JP2022507651A

JP2022507651A - ある範囲の水力直径を有するスルーチャネルのアレイを有するハニカム体

Info

Publication number: JP2022507651A
Application number: JP2021526795A
Authority: JP
Inventors: マンロービール，ダグラス; クレイグブックバインダー，ダナ; カールエーリヒハイベル，アヒム; タンドン，プシュカル
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2039-11-06
Also published as: CN113329806A; MX2021005818A; EP3880341A1; US11673132B2; JP7085068B2; CN113329806B; US20220008907A1; WO2020101966A1

Abstract

排ガス処理に使用するのに適したセラミックスハニカム体は、複数のスルーチャネルを有するハニカム構造を含み、複数のスルーチャネルの第１の部分は、第１の水力直径ｄｈ１を有し、複数のスルーチャネルの第２の部分は、第１の水力直径ｄｈ１より小さい第２の水力直径ｄｈ２を有し、第１の水力直径ｄｈ１は、１．１ｍｍ以上であり、スルーチャネルの第１および第２の部分は、合わせて、２．９ｍｍ－１超の幾何学的表面積ＧＳＡを有する。他の態様として、ディーゼル酸化触媒およびすすを除去する方法も提供される。

Description

関連出願

本願は、米国特許法第１１９条のもと、２０１８年１１月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／７６８３８８号明細書の優先権の利益を主張し、その内容全体を参照により本明細書に援用するものとする。

本開示は、ハニカム体、とりわけ、スルーチャネルのアレイを有するハニカム体およびこのようなハニカム体を製造する方法に関する。

ハニカム体は、自動車の排気後処理システム等の用途のための触媒コンバータおよびパティキュレートフィルタに使用されてきた。例えば、ハニカム体は、多孔質セラミックス材料を含むことができ、触媒コンバータまたはパティキュレートフィルタ内で基材として使用することができる。

セラミックスハニカム体は、セラミックス形成材料を液体媒体（例えば、水）、任意の細孔形成材料および可塑化バッチを形成するための加工助剤と混合することによって、ハニカムグリーン成形体を調製することにより製造することができる。可塑化バッチは、押出しダイを通した押出しによりハニカムグリーン成形体に形成することができる。ハニカムグリーン成形体を乾燥させ、炉等で焼成して、多孔質セラミックスハニカム体を製造することができる。

セラミックスハニカム体は、続けて、フロースルー基材用途の場合には、触媒含有ウォッシュコートで被覆されうる。パティキュレートフィルタの場合、セラミックスハニカム体はプラッギングされることもあるし、場合により、触媒含有ウォッシュコートで被覆されることもある。それぞれの場合において、触媒化および／またはプラッギング後のハニカム体を、ハウジング（例えば、缶）と組み合わせて、例えば、自動車排気後処理システムでの使用に適したアセンブリを提供することができる。

本開示の一部の実施形態では、単位体積当たりの触媒効率が改善され、排気流中に存在するパティキュレートにより引き起こされるフェースプラッギング（ｆａｃｅ－ｐｌｕｇｇｉｎｇ）に耐性がある、ハニカム体が提供される。このようなハニカム体は、構造単位の繰り返しパターンから構成されていると見ることができる。この場合、これらの構造単位は、軸方向に互いに平行関係に配設されている複数のチャネルを備え、複数のチャネルの第１の部分は、１．１ｍｍ以上の水力直径を有し、複数のチャネルの第２の部分は、１．１ｍｍ未満の水力直径を有し、複数のチャネルは、２．９ｍｍ^－１超の幾何学的表面積を有する。これらのハニカム体は、セラミックス材料を含むことができ、複数のチャネルは、ハニカム体の入口面と出口面との間に延在するフロースルーチャネルとすることができる。触媒含有被覆は、壁上被覆または壁内被覆として、ハニカム体のチャネル内に配設されていてよい。一部の実施形態では、ハニカム体は、６２．０チャネル／ｃｍ^２（１平方インチ当たりに４００チャネル）（ｃｐｓｉ）超のチャネル密度（「ＣＤ」）を有し、複数のチャネルの第１の部分は、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）～４６．５チャネル／ｃｍ^２（３００ｃｐｓｉ）のチャネル密度を有し、複数のチャネルの第２の部分の総断面積に対する複数のチャネルの第１の部分の総断面積の面積比は、パーセンテージで表現されるが、３％～４０％の範囲である。

本開示の一部の実施形態では、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）が提供される。ＤＯＣは、チャネルの第１の部分およびチャネルの第２の部分を有するハニカム体を備え、チャネルの第１の部分は、１．１ｍｍ以上の水力直径を有し、チャネルの第２の部分は、１．１ｍｍ未満の水力直径を有し、ハニカム体は、２．９ｍｍ^－１以上の幾何学的表面積を有する。

本開示の一部の実施形態では、ハニカム体が提供される。ハニカム体は、軸方向に互いに平行に配設されている複数のチャネルを備えるハニカム構造を備え、複数のチャネルの第１の部分は、ｄｈ≧１．１ｍｍを有し、複数のチャネルの第２の部分は、ｄｈ＜１．１ｍｍを有し、ハニカム構造内の複数のチャネルは、ＧＳＡ≧２．９ｍｍ^－１を有し、ｄｈは、水力直径であり、ＧＳＡは、幾何学的表面積である。

本開示の別の実施形態では、フロースルーチャネルを有するハニカム体におけるフェースプラッギングを低減する方法が提供される。この方法は、大きなチャネルおよび小さなチャネルを有するフロースルーハニカム体を用意するステップを含み、大きなチャネルは、１．１ｍｍ以上の水力直径を有し、小さなチャネルは、１．１ｍｍ未満の水力直径を有し、大きなチャネルおよび小さなチャネルは、合わせて、２．９ｍｍ^－１以上の幾何学的表面積を有する。フェースプラッギングを低減する方法は、大きなチャネルおよび小さなチャネルを通してすす含有排気ガスを流すステップをさらに含み、大きなチャネルは、バイパスチャネルとして機能し、それにより、フロースルーハニカム体のフェースプラッギングを低減する。種々の実施形態では、すす含有排気ガスは、ディーゼル排気またはガソリンエンジンからの排気である場合がある。

本開示のこれらおよび他の実施形態に従って、多く他の特徴および態様が提供される。実施形態の更なる特徴および態様は、下記詳細な説明、特許請求の範囲および添付の図面からより完全に明らかになるであろう。

以下に記載される添付の図面は、例示が目的であり、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない。図面は、決して本開示の範囲を限定することを意図していない。同じ数字は、同じ要素を示すために、明細書および図面全体を通して使用される。
先行技術に係る従来のハニカム体のフェースプラッギングされた入口面の部分断面図を模式的に示す。１平方インチ当たりに６００セル（９３．０セル／ｃｍ^２）、壁厚３．５ミル（約０．０８９ｍｍ）（６００／３．５構成）を有する従来のハニカム体の４チャネル単位セルの端面図を模式的に示す。各チャネルは、先行技術に従って同じ水力直径を有する。本開示に係る、１平方インチ当たりに６００セル（９３．０セル／ｃｍ^２）、壁厚３．５ミル（約０．０８９ｍｍ）（６００／３．５）および不均一な水力学的直径を有するハニカム体の４チャネル単位セルの端面図を模式的に示す。本開示に係る図２の４チャネル単位セルから形成されている例示的なハニカム体の部分端面図を模式的に示す。本開示に係るバイパスチャネルを提供するように構成されている大きなチャネルを有する非対称セル（ＡＣ）構造を備える、例示的なハニカム体の部分端面図を模式的に示す。非バイパスチャネルより断面積が４倍大きいバイパスチャネルを有する例示的なハニカム体の部分端面図を模式的に示す。大きな方のバイパスチャネルは、本開示に係る総開口前面面積（ＯＦＡ）の約３分の１を表す。一連の散らばった長方形および正方形を有するセル構造を有する別の例示的なハニカム体の部分端面図を模式的に示す。バイパス（より大きな断面積の）チャネルは、本開示に係る総ＯＦＡの約３分の１を表す。一連の長方形および正方形を有するセル構造を有する別の例のハニカム体の部分端面図を模式的に示す。バイパス（より大きな断面積の）チャネルは、本開示に従って利用可能な総ＯＦＡの約４分の１を表す。一連の長方形および正方形を有するセル構造を有する別の例のハニカム体の部分端面図を模式的に示す。バイパス（より大きな断面積の）チャネルは、利用可能な総ＯＦＡの約５分の１を表す。本開示に係る触媒コンバータを含有する、例示的な内燃機関排気システムの側面図を模式的に示す。本開示に係るフェースプラッギングを低減する例示的な方法のフローチャートを示す。

