(57)【要約】  体積Ｖ１を有する第１のハニカム部分およびその第１のハニカム部分に流体接続された、体積Ｖ２を有する第２のハニカム部分を備えた複合ハニカム体が提供される。第１のハニカム部分は、低質量で高気孔率の多孔質セラミック基体から作られている。第２のハニカム部分は、標準的な多孔質セラミック基体から作られている。ここで、Ｖ１／Ｖ２は、約５０／５０から約１０／９０の範囲の比である。
2019504234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合ハニカム体において、
距離Ｌ１だけ軸方向に延在する第１のハニカム部分であって、
間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面、
を有する第１のハニカム部分、および
前記第１のハニカム部分に流体接続された、距離Ｌ２だけ延在する第２のハニカム部分であって、
間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面、
を有する第２のハニカム部分、
を備え、
前記第２のハニカム部分の熱質量は、前記第１のハニカム部分の熱質量よりも大きく、
Ｌ１／Ｌ２は、約５０／５０から約１０／９０の範囲の比である、複合ハニカム体。
【請求項２】
Ｌ１／Ｌ２が、約３０／７０から約２０／８０の範囲の比である、請求項１記載の複合ハニカム体。
【請求項３】
前記第１のハニカム部分の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）は４０％以上であり、前記第２のハニカム部分の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）は４０％未満である、請求項１または２記載の複合ハニカム体。
【請求項４】
排気システムにおいて、
・浄化すべき排ガス流を受け入れるように構成された吸気口と、
・前記排ガス流を複合ハニカム体に通して流して、該排ガス流を浄化するように構成された排ガス処理物品であって、
複合ハニカム体において、
距離Ｌ１だけ軸方向に延在する第１のハニカム部分であって、
間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面、
を有し、前記多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）が４０％以上である、第１のハニカム部分、および
前記第１のハニカム部分に流体接続された、距離Ｌ２だけ延在する第２のハニカム部分であって、
間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面、
を有し、前記多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）が４０％未満である、第２のハニカム部分、
を備え、
Ｌ１／Ｌ２は、約５０／５０から約１０／９０の範囲の比である、複合ハニカム体、および
前記複合ハニカム体を搭載するように構成された筐体、
を有し、
前記複合ハニカム体が前記筐体の内面により画成された空間内に配置されている、排ガス処理物品と、
・浄化された前記排ガス流を排出するように構成された排気口と、
を備えた排気システム。
【請求項５】
排ガス処理物品を製造する方法であって、
複合ハニカム体を排ガス流内に保持するように構成された筐体内に該複合ハニカム体を搭載する工程、
を有してなり、
前記複合ハニカム体は、距離Ｌ１だけ軸方向に延在する第１のハニカム部分であって、間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面を有し、前記多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）が４０％以上である、第１のハニカム部分、および前記第１のハニカム部分に流体接続された、距離Ｌ２だけ延在する第２のハニカム部分であって、間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面を有し、前記多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）が４０％未満である、第２のハニカム部分を備え、Ｌ１／Ｌ２は、約５０／５０から約１０／９０の範囲の比を有し、
前記搭載する工程は、前記第１のハニカム部分および前記第２のハニカム部分を、前記筐体の内面により画成された内部空間内に配置する工程を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１５年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／２６０８４７号の優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示の例示の実施の形態は、複合ハニカム体、それから作られた排ガス処理物品、それから作られた排気システム、およびその製造方法に関し、より具体的には、第１のハニカム部分と第２のハニカム部分を備えた複合ハニカム体、筐体内に配置された複合ハニカム体を備えた排ガス処理物品、その排ガス処理物品を備えた排気システム、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
内燃機関からの排ガスの後処理に、高表面積基体上に担持された触媒を、そしてディーゼルエンジンおよびあるガソリン直噴エンジンの場合には、炭素煤粒子を除去するための触媒または非触媒フィルタを使用することがある。これらの用途に、多孔質セラミック流通ハニカム基体および壁流ハニカムフィルタが使用されることがある。
【０００４】
この背景技術に開示された上記情報は、本開示の背景の理解の向上のためだけであり、したがって、従来技術のどの部分も形成しない情報も含むことがあり、また従来技術が当業者に示唆するかもしれないことを含まないかもしれない。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の例示の実施の形態は、第１のハニカム部分および第２のハニカム部分を有する複合ハニカム体を提供する。
【０００６】
本開示の例示の実施の形態は、その複合ハニカム体を有する排ガス処理物品も提供する。
【０００７】
本開示の例示の実施の形態は、その排ガス処理物品を有する排気システムも提供する。
【０００８】
本開示の追加の特徴は、以下の説明に述べられており、一部は、その説明から明白になるか、または本開示の実施により分かるであろう。
【０００９】
例示の実施の形態は、距離Ｌ１だけ軸方向に延在する第１のハニカム部分およびその第１のハニカム部分に流体接続された、距離Ｌ２だけ延在する第２のハニカム部分を備えた複合ハニカム体を開示する。その第１のハニカム部分は、間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面を有する。その第２のハニカム部分は、間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面を有する。この第２のハニカム部分は、第１のハニカム部分の熱質量よりも大きい熱質量を有する。ここで、Ｌ１／Ｌ２は、約５０／５０から約１０／９０の範囲の比である。
【００１０】
例示の実施の形態は、体積Ｖ１を有する第１のハニカム部分およびその第１のハニカム部分に流体接続された、体積Ｖ２を有する第２のハニカム部分を備えた複合ハニカム体を開示する。その第１のハニカム部分は、間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面を有する。この第１のハニカム部分は、第２のハニカム部分より小さい熱質量を有する。その第２のハニカム部分は、間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面を有する。ここで、Ｖ１／Ｖ２は、約５０／５０から約１０／９０の範囲の比である。
【００１１】
