排気ガス浄化装置
【課題】圧力損失の増加が少なく高効率で排気ガスを浄化可能な排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】複数のセル４を形成する隔壁５を有する第１ハニカム基材６及び三元触媒を有するハニカム触媒体１０と、複数のセル１４を形成する隔壁１５を有する第２ハニカム基材１６及び所定のセル１４ａと残余のセル１４ｂの開口部を目封止する目封止部８を有する目封止ハニカム構造体２０と、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０とを収納する缶体３０とを備え、目封止ハニカム構造体２０の長さに対するハニカム触媒体１０の長さの比の値が０．１〜０．５で、目封止ハニカム構造体２０には触媒が担持されず、第１ハニカム基材６のセル密度が第２ハニカム基材１６のセル密度よりも大で、第１流入側端面２の開口率が、第２流入側端面１２の開口率よりも大で、ハニカム触媒体１０の直径が目封止ハニカム構造体の直径２０と同じ排気ガス浄化装置１００。
【解決手段】複数のセル４を形成する隔壁５を有する第１ハニカム基材６及び三元触媒を有するハニカム触媒体１０と、複数のセル１４を形成する隔壁１５を有する第２ハニカム基材１６及び所定のセル１４ａと残余のセル１４ｂの開口部を目封止する目封止部８を有する目封止ハニカム構造体２０と、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０とを収納する缶体３０とを備え、目封止ハニカム構造体２０の長さに対するハニカム触媒体１０の長さの比の値が０．１〜０．５で、目封止ハニカム構造体２０には触媒が担持されず、第１ハニカム基材６のセル密度が第２ハニカム基材１６のセル密度よりも大で、第１流入側端面２の開口率が、第２流入側端面１２の開口率よりも大で、ハニカム触媒体１０の直径が目封止ハニカム構造体の直径２０と同じ排気ガス浄化装置１００。
【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し、更に詳しくは、直噴式ガソリンエンジンから排出される排気微粒子を効率良く除去することができ、圧力損失の増加が少なく、かつ、排気ガスに含まれるＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸを、エンジン始動直後から高い効率で浄化することができる排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球環境保護、資源節約の観点から自動車の燃費低減が求められている。乗用車において主として用いられるガソリンエンジンについては、燃費改善のために燃料直噴化が進められている。
【０００３】
従来、ガソリンエンジンは、吸気ポート燃料噴射の方式を採用していたため、煤（粒子状物質：ＰＭ）の発生が少なく、ほとんど問題にはならなかった。しかし、燃料直噴式のガソリンエンジンの場合は、吸気ポート燃料噴射の場合と比較してＰＭの発生量が多く、発生したＰＭを大気に放出しないための対策が必要であった。
【０００４】
一方、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質を除去するための捕集フィルタとして、ハニカム構造体が用いられている。粒子状物質捕集フィルタとして用いるハニカム構造体としては、両端面の所定の位置に目封止部を備えた目封止ハニカム構造体が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。ここで、目封止ハニカム構造体とは、流体（排気ガス、浄化ガス）の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と最外周に位置する外周壁とを有するハニカム構造部と、当該ハニカム構造部における、「流体（排気ガス）の入口側の端面における所定のセルの開口部」及び「流体（浄化ガス）の出口側の端面における残余のセルの開口部」に配設された目封止部とを備えるものである。このようなハニカム構造体によれば、排気ガスの入口側の端面からセル内に排気ガスが流入し、セル内に流入した排気ガスが隔壁を通過し、隔壁を通過した排気ガス（浄化ガス）が排気ガスの出口側の端面から排出される。そして、排気ガスが隔壁を通過するときに、排気ガス中に含有されるＰＭが隔壁により捕集され、排気ガスが浄化ガスとなる。
【０００５】
そこで、上記のようなディーゼルエンジンから排出される粒子状物質を除去するために使用される目封止ハニカム構造体を、ガソリンエンジンから排出される粒子状物質を除去するために使用する方法が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５４０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来、ガソリンエンジンから排出される排気ガスを処理するために、三元触媒コンバーター、ＮＯＸ吸蔵還元触媒等が使用されている。そのため、更に目封止ハニカム構造体を排気系に搭載すると、排気系の圧力損失が大きくなり、エンジン出力の低下等の問題が生じると考えられる。
【０００８】
そこで、目封止ハニカム構造体の隔壁に三元触媒を担持させたものを、上記三元触媒コンバーター、ＮＯＸ吸蔵還元触媒等と置き換えることが考えられる。しかし、目封止ハニカム構造体の隔壁に必要量の三元触媒を担持させた場合、隔壁の細孔が閉塞してしまうことに起因して圧力損失が増大してしまうという問題がある。
【０００９】
また、目封止ハニカム構造体は、所定のセルの一方の端部における開口部及び残余のセルの他方の端部における開口部が目封止部によって目封止されているが、この目封止部が形成されていることに起因して目封止ハニカム構造体の両端部の熱容量が大きくなっている。そのため、エンジン始動直後の暖気時における上記両端部の温度上昇に時間がかかるという問題がある。即ち、上記両端部に担持された触媒が活性化するために必要な温度に達するまでの時間がかかり、浄化率が悪化するという問題がある。温度上昇に時間がかかるという問題を解消する方法として、担持させる触媒の量を増加させることが考えられるが、触媒量を増加させると、触媒貴金属の使用量を増加させることになり、コストの増加や資源の浪費などの問題が生じる。一方、自動車の燃費向上を目的としてエンジンの熱効率を高めることが行われているが、エンジンの熱効率を高めると、エンジンから排出される排気ガスの温度が低くなるため、より一層、温度上昇に時間がかかるという問題がある。
【００１０】
更に、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンとでは、使用燃料が異なるため、上記のように排気ガス中のＰＭの量が異なる他、排気ガス中のＰＭの、粒子径、形状、成分も異なる。そのため、排気ガス中のＰＭを捕集するためのハニカム構造体の最適な構成（特徴）も、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンとでは異なるのである。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、直噴式ガソリンエンジンから排出される排気微粒子を効率良く除去することができ、圧力損失の増加が少なく、かつ、排気ガスに含まれるＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸを、エンジン始動直後から高い効率で浄化することができる排気ガス浄化装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、以下に示す、排気ガス浄化装置が提供される。
【００１３】
［１］ 第１流入側端面から第１流出側端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第１ハニカム基材、及び前記第１ハニカム基材に担持された三元触媒を有し、前記セルの両端部は開口しているハニカム触媒体と、第２流入側端面から第２流出側端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第２ハニカム基材、及び前記第２ハニカム基材の前記第２流出側端面における所定のセルの開口部と前記第２流入側端面における残余のセルの開口部とを目封止するように配設された目封止部を有する目封止ハニカム構造体と、前記ハニカム触媒体と前記目封止ハニカム構造体とを収納し、排気ガスが流入する流入口及び浄化された排気ガスが流出する流出口を有する缶体と、を備え、前記ハニカム触媒体は、前記第１流入側端面が前記缶体の前記流入口側に向くように前記缶体の前記流入口側に配置され、前記目封止ハニカム構造体は、前記第２流出側端面が前記缶体の前記流出口側に向くように前記缶体の前記流出口側に配置されており、前記目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さに対する前記ハニカム触媒体の中心軸方向の長さの比の値が、０．１〜０．５であり、前記目封止ハニカム構造体には、触媒が担持されないか、または、触媒が担持され且つ前記触媒の単位体積当りの担持量が、前記ハニカム触媒体に担持された前記三元触媒の単位体積当りの担持量よりも少なく、前記第１ハニカム基材のセル密度が、前記第２ハニカム基材のセル密度よりも大きく、前記ハニカム触媒体の前記第１流入側端面における開口率が、前記目封止ハニカム構造体の前記第２流入側端面における開口率よりも大きく、前記ハニカム触媒体の直径は、前記目封止ハニカム構造体の直径と同じであるか、または、前記目封止ハニカム構造体の直径よりも小さい排気ガス浄化装置。
【００１４】
［２］ 前記ハニカム触媒体に担持された前記三元触媒の単位体積当りの担持量が、２００〜４００ｇ／Ｌである前記［１］に記載の排気ガス浄化装置。
【００１５】
［３］ 前記第１ハニカム基材の前記隔壁の気孔率は、前記第２ハニカム基材の前記隔壁の気孔率よりも小さい前記［１］または［２］に記載の排気ガス浄化装置。
【００１６】
［４］ 前記ハニカム触媒体の直径は、前記目封止ハニカム構造体の直径の５０〜８０％である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【００１７】
［５］ 前記第１ハニカム基材は、前記隔壁の厚さが５０．８〜１０１．６μｍであり、セル密度が３２〜１８６個／ｃｍ２であり、前記隔壁の気孔率が２０〜５０％であり、前記第１流入側端面の直径Ｄ１に対する中心軸方向の長さＬ１の比の値が０．１〜０．４である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【００１８】
［６］ 前記第２ハニカム基材は、前記隔壁の厚さが１２７〜５０８μｍであり、セル密度が７．７〜４６．５個／ｃｍ２であり、前記隔壁の気孔率が３５〜８０％であり、前記第２流入側端面の直径Ｄ２に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値が０．５〜１．５であり、前記隔壁の平均細孔径が７〜４０μｍである前記［１］〜［５］のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【００１９】
［７］ 前記ハニカム触媒体と前記目封止ハニカム構造体との間の距離が、１〜２０ｍｍである前記［１］〜［６］のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の排気ガス浄化装置によれば、多孔質の隔壁を有する第２ハニカム基材、及びこの第２ハニカム基材の第２流出側端面における所定のセルの開口部と第２流入側端面における残余のセルの開口部とを目封止するように配設された目封止部を有する目封止ハニカム構造体を用いるため、直噴式ガソリンエンジンから排出される排気微粒子を効率良く除去することができる。また、セルの両端部が開口しているハニカム触媒体を用いるため、圧力損失の増加が少ない。そして、ハニカム触媒体が、その第１流入側端面が缶体の流入口側に向くように缶体の流入口側に配置されているため、排気ガスの熱によってハニカム触媒体が良好に昇温されることによって、排気ガスに含まれるＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸを、エンジン始動直後から高い効率で浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の排気ガス浄化装置の一実施形態の中心軸に平行な断面を示す模式図である。
【図２】本発明の排気ガス浄化装置を構成するハニカム触媒体の第１流出側端面を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の排気ガス浄化装置を構成するハニカム触媒体を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明の排気ガス浄化装置を構成する目封止ハニカム構造体の第２流出側端面を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の排気ガス浄化装置を構成する目封止ハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００２３】
［１］排気ガス浄化装置：
図１に示すように、本発明の排気ガス浄化装置１００は、第１流入側端面２から第１流出側端面３まで貫通し流体の流路となる複数のセル４を区画形成する多孔質の隔壁５を有する第１ハニカム基材６、及びこの第１ハニカム基材６に担持された三元触媒を有し、セル４の両端部は開口しているハニカム触媒体１０と、第２流入側端面１２から第２流出側端面１３まで貫通し流体の流路となる複数のセル１４を区画形成する多孔質の隔壁１５を有する第２ハニカム基材１６、及びこの第２ハニカム基材１６の第２流出側端面１３における所定のセル１４ａの開口部と第２流入側端面１２における残余のセル１４ｂの開口部とを目封止するように配設された目封止部８を有する目封止ハニカム構造体２０と、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０とを収納し、排気ガスＧ１が流入する流入口２２及び浄化された排気ガスＧ２が流出する流出口２３を有する缶体３０と、を備えているものである。
【００２４】
そして、ハニカム触媒体１０は、第１流入側端面２が缶体３０の流入口２２側に向くように缶体３０の流入口２２側に配置され、目封止ハニカム構造体２０は、第２流出側端面１３が缶体３０の流出口２３側に向くように缶体３０の流出口２３側に配置されている。目封止ハニカム構造体２０の中心軸方向の長さＬ２に対するハニカム触媒体１０の中心軸方向の長さＬ１の比の値は、０．１〜０．５であり、目封止ハニカム構造体２０には、触媒が担持されないか、または、目封止ハニカム構造体２０に触媒が担持され且つ触媒の単位体積当りの担持量が、ハニカム触媒体１０に担持された三元触媒の単位体積当りの担持量よりも少なくなっている。また、第１ハニカム基材６のセル密度は、第２ハニカム基材１６のセル密度よりも大きい。また、ハニカム触媒体１０の第１流入側端面２における開口率が、目封止ハニカム構造体２０の第２流入側端面１２における開口率よりも大きく、そして、ハニカム触媒体１０の直径は、目封止ハニカム構造体２０の直径と同じであるか、または、目封止ハニカム構造体２０の直径よりも小さくなっている。図１は、本発明の排気ガス浄化装置の一の実施形態の中心軸に平行な断面を示す模式図である。
【００２５】
このような排気ガス浄化装置１００によれば、多孔質の隔壁１５を有する第２ハニカム基材１６、及びこの第２ハニカム基材１６の第２流出側端面１３における所定のセル１４ａの開口部と第２流入側端面１２における残余のセル１４ｂの開口部とを目封止するように配設された目封止部８を有する目封止ハニカム構造体２０を用いているため、直噴式ガソリンエンジンから排出される排気微粒子を効率良く除去することができる。また、セル４の両端部が開口しているハニカム触媒体１０を用いるため、圧力損失の増加が少ない。そして、ハニカム触媒体１０が、その第１流入側端面２が缶体３０の流入口２２側に向くように缶体３０の流入口２２側に配置され、目封止ハニカム構造体２０が、その第２流出側端面１３が缶体３０の流出口２３側に向くように缶体３０の流出口２３側に配置されているため、排気ガスの熱によってハニカム触媒体１０が良好に昇温される。従って、排気ガスに含まれるＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸを、エンジン始動直後から高い効率で浄化することができる。
【００２６】
［１−１］ハニカム触媒体：
ハニカム触媒体１０において、第１ハニカム基材６は、図１及び図２に示すように、第１流入側端面２から第１流出側端面３まで貫通し流体の流路となる複数のセル４を区画形成する多孔質の隔壁５を有するハニカム形状のものである。ハニカム触媒体１０に区画形成されているセル４は、第１流入側端面２から第１流出側端面３まで流体の流路が確保されている（目封止部が形成されてセル４が塞がれていない）。そのため、ハニカム触媒体１０の隔壁５に多量の三元触媒を担持させたとしても、流体（排気ガス）の流れを妨げ難くなっており圧力損失の増加が少ない。従って、三元触媒の単位体積当りの担持量を増やすことが可能である。なお、ハニカム触媒体１０中において、三元触媒の単位体積当りの担持量は、均一であってもよいが、第１流入側端面２側の端部に担持させる三元触媒の単位体積当りの担持量をその他の部分に担持させる三元触媒の担持量よりも多くすることが好ましい。一方、第１流入側端面２側の端部に担持させる三元触媒の単位体積当りの担持量をその他の部分に担持させる三元触媒の担持量よりも少なくすると、流体の流入側の端部（第１流入側端面２側の端部）における触媒反応に起因して生じる熱量が不足するため昇温速度が低下する。従って、触媒の活性温度に到達するまでに時間がかかり排気ガスの浄化性能が十分でなくなるおそれがある。三元触媒の単位体積当りの担持量をその他の部分に担持させる三元触媒の担持量よりも多くすると、第１流入側端面２側の端部は、その他の部分に比べて、触媒反応に起因して生じる熱量が増加するため、多くの三元触媒を、エンジン始動後の早い段階で触媒活性温度に到達させることができる。図２は、図１に示す排気ガス浄化装置１００を構成するハニカム触媒体１０の第１流出側端面２を模式的に示す平面図である。
【００２７】
第１流入側端面２側の端部は、第１流入側端面２から、第１流入側端面２からの距離がハニカム触媒体１０の中心軸方向の長さの１０〜６０％の位置までの範囲であることが好ましい。
【００２８】
図３は、図１に示す排気ガス浄化装置１００を構成するハニカム触媒体１０を模式的に示す斜視図であり、円筒形のハニカム触媒体１０を示す例である。そして、ハニカム触媒体１０の外形としては、図３に示すような円筒形に限られず、楕円筒形、四角筒形等の底面多角形の筒形状、底面不定形の筒形状等を挙げることができる。
【００２９】
また、ハニカム触媒体１０の大きさは、具体的には、中心軸方向の長さＬ１が３０〜２００ｍｍであることが好ましい。
【００３０】
ハニカム触媒体１０の直径は、上述したように、目封止ハニカム構造体２０の直径と同じであるか、または、目封止ハニカム構造体２０の直径よりも小さくなっていることが必要であり、ハニカム触媒体１０の直径が目封止ハニカム構造体２０の直径よりも小さいことが好ましい。ハニカム触媒体１０の直径が目封止ハニカム構造体２０の直径よりも小さい場合、ハニカム触媒体１０の中心軸方向の長さと目封止ハニカム構造体２０の中心軸方向の長さがそれぞれ同じであるか、または、ハニカム触媒体１０の中心軸方向の長さが目封止ハニカム構造体２０の中心軸方向の長さよりも短いという条件において、ハニカム触媒体１０は目封止ハニカム構造体２０よりも軽くなる。従って、昇温速度が速くなりエンジン始動後の早い段階でハニカム触媒体１０が触媒活性温度に到達し易くなる。ここで、缶体３０の容積を大きくするには限界があるため、ハニカム触媒体１０を小さくすると、目封止ハニカム構造体２０を大きくすることができる。そして、目封止ハニカム構造体２０が大きくなると、排気ガス中の排気微粒子を効率良く除去することができる。