ここから、添付の図面に示されている、本開示の例示的な実施形態について詳細に言及するものとする。実施形態を説明する際に、本開示の完全な理解を提供するために、多く特定の詳細が記載される。ただし、本開示の実施形態は、これらの特定の詳細の一部または全部がなくとも実施できることが当業者には明らかであろう。他の例では、本開示の実施形態を不明瞭にしないように、周知の特徴および／またはプロセスステップは詳細には説明しない。本明細書に記載された種々の実施形態の特徴は、特に断りがない限り、互いに組み合わせることができる。

種々の実施形態を構成するものとして本明細書で説明される材料、構成要素およびアセンブリは例示的なものであり、限定的なものではないことが意図されている。本明細書に記載された材料および構成要素と同じまたは類似の機能を果たすであろう多くの適切な材料および構成要素が、本開示の実施形態の範囲内に包含されることが意図される。

ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）を使用して、ディーゼル排気の一酸化炭素（ＣＯ）および炭化水素（ＨＣ）ならびに可溶性有機画分（ＳＯＦ）の酸化を促進することができる。本明細書で使用する場合、ＤＯＣは、チャネル内、例えば、その内部チャネル壁の少なくとも一部の中または上に配設された触媒被覆を有するセラミックスハニカム基材を指す。

種々の自動車排気用途において、ＤＯＣは、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）と併せて使用することができる。これらの構成の一部では、ＤＰＦは、ＤＯＣの下流に配置される。ＤＯＣは、ＤＯＣの下流のＤＰＦ中のパティキュレートマターの制御された再生において役割を果たす。ＤＰＦは、経時的にすす粒子を収集し、最終的には再生される必要がある。ＤＰＦの再生は、排気温度がすすの酸化を促進するのに十分な高さになるパッシブモードまたはＤＯＣで酸化されるように排気中に燃料を噴射し、ＤＰＦに入るガスの入口温度を上昇させて再生を行うことができるアクティブモードのいずれかで達成される。

多くの場合、ＤＯＣおよびＤＰＦのためのスペースは、ＤＯＣおよびＤＰＦが設置される車両上ではかなり制限される。したがって、これらの装置に必要な空間エンベロープを減少させるＤＯＣおよびＤＰＦ設計は、顧客にとって価値がある。ＤＯＣに関して、その体積を小さくするための１つのアプローチは、例えば、６２．０チャネル／ｃｍ^２（４００ｃｐｓｉ）のより低いＣＤとは対照的に、９３．０チャネル／ｃｍ^２（１平方インチ当たりに６００チャネル（ｃｐｓｉ））のチャネル密度ＣＤを含むセル構成を使用してチャネル密度を上昇させることである。ＣＤのこのような上昇は、幾何学的表面積（ＧＳＡ）の対応する増加をもたらす。これにより、ＤＯＣの単位体積当たりの触媒効率が改善される。次に、これにより、小さくなった体積のＤＯＣにおいて同量の触媒活性が可能となる。小さくなった体積のＤＯＣは、より容易に車両の排気システムに適合するだけでなく、製造コストもより下げることができる。

より高いＣＤ設計（例えば、９３．０チャネル／ｃｍ^２（６００ｃｐｓｉ））により提供される触媒活性および空間節約の利点にもかかわらず、このアプローチの欠点は、「フェースプラッギングとして公知の現象である。図１Ａを参照すると、フェースプラッギングは、ハニカム体１００の入口面１０１、例えば、ＤＯＣ１０２の入口面１０１の、排気流（矢印により示される排気流）に乗ったすす粒子１０８による壁１０６の入口端部のすす層１０４の蓄積による閉塞を指す。排気流由来のすす層１０４が入口面１０１で壁１０６の端部に蓄積してしまうと、すす層１０４は、チャネル１１０を横切って部分的にまたはほぼ完全に架橋を生じさせてしまう場合がある。すす層１０４の蓄積は、有効直径を最初の直径Ｄｉからフェースプラッギングされた直径Ｄｐに効果的に小さくすることにより、ＤＯＣ１０２のチャネル１１０を通る排ガスの流れを妨げるかまたは遮断する。フェースプラッギングは、６２．０チャネル／ｃｍ^２（４００ｃｐｓｉ）のＣＤを有するＤＯＣの従来のハニカム体において重大な問題であることは見出されていない。しかしながら、ＣＤが９３．０チャネル／ｃｍ^２（６００ｃｐｓｉ）のハニカム体１００に見られるようなより小さなチャネルサイズは、フェースプラッギングの問題があることが見出されている。このため、より高いＣＤを含むハニカム体は、排気（例えば、ディーゼル排気）中のすす粒子１０８により生成されたすす層１０４により少なくとも部分的に架橋される程度に小さいチャネルサイズを有する。

最も問題のあるタイプのすす粒子１０８は、低分子量の「湿潤」または「粘着性」すす粒子を含むＳＯＦである。これらのＳＯＦ粒子は、ディーゼルエンジンの低温作動中、例えば、アイドリング中またはディーゼル駆動車、例えば、ダンプトラックおよび配送トラック等でのストップアンドゴー駆動中に高濃度に達する場合がある。また、フェースプラッギングは、低温の周囲動作温度の間および起動時等の２２０℃～４００℃のような比較的低い排気温度範囲の間に、ＤＯＣ１０２の入口面１０１に生じる場合もある。

ＤＯＣ１０２の入口面１０１のプラッギングは、エンジンに対する非常に高い背圧をもたらす場合がある。高い背圧は、燃費を悪くする場合がある。極端な場合、フェースプラッギングは、エンジンの性能低下につながる場合がある。従来、背圧がフェースプラッギングにより上昇すると、ディーゼル駆動車に関連するエンジン制御モジュールは、この上昇した背圧を、ＤＰＦがすすで満たされたものとして解釈する。この満たされたＤＰＦ状態の検出により、エンジン制御モジュールが再生を開始する場合がある。再生は、排気にＨＣを注入することを含みうる。この場合、その燃焼により、排気流の温度が上昇するで。ただし、排気流へのＨＣの注入は、ＳＯＦ粒子の量を増加させる場合もある。ＳＯＦ粒子は、ＤＯＣ１０２のハニカム体１００の入口面１０１においてチャネル１１０を横切って部分的な架橋を生じさせうるすす層１０４を形成するのに最も寄与する種類のすす粒子である。これは、フェースプラッギングの更なる広がりをもたらす場合がある。

