JP2010099632A - Apparatus for purifying exhaust gas - Google Patents
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Abstract
【課題】前段触媒における担体基材がメタル基材よりなるタンデム型の排ガス浄化装置において、ウォームアップ特性を向上させる。
【解決手段】タンデム型の排ガス浄化装置は、前段触媒2と、前段触媒2から間隔を隔てて排ガス下流側に配設された後段触媒3とからなる。前段触媒2における担体基材がメタル基材よりなる。前段触媒2が、触媒コート層の少なくとも一部に、後段触媒3における触媒コート層の表面輻射率よりも低い0.3以下の表面輻射率の低輻射部を有する。
【選択図】 図1[PROBLEMS] To improve warm-up characteristics in a tandem type exhaust gas purification apparatus in which a carrier base material in a pre-stage catalyst is a metal base material.
A tandem type exhaust gas purification apparatus includes a front catalyst 2 and a rear catalyst 3 disposed on the downstream side of the exhaust gas at a distance from the front catalyst 2. The carrier base material in the pre-stage catalyst 2 is a metal base material. The front catalyst 2 has a low radiation part having a surface radiation rate of 0.3 or lower, which is lower than the surface radiation rate of the catalyst coat layer in the rear catalyst 3, in at least a part of the catalyst coat layer.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置に関し、詳しくは前段触媒と、前段触媒から間隔を隔てて排ガス下流側に配設された後段触媒と、からなるタンデム型の排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and more specifically, a tandem type exhaust gas comprising a front-stage catalyst and a rear-stage catalyst disposed at a downstream side of the exhaust gas at a distance from the front-stage catalyst. The present invention relates to a purification device.
自動車エンジンからの排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒として、酸化触媒、三元触媒、NOx選択還元触媒、NOx吸蔵還元触媒などが広く用いられている。これらの排ガス浄化用触媒は、一般に、多数のセルをもつハニカム構造の担体基材と、担体基材のセル壁表面に形成された触媒コート層とからなる。触媒コート層は、アルミナ、セリアなどの多孔質酸化物よりなる担体粉末と、Pt、Rh、Pdなどの貴金属やFe、Coなどの遷移金属などからなり担体粉末に担持された触媒金属と、からなるものが多い。 As exhaust gas purification catalysts for purifying exhaust gas from automobile engines, oxidation catalysts, three-way catalysts, NOx selective reduction catalysts, NOx storage reduction catalysts, and the like are widely used. These exhaust gas-purifying catalysts are generally composed of a carrier substrate having a honeycomb structure having a large number of cells and a catalyst coat layer formed on the cell wall surface of the carrier substrate. The catalyst coat layer is composed of a carrier powder made of a porous oxide such as alumina or ceria, and a catalyst metal made of a noble metal such as Pt, Rh, or Pd or a transition metal such as Fe or Co and supported on the carrier powder. There are many things to become.
ところで、排ガス浄化用触媒は、一般に触媒コンバータに収納された状態で用いられている。触媒コンバータは円筒部の両側にコーン部を備えた形状であり、コーン部に連結される排気管の径は円筒部の径より小さい。そのため、排ガス浄化用触媒に流入する排ガスは中心部ほど大きな流速となり、排ガス浄化用触媒の中心部から外周部に向かって流速が小さくなるという流速分布が生じる。その結果、排ガス浄化用触媒の中心部ほど温度が高く外周部ほど温度が低いという温度分布が生じる。貴金属等の触媒金属は低温ではあまり有効に機能しない。このため、温度の低い排ガス浄化用触媒の外周部で触媒金属が有効に機能しない、という問題があった。 By the way, the exhaust gas purifying catalyst is generally used in a state of being housed in a catalytic converter. The catalytic converter has a shape having cone portions on both sides of the cylindrical portion, and the diameter of the exhaust pipe connected to the cone portion is smaller than the diameter of the cylindrical portion. For this reason, the exhaust gas flowing into the exhaust gas purifying catalyst has a larger flow velocity toward the center, and a flow velocity distribution is generated in which the flow velocity decreases from the central portion of the exhaust gas purifying catalyst toward the outer peripheral portion. As a result, a temperature distribution is generated in which the temperature is higher at the center of the exhaust gas purification catalyst and lower at the outer periphery. Catalyst metals such as precious metals do not function very well at low temperatures. For this reason, there has been a problem that the catalytic metal does not function effectively at the outer periphery of the exhaust gas purifying catalyst having a low temperature.
