JP6129609B2 - 排ガス浄化装置、及び、排ガス浄化装置の製造方法 - Google Patents

排ガス浄化装置、及び、排ガス浄化装置の製造方法 Download PDF

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本発明は、保持シール材、保持シール材の製造方法、及び、排ガス浄化装置に関する。
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、パティキュレートマター(以下、PMともいう)が含まれており、近年、このPMが環境や人体に害を及ぼすことが問題となっている。また、排ガス中には、COやHC、NOx等の有害なガス成分も含まれていることから、この有害なガス成分が環境や人体に及ぼす影響についても懸念されている。
そこで、排ガス中のPMを捕集したり、有害なガス成分を浄化したりする排ガス浄化装置として、炭化ケイ素やコージェライトなどの多孔質セラミック又は金属からなる排ガス処理体と、排ガス処理体を収容するケーシングと、排ガス処理体とケーシングとの間に配設される保持シール材とから構成される排ガス浄化装置が種々提案されている。
上記排ガス浄化装置のなかで、上記した有害なガス成分を浄化する触媒コンバータ装置は、所定の活性化温度に到達した状態でないと排ガス処理体が充分な触媒作用を発揮することができない。しかし、例えば、エンジン等の内燃機関を始動した直後や、ハイブリッドエンジンを搭載した自動車でエンジンが稼働していない場合等においては、排ガス処理体の温度が活性化温度より低い温度となり、有害なガス成分を充分に浄化することができない場合がある。
このため、特許文献1には、金属製触媒担体自身を発熱抵抗体、つまり電熱ヒータとして利用し、上記のような場合であっても、金属製触媒担体を活性化温度以上の温度に昇温させる排気浄化用触媒コンバータが提案されている。
図17は、従来の金属製触媒担体自身を発熱抵抗体とした排気浄化用触媒コンバータの一例を模式的に示す断面図である。
図17に示す排気浄化用触媒コンバータ1は、ケーシング(金属製シェル)22内に複数個の金属製触媒担体2〜4が排ガスの流通する方向に間隔を隔てて配置されている。金属製触媒2〜4は、触媒を担持する波状の金属板と平板とを交互に積層して長円状に巻回したものの両端をロー付して構成されている。これら金属製触媒担体2〜4には、ケーシング22を貫通する+側電極部材5〜7及び−側電極部材8〜10がそれぞれ着装されている。+側電極部材5〜7及び−側電極部材8〜10は、導電性の放熱板11、12により、それぞれ連結されている。各電極部材5〜10の突出部はナット13〜18で固定されている。金属触媒担体2〜4とケーシング22との間には電気絶縁材であって緩衝性を有する環状の保持シール材(マット部材)19〜21が介装されている。
排気浄化用触媒コンバータ1では、保持シール材19〜21には孔が形成され、この孔に電極部材5〜10が挿入されることより、金属製触媒担体2〜4と電極部材5〜10とが接続されている。
特開平5−269387号公報
しかしながら、上記排気浄化用触媒コンバータ1には、以下のような問題が存在する。
すなわち、上記排気浄化用触媒コンバータ1では、金属製触媒担体2〜4の表層に設置された電極部材5〜10からのみの電圧印加となる。一般に、電流は両電極間の最短経路で流れる傾向があるので、金属製触媒担体2〜4に流れる電流は、金属製触媒担体全体に均一に流れにくい。そのため、金属製触媒担体2〜4の昇温には部分的な斑が生じやすくなる。また、上記排気浄化用触媒コンバータでは、金属製触媒担体2〜4の表層に設置された電極部材5〜10からのみの電圧印加となるので、効率的に排ガス浄化を行うために金属製触媒担体の任意の位置を選択して発熱量を多くすることは難しいという問題がある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、排ガス処理体を斑なく加熱することができる排ガス浄化装置に用いる保持シール材、上記保持シール材の製造方法、上記保持シール材が用いられた排ガス浄化装置、及び、上記保持シール材が用いられた排ガス浄化装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の保持シール材では、電気伝導性を有する柱状の排ガス処理体ユニットが複数個集合して形成される排ガス処理体と、上記排ガス処理体の周囲に配設された保持シール材と、上記排ガス処理体を収容するケーシングとを備える排ガス浄化装置に用いられる保持シール材であって、上記保持シール材は、無機繊維を含み、第1の主面と第2の主面とを有する平面視矩形状のマットからなり、上記保持シール材は、上記排ガス処理体を構成する各排ガス処理体ユニット同士の間を1枚で連続して介在するように構成されており、上記保持シール材の第1の主面及び/又は第2の主面には、上記排ガス処理体ユニットに通電するための少なくとも一対の電極が、上記保持シール材の長手方向に沿って配設されており、上記電極は、上記保持シール材が各排ガス処理体ユニット同士の間を連続して介在する際に、自身が接触して短絡しないように構成されていることを特徴とする。
本発明の保持シール材は、通常、電気伝導性を有する排ガス処理体ユニットに巻き付け、該保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体をケーシングに収容して使用するが、上記保持シール材が電極を備えているため、任意のタイミングで電気伝導性を有する排ガス処理体ユニットに通電し、排ガス処理体ユニットを発熱させることができる。
従って、このような排ガス浄化装置では、エンジン等の内燃機関を始動した直後の排ガス処理体(触媒担体)の昇温のみでなく、ハイブリッド車両等のモータ及びエンジンを搭載した車両がモータを稼働させ、エンジンが稼働していない時にも、所定の温度以上の温度を保つように排ガス処理体を発熱させることができる。そのため、エンジンが稼働し始めた際、直ぐに排ガス処理体を排ガス浄化装置として機能させることができる。
また、本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置では、電気伝導性を有する排ガス処理体ユニットに直接通電するので、排ガス処理体を構成する排ガス処理体ユニットの配置位置に関わらず排ガス処理体ユニットを発熱させることができる。従って、排ガス処理体全体を斑なく昇温させることができる。
本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置では、保持シール材に配設されている電極は、保持シール材からの面圧を受けることにより、保持シール材と、排ガス処理体ユニットとの間に固定されることになる。また、排ガス処理体ユニットが熱膨張することにより体積が増加した場合であっても、保持シール材はその体積の増加を吸収することができる。そのため、電極は、排ガス処理体ユニットの体積が増加して形状が変化した場合であっても、排ガス処理体ユニットから離れにくく、接続不良になりにくい。
本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置では、従来の排ガス浄化装置のように電極部材をケーシングの外から挿入する必要がないので、ケーシング及び保持シール材に孔を形成する必要がない。そのため、排ガス浄化装置を製造する際に、ケーシングと、保持シール材とを位置合わせする必要がないので、保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体をケーシング内部に収容する方法として圧入方式、サイジング方式等を用いることができる。
また、本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置では、保持シール材に孔を形成して保温面積を減少させる必要がないので、保持シール材の反発力の総和が低下することがなく、保持シール材により充分に排ガス処理体を保温することが可能な排ガス浄化装置を提供することができる。
本発明の保持シール材では、上記電極は、上記保持シール材の長手方向に沿って連続していることが望ましい。
電極が保持シール材の長手方向に沿って連続していると、電極の端部を電源と接続することにより、連続する電極の全ての部分に通電することができる。そのため、本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置では、連続する電極に接触する全ての排ガス処理体ユニットに容易に通電することができる。
本発明の保持シール材では、上記保持シール材の第1の主面及び/又は第2の主面には有機シートが貼付され、上記有機シートと上記保持シール材の第1の主面及び/又は第2の主面との間には、上記電極が狭持されていることが望ましい。
上記構成の保持シール材では、有機シートが電極を保護することになるので、外部からの衝撃等により電極が損傷することを防ぐことができる。
また、保持シール材を排ガス処理体ユニットに巻き付ける際に、有機シートが貼付されていない場合には、電極と、排ガス処理体ユニットとが直接接触するので、電極と、排ガス処理体ユニットとが擦れ電極が破損することがある。しかし、上記構成の保持シール材では、電極と、排ガス処理体ユニットとが直接接触することはない。従って、電極が破損することを防ぐことができる。
また、上記構成の保持シール材では、電極が、有機シートにより保持シール材の主面に固定されることになるので、上記構成の保持シール材をそのまま排ガス処理体ユニットの周囲に巻き付け、保持シール材と排ガス処理体ユニットとの間に電極を配設することができ、容易に電極を備えた排ガス浄化装置を作製することができる。
さらに、上記構成の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置では、排ガス浄化装置に排ガスが流入すると、有機シートは熱分解により消失する。そうすると、電極と排ガス処理体ユニットとが直接接触することになるので、排ガス処理体ユニットに通電することができ、排ガス処理体ユニットを発熱させることができる。
本発明の保持シール材では、上記有機シートの構成材料は、ポリオレフィン樹脂、ビニル樹脂、スチロール樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種からなることが望ましい。
有機シートの構成材料が、ポリオレフィン樹脂、ビニル樹脂、スチロール樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種からなると、これらの樹脂は充分な柔軟性を有するので外部からの衝撃を吸収することができる。また、上記構成の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置に排ガスが流入した際に、有機シートが熱分解しやすくなる。
本発明の保持シール材では、上記電極の構成材料は、白金、金、銀、ケイ素及びケイ素−炭化ケイ素からなる群から選択された少なくとも1種からなることが望ましい。
電極の構成材料が、白金、金、銀、ケイ素及びケイ素−炭化ケイ素からなる群から選択された少なくとも1種からなると、導電性向上に効果がある。また、種々の物質を組み合わせることにより、要求される排ガス処理体ユニットの特性に応じて種々の特性を有する電極とすることができ、この電極を用いて排ガス処理体ユニットに通電することにより、排ガス処理体ユニットを好適に発熱させることができる。
本発明の保持シール材の製造方法は、上記構成の保持シール材を製造する方法であって、無機繊維を含み、第1の主面と第2の主面とを有する平面視矩形状のマットからなる保持シール材を準備する保持シール材準備工程と、上記保持シール材の第1の主面及び/又は第2の主面に少なくとも一対の電極を配置する電極配設工程とを含むことを特徴とする。
本発明の保持シール材の製造方法により、本発明の保持シール材を製造することができる。
本発明の排ガス浄化装置では、電気伝導性を有する柱状の排ガス処理体ユニットが複数個集合して形成される排ガス処理体と、上記排ガス処理体の周囲に配設された保持シール材と、上記排ガス処理体を収容するケーシングとを備える排ガス浄化装置であって、上記保持シール材は、無機繊維を含み、第1の主面と第2の主面とを有する平面視矩形状のマットからなり、上記排ガス処理体を構成する各排ガス処理体ユニット同士の間には、連続する一枚の上記保持シール材が介在されており、上記排ガス処理体ユニットと、上記保持シール材との間には、上記排ガス処理体ユニットに通電するための少なくとも一対の電極が、上記保持シール材の長手方向に沿って並設されており、上記電極は、自身が接触して短絡しないように配設されていることを特徴とする。
本発明の排ガス浄化装置では、電気伝導性を有する排ガス処理体ユニットに直接通電するので、排ガス処理体を構成する排ガス処理体ユニットの配置位置に関わらず排ガス処理体ユニットを発熱させることができる。
従って、排ガス処理体全体を斑なく昇温させることができる。また、排ガス処理体ユニットの電気抵抗値等の特性を変更することにより、排ガス処理体の一部の排ガス処理体ユニットを選択的に発熱させることもできるので、効率的に排ガス浄化を行うために排ガス処理体の任意の位置を選択して発熱量を多くすることができる。
本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体を発熱させる手段として、電気伝導性を有する排ガス処理体ユニットに通電するための少なくとも一対の電極を用いており、この電極と電源とは、接続部材等を用いて容易に接続させることができるので、接続不良が発生するおそれが殆どない。また、排ガス処理体ユニットと保持シール材との間に配設された電極は、保持シール材からの面圧を受けるので、電極は、排ガス処理体ユニットに押し付けられる。そのため、電極が排ガス処理体ユニットから離間するおそれが殆どない。
本発明の排ガス浄化装置では、ケーシングや保持シール材に大きな孔を形成し、外部から電極部材を排ガス処理体に当接させる必要がないので、保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体をケーシング内部に収容する方法として、圧入等の種々の方法をとることができる。
本発明の排ガス浄化装置では、保持シール材に孔を形成して保温面積を減少させる必要がないので、保持シール材の反発力の総和が低下することがなく、上記保持シール材により充分に排ガス処理体を保温することが可能な排ガス浄化装置を提供することができる。
また、排ガス処理体ユニット同士の間に保持シール材が存在するので、保持シール材の保温効果により、排ガス処理体ユニットの温度を排ガスを処理するのに好適な温度に維持しやすくなる。
本発明の排ガス浄化装置では、電極自体が発熱体にもなるので、電極が発熱することにより、排ガス処理体ユニットを加熱することができる。
排ガス処理体に排ガスが流通することによる加熱や、排ガス処理体ユニットが通電されることによる発熱等により、排ガス処理体ユニットが高温になり、排ガス処理体ユニットに体積の変化が生じた場合であっても、排ガス処理体ユニット同士の間には、上記保持シール材が介在しており、保持シール材は、無機繊維を含むマットからなるので、排ガス処理体ユニットの体積変化を吸収することができる。そのため、排ガス処理体ユニットに体積の変化が生じることに起因するクラック等の損傷の発生をする防止することができる。
本発明の排ガス浄化装置では、電極が自身と接触して短絡しないように配設されているので、排ガス浄化装置を使用することにより振動などで電極の位置が少しずれたとしても短絡が生じることはない。
本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体ユニットは、排ガス処理体の周囲に配設された保持シール材からの面圧のみならず、排ガス処理体ユニット同士の間に介在している保持シール材からの面圧を受けることになる。その結果、排ガス処理体を構成する排ガス処理体ユニットが抜け落ちることを防止できる。
本発明の排ガス浄化装置では、エンジン等の内燃機関を始動した直後の排ガス処理体(触媒担体)の昇温のみでなく、ハイブリッド車両等のモータ及びエンジンを搭載した車両がモータを稼働させ、エンジンが稼働していない時にも、所定の温度以上の温度を保つように排ガス処理体を発熱させることができる。そのため、エンジンが稼働し始めた際、直ぐに排ガス処理体を排ガス浄化装置として機能させることができる。
本発明の排ガス浄化装置では、上記排ガス処理体を構成する全ての上記排ガス処理体ユニット同士の間には、連続する一枚の上記保持シール材が介在されており、上記電極は、上記保持シール材の長手方向に沿って連続していることが望ましい。
上記構成の排ガス浄化装置では、全ての排ガス処理体ユニット同士は、直接接触することはなく、排ガス処理体ユニット同士が直接接触することによるクラック等の損傷の発生を防止することができる。
また、連続する一枚の上記保持シール材が介在されていることにより排ガス処理体ユニット同士の間には保持シール材の継ぎ目がなくシール性を損なうことがない。
また、電極が保持シール材の長手方向に沿って連続していると、電極の端部を電源と接続することにより、連続する電極の全ての部分に通電することができる。そのため、連続する電極に接触する全ての排ガス処理体ユニットに容易に通電することができる。
