(57)【要約】【課題】クロス触媒の機械的また反応寿命的に補完する機能を兼ね備える保持材を必要としていた。【解決手段】触媒物質を表面に担持してなる無機繊維質織布状のクロス触媒と、反応機能を有する金属質有孔薄板とを組み合わせて一体とした触媒体を内燃機関の排気系に装着した内燃機関用排気浄化装置を提供する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒物質を表面に担持してなる無機繊維質織布状のクロス触媒と、金属鋼からなる金属質有孔薄板とを組み合わせて一体とした触媒体を内燃機関の排気系に装着した内燃機関用排気浄化装置。
【請求項２】
触媒体は、少なくとも１枚以上のクロス触媒を複数枚の金属質有孔薄板で挟持し、円筒状に加工した請求項１記載の内燃機関用排気浄化装置。
【請求項３】
触媒体は、第１の金属質有孔薄板を巻芯とし、前記第１の金属質有孔薄板にクロス触媒と第２の金属質有孔薄板を交互に重ねたものを巻回し、ロ−ル状にした請求項１記載の内燃機関用触媒装置。
【請求項４】
金属質有孔薄板は、ニッケル鋼のエキスパンドメタルラス板もしくはパンチングメタル又は網板である請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関用触媒装置。
【請求項５】
金属質有孔薄板は、クロム鋼のエキスパンドメタルラス板もしくはパンチングメタル又は網板である請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関用触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の内燃機関から排出される燃焼排気ガスの浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の内燃機関から排出される排気ガスの浄化には、従来よりハニカム状セラミック触媒やメタル触媒が実用に供されている。一方、クロス触媒体を有孔パンチング円筒に巻きつけたものをケースに収納してなる触媒装置が開示されている。これはクロス触媒で排気ガスの被浄化成分を反応減少し、かつ排気ガスの温度を上昇せしめることで後段の触媒装置での反応浄化効率を向上せしめることを目的としているものもある。（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１−２４９９１５号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来例では、無機ガラス質の織布の表面に触媒を担持したクロス触媒と、このクロス触媒を機械的に保持する目的のために有孔金属筒に巻回した構成となっている。無機ガラス質でなる織布基材は通常のガラス繊維織布に比べればはるかに高温度での使用に耐えるものであるが、それでも長期の使用に対しては８００℃近辺での使用が望まれる。このような使用のもとでは排気ガス圧の変動や車体の振動に伴う排気系の振動等、機械的な負荷が大きい。このためにクロス触媒を使うに当たっては、クロス触媒を機械的に固定して外振動による不要な負荷、特に屈曲を伴う応力がかからないよう、またクロス触媒織布のズレに伴う対保持部材（金属筒等）との擦れ磨耗などに対する手段が必要である。さらには保持金属部材の高温雰囲気下での酸化にともない発生する金属スケ−ルによるクロス触媒表面への付着で触媒反応ブロッキングを起こし、触媒被毒と反応阻害が実質的な触媒作用の経年劣化となって、排気ガス浄化の特性劣化さらには浄化不能状況を呈するという課題があった。
【０００５】
