(57)【要約】【課題】ハニカム構造体の位置ずれや抜け落ちを有効に防止することができるとともに、良好な排ガス浄化性能を実現可能な排ガス浄化装置を提供する。【解決手段】セグメント構造のハニカム構造体４０と、このハニカム構造体４０をその内部に収納した筒状の胴部２１を有する缶体２０と、を備え、缶体２０は、胴部２１内に収納したハニカム構造体４０の流出端面４２と平行に配設され、ハニカム構造体４０の流出端面４２を支持する、少なくとも１本の支持棒２４ａを更に有し、ハニカム構造体４０の流出端面４２における接合層３６が配設された部位が、少なくとも１本の支持棒２４ａによって支持されている。支持棒２４ａによってハニカム構造体４０の流出端面４２の所定の部位を支持することにより、ハニカム構造体４０の位置ずれや抜け落ちを有効に防止しつつ、ハニカム構造体４０の隔壁３１などの破損も有効に防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入端面から流出端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁及び最外周に配置された外周壁を有する筒状のハニカム構造体と、
前記ハニカム構造体をその内部に収納した筒状の胴部を有する缶体と、を備え、
前記缶体は、前記胴部内に収納した前記ハニカム構造体の前記流出端面と平行に配設され、前記ハニカム構造体の前記流出端面を支持する、少なくとも１本の支持棒を更に有し、
前記ハニカム構造体は、複数の前記セルを区画形成する前記隔壁を有する複数個のハニカムセグメントと、複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士の一部を接合する接合層と、を有するセグメント構造のハニカム構造体であり、前記ハニカム構造体の前記流出端面における前記接合層が配設された部位が、少なくとも１本の前記支持棒によって支持されている、排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記ハニカム構造体の前記流出端面に、前記支持棒が配設される方向に沿って溝部が形成され、当該溝部内に前記支持棒が配置されている、請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記支持棒は、当該支持棒の一方の端縁のみが、前記胴部と接合されている、請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置。
【請求項４】
前記支持棒は、当該支持棒の両方の端縁が、前記胴部と接合されている、請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
前記支持棒は、前記ハニカム構造体の前記流出端面と平行に、且つ筒状の前記胴部の内周面から当該胴部の中心軸に対して垂直に交差する方向に配設されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項６】
前記ハニカム構造体が、前記流入端面における所定のセルの開口部、及び前記流出端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部を更に有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項７】
前記支持棒が、中空筒状部材であるとともに、当該中空筒状部材の一部に、前記ハニカム構造体の前記流出端面よりも下流側に向けて液体を噴射する１つ以上の噴射口が形成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項８】
前記中空筒状部材の前記噴射口から、前記液体として還元剤を噴射する、請求項７に記載の排ガス浄化装置。
【請求項９】
前記液体を、前記中空筒状部の内部に供給するための液体供給手段を更に備えた、請求項７又は８に記載の排ガス浄化装置。
【請求項１０】
前記液体供給手段が、前記液体とともにエアーを前記中空筒状部の内部に供給して、当該液体をエアーとともに噴射するものである、請求項９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、缶体内に収納されたハニカム構造体の位置ずれや抜け落ちを有効に防止することができるとともに、良好な排ガス浄化性能を実現可能な排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排ガス規制の強化に伴い、触媒を担持したハニカム構造体を備える排ガス浄化装置が利用されるようになっている。排ガス浄化装置として、例えば、触媒を担持されたハニカム構造体と、当該ハニカム構造体と収納する缶体と、を備えた排ガス浄化装置や触媒コンバータを挙げることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
排ガス浄化装置に用いられるハニカム構造体は、通常、外形が柱体（円柱体又は角柱体）を呈し、その二つの端面の間を連通する、複数のセルが形成されてなるものである。セルの長さ方向（柱体の軸方向）に垂直な断面の形状（セル形状）は、多くは四角形であり、他に三角形、六角形等がある。このハニカム構造体は、例えばコージェライトからなる多孔質体であり、多数の気孔を有する多孔質な隔壁によって、上記セルが区画されている。そして、触媒は、ハニカム構造体の隔壁に担持される。缶体の内部にハニカム構造体を収納する方法として、例えば、ハニカム構造体と缶体との間に把持材などを配設し、ハニカム構造体の外周面に面圧を掛けることにより、当該ハニカム構造体が缶体の内部に保持する方法を挙げることができる。
【０００４】
排ガス浄化装置においては、年々厳しくなる排ガス規制に対し、より高い浄化性能が求められている。排ガス浄化装置の浄化性能を向上させるために、ハニカム構造体に担持される触媒の量を増やす対策が採られることがある。例えば、ハニカム構造体に担持される触媒の量を増やす方法として、隔壁の気孔率を高くする方法を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−７７０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、触媒を担持させたハニカム構造体を、上述した排ガス浄化装置の缶体の内部に収納する際には、ハニカム構造体の外周面に面圧を掛けて、当該ハニカム構造体を缶体の内部に保持する方法が採用されている。ハニカム構造体に担持される触媒の量を増やすために、隔壁の気孔率を高くすると、ハニカム構造体の強度が低下する。従って、このような気孔率を高くしたハニカム構造体を缶体の内部に収納する際には、当該ハニカム構造体の外周面に掛ける面圧を低くする必要がある。しかしながら、ハニカム構造体の外周面に掛ける面圧を低くすると、缶体の内部からハニカム構造体が抜け落ちたり、缶体の内部でハニカム構造体の位置がずれたりするという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものである。本発明は、触媒を担持したハニカム構造体のずれや抜け落ちを有効に防止することができるとともに、良好な排ガス浄化性能を実現可能な排ガス浄化装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明により、以下の排ガス浄化装置が提供される。
【０００９】
［１］  流入端面から流出端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁及び最外周に配置された外周壁を有する筒状のハニカム構造体と、前記ハニカム構造体をその内部に収納した筒状の胴部を有する缶体と、を備え、前記缶体は、前記胴部内に収納した前記ハニカム構造体の前記流出端面と平行に配設され、前記ハニカム構造体の前記流出端面を支持する、少なくとも１本の支持棒を更に有し、前記ハニカム構造体は、複数の前記セルを区画形成する前記隔壁を有する複数個のハニカムセグメントと、複数個の前記ハニカムセグメントの側面同士の一部を接合する接合層と、を有するセグメント構造のハニカム構造体であり、前記ハニカム構造体の前記流出端面における前記接合層が配設された部位が、少なくとも１本の前記支持棒によって支持されている、排ガス浄化装置。
【００１０】
［２］  前記ハニカム構造体の前記流出端面に、前記支持棒が配設される方向に沿って溝部が形成され、当該溝部内に前記支持棒が配置されている、前記［１］に記載の排ガス浄化装置。
【００１１】
［３］  前記支持棒は、当該支持棒の一方の端縁のみが、前記胴部と接合されている、前記［１］又は［２］に記載の排ガス浄化装置。
【００１２】
［４］  前記支持棒は、当該支持棒の両方の端縁が、前記胴部と接合されている、前記［１］又は［２］に記載の排ガス浄化装置。
【００１３】
［５］  前記支持棒は、前記ハニカム構造体の前記流出端面と平行に、且つ筒状の前記胴部の内周面から当該胴部の中心軸に対して垂直に交差する方向に配設されている、前記［１］〜［４］のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【００１４】
