特許 6012968 気体処理装置用保持材、気体処理装置及びこれらの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6012968

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】気体処理装置用保持材、気体処理装置及びこれらの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/28 20060101AFI20161011BHJP

   B01D 53/88 20060101ALI20161011BHJP

   D21H 13/38 20060101ALI20161011BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/28 311N

   B01D53/88

   D21H13/38

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-11304(P2012-11304)

(22)【出願日】2012年1月23日

(65)【公開番号】特開2013-148072(P2013-148072A)

(43)【公開日】2013年8月1日

【審査請求日】2014年7月31日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000110804

【氏名又は名称】ニチアス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 絢也

(72)【発明者】

【氏名】友末 信也

(72)【発明者】

【氏名】磯村 和俊

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 清

(72)【発明者】

【氏名】坂根 忠司

(72)【発明者】

【氏名】中村 大毅

【審査官】 稲村 正義

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０３８５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０１１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３８７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平１１−５０９５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１９４９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２８８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４１８２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／２８

Ｂ０１Ｄ ５３／８６

Ｄ２１Ｈ １３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理構造体と前記処理構造体を収容するケーシングとを備える気体処理装置において、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される保持材であって、
アルミナの含有量が０〜３質量％のシリカ繊維を８５質量％以上含み、
前記シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して４質量部以上のアルミナゾルを含み、
前記気体処理装置に配置される前の嵩密度が０．１〜０．２ｇ／ｃｍ^３であり、
坪量が１０００〜３４００ｇ／ｍ^２であり、
初期の嵩密度が０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、温度が７００〜９００℃、ストローク量が０．２ｍｍの膨張／圧縮試験において、１〜１０００サイクルにわたって、膨張時の面圧が、前記アルミナゾルを含まない場合のそれに対する１．３倍以上である
ことを特徴とする気体処理装置用保持材。

【請求項2】

処理構造体と前記処理構造体を収容するケーシングとを備える気体処理装置において、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される保持材であって、
アルミナの含有量が０〜３質量％のシリカ繊維製を８５質量％以上含み、
前記シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して４質量部以上のアルミナゾルを含み、
前記気体処理装置に配置される前の嵩密度が０．１〜０．２ｇ／ｃｍ^３であり、
坪量が１０００〜３４００ｇ／ｍ^２であり、
初期の嵩密度が０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、温度が２４０〜３００℃、ストローク量が０．０８ｍｍの膨張／圧縮試験において、１〜１０００サイクルにわたって、膨張時の面圧が、前記アルミナゾルを含まない場合のそれに対する２．０倍以上である
ことを特徴とする気体処理装置用保持材。

【請求項3】

処理構造体と、
前記処理構造体を収容するケーシングと、
前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される、請求項１又は２に記載の保持材と
を備える
ことを特徴とする気体処理装置。

【請求項4】

処理構造体と前記処理構造体を収容するケーシングとを備える気体処理装置において、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される保持材を製造する方法であって、
シリカ繊維と、前記シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して４質量部以上のアルミナゾルとを含むスラリーの湿式成形により、請求項１又は２に記載の保持材を製造する
ことを特徴とする気体処理装置用保持材の製造方法。

【請求項5】

処理構造体と、前記処理構造体を収容するケーシングと、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される保持材とを備える気体処理装置を製造する方法であって、
請求項１又は２に記載の保持材を、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置することを含む
ことを特徴とする気体処理装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気体処理装置用保持材、気体処理装置及びこれらの製造方法に関し、特に、保持材の保持力の向上に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等の車両には、排気ガスに含まれる一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物等の有害物質を除去するための触媒コンバータが備えられる。この触媒コンバータとしては、例えば、筒状の触媒担体と、当該触媒担体を収容する筒状の金属製ケーシングと、当該触媒担体と当該ケーシングとの間に配置されるマット状の無機繊維製保持材と、を備えたものがある。

【0003】

そして、従来、このような触媒コンバータにおいては、触媒担体を金属製ケーシング内に安定して保持するために、保持材による保持力を向上させる試みが行われてきた（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−１９４９０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来、保持材の保持力を高めようとすると、そのコストが増加するといった問題及び／又はその構造が複雑になるといった問題があった。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、安価で構造が簡単であって高い保持力を発揮する気体処理装置用保持材、気体処理装置及びこれらの製造方法を提供することをその目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る気体処理装置用保持材は、処理構造体と前記処理構造体を収容するケーシングとを備える気体処理装置において、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される保持材であって、シリカ繊維製であり、前記シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して３質量部以上のアルミナゾルを含むことを特徴とする。本発明によれば、安価で構造が簡単であって高い保持力を発揮する気体処理装置用保持材を提供することができる。