すなわち、クロス触媒は可とう性に富むが、それ自体では高温下での機械的負荷に弱いため、装着場所を選ばざるを得ず、クロス触媒の機械的また反応寿命的に補完する機能を兼ね備える保持材を必要としていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、触媒物質を表面に担持してなる無機繊維質織布状のクロス触媒と、反応機能を有する金属質有孔薄板とを組み合わせて一体とした触媒体を内燃機関の排気系に装着した内燃機関用排気浄化装置を提供するものであり、クロス触媒を保持する金属質有孔薄板は、ＣＯやＨＣまたＮＯｘの浄化反応機能を有するニッケル鋼もしくはクロム鋼でなるパンチングメタルまたはエキスパンドメタルラス板もしくは網板にしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における内燃機関用排気浄化装置を示すものであり、１１は、巻き芯筒として用いる金属質有孔薄板、１２は巻き芯筒として用いる金属質有孔薄板１１に巻きつけたクロス触媒布、１３はクロス触媒１２に外側にさらに巻きつけた金属質有孔薄板を示す。
【０００８】
さらに詳しく説明すると、図１において、巻き芯筒として用いる金属質有孔薄板１１は、厚さ０．３ｍｍのニッケル平板に、開口率が４５％となるように、千鳥に切り目をあけ、板の長手方向に延伸可能とする菱形の同形有孔を設けたニッケルエキスパンドメタルラス板を円筒にまるめた巻き芯筒としている。そしてその巻き芯筒として用いる金属質有孔薄板１１に、Ｐｔを表面に担持したクロス触媒布１２を２回巻きつけ、さらにその外側に金属質有孔薄板１１と同等のニッケルエキスパンドメタルラス板である金属質有孔薄板１３を巻いている。
【０００９】
本実施の形態では、このようにしてクロス触媒をニッケルエキスパンドメタルラス板で挟持することで一体化した触媒体を、内燃機関の排気系に装着し、内燃機関用排気浄化装置として用いる。
【００１０】
なお、本実施の形態においては、金属質有孔薄板１１はニッケル製のエキスパンドメタルラス板を用いたが、クロム材であっても良い。また、エキスパンドメタルラス板の代わりに。パンチングメタルまたは網板であっても良い。
【００１１】
（実施の形態２）
図２は、本実施の形態における内燃機関用排気浄化装置を示すものであり、２１は巻き芯筒として用いる第１の金属質有孔薄板を示す。また２２はクロス触媒布であり、第２の金属質有孔薄板２３と交互に重ね、金属質有孔薄板２１にロール状に巻いてある。
【００１２】
さらに詳しく説明すると、図２において、巻き芯筒として用いる第１の金属質有孔薄板２１は、厚さ０．３ｍｍのニッケル平板に、開口率が２５％となるように、開口したパンチングメタル板で円筒に丸めてある。そして、Ｐｔを表面に担持したクロス触媒布２２と、実施の形態１で示したニッケル鋼でなるエキスパンドメタルラス板である第２の金属質有孔薄板２３とを交互に重ねたものを、２回以上複数回巻回してロール状にし、クロス触媒布２２の一巻きをそれぞれ別個に第１の金属質有孔薄板および第２の金属質有孔薄板２３で挟持した。
【００１３】
本実施の形態では、このようにしてクロス触媒をニッケルエキスパンドメタルラス板で挟持することで一体化した触媒体を、内燃機関の排気系に装着し、内燃機関用排気浄化装置として用いる。
【００１４】
なお、第１の金属質有孔薄板２１、第２の金属質有孔薄板２３は、ニッケル鋼の変わりにクロム鋼でもよい。また、第１の金属質有孔薄板２１はパンチングメタル板の代わりに、エキスパンドメタルラス板または網板であっても良い。また、第２の金属質有孔薄板２３はエキスパンドメタルラス板の代わりに、パンチングメタル板または網板であっても良い。
【００１５】
次に、実施の形態１および実施の形態２の作用について説明する。
【００１６】
クロス触媒１２、２２を挟持する保持材である金属質有孔薄板１１、１３、２１、２３の素材として、ニッケル鋼またはクロム鋼を使うことで、クロス触媒１２、２２の機械的保持が本来の固定機能のほかに、ニッケルやクロムそのものの酸化・還元反応機能に加え、８００℃を超える高温雰囲気下においても、安定した金属特性が維持され、挟持しているクロス触媒１１、２２に対する機械的な損傷を加えることなく形状を長時間保持することができる。このことから、結果として、触媒体全体としての長時間反応維持と機械的損傷緩和また反応阻害を抑制する。さらに、本実施の形態の構成と作用効果により、これまで技術的に不可能であった排気系で最も高温域にあるエキゾ−ストマニホルド内への触媒装着が可能となった。
