特許 6165896 排ガス処理装置

(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】6165896

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】排ガス処理装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/28 20060101AFI20170710BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20170710BHJP

   B01J 35/02 20060101ALI20170710BHJP

   B01J 33/00 20060101ALI20170710BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20170710BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/28 301W

   F01N3/28 301U

   F01N3/20 K

   B01J35/02 G

   B01J33/00 G

   B01D53/94 300

【請求項の数】8

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2016-2345(P2016-2345)

(22)【出願日】2016年1月8日

(62)【分割の表示】特願2011-271615(P2011-271615)の分割

【原出願日】2011年12月12日

(65)【公開番号】特開2016-75289(P2016-75289A)

(43)【公開日】2016年5月12日

【審査請求日】2016年1月8日

(31)【優先権主張番号】特願2012-512135(P2012-512135)

(32)【優先日】2011年1月6日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000158

【氏名又は名称】イビデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】陸田 史幸

(72)【発明者】

【氏名】藤田 祐生

【審査官】 稲村 正義

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１２５１７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２２９９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０９３４８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−０４７５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２９９９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２６２１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１２９８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭４９−１２４４１２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１９１１３２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００−３／３８

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

Ｂ０１Ｊ ３３／００、３５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向に沿って、第１の端面から第２の端面に延伸する複数のセルが触媒の担持されたセル壁によって区画されたハニカムユニットを有する柱状のハニカム構造体と、
該ハニカム構造体の外周面に巻き回された無機マット材と、
該無機マット材が巻き回されたハニカム構造体を収容する筒状金属部材と、
を有する排ガス処理装置であって、
前記ハニカムユニットは、導電性を有し、
前記筒状金属部材の内表面の前記無機マット材と当接する部分には、厚さが２０μｍ〜４００μｍの絶縁層が形成されており、
前記絶縁層は、非晶質結合材および結晶質金属酸化物で構成された混合層を有し、
前記混合層は、厚さが５０μｍ〜４００μｍの範囲であることを特徴とする車両用の排ガス処理装置。

【請求項2】

前記絶縁層は、ガラス層を有することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。

【請求項3】

長手方向に沿って、第１の端面から第２の端面に延伸する複数のセルが触媒の担持されたセル壁によって区画されたハニカムユニットを有する柱状のハニカム構造体と、
該ハニカム構造体の外周面に巻き回された無機マット材と、
該無機マット材が巻き回されたハニカム構造体を収容する筒状金属部材と、
を有する排ガス処理装置であって、
前記ハニカムユニットは、導電性を有し、
前記筒状金属部材の内表面の前記無機マット材と当接する部分には、厚さが２０μｍ〜４００μｍの絶縁層が形成されており、
前記絶縁層は、ガラス層と、非晶質結合材および結晶質金属酸化物で構成された混合層とを有し、
前記混合層は、前記筒状金属部材の内表面と前記ガラス層の間に形成され、
前記ガラス層は、厚さが２０μｍ以上であり、および／または
前記混合層は、厚さが５０μｍ以上であることを特徴とする車両用の排ガス処理装置。

【請求項4】

前記混合層は、前記筒状金属部材と前記ガラス層の間の熱膨張係数を有することを特徴とする請求項３に記載の排ガス処理装置。

【請求項5】

前記混合層は、０．６×１０^−６／℃〜１７×１０^−６／℃の範囲の熱膨張係数を有することを特徴とする請求項３または４に記載の排ガス処理装置。

【請求項6】

前記結晶質金属酸化物は、酸化鉄、酸化コバルト、酸化銅、酸化マンガン、酸化クロム、および酸化アルミニウムのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の排ガス処理装置。

【請求項7】

前記無機マット材の厚さは、前記無機マット材が巻き回された前記ハニカム構造体が前記筒状金属部材に収容された状態で、１ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の排ガス処理装置。

【請求項8】

前記ハニカムユニットは、炭化珪素で構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の排ガス処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排ガスを処理する排ガス処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車からの排ガスの浄化に関しては、多くの技術が開発されているが、交通量の増大もあって、まだ十分な排ガス対策がとられているとは言い難い。日本国内においても、世界的にも自動車排ガス規制は、さらに強化されて行く方向にある。

【0003】

このような自動車排ガス規制に対応するため、排ガス処理システムにおいて、排ガス中に含まれる所定の成分を処理することが可能な触媒担体が使用されている。また、このような触媒担体用の部材として、ハニカム構造体が知られている。

【0004】

このハニカム構造体は、例えば、長手方向に沿って、該ハニカム構造体の一方の端面から他方の端面まで延伸する複数のセル（貫通孔）を有し、これらのセルは、触媒が担持されたセル壁により相互に区画されているハニカムユニットからなる。従って、このようなハニカム構造体に排ガスを流通させた場合、セル壁に担持された触媒によって、排ガスに含まれるＨＣ（炭化水素化合物）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の物質が改質（酸化、還元）され、排ガス中のこれらの成分を処理することができる。

【0005】

一般に、このようなハニカム構造体を構成するハニカムユニットのセル壁（基材）は、コージェライトで構成されている。また、このセル壁には、γ−アルミナからなる触媒担持層が形成され、この触媒担持層には、白金および／またはロジウムなどの貴金属触媒が担持されている。

