(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】
(24)【登録日】2022-04-20
(45)【発行日】2022-04-28
(54)【発明の名称】排ガス浄化装置
(51)【国際特許分類】
F01N 3/08 20060101AFI20220421BHJP
F01N 3/28 20060101ALI20220421BHJP
F01N 3/24 20060101ALI20220421BHJP
F01N 3/035 20060101ALI20220421BHJP
B01D 53/94 20060101ALI20220421BHJP
【ＦＩ】
F01N3/08 B ZAB
F01N3/28 301P
F01N3/24 C
F01N3/24 E
F01N3/035 E
B01D53/94 222
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021065946
(22)【出願日】2021-04-08
(62)【分割の表示】P 2017057246の分割
【原出願日】2017-03-23
(65)【公開番号】P2021107713
(43)【公開日】2021-07-29
【審査請求日】2021-04-08
(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】牧野 哲也
(72)【発明者】
【氏名】廣瀬 正悟
【審査官】楠永 吉孝
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１５－５０７１１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１９８３１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１２４６１０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０１Ｎ ３／００～ ３／３８
Ｂ０１Ｄ ５３／９４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１ＳＣＲ触媒コンバータ、酸化触媒コンバータ、フィルタ部、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータ、を備え、前記第１ＳＣＲ触媒コンバータ、前記酸化触媒コンバータ、前記フィルタ部、及び前記第２ＳＣＲ触媒コンバータは、内燃機関の排気系に接続される筐体内に収容された状態で、前記排気系の排ガスの流れ方向に対して直列に配設され、
前記酸化触媒コンバータは、前記第１ＳＣＲ触媒コンバータの下流側に配置され、
前記フィルタ部は、前記酸化触媒コンバータの下流側に配置され、
前記第２ＳＣＲ触媒コンバータは、前記フィルタ部の下流側に配置され、
前記第１ＳＣＲ触媒コンバータは、第一端面から第二端面まで延びる排ガスの流路となる複数のセルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造体を備え、
前記ハニカム構造体のセル密度が、３１～７８個／ｃｍ２であり、
前記ハニカム構造体の前記隔壁の気孔率が、５０～６５％であり、
前記ハニカム構造体は、前記隔壁の表面及び前記隔壁に形成された細孔の内部に、第１ＳＣＲ触媒が担持されたものであり、
前記隔壁の表面及び前記細孔の内部に担持された前記第１ＳＣＲ触媒の担持量が２００～５００ｇ／Ｌであり、且つ、前記細孔の内部に担持された前記第１ＳＣＲ触媒の担持量が５～８０ｇ／Ｌであり、
前記第２ＳＣＲ触媒コンバータは、第２ＳＣＲ触媒が担持された柱状の第２ハニカム構造体を備え、前記第２ハニカム構造体のセル密度が、３９～５４個／ｃｍ２であり、
前記第１ＳＣＲ触媒コンバータにおける前記ハニカム構造体の単位体積当たりの前記第１ＳＣＲ触媒の担持量（ｇ／Ｌ）が、前記第２ＳＣＲ触媒コンバータにおける前記第２ハニカム構造体の単位体積当たりの前記第２ＳＣＲ触媒の担持量（ｇ／Ｌ）よりも大である、排ガス浄化装置。
【請求項2】
前記隔壁の厚さが、０．０７６～０．２５４ｍｍである、請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項3】
前記ハニカム構造体の開口率が、５０～９０％である、請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置。
【請求項4】
前記第１ＳＣＲ触媒が、金属置換されたゼオライトである、又は、バナジウム及びチタニアのうちの少なくとも１種を含有する触媒である、請求項１～３のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、排ガス浄化装置に関する。更に詳しくは、ディーゼル内燃機関等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれるＮＯｘの浄化をより良好に行うことが可能な排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ディーゼル内燃機関等の内燃機関に対して、排ガス中に含まれる有害物質の排出規制が適用されており、その規制は年々厳しくなっている。このため、内燃機関の排気系には、複数のフィルタや触媒コンバータ（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）が取りつけられている。例えば、有害物質の１つであるＮＯｘを浄化するための触媒コンバータとしては、ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒を担持したハニカム構造体を含むＳＣＲ触媒コンバータが挙げられる。ＳＣＲ触媒コンバータは、その上流側に取りつけられた還元剤噴射部から噴射される還元剤を用いて、ＮＯｘを還元している。
【0003】
従来、このような排ガス浄化装置として、排ガスの流動方向に対して、還元剤溶液用の調量装置、ＳＣＲ触媒コンバータ、酸化触媒コンバータ、ディーゼル微粒子フィルタを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１５―１６３７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１のような排ガス浄化装置は、ＳＣＲ触媒コンバータを排ガス浄化装置の上流側に配置している。このため、ＳＣＲ触媒の触媒反応に最適である０．３～０．７のほぼ最適なＮＯ２／ＮＯｘ比の排ガスが、ＳＣＲ触媒コンバータに、他のコンバータを介さず流れこむ。そして、エンジンの排ガス温度が２００℃を下回るコールドスタート（Ｃｏｌｄ Ｓｔａｒｔ）点及び低負荷点でさえも、最適な脱硝率が得られることができるとされている。しかしながら、排ガス浄化装置の長期使用により、ＳＣＲ触媒コンバータのＳＣＲ触媒が劣化し、ＮＯｘ浄化効率が悪くなるという問題があった。また、エンジンのコールドスタート点及び低負荷点におけるＮＯｘ浄化効率も、年々厳しくなる排ガスの法規制を満足し得るものではなかった。
【0006】
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。本発明によれば、内燃機関から排出される排ガス中のＮＯｘ浄化効率が高い排ガス浄化装置が提供される。更に、長期間に渡り排ガスを浄化しても、触媒被毒によるＮＯｘ浄化効率の低下が少なく、且つ、内燃機関の低温始動時においても、高いＮＯｘ浄化効率が期待される排ガス浄化装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明によれば、以下に示す、排ガス浄化装置が提供される。
【0008】
［１］ 第１ＳＣＲ触媒コンバータ、酸化触媒コンバータ、フィルタ部、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータ、を備え、
前記第１ＳＣＲ触媒コンバータ、前記酸化触媒コンバータ、前記フィルタ部、及び前記第２ＳＣＲ触媒コンバータは、内燃機関の排気系に接続される筐体内に収容された状態で、前記排気系の排ガスの流れ方向に対して直列に配設され、
前記酸化触媒コンバータは、前記第１ＳＣＲ触媒コンバータの下流側に配置され、
前記フィルタ部は、前記酸化触媒コンバータの下流側に配置され、
前記第２ＳＣＲ触媒コンバータは、前記フィルタ部の下流側に配置され、
前記第１ＳＣＲ触媒コンバータは、第一端面から第二端面まで延びる排ガスの流路となる複数のセルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造体を備え、
前記ハニカム構造体のセル密度が、３１～７８個／ｃｍ２であり、
前記ハニカム構造体の前記隔壁の気孔率が、５０～６５％であり、
前記ハニカム構造体は、前記隔壁の表面及び前記隔壁に形成された細孔の内部に、第１ＳＣＲ触媒が担持されたものであり、
前記隔壁の表面及び前記細孔の内部に担持された前記第１ＳＣＲ触媒の担持量が２００～５００ｇ／Ｌであり、且つ、前記細孔の内部に担持された前記第１ＳＣＲ触媒の担持量が５～８０ｇ／Ｌであり、
前記第２ＳＣＲ触媒コンバータは、第２ＳＣＲ触媒が担持された柱状の第２ハニカム構造体を備え、前記第２ハニカム構造体のセル密度が、３９～５４個／ｃｍ２であり、
前記第１ＳＣＲ触媒コンバータにおける前記ハニカム構造体の単位体積当たりの前記第１ＳＣＲ触媒の担持量（ｇ／Ｌ）が、前記第２ＳＣＲ触媒コンバータにおける前記第２ハニカム構造体の単位体積当たりの前記第２ＳＣＲ触媒の担持量（ｇ／Ｌ）よりも大である、排ガス浄化装置。
前記第１ＳＣＲ触媒コンバータ、前記酸化触媒コンバータ、前記フィルタ部、及び前記第２ＳＣＲ触媒コンバータは、内燃機関の排気系に接続される筐体内に収容された状態で、前記排気系の排ガスの流れ方向に対して直列に配設され、
前記酸化触媒コンバータは、前記第１ＳＣＲ触媒コンバータの下流側に配置され、
前記フィルタ部は、前記酸化触媒コンバータの下流側に配置され、
前記第２ＳＣＲ触媒コンバータは、前記フィルタ部の下流側に配置され、
前記第１ＳＣＲ触媒コンバータは、第一端面から第二端面まで延びる排ガスの流路となる複数のセルを取り囲むように配設された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造体を備え、
前記ハニカム構造体のセル密度が、３１～７８個／ｃｍ２であり、
前記ハニカム構造体の前記隔壁の気孔率が、５０～６５％であり、
前記ハニカム構造体は、前記隔壁の表面及び前記隔壁に形成された細孔の内部に、第１ＳＣＲ触媒が担持されたものであり、
前記隔壁の表面及び前記細孔の内部に担持された前記第１ＳＣＲ触媒の担持量が２００～５００ｇ／Ｌであり、且つ、前記細孔の内部に担持された前記第１ＳＣＲ触媒の担持量が５～８０ｇ／Ｌであり、
前記第２ＳＣＲ触媒コンバータは、第２ＳＣＲ触媒が担持された柱状の第２ハニカム構造体を備え、前記第２ハニカム構造体のセル密度が、３９～５４個／ｃｍ２であり、
前記第１ＳＣＲ触媒コンバータにおける前記ハニカム構造体の単位体積当たりの前記第１ＳＣＲ触媒の担持量（ｇ／Ｌ）が、前記第２ＳＣＲ触媒コンバータにおける前記第２ハニカム構造体の単位体積当たりの前記第２ＳＣＲ触媒の担持量（ｇ／Ｌ）よりも大である、排ガス浄化装置。
【0009】
［２］ 前記隔壁の厚さが、０．０７６～０．２５４ｍｍである、前記［１］に記載の排ガス浄化装置。
【0010】
［３］ 前記ハニカム構造体の開口率が、５０～９０％である、前記［１］又は［２］に記載の排ガス浄化装置。
【0011】
［４］ 前記第１ＳＣＲ触媒が、金属置換されたゼオライトである、又は、バナジウム及びチタニアのうちの少なくとも１種を含有する触媒である、前記［１］～［３］のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【発明の効果】
【0012】
本発明の排ガス浄化装置は、第１ＳＣＲ触媒コンバータ、酸化触媒コンバータ、フィルタ部、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータを備える。第１ＳＣＲ触媒コンバータ、酸化触媒コンバータ、フィルタ部、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータは、内燃機関の排気系に接続される筐体内に収容された状態で、排気系の排ガスの流れ方向に対して直列に配設されている。そして、筐体内では、第１ＳＣＲ触媒コンバータの下流側に酸化触媒コンバータが配置され、酸化触媒コンバータの下流側にフィルタ部が配置され、フィルタ部の下流側に第２ＳＣＲ触媒コンバータが配置されている。第１ＳＣＲ触媒コンバータは、第一端面から第二端面まで延びる排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を有する柱状のハニカム構造体を備えている。ハニカム構造体のセル密度は、３１～７８個／ｃｍ２であり、ハニカム構造体の隔壁の気孔率は、５０～６５％である。そして、ハニカム構造体は、隔壁の表面及び隔壁に形成された細孔の内部に、第１ＳＣＲ触媒が担持されている。本発明の排ガス浄化装置は、隔壁の表面及び細孔の内部に担持された第１ＳＣＲ触媒の担持量が２００～５００ｇ／Ｌであり、且つ、細孔の内部に担持された第１ＳＣＲ触媒の担持量が５～８０ｇ／Ｌである。
【0013】
本発明の排ガス浄化装置は、排ガス中の有害物質の浄化効率が高く、特に、ＮＯｘの浄化効率に優れる。即ち、本発明の排ガス浄化装置に用いられる第１ＳＣＲ触媒コンバータは、細孔の内部に担持された第１ＳＣＲ触媒の担持量が５～８０ｇ／Ｌ以上であり、従来の排ガス浄化装置におけるＳＣＲ触媒コンバータに比して、細孔の内部に担持された第１ＳＣＲ触媒の担持量が非常に多くなっている。このため、長期間に渡り排ガスを浄化しても、触媒被毒によるＮＯｘの浄化効率の低下が少ない。
【0014】
