JPH09242530A - 自動車排気ガス浄化用触媒コンバーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒の前側に邪魔板となる排気ガス誘導用ガ
イドなどを設けることなく排気ガスをコンバーターの中
央部分よりも周辺部分により多く流すことができ、触媒
コート層が受ける熱エネルギーを金属担体を介して速や
かに放出して触媒コート層の早期劣化を防止し、触媒の
浄化性能を長期にわたって良好なものに維持する。 【解決手段】 耐熱金属の平板と耐熱金属の波板を多重
に巻回して排気ガスの流れの通路となる多数のセルを形
成した金属担体１４に触媒を担持させた自動車排気ガス
浄化用触媒コンバーター１において、多重に巻回した金
属担体１４の巻回の中央部分１４Ａにおける排気ガス流
れ方向の担体長さを巻回の周辺部分１４Ｂにおける排気
ガス流れ方向の担体長さよりも長くし、巻回の中央部分
１４Ａを巻回の周辺部分１４Ｂより排気ガス流れ方向の
前方側のみで突出させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱金属の平板と
耐熱金属の波板を多重に巻回して排気ガスの流れの通路
となる多数のセルを形成した金属担体を用いた自動車排
気ガス浄化用触媒コンバーターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の自動車排気ガス浄化用触
媒コンバーターは、真円形断面や、楕円形断面（ほぼ平
行な対向辺をもつレーシングトラック形断面をも含
む。）をなす触媒担体の内部にセルと呼ばれる排気ガス
が貫流する通路を多数設け、そのセル表面にアルミナ等
の微粒子を塗布し、その上に、白金，パラジウム，ロジ
ウム等の貴金属や、セリウム，ジルコニウム，ランタ
ン，バリウム等を担持させたものである。

【０００３】そして、触媒担体としては、セラミックス
材料よりなるものが多く用いられてきたが、近年では、
セル厚さを薄くできて通気抵抗を低減でき、熱伝導性が
高いので暖気特性に優れている金属担体の採用が増えて
きている。

【０００４】図６は金属担体を用いた自動車排気ガス浄
化用触媒コンバーターの従来例の構造を示すものであっ
て、この自動車排気ガス浄化用触媒コンバーター６１
は、図１１に示すような耐熱金属の平板１１と耐熱金属
の波板１２とを交互に重ねた状態にして多重に巻回して
排気ガスの流れの通路となる多数のセル１３を形成した
金属担体１４をコンバーターシェル６２の中央太径部分
の内部に収容してなるものであり、セル１３の表面に触
媒を担持させてなるものである。

【０００５】この金属担体を用いた排気ガス浄化用触媒
コンバーターは、特にマニホールド付近に設置される触
媒、いわゆるマニ触媒の担体として使用されることが多
い。従って、エンジンに近くなり、高温の排気ガスに晒
されやすく、特に全開加速の様なエンジン負荷が高まっ
た場合には、触媒床の温度が１０００℃を超えることも
あり、触媒コート層はより優れた熱耐久性を有すること
が必要となる。

【０００６】従来、触媒コート層の熱耐久性向上のため
に、触媒自体の熱耐久性向上、すなわち、熱劣化の抑制
は専ら触媒コート層の改良で対応してきた。しかし、こ
のような改良は、コスト高や新規化合物の添加による貴
金属成分の活性低下と言う問題をもたらす場合がある。

【０００７】そこで、触媒床温度が１０００℃を超える
といった高温の場合における触媒コート層の熱劣化を低
減させる別の手法として、担体経由でコンバーター外部
へなるべく多くの熱を放出して触媒コート層が受ける熱
エネルギーを少なくする手法が考えられる。

【０００８】ところが、現状の触媒コンバーターでは触
媒コート層を冷却するのは容易ではない。例えば、触媒
コンバーターに９００℃の排気ガスを定常的に導入して
内部の温度測定を行うと、触媒の各断面においてその中
心の最も温度の高い部分よりも３０℃以上温度が低い部
分は、担体の種類および形状を問わず、外周面から約３
０ｍｍ位までの部分、すなわち周辺部分である。

【０００９】これは触媒コンバータに風をあてても、水
冷しても同様で、大きく変化しない。また、断面の中心
の温度はコンバーターを外部から冷却してもほとんど変
わらない。つまり、周辺部分のみが冷えている状態であ
る。そして、周辺部分以外の部分、すなわち中央部分の
温度が高い理由として、外界までの伝熱距離が大きいこ
と、中央部分に排気ガスが多く流れるにも拘らず熱を伝
える担体のセル壁の量が少ないことが原因と考えられ
る。

【００１０】上に述べたように、担体の中央部分に専ら
排気ガスは流れてしまうので、排気ガスの大部分が流れ
る担体の中央部分を意図的に排気ガスが流れにくい構造
（例えば、高いセル密度とする構造、厚い壁厚とする構
造など）として熱が外界に伝わりやすい周辺部分により
多く排気ガスが流れるようにして、排気ガスが冷えやす
くする手法や、邪魔板を触媒の前側に設けて排気ガスの
流れの分布を変える手法などが知られている。

【００１１】例えば、 ・特開昭６０−１２５２５２号：多数のセルからなるハ
ニカム構造体を装填するコンバーター入口の直径の約１
から１．５倍の直径の同心円内部のセルのピッチを密に
し、外部のセルのピッチを粗にする。

