(57)【要約】【課題】  排ガス処理体の破損を防止し、かつ、長期に渡って安定的に排ガス処理体を保持することができる排ガス浄化装置を提供する。【解決手段】  多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状の排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、上記排ガス処理体と上記金属ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する無機繊維からなる保持シール材とから構成された排ガス浄化装置であって、上記金属ケーシングの内周面のうち上記保持シール材と対向する対向面には、当該対向面から突出する返し部が設けられており、上記返し部は、先端が排ガス入口側、基端が排ガス出口側に位置するように傾斜していることを特徴とする排ガス浄化装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状の排ガス処理体と、
前記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、
前記排ガス処理体と前記金属ケーシングとの間に配設され、前記排ガス処理体を保持する無機繊維からなる保持シール材とから構成された排ガス浄化装置であって、
前記金属ケーシングの内周面のうち前記保持シール材と対向する対向面には、当該対向面から突出する返し部が設けられており、
前記返し部は、先端が排ガス入口側、基端が排ガス出口側に位置するように傾斜していることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記金属ケーシングの対向面には、複数の前記返し部が設けられている請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記複数の返し部は、点状に設けられている請求項２に記載の排ガス浄化装置。
【請求項４】
前記複数の返し部は、前記金属ケーシングの長手方向及び／又は周方向に列をなして点状に設けられている請求項３に記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
前記複数の返し部の傾斜角度は、一定である請求項２〜４のいずれか１項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項６】
前記複数の返し部の傾斜角度は、前記排ガス出口側に行くほど大きい請求項２〜４のいずれか１項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項７】
前記返し部は、直線的に突出している請求項１〜６のいずれか１項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項８】
前記返し部は、屈曲している請求項１〜６のいずれか１項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項９】
前記返し部は、湾曲している請求項１〜６のいずれか１項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項１０】
前記返し部は、前記排ガス出口側を軸として前記排ガス入口側に折り畳み可能である請求項１〜９のいずれか１項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項１１】
前記返し部の高さは、前記金属ケーシングの内径に対して０．５〜５％である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項１２】
前記返し部の高さは、１〜１０ｍｍである請求項１〜１１のいずれか１項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の排ガス浄化装置の製造方法であって、
内周面に当該内周面から突出する返し部が設けられ、前記返し部は、先端が排ガス入口側、基端が排ガス出口側に位置するように傾斜している金属ケーシングを準備する工程と、
前記排ガス処理体の周囲に前記保持シール材が巻き付けられた巻付体を準備する工程と、
前記金属ケーシングの内部で前記保持シール材が前記返し部と対向する位置まで、前記排ガス出口側から前記巻付体を前記金属ケーシングの内部に圧入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】
排ガスを前記排ガス浄化装置に導入するための導入管を前記排ガス入口側の端部に接続し、かつ、前記排ガス浄化装置を通過した前記排ガスを外部に排出するための排出管を前記排ガス出口側の端部に接続する工程をさらに含む請求項１３に記載の排ガス浄化装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の排ガス浄化装置を用いた排ガス浄化方法であって、
前記排ガス入口側から排ガスを流入させ、前記排ガス処理体に前記排ガスを通過させた後、前記排ガス出口側から前記排ガスを流出させることを特徴とする排ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化装置、該排ガス浄化装置の製造方法、及び、該排ガス浄化装置を用いた排ガス浄化方法に関する。
【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、スス等の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からなる排ガス処理体と、排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、排ガス処理体と金属ケーシングとの間に配設され、無機繊維からな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。この保持シール材は、自動車の走行等により生じる振動や衝撃により、排ガス処理体がその外周を覆う金属ケーシングと接触して破損するのを防止することや、排ガス処理体と金属ケーシングとの間から排ガスが漏れることを防止すること等を主な目的として配設されている。
