JP7181380B2 - ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置 - Google Patents

ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7181380B2
JP7181380B2 JP2021508225A JP2021508225A JP7181380B2 JP 7181380 B2 JP7181380 B2 JP 7181380B2 JP 2021508225 A JP2021508225 A JP 2021508225A JP 2021508225 A JP2021508225 A JP 2021508225A JP 7181380 B2 JP7181380 B2 JP 7181380B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
honeycomb structure
trapping layer
cells
magnetic particles
outer peripheral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021508225A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020195278A1 (ja
Inventor
貴文 木俣
由紀夫 宮入
昌明 桝田
和也 細田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Publication of JPWO2020195278A1 publication Critical patent/JPWO2020195278A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7181380B2 publication Critical patent/JP7181380B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825—Ceramics
    • F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2068—Other inorganic materials, e.g. ceramics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2422—Mounting of the body within a housing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/2429—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material of the honeycomb walls or cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/24491—Porosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/24492—Pore diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/24494—Thermal expansion coefficient, heat capacity or thermal conductivity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2474—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the walls along the length of the honeycomb
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/248—Structures comprising laminated bodies or discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2482—Thickness, height, width, length or diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional [3D] monoliths
    • B01J35/57—Honeycombs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0006—Honeycomb structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0006—Honeycomb structures
    • C04B38/0009—Honeycomb structures characterised by features relating to the cell walls, e.g. wall thickness or distribution of pores in the walls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0051—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore size, pore shape or kind of porosity
    • C04B38/0054—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore size, pore shape or kind of porosity the pores being microsized or nanosized
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0051—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore size, pore shape or kind of porosity
    • C04B38/0058—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore size, pore shape or kind of porosity open porosity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0093—Other features
    • C04B38/0096—Pores with coated inner walls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • F01N3/0222—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being monolithic, e.g. honeycombs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0471—Surface coating material
    • B01D2239/0478—Surface coating material on a layer of the filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/902—Multilayered catalyst
    • B01D2255/9022—Two layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/902—Multilayered catalyst
    • B01D2255/9025—Three layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/915—Catalyst supported on particulate filters
    • B01D2255/9155—Wall flow filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/814—Magnetic fields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0081—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as catalysts or catalyst carriers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/06—Ceramic, e.g. monoliths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
    • F01N2370/02—Selection of materials for exhaust purification used in catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00—Surface coverings
    • F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
    • F01N2510/068—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings
    • F01N2510/0684—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings having more than one coating layer, e.g. multi-layered coatings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

