JP5563844B2 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

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Description

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，及びＮＯＸを、エンジン始動直後から高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。
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。
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。
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。
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。
特開２００３−２５４０３４号公報
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。
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。
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、浄化効率が十分でないという問題がある。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。
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。
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，及び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。
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。
［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、前記第１ハニカム基材の前記第１流出側端面における一部のセルの開口部を目封止するように配設された第１の目封止部、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、前記第１流入側端面における全部のセルが開口している第１片側目封止ハニカム構造体と、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一部のセルの開口部を目封止するように配設された第２の目封止部を有し、前記第２流入側端面における全部のセルが開口している第２片側目封止ハニカム構造体と、前記第１片側目封止ハニカム構造体と前記第２片側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、前記第１片側目封止ハニカム構造体は、前記第１流入側端面が前記缶体の前記流入口側を向くように前記缶体の前記流入口側に配置され、前記第２片側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を向くように前記缶体の前記流出口側に配置されており、前記第１片側目封止ハニカム構造体は、流体の流入側の領域である流入側領域と流体の流出側の領域である流出側領域との２つの領域からなり、前記第１片側目封止ハニカム構造体の前記流入側領域は、前記第１流入側端面から、前記第１流入側端面からの距離が前記第１片側目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さの１０〜７０％の位置までの範囲の領域であり、前記流入側領域内の前記隔壁には、前記三元触媒が担持され、かつ、前記流出側領域及び前記第２片側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、前記流入側領域内の前記隔壁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い直噴式ガソリンエンジン用の排気ガス浄化装置。
［２］ 前記第１片側目封止ハニカム構造体の前記流入側領域に担持される前記三元触媒の単位体積当りの担持量が、１００〜４００ｇ／Ｌである前記［１］に記載の排気ガス浄化装置。
［３］ 前記第１片側目封止ハニカム構造体の前記流出側領域及び前記第２片側目封止ハニカム構造体に担持される前記触媒の単位体積当りの担持量が、６０ｇ／Ｌ以下である前記［１］または［２］に記載の排気ガス浄化装置。
［４］ 前記第１片側目封止ハニカム構造体の前記第１ハニカム基材は、前記隔壁の厚さが５０．８〜２５４μｍであり、セル密度が３２〜１８６個／ｃｍ２であり、前記隔壁の気孔率が３５〜７０％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０．５〜１．５である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
［５］ 前記第２片側目封止ハニカム構造体の前記第２ハニカム基材は、前記隔壁の厚さが５０．８〜２５４μｍであり、セル密度が３２〜１８６個／ｃｍ２であり、前記隔壁の気孔率が３５〜７０％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０．１〜１．０である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
［６］ 前記第１片側目封止ハニカム構造体と前記第２片側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］〜［５］のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
［７］ 前記第１片側目封止ハニカム構造体の前記第１の目封止部は、隣接するセルを交互に目封止するように配設されるか、または、前記第１の目封止部は、隣接する複数のセルからなるセル群を単位セル群としたときに、隣接する前記単位セル群を交互に目封止するように配設される前記［１］〜［６］のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
［８］ 前記第２片側目封止ハニカム構造体の前記第２の目封止部は、隣接するセルを交互に目封止するように配設されるか、または、前記第２の目封止部は、隣接する複数のセルからなるセル群を単位セル群としたときに、隣接する前記単位セル群を交互に目封止するように配設される前記［１］〜［７］のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
本発明の排気ガス浄化装置によれば、流入側端面から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ハニカム基材、及びこのハニカム基材の流出側端面における一部のセルの開口部を目封止するように配設された目封止部を有する上記第１片側目封止ハニカム構造体及び第２片側目封止ハニカム構造体を備えるため、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、上記第１片側目封止ハニカム構造体及び第２片側目封止ハニカム構造体のそれぞれには両端部が開口している（即ち、流入側端面から流出側端面まで貫通する貫通孔である）セルが形成されているため、圧力損失の増加が少ない。そして、上記第１片側目封止ハニカム構造体が、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ることによって、第１流入側端面におけるセルの開口部に目封止部が配設された場合に比べて、排気ガスの熱で容易に昇温される。そのため、そこに担持される三元触媒がエンジン始動直後からの短時間で活性化する。従って、排気ガスに含まれるＣＯ，ＨＣ，及び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。
