JP6545962B2 - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents

Description

本発明は、排ガス浄化用触媒に関する。詳しくは、基材と該基材の表面に形成された触媒コート層とを備える排ガス浄化用触媒に関する。

自動車エンジン等の内燃機関から排出される排ガスを浄化するために、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、及びＲｈ（ロジウム）の貴金属のうち少なくとも一種を含む三元触媒がよく用いられている。かかる三元触媒の一つの典型的な構成では、円筒状のハニカム基材の表面に触媒コート層を形成し、この触媒コート層にＰｔ、Ｐｄ、及びＲｈの貴金属のうちの一種または二種以上を担持させている。かかるハニカム基材を用いて排ガスを浄化するに際しては、排ガス入口側の端面から基材の各セルに排ガスを流入させ、各セルを仕切る隔壁表面に形成された触媒コート層に排ガスを接触させ、次いで、排ガス出口側の端面から排ガスを外部へと流出させている（例えば特許文献１）。

特開２０１４−１００６５８号公報

ところで、排ガスの浄化効率を向上させるためには、基材の容積１Ｌ当たりの触媒コート層の質量（コート密度）を増やして触媒コート層の表面積を大きくすることが有利である。しかしながら、触媒コート層のコート密度を単純に増やすと、基材のセル内を排ガスが通過する際の圧力損失（圧損）の上昇を招き、エンジン性能等に悪影響を与える虞がある。燃費の悪化やエンジンの故障などの弊害を防止すべく、圧損の上昇は出来るだけ小さく抑えたい。本発明は上記課題を解決するものである。

本発明によって提供される排ガス浄化用触媒は、内燃機関の排気通路内に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒である。この排ガス浄化用触媒は、筒状の基材と、該基材の表面に形成された触媒コート層とを備える。前記基材の筒軸方向の長さＬと、該筒軸方向に直交する断面の直径Ｄとの比が、（Ｌ／Ｄ）≦０．８である。前記触媒コート層のコート密度が、前記基材の排ガス入口側の端部を含む上流側部分と排ガス出口側の端部を含む下流側部分とで異なっている。そして、前記上流側部分におけるコート密度Ａが、前記下流側部分におけるコート密度Ｂよりも小さい（Ａ＜Ｂ）。

かかる構成によると、上記（Ｌ／Ｄ）比が０．８以下となるような基材の長さが比較的短い排ガス浄化用触媒において、基材のセル内を排ガスが通過する際の圧力損失の上昇を従来に比して小さく抑えることができる。したがって、燃費の悪化やエンジンの故障などの弊害を防止でき、より高性能な排ガス浄化用触媒を提供することができる。

ここで開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記上流側部分におけるコート密度Ａと、前記下流側部分におけるコート密度Ｂとの関係が、（Ａ／Ｂ）≦０．８５を満足する。このようにすれば、上流側部分におけるコート密度Ａを下流側部分におけるコート密度Ｂよりも小さくしたことによる効果（圧損上昇抑制効果）をより確実に発揮することができる。

ここで開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記上流側部分におけるコート密度Ａが、前記下流側部分におけるコート密度Ｂよりも３０ｇ／Ｌ以上小さい。このようにすれば、上流側部分におけるコート密度Ａを下流側部分におけるコート密度Ｂよりも小さくしたことによる効果（圧損上昇抑制効果）をより効果的に発揮することができる。

ここで開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記触媒コート層は、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材を含んでいる。前記触媒コート層全体の平均コート密度をＣとした場合に、前記上流側部分におけるコート密度Ａが、０．５Ｃ≦Ａ≦０．９Ｃである。このようにすれば、上流側部分におけるコート密度Ａを下流側部分におけるコート密度Ｂよりも小さくした排ガス浄化用触媒において、圧損の上昇を抑制しつつ、ＯＳＣ材が持つ酸素吸蔵放出（ＯＳＣ）能を効果的に向上させることができる。したがって、上記構成によると、従来に比して、圧損の低減と酸素吸蔵放出（ＯＳＣ）能とがバランスよく向上した最適な排ガス浄化用触媒を提供することができる。

