JP2023060394A - 排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被水による基材の割れを防止するとともに、高い強度を有する排ガス浄化装置を提供する。【解決手段】排ガス浄化装置１は、内燃機関の排ガス流路１００に設けられる。そして、排ガス浄化装置１は、ハニカム触媒１０を備える。ハニカム触媒１０は、セリア-ジルコニア固溶体を主原料として含む基材１１に、触媒が担持されてなる。そして、ハニカム触媒は、互いに気孔率の異なる第１領域１５と第２領域１６とを含む。第１領域１５は、排ガス流れ方向Ｘにおいて、第２領域１６よりも上流側Ｘ１に位置し、第１領域１５における基材１１の気孔率は、第２領域１６における基材１１の気孔率よりも低い。【選択図】図１

Description

本発明は、排ガス浄化装置に関する。

自動車等の内燃機関の排ガス浄化装置として、浄化作用を有する触媒を基材に担持させた触媒担持構造を有するものが広く使用されている。近年、排ガス規制の厳格化に伴って、排ガス浄化用の触媒の早期活性化が要求されているが、上記触媒担持構造においては触媒を担持する基材が浄化作用に実質的に関与しておらず、全体として熱容量が大きくなり触媒の早期活性化が阻害されている。さらに、触媒作用を高めるために触媒とともに助触媒を基材に担持させることも行われている。しかしながら、通常、助触媒及び触媒は５００℃程度の比較的低温の状態で担持されるため、１０００℃程度の高温の排気環境においては助触媒及び触媒が凝集して触媒の表面積が減少して浄化作用が低下することから助触媒及び触媒の担持量を予め多くしておく必要があり、コスト高である。また、排ガスと触媒との接触面積を大きくするために、基材は例えば複数のセルを有するハニカム状とすることができる。しかしながら、セル壁の表面に助触媒及び触媒が担持された状態であるため、セルの目詰まりにより圧損が上昇しやすく、浄化作用が低下しやすい。

かかる触媒担持構造の問題を解消すべく、特許文献１には、助触媒であるセリア-ジルコニア固溶体を主原料として含むハニカム構造を有する基材に触媒を担持したハニカム触媒が排ガス流路に設けられる構成が開示されている。当該ハニカム触媒では、基材自身が助触媒を主原料として含むため、触媒作用に実質的に関与しない骨格を用いる必要がないとともに、従来のコージェライトなどに比べて軽量である。そのため、全体として熱容量を低減でき早期活性化を促すことができる。また、基材は助触媒を１１００℃程度の高温で焼成した後、低温で触媒を当該基材に担持しているため、高温の排気環境においても助触媒の凝集が抑制されるとともに、これに伴って触媒の凝集も低減される。そのため、触媒の表面積の減少が抑制されて浄化作用の低下が防止される。また、助触媒及び触媒を担持させる場合に比べて、基材表面に助触媒を担持させる必要がないため、圧損の上昇が抑制されて浄化作用の低下が防止される。

特開２０１７－００６８２７号公報

しかしながら、セリア-ジルコニア固溶体を主原料として含むハニカム構造を有する基材は多孔質からなる。そのため、排ガス流路内を流通する排ガスに含まれる水蒸気が液化して基材が被水すると、水の一部は基材の細孔から吸収されて基材に浸入することとなる。そして、基材は浸水した部分が膨張するため、内部応力が高まって基材に割れが生じるおそれがある。そして、当該浸水は基材における気孔率が高いほど顕著となるとともに、気孔率が高いほど欠陥起点が発生しやすく基材の強度も低下することとなる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、被水による基材の割れを防止するとともに、高い強度を有する排ガス浄化装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、内燃機関の排ガス流路（１００）に設けられる排ガス浄化装置（１）であって、
ハニカム構造を有するとともにセリア-ジルコニア固溶体を主原料として含む基材（１１）に、触媒が担持されてなるハニカム触媒（１０）を備え、
上記ハニカム触媒は、互いに気孔率の異なる第１領域（１５）と第２領域（１６）とを含み、
上記第１領域は、排ガス流れ方向において、上記第２領域よりも上流側に位置し、
上記第１領域における基材の気孔率は、上記第２領域における基材の気孔率よりも低い、排ガス浄化装置にある。

上記排ガス浄化装置において、排ガスに含まれる水蒸気が液化した水は排ガスとともに、排ガス流路の上流側からハニカム触媒に到達するため、ハニカム触媒は上流側が被水しやすい。そして、上述のようにハニカム触媒は上流側に位置する第１領域と下流側に位置する第２領域とを備え、被水しやすい上流側の第１領域における基材の気孔率が第２領域における基材の気孔率よりも低くなっている。これにより、ハニカム触媒が被水しても、基材の細孔から水が吸収されて基材の内部に水が浸入することが抑制される。その結果、基材の被水による基材の割れが抑制される。さらに、上流側の第１領域において欠陥起点の発生が抑制されて基材の強度も高くなるため、ハニカム触媒全体として強度の向上が図られる。

以上のごとく、上記態様によれば、被水による基材の割れを防止するとともに、高い強度を有する排ガス浄化装置を提供することができる。

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、排ガス浄化装置の構成を示す概念断面図。 実施形態１における、ハニカム触媒の構成を示す概念図。 実施形態１における、（ａ）第１領域の断面拡大図、（ｂ）第２領域の断面拡大図。 実施形態１における、細孔径と細孔容積との関係を示す図。 実施形態１における、細孔径と累積の細孔容積との関係を示す図。 確認試験１における、試験結果を示す図。 確認試験２の試験結果を示す図。 実施形態２における、排ガス浄化装置の構成を示す概念断面図。 確認試験３の試験結果を示す図。 確認試験４の試験結果を示す図。 確認試験５の試験結果を示す図。

（実施形態１）
上記排ガス浄化装置の実施形態について、図１～図６を用いて説明する。
本実施形態の排ガス浄化装置１は、図１に示すように、内燃機関の排ガス流路１００に設けられる。そして、排ガス浄化装置１は、ハニカム触媒１０を備える。
ハニカム触媒１０は、セリア-ジルコニア固溶体を主原料として含む基材１１に、触媒が担持されてなる。
そして、ハニカム触媒１０は、互いに気孔率の異なる第１領域１５と第２領域１６とを含む。
第１領域１５は、排ガス流れ方向Ｘにおいて、第２領域１６よりも上流側Ｘ１に位置し、
第１領域１５における基材１１の気孔率は、第２領域１６における基材１１の気孔率よりも低い。

以下、本実施形態の排ガス浄化装置１について、詳述する。
図１に示すように、排ガス浄化装置１は金属製のケーシング３０を有する。ケーシング３０は筒状をなしており、ケーシング３０内にハニカム触媒１０が保持されている。ケーシング３０の第１端部３１は開口しており、排ガス流路１００の上流側Ｘ１に接続されている。ケーシング３０の第２端部３２は開口しており、排ガス流路１００の下流側Ｘ２に接続されている。これにより、排ガスＦ１が排ガス浄化装置１に流入し、浄化されて排ガスＦ２として排出される。ケーシング３０とハニカム触媒１０との間には、マット３３が介在している。マット３３は、ハニカム触媒１０を周方向に覆うように設けられている。マット３３は弾性を有する部材からなり、マット３３を介してケーシング３０によりハニカム触媒１０が内側に押し付けられるようになっている。

図２に示すハニカム触媒１０を構成する基材１１はセル部１２とスキン部１３とを含む。セル部１２はハニカム構造を有している。ハニカム構造とは、多孔質のセル壁１２ａにより、排ガスの流路となる複数のセル１４が区画形成された構造である。本実施形態では、各セル１４における排ガス流れ方向Ｘの両端部は目封じされずに開放されており、各セル１４は排ガス流れ方向Ｘにおいて連通している。排ガス流れ方向Ｘに直交する断面におけるセル１４の形状は特に限定されず、図２に示すように四角形としたり、これに替えて六角形としたりすることができる。スキン部１３は、セル部１２の外周に設けられており、基材１１の外周壁を構成している。

