(57)【要約】【課題】触媒性能を向上でき、圧力損失を低減できる自動車用排ガス触媒を提供する。【解決手段】ハニカム状に形成されたセラミック製の担体２に触媒成分３を担持させた自動車用排ガス触媒１において、担体２が複数の細孔６を有する多孔質に形成され、触媒成分３が細孔６中に含浸されるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム状に形成されたセラミック製の担体に触媒成分を担持させた自動車用排ガス触媒において、前記担体が複数の細孔を有する多孔質に形成され、前記触媒成分が前記細孔中に含浸されることを特徴とする自動車用排ガス触媒。
【請求項２】
前記担体の気孔率が３０％以上、６０％以下にされたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用排ガス触媒。
【請求項３】
前記触媒成分は前記細孔中に含浸されるのみとされ、前記担体の表面には前記触媒成分とは組成の異なる他の触媒成分がコートされた請求項１又は２に記載の自動車用排ガス触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック製の担体に触媒成分を担持させた自動車用排ガス触媒に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、触媒をコートするハニカム状の担体にはコーディエライト（Ｃｏｒｄｉｅｒｉｔｅ）やＳｉＣなどのセラミック製のものが用いられている。この担体の壁表面にウォッシュコート（Ｗａｓｈ  Ｃｏａｔ（以下、ＷＣと略記する））と呼ばれる触媒成分を含む層（以下、ＷＣ層という）をコートさせている。このＷＣ層にエンジンからの排ガスが接触・反応する事により排ガスは浄化される。
【０００３】
また、同一の触媒量の条件下でＷＣ層を薄く（重量を小さく）する事により自動車用排ガス触媒の昇温速度が高くなり、浄化性能が向上する事が知られている。例えば、触媒成分を含むＷＣ層でハニカム構造を成型して使用した場合、浄化性能は向上すると考えられるが、強度の面から実用には向いていない。
【０００４】
非特許文献１には、ハニカム状の担体にコートされた触媒の昇温について次式が紹介されている。
【０００５】
【数１】
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【０００６】
上式の値が小さい程、昇温速度が速く、反応に有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−６８８９２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】社団法人自動車技術会  学術講演会前刷集Ｎｏ．８０−０８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
自動車用排ガス触媒のように排ガスの持つ熱を排ガス触媒の昇温に利用する場合、排ガスとの接触面に近いほど、昇温には有利である。自動車用排ガス触媒に用いられるハニカム材料としてはコーディエライト、ＷＣの主な成分としてはγ−アルミナが挙げられる。両者の熱伝導率を比較するとγ−アルミナの熱伝導率はコーディエライトより１０倍程度大きい。したがって、排ガス接触面から担体までの距離とＷＣ濃度及び熱伝導率の関係は図４のように右下がりのグラフを描く。図５に示すように、熱伝導率の観点からは、ＷＣ層３０の厚さを出来る限り薄くすることが好ましいが、ＷＣ量の減少は排ガス浄化性能の低下を招いてしまう。
【００１０】
このため、図６及び図７に示すように、自動車用排ガス触媒３４、３５の浄化性能を向上させる目的で触媒コート量を多くするとＷＣ層３１、３２が厚くなり、熱伝達効率が悪くなり、触媒性能が低下してしまうという問題があった。
【００１１】
また、排ガスが通過する通路３３が狭くなることにより自動車用排ガス触媒３４、３５の前後（排ガス入口と排ガス出口）での圧力損失が大きくなり、結果としてエンジンの燃費に悪影響を及ぼすという問題があった。またさらに、ＷＣ層３１、３２の触媒成分の濃度が一定で、かつＷＣ層３１、３２の厚さが大きい場合にはＷＣ層３１、３２の深層部（排ガスとの接触面３６、３７から離れた部分）の昇温に不利であるという問題があった。これらのことから自動車用排ガス触媒３４、３５の浄化性能を向上させるためには触媒成分の量を減らすことなくＷＣ層３１、３２を薄くすることが望ましいが、このような自動車用排ガス触媒は存在しないという課題があった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、触媒性能を向上でき、圧力損失を低減できる自動車用排ガス触媒を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明は、ハニカム状に形成されたセラミック製の担体に触媒成分を担持させた自動車用排ガス触媒において、前記担体が複数の細孔を有する多孔質に形成され、前記触媒成分が前記細孔中に含浸されるものとした。
【００１４】
前記担体の気孔率が３０％以上、６０％以下にされるとよい。
【００１５】
前記触媒成分は前記細孔中に含浸されるのみとされ、前記担体の表面には前記触媒成分とは組成の異なる他の触媒成分がコートされてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、触媒性能を向上でき、圧力損失を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は本発明の実施の形態を示す自動車用排ガス触媒の要部断面図である。
【図２】図２は本発明の他の実施の形態を示す自動車用排ガス触媒の要部断面図である。
【図３】図３（ａ）は従来の担体とＷＣ層の拡大断面図であり、図３（ｂ）は図１の担体とＷＣ層の拡大断面図である。
【図４】図４は排ガス接触面からの距離とＷＣ濃度及び熱伝導率の関係を示すグラフである。
【図５】図５はＷＣ層を薄くした自動車用排ガス触媒の断面説明図である。
