JP6285763B2 - 排ガス浄化装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、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６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６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。金属製触媒担体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。
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、保持シール材１９〜２１に孔を形成し、この孔に電極部材５〜１０を挿入することにより、金属製触媒担体２〜４と電極部材５〜１０とを接続しているため、金属製触媒担体２〜４と電極部材５〜１０との接触面積を大きくすると、保持シール材１９〜２１の面積が小さくなって保持シール材の反発力の総和が低下することや、金属製触媒担体２〜４に対する保温効果が低下するという問題がある。一方、保持シール材１９〜２１に形成する孔の大きさを小さくすると金属製触媒担体２〜４と電極部材５〜１０との接触面積が小さくなってしまい、接続不良が発生し易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、保温能力に優れ、接続不良等の問題が発生しにくく、保持シール材のマットに孔等を形成する必要がない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、無機繊維を含む平面視矩形状のマットからなる保持シール材であって、上記マットの主面には、少なくとも一対の電極が配設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排ガス浄化装置を作製するために用いられる。このような排ガス浄化装置では、該保持シール材が少なくとも一対の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に通電し、排ガス処理体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。
このような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、保持シール材のマットに孔を形成して保温面積を減少させる必要がないので、保持シール材のマット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が用いられた排ガス浄化装置では、保持シール材のマットに配設されている電極は、保持シール材のマットからの面圧を受けることにより、保持シール材のマットと、排ガス処理体との間に固定されることになる。また、排ガス処理体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、保持シール材のマット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のマット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。
本発明の保持シール材では、上記電極が配設された上記マットの主面には、上記電極を覆うように有機シートが貼付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、排ガス処理体とが直接接触するので、電極と、排ガス処理体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マット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の周囲に巻き付け、保持シール材のマットと排ガス処理体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とが直接接触することになるので、排ガス処理体に通電することができ、排ガス処理体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、上記有機シートは、熱圧着により上記マットの主面に貼付されていることが望ましい。
熱圧着により有機シートを保持シール材のマットの主面に貼付すると、電極及び有機シートを接着するための接着材等の他の材料を使用しなくても電極を固定することができる。そのため、得られる排ガス浄化装置の価格を安くすることができる。
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に通電することにより、排ガス処理体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では、上記無機繊維の構成材料は、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からなることが望ましい。
無機繊維の構成材料が、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種からなっていると、これら繊維は、耐熱性に優れているので、通電により排ガス処理体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、無機繊維の構成材料が、生体溶解性繊維からなっていると、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。
本発明の保持シール材の製造方法では、無機繊維を含む平面視矩形状のマットを準備するマット準備工程と、上記マットの主面に少なくとも一対の電極を配置する電極配置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、柱状の排ガス処理体と、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、上記排ガス処理体は、電気伝導性を有しており、上記保持シール材は、本発明の保持シール材であり、少なくとも一対の電極が配設された上記マットの主面が上記排ガス処理体と接触するように、上記保持シール材が上記排ガス処理体に巻き付けられていることを特徴とする。
本発明の排ガス浄化装置は、本発明の保持シール材を備えているので上記効果を奏する。
