WO2009096586A1 - 排ガス浄化用パンチングメタル担体触媒 - Google Patents

排ガス浄化用パンチングメタル担体触媒 Download PDF

Info

Publication number
WO2009096586A1
WO2009096586A1 PCT/JP2009/051818 JP2009051818W WO2009096586A1 WO 2009096586 A1 WO2009096586 A1 WO 2009096586A1 JP 2009051818 W JP2009051818 W JP 2009051818W WO 2009096586 A1 WO2009096586 A1 WO 2009096586A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metal
exhaust gas
punching
foil
carrier
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/051818
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Keisuke Murawaki
Junya Shirahata
Yasuo Katou
Original Assignee
Cataler Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cataler Corporation filed Critical Cataler Corporation
Priority to ES09706168.3T priority Critical patent/ES2534548T3/es
Priority to CN2009801027884A priority patent/CN101925406A/zh
Priority to US12/864,482 priority patent/US9381467B2/en
Priority to EP09706168.3A priority patent/EP2255879B1/en
Publication of WO2009096586A1 publication Critical patent/WO2009096586A1/ja

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • B01J23/464—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/892—Nickel and noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B01J37/0225—Coating of metal substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0242—Coating followed by impregnation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0244—Coatings comprising several layers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807—Metal other than sintered metal
    • F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1021—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1025—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92—Dimensions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a metal honeycomb carrier catalyst for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and an exhaust gas that can be suitably used for the catalyst.
  • FIG. 3 shows the comparison results for the HC conversion (%) of the catalysts of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 4.
  • FIG. 4 shows the comparison results for C0 conversion (%) of the catalysts of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 4.
  • FIG. 1 shows an example of a flat foil with punched holes.
  • Opening ratio (%) 9 0.5 XD 2 / P 2
  • the turbulent effect tends to increase in the punching holes because the exhaust gas flow diffuses to the people and becomes difficult to be blocked by one through-hole as the opening ratio increases.
  • a catalyst component is placed on the flat foil or corrugated foil surface, when the exhaust gas passes between layers or layers, the chance of exhaust gas coming into contact with the flat foil or corrugated foil is reduced, and sufficient exhaust gas purification performance is obtained. It becomes difficult.
  • the punching hole opening ratio needs to be 60% or less, preferably 55% or less.
  • the diameter of the round punching hole is preferably about 4 to 9 mm. More preferably, the hole diameter is about 5 to 8 mm.
  • the number of punching holes and the interval (pitch) between the holes can be appropriately determined in consideration of the size so that the final opening ratio is within the above range.
  • the thickness of the metal foil is preferably as thin as possible from the viewpoint of weight reduction, but at the same time it should be determined in consideration of the strength of the metal foil. Although not limited, a metal foil having a thickness of about 20 to 200 m may be used in the present invention.
  • the punching metal carrier catalyst of the present invention is produced using the above-described punching metal carrier. Therefore, since the catalyst has a characteristic in the structure itself, there is no limitation on the use of noble metals and the like which are active components, and any coating layer containing them is supported on the surface of the punching metal support. It is possible. Furthermore, although there is no restriction on the loading method, it is usually performed by repeatedly dipping and supporting a punching metal carrier in a noble metal solution.
  • the range within about 1 cm from the edge of the metal foil. There was no punching hole in the enclosure. Therefore, the opening shown in the example? The rate is calculated excluding these edges.
  • a punching metal carrier is manufactured by applying and bonding in a vacuum furnace at 120 ° C. for 15 minutes.
  • the above support was coated with an alumina-based coat (1300 g / L) and fired at 500 ° C.
  • the entire fired metal honeycomb carrier is dipped and supported repeatedly in the noble metal solution and dried at 250 ° C. to obtain a porosity of 50% (corrugated foil only)
  • a punching metal-supported catalyst in which punching holes were formed (platinum 1.0 g; rhodium 0.2 g per 1 L of support volume) was produced.
  • Example 5 A punching metal-supported catalyst in which punching holes were entirely provided in both the flat foil and the corrugated foil was produced in the same manner as in Example 3 except that the open area ratio was 58%.
  • Example 3 Except that punching holes were not provided 10 mm in the front and rear from the center of the axial length of the honeycomb body (about 15% of the total length in the axial direction), the same method as in Example 3 was used. A punching metal-supported catalyst in which punching holes (opening ratio of 50%) were provided in both flat foil and corrugated foil was produced. The weight of the catalyst was 420 g.
  • a punching metal-supported catalyst in which punching holes were provided in both the flat foil and the corrugated foil was produced in the same manner as in Example 3 except that the opening ratio was 22% and the diameter of the punching holes was 3 mm.
  • the catalysts of Examples 1 to 7 had a very high conversion rate as compared with the comparative example.
  • the catalysts of Examples 3 to 7 in which both flat foil and corrugated foil were punched had a significant improvement in exhaust gas purification performance when compared with those in which holes were provided only in one of the foils. I got it.
  • the catalyst of Example 6 in which no punching hole was provided at the center showed the most excellent conversion rate for any exhaust gas component.
  • Comparative Examples 2 and 3 in both cases of a low porosity (Comparative Example 2) and a high porosity (Comparative Example 3), a conventional metal-supported catalyst without a punching hole (Comparative Exhaust gas purification performance was similar to or less than Example 1).
  • the exhaust gas purification performance deteriorated if the part where the hole was not provided was wide to some extent (Comparative Example 4).

