に金属触媒との反応熱が加味される。このため、第1触媒34を通過した排ガスの熱により、第2触媒35も、エンジン2の始動時から第1触媒34に続けて早期に昇温させることができる。このような結果、エンジン2の始動時から、第1触媒34が早期に活性化されるとともに、これまでよりも早期に第2触媒35も活性化されるため、排ガスの浄化効率を早期に高めることができる。 Further, the heat of the exhaust gas passing through the first catalyst 34 is not easily taken away by the first catalyst 34 because the heat capacity of the first catalyst 34 is small, and the heat of reaction with the metal catalyst is added to the heat of the exhaust gas. Therefore, the heat of the exhaust gas that has passed through the first catalyst 34 can raise the temperature of the second catalyst 35 at an early stage following the first catalyst 34 from the start of the engine 2. As a result, the first catalyst 34 is activated earlier than before from the start of the engine 2, and the second catalyst 35 is also activated earlier than before, so that the purification efficiency of the exhaust gas is improved earlier. be able to.

第1触媒34の熱容量が、20J/Kを超える場合には、第1触媒34を設けない場合よりも、エンジン2の始動時から第2触媒35が活性化するまでの時間が長くなる。なお、製造上の観点から、第1触媒34の熱容量は、3J/K以上であることが好ましい。 When the heat capacity of the first catalyst 34 exceeds 20 J / K, the time from the start of the engine 2 to the activation of the second catalyst 35 becomes longer than when the first catalyst 34 is not provided. From the viewpoint of manufacturing, the heat capacity of the first catalyst 34 is preferably 3 J / K or more.

さらに、第1触媒34の熱容量は、25℃の温度環境下で20J/K以下であるので、第1触媒34の大きさは、従来の一般的な触媒よりもかなり小さい。このため、第1触媒34を配置するためのスペースを新たに設けること無く、第1触媒34を簡単に配置することができる。 Further, since the heat capacity of the first catalyst 34 is 20 J / K or less in a temperature environment of 25 ° C., the size of the first catalyst 34 is considerably smaller than that of a conventional general catalyst. Therefore, the first catalyst 34 can be easily arranged without newly providing a space for arranging the first catalyst 34.

特に、本実施形態では、第2触媒35は、これまでの触媒の如く、第1触媒コンバータ30のハウジング33の胴体部33bに配置され、第1触媒34は、入側コーン部33a内に配置されている。これにより、排気管に第1触媒34を配置する場合に比べて、大きな径で、かつ、排ガスの流路に沿った長さtが短い第1触媒34を配置することができる。このような結果、第1触媒34を通過する排ガスの圧損を低減することができる。 In particular, in the present embodiment, the second catalyst 35 is arranged in the body portion 33b of the housing 33 of the first catalyst converter 30, and the first catalyst 34 is arranged in the inlet side cone portion 33a, as in the case of the conventional catalysts. Has been done. As a result, the first catalyst 34 having a larger diameter and a shorter length t along the flow path of the exhaust gas can be arranged as compared with the case where the first catalyst 34 is arranged in the exhaust pipe. As a result, the pressure loss of the exhaust gas passing through the first catalyst 34 can be reduced.

これに加えて、第1触媒34を通過することにより、排ガスは第2触媒35の上流側で整流化されるため、第2触媒35に向かう排ガスの速度勾配を緩やかにすることができ、その排ガスの速度分布を平滑にすることができる。この結果、図2に示す第2触媒35の中央部分35aと外周部分35bとを通過する排ガスの速度がより均一に近づくので、第2触媒35の浄化効率を高めることができる。 In addition to this, by passing through the first catalyst 34, the exhaust gas is rectified on the upstream side of the second catalyst 35, so that the velocity gradient of the exhaust gas toward the second catalyst 35 can be made gentle. The velocity distribution of exhaust gas can be smoothed. As a result, the speed of the exhaust gas passing through the central portion 35a and the outer peripheral portion 35b of the second catalyst 35 shown in FIG. 2 approaches more uniformly, so that the purification efficiency of the second catalyst 35 can be improved.

