(57)【要約】【課題】排気ガスの浄化性能を高めることができる排気ガス浄化用触媒装置を提供することを目的とする。【解決手段】エンジンの排気通路１４，１５に連結された触媒ケース１２と、触媒ケース１２内に収納され、触媒層をセル壁表面に形成してなるハニカム状の触媒担体１１とを備え、排気ガスの流通方向に垂直な方向のセル壁の断面形状が、少なくとも対向するセル壁間距離が２種以上存在する形状、又は隣り合うセル壁のなす角度が２種以上存在する形状であり、触媒ケース１２の上流側排気通路１４が連結された位置での排気通路中心が、触媒担体１１の中心軸から触媒担体１１の径方向にずれており、触媒担体１１の半径をＲ、触媒担体１１の中心軸と触媒ケース１２の上流側排気通路１４が連結された位置での排気通路中心との距離をｒとしたときのｒ／Ｒで表される割合が、２０％以上７５％以下であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒装置を用いる。【選択図】図１
2009293538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に連結された触媒ケースと、
前記触媒ケース内に収納され、触媒層をセル壁表面に形成してなるハニカム状の触媒担体とを備え、
排気ガスの流通方向に垂直な方向の前記セル壁の断面形状が、少なくとも対向するセル壁間距離が２種以上存在する形状、又は隣り合うセル壁のなす角度が２種以上存在する形状であり、
前記触媒ケースの上流側排気通路が連結された位置での排気通路中心が、前記触媒担体の中心軸から前記触媒担体の径方向にずれており、
前記触媒担体の半径をＲ、前記触媒担体の中心軸と前記触媒ケースの上流側排気通路が連結された位置での排気通路中心との距離をｒとしたときのｒ／Ｒで表される割合が、２０％以上７５％以下であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒装置。
【請求項２】
排気ガスの流通方向に垂直な方向の前記セル壁の断面形状が、扁平４角形又は扁平６角形である請求項１に記載の排気ガス浄化用触媒装置。
【請求項３】
前記触媒層が、炭化水素吸着材を含有する炭化水素吸着層と、触媒貴金属を含有する浄化層との少なくとも２つの層が積層されたものであり、
前記炭化水素吸着層が前記浄化層より前記セル壁側に存在する請求項１又は請求項２に記載の排気ガス浄化用触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンから排出される排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）等を浄化する排気ガス浄化用触媒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンから排出される排気ガスを浄化する浄化触媒は、一般的に、ハニカム状担体と、ハニカム状担体のセル壁上に触媒貴金属及び耐熱性無機酸化物を含む触媒層とを備えてなるものである。そして、このような浄化触媒は、排気ガスが浄化触媒内を流通するように、エンジンの排気通路に連結された触媒ケース内に収納されて、排気ガス浄化用触媒装置を構成している。また、触媒ケースは、ステンレス鋼等の金属からなっていることが多く、熱膨張率が浄化触媒とは大きく異なる。このため、浄化触媒との間にインターラムマット等の弾性保持部材を介在させることによって、浄化触媒等が高温になっても、触媒ケースと浄化触媒との間に排気ガスが流通する隙間を形成させないようにしている。このような排気ガス浄化用触媒装置は、排気ガスの大部分が浄化触媒の触媒層に接触するので、触媒層に含まれる触媒貴金属によって、排気ガスを浄化することができる。
【０００３】
また、排気ガス浄化用触媒装置は、排気ガスの浄化性能のさらなる向上が検討されている。浄化触媒は、触媒層の組成が同じであっても、ハニカム状担体の単位面積当たりのセルの数、いわゆるセル密度によって浄化性能が異なることが知られている。例えば、単位面積当たりのセルの数が多い、すなわち、セル密度が高い場合、ハニカム状担体の単位体積当たりの触媒層を形成させることができるセル壁の面積が広くなる。その結果、排気ガスと触媒層とが接触する機会が増加するため、浄化性能が向上する。したがって、従来から一般的に使用されてきたハニカム状担体は、１平方インチ当たり４００個のセル数のもの、つまりセル密度が４００ｃｐｓｉのものであったが、近年、６００ｃｐｓｉのものも使用されるようになり、場合によっては、９００ｃｐｓｉのものも使用されるようになってきた。しかしながら、セル密度が高くなると、排気ガスが浄化触媒を流通しにくくなり、背圧が増加してしまう。背圧の増加は、セル壁を薄くすることによって、ある程度解消できるが、セル壁を薄くするとハニカム状担体自体の強度が低下することになるので、セル密度を高くするには限界がある。