【0006】

また、触媒が活性になる温度よりも低い排ガス温度での処理性能を高めるために、例えば炭化ケイ素のような、コージェライトと比較して電気抵抗率の低い材料で構成されるハニカムユニットを有するハニカム構造体が使用される。このハニカム構造体に電圧印加用の電極を設け、ハニカム構造体に通電を行うことにより、ハニカム構造体を自己加熱する技術が提案されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】実開昭４９−１２４４１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載の従来のハニカム構造体では、前述のように、電極を介してハニカム構造体に通電を行うことにより、ハニカム構造体を抵抗加熱することができる。また、このようなハニカム構造体を用いて排ガス処理装置を構成する場合、ハニカム構造体の周囲に無機繊維を含むマット材が巻き回され、さらに、これが金属製の筒状部材の中に収容される。

【0009】

ここで、マット材は、室温（例えば２５℃）の乾燥環境では高い電気抵抗で絶縁性を有するが、高湿潤環境では、マット材に水分が含浸して電気抵抗が低下し、導電性を示すようになる。また、排ガス処理装置の使用中に、マット材に水分が含浸して導電性が生じると、ハニカム構造体への通電時に、ハニカム構造体と金属製の筒状部材とが短絡し、電流が金属製の筒状部材にリークするという問題がある。このように電流が金属製の筒状部材にリークすると、ハニカム構造体を十分に加熱することができなくなってしまう。

【0010】

本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、本発明では、ハニカム構造体に通電する際に、電流がハニカム構造体以外にリークすることを抑制することが可能な排ガス処理装置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】

【0011】

本発明では、
長手方向に沿って、第１の端面から第２の端面に延伸する複数のセルが触媒の担持されたセル壁によって区画されたハニカムユニットを有する柱状のハニカム構造体と、
該ハニカム構造体の外周面に巻き回された無機マット材と、
該無機マット材が巻き回されたハニカム構造体を収容する筒状金属部材と、
を有する排ガス処理装置であって、
前記ハニカムユニットは、導電性を有し、
前記筒状金属部材の内表面の前記無機マット材と当接する部分には、厚さが２０μｍ〜４００μｍの緻密な絶縁層が形成されていることを特徴とする排ガス処理装置が提供される。

【0012】

ここで、本発明の排ガス処理装置において、前記絶縁層は、ガラス層を有していることが好ましい。

【0013】

また、本発明の排ガス処理装置において、前記絶縁層は、非晶質結合材および結晶質金属酸化物で構成された混合層を有し、
前記混合層は、厚さが５０μｍ〜４００μｍの範囲であることが好ましい。

【0014】

また、本発明の排ガス処理装置において、前記絶縁層は、ガラス層と、非晶質結合材および結晶質金属酸化物で構成された混合層とを有し、
前記混合層は、前記筒状金属部材の内表面と前記ガラス層の間に形成され、
前記ガラス層は、厚さが２０μｍ以上であり、および／または
前記混合層は、厚さが５０μｍ以上であることが好ましい。

【0015】

また、本発明の排ガス処理装置において、前記混合層は、前記筒状金属部材と前記ガラス層の間の熱膨張係数を有していることが好ましい。

【0016】

また、本発明の排ガス処理装置において、前記混合層は、０．６×１０^−６／℃〜１７×１０^−６／℃の範囲の熱膨張係数を有していることが好ましい。

【0017】

また、本発明の排ガス処理装置において、前記結晶質金属酸化物は、酸化鉄、酸化コバルト、酸化銅、酸化マンガン、酸化クロム、および酸化アルミニウムのうちの少なくとも一つを含んでいることが好ましい。

【0018】

また、本発明の排ガス処理装置において、前記無機マット材の厚さは、前記無機マット材が巻き回された前記ハニカム構造体が前記筒状金属部材に収容された状態で、１ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。

【0019】

また、本発明の排ガス処理装置において、前記ハニカムユニットは、炭化珪素で構成されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0020】

本発明では、ハニカム構造体に通電する際に、電流がハニカム構造体以外にリークすることを抑制することが可能な排ガス処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明による排ガス処理装置の概略的な断面図である。

【図2】本発明による排ガス処理装置に含まれるハニカム構造体の一例を模式的に示した斜視図である。

【図3】本発明による排ガス処理装置に含まれる筒状金属部材を模式的に示した断面図である。

【図4】本発明による排ガス処理装置に含まれる別の筒状金属部材を模式的に示した部分断面図である。

【図5】本発明による排ガス処理装置に含まれるハニカム構造体の別の構成を模式的に示した斜視図である。

【図6】図５に示したハニカム構造体を構成するハニカムユニットの一例を模式的に示した斜視図である。

【図7】実施例および比較例に係る排ガス処理装置を模式的に示した断面図である。

【図8】本発明による排ガス処理装置に含まれるハニカム構造体のさらに別の一例を模式的に示した斜視図である。

【図9】図８に示したハニカム構造体を構成するハニカムユニットの一例を模式的に示した斜視図である。

【図10】緻密な絶縁層の走査型電子顕微鏡写真である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を参照して、本発明を説明する。

