(57)【要約】【課題】圧力損失の制約が少なく反応効率が良好である触媒担体、及び触媒担体を保持する保持材が風蝕されにくい構造を有する触媒コンバータを提供すること。【解決手段】担体横断面より小さいスリットを複数個形成し、担体軸方向に隣接するスリット間隔の少なくとも１つは他と異なる触媒担体である。セル延在方向の担体全長において上流側端部を０、下流側端部を１００とするとき、スリットが５〜８０までの位置に存在する。触媒担体が保持材を介して筐体に内設され、保持材が８０〜１００に存在する触媒コンバータである。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側から下流側へ貫通する複数のセルを有し、いずれかの部位に複数個のスリットを形成して成る触媒担体であって、
上記スリットは担体横断面より小さく、担体軸方向に隣接するスリットの形成間隔の少なくとも１つは他の形成間隔と異なることを特徴とする触媒担体。
【請求項２】
上記スリットの担体軸方向の形成間隔を、下流側ほど拡大させたことを特徴とする請求項１に記載の触媒担体。
【請求項３】
セル延在方向の担体全長において、上流側端部を０、下流側端部を１００とするとき、上記スリットが５〜８０までの位置に存在することを特徴とする請求項１又は２に記載の触媒担体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の触媒担体を用いた触媒コンバータであって、
上記触媒担体が保持材を介して筐体に内設され、セル延在方向の担体全長において、上流側端部を０、下流側端部を１００とするとき、該保持材が８０〜１００の位置に存在することを特徴とする触媒コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒担体及びこれを用いた触媒コンバータに係り、特に、流通するガスの濃度均等化及び触媒担体の保持構造に関し、例えば、自動車のエンジンなどから排出される排気ガスの浄化手段として好適に使用できる。
【０００２】
【従来の技術】
高セル密度担体（９００セル以上）は、低セル密度担体（１００〜３００セル）と比較して相対的に強度が低く、触媒コンバータを構成する際、全面マットと呼ばれるセラミックファイバーマットを用いて容器に保持される。
【０００３】
一方、本願発明者らは、特開２００１−１７９１１０号公報に、図１に示すような、流れ方向に対して直交するスリットを担体に設けることにより、反応効率を向上させる構造を開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スリット付き触媒担体では、スリット部において排気ガスの流れを乱れさせることで接触効率を上げるという原理を利用するが、当然の結果としてスリット数を増加させると圧力損失が増大する。即ち、圧力損失の制約から設けられるスリット数も制限され、反応効率の向上には限界があった。
また、スリットを有する触媒担体の全外周面に保持材（マット）を巻回した触媒コンバータには、当該マットが直接排気ガス流れに曝されるために風蝕してしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧力損失の制約が少なく反応効率が良好である触媒担体を提供することにある。
また、本発明の目的とするところは、触媒担体を保持する保持材が風蝕されにくい構造を有する触媒コンバータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、触媒担体の所定の位置にスリットを形成すること、また触媒担体を所定の位置で保持することにより、上記課題が解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【作用】
本発明の触媒担体では、所定の間隔でスリットを形成することにより、個々のセル内を流通するガスがスリット部分で乱流を起こし、全セルに均一な濃度のガスが流通するようになる。
また、本発明の触媒コンバータでは、スリットを有する触媒担体の一部に保持材（マット）を配設することにより、当該保持材が直接ガス流れに曝されない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の触媒担体について詳細に説明する。
本触媒担体は、上流側から下流側へ貫通する複数のセルを有し、いずれかの部位に複数個のスリットを形成して成る。また、このスリットは担体横断面より小さく、担体軸方向に隣接するスリットの形成間隔の少なくとも１つは他の形成間隔と異なるようにする。
これより、触媒担体に形成したスリット部分では、流通するガス（反応基質）が拡散混合され、担持する触媒成分に高濃度のガスを接触させることができ反応効率が向上する。また、セル中央部と周辺部の濃度差は上流側ほど大きいので、上流側に行くほどスリットの間隔を狭くすることにより、全体での拡散、混合が効率良く行われることとなるので有効である。
【０００９】
具体的には、例えば、図２に示すように、トラック型柱状体の担体に、同一間隔（Ｌ２及びＬ３）、及びこれらと異なる間隔（Ｌ４）でスリットを設けることができる。
なお、「スリットの形成間隔」とは、担体軸方向に隣合うスリット間の距離を示すが、触媒担体上流側又は下流側の端部とこれに最も近いスリットとの間隔も含む。また、セル数、担体の大きさ及び触媒担持量などにより異なるが、良好な接触効率を発揮できる範囲内で、スリットの形成位置、形成数、大きさ（幅を含む）、形状及び角度などを自由に設計できる。
【００１０】
また、スリットを有しない触媒担体では、セル内のガス流れは層流となるため、セル中心付近を流通するガスが触媒活性点に接触する機会はガスの拡散に支配される。即ち、セル中心部と壁付近とではガス濃度に差が生じる。