別の例示の実施の形態は、排ガス処理物品を開示する。その排ガス処理物品は、複合ハニカム体およびその複合ハニカム体を搭載するように構成された筐体を備える。その複合ハニカム体は、体積Ｖ１を有する第１のハニカム部分およびその第１のハニカム部分に流体接続された、体積Ｖ２を有する第２のハニカム部分を有する。その第１のハニカム部分は、間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面を有する。その第２のハニカム部分は、間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面を有する。この第２のハニカム部分は、第１のハニカム部分の熱質量よりも大きい熱質量を有する。ここで、Ｖ１／Ｖ２は、約５０／５０から約１０／９０の範囲の比を有し、その複合ハニカム体は、その筐体の内面により画成された空間内に配置されている。
【００１２】
別の例示の実施の形態は、排気システムを開示する。その排気システムは、浄化すべき排ガス流を受け入れるように構成された吸気口、その排ガス流を浄化するためにその排ガス流を複合ハニカム体に通して流すように構成された排ガス処理物品、および浄化された排ガス流を放出するように構成された排気口を備える。その排ガス処理物品は、複合ハニカム体およびその複合ハニカム体を搭載するように構成された筐体を備える。その複合ハニカム体は、距離Ｌ１だけ軸方向に延在する第１のハニカム部分およびその第１のハニカム部分に流体接続された、距離Ｌ２だけ延在する第２のハニカム部分を備える。その第１のハニカム部分は、間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面を有する。その第１のハニカム部分は、４０％以上の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）を有する。その第２のハニカム部分は、間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面を有する。その第２のハニカム部分は、４０％未満の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）を有する。ここで、Ｌ１／Ｌ２は、約５０／５０から約１０／９０の範囲の比を有し、その複合ハニカム体は、その筐体の内面により画成された空間内に配置されている。
【００１３】
例示の実施の形態は、排ガス処理物品を製造する方法も開示する。その方法は、前記複合ハニカム体を排ガス流内に保持するように構成された筐体内にその複合ハニカム体を搭載する工程を有してなる。その複合ハニカム体は、距離Ｌ１だけ軸方向に延在する第１のハニカム部分およびその第１のハニカム部分に流体接続された、距離Ｌ２だけ延在する第２のハニカム部分を備える。その第１のハニカム部分は、間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面を有する。その第１のハニカム部分は、４０％以上の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）を有する。その第２のハニカム部分は、間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面を有する。その第２のハニカム部分は、４０％未満の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）を有する。ここで、Ｌ１／Ｌ２は、約５０／５０から約１０／９０の範囲の比を有し、その複合ハニカム体は、その筐体の内面により画成された空間内に配置されている。その搭載する工程は、第１のハニカム部分および第２のハニカム部分を、筐体の内面により画成された内部空間内に配置する工程を含む。
【００１４】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、例示かつ説明であり、本開示のさらなる説明を与えることが意図されている。
【００１５】
本開示のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する、添付図面は、本開示の例示の実施の形態を示しており、その説明と共に、本開示の原理を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の例示の実施の形態による、第１のハニカム部分および第２のハニカム部分を有する複合ハニカム体の概略図
【図２】本開示の例示の実施の形態による、第１のハニカム部分および第２のハニカム部分を有する複合ハニカム体が筐体内に配置されてなる排気システムの概略図
【図３】４つの繰り返されるＥＣＥ−１５市街地走行サイクル（ＵＤＣ）および１つの特別市街地走行サイクル（ＥＵＤＣ）からなる新欧州走行サイクル（ＮＥＤＣ）の試験サイクル中、ディーゼルエンジンの典型的な排気温度は、試験のほとんどに亘りかなり低い（例えば、約２００℃未満）であることを示すグラフ
【図４】高気孔率（ＦＬＯＲＡ（商標））基体および標準基体の計算した熱応答を示すグラフ。高気孔率基体は、標準基体よりも速く温まり、速く冷める。明確にするために、ＮＥＤＣサイクルの一部だけが示されている。
【図５】高気孔率基体、本開示の例示の実施の形態による、高気孔率対標準の様々な比例長さでの高気孔率部分と下流の標準部分の複合基体、および標準基体に関するＣＯ転化における計算されたパーセント相対的利益のグラフ
【図６】高気孔率基体、本開示の例示の実施の形態による、高気孔率対標準の様々な比例長さでの高気孔率部分と下流の標準部分の複合基体、および標準基体に関する計算された圧力降下のグラフ
【図７】高気孔率基体、本開示の例示の実施の形態による高気孔率部分と下流の標準部分の複合基体、および標準基体の設計の排気口から１０ｍｍの計算された熱応答のグラフ
【図８】セル密度と壁厚（設計）の関数としての高気孔率基体、本開示の例示の実施の形態による上流の高気孔率部分の設計の関数としての、高気孔率対標準の様々な比例長さでの高気孔率部分および下流の標準部分の複合基体、および標準基体に関するＣＯ転化における計算されたパーセント相対的利益のグラフ
【図９】本開示の例示の実施の形態による、高気孔率対標準の３０／７０の比例長さでの高気孔率部分および下流の標準部分の複合基体の高気孔率部分の幾何学表面積／嵩密度の増加により、ＣＯ転化における計算されたパーセント相対的利益の利点が増加することを示すグラフ
【図１０】本開示の例示の実施の形態による、高気孔率対標準の３０／７０の比例長さでの複合基体の高気孔率部分の通路開口の関数としてのＣＯ転化おける計算されたパーセント相対的利益の利点を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示は、本開示の例示の実施の形態が示されている添付図面を参照して、以下により詳しく記載される。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、ここに述べられた例示の実施の形態に限定されると解釈すべきではない。むしろ、これらの実施の形態は、本開示が完全であるように設けられ、当業者に本開示の範囲を完全に伝えるであろう。図面において、層および領域のサイズおよび相対的サイズは、明白さのために誇張されることがある。
【００１８】
要素または層が、別の要素または層「の上にある」、「に接続されている」、または「に隣接している」と称されている場合、それは、他方の要素または層の直接上にある、直接接続されている、または直接隣接していることがあり得、もしくは介在する要素または層が存在してもよい。対照的に、要素または層が、別の要素または層「の直接上にある」、「に直接接続されている」、または「に直接隣接している」と称されている場合、介在する要素または層は存在しない。図面における同様の参照番号は、同様の要素を示す。本開示の目的のために、「Ｘ、Ｙ、およびＺの少なくとも１つ」は、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみ、または２つ以上の項目Ｘ、Ｙ、およびＺの任意の組合せ（例えば、ＸＹＺ、ＸＹＹ、ＹＺ、ＺＺ）として解釈できることが理解されよう。ＡからＢの範囲にある値を記載する場合、端点のＡおよびＢはその範囲に含まれることが理解されよう。
【００１９】