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。 本発明の排気ガス浄化装置の一実施形態を構成する第１片側目封止ハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。 本発明の排気ガス浄化装置の一実施形態を構成する第１片側目封止ハニカム構造体の第１流出側端面を模式的に示す平面図である。 本発明の排気ガス浄化装置の他の実施形態を構成する第１片側目封止ハニカム構造体の第１流出側端面を模式的に示す平面図である。 本発明の排気ガス浄化装置の他の実施形態を構成する第１片側目封止ハニカム構造体の第１流出側端面を模式的に示す平面図である。 本発明の排気ガス浄化装置の他の実施形態を構成する第１片側目封止ハニカム構造体の第１流出側端面を模式的に示す平面図である。 本発明の排気ガス浄化装置の一実施形態を構成する第２片側目封止ハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。 本発明の排気ガス浄化装置の一実施形態を構成する第２片側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。
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。
［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、この第１ハニカム基材６の第１流出側端面３における一部のセル４ａの開口部を目封止するように配設された第１の目封止部８、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、第１流入側端面２における全部のセル４が開口している第１片側目封止ハニカム構造体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における一部のセル１４ａの開口部を目封止するように配設された第２の目封止部１８を有し、第２流入側端面１２における全部のセル１４が開口している第２片側目封止ハニカム構造体２０と、第１片側目封止ハニカム構造体１０と第２片側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、を備えるものである。
第１片側目封止ハニカム構造体１０は、第１流入側端面２が缶体３０の流入口２２側を向くように缶体３０の流入口２２側に配置され、第２片側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側を向くように缶体３０の流出口２３側に配置されている。そして、第１片側目封止ハニカム構造体１０は、流体の流入側の領域である流入側領域３１と流体の流出側の領域である流出側領域３２との２つの領域からなり、第１片側目封止ハニカム構造体１０の流入側領域３１は、第１流入側端面２から、第１流入側端面２からの距離が第１片側目封止ハニカム構造体１０の中心軸方向の長さの１０〜７０％の位置までの範囲の領域である。更に、流入側領域３１内の隔壁５には、三元触媒が担持され、かつ、流出側領域３２及び第２片側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、触媒が担持され且つ触媒の単位体積当りの担持量が、流入側領域３１内の隔壁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。
本実施形態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の第１流出側端面３における一部のセル４ａの開口部を目封止するように配設された第１の目封止部８を有する上記第１片側目封止ハニカム構造体１０、及び、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における一部のセル１４ａの開口部を目封止するように配設された第２の目封止部１８を有する上記第２片側目封止ハニカム構造体２０を備えるため、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。
即ち、第１片側目封止ハニカム構造体１０及び第２片側目封止ハニカム構造体２０には、両端部が開口するセル４（４ｂ），１４（１４ｂ）（即ち、流入側端面２，１２から流出側端面３，１３まで貫通する貫通孔）が形成されているため、直噴式ガソリンエンジンから排出される排気ガスに含まれる粒子状物質の一部が通過する。しかし、排気ガスに含まれる粒子状物質が完全に除去されなくても、ガソリンエンジンから排出される排気ガスに含まれる粒子状物質の量は、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれる粒子状物質の量に比べて、遥かに少ない。そのため、第１片側目封止ハニカム構造体１０及び第２片側目封止ハニカム構造体２０を併用すれば、除去されずに排出される粒子状物質は極めて少量である。なお、第１片側目封止ハニカム構造体１０及び第２片側目封止ハニカム構造体２０を併用することによって、高い効率で排気ガスを浄化することができる。
また、本実施形態の排気ガス浄化装置１００は、上記第１片側目封止ハニカム構造体１０及び第２片側目封止ハニカム構造体２０のそれぞれには一部のセル４（４ｂ），１４（１４ｂ）の両端部が開口している（即ち、流入側端面２，１２から流出側端面３，１３まで貫通する貫通孔が形成されている）ため、圧力損失の増加が少ない。そして、上記第１片側目封止ハニカム構造体１０が、第１流入側端面２が缶体３０の流入口側を向くように缶体３０の流入口２２側に配置されることによって、第１片側目封止ハニカム構造体１０の第１流入側端面２におけるセル４の開口部に目封止部を配設した場合に比べて、第１片側目封止ハニカム構造体１０の流入側の端部が排気ガスの熱で容易に昇温される。そのため、そこに担持される三元触媒がエンジン始動直後からの短時間で活性化する。従って、排気ガスに含まれるＣＯ，ＨＣ，及び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。
［１−１］第１片側目封止ハニカム構造体：
第１片側目封止ハニカム構造体１０において、第１ハニカム基材６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を有するハニカム形状のものである。そして、第１片側目封止ハニカム構造体１０は、第１流入側端面２における全部のセル４が開口しているものであり、即ち、第１流入側端面２における全部のセル４の開口部は目封止されていないものである。そのため、第１流入側端面２に目封止部を形成したことに起因する熱容量の増加を回避することができ、エンジン始動後の早い段階で触媒活性温度まで昇温する。従って、排気ガスに含まれるＣＯ，ＨＣ，及び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。
隔壁５の厚さは、５０．８〜２５４μｍであることが好ましく、５０．８〜２００μｍであることが更に好ましく、５０．８〜１２５μｍであることが特に好ましい。５０．８μｍ未満であると、第１片側目封止ハニカム構造体１０の強度が低下するおそれがある。一方、２５４μｍ超であると、排気ガスがセル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。
第１ハニカム基材６（第１片側目封止ハニカム構造体１０）のセル密度（即ち、第１ハニカム基材６の中心軸に直交する断面のセル密度）は、３２〜１８６個／ｃｍ２であることが好ましく、５０〜１５０個／ｃｍ２であることが更に好ましく、５５〜１００個／ｃｍ２であることが特に好ましい。３２個／ｃｍ２未満であると、第１片側目封止ハニカム構造体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。
隔壁５の気孔率は、３５〜７０％であることが好ましく、３８〜６０％であることが更に好ましく、４０〜５０％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、７０％超であると、第１片側目封止ハニカム構造体１０が脆くなり欠落し易くなることがある。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。
第１ハニカム基材６は、第１流入側端面２の直径Ｄ１（図３参照）に対する中心軸方向の長さＬ１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、１．０〜１．３であることが特に好ましい。０．５未満であると、隔壁５を通過する排気ガスのガス量が減少するため、粒子状物質の捕集効率が低下するおそれがある。一方、１．５超であると、排気ガスの流路における圧力損失が増加するため、本装置の全体の圧力損失が増加してエンジン出力が低下するおそれがある。
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、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、３０μｍ超であると、第１片側目封止ハニカム構造体１０が脆くなり欠落し易くなることがあったり、粒子状物質捕集性能が低下することがある。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。
