【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea]
［産業上の利用分野］
本考案は、自動車排気ガス中のHC，CO，
NOx等の有害物質の除去性能を高めた自動車排
気ガス浄化用モノリス触媒に関する。
［従来の技術］
近年、軽量性、高暖機性、低背圧性等のメリツ
トにより、モノリス触媒の利用が拡大している。
また、自動車排気ガス中に含まれる鉛、リンなど
の被毒物質に対しても、ペレツト触媒では、これ
ら被毒物質がほぼ均一に付着し被毒されるのに対
して、モノリス触媒では排気ガスの入口部に被毒
が集中しそれより下流側の部分は、付着が極めて
少ないため、全体としてはモノリス触媒の方がペ
レツト触媒より被毒に対して有利である（化学技
術誌MoL昭和56年11月号32頁の表４）。この鉛、
リンによる被毒に対する耐久性を高めることは、
自動車用触媒の開発において極めて重要なことで
ある。
特に、現在有鉛ガソリンが使われている欧州で
の排気ガス規制強化の対応策として考えられてい
る鉛に対して強い触媒の開発においては、耐被毒
性の向上が最重要課題である。また、米国市場な
どでは間違つて有鉛ガソリンが使用されることが
あるため（いわゆるミスフユーエリング）、耐被
毒性を高めることが要求されている。
このような要望に対し、先に本出願人により、
モノリス触媒の上流側で下流側よりも被毒物質の
付着量を増大せしめ、浄化性能を高めた触媒構造
が提案されている（特開昭58−3626号）。
［考案が解決しようとする課題］
上記提案によりモノリス触媒の耐被毒性は高め
られたが、とくにミスフユーエリング等のよう
に、一時的に大量の被毒物質にさらされる場合等
に対しては、従来のモノリス触媒では入口部で完
全にとらえることができず、下流側にも付着して
触媒の性能を低下させるおそれがある。
そこで、本考案は、このような場合でも入口部
だけで確実に被毒物質をとらえるようにし、モノ
リス触媒の耐被毒性を大幅に高めることを目的と
する。
［問題点を解決するための手段］
この目的を達成するために、本考案の自動車排
気ガス浄化用モノリス触媒においては、多数のセ
ルを有するモノリス触媒の排気ガス入口側端面よ
り軸方向に軸長の1/4の範囲内のみの全てのセル
壁に多数の通気孔が設けられている。そして、通
気孔の設けられる部分には、アルミナ等の触媒担
持層成分だけが設けられており、その分それより
下流側には貴金属等の触媒成分が多く担持されて
いる。
［作用］
このようなモノリス触媒においては、モノリス
触媒入口部では、通気孔によつて排気ガスと触媒
担持層との接触面積が大巾に増大される。しか
も、入口部は前述の如く下流側に比べ被毒物質が
多量に付着されるのであるから、接触面積の増大
によつて被毒物質は入口部で確実にとらえられ
る。また、通気孔を設ける部分を排気ガス入口側
端面より軸長の1/4の範囲内としたから、触媒の
耐熱衝撃性を高く維持することができる。
［実施例］
以下に、本考案の自動車排気ガス浄化用モノリ
ス触媒の望ましい実施例を図面を参照して説明す
る。
図は、本考案の一実施例に係るモノリス触媒を
示している。モノリス触媒１は、軸方向（Ｘ−Ｘ
方向）に延びる多数のセル２を有している。モノ
リス触媒１の排気ガス入口側端面３より軸方向の
長さｍに相当する部分には、セル壁４に多数の通
気孔５が設けられている。この長さｍは、モノリ
ス触媒１の軸長ｌの1/4以下である。この通気孔
５を有する部分は、触媒を担持せずに、アルミナ
等の、触媒担持層６だけが施され、触媒担持層６
を形成した後も通気孔５が閉塞しないようになつ
ている。この触媒担持層６は、下流側に比べ厚く
なるように形成されている。この部分より下流側
には、貴金属等の触媒層７が担持されている。こ
の触媒７は、上流側に担持させなかつた分、下流
側に多く担持させることが望ましい。
つぎに、上記のような構造のモノリス触媒を、
実際に製作し、従来の構造のものと比較した。
［実施例］モノリス担体（直径：10.7cm、長さ
ｌ：120cm、セル数：300セル／in2）で、上記の
ような通気孔５を有する部分の長さｍが30cmのも
のをつくる。かつこのｎの部分には、活性アルミ
ナを他の部分の２倍の厚さになるようコーテイン
グした。このようなモノリス担体に、ｍの部分を
除いて白金1.5ｇを担持した。
［比較例］モノリス担体（実施例と同じサイ
ズ）に活性アルミナを通常の方法でコーテイング
し、白金1.5ｇをモノリス担体全域に担持した。
（勿論通気孔５はない。）これら［実施例］と［比
較例］の触媒をコンバータ容器に収納し車両に取
付けた。そして、この車両のガソリンタンクに40
の有鉛ガソリン（Pb：0.013ｇ／）を入れ、
こ40分だけの触媒促進被毒劣化走行を実施し
た。こうして得た耐久触媒をエンジンベンチテス
トにより浄化性能を比較した。350℃における浄
化率の比較結果を表１に示す。
[Industrial Application Field] This invention is applicable to HC, CO, and
This article relates to a monolithic catalyst for purifying automobile exhaust gas that has improved performance in removing harmful substances such as NOx. [Prior Art] In recent years, the use of monolithic catalysts has been expanding due to their advantages such as light weight, high warm-up performance, and low back pressure.