さらに、エンジン制御モジュールが、ＤＰＦの入口温度が再生に必要な温度にないことを検出すると、より多くのＨＣが注入され、フェースプラッギング問題を悪化させる。開いたままでありうるＤＯＣ１０２のハニカム体１００内の一部のチャネル１１０は、大量のＨＣスリップをＤＰＦに送る。これは、高濃度のＨＣが比較的少数のチャネルを通過して、触媒効率が非常に低くなりうるためである。その結果、高濃度のＨＣがＤＰＦに到達する。これは、酸化触媒および蓄積されたすすと組み合わさって、過熱状態につながる場合がある。したがって、単位体積当たりの高い触媒効率を提供し、フェースプラッギングが低減された、ＤＯＣ用途等のハニカム体が必要とされている。

フェースプラッギングを回避するための幾つかのアプローチが、触媒装填、基材設計およびエンジン操作スキームを扱う提案された解決策により提案されてきたが、それぞれに対応する欠点がある。これらのアプローチのうちの１つは、ＤＯＣ１０２のハニカム体１００の入口面上に高濃度の触媒を「塗装」して、その入口位置で酸化をより効率的に行うことを含むが、これは、非常に高価である。別のアプローチは、ＤＯＣ１０２の入口面１０１の輪郭を形成することまたは入口面１０１にリッジを切削して、個々のチャネルの入口面面積を増大させることを含む。しかしながら、このアプローチは、ＤＯＣのためにより大きな体積を必要とし、輪郭形成された入口面は、取り扱い中に損傷しやすく、コストを増加させる場合がある余分な製造プロセスを含む。さらに別のアプローチは、高レベルのＳＯＦ粒子が生成されるエンジンマップの部分外での運転を保つためにエンジンの運転を管理することを含む。しかしながら、これには、エンジンを良好な燃費に有利でない条件下で作動させる必要があり、触媒システムが効果的に減衰させられない可能性のある比較的高いレベルのＮＯｘを生成する場合がある。

したがって、ＧＳＡが大きくかつ入口面の大規模なフェースプラッギングに対する低感受性のＤＯＣ用等のハニカム体が望まれている。本開示に係る種々の実施形態は、各種の異なるチャネルサイズを有するハニカム体、例えば、セラミックスハニカム体を含む。とりわけ、これらの実施形態は、体積を小さくするのに必要な大きなＧＳＡ達成するための小さなサイズ（小さな断面積）／高いＣＤを有する幾つかのチャネルと、小さなサイズのチャネルが何らかの方法でフェースプラッギングを受けやすくなるであろう条件下で車両が動作させられている時間の間に排気のバイパスを提供するのに十分大きなサイズ（断面積）を有する他のチャネルとを有するハニカム体を含む。

本開示に係る種々の実施形態は、このようなバイパスチャネルを有さないハニカム体と比較して、これらの実施形態のＧＳＡが実質的に小さくならないように、小さなチャネルと大きなチャネルとの組み合わせを提供する。本開示に係るバイパスチャネルは、最小化されたフェースプラッギングによりＤＯＣの一部を開いてガス流に対して開いた状態を維持するのに役立つことにより、圧力降下における信頼性を提供するだけでなく、入口面が詰まってしまう従来の高ＣＤ設計では有効ではない能動的再生技術による入口面のすすの除去も提供する。

従来のハニカム体は、ハニカム体を横切って繰り返される単一形状および単一サイズ（横断面積）を有するスルーチャネルのアレイからなりうるが、本開示に係る種々の実施形態は、複数のスルーチャネルを含有するフロースルーハニカム体を提供し、そのうちの一部は、複数のスルーチャネルのうちの他のものよりも大きな水力直径ｄｈを有する。種々の実施形態では、少なくとも幾つかのチャネルは、１．１ｍｍの臨界水力直径ｄｈｃ以上の水力直径ｄｈを有し、他のチャネルは、１．１ｍｍより小さい水力直径を有し、大きい方のスルーチャネルおよび小さい方のスルーチャネルのアレイの集合幾何学的表面積は、２．９ｍｍ^－１以上である。

本開示に係る種々のハニカム体は、任意の適切な方法で調製することができる。一部の実施形態では、多孔質セラミックスハニカム体は、触媒コンバータで使用するように構成されていてよい。すなわち、１種以上の触媒金属、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等およびそれらの組み合わせを含むウォッシュコートを堆積させるための基材とすることができる。これらの１つ以上の金属は、排気流、例えば、内燃機関排気（例えば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン）からの排気流の種々の成分間の少なくとも１つの反応を触媒するように機能する。他の金属、例えば、ニッケルおよびマンガンを添加して、ウォッシュコートによる硫黄吸収をブロックすることができる。触媒反応は、例えば、一酸化炭素の二酸化炭素への酸化を含むことができる。現代の三元触媒コンバータは、窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素および酸素に還元することもできる。さらに、本開示に係るハニカム体を含む触媒コンバータは、未燃焼炭化水素の二酸化炭素および水への酸化を促進することができる。

実施形態によれば、セラミックスハニカム基材は、適切な多孔質材料（例えば、多孔質セラミック）の壁の交差マトリクスから製造することができる。触媒材料は、無機微粒子および液体媒体のウォッシュコート中に懸濁させ、壁内または壁上（または両方）のウォッシュコートの適用等により、多孔質セラミックスハニカム体のチャネル中に配設することができる。その後、被覆されたセラミックスハニカム体は、クッション材料で包まれ、缶詰めプロセスを介して缶（またはハウジング）内に受容されうる。

ハニカムグリーン体は、セラミックス形成バッチ組成物混合物から形成することができる。セラミックス形成バッチ組成物混合物は、例えば、セラミックス微粒子もしくはセラミックス前駆体微粒子材料またはその両方、有機微粒子、例えば、メチルセルロースおよび任意の細孔形成剤、加工助剤（油および／または他のレオロジー改質剤）、液体媒体（例えば、脱イオン水）等ならびにこれらの組み合わせを含むことができる。ハニカム体は、任意の適切な形成方法により形成することができる。乾燥焼成すると、ハニカムグリーン体は、例えば、排気後処理目的に適した多孔質セラミックスハニカム体に焼結される。セラミックスハニカム体は、任意の適切なセラミックス材料組成、例えば、コーディエライト、チタン酸アルミニウム、アルミナ、ムライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素等およびこれらの組み合わせを含むことができる。

１つの方法によれば、ハニカム体は、押出プロセスにより形成することができる。この場合、セラミックス形成バッチ組成物を可塑化し、押し出して、ハニカムグリーン体を形成する。ついで、ハニカムグリーン体を、任意の適切な乾燥方法により乾燥させ、焼成して、多孔質セラミックスハニカム体を形成することができる。押出しは、液圧ラム押出プレス、２段階脱気シングルオーガー押出機または二軸スクリュー押出機を使用し、ダイアセンブリ内の押出ダイをその排出端に取り付けて行うことができる。

このようなハニカムグリーン体を製造するのに利用されるハニカム押出しダイは、例えば、スキン形成マスクと組み合わせられた壁形成ダイ本体を含む多コンポーネントアセンブリとすることができる。例えば、米国特許第４３４９３２９号明細書および米国特許第４，２９８３２８号明細書には、スキン形成マスクを含むダイ構造が開示されている。ダイ本体は、可塑化されたバッチ組成物が押し出されるダイ面に形成された排出スロットのアレイに通じかつそれと交差するバッチ供給孔を組み込むことができる。押出しプロセスにより、中央セル状ハニカム構造を形成する十字交差壁の相互接続アレイが形成される。マスクを利用して、外周スキンを形成することができ、マスクは、リング状円周構造、例えば、ハニカム構造のスキンの外周を画定するカラーの形態であってよい。ハニカム構造の外周スキン層は、マスクとダイ本体との間にバッチ材料を押し出すことにより形成することができる。