【０００４】
一方、上記のような排気ガス浄化用触媒装置では、浄化触媒より上流側の排気通路から流入される排気ガスの一部が、浄化触媒の上流側端面に衝突するので、上流側、例えば、長さが２００ｍｍの浄化触媒を用いた場合、上流側端面から下流側に向かって１０〜２０ｍｍ程度までは、排気ガスが乱流状態で流通し、それより下流側では、排気ガスが層流に近い状態で流通すると考えられている。すなわち、上流側では、排気ガスが乱流状態で流通するので、触媒層内に排気ガスが拡散しやすく、触媒層下層まで到達しやすいが、下流側では、排気ガスが層流に近い状態で流通するので、触媒層内に排気ガスが拡散しにくく、触媒層下層まで到達しないまま、排気ガスが排出されることが多い。したがって、なるべく下流側まで乱流状態が維持されれば、浄化性能の向上が図れる。このことから、排気ガスが乱流状態で流通されるように、触媒層の表面に凹凸を形成させることが検討されている。しかしながら、触媒層に凹凸を形成させる工程が必要となるので、製造工程が複雑になり、さらに、乱流状態での流通を維持するのに好適な凹凸を形成させることは困難であった。
【０００５】
また、排気ガスの流通環境は、触媒ケースへの排気通路の連結等にも影響されると考えられる。上流側排気通路が、触媒担体を収容する触媒ケースに対して斜め方向に連結される構造の触媒装置としては、例えば、下記特許文献１に記載のものが挙げられる。同特許文献には、触媒担体を収容する触媒ケースに対して、斜め方向に上流側排気通路が連結された排気ガス浄化用触媒装置であって、前記上流側排気通路が連結されている側とは反対側に設けられた排気ガス取入口と、前記上流側排気通路が連結されている側に設けられた排気ガス噴出口とをバイパス通路で連通させたものが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−３３７１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の排気ガス浄化用触媒装置によれば、触媒担体を収容する触媒ケースに対して、斜め方向に上流側排気通路が連結することによって、触媒ケースを排気マニホールドに近づけることができ、触媒の早期活性化を図ることができることが開示されている。そして、上記バイパス通路を設けることによって、触媒ケースに排気通路が連結される位置が、触媒ケースに収納された触媒担体の中心軸からずれている場合に発生しやすい排気ガスの偏流を抑制することができることが開示されている。
【０００７】
しかしながら、上記排気ガス浄化用触媒装置のように排気ガスの偏流を抑制すると、排気ガスが下流側まで乱流状態で流通することが困難になり、触媒層内に排気ガスが拡散にくくなる。特にエンジン始動時においては、排気ガスの温度が低く、流量が少なく、流速も低いので、触媒層内に効率的に拡散しにくい。
【０００８】
本発明は、排気ガスの浄化性能を高めることができる排気ガス浄化用触媒装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、排気ガスを多少偏流させることによって、排気ガスを乱流状態で流通させやすくできるのではないかと推察し、触媒ケースに連結されている排気通路の中心が、触媒ケースに収納された触媒担体の中心軸からずれている、つまりオフセットされることが必要であると考えた。そして、触媒ケースに連結された排気通路の位置をオフセットさせることによって、浄化性能が変化することを実験的に確認した（詳細、後述）。しかしながら、排気通路が連結される位置を、触媒ケースに収納された触媒担体の中心軸からずらしただけでは、浄化性能があまり向上しなかった。
【００１０】
そこで、本発明者等は、浄化性能を充分に向上させることができる条件を鋭意検討した結果、触媒担体のセル形状を、従来から使用されている正方形状から変化させ、さらに、触媒ケースに連結される排気通路の中心の位置が、触媒ケースに収納された触媒担体の中心軸からずれている割合、つまりオフセット率を規定した、以下のような本発明に想到するに到った。
【００１１】
