(57)【要約】【課題】  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際、上記保持シール材がヒータを備えているため、このヒータを用いることにより、任意のタイミングで上記排ガス処理体を加熱することができ、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）の昇温を迅速に行い、触媒としての機能を発揮させることができる保持シール材を提供する。【解決手段】  無機繊維からなるマット状の保持シール材であって、前記保持シール材を構成するマットの内部にヒータが配設されていることを特徴とする排ガス浄化装置用の保持シール材。【選択図】  図１
2014190190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機繊維からなるマット状の保持シール材であって、
前記保持シール材を構成するマットの内部にヒータが配設されていることを特徴とする排ガス浄化装置用の保持シール材。
【請求項２】
前記ヒータは、保持シール材の厚さに対して、１５〜５０％の位置に配設されている請求項１に記載の保持シール材。
【請求項３】
前記ヒータはカンタル線からなる請求項１又は２に記載の保持シール材。
【請求項４】
前記ヒータは、金、銀、白金、パラジウム、鉛、タングステン、モリブデン、クロム、鉄、アルミニウム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも１種からなる請求項１又は２に記載の保持シール材。
【請求項５】
前記無機繊維は、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請求項１〜４のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項６】
前記ヒータは、前記保持シール材の全体に配設されている請求項１〜５のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項７】
さらに膨張材として、バーミキュライト、ベントナイト、金雲母、パーライト、膨脹性黒鉛、および膨脹性フッ化雲母からなる群から選定された少なくとも一種の材料が含まれている請求項１〜６のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項８】
さらに、ニードルパンチング処理が施されている請求項１〜７のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の保持シール材の製造方法であって、
前記保持シール材の製造は、抄造法を用いて行い、
目的とする厚さより薄い無機繊維の積層体を作成する工程と、
得られた前記無機繊維の積層体の上にヒータを載置する工程と、
ヒータが載置された前記無機繊維の積層体の上に、さらに無機繊維を積層する工程とを含むことを特徴とする排ガス浄化装置用の保持シール材の製造方法。
【請求項１０】
ケーシングと、
前記ケーシングに収容された排ガス処理体と、
前記排ガス処理体の周囲に巻き付けられ、前記排ガス処理体及び前記ケーシングの間に配設された無機繊維からなるマット状の保持シール材とを備える排ガス浄化装置であって、
前記保持シール材を構成するマットの内部にヒータが配設されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１１】
前記マットの内部のヒータの位置は、排ガス処理体側からのヒータの位置が保持シール材の厚さに対して１５〜５０％の位置にある請求項１０に記載の排ガス浄化装置。
【請求項１２】
前記排ガス処理体を構成する材料として、コージェライト、炭化ケイ素、又は、金属が使用されている請求項１０又は１１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項１３】
請求項１０〜１２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、
抄造法により内部にヒータが配設された無機繊維からなる保持シール材を作製する保持シール材作製工程と、
作製された前記保持シール材を前記排ガス処理体の周囲に巻き付ける巻付工程と、
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、
前記保持シール材作製工程は、さらに、
目的とする厚さより薄い無機繊維の積層体を作成する工程と、
得られた前記無機繊維の積層体の上にヒータを載置する工程と、
ヒータが載置された前記無機繊維の積層体の上に、さらに無機繊維を積層する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。
【請求項１４】
前記収容工程の後、前記ヒータに通電を行い、該排ガス浄化装置の内部を加熱する請求項１３に記載の排ガス浄化装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化装置用の保持シール材、該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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
上記排ガス浄化装置のなかで、上述の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。
【０００５】
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、特許文献１に記載の排気浄化用触媒コンバータを模式的に示す断面図である。
この排気浄化用触媒コンバータ３０１は、図６に示すように、フェールセーフのために金属製触媒担体３０２〜３０４を複数配設しており、電極部材３０５〜３１０を並列で接続するために、電極部材３０５〜３１０同士が＋側、−側のそれぞれにおいて、導電性の放熱板３１１、３１２により連結され、ナット３１３〜３１８で固定されている。
また、多数の電極部材３０５〜３１０をケーシング３２２（金属製シェル）の外から挿入する構造をとっており、ケーシング３２２に設けられた孔と保持シール材３１９〜３２１に設けられた孔とを挿通した電極部材３０５〜３１０が金属製触媒担体３０２〜３０４と接触しており、電源からの電気を電極部材３０５〜３１０を介して金属製触媒担体３０２〜３０４に通電し、金属製触媒担体３０２〜３０４を発熱させる仕組みとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２６９３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の排気浄化用触媒コンバータには、以下のような問題が存在する。
すなわち、上述したように、保持シール材３１９〜３２１に孔を形成し、この孔に電極部材３０５〜３１０を挿入することにより、金属製触媒担体３０２〜３０４と電極部材３０５〜３１０とを接続しているため、金属製触媒担体３０２〜３０４と電極部材３０５〜３１０との接触面積を大きくすると、保持シール材３１９〜３２１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とともに、金属製触媒担体３０２〜３０４に対する保温効果が低下し、一方、保持シール材３１９〜３２１に形成する孔の大きさを小さくすると金属製触媒担体３０２〜３０４と電極部材３０５〜３１０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。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、排ガス処理体の保温能力及び保持能力に優れ、接続不良等の問題が発生しにくく、保持シール材に孔等を形成する必要がない排ガス浄化装置及び該排ガス浄化装置の製造方法、並びに、上記排ガス浄化装置用の保持シール材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の排ガス浄化装置用の保持シール材は、無機繊維からなるマット状の保持シール材であって、上記保持シール材を構成するマットの内部にヒータが配設されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の排ガス浄化装置用の保持シール材は、通常、排ガス浄化装置を構成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使用するが、上記保持シール材が内部にヒータを備えているため、このヒータを用いることにより、任意のタイミングで上記排ガス処理体を加熱することができる。
【００１１】
従って、この保持シール材を使用した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加熱することができる。そのため、エンジンが再稼働し始めた際、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。