押出し物と称される押出し材料は、ハニカムグリーン体を製造するために切断することができる。代替的には、押出し物は、ハニカムセグメントの形態にあってもよい。これは、焼成後に互いに連結または結合させて、所望のサイズのセグメント化されたハニカム体を形成することができる。これらのハニカムセグメントおよび得られたセグメント化ハニカム構造は、任意の所望の全体サイズおよび形状とすることができる。

本開示に係る種々の実施形態は、複数のフロースルーチャネルを有するハニカム体、例えば、多孔質セラミックスハニカム体を提供する。フロースルーチャネルは栓がされていない。すなわち、それらには、チャネルプラグ、例えば、パティキュレートフィルタに含まれるものがない。すなわち、流れは、チャネルの入口端に入り、出口端から出る。フロースルーチャネルの幾らかは、排気パティキュレートによるフェースプラッギングを低減するのに十分に大きな（大きい方のチャネル）水力直径ｄｈを有し（バイパスチャネルと称される）、これらのフロースルーチャネルの他のものは、より小さい水力直径ｄｈ（小さい方のチャネル）を有し、その結果、複数のチャネルは合わせて、２．９ｍｍ^－１以上のＧＳＡを有する。大きい方のチャネルは、小さい方のチャネルより大きい断面積を有する。

種々の実施形態は、６２チャネル／ｃｍ^２（４００ｃｐｓｉ）超の全「組み合わせＣＤ」を有するハニカム体、例えば、多孔質セラミックスハニカム体を提供し、大きな水力直径に対応するチャネルは、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）～４６．５チャネル／ｃｍ^２（３００ｃｐｓｉ）のチャネル密度を有する。種々の実施形態は、以下の式１および２に示されるように、３％～４０％の範囲の％として表される、複数のチャネル全ての総断面積（Ａｔｏｔ＝バイパスの面積＋より小さい方のチャネルの面積）に対するバイパスチャネルの総断面積（Ａｂ）のチャネル比（ＣＲ）を提供する。

ＣＲ＝Ａｂ／Ａｔｏｔ×１００式１
３％≦ＣＲ≦４０％式２
他の実施形態では、ハニカム体は、７７．５チャネル／ｃｍ^２（５００ｃｐｓｉ）以上の組み合わせＣＤを含むことができ、バイパスチャネルは、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）≦ＣＤ≦３１．０チャネル／ｃｍ^２（２００ｃｐｓｉ）を含むことができ、チャネル比ＣＲは、３％≦ＣＲ≦４０％でありうる。さらに他の実施形態では、ハニカム体は、９３．０チャネル／ｃｍ^２（６００ｃｐｓｉ）以上の組み合わせＣＤを含むことができ、バイパスチャネルは、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）≦ＣＤ≦３１．０チャネル／ｃｍ^２（２００ｃｐｓｉ）を含むことができ、３％≦ＣＲ≦４０％である。さらに他の実施形態では、ハニカム体は、１３９．５チャネル／ｃｍ^２（９００ｃｐｓｉ）以上の組み合わせＣＤを含むことができ、バイパスチャネルは、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）≦ＣＤ≦３１．０チャネル／ｃｍ^２（２００ｃｐｓｉ）を含むことができ、３％≦ＣＲ≦４０％である。

種々の実施形態では、本開示に係るハニカム体（例えば、セラミックスハニカム体）は、ハニカム体の入口面からハニカム体の出口面まで、互いに平行に延在するフロースルーチャネルを備える。一部の実施形態では、チャネルは全て、内部に栓がないフロースルーチャネルを含む。

図１Ｂに、ＣＤ／Ｔｗの６００／３．５構成を有する先行技術の従来のハニカム体１００の４チャネル単位セル構造１５０を示す。図示された横断面Ａ－Ａ上で測定されるように、ＣＤは、セル密度（ｃｐｓｉ単位）であり、Ｔｗは、壁１０６の横断厚さである。すなわち、ハニカム体１００は、９３チャネル／ｃｍ^２（６００ｃｐｓｉ）のＣＤと、０．０８９ｍｍ（３．５ミル）の横断壁厚Ｔｗとを含む。したがって、単位セル構造１５０およびハニカム体１００の各チャネル１１０は、０．９５ｍｍの水力直径ｄｈを有する。水力直径ｄｈは、本明細書において、全ての形状について、式３に示されるように計算される。

ｄｈ＝４Ａ／Ｐ式３
式中、「Ａ」は、チャネル１１０の横断面積であり、「Ｐ」は、横断面Ａ－Ａで測定されるように、チャネル１１０の周囲長である。

６００／３．５構成を有するハニカム体１００の総開口前面面積（ＯＦＡ）は、８４％であり、幾何学的表面積（ＧＳＡ）は、３．５ｍｍ^－１である。ＧＳＡは、本体（壁およびチャネルを含む）の単位体積当たりのチャネルの表面積である。図示されているように、単位チャネル構造１５０の総ＯＦＡ％の寄与ＯＦＡ％が示される。この場合、各チャネルは、開口前面面積に等しい寄与（ＣＯＦＡ％）を有する。ＣＯＦＡ％は、単位チャネル構造の総ＯＦＡ％に合計される各チャネルのＯＦＡ％の相対割合である。

図２に、本開示に係るハニカム体３００（図３）の４つのチャネルを備える単位チャネル構造２５０の第１の本発明の例を模式的に示す。（図１Ｂに示された）従来の設計の壁の間隔は、０．９５ｍｍのｄｈを有する一定の水力直径ｄｈ設計から、例えば、１．１５ｍｍのＷ２およびＨ１ならびに０．７５ｍｍのＷ１およびＨ２のような、従来の壁間隔より大きいおよび小さい交互の壁高さＨおよび長さＬを有する千鳥型設計に修正された場合には、３つの異なるチャネルサイズを有する単位チャネル構造２５０のチャネル構成を生じさせることができる。特に、従来の設計（図１Ａ～図１Ｂ）の総ＯＦＡ％およびＧＳＡは保持され、一方で、チャネルの幾つか（例えば、図示されるように、チャネルの２５％）は、排気流、例えば、ディーゼルまたは他のすす含有排気流等中のパティキュレートのためのバイパスチャネルとして機能するのに十分に大きい水力直径ｄｈを有する。

一部の実施形態では、バイパスチャネルとして機能するのに十分な大きさの単位チャネル構造２５０のチャネルｐｆの水力直径ｄｈは、１．１ｍｍ以上（すなわち、ｄｈ≧１．１ｍｍ）とすることができる。他の実施形態では、バイパスチャネルとして機能するのに十分な大きさの水力直径ｄｈは、１．１５ｍｍ以上（すなわち、ｄｈ≧１．１５ｍｍ）とすることができる。残りのチャネルは、図１Ｂの従来の設計より小さい水力直径ｄｈを有し、フェースプラッギングに対するより大きな感受性を有する場合がある。ただし、単位チャネル構造２５０の総開口前面面積の３分の１超（３０．７／８４＝０．３７）は、バイパスチャネルが存在しているため、フェースプラッギングに有利な条件下であってもブロックされないままとなる。

