(57)【要約】【課題】簡易な方法により、排ガス浄化用触媒を再活性化させることができる、排ガス浄化用触媒の再活性化方法を提供する。【解決手段】触媒コンバータ３の上流側から追加触媒成分１４を含むスラリーを注入することにより、触媒コンバータ３の触媒担体１０に追加触媒成分１４が担持される。すなわち、エキゾーストパイプ２に追加触媒成分１４を含むスラリーを注入するという簡易な操作で、触媒コンバータ３を顕著に再活性化させることができる。その結果、水蒸気およびアンモニアガスを用いる従来の排ガス浄化用触媒の再活性化方法と比較して、簡易な方法で、触媒コンバータ３を再活性化させることができる。【選択図】図４
2012206013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気流路に設けられ、排気ガスの浄化により活性が低下した排ガス浄化用触媒の再活性化方法であって、
前記排ガス浄化用触媒は、触媒担体と、前記触媒担体に担持される既担持触媒成分とを含み、
前記排ガス浄化用触媒の上流側から、追加触媒成分を含むスラリーを注入することにより前記排ガス浄化用触媒の前記触媒担体に前記追加触媒成分を担持させることを特徴とする、排ガス浄化用触媒の再活性化方法。
【請求項２】
前記触媒担体は、排気ガスの通過方向において複数の貫通孔が形成されており、
前記スラリーは、１０質量％以上３０質量％未満の前記追加触媒成分を含有することを特徴とする、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒の再活性化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気流路に設けられる排ガス浄化用触媒の再活性化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの内燃機関から排出される排気ガスには、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などが含まれている。そのため、内燃機関の排気流路には、これらを浄化するための排ガス浄化用触媒が設けられている。
【０００３】
排ガス浄化用触媒による排気ガスの長期の浄化に伴って、排気ガス中に含まれるリン（Ｐ）および鉛（Ｐｂ）などの被毒物質が排ガス浄化用触媒に付着すると、排ガス浄化用触媒の活性が低下することが知られている。
【０００４】
そこで、内燃機関の排気流路に水蒸気およびアンモニアガスを導入し、排ガス浄化用触媒の表面にアンモニア水を生成させることにより、排ガス浄化用触媒に付着した被毒物質を溶融させて洗い流し、排ガス浄化用触媒を再活性化する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−４４９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の提案に係る方法では、水蒸気を内燃機関の排気流路に導入して、排ガス浄化用触媒の表面に水分を付着させた後に、アンモニアガスを内燃機関の排気流路に導入する。そのため、水蒸気およびアンモニアガスを排気流路にそれぞれ導入するための設備が必要である。
【０００７】
とりわけ、アンモニアは粘膜に対する刺激性が強いため、その取り扱いが容易ではない。また、アンモニアのための設備にもコストがかかるという不具合がある。
【０００８】
本発明の目的は、簡易な方法により、排ガス浄化用触媒を再活性化させることができる、排ガス浄化用触媒の再活性化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明は、内燃機関の排気流路に設けられ、排気ガスの浄化により活性が低下した排ガス浄化用触媒の再活性化方法であって、前記排ガス浄化用触媒は、触媒担体と、前記触媒担体に担持される既担持触媒成分とを含み、前記排ガス浄化用触媒の上流側から、追加触媒成分を含むスラリーを注入することにより前記排ガス浄化用触媒の前記触媒担体に前記追加触媒成分を担持させることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明において、前記触媒担体は、排気ガスの通過方向において複数の貫通孔が形成されており、前記スラリーは、１０質量％以上３０質量％未満の前記追加触媒成分を含有することが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、排ガス浄化用触媒の上流側から、触媒成分を含むスラリーを注入することにより、排ガス浄化用触媒の触媒担体に触媒成分が担持される。