図２に示す基材１１はセリア-ジルコニア固溶体を主原料として含む。セリア-ジルコニア固溶体は、助触媒として機能する。助触媒とは、自分単独では触媒作用をもたらせないが、所定の触媒における触媒反応を補助する作用をもたらすものをいう。例えば、セル部１２は、セリア-ジルコニア固溶体を主成分とする原料粒子と、該原料粒子同士を接合する無機バインダを含む材料とから構成することができる。また、基材１１は、貴金属を含んでいてもよい。当該貴金属としては、触媒作用をもたらす金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウムなどを採用することができる。無機バインダとしては、γ－アルミナ、θ－アルミナ、α－アルミナなどのアルミナや他の公知のものを採用することができる。中でも無機バインダとして、γ－アルミナを採用することが好ましい。γ－アルミナは立方晶系の結晶構造を有して比表面積が高いため、触媒作用の向上に寄与する。一方、無機バインダとしてγ－アルミナ、θ－アルミナ、α－アルミナのうちのいずれかまたは全てを共存させてもよい。これにより、基材１１の製造工程において、より高い焼成温度でセル部１２を焼結させることができ、高温となる排ガス流路１００においてセル部１２のハニカム構造を維持しやすくなる。なお、基材１１においてセル部１２とスキン部１３とは同一の組成であってよいし、異なる組成であってもよい。本実施形態では、基材１１を構成するセル部１２及びスキン部１３は、主原料としてのセリア-ジルコニア固溶体と、無機バインダとしてのアルミナとからなるＡＣＺ基材とした。

基材１１の成形方法は限定されないが、例えば、セル部１２の原材料を含む坏土を所定の金型を用いた押し出し成型によりハニカム形状とした後、スキン部１３の原材料を含む坏土をセル部１２の外周に塗り付けてから焼成することにより基材１１を成形することができる。

図２に示す基材１１におけるセル壁１２ａの厚さＴは、例えば１．５～１２ｍｉｌとすることができ、好ましくは１．５～３．５ｍｉｌとすることができる。また、セル部１２のセル密度は、例えば２００～１２００ｃｐｓｉとすることができ、好ましくは６００～１２００ｃｐｓｉとすることができる。

図２に示すように、ハニカム触媒１０の外形は円柱形をなしている。ハニカム触媒１０は、高さ方向が排ガス流れ方向Ｘに一致するように配されて、ハニカム触媒１０の排ガス流れ方向Ｘの両端面の中心を通る仮想線である第１の中心軸１０ａが排ガス流れ方向Ｘと平行となっている。

図１及び図２に示すように、ハニカム触媒１０は、第１領域１５と第２領域１６とを含む。第１領域１５は第２領域１６よりも上流側Ｘ１に位置している。第１領域１５における基材１１の気孔率は、第２領域１６における基材１１の気孔率よりも低い。例えば、第１領域１５における基材１１の気孔率は３０％以上５０％以下とすることができ、第２領域１６における基材１１の気孔率は５０％より大きく６０％以下とすることができる。なお、図示しないがハニカム触媒１０における基材１１は、第２領域１６の下流側Ｘ２に、気孔率が第２領域１６と同等か第２領域１６よりも低い第３領域を備えていてもよい。

基材１１の気孔率を調整する方法は限定されないが、第１領域１５及び第２領域１６において基材１１に含まれる無機バインダの組成を異なるようにすることにより、第１領域１５と第２領域１６とにおいて気孔率が異なるように調整することが例示できる。例えば、基材１１において、無機バインダの組成は限定されないが、上流側Ｘ１の第１領域１５は下流側Ｘ２の第２領域よりも、無機バインダとしての多くのα－アルミナが存在するようにして気孔率を調整することができる。具体的には、まず、無機バインダとしてγ－アルミナを含む基材１１を気孔率が５０～６０％となるように作成する。その後、基材１１において上流側Ｘ１に位置する上流側端面１５ａをバーナ等で加熱する。これにより、基材１１の上流側Ｘ１の所定の範囲に含まれる無機バインダとしてのγ－アルミナの相転移を促してα－アルミナの存在量を増すことにより、基材１１において上流側Ｘ１に位置する第１領域１５の気孔率を３０％以上５０％以下とし、下流側Ｘ２に位置する第２領域１６の気孔率を５０％より大きく６０％以下とすることができる。このように成形することで、基材１１の上流側端面１５ａを気孔率の低い第１領域１５に含むことができる。本実施形態では、基材１１において、排ガス流れ方向Ｘにおいて、上流側端面１５ａから４０ｍｍまでが第１領域１５としており、第１領域１５よりも下流側Ｘ２がすべて第２領域１６としている。なお、基材１１の気孔率を調整する方法は、第１領域１５と第２領域１６の無機バインダの組成を変えることに替えて、第１領域１５の基材１１を公知の材料でコートすることにより、第１領域１５の基材１１の気孔率を低下させることで調整することができる。