ここで開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記上流側部分は、前記基材の排ガス入口側の端部から排ガス出口側に向かって前記基材の長さの少なくとも４０％に当たる部分を含む。また、前記下流側部分は、前記基材の排ガス出口側の端部から排ガス入口側に向かって前記基材の長さの少なくとも４０％に当たる部分を含む。基材の排ガス入口側の端部から排ガス出口側に向かって基材の長さの少なくとも４０％に当たる部分を上流側部分とし、かつ、基材の排ガス出口側の端部から排ガス入口側に向かって基材の長さの少なくとも４０％に当たる部分を下流側部分とすることにより、圧損の低減と、触媒の浄化性能向上と、を効果的に達成することができる。

ここで開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様では、前記基材の筒軸方向の長さＬが７０ｍｍ以下であり、該筒軸方向に直交する断面の直径Ｄが８５ｍｍ以上である。本態様の発明によれば、このような基材の筒軸方向の長さが比較的短い排ガス浄化用触媒において、基材のセル内を排ガスが通過する際の圧損の上昇をより良く抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用触媒の概略構成説明図である。 本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用触媒におけるリブ壁部分の構成を模式的に示す図である。 種々異なった長さを有する排ガス浄化用触媒の圧損を対比するグラフである。 本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用触媒の側面模式図である。 上流側部分の密度比率（１００×Ａ／Ｃ）と圧損との関係を示すグラフである。 上流側部分の密度比率（１００×Ａ／Ｃ）とＯＳＣとの関係を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本明細書において特に言及している事項（例えば多孔質担体の組成など）以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば排ガス浄化用触媒の配置に関するような一般的事項）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

ここで開示される排ガス浄化用触媒は、基材と、該基材の表面に形成された触媒コート層とからなる。

図１は排ガス浄化用触媒の一典型例の模式図である。本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１００は、複数の規則的に配列されたセル１２と、該セル１２を構成するリブ壁１４を有する筒状のハニカム基材１０を備える。

ここで開示される排ガス浄化用触媒１００を構成する上記基材１０としては、従来のこの種の用途に用いられる種々の素材及び形態のものが使用可能である。例えば、コージェライト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックスまたは合金（ステンレス等）から形成されたハニカム構造を備えるハニカム基材などを好適に採用することができる。この実施形態では、ハニカム基材１０は、排気ガスの流れ方向（図１および図２の矢印方向）に延びるほぼ筒状に形成されている。一例として外形が円筒形状であるハニカム基材であって、その筒軸方向に排ガス通路としての貫通孔（セル）が設けられ、各セルを仕切る隔壁（リブ壁）に排ガスが接触可能となっているものが挙げられる。

＜基材の（Ｌ／Ｄ）比＞
ここで開示される排ガス浄化用触媒１００は、図４に示すように、基材１０の筒軸方向の長さＬと、該筒軸方向に直交する断面の直径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が０．８以下である。上記サイズ比（Ｌ／Ｄ）としては、例えば０．３〜０．８が適当であるが、０．７以下（例えば０．４〜０．７）が好ましく、０．６以下（例えば０．５〜０．６）が特に好ましい。基材１０の筒軸方向の長さＬとしては特に限定されないが、概ね７０ｍｍ以下（例えば３０ｍｍ〜７０ｍｍ）が適当であり、好ましくは６０ｍｍ以下（例えば４０ｍｍ〜６０ｍｍ）である。基材１０の直径Ｄとしては特に限定されないが、概ね８５ｍｍ以上（例えば８５ｍｍ〜１５０ｍｍ）が適当であり、好ましくは１００ｍｍ以上（例えば１００ｍｍ〜１２０ｍｍ）である。基材の長さＬおよび直径Ｄは、周知の長さ計測機器、例えばゲージスケール等によって測定することができる。

＜触媒コート層２０＞
図２は、図１のハニカム基材１０におけるリブ壁１４の表面部分の構成を模式的に示す図である。ここで開示される排ガス浄化用触媒１００では、基材１０上に触媒コート層２０が形成されている。図２に示す構成の排ガス浄化用触媒１００では、触媒コート層２０が基材１０のリブ壁１４の表面上に形成されている。排ガス浄化用触媒１００に供給された排ガスは、上記基材１０の流路内を流動し、触媒コート層２０に接触することによって有害成分が浄化される。触媒コート層２０には、複数種類の貴金属触媒と、該貴金属触媒を担持する担体が含まれている。