上述したように、第1触媒34の担体34’は、金属材料からなる。これにより、金属製のハウジング33の入側コーン部33aに第1触媒34を配置する際には、入側コーン部33aと、第1触媒34の担体34’とを溶接により簡単に接合することができる。 As described above, the carrier 34'of the first catalyst 34 is made of a metal material. As a result, when arranging the first catalyst 34 on the inlet cone portion 33a of the metal housing 33, the inlet cone portion 33a and the carrier 34'of the first catalyst 34 can be easily joined by welding. Can be done.

本実施形態では、排ガス浄化装置3の第1触媒コンバータ30は、第1触媒34に対して、排ガスの上流側から第1触媒34にマイクロ波を発振(照射)することにより、第1触媒34をマイクロ波加熱する加熱装置(マイクロ波発振器)31をさらに備えている。なお、本実施形態では、排ガスの下流側から第1触媒34にマイクロ波を照射してもよい。さらに、本実施形態では、図示の如く、加熱装置31のマイクロ波の照射方向は、第1触媒34の円板状の軸心に対して傾斜しているが、第1触媒34が、熱容量が小さい(すなわち)小型の担体であるため、この傾斜による加熱の影響はほとんどない。照射されるマイクロ波の条件は、出力500〜5000W、周波数900MHz〜5.8GHzの範囲であることが好ましい。 In the present embodiment, the first catalyst converter 30 of the exhaust gas purification device 3 oscillates (irradiates) the first catalyst 34 with microwaves from the upstream side of the exhaust gas to the first catalyst 34, thereby causing the first catalyst 34. A heating device (microwave oscillator) 31 for microwave heating is further provided. In this embodiment, the first catalyst 34 may be irradiated with microwaves from the downstream side of the exhaust gas. Further, in the present embodiment, as shown in the drawing, the irradiation direction of the microwave of the heating device 31 is inclined with respect to the disk-shaped axis of the first catalyst 34, but the first catalyst 34 has a heat capacity. Since it is a small (ie) small carrier, there is almost no effect of heating due to this inclination. The conditions of the microwave to be irradiated are preferably in the range of an output of 500 to 5000 W and a frequency of 900 MHz to 5.8 GHz.

本実施形態によれば、加熱装置31により、排ガスの上流側から第1触媒34にマイクロ波を照射して、第1触媒34の担体34’をマイクロ波で加熱することができる。これに加えて、第1触媒34の複数のセルには、担体34’の金属材料よりも、透磁性の高い粉末が配置されている。担体34’の金属材料よりも透磁性の高い粉末(材料)は、担体の金属材料よりもマイクロ波の吸収率が高い。 According to the present embodiment, the heating device 31 can irradiate the first catalyst 34 with microwaves from the upstream side of the exhaust gas to heat the carrier 34'of the first catalyst 34 with microwaves. In addition to this, powders having a higher magnetic permeability than the metal material of the carrier 34'are arranged in the plurality of cells of the first catalyst 34. A powder (material) having a higher magnetic permeability than the metal material of the carrier 34'has a higher microwave absorption rate than the metal material of the carrier.

このような粉末を、複数のセルに配置することにより、第1触媒34の内部をマイクロ波で効率的に加熱することができるため、第1触媒34をより短時間で昇温することができる。このような結果、エンジン始動時から第2触媒35を早期に昇温させ、排ガスの浄化効率をこれまでよりも早期に高めることができる。 By arranging such powder in a plurality of cells, the inside of the first catalyst 34 can be efficiently heated by microwaves, so that the temperature of the first catalyst 34 can be raised in a shorter time. .. As a result, the temperature of the second catalyst 35 can be raised earlier than before when the engine is started, and the purification efficiency of the exhaust gas can be improved earlier than before.