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、無機繊維を含む平面視矩形状のマットを準備するマット準備工程と、上記マットの主面に少なくとも一対の電極を配置する電極配置工程と、上記電極が配設された上記マットの主面が電気伝導性を有する排ガス処理体と接触するように、上記保持シール材を上記排ガス処理体に巻き付ける巻き付け工程と、上記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、上記の保持シール材の製造方法を用いて保持シール材のマットの主面に少なくとも一対の電極が配設された保持シール材を作製した後、作製された上記保持シール材を、電極が配置された保持シール材のマットの主面が、電気伝導性を有する排ガス処理体と接触するように、上記保持シール材を上記排ガス処理体に巻き付け、圧入等の手段により、上記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、保持シール材のマット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は、本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。 図２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３は、本発明の保持シール材が用いられた排ガス処理装置を構成する排ガス処理体の一例を模式的に示す斜視図である。 図４は、ケーシングに、本発明の保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体を収容する工程の一例を模式的に示す斜視図である。 図５は、本発明の保持シール材を模式的に示す斜視図である。 図６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は、本発明の保持シール材が用いられた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１００は、ケーシング１１０と、ケーシング１１０に収容された電気伝導性を有する排ガス処理体１２０と、排ガス処理体１２０及びケーシング１１０の間に配設された保持シール材１３０とを備えている。
排ガス処理体１２０は、多数のセル１２１がセル壁１２２を隔てて長手方向に並設された柱状のものである。なお、ケーシング１１０の端部には、必要に応じて、内燃機関から排出された排ガスを導入する導入管と排ガス浄化装置１００を通過した排ガスが外部に排出される排出管とが接続されることになる。
また、保持シール材１３０は、本発明の保持シール材の一例である。
保持シール材１３０を構成するマットの主面１３１には、一対の電極１６０が配設されており、さらに、一対の電極１６０を覆うように有機シート１３７が貼付されている。
そして、有機シート１３７が貼付されている保持シール材１３０のマットの主面１３１が、排ガス処理体１２０と接するように、保持シール材１３０が排ガス処理体１２０に巻き付けられている。
一対の電極１６０には、導線１３６が接続されている。導線１３６は、排ガス処理体１２０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１４０を介してケーシング１１０から取り出され外部電源１５０と接続されている。
導線１３６は、排ガス処理体１２０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１３６が、排ガス処理体１２０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導線１３６が切断しにくくなる。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。
上記の構成を有する排ガス浄化装置１００を排ガスが通過する場合について、図１を参照して以下に説明する。
内燃機関から排出された排ガスが（図１中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）、排ガス浄化装置１００の内部の排ガス処理体１２０に到達すると、排ガス流入側の端面に開口したセル１２１に流入し、セル１２１に担持された触媒１２４と接しながら、セル１２１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、ＮＯＸ等の有害なガス成分がセル壁１２２に担持された触媒１２４により浄化される。
このように、触媒１２４が担持された排ガス処理体１２０は、触媒担体として好適に使用することができる。
有機シート１３７が存在している場合、一対の電極１６０と、排ガス処理体１２０とは有機シート１３７により隔てられているので、一対の電極１６０に電気を流したとしても、排ガス処理体１２０に通電することはできない。
しかし、排ガスが排ガス浄化装置１００を通過する際、排ガスは高温なので、排ガスが有機シート１３７に接触すると有機シート１３７は熱分解により消失する。そうすると、一対の電極１６０と排ガス処理体１２０とが直接接触することになる。このような状態で、一対の電極１６０に電気を流すことにより、排ガス処理体１２０に通電することができる。
次に、本発明の保持シール材１３０について説明する。
図２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２に示す保持シール材１３０のマットは、所定の長手方向の長さ（以下、図２中、矢印Ｌ１で示す）、幅（以下、図２中、矢印Ｗ１で示す）及び厚さ（以下、図２中、矢印Ｔ１で示す）を有する、平面視形状略矩形状のマットである。保持シール材１３０のマットは、主面１３１を有している。また、保持シール材１３０のマットは、第１の側面１３２と、第１の側面１３２の反対の側面である第２の側面１３３を有している。
図２に示す保持シール材１３０では、保持シール材１３０のマットの長さ方向側の端部のうち、一方の端部には凸部１３４が形成されており、他方の端部には凹部１３５が形成されている。保持シール材１３０のマットの凸部１３４及び凹部１３５は、後述する排ガス浄化装置１００を組み立てるために排ガス処理体１２０に保持シール材１３０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。
保持シール材１３０のマットの主面１３１には、第１の電極１６０ａ及び第２の電極１６０ｂからなる一対の電極１６０が配設されている。