【００１２】
本発明の保持シール材では、上記ヒータはカンタル線からなるものであることが望ましい。
カンタル線は、ニッケル、クロム、アルミニウム合金であり、汎用されており、耐熱性、耐久性に優れ、発熱量も大きいので、ヒータとして好適であり、上記保持シール材を用いた排ガス浄化装置では、迅速な昇温が可能で、排ガスの浄化性能に優れた排ガス浄化装置とすることができる。
【００１３】
上記ヒータは、保持シール材の厚さに対して、１５〜５０％の位置に配設されていることが望ましい。ただし、上記ヒータの位置は、保持シール材の厚さに対して５０％以下の位置としている。保持シール材については、表、裏を区別する必要はなく、ヒータの位置が５０％を超えた場合、保持シール材を反転させ、上下を入れ替えることにより、５０％未満の位置となるからである。また、排ガス処理体を効率よく加熱するためには、排ガス処理体の周囲に巻き付けられた保持シール材を備えた排ガス浄化装置において、マットの内部に配設したヒータが、排ガス処理体に近くなるように、すなわち、排ガス処理体側からのヒータの位置が保持シール材の厚さに対して１５〜５０％の位置になるように巻き付けられていることが望ましい。
上記した位置にヒータを配設することにより、効率よく、排ガス処理体を加熱することができる。
【００１４】
本発明の保持シール材では、上記ヒータは、金、銀、白金、パラジウム、鉛、タングステン、モリブデン、クロム、鉄、アルミニウム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも１種からなるものであることが望ましい。
【００１５】
上記保持シール材では、種々の金属を組み合わせることにより、要求されるヒータの特性に応じて種々の特性を有するヒータとすることができ、この保持シール材を用いることにより排ガスの浄化性能に優れた排ガス浄化装置とすることができる。
【００１６】
本発明の保持シール材では、無機繊維は、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。
【００１７】
上記保持シール材で、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、ヒータが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。
【００１８】
本発明の保持シール材では、上記ヒータは、上記保持シール材の全体に配設されていることが望ましい。
ヒータが保持シール材の全体に配設されていると、この保持シール材を用いた排ガス浄化装置では、排ガス処理体の周囲全体に配設されることとなり、上記ヒータにより排ガス処理体の全体が加熱されるので、排ガス処理体の温度が均一になり、排ガスの一部が浄化されないといった事態が発生するのを防止することができる。
【００１９】
本発明の保持シール材では、さらに膨張材として、バーミキュライト、ベントナイト、金雲母、パーライト、膨脹性黒鉛、および膨脹性フッ化雲母からなる群から選定された少なくとも一種の材料が含まれていることが望ましい。
【００２０】
上記保持シール材では、該保持シール材が膨張材を含むので、この保持シール材が用いられた排ガス浄化装置では、上記膨張材の作用により、しっかりと排ガス処理体を保持することができ、排ガス処理体がケーシングから抜け落ちるのを防止することができる。
【００２１】
本発明の保持シール材には、ニードルパンチング処理が施されていることが望ましい。上記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素地マットに対して抜き差しすることをいう。
【００２２】
このような処理が施された保持シール材では、比較的平均繊維長の長い無機繊維がニードルパンチング処理により３次元的に交絡している。
このため、上記保持シール材を用いた排ガス浄化装置では、保持シール材を構成する無機繊維同士が充分に絡まり合っており、保持シール材から無機繊維が飛散したり、脱離するのを防止することができる。
【００２３】
本発明の保持シール材の製造方法は、上述した構成の保持シール材の製造方法であって、
上記保持シール材の製造は、抄造法を用いて行い、目的とする厚さより薄い無機繊維の積層体を作成する工程と、得られた上記無機繊維の積層体の上にヒータを載置する工程と、ヒータが載置された上記無機繊維の積層体の上に、さらに無機繊維を積層する工程とを含むことを特徴とする。
【００２４】
抄造法とは、樹脂等を含む溶液中に無機繊維を分散させ、紙を抄く方法と類似した方法を用いてスクリーンの上に無機繊維を堆積させていき、脱水することにより、マット状の保持シール材を作製する方法である。
【００２５】
本発明の保持シール材の製造方法では、抄造法により無機繊維からなる保持シール材を作製する途中で無機繊維の積層を、一時中断し、ヒータを無機繊維の積層体の上に載置し、その後、さらに抄造法を続行して無機繊維を積層させることにより保持シール材を完成する。
【００２６】
この方法により、ヒータを保持シール材の中に埋設させる工程を経ることなく、ヒータが内部に配設された保持シール材を作製することができる。このため、比較的容易に、ヒータが内部に配設された保持シール材を作製することができ、この保持シール材を用いて排ガス浄化装置を作製すると、得られた排ガス浄化装置では、任意のタイミングで排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体を加熱することができる。
【００２７】
本発明の排ガス浄化装置は、ケーシングと、上記ケーシングに収容された排ガス処理体と、上記排ガス処理体の周囲に巻き付けられ、上記排ガス処理体及び上記ケーシングの間に配設された無機繊維からなるマット状の保持シール材とを備える排ガス浄化装置であって、上記保持シール材を構成するマットの内部にヒータが配設されていることを特徴とする。
【００２８】
本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体を昇温させる手段として、排ガス処理体の周囲に配設されたヒータを用いており、このヒータと電源とは、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く、確実に排ガス処理体を加熱することができる。
【００２９】
また、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持シール材の面積を減少させる必要がないので、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であるとともに、保持シール材の反発力を大きく保ち、排ガス処理体をしっかりと保持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。
【００３０】
また、本発明の排ガス浄化装置では、ヒータに接続した導電線を小さな孔等を介してケーシングの外部に導出するだけでよいので、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く、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、収容方法の選択の範囲が拡がる。
【００３１】
さらに、本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体を発熱させないので、排ガス処理体の材料は、導電性のものに限られず、コージェライト等の絶縁製の材料からなる排ガス処理体も使用することができ、排ガス浄化装置の設計の自由度を確保することができる。
【００３２】
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加熱することができる。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。
【００３３】
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材料として、コージェライト、炭化ケイ素、又は、金属が使用されていることが望ましい。
【００３４】
上記構成の排ガス浄化装置では、ヒータが保持シール材の内部に配設されているので、排ガス処理体がヒータと接触するおそれはなく、排ガス処理体としてコージェライト等の絶縁材料からなるもののみでなく、導電性を有する金属製のものや炭化ケイ素等の導電性セラミックからなるものも、排ガス処理体として用いることができ、排ガス処理体の選択の範囲が拡がる。
【００３５】
本発明の排ガス浄化装置の製造方法は、上述した構成の排ガス浄化装置の製造方法であって、