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

金属製の平箔及び波箔から成るメタルハニカム構造体が金属製の外筒内に装入されて成り、前記平箔又は波箔のいずれか、あるいはその両方に、開孔率３０～６０％のパンチング孔が設けられていることを特徴とするメタルハニカム担体。

Description

排ガス浄化用パンチングメタル担体触媒
技術分野
本発明は、 内燃機関から排出される排ガスを浄化するためのメタ ルハニカム担体触媒及び当該触媒に好適に用いることができる排ガ 明
ス浄化用メタルハニカム担体に関する。
田
書
背景技術
各国の排ガスに対する規制は年々強化されているが、 昨今の環境 保護に対する関心の高まりからこのような規制は今後一層厳格なも のとなることが予想される。 従来、 優れた排ガス浄化性能を有する 高性能な触媒を提供するために、 触媒活性成分、 すなわち貴金属の 組み合わせ等を変更することにより触媒の性能を改善する他、 貴金 属を触媒担体に高担持させることが一般的に行われている。
しかしながら、 触媒の高性能化に伴う貴金属使用量の増大、 触媒 の大型化は、 触媒重量の増加、 更にはコス トの増大という問題を引 き起している。
更に、 貴金属価格は年々高騰する傾向にある。 そこで、 貴金属担 持量を増やさずに排ガス浄化性能を向上させうる担体や触媒の開発 が近年盛んに行われている。 例えば、 特開平 5 — 1 9 5 7 6 3号公 報には、 外筒内に間隔を空けて 2個のメタルハニカム体をタンデム に配置し、 下流側のメタルハニカム担体と外筒との接合部位を下流 側のメタルハニカム担体の入口端部とすることで、 貴金属担持量を 増やさずに排ガス浄化性能を向上させたタンデム · メタル触媒担体 が開示されている。 発明の開示
従来のメタル （ハニカム） 触媒には、 特開平 5— 1 9 5 7 6 3号 公報に記載されているように、 担体内で発生する乱流に着目したも のが幾つか開示されている。 しかし、 従来のメタル （ハニカム） 触 媒では、 担体内に発生した乱流を十分に活用しきれておらず、 排ガ ス浄化能を向上させる上で、 未だ改良の余地が残されていると考え られる。 更に、 前記公報に記載のメタル （ハニカム） 触媒では、 外 筒内に 2個のメタルハニカム体を配置しなければならず、 製造する 上でも煩雑であった。
そこで、 本発明の目的は、 従来よりも排ガス浄化性能に優れた排 ガス浄化用メタルハニカム触媒及び当該メタルハニカム触媒に好適 に用いることができるメタルハニカム担体を提供することにある。 そこで、 本発明者が鋭意検討した結果、 特定の開孔率を有するパ ンチング孔の開いた金属箔から成るハニカム体を使用することで、 触媒としての耐久性を維持しつつ、 従来のものと同体積、 同貴金属 使用量で優れた浄化性能を確保できることが見出され、 本発明を完 成するに至った。
更に、 ハニカム体を通過する流れについて本発明者が検討した結 果、 ハニカム体の上流部側付近と下流側付近の排ガス流れは中央部 より乱れやすいことも明らかとなった。 この結果を考慮し、 上流側 及び下流側の排ガス流れの乱れを促進すべく、 中央部にパンチング 穴を設けずにパンチング部を上流部及び下流部に集中させたところ 、 前記触媒よりも更に強度及び排ガス浄化性能の向上した排ガス浄 化触媒が得られることとなった。
即ち、 本発明は、 以下の発明を包含する。
[ 1 ] 金属製の平箔及び波箔から成るメタル八二カム構造体が金属 製の外筒内に装入されて成り、 前記平箔又は波箔のいずれか、 ある いはその両方に、 開孔率 3 0〜 6 0 %のパンチング孔が設けられて いることを特徴とする排ガス浄化用メタルハニカム担体。
[ 2 ] 排ガス流れ方向の中央部にパンチング孔が設けられていない 、 [ 1 ] の排ガス浄化用メタルハニカム担体。
[ 3 ] [ 1 ] 又は [ 2 ] の排ガス浄化用メタルハニカム担体を用い た排ガス浄化用メタルハニカム触媒。 発明の効果
本発明によると、 従来よりも排ガス浄化性能に優れた排ガス浄化 用メタルハニカム触媒及び当該メタルハニカム触媒に好適に用いる ことができるメタルハニカム担体を提供することが可能となる。 図面の簡単な説明
図 1 は、 標準丸孔千鳥抜 6 0 ° のパンチング孔を設けた平箔のー 例を示す。
図 2は、 パンチングメタル担体の横断面図を示す。
図 3は、 実施例 1〜 7及び比較例 1 〜 4の触媒の H C変換率 （％ ) についての比較結果を示す。
