排気ガス浄化装置
【課題】 排気温度が高温になっても触媒金属粒子の吸引固定に必要な磁力を確保してシンタリングを抑制することができる排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】 触媒金属粒子と、該触媒金属粒子に作用する磁力を発生する強磁性粒子とを含む排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置において、（１）上記排気ガス浄化用触媒内で作用している磁力を検出する磁力センサ、および上記磁力の検出値が必要値を下回った際に、該検出値と該必要値との差に応じた強度の磁場を上記排気ガス浄化用触媒に印加する磁場発生器を備えるか、または、（２）上記排気ガス浄化用触媒からの排気ガス温度を検出する温度センサ、および上記排気ガス温度の検出値が所定の上限値を超えた際に、該排気ガス温度の検出値における上記強磁性粒子の既知の磁力と必要磁力との差に応じた強度の磁場を上記排気ガス浄化用触媒に印加する磁場発生器を備える。
【解決手段】 触媒金属粒子と、該触媒金属粒子に作用する磁力を発生する強磁性粒子とを含む排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置において、（１）上記排気ガス浄化用触媒内で作用している磁力を検出する磁力センサ、および上記磁力の検出値が必要値を下回った際に、該検出値と該必要値との差に応じた強度の磁場を上記排気ガス浄化用触媒に印加する磁場発生器を備えるか、または、（２）上記排気ガス浄化用触媒からの排気ガス温度を検出する温度センサ、および上記排気ガス温度の検出値が所定の上限値を超えた際に、該排気ガス温度の検出値における上記強磁性粒子の既知の磁力と必要磁力との差に応じた強度の磁場を上記排気ガス浄化用触媒に印加する磁場発生器を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関から排出される排ガス中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを分解除去して排ガスを浄化するための触媒は、基体と、該基体上の触媒担体層と、該触媒担体層上の触媒金属とから基本的に構成される。触媒作用の主体である触媒金属としては一般にＰｔ、Ｒｈ等の貴金属が用いられる。高い触媒活性を確保するために触媒金属は表面積の大きい微細な粒子の状態で担持される。
【０００３】
しかし、排ガスとの接触により高温に曝された触媒金属の粒子はシンタリング（焼結）により相互に合体して粗大化し、表面積が減少して触媒活性が低下し、所定の浄化性能が得られなくなるという問題があった。
【０００４】
これに対してシンタリングを抑制するために種々の対策が講じられている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、磁性体粉末を触媒担体中に混入させ、または、触媒貴金属粒子と混在させた触媒装置が提案されている。この装置は、磁性体粉末粒子の個々に触媒貴金属粒子を磁力で吸引固定することにより拘束して、触媒貴金属粒子の移動を抑止してシンタリングを抑制する。
【０００６】
しかし、排気温度が磁性体のキュリー点以上の高温になると磁性体が磁力を失うため、触媒貴金属粒子のシンタリングが発生してしまう、という問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０１７１５号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、排気温度が高温になっても触媒金属粒子の吸引固定に必要な磁力を確保してシンタリングを抑制することができる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、第1発明によれば、触媒金属粒子と、該触媒金属粒子に作用する磁力を発生する強磁性粒子とを含む排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置において、
上記排気ガス浄化用触媒内で作用している磁力を検出する磁力センサ、および
上記磁力の検出値が必要値を下回った際に、該検出値と該必要値との差に応じた強度の磁場を上記排気ガス浄化用触媒に印加する磁場発生器
を備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置が提供される。
【００１０】
また、第２発明によれば、触媒金属粒子と、該触媒金属粒子に作用する磁力を発生する強磁性粒子とを含む排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置において、