［６］  前記ハニカム構造体が、前記流入端面における所定のセルの開口部、及び前記流出端面における残余のセルの開口部に配設された目封止部を更に有する、前記［１］〜［５］のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【００１５】
［７］  前記支持棒が、中空筒状部材であるとともに、当該中空筒状部材の一部に、前記ハニカム構造体の前記流出端面よりも下流側に向けて液体を噴射する１つ以上の噴射口が形成されている、前記［１］〜［６］のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【００１６】
［８］  前記中空筒状部材の前記噴射口から、前記液体として還元剤を噴射する、前記［７］に記載の排ガス浄化装置。
【００１７】
［９］  前記液体を、前記中空筒状部の内部に供給するための液体供給手段を更に備えた、前記［７］又は［８］に記載の排ガス浄化装置。
【００１８】
［１０］  前記液体供給手段が、前記液体とともにエアーを前記中空筒状部の内部に供給して、当該液体をエアーとともに噴射するものである、前記［９］に記載の排ガス浄化装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の排ガス浄化装置によれば、缶体の胴部内に収納されたハニカム構造体の位置ずれや抜け落ちを有効に防止することができるとともに、良好な排ガス浄化性能を実現することができる。すなわち、本発明の排ガス浄化装置においては、缶体に設けられた少なくとも１本の支持棒によってハニカム構造体の流出端面が支持されているため、ハニカム構造体を缶体の内部に収納する際において、ハニカム構造体の外周面での大きな把持力を必要としない。従って、ハニカム構造体を、缶体の胴部の内部に収納する際に、例えば、アイソスタティック強度が低いハニカム構造体であっても破損が生じ難い。このため、気孔率の高いハニカム構造体を用いることができ、これにより、当該ハニカム構造体に対して、より多くの量の触媒を担持させることができる。気孔率の高いハニカム構造体に、多くの量の触媒を担持させた場合には、良好な排ガス浄化性能を実現しつつ、圧力損失の増大を抑制することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の排ガス浄化装置においては、ハニカム構造体が、複数個のハニカムセグメントが接合されたセグメント構造のハニカム構造体となっている。そして、ハニカム構造体の流出端面における接合層が配設された部位が、少なくとも１本の上記支持棒によって支持されている。すなわち、少なくとも１本の支持棒が、流出端面の接合層が配設された部位に当接するように配置されている。セグメント構造のハニカム構造体の接合層は、ハニカムセグメントを構成する隔壁よりも機械的強度が高いため、支持棒によってハニカム構造体の流出端面を支持した場合であっても、ハニカム構造体に欠け等の破損が発生することを有効に防止することができる。また、上記接合層は、隔壁の厚さに比して厚いものであるため、支持棒による圧力損失の影響を低減することもできる。
【００２１】
更に、本発明の排ガス浄化装置においては、支持棒が、中空筒状部材であるとともに、当該中空筒状部材の一部に、ハニカム構造体の流出端面よりも下流側に向けて液体を噴射する１つ以上の噴射口が形成されていてもよい。例えば、上述した中空筒状部材の噴射口から、排ガスの浄化に用いる還元剤などを噴射することにより、排ガス浄化装置をコンパクトなものとすることができる。従来の排ガス浄化装置においては、還元剤などを排ガス中に含ませる場合には、排ガスの流路の一部に還元剤を噴射する噴射機構（インジェクター）を設ける必要がある。本発明の排ガス浄化装置においては、ハニカム構造体の流出端面と当接するように配設された支持棒から、還元剤などの液体を噴射することができるため、噴射機構などの設置スペースを省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態を模式的に示す一部切り欠き斜視図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’断面を示す断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ’断面を示す断面図である。
【図４】本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態を、エンジンの排気系に接続した状態を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態に用いられるハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。
【図６】本発明の排ガス浄化装置の他の実施形態を模式的に示す一部切り欠き斜視図である。
【図７】図６におけるＣ−Ｃ’断面を示す断面図である。
【図８】図６におけるＤ−Ｄ’断面を示す断面図である。
【図９】本発明の排ガス浄化装置の更に他の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図１０】本発明の排ガス浄化装置の更に他の実施形態を模式的に示す一部切り欠き斜視図である。
【図１１】図１０におけるＥ−Ｅ’断面を示す断面図である。
【図１２】図１０におけるＦ−Ｆ’断面を示す断面図である。
【図１３】本発明の排ガス浄化装置の更に他の実施形態に用いられるハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。
【図１４】本発明の排ガス浄化装置の更に他の実施形態を模式的に示す一部切り欠き斜視図である。
【図１５】図１４におけるＧ−Ｇ’断面を示す断面図である。
【図１６】本発明の排ガス浄化装置の更に他の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図１７】比較例２の排ガス浄化装置における、ハニカム構造体の流出端面を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。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。
【００２４】
（１）排ガス浄化装置：
図１〜図４に示すように、本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態は、筒状のハニカム構造体４０と、このハニカム構造体４０をその内部に収納した筒状の胴部２１を有する缶体２０と、を備えた、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における缶体２０は、胴部２１内に収納したハニカム構造体４０の流出端面４２と平行に配設され、このハニカム構造体４０の流出端面４２を支持する、少なくとも１本の支持棒２４ａを更に有する。すなわち、ハニカム構造体４０は、缶体２０に設けられた支持棒２４ａによって、流出端面４２側が、ガスＧ１，Ｇ２の流れ方向の下流側へ移動しないように支持された状態で、缶体２０の胴部２１内に収納されている。
【００２５】
このような排ガス浄化装置１００によれば、缶体２０の胴部２１内に収納されたハニカム構造体４０の位置ずれや抜け落ちを有効に防止することができるとともに、良好な排ガス浄化性能を実現することができる。特に、上記支持棒２４ａによってハニカム構造体４０の流出端面４２が支持されているため、ハニカム構造体４０を缶体２０の内部に収納する際において、ハニカム構造体４０の外周面（別言すれば、外周壁３３の表面）での大きな把持力を必要としない。従って、ハニカム構造体４０を、缶体２０の胴部２１の内部に収納する際に、例えば、アイソスタティック強度が低いハニカム構造体４０であっても破損が生じ難い。このため、気孔率の高いハニカム構造体４０を用いることができ、これにより、当該ハニカム構造体４０に対して、より多くの量の触媒を担持させることができる。気孔率の高いハニカム構造体４０に、多くの量の触媒を担持させた場合には、良好な排ガス浄化性能を実現しつつ、圧力損失の増大を抑制することが可能となる。
【００２６】
ここで、図１は、本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態を模式的に示す一部切り欠き斜視図である。図１は、缶体２０の一部を切り欠いた状態を示している。図２は、図１におけるＡ−Ａ’断面を示す断面図である。図３は、図１におけるＢ−Ｂ’断面を示す断面図である。図２及び図３において、符号Ｇ１は、排ガス浄化装置に導入される排ガスを示し、符号Ｇ１における矢印の向きが、当該排ガスＧ１の流れ方向を示す。また、図２及び図３において、符号Ｇ２は、排ガス浄化装置にて浄化された浄化ガスを示し、符号Ｇ２における矢印の向きが、当該浄化ガスＧ２の流れ方向を示す。図４は、本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態を、エンジンの排気系に接続した状態を模式的に示す断面図である。図５は、本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態に用いられるハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。