【００３１】
ハニカム触媒体１０の直径が目封止ハニカム構造体２０の直径よりも小さい場合、ハニカム触媒体１０の直径は、目封止ハニカム構造体２０の直径の５０〜８０％であることが好ましく、５５〜７５％であることが更に好ましく、６０〜７０％であることが更に好ましい。上記直径を上記範囲とすることによって、排気ガスの熱によってハニカム触媒体１０が更に良好な速さで昇温する。また、上記直径が５０％未満であると、圧損が過大になるおそれがある。一方、８０％超であると、排気ガスの熱によってもハニカム触媒体１０が十分に昇温されなくなる（昇温速度が遅くなる）おそれがある。そして、例えば、ハニカム触媒体１０の外形が円筒形の場合、その底面の直径Ｄ１（図２参照）が８０〜１８０ｍｍであることが好ましい。ハニカム触媒体１０の形状が円筒形以外の形状である場合、その底面の面積は、上記円筒形の場合の底面の面積と同じ範囲であることが好ましい。
【００３２】
隔壁５の厚さは、５０．８〜１０１．６μｍであることが好ましく、５０．８〜７５μｍであることが更に好ましく、６５〜７５μｍであることが特に好ましい。５０．８μｍ未満であると、ハニカム触媒体１０の強度が低下するおそれがある。一方、１０１．６μｍ超であると、排気ガスがセル４内を通過するときの圧力損失が大きくなるおそれがある。隔壁５の厚さは、中心軸に平行な断面を顕微鏡観察する方法で測定した値である。
【００３３】
第１ハニカム基材６のセル密度（即ち、第１ハニカム基材６（ハニカム触媒体１０）の中心軸に直交する断面のセル密度）は、上述したように、第２ハニカム基材１６のセル密度よりも大きいことが必要である。そして、ハニカム触媒体１０の第１流入側端面２における開口率は、上述したように、目封止ハニカム構造体２０の第２流入側端面１２における開口率よりも大きいことが必要である。このように、セル密度及び開口率がより大きい場合、ハニカム触媒体１０の隔壁５は、目封止ハニカム構造体２０の隔壁１５に比べて、厚さが薄くなる。従って、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０の体積が同じであるか、または、ハニカム触媒体１０の体積が、目封止ハニカム構造体２０の体積よりも小さい場合、ハニカム触媒体１０が、目封止ハニカム構造体２０に比べて軽くなるため、エンジン始動後の早い段階でハニカム触媒体１０が触媒活性温度に到達し易くなる。
【００３４】
第１ハニカム基材６のセル密度は、具体的には、３２〜１８６個／ｃｍ２であることが好ましく、４０〜１００個／ｃｍ２であることが更に好ましく、５０〜６０個／ｃｍ２であることが特に好ましい。上記範囲内であると、排気ガスとハニカム触媒体１０との接触面積が大きくなり、エンジン始動後の早い段階でハニカム触媒体１０が触媒活性温度に到達し易くなる。３２個／ｃｍ２未満であると、ハニカム触媒体１０の強度が低下するおそれがある。一方、１８６個／ｃｍ２超であると、圧力損失が大きくなるおそれがある。
【００３５】
ハニカム触媒体１０の第１流入側端面２における開口率は、具体的には、７５〜９２％であることが好ましく、８０〜９０％であることが更に好ましく、８５〜９０％であることが特に好ましい。７５％未満であると、第１流入側端面２側の端部の熱容量が過大になるため、排気ガスの熱によってもハニカム触媒体１０が十分に昇温せず（昇温速度が遅く）、排気ガスの浄化性能が低下するおそれがある。一方、９２％超であると、ハニカム触媒体１０の強度が不足するため、缶体３０に収納した際に破損するおそれがある。
【００３６】
排気ガス浄化装置１００は、ハニカム触媒体１０の第１流入側端面２における開口率が、目封止ハニカム構造体２０の第２流入側端面１２における開口率よりも大きいことが必要であるが、このような場合、第１ハニカム基材６の隔壁５の気孔率は、第２ハニカム基材１６の隔壁１５の気孔率よりも小さいことが好ましい。隔壁５の気孔率を隔壁１５の気孔率よりも小さくすると、ハニカム触媒体１０の強度を確保することができる。即ち、ハニカム触媒体１０の第１流入側端面２における開口率が、目封止ハニカム構造体２０の第２流入側端面１２における開口率よりも大きい場合、ハニカム触媒体１０の熱容量が目封止ハニカム構造体２０の熱容量に比べて小さくなるため、ハニカム触媒体１０の方が目封止ハニカム構造体２０に比べて昇温速度が速い。しかし、ハニカム触媒体１０の強度が十分でなくなるおそれがある。そのため、隔壁５の気孔率は、隔壁１５の気孔率よりも小さくすることが好ましい。また、ハニカム触媒体１０が早い段階で昇温するため、排気ガスの熱を、ハニカム触媒体２０を昇温させることに利用することができる。即ち、目封止ハニカム構造体２０を速く昇温させることができる。
【００３７】
具体的には、第１ハニカム基材６の隔壁５の気孔率は、２０〜５０％であることが好ましく、２５〜３８％であることが更に好ましく、２５〜３０％であることが特に好ましい。２０％未満であると、圧力損失が増大するおそれがある。一方、５０％超であると、ハニカム触媒体１０が脆くなり欠落し易くなるおそれがある。隔壁５の気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００３８】
第１ハニカム基材６は、第１流入側端面２の直径Ｄ１に対する中心軸方向の長さＬ１の比の値が０．１〜０．４であることが好ましく、０．１５〜０．３５であることが更に好ましく、０．２〜０．３であることが特に好ましい。０．１未満であると、排気ガスが第１ハニカム基材６（ハニカム触媒体１０）内に滞留する時間が短くなるため、排気ガスの熱によってハニカム触媒体１０が十分に昇温せず、エンジン始動直後における浄化性能が十分に得られないおそれがある。一方、０．４超であると、ハニカム触媒体１０が重くなりすぎるため（密度が大きくなりすぎるため）、排気ガスの熱によって十分に昇温されず、排気ガスの浄化性能が十分に得られないおそれがある。
【００３９】
隔壁５の平均細孔径は、５〜３０μｍであることが好ましく、１０〜２５μｍであることが更に好ましい。５μｍ未満であると、隔壁５に三元触媒を担持させることによって触媒層を形成した際に、この触媒層と隔壁５の表面との密着性が十分に得られず、触媒層が剥離するおそれがある。一方、３０μｍ超であると、ハニカム触媒体１０が脆くなり欠落し易くなることがある。隔壁５の平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。
【００４０】
第１ハニカム基材６のセル４の形状は、特に限定されないが、中心軸に直交する断面において、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、または楕円形であることが好ましく、その他不定形であってもよい。四角形と八角形との組み合わせであることも好ましい態様である。
【００４１】
また、第１ハニカム基材６におけるセル水力直径は、全て同一であってもよいし、第１流入側端面２に開口するセル４と第１流出側端面３に開口するセル４との水力直径が異なってもよい。上記いずれも場合であってもよいが、水力直径が異なることが好ましい。具体的には、ガソリンエンジンの排気ガスを浄化する場合、圧力損失を小さくするために、第１流出側端面３に開口するセル４の水力直径を、第１流入側端面２に開口するセル４の水力直径より大きくすることが好ましく、第１流入側端面２に開口するセル４の水力直径が、第１流出側端面３に開口するセル４の水力直径の２０〜４５％であることが好ましい。本明細書において「セルの水力直径」は、「４×（断面積）／（周長）」の式で計算される値である。ここで、「断面積」とは、セルの延びる方向に直交する断面におけるセルの面積のことであり、「周長」とは、セルの延びる方向に直交する断面における「セルの外周の長さ」のことである。
【００４２】
第１ハニカム基材６（隔壁５）は、セラミックを主成分とするものである。隔壁５の材質としては、具体的には、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライトが好ましい。また、「セラミックを主成分とする」というときは、セラミックを全体の９０質量％以上含有することをいう。
【００４３】
また、ハニカム触媒体１０は、その最外周に位置する外周壁を有してもよい。なお、外周壁は、成形時に多孔質基材と一体的に形成させる成形一体壁であることが好ましいが、成形後に、多孔質基材の外周を研削して所定形状とし、セラミックセメント等で外周壁を形成するセメントコート壁であることも好ましい態様である。成形一体壁の場合、外周壁の材質は、ハニカム触媒体１０の材質と同じであることが好ましい。また、外周壁がセメントコート壁の場合、セメントコート壁の材質としては、共素地にガラス等のフラックス成分を加えた材料等を挙げることができる。また、外周壁の厚さは、０．５〜１．５ｍｍが好ましい。
【００４４】
［１−１−１］三元触媒：
三元触媒とは、主に炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯＸ）を浄化する触媒のことをいう。例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）を含む触媒を挙げることができる。この三元触媒により、炭化水素は水と二酸化炭素に、一酸化炭素は二酸化炭素に、窒素酸化物は窒素に、それぞれ酸化または還元によって浄化される。
【００４５】
ハニカム触媒体１０に担持された三元触媒の単位体積当りの担持量は、２００〜４００ｇ／Ｌであることが好ましく、２００〜３００ｇ／Ｌであることが更に好ましく、２００〜２５０ｇ／Ｌであることが特に好ましい。上記担持量が２００ｇ／Ｌ未満であると、三元触媒の量が少なすぎるため触媒反応に起因して生じる熱量が不足し、エンジン始動直後から早い段階で三元触媒の活性温度まで昇温し難くなるおそれがある。４００ｇ／Ｌ超であると、単位体積当りの担持量が多過ぎ、両端部が開口したセル４の流路が狭くなるため、圧力損失が上昇するおそれがある。
【００４６】
［１−２］目封止ハニカム構造体：
目封止ハニカム構造体２０において、第２ハニカム基材１６は、図１及び図４に示すように、第２流入側端面１２から第２流出側端面１３まで貫通し流体の流路となる複数のセル１４を区画形成する多孔質の隔壁１５を有するハニカム形状のものである。図４は、図１に示す排気ガス浄化装置１００を構成する目封止ハニカム構造体２０の第２流出側端面１２を模式的に示す平面図である。
【００４７】
図５は、図１に示す排気ガス浄化装置１００を構成する目封止ハニカム構造体２０を模式的に示す斜視図であり、円筒形の目封止ハニカム構造体２０を示す例である。目封止ハニカム構造体２０の外形としては、図５に示すような円筒形に限られず、楕円筒形、四角筒形等の底面多角形の筒形状、底面不定形の筒形状等を挙げることができる。
【００４８】
また、目封止ハニカム構造体２０の大きさは、中心軸方向の長さＬ２が５０〜２００ｍｍであることが好ましい。また、例えば、目封止ハニカム構造体２０の外形が円筒形の場合、その底面の直径Ｄ２（図４参照）が８０〜１８０ｍｍであることが好ましい。目封止ハニカム構造体２０の形状が円筒形以外の形状である場合、その底面の面積は、上記円筒形の場合の底面の面積と同じ範囲であることが好ましい。
【００４９】
隔壁１５の厚さは、１２７〜５０８μｍであることが好ましく、２００〜４００μｍであることが更に好ましく、２５０〜３５０μｍであることが特に好ましい。１２７μｍ未満であると、目封止ハニカム構造体２０の強度が低下するおそれがある。一方、５０８μｍ超であると、排気ガスがセル１４内を通過するときの圧力損失が大きくなることがある。隔壁１５の厚さは、中心軸に平行な断面を顕微鏡観察する方法で測定した値である。
【００５０】
第２ハニカム基材１６（目封止ハニカム構造体２０）のセル密度（即ち、第２ハニカム基材１６の中心軸に直交する断面のセル密度）は、７．７〜４６．５個／ｃｍ２であることが好ましく、１０〜４０個／ｃｍ２であることが更に好ましく、１５〜２５個／ｃｍ２であることが特に好ましい。７．７個／ｃｍ２未満であると、目封止ハニカム構造体２０の強度が低下するおそれがある。一方、４６．５個／ｃｍ２超であると、圧力損失が大きくなるおそれがある。
【００５１】
第２ハニカム基材１６の隔壁１５の気孔率は、３５〜８０％であることが好ましく、３８〜６５％であることが更に好ましく、４５〜６５％であることが特に好ましい。３５％未満であると、圧力損失が増大するおそれがある。一方、８０％超であると、目封止ハニカム構造体２０が脆くなり欠落し易くなることがある。隔壁１５の気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００５２】
第２ハニカム基材１６は、第２流入側端面１２の直径Ｄ２に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値が０．５〜１．５であることが好ましく、０．８〜１．５であることが更に好ましく、１．１〜１．３であることが特に好ましい。０．５未満であると、第２ハニカム基材１６の中心軸方向の長さが短くなりすぎるため、濾過可能面積が小さくなり、捕集効率が悪化し、また、圧力損失が上昇するおそれがある。一方、１．５超であると、第２ハニカム基材１６の中心軸方向の長さが長くなりすぎるため、セル流路内における圧力損失が増大するため、目封止ハニカム構造体２０全体の圧力損失が過大になるおそれがある。
【００５３】
隔壁１５の平均細孔径は、７〜４０μｍであることが好ましく、８〜３５μｍであることが更に好ましい。７μｍ未満であると、粒子状物質の堆積が少ない場合でも圧力損失が増大するおそれがある。一方、４０μｍ超であると、目封止ハニカム構造体２０が脆くなり欠落し易くなることがあったり、粒子状物質の捕集性能が低下することがある。隔壁１５の平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。
【００５４】
第２ハニカム基材１６のセル１４の形状は、特に限定されないが、中心軸に直交する断面において、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、または楕円形であることが好ましく、その他不定形であってもよい。四角形と八角形との組み合わせであることも好ましい態様である。更に、セル１４の延びる方向に直交する断面において、セル１４の断面積が全て同じであることが好ましいが、第２流入側端面１２側に目封止部８を有する残余のセル１４ｂの断面積（セル１４の延びる方向に直交する断面における断面積）が、第２流出側端面１３側に目封止部８を有する所定のセル１４ａの断面積（セル１４の延びる方向に直交する断面における断面積）より、小さいことも好ましい態様である。このような態様であると、排気ガス中の粒子状物質を捕集した際の圧力損失の増大を抑制することができる。
【００５５】
また、第２ハニカム基材１６におけるセル水力直径は、全て同一であってもよいし、第２流入側端面１２に開口するセル１４と第２流出側端面１３に開口するセル１４との水力直径が異なってもよいが、水力直径が異なることが好ましい。具体的には、ガソリンエンジンの排気ガスを浄化する場合、圧力損失を小さくするために、第２流出側端面１３に開口するセル１４の水力直径を、第２流入側端面１２に開口するセル１４の水力直径より大きくすることが好ましく、第２流入側端面１２に開口するセル１４の水力直径が、第２流出側端面１３に開口するセル１４の水力直径の２０〜４５％であることが好ましい。
【００５６】
第２ハニカム基材１６（隔壁１５）は、セラミックを主成分とするものである。隔壁１５の材質としては、具体的には、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライトが好ましい。また、「セラミックを主成分とする」というときは、セラミックを全体の９０質量％以上含有することをいう。
【００５７】
また、目封止ハニカム構造体２０は、その最外周に位置する外周壁を有してもよい。なお、外周壁は、成形時に多孔質基材と一体的に形成させる成形一体壁であることが好ましいが、成形後に、多孔質基材の外周を研削して所定形状とし、セラミックセメント等で外周壁を形成するセメントコート壁であることも好ましい態様である。成形一体壁の場合、外周壁の材質は、目封止ハニカム構造体２０の材質と同じであることが好ましい。また、外周壁がセメントコート壁の場合、セメントコート壁の材質としては、共素地にガラス等のフラックス成分を加えた材料等を挙げることができる。また、外周壁の厚さは、０．５〜１．５ｍｍが好ましい。
【００５８】
［１−２−１］触媒：
目封止ハニカム構造体２０には、触媒が担持されてもよいし、触媒が担持されなくてもよいが、触媒を担持させる場合、触媒の単位体積当りの担持量が、ハニカム触媒体１０の隔壁５に担持された三元触媒の単位体積当りの担持量よりも少ないことが必要である。このように触媒の単位体積当りの担持量を調節することによって、触媒反応に起因して生じる熱量を大きくすることができる。即ち、排気ガスの浄化に最低限必要な量の触媒（三元触媒を含む）を使用することとした場合、目封止ハニカム構造体２０とハニカム触媒体１０とに均一に触媒（三元触媒を含む）を担持させることもできる。しかしながら、ハニカム触媒体１０の隔壁５に担持させる三元触媒の比率を大きくする方が、触媒反応に起因して生じる熱量が大きくなるため、ハニカム触媒体１０の昇温速度が速くなる。従って、エンジン始動後の早い段階で、即ち、エンジン運転開始直後から短い時間で、触媒（三元触媒を含む）が活性温度に到達し易くなる。更に、ハニカム触媒体１０で昇温された排気ガスの熱を、ハニカム触媒体２０を昇温させることにも利用することができる。
【００５９】
具体的には、目封止ハニカム構造体２０に担持される触媒の単位体積当りの担持量は、１６０ｇ／Ｌ以下であることが好ましく、１０〜１２０ｇ／Ｌであることが更に好ましく、２０〜１００ｇ／Ｌであることが特に好ましい。上記担持量が１６０ｇ／Ｌ超であると、隔壁５に形成されている細孔が、触媒によって閉塞されてしまうため、圧力損失が過大になるおそれがある。
【００６０】
上記触媒としては、三元触媒、酸化触媒、ＮＯＸ選択還元用ＳＣＲ触媒、ＮＯＸ吸蔵触媒などを挙げることができる。酸化触媒には、貴金属が含有され、この貴金属としては、Ｐｔ、Ｒｈ、及びＰｄからなる群より選択される１種以上が好ましい。貴金属の合計量は、目封止ハニカム構造体２０の単位体積（１ｃｍ３）当り、０．１７〜７．０７ｇであることが好ましい。
【００６１】
ＮＯＸ選択還元用ＳＣＲ触媒としては、金属置換ゼオライト、バナジウム、チタニア、酸化タングステン、銀、及びアルミナからなる群より選択される少なくとも１種を含有するものを挙げることができる。また、ＮＯＸ吸蔵触媒としては、アルカリ金属、及び／またはアルカリ土類金属等を挙げることができる。アルカリ金属としては、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉなどを挙げることができる。アルカリ土類金属としては、Ｃａなどを挙げることができる。Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ及びＣａの合計量は、目封止ハニカム構造体の単位体積（１ｃｍ３）当り、５ｇ以上であることが好ましい。
【００６２】
［１−２−２］目封止部：
目封止ハニカム構造体２０に配設される目封止部８は、セラミック原料、水またはアルコール、及び有機バインダを含む目封止材から作製することができ、セラミック原料としては、第２ハニカム基材１６（第２ハニカム基材１６の隔壁１５）の原料として用いられるセラミック原料と同じであることが好ましい。これにより、焼成時に、目封止部８が隔壁１５と強固に結合するようになる。
【００６３】
目封止部８は、第２ハニカム基材１６の第２流出側端面１３における所定のセル１４ａの開口部と第２流入側端面１２における残余のセル１４ｂの開口部とを交互に目封止して、両端面が市松模様をなすように配設されることが好ましい。
【００６４】
目封止部８の深さは、１〜５ｍｍであることが好ましく、１〜３ｍｍであることが更に好ましい。１ｍｍより浅いと、目封止部８の強度が低下するおそれがある。一方、５ｍｍより深いと、隔壁１５の、ＰＭを捕集する面積が小さくなるおそれがある。ここで、目封止部８の深さとは、目封止部８の、セル１４の延びる方向における長さを意味する。
