(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス処理体と、該排気ガス処理体の外周面の少なくとも一部に巻回された無機繊維を含むマット材と、該マット材が巻き回された排気ガス処理体を収容するケーシングとを備える排気ガス処理装置であって、
前記排気ガス処理体と前記マット材の間、および／または前記マット材と前記ケーシングの間に、熱を放出することが可能な発熱体を有し、
前記発熱体の発熱により、該発熱体の近傍で、前記排気ガス処理体および／またはケーシングが溶融することを特徴とする排気ガス処理装置。
【請求項２】
前記発熱体は、前記排気ガス処理体、前記マット材、および／または前記ケーシングの少なくとも一部に、粉末状態で、あるいは層として設置されることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス処理装置。
【請求項３】
前記発熱体は、有機結合材により結合された状態で設置されることを特徴とする請求項２に記載の排気ガス処理装置。
【請求項４】
前記発熱体は、発熱の化学反応により、熱を放出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置。
【請求項５】
前記化学反応には、出発物質として、金属または合金と、無機化合物とが使用されることを特徴とする請求項４に記載の排気ガス処理装置。
【請求項６】
前記無機化合物は、酸化鉄であることを特徴とする請求項５に記載の排気ガス処理装置。
【請求項７】
前記化学反応には、出発物質として、第１の金属または合金と、第２の金属または合金とが使用されることを特徴とする請求項４に記載の排気ガス処理装置。
【請求項８】
前記出発物質に含まれる少なくとも一つの物質は、融点が４５０℃〜１０００℃の範囲にあることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置。
【請求項９】
前記出発物質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含むことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置。
【請求項１０】
前記化学反応による生成物は、１０００℃を超える融点を有することを特徴とする請求項４乃至９のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置。
【請求項１１】
前記排気ガス処理体は、触媒担持体または排気ガスフィルタであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置。
【請求項１２】
排気ガス処理体と、該排気ガス処理体の外周面の少なくとも一部に巻回された無機繊維を含むマット材と、該マット材が巻き回された排気ガス処理体を収容するケーシングとを備える排気ガス処理装置の製造方法であって、
前記排気ガス処理体と前記マット材の間、および／または前記マット材と前記ケーシングの間に、熱を放出することが可能な発熱体を設置するステップを有し、
前記発熱体が発熱した際に、該発熱体の近傍で、前記排気ガス処理体および／またはケーシングが溶融することを特徴とする排気ガス処理装置の製造方法。
【請求項１３】
前記発熱体を設置するステップは、前記排気ガス処理体、前記マット材、および／または前記ケーシングの表面に、前記発熱体を、粉末状態であるいは層として設置するステップを有することを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記発熱体は、有機結合材により結合された状態で設置されることを特徴とする請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記発熱体は、発熱の化学反応により、熱を放出することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項１６】
前記発熱体を設置するステップは、
前記排気ガス処理体、前記マット材、および／または前記ケーシングの表面に、第１の出発物質を設置するステップと、
前記排気ガス処理装置が完成された際に、前記第１の出発物質が設置された表面と接触する表面に、第２の出発物質を設置するステップと、
前記第１の出発物質と第２の出発物質とを接触または近接させるステップと、
により構成されることを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
さらに、前記排気ガス処理装置を４５０℃から１０００℃の範囲の温度に昇温するステップを有することを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項１８】
前記排気ガス処理装置を４５０℃から１０００℃の範囲の温度に昇温するステップは、前記排気ガス処理装置に排気ガスを流通させるステップを有することを特徴とする請求項１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記排気ガス処理体は、触媒担持体または排気ガスフィルタであることを特徴とする請求項１２乃至１８のいずれか一つに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス処理装置および排気ガス処理装置に使用されるマット材に関する。本発明は、特に自動車の排気ガスを処理するために使用される排気ガス処理装置およびそのような排気ガス処理装置に使用されるマット材に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに、多くの種類の排気ガス処理装置が提案され、実用化されている。一般的な排気ガス処理装置は、エンジンの排気ガスマニホールドに連結された排気管の途上に、例えば金属等で構成されたケーシングを設け、その中にセル壁により区画された多数のセルを有する排気ガス処理体を配置した構造となっている。これらのセルは、ハニカム構造で構成されることが多く、特にこの場合、排気ガス処理体は、ハニカム構造体とも呼ばれている。排気ガス処理体の一例としては、触媒担持体、およびディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等の排気ガスフィルタがある。例えばＤＰＦの場合、上述の構造により、排気ガスが各セルを通って排気ガス処理体を通過する際に、セル壁に微粒子（パティキュレート）がトラップされ、排気ガス中から微粒子を除去することができる。
【０００３】
一般に、排気ガス処理装置を構成する場合、排気ガス処理体とケーシングの間には、無機繊維からなるマット材が設置される。このマット材は、車両走行中等における排気ガス処理体とケーシング内面の当接による破損を防ぎ、さらにケーシングと排気ガス処理体との隙間から排気ガスが漏洩することを防止するために用いられる。また、マット材は、排気ガスの排圧により排気ガス処理体が脱落することを防止する役割を有する。さらにマット材は、排気ガス処理体の温度を、反応性を維持するために必要な高温に保持する機能を有する。
【０００４】
このマット材は、排気ガス処理体の開口面を除く外周面の少なくとも一部に巻き付けられ、テーピング等によって排気ガス処理体と一体固定化される。その後、この一体品は、例えば、圧入方式により、ケーシング内に圧入、装着されて、排気ガス処理装置が構成される。
【０００５】