第１の電極１６０ａは、短辺１６１ａと、短辺１６１ａに略垂直な長辺１６２ａからなる平面視矩形の形状をしている。短辺１６１ａの長さは、保持シール材１３０のマットの長手方向の長さＬ１の約１／４である。また、長辺１６２ａの長さは、保持シール材１３０のマットの幅Ｗ１よりも少し短い。
第１の電極１６０ａの短辺１６１ａと保持シール材１３０のマットの長手方向とが略平行となるように第１の電極１６０ａは保持シール材１３０のマットの主面１３１に配置されている。
第２の電極１６０ｂは、第１の電極１６０ａと同様の形状である。すなわち、第２の電極１６０ｂは、短辺１６１ｂと、短辺１６１ｂに略垂直な長辺１６２ｂからなる平面視矩形の形状をしている。短辺１６１ｂの長さは、保持シール材１３０のマットの長手方向の長さＬ１の約１／４である。また、長辺１６２ｂの長さは、保持シール材１３０のマットの幅Ｗ１よりも少し短い。
第２の電極１６０ｂの短辺１６１ｂと保持シール材１３０のマットの長手方向とが略平行となるように第２の電極１６０ｂは保持シール材１３０のマットの主面１３１に配置されている。
第１の電極１６０ａと、第２の電極１６０ｂとの位置関係は以下の通りである。
保持シール材１３０のマットの凹部１３５側の長辺１６２ａと、保持シール材１３０のマットの凹部１３５側の長辺１６２ｂとの間の距離は、保持シール材１３０のマットの長手方向の長さＬ１の約１／２であり、第１の電極１６０ａは、第２の電極１６０ｂよりも保持シール材１３０のマットの凹部１３５側に位置している。
後述するように排ガス処理体１２０の形状は略円柱状である。そのため、第１の電極１６０ａと、第２の電極１６０ｂとの位置関係が上記の関係であると、保持シール材１３０を排ガス処理体１２０に巻き付けた際、第１の電極１６０ａと、第２の電極１６０ｂとは排ガス処理体１２０の円の中心を軸に対向する位置に配置されることになる。
一般に、電流は両電極間の最短経路で流れる傾向がある。第１の電極１６０ａと、第２の電極１６０ｂとが、上記大きさ及び上記位置関係であると、電流は、排ガス処理体１２０の円の中心が属する領域近傍に流れやすくなる。その結果、排ガス処理体１２０の円の中心が属する領域近傍を発熱させることができる。
本発明の保持シール材１３０では、第１の電極１６０ａ及び第２の電極１６０ｂ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。
第１の電極１６０ａ及び第２の電極１６０ｂ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１２０の特性に応じて種々の特性を有する第１の電極１６０ａ及び第２の電極１６０ｂとすることができ、この第１の電極１６０ａ及び第２の電極１６０ｂを用いて排ガス処理体１２０に通電することにより、排ガス処理体１２０を好適に発熱させることができる。
第１の電極１６０ａ及び第２の電極１６０ｂ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。
本発明の保持シール材１３０では、導線１３６ａと、第１の電極１６０ａの短辺１６１ａとが略垂直になるように、導線１３６ａが、第１の側面１３２側の短辺１６１ａにロー付されている。また、導線１３６ａは、第１の側面１３２側に突き出ている。
同様に、別の導線１３６ｂと第２の電極１６０ｂの短辺１６１ｂとが略垂直になるように、別の導線１３６ｂが第１の側面１３２側の短辺１６１ｂにロー付されている。また、別の導線１３６ｂは、第１の側面１３２側に突き出ている。
導線１３６ａ及び別の導線１３６ｂ（以下、「導線１３６」という）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１３６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。
また、保持シール材１３０のマットの主面１３１には、一対の電極１６０を覆うように有機シート１３７が貼付されている。
保持シール材１３０のマットの主面１３１に、一対の電極１６０を覆うように有機シート１３７が貼付されていると、有機シート１３７が一対の電極１６０を保護することになるので、外部からの衝撃等により一対の電極１６０が損傷することを防ぐことができる。
また、保持シール材１３０を排ガス処理体１２０に巻き付ける際に、有機シート１３７が貼付されていない場合には、一対の電極１６０と、排ガス処理体１２０とが直接接触するので、一対の電極１６０と、排ガス処理体１２０とが擦れ一対の電極１６０が破損することがある。しかし、保持シール材１３０のマットの主面１３１に、一対の電極１６０を覆うように有機シート１３７が貼付されていると、一対の電極１６０と、排ガス処理体１２０とが直接接触することはない。従って、一対の電極１６０が破損することを防ぐことができる。
また、保持シール材１３０では、一対の電極１６０が、有機シート１３７により保持シール材１３０のマットの主面１３１に固定されることになるので、保持シール材１３０をそのまま排ガス処理体１２０の周囲に巻き付け、保持シール材１３０のマットと排ガス処理体１００との間に一対の電極１６０を配設することができ、容易に一対の電極１６０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、保持シール材１３０が用いられた本発明の排ガス浄化装置１００では、上記のように有機シート１３７は熱分解により消失する。そうすると、一対の電極１６０と排ガス処理体１２０とが直接接触することになるので、一対の電極１６０に電気を流すことにより排ガス処理体１２０に通電することができ、排ガス処理体１２０を発熱させることができる。
本発明の保持シール材１３０では、有機シート１３７の厚さは、２０〜２００μｍであることが望ましい。有機シート１３７の厚さが２０μｍ未満であると、有機シート１３７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１３７の厚さが２００μｍを超えると、有機シート１３７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１１０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。
有機シート１３７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１３７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１３０が用いられた本発明の排ガス浄化装置１００に排ガスが流入した際に、有機シート１３７が熱分解しやすくなる。