【0008】

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る気体処理装置用保持材は、処理構造体と前記処理構造体を収容するケーシングとを備える気体処理装置において、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される保持材であって、シリカ繊維製であり、アルミナゾルを含み、初期の嵩密度が０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、温度が７００〜９００℃、ストローク量が０．２ｍｍの膨張／圧縮試験において、１０００サイクルの膨張時の面圧が、前記アルミナゾルを含まない場合のそれに対する１．２倍以上であることを特徴とする。本発明によれば、安価で構造が簡単であって高い保持力を発揮する気体処理装置用保持材を提供することができる。

【0009】

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る気体処理装置用保持材は、処理構造体と前記処理構造体を収容するケーシングとを備える気体処理装置において、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される保持材であって、シリカ繊維製であり、アルミナゾルを含み、初期の嵩密度が０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、温度が２４０〜３００℃、ストローク量が０．０８ｍｍの膨張／圧縮試験において、１０００サイクルの膨張時の面圧が、前記アルミナゾルを含まない場合のそれに対する１．５倍以上であることを特徴とする。本発明によれば、安価で構造が簡単であって高い保持力を発揮する気体処理装置用保持材を提供することができる。

【0010】

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る気体処理装置は、処理構造体と、前記処理構造体を収容するケーシングと、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される、前記いずれかの保持材とを備えることを特徴とする。本発明によれば、安価で構造が簡単であって高い保持力を発揮する気体処理装置を提供することができる。

【0011】

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る気体処理装置用保持材の製造方法は、処理構造体と前記処理構造体を収容するケーシングとを備える気体処理装置において、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される保持材を製造する方法であって、シリカ繊維と、前記シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して３質量部以上のアルミナゾルとを含むスラリーの湿式成形により前記保持材を製造することを特徴とする。本発明によれば、安価で構造が簡単であって高い保持力を発揮する気体処理装置用保持材の製造方法を提供することができる。

【0012】

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る気体処理装置用保持材の製造方法は、処理構造体と前記処理構造体を収容するケーシングとを備える気体処理装置において、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される保持材を製造する方法であって、シリカ繊維と、初期の嵩密度が０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、温度が７００〜９００℃、ストローク量が０．２ｍｍの膨張／圧縮試験における１０００サイクルの膨張時の前記保持材の面圧が、前記アルミナゾルを含まない場合のそれに対する１．２倍以上となる量のアルミナゾルとを含むスラリーの湿式成形により前記保持材を製造することを特徴とする。本発明によれば、安価で構造が簡単であって高い保持力を発揮する気体処理装置用保持材の製造方法を提供することができる。

【0013】

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る気体処理装置用保持材の製造方法は、処理構造体と前記処理構造体を収容するケーシングとを備える気体処理装置において、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される保持材を製造する方法であって、シリカ繊維と、初期の嵩密度が０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、温度が２４０〜３００℃、ストローク量が０．０８ｍｍの膨張／圧縮試験における１０００サイクルの膨張時の前記保持材の面圧が、前記アルミナゾルを含まない場合のそれに対する１．５倍以上となる量のアルミナゾルとを含むスラリーの湿式成形により前記保持材を製造することを特徴とする。本発明によれば、安価で構造が簡単であって高い保持力を発揮する気体処理装置用保持材の製造方法を提供することができる。

【0014】

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る気体処理装置の製造方法は、処理構造体と、前記処理構造体を収容するケーシングと、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される保持材とを備える気体処理装置を製造する方法であって、前記いずれかの保持材を、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置することを含むことを特徴とする。本発明によれば、安価で構造が簡単であって高い保持力を発揮する気体処理装置の製造方法を提供することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、安価で構造が簡単であって高い保持力を発揮する気体処理装置用保持材、気体処理装置及びこれらの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る気体処理装置の一例を示す説明図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る気体処理装置を長手方向に切断した断面の一例を示す説明図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る保持材の一例を平面視で示す説明図である。

【図4】図３に示すＩＶ−ＩＶ線で切断した保持材の断面の一例を示す説明図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る実施例において使用した試験装置の概要を示す説明図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る実施例１において保持材の面圧を評価した結果の一例を示す説明図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る実施例２において保持材の面圧を評価した結果の一例を示す説明図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る比較例において保持材の面圧を評価した結果の一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明は、本実施形態に限られるものではない。

【0018】

図１は、本実施形態に係る気体処理装置１の一例を示す説明図である。図１においては、説明の便宜のため、ケーシング４０の一部を省略して、当該ケーシング４０に収容されている処理構造体２０及び保持材１０を露出させて示している。

【0019】

図２は、気体処理装置１を長手方向（図１及び図２に示す矢印Ｘの指す方向）に切断した断面の一例を示す説明図である。図１及び図２において、矢印Ｘは、気体処理装置１内を気体が流通する方向を示す。

