JPH115021A - 排ガス浄化システム - Google Patents

排ガス浄化システム

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JPH115021A
JPH115021A JP9158946A JP15894697A JPH115021A JP H115021 A JPH115021 A JP H115021A JP 9158946 A JP9158946 A JP 9158946A JP 15894697 A JP15894697 A JP 15894697A JP H115021 A JPH115021 A JP H115021A
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exhaust gas
honeycomb
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gas purification
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Naomi Noda
直美 野田
Yukinari Shibagaki
行成 柴垣
Hiroshige Mizuno
宏重 水野
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コールドスタート時により効果的に未燃ＨＣ
を吸着して、排ガス中からＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘを
バランス良く浄化する。 【解決手段】 内燃機関の排気管３０内に、炭化水素吸
着能を有する吸着成分を含んだ吸着層を第一のハニカム
担体上に被覆担持してなる吸着体４０を配置し、吸着体
４０の排ガス流れ方向下流側に、通電により発熱する材
料から構成された多数の貫通孔を有する第二のハニカム
担体に通電のための電極を設けてなるハニカムヒーター
５０を配置した排ガス浄化システムである。吸着体４０
及びハニカムヒーター５０は触媒成分を担持するととも
に、吸着体４０及びハニカムヒーター５０の総体積が
０．８リッター以上で、かつ吸着体４０の体積が０．４
リッター以上である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、排ガス中の有害
物質、特にコールドスタート時に多量に発生する炭化水
素を効果的に浄化することができる排ガス浄化システム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】 従来から、自動車等排ガス中の窒素酸
化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（Ｈ
Ｃ）等の有害物質を浄化するための排ガス浄化システム
について活発に研究開発が行われており、特に近年にお
いては、排ガス規制の強化とともに、エンジン始動時
（コールドスタート時）におけるＨＣの浄化が重要な技
術課題になっている。
【０００３】 すなわち、コールドスタート時のように
排ガスの温度が低いときは、触媒体がその着火温度に到
達しないので浄化能が低く、その上、この時期は連続運
転しているときに比べ、エンジンから多量のＨＣが放出
されているため、自動車排ガスによる有害物質の全排出
量のうち、コールドスタート時のＨＣの排出量が大きな
割合を占めているのである。
【０００４】 このような技術課題を解決するために、
排気管内において、主モノリス触媒と、ゼオライト等の
ＨＣ吸着能を有する成分を含む吸着体と、多数の貫通孔
を有するハニカム構造体に通電のための少なくとも２つ
の電極を設けてなるハニカムヒーターとを配置した排ガ
ス浄化システムが提案されている（特開平５−３１３５
９号公報）。この排ガス浄化システムでは、吸着体、ハ
ニカムヒーター及び主モノリス触媒の配置順序は特定し
ていないが、吸着体の下流側にハニカムヒーターを配置
した例が開示されている。また、排気管内において、ゼ
オライト等のＨＣ吸着能を有する吸着層と触媒成分を含
む吸着・触媒体と、その排ガス流れ方向下流側に、ハニ
カム構造体上に触媒層が担持された触媒体を設置すると
ともに、当該吸着・触媒体と当該触媒体の間に電気通電
加熱式ヒーターを配置した排ガス浄化システムが提案さ
れている（特開平７−２３２０８４号公報）。そして、
上記のハニカムヒーター（電気通電加熱式ヒーター）に
