JP2017104825A

JP2017104825A - 触媒コンバーター

Info

Publication number: JP2017104825A
Application number: JP2015242095A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　宏昌; Hiromasa Suzuki; 宏昌鈴木; 聖次仲東; Seiji Nakahigashi; 伊藤　健一; Kenichi Ito; 健一伊藤; 満克岡田; Mitsuyoshi Okada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-06-15

Abstract

【課題】触媒層による排ガス浄化性能に優れ、かつ触媒層の耐久性の高い触媒コンバーターを提供する。
【解決手段】排ガスが流通するセル構造の基材１と、基材１のセル壁面に形成されている触媒層３とからなる触媒コンバーター１０であって、触媒層３は、排ガスの流れ方向の上流側に第１の触媒層４を有し、排ガスの流れ方向の下流側に第２の触媒層５を有しており、第１の触媒層４は、厚み方向に均一な濃度で貴金属触媒を有しており、第２の触媒層５は、表層から基材側に向かって貴金属触媒の濃度が低下する濃度分布を有しており、第１の触媒層４は、基材１の上流側の端部を起点として基材１の全長の10〜90%の範囲に形成されており、第２の触媒層５のうち、第２の触媒層５の表層から全厚みの20%の範囲を表層部とし、第２の触媒層５の基材側の端面から全厚みの20%の範囲を深部とし、表層部における貴金属触媒の濃度をＡ（質量％）、深部における貴金属触媒の濃度をＢ（質量％）とした際に、Ａ／Ｂが１より大きい。
【選択図】図３

Description

本発明は、排ガスの排気系統を構成する配管内に収容固定される触媒コンバーターに関するものである。

各種産業界においては、環境影響負荷低減に向けた様々な取り組みが世界規模でおこなわれており、中でも、自動車産業においては、燃費性能に優れたガソリンエンジン車は勿論のこと、ハイブリッド車や電気自動車等のいわゆるエコカーの普及とそのさらなる性能向上に向けた開発が日々進められている。

このようなエコカーの開発に加えて、エンジンから排出される排ガスを浄化する排ガス浄化触媒に関する研究も盛んに行われている。この排ガス浄化触媒には、酸化触媒や三元触媒、NOx吸蔵還元触媒などが含まれており、この排ガス浄化触媒において触媒活性を発現するのは、白金（Pt）やパラジウム（Pd）、ロジウム（Rh）などの貴金属触媒であり、貴金属触媒はアルミナ（Al₂O₃）などの多孔質酸化物からなる担体に担持された状態で一般に用いられている。

車両エンジンとマフラーを繋ぐ排ガスの排気系統には、排ガスを浄化するための触媒コンバーターが一般に配設されている。エンジンはCOやNOx、NMHC(非メタン炭化水素)、未燃焼のHCやVOCなど、環境に有害な物質を排出することがあり、こうした有害物質を許容可能な物質に変換するべく、RhやPd、Ptのような貴金属触媒が担体に担持された触媒層が基材のセル壁面に配設されてなる触媒コンバーターに排ガスを通すことにより、たとえばCOはCO₂に転化され、NOxはN₂とO₂に転化され、VOCは燃焼してCO₂とH₂Oが生成されることになる。

近年、貴金属使用量の低減が進む一方で、各国の規制においては高負荷モードの採用や背圧低減のための触媒体積の低減が進んでおり、排ガス浄化触媒は高SV環境下（SV：Space Velocity（空間速度）で、高SVは30k〜60khr^-1）にてより少ない貴金属触媒で高浄化率を有することが求められている。

なお、貴金属触媒が触媒層の表層に担持されることによって高SV環境下での浄化性能が高まる一方で、触媒層における貴金属触媒の担持密度が高まることで劣化が促進され、耐久性が低下するといった課題がある。

ところで、最適な三元触媒の製作に関し、多様な触媒貴金属や担体が各成分によって性能が異なることに鑑み、各成分の性質を効果的に発揮できるように基材の上流側と下流側とで別個の成分を配置したゾーンコート触媒が鋭意研究されている。