本発明は、ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置に関する。とりわけ、誘導加熱によるカーボン微粒子などの燃焼効率が良好であり、且つ、圧力損失の増加が抑制されたハニカム構造体及び排気ガス浄化装置に関する。
自動車排ガス有害成分（ＨＣ、ＮＯx、ＣＯ）の低減要求が高まっているが、現在、排出される有害成分は、エンジン始動直後の触媒温度が低く、活性が不十分な期間に排出されている。この対応として、特許文献１には、触媒担体ハニカムとして広く使用されているコージェライトハニカムの一部のセルに磁性体ワイヤーを挿入し、ハニカム外周のコイルに電流を流して誘導加熱することによりワイヤー温度を上昇させる技術が開示されている。当該技術によれば、誘導加熱によってハニカム温度を上昇させ、そのハニカム自体に触媒を担持して触媒活性を維持したり、この加熱ハニカムに流れるガスを加熱して後段に位置する触媒ハニカムを加熱することができる。
ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンの排気カーボン微粒子も人体健康への影響があるため低減要求が高い。この対応として、特許文献２には、ハニカム構造で交互に目封じを配したウォールフロー型のフィルタが使用されており、当該ハニカム構造フィルタの隔壁の表面に、粒子状物質を捕集するための捕集層を設ける技術が開示されている。
当該フィルタで捕集したカーボン微粒子（スス）は、排気ガスを高温化することにより燃焼除去している。しかしながら、燃焼除去にかかる時間が長いと、排気ガス温度を高温化するために必要な燃料の消費が増加してしまう問題が生じる。この対応として、特許文献３には、フィルタの隔壁表面に磁性体微粒子を分散配置して、電磁誘導加熱により加熱する技術が開示されている。
米国特許出願公開第２０１７／００２２８６８号 特開２０１６－１７５０４５号公報 国際公開第２０１６／０２１１８６号
しかしながら、本発明者らの検討の結果、特許文献１に開示された技術を触媒担体ハニカムやハニカム構造フィルタに適用すると、金属ワイヤーを挿入するセルの数が多いほど加熱効率が上がるが、ガス流路として使用できるセルの数が減り、流体流路面積が減ることにより、圧力損失の大幅な増加を引き起こしてしまうことが分かった。
また、特許文献２または３に記載の技術では、ハニカム構造フィルタで捕集したカーボン微粒子が、隔壁の表面からハニカム基材の内部へ入り込むことがあり、カーボン微粒子の燃焼効率を悪化させると共に、フィルタの圧力損失の増加を引き起こす恐れがある。
本発明は、このような事情に鑑み、誘導加熱によるカーボン微粒子などの燃焼効率が良好であり、且つ、圧力損失の増加が抑制されたハニカム構造体及び排気ガス浄化装置を提供することを課題とするものである。
本発明者らは鋭意検討の結果、ハニカム構造体の流体の流路となるセル内の隔壁の表面に、隔壁の平均細孔径よりも小さい平均細孔径の捕集層を有し、隔壁の表面と捕集層との間、及び、捕集層上の一方または両方に、キュリー点が７００℃以上の磁性体粒子を備える構成とすることで、上記課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明は以下のように特定される。
（１）外周壁と、
前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、
を有する柱状のハニカム構造体であって、
前記セル内の隔壁の表面に、前記隔壁の平均細孔径よりも小さい平均細孔径の捕集層を有し、
前記隔壁の表面と前記捕集層との間、及び、前記捕集層上の一方または両方に、キュリー点が７００℃以上の磁性体粒子を備えるハニカム構造体。
（２）（１）のハニカム構造体と、
前記ハニカム構造体の外周を螺旋状に周回するコイル配線と、
前記ハニカム構造体及び前記コイル配線を収容する金属管と、
を有する排気ガス浄化装置。
本発明によれば、誘導加熱によるカーボン微粒子などの燃焼効率が良好であり、且つ、圧力損失の増加が抑制されたハニカム構造体及び排気ガス浄化装置を提供することができる。
本発明の一実施形態のハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）：それぞれ本発明の一実施形態のハニカム構造体のセル及び隔壁における、セルの延伸方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）：それぞれ図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の断面図における、隔壁の表面付近の部分拡大図である。 本発明の一実施形態の断熱層を有するハニカム構造体のセル及び隔壁における、セルの延伸方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態の目封止部を有するハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態の目封止部を有するハニカム構造体のセル及び隔壁における、セルの延伸方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。 ハニカム構造体が組み込まれた排気ガス浄化装置の排気ガス流路の概略図である。
以下、図面を参照して、本発明のハニカム構造体の実施形態について説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
＜１．ハニカム構造体＞
図１には、本発明の一実施形態のハニカム構造体１を模式的に示す斜視図が記載されている。図示のハニカム構造体１は柱状であり、最外周に位置する外周壁１１を有する。また、図示のハニカム構造体１は、外周壁１１の内側に配設され、一方の端面１３から他方の端面１４まで貫通して流路を形成する複数のセル１５を区画形成する多孔質の隔壁１２を有する。
ハニカム構造体１の隔壁１２及び外周壁１１の材質については特に制限はないが、多数の細孔を有する多孔質体であることが必要であるため、通常は、セラミックス材料で形成される。当該セラミックス材料は、Ｓｉ、Ａｌ、及び、Ｍｇからなる群から選択される少なくとも一種または二種以上の元素を含む化合物であってもよい。例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、コージェライト（２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2・５ＳｉＯ2）、炭化珪素（ＳｉＣ）、チタン酸アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＯ2）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、珪素－炭化珪素系複合材料、炭化珪素－コージェライト系複合材料が挙げられる。特にコージェライトを主成分（コージェライトが５０質量％以上）とする焼結体が好ましい。本明細書において「炭化珪素系」とは、ハニカム構造体１が炭化珪素を、ハニカム構造体１全体の５０質量％以上含有していることを意味する。ハニカム構造体１が珪素－炭化珪素複合材を主成分とするというのは、ハニカム構造体１が珪素－炭化珪素複合材（合計質量）を、ハニカム構造体１全体の９０質量％以上含有していることを意味する。ここで、珪素－炭化珪素複合材は、骨材としての炭化珪素粒子、及び炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するものであり、複数の炭化珪素粒子が、炭化珪素粒子間に細孔を形成するようにして、珪素によって結合されていることが好ましい。また、ハニカム構造体１が炭化珪素を主成分とするというのは、ハニカム構造体１が炭化珪素（合計質量）を、ハニカム構造体１全体の９０質量％以上含有していることを意味する。
ハニカム構造体１のセル形状は特に限定されないが、中心軸に直交する断面において、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形、円形、又は楕円形であることが好ましく、その他不定形であってもよい。
また、ハニカム構造体１の外形としては、特に限定されないが、端面が円形の柱状（円柱形状）、端面がオーバル形状の柱状、端面が多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）の柱状等の形状とすることができる。また、ハニカム構造体１の大きさは、特に限定されないが、中心軸方向長さが４０～５００ｍｍが好ましい。また、例えば、ハニカム構造体１の外形が円筒状の場合、その端面の直径が５０～５００ｍｍであることが好ましい。
ハニカム構造体１の隔壁１２の厚さは、０．１０～０．５０ｍｍであることが好ましく、製造の容易さの点で、０．２５～０．４５ｍｍであることが更に好ましい。例えば、０．２０ｍｍ以上であると、ハニカム構造体１の強度がより向上し、０．５０ｍｍ以下であると、ハニカム構造体１をフィルタとして用いた場合に、圧力損失をより小さくすることができる。なお、隔壁１２の厚さ、後述の捕集層２３及び断熱層２４の膜厚は、それぞれハニカム構造体１の中心軸方向断面を顕微鏡観察する方法で測定した平均値である。