触媒成分を担持させた実施例も開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】 上記した排ガス浄化
システムによれば、吸着体によりコールドスタート時の
ＨＣが吸着され、次いで昇温されて吸着体からＨＣが脱
離するときには、下流側のハニカムヒーターにより主モ
ノリス触媒が加熱されて触媒が着火し、適切に排ガス中
のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害物質を浄化することがで
きる。しかしながら、上記した排ガス浄化システムにあ
っては、浄化システム暖機後において、排ガス中の有害
物質を有効に低減するために必要なシステム全体の触媒
の体積について十分な検討がなされておらず、結果的に
触媒が不足し、排ガス中の有害物質の除去が不十分とな
るという可能性があった。
【０００６】 本発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、排気管内に
吸着体とハニカムヒーターを設置するとともに、吸着体
及びハニカムヒーターに担持するシステム全体としての
触媒総体積を適切な範囲に設定することにより、排ガス
中からＨＣだけでなく、ＣＯ、ＮＯｘをバランス良く浄
化できるようにした排ガス浄化システムを提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】 本発明によれば、内燃
機関の排気管内に、炭化水素吸着能を有する吸着成分を
含んだ吸着層を第一のハニカム担体上に被覆担持してな
る吸着体を配置し、当該吸着体の排ガス流れ方向下流側
に、通電により発熱する材料から構成された多数の貫通
孔を有する第二のハニカム担体に通電のための電極を設
けてなるハニカムヒーターを配置した排ガス浄化システ
ムであって、前記吸着体及び前記ハニカムヒーターは触
媒成分を担持するとともに、前記吸着体及び前記ハニカ
ムヒーターの総体積が０．８リッター以上で、かつ前記
吸着体の体積が０．４リッター以上であることを特徴と
する排ガス浄化システム、が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】 本発明の排ガス浄化システム
は、上記のように、吸着層を第一のハニカム担体上に被
覆担持した吸着体と、その下流側に電気通電加熱式ヒー
ター（ハニカムヒーター）を配置するとともに、吸着体
の体積、及び吸着体とハニカムヒーターの総体積を規定
したものである。このように、吸着体の体積、吸着体及
びハニカムヒーターの総体積を規定することにより、シ
ステム全体としての総触媒体積、即ち、触媒成分が担持
されているハニカム担体の総体積が規定され、しかも吸
着体の体積を所定以上にできるので、コールドスタート
時により効果的に未燃ＨＣを吸着することができること
になり、排ガス中からＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘをバラ
ンス良く浄化することができる。ここで、体積とは、ハ
ニカム担体の輪郭によって区画されたものの体積を云
い、ハニカム担体に形成された貫通孔を含んだ全体積を
指す。
【０００９】 以下、本発明を詳しく説明する。本発明
の排ガス浄化システムにおいては、吸着体として、ＨＣ
吸着能を有する吸着成分を含む吸着層を第一のハニカム
担体上に被覆担持したものを用いる。ハニカム担体は、
多数の貫通孔を有するものであり、より具体的には、隔
壁によって仕切られた、ガス流れ方向に実質的に平行な
多数の貫通孔を有する構造体である。吸着体の体積は、
吸着体からのＨＣ脱離をできるだけ遅延し、かつ当該吸
着体の吸着容量を多くしてより効果的に未燃ＨＣを吸着
するため、少なくとも０．４リッター以上、好ましくは
０．７リッター以上、さらに好ましくは１．０リッター
以上であることが望ましい。なお、吸着体の体積の上限
は理論上ないが、自動車などの排気管への搭載性に鑑み
ると、３．０リッター以下が好ましい。
【００１０】 第一のハニカム担体の材料としては、コ
ーディエライト、ムライト等のセラミック質のもの、Ｆ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金等の耐熱性ステンレス鋼よりなるフ
ォイル型のメタル質のもの、粉末冶金を利用してハニカ
ム構造体に成形したメタル質のものが好適に用いられ
る。第一のハニカム担体のセル密度は６〜１５００セル
／インチ2（ｃｐｉ2）（０．９〜２３３セル／ｃ
ｍ2）、隔壁の厚さは５０〜２０００μｍ（約２〜７９
ｍｉｌ）の範囲とすることが好ましい。第一のハニカム
