(57)【要約】【課題】スリット効果を最大限に引き出すことが可能となる排ガス浄化触媒を提供すること。【解決手段】スリットを有する担体に触媒成分を被覆して成り、スリットなし担体のＧＳＡに対して、担体前段部のＧＳＡが１０〜２５％低減された排ガス浄化触媒である。スリットなし担体のＧＳＡに対して、担体中心部のＧＳＡが１０〜３０％低減されている。  スリットを有する担体に触媒成分を被覆して成り、スリット径を、担体中心部から担体外周部にかけて小さくした排ガス浄化触媒である。スリットを、担体前段部から担体後段部にかけて少なくした。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリットを有する担体に触媒成分を被覆して成る排ガス浄化触媒であって、
上記担体は、スリットなし担体のＧＳＡに対して、担体前段部のＧＳＡが１０〜２５％低減されていることを特徴とする排ガス浄化触媒。
【請求項２】
上記担体において、ＧＳＡが、担体前段部から担体後段部にかけて大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項３】
上記担体において、スリットなし担体のＧＳＡに対して、担体中心部のＧＳＡが１０〜３０％低減されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項４】
上記担体において、担体中心部のＧＳＡが、担体中心部から担体外周部にかけて小さくなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項５】
スリットを有する担体に触媒成分を被覆して成る排ガス浄化触媒であって、
スリット径が、担体中心部から担体外周部にかけて小さくなっていることを特徴とする排ガス浄化触媒。
【請求項６】
上記担体において、スリットが、担体前段部から担体後段部にかけて少なくなっていることを特徴とする請求項５に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項７】
スリット配設間隔が、５〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項５又は６に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項８】
担体の延在方向にスリットが列設されて成るスリット列を複数列有し、
一のスリット列に隣接するスリット列が有する各スリットは、一のスリット列のスリットを基準とした担体延在方向に対する垂直線上から外れるように配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項９】
上記担体が、スリットを形成した波板と平板との積層体を巻回して成るメタル担体であり、
該波板の峰部及び谷部から外れるようにスリットが配置されていることを特徴とする請求項８に記載の排気ガス浄化触媒。
【請求項１０】
上記スリットの平均径が、１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項１１】
上記スリットの平均径が、担体中心部では３〜５ｍｍ、担体外周部では１〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つの項に記載の排ガス浄化触媒。
【請求項１２】
上記スリットにおいて、排ガス流れ方向のスリット径Ｘと、これに直交する方向のスリット径Ｙとのアスペクト比Ｘ：Ｙが、１：３〜１．５：３であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つの項に記載の排ガス浄化触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関や燃焼器等から排出される排ガスを浄化する触媒に係り、特に触媒の活性点が多く、耐久性に優れる排ガス浄化触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排ガス浄化触媒では、担体にスリットを設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開昭６２−９０４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、かかる担体は、スリット幅やスリット配置が無作為に設定されているために、触媒担体としてのＧＳＡ（触媒活性面積）の低下を招き、スリット効果がかならずしも有効に発揮されていなかった。言い換えれば、ただスリットを設けるだけではＧＳＡの減少を招き、触媒性能の低下を招くことがあった。
【０００４】
一方、担体にスリットを設けると、図１に示すように、スリット効果（リィーディングエッジ効果）、即ち触媒成分が高活性となるエッジ部が増大し易い。