【００６５】
［１−３］缶体：
缶体３０は、特に限定されるものではなく、自動車排気ガス等の排気ガス浄化用のセラミックハニカムフィルタを収納するために通常用いられるものを用いることができる。缶体３０の材質としては、フェライト系ステンレス鋼等の金属を挙げることができる。缶体３０の大きさは、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０とにクッション材４０を巻きつけた状態で圧入できる大きさであることが好ましい。缶体３０としては、１００〜３００ｍｍ程度の長さのものを用いることが好ましい。
【００６６】
目封止ハニカム構造体２０の中心軸方向の長さＬ２が５０〜２００ｍｍである場合において、目封止ハニカム構造体２０の中心軸方向の長さＬ２に対するハニカム触媒体１０の中心軸方向の長さＬ１の比の値は、０．１〜０．５であること必要であり、０．２〜０．４であることが好ましく、０．２〜０．３であることが更に好ましい。上記範囲内であると、ハニカム触媒体１０が目封止ハニカム構造体２０に対して十分に短いため、エンジン始動直後からその温度が良好に上昇する。そのため、触媒活性温度に短時間で到達する。また、缶体３０の容積には制限があるが、ハニカム触媒体１０を短くすることで、目封止ハニカム構造体２０の容積を大きくすることができ、隔壁１５の面積を十分に確保することができる。そのため、圧力損失の増加を防止することができる。上記値が０．１未満であると、目封止ハニカム構造体２０に比べて排気ガスの浄化性能が優れるハニカム触媒１０の中心軸方向の長さの比率が小さくなるため、排気ガスの浄化効率が低下する。一方、０．５超であると、粒子状物質の捕集に必要な濾過面積が不足するため、ＰＭの捕集効率が低下する。
【００６７】
そして、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０とは、自動車などに搭載された際に運転時の振動などによって互いに衝突してしまうことに起因して破損してしまうことを防止するため、間隔を開けて配置されることが好ましい。ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０との間の距離Ｋが１〜２０ｍｍであることが好ましく、５〜１０ｍｍであることが更に好ましい。上記間隔が１ｍｍ未満であると、自動車などに搭載された際に運転時の振動などによって互いに衝突してしまうことに起因して破損してしまうおそれがある。一方、２０ｍｍ超であると、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０と間の空間に広くなるため、排気ガスが缶体３０の内表面と接触する面積が増加する。従って、排気ガスが缶体３０の内表面と接触することに起因して排気ガスの温度が大幅に低下してしまうため、排気ガスの浄化効率が低下するおそれがある。
【００６８】
ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０とを間隔を開けて配置する方法としては、例えば、図１に示すような仕切り板４２などをこれらの間に配置する方法を挙げることができる。仕切り板４２の材質としては、例えば、ステンレス鋼等の金属を挙げることができる。
【００６９】
また、図１に示す排気ガス浄化装置１００は、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０とが、それぞれ、その外周をクッション材４０で覆われた状態で、缶体３０内に配設されている。このクッション材４０により、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０が破損することを防止している。なお、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０は、クッション材４０を介して外側から圧力がかかった状態で缶体３０内に収納されていることが好ましい。このような状態で収納されると、ハニカム触媒体１０及び目封止ハニカム構造体２０が缶体３０内で移動することを防止することができ、缶体３０内で安定させることができる。クッション材４０としては、セラミック繊維製マット等を用いることができる。
【００７０】
［２］排気ガス浄化装置の製造方法：
次に、本発明の排気ガス浄化装置の製造方法について説明する。本発明の排気ガス浄化装置の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、以下の方法を挙げることができる。
【００７１】
第１流入側端面から第１流出側端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第１ハニカム成形体を焼成して得られる第１ハニカム基材の第１流入側端面側から、複数のセル内に三元触媒を含む触媒スラリーを流入させて、複数のセルの隔壁表面に触媒スラリーを塗工して（三元触媒を担持させて）、ハニカム触媒体を形成するハニカム触媒体形成工程と、第２流入側端面から第２流出側端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第２ハニカム成形体の一方の端面における所定のセルの開口部と他方の端面における残余のセルの開口部とを目封止した後、焼成することによって、第２ハニカム基材とこの第２ハニカム基材の第２流入側端面における所定のセルの開口部と第２流出側端面における残余のセルの開口部とに目封止部が配設された目封止ハニカム構造体を形成する目封止ハニカム構造体形成工程と、排気ガスが流入する流入口及び浄化された排気ガスが流出する流出口を有する缶体の流入口側に、第１流入側端面が缶体の流入口側に向くようにハニカム触媒体を配置し、かつ、上記缶体の流出口側に、第２流出側端面が缶体の流出口側に向くように目封止ハニカム構造体を配置して、ハニカム触媒体と目封止ハニカム構造体とを缶体に収納する組立工程と、を有する製造方法であり、ハニカム触媒体形成工程で形成されるハニカム触媒体としては、目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さに対するハニカム触媒体の中心軸方向の長さの比の値が０．１〜０．５であり、ハニカム触媒体を構成する第１ハニカム基材のセル密度が、目封止ハニカム構造体を構成する第２ハニカム基材のセル密度よりも大きく、ハニカム触媒体の第１流入側端面における開口率が、目封止ハニカム構造体の第２流入側端面における開口率よりも大きく、ハニカム触媒体の直径が、目封止ハニカム構造体の直径と同じであるか、または、目封止ハニカム構造体の直径よりも小さいものであり、目封止ハニカム構造体形成工程で形成される目封止ハニカム構造体としては、触媒が担持されないものであるか、または、触媒が担持され且つ触媒の単位体積当りの担持量が、ハニカム触媒体に担持された三元触媒の単位体積当りの担持量よりも少ないものである。上記工程によって、本発明の排気ガス浄化装置を製造することができる。
【００７２】
［２−１］ハニカム触媒体形成工程：
ハニカム触媒体形成工程で用いる第１ハニカム基材は、以下のようにして作製することができる。まず、成形原料を混練して坏土とする。次に、得られた坏土をハニカム形状に押出成形して第１ハニカム成形体を得る。次に、得られた第１ハニカム成形体を焼成することによって第１ハニカム基材を得ることができる。
【００７３】
成形原料は、セラミック原料に分散媒及び添加剤を加えたものであることが好ましく、添加剤としては、有機バインダ、造孔材、界面活性剤等を挙げることができる。分散媒としては、水等を挙げることができる。
【００７４】
セラミック原料としては、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト化原料、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライト化原料が好ましい。セラミック原料の含有量は、成形原料全体に対して８０〜９５質量％であることが好ましい。
【００７５】
有機バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、成形原料全体に対して１〜１０質量％であることが好ましい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００７６】
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、成形原料全体に対して０〜２０質量％であることが好ましい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００７７】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、成形原料全体に対して０．１〜５質量％であることが好ましい。
【００７８】
分散媒の含有量は、成形原料全体に対して０．１〜５質量％であることが好ましい。
【００７９】
使用するセラミック原料（骨材粒子）の粒子径及び配合量、並びに添加する造孔材の粒子径及び配合量を調整することにより、所望の気孔率、平均細孔径の多孔質基材を得ることができる。
【００８０】
成形原料を混練して坏土を形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。押出成形は、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて行うことができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。
【００８１】
焼成温度は、第１ハニカム成形体の材質よって適宜決定することができる。例えば、第１ハニカム成形体の材質がコージェライトの場合、焼成温度は、１３８０〜１４５０℃が好ましく、１４００〜１４４０℃が更に好ましい。また、焼成時間は、３〜１０時間程度とすることが好ましい。
【００８２】
なお、第１ハニカム成形体を焼成する前に乾燥させてもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができ、これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥または熱風乾燥を単独でまたは組み合わせて行うことが好ましい。また、乾燥条件としては、乾燥温度３０〜１５０℃、乾燥時間１分〜２時間とすることが好ましい。
【００８３】
次に、触媒スラリーを塗工する（三元触媒を担持させる）方法は、特に限定されず、公知の方法で塗工することができる。例えば、まず、三元触媒を含有する触媒スラリーを調製する。その後、触媒スラリーを、ディッピングや吸引によりセル内に流入させる。この触媒スラリーは、セル内の隔壁の表面全体に塗工することが好ましい。そして、触媒スラリーをセル内に流入させた後に、余剰スラリーを圧縮空気で吹き飛ばす。その後、触媒スラリーを乾燥、焼付けすることにより、セル内の隔壁表面に三元触媒が担持されたハニカム触媒体を得ることができる。乾燥条件は、８０〜１５０℃、１〜６時間とすることが好ましい。また、焼付け条件は４５０〜７００℃、０．５〜６時間とすることが好ましい。なお、触媒スラリーに含有される触媒以外の成分としては、アルミナ等が挙げられる。
【００８４】
［２−２］目封止ハニカム構造体形成工程：
目封止ハニカム構造体形成工程で用いる第２ハニカム成形体は、以下のようにして作製することができる。坏土を、下記条件を満たすようにハニカム形状に押出成形して第２ハニカム成形体を得る。
【００８５】
本工程の押出成形において、目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さに対するハニカム触媒体の中心軸方向の長さの比の値が０．１〜０．５となるように金型から押し出された坏土を切断する。また、ハニカム触媒体の第１ハニカム基材のセル密度が目封止ハニカム構造体の第２ハニカム基材のセル密度よりも大きく、ハニカム触媒体の第１流入側端面における開口率が目封止ハニカム構造体の第２流入側端面における開口率よりも大きく、更に、ハニカム触媒体の直径が目封止ハニカム構造体の直径と同じであるか、または、目封止ハニカム構造体の直径よりも小さいような金型を用いる。
【００８６】
第２ハニカム成形体のセルの開口部を目封止する方法としては、セルの開口部に目封止材を充填する方法を挙げることができる。目封止材を充填する方法としては、具体的には、第２ハニカム成形体の一方の端面に、所定のセルの開口部を塞ぐようにマスクを施す。ここで、マスクの施し方には、特に制限はないが、第２ハニカム基材の第２流出側端面における所定のセルの開口部と第２流入側端面における残余のセルの開口部とを交互に目封止して、両端面が市松模様をなすようにマスクを施すことが好ましい。そして、セラミック原料、水またはアルコール、及び有機バインダを含むスラリー状の目封止材を、貯留容器に貯留しておく。セラミック原料としては、第２ハニカム成形体の原料として用いられるセラミック原料と同じであることが好ましい。セラミック原料は、目封止材全体の７０〜９０質量％であることが好ましい。また、水またはアルコールは、目封止材全体の１０〜３０質量％であることが好ましく、有機バインダは、目封止材全体の０．１〜２．０質量％であることが好ましい。有機バインダとしては、ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、メチルセルロース等が挙げられる。そして、上記マスクを施した方の端部を、貯留容器中に浸漬して、マスクが施されていないセルの開口部に目封止材を充填して目封止部を形成する。目封止材の粘度は、６００〜１２００Ｐａ・ｓであることが好ましい。なお、目封止材の粘度は、温度３０℃において回転式粘度計で３０ｒｐｍの回転数で測定した値である。
【００８７】
その後、第２ハニカム成形体の他方の端面に、残余のセルの開口部を塞ぐようにマスクを施す。その後、スラリー状の目封止材を貯留した貯留容器にマスクを施した上記他方の端面を浸漬してマスクが施されていないセルの開口部に目封止材を充填して目封止部を形成する。このようにして、第２ハニカム成形体の一方の端面における所定のセルの開口部と他方の端面における残余のセルの開口部とに目封止部が配設された目封止ハニカム成形体を得ることができる。
【００８８】
目封止ハニカム成形体を焼成する際の焼成温度は、目封止ハニカム成形体の材質よって適宜決定することができる。例えば、目封止ハニカム成形体の材質がコージェライトの場合、焼成温度は、１３８０〜１４５０℃が好ましく、１４００〜１４４０℃が更に好ましい。また、焼成時間は、３〜１０時間程度とすることが好ましい。
【００８９】
なお、目封止ハニカム成形体を焼成する前に乾燥させてもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができ、これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥または熱風乾燥を単独でまたは組み合わせて行うことが好ましい。また、乾燥条件としては、乾燥温度３０〜１５０℃、乾燥時間１分〜２時間とすることが好ましい。
【００９０】
なお、第２ハニカム成形体に目封止部を形成する前に、第２ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得、得られたハニカム焼成体の一方の端面における所定のセルの開口部と他方の端面における残余のセルの開口部とに目封止部を形成した後、更に焼成することによって目封止ハニカム構造体を得ることもできる。
【００９１】
なお、目封止ハニカム構造体が触媒を担持しているもの（目封止ハニカム触媒体）である場合、この目封止ハニカム触媒体は、得られた目封止ハニカム構造体に対して公知の方法により、触媒スラリーを塗工する（触媒を担持させる）ことによって得ることができる。触媒スラリーを塗工する方法は、例えば、まず、三元触媒を含有する触媒スラリーを調製する。その後、調製した触媒スラリーを、ディッピングや吸引によりセル内に流入させる。この触媒スラリーは、セル内の隔壁の表面全体に塗工することが好ましい。そして、触媒スラリーをセル内に流入させた後に、余剰スラリーを圧縮空気で吹き飛ばす。その後、触媒スラリーを乾燥、焼付けすることにより、セル内の隔壁表面に触媒が担持された目封止ハニカム触媒体を得ることができる。乾燥条件は、８０〜１５０℃、１〜６時間とすることが好ましい。また、焼付け条件は４５０〜７００℃、０．５〜６時間とすることが好ましい。なお、触媒スラリーに含有される触媒以外の成分としては、アルミナ等が挙げられる。
【００９２】
［２−３］組立工程：
組立工程において、ハニカム触媒体及び目封止ハニカム構造体の外周をそれぞれクッション材で覆った後、クッション材で覆われた状態のハニカム触媒体及び目封止ハニカム構造体をそれぞれ缶体内に配置する。このとき、ハニカム触媒体及び目封止ハニカム構造体が缶体内に圧縮された状態で収納されることが好ましい。クッション材としては、セラミック繊維製マット等を挙げることができる。このようにして缶体内でハニカム触媒体及び目封止ハニカム構造体が移動することを防止することができる。
【００９３】
缶体は、従来公知のものを用いることができるが、例えば、フェライト系ステンレスからなる板材料を、プレス加工、溶接することによって作製することができる。この缶体の流入口の直径は、具体的には、３０〜８０ｍｍであることが好ましく、流出口の直径は、具体的には、３０〜８０ｍｍであることが好ましい。
【実施例】
【００９４】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９５】
（実施例１）
［ハニカム触媒体の作製］（ハニカム触媒体形成工程）
まず、コージェライト化原料として、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用し、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒を３５質量部、有機バインダを６質量部、分散剤を０．５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。分散媒として水を使用し、有機バインダとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。
【００９６】
次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体形状が円柱形（円筒形）のハニカム成形体を得た。そして、ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。その後、ハニカム成形体を熱風乾燥機で乾燥し、更に、１４１０〜１４４０℃で、５時間、焼成することによって、ハニカム乾燥体を得た。
【００９７】
次に、平均粒子径が１００μｍであるγＡｌ２Ｏ３と平均粒子径が１００μｍであるＣｅＯ２との混合物粒子（比表面積５０ｍ２／ｇ）をボールミルにて湿式解砕し、平均粒子径５μｍの解砕粒子を得た。得られた解砕粒子を、Ｐｔ及びＲｈを含む溶液に浸漬して解砕粒子の細孔内にＰｔ及びＲｈを担持させた。そして、Ｐｔ及びＲｈを担持させた解砕粒子に、酢酸及び水を加えてコート用スラリーを得た。得られたコート用スラリーに、作製したハニカム乾燥体の流入側端部を浸漬した。その後、流入側端部を浸漬した状態で、ハニカム乾燥体の流出側端面側からコート用スラリーを真空吸引することによって、ハニカム乾燥体の隔壁にコート用スラリーをコートして触媒層を形成した。その後、乾燥させ、６００℃で３時間焼成して、ハニカム触媒体を作製した。
【００９８】
作製したハニカム触媒体は、直径が１１０ｍｍであり、中心軸方向の長さが２０ｍｍであり、第１ハニカム基材における第１流入側端面の直径Ｄ１に対する中心軸方向の長さＬ１の比の値（Ｌ１／Ｄ１）が０．２であり、セル密度が６２．０個／ｃｍ２であり、リブ厚（隔壁の厚さ）が０．０７６ｍｍであり、隔壁の気孔率が２８．０％であり、セル開口率が０．８８４％であり、隔壁の平均細孔径が４μｍであり、触媒担持量が２２０ｇ／Ｌであり、貴金属量が１ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【００９９】