また、本発明の排ガス浄化装置においては、第１ＳＣＲ触媒コンバータが、酸化触媒コンバータ、フィルタ部、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータの３つの浄化部材よりも排気系の上流側に配設されている。このため、排ガスが持つ熱エネルギーが、第１ＳＣＲ触媒コンバータにより多く伝わりやすくなり、内燃機関の低温始動時においても、第１ＳＣＲ触媒が触媒活性温度まで上昇しやすい。したがって、内燃機関の低温始動時においても、ＮＯｘ浄化効率が高くなる。また、ハニカム構造体の隔壁の気孔率が５０～６５％という高気孔率であるため、ハニカム構造体の熱容量が低く、隔壁に担持された第１ＳＣＲ触媒の昇温が速くなる。このため、内燃機関の低温始動時においてもＮＯｘ浄化効率が高くなる。更に、本発明の排ガス浄化装置は、その製造も比較的簡便であり、生産性に資する。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
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い。したがって、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。
【0017】
（１）排ガス浄化装置：
本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態は、図１に示すような排ガス浄化装置１００である。本実施形態の排ガス浄化装置１００は、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１、酸化触媒コンバータ２、フィルタ部３、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータ４を備える。第１ＳＣＲ触媒コンバータ１、酸化触媒コンバータ２、フィルタ部３、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータ４は、内燃機関の排気系に接続される筐体５内に収容された状態で、排気系の排ガスの流れ方向Ｇに対して直列に配設されている。筐体５内での配列は、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１の下流側に酸化触媒コンバータ２が配置され、酸化触媒コンバータ２の下流側にフィルタ部３が配置され、フィルタ部３の下流側に第２ＳＣＲ触媒コンバータ４が配置されている。このように構成することにより、排ガスが持つ熱エネルギーが、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１により多く伝わりやすくなり、内燃機関の低温始動時においても、第１ＳＣＲ触媒が触媒活性温度まで上昇しやすくなる。即ち、第１ＳＣＲ触媒が活性温度に到達する時間を、従来の排ガス浄化装置に比して短くすることができる。このため、本実施形態の排ガス浄化装置１００は、内燃機関の低温始動時においても、ＮＯｘ浄化効率が高くなる。なお、「排ガスの流れ方向Ｇに対して直列に配設されている」とは、排ガスの流れに沿って一線に並ぶように配設されていることを意味する。したがって、排ガスの流れが直線状であれば、各要素は、排ガスの流れに沿って直線状に配列した状態となる。一方、例えば、排ガスの流れが曲がった状態であれば、各要素は、排ガスの流れに沿って曲線状に配列した状態となる。ここで、図１は、本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態を模式的に示す、平面透視図である。図１において、矢印Ｇは、排ガスの流れ方向を示している。図２は、図１に示す第１ＳＣＲ触媒コンバータにおける、ハニカム構造体を、第一端面側からみた斜視図である。
本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態は、図１に示すような排ガス浄化装置１００である。本実施形態の排ガス浄化装置１００は、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１、酸化触媒コンバータ２、フィルタ部３、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータ４を備える。第１ＳＣＲ触媒コンバータ１、酸化触媒コンバータ２、フィルタ部３、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータ４は、内燃機関の排気系に接続される筐体５内に収容された状態で、排気系の排ガスの流れ方向Ｇに対して直列に配設されている。筐体５内での配列は、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１の下流側に酸化触媒コンバータ２が配置され、酸化触媒コンバータ２の下流側にフィルタ部３が配置され、フィルタ部３の下流側に第２ＳＣＲ触媒コンバータ４が配置されている。このように構成することにより、排ガスが持つ熱エネルギーが、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１により多く伝わりやすくなり、内燃機関の低温始動時においても、第１ＳＣＲ触媒が触媒活性温度まで上昇しやすくなる。即ち、第１ＳＣＲ触媒が活性温度に到達する時間を、従来の排ガス浄化装置に比して短くすることができる。このため、本実施形態の排ガス浄化装置１００は、内燃機関の低温始動時においても、ＮＯｘ浄化効率が高くなる。なお、「排ガスの流れ方向Ｇに対して直列に配設されている」とは、排ガスの流れに沿って一線に並ぶように配設されていることを意味する。したがって、排ガスの流れが直線状であれば、各要素は、排ガスの流れに沿って直線状に配列した状態となる。一方、例えば、排ガスの流れが曲がった状態であれば、各要素は、排ガスの流れに沿って曲線状に配列した状態となる。ここで、図１は、本発明の排ガス浄化装置の第一実施形態を模式的に示す、平面透視図である。図１において、矢印Ｇは、排ガスの流れ方向を示している。図２は、図１に示す第１ＳＣＲ触媒コンバータにおける、ハニカム構造体を、第一端面側からみた斜視図である。
【0018】
第１ＳＣＲ触媒コンバータ１及び第２ＳＣＲ触媒コンバータ４は、排ガス中の有害物質であるＮＯｘを浄化対象とすることができ、ＮＯｘの浄化に触媒活性を有する第１ＳＣＲ触媒及び第２ＳＣＲ触媒をそれぞれ含んでいる。なお、ＮＯｘとは窒素酸化物の総称であり、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ３、Ｎ２Ｏ４、Ｎ２Ｏ５等が含まれる。
【0019】
排ガス浄化装置１００は、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１の上流側に、還元剤を噴射可能な還元剤噴射部（図示せず）を備えることが好ましい。また、フィルタ部３と第２ＳＣＲ触媒コンバータ４との間にも、還元剤を噴射可能な還元剤噴射部（図示せず）を備えることが好ましい。第１ＳＣＲ触媒コンバータ１及び第２ＳＣＲ触媒コンバータ４は、それぞれの還元剤噴射部（図示せず）から噴射される還元剤を用いて、ＮＯｘをＮ２等に好適に浄化することができる。
【0020】
還元剤としては、尿素水、アンモニア水、シアヌル酸水溶液、硫酸アンモニウム水溶液等を用いることができる。
【0021】
還元剤として、尿素水及びアンモニア水を用いる場合には、排ガス浄化装置１００は、第２ＳＣＲ触媒コンバータ４の下流側にアンモニアスリップ触媒コンバータ（図示せず）を備えていてもよい。アンモニアスリップ触媒コンバータ（図示せず）は、アンモニアを酸化して浄化するためのものである。すなわち、還元剤噴射部（図示せず）から噴射された尿素から生じたアンモニア、又は還元剤噴射部（図示せず）から噴射されたアンモニアは、その全部がＮＯｘ浄化反応に寄与せずに、その一部が第２ＳＣＲ触媒コンバータ４の下流側に漏出してくることがある。アンモニアスリップ触媒コンバータ（図示せず）を備えることにより、第２ＳＣＲ触媒コンバータ４の下流側に漏出してきたアンモニアを浄化することができ、アンモニアを含まない処理済みの排ガスを、排ガス浄化装置１００から排出することができる。
【0022】
酸化触媒コンバータ２は、排ガス中の有害物質であるＨＣ、ＣＯを主な浄化対象とすることができ、ＨＣ、ＮＯの浄化に触媒活性を有する酸化触媒を含んでいる。また、このような酸化触媒は、ＮＯｘのうち、ＮＯをＮＯ２に酸化することもできる。
【0023】
フィルタ部３は、排ガス中の有害物質である煤や有機物等からなる粒子状物質を主な浄化対象とすることができる。また、フィルタ部３に堆積した粒子状物質に、フィルタ部３の上流側にある酸化触媒コンバータから流れてきたＮＯ２が接触すると、粒子状物質の酸化・燃焼が促進される。
【0024】
排ガスの流れる方向における、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１と酸化触媒コンバータ２との距離は、２５～１００ｍｍであることが好ましく、２５～７５ｍｍであることが更に好ましく、２５～５０ｍｍであることが特に好ましい。第１ＳＣＲ触媒コンバータ１と酸化触媒コンバータ２との距離が、２５ｍｍより小さいと、車両等の振動により両者が接触して破損することがある。第１ＳＣＲ触媒コンバータ１と酸化触媒コンバータ２との距離が、１００ｍｍより大きいと、排ガスの熱エネルギーが酸化触媒コンバータ２に伝わりにくくなり、排ガスの浄化効率が低くなることがある。
【0025】
（１－１）第１ＳＣＲ触媒コンバータ：
排ガス浄化装置１００における第１ＳＣＲ触媒コンバータ１は、図２に示すような柱状のハニカム構造体２０を備える。ハニカム構造体２０は、第一端面２１から第二端面２２まで延びる排ガスの流路となる複数のセル２３を区画形成する多孔質の隔壁２４を有する。なお、以下、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１（図１参照）に用いられるハニカム構造体２０を、単に、「ハニカム構造体２０」ということがある。
排ガス浄化装置１００における第１ＳＣＲ触媒コンバータ１は、図２に示すような柱状のハニカム構造体２０を備える。ハニカム構造体２０は、第一端面２１から第二端面２２まで延びる排ガスの流路となる複数のセル２３を区画形成する多孔質の隔壁２４を有する。なお、以下、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１（図１参照）に用いられるハニカム構造体２０を、単に、「ハニカム構造体２０」ということがある。
【0026】
第１ＳＣＲ触媒コンバータ１（図１参照）に用いられるハニカム構造体２０は、隔壁２４の気孔率が５０～６５％である。隔壁２４の気孔率は、５２～６５％であることが好ましく、５５～６５％であることがより好ましい。隔壁２４の気孔率が、５０％より小さいと、ハニカム構造体２０の熱容量が大きくなったり、十分な量の第１ＳＣＲ触媒を担持することが出来なくなったりする。このため、ハニカム構造体２０に担持された第１ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化効率が悪くなることがある。また、隔壁２４の気孔率が、５０％より小さいと、隔壁２４による圧力損失が高くなることがある。隔壁２４の気孔率が、６５％より大きいと、ハニカム構造体２０の機械強度が低くなることがある。隔壁２４の気孔率は、ハニカム構造体２０に第１ＳＣＲ触媒が担持されていない状態における隔壁２４の気孔率である。
【0027】
隔壁２４の気孔率は、下記のようにして測定することができる。まず、測定対象のハニカム構造体２０を、エポキシ樹脂に埋設する。これにより、試験片となる隔壁２４の細孔をエポキシ樹脂で埋める。このようにして得られた試験片について、セル２３の延びる方向と直交する方向における断面を、走査型電子顕微鏡（以下、「ＳＥＭ」ともいう）にて観察し、ＳＥＭ画像を取得する。ＳＥＭとは、「Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ」の略である。走査型電子顕微鏡としては、例えば、日立ハイテクノロジー社製の走査型電子顕微鏡「型番：Ｓ３２００－Ｎ」を用いることができる。次に、得られたＳＥＭ画像について、ＥＤＳによる元素分析を行い、ＥＤＳマッピングを作製する。ＥＤＳとは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）のことである。なお、ＥＤＳによる元素分析についても、日立ハイテクノロジー社製の走査型電子顕微鏡「型番：Ｓ３２００－Ｎ」を用いて行うことができる。そして、ＥＤＳマッピングから、隔壁２４」、「隔壁２４の細孔内に担持された第１ＳＣＲ触媒」、及び「隔壁２４の細孔の空隙部分」をそれぞれ区別する。なお、以下の説明では、ＳＥＭ画像中にセル２３による空間部分が撮像されていない場合の例について説明する。次に、画像解析ソフトを用いて、「隔壁２４の面積」、「第１ＳＣＲ触媒の面積」、及び「画像解析範囲の面積」を求める。画像解析ソフトとしては、Ｍｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製の「Ｉｍａｇｅ－Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ ６．２Ｊ（商品名）」を用いることができる。ここで、「画像解析範囲の面積」から、「隔壁２４の面積」を減算した値が、「細孔の面積」となる。隔壁２４の気孔率は、「画像解析範囲の面積」に対する「細孔の面積」の百分率として求めることができる。なお、気孔率の測定においては、ハニカム構造体２０の軸方向の中央部と、当該ハニカム構造体２０の端面の外周部と、の２箇所から、測定用の試験片を採取する。そして、採取した２つの試験片について、それぞれ３視野（計６視野）のＳＥＭ画像を取得する。そして、取得した６視野で算出された６つの値の平均値を、隔壁２４の気孔率とする。気孔率の測定において、ＳＥＭ画像を取得する１視野の大きさは、縦５ｍｍ、横５ｍｍの範囲とし、この範囲を２００倍に拡大して観測するものとする。
【0028】
ハニカム構造体２０の隔壁２４の平均細孔径は、１０～４０μｍであることが好ましく、１５～３０μｍであることが更に好ましく、２０～２５μｍであることが特に好ましい。このように構成することにより、隔壁２４のそれぞれの細孔に均一に第１ＳＣＲ触媒を担持することができる。なお、隔壁２４の平均細孔径は、第１ＳＣＲ触媒が担持されていない状態における細孔の大きさの平均値である。
【0029】
ハニカム構造体２０の隔壁２４の平均細孔径は、例えば、以下のようにして測定することができる。隔壁２４の気孔率の測定方法と同様にして、まず、試験片となる隔壁２４のＳＥＭ画像を取得する。次に、得られたＳＥＭ画像について、ＥＤＳによる元素分析を行い、ＥＤＳマッピングを作製する。そして、ＥＤＳマッピングから、「隔壁２４」、「隔壁２４の細孔内に担持された第１ＳＣＲ触媒」、及び「隔壁２４の細孔の空隙部分」をそれぞれ区別する。次に、画像解析ソフトを用いて、任意の５０個の細孔の直径を求める。細孔の直径は、当該細孔の最大内接円の直径とする。細孔内に、第１ＳＣＲ触媒が担持されている細孔の直径を求める場合は、第１ＳＣＲ触媒が存在する領域を細孔の領域と見做し、その細孔の最大内接円の直径を求める。このようにして求めた５０個の細孔の面積の平均値をとり、隔壁２４の平均細孔径とする。なお、ＳＥＭ画像を取得するための走査型電子顕微鏡、及び画像解析ソフトについては、隔壁２４の気孔率の測定に使用したものと同様のものを用いることができる。
【0030】
ハニカム構造体２０の隔壁２４の表面及び隔壁２４に形成された細孔の内部には、第１ＳＣＲ触媒が担持されており、細孔の内部に担持された第１ＳＣＲ触媒の担持量は、５～８０ｇ／Ｌである。このため、排ガス浄化装置が長時間排ガスを浄化し、第１ＳＣＲ触媒の一部が被毒されたとしても、残余の第１ＳＣＲ触媒で十分に高いＮＯｘ浄化効率を得ることができる。ここで、上記した「細孔の内部に担持された第１ＳＣＲ触媒の担持量」とは、ハニカム構造体２０の隔壁２４に形成された細孔の内部に担持された第１ＳＣＲ触媒の、当該ハニカム構造体２０の単位体積当たりの質量のことを意味する。以下、「ハニカム構造体２０の隔壁２４に形成された細孔の内部に担持された第１ＳＣＲ触媒の、当該ハニカム構造体２０の単位体積当たりの質量」を、単に、「第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量」ということがある。即ち、上記した「細孔の内部に担持された第１ＳＣＲ触媒の担持量」と、「第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量」とは、同じ値のことを意味する。第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量は、３５～８０ｇ／Ｌであることが好ましく、４５～８０ｇ／Ｌであることが更に好ましく、５５～８０ｇ／Ｌであることが特に好ましい。
【0031】
第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量（ｇ／Ｌ）は、以下の工程Ａ～工程Ｇに従い測定することができる。
【0032】
工程Ａでは、まず、第１ＳＣＲ触媒が担持されたハニカム構造体の質量（ｇ）を測定する。以下、第１ＳＣＲ触媒が担持されたハニカム構造体を、「触媒担持ハニカム構造体」ということがある。工程Ａによって測定された触媒担持ハニカム構造体の質量（ｇ）を、「触媒担持ハニカム構造体の質量Ａ」とする。
【0033】
次に、工程Ｂとして、第１ＳＣＲ触媒が担持されたハニカム構造体と、同材質、同寸法、同形状、及び同気孔率のハニカム構造体を用意し、このハニカム構造体の質量（ｇ）を測定する。なお、用意するハニカム構造体は、隔壁の表面及び隔壁に形成された細孔の内部に、第１ＳＣＲ触媒等の触媒が担持されていないものとする。なお、第１ＳＣＲ触媒が担持されたハニカム構造体と同寸法及び同形状とは、隔壁の厚さやセル密度等の、ハニカム構造体のセル構造においても、同等の値を有していることを意味する。以下、このようなハニカム構造体を、「触媒未担持ハニカム構造体」という。工程Ｂによって測定された触媒未担持ハニカム構造体の質量（ｇ）を、「触媒未担持ハニカム構造体の質量Ｂ」とする。
【0034】
次に、工程Ｃとして、「触媒担持ハニカム構造体の質量Ａ」から「触媒未担持ハニカム構造体の質量Ｂ」を減算して、触媒担持ハニカム構造体における、第１ＳＣＲ触媒の質量（ｇ）を算出する。工程Ｃによって算出された第１ＳＣＲ触媒の質量（ｇ）を、「第１ＳＣＲ触媒の全質量Ｃ」とする。
【0035】
次に、工程Ｄとして、触媒担持ハニカム構造体の外径寸法から、触媒担持ハニカム構造体の嵩体積（Ｌ）を求める。触媒担持ハニカム構造体の嵩体積（Ｌ）は、触媒担持ハニカム構造体の隔壁、隔壁に形成された細孔、及び隔壁によって区画されたセルの総容積のことであり、例えば、触媒担持ハニカム構造体の形状（外形）が円柱状の場合には、その円柱の体積である。触媒担持ハニカム構造体の外径は、例えば、ノギス等によって測定することができる。触媒担持ハニカム構造体の嵩体積（Ｌ）を、「触媒担持ハニカム構造体の嵩体積Ｄ」とする。
【0036】
次に、工程Ｅとして、「第１ＳＣＲ触媒の全質量Ｃ」を、「触媒担持ハニカム構造体の嵩体積Ｄ」で除算し、「第１ＳＣＲ触媒の総担持量（ｇ／Ｌ）」を求める。この「第１ＳＣＲ触媒の総担持量（ｇ／Ｌ）」は、触媒担持ハニカム構造体の隔壁の表面及び細孔の内部に担持された第１ＳＣＲ触媒の、当該触媒担持ハニカム構造体の単位体積当たり（即ち、１Ｌ当たり）の質量（ｇ）である。
【0037】
工程Ｆでは、まず、隔壁の気孔率の測定等において取得したＳＥＭ画像から、「隔壁の表面に担持された触媒の面積」と、「隔壁の細孔内の触媒の面積」と、を算出する。なお、この算出において使用するＳＥＭ画像は、１つのＳＥＭ画像中に、隔壁及びセルが一定の比率で撮像されているものとする。そして、ＳＥＭ画像から得られた面積の算出結果を元に、第１ＳＣＲ触媒の全質量（ｇ）に対する、隔壁の細孔内の第１ＳＣＲ触媒の質量（ｇ）の割合（ｇ／ｇ）を算出する。そして、工程Ｆで求めた「第１ＳＣＲ触媒の総担持量（ｇ／Ｌ）」と、上記した「隔壁の細孔内の第１ＳＣＲ触媒の質量（ｇ）の割合（ｇ／ｇ）」とから、隔壁の細孔内に担持された触媒の担持量（即ち、第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量（ｇ／Ｌ））を算出する。以上の工程Ａから工程Ｆによって、第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量（ｇ／Ｌ）を求めることができる。
【0038】
図２に示すようなハニカム構造体２０において、隔壁２４の表面及び細孔の内部に担持された第１ＳＣＲ触媒の担持量は、２００～５００ｇ／Ｌである。ハニカム構造体２０の隔壁２４の表面及び細孔の内部に担持された第１ＳＣＲ触媒の、当該ハニカム構造体２０の単位体積当たりの質量を、単に、「第１ＳＣＲ触媒の総担持量」ということがある。第１ＳＣＲ触媒の総担持量は、２００～４５０ｇ／Ｌであることが好ましく、２００～４００ｇ／Ｌであることが更に好ましく、２００～３５０ｇ／Ｌであることが特に好ましい。第１ＳＣＲ触媒の総担持量が２００ｇ／Ｌより少ないと、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１（図１参照）のＮＯｘ浄化効率が低下する。第１ＳＣＲ触媒の総担持量が５００ｇ／Ｌより多いと、第１ＳＣＲ触媒によってセル２３が詰まりやすくなり、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１（図１参照）の圧力損失が増大しやすくなる。
【0039】
第１ＳＣＲ触媒の総担持量（ｇ／Ｌ）は、第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量（ｇ／Ｌ）の測定方法における「工程Ａ」～「工程Ｅ」に基づいて求めることができる。
【0040】
ハニカム構造体２０は、隔壁２４によって区画形成されるセル２３のセル密度が、３１～７８個／ｃｍ２である。セル密度は、３９～７０個／ｃｍ２であることが好ましく、３９～５４個／ｃｍ２であることが更に好ましい。セル密度が３１個／ｃｍ２より少ないと、圧力損失が増大することがある。セル密度が７８個／ｃｍ２より多いと、排ガスに含まれる粒子状物質がセル２３に詰まることがある。セル密度は、ハニカム構造体２０のセル２３の延びる方向に直交する断面を光学顕微鏡により観察する方法で測定した値である。
【0041】
ハニカム構造体２０は、隔壁２４の厚さが、０．０７６～０．２５４ｍｍであることが好ましく、０．１０２～０．２２９ｍｍであることが更に好ましく、０．１２７～０．２０３ｍｍであることが特に好ましい。隔壁２４の厚さが、０．０７６ｍｍ未満であると、ハニカム構造体２０の機械強度が低くなることがある。隔壁２４の厚さが、０．２５４ｍｍを超えると、圧力損失が増大したり、ハニカム構造体２０の熱容量が大きくなったりすることがある。隔壁２４の厚さは、ハニカム構造体２０のセル２３の延びる方向に直交する断面を光学顕微鏡により観察する方法で測定した値である。
【0042】
ハニカム構造体２０は、複数のセル２３の最外周を囲繞するように配設された外周壁２５を有していてもよい。外周壁２５は、ハニカム構造体２０と一体的に形成されたものであっても、セラミック材料をハニカム構造体２０の最外周に塗工して形成されたものであってもよい。また、外周壁２５の厚さに特に制限はない。内燃機関の低温始動時に、ハニカム構造体２０を速く昇温するためには、１．５～６．０ｍｍであることが好ましく、１．５～４．５ｍｍであることがより好ましく、１．５～３．０ｍｍであることが特に好ましい。
【0043】
ハニカム構造体２０の開口率は、５０～９０％であることが好ましく、５５～９０％であることが更に好ましく、６０～９０％であることが特に好ましい。ハニカム構造体２０の開口率を上記のような範囲とすることで、ハニカム構造体２０の昇温性、圧力損失、及び浄化効率のバランスがよくなる。なお、ハニカム構造体２０の開口率は、ハニカム構造体に第１ＳＣＲ触媒が担持されていない状態における、ハニカム構造体２０の端面の総面積に対する、セル２３の開口部の面積比率である。ハニカム構造体２０の開口率は、ハニカム構造体２０の一方の端面（例えば、第一端面２１）を光学顕微鏡により観察する方法で測定した値である。また、ハニカム構造体２０に外周壁２５が形成されている場合には、開口率を求める際の端面の総面積に、外周壁２５の厚さを含めることとする。なお、ハニカム構造体２０に既に第１ＳＣＲ触媒が担持されている場合には、研削等により、隔壁２４の表面に担持された第１ＳＣＲ触媒を除去した上で測定を行うことが好ましい。
【0044】
ハニカム構造体２０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２４と外周壁２５との材質は異なっていても同じであってもよい。隔壁２４及び外周壁２５の材質としては、コージェライト、炭化珪素、珪素－炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、及び炭化珪素－コージェライト系複合材料から構成される群より選択される少なくとも１種を含む材料を好適例として挙げることができる。「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意味する。
【0045】
ハニカム構造体２０の隔壁２４の表面及び隔壁２４に形成された細孔の内部に、第１ＳＣＲ触媒が担持されており、細孔の内部に担持された第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量が５～８０ｇ／Ｌであれば、第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量に勾配があってもよい。例えば、ハニカム構造体２０のセル２３の延びる方向において、排気系の上流側から０～３０％までの位置に担持された第１ＳＣＲ触媒の総量が、７０～１００％の位置に担持された第１ＳＣＲ触媒の総量よりも多くなるように構成されていてもよい。例えば、０～３０％までの位置に担持された第１ＳＣＲ触媒の総量が、７０～１００％の位置に担持された第１ＳＣＲ触媒の総量よりも、５０～２００％多くなるように構成されていてもよい。
【0046】
ハニカム構造体２０は、全ての隔壁２４が一体的に構成された、所謂、一体型のハニカム構造体２０であってもよい。また、ハニカム構造体２０は、図示は省略するが、複数のセグメント構造のハニカム構造部が接合された、セグメント構造のハニカム構造体であってもよい。
【0047】
隔壁２４によって区画形成されるセル２３の形状については、特に制限はない。ここで、セル２３の形状とは、セル２３の延びる方向に直交する断面における形状のことを意味する。セル２３の形状としては、円形、楕円形、多角形、その他不定形等を挙げることができる。
【0048】
ハニカム構造体２０の形状については、特に制限はない。例えば、円柱状、端面が楕円形の柱状、端面が長円形の柱状、端面が四角形、五角形、六角形等の多角形の角柱状等を挙げることができる。ハニカム構造体２０の端面の形状が四角形である場合には、正方形、長方形、台形等を挙げることができる。また、ハニカム構造体２０の端面の形状は、四角形、五角形、六角形等の多角形の角部に丸みを持たせた形状であってもよい。
【0049】
ハニカム構造体２０の大きさについては、特に制限はない。ハニカム構造体２０のセル２３の延びる方向における長さが７５～２５０ｍｍであることが好ましい。このように構成することによって、圧力損失を増大させずに、優れた浄化性能を実現することができる。
【0050】
第１ＳＣＲ触媒としては、ＮＯｘの浄化に対して触媒活性をもつものであれば、特に制限はない。例えば、金属置換されたゼオライトを挙げることができる。ゼオライトを金属置換する金属としては、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）を挙げることができる。ゼオライトとしては、ベータゼオライトを好適例として挙げることができる。また、第１ＳＣＲ触媒が、バナジウム、及びチタニアのうちの少なくとも１種を主たる成分として含有する触媒であってもよい。「主たる成分」とは、触媒全体の５０質量％以上である成分をいう。触媒被毒が起こりにくい第１ＳＣＲ触媒としては、バナジウムを主たる成分とする触媒、銅置換ゼオライト等を挙げることができる。
【0051】
