JPH0699076A - タンデム型メタル担体触媒 - Google Patents
タンデム型メタル担体触媒Info
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- JPH0699076A JPH0699076A JP4254997A JP25499792A JPH0699076A JP H0699076 A JPH0699076 A JP H0699076A JP 4254997 A JP4254997 A JP 4254997A JP 25499792 A JP25499792 A JP 25499792A JP H0699076 A JPH0699076 A JP H0699076A
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Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】タンデム型メタル担体触媒において、上流側の
ハニカム体にヒートスポットが形成されやすくし、始動
直後の浄化性能を向上させる。 【構成】排気ガス流の上流側のハニカム体の板厚を下流
側のハニカム体の板厚より薄くしたことを特徴とする。
上流側のハニカム体を薄肉とすることで、径方向の熱伝
導量が小さくなるため、中央部にヒートスポットが形成
されやすい。
ハニカム体にヒートスポットが形成されやすくし、始動
直後の浄化性能を向上させる。 【構成】排気ガス流の上流側のハニカム体の板厚を下流
側のハニカム体の板厚より薄くしたことを特徴とする。
上流側のハニカム体を薄肉とすることで、径方向の熱伝
導量が小さくなるため、中央部にヒートスポットが形成
されやすい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車などの排気系に装
着されるメタル担体触媒に関し、詳しくは２個以上のハ
ニカム体が排気ガス流れ方向に間隔を隔てて列設された
タンデム型のメタル担体触媒に関する。
着されるメタル担体触媒に関し、詳しくは２個以上のハ
ニカム体が排気ガス流れ方向に間隔を隔てて列設された
タンデム型のメタル担体触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば自動車エンジンからの排ガスを浄
化するための排ガス浄化触媒として、セラミック製ある
いは金属製のハニカム体に活性アルミナなどの担持層を
形成し、その担持層に白金やロジウムなどの触媒金属を
担持させたものが多く用いられている。ところが触媒金
属は、約３００℃より低い温度では触媒活性が得られな
いという現実がある。そのためエンジン始動直後などに
はハニカム体の温度が低く、排気ガスの熱により約３０
０℃以上に加熱されるまでの間は有害物質がほとんど浄
化されぬまま排出されるという問題があった。
化するための排ガス浄化触媒として、セラミック製ある
いは金属製のハニカム体に活性アルミナなどの担持層を
形成し、その担持層に白金やロジウムなどの触媒金属を
担持させたものが多く用いられている。ところが触媒金
属は、約３００℃より低い温度では触媒活性が得られな
いという現実がある。そのためエンジン始動直後などに
はハニカム体の温度が低く、排気ガスの熱により約３０
０℃以上に加熱されるまでの間は有害物質がほとんど浄
化されぬまま排出されるという問題があった。
【０００３】このような不具合を改善するために、セラ
ミックスより熱伝導率が高く昇温特性に優れた金属製の
メタル担体が主流となりつつある。また、例えば実開昭
６３−１４１６３２号公報や実開平２−８３３２０号公
報などには、排気ガス上流側には体積の小さなメタルハ
ニカム体を配置し、下流側にセラミックス製あるいはメ
タル製の熱容量の小さいハニカム体を配置したタンデム
型担体構造が開示されている。このように上流側の担体
の熱容量を小さくすることで、上流側の担体の温度を速
やかに上昇させることができる。またタンデム型とする
ことにより、低温活性の高い触媒金属を上流側の担体に
多く担持させるなど、触媒設計の自由度も向上する。
ミックスより熱伝導率が高く昇温特性に優れた金属製の