本発明の排気ガス浄化用触媒装置は、エンジンの排気通路に連結された触媒ケースと、前記触媒ケース内に収納され、触媒層をセル壁表面に形成してなるハニカム状の触媒担体とを備え、排気ガスの流通方向に垂直な方向の前記セル壁の断面形状が、少なくとも対向するセル壁間距離が２種以上存在する形状、又は隣り合うセル壁のなす角度が２種以上存在する形状であり、前記触媒ケースの上流側排気通路が連結された位置での排気通路中心が、前記触媒担体の中心軸から前記触媒担体の径方向にずれており、前記触媒担体の半径をＲ、前記触媒担体の中心軸と前記触媒ケースの上流側排気通路が連結された位置の中心との距離をｒとしたときのｒ／Ｒで表される割合が、２０％以上７５％以下であることを特徴とするものである。なお、本発明では、触媒担体１１が略楕円柱状である場合は、触媒担体１１の半径Ｒは、触媒担体１１の長軸の１／２（半長軸）である、と定義する。
【００１２】
上記の構成によれば、排気ガスの浄化性能を高めることができる。このことは、以下のことによると推察される。まず、触媒ケースの上流側排気通路が連結された位置がオフセットされているので、触媒担体の上流側端面に、斜め方向から衝突する排気ガスが存在する。そして、斜め方向から衝突した排気ガスが、セル壁に衝突して、反射したり、セル壁沿いに流通したりして、セル内を流通する。その際、触媒担体のセル形状が、正方形状ではないので、対向するセル壁間距離や内角の違い等によって、反射しやすくなり、さらに、様々な方向に反射することになる。そうすることによって、排気ガスが、触媒担体のセル通路内を乱流状態で流通しやくなり、かつ、その乱流状態がより下流側まで継続しやすくなると考えられる。その際、ｒ／Ｒで表されるオフセット率が、上記範囲であることが、上記のような乱流状態を発生させやすいものであると考えられる。
【００１３】
また、排気ガスの流通方向に垂直な方向の前記セル壁の断面形状が、扁平４角形又は扁平６角形であることが好ましい。このような形状であると、排気ガスをより下流側まで乱流状態で流通させることができ、排気ガスの浄化性能をより高めることができる。
【００１４】
また、前記触媒層が、炭化水素吸着材を含有する炭化水素吸着層と、触媒貴金属を含有する浄化層との少なくとも２つの層が積層されたものであり、前記炭化水素吸着層が前記浄化層より前記セル壁側に存在することが好ましい。本発明の排気ガス浄化触媒装置は、排気ガスが下流側まで乱流状態で流通しやすいので、触媒層下層まで到達する排気ガスが多い。よって、触媒層下層に存在する炭化水素を吸着する炭化水素吸着層を有効に活用することができ、排気ガスの浄化性能をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、排気ガスの浄化性能を高めることができる排気ガス浄化用触媒装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒装置について説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る排気ガス浄化用触媒装置（触媒コンバータ）１０を模式的に示す断面図である。触媒コンバータ１０は、エンジンに接続される上流側排気通路１４に連結され、この触媒コンバータ１０において排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）が浄化されて排出されるように構成されている。すなわち、触媒コンバータ１０は、触媒担体１１と触媒ケース１２とを備えており、触媒担体１１内を排気ガスが流通するように、触媒ケース１２内に触媒層が積層された触媒担体１１が収納されている。そして、触媒ケース１２は、一方の面には、エンジンに接続される上流側排気通路１４が連結され、他方の面には、触媒担体１１によって浄化された排気ガスが排出される下流側排気通路１５が連結されている。また、触媒コンバータ１０は、触媒担体１１と触媒ケース１２との間に、弾性保持部材１３を介在させている。
【００１８】
触媒担体１１は、ハニカム状であって、排気ガスを浄化する触媒層をセル壁表面に形成してなる。また、触媒担体１１は、略円柱状又は略楕円柱状であることが好ましく、略楕円柱状であることがより好ましい。略楕円柱状であれば、触媒担体１１の長軸径方向が車体の底面と略平行になるように設置することによって、省スペース化及び触媒担体の大型化が図れる。
【００１９】