なお、ハニカム触媒体に担持させた酸化物（γＡｌ２Ｏ３とＣｅＯ２）の単位体積当たりの担持量は２００〜４００ｇ／Ｌであり、Ｐｔのハニカム触媒体の単位体積当たりの担持量は１〜２．５ｇ／Ｌであり、Ｒｈのハニカム触媒体の単位体積当たりの担持量は０．２〜１ｇ／Ｌであった。また、触媒層の平均細孔径は、解砕粒子の平均粒子径と同じ５μｍであった。
【０１００】
なお、表１中、「ハニカム触媒体」の欄における、「長さ」は、ハニカム触媒体の中心軸方向の長さを示し、「Ｌ１／Ｄ１」は、ハニカム触媒体における流入側端面の直径Ｄ１に対する中心軸方向の長さＬ１の比の値を示し、「リブ厚」は、第１ハニカム基材の隔壁の厚さを示し、「細孔径」は、平均細孔径を示す。
【０１０１】
［目封止ハニカム構造体の作製］（目封止ハニカム構造体形成工程）
まず、コージェライト化原料として、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用し、コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を１３質量部、分散媒を３５質量部、有機バインダを６質量部、分散剤を０．５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。分散媒として水を使用し、造孔材としては平均粒子径１〜１０μｍのコークスを使用し、有機バインダとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。造孔材としては、発砲樹脂、吸水性樹脂等を用いることもできる。造孔材の粒子径と量を適宜コントロールすることにより、隔壁の細孔径と気孔率がコントロール可能である。
【０１０２】
次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体形状が円柱形（円筒形）のハニカム成形体を得た。
【０１０３】
ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。次に、ハニカム成形体の一方の端面の一部のセルの開口部にマスクを施した。マスクを施した側の端部をコージェライト化原料を含有する目封止スラリーに浸漬し、その後、他方の端部については、上記一方の端部において目封止された一部のセルの開口部にマスクを施した。そして、目封止スラリーに浸漬することによって、流出側端面において、一方の端面における所定のセルの開口部と他方の端面における残余のセルの開口部とが交互に配置されて市松模様をなすように目封止スラリーを所定のセルの開口部に充填した。その後、目封止スラリーを充填したハニカム成形体を熱風乾燥機で乾燥し、更に、１４１０〜１４４０℃で、５時間、焼成することによって、目封止ハニカム構造体を作製した。
【０１０４】
作製した目封止ハニカム構造体は、直径が１１０ｍｍであり、中心軸方向の長さが６０ｍｍであり、第２ハニカム基材における第２流入側端面の直径Ｄ２に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値（Ｌ２／Ｄ２）が０．５であり、セル密度が７．８個／ｃｍ２であり、リブ厚（隔壁の厚さ）が０．２５４ｍｍであり、隔壁の気孔率が３８．０％であり、セル開口率が０．８６４％であり、隔壁の平均細孔径が８μｍであった。結果を表１に示す。
【０１０５】
なお、表１中、「目封止ハニカム構造体」の欄における、「長さ」は、目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さＬ２を示し、「Ｌ２／Ｄ２」は、目封止ハニカム構造体における流入側端面の直径Ｄ２に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値を示し、「リブ厚」は、第２ハニカム基材の隔壁の厚さを示し、「細孔径」は、平均細孔径を示す。
【０１０６】
作製したハニカム触媒体及び目封止ハニカム構造体を用い、これらを、流入口及び流出口を有し、厚さ２ｍｍの仕切り板が一対配設された金属製の缶体内に収納した。収納に際しては、セラミックス繊維を主成分とするマットでハニカム触媒体及び目封止ハニカム構造体の外周をそれぞれ覆い、その状態で缶体に圧入して固定した。このようにして、排気ガス浄化装置を作製した。なお、ハニカム触媒体と目封止ハニカム構造体とは、仕切り板によって、ハニカム触媒体と目封止ハニカム構造体との間の距離が５ｍｍとなるように保持した。なお、排気ガス浄化装置は、目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さＬ２に対する、ハニカム触媒体の中心軸方向の長さＬ１の比の値（Ｌ１／Ｌ２）が、０．３３であり、目封止ハニカム構造体の第２流入側端面におけるセルの開口率に対する、ハニカム触媒体の第１流入側端面におけるセルの開口率の比の値（セル開口率比）が１．０２３であった。結果を表２に示す。
【０１０７】
作製した排気ガス浄化装置について、以下の方法で「浄化率」、「ＰＭ個数エミッション」、「圧力損失」、及び「総合判断」を評価した。結果を表２に示す。表２中、「Ｌ１／Ｌ２長さ比」は、目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さＬ２に対する、ハニカム触媒体の中心軸方向の長さＬ１の比の値を示し、「セル開口率比」は、目封止ハニカム構造体の第２流入側端面におけるセルの開口率に対する、ハニカム触媒体の第１流入側端面におけるセルの開口率の比の値と示す。
【０１０８】
隔壁の気孔率及び隔壁の平均細孔径は、水銀ポロシメータによって測定した。また、「隔壁の厚さ」は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて測定した。
【０１０９】
［浄化率の測定方法］
各実施例及び比較例で得られた排気ガス浄化装置を、排気量２．０リットルの直噴式ガソリンエンジンを搭載した乗用車の排気系に装着する。その後、シャシダイナモによる車両試験として、欧州規制運転モードの運転条件にて運転した際における排気ガス中の、一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物のエミッションを測定してエミッション値を得る。得られたエミッション値を、欧州ＥＵＲＯ５規制値と比較して、全ての成分（一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物）のエミッションが規制値を下回った場合を合格「Ａ」とし、規制値を下回らなかった場合を不合格「Ｂ」とする。なお、本評価結果を、表２中、「浄化率（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸ）」と示す。
【０１１０】
［ＰＭ個数エミッションの測定方法］
排気量２．０リットルの直噴式ガソリンエンジンを搭載した乗用車の排気系に、各実施例及び比較例で得られた排気ガス浄化装置を装着する。その後、シャシダイナモによる車両試験として、欧州規制運転モードの運転条件にて運転した際における排気ガス中のＰＭの排出個数を、欧州ＥＵＲＯ６規制案に沿った方法で測定する。なお、上記ＰＭの排出個数が６×１０１１個／ｋｍ以下の場合は、欧州ＥＵＲＯ６規制案の条件を満たしている。なお、本評価結果を、表２中、「ＰＭ排出（個／ｋｍ）」と示す。
【０１１１】
［圧力損失の測定方法］
排気量２．０リットルの直噴式ガソリンエンジンの台上試験において、まず、排気系に、セル密度９３セル／ｃｍ２，隔壁の厚さ（リブ厚）０．０７６ｍｍ，直径１０５．７ｍｍ，長手方向の長さ１１４ｍｍのフロースルー型のハニカム構造体を装着する。そのときのエンジンフルロード運転時の圧力損失を測定し、これを基準値とする。一方、各実施例及び比較例で得られた排気ガス浄化装置を排気系に装着した後、上記同様のエンジンフルロード条件における圧力損失を測定する。その後、上記基準値に対して、圧力損失の増加量が１０ｋＰａ未満である場合を合格「Ａ」とし、圧力損失の増加量が１０ｋＰａ以上である場合を不合格「Ｂ」とする。なお、本評価結果を、表２中、「圧損」と示す。
【０１１２】
［総合判断］
上記［浄化率］、［ＰＭ個数エミッション］、及び［圧力損失］の各評価のうち、全ての評価が合格「Ａ」（但し、［ＰＭ個数エミッション］については、ＰＭの排出個数が６×１０１１個／ｋｍ以下の場合）であるときには合格「Ａ」とし、１つでも不合格「Ｂ」の評価（但し、［ＰＭ個数エミッション］については、ＰＭの排出個数が６×１０１１個／ｋｍ超の場合）があるとき、不合格「Ｂ」とした。
【０１１３】
【表１】
【０１１４】
【表２】
【０１１５】
（実施例２〜２７、比較例１〜３）
表１に示す、直径、長さ、Ｌ１／Ｄ１、セル密度、リブ厚、気孔率、セル開口率、細孔径、触媒担持量、貴金属量としたこと以外は、実施例１と同様にして、各ハニカム触媒体を得た。そして、表１に示す、直径、長さ、Ｌ２／Ｄ２、セル密度、リブ厚、気孔率、セル開口率、細孔径としたこと以外は、実施例１と同様にして、各目封止ハニカム構造体を得た。その後、実施例１と同様にして、各排気ガス浄化装置（実施例２〜２７、比較例１〜３の排気ガス浄化装置）を作製した。作製した排気ガス浄化装置について、実施例１の場合と同様に、上記方法で「浄化率」、「ＰＭ個数エミッション」、「圧力損失」、及び「総合判断」を評価した。結果を表２に示す。
【０１１６】
（実施例２８）
［ハニカム触媒体の作製］（ハニカム触媒体形成工程）
実施例１と同様のハニカム触媒体を作製して本実施例のハニカム触媒体とした。なお、表３中、「ハニカム触媒体」の欄における、「長さ」は、ハニカム触媒体の中心軸方向の長さを示し、「Ｌ１／Ｄ１」は、ハニカム触媒体における流入側端面の直径Ｄ１に対する中心軸方向の長さＬ１の比の値を示し、「リブ厚」は、第１ハニカム基材の隔壁の厚さを示し、「細孔径」は、平均細孔径を示す。
【０１１７】
［目封止ハニカム触媒体の作製］（目封止ハニカム構造体形成工程）
まず、コージェライト化原料として、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用し、コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を１３質量部、分散媒を３５質量部、有機バインダを６質量部、分散剤を０．５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。分散媒として水を使用し、造孔材としては平均粒子径１〜１０μｍのコークスを使用し、有機バインダとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。造孔材としては、発砲樹脂、吸水性樹脂等を用いることもできる。造孔材の粒子径と量を適宜コントロールすることにより、隔壁の細孔径と気孔率がコントロール可能である。
【０１１８】
次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体形状が円柱形（円筒形）のハニカム成形体を得た。そして、ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。次に、ハニカム成形体の一方の端面の一部のセル開口部にマスクを施した。マスクを施した側の端部をコージェライト化原料を含有する目封止スラリーに浸漬することによって、流出側端面において目封止部が形成された所定のセルと両端部が開口された残余のセルとが交互に配置されて市松模様をなすように目封止スラリーを所定のセルの開口部に充填した。その後、目封止スラリーを充填したハニカム成形体を熱風乾燥機で乾燥し、更に、１４１０〜１４４０℃で、５時間、焼成することによって、流入側端部には目封止部が形成されず、流出側端部に目封止部が形成された目封止ハニカム構造体を作製した。
【０１１９】
次に、平均粒子径が１００μｍであるγＡｌ２Ｏ３と平均粒子径が１００μｍであるＣｅＯ２との混合物粒子（比表面積５０ｍ２／ｇ）をボールミルにて湿式解砕し、平均粒子径５μｍの解砕粒子を得た。得られた解砕粒子を、Ｐｔ及びＲｈを含む溶液に浸漬して解砕粒子の細孔内にＰｔ及びＲｈを担持させた。そして、Ｐｔ及びＲｈを担持させた解砕粒子に、酢酸及び水を加えてコート用スラリーを得た。得られたコート用スラリーに、作製した目封止ハニカム構造体の流入側端部を浸漬した。その後、流入側端部を浸漬した状態で、目封止ハニカム構造体の流出側端面側からコート用スラリーを真空吸引することによって、目封止ハニカム構造体の隔壁にコート用スラリーをコートして触媒層を形成した。その後、乾燥させ、６００℃で３時間焼成して、隔壁に触媒が担持された目封止ハニカム構造体（目封止ハニカム触媒体）を作製した。
【０１２０】
目封止ハニカム触媒体に担持させた酸化物（γＡｌ２Ｏ３とＣｅＯ２）の単位体積当たりの担持量は１０〜１５０ｇ／Ｌであり、Ｐｔの目封止ハニカム触媒体の単位体積当たりの担持量は０．５〜１ｇ／Ｌであり、Ｒｈの目封止ハニカム触媒体の単位体積当たりの担持量は０．１〜０．２ｇ／Ｌであった。また、触媒層の平均細孔径は、解砕粒子の平均粒子径と同じ５μｍであった。
【０１２１】
作製した目封止ハニカム触媒体は、直径が１１０ｍｍであり、中心軸方向の長さが６０ｍｍであり、第２ハニカム基材における第２流入側端面の直径Ｄ２に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値（Ｌ２／Ｄ２）が０．５であり、セル密度が７．８個／ｃｍ２であり、リブ厚（隔壁の厚さ）が０．２５４ｍｍであり、隔壁の気孔率が３５．０％であり、セル開口率が０．８６４％であり、隔壁の平均細孔径が７μｍであり、触媒担持量が２０ｇ／Ｌであり、貴金属量が０．５ｇ／Ｌであった。結果を表３に示す。
【０１２２】
なお、表３中、「目封止ハニカム触媒体」の欄における、「長さ」は、目封止ハニカム触媒体の中心軸方向の長さを示し、「Ｌ２／Ｄ２」は、目封止ハニカム触媒体における流入側端面の直径Ｄ２に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値を示し、「リブ厚」は、第２ハニカム基材の隔壁の厚さを示し、「細孔径」は、平均細孔径を示す。
【０１２３】
作製したハニカム触媒体及び目封止ハニカム触媒体を用い、実施例１の場合と同様にして排気ガス浄化装置を作製した。なお、作製した排気ガス浄化装置は、目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さＬ２に対する、ハニカム触媒体の中心軸方向の長さＬ１の比の値（Ｌ１／Ｌ２）が、０．３３であり、目封止ハニカム構造体の第２流入側端面におけるセルの開口率に対する、ハニカム触媒体の第１流入側端面におけるセルの開口率の比の値（セル開口率比）が１．０２３であった。結果を表４に示す。また、作製した排気ガス浄化装置について、実施例１の場合と同様に、上記方法で「浄化率」、「ＰＭ個数エミッション」、「圧力損失」、及び「総合判断」を評価した。結果を表４に示す。
【０１２４】
【表３】
【０１２５】
【表４】
【０１２６】
（実施例２９〜５４、比較例４〜１１）
表３に示す、直径、長さ、Ｌ１／Ｄ１、セル密度、リブ厚、セル開口率、気孔率、細孔径、触媒担持量、貴金属量としたこと以外は、実施例１と同様にして、各ハニカム触媒体を得た。また、表３に示す、直径、長さ、Ｌ２／Ｄ２、セル密度、リブ厚、セル開口率、気孔率、細孔径、触媒担持量、貴金属量としたこと以外は、実施例２８と同様にして、各目封止ハニカム触媒体を得た。その後、実施例１と同様にして、各排気ガス浄化装置（実施例２９〜５４、比較例４〜１１の排気ガス浄化装置）を作製した。作製した排気ガス浄化装置について、実施例１の場合と同様に、上記方法で「浄化率」、「ＰＭ個数エミッション」、「圧力損失」、及び「総合判断」を評価した。結果を表４に示す。
【０１２７】
表２、表４から明らかなように、実施例１〜５４の排気ガス浄化装置は、比較例１〜１１の排気ガス浄化装置に比べて、直噴式ガソリンエンジンから排出される排気微粒子を効率良く除去することができ、圧力損失の増加が少なく、かつ、排気ガスに含まれるＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸを、エンジン始動直後から高い効率で浄化することができることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明の排気ガス浄化装置は、直噴ガソリンエンジンから排出される排気ガスを浄化するフィルタとして用いることができる。
【符号の説明】
【０１２９】
２：第１流入側端面、３：第１流出側端面、４，１４：セル、１４ａ：所定のセル、１４ｂ：残余のセル、５，１５：隔壁、６：第１ハニカム基材、８：目封止部、１０：ハニカム触媒体、１２：第２流入側端面、１３：第２流出側端面、１６：第２ハニカム基材、２０：目封止ハニカム構造体、２２：流入口、２３：流出口、３０：缶体、４０：クッション材、４２：仕切り板、１００：排気ガス浄化装置、Ｇ１：排気ガス、Ｇ２：浄化された排気ガス。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化装置に関し、更に詳しくは、直噴式ガソリンエンジンから排出される排気微粒子を効率良く除去することができ、圧力損失の増加が少なく、かつ、排気ガスに含まれるＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸを、エンジン始動直後から高い効率で浄化することができる排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球環境保護、資源節約の観点から自動車の燃費低減が求められている。乗用車において主として用いられるガソリンエンジンについては、燃費改善のために燃料直噴化が進められている。
【０００３】
従来、ガソリンエンジンは、吸気ポート燃料噴射の方式を採用していたため、煤（粒子状物質：ＰＭ）の発生が少なく、ほとんど問題にはならなかった。しかし、燃料直噴式のガソリンエンジンの場合は、吸気ポート燃料噴射の場合と比較してＰＭの発生量が多く、発生したＰＭを大気に放出しないための対策が必要であった。
【０００４】
一方、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質を除去するための捕集フィルタとして、ハニカム構造体が用いられている。粒子状物質捕集フィルタとして用いるハニカム構造体としては、両端面の所定の位置に目封止部を備えた目封止ハニカム構造体が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。ここで、目封止ハニカム構造体とは、流体（排気ガス、浄化ガス）の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と最外周に位置する外周壁とを有するハニカム構造部と、当該ハニカム構造部における、「流体（排気ガス）の入口側の端面における所定のセルの開口部」及び「流体（浄化ガス）の出口側の端面における残余のセルの開口部」に配設された目封止部とを備えるものである。このようなハニカム構造体によれば、排気ガスの入口側の端面からセル内に排気ガスが流入し、セル内に流入した排気ガスが隔壁を通過し、隔壁を通過した排気ガス（浄化ガス）が排気ガスの出口側の端面から排出される。そして、排気ガスが隔壁を通過するときに、排気ガス中に含有されるＰＭが隔壁により捕集され、排気ガスが浄化ガスとなる。
【０００５】
そこで、上記のようなディーゼルエンジンから排出される粒子状物質を除去するために使用される目封止ハニカム構造体を、ガソリンエンジンから排出される粒子状物質を除去するために使用する方法が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５４０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来、ガソリンエンジンから排出される排気ガスを処理するために、三元触媒コンバーター、ＮＯＸ吸蔵還元触媒等が使用されている。そのため、更に目封止ハニカム構造体を排気系に搭載すると、排気系の圧力損失が大きくなり、エンジン出力の低下等の問題が生じると考えられる。