そこで、触媒コンバータ内に複数の触媒が直列に配設された所謂タンデム型の排ガス浄化装置が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。タンデム型の排ガス浄化装置では、直列に配設された前段及び後段の触媒間で排気ガスの流れを乱流にすることによって、後段触媒の温度分布を径方向に均一にすることができる。このため、後段触媒の外周部でも触媒金属を有効に機能させることができ、触媒全体としての浄化率を向上させることが可能になる。
Therefore, a so-called tandem type exhaust gas purification device in which a plurality of catalysts are arranged in series in a catalytic converter is known (see, for example,
しかし、このようなタンデム型の排ガス浄化装置において、前段触媒における担体基材としてメタル基材を採用した場合、以下に説明するように、エンジン始動時での浄化率向上の効果が低下するという問題がある。 However, in such a tandem type exhaust gas purification device, when a metal base material is adopted as the carrier base material in the upstream catalyst, there is a problem that the effect of improving the purification rate at the start of the engine is reduced as described below. There is.
すなわち、前述のとおり、排気管から触媒コンバータ内に流入した排ガスの多くは、前段触媒の主に中心部を通過する。前段触媒における担体基材がメタル基材であると、メタルの高熱伝導性により、前段触媒の主に中心部を通過する排ガスの熱がメタル基材を介して外周部に伝わりやすいため、前段触媒の径方向における温度分布が均一になりやすい。その結果、前段触媒を通過する排ガスは多くの熱を前段触媒に奪われる。そのため、後段触媒の温度上昇が遅くなって、後段触媒における触媒金属が活性化するのも遅くなる。したがって、エンジン始動時での浄化率向上の効果が低下する。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、前段触媒における担体基材がメタル基材よりなるタンデム型の排ガス浄化装置において、ウォームアップ特性を向上させることを解決すべき課題とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it the subject which should be solved to improve a warm-up characteristic in the exhaust gas purification apparatus of the tandem type | mold whose support base material in a pre-stage catalyst consists of a metal base material.
(1)上記課題を解決する本発明の排ガス浄化装置は、前段触媒と、該前段触媒から間隔を隔てて排ガス下流側に配設された後段触媒と、からなるタンデム型の排ガス浄化装置であって、前記前段触媒及び前記後段触媒のそれぞれが、担体基材と、該担体基材の表面に被覆形成された触媒コート層と、を備え、前記前段触媒における前記担体基材がメタル基材よりなり、前記前段触媒が、前記触媒コート層の少なくとも一部に、0.3以下の表面輻射率の低輻射部を有することを特徴とする。 (1) An exhaust gas purification apparatus of the present invention that solves the above problems is a tandem type exhaust gas purification apparatus that includes a front-stage catalyst and a rear-stage catalyst that is disposed on the downstream side of the exhaust gas with a space from the front-stage catalyst. Each of the front catalyst and the rear catalyst includes a support base material and a catalyst coat layer formed on the surface of the support base material, and the support base material in the front catalyst is a metal base material. Thus, the pre-stage catalyst has a low radiation part having a surface radiation rate of 0.3 or less in at least a part of the catalyst coat layer.
本発明の排ガス浄化装置では、前段触媒における担体基材がメタル基材よりなる。メタル基材の熱伝導性は高いため、使用時に前段触媒を通過する排ガスは前段触媒に熱を奪われやすい。 In the exhaust gas purification apparatus of the present invention, the carrier base material in the pre-stage catalyst is a metal base material. Since the metal substrate has a high thermal conductivity, the exhaust gas that passes through the front catalyst during use tends to lose heat to the front catalyst.
この点、本発明の排ガス浄化触媒では、前段触媒における触媒コート層の少なくとも一部が低輻射部とされている。この低輻射部の表面輻射率は0.3以下と低い。触媒コート層の表面輻射率が低いと、触媒コート層の表面で熱反射し易くなる。前段触媒における触媒コート層の表面での熱反射量が多くなれば、前段触媒に吸収される熱量が少なくなる。このため、使用時に前段触媒を通過する排ガスは熱を前段触媒にあまり吸収されない。したがって、エンジン始動時に排ガスの熱により後段触媒を速やかに昇温させることができ、後段触媒を速やかに活性化させることが可能になる。よって、後段触媒の速やかな活性化により、ウォームアップ特性を向上させることができる。 In this regard, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, at least a part of the catalyst coat layer in the preceding catalyst is a low radiation portion. The surface radiation rate of this low radiation part is as low as 0.3 or less. When the surface emissivity of the catalyst coat layer is low, heat reflection is likely to occur on the surface of the catalyst coat layer. If the amount of heat reflection on the surface of the catalyst coat layer in the pre-stage catalyst increases, the amount of heat absorbed by the pre-stage catalyst decreases. For this reason, the exhaust gas that passes through the front catalyst during use does not absorb much heat in the front catalyst. Accordingly, the temperature of the rear catalyst can be quickly raised by the heat of the exhaust gas when the engine is started, and the rear catalyst can be activated quickly. Therefore, the warm-up characteristic can be improved by the rapid activation of the latter stage catalyst.