図１に示す第１領域１５における排ガス流れ方向Ｘの長さＬ１と、第２領域１６における排ガス流れ方向Ｘの長さＬ２は限定されないが、Ｌ１とＬ２とを合わせた基材１１の全長Ｌ１＋Ｌ２は、例えば、８０～１２０ｍｍとすることができる。

基材１１における排ガス流れ方向の長さＬ１＋Ｌ２と気孔率との関係について、以下の検証を行った。長さＬ１＋Ｌ２が１０～４０ｍｍの基材１１において、気孔率３２．８％の低気孔率である場合と気孔率が６０％の高気孔率である場合とについて、被水による割れの発生の有無について確認したところ、低気孔率の場合は割れは生じないが、高気孔率の場合は割れが生じた。一方、基材１１の長さＬ１＋Ｌ２が５０ｍｍ以上では、いずれの場合も割れは生じなかった。これにより、基材１１の長さＬ１＋Ｌ２は少なくとも４０ｍｍ以上であることが好ましい。

本実施形態では、基材１１における第１領域１５の気孔率を３２．８％ととし、第２領域１６の気孔率を６０％ととした。そして、本実施形態における基材１１の第１領域１５のＳＥＭ断面を図３（ａ）に示し、第２領域１６のＳＥＭ断面図を図３（ｂ）に示した。図３（ｂ）に示す第２領域１６のＳＥＭ断面図では細孔１６ｂが散見されて緻密さに欠けるのに対して、図３（ａ）に示す第１領域１５のＳＥＭ断面図では断面がより緻密になっていることが見て取れる。

また、本実施形態の基材１１の第１領域１５及び第２領域１６における細孔径と細孔容積との関係を図４に示し、細孔径と累積の細孔容積との関係を図５に示した。図４及び図５から、第２領域１６では、細孔径が比較的小さい値における細孔容積が大きくなっていることから、細孔径が比較的小さい細孔が多数存在することが見て取れる。一方、これに対して第１領域１５では、細孔径が比較的小さい細孔は少なく比較的細孔径の大きい値ものが増えているが、累積の細孔容積は減少していることが見て取れる。これらから、第２領域１６は細孔から多くの水が浸入しやすい状態であり、第１領域１５は第２領域１６に比べて細孔から水が浸入しにくい状態であることが推察される。

基材１１には、図示しない触媒が担持されている。本実施形態では、触媒としてＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈを含む三元触媒を採用している。基材１１に触媒とともにさらに助触媒を担持させてもよい。

（確認試験１）
確認試験１として、基材１１における第１領域１５及び第２領域１６のそれぞれのＸ線回析スペクトルを取得し、結晶構造解析を行った。解析は、Ｘ線回析装置（リガク社製、製品名SmartLab）を用いた。取得したそれぞれのＸ線回析スペクトルを図６に示した。

図６に示すように、第１領域１５のＸ線回析スペクトルは、第２領域１６のＸ線回析スペクトルよりもピークがブロード化していることから、第１領域１５の結晶性が低下していることが示された。α－アルミナの結晶構造は三方晶系であって、立方晶系の結晶構造を有するγ－アルミナに比べて、ピークにおけるＸ線回析スペクトルの検出強度が低く検出される。したがって、第１領域１５は、第２領域１６に比べて、α－アルミナが多く存在するものと推察された。