抄造法により内部にヒータが配設された無機繊維からなる保持シール材を作製する保持シール材作製工程と、作製された上記保持シール材を上記排ガス処理体の周囲に巻き付ける巻付工程と、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み、上記保持シール材作製工程は、さらに、目的とする厚さより薄い無機繊維の積層体を作成する工程と、得られた上記無機繊維の積層体の上にヒータを載置する工程と、ヒータが載置された上記無機繊維の積層体の上に、さらに無機繊維を積層する工程とを含むことを特徴とする。
【００３６】
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内部にヒータが配設された保持シール材を作製した後、作製されたヒータを内部に有する保持シール材を排ガス処理体に巻き付け、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。屈曲した形状のヒータをマット状の無機繊維の中に埋設するのは、容易ではないが、上記方法により、保持シール材の内部にヒータ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。
【００３７】
本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、上記収容工程の後、上記排ガス浄化装置に排ガスを導入する前に、上記ヒータに通電を行うことが望ましい。
保持シール材が膨張材を含んでいると、排ガス浄化装置に排ガスを導入する前にヒータに通電することにより、膨張材が膨らむため、保持シール材の保持力を向上させることができ、排ガス処理体の把持を確実なものにすることができる。
また、同様に、保持シール材や排ガス処理体が有機バインダ等の有機物を含んでいる場合、上記排ガス浄化装置に排ガスを導入する前にヒータに通電することにより、有機バインダ等の有機物を分解、消失させることができ、車両に取り付けられたセンサー等の誤動作を防止することができる。この場合、上記排ガス浄化装置を車両等に取り付ける前に、気体等をケーシングの内部に流通させることができ、ヒータに通電させることができる装置を用い、ヒータに通電して保持シール材や排ガス処理体を加熱する処理を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１（ａ）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り、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した保持シール材のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図２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３】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模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明の排ガス浄化装置の製造方法の一工程を模式的に示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の保持シール材に用いられるヒータの別の形状を示す平面図である。
【図６】図６は、従来の排気浄化用触媒コンバータを模式的に示す断面図である。  （発明の詳細な説明）
【００３９】
以下、本発明の排ガス浄化装置用の保持シール材、該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、排ガス浄化装置の製造方法について説明する。
【００４０】
まず、本発明の保持シール材について説明する。
本発明の排ガス浄化装置用の保持シール材は、無機繊維からなるマット状の保持シール材であって、上記保持シール材を構成するマットの内部にヒータが配設されていることを特徴とする。
【００４１】
図１（ａ）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り、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した保持シール材のＡ−Ａ線断面図である。
【００４２】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の保持シール材１０を構成するマット１１は、所定の長さ（以下、図１中、矢印Ｌで示す）、幅（図１中、矢印Ｗで示す）及び厚さ（図１中、矢印Ｔで示す）を有する平面視略矩形の平板状の形状のマットである。
【００４３】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すマット１１では、マット１１の長さ方向側の端部のうち、一方の端部には凸部１２が形成されており、他方の端部には凹部１３が形成されている。マット１１の凸部１２及び凹部１３は、後述する排ガス浄化装置を組み立てるために排ガス処理体にマット１１を巻き付けた際に、ちょうど互いに嵌合する形状となっている。
【００４４】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ヒータ１５は、保持シール材１０を構成するマット１１の内部に配設されている。
この保持シール材１０では、ヒータ１５として線状のヒータ１５が用いられており、このヒータ１５は、折り曲げる前の部分と折り曲げた後の部分とが屈曲部を介してほぼ平行になるように、一定の短い間隔で繰り返し折り曲げられている。 このように形成されたヒータ１５は、長さ方向の端部側から観察すると、その輪郭は、ほぼ長方形の形状をなしており、左右に交互に形成された屈曲部分を介して幅方向に平行な直線が長手方向に繰り返された形状となっている。ヒータ１５の発熱量の調整は、基本的には、ヒータ１５の抵抗値を調整することにより行うことができるが、単位長さ当たりの平行線の間隔を調整することによっても、発熱量を調整することができる。ただし、ヒータは、排ガス処理体を均一な温度になるように加熱することができる形状（パターン）であれば、図１に示したパターンに限定されず、図５（ａ）及び（ｂ）に示すような他の形状（パターン）であってもよい。図５（ａ）及び（ｂ）に示すヒータについては、後で詳しく説明することにする。
【００４５】
ヒータ１５を構成する材料は、特に限定されるものではないが、例えば、カンタル線、ニクロム線等が挙げられ、また、金、銀、白金、パラジウム、鉛、タングステン、モリブデン、クロム、鉄、アルミニウム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも１種からなるもの、炭化ケイ素等の導電性セラミック等が挙げられる。ヒータ１５は、市販のものを使用してもよい。所望の材料、形状（パターン）からなるヒータを用いる場合には、ヒータを製造してもよい。ヒータの製造方法については、後で詳しく説明することにする。
【００４６】
図１（ａ）及び（ｂ）に示したヒータ１５は、線状であるが、ヒータ１５の形状は、線状で線の延びる方向に垂直な断面がほぼ円形のものに限定されるものではなく、上記断面の形状が楕円形状や長方形の形状のものであってもよい。また、平板状の抵抗体が所定のパターンにカットされたものであってもよい。
【００４７】
ヒータ１５は、完成された保持シール材の厚さに対して、１５〜５０％の位置が好ましい。
また、排ガス処理体を効率よく加熱するためには、排ガス処理体の周囲に巻き付けられた保持シール材を備えた排ガス浄化装置において、マットの内部に配設したヒータの排ガス処理体側からの位置が、保持シール材の厚さに対して１５〜５０％の位置になるように巻き付けられていることが望ましい。
【００４８】
マット１１は、無機繊維を主成分として含んで構成されている。
上記無機繊維は、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から構成されていることが望ましい。
【００４９】
アルミナ繊維には、アルミナ以外に、例えば、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２等の添加剤が含まれていてもよい。
アルミナ−シリカ繊維の組成比としては、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。なお、アルミナとシリカの割合が上記範囲の繊維をアルミナ繊維ともいう。
【００５０】
シリカ繊維には、シリカ以外に、例えば、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２等の添加剤が含まれていてもよい。
生体溶解性繊維は、例えば、シリカ等のほかに、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、及び、ホウ素化合物からなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物を含む無機繊維である。
【００５１】