本発明の排ガス浄化装置は、下記(2)〜(4)項に示される構成のうちの少なくとも一つを有していることが好ましい。本発明の排ガス浄化装置は、下記(2)〜(4)項の各項に示される構成をそれぞれ単独で有してもよいし、下記(2)〜(4)項の各項に示される構成を二つ以上組み合わせて有してもよい。 The exhaust gas purifying apparatus of the present invention preferably has at least one of the configurations shown in the following items (2) to (4). The exhaust gas purifying apparatus of the present invention may have the configuration shown in each item of the following items (2) to (4) alone, or shown in each item of the following items (2) to (4). Two or more configurations may be combined.
(2)本発明の排ガス浄化装置において、好ましくは、前記低輻射部の前記表面輻射率が0.1〜0.2である。 (2) In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, preferably, the surface radiation rate of the low radiation part is 0.1 to 0.2.
(3)本発明の排ガス浄化装置において、好ましくは、前記前段触媒における触媒コート層の全体が前記低輻射部である。 (3) In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, preferably, the entire catalyst coat layer in the preceding catalyst is the low radiation portion.
(4)本発明の排ガス浄化装置において、好ましくは、前記前段触媒の容積をLaとし、前記後段触媒の容積をLbとしたとき、La/Lbの値が0.1〜0.4である。 (4) In the exhaust gas purification apparatus of the present invention, preferably, the value of La / Lb is 0.1 to 0.4, where La is the volume of the front catalyst and Lb is the volume of the rear catalyst.
したがって、本発明によれば、前段触媒における担体基材がメタル基材よりなるタンデム型の排ガス浄化装置において、ウォームアップ特性を向上させることが可能になる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to improve warm-up characteristics in a tandem type exhaust gas purification apparatus in which the carrier base material in the pre-stage catalyst is a metal base material.
また、本発明の排ガス浄化装置は、タンデム型であるため、直列に配設された前段触媒と後段触媒との間で排ガスに乱流を発生させて、後段触媒の温度分布を径方向に均一にすることができる。このため、後段触媒の外周部でも触媒金属を有効に機能させることができ、触媒全体としての浄化率を向上させることが可能になる。 In addition, since the exhaust gas purification apparatus of the present invention is a tandem type, turbulence is generated in the exhaust gas between the front catalyst and the rear catalyst arranged in series, and the temperature distribution of the rear catalyst is uniform in the radial direction. Can be. For this reason, the catalyst metal can be made to function effectively even in the outer peripheral portion of the rear catalyst, and the purification rate of the catalyst as a whole can be improved.
以下、本発明の排ガス浄化装置の実施形態について詳しく説明する。なお、説明する実施形態は一例にすぎず、本発明の排ガス浄化装置は下記実施形態に限定されるものではない。本発明の排ガス浄化装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。 Hereinafter, embodiments of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention will be described in detail. In addition, embodiment described is only an example and the exhaust gas purification apparatus of this invention is not limited to the following embodiment. The exhaust gas purifying apparatus of the present invention can be implemented in various forms that have been modified or improved by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
本実施形態の排ガス浄化装置はタンデム型の排ガス浄化装置であって、図1にその構成が模式的に示されるように、触媒コンバータ1と、触媒コンバータ1内に配設された前段触媒2と、触媒コンバータ1内であって前段触媒2から所定の間隔dを隔てて排ガス下流側に配設された後段触媒3と、から構成されている。
The exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment is a tandem type exhaust gas purifying apparatus. As schematically shown in FIG. 1, the