（確認試験２）
次に確認試験２として、基材１１における第１領域１５及び第２領域１６のそれぞれの強度を比較するための強度試験を行った。基材１１の試験片は３個用意し、それぞれ、厚さ３ｍｍ、幅７ｍｍ、長さ４０ｍｍとし、セル壁１２ａの厚さＴは６８μｍ（２．６７７ｍｉｌ）、セルピッチは０．７ｍｍであった。試験条件は、ＪＩＳ
Ｒ １６０１：２００８（ファインセラミックスの室温曲げ強さ試験方法）に準じて、４点曲げとし、上支点間距離を１０ｍｍ、下支点間距離を３０ｍｍとした。それぞれの試験結果を図７に示した。

図７に示すように、第１領域１５の平均強度は第２領域１６の平均強度に比べて十分高い値を示すことが確認された。これにより、第１領域１５は第２領域１６に比べて、欠損が生じにくいと推察される。

次に、本実施形態１の排ガス浄化装置１における作用効果について、詳述する。
本実施形態１の排ガス浄化装置１では、排ガスに含まれる水蒸気が液化した水は排ガスとともに、排ガス流路１００の上流側Ｘ１からハニカム触媒１０に到達するため、ハニカム触媒１０は上流側Ｘ１が被水しやすい。そして、上述のようにハニカム触媒１０は上流側Ｘ１に位置する第１領域１５と下流側Ｘ２に位置する第２領域１６とを備え、被水しやすい上流側Ｘ１の第１領域１５における基材１１の気孔率が第２領域１６における基材１１の気孔率よりも低くなっている。これにより、ハニカム触媒１０が被水しても、基材１１の細孔から水が吸収されて基材１１の内部に水が浸入することが抑制される。その結果、基材１１の被水による基材１１の割れが抑制される。さらに、上流側Ｘ１の第１領域１５において欠陥起点の発生が抑制されて基材１１の強度も高くなるため、ハニカム触媒１０全体として強度の向上が図られる。

本実施形態１では、基材１１は、無機バインダとして少なくともα－アルミナを含み、第１領域１５には第２領域１６よりも多くのα－アルミナが存在している。これにより、第１領域１５の気孔率を第２領域１６の気孔率よりも容易に低くすることができる。

本実施形態１では、第１領域１５は、ハニカム触媒１０の上流側端面１５ａを含む。これにより、最も被水しやすい上流側端面１５ａを気孔率の低い第１領域１５に含むようにすることで、基材１１への水の侵入を一層抑制することができる。

以上のごとく、上記態様によれば、被水による基材１１の割れを防止するとともに、高い強度を有する排ガス浄化装置１を提供することができる。

（実施形態２）
上記実施形態１の排ガス浄化装置１では、ハニカム触媒１０が単一の基材１１を有するものとしたが、これに限らず、ハニカム触媒１０が複数の基材を備える構成としてもよい。図８に示す実施形態２の排ガス浄化装置１では、ハニカム触媒１０は基材１１として、第１基材１１１と第２基材１１２とを備える。そして、第１基材１１１がハニカム触媒１０における第１領域１５の基材を構成し、第２基材１１２がハニカム触媒１０における第２領域１６の基材を構成している。本実施形態２において、上述の実施形態１と同等の部材には、同一の符号を付してその説明を省略する。

上述の実施形態１では、基材１１の上流側Ｘ１を加熱して気孔率を低下させて第１領域１５を形成し、加熱されていない下流側Ｘ２を第２領域１６とした。これに替えて、本実施形態２では、予め気孔率を３０～５０％の範囲内に調整した基材を用意してこれをＬ１の長さ分切り出したものを第１基材１１１とした。また、予め気孔率を５０％より大きく６０％以下の範囲内に調整した基材を用意してこれをＬ２の長さ分切り出したものを第２基材１１２とした。気孔率の調整は公知の方法により行うことができる。

本実施形態２では、図２に示すように、ハニカム触媒１０において第１領域１５と第２領域１６との間に空間部１７が設けられている。排ガス流れ方向Ｘにおける空間部１７の長さは適宜設定することができる。