第１片側目封止ハニカム構造体１０の流入側領域３１は、第１流入側端面２から、第１流入側端面２からの距離が第１片側目封止ハニカム構造体１０の中心軸方向の長さの１０〜７０％の位置までの範囲の領域である。即ち、流入側領域３１は、第１流入側端面２から所定の位置までの範囲の領域のことであり、この所定の位置は、第１流入側端面２からの距離が第１片側目封止ハニカム構造体１０の中心軸方向の長さの１０〜７０％の位置までのことである。そして、上記所定の位置は、２０〜５０％の位置までの範囲の領域であることが好ましく、３０〜４０％の位置までの範囲の領域であることが更に好ましい。第１流入側端面２から、第１流入側端面２からの距離が第１片側目封止ハニカム構造体１０の中心軸方向の長さの１０％未満の位置までの範囲の領域であると、三元触媒が担持される領域が小さく、排気ガスが十分に浄化されない。一方、７０％超の位置までの範囲の領域であると、圧力損失が過大になる。上述したように、第１片側目封止ハニカム構造体１０は、第１流入側端面２に排気ガスが直接当るように配置されているため、流入側領域３１がエンジンの運転開始直後から早期に温度上昇し、この流入側領域３１中の隔壁５に担持されている三元触媒の触媒反応をエンジンの運転開始直後から早い段階で活性化させることができる。
なお、流出側領域３２に担持される触媒の単位体積当りの担持量は、６０ｇ／Ｌ以下であることが好ましく、１０〜６０ｇ／Ｌであることが更に好ましく、２０〜６０ｇ／Ｌであることが特に好ましい。上記担持量が６０ｇ／Ｌ超であると、隔壁５の細孔が閉塞がするため、圧力損失が過大になるおそれがある。
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。
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。これらのいずれの場合であってもよいが、セル４の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。
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。
図２は、図１に示す排気ガス浄化装置１００を構成する第１片側目封止ハニカム構造体１０を模式的に示す斜視図であり、円筒形の第１片側目封止ハニカム構造体１０を示す例である。第１片側目封止ハニカム構造体１０の外形としては、図２に示すような円筒形に限定されず、例えば、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。また、第１片側目封止ハニカム構造体１０の大きさは、特に限定されないが、中心軸方向の長さＬ１が３０〜２００ｍｍであることが好ましい。また、例えば、第１片側目封止ハニカム構造体１０の外形が円筒形の場合、その底面の直径Ｄ１は、８０〜１８０ｍｍであることが好ましい。第１片側目封止ハニカム構造体１０の形状が円筒形以外の形状である場合、その底面の面積が、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。
［１−１−１］第１の目封止部：
第１片側目封止ハニカム構造体１０に配設される第１の目封止部８の材質（セラミック原料）は、第１片側目封止ハニカム構造体１０を構成する第１ハニカム基材６（隔壁５）の材質と同じ材質とすることが好ましい。これにより、焼成時に、第１の目封止部８が隔壁５と強固に結合するようになる。
第１の目封止部８は、隣接するセル４を交互に目封止するように配設されることが好ましい。第１の目封止部８が配設されると、目封止されたセル４ａ内に流入した排気ガスが、隔壁５を通過して目封止されないセル４ｂに流れ込むため、隔壁５の細孔を通過できない排気ガス中の粒子状物質を捕集することができる。そして、隣接するセル４を交互に目封止するように第１の目封止部８が配設される場合、排気ガス中の粒子状物質を効果的に捕集することができる。ここで、セル４の形状が多角形である場合、「隣接する」とは、多角形の各辺が隣接することを意味する。
例えば、図３は、本発明の排気ガス浄化装置の一実施形態を構成する第１片側目封止ハニカム構造体１０の第１流出側端面３を模式的に示す平面図であり、第１の目封止部８が、隣接するセル４を交互に目封止するように配設されている例である。具体的には、第１の目封止部８が形成された所定のセル４（４ａ）と、両端部が開口された残余のセル４（４ｂ）とが交互に配置され、市松模様をなしている例である。
また、第１の目封止部８は、隣接する複数のセル４からなるセル群を単位セル群としたときに、隣接する単位セル群を交互に目封止するように配設されることも好ましい。ここで、上記単位セル群が集合して第１ハニカム基材が形成されているとしたときに、各単位セル群を構成するセルの数は一定のセル数でなくてもよい。そして、最外周に位置するセル４は、外周部に沿った形状となっている。
別言すると、複数のセル４の開口部が縦横に配列された第１片側目封止ハニカム構造体１０の第１流出側端面３において、隣接する複数のセル４からなるセル群を単位セル群とし、複数の上記単位セル群が隣接するように配置されることによって上記複数のセル４が構成されているという見方をしたときに、隣接する単位セル群毎に交互に目封止するように第１の目封止部８が配設されることを意味する。
更に別言すると、複数のセル４の開口部が縦横に配列された第１片側目封止ハニカム構造体１０の第１流出側端面３において、この第１流出側端面３を、隣接する複数のセル４からなるセル群が構成単位（単位セル群）となるように区分けしたときに、隣り合う単位セル群を交互に目封止するように第１の目封止部８が配設されることを意味する。
第１の目封止部８が上記のように配設されると、隣接するセル４を交互に目封止するように第１の目封止部８を配設した場合（図３参照）に比べて、隔壁５を通過する排気ガスの流量が多くなるため、排気ガス中の粒子状物質を効果的に捕捉することができる。ここで、セル４または単位セル群３４の形状が多角形である場合、「隣接する」とは、多角形の各辺が隣接することを意味する。
図４〜図６は、本発明の排気ガス浄化装置の他の実施形態の流出側端面を模式的に示す平面図であり、隣接する複数のセル１４からなるセル群を単位セル群３４としたときに、第２の目封止部１８が、隣接する単位セル群３４を交互に目封止するように配設されている例である。なお、図４〜図６中、共通の構成要素には同一の符号を付してある。
具体的には、図４は、隣接する縦横２つずつのセル４（合計４つのセル４）からなるセル群を単位セル群３４としたときに、第１片側目封止ハニカム構造体１０の第１流出側端面３において、隣接する単位セル群３４毎に交互に第１の目封止部８が配設され、市松模様をなしている例である。即ち、交互に隣接する所定の単位セル群３４ａと残余の単位セル群３４ｂのうち、所定の単位セル群３４ａに第１の目封止部８が配設されている例である。
図５は、第１片側目封止ハニカム構造体５０の第１流出側端面３において、両端部に位置するセル４が最外周に位置して１列に並ぶように隣接するセル４からなるセル群を単位セル群３４とし、これらの単位セル群３４が平行かつ隣接して形成されているとしたときに、隣接する単位セル群３４毎に交互に第１の目封止部８が配設され、縞模様をなしている例である。即ち、交互に隣接する所定の単位セル群３４ａと残余の単位セル群３４ｂのうち、所定の単位セル群３４ａに第１の目封止部８が配設されている例である。
図６は、第１片側目封止ハニカム構造体６０の第１流出側端面３において、両端部に位置するセル４が最外周に位置して１列に並ぶように隣接するセル４からなるセル群を隣接させて並べた２列のセル群を単位セル群３４とし、これらの単位セル群３４が平行かつ隣接して形成されているとしたときに、隣接する単位セル群３４毎に交互に第１の目封止部８が配設され、縞模様をなしている例である。即ち、交互に隣接する所定の単位セル群３４ａと残余の単位セル群３４ｂのうち、所定の単位セル群３４ａに第１の目封止部８が配設されている例である。
第１の目封止部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、第１の目封止部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５の、ＰＭを捕集する面積が小さくなるおそれがある。ここで、第１の目封止部８の深さとは、第１の目封止部８の、セル４の延びる方向における長さを意味する。
また、第１片側目封止ハニカム構造体１０は、その最外周に位置する外周壁を有していてもよい。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、第１片側目封止ハニカム構造体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。
