(57)【要約】【課題】第１触媒と、第１触媒からの排ガスが通過する第２触媒を設けた場合であっても、エンジン始動時から第２触媒を早期に昇温させ、排ガスの浄化効率をこれまでよりも早期に高めることができる排ガス浄化装置を提供する。【解決手段】排ガス浄化装置３は、排気マニホールド２９からの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒３２を備えている。排ガス浄化触媒３２は、排気マニホールド２９からの排ガスを浄化する第１触媒３４と、第１触媒３４を通過した排ガスを浄化する第２触媒３５とを備えている。第１触媒３４の熱容量は、第２触媒３５の熱容量よりも小さい。第１触媒３４は、金属材料からなる担体３４’に形成された複数のセルの壁面に、排ガスを浄化する金属触媒が担持されたものであり、排ガス浄化装置３は、第１触媒３４をマイクロ波で加熱する加熱装置３１を備え、第１触媒３４には、複数のセルに、担体３４’の金属材料よりも、透磁性の高い粉末が配置されている。【選択図】図３
2020133597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気マニホールドからの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒を備えた排ガス浄化装置であって、
前記排ガス浄化触媒は、前記排気マニホールドからの排ガスを浄化する第１触媒と、前記第１触媒を通過した前記排ガスを浄化する第２触媒とを備えており、
前記第１触媒の熱容量は、前記第２触媒の熱容量よりも小さく、
前記第１触媒は、金属材料からなる担体に形成された複数のセルの壁面に、排ガスを浄化する金属触媒が担持されたものであり、
前記排ガス浄化装置は、前記第１触媒をマイクロ波で加熱する加熱装置を備え、
前記第１触媒には、前記複数のセルに、前記担体の金属材料よりも、透磁性の高い粉末が配置されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気マニホールドからの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒を備えた排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンから排出された排ガスを浄化するために、排気マニホールドには、排ガス浄化装置が接続されている。排ガス浄化装置は、排気マニホールドからの排ガスを浄化する触媒を備えており、触媒は、排ガスを浄化する金属触媒と、金属触媒を担持する担体（触媒担体）とで構成されている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、このような排ガス浄化装置として、排気マニホールドからの排ガスを浄化する第１触媒と、第１触媒を通過した排ガスを浄化する第２触媒と、を備えた排ガス浄化装置が開示されている。この排ガス浄化装置では、第１触媒は、第２触媒よりも熱容量が小さい。これにより、第１触媒を早期に昇温させ、エンジン始動時における排気性能を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１６５０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の如き構成であっても、エンジン始動時に、第１触媒が活性化する段階で、第１触媒を通過する排ガスには、第１触媒における排ガスの反応時の熱が入熱されるが、この入熱される熱量よりも多い熱量が、第１触媒自体に吸熱されることがある。すなわち、第１触媒により、排ガスの熱が多く奪われると、第１触媒を通過し、第２触媒に向かう排ガスの温度は、第１触媒を設けない場合よりも、低くなることがある。この結果、エンジン始動時から第２触媒が活性化するまでの時間が遅くなり、エンジン始動時から所定の浄化効率に達するまでの時間が、第１触媒を設けない場合よりも長くなることがある。