【0023】

図１には、本発明による排ガス処理装置の一例を模式的に示す。図２には、本発明による排ガス処理装置を構成するハニカム構造体の構成を概略的に示す。

【0024】

図１に示すように、本発明による排ガス処理装置１００は、ハニカム構造体２００と、このハニカム構造体２００の外周面に巻き回された無機マット材５００と、この無機マット材５００が巻き回されたハニカム構造体２００を収容する筒状金属部材６００とを有する。ハニカム構造体２００は、一つのハニカムユニットを有する。

【0025】

無機マット材５００は、ハニカム構造体２００の外周面に巻き回され、自動車等に搭載されて使用する際に、ハニカム構造体２００と筒状金属部材６００とが接触して、ハニカム構造体２００が破損することを防止する役割を有する。

【0026】

筒状金属部材６００は、無機マット材５００が巻き回されたハニカム構造体２００を収容する役割を有する。筒状金属部材６００は、例えば、ステンレス鋼、ニッケル基合金等で作製される。

【0027】

図２に詳細に示すように、ハニカム構造体２００は、２つの開口された端面２１０および２１５を有する。ハニカム構造体２００は、長手方向に沿って一端から他端まで延伸し、両端面２１０および２１５で開口された複数のセル（貫通孔）２２２と、該セルを区画するセル壁２２４とを有する。セル壁２２４には、触媒が設置されている。

【0028】

ハニカム構造体２００を構成するハニカムユニットは、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）を主成分とした材料で構成される。ハニカム構造体２００の電気抵抗を低下させるため、ハニカムユニットには、さらに、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のような、少量の抵抗調整成分が添加されていても良い。従って、ハニカム構造体２００を構成するハニカムユニットは、導電性である。

【0029】

また、ハニカム構造体２００の外周面２３０には、一組の電極２６０、２６１が設置されている。図２の例では、電極２６０は、ハニカム構造体２００の外周面２３０の一方の端部近傍を取り囲むように構成され、電極２６１は、ハニカム構造体２００の外周面２３０の他の端部近傍を取り囲むように形成される。ここで、端部近傍とは、ハニカム構造体２００の端面から５０ｍｍ以内の範囲を指す。ただし、これは一例であって、電極２６０、２６１の形態および設置箇所は、特に限られない。

【0030】

電極２６０、２６１は、例えば金属のような電気伝導性材料で形成される。電極２６０、２６１の形成方法は、特に限られない。電極２６０、２６０１は、例えば、金属の溶射、金属のスパッタリング法、または金属の蒸着法等により、ハニカム構造体２００の外周面２３０上に形成されても良い。

【0031】

再度図１を参照すると、排ガス処理装置１００は、電極端子７５０１、７５０２からなる一組の電極端子を有する。電極端子７５０１は、無機マット材５００を貫通して、ハニカム構造体２００に設置された前述の電極２６０と接続される。同様に、電極端子７５０−２は、無機マット材５００を貫通して、ハニカム構造体２００に設置された前述の電極２６１と接続される。換言すれば、電極端子７５０１、７５０２は、それぞれ電極２６０および２６１を介して、ハニカム構造体２００と電気的に接続されている。なお、電極端子７５０１、７５０２は、それぞれ、絶縁碍子７６０１、７６０２を介して、筒状金属部材６００と絶縁されている。

【0032】

図１に示すように、排ガス処理装置１００において、車両等からの排ガスが入口８１２から出口８１４に向かって、図の矢印８９１の方向に流れると、排ガスは、ハニカム構造体２００の端面２１０から、ハニカム構造体２００に流入される。

【0033】

ハニカム構造体２００には、予め、電極端子７５０１、７５０２を介して、電極２６０、２６１間に電位差が印加されている。このため、ハニカム構造体２００は、抵抗加熱により昇温されている。従って、ハニカム構造体２００に流入された排ガスは、例えば、ハイブリッド車等の排ガスのように、温度が低い排ガスであっても、ハニカム構造体２００のセル壁２２４に存在する触媒がハニカム構造体２００の抵抗加熱で発生した熱で、活性化されることにより、処理される。その後、処理された排ガスは、ハニカム構造体２００の端面２１５から、図の矢印８９２で示す方向に排出される。

【0034】

このように、排ガス処理装置１００を用いて、ハニカム構造体２００内に排ガスを流通させることにより、排ガスを処理することができる。

【0035】

ここで、特許文献１のように、従来の排ガス処理装置の場合、導電性のハニカム構造体と筒状金属部材の間の絶縁は、両者の間に無機マット材を介在させることにより達成される。しかしながら、無機マット材は、乾燥環境（例えば、２５℃の室温）では高い電気抵抗で絶縁性を有するが、高湿潤環境では、マット材に水分が含浸して電気抵抗が低下し、導電性を示すようになる。このため、排ガス処理装置の使用中に、無機マット材が水分を含むようになると、無機マット材の電気抵抗が低下し、ハニカム構造体と筒状金属部材の間の絶縁性が悪くなる。

【0036】

これにより、ハニカム構造体と筒状金属部材とが短絡し、電流が金属製の筒状部材にリークするという問題が生じ得る。このように、電流が金属製の筒状部材にリークすると、ハニカム構造体を十分に加熱することができなくなってしまう。