［１−１−２］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、それぞれ酸化或いは還元によって浄化される。
第１片側目封止ハニカム構造体１０の流入側領域３１に担持される三元触媒の単位体積当りの担持量は、１００〜４００ｇ／Ｌであることが好ましく、１００〜３００ｇ／Ｌであることが更に好ましく、１００〜２５０ｇ／Ｌであることが特に好ましい。上記担持量が１００ｇ／Ｌ未満であると、排気ガスを十分に浄化することが困難になるおそれがある。一方、４００ｇ／Ｌ超であると、圧力損失が過大になるとともに、流入側領域３１における熱容量が増加してしまい、触媒活性温度まで到達するために時間がかかるため、排気ガスの浄化効率が悪くなるおそれがある。
［１−２］第２片側目封止ハニカム構造体：
第２片側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、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。
隔壁１５の厚さは、５０．８〜２５４μｍであることが好ましく、５０．８〜２００μｍであることが更に好ましく、５０．８〜１５０μｍであることが特に好ましい。５０．８μｍ未満であると、第２片側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、２５４μｍ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おそれがある。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。
第２ハニカム基材１６（第２片側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、３２〜１８６個／ｃｍ２であることが好ましく、５０〜１５０個／ｃｍ２であることが更に好ましく、５０〜１００個／ｃｍ２であることが特に好ましい。３２個／ｃｍ２未満であると、第２片側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、１８６個／ｃｍ２超であると、圧力損失が大きくなるおそれがある。
隔壁１５の気孔率は、３５〜７０％であることが好ましく、３８〜６０％であることが更に好ましく、３８〜５０％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、７０％超であると、第２片側目封止ハニカム構造体２０が脆くなり欠落し易くなるおそれがある。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。
第２ハニカム基材１６は、第２流入側端面１２の直径Ｄ２（図８参照）に対する中心軸方向の長さＬ２の比の値が０．１〜１．０であることが好ましく、０．３〜１．０であることが更に好ましく、０．５〜１．０であることが特に好ましい。０．１未満であると、隔壁５を通過する排気ガスのガス量が減少するため、粒子状物質の捕集効率が低下するおそれがある。一方、１．０超であると、排気ガスの流路における圧力損失が増加するため、本装置の全体の圧力損失が増加してエンジン出力が低下するおそれがある。
隔壁１５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、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、３０μｍ超であると、第２片側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、粒子状物質捕集性能が低下するおそれがある。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。
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、又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。
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。これらのいずれの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。
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。
第２片側目封止ハニカム構造体２０の外形としては、例えば、円筒形、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。また、第２片側目封止ハニカム構造体２０の大きさは、特に限定されないが、中心軸方向の長さＬ２（図１参照）が３０〜２００ｍｍであることが好ましい。また、例えば、第２片側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８参照）８０〜１８０ｍｍであることが好ましい。第２片側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、その底面の面積が、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。
［１−２−１］第２の目封止部：
第２片側目封止ハニカム構造体２０に配設される第２の目封止部１８の材質（セラミックス原料）は、第２片側目封止ハニカム構造体２０を構成する第２ハニカム基材１６（隔壁１５）の材質と同じ材質とすることが好ましい。これにより、焼成時に、第２の目封止部１８が隔壁１５と強固に結合するようになる。
第２の目封止部１８は、隣接するセル１４を交互に目封止するように配設されることが好ましい。第２の目封止部１８が配設されると、目封止されたセル１４ａ内に流入した排気ガスが、隔壁１５を通過して目封止されないセル１４ｂに流れ込むため、隔壁１５の細孔を通過できない排気ガス中の粒子状物質を捕集することができる。そして、隣接するセル１４を交互に目封止するように第２の目封止部１８が配設される場合、排気ガス中の粒子状物質を効果的に捕集することができる。
例えば、図８は、第２片側目封止ハニカム構造体２０の第２流出側端面１３を模式的に示す平面図であり、第２の目封止部１８が、隣接するセル１４を交互に目封止するように配設されている例である。具体的には、第２片側目封止ハニカム構造体２０の第２流出側端面１３において、第２の目封止部１８が形成された所定のセル１４（１４ａ）と、第２の目封止部１８が形成されない残余のセル１４（１４ｂ）とが交互に配置され、市松模様をなしている例である。
また、第２の目封止部１８は、隣接する複数のセル４からなるセル群を単位セル群としたときに、隣接する単位セル群を交互に目封止するように配設されることも好ましい。
第２の目封止部１８を上記のように配設すると、隣接するセル１４を交互に目封止するように第２の目封止部１８を配設した場合に比べて、隔壁１５を通過する排気ガスのガス量が大きくなるため、排気ガス中の粒子状物質を効果的に捕捉することができる。ここで、セル１４または単位セル群の形状が多角形である場合、「隣接する」とは、多角形の各辺が隣接することを意味する。
隣接する複数のセル１４からなるセル群を単位セル群としたときに、隣接する単位セル群を交互に目封止するように第２の目封止部１８が配設される場合の例としては、隣接する複数のセル４からなるセル群を単位セル群としたときに、隣接する単位セル群を交互に目封止するように第１の目封止部８が配設される場合の例と同様のものを挙げることができる。
第２の目封止部１８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、第２の目封止部１８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、第２の目封止部１８の深さとは、第２の目封止部１８の、セル１４の延びる方向における長さを意味する。
［１−２−２］触媒：
第２片側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、第１片側目封止ハニカム構造体１０の流入側領域３１内の隔壁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好ましい。具体的には、第２片側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、６０ｇ／Ｌ以下であることが好ましく、１０〜６０ｇ／Ｌであることが更に好ましく、２０〜６０ｇ／Ｌであることが特に好ましい。上記担持量が６０ｇ／Ｌ超であると、圧力損失が過大になるおそれがある。