【０００６】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、第１触媒と、第１触媒からの排ガスが通過する第２触媒を設けた場合であっても、エンジン始動時から第２触媒を早期に昇温させ、排ガスの浄化効率をこれまでよりも早期に高めることができる排ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を鑑みて、発明者が鋭意検討を重ねた結果、第１触媒の熱容量を、第２触媒の熱容量よりも、極端に小さくすれば、排気マニホールドからの排ガスが第１触媒を通過する際に、排ガスの熱が第１触媒に奪われることを抑えることができると考えた。ここで、これまでは、触媒の熱容量を極端に小さくすると、触媒の大きさが極端に小さくなるため、排ガスの浄化性能は、ほとんど無いと考えられていた。しかしながら、発明者の後述する実験からも明らかなように、第１触媒を第２触媒に比べて極めて小さくしても、第１触媒が排ガスの浄化に十分に寄与し、第１触媒をマイクロ波により加熱すれば、さらに排ガスの浄化効率を高めることができるとの新たな知見を得た。
【０００８】
本発明は、この発明者の新たな知見に基づくものであり、本発明による排ガス浄化装置は、排気マニホールドからの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒を備えた排ガス浄化装置であって、前記排ガス浄化触媒は、前記排気マニホールドからの排ガスを浄化する第１触媒と、前記第１触媒を通過した前記排ガスを浄化する第２触媒とを備えており、前記第１触媒の熱容量は、前記第２触媒の熱容量よりも小さく、前記第１触媒は、金属材料からなる担体に形成された複数のセルの壁面に、排ガスを浄化する金属触媒が担持されたものであり、前記排ガス浄化装置は、前記第１触媒をマイクロ波で加熱する加熱装置を備え、前記第１触媒には、前記複数のセルに、前記担体の金属材料よりも、透磁性の高い粉末が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、エンジン始動時に、排気マニホールドから比較的に低温の排ガスが第１触媒を通過したとしても、第１触媒は、上述した如く熱容量が小さいため、第１触媒は早期に昇温される。また、第１触媒を通過する排ガスの熱は、第１触媒に奪われ難いため、第１触媒を通過した排ガスの熱により、第２触媒も、第１触媒に続けて早期に昇温させることができる。このような結果、エンジン始動時から、第１触媒が早期に活性化されるとともに、これまでよりも早期に第２触媒も活性化されるため、排ガスの浄化効率をエンジン始動時から早期に高めることができる。
【００１０】
ここで、第１触媒は、金属材料からなる担体に形成された複数のセルの壁面に、排ガスを浄化する金属触媒が担持されたものである。したがって、加熱装置により、第１触媒の担体をマイクロ波で加熱することができる。
【００１１】
これに加えて、本発明では、第１触媒の複数のセルに、担体の金属材料よりも、透磁性の高い粉末が配置されている。担体の金属材料よりも透磁性の高い粉末（材料）は、担体の金属材料よりもマイクロ波の吸収率が高い。このような粉末を、複数のセルに配置することにより、マイクロ波により、第１触媒の内部を効率的に加熱することができるため、第１触媒をより短時間で昇温することができる。このような結果、エンジン始動時から第２触媒を早期に昇温させ、排ガスの浄化効率をこれまでよりも早期に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置を説明するための模式的概念図である。
【図２】図１に示す排ガス浄化装置の第１触媒コンバータの模式的斜視断面図である。
【図３】図２に示す第１触媒コンバータの模式的平面図である。
【図４】実施例３に係る第１触媒の写真である。
【図５】実施例１〜４および比較例１〜３の第１触媒の昇温時間を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置を、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置３を説明するための模式的概念図であり、図２は、図１に示す排ガス浄化装置３の第１触媒コンバータ３０の模式的斜視断面図である。なお、図２では、第１触媒コンバータ３０の内部を示すために、ハウジング３３を半割状態にして図示している。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係る排ガス浄化装置３は、エンジン２の下流に取付けられ、エンジン２で燃焼後の排ガスを浄化する装置である。エンジン２は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのいずれのエンジンであってもよく、本実施形態では、その一例として、図１にガソリン直噴エンジンを例示している。