図 4は、 実施例 1〜 7及び比較例 1 〜 4の触媒の C〇変換率 （％ ) についての比較結果を示す。
図 5は、 実施例 1〜 7及び比較例 1〜 4の触媒の N O X変換率 （ % ) についての比較結果を示す。
図 6は、 アムスラ一試験機を用いて評価した実施例 3、 6及び 7 の触媒並びに比較例 1及び 4の触媒の強度試験結果を示す。 発明を実施するための最良の形態
パンチングメタル担体 本発明は、 金属製の平箔及び波箔から成るメタルハニカム構造体 が金属製の外筒内に装入されて成り、 前記平箔又は波箔のいずれか
、 あるいはその両方に、 開孔率 3 0〜 6 0 %のパンチング孔が設け られていることを特徴とする排ガス浄化用メタルハニカム担体を提 供する。 本明細書では、 パンチング孔のない通常のメタルハニカム 担体と区別するために、 パンチング孔を有するメタルハニカム担体 を 「パンチングメタル担体」 と称することもある。
本発明のパンチングメタル担体に対し、 メタルハニカム構造体内 の波箔及び平箔の何れにもパンチング孔が形成されていない従来の メタルハニカム担体では、 下記の問題が存在していた。 すなわち、 従来のメタルハニカム担体においては、 メタルハニカム構造体の排 ガス流入部及び/又は流出部付近で強い乱流が発生するものの、 こ のような強い乱流は、 当該メタルハニカム構造体内で波箔及び/又 は平箔部分とぶっかることで徐々に弱められてしまう。 その結果、 当該ハニカム構造体内全体に担持されている触媒金属の排ガス浄化 性能が十分に発揮されることなく排ガスが通過していた。
理論に拘束されることを意図するものではないが、 波箔部及び Z 又は平箔部にパンチング孔を設けられている本願発明のパンチング メタル担体は、 当該パンチング孔の存在により、 ハニカム構造体を 構成する各貫通孔を排ガスが単純に通過するのではなく、 ある貫通 孔から他の貫通孔へと排ガスが拡散してその移動が活発になると考 えられる。 具体的には、 平箔部にパンチング孔を設けた場合、 平箔 を巻き回して形成される層間での排ガスの移動が活発になり、 一方 で、 波箔部にパンチング孔を設けた場合、 層内での排ガスの移動が 活発になると考えられる。
層間及び 又は層内での排ガスの移動が活発になることで、 担体 内に発生した乱流が弱められるのを抑制することができ、 排ガス浄 化性能を向上させることができると考えられる。 更には、 本発明の パンチングメタル担体は、 その構造体内にパンチング孔を形成して いるため、 構造体自体の重量を低減させることもでき、 延いては担 体自体の重量も軽減させることができる。
本発明のパンチングメタル担体は、 金属製の常用のメタルハニカ ム触媒のセル本体 （メタル八二カム構造体） 及び外筒から構成され る。 当該メタルハニカム構造体を構成する金属箔は、 メタルハニカ ム構造体を構成する一般的な金属製の平箔、 波箔を意味する。 金属 箔の材質は、 特に限定しないが、 熱容量が低く、 且つ耐熱性、 耐圧 性等に優れているもの、 例えばステンレス鋼、 耐熱鋼が好ましい。 ステンレス鋼の例としては、 フェライ ト系ステンレス、 オーステナ ィ ト系ステンレス等の鋼材があり、 本発明においてはこれらを箔状 に圧延して用いることができる。
本発明で使用する平箔と波箔は、 それらの両方又はそのいずれか にパンチング孔が設けられる。 パンチング孔を設けた平箔の一例を 図 1 に示す。
パンチング孔は、 パンチングマシン等を用いて所望の開孔率とな るよう金属箔を全体的にパンチングすることにより設けることがで きる。 尚、 その孔の形状は特に限定されない。
ここで、 本明細書で使用する 「開孔率」 とは、 パンチング孔が開 いていない箔の端部 （例えば、 図 1 に示した点線の外側部分） を除 いた箔の表面積 1平方メートル当たりに占める開孔部の割合を意味 するものであり、 パンチングメタルを使用する業界で一般的に使用 されているものである。 開孔率は、 1 ) 孔の形状、 2 ) 孔の配列 · 角度、 3 ) ピッチ、 及び 4 ) 開孔範囲によって変化するが、 本発明 における開孔率は上記の定義を有する限り どのようなものでもよい 尚、 以下の実施例で使用する場合、 開孔率はそれぞれの孔が丸く
、 孔の中心を結ぶ線の角度が 6 0 ° で配列するように千鳥抜きされ たいわゆる 「標準丸孔千鳥 6 0。 」 用の計算式に従い算出したもの を指す。 標準丸孔千鳥 6 0 ° の開孔率は、 以下の式 ：
開孔率 （％) = 9 0 . 5 X D 2 / P 2
