JPH09944A - 担持量分布付排気触媒 - Google Patents
担持量分布付排気触媒Info
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- JPH09944A JPH09944A JP7171412A JP17141295A JPH09944A JP H09944 A JPH09944 A JP H09944A JP 7171412 A JP7171412 A JP 7171412A JP 17141295 A JP17141295 A JP 17141295A JP H09944 A JPH09944 A JP H09944A
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Landscapes
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- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 触媒の担持量に分布を施して排気触媒の適正
活用と浄化率の向上を図る担持量分布付排気触媒を提供
することにある。 【構成】 多数のハニカム通路を有し両端が開口して排
気を流通可能とした排気触媒において、当該排気触媒の
排気流の入口前端から１／４以下の部位における触媒の
担持量を、その他の部位に比し高担持量としたことを特
徴とし、排気温度に対応して排気浄化率を一層向上で
き、かつ触媒貴金属の使用量を低減できる。
活用と浄化率の向上を図る担持量分布付排気触媒を提供
することにある。 【構成】 多数のハニカム通路を有し両端が開口して排
気を流通可能とした排気触媒において、当該排気触媒の
排気流の入口前端から１／４以下の部位における触媒の
担持量を、その他の部位に比し高担持量としたことを特
徴とし、排気温度に対応して排気浄化率を一層向上で
き、かつ触媒貴金属の使用量を低減できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車、工場などの排
気系に装着され、排気浄化用触媒として利用される担持
量分布付排気触媒に関する。
気系に装着され、排気浄化用触媒として利用される担持
量分布付排気触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、自動車エンジンからの排
気を浄化するための排気浄化用触媒としては、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。そし
て、触媒金属は、その担持量が排気浄化用触媒の全体積
にわたって一様に均一分布されている。
気を浄化するための排気浄化用触媒としては、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。そし
て、触媒金属は、その担持量が排気浄化用触媒の全体積
にわたって一様に均一分布されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、触媒金属
は、全体を通じて排気浄化に寄与していない部分が生じ
て、これが排気浄化率の高揚の妨げとなり実用上解決す
べき問題がある。かかる排気浄化率を高めるには、触媒
金属の担持量を増加させる必要があるため、その使用量
が多くなりコスト高となるという実用上解決すべき問題
があった。このような不具合を改善するために、本発明
者等は、自動車用排気触媒に関する昇温過程および浄化
過程を予測する手法を開発し、十分な性能精度が得られ
た。この手法を用いて担持量についてのパラメータスタ
ディを行った。
は、全体を通じて排気浄化に寄与していない部分が生じ
て、これが排気浄化率の高揚の妨げとなり実用上解決す
べき問題がある。かかる排気浄化率を高めるには、触媒
金属の担持量を増加させる必要があるため、その使用量
が多くなりコスト高となるという実用上解決すべき問題
があった。このような不具合を改善するために、本発明
者等は、自動車用排気触媒に関する昇温過程および浄化
過程を予測する手法を開発し、十分な性能精度が得られ
た。この手法を用いて担持量についてのパラメータスタ
ディを行った。
【０００４】すなわち、担持量を表すパラメータは、支
配方程式の一つである触媒壁面上での物質収支を記述し
た次式（１）の中のＳcat である。 Ｓcat Ｒi ＝ρg ／Ｍ・Ｓgeo ｈD,i （ＣW,i −Ｃg,i ） （１） Ｓcat 〔ｍ2 ／ｍ3 〕 Ｓcat は、触媒単位体積中の表面反応が起きる部分の面
積を表している。これまで対象としてきた触媒（Pt / R
h = 1.5 / 0.4 g/L ）では、Ｓcat = 35000[m2/ m3 ]を
用いた。この値をベースとして、担持量を２倍するとき
にはＳcat を２倍するという方法で、触媒内の任意の場
所で任意の値を与えた。この方法は、貴金属の担持量を