しかしながら、図２に示すように、スリット効果はＧＳＡとトレードオフの関係にあり、スリット効果を求めるとＧＳＡが減少し性能が悪化する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、スリット効果を最大限に引き出すことが可能となる排ガス浄化触媒を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、排ガス濃度が濃く且つ排ガスが効率的に流れる部位にスリット（穴）を集中的に配置することにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明の排ガス浄化触媒は、スリットを有する担体に触媒成分を被覆して成る排ガス浄化触媒であって、
上記担体は、スリットなし担体のＧＳＡに対して、担体前段部のＧＳＡが１０〜２５％低減されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の排ガス浄化触媒の好適形態は、上記担体において、ＧＳＡが、担体前段部から担体後段部にかけて小さくなっていることを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明の排ガス浄化触媒の他の好適形態は、上記担体において、担体中心部のＧＳＡが、担体中心部から担体外周部にかけて小さくなっていることを特徴とする
【００１０】
更にまた、本発明の他の排ガス浄化触媒は、スリットを有する担体に触媒成分を被覆して成る排ガス浄化触媒であって、
スリット径が、担体中心部から担体外周部にかけて小さくなっていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の他の排ガス浄化触媒の好適形態は、上記担体において、スリットが、担体前段部から担体後段部にかけて少なくなっていることを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明の他の排ガス浄化触媒の他の好適形態は、上記スリットの平均径が、１ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明の他の排ガス浄化触媒の更に他の好適形態は、上記スリットにおいて、排ガス流れ方向のスリット径Ｘと、これに直交する方向のスリット径Ｙとのアスペクト比Ｘ：Ｙが、１：３〜１．５：３であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、排ガス濃度が濃く且つ排ガスが効率的に流れる部位にスリット（穴）を集中的に配置することとしたため、スリット効果を最大限に引き出すことが可能となる。
【００１５】
また、図３に示すように、担体の前段部（Ｆ）と後段部（Ｒ）とで排気ガス転化率に差が生じること、及び図４に示すように、担体にスリットを設けない場合（ＳＴＤ）、前段部のみにスリットを設ける場合（Ｆスリット）、担体全体にスリットを設ける場合（スリット）、後段部のみにスリットを設ける場合（Ｒスリット）では、前段部のみにスリットを設ける場合が最もＮＯｘ残存率が低いこと、から担体中を流通する排気ガス濃度に対応したスリット（穴）配置をとうるようにしたため、スリットによるリーディングエッジ効果とＧＳＡ効果の両立が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の排ガス浄化触媒について詳細に説明する。なお、本明細書において「％」は、特記しない限り質量百分率を示す。
【００１７】
本発明の排ガス浄化触媒は、スリットを有する担体に触媒成分を被覆して成る。そして、この担体に設けるスリットの配置や間隔などを規定することにより、スリットによるリィーディングエッジ効果とＧＳＡ効果の両立を図るものである。
なお、「スリット」とは、ガス流路を形成する担体に、ガス流通方向に対してほぼ垂直に設けた穴を示す。また、この穴形状は、担体の形状、排ガスの流速、触媒成分の種類などによって適宜変更できる。「ＧＳＡ」とは、幾何学的表面積（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｒｅａ）を示す。
【００１８】
ここで、本発明の第１の排ガス浄化触媒について説明する。
本排ガス浄化触媒は、スリット（穴）を担体前段部に集中するように設け、担体前段部のＧＳＡを、スリットなし担体のＧＳＡに対して、１０〜２５％低減させて成る。より好ましくは、上記ＧＳＡ低減率は１５〜２０％であることが良い。
具体的には、触媒入口に近い部位ほどスリット数を多くして、上記ＧＳＡ低減率までＧＳＡを減少させる。
【００１９】
このときは、スリット効果（リィーディングエッジ効果）が有効に発揮されるとともに、ＧＳＡの過度な減少が抑えられるので、触媒の活性点が増加し、性能向上と耐久性向上が図れる。
【００２０】
なお、「担体前段部」とは、排ガス流れ方向の担体全長において、中間より上流側を示す。また、「担体後段部」とは、当該中間より下流側を示す。
【００２１】
また、上記担体において、担体前段部のＧＳＡは、担体前段部から担体後段部にかけて大きくすることが好適である。言い換えれば、ＧＳＡはスリットを多く配置することにより減少するので、スリットを後段部に比べて前段部に多く配置することができる。
代表的には、担体を前段、中央、後段に３等分した場合に、スリットなし担体に対するＧＳＡ低減率を前段２５〜１５％、中央１５〜７％、後段５〜０％とすることができる。
【００２２】