【0037】

これに対して、本発明による排ガス処理装置１００では、筒状金属部材６００の内表面のうち、少なくとも無機マット材５００と当接する箇所に、緻密な絶縁層が形成されているという特徴を有する。

【0038】

筒状金属部材６００と絶縁層の界面では、筒状金属部材６００を構成する物質と絶縁層を構成する物質とが、化学結合することで、筒状金属部材６００と絶縁層の密着性が向上されている。具体的には、筒状金属部材６００と絶縁層の間の界面では、筒状金属部材６００を構成する物質と絶縁層を構成する物質を含む複合酸化物が形成されることで、筒状金属部材６００と絶縁層の密着性が向上されている。

【0039】

このような排ガス処理装置１００の作動時には、従来と同様、ハニカム構造体２００を構成するハニカムユニットの通電により、ハニカム構造体２００の温度が上昇する。また、水分を含む排気ガスの流入により、無機マット材５００は、水分を含むようになる。しかしながら、本発明の排ガス処理装置１００では、無機マット材５００の含水により、無機マット材５００の絶縁性が低下しても、筒状金属部材６００の内表面の絶縁層の存在により、ハニカム構造体２００と筒状金属部材６００の間には、良好な絶縁性を確保することが可能となる。例えば、本発明による排ガス処理装置１００では、ハニカム構造体２００の通電時でも、ハニカム構造体２００と筒状金属部材６００の間の抵抗は、例えば、１×１０^５Ω以上に維持される。

【0040】

従って、本発明では、ハニカム構造体２００からの電流リークが有意に抑制され、ハニカム構造体２００を適正に抵抗加熱することが可能となる。

【0041】

（筒状金属部材６００の内表面に設置された緻密な絶縁層について）
次に、図３を参照して、筒状金属部材６００の内表面に設置された緻密な絶縁層について、詳しく説明する。図３は、本発明による排ガス処理装置に含まれる筒状金属部材６００の長手方向に対して垂直な断面を模式的に示した図である。

【0042】

図３に示すように、筒状金属部材６００は、内表面６０２を有し、該内表面６０２には、絶縁層６１０が形成されている。

【0043】

ここで、緻密とは、絶縁層６１０の厚さ方向に貫通孔（ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｏｒｅ）が存在しない状態をいう。例えば、緻密な絶縁層は、全く孔が存在しない絶縁層、存在する孔が閉気孔（ｃｌｏｓｅｄ ｐｏｒｅ）である絶縁層、および存在する孔が絶縁層の厚さ方向の片面のみに閉塞している（ｂｌｉｎｄ ｐｏｒｅ）絶縁層を含む。

【0044】

なお、ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｏｒｅ、ｃｌｏｓｅｄ ｐｏｒｅ、およびｂｌｉｎｄ ｐｏｒｅの解釈については、参考文献Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｒｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｆｉｌｔｅｒ Ｍｅｄｉａ（Ｆｌｕｉｄ／Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．３，ｐｐ．２２７〜２４１）に準ずる。

【0045】

また、緻密な絶縁層の確認方法は、まず、Ｃｕ粒子をスパッタにより絶縁層６１０の全表面に塗布し、一組の電極を絶縁層６１０の表面と筒状金属部材６００の外表面に設置する。一組の電極間に５００Ｖの電圧を印加し、抵抗測定器で絶縁層６１０の表面と筒状金属部材６００の外表面の抵抗値を測定する。抵抗測定器にはデジタル超高抵抗／微小電流計（Ｒ８３４０、アドバンテスト社製）を使用する。絶縁層６１０の表面と筒状金属部材６００の外表面の間の抵抗値が絶縁層６１０の厚みが２０μm以上において、４．０×１０^４Ωより大きければ、絶縁層６１０は緻密であるという知見が得られている。なお、図１０は、緻密な絶縁層の走査型電子顕微鏡写真である。図１０は、厚さが２０μm以上（４００μm）の緻密な絶縁層６１０を走査型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて、倍率５００倍で観察した図であり、このときの抵抗値は、４．０×１０^４Ωより大きな値を示した。また、厚さが２０μm以上であり、厚さ方向に貫通孔（ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｏｒｅ）が存在する絶縁層表面と筒状金属部材６００の外表面の間の抵抗値は、４．０×１０^４Ωより小さい値を示した。

【0046】

緻密な絶縁層では、孔に水分が侵入することが不可能になる。あるいは孔に水分が侵入しても、孔が絶縁層の厚さ方向に貫通していないので、水分がハニカム構造体２００と筒状金属部材６００の導電パスになることは不可能である。従って、緻密な絶縁層６１０が筒状金属部材６００の内表面に形成された場合、筒状金属部材６００とハニカム構造体２００の絶縁性が確保される。

【0047】

絶縁層６１０の厚さは、例えば、２０μｍ〜４００μｍの範囲であることが好ましい。

【0048】

絶縁層６１０の厚さが２０μｍ未満の場合、筒状金属部材６００とハニカム構造体２００の絶縁性を確保することが困難となる。一方、絶縁層６１０の厚さが４００μｍを超えると、絶縁層６１０の製造時および／または排ガス処理装置１００の使用時に、絶縁層６１０にクラックが入りやすくなるため、絶縁性を確保することが困難となる。

