JPH105603A - 内燃機関用排ガス浄化触媒 - Google Patents

内燃機関用排ガス浄化触媒

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JPH105603A
JPH105603A JP8160271A JP16027196A JPH105603A JP H105603 A JPH105603 A JP H105603A JP 8160271 A JP8160271 A JP 8160271A JP 16027196 A JP16027196 A JP 16027196A JP H105603 A JPH105603 A JP H105603A
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敏哉 国崎
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正治 仲森
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 過酷な熱条件および振動条件下において優れ
た浄化性能を発揮する排ガス浄化触媒の提供。 【解決手段】 金属製担体３と触媒物質を触媒担持層Ｌ
３とを備える排ガス浄化触媒３Ａにおいて、担体３の表
面に金属との密着性能に優れる耐熱性無機酸化物を被覆
してアンダーコート層Ｌ１を形成し、該アンダーコート
層Ｌ１上のアルミナ層Ｌ２に白金およびロジウムを担持
させて触媒担持層Ｌ３を形成したので、触媒担持層Ｌ３
がアンダーコート層Ｌ１を介して担体３に良好な密着状
態で接着され、担体３が熱膨張したり振動を受けたりし
たときにおいても、白金やロジウムの剥離脱落量が最小
限に抑えられる。これにより、浄化性能の低下が最小限
に抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用排ガス
浄化触媒に関するものであり、特に耐熱性および耐振性
に優れており、熱条件および振動条件が過酷な場合にも
優れた浄化性能を発揮する排ガス浄化触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】二輪車や四輪車等では、内燃機関からの
排ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）等の
含有量を低減させるために、排ガスの流路中に排ガス浄
化用触媒を設置している。
【０００３】排ガス浄化用触媒としては、例えば、耐熱
製ステンレス鋼からなるメタルハニカム形状担体上に、
貴金属担持触媒物質をコーティング処理した三元触媒が
一般に知られている。また二輪車用のものとしては、排
気管の内面に触媒物質を直接塗布したもの（特開昭50−
8912号）や、繊維状耐熱性無機酸化物を編んだ布状担体
に触媒物質を担持させたもの（特開昭54−117816号）等
の考案がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、金属製担体
に触媒物質を直接塗布したものでは基材の熱膨脹や振動
により触媒物質が剥離脱落し、また担体が布状のもので
は振動およびこれに起因する摩耗により触媒物質が剥離
脱落するため、これにより浄化能力が低下してしまい、
いずれのものも、繰り返し加熱冷却され振動を受け続け
るといった過酷な条件の車両、特に二輪車用として用い
るには、耐久性に乏しく、十分な浄化性能が得られなく
なるという不具合がある。
【０００５】このような不具合を金属担体と触媒物質と
の間の密着強度を高めることにより解消するものとし
て、金属製担体の表面にアルミナのプラズマ溶射を行
い、溶射層上に触媒物質を担持させるもの（特開平3- 8
5318号）があるが、例えば中空形状の担体等を用いる場
合、担体内周面に均等かつ十分に溶射を行うことができ
ないことがあり、担体形状が制約されるという問題があ
る。
【０００６】またアルミニウムを含有したフェライト系
ステンレス鋼材を高温で熱処理し鋼材表面にアルミナの
ウィスカを形成させたものの表面に触媒物質を付着させ