ここで、例えば、前述の圧入方式により一体品をケーシング内に装着する場合、マット材の外表面とケーシングの内面との間に、摩擦力が生じる。この摩擦力は、一体品をケーシングに挿入する際の抵抗を増加させる。このため、摩擦力が大きくなると、一体品の装着工程中に、マット材が内側の排気ガス処理体および外側のケーシングに対して、位置ずれしてしまうおそれがある。
【０００６】
そこで、このような問題を軽減するため、ケーシングの内面と接するマット材の表面、および排気ガス処理体の外周面と接するマット材の表面の両方に、ラテックスを設置することが提案されている（特許文献１）。この場合、金属ケーシングへの一体品の圧入の際に、マット材とケーシングおよび排気ガス処理体との間に生じる摩擦力を制御することができるため、一体品の圧入作業が容易になることが示されている。
【特許文献１】特開２００５−７４２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
なお前述のような、ケーシングおよび／または排気ガス処理体に対するマット材の位置ずれは、排気ガス処理装置の製作時に限られるものではない。
【０００８】
例えば、排気ガス処理装置をエンジンの排気管の途上に配置した場合、エンジンの稼働時には、高温（例えば、最大１０００℃程度）の排気ガスが排気ガス処理装置内に流通され、エンジン停止時には、排気ガスの流通が停止される。この温度変化に伴い、排気ガス処理装置のケーシングおよび排気ガス処理体は、膨脹／収縮するため、マット材は、両表面側から、排気ガス処理体の半径方向に沿って、圧縮／復元の繰り返し負荷を受ける。通常の場合、このような繰り返し負荷により、マット材に含まれる無機繊維の損壊量が増えて行くため、マット材は、時間とともに保持力が低下する。そして、マット材の保持力が排気ガス処理体に対する最小保持力を下回ると、金属ケーシングおよび／または排気ガス処理体に対して、マット材が位置ずれしまう。
【０００９】
ここで、前述の特許文献１のマット材の場合、マット材の両表面に設置されたラテックスは、排気ガスの熱により、排気ガス処理装置の使用を開始した後、比較的短時間で全て焼失してしまう。従って、特許文献１のようなマット材においても、排気ガス処理装置の使用後のマット材の経時的な保持力の低下挙動は、通常のマット材となんら変わることはない。
【００１０】
さらにこのようなマット材の位置ずれが生じると、前述のようなマット材に要求される機能が発揮できなくなってしまう。
【００１１】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、長期間使用しても、マット材に排気ガス処理体およびケーシングに対する位置ずれが生じ難い排気ガス処理装置、およびそのような排気ガス処理装置の製造方法を提供することを目的とする。また、排気ガス処理装置に使用した場合、排気ガス処理体およびケーシングに対する位置ずれが生じ難いマット材、およびそのようなマット材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】
【００１２】
本発明では、排気ガス処理体と、該排気ガス処理体の外周面の少なくとも一部に巻回された無機繊維を含むマット材と、該マット材が巻き回された排気ガス処理体を収容するケーシングとを備える排気ガス処理装置であって、
前記排気ガス処理体と前記マット材の間、および／または前記マット材と前記ケーシングの間に、熱を放出することが可能な発熱体を有することを特徴とする排気ガス処理装置が提供される。
【００１３】
当該排気ガス処理装置において、前記発熱体は、該発熱体の近傍で、前記排気ガス処理体および／またはケーシングを溶融するように発熱しても良い。
【００１４】
ここで前記発熱体は、前記排気ガス処理体、前記マット材、および／または前記ケーシングの少なくとも一部に、粉末状態で、あるいは層として設置されても良い。
【００１５】
また前記発熱体は、有機結合材により結合された状態で設置されても良い。
【００１６】
前記発熱体は、発熱の化学反応により、熱を放出しても良い。
【００１７】
特に前記化学反応には、出発物質として、金属または合金と、無機化合物とが使用されても良い。
【００１８】
また前記無機化合物は、酸化鉄であっても良い。
【００１９】
あるいは前記化学反応には、出発物質として、第１の金属または合金と、第２の金属または合金とが使用されても良い。
【００２０】
また前記出発物質に含まれる少なくとも一つの物質は、融点が４５０℃〜１０００℃の範囲にあっても良い。
【００２１】
特に前記出発物質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含んでも良い。
【００２２】
また前記化学反応による生成物は、１０００℃を超える融点を有しても良い。
【００２３】
また前記排気ガス処理体は、触媒担持体または排気ガスフィルタであっても良い。
【００２４】
また本発明では、排気ガス処理体と、該排気ガス処理体の外周面の少なくとも一部に巻回された無機繊維を含むマット材と、該マット材が巻き回された排気ガス処理体を収容するケーシングとを備える排気ガス処理装置の製造方法であって、
前記排気ガス処理体と前記マット材の間、および／または前記マット材と前記ケーシングの間に、熱を放出することが可能な発熱体を設置するステップを有することを特徴とする排気ガス処理装置の製造方法が提供される。
【００２５】
ここで前記発熱体を設置するステップは、前記排気ガス処理体、前記マット材、および／または前記ケーシングの表面に、前記発熱体を、粉末状態であるいは層として設置するステップを有しても良い。
【００２６】
また前記発熱体は、有機結合材により結合された状態で設置されても良い。
【００２７】
前記発熱体は、発熱の化学反応により、熱を放出するものであっても良い。
【００２８】
また当該方法において、前記発熱体を設置するステップは、
前記排気ガス処理体、前記マット材、および／または前記ケーシングの表面に、第１の出発物質を設置するステップと、
前記排気ガス処理装置が完成された際に、前記第１の出発物質が設置された表面と接触する表面に、第２の出発物質を設置するステップと、
前記第１の出発物質と第２の出発物質とを接触または近接させるステップと、
により構成されても良い。
【００２９】
さらに当該方法は、前記排気ガス処理装置を４５０℃から１０００℃の範囲の温度に昇温するステップを有しても良い。
【００３０】
また、前記排気ガス処理装置を４５０℃から１０００℃の範囲の温度に昇温するステップは、前記排気ガス処理装置に排気ガスを流通させるステップを有しても良い。
【００３１】
また前記排気ガス処理体は、触媒担持体または排気ガスフィルタであっても良い。
【００３２】
さらに本発明では、第１および第２の主表面を有し、無機繊維を含むマット材であって、
前記第１の主表面および／または第２の主表面に、熱を放出する発熱体が設置されていることを特徴とするマット材が提供される。
【００３３】
ここで前記発熱体は、粉末状態で、あるいは層として設置されても良い。
【００３４】
また前記発熱体は、有機結合材により結合された状態で設置されても良い。
【００３５】
前記発熱体は、発熱の化学反応により、熱を放出するものであっても良い。
【００３６】
また前記発熱体は、単位面積当たりの発熱密度が０．１ｋＪ／ｃｍ２から０．４ｋＪ／ｃｍ２の範囲となるように設置されても良い。
【００３７】
また前記化学反応には、出発物質として、金属または合金と、無機化合物とが使用されても良い。
【００３８】
特に、前記無機化合物は、酸化鉄であっても良い。
【００３９】
あるいは前記化学反応は、出発物質として、第１の金属または合金と、第２の金属または合金とを有しても良い。
