特許 6200212 ハニカム触媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6200212

(24)【登録日】2017年9月1日

(45)【発行日】2017年9月20日

(54)【発明の名称】ハニカム触媒体

(51)【国際特許分類】

   B01J 35/04 20060101AFI20170911BHJP

   B01D 53/86 20060101ALI20170911BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20170911BHJP

   B01J 35/10 20060101ALI20170911BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20170911BHJP

   F01N 3/035 20060101ALI20170911BHJP

【ＦＩ】

   B01J35/04 301B

   B01D53/86 222

   B01D53/94 222

   B01D53/94ZAB

   B01J35/04 301E

   B01J35/04 301C

   B01J35/04 301A

   B01J35/04 301K

   B01J35/04 301L

   B01J35/10 301F

   F01N3/28 301P

   F01N3/28 301A

   F01N3/28 301C

   F01N3/035 A

【請求項の数】3

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2013-121467(P2013-121467)

(22)【出願日】2013年6月10日

(65)【公開番号】特開2014-131795(P2014-131795A)

(43)【公開日】2014年7月17日

【審査請求日】2016年2月19日

(31)【優先権主張番号】特願2012-264748(P2012-264748)

(32)【優先日】2012年12月3日

(33)【優先権主張国】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088616

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 一平

(74)【代理人】

【識別番号】100154829

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 成

(72)【発明者】

【氏名】青木 崇志

【審査官】 増山 淳子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２０５２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９４３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４９３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０２７６７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ ２１／００ − ３８／７４

Ｂ０１Ｄ ５３／８６，９４

Ｆ０１Ｎ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流入側端面から流出側端面まで延びる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と、所定のセルの流入側端部に配設される流入側目封止部と、残余のセルの流出側端部に配設される流出側目封止部と、前記隔壁から、前記流出側目封止部が配設されたセルである流入セル内及び前記流入側目封止部が配設されたセルである流出セル内に延びるように突出し、前記隔壁と一体に形成された多孔質の突出部と、を有する目封止ハニカム構造体と、
前記目封止ハニカム構造体の前記突出部に担持された触媒と、を備え、
前記目封止ハニカム構造体の前記隔壁の気孔率が４０〜７０％であり、前記突出部の厚さが、前記隔壁の厚さの３０〜１４０％であり、
前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記隔壁に担持された触媒の量が、前記目封止ハニカム構造体に担持された触媒の総量の５％以下であり、前記隔壁に担持される触媒の量が、前記突出部に担持される触媒の量より小であり、
前記目封止ハニカム構造体の前記流入セル内に延びる前記突出部に担持された触媒が三元触媒またはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒であり、且つ前記目封止ハニカム構造体の前記流出セル内に延びる前記突出部に担持された触媒が選択的還元触媒であるか、或いは、
前記目封止ハニカム構造体の前記流入セル内に延びる前記突出部に担持された触媒が三元触媒であり、且つ前記目封止ハニカム構造体の前記流出セル内に延びる前記突出部に担持された触媒がＮＯ_Ｘ吸蔵触媒であり、
前記目封止ハニカム構造体の前記突出部が、前記セルを区画して複数のセルを形成する壁状のものであるハニカム触媒体。

【請求項2】

前記目封止ハニカム構造体の前記隔壁の平均細孔径が、２５μｍ以下である請求項１に記載のハニカム触媒体。

【請求項3】

前記目封止ハニカム構造体の前記隔壁の厚さが、６４〜５０８μｍである請求項１または２に記載のハニカム触媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハニカム触媒体に関する。更に詳しくは、限られたスペースにも収納可能であり、機械的強度が高く、圧力損失が小さく、浄化性能が良好であるハニカム触媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車用エンジン、建設機械用エンジン、産業機械用定置エンジン等の内燃機関、その他の燃焼機器等から排出される排ガス中のＮＯ_Ｘなどの有害物質は、環境への影響を考慮して浄化された後に排出されることが要求されている。そこで、この有害物質を浄化するために、担体であるハニカム構造体に触媒を担持した複数のハニカム触媒体を備える排ガス浄化装置が用いられている。

【0003】

ハニカム触媒体としては、例えば、流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁を備え、この隔壁に所定の触媒を担持したものが知られている。そして、ハニカム触媒体の使用時には、ハニカム触媒体のセル内を排ガスが流れる際に触媒と排ガスが接触して、排ガス中の有害物質が浄化される。

【0004】

ハニカム触媒体としては、選択的還元触媒（ＳＣＲ）が担持されたもの、アンモニアスリップ防止触媒（ＡＳＣ）が担持されたもの、三元触媒が担持されたものなどがある。上記排ガス浄化装置には、これらのハニカム触媒体が適宜選択されて直列に配置されている。このような排ガス浄化装置としては、具体的には、リーンＮＯ_Ｘ吸蔵触媒または三元触媒が担持された第１触媒体が上流側に配置され、その下流側に選択還元型触媒が担持された第２触媒体が配置されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この排ガス浄化装置は、エンジンの空燃比がリッチの際、具体的には約１４．０付近において、第１触媒を用いて排ガス中のＮＯ_Ｘ及びＨ_２からアンモニアを発生させる。その後、発生したアンモニアを用いて第２触媒体で排気ガス中のＮＯ_Ｘを還元して無害化することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−１４９３６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の排ガス浄化装置は、複数の触媒体を備えることにより排気ガス中のＮＯ_Ｘを還元して無害化している。一方、この排ガス浄化装置を配置するスペースは限られており、特に自動車などに載置する排ガス浄化装置（特にハニカム触媒体）は小型化することが切望されている。

【0007】

一方で、ウォールフロー型のハニカム構造体の多孔質の隔壁の気孔表面に触媒が担持されたウォールフロー型のハニカム触媒体も知られているが、このハニカム触媒体は、触媒の担持量を多くする目的や圧力損失の増大を防止する目的のために隔壁の気孔率が大きく設定されている。このようなハニカム触媒体は、上記目的は達成できるが、隔壁の気孔率が大きく設定されているため、隔壁の機械的強度が十分に得られない場合があり、キャニング時に荷重が掛けられると、破損してしまう場合があった。

【0008】

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る。その課題とするところは、限られたスペースにも収納可能であり、機械的強度が高く、圧力損失が小さく、浄化性能が良好であるハニカム触媒体を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明によれば、以下に示す、ハニカム触媒体が提供される。

【0010】

［１］ 流入側端面から流出側端面まで延びる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と、所定のセルの流入側端部に配設される流入側目封止部と、残余のセルの流出側端部に配設される流出側目封止部と、前記隔壁から、前記流出側目封止部が配設されたセルである流入セル内及び前記流入側目封止部が配設されたセルである流出セル内に延びるように突出し、前記隔壁と一体に形成された多孔質の突出部と、を有する目封止ハニカム構造体と、前記目封止ハニカム構造体の前記突出部に担持された触媒と、を備え、前記目封止ハニカム構造体の前記隔壁の気孔率が４０〜７０％であり、前記突出部の厚さが、前記隔壁の厚さの３０〜１４０％であり、前記セルの延びる方向に垂直な断面における前記隔壁に担持された触媒の量が、前記目封止ハニカム構造体に担持された触媒の総量の５％以下であり、前記隔壁に担持される触媒の量が、前記突出部に担持される触媒の量より小であり、前記目封止ハニカム構造体の前記流入セル内に延びる前記突出部に担持された触媒が三元触媒またはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒であり、且つ前記目封止ハニカム構造体の前記流出セル内に延びる前記突出部に担持された触媒が選択的還元触媒であるか、或いは、前記目封止ハニカム構造体の前記流入セル内に延びる前記突出部に担持された触媒が三元触媒であり、且つ前記目封止ハニカム構造体の前記流出セル内に延びる前記突出部に担持された触媒がＮＯ_Ｘ吸蔵触媒であり、前記目封止ハニカム構造体の前記突出部が、前記セルを区画して複数のセルを形成する壁状のものであるハニカム触媒体。