(ここで、 Dはパンチング孔の孔径、 Pはセン夕一ピッチを意味す る）
を用いて算出することができる。
上記パンチング孔の開孔率について検討した結果、 開孔率が 3 0 %未満である場合、 本発明のパンチングメタル担体を使用した排ガ ス浄化用メタルハニカム担体触媒の浄化性能が低下することが明ら かとなつた。 この浄化性能の低下は、 ハニカム構造体における層間 又は層内での排ガスの移動が開孔率 3 0 %未満のパンチング孔では 不十分であり、 平箔及び/又は波箔表面に触媒成分を配置した場合 、 当該触媒成分が担体内で発生した乱流を十分に活用できないため であると考えられる。 従って、 パンチング孔の開孔率は 3 0 %以上 、 好ましくは 4 0 %以上とする必要がある。
一方、 パンチング孔は、 開孔率が大きくなるほど排ガスの流れが 方々に拡散して一貫通孔に遮蔽され難くなるため、 乱流効果は高ま る傾向がある。 しかしながら、 平箔又は波箔表面に触媒成分を配置 した場合、 排ガスが層間又は層内を通過する際に、 排ガスが平箔、 波箔と接触する機会が少なくなり、 十分な排ガス浄化性能が得難く なる。 また、 パンチング以外の部分の面積が少なくなるため、 担体 が排ガスに長時間曝露されることで、 平箔、 波箔が変形してしまい 、 担体自体の耐久性も低下し易くなつてしまう。 このような理由か ら、 パンチング孔の開孔率は 6 0 %以下、 好ましくは 5 5 %以下に する必要がある。 開孔率と同様の観点から、 丸いパンチング孔の孔径は 4〜 9 m m 程度が好ましい。 更に好ましくは、 当該孔径は 5〜 8 m m程度であ る。
パンチング孔の数及び孔の間隔 （ピッチ） については、 最終的な 開孔率が上記範囲となるように上記サイズを考慮して適宜決定され うる。
上述のように、 乱流は、 外気と接触し易い排ガス流入部及び/又 は流出部付近で強い。 それに対して、 排ガス流れ方向から見て、 メ タルハニカム担体の中央部付近では乱流が弱まる傾向がある。 その ため、 当該中央部付近では、 パンチング孔を形成する利点が弱くな る。 そこで、 メタルハニカム担体自体の強度や、 当該担体が排ガス に長時間曝されることで生じる変形を抑制することなどを考慮して 、 排ガス流れ方向から見て、 メタルハニカム構造体の中央部付近に は、 パンチング孔を形成させないことが好ましい。
ここで、 ハニカム体の 「中央部」 とは、 軸方向長さが 1 0 0 m m 程度のメタルハニカム担体を使用した場合、 当該軸方向長さの中央 の前後 1 5 %以下を占める部分を意味する。 この場合において、 当 該中央部は軸方向長さの中心の前後 5〜 1 5 %であることが好まし い。 軸方向長さが 1 0 0 m m超の担体を使用する場合、 当該軸方向 長さの中心の前後 2 0 m m以下、 好ましくは 5 m m〜 2 0 m mを占 める部分が意図される。 パンチング孔を設けない範囲を上記範囲外 に広げた場合、 乱流が弱められるなどの観点から好ましくない。 ま た、 パンチングメタル担体の強度、 耐久性を考慮すると、 波箔及び /又は平箔の端部から 1 . 5 c m、 好ましくは 1 . 0 c m以内には パンチング孔を設けないことが好ましい。
平箔と波箔は、 交互に巻き回され、 あるいは積層されることによ つてハニカム形状の 「構造体」 を形成する。 ハニカム構造を保持す るための円筒形の金属製の外筒にこの構造体を装入し、 これらを口 ゥ付け等の手段によって接合することで 「メタルハニカム担体」 が 形成される。 一例として、 図 2に本発明のパンチングメタル担体の 横断面図を示す。
尚、 金属箔の厚さに関しては、 軽量化の観点からは薄いほど好ま しいが、 同時に金属箔の強度面についても考慮して決定されるべき である。 限定しないが、 本発明においては 2 0〜 2 0 0 ^ m程度の 厚さの金属箔を使用してもよい。
排ガス浄化用パンチングメタル担体触媒
本発明のパンチングメタル担体触媒は、 上述のパンチングメタル 担体を用いて作製される。 従って、 当該触媒は構造自体に特徴を有 するものであるため、 活性成分である貴金属等についての使用の制 限はなく、 それらを含むあらゆるコーティ ング層が当該パンチング メタル担体表面上に担持されることが考えられる。 更に、 担持方法 についても制約はないが、 通常、 貴金属溶液中にパンチングメタル 担体を繰り返し浸漬担持することで行う。