更に、上記担体のＧＳＡは、スリットなし担体のＧＳＡに対して、担体中心部のＧＳＡが１０〜３０％低減されていることが好適である。より好ましくは１５〜２０％低減されていることが良い。
言い換えれば、ＧＳＡはスリットを多く配置することにより減少するので、スリット（穴）を担体中心部に多く配置することができる。
【００２３】
なお、「担体中心部」とは、排ガス流れ方向に対して垂直な担体の横断面において、中心から外縁までの距離の中間点で囲まれた内側の範囲を示す。また、担体中心部の外側の範囲は「担体外周部」と称する。
【００２４】
また、同様の観点から、上記担体において、担体中心部のＧＳＡは、担体中心部から担体外周部にかけて小さくなっていることが好適である。
言い換えれば、排ガス流れ方向に対して垂直な担体の横断面において、中央に近い部位ほど配置するスリット径を大きくして、ＧＳＡが小さくなるようにすることができる。
【００２５】
このときは、スリット効果とＧＳＡ効果がより両立化され得る。
また、高ＳＶ時は、担体中心部に集中して排ガスが流れ、低ＳＶ時は、担体全域に平均して排ガスが流れるので、どちらにおいても触媒成分を高活性で作用させることができる。
【００２６】
なお、「ＳＶ」とは、触媒容量に対する一定時間あたりの通過ガス量をいう。また、「高ＳＶ」とは、図５に示すように、２５００〜４０００ｒｐｍ（３．２５〜１０ｍ／ｓ）程度を示し、「低ＳＶ」とは、図６に示すように、７５０〜１５００ｒｐｍ（１．８７〜３．７５ｍ／ｓ）程度を示す。
【００２７】
次に、本発明の第２の排ガス浄化触媒について説明する。
本排ガス浄化触媒は、上記担体に設けたスリット径を、担体中心部から担体外周部にかけて小さくなるようにする。
このときは、担体中心部ではスリットが広めになり、高ＳＶ時に適した配置となるので有効である。また、担体外周部ではスリットは狭めになり、低ＳＶに応じたスリット幅となるため有効である。
【００２８】
図７に示すように、低ＳＶ時は、スリット間隔を狭めないと排気流れの速い領域に巻き込まれエッジに到達できない。一方、高ＳＶ時は、終息域が伸びるためスリットが存在しても引き込まれずリィーディングエッジ効果は得られずＧＳＡが無駄になる。
よって、本排ガス浄化触媒では、上述のように、ＳＶに応じたスリット配置によりＧＳＡの有効活用が図られ、ＧＳＡ効果をより発揮させ得る。
【００２９】
また、スリットを、担体前段部から担体後段部にかけて少なくすることが好適である。
このときは、図３及び図４に示すように、排ガス濃度の濃い担体前段部で触媒活性が十分に高まり、担体後段部ではＧＳＡ効果をより発揮できる。言い換えれば、排ガス浄化性能を低下させずに、担体全体のＧＳＡ減少を抑えることができる。
【００３０】
更に、スリット配設間隔は、５〜１５ｍｍであることが好適である。より好ましくは８〜１０ｍｍであることが良い。
このときは、ＧＳＡの減少抑制とあらゆる流速に対応した境界層効果（境界層による排ガス拡散効果による活性点増加）が得られる。
【００３１】
上述した、２つの排ガス浄化触媒においては、以下のようにスリットを設けることが良い。
即ち、担体の延在方向にスリットが列設されて成るスリット列を複数列有し、一のスリット列に隣接するスリット列が有する各スリットが、一のスリット列のスリットを基準とした担体延在方向に対する垂直線上から外れるように配置されていることが好適である。
代表的には、担体延在方向へ一定間隔にスリットが配設されたスリット列に対して、隣接するスリット列のスリットを半周期ずらして配設することができる。また、各スリットの大きさ同一でもよいし、異ならせてもよい。
このときは、向上した触媒性能を維持しつつ担体の強度を高めることができるので有効である。
【００３２】
また、上記スリットの平均径が１ｍｍ以上であることが好適である。より好ましくは１．５〜２ｍｍ以上であることが良い。
このときは、ＧＳＡの減少抑制とあらゆる流速に対応した境界層効果が得られる。
【００３３】
更に、上記スリットの平均径は、担体前段部、担体中心部のいずれか一方又は双方では２〜５ｍｍとし、担体後段部、担体担体外周部のいずれか一方又は双方では１．５〜２ｍｍ（又はスリット（穴）無し）とすることができる。
このときは、ＧＳＡの減少抑制とあらゆる流速に対応した境界層効果が得られる。
【００３４】
更にまた、上記スリットにおいて、排ガス流れ方向のスリット径Ｘと、これに直交する方向のスリット径Ｙとのアスペクト比Ｘ：Ｙは、１：３〜１．５：３であることが好適である。
このときは、境界層反応における反応タイムラグが低減するため、低ＳＶから高ＳＶまでの広い領域で境界層効果が得られるため触媒性能が向上し得る。また、ＧＳＡが増加して触媒性能が向上し得る。
【００３５】
また、上記担体としては、例えば、コーディエライト担体、メタル担体、ＳＩＣ担体、無機繊維を用いた担体などが挙げられる。
特に、上記担体として、スリットを形成した波板と平板との積層体を巻回して成るメタル担体を用いるときは、図８に示すように、波板１には該波板の峰部及び谷部から外れるようにスリットが配置されていることが好適である。このときは、メタル担体への亀裂等の影響を回避し、強度向上を図ることができる。なお、メタル担体は、スリットを形成した波板と平板とを交互に重ね、これを渦巻状に巻回して得られる。また、担体まきあげ方式とスリットの穴位置を制御し、隣同士のスリットがオーバーラップしないように位置を設定することにより（交互配置）、スリットのオーバーラップを回避し波型形状時においてもメタル箔への亀裂等の影響を回避し、強度向上を図ることができる。