有機シート１３７は、フィルム等の不織布であってもよく、上記構成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１３７を保持シール材１３０のマットの主面１３１に貼付する方法としては、接着剤、テープ及び糸等の材料を用い貼付する方法や熱圧着により貼付する方法が挙げられる。これらの中では、熱圧着により貼付することが望ましい。
熱圧着により有機シート１３７を保持シール材１３０のマットの主面１３１に貼付すると、一対の電極１６０及び有機シート１３７を接着するために他の材料を使用しなくて一対の電極１６０を固定することができる。そのため、得られる排ガス浄化装置１００の価格を安くすることができる。
本発明の保持シール材１３０では、保持シール材１３０のマットに含まれる無機繊維の構成材料は、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からなることが望ましい。
無機繊維の構成材料が、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種からなっていると、これら繊維は、耐熱性に優れているので、通電により排ガス処理体１２０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１３０としての機能を充分に維持することができる。また、無機繊維の構成材料が生体溶解性繊維からなっていると、保持シール材１３０を用いて排ガス浄化装置１００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１３０のマット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、ＺｒＯ２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、ＺｒＯ２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、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝６０：４０〜８０：２０であることが望ましく、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝７０：３０〜７４：２６であることがより望ましい。
保持シール材１３０のマット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１３０のマット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１３０のマット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１２０への巻き付け性が低下し、保持シール材１３０のマットが割れやすくなる。
本発明の保持シール材１３０のマット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１３０のマット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１３０のマットの目付量（単位面積あたりの重量）は、特に限定されないが、２００〜４０００ｇ／ｍ２であることが望ましく、１０００〜３０００ｇ／ｍ２であることがより望ましい。保持シール材１３０のマットの目付量が２００ｇ／ｍ２未満であると、保持力が充分ではなく、保持シール材１３０のマットの目付量が４０００ｇ／ｍ２を超えると、保持シール材１３０のマット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１３０を用いて排ガス浄化装置１００を製造する場合、排ガス処理体１２０が脱落しやすくなる。
また、保持シール材１３０のマットの嵩密度（巻き付ける前の保持シール材１３０のマットの嵩密度）についても、特に限定されないが、０．１０〜０．３０ｇ／ｃｍ３であることが望ましい。保持シール材１３０のマットの嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ３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１３０のマット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１３０のマットの嵩密度が０．３０ｇ／ｃｍ３を超えると、保持シール材１３０のマットが硬くなり、排ガス処理体１２０への巻き付け性が低下し、保持シール材１３０のマットが割れやすくなる。
図３は、本発明の保持シール材が用いられた排ガス処理装置を構成する排ガス処理体の一例を模式的に示す斜視図である。
図３に示すように、排ガス処理体１２０の形状は略円柱状である。また、排ガス処理体１２０の外周には、排ガス処理体１２０の外周部を補強したり、形状を整えたり、排ガス処理体１２０の断熱性を向上させたりする目的で、外周コート層１２３が設けられている。
なお、排ガス処理体１２０の内部の構成については、上記の本発明の保持シール材１３０が用いられた本発明の排ガス浄化装置１００の説明で既に述べた通りである（図１参照）。
なお、図３では、排ガス処理体１２０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。
本発明の保持シール材１３０が用いられた本発明の排ガス浄化装置１００では、排ガス処理体１２０は電気伝導性を有している。また排ガス処理体１２０の電気抵抗値は、特に限定されいが、１Ω〜１０３Ω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１０３Ω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１２０が発熱しにくくなる。
本発明の保持シール材１３０が用いられた本発明の排ガス浄化装置１００では、排ガス処理体１２０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／ｃｍ２（２００個／ｉｎｃｈ２）、望ましい上限は、９３．０個／ｃｍ２（６００個／ｉｎｃｈ２）、より望ましい下限は、３８．８個／ｃｍ２（２５０個／ｉｎｃｈ２）、より望ましい上限は、７７．５個／ｃｍ２（５００個／ｉｎｃｈ２）である。
