WO2005045207A1 - セラミックハニカムフィルタ、排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法 - Google Patents

Abstract

　隔壁30により仕切られた多数の流路41，42，43を有する複数の多孔質セラミックハニカム構造体1A，1bが流路方向に接合され、所望の流路が目封止され、隔壁30に形成された細孔が排気ガスに通過されるセラミックハニカムフィルタにおいて、少なくとも一つのハニカム構造体1Aの隔壁31と、このハニカム構造体1Aに隣接するハニカム構造体1bの隔壁32とが目封止部50で流路方向に隙間54を有するように接合されており、隔壁30及び／又は目封止部50，52の少なくとも一部に触媒が担持されているセラミックハニカムフィルタ、及びセラミックハニカムフィルタとその上流に設けられた燃料供給装置とからなる排気ガス浄化装置、並びにセラミックハニカムフィルタを用いる排気ガス浄化方法。

Description

明 細 書

セラミックハニカムフィルタ、排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法 技術分野

[0001] 本発明は、ディーゼルエンジンカゝら排出されたガスに含まれる微粒子を除去する装 置に好適に用いられるセラミックハニカムフィルタ及びセラミックハニカムフィルタを有 する排気ガス浄化装置、並びに排気ガス浄ィヒ方法に関する。

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[0002] 近年、ディーゼルエンジンの排気ガス中から炭素を主成分とする微粒子を除去する ため、セラミックハニカム構造体の複数の流路を両端部で交互に目封止したセラミツ クハニカムフィルタ（以下、「セラミックハニカムフィルタ」を略して「ハニカムフィルタ」と いう）が使用されるようになってきた。

[0003] 通常、ハニカムフィルタは外周壁と、この外周壁の內周側で隔壁により囲まれた多 数の流路を有する多孔質セラミックハニカム構造体（以下、「多孔質セラミックハユカ ム構造体」を略して「ノヽ二カム構造体」とレ、う）力 なる。多数の流路の排気ガス流入 側端面及び流出側端面は、交互に目封止されている。流入側端面に開口した流路 力もハ-カムフィルタ内に侵入した排気ガスは、隔壁に形成した細孔内を通過して隣 接する流路に入り、流出側端面力 排出される。排気ガスが隔壁を通過する際、排気 ガス中に含まれる微粒子は主として隔壁に形成された細孔に捕集される。これにより

、排気ガスが浄化される。

[0004] 細孔に捕集された微粒子が一定量以上になると、細孔の目詰まりが発生してハニ カムフィルタの圧力損失が上昇し、エンジンの出力低下につながる。したがって、バ 一ナーゃ電気ヒーターを用いて捕集した微粒子を定期的に燃焼させ、ハニカムフィ ルタを再生させる。

[0005] ハニカムフィルタの再生において、捕集された微粒子が多レヽ程、ハニカムフィルタ 内の温度を均一に制御することが困難である。特に高濃度に微粒子が堆積した箇所 は、温度が上昇し易く、燃焼に伴って発生する熱応力によりハニカムフィルタが破損 するという問題がある。また場合によっては、ハニカムフィルタの温度がセラミック材料 の溶融温度以上に上昇し、隔壁に溶損が発生するという問題もある。一方、破損や •溶損が起きなレ、ように再生時のハニカムフィルタの最高温度を低めに設定すると、微 粒子の燃え残りが発生してしまう。そのため再生処理を行っても、ハニカムフィルタの 圧力損失を十分に低減することができないという問題がある。

[0006] ハニカムフィルタの再生におけるこのような問題を解決するため、特公平 3- 68210号

(特許文献 1)には、両端開口部が互い違いに閉塞されたノヽニカム構造体と、ハ-カ ム構造体のセルの排気ガス流入側に設けられた加熱手段とを有し、排気ガスの流入 側に位置する閉塞部（目封止部）とセルの排気ガス流入側端面との間に空間が設け られた排気ガス浄化用構造物が記載されている。この排気ガス浄ィ匕用構造物におい ては、隔壁のみならず、閉塞部とセルの排気ガス流入側端面との間に設けられた空 間にも微粒子が付着し、空間に付着した微粒子の燃焼によって発生した熱は隣接す るセルに流入しながら下流に伝わり、隔壁に付着した微粒子を燃焼させると特許文 献 1には記載されている。しかし、力熱手段はセルの流入側のみに配置されいるため

、流路方向に長！/、ハニカムフィルタ内部の温度を流入側力 流出側まで均一に制御 することは難しぐ微粒子の捕集量が多い場合には、微粒子の自己発熱により局所 的に温度上昇箇所が発生し、破損や溶損に至るという問題がある。

[0007] 特公平 7- 106290号 (特許文献 2)には、隔壁表面に担持した白金族金属及びアル カリ土類金属酸化物を含んでなる触媒の作用により微粒子の燃焼が始まる温度を低 下させ、燃焼によって微粒子を連続的に除去するディーゼル排気粒子用フィルタが 開示されている。このディーゼル排気粒子用フィルタによれば、ディーゼルエンジン の作動によって得られる程度の低レ、温度でフィルタを連続的に再生でき、微粒子に よる目詰まりが避けられる旨が特許文献 2には記載されている。しかし、このディーゼ ル排気粒子用フィルタを用いても微粒子の目詰まりによるフィルタの圧力損失の上昇 を防止出来ない場合もあった。これは、特にディーゼルエンジン車を大都市で使用し 、渋滞に卷き込まれた場合等、フィルタに担持された触媒の活性温度の下限である 約 300°Cを下まわるような温度で運転する状態が続くと、微粒子が十分に燃焼し得な レヽためであると考えられる。

[0008] 特開 2002-122015号 (特許文献 3)には、ディーゼノレエンジンの運転状態に応じて 触媒を担持させたフィルタへの微粒子の堆積量を推定した上で、燃料を未燃のまま フィルタの上流側に噴射して前記触媒上で燃料の酸ィヒ反応を促し、その反応熱によ りフィルタの内部温度を前記触媒の活性下限温度以上に維持し、堆積した微粒子を 燃焼させる排気浄化方法が記載されている。この排気浄化方法によると、ディーゼル エンジンの運転状態に係わらず触媒が活性な状態に維持され、フィルタに捕集され た微粒子を良好に燃焼できると特許文献 3に記載されている。し力しながら、この排 気浄ィヒ方法を採用しても、未燃のまま供給された燃料が十分に反応しない場合等、 微粒子を十分に燃焼させることができず、微粒子の目詰まりによって圧力損失が早 期に上昇し、使用できなくなるという問題が発生することがある。

[0009] 上述の問題点を解決してノ、二カムフィルタの再生を容易に行うため、本出願人は先 に、多孔質セラミックノヽニカム構造体の流路を目封止することによりハニカム構造体 の隔壁.に形成された細孔に排気ガスを通過させる構造のセラミックハニカムフィルタ であって、前記隔壁及び/又は目封止部の少なくとも一部に触媒が担持されている .とともに、少なくとも一つの排気ガス流入側目封止部が排気ガス流入側端面より離れ て配置されてレ、るセラミックハニカムフィルタを提案した (特願 2003- 93677号)。

[0010] このセラミックハニカムフィルタにおいては、ハニカムフィルタの上流にディーゼルェ ンジン用の燃料及び Z又はディーゼルエンジン用以外の燃料 (炭化水素等）を未燃 ■のまま噴射し、ハニカムフィルタの隔壁及び目封止部に担持された触媒の作用により 燃料を燃焼させる。燃料を燃焼させることにより、内燃機関から排気されるガス温度が 低い状態でもハニカムフィルタに担持された触媒を活性下限温度以上に維持できる 。したがって、排気ガス中の微粒子を十分に除去し、フィルタの破損や溶損の問題を 回避すると共に、長期にわたり安定して圧力損失の増加を抑制できる。

[0011] しかしながら、このハ-カムフィルタの場合、燃料の噴射のたびに排気ガスの温度 が流入側目封止部付近で急激に上昇し、長時間使用すると流入側目封止部が破損 する場合があった。この現象は、流路を流れる高温の排気ガスに直揆接触する隔壁 が熱膨張する一方で、目封止部の熱容量は比較的大きぐ隔壁に比べて熱膨張が 遅レヽために弓 I張応力が生じるために起こるものと推定される。

[0012] 特許文献 1：特公平 3- 68210号公報 特許文献 2：特公平 7- 106290号公報

特許文献 3：特開 2002- 122015号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] 従って本発明の目的は、ハニカムフィルタに担持した触媒の作用により排気ガス中 の微粒子を連続的に燃焼させることによって再生可能であって、ハ-カムフィルタの 細孔に微粒子が堆積することによる圧力損失の上昇を確実に回避しうると共に、フィ ルタの破損を回避し、長期にわたり安定して使用できるハニカムフィルタを提供する ことである。

[0014] 本発明のもう一つの目的は、ハニカムフィルタと、排気ガスに含まれる微粒子を燃 焼させるこめの燃料を添加する装置'とを有する排気ガス浄化装置であって、ハニカ ムフィルタの破損を生じ難い装置を提供することである。

[0015] 本発明のさらにもう つの目的は、 /、二カムフィルタを破損することなくハ-カムフィ ルタの目詰まりを解消し、圧力損失の上昇を回避しながら排気ガスを浄ィ匕する方法を 提供することである。

課題を解決するための手段

[0016] 上記目 0勺に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、複数の多孔質セラミックハニカ ム構造体を流路方向に接合し、所望の流路を目封止し、触媒を担持させたセラミック ハニカムフィルタにおいて、接合する多孔質セラミックハニカム構造体の端面間に隙 間があるようにすると、ハ-カムフィルタの隔壁内に堆積した微粒子を燃焼させる際 にハニカムフィルタの熱膨張による破損を回避しうることを発見し、本発明に想到した

[0017] すなわち、本発明のセラミックハニカムフィルタは、隔壁により仕切られた多数の流 路を有する複数の多孔質セラミックハニカム構造体が流路方向に接合され、所望の 流路が目封止され、前記隔壁に形成された細孔が排気ガスに通過されるもので、少 なくとも一"" のハニカム構造体の隔壁と、このハニカム構造体に隣接するハ-カム構 造体の隔壁とが目封止部で流路方向に隙間を有するように接合されており、前記隔 壁及び/又は目封止部の少なくとも一部に触媒が担持されていることを特徴とする。 [0018] 前記隙間は 0.1〜10 mmであるのが好ましい。前記触媒は少なくとも前記目封止部 より前記^ ^気ガスの流入側にあ—る前記多孔質セラミックハニカム構造体の前記隔壁 に担持されているのが好ましぐ前記目封止部より前記排気ガスの流入側にある隔壁 , と、前記排気ガスの流出側にある隔壁とに、異なる特性を有する触媒が担持されてい るのがより好ましい。

[0019] 前記複数の多孔質セラミックハ-カム構造体を接合する目封止部の端面は、前記 セラミックハ-カムフィルタの流入側端面から前記セラミックハニカムフィルタの全長の 0.5倍以下の長さの区間にあるのが好ましい。

[0020] 本発明の排気ガス浄化装置は、隔壁により仕切られた多数の流路を有する複数の 多孔質セラミックハニカム構造体が流路方向に接合され、所望の流路が目封止され 、前記隔壁に形成された細孔が排気ガスに通過されるセラミックノヽニカムフィルタと、 前記セラミックハニカムフィルタの上流に設けられた燃料添加手段とを有し、少なくと も一つのハニカム構造体の隔壁と、このハニカム構造体に隣接するハニカム構造体 の隔壁とが目封止部で流路方向に隙間を有するように接合されており、前記隔壁及 ぴズ又は目封止部の少なくとも一部に触媒が担持されていることを特徴とする。

[0021] 本発明の排気ガス浄化方法は、隔壁により仕切られた多数の流路を有するセラミツ クハニカムフィルタの前記流路に排気ガスを流入させるもので、前記セラミックハニカ ムフィルタとして、少なくとも 3のハ-カム構造体の隔壁と、このハニカム構造体に 隣接するハニカム構造体の隔壁とが目封止部で流路方向に隙間を有するように接合 されており、所望の流路が目封止されており、前記隔壁及び z又は目封止部の少な くとも一部に触媒が担持されてレ、るものを用レ、、前記セラミックハニカムフィルタの上 流側で前記排気ガス中に燃料を添加し、前記セラミックハ-カムフィルタの目封止部 と、前記目封止部の排気ガス流出側にある多孔質セラミックハニカム構造体の少なく とも一部の温度を前記触媒の活性下限温度以上にすることを特徴とする。

発明の効果

[0022] 本発明のセラミックハニカムフィルタは、複数の多孔質セラミックハニカム構造体の 隔壁を目封止部で流路方向に隙間があるように接合したものであるので、使用時に 高温に曝されても、破損が起こり難い。したがって内部を十分に昇温し、目封止部や ハニカム構造体の隔壁に担持させた触媒を十分に活性化させ、隔壁等の細孔に堆 積した微粒子を燃焼させることができる。そのためフィルタの破損や溶損の問題を回 避しつつ隔壁の細孔の目詰まりを解消し、長期間にわたって圧力損失の増加を防ぐ ことができる。

[0023] 本発明の 気ガス浄化装置はセラミックハニカムフィルタと、燃料添加装置とを有し 、排気ガス中に燃料を添加し、触媒の作用によって排気ガスに含まれる微粒子を燃 焼させるものである。燃料添加装置はセラミックハニカムフィルタの上流に設けられて いるので、ハニカムフィルタ全体を昇温し、ハニカムフィルタに担持した触媒を十分に 活性ィヒさせて効率的に微粒子を燃焼させることができる。またセラミックハニカムフィ , ルタは複数の多孔質セラミックハニカム構造体の隔壁が隙間をもって接合されたもの であるので、熱膨張による破損が起こり難い。

[0024] 本発明の ^気ガス浄化方法においては、本発明のセラミックハニカムフィルタを用 レ、、ハニカムフィルタの上流側から排気ガス中に燃料を添加する。上流側で添加した 燃料によってハニカムフィルタに担持した触媒は活性化し、ハ-カムフィルタを昇温 する。下流側に流入する排気ガスは高温になっているため、下流側のハニカムフィル タに担持された触媒を活性化させ、排気ガスに含まれる微粒子を十分に燃焼させて 圧力損失の上昇を防止することができる。

図面の簡単な説明

[0025] [図 1]本発明のセラミックハニカムフィルタの一例を示す模式断面図である。

[図 2]本発明のセラミックハニカムフィルタの別の例を示す模式断面図と、長手方向の 温度変化を概略的に示すグラフである。

[図 3(a)]本狢明のセラミックハニカムフィルタのさらに別の例を示す模式断面図である [図 3(b)]本 ¾明のセラミックハニカムフィルタのさらに別の例を示す模式断面図である [図 3(c)]本 明のセラミックハニカムフィルタのさらに別の例を示す模式断面図である [図 4]本発明のセラミックハニカムフィルタの製造工程を示す模式断面図である。 [図 5]本発明の排気ガス浄化装置の一例を示す模式断面図である。

[図 6]比較例 1のセラミックハニカムフィルタを示す模式断面図である。

[図 7]比較例 2〜6のセラミックハニカムフィルタを示す模式断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0026] [1]セラミックハニカムフィルタ

(1)セラミックハニカムフィルタの構造

図 1は、本発明のセラミックハニカムフィルタの一例を示す模式断面図である。セラミ ックハ二カムフィルタは第一のセラミックハニカム構造体 1Aと、第二のセラミックハニカ ム構造体 1Bと、ハニカム構造体 1A, 1Bを同軸に連結するとともにハ-カム構造体 1A ， 1B内に形成された流路 42を目封止する流入側目封止部 50と、ハニカム構造体 1B の他端部を目封止する流出側目封止部 52とからなる。

[0027] ハニカム構造体 1A， IBの流路方向の垂直断面は略円状又は略楕円状である。ハ 二カム構造体 1A， IBは外周壁 20と、外周壁 20の内周側に形成された複数の隔壁 30 と力 なり、隔壁 30によって複数の流路 41， 42, 43が形成している。流路 41， 42, 43は 目封止部 50， 52によって、交互に目封止されている。

[0028] ハニカム構造体 1Aの排気ガス流入側の端面 12は、開放されている。ハニカム構造 体 1Aの排気ガス流出側の端面と、ハ-カム構造体 1Bの排気ガス流入側の端面は、 流路 42に形成された目封止部 50によつ T、隙間 54を有するように接合されている。隙 間 54は 0.1〜10 mmであるのが好ましレ、。ハニカム構造体 1A及ぴノヽ二カム構造体 1B 力 .1〜10 mmの隙間 54を有するように連結されていると、ハニカム構造体 1A， IB及 び目封止部 50が熱膨張しても、破損が起こり難レ、。隙間 54が 0.1 mm未満であると、堆 積物が隙間 54に充満し、隙間が実質的になくなる虞がある。 10 mm超であると、高温 の排気ガスに直接触れる目封止部 50の表面積が大きすぎるため、（a)目封止部 50の 表面と内部とで熱膨張量の差が大きすぎ、及び Z又は (b)目封止部 50の流路方向長 さが断面積に比べて大きすぎために、破損する虞がある。より好ましい隙間 54の幅は 0.5〜5mmであり、特に好ましい幅は 1〜 3mmである。

[0029] ハニカム構造体 1Aの端面 12から目封止部 50の端面 51までの距離 Xは、ノ、二カム構 造体 1A及ぴハ二カム構造体 1Bが連結してなるハ-カムフィルタの流路方向の長さの 0.5倍以下であるのが好ましレ、。この距離 Xが 0.5倍超であると、ハニカム構造体 の 隔壁 32の面積が隔壁 31と比べて少ないため、ハニカムフィルタ全体の初期圧力損失 が上昇するおそれがあるからである。端面 12から目封止部 50の端面 51までの距離 X は、 1mm以上であるのが好ましい。流入側目封止部 50の端面 51が端面 12から lmm 以上離れていると、ハニカムフィルタの上流から排気ガスに燃料を添加した際に、ハ 二カム構造体 1Aに担持された触媒によるフィルタ温度上昇効果を十分得ることがで きる。流入側目封止部 50の端面 51は、ハニカム構造体 1Aの端面 12力もハニカムフィ ルタ 11の全長の 0.1〜0.4倍の長さの区間にあるのがより好ましい。

[0030] 隔壁 30及び Z又は目封止部 50， 52には触媒が担持されている。ハニカム構造体 1Aと、ハニカム構造体 1Bには、異なった性質を有する触媒を担持させてもよい。隔壁 30及び Z又は目封止部 50， 52に担持される触媒は白金族の金属を含むのが好まし レ、。白金族の金属を含む触媒の例として Pt、 Pd、 Ru、 Rh及びその組合せ、並びに白 金族金属の酸ィ匕物が挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物や希土類の酸化物等 を含んでも良い。 Pt等の触媒を γアルミナ等の活性アルミナからなる高比表面積材 料に担持させると、触媒と排気ガスとの接触面積を大きくすることができ、排気ガスの 浄ィ匕効率を高めることができることから好ましい。

[0031] ハニカム構造体 1Aとハニカム構造体 1Bには、異なった性質を有する触媒を担持さ せてもょレ、。また触媒ハニカム構造体 1A及びノヽニカム構造体 1Bに担持させる触媒の 量が異なるようにしてもよレ、。例えば (a)排気ガス流入側の隔壁 31には、ハニカム構 造体 1A内における燃料の酸化反応を促進させるために白金族金属を高濃度で担持 させ、（b)排気ガス流出側の隔壁 32には、それより低い濃度で白金族金属を担持させ るのが好ましい。

[0032] ハニカム構造体 1Aの隔壁 31に燃料の酸化反応を促進する触媒、ハニカム構造体 1Bの隔壁 32に ί敷粒子の燃焼反応を促進可能な触媒 (助触媒)を担持しても良レヽ。触 媒の種類をこのようにすると、ハニカム構造体 1A内においては燃料の酸ィ匕反応が促 され、この反応熱によってハニカム構造体 1Aの隔壁 31に堆積した微粒子が燃焼する 。生じた燃焼熱は排気ガス 90， 91によってハ-カム構造体 1Bに送られ、ハ-カム構造 体 1Bの隔壁 32に担持された触媒により微粒子を効率よく燃焼させる。このように触媒 の作用により微粒子を燃焼させることによってハニカム構造体 1A， IBの目詰まりを解 消し、長期にわたって圧力損失を抑えることができる。

[0033] ハニカム構造体 1Aに担持される触媒の例として前述の白金族金属を含む触媒、ハ 二カム構造体 1Bに担持させる触媒の例として、高温微粒子燃焼触媒、典型的にはラ ンタン、セシウム、バナジウム（LaZCs/V 0 )からなるものが挙げられる。

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[0034] 排気ガスは、流入側端面 12で開口している流路 41， 42から流入する。このうち流路 42に流入した |Ξ気ガス 91の流れは流入側目封止部 50に遮られ、隔壁 31中に形成さ れた細孔（図示せず）を通過して隣接する流路 41に入る。流路 41に入ったガスは、流 入側端面 12から流入した排気ガス 90とともに流路 41を流出側端面 13に向かつて進行 する。流路 41の流出側端面 13は封止されているので、隔壁 32に形成された細孔（図 示せず）を通過して隣接する流路である流路 43に入り、流路 43の開口端力 排出さ れる (ガス 92)。流入側端面 12から流入し、流出側端面 13から流出までの間、排気ガ ス中の微粒子は隔壁 31及び/又は 32を通過するので、隔壁 31， 32中の細孔（図示 せず）に捕集される。したがって、ガス 92は浄ィ匕済みである。

[0035] 内燃機関の排ガス処理装置内に設けられたハニカムフィルタの場合、内燃機関運 転中にハニカムフィルタ上への微粒子の堆積量がある一定値以上になると、フィルタ 上流で排気ガス中に燃料が添加され、微粒子を除去できるようになってレ、るのが好ま しい。

[0036] 図 2は、ハニカムフィルタ再生工程におけるハニカムフィルタ内部の温度を概略的 に示すグラフである。ハニカムフィルタの上流から添加された燃料は、ノ、二カム構造 体 1Aの隔壁 31に担持された触媒によって酸化され、熱を発生させる。したがってハニ カム構造体 1A内では、下流の方が高温である。ハニカム構造体 1A内で発生した熱 は流入側目封止部 50の上流に堆積した微粒子を燃焼させる。燃焼熱は排気ガス 90 , 91と共に下流に流れてハニカム構造体 1Bに伝わり、ハニカム構造体 1B内に堆積し た微粒子を燃焼させる。ハニカム構造体 1Bに伝えられる燃焼熱は、微粒子を燃焼さ せるほどには大きくない場合も有りうる力 ハニカム構造体 1B内の温度は少なくとも隔 壁 32に担持された触媒の活性化下限温度以上に高くなるので、触媒を活性ィヒするこ とによって隔壁 32中の細孔に捕集された微粒子の燃焼が起こる。 [0037] なお、上述のように、ハニカム構造体 1Aとハニカム構造体 IBとの間には隙間 54があ るので、隔壁 31， 32が流路を流れる高温の排気ガスに直接接触することによって熱 膨張しても、封止部 50に生じる引張応力は小さぐ封止部 50の破損が起こり難い。し たがって、ハニカムフィルタの破損や溶損の問題を回避しつつ隔壁 31, 32の細孔に 捕集した微粒子を燃焼し、圧力損失の上昇を防ぐことができる。

[0038] 図 3(a)〜(c)は、本発明のセラミックハニカムフィルタの別の例を示す。図 3(a)に示 'すハ-カムフィルタにおいては、ハニカム構造体 1Aの端面 12力 各目封止部 50の端 面 51までの距離 Xがー様ではなレ、。図 3(b)に示すハニカムフィルタにおいては、様 々な長さの目封止部 50によってハニカム構造体 1Aとハニカム構造体 1Bが接合されて いる。距離 Xもさまざまである。このように、供給された燃料をハニカム構造体 1A内で 十分昇温可能である限り、複数の封止部 50の位置及び長さは特に限定されない。

[0039] 図 3(c)に示すように、最も外側の流路において、ハニカム構造体 1Aの排ガス流入 側の端部に目封止部 50を設けてもよい。このような構造を有するハニカムフィルタの 場合、最も外側の流路には排気ガスがほとんど流入しなレ、。このため、最も外側の流 路は断熱空間として作用し、ハニカムフィルタ内で発生した熱が外部に放出されるの を防ぐことができるので、ハニカムフィルタ内の温度を均一に保ち易い。

[0040] (2)セラミックハニカムフィルタの製造方法

' 図 4を用いて、セラミックハニカムフィルタの製造方法の一例を説明する。

(i)ハニカム構造体

隔壁 31を有するハニカム構造体 1Aと、側隔壁 32を有するハニカム構造体 1Bとを準 備する。ここで、ハニカム構造体 1A及びハニカム構造体 1Bの隔壁の厚さ、隔壁のピッ チは同じとする。

[0041] ハニカム構造体 1A， IBの隔壁 31， 32の気孔率は 50〜80%であるのが好ましレ、。隔 壁 31， 32の気孔率が 50%未満であると、ハニカムフィルタの圧力損失が大きすぎてェ ンジンの出力が低下しすぎる。隔壁 31， 32の気孔率が 80%を超えると、隔壁 31， 32の 強度が小さ過ぎて、ハニカムフィルタ使用時の熱衝撃や機械的振動によって破損す ることがある。隔壁 31， 32のより好ましい気孔率は 60〜75%である。

[0042] 隔壁 31， 32の厚さは 0·1〜0.5 mmが好ましい。隔壁厚さ力 0.1 mm未満であると、ハ 二カム構造体の強度が低過ぎる。一方、隔壁 31， 32の厚さが 0.5 mmを超えると、隔壁 31, 32が高気孔率である場合でも排気ガスに対する隔壁の通気抵抗が大き過ぎ、ハ 二カムフィルタの圧力損失が大き過ぎる。より好ましい隔壁厚さは、 0·2〜0.4 mmであ る。隔壁 31， 32のピッチは 1.2 mm以上 3mm未満であるのが好ましレ、。隔壁 31， 32のピ ツチ力 mm?j 満であると、ノ、二カム構造体の入口の開口面積が小さ過ぎるため、 ハニカムフィルタ入口の圧力損失が大き過ぎる。 3mm以上であると、隔壁の表面積が 小さ過ぎて、ハニカムフィルタの圧力損失が大き過ぎる。より好ましい隔壁 31, 32のピ ツチは、 1.3 mia以上 2mm未満である。

[0043] 目封止部 50と隔壁 30， 32が接触している部分の流路方向の長さは、それぞれ 2〜 10 mmとするのが好ましレ、。 2mm未満とすると、目封止部 50と隔壁 32との接触面積を 小さくせざるを得ないため、排気ガスの圧力によって目封止部 50が抜け易すぎる。一 方、 10 mmより大きいと、流路方向の熱膨張量が大き過ぎ、目封止部 50に生じる引張 応力が大き過ぎる。

[0044] ハニカム構造体は、優れた耐熱性を有する材料力 なるのが好ましレ、。優れた耐熱 性を有する材料からなるハニカムフィルタは、ディーゼルエンジンの排気ガス中の微 粒子を除去するためのフィルタとして好適である。具体的にはコージエライト、アルミ ナ、ムライト、窒ィ匕珪素、炭化珪素及び LASからな.る群力 選ばれた少なくとも 1種を 主結晶とするセラミック材料が挙げられる。中でも、コージエライトを主結晶とするセラ ミックノヽニカムフィルタは、安価であって耐熱性及ぴ耐食性に優れている上、低熱膨 張であるため、最も好ましい。

[0045] (ii)目封止

ハニカム構造体 1A及ぴハニカム構造体 IBの流路の端部に、可塑性を有する材料 53を巿松模様となるように揷入し、図 4(b)に示すように、可塑性材料 53によってハニ カム構造体 1A及び 1Bを一体化する。このとき、ハニカム構造体 1A及ぴ 1Bが接触しな レ、ように隙間 54を設けておく。好ましい目封止材料は、ハニカム構造体の材料と同じ である。

[0046] ハニカム構造体 1Aに対向していない側のハニカム構造体 1Bの端面 13に樹脂製フ イルムを貼り付け、可塑性材料 53が挿入されていない流路を穿孔する。その後、樹脂 製フィルムが開口したノヽニカム構造体 1Bの端部に、目封止材を含有するスラリーをそ の流路の端部に充填し、目封止部 52を形成する。

[0047] スラリーに含まれる水分はハニカム構造体 1Bの隔壁に吸水され、目封止材が隔壁 に着肉する。着肉により保形性が得られるようになった後、固化していないスラリーを 排出し、樹脂製フィルムを除去し、固化した目封止材の乾燥を行う。乾燥後に目封止 部 50， 52の焼成を行うと、隔壁 31， 32と目封止部 50， 52を一体ィヒさせることができる。 .

[0048] ハニカム構造体 1A及ぴハニカム構造体 1Bを一体化する際、隙間 54が目封止材に よって充填されないようにする必要がある。隙間 54が目封止部 50等によって充填され てレ、ると、ハ-カム構造体 1A及ぴハニカム構造体 1Bの間に隙間がない場合とほぼ同 じであるので、目封止部 50， 52に引張応力が生じ、本発明の効果は減少する。

[0049] なお、（a)ハニカム構造体 1A及び IBを一体化した後、外周にセラミックコーティング 材を塗布して外周壁 20を形成してもよいし、 (b)ハニカム構造体 1A及ぴ IBの外周部 を加工により除去し、外周部に軸方向に凹溝を有するハニカム構造体とした後で一 体化し、更に凹溝にセラミックコーティング材を埋め込んで外周壁を形成しても良い。 また (c)外周部の加工をノ、二カム構造の成形体の段階で行った後で焼成し、外周部 に軸方向に凹溝を有するハニカム構造体とした後、両ハニカム構造体を一体化し、 更に凹溝にセラミックコーティング材を埋め込んで外周壁を形成しても良い。なお、セ ラミックコーティング材は、ハニカム構造体と同一のセラミック粒子と、コロイド状酸化 物等の無機バインダーからなるのが好ましレ、。セ ミックコーティング材がこのような組 成を有すると、ハニカム構造体と一体ィヒし、コーティング材とハ二カム構造体間にお ける熱膨張等の材料特性の違いによる剥離等の問題を極力小さくできる。

[0050] (iii)触媒の担持

触媒を含有するスラリーに、ハニカム構造体 1A及び 1Bを一体化した構造体を浸漬 する。浸清後、乾燥及び焼成すると、隔壁 31， 32の表面及び隔壁 31, .32内部の細孔 に触媒が付着する。

[0051] ハ-カム構造体 1Aとハニカム構造体 1Bに別々の触媒を担持させる場合、ハニカム 構造体 1A用のスラリーには、端面 12が下側になるようにしてノヽニカム構造体 1Aのみ を浸漬し、ハニカム構造体 1B用のスラリーには、端面 13が下側になるようにしてノヽニ カム構造体 IBのみを浸漬するのが好ましい。

[0052] ハニカム構造体 1Aとハニカム構造体 1Bの間には隙間 54があるので、触媒の塗り分 けを確実に行うことができる。つまり、隙間 54を設けることによって、ハニカム構造体 1Aに担持させるべき触媒がハニカム構造体 1Bにも付着してしまうのを防ぐことができ る。ハニカム構造体 1A用の触媒は高価であるので、隙間 54によって経済的に有利な 効果も得られることになる。

[0053] [2]排気ガス装置

図 5は、本発明の排気ガス装置を概略的に示す断面図である。この排気ガス装置 は筒状のシェル 60と、流路がシヱル 60の長手方向になるようにシェル 60に入れられた セラミックハニカムフィルタ 11と、セラミックハニカムフィルタ 11より上流に設けられた燃 料添加手段 85とを有する。

[0054] シェル 60は円筒状の本体部と、本体部 60aから延在し、本体部 60aより小さな径を有 する端部と力 なる。シェル 60の一端部は排気ガスの入口 61となっており、他端部は ' 出口 62となっている。

[0055] ハニカムフィルタ 11はシヱル 60の本体部 60a内に、ハニカム構造体 1Aが入口 61側で ハニカム構造体 IBが出口 62側になるように内蔵されている。シェル 60とハニカムフィ ルタ 11との間には、断熱材 70が入れられている。

[0056] ' 燃料添加手段 85は、入口 61内で開口するように設けられている。燃料添加手段 85 は、ハニカム構造体 1 Aの端面 12側からシヱル 60内に流入する排気ガスに燃料を添 加するようになっている。添加する燃料は内燃機関用の燃料と同じでもよいし、内燃 機関用以外の燃料でもよい。内燃機関用の燃料の例としては軽油が挙げられる。内 燃機関用以外の燃料の例としては炭化水素が挙げられる。

[0057] 排気ガスは入口 61から流入し、ハ-カム構造体 1A及びノヽニカム構造体 1Bの流路を 通過し、出口 62から流出する。ハニカム構造体 1A及ぴハニカム構造体 1Bの端部に は、 目封止部 50, 52が設けられているので、隔壁 31, 32及び Z又は目封止部 50， 52 を透過する必要がある。したがって隔壁 31， 32及び/又は目封止部 50, 52を透過す る際に、排気ガスに含まれる微粒子がそれらの細孔に捕集される。

[0058] 内燃機関運転中にハニカムフィルタ 11に微粒子が一定量以上堆積すると、燃料添 加手段 85により、シェル 60中に燃料が供給される。ハニカム構造体 1Aの隔壁 31には 白金等の酸ィ匕触媒が担持されているので、燃料の酸化反応によって反応熱が生じ、 排気ガスの温度を上昇させる。昇温された排気ガスはハニカム構造体 1Bに入り、ハ 二カム構造体 1Bの隔壁 32の細孔に捕集された微粒子を燃焼させる。このように、燃 料と触媒との反応によって微粒子を有効に燃焼し、微粒子の堆積によって隔壁の細 孔が閉塞するのを防ぎ、圧力損失の上昇を起こり難くすることができる。したがって、 長期にわたりハエカムフィルタの圧力損失を上昇を防止することができる。

[0059] ハニカム構造体 1Aとハニカム構造体 1Bとの間には、隙間 54があるので、高温の排 気ガスが流路を流れることによって隔壁が熱膨張しても、ハニカム構造体 1Aとハニカ ム構造体 1Bの接触による破損が起こり難い。また目封止部 50に生じる引張応力が比 較的小さいので、運転開始直後や、燃料添加の直後の熱衝撃による目封止部 50， • 52及び隔壁 31， 32の破損が起こり難ぐ長期に安定して使用できる。

[0060] [3]排気ガス浄ィ匕方法

本発明の排気ガス浄化方法においては、ハニカムフィルタに蓄積した微粒子がある 一定値以上になると、ハニカムフィルタ上流力 排気ガス中に燃料を添加する。添カロ した燃料は、ハニカム構造体 1Aの隔壁 31に担持された触媒によって酸化し、反応熱 を発生して排気ガスの温度を上昇させる。昇温した排気ガスは、帰壁 31及び Z又は 目封止部 50を通過してハニカム構造体 1Bに入るため、ハ-カム構造体 1Bの隔壁 32 に接触する排気ガスは高温であり、ハニカム構造体 1B内は隔壁 32等に担持された触 媒の活性下限温度以上になる。したがって触媒の活性度が高まり、触媒の作用によ つて排気ガス中の微粒子を燃焼し、ハニカムフィルタの目詰まりを解消して圧力損失 の上昇を防ぐことができる。

[0061] また排気ガス浄化方法に用レ、るノ、二カムフィルタは、ハニカム構造体 1Aとハニカム 構造体 1Bとを隙間 54をもって接合したものである。そのためハニカム構造体 1A及び ハニカム構造体 1Bの隔壁 31， 32が高温の排気ガスとの接触によって熱膨張しても、 流路方向に生じる圧縮応力が小さい。したがって目封止部に生じる引張応力が小さ いので、運転開始直後や燃料添カ卩の直後に熱衝撃が加わっても隔壁 31， 32の破損 が生じ難ぐ長期に安定して排気ガスを浄化することができる。 実施例

[0062] 本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明する力 本発明はそれらに限定 されるものではない。

[0063] 実施例 1〜5

[0064] カオリン、タルク、シリカ、水酸化アルミ、アルミナ等の粉末を調整して、質量比で、 SiO : 47〜53%、A1 0： 32〜38%、 MgO： 12〜16%、及ぴ CaO、 Na 0、 K 0、 TiO

2 2 3 2 2 2、

Fe O、 PbO、 P O等の不可避的に混入する成分を全体で 2.5%以下を含むようなコ

2 3 2 5

ージエライト生成原料粉末を得、成形助剤と造孔剤を添加し、規定量の水を注入して 更に十分な混合を行い、ハニカム構造に押出成形可能な坏土を調整した。次に、公 知の押出成形用金型を用い押出成形し、外周壁 20と、この外周壁 20の内周側で隔 壁 30により囲まれた断面が四角形状の流路を有するハニカム構造の成形体を作製し 、乾燥後焼成を行って、隔壁のピッチ 1.5 mmで、隔壁厚さ 0.3 mmの隔壁構造を有し 、隔壁の気孔率が 65%であり、直径 267 mmとなる排気ガス流入側隔壁 31を有するハ 二カム構造体 1A、及ぴ排気ガス流出側隔壁 32を有するハニカム構造体 IBを作製し た。

[0065] 排気ガス流入側の目封止部 50を形成するため、可塑性を有する目封止材を準備し 、ハニカム構造体 1A及びノヽニカム構造体 1Bの端部からそれぞれの流路に市松模様 となるよう挿入して流入側目封止部 50を形成し、ハ-カム構造体 1A及び 1Bを一体ィ匕 した。このとき、ハニカム構造体 1A及び 1Bが接触せぬよう隙間 54を設けた。一方、ハ 二カム 造体 1Bの他方の端面 13に樹脂製フィルムを貼り付け、流入側目封止部 50と 交互になるようにフィルムを開口し、流路にスラリー状の目封止材を導入してハュカム 構造体 1Bの流路の端部に充填した。 目封止材が固化した後、樹脂製フィルムを除去 し、目封止材を乾燥及ぴ焼成し、隔壁と目封止部を一体ィ匕させた。これにより、表 1 に示す構造のハニカムフィルタ 11が得られた（実施例 1〜 5)。

[0066] 各ハニカムフィルタについて、封止部 50の排気ガス流入側端面 51からハニカムフィ ルタ端面 12の間の距離 X (mm)を測定した。具体的には、排気ガス流入側端面 12か ら直径約 0.8 mm長さ 300 mmの金属棒を差込み、ハニカムフィルタから出た金属棒の 長さを読みとつた。なお一個のハニカムフィルタについて、 20本の流路を任意に選択 して距離 Xを計測し、その平均値を求めた。

[0067] 実施例 1〜 5のハニカムフィルタの排気ガス流入側端 ffi51とハニカムフィルタ端面 12の間の距離 X (mm)及ぴ XZ (ハニカムフィルタの全長 L)の値を表 1に示す。またノヽ 二カム構造体 1Aとハニカム構造体 1Bの間の隙間 54の長さも、表 1に併せて示す。

[0068] Pt、酸化セリウム及び活性アルミナからなる触媒 A (Ptの担持量 2gZL:ハニカムフィ ルタ容積 1Lに対して 2g担持の意味。）を各ハニカムフィルタの隔壁 31， 32の表面及 ぴ細孔、更には目封止部 50, 52の表面及ぴ細孔に担持させた。

[0069] 実施例 1〜5のハニカムフィルタを圧力損失試験装置（図示せず）に設置し、空気 流量 7.5 Nm³ Zminの条件で空気を流入し、流入側端面 12と流出側端面 13の差圧を 測定し、各ハニカムフィルタの初期圧力損失を評価した。この初期圧力損失は、次に 述べる比較例 1のセヲミックハニカムフイノレタの初期圧 Λ損失を 1として、相対値で示 した。

[0070] 実施例 1〜5のハニカムフィルタをディーゼルエンジンの排気管に配置し、市街地 走行を模したパターン走行条件で耐久試験を行った。耐久試験の際、排気ガス温度 が触媒の活性下限温度を下まわるような運転状態が続くような場合を発生させ、微粒 子がフィルタ上に僅かに堆積するような条件を作り出し、この運転状態に応じてノ、二 カムフィルタへの微粒子の堆積量を推定し、推定量が一定値以上なつた時点でフィ ルタの上流側に燃料を未燃のまま噴射し、フィルタの強制的再生を行った。

[0071] 10,000 km走行に相当する時間経過まで試験が継続できたものを判定合格（〇）と し、継続できな力 たものを判定不合格（X )とし、判定合格だったものについては、 10,000 km走行に相当する時間経過後のハニカムフィルタの圧力損失を初期圧力損 失と同様に測定し、初期圧力損失と比較して、圧力損失比: (試験後の圧力損失) Z( 初期圧力損失)を算出した。

[0072] 比較例 1

実施例:!〜 5と同様の方法を採用して、隔壁のピッチ 1.5 mmで、隔壁厚さ 0.3 mmの 隔壁構造を有し、隔壁の気孔率が 65%であり、直径 267 mm、全長 304.8 mmのハニカ ム構造体を作製した。 次に、このハニカム構造体の両端面にマスキングフィルムを貼 りつけた後、両端面の流路が交互に開口するよう市松模様に穿孔し、スラリー状の目 封止材を充填し、乾燥及び焼成して目封止部 52とし、両端部に交互に目封止部 50， 52を有する図 6に示すハニカムフィルタを作製した。

[0073] 比較例 2~6

実施例 1〜5と同様の方法を採用して、隔壁のピッチ 1.5 mmで、隔壁厚さ 0.3 mmの 隔壁構造を有し、隔壁の気孔率が 65%であり、直径 267 mm、全長 304.8 mmのハユカ ' ム構造体を作製した。ハニカム構造体の排気ガス流入側端面 12から離れた箇所に市 松模様に目封止材スラリーを充填して流入側目封止部 50を形成し、排気ガス流出側 端面 13には、流入側目封止部 50と交互になるように、流出側目封止部 52を形成した 。図 7に示す形態を有するハニカムフィルタが得られた（比較例 2〜6)。

[0074] 実施例 1〜5と同様に、各ハニカムフィルタの隔壁 30及び目封止部 50, 52に Pt、酸 化セリウム及び活性アルミナ力もなる触媒 A (Ptの担持量 2gZL)を担持させた。その . 後、実施例 1〜5と同様の圧力損失試験及び耐久試験を行った。

[0075] 実施例 6

実施例 2と同様の方法で、隔壁 ( ピッチ 1.5 mmで、隔壁厚さ 0.3 mmの隔壁構造を 有し、隔壁の気孔率が 65%であり、直径 267 mm,全長 96.4 mmのハニカム構造体 1A 及び隔壁のピッチ 1.5 mmで、隔壁厚さ 0.3 mmの隔壁構造を有し、隔壁の気孔率が 65%であり、直径 267 mm、全長 208.3 mmのハニカム構造体 1Bを作製した。ハニカム 構造体 1A及びハニカム構造体 1Bの流路の端部に、可塑性を有する目封止材を含有 するスラリーを市松模様となるよう挿入した後、ハニカム構造体 1Aと 1Bの隔壁の間に 0.1 mmの隙間 54が形成されるよう、ハニカム構造体 1A及び 1Bを一体化した。

[0076] ハニカム構造体 1Bのもう一方の端面 13に樹脂製フィルムを貼り付け、流入側目封 止部 50と交互になるようフィルムに穿孔し、スラリー状の目封止材を導入してハニカム 構造体の流路の一部に充填し、固化した。その後、樹脂製フィルムを除去し、目封止 部の乾燥及び焼成を行レヽ、隔壁と目封止部を一体化させ、ハニカム構造体 1A及び ハニカム構造体 1Bを一体化させた。このハニカムフィルタの排気ガス流入側隔壁 31 及び目封止咅 [350に Pt、酸化セリウム及ぴ活性アルミナからなる触媒 A (Ptの担持量 2g /L)を担持させた後、実施例 1〜5と同様の圧力損失試験及び耐久試験を行った。

[0077] 比較例 7 比較例 3と同様の方法で、隔壁のピッチ 1.5 mmで、隔壁厚さ 0.3 mmの隔壁構造を 有し、隔壁の気孔率が 65%であり、直径 267 mm、全長 304.8 mmのハニカム構造体を 作製した。このハニカム構造体の流入側端面 12から 91.4 mmの位置に、目封止部 50 を配置した。排気ガス流入側隔壁 31に Pt、酸ィ匕セリウム及び活性アルミナからなる触 媒 A (Ptの担持量 2gZUを担持させた後、実施例 1〜5と同様の耐久試験を行った。 またノヽニカムフィルタに担持した触媒の重量を表 2に実施例 6との相対値で示した。

[0078] 実施例 7

, 実施例 2と同様の方法により、隔壁のピッチ 1.5 mmで、隔壁厚さ 0.3 mmの隔壁構造 を有し、隔壁の気孔率が 65%であり、直径 267 mm、全長 96.9 mmのハニカム構造体 1A及ぴ隔壁のピッチ 1.5 mmで、隔壁厚さ 0.3 mmの隔壁構造を有し、隔壁の気孔率 が 65%であり、直径 267 mm、全長 206.9 mmのハニカム構造体 1Bを作製した。また隙 間 54が lmmになるように目封止部 50を用いて一体化し、ハニカム構造体 1Bのもう一 方の端面 13に、目封止部 50と交互になるように目封止部 52を形成した。

[0079] ハニカム構造体 1A及び目封止部 50に、酸化セリウム及び活性アルミナの担持量は 触媒 Aと同じで、 Ptの担持量は 4g/Lになるように、 Pt、酸化セリウム及び活性アルミ ナを担持させた (触媒 B)。またハニカム構造体 IB及び目封止部 52に、酸化セリウム 及び活性アルミナの担持量は触媒 A及び触媒 Bと同じで、 Ptの担持量は lgZLとなる ように、 Pt、酸ィヒセリウム及び活性アルミナを担持させた (触媒 C)。その後、実施例 1 〜5と同様にして、圧力損失試験及び耐久試験を行った。

[0080] 比較例 8

比較例 3と同様の方法で、隔壁のピッチ 1.5 mmで、隔壁厚さ 0.3 mmの隔壁構造を 有し、隔壁の気孔率が 65%であり、直径 267 mm、全長 304.8 mm、排気ガス流入側の 目封止部が、フィルタ端面から 91.4 mmの位置に配置した。このハニカムフィルタの排 気ガス流入側隔壁 31、 目封止部 50、排気ガス流出側隔壁 32及び目封止部 52に実施 例 7と同じ組成比及ぴ担持量になるように触媒を担持させた。実施例 1〜5と同様の 圧力損失試験及び耐久試験を行った。またノヽニカムフィルタに担持した触媒の重量 を、実施例 6との相対値で表 2に示した。

[0081] 実施例 8〜12 実施例 6と同镔の方法で、隔壁のピッチ 1.5 mm、隔壁厚さ 0.3 mmの隔壁構造を有 し、隔壁の気孔率が 65%であり、直径 267 mm、各種全長を有するハ-カム構造体 1A 及ぴ隔壁のピッチ 1,5 mmで、隔壁厚さ 0.3 mmの隔壁構造を有し、隔壁の気孔率が 65%であり、直径 267 mm、各種全長を有するハニカム構造体 IBを作製した。ハニカ ム構造体 1A及び 1Bを 0.5〜12 mmの隙間 54が形成し、流路が市松模様に目封止さ れるように流入側目封止部 50によって一体化し、ハニカム構造体 1Bの端面 13を流入 側目封止部 50と交互になるよう目封止した。ハニカム構造体 1A、目封止部 50、ハニ カム構造体 1B及ぴ目封止部 52には実施例 7と同じ組成比及ぴ担持量になるように触 媒を担持させた。

[0082] 各ハニカムフィルタについて、実施例 1〜5と同様の圧力損失試験及ぴ耐久試験を 行った。また排気ガス流入側端面 12から 2MPaの高圧水を注水して、流入側目封止 部 50の隔壁 31, 32に対する接合強度を評価し、流入側目封止部 50が隔壁 31, 32か ら剥離した流入側目封止部 51の個数割合が 1%未満の場合を (〇）、 1%以上 5%未 満の場合を（△)、 5%以上の場合を（X )として判定した。結果を表 2の目封止圧力 試験の欄に示す。 '

[0083] 実施例 13 .

実施例 6と同髌の方法により、隔壁のピッチ 1.5 mmで、隔壁厚さ 0.3 mmの隔壁構造 を有し、隔壁の気孔率が 65%であり、直径 267 mm、全長 96.9 mmのハニカム構造体 1Aと、隔壁のピッチ 1.5 mmで、隔壁厚さ 0.3 mmの隔壁構造を有し、隔壁の気孔率が 65%であり、直径 267 mm,全長 206.9 mmのハニカム構造体 1Bとを作製した。 1mmの 隙間 54が形成され、流路が巿松模様に目封止されるように、ハユカ,ム構造体 1A及び 1Bを流入側目封止部 50によって一体化した。またハニカム構造体 1Bのもう一方の端 面 13の流路を流入側目封止部 50と交互に目封止した。ハニカム構造体 1A及び目封 止部 50には、酸化セリウム及ぴ活性アルミナの担持量は触媒 A、触媒 B及び触媒じと 同じで、 Ptの担持量は 3gZUこなるように、 Pt、酸化セリウム及び活性アルミナを担持 させた (触媒 D)。またハニカム構造体 IB及び目封止部 52にはランタン、セシウム及ぴ 酸化バナジウムからなる触媒 Eを担持させた。その後、実施例 8〜12と同様の圧力損 失試験、耐久試験及び排気ガス流入側目封止部の隔壁との目封止圧力試験を行つ た。

[0084] 比較例 9

比較例 8と同様の方法で、隔壁のピッチ 1.5 mmで、隔壁厚さ 0.3 mmの隔壁構造を 有し、隔壁の気孔率が 65%であり、直径 267 mm、全長 304.8 mmのハニカムフィルタ を得、フィルタ端面力も 91.4 mmの位置に排気ガス流入側の目封止部を配置した。こ のハニカムフィルタの排気ガス流入側隔壁 31、 目封止部 50、隔壁 32及ぴ目封止部 52 に実施例 13と同じ組成比及び担持量になるように触媒を担持させた後、実施例 8〜 12と同様の圧力損失試験を行レヽ、耐久試験及び排気ガス流入側目封止部の隔壁と の目封止圧力試験を行った。

[0085] 実施例 1〜13及び比較例 1〜9のセラミックハニカムフィルタを電気炉内で室温から 設定温度まで加熱し、設定温度で 2時間保持した後に電気炉外に取り出し、クラック の有無を観察した。クラックが生じた温度の下限を耐熱衝撃温度として表 1及び 2に 併せて示す。

[0086] [表 1]

注 一 * ：該当する値がないため、測定せず。

— * * :判定が「X」であったため、測定せず。

[0087] [表 2]

注 一 * ：該当する値がないため、測定せず。

* * :測定せず。

[0088] 実施例 1〜5のハニカムフィルタの初期圧力損失は、従来技術である比較例 1のセ ラミックハニカムフィルタの 1〜1.2倍程度であった。また 10,000 km走行に相当する耐 久試験では全て判定合格（〇）であって、圧力損失比は 1.1〜1.4であることから、圧 力損失が上昇し難力つた。更に耐熱衝撃温度は 550〜575°Cであり、熱衝撃にも優れ ていた。このうち実施例 2及び 3は、全長 Lに対する流入側目封止部 50の形成位置 X の比 X/Lが 0.2〜0.4であるため、初期圧力損失が小さく、耐久試験後の圧力損失 も小さ力つた。このことから、 XZLは 0.2〜0.4であるのが好ましレ、ことが確認された。

[0089] 比較例 1のハニカムフィルタは、 10,000 km走行に相当する耐久試験では、約 5，000 km走行に相当する時間で排圧が急上昇し、再生不能となり試験を中断したため、判 定は不合格（X )であった。

[0090] 比較例 2〜6のハニカムフィルタは、初期圧力損失及び、且つ 10,000 km走行に相 当する耐久試験結果は、ほぼ実施例：!〜 5のハニカムフィルタと一致した。流入側目 封止部端面がお気ガス流入側端面力 離れて配置されており、隔壁及び/又は目 封止部に触媒が担持されているためであると考えられる。但し、耐熱衝撃温度は 475 〜500°Cであり、実施例 1〜5に比べて低かった。これは排気ガス流入側隔壁と排気 ガス流出側隔壁の間に隙間が存在しないためであると考えられる。

[0091] 実施例 6のハニカムフィルタの初期圧力損失は、比較例 1のセラミックハニカムフィ ルタの 1.05倍であった。また 10,000 km走行に相当する耐久試験では全て判定合格（ 〇）であって、圧力損失比は 1.1であり、圧力損失が上昇しにくいことがわ力つた。更 に耐熱衝擊温度は 550°Cであり、熱衝擊にも優れてレ、ることがわ力つた。 [0092] 比較例 7のハニカムフィルタの初期圧力損失、 10,000 km走行に相当する耐久試験 、圧力損失比はいずれも良好であった。但し、耐熱衝擊温度は 500°Cと実施例 6に比 ベて低い上、使用した 媒の量が実施例 6に対して 1.1倍であり、高価な触媒の使用 量が多いという不具合がある。これは排気ガス流入側隔壁と排気ガス流出側隔壁の 間に隙間が存在しないためであると考えられる。

[0093] 実施例 7のハニカムフィルタの初期圧力損失は、比較例 1のハニカムフィルタの 1.05 倍であった。また 10,000 km走行に相当する耐久試験では全て判定合格（〇）であつ て、圧力損失比は 1.05であり、圧力損失が上昇しにくいことがわ力つた。また実施例 2 のハニカムフィルタに比べ、排気ガス流入側隔壁の白金濃度が高いことから、この部 分での未燃燃料等の燃焼酸ィ匕反応が促進されるため、耐久試験での圧力損失が小 さかった。更に耐熱衝撃温度は 570°Cであり、熱衝擊にも優れていることがわかった。

[0094] 比較例 8のハニカムフィルタは初期圧力損失、 10，000 km走行に相当する耐久試験 及ぴ圧力損失比のいずれも良好であった。但し、耐熱衝撃温度は 500°Cであり、実施 例 7に比べて低い上、使用した触媒の量が実施例 7の 1.2倍であり、高価な触媒の使 用量が多いという不具合があった。これは排気ガス流入側隔壁と排気ガス流出側隔 壁の間に隙間が存在しないためであると考えられる。

[0095] 実施例 8〜12のハニカムフィルタの初期圧力損失は、比較例 1のセラミックハニカム フィルタの 1.05倍であった。また 10,000 km走行に相当する耐久試験では全て判定合 格（〇）であって、圧力損失比は 1.05〜： L1であり、圧力損失が上昇しにくいことがわ 力、つた。なお実施例 8〜11のハニカムフィルタは目封止圧力試験での判定は（〇）で あつたのに対し、実施例 12のハニカムフィルタの判定は（△)であったことから、目封 止と隔壁との,接合長さは 2mm以上が好ましいことがわ力 た。

[0096] 実施例 13のセラミックハニカムフィルタの初期圧力損失は、比較例 1のハニカムフィ ルタの 1.05倍であった。また 10,000 km走行に相当する耐久試験では全て判定合格（ 〇）であって、圧力損失比は 1.02であり、圧力損失が上昇しにくいことがわ力つた。ま た耐久試験での圧力損失比は最も低い 1.02であって、耐熱衝撃温度は 575°Cであり 、熱衝撃にも優れていることがわかった。これは燃料の酸ィ匕反応が促進される触媒を 排気ガス流入側隔壁に担持し、微粒子の燃焼を促進する触媒を排気ガス流出側隔 壁に担持してレ、るためであると考えられる。

比較例 9のハニカムフィルタの初期圧力損失、 10,000 km走行に相当する耐久試験 及ぴ圧力損失比のいずれも良好であった。但し、耐熱衝撃温度は 500°Cと低い上、 使用した触媒の量が実施例 13の 1.2倍であり、高価な触媒の使用量が多いという不 具合があった。これは排気ガス流入側隔壁と排気ガス流出側隔壁の間に隙間が存 在しないためであると考えられる。

Claims

請求の範囲

[1] 隔壁により仕切られた多数の流路を有する複数の多孔質セラミックハニカム構造体 が流路方向に接合され、所望の流路が目封止され、前記隔壁に形成された細孔が 排気ガスに通過されるセラミックハ-カムフィルタにおいて、少なくとも一つのハ-カム 構造体の隔壁と、このハニカム構造体に隣接するハニカム構造体の隔壁とが目封止 部で流路方向に隙間を有するように接合されており、前記隔壁及び Z又は目封止部 の少なくとも一部に触媒が担持されていることを特徴とするセラミックハ-カムフィルタ

[2] 請求項 1に記載のセラミックハ-カムフィルタにおいて、前記隙間が 0.1— 10 mmで あることを特徴とするセラミックハ-カムフィルタ。

[3] 請求項 1又は 2に記載のセラミックハ-カムフィルタにおいて、前記目封止部より前 記排気ガスの流入側にある前記多孔質セラミックハ-カム構造体の前記隔壁の少な くとも一部に、前記触媒が担持されていることを特徴とするセラミックハ-カムフィルタ

[4] 請求項 1一 3のいずれかに記載のセラミックハ-カムフィルタにおいて、前記目封止 部より前記排気ガスの流入側にある隔壁の少なくとも一部と、前記排気ガスの流出側 にある隔壁の少なくとも一部とに、異なる特性を有する触媒が担持されていることを特 徴とするセラミックハ-カムフィルタ。

[5] 請求項 1一 4のいずれかに記載のセラミックハ-カムフィルタにおいて、前記複数の 多孔質セラミックハ-カム構造体を接合する目封止部の端面が、前記セラミックハ- カムフィルタの流入側端面力も前記セラミックハ-カムフィルタの全長の 0.5倍以下の 長さの区間にあることを特徴とするセラミックハ-カムフィルタ。

[6] 隔壁により仕切られた多数の流路を有する複数の多孔質セラミックハ-カム構造体 が流路方向に接合され、所望の流路が目封止され、前記隔壁に形成された細孔が 排気ガスに通過されるセラミックハ-カムフィルタと、前記セラミックハ-カムフィルタの 上流に設けられた燃料添加手段とを有する排気ガス浄ィ匕装置において、少なくとも 一つのハ-カム構造体の隔壁と、このハ-カム構造体に隣接するハ-カム構造体の 隔壁とが目封止部で流路方向に隙間を有するように接合されており、前記隔壁及び z又は目封止部の少なくとも一部に触媒が担持されていることを特徴とする排気ガス 浄化装置。

[7] 隔壁により仕切られた多数の流路を有するセラミックハ-カムフィルタの前記流路に 排気ガスを流入させる排気ガス浄ィ匕方法にぉ 、て、前記セラミックハ-カムフィルタと して、少なくとも一つのハ-カム構造体の隔壁と、このハ-カム構造体に隣接するハ 二カム構造体の隔壁とが目封止部で流路方向に隙間を有するように接合されており

、所望の流路が目封止されており、前記隔壁及び Z又は目封止部の少なくとも一部 に触媒が担持されたものを用い、前記セラミックハ-カムフィルタの上流側で前記排 気ガス中に燃料を添加し、前記セラミックハ-カムフィルタの目封止部と、前記目封 止部の排気ガス流出側にある多孔質セラミックハ-カム構造体の少なくとも一部の温 度を前記触媒の活性下限温度以上にすることを特徴とする排気ガス浄化方法。