【００１２】・特開昭６２−１７４５２５号：メタル担
体の波板のピッチと平板の板厚を中心部のセル密度が高
く、周辺部のセル密度が低くなるように変える。

【００１３】・特開昭６２−２２８６１５号：触媒の前
側に邪魔板となる排気ガス誘導用ガイドを設けて、排気
ガスの分配を変える。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
手法には、次のような改良すべき点を有している場合が
ある。

【００１５】・特開昭６０−１２５２５２号で開示され
た担体は、セラミックよりなるモノリス担体であるた
め、放熱性に欠ける。また、断面積の大きな担体ではそ
の目的を達成できないといった問題点が有る。加えて、
セル密度は触媒性能の点から最適値が存在するが、排気
ガスの分配を変えると、分配改良のプラスの効果がセル
密度変更のマイナスの効果で相殺される恐れがある。

【００１６】・特開昭６２−１７４５２５号で開示され
た手法では、同一形状の波板・平板を連続的に生産する
方法を採用することができず、生産性が悪く、高コスト
となる。

【００１７】・特開昭６２−２２８６１５号で開示され
た手法では、邪魔板の形状寸法、取付け構造が、触媒形
状、エンジン形状、触媒取り付け位置等の他の要因で限
定され易いうえに、邪魔板自体で排気ガスを冷却するの
で、排気ガス温度が３００℃以下で触媒の早期活性化が
要求される場合においては、更に温度が下がるという好
ましくない傾向を有する。

【００１８】

【発明の目的】本発明は、このような従来の課題を解決
するためになされたものであって、触媒の前側に邪魔板
となる排気ガス誘導用ガイドなどを設けずして排気ガス
をコンバーターの周辺部分側により多く流すことがで
き、触媒コート層が受ける熱エネルギーを金属担体を通
して速やかに外界に放出させることが可能であって、触
媒コート層の過熱による早期劣化を防止することが可能
であり、触媒性能を長期にわたって維持することが可能
である自動車排気ガス浄化用触媒コンバーターを提供す
ることを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる自動車排
気ガス浄化用触媒コンバーターは、請求項１に記載して
いるように、触媒を担持する担体を金属製とし、金属担
体の中央部分における排気ガス流れ方向の担体長さを周
辺部分における担体長さよりも段階的にないしは連続的
に長くした構成としたことを特徴としている。

【００２０】そして、本発明に係わる自動車排気ガス浄
化用触媒コンバーターの実施態様においては、請求項２
に記載しているように、耐熱金属の平板と耐熱金属の波
板を多重に巻回して排気ガスの流れの通路となる多数の
セルを形成した金属担体に触媒を担持させた自動車排気
ガス浄化用触媒コンバーターにおいて、多重に巻回した
金属担体の巻回の中央部分における排気ガス流れ方向の
担体長さを巻回の周辺部分における排気ガス流れ方向の
担体長さよりも長くした構造のものとしたことを特徴と
している。

【００２１】そして、同じく本発明に係わる自動車排気
ガス浄化用触媒コンバーターにおいては、請求項３に記
載しているように、多重に巻回した金属担体の巻回の中
央部分における排気ガス流れ方向の担体長さを巻回の周
辺部分における排気ガス流れ方向の担体長さよりも長く
し、巻回の中央部分を巻回の周辺部分より排気ガス流れ
方向の前方側のみで突出させたものとしたり、請求項４
に記載しているように、多重に巻回した金属担体の巻回
の中央部分における排気ガス流れ方向の担体長さを巻回
の周辺部分における排気ガス流れ方向の担体長さよりも
長くし、巻回の中央部分を巻回の周辺部分より排気ガス
流れ方向の後方側のみで突出させたものとしたり、請求
項４に記載しているように、多重に巻回した金属担体の
巻回の中央部分における排気ガス流れ方向の担体長さを
巻回の周辺部分における排気ガス流れ方向の担体長さよ
りも長くし、巻回の中央部分を巻回の周辺部分より排気
ガス流れ方向の後方側のみで突出させたものとしたり、
請求項５に記載しているように、多重に巻回した金属担
体の巻回の中央部分における排気ガス流れ方向の担体長
さを巻回の周辺部分における排気ガス流れ方向の担体長
さよりも長くし、巻回の中央部分を巻回の周辺部分より
排気ガス流れ方向の前方側および後方側の両方で突出さ
せたものとしたりすることができ、これらの場合に、請
求項６に記載しているように、巻回の中央部分のうち巻
回の周辺部分より突出した部分とコンバーターシェルと
の間に支え部材を設けた構造のものとすることができ
る。

【００２２】同じく、本発明に係わる自動車排気ガス浄
化用触媒コンバーターの実施態様においては、請求項７
に記載しているように、巻回形状は略真円形状のものと
したり、請求項８に記載しているように、巻回形状は略
楕円形状のもの（ほぼ平行な対向辺をもつレーシングト
ラック形状であるものも勿論含む。）としたりすること
ができる。