【００４０】
また、前記出発物質に含まれる少なくとも一つの物質は、融点が４５０℃〜１０００℃の範囲にあっても良い。
【００４１】
特に、前記金属は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であっても良い。
【００４２】
前記化学反応による生成物は、１０００℃を超える融点を有しても良い。
【００４３】
さらに本発明では、第１および第２の表面を有し、無機繊維を含むマット材の製造方法であって、
前記第１の表面および／または第２の表面に、熱を放出することが可能な発熱体を設置するステップを有することを特徴とする製造方法が提供される。
【００４４】
ここで、前記発熱体を設置するステップは、前記第１および／または第２の表面に、前記発熱体を、粉末状態であるいは層として設置するステップを有しても良い。
【００４５】
また前記発熱体は、有機結合材により結合された状態で設置されても良い。
【００４６】
また前記発熱体は、加熱された際に生じる発熱の化学反応により、熱を放出するものであっても良い。
【発明の効果】
【００４７】
本発明では、長期間使用しても、マット材に排気ガス処理体およびケーシングに対する位置ずれが生じ難い排気ガス処理装置、およびそのような排気ガス処理装置の製造方法を提供することが可能となる。また、排気ガス処理装置に使用した場合、排気ガス処理体およびケーシングに対する位置ずれが生じ難いマット材、およびそのようなマット材の製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。
（第１の態様）
図１には、本発明による排気ガス処理装置の模式的な分解斜視図を示す。また、図２には、図１の排気ガス処理装置の軸（長手）方向と垂直な面での断面図を模式的に示す。なお、図１の例では、圧入方式により製作される排気ガス処理装置が示されている。しかしながら、排気ガス処理装置は、他の方式、例えば、クラムシェル方式、巻き締め方式、サイジング方式等を用いて製作されても良いことは、当業者には明らかである。
【００４９】
図１に示すように、本発明による排気ガス処理装置１０は、排気ガス処理体２０と、この排気ガス処理体２０の外周面に巻き回されたマット材２４と、マット材２４が巻き回された排気ガス処理体２０（以降、「一体化排気ガス処理体」２５と称する）を収容するケーシング１２とを有する。
【００５０】
排気ガス処理体２０は、例えば、長手方向と平行な方向に延伸する複数の貫通孔を有する触媒担持体である。このような触媒担持体は、例えばハニカム構造を構成するセラミック製の各セル壁に触媒を担持させることにより構成される。あるいは、排気ガス処理体２０は、長手方向と平行な方向に延伸する複数の貫通孔を有し、排気ガス処理体２０の２つの開口面のそれぞれにおいて、貫通孔の端部が市松模様状に目封じされたＤＰＦとすることも可能である。
【００５１】
図３には、マット材２４の形態の一例を示す。マット材２４は、第１の主表面２５０および第２の主表面２６０を有する。また、マット材２４は、巻回方向（図３のＸ方向）と垂直な両端面７０、７１に、それぞれ、嵌合凸部５０と嵌合凹部６０とを有する。従って、このマット材２４を排気ガス処理体２０の外周面に巻き付ける際には、図１に示すように、マット材２４の嵌合凸部５０と嵌合凹部６０とが嵌合され、マット材２４が、排気ガス処理体２０上で固定される。さらに、通常の場合、「一体化排気ガス処理体」２５の取扱中に、嵌合部が外れないようにするため、マット材２４の両端面７０、７１が接着テープ等で固定される。
【００５２】
マット材２４は、無機繊維を含むマット状部材で構成される。無機繊維の種類は、特に限られないが、典型的には、アルミナとシリカを含むものが使用される。マット材２４は、無機繊維のみで構成した場合、嵩高さが大きくなり、取扱性が悪くなるため、通常、マット材２４には、有機結合材が含浸される。
【００５３】
ケーシング１２は、例えばステンレス鋼、ニッケル合金のような金属で構成される。
【００５４】
ここで、図１では、明確化のため説明および図示を省略したが、本発明による排気ガス処理装置１０は、図２に示すように、マット材２４とケーシング１２の界面７９、および排気ガス処理体２０とマット材２４の界面８９に、それぞれ、第１の発熱体８０および第２の発熱体９０を有するという特徴を有する。なお、この例では、界面７９、８９の双方に、発熱体８０、９０が設置されているが、いずれか一方が省略されても良い。また、第１および第２の発熱体８０、９０は、界面７９、８９の全面にわたって設置されていても、界面７９、８９の一部に設置されていても良い。第１および第２の発熱体８０、９０は、所定の温度を超えた際に、熱を放出する特性を有する。例えば、発熱体８０、９０は、所定の温度を超える温度域で、顕著な発熱反応が生じるような物質で構成される。
【００５５】
次に、本発明による排気ガス処理装置１０の有する効果について説明する。
【００５６】
一般に、排気ガス処理装置を、例えばエンジンの排気管の途上に配置した場合、エンジンの稼働時には、高温（通常４００℃〜１０００℃程度）の排気ガスが排気ガス処理装置内に流通され、エンジン停止時には、排気ガスの流通が停止される。この温度変化に伴い、排気ガス処理装置を構成するケーシングおよび排気ガス処理体は、膨脹／収縮するため、マット材は、両主表面側から、排気ガス処理体の半径方向に沿って、圧縮／復元の繰り返し負荷を受ける。通常の場合、このような繰り返し負荷により、マット材に含まれる無機繊維の損壊量が増えて行くため、マット材は、時間とともに保持力が低下する。その後、マット材の保持力が排気ガス処理体の保持に必要な最小値を下回ると、マット材は、排気ガス処理体をもはや保持することができなくなる。このため、排気ガス処理体またはマット材は、所定の位置からずれてしまい、排気ガス処理装置が有効な排気ガス処理効果を示さなくなってしまう可能性がある。
【００５７】
これに対して、本発明による排気ガス処理装置１０は、前述のように、界面７９および界面８９に、それぞれ、第１の発熱体８０および第２の発熱体９０を有する。
【００５８】
これらの発熱体８０、９０は、排気ガス処理装置１０の使用中に、排気ガス処理体２０に導入される排気ガスの熱により加熱される。そして、発熱体８０、９０の温度が所定の温度を超えると、発熱体８０、９０から熱が放出される。従って、これらの発熱体８０、９０が設置された位置およびその近傍では、発熱体から放出された熱により、温度が急激に上昇する。例えば、マット材２４とケーシング１２の界面７９に、第１の発熱体８０が設置されている場合、ケーシング１２の第１の発熱体８０と接触または近接する位置（以下、「高温接触位置」と称する）では、温度が局部的に急激に上昇する。そして、この「高温接触位置」の温度が、ケーシング１２の内表面を構成する材料の融点を超えると、ケーシング１２の内表面が溶融し、溶融物が形成される。さらに、ケーシング１２から生じたこの溶融物は、溶融状態のまま、ケーシング１２の内表面と対向するマット材２４の外表面（例えば第１の主表面２５０）の方に移動する。さらに溶融物は、マット材２４の外表面からマット材の内部にも侵入する。しかしながら、溶融物の移動により溶融物と第１の発熱体８０との距離が遠くなるため、この距離の増加とともに溶融物の温度は低下する。従って、溶融物がある程度移動し、例えば、マット材２４の第１の主表面２５０上のある位置および／またはマット材２４の内部のある深さまで到達すると、溶融物の温度がその融点を下回るようになる。従ってこれに伴い、溶融物が凝固し始める。また、例えば、発熱に寄与する物質が消失するなどして、第１の発熱体８０による発熱が完了すると、ケーシング１２の局部的な温度上昇が止まり、溶融成分の形成が停止される。