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一種以上が好ましい。貴金属の合計量は、第２片側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。
三元触媒は、第１片側目封止ハニカム構造体１０が有する三元触媒と同様の触媒のことであり、第１片側目封止ハニカム構造体１０が有する三元触媒として例示したものと同様のものを例示することができる。
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／又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等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、第２片側目封止ハニカム構造体２０の単位体積（１ｃｍ３）当り、５ｇ以上であることが好ましい。
また、第２片側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、第２片側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。
なお、図１に示す排気ガス浄化装置１００は、第２片側目封止ハニカム構造体２０を１つ備えている例であるが、第２片側目封止ハニカム構造体と同様の構造の他の片側目封止ハニカム構造体を少なくとも１つ更に備えていてもよい。他の片側目封止ハニカム構造体の数は、特に制限はないが、１〜３個であることが好ましく、１個または２個であることが更に好ましい。他の片側目封止ハニカム構造体を少なくとも１つ更に備えることによって、排気ガス中の粒子状物質の除去率を向上させることができる。なお、他の片側目封止ハニカム構造体を更に備える場合、他の片側目封止ハニカム構造体は、第２片側目封止ハニカム構造体２０よりも缶体３０の流出口２３側に、他の片側目封止ハニカム構造体の流出側端面が缶体３０の流出口２３側を向くように配置される。
［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、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、第１片側目封止ハニカム構造体１０と第２片側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。
第１片側目封止ハニカム構造体１０は、上述したように、第１流入側端面２が缶体３０の流入口２２側に向かうように缶体３０の流入口２２側に配置され、第２片側目封止ハニカム構造体２０は、第２流出側端面１３が缶体３０の流出口側に向かうように缶体３０の流出口２３側に配置されている。即ち、第１片側目封止ハニカム構造体１０と第２片側目封止ハニカム構造体２０とはそれぞれ所定の方向を向いた状態で配置されており、連結配管などにより接続されることなく、同一の缶体３０内に収納されている。このように第１片側目封止ハニカム構造体１０と第２片側目封止ハニカム構造体２０とを同一の缶体３０内に収納することによって、連結配管などを用いた場合に比べて排気ガスの温度低下率が少なく、第２片側目封止ハニカム構造体２０で捕集されたカーボン微粒子（ＰＭ）が燃焼し易くなるため、目詰まりに起因する圧力損失の上昇を抑制することができる。
そして、第１片側目封止ハニカム構造体１０と第２片側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。そして、第１片側目封止ハニカム構造体１０と第２片側目封止ハニカム構造体２０との間の距離Ｋ（図１参照）は、具体的には、１〜２０ｍｍであることが好ましく、３〜１０ｍｍ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するおそれがある。一方、２０ｍｍ超であると、第１片側目封止ハニカム構造体１０と第２片側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。
第１片側目封止ハニカム構造体１０と第２片側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、缶体３０と同じ材質を例示することができる。具体的には、ステンレス鋼等の金属を挙げることができる。
第１片側目封止ハニカム構造体１０の中心軸方向の長さＬ１に対する、第２片側目封止ハニカム構造体２０の中心軸方向の長さＬ２の比の値は、０．３〜０．７であることが好ましく、０．３〜０．６であることが更に好ましく、０．３〜０．５であることが特に好ましい。上記比の値が０．３未満であると、第２片側目封止ハニカム構造体２０の隔壁１５を通過する排気ガスの量が減少するため、粒子状物質の捕集効率が低下するおそれがある。一方、０．７超であると、高い濃度で触媒を担持する第１片側目封止ハニカム構造体１０の流入側領域３１内の隔壁の表面積が減少するため、排気ガス中の粒子状物質を除去することが困難になり、排気ガスの浄化効率が低下するおそれがある。
また、図１に示す排気ガス浄化装置１００は、第１片側目封止ハニカム構造体１０と第２片側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内に配置されている。そして、このクッション材４０により、第１片側目封止ハニカム構造体１０と第２片側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。第１片側目封止ハニカム構造体１０と第２片側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、第１片側目封止ハニカム構造体１０及び第２片側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。
［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。
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、この第１ハニカム基材の第１流出側端面における一部のセルの開口部を目封止するように配設された第１の目封止部を有し、第１流入側端面における全部のセルが開口している片側目封止ハニカム焼成体の上記第１ハニカム基材の上記第１流入側端面側から、複数のセル内に触媒スラリーを流入させて、第１流入側端面から、第１流入側端面からの距離が第１片側目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さの１０〜７０％の位置までの範囲の流入側領域内の全部のセルの隔壁に三元触媒を塗工して、第１片側目封止ハニカム構造体を形成する第１片側目封止ハニカム構造体形成工程と、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一部のセルの開口部を目封止するように配設された第２の目封止部を有し、第２流入側端面における全部のセルが開口している第２片側目封止ハニカム構造体を形成する第２片側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に、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第１片側目封止ハニカム構造体を配置し、かつ、第２流出側端面が缶体の流出口側に向くように缶体の流出口側に第２片側目封止ハニカム構造体を配置する組立工程と、を有する製造方法であり、第１片側目封止ハニカム構造体形成工程の第１片側目封止ハニカム構造体としては、流体の流入側の領域である流入側領域と流体の流出側の領域である流出側領域との２つの領域からなり、流出側領域には、触媒が担持されないか、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、流入側領域内の隔壁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り、第２片側目封止ハニカム構造体形成工程の第２片側目封止ハニカム構造体としては、触媒が担持されないか、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、第１片側目封止ハニカム構造体の流入側領域内の隔壁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。
［２−１］第１片側目封止ハニカム構造体形成工程：
