(57)【要約】【課題】最表面の熱劣化を抑えることができる排気ガス用触媒装置を提供する。【解決手段】触媒層２１の表面に、この触媒層２１よりも耐熱性を有するとともに排気ガスを触媒層２１へ通気させる通気性を有する耐熱保護層２３を設けるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム担体（１１）上に触媒層（２１）を設けた排気ガス用触媒装置において、
前記触媒層（２１）の表面に、耐熱性を有するとともに排気ガスを前記触媒層（２１）へ通気させる通気性を有する耐熱保護層（２３）を設けたことを特徴とする排気ガス用触媒装置。
【請求項２】
前記触媒層（２１）は貴金属を含み、前記耐熱保護層（２３）は貴金属を含まないことを特徴とする請求項１に記載の排気ガス用触媒装置。
【請求項３】
前記耐熱保護層（２３）は、耐熱金属化合物またはその混合粉末で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の排気ガス用触媒装置。
【請求項４】
前記耐熱保護層（２３）は、この耐熱保護層（２３）を形成する材料の少なくとも粒子径を含む設定によって通気性が確保されることを特徴とする請求項３に記載の排気ガス用触媒装置。
【請求項５】
前記耐熱保護層（２３）は、アルミナまたはジルコニアの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の排気ガス用触媒装置。
【請求項６】
前記耐熱保護層（２３）は、１μｍ〜１０μｍの厚さであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の排気ガス用触媒装置。
【請求項７】
前記ハニカム担体（１１）は、金属平板（１４）と金属波板（１５）とを重ねて巻回して複数層に形成される筒状体（１３）を金属外筒（１２）に支持させた金属担体であり、その長さＬが直径Ｄの２倍以上を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の排気ガス用触媒装置。
【請求項８】
空燃比の平均値が１４．５以下の領域まで使用される可能性のある車両用であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の排気ガス用触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム担体上に触媒層を設けた排気ガス用触媒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を搭載する自動二輪車などの車両には、排気ガスを浄化する触媒装置が搭載されている。触媒装置は、ハニカム担体に有害成分を除去する触媒を担持させた構成を具備し、触媒成分には、各国の規制に合わせた材料が適宜に使用されている。
例えば、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害成分を浄化する際には、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）などの貴金属が使用されるのが一般的である。
この種の触媒装置には、ハニカム担体に、高い比表面積を有するアルミナを代表とする酸化物粒子コート層を設け、このコート層に対し、貴金属などの触媒成分を分散させた触媒層を設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、比較的高出力が要求される内燃機関は、一般に、濃い混合気（理論空燃比の１４．７未満の混合気）の状態が多く、吸気ポートと排気ポートを同時に開いた状態であるバルブオーバーラップも一般に広めに設定されるので、排気ガス中の未燃ガスが多くなりやすい。
【０００５】
発明者等が検討したところ、高出力の内燃機関の使用環境において未燃ガスなどが触媒に付着し、その燃焼熱や反応熱などで最表面にかなりの高温が生じ、その結果、１０００度の熱に曝されたかのような異常劣化が生じることに気づいた。この最表面の異常劣化は、触媒の浄化性能を低減させるので、触媒の寿命低下を招いてしまう。