これらの化合物からなる生体溶解性繊維は、人体に取り込まれても溶解しやすいので、これらの無機繊維を含んでなるマットは人体に対する安全性に優れている。
【００５２】
生体溶解性繊維の具体的な組成としては、シリカ６０〜８５重量％、並びに、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びホウ素化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物１５〜４０重量％を含む組成が挙げられる。上記シリカとは、ＳｉＯ又はＳｉＯ２のことをいう。
【００５３】
上記アルカリ金属化合物としては、例えば、Ｎａ、Ｋの酸化物等が挙げられ、上記アルカリ土類金属化合物としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａの酸化物等が挙げられる。上記ホウ素化合物としては、Ｂの酸化物等が挙げられる。
【００５４】
生体溶解性繊維の組成において、シリカの含有量が、６０重量％未満では、ガラス溶融法で作製しにくく、繊維化しにくい。また、シリカの含有量が６０重量％未満では、柔軟性を有するシリカの含有量が少ないために構造的にもろく、また、生理食塩水に溶け易い、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びホウ素化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物の割合が相対的に高くなるので生体溶解性繊維が生理食塩水に溶け易くなりすぎる。
【００５５】
一方、シリカの含有量が８５重量％を超えると、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びホウ素化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物の割合が相対的に低くなるので生体溶解性繊維が生理食塩水に溶けにくくなる。
なお、シリカの含有量は、ＳｉＯ及びＳｉＯ２の量をＳｉＯ２に換算して算出したものである。
【００５６】
また、生体溶解性繊維の組成においてアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びホウ素化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物の含有量が、１５〜４０重量％であることが望ましい。アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びホウ素化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物の含有量が１５重量％未満であると、生体溶解性繊維が生理食塩水に溶けにくくなる。
【００５７】
一方、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びホウ素化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物の含有量が４０重量％を超えると、ガラス溶融法では作製しにくく、繊維化しにくい。また、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びホウ素化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物の含有量が４０重量％を超えると構造的にもろく、生体溶解性繊維が生理食塩水に溶け易くなりすぎる。
【００５８】
上記生体溶解性繊維の生理食塩水に対する溶解度は、３０ｐｐｍ以上であることが望ましい。生体溶解性繊維の溶解度が３０ｐｐｍ未満では、無機繊維が体内に取り込まれた場合に、体外へ排出されにくく、健康上好ましくないからである。
【００５９】
本発明で用いるマットの目付量（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。マットの目付量が２００ｇ／ｍ２未満であると、保持シール材としての保持力が充分ではなく、マットの目付量が４０００ｇ／ｍ２を超えると、マットの嵩が低くなりにくい。そのため、このようなマットを保持シール材として用いて排ガス浄化装置を製造する場合、排ガス処理体がケーシングから脱落しやすくなる。
【００６０】
また、マットの嵩密度（キャニングの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、０．１０〜０．５０ｇ／ｃｍ３であることが望ましい。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、マットの形状を所定の形状に保ちにくくなる。
また、マットの嵩密度が０．５０ｇ／ｃｍ３を超えると、マットが硬くなり、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、マットが割れやすくなる。
【００６１】
本発明で用いるマットの厚さは、特に限定されないが、１．５〜５０ｍｍであることが望ましく、６〜２０ｍｍであることがより望ましい。
マットの厚さが１．５ｍｍ未満であると、保持シール材としての保持力が充分ではない。そのため、このようなマットを保持シール材として用いて排ガス浄化装置を製造する場合、排ガス処理体がケーシングから脱落しやすくなる。また、マットの厚さが５０ｍｍを超えると、マットが厚すぎるため、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、マットが割れやすくなる。
【００６２】
保持シール材１０を構成するマット１１には、無機繊維同士の絡み合いを形成するためのニードルパンチング処理が施されていることが望ましい。
【００６３】
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１１では、比較的、平均繊維長の長い無機繊維がニードルパンチング処理により３次元的に交絡している。すなわち、マット１１は、長手方向に垂直な幅方向でニードルパンチング処理され、無機繊維同士が絡み合っている。無機繊維前駆体については、後述する保持シール材の製造方法において説明する。
【００６４】
このニードルパンチング処理により、マット１１の嵩を適度に減少させることができ、キャニングにおける作業効率を上げることができるとともに、無機繊維の絡み合いに起因してマット１１の面圧を高くすることができ
なお、無機繊維の平均繊維長は、交絡構造を呈するためにある程度の長さが必要となる。例えば、無機繊維の平均繊維長は、５０μｍ〜１００ｍｍが望ましい。また、無機繊維の平均直径は、２〜１０μｍが望ましい。
【００６５】
上記保持シール材は、さらに膨張材として、バーミキュライト、ベントナイト、金雲母、パーライト、膨脹性黒鉛、および膨脹性フッ化雲母からなる群から選定された少なくとも一種の材料を含んでいてもよい。これらの膨張材は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００６６】
保持シール材がこのような膨張材を含んでいる場合、保持シール材をケーシングの内部に収容し、排ガス浄化装置を製造し、車両等に配設した後、エンジンを始動する前に、マットの内部に配設されたヒータに通電することにより、保持シール材の内部が加熱され、膨張材が膨らむため、保持シール材の保持力を向上させることができ、排ガス処理体の把持を確実なものにすることができる。
エンジンを始動させ、排ガスを排ガス浄化装置に到達させることにより、膨張材を膨らませようとすると、膨張材が膨らむ前に排ガスの圧力が保持シール材にかかることになり、排ガス処理体の脱落が発生しやすくなる。
上記排ガス浄化装置を車両等に取り付ける前に、気体等をケーシングの内部に流通させることができ、ヒータに通電させることができる装置を用い、ヒータに通電して保持シール材や排ガス処理体を加熱する処理を行ってもよい。
膨張材の添加量は、特に限定されないが、マット材の全重量に対して５〜５０重量％であることが好ましく、１０〜３０重量％であることがより好ましい。
【００６７】
上記保持シール材を構成する無機繊維には、有機バインダが添着されていてもよい。有機バインダを添着させることで、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、マット材の嵩高さを抑えることができる。
【００６８】
上記有機バインダの種類は、特に限定されるものではなく、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂等が挙げられる。
上記有機バインダのなかでは、ゴム系樹脂（ラテックス）等が好ましい。有機バインダを含有する有機バインダ含有液としては、例えば、カルボキシメチルセルロース又はポリビニルアルコール等の水溶性有機重合体を溶解させた溶液、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム又はスチレン−ブタジエンゴムを水に分散させたラテックス等が挙げられる。