すなわち、排気流路に追加触媒成分を含むスラリーを注入するという簡易な操作で、排ガス浄化用触媒を顕著に再活性化させることができる。
【００１２】
その結果、水蒸気およびアンモニアガスを用いる従来の排ガス浄化用触媒の再活性化方法と比較して、簡易な方法で、排ガス浄化触媒を再活性化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の排ガス浄化用触媒の再活性化方法が適用される排ガス浄化用触媒が設けられた排ガス浄化装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す触媒コンバータの模式図である。
【図３】図３は、触媒成分を含むスラリーを収容する収容容器を示す模式図である。
【図４】図４は、排ガス浄化用触媒の再活性化を実施している状態を示す排ガス浄化装置の概略構成図である。
【図５】図５は、実施例および比較例のＮＯｘ排出量を示すグラフである。
【図６】図６は、実施例および比較例のＮＭＨＣ排出量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
１．排ガス浄化装置
（１）全体構成
図１は、本発明の排ガス浄化用触媒の再活性化方法が適用される排ガス浄化用触媒が設けられた排ガス浄化装置の一実施形態の概略構成図である。
【００１５】
図１に示すように、排ガス浄化装置１は、例えば、自動車などに搭載され、自動車などの内燃機関７（後述）から排出される排気ガスを浄化するものである。
【００１６】
内燃機関７は、内部で燃料を爆発燃焼させ、その熱エネルギーによって仕事をする原動機であって、例えば、レシプロエンジン、ロータリーエンジンなどの、燃料としてガソリンを使用するエンジン（Ｅ／Ｇ）が挙げられる。
【００１７】
このような排ガス浄化装置１は、内燃機関７の排気口７ａに連通する排気流路としてのエキゾーストパイプ２と、エキゾーストパイプ２の途中に介在された排ガス浄化用触媒としての触媒コンバータ３とを備えている。
【００１８】
具体的には、エキゾーストパイプ２は、一端が内燃機関７の排気口７ａに接続され、他端が大気に開放されており、その途中部分には、残余の部分よりも大径の触媒収容部４が形成されている。そして、触媒コンバータ３は、触媒収容部４内に収容されている。
【００１９】
触媒収容部４において、触媒コンバータ３よりも上流側には、センサ取付穴５がエキゾーストパイプ２を貫通して形成されている。そして、触媒コンバータ３に流入する排ガスの物性を検出するためのセンサ６が、センサ取付穴５を介して、エキゾーストパイプ２の外側から内側に向けて挿入されている。
【００２０】
なお、センサ６には、センサ６がセンサ取付穴５を介して触媒収容部４内に挿入された状態で、センサ取付穴５を閉塞するための蓋部が一体的に形成されている。
【００２１】
センサ６としては、例えば、触媒コンバータ３に流入する排気ガスの温度（排ガス入り温度）を検出するための温度センサや、触媒コンバータ３に流入する排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出するためのＯ２センサが用いられる。
（２）触媒コンバータの構成
図２は、図１に示す触媒コンバータの模式図である。
【００２２】
図２に示すように、触媒コンバータ３は、触媒担体１０と、触媒担体１０の表面にコート層として担持された既担持触媒成分１１とを備えている。
【００２３】
触媒担体１０としては、例えば、コージェライトなどからなるハニカム状のモノリス担体など、公知の触媒担体が用いられる。
【００２４】
触媒担体１０は、例えば、直径７０〜１１０ｍｍφ、長さ５０〜１５０ｍｍの略円柱形状をなし、触媒コンバータ３が触媒収容部４に収容された状態で、排ガスの通過方向に沿った複数の貫通孔としてのセル孔１２が貫通形成されている。具体的には、触媒担体１０は、排ガスの通過方向から見て、格子状に形成されたセル壁１３を有している。そして、セル壁１３によって区画された空間が、触媒担体１０を流れ方向に貫通するセル孔１２を形成している。
【００２５】
セル壁１３は、隣り合うセル孔１２を区画する部分の厚さ（排ガスの流れ方向と直交する厚さ方向の壁厚）が、例えば、２．０〜３．０ミル、好ましくは、２．５ミルに形成されている。
【００２６】
また、セル孔１２は、その１辺が０．７〜１．０ｍｍ、好ましくは、０．８〜０．９ｍｍの角孔として形成されている。
【００２７】
触媒担体１０の表面に担持される既担持触媒成分１１としては、耐熱性酸化物に貴金属が担持もしくは含有されたものが用いられる。
【００２８】
耐熱性酸化物としては、アルミナ、セリア系複合酸化物、ジルコニア系複合酸化物およびペロブスカイト型複合酸化物などが挙げられる。
【００２９】
また、耐熱性酸化物に担持または含有される貴金属としては、Ｐｔ、ＲｈおよびＰｄなどが挙げられる。
【００３０】
既担持触媒成分１１中の貴金属の含有量は、たとえば、触媒担体１Ｌ当たり０．３〜１０質量％、好ましくは、０．８〜５質量％である。
【００３１】
触媒担体１０の表面にコート層として既担持触媒成分１１を担持させるには、例えば、まず、貴金属を含有する耐熱性酸化物に、水を加えてスラリーとした後、触媒担体１０上にコーティングし、５０〜２００℃で１〜４８時間乾燥し、さらに、３５０〜１０００℃で１〜１２時間焼成する。
２．排ガス浄化触媒の再活性化方法
次に、本発明の排ガス浄化用触媒（触媒コンバータ）３の再活性化方法の一実施形態について説明する。
【００３２】
図３は、触媒成分を含むスラリーを収容する収容容器を示す模式図である。また、図４は、排ガス浄化用触媒の再活性化を実施している状態を示す排ガス浄化装置の概略構成図である。
【００３３】
図１および図２に示す触媒コンバータ３には、長期の使用に伴って、排気ガス中に含まれるリン（Ｐ）および鉛（Ｐｂ）などの被毒物質が付着し、排気ガスの浄化性能が劣化している。そこで、この方法では、次のように触媒コンバータ３を再活性化する。
【００３４】
すなわち、まず、図４に示すように、内燃機関７の運転を停止させ、触媒コンバータ３の表面温度が室温程度〜６０℃程度になるまで放熱させる。
【００３５】
また、図３に示すように、追加触媒成分１４（図２参照）を含むスラリーを収容する収容容器１５を用意する。
【００３６】
収容容器１５は、上端部に先細り形状のノズル１６が設けられた有底円筒形状に形成されている。収容容器１５の内容量は、例えば、１０〜３００ｍＬ、好ましくは、８０〜１２０ｍＬである。
【００３７】
ノズル１６の先端部には、収容容器１５の内外を連通する注入口１７が形成されている。ノズル１６の先端部は、図１に示すセンサ取付穴５の内径よりも小径に形成されている。また、ノズル１６には、注入口１７を開閉可能なキャップ１８が取り付けられている。
【００３８】
そして、収容容器１５の内部空間には、追加触媒成分１４を含むスラリー（以下、単にスラリーと記載する。）が充填されている。スラリーとしては、追加触媒成分１４に、水を加えたものが用いられる。
【００３９】
追加触媒成分１４は、例えば、貴金属を含有する耐熱性酸化物が挙げられる。
【００４０】
耐熱性酸化物としては、アルミナ、セリア系複合酸化物、ジルコニア系複合酸化物およびペロブスカイト型複合酸化物などが挙げられる。
【００４１】
また、耐熱性酸化物に担持または含有される貴金属としては、Ｐｔ、ＲｈおよびＰｄなどが挙げられる。
【００４２】
追加触媒成分１４中の貴金属の含有量は、たとえば、１０〜３０質量％、好ましくは、１５〜２５質量％である。
【００４３】
また、追加触媒成分１４は、既担持触媒成分１１と同一組成でもよく、異なる組成でもよい。追加触媒成分１４は、排ガス浄化性能を保証すべく、好ましくは、既担持触媒成分１１と同一組成である。
【００４４】
このようなスラリーは、例えば、１０質量％以上３０質量％未満、好ましくは、１５〜２５質量％の追加触媒成分１４が含有されるように、適宜水が加えられて調製される。
【００４５】
次いで、この方法では、図４に示すように、センサ取付穴５からセンサ６を取り外す。また、収容容器１５のノズル１６に取り付けられたキャップ１８を取り外す。その後、ノズル１６の先端部をセンサ取付穴５内に挿入して、触媒収容部４（エキゾーストパイプ２）内にスラリーを注入する。
【００４６】
スラリーは、例えば、触媒コンバータ３の触媒担体１０の体積１ｃｍ３あたり、０．０１〜１ｍＬの割合で注入される。具体的には、触媒担体１０の容量が６１１ｍＬの場合、スラリーの使用量は、例えば、６．１１〜６１１ｍＬ、好ましくは、５０〜１５０ｍＬである。また、スラリーの注入回数は、１回でもよいし、複数回に分割することもできる。これにより、触媒収容部４内に注入されたスラリーは、触媒コンバータ３に対して排気ガスの流れ方向の上流側から触媒コンバータ３のセル孔１２（図２参照）を通過する。そして、セル壁１３（触媒コンバータ３）に担持された既担持成分１１の表面を覆うように、追加触媒成分１４がセル壁１３（既担持成分１１）に付着する。
【００４７】
これにより、触媒コンバータ３の触媒担体１０に追加触媒成分１４（図２参照）が担持され、触媒コンバータ３の再活性化が完了する。
【００４８】
追加触媒成分１４を触媒担体１０に効率よく担持させるために、例えば、次のような方法が挙げられる。
【００４９】
すなわち、所定量（全注入量の１０〜３０体積％）のスラリーを触媒収容部４内に注入した後、センサ６を取り付けて、内燃機関２を運転する。そして、５〜２０分間のアイドリングの後、最高回転数にて空吹かしを数回（２〜５回）する。その後、センサ６を取り外し、再び所定量のスラリーを注入する。この操作を２〜８回繰り返すことにより、追加触媒成分１４を効率よく触媒担体１０に担持させることができる。
３．作用効果
この触媒コンバータ３の再活性化方法では、触媒コンバータ３の上流側から追加触媒成分１４を含むスラリーを注入することにより、触媒コンバータ３の触媒担体１０に追加触媒成分１４が担持される。すなわち、エキゾーストパイプ２に追加触媒成分１４を含むスラリーを注入するという簡易な操作で、触媒コンバータ３を顕著に再活性化させることができる。
【００５０】
その結果、水蒸気およびアンモニアガスを用いる従来の排ガス浄化用触媒の再活性化方法と比較して、簡易な方法で、触媒コンバータ３を再活性化させることができる。
【００５１】
また、スラリーは、１０質量％以上３０質量％未満の追加触媒成分１４を含有している。
【００５２】
スラリーに含有される追加触媒成分１４が過度に少量（例えば、１０質量％未満）である場合には、触媒担体１０の表面を追加触媒成分１４で十分にコーティングすることができない場合がある。そのため、触媒コンバータ３を十分に再活性化させることができないおそれがある。
【００５３】
一方、スラリーに含有される追加触媒成分１４が過度に多量（例えば、３０質量％以上）である場合には、触媒担体１０に貫通形成されたセル孔１２に追加触媒成分１４が詰まる、いわゆる目詰まりを生じるおそれがある。
【００５４】
しかし、スラリーに含有される追加触媒成分１４が、１０質量％以上３０質量％未満となるように調製されていれば、触媒担体１０の表面を追加触媒成分１４で十分にコーティングでき、かつ、セル孔１２に目詰まりが生じるのを防止することができる。
【００５５】
なお、上記の実施形態では、内燃機関７について、レシプロエンジンおよびロータリーエンジンを例示したが、本発明は、これに限定されるものではなく、内燃機関７として、自動車、二輪自動車、船舶およびガスタービン発電機など、燃料を燃焼させることにより動力を発生させる機構に広く適用することができる。
【実施例】
【００５６】