この異常劣化を抑える方法として、特許文献１の技術を適用することが考えられる。しかしながら、特許文献１の技術は、コート層全体の熱劣化を防止する技術ではあるが、最表面に触媒成分が露出するため、最表面の熱劣化を十分に抑えることが困難である。
【０００６】
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、最表面の熱劣化を抑えることができる排気ガス用触媒装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明は、ハニカム担体（１１）上に触媒層（２１）を設けた排気ガス用触媒装置において、前記触媒層（２１）の表面に、耐熱性を有するとともに排気ガスを前記触媒層（２１）へ通気させる通気性を有する耐熱保護層（２３）を設けたことを特徴とする。
この構成によれば、耐熱保護層によって触媒装置の最表面の熱劣化を抑えることができる。これにより、触媒装置の耐久性が向上し、その分、触媒貴金属の使用量を低減することが可能になる。
【０００８】
上記構成において、前記触媒層（２１）は貴金属を含み、前記耐熱保護層（２３）は貴金属を含まないようにしても良い。この構成によれば、触媒に使用される貴金属の熱劣化を抑えることができ、貴金属の使用量を効率よく減らして安価にし易くなる。
また、上記構成において、前記耐熱保護層（２３）は、耐熱金属化合物またはその混合粉末で形成されるようにしても良い。この構成によれば、比較的安価な材料を用いて形成することができる。
【０００９】
また、上記構成において、前記耐熱保護層（２３）は、この耐熱保護層（２３）を形成する材料の少なくとも粒子径を含む設定によって通気性が確保されるようにしても良い。この構成によれば、排気ガスを触媒層に拡散させる通気性を確保するための特別な構造などを必要とせずに通気性を容易に確保することができる。この場合、前記耐熱保護層（２３）は、アルミナまたはジルコニアの少なくともいずれかを含むようにしても良い。この構成によれば、比較的安価な材料を用いて形成することができ、また、触媒表面との密着性も良好である。
また、上記構成において、前記耐熱保護層（２３）は、１μｍ〜１０μｍの厚さにしても良い。この構成によれば、耐熱保護層が過度に厚くなることを回避しながら触媒層の劣化を抑えることができる。
【００１０】
また、上記構成において、前記ハニカム担体（１１）は、金属平板（１４）と金属波板（１５）とを重ねて巻回して複数層に形成される筒状体（１３）を金属外筒（１２）に支持させた金属担体であり、その長さＬが直径Ｄの２倍以上を有するようにしても良い。この構成によれば、上流側での高い熱負荷に対する触媒劣化を抑えられるため、ハニカム担体の表面積と強度を確保でき、ハニカム担体を細径にして小型化し易くなる。これにより、小空間の排気通路に配置し易くなる。
また、上記構成において、空燃比の平均値が１４．５以下の領域まで使用される可能性のある車両用にしても良い。本触媒装置は、最表面の熱劣化を抑えることができるので、空燃比の平均値が１４．５以下の領域まで使用される可能性のある車両にて、触媒の耐久性の向上と、この耐久性の向上による触媒貴金属の低減とを図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、触媒層の表面に、耐熱性を有するとともに排気ガスを触媒層へ通気させる通気性を有する耐熱保護層を設けたので、最表面の熱劣化を抑えることができる。
また、触媒層は貴金属を含み、耐熱保護層は貴金属を含まないようにすれば、貴金属の使用量を効率よく減らして安価にし易くなる。
また、耐熱保護層は、耐熱金属化合物またはその混合粉末で形成されるようにすれば、比較的安価な材料を用いて形成することができる。
【００１２】
また、耐熱保護層は、この耐熱保護層を形成する材料の少なくとも粒子径を含む設定によって通気性が確保されるようにすれば、排気ガスを触媒層に拡散させる通気性を容易に確保することができる。
また、耐熱保護層は、アルミナまたはジルコニアの少なくともいずれかを含むようにすれば、比較的安価な材料を用いて形成することができ、また、触媒表面との密着性も良好である。
また、耐熱保護層は、１μｍ〜１０μｍの厚さにすれば、耐熱保護層が過度に厚くなることを回避しながら触媒層の劣化を抑えることができる。
【００１３】
また、ハニカム担体は、金属平板と金属波板とを重ねて巻回して複数層に形成される筒状体を金属外筒に支持させた金属担体であり、その長さＬが直径Ｄの２倍以上を有するようにすれば、上流側での高い熱負荷に対する触媒劣化を抑えられるため、ハニカム担体の表面積と強度を確保でき、ハニカム担体を細径にして小型化し易くなる。
また、空燃比の平均値が１４．５以下の領域まで使用される可能性のある車両用にすれば、かかる鞍乗り型車両にて、触媒の耐久性の向上と、この耐久性の向上による触媒貴金属の低減とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る触媒装置の斜視図である。
【図２】触媒装置の表面構造を模式的に示した図である。
【図３】触媒層および耐熱保護層の粒子モデルを例示した図である。
【図４】ＮＯｘ浄化率の測定結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明者等は、従来技術を鋭意検討した結果、小型高出力車両の一種である自動二輪車等においては、排気ガス中の未燃ガスが触媒の最表面に付着し、その燃焼熱や反応熱で最表面に異常劣化が生じることに気づいた。
そこで、本発明者は、この問題点について鋭意検討した結果、触媒層の表面に、耐熱性を有するとともに排気ガスを触媒層に拡散させる耐熱保護層を設けることにより、この問題点を解決できることを見出した。
【００１６】
本発明の実施形態に係る触媒装置について説明する。
図１は、触媒装置の斜視図であり、図２は、触媒装置の表面構造を模式的に示した図である。
触媒装置１０は、自動二輪車の排気管または排気マフラーなどの排気経路内に配置されて排気ガスを浄化する排気ガス用触媒装置である。
図１に示すように、触媒装置１０は、触媒担持用担体であるハニカム担体１１上に触媒が担持され、入口１０Ａから入った排気ガスが、出口１０Ｂへ向かって軸方向へ流れながら触媒と接触して浄化される。
【００１７】
ハニカム担体１１は、円筒形状に形成され、金属外筒を構成する金属製の筒状ケース１２に、金属製のハニカム筒状体１３を圧入して支持したものであり、金属担体やハニカム金属担体とも称される。
より具体的には、筒状ケース１２は、ステンレスまたは他の鋼材で形成され、予め円筒に形成されたもの、または、金属板をハニカム筒状体１３に巻き締めして円筒形に形成したものである。また、筒状ケース１２とハニカム筒状体１３とは溶接によって固定しても良いし、公知の固定方法を広く適用可能である。
【００１８】
ハニカム筒状体１３は、金属製の平板（金属平板）１４と金属製の波板（金属波板）１５とを重ねて積層板にした後、この積層板をロール状に巻回して複数層にしたものである。これによって、断面がハニカム状（蜂の巣状）となり、ハニカム筒状体１３の表面積と排気ガスの通気量とを効率よく確保することができる。平板１４と波板１５は、ステンレスまたは他の鋼材からなる板材が使用され、平板１４と波板１５とはロウ付けなどによって互いに接合される。
【００１９】
このハニカム担体１１は、金属製であるため、セラミック担体と比べて比較的高強度で各板材を薄くすることができる。このため、排気ガスの流速を確保しつつ細径にでき、小型化を図ることができ、自動二輪車の排気管内や排気マフラー内へ配置可能である。
また、同図１に示すように、このハニカム担体１１の長さ（軸方向の長さ）を値Ｌとし、ハニカム担体１１の直径を値Ｄとした場合に、長さＬは直径Ｄの２倍以上（Ｌ／Ｄ≧２）に設定される。
【００２０】
長さＬを直径Ｄの２倍以上にすることで、自動二輪車の排気通路に配置可能な小径にしつつハニカム担体１１の表面積を十分に確保し、かつ、排気ガスの流速低下も抑えて排気抵抗への悪影響を回避することができる。
なお、ハニカム担体１１の配置スペースの制約などによっては、ハニカム担体１１を上記の形状以外に形成するようにしても良い。
【００２１】
図２に示すように、ハニカム担体１１の表面には、触媒層２１が形成され、この触媒層２１の表面には、耐熱性を有する耐熱保護層２３が形成される。
触媒層２１は、ハニカム担体１１を、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）などの貴金属を含有する溶液（触媒スラリー）に浸漬させ、洗浄（余分な溶液を除去）し、十分に乾燥させ、その後、焼成することによって得られる。
この触媒層２１は、ハニカム担体１１の表面に形成される第一触媒層（下層）２１Ａと、第一触媒層２１Ａの表面に形成される第二触媒層（上層）２１Ｂとを有する多層構造とされる。多層構造の場合は、触媒成分となる貴金属などを各層に割り振ることができるため、貴金属の合金化を防ぐ効果などが得られ、これによって、触媒の性能低下を抑えることが可能である。
【００２２】
第一触媒層２１Ａは、セリウム−ジルコニウム（Ｃｅ−Ｚｒ）系複合酸化物からなるキャリアと、該キャリアに担持されたパラジウム（Ｐｄ）またはＰｄ酸化物からなる触媒成分とを有している。
この第一触媒層２１Ａは、パラジウム（Ｐｄ）またはＰｄ酸化物からなる触媒成分を担持したキャリアと、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）系成分などを水に混合して分散させた第一層用スラリー（ウォッシュコート液）を調製し、ハニカム担体１１を浸漬させ、洗浄し、乾燥させ、その後、焼成することによって得られる（第一の触媒層作成工程）。
【００２３】
なお、この第一の触媒層作成工程に代えて、パラジウム（Ｐｄ）からなる触媒成分を担持前の上記キャリアを含有する第一層用スラリー（ウォッシュコート液）を調整し、ハニカム担体１１を浸漬させ、洗浄し、乾燥させ、その後、焼成することによって下コート層（第一層用のコート層）を形成し、その後、上記触媒成分を含有する溶液中にハニカム担体１１を浸漬させ、洗浄し、乾燥させ、その後、焼成することによって、第一触媒層２１Ａを形成するようにしても良い。
【００２４】
第二触媒層２１Ｂは、ジルコニウム（Ｚｒ）系複合酸化物からなるキャリアと、該キャリアに担持された白金（Ｐｔ）またはＰｔ酸化物からなる触媒成分と、該キャリアに担持されたロジウム（Ｒｈ）またはＲｈ酸化物からなる触媒成分とを有している。
この第二触媒層２１Ｂは、白金（Ｐｔ）またはＰｔ酸化物からなる触媒成分やロジウム（Ｒｈ）またはＲｈ酸化物からなる触媒成分を担持したキャリアと、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）系成分などを水に混合して分散させた第二層用スラリー（ウォッシュコート液）を調製し、第一触媒層２１Ａが形成されたハニカム担体１１を浸漬させ、洗浄し、乾燥させ、その後、焼成することによって得られる（第二の触媒層作成工程）。
【００２５】
なお、この第二の触媒層作成工程に代えて、白金（Ｐｔ）やロジウム（Ｒｈ）からなる触媒成分を担持前のキャリアを含有する第二層用スラリー（ウォッシュコート液）を調整し、ハニカム担体１１を浸漬させ、洗浄し、乾燥させ、その後、焼成することによって上コート層（第二層用のコート層）を形成し、その後、触媒成分を含有する溶液中にハニカム担体１１を浸漬させ、洗浄し、乾燥させ、その後、焼成することによって、第二触媒層２１Ｂを形成するようにしても良い。
【００２６】
上記第一および第二触媒層２１Ａ、２１Ｂは、浄化性能が十分となるように触媒成分の量が調製されており、本実施形態では、第一触媒層２１Ａの厚さｔＡは５０〜７０μｍの範囲に設定され、第二触媒層２１Ｂの厚さｔＢは３０〜５０μｍの範囲に設定されている。
【００２７】
この二層構造では、パラジウムは下層の第一触媒層２１Ａに含まれており、上層の第二触媒層２１Ｂには還元性ガスの除去活性が高く、かつ、耐久性の強いＲｈ＋Ｐｔが含まれているので、空燃比のリッチ状態や空燃比の変動時でも還元性ガスがパラジウムを含有する下層に拡散することを抑制することができる。これによって、下層のパラジウムの耐久性を向上させることができる。
なお、触媒層２１を二層構造にする場合に限らず、一層構造にしても良いし、三層以上の構造にしても良い。
【００２８】
耐熱保護層２３は、排気ガス中の未燃ガスの燃焼熱や反応熱に耐える耐熱性を備えつつ、排気ガスを触媒層２１へ通気させる通気性を有しており、耐熱金属化合物またはその混合粉末で形成される。また、耐熱保護層２３は、白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属は含まない層である。
より具体的には、アルミナ、ジルコニア、セリウム（Ｃｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）などの耐熱金属酸化物、または、その混合物で形成されており、これら材料の粒子間の隙間によって排気ガスを触媒層２１へ拡散させる通気性を確保している。通気性を観点する観点からは、粒子径を揃え、粒子間に隙間を確保することが好ましいが、上記通気性を確保できれば、必ずしも粒子径を揃える必要はない。
【００２９】
ここで、図３は、触媒層２１および耐熱保護層２３の粒子モデルを例示している。図３において、符号ａは、耐熱保護層２３を形成する粒子を示し、符号ｂは、触媒層２１中のアルミナを示し、符号ｃは、触媒層２１中のキャリア（助触媒）を示し、符号ｄは、触媒層２１中の貴金属を示している。また、図３中、全てのアルミナには符号ｂを付して示しているが、キャリアおよび貴金属は多数存在するため、一部にのみ符号ｃ、ｄを付して示す。図３に例示するように、耐熱保護層２３を形成する粒子ａ間に隙間が空き、これによって、排気ガスを触媒層２１へ拡散させる通気性が確保されることが明らかである。
【００３０】
さらに、触媒の表面積を広く確保する観点からは、比表面積が大きい材料を用いることが好ましい。例えば、アルミナを用いる場合、αアルミナ、或いは、θアルミナやγアルミナといった中間アルミナを用いることが考えられる。この場合、比表面積が相対的に大きいθアルミナやγアルミナを用いることが好ましい。但し、求められる耐熱性がθアルミナなどで不十分な場合、αアルミナを使用することが好ましい。要は、求められる耐熱性および通気性に応じて、材料や粒子径を適宜に選択すれば良い。また、通気性を確保する要素は、粒子径だけに限らず、他の要素も適用しても良い。要は、耐熱保護層２３を形成する材料の少なくとも粒子径を含む設定によって通気性を確保すれば良い。
【００３１】
この耐熱保護層２３は、耐熱金属化合物またはその混合粉末からなる耐熱材料を水に混合した混合物を調製し、ハニカム担体１１に塗布し、乾燥させ、その後、調製することによって得られる。ハニカム担体１１の最表面に塗布できる範囲で、調製する混合物は、ゾル状、スラリー状、コロイド状のいずれであっても良い。
耐熱保護層２３の厚さｔＣは、耐熱性を最低限確保する観点から１μｍ以上が好ましく、耐熱保護層２３による材料増加やコスト低減の観点から１０μｍ以下が好ましく、より好ましくは、２μｍ〜５μｍの範囲に設定される。
発明者等が調査したところ、耐熱保護層２３を備えない従来の触媒装置では最表面の異常劣化した層の厚さが２μｍ〜５μｍの範囲であった。このため、耐熱保護層２３を２μｍ〜５μｍの範囲に設定することで、耐熱保護層２３を最小限にしながら触媒層２１の熱劣化を抑えることが可能になる。
なお、この耐熱保護層２３の厚さｔＣは、混合物の濃度などの調整によって調整可能である。
【００３２】
＜自動二輪車について＞
自動二輪車および一般の四輪車について同じ走行条件で走行した場合の空燃比の割合を求めたところ、表１に示す通りであった。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
この表１に示すように、同じ走行条件を与えた場合、自動二輪車は、空燃比（Ａ／Ｆ）の割合が一般の四輪車と比較してリッチ側に振れていて、その平均値は１４．５以下になっている。このことは排気ガス中の未燃ガスが多くなる一因となっている。また、自動二輪車は、一般の四輪車に比してバルブオーバーラップも広めに設定されるため、このことも未燃ガスの増大の一因となっている。
このことから、自動二輪車は、一般の四輪車と比較して、排気ガス中の未燃ガスの影響により触媒装置１０の最表面温度が上昇し易いことは明らかである。
【００３５】
次に、本発明の実施例を説明する。以下の説明において、各成分の相対量を示す質量部は分散媒、溶媒を除いた量を示している。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
＜実施例＞
第一触媒層２１Ａのキャリアとして、硝酸セリウム（ＣｅＯ2換算量で）６５質量部、硝酸ジルコニウム（ＺｒＯ2換算量で）２５質量部、硝酸ネオジム（Ｎｄ2Ｏ3換算量で）８質量部及び硝酸ランタン（Ｌａ2Ｏ3換算量で）２質量部を５Ｌのフラスコに入れ、２０００ｍＬの純水を加え、１時間撹拌して均一な溶液を調製した。この溶液を撹拌しながら、１ＮのＮＨ4ＯＨ溶液をｐＨが７になるまで滴下し、得られた沈殿物をろ過し、洗浄し、８０℃で１５時間乾燥させ、その後１０００℃で３時間焼成して６５ＣｅＯ2−２５ＺｒＯ2−８Ｎｄ2Ｏ3−２Ｌａ2Ｏ3複合酸化物Ｂ１を調製した。
【００３６】
この複合酸化物Ｂ１粉末６０質量部、活性アルミナ粉末３５質量部、アルミナゾル系バインダー材（アルミナ換算量で）５質量部及び純水１５０質量部をボールミルに入れ、８時間湿式粉砕して下層用スラリー（ウォッシュコート液）を調製した。
【００３７】
また、第二触媒層２１Ｂのキャリアとして、硝酸セリウム（ＣｅＯ2換算量で）３０質量部、硝酸ジルコニウム（ＺｒＯ2換算量で）６０質量部、硝酸ネオジム（Ｎｄ2Ｏ3換算量で）８質量部及び硝酸ランタン（Ｌａ2Ｏ3換算量で）２質量部を使用した以外は、上記第一触媒層２１Ａのキャリアと同様にして３０ＣｅＯ2−６０ＺｒＯ2−８Ｎｄ2Ｏ3−２Ｌａ2Ｏ3複合酸化物Ｂ２を調製した。
【００３８】
この複合酸化物Ｂ２粉末３０質量部、活性アルミナ粉末６５質量部、アルミナゾル系バインダー材（アルミナ換算量で）５質量部及び純水２００質量部をボールミルに入れ、８時間湿式粉砕して上層用スラリー（ウォッシュコート液）を調製した。
【００３９】
次いで、２種のステンレス製メタルハニカム担体１１（３００セル、コアサイズφ３０×３０Ｌ、コア容量２５．６ｃｃのテストピース、及びコアサイズφ４０×９０Ｌ、コア容量１１３ｃｃの実車評価用担体）をそれぞれ用意し、先ず、上記下層用スラリーをウォッシュコートし、乾燥させ、５００℃で１時間焼成して下コート層を形成した。この下コート層のウォッシュコートの量は担体基材１Ｌ当り１００ｇであった。
【００４０】
続いて、所定濃度の硝酸パラジウム水溶液中に上記の下コート層を形成したメタルハニカム担体１１を浸漬し、取り出した後５００℃で１時間焼成して、パラジウムを担持する第一触媒層２１Ａを形成した。
【００４１】
その後、第一触媒層２１Ａを形成したメタルハニカム担体１１に上記の第二層用スラリーをウォッシュコートし、乾燥させ、５００℃で１時間焼成して上コート層を形成した。この上コート層のウォッシュコートの量は担体基材１Ｌ当り５０ｇであった。
【００４２】
そして、所定濃度の硝酸ロジウムと白金の硝酸溶液との混合溶液に上記の上コート層を形成したメタルハニカム担体１１を浸漬し、取り出した後、５００℃で１時間焼成して、下層（第一触媒層２１Ａ）にパラジウムを担持しており上層（第二触媒層２１Ｂ）に白金とロジウムとを担持している二層構造の触媒装置１０を調製した。この触媒装置１０の下層のパラジウム担持量はＰｄ換算で担体基材１Ｌ当り１．５０ｇであり、上層の白金担持量はＰｔ換算で担体基材１Ｌ当り０．７５ｇであり、ロジウム担持量はＲｈ換算で担体基材１Ｌ当り０．１５ｇであった。
【００４３】
次に、アルミナ水和物を所定量のイオン交換水と混合し、ミリングしてアルミナゾルを調製し、触媒装置１０に塗布した。その後、１２０℃で乾燥し、４００℃で２時間焼成して、耐熱保護層２３となるコーティング層を形成した。その際のコート量は、担体基材１Ｌ当り１０ｇであった。
【００４４】
＜試験＞
次いで、上記実施例の触媒装置１０を、二次エアをカットした状態の自動二輪車のマフラーに組み込み、耐久距離（走行距離）と浄化率との相関関係について測定した。
また、比較例として、コーティング層を形成しない点を除いて上記実施例と同様の触媒層２１を備えた触媒装置について同測定を行った。
なお、測定に使用した車両は、単気筒１２５ｃｃ自動二輪車であり、燃料は無鉛ガソリンであった。
【００４５】
この場合のＮＯｘ浄化率の測定結果は図４に示す通りであった。
図４に示すように、耐熱保護層２３を有する実施例の方が、耐熱保護層２３を有しない比較例と比較して、浄化性能の劣化が少ない、という結果が得られた。このことから、耐熱保護層２３によって、排気ガスによる触媒の熱劣化を抑えることができていることは明らかであり、その結果、触媒の耐久性を向上させることができた。
また、触媒の耐久性を向上することができるので、要求される耐久性を満足するために必要な触媒材料を低減することができる。従って、触媒貴金属の使用量を減らすことができ、特に、上層（第二触媒層２１Ｂ）に用いる触媒貴金属の使用量を減らすことができ、コスト低減に有利になる。
【００４６】
以上説明したように、本発明では触媒層２１の表面に、この触媒層２１よりも耐熱性を有するとともに排気ガスを触媒層２１へ通気させる通気性を有する耐熱保護層２３を設けたため、触媒装置１０の最表面の熱劣化を抑えることができ、その結果、触媒装置１０の耐久性が向上し、その分、触媒貴金属の使用量を低減することが可能になる。
したがって、内燃機関の空燃比の平均値が１４．５以下の領域まで使用される可能性のある自動二輪車に搭載した場合であっても、触媒装置１０の最表面の熱劣化を抑え、耐久性の向上と触媒貴金属の低減とを図ることができる。
【００４７】
しかも、触媒層２１は貴金属を含み、耐熱保護層２３は貴金属を含まないので、触媒に使用される貴金属の熱劣化を抑えることができ、貴金属の使用量を効率よく減らして安価にし易くなる。
また、耐熱保護層２３は、アルミナまたはジルコニアなどの耐熱金属化合物またはその混合粉末で形成されるので、比較的安価な材料を用いて形成することができ、また、触媒表面との密着性も良好である。
さらに、耐熱保護層２３は、この耐熱保護層２３を形成する材料の少なくとも粒子径を含む設定によって通気性が確保されるので、排気ガスを触媒層２１に拡散させる通気性を確保するための特別な構造などを必要とせずに通気性を容易に確保することができる。
【００４８】
さらに、本構成では、耐熱保護層２３を１μｍ〜１０μｍの厚さにすることにより、耐熱保護層２３が過度に厚くなることを回避しながら触媒層２１の劣化を抑えることができる。
また、ハニカム担体１１は、金属平板１４と金属波板１５とを重ねて巻回して複数層に形成されるハニカム筒状体１３を金属外筒である筒状ケース１２に支持させた金属担体であり、その長さＬが直径Ｄの２倍以上を有するので、上流側での高い熱負荷に対する触媒劣化を抑えられるため、ハニカム担体１１の表面積と強度を確保でき、ハニカム担体１１を細径にして小型化を図ることができる。これにより、四輪車に比して小空間の排気通路を有する自動二輪車に配置し易くなる。
【００４９】
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。例えば、上記実施形態では、自動二輪車用の触媒装置１０に本発明を適用する場合について説明したが、鞍乗り型車両や四輪車などに用いる触媒装置に本発明を適用しても良い。特に、本発明の触媒装置は、排気ガス中に未燃ガスが含まれやすい内燃機関の装置に好適である。
なお、鞍乗り型車両とは、車体に跨って乗車する車両全般を含み、自動二輪車（原動機付き自転車も含む）に限らず、ＡＴＶ（不整地走行車両）などに分類される三輪車両や四輪車両を含む車両である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  触媒装置
１１  ハニカム担体
１２  筒状ケース（金属外筒）
１３  ハニカム筒状体
１４  平板（金属平板）
１５  波板（金属波板）
２１  触媒層
２１Ａ  第一触媒層（下層）
２１Ｂ  第二触媒層（上層）
２３  耐熱保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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