【０００８】
そこで、目封止ハニカム構造体の隔壁に三元触媒を担持させたものを、上記三元触媒コンバーター、ＮＯＸ吸蔵還元触媒等と置き換えることが考えられる。しかし、目封止ハニカム構造体の隔壁に必要量の三元触媒を担持させた場合、隔壁の細孔が閉塞してしまうことに起因して圧力損失が増大してしまうという問題がある。
【０００９】
また、目封止ハニカム構造体は、所定のセルの一方の端部における開口部及び残余のセルの他方の端部における開口部が目封止部によって目封止されているが、この目封止部が形成されていることに起因して目封止ハニカム構造体の両端部の熱容量が大きくなっている。そのため、エンジン始動直後の暖気時における上記両端部の温度上昇に時間がかかるという問題がある。即ち、上記両端部に担持された触媒が活性化するために必要な温度に達するまでの時間がかかり、浄化率が悪化するという問題がある。温度上昇に時間がかかるという問題を解消する方法として、担持させる触媒の量を増加させることが考えられるが、触媒量を増加させると、触媒貴金属の使用量を増加させることになり、コストの増加や資源の浪費などの問題が生じる。一方、自動車の燃費向上を目的としてエンジンの熱効率を高めることが行われているが、エンジンの熱効率を高めると、エンジンから排出される排気ガスの温度が低くなるため、より一層、温度上昇に時間がかかるという問題がある。
【００１０】
更に、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンとでは、使用燃料が異なるため、上記のように排気ガス中のＰＭの量が異なる他、排気ガス中のＰＭの、粒子径、形状、成分も異なる。そのため、排気ガス中のＰＭを捕集するためのハニカム構造体の最適な構成（特徴）も、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンとでは異なるのである。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、直噴式ガソリンエンジンから排出される排気微粒子を効率良く除去することができ、圧力損失の増加が少なく、かつ、排気ガスに含まれるＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸを、エンジン始動直後から高い効率で浄化することができる排気ガス浄化装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、以下に示す、排気ガス浄化装置が提供される。
【００１３】
［１］ 第１流入側端面から第１流出側端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第１ハニカム基材、及び前記第１ハニカム基材に担持された三元触媒を有し、前記セルの両端部は開口しているハニカム触媒体と、第２流入側端面から第２流出側端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第２ハニカム基材、及び前記第２ハニカム基材の前記第２流出側端面における所定のセルの開口部と前記第２流入側端面における残余のセルの開口部とを目封止するように配設された目封止部を有する目封止ハニカム構造体と、前記ハニカム触媒体と前記目封止ハニカム構造体とを収納し、排気ガスが流入する流入口及び浄化された排気ガスが流出する流出口を有する缶体と、を備え、前記ハニカム触媒体は、前記第１流入側端面が前記缶体の前記流入口側に向くように前記缶体の前記流入口側に配置され、前記目封止ハニカム構造体は、前記第２流出側端面が前記缶体の前記流出口側に向くように前記缶体の前記流出口側に配置されており、前記目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さに対する前記ハニカム触媒体の中心軸方向の長さの比の値が、０．１〜０．５であり、前記目封止ハニカム構造体には、触媒が担持されないか、または、触媒が担持され且つ前記触媒の単位体積当りの担持量が、前記ハニカム触媒体に担持された前記三元触媒の単位体積当りの担持量よりも少なく、前記第１ハニカム基材のセル密度が、前記第２ハニカム基材のセル密度よりも大きく、前記ハニカム触媒体の前記第１流入側端面における開口率が、前記目封止ハニカム構造体の前記第２流入側端面における開口率よりも大きく、前記ハニカム触媒体の直径は、前記目封止ハニカム構造体の直径と同じであるか、または、前記目封止ハニカム構造体の直径よりも小さい排気ガス浄化装置。
【００１４】
［２］ 前記ハニカム触媒体に担持された前記三元触媒の単位体積当りの担持量が、２００〜４００ｇ／Ｌである前記［１］に記載の排気ガス浄化装置。
【００１５】
［３］ 前記第１ハニカム基材の前記隔壁の気孔率は、前記第２ハニカム基材の前記隔壁の気孔率よりも小さい前記［１］または［２］に記載の排気ガス浄化装置。
【００１６】
［４］ 前記ハニカム触媒体の直径は、前記目封止ハニカム構造体の直径の５０〜８０％である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【００１７】
［５］ 前記第１ハニカム基材は、前記隔壁の厚さが５０．８〜１０１．６μｍであり、セル密度が３２〜１８６個／ｃｍ２であり、前記隔壁の気孔率が２０〜５０％であり、前記第１流入側端面の直径Ｄ１に対する中心軸方向の長さＬ１の比の値が０．１〜０．４である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【００１８】
［６］ 前記第２ハニカム基材は、前記隔壁の厚さが１２７〜５０８μｍであり、セル密度が７．７〜４６．５個／ｃｍ２であり、前記隔壁の気孔率が３５〜８０％であり、前記第２流入側端面の直径Ｄ２に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値が０．５〜１．５であり、前記隔壁の平均細孔径が７〜４０μｍである前記［１］〜［５］のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【００１９】
［７］ 前記ハニカム触媒体と前記目封止ハニカム構造体との間の距離が、１〜２０ｍｍである前記［１］〜［６］のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の排気ガス浄化装置によれば、多孔質の隔壁を有する第２ハニカム基材、及びこの第２ハニカム基材の第２流出側端面における所定のセルの開口部と第２流入側端面における残余のセルの開口部とを目封止するように配設された目封止部を有する目封止ハニカム構造体を用いるため、直噴式ガソリンエンジンから排出される排気微粒子を効率良く除去することができる。また、セルの両端部が開口しているハニカム触媒体を用いるため、圧力損失の増加が少ない。そして、ハニカム触媒体が、その第１流入側端面が缶体の流入口側に向くように缶体の流入口側に配置されているため、排気ガスの熱によってハニカム触媒体が良好に昇温されることによって、排気ガスに含まれるＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸを、エンジン始動直後から高い効率で浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の排気ガス浄化装置の一実施形態の中心軸に平行な断面を示す模式図である。
【図２】本発明の排気ガス浄化装置を構成するハニカム触媒体の第１流出側端面を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の排気ガス浄化装置を構成するハニカム触媒体を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明の排気ガス浄化装置を構成する目封止ハニカム構造体の第２流出側端面を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の排気ガス浄化装置を構成する目封止ハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００２３】
［１］排気ガス浄化装置：
図１に示すように、本発明の排気ガス浄化装置１００は、第１流入側端面２から第１流出側端面３まで貫通し流体の流路となる複数のセル４を区画形成する多孔質の隔壁５を有する第１ハニカム基材６、及びこの第１ハニカム基材６に担持された三元触媒を有し、セル４の両端部は開口しているハニカム触媒体１０と、第２流入側端面１２から第２流出側端面１３まで貫通し流体の流路となる複数のセル１４を区画形成する多孔質の隔壁１５を有する第２ハニカム基材１６、及びこの第２ハニカム基材１６の第２流出側端面１３における所定のセル１４ａの開口部と第２流入側端面１２における残余のセル１４ｂの開口部とを目封止するように配設された目封止部８を有する目封止ハニカム構造体２０と、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０とを収納し、排気ガスＧ１が流入する流入口２２及び浄化された排気ガスＧ２が流出する流出口２３を有する缶体３０と、を備えているものである。
【００２４】
そして、ハニカム触媒体１０は、第１流入側端面２が缶体３０の流入口２２側に向くように缶体３０の流入口２２側に配置され、目封止ハニカム構造体２０は、第２流出側端面１３が缶体３０の流出口２３側に向くように缶体３０の流出口２３側に配置されている。目封止ハニカム構造体２０の中心軸方向の長さＬ２に対するハニカム触媒体１０の中心軸方向の長さＬ１の比の値は、０．１〜０．５であり、目封止ハニカム構造体２０には、触媒が担持されないか、または、目封止ハニカム構造体２０に触媒が担持され且つ触媒の単位体積当りの担持量が、ハニカム触媒体１０に担持された三元触媒の単位体積当りの担持量よりも少なくなっている。また、第１ハニカム基材６のセル密度は、第２ハニカム基材１６のセル密度よりも大きい。また、ハニカム触媒体１０の第１流入側端面２における開口率が、目封止ハニカム構造体２０の第２流入側端面１２における開口率よりも大きく、そして、ハニカム触媒体１０の直径は、目封止ハニカム構造体２０の直径と同じであるか、または、目封止ハニカム構造体２０の直径よりも小さくなっている。図１は、本発明の排気ガス浄化装置の一の実施形態の中心軸に平行な断面を示す模式図である。
【００２５】
このような排気ガス浄化装置１００によれば、多孔質の隔壁１５を有する第２ハニカム基材１６、及びこの第２ハニカム基材１６の第２流出側端面１３における所定のセル１４ａの開口部と第２流入側端面１２における残余のセル１４ｂの開口部とを目封止するように配設された目封止部８を有する目封止ハニカム構造体２０を用いているため、直噴式ガソリンエンジンから排出される排気微粒子を効率良く除去することができる。また、セル４の両端部が開口しているハニカム触媒体１０を用いるため、圧力損失の増加が少ない。そして、ハニカム触媒体１０が、その第１流入側端面２が缶体３０の流入口２２側に向くように缶体３０の流入口２２側に配置され、目封止ハニカム構造体２０が、その第２流出側端面１３が缶体３０の流出口２３側に向くように缶体３０の流出口２３側に配置されているため、排気ガスの熱によってハニカム触媒体１０が良好に昇温される。従って、排気ガスに含まれるＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸを、エンジン始動直後から高い効率で浄化することができる。
【００２６】
［１−１］ハニカム触媒体：
ハニカム触媒体１０において、第１ハニカム基材６は、図１及び図２に示すように、第１流入側端面２から第１流出側端面３まで貫通し流体の流路となる複数のセル４を区画形成する多孔質の隔壁５を有するハニカム形状のものである。ハニカム触媒体１０に区画形成されているセル４は、第１流入側端面２から第１流出側端面３まで流体の流路が確保されている（目封止部が形成されてセル４が塞がれていない）。そのため、ハニカム触媒体１０の隔壁５に多量の三元触媒を担持させたとしても、流体（排気ガス）の流れを妨げ難くなっており圧力損失の増加が少ない。従って、三元触媒の単位体積当りの担持量を増やすことが可能である。なお、ハニカム触媒体１０中において、三元触媒の単位体積当りの担持量は、均一であってもよいが、第１流入側端面２側の端部に担持させる三元触媒の単位体積当りの担持量をその他の部分に担持させる三元触媒の担持量よりも多くすることが好ましい。一方、第１流入側端面２側の端部に担持させる三元触媒の単位体積当りの担持量をその他の部分に担持させる三元触媒の担持量よりも少なくすると、流体の流入側の端部（第１流入側端面２側の端部）における触媒反応に起因して生じる熱量が不足するため昇温速度が低下する。従って、触媒の活性温度に到達するまでに時間がかかり排気ガスの浄化性能が十分でなくなるおそれがある。三元触媒の単位体積当りの担持量をその他の部分に担持させる三元触媒の担持量よりも多くすると、第１流入側端面２側の端部は、その他の部分に比べて、触媒反応に起因して生じる熱量が増加するため、多くの三元触媒を、エンジン始動後の早い段階で触媒活性温度に到達させることができる。図２は、図１に示す排気ガス浄化装置１００を構成するハニカム触媒体１０の第１流出側端面２を模式的に示す平面図である。
【００２７】
第１流入側端面２側の端部は、第１流入側端面２から、第１流入側端面２からの距離がハニカム触媒体１０の中心軸方向の長さの１０〜６０％の位置までの範囲であることが好ましい。
【００２８】
図３は、図１に示す排気ガス浄化装置１００を構成するハニカム触媒体１０を模式的に示す斜視図であり、円筒形のハニカム触媒体１０を示す例である。そして、ハニカム触媒体１０の外形としては、図３に示すような円筒形に限られず、楕円筒形、四角筒形等の底面多角形の筒形状、底面不定形の筒形状等を挙げることができる。
【００２９】
また、ハニカム触媒体１０の大きさは、具体的には、中心軸方向の長さＬ１が３０〜２００ｍｍであることが好ましい。
【００３０】
ハニカム触媒体１０の直径は、上述したように、目封止ハニカム構造体２０の直径と同じであるか、または、目封止ハニカム構造体２０の直径よりも小さくなっていることが必要であり、ハニカム触媒体１０の直径が目封止ハニカム構造体２０の直径よりも小さいことが好ましい。ハニカム触媒体１０の直径が目封止ハニカム構造体２０の直径よりも小さい場合、ハニカム触媒体１０の中心軸方向の長さと目封止ハニカム構造体２０の中心軸方向の長さがそれぞれ同じであるか、または、ハニカム触媒体１０の中心軸方向の長さが目封止ハニカム構造体２０の中心軸方向の長さよりも短いという条件において、ハニカム触媒体１０は目封止ハニカム構造体２０よりも軽くなる。従って、昇温速度が速くなりエンジン始動後の早い段階でハニカム触媒体１０が触媒活性温度に到達し易くなる。ここで、缶体３０の容積を大きくするには限界があるため、ハニカム触媒体１０を小さくすると、目封止ハニカム構造体２０を大きくすることができる。そして、目封止ハニカム構造体２０が大きくなると、排気ガス中の排気微粒子を効率良く除去することができる。
【００３１】
ハニカム触媒体１０の直径が目封止ハニカム構造体２０の直径よりも小さい場合、ハニカム触媒体１０の直径は、目封止ハニカム構造体２０の直径の５０〜８０％であることが好ましく、５５〜７５％であることが更に好ましく、６０〜７０％であることが更に好ましい。上記直径を上記範囲とすることによって、排気ガスの熱によってハニカム触媒体１０が更に良好な速さで昇温する。また、上記直径が５０％未満であると、圧損が過大になるおそれがある。一方、８０％超であると、排気ガスの熱によってもハニカム触媒体１０が十分に昇温されなくなる（昇温速度が遅くなる）おそれがある。そして、例えば、ハニカム触媒体１０の外形が円筒形の場合、その底面の直径Ｄ１（図２参照）が８０〜１８０ｍｍであることが好ましい。ハニカム触媒体１０の形状が円筒形以外の形状である場合、その底面の面積は、上記円筒形の場合の底面の面積と同じ範囲であることが好ましい。
【００３２】
隔壁５の厚さは、５０．８〜１０１．６μｍであることが好ましく、５０．８〜７５μｍであることが更に好ましく、６５〜７５μｍであることが特に好ましい。５０．８μｍ未満であると、ハニカム触媒体１０の強度が低下するおそれがある。一方、１０１．６μｍ超であると、排気ガスがセル４内を通過するときの圧力損失が大きくなるおそれがある。隔壁５の厚さは、中心軸に平行な断面を顕微鏡観察する方法で測定した値である。
【００３３】
第１ハニカム基材６のセル密度（即ち、第１ハニカム基材６（ハニカム触媒体１０）の中心軸に直交する断面のセル密度）は、上述したように、第２ハニカム基材１６のセル密度よりも大きいことが必要である。そして、ハニカム触媒体１０の第１流入側端面２における開口率は、上述したように、目封止ハニカム構造体２０の第２流入側端面１２における開口率よりも大きいことが必要である。このように、セル密度及び開口率がより大きい場合、ハニカム触媒体１０の隔壁５は、目封止ハニカム構造体２０の隔壁１５に比べて、厚さが薄くなる。従って、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０の体積が同じであるか、または、ハニカム触媒体１０の体積が、目封止ハニカム構造体２０の体積よりも小さい場合、ハニカム触媒体１０が、目封止ハニカム構造体２０に比べて軽くなるため、エンジン始動後の早い段階でハニカム触媒体１０が触媒活性温度に到達し易くなる。
【００３４】
第１ハニカム基材６のセル密度は、具体的には、３２〜１８６個／ｃｍ２であることが好ましく、４０〜１００個／ｃｍ２であることが更に好ましく、５０〜６０個／ｃｍ２であることが特に好ましい。上記範囲内であると、排気ガスとハニカム触媒体１０との接触面積が大きくなり、エンジン始動後の早い段階でハニカム触媒体１０が触媒活性温度に到達し易くなる。３２個／ｃｍ２未満であると、ハニカム触媒体１０の強度が低下するおそれがある。一方、１８６個／ｃｍ２超であると、圧力損失が大きくなるおそれがある。
【００３５】
ハニカム触媒体１０の第１流入側端面２における開口率は、具体的には、７５〜９２％であることが好ましく、８０〜９０％であることが更に好ましく、８５〜９０％であることが特に好ましい。７５％未満であると、第１流入側端面２側の端部の熱容量が過大になるため、排気ガスの熱によってもハニカム触媒体１０が十分に昇温せず（昇温速度が遅く）、排気ガスの浄化性能が低下するおそれがある。一方、９２％超であると、ハニカム触媒体１０の強度が不足するため、缶体３０に収納した際に破損するおそれがある。
【００３６】
排気ガス浄化装置１００は、ハニカム触媒体１０の第１流入側端面２における開口率が、目封止ハニカム構造体２０の第２流入側端面１２における開口率よりも大きいことが必要であるが、このような場合、第１ハニカム基材６の隔壁５の気孔率は、第２ハニカム基材１６の隔壁１５の気孔率よりも小さいことが好ましい。隔壁５の気孔率を隔壁１５の気孔率よりも小さくすると、ハニカム触媒体１０の強度を確保することができる。即ち、ハニカム触媒体１０の第１流入側端面２における開口率が、目封止ハニカム構造体２０の第２流入側端面１２における開口率よりも大きい場合、ハニカム触媒体１０の熱容量が目封止ハニカム構造体２０の熱容量に比べて小さくなるため、ハニカム触媒体１０の方が目封止ハニカム構造体２０に比べて昇温速度が速い。しかし、ハニカム触媒体１０の強度が十分でなくなるおそれがある。そのため、隔壁５の気孔率は、隔壁１５の気孔率よりも小さくすることが好ましい。また、ハニカム触媒体１０が早い段階で昇温するため、排気ガスの熱を、ハニカム触媒体２０を昇温させることに利用することができる。即ち、目封止ハニカム構造体２０を速く昇温させることができる。
【００３７】
具体的には、第１ハニカム基材６の隔壁５の気孔率は、２０〜５０％であることが好ましく、２５〜３８％であることが更に好ましく、２５〜３０％であることが特に好ましい。２０％未満であると、圧力損失が増大するおそれがある。一方、５０％超であると、ハニカム触媒体１０が脆くなり欠落し易くなるおそれがある。隔壁５の気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００３８】