【0012】

［２］ 前記目封止ハニカム構造体の前記隔壁の平均細孔径が、２５μｍ以下である前記［１］に記載のハニカム触媒体。

【0015】

［３］ 前記目封止ハニカム構造体の前記隔壁の厚さが、６４〜５０８μｍである前記［１］または［２］に記載のハニカム触媒体。

【発明の効果】

【0016】

従来の選択的還元触媒ではＮＯ_Ｘを浄化する際に外部から尿素を投入しアンモニアを生成する必要があった。そのため、尿素を噴射するインジェクターや尿素を溜めておくタンクが必要であり大掛かりなシステム（尿素噴射システム）の追加が必要であった。これに対して、三元触媒またはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒を使用してアンモニアを生成する方法は、燃料の空燃比の制御によってアンモニアを生成することができる。そのため、尿素を噴射することに関する上記追加のシステム（尿素噴射システム）が必要とならないという利点がある。本発明のハニカム触媒体は、目封止ハニカム構造体の流入セル内に延びる突出部に三元触媒またはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒が担持され、且つ目封止ハニカム構造体の流出セル内に延びる突出部に選択的還元触媒が担持されている。このような構成を採用することにより、上述のように尿素噴射システムが不要になる。更には、従来の尿素噴射システムでは複数のハニカム触媒体を使用していたが、１つのハニカム触媒体によって排ガス中の有害物質の浄化を良好に行うことができる。

【0017】

また、ＮＯ_Ｘを浄化するもう一つのシステムとしてＮＯ_Ｘ吸蔵触媒を用いるシステムがある。このシステムは、選択的還元触媒を使うシステムと比べて、尿素噴射システムのような追加装置は必要ないが、低温下では十分なＮＯ_Ｘ吸蔵能力が得られない。そのため、早くに昇温されるようにエンジン近傍に搭載されることが望まれる。しかし、エンジン直下は、搭載スペースが限られており、別途、三元触媒を担持したフィルタを搭載することも考慮した場合、益々搭載スペースを確保することが難しいという問題がある。本発明のハニカム触媒体を用いると、このような問題を解消することができる。即ち、本発明のハニカム触媒体は、既存のシステム（ＮＯ_Ｘ浄化装置）と比較して非常にコンパクトである。

【0018】

本発明のハニカム触媒体は、目封止ハニカム構造体の流入セル内に延びる突出部に三元触媒が担持され、且つ目封止ハニカム構造体の流出セル内に延びる突出部にＮＯ_Ｘ吸蔵触媒が担持されている。そのため、複数のハニカム触媒体（三元触媒が担持されたハニカム触媒体、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒が担持されたハニカム触媒体）を用いることなく、１つのハニカム触媒体によって排ガスの有害物質の浄化を良好に行うことができる。そして、上述のように、エンジン直下は、搭載スペースが限られているため、この限られた搭載スペースに設置するフィルタとして特に有効である。即ち、本発明のハニカム触媒体は、既存のシステム（ＮＯ_Ｘ浄化装置）と比較して非常にコンパクトである。

【0019】

このように本発明のハニカム触媒体であれば、従来必要としていた尿素噴射システムが必要とならないことに加えて、複数使用していたハニカム触媒体を１つにすることができる。そのため、自動車などのように収納スペースが限られている場合であっても良好に収納することができる。また、本発明のハニカム触媒体は、目封止ハニカム構造体の隔壁の気孔率が４０〜７０％であるため、隔壁が比較的密であるので機械的強度が高い。また、本発明のハニカム触媒体は、突出部の厚さが、隔壁の厚さの３０〜１４０％であるため、目封止ハニカム構造体の強度を確保しつつ初期圧力損失を低く抑えることができる。また、本発明のハニカム触媒体は、セルの延びる方向に垂直な断面における隔壁に担持された触媒の量が、目封止ハニカム構造体に担持された触媒の総量の５％以下である。そして、隔壁に担持される触媒の量は、突出部に担持される触媒の量より小である。従って、本発明のハニカム触媒体は、隔壁に触媒を多く担持させて隔壁内の細孔が閉塞または大幅に狭められることに起因する圧力損失の増大が抑えられる。更に、本発明のハニカム触媒体は、圧力損失の増大を防止するため隔壁に担持されている触媒量を少なくしているが、隔壁より多くの触媒が突出部に担持されているため、浄化性能が良好である。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明のハニカム触媒体の一実施形態を模式的に示す斜視図である。

【図2】本発明のハニカム触媒体の一実施形態における一方の端面を模式的に示す平面図である。

【図3】本発明のハニカム触媒体の一実施形態におけるセルの延びる方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。

【図4】本発明のハニカム触媒体の一実施形態における一方の端面の一部を拡大して模式的に示す平面図である。

【図5】ハニカム触媒体の他の実施形態における一方の端面を模式的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施の形態について説明する。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。

【0022】

［１］ハニカム触媒体：
本発明のハニカム触媒体の一実施形態は、図１〜図３に示すハニカム触媒体１００を挙げることができる。ハニカム触媒体１００は、隔壁５、流入側目封止部８ａ、流出側目封止部８ｂ、及び突出部９を有する目封止ハニカム構造体１０と、目封止ハニカム構造体１０の突出部９に担持された触媒と、を備えている。隔壁５は、流入側端面２から流出側端面３まで延びる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ものである。流入側目封止部８ａは、所定のセルの流入側端面２の端部（流入側端部）に配設されるものである。流出側目封止部８ｂは、残余のセルの流出側端面３の端部（流出側端部）に配設されるものである。突出部９は、隔壁５から、流出側目封止部８ｂが配設されたセルである流入セル４ａ内及び流入側目封止部８ａが配設されたセルである流出セル４ｂ内に延びるように突出し、隔壁５と一体に形成された多孔質のものである。ハニカム触媒体１００は、目封止ハニカム構造体１０の隔壁５の気孔率が４０〜７０％である。また、ハニカム触媒体１００は、突出部９の厚さが、隔壁５の厚さの３０〜１４０％である。ハニカム触媒体１００は、セルの延びる方向に垂直な断面における隔壁５に担持された触媒の量が、目封止ハニカム構造体１０に担持された触媒の総量の５％以下である。そして、隔壁５に担持される触媒の量は、突出部９に担持される触媒の量より小である。そして、目封止ハニカム構造体１０の流入セル４ａ内に延びる突出部９（９ａ）に担持された触媒は、三元触媒またはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒であり、且つ目封止ハニカム構造体１０の流出セル４ｂ内に延びる突出部９（９ｂ）に担持された触媒は、選択的還元触媒である。なお、本発明のハニカム触媒体は、上述のように、目封止ハニカム構造体の流入セル内に延びる突出部に三元触媒が担持され、且つ目封止ハニカム構造体の流出セル内に延びる突出部にＮＯ_Ｘ吸蔵触媒が担持されたものであってもよい。