＜貴金属触媒＞
上記触媒コート層２０に含まれる複数種類の貴金属触媒は、排ガスに含まれる有害成分に対する触媒機能を有していればよい。貴金属触媒として、例えば、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）等を用いることができる

＜担体＞
上記触媒コート層２０は、貴金属触媒を担体（典型系には粉体状）に担持させることによって形成されている。上記貴金属触媒を担持する担体は、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材を含む担体であることが好ましい。上記ＯＳＣ材担体としては、例えば、酸化セリウム（セリア：ＣｅＯ_２）や該セリアを含む複合酸化物（例えば、セリア−ジルコニア複合酸化物（ＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２複合酸化物）などが挙げられる。上述したＯＳＣ材の中でも、ＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２複合酸化物の使用が好ましい。ＣｅＯ_２にＺｒＯ_２を固溶させることにより、ＣｅＯ_２の粒成長が抑制され、耐久後のＯＳＣ能の低下を抑制することができる。ＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２複合酸化物におけるＣｅＯ_２とＺｒＯ_２との混合割合は、ＣｅＯ_２／ＺｒＯ_２＝０．２〜０．５（好ましくは０．２５〜０．４、より好ましくは０．３程度）であるとよい。ＣｅＯ_２／ＺｒＯ_２を上記範囲にすると、高いＯＳＣ（酸素吸蔵能）を実現することができる。

上記ＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２複合酸化物は、副成分として他の化合物（典型的には無機酸化物）が混在するものであってもよい。そのような化合物としては、ランタン等の希土類元素、カルシウムなどのアルカリ土類元素、遷移金属元素などが用いられ得る。上記の中で、触媒機能を阻害せずに高温における比表面積を向上させる観点から、安定化剤としてはランタン等の希土類元素が好適に用いられる。例えば、焼結抑制等の目的で、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１などの希土類酸化物を混合してもよい。上記希土類酸化物は単独酸化物として担体粉末に物理混合してもよいし、複合酸化物の一成分とすることもできる。これら副成分の含有割合（質量比）が担体全体の２％〜３０％（例えば３％〜６％）であることが好ましい。副成分の含有割合が多すぎると相対的にＺｒＯ_２やＣｅＯ_２の量が減るため耐熱性及びＯＳＣ能が低下する場合がある。

ここで開示される触媒コート層２０の貴金属触媒を担持する担体は、ＯＳＣ材以外の担体材料（非ＯＳＣ材）であってもよい。かかる担体材料としては、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニウム（ジルコニア：ＺｒＯ_２）、シリカ（ＳｉＯ_２）、マグネシア（ＭｇＯ）、酸化チタン（チタニア：ＴｉＯ_２）等の金属酸化物、若しくはこれらの固溶体が挙げられる。これらの二種以上を併用してもよい。中でもアルミナの使用が好ましい。アルミナは、ＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２複合酸化物に比べて耐久性（特に耐熱性）が高い。そのため、アルミナを含有させることにより、触媒コート層全体としての熱安定性が向上する。アルミナとＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２複合酸化物とは、質量混合比（ＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２複合酸化物／アルミナ）が１／３〜４／１（好ましくは１／２〜３／１、さらに好ましくは１／１〜３／１（例えば２／１））の範囲内で混合することが好ましい。かかる構成によると、アルミナとＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２複合酸化物との比率が適切なバランスにあるので、アルミナにより耐久性を高めつつ、高いＯＳＣ（酸素吸蔵能）を実現することができる。上述した複数種類の貴金属触媒を異なる担体に担持させてもよい。

上記担体における貴金属触媒の担持量は特に制限されないが、触媒コート層２０の貴金属を担持する担体の全質量に対して０．０１質量％〜２質量％の範囲（例えば０．０５質量％〜１質量％）とすることが適当である。触媒コート層２０の上記担体に貴金属を担持させる方法としては特に制限されない。例えば、Ａｌ_２Ｏ_３および／またはＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２複合酸化物を含む担体粉末を、貴金属塩（例えば硝酸塩）や貴金属錯体（例えば、テトラアンミン錯体）を含有する水溶液に含浸させた後、乾燥させ、焼成することにより調製することができる。