メタル担体が主流となりつつある。また、例えば実開昭
６３−１４１６３２号公報や実開平２−８３３２０号公
報などには、排気ガス上流側には体積の小さなメタルハ
ニカム体を配置し、下流側にセラミックス製あるいはメ
タル製の熱容量の小さいハニカム体を配置したタンデム
型担体構造が開示されている。このように上流側の担体
の熱容量を小さくすることで、上流側の担体の温度を速
やかに上昇させることができる。またタンデム型とする
ことにより、低温活性の高い触媒金属を上流側の担体に
多く担持させるなど、触媒設計の自由度も向上する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したタンデム型の
触媒によれば、上流側に体積の小さいハニカム体を配置
することにより昇温特性が向上し、触媒を早期に活性温
度に到達させることが可能となる。また排気ガスの流速
分布により、触媒の上流側端面近傍ではハニカム体の中
央部が外周部より高温となる。このように中央部が早期
に高温となることで、中央部にヒートスポットが生じ、
その部分が一層早く活性温度に到達して着火するという
利点がある。
触媒によれば、上流側に体積の小さいハニカム体を配置
することにより昇温特性が向上し、触媒を早期に活性温
度に到達させることが可能となる。また排気ガスの流速
分布により、触媒の上流側端面近傍ではハニカム体の中
央部が外周部より高温となる。このように中央部が早期
に高温となることで、中央部にヒートスポットが生じ、
その部分が一層早く活性温度に到達して着火するという
利点がある。
【０００５】ところが金属製のハニカム体では、熱伝導
率が高いために折角早期に加熱された中央部の熱が外周
方向に伝わって中央部の温度が低下し、温度が均一化し
てヒートスポットが生じず着火が遅れ、結果的に活性温
度となるのが遅れるという不具合があった。本発明はこ
のような事情に鑑みてなされたものであり、タンデム型
メタル担体触媒において上流側のハニカム体にヒートス
ポットが形成されやすくすることを目的とする。
率が高いために折角早期に加熱された中央部の熱が外周
方向に伝わって中央部の温度が低下し、温度が均一化し
てヒートスポットが生じず着火が遅れ、結果的に活性温
度となるのが遅れるという不具合があった。本発明はこ
のような事情に鑑みてなされたものであり、タンデム型
メタル担体触媒において上流側のハニカム体にヒートス
ポットが形成されやすくすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のタンデム型メタル担体触媒は、波板と平板を重ねて
形成されたハニカム体が排気ガスの流れ方向に間隔を隔
てて複数個配置されてなるタンデム型メタル担体触媒で
あって、排気ガス流の上流側のハニカム体の板厚を下流
側のハニカム体の板厚より薄くしたことを特徴とする。
明のタンデム型メタル担体触媒は、波板と平板を重ねて
形成されたハニカム体が排気ガスの流れ方向に間隔を隔
てて複数個配置されてなるタンデム型メタル担体触媒で
あって、排気ガス流の上流側のハニカム体の板厚を下流
側のハニカム体の板厚より薄くしたことを特徴とする。
【０００７】上流側のハニカム体の板厚は、少なくとも
下流側のハニカム体より薄ければよく、平板及び波板の
少なくとも一方が薄い場合も含む。このように板厚を薄
くすることにより熱容量が小さくなるとともに、径方向
の熱の伝導量が低下し中央部にヒートスポットができや
すくなる。なお板厚を薄くした分、触媒担持層を厚くし
ても、ハニカム通路の断面積は同一とすることができ
る。このように上流側のハニカム体の触媒担持層を厚く
すれば、担持されている触媒金属が高分散化するため触
媒金属のシンタリングを抑制することができる。
下流側のハニカム体より薄ければよく、平板及び波板の
少なくとも一方が薄い場合も含む。このように板厚を薄
くすることにより熱容量が小さくなるとともに、径方向
の熱の伝導量が低下し中央部にヒートスポットができや
すくなる。なお板厚を薄くした分、触媒担持層を厚くし
ても、ハニカム通路の断面積は同一とすることができ