このゾーンコート触媒に関し、特許文献１には、内燃機関の排気ガス通路に配設され、排気ガスの流れ方向に沿って上流側触媒と下流側触媒とを具備し、上流側触媒は予め貴金属を担持させた担体粒子を基材層上にコーティングして形成した立体構造コート層が形成されているとともに、下流側触媒は担体粒子を基材層上にコーティングして形成したコート層に貴金属を表層部に担持させた平面構造コート層が形成されている、排気ガス浄化装置が開示されている。

特開２００６−２３１２５０号公報

特許文献１に記載される排ガス浄化用触媒によれば、高価な貴金属の使用量を増加させることなく、排気ガス流れ方向下流部での触媒浄化能を向上させ、特に触媒床温が低い場合でも良好な浄化能を発揮しうる排気ガス浄化装置を提供できるとしている。しかしながら、上流側触媒や下流側触媒のそれぞれの長さ等が不明なため、性能を十分に発揮し得るゾーンコート触媒を備えた触媒コンバーターを具体的に提供することができない。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、触媒層による排ガス浄化性能に優れ、かつ触媒層の耐久性の高い触媒コンバーターを提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明による触媒コンバーターは、排ガスが流通するセル構造の基材と、基材のセル壁面に形成されている触媒層とからなる触媒コンバーターであって、前記触媒層は、排ガスの流れ方向の上流側に第１の触媒層を有し、排ガスの流れ方向の下流側に第２の触媒層を有しており、前記第１の触媒層は、厚み方向に均一な濃度で貴金属触媒を有しており、前記第２の触媒層は、表層から基材側に向かって貴金属触媒の濃度が低下する濃度分布を有しており、前記第１の触媒層は、前記基材の前記上流側の端部を起点として該基材の全長の10〜90%の範囲に形成されており、前記第２の触媒層のうち、該第２の触媒層の表層から全厚みの20%の範囲を表層部とし、該第２の触媒層の基材側の端面から全厚みの20%の範囲を深部とし、表層部における貴金属触媒の濃度をＡ（質量％）、深部における貴金属触媒の濃度をＢ（質量％）とした際に、Ａ／Ｂが１より大きいものである。

本発明の触媒コンバーターは、排ガスの流れ方向の上流側に第１の触媒層、排ガスの流れ方向の下流側に第２の触媒層を有したゾーンコート触媒を具備するものにおいて、第１の触媒層は厚み方向に均一な濃度で貴金属触媒を有し、第２の触媒層は表層から基材側に向かって貴金属触媒の濃度が低下する濃度分布を有している。これらの構成は特許文献１に開示の触媒層と同様の構成であるが、本発明の触媒コンバーターでは、第１の触媒層が基材の上流側の端部を起点として基材の全長の10〜90%の範囲に形成されていること、および、第２の触媒層のうち第２の触媒層の表層から全厚みの20%の範囲を表層部とし、第２の触媒層の基材側の端面から全厚みの20%の範囲を深部とし、表層部の貴金属触媒の濃度をＡ（質量％）、深部の貴金属触媒の濃度をＢ（質量％）とした際に、Ａ／Ｂが１より大きいこと、を特徴とするものである。

すなわち、第１の触媒層の長さ割合が限定され（自動的に第２の触媒層の長さ割合が限定される）、かつ貴金属触媒の濃度に分布のある第２の触媒層における表層部と深部の濃度比を規定したことに特徴を有している。

本発明者等の検証によれば、第１の触媒層が基材の上流側の端部を起点として基材の全長の10〜90%の範囲に形成されていることにより、OSC性能(酸素吸放出性能（OSC: Oxygen Storage Capacity）)と高SV環境下におけるNOx浄化性能の双方に優れた触媒コンバーターとなることが実証されている。

さらに本発明者等による検証によれば、表層部の貴金属触媒の濃度をＡ（質量％）、深部の貴金属触媒の濃度をＢ（質量％）とした際に、Ａ／Ｂが１より大きいことにより、高Gaガス雰囲気下におけるNOx浄化性能に優れた触媒コンバーターとなることが実証されている。