また、ハニカム構造体１を構成する隔壁１２の気孔率は、３０～７０％であることが好ましく、製造の容易さの点で４０～６５％であることが更に好ましい。３０％以上であると、圧力損失が減少しやすく、７０％以下であると、ハニカム構造体１の強度を維持できる。ここで、隔壁１２、後述の捕集層２３及び断熱層２４の気孔率は、以下の方法で測定することができる。まず、隔壁母材の表面に、隔壁、捕集層または断熱層が配設されたハニカム構造体を樹脂に埋設する。次に、この樹脂に埋設したハニカム構造体を、セルの延びる方向に垂直に切断する。切断したハニカム構造体の切断面を研磨し、当該切断面中の捕集層を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察する。観察したＳＥＭ像（５０００倍）を用いて、画像処理ソフト（日本ビジュアルサイエンス社製 Ｉｍａｇｅ－Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ ７．０（商品名））によって、隔壁、捕集層または断熱層に形成された気孔の比率を計測する。このようにして計測された「気孔の比率」が、隔壁、捕集層または断熱層の気孔率となる。
また、多孔質の隔壁１２の平均細孔径は、５～３０μｍであることが好ましく、１０～２５μｍであることが更に好ましい。５μｍ以上であると、ハニカム構造体１をフィルタとして用いた場合に、圧力損失をより小さくすることができ、３０μｍ以下であると、ハニカム構造体１の強度を維持できる。なお、本明細書において、「平均細孔径」、「気孔率」というときには、水銀圧入法により測定した平均細孔径、気孔率を意味するものとする。
ハニカム構造体１のセル密度も特に制限はないが、５～９３セル／ｃｍ2の範囲であることが好ましく、５～６３セル／ｃｍ2の範囲であることがより好ましく、３１～５４セル／ｃｍ2の範囲であることが更に好ましい。
図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれハニカム構造体１のセル１５及び隔壁１２における、セル１５の延伸方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。
ハニカム構造体１は、セル１５内の隔壁１２の表面に、隔壁１２の平均細孔径よりも小さい平均細孔径の捕集層２３が設けられている。また、ハニカム構造体１の隔壁の表面と捕集層２３との間、及び、捕集層２３上の一方または両方に、キュリー点が７００℃以上の磁性体粒子２１が設けられている。このような構成によれば、隔壁１２の平均細孔径よりも小さい平均細孔径の捕集層２３が設けられているため、ハニカム構造体１をフィルタとして用いた場合に、排ガス中に含まれるカーボン微粒子などが、隔壁１２の表面からハニカム基材の内部へ入り込むことを抑制することができる。このため、カーボン微粒子などの燃焼効率が良好となり、フィルタの圧力損失の増加を抑制することができる。また、捕集層２３上の一方または両方に、キュリー点が７００℃以上の磁性体粒子が設けられているため、誘導加熱により、触媒活性温度以上に触媒温度を上昇させるのに十分なハニカム温度に達することが可能になるのはもちろん、セル１５内に捕集されたカーボン微粒子などを燃焼除去してハニカム構造フィルタを再生させることが容易となる。さらに、捕集層２３上の一方または両方に磁性体粒子２１が設けられているため、捕集層２３で捕集されたカーボン微粒子などを、付近にある磁性体粒子２１を誘導加熱することで、効率良く燃焼させることができる。このため、カーボン微粒子などの燃焼効率が良好となり、また、フィルタの圧力損失の増加をより良好に抑制することができる。
捕集層２３及び断熱層２４の平均細孔径は、水銀圧入法により測定することができる。当該測定方法では、水銀ポロシメータでのピーク値という形にして、捕集層または断熱層つきでの水銀ポロシカーブ（細孔容積頻度）と、捕集層または断熱層のみを削って取り除いた基材のみの水銀ポロシカーブの差を、捕集層または断熱層の水銀ポロシカーブとし、そのピークを平均細孔直径とする。また、ハニカム構造体の断面のＳＥＭ画像を撮影し、捕集層または断熱層部分の画像解析により、空隙部と個体部の２値化を行い、ランダムに２０以上の空隙を選択してその内接円の平均を平均細孔直径としても良い。
捕集層２３と磁性体粒子２１との配置の形態については、隔壁１２の表面と捕集層２３との間、及び、捕集層２３上の一方または両方に、磁性体粒子２１が設けられていれば特に限定されない。例えば、図２（ａ）に示すように、セル１５内の隔壁１２の表面に捕集層２３が設けられており、捕集層２３の表面（セル１５の流路側）に磁性体粒子２１が設けられていてもよい。また、図２（ｂ）に示すように、セル１５内の隔壁１２の表面に磁性体粒子２１が設けられており、磁性体粒子２１の表面（セル１５の流路側）に捕集層２３が設けられていてもよい。さらに、図２（ｃ）に示すように、セル１５内の隔壁１２の表面に磁性体粒子２１が設けられており、磁性体粒子２１の表面（セル１５の流路側）に捕集層２３が設けられており、さらに捕集層２３の表面（セル１５の流路側）に磁性体粒子２１が設けられていてもよい。図２（ｃ）の構成では、捕集層２３上の両方（隔壁１２側及びセル１５の流路側）に磁性体粒子２１が設けられているため、図２（ａ）及び（ｂ）の構成に対し、捕集層２３で捕集したカーボン微粒子などの燃焼効率がより良好となる。図２（ａ）及び（ｂ）の構成では、図２（ｃ）の構成に対し、セル１５の流路の断面積が広く、フィルタの圧力損失がより小さい。
なお、図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）では、磁性体粒子２１を便宜的に層状に記載しているが、実際は、図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、それぞれ粒子状である。また、捕集層２３は、図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、粒子２２の群によって層を構成したものである。捕集層２３を構成する粒子２２は、互いに分離していてもよく、接触していてもよく、接触して焼結していてもよい。図３（ａ）は図２（ａ）の、図３（ｂ）は図２（ｂ）の、及び図３（ｃ）は図２（ｃ）の各断面図における、隔壁１２の表面付近の部分拡大図である。
捕集層２３の平均細孔径は、１～１０μｍであることが好ましく、１～８μｍであることがより好ましく、１～５μｍであることが更により好ましい。捕集層２３の平均細孔径が１μｍ以上であると、ハニカム構造体１をフィルタとして用いた場合に、圧力損失をより小さくすることができる。捕集層２３の平均細孔径が１０μｍ以下であると、ハニカム構造体１をフィルタとして用いた場合に、排ガス中に含まれるカーボン微粒子などが、隔壁１２の細孔を通過して、ハニカム構造体１の外部に漏れ出してしまうことを良好に抑制することができる。捕集層２３の材質は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、及び、Ｔｉからなる群から選択される少なくとも一種または二種以上の元素の酸化物を含有する化合物であってもよい。当該捕集層２３の材質は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＴｉＯ2、コージェライト（２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2・５ＳｉＯ2）、チタン酸アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＯ2）、及び、チタン酸マグネシウム（ＭｇＯ・ＴｉＯ2）からなる群から選択される少なくとも一種または二種以上を含むことができる。
捕集層２３の気孔率は、４０～８０％であることが好ましく、５０～８０％であることがより好ましく、６０～８０％であることが更により好ましい。捕集層２３の気孔率が４０％以上であると、ハニカム構造体１をフィルタとして用いた場合に、圧力損失をより小さくすることができる。捕集層２３の気孔率が８０％以下であると、ハニカム構造体１をフィルタとして用いた場合に、排ガス中に含まれるカーボン微粒子などが、隔壁１２の細孔を通過して、ハニカム構造体１の外部に漏れ出してしまうことを良好に抑制することができる。
捕集層２３の膜厚は、１０～８０μｍであることが好ましく、１０～５０μｍであることがより好ましく、１０～３０μｍであることが更により好ましい。捕集層の膜厚が、１０μｍ以上であると、ハニカム構造体１をフィルタとして用いた場合に、排ガス中に含まれるカーボン微粒子などが、隔壁１２の細孔を通過して、ハニカム構造体１の外部に漏れ出してしまうことを抑制することができる。捕集層２３の膜厚が８０μｍ以下であると、ハニカム構造体１をフィルタとして用いた場合に、圧力損失をより小さくすることができる。