第１片側目封止ハニカム構造体形成工程で用いる片側目封止ハニカム焼成体は、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。得られた第１ハニカム成形体の一方の端面における一部のセルの開口部を目封止した後、焼成することによって片側目封止ハニカム焼成体を作製することができる。
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。
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７０〜９０質量％であることが好ましい。
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１〜５質量％であることが好ましい。
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１〜１０質量％であることが好ましい。
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、一種単独で使用してもよいし、二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。
分散媒の含有量は、成形原料全体に対して２５〜３５質量％であることが好ましい。
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。
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。
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１ハニカム成形体の一方の端面に、一部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１片側目封止ハニカム構造体の第１流出側端面において、開口部が目封止された所定のセルと開口部が目封止されない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１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、水又はアルコールは、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第１の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。
そして、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。
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、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組合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。
なお、第１ハニカム成形体に目封止部を形成する前に、第１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一部のセルの開口部に目封止部を形成した後、更に焼成することによって片側目封止ハニカム焼成体を得ることもできる。
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、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三元触媒が担持された第１片側目封止ハニカム構造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。
［２−２］第２片側目封止ハニカム構造体形成工程：
第２片側目封止ハニカム構造体形成工程において、第２片側目封止ハニカム構造体は、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２ハニカム成形体を得る。得られた第２ハニカム成形体の一方の端面における一部のセルの開口部を目封止した後、焼成することによって第２片側目封止ハニカム構造体を作製することができる。なお、成形原料、成形原料を混練して坏土を形成する方法、セルの開口部を目封止する方法、及び焼成方法は、第１片側目封止ハニカム構造体形成工程の片側目封止ハニカム焼成体の作製方法で例示した原料及び方法を採用することができる。
第２片側目封止ハニカム構造体に触媒を担持させる場合、触媒を担持させる方法としては、例えば、第１片側目封止ハニカム構造体形成工程と同様にして、第２片側目封止ハニカム構造体の第２ハニカム基材の第２流入側端面側から、複数のセル内に触媒スラリーを流入させることによって複数のセルの隔壁に触媒を塗工する方法を挙げることができる。触媒としては、第２片側目封止ハニカム構造体２０に担持されてもよい触媒と同様の触媒を挙げることができる。
［２−３］組立工程：
組立工程において、第１片側目封止ハニカム構造体及び第２片側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第１片側目封止ハニカム構造体及び第２片側目封止ハニカム構造体を缶体内に配置する。このとき、第１片側目封止ハニカム構造体及び第２片側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。このように収納すると、第１片側目封止ハニカム構造体及び第２片側目封止ハニカム構造体が缶体内で移動することを防止することができる。
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、プレス加工して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、２５〜８０ｍｍであることが好ましく、流出口の直径は、具体的には、２５〜８０ｍｍであることが好ましい。
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。
（実施例１）
［第１片側目封止ハニカム構造体の作製］（第１片側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。
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、目封止部を形成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片側目封止ハニカム構造体を得た。
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、細孔を有する平均粒子径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、作製した片側目封止ハニカム構造体の流入側端部を浸漬した。具体的には、流入側端面から、流入側端面からの距離が片側目封止ハニカム構造体の長手方向の長さの１５％までの位置の範囲の部分をコート用スラリーに浸漬した。このようにして、流入側端部側の所定の領域中の隔壁表面に触媒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、第１片側目封止ハニカム構造体を得た。
得られた第１片側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８０ｍｍ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（Ｌ／Ｄ）が０．７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３８％であり、隔壁の平均細孔径が８μｍであり、第１片側目封止ハニカム構造体の第１流出側端面において、第１の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、市松模様をなしており（即ち、「目封止部の配設形状」が「交互」であり）、流入側領域は、第１流入側端面から、第１流入側端面からの距離が第１片側目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さの１５％までの位置の範囲の領域であり、流入側領域における触媒担持量が４００ｇ／Ｌであり、流入側領域における貴金属量が３ｇ／Ｌであり、流出側領域における触媒担持量が０ｇ／Ｌであり、流入側領域における貴金属量が０ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
なお、第１片側目封止ハニカム構造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１００〜４００ｇ／Ｌであり、Ｐｔの第１片側目封止ハニカム構造体の単位体積当たりの担持量は１〜２．５ｇ／Ｌであり、Ｒｈの第１片側目封止ハニカム構造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。