る。このように上流側のハニカム体の触媒担持層を厚く
すれば、担持されている触媒金属が高分散化するため触
媒金属のシンタリングを抑制することができる。
【０００８】さらに、上記のように触媒担持層を厚くす
ることにより、上流側ハニカム体により多くの触媒金属
を担持させることができる。この場合、助触媒としての
セリア（ＣｅＯ2 ）を上流側に多く担持させることが好
ましい。セリアは酸素吸蔵能を有しているため、エンジ
ン始動直後におけるリッチ雰囲気下で酸素を放出し、触
媒反応が生じやすくなるため着火性が向上する。
ることにより、上流側ハニカム体により多くの触媒金属
を担持させることができる。この場合、助触媒としての
セリア（ＣｅＯ2 ）を上流側に多く担持させることが好
ましい。セリアは酸素吸蔵能を有しているため、エンジ
ン始動直後におけるリッチ雰囲気下で酸素を放出し、触
媒反応が生じやすくなるため着火性が向上する。
【０００９】
【作用】本発明のタンデム型メタル担体触媒では、排気
ガスは先ず上流側のハニカム体に流入する。そして排気
ガス流は中央部ほど速い流速分布をもつため、ハニカム
体は中央部が早く加熱される。しかし上流側のハニカム
体は板厚が薄いため、径方向の熱伝導量が小さくなり中
央部にヒートスポットができやすい。
ガスは先ず上流側のハニカム体に流入する。そして排気
ガス流は中央部ほど速い流速分布をもつため、ハニカム
体は中央部が早く加熱される。しかし上流側のハニカム
体は板厚が薄いため、径方向の熱伝導量が小さくなり中
央部にヒートスポットができやすい。
【００１０】したがって中央部では早期に触媒の活性温
度に到達するため、始動時などの浄化性能に優れる。
度に到達するため、始動時などの浄化性能に優れる。
【００１１】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）Ａｌ含有フェライト系合金からなる板厚４
０μｍと５０μｍの二種類の箔を用い、それぞれ平板と
波板に加工した。そして同一厚さの箔からなる平板と波
板を重ね合わせてロール状に巻回し、直径１００ｍｍの
二種類のハニカム体を形成した。ここで板厚４０μｍの
箔からなるハニカム体の長さは４０ｍｍ、板厚５０μｍ
の箔からなるハニカム体の長さは６０ｍｍである。
０μｍと５０μｍの二種類の箔を用い、それぞれ平板と
波板に加工した。そして同一厚さの箔からなる平板と波
板を重ね合わせてロール状に巻回し、直径１００ｍｍの
二種類のハニカム体を形成した。ここで板厚４０μｍの
箔からなるハニカム体の長さは４０ｍｍ、板厚５０μｍ
の箔からなるハニカム体の長さは６０ｍｍである。
【００１２】次にＳＵＳ４３０から形成された板厚１．
５ｍｍ，外径１０３ｍｍ，長さ１１０ｍｍの円筒状外筒
を用意し、上記二種類のハニカム体を同軸に挿入した。
その状態を図１に示す。薄肉のハニカム体１と厚肉のハ
ニカム体２は離間した状態で外筒３内に配置され、ハニ
カム体１とハニカム体２の間の距離は１０ｍｍである。
５ｍｍ，外径１０３ｍｍ，長さ１１０ｍｍの円筒状外筒
を用意し、上記二種類のハニカム体を同軸に挿入した。
その状態を図１に示す。薄肉のハニカム体１と厚肉のハ
ニカム体２は離間した状態で外筒３内に配置され、ハニ
カム体１とハニカム体２の間の距離は１０ｍｍである。
【００１３】その後、耐熱性のＮｉ系ロウ材を用いて、
高温高真空中でハニカム体１，２と外筒３とをロウ付け
接合し、本実施例のタンデム型メタル担体を形成した。
そして、活性アルミナ、水、バインダーが混合されたス
ラリーを用意し、ハニカム体１，２をそれぞれスラリー
中に浸漬し余分なスラリーを吹き払い、乾燥後焼成して
活性アルミナからなる触媒担持層を形成した。触媒担持
層の形成量は、ハニカム体１，２のそれぞれの容積１リ
ットル当たり１００ｇである。なお、スラリー中にセリ
アを共存させ、触媒担持層中に酸素吸蔵成分としてのセ
リアを含有させた。セリアの含有量は、ハニカム体１，
２のそれぞれの容積１リットル当たり０．２モルであ
る。
高温高真空中でハニカム体１，２と外筒３とをロウ付け
接合し、本実施例のタンデム型メタル担体を形成した。
そして、活性アルミナ、水、バインダーが混合されたス