上記排気ガス浄化用触媒からの排気ガス温度を検出する温度センサ、および
上記排気ガス温度の検出値が所定の上限値を超えた際に、該排気ガス温度の検出値における上記強磁性粒子の既知の磁力と必要磁力との差に応じた強度の磁場を上記排気ガス浄化用触媒に印加する磁場発生器
を備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
第1発明によれば、強磁性粒子により排気ガス浄化用触媒内で作用している磁力が必要値を下回った場合に、検出値と必要値との差に応じた磁場を排気ガス浄化用触媒に印加することにより、強磁性粒子による磁力の不足分を補い、触媒金属粒子に対する拘束作用を十分に維持して、シンタリングを抑制する。
【００１２】
第２発明によれば、排気ガス浄化用触媒からの排気ガス温度が所定の上限値を超えた場合に、その排気ガス温度において強磁性粒子について予め測定等により既知である磁力と必要磁力との差に応じて磁場を排気ガス浄化用触媒に印加することにより、強磁性粒子による磁力の不足分を補い、触媒金属粒子に対する拘束作用を十分に維持して、シンタリングを抑制する。
【００１３】
第１、第２発明のいずれにおいても、排気ガス浄化用触媒に印加された磁場は、個々の強磁性粒子に収束して触媒金属粒子に作用する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔実施形態１〕
図１を参照して、第1発明の一実施形態による排気ガス浄化装置の構造例を説明する。
【００１５】
図示した排気ガス浄化装置１００は、排気ガスＧ１、Ｇ２の経路に挿入された排気ガス浄化用触媒１０と、その両端に配置した磁力センサ１２、１４と、磁場発生器１６とから成る。磁場発生器１６は、両磁極１６Ｐ、１６Ｑを含む鉄心１６Ａと、コイル１６Ｒを含む励磁回路１６Ｂと、励磁回路１６Ｂに制御された電力を供給する電源１６Ｃとから成る。排気ガス浄化用触媒１０は、磁場発生器１６の両磁極１６Ｐと１６Ｑとの間に配置されている。
【００１６】
排気ガス浄化用触媒１０の内部においては、例えば図２に示すように、基体１８上に形成された触媒担持層２０上に強磁性粒子２２が担持され、更に触媒金属粒子が２４が強磁性粒子２２に磁力で吸引固定された状態で触媒担持層２０上に担持されている。ここで、触媒１０の温度が上昇して強磁性粒子２２のキュリー温度に近づくのに伴い強磁性粒子２２の磁力が弱くなり、触媒１０の温度がキュリー温度を超えると磁力が失われる。このままでは、触媒金属粒子２４に対する吸引固定効果が低下または失われ、シンタリングを抑制できなくなる。
【００１７】
そこで本願第１発明によれば、再び図１を参照すると、磁力センサ１２、１４により排気ガス浄化用触媒１０内で作用している磁力を検出し、検出値が必要値を下回った際に、磁場発生器１６により検出値と必要値との差に応じた強度の磁場を排気ガス浄化用触媒１０に印加する。
【００１８】
排気ガス浄化用触媒１０に印加された磁場は、個々の強磁性粒子２２（図２）に収束してその磁力低下分を補い、必要な磁力が触媒金属粒子２４（図２）に作用して吸引固定しシンタリングを抑制する。
【００１９】
排気ガス浄化用触媒１０の基体１８としては、典型的にはコーディライトを用いるが、セラミックでも良いし、金属でも良い。触媒担持層２０としては、触媒金属粒子あるいは強磁性粒子を担持できる多孔質な表面を有するアルミナ、チタニア、ジルコニア等のセラミックを用いることができる。
【００２０】
なお、図１に示した例では安全を考慮して２基の磁力センサ１２、１４をそれぞれ排気ガス流に対して触媒１０の上流側と下流側のに設けたが、いずれか一方のみでもよい。
【００２１】
本実施形態の排気ガス浄化装置１００の作動フローのブロックチャートを図３に示す。
【００２２】
〔実施形態２〕
再び図１を参照して、第２発明の一実施形態による排気ガス浄化装置を説明する。本実施形態による排気ガス浄化装置２００においては、磁場発生器１６の作動制御の基準を排気ガス浄化用触媒１０内で作用している磁力ではなく、排気ガス浄化用触媒１０からの排気ガスの温度を基準とした点が実施形態１と異なる。そのため、図１の構成において、実施形態１で用いる磁力センサ１２、１４を取り外し、代わりに排気ガス浄化用触媒１０の下流側に排気ガス温度を検知する温度センサ２６を設ける。
【００２３】
排気ガス浄化用触媒１０からの排気ガスＧ２の温度が所定の上限値を超えた場合に、その排気ガス温度において強磁性粒子２２について予め測定等により既知である磁力と、必要磁力との差に応じた磁場を排気ガス浄化用触媒１０に印加することにより、強磁性粒子による磁力の不足分を補い、触媒金属粒子に対する拘束作用を十分に維持して、シンタリングを抑制する。
【００２４】