上部、底部、上方、下方、垂直、および水平などの用語が使用されているが、本開示は、これらの例示の実施の形態にそのようには制限されない。その代わりに、「上部」、「底部」、「水平」、「垂直」、「側部」、「真下」、「下」、「下方」、「上」、「上方」などの空間的に相対的な用語は、図面に示されるような、ある要素または層の、別の要素または特徴に対する関係を記載するために、記載を容易にする目的でここに使用されることがある。その空間的に相対的な用語は、図面に示された方向に加え、使用または動作におけるそのデバイスの異なる向きを包含することが意図されていることが理解されよう。例えば、図面におけるデバイスがひっくり返された場合、他方の要素または特徴の「下」または「真下」と記載された要素は、その結果、他方の要素または特徴の「上」に向けられるであろう。それゆえ、例示の用語「下」は、上と下の向きの両方を包含し得る。そのデバイスは、他に向けられていてもよく（９０度回転される、または他の向きに向けられる）、ここに使用される空間的に相対的な記述子は、それにしたがって解釈される。
【００２０】
本開示の実施の形態を記載する上で使用される、例えば、組成中の成分の量、濃度、体積、工程温度、工程時間、収率、流量、圧力、粘度などの値、およびその範囲を修飾する「約」は、例えば、材料、組成物、複合体、濃縮物、または使用配合物を調製するために使用される典型的な測定および取扱手順により；これらの手順における不慮の誤りにより；方法を実施するために使用される出発材料または成分の製造、供給源、または純度における差により；および同様の検討事項により生じ得る数量のばらつきを称する。「約」という用語は、特定の初期濃度を有する組成物または配合物もしくは混合物の経時変化のために異なる量、および特定の初期濃度を有する組成物または配合物もしくは混合物の混合または処理により異なる量も包含する。
【００２１】
これらの例示の実施の形態において、開示された物品、およびその物品を製造する開示された方法は、例えば、下記に述べられるようなものを含む、１つ以上の有利な特徴または態様を提供する。請求項のいずれかに述べられた特徴または態様は、広く、本開示の全ての様相に適用できる。いずれか１つの請求項における任意の述べられた１つまたは複数の特徴または態様は、任意の他の請求項における任意の他の述べられた特徴または態様と組み合わされても、順序が変えられても差し支えない。
【００２２】
本開示の例示の実施の形態は、複合ハニカム体を備えた改良された排ガス処理物品、それを含む排ガス処理システム（排気システム）、およびそれを製造する方法に関する。その複合ハニカム体は、第１のハニカム部分および第２のハニカム部分を備え、その排ガス処理物品は、筐体内に配置された複合ハニカム体を備えることができ、その排気システムは、その排ガス処理物品を備えることができ、それを製造する方法は、その複合ハニカム体を筐体内に配置する工程を有してなり得る。
【００２３】
内燃機関か低温で始動するときに、最初の１分以内で、内燃機関が温まっているときよりも、多量の未燃焼炭化水素および一酸化炭素が放出され得る。また、その多量の未燃焼炭化水素および一酸化炭素は、ＣＯ2およびＨ2Ｏに転化されずに、低温触媒を通過し得る。触媒をエンジンに密接に結合する、例えば、エンジンの排気マニホールドの６インチ（１５．２４ｃｍ）未満に配置すると、触媒をより迅速に暖めることによって、未燃焼炭化水素（ＨＣ）および一酸化炭素（ＣＯ）を減少させることができる。それにもかかわらず、低温始動排気量が、例えば、運転サイクル中の車両について、総排気量の８０％超を占め得る。
【００２４】
触媒が温まった後、すなわち、約２０〜３０秒後、排出物のほとんど（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）は、温まった触媒によって、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、およびＮ2に転化される。触媒が温まる時間を減少させるために、気孔率が高く、密度が著しく低い、低質量の密接に結合された基体を利用することができる。例えば、密度は、同様のセル密度および壁厚を有する標準的な多孔質セラミックハニカム基体よりも約３０％低くできる。例えば、コージエライトの密度を約２．５ｇ／ｃｍ3とした場合、コージエライトの４００／６の標準的な多孔質セラミックハニカム基体は、約２７パーセントの気孔率（％Ｐ）で約０．４１ｇ／ｃｍ3の密度を有し得るのに対し、コージエライトの４００／６の低質量の多孔質セラミックハニカム基体は、約４５％Ｐで約０．３１ｇ／ｃｍ3の密度、約５５％Ｐで約０．２５ｇ／ｃｍ3の密度、または約６５％Ｐで約０．２０ｇ／ｃｍ3の密度を有し得る。例えば、コージエライトの６００／３の標準的な多孔質セラミックハニカム基体は、約２７％Ｐで約０．２６ｇ／ｃｍ3の密度を有し得るのに対し、コージエライトの６００／３の低質量の多孔質セラミックハニカム基体は、約４５％Ｐで約０．２０ｇ／ｃｍ3の密度、約５５％Ｐで約０．１６ｇ／ｃｍ3の密度、または約６５％Ｐで約０．１２ｇ／ｃｍ3の密度を有し得る。
【００２５】
別の例では、材料がチタン酸アルミニウム複合体である、例えば、約３．７ｇ／ｃｍ3の密度を有する約７０％のチタン酸アルミニウム相および約３．０ｇ／ｃｍ3の密度を有する約３０％のストロンチウム長石であり、約３．５ｇ／ｃｍ3の複合密度を与える場合、チタン酸アルミニウム複合体の４００／６の標準的な多孔質セラミックハニカム基体は、約２７パーセントの気孔率（％Ｐ）で約０．５７ｇ／ｃｍ3の密度を有し得るのに対し、チタン酸アルミニウム複合体の４００／６の低質量の多孔質セラミックハニカム基体は、約４５％Ｐで約０．４３ｇ／ｃｍ3の密度、約５５％Ｐで約０．３５ｇ／ｃｍ3の密度、または約６５％Ｐで約０．２８ｇ／ｃｍ3の密度を有し得る。例えば、チタン酸アルミニウム複合体の６００／３の標準的な多孔質セラミックハニカム基体は、約２７％Ｐで約０．３６ｇ／ｃｍ3の密度を有し得るのに対し、チタン酸アルミニウム複合体の６００／３の低質量の多孔質セラミックハニカム基体は、約４５％Ｐで約０．２７ｇ／ｃｍ3の密度、約５５％Ｐで約０．２２ｇ／ｃｍ3の密度、または約６５％Ｐで約０．１７ｇ／ｃｍ3の密度を有し得る。より低質量の高気孔率基体の端部に施栓して、施栓しない場合の基体よりも、高質量のフィルタまたは部分フィルタを形成することができる。
【００２６】
標準基体と比べてより速いライトオフ(light-off)を有することが、より低質量の基体により与えることができる。ここでは、「高気孔率基体」と称されるこれらの低質量の高気孔率基体は、エンジンから放出された排気量を減少させることができる。試験により、密接に結合された触媒にそのような低質量の高気孔率基体を使用して、ほぼ１０％のＨＣが減少することが示された。
【００２７】
ＦＬＯＲＡ（商標）基体などの高気孔率基体は、速い触媒ライトオフおよび最終的に減少した排ガスの可能性を提示する。高気孔率基体は、三元触媒（ＴＷＣ）用のガソリン薄壁触媒などの高温用途にとって有益であり得る。しかしながら、高気孔率基体は、エンジン排出温度(engine-out temperature)が低い最新の効率的なエンジンまたはディーゼル用のディーゼル酸化触媒などの低温用途のために検討されてきていない。モデル化は、高気孔率基体は、有益ではないかもしれず、実際に、低温移行走行サイクルに亘り累積放出量を悪化させるかもしれないことを示す。このことは、排ガス温度が、ライトアウト(light-out)と称される触媒のライトオフ温度より低く低下するときの急激な触媒の冷却により促進される。高気孔率基体は、迅速に冷め、より多い放出量をもたらし得る。
【００２８】
本開示の例示の実施の形態の別の態様は、改善された圧力降下に関する。より高いＣＯ転化率のために、例えば、平方インチ当たり４００セル（ｃｐｓｉ）（平方ｃｍ当たり６２セル（ｃｐｓｃ））のセル密度と４ミル（０．１ｍｍ）の壁（４００／４）の基体から、より高いセル密度、例えば、６００ｃｐｓｉ（９３ｃｐｓｃ）のセル密度と３ミル（０．０８ｍｍ）の壁（６００／３）の基体に移行することに関心があるであろう。しかしながら、そのように移行には、圧力降下（ＰＤ）の不利益が伴い得る。本開示の例示の実施の形態は、ＰＤの不利益の低下を与える。本開示の例示の実施の形態の別の態様は、良好な排ガスの転化率を維持しながら、灰による面閉鎖を最小にするための改善された通路開口を提供する。
【００２９】