【００２３】同じく、本発明に係わる自動車排気ガス浄
化用触媒コンバーターの実施態様においては、請求項９
に記載しているように、巻回の中央部分の平板および／
または波板の板厚を巻回の周辺部分の平板および／また
は波板の板厚よりも厚くしたものとしたり、請求項１０
に記載しているように、巻回の中央部分のセル密度を巻
回の周辺部分のセル密度よりも高くしたものとしたり、
請求項１１に記載しているように、巻回の中央部分を巻
回の周辺部分の最外周面より３０ｍｍ以上内側に入った
部分に設定したものとしたり、請求項１２に記載してい
るように、巻回の中央部分における排気ガス流れ方向の
担体長さを巻回の周辺部分における排気ガス流れ方向の
担体長さの１．１倍以上２．０倍以下の範囲内のものと
したり、請求項１３に記載しているように、巻回の周辺
部分の断面積を金属担体全体の断面積の３０％以上８０
％以下の範囲内のものとしたりすることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明に係わる自動車排気ガス浄
化用触媒コンバーターは、前記したように、触媒を担持
する担体を金属製とし、金属担体の中央部分における排
気ガス流れ方向の担体長さを周辺部分における担体長さ
よりも長くした構成としたものであり、より具体的に
は、例えば、図１１に示すように、耐熱金属の平板１１
と耐熱金属の波板１２を多重に巻回して排気ガスの流れ
の通路となる多数のセル１３を形成した金属担体１４に
触媒を担持させた自動車排気ガス浄化用触媒コンバータ
ーにおいて、多重に巻回した金属担体の巻回の中央部分
における排気ガス流れ方向の担体長さを巻回の周辺部分
における排気ガス流れ方向の担体長さよりも長くした構
成としたものとすることができる。

【００２５】そして、実施の一形態においては、図１に
示しているように、自動車排気ガス浄化用触媒コンバー
ター１のコンバーターシェル２の中央太径部分に設置さ
れる金属担体１４において、多重に巻回した金属担体１
４の巻回の中央部分１４Ａにおける排気ガス流れ方向の
担体長さを巻回の周辺部分１４Ｂにおける排気ガス流れ
方向の担体長さよりも長くし、巻回の中央部分１４Ａを
巻回の周辺部分１４Ｂより排気ガス流れ方向の前方側の
みで突出させた構造のものとすることができる。

【００２６】また、実施の他の形態においては、図２に
示しているように、自動車排気ガス浄化用触媒コンバー
ター１のコンバーターシェル２の中央太径部分に設置さ
れる金属担体１４において、多重に巻回した金属担体１
４の巻回の中央部分１４Ａにおける排気ガス流れ方向の
担体長さを巻回の周辺部分１４Ｂにおける排気ガス流れ
方向の担体長さよりも長くし、巻回の中央部分１４Ａを
巻回の周辺部分１４Ｂより排気ガス流れ方向の後方側の
みで突出させた構造のものとすることができる。

【００２７】さらに、実施の他の形態においては、図３
に示しているように、自動車排気ガス浄化用触媒コンバ
ーター１のコンバーターシェル２の中央太径部分に設置
される金属担体１４において、多重に巻回した金属担体
１４の巻回の中央部分１４Ａにおける排気ガス流れ方向
の担体長さを巻回の周辺部分１４Ｂにおける排気ガス流
れ方向の担体長さよりも長くし、巻回の中央部分１４Ａ
を巻回の周辺部分１４Ｂより排気ガス流れ方向の前方側
および後方側の両方で突出させた構造のものとすること
ができる。

【００２８】そして、図１および図２に示した実施形態
のものにおいて、それぞれ図４および図５に示すよう
に、巻回の中央部分１４Ａのうち巻回の周辺部分１４Ｂ
より突出した部分とコンバーターシェル２との間に支え
部材３を設けた構造のものとすることができる。

【００２９】そして、金属担体１４の巻回形状は図７に
示すように、略真円形状のものとしたり、図８に示すよ
うに、巻回形状は略楕円形状のもの（図８において示す
ように正確には対向する辺が平行をなす部分を有するレ
ーシングトラック形状のもの）としたりすることがで
き、図４および図５に示したような支え部材３を設ける
場合には、それぞれ図９および図１０に示すように、対
称形状となる位置に支え部材３を複数設けるようになす
ことも場合によっては望ましい。

【００３０】さらに、実施の形態においては、巻回の中
央部分１４Ａの平板１１および／または波板１２の板厚
を巻回の周辺部分１４Ｂの平板１１および／または波板
１２の板厚よりも厚くしたり、巻回の中央部分１４Ａの
セル密度を巻回の周辺部分１４Ｂのセル密度よりも高く
したり、巻回の中央部分１４Ａを巻回の周辺部分１４Ｂ
の最外周面より３０ｍｍ以上内側に入った部分に設定し
たり、巻回の中央部分１４Ａにおける排気ガス流れ方向
の担体長さを巻回の周辺部分１４Ｂにおける排気ガス流
れ方向の担体長さの１．１倍以上２．０倍以下の範囲内
のものとしたり、巻回の周辺部分１４Ｂの断面積を金属
担体全体の断面積の３０％以上８０％以下の範囲内のも
のとしたりすることができる。

【００３１】

【発明の作用】本発明に係わる自動車排気ガス浄化用触
媒コンバーターは、上述した構成を有するものであっ
て、中央部分のセルの長さを周辺部分のセルの長さより
も長くすることで、中央部分の通気抵抗がこれより長さ
の短い周辺部分の通気抵抗よりも増大し、排気ガスは専
ら通気抵抗のより小さな周辺部分を流れるようになる。