ラリーを用意し、ハニカム体１，２をそれぞれスラリー
中に浸漬し余分なスラリーを吹き払い、乾燥後焼成して
活性アルミナからなる触媒担持層を形成した。触媒担持
層の形成量は、ハニカム体１，２のそれぞれの容積１リ
ットル当たり１００ｇである。なお、スラリー中にセリ
アを共存させ、触媒担持層中に酸素吸蔵成分としてのセ
リアを含有させた。セリアの含有量は、ハニカム体１，
２のそれぞれの容積１リットル当たり０．２モルであ
る。
【００１４】その後、ジニトロジアンミン白金水溶液と
塩化ロジウム水溶液を用い、常法により触媒担持層にＰ
ｔとＲｈを担持させた。この触媒金属の担持量は、ハニ
カム体１，２のそれぞれの容積１リットル当たりＰｔが
１．０ｇ、Ｒｈが０．２ｇである。上記したタンデム型
メタル担体触媒を、直列６気筒３０００ｃｍ3 の実機エ
ンジンの排気系に取り付けた。このとき、薄肉のハニカ
ム体１が排気ガス流の上流側に位置し、厚肉のハニカム
体２が下流側に位置するようにした。
塩化ロジウム水溶液を用い、常法により触媒担持層にＰ
ｔとＲｈを担持させた。この触媒金属の担持量は、ハニ
カム体１，２のそれぞれの容積１リットル当たりＰｔが
１．０ｇ、Ｒｈが０．２ｇである。上記したタンデム型
メタル担体触媒を、直列６気筒３０００ｃｍ3 の実機エ
ンジンの排気系に取り付けた。このとき、薄肉のハニカ
ム体１が排気ガス流の上流側に位置し、厚肉のハニカム
体２が下流側に位置するようにした。
【００１５】そしてエンジン回転数３０００ｒｐｍ、圧
力−３６０ｍｍＨｇ、Ａ／Ｆ＝１４．５の条件で、上記
タンデム型メタル担体触媒に排気ガスを連続的に通過さ
せ、８５０℃で１００時間の耐久試験を行った。その後
同じエンジンを用いて、２０００ｒｐｍ、−３６０ｍｍ
Ｈｇ、Ａ／Ｆ＝１４．５の条件で、３５０℃におけるＨ
Ｃ，ＣＯ，ＮＯｘの浄化率を測定し、結果を表１に示
す。また、完全に室温状態となっているメタル担体触媒
を用い、同じエンジンにより１０００ｒｐｍ、−３６０
ｍｍＨｇ、Ａ／Ｆ＝１４．５の排気ガスを通過させた時
の始動から２０秒後の上流側のハニカム体１中央部の温
度を測定し、結果を表１に示す。 （実施例２）上流のハニカム体１の触媒担持層の形成量
を、容積１リットル当たり２倍の２００ｇとしたこと以
外は実施例１と同様である。同様に試験を行い、結果を
表１に示す。 （実施例３）上流のハニカム体１の触媒担持層中のセリ
アの含有量を、容積１リットル当たり２倍の０．４モル
としたこと以外は実施例１と同様である。同様に試験を
行い、結果を表１に示す。 （比較例）長さを４０ｍｍとしたこと以外はハニカム体
２と同様のハニカム体を、ハニカム体１の代わりに用い
たこと以外は実施例１と同様の構成である。すなわち、
上流側のハニカム体の板厚のみが実施例１と異なり、下
流側のハニカム体２と同様の５０μｍとなっている。こ
の比較例のメタル担体触媒についても同様に試験を行
い、結果を表１に示す。
力−３６０ｍｍＨｇ、Ａ／Ｆ＝１４．５の条件で、上記
タンデム型メタル担体触媒に排気ガスを連続的に通過さ
せ、８５０℃で１００時間の耐久試験を行った。その後
同じエンジンを用いて、２０００ｒｐｍ、−３６０ｍｍ
Ｈｇ、Ａ／Ｆ＝１４．５の条件で、３５０℃におけるＨ
Ｃ，ＣＯ，ＮＯｘの浄化率を測定し、結果を表１に示
す。また、完全に室温状態となっているメタル担体触媒
を用い、同じエンジンにより１０００ｒｐｍ、−３６０
ｍｍＨｇ、Ａ／Ｆ＝１４．５の排気ガスを通過させた時
の始動から２０秒後の上流側のハニカム体１中央部の温
度を測定し、結果を表１に示す。 （実施例２）上流のハニカム体１の触媒担持層の形成量
を、容積１リットル当たり２倍の２００ｇとしたこと以
外は実施例１と同様である。同様に試験を行い、結果を
表１に示す。 （実施例３）上流のハニカム体１の触媒担持層中のセリ
アの含有量を、容積１リットル当たり２倍の０．４モル
としたこと以外は実施例１と同様である。同様に試験を
行い、結果を表１に示す。 （比較例）長さを４０ｍｍとしたこと以外はハニカム体
２と同様のハニカム体を、ハニカム体１の代わりに用い
たこと以外は実施例１と同様の構成である。すなわち、