捕集層２３の熱伝導率は、多孔質の隔壁１２の熱伝導率より低いことが好ましい。このような構成によれば、誘導加熱された磁性体粒子２１からの熱が隔壁１２内へ放出されることを抑制することができ、捕集層２３で捕集したカーボン微粒子などの燃焼効率がより良好となる。捕集層２３の熱伝導率は、２Ｗ／ｍＫ以下であるのが好ましく、１Ｗ／ｍＫ以下であるのがより好ましく、０．５Ｗ／ｍＫ以下であるのが更により好ましく、典型的には、０．１～１Ｗ／ｍＫである。また、捕集層２３が後述の断熱層２４を有さず、捕集層２３が断熱機能を有する場合には、熱伝導率は、典型的には、０．０１～１Ｗ／ｍＫである。
捕集層２３、多孔質の隔壁１２及び後述の断熱層２４の熱伝導率の測定は、それぞれ、以下のように測定することができる。すなわち、捕集層２３、多孔質の隔壁１２及び断熱層２４をそれぞれ構成する材料自体について、水銀ポロシメータで密度を測定し、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ）法で比熱を測定し、レーザーフラッシュ法で熱拡散率を測定する。次に、熱拡散率×比熱×密度＝熱伝導率の関係式から、当該材料の熱伝導率を算出する。
磁性体粒子２１は、上述のように、キュリー点が７００℃以上である。７００℃以上のキュリー点を有する磁性体としては、Ｆｅ、Ｃｏ、及び、Ｎｉからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含むもので構成することができ、例えば、残部Ｃｏ－２０質量％Ｆｅ、残部Ｃｏ－２５質量％Ｎｉ－４質量％Ｆｅ、残部Ｆｅ－１５～３５質量％Ｃｏ、残部Ｆｅ－１７質量％Ｃｏ－２質量％Ｃｒ－１質量％Ｍｏ、残部Ｆｅ－４９質量％Ｃｏ－２質量％Ｖ、残部Ｆｅ－１８質量％Ｃｏ－１０質量％Ｃｒ－２質量％Ｍｏ－１質量％Ａｌ、残部Ｆｅ－２７質量％Ｃｏ－１質量％Ｎｂ、残部Ｆｅ－２０質量％Ｃｏ－１質量％Ｃｒ－２質量％Ｖ、残部Ｆｅ－３５質量％Ｃｏ－１質量％Ｃｒ、残部Ｆｅ－１７質量％Ｃｒ、純コバルト、純鉄、電磁軟鉄、残部Ｆｅ－０．１～０．５質量％Ｍｎ、残部Ｆｅ－３質量％Ｓｉ等がある。ここで、磁性体粒子２１のキュリー点は、強磁性の特性を失う温度をさす。
磁性体粒子２１は、体積基準の平均粒径Ｄ５０が１０～３０００μｍであるのが好ましい。磁性体粒子２１の体積基準の平均粒径Ｄ５０が１０μｍ以上であると、加熱効率が良好となる。磁性体粒子２１の体積基準の平均粒径Ｄ５０が３０００μｍ以下であると、ハニカムへの磁性体粒子の担持が容易となる。磁性体粒子２１の体積基準の平均粒径Ｄ５０は、１０～１０００μｍであるのがより好ましく、１０～３００μｍであるのが更により好ましい。
磁性体粒子２１の体積割合は、ハニカム構造体１の外周壁１１及び隔壁１２の全体の体積に対して、１～３０％であるのが好ましい。磁性体粒子２１の体積割合が、ハニカム構造体１の外周壁１１及び隔壁１２の全体の体積に対して１％以上であると、ハニカム構造体１を効率的に温めることができる。磁性体粒子２１の体積割合が、ハニカム構造体１の外周壁１１及び隔壁１２の全体の体積に対して３０％以下であると、より多くのカーボン微粒子などを捕集することができ、ハニカム構造体１をフィルタとして用いた場合に、圧力損失をより小さくすることができる。上記磁性体粒子２１の体積割合は、ハニカム構造体１を作製する際に用いた磁性体粒子２１の総質量と、外周壁１１及び隔壁１２の全体の質量とを管理することで制御することができる。上記磁性体粒子２１の体積割合は、ハニカム構造体１を作製する際に用いた磁性体粒子２１の原料の密度及び外周壁１１及び隔壁１２の原料の密度をあらかじめピクノメーター等で測定しておき、当該密度と上述の各質量とを用いて算出することができる。また、ハニカム構造体１を画像解析することで、磁性体粒子２１の総面積または総体積と、外周壁１１及び隔壁１２の全体の面積または体積との比をとることで測定することができる。
磁性体粒子２１の表面には、保護層が被覆されているのが好ましい。このような構成により、磁性体粒子２１が保護層により保護され、磁性体粒子２１の劣化による抵抗の増大を良好に抑制することができる。保護層は、磁性体粒子２１の劣化を保護する機能を有しており、例えば、磁性体粒子２１の酸化防止機能を有している。
保護層の材質としては、セラミックス、ガラス、またはセラミックスとガラスとの複合材料を用いることができる。複合材料は、例えば、ガラスを５０体積％以上、より好ましくは６０体積％以上、更により好ましくは７０体積％以上含有した材料を用いることができる。保護層を構成するセラミックスとしては、例えば、ＳｉＯ2系、Ａｌ2Ｏ3系、ＳｉＯ2－Ａｌ2Ｏ3系、ＳｉＯ2－ＺｒＯ2系、ＳｉＯ2－Ａｌ2Ｏ3－ＺｒＯ2系等のセラミックスを挙げることができる。また、保護層を構成するガラスとしては、例えば、無鉛系のＢ2Ｏ3－Ｂｉ2Ｏ3系、Ｂ2Ｏ3－ＺｎＯ－Ｂｉ2Ｏ3系、Ｂ2Ｏ3－ＺｎＯ系、Ｖ2Ｏ5－Ｐ2Ｏ5系、ＳｎＯ－Ｐ2Ｏ5系、ＳｎＯ－ＺｎＯ－Ｐ2Ｏ5系、ＳｉＯ2－Ｂ2Ｏ3－Ｂｉ2Ｏ3系、ＳｉＯ2－Ｂｉ2Ｏ3－Ｎａ2Ｏ系、ＳｉＯ2－Ａｌ2Ｏ3－ＭｇＯ系等のガラスを挙げることができる。
図４は、本発明の一実施形態の断熱層２４を有するハニカム構造体１のセル１５及び隔壁１２における、セル１５の延伸方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。図４では、捕集層２３と磁性体粒子２１とが図２（ａ）に示す形態となっている場合において、さらに、隔壁１２の表面と捕集層２３との間に、断熱層２４が設けられている。断熱層２４は、これに限られず、捕集層２３と磁性体粒子２１とが図２（ｂ）に示す形態となっている場合において、さらに、隔壁１２の表面と磁性体粒子２１との間に設けられていてもよい。また、断熱層２４は、捕集層２３と磁性体粒子２１とが図２（ｃ）に示す形態となっている場合において、さらに、隔壁１２の表面と磁性体粒子２１との間に設けられていてもよい。これらの構成において、断熱層２４の熱伝導率を、捕集層２３の熱伝導率より低くする、または、断熱層２４の熱伝導率を、隔壁１２の熱伝導率より低くすることで、誘導加熱された磁性体粒子２１からの熱が隔壁１２内へ放出されることを抑制することができ、捕集層２３で捕集したカーボン微粒子などの燃焼効率がより良好となる。断熱層２４の熱伝導率は、２Ｗ／ｍＫ以下であるのが好ましく、１Ｗ／ｍＫ以下であるのがより好ましく、０．５Ｗ／ｍＫ以下であるのが更により好ましく、典型的には、０．０１～１である。
断熱層２４の気孔率が、捕集層２３の気孔率より高く、且つ、６０～９８％であるのが好ましい。断熱層２４の気孔率が、捕集層２３の気孔率より高いため、誘導加熱された磁性体粒子２１からの熱が隔壁１２内へ放出されることを抑制することができ、捕集層２３で捕集したカーボン微粒子などの燃焼効率がより良好となる。断熱層２４の気孔率が６０％以上であると、ガスの透過性が良好となり、圧力損失がより小さくなる。断熱層２４の気孔率が９８％以下であると、導加熱された磁性体粒子２１からの熱が隔壁１２内へ放出されることを抑制することができ、捕集層２３で捕集したカーボン微粒子などの燃焼効率がより良好となる。断熱層２４の気孔率は、６０～９８％であるのが好ましく、６５～９８％であるのがより好ましい。
断熱層２４の平均細孔径が、隔壁１２の平均細孔径より小さく、且つ、０．００５～１μｍであるのが好ましい。断熱層２４の平均細孔径が、隔壁１２の平均細孔径より小さいため、誘導加熱された磁性体粒子２１からの熱が隔壁１２内へ放出されることを抑制することができ、捕集層２３で捕集したカーボン微粒子などの燃焼効率がより良好となる。断熱層２４の平均細孔径が０．００５μｍ以上であると、ガスの透過性が良好となり、圧力損失がより小さくなる。断熱層２４の平均細孔径が１μｍ以下であると、誘導加熱された磁性体粒子２１からの熱が隔壁１２内へ放出されることを抑制することができ、捕集層２３で捕集したカーボン微粒子などの燃焼効率がより良好となる。断熱層２４の平均細孔径は、０．００５～１μｍであるのがより好ましく、０．００５～０．５μｍであるのが更により好ましい。
断熱層２４の材質は、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、または、ガラス等を挙げることができる。
このようなハニカム構造体１は、セラミックス原料を含有する坏土を、一方の端面から他方の端面まで貫通し流体の流路となる複数のセル１５を区画形成する隔壁１２を有するハニカム状に成形して、ハニカム成形体を形成し、このハニカム成形体を、乾燥した後に焼成することによって作製される。そして、このようなハニカム構造体を、本実施形態のハニカム構造体１として用いる場合には、外周壁をハニカム構造部と一体的に押し出してそのまま外周壁として使用してもよいし、成形又は焼成後に、ハニカム成形体（ハニカム構造体）の外周を研削して所定形状とし、この外周を研削したハニカム構造体に、コーティング材を塗布して外周コーティングを形成してもよい。なお、本実施形態のハニカム構造体１においては、例えば、ハニカム構造体の最外周を研削せずに、外周を有したハニカム構造体を用い、この外周を有するハニカム構造体の外周面（即ち、ハニカム構造体の外周の更に外側）に、更に、上記コーティング材を塗布して、外周コーティングを形成してもよい。即ち、前者の場合には、ハニカム構造体の外周面には、コーティング材からなる外周コーティングのみが最外周に位置する外周壁となる。一方、後者の場合には、ハニカム構造体の外周面に、更にコーティング材からなる外周コーティングが積層された、最外周に位置する、二層構造の外周壁が形成される。外周壁をハニカム構造部と一体的に押し出してそのまま焼成し、外周の加工無しに、外周壁として使用してもよい。