第１ハニカム基材６は、第１流入側端面２の直径Ｄ１に対する中心軸方向の長さＬ１の比の値が０．１〜０．４であることが好ましく、０．１５〜０．３５であることが更に好ましく、０．２〜０．３であることが特に好ましい。０．１未満であると、排気ガスが第１ハニカム基材６（ハニカム触媒体１０）内に滞留する時間が短くなるため、排気ガスの熱によってハニカム触媒体１０が十分に昇温せず、エンジン始動直後における浄化性能が十分に得られないおそれがある。一方、０．４超であると、ハニカム触媒体１０が重くなりすぎるため（密度が大きくなりすぎるため）、排気ガスの熱によって十分に昇温されず、排気ガスの浄化性能が十分に得られないおそれがある。
【００３９】
隔壁５の平均細孔径は、５〜３０μｍであることが好ましく、１０〜２５μｍであることが更に好ましい。５μｍ未満であると、隔壁５に三元触媒を担持させることによって触媒層を形成した際に、この触媒層と隔壁５の表面との密着性が十分に得られず、触媒層が剥離するおそれがある。一方、３０μｍ超であると、ハニカム触媒体１０が脆くなり欠落し易くなることがある。隔壁５の平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。
【００４０】
第１ハニカム基材６のセル４の形状は、特に限定されないが、中心軸に直交する断面において、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、または楕円形であることが好ましく、その他不定形であってもよい。四角形と八角形との組み合わせであることも好ましい態様である。
【００４１】
また、第１ハニカム基材６におけるセル水力直径は、全て同一であってもよいし、第１流入側端面２に開口するセル４と第１流出側端面３に開口するセル４との水力直径が異なってもよい。上記いずれも場合であってもよいが、水力直径が異なることが好ましい。具体的には、ガソリンエンジンの排気ガスを浄化する場合、圧力損失を小さくするために、第１流出側端面３に開口するセル４の水力直径を、第１流入側端面２に開口するセル４の水力直径より大きくすることが好ましく、第１流入側端面２に開口するセル４の水力直径が、第１流出側端面３に開口するセル４の水力直径の２０〜４５％であることが好ましい。本明細書において「セルの水力直径」は、「４×（断面積）／（周長）」の式で計算される値である。ここで、「断面積」とは、セルの延びる方向に直交する断面におけるセルの面積のことであり、「周長」とは、セルの延びる方向に直交する断面における「セルの外周の長さ」のことである。
【００４２】
第１ハニカム基材６（隔壁５）は、セラミックを主成分とするものである。隔壁５の材質としては、具体的には、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライトが好ましい。また、「セラミックを主成分とする」というときは、セラミックを全体の９０質量％以上含有することをいう。
【００４３】
また、ハニカム触媒体１０は、その最外周に位置する外周壁を有してもよい。なお、外周壁は、成形時に多孔質基材と一体的に形成させる成形一体壁であることが好ましいが、成形後に、多孔質基材の外周を研削して所定形状とし、セラミックセメント等で外周壁を形成するセメントコート壁であることも好ましい態様である。成形一体壁の場合、外周壁の材質は、ハニカム触媒体１０の材質と同じであることが好ましい。また、外周壁がセメントコート壁の場合、セメントコート壁の材質としては、共素地にガラス等のフラックス成分を加えた材料等を挙げることができる。また、外周壁の厚さは、０．５〜１．５ｍｍが好ましい。
【００４４】
［１−１−１］三元触媒：
三元触媒とは、主に炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯＸ）を浄化する触媒のことをいう。例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）を含む触媒を挙げることができる。この三元触媒により、炭化水素は水と二酸化炭素に、一酸化炭素は二酸化炭素に、窒素酸化物は窒素に、それぞれ酸化または還元によって浄化される。
【００４５】
ハニカム触媒体１０に担持された三元触媒の単位体積当りの担持量は、２００〜４００ｇ／Ｌであることが好ましく、２００〜３００ｇ／Ｌであることが更に好ましく、２００〜２５０ｇ／Ｌであることが特に好ましい。上記担持量が２００ｇ／Ｌ未満であると、三元触媒の量が少なすぎるため触媒反応に起因して生じる熱量が不足し、エンジン始動直後から早い段階で三元触媒の活性温度まで昇温し難くなるおそれがある。４００ｇ／Ｌ超であると、単位体積当りの担持量が多過ぎ、両端部が開口したセル４の流路が狭くなるため、圧力損失が上昇するおそれがある。
【００４６】
［１−２］目封止ハニカム構造体：
目封止ハニカム構造体２０において、第２ハニカム基材１６は、図１及び図４に示すように、第２流入側端面１２から第２流出側端面１３まで貫通し流体の流路となる複数のセル１４を区画形成する多孔質の隔壁１５を有するハニカム形状のものである。図４は、図１に示す排気ガス浄化装置１００を構成する目封止ハニカム構造体２０の第２流出側端面１２を模式的に示す平面図である。
【００４７】
図５は、図１に示す排気ガス浄化装置１００を構成する目封止ハニカム構造体２０を模式的に示す斜視図であり、円筒形の目封止ハニカム構造体２０を示す例である。目封止ハニカム構造体２０の外形としては、図５に示すような円筒形に限られず、楕円筒形、四角筒形等の底面多角形の筒形状、底面不定形の筒形状等を挙げることができる。
【００４８】
また、目封止ハニカム構造体２０の大きさは、中心軸方向の長さＬ２が５０〜２００ｍｍであることが好ましい。また、例えば、目封止ハニカム構造体２０の外形が円筒形の場合、その底面の直径Ｄ２（図４参照）が８０〜１８０ｍｍであることが好ましい。目封止ハニカム構造体２０の形状が円筒形以外の形状である場合、その底面の面積は、上記円筒形の場合の底面の面積と同じ範囲であることが好ましい。
【００４９】
隔壁１５の厚さは、１２７〜５０８μｍであることが好ましく、２００〜４００μｍであることが更に好ましく、２５０〜３５０μｍであることが特に好ましい。１２７μｍ未満であると、目封止ハニカム構造体２０の強度が低下するおそれがある。一方、５０８μｍ超であると、排気ガスがセル１４内を通過するときの圧力損失が大きくなることがある。隔壁１５の厚さは、中心軸に平行な断面を顕微鏡観察する方法で測定した値である。
【００５０】
第２ハニカム基材１６（目封止ハニカム構造体２０）のセル密度（即ち、第２ハニカム基材１６の中心軸に直交する断面のセル密度）は、７．７〜４６．５個／ｃｍ２であることが好ましく、１０〜４０個／ｃｍ２であることが更に好ましく、１５〜２５個／ｃｍ２であることが特に好ましい。７．７個／ｃｍ２未満であると、目封止ハニカム構造体２０の強度が低下するおそれがある。一方、４６．５個／ｃｍ２超であると、圧力損失が大きくなるおそれがある。
【００５１】
第２ハニカム基材１６の隔壁１５の気孔率は、３５〜８０％であることが好ましく、３８〜６５％であることが更に好ましく、４５〜６５％であることが特に好ましい。３５％未満であると、圧力損失が増大するおそれがある。一方、８０％超であると、目封止ハニカム構造体２０が脆くなり欠落し易くなることがある。隔壁１５の気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００５２】
第２ハニカム基材１６は、第２流入側端面１２の直径Ｄ２に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値が０．５〜１．５であることが好ましく、０．８〜１．５であることが更に好ましく、１．１〜１．３であることが特に好ましい。０．５未満であると、第２ハニカム基材１６の中心軸方向の長さが短くなりすぎるため、濾過可能面積が小さくなり、捕集効率が悪化し、また、圧力損失が上昇するおそれがある。一方、１．５超であると、第２ハニカム基材１６の中心軸方向の長さが長くなりすぎるため、セル流路内における圧力損失が増大するため、目封止ハニカム構造体２０全体の圧力損失が過大になるおそれがある。
【００５３】
隔壁１５の平均細孔径は、７〜４０μｍであることが好ましく、８〜３５μｍであることが更に好ましい。７μｍ未満であると、粒子状物質の堆積が少ない場合でも圧力損失が増大するおそれがある。一方、４０μｍ超であると、目封止ハニカム構造体２０が脆くなり欠落し易くなることがあったり、粒子状物質の捕集性能が低下することがある。隔壁１５の平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。
【００５４】
第２ハニカム基材１６のセル１４の形状は、特に限定されないが、中心軸に直交する断面において、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、または楕円形であることが好ましく、その他不定形であってもよい。四角形と八角形との組み合わせであることも好ましい態様である。更に、セル１４の延びる方向に直交する断面において、セル１４の断面積が全て同じであることが好ましいが、第２流入側端面１２側に目封止部８を有する残余のセル１４ｂの断面積（セル１４の延びる方向に直交する断面における断面積）が、第２流出側端面１３側に目封止部８を有する所定のセル１４ａの断面積（セル１４の延びる方向に直交する断面における断面積）より、小さいことも好ましい態様である。このような態様であると、排気ガス中の粒子状物質を捕集した際の圧力損失の増大を抑制することができる。
【００５５】
また、第２ハニカム基材１６におけるセル水力直径は、全て同一であってもよいし、第２流入側端面１２に開口するセル１４と第２流出側端面１３に開口するセル１４との水力直径が異なってもよいが、水力直径が異なることが好ましい。具体的には、ガソリンエンジンの排気ガスを浄化する場合、圧力損失を小さくするために、第２流出側端面１３に開口するセル１４の水力直径を、第２流入側端面１２に開口するセル１４の水力直径より大きくすることが好ましく、第２流入側端面１２に開口するセル１４の水力直径が、第２流出側端面１３に開口するセル１４の水力直径の２０〜４５％であることが好ましい。
【００５６】
第２ハニカム基材１６（隔壁１５）は、セラミックを主成分とするものである。隔壁１５の材質としては、具体的には、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライトが好ましい。また、「セラミックを主成分とする」というときは、セラミックを全体の９０質量％以上含有することをいう。
【００５７】
また、目封止ハニカム構造体２０は、その最外周に位置する外周壁を有してもよい。なお、外周壁は、成形時に多孔質基材と一体的に形成させる成形一体壁であることが好ましいが、成形後に、多孔質基材の外周を研削して所定形状とし、セラミックセメント等で外周壁を形成するセメントコート壁であることも好ましい態様である。成形一体壁の場合、外周壁の材質は、目封止ハニカム構造体２０の材質と同じであることが好ましい。また、外周壁がセメントコート壁の場合、セメントコート壁の材質としては、共素地にガラス等のフラックス成分を加えた材料等を挙げることができる。また、外周壁の厚さは、０．５〜１．５ｍｍが好ましい。
【００５８】
［１−２−１］触媒：
目封止ハニカム構造体２０には、触媒が担持されてもよいし、触媒が担持されなくてもよいが、触媒を担持させる場合、触媒の単位体積当りの担持量が、ハニカム触媒体１０の隔壁５に担持された三元触媒の単位体積当りの担持量よりも少ないことが必要である。このように触媒の単位体積当りの担持量を調節することによって、触媒反応に起因して生じる熱量を大きくすることができる。即ち、排気ガスの浄化に最低限必要な量の触媒（三元触媒を含む）を使用することとした場合、目封止ハニカム構造体２０とハニカム触媒体１０とに均一に触媒（三元触媒を含む）を担持させることもできる。しかしながら、ハニカム触媒体１０の隔壁５に担持させる三元触媒の比率を大きくする方が、触媒反応に起因して生じる熱量が大きくなるため、ハニカム触媒体１０の昇温速度が速くなる。従って、エンジン始動後の早い段階で、即ち、エンジン運転開始直後から短い時間で、触媒（三元触媒を含む）が活性温度に到達し易くなる。更に、ハニカム触媒体１０で昇温された排気ガスの熱を、ハニカム触媒体２０を昇温させることにも利用することができる。
【００５９】
具体的には、目封止ハニカム構造体２０に担持される触媒の単位体積当りの担持量は、１６０ｇ／Ｌ以下であることが好ましく、１０〜１２０ｇ／Ｌであることが更に好ましく、２０〜１００ｇ／Ｌであることが特に好ましい。上記担持量が１６０ｇ／Ｌ超であると、隔壁５に形成されている細孔が、触媒によって閉塞されてしまうため、圧力損失が過大になるおそれがある。
【００６０】
上記触媒としては、三元触媒、酸化触媒、ＮＯＸ選択還元用ＳＣＲ触媒、ＮＯＸ吸蔵触媒などを挙げることができる。酸化触媒には、貴金属が含有され、この貴金属としては、Ｐｔ、Ｒｈ、及びＰｄからなる群より選択される１種以上が好ましい。貴金属の合計量は、目封止ハニカム構造体２０の単位体積（１ｃｍ３）当り、０．１７〜７．０７ｇであることが好ましい。
【００６１】
ＮＯＸ選択還元用ＳＣＲ触媒としては、金属置換ゼオライト、バナジウム、チタニア、酸化タングステン、銀、及びアルミナからなる群より選択される少なくとも１種を含有するものを挙げることができる。また、ＮＯＸ吸蔵触媒としては、アルカリ金属、及び／またはアルカリ土類金属等を挙げることができる。アルカリ金属としては、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉなどを挙げることができる。アルカリ土類金属としては、Ｃａなどを挙げることができる。Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ及びＣａの合計量は、目封止ハニカム構造体の単位体積（１ｃｍ３）当り、５ｇ以上であることが好ましい。
【００６２】
［１−２−２］目封止部：
目封止ハニカム構造体２０に配設される目封止部８は、セラミック原料、水またはアルコール、及び有機バインダを含む目封止材から作製することができ、セラミック原料としては、第２ハニカム基材１６（第２ハニカム基材１６の隔壁１５）の原料として用いられるセラミック原料と同じであることが好ましい。これにより、焼成時に、目封止部８が隔壁１５と強固に結合するようになる。
【００６３】
目封止部８は、第２ハニカム基材１６の第２流出側端面１３における所定のセル１４ａの開口部と第２流入側端面１２における残余のセル１４ｂの開口部とを交互に目封止して、両端面が市松模様をなすように配設されることが好ましい。
【００６４】
目封止部８の深さは、１〜５ｍｍであることが好ましく、１〜３ｍｍであることが更に好ましい。１ｍｍより浅いと、目封止部８の強度が低下するおそれがある。一方、５ｍｍより深いと、隔壁１５の、ＰＭを捕集する面積が小さくなるおそれがある。ここで、目封止部８の深さとは、目封止部８の、セル１４の延びる方向における長さを意味する。
【００６５】
［１−３］缶体：
缶体３０は、特に限定されるものではなく、自動車排気ガス等の排気ガス浄化用のセラミックハニカムフィルタを収納するために通常用いられるものを用いることができる。缶体３０の材質としては、フェライト系ステンレス鋼等の金属を挙げることができる。缶体３０の大きさは、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０とにクッション材４０を巻きつけた状態で圧入できる大きさであることが好ましい。缶体３０としては、１００〜３００ｍｍ程度の長さのものを用いることが好ましい。
【００６６】
目封止ハニカム構造体２０の中心軸方向の長さＬ２が５０〜２００ｍｍである場合において、目封止ハニカム構造体２０の中心軸方向の長さＬ２に対するハニカム触媒体１０の中心軸方向の長さＬ１の比の値は、０．１〜０．５であること必要であり、０．２〜０．４であることが好ましく、０．２〜０．３であることが更に好ましい。上記範囲内であると、ハニカム触媒体１０が目封止ハニカム構造体２０に対して十分に短いため、エンジン始動直後からその温度が良好に上昇する。そのため、触媒活性温度に短時間で到達する。また、缶体３０の容積には制限があるが、ハニカム触媒体１０を短くすることで、目封止ハニカム構造体２０の容積を大きくすることができ、隔壁１５の面積を十分に確保することができる。そのため、圧力損失の増加を防止することができる。上記値が０．１未満であると、目封止ハニカム構造体２０に比べて排気ガスの浄化性能が優れるハニカム触媒１０の中心軸方向の長さの比率が小さくなるため、排気ガスの浄化効率が低下する。一方、０．５超であると、粒子状物質の捕集に必要な濾過面積が不足するため、ＰＭの捕集効率が低下する。
【００６７】
そして、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０とは、自動車などに搭載された際に運転時の振動などによって互いに衝突してしまうことに起因して破損してしまうことを防止するため、間隔を開けて配置されることが好ましい。ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０との間の距離Ｋが１〜２０ｍｍであることが好ましく、５〜１０ｍｍであることが更に好ましい。上記間隔が１ｍｍ未満であると、自動車などに搭載された際に運転時の振動などによって互いに衝突してしまうことに起因して破損してしまうおそれがある。一方、２０ｍｍ超であると、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０と間の空間に広くなるため、排気ガスが缶体３０の内表面と接触する面積が増加する。従って、排気ガスが缶体３０の内表面と接触することに起因して排気ガスの温度が大幅に低下してしまうため、排気ガスの浄化効率が低下するおそれがある。
【００６８】
ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０とを間隔を開けて配置する方法としては、例えば、図１に示すような仕切り板４２などをこれらの間に配置する方法を挙げることができる。仕切り板４２の材質としては、例えば、ステンレス鋼等の金属を挙げることができる。
【００６９】
また、図１に示す排気ガス浄化装置１００は、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０とが、それぞれ、その外周をクッション材４０で覆われた状態で、缶体３０内に配設されている。このクッション材４０により、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０が破損することを防止している。なお、ハニカム触媒体１０と目封止ハニカム構造体２０は、クッション材４０を介して外側から圧力がかかった状態で缶体３０内に収納されていることが好ましい。このような状態で収納されると、ハニカム触媒体１０及び目封止ハニカム構造体２０が缶体３０内で移動することを防止することができ、缶体３０内で安定させることができる。クッション材４０としては、セラミック繊維製マット等を用いることができる。
【００７０】
［２］排気ガス浄化装置の製造方法：
次に、本発明の排気ガス浄化装置の製造方法について説明する。本発明の排気ガス浄化装置の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、以下の方法を挙げることができる。
【００７１】