【００３２】そして、ここで言う周辺部分とは、担体外
周面から最大３０ｍｍ迄中に入った部分であるものとす
ることがより望ましく、この周辺部分は外界へ熱を伝え
やすい部分である。また、中心部分とは周辺部分より内
側の部分である。そして、周辺部分に専ら排気ガスを流
すようにすることで周辺部分の触媒コート層が受ける熱
エネルギーは金属担体を経由して速やかに外界に放出さ
れる。また、中央部分を流れる排気ガスもやはり担体の
飛び出した側面からより望ましくは最大３０ｍｍの部分
の熱エネルギーは周辺部分に入る排気ガスに放出されや
すい。この熱エネルギーは対流および熱輻射でコンバー
ターシェルに直接熱エネルギーが伝達され、あるいは担
体周辺部分から熱エネルギーが伝達される。

【００３３】このようにして、本発明の自動車排気ガス
浄化用コンバーターの構造とすることによって、金属担
体を冷えやすくして触媒コート層の劣化を抑制し、触媒
性能が長期にわたって維持されることとなる。

【００３４】中央部分を周辺部分より長くする程度につ
いては、１．１倍から２．０倍の範囲とすることがより
望ましい。すなわち、１．１倍より短いと触媒コート量
のばらつきによって中央部分と周辺部分の通気抵抗の差
異がキャンセルされてしまう可能性があり、２．０倍よ
り長いと触媒コンバーターが受ける熱衝撃や振動によっ
て中央部分が著しく振動しコンバーターシェルと担体の
接続が破断されてしまう恐れがあるからである。また、
コンバーターに入る長さにするのは当然である。

【００３５】中央部分の飛び出しは前述したように排気
ガスが入る側、出る側の何れでもよく、搭載車両の都合
に合わせて設定すればよいが、望ましくは入る側、即ち
フロント側の方が好ましい。これは少しでも触媒の一部
を前出しすることで排気ガス温度が低い時にその部分が
早く排気ガスに接触して早く暖まり早期に活性化してそ
の反応熱により触媒全体が暖められて活性化するためで
ある。そして、飛び出して前にでている部分は担体の一
部であるので熱容量が小さく、より早く活性化しやす
い。

【００３６】排気ガスは温度が高いと粘度が高く、低い
と大きい。従って、早期活性化を要求される排気ガス温
度の低いときには、中央部分にガスが貫流しやすく、高
温ではガスが貫流しにくいので、劣化はあまり問題とな
らない。このフロント側へ飛び出す程度は、排気ガスの
最高温度とコンバーターのフロントディフューザー部分
の形状で決めてよい。勿論、触媒をエンジンに近付ける
ほど、排気ガス温度が高いので、劣化が著しい温度の場
合は、中央部分を後ろ出しにした方が良い場合もある。

【００３７】中央部分の飛び出している部分の側面はコ
ンバーターシェルと支え部材で繋がっているものとして
いてもちろんよい。これはマニ触媒コンバーターは振動
を外部から与えられるので、飛び出している中央部分が
揺れ、そのストレスが担体とコンバーターシェルとの接
合部分に加わるからである。特に中央部分が周辺部分よ
りも１．５倍以上大きい場合は必要であることが多いと
考えられる。

【００３８】このときに用いる支え部材は、溶接やろう
付けなどで固定することが望ましい。また、支え部材は
排気ガスの分配を大きく乱さないようにすることが必要
である。

【００３９】排気ガスの温度が高いときに周辺部分に排
気ガスが多く分配されて、外部に放熱しやすくするた
め、中央部分に用いられている平板および／または波板
の厚さが周辺部分の平板および／または波板よりも厚く
なっているものとしたり、中央部分のセル密度が周辺部
分のセル密度よりも大きくなっているものとしたりして
もよい。何れの手段も中央部分と周辺部分の通気抵抗の
差を拡大するもので、それぞれ単独で採用しても、併用
してもよい。

【００４０】担体の周辺部分に排気ガスの分配があまり
多いと、排気ガスの温度が低いときの転化率に悪影響を
与えるので、周辺部分の断面積が担体全体の断面積に占
める比率は３０％以上８０％以下であるものとすること
が望ましい。そして、３０％よりも少ないと冷却効果が
少ない傾向となり、８０％よりも多いと低い排気ガス温
度のときの転化率が低くなる傾向となるので望ましくな
い。

【００４１】担体の断面形状は丸でも楕円ないしはレー
シングトラックの何れでもよく、コンバーターの放熱面
積を稼いで放熱量を増やすためにいわゆるトーラス形状
（断面：ドーナツ形状）のものでもよい。

【００４２】金属担体は厚さが３０μｍから８０μｍ程
度の耐熱性金属箔状の板、例えば、Ｆｅ−２０重量％Ｃ
ｒ−５重量Ａｌ組成のフェライト系ステンレス鋼箔より
なる板を所定の幅となるように切り出し、その一部を波
付け加工等を施した箔状の波板とし、平板と波板を共に
巻き上げるか積層して多数のセルを有するハニカム体と
し、これを耐熱性のステンレス鋼製ケース（コンバータ
ーシェル）に挿入してからろう付け等の処理を施して接
合して製造するようになすことができる。本発明の担体
の製造方法としては、巻き上げる方法が容易であり、望
ましい方法といえるが、特に限定はされない。

【００４３】本発明では箔状の板の幅を中央部分と周辺
部分とで変えるので、箔状の板を巻き上げて担体とする
製造方法では最初に巻き上げる中央部分の箔ないしは板
の幅を大きくし、所定の巻き数で箔ないしは板の幅をよ
り狭いものに変え、中央部分のどの部分に巻き付けるの
か（すなわち、フロント突出とするか、リヤ突出とする
か、両方突出とするか）を決めて巻き上げることで製造
できる。