本発明の排ガス浄化装置では、上記排ガス処理体は、複数の形状の異なる柱状の排ガス処理体ユニットを組み合わせることにより、所定の排ガス処理体の形状が形成されていることが望ましい。
排ガス処理体が上記形状であると、単にこれら複数種類の排ガス処理体ユニットを保持シール材を介して組み合わせるのみで、簡単に排ガス処理体を構成することができる。また、予め、所定の排ガス処理体の形状が形成される組み合わせとなる種々の形状の排ガス処理体ユニットを製造しておくことにより、要求される種々の形状の排ガス処理体を容易に作製することができ、排ガス処理体の形状に関する多様な要求に比較的容易に答えることができる。
本発明の排ガス浄化装置では、上記電極が、上記排ガス処理体を構成する全ての排ガス処理体ユニットと接触していることが望ましい。
電極が、排ガス処理体を構成する全ての排ガス処理体ユニットと接触していると、全ての排ガス処理体ユニットに通電することができるので、排ガス処理体を斑なく昇温させることができる。
本発明の排ガス浄化装置では、上記電極は、上記保持シール材の第1の主面と、上記排ガス処理体ユニットとの間のみに配設されていてもよい。
上記のように電極が配設されていると、電極と電源とを接続する配線を複雑にすることなく、電極と電源とを接続することができる。
本発明の排ガス浄化装置では、上記電極は、上記保持シール材の第1の主面と上記排ガス処理体ユニットとの間、及び、上記保持シール材の第2の主面と上記排ガス処理体ユニットとの間の両方に配設されていてもよい。
上記のように電極が配設されていると、隣り合う排ガス処理体ユニット同士の間に1層の保持シール材を配設するだけで、隣り合う排ガス処理体ユニットの両方に通電することができる。
本発明の排ガス浄化装置では、上記排ガス処理体ユニットは、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたセラミック製のハニカム焼成体からなることが望ましい。
排ガス処理体ユニットがセラミック製のハニカム焼成体であると、セラミックは、脆性材料であるので、機械的な衝撃等により破壊され易いが、排ガス処理体ユニットの側面の周囲には、保持シール材が介在し、衝撃を吸収するので、機械的な衝撃や熱衝撃により排ガス処理体ユニットにクラック等を発生するのを防止することができる。
本発明の排ガス浄化装置では、上記排ガス処理体ユニットは、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された金属製のハニカム体からなることが望ましい。
金属製ハニカム体は通電により発熱するので、発熱体として適している。また、圧力損失の低減、低熱容量化に効果がある。さらに、強い衝撃を受けた場合であってもクラックが生じにくい。
本発明の排ガス浄化装置では、上記排ガス処理体ユニットは、触媒を担持してなることが望ましい。
排ガス処理体ユニットが、触媒を担持してなると、有毒な排ガスの浄化も可能になる。
本発明の排ガス浄化装置の製造方法は、上記構成の排ガス浄化装置を製造する方法であって、無機繊維を含み、第1の主面と第2の主面とを有する平面視矩形状のマットからなる保持シール材を準備する保持シール材準備工程と、上記保持シール材の第1の主面及び/又は第2の主面に、少なくとも一対の電極を配設する電極配設工程と、柱状の排ガス処理体ユニットと、上記保持シール材との間に上記電極が配設され、かつ、一枚の上記保持シール材が、複数個の上記排ガス処理体ユニット同士の間に連続して介在するように、上記保持シール材を上記排ガス処理体ユニットに巻き付けることにより複数個の上記排ガス処理体ユニットを集合し、排ガス処理体を形成する排ガス処理体作製工程と、上記保持シール材をさらに上記排ガス処理体の周囲に巻き付ける巻き付け工程と、上記保持シール材がその周囲に巻き付けられた上記排ガス処理体をケーシング内部に収容する収容工程とを含むことを特徴とする。
本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、上述した保持シール材の製造方法を用いて保持シール材を作製した後、作製された少なくとも一対の電極を第1の主面及び/又は第2の主面に有する保持シール材を排ガス処理体ユニットに巻き付け、排ガス処理体ユニットを複数個集合して排ガス処理体を作製する。この際、上記電極が、保持シール材と、排ガス処理体ユニットとの間に配設されるように保持シール材を排ガス処理体ユニットに巻き付ける。その後、保持シール材をさらに上記排ガス処理体の周囲に巻き付け、圧入等の手段により、保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体をケーシングに収容することができる。上記方法により、保持シール材と排ガス処理体との間に少なくとも一対の電極が配設された排ガス浄化装置を、比較的容易に作製することができる。
図1(a)は、本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。図1(b)は、図1(a)に示す排ガス浄化装置のA−A線断面図である。 図2(a)は、本発明の排ガス浄化装置の排ガス処理体ユニットと、排ガス処理体ユニット同士の間に介在されている保持シール材との一部の一例を模式的に示す模式図である。図2(b)は、本発明の排ガス浄化装置の排ガス処理体ユニットの全体と、排ガス処理体ユニット同士の間に介在されている保持シール材の全体との一例を模式に示す模式図である。 図3−1は、本発明の排ガス浄化装置に用いられた、一対の電極が並設された保持シール材の一例を模式的に示す斜視図である。 図3−2は、図3−1に示す一対の電極が並設された保持シール材の平面図である。 図4(a)は、本発明の排ガス浄化装置を構成する内方排ガス処理体ユニットの一例を模式的に示す斜視図である。図4(b)は、図4(a)に示す内方排ガス処理体ユニットのB−B線断面図である。 図5(a)〜(c)は、本発明の排ガス浄化装置を構成する外方排ガス処理体ユニットの一例を模式的に示す斜視図である。 図6(a)〜(d)は、本発明の排ガス浄化装置に用いられる保持シール材に一対の電極を並設する工程の一例を順に示す模式図である。 図7(a)〜(e)は、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体を形成する工程の一例を順に示す模式図である。 図8は、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体の一例を示す模式図である。 図9は、本発明の排ガス浄化装置を構成する周囲に保持シール材が配設された排ガス処理体の一例を示す斜視図である。 図10は、本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示す、排ガス浄化装置の長手方向に垂直な方向の断面図である。 図11は、本発明の排ガス浄化装置の排ガス処理体ユニットと、排ガス処理体ユニット同士の間に介在されている保持シール材との一部の一例を模式的に示す模式図である。 図12は本発明の排ガス浄化装置に用いられた、一対の電極が並設された保持シール材の一例を模式的に示す斜視図である。 図13(a)〜(e)は、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体を形成する工程の一例を順に示す模式図である。 図14は、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体の一例を示す模式図である。 図15は、本発明の排ガス浄化装置を構成する周囲に保持シール材が配設された排ガス処理体の一例を示す斜視図である。 図16は、本発明の保持シール材の一例を模式的に示す斜視図である。 図17は、従来の金属製触媒担体自身を発熱抵抗体とした排気浄化用触媒コンバータの一例を模式的に示す断面図である。
(発明の詳細な説明)
以下、本発明について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
図1(a)は、本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。図1(b)は、図1(a)に示す排ガス浄化装置のA−A線断面図である。
図1(a)に示すように、本発明の排ガス浄化装置の一例である排ガス浄化装置100は、排ガス処理体130と、排ガス処理体130の外方を覆うケーシング110と、排ガス処理体130とケーシング110との間に配置された保持シール材120とから構成されており、ケーシング110の排ガスが導入される側の端部には、エンジン等の内燃機関に連結された導入管111が接続されており、ケーシング110の他端部には、外部に連結された排出管112が接続されている。保持シール材120は、第1の主面121と、第1の主面121と反対側の主面である第2の主面122とを備えている。保持シール材120の第1の主面121には、電極161a及び電極161bからなる第1の一対の電極161が並設されており、保持シール材120の第2の主面122には、電極162a及び電極162bからなる第2の一対の電極162が並設されている。第1の一対の電極161及び第2の一対の電極162には導線163が接続されている。導線163は、排ガス処理体130とケーシング110との間にある空間を通って、ケーシング110に配設された端子取り出し口170を介してケーシング110から取り出され外部電源180と接続されている。なお、図1(a)中、排ガスをGで示し、排ガスの流れを矢印で示している。
また、保持シール材120は、本発明の保持シール材の一例である。
以下の説明において、排ガス処理体の外周の一部を構成している排ガス処理体ユニットを「外方排ガス処理体ユニット」と、外方排ガス処理体ユニットより内側に位置する排ガス処理体ユニットを「内方排ガス処理体ユニット」とも表記する。なお、外方排ガス処理体ユニットと内方排ガス処理体ユニットとを特に区別する必要がない場合、単に排ガス処理体ユニットと表記する。
図1(b)に示す排ガス浄化装置100では、それぞれ形の異なる外方排ガス処理体ユニット140と、外方排ガス処理体ユニット141と、外方排ガス処理体ユニット142と、外方排ガス処理体ユニット140、141及び142の内側に位置する内方排ガス処理体ユニット150とが4つずつ、保持シール材120を介して組み合わされ、断面形状が略円形の排ガス処理体130が形成されている。
なお、詳しくは後述するが、外方排ガス処理体ユニット142は、外方排ガス処理体ユニット141を、外方排ガス処理体ユニット141の長手方向に垂直な軸を中心に180°回転させた形状であり、外方排ガス処理体ユニット141と、外方排ガス処理体ユニット142とは、実質的に同一の形状であるが、便宜上両者を区別して記載する。
図1(b)に示す排ガス浄化装置100では、排ガス処理体130の間に介装されているのは、連続する一枚の保持シール材120であり、一枚の保持シール材120を、順次、排ガス処理体130を構成する外方排ガス処理体ユニット140、141、142及び内方排ガス処理体ユニット150のそれぞれ特定の側面に巻き付けることにより、全体として排ガス処理体130を構成する外方排ガス処理体ユニット140、141、142、及び、内方排ガス処理体ユニット150の対向する面の全てに保持シール材120が介装された状態としている。一枚の保持シール材120を用いて、外方排ガス処理体ユニット140、141、142及び内方排ガス処理体ユニット150の対向する面のみに介装することは難しいので、保持シール材120は、排ガス処理体130の周囲の一部にも配設されており、最終的には、排ガス処理体130全体に保持シール材120を巻き付けるため、排ガス処理体130の外周全体にもう一度保持シール材120が巻き付けられている。そのため、排ガス処理体130の外周部分には、保持シール材120が2層となっている部分が存在している。このように周囲に保持シール材120が配設された排ガス処理体130は、ケーシング110に収容されている。
従って、排ガス処理体130の内部に介装された保持シール材120は、全ての部分で連続層とはなっておらず、一部不連続層が存在するが、保持シール材120は弾性に富んでいるので、互いに密着し合い、境界部分にもスペースは生じていない。また、当然、保持シール材120と排ガス処理体ユニットの側面との間にもスペースが生じることはない。このため、排ガスが、保持シール材120と、排ガス処理体ユニットとの間を通過することはない。また、排ガス処理体130を構成する外方排ガス処理体ユニット140、141、142、及び、内方排ガス処理体ユニット150の間には、弾性に富む保持シール材120が介装されているため、外方排ガス処理体ユニット140、141、142、及び、内方排ガス処理体ユニット150に破損が生じることはない。
さらに、図1(b)に示すように、本発明の排ガス浄化装置100では、各排ガス処理体ユニット同士が対向する角部を除いて、各排ガス処理体ユニット同士の間にある保持シール材120が1層になるように配設されている。
そのため、各排ガス処理体ユニットが保持シール材120から受ける面圧は均等になりやすくなる。すなわち、各排ガス処理体ユニットにかかる面圧が偏在しにくくなるので、各排ガス処理体ユニットが損傷しにくくなる。また、各排ガス処理体ユニット同士が対向する角部には、保持シール材120が2層存在しているので、各排ガス処理体ユニットの角部が損傷しにくくなる。さらに、保持シール材120が2層存在している部分からは、効率よく面圧を受けることができ、排ガス処理体130を構成する各排ガス処理体ユニットが抜け落ちることを防止しやすくなる。
また、各排ガス処理体ユニット同士の間には保持シール材120が存在しているので、各排ガス処理体ユニット同士の間の距離が均等になる。そのため、外部から衝撃を受けた場合でも、各排ガス処理体ユニットに衝撃が均等に伝わりやすくなる。さらに、各排ガス処理体ユニットに伝わる熱も均等に伝わりやすくなる。そのため、外部からの衝撃や熱衝撃を受けた場合でも、各排ガス処理体ユニットにクラック等の損傷が生じにくくなる。
図1(b)に示すように、本発明の排ガス浄化装置100では、排ガス処理体130の周囲に配設された保持シール材120が2層になっている部分が複数存在している。図1(b)に示すように、排ガス処理体130のA−A線の断面形状は略円形である。保持シール材120が2層になっている部分同士は、この略円形の断面形状の中心を軸に、略対向する位置に存在している。そのため、排ガス処理体130が受ける排ガス処理体130の周囲に配設された保持シール材120からの面圧は偏在しにくくなる。従って、排ガス処理体130が損傷しにくくなる。
また、各排ガス処理体ユニット同士の間の保持シール材120が1層なので、後述する保持シール材120の長手方向の長さLが最小の長さとなる。そのため、保持シール材120の価格を安くすることができる。
本発明の排ガス浄化装置100では、保持シール材120の第1の主面121と排ガス処理体ユニットとの間には、排ガス処理体ユニットに通電するための第1の一対の電極161が並設されており、保持シール材120の第2の主面122と排ガス処理体ユニットとの間には、第2の一対の電極162が並設されている。
このことを、図2(a)及び図2(b)を用いて詳しく説明する。
図2(a)は、本発明の排ガス浄化装置の排ガス処理体ユニットと、排ガス処理体ユニット同士の間に介在されている保持シール材との一部の一例を模式的に示す模式図である。図2(b)は、本発明の排ガス浄化装置の排ガス処理体ユニットの全体と、排ガス処理体ユニット同士の間に介在されている保持シール材の全体との一例を模式に示す模式図である。
図2(a)に示すように、内方排ガス処理体ユニット150と、内方排ガス処理体ユニットと隣り合う別の内方排ガス処理体ユニット150(以下、便宜上内方排ガス処理体ユニット1150という)との間の保持シール材120が1層となるように、保持シール材120が配設されている。また、保持シール材120の第1の主面121と、内方排ガス処理体ユニット1150とが接しており、保持シール材120の第2の主面122と、内方排ガス処理体ユニット150とが接している。
保持シール材120の第1の主面121と、内方排ガス処理体ユニット1150との間には、第1の一対の電極161が並設されており、保持シール材120の第2の主面122と、内方排ガス処理体ユニット150との間には、第2の一対の電極162が並設されている。
また、図2(b)についても内方排ガス処理体ユニット150とその周囲とに着目すると、本発明の排ガス浄化装置100では、内方排ガス処理体ユニット150には保持シール材120の第2の主面122のみが接している。また、内方排ガス処理体ユニット150の周囲の排ガス処理体ユニットには保持シール材120の第1の主面121のみが接している。このように、本発明の排ガス浄化装置100では、図2(b)に示すように、排ガス処理体130を長手方向に垂直な方向で切断した切断面において、Aで示される保持シール材120の第1の主面121のみに接する排ガス処理体ユニットと、Bで示される保持シール材120の第2の主面122のみに接する排ガス処理体ユニットとに分けることができ、これらが市松模様状になるように配設されている。本発明の排ガス浄化装置100では、同一の排ガス処理体ユニットに、保持シール材120の第1の主面121と第2の主面122とが同時に接することはない。