なお、表１中、「長さ」は、第１片側目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さを示し、「Ｌ／Ｄ」は、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の比の値を示し、「リブ厚」は、第１ハニカム基材の隔壁の厚さを示す。「目封止部の配設形状」は、第１片側目封止ハニカム構造体の第１流出側端面において第１の目封止部によって形成される模様（形状）を示し、「交互」は第１の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、市松模様をなしていること（図３参照）を示し、「４セル毎交互」は、隣接する縦横２つずつのセル（合計４つのセル）からなるセル群を単位セル群としたときに、第１流出側端面において、第１の目封止部が形成された所定の単位セル群と両端部が開口された残余の単位セル群とが交互に配置され、市松模様をなしていること（図４参照）を示し、「１列おき」は、両端部に位置するセルが最外周に位置して１列に並ぶように隣接するセルからなるセル群を単位セル群とし、これらの単位セル群が平行かつ隣接して形成されているとしたときに、隣接する単位セル群毎に交互に第１の目封止部が配設されていること（図５参照）を示す。「長さ比率（％）」は、流入側領域における所定の位置を示し、例えば、長さ比率が１５％である場合、流入側領域は、第１流入側端面から、第１流入側端面からの距離が第１片側目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さの１５％までの位置の範囲の領域であることを意味する。
［第２片側目封止ハニカム構造体の作製］（第２片側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。
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における一部のセルの開口部に、市松模様状に交互にマスクを施し、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、目封止部を形成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第２片側目封止ハニカム構造体を作製した。
得られた第２片側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２０ｍｍ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（Ｌ／Ｄ）が０．１８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４２．０％であり、隔壁の平均細孔径が４μｍであり、第２片側目封止ハニカム構造体の第２流出側端面において、第２の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しており（即ち、「目封止部の配設形状」が「交互」であり）、触媒担持量が０ｇ／Ｌであり、貴金属量が０ｇ／Ｌであった。結果を表２に示す。なお、表２中、表１と同様の項目は表１と同様の意味である。
［排気ガス浄化装置の作製］（組立工程）
得られた第１片側目封止ハニカム構造体と第２片側目封止ハニカム構造体を、厚さ２ｍｍの仕切り板が配設された、流入口及び流出口を有する金属製（具体的には、フェライト系ステンレス製）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第１片側目封止ハニカム構造体と第１片側目封止ハニカム構造体の外周をそれぞれ覆い、その状態で缶体内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、第１片側目封止ハニカム構造体と第２片側目封止ハニカム構造体とは、仕切り板が配置されることによって、第１片側目封止ハニカム構造体と第２片側目封止ハニカム構造体との間の距離が７ｍｍとなるように保持した。
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」、「総合判断」を評価した。結果を表３に示す。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。
表３中、「長さの比の値」は、第１片側目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さに対する、第２片側目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さの比の値を示し、「連結方法」においては、第１片側目封止ハニカム構造体と第２片側目封止ハニカム構造体とが、図１に示すように、１つの同じ缶体に収納されている場合には「同一キャン」と示し、第１片側目封止ハニカム構造体と第２片側目封止ハニカム構造体とが、それぞれ、個別の缶体に収納され、これらの缶体が配管により連結されている場合には「管連結」と示す。
［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、本評価を、表３中、「浄化率（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯＸ）」と示す。
［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、本評価を、表３中、「ＰＭ排出（個／ｋｍ）」と示す。
［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、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」とした。なお、本評価を、表３中、「圧損」と示す。
［総合判断の評価方法］
上記［浄化率］、［ＰＭ個数エミッション］、［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」とする。
Figure 0005563844
Figure 0005563844
Figure 0005563844
（実施例２〜２７、比較例１〜４）
表１に示す、直径、長さ、Ｌ／Ｄ、セル密度、リブ厚、気孔率、平均細孔径、目封止部の配設形状、長さ比率、流入側領域における触媒担持量、流入側領域における貴金属量、流出側領域における触媒担持量、流入側領域における貴金属量としたこと以外は、実施例１と同様にして、各第１片側目封止ハニカム構造体を得た。また、表２に示す、直径、長さ、Ｌ／Ｄ、セル密度、リブ厚、気孔率、平均細孔径、目封止部の配設形状、長さ比率、流入側領域における触媒担持量、流入側領域における貴金属量、流出側領域における触媒担持量、流入側領域における貴金属量としたこと以外は、実施例１と同様にして、各第２片側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１〜４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３に示す。
表３から明らかなように、実施例１〜２７の排気ガス浄化装置は、比較例１〜４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，及びＮＯＸを、エンジン始動直後から高効率で浄化することができることが確認できた。
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の浄化に好適に用いることができる。
２：第１流入側端面、３：第１流出側端面、４，１４：セル、４ａ，１４ａ：一部のセル、４ｂ，１４ｂ：残余のセル、５，１５：隔壁、６：第１ハニカム基材、８：第１の目封止部、１０，４０，５０，６０：第１片側目封止ハニカム構造体、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、１８：第２の目封止部、２０：第２片側目封止ハニカム構造体、２２：流入口、２３：流出口、３０：缶体、３１：流入側領域、３２：流出側領域、３４：単位セル群、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。

Claims (8)

  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、前記第１ハニカム基材の前記第１流出側端面における一部のセルの開口部を目封止するように配設された第１の目封止部、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、前記第１流入側端面における全部のセルが開口している第１片側目封止ハニカム構造体と、