担体の軸方向（排ガス流れ方向）の長さは、６０〜３０
０ｍｍとするのが好ましく、１００〜２５０ｍｍがより
好ましい。長さが６０ｍｍ未満では吸着体の体積が小さ
くなって昇温が促進され、ＨＣの脱離が早まり、３００
ｍｍを超えると搭載性や圧力損失に問題が生じる。
【００１１】 第一のハニカム担体上に被覆担持する吸
着層としては、ゼオライトを主成分とするものが好まし
い。なお、ゼオライト自体で第一のハニカム担体を構成
してもよい。ゼオライトは天然品、合成品のいずれでも
良く、また種類は特に限定されないが、耐熱性、耐久
性、疎水性の点で、Si/Al比が４０以上のものが好適に
用いられる。具体的にはＺＳＭ−５、ＵＳＹ、β−ゼオ
ライト、シリカライト、メタロシリケート等が好適に使
用できる。
【００１２】 吸着体は触媒成分を担持するが、その担
持方法としては、ゼオライトにＰｔ、Ｐｄ及びＲｈのう
ちの少なくとも一種の貴金属が含まれるようにイオン交
換法によるのが、熱的安定性の点で好ましい。ゼオライ
トを第一のハニカム担体に担持する場合、必要に応じて
５〜２０重量％のＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2の無機バインダー
を含ませてもよく、これによりＨＣの吸着能を損なうこ
となく強固に担持される。
【００１３】 上記のように、ゼオライトに貴金属を担
持させた場合、貴金属は触媒作用及びゼオライトの再生
能を有するが、ゼオライト中の貴金属は凝集しやすく、
触媒としては耐久性が不十分であるので、吸着体を調製
する場合は、ゼオライトからなる吸着層中に、耐熱性酸
化物に貴金属を担持させた触媒成分を含有させる、ある
いは、吸着層の表面にそのような触媒成分を含む触媒層
を被覆して用いることが好ましい。このような吸着体は
耐久性のある触媒成分を含むことになるので、コールド
スタート以降の定常走行時にも好適に浄化能を示し好ま
しい。また、触媒成分には、ゼオライトのコーキングを
抑制する効果があるので、ゼオライト中にコーキング抑
制のための貴金属を別途に添加してもよいが、必ずしも
その必要はない。
【００１４】 また、ゼオライト中に周期率表のＩＢ族
元素（Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ）のイオンを少なくとも一種含
ませるのも、ゼオライトのＨＣ吸着能を向上させるため
好ましい。この場合、上記イオンの含有率が小さいとＨ
Ｃ吸着能向上に対して効果が薄いので、ゼオライトの上
記イオンの含有率は、ゼオライト中のＡｌ原子に対して
２０％以上であることが好ましく、４０％以上であると
より好ましい。これらのイオンは先述した貴金属と任意
に組み合わせてゼオライト中に含ませてもよい。
【００１５】 吸着体において、吸着層の表面に触媒層
を被覆する好ましい例の１つとして、第一のハニカム担
体の表面にＨ型及び／又は貴金属がイオン交換担持され
たＺＳＭ−５、ＵＳＹ、β−ゼオライト等の高シリカ含
有ゼオライトを第１層（下層）として被覆し、更にその
表面に、貴金属が担持されたＡｌ2Ｏ3−ＣｅＯ2複合酸
化物、あるいは貴金属が担持されたＡｌ2Ｏ3とＣｅＯ2
の混合物を第２層（表層）として被覆した層型の吸着体
が挙げられる。このような層型の吸着体は、第２層の主
成分であるＡｌ2Ｏ3がコールドスタート時の排ガス中に
含まれるＨ2Ｏを選択的に吸着するプレドライヤーの効
果を持ち、第１層が受け持つＨＣの吸着を高める。加え
て、排気温の上昇とともに表層側の触媒成分を含む第２
層から加熱され、第１層のゼオライト成分が吸着したＨ
Ｃを脱離する時点で第２層の触媒成分が好適に作用す
る。このＨＣが脱離する時点で、吸着体の上流側に二次
空気を導入すれば、酸素が供給されることになって、第
２層の触媒作用が飛躍的に向上する。
【００１６】 なお、第一のハニカム担体に、貴金属が
担持された触媒成分と、ゼオライト成分とが層型ではな
く、混在された状態で担持されていても、比較的良好に
作用する。ゼオライト成分と触媒成分の重量比は、ゼオ
ライト成分を多く含むことが好ましく、具体的には５０
〜８５：１５〜５０が好ましい。ハニカム担体への担持
量は、ゼオライト成分が０．０５〜０．４０ｇ／ｃｃ、
触媒成分が０．０２〜０．３０ｇ／ｃｃの範囲とするこ
とが好ましい。
【００１７】 吸着体に、その一部分の長さや開口率を
調整して圧力損失の低い部分を設けたり、第一のハニカ
ム担体の貫通孔（セル）の径よりも大きな径を有する吹
き抜け孔を形成し、排ガスの一部を吹き抜けさせること
によって、当該吸着体の下流側に配置されるハニカムヒ