【0049】

絶縁層６１０は、例えば、「ガラス層」を有していることが好ましい。ここで、「ガラス層」とは、石英ガラスやアルカリガラスのようなガラス成分を含む層の総称である。

【0050】

「ガラス層」が緻密な絶縁層になる理由は、筒状金属部材６００の内表面６０２に、ガラス層を形成させる工程において、ガラス成分を溶融させるときに、溶融ガラス中の空気が抜けるためである。

【0051】

ガラス層のガラス成分としては、例えば、バリウムガラス、ボロンガラス、ストロンチウムガラス、アルミナケイ酸ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、およびソーダバリウムガラス等が挙げられる。これらは、単独で用いても、２種以上併用しても良い。

【0052】

ガラス層の融点は、例えば４００℃〜１０００℃であることが好ましい。ガラス層の融点が４００℃未満では、排ガス処理装置の使用中に、ガラス層が容易に軟化してしまい、絶縁の効果が失われる。一方、ガラス層の融点が１０００℃を超えると、筒状金属部材へのガラス層の形成の際に、高温での熱処理が必要となり、この際に、筒状金属部材が劣化する。

【0053】

ガラス層の厚さは、例えば、２０μｍ〜４００μｍの範囲であることが好ましい。ガラス層の厚さが２０μｍ未満の場合、筒状金属部材６００とハニカム構造体２００の絶縁性を確保することが困難となる。一方、ガラス層の厚さが４００μｍを超えると、ガラス層の製造時および／または排ガス処理装置１００の使用時に、ガラス層にクラックが入りやすくなるため、絶縁性を確保することが困難となる。

【0054】

あるいは、絶縁層６１０は、非晶質結合材（ガラス成分）と、結晶質金属酸化物とで構成された混合層であることが好ましい。

【0055】

非晶質結合材としては、例えば、バリウムガラス、ボロンガラス、ストロンチウムガラス、アルミナケイ酸ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、およびソーダバリウムガラス等が挙げられる。

【0056】

また、結晶質金属酸化物としては、例えば、酸化鉄、酸化コバルト、酸化銅、酸化マンガン、酸化クロム、および酸化アルミニウムのうちの少なくとも一つであっても良い。

【0057】

混合層が緻密な絶縁層になる理由は、筒状金属部材６００の内表面６０２に混合層を形成させる工程において、非晶質結合材（ガラス成分）を溶融させるときに、溶融された非晶質結合材（ガラス成分）中の空気が抜けるためである。

【0058】

混合層の厚さは、例えば、５０μｍ〜４００μｍの範囲であることが好ましい。混合層の厚さが５０μｍ未満の場合、筒状金属部材６００とハニカム構造体２００の絶縁性を確保することが困難となる。一方、混合層の厚さが４００μｍを超えると、混合層の製造時および／または排ガス処理装置１００の使用時に、混合層にクラックが入りやすくなるため、絶縁性を確保することが困難となる。

【0059】

図４には、本発明による排ガス処理装置に含まれる別の筒状金属部材の部分断面図を模式的に示す。

【0060】

図４は、筒状金属部材６００の内表面６０２の別の形態（部分図）である。

【0061】

この図４の例では、筒状金属部材６００の内表面６０２に設置された絶縁層６１０は、２層構造となっている。すなわち、絶縁層６１０は、筒状金属部材６００の半径方向の中心から遠い順に、第１の層６１０Ａと、第２の層６１０Ｂとを有する。第２の層６１０Ｂは、前述のようなガラス層であっても良い。第１の層６１０Ａは、筒状金属部材６００の内表面６０２と、第２の層６１０Ｂとの間の密着性を高める役割を有する。第１の層６１０Ａは、前述のような混合層であっても良い。

【0062】

例えば、第１の層６１０Ａは、筒状金属部材６００の熱膨張係数α_０と、第２の層６１０Ｂの熱膨張係数α_Ｂとの間の熱膨張係数を有していることが好ましい。例えば、筒状金属部材６００がステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で構成される場合、筒状金属部材６００の熱膨張係数α_０は、１７．６×１０^−６／℃程度である。また、例えば、第２の層６１０Ｂが石英ガラスで構成される場合、第２の層６１０Ｂの熱膨張係数α_Ｂは、０．５６×１０^−６／℃程度である。この場合、第１の層６１０Ａの熱膨張係数α_Ａとして、０．６×１０^−６／℃〜１７×１０^−６／℃の範囲を選定した場合、排ガス処理装置１００の筒状金属部材６００との間で密着性の良好な絶縁層６１０を形成することが可能になる。

【0063】

なお、絶縁層６１０が２層構造を有する場合、第１の層６１０Ａは、５０μｍ以上の厚さを有し、および／または第２の層６１０Ｂは、２０μｍ以上の厚さを有することが好ましい。第１の層６１０Ａの厚さが５０μｍ未満で、第２の層６１０Ｂの厚さが２０μｍ未満の場合、筒状金属部材６００とハニカム構造体２００の間の絶縁性を確保することが困難となる。また、絶縁層６１０が２層構造を有する場合、絶縁層６１０の厚さは、４００μｍ以下であることが好ましい。２層構造を有する絶縁層６１０の厚さが４００μｍを超えると、２層構造を有する絶縁層６１０の製造時および／または排ガス処理装置１００の使用時に、２層構造を有する絶縁層６１０にクラックが入るため、絶縁性を確保することが困難になる。