【００５９】
上述のようなケーシング１２の内表面の溶融、溶融物の移動および溶融物の凝固の一連過程により、マット材２４とケーシング１２の界面７９は、最終的に、図４に示すような形態となる。すなわち、界面７９には、マット材の第１の主表面２５０から、マット材の深さ方向に沿って延在する溶融凝固層２７５が形成される。
【００６０】
このような溶融凝固層２７５は、ケーシング１２とマット材２４の接合強度の向上に寄与する。溶融凝固層２７５は、マット材２４を構成する多数の無機繊維２７０を取り込んだ状態で凝固しており、マット材２４と、ケーシング１２との間で、両者を強固に接合する役割を果たすためである。なお溶融凝固層２７５は、マット材２４の内方にまで延在しているため、マット材２４は、横方向（排気ガス処理装置の長手方向）の力に対しても、良好な抵抗力を発揮する。従って、一旦溶融凝固層２７５が形成されると、それ以降は、マット材２４のケーシング１２に対する位置ずれは、ほとんど生じなくなる。特に、この効果は、前述のような一般的なマット材の特性の時間的変化が生じる場合、すなわちマット材に含まれる無機繊維の損壊量が時間とともに増加して行く場合であっても、維持されることに着目する必要がある。
【００６１】
従って、本発明による排気ガス処理装置では、従来の排気ガス処理装置に比べて、長期間、各部材の位置ずれが生じ難く、このため、長期にわたって安定した排気ガス処理特性を発揮することができる。
【００６２】
さらに、ケーシング１２に前述のような局部的な溶融が生じることにより、ケーシング１２の内表面は、比較的大きな表面粗さを有することになる。この表面粗さの増大は、排気ガス処理装置の長手方向に沿った、マット材２４の移動に対する摩擦係数の増加に寄与する。従って、仮に、マット材２４が外部からこの方向に大きな応力等を受け、溶融凝固層２７５の一部が破損されたとしても、ケーシング１２の凹凸状の表面により、マット材の位置ずれが生じにくい状態が維持されるという有意な効果が得られる。
【００６３】
なお、マット材２４と排気ガス処理体２０の間の界面８９においても、第２の発熱体９０により、同様の効果が得られることは明らかであろう。ただし、通常の場合、ケーシング１２の内表面は、金属で構成されるのに対して、排気ガス処理体２０の外周面は、より融点の高い、コージェライト等のセラミックで構成される。従って、界面８９において、前述のような溶融凝固層２７５を形成するためには、第２の発熱体９０の発熱量を第１の発熱体８０の発熱量よりも大きくすることが好ましいことに留意する必要がある。
【００６４】
このような発熱体は、例えば、化学反応による発熱を利用して熱を放出するものであっても良い。
【００６５】
そのような化学反応としては、排気ガスの温度領域（例えば４５０℃〜１０００℃）で、反応が顕著になるものを選定することが好ましい。これにより、排気ガスの流通により、速やかに発熱反応が開始され、前述の効果を得ることができる。
【００６６】
化学反応に使用される出発物質は、前述の排気ガスの温度領域で、液体を形成するもの、すなわち、この範囲に融点を有するものが好ましい。このような出発物質を使用することにより、より迅速に化学反応を発生させることができる。通常の化学反応では、固体／固体の反応に比べて、液体／固体または液体／液体の反応の方が、反応速度は大きいからである。
【００６７】
これに対して、化学反応によって生じる生成物の融点は、前述の排気ガスの温度領域よりも高いことが好ましい。生成物が液相状態で存在すると、ケーシングまたは排気ガス処理体側の溶融物がこの生成物と混合され、マット材側への移動が阻害される可能性がある。ただし、化学反応によって生じる生成物は、前述の排気ガスの温度領域で昇華または揮発するものであっても良い。この場合、反応生成物によって、溶融物のマット材側への移動が妨げられるという問題の生じる可能性が低減される。
【００６８】
発熱体の発熱密度（界面７９または８９における単位面積当たりの発熱量）は、溶融させる対象にもよるが、０．１〜０．４ｋＪ／ｃｍ２の範囲であっても良い。ただし、この値は、溶融対象物の融点、溶融量、溶融面積等に依存する。
【００６９】
化学反応を利用した発熱体の場合、反応に必要な出発物質として、以下に示すような様々な材料系を使用することができる。
（Ａ）金属（または合金）と無機化合物の組み合わせ
金属と無機化合物の組み合わせには、例えば、アルミニウムと、酸化物、窒化物または炭化物との組み合わせが含まれる。酸化物には、例えば酸化鉄、酸化チタン等が含まれる。また、窒化物には、酸化チタン、窒化珪素、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化ハフニウム、窒化バナジウム、窒化ニオブ、窒化タンタル等が含まれる。炭化物には、炭化硼素、炭化アルミニウム等が含まれる。
【００７０】
図５には、そのような金属と無機化合物の組み合わせの一例を、生成物の融点と合わせて示す。いずれの反応式においても、反応熱は負の値であり（例えば、ＮＯ．１の反応の反応熱ΔＨは、−８５１．５ｋＪ／ｍｏｌ）、すなわちこれらの反応は、発熱反応である。従って、各組み合わせは、いずれも前述の発熱体の出発物質として使用することができる。図５において、各反応の出発物質として使用されるアルミニウムの融点は、約６６０℃であり、これは、前述の排気ガスの温度と同等またはそれよりも低い。また、各反応の生成物の融点は、最低でも１３５０℃（例えばＮＯ．３、５のケース）であり、これは、前述の排気ガスの温度よりも高くなっている。
（Ｂ）金属（または合金）と金属（または合金）の組み合わせ
化学反応に必要な出発物質として、第１の金属（または合金）と、第２の金属（または合金）の混合物を使用しても良い。第１の金属としては、アルミニウムを使用しても良い。また第２の金属には、鉄、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタルおよびニッケル等が含まれる。
【００７１】
図６には、そのような第１の金属と第２の金属の組み合わせの一例を、生成物の融点と合わせて示す。いずれの反応式においても、反応熱は負の値であり、すなわちこれらの反応は、発熱反応である。従って、各組み合わせは、いずれも前述の発熱体の出発物質として使用できる。図６において、各反応の出発物質として使用されるアルミニウムの融点は、約６６０℃であり、これは、前述の排気ガスの温度と同等またはそれよりも低い。また、各反応の生成物の融点は、最低でも１１４５℃（例えばＮＯ．１のケース）であり、これは、前述の排気ガスの温度よりも高くなっている。
（Ｃ）３種類の材料の組み合わせ
上記組み合わせ例では、２種類の物質を出発原料とする場合を中心に説明したが、本発明による発熱体の組み合わせは、これに限られるものではない。例えば、３種類の物質を出発物質としても良い。図７には、そのような組み合わせの一例を、生成物の融点と合わせて示す。いずれの反応においても、反応熱は負の値であり、すなわちこれらの反応は、発熱反応である。従って、各組み合わせは、いずれも前述の発熱体の出発物質として使用できる。図７において、各反応の出発物質として使用されるアルミニウムの融点は、約６６０℃であり、これは、前述の排気ガスの温度よりも低い。また、各反応の生成物の融点は、最低でも１３９０℃（Ａｌ３Ｔｉ）であり、これは、前述の排気ガスの温度よりも高くなっている。
【００７２】