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
（比較例）
排ガス浄化用触媒として、２．５ミル、セル孔０．８５ｍｍのコージェライトからなるハニカム状のモノリス担体（直径９３ｍｍφ、長さ９０ｍｍ）に、既担持触媒成分（アルミナ：７０ｇ／Ｌ、ＣＺＹ（セリア系複合酸化物）：６０ｇ／Ｌ、ＺＣＬＮ（ジルコニア系複合酸化物）：６０ｇ／Ｌ、Ｒｈ／Ｐｔ／Ｐｄ：０．４／０．５／０．３ｇ／Ｌ）が、コートされているものを用意した。なお、「ｇ／Ｌ」は、触媒担体１Ｌ当たりのｇ数を示す。
【００５７】
そして、この排ガス浄化用触媒を加速試験により被毒させ、排ガス浄化性能を低下させたものを比較例のサンプル（処理前サンプル）とした。
（実施例）
追加触媒成分を含むスラリーとして、２０質量％の追加触媒成分を含有するスラリーを用意した。
【００５８】
なお、追加触媒成分中には、アルミナ：７０ｇ／Ｌ、ＣＺＹ（セリア系複合酸化物）：６０ｇ／Ｌ、ＺＣＬＮ（ジルコニア系複合酸化物）：６０ｇ／Ｌ、Ｒｈ／Ｐｔ：２．０／１．６８ｇ／Ｌが含有されている。
【００５９】
まず、サンプル（処理前サンプル）となる排ガス浄化用触媒を、自動車のエンジンの排ガス浄化装置に装着した。その後、センサ取付穴を介して、２０ｍＬのスラリーを触媒収容部内に注入した後、センサを取り付けて、自動車のエンジンを運転した。そして、５分間のアイドリングの後、最高回転数にて空吹かしを２回した。この操作を、スラリーの注入量が１００ｍＬに達するまで繰り返した。これを、実施例のサンプル（処理後サンプル）とした。
（評価）
排気量６６０ｃｃエンジンに連結された排ガス浄化装置に、上記の比較例および実施例のサンプルとなる排ガス浄化用触媒をそれぞれ装着した。そして、エンジンを運転させて、各サンプルにおける排ガス浄化性能を評価した。
【００６０】
評価方法としては、冷機始動モードであるＪＣ０８Ｃモード（コールドモード）（道路運送車両の保安基準の細目を定める告示（平成１４年国土交通省告示第６１９号）別添４２に規定）および暖気始動モードである１０・１５モード（ホットモード）（２００６年１１月１日改訂前の、道路運送車両の保安基準の細目を定める告示（平成１４年国土交通省告示第６１９号）別添４２に規定）で仮想走行試験を行い、単位走行距離あたりの被毒物質の排出量を測定した。その後、コールドモードおよびホットモードにおける各排出量を、総合的なパラメータとして、コンバイン値に補正した。
【００６１】
コンバイン値Ｃは、コールドモードにおける排気ガス中に含まれる被毒物質の排出量をＥｃ、ホットモードにおける排気ガス中に含まれる被毒物質の排出量をＥｈとしたときに、下記式（１）のように求められる。
【００６２】
Ｃ＝０．２５×Ｅｃ＋０．７５×Ｅｈ    （１）
その結果として、ＮＯｘ排出量を図５に、ＮＭＨＣ排出量を図６に示す。
（考察）
図５および図６に示すように、比較例では、
ＮＯｘ排出量のコンバイン値：０．０３０[ｇ／ｋｍ]
ＮＭＨＣ排出量のコンバイン値：０．０２４[ｇ／ｋｍ]
であった。
【００６３】
これに対して、実施例では、
ＮＯｘ排出量のコンバイン値：０．０１７[ｇ／ｋｍ]
ＮＭＨＣ排出量のコンバイン値：０．０１６[ｇ／ｋｍ]
となり、比較例と比較して、ＮＯｘ、ＮＭＨＣの排出量を、著しく低減できた。
【００６４】
これにより、追加触媒成分を含有するスラリーを触媒コンバータに注入することで、触媒コンバータが顕著に再活性化することが確認された。
【符号の説明】
【００６５】
２      エキゾーストパイプ
３      触媒コンバータ
７      内燃機関
１０    触媒担体
１１    既担持触媒成分
１２    セル孔
１４    追加触媒成分
【図１】
2012206013.tif 000003
【図２】
2012206013.tif 000004
【図３】
2012206013.tif 000005
【図４】
2012206013.tif 000006
【図５】
2012206013.tif 000007
【図６】
2012206013.tif 000008