ここで、上述した排ガス浄化用触媒１００においては、排ガスの浄化効率を向上させるべく、基材１０の容積１Ｌ当たりの触媒コート層２０の質量（コート密度）を増やして触媒コート層２０の表面積を大きくすることが望ましい。その一方、触媒コート層２０のコート密度を単純に増やすと、基材１０を排ガスが通過する際の圧力損失の上昇を招き、エンジン性能等に悪影響を与える虞がある。燃費の悪化やエンジンの故障などの弊害を防止すべく、圧損の上昇は出来るだけ小さく抑えたい。

本発明者は、種々実験を行った結果、前述した基材の長さＬと直径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が０．８を上回るような基材の長さが比較的長い排ガス浄化用触媒では、基材の下流側部分におけるコート密度が小さいほど圧損の低減に有利であるのに対し、上記（Ｌ／Ｄ）比が０．８以下となるような基材の長さが比較的短い排ガス浄化用触媒（本実施形態）では、基材の上流側部分におけるコート密度が小さいほど圧損の低減に有利であることを見出した。具体的には、種々異なった長さを有する基材に同じコート密度で触媒コート層を形成した排ガス浄化用触媒を複数用意し、ガス流量を変えつつ圧損を測定した。このうち、基材の長さを８５ｍｍ、６０ｍｍ（断面径は１０３ｍｍで一定）とした排ガス浄化用触媒について、圧損測定を行った結果を図３のグラフに示す。図３中の左側が基材の長さを８５ｍｍ、右側が基材の長さを６０ｍｍとした結果である。

図３に示すように、基材の長さを６０ｍｍとした排ガス浄化用触媒は、基材の長さを８５ｍｍとした排ガス浄化用触媒に比べて圧損が大幅に低減されていた。本発明者の知見によれば、排ガスが基材を通過する際の圧力損失は、基材の排ガス入口側の端面から流入するときの面圧損（入り込み圧損）と、基材の各セルの内部を通過するときの内部通過圧損とに分けられる。基材の長さを６０ｍｍとした触媒は、基材の長さを８５ｍｍとした触媒に比べて、面圧損は同程度であるが、内部通過圧損が小さくなる分、全体の圧損は低減される。これは、基材の長さが短い触媒ほど、内部通過圧損の寄与度が小さく、かつ、面圧損の寄与度が大きくなることを意味している。即ち、基材の長さが短い触媒ほど、基材の上流側部分のコート密度を小さくして排ガス入口側の端面の開口面積を大きくすることで、圧損の効果的な低減が可能になる。

＜上流側部分および下流側部分＞
以上のような知見から、ここで開示される排ガス浄化用触媒１００は、図４に模式的に示すように、上流側部分１０ａと下流側部分１０ｂとから構成されている。上流側部分１０ａは基材１０の排ガス入口側の端部１６を含む部分であり、下流側部分１０ｂは基材１０の排ガス出口側の端部１８を含む部分である。この実施形態では、上流側部分１０ａは、基材１０の排ガス入口側の端部（上流端）１６から排ガス出口側（下流側）に向かって、上記基材１０の長さの少なくとも４０％（すなわち基材全体の２／５以上、好ましくは４０％〜６０％すなわち基材全体の２／５〜３／５）に当たる部分である。下流側部分１０ｂは、基材１０の排ガス出口側の端部（下流端）１８から排ガス入口側（上流側）に向かって、上記基材１０の長さの少なくとも４０％（すなわち基材全体の２／５以上、好ましくは４０％〜６０％すなわち基材全体の２／５〜３／５）に当たる部分である。この実施形態では、下流側部分１０ｂは、上流側部分１０ａ以外の部分である。すなわち、下流側部分１０ｂは、上流側部分１０ａよりも下流側に位置する部分である。好ましい一態様では、基材の全長をＬ、上流側部分１０ａの全長をＬａ、下流側部分１０ｂの全長をＬｂとすると、Ｌａ＝０．４Ｌ〜０．６Ｌ、Ｌａ＋Ｌｂ＝Ｌである。

＜上流側部分および下流側部分のコート密度＞
上流側部分１０ａは、圧力損失を低減すべく、当該上流側部分１０ａにおける触媒コート層２０のコート密度Ａ（すなわち基材の容積１リットル当たりの質量）が下流側部分１０ｂのコート密度Ｂより小さくなるように構成されている。一方、下流側部分１０ｂは、触媒の浄化性能を向上すべく、当該下流側部分１０ｂにおける触媒コート層２０のコート密度Ｂが上流側部分１０ａのコート密度Ａより大きくなるように構成されている（Ａ＜Ｂ）。