【0020】

図３は、本実施形態に係る気体処理装置用保持材１０の一例を平面視で示す説明図である。図４は、図３に示すＩＶ−ＩＶ線で切断した保持材１０の断面の一例を示す説明図である。

【0021】

図１及び図２に示すように、気体処理装置１は、処理構造体２０と、当該処理構造体２０を収容するケーシング４０と、当該処理構造体２０と当該ケーシング４０との間に配置される保持材１０と、を備えている。

【0022】

気体処理装置１は、気体の浄化等、気体を処理するために使用される。すなわち、気体処理装置１は、例えば、排気ガスの浄化に使用される排気ガス処理装置である。具体的に、気体処理装置１は、例えば、自動車等の車両において、内燃機関（ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等）から排出される排気ガスに含まれる有害物質及び／又は粒子を処理するために設けられる。この場合、気体処理装置１を流通する気体の温度は、特に限られないが、例えば、２００〜９５０℃である。

【0023】

図１及び図２に示す例において、気体処理装置１は、自動車等の車両においてガソリンエンジンの排気ガスに含まれる有害物質を除去するために使用される触媒コンバータである。なお、気体処理装置１は、例えば、ディールエンジンの排気ガスに含まれる粒子を除去するために使用されるＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ）であることとしてもよい。

【0024】

処理構造体２０は、気体を処理する機能を有する構造体である。すなわち、図１及び図２の例に示すように、気体処理装置１が触媒コンバータである場合、処理構造体２０は、気体を浄化するための触媒と、当該触媒を担持する担体とを有する触媒担体である。

【0025】

この場合、触媒は、例えば、排気ガス等の気体に含まれる有害物質（一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物等）を除去するための触媒である。より具体的に、触媒は、例えば、貴金属触媒等の金属触媒である。触媒を担持する担体は、例えば、セラミックス（コージェライト等）等の無機材料製の筒状成形体（例えば、円筒状のハニカム状成形体）である。

【0026】

また、例えば、気体処理装置１が、ＤＰＦ等、気体に含まれる粒子を除去するための装置である場合、処理構造体２０は、当該気体中の当該粒子を捕捉するフィルターを有する構造体である。この場合、処理構造体２０は、触媒を有しないこととしてもよい。

【0027】

ケーシング４０は、その内部に処理構造体２０を収容可能な空間が形成された筒状体である。ケーシング４０は、例えば、金属製である。ケーシング４０を構成する金属は、特に限られないが、例えば、ステンレス、鉄及びアルミニウムからなる群より選択される。

【0028】

ケーシング４０は、気体処理装置１の長手方向に沿って２つに分割可能な筒状体であることとしてもよく、又は分割されない、一体型の筒状体であることとしてもよい。図１及び図２に示す例において、ケーシング４０は、一体型の筒状体である。

【0029】

保持材１０は、処理構造体２０をケーシング４０内に保持するために使用される。すなわち、保持材１０は、ケーシング４０と処理構造体２０との間隙に圧入されることにより、当該処理構造体２０を当該ケーシング４０内に安定して保持する。

【0030】

保持材１０には、例えば、気体処理装置１において振動等により処理構造体２０がケーシング４０に衝突して破損することを回避するよう当該処理構造体２０を安全に保持する機能と、未だ浄化されていない気体が当該処理構造体２０とケーシング４０との間隙から下流側に漏出しないよう当該間隙を封止する機能と、を兼ね備えることが要求される。

【0031】

保持材１０は、例えば、自動車等の車両の内燃機関から排出される排気ガスに含まれる有害物質を処理するために設けられる気体処理装置１に使用される。具体的に、保持材１０は、例えば、ガソリンエンジン等の比較的高温（８００〜９５０℃）の環境下で使用されることとしてもよく、ディーゼルエンジン（例えば、ＤＰＦ）等の比較的低温（５００〜７００℃）の環境下で使用されることとしてもよい。

【0032】

ここで、本実施形態において特徴的なことの一つは、保持材１０が、シリカ繊維製であることである。すなわち、保持材１０は、主にシリカ繊維から構成される成形体である。具体的に、保持材１０は、例えば、シリカ繊維を８５質量％以上含む成形体であることとしてもよく、シリカ繊維を９０質量％以上含む成形体であることとしてもよく、シリカ繊維を９５質量％以上含む成形体であることとしてもよい。保持材１０におけるシリカ繊維の含有量の上限値は、当該保持材１０が後述する量のアルミナゾルを含有する範囲であれば特に限られないが、当該シリカ繊維の含有量は、例えば、９７質量％以下であることとしてもよい。