ーターの暖機を促進すると、脱離ＨＣの浄化効率が向上
し好ましい。吹き抜け部の径は担体強度の点から５０ｍ
ｍφ以下が好ましく、また、排ガスの過剰な吹き抜けに
よるＨＣ吸着量の低下を抑制するために、４０ｍｍφ以
下とすることが更に好ましい。逆に径が小さ過ぎると下
流側に配置したハニカムヒーターを暖機する効果が不足
するので、１０ｍｍφ以上が好ましい。
【００１８】 本発明においては、前述したように、吸
着体及びハニカムヒーターに触媒成分を担持するが、エ
ンジンから排出されるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害物質
を好適に除去せしめるため、触媒成分には、Ｐｔ、Ｐｄ
及びＲｈのうちの少なくとも一種の貴金属が含まれてい
ることが好ましい。なお、低温着火性に鑑み、Ｐｄを含
ませることが特に好ましく、その担持量は５〜３００ｇ
／ｆｔ3の範囲が好ましく、４０〜２００ｇ／ｆｔ3の範
囲が分散性の点から更に好ましい。なお、これらの貴金
属は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2等の耐熱
性酸化物又はこれらの複合酸化物に担持して用いられ
る。
【００１９】 次に、本発明で用いるハニカムヒーター
について説明する。ハニカムヒーターは、通電により発
熱する材料から構成された多数の貫通孔を有する第二の
ハニカム担体に通電のための電極を設けて構成したもの
である。このハニカムヒーターには、上記したように触
媒成分が担持されており、触媒の反応熱の助けをかりて
ヒーターの加熱に要する電力を低減できる利点がある。
【００２０】 ハニカムヒーターは、１段であっても多
段であってもよい。１段の場合には、例えば、図１に示
すように、隔壁１４によって仕切られた、ガス流れ方向
に実質的に平行な多数の貫通孔１５を有するハニカム担
体１６を１個設けるものである。なお、図１において、
１０は外壁であり、外壁１０上に２ヶ所電極１１をセッ
トした。また、スリット１２を貫通孔１５の軸方向に複
数（図１の場合には６箇所）設け、スリット１２の外周
部１３には耐熱性無機接着剤を充填して絶縁した。
【００２１】 ハニカムヒーターを多段とする場合に
は、次に示すような種々の態様を採り得る。 図２のように、同一形状のハニカムヒーター２０を多
段に配置する。 図３のように、体積の異なるハニカムヒーター２１、
２２、２３、２４を多段に配置し、各ハニカムヒーター
を電気的に直列及び／又は並列に接続する。 特開平６−５０１３５号公報に記載のように、排ガス
流れ方向に複数個のハニカムヒーターを配置し、最上流
部のハニカムヒーターの抵抗及び／又は熱容量を調節し
て、最上流部のハニカムヒーターの投入電力／熱容量の
値が隣接する下流部のハニカムヒーターの投入電力／熱
容量の値より大きくなるようにする。 特開平６−５０１３６号公報に記載のように、排ガス
流れ方向に複数個のハニカムヒーターを配置し、最上流
部のハニカムヒーターの触媒着火温度が隣接する下流部
のハニカムヒーターの触媒着火温度よりも低温となるよ
うにする。
【００２２】 第二のハニカム担体の構成材料として
は、通電より発熱する材料からなるものであれば制限は
なく、金属質でもセラミック質でもよいが、金属質が機
械的強度が高いため好ましい。金属質の場合、例えばス
テンレス鋼やＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ａ
ｌ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｗ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｃｒ等の組成を有す
る材料からなるものが挙げられる。上記のうち、Ｆｅ−
Ｃｒ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ａｌが耐熱性、耐酸化
性、耐食性に優れ、かつ安価で好ましい。
【００２３】 本発明に用いる第二のハニカム担体は、
粉末原料をハニカム状に成形し焼結させて作製すること
が好ましい。この場合には、いわゆる粉末冶金および押
出し成形法を用いて作製することが好ましく、この場合
には、工程が簡略で低コスト化が図れる利点がある。な
お、本発明に用いるハニカムヒーターは第二のハニカム
担体を金属質とし、そのハニカム担体の隔壁及び気孔の
表面をＡｌ2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｏ3 等の耐熱性金属酸化物で