（１－２）酸化触媒コンバータ：
図１に示す排ガス浄化装置１００の酸化触媒コンバータ２は、図示は省略するが、酸化触媒が担持されたＤＯＣ構造体を備えていてもよい。ＤＯＣ構造は、多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造体と、このハニカム構造体の隔壁の表面及び隔壁に形成された細孔の内部に担持された酸化触媒と、を有するものを挙げることができる。このようなハニカム構造体は、多孔質の隔壁が、ハニカム構造体の第一端面から第二端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配設されている。
図１に示す排ガス浄化装置１００の酸化触媒コンバータ２は、図示は省略するが、酸化触媒が担持されたＤＯＣ構造体を備えていてもよい。ＤＯＣ構造は、多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造体と、このハニカム構造体の隔壁の表面及び隔壁に形成された細孔の内部に担持された酸化触媒と、を有するものを挙げることができる。このようなハニカム構造体は、多孔質の隔壁が、ハニカム構造体の第一端面から第二端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配設されている。
【0052】
酸化触媒としては、ＣＯ、ＨＣの浄化に対して触媒活性をもつものであれば、特に制限はない。例えば、白金、セリア、パラジウム、ロジウム、銀、等を挙げることができる。
【0053】
酸化触媒の担持量としては、８０～１５０ｇ／Ｌであることが好ましく、９０～１５０ｇ／Ｌであることが更に好ましく、１００～１５０ｇ／Ｌであることが特に好ましい。酸化触媒コンバータ２には、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１で消費しきれなかった還元剤が流れ込むことがある。このため、上記のような酸化触媒の担持量とすることで、ＣＯ、ＨＣの浄化効率を落とすことなく、還元剤についても良好に処理することができる。
【0054】
酸化触媒の担持量（ｇ／Ｌ）は、酸化触媒コンバータ２に対して、第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量（ｇ／Ｌ）の測定方法における「工程Ａ」～「工程Ｅ」と同様の工程によって求めることができる。「酸化触媒の担持量（ｇ／Ｌ）」は、ＤＯＣ構造体の隔壁の表面及び細孔の内部に担持された酸化触媒の、当該ＤＯＣ構造体の単位体積当たりの質量のことである。
【0055】
ＤＯＣ構造体の隔壁の気孔率は、２０～５０％であることが好ましく、２５～４５％であることがより好ましく、３０～４０％であることが更に好ましい。隔壁の気孔率が、２０％より小さいと、ＤＯＣ構造体の熱容量が大きくなり、ＤＯＣ構造体に担持された酸化触媒のＣＯ、ＨＣ浄化効率が悪くなることがある。また、圧力損失が高くなることがある。隔壁の気孔率が、５０％より大きいと、ＤＯＣ構造体の機械強度が低くなることがある。なお、ＤＯＣ構造体の隔壁の気孔率は、隔壁に酸化触媒が担持されていない状態における、ＤＯＣ構造体の隔壁の気孔率である。
【0056】
【0057】
ＤＯＣ構造体の隔壁の平均細孔径は、２．０～６．０μｍであることが好ましく、２．５～５．５μｍであることがより好ましく、３．０～５．０μｍであることが更に好ましく、３．５～４．５μｍであることが特に好ましい。このように構成することにより、隔壁のそれぞれの細孔に均一に酸化触媒を担持することができる。
【0058】
【0059】
ＤＯＣ構造体は、隔壁によって区画形成されるセルのセル密度が、３１～７８個／ｃｍ２であることが好ましく、４７～７８個／ｃｍ２であることが更に好ましい。セル密度が３１個／ｃｍ２より少ないと、圧力損失が増大することがある。セル密度が７８個／ｃｍ２より多いと、排ガスに含まれる粒子状物質がセルに詰まることがある。セル密度は、ＤＯＣ構造体のセルの延びる方向に直交する断面を光学顕微鏡により観察する方法で測定した値である。
【0060】
ＤＯＣ構造体は、隔壁の厚さが、０．０７６～０．２５４ｍｍであることが好ましく、０．０８９～０．２２８６ｍｍであることが更に好ましく、０．１０２～０．２０３ｍｍであることが特に好ましい。隔壁の厚さが、０．０７６ｍｍ未満であると、ＤＯＣ構造体の機械強度が低くなることがある。隔壁の厚さが、０．２５４ｍｍを超えると、圧力損失が増大したり、ＤＯＣ構造体の熱容量が大きくなったりすることがある。隔壁の厚さは、ＤＯＣ構造体のセルの延びる方向に直交する断面を光学顕微鏡により観察する方法で測定した値である。
【0061】
ＤＯＣ構造体は、複数のセルの最外周を囲繞するように配設された外周壁を有していてもよい。外周壁は、ＤＯＣ構造体と一体的に形成されたものであっても、セラミック材料をＤＯＣ構造体の最外周に塗工して形成されたものであってもよい。また、外周壁の厚さに特に制限はない。内燃機関の低温始動時に、ＤＯＣ構造体を速く昇温するためには、１．５～６．０ｍｍであることが好ましく、１．５～４．５ｍｍであることがより好ましく、１．５～３．０ｍｍであることが特に好ましい。
【0062】
ＤＯＣ構造体の開口率は、５０～９０％であることが好ましく、５５～９０％であることが更に好ましく、６０～９０％であることが特に好ましい。ＤＯＣ構造体の開口率は、ＤＯＣ構造体の一方の端面を光学顕微鏡により観察する方法で測定した値である。また、ＤＯＣ構造体に外周壁が形成されている場合には、開口率を求める際の端面の総面積に、外周壁の厚さを含めることとする。また、ＤＯＣ構造体に既に酸化触媒が担持されている場合には、研削等により、隔壁の表面に担持された酸化触媒を除去した上で測定を行うことが好ましい。
【0063】
ＤＯＣ構造体は、セラミックを主成分とするものであることが好ましい。隔壁と外周壁との材質は異なっていても同じであってもよい。隔壁及び外周壁の材質としては、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１に用いられるハニカム構造体２０（図２参照）における、隔壁２４（図２参照）の材料の好適例として挙げたものと同様の材料を挙げることができる。
【0064】
ＤＯＣ構造体は、全ての隔壁が一体的に構成された、所謂、一体型のハニカム構造体であってもよいし、複数のセグメント構造のハニカム構造部が接合された、セグメント構造のハニカム構造体であってもよい。
【0065】
ＤＯＣ構造体において、セルの形状については、特に制限はない。セルの形状としては、例えば、円形、楕円形、多角形、その他不定形等を挙げることができる。
【0066】
ＤＯＣ構造体の形状については、特に制限はない。例えば、円柱状、端面が楕円形の柱状、端面が長円形の柱状、端面が四角形、五角形、六角形等の多角形の角柱状等を挙げることができる。ＤＯＣ構造体の端面の形状が四角形である場合には、正方形、長方形、台形等を挙げることができる。また、ＤＯＣ構造体の端面の形状は、四角形、五角形、六角形等の多角形の角部に丸みを持たせた形状であってもよい。
【0067】
ＤＯＣ構造体の大きさについては、特に制限はない。ＤＯＣ構造体のセルの延びる方向における長さが７５～２５０ｍｍであることが好ましい。このように構成することによって、圧力損失を増大させずに、優れた浄化性能を実現することができる。
【0068】
（１－３）フィルタ部：
図１に示す排ガス浄化装置１００のフィルタ部３は、図示は省略するが、排ガス中の粒子状物質を捕捉する柱状のハニカムフィルタを備えていてもよい。ハニカムフィルタとしては、例えば、第一端面から第二端面まで延びる排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を有するハニカム構造を呈するフィルタを挙げることができる。
図１に示す排ガス浄化装置１００のフィルタ部３は、図示は省略するが、排ガス中の粒子状物質を捕捉する柱状のハニカムフィルタを備えていてもよい。ハニカムフィルタとしては、例えば、第一端面から第二端面まで延びる排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を有するハニカム構造を呈するフィルタを挙げることができる。
【0069】
ハニカムフィルタは、上述したハニカム構造を呈するフィルタにおいて、セルの開口部を目封止する目封止部を更に備えたものであることが好ましい。目封止部は、例えば、所定のセルの第一端面側の開口部、及び所定のセル以外の残余のセルの第二端面側の開口部に配設することができる。例えば、このようなハニカムフィルタとして、第一端面側において目封止部が配設されている所定のセルと、第二端面側において目封止部が配設されている残余のセルと、が千鳥状に配置されているハニカムフィルタを好適例として挙げることができる。目封止部の材質は、ハニカムフィルタの隔壁と同じものであってもよく、異なるものであってもよい。
【0070】
ハニカムフィルタは、隔壁の気孔率が、３５～７０％であることが好ましく、３８～６７％であることがより好ましく、４０～６５％であることが更に好ましい。隔壁の気孔率が、３５％より小さいと、圧力損失が高くなることがある。隔壁の気孔率が、７０％より大きいと、ハニカムフィルタの機械強度が低くなることがある。なお、隔壁の気孔率は、水銀圧入法により測った値である。
【0071】
ハニカムフィルタの隔壁の平均細孔径は、５～３０μｍであることが好ましく、７～２８μｍであることがより好ましく、９～２６μｍであることが更に好ましく、１０～２５μｍであることが特に好ましい。このように構成することにより、排ガス中の粒子状物質を好適に捕捉することができる。なお、隔壁の平均細孔径は、水銀圧入法により測った値である。
【0072】
ハニカムフィルタは、隔壁によって区画形成されるセルのセル密度が、１６～６２個／ｃｍ２であることが好ましく、３１～６２個／ｃｍ２であることが更に好ましい。セル密度が１６個／ｃｍ２より少ないと、圧力損失が増大することがある。セル密度が６２個／ｃｍ２より多いと、排ガスに含まれる粒子状物質がセルに詰まることがある。セル密度は、ハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面を光学顕微鏡により観察する方法で測定した値である。
【0073】
ハニカムフィルタは、隔壁の厚さが、０．１５２～０．４３２ｍｍであることが好ましく、０．１５２～０．４０６ｍｍであることが更に好ましく、０．１５２～０．３８１ｍｍであることが特に好ましい。隔壁の厚さが、０．１５２ｍｍ未満であると、ハニカムフィルタの機械強度が低くなることがある。隔壁の厚さが、０．４０６ｍｍを超えると、圧力損失が増大することがある。隔壁の厚さは、ハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する断面を光学顕微鏡により観察する方法で測定した値である。
【0074】
ハニカムフィルタは、複数のセルの最外周を囲繞するように配設された外周壁を有していてもよい。外周壁は、ハニカムフィルタを構成する隔壁と一体的に形成されたものであっても、セラミック材料をハニカムフィルタの最外周に塗工して形成されたものであってもよい。外周壁の厚さに特に制限はない。例えば、１．５～６．０ｍｍ、１．５～４．５ｍｍ、１．５～３．０ｍｍとすることができる。
【0075】
ハニカムフィルタの開口率は、５０～９０％であることが好ましく、５５～９０％であることが更に好ましく、６０～９０％であることが特に好ましい。ハニカムフィルタの開口率は、ハニカムフィルタの一方の端面を光学顕微鏡により観察する方法で測定した値である。また、ハニカムフィルタに外周壁が形成されている場合には、開口率を求める際の端面の総面積に、外周壁の厚さを含めることとする。
【0076】
ハニカムフィルタは、セラミックを主成分とするものであることが好ましい。隔壁と外周壁との材質は異なっていても同じであってもよい。隔壁及び外周壁の材質としては、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１に用いられるハニカム構造体２０（図２参照）における、隔壁２４（図２参照）の材料の好適例として挙げたものと同様の材料を挙げることができる。
【0077】
ハニカムフィルタは、全ての隔壁が一体的に構成された、所謂、一体型のハニカム構造体よって構成されたものであってよく、複数のセグメント構造のハニカム構造部が接合された、セグメント構造のハニカムフィルタであってもよい。
【0078】
ハニカムフィルタにおいて、セルの形状については、特に制限はない。セルの形状としては、例えば、円形、楕円形、多角形、その他不定形等を挙げることができる。
【0079】
ハニカムフィルタの形状については、特に制限はない。例えば、円柱状、端面が楕円形の柱状、端面が長円形の柱状、端面が四角形、五角形、六角形等の多角形の角柱状等を挙げることができる。ハニカムフィルタの端面の形状が四角形である場合には、正方形、長方形、台形等を挙げることができる。また、ハニカムフィルタの端面の形状は、四角形、五角形、六角形等の多角形の角部に丸みを持たせた形状であってもよい。
【0080】
ハニカムフィルタの大きさについては、特に制限はない。ハニカムフィルタのセルの延びる方向における長さが１００～３００ｍｍであることが好ましい。このように構成することによって、圧力損失を増大させずに、優れた浄化性能を実現することができる。
【0081】
（１－４）第２ＳＣＲ触媒コンバータ：
図１に示す排ガス浄化装置１００の第２ＳＣＲ触媒コンバータ４は、図示は省略するが、第２ＳＣＲ触媒が担持された柱状の第２ＳＣＲハニカム構造体を備えていてもよい。第２ＳＣＲハニカム構造体は、多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造体と、このハニカム構造体の隔壁の表面及び隔壁に形成された細孔の内部に担持された第２ＳＣＲ触媒と、を有するものを挙げることができる。このようなハニカム構造体は、多孔質の隔壁が、ハニカム構造体の第一端面から第二端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配設されている。以下、第２ＳＣＲハニカム構造体に用いられるハニカム構造体を、「第２ハニカム構造体」ということがある。第２ハニカム構造体の隔壁の表面及び隔壁に形成された細孔の内部に、第２ＳＣＲ触媒が担持されたものが、第２ＳＣＲハニカム構造体である。
図１に示す排ガス浄化装置１００の第２ＳＣＲ触媒コンバータ４は、図示は省略するが、第２ＳＣＲ触媒が担持された柱状の第２ＳＣＲハニカム構造体を備えていてもよい。第２ＳＣＲハニカム構造体は、多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造体と、このハニカム構造体の隔壁の表面及び隔壁に形成された細孔の内部に担持された第２ＳＣＲ触媒と、を有するものを挙げることができる。このようなハニカム構造体は、多孔質の隔壁が、ハニカム構造体の第一端面から第二端面まで延びる複数のセルを取り囲むように配設されている。以下、第２ＳＣＲハニカム構造体に用いられるハニカム構造体を、「第２ハニカム構造体」ということがある。第２ハニカム構造体の隔壁の表面及び隔壁に形成された細孔の内部に、第２ＳＣＲ触媒が担持されたものが、第２ＳＣＲハニカム構造体である。
【0082】
第２ハニカム構造体の隔壁の気孔率は、３０～６５％であることが好ましく、３２～６５％であることがより好ましく、３５～６５％であることが更に好ましい。隔壁の気孔率が、３０％より小さいと、第２ハニカム構造体の熱容量が大きくなり、第２ハニカム構造体に担持された第２ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化効率が悪くなることがある。また、圧力損失が高くなることがある。隔壁の気孔率が、６５％より大きいと、第２ハニカム構造体の機械強度が低くなることがある。第２ハニカム構造体の気孔率は、第２ＳＣＲ触媒が担持されていない状態における気孔率である。
【0083】
【0084】
第２ハニカム構造体の隔壁の平均細孔径は、１０～４０μｍであることが好ましく、１５～３０μｍであることがより好ましく、２０～２５μｍであることが更に好ましい。このように構成することにより、隔壁のそれぞれの細孔に均一に第２ＳＣＲ触媒を担持することができる。
【0085】
【0086】
第２ハニカム構造体は、隔壁によって区画形成されるセルのセル密度が、３９～５４個／ｃｍ２である。セル密度が３１個／ｃｍ２より少ないと、圧力損失が増大することがある。セル密度が７８個／ｃｍ２より多いと、排ガスに含まれる粒子状物質がセルに詰まることがある。セル密度は、第２ハニカム構造体のセルの延びる方向に直交する断面を光学顕微鏡により観察する方法で測定した値である。
【0087】
第２ハニカム構造体は、隔壁の厚さが、０．０７６～０．２５４ｍｍであることが好ましく、０．１０２～０．２２９ｍｍであることが更に好ましく、０．１２７～０．２０３ｍｍであることが特に好ましい。隔壁の厚さが、０．０７６ｍｍ未満であると、第２ハニカム構造体の機械強度が低くなることがある。隔壁の厚さが、０．２５４ｍｍを超えると、圧力損失が増大することがある。隔壁の厚さは、第２ハニカム構造体のセルの延びる方向に直交する断面を光学顕微鏡により観察する方法で測定した値である。
【0088】
第２ハニカム構造体は、複数のセルの最外周を囲繞するように配設された外周壁を有していてもよい。外周壁は、第２ハニカム構造体と一体的に形成されたものであっても、セラミック材料を第２ハニカム構造体の最外周に塗工して形成されたものであってもよい。また、外周壁の厚さに特に制限はない。内燃機関の低温始動時に、第２ＳＣＲハニカム構造体を速く昇温するためには、１．５～６．０ｍｍであることが好ましく、１．５～４．５ｍｍであることがより好ましく、１．５～３．０ｍｍであることが特に好ましい。
【0089】
第２ハニカム構造体の開口率は、５０～９０％であることが好ましく、５５～９０％であることが更に好ましく、６０～９０％であることが特に好ましい。第２ハニカム構造体の開口率は、第２ハニカム構造体の一方の端面を光学顕微鏡により観察する方法で測定した値である。また、第２ハニカム構造体に外周壁が形成されている場合には、開口率を求める際の端面の総面積に、外周壁の厚さを含めることとする。また、第２ハニカム構造体に既に第２ＳＣＲ触媒が担持されている場合には、研削等により、隔壁の表面に担持された第２ＳＣＲ触媒を除去した上で測定を行うことが好ましい。
【0090】
第２ハニカム構造体は、セラミックを主成分とするものであることが好ましい。隔壁と外周壁との材質は異なっていても同じであってもよい。隔壁及び外周壁の材質としては、第１ＳＣＲ触媒コンバータ１に用いられるハニカム構造体２０（図２参照）における、隔壁２４（図２参照）の材料の好適例として挙げたものと同様の材料を挙げることができる。
【0091】
第２ハニカム構造体は、全ての隔壁が一体的に構成された、所謂、一体型のハニカム構造体としてもよく、複数のセグメント構造のハニカム構造部が接合された、セグメント構造のハニカム構造体としてもよい。
【0092】
第２ハニカム構造体において、セルの形状については、特に制限はない。セルの形状としては、例えば、円形、楕円形、多角形、その他不定形等を挙げることができる。
【0093】
第２ハニカム構造体の形状については、特に制限はない。例えば、円柱状、端面が楕円形の柱状、端面が長円形の柱状、端面が四角形、五角形、六角形等の多角形の角柱状等を挙げることができる。第２ハニカム構造体の端面の形状が四角形である場合には、正方形、長方形、台形等を挙げることができる。また、第２ハニカム構造体の端面の形状は、四角形、五角形、六角形等の多角形の角部に丸みを持たせた形状であってもよい。
【0094】
第２ハニカム構造体の大きさについては、特に制限はない。第２ハニカム構造体のセルの延びる方向における長さが７５～２５０ｍｍであることが好ましい。このように構成することによって、圧力損失を増大させずに、優れた浄化性能を実現することができる。
【0095】
第２ＳＣＲハニカム構造体において、第２ハニカム構造体の隔壁の表面及び細孔の内部に担持された第２ＳＣＲ触媒の担持量は、１５０～５００ｇ／Ｌであることが好ましい。上記担持量とは、第２ハニカム構造体の隔壁の表面及び細孔の内部に担持された第２ＳＣＲ触媒の、当該第２ハニカム構造体の単位体積当たりの質量のことである。以下、第２ハニカム構造体の隔壁の表面及び細孔の内部に担持された第２ＳＣＲ触媒の担持量を、「第２ＳＣＲ触媒の総担持量」ということがある。第２ＳＣＲ触媒の総担持量は、１５０～４５０ｇ／Ｌであることが好ましく、１５０～４００ｇ／Ｌであることが更に好ましく、１５０～３５０ｇ／Ｌであることが特に好ましい。第２ＳＣＲ触媒の総担持量が、１５０ｇ／Ｌより少ないとＮＯｘ浄化効率が低下することがあり、５００ｇ／Ｌより多いと隔壁の細孔が閉塞し圧力損失が増大することがある。
【0096】
第２ＳＣＲ触媒の総担持量（ｇ／Ｌ）は、第１ＳＣＲ触媒の総担持量（ｇ／Ｌ）を測定する方法と同様の方法によって求めることができる。
【0097】
第２ＳＣＲ触媒としては、金属置換されたゼオライトを挙げることができる。ゼオライトを金属置換する金属としては、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）を挙げることができる。ゼオライトとしては、ベータゼオライトを好適例として挙げることができる。また、第２ＳＣＲ触媒が、バナジウム、及びチタニアのうちの少なくとも１種を主たる成分として含有する触媒であってもよい。「主たる成分」とは、触媒全体の５０質量％以上である成分をいう。触媒被毒が起こりにくい第２ＳＣＲ触媒としては、バナジウムを主たる成分とする触媒、銅置換ゼオライト等が挙げられる。
【0098】
第１ＳＣＲ触媒として、バナジウムを主たる成分として含有する触媒を用いる場合には、第２ＳＣＲ触媒として、銅置換されたゼオライトを用いることが好ましい。このように構成すると、第１ＳＣＲ触媒については、触媒被毒に対して高い耐性を有しつつ、第２ＳＣＲ触媒については、高い触媒活性を発現させることができる。
【0099】
（２）排ガス浄化装置の製造方法：
次に、本発明の排ガス浄化装置を製造する方法について説明する。本発明の排ガス浄化装置の製造方法としては、第１ＳＣＲ触媒コンバータ作製工程、酸化触媒コンバータ作製工程、フィルタ部作製工程、第２ＳＣＲ触媒コンバータ作製工程、筐体作製工程、筐体への収容工程を備えたものを挙げることができる。
次に、本発明の排ガス浄化装置を製造する方法について説明する。本発明の排ガス浄化装置の製造方法としては、第１ＳＣＲ触媒コンバータ作製工程、酸化触媒コンバータ作製工程、フィルタ部作製工程、第２ＳＣＲ触媒コンバータ作製工程、筐体作製工程、筐体への収容工程を備えたものを挙げることができる。
【0100】
（２－１）第１ＳＣＲ触媒コンバータ作製工程：
まず、第１ＳＣＲ触媒コンバータ用のハニカム構造体を作製し、次に、ハニカム構造体に第１ＳＣＲ触媒を担持することによって、第１ＳＣＲ触媒コンバータを作製する。ハニカム構造体の作製方法は、成形工程、焼成工程、第１ＳＣＲ触媒担持工程を備えたものを挙げることができる。
まず、第１ＳＣＲ触媒コンバータ用のハニカム構造体を作製し、次に、ハニカム構造体に第１ＳＣＲ触媒を担持することによって、第１ＳＣＲ触媒コンバータを作製する。ハニカム構造体の作製方法は、成形工程、焼成工程、第１ＳＣＲ触媒担持工程を備えたものを挙げることができる。
【0101】
（２－１－１）成形工程：
成形工程は、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、ハニカム成形体を得る工程である。ハニカム成形体は、第一端面から第二端面まで延びるセルを区画形成する隔壁、及びこの隔壁の最外周を囲繞するように形成された外周壁を有するものである。成形工程においては、まず、成形原料を混練して坏土とする。次に、得られた坏土を押出成形して、隔壁と外周壁とが一体的に成形されたハニカム成形体を得る。
成形工程は、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、ハニカム成形体を得る工程である。ハニカム成形体は、第一端面から第二端面まで延びるセルを区画形成する隔壁、及びこの隔壁の最外周を囲繞するように形成された外周壁を有するものである。成形工程においては、まず、成形原料を混練して坏土とする。次に、得られた坏土を押出成形して、隔壁と外周壁とが一体的に成形されたハニカム成形体を得る。
【0102】
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。
【0103】
セラミック原料は、コージェライト、炭化珪素、珪素－炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、及び炭化珪素－コージェライト系複合材料からなる群から選択される少なくとも一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。
【0104】
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、１～１０質量部であることが好ましい。
【0105】
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に制限はなく、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、セラミック原料１００質量部に対して、１～８質量部であることが好ましい。
【0106】
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、二種以上を組合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、０．１～５質量部であることが好ましい。
【0107】
分散媒の含有量は、セラミック原料１００質量部に対して、３０～１５０質量部であることが好ましい。
【0108】
成形原料を混練して坏土を形成する方法としては、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、ハニカム成形体の断面形状に対応したスリットが形成された押出成形用の口金を用いて行うことができる。
【0109】
（２－１－２）焼成工程：
焼成工程は、ハニカム成形体を焼成して、ハニカム構造体を得る工程である。ハニカム成形体を焼成する前に、得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥してもよい。乾燥温度は、例えば、３０～１５０℃が好ましい。また、乾燥時間は、例えば、１分～２時間が好ましい。
焼成工程は、ハニカム成形体を焼成して、ハニカム構造体を得る工程である。ハニカム成形体を焼成する前に、得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥してもよい。乾燥温度は、例えば、３０～１５０℃が好ましい。また、乾燥時間は、例えば、１分～２時間が好ましい。
【0110】
ハニカム成形体を焼成する際の焼成温度は、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、最高温度でのキープ時間として３～１０時間程度とすることが好ましい。
【0111】
（２－１－３）第１ＳＣＲ触媒担持工程：
第１ＳＣＲ触媒担持工程は、得られたハニカム構造体に第１ＳＣＲ触媒を担持する工程である。まず、ハニカム構造体を第一端面側から、所定の第１ＳＣＲ触媒を含むスラリーに浸漬させ、第二端面側からスラリーを吸引する。第１ＳＣＲ触媒の粘度や、第１ＳＣＲ触媒の粒径、また、スラリーを吸引する吸引力を調節することによって、隔壁の表面及び隔壁に形成された細孔の内部に第１ＳＣＲ触媒を担持することができ、更に担持する第１ＳＣＲ触媒の量を調節することもできる。また、スラリーへの浸漬とスラリーの吸引を複数回行うことによっても、第１ＳＣＲ触媒の量を調節することができる。