【0064】

また、図４の例では、絶縁層６１０は、２層構造となっているが、絶縁層６１０を構成する層の数は、これに限られない。例えば、絶縁層６１０は、３層構造、４層構造等であっても良い。

【0065】

このように、本発明では、筒状金属部材６００の内表面６０２の無機マット材５００と当接する箇所に、絶縁層６１０が形成されているため、排ガス処理装置１００の使用時に、無機マット材５００の電気抵抗が低下しても、ハニカム構造体２００に通電した電流が筒状金属部材６００にリークすることを有意に抑制することができる。

【0066】

（排ガス処理装置を構成する他の部材について）
次に、本発明による排ガス処理装置１００を構成する他の部材について、詳しく説明する。

【0067】

（ハニカム構造体）
図２の例では、ハニカム構造体２００は、円柱形状を有するが、ハニカム構造体２００の形状は、いかなる形状であっても良い。例えば、ハニカム構造体２００の形状は、楕円柱、四角柱、多角柱等であっても良い。

【0068】

また、図２の例では、ハニカム構造体２００は、単一のハニカムユニットを有する、いわゆる「一体構造」となっている。しかしながら、ハニカム構造体は、複数のハニカムユニットで構成された、いわゆる「分割構造」を有しても良い。

【0069】

図５および図８には、本発明による排ガス処理装置に含まれるハニカム構造体の別の構成を模式的に示す。

【0070】

図５および図８には、「分割構造」のハニカム構造体３００を示す。図６には、図５に示したハニカム構造体３００を構成するハニカムユニットの一例を模式的に示す。

【0071】

図５に示すように、このハニカム構造体３００は、２つの開口された端面３１０および３１５と、外周面３３０とを有する。

【0072】

ハニカム構造体３００は、複数のハニカムユニット３４０を接着層３５０を介して複数個接合させることにより構成される。例えば、図５の例では、ハニカム構造体３００は、角柱状のハニカムユニット３４０を縦横に４個ずつ配列し、これらを接着層３５０を介して接合した後、周囲（外周面３３０）を円形状に加工することにより構成される。

【0073】

図６に示すように、各ハニカムユニット３４０は、該ハニカムユニット３４０の長手方向に沿って端面３４２から端面３４３まで延伸し、両端面３４２、３４３で開口された複数のセル３２２と、該セル３２２を区画するセル壁３２４とを有する。ハニカムユニット３４０は、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）を主成分とした材料で構成され、これに電気抵抗を低下させるため、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のような、少量の電気抵抗調整成分が添加されている。ハニカムユニット３４０のセル壁３２４には、触媒が担持されている。

【0074】

なお、図５のハニカム構造体３００においても、図２に示したハニカム構造体２００と同様、外周面３３０のいずれかの箇所（図５の例では、外周面３３０の両端面近傍）に、一組の電極３６０、３６１が設置される。従って、ハニカム構造体３００は、両電極３６０、３６１に通電することにより、抵抗加熱することができる。

【0075】

図８には、他の「分割構造」のハニカム構造体４００を示す。また、図９には、図８に示したハニカム構造体４００を構成するハニカムユニットの一例を模式的に示す。

【0076】

図８に示すように、ハニカム構造体４００は、２つの開口された端面４１０および４１５と、外周面４３０とを有する。

【0077】

ハニカム構造体４００は、複数のハニカムユニット４４０を接着層４５０を介して複数個接合させることにより構成される。例えば、図８の例では、ハニカム構造体４００は、扇柱状のハニカムユニット４４０を４個用いて、各々の扇柱状のハニカムユニット４４０の外周平面が向かい合うように配置し、これらを接着層４５０を介して接合することに構成される。扇柱状とは、円柱形状のハニカムユニットを２つ以上に切断して、ハニカムユニットの長手方向に対して、垂直断面の形状が２本の同一長さの直線と、１本の円弧によって囲まれた形状を有する柱状体のことを言う。扇柱状の形状および個数は、上記に限定されず、これらは、いかなる形状、およびいかなる個数であっても良い。

【0078】

図８に示すように、各ハニカムユニット４４０は、両端面４４２、４４３で開口された複数のセル４２２と、該セル４２２を区画するセル壁４２４とを有する。ハニカムユニット４４０は、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とした材料で構成され、これに電気抵抗を低下させるため、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のような、少量の電気抵抗調整成分が添加されている。ハニカムユニット４４０のセル壁４２４には、触媒が担持されている。

【0079】

さらに、図８のハニカム構造体４００においても、図２または図５に示したようなハニカム構造体２００および３００と同様、外周面４３０のいずれかの箇所（図８の例では、外周面４３０の両端面近傍）に、一組の電極４６０、４６１が設置される。従って、ハニカム構造体４００は、両電極４６０、４６１に通電することにより、抵抗加熱することができる。

【0080】

以下、「分割構造」のハニカム構造体３００および／または４００に含まれる各部材について、簡単に説明する。

【0081】

（ハニカムユニット）
ハニカムユニット３４０および／または４４０は、前述のように、炭化珪素（ＳｉＣ）等を主体とした無機材料で構成され、これに電気抵抗を低下させるため、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のような、少量の電気抵抗調整成分が添加されている。