多孔質セラミックハニカム体の製造は、セラミック粉末バッチ混合物を可塑化させ、その混合物をハニカム押出ダイに通して押し出してハニカム押出物を形成し、その押出物を切断し、乾燥させ、焼成して、第１の端面から第２の端面まで軸方向に延在する通路を有する、強度と熱耐久性の高いセラミックハニカム体を製造する工程により行われることがある。バッチは、軸方向に押出機から出る際に、軸方向に延在する通路および軸方向に延在する外周面を形成する軸方向に延在する交差壁（ウェブ）の網目構造を有する湿った押出物に硬化する。そのウェブと通路は、マトリクスを構成する。そのマトリクスの外周には、外周面が配置されている。その外周面は、ここでは、共押出外皮、一体成形共押出外皮、または外皮と称されることがある。マトリクス上の外皮と共に押し出された未焼成品のハニカム体または多孔質セラミックハニカム体は、ここでは、押出成形(extrude-to-shape)ハニカム体と称される。ここに用いたように、セラミックハニカム体は、セラミックハニカムモノリスおよびセラミックセグメント化ハニカム体を含む。
【００３０】
共押出された、または後で施された外皮は、セラミックハニカム体の第１の端面から第２の端面まで軸方向に延在する外周面を形成することがある。交差壁（ウェブ）により画成されるハニカム体の各通路は、モノリスであるかセグメント化されているかにかかわらず、フィルタを製造するために、吸気面または排気面で施栓することができる。いくつかの通路が施栓されていない状態にある場合、部分フィルタを製造することができる。ハニカム体は、モノリスであるかセグメント化されているかにかかわらず、基体を製造するために触媒することができる。施栓されていないハニカム体は、ここでは、一般に、基体と称される。その触媒基体は、後で施される触媒を有しても、押出触媒を構成しても差し支えない。さらに、フィルタおよび部分フィルタを触媒して、多機能性を与えることができる。このように製造されたセラミックハニカム体は、エンジン排気の浄化などの流体の洗浄のための、触媒の担体、膜支持体、壁流フィルタ、部分フィルタ、およびそれらの組合せとして幅広く使用される。
【００３１】
セラミックハニカム体の組成物は、特に限定されず、多量または少量のコージエライト、チタン酸アルミニウム、ムライト、β−スポジュメン、炭化ケイ素、ゼオライトなどを含んで差し支えない。さらなる例として、セラミックハニカム体は、押出ゼオライトまたは他の押出触媒を構成しても差し支えない。
【００３２】
セラミックハニカム体は、排気システム内の筐体（缶）内に配置されることがある。その筐体は、缶と称されることがあり、その缶内にセラミックハニカム体を配置する過程は、キャニング(canning)と称されることがある。缶内に配置されたセラミックハニカム体は、キャニングされたと称されることがある。
【００３３】
図１は、本開示の例示の実施の形態による、第１のハニカム部分１００および第２のハニカム部分２００を有する概略の複合ハニカム体９０を示している。この複合ハニカム体９０は、触媒が施された第１と第２のハニカム部分１００、２００を備えることができる。第１のハニカム部分１００は、長さＬ１、体積Ｖ１を有し、第１の端面１０２と第２の端面１０４を含んで、第１の端面１０２から第２の端面１０４まで延在する外周面１０６を有する。本開示の例示の実施の形態による、互いに反対の端面１０２、１０４の間で軸方向「Ａ」に延在する互いに隣接する通路１１０を形成する複数の交差壁１０８は、ハニカムマトリクスを形成する。説明のために、端面１０２、１０４の間に延在する通路１１４を形成する交差壁１１２が示されている。軸方向は、矢印「Ａ」で示され、その軸方向に対して垂直な最大断面寸法は、「Ｄ１」で示されている。例えば、第１のハニカム部分１００が円筒形である場合、最大寸法「Ｄ１」は、端面の直径であろう。例えば、軸方向に対して垂直な第１のハニカム部分の断面が長方形である場合、最大寸法「Ｄ１」は、端面の対角線であろう。上面１０２は、図１に位置付けられた第１のハニカム部分１００の第１の端面１０２を指し、底面１０４は第２の端面１０４を指し、その他の点では、それらの端面は、第１のハニカム部分１００の向きにより限定されない。上面１０２は、第１のハニカム部分１００の吸気面であることがあり、底面１０４は排気面であることがある。第１のハニカム部分１００の外周面１０６は、第１の端面１０２から第２の端面１０４まで軸方向に延在する。
【００３４】
第１のハニカム部分１００のセル密度は、平方インチ当たり約１００と１２００セル（ｃｐｓｉ）（約１５と１８６ｃｐｓｃ）の間にあり得る。典型的なセルの壁厚は、約０．０２５ｍｍから約１．５ｍｍ（約１から６０ミル）に及び得る。例えば、第１のハニカム部分１００の幾何学形状は、４００ｃｐｓｉ（６２ｃｐｓｃ）で約８ミル（約０．２ｍｍ）の壁厚（４００／８）または約６ミル（約０．１６ｍｍ）の壁厚（４００／６）であることがある。他の幾何学形状の例に、１００／１７、２００／１２、２００／１９、２７０／１９、３５０／３、４００／３、４００／４、５００／２、６００／２、６００／３、６００／４、７５０／２、９００／２、９００／３、１２００／２、そしてさらに７５０／１および９００／１がある。ここに用いたように、第１のハニカム部分１００は、略ハニカム構造を含むことが意図されているが、正方形の構造に厳密には制限されない。例えば、六角形、八角形、三角形、長方形、または任意の他の適切なセル形状を使用してよい。また、セル形状の第１のハニカム部分１００の断面は円形であるが、その断面はそのように限定されず、例えば、その断面は、楕円形、正方形、長方形、または他の所望の形状、およびその組合せであって差し支えない。
【００３５】
第２のハニカム部分２００は、長さＬ２、体積Ｖ２を有し、第１の端面２０２と第２の端面２０４を含んで、第１の端面２０２から第２の端面２０４まで延在する外周面２０６を有する。本開示の例示の実施の形態による、互いに反対の端面２０２、２０４の間で軸方向「Ａ」に延在する互いに隣接する通路２１０を形成する複数の交差壁２０８は、ハニカムマトリクスを形成する。説明のために、端面２０２、２０４の間に延在する通路２１４を形成する交差壁２１２が示されている。軸方向は、矢印「Ａ」で示され、その軸方向に対して垂直な最大断面寸法は、「Ｄ２」で示されている。例えば、第２のハニカム部分が円筒形である場合、最大寸法「Ｄ２」は、端面の直径であろう。例えば、軸方向に対して垂直な第２のハニカム部分の断面が長方形である場合、最大寸法「Ｄ２」は、端面の対角線であろう。上面２０２は、図１に位置付けられた第２のハニカム部分２００の第１の端面２０２を指し、底面２０４は第２の端面２０４を指し、その他の点では、それらの端面は、第２のハニカム部分２００の向きにより限定されない。上面２０２は、第２のハニカム部分２００の吸気面であることがあり、底面２０４は排気面であることがある。第２のハニカム部分２００の外周面２０６は、第１の端面２０２から第２の端面２０４まで軸方向に延在する。
【００３６】
第２のハニカム部分２００のセル密度は、平方インチ当たり約１００と１２００セル（ｃｐｓｉ）（約１５と１８６ｃｐｓｃ）の間にあり得る。典型的なセルの壁厚は、約０．０２５ｍｍから約１．５ｍｍ（約１から６０ミル）に及び得る。例えば、第２のハニカム部分２００の幾何学形状は、４００ｃｐｓｉ（６２ｃｐｓｃ）で約８ミル（約０．２ｍｍ）の壁厚（４００／８）または約６ミル（約０．１６ｍｍ）の壁厚（４００／６）であることがある。他の幾何学形状の例に、１００／１７、２００／１２、２００／１９、２７０／１９、３５０／３、４００／３、４００／４、５００／２、６００／２、６００／３、６００／４、７５０／２、９００／２、９００／３、１２００／２、そしてさらに７５０／１および９００／１がある。ここに用いたように、第２のハニカム部分２００は、略ハニカム構造を含むことが意図されているが、正方形の構造に厳密には制限されない。例えば、六角形、八角形、三角形、長方形、または任意の他の適切なセル形状を使用してよい。また、セル形状の第２のハニカム部分２００の断面は円形であるが、その断面はそのように限定されず、例えば、その断面は、楕円形、正方形、長方形、または他の所望の形状、およびその組合せであって差し支えない。
【００３７】
長さＬを有する複合ハニカム体９０は、長さＬ１、体積Ｖ１を有する第１のハニカム部分１００、および長さＬ２、体積Ｖ２を有する第２のハニカム部分２００を備える。第１のハニカム部分１００は高気孔率基体を構成し、第２のハニカム部分２００は標準的な基体を構成する。第１のハニカム部分１００は高気孔率基体を構成することができ、第２のハニカム部分２００は、より低い気孔率、または端部栓を有することなどにより、第１のハニカム部分よりも大きい質量を有する高気孔率基体を構成することができる。第２のハニカム部分２００は、第１のハニカム部分１００に流体接続されている。流体接続されたハニカム体１００、２００は、第１のハニカム部分１００を、例えば、吸気口１０２から排気口１０４まで、流通し、次いで、第２のハニカム部分２００を、例えば、吸気口２０２から排気口２０４まで流通する、排ガスなどの流体を称する。