以下の実施例を用いて、 本発明を更に具体的に説明する。 尚、 本 発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 実施例
(実施例 1 )
パンチング孔のないステンレス製の平箔と、 開孔率が 5 0 %とな るように全体的にパンチング孔を設けたステンレス製の波箔 （直径 6 m m , ピッチ 8 m m ) を準備し、 これらを交互に巻き回すことに よってハニカム形状の構造体 （ 2 0 0セル 平方ィンチ） を形成さ せる。
尚、 いずれの実施例においても金属箔の縁から約 1 c m以内の範 囲にはパンチング孔は設けなかった。 従って、 実施例で示す開？ 率 はこのような端部を除いて算出したものである。
続いて、 直径 5 3. 5 mm、 全長 1 2 0 mm、 厚さ 1. 5 mmの ステンレス製の外筒に、 当該構造体を装入した後、 ハニカム内前面 及び外筒内壁にニッケルロウを塗布して真空炉にて 1 2 0 0 °Cで 1 5分間接合処理することによりパンチングメタル担体を製作する。 上記担体にアルミナ系のコート （ 1 3 0 g /L) をコーティ ング し、 5 0 0 °Cで焼成した。 白金とロジウムを含む貴金属溶液を調製 した後、 焼成したメタルハニカム担体全体を当該貴金属溶液に繰り 返し浸漬担持し、 2 5 0 °Cで乾燥させることで開孔率 5 0 % (波箔 のみ） のパンチング孔が形成されたパンチングメタル担体触媒を製 造した （担体容積 1 L当たり白金 1. 0 g ; ロジウム 0. 2 g ) 。
(実施例 2 )
開孔率が 5 0 %となるように全体的にパンチング孔を設けた平箔 と、 パンチング孔のない波箔を用いた点を除き、 実施例 1 と同様の 材料及び方法を用いて、 開孔率 5 0 % (平箔のみ） のパンチング孔 が形成されたパンチングメタル担体触媒を製造した。
(実施例 3 )
開孔率が 5 0 %となるように全体的にパンチング孔を設けた平箔 と波箔を用いた点を除き、 実施例 1 と同様の材料及び方法を用いて 、 開孔率 5 0 % (平箔と波箔の両方） のパンチング孔が形成された パンチングメ夕ル担体触媒を製造した。
(実施例 4 )
開孔率を 3 5 %、 パンチング孔の直径を 5 mmとした点を除き、 実施例 3 と同様の方法により平箔と波箔の両方に全体的にパンチン グ孔を設けたパンチングメタル担体触媒を製造した。
(実施例 5 ) 開孔率を 5 8 %とした点を除き、 実施例 3 と同様の方法により平 箔と波箔の両方に全体的にパンチング孔を設けたパンチングメタル 担体触媒を製造した。
(実施例 6 )
ハニカム体の軸方向長さの中心から前後 1 0 m m (軸方向長さの 全長に対して約 1 5 %の範囲） にパンチング孔を設けなかった点を 除き、 実施例 3 と同様の方法により平箔と波箔の両方にパンチング 孔 （開孔率 5 0 % ) を設けたパンチングメタル担体触媒を製造した 。 当該触媒の重量は 4 2 0 gであった。
(実施例 7 )
ハニカム体の軸方向長さの中心から前後 2 0 m m (軸方向長さの 全長に対して約 3 0 %の範囲） にパンチング孔を設けなかった点を 除き、 実施例 3 と同様の方法により平箔と波箔の両方にパンチング 孔 （開孔率 5 0 % ) を設けたパンチングメタル担体触媒を製造した
(比較例 1 )
パンチング孔のない平箔と波箔を用い、 実施例 1 と同様の方法で メタルハニカム担体触媒を製造した。
(比較例 2 )
開孔率を 2 2 %、 パンチング孔の直径を 3 m mとした点を除き、 実施例 3 と同様の方法により平箔と波箔の両方にパンチング孔を設 けたパンチングメタル担体触媒を製造した。
(比較例 3 )
開孔率を 7 5 %、 パンチング孔の直径を 1 0 m mとした点を除き 、 実施例 3 と同様の方法により平箔と波箔の両方にパンチング孔を 設けたパンチングメタル担体触媒を製造した。
(比較例 4 ) ハニカム体の軸方向長さの中心から前後 2 5 mm (軸方向長さの 全長に対して約 1 5 %の範囲） にパンチング孔を設けなかった点を 除き、 実施例 3 と同様の方法により平箔と波箔の両方にパンチング 孔 （開孔率 2 2 %) を設けたパンチングメタル担体触媒を製造した 排ガス評価試験
実施例 1〜 7及び比較例 1〜 4の触媒の排ガス評価試験は、 シャ ーシダイナモにて、 9 0 0 c c、 4ス トローク、 F I /02 F e e d b a c k +A I搭載の車両を用い、 E C E— R 4 0 ( I S O 6 4 6 0 ) 評価モードで排ガス浄化試験を行った。 H C、 C O及び NO の変換率 ( % ) についての結果をそれぞれ図 3〜 5に示す。