【0023】

ハニカム触媒体１００は、目封止部８（流入側目封止部８ａ、流出側目封止部８ｂ）が、所定のセルと残余のセルとが交互に、いわゆる市松模様をなすように配置されている。目封止ハニカム構造体１０は、外周に配設された外周壁７を更に有している。なお、本発明のハニカム触媒体は、必ずしも外周壁７を有する必要はない。

【0024】

このようなハニカム触媒体１００は、目封止ハニカム構造体１０の流入セル４ａ内に延びる突出部９（流入セル側突出部９ａ）及び流入セル４ａ側の隔壁５表面に三元触媒またはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒が担持されている。三元触媒とＮＯ_Ｘ吸蔵触媒とはいずれを用いてもよいが、理論空燃比での制御を主とする場合は、理論空燃比下の排ガス浄化に効果を発揮する三元触媒を選択することが好ましい。ＮＯ_ＸだけではなくＨＣやＣＯを浄化できるという利点があるためである。一方、リーンバーン制御を主とする場合は、リーンバーン運転下では三元触媒が機能しないという点、及びリーンバーン運転下で多く発生するＮＯ_Ｘの排出を抑えるという点でＮＯ_Ｘ吸蔵触媒を用いることが好ましい。ハニカム触媒体１００は、目封止ハニカム構造体１０の流出セル４ｂ内に延びる突出部９（流出セル側突出部９ｂ）及び流出セル４ｂ側の隔壁５表面に選択的還元触媒が担持されている。そのため、複数のハニカム触媒体（三元触媒が担持されたハニカム触媒体、選択的還元触媒が担持されたハニカム触媒体）を用いることなく、１つのハニカム触媒体によって排ガスの有害物質の浄化を良好に行うことができる。このようにハニカム触媒体１００であれば、上記のように尿素噴射システムが必要とならないことに加えて、従来複数使用していたハニカム触媒体を１つにすることができる。そのため、自動車などのように収納スペースが限られている場合であっても良好に収納することができる。そして、１つのハニカム触媒体であるため、キャニングの手間が掛からない。即ち、複数のハニカム触媒体を用いる場合、これらにハニカム触媒体の全部をキャニングする必要があるが、１つのハニカム触媒体であれば１度のキャニングで良いことになる。

【0025】

また、目封止ハニカム構造体１０の隔壁５の気孔率が４０〜７０％であるため、隔壁５が比較的密であるので機械的強度が高い。また、ハニカム触媒体１００は、突出部９の厚さが、隔壁５の厚さの３０〜１４０％であるため、ハニカム触媒体１００（目封止ハニカム構造体１０）の強度を確保しつつ初期圧力損失を低く抑えることができる。また、ハニカム触媒体１００は、セルの延びる方向に垂直な断面における隔壁５に担持された触媒の量が、目封止ハニカム構造体１０に担持された触媒の総量の５％以下である。そして、隔壁５に担持される触媒の量は、突出部９に担持される触媒の量より小である。従って、ハニカム触媒体１００は、圧力損失が小さい。なお、「突出部９に担持される触媒の量より小」とは、流入セル側突出部９ａに担持される触媒の量と流出セル側突出部９ｂに担持される触媒の量の合計より小であることを意味する。

【0026】

ハニカム触媒体１００は、流入セル側突出部９ａに担持させた三元触媒またはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒によってリッチスパイク時に排ガス中のＮＯ_ＸとＨ_２からアンモニアを生成し、選択的還元触媒に溜める。このアンモニアを用いて選択的還元触媒で排気ガス中のＮＯ_Ｘを浄化することができる。また、ハニカム触媒体１００においては、流入セル４ａに流入させた排ガスが隔壁５を通過し、この隔壁５を通過する際に排ガス中の粒子状物質が捕集される。

【0027】

ここで、従来、粒子状物質を捕集可能なフィルタ構造体（目封止ハニカム構造体）に触媒を担持させる場合、フィルタ構造体の隔壁内の細孔（気孔）に触媒を塗り、担持させる方策が採用されている。しかし、このような方法では、得られるハニカム触媒体の浄化性能を向上させることを目的として触媒量を増加した場合、隔壁内の細孔が触媒によって閉塞されるか、或いは大幅に狭められてしまうので隔壁の気孔率が急激に低下する。そのため、フィルタ（ハニカム触媒体）の圧力損失が極端に上昇するという問題がある。そのため、触媒量を増加する場合には、フィルタの隔壁の気孔率を上げ、大量の触媒を担持させたとしても圧力損失が上昇しないように触媒を担持させるスペースを確保するという方策が採用されている。しかしながら、隔壁の気孔率を上げると、フィルタの機械的強度は低下してしまう。そのため、実使用を考えた場合には隔壁の気孔率を上げる方策には限界があった。

【0028】

また、例えば、所定の触媒層（例えば選択的還元触媒（ＳＣＲ）の層）上に、その他の触媒層（例えばアンモニアスリップ防止触媒（ＡＳＣ）の層）を形成した、積層された触媒層を備える場合、触媒層が非常に薄くなる。そのため、排ガスと触媒が接触できる距離が短く、特に排ガスの流量が大きくなった場合に排ガスの除去が十分にできないという不具合がある。また、同じ隔壁内に機能の異なる触媒を塗布するため、複数の触媒層を完全に分けることは難しい。その結果、本来期待される浄化性能が得られないおそれがある。別言すれば、本発明のハニカム触媒体のように積層させた触媒層を形成せず、三元触媒またはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒を担持させた部分と選択的還元触媒を担持させた部分とを隔壁により離間させて形成することにより、以下の不具合を防止できる。即ち、三元触媒またはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒でリッチスパイク時に生成されたアンモニアが三元触媒またはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒により酸化され、選択的還元触媒によるＮＯ_Ｘ浄化に使用されないという不具合を防ぐことができる。また、複数の触媒層が積層している場合には隔壁の通過時のみに排ガスが浄化されるが、本発明のハニカム触媒体では隔壁の通過時のみ浄化されるのではなく、流路（セル内）を流れる際に、突出部に担持された触媒によって浄化される。そのため、排ガスの流量が大きくなった場合でも浄化性能が維持されることになる。

【0029】

更に、フィルタの隔壁を通過する流体（排ガス）の流速は流路方向で分布が現れる。そのため、排ガスが多く流れる部分に担持された触媒は早く劣化してしまう。そして、排ガスの流速分布は、使用条件が同じであれば変わらないため、他の部分（排ガスが多く流れる部分以外の部分）を有効活用することは難しい状況である。

【0030】

そこで、本発明のハニカム触媒体においては、多くの触媒が担持されて主に触媒機能を担う部分と主にフィルタとして微粒子状物質を捕集する部分とを分けている（別の領域に配置している）。このような構成とすることにより、隔壁の気孔表面に触媒を担持させることに起因する極端な圧力損失の上昇やこれを抑制することを目的として気孔率を高くすることに起因するフィルタ（ハニカム触媒体）の機械的強度の低下を回避することができる。