４チャネルの単位チャネル構造２５０の第１の例を、図２に示す。単位チャネル構造２５０は、高さＨ１および幅Ｗ１を有する第１のチャネル２５２と、高さＨ１および幅Ｗ２を有する第２のチャネル２５４と、高さＨ２および幅Ｗ１を有する第３のチャネル２５６と、高さＨ２および幅Ｗ２を有する第４のチャネル２５８とを備える。第１のチャネル２５２および第２のチャネル２５４は、共通の壁２６０を共有し、第１のチャネル２５２および第３のセル２５６は、共通の壁２６２を共有し、第２のセル２５４および第４のチャネル２５８は、共通の壁２６４を共有し、第３のチャネル２５６および第４のチャネル２５８は、共通の壁２６６を共有する。特に、単位チャネル構造２５０のこの実施形態では、Ｈ１＞Ｈ２およびＷ２＞Ｗ１である。さらに、一部の実施形態では、第３のチャネル２５６が、正方形の横断面を含むように、Ｈ２は、Ｗ１に等しくすることができる。さらに、一部の実施形態では、第２のチャネル２５４が、正方形の横断面を含むように、Ｈ１は、Ｗ２に等しくすることができる。他の比率のＷ１およびＨ２ならびにＷ２対Ｈ１を使用することができる。

限定ではなく例として、単位チャネル構造２５０は、高さＨ１１．１５ｍｍ、高さＨ２０．７５ｍｍ、幅Ｗ１０．７５ｍｍおよび幅Ｗ２１．１５ｍｍを備えることができる。本開示に係る種々の実施形態において、他の幅および高さを使用できることが理解されるであろう。例示的な単位チャネル構造２５０にこの高さおよび幅が与えられると、第１のチャネル２５２の水力直径ｄｈ１は０．９１ｍｍであり、第２のチャネル２５４の水力直径ｄｈ２は１．１５ｍｍであり、第３のチャネル２５６の水力直径ｄｈ３は０．７５ｍｍであり、第４のチャネル２５８の水力直径ｄｈ４は０．９１ｍｍである。

さらに図２を参照すると、第１のチャネル２５２の水力直径ｄｈ１は、ｄｈ１＝４（Ｗ１×Ｈ１）／２（Ｗ１＋Ｈ１）により与えられ、第２のチャネル２５４の水力直径ｄｈ２は、ｄｈ２＝４（Ｗ２×Ｈ１）／２（Ｗ２＋Ｈ１）により与えられ、第３のチャネル２５６の水力直径ｄｈ３は、ｄｈ３＝４（Ｗ１×Ｈ２）／２（Ｗ１＋Ｈ２）により与えられ、第４のチャネル２５８の水力直径ｄｈ４は、ｄｈ４＝４（Ｗ２×Ｈ２）／２（Ｗ２＋Ｈ２）により与えられる。

単位チャネル構造２５０の第２のチャネル２５４の寸法は、４つのチャネル２５２，２５４，２５６および２５８のうちの少なくとも１つが「臨界水力直径」ｄｈｃ以上である水力直径ｄｈを含むように、この実施形態について選択することができる。本明細書で使用する場合、「臨界水力直径」という表現は、フェースプラッギングを低減しまたは回避する最小水力直径を指す。この例示的な実施形態では、臨界水力直径ｄｈｃは、発明者等により１．１ｍｍ超と実験的に決定されている。ただし、一部の実施形態では、臨界水力直径ｄｈｃは、１．１５ｍｍ以上であってよい。

図３に、本開示に係る図２の単位チャネル構造２５０（図３における破線で囲まれた単位チャネル構造２５０）から形成されているハニカム体３００、例えば、セラミックスハニカム体の一部の例を示す。とりわけ、図３に、本体を横切って散らばっている４チャネル単位チャネル構造２５０のアレイで構成されているハニカム体３００の一部の断端面図を示す。単位チャネル構造２５０は、ハニカム体３００のマトリクス全体にわたって均一に分布させることができる。図示されていないが、単位チャネル構造２５０は全て、ハニカム体の外周において、ハニカム体３００のスキンまでずっと延在していてよい。ハニカム体３００は、複数の単位チャネル構造２５０で構成されているため、個々の単位チャネル構造２５０と同じ特性を有する。例えば、臨界水力直径ｄｈｃ以上の水力直径ｄｈ（例えば、ｄｈ１）（例えば、ｄｈ１≧１．１ｍｍ）を有するチャネルは、フェースプラッギングに対して耐性があり、一部の実施形態では、フェースプラッギングは、それらのチャネルにおいて生じない。

図４に、複数の単位チャネル構造４５０から形成されている非対称セル（ＡＣ）構造を有するセラミックスハニカム体であってよい、別の例のハニカム体４００を示す。各単位チャネル構造４５０の大きなチャネルは、本開示に従って、内部にバイパスチャネルを提供するように構成されている。とりわけ、単位チャネル構造４５０およびハニカム体４００は、第１の水力直径ｄｈ１を有する複数の第１のチャネル４５４と、第２の水力直径ｄｈ２を有する複数の第２のチャネル４５２（幾つかにはラベルが付されている）とを備える。図示されているように、第１のチャネル４５４は、大きなチャネルであって８辺のチャネル（八角形）を含み、図示されているように、第２のチャネル４５２は、４辺のチャネル（例えば、正方形または長方形）である。

再度、図４を参照すると、第１のチャネル４５４および第２のチャネル４５２ならびに単位チャネル構造４５０は、本体にわたってインターリーブされた繰り返しパターンで配置されて示されていることが分かる。図示されていないが、単位チャネル構造４５０は全て、ハニカム体４００のスキンまでずっと延在していてよい。この実施形態では、単位チャネル構造４５０の第１の水力直径ｄｈ１は、第２の水力直径ｄｈ２より大きい（ｄｈ１＞ｄｈ２）。さらに、この実施形態では、単位チャネル構造４５０の第１の水力直径ｄｈ１は、第１のチャネル４５４がディーゼル排気流中のすすパティキュレートによるフェースプラッギングを低減することができる十分な大きさを有するため、単位チャネル構造４５０およびハニカム体４００内の第１のチャネル４５４がバイパスチャネルとして機能することができる。この実施形態では、第１の水力直径ｄｈ１は、１．１ｍｍである臨界水力直径ｄｈｃ以上であり（ｄｈ１≧１．１ｍｍ）、第２の水力直径ｄｈ２は、１．１ｍｍ未満（ｄｈ２＜１．１ｍｍ）であり、単位チャネル構造４５０の第１のチャネル４５４および第２のチャネル４５２のＧＳＡは合わせて、２．９ｍｍ^－１以上である。一部の実施形態では、第１の水力直径ｄｈ１は、フェースプラッギングをさらに最小限に抑えるために、１．１５ｍｍ以上であってよい。

図５に、非バイパスチャネルより４倍大きく、本開示に係るハニカム体５００の総開口前面面積（ＯＦＡ）の約３分の１（約３３％）であるバイパスチャネルを有する例示的なハニカム体５００の別の部分を示す。とりわけ、ハニカム体５００は、複数の単位チャネル構造５５０を備え、各単位チャネル構造５５０は、第１の水力直径ｄｈ１を有する第１のチャネル５５４（数個のラベルが付されている）と、第１の水力直径ｄｈ１より小さい第２の水力直径ｄｈ２（ｄｈ２＜ｄｈ１）を有する第２のチャネル５５２（数個のラベルが付されている）とを有する。第１のチャネル５５４は四辺形（例えば、大きな正方形）であり、第２のチャネル５５２は四辺形（小さな正方形）である。この実施形態では、第１のチャネル５５４（大きなチャネル）は、８つの異なる第２のチャネル５５２（小さなチャネル）それぞれと共通の壁を共有している。第１のチャネル５５４は、バイパスチャネルとして機能し、それを含む。第１の水力直径ｄｈ１が、臨界水力直径ｄｈｃより大きいためである。この実施形態では、単位チャネル構造５５０の第１の水力直径ｄｈ１は、１．１ｍｍ以上（ｄｈ１≧１．１ｍｍ）であり、第２の水力直径ｄｈ２は、臨界水力直径より小さく（ｄｈ２＜１．１ｍｍ）、第１のチャネル５５４および第２のチャネル５５２のＧＳＡは合わせて、２．９ｍｍ^－１以上である。一部の実施形態では、第１の水力直径ｄｈ１は、１．１５ｍｍ以上（ｄｈ１≧１．１５ｍｍ）であってよい。