コーティング材の組成は特に限定されるものではなく、種々の公知のコーティング材を適宜使用することができる。コーティング材は、コロイダルシリカ、有機バインダ、粘土等を更に含有させてもよい。なお、有機バインダは、０．０５～０．５質量％用いることが好ましく、０．１～０．２質量％用いることが更に好ましい。また、粘土は、０．２～２．０質量％用いることが好ましく、０．４～０．８質量％用いることが更に好ましい。
なお、ハニカム構造体１は、隔壁１２が一体的に形成された一体型のハニカム構造体１に限定されることはなく、例えば、多孔質の隔壁１２を有し、隔壁１２によって流体の流路となる複数のセル１５が区画形成された柱状のハニカムセグメントが、接合材層を介して複数個組み合わされた構造を有するハニカム構造体１（以下、「接合型ハニカム構造体」ということがある）であってもよい。
また、本実施形態のハニカム構造体１は、複数のセル１５の内壁を形成する多孔質の隔壁１２の表面及び／又は隔壁１２の細孔内に触媒が担持されたものであってもよい。このように、本実施形態のハニカム構造体１は、触媒を担持した触媒担体として構成されたものであってもよい。
触媒の種類については特に制限なく、ハニカム構造体１の使用目的や用途に応じて適宜選択することができる。例えば、貴金属系触媒又はこれら以外の触媒が挙げられる。貴金属系触媒としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）といった貴金属をアルミナ細孔表面に担持し、セリア、ジルコニア等の助触媒を含む三元触媒や酸化触媒、又は、アルカリ土類金属と白金を窒素酸化物（ＮＯx）の吸蔵成分として含むＮＯx吸蔵還元触媒（ＬＮＴ触媒）が例示される。貴金属を用いない触媒として、銅置換又は鉄置換ゼオライトを含むＮＯx選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）等が例示される。また、これらの触媒からなる群から選択される２種以上の触媒を用いてもよい。なお、触媒の担持方法についても特に制限はなく、従来、ハニカム構造体に触媒を担持する担持方法に準じて行うことができる。
焼成ハニカム構造体のそれぞれをハニカムセグメントとして利用し、複数のハニカムセグメントの側面同士を接合材で接合して一体化し、ハニカムセグメントが接合された状態のハニカム構造体とすることができる。ハニカムセグメントが接合された状態のハニカム構造体は例えば以下のように製造することができる。各ハニカムセグメントの両底面に接合材付着防止用マスクを貼り付けた状態で、接合面（側面）に接合材を塗工する。
次に、これらのハニカムセグメントを、ハニカムセグメントの互いの側面同士が対向するように隣接して配置し、隣接するハニカムセグメント同士を圧着した後、加熱乾燥する。このようにして、隣接するハニカムセグメントの側面同士が接合材によって接合されたハニカム構造体を作製する。ハニカム構造体に対しては、外周部を研削加工して所望の形状（例えば円柱状）とし、外周面にコーティング材を塗工した後、加熱乾燥させて外周壁１１を形成してもよい。
接合材付着防止用マスクの材料は、特に制限はないが、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド、又はテフロン（登録商標）等の合成樹脂を好適に使用可能である。また、マスクは粘着層を備えていることが好ましく、粘着層の材料は、アクリル系樹脂、ゴム系（例えば、天然ゴム又は合成ゴムを主成分とするゴム）、又はシリコン系樹脂であることが好ましい。
接合材付着防止用マスクとしては、例えば厚みが２０～５０μｍの粘着フィルムを好適に使用することができる。
接合材としては、例えば、セラミックス粉末、分散媒（例えば、水等）、及び必要に応じて、バインダ、解膠剤、発泡樹脂等の添加剤を混合することによって調製したものを用いることができる。セラミックスとしては、コージェライト、ムライト、ジルコン、チタン酸アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、ジルコニア、スピネル、インディアライト、サフィリン、コランダム、及びチタニアからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有するセラミックスであることが好ましく、ハニカム構造体と同材質であることがより好ましい。バインダとしては、ポリビニルアルコールやメチルセルロース、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）などを挙げることができる。
次に、ハニカム構造体１の製造方法を説明する。まず、多孔質の隔壁を有し、隔壁によって複数のセルが区画形成されたハニカム構造体を作製する。例えば、コージェライトからなるハニカム構造体を作製する場合には、まず、坏土用材料としてコージェライト化原料を用意する。コージェライト化原料は、コージェライト結晶の理論組成となるように各成分を配合するため、シリカ源成分、マグネシア源成分、及びアルミナ源成分等を配合する。このうちシリカ源成分としては、石英、溶融シリカを用いることが好ましく、更に、このシリカ源成分の粒径を１００～１５０μｍとすることが好ましい。
マグネシア源成分としては、例えば、タルク、マグネサイト等を挙げることができる。これらの中でも、タルクが好ましい。タルクは、コージェライト化原料中３７～４３質量％含有させることが好ましい。タルクの粒径（平均粒子径）は、５～５０μｍであることが好ましく、１０～４０μｍであることが更に好ましい。また、マグネシア（ＭｇＯ）源成分は、不純物としてＦｅ2Ｏ3、ＣａＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等を含有していてもよい。
アルミナ源成分としては、不純物が少ないという点で、酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムの少なくともいずれか一種を含有するものが好ましい。また、コージェライト化原料中、水酸化アルミニウムは１０～３０質量％含有させることが好ましく、酸化アルミニウムは０～２０質量％含有させることが好ましい。
次に、コージェライト化原料に添加する坏土用材料（添加剤）を用意する。添加剤として、少なくともバインダと造孔剤を用いる。そして、バインダと造孔剤以外には、分散剤や界面活性剤を使用することができる。
造孔剤としては、コージェライトの焼成温度以下において酸素と反応して酸化除去可能な物質、又は、コージェライトの焼成温度以下の温度に融点を有する低融点反応物質等を用いることができる。酸化除去可能な物質としては、例えば、樹脂（特に、粒子状の樹脂）、黒鉛（特に、粒子状の黒鉛）等を挙げることができる。低融点反応物質としては、鉄、銅、亜鉛、鉛、アルミニウム、及びニッケルからなる群より選択される少なくとも一種の金属、これらの金属を主成分とする合金（例えば、鉄の場合には炭素鋼や鋳鉄、ステンレス鋼）、又は、二種以上を主成分とする合金を用いることができる。これらの中でも、低融点反応物質は、粉粒状又は繊維状の鉄合金であることが好ましい。更に、その粒径又は繊維径（平均径）は１０～２００μｍであることが好ましい。低融点反応物質の形状は、球状、巻菱形状、金平糖状等が挙げられ、これらの形状であると、細孔の形状をコントロールすることが容易となるため好ましい。
バインダとしては、例えば、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。また、分散剤としては、例えば、デキストリン、ポリアルコール等を挙げることができる。また、界面活性剤としては、例えば、脂肪酸石鹸を挙げることができる。なお、添加剤は、一種単独又は二種以上用いることができる。
次に、コージェライト化原料１００質量部に対して、バインダを３～８質量部、造孔剤を３～４０質量部、分散剤を０．１～２質量部、水を１０～４０質量部の割合で混合し、これら坏土用材料を混練し、坏土を調製する。
次に、調製した坏土を、押出成形法、射出成形法、プレス成形法等でハニカム形状に成形し、生のハニカム成形体を得る。連続成形が容易であり、例えばコージェライト結晶を配向させることができることから、押出成形法を採用することが好ましい。押出成形法は、真空土練機、ラム式押出成形機、２軸スクリュー式連続押出成形機等の装置を用いて行うことができる。
次に、ハニカム成形体を乾燥させて所定の寸法に調整してハニカム乾燥体を得る。ハニカム成形体の乾燥は、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等で行うことができる。なお、全体を迅速且つ均一に乾燥することができることから、熱風乾燥と、マイクロ波乾燥又は誘電乾燥と、を組み合わせて乾燥を行うことが好ましい。