本実施形態の排気ガス浄化装置２００の作動フローのブロックチャートを図４に示す。
【００２５】
なお、上記実施形態のいずれにおいても、磁場発生器１６は、強磁性粒子２２が所定の磁力を失った際に強磁性粒子２２に着磁するのに十分な磁場を発生できることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明によれば、排気温度が高温になっても触媒金属粒子の吸引固定に必要な磁力を確保してシンタリングを抑制することができる排気ガス浄化装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明による排気ガス浄化装置の構成例を示す配置図である。
【図２】図２は、本発明による排気ガス浄化装置に用いる排気ガス浄化用触媒の構成例を示す断面図である。
【図３】図３は、第１発明による排気ガス浄化装置の作動フローを示すブロックチャートである。
【図４】図４は、第２発明による排気ガス浄化装置お作動フローを示すブロックチャートである。
【符号の説明】
【００２８】
１００、２００ 排気ガス浄化装置
１０ 排気ガス浄化用触媒
１２、１４ 磁力センサ
１６ 磁場発生器
１６Ａ 鉄心
１６Ｐ、１６Ｑ 鉄心１６Ａの磁極
１６Ｂ 励磁回路
１６Ｃ 電源
１８ 排気ガス浄化用触媒１０の基体
２０ 触媒担持層
２２ 強磁性粒子
２４ 触媒金属粒子
２６ 温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関から排出される排ガス中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを分解除去して排ガスを浄化するための触媒は、基体と、該基体上の触媒担体層と、該触媒担体層上の触媒金属とから基本的に構成される。触媒作用の主体である触媒金属としては一般にＰｔ、Ｒｈ等の貴金属が用いられる。高い触媒活性を確保するために触媒金属は表面積の大きい微細な粒子の状態で担持される。
【０００３】
しかし、排ガスとの接触により高温に曝された触媒金属の粒子はシンタリング（焼結）により相互に合体して粗大化し、表面積が減少して触媒活性が低下し、所定の浄化性能が得られなくなるという問題があった。
【０００４】
これに対してシンタリングを抑制するために種々の対策が講じられている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、磁性体粉末を触媒担体中に混入させ、または、触媒貴金属粒子と混在させた触媒装置が提案されている。この装置は、磁性体粉末粒子の個々に触媒貴金属粒子を磁力で吸引固定することにより拘束して、触媒貴金属粒子の移動を抑止してシンタリングを抑制する。
【０００６】
しかし、排気温度が磁性体のキュリー点以上の高温になると磁性体が磁力を失うため、触媒貴金属粒子のシンタリングが発生してしまう、という問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０１７１５号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、排気温度が高温になっても触媒金属粒子の吸引固定に必要な磁力を確保してシンタリングを抑制することができる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、第1発明によれば、触媒金属粒子と、該触媒金属粒子に作用する磁力を発生する強磁性粒子とを含む排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置において、
上記排気ガス浄化用触媒内で作用している磁力を検出する磁力センサ、および
上記磁力の検出値が必要値を下回った際に、該検出値と該必要値との差に応じた強度の磁場を上記排気ガス浄化用触媒に印加する磁場発生器
を備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置が提供される。
【００１０】
また、第２発明によれば、触媒金属粒子と、該触媒金属粒子に作用する磁力を発生する強磁性粒子とを含む排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置において、
上記排気ガス浄化用触媒からの排気ガス温度を検出する温度センサ、および
上記排気ガス温度の検出値が所定の上限値を超えた際に、該排気ガス温度の検出値における上記強磁性粒子の既知の磁力と必要磁力との差に応じた強度の磁場を上記排気ガス浄化用触媒に印加する磁場発生器
を備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