図６に、異なるサイズのチャネルの組み合わせ、例えば、一連の長方形および正方形を備える単位チャネル構造６５０を備え、バイパスチャネルが利用可能な総ＯＦＡの約３分の１である、例示的なハニカム体６００（例えば、セラミックスハニカム体）の別の部分を示す。とりわけ、ハニカム体６００は、第１の水力直径ｄｈ１を含む第１のチャネル６５４と、第１の水力直径ｄｈ１より小さい第２の水力直径ｄｈ２（すなわち、ｄｈ２＜ｄｈ１）を含む第２のチャネル６５２（数個のラベルが付されている）とを含有する。第１のチャネル６５４は四辺形の大きなチャネルであり、第２のチャネル６５２は四辺形の小さなチャネルである。この例示的な実施形態では、第１のチャネル６５４は、６つの異なる第２のチャネル６５２それぞれと共通の壁を共有している。第１のチャネル６５４は、バイパスチャネルとして機能する。第１の水力直径ｄｈ１は、臨界水力直径ｄｈｃより大きいためである。このため、この例示的な実施形態では、第１の水力直径ｄｈ１は、１．１ｍｍの臨界水力直径ｄｈｃ以上（すなわち、ｄｈ１≧ｄｈｃ）であり、第２の水力直径ｄｈ２は、臨界水力直径ｄｈｃ未満（すなわち、ｄｈ２＜１．１ｍｍ）であり、第１のチャネル６５４および第２のチャネル６５２のＧＳＡは、合わせて、２．９ｍｍ^－１以上である。一部の実施形態では、第１の水力直径ｄｈ１は、１．１５ｍｍ以上（すなわち、ｄｈ１≧１．１５ｍｍ）であってよい。

図７に、一連の長方形および正方形を備える複数の単位チャネル構造７５０を備え、バイパスチャネルが利用可能な総ＯＦＡの約４分の１である、別の例示的なセラミックスハニカム体７００（例えば、セラミックスハニカム体）を示す。とりわけ、ハニカム体７００は、第１の水力直径ｄｈ１を有する第１のチャネル７５４と、第１の水力直径より小さい第２の水力直径ｄｈ２（ｄｈ２＜ｄｈ１）を含む第２のチャネル７５２（数個のラベルが付されている）とを備える。第１のチャネル７５４は四辺形の大きなチャネルであり、第２のチャネル７５２は四辺形の小さなチャネルである。この例示的な実施形態では、第１のチャネル７５４は、６つの異なる第２のチャネル７５２それぞれと共通の壁を共有している。第１のチャネル７５４は、バイパスチャネルとして機能する。第１の水力直径ｄｈ１は、臨界水力直径ｄｈｃ以上であるためである。この例示的な実施形態では、第１の水力直径ｄｈ１は、ｄｈｃ以上（ｄｈ１≧１．１ｍｍ）であり、第２の水力直径ｄｈ２は、ｄｈｃ未満（ｄｈ２＜１．１ｍｍ）であり、第１のチャネル７５４および第２のチャネル７５２のＧＳＡは、合わせて、２．９ｍｍ^－１以上である。一部の実施形態では、第１の水力直径ｄｈ１は、１．１５ｍｍ以上であってよい。

図８に、一連の長方形および正方形を備える複数の単位チャネル構造８５０を含有し、バイパスチャネルが利用可能な総ＯＦＡの約５分の１である、例示的なハニカム体８００（例えば、セラミックスハニカム体）の別の部分を示す。とりわけ、ハニカム体８００は、第１の水力直径ｄｈ１を有する第１のチャネル８５４と、第１の水力直径ｄｈ１より小さい第２の水力直径ｄｈ２を有する第２のチャネル８５２とを含む。第１のチャネル８５４は、四辺形の大きなチャネル（例えば、長方形）であり、第２のチャネル８５２は、四辺形の小さなチャネル（例えば、正方形）である。

この例示的な実施形態では、第１のチャネル８５４は、６つの異なる第２のチャネル８５２それぞれと共通の壁を共有している。第１のチャネル８５４は、バイパスチャネルとして機能する。第１の水力直径ｄｈ１は、臨界水力直径ｄｈｃ以上であるためである。この実施形態では、第１の水力直径ｄｈ１は、ｄｈｃ以上（すなわち、ｄｈ１≧１．１ｍｍ）であり、第２の水力直径ｄｈ２は、ｄｈｃ未満（すなわち、ｄｈ２＜１．１ｍｍ）であり、第１のチャネル８５４および第２のチャネル８５２のＧＳＡは合わせて、２．９ｍｍ^－１以上である。一部の実施形態では、第１の水力直径ｄｈ１は、１．１５ｍｍ以上であってよい。

上記されたように、本開示に係る種々の実施形態は、車両の排気システム９００に使用することができる。図９に、本開示に係る触媒コンバータを収容する例示的な内燃機関排気システム５００、例えば、車両に見られるシステムの模式的な側面図を示す。とりわけ、図９に、エンジン９６０（例えば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン）に連結された排気システム９００を示す。排気システム９００は、エンジン９６０の排気ポートに連結するためのマニホールド９６４と、マニホールド９６４と内部にハニカム体（例えば、ハニカム体３００～８００のうちの任意の１つ）を収容する触媒コンバータ９０２との間を連結するように構成されている第１の収集チューブ９６６とを備えることができる。ハニカム体は、第１の水力直径を有する第１の複数のフロースルーチャネルと、第１の水力直径より小さい第２の水力直径を有する第２の複数のフロースルーチャネルとを備える。第１の水力直径より小さいが、第２の水力直径とは異なる水力直径を有する更なる小さい方のフロースルーチャネルが存在する場合がある。連結は、任意の適切なクランプブラケットまたは他の取付け機構によるものでありうる。一部の実施形態では、第１の収集チューブ９６６は、マニホールド９６４と一体であってよい。一部の実施形態では、触媒コンバータ９０２は、介在部材なしに、マニホールドに直接連結することができる。排気システム９００は、触媒コンバータ９０２および第２の排気コンポーネント９７０に連結されている第２の収集チューブ９６８をさらに備えることができる。第２の排気コンポーネント９７０は、例えば、栓がされたハニカム体もしくは別の触媒コンバータもしくはマフラーまたはそれらの組み合わせを備えるパティキュレートフィルタを備えることができる。テールパイプ９７２（切断されて示されている）または他のコンジットもしくはコンポーネントが第２の排気コンポーネント９７０に連結されている場合がある。他の排気システムコンポーネント、例えば、マフラー、１つ以上の酸素または他のセンサ、尿素注入のためのポート等（図示せず）を含むことができる。

