JPH1043603A

JPH1043603A - 自動車排気ガス浄化用触媒構造体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH1043603A
Application number: JP8205021A
Authority: JP
Inventors: Hirosumi Ogawa; 川裕純小; Yasuyuki Murofushi; 伏康行室; Shinko Takatani; 谷真弘高; Katsufumi Inoue; 上勝文井
Original assignee: Calsonic Corp; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; Marelli Corp
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【課題】触媒構造体全体の熱劣化を小さくし、全体と
して性能劣化の程度を小さくかつ均一なものにした自動
車排気ガス浄化用触媒構造体を提供する。【解決手段】触媒担体のセルに触媒成分を含む触媒コ
ート層を付着させてなる自動車排気ガス浄化用触媒構造
体において、触媒コート層を付着させる触媒担体として
耐酸化性および熱伝導性に優れた金属箔のセルを用い、
触媒活性成分である貴金属を含むスラリーを周辺部６の
開口率が中央部５の開口率よりも高く且つ周辺部６の単
位体積当たりの貴金属が中央部５のそれと同じか又は多
くなるように付着され、周辺部６の排気ガス流量が中央
部５の排気ガス流量よりも多くなるものにし、且つま
た、周辺部６の単位体積あたりの触媒量が中央部５の単
位体積あたりの触媒量と同じであるか又は多くなってい
て周辺部６の触媒性能が中央部５の触媒性能よりも優れ
ているものとした自動車排気ガス浄化用触媒構造体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒担体のセルに
触媒成分を含む触媒コート層を付着させてなる自動車排
気ガス浄化用触媒構造体およびその製造方法に関し、例
えば、耐熱金属の平板と波板を多重に巻き回して排気ガ
スの流れの通路となる多数のセルを形成した金属製触媒
担体を用いた自動車排気ガス浄化用触媒構造体およびそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の自動車排気ガス浄化用触
媒構造体は、真円形断面や楕円形断面（ほぼ平行な対向
辺を持つレーシングトラック形断面を含む。）をなす触
媒担体の内部にセルと呼ばれる排気ガスが貫流する通路
を多数設け、そのセル表面にアルミナとセリウム，ジル
コニウム，ランタン，バリウムなどの助触媒等の耐酸化
性無機酸化物および白金，パラジウム，ロジウムなどの
貴金属の触媒活性成分を含んでなる触媒コート層を付着
させたものである。

【０００３】一般に、触媒性能は貴金属の種類と量に依
存するといわれており、また、触媒担体としては、セラ
ミックス材料よりなるものが従来多く用いられてきた
が、近年では、セル厚さを薄くできるので通気抵抗を低
減でき、熱伝導率が高いので暖機特性に優れる金属製触
媒担体の使用が増えてきている。

【０００４】この金属製触媒担体を用いた触媒構造体
は、特にマニホールド付近に設置される触媒、いわゆる
マニホールド触媒に用いられることが多い。従って、エ
ンジンに近いので、高温の排気ガスに晒され易く、特に
全開加速の様なエンジン負荷が高まった場合には、触媒
入口の温度が１０００℃を超えることもあり、触媒コー
ト層はより優れた耐熱性を有することが必要となる。

【０００５】従来、触媒コート層の耐熱性向上は専ら触
媒コート層それ自体の改良で対応してきた。しかし、こ
のような触媒コート層それ自体の改良だけでは対応出来
ない場合があると考えられる。

【０００６】そこで、触媒入口温度が１０００℃を超え
る様な高温において触媒コート層の熱劣化を低減させる
別の手段として、担体経由で触媒外部へなるべく多くの
熱を放出して触媒コート層が受ける熱エネルギーを少な
くする手法がある。

【０００７】ところが、現状の触媒構造体では、触媒コ
ート層を冷却することは容易ではないことがわかってい
る。例えば、触媒構造体に９００℃の排気ガスを定常的
に導入して内部の温度測定を行うと、触媒構造体の各断
面においてその中央の最も温度の高い部分よりも３０℃
以上温度が低い部分は、触媒担体の種類および形状を問
わず、触媒担体の外周面より１０ｍｍから３０ｍｍ位ま
での部分、すなわち周辺部分である。これは、触媒担体
の種類（金属、セラミックス）を問わず、同じ傾向であ
ることが確認されている。

【０００８】また、排気ガスの代表温度、流量および触
媒構造断面に対する分配が同じ場合においては、断面に
おける中央部の温度は触媒構造体を外部から冷却しても
ほとんど変わらない。つまり、触媒構造体の周辺部のみ
が冷えている状態である。この場合、周辺部以外の部
分、所謂中央部の温度が高い理由として、外界までの伝
熱距離が大きいことと、その部分に排気ガスが多く流れ
るにも拘わらず熱エネルギーを伝える主な通路となる触
媒担体のセル壁の量が少ないためと考えられる。