上流側部分１０ａのコート密度Ａとしては、下流側部分１０ｂのコート密度Ｂよりも小さければよく、特に限定されない。ここで開示される排ガス浄化用触媒１００は、上流側部分１０ａのコート密度Ａと、下流側部分１０ｂのコート密度Ｂとの関係が、（Ａ／Ｂ）≦０．８５を満足するものが好ましく、（Ａ／Ｂ）≦０．６を満足するものがさらに好ましく、（Ａ／Ｂ）≦０．４を満足するものが特に好ましい。その一方、上記コート密度比（Ａ／Ｂ）が０．１を下回る排ガス浄化用触媒は、触媒の浄化性能が低下傾向になり得る。浄化性能を維持する観点からは、０．１≦（Ａ／Ｂ）（特には０．２≦（Ａ／Ｂ））を満足するものが好ましい。例えば、上記コート密度比（Ａ／Ｂ）が０．１以上０．８５以下（特に０．２以上０．６以下）の排ガス浄化用触媒が、圧損の低減と浄化性能の向上とを両立するという観点から適当である。

圧力損失を低減する観点からは、上流側部分１０ａにおけるコート密度Ａが、下流側部分１０ｂにおけるコート密度Ｂよりも３０ｇ／Ｌ以上（例えば３０ｇ／Ｌ〜３００ｇ／Ｌ）小さいことが望ましい。ここで開示される排ガス浄化用触媒は、例えば、上流側部分１０ａのコート密度Ａが、下流側部分１０ｂのコート密度Ｂよりも１４０ｇ／Ｌ以上（例えば２００ｇ／Ｌ以上）小さい態様で好ましく実施され得る。このことによって、より良好な圧損低減効果が実現され得る。圧損低減の観点から、例えば、上流側部分１０ａにおけるコート密度Ａは、好ましくは１８０ｇ／Ｌ以下、より好ましくは１７０ｇ／Ｌ以下、特に好ましくは１００ｇ／Ｌ以下である。例えば、上流側部分１０ａのコート密度Ａが５０ｇ／Ｌ〜１８０ｇ／Ｌのものが好ましく、６０ｇ／Ｌ〜１７０ｇ／Ｌのものが特に好ましい。また、浄化性能向上の観点から、下流側部分１０ｂにおけるコート密度Ｂは、好ましくは２００ｇ／Ｌ以上、より好ましくは２５０ｇ／Ｌ以上、特に好ましくは３００ｇ／Ｌ以上である。例えば、下流側部分１０ｂのコート密度Ｂが２００ｇ／Ｌ〜４００ｇ／Ｌのものが好ましく、２５０ｇ／Ｌ〜３２０ｇ／Ｌのものが特に好ましい。

＜触媒コート層全体の平均コート密度＞
触媒コート層２０全体の平均コート密度Ｃとしては特に限定されないが、概ね１００ｇ／Ｌ〜３５０ｇ／Ｌにすることが適当であり、好ましくは１５０ｇ／Ｌ〜３００ｇ／Ｌ、より好ましくは１８０ｇ／Ｌ〜２８０ｇ／Ｌ、特に好ましくは１９０ｇ／Ｌ〜２６０ｇ／Ｌである。このような触媒コート層２０全体の平均コート密度Ｃの範囲内であると、浄化性能を担保しつつ、圧力損失を効果的に下げることができる。

好ましい一態様では、触媒コート層２０全体の平均コート密度Ｃに対して、上流側部分１０ａにおけるコート密度Ａが、概ね０．５Ｃ≦Ａ≦０．９Ｃ、好ましくは０．６Ｃ≦Ａ≦０．８Ｃである。このようにすれば、上流側部分１０ａにおけるコート密度Ａを下流側部分１０ｂにおけるコート密度Ｂよりも小さくした排ガス浄化用触媒１００において、圧損の上昇を抑制しつつ、ＯＳＣ材が持つ酸素吸蔵放出（ＯＳＣ）能を効果的に向上させることができる。したがって、上記構成によると、従来に比して、圧損の低減と酸素吸蔵放出能とがバランスよく向上した最適な排ガス浄化用触媒１００を実現できる。