ここで、セル構造の基材は、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムおよび二酸化珪素の複合酸化物からなるコージェライトや炭化ケイ素等のセラミックス素材からなるもののほか、メタル素材等のセラミックス以外の素材のものを使用してもよい。また、その構成は、四角形や六角形、八角形等の多数の格子輪郭のセルを具備するいわゆるハニカム構造体が適用できる。

また、基材のセル壁面に形成される第１、第２の触媒層は、担体としてセリア（CeO₂）、ジルコニア（ZrO₂）およびアルミナ（Al₂O₃）のいずれか一種からなる酸化物や、二種以上からなる複合酸化物（いわゆるCZ材であるCeO₂-ZrO₂化合物、拡散障壁としてAl₂O₃が導入されたAl₂O₃-CeO₂-ZrO₂三元系複合酸化物（ACZ材）など）を挙げることができる。

本発明の触媒コンバーターは、好適には耐熱衝撃性に優れたコージェライトハニカム担体を有するものであるが、それ以外にも電気加熱式の触媒コンバーター（EHC:Electrically Heated Converter）であってもよい。

以上の説明から理解できるように、本発明の触媒コンバーターによれば、上流側の第１の触媒層を基材の全長の10〜90%の範囲に形成し、表層部における貴金属触媒の濃度Ａ（質量％）と深部における貴金属触媒の濃度Ｂ（質量％）の比Ａ／Ｂが１より大きいことにより、触媒層による排ガス浄化性能に優れ、かつ触媒層の耐久性の高い触媒コンバーターとなる。

本発明の触媒コンバーターの模式図である。セルの一部を拡大した図である。触媒層の実施の形態を説明した縦断面図である。高SV環境下におけるNOx浄化率を検証する実験、および、OSC能を検証する実験で用いた触媒層のモデル図であって、（ａ）は比較例１のモデル図、（ｂ）は実施例１のモデル図、（ｃ）は比較例２のモデル図、（ｄ）は比較例３のモデル図、（ｅ）は実施例２のモデル図である。高SV環境下におけるNOx浄化率を検証する実験結果を示した図である。第１の触媒層の長さの最適範囲を検証する実験結果を示した図である。第２の触媒層における表層部濃度／深部濃度の最適範囲を検証する実験結果を示した図である。

以下、図面を参照して本発明の触媒コンバーターの実施の形態を説明する。

（排ガスの排気系統）
まず、本発明の触媒コンバーターが介在する排ガスの排気系統を概説する。本発明の触媒コンバーターが適用される排ガスの排気系統は、エンジン、触媒コンバーター、三元触媒コンバーター、サブマフラーおよびメインマフラーが配されて相互に系統管で繋がれ、エンジンで生成された排ガスが系統管を介して各部を流通し、排気されるようになっている。次に、以下、触媒コンバーターの実施の形態を説明する。

（触媒コンバーターの実施の形態）
図１は本発明の触媒コンバーターの模式図であり、図２はセルの一部を拡大した図である。また、図３は触媒層の実施の形態を説明した縦断面図である。

図１で示す触媒コンバーター１０は、多数のセルを有する筒状の基材１と、セルを構成するセル壁２の表面に形成された触媒層３とから大略構成されている。

ここで、基材１の素材としては、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムおよび二酸化珪素の複合酸化物からなるコージェライトや炭化ケイ素等のセラミックス素材、メタル素材等のセラミックス素材以外の素材を挙げることができる。

基材１は、四角形や六角形、八角形等の多数の格子輪郭のセルを具備するハニカム構造体からなり、基材１において排ガスの流れ方向上流側（Fr側）の端部のセル内に流入した排ガスは、基材１の内部を流通し、この流通過程で浄化され、基材１において排ガスの流れ方向下流側（Rr側）の端部から浄化された排ガスが流出するようになっている（Ｘ方向）。