従って、各排ガス処理体ユニットは、第1の一対の電極161又は第2の一対の電極162のいずれか一方と接触しているが、各排ガス処理体ユニットは、第1の一対の電極161及び第2の一対の電極162と同時に接することはない。そのため、排ガス処理体ユニットを介して第1の一対の電極161から第2の一対の電極162に電流が流れることはない。
本発明の排ガス浄化装置100では、各一対の電極は、保持シール材120の長手方向に沿って連続している。そのため、各一対の電極の端部を電源と接続することにより、連続する各一対の電極の全ての部分に通電することができる。そのため、連続する各一対の電極に接触する全ての排ガス処理体ユニットに容易に通電することができる。
本発明の排ガス浄化装置100では、各排ガス処理体ユニットが、第1の一対の電極161及び第2の一対の電極162のいずれか一方と接触している。従って、各排ガス処理体ユニットに通電することができ、排ガス処理体130を斑なく昇温させることができる。
本発明の排ガス浄化装置100では、第1の一対の電極161及び第2の一対の電極162と接続された導線163は、導入管111側の排ガス処理体130の端部から取り出されている、導線163は排ガス処理体130とケーシング110の間にある空間を通ってケーシング110に配設された端子取り出し口170を介してケーシング110から取り出され外部電源180と接続されている。導線163は、排ガス処理体130とケーシング110との間にある空間において、排ガス浄化装置100の長手方向に伸縮可能な形状をしていることが望ましい。導線163が、排ガス処理体130とケーシング110との間にある空間において排ガス浄化装置100の長手方向に伸縮可能であると、外部から衝撃が加わったとしても、衝撃を吸収することができるので切断しにくくなる。伸縮可能な形状としては、特に限定されないが、コイル状、ジグザク状又は波線状であることが望ましく、コイル状であることがより望ましい。
導線163の構成材料は、特に限定されないが、ニッケル、白金、銀、銅、鉄及びステンレス鋼からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが望ましく、ニッケルであることがより望ましい。導線163の構成材料がニッケルであると、強度に優れ、充分な電気伝導性を有する。
図3−1は、本発明の排ガス浄化装置に用いられた、一対の電極が並設された保持シール材の一例を模式的に示す斜視図である。図3−2は、図3−1に示す一対の電極が並設された保持シール材の平面図である。
図3−1に示す保持シール材120は、所定の長手方向の長さ(以下、図3−1中、矢印Lで示す)、幅(以下、図3−1中、矢印Wで示す)及び厚さ(以下、図3−1中、矢印Tで示す)を有し、無機繊維を含む平面視形状略矩形のマットである。また、保持シール材120は、第1の主面121と、第1の主面121と反対側の主面である第2の主面122とを備えている。図3−1に示す保持シール材120は、第1の端部123と、第1の端部123と反対側の端部である第2の端部124とを備えている。図3−1に示す保持シール材120は、第1の側面125と、第1の側面125と反対側の側面である第2の側面126を備えている。保持シール材120の第1の側面125は、排ガス浄化装置100において、導入管111側に配置される側面である。
図3−1に示す保持シール材120では、保持シール材120の長手方向に垂直な仮想直線αを境に内部保持シール材部127と外部保持シール材部128とに分けることができる。第1の端部123が属する部分が内部保持シール材部127であり、第2の端部124が属する部分が外部保持シール材部128である。
内部保持シール材部127は、図1(b)に示す排ガス浄化装置において、各排ガス処理体ユニット同士の間に配設されている部分である。
外部保持シール材部128は、図1(b)に示す排ガス浄化装置において、排ガス処理体130の周囲に配設されている部分である。
外部保持シール材部128の長手方向の長さは、排ガス処理体130の周囲の長さと略同じである。
保持シール材120の厚さは特に限定されないが、2.0〜20mmであることが望ましい。
保持シール材120の厚さが20mmを超えると、保持シール材120の柔軟性が失われるので、保持シール材120を排ガス処理体ユニット間に配設する場合に扱いづらくなる。また、保持シール材120に巻きジワや割れが生じやすくなる。
保持シール材120の厚さが2.0mm未満であると、保持シール材120の面圧が排ガス処理体ユニットを保持するのに十分でなくなる。そのため、排ガス処理体130を構成する排ガス処理体ユニットが抜け落ちやすくなる。また、排ガス処理体ユニットに体積変化が生じた場合、保持シール材120は排ガス処理体ユニットの体積変化を吸収しにくくなる。そのため、排ガス処理体ユニットにクラック等が発生しやすくなる。
保持シール材120に含まれる無機繊維としては、アルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、シリカ繊維、及び、生体溶解性繊維からなる群から選択される少なくとも一種の無機繊維であることが望ましい。
無機繊維が、アルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、及び、シリカ繊維の少なくとも1種である場合には、耐熱性に優れているので、通電により排ガス処理体ユニットが発熱し充分な高温になった場合であっても、変質等が発生することはなく、保持シール材としての機能を充分に維持することができる。また、無機繊維が生体溶解性繊維である場合には、保持シール材を用いて排ガス浄化装置を作製する際に、飛散した無機繊維を吸入等しても、生体内で溶解するため、作業員の健康に害を及ぼすことがない。
保持シール材120を構成する無機繊維について、アルミナを用いる場合には、アルミナ以外に、例えば、CaO、MgO、又は、ZrO等の添加剤が含まれていてもよい。
また、シリカを用いる場合には、シリカ以外に、例えば、CaO、MgO、又は、ZrO等の添加剤が含まれていてもよい。
さらにアルミナ−シリカを用いる場合、その組成比としては、重量比で、Al:SiO=60:40〜80:20であることが望ましく、Al:SiO=70:30〜74:26であることがより望ましい。
保持シール材120を構成する無機繊維の平均繊維長は、5〜150mmであることが望ましく、10〜80mmであることがより望ましい。
無機繊維の平均繊維長が5mm未満であると、無機繊維の繊維長が短すぎるため、無機繊維同士の交絡が不充分となり、保持シール材のせん断強度が低くなる。また、無機繊維の平均繊維長が150mmを超えると、無機繊維の繊維長が長すぎるため、保持シール材の作製時における無機繊維の取り扱い性が低下する。その結果、排ガス処理体ユニットへの巻き付け性が低下し、保持シール材が割れやすくなる。
本発明の保持シール材120を構成する無機繊維の平均繊維径は、1〜20μmであることが望ましく、3〜10μmであることがより望ましい。
無機繊維の平均繊維径が1〜20μmであると、無機繊維の強度及び柔軟性が充分に高くなり、保持シール材のせん断強度を向上させることができる。
無機繊維の平均繊維径が1μm未満であると、無機繊維が細く切れやすいので、無機繊維の引っ張り強度が不充分となる。一方、無機繊維の平均繊維径が20μmを超えると、無機繊維が曲がりにくいため、柔軟性が不充分となる。
保持シール材の目付量(単位面積あたりの重量)は、特に限定されないが、200〜4000g/mであることが望ましく、1000〜3000g/mであることがより望ましい。保持シール材の目付量が200g/m未満であると、保持力が充分ではなく、保持シール材の目付量が4000g/mを超えると、保持シール材の嵩が低くなりにくい。そのため、このような保持シール材を用いて排ガス浄化装置を製造する場合、各排ガス処理体ユニットが脱落しやすくなる。
また、保持シール材120の嵩密度(巻き付ける前の保持シール材の嵩密度)についても、特に限定されないが、0.10〜0.30g/cmであることが望ましい。保持シール材の嵩密度が0.10g/cm未満であると、無機繊維の絡み合いが弱く、無機繊維が剥離しやすいため、保持シール材の形状を所定の形状に保ちにくくなる。
また、保持シール材の嵩密度が0.30g/cmを超えると、保持シール材が硬くなり、排ガス処理体ユニットへの巻き付け性が低下し、保持シール材が割れやすくなる。
図3−1に示す保持シール材120の第1の主面121には、電極161a及び電極161bからなる第1の一対の電極161が保持シール材120の長手方向に沿って並設されている。電極161aは保持シール材120の第1の側面125側に、電極161bは保持シール材120の第2の側面126側に配設されており、電極161aの長さは電極161bの長さと比べ少し短い。
また、保持シール材120の第2の主面121には、電極162a及び電極162bからなる第2の一対の電極162が保持シール材120の長手方向に沿って並設されている。電極162aは保持シール材120の第1の側面125側に、電極162bは保持シール材120の第2の側面126側に配設されており、電極162aの長さは電極162bの長さと比べ少し短い。
図2(b)に示すように、保持シール材120が各排ガス処理体ユニットに巻き付けられると、保持シール材120の第1の主面121同士が接触する部分が生じる。電極161aを保持シール材120の長手方向に沿って平行に、かつ、直線状に配置すると、上記の保持シール材120の第1の主面121同士が接触する部分において、電極161aが自身と接触することになる。このような状態で電極161aに電流が流れると短絡が生じる。そのため、保持シール材120では、電極161aは、自身と接触して短絡しないような形状をしている。
電極161の形状を図3−2を用いて説明する。
図3−2では、保持シール材120の第1の主面121側のみを示しており、保持シール材120の第2の主面側の記載は省略している。
まず、電極161aの形状を保持シール材120の第1の端部123側から説明する。
電極161aは、保持シール材120の第1の端部123(以下、電極161aの始点P0という)から第1の曲折点P1まで保持シール材120の長手方向と平行な方向に直線状に形成されている。電極161aは、第1の曲折点P1で保持シール材120の幅方向(以下、第1の方向という)に斜めに折れ曲がり、第2の曲折点P2まで直線状に形成されている。P0からP1までの電極161aと、P1からP2までの電極161aとが形成する角の角度は鈍角である。電極161aは、第2の曲折点P2で保持シール材120の長手方向と平行な方向に折れ曲がり、第3の曲折点P3まで直線状に形成されている。電極161aは、第3の曲折点P3で第1の方向と逆の方向(以下、第2の方向という)に斜めに折れ曲がり、第4の曲折点P4まで直線状に形成されている。P2からP3までの電極161aとP3からP4までの電極161aとが形成する角の角度は鈍角であり、P0からP1までの電極161aと、P1からP2までの電極161aとが形成する角の角度と等しい。電極161aは、第4の曲折点P4で保持シール材120の長手方向と平行な方向に折れ曲がり、第5の曲折点P5まで直線状に形成されている。電極161aは、第5の曲折点P5で第1の方向に折れ曲がり、第6の曲折点P6まで直線状に形成されている。以下同様に、電極161aは、第1の方向への折れ曲がりと第2の方向への折れ曲がりを繰り返し、保持シール材120上の仮想直線α近傍まで形成されている。図3−2では、この繰り返し部分を省略している。P0、P1、P4、及び、P5は同一直線上にあり、また、P2、P3、及び、P6は同一直線上にある。上記曲折点間の間隔は、保持シール材120が排ガス処理体ユニットに巻き付けられた際に、電極161a自身が接触しない間隔であり、排ガス処理体ユニットの大きさ、及び、排ガス処理体130の大きさに応じてあらかじめ算出することができる。電極161bについても同様に形成されている。また、電極161aと、電極161bとは、保持シール材120の幅方向の長さの中心を通る保持シール材120の長手方向に平行な直線を軸として、略線対称な形状であることが望ましい。電極161a及び電極161bが並設されることにより形成された第1の一対の電極161は、保持シール材120の長手方向に沿って2本の電極が配置されており、保持シール材120の幅方向の2本の電極間の距離が、長い部分と短い部分とが交互に存在している。電極162a及び電極162bからなる第2の一対の電極162についても同様である。
本発明の排ガス浄化装置100を構成する保持シール材120の電極161a、電極161b、電極162a及び電極162bの構成材料は、白金、金、銀、ケイ素及びケイ素−炭化ケイ素からなる群から選択された少なくとも1種からなることが望ましい。電極の構成材料が、白金、金、銀、ケイ素及びケイ素−炭化ケイ素からなる群から選択された少なくとも1種からなると導電性向上に効果がある。また、各電極は、種々の物質を組み合わせることにより、要求される排ガス処理体ユニットの特性に応じて種々の特性を有する電極とすることができ、この電極を用いて排ガス処理体ユニットに通電することにより、排ガス処理体ユニットを好適に発熱させることができる。
電極161a、電極161b、電極162a及び電極162bの形状は、箔状、線状等が挙げられる。線状の場合は、その断面形状として円形、楕円形、扇形、長方形等が挙げられる。これらの中では、箔状であることが望ましい。
第1の一対の電極161を構成する電極161a及び161bは、保持シール材120の長手方向に沿って保持シール材120の第1の端部123から保持シール材120上の仮想直線αの近傍まで連続している。また、仮想直線α近傍の電極161aの端部と、導線163とは、ロー付により接続されている。導線163は、電極161aと略垂直となるようにロー付されており、導線163は、保持シール材120の第1の側面125側に突き出ている。
仮想直線α近傍の電極161bの端部と、導線163とは、ロー付により接続されている。導線163は、電極161b略垂直となるようにロー付されており、導線163は、保持シール材120の第1の側面125側に突き出ている。電極161aの長さは、電極161bの長さより少し短いので、導線163同士が接触することはない。
第2の一対の電極162を構成する電極162a及び電極162bも同様に、導線163とロー付により接続されている。
図4(a)は、本発明の排ガス浄化装置を構成する内方排ガス処理体ユニットの一例を模式的に示す斜視図である。図4(b)は、図4(a)に示す内方排ガス処理体ユニットのB−B線断面図である。
図4(a)に示す内方排ガス処理体ユニット150には、多数のセル155がセル壁156を隔てて長手方向(図4(a)中、矢印aの方向)に並設されるとともに、その外周に外周壁157が形成されている。セル155の両端面は目封じされておらず、セル155の一方の端面から流入した排ガスは、他方の端面より流出することができる。また、内方排ガス処理体処理ユニット150の断面形状は略正方形である。
なお、図4(a)では、内方排ガス処理体ユニット150として、各々のセルにおけるいずれ端面にも封止材による目封じがなされていない触媒担体を示しているが、各々のセルにおけるいずれか一方の端面が封止材によって目封じされた排ガスフィルタ(ハニカムフィルタ)を用いてもよい。
本発明の排ガス浄化装置100では、排ガス処理体ユニットにより排ガスが浄化される。この機構を内方排ガス処理体ユニット150を例に図4(b)を参照して説明する。
内燃機関から排出された排ガスが、排ガス浄化装置100の内部の排ガス処理体130に到達すると、排ガスが排ガス処理体130を構成する内方排ガス処理体ユニット150の端面に到達することになる。内方排ガス処理体ユニット150の端面に到達した排ガス(図4(b)中、排ガスをGで示し、排ガスの流れを矢印で表す)は、内方排ガス処理体ユニット(触媒担体)150の排ガス流入側の端面に開口したセル155に流入し、セル155に担持された触媒158と接しながら、セル155中を通過し、排ガス流出側の端面から排出される。この際、排ガス中のCOやHC、NO等の有害なガス成分がセル壁156に担持された触媒158により浄化される。
このように、触媒が担持された排ガス処理体ユニットを含む排ガス処理体130は、触媒担体として好適に使用することができる。
図5(a)〜(c)は、本発明の排ガス浄化装置を構成する外方排ガス処理体ユニットの一例を模式的に示す斜視図である。
図5(a)に示す外方排ガス処理体ユニット140、図5(b)に示す外方排ガス処理体ユニット141、及び、図5(c)に示す外方排ガス処理体ユニット142の断面形状は、図4(a)に示す内方排ガス処理体ユニット150から、その一部を取り除いた形状を有している。
外方排ガス処理体ユニット140、141及び142、並びに、内方排ガス処理体ユニット150をそれぞれ4つずつ組み合わせることにより略円柱状の排ガス処理体130を形成することができる。
外方排ガス処理体ユニット140は、曲面状の側面140a、平面状の側面140b及び140c、並びに、端面140e及び140fとで囲まれた形状をなしている。側面140bと側面140cとが接して形成する角は90°である。曲面状の側面140aは、排ガス処理体130の外周面を構成する。
外方排ガス処理体ユニット141は、曲面状の側面141a、平面状の側面141b、141c及び141d、並びに、端面141e及び141fとで囲まれた形状をなしている。側面141bと側面141cとが接して形成する角、及び、側面141cと側面141dとが接して形成する角は90°である。曲面状の側面141aは、排ガス処理体130の外周面を構成する。