【００３６】
更に、上記担体に被覆する触媒成分としては、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈなどの貴金属が挙げられる。
【００３７】
更にまた、これら触媒成分の被覆量は、担体を含む触媒１Ｌ当たりの換算で、０．１５ｇ／Ｌから１０ｇ／Ｌとすることができる。
【００３８】
また、上記担体に設けるスリット形状は、代表的には、ＮＡＣＡダクト形状（ＮＡＳＡダクト形状）を採用することができる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４０】
（実施例１〜３）
厚さ３０μｍの箔より成るメタル担体を用意し、φ２ｍｍのスリットとφ４ｍｍのスリットを形成することで、スリットなし担体のＧＳＡに対して、担体前段部のＧＳＡをそれぞれ１５％，２０％，２５％低減させた。
また、触媒成分としてＰｔ／Ｒｈを１．４ｇ／Ｌ担持させ、排ガス浄化触媒を得た。
【００４１】
（比較例１）
ＧＳＡ低減率を３０％とした以外は、実施例１と同様の操作を繰返して排ガス浄化触媒を作製した。
【００４２】
（性能評価１）
車両を用いて北米評価モードＬＡ４−ＣＨにおけるＢｂａｇのＨＣ／ＣＯ／ＮＯｘ三成分の平均転化率を求めた。この結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
2007061814.tif 000002
【００４４】
表１より、本発明の範囲外である比較例１では転化率が悪化していることがわかる。
【００４５】
（実施例４〜１２）
厚さ３０μｍｍｍの箔より成るメタル担体を用意し、φ２ｍｍのスリットとφ４ｍｍのスリットを形成することで、担体中心部側よりも担体外周部側でスリット径が小さくなるようにした。
また、触媒成分としてＰｔ／Ｒｈを１．４ｇ／Ｌ担持させ、排ガス浄化触媒を得た。
表２に示すように、各実施例では、担体の横断面１００（担体直径を全部含む範囲）に対して、φ４ｍｍのスリットが占有する範囲の直径を変更した。
【００４６】
（比較例２）
担体に形成したスリットを全てφ２ｍｍとした以外は、実施例４と同様の操作を繰返して排ガス浄化触媒を作製した。
【００４７】
（比較例３）
担体に形成したスリットを全てφ４ｍｍとした以外は、実施例４と同様の操作を繰返して排ガス浄化触媒を作製した。
【００４８】
（性能評価２）
車両を用いて北米評価モードＬＡ４−ＣＨにおけるＢｂａｇのＨＣ／ＣＯ／ＮＯｘ三成分の平均転化率を求めた。この結果を表２に示す。
【００４９】
【表２】
2007061814.tif 000003
【００５０】
表２より、本発明の範囲外である比較例２，３と比較すると、特に実施例１０〜１２で転化率が良好であることがわかる。
【００５１】
（実施例１３〜１５）
厚さ３０μｍの箔より成るメタル担体を用意し、φ３〜５ｍｍのスリットとφ５〜７ｍｍのスリットを形成することで、スリットなし担体のＧＳＡに対して、担体前段部のＧＳＡをそれぞれ１０％，１５％低減させた。
また、触媒成分としてＰｔ／Ｒｈを１．４ｇ／Ｌ担持させ、排ガス浄化触媒を得た。
【００５２】
得られた触媒について上記性能評価１を行った。
また、目視により亀裂の有無を観察することにより強度を判断し、スリットを並列配置した実施例１５を基準として評価した。これらの結果を表３に示す。
【００５３】
【表３】
2007061814.tif 000004
【００５４】
表３に示すように、交互にスリットを配置した実施例１３，１４の触媒は、転化率を確保しつつ強度が向上することが確認できた。また、大小のスリットを交互に配置した場合は、転化率も向上することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】スリット効果を模式的に示す概略図である。
【図２】スリット数と放熱量の関係を示すグラフである。
【図３】スリット配置による排気濃度を示すグラフである。
【図４】スリット配置効果を示すグラフである。
【図５】高ＳＶ時の担体内ガス流れ解析の測定結果を示すグラフである。
【図６】低ＳＶ時の担体内ガス流れ解析の測定結果を示すグラフである。
【図７】ＳＶによるスリット配置効果を模式的に示す概略図である。
【図８】メタル担体の横断面の一部を模式的に示す概略図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  波板
２  平板
【図１】
2007061814.tif 000005
【図２】
2007061814.tif 000006
【図３】
2007061814.tif 000007
【図４】
2007061814.tif 000008
【図５】
2007061814.tif 000009
【図６】
2007061814.tif 000010
【図７】
2007061814.tif 000011
【図８】
2007061814.tif 000012