【図６】図６は触媒コート量を増やしてＷＣ層を厚くした自動車用排ガス触媒の断面説明図である。
【図７】図７はＷＣ層を二層とした自動車用排ガス触媒の断面説明図である。
【図８】図８は多孔質の担体にＷＣ層をコートした自動車用排ガス触媒の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示すように、自動車用排ガス触媒１は、ディーゼルエンジンの排ガスを浄化するものであり、ハニカム状に形成されたセラミック製の担体２に触媒成分３を担持させてなる。具体的には、自動車用排ガス触媒１は、ディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）であり、排ガス中の一酸化炭素、炭化水素を酸化反応により酸化除去する機能を有する。
【００１９】
担体２は、コーディエライトにてハニカム状に形成されており、複数の並行な排ガス用流路４を有する。また、担体２は、排ガス用流路４を区画するハニカムセル壁５に複数の細孔６を有する多孔質に形成される。担体２の気孔率は、約５０％にされており、担体２は略スポンジ状に形成されている。
【００２０】
触媒成分３は、白金等の貴金属の粒子からなり、ＷＣ７の主成分であるγ−アルミナと共に担体２の細孔６中に含浸されている。担体２への触媒成分３の含浸は、担体２を液状のＷＣ７中に浸し、担体２に負圧を作用させることで行う。図３（ｂ）に示すように、担体２へのＷＣ７の含浸深さは、従来の自動車用排ガス触媒（図３（ａ）参照）８よりも深くなっており、ハニカムセル壁５の厚さの半分未満となっている。
【００２１】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００２２】
自動車用排ガス触媒１の排ガス用流路４に流入した排ガスは、触媒成分３と接触し反応して浄化される。このとき、担体２には十分な量の触媒成分３が担持されているため、高い浄化性能で排ガスを浄化できる。
【００２３】
また、触媒成分３が細孔６内に含浸されているため、ＷＣ層８の表面から担体２の表面までの厚さは薄く、排ガスの熱が担体２に良好に伝達され、高い触媒性能が得られる。
【００２４】
そして、担体２内の排ガス用流路４が十分大きな断面積に形成されるため、自動車用排ガス触媒１の排ガス入口（図示せず）と排ガス出口（図示せず）との間で生じる圧力損失は小さく抑えられ、エンジンの燃費向上に寄与することができる。
【００２５】
また、細孔６中にＷＣ７が含浸されることにより担体２の空隙が埋められるため、担体２のハニカムセル壁５にＷＣ７をコートした場合（図８参照）よりも自動車用排ガス触媒１の強度が向上する。
【００２６】
このように、ハニカム状に形成されたセラミック製の担体２に触媒成分３を担持させた自動車用排ガス触媒１において、担体２が複数の細孔６を有する多孔質に形成され、触媒成分３が細孔６中に含浸されるものとしたため、自動車用排ガス触媒１の機械的強度を十分確保でき、必要な触媒量を確保した上で触媒性能の向上及び圧力損失の低減ができ、エンジンの燃費を向上できる。そして、ＷＣ層８を厚く形成した場合と比べて貴金属の使用量を低減でき、コストダウンできる。また、担体２の細孔６中に触媒成分３が含浸されることによりハニカムセル壁５の壁面にコートされる触媒量を少なくでき、結果として担体２を含めた自動車用排ガス触媒１の重量を従来のものより小さくでき、昇温速度が上昇し、浄化性能が向上する。また、流路に占めるＷＣ７の量量が少なくなることにより、圧力損失の低減が可能となる。
【００２７】
また、担体２の気孔率が約５０％にされるものとしたため、自動車用排ガス触媒１を実用的な強度にできると共に、触媒性能の向上及び圧力損失の低減ができる。
【００２８】
他の実施の形態について述べる。
【００２９】
図２に示す自動車用排ガス触媒１０は、組成の異なる２種類の触媒成分を用いる場合のものである。一般に酸化触媒などは異なる特性のものを組み合わせて使用することが多く、その場合には二層構造をとっている事が多い。上述と同様の構成については同符号を付し説明を省略する。
【００３０】
図２に示すように、自動車用排ガス触媒１０は、担体２に組成の異なる２種類の触媒成分のうち一方の触媒成分１１を細孔６中に含浸させ、他方の触媒成分１２をハニカムセル壁５の壁面にコートすることで形成されている。すなわち、一方の触媒成分１１は細孔６中に含浸されるのみとされ、他方の触媒成分１２は、担体２の表面にコートされる。
【００３１】
このように、一方の触媒成分１１が細孔６中に含浸されるのみとされ、担体２の表面には他方の触媒成分１２がコートされるものとしても自動車用排ガス触媒１０の機械的強度を十分確保でき、必要な触媒量を確保した上で触媒性能の向上及び圧力損失の低減ができ、エンジンの燃費を向上できる。そして、ＷＣ層１３を厚く形成した場合と比べて貴金属の使用量を低減でき、コストダウンできる。また、ハニカムセル壁５の壁面にコートされる触媒量を少なくでき、自動車用排ガス触媒１０を軽量化でき、浄化性能を向上できる。
【００３２】
なお、担体２の気孔率は約５０％としたが、ＷＣ成分含浸の面から３０％以上が好ましく、実用的な強度の面から４０％以上、６０％以下の気孔率がより好ましい。
【００３３】
また、自動車用排ガス触媒１、１０がＤＯＣである場合について説明したがこれに限るものではない、自動車用排ガス触媒１、１０は貴金属触媒成分を担持するＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルター）であってもよく、ＤｅＮＯｘ触媒であってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  自動車用排ガス触媒
２  担体
３  触媒成分
６  細孔
１０  自動車用排ガス触媒
１１  触媒成分
１２  触媒成分
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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