【０００４】
保持シール材のみで排ガス処理体を保持することが難しい場合、従来は、特許文献１に記載されているように、金属ケーシング内のハニカム触媒担体（排ガス処理体）の前後に、金属製のフィラメントを細かく曲げた状態で集合させたリング状の緩衝部材を設けることにより、排ガスの圧力等によって排ガス処理体が金属ケーシング内で移動しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５０２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
最近では、ディーゼルエンジンのみならずガソリンエンジンを搭載した車両においても、ＰＭ等を捕集するためのフィルタを備えた排ガス浄化装置を搭載した車両が増えている。ガソリンエンジン用のフィルタでは、圧力損失を低減させるために、隔壁をできる限り薄くしている。その結果、従来のフィルタに比べて機械的強度が低くなっている。
【０００７】
特許文献１に記載の排ガス浄化装置では、排ガス処理体の端部が金属製の緩衝部材と接触することになる。そのため、ガソリンエンジン用のフィルタ等の機械的強度の低い排ガス処理体を特許文献１に記載の排ガス浄化装置に配設すると、排ガスの圧力や車の振動等の負荷によって排ガス処理体の端部が金属製の緩衝部材に押圧されて破損しやすく、長期に渡って安定的に排ガス処理体を保持することが困難である。
【０００８】
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、排ガス処理体の破損を防止し、かつ、長期に渡って安定的に排ガス処理体を保持することができる排ガス浄化装置を提供することを目的とする。本発明はまた、該排ガス浄化装置の製造方法、及び、該排ガス浄化装置を用いた排ガス浄化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】
本発明の排ガス浄化装置は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状の排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、上記排ガス処理体と上記金属ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する無機繊維からなる保持シール材とから構成された排ガス浄化装置であって、上記金属ケーシングの内周面のうち上記保持シール材と対向する対向面には、当該対向面から突出する返し部が設けられており、上記返し部は、先端が排ガス入口側、基端が排ガス出口側に位置するように傾斜していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の排ガス浄化装置においては、金属ケーシングの内周面のうち保持シール材と対向する対向面に返し部（ｂａｒｂ）が設けられており、返し部の先端が排ガス入口側に傾斜している。したがって、排ガス入口側から流入する排ガスによって排ガス処理体が押し込まれた場合であっても、保持シール材が返し部に引っ掛かるため、保持シール材と金属ケーシングとの界面でのずれを抑制することができ、排ガス処理体をしっかりと保持することができる。
【００１１】
また、排ガス処理体の排ガス出口側に金属製の緩衝部材等を設置する必要がないため、機械的強度の低い排ガス処理体を配設した場合であっても、排ガス処理体の破損を防止することができる。
【００１２】
さらに、排ガス処理体の排ガス出口側に金属製の緩衝部材等を設置する必要がないため、排ガス処理体の機械的強度に関係なく、製造コストを抑えることができる。
【００１３】
本発明の排ガス浄化装置において、上記金属ケーシングの対向面には、複数の上記返し部が設けられていることが望ましい。
金属ケーシングの対向面に複数の返し部を設けることにより、保持シール材と金属ケーシングとの界面でのずれをさらに抑制することができる。
【００１４】
本発明の排ガス浄化装置において、上記複数の返し部は、点状に設けられていてもよい。この場合、上記複数の返し部は、上記金属ケーシングの長手方向及び／又は周方向に列をなして点状に設けられていることが望ましい。
【００１５】
本発明の排ガス浄化装置において、上記複数の返し部の傾斜角度は、一定であることが望ましい。また、上記複数の返し部の傾斜角度は、上記排ガス出口側に行くほど大きいことが望ましい。
【００１６】
本発明の排ガス浄化装置において、上記返し部は、直線的に突出していてもよく、屈曲していてもよく、湾曲していてもよい。
【００１７】
本発明の排ガス浄化装置において、上記返し部は、上記排ガス出口側を軸として上記排ガス入口側に折り畳み可能であることが望ましい。
返し部が排ガス出口側を軸として排ガス入口側に折り畳み可能であると、保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体を金属ケーシングの内部に容易に圧入することができ、かつ、排ガスによって排ガス処理体が押し込まれた場合であっても、排ガス処理体をしっかりと保持することができる。
【００１８】
本発明の排ガス浄化装置において、上記返し部の高さは、上記金属ケーシングの内径に対して０．５〜５％であることが望ましい。
金属ケーシングの内径に対する返し部の高さが上記範囲にあると、保持シール材が返し部に引っ掛かりやすくなる。
【００１９】
本発明の排ガス浄化装置において、上記返し部の高さは、１〜１０ｍｍであることが望ましい。
返し部の高さが上記範囲にあると、保持シール材が返し部に引っ掛かりやすくなる。
【００２０】