次に、図２，３を参照して、触媒層の実施の形態を説明する。

図２，３で示す触媒層３は、基材１の表面のうち、排ガスの流れ方向上流側（Fr側）に形成される第１の触媒層４と、排ガスの流れ方向下流側（Rr側）に形成される第２の触媒層５とから構成されたゾーンコート触媒である。

第１の触媒層４は排ガスの流れ方向上流側の端部を起点として、基材１の全長の10〜90%の長さを有しており、第２の触媒層５の長さは残りの長さとなる。

ここで、第１の触媒層４、第２の触媒層５ともに、アルミナ化合物担体(アルミナ（Al₂O₃）やアルミナと酸化ランタン（La₂O₃）からなる化合物)、セリア−ジルコニア系複合酸化物(セリア(CeO₂)、ジルコニア(ZrO₂)、酸化ランタン（La₂O₃）、および酸化ネオジム（Nd₂O₃）からなる化合物)などに、貴金属触媒としてパラジウム（Pd）やロジウム（Rh）、白金（Pt）のいずれか一種もしくは複数種が担持されて構成されている。

第１の触媒層４では、貴金属触媒が厚み方向に均一な濃度で分布している。

一方、第２の触媒層５では、表層から基材１側に向かって貴金属触媒の濃度が低下する濃度分布を有している。

そして、第２の触媒層５における貴金属触媒の濃度分布に関しては、後述する実験結果に基づき、第２の触媒層５の表層から全厚みの20%の範囲を表層部とし、第２の触媒層の基材１側の端面から全厚みの20%の範囲を深部とし、表層部における貴金属触媒の濃度をＡ（質量％）、深部における貴金属触媒の濃度をＢ（質量％）とした際に、Ａ／Ｂが１より大きくなるように設定されている。

図示する触媒コンバーター１０によれば、上流側の第１の触媒層４を基材１の全長の10〜90%の範囲に形成し、表層部における貴金属触媒の濃度Ａ（質量％）と深部における貴金属触媒の濃度Ｂ（質量％）の比Ａ／Ｂが１より大きいことにより、触媒層３による排ガス浄化性能に優れ、かつ触媒層３の耐久性の高い触媒コンバーター１０となる。

（本発明の触媒コンバーターの性能等を検証する実験とその結果）
本発明者等は、高SV環境下におけるNOx浄化率を検証する実験、第１の触媒層の長さの最適範囲を検証する実験、さらには、第２の触媒層における表層部濃度／深部濃度の最適範囲を検証する実験をおこなった。以下、比較例1〜6、実施例1〜5を以下の方法で製作した。なお、図４は高SV環境下におけるNOx浄化率を検証する実験、および、OSC能を検証する実験で用いた触媒層のモデル図であって、（ａ）は比較例１のモデル図、（ｂ）は実施例１のモデル図、（ｃ）は比較例２のモデル図、（ｄ）は比較例３のモデル図、（ｅ）は実施例２のモデル図である。また、図５は高SV環境下におけるNOx浄化率を検証する実験結果を示した図であり、図６は第１の触媒層の長さの最適範囲を検証する実験結果を示した図であり、図７は第２の触媒層における表層部濃度／深部濃度の最適範囲を検証する実験結果を示した図である。

＜比較例1＞
図４（ａ）で示すように、比較例1は、上流側の触媒層、下流側の触媒層ともにPd、Rhを触媒として有する層で、Pd(1.0)/CZ(135)＋CZ(30)＋Rh(0.15)/Al₂O₃(100)＋Ba(15) （ CZ材：CeO₂-ZrO₂複合酸化物）であり、いずれも触媒が均一濃度で含有されている。ここで、括弧内の数値の単位はg/Lである。触媒層の製作方法は、まず、硝酸Pdを用いて、Pd をCZに担時したPd/ CZ(材料1）を調製した。また、硝酸Rhを用いて、RhをAl₂O₃に担時したRh/ Al₂O₃ (材料2）を調製した。なお、いずれも担持方法には含浸法を用いた。次に、攪拌しながら蒸留水に材料1、材料2、硫酸Ba、Al₂O₃系バインダーを投入して懸濁させ、スラリー1を調製した。さらに、調製したスラリー1を基材へ流し込み、ブロアで不要分を吹き払うことで、基材壁面にスラリー1をコーティングした。その際にコーティング材料は、基材容量に対して、材料1が136g/L、材料2が100.15g/L、Baが15g/Lとなり、Pdが1.0g/L、Rhが0.15g/Lとなるように各層を調製した。最後に、120℃に保たれた乾燥機で2時間水分を飛ばした後、電気炉で500℃で2時間の焼成を加えた。