本発明の保持シール材１３０が用いられた本発明の排ガス浄化装置１００では、排ガス処理体１２０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１２０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１２０の周囲には、保持シール材１３０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１２０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、本発明の保持シール材１３０が用いられ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１００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１２０にクラックが生じにくい。
本発明の保持シール材１３０が用いられた本発明の排ガス浄化装置１００では排ガス処理体１２０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。
本発明の保持シール材１３０が用いられた本発明の排ガス浄化装置１００の排ガス処理体１２０には、排ガスを浄化するための触媒１２４が担持されている。担持させる触媒１２４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、ＮＯＸ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１３０が用いられた本発明の排ガス浄化装置１００を構成するケーシング１１０について説明する。
図４は、ケーシングに、本発明の保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体を収容する工程の一例を模式的に示す斜視図である。
ケーシング１１０は、主にステンレス等の金属からなり、その形状は、図１に示すように、両端部の内径が中央部の内径よりも小さい略円筒状であってもよいし、また、図４に示すように、内径が一定である略円筒状であってもよい。
ケーシング１１０の内径（排ガス処理体１２０を収容する部分の内径）は、排ガス処理体１２０の端面の直径と排ガス処理体１２０に巻付けられた状態の保持シール材１３０の厚さとを合わせた長さより若干短くなっていることが望ましい。
ケーシング１１０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。
次に本発明の保持シール材１３０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１３０の製造方法では、無機繊維を含む平面視矩形状のマットを準備するマット準備工程と、保持シール材のマットの主面に一対の電極を配置する電極配置工程とを含むことを特徴とする。
マット準備工程について説明する。
本発明の保持シール材１３０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、保持シール材１３０のマットを作製することができる。
次に、作製された保持シール材１３０のマットの主面１３１に、一対の電極１６０を配設する工程を説明する。
第１の電極１６０ａの短辺１６１ａと、保持シール材１３０のマットの長手方向とが平行になるように、第１の電極１６０ａを保持シール材１３０のマットの主面１３１に配置する。また、凹部１３５側の第１の電極１６０ａの長辺１６２ａと凹部１３５側の第２の電極１６０ｂの長辺１６２ｂとの距離が保持シール材１３０のマットの長手方向の長さＬ１の１／２となるように、第２の電極１６０ｂを保持シール材１３０のマットの主面１３１に配置する。この際、第２の電極１６０ｂの短辺１６１ｂと、保持シール材１３０のマットの長手方向とが平行になるように、第２の電極１６０ｂを保持シール材１３０のマットの主面１３１に配置する。
また、第１の電極１６０ａが、第２の電極１６０ｂよりも凹部１３５側に位置するように配置する。
次に、第１の電極１６０ａ及び第２の電極１６０ｂを覆うように有機シート１３７を保持シール材１３０のマットの主面１３１にのせる。その後、熱圧着により保持シール材１３０のマットに有機シート１３７を貼付する。
これら工程を経て、本発明の保持シール材１３０を準備することができる。
次に、本発明の保持シール材１３０が用いられた本発明の排ガス浄化装置１００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１３０が用いられた本発明の排ガス浄化装置１００の製造方法には、一対の電極１６０が配設された保持シール材１３０のマットの主面１３１が、排ガス処理体１２０と接するように、保持シール材１３０を排ガス処理体１２０に巻き付ける巻き付け工程と、保持シール材１３０が巻き付けられた排ガス処理体１２０を、ケーシング１１０に収容する収容工程とが含まれている。
巻き付け工程について説明する。
上記の工程により準備された本発明の保持シール材１３０を、排ガス処理体１２０に巻き付ける（以下、保持シール材１３０が巻き付けられた排ガス処理体１２０を「巻付体」ともいう）。
この際、保持シール材１３０のマットの主面１３１に配置された一対の電極１６０が、排ガス処理体１２０と接触するように配置する。
収容工程について説明する。
上記巻き付け工程により作製された巻付体をケーシング１１０に収容する。
収容後に保持シール材１３０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１３０が配設された排ガス処理体１２０の最外径より少し小さくなっている。
収容後、導線１３６をケーシング１１０に配設された端子取り出し口１４０から取り出し、外部電源１５０と接続する。