【0033】

シリカ繊維は、シリカ（ＳｉＯ_２）を主成分とする無機繊維である。シリカ繊維は、非晶質繊維又は結晶質繊維であることとしてもよく、特に、柔軟性に優れるという点で非晶質繊維であることが好ましい。シリカ繊維は、例えば、シリカを９０質量％以上含むこととしてもよく、９５質量％以上含むこととしてもよく、９７質量％以上含むこととしてもよい。シリカ繊維におけるシリカの含有量の上限値は特に限られないが、当該シリカの含有量は、例えば、９９質量％以下であることとしてもよい。

【0034】

シリカ繊維は、シリカ以外の成分をさらに含むこととしてもよい。すなわち、シリカ繊維は、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）をさらに含むこととしてもよい。この場合、シリカ繊維は、例えば、３質量％以下のアルミナを含むこととしてもよい。すなわち、シリカ繊維におけるアルミナの含有量は、例えば、０〜３質量％であることとしてもよく、１〜３質量％であることとしてもよい。

【0035】

シリカ繊維としては、予め加熱処理（焼成処理）されたものを使用することとしてもよい。シリカ繊維を予め加熱処理しておくことによって、当該シリカ繊維の耐熱性を向上させることができる。

【0036】

具体的に、例えば、シリカ繊維は、ガラス繊維に酸処理を施すことによりアルカリ成分を取り除き、シリカ成分を高めたものとすることができる。このような酸処理が施されたシリカ繊維を予め加熱処理しておくことによって、当該シリカ繊維の製造工程において当該酸処理により生成された微細な空隙が、当該シリカ繊維の熱収縮により埋められ、その耐熱性を向上させることができる。

【0037】

シリカ繊維の平均繊維径は、例えば、５〜８μｍであることが好ましい。シリカ繊維の平均繊維長は、例えば、４〜１５ｍｍであることが好ましい。

【0038】

ここで、本実施形態において特徴的なことの他の一つは、保持材１０が、比較的多くの量のアルミナゾルを含むことである。すなわち、本発明の発明者らは、無機繊維製の保持材の保持力を高める技術的手段について鋭意検討を重ねた結果、当該無機繊維として、従来、保持材にはあまり使用されていなかったシリカ繊維を使用し、且つ当該シリカ繊維に、比較的多い量（例えば、従来、無機バインダーとして使用される場合には採用されなかった量）のアルミナゾルを使用することにより、保持材の保持力が顕著に高まるという意外な知見を独自に得て、本発明を完成するに至った。

【0039】

すなわち、保持材１０は、例えば、シリカ繊維製であり、アルミナゾルを含み、初期の嵩密度が０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、温度が７００〜９００℃、ストローク量が０．２ｍｍの膨張／圧縮試験において、１０００サイクルの膨張時の面圧が、当該アルミナゾルを含まない場合のそれに対する１．２倍以上であることとしてもよく、１．３倍以上であることとしてもよい。

【0040】

また、保持材１０は、例えば、初期の嵩密度が０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、温度が２４０〜３００℃、ストローク量が０．０８ｍｍの膨張／圧縮試験において、１０００サイクルの膨張時の面圧が、アルミナゾルを含まない場合のそれに対する１．５倍以上であることとしてもよく、２倍以上であることとしてもよい。

【0041】

なお、これらの膨張／圧縮試験において、当該試験に供する前の保持材１０の嵩密度は、当該試験における初期の嵩密度より小さい。すなわち、膨張／圧縮試験においては、例えば、嵩密度が０．１〜０．２ｇ／ｃｍ^３の保持材１０を、初期の嵩密度（当該試験の１回目のサイクルの開始時点での嵩密度）が０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３となるように圧縮して使用することとしてもよい。

【0042】

保持材１０は、上述したような面圧を発揮する量のアルミナゾルを含む。この保持材１０に含まれるアルミナゾルの量は、例えば、アルミナゾルの含有量が互いに異なる複数の候補保持材（アルミナゾルの含有量が異なる以外は同一の構造を有する複数の保持材）を作製し、各候補保持材について、上述した膨張／圧縮試験における面圧を評価し、当該評価の結果に基づいて、１０００サイクルの膨張時の面圧が、アルミナゾルを含まない比較保持材（アルミナゾルを含まない以外は上記候補保持材と同一の構造を有する保持材）のそれの所定倍以上である当該候補保持材のアルミナゾル含有量に基づき決定することができる。

【0043】

具体的に、保持材１０は、例えば、シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して３質量部以上のアルミナゾルを含むこととしてもよく、固形分に換算して４質量部以上のアルミナゾルを含むこととしてもよい。