また、別途、捕集層形成原料、磁性体粒子形成原料、必要であれば断熱層形成原料を準備する。捕集層形成原料としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、及び、ＴｉＯ2からなる群から選択される少なくとも１種を含む材料を用いることができる。磁性体粒子形成原料としては、Ｆｅ、Ｃｏ、及び、Ｎｉからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む粒子を用いることができる。断熱層形成原料としては、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2粒子、これら金属のアルコキシド、ゲル、または、ガラス等を用いることができる。
次に、必要であれば、まず断熱層形成原料をハニカム乾燥体のセルの隔壁の表面に塗布する。続いて、捕集層形成原料及び磁性体粒子形成原料を、所望の順でセルの隔壁の表面、または、断熱層形成原料の表面に塗布する。
なお、図５及び図６に示すような目封止部を有するハニカム構造体２０を製造する場合は、ここで、目封止部の原料を用意する。目封止部の材料（目封止用スラリー）は、隔壁（ハニカム乾燥体）と同じ坏土用材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。具体的には、セラミック原料、界面活性剤、及び水を混合し、必要に応じて焼結助剤、造孔剤等を添加してスラリー状にし、ミキサー等を使用して混練することにより得ることができる。次に、ハニカム乾燥体の一方の端面のセル開口部の一部にマスクを施し、その端面を、目封止用スラリーが貯留された貯留容器中に浸漬して、マスクをしていないセルに目封止用スラリーを充填する。同様にして、ハニカム乾燥体の他方の端面のセル開口部の一部にマスクを施し、その端面を、目封止用スラリーが貯留された貯留容器中に浸漬して、マスクをしていないセルに目封止用スラリーを充填し、その後、乾燥させて、目封止部を有するハニカム乾燥体を得る。目封止の方法としては、ペースト状の材料を、スキージのようなへらで押し込むのが簡単な方法である。スキージの押し込み回数で深さを制御するのが簡単である。深く磁性体を入れたいセルの部分は、押し込み回数を多くし、周辺の浅い箇所は押し込み回数を少なくする。
次に、ハニカム乾燥体を焼成することによって、ハニカム構造体を得る。上記乾燥の条件は、ハニカム成形体を乾燥させる条件と同様の条件を採用することができる。また、上記焼成の条件は、コージェライト化原料を用いた場合には、通常、大気雰囲気下、１４１０～１４４０℃の温度で３～１５時間とすることができる。
こうして得られたハニカム構造体は、その外周面に外周壁が形成された状態で作製される場合には、その外周面を研削し、外周壁を取り除いた状態としてもよい。このようにして外周壁を取り除いたハニカム構造体の外周に、後の工程にて、コーティング材を塗布して外周コーティングを形成する。また、外周面を研削する場合には、外周壁の一部を研削して取り除き、その部分に、コーティング材によって外周コーティングを形成してもよい。
コーティング材を調製する場合には、例えば、２軸回転式の縦型ミキサーを用いて調製することができる。
また、コーティング材には、コロイダルシリカ、有機バインダ、粘土等を更に含有させてもよい。なお、有機バインダは、０．０５～０．５質量％用いることが好ましく、０．１～０．２質量％用いることが更に好ましい。また、粘土は、０．２～２．０質量％用いることが好ましく、０．４～０．８質量％用いることが更に好ましい。
先に作製したハニカム構造体の外周面に、コーティング材を塗布し、塗布したコーティング材を乾燥させて、外周コーティングを形成する。このように構成することによって、乾燥・熱処理時の外周コーティングのクラックの発生を効果的に抑制することができる。
コーティング材の塗工方法としては、例えば、ハニカム構造体を回転台の上に載せて回転させ、コーティング材をブレード状の塗布ノズルから吐出させながらハニカム構造体の外周部に沿うように塗布ノズルを押し付けて塗布する方法を挙げることができる。このように構成することによって、コーティング材を均一な厚さで塗布することができる。また、形成した外周コーティングの表面粗さが小さくなり、外観に優れ、且つ熱衝撃によって破損し難い外周コーティングを形成することができる。
なお、ハニカム構造体の外周面が研削されて、外周壁が取り除かれたものの場合には、ハニカム構造体の外周面全体にコーティング材を塗布して外周コーティングを形成する。一方、ハニカム構造体の外周面に外周壁が存在する、或いは、一部の外周壁が取り除かれている場合には、部分的にコーティング材を塗布して外周コーティングを形成してもよいし、勿論、ハニカム構造体の外周面全域にコーティング材を塗布して外周コーティングを形成してもよい。
塗布したコーティング材（即ち、未乾燥の外周コーティング）を乾燥する方法については特に制限はないが、例えば、乾燥クラック防止の観点から、室温にて２４時間以上保持することでコーティング材中の水分の２５％以上を乾燥させた後、電気炉にて６００℃で１時間以上保持することで水分及び有機物を除去する方法を好適に用いることができる。
また、ハニカム構造体のセルの開口部が予め封止されていない場合には、外周コーティングを形成した後に、セルの開口部に目封止を行ってもよい。
図５には、本発明の一実施形態の目封止部１９を有するハニカム構造体２０を模式的に示す斜視図が記載されている。図６には、本発明の一実施形態の目封止部１９を有するハニカム構造体２０のセル１５及び隔壁１２における、セル１５の延伸方向に平行な断面を模式的に示す断面図である。ハニカム構造体２０は、柱状に形成されており、外周壁１１と、外周壁１１の内側に配設され、一方の端面１３から他方の端面１４まで貫通して流路を形成する複数のセル１５を区画形成する多孔質の隔壁１２とを備える。図示のハニカム構造体２０において、セル１５は、一方の端面１３側が開口して他方の端面１４に目封止部１９を有する複数のセルＡと、セルＡとそれぞれ交互に配置され、他方の端面１４側が開口して一方の端面１３に目封止部１９を有する複数のセルＢとを備える。セルＡ及びセルＢは隔壁１２を挟んで交互に隣接配置されており、両端面は市松模様を形成する。セルＡ及びセルＢの数、配置、形状等及び隔壁１２の厚み等は制限されず、必要に応じて適宜設計することができる。このような構成のハニカム構造体２０は、排ガス中の粒状物質（カーボン微粒子）に対し、誘導加熱を用いて燃焼除去するための目封止部１９を設けたフィルタ（例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」ともいう））として用いることができる。なお、このような目封止部１９は従来公知のハニカム構造体の目封止部として用いられるものと同様に構成されたものを用いることができる。そして、外周コーティングが形成された後に配設されたものであってもよいし、外周コーティングが形成される前の状態、即ち、ハニカム構造体２０を作製する段階で配設されたものであってもよい。
＜２．排気ガス浄化装置＞
上述した本発明の各実施形態に係るハニカム構造体を用いて排気ガス浄化装置を構成することができる。図７は、例として、ハニカム構造体１が組み込まれた排気ガス浄化装置６の排気ガス流路の概略図を示している。排気ガス浄化装置６は、ハニカム構造体１とハニカム構造体１の外周を螺旋状に周回するコイル配線４とを有する。また、排気ガス浄化装置６は、ハニカム構造体１及びコイル配線４を収容する金属管２を有する。金属管２の拡径部２ａに排気ガス浄化装置６を配置することができる。コイル配線４は固定部材５によって金属管２内に固定されてもよい。固定部材５は、セラミック繊維等の耐熱性部材であることが好ましい。ハニカム構造体１は触媒を担持してもよい。
コイル配線４は、ハニカム構造体１の外周に螺旋状に巻かれる。２以上のコイル配線４が用いられる形態も想定される。スイッチＳＷのオン（ＯＮ）に応じて交流電源ＣＳから供給される交流電流がコイル配線４に流れ、この結果として、コイル配線４の周囲には周期的に変化する磁界が生じる。なお、スイッチＳＷのオン・オフが制御部３により制御される。制御部３は、エンジンの始動に同期してスイッチＳＷをオンさせ、コイル配線４に交流電流を流すことができる。なお、エンジンの始動とは無関係に（例えば、運転手により押される加熱スイッチの作動に応じて）制御部３がスイッチＳＷをオンする形態も想定される。
本開示においては、コイル配線４に流れる交流電流に応じた磁界の変化に応じてハニカム構造体１が昇温する。これによりハニカム構造体１により捕集されるカーボン微粒子などが燃焼する。また、ハニカム構造体１が触媒を担持する場合、ハニカム構造体１の昇温は、ハニカム構造体１に含まれる触媒担体より担持された触媒の温度を高め、触媒反応が促進される。端的には、一酸化炭素（ＣＯ）、窒化酸化物（ＮＯx）、炭化水素（ＣＨ）が、二酸化炭素（ＣＯ2）、窒素（Ｎ2）、水（Ｈ2Ｏ）に酸化又は還元される。
１、２０ ハニカム構造体
２ 金属管
３ 制御部
４ コイル配線
５ 固定部材
６ 排気ガス浄化装置
１１ 外周壁
１２ 隔壁
１３、１４ 端面
１５ セル（セルＡ＋セルＢ）
１９ 目封止部
２１ 磁性体粒子
２２ 捕集層を構成する粒子
２３ 捕集層
２４ 断熱層