るもの（特開平3-157143号）があるが、良好なウィスカ
形状を得るためには、材質が制約される。そして、いず
れの排ガス浄化触媒とも、車両用特に二輪車用の排ガス
浄化触媒としては高価であり、実用的でない。
【０００７】本発明は、該課題を解決するものであり、
金属基材の担体に触媒物質が高い剥離強度で担持されて
おり、二輪車や四輪車のように高温でかつ振動が加わる
といった過酷な条件下において優れた浄化性能を発揮す
る内燃機関用排ガス浄化触媒を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであり、金属製担体と触媒担持層とを備える
排ガス浄化触媒において、担体表面に耐熱性無機酸化物
の被覆層を形成し、該被覆層上に前記触媒担持層が形成
されていることを特徴とする。
【０００９】耐熱性無機酸化物は金属に対する密着性能
に優れており、金属製担体に触媒担持層を接着する接着
剤として機能し、触媒担持層が高い剥離強度で担体に付
着される。これにより、担体が熱膨張したり振動を受け
たりしたときに剥離脱落する触媒担持層の触媒物質の量
が最小限に抑えられる。
【００１０】また耐熱性無機酸化物の被覆層を形成する
と、担体の耐熱性が向上すると共に担体が強酸や塩化物
イオンから保護されるので、耐蝕、耐酸化性が向上し、
耐久性が向上する。
【００１１】なお金属製担体は、板状、チューブ状また
はハニカム形状等、種々の形状を採用し得るが、耐熱ス
テンレス製のパンチングチューブ形状の担体にすれば、
耐熱性が向上すると共にパンチングにより通孔が形成さ
れるため広い表面積が得られて排ガス浄化性能が向上
し、しかも排気管内における排気抵抗が小さくなるの
で、二輪車や四輪車として好適である。
【００１２】また耐熱製無機酸化物のうち、アルミナ、
シリカ、ケイ酸アルミおよびアルカリ金属ケイ酸塩は、
金属表面に対する密着強度が高いので、これらのうちの
１種以上のものからなるものを用いると、高い接着強度
が得られ、担体と触媒担持層との接着剤として好適に機
能する。
【００１３】さらに触媒担持層は、白金（Ｐｔ）、パラ
ジウム（Ｐｄ）およびロジウム（Ｒｈ）のうちの１種類
以上の貴金属と、活性アルミナを主成分とする金属酸化
物とで構成するのが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を説明
するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもの
ではないことは言うまでもない。
【００１５】図１から図４を参照して、１は二輪車に搭
載されるエンジン、特に２サイクルエンジンの排気口に
連なる排気管であり、該排気管１内に、矢印Ａの方向に
流れる排ガスの流れ方向上流側と下流側とに設置される
一組の支持脚２１，２２からなる支持部材２により略円
筒形状の排ガス浄化触媒３を取り付けた。各支持脚２
１，２２は、それぞれ基端部２１ａ，２２ａにおいて排
気管１に溶接等により固定されており、先端部に円筒形
状２１ｂ，２２ｂの保持部を備える。
【００１６】各保持部２１ｂ，２２ｂ内には、円筒形状
の緩衝体４が装着されており、該緩衝体４を介して保持
部２２ｂ内に排ガス浄化触媒３を保持することにより、
排ガス浄化触媒３へ伝達される振動を減衰させている。
該緩衝体４は、ステンレス製のワイヤを網目状に編んで
ネット状にしたものであり、一層あるいは幾層かに編み
込んだものを、一重あるいは幾重かに折り畳んで用いら
れている。尚、各支持脚２１，２２の円筒形状の保持部
２１ｂ，２２ｂは、略円筒形状の排ガス浄化触媒３を保
持できるように、軸心が一致するように配置されてい
る。また略円筒形状の排ガス浄化触媒３は、その外周に
装着されるカラー部５において保持部２１ｂ，２２ｂ内
の緩衝体４に接触しており、保持部２１ｂ，２２ｂに形
成される図示しない係合爪をカラー部５の端面に係合さ
せて排ガス浄化触媒３の長手方向へのズレを防止するよ
うにした。
【００１７】実施例１ ところで、排ガス浄化触媒３は、図５に示すように、い
わゆるパンチングメタルと称される多数の打ち抜き通孔
Ｈが形成されたステンレス（本実施の形態ではＳＵＳ４