本発明の排ガス浄化装置の製造方法は、上記した排ガス浄化装置の製造方法であって、内周面に当該内周面から突出する返し部が設けられ、上記返し部は、先端が排ガス入口側、基端が排ガス出口側に位置するように傾斜している金属ケーシングを準備する工程と、上記排ガス処理体の周囲に上記保持シール材が巻き付けられた巻付体を準備する工程と、上記金属ケーシングの内部で上記保持シール材が上記返し部と対向する位置まで、上記排ガス出口側から上記巻付体を上記金属ケーシングの内部に圧入する工程とを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、返し部の先端が傾斜している排ガス入口側からではなく、排ガス出口側から巻付体を金属ケーシングの内部に圧入するため、保持シール材が返し部に引っ掛かることなく、スムーズに巻付体を金属ケーシングの内部に収容することができる。
【００２２】
本発明の排ガス浄化装置の製造方法は、排ガスを上記排ガス浄化装置に導入するための導入管を上記排ガス入口側の端部に接続し、かつ、上記排ガス浄化装置を通過した上記排ガスを外部に排出するための排出管を上記排ガス出口側の端部に接続する工程をさらに含むことが望ましい。
【００２３】
本発明の排ガス浄化方法は、上記した排ガス浄化装置を用いた排ガス浄化方法であって、上記排ガス入口側から排ガスを流入させ、上記排ガス処理体に上記排ガスを通過させた後、上記排ガス出口側から上記排ガスを流出させることを特徴とする。
【００２４】
上述のとおり、本発明の排ガス浄化装置においては、金属ケーシングの内周面のうち保持シール材と対向する対向面に返し部が設けられており、この返し部が一方方向に傾斜している。したがって、排ガス入口側から流入される排ガスによって排ガス処理体が押し込まれた場合であっても、保持シール材が返し部に引っ掛かるため、保持シール材と金属ケーシングとの界面でのずれを抑制することができ、排ガス処理体をしっかりと保持することができる。
【００２５】
また、排ガス処理体の排ガス出口側に金属製の緩衝部材等を設置する必要がないため、機械的強度の低い排ガス処理体を配設した場合であっても、排ガス処理体の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】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斜視図であり、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】図２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】図３（ａ）は、本発明の排ガス浄化装置を構成する金属ケーシングの一例を模式的に示す一部切り欠き斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す金属ケーシングのＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本発明の排ガス浄化装置を構成する金属ケーシングの他の例を模式的に示す断面図である。
【図５】図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、返し部の形状の例を示す断面図である。
【図６】図６は、折り畳み可能な返し部の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、折り畳み可能な返し部の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の排ガス浄化装置を構成する保持シール材の一例を模式的に示す斜視図である。
【図９】図９（ａ）は、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の一例を模式的に示す斜視図であり、図９（ｂ）は、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。
【００２７】
（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、以下の構成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。
【００２８】
［排ガス浄化装置］
本発明の排ガス浄化装置は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状の排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、上記排ガス処理体と上記金属ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する無機繊維からなる保持シール材とから構成された排ガス浄化装置であって、上記金属ケーシングの内周面のうち上記保持シール材と対向する対向面には、当該対向面から突出する返し部が設けられており、上記返し部は、先端が排ガス入口側、基端が排ガス出口側に位置するように傾斜していることを特徴とする。
【００２９】
本発明の排ガス浄化装置においては、必要に応じて、金属ケーシングの排ガス入口側の端部に、内燃機関から排出された排ガスを導入するための導入管が接続され、金属ケーシングの排ガス出口側の端部に、排ガス浄化装置を通過した排ガスを外部に排出するための排出管が接続されることになる。
【００３０】
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斜視図であり、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）及び図１（ｂ）に示す排ガス浄化装置１０は、多数のセル２１がセル壁２２を隔てて長手方向に並設された柱状の排ガス処理体２０と、排ガス処理体２０を収容する金属ケーシング３０と、排ガス処理体２０と金属ケーシング３０との間に配設され、排ガス処理体２０を保持する保持シール材４０とから構成されている。
【００３１】
図１（ｂ）に示すように、排ガス浄化装置１０において、金属ケーシング３０の内周面のうち保持シール材４０と対向する対向面３１には、対向面３１から突出する複数の返し部３２が設けられており、返し部３２は、先端が排ガス入口側（図１（ｂ）の左側）、基端が排ガス出口側（図１（ｂ）の右側）に位置するように傾斜している。なお、図１（ｂ）では、返し部３２を強調するために着色しているが、後述するように、返し部３２は金属ケーシング３０と同じ材料から構成されていてもよい。以下の図面においても同様である。