＜実施例1＞
図４（ｂ）で示すように、実施例1は、上流側の触媒層がPd、Rhを触媒として有する層で、Pd(1.0)/CZ(135)＋Rh(0.15)/ Al₂O₃(100)＋Ba(15)であり、下流側の触媒層がPd、Rhを触媒として有する層で、CZ(135)＋Al₂O₃(100)＋Ba(15)＋Pd(1.0)＋Rh(0.15)であり、上流側触媒、下流側触媒ともに基材の50%の長さを有している。さらに、上流側の触媒層は触媒が均一濃度で含有されているのに対し、下流側の触媒層は表層の濃度が大きな濃度分布を有している。具体的には、下流側触媒層の表層から全厚みの20%の範囲を表層部とし、下流側触媒層の基材側の端面から全厚みの20%の範囲を深部とし、表層部における貴金属触媒の濃度をＡ（質量％）、深部における貴金属触媒の濃度をＢ（質量％）とした際に、Ａ／Ｂを10とした。触媒層の製作方法は、最初に、上流側触媒層のコート材として比較例1において調整したスラリー1を調製し、下流側触媒層のコート材として貴金属触媒を使用せずに撹拌しながら蒸留水にCZ材、Al₂O₃、硫酸Ba、Al₂O₃系バインダーを投入して懸濁させ、スラリー2を調製した。さらに、調製したスラリー1を基材Fr側から流し込み、基材長の50%までのコート幅になるように基材壁面に材料をコーティングした。その際にコーティング材料は、基材容量に対して、材料1が136g/L、材料2が100.15g/L、 Baが15g/Lとなり、Pdが1.0g/L、 Rhが0.15g/Lとなる層を調製した。最後に、120℃に保たれた乾燥機で2時間水分を飛ばした後、電気炉で500℃で2時間の焼成を加えた。次に調製したスラリー2を基材Rr側から流し込み、基材長の50%までのコート幅になるよう基材壁面に材料をコーティングした。その際にコーティング材料は、基材容量に対して、CZ材が135g/L、Al₂O₃が100g/L、 Baが15g/Lとなる層を調製した。さらに、120℃に保たれた乾燥機で2時間水分を飛ばした後、電気炉で500℃で2時間の焼成を加えた。そして、蒸留水に担持させたいPd、Rhの薬液(塩)を分散させた液にRr側基材長の50%部分のみ浸漬し、Pd、Rhをコート表層に担持した。担持量はPdが1.0g/L、 Rhが0.15g/Lとなるようにした。その後、120℃に保たれた乾燥機におき、電気炉で500℃で2時間の焼成を加えた。

＜比較例2＞
図４（ｃ）で示すように、比較例2は、上流側の触媒層がPd、Rhを触媒として有する層で、CZ(135)＋Al₂O₃(100)＋Ba(15)＋Pd(1.0)＋Rh(0.15)であり、下流側の触媒層がPd、Rhを触媒として有する層で、Pd(1.0)/CZ(135)＋Rh(0.15)/ Al₂O₃(100)＋Ba(15)であり、上流側触媒、下流側触媒ともに基材の50%の長さを有している。さらに、下流側の触媒層は触媒が均一濃度で含有されているのに対し、上流側の触媒層は表層の濃度が大きな濃度分布を有している。実施例1のFr側、Rr側を反転して使用することで比較例2を得た。