また、触媒担体１１としては、例えば、コージェライト製のセラミック担体、あるいはステンレス鋼製のメタル担体等を用いることができる。また、従来から使用されているハニカム状の触媒担体のセル形状は正方形状であるが、本発明で使用される触媒担体のセル形状は、それとは異なる。すなわち、排気ガスの流通方向に垂直な方向のセル壁の断面形状が、少なくとも対向するセル壁間距離が２種以上存在する形状、又は隣り合うセル壁のなす角度が２種以上存在する形状である。例えば、扁平４角形又は扁平６角形であることが好ましく、触媒担体１１の中心軸から触媒ケース１２の上流側排気通路１４が連結された位置での排気通路中心がずれている方向に伸びた扁平４角形又は扁平６角形であることがより好ましい。具体的には、例えば、図２に示すような扁平６角形が挙げられる。図２に示すセル壁の断面形状は、対向するセル壁間距離が異なるＡとＢとの２種が存在し、さらに、隣り合うセル壁のなす角度の異なるαとβとの２種が存在する扁平６角形である。なお、図２は、本実施形態に係る排気ガス浄化用触媒装置（触媒コンバータ）１０の触媒担体１１内に流通する排気ガスの流れを説明するための図面であり、触媒担体１１の断面図である。
【００２０】
触媒ケース１２は、耐熱性が高ければ、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等の金属からなるものが用いられる。また、触媒ケース１２に連結された上流側排気通路１４及び下流側排気通路１５は、触媒ケース１２と同様、耐熱性が高ければ、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等の金属からなるものが用いられる。なお、図示を省略しているが、触媒ケース１２には、触媒担体１１の温度を検出する温度センサが設けられていてもよい。
【００２１】
弾性保持部材１３としては、例えば、スチールファイバ製やセラミックファイバ製のマットやネット等が挙げられ、インターラムマットが好ましく使用される。このような弾性保持部材１３を触媒担体１１と触媒ケース１２との間に介在させることによって、触媒担体１１等が高温になっても、熱膨張率の大きく異なる触媒担体１１と触媒ケース１２との間に排気ガスが流通する隙間が形成されにくくなる。
【００２２】
また、触媒ケース１２に連結されている上流側排気通路１４の中心が、触媒担体１１の中心軸からずれている、つまり、上流側排気通路１４の連結位置がオフセットされている。オフセットされる方向は、触媒担体１１の径方向であり、触媒担体１１が略楕円柱状である場合は、触媒担体１１の長軸径方向である。また、触媒担体１１の中心軸と触媒担体１１の外周面との距離である触媒担体１１の半径をＲ、触媒担体１１の中心軸と触媒ケース１２の上流側排気通路１４が連結された位置での排気通路中心との距離をｒとしたときのｒ／Ｒで表される割合（オフセット率）が、２０％以上７５％以下である。また、オフセット率が、４０％以上７０％以下であることが好ましく、４５％以上６０％以下であることがより好ましい。なお、触媒担体１１が略楕円柱状である場合は、触媒担体１１の半径Ｒは、触媒担体１１の長軸の１／２（半長軸）である。オフセット率が低すぎたり、高すぎたりすると、浄化性能があまり向上しない傾向がある。オフセット率が低すぎる場合、排気ガスの偏流が少ないので、乱流状態での排気ガスの流通を維持する効果を充分に発揮できないことによると考えられる。また、反対にオフセット率が高すぎる場合、排気ガスの偏流が多くなりすぎるので、触媒担体１１の上流側では乱流状態がより促進されるが、乱流状態への促進が上流側で終了してしまい、その乱流状態での流通が下流側まで充分に維持されないことによると考えられる。また、上流側排気通路１４が触媒ケース１２の外周（触媒担体が略楕円柱状である場合には長軸方向の触媒ケース１２の外周）より外側にはみ出してしまうことがある。そうなった場合、上流側排気通路１４と触媒ケース１２との連結が困難となる。
【００２３】
したがって、上記のような触媒コンバータ１０によれば、排気ガスの浄化性能を高めることができる。
【００２４】
このことは、以下のことによると推察される。まず、上流側排気通路１４が触媒担体１１の中心軸からオフセットされているので、図２に示すように、触媒担体１１のセルの延びる方向に対して排気ガスが斜め方向から衝突する。そして、斜め方向から（紙面上方斜め方法から）衝突した排気ガスが、表面に触媒層が形成されたセル壁２１に衝突して、反射したり、セル壁２１沿いに流通したりして、セル内を流通する。その際、触媒担体のセル形状が、正方形状ではないので、対向するセル壁間距離や内角の違い等によって、反射しやすくなり、さらに、様々な方向に反射することになる。そうすることによって、排気ガスが、触媒担体のセル通路内を乱流状態で流通しやくなり、かつ、その乱流状態がより下流側まで継続しやすくなると考えられる。その際、ｒ／Ｒで表されるオフセット率が、上記範囲であることが、上記のような乱流状態を発生させやすいものであると考えられる。