一方、一般に触媒反応の反応速度はガス（反応基質）の濃度が高いほど大きい。このため、ガスが流通するセルの距離が長いときは、特に下流側での活性物質の有効利用が困難となり易い。
このような観点から、上記スリットの形成間隔は、下流側ほど拡大させることが好適である。このときは、セル全体に濃度の高いガスが拡散し易く、反応効率が向上する。例えば、図３に示すように、スリット間隔Ｌ１〜Ｌ６を徐々に大きくすることができる。
【００１１】
更に、セル延在方向の担体全長において、上流側端部を０、下流側端部を１００とするとき、上記スリットを５〜８０までの位置に形成することが好適である。
これより、本触媒担体を触媒コンバータに用いるときは、８０超１００までの位置で触媒担体を保持することができ、触媒担体と触媒ケースの間隙に設ける保持材（マット）の風蝕（マットがガスにさらされてその部分がボロボロになる）を抑制できるので有効である。なお、０〜５未満の位置にスリットを設けることは困難であり、８０超の位置にスリットを設けると触媒担体を筐体（触媒ケース）で確実に保持することができない。例えば、図４に示すように、スリットを形成できる。
【００１２】
なお、「触媒担体」とは、触媒成分を担持した担体を意味し、該触媒成分としては、例えば、Ｐｄ、Ｒｈ及びＰｔなどが挙げられ、該担体としては、例えば、コーディェライトハニカム担体、メタルハニカム担体などが挙げられる。
【００１３】
次に、本発明の触媒コンバータについて詳細に説明する。
本触媒コンバータは上述の触媒担体が保持材（マット）を介して筐体（触媒担体ケース）に内設されて成る。このとき、セル延在方向の担体全長において、上流側端部を０、下流側端部を１００とするとき、該保持材が８０〜１００の位置に配設されるようにする。例えば、図５に示すような触媒コンバータを挙げることができる。
このように保持材を配設することで、当該保持材が直接ガス流れに曝されず、風蝕されにくいので有効である。
【００１４】
また、上記筐体としては、代表的には鋳物コンテナ、板金コンテナなどを用いることができる。更に、上記保持材としては、セラミックファイバーなどを用いることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００１６】
（触媒担体及び触媒コンバータの作成）
２ミル／９００セルのコージェライト担体に触媒（Ｐｄ／Ｒｈ＝０．７ｇ／Ｌ−５／ｌ）を担持した触媒担体を３個作成した。この触媒担体に表１に示すようにスリットを形成し、触媒担体Ａ及びＢを作成した。また、スリットを形成しない構造の触媒担体Ｃを作成した。
触媒担体Ａは図５に示すように、触媒担体Ｂ及びＣは図６に示すように、セラミックファイバーマットを配設しケースを外設して、触媒コンバータを作成した。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
各触媒コンバータをエンジンに取り付け、表２に示す条件且つＡ／Ｆ＝１４．６付近での触媒の転換性能を測定した。この結果を表３に示す。
この結果より、スリット間隔を下流側ほど広くした触媒担体Ａを用いた触媒コンバータが最も高い添加性能を示すことがわかる。
【００１９】
【表２】
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【００２０】
【表３】
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【００２１】
また、触媒担体の保持能力を確認するために、触媒コンバータをエンジンにセットし、１０分間隔で全開−エンジン停止を３００回繰り返した。
この試験の結果、触媒担体Ｂはマットが完全に飛散し、触媒担体は２分の１程度の大きさまで摩耗していた。一方、触媒担体Ａ及びＣは、確実に容器に保持されており、部分的な保持でも実用上問題のない耐久性を有することが確認できる。
【００２２】
以上、本発明を好適実施例により詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
例えば、上記保持材は、触媒コンバータの耐久性が満たされる場合には、触媒担体を巻回する必要はない。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、触媒担体の所定の位置にスリットを形成することとしたため、圧力損失の制約が少なく反応効率が良好である触媒担体を提供することができる。
また、本発明によれば、触媒担体を所定の位置で保持することとしたため、触媒担体を保持する保持材が風蝕されにくい構造を有する触媒コンバータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スリット付き触媒担体の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の触媒担体の一例（スリット間隔の一部が不均等である）を示す概略図である。
【図３】本発明の触媒担体の他の例（スリット間隔が下流側ほど大きい）を示す概略図である。
【図４】本発明の触媒担体の更に他の例（下流側に保持領域を確保する）を示す概略図である。
【図５】触媒コンバータの一例（触媒担体を下流側の一部のみで保持する）を示す概略図である。
【図６】触媒コンバータの他の例（触媒担体を全体的に保持する）を示す概略図である。
【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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