このようにして、第1触媒34と、第1触媒34からの排ガスが通過する第2触媒35を設けた場合、熱容量が小さい第1触媒34で、その金属触媒を早期に活性化することができる。これに加えて、第1触媒34の担体34’をマイクロ波で加熱するので、エンジン始動時から第2触媒35を早期に昇温させ、排ガスの浄化効率をこれまでよりも早期に高めることができる。 In this way, when the first catalyst 34 and the second catalyst 35 through which the exhaust gas from the first catalyst 34 passes are provided, the metal catalyst can be activated at an early stage by the first catalyst 34 having a small heat capacity. it can. In addition to this, since the carrier 34'of the first catalyst 34 is heated by microwaves, the temperature of the second catalyst 35 can be raised earlier than before from the start of the engine, and the purification efficiency of the exhaust gas can be improved earlier than before. it can.

さらに、第1触媒34の金属触媒が、第2触媒35の上流側で、排ガスのCOおよびHC等に先に反応するため、その下流側の第2触媒35の金属触媒の劣化を抑えることができる。 Further, since the metal catalyst of the first catalyst 34 reacts first with CO and HC of the exhaust gas on the upstream side of the second catalyst 35, deterioration of the metal catalyst of the second catalyst 35 on the downstream side thereof can be suppressed. it can.

以下に、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.

<実施例1>
以下に示すようにして、図2に示す第1触媒コンバータを作製した。まず、第1触媒の担体に付与する高透磁率粉末(以下、「マイクロ波吸収材」という)として、NiFe粉末を用いた。NiFe粉末と3質量%のAlゾル粉末を混合し、水を滴下しながら乳鉢で混練し粘土状に調製した充填材を準備した。NiFe粉末のかさ密度は、5.1g/cmであった。Alゾル粉末は、第1触媒の担体のセルの壁面にNiFe粉末を接着させるために添加された粉末である。
<Example 1>
The first catalytic converter shown in FIG. 2 was produced as shown below. First, NiFe 2 O 4 powder was used as a high magnetic permeability powder (hereinafter referred to as “microwave absorber”) to be applied to the carrier of the first catalyst. NiFe 2 O 4 powder and 3% by mass Al 2 O 3 sol powder were mixed and kneaded in a mortar while dropping water to prepare a clay-like filler. The bulk density of the NiFe 2 O 4 powder was 5.1 g / cm 3 . The Al 2 O 3 sol powder is a powder added to adhere the NiFe 2 O 4 powder to the wall surface of the cell of the carrier of the first catalyst.

次に、担体(メタル基材)として、図3に示す形状の担体を準備した。具体的には、第1触媒の担体は、外径75mm、内径24mm、厚さ25mmの円板状のステンレス鋼からなる担体(メタル担体)であり、リング状の金属枠体の厚さは、1.0mmであり、波状の金属帯体および板状の金属帯体の厚さは、50μmであり、セル数は、400個であった。 Next, as a carrier (metal base material), a carrier having the shape shown in FIG. 3 was prepared. Specifically, the carrier of the first catalyst is a carrier (metal carrier) made of disc-shaped stainless steel having an outer diameter of 75 mm, an inner diameter of 24 mm, and a thickness of 25 mm, and the thickness of the ring-shaped metal frame is It was 1.0 mm, the thickness of the wavy metal strip and the plate-shaped metal strip was 50 μm, and the number of cells was 400.

次に、最外周3セル分の厚さの周方向セル群と、約3mm幅の径方向セル群との各セルに、充填材が埋まるように、粘度状の充填材を押し込み、120℃で乾燥した後、500℃、2時間、大気中で熱処理した。結果、第1触媒の担体に、5.8gのNiFe粉末が充填された。 Next, the viscous filler is pushed into each cell of the circumferential cell group having a thickness of 3 cells on the outermost circumference and the radial cell group having a width of about 3 mm so that the filler is filled, and at 120 ° C. After drying, it was heat-treated in the air at 500 ° C. for 2 hours. As a result, the carrier of the first catalyst was filled with 5.8 g of NiFe 2 O 4 powder.