第１流入側端面から第１流出側端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第１ハニカム成形体を焼成して得られる第１ハニカム基材の第１流入側端面側から、複数のセル内に三元触媒を含む触媒スラリーを流入させて、複数のセルの隔壁表面に触媒スラリーを塗工して（三元触媒を担持させて）、ハニカム触媒体を形成するハニカム触媒体形成工程と、第２流入側端面から第２流出側端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第２ハニカム成形体の一方の端面における所定のセルの開口部と他方の端面における残余のセルの開口部とを目封止した後、焼成することによって、第２ハニカム基材とこの第２ハニカム基材の第２流入側端面における所定のセルの開口部と第２流出側端面における残余のセルの開口部とに目封止部が配設された目封止ハニカム構造体を形成する目封止ハニカム構造体形成工程と、排気ガスが流入する流入口及び浄化された排気ガスが流出する流出口を有する缶体の流入口側に、第１流入側端面が缶体の流入口側に向くようにハニカム触媒体を配置し、かつ、上記缶体の流出口側に、第２流出側端面が缶体の流出口側に向くように目封止ハニカム構造体を配置して、ハニカム触媒体と目封止ハニカム構造体とを缶体に収納する組立工程と、を有する製造方法であり、ハニカム触媒体形成工程で形成されるハニカム触媒体としては、目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さに対するハニカム触媒体の中心軸方向の長さの比の値が０．１〜０．５であり、ハニカム触媒体を構成する第１ハニカム基材のセル密度が、目封止ハニカム構造体を構成する第２ハニカム基材のセル密度よりも大きく、ハニカム触媒体の第１流入側端面における開口率が、目封止ハニカム構造体の第２流入側端面における開口率よりも大きく、ハニカム触媒体の直径が、目封止ハニカム構造体の直径と同じであるか、または、目封止ハニカム構造体の直径よりも小さいものであり、目封止ハニカム構造体形成工程で形成される目封止ハニカム構造体としては、触媒が担持されないものであるか、または、触媒が担持され且つ触媒の単位体積当りの担持量が、ハニカム触媒体に担持された三元触媒の単位体積当りの担持量よりも少ないものである。上記工程によって、本発明の排気ガス浄化装置を製造することができる。
【００７２】
［２−１］ハニカム触媒体形成工程：
ハニカム触媒体形成工程で用いる第１ハニカム基材は、以下のようにして作製することができる。まず、成形原料を混練して坏土とする。次に、得られた坏土をハニカム形状に押出成形して第１ハニカム成形体を得る。次に、得られた第１ハニカム成形体を焼成することによって第１ハニカム基材を得ることができる。
【００７３】
成形原料は、セラミック原料に分散媒及び添加剤を加えたものであることが好ましく、添加剤としては、有機バインダ、造孔材、界面活性剤等を挙げることができる。分散媒としては、水等を挙げることができる。
【００７４】
セラミック原料としては、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト化原料、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライト化原料が好ましい。セラミック原料の含有量は、成形原料全体に対して８０〜９５質量％であることが好ましい。
【００７５】
有機バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、成形原料全体に対して１〜１０質量％であることが好ましい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００７６】
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、成形原料全体に対して０〜２０質量％であることが好ましい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００７７】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、成形原料全体に対して０．１〜５質量％であることが好ましい。
【００７８】
分散媒の含有量は、成形原料全体に対して０．１〜５質量％であることが好ましい。
【００７９】
使用するセラミック原料（骨材粒子）の粒子径及び配合量、並びに添加する造孔材の粒子径及び配合量を調整することにより、所望の気孔率、平均細孔径の多孔質基材を得ることができる。
【００８０】
成形原料を混練して坏土を形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。押出成形は、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて行うことができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。
【００８１】
焼成温度は、第１ハニカム成形体の材質よって適宜決定することができる。例えば、第１ハニカム成形体の材質がコージェライトの場合、焼成温度は、１３８０〜１４５０℃が好ましく、１４００〜１４４０℃が更に好ましい。また、焼成時間は、３〜１０時間程度とすることが好ましい。
【００８２】
なお、第１ハニカム成形体を焼成する前に乾燥させてもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができ、これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥または熱風乾燥を単独でまたは組み合わせて行うことが好ましい。また、乾燥条件としては、乾燥温度３０〜１５０℃、乾燥時間１分〜２時間とすることが好ましい。
【００８３】
次に、触媒スラリーを塗工する（三元触媒を担持させる）方法は、特に限定されず、公知の方法で塗工することができる。例えば、まず、三元触媒を含有する触媒スラリーを調製する。その後、触媒スラリーを、ディッピングや吸引によりセル内に流入させる。この触媒スラリーは、セル内の隔壁の表面全体に塗工することが好ましい。そして、触媒スラリーをセル内に流入させた後に、余剰スラリーを圧縮空気で吹き飛ばす。その後、触媒スラリーを乾燥、焼付けすることにより、セル内の隔壁表面に三元触媒が担持されたハニカム触媒体を得ることができる。乾燥条件は、８０〜１５０℃、１〜６時間とすることが好ましい。また、焼付け条件は４５０〜７００℃、０．５〜６時間とすることが好ましい。なお、触媒スラリーに含有される触媒以外の成分としては、アルミナ等が挙げられる。
【００８４】
［２−２］目封止ハニカム構造体形成工程：
目封止ハニカム構造体形成工程で用いる第２ハニカム成形体は、以下のようにして作製することができる。坏土を、下記条件を満たすようにハニカム形状に押出成形して第２ハニカム成形体を得る。
【００８５】
本工程の押出成形において、目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さに対するハニカム触媒体の中心軸方向の長さの比の値が０．１〜０．５となるように金型から押し出された坏土を切断する。また、ハニカム触媒体の第１ハニカム基材のセル密度が目封止ハニカム構造体の第２ハニカム基材のセル密度よりも大きく、ハニカム触媒体の第１流入側端面における開口率が目封止ハニカム構造体の第２流入側端面における開口率よりも大きく、更に、ハニカム触媒体の直径が目封止ハニカム構造体の直径と同じであるか、または、目封止ハニカム構造体の直径よりも小さいような金型を用いる。
【００８６】
第２ハニカム成形体のセルの開口部を目封止する方法としては、セルの開口部に目封止材を充填する方法を挙げることができる。目封止材を充填する方法としては、具体的には、第２ハニカム成形体の一方の端面に、所定のセルの開口部を塞ぐようにマスクを施す。ここで、マスクの施し方には、特に制限はないが、第２ハニカム基材の第２流出側端面における所定のセルの開口部と第２流入側端面における残余のセルの開口部とを交互に目封止して、両端面が市松模様をなすようにマスクを施すことが好ましい。そして、セラミック原料、水またはアルコール、及び有機バインダを含むスラリー状の目封止材を、貯留容器に貯留しておく。セラミック原料としては、第２ハニカム成形体の原料として用いられるセラミック原料と同じであることが好ましい。セラミック原料は、目封止材全体の７０〜９０質量％であることが好ましい。また、水またはアルコールは、目封止材全体の１０〜３０質量％であることが好ましく、有機バインダは、目封止材全体の０．１〜２．０質量％であることが好ましい。有機バインダとしては、ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、メチルセルロース等が挙げられる。そして、上記マスクを施した方の端部を、貯留容器中に浸漬して、マスクが施されていないセルの開口部に目封止材を充填して目封止部を形成する。目封止材の粘度は、６００〜１２００Ｐａ・ｓであることが好ましい。なお、目封止材の粘度は、温度３０℃において回転式粘度計で３０ｒｐｍの回転数で測定した値である。
【００８７】
その後、第２ハニカム成形体の他方の端面に、残余のセルの開口部を塞ぐようにマスクを施す。その後、スラリー状の目封止材を貯留した貯留容器にマスクを施した上記他方の端面を浸漬してマスクが施されていないセルの開口部に目封止材を充填して目封止部を形成する。このようにして、第２ハニカム成形体の一方の端面における所定のセルの開口部と他方の端面における残余のセルの開口部とに目封止部が配設された目封止ハニカム成形体を得ることができる。
【００８８】
目封止ハニカム成形体を焼成する際の焼成温度は、目封止ハニカム成形体の材質よって適宜決定することができる。例えば、目封止ハニカム成形体の材質がコージェライトの場合、焼成温度は、１３８０〜１４５０℃が好ましく、１４００〜１４４０℃が更に好ましい。また、焼成時間は、３〜１０時間程度とすることが好ましい。
【００８９】
なお、目封止ハニカム成形体を焼成する前に乾燥させてもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができ、これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥または熱風乾燥を単独でまたは組み合わせて行うことが好ましい。また、乾燥条件としては、乾燥温度３０〜１５０℃、乾燥時間１分〜２時間とすることが好ましい。
【００９０】
なお、第２ハニカム成形体に目封止部を形成する前に、第２ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得、得られたハニカム焼成体の一方の端面における所定のセルの開口部と他方の端面における残余のセルの開口部とに目封止部を形成した後、更に焼成することによって目封止ハニカム構造体を得ることもできる。
【００９１】
なお、目封止ハニカム構造体が触媒を担持しているもの（目封止ハニカム触媒体）である場合、この目封止ハニカム触媒体は、得られた目封止ハニカム構造体に対して公知の方法により、触媒スラリーを塗工する（触媒を担持させる）ことによって得ることができる。触媒スラリーを塗工する方法は、例えば、まず、三元触媒を含有する触媒スラリーを調製する。その後、調製した触媒スラリーを、ディッピングや吸引によりセル内に流入させる。この触媒スラリーは、セル内の隔壁の表面全体に塗工することが好ましい。そして、触媒スラリーをセル内に流入させた後に、余剰スラリーを圧縮空気で吹き飛ばす。その後、触媒スラリーを乾燥、焼付けすることにより、セル内の隔壁表面に触媒が担持された目封止ハニカム触媒体を得ることができる。乾燥条件は、８０〜１５０℃、１〜６時間とすることが好ましい。また、焼付け条件は４５０〜７００℃、０．５〜６時間とすることが好ましい。なお、触媒スラリーに含有される触媒以外の成分としては、アルミナ等が挙げられる。
【００９２】
［２−３］組立工程：
組立工程において、ハニカム触媒体及び目封止ハニカム構造体の外周をそれぞれクッション材で覆った後、クッション材で覆われた状態のハニカム触媒体及び目封止ハニカム構造体をそれぞれ缶体内に配置する。このとき、ハニカム触媒体及び目封止ハニカム構造体が缶体内に圧縮された状態で収納されることが好ましい。クッション材としては、セラミック繊維製マット等を挙げることができる。このようにして缶体内でハニカム触媒体及び目封止ハニカム構造体が移動することを防止することができる。
【００９３】
缶体は、従来公知のものを用いることができるが、例えば、フェライト系ステンレスからなる板材料を、プレス加工、溶接することによって作製することができる。この缶体の流入口の直径は、具体的には、３０〜８０ｍｍであることが好ましく、流出口の直径は、具体的には、３０〜８０ｍｍであることが好ましい。
【実施例】
【００９４】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９５】
（実施例１）
［ハニカム触媒体の作製］（ハニカム触媒体形成工程）
まず、コージェライト化原料として、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用し、コージェライト化原料１００質量部に、分散媒を３５質量部、有機バインダを６質量部、分散剤を０．５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。分散媒として水を使用し、有機バインダとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。
【００９６】
次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体形状が円柱形（円筒形）のハニカム成形体を得た。そして、ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。その後、ハニカム成形体を熱風乾燥機で乾燥し、更に、１４１０〜１４４０℃で、５時間、焼成することによって、ハニカム乾燥体を得た。
【００９７】
次に、平均粒子径が１００μｍであるγＡｌ２Ｏ３と平均粒子径が１００μｍであるＣｅＯ２との混合物粒子（比表面積５０ｍ２／ｇ）をボールミルにて湿式解砕し、平均粒子径５μｍの解砕粒子を得た。得られた解砕粒子を、Ｐｔ及びＲｈを含む溶液に浸漬して解砕粒子の細孔内にＰｔ及びＲｈを担持させた。そして、Ｐｔ及びＲｈを担持させた解砕粒子に、酢酸及び水を加えてコート用スラリーを得た。得られたコート用スラリーに、作製したハニカム乾燥体の流入側端部を浸漬した。その後、流入側端部を浸漬した状態で、ハニカム乾燥体の流出側端面側からコート用スラリーを真空吸引することによって、ハニカム乾燥体の隔壁にコート用スラリーをコートして触媒層を形成した。その後、乾燥させ、６００℃で３時間焼成して、ハニカム触媒体を作製した。
【００９８】
作製したハニカム触媒体は、直径が１１０ｍｍであり、中心軸方向の長さが２０ｍｍであり、第１ハニカム基材における第１流入側端面の直径Ｄ１に対する中心軸方向の長さＬ１の比の値（Ｌ１／Ｄ１）が０．２であり、セル密度が６２．０個／ｃｍ２であり、リブ厚（隔壁の厚さ）が０．０７６ｍｍであり、隔壁の気孔率が２８．０％であり、セル開口率が０．８８４％であり、隔壁の平均細孔径が４μｍであり、触媒担持量が２２０ｇ／Ｌであり、貴金属量が１ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【００９９】
なお、ハニカム触媒体に担持させた酸化物（γＡｌ２Ｏ３とＣｅＯ２）の単位体積当たりの担持量は２００〜４００ｇ／Ｌであり、Ｐｔのハニカム触媒体の単位体積当たりの担持量は１〜２．５ｇ／Ｌであり、Ｒｈのハニカム触媒体の単位体積当たりの担持量は０．２〜１ｇ／Ｌであった。また、触媒層の平均細孔径は、解砕粒子の平均粒子径と同じ５μｍであった。
【０１００】
なお、表１中、「ハニカム触媒体」の欄における、「長さ」は、ハニカム触媒体の中心軸方向の長さを示し、「Ｌ１／Ｄ１」は、ハニカム触媒体における流入側端面の直径Ｄ１に対する中心軸方向の長さＬ１の比の値を示し、「リブ厚」は、第１ハニカム基材の隔壁の厚さを示し、「細孔径」は、平均細孔径を示す。
【０１０１】
［目封止ハニカム構造体の作製］（目封止ハニカム構造体形成工程）
まず、コージェライト化原料として、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用し、コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を１３質量部、分散媒を３５質量部、有機バインダを６質量部、分散剤を０．５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。分散媒として水を使用し、造孔材としては平均粒子径１〜１０μｍのコークスを使用し、有機バインダとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。造孔材としては、発砲樹脂、吸水性樹脂等を用いることもできる。造孔材の粒子径と量を適宜コントロールすることにより、隔壁の細孔径と気孔率がコントロール可能である。
【０１０２】
次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体形状が円柱形（円筒形）のハニカム成形体を得た。
【０１０３】
ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。次に、ハニカム成形体の一方の端面の一部のセルの開口部にマスクを施した。マスクを施した側の端部をコージェライト化原料を含有する目封止スラリーに浸漬し、その後、他方の端部については、上記一方の端部において目封止された一部のセルの開口部にマスクを施した。そして、目封止スラリーに浸漬することによって、流出側端面において、一方の端面における所定のセルの開口部と他方の端面における残余のセルの開口部とが交互に配置されて市松模様をなすように目封止スラリーを所定のセルの開口部に充填した。その後、目封止スラリーを充填したハニカム成形体を熱風乾燥機で乾燥し、更に、１４１０〜１４４０℃で、５時間、焼成することによって、目封止ハニカム構造体を作製した。
【０１０４】
作製した目封止ハニカム構造体は、直径が１１０ｍｍであり、中心軸方向の長さが６０ｍｍであり、第２ハニカム基材における第２流入側端面の直径Ｄ２に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値（Ｌ２／Ｄ２）が０．５であり、セル密度が７．８個／ｃｍ２であり、リブ厚（隔壁の厚さ）が０．２５４ｍｍであり、隔壁の気孔率が３８．０％であり、セル開口率が０．８６４％であり、隔壁の平均細孔径が８μｍであった。結果を表１に示す。
【０１０５】
なお、表１中、「目封止ハニカム構造体」の欄における、「長さ」は、目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さＬ２を示し、「Ｌ２／Ｄ２」は、目封止ハニカム構造体における流入側端面の直径Ｄ２に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値を示し、「リブ厚」は、第２ハニカム基材の隔壁の厚さを示し、「細孔径」は、平均細孔径を示す。
【０１０６】
作製したハニカム触媒体及び目封止ハニカム構造体を用い、これらを、流入口及び流出口を有し、厚さ２ｍｍの仕切り板が一対配設された金属製の缶体内に収納した。収納に際しては、セラミックス繊維を主成分とするマットでハニカム触媒体及び目封止ハニカム構造体の外周をそれぞれ覆い、その状態で缶体に圧入して固定した。このようにして、排気ガス浄化装置を作製した。なお、ハニカム触媒体と目封止ハニカム構造体とは、仕切り板によって、ハニカム触媒体と目封止ハニカム構造体との間の距離が５ｍｍとなるように保持した。なお、排気ガス浄化装置は、目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さＬ２に対する、ハニカム触媒体の中心軸方向の長さＬ１の比の値（Ｌ１／Ｌ２）が、０．３３であり、目封止ハニカム構造体の第２流入側端面におけるセルの開口率に対する、ハニカム触媒体の第１流入側端面におけるセルの開口率の比の値（セル開口率比）が１．０２３であった。結果を表２に示す。
【０１０７】