被覆すると、耐熱性、耐酸化性、耐食性が向上し好まし
い。第二のハニカム担体が金属質の場合、フォイルタイ
プに形成したものでもよい。
【００２４】 また第二のハニカム担体は、多孔質であ
っても非多孔質であってもよいが、触媒を担持する場合
には、多孔質のハニカム担体が触媒層との密着性が強く
熱膨張差による触媒の剥離が生ずることがほとんどない
ことから好ましい。また、非多孔質のハニカム担体であ
っても、スリット等の抵抗調節機構を備えている場合に
は熱応力が緩和され、クラック等が発生しにくい。第二
のハニカム担体には、その電極間に各種の態様により抵
抗調節機構を設けることが好ましい。第二のハニカム担
体に設ける抵抗調節機構としては、例えばスリットを
種々の方向、位置、長さで設けること、貫通孔軸方向
の隔壁長さを変化させること、ハニカム構造体の隔壁
の厚さ（壁厚）を変化させるか、または貫通孔のセル密
度を変化させること、およびハニカム構造体のリブ部
にスリットを設けること、等が好ましいものとして挙げ
られる。
【００２５】 第二のハニカム担体は、通常その外周部
の隔壁または内部に、ろう付け、溶接などの手段によっ
て電極を設けることにより、本発明におけるハニカムヒ
ーターが作製される。尚、ここでいう電極とは、ハニカ
ムヒーターに電圧をかけるための端子の総称を意味し、
ヒーター外周部と缶体を直接接合したものや、アース等
の端子を含む。この第二のハニカム担体は、全体として
その抵抗値が０．００１Ω〜０．５Ωの範囲となるよう
に形成することが好ましい。
【００２６】 本発明における第二のハニカム担体のハ
ニカム形状は、上記した第一のハニカム形状と同様に特
に限定はされないが、具体的には、例えば６〜１５００
セル／In2 （０．９〜２３３セル／cm2 ）の範囲のセル
密度を有するように形成することが好ましい。又、隔壁
の厚さは２〜１０ｍｉｌ の範囲が好ましい。第一およ
び第二のハニカム担体は多孔質であっても非多孔質でも
よくその気孔率は制限されないが、０〜５０％、好まし
くは２５％未満の範囲とすることが強度特性、耐酸化
性、耐食性の面から望ましい。また、触媒を担持する場
合には、それらとの密着性の点から５％以上の気孔率を
有することが好ましい。尚、本発明においてハニカム担
体とは、隔壁により仕切られた多数の貫通孔を有する一
体構造をいい、例えば貫通孔の断面形状（セル形状）は
円形、多角形、コルゲート形等の各種の任意な形状が使
用できる。
【００２７】 次に、ハニカムヒーターへの通電タイミ
ングとしては、エンジン作動前に加熱を開始するいわゆ
るプレヒートと、エンジン作動と同時に加熱を開始する
いわゆるポストヒート、さらには、上流側に配置された
吸着体からのＨＣの脱離に合わせて通電時間を調整する
方法、などのいずれの方法も用いることができ、上流側
の吸着体の体積、触媒担持量などを考慮して適宜行うこ
とができる。
【００２８】 本発明の排ガス浄化システムを用いて、
コールドスタート時の排ガス浄化を行う場合には、コー
ルドスタート時のある一定期間、吸着体の排ガス流れ方
向上流側、及び／又は吸着体とハニカムヒーターの間
に、二次空気を導入したり、燃焼用空気量と燃料量とを
排ガス中の酸素量が増加する方向へ調節したりすると、
触媒の燃焼反応が促進されて、より早期に着火させるこ
とができる。また、一旦吸着体に吸着されたＨＣが排ガ
ス熱による吸着体の温度上昇に伴って脱離し始めると、
排ガス中のＨＣ濃度が上昇して、ＨＣを浄化（燃焼）す
るための酸素が不足するので、上記のように二次空気を
導入したり、燃焼用空気量と燃料量とを調節したりし
て、酸素を補給することが好ましい。
【００２９】 本発明の排ガス浄化システムは、内燃機
関１台に対し１システム搭載することで好適に作用する
が、これに限らず、例えば２バンクのエンジンの場合に
は、両バンクに１システムずつ計２システム搭載するの
も好ましい。
【００３０】
【実施例】 以下、本発明を実施例に基づいて更に詳し
く説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるもの
ではない。
【００３１】［触媒体の調製］：比表面積２００ｍ2／
ｇの市販のγ−Ａｌ2 Ｏ3 に、Ｐｄ（ＮＯ3）2水溶液を
用いて、Ｐｄを含浸し、乾燥後５００℃で焼成してＰｄ
担持Ａｌ2 Ｏ3 粉を得た。次いで、このＰｄ担持Ａｌ2
Ｏ3 粉に水と酢酸とを適量加え、更に３０重量％のＣｅ
Ｏ2粉を添加し、湿式解砕にて担持用スラリーを調製し
た。こうして得られたＰｄ−Ａｌ2 Ｏ3 ・ＣｅＯ2スラ