いずれの試験においても、 実施例 1〜 7の触媒は比較例のものと 比較して変換率が極めて高かった。 特に、 平箔と波箔の両方をパン チングした実施例 3〜 7の触媒は、 いずれかの箔にしか孔が設けら れていないものと比較した場合、 排ガス浄化性能の向上が顕著であ つた。 更に、 中央部にパンチング孔を設けなかった実施例 6の触媒 は、 いずれの排ガス成分についても最も優れた変換率を示した。 比較例 2及び 3の結果から明らかなように、 低開孔率 （比較例 2 ) 及び高開孔率 （比較例 3 ) のいずれの場合も、 パンチング孔のな い通常のメタル担体触媒 （比較例 1 ) と同程度若しくはそれ以下の 排ガス浄化性能しか示さなかった。 また、 中央部にパンチング孔を 設けない場合には、 孔を設けない部分がある程度広いと排ガス浄化 性能が低下した （比較例 4 ) 。
八二カム抜き強度試験
ァムスラー試験機 （東京衡機製作所製 3 0万トン万能試験機） を 用いて、 実施例 3、 6及び 7の触媒並びに比較例 1及び 4の触媒の 強度を試験した。 強度は、 上面に荷重をかけていき （室温） 、 破壊 に至るまでの最大荷重を測定するしとで評価した 口 ¾を図 6に 7 す。
図 6 の結果より、 比較例 1及び 4の触媒と比較して、 パンチング 孔を設けた実施例 3 、 6及び 7 の触媒は強度が若干低下したものの 、 実際の使用に耐えうる十分な強度が確保されていた。 中でも 、 中 央部にパンチング孔が開けられていない実施例 7 の触媒は、 金属箔 全面にパンチング孔が設けられている実施例 3の触媒と比較して強 度が顕著に向上していた。 産業上の利用可能性
本発明のパンチングメタル担体によれば、 メタルハニカム構造体 を構成する金属箔にパンチング孔を所定の開孔率で設けたことで、 当該構造体内を通過する排ガスの乱流効果を促進することができる 。 その結果、 本発明の担体を用いた触媒は、 触媒自体の容積を増大 させることなく排ガス浄化性能を向上させることができる。 また、 パンチング孔の範囲を上流部と下流部に制限することで、 強度を維 持しつつ排ガス浄化性能も改善される。 その結果、 強度を低下させ ることなく従来より も搭載性及び浄化性能が向上した排ガス浄化用 パンチングメタル担体触媒を提供することができるため、 本発明の パンチングメタル担体は、 種々の触媒、 特に搭載性の観点から自動 二輪車の排ガス浄化触媒に好適である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 金属製の平箔及び波箔から成るメタルハニカム構造体が金属 製の外筒内に装入されて成り、 前記平箔又は波箔のいずれか、 ある いはその両方に、 開孔率 3 0〜 6 0 %のパンチング孔が設けられて いることを特徴とする排ガス浄化用メタルハニカム担体。
2 . 排ガス流れ方向の中央部にパンチング孔が設けられていない 、 請求項 1 に記載の排ガス浄化用メタル八二カム担体。
3 . 請求項 1又は 2に記載の排ガス浄化用メタルハニカム担体を 用いた排ガス浄化用メタルハニカム触媒。
PCT/JP2009/051818 2008-01-30 2009-01-28 排ガス浄化用パンチングメタル担体触媒 WO2009096586A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES09706168.3T ES2534548T3 (es) 2008-01-30 2009-01-28 Catalizador sobre soporte metálico con perforaciones para la purificación de gases de escape
CN2009801027884A CN101925406A (zh) 2008-01-30 2009-01-28 废气净化用冲孔金属载体触媒
US12/864,482 US9381467B2 (en) 2008-01-30 2009-01-28 Metal carrier catalyst for cleaning exhaust gas
EP09706168.3A EP2255879B1 (en) 2008-01-30 2009-01-28 Punching metal carrier catalyst for purification of exhaust gas