触媒コンバータ1は金属製で、また、上流側コーン部11と、中間円筒部12と、下流側コーン部13とから構成されている。
The
前段触媒2及び後段触媒3のそれぞれは、担体基材と、担体基材の表面に被覆形成された触媒コート層と、触媒コート層に含まれた触媒金属と、からなる。
Each of the
前段触媒2及び後段触媒3における担体基材の形状としては特に限定されず、ハニカム形状あるいはフォーム形状のものなどを用いることができる。ハニカム形状のハニカム基材は多数のセル通路をもち、このセル通路を区画するセル壁の表面に触媒コート層が形成される。
The shape of the carrier substrate in the
本実施形態の排ガス浄化装置では、前段触媒2における担体基材の材質が耐熱合金等の金属である。すなわち前段触媒2における担体基材はメタル基材よりなる。一方、後段触媒3における担体基材の材質は所定の耐熱性を有するものであれば特に限定されず、耐熱合金等の金属であっても、コージェライト等のセラミックスであってもよい。
In the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment, the material of the carrier base material in the
前段触媒2及び後段触媒3における触媒コート層は、多孔質酸化物と、多孔質酸化物に担持された触媒金属と、からなる。多孔質酸化物としてはアルミナ、セリア、ジルコニア、チタニア、シリカなどの単品、これらから選ばれる複数種からなる混合物、これらから選ばれる複数種の複合酸化物、などが例示される。
The catalyst coat layer in the
触媒金属としては、Pt、Rh、Pd、Ir、AgやRuなどから選ばれる貴金属、Fe、Cu、Co、W、NiやVなどから選ばれる卑金属が例示される。これらの単品でもよいし、複数種を併用担持することもできる。その担持量は目的に応じて設定することができる。また、K、Cs等のアルカリ金属や、Ba、Mg等のアルカリ土類金属などの助触媒金属(NOx吸蔵材等)を併せて担持することもできる。 Examples of the catalyst metal include noble metals selected from Pt, Rh, Pd, Ir, Ag, Ru, and the like, and base metals selected from Fe, Cu, Co, W, Ni, V, and the like. These single items may be used, or a plurality of types may be supported in combination. The carrying amount can be set according to the purpose. In addition, an alkali metal such as K and Cs, and a promoter metal such as an alkaline earth metal such as Ba and Mg (NOx occlusion material, etc.) can also be supported.
本実施形態の排ガス浄化装置では、前段触媒2が触媒コート層の少なくとも一部に低輻射部を有する。
In the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment, the
前段触媒2の低輻射部は、後段触媒3における触媒コート層の表面輻射率よりも低い0.3以下の表面輻射率を有する。低輻射部の表面輻射率が0.3より大きいと、低輻射部の表面での熱反射量が少なくなって、本発明の効果が不十分となる。低輻射部の表面での熱反射量をより多くする観点より、低輻射部の表面輻射率は0.2以下であることが好ましい。低輻射部の表面輻射率は低ければ低いほど、低輻射部の表面での熱反射量が多くなるため好ましいが、触媒コート層を構成する構成物の輻射率との関係で、低輻射部の表面輻射率の下限値は0.1程度とされる。
The low radiation part of the
前段触媒2における触媒コート層の表面での熱反射量をより多くする観点より、前段触媒2における触媒コート層の全体が低輻射部であることが好ましい。なお、前段触媒2における触媒コート層の一部のみを低輻射部としてもよいが、この場合は、前段触媒2のうちの少なくとも内周部における触媒コート層を低輻射部とすることが好ましい。前段触媒2を流通する排ガスの流速分布は外周部より内周部の方が高くなるところ、より多くの排ガスが流通する内周部を低輻射部とすれば、外周部のみを低輻射部とする場合と比較して、本発明の効果をより有効に発揮させることができる。
From the viewpoint of increasing the amount of heat reflection on the surface of the catalyst coat layer in the
後段触媒3における触媒コート層の表面輻射率は0.3より高く、0.4〜0.5程度とすることができる。
The surface emissivity of the catalyst coat layer in the
触媒コート層の表面輻射率は、触媒コート層を構成する構成物(多孔質酸化物、触媒金属や助触媒金属等、その触媒コート層本来の機能を果たすための本来的構成物)の種類や量によって調整してもよいし、あるいは表面輻射率調整のための特定物質を触媒コート層中に混合したり触媒コート層の表面にコーティングしたりすることによって調整してもよい。 The surface emissivity of the catalyst coat layer is determined depending on the type of constituents constituting the catalyst coat layer (such as porous oxide, catalyst metal and promoter metal, which are essential constituents for performing the original function of the catalyst coat layer) It may be adjusted by the amount, or may be adjusted by mixing a specific substance for adjusting the surface emissivity in the catalyst coat layer or coating the surface of the catalyst coat layer.