【0031】

図１は、本発明のハニカム触媒体の一実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明のハニカム触媒体の一実施形態における一方の端面を模式的に示す平面図である。図３は、本発明のハニカム触媒体の一実施形態におけるセルの延びる方向に垂直な断面を模式的に示す断面図である。

【0032】

［１−１］目封止ハニカム構造体：
隔壁５の気孔率は、４０〜７０％であり、４０〜６５％であることが好ましく、４０〜６０％であることが更に好ましい。隔壁５の気孔率が上記範囲であると、キャニング強度を確保しつつ、圧力損失の上昇を抑えことができる。隔壁５の気孔率が４０％未満であると、排ガスが隔壁５を透過する際の透過抵抗が上昇するため、圧力損失が上昇する。７０％超であると、隔壁５の強度が低下するため、キャニング時に破壊されてしまう。例えば気孔率が７５％の場合、目封止ハニカム構造体のアイソスタティック強度が０．３ＭＰａとなり非常に低くなってしまう。

【0033】

隔壁５の気孔率は、画像解析により測定した値である。具体的には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって、セルの延びる方向に垂直な断面における目封止ハニカム構造体の隔壁のＳＥＭ写真を任意に複数視野撮影する。撮影視野は、少なくとも３箇所とする。また、１視野は、１セルの大きさ（セルピッチ）を「ｐ」とした場合に縦×横が「ｐ×ｐ」となるものとする。次に、撮影された各画像について画像解析によって二値化を行い、空洞部分（即ち、気孔部分）と空洞以外の部分とに分ける。次に、各画像における空洞部分が占める割合を算出し、平均値を求める。このようにして、隔壁の気孔率を算出する。

【0034】

隔壁５の平均細孔径は、２５μｍ以下であることが好ましく、７〜２５μｍであることが更に好ましく、８〜２４μｍであることが特に好ましく、９〜２３μｍであることが最も好ましい。上記平均細孔径が上記範囲であると、フィルタとしての機能（粒子状物質の捕集性能）を確保しつつ圧力損失の上昇を抑えことができる。隔壁５の平均細孔径が７μｍ未満であると、排ガスの隔壁５を透過する際の透過抵抗が増加するため、圧力損失が上昇するおそれがある。２５μｍ超であると、アッシュ（灰）、粒子状物質の捕集性能が低下するおそれがある。隔壁５の平均細孔径は、隔壁の気孔率と同様に画像解析により測定した値である。

【0035】

隔壁５の厚さは、６４〜５０８μｍであることが好ましく、８９〜３８１μｍであることが更に好ましく、１１０〜３０５μｍであることが特に好ましい。隔壁の厚さが上記範囲であることにより、ハニカム構造体の強度を維持し、圧力損失の増加を抑制するという利点がある。隔壁５の厚さが６４μｍ未満であると、ハニカム構造体の強度が低くなることがある。５０８μｍ超であると、圧力損失が高くなるおそれがある。隔壁５の厚さは、ハニカム触媒体１００の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。

【0036】

式：（ハニカム触媒体の中心軸方向の長さＬ／ハニカム触媒体の端面の直径Ｄ）により算出される値（Ｌ／Ｄ）は、０．５〜２であることが好ましく、０．６〜１．７であることが更に好ましく、０．７〜１．６であることが特に好ましい。上記値（Ｌ／Ｄ）が上記範囲であると、リングクラックを抑制できる。

【0037】

セル４の形状は、セルの延びる方向に直交する断面において四角形である。セル４の形状は、特に制限はなく、四角形以外に、例えば、三角形、八角形などの多角形、円形、楕円形などとすることができる。

【0038】

外周壁７の厚さは、特に限定されない。外周壁７の厚さは、０．１〜８ｍｍであることが好ましく、０．２〜７ｍｍであることが更に好ましく、０．３〜６ｍｍであることが特に好ましい。外周壁７の厚さが上記範囲であることにより、外周壁７の強度を確保しつつ外周壁７と隔壁５の熱容量差によって発生する熱応力を小さくすることができる。

【0039】

目封止ハニカム構造体１０（ハニカム触媒体１００）の形状は、特に限定されない。円筒形状、底面が楕円形の筒形状、底面が四角形、五角形、六角形等の多角形の筒形状等が好ましく、円筒形状であることが更に好ましい。また、目封止ハニカム構造体１０（ハニカム触媒体１００）の大きさは、特に限定されない。セルの延びる方向における長さが５０〜３８１ｍｍ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１０（ハニカム触媒体１００）の外形が円筒形の場合、その底面の直径は、５０〜３８１ｍｍであることが好ましい。

【0040】

隔壁５及び外周壁７は、セラミックを主成分とするものであることが好ましい。隔壁５及び外周壁７の材質としては、例えば、以下の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。即ち、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、コージェライトが好ましい。コージェライトであると、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れた目封止ハニカム構造体を得ることができるためである。隔壁５と外周壁７の材質は、同じであることが好ましい。なお、隔壁５と外周壁７の材質は異なっていてもよい。「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。

【0041】

突出部９は、隔壁５から、流出側目封止部８ｂが配設されたセルである流入セル４ａ内及び流入側目封止部８ａが配設されたセルである流出セル４ｂ内に延びるように突出し、隔壁５と一体に形成された多孔質のものである。突出部の形状は、流入セル内に延びるもの及び流出セル内に延びるものが同じであってもよいし、異なっていてもよい。即ち、例えば、流入セル内に延びる突出部が後述する小セルを区画形成する隔壁であり、流出セル内に延びる突出部が突起状のものとすることができる。

【0042】

突出部９（９ａ，９ｂ）は、図１〜図４に示すハニカム触媒体１００のように、セル４を区画して複数のセル（小セル６（図４参照））を形成する隔壁である。このようなハニカム触媒体１００は、突出部９が上記構成を有することにより、ハニカム構造体の強度を増加させることができ、従来の製造工程及び冶具を変更することなく製造することができる。図４は、本発明のハニカム触媒体の一実施形態における一方の端面の一部の領域Ｐを拡大して模式的に示す平面図である。図４に示す破線で囲まれた部分は、隔壁５によって区画形成されたセル４を示している。突出部９は、このセル４内に隔壁５から延びるように突出している。図４においては、各セル４を、突出部９からなる隔壁によって区画して４つの小セル６が形成されている例を示している。本発明のハニカム触媒体の一実施形態のハニカム触媒体１００においては、セル４の延びる方向に垂直な断面における隔壁５に担持された触媒の量が、目封止ハニカム構造体１０に担持された触媒の総量の４０％以下である。そして、小セル６を区画形成する隔壁（突出部９）の表面及び気孔表面に触媒が担持されている。

【0043】

また、突出部は、図５に示すハニカム触媒体１０１のように、隔壁５の表面から突出した突起状のもの（突起状の突出部１９（１９ａ，１９ｂ））であることが好ましい。このように、突起状の突出部であることにより、初期圧力損失を低減できる。突起状の突出部１９ａは、目封止ハニカム構造体１０の流入セル４ａ内に延びている突出部であり、突起状の突出部１９ｂは、目封止ハニカム構造体１０の流出セル４ｂ内に延びている突出部である。