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-019223 2008-01-30
JP2008019223A JP5279284B2 (ja) 2008-01-30 2008-01-30 排ガス浄化用パンチングメタル担体触媒

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009096586A1 true WO2009096586A1 (ja) 2009-08-06

Family

ID=40912928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/051818 WO2009096586A1 (ja) 2008-01-30 2009-01-28 排ガス浄化用パンチングメタル担体触媒

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9381467B2 (ja)
EP (1) EP2255879B1 (ja)
JP (1) JP5279284B2 (ja)
CN (1) CN101925406A (ja)
ES (1) ES2534548T3 (ja)
PT (1) PT2255879E (ja)
WO (1) WO2009096586A1 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110997142B (zh) * 2017-08-08 2022-10-11 株式会社科特拉 排气净化用的金属基材和使用该金属基材的排气净化装置
WO2019082553A1 (ja) 2017-10-27 2019-05-02 株式会社キャタラー メタル基材を用いた排ガス浄化装置及びその製造方法
BR112021002246A2 (pt) * 2018-08-10 2021-05-04 Honda Motor Co., Ltd. dispositivo catalítico
WO2020032003A1 (ja) * 2018-08-10 2020-02-13 本田技研工業株式会社 触媒装置
KR20210096650A (ko) * 2018-12-03 2021-08-05 바스프 코포레이션 고활성 및 고선택성 구리 압출물 촉매
JP6742457B1 (ja) 2019-02-05 2020-08-19 株式会社キャタラー 排ガス浄化用のメタル基材及びそれを用いた排ガス浄化装置
JP6888152B1 (ja) 2020-06-12 2021-06-16 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 触媒担持用基材及び触媒コンバータ
JP6975306B1 (ja) * 2020-12-25 2021-12-01 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 触媒コンバータ及びハニカム型メタル担体の製造方法
JP7033689B1 (ja) * 2021-09-17 2022-03-10 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 ハニカム型メタル担体及び触媒コンバータ
JP7129535B1 (ja) 2021-11-05 2022-09-01 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 ハニカム型メタル担体及び触媒コンバータ
WO2024062718A1 (ja) * 2022-09-22 2024-03-28 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 メタルハニカム体、ハニカムユニット、触媒コンバータ、ハニカムユニットの製造方法、触媒コンバータの製造方法及びメタルハニカム体の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05195763A (ja) 1992-01-23 1993-08-03 Toyota Motor Corp 一体型タンデム・メタル触媒担体
JPH05309277A (ja) * 1992-03-18 1993-11-22 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化触媒用メタル担体
JPH08103664A (ja) * 1994-10-04 1996-04-23 Nippondenso Co Ltd ハニカム体およびこのハニカム体よりなる触媒担体を有する触媒コンバータ
JPH1147613A (ja) * 1997-08-04 1999-02-23 Calsonic Corp 金属触媒担体
JP2005535454A (ja) * 2002-08-16 2005-11-24 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング 少なくとも部分的に孔を開けられた薄板から成る金属ハニカム体