ここに、触媒コート層を構成する構成物の種類によって前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率を調整する場合の好ましい態様例として、多孔質酸化物としてのアルミナと、触媒金属としてのRhとの組み合わせを挙げることができる。アルミナにRhを担持してなる触媒コート層であれば、Rhの担持量にもよるが、表面輻射率を0.1〜0.5程度に調整することができる。また、他の例として、多孔質酸化物としてのシリカと、触媒金属としてのPtとの組み合わせを挙げることができる。シリカにPtを担持してなる触媒コート層であれば、Ptの担持量にもよるが、表面輻射率を0.1〜0.5程度に調整することができる。
Here, as a preferable embodiment in the case of adjusting the surface emissivity of the catalyst coat layer in the
表面輻射率調整のための特定物質によって前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率を調整する場合の好ましい態様例として、多孔質酸化物としてのアルミナに触媒金属としてのRhを担持させた触媒コート層に対して、特定物質としてのSiCを混合又はコーティングする例を挙げることができる。この場合、特定物質の混合量又はコーティング量にもよるが、表面輻射率を0.2〜0.8程度に調整することができる。また、他の例として、多孔質酸化物としてのシリカに触媒金属としてのPdを担持させた触媒コート層に対して、特定物質としてのSiCを混合又はコーティングする例を挙げることができる。この場合、特定物質の混合量又はコーティング量にもよるが、表面輻射率を0.2〜0.8程度に調整することができる。
As a preferred embodiment in the case of adjusting the surface radiation rate of the catalyst coating layer in the
また、後段触媒3において、表面輻射率が0.4〜0.5程度になる触媒コート層の好ましい態様例として、多孔質酸化物としてのアルミナ及びセリア−ジルコニア複合酸化物に対して、触媒金属としてのPt及びRhを担持してなる触媒コートを挙げることができる。また、他の例として、多孔質酸化物としてのアルミナ及びセリア−ジルコニア複合酸化物に対して、触媒金属としてのPd及びRhと、助触媒金属としてのBaとを担持してなる触媒コートを挙げることができる。
Further, as a preferred embodiment example of the catalyst coat layer having a surface emissivity of about 0.4 to 0.5 in the
本実施形態の排ガス浄化装置において、前段触媒2の容積をLaとし、後段触媒3の容積をLbとしたとき、La/Lbの値が0.1〜0.4であることが好ましく、0.2〜0.3であることがより好ましい。このLa/Lbの値が小さすぎると、前段触媒2における抵抗(背圧)が小さくなり、後段触媒3への入りガスに対する整流効果が小さくなる。一方、La/Lbの値が大きすぎると、前段触媒2を通過する排ガスの熱が前段触媒2に吸収される絶対量が増大するので、本発明の効果が不十分となる。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment, when the volume of the
本実施形態の排ガス浄化装置では、前段触媒2における担体基材が熱伝導性の高いメタル基材よりなるため、使用時に前段触媒2を通過する排ガスは前段触媒2に熱を奪われやすい。しかし、この前段触媒2における触媒コート層の少なくとも一部が、0.3以下と低い表面輻射率の低輻射部とされているため、触媒コート層の表面での熱反射量が多くなり、その分前段触媒2に吸収される熱量が少なくなる。このため、使用時に前段触媒2を通過する排ガスは熱を前段触媒2にあまり吸収されない。したがって、エンジン始動時に排ガスの熱により後段触媒3を速やかに昇温させることができ、後段触媒3を速やかに活性化させることが可能になる。よって、後段触媒3の速やかな活性化により、ウォームアップ特性を向上させることができる。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment, since the carrier base material in the
以下、試験例、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to test examples, examples and comparative examples.