【００３８】
図２は、筐体５内に配置された複合ハニカム体９０を備えた排気システム３の概略図を表し、ここで、複合ハニカム体９０は、本開示の例示の実施の形態による第１のハニカム部分１００および第２のハニカム部分２００を備える。排気システム３は、筐体５内に配置された複合ハニカム体９０を備えた排ガス処理物品７、浄化すべき排ガス流Ｇ１を、例えば、エンジン１３のマニホールド１１から、受け入れるように構成された吸気口９、および浄化された排ガス流Ｇ３を排出するように構成された排気口１５を備えることができる。この排ガス処理物品７は、排ガス流Ｇ１を複合ハニカム体９０に通して流して、排ガス流Ｇ１を浄化するように構成されている。排ガス流Ｇ１は、第１のハニカム部分１００を通り、次いで、第２のハニカム部分２００を通って流動する。排ガス流Ｇ１は、第１のハニカム部分１００から出て間隙１７中に流れ込み、次いで、間隙１７中の排ガス流Ｇ５が第２のハニカム部分２００中に流れ込むであろう。間隙１７は、約０から約１２０ｃｍの範囲内にあり得る。例えば、その間隙は、約０から５０ｍｍの範囲内にあり得る。第１のハニカム部分１００の通路１１０は、第２のハニカム部分２００の通路２１０と軸方向に揃えられ得るが、その必要はない。第１のハニカム部分１００の直径Ｄ１は、第２のハニカム部分２００の直径Ｄ２と同じであって差し支えないが、これもその必要はない。
【００３９】
第１のハニカム部分１００および第２のハニカム部分２００は、１つの筐体５内に搭載することができる。筐体５は、テーパー状の吸気および排気部分１９、並びに第１と第２のハニカム部分１００、２００の外周面１０６、２０６を覆う軸部分２１を有し得る。筐体５は、概して、金属またはガス不透過性の他の材料から製造され、１つ以上のハニカム部分１００、２００を収容するように構成されている。例えば、筐体５は、アルミニウム、４００系のステンレス鋼または３００系のステンレス鋼などのステンレス鋼、チタン合金、チタンなど、およびそれらの組合せから作ることができる。排ガスは、触媒が施されていてもいなくてもよい通路１１２、２１２、およびフィルタの場合には、通路壁１１０、２１０を通ることを含み、矢印Ｇ１、Ｇ３、およびＧ５により示されるような略軸方向に第１と第２のハニカム部分１００、２００を通って流れる。振動と移動の影響を最小にし、筐体５とハニカム部分１００、２００の間の熱障壁を提供するために、ハニカム部分１００、２００の周りにマット２３を配置することができる。しかしながら、いくつかの例示の実施の形態において、ハニカム部分１００、２００は、マットを含まずに、筐体５内に配置して差し支えない。
【００４０】
筐体内に搭載されるハニカム体の例が、ここに全てが述べられているかのように、その全てがここに引用される、２０１５年３月２３日に出願された、「Exhaust Gas Treatment Article and Methods of Manufacturing Same」と題する米国仮特許出願第６２／１３６９１７号、２０１５年５月８日に出願された、「Housing, Fluid Stream Treatment Article, Exhaust System and Methods of Manufacturing Same」と題する米国仮特許出願第６２／１５８８１３号、および２０１５年３月１３日に出願された、「Honeycomb Assembly and Packaging System」と題する米国仮特許出願第６２／１３２５６９号の各明細書に与えられている。
【００４１】
筐体５の内面にある搭載環２５は、ハニカム部分１００、２００を筐体５内に保持することができる。ハニカム部分１００、２００の間に配置された搭載環２７は、第１のハニカム部分１００の第２の端面１０４を第２のハニカム部分２００の第１の端面２０２から距離を空けて配置して、間隙１７を画成することができる。しかしながら、いくつかの例示の実施の形態において、間隙１７はなくてもよい。
【００４２】
図３は、４つの繰り返されるＥＣＥ−１５市街地走行サイクル（ＵＤＣ）および１つの特別市街地走行サイクル（ＥＵＤＣ）からなる新欧州走行サイクル（ＮＥＤＣ）の試験サイクル中、ディーゼルエンジンの典型的な排気温度は、試験のほとんどに亘りかなり低い、例えば、約２００℃未満であることを示す。サイクルのほとんどと、いくつかの過渡状態中のこれらの低温のために、触媒は、ライトオフ温度未満に冷め得る。
【００４３】
図４は、高気孔率（「ＦＬＯＲＡ」）基体および標準基体の計算した熱応答である。高気孔率基体は、標準基体よりも速く温まり、速く冷める。明確にするために、ＮＥＤＣサイクルの一部だけが示されている。図４に示されるように、そのような条件下では、高気孔率基体は、排ガス温度が上昇するときに、より迅速に温まるが、排ガス温度が低下するときに、より迅速に冷める。このことは、意外なことに、排ガスの転化性能の低下をもたらし得る。
【００４４】
図５は、高気孔率基体、本開示の例示の実施の形態による、高気孔率対標準の様々な比例長さでの高気孔率部分と下流の標準部分の複合基体、および標準基体に関するＣＯ転化における計算されたパーセント相対的利益のグラフである。約３０％の長さの高気孔率基体と、それに続く下流の約７０％の長さの標準基体の組合せを有する複合基体が、標準基体または高気孔率基体のいずれかのみのものよりも、ＣＯ転化のパーセント相対的利益が優れている。長さに関して記載されているが、複合基体は、約３０％の体積の高気孔率基体と、それに続く下流の約７０％の体積の標準基体の組合せを有するものが、標準基体または高気孔率基体のいずれかのみのものよりも、ＣＯ転化のパーセント相対的利益が優れていると記載できることが理解されよう。図５において、１００％のＬ１（Ｌ１００／０）と示された６００／３の幾何学形状を有する高気孔率基体は、６００／３の標準基体と比べて、−１．５未満のＣＯ転化におけるパーセント相対的利益を有する。すなわち、高気孔率基体は、標準気孔率基体と比べて、性能が悪化し、累積ＣＯ排出量が増加する。
【００４５】
図５において、複合ハニカム体９０は、６００／３の幾何学形状を有する、高気孔率基体の長さＬ１、体積Ｖ１の第１のハニカム部分１００、および６００／３または４００／４の幾何学形状を有する、標準基体の長さＬ２、体積Ｖ２の第２のハニカム部分２００を備える。すなわち、第２のハニカム部分２００は、第１のハニカム部分１００よりも、低い気孔率および／または厚い壁のいずれかによって、より重い基体を構成する。それに加え、またはそれに代えて、第２のハニカム部分２００は、第１のハニカム部分１００よりも高い熱質量を提供するために、フィルタまたは部分フィルタを形成する、通路を施栓する栓を有し得る。意外なことに、Ｌ１／Ｌ２が５０／５０と１０／９０の間にある場合の複合ハニカム体９０について、その複合ハニカム体９０は、約０．５から約１．３のＣＯ転化のパーセント相対的利益を有する。特に、Ｌ１／Ｌ２が３０／７０または２０／８０である場合、ＣＯ転化のパーセント相対的利益が１．０より大きい。全長および体積は、図５に示された計算について、一定に維持した。同じ全長および体積について、３０％の長さの高気孔率基体と、それに続く７０％の長さの低気孔率基体は、最良の全体性能をもたらすことが分かる。同様に、Ｌ１／Ｌ２が５０／５０と１０／９０の間にある場合の複合ハニカム体９０について、その複合ハニカム体９０は、約０．５から約１．３のＣＯ転化のパーセント相対的利益を有する。Ｖ１／Ｖ２が５０／５０と１０／９０の間にある場合の複合ハニカム体９０について、その複合ハニカム体９０は、約０．５から約１．３のＣＯ転化のパーセント相対的利益を有する。特に、Ｖ１／Ｖ２が３０／７０または２０／８０である場合、ＣＯ転化のパーセント相対的利益が１．０より大きい。同じ全長および体積について、３０％の体積の低質量基体と、それに続く７０％の体積の高質量基体は、最良の全体性能をもたらす。
【００４６】
図６は、高気孔率基体、本開示の例示の実施の形態による、高気孔率対標準の様々な比例長さでの高気孔率部分と下流の標準部分の複合基体、および標準基体に関する計算された圧力降下を示す。意外なことに、図５の複合ハニカム体９０は、５０／５０と１０／９０の間のＬ１／Ｌ２について著しい圧力降下も有し、特に、Ｌ１／Ｌ２が３０／７０であるときに、圧力降下は、図６に示されるように、１００％のＬ１（Ｌ１００／０）すなわち高気孔率基体のみの場合よりも、約２０％低い。その著しい圧力降下は、５０／５０と１０／９０の間のＶ１／Ｖ２として表すこともでき、特に、Ｖ１／Ｖ２が３０／７０であるときに、圧力降下は、高気孔率基体のみの場合よりも、約２０％低い。
