JPH07256116A - 触媒コンバータの金属触媒担体とその製造方法 - Google Patents

触媒コンバータの金属触媒担体とその製造方法

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JPH07256116A
JPH07256116A JP6056082A JP5608294A JPH07256116A JP H07256116 A JPH07256116 A JP H07256116A JP 6056082 A JP6056082 A JP 6056082A JP 5608294 A JP5608294 A JP 5608294A JP H07256116 A JPH07256116 A JP H07256116A
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JP
Japan
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metal catalyst
alumina
catalyst carrier
washcoat
solution
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JP6056082A
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Tamotsu Sugimoto
保 杉本
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Marelli Corp
Original Assignee
Calsonic Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、触媒コンバータの金属触媒担体と
その製造方法に関し、貴金属触媒を無駄にすることなく
波板と平板の表面にウォッシュコート層を形成し、然
も、ウォッシュコート層の剥離の虞のない触媒コンバー
タの金属触媒担体とその製造方法を提供することを目的
とする。 【構成】 請求項1に係る金属触媒担体は、金属製の波
板と平板とを交互に重ねてなる触媒コンバータの金属触
媒担体に於て、上記波板と平板の接合部近傍の角部に、
貴金属触媒を含有するウォッシュコート溶液より貴金属
触媒成分のみを除去して形成されたアルミナコート溶液
からなるアルミナコート層が形成されると共に、当該ア
ルミナコート層の表面と波板及び平板の表面に、ウォッ
シュコート溶液からなるウォッシュコート層が形成され
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、触媒コンバータの金属
触媒担体とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、車両排気系には、エンジンから排
出された排気ガスを浄化する触媒コンバータが装着され
ており、昨今では、その触媒担体として金属材料からな
る担体に貴金属触媒を担持させた金属触媒担体が広く用
いられている。
【0003】而して、従来、上記金属触媒担体は、金属
製の波板と平板とを交互に重ね、これらを多重に巻回し
て上下方向から押圧することにより、楕円形状のコア部
が形成される。
【0004】そして、このコア部は、貴金属触媒の担持
処理がなされた後、触媒ケーシング内に収容して車両排
気系に装着されるが、従来、貴金属触媒の担持処理とし
ては、図6の如く波板1と平板3の表面に、白金等の貴
金属触媒5を含有するウォッシュコート溶液(本明細書
に於て「ウォッシュコート溶液」とは、γアルミナと添
加剤及び貴金属触媒を成分とする溶液をいう)を塗布し
てウォッシュコート層7と称する薄い塗膜を形成する方
法が広く用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、図6に示す
ように波板1と平板3にウォッシュコート層7を形成し
た場合、波板1と平板3との接合部近傍の角部8では、
ウォッシュコート層7の肉厚Aがその他の部位の肉厚B
に比較して非常に厚くなるという現象が生じていた。
【0006】これは、ウォッシュコート層7の形成はコ
ア部をウォッシュコート溶液に浸漬して行うが、表面張
力の関係上、角部8に液溜りが生じてしまうことに起因