【００４４】

【実施例】以下、本発明を実施例によって説明するが、
本発明はこれらによって限定されるものではない。

【００４５】実施例１ （工程１） Ｃｒを２０重量％、Ａｌを５重量％含む厚
さ５０μｍのフェライト系ステンレス鋼箔よりなる板を
幅Ｗ_１が１１８ｍｍおよびＷ_２が８８ｍｍのもの切り出
し、それぞれの一部に波付け加工を施す。この波付け加
工は、巻き上げたときにできるセルの密度が６２０ｋ個
／ｍ^２となるように行う。

【００４６】（工程２） 図１に示す幅Ｗ_１が１１８ｍ
ｍのステンレス鋼箔よりなる平板と波板（図１１に示し
た平板１１と波板１２に相当）を共に巻き上げて図１に
示す直径Ｄ_１が８８ｍｍでかつ断面形状が図７に示した
ような丸型の中央部分１４Ａとなるハニカム体を形成す
る。

【００４７】（工程３） 工程２のハニカム体の外周に
図１に示す幅Ｗ_２が８８ｍｍのステンレス鋼箔よりなる
平板と波板（図１１に示した平板１１と波板１２に相
当）を共に図１に示す幅Ｔ_１が３０ｍｍとなる分だけ巻
き上げて、中央部分１４Ａが飛び出した図１に示す直径
Ｄ_２が１４８ｍｍのハニカム体を作る。このとき、幅Ｗ
_２が８８ｍｍの箔を巻回した周辺部分１４Ｂの一端を幅
Ｗ_１が１１８ｍｍ箔を巻回した中央部分１４Ａのハニカ
ム体の一端（すなわち、リヤ側）に揃える。

【００４８】（工程４） 工程３のハニカム体の外側に
箔状のろう材（ＪＩＳ Ｚ−３２６５で制定されるＮｉ
ろうおよびＮｉ−Ａｌを主体としたものでＢＮｉ−５相
当品）を、内部に粉末のろう材を付着させてケーシング
の内部に挿入して接合処理（接合処理の手段としては、
空気中にて１００〜６００℃に加熱した後、真空中（１
０のマイナス４乗Ｔｏｒｒ）にて１１８０〜１２３０℃
で２時間以内の加熱を行う）を行い、図１に示すような
金属担体１４を得た。

【００４９】（工程５） γ−アルミナを主成分とする
活性アルミナ粉末１０００ｇに対してジニトロジアンミ
ン白金溶液を用いてＰｔ量が１．５重量％となるように
加え、よく撹拌した後オーブンを用いて１５０℃で３時
間乾燥し、４００℃で４時間焼成して、Ｐｔ／Ａｌ_２Ｏ
_３触媒粉末を得た。次いで、このＰｔ／Ａｌ_２Ｏ_３触媒
粉末７００ｇと酸化セリウム３００ｇおよびアルミナゾ
ル１０００ｇをボールミルポットに投入し８時間粉砕し
てスラリーを得た。得られたスラリーを金属担体に塗布
し、乾燥した後４００℃で２時間焼成した。このときの
コーティング量は１６０ｇ／Ｌとした。

【００５０】次に、γ−アルミナを主成分とする活性ア
ルミナ粉末１０００ｇに対して硝酸ロジウム溶液をＲｈ
量が１重量％となるように加え、よく撹拌した後オーブ
ンを用いて１５０℃で３時間乾燥し、４００℃で４時間
焼成して、Ｒｈ／Ａｌ_２Ｏ_３触媒粉末を得た。次いで、
このＲｈ／Ａｌ_２Ｏ_３触媒粉末１０００ｇとアルミナゾ
ル１０００ｇをボールミルポットに投入し、８時間粉砕
してスラリーを得た。得られたスラリーを既にＰｔ／Ａ
ｌ_２Ｏ_３を塗布した金属担体１４に塗布して乾燥した後
４００℃で２時間焼成した。このとき、触媒の塗布量は
４０ｇ／Ｌとした。そして、触媒塗布量の合計は２００
ｇ／Ｌで、金属担体触媒を得た。

【００５１】（工程６） 工程５の金属担体触媒の前後
にディフューザーとなるコンバーターシェル２を溶接で
取り付けて、実施例１の触媒コンバーター１を得た。こ
のとき、中央部分１４Ａの飛び出している側をフロント
側とした。

【００５２】実施例２ 実施例１において、中央部分１４Ａの飛び出している側
を図２に示したようにリヤ側とした以外は同様にして実
施例２の触媒コンバーターを得た。

【００５３】実施例３ 実施例１において、幅Ｗ_１が１１８ｍｍの箔の幅を１５
０ｍｍにする以外は同様にして実施例３の触媒コンバー
ターを得た。

【００５４】実施例４ 実施例１において、幅Ｗ_２が８８ｍｍの箔を図１の寸法
Ｔ_１が１５ｍｍとなる分だけ巻いて工程３のハニカム体
とする以外は同様にして実施例４の触媒コンバーターを
得た。

【００５５】実施例５ 実施例１において、幅Ｗ_２が８８ｍｍの箔の一端を幅Ｗ
_１が１１８ｍｍの箔の工程２のハニカム体の一端から１
５ｍｍの位置にする（すなわち、図３に示すように、中
央部分１４Ａのフロント側の突出量を１５ｍｍとし、リ
ヤ側の突出量を１５ｍｍとする）以外は同様にして実施
例５の触媒コンバーターを得た。