【００６９】
また、有機バインダの添着量は、マット材の重量を基準として、０．０１〜１０．０重量％が望ましい。０．０５〜３．０重量％がさらに望ましく、０．１〜１．５重量％の範囲がもっとも望ましい。
【００７０】
上記保持シール材を構成する無機繊維に、有機バインダが添着されている場合、保持シール材をケーシングの内部に収容し、排ガス浄化装置を製造し、車両等に配設した後、エンジンを始動する前に内部に配設されたヒータに通電することにより、有機バインダを分解、消失させることができ、車両に取り付けられたセンサー等の誤動作を防止することができる。排ガス処理体が有機成分を含んでいる場合にも、エンジンを始動する前にヒータに通電することにより有機成分を分解、消失させることができる。
上記排ガス浄化装置を車両等に取り付ける前に、気体等をケーシングの内部に流通させることができ、ヒータに通電させることができる装置を用い、ヒータに通電して保持シール材や排ガス処理体を加熱する処理を行ってもよい。
【００７１】
マット１１を構成する無機繊維に無機バインダを添着してもよい。無機バインダとしては、特に限定されるものではないが、アルミナゾル、シリカゾル等が好ましい。無機バインダの添着量は、マット材の重量を基準とし、固形分換算で０．５〜３．０重量％が望ましい。無機バインダを添着することにより、無機繊維の飛散を抑制することができる。
【００７２】
次に、本発明の内部にヒータが配設された保持シール材の製造方法について説明する。
内部にヒータが配設された保持シール材を製造する方法としては、（Ａ）抄造法により無機繊維からなる保持シール材を作製する途中で、上記無機繊維の積層体の上にヒータを載置した後、さらに無機繊維を積層することにより、上記ヒータがマットの内部に配設された保持シール材を作製する方法、（Ｂ）製造されたマットの内部にヒータ線を刺し込み、保持シール材の内部でヒータ線を進行させる等の方法によりヒータをマットの内部に組み入れる方法、（Ｃ）２層からなるマットの間にヒータを挟み込み、その後、マットを一体化させる方法等が挙げられる。
【００７３】
これらのなかでは、（Ａ）上記抄造法を利用して保持シール材を構成するマットの内部にヒータを配設する方法が、特に別工程を必要とせず、しかも剥離等が発生しにくい保持シール材を作製することができ、好ましい。従って、この抄造法を利用した方法について、以下に説明する。なお、（Ｂ）、（Ｃ）の方法については、後で説明する。
【００７４】
上記（Ａ）の方法では、塊状凝集繊維を含む原料繊維を準備する繊維準備工程と、この原料繊維を開繊する開繊工程と、この開繊された繊維に水とバインダを添加して、撹拌を行い、原料スラリを調製するスラリ調製工程と、原料スラリを２度に分けて成形型に投入し、一度目の原料スラリの投入、脱水の後、ヒータを原料シート上に載置し、再び、原料スラリの投入、脱水を行って成形体を作製する成形体作製工程と、得られた成形体を圧縮乾燥させて保持シール材とする圧縮乾燥工程とにより製作することができる。
【００７５】
なお、以下の説明では、無機繊維としてアルミナとシリカの混合物を含む抄造シート材を製造する方法を例に説明するが、シート材の繊維材料は、これに限られるものではない。
【００７６】
まず、塊状凝集繊維を含む原料繊維を得るため、焼成シート状物を製作する。
最初に、塩基性塩化アルミニウム水溶液に、例えばアルミナ−シリカ組成比が６０〜８０：４０〜２０となるようにシリカゾルを添加し、アルミナ繊維前駆体用の溶液を調製する。特にアルミナ−シリカ組成比は、７０〜７４：３０〜２６程度であることがより好ましい。
【００７７】
次に、このアルミナ繊維前駆体用の溶液に、ポリビニルアルコール等の有機重合体を加え、この液体を濃縮して紡糸液を調製する。さらにこの紡糸液を使用して、ブローイング法により紡糸を行う。
【００７８】
ブローイング法とは、エアーノズルから吹き出される空気流と紡糸液供給ノズルから押し出される紡糸液流とによって、紡糸を行う方法である。エアーノズルからのスリットあたりのガス流速は、通常４０〜２００ｍ／ｓである。また紡糸ノズルの直径は通常０．１〜０．５ｍｍであり、紡糸液供給ノズル１本あたりの液量は、通常１〜１２０ｍｌ／ｈ程度であるが、３〜５０ｍｌ／ｈ程度であることが好ましい。このような条件では、紡糸液供給ノズルから押し出される紡糸液は、スプレ状（霧状）となることなく十分に延伸され、また、繊維相互で溶着されにくいので、紡糸条件を最適化することにより、繊維径分布の狭い均一なアルミナ繊維前駆体を得ることができる。
【００７９】
紡糸が完了した上記アルミナ繊維前駆体を積層して、積層シートを製作する。さらに積層シートに対してニードリング処理を行う。ニードリング処理には、通常ニードリング装置が用いられる。
【００８０】
通常、ニードリング装置は、突き刺し方向（通常は上下方向）に往復移動可能なニードルボードと、積層シートの表面および裏面の両面側に設置された一対の支持板とで構成される。ニードルボードには、積層シートに突き刺すための多数のニードルが、例えば約２５〜５０００個／１００ｃｍ２の密度で取り付けられている。また各支持板には、ニードル用の多数の貫通孔が設けられている。従って、一対の支持板によって積層シートを両面から押さえつけた状態で、ニードルボードを積層シートの方に近づけたり遠ざけたりすることにより、ニードルが積層シートに抜き差しされ、無機繊維の交絡により形成された多数の交絡点が形成される。このようなニードリング処理によって生じた交絡点では、複雑に絡み合った繊維が積層方向に配向されており、後に、この交絡点部分の繊維を塊状凝集繊維として利用することができる。
【００８１】
このようにニードリング処理の施された積層シートを常温から加熱し、最高温度１２５０℃程度で連続焼成することで、焼成シート状物が得られる。
【００８２】
この焼成シート状物に含まれる繊維の平均繊維長は、２０〜１２０ｍｍ程度である。なお無機繊維の平均直径は、特に限られないが、例えば、３〜１０μｍ程度である。
【００８３】
次に、得られた焼成シート状物を用いて開繊処理を行う。
開繊処理は、乾式開繊処理のみの単独で、又は、乾式開繊処理および湿式開繊処理の２段階処理で実施される。乾式開繊処理では、フェザーミル等の装置が使用され、前述の焼成シート状物が開繊される。なお、乾式開繊処理の前に、焼成シート状物を予め所望の寸法に粗切断しておいても良い。例えば、２００ｍｍ×２００ｍｍの寸法の焼成シート状物を開始材料とした場合、乾式開繊処理によって、直径１５０ｍｍ程度の綿状の乾式開繊繊維が得られる。
【００８４】
一方、湿式開繊処理では、前述の乾式開繊処理によって得られた綿状の乾式開繊繊維が湿式開繊装置に投入され、さらに開繊が行われる。湿式開繊処理には、パルパーまたはミキサー等の湿式開繊装置が使用される。ここで、乾式開繊処理および／または湿式開繊処理の処理条件（例えば、処理速度、処理時間等）を変化させることにより、原料繊維に含まれる塊状凝集繊維の量を調整することができる。このような開繊処理を経て、所望の塊状凝集繊維を含む開繊繊維を得ることができる。
【００８５】
次に、この開繊された繊維を用いて、原料スラリを調製する。
まず、水と、前述の開繊繊維を、その濃度が０．５〜２．０ｗｔ％程度となるように攪拌機を備えた容器に添加し、例えば１〜５分程度撹拌する。次に、この液体に、有機結合材をその濃度が４〜８ｗｔ％程度となるように添加し、１〜５分程度撹拌する。またこの液体に、無機結合材をその濃度が０．５〜１．０ｗｔ％程度となるように添加し、１〜５分程度撹拌する。さらに、この液体に、凝集剤をその濃度が０．５ｗｔ％程度となるように添加し、最大約２分間程度撹拌を行い、原料スラリを調製する。
【００８６】
無機結合材としては、例えば、アルミナゾルおよび／またはシリカゾル等が使用される。また有機結合材としては、ラテックス等が使用され、凝集剤としては、例えばパコール２９２等が使用される。
【００８７】
次に、得られた原料スラリを所望の形状の成型器に投入し、マット形状の原料シートを形成し、さらに脱水を行う。通常の場合、成型器の底部には、ろ過用金網（メッシュ寸法：３０メッシュ）が設けられており、成形器内に添加された原料スラリ中の水分は、このろ過用金網を通り排出される。従って、このような成型器を使用することにより、原料シートの成形と脱水を同時に行うことができる。
【００８８】
次に、得られた原料シートの上に、図１（ａ）に示した形状のヒータ１５を載置し、再び原料スラリを上記成形器に投入し、繊維を積層した後、成形と脱水とを行う。このようにして得られた、ヒータ１５が内部に配設された原料シートを成型器から取り出し、プレス器等を用いて、厚さが０．３〜０．５倍程度になるように圧縮すると同時に、例えば９０〜１５０℃の温度で、５分〜１時間、加熱、乾燥させることにより、本発明の内部にヒータが配設された保持シール材を得ることができる。
この後、有機バインダや無機バインダを保持シール材に添着させてもよい。
【００８９】
