催化转换器制造技术

本发明专利技术涉及具有由孔室密度不同的区域构成的基材的催化转换器，提供在基材的全部区域中排气净化性能优异的催化转换器。一种催化转换器(10)，是在孔室结构的基材(1)的孔室壁(2)的表面上沿着气体流通的基材(1)的长度方向形成有催化剂层的催化转换器，所述催化剂层是在载体上担载贵金属催化剂而成的催化剂层，基材(1)由孔室密度相对高的第1区域(1A)和孔室密度相对低的第2区域(1B)构成，第2区域(1B)中的催化剂层(3A)的厚度相对于第1区域(1A)中的催化剂层(3)的厚度的比率在大于0.95倍且为1.2倍以下的范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及被收纳固定于构成排气（废气）的排气系统的配管内的催化转换器。
技术介绍
在各种产业界，针对减少环境影响负载的各种努力正在全球范围内进行，其中，在 汽车产业中，燃油经济性能优异的汽油发动机车辆自不必说，面向混合动力车、电动车等所 谓的环保车的普及及其进一步的性能提高的开发每天都在进展。 然而，在将汽车发动机与消声器连接的排气的排气系统中，一般配设有用于净化 排气的催化转换器。 发动机有时排出CO、NOx、未燃烧的HC、VOC等对环境有害的物质，为了将这样的有 害物质转换为能够允许的物质，在具备多个孔室的基材的孔室壁面形成有包含钯、铂之类 的贵金属催化剂的催化剂层。更具体而言，在多个孔室的孔室壁面上，沿着基材的长度方 向即排气流通的方向形成有催化剂层，使排气在具备这样的构成的基材的催化转换器中通 过，CO转化为C02,NOx转化为N2和0 2,VOC燃烧而生成0)2和H20。 然而，一般为在例如蜂窝结构的具备孔室的基材中，基材的孔室密度均匀一致的 催化转换器，但由于基材的截面中央区域的排气的流速分布比周边区域高，因此存在不能 够充分活用基材整体的催化剂层的课题。因此，考虑到这样的排气的流速分布，通过形成为 与基材的周边区域相比，中央区域的孔室密度高的催化转换器，能够尽可能地降低基材截 面内的流速分布差，能够进行有效活用了催化转换器整体的催化剂层的排气净化。 在此，专利文献1中公开了下述技术：对于作为催化转换器（在此为催化体）的整 体孔室密度均匀一致的例如蜂窝结构的基材，通过使在其中央区域（在此为中心部）和周 边区域（在此为外周部）中所担载的贵金属催化剂的量变化而提高排气净化性能的技术。 更具体而言，使催化体之中、气体流动多的中心部所担载的每单位体积的催化剂量为外周 部的I. 1倍以上。 这样，能够通过在基材的截面上使孔室密度变化来降低压损（压力损失）、提高排 气净化性能。 然而，在这样形成了在基材的截面上孔室密度不同的催化转换器的情况下，往往 在孔室密度高的区域和孔室密度低的区域，表观的催化剂涂布量不同。这是由于即使催 化剂量为相同量，担载于每1个孔室上的催化剂层的厚度也不同，更具体而言，依据以下事 实：由于孔室密度高的区域与孔室密度低的区域相比，蜂窝结构体的几何学表面积（GSA) 大，因此催化剂层的厚度薄。此时，在孔室密度低的区域中，催化剂层的厚度相对较厚，但该 情况下向催化剂层的深层部的气体扩散性降低，孔室密度低的区域不能够期待充分的排气 净化性能。该课题不是上述的专利文献1中公开的催化转换器的方案所提出的问题，即使 采用该催化转换器也并不能解决。 在先技术文献 专利文献 专利文献I:日本特开2002-177794号公报
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而完成的，涉及具有由孔室密度不同的区域构成的基材的 催化转换器，其目的是提供在基材的全部区域中排气净化性能优异的催化转换器。 为达到上述目的，本专利技术的催化转换器，是在孔室结构的基材的孔室壁面上沿着 气体流通的基材的长度方向形成有催化剂层的催化转换器，所述催化剂层是在载体上担载 贵金属催化剂而成的催化剂层，基材由孔室密度相对高的第1区域和孔室密度相对低的第 2区域构成，第2区域中的催化剂层的厚度相对于第1区域中的催化剂层的厚度的比率在大 于0. 95倍且为1. 2倍以下的范围。 本专利技术的催化转换器，通过相对于孔室密度相对高的第1区域中的催化剂层的厚 度，孔室密度相对低的第2区域中的催化剂层的厚度的比率调整为大于0. 95倍且为1. 