【0044】

突起状の突出部１９は、数や大きさなどについては特に制限はない。突起状の突出部１９の数は、１セルにつき１〜８個であることが好ましく、２〜４個であることが更に好ましい。起状の突出部１９が上記範囲であると、突出部間の距離を確保できるため、触媒により突出部間を埋めてしまうことなく触媒コートでき、排ガス浄化性能に影響する幾何学的表面積を確保できるという利点がある。また、突起状の突出部１９の大きさは、セルの重心から隔壁までの距離（即ち、セルの重心から隔壁に下ろした垂線の長さ）の１０〜８０％の距離が好ましく、３０〜７０％の距離が更に好ましい。突起状の突出部１９の大きさが上記範囲であると、触媒が隔壁に比べて突出部にコートされ易くなるため、触媒コート後の圧損上昇を低く抑えるという利点がある。ここで、「突起状の突出部の大きさ」は、隔壁からの高さのことである。「セルの重心」とは、セルの開口部の形状における重心で定義される。例えば、図５に示すハニカム触媒体１０１は、各隔壁から１つの突起状の突出部１９が延び、１つのセル４内に４つの突起状の突出部１９が延びている例である。このような構成とすることにより、従来の製造工程で使用する冶具の簡単な変更で製造できる。

【0045】

突出部の厚さは、隔壁の厚さの３０〜１４０％であり、３０〜１３０％であることが好ましく、３０〜１２０％であることが更に好ましい。突出部の厚さを上記範囲とすることにより、目封止ハニカム構造体の強度を確保しつつ初期圧力損失を低く抑えることができる。突出部の厚さが３０％未満であると、目封止ハニカム構造体の強度が低下するため、キャニング時に破壊してしまう。１４０％超であると、初期圧力損失が増加してしまう。ここで、突出部の厚さとしては薄い方が圧力損失の増大を防止できるという観点からは好ましい。隔壁と突出部とは、通常、押出成形により同時に成形されるため、隔壁と突出部の隔壁の厚さの差が大きいと、押出される坏土における隔壁と突出部の流速に差が発生する。その結果、隔壁や突出部がセルの延びる方向に波打つような形に変形してしまう。このような隔壁や突出部の変形は、強度を著しく低下させることになる。そのため、突出部の厚さは、隔壁との関係において上記範囲（特に上記下限値）を満たすことが必要である。なお、突出部の厚さは、突出部が、セルを区画して複数のセルを形成する隔壁である場合には、この隔壁の最も厚い部分の厚さのことを意味する。また、突出部が、突起状のものである場合には、セルの延びる方向に直交する断面における上記突出部の最大幅のことを意味する。

【0046】

なお、目封止ハニカム構造体の流入セル内に延びている突出部（流入セル側突出部）と、目封止ハニカム構造体の流出セル内に延びている突出部（流出セル側突出部）との厚さは、互いに異なっていても良い。また、流入セル側突出部と流出セル側突出部との厚さは、互いに同じであっても良い。

【0047】

突出部の気孔率及び平均細孔径は、それぞれ、上述した隔壁の気孔率及び平均細孔径と同様の範囲を採用することができ、隔壁と同じとすることが好ましい。

【0048】

目封止部（流入側目封止部及び流出側目封止部）の材料としては、隔壁５の材料と同じものを挙げることができ、隔壁５の材料と同じものを用いることが好ましい。

【0049】

目封止ハニカム構造体１０のセル密度は、突出部が突起状である場合、以下のように計算する。即ち、セルの延びる方向に垂直な断面において、対抗する突起状の突出部の起点同士を結ぶ線分（複数描ける場合には、最も長いものを採用する）を想定し、この線分の位置に仮想の隔壁があるとみなして、セル密度を計算する。なお、突出部が壁状である場合、小セルを１つのセルとしてセル密度を算出する。

【0050】

目封止ハニカム構造体１０のセル密度は、１５．５〜９３個／ｃｍ^２であることが好ましく、３１〜７７．５個／ｃｍ^２であることが更に好ましく、４６．５〜６２個／ｃｍ^２であることが特に好ましい。上記セル密度が上記範囲であると、ハニカム構造体の強度を確保しつつ圧力損失の上昇を抑えるという利点がある。目封止ハニカム構造体１０のセル密度が１５．５個／ｃｍ^２未満であると、ハニカム強度が低下するため、キャニング時に破壊するという不具合が生じるおそれがある。９３個／ｃｍ^２超であると、圧力損失が上昇するため、燃費が悪化するという不具合が生じるおそれがある。

【0051】

［１−２］触媒：
触媒は、目封止ハニカム構造体１０のセル４の延びる方向に垂直な断面における隔壁５に担持された触媒の量が、目封止ハニカム構造体１０に担持された触媒の総量の４０％以下である。このように、ハニカム触媒体１００は、隔壁５よりも突出部９に多くの触媒を担持させる。隔壁５に塗布される触媒の量は、ハニカム構造体１０に塗布される触媒の総量の４０％以下であり、３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることが更に好ましい。隔壁５に塗布される触媒の量がハニカム構造体１０に塗布される触媒の総量の４０％超であると、良好な浄化効率を維持しようとする場合に圧力損失が増大する。また、目封止ハニカム構造体１０の性能（圧力損失の増大防止効果）としては実質的に隔壁５に触媒コートが無い状態（隔壁５には実質的に触媒が担持されないこと）が最も良くなる。即ち、実質的に隔壁５に触媒コートが無い状態であると、隔壁を通過する排ガスの流路が十分に確保されるため圧力損失の増大を防止することができる。この場合の「実質的に触媒コートが無い状態」とは、隔壁５に塗布（担持）された触媒量が目封止ハニカム構造体１０に塗布（担持）された触媒の総量の５％以下（隔壁５に触媒が担持されない場合を含む）であることを言う。

【0052】

隔壁及び突出部に担持させた触媒の量（触媒量）の測定は、気孔率の測定方法と同様に画像解析にて測定を行う。即ち、「触媒の量」とは、画像解析により算出される触媒の面積の大きさのことである。具体的には、まず、ハニカム触媒体の中心軸（セルの延びる方向）に垂直な任意の断面において、画像解析を行い、隔壁及び突出部に相当する基材部分と触媒に相当する部分とを二値化する。次に、突出部に担持された触媒の面積と隔壁に担持された触媒の面積を算出してそれぞれにおける触媒量とする。

【0053】

このように、本発明のハニカム触媒体は、触媒担持量が少なく微粒子状物質を捕集するフィルタとして機能する部分（隔壁）と、触媒が積極的に多く担持されて排ガス中の有害物質を浄化する部分（突出部）とが別の領域にそれぞれ存在している。そのため、フィルタとして機能する隔壁は、従来のハニカム触媒体のように触媒を担持することを想定する必要がないため、気孔率を小さくすることができる。その結果、ハニカム触媒体の機械的強度を向上させることができる。

【0054】

本発明のハニカム触媒体は、上述のように、目封止ハニカム構造体の流入セル内に延びる突出部に三元触媒が担持され、且つ目封止ハニカム構造体の流出セル内に延びる突出部にＮＯ_Ｘ吸蔵触媒が担持されたものであってもよい。このように触媒を担持させることにより、三元触媒における反応で発生した熱を、直接、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒に使用することができる。即ち、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒が担持された突出部は、三元触媒が担持された突出部に近接している。具体的には、これらの突出部は、１枚の隔壁の表面側及び裏面側に位置する関係にある。そのため、三元触媒における反応で発生した熱が直ちにＮＯ_Ｘ吸蔵触媒に伝わり、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒が早期に温まるので、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒を、運転開始直後から（即ち、早期に）活性させることができる。その結果、運転開始直後から排ガスを良好に浄化することができる。