外方排ガス処理体ユニット142は、曲面状の側面142a、平面状の側面142b、142c及び142d、並びに、端面142e及び142fとで囲まれた形状をなしている。
外方排ガス処理体ユニット142は、外方排ガス処理体ユニット141を、外方排ガス処理体ユニット141の側面141cに垂直な軸を中心に180°回転させた形状であり、曲面状の側面142aは、排ガス処理体130の外周面を構成する。
また、外方排ガス処理体ユニット141との対応関係については、曲面状の側面142a、並びに、平面状の側面142b、142c及び142dは、それぞれ、曲面状の側面141a、並びに、平面状の側面141d、141c及び141bと対応する。
本発明の排ガス浄化装置100を構成する排ガス処理体ユニットは、電気伝導性を有している。そのため、第1の一対の電極161又は第2の一対の電極162に電流を流すことにより、排ガス処理体ユニットに直接通電することができる。本発明の排ガス浄化装置100では、全ての排ガス処理体ユニットが、第1の一対の電極161又は第2の一対の電極162と接触しているので、全ての排ガス処理体ユニットに通電することができる。そのため、排ガス処理体を構成する排ガス処理体ユニットの配置位置に関わらず排ガス処理体ユニットを発熱させることができる。従って、排ガス処理体全体を斑なく昇温させることができる。
本発明の排ガス浄化装置100を構成する排ガス処理体ユニットの電気抵抗値は1Ω〜10Ωであることが望ましい。電気抵抗値が1Ωを下回ると、充分な発熱量を得にくくなる。電気抵抗値が10Ωを超えると、抵抗値が高すぎて電流が流れにくくなり、排ガス処理体ユニットが発熱しにくくなる。
本発明の排ガス浄化装置100の排ガス処理体ユニットの断面におけるセル密度は、特に限定されないが、望ましい下限は、31.0個/cm(200個/inch)、望ましい上限は、93.0個/cm(600個/inch)、より望ましい下限は、38.8個/cm(250個/inch)、より望ましい上限は、77.5個/cm(500個/inch)である。
本発明の排ガス処理装置100を構成する排ガス処理体ユニットは、特に限定されないが、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたセラミック製のハニカム焼成体であってもよい。
排ガス処理体ユニットがセラミック製のハニカム焼成体であると、セラミックは、脆性材料であるので、機械的な衝撃等により破壊され易いが、排ガス処理体ユニットの側面の周囲には、保持シール材が介在し、衝撃を吸収するので、機械的な衝撃や熱衝撃により排ガス処理体ユニットにクラック等を発生するのを防止することができる。
また、本発明の排ガス浄化装置100では、上記ハニカム焼成体は、炭化ケイ素質の多孔質焼成体からなることが望ましい。
炭化ケイ素質の多孔質焼成体は通電により発熱するので、発熱体として適している。
また、炭化ケイ素質の多孔質焼成体は、耐熱性及び耐蝕性に優れ、強度及び硬度が高いので、排ガス浄化装置を長期間繰り返し使用しても、熱応力等により排ガス処理体ユニットにクラックが生じにくい。
本発明の排ガス処理装置100を構成する排ガス処理体ユニットは、特に限定されないが、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された金属製のハニカム体であってもよい。
金属製ハニカム体は通電により発熱するので、発熱体として適している。また、圧力損失の低減、低熱容量化に効果がある。さらに、強い衝撃を受けた場合であってもクラックが生じにくい。
本発明の排ガス浄化装置100を構成する排ガス処理体ユニットには、排ガスを浄化するための触媒が担持されている。担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、このなかでは、白金がより望ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
これらの触媒が担持されていると、COやHC、NO等の有毒な排ガスを好適に浄化することができる。
次に、本発明の保持シール材120の製造方法の一例について説明する。
本発明の保持シール材120の製造方法では、無機繊維を含み、第1の主面と第2の主面とを有する平面視矩形状のマットからなる保持シール材を準備する保持シール材準備工程と、上記保持シール材の第1の主面及び第2の主面の両方に一対の電極を配設する電極配設工程とを含むことを特徴とする。
保持シール材準備工程について説明する。
本発明の保持シール材120を構成するマットとして、平面視したときに、長手方向に伸びる長辺とそれにほぼ直角な短辺からなる矩形形状の所定の全長のニードルパンチング処理マットを用意する。ニードルパンチング処理マットは、紡糸用混合物のブローイング法による紡糸工程、紡糸工程により得られた無機繊維前駆体の圧縮によるシート状物の作製工程、シート状物のニードルパンチング処理工程、焼成処理工程、ニードルパンチング処理したシート状物へのバインダーの含浸工程、乾燥工程、及び、裁断工程を経て作製される。なお、ニードルパンチング処理とは、ニードル等の繊維交絡手段を無機繊維前駆体のシート状物に抜き差しすることをいう。
マットを構成する無機繊維としては、上記のアルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、シリカ繊維、及び、生体溶解性繊維からなる群から選択される少なくとも一種の無機繊維を用いることができる。
ニードルパンチング処理は、ニードルパンチング装置を用いて行うことができる。ニードルパンチング装置は、無機繊維前駆体のシート状物を支持する支持板と、この支持板の上方に設けられ、突き刺し方向(素地マットの厚さ方向)に往復移動可能なニードルボードとで構成されている。ニードルボードには、多数のニードルが取り付けられている。このニードルボードを支持板に載せた無機繊維前駆体のシート状物に対して移動させ、多数のニードルを無機繊維前駆体のシート状物に対して抜き差しすることで、無機繊維前駆体を構成する繊維を複雑に交絡させることができる。ニードルパンチング処理の回数やニードル数は、目的とする嵩密度や目付量等に応じて変更すればよい。
ニードルパンチング処理したシート状物にはバインダーを付着させることが望ましい。シート状物にバインダーを付着させることで、無機繊維同士の交絡構造をより強固なものとすることができるとともに、マットの嵩高さを抑えることができる。
バインダーとしては、アクリル系ラテックス又はゴム系ラテックス等を水に分散させて調製したエマルジョンを用いることができる。このバインダーをスプレー等を用いてマット全体に均一に吹きかけて、バインダーをマットに付着させる。
また、上述したように、バインダー中の水分等を除去するために、マットを圧縮乾燥させる。乾燥条件としては、例えば、95〜150℃で1〜30分間乾燥させればよい。
バインダーが付着されたシート状物を所定の大きさに裁断することにより、本発明の保持シール材120を準備することができる。
次に、電極配設工程について説明する。
電極配設工程では、上記工程を経て準備された保持シール材120の第1の主面121に、第1の一対の電極161を並設する。
図6(a)〜(d)は、本発明の排ガス浄化装置に用いられる保持シール材に一対の電極を並設する工程の一例を順に示す模式図である。
電極配設工程では、まず、図6(a)に示すように、電極161a及び161bを作製する。電極161aは、以下の形状となるように作製する。
電極161aは、電極161aの始点P0から第1の曲折点P1まで、直線状に形成されている。電極161aは、第1の曲折点P1で第1の方向に斜めに折れ曲がり、第2の曲折点P2まで直線状に形成されている。第1の方向とは、P0からP1までの電極161aと、P1からP2までの電極161aとが形成する角の角度が鈍角となるような方向である。電極161aは、第2の曲折点P2で、P0からP1までの電極161aと平行な方向に折れ曲がり、第3の曲折点P3まで直線状に形成されている。電極161aは、第3の曲折点P3で第1の方向と逆の方向(以下、第2の方向という)に斜めに折れ曲がり、第4の曲折点P4まで直線状に形成されている。P2からP3までの電極161aとP3からP4までの電極161aとが形成する角の角度は鈍角であり、P0からP1までの電極161aと、P1からP2までの電極161aとが形成する角の角度と等しい。電極161aは、第4の曲折点P4で、P0からP1までの電極161aと平行な方向に折れ曲がり、第5の曲折点P5まで直線状に形成されている。電極161aは、第5の曲折点P5で第1の方向に折れ曲がり、第6の曲折点P6まで直線状に形成されている。以下同様に、電極161aは、第1の方向への折れ曲がりと第2の方向への折れ曲がりを繰り返し形成されている。P0、P1、P4、及び、P5は同一直線上にあり、また、P2、P3、及び、P6は同一直線上にある。上記曲折点間の間隔は、後述するように保持シール材120が排ガス処理体ユニットに巻き付けられた際に、電極161a自身が接触しない間隔であり、排ガス処理体ユニットの大きさ、及び、排ガス処理体130の大きさに応じてあらかじめ算出することができる。電極161bも同様に作製する。電極161aと電極161bとは、端部の長さが異なる以外は、同じ形状である。
次に、図6(b)に示すように、保持シール材120の第1の主面121に、作製した電極161a及び電極161bを互いに接触しないように並設する。この際、電極161aと、電極161bとは、保持シール材120の幅方向の長さの中心を通る保持シール材120の長手方向に平行な直線を軸として、略線対称になるように配置する。
次に、図6(c)に示すように、第1の一対の電極161が並設された保持シール材120の第1の主面121に有機シート164を第1の一対の電極161が覆われるように載置し、熱圧着により有機シート164を保持シール材120の第1の主面121に貼付する。この方法により、図6(d)に示すように、第1の一対の電極161を保持シール材120の第1の主面121に固定することができる。また、有機シート164を、糸等を用いて保持シール材120に縫い付けてもよく、接着剤により貼付してもよい。
有機シート164を貼付することにより、有機シート164が第1の一対の電極161を保護することになるので、外部からの衝撃等により第1の一対の電極161が損傷することを防ぐことができる。
また、後述するように保持シール材120を排ガス処理体ユニットに巻き付ける際に、有機シートが貼付されていない場合には、第1の一対の電極161と、排ガス処理体ユニットとが直接接触するので、第1の一対の電極161と、排ガス処理体ユニットとが擦れ第1の一対の電極161が破損することがある。しかし、有機シート164が貼付されていると、第1の一対の電極161と、排ガス処理体ユニットとが直接接触することはない。従って、第1の一対の電極161が破損することを防ぐことができる。
また、第1の一対の電極161が、有機シート164により保持シール材120の第1の主面121に固定されることになるので、保持シール材120をそのまま排ガス処理体ユニットの周囲に巻き付け、保持シール材120と排ガス処理体ユニットとの間に第1の一対の電極161を配設することができ、容易に第1の一対の電極161を備えた排ガス浄化装置100を作製することができる。
さらに、有機シート164が貼付された保持シール材120が用いられた排ガス浄化装置100では、排ガス浄化装置100に排ガスが流入すると、有機シート164は熱分解により消失する。そうすると、第1の一対の電極161と排ガス処理体ユニットとが直接接触することになるので、排ガス処理体ユニットに通電することができ、排ガス処理体ユニットを発熱させることができる。
有機シート164の構成材料は、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ブタジエンゴム、ポリイソブチレンゴム等のポリオレフィン樹脂、塩化ビニル、酢酸ビニル等のビニル樹脂、ポリスチレン、ABS樹脂等のスチロール樹脂、ポリエチレンフタレート、ポリエーテルエステル等のポリエステル樹脂等が挙げられる。有機シートは、フィルム等の不織布であってもよく、上記材料を繊維状にしたものを用いた織布であってもよい。
有機シート164の厚さは、20〜200μmであることが望ましい。有機シートの厚さが20μm未満であると、有機シートの厚さが薄すぎて貼付する際等に破れるおそれがある。一方、有機シートの厚さが200μmを超えると、有機シートの厚さが厚すぎて、無機繊維単位重量当たりの貼付量が多くなりすぎ、ケーシングへの圧入は問題なく行うことができるものの、分解により発生する炭化水素ガス等の量が多くなりすぎ、好ましくない。
次に、保持シール材120の第2の主面122にも同様の方法で第2の一対の電極162を並設する。
これら工程を経て、本発明の保持シール材120の第1の主面121及び第2の主面122に第1の一対の電極161及び第2の一対の電極162がそれぞれ並設された保持シール材120を準備することができる。
次に、上記工程を経て準備された本発明の保持シール材120を用いて本発明の排ガス浄化装置100を製造する方法の一例を説明する。
本発明の排ガス浄化装置100を製造する方法では、本発明の保持シール材120に配設された電極に導線をロー付するロー付工程と、上記各排ガス処理体ユニットと、上記保持シール材との間に上記電極が配設され、かつ、一枚の上記保持シール材が、複数個の上記排ガス処理体ユニット同士の間に連続して介在するように、上記保持シール材を上記排ガス処理体ユニットに巻き付けることにより複数個の上記排ガス処理体ユニットを集合し、排ガス処理体を形成する排ガス処理体作製工程と、上記保持シール材をさらに上記排ガス処理体の周囲に巻き付ける巻き付け工程と、上記保持シール材がその周囲に巻き付けられた上記排ガス処理体をケーシング内部に収容する収容工程とを含むことを特徴とする。
ロー付工程について説明する。
ロー付工程では、電極161a、電極161b、電極162a及び電極162bと、導線163とをロー付により接続する。
導線163をロー付する位置は、保持シール材120上の仮想直線α近傍の各電極端部でロー付されることが望ましい。
ロー付用のロー材は、特に限定されないが、ニッケルであることが望ましい。
続いて、排ガス処理体作製工程について説明する。
本発明の排ガス浄化装置100を構成する排ガス処理体130は、連続する一枚の保持シール材120が介在するように、各排ガス処理体ユニット同士の間に、保持シール材を巻き付けることにより形成される。この工程を図面を参照しながら説明する。
図7(a)〜(e)は、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体を形成する工程の一例を順に示す模式図である。
図7(a)〜(e)では、保持シール材120を各排ガス処理体ユニットに巻き付ける工程を、各排ガス処理体ユニットの長手方向に垂直な方向で切断した断面図を用いて示している。
また、図8は、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体の一例を示す模式図である。
本発明の排ガス浄化装置100を構成する排ガス処理体130を形成する工程では、まず、図7(a)に示すように、外方排ガス処理体ユニット140の辺140sと、保持シール材120の第1の端部123の辺123sとが合致するように両者を接触させる。その後、外方排ガス処理体ユニット140の側面140bと、保持シール材120の第1の主面121とを接触させる。そして、保持シール材120の第1の主面121を、外方排ガス処理体ユニット140の側面140b及び側面140cに沿うように接触させながら、保持シール材120を外方排ガス処理体ユニット140に巻き付ける。
この際、外方排ガス処理体ユニット140の両端面140e、140fを支持棒(図示せず)等で固定しておく必要がある。また、保持シール材120の第1の端部123が移動しないように、保持シール材120の第1の端部123近傍に接着材を塗布して外方排ガス処理体ユニット140の側面140aに貼り付けるか、板状体を用いて保持シール材120を外方排ガス処理体ユニット140の側面140aに押し付け、固定してもよい。
続いて、排ガス処理体130を形成する工程では、図7(b)に示すように、外方排ガス処理体ユニット141の側面141bと、保持シール材120の第2の主面122とが接触するように、外方排ガス処理体ユニット141を配設する。この際、側面140bと側面141cとが同一平面上に属するように、かつ、側面140cと側面141bとが対面するように外方排ガス処理体ユニット141を配設する。すなわち、上記状態となるように、外方排ガス処理体ユニット141を保持シール材120の表面に押し付ける。そして、保持シール材120の第2の主面122を、外方排ガス処理体ユニット141の側面141b、側面141a及び側面141dに沿うように接触させながら、保持シール材120を外方排ガス処理体ユニット141に巻き付ける。
この状態を保つためには、上記のように外方排ガス処理体ユニット141を配設するとともに、外方排ガス処理体ユニット141の側面の保持シール材120を巻き付けた後、外方排ガス処理体ユニット141の端面141e、141fを支持棒(図示せず)等で固定する必要がある。以下の工程においても、本工程と同様に、各排ガス処理体ユニットに保持シール材120を巻き付けた後、排ガス処理体ユニットの両端面を固定する必要がある。固定化に関する記載内容は、本工程と同様であるので、以下においては、その記載を省略することとする。