【0082】

ハニカムユニット３４０の長手方向に対して垂直な断面の形状は、特に限定されるものではなく、いかなる形状であっても良い。ハニカムユニット３４０の形状は、正方形、長方形、六角形などであっても良い。

【0083】

また、ハニカムユニット３４０のセル３２２および／またはハニカムユニット４４０のセル４２２の長手方向に対して垂直な断面の形状は、特に限られず、略正方形以外に、例えば略三角形、略多角形としても良い。

【0084】

ハニカムユニット３４０および／または４４０のセル密度は、１５．５〜１８６個／ｃｍ^２（１００〜１２００ｃｐｓｉ）の範囲であることが好ましく、４６．５〜１７０個／ｃｍ^２（１５０〜８００ｃｐｓｉ）の範囲であることがより好ましく、６２〜１５５個／ｃｍ^２（１５０〜４００ｃｐｓｉ）の範囲であることがさらに好ましい。

【0085】

ハニカムユニット３４０および／または４４０の気孔率は、３５％〜７０％の範囲であることが好ましい。

【0086】

ハニカムユニット３４０のセル壁３２４および／またはハニカムユニット４４０のセル壁４２４の厚さは、特に限定されないが、強度の点から望ましい下限は、０．１ｍｍであり、浄化性能の観点から望ましい上限は、０．４ｍｍであることが好ましい。

【0087】

ハニカムユニット３４０のセル壁３２４および／またはハニカムユニット４４０のセル壁４２４に担持される触媒は、特に限られず、例えば、白金、ロジウム、パラジウム等が使用されても良い。これらの触媒は、アルミナ層を介して、セル壁３２４および／または４２４に担持されていても良い。

【0088】

（接着層）
ハニカム構造体３００および／または４００の接着層３５０および／または４５０は、接着層用ペーストを原料として形成される。接着層用ペーストは、無機粒子、無機バインダ、無機繊維、および／または有機バインダを含んでも良い。

【0089】

接着層用ペーストの無機粒子としては、炭化珪素（ＳｉＣ）が望ましい。無機バインダとしては、無機ゾルや粘土系バインダ等を用いることができ、上記無機ゾルの具体例としては、例えば、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、または水ガラス等が挙げられる。また、粘土系バインダとしては、例えば、白土、カオリン、モンモリロナイト、セピオライト、またはアタパルジャイト等が挙げられる。これらの無機バインダは単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。

【0090】

これらの無機バインダの中では、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライト、またはアタパルジャイトが望ましい。

【0091】

無機繊維の材料としては、アルミナ、シリカ、炭化珪素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウムまたはホウ酸アルミニウム等が望ましい。これらは、単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。上記材料の中では、シリカアルミナが望ましい。

【0092】

また、有機バインダとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースなどから選ばれる１種以上が挙げられる。有機バインダの中では、カルボキシルメチルセルロースが望ましい。

【0093】

接着層の厚さは、０．３〜２ｍｍの範囲であることが好ましい。接着層の厚さが０．３ｍｍ未満では、接着層とハニカムユニットとの間で十分な接合強度が得られなくなるためである。また接着層の厚さが２ｍｍを超えると、ハニカム構造体の圧力損失が大きくなる。なお、接合させるハニカムユニットの数は、ハニカム構造体の大きさに合わせて適宜選定される。

【0094】

（無機マット材５００）
無機マット材５００は、無機繊維を含む限り、いかなる組成のマット材であっても良い。

【0095】

無機マット材５００は、例えば、アルミナおよびシリカからなる無機繊維（例えば、直径３μｍ〜８μｍ）を含んでも良い。また、無機マット材５００は、有機バインダを含んでも良い。

【0096】

無機マット材５００の厚さは、筒状金属部材６００に収容された状態で、１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であることが好ましい。

【0097】

無機マット材５００の厚さが１ｍｍ未満の場合、自動車等に搭載して使用する際、ハニカム構造体２００、３００および４００と筒状金属部材６００の間の緩衝効果が不十分となり、ハニカム構造体２００、３００および４００が破損するという問題が発生する。一方、無機マット材５００の厚さが２０ｍｍを超えると、ハニカム構造体２００、３００および４００を保持する力が低下し、自動車等に搭載して使用する際、ハニカム構造体２００、３００および４００が筒状金属部材６００から脱落するという問題が発生する。

【0098】

無機マット材５００の密度は、筒状金属部材６００に収容された状態で、０．０５ｇ／ｃｍ３〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲であることが好ましい。無機マット材５００の密度が０．０５ｇ／ｃｍ３未満の場合、自動車等に搭載して使用する際、ハニカム構造体２００、３００、および４００と筒状金属部材６００の間の緩衝効果が不十分となり、ハニカム構造体２００、３００、および４００が破損するという問題が発生する。一方、無機マット材５００の密度が０．５ｇ／ｃｍ３を超えると、無機マット材５００が筒状金属部材６００およびハニカム構造体２００、３００、および４００から受ける圧力が大きくなり、無機マット材５００の潰れまたは破損の問題が発生する。