リーを日本ガイシ（株）製のコーディエライトハニカム
担体（隔壁厚６ｍｉｌ、セル密度４００セル／イン
チ2）に被覆担持し、５００℃で焼成して、Ｐｄ担持量
１５０ｇ／ｆｔ3の触媒体を得た。
【００３２】［吸着体の調製］：市販のβ−ゼオライト
粉末に水と酢酸とを適量加え、更に酸化物換算で５重量
％のＡｌ2 Ｏ3 ゾルを添加し、湿式解砕にて担持用スラ
リーを調製した。こうして得られたスラリーを、日本ガ
イシ（株）製のコーディエライトハニカム担体（隔壁厚
１２ｍｉｌ、セル密度３００セル／インチ2）に被覆担
持し、５００℃で焼成した。次いで、上記触媒体の調製
で使用したものと同じＰｄ−Ａｌ2 Ｏ3 ・ＣｅＯ2スラ
リーを被覆担持して５００℃で焼成し、Ｐｄ担持量１５
０ｇ／ｆｔ3の吸着体を得た。なお、実施例２、５で使
用した吸着体については、担持用スラリーを被覆担持す
る前に、上記吸着体の調製と同様にハニカム担体に吹き
抜け孔を設けた。
【００３３】［ハニカムヒーターの調製］：平均粒径４
４μｍ以下のＦｅ粉末、Ｃｒ−３０Ａｌ粉末（重量
％）、Ｆｅ−５０Ａｌ粉末（重量％）、Ｆｅ−２０Ｂ粉
末（重量％）及びＹ2Ｏ3粉末をＦｅ−１６Ｃｒ−８Ａｌ
−０．０５Ｂ−０．５Ｙ2Ｏ3という組成となるように添
加、混合した。この混合物１００ｇあたり、メチルセル
ロース４ｇを有機バインダーとして、また、オレイン酸
１ｇを酸化防止剤として添加し、混合した。このように
坏土を調製した後、円柱形状のハニカム成形体を押出成
形により得た。このハニカム成形体を大気中、９０℃で
１６時間乾燥した後、水素雰囲気下で１３２５℃に２時
間保持して焼結した。次いで、空気中、１１５０℃で３
０分間、熱処理を行った。
【００３４】 上記方法により外径９３ｍｍφ、厚さ４
４ｍｍ、隔壁厚さ０．１ｍｍ（約４ｍｉｌ）、六角セル
よりなるセル密度が４５０セル／インチ2のハニカム担
体を得た。なお、このハニカム担体の気孔率は２％（ほ
ぼ非多孔質）で、表層にはＡｌ2 Ｏ3 質の保護層が形成
されていた。このハニカム担体にスリットを配設し、そ
の中心部を急速加熱できるようにし、図１に示すような
ハニカムヒーターを得た。次いで、ハニカムヒーター上
に、上記触媒体の調製で使用したものと同じＰｄ−Ａｌ
2 Ｏ3 ・ＣｅＯ2スラリーを被覆担持し、５００℃で焼
成してＰｄ担持量１５０ｇ／ｆｔ3となるように触媒層
を形成した。そして、電極１１をハニカムヒーターに配
設し、ＳＵＳ製の缶体内に該缶体と絶縁をとりながら収
納して触媒成分担持のハニカムヒーターを完成した。こ
のハニカムヒーターの有効体積は０．３リッターであっ
た。
【００３５】［排ガス浄化システムの構成］：実エンジ
ンの排ガスを用い、上記により得られた触媒体、吸着
体、及びハニカムヒーターを、それぞれ入口排ガス温度
が８５０℃となるように排ガス流路中にセットし、当量
点近傍（Ａ／Ｆ＝１４．４）にて６０秒間運転した後、
燃料供給を５秒間カットして燃料リーン側にシフトさせ
るという燃料カットモードを取り入れて合計１００時間
エージングした。こうしてエージングを施した触媒体、
吸着体、及びハニカムヒーターを用いて以下に示すよう
な排ガス浄化システムを構成した。
【００３６】（実施例１：システムＡ）図４に示すよう
に、排ガス流路３０中に、上流側から吸着体４０、ハニ
カムヒーター５０を配置した。なお、吸着体４０の体積
は１．２リッター、ハニカムヒーター５０の体積は０．
３リッターとした。また、ハニカムヒーター５０への通
電は、コールドスタート後５０〜１００秒の間とした。
【００３７】（実施例２：システムＢ）図５に示すよう
に、排ガス流路３０中に、上流側から吸着体４０、ハニ
カムヒーター５０を配置した。吸着体４０の体積は１．
２リッター、ハニカムヒーター５０の体積は０．３リッ
ターとした。なお、吸着体４０には、吸着体断面と同心
円に２５ｍｍφの吹き抜け孔を形成した。ハニカムヒー
ター５０への通電は、コールドスタート後５０〜１００
秒の間とした。
【００３８】（実施例３：システムＣ）図６に示すよう
に、排ガス流路３０中に、上流側から吸着体４０、ハニ
カムヒーター５０を配置した。吸着体４０の体積は１．
２リッター、ハニカムヒーター５０の体積は０．３リッ
ターとした。ハニカムヒーター５０への通電は、コール
ドスタート後５０〜１００秒の間とした。また、吸着体
４０の上流側に、コールドスタート後０〜１００秒の
間、二次空気を１００リッター／ｍｉｎの割合で導入し
た。
【００３９】（実施例４：システムＤ）図７に示すよう
に、排ガス流路３０中に、上流側から吸着体４０、ハニ