第１ＳＣＲ触媒担持工程は、得られたハニカム構造体に第１ＳＣＲ触媒を担持する工程である。まず、ハニカム構造体を第一端面側から、所定の第１ＳＣＲ触媒を含むスラリーに浸漬させ、第二端面側からスラリーを吸引する。第１ＳＣＲ触媒の粘度や、第１ＳＣＲ触媒の粒径、また、スラリーを吸引する吸引力を調節することによって、隔壁の表面及び隔壁に形成された細孔の内部に第１ＳＣＲ触媒を担持することができ、更に担持する第１ＳＣＲ触媒の量を調節することもできる。また、スラリーへの浸漬とスラリーの吸引を複数回行うことによっても、第１ＳＣＲ触媒の量を調節することができる。
【0112】
（２－２）酸化触媒コンバータ作製工程：
まず、ＤＯＣ構造体を作製し、次に、ＤＯＣ構造体に酸化触媒を担持することによって酸化触媒コンバータを作製する。ＤＯＣ構造体の作製方法は、成形工程、焼成工程、酸化触媒担持工程を備えたものを挙げることができる。
まず、ＤＯＣ構造体を作製し、次に、ＤＯＣ構造体に酸化触媒を担持することによって酸化触媒コンバータを作製する。ＤＯＣ構造体の作製方法は、成形工程、焼成工程、酸化触媒担持工程を備えたものを挙げることができる。
【0113】
（２－２－１）成形工程：
成形工程は、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、ＤＯＣ成形体を得る工程である。この成形工程は、押出成形に使用する成形原料が異なることがあること以外は、上述した第１ＳＣＲ触媒コンバータ作製工程における成形工程と同様にして行うことができる。ＤＯＣ構造体の作製に使用する成形原料は、従来公知の酸化触媒担持用のハニカム構造体の作製に用いられる材料と同様の材料を用いることができる。
成形工程は、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、ＤＯＣ成形体を得る工程である。この成形工程は、押出成形に使用する成形原料が異なることがあること以外は、上述した第１ＳＣＲ触媒コンバータ作製工程における成形工程と同様にして行うことができる。ＤＯＣ構造体の作製に使用する成形原料は、従来公知の酸化触媒担持用のハニカム構造体の作製に用いられる材料と同様の材料を用いることができる。
【0114】
（２－２－２）焼成工程：
焼成工程は、ＤＯＣ成形体を焼成して、ＤＯＣ構造体を得る工程である。ＤＯＣ成形体を焼成する前に、得られたＤＯＣ成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥してもよい。
焼成工程は、ＤＯＣ成形体を焼成して、ＤＯＣ構造体を得る工程である。ＤＯＣ成形体を焼成する前に、得られたＤＯＣ成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥してもよい。
【0115】
（２－２－３）酸化触媒担持工程：
酸化触媒担持工程は、得られたＤＯＣ構造体に酸化触媒を担持する工程である。酸化触媒担持工程は、触媒種が異なること以外は、上述した第１ＳＣＲ触媒担持工程と同様にして行うことができる。
酸化触媒担持工程は、得られたＤＯＣ構造体に酸化触媒を担持する工程である。酸化触媒担持工程は、触媒種が異なること以外は、上述した第１ＳＣＲ触媒担持工程と同様にして行うことができる。
【0116】
（２－３）フィルタ部作製工程：
まず、ハニカムフィルタを作製し、フィルタ部を作製する。ハニカムフィルタの作製方法は、成形工程、焼成工程を備えたものを挙げることができる。
まず、ハニカムフィルタを作製し、フィルタ部を作製する。ハニカムフィルタの作製方法は、成形工程、焼成工程を備えたものを挙げることができる。
【0117】
（２－３－１）成形工程：
成形工程は、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、ハニカム成形体を得る工程である。この成形工程は、押出成形に使用する成形原料が異なることがあること以外は、上述した第１ＳＣＲ触媒コンバータ作製工程における成形工程と同様にして行うことができる。ハニカムフィルタの作製に使用する成形原料は、従来公知のフィルタ用のハニカム構造体の作製に用いられる材料と同様の材料を用いることができる。
成形工程は、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、ハニカム成形体を得る工程である。この成形工程は、押出成形に使用する成形原料が異なることがあること以外は、上述した第１ＳＣＲ触媒コンバータ作製工程における成形工程と同様にして行うことができる。ハニカムフィルタの作製に使用する成形原料は、従来公知のフィルタ用のハニカム構造体の作製に用いられる材料と同様の材料を用いることができる。
【0118】
（２－３－２）焼成工程：
焼成工程は、ハニカム成形体を焼成して、ハニカムフィルタを得る工程である。ハニカム成形体を焼成する前に、得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥してもよい。なお、ハニカムフィルタの作製においては、ハニカム成形体又は焼成したハニカム成形体について、隔壁によって区画形成された複数のセルの開口端部を、目封止部によって交互に目封止することが好ましい。
焼成工程は、ハニカム成形体を焼成して、ハニカムフィルタを得る工程である。ハニカム成形体を焼成する前に、得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥してもよい。なお、ハニカムフィルタの作製においては、ハニカム成形体又は焼成したハニカム成形体について、隔壁によって区画形成された複数のセルの開口端部を、目封止部によって交互に目封止することが好ましい。
【0119】
（２－４）第２ＳＣＲ触媒コンバータ作製工程：
まず、第２ＳＣＲ触媒コンバータに使用するための第２ハニカム構造体を作製し、次に、第２ハニカム構造体に第２ＳＣＲ触媒を担持することによって、第２ＳＣＲハニカム構造体を作製する。このようにして作製した第２ＳＣＲハニカム構造体を、第２ＳＣＲ触媒コンバータとして用いることができる。第２ハニカム構造体の作製方法は、成形工程、焼成工程、第２ＳＣＲ触媒担持工程を備えたものを挙げることができる。
まず、第２ＳＣＲ触媒コンバータに使用するための第２ハニカム構造体を作製し、次に、第２ハニカム構造体に第２ＳＣＲ触媒を担持することによって、第２ＳＣＲハニカム構造体を作製する。このようにして作製した第２ＳＣＲハニカム構造体を、第２ＳＣＲ触媒コンバータとして用いることができる。第２ハニカム構造体の作製方法は、成形工程、焼成工程、第２ＳＣＲ触媒担持工程を備えたものを挙げることができる。
【0120】
（２－４－１）成形工程：
成形工程は、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、第２ハニカム成形体を得る工程である。この成形工程は、押出成形に使用する成形原料が異なることがあること以外は、上述した第１ＳＣＲ触媒コンバータ作製工程における成形工程と同様にして行うことができる。第２ハニカム構造体の成形原料は、従来公知のＳＣＲ触媒担持用のハニカム構造体の作製に用いられる材料と同様の材料を用いることができる。
成形工程は、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、第２ハニカム成形体を得る工程である。この成形工程は、押出成形に使用する成形原料が異なることがあること以外は、上述した第１ＳＣＲ触媒コンバータ作製工程における成形工程と同様にして行うことができる。第２ハニカム構造体の成形原料は、従来公知のＳＣＲ触媒担持用のハニカム構造体の作製に用いられる材料と同様の材料を用いることができる。
【0121】
（２－４－２）焼成工程：
焼成工程は、第２ハニカム成形体を焼成して、第２ハニカム構造体を得る工程である。第２ハニカム成形体を焼成する前に、得られた第２ハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥してもよい。
焼成工程は、第２ハニカム成形体を焼成して、第２ハニカム構造体を得る工程である。第２ハニカム成形体を焼成する前に、得られた第２ハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥してもよい。
【0122】
（２－４－３）第２ＳＣＲ触媒担持工程：
第２ＳＣＲ触媒担持工程は、得られた第２ハニカム構造体に第２ＳＣＲ触媒を担持する工程である。第２ＳＣＲ触媒担持工程は、触媒種が異なること以外は、上述した第１ＳＣＲ触媒担持工程と同様にして行うことができる。
第２ＳＣＲ触媒担持工程は、得られた第２ハニカム構造体に第２ＳＣＲ触媒を担持する工程である。第２ＳＣＲ触媒担持工程は、触媒種が異なること以外は、上述した第１ＳＣＲ触媒担持工程と同様にして行うことができる。
【0123】
（２－５）筐体作製工程：
筐体作製工程は、第１ＳＣＲ触媒コンバータ、酸化触媒コンバータ、フィルタ部、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータを収容可能な筐体を作製する工程である。筐体の材質、製造方法は特に限定されない。例えば、筐体は、パイプ状のステンレス材料を用意し、第１ＳＣＲ触媒コンバータ、酸化触媒コンバータ、フィルタ部、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータを収容する収容部を４つ作製し、別のパイプでそれぞれの収容部を接続することによって作製することができる。
筐体作製工程は、第１ＳＣＲ触媒コンバータ、酸化触媒コンバータ、フィルタ部、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータを収容可能な筐体を作製する工程である。筐体の材質、製造方法は特に限定されない。例えば、筐体は、パイプ状のステンレス材料を用意し、第１ＳＣＲ触媒コンバータ、酸化触媒コンバータ、フィルタ部、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータを収容する収容部を４つ作製し、別のパイプでそれぞれの収容部を接続することによって作製することができる。
【0124】
（２－６）筐体への収容工程：
筐体への収容工程は、筐体の内部に第１ＳＣＲ触媒コンバータ、酸化触媒コンバータ、フィルタ部、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータを圧入する工程である。筐体と、第１ＳＣＲ触媒コンバータ、酸化触媒コンバータ、フィルタ部、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータとの間には、把持材として、それぞれセラミックマット等を用いてもよい。
筐体への収容工程は、筐体の内部に第１ＳＣＲ触媒コンバータ、酸化触媒コンバータ、フィルタ部、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータを圧入する工程である。筐体と、第１ＳＣＲ触媒コンバータ、酸化触媒コンバータ、フィルタ部、及び第２ＳＣＲ触媒コンバータとの間には、把持材として、それぞれセラミックマット等を用いてもよい。
【0125】
以上のようにして、本発明の排ガス浄化装置を簡便に製造することができる。なお、本発明の排ガス浄化装置を製造する方法については、本発明の排ガス浄化装置の構成を満たすものを製造可能な方法であれば、これまでに説明した製造方法に限定されることはない。
【実施例】
【0126】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【0127】
（実施例１）
実施例１においては、表１の「排ガス浄化装置の構成」の欄に示すような排ガス浄化装置を作製した。「排ガス浄化装置の構成」の欄において、「ＳＣＲ（ｂ）－ＤＯＣ－ＤＰＦ－ＳＣＲ（ａ）－ＡＳＣ」は、排ガス浄化装置を構成する構成要素を示している。ＳＣＲ（ｂ）は、第１ＳＣＲ触媒コンバータを示す。ＤＯＣは、酸化触媒コンバータを示す。ＤＰＦは、ハニカムフィルタを示す。ＳＣＲ（ａ）は、第２ＳＣＲ触媒コンバータを示す。ＡＳＣは、アンモニアスリップ触媒を示す。以下、実施例１の排ガス浄化装置の作製方法について、更に詳細に説明する。
実施例１においては、表１の「排ガス浄化装置の構成」の欄に示すような排ガス浄化装置を作製した。「排ガス浄化装置の構成」の欄において、「ＳＣＲ（ｂ）－ＤＯＣ－ＤＰＦ－ＳＣＲ（ａ）－ＡＳＣ」は、排ガス浄化装置を構成する構成要素を示している。ＳＣＲ（ｂ）は、第１ＳＣＲ触媒コンバータを示す。ＤＯＣは、酸化触媒コンバータを示す。ＤＰＦは、ハニカムフィルタを示す。ＳＣＲ（ａ）は、第２ＳＣＲ触媒コンバータを示す。ＡＳＣは、アンモニアスリップ触媒を示す。以下、実施例１の排ガス浄化装置の作製方法について、更に詳細に説明する。
【0128】
（第１ＳＣＲ触媒コンバータ作製工程）
第１ＳＣＲ触媒コンバータとして、第１ＳＣＲ触媒を担持したハニカム構造体を１つ作製した。具体的には、まず、以下の方法により、第１ＳＣＲ触媒コンバータ用のハニカム構造体を１つ作製した。コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を５質量部、分散媒を８５質量部、有機バインダを８質量部、分散剤を８５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、およびシリカを使用した。分散媒としては水を使用し、造孔材としては平均粒子径５０～２００μｍの吸水性樹脂を使用し、有機バインダとしてはメチルセルロースを使用し、分散剤としては水を使用した。
第１ＳＣＲ触媒コンバータとして、第１ＳＣＲ触媒を担持したハニカム構造体を１つ作製した。具体的には、まず、以下の方法により、第１ＳＣＲ触媒コンバータ用のハニカム構造体を１つ作製した。コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を５質量部、分散媒を８５質量部、有機バインダを８質量部、分散剤を８５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、およびシリカを使用した。分散媒としては水を使用し、造孔材としては平均粒子径５０～２００μｍの吸水性樹脂を使用し、有機バインダとしてはメチルセルロースを使用し、分散剤としては水を使用した。
【0129】