【0055】

なお、このように各触媒を担持させたハニカム触媒体は、以下のような場合に特に有効である。即ち、ガソリン直接噴射式（ＧＤＩ）のエンジンにおいてリーンバーン制御を行う際は、三元触媒などの触媒以外に、ＮＯ_Ｘを浄化処理するためのＮＯ_Ｘ吸蔵触媒（ＮＳＣ）が必要になる。しかし、自動車などにおいては、フィルタなどの搭載スペースを小さくすることが進められている。また、自動車などのエンジンルームにはフィルタなどの搭載スペースに制限がある。なお、自動車などの床下は、エンジンルームに比べて比較的、搭載スペースを確保し易いが、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒が機能を発揮するために必要な熱が得られ難い（ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒を加熱するための排ガスの温度が低くなっている）という問題がある。本発明によれば、このような問題を良好に解決することができる。

【0056】

［２］本発明のハニカム触媒体の製造方法：
本発明のハニカム触媒体は、以下のように製造することができる。即ち、セラミック原料を含有する成形原料を混練して得られる坏土をハニカム形状に押出成形してハニカム成形体を作製する（ハニカム成形体作製工程）。次に、作製したハニカム成形体のセルの開口部に目封止材を充填して目封止ハニカム成形体を作製する（目封止工程）。次に、作製した目封止ハニカム成形体を焼成して、所定のセルの一方の端部及び残余のセルの他方の端部に多孔質の目封止部が配設された目封止ハニカム構造体を作製する（目封止ハニカム構造体作製工程）。次に、作製した目封止ハニカム構造体に触媒を担持させてハニカム触媒体を作製する（触媒担持工程）。

【0057】

このようなハニカム触媒体の製造方法によれば、本発明のハニカム触媒体を良好に製造することができる。

【0058】

［２−１］ハニカム成形体作製工程：
本工程では、成形原料を混練して得られた坏土をハニカム形状に押出成形してハニカム成形体を得る。得られた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を目封止した後、焼成する。このようにして目封止ハニカム構造体を作製することができる。

【0059】

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い。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。

【0060】

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。

【0061】

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。有機バインダの含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、０．２〜２質量部であることが好ましい。

【0062】

造孔材は、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い。造孔材としては、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、セラミック原料１００質量部に対して、５〜１５質量部であることが好ましい。

【0063】

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。また、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、セラミック原料１００質量部に対して、０．１〜２質量部であることが好ましい。

【0064】

分散媒の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、１０〜３０質量部であることが好ましい。

【0065】

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。

【0066】

成形原料を混練して坏土を形成する方法としては、特に制限はない。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、隔壁の厚さ、セル密度とすることができ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。

【0067】

［２−２］目封止工程：
本工程では、作製したハニカム成形体のセルの開口部に目封止材を充填して目封止ハニカム成形体を作製する。

【0068】

目封止材に含まれるセラミック原料を含有する成形原料としては、ハニカム成形体を成形するための坏土の原料であるセラミック原料を含有する成形原料と同じものを用いることができる。

【0069】

セルの開口部に目封止材を充填する方法としては、従来公知の方法を適宜採用することができる。例えば、まず、ハニカム成形体の一方の端面にマスクを貼り付ける。次に、レーザーなどの公知の手段により、マスクの、所定のセルを塞いでいる部分に孔を開ける。次に、ハニカム成形体の、マスクに孔が形成されている所定のセルの一方の端部に上記目封止材を充填する。次に、ハニカム成形体の他方の端面にマスクを貼り付ける。次に、レーザーなどの公知の手段により、マスクの、残余のセルを塞いでいる部分に孔を開ける。次に、ハニカム成形体の、マスクに孔が形成されている残余のセルの他方の端部に上記目封止材を充填する。なお、コージェライト化原料は、コージェライト結晶の理論組成となるように各成分を配合したものである。上記コージェライト化原料は、具体的には、シリカ源成分、マグネシア源成分、及びアルミナ源成分等が配合されたものである。

【0070】

［２−３］目封止ハニカム構造体作製工程：
焼成温度は、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、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。

【0071】

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。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る。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。

【0072】

なお、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得た後、ハニカム焼成体の所定のセルの一方の端面側の端部に目封止材を充填してもよい。

【0073】

［２−４］触媒担持工程：
次に、目封止ハニカム構造体を、目封止ハニカム構造体の一方の端部側から順に三元触媒またはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒を含有する触媒スラリーに浸漬すると同時に、目封止ハニカム構造体の他方の端面側から上記目封止ハニカム構造体内に空気を供給する。このようにして、隔壁に極力触媒がコートされないように流入セル内に突出した突出部（流入セル側突出部）に上記触媒スラリーからなる触媒コート層を形成する。その後、目封止ハニカム構造体の上記他方の端面側からセル内に空気を噴き付けることによって、隔壁の細孔内に侵入した触媒スラリーを吹き飛ばす。

【0074】

次に、目封止ハニカム構造体を、目封止ハニカム構造体の他方の端部側から順に選択的還元触媒を含有する触媒スラリーに浸漬すると同時に、目封止ハニカム構造体の一方の端面側から上記目封止ハニカム構造体内に空気を供給する。このようにして、隔壁に極力触媒がコートされないように流出セル内に突出した突出部（流出セル側突出部）に上記触媒スラリーからなる触媒コート層を形成する。その後、目封止ハニカム構造体の上記他方の端面側からセル内に空気を噴き付けることによって、隔壁の細孔内に侵入した触媒スラリーを吹き飛ばす。

【0075】

その後、この目封止ハニカム構造体に形成された触媒コート層を乾燥、焼成させることにより、ハニカム触媒体を製造する。

【0076】

また、触媒は以下のように担持させてもよい。即ち、まず、触媒スラリーを塗工する前に、目封止ハニカム構造体を、熱を加えることにより揮発する化合物を含有する仮充填用スラリー内に浸漬させる。このようにすることで、目封止ハニカム構造体の隔壁の気孔に上記仮充填用スラリーを充填する。

【0077】

次に、目封止ハニカム構造体の一方の端面及び他方の端面からそれぞれ、流入セル及び流出セル内に各触媒スラリー（三元触媒またはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒を含有する触媒スラリー、選択的還元触媒を含有する触媒スラリー）をそれぞれ充填する。このようにして、流入セル及び流出セルの表面とこれらの流入セル及び流出セル内に突出した突出部の表面及び突出部の細孔の表面に上記触媒スラリーからなる触媒コート層を形成する。

【0078】

次に、目封止ハニカム構造体を乾燥、焼成することにより、隔壁の気孔に充填された上記仮充填用スラリーを揮発させ隔壁内に気孔を形成し、目封止ハニカム構造体の端面からセル内に空気を噴き付けることによって、隔壁表面に付着した触媒スラリーを吹き飛ばす。このようにして、ハニカム触媒体を作製することもできる。

【実施例】

【0079】

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。

【0080】

（実施例１）
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た。このコージェライト化原料１００質量部に、分散媒を２０質量部、有機バインダを１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た。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。