している。そして、斯様にウォッシュコート溶液が角部
8で液溜りを起こしてしまうと、貴金属触媒5が角部8
で不必要に使用されることになり、白金等の貴金属触媒
5が極めて高価なことからコスト面で不都合であった。
【0007】又、一般に排気ガスの流下に於て、角部8
へはガス拡散が殆どなく、角部8はたとえ液溜りが生じ
ていなくとも触媒活性は殆ど期待できない箇所であっ
た。一方、実開平3−66639号公報には、図7に示
すように波板1と平板3とにセラミックス系接着剤をコ
ーティングし、このコーティング層4にウォッシュコー
ト層6を形成した触媒コンバータの金属触媒担体が開示
されている 而して、斯かる金属触媒担体にあっては、角部8を接着
剤で充填するので、上述した問題は解決されているが、
この従来例は波板1と平板3の固定を目的としたもので
あるので接着剤の塗布量の考慮がなされてなく、そのた
め、角部8の充填のみならず、塗布を必要としないセル
壁部にまで接着剤が塗布されてコーティング層4が形成
されていた。
【0008】この結果、後に施すウォッシュコート層6
と相俟って、セル壁部に形成される被膜厚が厚くなり、
排気の圧力損失を増大させる虞がある。又、この被膜厚
の増大を防止するために上記ウォッシュコート層6の膜
厚を減ずると、ウォッシュコート層6が薄くなりすぎて
貴金属の含有量が相対的に不足し浄化効果が減少すると
共に、塗膜強度が低下して使用に伴い剥離するという虞
もあった。
【0009】本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもの
で、角部の充填量及びその後に施すウォッシュコート溶
液の塗布量を最適にすることにより、貴金属触媒を無駄
にすることなく波板と平板の表面にウォッシュコート層
を形成し、然も、ウォッシュコート層の剥離の虞のない
触媒コンバータの金属触媒担体とその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
め、請求項1に係る発明は、金属製の波板と平板とを交
互に重ねてなる触媒コンバータの金属触媒担体に於て、
上記波板と平板の接合部近傍の角部に、貴金属触媒を含
有するウォッシュコート溶液より貴金属触媒成分のみを
除去して形成されたアルミナコート溶液からなるアルミ
ナコート層が形成されると共に、当該アルミナコート層
の表面と波板及び平板の表面に、ウォッシュコート溶液
からなるウォッシュコート層が形成されたことを特徴と
する。
【0011】そして、請求項2は、請求項1に係る金属
触媒担体に於て、アルミナコート層を、全被膜溶液塗布
量の10〜40%の塗布量で形成したものである。又、
請求項3に係る触媒コンバータの金属触媒担体の製造方
法は、金属製の波板と平板とを交互に重ねて楕円形状の
コア部を形成した後、波板と平板の接合部近傍の角部
に、貴金属触媒を含有するウォッシュコート溶液より貴
金属触媒成分のみを除去して形成されたアルミナコート
溶液を塗布してアルミナコート層を形成し、次いで、当
該アルミナコート層の表面と波板及び平板の表面に、ウ
ォッシュコート溶液を塗布してウォッシュコート層を形
成することを特徴とする。
【0012】
【作用】請求項1及び請求項2に係る金属触媒担体によ
れば、排気ガスの熱でウォッシュコート層の金属触媒の
触媒活性が高められて排気ガスの浄化を行う。そして、
触媒活性が殆ど期待できない角部には、貴金属触媒を含
有しないアルミナコート層が形成されて、貴金属触媒の
無駄が解消されることとなる。
【0013】そして、請求項3に係る金属触媒担体の製
造方法によれば、波板と平板の接合部近傍の角部に貴金
属触媒を含有しないアルミナコート溶液を塗布してアル
ミナコート層を形成し、次いで、当該アルミナコート層
の表面と波板及び平板の表面に、ウォッシュコート溶液
を塗布してウォッシュコート層を形成することによっ
て、高価な貴金属触媒を無駄にせずに金属触媒担体が製
造されることとなる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明するが、本実施例は、乗用車の床下に設置される触
媒コンバータの触媒担体に適用されたもので、具体的に
は2.0〜2.6リットルエンジン用の1.3リットル
の触媒担体である。
【0015】図1は請求項1及び請求項2に記載した発
明の一実施例に係る金属触媒担体の要部拡大断面図で、