図１０に、ハニカム体（例えば、ハニカム体３００～８００）のフェースプラッギングを低減する例示的な方法のフローチャートを示す。フェースプラッギングを低減する例示的な方法１０００は、１００２において、大きなチャネル（例えば、大きなチャネル２５４，４５４，５５４，６５４，７５４，８５４）および小さなチャネル（例えば、小さなチャネル２５２，２５６，２５８，４５２，５５２，６５２，７５２，８５２）を備えるフロースルーハニカム体（例えば、ハニカム体３００～８００等のいずれか１つ）を用意するステップを含み、大きなチャネルは、１．１ｍｍ以上の水力直径ｄｈを有し、小さなチャネルは、１．１ｍｍ未満の水力直径ｄｈを有し、大きなチャネルおよび小さなチャネルは、合わせて、２．９ｍｍ^－１以上の幾何学的表面積ＧＳＡを有する。十分に大きいために排気流中のパティキュレートにより架橋されない大きなチャネルを提供することにより、小さい方のチャネルがフェースプラッギングを被る可能性がある場合でも、ガスの流路は開いたままである。そして、より小さい方のチャネルを提供することにより、単位体積当たりの触媒効率が向上し、それにより、ＤＯＣをより小さくすることが可能となる。本開示に係る大きなチャネルと小さなチャネルとの組み合わせにより、フェースプラッギングにも耐性を有するスモールフォームファクタ触媒コンバータが提供される。種々の実施形態では、大きなチャネルおよび小さなチャネルは、ハニカム体（例えば、ハニカム体３００～８００）の入口面と出口面との間に平行に延在している。

例示的な方法１０００は、１００４において、大きなチャネルおよび小さなチャネルを通してすす含有排気ガスを流すステップをさらに含む。大きなチャネルはバイパスチャネルとして機能し、これにより、フロースルーハニカム体のフェースプラッギングが低減される。

例示的な方法１０００をさらに参照すると、ハニカム体３００～８００は、少なくとも６２チャネル／ｃｍ^２（４００ｃｐｓｉ）の、大きなチャネルと小さなチャネルとを組み合わせたチャネル密度ＣＤを有することができ、大きなチャネルは単独で、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）～４６．５チャネル／ｃｍ^２（３００ｃｐｓｉ）のチャネル密度ＣＤを有することができる。さらに、大きなチャネルおよび小さなチャネルを合わせた総断面積に対する大きなチャネルの総断面積のチャネル比ＣＲは、３％～４０％の範囲である。

モデリングの結果を、以下の表１～表４に示し、従来のフロースルーハニカム体と比較して、臨界水力直径ｄｈｃ以上の水力直径ｄｈを有するチャネルの第１の部分と、臨界水力直径ｄｈｃ未満の水力直径ｄｈを有するチャネルの第２の部分とを有するフロースルーハニカム体による顕著な圧力降下の改善が示される。さらに、モデリングの結果から、本開示に係るセラミックスハニカム体は、フェースプラッギングが起こり始めると、ＧＳＡの改善を提供することがさらに示される。

定義
「ＡＣ」という頭字語は、非対称セル、すなわち、異なる水力直径の大きなチャネルおよび小さなチャネルを備えるハニカムを指す。

「ｃｐｓｉ」という頭字語は、１平方インチ当たりのチャネルを指す。

「ＤＯＣ」という頭字語は、ディーゼル酸化触媒を指す。

「ＤＰＦ」という頭字語は、ディーゼルパティキュレートフィルタを指す。

「ＧＳＡ」という頭字語は、幾何学的表面積を指す。

「ＯＦＡ」という頭字語は、開口前面面積を指す。

「ＳＯＦ」という頭字語は、可溶性有機画分を指す。

「水力直径」という用語は、非円形チャネルの流体流動特性および圧力降下特性を円相当で表すのに使用されるパラメータを指す。水力直径を求めるための一般式は、ｄｈ＝４Ａ／Ｐである。式中、ｄｈは、水力直径であり、Ａは、横断面流量面積であり、Ｐは、チャネルの濡れ縁長さである。このため、長方形の場合、水力直径は、２ＷＨ／Ｗ＋Ｈに等しい。式中、Ｗは、ハニカム体内の長方形チャネルの幅であり、Ｈは、同高さである。

第１、第２等の用語を、本明細書において、種々の要素、構成要素、領域、部分またはセクションを説明するのに使用したところがあるが、当該要素、構成要素、領域、部分またはセクションがこれらの用語により限定されるべきではない。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、部分またはセクションを別の要素、構成要素、領域、部分またはセクションと区別するために使用されうる。例えば、上記にて検討された第１の要素、構成要素、領域、部分またはセクションは、本開示の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、部分またはセクションと称することができる。

本開示の実施形態を例示的な形式で開示してきたが、添付の特許請求の範囲およびその等価物に記載されている本開示の範囲から逸脱することなく、多くの修正、追加および削除を行うことができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
ハニカム体であって、
繰り返しパターンで配設されている複数の単位チャネル構造を備えるハニカム構造を備え、
各単位チャネル構造は、軸方向に互いに平行に配設されている複数のチャネルを備え、
前記複数のチャネルの第１の部分は、ｄｈ≧１．１ｍｍを有し、前記複数のチャネルの第２の部分は、ｄｈ＜１．１ｍｍを有し、前記複数のチャネルは、ＧＳＡ≧２．９ｍｍ^－１を有し、ここで、ｄｈは水力直径であり、ＧＳＡは幾何学的表面積である、ハニカム体。

実施形態２
前記複数のチャネルが入口面から出口面まで延在している、実施形態１記載のハニカム体。

実施形態３
前記複数のチャネルの全てのチャネルがフロースルーチャネルである、実施形態１記載のハニカム体。

実施形態４
前記複数のチャネルの全てのチャネルには栓がない、実施形態１記載のハニカム体。

実施形態５
前記複数のチャネルの少なくとも一部が、その上に配設されている触媒被覆を有する、実施形態１記載のハニカム体。

実施形態６
前記ハニカム体が、ＣＤ≧６２．０ｃｍ^２（４００ｃｐｓｉ）を有し、
前記複数のチャネルの前記第１の部分が、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）≦ＣＤ≦４６．５チャネル／ｃｍ^２（３００ｃｐｓｉ）を有し、
３％≦ＣＲ≦４０％であり、
ここで、ＣＲは、前記単位チャネル構造における全ての前記複数のチャネルの総断面積に対する前記複数のチャネルの前記第１の部分の総断面積のチャネル比であって、パーセンテージで表現されるチャネル比であり、ＣＤは、チャネル密度である、
実施形態１記載のハニカム体。

実施形態７
前記ハニカム体が、ＣＤ≧７７．５ｃｍ^２（５００ｃｐｓｉ）を有し、
前記複数のチャネルの前記第１の部分が、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）≦ＣＤ≦３１．０チャネル／ｃｍ^２（２００ｃｐｓｉ）を有し、
３％≦ＣＲ≦４０％であり、
ここで、ＣＲは、前記単位チャネル構造における全ての前記複数のチャネルの総断面積に対する前記複数のチャネルの前記第１の部分の総断面積のチャネル比であって、パーセンテージで表現されるチャネル比である、
実施形態１記載のハニカム体。

実施形態８
前記ハニカム体が、ＣＤ≧９３．０ｃｍ^２（６００ｃｐｓｉ）を有し、
前記複数のチャネルの前記第１の部分が、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）≦ＣＤ≦３１．０チャネル／ｃｍ^２（２００ｃｐｓｉ）を有し、
３％≦ＣＲ≦４０％であり、
ここで、ＣＲは、前記単位チャネル構造における全ての前記複数のチャネルの総断面積に対する前記複数のチャネルの前記第１の部分の総断面積のチャネル比であって、パーセンテージで表現されるチャネル比である、
実施形態１記載のハニカム体。