【００４７】
図７は、高気孔率基体、本開示の例示の実施の形態による高気孔率部分と下流の標準部分の複合基体、および標準基体の設計の排気口から１０ｍｍの計算された熱応答である。その温度は、下流（標準）の基体において示されている。意外なことに、複合基体は、標準基体と同様に温まるが、走行サイクル中の冷却部分の最中に、標準基体または高気孔率基体のいずれよりも、著しく長く熱を維持する。
【００４８】
図８は、セル密度と壁厚（設計）の関数としての高気孔率基体、本開示の例示の実施の形態による上流の高気孔率部分の設計の関数としての、高気孔率対標準の様々な比例長さでの高気孔率部分および下流の標準部分の複合基体、および標準基体に関するＣＯ転化における計算されたパーセント相対的利益のグラフである。高気孔率基体は、幾何学形状、すなわち、１００％のＬ１（Ｌ１００／０）として示されている４００／４、５００／２、７５０／２、９００／１、６００／３、６００／２、および９００／２にかかわらず、６００／３の標準基体と比べて、−１．５未満のＣＯ転化におけるパーセント相対的利益を有する。すなわち、高気孔率基体は、標準的な気孔率の基体と比べると、性能が悪化し、累積ＣＯ放出が増加する。また、４００／４の標準基体は、６００／３の標準基体と比べて、−１未満のＣＯ転化におけるパーセント相対的利益を有する。
【００４９】
複合ハニカム体９０は、４００／４、５００／２、７５０／２、９００／１、６００／３、６００／２、または９００／２の幾何学形状を有する高気孔率基体の長さＬ１、体積Ｖ１の第１のハニカム部分１００、および標準基体４００／４の幾何学形状の長さＬ２、体積Ｖ２の第２のハニカム部分２００を備える。すなわち、第２のハニカム部分２００は、第１のハニカム部分１００よりも、低い気孔率基体および／または厚い壁のいずれかによって、より重い基体を構成する。意外なことに、これらの高気孔率の幾何学形状４００／４、５００／２、７５０／２、９００／１、６００／３、６００／２、および９００／２の全てについて、Ｌ１／Ｌ２が５０／５０と９０／１０の間にある場合の複合ハニカム体９０について、その複合ハニカム体９０は、６００／３の標準基体を上回るＣＯ転化のパーセント相対的利益を有する。特に、Ｌ１／Ｌ２が３０／７０または２０／８０である場合、ＣＯ転化のパーセント相対的利益は、５００／２、７５０／２、９００／１、６００／３、６００／２、または９００／２の幾何学形状を有する高気孔率基体のＬ１の第１のハニカム部分１００、および４００／４の幾何学形状を有する標準基体の長さＬ２の第２のハニカム部分２００を有する複合ハニカム体９０について、１．０より大きい。全長および体積は、図８に示された計算について、一定に維持した。同じ全長および体積について、３０％の長さの高気孔率基体とそれに続く７０％の長さの低気孔率基体または２０％の長さの高気孔率基体とそれに続く８０％の長さの低気孔率基体のいずれも、最良の全体性能をもたらすことが分かる。さらに、ＣＯ転化のパーセント相対的利益は、幾何学表面積（ＧＳＡ）／嵩密度の増加と共に増加する。
【００５０】
複合ハニカム体９０について、６００／３の標準基体を上回るＣＯ転化のパーセント相対的利益は、これらの高気孔率の幾何学形状４００／４、５００／２、７５０／２、９００／１、６００／３、６００／２、および９００／２について、Ｖ１／Ｖ２が５０／５０と９０／１０の間にある場合にも表現できる。特に、Ｖ１／Ｖ２が３０／７０または２０／８０である場合、ＣＯ転化のパーセント相対的利益は、５００／２、７５０／２、９００／１、６００／３、６００／２、または９００／２の幾何学形状を有する高気孔率基体のＬ１の第１のハニカム部分１００、および４００／４の幾何学形状を有する標準基体の長さＬ２の第２のハニカム部分２００を有する複合ハニカム体９０について、１．０より大きい。同じ全長および体積について、３０％の体積の高気孔率基体とそれに続く７０％の体積の低気孔率基体または２０％の体積の高気孔率基体とそれに続く８０％の体積の低気孔率基体のいずれも、最良の全体性能をもたらす。
【００５１】
図９は、本開示の例示の実施の形態による、高気孔率対標準の３０／７０の比例長さのＬ１／Ｌ２（３０／７０の比例体積のＶ１／Ｖ２）での高気孔率部分および下流の標準部分の複合基体の高気孔率部分のＧＳＡ／嵩密度の増加により、ＣＯ転化における計算されたパーセント相対的利益の利点が増加することを示す。
【００５２】
図１０は、本開示の例示の実施の形態による、高気孔率対標準の３０／７０の比例長さのＬ１／Ｌ２（３０／７０の比例体積のＶ１／Ｖ２）での複合基体の高気孔率部分の通路開口の関数としてのＣＯ転化おける計算されたパーセント相対的利益の利点を示す。４００／４の幾何学形状の標準基体である第２のハニカム部分２００と共に、４００／４、５００／２、７５０／２、９００／１、６００／３、６００／２、および９００／２の様々な第１のハニカム部分１００の幾何学形状に関するＣＯ転化の利点が示されている。灰による面閉鎖に関する傾向を低下させるために、ディーゼル用途には、大きい通路開口が好ましい。図１０において、灰閉鎖の傾向は、通路開口に反比例すると考えられる。したがって、５００／２の幾何学形状を有する高気孔率基体の長さＬ１の第１のハニカム部分１００、および４００／４の幾何学形状を有する標準基体の長さＬ２の第２のハニカム部分２００を備えた複合ハニカム体９０は、ＣＯ転化のより高いパーセント相対的利益を達成し、ディーゼル用途のための比較的大きい通路開口を維持するために、好ましい選択であろう。同様に、ＣＯ転化のより高いパーセント相対的利益を達成し、ディーゼル用途のための比較的大きい通路開口を維持するための好ましい選択は、Ｖ１／Ｖ２が３０／７０から２０／８０である場合、５００／２の幾何学形状を有する高気孔率基体の体積Ｖ１の第１のハニカム部分１００、および４００／４の幾何学形状を有する標準基体の体積Ｖ２の第２のハニカム部分２００を備えた複合ハニカム体９０と表現できる。
【００５３】
本開示の例示の実施の形態による、「ＦＬＯＲＡ」基体または薄壁基体などの低熱質量基体と、それに続く高熱質量および／または厚壁を有する標準基体の使用は、低熱質量基体または標準基体のみの使用よりも、良好な排出性能を与えることがここに示された。意外なことに、約３０％〜７０％の低熱質量基体／標準基体の長さまたは体積の比が、特別な改善を与えると判定された。その利点は、より高い比率のＧＳＡ／密度を有する有利な製品、例えば、薄壁製品に移行するにつれて増加することも示された。その複合ハニカム体の組合せは、単一の高いセル密度の製品の使用と比べて、圧力降下の不利益も低下させる。さらに、意外なことに、ここに記載されているように、上流の基体の好ましい製品のセル密度／壁厚は、本開示のこれらの例示の実施の形態により高いＣＯ転化率を維持しながら、灰による面閉鎖を最小にする観点からも有利であることが分かった。
【００５４】
複合ハニカム体を備えた改善された排ガス処理物品、およびそれを備えた排気システムの利点としては、本開示の例示の実施の形態によれば、低熱質量の基体または標準基体のみを使用したものと比べて、減少した排ガスに関する性能利点が挙げられる。低熱質量のライトオフ基体とそれに続く標準気孔率基体の組合せは、より良好な性能を与えると予測できる。低熱質量の基体による早いライトオフおよび標準気孔率基体内により長く保持されている熱によるより遅い冷却が達成できる。ここに記載された本開示の例示の実施の形態による利点は、運転サイクルに亘りより高い平均基体温度をもたらし、より高い触媒活性およびより少ない放出をもたらし得る。放出の利点は、厳しくなる規制を満たすために使用できる、または標準基体構成として同様の放出を達成するのに貴金属の添加量を減少させ、それによって、システムの費用を低下させるために使用できるであろう。下流のハニカム部分の基体がセル密度のより低いものである場合、ひいては、本開示の例示の実施の形態は、高いセル密度の製品（基体）のみを使用することと比べた場合、より低い圧力降下ももたらす。ディーゼル用途のための高いセル密度の製品の利点の内の１つは、これらの基体の灰による面閉鎖の傾向である。本開示の例示の実施の形態は、高いＣＯ転化率を維持しつつ、面閉鎖を最小にする上流基体を選択することの予期せぬ利点を示す。本開示の例示のこれらの実施の形態は、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）などのディーゼル用途または触媒のライトアウトの可能性が増加している他の低温用途のために「ＦＬＯＲＡ」基体を使用する利点を示す。