なお、出発物質としてアルミニウム（またはアルミニウム合金）を使用する場合、アルミニウムの酸化を抑制し、および／またはアルミニウムの表面の酸化膜を還元する作用をする物質を添加することが好ましい。これにより、発熱反応をより迅速に（またはより低温で）発生させることができる。そのような効果を有する物質としては、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ等がある。
【００７３】
上記説明では、出発物質として使用される金属として、金属元素を例に示したが、出発物質の金属は、合金でも良い。例えば、Ａｌ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｓｉ系合金およびＡｌ−Ｍｇ系合金は、それぞれ、５５０℃、６６０℃、５８０℃、４５０℃程度の融点を有する。従って、これらの合金を使用することにより、液相の生成温度をより低下させることができる。
【００７４】
なお、以上の組み合わせは、一例であって、本発明の範囲を限定するものではないことは明らかであろう。
【００７５】
このような発熱体８０、９０は、刷毛塗り、スプレー塗布等、いかなる方法で、界面７９、８９に設置されても良い。また発熱体は、界面７９、８９に、いかなる態様で設置されても良く、例えば粉末状態、またはシートもしくは層の状態で設置されても良い。特に、化学反応による発熱を利用した発熱体を設置する場合、そのような発熱体は、化学反応に必要な出発物質を粉末状にして、界面全域または界面の一部に設置しても良い。あるいは、そのような粉末を有機溶媒と混合して、液体またはペーストを調製して、これらを界面７９、８９に塗布しても良い。
【００７６】
また、発熱体８０、９０は、ケーシング１２の内表面、マット材２４の第１および／または第２の主表面２５０、２６０、ならびに排気ガス処理体２０の外周面など、排気ガス処理装置の完成後に界面を形成する、いかなる表面に設置しても良い。
【００７７】
また、例えば、化学反応に必要な第１の出発物質を、ケーシング１２の内表面に設置し、一方第２の出発物質をマット材２４の一方の主表面に設置しておき、あるいはそれぞれの出発物質を逆に設置し、排気ガス処理装置の製作過程で、両者が接触または近接した際に、界面７９に第１の発熱体８０が構成されるようにしても良い。排気ガス処理体２０の外周面と、マット材２４の他方の主表面とにおいても同様のことが言える。図８には、そのような方法で、発熱体が界面７９および／または８９に設置された排気ガス処理装置を製造する際のフロー図の一例を示す。なお、図８において、「第１（第２）の出発物質」は、単一の物質の他、複数の物質を含んでも良いことに留意する必要がある。
【００７８】
上記記載では、排気ガス処理装置が実際に車両等の排気管に接続され、この排気管に流通される排気ガスの熱により発熱体が活性化され、界面７９、８９に熱が放出される場合（いわば「ｉｎ−ｓｉｔｕ熱処理方式））を例に、本発明の特徴を説明した。しかしながら、本発明は、このような態様に限られるものではない。例えば、実際の使用の前に、前述の構成の排気ガス処理装置を電気炉等の中に設置し、高温に維持することにより、発熱体を活性化させ、界面７９および／または８９に、前述のような溶融凝固物２７５を形成しても良い（いわば「予備熱処理方式」）。
【００７９】
本発明による排気ガス処理装置の一適用例を図９に示す。この図の例では、排気ガス処理装置１０は、車両等のエンジンで発生した排気ガスを系外に排出するために設けられた排気管２００の途上に設置される。
【００８０】
排気管２００は、排気ガスの入口管２１０と、出口管２２０とを有する。両管の間には、本発明による排気ガス処理装置１０が配置される。図９の例では、入口管２１０および出口管２２０は、排気ガス処理装置１０のケーシング１２と接続される位置で径が拡張されるように、テーパ形状となっている。ただし、このようなテーパ形状は、必ずしも必要ではない。
【００８１】
本発明による排気ガス処理装置は、前述のように、排気ガス処理体、マット材、ケーシングの各部材に、相互に対する位置ずれが生じにくい構成となっているため、長期間安定な排気ガス処理特性を発揮することができる。
【００８２】
なお前述の例では、ケーシング１２／マット材２４の界面７９および／またはマット材２４／排気ガス処理体２０の界面８９に設置された発熱体８０、９０からの発熱により、部材（ケーシングまたは排気ガス処理体）の一部が溶融し、これにより溶融凝固層が形成される場合を例に、本発明の効果を説明した。しかしながらこの現象は、本発明を分かり易く説明するため、一例として記載されたものに過ぎない。すなわち、発熱体８０、９０が設置された界面７９、８９において、前記現象とは異なる挙動が生じても良い。
【００８３】
例えば、前述の図５のＮＯ．１に示したアルミニウムと酸化鉄を出発物質とする発熱体を、ケーシング１２／マット材２４の界面７９に設置した場合を考える。例えば、排気ガス処理装置に排気ガスが流通され、界面７９の温度がアルミニウムの融点を超えるようになると、発熱体に含まれるアルミニウムの溶融が始まる。溶融したアルミニウムは、マット材２４の表面から、その内方に向かって移動し得る。これにより、溶融アルミニウムの一部は、マット材２４を構成する無機繊維の一部を被覆するようになる。ここで、発熱体の反応生成物であるアルミナは、溶融状態にあるアルミニウムが反応して生じる。換言すれば、アルミナは、アルミニウムが存在する場所、すなわち、マット材２４の内部でも生成されることになる。従って、マット材を構成する無機繊維の一部を被覆する溶融アルミニウムが反応によって反応生成物の層（すなわちアルミナ層）に変化した際、当該無機繊維は、アルミナ層に取り込まれることになる。
【００８４】
図１０には、そのような現象によって最終的に得られる界面７９を示す。界面７９では、マット材の主表面２５０側において、無機繊維２７０の一部が反応生成物の層２７６に取り込まれている。このような場合も、最終生成物である反応生成物の層２７６を介して、マット材２４とケーシング１２が強固に接合されるため、前述の効果が生じることになる。なおこの場合、前述の図４の場合とは異なり、ケーシング１２は、溶融過程を経ていないことに留意する必要がある。
【００８５】
このように、発熱体８０、９０が設置された界面７９、８９では、いくつかの現象が生じることが考えられる。特に、実際の排気ガス処理装置では、通常、上記両方の現象、さらには他の現象が同時に生じ得る。従って、本発明の思想は、界面７９、８９に発熱体８０、９０が設置されたいかなる排気ガス処理装置をも包含し、界面７９、８９で生じる現象は、特に問題ではないことに留意する必要がある。
（第２の態様）
次に、図１１を参照して、本発明の第２の態様について説明する。この態様では、前述のような本発明の効果を奏するマット材が提供される。
【００８６】
本発明によるマット材３０は、基本的には、前述のマット材２４と同様に構成される。ただし、図１１に示すように、マット材３０では、第１の主表面２５１および第２の主表面２６１に、それぞれ発熱体８１および９１が設置されている。これらの発熱体８１、９１は、前述の機能を有する発熱体であり、例えば、所定の温度を超えると活性化され、熱を発生する機能を有する。発熱体は、主表面２５１、２６１の一部分にのみ設置されていても、図のように全面に設置されていても良い。また図１１の例では、発熱体８１、９１は、両主表面２５１、２６１に、層状に設置されている。しかしながら、発熱体は、層以外の形態で、例えば主表面２５１、２６１に粉末を分散させること等により、設置されても良い。また発熱体は、主表面２５１、２６１のいずれか一方にのみ設置されても良い。