【００５６】実施例６ 実施例３において、図４に示すように中央部分１４Ａの
支え部材３を取付ける以外は同様にして実施例６の触媒
コンバーターを得た。

【００５７】実施例７ 実施例１において、幅Ｗ_１が１１８ｍｍの箔よりなる工
程２のハニカム体のセル密度を９３０ｋ個／ｍ^２する以
外は同様にして実施例７の触媒コンバーターを得た。

【００５８】実施例８ 実施例１において、幅Ｗ_１が１１８ｍｍの箔の厚さを８
０μｍとする以外は同様にして実施例８の触媒コンバー
ターを得た。

【００５９】実施例９ 実施例１において、幅Ｗ_２が８８ｍｍの箔の厚さを３０
μｍとする以外は同様にして実施例９の触媒コンバータ
ーを得た。

【００６０】実施例１０ 実施例１において、幅Ｗ_１が１１８ｍｍの箔の厚さを８
０μｍとし、幅Ｗ_２が８８ｍｍの箔の厚さを３０μｍと
する以外は同様にして実施例１０の触媒コンバーターを
得た。

【００６１】実施例１１ 実施例１において、幅Ｗ_１が１１８ｍｍの箔の厚さを８
０μｍで、工程２のハニカム体のセル密度を９３０ｋ個
／ｍ^２とし、幅Ｗ_２が８８ｍｍの箔の厚さを３０μｍと
する以外は同様にして実施例１１の触媒コンバーターを
得た。

【００６２】実施例１２ 実施例１において、工程２のハニカム体の形状を長径が
１２４ｍｍ、短径が５８ｍｍのレーシングトラック形状
とし、幅Ｗ_２が８８ｍｍの箔を幅Ｔ_１が２０ｍｍとなる
分だけその形状に沿って巻き上げる以外は同様にして実
施例１２の触媒コンバーターを得た。

【００６３】実施例１３ 実施例１２において、工程２のハニカム体の形状を長径
が１０４ｍｍ、短径が３４ｍｍのレーシングトラック形
状とし、幅Ｗ_２が８８ｍｍの箔を幅Ｔ_１が３０ｍｍとな
る分だけその形状に沿って巻き上げる以外は同様にして
実施例１３の触媒コンバーターを得た。

【００６４】実施例１４ 実施例１２において、工程２のハニカム体に幅Ｗ_２が８
８ｍｍの箔の一端を幅Ｗ_１が１１８ｍｍの箔の工程２の
ハニカム体の一端から１５ｍｍの位置に揃える（すなわ
ち、図３に示すように、中央部分１４Ａのフロント側お
よびリヤ側の突出量を共に１５ｍｍとする。）以外は同
様にして実施例１４の触媒コンバーターを得た。

【００６５】

【表１】

【００６６】

【表２】

【００６７】比較例１ 実施例１において、幅が１５５ｍｍの箔よりなる平板お
よび波板を共に巻き上げて直径が１１８ｍｍの金属担体
とし、工程３を省略する以外は同様にして比較例１の触
媒コンバーターを得た。

【００６８】比較例２ 比較例１において、幅が１１８ｍｍの箔よりなる平板お
よび波板を共に巻き上げて直径が１３６ｍｍの金属担体
とする以外は同様にして比較例２の触媒コンバーターを
得た。

【００６９】評価例１ 本発明の実施例１〜１４の触媒コンバーターに室温（２
５℃）および３００℃で風量２ｍ^３／ｍｉｎの空気を流
し、中央部分１４Ａと周辺部分１４Ｂを流れるガスの量
を比較した。この結果を表３に示す。表３においては、
室温と３００℃における各触媒の中央部分１４Ａと周辺
部分１４Ｂのガス流量を示しているが、いずれの場合に
おいてもガス温度が高くなると中央部分１４Ａを流れる
ガスの量は少なくなっていることが明らかであり、より
高温では周辺部分１４Ｂにさらに多くのガスが流れるも
のとなっていた。

【００７０】

【表３】

【００７１】評価例２ 本発明の実施例１〜１４および比較例１，２の各触媒コ
ンバーターを１５００ｃｃのエンジンの間においてホー
ルドに装着して、入口温度が９５０℃、空燃比（Ａ／
Ｆ）が１４．６、使用ガソリンは無鉛の条件で急速劣化
耐久試験を行った。

【００７２】そして、耐久試験後の各触媒について浄化
性能を評価した。このときの評価は、排気量が２０００
ｃｃのエンジンで空燃比（Ａ／Ｆ）が１４．６、空燃比
（Ａ／Ｆ）の振幅が０．５Ａ／Ｆ、周波数が１Ｈｚ、入
りガス温度が４００℃の条件で行った。下記の表４にそ
の結果を示す。

【００７３】

【表４】

【００７４】表４に示した結果より明らかなように、本
発明実施例１〜１４の各触媒コンバーターでは、いずれ
も触媒性能の劣化が少なく、耐久試験後においても優れ
た浄化性能を有していることが認められた。