増加させても粒経が変化せず、貴金属量に比例して表面
反応が起きる部分の面積が増加するという条件に基づい
ている。
配方程式の一つである触媒壁面上での物質収支を記述し
た次式（１）の中のＳcat である。 Ｓcat Ｒi ＝ρg ／Ｍ・Ｓgeo ｈD,i （ＣW,i −Ｃg,i ） （１） Ｓcat 〔ｍ2 ／ｍ3 〕 Ｓcat は、触媒単位体積中の表面反応が起きる部分の面
積を表している。これまで対象としてきた触媒（Pt / R
h = 1.5 / 0.4 g/L ）では、Ｓcat = 35000[m2/ m3 ]を
用いた。この値をベースとして、担持量を２倍するとき
にはＳcat を２倍するという方法で、触媒内の任意の場
所で任意の値を与えた。この方法は、貴金属の担持量を
増加させても粒経が変化せず、貴金属量に比例して表面
反応が起きる部分の面積が増加するという条件に基づい
ている。
【０００５】そして、パラメータ・スタディを行った触
媒流入ガスの条件は、 Ga=7.4 g/sの場合である。この
場合の条件および排気である入りガスの濃度を下記表１
に示す。
媒流入ガスの条件は、 Ga=7.4 g/sの場合である。この
場合の条件および排気である入りガスの濃度を下記表１
に示す。
【０００６】
【表１】
【０００７】また、図１に入りガスの速度分布を、図２
に入りガスの温度分布の時間変化を示す。これらの触媒
への入りガス条件下で、触媒担体の全体積にわたってＳ
cat= 35000[ｍ2 / ｍ3 ]とした場合をベース担持と
し、これに対して様々な担持量分布を比較検討した。ベ
ース担持の場合の触媒壁温分布の時間変化（計算と実験
の比較）を図３に、また触媒からの出ガス濃度の時間変
化（計算と実験の比較）を図４に示す。図４のCOとHC
の濃度変化から、それぞれの浄化率変化を求めた結果を
図５に示す。パラメータ・スタディの結果は、すべて図
５に示すベース担持の浄化率変化と比較し、浄化率改善
の判定評価を行った。
に入りガスの温度分布の時間変化を示す。これらの触媒
への入りガス条件下で、触媒担体の全体積にわたってＳ
cat= 35000[ｍ2 / ｍ3 ]とした場合をベース担持と
し、これに対して様々な担持量分布を比較検討した。ベ
ース担持の場合の触媒壁温分布の時間変化（計算と実験
の比較）を図３に、また触媒からの出ガス濃度の時間変
化（計算と実験の比較）を図４に示す。図４のCOとHC
の濃度変化から、それぞれの浄化率変化を求めた結果を
図５に示す。パラメータ・スタディの結果は、すべて図
５に示すベース担持の浄化率変化と比較し、浄化率改善
の判定評価を行った。
【０００８】そして、前記担持量についてのパラメータ
・スタディは、総担持量を変えないで、担持量に分布を
つけることによって排気浄化率を改善することをねらい
として行った。すなわち、担持量を全体積にわたって２
倍，４倍，６倍，８倍，１０倍と変えた場合の浄化率の
時間変化を比較したものを図６に示す。担持量を増加す
ればするほど浄化率は改善されるが、全体積にわたる６
倍の担持量で浄化率変化に及ぼす影響は飽和する。すな
わち担持量増加はほぼ６倍で十分な効果が得られること
になる。
・スタディは、総担持量を変えないで、担持量に分布を
つけることによって排気浄化率を改善することをねらい
として行った。すなわち、担持量を全体積にわたって２
倍，４倍，６倍，８倍，１０倍と変えた場合の浄化率の
時間変化を比較したものを図６に示す。担持量を増加す
ればするほど浄化率は改善されるが、全体積にわたる６
倍の担持量で浄化率変化に及ぼす影響は飽和する。すな
わち担持量増加はほぼ６倍で十分な効果が得られること
になる。
【０００９】以下、この理由を述べる。触媒反応の見か
けの反応速度は、表面反応速度と排気相から触媒表面へ
の拡散速度との調和平均で表わされる。担持量を増加す
ると、表面反応速度は担持量に比例して大きくなる。し
かし、担持量を６倍以上にした場合には、表面反応速度
が過大になり、見かけの反応速度が拡散速度に律速され
るようになるため、その影響が飽和される。
けの反応速度は、表面反応速度と排気相から触媒表面へ
の拡散速度との調和平均で表わされる。担持量を増加す
ると、表面反応速度は担持量に比例して大きくなる。し
かし、担持量を６倍以上にした場合には、表面反応速度
が過大になり、見かけの反応速度が拡散速度に律速され
るようになるため、その影響が飽和される。
【００１０】本発明者等は、図６の結果を考慮して、６
倍の担持量に着目して、担持量分布の最適化を検討し
た。すなわち、担持量を６倍する部分を軸方向に変化さ
せた場合の、浄化率の時間変化を比較したものを図７に
示す。図７より、HC浄化率が50％に到達する時刻で比較
した場合、排気触媒の入口から１/ ４（入口から30mm）
あるいは１/ ６（入口から20mm）の部分の担持量を６倍
すれば十分な効果（全体積６倍担持の場合と変わらな
い）が得られることがわかる。これは、触媒反応のほと
んどが触媒入口から１/ ４（入口から30mm）あるいは１
/ ６（入口から20mm)の部分で生じているためである。
倍の担持量に着目して、担持量分布の最適化を検討し
た。すなわち、担持量を６倍する部分を軸方向に変化さ
せた場合の、浄化率の時間変化を比較したものを図７に
示す。図７より、HC浄化率が50％に到達する時刻で比較
した場合、排気触媒の入口から１/ ４（入口から30mm）
あるいは１/ ６（入口から20mm）の部分の担持量を６倍
すれば十分な効果（全体積６倍担持の場合と変わらな
い）が得られることがわかる。これは、触媒反応のほと
んどが触媒入口から１/ ４（入口から30mm）あるいは１
/ ６（入口から20mm)の部分で生じているためである。
【００１１】なお、担持量を１/ ２倍する部分を軸方向
に変化させた場合の、浄化率の時間変化を比較したもの
を図８に示す。図８より、入口から１/ ６の位置（20m
m）よりも下流の部分の担持量を１/ ２にしても浄化率
の変化はベース担持の場合と変わらなかった。これは、
触媒反応のほとんどが触媒入口から２０mm〜３０mm前
後、すなわち、１５〜３５mmの部分で生じているためで
ある。
に変化させた場合の、浄化率の時間変化を比較したもの
を図８に示す。図８より、入口から１/ ６の位置（20m
m）よりも下流の部分の担持量を１/ ２にしても浄化率
の変化はベース担持の場合と変わらなかった。これは、
触媒反応のほとんどが触媒入口から２０mm〜３０mm前
後、すなわち、１５〜３５mmの部分で生じているためで
ある。
【００１２】次に、触媒入口から１/ ４（入口から30m
m）あるいは１/ ６（20mm）の部分の担持量に分布を持
たせた場合、図７の結果から触媒入口から１/ ４（入口
から30mm）あるいは１/ ６(20mm)の部分だけの担持量を
６倍すれば，全体積６倍担持の場合とほぼ同等の効果が
得られた。ここでは、入口から１/ ４の部分の担持量に
分布を持たせた場合の浄化率を比較した。具体的には、
入口から１/ ４の領域の中心部（断面積１/ ２）だけを
６倍担持した場合と、入口から１/ ４の領域の周辺部
（ドーナツ状，断面積１/ ２）だけを６倍担持した場合
を比較した。
m）あるいは１/ ６（20mm）の部分の担持量に分布を持
たせた場合、図７の結果から触媒入口から１/ ４（入口
から30mm）あるいは１/ ６(20mm)の部分だけの担持量を
６倍すれば，全体積６倍担持の場合とほぼ同等の効果が
得られた。ここでは、入口から１/ ４の部分の担持量に
分布を持たせた場合の浄化率を比較した。具体的には、
入口から１/ ４の領域の中心部（断面積１/ ２）だけを
６倍担持した場合と、入口から１/ ４の領域の周辺部
（ドーナツ状，断面積１/ ２）だけを６倍担持した場合
を比較した。
【００１３】その結果を示す図９において、(c) は入り
ガス温度が高く触媒反応が早期に起こる中心部の担持量
を増加させた場合である。また、(d) は入りガス温度が
低く触媒反応の開始が遅れる周辺部の担持量を増加させ
た場合である。(c) の担持方法により、中心部の触媒反
応が加速され浄化率の立ち上がりは早くなるが、２５秒
以後では浄化率はベース担持の場合とあまり変わらな
い。
ガス温度が高く触媒反応が早期に起こる中心部の担持量
を増加させた場合である。また、(d) は入りガス温度が
低く触媒反応の開始が遅れる周辺部の担持量を増加させ
た場合である。(c) の担持方法により、中心部の触媒反
応が加速され浄化率の立ち上がりは早くなるが、２５秒
以後では浄化率はベース担持の場合とあまり変わらな
い。
【００１４】以下、この理由を述べる。触媒表面温度が
ある程度上昇した後では，反応速度式中の exp(-E/RT)
の項が非常に大きくなり、(c) の担持方法とベース担持
のどちらの場合でも見かけの反応速度は拡散律速とな
る。そのため、担持量に比例して大きくなった頻度因子
の項の影響が現われなくなった。(d) の担持方法では、
浄化率の立ち上がり時刻はベース担持の場合と変わらな
いが、浄化率の上昇はかなり早い。これは、以下の理由
による。周囲大気への放熱により触媒表面の温度上昇が
遅い周辺部では，表面反応速度が比較的小さいために，
見かけの反応速度が表面反応律速である部分が多いから
である。そのような部分で担持量を増加すると、担持量
に比例して大きくなった頻度因子の項の影響が、見かけ
の反応速度に顕著に現われる。このように(d) の担持方
法は、担持量を増量した効果が現われやすく、その結果
として、総合的に(c) の担持方法よりも浄化率が改善で
きるといった知見に基づき本発明を案出した。
ある程度上昇した後では，反応速度式中の exp(-E/RT)
の項が非常に大きくなり、(c) の担持方法とベース担持
のどちらの場合でも見かけの反応速度は拡散律速とな
る。そのため、担持量に比例して大きくなった頻度因子
の項の影響が現われなくなった。(d) の担持方法では、