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2506909Y2 (ja) * 1987-12-28 1996-08-14 臼井国際産業 株式会社 排気ガス浄化用触媒の金属製担持母体
JP3755008B2 (ja) * 1995-05-22 2006-03-15 株式会社日本自動車部品総合研究所 排ガス浄化用金属製触媒担体の製造方法
JP4201356B2 (ja) * 1996-06-20 2008-12-24 本田技研工業株式会社 内燃機関用排ガス浄化装置
US6254837B1 (en) * 1997-09-17 2001-07-03 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Honeycomb body of reduced thermal conductivity in the intake and outlet regions
JP3932798B2 (ja) * 2000-11-15 2007-06-20 日産自動車株式会社 メタル担体
US7083860B2 (en) * 2002-08-16 2006-08-01 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Metallic honeycomb body having at least partially perforated sheet-metal layers
JP4278964B2 (ja) * 2002-11-19 2009-06-17 株式会社キャタラー 排気ガス浄化装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05195763A (ja) 1992-01-23 1993-08-03 Toyota Motor Corp 一体型タンデム・メタル触媒担体
JPH05309277A (ja) * 1992-03-18 1993-11-22 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化触媒用メタル担体
JPH08103664A (ja) * 1994-10-04 1996-04-23 Nippondenso Co Ltd ハニカム体およびこのハニカム体よりなる触媒担体を有する触媒コンバータ
JPH1147613A (ja) * 1997-08-04 1999-02-23 Calsonic Corp 金属触媒担体
JP2005535454A (ja) * 2002-08-16 2005-11-24 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング 少なくとも部分的に孔を開けられた薄板から成る金属ハニカム体

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2255879A4

Also Published As

Publication number Publication date
US9381467B2 (en) 2016-07-05
EP2255879B1 (en) 2015-03-25
CN101925406A (zh) 2010-12-22
ES2534548T3 (es) 2015-04-24
US20100298130A1 (en) 2010-11-25
EP2255879A4 (en) 2011-12-14
JP2009178647A (ja) 2009-08-13
EP2255879A1 (en) 2010-12-01
PT2255879E (pt) 2015-07-27
JP5279284B2 (ja) 2013-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5279284B2 (ja) 排ガス浄化用パンチングメタル担体触媒
US7585478B2 (en) Exhaust-gas purifying catalyst
JP2014151306A (ja) 触媒コンバーター
JP6106458B2 (ja) 排気ガス用触媒装置
JP2005334801A (ja) 排ガス浄化用触媒
WO2007069500A1 (ja) 触媒担体
US20020061268A1 (en) Combustion engine assembly with a small volume catalytic converter
JP2009525856A (ja) 改善された活性挙動を有する触媒
JP2001145836A (ja) 内燃機関用排気ガス浄化触媒
WO2021251105A1 (ja) 触媒担持用基材及び触媒コンバータ
US20040211172A1 (en) Muffler and catalytic converter devices
CN109153013B (zh) 催化剂承载用基材以及催化剂载体
US10458305B2 (en) Metal substrate for catalytic converter and catalyst carrier
WO2010128570A1 (ja) 排気ガス浄化装置
WO2022137275A1 (ja) メタル触媒装置
TWI257323B (en) Exhaust-gas purifying apparatus
WO2023112964A1 (ja) 排気ガスの浄化に用いられる触媒担持用基材
JP2010099632A (ja) 排ガス浄化装置
CN117751015A (zh) 催化剂担载用基材及催化剂载体
CA3036906A1 (en) Catalyst substrates
JP5014043B2 (ja) 排ガス浄化触媒用メタルハニカム担体
JP4198448B2 (ja) 金属箔及び触媒担体用のハニカム構造体並びに排気ガス浄化用のメタル触媒担体
JP2023060392A (ja) 排ガス浄化装置
JP2008142682A (ja) 排ガス浄化触媒用メタル担体
EP1439288A1 (en) Exhaust-gas purifying apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980102788.4

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09706168

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009706168

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12864482

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE