(57)【要約】【課題】セラミックスの基材上にＳｉＣ繊維及び活性成分を保持する。【解決手段】多数のセルを有するハニカム状のセラミックス基材上に、活性成分と、ＳｉＣ繊維と、ジルコニアと、シリカと、を備える。ＳｉＣ繊維同士をジルコニアで結合し、基材とＳｉＣ繊維とをシリカで結合する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のセルを有するハニカム状のセラミックス基材上に、活性成分と、ＳｉＣ繊維と、ジルコニアと、シリカと、を備える内燃機関の排気浄化触媒。
【請求項２】
多数のセルを有するハニカム状のセラミックス基材を用意する工程と、
担体に排気浄化能を有する貴金属が担持された活性成分を用意する工程と、
前記活性成分と、ＳｉＣ繊維と、ジルコニアと、シリカと、を分散させたスラリーを用意する工程と、
前記スラリーを前記基材に導入する工程と、
前記スラリーを前記基材上で乾燥及び焼結する工程と、
を含む内燃機関の排気浄化触媒の製造方法。
【請求項３】
前記ＳｉＣ繊維は、前記活性成分の粒子の直径以上の長さを有する請求項２に記載の内燃機関の排気浄化触媒の製造方法。
【請求項４】
前記ジルコニアと前記シリカとは、一方が正に帯電し、他方が負に帯電している請求項２または３に記載の内燃機関の排気浄化触媒の製造方法。
【請求項５】
前記スラリーを乾燥及び焼結した後の固形分の質量に対して、前記ＳｉＣ繊維と、前記ジルコニアと、前記シリカとの総量の質量比が５％以上２０％以下である請求項２から４の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化触媒の製造方法。
【請求項６】
前記スラリーを乾燥及び焼結した後の前記ＳｉＣ繊維と前記ジルコニアと前記シリカとの総質量に対して、前記ＳｉＣ繊維の質量比が１０％以上５０％以下である請求項５に記載の内燃機関の排気浄化触媒の製造方法。
【請求項７】
前記スラリーを乾燥及び焼結した後の前記ＳｉＣ繊維と前記ジルコニアと前記シリカとの総質量に対して、前記ジルコニアの質量比が１０％以上３０％以下である請求項５に記載の内燃機関の排気浄化触媒の製造方法。
【請求項８】
前記スラリーを乾燥及び焼結した後の前記ＳｉＣ繊維と前記ジルコニアと前記シリカとの総質量に対して、前記シリカの質量比が１０％以上３０％以下である請求項５に記載の内燃機関の排気浄化触媒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化触媒及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に設けられている触媒を加熱するために、該触媒よりも上流にＳｉＣの多孔体を設け、該ＳｉＣの多孔体に対してマイクロ波を照射する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。ここで、ＳｉＣはマイクロ波吸収体として知られており、ＳｉＣの多孔体に対してマイクロ波を照射することにより、該ＳｉＣの多孔体の温度が速やかに上昇する。これにより排気の温度が上昇するため、ＳｉＣの多孔体よりも下流に備わる触媒の温度を上昇させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１７６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
触媒の暖機性能の向上や、触媒の小型化などのために、コージェライトの基材上に活性成分（貴金属及び担体）を設け、この活性成分をＳｉＣ繊維で覆うことが考えられる。このような構成によれば、マイクロ波を照射することによりＳｉＣの温度が上昇すると、活性成分の温度が効率良く上昇する。しかし、ＳｉＣは、例えばアルミニウム塩、ケイ素塩、セリウム塩、又は、ジルコニウム塩などとの濡れ性が悪いために、これらをバインダとして用いると、ＳｉＣ繊維同士、及び、ＳｉＣ繊維とコージェライトの基材とを結合（接着）することが困難になる。そのため、コージェライトの基材上にＳｉＣを保持することが困難になる。
【０００５】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、セラミックスの基材上にＳｉＣ繊維及び活性成分を保持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、多数のセルを有するハニカム状のセラミックス基材上に、活性成分と、ＳｉＣ繊維と、ジルコニアと、シリカと、を備える。
【０００７】
また、上記課題を解決するために、多数のセルを有するハニカム状のセラミックス基材を用意する工程と、担体に排気浄化能を有する貴金属が担持された活性成分を用意する工程と、前記活性成分と、ＳｉＣ繊維と、ジルコニアと、シリカと、を分散させたスラリーを用意する工程と、前記スラリーを前記基材に導入する工程と、前記スラリーを前記基材上で乾燥及び焼結する工程と、を含む。
【０００８】
また、前記ＳｉＣ繊維は、前記活性成分の粒子の直径以上の長さを有していてもよい。
【０００９】
また、前記ジルコニアと前記シリカとは、一方が正に帯電し、他方が負に帯電していてもよい。
【００１０】
前記スラリーを乾燥及び焼結した後の固形分の質量に対して、前記ＳｉＣ繊維と、前記ジルコニアと、前記シリカとの総量の質量比が５％以上２０％以下であってもよい。
【００１１】
前記スラリーを乾燥及び焼結した後の前記ＳｉＣ繊維と前記ジルコニアと前記シリカとの総質量に対して、前記ＳｉＣ繊維の質量比が１０％以上５０％以下であってもよい。
【００１２】
前記スラリーを乾燥及び焼結した後の前記ＳｉＣ繊維と前記ジルコニアと前記シリカとの総質量に対して、前記ジルコニアの質量比が１０％以上３０％以下であってもよい。