【００２７】
ハニカム構造体４０は、上記支持棒２４ａのみで支持されて胴部２１内に保持されるのではなく、ハニカム構造体４０と胴部２１との間に把持材２５を配設して、支持棒２４ａと把持材２５とを併用して、胴部２１内に保持されていることが好ましい。ハニカム構造体４０の位置ずれや抜け落ちは、支持棒２４ａによって防止することができるため、把持材２５によりハニカム構造体４０の外周面に与えられる面圧を、従来の排ガス浄化装置に比して低くすることができる。排ガス浄化装置１００においては、ハニカム構造体４０の外周面の周囲を把持材２５で包み、缶体２０の胴部２１の内部にハニカム構造体４０を保持している。把持材２５としては、例えば、セラミック繊維製マット等を挙げることができる。
【００２８】
ハニカム構造体４０は、流入端面４１から流出端面４２まで延びる複数のセル３２を区画形成する多孔質の隔壁３１及び最外周に配置された外周壁３３を有する筒状のものである。本実施形態の排ガス浄化装置１００に用いられるハニカム構造体４０は、セグメント構造のハニカム構造体４０である。セグメント構造のハニカム構造体としては、複数個のハニカムセグメントが、互いの側面同士が対向するように隣接して配置された状態で接合されたハニカム構造体を挙げることができる。例えば、セグメント構造のハニカム構造体としては、図５に示すような、複数個のハニカムセグメント３４と、複数個のハニカムセグメント３４の側面同士の一部を接合する接合層３６と、を有するものを挙げることができる。ハニカムセグメント３４は、流入端面４１から流出端面４２まで延びる流体の流路となる複数のセル３２を区画形成する多孔質の隔壁３１及び隔壁３１を取り囲むように配設された外壁３５を有するものである。ハニカムセグメント３４の外壁３５が、個々のハニカムセグメント３４の側面となる。複数個のハニカムセグメント３４を接合した接合体の最外周に、外周壁３３が更に配設されていることが好ましい。複数個のハニカムセグメント３４を接合した接合体の外周部を研削等によって加工して、当該接合体のセル３２の延びる方向に垂直な断面の形状を円形等にした後、最外周にセラミック材料を塗工することによって外周壁３３を配置してもよい。
【００２９】
支持棒２４ａは、少なくとも缶体２０の胴部２１の内部に、少なくとも１本配設されている。支持棒２４ａの本数については特に制限はない。例えば、支持棒２４ａの本数は、１〜４本であってもよい。また、支持棒２４ａの本数は、１〜６本であってもよいし、６本以上であってもよい。支持棒２４ａの本数が多くなり過ぎると、ハニカム構造体４０の流出端面４２側におけるセル３２の開口部が塞がれて、排ガス浄化装置１００の圧力損失が増大することがある。
【００３０】
本実施形態の排ガス浄化装置１００においては、ハニカム構造体４０の流出端面４２における接合層３６が配設された部位が、少なくとも１本の支持棒２４ａによって支持されている。すなわち、少なくとも１本の支持棒２４ａが、ハニカム構造体４０の流出端面４２の接合層３６が配設された部位に沿って配設されている。接合層３６は、隔壁３１に比して厚さが厚いため、接合層３６が配設された部位が支持棒２４ａによって支持されることにより、支持棒２４ａによる圧力損失の影響をより小さくすることができる。また、接合層３６は、隔壁３１よりも機械的強度が高いため、支持棒２４ａによってハニカム構造体４０の流出端面４２を支持した場合であっても、ハニカム構造体４０に欠け等の破損が生じ難くなる。支持棒が複数本の場合には、少なくとも１本の支持棒２４ａが、接合層３６が配設された部位を支持していればよい。もちろん、全ての支持棒２４ａが、接合層３６が配設された部位に沿って配置され、接合層３６が配設された部位を支持していてもよい。
【００３１】
図１〜図４に示す排ガス浄化装置１００においては、支持棒２４ａの一方の端縁のみが、缶体２０の胴部２１と接合されている。但し、支持棒２４ｂの両方の端縁が、缶体２０の胴部２１と接合されていてもよい。例えば、図６〜図８に示す排ガス浄化装置２００は、支持棒２４ｂの両方の端縁が、缶体２０の胴部２１と接合されている。ここで、図６は、本発明の排ガス浄化装置の他の実施形態を模式的に示す一部切り欠き斜視図である。図７は、図６におけるＣ−Ｃ’断面を示す断面図である。図８は、図６におけるＤ−Ｄ’断面を示す断面図である。図６〜図８において、図１に示す排ガス浄化装置１００と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
支持棒が１つ以上である場合に、少なくとも１つの支持棒は、ハニカム構造体の流出端面の接合層が配設された部位に少なくとも当接し、且つ、胴部の内周面から、当該胴部の径方向に配設されたものであることが好ましい。例えば、図１〜図３に示すように、支持棒２４ａは、ハニカム構造体４０の流出端面４２と平行に、且つ筒状の胴部２１の内周面から当該胴部の中心軸に対して垂直に交差する方向に配設されていることが好ましい。図６〜図８に示す排ガス浄化装置２００においても、支持棒２４ｂは、胴部２１の径方向（直径方向）に配設されていることが好ましい。なお、図示は省略するが、支持棒は、胴部の径方向（直径方向）以外の方向に向かって配設されたものであってもよい。胴部の径方向（直径方向）以外の方向に向かって支持棒が配設される場合には、ハニカム構造体の流出端面において、接合層が延びる方向と、支持棒が延びる方向とが平行であることが好ましい。更に、ハニカム構造体の流出端面の接合層が配設された部位に沿って、当該接合層と平行に延びる支持棒が配設されていることがより好ましい。
【００３３】
図１〜図４に示すように、支持棒２４ａの一方の端縁のみが、缶体２０の胴部２１と接合されている場合には、支持棒２４ａの長さが、胴部２１の内径（直径）の１０％以上の長さであることが好ましい。支持棒２４ａの長さが、胴部２１の内径の１０％未満であると、ハニカム構造体４０の流出端面４２の支持が安定しないことがある。胴部２１の１つの直径方向に対して、一方の端縁のみが接合された２本の支持棒２４ａが配設されている場合には、当該２本の支持棒２４ａの長さの合計が、胴部２１の内径（直径）の７％以上の長さであることが好ましい。支持棒２４ａの長さは、胴部２１の内径（直径）の１０〜１００％の長さであることが更に好ましく、２０〜１００％の長さであることが特に好ましい。図６〜図８に示す排ガス浄化装置２００においては、支持棒２４ｂの長さが、胴部２１の内径の同じ長さであることが好ましい。
【００３４】
支持棒の太さについては特に制限はないが、排ガス浄化装置１００の圧力損失の増加を抑制する観点から、０．５〜３．０ｍｍであることが好ましく、０．５〜２．０ｍｍであることが更に好ましく、０．５〜１．０ｍｍであることが特に好ましい。例えば、図１〜図３に示すような排ガス浄化装置１００において、支持棒２４ａの太さが３．０ｍｍを超えると、支持棒２４ａが太すぎて、ハニカム構造体４０の流出端面４２の接合層３６が配設された部位から支持棒２４ａがはみ出してしまうことがある。支持棒２４ａがはみ出してしまうと、ハニカム構造体４０の流出端面４２におけるセル３２の開口部の一部が、支持棒２４ａによって塞がれてしまうことがある。支持棒２４ａの太さが０．５ｍｍ未満であると、支持棒２４ａの強度が低下し、排ガス浄化装置１００を自動車などの排気系に設置した際に、排ガス浄化装置１００に加わる振動などにより、支持棒２４ａが破損してしまうことがある。なお、支持棒が、中空筒状部材であるとともに、当該中空筒状部材の一部に、ハニカム構造体の流出端面よりも下流側に向けて液体を噴射する１つ以上の噴射口が形成されている場合には、当該支持棒の太さは、１．０〜３．０ｍｍであることが好ましい。なお、このような１つ以上の噴射口が形成されている支持棒の詳細な構成については後述する。
【００３５】
支持棒の材質としては、例えば、鉄、ステンレス等を挙げることができる。支持棒は、溶接などによって、缶体の胴部の内周面に接合されたものであってもよい。また、缶体の支持棒が配設される箇所に孔部を穿孔し、当該孔部に支持棒を挿入して、缶体の胴部に支持棒が固定されていてもよい。缶体に孔部を穿孔する際には、当該孔部の内周面にねじ山を形成してもよい。そして、缶体に穿孔した孔部をめねじ部とし、支持棒の外周面にめねじ部に対応したおねじ部を形成して、缶体と支持棒とがねじ止めによって固定されていてもよい。このような固定方法によれば、支持棒が、後述する中空筒状部材の一部に噴射口が形成されたものである場合に、中空筒状部材の内部に液体を供給する供給口を、上記孔部によって形成することができる。缶体に対する支持棒の固定方法は、これまでに説明した方法に限定されることはない。
【００３６】
以下、本実施形態の排ガス浄化装置について、構成要素ごとに更に詳細に説明する。
【００３７】