【０００９】上に述べたように、触媒担体の中央部の温
度が下がりにくいのは、その中央部に排気ガスが多く流
れてしまうためである。そこで、触媒構造体の全体を有
効に活用し、熱劣化を抑制すべく、冷えやすい周辺部に
排気ガスを多く流すことが望まれることとなる。

【００１０】そこで、そのための手法として、触媒担体
の中央部を周辺部よりも排気ガスが流れにくい構造にす
る方法や、排気ガスの流れを制御する治具を用いる方法
や、中央部に触媒活性成分を多く付着させる方法が知ら
れている。

【００１１】◎ 触媒担体の中央部を排気ガスが流れに
くい構造にする従来例・特開昭６０−１２５２５２号：触媒構造体のコンバー
タ入口投影面（通常円形状）の直径の１から１．５倍の
直径の同心円内部のセルのピッチを密にし、外部を粗に
する。

【００１２】・特開昭６２−１７４５２５号：金属製触
媒担体としてその波板のピッチと平板の厚みを中央部の
セル密度が高く、周辺部のそれが低くなるように変え
る。

【００１３】◎ 排気ガスの流れを制御する治具を用い
る従来例・特開昭６２−２２８６１５号：触媒構造体の前に邪魔
板を設けて、排気ガスの分配を変える。

【００１４】◎ 中央部に触媒活性成分を多く担持させ
る方法に関する従来例・特開昭６０−２１６８４８号：貴金属を含まないスラ
リーの付着量を中央部＞周辺部とすることで、その後の
貴金属の含浸で担持量を中央部＞周辺部にする。

【００１５】・特開昭６１−４５３５号：貴金属を含浸
で担持する際に、中央部の吸水量＞周辺部の吸水量とす
ることで、貴金属担持量を中央部＞周辺部とする。

【００１６】・特開昭６１−２５６４３号：貴金属を含
まないスラリーの付着量を排気ガス流量の大きい部分＞
小さい部分とすることで、貴金属の含浸による担持量を
排気ガス流速の大きい部分＞小さい部分とする。

【００１７】・特開昭６１−２５６４４号：貴金属を含
浸で担持させるにあたり、排気ガス流速の大きい中央部
は後寄りに、小さい周辺部は前寄りに多く担持させる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
方法は、次の様な改良すべき点を有している場合があ
る。

【００１９】◎ 特開昭６０−１２５２５２号、特開昭
６２−１７４５２５号の従来例では、触媒コート層を担
持したときの状態が規定されていない。この従来発明で
得られる周辺部の開口率が中央部の開口率よりも高い触
媒担体に、中央部と周辺部を区別せずに触媒コート層を
付着させると、中央部ばかりに触媒コート層が付着して
しまう。これは、触媒コート層を付着させる触媒担体の
表面積が中央部＞周辺部で、付着量は表面積に依存する
からである。

【００２０】この様な触媒構造体では、排気ガスが多く
流れる周辺部の性能が中央部より相対的に低くなり、触
媒構造体全体としての性能が、中央部と周辺部の開口率
が同じ触媒担体を用いた触媒構造体に比べて大きく劣る
ことが確認されている。又、これらの触媒担体に、触媒
構造体の開口率（触媒構造体に占める排気ガスが通る空
間の割合）が触媒担体と逆の中央部＞周辺部となるよう
に触媒スラリーをコーティングすると、触媒担体の効果
は無くなる。

【００２１】◎ 特開昭６２−２２８６１５号の従来例
の様に周辺部に排気ガスを流しやすくする邪魔板を有す
る触媒構造体では、触媒担体自体は通常のものと同様で
あるので、上記の様な問題が起きない。しかし、触媒構
造体の前に邪魔板を設けるので、それにより、排気ガス
が冷やされる可能性がある。これにより、触媒構造体に
入る排気ガスの温度が低くなり、流量が少ないときには
触媒構造体の直前の位置での排気ガスの温度が低くな
り、浄化性能の悪化に跳ね返る可能性がある。

【００２２】又、邪魔板の形状・寸法、取付け構造が、
触媒構造体の形状、エンジン形状、触媒構造体の取付け
位置等の他の要因で限定され易い問題を有する。

【００２３】◎ 中央部、すなわち排気ガス流速の大き
い部分に触媒活性成分を多く付着させる方法に関する従
来例では、いずれも、周辺部に排気ガスを流しやすくし
て熱を触媒構造体の外部に放出し易くすることは考慮さ
れていない。これでは、触媒構造体の入口温度が１００
０℃を超える状態で使用することは、劣化が著しくなり
使用が困難な場合がでてくる。