【0081】

次に、所定の金型を用いて坏土を押出成形して、一方の端面から他方の端面まで貫通する複数のセルを区画形成する隔壁及びこの隔壁からセル内に延びるように突出し、隔壁と一体に形成された突出部を有するハニカム成形体を作製した。突出部は、隔壁に区画形成されたセルを区画して更に４つのセル（小セル）を形成する隔壁とした。ハニカム成形体は、セルの延びる方向に直交する断面におけるセルの形状が四角形で、全体形状が円柱形であった。次に、作製した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て乾燥したハニカム成形体（ハニカム乾燥体）を得た。その後、ハニカム乾燥体の両端部を切断して所定の寸法に整えた。次に、ハニカム乾燥体の一方の端面にマスクを貼り付けた。このとき、セルの開口は全てマスクにより塞がれるようにした。次に、レーザーを照射することにより、マスクの所定の部分（即ち、所定のセルを塞いでいる部分）に孔を開けた。

【0082】

次に、このハニカム乾燥体の、マスクを貼り付けた側の端部（一方の端部）を目封止用スラリーに浸漬して、所定のセルの一方の端部に上記目封止材スラリーを充填した。目封止材スラリーは、上記坏土と同じ原料からなるものを用いた。

【0083】

次に、ハニカム乾燥体の他方の端面にマスクを貼り付けた。このとき、セルの開口は全てマスクにより塞がれるようにした。次に、レーザーを照射することにより、マスクの所定の部分（即ち、残余のセルを塞いでいる部分）に孔を開けた。

【0084】

次に、このハニカム乾燥体の、マスクを貼り付けた側の端部（他方の端部）を目封止用スラリーに浸漬して、残余のセルの他方の端部に上記目封止材スラリーを充填した。

【0085】

次に、上記目封止材スラリーを充填したハニカム乾燥体を熱風乾燥機で乾燥した。その後、１４１０〜１４４０℃で５時間焼成した。このようにして目封止ハニカム構造体を作製した。

【0086】

得られた目封止ハニカム構造体は、直径が１５７．５ｍｍであり、中心軸方向の長さが１５２．４ｍｍであった。また、体積が２．９７リットルであった。目封止ハニカム構造体の直径Ｄに対する中心軸方向の長さＬの比の値（Ｌ／Ｄ）が０．９７であった。目封止ハニカム構造体のセル密度は４６．５個／ｃｍ^２であった。隔壁の厚さは０．１５ｍｍであった。隔壁の気孔率は４８％であった。隔壁の平均細孔径は１２μｍであった。突出部の厚さは０．１５ｍｍであった。突出部の気孔率は４８％であった。突出部の平均細孔径は１２μｍであった。結果を表１に示す。

【0087】

次に、得られた目封止ハニカム構造体に各触媒（「三元触媒またはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒」または選択的還元触媒）を担持させた。具体的には、目封止ハニカム構造体を、一方の端部から順に三元触媒（ＴＷＣ）を含む触媒スラリーに浸漬すると同時に、目封止ハニカム構造体の他方の端面側から上記目封止ハニカム構造体内に空気を供給した。その後、目封止ハニカム構造体の上記他方の端面側からセル内に空気を噴き付けることによって、隔壁内に侵入した触媒を吹き飛ばした。

【0088】

次に、目封止ハニカム構造体を、他方の端部から順に選択的還元触媒（ＳＣＲ）を含む触媒スラリーに浸漬すると同時に、目封止ハニカム構造体の一方の端面側から上記目封止ハニカム構造体内に空気を供給した。その後、目封止ハニカム構造体の上記一方の端面側からセル内に空気を噴き付けることによって、隔壁内に侵入した触媒の一部を吹き飛ばした。

【0089】

このようにして、流入セル内に突出した突出部及び流出セル内に突出した突出部の表面及び細孔内の表面に触媒コート層を形成した。その後、目封止ハニカム構造体の触媒コート層を乾燥、焼成させてハニカム触媒体を得た。

【0090】

その後、得られたハニカム触媒体の上流側に、三元触媒（ＴＷＣ）を担持させた三元触媒体（表１中、「ＴＷＣ」と記す）を配置して、排ガス浄化装置を作製した。排ガス浄化装置は、その長さが２６６．７ｍｍであり、排ガス浄化装置全体としての初期圧力損失が６．４ｋＰａであり、スス付き圧力損失が９．６ｋＰａであった。また、排ガス浄化装置全体のＴＷＣ合計量（三元触媒を担持させた三元触媒体＋ハイブリットフィルタの隔壁内の三元触媒＋ハイブリットフィルタの流入セル内に突出した突出部の三元触媒）が４４８ｇであった。また、排ガス浄化装置全体のＳＣＲ合計量（ハイブリットフィルタの隔壁内の三元触媒＋ハイブリットフィルタの流出セル内に突出した突出部の選択的還元触媒）が３６９ｇであった。

【0091】

三元触媒体は、直径が１０５．７ｍｍであり、中心軸方向の長さが１１４．３ｍｍであった。また、体積が１．００リットルであった。初期圧力損失及びスス付き圧力損失が３．６ｋＰａであった。触媒担持量が２０１ｇであった。

【0092】

得られたハニカム触媒体（表１中、「ハイブリッドフィルタ」と記す）は、セルの延びる方向に垂直な断面における隔壁に担持された触媒の量が目封止ハニカム構造体に担持された触媒の総量の５％以下であった（表５中、「隔壁コート割合（％）」と記す）。また、ハニカム触媒体の初期圧力損失が２．９ｋＰａであり、スス付き圧力損失が６．０ｋＰａであった。得られたハニカム触媒体におけるＴＷＣの担持量（触媒担持量）は、２３６ｇであり、ＳＣＲ触媒の担持量（触媒担持量）は、３５０ｇであった。

【0093】

【表1】

【0094】

表５中の「構造」の欄における「通常」とは、隔壁の気孔表面にも触媒が担持されており、突出部を有さないハニカム触媒体のことを意味する。「ハイブリッド 壁」とは、ハニカム触媒体が突出部を有し、この突出部が、セルを更に区画して更に複数のセル（小セル）を区画形成している隔壁であるのことを意味する。

【0095】

【表2】

【0096】

【表3】

【0097】

【表4】

【0098】

【表5】

【0099】

［気孔率］：
隔壁及び突出部の気孔率は以下の方法で算出した。まず、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって、セルの延びる方向に垂直な断面における目封止ハニカム構造体の隔壁のＳＥＭ写真を任意に３箇所撮影する。１視野は、１セルの大きさ（セルピッチ）を「ｐ」とした場合に縦×横が「ｐ×ｐ」となるものとした。次に、撮影された各画像について画像解析によって二値化を行い、空洞部分（即ち、気孔部分）と空洞以外の部分とに分ける。次に、各画像における空洞部分が占める割合を算出し、平均値を求める。このようにして、隔壁及び突出部の気孔率を算出する。

【0100】

［平均細孔径］：
隔壁の平均細孔径は、隔壁の気孔率と同様に画像解析により測定した値である。

【0101】

作製したハニカム触媒体または排ガス浄化装置について、［初期圧力損失］、［スス付き圧力損失］、［アイソスタティック強度］及び［捕集効率］の各評価を行った。各評価の評価方法を以下に示す。