【0044】

アルミナゾルの含有量の上限値は、保持材１０が所望の特性を備える範囲（例えば、保持材１０が上記面圧を示す範囲）であれば特に限られないが、保持材１０は、例えば、シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して１５質量部以下のアルミナゾルを含むこととしてもよく、１０質量部以下のアルミナゾルを含むこととしてもよい。

【0045】

すなわち、保持材１０は、例えば、シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して、３〜１５質量部又は３〜１０質量部のアルミナゾルを含むこととしてもよい。また、保持材１０は、例えば、シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して、４〜１５質量部又は４〜１０質量部のアルミナゾルを含むこととしてもよい。

【0046】

アルミナゾルは、溶媒（例えば、水を含む溶媒）中に分散されたアルミナ微粒子を含み、流動性を有する液体であれば特に限られない。アルミナゾルは、例えば、アルミン酸ナトリウムの水溶液に硫酸アルミニウム水溶液を加えて中和し、得られた凝集物に酸を加えて当該凝集物を分散させることにより製造される。

【0047】

保持材１０は、シリカ繊維及びアルミナゾル以外の成分をさらに含むこととしてもよい。すなわち、保持材１０は、例えば、有機バインダーをさらに含むこととしてもよい。有機バインダーは、特に限られないが、例えば、ゴム、水溶性有機高分子化合物、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選択される１種以上を使用することとしてもよい。

【0048】

保持材１０における有機バインダーの含有量は、特に限られないが、例えば、シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して、１０質量％以下（０〜１０質量％）であることとしてもよい。

【0049】

保持材１０の嵩密度は、当該保持材１０が気体処理装置１に組み込まれた状態（すなわち、当該保持材１０が処理構造体２０とケーシング４０との間に圧入された状態）で所望の範囲となるように適宜設定されればよく、特に限られない。

【0050】

すなわち、保持材１０の嵩密度は、例えば、処理構造体２０とケーシング４０との隙間（ギャップ）に応じて適宜設定される。具体的に、保持材１０の嵩密度は、例えば、０．１〜０．２ｇ／ｃｍ^３であることとしてもよい。また、気体処理装置１に組み込まれた後の保持材１０の嵩密度は、例えば、０．２〜０．７ｇ／ｃｍ^３であることとしてもよい。

【0051】

保持材１０の坪量もまた同様に、当該保持材１０が気体処理装置１に組み込まれた状態で所望の範囲となるように適宜設定されればよく、特に限られない。具体的に、保持材１０の坪量は、例えば、１０００〜３４００ｇ／ｍ^２であることとしてもよい。

【0052】

保持材１０の形状は、処理構造体２０をケーシング４０内に保持できる範囲であれば特に限られないが、当該保持材１０は、例えば、板状体（フィルム、シート、ブランケット、マット等）であることとしてもよく、筒状体であることとしてもよい。図１〜図４に示す例において、保持材１０は板状体である。

【0053】

保持材１０が板状体である場合、当該板状体の一方端と他方端とは嵌合可能な対応する形状に形成されることとしてもよい。すなわち、図３に示す例において、保持材１０の一方端及び他方端は、対応する凸状及び凹状にそれぞれ形成されている。そして、図１に示すように、処理構造体２０の外周に配置された保持材１０の一方端と他方端とは嵌合されている。

【0054】

保持材１０は、シリカ繊維と、上述した量のアルミナゾルとを含むスラリーの湿式成形により好ましく製造することができる。

【0055】

すなわち、保持材１０は、例えば、シリカ繊維と、初期の嵩密度が０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、温度が７００〜９００℃、ストローク量が０．２ｍｍの膨張／圧縮試験における１０００サイクルの膨張時の当該保持材１０の面圧が、アルミナゾルを含まない場合のそれに対する１．２倍以上、又は１．３倍以上となる量のアルミナゾルとを含むスラリーの湿式成形により製造されることとしてもよい。

【0056】

また、保持材１０は、例えば、シリカ繊維と、初期の嵩密度が０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、温度が２４０〜３００℃、ストローク量が０．０８ｍｍの膨張／圧縮試験における１０００サイクルの膨張時の当該保持材１０の面圧が、アルミナゾルを含まない場合のそれに対する１．５倍以上、又は２倍以上となる量のアルミナゾルとを含むスラリーの湿式成形により製造されることとしてもよい。

【0057】

また、保持材１０は、例えば、シリカ繊維と、当該シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して３質量部以上、又は４重量部以上のアルミナゾルとを含むスラリーの湿式成形により製造されることとしてもよい。

【0058】

この場合、スラリーにおけるアルミナゾルの含有量の上限値は、保持材１０が所望の特性を備える範囲（例えば、保持材１０が上記面圧を示す範囲）であれば特に限られないが、スラリーは、例えば、シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して１５質量部以下のアルミナゾルを含むこととしてもよく、１０質量部以下のアルミナゾルを含むこととしてもよい。