【００２４】

【発明の目的】本発明は、触媒構造体として周辺部に排
気ガスが流れやすい構造とすることで、高温の排気ガス
に触媒構造体が晒されたときに触媒構造体が受ける熱エ
ネルギーを外部に放出し易くして触媒構造体全体の熱劣
化を小さくするとともに、排気ガスが多く流れる周辺部
の触媒性能を排気ガスが少ない中央部よりも優れたもの
であるようにして、触媒構造体全体として性能劣化の程
度を小さくかつ均一なものにできる自動車排気ガス浄化
用触媒構造体を提供することを目的としている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる自動車排
気ガス浄化用触媒構造体は、（１）触媒コート層を担持
する触媒担体を熱伝導率の高い材料で構成される金属担
体とすることで外界への熱エネルギーの伝達に都合よく
し、（２）触媒構造体の周辺部の排気ガス流量を中央部
の排気ガス流量よりも多くすることで熱を外界に放出し
やすくし、且つ、その周辺部の単位体積当たりの触媒
（貴金属）量を中央部のそれと同じか又は多くすること
で触媒全体の熱劣化を抑制し、周辺部の触媒性能が中央
部の触媒性能よりも優れているものにすることで、上記
発明の目的を達成するものとしている。

【００２６】すなわち、本発明に係わる自動車排気ガス
浄化用触媒構造体は、請求項１に記載しているように、
触媒担体のセルに触媒成分を含む触媒コート層を付着さ
せてなる自動車排気ガス浄化用触媒構造体において、触
媒コート層を付着させる触媒担体が耐酸化性および熱伝
導性に優れた金属箔のセルにより構成され且つ周辺部の
排気ガス流量が中央部の排気ガス流量よりも多くなるも
のに構成されていると共に、周辺部の単位体積あたりの
触媒量が中央部のそれと同じか又は多くなっていて周辺
部の触媒性能が中央部の触媒性能よりも優れているもの
に構成されていることを特徴としている。

【００２７】そして、本発明に係わる自動車排気ガス浄
化用触媒構造体の実施態様においては、請求項２に記載
しているように、触媒コート層を付着させる触媒担体の
周辺部の開口率が中央部の開口率よりも高く構成されて
いるものとすることができる。

【００２８】また、本発明に係わる自動車排気ガス浄化
用触媒構造体の実施態様においては、請求項３に記載し
ているように、触媒構造体の周辺部の開口率が中央部の
開口率よりも高く、望ましくは５％以上高く構成されて
いるものとすることができる。

【００２９】同じく、本発明に係わる自動車排気ガス浄
化用触媒構造体の実施態様においては、触媒担体の開口
率を中央部と周辺部とで変える構成として、請求項４に
記載しているように、触媒担体の周辺部のセル密度（触
媒担体断面の単位面積あたりのセルの数）が中央部のセ
ル密度よりも低く構成されているものとしたり、請求項
５に記載しているように、触媒担体のセルを形成する周
辺部の壁の厚さが中央部の壁の厚さよりも薄く構成され
ているものとすることができる。

【００３０】同じく、本発明に係わる自動車排気ガス浄
化用触媒構造体の実施態様においては、請求項６に記載
しているように、周辺部の範囲が、触媒担体の外周面よ
り１０ｍｍから３０ｍｍまでの部分であるようになすこ
とができる。

【００３１】同じく、本発明に係わる自動車排気ガス浄
化用触媒構造体の実施態様においては、請求項７に記載
しているように、触媒担体の断面形状が真円形断面のも
のであるようにしたり、請求項８に記載しているよう
に、楕円形断面（ほぼ平行な対向辺を持つレーシングト
ラック形断面を含む）のものであるようにしたりするこ
とができる。

【００３２】また、本発明に係わる自動車排気ガス浄化
用触媒構造体の製造方法は、請求項９に記載しているよ
うに、触媒担体のセルに触媒成分を含む触媒コート層を
付着させてなる自動車排気ガス浄化用触媒構造体を製造
するに際し、触媒コート層を付着させる触媒担体として
耐酸化性および熱伝導性に優れた金属箔のセルを用い、
触媒活性成分である貴金属を含むスラリーを周辺部の開
口率が中央部の開口率よりも高く且つ周辺部の単位体積
当たりの貴金属量が中央部のそれと同じか又は多くなる
ように付着させることを特徴としている。

【００３３】そして、本発明に係わる自動車排気ガス浄
化用触媒構造体の製造方法の実施態様においては、請求
項１０に記載しているように、触媒担体の周辺部の開口
率が中央部の開口率よりも高くなるようにしたり、請求
項１１に記載しているように、触媒構造体の周辺部の開
口率が中央部の開口率よりも高く、望ましくは５％以上
高くなるようにしたりすることができる。

【００３４】同じく、本発明に係わる自動車排気ガス浄
化用触媒構造体の製造方法の実施態様においては、請求
項１２に記載しているように、触媒担体の周辺部での触
媒コート層の塗布量が中央部での触媒コート層の塗布量
よりも多いようになすことができる。