本実施例に係る金属触媒担体9は、図2に示すように波
板11と平板13を交互に重ねてこれらを多重に巻回し
た後、上下方向から押圧して楕円形状に形成されてい
る。
【0016】そして、従来、この種の金属触媒担体に於
て、図6の如くウォッシュコート溶液を塗布してウォッ
シュコート層を形成するには、一般に触媒担体1リット
ル当たり200gのウォッシュコート溶液を基準として
いる。そのため、1.3リットルの金属触媒担体では、
全被膜溶液塗布量として260gのウォッシュコート溶
液が必要となる。従って、そのうち仮に1%が貴金属触
媒とすると、2.6gの貴金属触媒がウォッシュコート
溶液中に含有されていることとなる。
【0017】然し、既述したように角部へはガス拡散が
殆どなく触媒活性は殆ど期待できず、フィレットとして
ウォッシュコートが凝縮し貴金属触媒が埋没してしまう
箇所であるため貴金属触媒が無駄になっていた。
【0018】ところが、本実施例では、図1に示すよう
に波板11と平板13の接合部近傍の角部15には、ア
ルミナコート溶液によってアルミナコート層17が形成
されている。このアルミナコート溶液は、貴金属触媒を
含有するウォッシュコート溶液から貴金属触媒成分のみ
を除去した溶液で、γアルミナと添加剤を成分としてい
る。そして、当該アルミナコート層17の表面と波板1
1及び平板13の表面に、貴金属触媒19を含有するウ
ォッシュコート溶液によってウォッシュコート層21が
均一の厚みで形成されている。
【0019】而して、上記アルミナコート層17は、金
属触媒担体9への全被膜溶液塗布量260gの10%に
当たる26gのアルミナコート溶液で形成され、そし
て、ウォッシュコート層21は、全被膜溶液塗布量26
0gの残りの90%に当たる234gのウォッシュコー
ト溶液で形成されている。
【0020】即ち、本実施例では、触媒活性が殆ど期待
できない角部15に、ウォッシュコート溶液に代えアル
ミナコート溶液を塗布してアルミナコート層17を形成
することにより貴金属触媒19の無駄を解消したもの
で、ウォッシュコート層21を形成する234gのウォ
ッシュコート溶液の貴金属触媒19の含有量は2.34
gとなり、従来に比し10%の貴金属触媒19が削減さ
れることとなる。
【0021】そして、図4は金属触媒担体9と従来の金
属触媒担体との昇温活性試験の試験結果を表すグラフ
で、縦軸は転化率(一酸化炭素の浄化率)、横軸は温度
を表し、図中、 □ 標準;全被膜溶液塗布量260gのウォッシュコー
ト溶液を用いてウォッシュコート層を波板と平板の表面
に形成した従来の1.3リットルの金属触媒担体 +10%;全被膜溶液塗布量260gの10%に当たる
26gのアルミナコート溶液でアルミナコート層17を
角部15に形成し、全被膜溶液塗布量260gの残りの
90%に当たる234gのウォッシュコート溶液でウォ
ッシュコート層21を形成した1.3リットルの金属触
媒担体で、標準に比し10%貴金属触媒が削減されたも
の ◇20%;全被膜溶液塗布量260gの20%に当たる
52gのアルミナコート溶液でアルミナコート層17を
角部15に形成し、全被膜溶液塗布量260gの残りの
80%に当たる208gのウォッシュコート溶液でウォ
ッシュコート層21を形成した1.3リットルの金属触
媒担体で、標準に比し20%貴金属触媒が削減されたも
の △40%;全被膜溶液塗布量260gの40%に当たる
104gのアルミナコート溶液でアルミナコート層17
を角部15に形成し、全被膜溶液塗布量260gの残り
の60%に当たる156gのウォッシュコート溶液でウ
ォッシュコート層21を形成した1.3リットルの金属
触媒担体で、標準に比し40%貴金属触媒が削減された
もの の試験結果を示す。
【0022】而して、図4のグラフによれば、標準に比
し貴金属触媒19を10%,20%削減した金属触媒担
体9でも、標準の金属触媒担体と略同様な転化率が得ら
れることが明らかである。
【0023】但、従来では、波板と平板の表面にウォッ
シュコート層を1層形成するのに対し、本実施例では、
角部15に先ずアルミナコート層17を形成し、次いで
ウォッシュコート層21をアルミナコート層17と波板
11,平板13の表面に形成するため、従来に比し若干
工数が増加する。
【0024】そこで、斯かる実情に鑑み、本実施例は、
貴金属触媒19を標準に比し10%以上削減しても金属