【００１３】
前記スラリーを乾燥及び焼結した後の前記ＳｉＣ繊維と前記ジルコニアと前記シリカとの総質量に対して、前記シリカの質量比が１０％以上３０％以下であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、セラミックスの基材上にＳｉＣ繊維及び活性成分を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例に係る内燃機関と、その排気系との概略構成を示す図である。
【図２】触媒の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１７】
＜実施例＞
図１は、本実施例に係る内燃機関１と、その排気系との概略構成を示す図である。内燃機関１には、排気通路２が接続されている。この排気通路２の途中には、触媒３が設けられている。また、触媒３よりも上流の排気通路２には、マイクロ波を発振するアンテナ４が設けられている。
【００１８】
図２は、触媒３の拡大図である。本実施例では、触媒３の基材３１として複数のセルを有するセルミックス（コージェライト）ハニカムを採用している。基材３１上には、担体３２及び貴金属３３からなる活性成分３００が備わる。また、活性成分３００の周りには、ＳｉＣ繊維３４が備わる。
【００１９】
ここで、図２において３５は、ＳｉＣ繊維３４と他のＳｉＣ繊維３４との結合点を示している。また、図２において３６は、ＳｉＣ繊維３４と基材３１との結合点を示している。なお、以下では、図２において３５で示される結合点を第一結合点といい、図２において３６で示される結合点を第二結合点という。第一結合点３５では、ジルコニアが結合剤となり、第二結合点３６では、シリカが結合剤となる。すなわち、ＳｉＣ繊維３４同士はジルコニアによって結合され、ＳｉＣ繊維３４と基材３１とはシリカによって結合される。
【００２０】
次に、触媒３の製造方法について説明する。触媒３を製造するために、多数のセルを有するハニカム状のセラミックス基材３１と、担体３２に排気浄化能を有する貴金属３３が担持された活性成分３００とを用意する。さらに、活性成分３００と、ＳｉＣ繊維３４と、ジルコニア（例えば酸化ジルコニウム）のゾルと、シリカ（例えば酸化ケイ素）のゾルと、を分散させたスラリーを用意する。
【００２１】
ここで、ＳｉＣ繊維３４は、該ＳｉＣ繊維３４及び活性成分３００を保持するために、活性成分３００の粒子の直径と同等若しくは０〜３０％長くなるように形成しておく。な
お、活性成分３００は、一般的には５〜５０μｍの直径を有する。また、ＳｉＣ繊維３４としては、例えば、Ｚｒが外表面に多く存在する傾斜材を用いるとよい。ジルコニアゾルは、固形分量として３０質量％程度のものを使用する。これは、一般的な試薬である。
【００２２】
そして、シリカゾルとジルコニアゾルとは、一方の表面が正に帯電し、他方の表面が負に帯電した組み合わせとする。例えば、酸性シリカゾルとアルカリ性ジルコニアゾルを用いる。このようにすることで、シリカゾルとジルコニアゾルとが均一に混ざり易くなる。
【００２３】
そして、スラリーを乾燥及び焼結した後の固形分の質量に対して、活性成分３００以外（すなわち、ＳｉＣ繊維３４、ジルコニアゾルの固形分、シリカゾルの固形分）の質量比が５〜２０％になるように、活性成分３００と、ＳｉＣ繊維３４と、ジルコニアゾルと、シリカゾルとを混ぜる。なお、スラリーを乾燥及び焼結した後の固形分の質量のうちの活性成分３００以外の質量の内訳を、ＳｉＣ繊維３４が１０〜５０％、ジルコニアのゾルの固形分量が１０〜３０％、シリカのゾルの固形分量が１０〜３０％となるようにするとよい。
【００２４】
このようにして生成されたスラリーを基材３１の隔壁表面に導入する。スラリーを基材３１の隔壁表面に導入する方法としては、任意の方法を採用することができる。例えば、スラリーに基材３１を浸漬してスラリーを基材３１に含浸させる方法、スラリーに基材３１を浸漬してスラリーを減圧する方法、基材３１に超音波等の機械的振動を与えることによりスラリーを基材３１に強制的に含浸させる方法、または、スラリーを基材３１にウォッシュコートする方法が挙げられる。
【００２５】
このようにしてスラリーを基材３１の隔壁表面に導入した後、基材３１を乾燥・焼成することにより、排気浄化触媒を得ることができる。その際、ＳｉＣ繊維３４同士では、ジルコニアが結合剤として機能し、ＳｉＣ繊維３４と基材３１とでは、シリカが結合剤として機能することにより、ＳｉＣ繊維３４及び活性成分３００を基材３１上に保持することができる。
【００２６】
このようにして製造された触媒３に対してアンテナ４からマイクロ波を発振することにより、触媒３に備わるＳｉＣ繊維３４の温度を速やかに上昇させることができる。この熱が活性成分３００に移動することにより、活性成分３００の温度が速やかに上昇する。したがって、触媒３を早期に活性化させることができる。なお、従来用いられていたバインダを本願では用いないことにより、活性成分３００の露出面積が従来よりも大きくなるため、排気の浄化性能を向上させることもできる。
【符号の説明】
【００２７】
１  内燃機関
２  排気通路
３  触媒
４  アンテナ
３１  基材
３２  担体
３３  貴金属
３４  ＳｉＣ繊維
３５  第一結合点
３６  第二結合点
３００  活性成分
【図１】
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【図２】
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