浄化率の立ち上がり時刻はベース担持の場合と変わらな
いが、浄化率の上昇はかなり早い。これは、以下の理由
による。周囲大気への放熱により触媒表面の温度上昇が
遅い周辺部では，表面反応速度が比較的小さいために，
見かけの反応速度が表面反応律速である部分が多いから
である。そのような部分で担持量を増加すると、担持量
に比例して大きくなった頻度因子の項の影響が、見かけ
の反応速度に顕著に現われる。このように(d) の担持方
法は、担持量を増量した効果が現われやすく、その結果
として、総合的に(c) の担持方法よりも浄化率が改善で
きるといった知見に基づき本発明を案出した。
【００１５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、かつ、前記従来の技術の問題点を解消す
るもので、触媒の担持量に分布を施して排気触媒の適正
活用と浄化率の向上を図り、かつ触媒貴金属の使用量を
低減し得る担持量分布付排気触媒を提供することを目的
とする。
たものであり、かつ、前記従来の技術の問題点を解消す
るもので、触媒の担持量に分布を施して排気触媒の適正
活用と浄化率の向上を図り、かつ触媒貴金属の使用量を
低減し得る担持量分布付排気触媒を提供することを目的
とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の担持量分布付排気触媒（請求項１記載）は、多数の
ハニカム通路を有すると共に、両端に開口を設け排気を
流通可能とした排気触媒において、前記排気触媒の排気
流の入口前端から１／４以下の部位における触媒の担持
量を、その他の部位に比して高担持量としたことを特徴
とする。また、本発明の担持量分布付排気触媒（請求項
２記載）は、排気触媒の排気流の入口前端から１／４以
下の部位における周辺領域を、その他の部位に比して高
担持量としたことを特徴とする。さらに、本発明の担持
量分布付排気触媒（請求項３記載）は、排気触媒の排気
流の入口前端から１／４以下の部位における中心部領域
を、その他の部位に比して高担持量としたことを特徴と
する。
明の担持量分布付排気触媒（請求項１記載）は、多数の
ハニカム通路を有すると共に、両端に開口を設け排気を
流通可能とした排気触媒において、前記排気触媒の排気
流の入口前端から１／４以下の部位における触媒の担持
量を、その他の部位に比して高担持量としたことを特徴
とする。また、本発明の担持量分布付排気触媒（請求項
２記載）は、排気触媒の排気流の入口前端から１／４以
下の部位における周辺領域を、その他の部位に比して高
担持量としたことを特徴とする。さらに、本発明の担持
量分布付排気触媒（請求項３記載）は、排気触媒の排気
流の入口前端から１／４以下の部位における中心部領域
を、その他の部位に比して高担持量としたことを特徴と
する。
【００１７】
【発明の作用・効果】上記構成から成る本発明の担持量
分布付排気触媒（請求項１記載）は、当該排気触媒の排
気流の入口前端から１／４以下の部位における触媒の担
持量を、その他の部位に比して高担持量となし当該排気
触媒の担持量に分布を施すことにより、流入する排気の
温度分布に対応して排気触媒の一層の適正活用と浄化率
を得ることができ、かつ触媒貴金属の使用量を低減する
ことができる。
分布付排気触媒（請求項１記載）は、当該排気触媒の排
気流の入口前端から１／４以下の部位における触媒の担
持量を、その他の部位に比して高担持量となし当該排気
触媒の担持量に分布を施すことにより、流入する排気の
温度分布に対応して排気触媒の一層の適正活用と浄化率
を得ることができ、かつ触媒貴金属の使用量を低減する
ことができる。
【００１８】上記構成から成る本発明の担持量分布付排
気触媒（請求項２記載）は、当該排気触媒の排気流の入
口前端から１／４以下の部位における周辺領域を、その
他の部位に比して高担持量となし当該排気触媒の担持量
に分布を施すことにより、流入する排気の温度分布に対
応して排気触媒のより一層の適正活用と浄化率を得るこ
とができ、かつ触媒貴金属の使用量を低減することがで
きる。すなわち、本発明の担持量分布付排気触媒（請求
項２記載）は、周辺領域における触媒能力を高揚するこ
とによって、従来のような外周壁から放熱によって冷却
され易いために、未浄化の排気が大量に放出されるのを
的確に抑止できる。
気触媒（請求項２記載）は、当該排気触媒の排気流の入
口前端から１／４以下の部位における周辺領域を、その
他の部位に比して高担持量となし当該排気触媒の担持量
に分布を施すことにより、流入する排気の温度分布に対
応して排気触媒のより一層の適正活用と浄化率を得るこ
とができ、かつ触媒貴金属の使用量を低減することがで
きる。すなわち、本発明の担持量分布付排気触媒（請求
項２記載）は、周辺領域における触媒能力を高揚するこ
とによって、従来のような外周壁から放熱によって冷却
され易いために、未浄化の排気が大量に放出されるのを
的確に抑止できる。