【００８７】
なお、このようなマット材３０には、以降のマット材の取扱性を改善するため、発熱体が設置された主表面側に、さらに有機化合物からなるシート部材を設置しても良い。設置される発熱体が層以外の形態の場合、これは、極めて有効である。
【００８８】
このような発熱体を備えるマット材３０は、排気ガス処理体に巻回され、「一体化排気ガス処理体」として、ケーシング内に装着され、排気ガス処理装置が構成される。このような排気ガス処理装置では、前述のように、例えば排気ガスの熱により、発熱体が活性化され、この発熱体から、排気ガス処理体の外周面および／またはケーシングの内表面に向かって熱が放出される。従って、この場合も、溶融凝固物２７５または反応生成物２７６の働きにより、排気ガス処理体とマット材の界面および／またはマット材とケーシングの界面の接合力が向上するという、前述の効果を得ることができる。
【００８９】
このようなマット材では、排気ガス処理体とマット材の界面、およびマット材とケーシングの界面に、発熱体を容易に配置することが可能となるという利点が得られる。
（本発明によるマット材３０の製造方法）
次に、本発明によるマット材３０の製造方法の一例について説明する。
【００９０】
図１２には、本発明によるマット材を製造する方法のフロー図を示す。本発明によるマット材を作製する方法は、無機繊維を含むマット材を提供するステップ（ステップＳ１１０）と、該マット材の第１および／または第２の主表面２５１、２６１の少なくとも一部に、発熱体８１および／または９１を設置するステップ（ステップＳ１２０）とを含む。以下、両ステップについて詳しく説明する。
（ステップ１１０）
まず、無機繊維からなる積層状シートを製作する。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用いるが、無機繊維材料は、これに限られるものではなく、例えばアルミナまたはシリカのみで構成されても良い。アルミニウム含有量７０ｇ／ｌ、Ａｌ／Ｃｌ＝１．８（原子比）の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、無機繊維の前駆体を調製する。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。アルミナ組成比が６０％以下では、アルミナとシリカから生成されるムライトの組成比率が低くなるため、完成後のマット材の熱伝導度が高くなる傾向にある。
【００９１】
次にこのアルミナ系繊維の前駆体にポリビニルアルコール等の有機重合体を加える。その後この液体を濃縮し、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する。
【００９２】
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、スプレー状（霧状）となることなく十分に延伸され、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。
【００９３】
ここで、製作されるアルミナ系繊維の平均繊維長は、２５０μｍ以上であることが好ましく、５００μｍ以上であることがより好ましい。平均繊維長が２５０μｍ未満では、繊維同士が十分に絡み合わず、十分な強度が得られないからである。また無機繊維の平均直径は、特に限られないが、約３μｍから約８μｍの範囲にあることが好ましく、約５μｍから約７μｍの範囲にあることがより好ましい。
【００９４】
紡糸が完了した前駆体を積層して、積層状シートを製作する。さらに積層状シートに対してニードリング処理を行う。ニードリング処理とは、ニードルを積層状シートに抜き差しして、シートの肉薄化を行う処理である。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。
【００９５】
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、積層状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、積層状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状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状シートの方に近づけたり遠ざけたりすることにより、ニードルが積層状シートに抜き差しされ、繊維の交絡された多数の交絡点が形成される。
【００９６】
また、別の構成として、ニードリング装置は、２組のニードルボードを備えても良い。各ニードルボードは、それぞれの支持板を有する。２組のニードルボードを、それぞれ、積層状シートの表面および裏面に配設して、各支持板で積層状シートを両面から固定する。ここで、一方のニードルボードには、ニードリング処理時に他方のニードルボードのニードル群と位置が重ならないように、ニードルが配置されている。また、それぞれの支持板には、両方のニードルボードのニードル配置を考慮して、積層状シートの両面側からのニードリング処理時に、ニードルが支持板に当接しないように、多数の貫通孔が設けられている。このような装置を用いて、２組の支持板で積層状シートを両面側から挟み、２組のニードリングボードで積層状シートの両側からニードリング処理が行われても良い。このような方法でニードリング処理を行うことにより、処理時間が短縮される。
【００９７】
次に、このようにニードリング処理の施された積層状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、所定の坪量（単位面積当たりの重量）のマット材が得られる。
【００９８】
通常の場合、マット材のハンドリング性を向上させるため、得られたマット材には、一方または両方の主表面の側から樹脂のような有機バインダが含浸される。ただし、マット材に含浸される有機バインダは、そのようなマット材を備える排気ガス処理装置を使用した際に、装置から排出される有機成分量を増加させる一因となる。従って、有機バインダの含有量（マット材の総重量に対する有機バインダの重量）は、できるだけ少ないことが好ましく、例えば、１．０〜４．０重量％の範囲とすることが好ましい。
【００９９】
なおこのような有機バインダとしては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂などが使用できる。例えばアクリル系（ＡＣＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）樹脂等を用いることが好ましい。
【０１００】
このようにして製造されたマット材は、所定の形状に裁断される（例えば図１１に示す形状）。
（ステップ１２０）
次に、裁断されたマット材の第１の主表面の全面または一部に、発熱体が設置される。以下、化学反応により発熱する機能を有する発熱体を例に、マット材に発熱体を設置する方法の一例を説明する。
【０１０１】
まず最初に、発熱体原料が調製される。発熱体原料は、例えば、前述の図５乃至図７に示すような化学反応に必要な出発物質の粒子を所定の混合比で混合することにより得ることができる。通常の場合、この混合比は、反応の化学量論に従って選定される。例えば、図５のＮＯ．１に示す反応系の場合、アルミニウム粉末と酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）粉末は、２：１のモル比となるように混合される。
【０１０２】