【００１７】
さらに、実施の形態１および実施の形態２の作用による効果について説明する。
【００１８】
表１は、ニッケルとクロム鋼を保持材とした実施の形態１と比較として従来より使われてきたＳＵＳ鋼を保持材とした比較例とのＣＯ酸化反応比較である。比較例は金属質有孔薄板にＳＵＳ鋼を用い、実施の形態１と同様の方法で作成したものである。ここで、被反応ガスには空気バランスのＣＯ０．１ｖｏｌ％ガスを用い、通常の流通式反応装置で空間速度５０×１０４／ｈの条件とした。また実施例と比較例はともに大気中８５０℃×０Ｈ，１００Ｈ、１０００Ｈそれぞれ加熱したものをサンプルとした。
【表１】
2004116360.tif 000003
【００１９】
表２は、実施の形態２の構成で、表１と同じ条件での結果を示したものである。なお、比較例は金属質有孔薄板にＳＵＳ鋼を用い、実施の形態２と同様の方法で作成したものである。
【表２】
2004116360.tif 000004
【００２０】
表３は、表２で使ったものと同じサンプルを、ふるいしんとう試験機に０、１０、５０Ｈ架けた後の反応評価結果である。
【表３】
2004116360.tif 000005
【００２１】
表１から表さに示すように、いずれの結果も、本実施の形態におけるＮｉ鋼保持板またはＣｒ鋼保持板で触媒を保持した方が、比較例のＳＵＳ鋼で保持する方法より長時間加熱後の飽和浄化率が大きいことが分かった。
【００２２】
以上の結果から明らかなように、本実施の形態１または２による方法は、クロス触媒の効果を最大限引き出すものである。すなわち、クロス触媒を自動車用浄化触媒として使用するのに、最も大きな問題がその保持機構であった。このためこれまでにも幾多の改善がなされてきたにもかかわらず、高温下での長時間使用に不安が残った。この不安のほとんどが苛酷な振動を伴う８５０℃を越える高温下での反応維持であった。
【００２３】
本発明ではこれまでの保持構成を徹底して再検討した結果、反応機能を有し、８５０℃を超える高温下でも機械特性が劣らず、それ自体が可とう性に富むニッケルやクロム鋼を保持材にしたことがポイントである。この構成により、クロス触媒を高温下で使用する場合にも、従来発生していた機械的損傷や、スケール発生等に伴う反応阻害を緩和できた。
【００２４】
さらに、本発明の実施の形態による構成により、これまで技術的に不可能であったエキゾ−ストマニホルド内への触媒装着が可能となった。ニッケルやクロムの綱材は４００〜６００℃の空気雰囲気中でＣＯやＨＣを酸化する一方、ＨＣ含有の低酸素雰囲気中ではＮＯｘを還元する。そしてこの反応性は高温になるほど高まり、８００℃を超える雰囲気ではクロス触媒の反応性に劣らない程度を示す。特に、パンチングメタル板やエキスパンドメタルラス板のように金属切断面の占める面積が多いほど、反応性に富むこともわかった。さらに、ニッケル板は金属展性がよく、可とう性もよいために、この金属板で挟持したときのクロス触媒の機械的損傷度は、通常の耐熱鋼（ＳＵＳ等）と比べれば比較にならないほど少なく、高温雰囲気下の機械的損傷度は８５０℃〜９００℃で顕著に改善がみられた。
【００２５】
【発明の効果】
本発明により、ニッケル鋼またはクロム鋼で、クロス触媒を保持することにより、クロス触媒の機械的また反応寿命的に補完する機能を兼ね備えることができ、内燃機関の優れた浄化機能をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における内燃機関用排気浄化装置を示す図
【図２】本発明の実施の形態２における内燃機関用排気浄化装置を示す図
【符号の説明】
１１、１３　　金属質有孔薄板
２１　　第１の金属質有孔薄板
２３　　第１の金属質有孔薄板
１２、２２　　クロス触媒
【図１】
2004116360.tif 000006
【図２】
2004116360.tif 000007