次に、所定の押出成形用口金を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体形状が円柱形のハニカム成形体を得た。
【0130】
次に、ハニカム成形体を、マイクロ波及び熱風を用いて乾燥させた。乾燥条件としては、乾燥温度を３０～１５０℃、乾燥時間を１時間とした。
【0131】
次に、乾燥させたハニカム成形体を、１４００～１４４０℃で、８０時間、焼成してハニカム構造体を得た。
【0132】
次に、得られたハニカム構造体に第１ＳＣＲ触媒を担持させ、第１ＳＣＲ触媒コンバータとした。第１ＳＣＲ触媒としては、バナジウムを用いた。第１ＳＣＲ触媒の担持は、まず、ハニカム構造体を第一端面側から、バナジウムを含むスラリーに浸漬させ、第二端面側からスラリーを吸引し、吸引力を調節することによって隔壁の表面及び隔壁に形成された細孔の内部にバナジウムを担持した。用いたバナジウムの平均粒子径は、０．５μｍであった。平均粒子径の値はレーザー回折法により測定した値である。以下、この第１ＳＣＲ触媒コンバータを、「ＳＣＲ（ｂ）」ということがある。
【0133】
ハニカム構造体は、セルの延びる方向に直交する方向における断面形状が円形の、円柱状であった。また、ハニカム構造体の当該断面の直径が２６７ｍｍであり、ハニカム構造体のセルの延びる方向における長さが１５２ｍｍであった。
【0134】
ハニカム構造体のセル密度は、４７個／ｃｍ２であり、隔壁の厚さは、０．１６５ｍｍであった。ハニカム構造体のセル密度及び隔壁の厚さを、表１の「ＳＣＲ（ｂ）；第１ＳＣＲ触媒コンバータ」における、「セル密度（個／ｃｍ２）」及び「隔壁の厚さ（ｍｍ）」の欄に示す。
【0135】
【表1】
【0136】
ハニカム構造体の隔壁の気孔率は、５０％であった。隔壁の気孔率は、以下の方法で測定した。まず、測定対象のハニカム構造体を、エポキシ樹脂に埋設し、試験片となるハニカム構造体の隔壁の細孔をエポキシ樹脂で埋める。得られた試験片について、セルの延びる方向と直交する方向における断面を、走査型電子顕微鏡にて観察し、ＳＥＭ画像を取得した。次に、得られたＳＥＭ画像について、ＥＤＳによる元素分析を行い、ＥＤＳマッピングを作製した。そして、ＥＤＳマッピングから、隔壁、隔壁の細孔内に担持された第１ＳＣＲ触媒、及び細孔の空隙部分をそれぞれ区別し、画像解析ソフトを用いて、隔壁の面積、隔壁の細孔内に担持された第１ＳＣＲ触媒の面積、及び画像解析範囲の面積を求めた。そして、「画像解析範囲の面積」から、「隔壁の面積」を減算した値を、「細孔の面積」とした。隔壁の気孔率は、「画像解析範囲の面積」に対する「細孔の面積」の百分率として求めた。なお、ＳＥＭ画像の取得、及びＥＤＳによる元素分析については、日立ハイテクノロジー社製の走査型電子顕微鏡「型番：Ｓ３２００－Ｎ」を用いた。画像解析ソフトは、Ｍｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製の「Ｉｍａｇｅ－Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ ６．２Ｊ（商品名）」を用いた。結果を表１に示す。
【0137】
ハニカム構造体の第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量は、６２ｇ／Ｌであった。第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量は、上述した第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量（ｇ／Ｌ）の測定方法における「工程Ａ」～「工程Ｆ」と同様の工程によって求めた。
【0138】
また、ハニカム構造体の第１ＳＣＲ触媒の総担持量は、２００ｇ／Ｌであった。上述した第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量（ｇ／Ｌ）の測定方法における「工程Ａ」～「工程Ｅ」と同様の工程によって求めた。
【0139】
（酸化触媒コンバータ作製工程）
酸化触媒コンバータとして、酸化触媒を担持したＤＯＣ構造体を作製した。具体的には、まず、セラミック原料１００質量部に、造孔材を１質量部、分散媒を５０質量部、有機バインダを１０質量部、分散剤を５０質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。セラミック原料としては、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。分散媒としては水を使用し、造孔材としては平均粒子径５０～２００μｍの吸水性樹脂を使用し、有機バインダとしてはメチルセルロースを使用し、分散剤としては水を使用した。
酸化触媒コンバータとして、酸化触媒を担持したＤＯＣ構造体を作製した。具体的には、まず、セラミック原料１００質量部に、造孔材を１質量部、分散媒を５０質量部、有機バインダを１０質量部、分散剤を５０質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。セラミック原料としては、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。分散媒としては水を使用し、造孔材としては平均粒子径５０～２００μｍの吸水性樹脂を使用し、有機バインダとしてはメチルセルロースを使用し、分散剤としては水を使用した。
【0140】
次に、所定の押出成形用口金を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体形状が円柱形のハニカム成形体を得た。
【0141】
次に、ハニカム成形体を、マイクロ波及び熱風を用いて乾燥させた。乾燥条件としては、乾燥温度を３０～１５０℃、乾燥時間を１時間とした。
【0142】
次に、乾燥させたハニカム成形体を、１４００～１４４０℃で、８０時間、焼成してハニカム焼成体を得た。
【0143】
得られたＤＯＣ構造体は、セルの延びる方向に直交する方向における断面形状が円形の、円柱状であった。また、ＤＯＣ構造体の当該断面の直径が１２９ｍｍであり、ＤＯＣ構造体のセルの延びる方向における長さが７６．２ｍｍであった。
【0144】
次に、得られたＤＯＣ構造体に酸化触媒を担持させ、酸化触媒コンバータとした。酸化触媒としては、アルミナ、白金、パラジウムを用いた。アルミナは、白金、パラジウムを担持させるための高比表面積材料である。酸化触媒の担持は、まず、ＤＯＣ構造体を、その第一端面側から、白金、パラジウムを担持させたアルミナの粒子を含むスラリーに浸漬させた。その後、ＤＯＣ構造体の第二端面側からスラリーを吸引し、吸引力を調節することによって、ＤＯＣ構造体の隔壁の表面及び隔壁に形成された細孔の内部にスラリーを担持した。用いたスラリーに含まれるアルミナの粒子の平均粒子径は、２μｍであった。平均粒子径の値はレーザー回折法により測定した値である。以下、この酸化触媒コンバータを、「ＤＯＣ」ということがある。
【0145】
酸化触媒の総担持量は、１５０ｇ／Ｌであった。酸化触媒の総担持量は、酸化触媒コンバータに対して、第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量（ｇ／Ｌ）の測定方法における「工程Ａ」～「工程Ｅ」と同様の工程によって求めた。
【0146】
（フィルタ部作製工程）
フィルタ部として、ハニカムフィルタを作製した。まず、以下の方法で坏土を調製した。コージェライト化原料１００質量部に対して、造孔材としてグラファイトを１０～２０質量部、及び発泡樹脂を５～２５質量部を添加し、造孔材として鉄粉を５～１５質量部を追加した。更に、メチルセルロース類、及び界面活性剤をそれぞれ適当量添加した後、水を加えて混練することにより杯土を調製した。コージェライト化原料は、その化学組成が、ＳｉＯ２４２～５６質量％、Ａｌ２Ｏ３０～４５質量％、及びＭｇＯ１２～１６質量％となるように以下の原料を所定の割合で調合することによって作製した。コージェライト化原料としては、タルク、カオリン、仮焼カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム、及びシリカのうちから複数を組み合わせて使用した。造孔材として鉄粉は、隔壁に平均径１００～５００μｍ程度のピンホールを開けるためのものである。
フィルタ部として、ハニカムフィルタを作製した。まず、以下の方法で坏土を調製した。コージェライト化原料１００質量部に対して、造孔材としてグラファイトを１０～２０質量部、及び発泡樹脂を５～２５質量部を添加し、造孔材として鉄粉を５～１５質量部を追加した。更に、メチルセルロース類、及び界面活性剤をそれぞれ適当量添加した後、水を加えて混練することにより杯土を調製した。コージェライト化原料は、その化学組成が、ＳｉＯ２４２～５６質量％、Ａｌ２Ｏ３０～４５質量％、及びＭｇＯ１２～１６質量％となるように以下の原料を所定の割合で調合することによって作製した。コージェライト化原料としては、タルク、カオリン、仮焼カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム、及びシリカのうちから複数を組み合わせて使用した。造孔材として鉄粉は、隔壁に平均径１００～５００μｍ程度のピンホールを開けるためのものである。
【0147】
調製した杯土を真空脱気した後、押出成形することによりハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体を乾燥後、最高温度１４００～１４３０℃の温度範囲で焼成することにより、ハニカム焼成体を得た。得られたハニカム焼成体について、複数のセルの開口端部を、目封止部によって交互に目封止し、ハニカムフィルタを作製した。
【0148】
得られたハニカムフィルタは、ハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する方向における断面形状が、円形の円柱状であった。また、ハニカムフィルタのセルの延びる方向に直交する方向における断面の直径が２２９ｍｍであり、ハニカムフィルタのセルの延びる方向における長さが２０３ｍｍであった。以下、このハニカムフィルタを、「ＤＰＦ」ということがある。
【0149】
ハニカムフィルタの気孔率は、５０％であった。ハニカムフィルタの気孔率は、水銀圧入法により測定した。
【0150】
（第２ＳＣＲ触媒コンバータ作製工程）
第２ＳＣＲ触媒コンバータに使用するための第２ハニカム構造体を２つ作製し、次に、それぞれの第２ハニカム構造体に第２ＳＣＲ触媒を担持することによって、第２ＳＣＲハニカム構造体を２つ作製した。この第２ＳＣＲハニカム構造体を、第２ＳＣＲ触媒コンバータとした。第２ハニカム構造体は、下記のようにして全く同じ手順で作製した。具体的には、まず、コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を５質量部、分散媒を８５質量部、有機バインダを８質量部、分散剤を８５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、およびシリカを使用した。分散媒としては水を使用し、造孔材としては平均粒子径５０～２００μｍの吸水性樹脂を使用し、有機バインダとしてはメチルセルロースを使用し、分散剤としては水を使用した。
第２ＳＣＲ触媒コンバータに使用するための第２ハニカム構造体を２つ作製し、次に、それぞれの第２ハニカム構造体に第２ＳＣＲ触媒を担持することによって、第２ＳＣＲハニカム構造体を２つ作製した。この第２ＳＣＲハニカム構造体を、第２ＳＣＲ触媒コンバータとした。第２ハニカム構造体は、下記のようにして全く同じ手順で作製した。具体的には、まず、コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を５質量部、分散媒を８５質量部、有機バインダを８質量部、分散剤を８５質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、およびシリカを使用した。分散媒としては水を使用し、造孔材としては平均粒子径５０～２００μｍの吸水性樹脂を使用し、有機バインダとしてはメチルセルロースを使用し、分散剤としては水を使用した。
【0151】
次に、所定の押出成形用口金を用いて坏土を押出成形し、セル形状が四角形で、全体形状が円柱形のハニカム成形体を得た。次に、得られたハニカム成形体を、第１ＳＣＲ触媒コンバータ用のハニカム構造体を作製する方法と同様の方法で、乾燥し、焼成して、第２ハニカム構造体を得た。
【0152】
第２ハニカム構造体は、セルの延びる方向に直交する方向における断面形状が円形の、円柱状であった。また、第２ハニカム構造体の当該断面の直径が２６７ｍｍであり、第２ハニカム構造体のセルの延びる方向における長さが１５２ｍｍであった。
【0153】
第２ハニカム構造体のセル密度は、４７個／ｃｍ２であり、隔壁の厚さは０．１３２ｍｍであった。第２ハニカム構造体のセル密度及び隔壁の厚さを、表２の「ＳＣＲ（ａ）；第２ＳＣＲ触媒コンバータ」における、「セル密度（個／ｃｍ２）」及び「隔壁の厚さ（ｍｍ）」の欄に示す。
【0154】
次に、得られた第２ハニカム構造体に第２ＳＣＲ触媒を担持させ、第２ＳＣＲハニカム構造体を作製し、この第２ＳＣＲハニカム構造体を、第２ＳＣＲ触媒コンバータとした。第２ＳＣＲ触媒としては、銅置換ゼオライトを用いた。第２ＳＣＲ触媒の担持は、まず、第２ハニカム構造体を第一端面側から、銅置換ゼオライトを含むスラリーに浸漬させ、第二端面側からスラリーを吸引した。そして、この吸引力を調節することによって、隔壁の表面及び隔壁に形成された細孔の内部に、銅置換ゼオライトを担持した。以下、この第２ＳＣＲハニカム構造体を、「ＳＣＲ（ａ）」ということがある。
【0155】
第２ＳＣＲハニカム構造体における第２ＳＣＲ触媒の総担持量は、１５０ｇ／Ｌであった。なお、第２ＳＣＲ触媒の総担持量は、第１ＳＣＲ触媒の総担持量を測定する方法と同様の方法によって測定した。結果を、表２の「触媒総担持量」の欄に示す。表２の「触媒種」における「銅ゼオライト」とは、上述した「銅置換ゼオライト」のことを意味する。
【0156】
【表2】
【0157】
（筐体作製工程）