本実施形態２においても実施形態１と同等の作用効果を奏する。

（確認試験３）
次に、図８に示すハニカム触媒１０におけるセル壁１２ａの厚さＴについて、以下の確認試験３を行った。
確認試験３では、まず、試験例１として、実施形態２の排ガス浄化装置１において、第１基材１１１及び第２基材１１２をＡＣＺ基材からなるものとした。そして、試験例１において第１基材１１１及び第２基材１１２におけるセル密度を６００ｃｐｓｉとし、セル壁の厚さを１．０～１５ｍｉｌの範囲内で変更した。

また、試験例２として、実施形態２の排ガス浄化装置１において、上流側Ｘ１に位置する第１領域１５の構成は試験例１と同様としたうえで、下流側Ｘ２に位置する第２領域１６における第２基材１１２がコージェライトからなるものを採用し、第２基材１１２に助触媒及び触媒を担持させた。そして、試験例２において第１基材１１１におけるセル密度を６００ｃｐｓｉとし、セル壁の厚さを１．０～１５ｍｉｌの範囲内で変更した。また、試験例２において第２の基材２１におけるセル壁１２ａの厚さＴは２．５ｍｉｌとし、セル密度は６００ｃｐｓｉとした。

確認試験３における試験条件は、２．０Ｌガソリン過給直噴車両において、排ガス浄化装置をターボチャージャの後段に搭載し、シャシダイナモによる試験として欧州規制運転モードであるＷＬＴＣモードで走行させ、－７℃のコールドスタートによるＢａｇ－１フェーズにおけるＨＣ浄化率を取得するものとした。ＨＣ浄化率は、図８に示す排ガス浄化装置１に流入する排ガスＦ１におけるＨＣ（炭化水素）の濃度に対する、排ガス浄化装置１から排出された排ガスＦ２におけるＨＣの濃度の低下率である。なお、前処理として、試験例１、２において、所定温度の排ガスで５０時間の耐久処理を行った。そして、確認試験３の試験結果を図９に示した。

図９に示すように、確認試験３の試験結果において、試験例１、２のいずれも、ハニカム触媒１０のセル壁１２ａの厚さＴが１．５～１２ｍｉｌの範囲内において、ＨＣ浄化率が高い状態に維持されることが確認された。また、セル壁１２ａの厚さＴが２．５～５．０ｍｉｌの範囲内において、ＨＣ浄化率が一層高い状態に維持されることが確認された。なお、試験例１、２はいずれも同等のＨＣ浄化率を示していた。そして、セル壁１２ａの厚さＴが１．５ｍｉｌ未満では、助触媒を主原料として含むセル壁１２ａが薄くなり助触媒が少なくなるため触媒作用が低下したものと推察される。また、セル壁１２ａの厚さＴが１２ｍｉｌを超える場合には、ハニカム触媒１０の質量が大きくなるため早期活性化が阻害されたものと推察される。

（確認試験４）
次に、ハニカム触媒１０のセル密度について、以下の確認試験４を行った。なお、確認試験４における試験条件は、上記確認試験３と同様である。確認試験４では、試験例３として、上記確認試験３における試験例１と同様の構成において第１領域１５及び第２領域１６におけるセル壁１２ａの厚さＴを３．５ｍｉｌとするとともに、第１領域１５及び第２領域１６のセル密度を変更したものを用意した。また、試験例４として、上記確認試験３における試験例２と同様の構成において第１領域１５におけるセル壁１２ａの厚さＴを３．５ｍｉｌとし、第２領域１６におけるセル壁１２ａの厚さＴを２．５ｍｉｌとするとともに、第１領域１５のセル密度を変更したものを用意した。そして、試験結果を図１０に示した。