第1発明によれば、強磁性粒子により排気ガス浄化用触媒内で作用している磁力が必要値を下回った場合に、検出値と必要値との差に応じた磁場を排気ガス浄化用触媒に印加することにより、強磁性粒子による磁力の不足分を補い、触媒金属粒子に対する拘束作用を十分に維持して、シンタリングを抑制する。
【００１２】
第２発明によれば、排気ガス浄化用触媒からの排気ガス温度が所定の上限値を超えた場合に、その排気ガス温度において強磁性粒子について予め測定等により既知である磁力と必要磁力との差に応じて磁場を排気ガス浄化用触媒に印加することにより、強磁性粒子による磁力の不足分を補い、触媒金属粒子に対する拘束作用を十分に維持して、シンタリングを抑制する。
【００１３】
第１、第２発明のいずれにおいても、排気ガス浄化用触媒に印加された磁場は、個々の強磁性粒子に収束して触媒金属粒子に作用する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔実施形態１〕
図１を参照して、第1発明の一実施形態による排気ガス浄化装置の構造例を説明する。
【００１５】
図示した排気ガス浄化装置１００は、排気ガスＧ１、Ｇ２の経路に挿入された排気ガス浄化用触媒１０と、その両端に配置した磁力センサ１２、１４と、磁場発生器１６とから成る。磁場発生器１６は、両磁極１６Ｐ、１６Ｑを含む鉄心１６Ａと、コイル１６Ｒを含む励磁回路１６Ｂと、励磁回路１６Ｂに制御された電力を供給する電源１６Ｃとから成る。排気ガス浄化用触媒１０は、磁場発生器１６の両磁極１６Ｐと１６Ｑとの間に配置されている。
【００１６】
排気ガス浄化用触媒１０の内部においては、例えば図２に示すように、基体１８上に形成された触媒担持層２０上に強磁性粒子２２が担持され、更に触媒金属粒子が２４が強磁性粒子２２に磁力で吸引固定された状態で触媒担持層２０上に担持されている。ここで、触媒１０の温度が上昇して強磁性粒子２２のキュリー温度に近づくのに伴い強磁性粒子２２の磁力が弱くなり、触媒１０の温度がキュリー温度を超えると磁力が失われる。このままでは、触媒金属粒子２４に対する吸引固定効果が低下または失われ、シンタリングを抑制できなくなる。
【００１７】
そこで本願第１発明によれば、再び図１を参照すると、磁力センサ１２、１４により排気ガス浄化用触媒１０内で作用している磁力を検出し、検出値が必要値を下回った際に、磁場発生器１６により検出値と必要値との差に応じた強度の磁場を排気ガス浄化用触媒１０に印加する。
【００１８】
排気ガス浄化用触媒１０に印加された磁場は、個々の強磁性粒子２２（図２）に収束してその磁力低下分を補い、必要な磁力が触媒金属粒子２４（図２）に作用して吸引固定しシンタリングを抑制する。
【００１９】
排気ガス浄化用触媒１０の基体１８としては、典型的にはコーディライトを用いるが、セラミックでも良いし、金属でも良い。触媒担持層２０としては、触媒金属粒子あるいは強磁性粒子を担持できる多孔質な表面を有するアルミナ、チタニア、ジルコニア等のセラミックを用いることができる。
【００２０】
なお、図１に示した例では安全を考慮して２基の磁力センサ１２、１４をそれぞれ排気ガス流に対して触媒１０の上流側と下流側のに設けたが、いずれか一方のみでもよい。
【００２１】
本実施形態の排気ガス浄化装置１００の作動フローのブロックチャートを図３に示す。
【００２２】
〔実施形態２〕
再び図１を参照して、第２発明の一実施形態による排気ガス浄化装置を説明する。本実施形態による排気ガス浄化装置２００においては、磁場発生器１６の作動制御の基準を排気ガス浄化用触媒１０内で作用している磁力ではなく、排気ガス浄化用触媒１０からの排気ガスの温度を基準とした点が実施形態１と異なる。そのため、図１の構成において、実施形態１で用いる磁力センサ１２、１４を取り外し、代わりに排気ガス浄化用触媒１０の下流側に排気ガス温度を検知する温度センサ２６を設ける。
【００２３】
排気ガス浄化用触媒１０からの排気ガスＧ２の温度が所定の上限値を超えた場合に、その排気ガス温度において強磁性粒子２２について予め測定等により既知である磁力と、必要磁力との差に応じた磁場を排気ガス浄化用触媒１０に印加することにより、強磁性粒子による磁力の不足分を補い、触媒金属粒子に対する拘束作用を十分に維持して、シンタリングを抑制する。
【００２４】
本実施形態の排気ガス浄化装置２００の作動フローのブロックチャートを図４に示す。
【００２５】
なお、上記実施形態のいずれにおいても、磁場発生器１６は、強磁性粒子２２が所定の磁力を失った際に強磁性粒子２２に着磁するのに十分な磁場を発生できることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明によれば、排気温度が高温になっても触媒金属粒子の吸引固定に必要な磁力を確保してシンタリングを抑制することができる排気ガス浄化装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明による排気ガス浄化装置の構成例を示す配置図である。