【００３２】
排ガス入口側から排ガス浄化装置１０に流入した排ガス（図１（ｂ）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２０のセル２１を通過した後、排ガス出口側から流出し、外部に排出される。
【００３３】
（排ガス処理体）
図２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２に示す排ガス処理体２０は、主にセラミックからなり、その形状は円柱状である。排ガス処理体２０では、両側の端面が目封じされていない多数の貫通孔からなるセル２１がセル壁２２を隔てて長手方向（図２中、両矢印ａで示す方向）に並設されている。排ガス処理体２０の外周面には、外周コート層２３が形成されている。
【００３４】
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、円柱状であることが望ましいが、他の柱状であってもよい。
【００３５】
本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体は、コージェライト、チタン酸アルミニウム等の酸化物からなり、一体的に形成された一体型ハニカム構造体であってもよく、あるいは、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の非酸化物からなり、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体が接着材層を介して複数個結束されてなる集合型ハニカム構造体であってもよい。
【００３６】
本発明の排ガス浄化装置は、排ガス処理体として、両側の端面に封止材による目封じがなされていない触媒担体（触媒コンバータ）を備えていてもよいし、各々のセルにおけるいずれか一方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）を備えていてもよい。
【００３７】
本発明の排ガス浄化装置が排ガス処理体として触媒担体（触媒コンバータ）を備えている場合、排ガス処理体には、白金等の触媒が担持されていることが望ましい。排ガス処理体に触媒を担持させることによって、排ガス中に含まれるＣＯ、ＨＣ又はＮＯｘ等の有害なガス成分を浄化することができる。
【００３８】
上記触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、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。これらの触媒が排ガス処理体に担持されていると、ＰＭを燃焼除去しやすくなり、有毒な排ガスの浄化も可能になる。
【００３９】
また、上記触媒は、セルの表面に形成された触媒担持層に担持されていてもよい。触媒担持層を構成する材料は、比表面積の大きなものであれば特に限定されず、例えば、γ−アルミナ等が挙げられる。触媒担持層に触媒を担持することで、触媒と排ガスとの接触面積を増加させることができる。
【００４０】
本発明の排ガス浄化装置が排ガス処理体として排ガスフィルタ（ハニカムフィルタ）を備えている場合、排ガスは、排ガス入口側の端面が開口した一のセルに流入した後、該セルを隔てるセル壁を通過する。この際、排ガス中のＰＭがセル壁で捕集され、排ガスが浄化されることとなる。浄化された排ガスは、排ガス出口側の端面が開口した隣接するセルから流出し、外部に排出される。
【００４１】
本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体は、外周面に外周コート層が形成されていてもよい。排ガス処理体の外周面に外周コート層が形成されていると、排ガス処理体の外周部を補強したり、形状を整えたり、断熱性を向上させることができる。なお、排ガス処理体の外周面とは、柱状である排ガス処理体の側面部分を指す。
【００４２】
本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体が排ガスフィルタである場合、該排ガスフィルタは、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）、すなわち、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中に含有されるパティキュレートを捕集するためのフィルタであってもよいし、ガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）、すなわち、ガソリンエンジンから排出される排ガス中に含有されるパティキュレートを捕集するためのフィルタであってもよい。特に、ガソリンエンジン用のフィルタは、圧力損失を低減させるため、従来のフィルタに比べて機械的強度が低くなっているが、本発明の排ガス浄化装置では、金属ケーシングの対向面に返し部を設けることによって排ガス処理体を保持しているため、排ガス処理体の破損を防止することができる。
【００４３】
（金属ケーシング）
図３（ａ）は、本発明の排ガス浄化装置を構成する金属ケーシングの一例を模式的に示す一部切り欠き斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す金属ケーシングのＢ−Ｂ線断面図である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す金属ケーシング３０は、主にステンレス等の金属からなり、その外形状は円筒状である。
【００４４】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、金属ケーシング３０の内周面のうち保持シール材４０（図示せず）と対向する対向面３１には、対向面３１から突出する複数の返し部３２が設けられており、返し部３２は、先端が排ガス入口側（図３（ｂ）の左側）、基端が排ガス出口側（図３（ｂ）の右側）に位置するように傾斜している。