図１０に示すように、確認試験４の試験結果において、試験例３、４のいずれにおいても、セル密度が２００～１２００ｃｐｓｉにおいて、ＨＣ浄化率が高い状態に維持されることが確認された。そして、セル密度が２００ｃｐｓｉ未満の場合は、触媒が不足して触媒作用が十分に得られないものと推察される。一方、セル密度が１２００ｃｐｓｉを超える場合は、ハニカム触媒１０の質量が大きくなるため早期活性化が阻害されたものと推察される。また、試験例３は、試験例４に比べて、ＨＣ浄化率が若干高いことが確認された。これは、第２領域１６における第２基材１１２が助触媒を主原料として含むＡＣＺ基材であることにより軽量化が図られたため、第２領域１６の早期活性化が図られたものと推察される。

（確認試験５）
次に、ハニカム触媒１０の第１領域１５の長さについて、以下の確認試験５を行った。なお、確認試験５における試験条件は、上記確認試験３と同様である。確認試験５では、試験例５として、上記確認試験３における試験例１と同様の構成において第１領域１５及び第２領域１６におけるセル壁１２ａの厚さＴを３．５ｍｉｌとし、セル密度を６００ｃｐｓｉするとともに、第１領域１５の長さＬ１を変更したものを用意した。また、試験例６として、上記確認試験３における試験例２と同様の構成において第１領域１５におけるセル壁１２ａの厚さＴを３．５ｍｉｌとし、第２領域１６におけるセル壁１２ａの厚さＴを２．５ｍｉｌとするとともに、第１領域１５及び第２領域１６における６００ｃｐｓｉとし、第１領域１５の長さＬ１を変更したものを用意した。なお、試験例５、６において、ハニカム触媒１０の全体の長さＬ１＋Ｌ２が１００ｍｍとなるように、第１領域１５の長さＬ１を変更するのに合わせて第２領域１６も適宜変更している。そして、確認試験５の試験結果を図１１に示した。

図１０に示すように、確認試験５の試験結果において、試験例５、６のいずれにおいても、第１領域１５の長さＬ１が４０ｍｍ以下において、ＨＣ浄化率が高い状態に維持されることが確認された。そして、第１領域１５の長さＬ１が４０ｍｍを超える場合は、ハニカム触媒１０において、低気孔率としたことに基づいて細孔容積及び比表面積が低下して触媒担持量が減少した第１領域１５の占める割合が多くなる。そのため、全体として触媒量が減少してＨＣ浄化率が低下したと推察される。

なお、上述の確認試験３～５は実施形態２の排ガス浄化装置１について行ったものであるが、実施形態１の排ガス浄化装置１についても同等の結果が得られる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１ 排ガス浄化装置
１０ ハニカム触媒
１１ 基材
１１１ 第１基材
１１２ 第２基材
１２ セル部
１２ａ セル壁
１３ スキン部
１４ セル
１５ 第１領域
１６ 第２領域
３０ ケーシング
３３ マット
１００ 排ガス流路

Claims (7)

1. 内燃機関の排ガス流路（１００）に設けられる排ガス浄化装置（１）であって、
   ハニカム構造を有するとともにセリア-ジルコニア固溶体を主原料として含む基材（１１）に、触媒が担持されてなるハニカム触媒（１０）を備え、
   上記ハニカム触媒は、互いに気孔率の異なる第１領域（１５）と第２領域（１６）とを含み、
   上記第１領域は、排ガス流れ方向において、上記第２領域よりも上流側に位置し、
   上記第１領域における基材の気孔率は、上記第２領域における基材の気孔率よりも低い、排ガス浄化装置。
2. 上記基材は、無機バインダとして少なくともα－アルミナを含み、上記第１領域には上記第２領域よりも多くのα－アルミナが存在している、請求項１に記載の排ガス浄化装置。
3. 上記第１領域は、上記ハニカム触媒の上流側端面（１５ａ）を含む、請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置。
4. 上記第１領域は、排ガス流れ方向において、上記ハニカム触媒の上流側端面から少なくとも４０ｍｍの位置にわたって形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。
5. 上記第１領域における上記基材の気孔率は３０％以上５０％以下であり、上記第２領域における上記基材の気孔率は５０％より大きく６０％以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。
6. 上記ハニカム触媒における壁厚は、１．５～１２ｍｉｌである、請求項１～５のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。
7. 上記ハニカム触媒におけるセル密度は、２００～１２００ｃｐｓｉである、請求項１～６のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。
   

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