なお、以下の表1に示す割合となるように、上述したマイクロ波吸収材と、金属触媒との混合物(35質量%)に分散媒を混合したスラリーを準備し、充填材を充填する前後の担体にコートし、120℃で乾燥した後、大気中で、500℃、2時間の熱処理条件で、熱処理を行った。これにより、第1触媒の担体に、6.4gのNiFe粉末が充填され、NiFe粉末の充填材が充填されたセルは、担体の断面積に対して20%であった。 Before and after filling the filler, prepare a slurry in which the dispersion medium is mixed with the mixture (35% by mass) of the above-mentioned microwave absorber and the metal catalyst so as to have the ratio shown in Table 1 below. The carrier was coated, dried at 120 ° C., and then heat-treated in the air under heat treatment conditions of 500 ° C. for 2 hours. As a result, the carrier of the first catalyst was filled with 6.4 g of NiFe 2 O 4 powder, and the cell filled with the filler of NiFe 2 O 4 powder was 20% of the cross section of the carrier. ..

<実施例2>
実施例1と同様にして第1触媒を作製した。実施例1と相違する点は、第1触媒の担体に付与するマイクロ波吸収材として、パーマロイ粉末を用いた点である。パーマロイ粉末のかさ密度は、8.7g/cmであった。充填材としてセルに充填されたパーマロイ粉末を、15.8gにし、金属触媒とともにコート材により担体に付着したパーマロイ粉末の総量を16.4gにした。
<Example 2>
A first catalyst was prepared in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that permalloy powder is used as the microwave absorber applied to the carrier of the first catalyst. The bulk density of the permalloy powder was 8.7 g / cm 3 . The amount of permalloy powder filled in the cell as a filler was 15.8 g, and the total amount of permalloy powder adhering to the carrier by the coating material together with the metal catalyst was 16.4 g.

<実施例3>
実施例1と同様にして第1触媒を作製した(図4参照)。実施例1と相違する点は、第1触媒の担体に付与するマイクロ波吸収材として、センダスト粉末を用いた点である。センダスト粉末のかさ密度は、6.9g/cmであった。充填材としてセルに充填されたセンダスト粉末を12.8gにし、金属触媒とともにコート材により担体に付着したセンダスト粉末を合わせて、センダスト粉末の総量を13.4gにした。
<Example 3>
A first catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 (see FIG. 4). The difference from Example 1 is that sendust powder is used as the microwave absorber applied to the carrier of the first catalyst. The bulk density of the sendust powder was 6.9 g / cm 3 . The amount of sendust powder filled in the cell as a filler was 12.8 g, and the total amount of sendust powder was adjusted to 13.4 g by combining the metal catalyst and the sendust powder adhering to the carrier with the coating material.

<実施例4>
実施例1と同様にして第1触媒を作製した。実施例1と相違する点は、充填材としてセルに充填したNiFe粉末を4.4gにし、さらに、金属触媒とともにコート材により担体に付着したNiFe粉末を合わせて、NiFe粉末の総量を5.0gにした点である。
<Example 4>
A first catalyst was prepared in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that the amount of NiFe 2 O 4 powder filled in the cell as a filler is 4.4 g, and the NiFe 2 O 4 powder adhered to the carrier by the coating material is further combined with the metal catalyst to add NiFe 2 the total amount of O 4 powder lies in that the 5.0 g.

<比較例1>
実施例1と同様にして第1触媒を作製した。実施例1と相違する点は、充填材を用いず、以下の表2に示すコート材を用い、コート材にも、マイクロ波吸収材を添加しなかった点である。
<Comparative example 1>
A first catalyst was prepared in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that the filler was not used, the coating material shown in Table 2 below was used, and the microwave absorber was not added to the coating material.

<比較例2>
実施例1と同様にして第1触媒を作製した。実施例1と相違する点は、第1触媒の担体に付与するマイクロ波吸収材の代わりに、SiC粉末を用いた点である。SiC粉末のかさ密度は、3.2g/cmであった。充填材としてセルに充填されたSiC粉末を、0.8gにし、金属触媒とともにコート材により担体に付着したSiC粉末の総量を1.4gにした。
<Comparative example 2>
A first catalyst was prepared in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that SiC powder is used instead of the microwave absorber applied to the carrier of the first catalyst. The bulk density of the SiC powder was 3.2 g / cm 3 . The amount of SiC powder filled in the cell as a filler was 0.8 g, and the total amount of SiC powder adhering to the carrier by the coating material together with the metal catalyst was 1.4 g.