【００１５】
エンジン２では、吸気弁２５を介して吸入された空気が、シリンダブロック２１とピストン２２で形成された燃焼室に入流し、燃料噴射弁２８で噴射された燃料（ガソリン）と混合される。混合された混合気は、燃焼室内で、点火プラグ２７で点火されて燃焼し、燃焼後の排ガスは、排気弁２６を介して、排気マニホールド２９から排出される。
【００１６】
排気マニホールド２９で排気された排ガスは、排ガス浄化装置３で浄化される。具体的には、排ガス浄化装置３は、排気マニホールド２９に接続される第１触媒コンバータ３０と、第１触媒コンバータ３０の下流において、排気管３６を介して、第１触媒コンバータ３０に接続される第２触媒コンバータ３７と、を備えている。第１触媒コンバータ３０は、たとえば、車両のエンジンルーム（図示せず）に配置され、第２触媒コンバータ３７は、たとえば、車両の床下（図示せず）に配置される。
【００１７】
第１触媒コンバータ３０は、排気マニホールド２９からの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒３２と、排ガス浄化触媒３２を収容するハウジング３３とを備えている。第２触媒コンバータ３７も、同様に、第１触媒コンバータ３０により浄化しきれなかった排ガスをさらに浄化する排ガス浄化触媒３８と、排ガス浄化触媒３８を収容するハウジング３９とを備えている。ハウジング３３、３９は、たとえば、ステンレス鋼、炭素鋼、またはアルミニウムなどの金属材料からなる。
【００１８】
図２に示すように、第１触媒コンバータ３０のハウジング３３は、入側コーン部３３ａと、胴体部３３ｂと、出側コーン部３３ｃと、により構成されている。入側コーン部３３ａは、排気マニホールド２９からの排ガスが流入し、排ガスの上流から下流に向かって、排ガスの流路断面が拡大したコーン形状である。胴体部３３ｂは、排ガスが流れる上流側において、入側コーン部３３ａに連続して形成されており、排ガスの流路断面が一定となる筒形状である。出側コーン部３３ｃは、排ガスが流れる上流側において、胴体部３３ｂに連続して形成されており、排ガスの上流から下流に向かって、排ガスの流路断面が縮小したコーン形状である。
【００１９】
本実施形態では、第１触媒コンバータ３０の排ガス浄化触媒３２は、排気マニホールド２９からの排ガスを浄化する第１触媒３４と、第１触媒３４を通過した排ガスを浄化する第２触媒３５とを備えている。第１触媒３４は、入側コーン部３３ａ内に配置されており、第２触媒３５は、胴体部３３ｂ内に配置されている。
【００２０】
本実施形態では、エンジン２が、ガソリンエンジンであることから、第１触媒３４および第２触媒３５は、ガソリンエンジンの排ガスの炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒化酸化物（ＮＯｘ）を浄化する三元触媒である。一方、内燃機関が、ディーゼルエンジンである場合には、第１触媒３４および第２触媒３５は、一酸化炭素（ＣＯ）と炭化水素（ＨＣ）等を除去する酸化触媒である。なお、第２触媒コンバータ３７に収容される排ガス浄化触媒３８も、内燃機関の種類に応じて、第１および第２触媒３４、３５と同様の触媒が設定されている。
【００２１】
第１触媒３４および第２触媒３５は、担体（触媒担体）３４’、３５’に、排ガスを浄化する金属触媒が担持されたものである。これらの担体は、金属材料からなる。金属材料としては、耐熱性および耐食性を有した材料であることが好ましく、たとえば、ステンレス鋼、アルミニウムなどを挙げることができる。
【００２２】
ここで、たとえば担体の素材であるコージライトなどのセラミックス材料の比熱に比べて、担体の素材であるステンレス鋼などの金属材料の比熱は小さい。第１触媒３４の担体３４’を金属材料からなる担体とすることにより、後述するような第１触媒３４の熱容量の条件を満たす触媒を簡単に製造することができる。これに加えて、第１触媒３４は、後述するように第２触媒３５よりも極めて小さい熱容量の条件を満たすため、セラミックス材料からなる担体は、熱衝撃などにより割れ易いが、金属材料からなる担体にすれば、このような割れを回避することができる。
【００２３】