Claims (12)

  1. 外周壁と、
    前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、
    を有する柱状のハニカム構造体であって、
    前記セル内の隔壁の表面に、前記隔壁の平均細孔径よりも小さい平均細孔径の捕集層を有し、
    前記隔壁の表面と前記捕集層との間、及び、前記捕集層上の一方または両方に、キュリー点が７００℃以上の磁性体粒子を備え、
    前記捕集層の気孔率が４０～８０％であり、前記捕集層の平均細孔径が１～１０μｍであり、前記捕集層の膜厚が１０～８０μｍであり、
    前記磁性体粒子の体積割合が前記ハニカム構造体の前記外周壁及び前記隔壁の全体の体積に対して１～３０％であり、
    前記セル内の隔壁の表面と、前記捕集層との間に、さらに前記捕集層または前記隔壁より熱伝導率の低い断熱層を備え、
    前記隔壁の材質は、Ａｌ 2 Ｏ 3 、ＭｇＯ、コージェライト（２ＭｇＯ・２ＳｉＯ 2 ・５ＳｉＯ 2 ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、チタン酸アルミニウム（Ａｌ 2 Ｏ 3 ・ＴｉＯ 2 ）、窒化珪素（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）、ムライト（３Ａｌ 2 Ｏ 3 ・２ＳｉＯ 2 ）、アルミナ（Ａｌ 2 Ｏ 3 ）、珪素－炭化珪素系複合材料及び炭化珪素－コージェライト系複合材料から選択される少なくとも一種であり、
    前記断熱層の材質は、ＺｒＯ 2 、ＳｉＯ 2 、ＴｉＯ 2 及びガラスから選択される少なくとも一種であるハニカム構造体。
  2. 前記磁性体粒子の体積基準の平均粒径Ｄ５０が１０～３０００μｍである請求項１に記載のハニカム構造体。
  3. 前記磁性体粒子が、Ｆｅ、Ｃｏ、及び、Ｎｉからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む請求項１または２に記載のハニカム構造体。
  4. 前記磁性体粒子の表面に保護層が被覆されている請求項１～３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  5. 前記捕集層が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、及び、Ｔｉからなる群から選択される少なくとも一種または二種以上の元素の酸化物を含有する化合物を含む請求項１～４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  6. 前記捕集層の熱伝導率が、前記多孔質の隔壁の熱伝導率より低い請求項１～５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  7. 前記断熱層の気孔率が、前記捕集層の気孔率より高く、且つ、６０～９８％である請求項１～６のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  8. 前記断熱層の平均細孔径が、前記隔壁の平均細孔径より小さく、且つ、０．００５～１μｍである請求項１～７のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  9. 前記外周壁がセラミックス材料で構成されている請求項１～８のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  10. 前記セラミックス材料は、Ｓｉ、Ａｌ、及び、Ｍｇからなる群から選択される少なくとも一種または二種以上の元素を含む化合物を含む請求項９に記載のハニカム構造体。
  11. 前記セルは、前記一方の端面側が開口して前記他方の端面に目封止部を有する複数のセルＡと、前記セルＡとそれぞれ交互に配置され、前記他方の端面側が開口して前記一方の端面に目封止部を有する複数のセルＢとを含む請求項１～１０のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  12. 請求項１～１１のいずれか一項に記載のハニカム構造体と、
    前記ハニカム構造体の外周を螺旋状に周回するコイル配線と、
    前記ハニカム構造体及び前記コイル配線を収容する金属管と、
    を有する排気ガス浄化装置。
JP2021508225A 2019-03-27 2020-02-12 ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置 Active JP7181380B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019061672 2019-03-27
JP2019061672 2019-03-27
PCT/JP2020/005372 WO2020195278A1 (ja) 2019-03-27 2020-02-12 ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020195278A1 JPWO2020195278A1 (ja) 2021-11-18
JP7181380B2 true JP7181380B2 (ja) 2022-11-30