(実施例1)
<前段触媒の調製>
前段触媒2用のメタル基材として、フェライト系ステンレス箔(箔厚:30μm)の平板と波板とを重ねて巻回することで形成されたハニカム基材(直径:80mm、全長:20mm、容積La:約0.1L、セル数:600)を準備した。
Example 1
<Preparation of pre-stage catalyst>
As a metal base material for the
また、前段触媒2用のスラリーとして、活性アルミナ粉末200質量部と、工業用純水50質量部と、バインダー(アルミナゾル)15質量部とを混合して、スラリーAを準備した。
Moreover, as a slurry for the
そして、前段触媒2用のメタル基材にスラリーAを塗布し、350℃で1時間乾燥後、600℃で1時間焼成してコート層(コート量:80g/L)を形成した。次に、このコート層が形成されたメタル基材を所定濃度の塩化ロジウム溶液に1時間浸漬後引き上げて余分なスラリーを吹き払い、250℃で1時間乾燥した。
And the slurry A was apply | coated to the metal base material for the
こうして、アルミナにRhを担持してなる触媒コート層がメタル基材の表面全体に形成された前段触媒2を完成した。
Thus, the
この前段触媒2の触媒コート層の表面輻射率は0.1であった。すなわち、この前段触媒2における触媒コート層の全体が、0.1の表面輻射率を有する低輻射部とされた。なお、表面輻射率εは、分離黒体法を用いて700℃で測定した。
The surface emissivity of the catalyst coat layer of this
また、前段触媒2における触媒金属の担持量はRh:0.5g/Lとした。
In addition, the amount of catalyst metal supported in the
<後段触媒の調製>
後段触媒3用のメタル基材として、フェライト系ステンレス箔(箔厚:30μm)の平板と波板とを重ねて巻回することで形成されたハニカム基材(直径:80mm、全長:80mm、容積Lb:約0.4L、セル数:600)を準備した。なお、La/Lbの値は1/4であった。
<Preparation of latter stage catalyst>
As a metal substrate for the
また、後段触媒3用のスラリーとして、活性アルミナ粉末70質量部と、CeO2−ZrO2複合酸化物粉末180質量部と、工業用純水50質量部と、バインダー(アルミナゾル)20質量部とを混合して、スラリーBを準備した。
Further, as a slurry for the
そして、後段触媒3用のメタル基材にスラリーBを塗布し、350℃で1時間乾燥後、600℃で1時間焼成してコート層(コート量:200g/L)を形成した。次に、このコート層が形成されたメタル基材を所定濃度のジニトロジアミン白金と塩化ロジウムとの混合溶液に1時間浸漬後引き上げて余分な液を吹き払い、250℃で1時間乾燥した。
And slurry B was apply | coated to the metal base material for back |
こうして、アルミナ及びCeO2−ZrO2複合酸化物にPt及びRhを担持してなる触媒コート層がメタル基材の表面全体に形成された後段触媒3を完成した。
In this way, the
この前段触媒3の触媒コート層の表面輻射率は0.45であった。また、後段触媒3における触媒金属の担持量は、Pt:1.0g/L、Rh:0.2g/Lであった。
The surface emissivity of the catalyst coat layer of the
最後に、前段触媒2と後段触媒3とを所定の触媒コンバータ1内に配設して、実施例1のタンデム型の排ガス浄化装置を完成した。
Finally, the
この排ガス浄化装置においては、上流側コーン部11側の中間円筒部12に前段触媒2が配設されるとともに、下流側コーン部13側の中間円筒部12に後段触媒3が配置され、前段触媒2と後段触媒3との間に所定の間隔d(d:5mm)が形成されている。
In this exhaust gas purification apparatus, the
(実施例2)
前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率を0.2に変更すること以外は、実施例1の排ガス浄化装置と同様にして、実施例2の排ガス浄化装置を製造した。
(Example 2)
An exhaust gas purification apparatus of Example 2 was manufactured in the same manner as the exhaust gas purification apparatus of Example 1 except that the surface emissivity of the catalyst coat layer in the
表面輻射率調整用のスラリーとして、二次粒子径10〜20μmの分布をもつSiC粉末10質量部と、工業用純水100質量部と、バインダー(アルミナゾル)15質量部とを混合して、スラリーCを調製した。 As a slurry for adjusting the surface emissivity, 10 parts by mass of SiC powder having a secondary particle diameter of 10 to 20 μm, 100 parts by mass of industrial pure water, and 15 parts by mass of a binder (alumina sol) are mixed to obtain a slurry. C was prepared.
そして、実施例1と同様の方法により得た前段触媒2にスラリーCを塗布し、250℃で1時間乾燥後、600℃で1時間焼成して、表面輻射率調整用のSiCコート層(コート量:10g/L)を触媒コート層の最表面に形成した。
Then, slurry C was applied to the
こうして得られた実施例2の前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率は0.2であった。すなわち、この前段触媒2における触媒コート層の全体が、0.2の表面輻射率を有する低輻射部とされた。
The surface emissivity of the catalyst coat layer in the
(実施例3)
前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率を0.3に変更すること以外は、実施例1の排ガス浄化装置と同様にして、実施例2の排ガス浄化装置を製造した。
(Example 3)
An exhaust gas purification apparatus of Example 2 was manufactured in the same manner as the exhaust gas purification apparatus of Example 1 except that the surface emissivity of the catalyst coat layer in the
表面輻射率調整用のスラリーとして、二次粒子径10〜20μmの分布をもつSiC粉末20質量部と、工業用純水100質量部と、バインダー(アルミナゾル)15質量部とを混合して、スラリーCを調製した。 As slurry for adjusting the surface emissivity, 20 parts by mass of SiC powder having a distribution with a secondary particle diameter of 10 to 20 μm, 100 parts by mass of industrial pure water, and 15 parts by mass of binder (alumina sol) are mixed. C was prepared.