収容工程に関し、周囲に保持シール材１３０が配設された排ガス処理体１２０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１１０の内部の所定の位置まで周囲に保持シール材１３０が配設された排ガス処理体１２０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１３０が配設された排ガス処理体１２０をケーシング１１０の内部に挿入した後、ケーシング１１０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１１０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１３０が配設された排ガス処理体１２０を第１のケーシング上に配置した後に第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１２０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１３０のマットの主面１３１に貼付された有機シート１３７は熱分解により消失する。有機シート１３７が消失すると、排ガス処理体１２０と一対の電極１６０とが接触した状態となるので、排ガス処理体１２０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１２０が収容されたケーシング１１０を車両の排気管に配設する前に、排ガス処理体１２０が収容されたケーシング１１０を加熱し、有機シート１３７を熱分解により消失させてもよい。
これら工程を経て、本発明の保持シール材１３０が用いられた本発明の排ガス浄化装置１００が製造される。
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５は、本発明の保持シール材を模式的に示す斜視図である。
図５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２３０のマットは、図２に示した本発明の保持シール材１３０のマットと同様に、所定の長手方向の長さＬ２、幅Ｗ２及び厚さＴ２を有する、平面視形状略矩形のマットである。また、保持シール材２３０のマットは、主面２３１と、第１の側面２３２と、第２の側面２３３を有している。
図５に示す保持シール材２３０では、保持シール材２３０のマットの長さ方向側の端部のうち、一方の端部には凸部２３４が形成されており、他方の端部には凹部２３５が形成されている。
保持シール材２３０のマットの主面２３１には、第１の電極２６０ａ及び第２の電極２６０ｂからなる一対の電極２６０が配設されている。さらに一対の電極２６０を覆うように有機シート２３７が貼付されている。
本発明の保持シール材２３０では、一対の電極を構成する第１の電極及び第２の電極の形状、並びに、配置される位置が上記本発明の保持シール材１３０と異なる。
第１の電極２６０ａは、長辺２６１ａと、長辺２６１ａに略垂直な短辺２６２ａからなる平面視矩形の形状をしている。長辺２６１ａの長さは、保持シール材２３０のマットの長手方向の長さＬ２よりも少し短い。また、短辺２６２ａの長さは、保持シール材２３０のマットの幅Ｗ２の約１／４である。
長辺２６１ａと保持シール材２３０のマットの長手方向とが略平行となるように第１の電極２６０ａは配置されている。
第２の電極２６０ｂは、第１の電極２６０ａと同様の形状である。すなわち、第２の電極２６０ｂは、長辺２６１ｂと、長辺２６１ｂに略垂直な短辺２６２ｂからなる平面視矩形の形状をしている。長辺２６１ｂの長さは、保持シール材２３０のマットの長手方向の長さＬ２よりも少し短い。また、短辺２６２ｂの長さは、保持シール材２３０のマットの幅Ｗ２の約１／４である。
長辺２６１ｂと保持シール材２３０のマットの長手方向とは略平行となるように第２の電極２６０ｂは配置されている。
また、第１の電極２６０ａは、第２の電極２６０ｂよりも第１の側面２３２側に配置されている。
また、第１の電極２６０ａは、保持シール材２３０の長手方向に垂直な方向に平行移動させた際に、第２の電極２６０ｂと丁度重なることがないように、保持シール材２３０のマットの凹部２３５側に少し寄っている。
本発明の保持シール材２３０では、導線２３６ａと第１の電極２６０ａの長辺２６１ａとが略垂直になるように、導線２３６ａが、第１の側面２３２側の長辺２６１ａにロー付されている。また、導線２３６ａは、保持シール材２３０のマットの第１の側面２３２側に突き出ている。
また、本発明の保持シール材２３０では、別の導線２３６ｂと第２の電極２６０ｂの長辺２６１ｂとが略垂直になるように、別の導線２３６ｂが、第１の側面２３２側の長辺２６１ｂにロー付されている。
上記の通り、第１の電極２６０ａは、保持シール材２３０のマットの凹部２３５側に少し寄っている。そのため、保持シール材２３０のマットには、第２の電極２６０ｂの長辺２６１ｂと垂直に交差する直線が、第１の電極２６０ａの長辺２６１ａと交差しない領域が存在する。第２の電極２６０ｂの長辺２６１ｂにロー付された別の導線２３６ｂは、この領域を通って保持シール材２３０のマットの第１の側面２３２側に突き出ている。
従って、本発明の保持シール材２３０では、第１の電極２６０ａと、別の導線２３６ｂとが接触し短絡が生じることはない。
第１の電極２６０ａ及び第２の電極２６０ｂが上記のように配置されていると、保持シール材２３０を排ガス処理体に巻き付けた際に、各電極が、排ガス処理体の所定の領域の外周部全体を覆うように配置されることになる。この場合、排ガス処理体の外周部全体から排ガス処理体を発熱させることができる。
本発明の保持シール材２３０が用いられた排ガス浄化装置は、保持シール材が、保持シール材２３０が用いられている以外は、本発明の排ガス浄化装置１００と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
本発明の保持シール材２３０の製造方法は、各電極の形状、配置位置、並びに、導線をロー付する位置が異なる以外は、上記本発明の保持シール材１３０の製造方法と同じである。各電極の形状、配置位置、並びに、導線をロー付する位置は上記の通りである。
本発明の保持シール材２３０が用いられた排ガス浄化装置の製造方法についても同様である。
本発明の保持シール材、及び、本発明の排ガス浄化装置は、以下の特徴を有していてもよい。
本発明の保持シール材１３０及び２３０のマットの主面には、一対の電極が並設されていたが、本発明の保持シール材では、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つ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。
本発明の保持シール材１３０及び２３０では、有機シートを貼付することにより、保持シール材のマットの主面に一対の電極を固定していたが、本発明の保持シール材では、有機シートを用いずに一対の電極を固定してもよい。一対の電極を固定する方法としては、接着剤、テープ及び糸等を用いる方法が挙げられる。
このような保持シール材が用いられた排ガス浄化装置では、最初から一対の電極と排ガス処理体が接触した状態となる。そのため、最初から一対の電極に電流を流すことにより、排ガス処理体に通電し、排ガス処理体を発熱させることができる。