【図２】図２は、本発明による排気ガス浄化装置に用いる排気ガス浄化用触媒の構成例を示す断面図である。
【図３】図３は、第１発明による排気ガス浄化装置の作動フローを示すブロックチャートである。
【図４】図４は、第２発明による排気ガス浄化装置お作動フローを示すブロックチャートである。
【符号の説明】
【００２８】
１００、２００ 排気ガス浄化装置
１０ 排気ガス浄化用触媒
１２、１４ 磁力センサ
１６ 磁場発生器
１６Ａ 鉄心
１６Ｐ、１６Ｑ 鉄心１６Ａの磁極
１６Ｂ 励磁回路
１６Ｃ 電源
１８ 排気ガス浄化用触媒１０の基体
２０ 触媒担持層
２２ 強磁性粒子
２４ 触媒金属粒子
２６ 温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒金属粒子と、該触媒金属粒子に作用する磁力を発生する強磁性粒子とを含む排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置において、
上記排気ガス浄化用触媒内で作用している磁力を検出する磁力センサ、および
上記磁力の検出値が必要値を下回った際に、該検出値と該必要値との差に応じた強度の磁場を上記排気ガス浄化用触媒に印加する磁場発生器
を備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
触媒金属粒子と、該触媒金属粒子に作用する磁力を発生する強磁性粒子とを含む排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置において、
上記排気ガス浄化用触媒からの排気ガス温度を検出する温度センサ、および
上記排気ガス温度の検出値が所定の上限値を超えた際に、該排気ガス温度の検出値における上記強磁性粒子の既知の磁力と必要磁力との差に応じた強度の磁場を上記排気ガス浄化用触媒に印加する磁場発生器
を備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１または２において、上記磁場発生器は、上記強磁性粒子が所定の磁力を失った際に該強磁性粒子を着磁するのに十分な磁場を発生できることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項１】
触媒金属粒子と、該触媒金属粒子に作用する磁力を発生する強磁性粒子とを含む排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置において、
上記排気ガス浄化用触媒内で作用している磁力を検出する磁力センサ、および
上記磁力の検出値が必要値を下回った際に、該検出値と該必要値との差に応じた強度の磁場を上記排気ガス浄化用触媒に印加する磁場発生器
を備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
触媒金属粒子と、該触媒金属粒子に作用する磁力を発生する強磁性粒子とを含む排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置において、
上記排気ガス浄化用触媒からの排気ガス温度を検出する温度センサ、および
上記排気ガス温度の検出値が所定の上限値を超えた際に、該排気ガス温度の検出値における上記強磁性粒子の既知の磁力と必要磁力との差に応じた強度の磁場を上記排気ガス浄化用触媒に印加する磁場発生器
を備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１または２において、上記磁場発生器は、上記強磁性粒子が所定の磁力を失った際に該強磁性粒子を着磁するのに十分な磁場を発生できることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２９１４０（Ｐ２００６−２９１４０Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０６１１８（Ｐ２００４−２０６１１８）
【出願日】平成１６年７月１３日（２００４．７．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１３日（２００４．７．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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