そして、実施例1と同様の方法により得た前段触媒2にスラリーCを塗布し、250℃で1時間乾燥後、600℃で1時間焼成して、表面輻射率調整用のSiCコート層(コート量:20g/L)を触媒コート層の最表面に形成した。
Then, slurry C was applied to the
こうして得られた実施例3の前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率は0.3であった。すなわち、この前段触媒2における触媒コート層の全体が、0.3の表面輻射率を有する低輻射部とされた。
The surface emissivity of the catalyst coat layer in the
(比較例1)
前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率を0.4に変更すること以外は、実施例1の排ガス浄化装置と同様にして、比較例1の排ガス浄化装置を製造した。
(Comparative Example 1)
An exhaust gas purification device of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as the exhaust gas purification device of Example 1 except that the surface emissivity of the catalyst coat layer in the
表面輻射率調整用のスラリーとして、二次粒子径10〜20μmの分布をもつSiC粉末30質量部と、工業用純水100質量部と、バインダー(アルミナゾル)15質量部とを混合して、スラリーCを調製した。 As a slurry for adjusting the surface emissivity, 30 parts by mass of SiC powder having a distribution with a secondary particle diameter of 10 to 20 μm, 100 parts by mass of industrial pure water, and 15 parts by mass of a binder (alumina sol) are mixed to obtain a slurry. C was prepared.
そして、実施例1と同様の方法により得た前段触媒2にスラリーCを塗布し、250℃で1時間乾燥後、600℃で1時間焼成して、表面輻射率調整用のSiCコート層(コート量:30g/L)を触媒コート層の最表面に形成した。
Then, slurry C was applied to the
こうして得られた比較例1の前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率は0.4であった。
The surface radiation rate of the catalyst coat layer in the
(比較例2)
前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率を0.6に変更すること以外は、実施例1の排ガス浄化装置と同様にして、比較例2の排ガス浄化装置を製造した。
(Comparative Example 2)
An exhaust gas purification device of Comparative Example 2 was manufactured in the same manner as the exhaust gas purification device of Example 1 except that the surface emissivity of the catalyst coat layer in the
表面輻射率調整用のスラリーとして、二次粒子径10〜20μmの分布をもつSiC粉末50質量部と、工業用純水100質量部と、バインダー(アルミナゾル)15質量部とを混合して、スラリーCを調製した。 As a slurry for adjusting the surface emissivity, 50 parts by mass of SiC powder having a distribution with a secondary particle size of 10 to 20 μm, 100 parts by mass of industrial pure water, and 15 parts by mass of a binder (alumina sol) are mixed. C was prepared.
そして、実施例1と同様の方法により得た前段触媒2にスラリーCを塗布し、250℃で1時間乾燥後、600℃で1時間焼成して、表面輻射率調整用のSiCコート層(コート量:50g/L)を触媒コート層の最表面に形成した。
Then, slurry C was applied to the
こうして得られた比較例2の前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率は0.6であった。
The surface emissivity of the catalyst coat layer in the
(比較例3)
前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率を0.8に変更すること以外は、実施例1の排ガス浄化装置と同様にして、比較例3の排ガス浄化装置を製造した。
(Comparative Example 3)
An exhaust gas purification device of Comparative Example 3 was manufactured in the same manner as the exhaust gas purification device of Example 1 except that the surface emissivity of the catalyst coat layer in the
表面輻射率調整用のスラリーとして、二次粒子径10〜20μmの分布をもつSiC粉末70質量部と、工業用純水100質量部と、バインダー(アルミナゾル)15質量部とを混合して、スラリーCを調製した。 As a slurry for adjusting the surface emissivity, 70 parts by mass of SiC powder having a secondary particle size distribution of 10 to 20 μm, 100 parts by mass of industrial pure water, and 15 parts by mass of a binder (alumina sol) are mixed to obtain a slurry. C was prepared.