実施形態９
前記ハニカム体が、ＣＤ≧１３９．５ｃｍ^２（９００ｃｐｓｉ）を有し、
前記複数のチャネルの前記第１の部分が、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）≦ＣＤ≦３１．０チャネル／ｃｍ^２（２００ｃｐｓｉ）を有し、
３％≦ＣＲ≦４０％であり、
ここで、ＣＲは、前記単位チャネル構造における全ての前記複数のチャネルの総断面積に対する前記複数のチャネルの前記第１の部分の総断面積のチャネル比であって、パーセンテージで表現されるチャネル比である、
実施形態１記載のハニカム体。

実施形態１０
ディーゼル酸化触媒であって、
チャネルの第１の部分およびチャネルの第２の部分を有するハニカム体を備え、
前記チャネルの第１の部分は、１．１ｍｍ以上の水力直径を有し、前記チャネルの第２の部分は、１．１ｍｍ未満の水力直径を有し、前記ハニカム体は、２．９ｍｍ^－１以上の幾何学的表面積を有する、ディーゼル酸化触媒。

実施形態１１
前記チャネルの第１の部分が、第１の総断面積を有し、前記チャネルの第２の部分が、第２の総断面積を有し、前記第１の総断面積と前記第２の総断面積との合計に対する前記第１の総断面積のチャネル比が、パーセンテージで表現されるチャネル比であって、３％～４０％である、実施形態１０記載のディーゼル酸化触媒。

実施形態１２
前記チャネルの第１の部分および前記チャネルの第２の部分が、入口面から出口面まで延在しており、前記チャネルの第１の部分および前記チャネルの第２の部分の各チャネルが、フロースルーチャネルである、実施形態１１記載のディーゼル酸化触媒。

実施形態１３
前記チャネルの第１の部分の少なくとも一部および前記チャネルの第２の部分の少なくとも一部が、その上に配設された触媒含有被覆を有する、実施形態１１記載のディーゼル酸化触媒。

実施形態１４
前記チャネルの第１の部分および前記チャネルの第２の部分が、合わせて、６２．０チャネル／ｃｍ^２（４００ｃｐｓｉ）以上のチャネル密度を含み、前記チャネルの第１の部分が、単独で、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）～４６．５チャネル／ｃｍ^２（３００ｃｐｓｉ）の範囲にあるチャネル密度を有する、実施形態１３記載のディーゼル酸化触媒。

実施形態１５
前記チャネルの第１の部分および前記チャネルの第２の部分が、合わせて、７７．５チャネル／ｃｍ^２（５００ｃｐｓｉ）以上のチャネル密度を有し、前記チャネルの第１の部分が、単独で、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）～３１．０チャネル／ｃｍ^２（２００ｃｐｓｉ）の範囲にあるチャネル密度を有する、実施形態１３記載のディーゼル酸化触媒。

実施形態１６
前記チャネルの第１の部分および前記チャネルの第２の部分が、合わせて、９３．０チャネル／ｃｍ^２（６００ｃｐｓｉ）以上のチャネル密度を有し、前記チャネルの第１の部分が、単独で、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）～３１．０チャネル／ｃｍ^２（２００ｃｐｓｉ）の範囲にあるチャネル密度を有する、実施形態１３記載のディーゼル酸化触媒。

実施形態１７
前記チャネルの第１の部分および前記チャネルの第２の部分が、合わせて、１３９．５チャネル／ｃｍ^２（９００ｃｐｓｉ）以上のチャネル密度を有し、前記チャネルの第１の部分が、単独で、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）～３１．０チャネル／ｃｍ^２（２００ｃｐｓｉ）の範囲にあるチャネル密度を有する、実施形態１３記載のディーゼル酸化触媒。

実施形態１８
ハニカム体であって、
軸方向に互いに平行に配設されている複数のチャネルを備えるハニカム構造を備え、
前記複数のチャネルの第１の部分は、ｄｈ≧１．１ｍｍを有し、前記複数のチャネルの第２の部分は、ｄｈ＜１．１ｍｍを有し、前記ハニカム構造における前記複数のチャネルは、ＧＳＡ≧２．９ｍｍ^－１を含み、ここで、ｄｈは水力直径であり、ＧＳＡは幾何学的表面積である、ハニカム体。

実施形態１９
ハニカム体によりすす含有排気ガスからすすを除去する方法であって、該方法が、
前記ハニカム体の大きなチャネルおよび小さなチャネルを通して前記すす含有排気ガスを流すステップを含み、
前記大きなチャネルは、１．１ｍｍ超の水力直径を有し、前記小さなチャネルは、１．１ｍｍ未満の水力直径を有し、前記大きなチャネルおよび小さなチャネルは、合わせて、２．９ｍｍ^－１超の幾何学的表面積を有し、前記大きなチャネルの少なくとも一部がバイパスチャネルとして機能する、方法。

実施形態２０
前記ハニカム体が、ＣＤ≧６２チャネル／ｃｍ^２（４００ｃｐｓｉ）を有し、
前記大きなチャネルが、単独で、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）≦ＣＤ≦４６．５チャネル／ｃｍ^２（３００ｃｐｓｉ）を有する、
実施形態１９記載の方法。

実施形態２１
前記方法が、３％≦ＣＲ≦４０％を有し、
ここで、ＣＲは、前記大きなチャネルの総断面積を前記大きなチャネルおよび前記小さなチャネルを合わせた総断面積で除算したチャネル比であって、パーセンテージで表現されるチャネル比である、
実施形態２０記載の方法。

Claims

ハニカム体であって、
繰り返しパターンで配設されている複数の単位チャネル構造を備えるハニカム構造を備え、
各単位チャネル構造は、軸方向に互いに平行に配設されている複数のチャネルを備え、
前記複数のチャネルの第１の部分は、ｄｈ≧１．１ｍｍを有し、前記複数のチャネルの第２の部分は、ｄｈ＜１．１ｍｍを有し、前記複数のチャネルは、ＧＳＡ≧２．９ｍｍ^－１を有し、ここで、ｄｈは水力直径であり、ＧＳＡは幾何学的表面積である、ハニカム体。
前記複数のチャネルの全てのチャネルがフロースルーチャネルである、請求項１記載のハニカム体。
前記複数のチャネルの少なくとも一部が、その上に配設されている触媒被覆を有する、請求項１記載のハニカム体。
前記ハニカム体が、ＣＤ≧６２．０ｃｍ^２（４００ｃｐｓｉ）を有し、
前記複数のチャネルの前記第１の部分が、６．２チャネル／ｃｍ^２（４０ｃｐｓｉ）≦ＣＤ≦４６．５チャネル／ｃｍ^２（３００ｃｐｓｉ）を有し、
３％≦ＣＲ≦４０％であり、
ここで、ＣＲは、前記単位チャネル構造における全ての前記複数のチャネルの総断面積に対する前記複数のチャネルの前記第１の部分の総断面積のチャネル比であって、パーセンテージで表現されるチャネル比であり、ＣＤは、チャネル密度である、
請求項１記載のハニカム体。
ハニカム体によりすす含有排気ガスからすすを除去する方法であって、該方法が、
前記ハニカム体の大きなチャネルおよび小さなチャネルを通して前記すす含有排気ガスを流すステップを含み、
前記大きなチャネルは、１．１ｍｍ超の水力直径を有し、前記小さなチャネルは、１．１ｍｍ未満の水力直径を有し、前記大きなチャネルおよび小さなチャネルは、合わせて、２．９ｍｍ^－１超の幾何学的表面積を有し、前記大きなチャネルの少なくとも一部は、バイパスチャネルとして機能し、
ここで、ＣＲは、前記大きなチャネルの総断面積を前記大きなチャネルおよび前記小さなチャネルを合わせた総断面積で除算したチャネル比であって、パーセンテージで表現されるチャネル比であり、
３％≦ＣＲ≦４０％である、方法。