触媒担体9の転化率は大きな影響を受けないという図4
の試験結果から、貴金属触媒19を削減したコスト低下
と、製作工数増加によるコスト上昇を鑑みて、両者を相
殺した総コストで利益となる分岐点が10%であること
を見い出して、貴金属触媒19の削減量の下限を10%
とした。
【0025】又、貴金属触媒19の削減量の上限として
は、図4から明らかなように標準に比し貴金属触媒を4
0%削減しても、50%の転化率は300℃以下の29
2℃で達成することが可能であるし、90%の転化率も
325℃で達成し、それ以上の温度域で90%の転化率
を維持することができ触媒コンバータの金属触媒担体と
して十分実用に供することができることが判明したので
40%とした。
【0026】そこで、標準に対してウォッシュコート溶
液を、言い換えれば貴金属触媒19を10%,20%,
40%削減した金属触媒担体9に於ける上述した転化率
の試験結果とコストメリットとを勘案し、本発明に係る
金属触媒担体は、上記実施例を始めとして、アルミナコ
ート層17を金属触媒担体9への全被膜溶液塗布量の1
0〜40%に当たる塗布量で形成し、そして、ウォッシ
ュコート層21を全被膜溶液塗布量の90〜60%に当
たるウォッシュコート溶液で形成して、貴金属触媒19
を標準に比し10〜40%削減する範囲が採用される。
【0027】而して、上記金属触媒担体9は、以下に述
べる請求項3の製造方法の一実施例によって製造され
る。先ず、図2に示すように金属製の波板11と平板1
3を交互に重ね、これらを多重に巻回した後、上下方向
から押圧することによって図3の如き楕円形状のコア部
23を形成する。尚、従来と同様、波板11と平板13
との相対移動を防止するため、波板11と平板13との
当接部を部分的に点溶接する。
【0028】次いで、図5に示すようにコア部23の一
方の端部に楕円筒状のカバー部材25を装着した後、こ
れを減圧容器27のスクリーン29上に配置する。そし
て、カバー部材25内に先ずアルミナコート溶液を入
れ、排気ポンプ31で下方からアルミナコート溶液を吸
引する。
【0029】すると、吸引されたアルミナコート溶液
は、表面張力により角部15で液溜りを起こして当該角
部15にアルミナコート層17が形成される。そして、
このとき、調整バルブ33で排気ポンプ31の吸引力を
調整することによってアルミナコート溶液の塗布量が調
節される。又、全被膜溶液塗布量の10〜40%に当た
るアルミナコート溶液は、表面張力の作用で殆ど角部1
5に溜まり波板11や平板13の表面には殆ど付着する
ことがない。
【0030】そして、斯様に角部15にアルミナコート
層17が形成された後、同様にカバー部材25内にウォ
ッシュコート溶液を入れて、調整バルブ33で排気ポン
プ31の吸引力を調整し乍らウォッシュコート溶液を排
気ポンプ31で下方から吸引すれば、図1の如くウォッ
シュコート層21がアルミナコート層17と波板11及
び平板13の表面に形成されて、本実施例に係る金属触
媒担体9が製造されることとなる。
【0031】本実施例に係る金属触媒担体9はこのよう
に構成されているから、斯かる金属触媒担体9を触媒ケ
ーシング内に収容して車両排気系に装着すれば、排気ガ
スの熱でウォッシュコート層21の金属触媒19の触媒
活性が高められて排気ガスの浄化を行う。そして、触媒
活性が殆ど期待できない角部15にはアルミナコート層
17が形成されて、貴金属触媒19の無駄が解消される
こととなる。
【0032】このように、本実施例に係る金属触媒担体
9は、触媒活性が殆ど期待できない角部15に、ウォッ
シュコート溶液に代えアルミナコート溶液を塗布してア
ルミナコート層17を形成すると共に、従来の金属触媒
担体と同様な排気ガスの浄化作用を維持し得る限度でウ
ォッシュコート溶液の貴金属触媒19の含有量を削減し
てウォッシュコート層21を形成したので、本実施例に
よれば、従来に比し触媒コストを大幅に低下させること
ができる利点を有する。
【0033】そして、本実施例によれば、アルミナコー
ト層17とウォッシュコート層21は金属触媒19の有
無を除いて同一成分であるから、両コート層17,21
は互いに強固に接合するので剥離する虞もない。
【0034】又、本実施例に係る金属触媒担体9の製造
方法によれば、上述したように角部15に貴金属触媒1