本発明の保持シール材１３０及び２３０では、一対の電極を覆うように一枚の有機シートが保持シール材のマットの主面に貼付されていたが、本発明の保持シール材では、一対の電極を構成する各電極をそれぞれ覆うように、複数枚の有機シートが保持シール材のマットの主面に貼付されていてもよい。
本発明の保持シール材１３０及び２３０では、保持シール材のマットの主面に一対の電極を配置し、各電極を覆うように有機シートを貼付していた。しかし、本発明の保持シール材では、有機シートに一対の電極を接着してから、保持シール材のマットの主面に、一対の電極が接するように有機シートを貼付してもよい。一対の電極を接着する方法としては、接着剤、テープ及び糸等を用いる方法が挙げられる。
本発明の保持シール材１３０及び２３０では、保持シール材のマットの主面に一対の電極を配設し、一対の電極を覆うように有機シートが貼付されていた。しかし、本発明の保持シール材では、有機シートに一対の電極の元となる導体ペーストをスクリーン印刷し、導体ペーストがスクリーン印刷された有機シートの主面と、保持シール材のマットとが接触するように、有機シートが保持シール材のマットの主面に貼付されていてもよい。
このような保持シール材が用いられた排ガス浄化装置を、５００〜１０００℃で加熱することにより、導体ペーストは焼結して一対の電極となる。また、有機シートは熱分解により消失する。
上記導体ペーストには、導電性を有する金属粒子と、樹脂と、溶剤と、増粘剤とが含まれることが望ましい。
上記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。
上記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。
これまで、排ガス処理体としては、一体型の排ガス処理体について説明を行ったが、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体は、複数のユニットが接着材層を介して結束されてなる集合型の排ガス処理体であってもよい。
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。
これまで、排ガス処理体としては、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、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体としては、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。
排ガス処理体が炭化ケイ素質の多孔質体である場合、排ガス処理体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、排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。
以下に、本発明の保持シール材、及び、本発明の排ガス浄化装置の作用効果について列挙する。
（１）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、保持シール材のマット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。
（２）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、該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に通電し、電気伝導性を有する排ガス処理体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。
（３）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、保持シール材のマットに配設されている電極は、保持シール材のマットからの面圧を受けることにより、保持シール材のマットと、排ガス処理体との間に固定されることになる。また、排ガス処理体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、保持シール材のマット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、排ガス処理体から離れにくく、接続不良になりにくい。
（４）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のマット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。
（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）マット準備工程
（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、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝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／ｃｍ２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シートは、嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ３であり、目付量が１４００ｇ／ｍ２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８．２ｍｍ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マットを、平面視寸法が全長３３０ｍｍ×幅１００ｍｍであって、一端に、長さが３５ｍｍ、幅が３３ｍｍの凸部１３４が形成され、他端にこの凸部１３４と嵌合する凹部１３５が成形されるように裁断することにより、保持シール材１３０のマットを成形した。
（ｂ−１）電極準備工程
短辺が８２．５ｍｍであり、長辺が９０ｍｍである平面視矩形の白金箔を２つ作製した。これらが第１の電極１６０ａ及び第２の電極１６０ｂである。
（ｂ−２）電極配置工程
保持シール材１３０のマットの凹部１３５が形成されている端部と、凹部１３５側の第１の電極１６０ａの長辺１６２ａとの距離が１３５ｍｍとなるように保持シール材１３０のマットの主面１３１に第１の電極１６０ａを配置した。この際、第１の電極１６０ａの短辺１６１ａと、保持シール材１３０のマットの長手方向とが平行になるようにした。