【0059】

すなわち、スラリーは、例えば、シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して、３〜１５質量部又は３〜１０質量部のアルミナゾルを含むこととしてもよい。また、スラリーは、例えば、シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して、４〜１５質量部又は４〜１０質量部のアルミナゾルを含むこととしてもよい。

【0060】

スラリーの湿式成形においては、まず、所定の形状を有する脱水成形用型内に、保持材１０を構成するシリカ繊維とアルミナゾルとを少なくとも含む水性スラリーを流し込む。そして、脱水成形を行うことにより、型の形状に対応する形状のシリカ繊維製の成形体（湿式成形体）が得られる。さらに、この湿式成形体を、その嵩密度及び／又は坪量等の特性が所望の範囲となるように圧縮し、乾燥することにより、最終的にシリカ繊維製の保持材１０が得られる。

【0061】

なお、脱水成形用型は、水性スラリー中の水分を透過し、シリカ繊維及びアルミナゾル等の保持材１０を構成する材料を当該型内に残すことができる構造を有するものであれば特に限られず、例えば、金網、又は多数の微細な穴が形成された平板を有するものを好ましく使用することができる。

【0062】

気体処理装置１は、処理構造体２０及び保持材１０をケーシング４０内に配置することにより組み立てられる。すなわち、気体処理装置１は、上述した保持材１０を、処理構造体２０とケーシング４０との間に配置することを含む方法により製造される。

【0063】

具体的に、例えば、まず、処理構造体２０の外周に保持材１０を配置して、当該処理構造体２０及び保持材１０を含む組立体３０（図１及び図２参照）を作製する。そして、この組立体３０をケーシング４０内に配置する。

【0064】

なお、保持材１０が板状である場合には、当該保持材１０を処理構造体２０の外周に巻き付けることにより、組立体３０を作製する。また、保持材１０が筒状である場合には、当該保持材１０の内空に処理構造体２０を挿入することにより、組立体３０を作製する。

【0065】

また、ケーシング４０が、分割可能でない一体型である場合には、当該ケーシング４０の長手方向の一方端の開口部分から、当該ケーシング４０内に組立体３０を圧入する（いわゆるスタッフィング方式）。

【0066】

一方、ケーシング４０が分割可能である場合、分割された当該ケーシング４０の一部と他の一部とで組立体３０を挟み込み、次いで、当該ケーシング４０を一体化する（いわゆるクラムシェル方式）。この一体化は、例えば、ボルト及びナット等の締付け部材の使用及び／又は溶接により行われる。

【0067】

そして、気体処理装置１の使用においては、その内部に気体を流通させ、当該気体を浄化する。すなわち、気体処理装置１において、気体は、その長手方向の一方端から流入し、処理構造体２０内を通過する間に浄化され、最終的に当該長手方向の他端から流出する。

【0068】

より具体的に、図１及び図２に示す触媒コンバータである気体処理装置１においては、矢印Ｘで示す方向に、排気ガス等の気体がケーシング４０の一方端から流入し、当該気体は触媒担体である処理構造体２０に含まれる触媒によって浄化され、浄化された気体は当該ケーシング４０の他方端から当該気体処理装置１外に流出する。

【0069】

なお、自動車等の車両に配置された気体処理装置１の一方端及び他方端には、排気ガス等の気体を上流側から当該気体処理装置１に導く配管及び浄化された気体を当該気体処理装置１から下流側に導く配管がそれぞれ接続される。

【0070】

次に、本実施形態に係る具体的な実施例について説明する。

【実施例1】

【0071】

［保持材の製造］
アルミナゾルを含むシリカ繊維製の保持材１０を湿式成形（脱水成形）により製造した。すなわち、まず、シリカ繊維（シリカ９７質量％、アルミナ３質量％）１００質量部と、固形分に換算して６質量部のアルミナゾル（固形分の含有量が２０質量％である市販のアルミナゾル（ＡＳ５２０、日産化学工業株式会社製）３０質量部）と、有機バインダー（アクリル樹脂）０．６質量部とを含み、水で希釈することにより固形分濃度が０．８質量％に調整された水性スラリーを調製した。

【0072】

次いで、金網を有する脱水成形型に水性スラリーを流し込み、脱水成形することにより、湿潤成形体を得た。さらに、湿潤成形体の全体を、その厚さが均一となるように圧縮しながら、１００℃で乾燥した。こうして、シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して６質量部のアルミナゾルを含み、坪量が１２００ｇ／ｍ^２、嵩密度が０．１２６ｇ／ｃｍ^３であるマット状（１２００ｍｍ×７００ｍｍ×９．５ｍｍ）の第一の保持材１０、及びシリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して６質量部のアルミナゾルを含み、坪量が２０００ｇ／ｍ^２、嵩密度が０．１３０ｇ／ｃｍ^３であるマット状（１２００ｍｍ×７００ｍｍ×１５．４ｍｍ）の第二の保持材１０をそれぞれ得た。