    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一部のセルの開口部を目封止するように配設された第２の目封止部を有し、前記第２流入側端面における全部のセルが開口している第２片側目封止ハニカム構造体と、
    前記第１片側目封止ハニカム構造体と前記第２片側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、
    前記第１片側目封止ハニカム構造体は、前記第１流入側端面が前記缶体の前記流入口側を向くように前記缶体の前記流入口側に配置され、前記第２片側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を向くように前記缶体の前記流出口側に配置されており、
    前記第１片側目封止ハニカム構造体は、流体の流入側の領域である流入側領域と流体の流出側の領域である流出側領域との２つの領域からなり、
    前記第１片側目封止ハニカム構造体の前記流入側領域は、前記第１流入側端面から、前記第１流入側端面からの距離が前記第１片側目封止ハニカム構造体の中心軸方向の長さの１０〜７０％の位置までの範囲の領域であり、前記流入側領域内の前記隔壁には、前記三元触媒が担持され、かつ、前記流出側領域及び前記第２片側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、前記流入側領域内の前記隔壁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い直噴式ガソリンエンジン用の排気ガス浄化装置。
  2. 前記第１片側目封止ハニカム構造体の前記流入側領域に担持される前記三元触媒の単位体積当りの担持量が、１００〜４００ｇ／Ｌである請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
  3. 前記第１片側目封止ハニカム構造体の前記流出側領域及び前記第２片側目封止ハニカム構造体に担持される前記触媒の単位体積当りの担持量が、６０ｇ／Ｌ以下である請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。
  4. 前記第１片側目封止ハニカム構造体の前記第１ハニカム基材は、前記隔壁の厚さが５０．８〜２５４μｍであり、セル密度が３２〜１８６個／ｃｍ２であり、前記隔壁の気孔率が３５〜７０％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０．５〜１．５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。
  5. 前記第２片側目封止ハニカム構造体の前記第２ハニカム基材は、前記隔壁の厚さが５０．８〜２５４μｍであり、セル密度が３２〜１８６個／ｃｍ２であり、前記隔壁の気孔率が３５〜７０％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０．１〜１．０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。
  6. 前記第１片側目封止ハニカム構造体と前記第２片側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１〜５のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
  7. 前記第１片側目封止ハニカム構造体の前記第１の目封止部は、隣接するセルを交互に目封止するように配設されるか、または、前記第１の目封止部は、隣接する複数のセルからなるセル群を単位セル群としたときに、隣接する前記単位セル群を交互に目封止するように配設される請求項１〜６のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
  8. 前記第２片側目封止ハニカム構造体の前記第２の目封止部は、隣接するセルを交互に目封止するように配設されるか、または、前記第２の目封止部は、隣接する複数のセルからなるセル群を単位セル群としたときに、隣接する前記単位セル群を交互に目封止するように配設される請求項１〜７のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013227882A (ja) * 2012-04-24 2013-11-07 Ngk Insulators Ltd 排ガス浄化装置
JPWO2013175552A1 (ja) * 2012-05-21 2016-01-12 イビデン株式会社 ハニカムフィルタ、排ガス浄化装置、及び、排ガス浄化方法
US10156170B2 (en) 2013-12-02 2018-12-18 Cataler Corporation Exhaust gas purification device and particulate filter
EP3078821B1 (en) 2013-12-02 2018-01-31 Cataler Corporation Exhaust gas purification device and particulate filter
JP6887302B2 (ja) * 2017-05-12 2021-06-16 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ
JP6887303B2 (ja) * 2017-05-12 2021-06-16 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ
JP7136070B2 (ja) * 2019-11-29 2022-09-13 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化システム

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001012961A1 (en) * 1999-08-13 2001-02-22 Corning Incorporated Compact catalyst/adsorber for exhaust gas treatment
JP3613669B2 (ja) * 2000-01-19 2005-01-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4393039B2 (ja) * 2001-07-18 2010-01-06 イビデン株式会社 触媒つきフィルタ、その製造方法及び排気ガス浄化システム
JP4279497B2 (ja) 2002-02-26 2009-06-17 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ
JP3942086B2 (ja) * 2002-09-20 2007-07-11 日野自動車株式会社 パティキュレートフィルタ
JP4369141B2 (ja) * 2003-02-18 2009-11-18 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ及び排ガス浄化システム
JP4503304B2 (ja) * 2004-01-29 2010-07-14 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
JP2006175386A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Cataler Corp ディーゼルエンジンの排気ガス浄化用のフィルタ触媒及びその製造方法
JP2007260618A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Toyota Motor Corp 排ガス浄化触媒及び排ガス浄化装置
JP4710846B2 (ja) * 2007-02-21 2011-06-29 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP5150132B2 (ja) * 2007-04-27 2013-02-20 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタシステム
JP5409070B2 (ja) * 2009-03-24 2014-02-05 日本碍子株式会社 排ガス浄化装置の製造方法及び排ガス浄化装置

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