凹部１３５側の第１の電極１６０ａの長辺１６２ａと、凹部１３５側の第２の電極１６０ｂの長辺１６２ｂとの距離が１６５ｍｍとなるように第２の電極１６０ｂを保持シール材１３０のマットの主面１３１に配置した。この際、第２の電極１６０ｂの短辺１６１ｂと、保持シール材１３０のマットの長手方向とが平行になるようにした。
（ｂ−３）ロー付工程
第１の側面１３２側の短辺１６１ａの中央部と、導線１３６ａであるニッケル線とを、構成材料がニッケルからなるロー材によりロー付した。この際、ニッケル線が、短辺１６１ａと略垂直になるように、かつ、保持シール材１３０のマットの第１の側面１３２側に突き出るように配置した。
次に、ニッケル線が保持シール材１３０の第１の側面１３２と接する部分から、ニッケル線が突き出している側に５ｍｍのニッケル線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までのニッケル線の部分をコイル状にした。
第２の電極１６０ｂについても同様に導線１３６ｂをロー付した。
（ｂ−４）有機シート貼付工程
第１の電極１６０ａ及び第２の電極１６０ｂが配置された保持シール材１３０のマットの主面１３１に、第１の電極１６０ａ及び第２の電極１６０ｂが覆われるように、全長２７０ｍｍ×幅９５ｍｍのポリエチレン製有機シート１３７を配置し、熱圧着によりポリエチレン製有機シート１３７を保持シール材１３０のマットの主面１３１に貼付した。これにより、第１の電極１６０ａ及び第２の電極１６０ｂを保持シール材１３０のマットの主面１３１に固定した。
このようにして作製された保持シール材１３０は、本実施例の保持シール材となる。
（２）排ガス処理体準備工程
（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３に示す排ガス処理体１２０の成形体を作製した。
（ｃ−２）乾燥工程
上記工程（ｃ−１）で得られた排ガス処理体１２０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１２０の成形体を乾燥させ、排ガス処理体１２０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１２０の乾燥体を４００℃で脱脂し、排ガス処理体１２０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１２０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／ｉｎｃｈ２、セル壁の厚さが０．２５ｍｍ（１０ｍｉｌ）の排ガス処理体１２０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１２０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１２０の炭化ケイ素焼結体のセル壁１２２に白金触媒１２４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、本実施例の保持シール材１３０が巻き付けられる排ガス処理体１２０となる。排ガス処理体１２０は全長１００ｍｍの略円柱状であり、外径は１００ｍｍであった。
（３）巻き付け工程
上記工程により得られた保持シール材１３０を、上記工程により得られた排ガス処理体１２０の外周面全体に巻き付けた。
（４）収容工程
圧入方式（スタッフィング方式）により、保持シール材１３０が巻き付けられた排ガス処理体１２０をケーシング１１０に圧入した。保持シール材１３０のマットの隙間嵩密度（ＧＢＨ）は０．４ｇ／ｃｍ３とした。
ケーシング１１０に配設された端子取り出し口１４０から導線１３６を取り出し、外部電源１５０と接続した。
このようにして作製された排ガス浄化装置は、本実施例の排ガス浄化装置となる。
本発明の保持シール材は、保持シール材のマットの主面に、少なくとも一対の電極が配設されていることを必須の構成要素としている。
係る必須の構成要素に、本発明の詳細な説明で詳述した種々の構成（例えば、有機シートの貼付、有機シートの構成材料、有機シートの貼付方法、電極の構成材料、電極の形状、電極の配置位置等）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 排ガス浄化装置
１１０ ケーシング
１２０ 排ガス処理体
１２１ セル
１２２ セル壁
１２３ 外周コート層
１２４ 触媒
１３０、２３０ 保持シール材
１３１、２３１ 主面
１３２、２３２ 第１の側面
１３３、２３３ 第２の側面
１３４、２３４ 凸部
１３５、２３５ 凹部
１３６、１３６ａ、１３６ｂ、２３６ａ、２３６ｂ 導線
１３７、２３７ 有機シート
１４０ 端子取り出し口
１５０ 外部電源
１６０、２６０ 一対の電極
１６０ａ、２６０ａ 第１の電極
１６０ｂ、２６０ｂ 第２の電極
１６１ａ、１６１ｂ、２６２ａ、２６２ｂ 短辺
１６２ａ、１６２ｂ、２６１ａ、２６１ｂ 長辺

Claims (3)

  1. 柱状の排ガス処理体と、
    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の製造方法であって、
    前記排ガス処理体は、電気伝導性を有しており、
    無機繊維を含む平面視矩形状のマットからなる前記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主面に少なくとも一対の電極を配置する電極配置工程と、
    前記電極が配設された前記保持シール材の主面が、前記排ガス処理体と接触するように、前記保持シール材を前記排ガス処理体に巻き付ける巻き付け工程と、
    前記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収容工程とを含むことを特徴とする排ガス浄化装置の製造方法。
  2. 前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種からなる請求項１に記載の排ガス浄化装置の製造方法。
  3. 前記無機繊維の構成材料は、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た少なくとも一種からなる請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置の製造方法。
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