【００１９】上記構成から成る本発明の担持量分布付排
気触媒（請求項３記載）は、当該排気触媒の排気流の入
口前端から１／４以下の部位における中心部領域を、そ
の他の部位に比して高担持量となし当該排気触媒の担持
量に分布を施すことにより、流入する排気の温度分布に
対応して、より一層効果的に排気触媒の適正活用と浄化
率を得ることができ、かつ触媒貴金属の使用量を低減す
ることができる。すなわち、本発明の担持量分布付排気
触媒（請求項３記載）は、中心部領域における触媒能力
を高揚することによって、触媒の着火を早め、早期に浄
化を開始させて浄化率を向上する。
気触媒（請求項３記載）は、当該排気触媒の排気流の入
口前端から１／４以下の部位における中心部領域を、そ
の他の部位に比して高担持量となし当該排気触媒の担持
量に分布を施すことにより、流入する排気の温度分布に
対応して、より一層効果的に排気触媒の適正活用と浄化
率を得ることができ、かつ触媒貴金属の使用量を低減す
ることができる。すなわち、本発明の担持量分布付排気
触媒（請求項３記載）は、中心部領域における触媒能力
を高揚することによって、触媒の着火を早め、早期に浄
化を開始させて浄化率を向上する。
【００２０】なお、上記構成から成る本発明の担持量分
布付排気触媒は、排気触媒の排気流の入口前端から１／
４以下の部位の他に、１／６以下の部位における触媒の
担持量を、その他の部位に比して高担持量となすことが
でき、これにより、前述とほぼ同様な作用効果を奏す
る。また、前記高担持量とは、排気触媒の排気流の入口
前端から１／４以下の部位、あるいは、１／６以下の部
位における触媒の担持量が、その他の部位に比して４倍
以上で１０倍以下であることをいい、好ましくは、５倍
以上で７倍以下、さらに好ましくは、６倍となすことが
でき、これにより、前述とほぼ同様な作用効果を奏す
る。
布付排気触媒は、排気触媒の排気流の入口前端から１／
４以下の部位の他に、１／６以下の部位における触媒の
担持量を、その他の部位に比して高担持量となすことが
でき、これにより、前述とほぼ同様な作用効果を奏す
る。また、前記高担持量とは、排気触媒の排気流の入口
前端から１／４以下の部位、あるいは、１／６以下の部
位における触媒の担持量が、その他の部位に比して４倍
以上で１０倍以下であることをいい、好ましくは、５倍
以上で７倍以下、さらに好ましくは、６倍となすことが
でき、これにより、前述とほぼ同様な作用効果を奏す
る。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の代表的な実施例を具体的に説
明する。図１０に本発明の実施例の担持量分布付排気触
媒の概略断面図を示す。この排気触媒体１は、軸方向の
長さが１２０ｍｍで多数のハニカム通路２を有すると共
に、両端に入口開口３と出口開口４をそれぞれ設け排気
を流通可能としたハニカム体５から成る。ハニカム体５
は、外筒（ケース）６に収納されている。排気触媒１
は、Ａｌ含有フェライト系合金からなる板厚５０μｍの
箔を用い、それぞれ平板と波板により加工されている。
そして、平板と波板を重ね合わせてロール状に巻回し、
直径８６ｍｍのハニカム体５を形成して成る。
明する。図１０に本発明の実施例の担持量分布付排気触
媒の概略断面図を示す。この排気触媒体１は、軸方向の
長さが１２０ｍｍで多数のハニカム通路２を有すると共
に、両端に入口開口３と出口開口４をそれぞれ設け排気
を流通可能としたハニカム体５から成る。ハニカム体５
は、外筒（ケース）６に収納されている。排気触媒１
は、Ａｌ含有フェライト系合金からなる板厚５０μｍの
箔を用い、それぞれ平板と波板により加工されている。
そして、平板と波板を重ね合わせてロール状に巻回し、
直径８６ｍｍのハニカム体５を形成して成る。
【００２２】次にＳＵＳ４３０から形成された板厚１．
５ｍｍ，外径８９ｍｍ，長さ１２０ｍｍの円筒状外筒３
を用意し、ハニカム体５を挿入して成る。そして、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
５と外筒６とをロウ付け接合し、熱伝導による外筒６へ
の熱損失を極力少なくして、本実施例の担持量分布付排
気触媒を形成して成る。
５ｍｍ，外径８９ｍｍ，長さ１２０ｍｍの円筒状外筒３
を用意し、ハニカム体５を挿入して成る。そして、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
５と外筒６とをロウ付け接合し、熱伝導による外筒６へ
の熱損失を極力少なくして、本実施例の担持量分布付排
気触媒を形成して成る。
【００２３】次に、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、この排気触媒であるメタル
担体を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
して成る。触媒担持層の形成量は、ハニカム体５の容積