【００２５】
触媒コンバータ１０は、エンジンの排気通路に連結されていればよく、例えば、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられた排気マニホールドに直結されたものであってもよい。
【００２６】
また、上流側排気通路１４は、図１に示すように、触媒担体１１の中心軸と上流側排気通路１４の中心軸とが平行に接続されていてもよいが、これに限定されず、斜め方向に接続されていてもよい。様々な角度から連結することができることによって、上記のような排気マニホールドに直結された構成を達成しやすくなる。
【００２７】
また、下流側排気通路１５は、図１に示すように、触媒担体１１の中心軸と下流側排気通路１５の中心軸とが平行に接続されていてもよいが、これに限定されず、斜め方向に接続されていてもよい。下流側排気通路１５の触媒ケース１２に連結された位置での排気通路中心が、上流側排気通路１４の連結位置と同様、触媒担体１１の中心軸からずれていてもよい。
【００２８】
また、上流側排気通路１４が触媒ケース１２に連結されている位置と触媒担体１１の上流側端面との距離Ｄは、触媒担体１１の大きさ等によっても異なるが、例えば、触媒担体１１の半径Ｒに対して、１０〜６０％であることが好ましい。距離Ｄが短すぎると、排気ガスの偏流が大きくなりすぎ、浄化性能が低下する傾向がある。また、距離Ｄが長すぎると、排気ガスの偏流が小さくなり、浄化性能が低下する傾向があり、さらに、省スペース化が図れなくなる。また、上流側排気通路１４及び下流側排気通路１５の直径は、特に限定なく、エンジンの排気通路として使用されるものと同様のものが使用できる。
【００２９】
また、触媒担体１１のセル壁３２上に形成される触媒層３１は、特に限定されないが、例えば、次のような構成であることが好ましい。図３は、セル壁３２上に形成されている触媒層３１を模式的に示す断面図である。触媒層３１は、図３に示すように、ＨＣ吸着材を含有するＨＣ吸着層３４と、触媒貴金属を含有する浄化層３３との２つの層が積層されており、ＨＣ吸着層３４が浄化層３３よりセル壁３２側に存在する。
【００３０】
ＨＣ吸着層３４に含まれるＨＣ吸着材としては、ＨＣ成分が吸着される多数の細孔を有する多孔質体であれば、特に限定なく用いられ、例えば、アルミノシリケートやシリカライトからなるゼオライト等が好ましく用いられる。また、ＨＣ吸着材として、アルミノシリケートからなるゼオライトを使用する場合には、ケイバン比が、１０〜１００であるものが好ましい。ゼオライトの具体例としては、例えば、β型ゼオライト、ＭＦＩ型ゼオライト（ＺＳＭ−５）及び超安定化Ｙ（ＵＳＹ）型ゼオライト等が挙げられる。また、特に上流側のＨＣ吸着層３４においては、２種のゼオライトを積層してもよく、具体的には、細孔径やケイバン比の異なるゼオライトを積層すると分子サイズの大小によらず、多くのＨＣ成分を吸着できるというメリットがある。
【００３１】
浄化層３３に含まれる触媒貴金属は、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を酸化させるとともに、窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元するものである。具体的には、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、及びロジウム（Ｒｈ）等から選択される少なくとも１種が例示され、これら触媒貴金属は、アルミナ等の担体や複合酸化物に触媒貴金属が担持されていることが好ましい。触媒貴金属を担体等に担持させる方法としては、以下のような方法が挙げられる。例えば、触媒貴金属であるＰｔを担体であるアルミナに担持させる場合には、アルミナにジニトロジアミン白金硝酸溶液を加えて混合し、蒸発乾固法によって、アルミナに担持される。担体に対する触媒貴金属の担持量は、例えば、Ｐｔについてジニトロジアミン白金硝酸溶液の濃度や量を調整することによって調節できる。
【００３２】
また、触媒層３１の各層には、本発明の効果を損なわない範囲で、上記各成分以外の添加成分を含有してもよい。具体的には、例えば、アルミナ、Ｃｅを含む複合酸化物からなる酸素吸蔵材、及び硫黄（Ｓ）成分による被毒の抑制のためのニッケル（Ｎｉ）等の従来から触媒材料として用いられているものが挙げられる。また、他の添加成分としては、例えば、浄化層３３には、熱伝達抑制材を含有してもよいし、ＨＣ吸着層３４には、ジルコニウム（Ｚｒ）及びアルカリ土類金属を含むＺｒ系複合酸化物を含有してもよい。