上流側のハニカム体の板厚のみが実施例１と異なり、下
流側のハニカム体２と同様の５０μｍとなっている。こ
の比較例のメタル担体触媒についても同様に試験を行
い、結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】 （評価）実施例１と比較例の比較により、上流側のハニ
カム体１の箔厚を薄くするだけで浄化率が向上している
ことがわかる。これは、上流側のハニカム体１の中心部
の温度が早期に触媒活性温度まで上昇したことに起因し
ていることが明らかである。
カム体１の箔厚を薄くするだけで浄化率が向上している
ことがわかる。これは、上流側のハニカム体１の中心部
の温度が早期に触媒活性温度まで上昇したことに起因し
ていることが明らかである。
【００１７】また実施例１と実施例２、３との比較によ
り、上流側のハニカム体１の触媒担持層の厚さを厚くし
たり、上流側のハニカム体１の触媒担持層に含まれるセ
リア量を増大することにより、上流側のハニカム体１の
中心部の温度が一層高くなりやすく、浄化率も一層向上
していることがわかる。
り、上流側のハニカム体１の触媒担持層の厚さを厚くし
たり、上流側のハニカム体１の触媒担持層に含まれるセ
リア量を増大することにより、上流側のハニカム体１の
中心部の温度が一層高くなりやすく、浄化率も一層向上
していることがわかる。
【００１８】
【発明の効果】すなわち本発明のタンデム型メタル担体
触媒によれば、排気ガス上流側のハニカム体の板厚を薄
くすることにより径方向の熱伝導量が小さくなって熱が
伝わりにくくなり、ヒートスポットが発生し易くなるた
め、早期に触媒活性温度まで上昇し、始動時などの浄化
性能に優れている。
触媒によれば、排気ガス上流側のハニカム体の板厚を薄
くすることにより径方向の熱伝導量が小さくなって熱が
伝わりにくくなり、ヒートスポットが発生し易くなるた
め、早期に触媒活性温度まで上昇し、始動時などの浄化
性能に優れている。
【００１９】また、板厚を薄くした分触媒担持層の厚さ
を厚くすれば、触媒金属が高分散化して耐久性が一層向
上し、また上流側にセリアを多く含有させることにより
始動直後のリッチ雰囲気下でセリアが酸素を放出するた
め、触媒反応が一層生じやすくなり着火性が向上する。
これらの副次的な効果により、触媒性能を一層向上させ
ることができる。
を厚くすれば、触媒金属が高分散化して耐久性が一層向
上し、また上流側にセリアを多く含有させることにより
始動直後のリッチ雰囲気下でセリアが酸素を放出するた
め、触媒反応が一層生じやすくなり着火性が向上する。
これらの副次的な効果により、触媒性能を一層向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のタンデム型メタル担体触媒
の一部破断斜視図である。
の一部破断斜視図である。
１：ハニカム体（上流側） ２：ハニカム体（下流
側） ３：外筒
側） ３：外筒
Claims (1)
- 【請求項１】 波板と平板を重ねて形成されたハニカム
体が排気ガスの流れ方向に間隔を隔てて複数個配置され
てなるタンデム型メタル担体触媒であって、 排気ガス流の上流側の該ハニカム体の板厚を下流側の該
ハニカム体の板厚より薄くしたことを特徴とするタンデ
ム型メタル担体触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25499792A JP3252983B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | タンデム型メタル担体触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25499792A JP3252983B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | タンデム型メタル担体触媒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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