【００３５】

【発明の作用】本発明に係わる自動車排気ガス浄化用触
媒構造体およびその製造方法は、触媒コート層を付着さ
せる触媒担体が耐酸化性および熱伝導性に優れた金属箔
のセルにより構成されたものとしており、このように触
媒担体を熱伝導率の高い金属からなるものとすること
で、触媒コート層が排気ガスから受ける熱エネルギーは
外部に伝達されやすいものとなる。

【００３６】また、触媒構造体の周辺部の開口率を中央
部の開口率よりも高くすることで、周辺部の方が中央部
よりも通気抵抗が小さくなるので、排気ガスは通気抵抗
のより小さな周辺部をより多く流れることとなる。

【００３７】ここで言う周辺部とは、触媒担体の外周面
より１０ｍｍから３０ｍｍまでの部分であるものとする
ことが望ましく、この周辺部は外界へ熱を伝えやすい部
分である。そして、中央部とは、この周辺部より内側の
部分である。

【００３８】このように、周辺部に排気ガスをより多く
流すようにすることで、周辺部の触媒コート層が受ける
熱エネルギーは金属製の触媒担体を経由して速やかに外
界に放出される。

【００３９】また、周辺部の単位体積当たりの触媒量を
中央部のそれと同じか又はより多くすることで、周辺部
の触媒性能をより優れたものとして劣化の程度を小さく
する。

【００４０】したがって、触媒担体が冷えやすくなって
触媒コート層の劣化が抑制され、排気ガスが流れやすい
周辺部の触媒性能がより優れているものとすることで、
触媒構造体全体として触媒性能が十分良好に維持される
こととなる。

【００４１】金属製とした触媒担体は、厚さが３０μｍ
から８０μｍの耐熱性金属箔、例えば、Ｆｅ−２０重量
％Ｃｒ−５重量％Ａｌ組成のフェライト系ステンレス鋼
箔を所定の幅となるように切り出し、その一部は波付け
加工等を施した箔とし、平板状の箔と波板状の箔とを共
に巻き上げるか積層してハニカム体とし、これを耐熱性
のあるステンレス鋼製ケースに挿入してからロウ付け等
の処理を施すことにより接合して製造する。

【００４２】このような触媒担体の製造方法としては、
巻き上げる方法が容易であり、より望ましい方法である
といえる。また、触媒担体の断面形状は、真円形断面を
なすものや、楕円形断面（ほぼ平行な対向辺をもつレー
シングトラック形断面を含む。）をなすものの何れであ
ってもよい。

【００４３】触媒担体の開口率を中央部と周辺部とで変
える方法としては、触媒担体の開口率を変える方法、触
媒コート層の塗布量を変える方法、及び／又は、触媒組
成を変える方法などが採用できる。

【００４４】また、触媒構造体の開口率は、触媒担体の
開口率と触媒コート層の厚さや組成により変わるが、概
ね５０〜８０％の範囲である。そして、中央部よりも周
辺部の開口率を高くし、より望ましくは５％以上高くし
たのは、周辺部で排気ガスをより流れやすい状態にする
ためである。

【００４５】触媒担体自体の開口率を変えるには、触媒
担体のセル密度（単位面積当たりのセルの数）及び／又
は、触媒担体を構成する金属箔の厚みを変えることで行
える。このうち、触媒担体のセル密度は、中央部が４６
５ｋ個／ｍ^２〜９３０ｋ個／ｍ^２、周辺部が３１０ｋ個
／ｍ^２〜６２０ｋ個／ｍ^２の範囲で、周辺部の方が中央
部に比べてセル密度が低くなるようにし、セル壁厚（＝
金属箔の厚さ）については、中央部が５０μｍ〜８０μ
ｍ、周辺部が３０μｍ〜５０μｍの範囲で、周辺部の方
が中央部よりも薄くなるようにすることが望ましい。

【００４６】触媒コート層の塗布量を変えるには、例え
ば、特開昭６０−２１６８４８号で開示されているよう
な、触媒担体のコート量を多くしたい部分以外の部分の
断面を除いて蓋をした後に、触媒スラリーを塗布して乾
燥させる等の公知の手法を採用することができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明に係わる自動車排気ガス浄化用触
媒構造体では、触媒担体のセルに触媒成分を含む触媒コ
ート層を付着させてなる自動車排気ガス浄化用触媒構造
体において、触媒コート層を付着させる触媒担体が耐酸
化性および熱伝導性に優れた金属箔のセルにより構成さ
れ且つ周辺部の排気ガス流量が中央部の排気ガス流量よ
りも多くなるものに構成されていると共に、周辺部の単
位体積あたりの触媒量が中央部のそれと同じか又は多く
なっていて周辺部の触媒性能が中央部の触媒性能よりも
優れているものに構成されているから、触媒コート層が
排気ガスから受ける熱エネルギーを外部に伝達しやすく
することが可能であると共に、排気ガスが多く流れる周
辺部の触媒性能が排気ガスの少ない中央部よりも優れた
ものであるようにしているので、触媒構造体全体として
の性能劣化の程度を小さくすることが可能であるという
著しく優れた効果がもたらされる。