１リットル当たり１００ｇである。その後、ハニカム体
５は、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ＰｔとＲｈを担持
させて成る。この触媒金属の担持量は、ハニカム体５の
入口開口３から１／６相当２０ｍｍまでの部位にあって
は、ハニカム体５の容積１リットル当たりＰｔが１０．
０ｇ、Ｒｈが０．４ｇである。そして、ハニカム体５
は、その他の部位である前記１／６相当２０ｍｍより出
口開口４までの部位にあっては、触媒金属の担持量がベ
ース担持としてハニカム体５の容積１リットル当たりＰ
ｔが１．５ｇ、Ｒｈが０．４ｇである。
合されたスラリーを用意し、この排気触媒であるメタル
担体を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
して成る。触媒担持層の形成量は、ハニカム体５の容積
１リットル当たり１００ｇである。その後、ハニカム体
５は、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ＰｔとＲｈを担持
させて成る。この触媒金属の担持量は、ハニカム体５の
入口開口３から１／６相当２０ｍｍまでの部位にあって
は、ハニカム体５の容積１リットル当たりＰｔが１０．
０ｇ、Ｒｈが０．４ｇである。そして、ハニカム体５
は、その他の部位である前記１／６相当２０ｍｍより出
口開口４までの部位にあっては、触媒金属の担持量がベ
ース担持としてハニカム体５の容積１リットル当たりＰ
ｔが１．５ｇ、Ｒｈが０．４ｇである。
【００２４】上記構成からなる本実施例の担持量分布付
排気触媒の作用・効果を詳述すれば、本発明者等が行っ
た数次の検討、解析の結果、上記排気触媒の担持量分布
に関して、最適化の裏付けが得られた。すなわち、上記
担持量分布付排気触媒は、排気量２２００ｃｍ3 の実機
エンジンの排気系に取り付けてなる。このとき、ハニカ
ム体５は、入口開口３が排気流の上流側に位置し、ハニ
カム体５の出口開口４が排気流の下流側に位置するよう
に装備してなる。
排気触媒の作用・効果を詳述すれば、本発明者等が行っ
た数次の検討、解析の結果、上記排気触媒の担持量分布
に関して、最適化の裏付けが得られた。すなわち、上記
担持量分布付排気触媒は、排気量２２００ｃｍ3 の実機
エンジンの排気系に取り付けてなる。このとき、ハニカ
ム体５は、入口開口３が排気流の上流側に位置し、ハニ
カム体５の出口開口４が排気流の下流側に位置するよう
に装備してなる。
【００２５】そして、上記エンジンは、回転数１２００
ｒｐｍ、圧力−３６０ｍｍＨｇ、Ａ／Ｆ＝１５．０の一
定条件で運転し、上記担持量分布付排気触媒に排気を連
続的に通過させた。そして、担持量分布付排気触媒前後
における入口と出口とのＨＣ濃度を始動時からほぼ連続
的に測定し、それらの値から時間ごとのＨＣ浄化率を求
めた。
ｒｐｍ、圧力−３６０ｍｍＨｇ、Ａ／Ｆ＝１５．０の一
定条件で運転し、上記担持量分布付排気触媒に排気を連
続的に通過させた。そして、担持量分布付排気触媒前後
における入口と出口とのＨＣ濃度を始動時からほぼ連続
的に測定し、それらの値から時間ごとのＨＣ浄化率を求
めた。
【００２６】そして、図１１に触媒入口から１/４(30m
m)の部分における担持量の最適化を検討した結果を示
す。図１１において、(a) の全体積にわたって６倍担持
した場合には総担持量が６倍（担持貴金属に要するコス
トが６倍）である。これに対して、(b) や(c) の場合に
は総担持量が１. ２５倍となるだけである。図１１に示
す結果から、(c) に示す担持方法（入口から１/ ４の領
域の中心部をベース担持、周辺部を６倍担持、その他の
部分を１/ ２倍担持）によって、総担持量をベース担持
の１. ２５倍とするだけで、かなり浄化率が改善され
た。
m)の部分における担持量の最適化を検討した結果を示
す。図１１において、(a) の全体積にわたって６倍担持
した場合には総担持量が６倍（担持貴金属に要するコス
トが６倍）である。これに対して、(b) や(c) の場合に
は総担持量が１. ２５倍となるだけである。図１１に示
す結果から、(c) に示す担持方法（入口から１/ ４の領
域の中心部をベース担持、周辺部を６倍担持、その他の
部分を１/ ２倍担持）によって、総担持量をベース担持
の１. ２５倍とするだけで、かなり浄化率が改善され
た。
【００２７】なお、図１２に触媒入口から１/ ６(20mm)
の部分における担持量の最適化を検討した結果を示す。
図１２において、(b) や(c) の場合には総担持量がベー
ス担持の場合と全く同量（担持貴金属に要するコストが
同じ）である。図１２から、図１２の場合と同様に、
(c) に示す担持量分布（入口から１/ ６の領域の中心部
をベース担持、周辺部を６倍担持、その他の部分を１/
２倍担持）を施すことによって、総担持量がベース担持
の場合と全く同量であるにも関わらず、より一層浄化率
の改善がなされた。
の部分における担持量の最適化を検討した結果を示す。
図１２において、(b) や(c) の場合には総担持量がベー
ス担持の場合と全く同量（担持貴金属に要するコストが
同じ）である。図１２から、図１２の場合と同様に、
(c) に示す担持量分布（入口から１/ ６の領域の中心部
をベース担持、周辺部を６倍担持、その他の部分を１/
２倍担持）を施すことによって、総担持量がベース担持
の場合と全く同量であるにも関わらず、より一層浄化率
の改善がなされた。
【００２８】（その他の実施例）本発明の担持量分布付
排気触媒は、上記実施例に限らず、この他に、ＳＵＳ４
３０から形成されたハニカム体の入口開口から１／６相
当の２０ｍｍまでの部位の中心部にパラジウム触媒を１
５ｇ／ｌ程度の高担持とし、その他の部分を白金とロジ
ウムを低担持とした触媒である。かかる排気触媒によれ
ば、排気流の入口前端の中心部領域における触媒能力を
高揚することによって、触媒の着火を早め、早期に浄化
を開始させて浄化率を向上することができる。また、当
該排気触媒を用いた場合には、触媒の前面の中心付近に
耐熱性の高いパラジウム触媒を配置してあるため、触媒
の熱耐久性が向上し、長期間の使用後も浄化率が低下し
ないという実用上の利点を有する。
排気触媒は、上記実施例に限らず、この他に、ＳＵＳ４
３０から形成されたハニカム体の入口開口から１／６相
当の２０ｍｍまでの部位の中心部にパラジウム触媒を１
５ｇ／ｌ程度の高担持とし、その他の部分を白金とロジ
ウムを低担持とした触媒である。かかる排気触媒によれ
ば、排気流の入口前端の中心部領域における触媒能力を
高揚することによって、触媒の着火を早め、早期に浄化
を開始させて浄化率を向上することができる。また、当
該排気触媒を用いた場合には、触媒の前面の中心付近に
耐熱性の高いパラジウム触媒を配置してあるため、触媒
の熱耐久性が向上し、長期間の使用後も浄化率が低下し
ないという実用上の利点を有する。
【００２９】上記構成からなる本実施例の担持量分布付
排気触媒は、前記浄化率を浄化特性の評価尺度として用
い、担持量についてのパラメータ・スタディを行った結
果、以下の作用・効果を奏する。 （１）担持量増加が浄化率改善に及ぼす効果は、ほぼ６
倍の担持量で飽和する。なお、ベースとなる触媒の４倍
以上１０倍以下、好ましくは５倍以上７倍以下としても
良い。 （２）触媒入口から１５mm〜３５mmの部分を、好ましく
は、２０mm〜３０mmの部分を高担持とし、それよりも下
流の部分を低担持にしても、全体積を高担持にした場合
と同程度の浄化率の改善効果が得られる。 （３）総担持量をベースとなる触媒と同量にして、担持
量分布の最適化を図った以下の２つのパターン、すなわ
ち、その他の実施例を提案した。Ａのパターン（排気触
媒の排気流の入口前端から１／４以下の部位における中
心部領域を、その他の部位に比して高担持量となした場
合）は、暖機過程の初期段階で浄化率の立ち上がりを早
くする効果がある。Ｂのパターン（排気触媒の排気流の
入口前端から１／４以下の部位における周辺領域を、そ
の他の部位に比して高担持量となした場合）は、初期段
階以外で顕著に浄化率が上昇する。総合的には、周辺部
のみを高担持にしたＢのパターンの方が浄化特性が優れ
ている。
排気触媒は、前記浄化率を浄化特性の評価尺度として用
い、担持量についてのパラメータ・スタディを行った結
果、以下の作用・効果を奏する。 （１）担持量増加が浄化率改善に及ぼす効果は、ほぼ６
倍の担持量で飽和する。なお、ベースとなる触媒の４倍
以上１０倍以下、好ましくは５倍以上７倍以下としても
良い。 （２）触媒入口から１５mm〜３５mmの部分を、好ましく
は、２０mm〜３０mmの部分を高担持とし、それよりも下
流の部分を低担持にしても、全体積を高担持にした場合
と同程度の浄化率の改善効果が得られる。 （３）総担持量をベースとなる触媒と同量にして、担持
量分布の最適化を図った以下の２つのパターン、すなわ
ち、その他の実施例を提案した。Ａのパターン（排気触
媒の排気流の入口前端から１／４以下の部位における中
心部領域を、その他の部位に比して高担持量となした場
合）は、暖機過程の初期段階で浄化率の立ち上がりを早
くする効果がある。Ｂのパターン（排気触媒の排気流の
入口前端から１／４以下の部位における周辺領域を、そ
の他の部位に比して高担持量となした場合）は、初期段
階以外で顕著に浄化率が上昇する。総合的には、周辺部
のみを高担持にしたＢのパターンの方が浄化特性が優れ
ている。
【図１】排気触媒への排気速度分布を示す線図
【図２】排気触媒への排気の温度分布の時間変化を示す
線図
線図
【図３】排気触媒壁温度分布の時間変化を示す線図
【図４】排気触媒からの排気濃度変化を示す線図
【図５】ベース担持における浄化率の時間変化を示す線
図
図
【図６】担持量を全体積にわたり変えた場合の浄化率の
時間変化を示す線図
時間変化を示す線図
【図７】担持量を６倍する部分を軸方向に変えた場合の
浄化率の時間変化を示す線図
浄化率の時間変化を示す線図
【図８】担持量を１／２倍する部分を軸方向に変えた場
合の浄化率の時間変化を示す線図
合の浄化率の時間変化を示す線図
【図９】触媒入口から１／４の部分の担持量に分布を持
たせた場合の浄化率の時間変化を示す線図
たせた場合の浄化率の時間変化を示す線図
【図１０】実施例のメタル担体の概略断面図
【図１１】実施例の触媒入口から１／４の部分の担持量
に分布を持たせた場合の浄化率の時間変化を示す線図
に分布を持たせた場合の浄化率の時間変化を示す線図
【図１２】実施例の触媒入口から１／６の部分の担持量
に分布を持たせた場合の浄化率の時間変化を示す線図
に分布を持たせた場合の浄化率の時間変化を示す線図
１：排気触媒 ２：ハニカム通路 ３：入口開口 ４：出口開口 ５：ハニカム体 ６：外筒（ケース）
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ０１Ｊ 23/46 ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ ３１１ １０４Ａ
Claims (3)
- 【請求項１】 多数のハニカム通路を有すると共に、両
端に開口を設け排気を流通可能とした排気触媒におい
て、前記排気触媒の排気流の入口前端から１／４以下の
部位における触媒の担持量を、その他の部位に比して高
担持量としたことを特徴とする担持量分布付排気触媒。 - 【請求項２】 請求項１において、排気触媒の排気流の
入口前端から１／４以下の部位における周辺領域を、そ
の他の部位に比して高担持量としたことを特徴とする担
持量分布付排気触媒。 - 【請求項３】 請求項１において、排気触媒の排気流の
入口前端から１／４以下の部位における中心部領域を、
その他の部位に比して高担持量としたことを特徴とする
担持量分布付排気触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7171412A JPH09944A (ja) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | 担持量分布付排気触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7171412A JPH09944A (ja) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | 担持量分布付排気触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09944A true JPH09944A (ja) | 1997-01-07 |
Family
ID=15922666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7171412A Pending JPH09944A (ja) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | 担持量分布付排気触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09944A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009248010A (ja) * | 2008-04-08 | 2009-10-29 | F C C:Kk | 触媒及びその金属触媒の分布決定方法 |
| JP2013220402A (ja) * | 2012-04-18 | 2013-10-28 | Mazda Motor Corp | 排気ガス浄化用触媒装置 |
| JP2014001704A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Toyota Motor Corp | 電気加熱式触媒コンバーター |
-
1995
- 1995-06-13 JP JP7171412A patent/JPH09944A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009248010A (ja) * | 2008-04-08 | 2009-10-29 | F C C:Kk | 触媒及びその金属触媒の分布決定方法 |
| JP2013220402A (ja) * | 2012-04-18 | 2013-10-28 | Mazda Motor Corp | 排気ガス浄化用触媒装置 |
| JP2014001704A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Toyota Motor Corp | 電気加熱式触媒コンバーター |
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