（試験例１）
以下、本発明に関する試験例を説明するが、本発明を以下の試験例に示すものに限定することを意図したものではない。

＜実施例１＞
ＯＳＣ材であるＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２複合酸化物（担体）にＲｈを担持してなる粉末と、アルミナにＰｄを担持してなる粉末とを水溶液に分散させ、スラリーを調製した。このスラリーを用いて、図４に示すハニカム基材（長さＬ：６０ｍｍ、直径Ｄ：１０３ｍｍの円筒体のものを使用した。）１０の軸方向の一端から全長Ｌの４０％に当たる部分にウォッシュコートを施し、乾燥および焼成することにより、基材１０の表面に触媒コート層２０を形成した。この部分が排ガス浄化用触媒の上流側部分１０ａとなる。上流側部分１０ａにおける触媒コート層２０のコート密度（基材の容積１Ｌ当たり（ここではハニカム基材の純体積にセル通路の容積も含めた全体の嵩容積１Ｌ当たりをいう。以下、同じ。）の質量）Ａは１６６ｇ／Ｌとした。

また、上記スラリーを用いて、上記基材１０の残りの部分にウォッシュコートを施し、乾燥および焼成することにより、基材１０の表面に触媒コート層２０を形成した。この部分が排ガス浄化用触媒の下流側部分１０ｂとなる。下流側部分１０ｂにおける触媒コート層２０のコート密度Ｂは３０６ｇ／Ｌとした。また、触媒コート層２０全体の平均コート密度Ｃは、２５０ｇ／Ｌとした。
以上のようにして、上流側部分１０ａと下流側部分１０ｂとで触媒コート層２０のコート密度が異なる排ガス浄化用触媒を作製した。

＜比較例１＞
ハニカム基材１０の軸方向の一端から全長Ｌの６０％に当たる部分に上流側部分１０ａを形成した。基材１０の残りの部分に下流側部分１０ｂを形成した。上流側部分１０ａにおけるコート密度Ａを３０６ｇ／Ｌ、下流側部分１０ｂにおけるコート密度Ｂを１６６ｇ／Ｌとした。それ以外は実施例１と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。

＜比較例２＞
ハニカム基材１０として、筒軸方向の長さＬ：１０５ｍｍ、直径Ｄ：１０３ｍｍの円筒体のものを使用した。ハニカム基材１０の軸方向の一端から全長Ｌの５０％に当たる部分に上流側部分１０ａを形成した。基材１０の残りの部分に下流側部分１０ｂを形成した。上流側部分１０ａにおけるコート密度Ａを６０ｇ／Ｌ、下流側部分１０ｂにおけるコート密度Ｂを２０５ｇ／Ｌ、触媒コート層２０全体の平均コート密度Ｃを１３２．５ｇ／Ｌとした。それ以外は実施例１と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。

＜比較例３＞
上流側部分１０ａにおけるコート密度Ａを２０５ｇ／Ｌ、下流側部分１０ｂにおけるコート密度Ｂを６０ｇ／Ｌとした。それ以外は比較例２と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。

＜比較例４＞
ハニカム基材１０として、筒軸方向の長さＬ：１５５ｍｍ、直径Ｄ：１０３ｍｍの円筒体のものを使用した。ハニカム基材１０の軸方向の一端から全長Ｌの５０％に当たる部分に上流側部分１０ａを形成した。基材１０の残りの部分に下流側部分１０ｂを形成した。上流側部分１０ａにおけるコート密度Ａを６０ｇ／Ｌ、下流側部分１０ｂにおけるコート密度Ｂを２０５ｇ／Ｌ、触媒コート層２０全体の平均コート密度Ｃを１３２．５ｇ／Ｌとした。それ以外は実施例１と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。

＜比較例５＞
上流側部分１０ａにおけるコート密度Ａを２０５ｇ／Ｌ、下流側部分１０ｂにおけるコート密度Ｂを６０ｇ／Ｌとした。それ以外は比較例４と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。

＜圧損の測定＞
各例の排ガス浄化用触媒をブロワ式の圧損測定器に設置し、前後の静圧差から圧損を測定した。ここでは空気の流量を５ｍ^３／ｍｉｎ、７ｍ^３／ｍｉｎにそれぞれ変えて圧損を測定した。結果を表１に示す。