３０を用いた）製の板材Ｐを円筒形状に加工したものを
担体として用いたものである。該担体は、板厚が１ｍｍ
で、直径２ｍｍの通孔Ｈが３．５ｍｍピッチで形成され
たステンレス製の板材Ｐを、内径が２５ｍｍ、長さが２
６０ｍｍとなるように円筒形状に加工したものである。
【００１８】このような担体をシリカ系接着剤のスラリ
中に浸漬した後引き上げて余剰スラリをエアブローで除
去し、１５０℃の熱風で乾燥して、基材の外表面にシリ
カの被覆層であるアンダーコート層Ｌ１を形成し（図６
参照）、続いて活性アルミナスラリ（固形分濃度３５
％）を用いて、アンダーコート層Ｌ１を形成した処理と
同様の処理により、アンダーコート層Ｌ１上にアルミナ
層Ｌ２を被覆し、その後４５０℃にて１時間焼成した。
【００１９】次いで、アルミナ層Ｌ２が形成された担体
を白金およびロジウムを含有する硝酸溶液に浸漬した後
引き上げて１００℃にて１０分間熱風乾燥し、その後４
５０℃にて１時間焼成して、アルミナ層Ｌ２に触媒物質
Ｄである白金およびロジウムを担持させ、白金およびロ
ジウムが担持されたアルミナ層つまり触媒担持層Ｌ３を
形成した。アンダーコート層Ｌ１上に形成されたアルミ
ナ層Ｌ２の内部には空隙が形成されており、白金および
ロジウムは、アルミナ層Ｌ２内外のアルミナＥ表面に担
持される。
【００２０】このように処理を担体に施して排ガス浄化
触媒（以下、単に触媒とする）３Ａを得た。この触媒３
Ａには、担体表面の単位面積（１ｍ2）当たり、シリカ
が４２ｇ、アルミナが５６ｇ、白金が２．０ｇそしてロ
ジウムが０．４ｇ担持されていた。
【００２１】実施例２ また、実施例１で用いた活性アルミナスラリの替わりに
該活性アルミナスラリに酸化セリウムを添加したものを
用いて同様の処理によりアルミナ層Ｌ２を形成し、同様
に白金およびロジウムを担持させて、触媒３Ｂを得た。
この触媒３Ｂには、単位面積（１ｍ2 ）当たり、シリカ
が４２ｇ、アルミナが４８ｇ、酸化セリウムが１０ｇ、
白金が２．１ｇそしてロジウムが０．４ｇ担持されてい
た。
【００２２】上記の実施例１，２では、アンダーコート
層およびアルミナコート層の形成と、白金およびロジウ
ムの担持とを、いずれも浸漬処理という簡単な処理で行
っているので作業が容易である。
【００２３】なお、担体表面に担持される白金、パラジ
ウムおよびロジウムたる貴金属の総担持量は、単位面積
（１ｍ2）当たり、２ｇ以上であるのが好ましく、上記
２つの実施例のように、白金とロジウムを担持させる場
合の重量比率は、白金を２０とすると、これに対してロ
ジウムが１〜４であるのが好ましい。
【００２４】比較例 また、実施例１のアンダーコート層Ｌ１を形成する処理
を省略して触媒３Ｃを得た。この触媒３Ｃには、単位面
積（１ｍ2）当たり、アルミナが５７ｇ、白金が２．２
ｇおよびロジウムが０．４ｇ担持されていた。
【００２５】実施例３ これらの触媒３Ａ，３Ｂ，３Ｃについて、それぞれ重量
測定し、次いで８００℃に保持された電気炉中で３０分
間加熱後炉外にて室温で３０分冷却する熱処理を２回繰
り返した後、同じ加熱条件でもう一度加熱した後炉外に
取り出して水中に投入して急冷し、その後純水を張った
超音波洗浄機で３０分間超音波処理して２００℃で乾燥
した後再び重量を測定し、処理の前後の触媒３Ａ，３
Ｂ，３Ｃの重量を比較して触媒物質の剥離量を測定し、
剥離強度を評価した。結果を表１に示した。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１から明らかなように、本発明による触
媒３Ａ，３Ｂは、比較例の触媒３Ｃと比較して、熱サイ
クルと水没急冷処理により加えられる熱負荷や振動に対
して優れた剥離強度を示すことが判った。
【００２８】実施例４ 各触媒３Ａ，３Ｂ，３Ｃをそれぞれ長さ８０ｍｍに切断
して実施例３と同様に処理したテスト品を準備してモデ
ルガスを浄化し、モデルガス中の炭化水素（ＨＣ）およ
び一酸化炭素（ＣＯ）の低減される割合（浄化率）を測
定して、各触媒３Ａ，３Ｂ，３Ｃの浄化性能を評価し
た。評価の条件は下記のとおりである。結果を表２に示
す。