【００４８】そして、請求項２に記載しているように、
触媒担体の周辺部の開口率が中央部の開口率よりも高く
構成されているものとすることによって、周辺部の方が
中央部よりも通気抵抗を小さなものとすることが可能で
あり、排気ガスが通気抵抗のより小さな周辺部をより多
く流れるようにすることが可能であって、熱エネルギー
を外部に伝達しやすくすることが可能であるという著し
く優れた効果がもたらされる。

【００４９】また、請求項３に記載しているように、触
媒構造体の周辺部の開口率が中央部の開口率よりも高く
構成されているものとすることによって、請求項２と同
様の効果を得ることが可能であり、請求項４に記載して
いるように、触媒担体の周辺部のセル密度が中央部のセ
ル密度よりも低く構成されているものとすることによっ
て、排気ガスが通気抵抗のより小さな周辺部をより多く
流れるようにすることが可能であって、熱エネルギーを
外部に伝達しやすくすることが可能であり、請求項５に
記載しているように、触媒担体のセルを形成する周辺部
の壁の厚さが中央部の壁の厚さよりも薄く構成されてい
るものとすることによっても、請求項４と同様の効果を
得ることが可能である。

【００５０】また、請求項６に記載しているように、周
辺部は触媒担体の外周面より１０ｍｍから３０ｍｍまで
の部分であるものとすることによって、排気ガスから受
ける熱エネルギーを外部に伝達しやすくすることが可能
であり、触媒性能の早期劣化を防止することが可能であ
り、請求項７に記載しているように、触媒担体の断面形
状が真円形断面であるものとしたり、請求項８に記載し
ているように、楕円形断面であるものとしたりすること
によって、触媒構造体の取付空間に対応させたものとす
ることが可能である。

【００５１】本発明に係わる自動車排気ガス浄化用触媒
構造体の製造方法では、触媒担体のセルに触媒成分を含
む触媒コート層を付着させてなる自動車排気ガス浄化用
触媒構造体を製造するに際し、触媒コート層を付着させ
る触媒担体として耐酸化性および熱伝導性に優れた金属
箔のセルを用い、触媒活性成分である貴金属を含むスラ
リーを周辺部の開口率が中央部の開口率よりも高く且つ
周辺部の単位体積当たりの貴金属量が中央部のそれと同
じか又は多くなるように付着されるようにしたから、触
媒構造体全体としての性能劣化の程度を小さくすること
ができる自動車排気ガス浄化用触媒構造体を製造するこ
とが可能であるという著しく優れた効果がもたらされ
る。

【００５２】そして、請求項１０に記載しているよう
に、触媒担体の周辺部の開口率が中央部の開口率よりも
高くなるようにすることによって、周辺部の方が中央部
よりも通気抵抗を小さなものとすることが可能であるの
で、排気ガスを周辺部の方により多く流すことが可能で
あって、排気ガスの熱エネルギーを外部に伝達しやすい
自動車排気ガス浄化用触媒構造体を製造することが可能
であり、請求項１１に記載しているように、触媒構造体
の周辺部の開口率が中央部の開口率よりも高くなるよう
にすることによって、請求項１０と同様の効果を得るこ
とが可能であり、請求項１２に記載しているように、触
媒担体の周辺部での触媒コート層の塗布量が中央部での
触媒コート層の塗布量よりも多いようにすることによっ
て、排気ガスがより多く流れる周辺部における触媒量を
多くすることが可能となって触媒構造体全体としての性
能劣化の程度をより均一なものにすることが可能であ
る。

【００５３】

【実施例１】以下、本発明を実施例によって説明する
が、本発明はこれらによって限定されるものではない。

【００５４】実施例１（工程１）Ｃｒを２０重量％、Ａｌを５重量％含む厚さ
５０μｍのフェライト系ステンレス鋼箔よりなる板を幅
１１８ｍｍに切り出し、その一部に波付け加工を施し
た。この波付け加工は、巻き上げた時にセル密度が６２
０ｋ個／ｍ^２となるようにしたものと、４６５ｋ個／ｍ
^２となるようにしたものとした。

【００５５】（工程２）セル密度が６２０ｋ個／ｍ^２と
なる波板と平板（図１に示した平板１と波板２とからセ
ル３を形成したものに相当）を共に巻き上げて図２に示
す直径Ｄ１が８８ｍで、且つ、断面形状が真円形状の中
央部触媒担体５を作製した。

【００５６】（工程３）（工程２）のハニカム体の外周
に、セル密度が４６５ｋ個／ｍ^２となる波板と平板を共
に厚さ１５ｍｍ分巻き上げて直径Ｄ２が１１８ｍｍで、
且つ、断面形状が真円形状の周辺部触媒担体６を作製し
た。