表１に示されるように、比較例２、３の排ガス浄化用触媒は、基材のサイズ比（Ｌ／Ｄ）が１．０２である。かかるサンプルでは、上流側部分のコート密度を下流側部分よりも大きくした比較例３の方が、比較例２に比べて圧損が低下した。また、比較例４、５の排ガス浄化用触媒は、基材のサイズ比（Ｌ／Ｄ）が１．５である。かかるサンプルでは、上流側部分のコート密度を下流側部分よりも大きくした比較例５の方が、比較例４に比べて圧損が低下した。これに対し、実施例１および比較例１の排ガス浄化用触媒は、基材のサイズ比（Ｌ／Ｄ）が０．５８である。かかるサンプルでは、上流側部分のコート密度を下流側部分よりも小さくした実施例１の方が、比較例１に比べて圧損が低下した。比較例２〜５のような基材の長さが比較的長い触媒では、内部通過圧損の影響が面圧損よりも大きいため、下流側部分のコート密度が大きいほど圧損が増大傾向になり得るが、実施例１および比較例１のような基材の長さが比較的短い触媒では、面圧損の影響が内部通過圧損よりも大きいため、上流側部分のコート密度が大きい方が、圧損が増大傾向になるものと推測される。この結果から、基材のサイズ比（Ｌ／Ｄ）が小さい排ガス浄化用触媒においては、上流側部分のコート密度を下流側部分よりも小さくすることによって、圧損を効果的に低減し得ることが確認された。

（試験例２）
本例では、上流側部分および下流側部分のコート密度が圧損およびＯＳＣに及ぼす影響を確認するため、以下の試験を行った。すなわち、上述した実施例１の排ガス浄化用触媒製造過程において、上流側部分および下流側部分のコート密度を種々異ならせて排ガス浄化用触媒を作製した。

＜実施例２＞
上流側部分１０ａにおけるコート密度Ａを８０ｇ／Ｌ、下流側部分１０ｂにおけるコート密度Ｂを２７１．６ｇ／Ｌ、触媒コート層２０全体の平均コート密度Ｃを１９５ｇ／Ｌとした。それ以外は実施例１と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。

＜実施例３＞
上流側部分１０ａにおけるコート密度Ａを１００ｇ／Ｌ、下流側部分１０ｂにおけるコート密度Ｂを２５８．３ｇ／Ｌ、触媒コート層２０全体の平均コート密度Ｃを１９５ｇ／Ｌとした。それ以外は実施例１と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。

＜実施例４＞
上流側部分１０ａにおけるコート密度Ａを１７５ｇ／Ｌ、下流側部分１０ｂにおけるコート密度Ｂを２０８．３ｇ／Ｌ、触媒コート層２０全体の平均コート密度Ｃを１９５ｇ／Ｌとした。それ以外は実施例１と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。

＜比較例６＞
上流側部分１０ａにおけるコート密度Ａを１９５ｇ／Ｌ、下流側部分１０ｂにおけるコート密度Ｂを１９５ｇ／Ｌ、触媒コート層２０全体の平均コート密度Ｃを１９５ｇ／Ｌとした。それ以外は実施例１と同じ手順で排ガス浄化用触媒を作製した。

各例の排ガス浄化用触媒を上記＜圧損の測定＞と同じ手順で測定した。結果を表２および図５に示す。図５は、触媒コート層全体の平均コート密度Ｃに対する上流側部分１０ａのコート密度Ａの密度比率（１００×Ａ／Ｃ）と、圧損との関係を示すグラフである。

＜ＯＳＣ評価試験＞
各例の排ガス浄化用触媒の酸素吸放出能（ＯＳＣ）を評価した。具体的には、各例の排ガス浄化用触媒を排気量２．４Ｌのエンジンの排気系に取り付けた。また、各々のサンプルの下流にＯ_２センサを取り付けた。そして、エンジンに供給する混合ガスの空燃比Ａ／ＦをＯ_２センサの出力に応じてリッチまたはリーンに変動し、燃料噴射量とＡ／Ｆとから余剰または不足の酸素量を算出し、その平均酸素吸放出量を算出した。結果を表２および図６に示す。図６は、触媒コート層全体の平均コート密度Ｃに対する上流側部分１０ａのコート密度Ａの密度比率（１００×Ａ／Ｃ）と、ＯＳＣとの関係を示すグラフである。なお、表２および図６において、各例のＯＳＣは、実施例２のＯＳＣを１とした場合の相対値で示してある。