【００２９】条 件 供試モデルガス：１．５０％ＣＯ、３０００ｐｐｍＣ3
Ｈ6 、５００ｐｐｍＮＯ、０．５％Ｈ2 、１．７４％Ｏ
2 、１１％ＣＯ2 （Ｎ2 バランス） 空 間 速 度：１７０００／ｈｒ 評 価 温 度：４００℃
【００３０】
【表２】
【００３１】表２から明らかなように、テスト品のモデ
ルガスを用いた浄化性能試験において、本発明の実施例
の触媒３Ａ，３Ｂは、実施例３に示す加熱振動処理後に
おいても浄化性能を維持しており、優れた耐久性能を示
すことが判った。
【００３２】実施例５ また触媒３Ａ，３Ｂ，３Ｃを、排気量１２５ｃｃの単気
筒２ストロークエンジンが搭載された二輪車の排気管内
に設置し、該二輪車をシャーシダイナモ上で毎時１００
ｋｍの一定速度で１００時間（総計１万ｋｍ）走行させ
た後に、ＥＣＥ４０モード走行時の炭化水素（ＨＣ）と
一酸化炭素（ＣＯ）の浄化率を測定した。その結果を表
３に示す。
【００３３】
【表３】
【００３４】表３から明らかなように、シャーシダイナ
モ上で１万ｋｍ走行させた後に行ったＥＣＥ４０モード
走行時の浄化率からも、本発明の実施例の触媒３Ａ，３
Ｂは優れた耐久性能を示すことが証明された。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、本発明によると、熱条件
および振動条件が過酷な場合における触媒物質の担体に
対する剥離強度を向上させることができるので、該条件
下で排ガス浄化触媒を使用したときに担体から剥離する
触媒物質の剥離量を最小限に抑えることができる。した
がって、担体に担持させた触媒物質を長期間に亘って浄
化のために用いることができ、浄化性能の低下が最小限
に抑えられ、耐久性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 排気管内に設置された排ガス浄化触媒を示す
側面図
【図２】 支持部材に支持された排ガス浄化触媒を示す
側面図
【図３】 図２のＡ−Ａ断面を示す断面図
【図４】 担体と該担体に装着されたカラー部とを示す
側面図
【図５】 担体素材である耐熱ステンレス製板材を示す
平面図
【図６】 実施例１の排ガス浄化触媒の担体表面に形成
されたシリカの被覆と、該被覆上に形成された触媒担持
層とを組織的に示す概念図
【符号の説明】
１ 排気管 ２ 支持部材 ３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 排ガス浄化触媒 ４ 緩衝体 ５ カラー部 Ｌ１ アンダーコート層（被覆層） Ｌ３ 触媒担持層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲森 正治 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 加藤 廣 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属製担体と触媒担持層とを備える排ガ
    ス浄化触媒において、担体表面に耐熱性無機酸化物の被
    覆層を形成し、該被覆層上に前記触媒担持層を形成した
    ことを特徴とする排ガス浄化触媒。
  2. 【請求項２】 前記担体は、耐熱ステンレス製のパンチ
    ングチューブである請求項１に記載の排ガス浄化触媒。
  3. 【請求項３】 前記耐熱製無機酸化物は、アルミナ、シ
    リカ、ケイ酸アルミおよびアルカリ金属ケイ酸塩のうち
    の１種以上を用いたものからなる請求項１に記載の排ガ
    ス浄化触媒。
  4. 【請求項４】 前記触媒担持層は、白金（Ｐｔ）、パラ
    ジウム（Ｐｄ）およびロジウム（Ｒｈ）のうちの１種類
    以上の貴金属と、活性アルミナを主成分とする金属酸化
    物とからなる請求項１に記載の排ガス浄化触媒。
JP16027196A 1996-06-20 1996-06-20 内燃機関用排ガス浄化装置 Expired - Lifetime JP4201356B2 (ja)

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