【００４５】
本発明の排ガス浄化装置においては、排ガス入口側から流入する排ガスによって排ガス処理体が押し込まれた場合であっても、保持シール材が返し部に引っ掛かるため、保持シール材と金属ケーシングとの界面でのずれを抑制することができ、排ガス処理体をしっかりと保持することができる。また、排ガス処理体の排ガス出口側に金属製の緩衝部材等を設置する必要がないため、機械的強度の低い排ガス処理体を配設した場合であっても、排ガス処理体の破損を防止することができる。さらに、排ガス処理体の排ガス出口側に金属製の緩衝部材等を設置する必要がないため、排ガス処理体の機械的強度に関係なく、製造コストを抑えることができる。
【００４６】
本発明の排ガス浄化装置において、金属ケーシングの対向面には、少なくとも１つの返し部が設けられていればよく、複数の返し部が設けられていることが望ましい。金属ケーシングの対向面に複数の返し部を設けることにより、保持シール材と金属ケーシングとの界面でのずれをさらに抑制することができる。
【００４７】
本発明の排ガス浄化装置において、返し部が設けられる位置は特に限定されない。例えば、金属ケーシングの対向面に１つの返し部が設けられる場合、排ガス入口側、排ガス出口側、中央付近のいずれに返し部が設けられていてもよい。
【００４８】
金属ケーシングの対向面に複数の返し部が設けられる場合、複数の返し部は、点状に設けられていてもよい。この場合、複数の返し部は、金属ケーシングの長手方向及び／又は周方向に列をなして点状に設けられていることが望ましい。図３（ｂ）では、複数の返し部３２は、金属ケーシング３０の長手方向（図３（ｂ）中、矢印ｘで示す方向）及び周方向（図３（ｂ）中、矢印ｙで示す方向）に列をなして点状に設けられている。
【００４９】
金属ケーシングの対向面に複数の返し部が設けられる場合、複数の返し部は、等間隔に設けられていてもよいし、等間隔に設けられていなくてもよい。図３（ａ）及び図３（ｂ）では、対向面３１の全面に複数の返し部３２が設けられているが、複数の返し部は対向面の全面に設けられていなくてもよい。
【００５０】
本発明の排ガス浄化装置において、返し部の先端が排ガス入口側、基端が排ガス出口側に位置するように傾斜している限り、返し部の傾斜角度は特に限定されない。
なお、返し部の傾斜角度とは、金属ケーシングの断面において、返し部の先端の中心と基端の中心とを結ぶ直線、及び、金属ケーシングの内周面で形成される角度のうち鈍角を意味する（図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）及び図５（ｄ）参照）。
【００５１】
本発明の排ガス浄化装置において、金属ケーシングの対向面に複数の返し部が設けられている場合、複数の返し部の傾斜角度は、図３（ｂ）に示すように、一定であることが望ましい。
【００５２】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本発明の排ガス浄化装置を構成する金属ケーシングの他の例を模式的に示す断面図である。
図４（ａ）では、排ガス出口側（図４（ａ）の右側）に行くほど、返し部３２ａの先端が、より排ガス入口側（図４（ａ）の左側）に傾斜している。一方、図４（ｂ）では、排ガス入口側（図４（ｂ）の左側）に行くほど、返し部３２ｂの先端が、より排ガス入口側（図４（ｂ）の左側）に傾斜している。
【００５３】
本発明の排ガス浄化装置において、金属ケーシングの対向面に複数の返し部が設けられている場合、複数の返し部の傾斜角度は、図４（ａ）に示すように、排ガス出口側に行くほど大きいことも望ましい。また、複数の返し部の傾斜角度は、図４（ｂ）に示すように、排ガス出口側に行くほど小さくてもよい。
【００５４】
例えば、複数の返し部が金属ケーシングの長手方向に設けられている場合、長手方向における返し部の傾斜角度は、一定であってもよいし、排ガス出口側に行くほど大きくてもよいし、排ガス出口側に行くほど小さくてもよい。
【００５５】
複数の返し部が金属ケーシングの長手方向に設けられている場合、長手方向において、複数の返し部が等間隔に設けられていてもよいし、等間隔に設けられていなくてもよい。例えば、排ガス出口側に行くほど返し部の間隔が大きくなっていってもよいし、小さくなっていってもよい。
【００５６】
複数の返し部が金属ケーシングの長手方向に設けられている場合、返し部が設けられている方向は、長手方向に平行な方向でもよいし、長手方向に対して斜め方向でもよいし、ジグザグ方向でもよい。
【００５７】
また、複数の返し部が金属ケーシングの周方向に設けられている場合、周方向における返し部の傾斜角度は、一定であることが望ましい。
【００５８】
複数の返し部が金属ケーシングの周方向に設けられている場合、周方向において、複数の返し部が等間隔に設けられていてもよいし、等間隔に設けられていなくてもよい。
【００５９】
複数の返し部は、金属ケーシングの長手方向及び周方向の両方に設けられていてもよいし、金属ケーシングの長手方向のみに設けられていてもよいし、金属ケーシングの周方向のみに設けられていてもよい。なお、複数の返し部が金属ケーシングの周方向のみに設けられている場合、排ガス入口側、排ガス出口側、中央付近のいずれに返し部が設けられていてもよい。
【００６０】
図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、返し部の形状の例を示す断面図である。
本発明の排ガス浄化装置において、返し部の形状は特に限定されず、例えば、図５（ａ）に示す返し部３３ａ及び図５（ｂ）に示す返し部３３ｂのように直線的に突出している形状、図５（ｃ）に示す返し部３３ｃのように屈曲している形状、図５（ｄ）に示す返し部３３ｄのように湾曲している形状等が挙げられる。なお、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）及び図５（ｄ）には、それぞれの返し部の傾斜角度を示している。また、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）及び図５（ｄ）では、返し部の先端が尖っているが、返し部の先端の形状も特に限定されず、丸くなっていてもよいし、角張っていてもよい。