表２および図５に示すように、触媒コート層全体の平均コート密度Ｃに対する上流側部分１０ａのコート密度Ａの密度比率（１００×Ａ／Ｃ）が低下するに従い、圧損は低下傾向を示した。特に、排ガス流量を７ｍ^３／ｍｉｎとした場合、実施例２〜４の排ガス浄化用触媒は、比較例６に比べて圧損がより良く低下した。排ガス流量が大きいほど、排ガスが基材の排ガス入口側の端面に入りにくくなる。そのため、排ガス流量が大きいほど、面圧損の寄与度が増し、より良好な結果が得られたものと推測される。また、表２および図６に示すように、上流側部分１０ａの密度比率（１００×Ａ／Ｃ）が低下するに従い、ＯＳＣは低下傾向を示した。上流側部分１０ａは最も有害成分の多い排ガスと接触するため、反応寄与度が大きい。そのため、かかる上流側部分１０ａのＯＳＣ材の量が減るほど、ＯＳＣは低下傾向を示すものと推測される。圧損の低減とＯＳＣ能の向上とを両立させる観点からは、上流側部分１０ａにおけるコート密度Ａは、触媒コート層全体の平均コート密度Ｃに対して、概ね０．５Ｃ≦Ａ≦０．９Ｃにすることが好ましく、０．６Ｃ≦Ａ≦０．７Ｃ（例えば０．６５Ｃ前後）にすることがより好ましい。このような上流側部分１０ａのコート密度Ａの密度比率の範囲内であると、浄化性能を担保しつつ、特に高負荷領域で圧損を効果的に下げることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

１０ 基材
１０ａ 上流側部分
１０ｂ 下流側部分
１２ セル
１４ リブ壁
１６ 排ガス入口側の端部
１８ 排ガス出口側の端部
２０ 触媒コート層
１００ 排ガス浄化用触媒

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路内に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒であって、
   筒状の基材と、該基材の表面に形成された触媒コート層とを備え、
   前記基材の筒軸方向の長さＬと、該筒軸方向に直交する断面の直径Ｄとの比が、（Ｌ／Ｄ）≦０．８であり、
   前記触媒コート層のコート密度が、前記基材の排ガス入口側の端部を含む上流側部分と排ガス出口側の端部を含む下流側部分とで異なっており、
   前記上流側部分におけるコート密度Ａが、前記下流側部分におけるコート密度Ｂよりも３０ｇ／Ｌ以上小さい、排ガス浄化用触媒。
2. 内燃機関の排気通路内に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒であって、
   筒状の基材と、該基材の表面に形成された触媒コート層とを備え、
   前記基材の筒軸方向の長さＬと、該筒軸方向に直交する断面の直径Ｄとの比が、（Ｌ／Ｄ）≦０．８であり、
   前記触媒コート層のコート密度が、前記基材の排ガス入口側の端部を含む上流側部分と排ガス出口側の端部を含む下流側部分とで異なっており、
   前記上流側部分におけるコート密度Ａが、前記下流側部分におけるコート密度Ｂよりも小さく（Ａ＜Ｂ）、
   前記触媒コート層は、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材を含んでおり、
   前記触媒コート層全体の平均コート密度をＣとした場合に、前記上流側部分におけるコート密度Ａが、０．５Ｃ≦Ａ≦０．９Ｃである、排ガス浄化用触媒。
3. 前記上流側部分におけるコート密度Ａと、前記下流側部分におけるコート密度Ｂとの関係が、（Ａ／Ｂ）≦０．８５を満足する、請求項１または２に記載の排ガス浄化用触媒。
4. 前記上流側部分は、前記基材の排ガス入口側の端部から排ガス出口側に向かって前記基材の長さの少なくとも４０％に当たる部分を含み、
   前記下流側部分は、前記基材の排ガス出口側の端部から排ガス入口側に向かって前記基材の長さの少なくとも４０％に当たる部分を含む、請求項１〜３の何れか一つに記載の排ガス浄化用触媒。
5. 前記基材の筒軸方向の長さＬが７０ｍｍ以下であり、該筒軸方向に直交する断面の直径Ｄが８５ｍｍ以上である、請求項１〜４の何れか一つに記載の排ガス浄化用触媒。

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