カムヒーター５０を配置した。吸着体４０の体積は１．
２リッター、ハニカムヒーター５０の体積は０．３リッ
ターとした。ハニカムヒーター５０への通電は、コール
ドスタート後５０〜１００秒の間とした。また、吸着体
４０とハニカムヒーター５０の間に、コールドスタート
後０〜１００秒の間、二次空気を１００リッター／ｍｉ
ｎの割合で導入した。
【００４０】（実施例５：システムＥ）図８に示すよう
に、排ガス流路３０中に、上流側から吸着体４０、ハニ
カムヒーター５０を配置した。吸着体４０の体積は１．
２リッター、ハニカムヒーター５０の体積は０．３リッ
ターとした。なお、吸着体４０には、吸着体断面と同心
円に２５ｍｍφの吹き抜け孔を形成した。ハニカムヒー
ター５０への通電は、コールドスタート後５０〜１００
秒の間とした。また、吸着体４０とハニカムヒーター５
０の間に、コールドスタート後０〜１００秒の間、二次
空気を１００リッター／ｍｉｎの割合で導入した。
【００４１】（比較例１：システムＦ）図９に示すよう
に、排ガス流路３０中に、上流側から吸着体４０、触媒
体６０を配置した。なお、吸着体４０の体積は１．２リ
ッター、触媒体６０の体積は０．３リッターとした。
【００４２】（比較例２：システムＧ）図１０に示すよ
うに、排ガス流路３０中に、上流側からハニカムヒータ
ー５０、触媒体６０を配置した。なお、ハニカムヒータ
ー５０の体積は０．３リッター、触媒体６０の体積は
１．２リッターとした。なお、ハニカムヒーター５０へ
の通電は、コールドスタート後０〜３０秒の間とした。
【００４３】（比較例３：システムＨ）図１１に示すよ
うに、排ガス流路３０中に、上流側から吸着体４０、ハ
ニカムヒーター５０を配置した。なお、吸着体４０の体
積は０．２リッター、ハニカムヒーター５０の体積は
０．３リッターとした。また、ハニカムヒーター５０へ
の通電は、コールドスタート後３０〜８０秒の間とし
た。
【００４４】（比較例４：システムＩ）図１２に示すよ
うに、排ガス流路３０中に、上流側から吸着体４０、ハ
ニカムヒーター５０を配置した。なお、吸着体４０の体
積は０．４リッター、ハニカムヒーター５０の体積は
０．３リッターとした。また、ハニカムヒーター５０へ
の通電は、コールドスタート後３０〜８０秒の間とし
た。
【００４５】（比較例５：システムＪ）図１３に示すよ
うに、排ガス流路３０中に、上流側から吸着体４０、ハ
ニカムヒーター５０、触媒体６０を配置した。なお、吸
着体４０の体積は０．２リッター、ハニカムヒーター５
０の体積は０．３リッター、触媒体６０の体積は０．２
リッターとした。また、ハニカムヒーター５０への通電
は、コールドスタート後３０〜８０秒の間とした。
【００４６】［排ガス浄化システムの評価］：排気量３
８００ｃｃ、Ｖ６型のエンジンを搭載した試験車の排ガ
ス流路に、実施例１〜５、比較例１〜５に示すシステム
を搭載し、ＦＴＰ試験（ＬＡ−４モード）を実施した。
なお、二次空気の導入にはエアポンプを用い、ハニカム
ヒーターへの電力の投入には１２ｋＶバッテリーを用
い、２ｋＷで通電した。排ガスはＣＶＳ法により採取
し、エミッション値を算出した。その結果（Ｂａｇ１お
よびＢａｇ２におけるＨＣエミッション）を表１に示
す。なお、Ｂａｇ１はコールドスタート特性を表し、Ｂ
ａｇ２は暖機後の定常走行特性を表す。
【００４７】
【表１】
【００４８】 表１に示す結果から明らかなように、本
発明に係る実施例１〜５においては、比較例１〜５に比
べてＢａｇ１およびＢａｇ２におけるＨＣエミッション
を低減できていることがわかる。具体的に云えば、比較
例１では、ハニカムヒーターがないため、コールドスタ
ート時の浄化特性が劣り、比較例２では、吸着体がない
ので、やはりコールドスタート時の浄化特性が劣ってい
る。比較例３、４では、本発明と同じ配列のシステムで
あるにもかかわらず、吸着体、ハニカムヒーターの総体
積が小さいため、システム全体の触媒体積が足りず、Ｈ
Ｃエミッションの低減効果が達成されておらず、しかも
定常走行特性も劣っている。比較例５においても、吸着
体、ハニカムヒーター、触媒体が配置されているが、総
体積が小さいため、システム全体の触媒体積が足りず、
ＨＣエミッションの低減効果が達成されておらず、定常
走行特性も劣っている。
【００４９】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、排ガス流路に、上流側から吸着体、ハニカムヒータ
ーを配置し、かつ吸着体の体積、吸着体及びハニカムヒ
ーターの総体積を規定することにより、システム全体と