（１−１）缶体：
図１〜図３に示すように、缶体２０は、本実施形態の排ガス浄化装置１００における筐体（別言すれば、外装）であり、この缶体２０がエンジンなどの排気マニホルドに接続可能に構成されている。即ち、排ガス浄化装置１００の缶体２０は、図２及び図３に示すように、流入口２２と、ハニカム構造体４０が収納される胴部２１と、流出口２２と、を備えたものであることが好ましい。支持棒２４ａは、胴部２１の内表面から、ハニカム構造体４０の流出端面４２と平行に延びるように配設されていることが好ましい。
【００３８】
流入口２２は、図２〜図４に示すように、内燃機関の排気マニホルドの出口側に排気管等を介して接続され、内燃機関から排出される排ガスＧ１を、缶体内に導入するものである。図４においては、缶体２０の流入口２２と、エンジン１１０とが、配管１１１によって接続されている。缶体２０の流出口２３は、排ガス浄化装置１００によって浄化した浄化ガスＧ２を、当該排ガス浄化装置１００の外部に流出するためのものである。図４においては、缶体２０の流出口２３は、浄化ガスＧ２を排出するための配管１１２と接続されている。缶体２０の胴部２１は、胴部２１の内径が一定の大きさのストレート形状であることが好ましい。
【００３９】
缶体２０は、エンジン排気マニホルドの口径、及び浄化済みの排ガスが排出される排気系の口径（例えば、排気管、マフラー等の口径）に適合するように、流入口２２及び流出口２３が形成されていることが好ましい。
【００４０】
缶体２０は、缶体２０の流入口２２から口径が漸増する拡管部と、缶体２０の流出口２３に向けて口径が漸減する狭管部とを更に有していてもよい。例えば、エンジン排気マニホルドや排気管、マフラー等の口径と、缶体２０の胴部２１の口径が同一の場合には、上述の拡管部や狭管部については特に有していなくてもよい。
【００４１】
缶体の材質としては、例えば、ステンレス製であることが好ましく、クロム系、クロム・ニッケル系のステンレス製であることが特に好ましい。
【００４２】
本実施形態の排ガス浄化装置１００においては、缶体２０の胴部２１に配設された支持棒２４ａによって、ハニカム構造体４０の流出端面４２が支持されている。ハニカム構造体４０は、当該ハニカム構造体４０の外周面の周囲をセラミック繊維製マット等の把持材２５で包み、缶体２０の胴部２１の内部に圧入されていてもよい。このように把持材２５を設けることにより、ハニカム構造体４０と胴部２１との隙間を塞ぎ、当該隙間からの排ガスＧ１の漏れ出しを有効に防止することができる。すなわち、把持材２５は、主として、ハニカム構造体４０の流入端面４１側と流出端面４２側との気密性を確保するために用いられ、この把持材２５によって、ハニカム構造体４０が強固に保持されていなくともよい。また、把持材２５を設けることにより、外部からの衝撃からハニカム構造体４０を守るとともに、ハニカム構造体４０を断熱することができる。
【００４３】
把持材２５としては、上述したセラミック繊維製マットを好適例として挙げることができる。このようなセラミック繊維製マットは、その入手や加工が容易であるとともに、十分な耐熱性及びクッション性を有するものである。セラミック繊維製マットとしては、バーミキュライトを含まない非熱膨張性マット、又はバーミキュライトを含む熱膨張性マット等を挙げることができる。
【００４４】
ハニカム構造体４０を胴部２１の内部に保持した後、あらかじめ製作しておいた拡管部又は狭管部を胴部２１に溶接してもよいし、あるいは、缶体２０をスピニング加工等によって拡管部又は狭管部を作成してもよい。拡管部及び狭管部には、缶体２０の流入口２２及び流出口２３が形成されていてもよい。
【００４５】
（１−２）ハニカム構造体：
図５に示すように、ハニカム構造体４０は、流入端面４１から流出端面４２まで延びる複数のセル３２を区画形成する多孔質の隔壁３１及び最外周に配置された外周壁３３を有する筒状のものである。隔壁３１の表面、及び隔壁３１に形成された細孔の内部には、排ガスを浄化するための触媒が担持されていてもよい。
【００４６】
図１〜図４に示すように、本実施形態の排ガス浄化装置１００においては、ハニカム構造体４０の流入端面４１が支持棒２４ａによって支持されているため、アイソスタティック強度が低いハニカム構造体４０であっても、ハニカム構造体４０に破損が生じ難い。従って、本実施形態の排ガス浄化装置１００においては、従来の排ガス浄化装置では使用が困難であった、高気孔率のハニカム構造体４０や、隔壁３１及び外周壁３３の厚さが薄いハニカム構造体４０を使用することができる。
【００４７】
隔壁３１の厚さが、６０〜５１０μｍであることが好ましく、８５〜４８５μｍであることが更に好ましい。隔壁３１の厚さが、６０μｍ未満であると、ハニカム構造体４０の強度が低下することがある。隔壁３１の厚さが、５１０μｍを超えると、排ガス浄化装置の圧力損失が大きくなり、エンジンの出力低下への影響を及ぼすことがある。
【００４８】
ハニカム構造体４０のセル密度は、１５〜１９０個／ｃｍ２であることが好ましく、２５〜１４０個／ｃｍ２であることが更に好ましく、３１〜９５個／ｃｍ２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って、隔壁３１に担持された触媒と、ガスＧ１との接触面積を大きくすることができるとともに、ハニカム構造体４０の圧力損失が過度に増加することを抑制することができる。セル密度が１５個／ｃｍ２未満であると、ハニカム構造体４０の強度が低下することがある。セル密度が１９０個／ｃｍ２を超えると、排ガス浄化装置１００の圧力損失が大きくなることがある。
【００４９】
隔壁３１の気孔率は、２０〜７０％であることが好ましく、３０〜６８％であることが更に好ましく、４０〜６８％であることが特に好ましい。気孔率が２０％未満であると、触媒を担持し難くなったり、熱容量が増大したりするおそれがある。気孔率が７０％を超えると、ハニカム構造体４０が脆くなり欠落し易くなることがある。隔壁３１の平均細孔径は、４〜３０μｍであることが好ましく、６〜２７μｍであることが更に好ましい。隔壁３１の気孔率及び平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００５０】
ハニカム構造体４０の流入端面４１から流出端面４２までの長さは、５０〜３６０ｍｍであることが好ましいが、これに限らず排ガス浄化システムとして最適な浄化性能を得るように適宜選択すればよい。
【００５１】
ハニカム構造体４０のセル３２の形状は、特に限定されないが、セル３２の延びる方向に垂直な断面において、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、又は楕円形、あるいは四角形と、六角形又は八角形等との組合わせであることが好ましい。セル３２の形状は、その他不定形であってもよい。セル３２の形状としては、四角形、六角形等がより好ましい。
【００５２】
ハニカム構造体４０の隔壁３１は、セラミックを主成分とすることが好ましい。隔壁３１の材質としては、具体的には、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、ゼオライト、バナジウム及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。「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７０質量％以上含有することをいう。
【００５３】
ハニカム構造体の隔壁には、排ガスを浄化するための触媒が担持されていることが好ましい。隔壁に担持される触媒の量（以下、「触媒の担持量」という）については、特に制限はない。触媒の担持量は、１０〜３００ｇ／Ｌであることが好ましく、１０〜２００ｇ／Ｌであることが更に好ましく、１５〜１５０ｇ／Ｌであることが特に好ましい。なお、触媒の担持量とは、ハニカム構造体の単位体積（１Ｌ）当りに担持される触媒の質量（ｇ）のことである。
【００５４】
ハニカム構造体の隔壁に担持される触媒としては、例えば、酸化触媒、三元触媒などを挙げることができる。本実施形態の排ガス浄化装置を、ディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置として用いる場合には、触媒として酸化触媒を用いることが好ましい。また、本実施形態の排ガス浄化装置を、直噴ガソリンエンジン用の排ガス浄化装置として用いる場合には、触媒として三元触媒を用いることが好ましい。触媒の具体例としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属を耐熱性無機酸化物からなる担体に担持させたものを挙げることができる。上記「耐熱性無機酸化物からなる担体」としては、アルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア、酸化セリウム、酸化タングステン、ゼオライト、遷移金属酸化物、希土類酸化物、又はこれらの混合物等からなる担体を挙げることができる。触媒を、ハニカム構造体の隔壁へ担持させる方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法に準じて行うことができる。