【００３３】
前記熱伝達抑制材としては、浄化層からＨＣ吸着層への伝熱を抑制する性能を有するものが挙げられる。具体的には、ジルコニウム（Ｚｒ）及び希土類金属を含む複合酸化物粒子、及び中空状アルミナ粒子等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。浄化層３３に熱伝達抑制材を含有することによって、浄化層３３からＨＣ吸着層３４への伝熱を抑制できるので、ＨＣ吸着層３４は、浄化層３３より温度が上昇しにくい。したがって、ＨＣ吸着層３４からＨＣ成分が離脱する温度に達したときには、浄化層３３では、触媒貴金属が活性化されており、ＨＣ成分を効率的に浄化できる。
【００３４】
前記Ｚｒ系複合酸化物は、ＨＣ吸着材であるゼオライトに吸着されているＨＣの脱離温度を高める性能を有するものである。また、前記Ｚｒ系複合酸化物としては、Ｚｒとアルカリ土類金属とが固溶しているものであれば、特に限定なく用いられる。そのアルカリ土類金属としては、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びバリウム（Ｂａ）が挙げられる。Ｚｒ系複合酸化物の具体例としては、例えば、ＺｒとＳｒとの酸化物からなるＺｒＳｒ複合酸化物やＺｒとＣａとの酸化物からなるＺｒＣａ複合酸化物等が挙げられる。ＨＣ吸着層３４にＺｒ系複合酸化物を含有することによって、ＨＣ吸着層３４のＨＣ成分の脱離温度を向上させることができる。
【００３５】
また、触媒層３１は、ＨＣ吸着層３４、浄化層３３以外の他の層が積層されていてもよい。他の層が積層されている触媒層３１としては、例えば、ＨＣ吸着層３４と浄化層３３との間に、前記熱伝達抑制材を含有する熱伝達抑制層やＺｒ系複合酸化物を含有する酸化物層等を積層したものが挙げられる。ＨＣ吸着層３４と浄化層３３との間に、熱伝達抑制層を積層することによって、浄化層３３からＨＣ吸着層３４への伝熱を抑制できるので、ＨＣ吸着層３４は、浄化層３３より温度が上昇しにくい。したがって、ＨＣ吸着層３４からＨＣ成分が離脱する温度に達したときには、浄化層３３では、触媒貴金属が活性化されており、ＨＣ成分を効率的に浄化できる。
【００３６】
触媒層３１は、例えば、以下のようにして調製される。
【００３７】
まず、ＨＣ吸着材、水及びバインダ原料とを混合してＨＣ吸着層形成用スラリーを生成する。そして、このＨＣ吸着層形成用スラリーにハニカム状担体を浸漬させて、スラリーをコーティングする。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去した後、乾燥、焼成する。このようにして、ハニカム状担体のセル壁３２上に、ＨＣ吸着層３４を形成する。
【００３８】
次に、触媒貴金属、アルミナ等の酸化物担体粒子、水及びバインダ原料とを混合して浄化層形成用スラリーを生成する。そして、この浄化層形成用スラリーにＨＣ吸着層３４を形成させたハニカム状担体を浸漬させて、スラリーをコーティングする。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去した後、乾燥、焼成する。このようにして、ＨＣ吸着層３４上に、浄化層３３を形成する。
【００３９】
以上のようにして、図３に示すような触媒層３１を形成する。なお、この触媒層３１の各層の層厚等は、コーティングから焼成までの工程の繰り返し回数、あるいは、スラリーの粘度や濃度等により調整可能である。また、バインダ原料としては、例えば、硝酸ジルコニルやアルミナゾル等を用いることができ、焼成条件としては、４５０〜５５０℃の温度で、大気中にて１〜３時間程度保持するのが好ましい。
【００４０】
また、触媒層３１の各層の厚さは、各層の組成等によっても異なるが、各層の効果をそれぞれ充分に発揮できるようになっていることが好ましい。
【００４１】
また、触媒担体１１のセル形状は、上述したように、排気ガスの流通方向に垂直な方向のセル壁の断面形状が、少なくとも対向するセル壁間距離が２種以上存在する形状、又は隣り合うセル壁のなす角度が２種以上存在する形状であればよく、図２に示す形状に限定されない。セル形状の他の具体例としては、例えば、図４に示す形状が挙げられる。具体的には、図４（ａ）や図４（ｂ）に示す長方形状、及び図４（ｃ）に示す菱形形状等の扁平４角形状、図４（ｄ）及び図４（ｅ）に示す扁平６角形状等が挙げられる。また、セル壁間の距離の長いところが、触媒担体１１の中心軸から触媒ケース１２の上流側排気通路１４が連結された位置での排気通路中心がずれている方向に伸びた形状であることが好ましい。図４においては、紙面上下方向が、触媒担体１１の中心軸から触媒ケース１２の上流側排気通路１４が連結された位置での排気通路中心がずれている方向と平行であることが好ましい。なお、図４は、触媒担体１１の断面図である。また、後述の実施例では、図４（ｂ）に示す形状の触媒担体及び図４（ｅ）に示す形状の触媒担体を用いた。
【実施例】
【００４２】
以下に、本発明の実施形態である排気ガス浄化用触媒の実施例について説明するが、本発明は実施例に何ら限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１）
本実施例のハニカム状の触媒担体としては、セル壁４．５ｍｉｌ、セル密度６００ｃｐｓｉ（１平方インチあたりのセル数が６００個）のコージェライト製の担体で、担体容量１．７５Ｌの略楕円柱形状（半長軸１２０ｍｍ、半短軸３０ｍｍ、長さ１５５ｍｍ）のものを用いた。また、セル形状は、図４（ｂ）に示す長方形状である。
【００４４】
まず、上記ハニカム状担体上に形成される触媒層の各層に用いる材料を用意した。
【００４５】
ＨＣ吸着層に用いるＨＣ吸着材としては、β−ゼオライト（市販品、ケイバン比４０）を用いた。
【００４６】
浄化層は、触媒貴金属として、Ｐｄを担持するＰｄ層とＲｈを担持するＲｈ層とが積層されており、Ｒｈ層がＨＣ吸着層側に存在し、Ｐｄ層が表面側に存在する。
【００４７】
Ｐｄ層に用いる材料としては、酸化セリウム、Ｐｄ担持Ｌａ含有アルミナ（Ｌａ２Ｏ３含有量：４質量％）、Ｐｄ担持ＣｅＺｒＬａＹアルミナ複合酸化物（ＣｅＯ２：ＺｒＯ２：Ｌａ２Ｏ３：Ｙ２Ｏ３：Ａｌ２Ｏ３＝１０：７：２：１：８０（質量比））を用いた。
【００４８】
Ｒｈ層に用いる材料としては、Ｒｈ担持ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物（ＺｒＯ２：ＣｅＯ２：Ｎｄ２Ｏ３＝８０：１０：１０（質量比））、Ｒｈ担持ＺｒＬａアルミナ複合酸化物（ＺｒＯ２：Ｌａ２Ｏ３：Ａｌ２Ｏ３＝３８：２：６０（質量比））、Ｌａ含有アルミナ（Ｌａ２Ｏ３含有量：５．０質量％）を用いた。
【００４９】
次に、触媒層の各層を順次ハニカム状担体上に形成させた。
【００５０】
β−ゼオライト、水及びバインダ原料であるアルミナゾルとともに混合してＨＣ吸着層形成用スラリーを生成した。このＨＣ吸着層形成用スラリーにハニカム状担体を浸漬させて、ハニカム状担体にスラリーをコーティングした。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去し、乾燥させた後、５００℃で２時間の焼成を行った。この工程を複数回繰り返すことによって、セル壁上にＨＣ吸着層が形成されたハニカム状担体Ａを作った。なお、このＨＣ吸着層の、ハニカム状担体１リットル当たりのゼオライトの担持量は、１６０ｇ／Ｌであった。
【００５１】
次に、Ｒｈ担持ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物、Ｒｈ担持ＺｒＬａアルミナ複合酸化物、Ｌａ含有アルミナ、水及びバインダ原料である硝酸ジルコニルを混合してＲｈ層形成用スラリーを生成した。このＲｈ層形成用スラリーに前記ハニカム状担体Ａを浸漬させて、ハニカム状担体Ａにスラリーをコーティングした。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去し、乾燥させた後、５００℃で２時間の焼成を行った。この工程を複数回繰り返すことによって、ＨＣ吸着層上にＲｈ層が形成されたハニカム状担体Ｂを作った。そして、酸化セリウム、Ｐｄ担持Ｌａ含有アルミナ、Ｐｄ担持ＣｅＺｒＬａＹアルミナ複合酸化物、水及びバインダ原料である硝酸ジルコニルを混合してＰｄ層形成用スラリーを生成した。このＰｄ層形成用スラリーに前記ハニカム状担体Ｂを浸漬させて、ハニカム状担体Ｂにスラリーをコーティングした。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去し、乾燥させた後、５００℃で２時間の焼成を行った。この工程を複数回繰り返すことによって、Ｒｈ層上にＰｄ層が形成された。そうすることによって、ＨＣ吸着層上にＲｈ層とＰｄ層とからなる浄化層を形成した。
【００５２】
また、ハニカム状担体１リットル当たりのＲｈ担持ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物、Ｒｈ担持ＺｒＬａアルミナ複合酸化物、Ｌａ含有アルミナ、酸化セリウム、Ｐｄ担持Ｌａ含有アルミナ、Ｐｄ担持ＣｅＺｒＬａＹアルミナ複合酸化物の各担持量は、それぞれ６６ｇ／Ｌ、４２ｇ／Ｌ、１３ｇ／Ｌ、７．７ｇ／Ｌ、４５ｇ／Ｌ、２２．６ｇ／Ｌとなるようにした。なお、Ｒｈ担持ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物のＲｈ、Ｒｈ担持ＺｒＬａアルミナ複合酸化物のＲｈ、Ｐｄ担持Ｌａ含有アルミナのＰｄ、Ｐｄ担持ＣｅＺｒＬａＹアルミナ複合酸化物のＰｄの各担持量は、それぞれ０．１５ｇ／Ｌ、０．０５ｇ／Ｌ、０．７ｇ／Ｌ、０．３ｇ／Ｌであった。
【００５３】
以上のようにして、図３に示すような触媒層を触媒担体上に形成させた。
【００５４】
そして、得られた浄化触媒（触媒層を形成させた触媒担体）を用い、以下の条件で、低温ＨＣ浄化率を測定した。
【００５５】
［低温ＨＣ浄化率］
まず、得られた浄化触媒を触媒ケース内に収納することによって、触媒コンバータを作製した。その際、上流側排気通路（上流側パイプ）を連結させる位置を変えて、オフセット率の異なる触媒コンバータを複数作製した。なお、上流側パイプ及び下流側パイプの内径は、３８ｍｍであり、上流側パイプが触媒ケースに連結されている位置と触媒担体の上流側端面との距離（コーン部の長さ）は、１００ｍｍとした。
【００５６】
そして、触媒コンバータをエンジン排気量２．３Ｌのエンジンと上流側パイプを介して接続し、２０００ｒｐｍ／ＡＴＤＣ１０での冷間始動の条件で、低温ＨＣ浄化率の測定を開始した。その際、排気ガスを空間速度が２．９×１０７／ｈとなるように流通させるとともに、浄化触媒の上流側端面付近の温度で、２０℃／ｓで昇温させて、低温ＨＣ浄化率を測定した。得られた低温ＨＣ浄化率を、図５に示す。なお、図５は、低温ＨＣ浄化率に対するオフセット率の影響を示すグラフである。縦軸は、低温ＨＣ浄化率（％）を示し、横軸は、オフセット率（ｒ／Ｒ）（％）を示す。また、実施例１の結果は、曲線５１に示す。
【００５７】
（実施例２及び比較例）
実施例２は、触媒担体として、セル形状が図４（ｂ）に示す長方形状であるものを用いる代わりに、図４（ｅ）に示す扁平６角形状であるものを用いた以外、実施例１と同様であり、その結果は、図５の曲線５２に示す。
【００５８】
比較例は、触媒担体として、セル形状が図４（ｂ）に示す長方形状であるものを用いる代わりに、正方形状であるものを用いた以外、実施例１と同様であり、その結果は、図５の曲線５３に示す。
【００５９】
図５からわかるように、セル形状が従来の正方形状である比較例の場合、オフセット率を変化させることによって、触媒層の組成を変えることなく、低温ＨＣ浄化率（％）で示される浄化性能が変化することがわかる。しかしながら、浄化性能があまり向上しなかった。また、オフセット率２０％のものが、浄化性能が最も良好であり、オフセットしていないもの（オフセット率０％のもの）も、オフセット率を大きくしたものより浄化性能が良好であった。
【００６０】
これに対して、セル形状が、長方形状や扁平６角形状である実施例の場合、オフセット率を２０％以上７５％以下にすることによって、比較例のオフセット率２０％のものより浄化性能が高まった。また、オフセット率を４０％以上７０％以下にすれば、低温ＨＣ浄化率が約１４％以上になり、浄化性能がより高まることがわかる。また、オフセット率を４５％以上６０％以下にすれば、低温ＨＣ浄化率が約１４．５％以上になり、浄化性能がさらに高まることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施形態に係る排気ガス浄化用触媒装置（触媒コンバータ）１０を模式的に示す断面図である。
【図２】本実施形態に係る排気ガス浄化用触媒装置（触媒コンバータ）１０の触媒担体１１内に流通する排気ガスの流れを説明するための図面である。
【図３】セル壁３２上に形成されている触媒層３１を模式的に示す断面図である。
【図４】触媒担体１１の断面図である。
【図５】低温ＨＣ浄化率に対するオフセット率の影響を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６２】
１０  触媒コンバータ
１１  触媒担体
１２  触媒ケース
１３  弾性保持部材
１４  上流側排気通路
１５  下流側排気通路
３１  触媒層
３２  セル壁
３３  浄化層
３４  ＨＣ吸着層
【図１】
2009293538.tif 000003
【図２】
2009293538.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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