次に、発熱体原料を有機溶媒と混合して、スラリーまたは混濁媒体等の液体を調製する。発熱体原料と有機溶媒との混合には、既存の各種方法を利用することができる。次に得られた液体を、マット材の第１の主表面にスプレー塗布したり、刷毛塗りしたりすることにより、第１の主表面に発熱体を設置することができる。また必要な場合、その後、有機溶媒を揮発させるため、マット材に対して熱処理がなされても良い。
【０１０３】
あるいは、前記発熱体原料を、粉末状態のままマット材の第１の表面に分散しても良い。ただし、この場合、その後のハンドリングの際に、原料粉末が飛散または落下する恐れがある。従って、この場合は、マット材の第１の主表面に発熱体原料を設置した後に、当該主表面に、例えば高分子系のフィルムまたはシート等を設置して、発熱体原料を被覆することが好ましい。
【０１０４】
次に、必要な場合、同様の工程により、マット材の第２の主表面の全面または一部に、第１の主表面の発熱体と同じまたは異なる種類の発熱体が設置される。
【０１０５】
このような工程を経て、少なくとも一方の主表面に発熱体が設置されたマット材が得られる。
【０１０６】
以下、本発明の効果を実施例により説明する。
【実施例１】
【０１０７】
（発熱体用混合粉末の製作）
粒径４５μｍ以下のアルミニウム粉末（キシダ化学、純度９０％）と、粒径４５μｍ以下の酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）粉末（キシダ化学、純度９８％）とを、モル比がＡｌ：Ｆｅ２Ｏ３＝２：１となるように秤量し、混合した。混合は、それぞれの粉末を入れた乳鉢にアセトンを添加し、この混合物を６０分間混合することにより実施した。その後、これらの混合物を乾燥機に入れ、１１０℃で１時間乾燥させ、発熱体用の混合粉末を得た。
【０１０８】
（無機繊維マット材の製作）
アルミニウム含有量７０ｇ／ｌ、Ａｌ／Ｃｌ＝１．８（原子比）の塩基性塩化アルミニウム水溶液に、アルミナ系繊維の組成がＡｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝７２：２８となるように、シリカゾルを配合し、アルミナ系繊維の前駆体を形成した。次に、アルミナ系繊維の前駆体に、ポリビニルアルコールを添加した。さらに、この液を濃縮して紡糸液とし、この紡糸液を用いてブローイング紡糸処理で紡糸した。搬送キャリアガス（空気）流量は、５２ｍ／ｓであり、紡糸液の供給速度は、５．３ｍｌ／ｈである。
【０１０９】
その後、アルミナ系繊維の前駆体を折りたたんだものを積層して、アルミナ系繊維の原料シートを製作した。
【０１１０】
次に、この原料シートに対して、ニードル処理を行った。ニードル処理は、８０個／１００ｃｍ２の密度でニードルが設置されたニードルボードを、原料シートの一方の側にのみ配設し、原料シートの片面側から行った。
【０１１１】
その後、得られた原料シートを常温から最高温度１２５０℃で、１時間、連続焼成し、マット材を得た。
【０１１２】
このようにして得た厚さ７．４ｍｍ、坪量１２４０ｇ／ｍ２のマット材を長さ５０ｍｍ×幅４０ｍｍの寸法に切断し、試験用のマット材を製作した。なおこのマット材には、有機バインダは含浸されていない。
【０１１３】
（試験用サンプルの製作）
前述の方法で作製したマット材を用いて、以下の方法により、図１３に示す形状の評価試験用サンプル３１０を製作した。
【０１１４】
まず前述の混合粉末を、前述の方法で製作したマット材の一つの主表面（面積５０ｍｍ×４０ｍｍ）の全面に、塗布量が７５ｍｇ／ｃｍ２となるように塗布した。この塗布量は、発熱密度に換算すると、０．３ｋＪ／ｃｍ２に相当する。
【０１１５】
次に図１３に示すように、この混合粉末３２０が一面に設置されたマット材３２５を、長さ１５０ｍｍ×幅４０ｍｍ×厚さ１ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）３３０の中央に、混合粉末３２０の面が上側となるように置載した。さらにマット材３２５の両端側には、マット材３２５の厚さとほぼ同等の厚さを有する金属スペーサ３４０を配置した。その後、これらの部材の上部に、長さ１５０ｍｍ×幅４０ｍｍ×厚さ１ｍｍの別のステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）３５０を、ステンレス鋼板３３０と積層方向の位置が重なるように配置した。最後に、ステンレス鋼板３３０、３５０の両端側に金属ワイヤ３６０を巻き付けて、各部材を固定し、組立体３００を得た。
【０１１６】
この組立体３００を大気雰囲気の電気炉に入れ、１０００℃で１０分間保持した。その後、組立体３００を電気炉から取り出し、これを自然冷却させた。得られた組立体３００から固定用の金属ワイヤ３６０を取り外すことにより、各部材が分離され、最終的にステンレス鋼板３５０とマット材３２５が一体化された試験用サンプル３１０が得られた。
【０１１７】
なお、目視観察の結果、両部材の接合状態は良好であった。またステンレス鋼板３５０に異常は認められなかった。
【実施例２】
【０１１８】
実施例１と同様の方法により、試験用サンプルを製作した。ただし実施例２では、マット材表面への混合粉末の塗布量を２５ｍｇ／ｃｍ２とした。この塗布量は、発熱密度に換算すると、０．１ｋＪ／ｃｍ２に相当する。その他の条件は、実施例１と同様である。
【０１１９】
得られた試験用サンプルの目視試験の結果、両部材の接合状態は良好であった。またステンレス鋼板３５０に異常は認められなかった。
【実施例３】
【０１２０】
実施例１と同様の方法により、試験用サンプルを製作した。ただし実施例３では、マット材表面への混合粉末の塗布量を５０ｍｇ／ｃｍ２とした。この塗布量は、発熱密度に換算すると、０．２ｋＪ／ｃｍ２に相当する。その他の条件は、実施例１と同様である。
【０１２１】
得られた試験用サンプルの目視試験の結果、両部材の接合状態は良好であった。またステンレス鋼板３５０に異常は認められなかった。
【実施例４】
【０１２２】
実施例１と同様の方法により、試験用サンプルを製作した。ただし実施例４では、マット材表面への混合粉末の塗布量を１００ｍｇ／ｃｍ２とした。この塗布量は、発熱密度に換算すると、０．４ｋＪ／ｃｍ２に相当する。その他の条件は、実施例１と同様である。
【０１２３】
得られた試験用サンプルの目視試験の結果、両部材の接合状態は良好であった。またステンレス鋼板３５０に異常は認められなかった。
【実施例５】
【０１２４】
実施例１と同様の方法により、試験用サンプルを製作した。ただし実施例５では、マット材表面への混合粉末の塗布量を１５０ｍｇ／ｃｍ２とした。この塗布量は、発熱密度に換算すると、０．６ｋＪ／ｃｍ２に相当する。その他の条件は、実施例１と同様である。
【０１２５】
得られた試験用サンプルの目視試験の結果、両部材の接合状態は良好であった。ただし、ステンレス鋼板３５０には、変形が生じた。
【比較例１】
【０１２６】
実施例１と同様の方法により、試験用サンプルを製作した。ただし、この比較例１では、マット材表面に混合粉末は、塗布されていない。その他の条件は、実施例１の場合と同様である。
【０１２７】
大気電気炉での１０００℃、１０分間の保持後、得られた組立体から固定用の金属ワイヤを取り外した。ステンレス鋼板３５０とマット材は、全く接合されていなかった。
【比較例２】
【０１２８】
実施例１に示した方法で、無機繊維マット材（縦５０ｍｍ×幅４０ｍｍ×厚さ７．４ｍｍ）を製作した。このマット材の一方の主表面（面積５０ｍｍ×４０ｍｍ）に、０．８ｍｇ／ｃｍ２の塗布量で、高分子材料を設置した。高分子材料には、スチレンブタジエン系の接着材（コニシ（株）製スプレーのりＺ−２）を使用した。
【０１２９】
その後、実施例１に示した方法で、試験用サンプルを製作した。しかしながら、大気電気炉での１０００℃、１０分間の保持後、ステンレス鋼板３５０とマット材は、全く接合されていなかった。
【０１３０】
各実施例および比較例に係る試験用サンプルの製作条件、および熱処理後の状態を、表１にまとめて示す。
【０１３１】
【表１】
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（接合強度の評価）
前述の方法で製作した各試験用サンプル（実施例１〜５、および比較例１〜２）を用いて、マット材とステンレス鋼板の間の接合強度を評価した。接合強度の評価は、図１４に示す試験装置４００を用いて実施した。
【０１３２】
試験装置４００は、上下に移動可能な中心板４１０と、その下側に中心板４１０と同軸で設置され、位置が固定された固定板４５０と、２つの押さえ付け冶具４８０とを有する。中心板４１０および固定板４５０、押さえつけ冶具４８０は、いずれもステンレス鋼で構成されている。
【０１３３】
中心板４１０の表裏面には、相互に対応する位置に、取り付け部材４２０が設置されている。各取り付け部材４２０は、中心板４１０と接する側とは反対側の表面に、中心板４１０の平面と略垂直な方向に延伸する多数の針状の突出部を有する。針状の突出部の全長は、約２ｍｍである。取り付け部材４２０の縦横の寸法は、前述のマット材３２５の寸法とほぼ同等である（正確には、マット材３２５よりも幾分大きく、縦５０ｍｍ×横４０ｍｍである）。
【０１３４】
各押さえつけ冶具４８０は、矩形状の厚板で構成され、両押さえ付け冶具４８０において、４隅の対応する位置にはボルト穴が開口されている。また、固定板４５０の所定の上部位置２箇所にも、ボルト穴が開口されている。
【０１３５】
接合強度の評価の際には、前述の試験用サンプル３１０が２つ使用される。試験用サンプル３１０を試験装置４００に設置する際には、まずそれぞれの押さえ付け冶具４８０の一面に、試験用サンプル３１０が固定される。試験用サンプル３１０は、両面接着テープ等を用いて、押さえ付け冶具４８０と試験用サンプル３１０のステンレス鋼板３５０の面とが接するようにして固定される。
【０１３６】
次に、試験用サンプル３１０が内側となるように、両押さえ付け冶具４８０を中心板４１０の両側に配置する。より具体的には、各試験用サンプル３１０のマット材３２５の表面が、それぞれの取り付け部材４２０の表面と接するようにして、両押さえ付け冶具４８０が配置される。前述のように、取り付け部材４２０の表面には、針状の突出部が設けられているため、この突出部を利用することにより、試験用サンプル３１０を中心板４１０に対して固定することができる。次に、一方の押さえ付け冶具４８０の４つの穴から他方の押さえ付け冶具４８０まで締結ボルト４８５を通し、締結ボルト４８５で両押さえつけ冶具４８０を締め付けることにより、両押さえつけ冶具４８０の間に設置された試験用サンプル３１０を固定することができる（図１４の左図）。実際の試験では、この締め付け力は、設置後の両マット材３２５の厚さが５．５ｍｍとなるように調整した。なお、図１４の中央の図に示すように、４本の締結ボルト４８５のうちの下側の２本は、両押さえつけ冶具４８０の他、固定板４５０に設けられた開口を貫通している。これにより、２つの押さえつけ冶具４８０の位置が固定される。
【０１３７】
試験の際には、図１４の右側に示すように、試験装置４００の中心板４１０が上方向に引き上げられる。この際、固定板４５０および固定板４５０に固定されている押さえつけ冶具４８０は、位置が変化しない。従って、この試験では、中心板４１０の移動により、マット材３２５とステンレス鋼板３５０の界面が剪断力を受けることになり、この界面の接合強度を評価することができる。
【０１３８】
なお引き上げ速度は、１０ｍｍ／分とし、得られた最大荷重から、以下の式により接合強度を算出した：
接合強度（Ｎ／ｃｍ２）＝最大荷重（Ｎ）／（マット材の面積（ｃｍ２）×２）
各試験サンプルにおいて得られた接合強度の値を前述の表１に示す。（なお前述のように、比較例１および比較例２に係る試験用サンプルでは、ステンレス鋼板３５０とマット材は、全く接合されていなかったため、表１に示した比較例１および比較例２の接合強度の値は、本試験装置のバックグラウンド値（ゼロ点）と見なし得る。）この結果から、実施例１〜５に係る試験用サンプルでは、従来の比較例１に係るサンプルに比べて、接合強度が有意に上昇していることが確認された。
【０１３９】
図１５には、混合粉末の発熱密度と接合強度の関係を示す。この図から、混合粉末の発熱密度の増大とともに、接合強度が向上することがわかる。しかしながら、表１の実施例５に示すように、発熱密度があまり大きくなりすぎると、マット材と接合される被接合対象は、熱による劣化や変形を受けるようになる。従って、発熱密度は、０．６ｋＪ／ｃｍ２未満であることがより好ましいと言える。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明の排気ガス処理装置は、車両用等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明による排気ガス処理装置の模式的な分解構成図の一例である。
【図２】本発明による排気ガス処理装置の長手方向に垂直な断面を模式的に示した図である。
【図３】本発明による排気ガス処理装置に使用されるマット材の概略図の一例である。
【図４】本発明による排気ガス処理装置における、発熱体の発熱後のマット材とケーシングの界面の模式的な断面図である。
【図５】金属と無機化合物を出発物質とする発熱化学反応の一例を示す図である。
【図６】第１の金属と第２の金属とを出発物質とする発熱化学反応の一例を示す図である。
【図７】３種類の出発物質を利用した発熱化学反応の一例を示す図である。
【図８】本発明による排気ガス処理装置を製造するためのフロー図の一例である。
【図９】本発明による排気ガス処理装置の一適用例を示す図である。
【図１０】本発明による排気ガス処理装置における、発熱体の発熱後のマット材とケーシングの界面の別の模式的な断面図である。
【図１１】本発明によるマット材の概略図の一例である。
【図１２】本発明によるマット材を製造するためのフロー図の一例である。
【図１３】試験用サンプルの概略的な断面図を示す図である。
【図１４】接合強度測定試験装置の概略図である。
【図１５】混合粉末の発熱密度と接合強度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４２】
１０      排気ガス処理装置
１２      ケーシング
２０      排気ガス処理体
２４、３０  マット材
５０      嵌合凸部
６０      嵌合凹部
７９、８９  界面
８０、９０  発熱体
２１０    入口管
２２０    出口管
２５０、２５１  第１の主表面
２６０、２６１  第２の主表面
２７０    無機繊維
２７５    溶融凝固物
２７６    反応生成物層
３００    組立体
３１０    試験用サンプル
３２０    混合粉末
３２５    マット材
３４０    金属スペーサ
３３０、３５０  ステンレス鋼板
３６０    金属ワイヤ
４００    試験装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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