続いて、図7(c)に示すように、排ガス処理体130を形成する工程では、外方排ガス処理体ユニット142の側面142bと、保持シール材120の第1の主面121とが接触するように、外方排ガス処理体ユニット142を配設する。この際、側面141cと側面142cとが同一平面上に属するように、かつ、側面141dと側面142bとが対面するように外方排ガス処理体ユニット142を配設する。すなわち、上記状態となるように、外方排ガス処理体ユニット142を保持シール材120の表面に押し付ける。そして、保持シール材120の第1の主面121を、外方排ガス処理体ユニット142の側面142b、側面142c及び側面142dに沿うように接触させながら、保持シール材120を外方排ガス処理体ユニット142に巻き付ける。
続いて、図7(d)に示すように、排ガス処理体130を形成する工程では、別の外方排ガス処理体ユニット140(以下、便宜上外方排ガス処理体ユニット1140という)の側面1140bを保持シール材120の第2の主面122に接触するように、外方排ガス処理体ユニット1140を配設する。すなわち、上記状態となるように、外方排ガス処理体ユニット1140を保持シール材120の表面に押し付ける。この際、側面142cと側面1140cとが同一平面上に属するように、かつ、側面142dと側面1140bとが対面するように外方排ガス処理体ユニット1140を配設する。そして、保持シール材120の第2の主面122を、外方排ガス処理体ユニット1140の側面1140b、側面1142a及び側面1142cに沿うように接触させながら、保持シール材120を外方排ガス処理体ユニット1140に巻き付ける。
外方排ガス処理体ユニット1140は、外方排ガス処理体ユニット140を、外方排ガス処理体ユニット140の長手方向に平行な軸を中心に反時計方向に90°回転させた形状である。
この工程では、保持シール材120の第1の主面121と、第2の主面122とが、隣り合う排ガス処理体ユニットの側面に交互に接触するように、保持シール材120を、各排ガス処理体ユニットに巻き付けている。
続いて、図7(e)に示すように、排ガス処理体130を形成する工程では、別の外方排ガス処理体ユニット141(以下、便宜上外方排ガス処理体ユニット1141という)、内方排ガス処理体ユニット150、内方排ガス処理体ユニット1150、及び、別の外方排ガス処理体ユニット142(以下、便宜上外方排ガス処理体ユニット1142という)に保持シール材120を巻き付ける。
外方排ガス処理体ユニット1141は、外方排ガス処理体ユニット141を、外方排ガス処理体ユニット141の長手方向に平行な軸を中心に反時計方向に90°回転させた形状である。
外方排ガス処理体ユニット1142は、外方排ガス処理体ユニット142を、外方排ガス処理体ユニット142の長手方向に平行な軸を中心に反時計方向に90°回転させた形状である。
この工程で配設する各排ガス処理体ユニットの位置関係は以下の通りである。
外方排ガス処理体ユニット1141の側面1141bと、外方排ガス処理体ユニット1140の側面1140cとは対面し、かつ、外方排ガス処理体ユニット1141の側面1141cと、外方排ガス処理体ユニット1140の側面1140bとが同一平面上に属するように、外方排ガス処理体ユニット1141を配置している。
内方排ガス処理体ユニット150の1つの側面と、外方排ガス処理体ユニット142の側面142cとは対面するように内方排ガス処理体ユニット150を配置している。
内方排ガス処理体ユニット1150の1つの側面と、外方排ガス処理体ユニット141の側面141cとは対面するように内方排ガス処理体ユニット1150を配置している。
外方排ガス処理体ユニット1142の側面1142dと、外方排ガス処理体ユニット1140の側面140bとは対面し、かつ、外方排ガス処理体ユニット1142の側面1142cと、側面140cとが同一平面上に属するように、外方排ガス処理体ユニット1142を配置している。
この工程で配設する保持シール材120の配設の位置関係は以下の通りである。
保持シール材120の第1の主面121を、外方排ガス処理体ユニット1141の側面1141b、及び、1141cに沿うように接触させながら、保持シール材120を外方排ガス処理体ユニット1141に巻き付けている。
そして、保持シール材120の第1の主面121と、第2の主面122とが、隣り合う内方排ガス処理体ユニット150及び1150、並びに、外方排ガス処理体ユニット1142の側面に交互に接触するように、保持シール材120を、各排ガス処理体ユニットに巻き付ける。
これまでの工程を経た各排ガス処理体ユニットの集合体の断面形状は略半円形となっている。
続いて、排ガス処理体130を形成する工程では、図8に示す排ガス処理体130のように、各排ガス処理体ユニットの集合体の断面形状が略円形となるように、各排ガス処理体ユニットに保持シール材120を巻き付ける。
この際、保持シール材120の第1の主面121と、第2の主面122とが、隣り合う排ガス処理体ユニットの側面に交互に接触するように、保持シール材120を、排ガス処理体ユニットに巻き付ける。
この際の各排ガス処理体ユニットの配設位置及び種類は、上記の断面形状が略半円形の排ガス処理体ユニットの集合体を半円の中心を軸に180°回転させた各排ガス処理体ユニットの配設位置及び種類と一致する。
これまでの工程を経た各排ガス処理体ユニットの集合体は、図8に示すような排ガス処理体130となる。
各排ガス処理体ユニットに保持シール材120を巻き付ける際に、排ガス処理体ユニットが相互に分離しないよう、各種対処を行っても良い。例えば、保持シール材120に接着材を塗布しておき、これにより各排ガス処理体ユニット同士を固定しても良い。
また、図8中の仮想直線α´は、図3−1中の保持シール材120の仮想直線αと直交する、保持シール材120の厚さ方向に略平行な直線である。また、仮想直線α´を境に、各排ガス処理体ユニットを巻き付けている部分が、内部保持シール材部127であり、排ガス処理体130の外に飛び出している部分が、外部保持シール材部128である。
図9は、本発明の排ガス浄化装置を構成する周囲に保持シール材が配設された排ガス処理体の一例を示す斜視図である。
次に、巻き付け工程について説明する。
上記工程の後、本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、図9に示すように排ガス処理体130の周囲の反時計方向に沿って、外部保持シール材部128を排ガス処理体130に巻き付ける。
この際に、導線163が一緒に巻き込まれないようにするため、導線163をあらかじめ排ガス処理体130の端部から取り出しておく。
これら工程を経て、周囲に保持シール材120が巻き付けられた排ガス処理体130を作製することができる。
次に、収容工程について説明する。
収容工程では、周囲に保持シール材120が配設された排ガス処理体130を、ケーシング110に収容する。
収容後に保持シール材120が圧縮して所定の面圧(すなわち、排ガス処理体を保持する力)を発揮するために、ケーシング110の内径は、周囲に保持シール材120が配設された排ガス処理体130の最外径より少し小さくなっている。
収容後、導線163をケーシング110に配設された端子取り出し口170から取り出し、外部電源180と接続する。
収容工程に関し、周囲に保持シール材120が配設された排ガス処理体130をケーシング110に収容する方法としては、例えば、ケーシングの内部の所定の位置まで周囲に保持シール材120が配設された排ガス処理体130を圧入する圧入方式(スタッフィング方式)、周囲に保持シール材120が配設された排ガス処理体130をケーシングの内部に挿入した後、ケーシングの内径を縮めるように外周側から圧縮するサイジング方式(スウェージング方式)、並びに、ケーシングを、第1のケーシング及び第2のケーシングの2つの部品に分離可能な形状としておき、周囲に保持シール材120が配設された排ガス処理体130を第1のケーシング上に載置した後に第2のケーシングを被せて密封するクラムシェル方式等が挙げられる。
次に、排ガス処理体130が収容されたケーシング110を車両の排気管に配設し、排ガスを流通させるとともに、排ガスの温度を上昇させる。これにより、保持シール材120の第1の主面121及び第2の主面122に貼付された有機シート164は分解、焼失する。有機シート164が分解、焼失すると、排ガス処理体ユニットと一対の電極161及び162とが接触した状態となるので、排ガス処理体ユニットに通電可能な排ガス浄化装置100が完成する。
また、排ガス処理体130が収容されたケーシング110を車両の排気間に配設する前に、排ガス処理体130が収容されたケーシング110を加熱し、有機シート164を分解させてもよい。
これら工程を経て、本発明の排ガス浄化装置100が製造される。
このような工程を経て製造された本発明の排ガス浄化装置100では、各一対の電極は、保持シール材120の第1の主面121と排ガス処理体ユニットとの間、及び、保持シール材120の第2の主面122と排ガス処理体ユニットとの間の両方に配設されている。上記製造方法によれば、隣り合う排ガス処理体ユニット同士の間に1層の保持シール材120を配設するだけで、隣り合う排ガス処理体ユニットの両方に通電することができる排ガス浄化装置を製造することができる。
次に、本発明の排ガス浄化装置100の別の製造方法の一例を説明する。
本発明の排ガス浄化装置100の別の製造方法は、電極配設工程の替りに保持シール材の主面に導体ペーストを配設する電極パターン配設工程があること、及び、収容工程の後に導体ペーストを加熱し電極を焼成する電極焼成工程があること以外は、上記製造方法と同じである。
電極パターン配設工程について説明する。
まず、導電性を有する金属粒子と、樹脂と、溶剤と、増粘剤とを混合し、電極の元となる導体ペーストを調製する。
導体ペーストに含まれる金属粒子としては、特に限定されないが、白金、金及び銀からなる群から選択される少なくとも1種を含む金属粒子であることが望ましい。
これら金属粒子の粒径は、0.1〜100μmが好ましい。0.1μm未満と微細すぎると、酸化されやすく、一方、100μmを超えると、焼結しにくくなり、抵抗値が大きくなる。
導体ペーストに含まれる樹脂としては、特に限定されないが、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。また、溶剤としては、特に限定されないが、イソプロピルアルコールなどが挙げられる。増粘剤としては、特に限定されないが、セルロースなどが挙げられる。
次に、導体ペーストを、有機シートの表面に一対の所定のパターンとなるようにスクリーン印刷する。
その後、導体ペーストを乾燥させることにより、一対の電極パターンが形成された有機シートを作製する。
所定のパターンとは、一対の電極パターンが、後の工程を経て保持シール材に配設された一対の電極となり、保持シール材が排ガス処理体ユニットに巻き付けられた際に、一対の電極自身が接触しないパターンであり、上記第1の一対の電極161の形状と同じ形状のパターンである。
有機シートの構成材料は、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ブタジエンゴム、ポリイソブチレンゴム等のポリオレフィン樹脂、塩化ビニル、酢酸ビニル等のビニル樹脂、ポリスチレン、ABS樹脂等のスチロール樹脂、ポリエチレンフタレート、ポリエーテルエステル等のポリエステル樹脂等が挙げられる。有機シートは、フィルム等の不織布であってもよく、上記材料を繊維状にしたものを用いた織布であってもよい。
次に、有機シートに形成された一対の電極パターンと導線とをロー付により接続する。
導線をロー付する一対の電極パターンの位置は、特に限定されないが、電極パターンの端部でロー付されることが望ましい。
ロー付用のロー材は、特に限定されないが、ニッケルであることが望ましい。
次に、有機シート上に形成された一対の電極パターンが保持シール材の第1の主面側になるように保持シール材の上に有機シートを載置し、接着剤等を用いて、有機シートを保持シール材に貼付する。
次に、同様の方法で一対の電極パターンが形成された有機シートを保持シール材の第2の主面に貼付する。
これら工程を経て、保持シール材の第1の主面及び第2の主面に、一対の電極パターンが形成された有機シートが貼付された保持シール材を準備することができる。
次に、上記方法と同様の方法で、保持シール材を排ガス処理体ユニットに巻き付け、排ガス処理体を作製し、作製された排ガス処理体を、ケーシングに収容する。収容後、導線をケーシングに配設された端子取り出し口から取り出し、外部電源と接続する。
次に、電極焼成工程について説明する。
上記工程を経て作製された排ガス処理体を収容したケーシングを850〜950℃で加熱する。これにより、各電極パターンを構成する粒子同士を焼結させ、電極を作製する。その際、有機シート、分解、焼失する。有機シートが分解、焼失すると、排ガス処理体ユニットに通電可能な排ガス浄化装置が完成する。
本発明の保持シール材、保持シール材の製造方法、排ガス浄化装置、及び、排ガス浄化装置の製造方法は以下の一例のようであってもよい。
図10は、本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示す、排ガス浄化装置の長手方向に垂直な方向の断面図である。
図10に示す本発明の排ガス浄化装置の一例である排ガス浄化装置200では、それぞれ形の異なる外方排ガス処理体ユニット240と、外方排ガス処理体ユニット241と、外方排ガス処理体ユニット242と、外方排ガス処理体ユニット240、241及び242の内側に位置する4つの内方排ガス処理体ユニット250とが4つずつ、保持シール材220を介して組み合わされ、断面形状が略円形の排ガス処理体230が形成されている。
また、保持シール材220は、本発明の保持シール材の一例である。
本発明の排ガス浄化装置200では、各排ガス処理体ユニット同士の間にある保持シール材が、2層になるように配設されている点、及び、保持シール材220の第1の主面のみに一対の電極が並設されている点が本発明の排ガス浄化装置100と異なる。
外方排ガス処理体ユニット240、241及び242、並びに、内方排ガス処理体ユニット250は、それぞれ、上記本発明の排ガス浄化装置100を構成する外方排ガス処理体ユニット140、141及び142、並びに、内方排ガス処理体ユニット150と同じ形状である。
図10に示すように、連続する一枚の保持シール材220は、排ガス処理体230の周囲にも配設されている。周囲に保持シール材220が配設された排ガス処理体230は、ケーシング210に収容されている。
図10に示すように、本発明の排ガス浄化装置200では、各排ガス処理体ユニット同士の間にある保持シール材220が2層になるように配設されている。
すなわち、横に並んだ排ガス処理体ユニットの間には、保持シール材を排ガス処理体ユニットの側面に沿って下降させた後に折り曲げ、2層にしており、上下の排ガス処理体ユニットの間では、上層は、連続した一つの層となっている。
また、一枚の保持シール材220を用いて、外方排ガス処理体ユニット240、241、及び、242、並びに、内方排ガス処理体ユニット250の対向する面にのみ介装することは難しいので、保持シール材220は、排ガス処理体230の周囲の一部にも配設されており、最終的には、排ガス処理体230の外周全体にもう一度保持シール材220を巻き付けるため、排ガス処理体230の外周全体にもう一度保持シール材220が巻き付けられている。そのため、排ガス処理体230の外周部分には、保持シール材220が2層となっている部分が存在している。
各排ガス処理体ユニット同士の間にある保持シール材220が、図10に示すように、2層になるように配設された場合、各排ガス処理体ユニット同士の間に保持シール材が1層になるように配設した場合と異なり、保持シール材220の境界が内部の保持シール材間を横切るように形成されることがないので、排ガス処理体230の内部を排ガスが通過しにくくなり、排ガス漏れの可能性がより低くなる。
また、各排ガス処理体ユニットの間に存在する単位面積当たりの無機繊維の量をより多くすることができ、各排ガス処理体ユニットが破損しにくく、より保温効果に優れた排ガス処理体230を実現することができる。
さらに、本発明の排ガス浄化装置100の説明で述べたような各排ガス処理体ユニット同士の間にある保持シール材220が1層になるように配設された場合と同様、各排ガス処理体ユニットが保持シール材220から受ける面圧は均等になりやすくなる。すなわち、各排ガス処理体ユニットにかかる面圧が偏在しにくくなるので、各排ガス処理体ユニットが損傷しにくくなる。
また、各排ガス処理体ユニット同士の間の保持シール材220が介在しているので、各排ガス処理体ユニット同士の間の距離が均等になる。そのため、外部から衝撃を受けた場合でも、各排ガス処理体ユニットに衝撃が均等に伝わりやすくなる。さらに、各排ガス処理体ユニットに伝わる熱も均等に伝わりやすくなる。そのため、外部からの衝撃や熱衝撃を受けた場合でも、各排ガス処理体ユニットにクラック等の損傷が生じにくくなる。