【００５５】
本明細書に亘る例示の実施の形態および本明細書に亘る同様の言語の参照は、同じ実施の形態を称することがあるが、必ずしもそうではない。さらに、例示の実施の形態に関してここに記載された主題の記載の特性、構造、または特徴は、１つ以上の例示の実施の形態においてどの適切な様式で組み合わされてもよい。
【００５６】
当業者には、本開示の精神または範囲から逸脱せずに、本開示に様々な改変および変更を行えることが明白であろう。それゆえ、付随の特許請求の範囲は、本開示の改変および変更を、それらが付随の特許請求の範囲およびその同等物の範囲内に入るという条件で網羅することが意図されている。
【００５７】
以下、本発明の現在好ましい実施形態を項分け記載する。
【００５８】
実施形態１
複合ハニカム体において、
距離Ｌ１だけ軸方向に延在する第１のハニカム部分であって、
間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面、
を有する第１のハニカム部分、および
前記第１のハニカム部分に流体接続された、距離Ｌ２だけ延在する第２のハニカム部分であって、
間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面、
を有する第２のハニカム部分、
を備え、
前記第２のハニカム部分の熱質量は、前記第１のハニカム部分の熱質量よりも大きく、
Ｌ１／Ｌ２は、約５０／５０から約１０／９０の範囲の比である、複合ハニカム体。
【００５９】
実施形態２
Ｌ１／Ｌ２が、約４０／６０から約２０／８０の範囲の比である、実施形態１に記載の複合ハニカム体。
【００６０】
実施形態３
Ｌ１／Ｌ２が、約３０／７０から約２０／８０の範囲の比である、実施形態１または２に記載の複合ハニカム体。
【００６１】
実施形態４
Ｌ１／Ｌ２が、約３０／７０の比である、実施形態１から３いずれか１つに記載の複合ハニカム体。
【００６２】
実施形態５
前記第１のハニカム部分の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）は４０％以上であり、前記第２のハニカム部分の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）は４０％未満である、実施形態１から４いずれか１つに記載の複合ハニカム体。
【００６３】
実施形態６
前記第１のハニカム部分の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）は４５％以上であり、前記第２のハニカム部分の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）は４５％未満である、実施形態１から５いずれか１つに記載の複合ハニカム体。
【００６４】
実施形態７
前記第１のハニカム部分が第１の触媒を備え、前記第２のハニカム部分が第２の触媒を備える、実施形態１から６いずれか１つに記載の複合ハニカム体。
【００６５】
実施形態８
前記第１の触媒および前記第２の触媒が同じである、実施形態７に記載の複合ハニカム体。
【００６６】
実施形態９
前記第１のハニカム部分が、平方インチ当たり約２００セル（ｃｐｓｉ）（約３０ｃｐｓｃ）から約１２００ｃｐｓｉ（約１８６ｃｐｓｃ）の範囲のセル通路密度を有する、実施形態１から８いずれか１つに記載の複合ハニカム体。
【００６７】
実施形態１０
前記第２のハニカム部分が、平方インチ当たり約２００セル（ｃｐｓｉ）（約３０ｃｐｓｃ）から約１２００ｃｐｓｉ（約１８６ｃｐｓｃ）の範囲のセル通路密度を有する、実施形態９に記載の複合ハニカム体。
【００６８】
実施形態１１
前記第１のハニカム部分の壁厚が約１ミル（約０．０２５ｍｍ）から約９ミル（約０．２２５ｍｍ）の範囲にある、実施形態１から１０いずれか１つに記載の複合ハニカム体。
【００６９】
実施形態１２
前記第２のハニカム部分の壁厚が約１ミル（約０．０２５ｍｍ）から約６０ミル（約１．５ｍｍ）の範囲にある、実施形態１１に記載の複合ハニカム体。
【００７０】
実施形態１３
前記第２のハニカム部分が、平方インチ当たり約２００セル（ｃｐｓｉ）（約３０ｃｐｓｃ）から約１２００ｃｐｓｉ（約１８６ｃｐｓｃ）の範囲のセル通路密度を有する、実施形態１から１２いずれか１つに記載の複合ハニカム体。
【００７１】
実施形態１４
前記第２のハニカム部分の壁厚が約１ミル（約０．０２５ｍｍ）から約６０ミル（約１．５ｍｍ）の範囲にある、実施形態１から１３いずれか１つに記載の複合ハニカム体。
【００７２】
実施形態１５
前記第２のハニカム部分の壁厚が約１ミル（約０．０２５ｍｍ）から約９ミル（約０．２２５ｍｍ）の範囲にある、実施形態１４に記載の複合ハニカム体。
【００７３】
実施形態１６
前記第１のハニカム部分の第２の端面が前記第２のハニカム部分の第１の端面から、約０から約１２０ｃｍの範囲の間隙だけ離れて置かれている、実施形態１から１５いずれか１つに記載の複合ハニカム体。
【００７４】
実施形態１７
前記第１のハニカム部分の第２の端面が前記第２のハニカム部分の第１の端面から、約０から約５０ｍｍの範囲の間隙だけ離れて置かれている、実施形態１６に記載の複合ハニカム体。
【００７５】
実施形態１８
前記第１のハニカム部分が、平方インチ当たり約５００セル（ｃｐｓｉ）（約７８ｃｐｓｃ）のセル通路密度および約２ミル（約０．０５ｍｍ）の壁厚を有し、前記第２のハニカム部分が、約４００ｃｐｓｉ（約６２ｃｐｓｃ）から約６００ｃｐｓｉ（約９３ｃｐｓｃ）の範囲のセル通路密度および約３ミル（約０．０５２５ｍｍ）から約５ミル（約０．１０２５ｍｍ）の範囲の壁厚を有する、実施形態１から１７いずれか１つに記載の複合ハニカム体。
【００７６】
実施形態１９
前記第２のハニカム部分が、通路を施栓するために該通路内に配置された施栓セメントを踏む、実施形態１から１８いずれか１つに記載の複合ハニカム体。
【００７７】
実施形態２０
複合ハニカム体において、
体積Ｖ１を有する第１のハニカム部分であって、
間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面、
を有する第１のハニカム部分、および
前記第１のハニカム部分に流体接続された、体積Ｖ２を有する第２のハニカム部分であって、
間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面、
を有する第２のハニカム部分、
を備え、
前記第２のハニカム部分の熱質量は、前記第１のハニカム部分の熱質量よりも大きく、
Ｖ１／Ｖ２は、約５０／５０から約１０／９０の範囲の比である、複合ハニカム体。
【００７８】
実施形態２１
前記第１のハニカム部分および前記第２のハニカム部分の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）が４０％以上である、実施形態２０に記載の複合ハニカム体。
【００７９】
実施形態２２
排ガス処理物品であって、
複合ハニカム体において、
体積Ｖ１を有する第１のハニカム部分であって、
間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面、
を有する第１のハニカム部分、および
前記第１のハニカム部分に流体接続された、体積Ｖ２を有する第２のハニカム部分であって、
間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面、
を有する第２のハニカム部分、
を備え、
前記第２のハニカム部分の熱質量は、前記第１のハニカム部分の熱質量よりも大きく、
Ｖ１／Ｖ２は、約５０／５０から約１０／９０の範囲の比である、複合ハニカム体と、
前記複合ハニカム体を搭載するように構成された筐体と、
を有し、
前記複合ハニカム体が前記筐体の内面により画成された空間内に配置されている、排ガス処理物品。
【００８０】
実施形態２３
前記筐体が、
排ガスを入らせ、該排ガスを前記第１のハニカム部分に通し、ついで、前記第２のハニカム部分に通して流すように構成された吸気口、および