Family

ID=72610865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021508225A Active JP7181380B2 (ja) 2019-03-27 2020-02-12 ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12209526B2 (ja)
JP (1) JP7181380B2 (ja)
CN (1) CN113613754A (ja)
DE (1) DE112020001494T5 (ja)
WO (1) WO2020195278A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022118531A1 (ja) * 2020-12-02 2022-06-09 日本碍子株式会社 ハニカム構造体、排気ガス浄化装置及びハニカム構造体の製造方法
JP7798799B2 (ja) * 2020-12-16 2026-01-14 ユミコア日本触媒株式会社 微粒子フィルタ、内燃機関の排ガスから粒子状物質を除去する方法、及び微粒子フィルタの製造方法
JPWO2023033125A1 (ja) * 2021-09-03 2023-03-09
JP7682829B2 (ja) * 2022-03-31 2025-05-26 日本碍子株式会社 柱状ハニカム構造体
CN115487604A (zh) * 2022-09-23 2022-12-20 东莞市名创传动科技有限公司 一种复合烧结过滤材料

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003164765A (ja) 2001-11-30 2003-06-10 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用強磁性触媒および排気ガス浄化装置
JP2006057584A (ja) 2004-08-23 2006-03-02 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用触媒
JP2010013945A (ja) 2008-07-01 2010-01-21 Toyota Industries Corp 排ガス浄化装置
JP2014198318A (ja) 2013-03-29 2014-10-23 日本碍子株式会社 ハニカム構造体、及びその製造方法
JP2016182536A (ja) 2015-03-25 2016-10-20 日本碍子株式会社 排ガス浄化フィルタ、排ガス浄化装置、及び排ガス浄化装置の使用方法
JP2019523694A (ja) 2016-05-11 2019-08-29 ビーエーエスエフ コーポレーション 誘導加熱に対して適合された磁性材料を含む触媒組成物

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06272535A (ja) * 1993-03-18 1994-09-27 Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk ディーゼルパティキュレートフィルタ
JP3991447B2 (ja) * 1998-05-26 2007-10-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の誘導発熱式浄化装置
US10132221B2 (en) 2013-09-18 2018-11-20 Advanced Technology Emission Solutions Inc. Apparatus and method for gaseous emissions treatment with enhanced catalyst distribution
WO2016021186A1 (ja) 2014-08-07 2016-02-11 日本特殊陶業株式会社 排ガス流路部材、排ガス浄化装置、その昇温方法、及び、排ガス流路部材用の磁性体
JP2016175045A (ja) 2015-03-20 2016-10-06 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003164765A (ja) 2001-11-30 2003-06-10 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用強磁性触媒および排気ガス浄化装置
JP2006057584A (ja) 2004-08-23 2006-03-02 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用触媒
JP2010013945A (ja) 2008-07-01 2010-01-21 Toyota Industries Corp 排ガス浄化装置
JP2014198318A (ja) 2013-03-29 2014-10-23 日本碍子株式会社 ハニカム構造体、及びその製造方法
JP2016182536A (ja) 2015-03-25 2016-10-20 日本碍子株式会社 排ガス浄化フィルタ、排ガス浄化装置、及び排ガス浄化装置の使用方法
JP2019523694A (ja) 2016-05-11 2019-08-29 ビーエーエスエフ コーポレーション 誘導加熱に対して適合された磁性材料を含む触媒組成物

Also Published As

Publication number Publication date
US12209526B2 (en) 2025-01-28
DE112020001494T5 (de) 2022-01-13
US20210388749A1 (en) 2021-12-16
WO2020195278A1 (ja) 2020-10-01
CN113613754A (zh) 2021-11-05
JPWO2020195278A1 (ja) 2021-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7181380B2 (ja) ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置
JP7423532B2 (ja) ハニカム構造体、排気ガス浄化装置、排気システム及びハニカム構造体の製造方法
JP7153788B2 (ja) ハニカム構造体、排気ガス浄化装置及びハニカム構造体の製造方法
US12121886B2 (en) Honeycomb structure and exhaust gas purifying device
JP7229272B2 (ja) ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置
US11970961B2 (en) Honeycomb structure, exhaust gas purifying device and exhaust system
JP7313456B2 (ja) ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置
JP6824770B2 (ja) ハニカム構造体
US12383852B2 (en) Honeycomb structure and exhaust gas purifying device
WO2021049075A1 (ja) ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置
JP7496829B2 (ja) ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置
JP6581917B2 (ja) ハニカム構造体
JP7368614B2 (ja) ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210706

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220712

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220909

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221101

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221117

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7181380

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150