図10に示すように、本発明の排ガス浄化装置200では、各排ガス処理体ユニットとケーシング210との間に保持シール材220が連続して2層になっている部分が存在している。本発明の排ガス浄化装置200を用いる際、この保持シール材220が2層になっている部分が、排ガス浄化装置200の底部に位置するように配設することが望ましい。
一般的に、排ガス浄化装置を用いる場合、保持シール材の排ガス浄化装置の底部に配設されている部分は、重力の影響により荷重がかかるので、保持シール材に損傷が生じやすくなり、また、保持シール材の面圧も低下しやすくなる。
保持シール材220が2層になっている部分が、排ガス浄化装置200の底部に位置するように配設されていると、重力の影響により、保持シール材220に荷重がかかったとしても、保持シール材220が2層存在しているので、損傷を防ぎやすくなり、また、保持シール材220の面圧も維持しやすくなる。
本発明の排ガス浄化装置200では、保持シール材220の第1の主面221と、排ガス処理体ユニットとの間には、排ガス処理体ユニットに通電するための一対の電極261が並設されている。
このことを、図11を用いて詳しく説明する。
図11は、本発明の排ガス浄化装置の排ガス処理体ユニットと、排ガス処理体ユニット同士の間に介在されている保持シール材との一部の一例を模式的に示す模式図である。
図11に示すように、内方排ガス処理体ユニット250と、内方排ガス処理体ユニットと隣り合う別の内方排ガス処理体ユニット250(以下、便宜上内方排ガス処理体ユニット1250という)との間の保持シール材220が2層となるように、保持シール材220が配設されている。また、保持シール材220の第1の主面221のみが、内方排ガス処理体ユニット250及び内方排ガス処理体ユニット1250と接している。
保持シール材220の第1の主面221と、内方排ガス処理体ユニット250及び内方排ガス処理体ユニット1250との間には、一対の電極261が並設されている。
このように、本発明の排ガス浄化装置200では、全ての排ガス処理体ユニットに、保持シール材220の第1の主面221のみが接している。従って、全ての排ガス処理体ユニットは一対の電極261と接しており、全ての排ガス処理体ユニットに通電可能となっている。
図12は本発明の排ガス浄化装置に用いられた、一対の電極が並設された保持シール材の一例を模式的に示す斜視図である。
図12に示す保持シール材220は、無機繊維を含む平面視形状略矩形のマットである。また、保持シール材220は、第1の主面221と、第1の主面221と反対側の主面である第2の主面222とを備えている。図12に示す保持シール材220は、第1の端部223と、第1の端部223と反対側の端部である第2の端部224とを備えている。図12に示す保持シール材220は、第1の側面225と、第1の側面225と反対側の側面である第2の側面226を備えている。
図12に示す保持シール材220では、保持シール材220の長手方向に垂直な仮想直線βを境に内部保持シール材部227と外部保持シール材部228に分けることができる。第1の端部223が属する部分が内部保持シール材部227であり、第2の端部224が属する部分が外部保持シール材部228である。
内部保持シール材部227は、図10に示す排ガス浄化装置において、各排ガス処理体ユニット同士の間に配設されている部分である。
外部保持シール材部228は、図10に示す排ガス浄化装置において、排ガス処理体230の周囲に配設されている部分である。
外部保持シール材部228の長手方向の長さは、排ガス処理体230の周囲の長さと略同じである。
本発明の排ガス浄化装置200に用いられた保持シール材220は、内部保持シール材部227の長手方向の長さが長いこと、及び、厚さが薄いこと以外は、本発明の保持シール材120と同じ形状及び組成である。
保持シール材220の厚さは特に限定されないが、2.0〜20mmであることが望ましい。
保持シール材220の厚さが20mmを超えると、保持シール材220の柔軟性が失われるので、保持シール材220を排ガス処理体ユニット間に配設する場合に扱いづらくなる。また、保持シール材220に巻きジワや割れが生じやすくなる。また、本発明の排ガス浄化装置200においては、各排ガス処理体ユニットの間に2層の保持シール材220を配設するので、上記望ましい厚さの上限を超えると、保持シール材220の間に隙間が出来やすくなる。
保持シール材220の厚さが2.0mm未満であると、保持シール材220の面圧が排ガス処理体ユニットを保持するのに十分でなくなる。そのため、排ガス処理体230を構成する排ガス処理体ユニットが抜け落ちやすくなる。また、排ガス処理体ユニットに体積変化が生じた場合、保持シール材220は排ガス処理体ユニットの体積変化を吸収しにくくなる。そのため、排ガス処理体ユニットにクラック等が発生しやすくなる。
図12に示す保持シール材220の第1の主面221には、電極261a及び電極261bからなる一対の電極261が保持シール材220の長手方向に沿って並設されている。電極261aは保持シール材220の第1の側面225側に、電極261bは保持シール材220の第2の側面226側に配設されており、電極261aの長さは、電極261bの長さと比べ少し短い。
保持シール材220が、各排ガス処理体ユニットに巻き付けられると、保持シール材220の第1の主面221同士が接触する部分が生じる。電極261aを保持シール材220の長手方向に沿って平行に、かつ、直線状に配置すると、上記の保持シール材220の第1の主面221同士が接触する部分において、電極261aが自身と接触することになる。このような状態で電極261aに電流が流れると短絡が生じる。そのため、保持シール材220では、電極261aは、自身と接触して短絡しないような形状をしている。すなわち、電極261aは、曲折点間の間隔が異なる以外は本発明の排ガス浄化装置100の説明で述べた電極161aと同様の形状をしている。261bについても同様に形成されている。また、電極261aと、電極261bとは、保持シール材220の幅方向の長さの中心を通る保持シール材220の長手方向に平行な直線を軸として、略線対称な形状であることが望ましい。電極261a及び電極261bが並設されることにより形成された第1の一対の電極261は、保持シール材220の長手方向に沿って2本の電極が配置されており、保持シール材220の幅方向の2本の電極間の距離は、長い部分と短い部分とが存在している。
本発明の排ガス浄化装置200に用いられた電極261a及び電極261bは、本発明の排ガス浄化装置100に用いられた電極161a、電極161b、電極162a及び電極162bと同じ組成である。
一対の電極261を構成する電極261a及び261bは、保持シール材220の長手方向に沿って、保持シール材220の第1の端部223から保持シール材220上の仮想直線βの近傍まで連続している。また、仮想直線β近傍の電極261aの端部と、導線263とはロー付により接続されている。導線263は、電極261aと略垂直となるようにロー付されており、導線263は、保持シール材220の第1の側面225側に突き出ている。
仮想直線α近傍の電極261bの端部と、導線263とは、ロー付により接続されている。導線263は、電極261b略垂直となるようにロー付されており、導線263は、保持シール材220の第1の側面225側に突き出ている。電極261aの長さは、電極261bの長さより少し短いので、導線263同士が接触することはない。
本発明の排ガス浄化装置200を構成する外方排ガス処理体ユニット240、241及び242、並びに、内方排ガス処理体ユニット250は、それぞれ、本発明の排ガス浄化装置100を構成する外方排ガス処理体ユニット140、141及び142、並びに、内方排ガス処理体ユニット150と同じように、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されるとともに、その外周に外周壁が形成されている。
本発明の保持シール材220の製造方法は、一対の電極261が保持シール材220の第1の主面221のみに並設されていること、及び、内部保持シール材部227の長手方向の長さが長い以外は、上記本発明の保持シール材120と同じ製造方法で製造できるので詳細は省略する。
次に、本発明の排ガス浄化装置200の製造方法の一例について説明する。本発明の排ガス浄化装置200の製造方法は、排ガス処理体作製工程が異なる以外は、本発明の排ガス浄化装置100の製造方法と同じである。
本発明の排ガス浄化装置200の製造方法における排ガス処理体作製工程について説明する。
本発明の排ガス浄化装置200を構成する排ガス処理体230は、連続する一枚の保持シール材220が介在し、保持シール材220の第1の主面221のみが各排ガス処理体ユニットに接するするように、各排ガス処理体ユニット同士の間に保持シール材を巻き付けることにより形成される。この工程を図面を参照しながら説明する。
図13(a)〜(e)は、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体を形成する工程の一例を順に示す模式図である。
図13(a)〜(e)では、保持シール材220を各排ガス処理体ユニットに巻き付ける工程を、各排ガス処理体ユニットの長手方向に垂直な方向で切断した断面図を用いて示している。
また、図14は、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体の一例を示す模式図である。
排ガス処理体230を形成する工程では、まず、図13(a)に示すように、外方排ガス処理体ユニット240の辺240sと、保持シール材220の第1の端部223の辺223sとが合致するように両者を接触させる。その後、外方排ガス処理体ユニット240の側面240bと、保持シール材220の第1の主面221とを接触させる。そして、保持シール材220の第1の主面221が、外方排ガス処理体ユニット240の側面240b及び側面240cに沿うように接触させながら、保持シール材220を外方排ガス処理体ユニット240に巻き付ける。この際、外方排ガス処理体ユニット240の両端面を支持棒(図示せず)等で固定しておく必要がある。また、保持シール材220の第1の端部223が移動しないように、保持シール材220の第1の端部223近傍に接着材を塗布して外方排ガス処理体ユニット240の側面240aに貼り付けるか、板状体を用いて保持シール材220を外方排ガス処理体ユニット240の側面240aに押し付け、固定してもよい。
次に、外方排ガス処理体ユニット240の側面240cと、保持シール材220の第1の主面221とが接触している終点を支点に保持シール材220を反対に折り曲げる。反対に折り曲げるとは、保持シール材220を180°折り曲げ、保持シール材220の第2の主面222同士を接触させることをいう。
続いて、排ガス処理体230を形成する工程では、図13(b)に示すように、外方排ガス処理体ユニット241の側面241bと、保持シール材220の第1の主面221とが接触するように、外方排ガス処理体ユニット241を配設する。この際、側面240bと側面241cとが同一平面上に属するように、かつ、側面240cと側面241bとが対面するように外方排ガス処理体ユニット241を配設する。すなわち、上記状態となるように、外方排ガス処理体ユニット241を保持シール材220の表面に押し付ける。そして、保持シール材220の第1の主面221が、外方排ガス処理体ユニット241の側面241b、側面241c及び側面241dに沿うように接触させながら、保持シール材220を外方排ガス処理体ユニット241に巻き付ける。
この状態を保つためには、上記のように外方排ガス処理体ユニット241を配設するとともに、外方排ガス処理体ユニット241の側面の保持シール材220を巻き付けた後、外方排ガス処理体ユニット241の端面を支持棒(図示せず)等で固定する必要がある。以下の工程においても、本工程と同様に、各排ガス処理体ユニットに保持シール材220を巻き付けた後、排ガス処理体ユニットの両端面を固定する必要がある。固定化に関する記載内容は、本工程と同様であるので、以下においては、その記載を省略することとする。
次に、外方排ガス処理体ユニット241の側面241dと、保持シール材220の第1の主面221とが接触している終点を支点に保持シール材220を反対に折り曲げる。
続いて、図13(c)に示すように、排ガス処理体230を形成する工程では、外方排ガス処理体ユニット242の側面242bが、保持シール材220の第1の主面221に接触するように、外方排ガス処理体ユニット242を配設する。この際、側面241cと側面242cとが同一平面上に属するように、かつ、側面241dと側面242bとが対面するように外方排ガス処理体ユニット242を配設する。すなわち、上記状態となるように、外方排ガス処理体ユニット242を保持シール材220の表面に押し付ける。そして、保持シール材220の第1の主面221が、外方排ガス処理体ユニット242の側面242b、側面242c及び側面242dに沿うように接触させながら、保持シール材220を外方排ガス処理体ユニット242に巻き付ける。次に、外方排ガス処理体ユニット242の側面242dと保持シール材220の第1の主面221とが接触している終点を支点に、保持シール材220を反対に折り曲げる。
続いて、図13(d)に示すように、排ガス処理体230を形成する工程では、別の外方排ガス処理体ユニット240(以下、便宜上外方排ガス処理体ユニット1240という)の側面1240bが保持シール材220の第1の主面221に接触するように、外方排ガス処理体ユニット1240を配設する。この際、側面242cと側面1240cとが同一平面上に属するように、かつ、側面242dと側面1242bとが対面するように外方排ガス処理体ユニット1240を配設する。すなわち、上記状態となるように、外方排ガス処理体ユニット1240を保持シール材220の表面に押し付ける。そして、保持シール材220の第1の主面221が、外方排ガス処理体ユニット1240の側面1240b及び側面1240cに沿うように接触させながら、保持シール材220を外方排ガス処理体ユニット1240に巻き付ける。次に、外方排ガス処理体ユニット1240の側面240cと、保持シール材220の第1の主面221とが接触している終点を支点に保持シール材220を反対に折り曲げる。次に、側面1240c、側面242c、側面241c、及び、側面240bに沿って、保持シール材220の第2の主面222同士が接触するように保持シール材220を折り返す。
外方排ガス処理体ユニット1240は、外方排ガス処理体ユニット240を、外方排ガス処理体ユニット240の長手方向に平行な軸を中心に反時計方向に90°回転させた形状である。
続いて、図13(e)に示すように、排ガス処理体230を形成する工程では、別の外方排ガス処理体ユニット241(以下、便宜上外方排ガス処理体ユニット1241という)、内方排ガス処理体ユニット250、内方排ガス処理体ユニット1250、及び、別の外方排ガス処理体ユニット242(以下、便宜上外方排ガス処理体ユニット1242という)に保持シール材220を巻き付ける。
外方排ガス処理体ユニット1241は、外方排ガス処理体ユニット241を、外方排ガス処理体ユニット241の長手方向に平行な軸を中心に反時計方向に90°回転させた形状である。
外方排ガス処理体ユニット1242は、外方排ガス処理体ユニット242を、外方排ガス処理体ユニット242の長手方向に平行な軸を中心に反時計方向に90°回転させた形状である。
この工程で配設する各排ガス処理体ユニットの位置関係は以下の通りである。
外方排ガス処理体ユニット1241の側面1241bと、外方排ガス処理体ユニット1240の側面1240cとは対面し、かつ、外方排ガス処理体ユニット1241の側面1241cと、外方排ガス処理体ユニット1240の側面1240bとが同一平面上に属するように、外方排ガス処理体ユニット1241を配置している。
内方排ガス処理体ユニット250の1つの側面と、外方排ガス処理体ユニット242の側面242cとは対面するように内方排ガス処理体ユニット250を配置している。
内方排ガス処理体ユニット1250の1つの側面と、外方排ガス処理体ユニット241の側面241cとは対面するように内方排ガス処理体ユニット1250を配置している。
外方排ガス処理体ユニット1242の側面1242dと、外方排ガス処理体ユニット1240の側面240bとは対面し、かつ、外方排ガス処理体ユニット1242の側面1242cと、側面240cとが同一平面上に属するように、外方排ガス処理体ユニット1242を配置している。
この工程で配設する保持シール材220の配設の位置関係は以下の通りである。
保持シール材220の第1の主面221を、外方排ガス処理体ユニット1242の側面1242a、1242b、及び、1242cに沿うように接触させながら、保持シール材220を外方排ガス処理体ユニット1242に巻き付けている。次に、外方排ガス処理体ユニット1242の側面1242bと保持シール材220の第1の主面221とが接触している終点を支点に、保持シール材220を反対に折り曲げる。
以下同様に、保持シール材220の第1の主面221のみが、内方排ガス処理体ユニット1250、250、及び、1241に接触するように、保持シール材220を排ガス処理体ユニットに巻き付ける。
これまでの工程を経た各排ガス処理体ユニットの集合体の断面形状は略半円形となっている。
続いて、排ガス処理体230を形成する工程では、図14に示す排ガス処理体230のように、各排ガス処理体ユニットの集合体の断面形状が略円形となるように、各排ガス処理体ユニットに保持シール材220を巻き付ける。