【0102】

［初期圧力損失］：
排ガス浄化装置（ハニカム触媒体を直列的に配置して収納した缶体を含むもの）について、プロパンガスを燃焼して得られる６００℃の燃焼ガスを２００ｋｇ／時間の流量で上記排ガス浄化装置に供給してハニカム触媒体と排ガス浄化装置の初期圧力損失を測定する。測定した排ガス浄化装置の初期圧力損失について、以下の評価基準によって評価を行った。排ガス浄化装置における初期圧力損失が７ｋＰａ以上である場合を「ＮＧ」とし、７ｋＰａ未満である場合を「ＯＫ」とする。

【0103】

［スス付き圧力損失］：
排ガス浄化装置（ハニカム触媒体を直列的に配置して収納した缶体を含むもの）について、軽油を燃焼させてススを発生する人工スス発生装置によって、ハニカム触媒体に１ｇ／ｌのススを堆積させる。このようにススが堆積した状態で、軽油を燃焼して得られる６００℃の燃焼ガスを２００ｋｇ／時間の流量で上記排ガス浄化装置に供給してハニカム触媒体及び排ガス浄化装置のスス付き圧力損失を測定する。測定した排ガス浄化装置のスス付き圧力損失について、以下の評価基準によって評価を行った。排ガス浄化装置におけるスス付き圧力損失が１２ｋＰａ以上である場合を「ＮＧ」とし、１２ｋＰａ未満である場合を「ＯＫ」とする。

【0104】

［アイソスタティック強度］：
作製したハニカム触媒体（ハイブリッドフィルタ）について、アイソスタティック強度を測定する。アイソスタティック強度は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格（ＪＡＳＯ規格）Ｍ５０５−８７で規定されているアイソスタティック破壊強度試験に基づいて測定する。アイソスタティック破壊強度試験は、ゴムの筒状容器にハニカム触媒体を入れてアルミ製の板で蓋をし、水中で等方加圧圧縮を行う試験である。アイソスタティック破壊強度は、ハニカム触媒体が破壊したときの加圧圧力値（ＭＰａ）で示される。なお、アイソスタティック破壊強度試験は、ハニカム触媒体を自動車に搭載する際に、ハニカム触媒体が、外周面把持された状態で缶体内に収納される場合の、圧縮負荷加重を模擬した試験である。なお、比較例１，２については、通常（従来）のフィルタに触媒を担持させた場合のアイソスタティック強度を測定した。

【0105】

測定したアイソスタティック強度について、以下の評価基準によって評価を行った。即ち、ハニカム触媒体（ハイブリッドフィルタ）のアイソスタティック強度が１ＭＰａ以下である場合を「ＮＧ」とし、１ＭＰａ超である場合を「ＯＫ」とする。

【0106】

［捕集効率］：
作製したハニカム触媒体について、捕集効率の測定を行った。具体的には、上述した人工スス発生装置にハニカム触媒体（ハイブリッドフィルタ）をセットし、ススを含む排ガスの供給条件を、ガス流量１７４ｋｇ／時間、ガス温度２９０℃に設定した。次に、ススの堆積速度を２ｇ／時間となるように設定し、ＡＶＬ社製のスモークメーターでハニカム触媒体の入口側（上流）及び出口側（下流）の排ガスをそれぞれ吸引（採取）し、採取したガスをろ紙に通して微粒子を濾し取った。その後、上記ろ紙の反射光の黒色度から上記スモークメーターの測定器内部の換算式を用いてスス濃度を算出した。捕集効率は、スス堆積量０．５（ｇ／ハニカム触媒体）での値とする。スモークメーターの測定値（ススの濃度）から下記計算式にて捕集効率を算出する。算出した捕集効率を以下の評価基準によって評価した。捕集効率が９５％以上である場合を「ＯＫ」とし、９５％未満である場合を「ＮＧ」とした。
式：捕集効率（％）＝１００×｛１−（ハニカム触媒体の下流のガス中のススの濃度）／（ハニカム触媒体の上流のガス中のススの濃度）｝

【0107】

（参考例２、実施例３〜６）
表１，表２に示す条件を満たすハニカム触媒体及び排ガス浄化装置を作製したこと以外は、実施例１と同様にして排ガス浄化装置を作製した。その後、作製した各ハニカム触媒体及び排ガス浄化装置について、実施例１と同様にして上記各評価を行った。結果を表１，表２，表５に示す。

【0108】

（比較例１〜６）
表３，表４に示す条件を満たすハニカム触媒体及び排ガス浄化装置を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１〜６の排ガス浄化装置を作製した。その後、作製した各ハニカム触媒体及び排ガス浄化装置について、実施例１と同様にして上記各評価を行った。結果を表３〜表５に示す。

【0109】

なお、比較例１では、上流側から順に、ＴＷＣを担持したハニカム触媒体、ガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）、ＳＣＲが担持されたハニカム触媒体が直列に配置された排ガス浄化装置を用いた。ＴＷＣを担持したハニカム触媒体の触媒密度は２００ｇ／ｌであった。ガソリンパティキュレートフィルタには、ＴＷＣが担持され、この触媒密度は１００ｇ／ｌであった。ＳＣＲが担持されたハニカム触媒体の触媒密度は１７５ｇ／ｌであった。なお、表３中、ＴＷＣを担持したハニカム触媒体を「ＴＷＣ」と示し、ＳＣＲが担持されたハニカム触媒体を「ＳＣＲ」と示す。

【0110】

（実施例７，９、参考例８）
表６に示す条件を満たすハニカム触媒体及び排ガス浄化装置を作製したこと以外は、実施例１と同様にして排ガス浄化装置を作製した。その後、作製した各ハニカム触媒体及び排ガス浄化装置について、実施例１と同様にして上記各評価を行った。結果を表６，表７に示す。なお、表６中、「ＴＷＣ」は三元触媒を示し、「ＮＳＣ」はＮＯ_Ｘ吸蔵触媒を示す。

【0111】

【表6】

【0112】

【表7】

【0113】

（比較例７）
表６に示す条件を満たすハニカム触媒体及び排ガス浄化装置を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例７の排ガス浄化装置を作製した。その後、作製した各ハニカム触媒体及び排ガス浄化装置について、実施例１と同様にして上記各評価を行った。結果を表６，表７に示す。

【0114】

実施例１，３〜７，９のハニカム触媒体は、排ガス浄化装置全体の長さを小さくすることができ、機械的強度が高く、圧力損失が小さく、浄化性能が良好であることが確認できた。また、実施例１，３〜５，７，９のハニカム触媒体は、捕集効率が良好であることが確認できた。なお、実施例６では、隔壁の平均細孔径が２５μｍ超（２６μｍ）であったため、他の実施例に比べて、アッシュ（灰）、粒子状物質の捕集性能（捕集効率）が低下していた。

【産業上の利用可能性】

【0115】

本発明のハニカム触媒体は、排ガスの浄化に好適に用いることができる。

【符号の説明】

【0116】

２：流入側端面、３：流出側端面、４：セル、４ａ：流入セル、４ｂ：流出セル、５：隔壁、６：小セル、７：外周壁、８：目封止部、８ａ：流入側目封止部、８ｂ：流出側目封止部、９，１９：突出部、９ａ，１９ａ：流入セル側突出部、９ｂ，１９ｂ：流出セル側突出部、１０：目封止ハニカム構造体、１００，１０１：ハニカム触媒体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】