【００５５】
また、ハニカム構造体の流出端面に、支持棒が配設される方向に沿って溝部が形成され、当該溝部内に支持棒が配置されていることも好ましい形態の１つである。すなわち、缶体の胴部に支持棒が配設されることにより、排ガスの流れ方向における、ハニカム構造体の位置ずれや抜け落ちを防止することができるが、上記溝部を形成することにより、更に、ハニカム構造体の缶体内での回転を防止することができる。ここで、図９は、本発明の排ガス浄化装置の更に他の実施形態を模式的に示す断面図である。図９においては、ハニカム構造体４０が、セグメント構造のハニカム構造体であり、支持棒２４ａが配設される方向に沿って、当該ハニカム構造体４０の流出端面４２に、溝部４３が形成されている。図９は、図３に示す排ガス浄化装置と同じ切断面を示す断面図である。図９において、図３に示す排ガス浄化装置１００と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。図９に示す排ガス浄化装置３００においては、ハニカム構造体４０の流出端面４２の接合層３６が配設された部位に溝部４３が形成され、この溝部４３内に支持棒２４ａが配置されている。溝部は、例えば、ハニカム構造体の流出端面を研削加工することによって形成することができる。
【００５６】
ハニカム構造体は、流入端面における所定のセル（第１セル）の開口部、及び流出端面における残余のセル（第２セル）の開口部に配設された目封止部を更に備えていてもよい。第１セルと第２セルとは、隔壁を挟んで交互に並んでいることが好ましい。そして、それによって、ハニカム構造体の両端面に、目封止部と「セルの開口部」とにより、市松模様が形成されていることが好ましい。目封止部の材質は、隔壁の材質として好ましいとされた材質であることが好ましい。目封止部の材質と隔壁の材質とは、同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。このようなハニカム構造体は、排ガス中の粒子状物質を捕集するためのフィルタとして好適に用いることができる。
【００５７】
図１０〜図１３に示す排ガス浄化装置４００は、目封止部７７を備えたハニカム構造体７０を用いた排ガス浄化装置である。ここで、図１０は、本発明の排ガス浄化装置の更に他の実施形態を模式的に示す一部切り欠き斜視図である。図１１は、図１０におけるＥ−Ｅ’断面を示す断面図である。図１２は、図１０におけるＦ−Ｆ’断面を示す断面図である。図１３は、本発明の排ガス浄化装置の更に他の実施形態に用いられるハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。図１０〜図１３において、図１に示す排ガス浄化装置１００と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。具体的には、缶体２０の構成は、図１に示す排ガス浄化装置１００の缶体２０と同様に構成されている。
【００５８】
ハニカム構造体７０は、流入端面７１から流出端面７２まで延びる複数のセル６２を区画形成する多孔質の隔壁６１及び最外周に配置された外周壁６３を有する筒状のものである。そして、このハニカム構造体７０は、流入端面７１における所定のセル６２（第１セル）の開口部、及び流出端面７２における残余のセル６２（第２セル）の開口部に目封止部７７が配設されている。目封止部７７は、従来公知のハニカム構造体における目封止部と同様に構成されたものを好適に用いることができる。ハニカム構造体７０は、上記目封止部７７を備えたこと以外は、図１に示す排ガス浄化装置１００に用いられたハニカム構造体４０と同様に構成されていることが好ましい。
【００５９】
（１−３）その他の実施形態：
本発明の排ガス浄化装置においては、支持棒が、中空筒状部材であるとともに、当該中空筒状部材の一部に、ハニカム構造体の流出端面よりも下流側に向けて液体を噴射する１つ以上の噴射口が形成されていてもよい。ここで、図１４は、本発明の排ガス浄化装置の更に他の実施形態を模式的に示す一部切り欠き斜視図である。図１５は、図１４におけるＧ−Ｇ’断面を示す断面図である。図１４及び図１５において、図６〜図８に示す排ガス浄化装置２００と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
排ガス浄化装置５００は、支持棒２４ｃが、中空筒状部材２６であるとともに、この中空筒状部材２６の一部に、ハニカム構造体４０の流出端面４２よりも下流側に向けて液体２８を噴射する１つ以上の噴射口２７が形成されている。液体２８としては、尿素などの還元剤や添加剤を挙げることができる。従来、尿素などの還元剤や添加剤を排ガスに添加するために、排ガス浄化装置とは別に、還元剤などを噴射するインジェクターが排気系に搭載されることがある。本実施形態の排ガス浄化装置５００においは、ハニカム構造体４０を支持するための支持棒２４ｃに、上記インジェクターの機能を付与している。このように、支持棒２４ｃにより還元剤や添加剤などの液体２８の噴射することにより、排ガス浄化装置５００がコンパクトなものとなる。
【００６１】
支持棒２４ｃとしては、例えば、噴射した液体２８の均一な拡散の観点から、２つ以上の噴射口を有することが好ましい。支持棒２４ｃが２つ以上の噴射口を有する場合には、当該噴射口は均等な間隔で配置されていることが好ましい。
【００６２】
また、本発明の排ガス浄化装置においては、支持棒によって支持されたハニカム構造体よりも、排ガスが通過する排気系の下流側に、別のハニカム構造体（以下、「第二のハニカム構造体」という）を更に備えていてもよい。図１６は、本発明の排ガス浄化装置の更に他の実施形態を模式的に示す断面図である。図１６に示す排ガス浄化装置６００は、ハニカム構造体７０と、当該ハニカム構造体７０よりも、排ガスが通過する排気系の下流側に配設された第二のハニカム構造体９０と、缶体１２０と、を備えている。
【００６３】
図１６に示す排ガス浄化装置６００の缶体１２０は、流入口１２２と、ハニカム構造体７０及び第二のハニカム構造体９０が収納される胴部１２１と、流出口１２２と、を備えたものである。ハニカム構造体７０は、缶体１２０の胴部１２１に配設された支持棒２４ｃによって、ハニカム構造体７０の流出端面７２が支持されている。また、ハニカム構造体７０の外周面の周囲には把持材１２５ａが配設されている。第二のハニカム構造体９０は、ハニカム構造体９０の外周面の周囲に把持材１２５ｂが配設され、缶体１２０の胴部１２１の内部に配設されている。ハニカム構造体７０は、図１０〜図１２に示す排ガス浄化装置４００のハニカム構造体７０と同様に構成されたものである。すなわち、ハニカム構造体７０は、目封止部７７を備えたフィルタとして構成されたものである。第二のハニカム構造体９０は、流入端面９１から流出端面９２まで延びる複数のセル８２を区画形成する多孔質の隔壁８１及び最外周に配置された外周壁８３を有する筒状のものである。隔壁８１の表面、及び隔壁８１に形成された細孔の内部には、排ガスを浄化するための触媒が担持されていることが好ましい。特に、隔壁８１の表面等に担持される触媒は、還元剤を用いる選択還元触媒を好適例として挙げることができる。
【００６４】
ハニカム構造体７０及び第二のハニカム構造体９０の構成については、図１６に示すものに限定されることはない。例えば、図１６に示すハニカム構造体７０は、図１〜図３に示す排ガス浄化装置１００に用いられるようなハニカム構造体４０であってもよい。また、図１６に示す第二のハニカム構造体９０は、セグメント構造ではないハニカム構造体であるが、セグメント構造のハニカム構造体であってもよい。
【００６５】
図１６に示す排ガス浄化装置６００においては、ハニカム構造体７０を支持するための支持棒２４ｃに、液体２８を噴射するインジェクターの機能を付与している。支持棒２４ｃは、図１４及び図１５に示す排ガス浄化装置５００に用いられる支持棒２４ｃと同様に構成されたものであることが好ましい。図１６に示す排ガス浄化装置６００においては、ハニカム構造体７０の流出端面７２よりも下流側で、且つ、第二のハニカム構造体９０の流入端面９１よりも上流側にて、還元剤等の液体２８を供給することができる。排ガス浄化装置６００においては、還元剤を供給するための従来公知のインジェクターを、別途排気系中に設ける必要がない。還元剤を供給するための従来公知のインジェクターでは、均一に尿素等の還元剤を拡散させるためのスペースが必要であり、インジェクターと、その下流側に配設されるハニカム構造体との間に、所定の間隔を設ける必要がある。図１６に示す排ガス浄化装置６００においては、ハニカム構造体７０の流出端面７２とほぼ同じ位置から、還元剤を噴射することができるとともに、流出端面７２における所定の径方向の全域から還元剤を噴射することも可能となる。例えば、流出端面７２における所定の径方向の全域から還元剤を噴射することができれば、従来公知のインジェクターで必要とされていた、還元剤を拡散するためのスペースを設けずとも、還元剤を比較的に均一に噴射することができる。このため、本実施形態の排ガス浄化装置６００においては、ハニカム構造体７０の流出端面７２と、第二のハニカム構造体９０の流入端面９１とを近づけて、缶体１２０の胴部１２１の内部に配置することができる。従って、ハニカム構造体７０の流出端面７２と、第二のハニカム構造体９０の流入端面９１との間の距離を短くすることができ、排ガス浄化装置７００をコンパクトなものとすることができる。