次に、この内部にヒータが配設された保持シール材が用いられた排ガス浄化装置について説明する。
本発明の排ガス浄化装置は、ケーシングと、上記ケーシングに収容された排ガス処理体と、上記排ガス処理体の周囲に巻き付けられ、上記排ガス処理体及び上記ケーシングの間に配設された無機繊維からなるマット状の保持シール材とを備える排ガス浄化装置であって、上記保持シール材を構成するマットの内部にヒータが配設されていることを特徴とする。
【００９０】
図２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２に示すように、本発明の排ガス浄化装置１００は、ケーシング１２０と、ケーシング１２０に収容された排ガス処理体１３０と、排ガス処理体１３０及びケーシング１２０の間に配設された、内部にヒータ１５が配設された保持シール材１１０（図１に示す保持シール材１０が配設されたもの）とを備えている。なお、ヒータ１５の端部には外部端子１６が接続され、外部端子１６を介して導電線１７が外部に導出されているが、ケーシング１２０には、導電線導出用の貫通孔が形成され、貫通孔に絶縁性セラミックからなる外部導出部材１８が配設され、この外部導出部材１８を介して導電線１７が外部に導出されている。また、導電線１７は、断線等を防止するために、ケーシング１２０の内部では、コイル状となっている。
【００９１】
排ガス処理体１３０は、多数のセル１３１がセル壁１３２を隔てて長手方向に並設された柱状のものであり、各々のセル１３１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おらず、開口している。なお、ケーシング１２０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。
【００９２】
なお、図２に示す排ガス浄化装置１００では、排ガス処理体１３０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用いているが、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。
【００９３】
図２に示す排ガス浄化装置１００では、上述のように、保持シール材１１０として、図１に示したヒータ１５を内部に備えるマット１１が用いられている。
【００９４】
上述した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２を参照して以下に説明する。
図２に示すように、内燃機関から排出され、排ガス浄化装置１００に流入した排ガス（図２中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、排ガス処理体（触媒担体）１３０の排ガス流入側端面１３０ａに開口した一のセル１３１に流入し、セル１３１に担持された触媒１３６と接触しながら、セル１３１中を通過し、排ガス流出側端面１３０ｂ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１３２に担持された触媒１３６により浄化される。
【００９５】
本発明の排ガス浄化装置では、保持シール材の内部にヒータ１５が配設されているので、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も、ヒータ１５により排ガス処理体（触媒担体）１３０の温度を活性化温度より高い温度に保つことが可能であり、有害なガス成分を充分に浄化することができる。
【００９６】
次に、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体（触媒担体）及びケーシングについて説明する。
なお、排ガス浄化装置を構成する保持シール材の構成については、本発明の保持シール材として既に説明しているので省略する。
【００９７】
まず、排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体について説明する。
図３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（触媒担体）１３０は、主に多孔質セラミック等からなり、その形状は略円柱状である。なお、触媒担体１３０の外周には、触媒担体１３０の外周部を補強したり、形状を整えたり、触媒担体１３０の断熱性を向上させたりする目的で、外周コート層１３４が設けられていてもよい。
【００９８】
上記排ガス処理体に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挙げられる。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等が挙げられ、さらには、ロジウム、鉄、バナジウム、銀、銅、セリウムの酸化物等が挙げられる。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。
【００９９】
上記排ガス処理体の材料としては、例えば、炭化ケイ素又はケイ素含有炭化ケイ素挙げられるほか、他のセラミックとして、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、コージェライト、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック等が挙げられる。また、上記排ガス処理体は、金属製であってもよい。
なお、触媒担体１３０の内部の構成については、上述した本発明の排ガス浄化装置の説明で既に述べた通りである（図２参照）。
【０１００】
次に、本発明の排ガス浄化装置を構成するケーシングについて説明する。
ケーシング１２０は、主にステンレス、アルミニウム、鉄等の金属からなり、その形状は、図４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、内径が一定である略円筒状であってもよい。
ケーシングの内径（排ガス処理体を収容する部分の内径）は、排ガス処理体の端面の直径と排ガス処理体に巻付けられた状態の保持シール材（マット）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好ましい。
【０１０１】
続いて、本発明の排ガス浄化装置の製造方法について説明する。
図４は、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の一工程を模式的に示す斜視図である。図４では、内径が一定である略円筒状のケーシングを用いた例を示している。
【０１０２】
まず、上述した保持シール材の製造方法により、例えば、図１に示す内部にヒータが配設された保持シール材１０を作製する。次に、保持シール材を構成するマット１１を排ガス処理体（触媒担体）１３０の周囲に巻き付けることにより、巻付体（保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体）を作製する巻付工程を行う。
上記巻付工程では、従来公知の方法により作製した略円柱形状の排ガス処理体１３０の外周に、ヒータ１５が配設されたマット１１を凸部１２と凹部１３とが嵌合するようにして巻き付ける。その結果、保持シール材１０が巻き付けられた排ガス処理体１３０である巻付体を作製することができる。
【０１０３】
排ガス処理体１３０の周囲にマット１１を巻き付ける前に、マット表面の一部又は全体に接着剤を塗布し、塗付面を排ガス処理体１３０に接すように巻き付けてもよい。これにより、マット１１が排ガス処理体１３０の周囲に巻き付けられた状態を維持することができる。
また、排ガス処理体１３０へのマット１１の巻き付けを終了した後、接着テープ、紐、ベルト等の適当な手段を用い、マット１１が排ガス処理体１３０の周囲に巻き付けられた状態を維持するようにしてもよい。例えば、接着テープを用いた場合には、嵌合部分の凸部と凹部の両方にテープが接着されるように接着テープを貼り付け、凸部が凹部に嵌合された状態が確実に維持されるようにする。
【０１０４】
次に、作製した巻付体を、所定の大きさを有する略円筒状であって、主に金属等からなるケーシング１２０に収容する収容工程を行う。
収容後に保持シール材が圧縮され所定の反発力（すなわち、排ガス処理体を保持する力）を発揮するためには、ケーシング１２０の内径は、保持シール材１１０（１０）を巻き付けた排ガス処理体１３０の保持シール材１１０の厚さを含めた最外径より少し小さくなっているが、上記の方法により作製した巻付体を圧力をかけてケーシング１２０の内部に圧入する。
以上の方法により、図２に示した排ガス浄化装置１００を製造することができる。
【０１０５】
収容工程に関し、巻付体をケーシングに収容する方法としては、例えば、上記したケーシングの内部の所定の位置まで巻付体を圧入する圧入方式（スタッフィング方式）のほか、巻付体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）、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、巻付体を第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が、本発明の排ガス浄化装置の製造方法においては、いずれの方法も採用することができる。
【０１０６】
保持シール材が膨張材を含んでいると、この後、エンジンを始動する前に内部に配設されたヒータに通電することにより、膨張材が膨らむため、保持シール材の保持力を向上させることができ、排ガス処理体の把持を確実なものにすることができる。
また、同様に、保持シール材や排ガス処理体が有機バインダ等の有機物を含んでいる場合、エンジンを始動する前に内部に配設されたヒータに通電することにより、有機バインダ等の有機物を分解、消失させることができ、車両に取り付けられたセンサー等の誤動作を防止することができる。排ガス浄化装置を車両等に取り付ける前に、ヒータに通電して加熱する処理を行ってもよい。
【０１０７】
以下に、本発明の排ガス浄化装置用の保持シール材、該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について列挙する。
（１）本発明の排ガス浄化装置用の保持シール材では、上記保持シール材が内部にヒータを備えているため、このヒータを用いることにより、任意のタイミングで上記排ガス処理体を加熱することができる。
従って、この保持シール材を使用した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、モータを稼働させており、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加熱することができる。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。
【０１０８】
（２）本発明の保持シール材を用いた排ガス浄化装置では、排ガス処理体を昇温させる手段として、排ガス処理体の周囲に配設されたヒータを用いており、このヒータと電源とは、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く、確実に排ガス処理体を加熱することができる。
【０１０９】
（３）本発明の保持シール材を用いた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、収容方法の選択の範囲が拡がる。
【０１１０】
（４）本発明の保持シール材を用い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、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、保持シール材の面積を減少させないため、保持シール材の反発力が減少することはなく、その結果、排ガス処理体の脱落が発生するおそれがなく、確実に排ガス処理体を保持することができる。
【０１１１】
（５）本発明の保持シール材を用いた排ガス浄化装置では、排ガス処理体を発熱させないので、排ガス処理体の材料は、導電性のものに限られず、コージェライト等の絶縁製の材料からなる排ガス処理体も使用することができ、排ガス浄化装置の設計の自由度を確保することができる。
【０１１２】
（６）本発明の保持シール材を用いた排ガス浄化装置では、ヒータが保持シール材の内部に配設されているので、排ガス処理体がヒータと接触するおそれはなく、排ガス処理体としてコージェライト等の絶縁材料からなるもののみでなく、導電性を有する金属製のものや炭化ケイ素等の導電性セラミックからなるものも、排ガス処理体として用いることができ、排ガス処理体の選択の範囲が拡がる。
【０１１３】
（７）本発明の保持シール材の製造方法では、抄造法により無機繊維からなる保持シール材を作製する途中で無機繊維の積層を、一時中断し、ヒータを無機繊維の積層体の上に載置し、その後、さらに抄造法を続行して無機繊維を積層させることにより保持シール材を完成するので、ヒータを保持シール材の中に埋設させる工程を経ることなく、ヒータが内部に配設された保持シール材を作製することができる。このため、比較的容易に、ヒータが内部に配設された保持シール材を作製することができる。
【０１１４】
次に、上述した本発明の排ガス浄化装置用の保持シール材、該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、排ガス浄化装置の製造方法とは異なる以下の例について図面を参照しながら説明する。
【０１１５】
まず、保持シール材について説明する。
この例における保持シール材では、保持シール材を構成するマットの内部にヒータが配設されている点で、最初に説明した保持シール材と同様であるが、ヒータの形状（パターン）が最初に説明した保持シール材と異なる。
【０１１６】
このように、この例では、ヒータの形状が異なるほかは、最初に説明した保持シール材と同様に構成されているので、ヒータ以外の部分についての説明は省略し、ヒータのみについて説明する。
【０１１７】
この保持シール材では、図５（ａ）又は図５（ｂ）に示す形状（パターン）を有するヒータが用いられている。
図５（ａ）に示す保持シール材２０を構成するマット２１では、ヒータ２５が屈曲部を介して長手方法に繰り返し進展する形状を有している。図５（ａ）に示すような形状のヒータ２５であるとヒータがより広い部分をカバーすることができ、効率の良い加熱が可能である。また、マットを排ガス処理体に巻き付ける際の引っ張り力に対しても柔軟に伸展することが可能でありヒータの断線を防止することができる。
【０１１８】
図５（ｂ）に示す保持シール材３０を構成するマット３１では、ヒータ３５が短いインターバルで屈曲を繰り返しながら長手方向に垂直（幅方向）に進展するパターンが長手方向に繰り返される形状を有している。図５（ｂ）に示すヒータ３５は、２個のヒータ３５から構成されており、電源と２個のヒータを並列で接続する構成となっている。抵抗パターンの抵抗が大きく、長い抵抗体では充分に加熱を行うことが難しい場合には、図５（ｂ）に示すように抵抗体を幾つかに分割してもよい。
なお、図５（ａ）及び図５(ｂ)では図示はしていないが、図１に示したヒータ１５と同様に、ヒータの端部には、外部端子が接続され、外部端子には導電線が接続されている。
【０１１９】
この保持シール材の内部に配設されるヒータ２５、３５を構成する材料は、特に限定されるものではないが、例えば、カンタル線、ニクロム線等が挙げられ、また、金、銀、白金、パラジウム、鉛、タングステン、モリブデン、クロム、鉄、アルミニウム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも１種からなるもの、炭化ケイ素等の導電性セラミック等が挙げられる。
保持シール材中のヒータの位置は、最初に説明した保持シール材と同様でよい。
【０１２０】
次に、保持シール材の製造方法について説明する。
この保持シール材の製造方法では、最初に説明した保持シール材の製造方法の（Ｂ）及び（Ｃ）の方法について詳しく説明する。
【０１２１】
まず、最初に説明した保持シール材の製造方法の場合と同様に、塩基性塩化アルミニウム水溶液とシリカゾル等とを原料とする紡糸用混合物をブローイング法により紡糸して３〜１０μｍの平均繊維径を有する無機繊維前駆体を作製する。次に、上記無機繊維前駆体を圧縮して所定の大きさの連続したシート状物を作製し、これにニードルパンチング処理を施し、その後、焼成処理を施すことにより保持シール材用のマットの作製が完了する。
【０１２２】
ヒータとしては、市販のものを使用してもよいが、ヒータを製造する際には、上記した金、銀、白金、パラジウム、鉛、タングステン、モリブデン、クロム、鉄、アルミニウム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも１種の金属からなる金属粒子、樹脂、溶剤等を含んだ導体ペーストを有機シート等の支持体の表面に図５（ａ）及び（ｂ）に示したようなパターンとなるように印刷し、乾燥させて抵抗パターンとし、この抵抗パターンを焼成してヒータとする。
【０１２３】
上記導体ペーストとしては特に限定されないが、導電性を確保するため金属粒子が含有されているほか、樹脂、溶剤、増粘剤などを含むものが好ましい。
【０１２４】
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からである。
【０１２５】
上記金属粒子の形状は、球状であっても、リン片状であってもよい。これらの金属粒子を用いる場合、上記球状物と上記リン片状物との混合物であってよい。
上記金属粒子がリン片状物、または、球状物とリン片状物との混合物の場合は、金属粒子間に金属酸化物等を挿入しやすくなり、抵抗値を大きくすることができるため有利である。
導体ペーストに使用される樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコール等が挙げられる。増粘剤としては、セルロース等が挙げられる。
【０１２６】
ヒータを配設する方法として、最初に説明した保持シール材の製造方法の（Ａ）に示した方法を採用する場合には、以下のような方法をとる。すなわち、ヒータ２５、３５が柔らかい線状体からなるものである場合には、上述の方法により作製したマットの内部に、ヒータ２５、３５の先端を突き刺し、図５（ａ）及び（ｂ）に示した形状になるように、保持シール材１０の内部でヒータ２５、３５を屈曲させながら、その先端を進行させていき、ヒータが内部に配設された保持シール材を得る。この場合、図１に示したヒータ１５を採用してもよい。
【０１２７】
また、最初に説明した保持シール材の製造方法の（Ｂ）に示した方法を採用する場合には、以下のような方法をとる。すなわち、上述の方法により作製した２層のマットを用意し、図５（ａ）及び（ｂ）又は図１に示した形状のヒータ１５、２５、３５を２層のマットで狭持することにより、ヒータが内部に配設された保持シール材を完成させる。
【０１２８】
この場合には、２層のマットを一体化させるための工夫が必要であり、その方法としては、例えば、２層のマットが互いに接触する部分に接着剤を塗布して接着させる方法、２層のマットを積層した後にニードルパンチング処理を行う方法、糸等を用いて２層のマットを積層した後に糸で縫い合わせることにより、２層のマットを一体化させる方法、帯状の有機フィルムや紙（テープバンド）などを複数層重ねたマットの幅方向に巻き付けることにより複数層のマットを結束し、一体化させる方法等が挙げられる。
【０１２９】
接着剤や糸が有機物であると、保持シール材をケーシングの内部に配設して排ガス浄化装置を作製した後、排ガスが排ガス浄化装置を通過すると、接着剤や糸が分解、消失するが、ヒータ１５を内部に有する保持シール材１０をケーシングの内部に収容する際に、ずれや剥離が生じなければ、ケーシングの内部に収容した後、接着剤や糸が消失しても、最早、ずれや剥離は生じにくく、大きな問題は発生しない。
【０１３０】
次に、上記持シール材が用いられた排ガス浄化装置は、最初に説明した排ガス浄化装置と同様に構成されているので、説明を省略することにする。
【０１３１】
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に関し、保持シール材の製造方法が最初に説明した保持シール材の製造方法の場合と異なるが、保持シール材の製造方法については、上記の部分で既に説明している。その他の部分は、最初に説明した保持シール材の製造方法の場合と同様である。従って、ここでは、排ガス浄化装置の製造方法の説明を省略することとする。
【０１３２】
以下に、本発明の排ガス浄化装置用の保持シール材、該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別の一例の作用効果について列挙する。
この別の一例では、最初の説明において記載した（１）〜（６）の効果を発揮することができるとともに、さらに、以下の効果を発揮することができる。
（８）この保持シール材の製造方法で、ヒータを２層のマットで狭持した後、２層のマットの一体化処理を行う方法を採用した場合、厚さの薄い保持シール材を作製するほかは、特に特別の方法を用いることなく、保持シール材の内部にヒータが配設された保持シール材を得ることができる。
【実施例】
【０１３３】
以下、本発明の実施形態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。
本実施例では、本発明の実施形態をより具体的に開示した排ガス浄化装置用の保持シール材、該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ついて説明する。
（実施例１）
【０１３４】
（ａ）保持シール材作製工程
以下の手順により内部にマットが配設された保持シール材を作製した。
（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）を適量添加してアルミナ繊維前駆体用の溶液を調製した。
得られた混合液を濃縮して紡糸液とし、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径が５．１μｍであるアルミナ繊維前駆体を作製した。
【０１３５】
（ａ−２）圧縮工程
上記工程（ａ−１）で得られたアルミナ繊維前駆体を積層、圧縮して、積層シートを作製した。
【０１３６】
（ａ−３）ニードルパンチング工程
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。
【０１３７】
（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７２重量部：２８重量部で含む無機繊維からなる焼成シート状物を製造した。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は、嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ３であり、目付量が１４００ｇ／ｍ２であった。
【０１３８】
（ａ−５）開繊処理及びスラリ調製工程
（ａ−４）で得られた焼成シート状物に対し、フェザーミルを用いて開繊処理を行い、この開繊された繊維と水とを、繊維の濃度が１．５ｗｔ％となるように攪拌機に添加し、５分間撹拌した。次に、この液体に、アクリルゴムを水に分散させたラテックス（日本ゼオン株式会社製  ＬＸ−８１１Ｈ）をその濃度が６ｗｔ％となるように添加し、５分間撹拌した。この液体に、シリカゾルをその濃度が０．８ｗｔ％となるように添加し、１〜５分程度撹拌した。さらに、この液体に、凝集剤としてパコール２９２（シバスペシャリティ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）社製）を、その濃度が０．５ｗｔ％となるように添加し、約２分間程度撹拌を行い、原料スラリを調製した。
【０１３９】
（ａ−６）積層工程
得られた原料スラリをマットの形状と同形状の成形器に投入し、所定形状の原料シートを形成し、さらに脱水を行った。このとき原料シートの厚さは、マットを完成させた際の半分程度の厚さであった。
次に、この原料シートの上にカンタル線からなる図１に示した形状のヒータ１５を載置し、もう一度、原料スラリを成形器に投入して脱水を行い、内部にヒータ１５が配設された原料シートを作製した。
【０１４０】
（ａ−７）圧縮、乾燥工程
この原料シートを成形器から取り出し、プレス器により圧縮するとともに、１５０℃の温度で４０分間加熱、乾燥させ、ヒータ１５が内部に配設された、平面視寸法が全長３３０ｍｍ×幅１００ｍｍであって、一端に、長さＬが３５ｍｍ、幅Ｗが３３ｍｍの凸部１３が形成され、他端にこの凸部１２と嵌合する凹部１３が成形された保持シール材の作製を完了した。
【０１４１】
（ｂ）排ガス浄化装置作製工程
（ｂ−１）保持シール材巻き付け工程
上記工程により作製された内部にヒータが配設された保持シール材１０を、直径１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの排ガス処理体（コージェライト製触媒担体）１３０の側面に巻き付けた。
（ｂ−２）保持シール材及び排ガス処理体のケーシングへの収容
保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体を圧入方式によりケーシングに収容し、排ガス浄化装置を作製した。
なお、ケーシングには、ヒータを外部に導出するための貫通孔を形成し、該貫通孔に絶縁性セラミックからなる外部導出部材を配設し、外部端子及び外部導出部材を介してヒータからの導電線を外部に導出した。
【０１４２】
（触媒担体として性能の確認）
このようにして得られた排ガス浄化装置に関し、実験用の内燃機関の排気通路に設置し、ヒータに電圧を印加し、排気ガスを流しながら、排ガス浄化装置を構成する触媒担体の温度を測定したところ、いずれも１５秒以内で、触媒として機能する４００℃に到達し、触媒担体が短時間に迅速に昇温することが確認された。
【符号の説明】
【０１４３】
１０、２０、３０  保持シール材
１１、２１，３１  マット
１２  凸部
１３  凹部
１５、２５、３５  ヒータ
１６  外部端子
１７  導電線
１８  外部導出部材
１００  排ガス浄化装置
１１０（１０）  保持シール材
１２０  ケーシング
１３０  排ガス処理体
１３０ａ  排ガス流入側端面
１３０ｂ  排ガス流出側端面
１３１  セル
１３２  セル壁
１３４  外周コート層
１３６  触媒  
【図１】
2014190190.tif 000003
【図２】
2014190190.tif 000004
【図３】
2014190190.tif 000005
【図４】
2014190190.tif 000006
【図５】
2014190190.tif 000007
【図６】
2014190190.tif 000008