【００７５】

【発明の効果】本発明に係わる自動車排気ガス浄化用触
媒コンバーターによれば、請求項１に記載しているよう
に、触媒を担持する担体を金属製とし、金属担体の中央
部分における排気ガス流れ方向の担体長さを周辺部分に
おける担体長さよりも長くした構成としており、より具
体的には、請求項２に記載しているように、耐熱金属の
平板と耐熱金属の波板を多重に巻回して排気ガスの流れ
の通路となる多数のセルを形成した金属担体に触媒を担
持させた自動車排気ガス浄化用触媒コンバーターにおい
て、多重に巻回した金属担体の巻回の中央部分における
排気ガス流れ方向の担体長さを巻回の周辺部分における
排気ガス流れ方向の担体長さよりも長くした構成とした
から、排気ガスは中心部分よりも周辺部分においてより
多く流すことが可能となり、排気ガスは冷却されやすも
のとなって高温の排気ガスによる触媒コート層の劣化を
防止することが可能となるので、触媒による浄化性能を
長期にわたって良好なものに維持することが可能である
自動車排気ガス浄化用触媒コンバーターを提供すること
ができるという著大なる効果がもたらされる。

【００７６】そして、請求項３に記載しているように、
多重に巻回した金属担体の巻回の中央部分における排気
ガス流れ方向の担体長さを巻回の周辺部分における排気
ガス流れ方向の担体長さよりも長くし、巻回の中央部分
を巻回の周辺部分より排気ガス流れ方向の前方側のみで
突出させたものとすることによって、触媒の一部を前出
しすることが可能となり、排気ガス温度が低いときにそ
の部分が早く排気ガスに接触して早く暖まることにより
早期に活性化してその反応熱により触媒全体が暖められ
て早期に活性化するようになるという効果がもたらさ
れ、請求項４に記載しているように、多重に巻回した金
属担体の巻回の中央部分における排気ガス流れ方向の担
体長さを巻回の周辺部分における排気ガス流れ方向の担
体長さよりも長くし、巻回の中央部分を巻回の周辺部分
より排気ガス流れ方向の後方側のみで突出させたものと
することによって、触媒をエンジンに近付ける場合のよ
うな排気ガス温度が高いときに触媒の劣化を抑制するこ
とが可能になるという効果がもたらされ、請求項５に記
載しているように、多重に巻回した金属担体の巻回の中
央部分における排気ガス流れ方向の担体長さを巻回の周
辺部分における排気ガス流れ方向の担体長さよりも長く
し、巻回の中央部分を巻回の周辺部分より排気ガス流れ
方向の前方側および後方側の両方で突出させたものとす
ることによって、触媒の早期活性化を得ることができる
と共に高温の排気ガスによる触媒の早期劣化を防止する
ことが可能になるという効果がもたらされる。

【００７７】さらに、請求項６に記載しているように、
巻回の中央部分のうち巻回の周辺部分より突出した部分
とコンバーターシェルとの間に支え部材を設けたものと
することによって、周辺部分より飛び出している中央部
分の損傷を防止することが可能になるという効果がもた
らされる。

【００７８】また、請求項７に記載しているように、巻
回形状は略真円形状のものとしたり、請求項８に記載し
ているように、巻回形状は略楕円形状のものとしたりす
ることによって、装着性の良好な自動車排気ガス浄化用
触媒コンバーターを得ることが可能となる。

【００７９】また、請求項９に記載しているように、巻
回の中央部分の平板および／または波板の板厚を巻回の
周辺部分の平板および／または波板の板厚よりも厚くし
たものとすることによって、排気ガス温度が高いときに
周辺部分に排気ガスがより多く分配されて外部に放熱し
やすいものとすることが可能となり、請求項１０に記載
しているように、巻回の中央部分のセル密度を巻回の周
辺部分のセル密度よりも高くしたものとすることによっ
ても、排気ガスが周辺部分により多く分配されるものと
することが可能である。

【００８０】さらに、請求項１１に記載しているよう
に、巻回の中央部分を巻回の周辺部分の最外周面より３
０ｍｍ以上内側に入った部分に設定することによって、
周辺部分の触媒コート層が受ける熱エネルギーを金属担
体を経由して速やかに外界に放出させることが可能とな
り、請求項１２に記載しているように、巻回の中央部分
における排気ガス流れ方向の担体長さを巻回の周辺部分
における排気ガス流れ方向の担体長さの１．１倍以上
２．０倍以下とすることによって、触媒コート量のばら
つきに影響されることなく、そしてまた中心部分が過剰
に振動することなく、周辺部分と中心部分とにおける通
気抵抗の差をより好ましいものに設定することが可能と
なり、請求項１３に記載しているように、巻回の周辺部
分の断面積を金属担体全体の断面積の３０％以上８０％
以下することによって、冷却作用が十分でかつ低い排気
ガス温度のときの転化率も良好なものにすることが可能
になるという効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる自動車排気ガス浄化用触媒コン
バーターの一実施形態（実施例１等で採用したものであ
って、中央部分１４Ａがフロント側で突出した例）を示
すコンバーターシェル内部の説明図である。

【図２】本発明に係わる自動車排気ガス浄化用触媒コン
バーターの他の実施形態（実施例２で採用したものであ
って、中央部分１４Ａがリヤ側で突出した例）を示すコ
ンバーターシェル内部の説明図である。

【図３】本発明に係わる自動車排気ガス浄化用触媒コン
バーターのさらに他の実施形態（実施例５等で採用した
ものであって、中央部分１４Ａがフロント側およびリヤ
側で突出した例）を示すコンバーターシェル内部の説明
図である。