図２および図３に示すように、第１触媒３４の担体３４’は、円板状であり、リング状の金属枠体３４ａの内部に、排ガスが通過する複数のセルが形成されたハニカム構造体である。具体的には、担体３４’は、金属枠体３４ａの内部に、波状に屈曲した金属帯体３４ｂと、板状の金属帯体３４ｃとを重ね合わせて巻回させて、複数のセルを形成している。第１触媒３４の中央には、排ガスが通過する開口部３４ｄが形成されている。開口部３４ｄは、略円形状であり、各セルよりも流路断面が大きい。
【００２４】
図２に示すように、排ガスが通過する方向に沿った第１触媒３４の長さｔは、２〜７ｍｍである。また、セルを形成する壁部（具体的には金属帯体３４ｃ）の厚さは、２０〜５０μｍであることが好ましい。このような厚さを満たすことにより、第１触媒３４の担体３４’は、加熱され易い。金属枠体３４ａの内径は、６０〜９０ｍｍであることが好ましく、金属帯体３４ｃを重ね合わせて巻回させることにより形成されるセルの個数は、４７〜１４０個／ｃｍ２（３００〜９００個／インチ）の範囲にあることが好ましい。
【００２５】
一方、本実施形態では、第２触媒３５の担体は、円柱状であり、金属材料またはセラミックス材料からなり、排ガスが通過する複数のセルが形成されたハニカム構造の担体である。金属材料である場合には、第１触媒３４の担体３４’と同様の材料からなる。また、セラミックス材料である場合には、その材料として、たとえば、アルミナ、ジルコニア、コージライト、チタニア、炭化珪素、および窒化珪素などのうちのいずれか一種を主成分とする多孔質のセラミックス材料を挙げることができる。排ガス浄化触媒３８の担体も同様である。
【００２６】
さらに、第１触媒３４には、複数のセルに、担体３４’の金属材料よりも、透磁性の高い粉末（高透磁率粉末）が配置されている。具体的には、担体３４’の外周側に配列された周方向セル群３４ｆと、担体３４’の外周から内周まで連続して配列された４つの径方向セル群３４ｇに、高透磁率粉末が充填されている。本実施形態では、４つの径方向セル群３４ｇは、平面視における担体３４’の開口部３４ｄを中心として、９０°毎に配置されているが、個数、配置状態は特に限定されるものでない。さらに、各径方向セル群３４ｇは、周方向セル群３４ｆに連続している。
【００２７】
本実施形態では、周方向セル群３４ｆおよび径方向セル群３４ｇに、高透磁率粉末が充填されている。高透磁率粉末の材料は、第１触媒３４の金属材料よりも透磁性の高い粉末であれば良く、たとえば、その材料としては、ニッケル−鉄酸化物（たとえば、ＮｉＦｅＯ２などのニッケルフェライト）、鉄−ニッケル合金（たとえば、パーマロイ）、鉄−珪素−アルミニウム合金（たとえばセンダスト）などを挙げることができる。
【００２８】
このような高透磁率粉末の材料の透磁率は、たとえば、１×１０−４Ｈ／ｍ以上であることが好ましく、２．５×１０−１Ｈ／ｍ以下であることが好ましい。また、高透磁率粉末のかさ密度は、３．７ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。これにより、１つのセル内に、より多くの高透磁率粉末を充填することができる。なお、この高透磁率粉末は、以下の実施例では、マイクロ波吸収材と称する。
【００２９】
さらに、第１触媒３４および第２触媒３５の金属触媒は、粒状であり、これらのセルを形成する内壁面に、セラミックス材料を介して担持されている。金属触媒となる金属としては、白金、ロジウム、およびパラジウムのうち少なくとも一種を含む貴金属が選択される。担体に金属触媒を担持するセラミックス材料としては、ジルコニアとアルミナ、セリアとアルミナ、または、セリア−ジルコニアとアルミナ、の混合素材などを挙げることができる。担体に金属触媒を担持する際には、上述したセラミックス材料と金属触媒を含むスラリーを担体にコートし、これを焼成することにより得ることができる。なお、これらの金属触媒とともに、上述した高透磁率粉末をさらに担持させてもよい。なお、一般的に、金属触媒は、ステンレス鋼などの一般的に用いられる担体３４’、３５’の材料に比べて、透磁率は低い。
【００３０】
本実施形態では、第１触媒３４の熱容量は、第２触媒３５の熱容量よりも小さい。具体的には、第１触媒３４の熱容量は、２５℃の温度環境下で２０Ｊ／Ｋ以下であり、第２触媒３５の熱容量は、２５℃の温度環境下で１８４〜３２２Ｊ／Ｋである。
【００３１】
なお、第２触媒３５の熱容量の範囲は、一般的に市販されている車両のエンジンの排気量に応じて適用される触媒の熱容量であり、上述した材料等を適宜選択することにより、この熱容量の範囲に収めることができる。第２触媒３５の熱容量が、１８４Ｊ／Ｋ未満である場合、第２触媒３５の大きさ（熱容量）が小さ過ぎるため、排ガスの浄化性能が十分ではない。一方、第２触媒３５の熱容量が、３２２Ｊ／Ｋを超える場合には、第２触媒３５の大きさ（熱容量）が大き過ぎるため、エンジンの始動時に、排ガスによる第２触媒３５の昇温が遅くなる。
【００３２】
本実施形態によれば、第１触媒３４の熱容量は、第２触媒３５の熱容量に対して極端に小さい２０Ｊ／Ｋ以下である。したがって、エンジン２の始動時に、排気マニホールド２９から比較的に低温の排ガスが第１触媒３４を通過したとしても、第１触媒３４は、上述した如く熱容量が小さいため、これまでの触媒に比べて第１触媒３４は早期に昇温される。
【００３３】
また、第１触媒３４を通過する排ガスの熱は、第１触媒３４の熱容量が小さいため、第１触媒３４に奪われ難く、この排ガスの熱に金属触媒との反応熱が加味される。このため、第１触媒３４を通過した排ガスの熱により、第２触媒３５も、エンジン２の始動時から第１触媒３４に続けて早期に昇温させることができる。このような結果、エンジン２の始動時から、第１触媒３４が早期に活性化されるとともに、これまでよりも早期に第２触媒３５も活性化されるため、排ガスの浄化効率を早期に高めることができる。
【００３４】
第１触媒３４の熱容量が、２０Ｊ／Ｋを超える場合には、第１触媒３４を設けない場合よりも、エンジン２の始動時から第２触媒３５が活性化するまでの時間が長くなる。なお、製造上の観点から、第１触媒３４の熱容量は、３Ｊ／Ｋ以上であることが好ましい。
【００３５】
さらに、第１触媒３４の熱容量は、２５℃の温度環境下で２０Ｊ／Ｋ以下であるので、第１触媒３４の大きさは、従来の一般的な触媒よりもかなり小さい。このため、第１触媒３４を配置するためのスペースを新たに設けること無く、第１触媒３４を簡単に配置することができる。
【００３６】
特に、本実施形態では、第２触媒３５は、これまでの触媒の如く、第１触媒コンバータ３０のハウジング３３の胴体部３３ｂに配置され、第１触媒３４は、入側コーン部３３ａ内に配置されている。これにより、排気管に第１触媒３４を配置する場合に比べて、大きな径で、かつ、排ガスの流路に沿った長さｔが短い第１触媒３４を配置することができる。このような結果、第１触媒３４を通過する排ガスの圧損を低減することができる。
【００３７】
これに加えて、第１触媒３４を通過することにより、排ガスは第２触媒３５の上流側で整流化されるため、第２触媒３５に向かう排ガスの速度勾配を緩やかにすることができ、その排ガスの速度分布を平滑にすることができる。この結果、図２に示す第２触媒３５の中央部分３５ａと外周部分３５ｂとを通過する排ガスの速度がより均一に近づくので、第２触媒３５の浄化効率を高めることができる。
【００３８】
上述したように、第１触媒３４の担体３４’は、金属材料からなる。これにより、金属製のハウジング３３の入側コーン部３３ａに第１触媒３４を配置する際には、入側コーン部３３ａと、第１触媒３４の担体３４’とを溶接により簡単に接合することができる。
【００３９】
本実施形態では、排ガス浄化装置３の第１触媒コンバータ３０は、第１触媒３４に対して、排ガスの上流側から第１触媒３４にマイクロ波を発振（照射）することにより、第１触媒３４をマイクロ波加熱する加熱装置（マイクロ波発振器）３１をさらに備えている。なお、本実施形態では、排ガスの下流側から第１触媒３４にマイクロ波を照射してもよい。さらに、本実施形態では、図示の如く、加熱装置３１のマイクロ波の照射方向は、第１触媒３４の円板状の軸心に対して傾斜しているが、第１触媒３４が、熱容量が小さい（すなわち）小型の担体であるため、この傾斜による加熱の影響はほとんどない。照射されるマイクロ波の条件は、出力５００〜５０００Ｗ、周波数９００ＭＨｚ〜５．８ＧＨｚの範囲であることが好ましい。
【００４０】
本実施形態によれば、加熱装置３１により、排ガスの上流側から第１触媒３４にマイクロ波を照射して、第１触媒３４の担体３４’をマイクロ波で加熱することができる。これに加えて、第１触媒３４の複数のセルには、担体３４’の金属材料よりも、透磁性の高い粉末が配置されている。担体３４’の金属材料よりも透磁性の高い粉末（材料）は、担体の金属材料よりもマイクロ波の吸収率が高い。
【００４１】
このような粉末を、複数のセルに配置することにより、第１触媒３４の内部をマイクロ波で効率的に加熱することができるため、第１触媒３４をより短時間で昇温することができる。このような結果、エンジン始動時から第２触媒３５を早期に昇温させ、排ガスの浄化効率をこれまでよりも早期に高めることができる。
【００４２】
このようにして、第１触媒３４と、第１触媒３４からの排ガスが通過する第２触媒３５を設けた場合、熱容量が小さい第１触媒３４で、その金属触媒を早期に活性化することができる。これに加えて、第１触媒３４の担体３４’をマイクロ波で加熱するので、エンジン始動時から第２触媒３５を早期に昇温させ、排ガスの浄化効率をこれまでよりも早期に高めることができる。
【００４３】
さらに、第１触媒３４の金属触媒が、第２触媒３５の上流側で、排ガスのＣＯおよびＨＣ等に先に反応するため、その下流側の第２触媒３５の金属触媒の劣化を抑えることができる。
【実施例】
【００４４】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【００４５】
＜実施例１＞
以下に示すようにして、図２に示す第１触媒コンバータを作製した。まず、第１触媒の担体に付与する高透磁率粉末（以下、「マイクロ波吸収材」という）として、ＮｉＦｅ２Ｏ４粉末を用いた。ＮｉＦｅ２Ｏ４粉末と３質量％のＡｌ２Ｏ３ゾル粉末を混合し、水を滴下しながら乳鉢で混練し粘土状に調製した充填材を準備した。ＮｉＦｅ２Ｏ４粉末のかさ密度は、５．１ｇ／ｃｍ３であった。Ａｌ２Ｏ３ゾル粉末は、第１触媒の担体のセルの壁面にＮｉＦｅ２Ｏ４粉末を接着させるために添加された粉末である。
【００４６】
次に、担体（メタル基材）として、図３に示す形状の担体を準備した。具体的には、第１触媒の担体は、外径７５ｍｍ、内径２４ｍｍ、厚さ２５ｍｍの円板状のステンレス鋼からなる担体（メタル担体）であり、リング状の金属枠体の厚さは、１．０ｍｍであり、波状の金属帯体および板状の金属帯体の厚さは、５０μｍであり、セル数は、４００個であった。
【００４７】
次に、最外周３セル分の厚さの周方向セル群と、約３ｍｍ幅の径方向セル群との各セルに、充填材が埋まるように、粘度状の充填材を押し込み、１２０℃で乾燥した後、５００℃、２時間、大気中で熱処理した。結果、第１触媒の担体に、５．８ｇのＮｉＦｅ２Ｏ４粉末が充填された。
【００４８】
なお、以下の表１に示す割合となるように、上述したマイクロ波吸収材と、金属触媒との混合物（３５質量％）に分散媒を混合したスラリーを準備し、充填材を充填する前後の担体にコートし、１２０℃で乾燥した後、大気中で、５００℃、２時間の熱処理条件で、熱処理を行った。これにより、第１触媒の担体に、６．４ｇのＮｉＦｅ２Ｏ４粉末が充填され、ＮｉＦｅ２Ｏ４粉末の充填材が充填されたセルは、担体の断面積に対して２０％であった。
【００４９】
【表１】
2020133597.tif 000003
【００５０】
＜実施例２＞
実施例１と同様にして第１触媒を作製した。実施例１と相違する点は、第１触媒の担体に付与するマイクロ波吸収材として、パーマロイ粉末を用いた点である。パーマロイ粉末のかさ密度は、８．７ｇ／ｃｍ３であった。充填材としてセルに充填されたパーマロイ粉末を、１５．８ｇにし、金属触媒とともにコート材により担体に付着したパーマロイ粉末の総量を１６．４ｇにした。
【００５１】
＜実施例３＞
実施例１と同様にして第１触媒を作製した（図４参照）。実施例１と相違する点は、第１触媒の担体に付与するマイクロ波吸収材として、センダスト粉末を用いた点である。センダスト粉末のかさ密度は、６．９ｇ／ｃｍ３であった。充填材としてセルに充填されたセンダスト粉末を１２．８ｇにし、金属触媒とともにコート材により担体に付着したセンダスト粉末を合わせて、センダスト粉末の総量を１３．４ｇにした。
【００５２】
＜実施例４＞
実施例１と同様にして第１触媒を作製した。実施例１と相違する点は、充填材としてセルに充填したＮｉＦｅ２Ｏ４粉末を４．４ｇにし、さらに、金属触媒とともにコート材により担体に付着したＮｉＦｅ２Ｏ４粉末を合わせて、ＮｉＦｅ２Ｏ４粉末の総量を５．０ｇにした点である。
【００５３】
＜比較例１＞
実施例１と同様にして第１触媒を作製した。実施例１と相違する点は、充填材を用いず、以下の表２に示すコート材を用い、コート材にも、マイクロ波吸収材を添加しなかった点である。
【００５４】
【表２】
2020133597.tif 000004
【００５５】
＜比較例２＞
実施例１と同様にして第１触媒を作製した。実施例１と相違する点は、第１触媒の担体に付与するマイクロ波吸収材の代わりに、ＳｉＣ粉末を用いた点である。ＳｉＣ粉末のかさ密度は、３．２ｇ／ｃｍ３であった。充填材としてセルに充填されたＳｉＣ粉末を、０．８ｇにし、金属触媒とともにコート材により担体に付着したＳｉＣ粉末の総量を１．４ｇにした。
【００５６】
＜比較例３＞
実施例１と同様にして第１触媒を作製した。実施例１と相違する点は、第１触媒の担体に付与するマイクロ波吸収材の代わりに、ＳｉＣ粉末を用いた点である。ＳｉＣ粉末のかさ密度は、３．２ｇ／ｃｍ３であった。充填材としてセルに充填されたＳｉＣ粉末を、０．８ｇにし、金属触媒とともにコート材により担体に付着したＳｉＣ粉末の総量を３．５ｇにした。
【００５７】
実施例１〜４および比較例１〜３の第１触媒に対して、５００Ｗ、２．４５ＧＨｚ、１０秒間の条件で、マイクロ波を照射し、その照射前後の温度を、非接触型温度計で測定した。なお、これらの熱容量も合わせて測定した。その結果を表３および図５に示す。
【００５８】
【表３】
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【００５９】
表３および図５の結果から、マイクロ波吸収材を充填した実施例１〜４の第１触媒は、比較例１〜３のものに比べて、マイクロ波の照射による昇温が大きかった。特に、実施例２および実施例３の如く、センダストおよびパーマロイを用いた場合には、その材料の性質上、ＮｉＦｅ２Ｏ４、ＳｉＣに比べてかさ密度が大きいため、より多くの粉末をセルに充填することが可能になると考えられる。とくに、センダストの場合には、マイクロ波の吸収率が高いため、実施例３の第１触媒の昇温温度は高かったと言える。この結果から、マイクロ波の吸収率が高い材料（高透磁率の材料）としては、センダストのように、鉄−珪素−アルミニウム合金粉末（鉄を基地とした珪素およびアルミニウムが添加された合金）粉末が好ましいと考えられる。
【００６０】
次に、第２触媒として、直径１０３ｍｍのコージライトからなるセラミックス製の担体を準備し、これに、表４に示す組成のスラリーを１００ｇコートし、１２０℃で乾燥した後、大気中で、５００℃、２時間の熱処理条件で、熱処理を行った。
【００６１】
【表４】
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【００６２】
次に、ハウジングの入側コーン部に、実施例１に係る第１触媒を溶接し、その後、胴体部を入側コーン部に溶接した後、胴体部に第２触媒をアロンセラミックス（登録商標）で固定した。最後に、胴体部に、出側コーン部を溶接した。これにより、実施例１に係る第１触媒コンバータを得た。
【００６３】
第１触媒と第２触媒の間から第２触媒に向けて、５００Ｗ、２．４５ＧＨｚ、１０秒間の条件マイクロ波を照射して第２触媒を加熱した。第１触媒のマイクロ波照射前後の温度差を測定すると、１５℃昇温した。第２触媒で吸収できなかったマイクロ波が第１触媒で吸収され、第１触媒が加熱されること確認できた。
【００６４】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【００６５】
本実施形態では、第１触媒に向けてマイクロ波を照射したが、たとえば、第１触媒と第２触媒との間にマイクロ波で加熱する加熱装置を配置し、第２触媒にマイクロ波を向けて、第２触媒から散逸したマイクロ波で、第１触媒を加熱してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
２：エンジン、２９：排気マニホールド、３：排ガス浄化装置、３０：第１触媒コンバータ（触媒コンバータ）、３１：加熱装置、３２：排ガス浄化触媒、３３：ハウジング、３３ａ：入側コーン部、３３ｂ：胴体部、３３ｃ：出側コーン部、３４，３４Ａ，３４Ｂ：第１触媒、３４ｆ：周方向セル群、３４ｇ：径方向セル群、３５：第２触媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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