＜比較例3＞
図４（ｄ）で示すように、比較例3は、上流側の触媒層、下流側の触媒層ともにPd、Rhを触媒として有する層で、CZ(135)＋Al₂O₃(100)＋Ba(15)＋Pd(1.0)＋Rh(0.15)であり、いずれも表層の濃度が大きな濃度分布を有している。触媒層の製作方法は、まず、実施例1で調整したスラリー2を再度調整した。さらに、調製したスラリー2を基材へ流し込み、ブロアで不要分を吹き払うことで、基材壁面に材料をコーティングした。その際にコーティング材料は、基材容量に対して、CZ材が135g/L、Al₂O₃が100g/L、 Baが15g/Lとなる層を調製した。さらに、120℃に保たれた乾燥機で2時間水分を飛ばした後、電気炉で500℃で2時間の焼成を加えた。そして、蒸留水に担持させたいPd、Rhの薬液(塩)を分散させた液にコーティング後の基材を浸漬し、Pd、Rhをコート表層に担持した。担持量はPdが1.0g/L、 Rhが0.15g/Lとなるようにした。その後、120℃に保たれた乾燥機におき、電気炉で500℃で2時間の焼成を加えた。

＜実施例2＞
図４（ｅ）で示すように、実施例2は、上流側の触媒層がPd、Rhを触媒として有する層で、Pd(1.0)/CZ(135)＋Rh(0.15)/ Al₂O₃(100)＋Ba(15)であり、下流側の触媒層がPd、Rhを触媒として有する層で、CZ(135)＋Al₂O₃(100)＋Ba(15)＋Pd(1.0)＋Rh(0.15)であり、上流側触媒が基材の25%の長さを有し、下流側触媒が基材の75%の長さを有している。さらに、上流側の触媒層は触媒が均一濃度で含有されているのに対し、下流側の触媒層は表層の濃度が大きな濃度分布を有している。触媒層の製作方法は、最初に、上流側触媒層のコート材として比較例1において調整したスラリー1を調製し、下流側触媒層のコート材として比較例2において調製したスラリー2を調製した。さらに、調製したスラリー1を基材Fr側から流し込み、基材長の25%までのコート幅になるように基材壁面に材料をコーティングした。その際にコーティング材料は、基材容量に対して、材料1が136g/L、材料2が100.15g/L、 Baが15g/Lとなり、Pdが1.0g/L、 Rhが0.15g/Lとなる層を調製した。最後に、120℃に保たれた乾燥機で2時間水分を飛ばした後、電気炉で500℃で2時間の焼成を加えた。次に調製したスラリー2を基材Rr側から流し込み、基材長の75%までのコート幅になるよう基材壁面に材料をコーティングした。その際にコーティング材料は、基材容量に対して、CZ材が135g/L、Al₂O₃が100g/L、 Baが15g/Lとなる層を調製した。さらに、120℃に保たれた乾燥機で2時間水分を飛ばした後、電気炉で500℃で2時間の焼成を加えた。そして、蒸留水に担持させたいPd、Rhの薬液(塩)を分散させた液にRr側基材長の75%部分のみ浸漬し、Pd、Rhをコート表層に担持した。担持量はPdが1.0g/L、 Rhが0.15g/Lとなるようにした。その後、120℃に保たれた乾燥機におき、電気炉で500℃で2時間の焼成を加えた。

＜実施例3＞
図示を省略するが、実施例3は、実施例2と原則的に同じ構成の触媒層で同じ製法にて製作したものであるが、上流側触媒が基材の75%の長さを有し、下流側触媒が基材の25%の長さを有している点のみが実施例2と相違している。

＜実施例4、5＞
図示を省略するが、実施例4、5は実施例1と同様の製法にて製作されるものであるが、実施例4は下流側触媒層の濃度比Ａ／Ｂを5としており、実施例5は下流側触媒層の濃度比Ａ／Ｂを2としている。

＜比較例4〜6＞
図示を省略するが、比較例4〜6は実施例1と同様の製法にて製作されるものであるが、比較例4は下流側触媒層の濃度比Ａ／Ｂを1としており、比較例5は下流側触媒層の濃度比Ａ／Ｂを0.5としており、比較例6は下流側触媒層の濃度比Ａ／Ｂを0.2としている。