【００６１】
本発明の排ガス浄化装置において、金属ケーシングの対向面に複数の返し部が設けられている場合、返し部の形状は、全て同じであってもよいし、一部が異なっていてもよい。
【００６２】
本発明の排ガス浄化装置において、返し部は、排ガス出口側を軸として排ガス入口側に折り畳み可能であることが望ましい。
【００６３】
図６は、折り畳み可能な返し部の一例を模式的に示す断面図である。
図６に示す返し部３４ａは、所定の角度を持って溶接されており、排ガス出口側（図６の右側）を軸として排ガス入口側（図６の左側）に折り畳み可能となっている。すなわち、返し部３４ａは、溶接部Ｐを支点とした板ばね構造を有している。
【００６４】
図７は、折り畳み可能な返し部の他の一例を模式的に示す断面図である。
図７に示す返し部３４ｂでは、先端が排ガス入口側（図７の左側）に傾斜するように、返し部３４ｂの先端が傾斜角度を有している。
図７に示す形状に限らず、返し部の先端が傾斜角度を有していると、排ガスによって排ガス処理体が押し込まれた場合であっても、保持シール材が返し部に食い込みやすくなる。
【００６５】
本発明の排ガス浄化装置において、金属ケーシングの対向面に複数の返し部が設けられている場合、折り畳み可能な返し部と折り畳み不可能な返し部とが混在していてもよい。
【００６６】
本発明の排ガス浄化装置において、返し部が対向面から突出している限り、返し部の高さは特に限定されない。
なお、返し部の高さとは、金属ケーシングの内周面から返し部の先端までの高さを意味する。
【００６７】
本発明の排ガス浄化装置において、返し部の高さは、金属ケーシングの内径に対して０．５〜５％であることが望ましく、１〜３％であることがより望ましい。
金属ケーシングの内径に対する返し部の高さが上記範囲にあると、保持シール材が返し部に引っ掛かりやすくなる。
【００６８】
本発明の排ガス浄化装置において、返し部の高さは、１〜１０ｍｍであることが望ましく、２〜５ｍｍであることがより望ましい。
返し部の高さが上記範囲にあると、保持シール材が返し部に引っ掛かりやすくなる。
【００６９】
本発明の排ガス浄化装置において、金属ケーシングの内周面に返し部を形成する方法としては、例えば、板状の金属板の表面を凹凸形状に加工して返し部を形成した後、該金属板を筒形状に溶接加工する方法や、予め返し部を形成した部材を金属ケーシングの基材内に挿入して一体化する方法等が挙げられる。
【００７０】
本発明の排ガス浄化装置において、対向面には、対向面から突出していない返し部や、上述した返し部とは傾斜角度が異なる突出部等が設けられていないことが望ましいが、設けられていてもよい。
【００７１】
本発明の排ガス浄化装置において、金属ケーシングの内周面のうち保持シール材と対向しない面が存在する場合、保持シール材と対向しない内周面に上述した返し部が設けられていてもよい。
【００７２】
本発明の排ガス浄化装置において、金属ケーシングの材料としては、例えば、ステンレス、アルミニウム、鉄等が挙げられる。上述のように金属ケーシングを加工して返し部を形成する場合には、返し部の材料は金属ケーシングと同じ材料である。一方、それ以外の方法によって返し部を形成する場合には、返し部の材料は金属ケーシングと同じ材料であってもよいし、金属ケーシングと異なる材料であってもよい。
【００７３】
本発明の排ガス浄化装置において、金属ケーシングの形状は、上述したような円筒形状等の筒形状の他、クラムシェル型形状、ダウンサイジング型形状等であってもよい。
【００７４】
本発明の排ガス浄化装置において、金属ケーシングの内径は特に限定されないが、排ガス処理体の端面の直径と、排ガス処理体の周囲に巻き付けられた保持シール材の厚さとを合わせた長さより短いことが望ましい。
【００７５】
本発明の排ガス浄化装置において、金属ケーシングの長さは特に限定されず、排ガス処理体の長手方向における長さと同じであってもよいし、長くてもよいし、短くてもよい。
【００７６】
（保持シール材）
図８は、本発明の排ガス浄化装置を構成する保持シール材の一例を模式的に示す斜視図である。
図８に示す保持シール材４０は、無機繊維からなり、所定の長さ（図８中、矢印Ｌで示す）、幅（図８中、矢印Ｗで示す）及び厚さ（図８中、矢印Ｔで示す）を有する平面視略矩形かつ平板状の形状を有する。
【００７７】
保持シール材４０の端面４５ａ及び４５ｂのうち、一方の端面４５ａには凸部４３が形成されており、他方の端面４５ｂには凹部４４が形成されている。これらの凸部４３及び凹部４４は、排ガス処理体の周囲に保持シール材を巻き付けた際に、ちょうど互いに嵌合するような形状となっている。
【００７８】
本明細書において、「平面視略矩形」とは、凸部及び凹部を含む概念である。また、「平面視略矩形」には、角部が９０°以外の角度を有する形状も含まれる。例えば、角部が鋭角又は鈍角を有する形状であってもよいし、曲率を有する形状であってもよい。
【００７９】
保持シール材は、種々の方法により製造することができるが、例えば、ニードリング法により製造することができる。このように、保持シール材は、無機繊維からなる素地マットに対してニードリング処理を施して得られるニードルマットであることが望ましい。ニードリング処理とは、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。
【００８０】
本発明の排ガス浄化装置において、保持シール材の嵩密度（巻き付ける前の保持シール材の嵩密度）は特に限定されないが、０．３５ｇ／ｃｍ３以下であってもよく、０．２０ｇ／ｃｍ３以下であってもよい。一方、保持シール材の嵩密度は、０．１０ｇ／ｃｍ３以上であることが望ましい。
本発明の排ガス浄化装置では、金属ケーシングの対向面に返し部が設けられているため、保持シール材の嵩密度が低い場合であっても、排ガス処理体をしっかりと保持することができる。