【００５７】（工程４）（工程３）のハニカム体の外側
に箔状のロウ材（ＪＩＳＺ−３２６５で規定されるＮｉ
ロウおよびＮｉ−Ａｌを主体としたものでＢＮｉ−５相
当品）を付着させると共に、内部に粉末のロウ材を付着
させてケーシングの内部に挿入し、空気中にて１００〜
６００℃に加熱した後、真空中（１０のマイナス４乗Ｔ
ｏｒｒ）にて１１８０〜１２３０℃で２時間以内の加熱
を行う接合処理を実施して、真円形状の金属製触媒担体
４を用いた触媒構造体（ただし、この時点で触媒の付着
はなし）を得た。

【００５８】（工程５）γ−アルミナを主成分とする活
性アルミナ粉末１０００ｇに対してジニトロジアンミン
白金溶液を用いてＰｔ量が１．５ｗｔ％となるように加
え、よく攪拌した後、オーブンにて１５０℃で３時間乾
燥し、４００℃で４時間焼成して、Ｐｔ／Ａｌ_２Ｏ_３触
媒粉末を得た。次いで、このＰｔ／Ａｌ_２Ｏ_３触媒粉末
７００ｇと酸化セリウム３００ｇおよびアルミナゾル１
０００ｇをボールミルポットに投入し、８時間粉砕して
スラリーを得た。

【００５９】（工程６）工程５で得たスラリーを金属製
触媒担体に塗布し、乾燥後、４００℃で１時間焼成し
た。

【００６０】（工程７）金属製触媒担体の中央部をマス
キング材で覆ったのち、工程５で得たスラリーを塗布
し、乾燥後、４００℃で１時間焼成した。このとき、工
程５で得たスラリーのコーティング量を中央部で１２０
ｇ／Ｌ、周辺部で１６０ｇ／Ｌとした。

【００６１】（工程８）γ−アルミナを主成分とする活
性アルミナ粉末１０００ｇに対して硝酸ロジウム溶液を
Ｒｈ量が１ｗｔ％となるように加え、よく攪拌した後、
オーブンにて１５０℃で３時間乾燥し、４００℃で４時
間焼成して、Ｒｈ／Ａｌ_２Ｏ_３触媒粉末を得た。次い
で、Ｒｈ／Ａｌ_２Ｏ_３触媒粉末を１０００ｇとアルミナ
ゾル１０００ｇをボールミルポットに投入し、８時間粉
砕してスラリーを得た。

【００６２】（工程９）工程８で得たスラリーを既にＰ
ｔ／Ａｌ_２Ｏ_３を塗布した金属製触媒担体に塗布し、乾
燥後、４００℃で１時間焼成した。

【００６３】（工程１０）金属製触媒担体の中央部をマ
スキング材で覆ったのち、工程８で得たスラリーを塗布
し、乾燥後、４００℃で１時間焼成した。このとき、工
程８で得たスラリーのコーティング量を中央部で３０ｇ
／Ｌ、周辺部で４０ｇ／Ｌとした。

【００６４】以上の工程を経て実施例１の触媒構造体Ａ
を得た。

【００６５】実施例２実施例１において、直径Ｄ１を７８ｍｍ、直径Ｄ２を１
１８ｍｍとする以外は同様にして実施例２の触媒構造体
Ｂを得た。

【００６６】実施例３実施例１において、直径Ｄ１を５８ｍｍ、直径Ｄ２を１
１８ｍｍとする以外は同様にして実施例３の触媒構造体
Ｃを得た。

【００６７】実施例４実施例１において、箔の厚さを中央部で８０μｍ、周辺
部で５０μｍとし、セル密度を６２０ｋ個／ｍ^２とする
以外は同様にして実施例４の触媒構造体Ｄを得た。

【００６８】実施例５実施例１において、箔の厚さを中央部で８０μｍ、周辺
部で５０μｍとする以外は同様にして実施例５の触媒構
造体Ｅを得た。

【００６９】実施例６実施例１において、中央部と周辺部に用いる波板を巻き
上げときに、それぞれ、セル密度が９３０ｋ個／ｍ^２、
６２０ｋ個／ｍ^２となるように、箔に波付け加工する以
外は同様にして実施例６の触媒構造体Ｆを得た。

【００７０】実施例７実施例１において、工程１から４で得られた金属製触媒
担体を以下の工程で触媒化する以外は、同様にして実施
例７の触媒構造体Ｇを得た。

【００７１】（工程５）γ−アルミナを主成分とする活
性アルミナ粉末１０００ｇに対してジニトロジアンミン
白金溶液を用いてＰｔ量が１．５ｗｔ％となるように加
え、よく攪拌した後、オーブンにより１５０℃で３時間
乾燥し、４００℃で４時間焼成して、Ｐｔ／Ａｌ_２Ｏ_３
触媒粉末を得た。次いで、このＰｔ／Ａｌ_２Ｏ_３触媒粉
末７００ｇと酸化セリウム３００ｇおよびアルミナゾル
１０００ｇをボールミルポットに投入し、８時間粉砕し
てスラリーを得た。