前記排ガスが前記第１のハニカム部分に通され、ついで、前記第２のハニカム部分に通されて流された後、該排ガスを排出するように構成された排気口、
を備えた、実施形態２２に記載の物品。
【００８１】
実施形態２４
Ｖ１／Ｖ２が、約４０／６０から約２０／８０の範囲の比である、実施形態２２または２３に記載の物品。
【００８２】
実施形態２５
Ｖ１／Ｖ２が、約３０／７０から約２０／８０の範囲の比である、実施形態２２から２４いずれか１つに記載の物品。
【００８３】
実施形態２６
Ｖ１／Ｖ２が、約３０／７０の比である、実施形態２２から２５いずれか１つに記載の物品。
【００８４】
実施形態２７
前記第１のハニカム部分の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）は４０％以上であり、前記第２のハニカム部分の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）は４０％未満である、実施形態２２から２６いずれか１つに記載の物品。
【００８５】
実施形態２８
前記第１のハニカム部分の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）は４５％以上であり、前記第２のハニカム部分の多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）は４５％未満である、実施形態２２から２７いずれか１つに記載の物品。
【００８６】
実施形態２９
前記第１のハニカム部分が第１の触媒を備え、前記第２のハニカム部分が第２の触媒を備える、実施形態２２から２８いずれか１つに記載の物品。
【００８７】
実施形態３０
前記第１の触媒および前記第２の触媒が同じである、実施形態２９に記載の物品。
【００８８】
実施形態３１
前記第１のハニカム部分が、平方インチ当たり約２００セル（ｃｐｓｉ）（約３０ｃｐｓｃ）から約１２００ｃｐｓｉ（約１８６ｃｐｓｃ）の範囲のセル通路密度を有する、実施形態２２から３０いずれか１つに記載の物品。
【００８９】
実施形態３２
前記第２のハニカム部分が、平方インチ当たり約２００セル（ｃｐｓｉ）（約３０ｃｐｓｃ）から約１２００ｃｐｓｉ（約１８６ｃｐｓｃ）の範囲のセル通路密度を有する、実施形態３１に記載の物品。
【００９０】
実施形態３３
前記第１のハニカム部分の壁厚が約１ミル（約０．０２５ｍｍ）から約９ミル（約０．２２５ｍｍ）の範囲にある、実施形態２２から３２いずれか１つに記載の物品。
【００９１】
実施形態３４
前記第２のハニカム部分の壁厚が約１ミル（約０．０２５ｍｍ）から約６０ミル（約１．５ｍｍ）の範囲にある、実施形態３３に記載の物品。
【００９２】
実施形態３５
前記第２のハニカム部分が、平方インチ当たり約２００セル（ｃｐｓｉ）（約３０ｃｐｓｃ）から約１２００ｃｐｓｉ（約１８６ｃｐｓｃ）の範囲のセル通路密度を有する、実施形態２２から３４いずれか１つに記載の物品。
【００９３】
実施形態３６
前記第２のハニカム部分の壁厚が約１ミル（約０．０２５ｍｍ）から約６０ミル（約１．５ｍｍ）の範囲にある、実施形態２２から３５いずれか１つに記載の物品。
【００９４】
実施形態３７
前記第２のハニカム部分の壁厚が約１ミル（約０．０２５ｍｍ）から約９ミル（約０．２２５ｍｍ）の範囲にある、実施形態２２から３６いずれか１つに記載の物品。
【００９５】
実施形態３８
前記第１のハニカム部分の第２の端面が前記第２のハニカム部分の第１の端面から、約０から約１２０ｃｍの範囲の間隙だけ離れて置かれている、実施形態２２から３７いずれか１つに記載の物品。
【００９６】
実施形態３９
前記第１のハニカム部分の第２の端面が前記第２のハニカム部分の第１の端面から、約０から約５０ｍｍの範囲の間隙だけ離れて置かれている、実施形態３８に記載の物品。
【００９７】
実施形態４０
前記第１のハニカム部分が、平方インチ当たり約５００セル（ｃｐｓｉ）（約７８ｃｐｓｃ）のセル通路密度および約２ミル（約０．０５ｍｍ）の壁厚を有し、前記第２のハニカム部分が、約４００ｃｐｓｉ（約６２ｃｐｓｃ）から約６００ｃｐｓｉ（約９３ｃｐｓｃ）の範囲のセル通路密度および約３ミル（約０．０５２５ｍｍ）から約５ミル（約０．１０２５ｍｍ）の範囲の壁厚を有する、実施形態２２から３９いずれか１つに記載の物品。
【００９８】
実施形態４１
前記第２のハニカム部分が、通路を施栓するために該通路内に配置された施栓セメントを踏む、実施形態２２から４０いずれか１つに記載の物品。
【００９９】
実施形態４２
排気システムにおいて、
・浄化すべき排ガス流を受け入れるように構成された吸気口と、
・前記排ガス流を複合ハニカム体に通して流して、該排ガス流を浄化するように構成された排ガス処理物品であって、
複合ハニカム体において、
距離Ｌ１だけ軸方向に延在する第１のハニカム部分であって、
間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面、
を有し、前記多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）が４０％以上である、第１のハニカム部分、および
前記第１のハニカム部分に流体接続された、距離Ｌ２だけ延在する第２のハニカム部分であって、
間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面、
を有し、前記多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）が４０％未満である、第２のハニカム部分、
を備え、
Ｌ１／Ｌ２は、約５０／５０から約１０／９０の範囲の比である、複合ハニカム体、および
前記複合ハニカム体を搭載するように構成された筐体、
を有し、
前記複合ハニカム体が前記筐体の内面により画成された空間内に配置されている、排ガス処理物品と、
・浄化された前記排ガス流を排出するように構成された排気口と、
を備えた排気システム。
【０１００】
実施形態４３
排ガス処理物品を製造する方法であって、
複合ハニカム体を排ガス流内に保持するように構成された筐体内に該複合ハニカム体を搭載する工程、
を有してなり、
前記複合ハニカム体は、距離Ｌ１だけ軸方向に延在する第１のハニカム部分であって、間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面を有し、前記多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）が４０％以上である、第１のハニカム部分、および前記第１のハニカム部分に流体接続された、距離Ｌ２だけ延在する第２のハニカム部分であって、間にセル通路を画成する、互いに反対の第１と第２の端面から軸方向に延在する複数の多孔質セラミック通路壁、および軸方向に延在する外周面を有し、前記多孔質セラミック通路壁の気孔率（％Ｐ）が４０％未満である、第２のハニカム部分を備え、Ｌ１／Ｌ２は、約５０／５０から約１０／９０の範囲の比を有し、
前記搭載する工程は、前記第１のハニカム部分および前記第２のハニカム部分を、前記筐体の内面により画成された内部空間内に配置する工程を含む、方法。
【符号の説明】
【０１０１】
３    排気システム
５    筐体
９    吸気口
１１    マニホールド
１３    エンジン
１５    排気口
１７    間隙
９０    複合ハニカム体
１００    第１のハニカム部分
１０２、２０２    第１の端面
１０４、２０４    第２の端面
１０６、２０６    外周面
１０８、１１２、２０８、２１２    壁
１１０、１１４、２１０、２１４    通路
２００    第２のハニカム部分
【図１】
2019504234.tif 000003
【図２】
2019504234.tif 000004
【図３】
2019504234.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019504234.tif 000007
【図６】
2019504234.tif 000008
【図７】
2019504234.tif 000009
【図８】
2019504234.tif 000010
【図９】
2019504234.tif 000011
【図１０】
2019504234.tif 000012
【国際調査報告】
2019504234.tif 000013
2019504234.tif 000014
2019504234.tif 000015