＜評価方法＞
V型8気筒4.3Lガソリンエンジンを使用し、SC床温を1000℃とし、条件として1分間にフィードバック、フューエルカット、リッチ、リーンを含むサイクルを50時間実施した。

＜評価結果その１＞
まず、比較例1〜3と実施例1の高SV環境下におけるNOx浄化率を比較した。この高SV環境下におけるNOx浄化率を測定する実験は、入りガス雰囲気をA/Fリッチを継続させた際の浄化率であり、ガス流速を高め、単位時間当たりの触媒のガス処理量を増加させる実験である。実験結果を図５に示す。

図５より、比較例1〜3に比して実施例1の高SV環境下におけるNOx浄化率は格段に高くなっていることが分かる。

＜評価結果その２＞
次に、比較例1、3と実施例1〜3を比較した。この実験は、高SV環境下におけるNOx浄化率に加えて、OSC能を比較することにより、第１の触媒層（上流側触媒層）の長さ（割合）の最適範囲を求めるものである。ここで、OSC能を測定する実験は、A/Fアクティブ（リッチ、リーンを短周期で繰り返す）の際の酸素吸放出能を測定するものであり、数値が大きい程エンジン出力ガスのA/F変動を吸収し、触媒内の雰囲気をストイキ近傍に保ち、高浄化能を維持できることが分かる。実験結果を図６に示す。

図６より、第１の触媒層の長さとOSC能は比例関係にあることが分かり、一方でNOx浄化能は第１の触媒層の長さが40%程度がピークであり、10%未満と90%を超える範囲で大幅に低くなることが分かる。この実験結果より、第１の触媒層の長さ範囲を基材の全長の10〜90%の範囲に規定した。

＜評価結果その３＞
最後に、比較例4〜6と実施例1、4、5を比較した。この実験は、高Ga下におけるNOx浄化率を比較することにより、第２の触媒層（下流側触媒層）における表層部濃度と深部濃度の比率の最適範囲を求めるものである。実験結果を図７に示す。なお、第２の触媒層の表層から全厚みの20%の範囲を表層部とし、第２の触媒層の基材側の端面から全厚みの20%の範囲を深部とする。

図７より、表層部濃度/深部濃度が１を超えた点で変曲点を迎え、変曲点以上の範囲では高Ga下におけるNOx浄化率が80％程度となることから、第２の触媒層において、表層部の貴金属触媒の濃度をＡ（質量％）、深部の貴金属触媒の濃度をＢ（質量％）とした際に、Ａ／Ｂが１より大きいことを触媒コンバーターの必須構成とした。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…基材、２…セル壁、３…触媒層、４…第１の触媒層、５…第２の触媒層、１０…触媒コンバーター、Ｆｒ…排ガスの流れ方向上流側、Ｒｒ…排ガスの流れ方向下流側

Claims

排ガスが流通するセル構造の基材と、基材のセル壁面に形成されている触媒層とからなる触媒コンバーターであって、
前記触媒層は、排ガスの流れ方向の上流側に第１の触媒層を有し、排ガスの流れ方向の下流側に第２の触媒層を有しており、
前記第１の触媒層は、厚み方向に均一な濃度で貴金属触媒を有しており、
前記第２の触媒層は、表層から基材側に向かって貴金属触媒の濃度が低下する濃度分布を有しており、
前記第１の触媒層は、前記基材の前記上流側の端部を起点として該基材の全長の10〜90%の範囲に形成されており、
前記第２の触媒層のうち、該第２の触媒層の表層から全厚みの20%の範囲を表層部とし、該第２の触媒層の基材側の端面から全厚みの20%の範囲を深部とし、表層部における貴金属触媒の濃度をＡ（質量％）、深部における貴金属触媒の濃度をＢ（質量％）とした際に、Ａ／Ｂが１より大きい、触媒コンバーター。