【００７２】（工程６）金属製触媒担体の中央部をマス
キング材で覆ったのち、工程５で得たスラリーを塗布
し、乾燥後、４００℃で１時間焼成した。このとき、工
程５で得たスラリーのコーティング量を周辺部において
１６０ｇ／Ｌとした。

【００７３】（工程７）工程５においてＰｔ量が１．２
ｗｔ％となるようにする以外は同様にして、スラリーを
得た。

【００７４】（工程８）金属製触媒担体の周辺部をマス
キング材で覆ったのち、工程７で得得たスラリーを塗布
し、乾燥後、４００℃で１時間焼成した。このとき、工
程７で得たスラリーのコーティング量を中央部において
１６０ｇ／Ｌとした。

【００７５】（工程９）γ−アルミナを主成分とする活
性アルミナ粉末１０００ｇに対して硝酸ロジウム溶液を
Ｒｈ量が１ｗｔ％となるように加え、よく攪拌した後、
オーブンにて１５０℃で３時間乾燥し、４００℃で４時
間焼成して、Ｒｈ／Ａｌ_２Ｏ_３触媒粉末を得た。次い
で、このＲｈ／Ａｌ_２Ｏ_３触媒粉末１０００ｇとアルミ
ナゾル１０００ｇをボールミルポットに投入し、８時間
粉砕してスラリーを得た。

【００７６】（工程１０）金属製触媒担体の中央部をマ
スキング材で覆ったのち、工程９で得たスラリーを塗布
し、乾燥後、４００℃で１時間焼成した。このとき、工
程９で得たスラリーのコーティング量を周辺部において
４０ｇ／Ｌとした。

【００７７】（工程１１）工程１０においてＲｈ量が
０．７５ｗｔ％となるようにする以外は同様にして、ス
ラリーを得た。

【００７８】（工程１２）金属製触媒担体の周辺部をマ
スキング材で覆ったのち、工程１１で得たスラリーを塗
布し、乾燥後、４００℃で１時間焼成した。このとき、
工程１１で得たスラリーのコーティング量を中央部にお
いて４０ｇ／Ｌとした。

【００７９】実施例８実施例１において、断面形状を図３に示した長径Ｄ５、
短径Ｄ６がそれぞれ１４４ｍｍ、８８ｍｍのレーシング
トラック形状からなる金属製触媒担体７とし、周辺部を
厚さ１５ｍｍの部分とする以外は同様にして実施例８の
触媒構造体Ｈを得た。

【００８０】比較例１実施例１において、工程７および１０でマスキングを省
略してスラリーを付着させ、その量が担体全体で１６０
ｇ／Ｌ、工程８で付着させるコート量が担体全体で４０
ｇ／Ｌとなるようにして比較例１の触媒構造体Ｉを得
た。

【００８１】比較例２実施例２において、工程７および１０でマスキングを省
略してスラリーを付着させ、その量が担体全体で１６０
ｇ／Ｌ、工程８で付着させるコート量が担体全体で４０
ｇ／Ｌとなるようにして比較例２の触媒構造体Ｊを得
た。

【００８２】比較例３実施例３において、工程７および１０でマスキングを省
略してスラリーを付着させ、その量が担体全体で１６０
ｇ／Ｌ、工程８で付着させるコート量が担体全体で４０
ｇ／Ｌとなるようにして比較例３の触媒構造体Ｋを得
た。

【００８３】比較例４実施例８において、工程７および１０でマスキングを省
略してスラリーを付着させ、その量が担体全体で１６０
ｇ／Ｌ、工程８で付着させるコート量が担体全体で４０
ｇ／Ｌとなるようにして比較例４の触媒構造体Ｌを得
た。

【００８４】

【表１】

【００８５】評価例１本発明の実施例１〜８、比較例１〜４の触媒構造体Ａ〜
Ｈ，Ｉ〜Ｌの端面を高速高機能画像解析装置（カールツ
ァイス製、ＶＩＤＡＳｐｌｕｓ）を用いて、周辺部と
中央部の開口率を求めた。その結果を表２に示す。

【００８６】

【表２】

【００８７】表２に示すように、いずれの触媒構造体に
おいても、中央部の開口率よりも周辺部の開口率の方が
高いものとなっていた。

【００８８】評価例２本発明の実施例１〜８、比較例１〜４の触媒構造体Ａ〜
Ｈ，Ｉ〜Ｌに、風量２ｍ^３／分の３００℃の空気を流
し、周辺部と中央部でのガスの流量を比較した。その結
果を表３に示す。