作製した排気ガス浄化装置について、以下の方法で「浄化率」、「ＰＭ個数エミッション」、「圧力損失」、及び「総合判断」を評価した。結果を表２に示す。表２中、「Ｌ１／Ｌ２長さ比」は、目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さＬ２に対する、ハニカム触媒体の中心軸方向の長さＬ１の比の値を示し、「セル開口率比」は、目封止ハニカム構造体の第２流入側端面におけるセルの開口率に対する、ハニカム触媒体の第１流入側端面におけるセルの開口率の比の値と示す。
【０１０８】
隔壁の気孔率及び隔壁の平均細孔径は、水銀ポロシメータによって測定した。また、「隔壁の厚さ」は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて測定した。
【０１０９】
［浄化率の測定方法］
各実施例及び比較例で得られた排気ガス浄化装置を、排気量２．０リットルの直噴式ガソリンエンジンを搭載した乗用車の排気系に装着する。その後、シャシダイナモによる車両試験として、欧州規制運転モードの運転条件にて運転した際における排気ガス中の、一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物のエミッションを測定してエミッション値を得る。得られたエミッション値を、欧州ＥＵＲＯ５規制値と比較して、全ての成分（一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物）のエミッションが規制値を下回った場合を合格「Ａ」とし、規制値を下回らなかった場合を不合格「Ｂ」とする。なお、本評価結果を、表２中、「浄化率（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸ）」と示す。
【０１１０】
［ＰＭ個数エミッションの測定方法］
排気量２．０リットルの直噴式ガソリンエンジンを搭載した乗用車の排気系に、各実施例及び比較例で得られた排気ガス浄化装置を装着する。その後、シャシダイナモによる車両試験として、欧州規制運転モードの運転条件にて運転した際における排気ガス中のＰＭの排出個数を、欧州ＥＵＲＯ６規制案に沿った方法で測定する。なお、上記ＰＭの排出個数が６×１０１１個／ｋｍ以下の場合は、欧州ＥＵＲＯ６規制案の条件を満たしている。なお、本評価結果を、表２中、「ＰＭ排出（個／ｋｍ）」と示す。
【０１１１】
［圧力損失の測定方法］
排気量２．０リットルの直噴式ガソリンエンジンの台上試験において、まず、排気系に、セル密度９３セル／ｃｍ２，隔壁の厚さ（リブ厚）０．０７６ｍｍ，直径１０５．７ｍｍ，長手方向の長さ１１４ｍｍのフロースルー型のハニカム構造体を装着する。そのときのエンジンフルロード運転時の圧力損失を測定し、これを基準値とする。一方、各実施例及び比較例で得られた排気ガス浄化装置を排気系に装着した後、上記同様のエンジンフルロード条件における圧力損失を測定する。その後、上記基準値に対して、圧力損失の増加量が１０ｋＰａ未満である場合を合格「Ａ」とし、圧力損失の増加量が１０ｋＰａ以上である場合を不合格「Ｂ」とする。なお、本評価結果を、表２中、「圧損」と示す。
【０１１２】
［総合判断］
上記［浄化率］、［ＰＭ個数エミッション］、及び［圧力損失］の各評価のうち、全ての評価が合格「Ａ」（但し、［ＰＭ個数エミッション］については、ＰＭの排出個数が６×１０１１個／ｋｍ以下の場合）であるときには合格「Ａ」とし、１つでも不合格「Ｂ」の評価（但し、［ＰＭ個数エミッション］については、ＰＭの排出個数が６×１０１１個／ｋｍ超の場合）があるとき、不合格「Ｂ」とした。
【０１１３】
【表１】
【０１１４】
【表２】
【０１１５】
（実施例２〜２７、比較例１〜３）
表１に示す、直径、長さ、Ｌ１／Ｄ１、セル密度、リブ厚、気孔率、セル開口率、細孔径、触媒担持量、貴金属量としたこと以外は、実施例１と同様にして、各ハニカム触媒体を得た。そして、表１に示す、直径、長さ、Ｌ２／Ｄ２、セル密度、リブ厚、気孔率、セル開口率、細孔径としたこと以外は、実施例１と同様にして、各目封止ハニカム構造体を得た。その後、実施例１と同様にして、各排気ガス浄化装置（実施例２〜２７、比較例１〜３の排気ガス浄化装置）を作製した。作製した排気ガス浄化装置について、実施例１の場合と同様に、上記方法で「浄化率」、「ＰＭ個数エミッション」、「圧力損失」、及び「総合判断」を評価した。結果を表２に示す。
【０１１６】
（実施例２８）
［ハニカム触媒体の作製］（ハニカム触媒体形成工程）
実施例１と同様のハニカム触媒体を作製して本実施例のハニカム触媒体とした。なお、表３中、「ハニカム触媒体」の欄における、「長さ」は、ハニカム触媒体の中心軸方向の長さを示し、「Ｌ１／Ｄ１」は、ハニカム触媒体における流入側端面の直径Ｄ１に対する中心軸方向の長さＬ１の比の値を示し、「リブ厚」は、第１ハニカム基材の隔壁の厚さを示し、「細孔径」は、平均細孔径を示す。
【０１１７】
［目封止ハニカム触媒体の作製］（目封止ハニカム構造体形成工程）
まず、コージェライト化原料として、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用し、コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を１３質量部、分散媒を３５質量部、有機バインダを６質量部、分散剤を０．５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。分散媒として水を使用し、造孔材としては平均粒子径１〜１０μｍのコークスを使用し、有機バインダとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。造孔材としては、発砲樹脂、吸水性樹脂等を用いることもできる。造孔材の粒子径と量を適宜コントロールすることにより、隔壁の細孔径と気孔率がコントロール可能である。
【０１１８】
次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体形状が円柱形（円筒形）のハニカム成形体を得た。そして、ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。次に、ハニカム成形体の一方の端面の一部のセル開口部にマスクを施した。マスクを施した側の端部をコージェライト化原料を含有する目封止スラリーに浸漬することによって、流出側端面において目封止部が形成された所定のセルと両端部が開口された残余のセルとが交互に配置されて市松模様をなすように目封止スラリーを所定のセルの開口部に充填した。その後、目封止スラリーを充填したハニカム成形体を熱風乾燥機で乾燥し、更に、１４１０〜１４４０℃で、５時間、焼成することによって、流入側端部には目封止部が形成されず、流出側端部に目封止部が形成された目封止ハニカム構造体を作製した。
【０１１９】
次に、平均粒子径が１００μｍであるγＡｌ２Ｏ３と平均粒子径が１００μｍであるＣｅＯ２との混合物粒子（比表面積５０ｍ２／ｇ）をボールミルにて湿式解砕し、平均粒子径５μｍの解砕粒子を得た。得られた解砕粒子を、Ｐｔ及びＲｈを含む溶液に浸漬して解砕粒子の細孔内にＰｔ及びＲｈを担持させた。そして、Ｐｔ及びＲｈを担持させた解砕粒子に、酢酸及び水を加えてコート用スラリーを得た。得られたコート用スラリーに、作製した目封止ハニカム構造体の流入側端部を浸漬した。その後、流入側端部を浸漬した状態で、目封止ハニカム構造体の流出側端面側からコート用スラリーを真空吸引することによって、目封止ハニカム構造体の隔壁にコート用スラリーをコートして触媒層を形成した。その後、乾燥させ、６００℃で３時間焼成して、隔壁に触媒が担持された目封止ハニカム構造体（目封止ハニカム触媒体）を作製した。
【０１２０】
目封止ハニカム触媒体に担持させた酸化物（γＡｌ２Ｏ３とＣｅＯ２）の単位体積当たりの担持量は１０〜１５０ｇ／Ｌであり、Ｐｔの目封止ハニカム触媒体の単位体積当たりの担持量は０．５〜１ｇ／Ｌであり、Ｒｈの目封止ハニカム触媒体の単位体積当たりの担持量は０．１〜０．２ｇ／Ｌであった。また、触媒層の平均細孔径は、解砕粒子の平均粒子径と同じ５μｍであった。
【０１２１】
作製した目封止ハニカム触媒体は、直径が１１０ｍｍであり、中心軸方向の長さが６０ｍｍであり、第２ハニカム基材における第２流入側端面の直径Ｄ２に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値（Ｌ２／Ｄ２）が０．５であり、セル密度が７．８個／ｃｍ２であり、リブ厚（隔壁の厚さ）が０．２５４ｍｍであり、隔壁の気孔率が３５．０％であり、セル開口率が０．８６４％であり、隔壁の平均細孔径が７μｍであり、触媒担持量が２０ｇ／Ｌであり、貴金属量が０．５ｇ／Ｌであった。結果を表３に示す。
【０１２２】
なお、表３中、「目封止ハニカム触媒体」の欄における、「長さ」は、目封止ハニカム触媒体の中心軸方向の長さを示し、「Ｌ２／Ｄ２」は、目封止ハニカム触媒体における流入側端面の直径Ｄ２に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値を示し、「リブ厚」は、第２ハニカム基材の隔壁の厚さを示し、「細孔径」は、平均細孔径を示す。
【０１２３】
作製したハニカム触媒体及び目封止ハニカム触媒体を用い、実施例１の場合と同様にして排気ガス浄化装置を作製した。なお、作製した排気ガス浄化装置は、目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さＬ２に対する、ハニカム触媒体の中心軸方向の長さＬ１の比の値（Ｌ１／Ｌ２）が、０．３３であり、目封止ハニカム構造体の第２流入側端面におけるセルの開口率に対する、ハニカム触媒体の第１流入側端面におけるセルの開口率の比の値（セル開口率比）が１．０２３であった。結果を表４に示す。また、作製した排気ガス浄化装置について、実施例１の場合と同様に、上記方法で「浄化率」、「ＰＭ個数エミッション」、「圧力損失」、及び「総合判断」を評価した。結果を表４に示す。
【０１２４】
【表３】
【０１２５】
【表４】
【０１２６】
（実施例２９〜５４、比較例４〜１１）
表３に示す、直径、長さ、Ｌ１／Ｄ１、セル密度、リブ厚、セル開口率、気孔率、細孔径、触媒担持量、貴金属量としたこと以外は、実施例１と同様にして、各ハニカム触媒体を得た。また、表３に示す、直径、長さ、Ｌ２／Ｄ２、セル密度、リブ厚、セル開口率、気孔率、細孔径、触媒担持量、貴金属量としたこと以外は、実施例２８と同様にして、各目封止ハニカム触媒体を得た。その後、実施例１と同様にして、各排気ガス浄化装置（実施例２９〜５４、比較例４〜１１の排気ガス浄化装置）を作製した。作製した排気ガス浄化装置について、実施例１の場合と同様に、上記方法で「浄化率」、「ＰＭ個数エミッション」、「圧力損失」、及び「総合判断」を評価した。結果を表４に示す。
【０１２７】
表２、表４から明らかなように、実施例１〜５４の排気ガス浄化装置は、比較例１〜１１の排気ガス浄化装置に比べて、直噴式ガソリンエンジンから排出される排気微粒子を効率良く除去することができ、圧力損失の増加が少なく、かつ、排気ガスに含まれるＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸを、エンジン始動直後から高い効率で浄化することができることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明の排気ガス浄化装置は、直噴ガソリンエンジンから排出される排気ガスを浄化するフィルタとして用いることができる。
【符号の説明】
【０１２９】
２：第１流入側端面、３：第１流出側端面、４，１４：セル、１４ａ：所定のセル、１４ｂ：残余のセル、５，１５：隔壁、６：第１ハニカム基材、８：目封止部、１０：ハニカム触媒体、１２：第２流入側端面、１３：第２流出側端面、１６：第２ハニカム基材、２０：目封止ハニカム構造体、２２：流入口、２３：流出口、３０：缶体、４０：クッション材、４２：仕切り板、１００：排気ガス浄化装置、Ｇ１：排気ガス、Ｇ２：浄化された排気ガス。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流入側端面から第１流出側端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第１ハニカム基材、及び前記第１ハニカム基材に担持された三元触媒を有し、前記セルの両端部は開口しているハニカム触媒体と、
第２流入側端面から第２流出側端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第２ハニカム基材、及び前記第２ハニカム基材の前記第２流出側端面における所定のセルの開口部と前記第２流入側端面における残余のセルの開口部とを目封止するように配設された目封止部を有する目封止ハニカム構造体と、
前記ハニカム触媒体と前記目封止ハニカム構造体とを収納し、排気ガスが流入する流入口及び浄化された排気ガスが流出する流出口を有する缶体と、を備え、
前記ハニカム触媒体は、前記第１流入側端面が前記缶体の前記流入口側に向くように前記缶体の前記流入口側に配置され、前記目封止ハニカム構造体は、前記第２流出側端面が前記缶体の前記流出口側に向くように前記缶体の前記流出口側に配置されており、
前記目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さに対する前記ハニカム触媒体の中心軸方向の長さの比の値が、０．１〜０．５であり、
前記目封止ハニカム構造体には、触媒が担持されないか、または、触媒が担持され且つ前記触媒の単位体積当りの担持量が、前記ハニカム触媒体に担持された前記三元触媒の単位体積当りの担持量よりも少なく、
前記第１ハニカム基材のセル密度が、前記第２ハニカム基材のセル密度よりも大きく、
前記ハニカム触媒体の前記第１流入側端面における開口率が、前記目封止ハニカム構造体の前記第２流入側端面における開口率よりも大きく、
前記ハニカム触媒体の直径は、前記目封止ハニカム構造体の直径と同じであるか、または、前記目封止ハニカム構造体の直径よりも小さい排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記ハニカム触媒体に担持された前記三元触媒の単位体積当りの担持量が、２００〜４００ｇ／Ｌである請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記第１ハニカム基材の前記隔壁の気孔率は、前記第２ハニカム基材の前記隔壁の気孔率よりも小さい請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記ハニカム触媒体の直径は、前記目封止ハニカム構造体の直径の５０〜８０％である請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記第１ハニカム基材は、前記隔壁の厚さが５０．８〜１０１．６μｍであり、セル密度が３２〜１８６個／ｃｍ２であり、前記隔壁の気孔率が２０〜５０％であり、前記第１流入側端面の直径Ｄ１に対する中心軸方向の長さＬ１の比の値が０．１〜０．４である請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
前記第２ハニカム基材は、前記隔壁の厚さが１２７〜５０８μｍであり、セル密度が７．７〜４６．５個／ｃｍ２であり、前記隔壁の気孔率が３５〜８０％であり、前記第２流入側端面の直径Ｄ２に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値が０．５〜１．５であり、前記隔壁の平均細孔径が７〜４０μｍである請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項７】
前記ハニカム触媒体と前記目封止ハニカム構造体との間の距離が、１〜２０ｍｍである請求項１〜６のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１】
第１流入側端面から第１流出側端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第１ハニカム基材、及び前記第１ハニカム基材に担持された三元触媒を有し、前記セルの両端部は開口しているハニカム触媒体と、
第２流入側端面から第２流出側端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する第２ハニカム基材、及び前記第２ハニカム基材の前記第２流出側端面における所定のセルの開口部と前記第２流入側端面における残余のセルの開口部とを目封止するように配設された目封止部を有する目封止ハニカム構造体と、
前記ハニカム触媒体と前記目封止ハニカム構造体とを収納し、排気ガスが流入する流入口及び浄化された排気ガスが流出する流出口を有する缶体と、を備え、
前記ハニカム触媒体は、前記第１流入側端面が前記缶体の前記流入口側に向くように前記缶体の前記流入口側に配置され、前記目封止ハニカム構造体は、前記第２流出側端面が前記缶体の前記流出口側に向くように前記缶体の前記流出口側に配置されており、
前記目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さに対する前記ハニカム触媒体の中心軸方向の長さの比の値が、０．１〜０．５であり、
前記目封止ハニカム構造体には、触媒が担持されないか、または、触媒が担持され且つ前記触媒の単位体積当りの担持量が、前記ハニカム触媒体に担持された前記三元触媒の単位体積当りの担持量よりも少なく、
前記第１ハニカム基材のセル密度が、前記第２ハニカム基材のセル密度よりも大きく、
前記ハニカム触媒体の前記第１流入側端面における開口率が、前記目封止ハニカム構造体の前記第２流入側端面における開口率よりも大きく、
前記ハニカム触媒体の直径は、前記目封止ハニカム構造体の直径と同じであるか、または、前記目封止ハニカム構造体の直径よりも小さい排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記ハニカム触媒体に担持された前記三元触媒の単位体積当りの担持量が、２００〜４００ｇ／Ｌである請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記第１ハニカム基材の前記隔壁の気孔率は、前記第２ハニカム基材の前記隔壁の気孔率よりも小さい請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記ハニカム触媒体の直径は、前記目封止ハニカム構造体の直径の５０〜８０％である請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記第１ハニカム基材は、前記隔壁の厚さが５０．８〜１０１．６μｍであり、セル密度が３２〜１８６個／ｃｍ２であり、前記隔壁の気孔率が２０〜５０％であり、前記第１流入側端面の直径Ｄ１に対する中心軸方向の長さＬ１の比の値が０．１〜０．４である請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
前記第２ハニカム基材は、前記隔壁の厚さが１２７〜５０８μｍであり、セル密度が７．７〜４６．５個／ｃｍ２であり、前記隔壁の気孔率が３５〜８０％であり、前記第２流入側端面の直径Ｄ２に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値が０．５〜１．５であり、前記隔壁の平均細孔径が７〜４０μｍである請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項７】
前記ハニカム触媒体と前記目封止ハニカム構造体との間の距離が、１〜２０ｍｍである請求項１〜６のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１６７５８１（Ｐ２０１１−１６７５８１Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３０８４０（Ｐ２０１０−３０８４０）
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]