【００８１】
本発明の排ガス浄化装置において、保持シール材の目付量（単位面積当たりの重量）は特に限定されないが、２００ｇ／ｍ２以上であることが望ましく、５００ｇ／ｍ２以上であることがより望ましく、１０００ｇ／ｍ２以上であることがさらに望ましい。保持シール材の目付量が２００ｇ／ｍ２以上であると、排ガス処理体が保持シール材から脱落しにくくなる。一方、保持シール材の目付量は、５０００ｇ／ｍ２以下であることが望ましく、４０００ｇ／ｍ２以下であることがより望ましく、３０００ｇ／ｍ２以下であることがさらに望ましい。保持シール材の目付量が５０００ｇ／ｍ２以下であると、排ガス処理体に保持シール材を巻き付けやすくなる。
【００８２】
本発明の排ガス浄化装置において、保持シール材の厚さは特に限定されないが、２〜２０ｍｍであることが望ましい。
保持シール材の厚さが２ｍｍ以上であると、排ガス処理体が保持シール材から脱落しにくくなる。また、排ガス処理体に体積変化が生じた場合であっても、保持シール材が排ガス処理体の体積変化を吸収しやすいため、排ガス処理体にクラック等が発生しにくくなる。一方、保持シール材の厚さが２０ｍｍ以下であると、排ガス処理体に保持シール材を巻き付けやすくなる。また、保持シール材に巻きジワや割れが発生しにくくなる。
【００８３】
本発明の排ガス浄化装置において、保持シール材を構成する無機繊維の種類としては、例えば、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、ムライト繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維等が挙げられる。これらの無機繊維は１種であってもよく、２種以上であってもよい。
【００８４】
アルミナ繊維には、アルミナ以外に、例えば、カルシア、マグネシア、ジルコニア等の添加剤が含まれていてもよい。同様に、シリカ繊維には、シリカ以外に、例えば、カルシア、マグネシア、ジルコニア等の添加剤が含まれていてもよい。
【００８５】
アルミナシリカ繊維の組成比は、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。アルミナシリカ繊維には、アルミナ及びシリカ以外に、例えば、カルシア、マグネシア、ジルコニア等の添加剤が含まれていてもよい。
【００８６】
生体溶解性繊維は、例えば、シリカ等の他に、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る少なくとも１種の化合物を含む無機繊維である。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。
【００８７】
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１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のことをいい、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。上記アルカリ金属化合物としては、例えば、ナトリウム、カリウム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、マグネシウム、カルシウム、バリウムの酸化物等が挙げられる。上記ホウ素化合物としては、ホウ素の酸化物等が挙げられる。
【００８８】
ガラス繊維は、シリカ及びアルミナを主成分とし、アルカリ金属の他に、カルシア、チタニア、酸化亜鉛等を含むガラス状の繊維である。
【００８９】
本発明の排ガス浄化装置において、保持シール材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。
【００９０】
本発明の排ガス浄化装置において、保持シール材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。
【００９１】
［排ガス浄化装置の製造方法］
本発明の排ガス浄化装置の製造方法は、上記した排ガス浄化装置の製造方法であって、内周面に当該内周面から突出する返し部が設けられ、上記返し部は、先端が排ガス入口側、基端が排ガス出口側に位置するように傾斜している金属ケーシングを準備する工程と、上記排ガス処理体の周囲に上記保持シール材が巻き付けられた巻付体を準備する工程と、上記金属ケーシングの内部で上記保持シール材が上記返し部と対向する位置まで、上記排ガス出口側から上記巻付体を上記金属ケーシングの内部に圧入する工程とを含むことを特徴とする。
【００９２】
図９（ａ）は、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の一例を模式的に示す斜視図であり、図９（ｂ）は、本発明の排ガス浄化装置の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。
まず、内周面３１に返し部３２が設けられた金属ケーシング３０を準備するとともに、排ガス処理体２０の周囲に保持シール材４０が巻き付けられた巻付体５０を準備する。
【００９３】
図８に示した保持シール材４０を使用する場合、図９（ａ）に示すように、凸部４３と凹部４４とが互いに嵌合するように保持シール材４０を排ガス処理体２０の周囲に巻き付ける。
【００９４】
図９（ｂ）に示すように、返し部３２は、金属ケーシング３０の内周面３１から突出しており、一方方向に傾斜している。そして、返し部３２の先端を排ガス入口側（図９（ｂ）の左側）、基端を排ガス出口側（図９（ｂ）の右側）とする。
【００９５】
金属ケーシングの内周面に設けられた返し部については、［排ガス浄化装置］で説明したとおりである。
【００９６】
その後、金属ケーシング３０の内部で保持シール材４０が返し部３２と対向する位置まで、巻付体５０を金属ケーシング３０の内部に圧入する。この際、図９（ｂ）に示すように、排ガス出口側から巻付体５０を金属ケーシング３０の内部に圧入する。
【００９７】