【００８９】

【表３】

【００９０】表３より明らかなように、いずれの場合に
おいても、中央部よりも周辺部の方が単位断面積あたり
のガス流量が多いものとなっていた。

【００９１】評価例３本発明の実施例１〜８、比較例１〜４の触媒構造体Ａ〜
Ｈ，Ｉ〜Ｌを１５００ｃｃエンジンのマニホールドに装
着して、入口温度が９５０℃、空燃比（Ａ／Ｆ）が１
４．６、使用ガソリンが無鉛の条件で急速耐久試験を行
った。

【００９２】耐久試験後の各触媒について、浄化性能を
評価したが、この評価に際しては、排気量が２０００ｃ
ｃのエンジンでＡ／Ｆ＝１４．６、Ａ／Ｆ振幅＝０．
５、周波数１Ｈｚ、入りガス温度４００℃の条件で行っ
た。その結果を表４に示す。

【００９３】

【表４】

【００９４】表４に示すように、実施例１〜８の触媒構
造体Ａ〜Ｈでは、比較例１〜４の触媒構造体Ｉ〜Ｌに比
べて、触媒性能に優れているものであることが確かめら
れた。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属製触媒担体の内部構造を示す拡大断面説明
図である。

【図２】断面形状が真円形（丸型）である金属製触媒担
体の外観形状を示す説明図である。

【図３】断面形状が楕円形（レーシングトラック型）で
ある金属製触媒担体の外観形状を示す説明図である。

【符号の説明】

１平板２波板３セル４真円形状（丸型）の金属製触媒担体５中央部触媒担体６周辺部触媒担体７楕円形状（レーシングトラック型）の金属製触媒担
体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高谷真弘神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者井上勝文東京都中野区南台５丁目24番15号カルソニック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】触媒担体のセルに触媒成分を含む触媒コ
ート層を付着させてなる自動車排気ガス浄化用触媒構造
体において、触媒コート層を付着させる触媒担体が耐酸
化性および熱伝導性に優れた金属箔のセルにより構成さ
れ且つ周辺部の排気ガス流量が中央部の排気ガス流量よ
りも多くなるものに構成されていると共に、周辺部の単
位体積あたりの触媒量が中央部のそれと同じか又は多く
なっていて周辺部の触媒性能が中央部の触媒性能よりも
優れているものに構成されていることを特徴とする自動
車排気ガス浄化用触媒構造体。
【請求項２】触媒担体の周辺部の開口率が中央部の開
口率よりも高く構成されていることを特徴とする請求項
１に記載の自動車排気ガス浄化用触媒構造体。
【請求項３】触媒構造体の周辺部の開口率が中央部の
開口率よりも高く構成されていることを特徴とする請求
項１に記載の自動車排気ガス浄化用触媒構造体。
【請求項４】触媒担体の周辺部のセル密度が中央部の
セル密度よりも低く構成されていることを特徴とする請
求項１または２に記載の自動車排気ガス浄化用触媒構造
体。
【請求項５】触媒担体のセルを形成する周辺部の壁の
厚さが中央部の壁の厚さよりも薄く構成されていること
を特徴とする請求項１または２に記載の自動車排気ガス
浄化用触媒構造体。
【請求項６】周辺部は触媒担体の外周面より１０ｍｍ
から３０ｍｍまでの部分であることを特徴とする請求項
１ないし５のいずれかに記載の自動車排気ガス浄化用触
媒構造体。
【請求項７】触媒担体の断面形状が真円形断面である
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の
自動車排気ガス浄化用触媒構造体。
【請求項８】触媒担体の断面形状が楕円形断面である
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の
自動車排気ガス浄化用触媒構造体。
【請求項９】触媒担体のセルに触媒成分を含む触媒コ
ート層を付着させてなる自動車排気ガス浄化用触媒構造
体を製造するに際し、触媒コート層を付着させる触媒担
体として耐酸化性および熱伝導性に優れた金属箔のセル
を用い、触媒活性成分である貴金属を含むスラリーを周
辺部の開口率が中央部の開口率よりも高く且つ周辺部の
単位体積当たりの貴金属量が中央部のそれと同じか又は
多くなるように付着させることを特徴とする自動車排気
ガス浄化用触媒構造体の製造方法。
【請求項１０】触媒担体の周辺部の開口率が中央部の
開口率よりも高くなるようにすることを特徴とする請求
項９に記載の自動車排気ガス浄化用触媒構造体の製造方
法。
【請求項１１】触媒構造体の周辺部の開口率が中央部
の開口率よりも高くなるようにすることを特徴とする請
求項９に記載の自動車排気ガス浄化用触媒構造体の製造
方法。
【請求項１２】触媒担体の周辺部での触媒コート層の
塗布量が中央部での触媒コート層の塗布量よりも多いよ
うにすることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれ
かに記載の自動車排気ガス浄化用触媒構造体の製造方
法。