【００６６】
図１６に示す排ガス浄化装置６００においては、ハニカム構造体７０のみが、缶体１２０の胴部１２１に配設された支持棒２４ｃによって支持されている。但し、第二のハニカム構造体９０についても、図示しない支持棒によって、その流出端面９２が支持されていてもよい。すなわち、缶体１２０の胴部１２１に別の支持棒（図示せず）を設け、第二のハニカム構造体９０の流出端面９２側を、当該別の支持棒（図示せず）によって支持するように構成してもよい。また、図１６においては、缶体１２０の１つの胴部１２１内に、ハニカム構造体７０及び第二のハニカム構造体９０を一緒に配設した場合の例を示している。例えば、本発明の排ガス浄化装置においては、２つのハニカム構造体を直列に配設する際に、排気系の上流側に配設されるハニカム構造体を収納する缶体と、排気系の下流側に配設されるハニカム構造体を収納する缶体とを、別々のものとしてもよい。
【００６７】
本実施形態の排ガス浄化装置においては、支持棒を構成する中空筒状部の内部に還元剤等の液体を供給するための、液体供給手段を更に備えたものであってもよい。例えば、図１６に示す排ガス浄化装置６００は、支持棒２４ｃの内部に液体２８を供給するための液体供給手段１０１を備えている。液体供給手段１０１としては、例えば、液体２８とともにエアーを中空筒状部の内部に供給して、当該液体２８をエアーとともに噴射口２７から噴射するものを挙げることができる。
【００６８】
（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の製造方法について、図１〜図４に示すような本実施形態の排ガス浄化装置１００を製造する方法を例に説明する。
【００６９】
本実施形態の排ガス浄化装置１００を製造する際には、まず、多孔質の隔壁及び外周壁を有するハニカム構造体を作製する。
【００７０】
ハニカム構造体を作製方法については特に制限はなく、従来公知のハニカム構造体の製造方法に準じて行うことができる。例えば、まず、所定形状のハニカムセグメントを複数個作製する。次に、複数個のハニカムセグメントの側面同士の一部を、接合材によって接合して、ハニカムセグメントの接合体を得る。ハニカムセグメントを接合する接合材が、セグメント構造のハニカム構造体における接合層となる。複数個のハニカムセグメント３４を接合した接合体の外周部を研削等によって加工して、当該接合体のセルの延びる方向に垂直な断面の形状を円形等にした後、最外周にセラミック材料を塗工することによって外周壁を配置してもよい。
【００７１】
次に、排ガス浄化装置用の缶体を作製する。缶体は、ステンレス等を用いて、従来公知の金属加工方法を用いて作製することができる。缶体としては、ハニカム構造体を収納し保持する胴部、エンジンの排気マニホルドの出口側に接続される流入口、流入口から流入したガスを流出する流出口を有するものであることが好ましい。
【００７２】
次に、缶体の胴部の内部に、支持棒を配設する。支持棒を配設する方法としては、例えば、溶接などの方法を挙げることができる。また、缶体の支持棒が配設される箇所に孔部を穿孔し、当該孔部に支持棒を挿入して、缶体の胴部に支持棒を配設してもよい。缶体に孔部を穿孔する際には、当該孔部の内周面にねじ山を形成してもよい。そして、缶体に穿孔した孔部をめねじ部とし、支持棒の外周面にめねじ部に対応したおねじ部を形成して、缶体と支持棒とをねじ止めによって固定してもよい。
【００７３】
次に、ハニカム構造体を、缶体の胴部の内部に配置する。ハニカム構造体を、缶体の胴部の内部に配置する際には、胴部の流入口からハニカム構造体を挿入し、ハニカム構造体の流出端面の接合層が配設された部位が、少なくとも１本の支持棒によって支持されるようにする。このようにして、本実施形態の排ガス浄化装置を製造することができる。また、缶体の胴部の内部にハニカム構造体を配置する際には、ハニカム構造体の外周面の周囲を、セラミック繊維製マット等の把持材で覆うことが好ましい。例えば、把持材で外周面が覆われたハニカム構造体を、缶体の胴部の内部に挿入することが好ましい。
【実施例】
【００７４】
以下、本発明の排ガス浄化装置を、実施例により更に具体的に説明する。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。
【００７５】
（実施例１）
［ハニカム構造体の作製］
実施例１の排ガス浄化装置に使用するハニカム構造体を作製した。具体的には、炭化珪素粉末を８０質量部と、Ｓｉ粉末２０質量部とを混合して、混合粉末を得た。この混合粉末に、バインダ、造孔材、及び水を添加して、成形原料とした。次に、成形原料を混練し、土練して円柱状の坏土を作製した。そして、得られた円柱状の坏土を、押出成形機を用いてハニカム形状に成形して、端面が正方形のハニカムセグメント成形体を、１６個作製した。次に、得られたハニカムセグメント成形体を乾燥し、乾燥したハニカムセグメント成形体の流入端面における所定のセルの開口部、及び流出端面における残余のセルの開口部に目封止部を配設して、目封止部を備えたハニカムセグメント成形体を作製した。得られた目封止部を備えたハニカムセグメント成形体を焼成して、ハニカムセグメント（目封止部を備えたハニカムセグメント）を作製した。得られたハニカムセグメントは、端面の一辺の長さが４２．０ｍｍのものであった。
【００７６】
次に、得られた目封止部を備えたハニカムセグメントが、互いの側面同士が対向するように隣接して配置された状態で接合し、ハニカムセグメント接合体を作製した。ハニカムセグメント接合体は、端面の縦方向及び横方向に、それぞれ４個ずつハニカムセグメントを接合して作製した。次に、ハニカムセグメント接合体の外周部を研削によって加工して、ハニカムセグメント接合体のセルの延びる方向に垂直な断面の形状を円形にした後、最外周にセラミック材料を塗工することによって外周壁を配設した。以上のようにして、目封止部を備えたセグメント構造のハニカム構造体を作製した。セグメント構造のハニカム構造体における接合層の厚さは、１ｍｍであった。
【００７７】
実施例１において作製したハニカム構造体は、セルの延びる方向の長さ（全長）が１４０．５ｍｍであり、流入端面及び流出端面の外径が１６５ｍｍの円筒状のものであった。また、隔壁の厚さは０．３１８ｍｍであった。セルの延びる方向に垂直な断面における各セルの形状は正方形であり、セル密度は、４６．５個／ｃｍ２であった。また、ハニカム構造体の隔壁の気孔率は６０％であった。気孔率は、マイクロメリティクス社（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社）製の「オートポアＩＩＩ  ９４２０（商品名）」によって測定した値である。
【００７８】
［缶体の作製］
流入口、胴部、及び流出口を有する缶体を、ステンレスによって作製した。缶体の胴部の内径は、１７２ｍｍであった。缶体の胴部には、直径２．０ｍｍ、長さ２５ｍｍの支持棒を２本配設した。支持棒は、胴部内にハニカム構造体を収納した際に、ハニカム構造体の流出端面が位置する箇所に溶接によって接合した。また、２本の支持棒は、缶体の胴部の内面の周方向において、一の支持棒と他の支持棒とが９０°離れた箇所に位置するように配設した。
【００７９】
［排ガス浄化装置の作製］
缶体の胴部の内部に、ハニカム構造体の流出端面が、上記支持棒によって支持されるように収納し、実施例１の排ガス浄化装置を作製した。ハニカム構造体を缶体の胴部の内部に収納する際には、２本の支持棒が、ハニカムセグメントの流出端面におけるセルの配列に対して、０°方向、及び９０°方向に沿って配置されるように、ハニカム構造体の周方向の位置を調整した。「ハニカムセグメントの流出端面におけるセルの配列」とは、流出端面にて格子状に配列するセルにおける、当該格子状の一の方向のことを意味する。そして、０°方向に沿って配置された支持棒は、ハニカム構造体の流出端面の接合層の部分と当接して、ハニカム構造体を支持するものであった。また、９０°方向に沿って配置された支持棒も、ハニカム構造体の流出端面のハニカムセグメントの部分と当接して、ハニカム構造体を支持するものであった。
【００８０】