しての総触媒体積が規定され、しかも吸着体の体積を所
定以上にできるので、コールドスタート時により効果的
に未燃ＨＣを吸着することができることになり、排ガス
中からＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘをバランス良く浄化す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に用いるハニカムヒーターの一例を示
す説明図である。
【図２】 ハニカムヒーターを多段に配置する一例を示
す概要図である。
【図３】 ハニカムヒーターを多段に配置する他の例を
示す概要図である。
【図４】 本発明の実施例１で用いた排ガス浄化システ
ムを示す概要図である。
【図５】 本発明の実施例２で用いた排ガス浄化システ
ムを示す概要図である。
【図６】 本発明の実施例３で用いた排ガス浄化システ
ムを示す概要図である。
【図７】 本発明の実施例４で用いた排ガス浄化システ
ムを示す概要図である。
【図８】 本発明の実施例５で用いた排ガス浄化システ
ムを示す概要図である。
【図９】 本発明の比較例１で用いた排ガス浄化システ
ムを示す概要図である。
【図１０】 本発明の比較例２で用いた排ガス浄化シス
テムを示す概要図である。
【図１１】 本発明の比較例３で用いた排ガス浄化シス
テムを示す概要図である。
【図１２】 本発明の比較例４で用いた排ガス浄化シス
テムを示す概要図である。
【図１３】 本発明の比較例５で用いた排ガス浄化シス
テムを示す概要図である。
【符号の説明】
１０…外壁、１１…電極、１２…スリット、１３…スリ
ットの外周部、１４…隔壁、１５…貫通孔、２０，２
１，２２，２３，２４…ハニカムヒーター、３０…排ガ
ス流路、４０…吸着体、５０…ハニカムヒーター、６０
…触媒体。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気管内に、炭化水素吸着能
    を有する吸着成分を含んだ吸着層を第一のハニカム担体
    上に被覆担持してなる吸着体を配置し、当該吸着体の排
    ガス流れ方向下流側に、通電により発熱する材料から構
    成された多数の貫通孔を有する第二のハニカム担体に通
    電のための電極を設けてなるハニカムヒーターを配置し
    た排ガス浄化システムであって、 前記吸着体及び前記ハニカムヒーターは触媒成分を担持
    するとともに、前記吸着体及び前記ハニカムヒーターの
    総体積が０．８リッター以上で、かつ前記吸着体の体積
    が０．４リッター以上であることを特徴とする排ガス浄
    化システム。
  2. 【請求項２】 吸着層がゼオライトを主成分とする請求
    項１記載の排ガス浄化システム。
  3. 【請求項３】 ゼオライトのSi/Al比が４０以上である
    請求項２記載の排ガス浄化システム。
  4. 【請求項４】 ゼオライト中に、Ｐｔ、Ｐｄ及びＲｈの
    うちの少なくとも一種の貴金属が含まれる請求項２記載
    の排ガス浄化システム。
  5. 【請求項５】 ゼオライト中に、周期率表のＩＢ族元素
    （Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ）のイオンが少なくとも一種含まれ
    る請求項２記載の排ガス浄化システム。
  6. 【請求項６】 吸着体に、第一のハニカム担体の貫通孔
    （セル）の径よりも大きな径を有する吹き抜け孔が形成
    された請求項１記載の排ガス浄化システム。
  7. 【請求項７】 吸着体の体積が０．７リッター以上であ
    る請求項１記載の排ガス浄化システム。
  8. 【請求項８】 ハニカムヒーターの電極間に抵抗調節機
    構を設けた請求項１記載の排ガス浄化システム。
  9. 【請求項９】 抵抗調節機構がスリットである請求項８
    記載の排ガス浄化システム。
  10. 【請求項１０】 ハニカムヒーターの体積が０．１リッ
    ター以上である請求項１記載の排ガス浄化システム。
  11. 【請求項１１】 前記吸着体及び前記ハニカムヒーター
    の総体積が１．５リッター以上である請求項１記載の排
    ガス浄化システム。
  12. 【請求項１２】 前記吸着体の排ガス流れ方向上流側、
    及び／又は前記吸着体と前記ハニカムヒーターの間に、
    二次空気を導入する請求項１記載の排ガス浄化システ
    ム。
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