本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、返し部の先端が傾斜している排ガス入口側からではなく、排ガス出口側から巻付体を金属ケーシングの内部に圧入するため、保持シール材が返し部に引っ掛かることなく、スムーズに巻付体を金属ケーシングの内部に収容することができる。
【００９８】
特に、返し部が折り畳み可能である場合には、圧入の際に、返し部の先端が排ガス入口側に倒れこむため、巻付体を金属ケーシングの内部に容易に圧入することができる。
【００９９】
本発明の排ガス浄化装置の製造方法は、排ガスを上記排ガス浄化装置に導入するための導入管を上記排ガス入口側の端部に接続し、かつ、上記排ガス浄化装置を通過した上記排ガスを外部に排出するための排出管を上記排ガス出口側の端部に接続する工程をさらに含むことが望ましい。
【０１００】
上述の方法では、巻付体を金属ケーシングの内部に圧入する圧入方式（スタッフィング方式）を採用しているが、本発明の排ガス浄化装置を製造するためには、金属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）、及び、金属ケーシングを第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のケーシングをかぶせて密封するクラムシェル方式等を採用してもよい。生産性、気密性、耐震性等を考慮すると、これらの中では、圧入方式（スタッフィング方式）によって排ガス処理体を金属ケーシングに収容することが望ましい。
【０１０１】
［排ガス浄化方法］
本発明の排ガス浄化方法は、上記した排ガス浄化装置を用いた排ガス浄化方法であって、上記排ガス入口側から排ガスを流入させ、上記排ガス処理体に上記排ガスを通過させた後、上記排ガス出口側から上記排ガスを流出させることを特徴とする。
【０１０２】
本発明の排ガス浄化方法については、［排ガス浄化装置］で説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１０３】
上述のとおり、本発明の排ガス浄化装置においては、金属ケーシングの内周面のうち保持シール材と対向する対向面に返し部が設けられており、この返し部が一方方向に傾斜している。したがって、排ガス入口側から流入される排ガスによって排ガス処理体が押し込まれた場合であっても、保持シール材が返し部に引っ掛かるため、保持シール材と金属ケーシングとの界面でのずれを抑制することができ、排ガス処理体をしっかりと保持することができる。また、排ガス処理体の排ガス出口側に金属製の緩衝部材等を設置する必要がないため、機械的強度の低い排ガス処理体を配設した場合であっても、排ガス処理体の破損を防止することができる。
【０１０４】
（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。
【０１０５】
［実施例１］
（金属ケーシングの準備）
材質がＳＵＳ４０９であり、内径１０８ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ、全長１５０ｍｍの金属ケーシングを準備した。金属ケーシングの内周面は凹凸形状に加工されており、一方方向に傾斜した返し部が形成されている。円筒状の金属ケーシングにおいて、返し部は内周面から突出しており、返し部の先端側を排ガス入口側、基端側を排ガス出口側とした。
【０１０６】
（保持シール材の準備）
アルミナ及びシリカを主成分とするアルミナシリカ繊維からなる保持シール材を準備した。アルミナシリカ繊維の組成比は、重量比で、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝７２：２８である。保持シール材は、長さ３３０ｍｍ、幅９０ｍｍ、厚さ７ｍｍ、目付量１０５０ｇ／ｍ２である。また、保持シール材には、ニードリング処理が施されている。
【０１０７】
（排ガス処理体の準備）
排ガス処理体として、コージェライト製で、外径１００ｍｍ、全長１００ｍｍの触媒担体を準備した。
【０１０８】
（排ガス浄化装置の作製）
排ガス処理体の周囲に保持シール材を巻き付けて巻付体を作製した。その後、金属ケーシングの内部で保持シール材が返し部と対向する位置まで、排ガス出口側から該巻付体を金属ケーシングの内部に圧入した。以上により、実施例１の排ガス浄化装置を作製した。
【０１０９】
［比較例１］
内周面に返し部が形成されていない金属ケーシングを準備したことを除いて、実施例１と同様に保持シール材及び排ガス処理体を準備した。実施例１と同様に、巻付体を作製した後、該巻付体を金属ケーシングの内部に圧入した。以上により、比較例１の排ガス浄化装置を作製した。
【０１１０】
（ピーク荷重の測定）
実施例１及び比較例１の排ガス浄化装置について、保持シール材の保持力を評価するため、排ガス入口側から排ガス出口側に向かって巻付体を押し抜く際のピーク荷重を測定した。その結果、実施例１では、比較例１と比べてピーク荷重が大きいことが確認された。
【符号の説明】
【０１１１】
１０    排ガス浄化装置
２０    排ガス処理体
２１    セル
２２    セル壁
２３    外周コート層
３０    金属ケーシング
３１    対向面（内周面）
３２，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３４ａ，３４ｂ  返し部
４０    保持シール材
５０    巻付体
Ｇ      排ガス
ａ，ｘ  長手方向
ｙ      周方向
Ｐ      溶接部
【図１】
2018165484.tif 000003
【図２】
2018165484.tif 000004
【図３】
2018165484.tif 000005
【図４】
2018165484.tif 000006
【図５】
2018165484.tif 000007
【図６】
2018165484.tif 000008
【図７】
2018165484.tif 000009
【図８】
2018165484.tif 000010
【図９】
2018165484.tif 000011