【図４】本発明に係わる自動車排気ガス浄化用触媒コン
バーターのさらに他の実施形態（実施例６で採用したも
のであって、中央部分１４Ａがフロント側で突出してい
て支え部材３で支えた例）を示すコンバーターシェル内
部の説明図である。

【図５】本発明に係わる自動車排気ガス浄化用触媒コン
バーターのさらに他の実施形態（中央部分１４Ａがリヤ
側で突出していて支え部材３で支えた例）を示すコンバ
ーターシェル内部の説明図である。

【図６】従来例による自動車排気ガス浄化用触媒コンバ
ーターのシェル内部の説明図である。

【図７】金属担体を略真円形状とした例を示す説明図で
ある。

【図８】金属担体を略レーシングトラック形状とした例
を示す説明図である。

【図９】金属担体を略真円形状として中央部分をコンバ
ーターシェルとの間で支え部材を介して支える例を示す
説明図である。

【図１０】金属担体を略レーシングトラック形状として
中央部分をコンバーターシェルとの間で支え部材を介し
て支える例を示す説明図である。

【図１１】平板と波板とを多重に巻回して形成される金
属担体の部分拡大説明図である。

【符号の説明】

１ 自動車排気ガス浄化用触媒コンバーター ２ コンバーターシェル ３ 支え部材 １１ 耐熱金属の平板 １２ 耐熱金属の波板 １３ セル １４ 金属担体 １４Ａ 金属担体の巻回の中央部分 １４Ｂ 金属担体の巻回の周辺部分

フロントページの続き (72)発明者 室 伏 康 行 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 高 谷 真 弘 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 触媒を担持する担体を金属製とし、金属
   担体の中央部分における排気ガス流れ方向の担体長さを
   周辺部分における担体長さよりも長くしたことを特徴と
   する自動車排気ガス浄化用触媒コンバーター。
2. 【請求項２】 耐熱金属の平板と耐熱金属の波板を多重
   に巻回して排気ガスの流れの通路となる多数のセルを形
   成した金属担体に触媒を担持させた自動車排気ガス浄化
   用触媒コンバーターにおいて、多重に巻回した金属担体
   の巻回の中央部分における排気ガス流れ方向の担体長さ
   を巻回の周辺部分における排気ガス流れ方向の担体長さ
   よりも長くした請求項１に記載の自動車排気ガス浄化用
   触媒コンバーター。
3. 【請求項３】 多重に巻回した金属担体の巻回の中央部
   分における排気ガス流れ方向の担体長さを巻回の周辺部
   分における排気ガス流れ方向の担体長さよりも長くし、
   巻回の中央部分を巻回の周辺部分より排気ガス流れ方向
   の前方側のみで突出させた請求項２に記載の自動車排気
   ガス浄化用触媒コンバーター。
4. 【請求項４】 多重に巻回した金属担体の巻回の中央部
   分における排気ガス流れ方向の担体長さを巻回の周辺部
   分における排気ガス流れ方向の担体長さよりも長くし、
   巻回の中央部分を巻回の周辺部分より排気ガス流れ方向
   の後方側のみで突出させた請求項２に記載の自動車排気
   ガス浄化用触媒コンバーター。
5. 【請求項５】 多重に巻回した金属担体の巻回の中央部
   分における排気ガス流れ方向の担体長さを巻回の周辺部
   分における排気ガス流れ方向の担体長さよりも長くし、
   巻回の中央部分を巻回の周辺部分より排気ガス流れ方向
   の前方側および後方側の両方で突出させた請求項２に記
   載の自動車排気ガス浄化用触媒コンバーター。
6. 【請求項６】 巻回の中央部分のうち巻回の周辺部分よ
   り突出した部分とコンバーターシェルとの間に支え部材
   を設けた請求項３ないし５のいずれかに記載の自動車排
   気ガス浄化用触媒コンバーター。
7. 【請求項７】 巻回形状は略真円形状のものとした請求
   項２ないし６のいずれかに記載の自動車排気ガス浄化用
   触媒コンバーター。
8. 【請求項８】 巻回形状は略楕円形状のものとした請求
   項２ないし６のいずれかに記載の自動車排気ガス浄化用
   触媒コンバーター。
9. 【請求項９】 巻回の中央部分の平板および／または波
   板の板厚を巻回の周辺部分の平板および／または波板の
   板厚よりも厚くした請求項２ないし８のいずれかに記載
   の自動車排気ガス浄化用触媒コンバーター。
10. 【請求項１０】 巻回の中央部分のセル密度を巻回の周
    辺部分のセル密度よりも高くした請求項２ないし９のい
    ずれかに記載の自動車排気ガス浄化用触媒コンバータ
    ー。
11. 【請求項１１】 巻回の中央部分を巻回の周辺部分の最
    外周面より３０ｍｍ以上内側に入った部分に設定した請
    求項２ないし１０のいずれかに記載の自動車排気ガス浄
    化用触媒コンバーター。
12. 【請求項１２】 巻回の中央部分における排気ガス流れ
    方向の担体長さを巻回の周辺部分における排気ガス流れ
    方向の担体長さの１．１倍以上２．０倍以下とした請求
    項２ないし１１のいずれかに記載の自動車排気ガス浄化
    用触媒コンバーター。
13. 【請求項１３】 巻回の周辺部分の断面積を金属担体全
    体の断面積の３０％以上８０％以下とした請求項２ない
    し１２のいずれかに記載の自動車排気ガス浄化用触媒コ
    ンバーター。