【0073】

［面圧の評価］
図５に示すような試験装置５０を使用して、上記２種類の保持材１０の面圧を評価した。すなわち、この試験装置５０は、インコネル（登録商標）製の円板（直径１００ｍｍ、厚さ３０ｍｍ）である第一圧縮ジグ５１（触媒担体等の処理構造体２０に相当する部材）と、当該第一圧縮ジグ５１に対向して配置されるインコネル（登録商標）製の円板（直径１００ｍｍ、厚さ３０ｍｍ）である第二圧縮ジグ５２（ケーシング４０に相当する部材）とを備えていた。

【0074】

そして、図５に示すように、第一圧縮ジグ５１と第二圧縮ジグ５２とで上記２種類の保持材１０のいずれかを挟んで保持した。このとき、第一圧縮ジグ５１と第二圧縮ジグ５２との距離を４ｍｍに調整した。すなわち、第一の保持材１０を圧縮して、その嵩密度を０．３ｇ／ｃｍ^３に調整し、又は第二の保持材１０を圧縮して、その嵩密度を０．５ｇ／ｃｍ^３に調整した。

【0075】

実施例１−１として、ガソリンエンジンの使用時において金属製ケーシングが熱膨張率５％にて膨張及び収縮を繰り返した場合に相当する、温度７００〜９００℃、ストローク量０．２ｍｍにて膨張／圧縮試験を行った。

【0076】

すなわち、第一圧縮ジグ５１の温度を９００℃、第二圧縮ジグ５２の温度を７００℃にそれぞれ維持しつつ、当該第一圧縮ジグ５１と第二圧縮ジグ５２との距離を０．２ｍｍ増加させ（膨張）、次いで、当該第一圧縮ジグ５１と第二圧縮ジグ５２との距離を０．２ｍｍ減少させる（圧縮）サイクルを、１０００回繰り返した。なお、この１０００サイクルの間、第一圧縮ジグ５１の温度及び第二圧縮ジグ５２の温度は、それぞれ９００℃及び７００℃に維持された。

【0077】

そして、各サイクルにおける圧縮時及び膨張時において、試験装置５０に保持された保持材１０から第一圧縮ジグ５１が受ける反発力を面圧（ｋＰａ）として測定した。すなわち、例えば、第一圧縮ジグ５１で反発力Ｎ（ｋＰａ）が測定された場合、当該Ｎ（ｋＰａ）をそのまま面圧として得た。

【0078】

また、実施例１−２として、ディーゼルエンジンの使用時において金属製ケーシングが熱膨張率２％で膨張及び収縮を繰り返した場合に相当する、温度２４０〜３００℃、ストローク量０．０８ｍｍにて膨張／圧縮試験を行った。

【0079】

すなわち、第一ジグ５１の温度を３００℃、第二ジグ５２の温度を２４０℃にそれぞれ維持しつつ、当該第一ジグ５１と第二ジグ５２との距離を０．０８ｍｍ増加させ（膨張）、次いで、当該第一ジグ５１と第二ジグ５２との距離を０．０８ｍｍ減少させる（圧縮）サイクルを、１０００回繰り返した。

【0080】

そして、各サイクルにおける圧縮時及び膨張時において、試験装置５０に保持された保持材１０から第一圧縮ジグ５１が受ける反発力を面圧（ｋＰａ）として測定した。すなわち、例えば、第一圧縮ジグ５１で反発力Ｎ（ｋＰａ）が測定された場合、当該Ｎ（ｋＰａ）をそのまま面圧として得た。

【0081】

また、比較のために、水性スラリーがアルミナゾルを含まない以外は上述の場合と同様にして、当該水性スラリーの湿式成形を行い、坪量が１２００ｇ／ｍ^２、嵩密度が０．１２６ｇ／ｃｍ^３であるマット状（１２００ｍｍ×７００ｍｍ×９．５ｍｍ）の第一の比較保持材及び坪量が２０００ｇ／ｍ^２、嵩密度が０．１３０ｇ／ｃｍ^３であるマット状（１２００ｍｍ×７００ｍｍ×１５．４ｍｍ）の第二の比較保持材を製造した。そして、上述の保持材１０に代えて、この比較保持材を使用したこと以外は上述の場合と同様にして、当該比較保持材の面圧を評価した。