表１に、ハニカム構造体の「目封止部の有無」、「ハニカム構造体の把持面圧（ＭＰａ）」、「支持棒の本数（本）」、及び「流出端面に被さる支持棒の合計長さ（ｍｍ）」を示す。表１に、「セルの配列に対する支持棒の方向（°）」、「支持棒長さ（ｍｍ）」、「支持棒の配設位置」、及び「溝の有無」を示す。「目封止部の有無」とは、缶体の胴部の内部に収納したハニカム構造体が、目封止部を備えているか否かを示すものである。ハニカム構造体が目封止部を備えている場合には「有り」とし、ハニカム構造体が目封止部を備えていない場合には「無し」とする。「ハニカム構造体の把持面圧（ＭＰａ）」とは、缶体の胴部の内部に収納したハニカム構造体の外周面に加わる面圧のことである。「流出端面に被さる支持棒の合計長さ（ｍｍ）」とは、支持棒が２本以上配設されている場合に、ハニカム構造体の流出端面に当接している部分の各支持棒の長さの合計値のことをいう。「セルの配列に対する支持棒の方向（°）」とは、上述した「ハニカムセグメントの流出端面におけるセルの配列」にて説明した「格子状の一の方向」と、支持棒の延びる方向とのなす角度のことを意味する。「支持棒の配設位置」は、ハニカム構造体の流出端面をする支持棒が、当該流出端面において、ハニカムセグメン及び接合層のうちのどの部位を支持しているかを示すものである。支持棒が、ハニカム構造体の流出端面において、ハニカムセグメントを支持している場合には、「支持棒の配設位置」の欄において、「ハニカムセグメント」と示す。支持棒が、ハニカム構造体の流出端面において、接合層を支持している場合には、「支持棒の配設位置」の欄において、「接合層」と示す。「溝の有無」とは、ハニカム構造体の流出端面における、支持棒が当接する箇所に、溝加工を施しているか否かを示すものである。ハニカム構造体の流出端面に、上記溝加工を施した場合には「有り」とし、ハニカム構造体の流出端面に、上記溝加工を施していない場合には「無し」とする。
【００８１】
実施例１の排ガス浄化装置について、以下の方法で、「ハニカム構造体の回転の有無」及び「ハニカム構造体の移動の有無」を評価した。また、「ハニカム構造体の回転の有無」及び「ハニカム構造体の移動の有無」の評価結果から、以下の方法で、「回転及び移動判定」を行った。「ハニカム構造体の回転の有無」、「ハニカム構造体の移動の有無」、及び「回転及び移動判定」の結果を、表２に示す。また、以下の方法で、「ハニカム構造体の欠け評価」、及び「圧力損失比の評価」を行った。「ハニカム構造体の欠け評価」、及び「圧力損失比の評価」の結果を、表２に示す。
【００８２】
【表１】
2015102073.tif 000003
【００８３】
【表２】
2015102073.tif 000004
【００８４】
［ハニカム構造体の回転の有無］
排ガス浄化装置を加振試験機に設置して、当該排ガス浄化装置について振動試験を行った。振動試験における振動条件は、加速度：３０Ｇ、周波数：１００Ｈｚとした。また、振動試験は、上記振動条件にて、ガス流れ方向に振動させて３０時間試験を行うこととした。排ガス浄化装置には、ガスバーナーから排出されたガスを通気した。振動試験において、ハニカム構造体の入口端面より１０ｍｍ上流の中心の温度は、約７００℃であった。この振動試験後、排ガス浄化装置の缶体の胴部の内部に収納されたハニカム構造体の状態を確認した。ハニカム構造体が、缶体の胴部にて、周方向に回転している場合を「有り」とした。また、ハニカム構造体が、缶体の胴部にて、周方向に回転していない場合を「無し」とした。
【００８５】
［ハニカム構造体の移動の有無］
上記「ハニカム構造体の回転の有無」と同様の方法で、振動試験を行い、排ガス浄化装置の缶体の胴部の内部に収納されたハニカム構造体の状態を確認した。ハニカム構造体が、缶体の胴部にて、ガスの通気方向に移動している場合を「有り」とした。また、ハニカム構造体が、缶体の胴部にて、ガスの通気方向に移動していない場合を「無し」とした。
【００８６】
［回転及び移動判定］
「ハニカム構造体の回転の有無」及び「ハニカム構造体の移動の有無」の評価結果から、以下の方法で、「回転及び移動判定」を行った。「ハニカム構造体の回転の有無」及び「ハニカム構造体の移動の有無」の評価結果が、共に「無し」の場合を、「Ａ」の評価とした。「ハニカム構造体の回転の有無」の評価結果が「有り」で、「ハニカム構造体の移動の有無」の評価結果が「無し」の場合を、「Ｂ」の評価とした。「ハニカム構造体の回転の有無」の評価結果が「無し」で、「ハニカム構造体の移動の有無」の評価結果が「有り」の場合を、「Ｃ」の評価とした。「ハニカム構造体の回転の有無」及び「ハニカム構造体の移動の有無」の評価結果が、共に「有り」の場合を、「Ｄ」の評価とした。「回転及び移動判定」においては、「Ａ」又は「Ｂ」の評価を合格とし、「Ｃ」又は「Ｄ」の評価を不合格とする。
【００８７】
［ハニカム構造体の欠け評価］
上記「ハニカム構造体の回転の有無」と同様の方法で、振動試験を行い、排ガス浄化装置の缶体の胴部の内部に収納されたハニカム構造体の状態を確認した。具体的には、振動試験後のハニカム構造体に、欠けが生じているか否かを確認した。ハニカム構造体に欠けが確認されない場合を「無し」とした。ハニカム構造体に、深さ方向に２ｍｍ以内の欠けが確認された場合を「微量」とした。深さ方向に２ｍｍを超える欠けが確認された場合を「有り」とした。「ハニカム構造体の欠け評価」においては、「無し」又は「微量」の評価を合格とし、「有り」の評価を不合格とする。なお、「深さ方向」とは、ハニカム構造体の端面に垂直な方向のことをいう。
【００８８】
［圧力損失比の評価］
まず、缶体の胴部の内部に支持棒が配設されていない排ガス浄化装置（例えば、後述する比較例１の排ガス浄化装置）に、室温（２５℃）の空気を２．０Ｎｍ３／ｍｉｎの流量で流した際の圧力損失Ｐ０を測定した。圧力損失Ｐ０は、比較対象となる排ガス浄化装置の圧力損失である。次に、各実施例の排ガス浄化装置に、室温（２５℃）の空気を２．０Ｎｍ３／ｍｉｎの流量で流した際の圧力損失Ｐ１を測定した。圧力損失Ｐ１は、評価対象となる排ガス浄化装置の圧力損失である。評価対象の排ガス浄化装置の圧力損失Ｐ１から比較対象の排ガス浄化装置の圧力損失Ｐ０を減算した値を、比較対象の排ガス浄化装置の圧力損失Ｐ０で除算した値の百分率を求めた。「圧力損失の上昇率（％）」が、５％未満の場合には、「Ａ」の評価とした。「圧力損失の上昇率（％）」が、５〜１５％の場合には、「Ｂ」の評価とした。「圧力損失の上昇率（％）」が、１５％を超える場合には、「Ｃ」の評価とした。圧力損失の上昇率（％）が、１５％以下の「Ａ」及び「Ｂ」の評価を合格とする。
【００８９】
（実施例２〜６）
実施例２〜６の排ガス浄化装置を、表１に示す構成に変更した以外は、実施例１と同様の方法で作製した。表１に、実施例２〜６の排ガス浄化装置における、「目封止部の有無」、「ハニカム構造体の把持面圧」、「支持棒の本数」、「流出端面に被さる支持棒の合計長さ」、「セルの配列に対する支持棒の方向」、「支持棒長さ」、及び「支持棒の配設位置」、及び「溝の有無」を示す。
【００９０】
実施例２〜４，６においては、ハニカム構造体の流出端面の接合層が設けられた部位に、支持棒が配設される方向に沿って溝部を形成し、当該溝部内に支持棒が配置されるようにした。溝部の深さは、支持棒の断面の半径に相当する深さとした。
【００９１】
また、実施例４においては、缶体の胴部に、直径２．０ｍｍ、長さ３５ｍｍの支持棒を６本配設した。６本の支持棒のうち、２本の支持棒（以下、「第一支持棒、第二支持棒」とする）は、「セルの配列に対する支持棒の方向」が０°方向となるように配設されたものである。６本の支持棒のうち、１本の支持棒（以下、「第三支持棒」とする）は、「セルの配列に対する支持棒の方向」が９０°方向となるように配設されたものである。６本の支持棒のうち、２本の支持棒（以下、「第四支持棒、第五支持棒」とする）は、「セルの配列に対する支持棒の方向」が１８０°方向となるように配設されたものである。６本の支持棒のうち、１本の支持棒（以下、「第六支持棒」とする）は、「セルの配列に対する支持棒の方向」が２７０°方向となるように配設されたものである。
【００９２】
実施例２〜６の排ガス浄化装置について、実施例１と同様の方法で、「ハニカム構造体の回転の有無」及び「ハニカム構造体の移動の有無」を評価した。また、「ハニカム構造体の回転の有無」及び「ハニカム構造体の移動の有無」の評価結果から、「回転及び移動判定」を行った。「ハニカム構造体の回転の有無」、「ハニカム構造体の移動の有無」、及び「回転及び移動判定」の結果を、表２に示す。また、実施例２〜１０の排ガス浄化装置について、実施例１と同様の方法で、「ハニカム構造体の欠け評価」、及び「圧力損失比の評価」を行った。「ハニカム構造体の欠け評価」、及び「圧力損失比の評価」の結果を、表２に示す。
【００９３】
（比較例１，５）
比較例１として、排ガス浄化装置の缶体として、当該缶体の胴部に支持棒を設けないものを用いた以外は、実施例１と同様の方法で排ガス浄化装置を作製した。比較例１の排ガス浄化装置においては、ハニカム構造体の外周面に０．１５ＭＰａの面圧を付与して、ハニカム構造体を缶体の胴部の内部に収納した。比較例５の排ガス浄化装置においては、ハニカム構造体の外周面に２．０ＭＰａの面圧を付与して、ハニカム構造体を缶体の胴部の内部に収納した。表１に、比較例１，５の排ガス浄化装置における、「目封止部の有無」、「ハニカム構造体の把持面圧」を示す。
【００９４】
（比較例２〜４）