2倍 以下的范围，在基材的任一区域中都能使向催化剂层的深层部的排气扩散性良好，成为排 气净化性能优异的催化转换器。 根据本专利技术人等的验证，证实到通过应用上述构成的催化转换器，排气的排放量 降低。 而且证实到通过应用上述构成的催化转换器，压损也变低。 这样，通过应用本专利技术的催化转换器，能够实现低压损且具有高的排气净化性能 的催化转换器。 另外，作为本专利技术的催化转换器的优选实施方式，可举出下述实施方式：在基材的 与气体流通的方向正交的截面上形成有孔室密度不同的两个区域，所述两个区域为所述截 面的中央区域和其周边区域，所述第1区域为所述中央区域，所述第2区域为所述周边区 域。 通过使中央区域的孔室密度相对较高，与孔室密度均匀一致的基材相比，能够减 小中央区域与周边区域的排气的流速分布之差，能够有效活用构成催化转换器的催化剂整 体来进行排气净化。 在此，孔室结构的基材，除了由堇青石、碳化硅等陶瓷材料构成的基材以外，也可 以使用金属材料等的除了陶瓷材料以外的材料的基材，所述堇青石由氧化镁、氧化铝和二 氧化硅的复合氧化物构成。另外，其构成可以应用具备四角形、六角形、八角形等的多个格 子轮廓的孔室的所谓的蜂窝结构体。 另外，作为构成形成于基材的孔室壁面的催化剂层的载体，可举出作为多孔质氧 化物的以Ce02、Zr02、Al2O3的至少一种为主成分的氧化物，可举出由二氧化铈（CeO2)、二氧 化锆（ZrO2)和氧化铝（Al2O3)的任一种构成的氧化物、由其中的两种以上构成的复合氧化 物（所谓的CZ材料即CeO2-ZrO2化合物、作为扩散壁皇导入了Al203的Al203-Ce02-Zr0g 元系复合氧化物（ACZ材料）等）。对这些载体担载铑、钯、铂等贵金属催化剂之中的一种或 两种以上而形成催化剂层。 本专利技术的催化转换器，优选是具有耐热冲击性优异的堇青石蜂窝载体的催化转化 器，但除此以外也可以是电加热式的催化转换器（EHC:ElectricalIyHeatedConverter)。 该电加热式的催化转换器，例如将一对电极安装于蜂窝催化剂上，通过对电极通电来加热 蜂窝催化剂，从而提高蜂窝催化剂的活性，将通过该蜂窝催化剂的排气无害化，通过应用于 将车辆发动机与消音器连接的排气的排气系统中，除了能够将常温时的排气净化以外，还 能够在冷态时通过电加热使催化剂活性化从而将排气净化。 如由以上的说明能够理解的那样，根据本专利技术的催化转换器，通过作为其构成要 素的基材由孔室密度相对高的第1区域和孔室密度相对低的第2区域构成，且第2区域中 的催化剂层的厚度相对于第1区域中的催化剂层的厚度的比率在大于〇. 95倍且为1. 2倍 以下的范围，能够提供排气净化性能优异的催化转换器。【附图说明】 图1是说明本专利技术的催化转换器的实施方式的示意图。 图2(a)是将基材的第1区域（中央区域）的孔室壁面放大的图，（b)是将基材的 第2区域（周边区域）的孔室壁面放大的图。 图3是说明孔室密度均匀一致的基材、和中央区域与周边区域的孔室密度不同的 基材的排气的流速分布的图。 图4是表示测定催化转换器的排放和压损的实验结果的图。【具体实施方式】 以下，参照附图对本专利技术的催化转换器的实施方式进行说明。 (排气的排气系统） 首先，对具有本专利技术的催化转换器的排气的排气系统进行概述。应用本专利技术的催 化转换器的排气的排气系统，配置有发动机、催化转换器、三元催化转换器、副消声器和主 消声器，且它们相互用系统管连接，在发动机中生成的排气经由系统管在各部分中流通并 被排出。接着，以下对催化转换器的实施方式进行说明。 (催化转换器的实施方式） 图1是说明本专利技术的催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化转换器，是在孔室结构的基材的孔室壁面上沿着气体流通的基材的长度方向形成有催化剂层的催化转换器，所述催化剂层是在载体上担载贵金属催化剂而成的催化剂层，基材由孔室密度相对高的第1区域和孔室密度相对低的第2区域构成，第2区域中的催化剂层的厚度相对于第1区域中的催化剂层的厚度的比率在大于0.95倍且为1.2倍以下的范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木悠生，铃木宏昌，松原浩之，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP