(57)【要約】【課題】  耐熱信頼性に優れた排ガス浄化システムを提供すること。【解決手段】  排ガス中の粒子状物質を捕集するハニカムフィルタと、排ガス中のＮＯＸを浄化するハニカム触媒体とを備える排ガス浄化システムであって、ハニカムフィルタが、複数の流路を形成する隔壁を備え、複数の流路が、ハニカムフィルタの一方の端面側の端部が封口された複数の第１の流路と、他方の端面側の端部が封口された複数の第２の流路とを有し、ハニカム触媒体が、複数の流路を形成する隔壁を備えるハニカム構造体と、複数の流路内の隔壁表面に形成されたゼオライトを含む触媒層とを備え、ハニカムフィルタ及びハニカム触媒体の隔壁の双方が、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｂａ、ランタノイド及びＢｉから選択される少なくとも一種の元素を含有するチタン酸アルミニウム系セラミックスを含む、排ガス浄化システム。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスに含まれる粒子状物質を捕集するハニカムフィルタと、排ガスに含まれるＮＯＸを浄化するハニカム触媒体と、を備える排ガス浄化システムであって、
前記ハニカムフィルタが、互いに平行な複数の流路を形成する隔壁を備え、前記複数の流路が、前記ハニカムフィルタの一方の端面側の端部が封口された複数の第１の流路と、他方の端面側の端部が封口された複数の第２の流路と、を有し、
前記ハニカム触媒体が、互いに平行な複数の流路を形成する隔壁を備えるハニカム構造体と、前記複数の流路内の隔壁表面に形成されたゼオライトを含む触媒層と、を備え、
前記ハニカムフィルタの前記隔壁及び前記ハニカム触媒体の前記隔壁の双方が、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、バリウム、ランタノイド及びビスマスからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含有するチタン酸アルミニウム系セラミックスを含む、排ガス浄化システム。
【請求項２】
前記ハニカムフィルタの前記隔壁及び前記ハニカム触媒体の前記隔壁の一方又は双方が、更に二酸化ケイ素を含有する、請求項１記載の排ガス浄化システム。
【請求項３】
前記触媒層が、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ロジウム、パラジウム、銀及び白金からなる群より選択される少なくとも一種の金属元素を更に含む、請求項１又は２記載の排ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハニカムフィルタは、被捕集物を含む流体から当該被捕集物を除去するために用いられ、例えば、ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排ガスに含まれるカーボン粒子等の粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）を捕集するためのセラミックスフィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）として用いられている。ハニカムフィルタは、隔壁に仕切られた互いに平行な複数の流路を有しており、複数の流路のうちの一部の一端及び複数の流路のうちの残部の他端が封口されている。このようなハニカムフィルタを構成するハニカム構造体としては、例えば、下記特許文献１，２に記載の構造体が知られている。
【０００３】
また、排ガスに含まれるＮＯＸを分解する方法として、アンモニアにより下記式（２）〜（４）のような反応によりＮＯＸを分解する方法が知られている。この方法は、アンモニアによりＮＯＸを選択的に還元することから、ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：選択的触媒還元）と呼ばれている。アンモニアは、下記式（１）に示すように、尿素水を高温で加水分解することにより生成することができる。尿素から生成するアンモニアを用いて排ガス中のＮＯＸを分解する方式は、尿素ＳＣＲと呼ばれている。
ＣＯ（ＮＨ２）２＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ２      （１）
４ＮＨ３＋４ＮＯ＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ      （２）
２ＮＨ３＋ＮＯ＋ＮＯ２→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ      （３）
８ＮＨ３＋６ＮＯ２→７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ      （４）
【０００４】
ディーゼル車においては、ＳＣＲによるＮＯＸの還元を効率的に行うために、例えば、アンモニアを吸着しやすいゼオライトを含む触媒をハニカム構造体に担持させたハニカム触媒体が用いられている。このハニカム触媒体にも、上記ハニカムフィルタに用いられるものと同様のハニカム構造体が用いられている。このハニカム触媒体と、ディーゼルパティキュレートフィルタとは、直列的に配置されて排ガス浄化システムを構築する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２３９６０３号公報
【特許文献２】特開２００１−４６８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ディーゼルパティキュレートフィルタ及びハニカム触媒体を構成するハニカム構造体には、特許文献１，２に示されるように、コージェライトが広く用いられている。しかしながら、コージェライトを用いたディーゼルパティキュレートフィルタ及びハニカム触媒体では、高温に曝された場合に溶損や亀裂等が生じる場合があり、耐熱信頼性が十分ではないという問題がある。
【０００７】
本発明は、耐熱信頼性に優れた排ガス浄化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、排ガスに含まれる粒子状物質を捕集するハニカムフィルタと、排ガスに含まれるＮＯＸを浄化するハニカム触媒体と、を備える排ガス浄化システムであって、上記ハニカムフィルタが、互いに平行な複数の流路を形成する隔壁を備え、上記複数の流路が、上記ハニカムフィルタの一方の端面側の端部が封口された複数の第１の流路と、他方の端面側の端部が封口された複数の第２の流路と、を有し、
上記ハニカム触媒体が、互いに平行な複数の流路を形成する隔壁を備えるハニカム構造体と、上記複数の流路内の隔壁表面に形成されたゼオライトを含む触媒層と、を備え、
上記ハニカムフィルタの上記隔壁及び上記ハニカム触媒体の上記隔壁の双方が、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、バリウム、ランタノイド及びビスマスからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含有するチタン酸アルミニウム系セラミックスを含む、排ガス浄化システムを提供する。
【０００９】
上記排ガス浄化システムは、ハニカムフィルタ及びハニカム触媒体の双方の隔壁が、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、バリウム、ランタノイド及びビスマスからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含有するチタン酸アルミニウム系セラミックスで構成されていることにより、ハニカムフィルタ及びハニカム触媒体が高温に曝された場合であっても溶損や亀裂等の発生が抑制され、優れた耐熱信頼性を得ることができる。
【００１０】
上記排ガス浄化システムにおいて、上記ハニカムフィルタの上記隔壁及び上記ハニカム触媒体の上記隔壁の一方又は双方が、更に二酸化ケイ素を含有することが好ましい。隔壁が二酸化ケイ素を含有することで、チタン酸アルミニウム系結晶間にガラス相が形成される。このガラス相の存在により、ハニカムフィルタ及びハニカム触媒体の機械的強度を大きく向上することができる。
【００１１】
上記排ガス浄化システムにおいて、上記触媒層が、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ロジウム、パラジウム、銀及び白金からなる群より選択される少なくとも一種の金属元素を更に含むことが好ましい。触媒層がこれらの金属元素を含むことにより、ＮＯＸの還元をより効率的に行うことが可能となる。また、これらの金属元素が触媒層に含まれる場合、触媒層を担持するハニカム構造体中のセラミックスは熱分解が生じやすくなる。これは、触媒層中の金属元素がチタン酸アルミニウム系セラミックス中のアルミニウム原子及びチタニウム原子の移動を促進し、チタン酸アルミニウム系結晶のアルミナ及びチタニアへの熱分解を引き起こすためである。しかし、チタン酸アルミニウム系セラミックスが上記特定の元素を含有することにより、含有した元素がチタン酸アルミニウム系結晶の格子位置あるいは格子間位置に存在し、当該元素がアルミニウム原子及びチタニウム原子の移動を阻害し、チタン酸アルミニウム系結晶の熱分解を抑制することができる。そのため、ハニカム触媒体の耐熱信頼性を維持しつつ、ＮＯＸの還元性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、耐熱信頼性に優れた排ガス浄化システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係るハニカムフィルタを模式的に示す図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】第２実施形態に係るハニカムフィルタを模式的に示す図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。
【図５】ハニカム触媒体の一実施形態を模式的に示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、場合により図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００１５】
＜ハニカムフィルタ＞
図１は、第１実施形態に係るハニカムフィルタを模式的に示す図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における領域Ｒ１の拡大図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。ハニカムフィルタ１００は、一方の端面（第１の端面）１００ａと、端面１００ａの反対側に位置する他方の端面（第２の端面）１００ｂと、を有している。
【００１６】
ハニカムフィルタ１００は、互いに平行に伸びる複数の流路１１０を有する円柱体である。複数の流路１１０は、ハニカムフィルタ１００の中心軸に平行に伸びる隔壁１２０により仕切られている。複数の流路１１０は、複数の流路（第１の流路）１１０ａと、流路１１０ａに隣接する複数の流路（第２の流路）１１０ｂとを有している。流路１１０ａ及び流路１１０ｂは、端面１００ａ，１００ｂに対して垂直に、端面１００ａから端面１００ｂまで伸びている。
【００１７】
流路１１０のうちの一部を構成する流路１１０ａの一端は、端面１００ａにおいて開口しており、流路１１０ａの他端は、端面１００ｂにおいて封口部１３０により封口されている。複数の流路１１０のうちの残部を構成する流路１１０ｂの一端は、端面１００ａにおいて封口部１３０により封口されており、流路１１０ｂの他端は、端面１００ｂにおいて開口している。ハニカムフィルタ１００において、例えば、流路１１０ａにおける端面１００ａ側の端部はガス流入口として開口しており、流路１１０ｂにおける端面１００ｂ側の端部はガス流出口として開口している。
【００１８】
流路１１０ａ及び流路１１０ｂにおける当該流路の軸方向に垂直な断面は、六角形状である。流路１１０ｂの断面は、例えば、当該断面を形成する辺１４０の長さが互いに略等しい正六角形状であるが、扁平六角形状であってもよい。流路１１０ａの断面は、例えば扁平六角形状であるが、正六角形状であってもよい。流路１１０ａの断面において互いに対向する辺の長さは、互いに略等しい。流路１１０ａの断面は、当該断面を形成する辺１５０として、互いに長さの略等しい二つ（一対）の長辺１５０ａと、互いに長さの略等しい四つ（二対）の短辺１５０ｂと、を有している。短辺１５０ｂは、長辺１５０ａの両側にそれぞれ配置されている。長辺１５０ａ同士は、互いに平行に対向しており、短辺１５０ｂ同士は、互いに平行に対向している。
【００１９】
隔壁１２０は、流路１１０ａ及び流路１１０ｂを仕切る部分として隔壁１２０ａを有している。すなわち、流路１１０ａ及び流路１１０ｂは、隔壁１２０ａを介して互いに隣接している。隣接する流路１１０ｂの間に一つの流路１１０ａが配置されることにより、流路１１０ｂは、流路１１０ｂの配列方向（辺１４０に略直交する方向）において流路１１０ａと交互に配置されている。
【００２０】
流路１１０ｂの辺１４０のそれぞれは、複数の流路１１０ａのいずれか一つの流路の長辺１５０ａと平行に対向している。すなわち、流路１１０ｂを形成する壁面のそれぞれは、流路１１０ａ及び流路１１０ｂの間に位置する隔壁１２０ａにおいて、流路１１０ａを形成する一壁面と平行に対向している。また、流路１１０は、１つの流路１１０ｂと、当該流路１１０ｂを囲む６つの流路１１０ａとを含む構成単位を有しており、当該構成単位において、流路１１０ｂの辺１４０の全てが流路１１０ａの長辺１５０ａと対向している。ハニカムフィルタ１００では、流路１１０ｂの辺１４０の少なくとも一つの長さが、対向する長辺１５０ａの長さと略等しくてもよく、辺１４０のそれぞれの長さが、対向する長辺１５０ａの長さと略等しくてもよい。
【００２１】
隔壁１２０は、互いに隣接する流路１１０ａ同士を仕切る部分として隔壁１２０ｂを有している。すなわち、流路１１０ｂを囲む流路１１０ａ同士は、隔壁１２０ｂを介して互いに隣接している。
【００２２】
流路１１０ａの短辺１５０ｂのそれぞれは、隣接する流路１１０ａの短辺１５０ｂと平行に対向している。すなわち、流路１１０ａを形成する壁面は、隣接する流路１１０ａの間に位置する隔壁１２０ｂにおいて互いに平行に対向している。ハニカムフィルタ１００では、隣接する流路１１０ａの間において、流路１１０ａの短辺１５０ｂの少なくとも一つの長さが、対向する短辺１５０ｂの長さと略等しくてもよく、短辺１５０ｂのそれぞれの長さが、対向する短辺１５０ｂの長さと略等しくてもよい。
【００２３】
図３は、第２実施形態に係るハニカムフィルタを模式的に示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）における領域Ｒ２の拡大図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。ハニカムフィルタ２００は、一方の端面（第１の端面）２００ａと、端面２００ａの反対側に位置する他方の端面（第２の端面）２００ｂと、を有している。
【００２４】
ハニカムフィルタ２００は、互いに平行に伸びる複数の流路２１０を有する円柱体である。複数の流路２１０は、ハニカムフィルタ２００の中心軸に平行に伸びる隔壁２２０により仕切られている。複数の流路２１０は、複数の流路（第１の流路）２１０ａと、流路２１０ａに隣接する複数の流路（第２の流路）２１０ｂとを有している。流路２１０ａ及び流路２１０ｂは、端面２００ａ，２００ｂに対して垂直に、端面２００ａから端面２００ｂまで伸びている。
【００２５】
流路２１０のうちの一部を形成する流路２１０ａの一端は、端面２００ａにおいて開口しており、流路２１０ａの他端は、端面２００ｂにおいて封口部２３０により封口されている。複数の流路２１０のうちの残部を形成する流路２１０ｂの一端は、端面２００ａにおいて封口部２３０により封口されており、流路２１０ｂの他端は、端面２００ｂにおいて開口している。ハニカムフィルタ２００において、例えば、流路２１０ａにおける端面２００ａ側の端部はガス流入口として開口しており、流路２１０ｂにおける端面２００ｂ側の端部はガス流出口として開口している。
【００２６】
流路２１０ａ及び流路２１０ｂにおける当該流路の軸方向に垂直な断面は、六角形状である。流路２１０ｂの断面は、例えば、当該断面を形成する辺２４０の長さが互いに略等しい正六角形状であるが、扁平六角形状であってもよい。流路２１０ａの断面は、例えば扁平六角形状であるが、正六角形状であってもよい。流路２１０ａの断面において互いに対向する辺の長さは、互いに異なっている。流路２１０ａの断面は、当該断面を形成する辺２５０として、互いに長さの略等しい三つの長辺２５０ａと、互いに長さの略等しい三つの短辺２５０ｂと、を有している。長辺２５０ａ及び短辺２５０ｂは、互いに平行に対向しており、短辺２５０ｂは、長辺２５０ａの両側にそれぞれ配置されている。
【００２７】
隔壁２２０は、流路２１０ａ及び流路２１０ｂを仕切る部分として隔壁２２０ａを有している。すなわち、流路２１０ａ及び流路２１０ｂは、隔壁２２０ａを介して互いに隣接している。隣接する流路２１０ｂの間には、当該流路２１０ｂの配列方向に略直交する方向に隣接する二つの流路２１０ａが配置されており、当該隣接する二つの流路２１０ａは、隣接する流路２１０ｂの断面の中心同士を結ぶ線を挟んで対称に配置されている。
【００２８】
流路２１０ｂの辺２４０のそれぞれは、複数の流路２１０ａのいずれか一つの流路の長辺２５０ａと平行に対向している。すなわち、流路２１０ｂを形成する壁面のそれぞれは、流路２１０ａ及び流路２１０ｂの間に位置する隔壁２２０ａにおいて、流路２１０ａを形成する一壁面と平行に対向している。また、流路２１０は、１つの流路２１０ｂと、当該流路２１０ｂを囲む６つの流路２１０ａとを含む構成単位を有しており、当該構成単位において、流路２１０ｂの辺２４０の全てが流路２１０ａの長辺２５０ａと対向している。流路２１０ｂの断面の各頂点は、隣接する流路２１０ｂの頂点と流路２１０ｂの配列方向に対向している。ハニカムフィルタ２００では、流路２１０ｂの辺２４０の少なくとも一つの長さが、対向する長辺２５０ａの長さと略等しくてもよく、辺２４０のそれぞれの長さが、対向する長辺２５０ａの長さと略等しくてもよい。
【００２９】
隔壁２２０は、互いに隣接する流路２１０ａ同士を仕切る部分として隔壁２２０ｂを有している。すなわち、流路２１０ｂを囲む流路２１０ａ同士は、隔壁２２０ｂを介して互いに隣接している。
【００３０】
流路２１０ａの短辺２５０ｂのそれぞれは、隣接する流路２１０ａの短辺２５０ｂと平行に対向している。すなわち、流路２１０ａを形成する壁面は、隣接する流路２１０ａの間に位置する隔壁２２０ｂにおいて互いに平行に対向している。また、１つの流路２１０ａは、３つの流路２１０ｂに囲まれている。ハニカムフィルタ２００では、隣接する流路２１０ａの間において、流路２１０ａの短辺２５０ｂの少なくとも一つの長さが、対向する短辺２５０ｂの長さと略等しくてもよく、短辺２５０ｂのそれぞれの長さが、対向する短辺２５０ｂの長さと略等しくてもよい。
【００３１】
流路の軸方向におけるハニカムフィルタ１００，２００の長さは、例えば５０〜３００ｍｍである。ハニカムフィルタ１００，２００の外径は、例えば５０〜２５０ｍｍである。ハニカムフィルタ１００において、辺１４０の長さは、例えば０．４〜２．０ｍｍである。長辺１５０ａの長さは、例えば０．４〜２．０ｍｍであり、短辺１５０ｂの長さは、例えば０．３〜２．０ｍｍである。ハニカムフィルタ２００において、辺２４０の長さは、例えば０．４〜２．０ｍｍである。長辺２５０ａの長さは、例えば０．４〜２．０ｍｍであり、短辺２５０ｂの長さは、例えば０．３〜２．０ｍｍである。隔壁１２０，２２０の厚み（セル壁厚）は、例えば０．１〜０．８ｍｍである。ハニカムフィルタ１００，２００におけるセル密度（例えば、ハニカムフィルタ１００において、端面１００ａにおける流路１１０ａ及び流路１１０ｂの密度の合計）は、５０〜６００ｃｐｓｉが好ましく、１００〜５００ｃｐｓｉがより好ましい。
【００３２】
ハニカムフィルタ１００において、端面１００ａにおける複数の流路１１０ａの開口面積の合計は、端面１００ｂにおける流路１１０ｂの開口面積の合計よりも大きいことが好ましい。ハニカムフィルタ２００において、端面２００ａにおける複数の流路２１０ａの開口面積の合計は、端面２００ｂにおける流路２１０ｂの開口面積の合計よりも大きいことが好ましい。
【００３３】
端面１００ａ，２００ａにおける流路１１０ａ，２１０ａの水力直径は、被捕集物の堆積量に応じて圧力損失が変化し易くなる観点から、１．４ｍｍ以下であることが好ましい。流路１１０ａ，２１０ａの水力直径は、流路内における端面側の領域に被捕集物が堆積することを更に抑制する観点から、０．５ｍｍ以上が好ましく、０．７ｍｍ以上がより好ましい。
【００３４】
端面１００ｂ，２００ｂにおける流路１１０ｂ，２１０ｂの水力直径は、端面１００ａ，２００ａにおける流路１１０ａ，２１０ａの水力直径よりも大きいことが好ましい。端面１００ｂ，２００ｂにおける流路１１０ｂ，２１０ｂの水力直径は、被捕集物の堆積量に応じて圧力損失が更に変化し易くなる観点から、１．７ｍｍ以下が好ましく、１．６ｍｍ以下がより好ましい。流路１１０ｂ，２１０ｂの水力直径は、流路内における端面側の領域に被捕集物が堆積することを更に抑制する観点から、０．５ｍｍ以上が好ましく、０．７ｍｍ以上がより好ましく、０．９ｍｍ以上が更に好ましい。
【００３５】
なお、ハニカムフィルタの形状は、上記のハニカムフィルタ１００，２００のように、第１の流路（流路１１０ａ，２１０ａ）の軸方向に垂直な第１の流路の断面が、第１の辺（長辺１５０ａ，２５０ａ）と、当該第１の辺の両側にそれぞれ配置された第２の辺（短辺１５０ｂ，２５０ｂ）とを有しており、第２の流路（流路１１０ｂ，２１０ｂ）の軸方向に垂直な第２の流路の断面を形成する辺（辺１４０，２４０）のそれぞれが、第１の流路の第１の辺と対向しており、第１の流路の第２の辺のそれぞれが、隣接する第１の流路の第２の辺と対向している形態であってもよいが、必ずしも上述した形状に限定されるものではない。
【００３６】
また、ハニカムフィルタにおける流路の軸方向に垂直な当該流路の断面は、六角形状であることに限定されず、三角形状、矩形状、八角形状、円形状、楕円形状等であってもよい。また、流路には、径の異なるものが混在していてもよく、断面形状の異なるものが混在していてもよい。また、流路の配置は特に限定されるものではなく、流路の中心軸の配置は、正三角形の頂点に配置される正三角形配置、千鳥配置等であってもよい。さらに、ハニカムフィルタは円柱体であることに限られず、楕円柱、三角柱、四角柱、六角柱、八角柱等であってもよい。
【００３７】
上記ハニカムフィルタ１００，２００において隔壁１２０，２２０は、多孔質であり、例えば多孔質セラミックス焼結体を含んでいる。隔壁１２０，２２０は、流体が透過できるような構造を有している。具体的には、流体が通過し得る多数の連通孔（流通経路）が隔壁内に形成されている。
【００３８】
隔壁１２０，２２０の気孔率は、ハニカムフィルタの捕集効率及び圧力損失を更に向上させる観点から、２０体積％以上が好ましく、３０体積％以上がより好ましい。隔壁１２０，２２０の気孔率は、７０体積％以下が好ましく、６０体積％以下がより好ましい。隔壁１２０，２２０の平均気孔径は、ハニカムフィルタの捕集効率及び圧力損失を更に向上させる観点から、５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましい。隔壁１２０，２２０の平均気孔径は、３５μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がより好ましい。隔壁１２０，２２０の気孔率及び平均気孔径は、原料の粒子径、造孔剤の添加量、造孔剤の種類、焼成条件により調整可能であり、水銀圧入法により測定することができる。
【００３９】
隔壁１２０，２２０は、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、バリウム、ランタノイド及びビスマスからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含有するチタン酸アルミニウム系セラミックスを含む。当該チタン酸アルミニウム系セラミックスは、ハニカムフィルタの耐熱信頼性をより向上させる観点から、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム及びランタンからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含有することが好ましく、マグネシウムを含有することが特に好ましい。ハニカムフィルタが高温に曝された場合、チタン酸アルミニウム系セラミックス中のアルミニウム原子及びチタニウム原子の移動が促進されて熱分解が生じる場合があるが、例えばチタン酸アルミニウムマグネシウムでは、マグネシアが結晶構造の格子位置に存在するため、アルミニウム原子及びチタニウム原子の移動を阻害し、熱分解を抑制することができる。マグネシウム以外の上述した特定の元素を含む場合にも、同様にアルミニウム原子及びチタニウム原子の移動を阻害して、熱分解を抑制することができる。
【００４０】
隔壁１２０，２２０中のマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、バリウム、ランタノイド及びビスマスからなる群より選択される少なくとも一種の元素の酸化物換算での含有量は、アルミニウム及びチタンを酸化物に換算したＡｌ２Ｏ３及びＴｉＯ２の総量１００質量部に対して、０．１〜２０質量部であることが好ましく、１．０〜１５質量部であることがより好ましく、４．０〜１０質量部であることが特に好ましい。上記特定の元素の含有量が上記下限値以上であることにより、ハニカムフィルタの耐熱信頼性をより向上できる傾向があり、上記上限値以下であることにより、機械的強度を十分に保つことができる傾向がある。
【００４１】
チタン酸アルミニウム系セラミックスにおいて、Ａｌ２Ｏ３に換算したアルミニウムと、ＴｉＯ２に換算したチタンとのモル比（アルミニウム：チタン）は、３５：６５〜４５：５５が好ましく、４０：６０〜４５：５５がより好ましい。隔壁１２０，２２０がチタン酸アルミニウムマグネシウムを含有する場合、チタン酸アルミニウムマグネシウムの組成式は、例えばＡｌ２（１−ｘ）ＭｇｘＴｉ（１＋ｘ）Ｏ５であり、ｘの値は、０．０３以上が好ましく、０．０３〜０．２０がより好ましく、０．０３〜０．１８が更に好ましい。
【００４２】
チタン酸アルミニウム系セラミックスを含有する隔壁１２０，２２０は、例えば、主にチタン酸アルミニウム系結晶からなる多孔性セラミックスから形成されている。「主にチタン酸アルミニウム系結晶からなる」とは、セラミックス焼成体を構成する主結晶相がチタン酸アルミニウム系結晶相であることを意味する。なお、チタン酸アルミニウム系結晶相は、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、バリウム、ランタノイド及びビスマスからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含有する。
【００４３】
チタン酸アルミニウム系セラミックスを含有する隔壁１２０，２２０は、ケイ素源粉末由来のガラス相を含んでいてもよい。ガラス相は、ＳｉＯ２が主要成分である非晶質相を指す。また、チタン酸アルミニウム系セラミックスを含有する隔壁１２０，２２０は、チタン酸アルミニウム系結晶相やガラス相以外の結晶相を含んでいてもよい。このような結晶相としては、セラミックス焼成体の作製に用いる原料由来の相等を挙げることができる。原料由来の相は、例えば、ハニカムフィルタの製造に際してチタン酸アルミニウム系結晶相を形成することなく残存したアルミニウム源粉末、チタン源粉末、マグネシウム源粉末等に由来する相であり、アルミナ、チタニア、マグネシア等の相が挙げられる。隔壁１２０，２２０を形成する結晶相は、Ｘ線回折スペクトルにより確認することができる。
【００４４】
隔壁１２０，２２０がＳｉＯ２を含有する場合、その含有量は、隔壁全量を基準として０．５〜３０質量％であることが好ましく、１．０〜２５質量％であることがより好ましく、２．０〜２０質量％であることが特に好ましい。ＳｉＯ２の含有量が上記下限値未満の場合、焼結後の機械的強度が低く、容易に崩れやすくなる傾向があり、上記上限値を超える場合、焼結ハニカムの熱膨張係数が大きくなる傾向がある。
【００４５】
ハニカムフィルタ１００，２００は、例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関からの排ガス中に含まれるすす等の粒子状物質（被捕集物）を捕集するパティキュレートフィルタとして適する。例えば、ハニカムフィルタ１００では、図２に示すように、端面１００ａから流路１１０ａに供給されたガスＧが、隔壁１２０内の連通孔を通過して隣の流路１１０ｂに到達し、端面１００ｂから排出される。このとき、ガスＧ中の被捕集物が隔壁１２０の表面や連通孔内に捕集されてガスＧから除去されることにより、ハニカムフィルタ１００はフィルタとして機能する。ハニカムフィルタ２００についても、同様にフィルタとして機能する。
【００４６】
＜ハニカム触媒体＞
図５は、ハニカム触媒体の一実施形態を模式的に示す図である。ハニカム触媒体３００は、互いに平行な複数の流路３１０を形成する隔壁３２０を備えるハニカム構造体３３０と、複数の流路３１０内の隔壁表面に形成されたゼオライトを含む触媒層３６０と、を備える円柱体である。複数の流路３１０は、ハニカム触媒体３００の中心軸に平行に伸びる隔壁３２０により仕切られている。複数の流路３１０は、ハニカム触媒体３００の両端面に対して垂直に、一方の端面から他方の端面まで伸びている。複数の流路３１０は、封口部のない貫通孔である。
【００４７】
流路３１０における当該流路の軸方向に垂直な断面は、当該断面を形成する辺３４０の長さが互いに略等しい正六角形状である。
【００４８】
流路の軸方向におけるハニカム触媒体３００の長さは、例えば５０〜３００ｍｍである。ハニカム触媒体３００の外径は、例えば３０〜２７０ｍｍである。ハニカム触媒体３００において、辺３４０の長さは、例えば０．４〜２．０ｍｍである。隔壁３２０の厚み（セル壁厚）は、例えば０．１〜０．８ｍｍである。ハニカム触媒体３００におけるセル密度は、５０〜６００ｃｐｓｉが好ましく、１００〜５００ｃｐｓｉがより好ましい。
【００４９】
ハニカム触媒体３００の単位体積当たりの触媒層３６０の担持量は、排ガス通過時の圧力損失を抑制しつつ、優れたＮＯＸ分解能を得る観点から、２０〜３００ｍｇ／ｃｍ３であることが好ましく、５０〜２００ｍｇ／ｃｍ３であることがより好ましい。
【００５０】
流路３１０の水力直径は、排ガス通過時の圧力損失を抑制しつつ、優れたＮＯＸ分解能を得る観点から、１．７ｍｍ以下であることが好ましく、１．６ｍｍ以下であることがより好ましく、１．４ｍｍ以下であることが更に好ましい。流路３１０の水力直径は、排ガス通過時の圧力損失を抑制する観点から、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、０．７ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００５１】
なお、ハニカム触媒体における流路の軸方向に垂直な当該流路の断面は、正六角形状であることに限定されず、扁平六角形状や、図１及び図３に示したような扁平六角形状と正六角形状との組み合わせ等であってもよい。また、流路の断面は、六角形状であることに限定されず、三角形状、矩形状、八角形状、円形状、楕円形状等であってもよい。また、流路には、径の異なるものが混在していてもよく、断面形状の異なるものが混在していてもよい。また、流路の配置は特に限定されるものではなく、流路の中心軸の配置は、正三角形の頂点に配置される正三角形配置、千鳥配置等であってもよい。さらに、ハニカム触媒体は円柱体であることに限られず、楕円柱、三角柱、四角柱、六角柱、八角柱等であってもよい。
【００５２】
上記ハニカム触媒体３００において隔壁３２０は、上述したハニカムフィルタ１００，２００の隔壁１２０，２２０と同様の材質からなる。なお、隔壁３２０の気孔率は、上述したハニカムフィルタ１００，２００の隔壁１２０，２２０の気孔率と比べ、機械的強度を向上させる観点から、より小さい気孔率であってもよく、ライトオフ温度（触媒が活性になる温度）への早期到達の観点から、同様の気孔率であってもよい。隔壁３２０は、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、バリウム、ランタノイド及びビスマスからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含有するチタン酸アルミニウム系セラミックスを含む。当該チタン酸アルミニウム系セラミックスは、ハニカム触媒体の耐熱信頼性をより向上させる観点から、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム及びランタンからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含有することが好ましく、マグネシウムを含有することが特に好ましい。ハニカム触媒体が高温に曝された場合、チタン酸アルミニウム系セラミックス中のアルミニウム原子及びチタニウム原子の移動が促進されて熱分解が生じる場合があるが、例えばチタン酸アルミニウムマグネシウムでは、マグネシアが結晶構造の格子位置に存在するため、アルミニウム原子及びチタニウム原子の移動を阻害し、熱分解を抑制することができる。マグネシウム以外の上述した特定の元素を含む場合にも、同様にアルミニウム原子及びチタニウム原子の移動を阻害して、熱分解を抑制することができる。
【００５３】
隔壁３２０中のマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、バリウム、ランタノイド及びビスマスからなる群より選択される少なくとも一種の元素の酸化物換算での含有量は、アルミニウム及びチタンを酸化物に換算したＡｌ２Ｏ３及びＴｉＯ２の総量１００質量部に対して、０．１〜２０質量部であることが好ましく、１．０〜１５質量部であることがより好ましく、４．０〜１０質量部であることが特に好ましい。上記特定の元素の含有量が上記下限値以上であることにより、ハニカム触媒体の耐熱信頼性をより向上できる傾向があり、上記上限値以下であることにより、機械的強度を十分に保つことができる傾向がある。
【００５４】
チタン酸アルミニウム系セラミックスにおいて、Ａｌ２Ｏ３に換算したアルミニウムと、ＴｉＯ２に換算したチタンとのモル比（アルミニウム：チタン）は、３５：６５〜４５：５５が好ましく、４０：６０〜４５：５５がより好ましい。隔壁３２０がチタン酸アルミニウムマグネシウムを含有する場合、チタン酸アルミニウムマグネシウムの組成式は、例えばＡｌ２（１−ｘ）ＭｇｘＴｉ（１＋ｘ）Ｏ５であり、ｘの値は、０．０３以上が好ましく、０．０３〜０．２０がより好ましく、０．０３〜０．１８が更に好ましい。
【００５５】
チタン酸アルミニウム系セラミックスを含有する隔壁３２０は、例えば、主にチタン酸アルミニウム系結晶からなる多孔性セラミックスから形成されている。「主にチタン酸アルミニウム系結晶からなる」とは、セラミックス焼成体を構成する主結晶相がチタン酸アルミニウム系結晶相であることを意味する。なお、チタン酸アルミニウム系結晶相は、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、バリウム、ランタノイド及びビスマスからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含有する。
【００５６】
チタン酸アルミニウム系セラミックスを含有する隔壁３２０は、ケイ素源粉末由来のガラス相を含んでいてもよい。ガラス相は、ＳｉＯ２が主要成分である非晶質相を指す。また、チタン酸アルミニウム系セラミックスを含有する隔壁３２０は、チタン酸アルミニウム系結晶相やガラス相以外の結晶相を含んでいてもよい。このような結晶相としては、セラミックス焼成体の作製に用いる原料由来の相等を挙げることができる。原料由来の相は、例えば、ハニカム触媒体の製造に際してチタン酸アルミニウム系結晶相を形成することなく残存したアルミニウム源粉末、チタン源粉末、マグネシウム源粉末等に由来する相であり、アルミナ、チタニア、マグネシア等の相が挙げられる。隔壁３２０を形成する結晶相は、Ｘ線回折スペクトルにより確認することができる。
【００５７】
隔壁３２０がＳｉＯ２を含有する場合、その含有量は、隔壁全量を基準として０．５〜３０質量％であることが好ましく、１．０〜２５質量％であることがより好ましく、２．０〜２０質量％であることが特に好ましい。ＳｉＯ２の含有量が上記下限値未満の場合、焼結後の機械的強度が低く、容易に崩れやすくなる傾向があり、上記上限値を超える場合、焼結ハニカムの熱膨張係数が大きくなる傾向がある。
【００５８】
触媒層３６０は、多孔質のゼオライトを主成分とする層である。触媒層３６０は、更に、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ロジウム、パラジウム、銀及び白金からなる群より選択される少なくとも一種の金属元素を含有することが好ましい。ゼオライトは、上記金属元素のイオンとイオン交換された金属イオン交換ゼオライトであることにより、ＮＯＸ還元性が向上する。金属イオン交換ゼオライトは、ゼオライトが含んでいるナトリウムイオン等の陽イオンが他の金属イオンに置き換わったものである。ＮＯＸ還元性の向上効果が大きいことから、上記金属元素は、銅、鉄、バナジウム、コバルト、ニッケル及び銀からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましく、銅であることが特に好ましい。ゼオライトの種類としては、ＺＳＭ−５、βゼオライト、モルデナイト、フェリエライト、チャバサイト、Ａ型、Ｘ型、Ｙ型ゼオライト、ＭＣＭ−２２を例示することができる。これらの中でも、ゼオライトは、ＮＯＸ還元性に優れることからＺＳＭ−５又はチャバサイトを含むものが好ましい。
【００５９】
触媒層３６０は、流体が透過できるような構造を有している。具体的には、流体が通過し得る多数の連通孔（流通経路）が触媒層内に形成されている。触媒層３６０は、流体が触媒層３６０及び隔壁３２０の双方を通過できるように、隔壁３２０の連通孔（流通経路）を塞がないように設けられている。
【００６０】
触媒層３６０の気孔率は、優れたＮＯＸ還元能を得る観点から、２０体積％以上が好ましく、３０体積％以上がより好ましい。触媒層の気孔率は、優れたアンモニア吸着量及びＮＯＸ還元能を得る観点から、７０体積％以下が好ましく、６０体積％以下がより好ましい。触媒層の平均気孔径は、優れたＮＯＸ還元能を得る観点から、５μｍ以上が好ましく、８μｍ以上がより好ましい。触媒層の平均気孔径は、優れたＮＯＸ還元能を得る観点から、３０μｍ以下が好ましく、２５μｍ以下がより好ましい。触媒層の気孔率及び平均気孔径は、使用するゼオライトの種類、ゼオライト粉末の造粒により調整可能であり、水銀圧入法により測定することができる。
【００６１】
触媒層３６０中のチタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ロジウム、パラジウム、銀及び白金からなる群より選択される少なくとも一種の金属元素の含有量は、チタン酸アルミニウム系セラミックスの熱分解を抑制しつつ、優れたＮＯＸ還元能を得る観点から、触媒層全量を基準として０．０１〜１．０質量％であることが好ましく、０．０５〜０．５質量％であることがより好ましい。
【００６２】
触媒層３６０中のゼオライトのシリカ（ＳｉＯ２）とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とのモル比（シリカ／アルミナ）は、チタン酸アルミニウム系セラミックスの熱分解を抑制しつつ、優れたＮＯＸ還元能を得る観点から、１０〜１００００であることが好ましく、２０〜５０００であることがより好ましい。
【００６３】
ハニカム触媒体３００は、例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関からの排ガス中に含まれるＮＯＸを浄化する、ＮＯＸ浄化触媒として適する。特に、ハニカム触媒体３００は、尿素ＳＣＲ用の触媒として適する。例えば、ハニカム触媒体３００では、排ガスがハニカム触媒体３００の一方の端面から流路３１０内に供給され、他方の端面から排出されるまでの間に、排ガス中のＮＯＸがＮ２及びＨ２Ｏに分解される。
【００６４】
＜排ガス浄化システム＞
図６は、排ガス浄化システムの一実施形態を示す概略図である。本実施形態の排ガス浄化システムは、上述したハニカムフィルタ１００と、ハニカム触媒体３００と、を備える。排ガス浄化システムは、ハニカムフィルタ１００に代えて、ハニカムフィルタ２００を備えてもよい。
【００６５】
図６に示した排ガス浄化システムにおいて、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関５００から排出されたガスＧは、先ず酸化触媒（ＤＯＣ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）５１０に供給される。酸化触媒５１０には、例えば、白金、パラジウム等の貴金属触媒が用いられる。これら貴金属触媒は、例えばハニカム構造体に担持させて用いられる。酸化触媒５１０により、ガスＧに含まれる炭化水素、一酸化炭素等が除去される。また、酸化触媒５１０により、ＮＯのＮＯ２への変換も生じる。ＮＯ２は強い酸化剤として機能するため、後段のハニカムフィルタ１００に溜まったすすを燃焼する際には、ＮＯ２の存在により、すすの酸化（燃焼）を効率的に行うことが可能となる。
【００６６】
次いで、ガスＧは、ハニカムフィルタ１００に供給され、すす等の粒子状物質（被捕集物）の除去が行われる。続いて、ガスＧは、ハニカム触媒体３００に供給され、ＮＯＸの浄化が行われる。ＮＯＸを浄化するための還元剤であるアンモニアは、尿素水供給装置５２０から尿素水ＵをガスＧ中に噴射することで生成される。これにより、上記式（１）〜（４）に示したように、ガスＧ中のＮＯＸはＮ２とＨ２Ｏに分解される。
【００６７】
排ガス浄化システムは、ハニカム触媒体３００の後段に、さらに酸化触媒（ＤＯＣ）を備えていてもよい。ハニカム触媒体３００の後段に設けられる酸化触媒は、残存するアンモニアの除去に有効である。
【００６８】
図６に示した排ガス浄化システムにおいて、ハニカムフィルタ１００とハニカム触媒体３００の配置は逆であってもよい。すなわち、ハニカム触媒体３００を上流側に配置し、ハニカムフィルタ１００を下流側に配置してもよい。この場合、ハニカム触媒体３００によりアンモニアの存在下でＮＯＸの浄化が行われた後、ハニカムフィルタ１００によりガスＧ中のすす等の粒子状物質（被捕集物）が除去される。このとき、尿素水Ｕの供給は、ハニカム触媒体３００よりも上流側で行われる。
【００６９】
排ガス浄化システムにおいては、ハニカムフィルタ１００及びハニカム触媒体３００の双方に高い耐熱性が要求される。例えば、図６に示した排ガス浄化システムにおいて、内燃機関５００に近いハニカムフィルタ１００には、８００℃以上の高温のガスＧが流入する場合があるため、上記温度で溶損や亀裂等が発生しない高い耐熱性が要求される。また、ハニカムフィルタ１００の出口付近であっても、ガスＧの温度が８００℃以上の高温となる場合がある。そのため、ハニカム触媒体３００にも上記温度で溶損や亀裂等が発生しない高い耐熱性が要求される。本発明の排ガス浄化システムによれば、ハニカムフィルタ１００及びハニカム触媒体３００の双方の隔壁が、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、バリウム、ランタノイド及びビスマスからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含有するチタン酸アルミニウム系セラミックスを含むことにより、溶損や亀裂等の発生が抑制され、優れた耐熱信頼性を得ることができる。
【００７０】
＜ハニカムフィルタの製造方法＞
次に、ハニカムフィルタの製造方法について説明する。ハニカムフィルタの製造方法は、例えば、無機化合物粉末や添加剤を含む原料混合物を調製する原料調製工程と、原料混合物を成形して、流路を有する成形体を得る成形工程と、成形体を焼成する焼成工程と、を備え、成形工程と焼成工程の間、又は、焼成工程の後に、各流路の一端を封口する封口工程を更に備える。以下、各工程について説明する。
【００７１】
［原料調製工程］
原料調製工程では、無機化合物粉末と添加剤とを混合した後に混練して原料混合物を調製する。無機化合物粉末は、例えば、α−アルミナ粉末等のアルミニウム源粉末、アナターゼ型やルチル型のチタニア粉末等のチタン源粉末（チタニウム源粉末）、並びに、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム、バリウム、ランタノイド及びビスマスからなる群より選択される少なくとも一種の元素の原料粉末を含み、必要に応じて、酸化ケイ素粉末やガラスフリット等のケイ素源粉末を更に含むことができる。マグネシウム源粉末としては、例えば、マグネシア粉末やマグネシアスピネル粉末等が挙げられる。カルシウム源粉末としては、例えば、カルシア粉末や炭酸カルシウム粉末、灰長石等が挙げられる。ストロンチウム源粉末としては、例えば、酸化ストロンチウム粉末、炭酸ストロンチウム粉末等が挙げられる。イットリウム源粉末としては、例えば、酸化イットリウム粉末等が挙げられる。バリウム源粉末としては、例えば、酸化バリウム粉末、炭酸バリウム粉末、長石等が挙げられる。ビスマス源粉末としては、例えば、酸化ビスマス粉末等が挙げられる。各原料粉末は、１種又は２種以上のいずれでもよい。各原料粉末は、その原料由来又は製造工程において不可避的に含まれる微量成分を含有し得る。
【００７２】
各原料粉末について、レーザ回折法により測定される体積基準の累積百分率５０％相当粒径（中心粒径、Ｄ５０）は下記の範囲が好ましい。アルミニウム源粉末のＤ５０は、例えば２０〜６０μｍである。チタン源粉末のＤ５０は、例えば０．１〜２５μｍである。マグネシウム源粉末のＤ５０は、例えば０．５〜３０μｍである。ケイ素源粉末のＤ５０は、例えば０．５〜３０μｍである。
【００７３】
原料混合物には、チタン酸アルミニウムやチタン酸アルミニウムマグネシウムが含まれていてもよい。例えば、原料混合物の構成成分としてチタン酸アルミニウムマグネシウムを使用する場合、チタン酸アルミニウムマグネシウムは、アルミニウム源、チタン源及びマグネシウム源を兼ね備えた原料混合物に相当する。
【００７４】
添加剤としては、例えば、造孔剤（孔形成剤）、バインダ、可塑剤、分散剤、溶媒が挙げられる。
【００７５】
造孔剤としては、焼成工程において成形体を脱脂・焼成する温度以下で消失する素材によって形成されたものを使用することができる。脱脂や焼成において、造孔剤を含有する成形体が加熱されると、造孔剤は燃焼等によって消滅する。これにより、造孔剤が存在していた箇所に空間ができると共に、この空間同士の間に位置する無機化合物粉末が焼成の際に収縮することにより、流体を流すことができる連通孔を隔壁内に形成することができる。
【００７６】
造孔剤は、例えば、トウモロコシ澱粉、大麦澱粉、小麦澱粉、タピオカ澱粉、豆澱粉、米澱粉、エンドウ澱粉、サンゴヤシ澱粉、カンナ澱粉、ポテト澱粉（馬鈴薯デンプン）である。造孔剤において、レーザ回折法により測定される体積基準の累積百分率５０％相当粒径（Ｄ５０）は、例えば５〜５０μｍである。原料混合物が造孔剤を含有する場合、造孔剤の含有量は、例えば、無機化合物粉末１００質量部に対して１〜２５質量部である。
【００７７】
バインダは、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロース等のセルロース類；ポリビニルアルコール等のアルコール類；リグニンスルホン酸塩等の塩；パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等のワックスである。原料混合物におけるバインダの含有量は、例えば、無機化合物粉末１００質量部に対して２０質量部以下である。
【００７８】
可塑剤は、例えばグリセリン等のアルコール類；カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラギン酸、オレイン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸；ステアリン酸Ａｌ等のステアリン酸金属塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（例えばポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブチルエーテル）である。原料混合物における可塑剤の含有量は、例えば、無機化合物粉末１００質量部に対して１０質量部以下である。
【００７９】
分散剤は、例えば、硝酸、塩酸、硫酸等の無機酸；シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸等の有機酸；メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類；ポリカルボン酸アンモニウムである。原料混合物における分散剤の含有量は、例えば、無機化合物粉末１００質量部に対して２０質量部以下である。
【００８０】
溶媒は、例えば水であり、不純物が少ない点で、イオン交換水が好ましい。原料混合物が溶媒を含有する場合、溶媒の含有量は、例えば、無機化合物粉末１００質量部に対して１０〜１００質量部である。
【００８１】
［成形工程］
成形工程では、ハニカム構造を有するグリーンハニカム成形体を得る。成形工程では、例えば、一軸押出機により原料混合物を混練しながらダイから押出す、いわゆる押出成形法を採用することができる。
【００８２】
［焼成工程］
焼成工程では、成形工程において得られたハニカム構造のグリーンハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を得る。焼成工程では、成形体の焼成前に、成形体中（原料混合物中）に含まれるバインダ等を除去するための仮焼（脱脂）が行われてもよい。成形体の焼成において、焼成温度は、通常１３００℃以上であり、好ましくは１４００℃以上である。また、焼成温度は、通常１６５０℃以下であり、好ましくは１５５０℃以下である。昇温速度は特に限定されるものではないが、通常１〜５００℃／時間である。焼成時間は、無機化合物粉末がチタン酸アルミニウム系結晶に遷移するのに充分な時間であればよく、原料の量、焼成炉の形式、焼成温度、焼成雰囲気等により異なるが、通常は１０分〜２４時間である。
【００８３】
［封口工程］
封口工程は、成形工程と焼成工程の間、又は、焼成工程の後に行われる。成形工程と焼成工程の間に封口工程を行う場合、成形工程において得られた未焼成のグリーンハニカム成形体の各流路の一方の端部を封口材で封口した後、焼成工程においてグリーンハニカム成形体と共に封口材を焼成することにより、流路の一方の端部を封口する封口部を備えるハニカム構造体が得られる。焼成工程の後に封口工程を行う場合、焼成工程において得られたハニカム焼成体の各流路の一方の端部を封口材で封口した後、ハニカム焼成体と共に封口材を焼成することにより、流路の一方の端部を封口する封口部を備えるハニカム構造体が得られる。封口材としては、上記グリーンハニカム成形体を得るための原料混合物と同様の混合物を用いることができる。
【００８４】
＜ハニカム触媒体の製造方法＞
次に、ハニカム触媒体の製造方法について説明する。ハニカム触媒体の製造方法は、例えば、無機化合物粉末や添加剤を含む原料混合物を調製する原料調製工程と、原料混合物を成形して、流路を有する成形体を得る成形工程と、成形体を焼成する焼成工程と、触媒層を形成する触媒層形成工程と、を備える。このうち、焼成後であって未封口のハニカム構造体を得るまでの工程は、上述したハニカムフィルタの製造方法と同様の方法で行うことができる。
【００８５】
［触媒層形成工程］
触媒層形成工程は、焼成工程の後に行われる。まず、ゼオライトと、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ロジウム、パラジウム、銀及び白金からなる群より選択される少なくとも一種の金属元素とを湿式混合し、乾燥及び粉砕を行った後、これをシリカゾルやアルミナゾル、水と混ぜ合わせてスラリーを作製する。例えば、上記金属元素のうち、銅は酢酸銅、鉄はアンミン錯体にすることでゼオライトの細孔中にイオン交換することができる。次に、作製したスラリーを、ハニカム構造体の流路の内部に吸引させて、隔壁表面に塗布する。塗布後、６００℃〜７００℃で約４時間乾燥させ、水分を取り除く。このようにして、ゼオライト及び上記特定の金属元素を含む触媒層を作製する。触媒層は、隔壁の連通孔内部には入り込まず、隔壁の表面に形成されている。以上のようにして、流路の隔壁表面に触媒層を備えたハニカム触媒体を得ることができる。
【００８６】
＜排ガス浄化システムの製造方法＞
排ガス浄化システムは、図６に示したように、内燃機関５００から排出されるガスＧが流通する排気ガス流路の途中に、ハニカムフィルタ１００及びハニカム触媒体３００を直列に配置することで構築することができる。更に、ハニカムフィルタ１００及びハニカム触媒体３００の上流側に、或いは、上流側及び下流側の両方に酸化触媒５１０を配置し、ハニカム触媒体３００よりも上流側で尿素水を噴射できるように尿素水供給装置５２０を配置することで、排ガス浄化システムを構築することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１００，２００…ハニカムフィルタ、１００ａ，２００ａ…一方の端面（第１の端面）、１００ｂ，２００ｂ…他方の端面（第２の端面）、１１０，２１０…流路、１１０ａ，２１０ａ…流路（第１の流路）、１１０ｂ，２１０ｂ…流路（第２の流路）、１２０，２２０…隔壁、３００…ハニカム触媒体、３１０…流路、３２０…隔壁、３３０…ハニカム構造体、３６０…触媒層、５００…内燃機関、５１０…酸化触媒（ＤＯＣ）、５２０…尿素水供給装置。
【図１】
2014018768.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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