<比較例3>
実施例1と同様にして第1触媒を作製した。実施例1と相違する点は、第1触媒の担体に付与するマイクロ波吸収材の代わりに、SiC粉末を用いた点である。SiC粉末のかさ密度は、3.2g/cmであった。充填材としてセルに充填されたSiC粉末を、0.8gにし、金属触媒とともにコート材により担体に付着したSiC粉末の総量を3.5gにした。
<Comparative example 3>
A first catalyst was prepared in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that SiC powder is used instead of the microwave absorber applied to the carrier of the first catalyst. The bulk density of the SiC powder was 3.2 g / cm 3 . The amount of SiC powder filled in the cell as a filler was 0.8 g, and the total amount of SiC powder adhering to the carrier by the coating material together with the metal catalyst was adjusted to 3.5 g.

実施例1〜4および比較例1〜3の第1触媒に対して、500W、2.45GHz、10秒間の条件で、マイクロ波を照射し、その照射前後の温度を、非接触型温度計で測定した。なお、これらの熱容量も合わせて測定した。その結果を表3および図5に示す。 The first catalysts of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 were irradiated with microwaves under the conditions of 500 W, 2.45 GHz, and 10 seconds, and the temperature before and after the irradiation was measured with a non-contact thermometer. It was measured. In addition, these heat capacities were also measured. The results are shown in Table 3 and FIG.

表3および図5の結果から、マイクロ波吸収材を充填した実施例1〜4の第1触媒は、比較例1〜3のものに比べて、マイクロ波の照射による昇温が大きかった。特に、実施例2および実施例3の如く、センダストおよびパーマロイを用いた場合には、その材料の性質上、NiFe、SiCに比べてかさ密度が大きいため、より多くの粉末をセルに充填することが可能になると考えられる。とくに、センダストの場合には、マイクロ波の吸収率が高いため、実施例3の第1触媒の昇温温度は高かったと言える。この結果から、マイクロ波の吸収率が高い材料(高透磁率の材料)としては、センダストのように、鉄−珪素−アルミニウム合金粉末(鉄を基地とした珪素およびアルミニウムが添加された合金)粉末が好ましいと考えられる。 From the results of Table 3 and FIG. 5, the temperature rise of the first catalysts of Examples 1 to 4 filled with the microwave absorber was larger than those of Comparative Examples 1 to 3 due to the irradiation of microwaves. In particular, when Sendust and Permalloy are used as in Examples 2 and 3, the bulk density is higher than that of NiFe 2 O 4 and SiC due to the nature of the materials, so that more powder can be added to the cell. It will be possible to fill. In particular, in the case of sendust, since the absorption rate of microwaves is high, it can be said that the temperature rise temperature of the first catalyst of Example 3 was high. From this result, iron-silicon-aluminum alloy powder (iron-based alloy with silicon and aluminum added) powder, such as Sendust, is a material with high microwave absorption (material with high magnetic permeability). Is considered preferable.

次に、第2触媒として、直径103mmのコージライトからなるセラミックス製の担体を準備し、これに、表4に示す組成のスラリーを100gコートし、120℃で乾燥した後、大気中で、500℃、2時間の熱処理条件で、熱処理を行った。 Next, as a second catalyst, a ceramic carrier made of cordylite having a diameter of 103 mm was prepared, coated with 100 g of a slurry having the composition shown in Table 4, dried at 120 ° C., and then 500 in the air. The heat treatment was performed under the heat treatment conditions of ℃ for 2 hours.

次に、ハウジングの入側コーン部に、実施例1に係る第1触媒を溶接し、その後、胴体部を入側コーン部に溶接した後、胴体部に第2触媒をアロンセラミックス(登録商標)で固定した。最後に、胴体部に、出側コーン部を溶接した。これにより、実施例1に係る第1触媒コンバータを得た。 Next, the first catalyst according to the first embodiment is welded to the inlet cone portion of the housing, and then the body portion is welded to the inlet cone portion, and then the second catalyst is attached to the body portion of Aron Ceramics (registered trademark). Fixed with. Finally, the protruding cone part was welded to the body part. As a result, the first catalytic converter according to Example 1 was obtained.