In addition, with regard to poisonous substances such as lead and phosphorus contained in automobile exhaust gas, with pellet catalysts, these poisonous substances adhere almost uniformly and are poisoned, whereas with monolithic catalysts, the exhaust gases are poisoned. Poisoning is concentrated at the inlet of the catalyst, and there is very little adhesion in the downstream parts, so overall monolithic catalysts are more advantageous in terms of poisoning than pellet catalysts (Chemical Technology Journal MoL 1982). Table 4 on page 32 of the November issue). This lead,
Increasing resistance to phosphorus poisoning is
This is extremely important in the development of automotive catalysts. In particular, improving toxicity resistance is the most important issue in the development of catalysts that are resistant to lead, which is being considered as a response to stricter exhaust gas regulations in Europe, where leaded gasoline is currently used. Furthermore, in the US market, etc., leaded gasoline is sometimes used by mistake (so-called misfueling), so there is a need for improved poison resistance. In response to such a request, the applicant first made the following request:
A catalyst structure has been proposed in which the amount of poisonous substances adhering to the upstream side of the monolithic catalyst is greater than that on the downstream side, thereby improving purification performance (Japanese Patent Laid-Open No. 58-3626). [Problem to be solved by the invention] The above proposal has improved the poisoning resistance of the monolith catalyst, but it is particularly difficult to deal with cases where it is temporarily exposed to a large amount of poisonous substances, such as in cases of misfuelling. In conventional monolithic catalysts, these cannot be completely captured at the inlet, and there is a risk that they may also adhere to the downstream side, reducing the performance of the catalyst. Therefore, the purpose of the present invention is to ensure that poisonous substances are captured only at the inlet even in such cases, and to significantly increase the poisoning resistance of the monolithic catalyst. [Means for solving the problem] In order to achieve this object, in the monolithic catalyst for purifying automobile exhaust gas of the present invention, the axial length is set in the axial direction from the exhaust gas inlet side end face of the monolithic catalyst having a large number of cells. A large number of ventilation holes are provided in all cell walls only within 1/4 of the area. In addition, only the catalyst supporting layer component such as alumina is provided in the portion where the vent hole is provided, and a large amount of the catalyst component such as the noble metal is supported on the downstream side thereof. [Function] In such a monolith catalyst, the contact area between the exhaust gas and the catalyst support layer is greatly increased by the vent holes at the monolith catalyst inlet. Furthermore, as described above, since a larger amount of poisonous substances adhere to the inlet than the downstream side, the increased contact area ensures that the poisonous substances are captured at the inlet. Furthermore, since the portion where the vent hole is provided is within a range of 1/4 of the axial length from the end face on the exhaust gas inlet side, it is possible to maintain high thermal shock resistance of the catalyst. [Examples] Hereinafter, preferred embodiments of the monolithic catalyst for purifying automobile exhaust gas of the present invention will be described with reference to the drawings. The figure shows a monolithic catalyst according to one embodiment of the present invention. The monolithic catalyst 1 is arranged in the axial direction (X-X
It has a large number of cells 2 extending in the direction). A large number of vent holes 5 are provided in the cell wall 4 at a portion of the monolithic catalyst 1 corresponding to a length m in the axial direction from the end surface 3 on the exhaust gas inlet side. This length m is 1/4 or less of the axial length l of the monolithic catalyst 1. The portion having the ventilation holes 5 is coated with only a catalyst supporting layer 6 such as alumina without supporting a catalyst.
Even after forming the air hole 5, the vent hole 5 is not blocked. This catalyst support layer 6 is formed to be thicker than on the downstream side. A catalyst layer 7 made of noble metal or the like is supported on the downstream side of this portion. It is desirable that more of the catalyst 7 be supported on the downstream side than on the upstream side. Next, a monolithic catalyst with the above structure,
It was actually manufactured and compared with a conventional structure. [Example] A monolithic carrier (diameter: 10.7 cm, length 1: 120 cm, number of cells: 300 cells/in 2 ) with a length m of 30 cm in the portion having the ventilation holes 5 as described above is prepared. This n portion was coated with activated alumina to a thickness twice that of the other portions. 1.5 g of platinum was supported on such a monolithic carrier except for the portion m. [Comparative Example] A monolithic carrier (same size as in the example) was coated with activated alumina in a conventional manner, and 1.5 g of platinum was supported over the entire area of the monolithic carrier.
(Of course, there is no vent hole 5.) These catalysts of [Example] and [Comparative Example] were housed in a converter container and installed in a vehicle. And 40 in the gas tank of this vehicle
of leaded gasoline (Pb: 0.013g/),
We conducted a 40-minute catalyst-accelerated poisoning deterioration drive. The purification performance of the durable catalyst thus obtained was compared in an engine bench test. Table 1 shows the comparison results of purification rates at 350°C.
【表】
表から明らかなように、本考案の実施例モノリ
ス触媒の方が、HC，COの浄化性能がともに良
い。
これは本考案実施例のモノリス触媒では入口部
のセル壁４に通気孔５があいているため、排気ガ
スと活性アルミナとの接触が従来のモノリス触媒
よりより多く起こる。また実施例では、この部分
のアルミナコーテイング量が多いため、セル２の
通路がせばめられ、排気ガスが乱流となつてさら
に接触を高めている。このように排気ガスとアル
ミナとの接触がより盛んなため、排気ガス中の鉛
のアルミナへの付着がより多くなり、モノリス触
媒入口部での鉛のトラツプがほぼ完全になされ
る。従つて、下流側はほとんど鉛被毒を受けるこ
とはなく、高い浄化性能を発揮できる。
［考案の効果］
以上の実施例の結果からも明らかなように、本
考案によるときは、モノリス触媒入口部での排気
ガスと触媒担持層成分との接触が、従来のものと
比べ非常に起こりやすくなるため、排気ガス中の
被毒物質がほとんどすべてこの入口部分に付着す
るようになる。したがつて、下流側での被毒物質
の付着はほとんどなくなるため、下流側は優れた
排気ガス浄化性能を発揮することができ、被毒に
対して強い触媒とすることができるという効果が
得られる。特にミスフユーリングのように、一時
的に高濃度の被毒物が流入する場合にも、確実に
入口部でとらえることができ、優れた耐被毒性を
発揮することができる。[Table] As is clear from the table, the monolithic catalyst of the present invention has better purification performance for both HC and CO. This is because the monolithic catalyst according to the embodiment of the present invention has vent holes 5 in the cell wall 4 at the inlet, so that the exhaust gas and activated alumina come into contact more often than in the conventional monolithic catalyst. Further, in the embodiment, since the amount of alumina coating in this part is large, the passage of the cell 2 is narrowed, and the exhaust gas becomes a turbulent flow, further increasing the contact. Since the exhaust gas and alumina come into contact more frequently in this way, more lead in the exhaust gas adheres to the alumina, and lead is almost completely trapped at the monolith catalyst inlet. Therefore, the downstream side is hardly exposed to lead poisoning and can exhibit high purification performance. [Effects of the invention] As is clear from the results of the above examples, when the present invention is used, the contact between the exhaust gas and the catalyst support layer components at the monolith catalyst inlet is much more likely to occur than in the conventional case. Almost all of the poisonous substances in the exhaust gas will adhere to this inlet area. Therefore, since the adhesion of poisonous substances on the downstream side is almost eliminated, the downstream side can exhibit excellent exhaust gas purification performance and has the effect of making the catalyst resistant to poisoning. It will be done. In particular, even when a high concentration of poisonous substance temporarily flows in, such as in the case of misfuelling, it can be reliably caught at the inlet, and excellent poisoning resistance can be exhibited.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
図は本考案の一実施例に係る自動車排気ガス浄
化用モノリス触媒の縦断面図である。
１……モノリス触媒、２……セル、３……入口
側端面、４……セル壁、５……通気孔、６……触
媒担持層、７……触媒層、Ｘ−Ｘ……軸方向。
The figure is a longitudinal sectional view of a monolithic catalyst for purifying automobile exhaust gas according to an embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Monolith catalyst, 2... Cell, 3... Inlet side end surface, 4... Cell wall, 5... Vent hole, 6... Catalyst support layer, 7... Catalyst layer, X-X... Axial direction .