【0082】

［結果］
図６には、面圧を評価した結果を示す。すなわち、図６には、実施例１−１及び実施例１−２において、アルミナゾルを含む保持材１０（「６質量部添加」）及びアルミナゾルを含まない比較保持材（「無添加」）のそれぞれが、初期の嵩密度（「初期密度」）が０．３ｇ／ｃｍ^３又は０．５ｇ／ｃｍ^３の場合に、１サイクル、１００サイクル、５００サイクル及び１０００サイクルの膨張時及び圧縮時に示した面圧（ｋＰａ）を示す。

【0083】

図６に示すように、実施例１−１及び実施例１−２のいずれにおいても、１サイクル、１００サイクル、５００サイクル及び１０００サイクルの膨張時及び圧縮時の全ての時点で、アルミナゾルを含む保持材１０の面圧が、アルミナゾルを含まない比較保持材のそれに比べて顕著に高かった。さらに、このアルミナゾルを含む保持材１０の高い面圧は、１〜１０００サイクルにわたって維持された。

【実施例2】

【0084】

［保持材の製造］
アルミナゾルの含有量が１０質量部又は１５質量部であること以外は、上述の実施例１における第一の保持材１０の場合と同様にして、アルミナゾルを含むシリカ繊維製の保持材１０を製造した。

【0085】

すなわち、上述した第一の保持材１０の場合と同様の湿式成形により、シリカ繊維１００質量部に対し固形分に換算して１０質量部又は１５質量部のアルミナゾルを含み、坪量が１２００ｇ／ｍ^２、嵩密度が０．１２６ｇ／ｃｍ^３であるマット状（１２００ｍｍ×７００ｍｍ×９．５ｍｍ）の保持材１０を製造した。

【0086】

［面圧の評価］
上述の実施例１と同様にして、面圧の評価を行った。すなわち、図５に示すように、第一圧縮ジグ５１と第二圧縮ジグ５２とでアルミナゾルの含有量が異なる上記２種類の保持材１０のいずれかを挟んで保持した。このとき、第一圧縮ジグ５１と第二圧縮ジグ５２との距離を４ｍｍに調整することで、保持材１０を圧縮して、その嵩密度を０．３ｇ／ｃｍ^３に調整した。

【0087】

そして、ガソリンエンジンの使用時において金属製ケーシングが熱膨張率５％にて膨張及び収縮を繰り返した場合に相当する、温度７００〜９００℃、ストローク量０．２ｍｍにて膨張／圧縮試験を１０００サイクル行った。

【0088】

［結果］
図７には、面圧を評価した結果を示す。すなわち、図７には、アルミナゾルを１０質量部又は１５質量部含む保持材１０のそれぞれが、１０００サイクルの膨張時及び圧縮時に示した面圧（ｋＰａ）を示す。なお、図７には、上述の実施例１−１で測定されたアルミナゾルを６質量部含む保持材１０及びアルミナゾルを含まない比較保持材の結果（図６に示す実施例１−１における初期密度０．３ｇ／ｃｍ^３の場合の１０００サイクル時の結果）も併せて示している。

【0089】

図７に示すように、アルミナゾルを１０質量部含む保持材１０の面圧及びアルミナゾルを１５質量部含む保持材１０の面圧のいずれも、アルミナゾルを含まない比較保持材のそれに比べて顕著に高かった。

【比較例】

【0090】

シリカ繊維に代えてアルミナ繊維を使用したこと以外は、上述の実施例１及び実施例２と同様にして、アルミナゾルを含むアルミナ繊維製の保持材を製造し、当該保持材の面圧を評価した。

【0091】

すなわち、上述した実施例１及び実施例２と同様の湿式成形により、アルミナ繊維（アルミナ９６質量％、シリカ４質量％）１００質量部に対し固形分に換算して６質量部、１０質量部又は１５質量部のアルミナゾルを含み、坪量が１２００ｇ／ｍ^２、嵩密度が０．１３０ｇ／ｃｍ^３であるマット状（１２００ｍｍ×７００ｍｍ×９．２ｍｍ）の保持材を製造した。また、アルミナゾルを含まない以外は同様にして、アルミナゾルを含まないアルミナ繊維製の保持材も製造した。そして、上述の実施例１及び実施例２と同様にして面圧の評価を行った。

【0092】

図８には、面圧を評価した結果を示す。図８に示すように、アルミナゾルを含むアルミナ繊維製の保持材の面圧は、アルミナゾルを含まないアルミナ繊維製の保持材のそれと同程度であった。

【符号の説明】

【0093】

１ 気体処理装置、１０ 保持材、２０ 処理構造体、３０ 組立体、４０ ケーシング、５０ 試験装置、５１ 第一圧縮ジグ、５２ 第二圧縮ジグ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】