9を含有しないアルミナコート溶液によってアルミナコ
ート層17を形成すると共に、当該アルミナコート層1
7の表面と波板11及び平板13の表面に、従来と同様
な排気ガスの浄化作用を維持し得る限度で貴金属触媒1
9の含有量を削減したウォッシュコート溶液でウォッシ
ュコート層21を形成したので、高価な貴金属触媒19
を無駄にせずに金属触媒担体9を形成することができる
こととなった。
【0035】尚、上記実施例に於ける平板13として、
山の高さが波板11より十分小さい小波付きの平板を用
いてもよい。
【0036】
【発明の効果】以上述べたように、請求項1に係る触媒
コンバータの金属触媒担体によれば、触媒活性が殆ど期
待できない角部に、ウォッシュコート溶液に代え、貴金
属触媒を含有するウォッシュコート溶液から貴金属触媒
成分のみを除去して形成されたアルミナコート溶液を塗
布してアルミナコート層を形成するので、従来に比し触
媒コストを低下させることができる利点を有する。
【0037】そして、請求項2に係る金属触媒担体で
は、従来の金属触媒担体と同様な排気ガスの浄化作用を
維持し得る限度でウォッシュコート層の貴金属触媒の含
有量を削減したので、請求項1の金属触媒担体に比し触
媒コストを更に低下させることが可能である。
【0038】又、請求項3に係る金属触媒担体の製造方
法によれば、高価な貴金属触媒を無駄にせずに触媒コン
バータの金属触媒担体を形成することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1及び請求項2に記載した発明の一実施
例に係る金属触媒担体の要部拡大断面図である。
【図2】金属触媒担体の製造方法の一工程を示す斜視図
である。
【図3】コア部の斜視図である。
【図4】昇温活性試験の試験結果を示すグラフである。
【図5】請求項3に係る金属触媒担体の製造方法の一工
程の概略図である。
【図6】従来の金属触媒担体の要部拡大断面図である。
【図7】従来の他の金属触媒担体の要部拡大断面図であ
る。
【符号の説明】
9 金属触媒担体 11 波板 13 平板 15 角部 17 アルミナコート層 19 金属触媒 21 ウォッシュコート層 23 コア部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B21D 47/00 C

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属製の波板(11)と平板(13)と
    を交互に重ねてなる触媒コンバータの金属触媒担体に於
    て、上記波板(11)と平板(13)の接合部近傍の角
    部(15)に、貴金属触媒を含有するウォッシュコート
    溶液より貴金属触媒成分のみを除去して形成されたアル
    ミナコート溶液からなるアルミナコート層(17)が形
    成されると共に、当該アルミナコート層(17)の表面
    と波板(11)及び平板(13)の表面に、ウォッシュ
    コート溶液からなるウォッシュコート層(21)が形成
    されたことを特徴とする触媒コンバータの金属触媒担
    体。
  2. 【請求項2】 アルミナコート層(17)は、全被膜溶
    液塗布量の10〜40%の塗布量で形成されていること
    を特徴とする請求項1記載の触媒コンバータの金属触媒
    担体。
  3. 【請求項3】 金属製の波板(11)と平板(13)と
    を交互に重ねて楕円形状のコア部(23)を形成した
    後、波板(11)と平板(13)の接合部近傍の角部
    (15)に、貴金属触媒を含有するウォッシュコート溶
    液より貴金属触媒成分のみを除去して形成されたアルミ
    ナコート溶液を塗布してアルミナコート層(17)を形
    成し、次いで、当該アルミナコート層(17)の表面と
    波板(11)及び平板(13)の表面に、ウォッシュコ
    ート溶液を塗布してウォッシュコート層(21)を形成
    することを特徴とする触媒コンバータの金属触媒担体の
    製造方法。
JP6056082A 1994-03-25 1994-03-25 触媒コンバータの金属触媒担体とその製造方法 Pending JPH07256116A (ja)

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