JP5390438B2 - ハニカム触媒体 - Google Patents
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Description
図1は、本発明のハニカム触媒体の一実施形態を模式的に示す斜視図であり、図2は、本発明のハニカム触媒体の一実施形態の中心軸に平行な断面を示す模式図である。そして、図3は、本発明のハニカム触媒体の一実施形態の一方の端面の一部を拡大して模式的に示す平面図である。図2に示すように、本発明のハニカム触媒体100は、一方の端面2から他方の端面3まで貫通し流体の流路となる複数のセル4を区画形成する多孔質の隔壁5と最外周に位置する外周壁7とを有するハニカム基材6と、複数のセル4のうちの一部のセル4を目封止するように配設された目封止部8と、ハニカム基材6の隔壁5に担持された触媒と、を備えている。そして、複数のセル4は、隔壁5及び外周壁7によって区画形成されている最外周セル14を含み、最外周セル14のうち、最外周セル14以外のセル4の水力直径に対してその水力直径の比率が5〜75%であるセルは、目封止部8が配設されていない貫通セル(貫通孔)である。
ハニカム基材6は、一方の端面2から他方の端面3まで貫通し流体の流路となる複数のセル4を区画形成する多孔質の隔壁5と最外周に位置する外周壁7とを有するハニカム形状のものである。
ハニカム触媒体100が備える目封止部8の材質(セラミック原料)は、ハニカム基材6における隔壁5の材質と同じ材質とすることが好ましい。これにより、焼成時に、目封止部8が隔壁5と強固に結合するようになる。
上述したように、ハニカム基材6の隔壁5には、触媒が担持されている。この触媒によって、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)を浄化することができる。
本発明のハニカム触媒体の一実施形態は、例えば、以下のようにして作製することができる。まず、成形原料を混練して坏土とする。次に、得られた坏土をハニカム形状に押出成形して複数のセルが形成されたハニカム成形体を得る。次に、得られたハニカム成形体の一方の端面における所定のセルの開口部を目封止材で目封止した後、他方の端面における残余のセルの開口部を目封止材で目封止する。その後、焼成することによって、一方の端面における所定のセルの開口部及び他方の端面における残余のセルの開口部が目封止されて目封止部が配設された目封止ハニカム焼成体を得る。次に、得られた目封止ハニカム焼成体の一方の端面側の端部を触媒スラリーに浸漬させ、他方の端面側から吸引することによって隔壁に触媒を塗工する(触媒を担持させる)。その後、焼成することによってハニカム触媒体を作製することができる。
まず、コージェライト化原料として、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用し、コージェライト化原料100質量部に、造孔材を13質量部、分散媒を35質量部、有機バインダを6質量部、分散剤を0.5質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。分散媒として水を使用し、造孔材としては平均粒子径1〜10μmのコークスを使用し、有機バインダとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。
得られた排気ガス浄化装置を、排気量2.0リットルの直噴式ガソリンエンジンを搭載した乗用車の排気系に装着する。その後、シャシダイナモによる車両試験として、欧州規制運転モードの運転条件にて運転した際における排気ガス中の、一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物の排出量(エミッション)を測定して排出値(エミッション値)を得る。得られたエミッション値を、欧州Euro5規制値と比較して、全ての成分(一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物)のエミッションが規制値を下回った場合を合格「A」とし、規制値を下回らなかった場合を不合格「B」とする。なお、本評価を、表2中、「浄化率(CO,HC,NOX)」と示す。
排気量2.0リットルの直噴式ガソリンエンジンを搭載した乗用車の排気系に、得られた排気ガス浄化装置を装着する。その後、シャシダイナモによる車両試験として、欧州規制運転モードの運転条件にて運転した際における排気ガス中のPMの排出個数を、欧州Euro6規制案に沿った方法で測定する。なお、上記PMの排出個数が6×1011個/km以下の場合は、欧州Euro6規制案の条件を満たしている。なお、本評価を、表2中、「PM排出(個/km)」と示す。そして、規制値を満たしている場合(PMの排出個数が6×1011個/km以下の場合)を合格「A」とし、規制値を満たしていない場合(PMの排出個数が6×1011個/km超である場合)を不合格「B」とする。
次の方法により、耐久性を測定する。まず、ススを含む500℃のガスをハニカム触媒体に通過させて、ハニカム触媒体内にススを2g/L堆積させ、その後、ハニカム触媒体を通過させるガスの温度を800℃に上昇させる。この操作を1サイクルとして100サイクル繰り返した後、ハニカム触媒体におけるクラックの有無を観察する。そして、クラックの発生が観察されない場合は、合格「A」とし、クラックの発生が観察された場合は、不合格「B」とする。なお、本評価を、表2中、「繰り返し再生耐久」と示す。
排気量2.0リットルの直噴式ガソリンエンジンの台上試験において、まず、排気系に、セル密度93セル/cm2,隔壁の厚さ(リブ厚)0.076mm,直径105.7mm,長手方向の長さ114mmのフロースルー型のハニカム構造体を装着する。そのときのエンジンフルロード運転時の圧力損失を測定し、これを基準値とする。一方、得られた排気ガス浄化装置を排気系に装着した後、上記同様のエンジンフルロード条件における圧力損失を測定する。その後、上記基準値に対して、圧力損失の増加量が10kPa未満である場合を合格「A」とし、圧力損失の増加量が10kPa以上である場合を不合格「B」とした。なお、本評価を、表2中、「圧損」と示す。
上記[浄化率]、[PM個数エミッション]、[耐久性]、[圧力損失]の各評価のうち、全ての評価が合格「A」であるときには「A」とし、1つでも不合格「B」の評価があるとき、不合格「B」とする。
表1に示す、直径、長さ、L/D、セル密度、リブ厚、気孔率、セル開口率、完全セルの水力直径、貫通セルの水力直径の最大値、貫通セルの断面内面積比、細孔径、触媒担持量、及び貴金属量としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜11、比較例1〜3の各ハニカム触媒体を作製した。その後、実施例1の場合と同様に、上記方法で[浄化率]、[PM個数エミッション]、[耐久性]、[圧力損失]、及び「総合判断」を評価した。結果を表2に示す。
Claims (4)
- 一方の端面から他方の端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と最外周に位置する外周壁とを有するハニカム基材と、
前記複数のセルのうちの一部のセルを目封止するように配設された目封止部と、
前記ハニカム基材の前記隔壁に担持された触媒と、を備え、
前記複数のセルは、前記隔壁及び前記外周壁によって区画形成されている最外周部セルを含み、
前記最外周部セルは、前記目封止部が配設されていないセルである貫通セルを含み、前記貫通セルは、前記最外周セル以外のセルの水力直径に対してその水力直径の比率が5〜75%であり、
前記貫通セル以外のセルには、前記目封止部が配設されているハニカム触媒体。 - 前記ハニカム基材の中心軸に直交する断面の面積に対する、前記断面における前記貫通セルの開口部の総面積の比率が、0.1〜1.5%である請求項1に記載のハニカム触媒体。
- 前記触媒の単位体積当りの担持量が、10〜60g/Lである請求項1または2に記載のハニカム触媒体。
- 前記ハニカム基材は、前記隔壁の厚さが100〜460μmであり、セル密度が31〜56個/cm2であり、前記隔壁の気孔率が35〜65%であり、前記隔壁の平均細孔径が5〜50μmである請求項1〜3のいずれか一項に記載のハニカム触媒体。
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