比較例２〜４の排ガス浄化装置を、表１に示す構成に変更した以外は、実施例１と同様の方法で作製した。表１に、比較例２〜４の排ガス浄化装置における、「目封止部の有無」、「ハニカム構造体の把持面圧」、「支持棒の本数」、「流出端面に被さる支持棒の合計長さ」、「セルの配列に対する支持棒の方向」、「支持棒長さ」、及び「支持棒の配設位置」、及び「溝の有無」を示す。比較例２〜４の排ガス浄化装置においては、支持棒によって、接合層を保持せずに、ハニカムセグメントの流出端面を支持するようにした。ここで、図１７は、比較例２の排ガス浄化装置における、ハニカム構造体の流出端面を模式的に示す平面図である。図１７においては、ハニカム構造体２１０の流出端面２１２が、８本の支持棒２２０によって支持されている。８本の支持棒２２０は、ハニカム構造体２１０の流出端面２１２における、ハニカムセグメント２１１が存在する箇所を支持している。すなわち、８本の支持棒２２０は、接合層２１３が存在する箇所を支持していない。
【００９５】
比較例１〜５の排ガス浄化装置について、実施例１と同様の方法で、「ハニカム構造体の回転の有無」及び「ハニカム構造体の移動の有無」を評価した。また、「ハニカム構造体の回転の有無」及び「ハニカム構造体の移動の有無」の評価結果から、「回転及び移動判定」を行った。「ハニカム構造体の回転の有無」、「ハニカム構造体の移動の有無」、及び「回転及び移動判定」の結果を、表２に示す。また、比較例２〜４の排ガス浄化装置について、実施例１と同様の方法で、「ハニカム構造体の欠け評価」を行った。「ハニカム構造体の欠け評価」の結果を、表２に示す。
【００９６】
（結果）
実施例１〜６の排ガス浄化装置は、「回転及び移動判定」が「Ａ」又は「Ｂ」であり、いずれも良好な結果を得ることができた。比較例１の排ガス浄化装置は、「回転及び移動判定」が「Ｄ」であり、ハニカム構造体の回転及び移動の両方が確認された。実施例１〜６の排ガス浄化装置は、「ハニカム構造体の欠け評価」、及び「圧力損失比の評価」に関しても、排ガス浄化装置の使用する上で問題のないものであった。すなわち、実施例１〜６の排ガス浄化装置は、圧力損失の過剰な上昇を抑制しつつ、ハニカム構造体を保持する面圧を低くしても、ハニカム構造体の回転や移動を有効に抑制することが可能なものであった。比較例２〜５の排ガス浄化装置は、「ハニカム構造体の欠け評価」において、ハニカム構造体に欠けが確認された。
【００９７】
（実施例７）
実施例７として、図１６に示すような、ハニカム構造体７０（以下、第一のハニカム構造体７０という）と、第二のハニカム構造体９０とが、缶体１２０の胴部１２１の内部に収納された排ガス浄化装置７００を作製した。排ガス浄化装置７００の缶体１２０は、流入口１２２と、第一のハニカム構造体７０及び第二のハニカム構造体９０が収納される胴部１２１と、流出口１２２と、を備えたものとした。ハニカム構造体７０は、缶体１２０の胴部１２１に配設された支持棒２４ｃによって、ハニカム構造体７０の流出端面７２が支持されるようにした。第一のハニカム構造体７０は、実施例１の排ガス浄化装置に使用したハニカム構造体と同様に構成されたものとした。また、第二のハニカム構造体９０は、実施例９の排ガス浄化装置に使用したハニカム構造体（すなわち、目封止部が配設されていないもの）とした。第二のハニカム構造体９０には、ゼオライト触媒を担持した。
【００９８】
また、実施例７の排ガス浄化装置７００においては、第一のハニカム構造体７０を支持するための支持棒２４ｃに、液体２８を噴射するインジェクターの機能を付与した。すなわち、支持棒２４ｃとして、中空筒状部材２６であるとともに、この中空筒状部材２６の一部に、ハニカム構造体７０の流出端面７２よりも下流側に向けて液体２８を噴射する８個の噴射口２７が形成されているものを用いた。支持棒２４ｃの噴射口２７からは、尿素を噴出することとした。この尿素は、第二のハニカム構造体９０に担持した触媒の還元剤となる。
【００９９】
実施例７の排ガス浄化装置７００において、第一のハニカム構造体７０の流出端面７２から、第二のハニカム構造体９０の流入端面９１までの距離を、１０ｍｍとした。この実施例７の排ガス浄化装置７００を、コモンレール式２．０Ｌディーゼルエンジンのターボチャージャー直下に搭載した。次に、エンジン回転数３４００ｒｐｍ一定でエンジンを運転させた。ＮＯｘの測定は、以下の方法で行った。まず、排ガス浄化装置７００において、ハニカム構造体７０の流入端面より上流及びハニカム構造体９０の出口端面より下流から、排ガス浄化装置７００を流れる排ガスをサンプリングした。次に、サンプリングした排ガスに含まれるＮＯｘ濃度を、ガス分析器により測定した。そして、ハニカム構造体７０の流入端面より上流にて測定された「ＮＯｘ濃度Ｃ１」と、ハニカム構造体９０の出口端面より下流にて測定された「ＮＯｘ濃度Ｃ２」とにより、下記式（１）により、実施例７の排ガス浄化装置の浄化性能を求めた。
浄化性能＝（ＮＯｘ濃度Ｃ１−ＮＯｘ濃度Ｃ２）／ＮＯｘ濃度Ｃ１×１００  ・・・  （１）
【０１００】
表３に、「排ガス浄化装置の構成」、「噴出物の種類」、及び「第一のハニカム構造体の流出端面から第二のハニカム構造体の流入端面までの距離（ｍｍ）」を示す。
【０１０１】
【表３】
2015102073.tif 000005
【０１０２】
（比較例６）
比較例６として、２個のハニカム構造体を直列に、缶体の胴部の内部に収納した排ガス浄化装置を作製した。ここで、２個のハニカム構造体のうち、排気系の上流側に配置されるハニカム構造体を、「第一のハニカム構造体」とする。また、２個のハニカム構造体のうち、排気系の下流側に配置されるハニカム構造体を、「第二のハニカム構造体」とする。第一のハニカム構造体及び第二のハニカム構造体は、実施例７の排ガス浄化装置に使用した第一のハニカム構造体及び第二のハニカム構造体と同様に構成されたものとした。比較例６の排ガス浄化装置では、２個のハニカム構造体のそれぞれの外周面に所定の面圧を付与して、当該２個のハニカム構造体を、缶体の胴部の内部に収納した。缶体の胴部には、支持棒を設けずに、第一ハニカム構造体の流出端面から５００ｍｍの箇所に、尿素を噴射する噴出装置を配置した。
【０１０３】
比較例６の排ガス浄化装置について、実施例７と同様の方法で、排ガス浄化装置の浄化性能の評価を行い、実施例７の排ガス浄化装置と同程度の浄化性能が得られるように、第一のハニカム構造体と第二のハニカム構造体の間隔を調節した。ここで、「第一のハニカム構造体と第二のハニカム構造体の間隔」とは、第一のハニカム構造体の流出端面から第二のハニカム構造体の流入端面までの距離（ｍｍ）のことである。比較例６の排ガス浄化装置においては、２個のハニカム構造体の間隔を１００ｍｍとした場合に、実施例７の排ガス浄化装置と同程度の浄化性能が得られた。すなわち、尿素を噴射する噴出装置を用いた排ガス浄化装置は、実施例７の排ガス浄化装置に比して、２個のハニカム構造体の間隔を広く設ける必要があることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
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に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０５】
２０，１２０：缶体、２１，１２１：胴部、２２，１２２：流入口、２３，１２３：流出口、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ：支持棒、２５，１２５ａ，１２５ｂ：把持材、２６：中空筒状部材、２７：噴射口、２８：液体、３１，６１：隔壁、３２，６２：セル、３３，６３：外周壁、３４：ハニカムセグメント、３５：外壁、３６：接合層、４０，７０：ハニカム構造体、４１，７１：流入端面、４２，７２：流出端面、４３：溝部、７７：目封止部、８１：隔壁、８２：セル、８３：外周壁、９０：第２のハニカム構造体、９１：流入端面、９２：流出端面、１００，２００，３００，４００，５００，６００：排ガス浄化装置、１０１：液体供給手段、１１０：エンジン、１１１，１１２：排気管、２０１：ハニカム構造体、２１１：ハニカムセグメント、２１２：流出端面、２１３：接合層、２２０：支持棒、Ｇ１：排気ガス、Ｇ２：浄化ガス。
【図１】
2015102073.tif 000006
【図２】
2015102073.tif 000007
【図３】
2015102073.tif 000008
【図４】
2015102073.tif 000009
【図５】
2015102073.tif 000010
【図６】
2015102073.tif 000011
【図７】
2015102073.tif 000012
【図８】
2015102073.tif 000013
【図９】
2015102073.tif 000014
【図１０】
2015102073.tif 000015
【図１１】
2015102073.tif 000016
【図１２】
2015102073.tif 000017
【図１３】
2015102073.tif 000018
【図１４】
2015102073.tif 000019
【図１５】
2015102073.tif 000020
【図１６】
2015102073.tif 000021
【図１７】
2015102073.tif 000022