この際、保持シール材220の第1の主面221のみが排ガス処理体ユニットに接触するように、保持シール材220を、各排ガス処理体ユニットに巻き付ける。
この際の各排ガス処理体ユニットの配設位置及び種類は、上記の断面形状は略半円形の排ガス処理体ユニットの集合体を半円の中心を軸に180°回転させた各排ガス処理体ユニットの配設位置及び種類と一致する。
これまでの工程を経た各排ガス処理体ユニットの集合体は、図14に示すような排ガス処理体230となる。
また、図14中の仮想直線β´は、図12中の保持シール材220の仮想直線βと直交する、保持シール材220の厚さ方向に略平行な直線である。また、仮想直線β´を境に、各排ガス処理体ユニットを巻き付けている部分が、内部保持シール材部227であり、排ガス処理体230の外に飛び出している部分が、外部保持シール材部228である。
図15は、本発明の排ガス浄化装置を構成する周囲に保持シール材が配設された排ガス処理体の一例を示す斜視図である。
続いて、本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、図15に示すように排ガス処理体230の周囲の時計方向に沿って、外部保持シール材部228を排ガス処理体230に巻き付ける。
この際に、導線263が一緒に巻き込まれないようにするため、導線263をあらかじめ排ガス処理体230の端部から取り出しておく。
これら工程を経て、周囲に保持シール材220が巻き付けられた排ガス処理体230を作製することができる。
次に、周囲に保持シール材220が配設された排ガス処理体230を、ケーシング210に収容する収容工程を行う。
収容後に保持シール材220が圧縮して所定の面圧(すなわち、排ガス処理体を保持する力)を発揮するために、ケーシング210の内径は、周囲に保持シール材220が配設された排ガス処理体230の最外径より少し小さくなっている。
収容後、導線263をケーシング210に配設された端子取り出し口から取り出し、外部電源と接続する。
収容工程に関し、周囲に保持シール材220が配設された排ガス処理体230をケーシング210に収容する方法としては、例えば、ケーシングの内部の所定の位置まで周囲に保持シール材220が配設された排ガス処理体230を圧入する圧入方式(スタッフィング方式)、周囲に保持シール材220が配設された排ガス処理体230をケーシングの内部に挿入した後、ケーシングの内径を縮めるように外周側から圧縮するサイジング方式(スウェージング方式)、並びに、ケーシングを、第1のケーシング及び第2のケーシングの2つの部品に分離可能な形状としておき、周囲に保持シール材220が配設された排ガス処理体230を第1のケーシング上に載置した後に第2のケーシングを被せて密封するクラムシェル方式等が挙げられる。
次に、排ガス処理体230が収容されたケーシング210を車両の排気管に配設し、排ガスを流通させるとともに、排ガスの温度を上昇させる。これにより、保持シール材220の第1の主面221及び第2の主面222に貼付された有機シートは分解、焼失する。有機シートが分解すると、排ガス処理体ユニットと一対の電極261とが接触した状態となるので、排ガス処理体ユニットに通電可能な排ガス浄化装置200が完成する。
また、排ガス処理体230が収容されたケーシング210を車両の排気間に配設する前に、排ガス処理体230が収容されたケーシング210を加熱し、有機シートを分解させてもよい。
これら工程を経て、本発明の排ガス浄化装置200が製造される。
本発明の保持シール材は、以下の一例のようであってもよい。
図16は、本発明の保持シール材の一例を模式的に示す斜視図である。
図16に示す本発明の保持シール材の一例である保持シール材320は、無機繊維を含む平面視形状略矩形のマットである。また、保持シール材320は、第1の主面321と、第1の主面321と反対側の主面である第2の主面322とを備えている。
図16に示す保持シール材320は、平坦な端部を有する第1の端部323と、凸部391を有する第2の端部324とを備えている。
図16に示す保持シール材320では、保持シール材320の長手方向に垂直な仮想直線γを境に内部保持シール材部327と外部保持シール材部328に分けることができる。第1の端部323が属する部分が内部保持シール材部327であり、第2の端部324が属する部分が外部保持シール材部328である。
内部保持シール材部327は、本発明の排ガス浄化装置において、各排ガス処理体ユニット同士の間に配設されている部分である。
外部保持シール材部328は、本発明の排ガス浄化装置において、排ガス処理体の周囲に配設されている部分である。
保持シール材320の第1の主面321には、電極361a及び電極361bからなる一対の電極361が並設されており、電極361aの端部及び電極361bと、導線363とは、ロー付により接続されている。一対の電極361は、上記本発明の排ガス浄化装置100の一対の電極161と同じ形状である。
外部保持シール材部328には、第1の主面321から第2の主面322を貫通する開口部392が形成されている。開口部392は、内部保持シール材部327と外部保持シール材部328との境目に位置している。
凸部391及び開口部392は、排ガス処理体に外部保持シール材部328を巻き付けた際に、ちょうど互いに嵌合するような形状となっている。
このように保持シール材320を嵌合させると、保持シール材を巻き付けた排ガス処理体を持ち運ぶ際に保持シール材320がずれにくくなり、ハンドリングが向上する。
本発明の保持シール材、及び、排ガス処理装置は以下の特徴を有していてもよい。
本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体ユニットが接触する部分の電極の電気抵抗値は、接触する排ガス処理体ユニットに応じて異なっていてもよい。
このような本発明の排ガス浄化装置では、接触する排ガス処理体ユニットに応じて電極の電気抵抗値を変更することで、電極自体の発熱を制御することができる。排ガス処理体ユニットは、電極が発熱することによっても加熱されるので、上記のように電極自体の発熱を調整することで、排ガス処理体の昇温を任意の部分で調整することができる。
排ガス処理体ユニットが接触する部分の電極の電気抵抗値が、接触する排ガス処理体ユニットに応じて異なる本発明の排ガス浄化装置を製造する場合は、本発明の排ガス浄化装置100の別の製造方法で説明した、導体ペーストを有機シートにスクリーン印刷する際に、そのパターンの一部の導体ペーストの組成を変更することにより製造することができる。導体ペーストの組成を変更する部分は、排ガス処理体の大きさ等によりあらかじめ計算することができる。
本発明の排ガス浄化装置100及び200では、全ての排ガス処理体ユニットに接触するように電極が配設されていたが、本発明の排ガス浄化装置では、電極が一部の排ガス処理体ユニットのみに接触するように配設されていてもよい。
本発明の排ガス浄化装置100及び200では、保持シール材の片方の主面には、一対の電極が並設されていたが、本発明の排ガス浄化装置では二対以上の電極が配設されていてもよい。二対以上の電極が配設されていると、1本の電極が損傷し切断したとしても、電流を流すことができる。そのため、フェールセーフに優れる。
本発明の排ガス浄化装置100及び200では、各排ガス処理体ユニット同士の間に配設された保持シール材は、1層又は2層であったが、本発明の排ガス浄化装置では3層以上であってもよい。
また、本発明の排ガス浄化装置100及び200では、各排ガス処理体ユニット同士の間に配設された保持シール材の層の数は同じであったが、本発明の排ガス浄化装置では、各排ガス処理体ユニット同士の間で異なっていてもよい。
本発明の排ガス浄化装置100及び200では、各排ガス処理体ユニット同士の間には、一枚の連続する保持シール材が介在されており、かつ、排ガス処理体の周囲にも同じ保持シール材が連続して配置されていたが、本発明の排ガス浄化装置では、各排ガス処理体ユニット同士の間に介在している内部保持シール材部と、排ガス処理体の周囲に配設されている外部保持シール材部とは分離していてもよい。
本発明の排ガス処理装置を構成する排ガス処理体の周囲に配設された保持シール材は、一枚の連続する保持シール材である必要はなく、分離していてもよい。
図14に示すように、本発明の排ガス浄化装置200では、保持シール材220を各排ガス処理体ユニット同士の間に介装させた際、排ガス処理体の周囲に保持シール材220が存在していない部分は連続している。そのため、排ガス処理体の周囲に保持シール材220が存在していない部分にのみ保持シール材220を配設してもよい。
本発明の排ガス処理装置を構成する排ガス処理体の周囲に配設された保持シール材は、1層であってもよく、多層であってもよい。また、排ガス処理体の周囲に配設された保持シール材の層の数は、全ての周囲において同一の数でもよく、一部の周囲において異なる数でもよい。
本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体ユニットは、排ガス処理体に配置される位置により、電気抵抗値が異なっていてもよい。
このような本発明の排ガス浄化装置では、配設される位置により排ガス処理体ユニットの電気抵抗値が異なるので、排ガス処理体ユニットの電気抵抗値を変更することにより、排ガス処理体の昇温を任意の部分で調整することができる。
本発明の排ガス浄化装置100及び200では、排ガス処理体は、16個の排ガス処理体ユニットを組み合わせて形成されていたが、本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体ユニットの数は特に限定されず、16個より多くてもよく、少なくてもよい。
本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体の形状は、円柱形状に限定されるものでなく、例えば、楕円柱形状、角柱形状等の任意の形状であっても良い。
本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体は、複数の形状の異なる柱状の排ガス処理体ユニットを組み合わせることにより、所定の排ガス処理体の形状が形成されている。
そのため、単にこれら複数種類の排ガス処理体ユニットを保持シール材を介して組み合わせるのみで、簡単に排ガス処理体を構成することができる。また、予め、所定の排ガス処理体の形状が形成される組み合わせとなる種々の形状の排ガス処理体ユニットを製造しておくことにより、要求される種々の形状の排ガス処理体を容易に作製することができ、排ガス処理体の形状に関する多様な要求に比較的容易に答えることができる。
また、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体ユニットの形状は、特に限定されるものではないが、排ガス処理体ユニット同士を結束させて排ガス処理体を作製する際に結束しやすい形状であることが望ましく、その断面形状としては、正方形、長方形、六角形、扇状等が挙げられる。
これまで、排ガス処理体ユニットとしては、各々のセルの両端面が封止材による目封じをされていない触媒担体について説明を行ったが、排ガス処理体ユニットは、セルのいずれか一方の端部が封止された多孔質体であってもよい。このような排ガス処理体ユニットは、PMを捕集するフィルタとして好適に使用することが可能となる。
排ガス処理体ユニットが、セルのいずれか一方の端部が封止された多孔質体である場合、多孔質体としては、炭化ケイ素質の多孔質体であることが望ましい。
排ガス処理体ユニットが炭化ケイ素質の多孔質体である場合、排ガス処理体ユニットの気孔率は特に限定されないが、35〜60%であることが望ましい。
気孔率が35%未満であると、ガス処理体がすぐに目詰まりを起こすことがあり、一方、気孔率が60%を超えると、排ガス処理体ユニットの強度が低下して容易に破壊されることがあるからである。
また、上記排ガス処理体ユニットの平均気孔径は5〜30μmであることが望ましい。
平均気孔径が5μm未満であると、PMが容易に目詰まりを起こすことがあり、一方、平均気孔径が30μmを超えると、PMが気孔を通り抜けてしまい、PMを捕集することができず、フィルタとして機能することができないことがあるからである。
なお、上記気孔率及び気孔径は、走査型電子顕微鏡(SEM)による測定の従来公知の方法により測定することができる。
本発明の保持シール材120の製造方法では、電極が配設された保持シール材120に上から覆うように有機シート164を貼付し電極を固定していた。しかし、本発明の保持シール材の製造方法では、電極を、有機シート上に接剤等により固定し、有機シート上に固定された電極が、保持シール材の主面側になるように保持シール材に有機シートを載置し、接着剤等を用いて、有機シートを保持シール材に貼付してもよい。
本発明の保持シール材120の製造方法では、電極が配設された保持シール材120に上から覆うように有機シートを貼付し、電極を固定していたが、本発明の保持シール材の製造方法では、両面テープを用いて電極を保持シール材に固定してもよい。この場合、有機シートを分解、焼失させることなく、電極を通じて排ガス処理体ユニットに電極を流すことができるので、初期の排ガス処理体ユニットへの導電性が向上する。
また、電極は有機繊維からなる糸により縫い付けることにより固定してもよい。この場合、糸で縫い付けられた電極を通じて排ガス処理体ユニットに電極を流すことができるので、排ガスが流入する前に、排ガス処理体ユニットを発熱させることにより、有機繊維からなる糸を分解、焼失させることができる。
本発明の排ガス浄化装置を構成するケーシングの材質は、耐熱性を有する金属であれば特に限定されず、具体的には、ステンレス、アルミニウム、鉄等の金属類が挙げられる。
本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、保持シール材を排ガス処理体に巻き付ける際に、粘着テープ等を用いて、保持シール材を固定してもよい。
以下に、本発明の保持シール材、保持シール材の製造方法、排ガス浄化装置、及び、排ガス浄化装置の製造方法の作用効果ついて列挙する。
(1)本発明の保持シール材が用いられた本発明の排ガス浄化装置では、電気伝導性を有する排ガス処理体ユニットに直接通電するので、排ガス処理体を構成する排ガス処理体ユニットの配置位置に関わらず排ガス処理体ユニットを発熱させることができる。
(2)本発明の保持シール材が用いられた本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体を発熱させる手段として、電気伝導性を有する排ガス処理体ユニットに通電するための一対の電極を用いており、この電極と電源とは、接続部材等を用いて容易に接続させることができるので、接続不良が発生するおそれが殆どない。また、排ガス処理体ユニットと保持シール材との間に配設された電極は、保持シール材からの面圧を受けるので、電極は、排ガス処理体ユニットに押し付けられる。そのため、電極が排ガス処理体ユニットから離間するおそれが殆どない。
(3)本発明の保持シール材が用いられた本発明の排ガス浄化装置では、ケーシングや保持シール材に大きな孔を形成し、外部から電極部材を排ガス処理体に当接させる必要がないので、保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体をケーシング内部に収容する方法として、圧入等の種々の方法をとることができる。
(4)本発明の保持シール材が用いられた本発明の排ガス浄化装置では、保持シール材に孔を形成して保温面積を減少させる必要がないので、保持シール材の反発力の総和が低下することがなく、上記保持シール材により充分に排ガス処理体を保温することが可能な排ガス浄化装置を提供することができる。
また、排ガス処理体ユニット同士の間に保持シール材が存在するので、保持シール材の保温効果により、排ガス処理体ユニットの温度を排ガスを処理するのに好適な温度に維持しやすくなる。
(5)本発明の保持シール材が用いられた本発明の排ガス浄化装置では、電極自体が発熱体にもなるので、電極が発熱することにより、排ガス処理体ユニットを加熱することができる。
(6)本発明の保持シール材が用いられた本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体に排ガスが流通することによる加熱や、排ガス処理体ユニットが通電されることによる発熱等により、排ガス処理体ユニットが高温になり、排ガス処理体ユニットに体積の変化が生じた場合であっても、排ガス処理体ユニット同士の間には、上記保持シール材が介在しており、保持シール材は、無機繊維を含むマットからなるので、排ガス処理体ユニットの体積変化を吸収することができる。そのため、排ガス処理体ユニットに体積の変化が生じることに起因するクラック等の損傷の発生を防止することができる。
(7)本発明の保持シール材が用いられた本発明の排ガス浄化装置では、電極が自身と接触して短絡しないように配設されているので、排ガス浄化装置を使用することにより振動などで電極の位置が少しずれたとしても短絡が生じることはない。
(8)本発明の保持シール材が用いられた本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体ユニットは、排ガス処理体の周囲に配設された保持シール材からの面圧のみならず、排ガス処理体ユニット同士の間に介在している保持シール材からの面圧を受けることになる。その結果、排ガス処理体を構成する排ガス処理体ユニットが抜け落ちることを防止できる。