そして、実施例1と同様の方法により得た前段触媒2にスラリーCを塗布し、250℃で1時間乾燥後、600℃で1時間焼成して、表面輻射率調整用のSiCコート層(コート量:70g/L)を触媒コート層の最表面に形成した。
Then, slurry C was applied to the
こうして得られた比較例3の前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率は0.8であった。
The surface emissivity of the catalyst coat layer in the
(試験・評価)
実施例1〜3及び比較例1〜3の排ガス浄化装置をそれぞれ排気量2Lのエンジン直下に配置して、エンジンからの排ガスが上流側コーン部11側から触媒コンバータ1内に流入し下流側コーン部13側から流出するようにした。エンジンからの出ガス組成はA/F=14.7の一定とし、触媒温度が950℃になるようにして50時間保持する耐久試験を行った。
(Examination / Evaluation)
The exhaust gas purifying apparatuses of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 are arranged directly below the engine with a displacement of 2 L, respectively, and exhaust gas from the engine flows into the
耐久試験後、排気量2Lのエンジンから排出される500℃の排ガスを触媒コンバータ1内に流入し始めてからのHC浄化率を測定し、HC浄化率が80%に到達するまでの時間:T80(秒)を調べて、各排ガス浄化装置のウォームアップ性能を比較した。これらの結果を表1並びに図2及び図3に示す。 After the endurance test, the time until the HC purification rate reaches 80% is measured by measuring the HC purification rate after the exhaust gas of 500 ° C. exhausted from the engine with the displacement of 2 L starts to flow into the catalytic converter 1: T80 ( Second) and compared the warm-up performance of each exhaust gas purification device. These results are shown in Table 1 and FIGS.
実施例1〜3及び比較例1〜3の排ガス浄化装置の前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率を表1にまとめて示す。
Table 1 summarizes the surface emissivity of the catalyst coat layer in the
図2は、前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率が0.3である実施例3の排ガス浄化装置と、前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率が0.6である比較例2の排ガス浄化装置とについて、排ガスを触媒コンバータ1内に流入し始めてからの時間(秒)とHC浄化率(%)との関係を示す。図2より、表面輻射率が0.3である実施例3の排ガス浄化装置におけるT80は、表面輻射率が0.6である比較例2の排ガス浄化装置よりも5秒程短かった。
FIG. 2 shows the exhaust gas purifying apparatus of Example 3 in which the surface radiation rate of the catalyst coat layer in the
図3は、前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率と、T80との関係を示す。図3より、前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率が0.1〜0.3の範囲内にある実施例1〜3の排ガス浄化装置におけるT80は、前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率が0.4〜0.8の範囲内にある比較例1〜3の排ガス浄化装置におけるT80よりも5秒程度短かった。
FIG. 3 shows the relationship between the surface radiation rate of the catalyst coat layer in the
したがって、前段触媒2における触媒コート層の表面輻射率が0.1〜0.3の範囲内にあると、ウォームアップ性能が格段と向上することがわかった。
Therefore, it was found that when the surface emissivity of the catalyst coat layer in the
1…触媒コンバータ 2…前段触媒
3…後段触媒
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記前段触媒及び前記後段触媒のそれぞれが、担体基材と、該担体基材の表面に被覆形成された触媒コート層と、を備え、
前記前段触媒における前記担体基材がメタル基材よりなり、
前記前段触媒が、前記触媒コート層の少なくとも一部に、0.3以下の表面輻射率の低輻射部を有することを特徴とする排ガス浄化装置。 A tandem type exhaust gas purification apparatus comprising a front stage catalyst and a rear stage catalyst disposed on the downstream side of the exhaust gas at a distance from the front stage catalyst,
Each of the pre-stage catalyst and the post-stage catalyst includes a support base material, and a catalyst coat layer formed on the surface of the support base material,
The carrier substrate in the pre-stage catalyst is a metal substrate;
The exhaust gas purifying apparatus, wherein the front catalyst has a low radiation portion having a surface radiation rate of 0.3 or less in at least a part of the catalyst coat layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008275436A JP2010099632A (en) | 2008-10-27 | 2008-10-27 | Apparatus for purifying exhaust gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008275436A JP2010099632A (en) | 2008-10-27 | 2008-10-27 | Apparatus for purifying exhaust gas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010099632A true JP2010099632A (en) | 2010-05-06 |
Family
ID=42290747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2008275436A Pending JP2010099632A (en) | 2008-10-27 | 2008-10-27 | Apparatus for purifying exhaust gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010099632A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012002459A (en) * | 2010-06-18 | 2012-01-05 | Miura Co Ltd | Combustion device, and catalyst |
| CN113441138A (en) * | 2020-03-25 | 2021-09-28 | 丰田自动车株式会社 | Catalyst for exhaust gas purification |
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2008
- 2008-10-27 JP JP2008275436A patent/JP2010099632A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012002459A (en) * | 2010-06-18 | 2012-01-05 | Miura Co Ltd | Combustion device, and catalyst |
| CN113441138A (en) * | 2020-03-25 | 2021-09-28 | 丰田自动车株式会社 | Catalyst for exhaust gas purification |
| CN113441138B (en) * | 2020-03-25 | 2023-10-03 | 丰田自动车株式会社 | Catalyst for exhaust purification |
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