筐体は、以下の方法で作製した。まず、直径２８０ｍｍのパイプ状のステンレス材料を用意した。次に、このパイプ状のステンレス材料を用いて、ＳＣＲ（ｂ）、ＤＯＣ、ＤＰＦ、及びＳＣＲ（ａ）を収容する収容部を４つ作製した。次に、別の直径３５ｍｍのパイプ状のステンレス材料を用いて、上述した４つの収容部を、上述した順番で直列に接続した。このようにして作製したものを、本実施例における筐体とした。なお、ＳＣＲ（ｂ）を収容する収容部は、ＳＣＲ（ｂ）を１つ収容可能な大きさとし、ＳＣＲ（ａ）を収容する収容部は、ＳＣＲ（ａ）を２つ収容可能な大きさとした。以下、「ＳＣＲ（ｂ）」、「ＤＯＣ」、「ＤＰＦ」、及び「ＳＣＲ（ａ）」のそれぞれを総称して、「浄化部材」ということがある。
筐体は、以下の方法で作製した。まず、直径２８０ｍｍのパイプ状のステンレス材料を用意した。次に、このパイプ状のステンレス材料を用いて、ＳＣＲ（ｂ）、ＤＯＣ、ＤＰＦ、及びＳＣＲ（ａ）を収容する収容部を４つ作製した。次に、別の直径３５ｍｍのパイプ状のステンレス材料を用いて、上述した４つの収容部を、上述した順番で直列に接続した。このようにして作製したものを、本実施例における筐体とした。なお、ＳＣＲ（ｂ）を収容する収容部は、ＳＣＲ（ｂ）を１つ収容可能な大きさとし、ＳＣＲ（ａ）を収容する収容部は、ＳＣＲ（ａ）を２つ収容可能な大きさとした。以下、「ＳＣＲ（ｂ）」、「ＤＯＣ」、「ＤＰＦ」、及び「ＳＣＲ（ａ）」のそれぞれを総称して、「浄化部材」ということがある。
【0158】
（筐体への収容工程）
筐体内への各浄化部材の収容は、上流側から、「ＳＣＲ（ｂ）を１つ」、「ＤＯＣ」、「ＤＰＦ」、「ＳＣＲ（ａ）を２つ」という順番となるように行った。筐体内に各浄化部材を収容する際には、筐体と各浄化部材との間に、把持材としてのセラミックマットをそれぞれ配設し、このセラミックマットと共に各浄化部材を筐体内に圧入した。また、本実施例においては、ＳＣＲ（ａ）を収容した筐体の更に下流側に、アンモニアスリップ触媒を取り付けた。表１において、アンモニアスリップ触媒を、ＡＳＣと示す。なお、ＳＣＲ（ａ）は筐体内に２つ収容されているが、２つのＳＣＲ（ａ）は、筐体内にて連続して直列に配置されている。このようにして作製された排ガス浄化装置を、実施例１の排ガス浄化装置とした。
筐体内への各浄化部材の収容は、上流側から、「ＳＣＲ（ｂ）を１つ」、「ＤＯＣ」、「ＤＰＦ」、「ＳＣＲ（ａ）を２つ」という順番となるように行った。筐体内に各浄化部材を収容する際には、筐体と各浄化部材との間に、把持材としてのセラミックマットをそれぞれ配設し、このセラミックマットと共に各浄化部材を筐体内に圧入した。また、本実施例においては、ＳＣＲ（ａ）を収容した筐体の更に下流側に、アンモニアスリップ触媒を取り付けた。表１において、アンモニアスリップ触媒を、ＡＳＣと示す。なお、ＳＣＲ（ａ）は筐体内に２つ収容されているが、２つのＳＣＲ（ａ）は、筐体内にて連続して直列に配置されている。このようにして作製された排ガス浄化装置を、実施例１の排ガス浄化装置とした。
【0159】
（実施例１～１６）
表１及び表２に示すように、ＳＣＲ（ａ）及びＳＣＲ（ｂ）の隔壁の厚さ、セル密度、気孔率、触媒総担持量、及び細孔担持量をそれぞれ変更したこと以外は、実施例１と同様に構成された排ガス浄化装置を作製した。以下、実施例６～１５との記載を、参考例６～１５と読み替える。
表１及び表２に示すように、ＳＣＲ（ａ）及びＳＣＲ（ｂ）の隔壁の厚さ、セル密度、気孔率、触媒総担持量、及び細孔担持量をそれぞれ変更したこと以外は、実施例１と同様に構成された排ガス浄化装置を作製した。以下、実施例６～１５との記載を、参考例６～１５と読み替える。
【0160】
（比較例１～６）
表５に示すように、ＳＣＲ（ａ）の隔壁の厚さ、セル密度、気孔率、及び触媒総担持量をそれぞれ変更した。また、比較例１～６においては、表４に示すように、ＳＣＲ（ｂ）を作製せず、筐体へは、ＤＯＣ、ＤＰＦ、ＳＣＲ（ａ）の順で収容することによって、排ガス浄化装置を作製した。ＤＯＣ、及びＤＰＦの構成は、実施例１の排ガス浄化装置と同じ構成のものを用いた。
表５に示すように、ＳＣＲ（ａ）の隔壁の厚さ、セル密度、気孔率、及び触媒総担持量をそれぞれ変更した。また、比較例１～６においては、表４に示すように、ＳＣＲ（ｂ）を作製せず、筐体へは、ＤＯＣ、ＤＰＦ、ＳＣＲ（ａ）の順で収容することによって、排ガス浄化装置を作製した。ＤＯＣ、及びＤＰＦの構成は、実施例１の排ガス浄化装置と同じ構成のものを用いた。
【0161】
（比較例７～１１）
表４及び表５に示すように、ＳＣＲ（ａ）及びＳＣＲ（ｂ）の隔壁の厚さ、セル密度、気孔率、触媒総担持量、及び細孔担持量をそれぞれ変更したこと以外は、実施例１と同様に構成された排ガス浄化装置を作製した。
表４及び表５に示すように、ＳＣＲ（ａ）及びＳＣＲ（ｂ）の隔壁の厚さ、セル密度、気孔率、触媒総担持量、及び細孔担持量をそれぞれ変更したこと以外は、実施例１と同様に構成された排ガス浄化装置を作製した。
【0162】
実施例１～１６、及び比較例１～１１の排ガス浄化装置について、以下の方法で、「ＮＯｘ浄化率試験」及び「圧力損失試験」を行った。また、実施例１～１６、及び比較例１～１１の排ガス浄化装置については、以下の方法で、「触媒剥れの有無」の評価を行った。結果を、表３及び表６に示す。
【0163】
［ＮＯｘ浄化率試験］
得られた排ガス浄化装置を、ＷＨＴＣ（Ｗｏｒｌｄ Ｈａｒｍｏｎｉｚｅｄ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｃｙｃｌｅ）モードに準じて各々試験し、エージング前及びエージング後のＮＯｘ浄化率を求めた。測定結果を、表３の「エージング前ＮＯｘ浄化率（％）」、及び「エージング後ＮＯｘ浄化率（％）」の欄に示す。なお、ＮＯｘ浄化率を求める際のガス分析計は、ＨＯＲＩＢＡ社製のＭＥＸＡ９１００ＥＧＲ（商品名）を用いた。また、試験用ガスが排ガス浄化装置に流入するときの空間速度は、５００００（時間－１）とした。なお、エージング処理（Ａｇｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）は、排ガス浄化装置が接続されたエンジンにて実施した。エージング処理は、排ガス浄化装置の触媒種がバナジウムの場合は５５０℃以上、ゼオライトの場合は６５０℃以上で、１００時間行った。また、ＷＨＴＣモードでの試験用ガスのＮＯｘ量の値から、排ガス浄化装置からの排出ガスのＮＯｘ量の値を差し引いた値を、試験用ガスのＮＯｘ量の値で除算し、１００倍した値を、「ＮＯｘ浄化率」とした。そして、以下の評価基準に基づき、浄化性能の評価を行った。結果を表３及び表６に示す。
評価Ａ：エージング後ＮＯｘ浄化率が９５％以上である場合を良とし、評価Ａとする。
評価Ｂ：エージング後ＮＯｘ浄化率が９５％未満である場合を不可とし、評価Ｂとする。
得られた排ガス浄化装置を、ＷＨＴＣ（Ｗｏｒｌｄ Ｈａｒｍｏｎｉｚｅｄ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｃｙｃｌｅ）モードに準じて各々試験し、エージング前及びエージング後のＮＯｘ浄化率を求めた。測定結果を、表３の「エージング前ＮＯｘ浄化率（％）」、及び「エージング後ＮＯｘ浄化率（％）」の欄に示す。なお、ＮＯｘ浄化率を求める際のガス分析計は、ＨＯＲＩＢＡ社製のＭＥＸＡ９１００ＥＧＲ（商品名）を用いた。また、試験用ガスが排ガス浄化装置に流入するときの空間速度は、５００００（時間－１）とした。なお、エージング処理（Ａｇｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）は、排ガス浄化装置が接続されたエンジンにて実施した。エージング処理は、排ガス浄化装置の触媒種がバナジウムの場合は５５０℃以上、ゼオライトの場合は６５０℃以上で、１００時間行った。また、ＷＨＴＣモードでの試験用ガスのＮＯｘ量の値から、排ガス浄化装置からの排出ガスのＮＯｘ量の値を差し引いた値を、試験用ガスのＮＯｘ量の値で除算し、１００倍した値を、「ＮＯｘ浄化率」とした。そして、以下の評価基準に基づき、浄化性能の評価を行った。結果を表３及び表６に示す。
評価Ａ：エージング後ＮＯｘ浄化率が９５％以上である場合を良とし、評価Ａとする。
評価Ｂ：エージング後ＮＯｘ浄化率が９５％未満である場合を不可とし、評価Ｂとする。
【0164】
［圧力損失試験］
排ガス浄化装置に、圧力損失の測定用ガス（空気）を、２５℃、流量５Ｎｍ３／ｍｉｎで通気して、筐体のガス流入口とガス流出口との圧力をそれぞれ測定し、その圧力差を算出した。算出した圧力差を、排ガス浄化装置の圧力損失とした。そして、以下の評価基準に基づき、圧力損失の評価を行った。圧力損失の評価は、比較例１を基準である１００とし、他の実施例及び比較例の圧力損失の値を、比較例１の圧力損失に対する比として、それぞれ求め、比圧力損失として評価した。
評価Ａ：比圧力損失が２００未満である場合を良とし、評価Ａとする。
評価Ｂ：比圧力損失が２００以上である場合を不可とし、評価Ｂとする。
排ガス浄化装置に、圧力損失の測定用ガス（空気）を、２５℃、流量５Ｎｍ３／ｍｉｎで通気して、筐体のガス流入口とガス流出口との圧力をそれぞれ測定し、その圧力差を算出した。算出した圧力差を、排ガス浄化装置の圧力損失とした。そして、以下の評価基準に基づき、圧力損失の評価を行った。圧力損失の評価は、比較例１を基準である１００とし、他の実施例及び比較例の圧力損失の値を、比較例１の圧力損失に対する比として、それぞれ求め、比圧力損失として評価した。
評価Ａ：比圧力損失が２００未満である場合を良とし、評価Ａとする。
評価Ｂ：比圧力損失が２００以上である場合を不可とし、評価Ｂとする。
【0165】
［触媒剥れの有無］
上述したＮＯｘ浄化率試験及び圧力損失試験を行ったあとに、ＳＣＲ（ａ）及びＳＣＲ（ｂ）における、第１ＳＣＲ触媒及び第２ＳＣＲ触媒の触媒剥れの有無を調べた。具体的には、まず、ＳＣＲ（ａ）及びＳＣＲ（ｂ）を筐体から取り出し、それぞれをセルの延びる方向と平行な断面で２等分し、断面に現れたセルを目視にて観察した。そして、触媒が剥れた部分があれば、触媒剥れ有とし、触媒が剥れた部分がなければ、触媒剥れ無とした。なお、触媒剥れの有無の評価においては、ＮＯｘ浄化率試験及び圧力損失試験の前後で、排ガス浄化装置の質量を測定し、試験前後での排ガス浄化装置の質量減少を確認した。このような排ガス浄化装置の質量減少の確認において、排ガス浄化装置の質量の減少率が５％以内の場合であれば、触媒剥れの有無の評価において、「触媒剥がれ無し」と評価することとした。
上述したＮＯｘ浄化率試験及び圧力損失試験を行ったあとに、ＳＣＲ（ａ）及びＳＣＲ（ｂ）における、第１ＳＣＲ触媒及び第２ＳＣＲ触媒の触媒剥れの有無を調べた。具体的には、まず、ＳＣＲ（ａ）及びＳＣＲ（ｂ）を筐体から取り出し、それぞれをセルの延びる方向と平行な断面で２等分し、断面に現れたセルを目視にて観察した。そして、触媒が剥れた部分があれば、触媒剥れ有とし、触媒が剥れた部分がなければ、触媒剥れ無とした。なお、触媒剥れの有無の評価においては、ＮＯｘ浄化率試験及び圧力損失試験の前後で、排ガス浄化装置の質量を測定し、試験前後での排ガス浄化装置の質量減少を確認した。このような排ガス浄化装置の質量減少の確認において、排ガス浄化装置の質量の減少率が５％以内の場合であれば、触媒剥れの有無の評価において、「触媒剥がれ無し」と評価することとした。
【0166】
【表3】
【0167】
【表4】
【0168】
【表5】
【0169】
【表6】
【0170】
（総合評価）
ＮＯｘ浄化率試験、圧力損失試験、及び、触媒剥れの有無の結果から、下記の基準に基づき総合評価を行った。
評価「良」：「ＮＯｘ浄化率評価がＡであり、且つ、圧力損失評価がＡであり、且つ、触媒剥れが無である場合を優良であるとし、評価を良とする。」
評価「不可」：「ＮＯｘ浄化率評価、及び圧力損失評価のいずれかがＢである場合、又は、触媒剥れ有の場合を不良であるとし、評価を不可とする。」
ＮＯｘ浄化率試験、圧力損失試験、及び、触媒剥れの有無の結果から、下記の基準に基づき総合評価を行った。
評価「良」：「ＮＯｘ浄化率評価がＡであり、且つ、圧力損失評価がＡであり、且つ、触媒剥れが無である場合を優良であるとし、評価を良とする。」
評価「不可」：「ＮＯｘ浄化率評価、及び圧力損失評価のいずれかがＢである場合、又は、触媒剥れ有の場合を不良であるとし、評価を不可とする。」
【0171】
（結果）
表３に示すように実施例１～１６の排ガス浄化装置は、ＮＯｘ浄化率が高く、エージング後においてもＮＯｘ浄化率の低下が少なかった。また、触媒剥れも無く、長時間の使用においても触媒の脱落によるＮＯｘ浄化率の低下が少ないと考えられる。
表３に示すように実施例１～１６の排ガス浄化装置は、ＮＯｘ浄化率が高く、エージング後においてもＮＯｘ浄化率の低下が少なかった。また、触媒剥れも無く、長時間の使用においても触媒の脱落によるＮＯｘ浄化率の低下が少ないと考えられる。
【0172】
比較例１～６の排ガス浄化装置は、第１ＳＣＲ触媒コンバータを備えていないため、ＮＯｘ浄化率の結果が特に悪かった。比較例７及び８の排ガス浄化装置は、第１ＳＣＲ触媒コンバータのハニカム構造体の気孔率が低く、また、第１ＳＣＲ触媒の細孔担持量も少ないため、ＮＯｘ浄化率の結果が悪かった。比較例９の排ガス浄化装置は、第１ＳＣＲ触媒コンバータのハニカム構造体のセル密度が大きすぎるため、圧力損失が増大した。比較例１０の排ガス浄化装置は、第１ＳＣＲ触媒コンバータのハニカム構造体のセル密度が小さすぎるため、１つのセルに掛かる圧力が大きくなり、触媒剥れが生じた。比較例１１の排ガス浄化装置は、第１ＳＣＲ触媒コンバータの触媒総担持量が５１０ｇ／Ｌであり、第１ＳＣＲ触媒によってセルが詰まりやすくなり、圧力損失が増大することが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0173】
本発明の排ガス浄化装置は、内燃機関から排出される排ガスの浄化装置として用いることができる。
【符号の説明】
【0174】
１：第１ＳＣＲ触媒コンバータ、２：酸化触媒コンバータ、３：フィルタ部、４：第２ＳＣＲ触媒コンバータ、５：筐体、２０：ハニカム構造体、２１：第一端面、２２：第二端面、２３：セル、２４：隔壁、２５：外周壁、１００：排ガス浄化装置、Ｇ：排ガスの流れ方向。
【図1】
【図2】