(9)本発明の保持シール材が用いられた本発明の排ガス浄化装置では、エンジン等の内燃機関を始動した直後の排ガス処理体(触媒担体)の昇温のみでなく、ハイブリッド車両等のモータ及びエンジンを搭載した車両がモータを稼働させ、エンジンが稼働していない時にも、所定の温度以上の温度を保つように排ガス処理体を発熱させることができる。そのため、エンジンが稼働し始めた際、直ぐに排ガス処理体を排ガス浄化装置として機能させることができる。
(10)本発明の保持シール材が用いられた本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体を構成する全ての排ガス処理体ユニット同士の間には、連続する一枚の保持シール材が介在されている。そのため、本発明の排ガス浄化装置では、全ての排ガス処理体ユニット同士は、直接接触することはなく、排ガス処理体ユニット同士が直接接触することによるクラック等の損傷の発生を防止することができる。
また、連続する一枚の上記保持シール材が介在されていることにより排ガス処理体ユニット同士の間には保持シール材の継ぎ目がなくシール性を損なうことがない。
(実施例)
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(実施例1)
(1)保持シール材準備工程
(a−1)紡糸工程
Al含有量が70g/lであり、Al:Cl=1:1.8(原子比)となるように調製した塩基性塩化アルミニウム水溶液に対して、焼成後の無機繊維における組成比が、Al:SiO=72:28(重量比)となるようにシリカゾルを配合し、さらに、有機重合体(ポリビニルアルコール)を適量添加して混合液を調製した。
得られた混合液を濃縮して紡糸用混合物とし、この紡糸用混合物をブローイング法により紡糸して平均繊維長が100mm、平均繊維径が5.1μmである無機繊維前駆体を作製した。
(a−2)圧縮工程
上記工程(a−1)で得られた無機繊維前駆体を圧縮して、連続したシート状物を作製した。
(a−3)ニードルパンチング処理工程
上記工程(a−2)で得られたシート状物に対して、以下に示す条件を用いて連続的にニードルパンチング処理を行ってニードルパンチング処理体を作製した。
まず、ニードルが21個/cmの密度で取り付けられたニードルボードを準備した。次に、このニードルボードをシート状物の一方の表面の上方に配設し、ニードルボードをシート状物の厚さ方向に沿って一回上下させることによりニードルパンチング処理を行い、ニードルパンチング処理体を作製した。この際、ニードルの先端部分に形成されたバーブがシート状物の反対側の表面に完全に貫出するまでニードルを貫通させた。
(a−4)焼成工程
上記工程(a−3)で得られたニードルパンチング処理体を最高温度1250℃で連続して焼成し、アルミナとシリカとを含む無機繊維からなる焼成シート状物を作製した。無機繊維の平均繊維径は、5.1μmであり、無機繊維径の最小値は、3.2μmであった。このようにして得られたアルミナ繊維製保持シール材は、嵩密度が0.15g/cmであり、目付量が1400g/mである。
(a−5)切断工程
上記工程(a−4)で得られた焼成シート状物を切断し、切断シート状物を作製した。
(a−6)含浸工程
上記工程(a−5)で得られた切断シート状物に、有機バインダとしてアクリル系樹脂を含む有機バインダ溶液(アクリル系ラテックス)をフローコートして、切断シート状物に有機バインダを含浸させることにより、含浸シート状物を作製した。
(a−7)乾燥工程
上記工程(a−6)で得られた含浸シート状物から過剰な有機バインダ溶液を吸引除去した後に、圧縮乾燥させてその厚さを薄くし、その厚さが2.0mmのニードルパンチング処理マットを作製した。
(a−8)裁断工程
このようにして得られたニードルパンチング処理マットを平面視寸法が全長1500mm×幅100mmとなるように裁断した。
このようにして作製されたニードリング処理マットは、本実施例の保持シール材となる。
本実施例の保持シール材は、後述する排ガス処理体の形成工程において排ガス処理体に巻き付けた際に、排ガス処理体に巻き付けられていない余剰部分ができるように作製された。
(2)電極配設工程
(b−1)電極準備工程
全長1000mm×幅10mm及び全長1020mm×幅10mmの電極であり、上記本発明の排ガス浄化装置100の説明にて説明した電極の形状を有する白金箔(電極)を作製した。
(b−2)電極配設工程
保持シール材の第1の主面に、作製した白金箔2枚を互いに接触しないように配設した。この際、排ガスが流入する導入管側に配置される保持シール材の第1の側面側に、全長が短い方の白金箔を配置した。保持シール材の第1の主面に並設された一対の白金箔は、保持シール材の長手方向に沿って配置されており、保持シール材の幅方向の2枚の白金箔間の距離は、長い部分と短い部分とが存在している。
白金箔が配置された保持シール材の第1の主面に、白金箔が覆われるように、全長950mm×幅90mmのポリエチレン製有機シートを載置し、熱圧着によりポリエチレン製有機シートを保持シール材の第1の主面に貼付した。これにより、白金箔を保持シール材の第1の主面に固定した。同様の方法で、白金箔を保持シール材の第2の主面にも固定した。
(3)ロー付工程
保持シール材の仮想直線α近傍の白金箔の端部と、ニッケル線とを、構成材料がニッケルからなるロー材によりロー付した。ニッケル線は、白金箔と略垂直になり、保持シール材の第1の側面側に突き出るようにロー付された。ニッケル線は、保持シール材の第1の側面と接する部分からニッケル線が突き出している側に5mmの部分を始点として、その始点からニッケル線が突き出している側に20mmまでの部分をコイル状にした。
(4)排ガス処理体ユニットの準備工程
(c−1)成形体作製工程
平均粒子径22μmを有する炭化ケイ素の粗粉末52.8重量%と、平均粒子径0.5μmの炭化ケイ素の微粉末22.6重量%とを混合し、得られた混合物に対して、アクリル樹脂2.1重量%、有機バインダ(メチルセルロース)4.6重量%、潤滑剤(日本油脂社製 ユニルーブ)2.8重量%、グリセリン1.3重量%、及び、水13.8重量%を加えて混練して湿潤混合物を得た後、押出成形する押出成形工程を行い、図4(a)及び図5(a)〜(c)に示す排ガス処理体ユニットの形状と略同一の形状の排ガス処理体ユニットの成形体を4つずつ作製した。
(c−2)乾燥工程
上記工程(c−1)で得られた排ガス処理体ユニットの成形体を、マイクロ波乾燥機を用いて上記生の排ガス処理体ユニットの成形体を乾燥させ、排ガス処理体ユニットの乾燥体とした。
(c−3)脱脂工程
上記工程(c−2)で得られた排ガス処理体ユニットの乾燥体を400℃で脱脂し、排ガス処理体ユニットの脱脂体とした。
(c−4)焼成工程
上記工程(c−3)で得られた排ガス処理体ユニットの脱脂体を常圧のアルゴン雰囲気下2200℃、3時間の条件で焼成工程を行い、気孔率が45%、平均気孔径が15μm、セルの数(セル密度)が300個/inch、セル壁の厚さが0.25mm(10mil)の排ガス処理体ユニットの炭化ケイ素焼結体を製造した。
(c−5)触媒担持工程
上記工程(c−4)で得られた排ガス処理体ユニットの炭化ケイ素焼結体を、硝酸白金溶液に浸漬した後、600℃で1時間保持することにより、排ガス処理体ユニットの炭化ケイ素焼結体のセル壁に白金触媒を担持させた。
このようにして作製された炭化ケイ素焼結体は、本実施例の排ガス処理体ユニットとなる。
(5)排ガス処理体作製工程
上記排ガス処理体を形成する方法により、保持シール材を各排ガス処理体ユニットに巻き付け、排ガス処理体を形成した。排ガス処理体は全長105mmの略円柱状であり、外径は145mmであった。
(6)巻き付け工程
次に、この排ガス処理体の外周面全体に外部保持シール材部を巻き付けた。
この際に、導線が一緒に巻き込まれないようにするため、導線をあらかじめ排ガス処理体の端部から取り出した。
さらに、排ガス処理体に巻き付けられていない、保持シール材の余剰部分を切断した。
(7)収容工程
(d−1)排ガス処理体の収容
圧入方式(スタッフィング方式)により、排ガス処理体をケーシングに圧入した。保持シール材の隙間嵩密度(GBH)は0.4g/cmとした。
(d−2)導線と外部電源の接続
ケーシングに配設された端子取り出し口から導線を取り出し、外部電源と接続した。
(8)有機シート分解工程
排ガス処理体が収容されたケーシングを車両の排気管に配設し、排ガスを流通させるとともに、排ガスの温度を600℃に上昇させて、有機シートを分解、焼失させた。
(実施例2)
上述した実施例1における(2)の(b−1)及び(b−2)、(3)、並びに、(8)を以下の(b´−1)及び(b´−2)、(3´)、並びに、(8´)にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして排ガス浄化装置を製造した。
(b´−1)導体ペースト準備工程
平均粒子径4.5μmを有する銀48重量%と、平均粒子径0.5μmを有する白金粒子21重量%と、SiO粉末1.0重量%と、B粉末2.2重量%と、ZnO粉末4.1重量%と、PbO粉末3.4重量%と、酢酸エチル3.4重量%と、ブチルカルビトール17.9重量%を混合し導体ペーストを作製した。
(b´−2)電極パターン印刷工程
全長1000mm×幅90mmのポリエチレン製有機シートを準備し、ポリエチレン製有機シートの表面に一対の所定のパターンとなるように、導体ペーストをスクリーン印刷した。その後、導体ペーストを乾燥させることにより、表面に所定パターンの電極パターンが形成された有機シートを作製した。所定パターンとは、上記本発明の排ガス浄化装置100の説明にて説明したパターンである。
(3´)ロー付工程
構成材料がニッケルからなるロー材により、電極パターンの一方の端部と、ニッケル線とを略垂直になるようにロー付した。後の工程を経てポリエチレン製有機シートが保持シール材に貼付された際に、導線が保持シール材の第1の側面側に突き出るようにロー付した。
また、導線は、後の工程を経てポリエチレン製有機シートが保持シール材に貼付された際に、保持シール材の第1の側面と接する部分から導線が突き出している側に5mmの部分を始点として、その始点から導線が突き出している側に20mmまでの部分をコイル状にした。
その後、有機シート上に形成された電極パターンが保持シール材の第1の主面側になるように保持シール材の上に電極パターンが形成された有機シートを載置し、接着剤等を用いて、有機シートを保持シール材に貼付した。同様に、保持シール材の第2の主面側にも電極パターンが形成された有機シートを貼付した。
(8´)電極焼成工程
排ガス処理体が収容されたケーシングを900℃で加熱した。これにより、各電極パターンを構成する粒子同士を焼結させ、電極を作製し、有機シートを、分解、焼失させた。
本発明の保持シール材は、電気伝導性を有する柱状の排ガス処理体ユニットが複数個集合して形成される排ガス処理体と、上記排ガス処理体の周囲に配設された保持シール材と、上記排ガス処理体を収容するケーシングとを備える排ガス浄化装置に用いられる保持シール材であって、上記保持シール材は、無機繊維を含み、第1の主面と第2の主面とを有する平面視矩形状のマットからなり、上記保持シール材は、上記排ガス処理体を構成する各排ガス処理体ユニット同士の間を1枚で連続して介在するように構成されており、上記保持シール材の第1の主面及び/又は第2の主面には、上記排ガス処理体ユニットに通電するための少なくとも一対の電極が、上記保持シール材の長手方向に沿って配設されており、上記電極は、上記保持シール材が各排ガス処理体ユニット同士の間を連続して介在する際に、自身が接触して短絡しないように構成されていることを必須の構成要件としている。係る必須の構成要件に、発明の詳細な説明で詳述した種々の構成(例えば、電極の構成材料、電極の形状、有機シートの貼付、有機シートの構成材料、保持シール材の構成材料、保持シール材の排ガス浄化装置への使用方法、保持シール材の製造方法等)を適宜組み合わせることにより所望の効果を得ることができる。
100、200 排ガス浄化装置
110、210 ケーシング
111 導入管
112 排出管
120、220、320 保持シール材
121、221、321 第1の主面
122、222、322 第2の主面
123、223、323 第1の端部
124、224、324 第2の端部
125、225 第1の側面
126、226 第2の側面
127、227、327 内部保持シール材部
128、228、328 外部保持シール材部
130、230 排ガス処理体
140、141、142、1140、1141、1142、240、241、242、1240、1241、1242 外方排ガス処理体ユニット
150、1150、250、1250 内方排ガス処理体ユニット
155 セル
156 セル壁
157 外周壁
158 触媒
161a、161b、162a、162b、261a、261b、361a、361b 電極
161、162、261、361 一対の電極
163、263、363 導線
164 有機シート
170 端子取り出し口
180 外部電源

Claims (9)

  1. 電気伝導性を有する柱状の排ガス処理体ユニットが複数個集合して形成される排ガス処理体と、
    前記排ガス処理体の周囲に配設された保持シール材と、
    前記排ガス処理体を収容するケーシングとを備える排ガス浄化装置であって、
    前記保持シール材は、無機繊維を含み、第1の主面と第2の主面とを有する平面視矩形状のマットからなり、
    前記排ガス処理体を構成する各排ガス処理体ユニット同士の間には、連続する一枚の前記保持シール材が介在されており、
    前記排ガス処理体ユニットと、前記保持シール材との間には、前記排ガス処理体ユニットに通電するための少なくとも一対の電極が、前記保持シール材の長手方向に沿って並設されており、
    前記電極は、自身が接触して短絡しないように配設されており、
    前記電極は、前記排ガス処理体を構成する全ての排ガス処理体ユニットと接触していることを特徴とする排ガス浄化装置。
  2. 前記排ガス処理体を構成する全ての前記排ガス処理体ユニット同士の間には、連続する一枚の前記保持シール材が介在されており、前記電極は、前記保持シール材の長手方向に沿って連続している請求項に記載の排ガス浄化装置。
  3. 前記排ガス処理体は、複数の形状の異なる柱状の排ガス処理体ユニットを組み合わせることにより、所定の排ガス処理体の形状が形成されている請求項1又は2に記載の排ガス浄化装置。
  4. 前記電極は、前記保持シール材の第1の主面と、前記排ガス処理体ユニットとの間のみに配設されている請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
  5. 前記電極は、前記保持シール材の第1の主面と前記排ガス処理体ユニットとの間、及び、前記保持シール材の第2の主面と前記排ガス処理体ユニットとの間の両方に配設されている請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
  6. 前記排ガス処理体ユニットは、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたセラミック製のハニカム焼成体からなる請求項1〜5のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
  7. 前記排ガス処理体ユニットは、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された金属製のハニカム体からなる請求項1〜5のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
  8. 前記排ガス処理体ユニットは、触媒を担持してなる請求項1〜7のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
  9. 請求項1〜8のいずれかに記載の排ガス浄化装置の製造方法であって、
    無機繊維を含み、第1の主面と第2の主面とを有する平面視矩形状のマットからなる保持シール材を準備する保持シール材準備工程と、
    前記保持シール材の第1の主面及び/又は第2の主面に、少なくとも一対の電極を配設する電極配設工程と、
    柱状の排ガス処理体ユニットと、前記保持シール材との間に前記電極が配設され、かつ、一枚の前記保持シール材が、複数個の前記排ガス処理体ユニット同士の間に連続して介在するように、前記保持シール材を前記排ガス処理体ユニットに巻き付けることにより複数個の前記排ガス処理体ユニットを集合し、排ガス処理体を形成する排ガス処理体作製工程と、
    前記保持シール材をさらに前記排ガス処理体の周囲に巻き付ける巻き付け工程と、
    前記保持シール材がその周囲に巻き付けられた前記排ガス処理体をケーシング内部に収容する収容工程とを含み、
    前記排ガス処理体作製工程では、前記電極が、前記排ガス処理体を構成する全ての排ガス処理体ユニットと接触するように前記保持シール材を前記排ガス処理体ユニットに巻き付けることを特徴とする排ガス浄化装置の製造方法。
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