第1触媒と第2触媒の間から第2触媒に向けて、500W、2.45GHz、10秒間の条件マイクロ波を照射して第2触媒を加熱した。第1触媒のマイクロ波照射前後の温度差を測定すると、15℃昇温した。第2触媒で吸収できなかったマイクロ波が第1触媒で吸収され、第1触媒が加熱されること確認できた。 The second catalyst was heated by irradiating the second catalyst from between the first catalyst and the second catalyst with conditioned microwaves of 500 W, 2.45 GHz, and 10 seconds. When the temperature difference before and after the microwave irradiation of the first catalyst was measured, the temperature was raised by 15 ° C. It was confirmed that the microwaves that could not be absorbed by the second catalyst were absorbed by the first catalyst and the first catalyst was heated.

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。 Although one embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various types are described within the scope of the claims without departing from the spirit of the present invention. It is possible to make design changes.

本実施形態では、第1触媒に向けてマイクロ波を照射したが、たとえば、第1触媒と第2触媒との間にマイクロ波で加熱する加熱装置を配置し、第2触媒にマイクロ波を向けて、第2触媒から散逸したマイクロ波で、第1触媒を加熱してもよい。 In the present embodiment, the microwave is irradiated toward the first catalyst. For example, a heating device for heating with the microwave is arranged between the first catalyst and the second catalyst, and the microwave is directed at the second catalyst. The first catalyst may be heated by microwaves dissipated from the second catalyst.

2:エンジン、29:排気マニホールド、3:排ガス浄化装置、30:第1触媒コンバータ(触媒コンバータ)、31:加熱装置、32:排ガス浄化触媒、33:ハウジング、33a:入側コーン部、33b:胴体部、33c:出側コーン部、34,34A,34B:第1触媒、34f:周方向セル群、34g:径方向セル群、35:第2触媒 2: Engine, 29: Exhaust gas manifold, 3: Exhaust gas purification device, 30: First catalyst converter (catalyst converter), 31: Heating device, 32: Exhaust gas purification catalyst, 33: Housing, 33a: Input side cone, 33b: Body part, 33c: Exhaust side cone part, 34,34A, 34B: First catalyst, 34f: Circumferential cell group, 34g: Radial cell group, 35: Second catalyst

Claims (1)

排気マニホールドからの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒を備えた排ガス浄化装置であって、
前記排ガス浄化触媒は、前記排気マニホールドからの排ガスを浄化する第1触媒と、前記第1触媒を通過した前記排ガスを浄化する第2触媒とを備えており、
前記第1触媒の熱容量は、前記第2触媒の熱容量よりも小さく、
前記第1触媒は、金属材料からなる担体に形成された複数のセルの壁面に、排ガスを浄化する金属触媒が担持されたものであり、
前記排ガス浄化装置は、前記第1触媒をマイクロ波で加熱する加熱装置を備え、
前記第1触媒には、前記複数のセルに、前記担体の金属材料よりも、透磁性の高い粉末が配置されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
An exhaust gas purification device equipped with an exhaust gas purification catalyst that purifies the exhaust gas from the exhaust manifold.
The exhaust gas purification catalyst includes a first catalyst that purifies the exhaust gas from the exhaust manifold and a second catalyst that purifies the exhaust gas that has passed through the first catalyst.
The heat capacity of the first catalyst is smaller than the heat capacity of the second catalyst.
The first catalyst is a catalyst in which a metal catalyst for purifying exhaust gas is supported on the wall surfaces of a plurality of cells formed on a carrier made of a metal material.
The exhaust gas purification device includes a heating device that heats the first catalyst with microwaves.
An exhaust gas purification device characterized in that powder having a higher magnetic permeability than the metal material of the carrier is arranged in the plurality of cells of the first catalyst.
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