【0099】

（排ガス処理装置の作製方法）
次に、本発明による排ガス処理装置１００の製造方法について説明する。

【0100】

本発明の排ガス処理装置１００は、ハニカム構造体２００、３００および４００の外周面に無機マット材５００を巻き回し、この無機マット材５００が巻き回されたハニカム構造体２００、３００および４００を、内表面６０２に絶縁層６１０を有する筒状金属部材６００内に収容することにより構成される。

【0101】

以下、ハニカム構造体の製造方法、および筒状金属部材への絶縁層の形成方法の一例について説明する。
（ハニカム構造体の製造方法）
ハニカム構造体は、以下の方法で製造される。

【0102】

なお、以下の記載では、図５、図８に示したような「分割方式」のハニカム構造体３００、４００の製造方法について説明する。ただし、この方法は、接着層で複数のハニカムユニットを接合する部分を除き、「一体型」のハニカム構造体２００の製造にも同様に適用することができることは、当業者には明らかである。

【0103】

まず、炭化珪素（ＳｉＣ）を主成分とし、原料ペーストを用いて押出成形等を行い、ハニカムユニット成形体を作製する。なお、ハニカムユニットの電気抵抗調整のため、原料ペースト中には、さらに、適量の窒化アルミニウム（Ａｌおよび／または成形助剤を成形性にあわせて適宜加えてもよい。有機バインダとしては、特に限定されるものではないが、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂およびエポキシ樹脂等から選ばれる１種以上の有機バインダが挙げられる。有機バインダの配合量は、無機粒子、無機バインダおよび無機繊維の合計１００重量部に対して、１〜１０重量部が好ましい。

【0104】

分散媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、水、有機溶媒（ベンゼンなど）およびアルコール（メタノールなど）などを挙げることができる。成形助剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸およびポリアルコール等を挙げることができる。

【0105】

原料ペーストは、特に限定されるものではないが、混合および混練することが好ましく、例えば、ミキサーまたはアトライタなどを用いて混合してもよく、ニーダーなどで十分に混練してもよい。原料ペーストを成形する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、押出成形などによってセルを有する形状に成形することが好ましい。

【0106】

次に、得られたハニカムユニットの成形体は、乾燥することが好ましい。乾燥に用いる乾燥機は、特に限定されるものではないが、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機および凍結乾燥機などが挙げられる。また、得られたハニカムユニットの成形体は、脱脂することが好ましい。脱脂する条件は、特に限定されず、ハニカムユニットの成形体に含まれる有機物の種類や量によって適宜選択するが、おおよそ４００℃、２時間が好ましい。その後、得られたハニカムユニットの成形体の焼成を行う。焼成条件としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルゴン等の不活性ガスの雰囲気において、２２００℃で３時間焼成することが好ましい。

【0107】

次に、以上の工程で得られたハニカムユニットの側面に、後に接着層となる接着層用ペーストを均一な厚さで塗布した後、この接着層用ペーストを介して、順次他のハニカムユニットを積層する。この工程を繰り返し、所望の寸法のハニカム構造体（ハニカムユニットの集合体）を作製する。

【0108】

次にこのハニカム構造体を加熱して、接着層用ペーストを乾燥、脱脂、固化して、接着層を形成させるとともに、ハニカムユニット同士を固着させる。このとき、ハニカム構造体を加熱する際の温度は、５００℃〜８００℃が好ましく、６００℃〜７００℃がさらに好ましい。ハニカム構造体を加熱する際の温度が５００℃未満の場合、接着層用ペーストに含まれる無機バインダの縮合重合が進まず、接着層の接合強度が低下し、自動車等に搭載して使用する際、ハニカムユニットが脱落するという問題がある。一方、温度が８００℃を超えると、接着層用ペーストに含まれる無機バインダの縮合重合が終了しているため、これ以上のハニカムユニットの接合強度の増加効果が得られないことに加えて、生産性が悪くなるという問題がある。

【0109】

ハニカム構造体を加熱する時間は、２時間程度である。

【0110】

その後、ハニカム構造体を構成するハニカムユニットのセル壁に、触媒が担持される。

【0111】

次に、ハニカム構造体の外周面に、電極が設置される。電極は、前述のように、金属の溶射、スパッタ等により形成することができる。

【0112】

以上の工程により、図５、図８に示すような「分割式」のハニカム構造体３００、４００を製作することができる。
（筒状金属部材への絶縁層の形成方法）
筒状金属部材６００の絶縁層６１０は、以下の方法で形成される。

【0113】

まず、筒状金属部材６００を準備する。筒状金属部材６００は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０等）またはニッケル基合金であっても良い。

【0114】

次に、筒状金属部材６００の内表面６０２に絶縁層６１０を形成する。前述のように、絶縁層６１０は、ガラス層を有しても良く、混合層を有しても良い。

【0115】

絶縁層６１０の成膜方法は、特に限られず、絶縁層６１０は、ガラス成分のスプレー塗布法、刷毛塗り法など、一般的なコーティング法で成膜しても良い。

【0116】

絶縁層を２層以上の複数層で構成する場合も、同様である。

【0117】

なお、成膜された絶縁層は、緻密性を確保するために、コーティングと焼き付けを数回以上繰り返して成膜しても良い。

【0118】

通常の場合、成膜された絶縁層は、焼成され、これにより絶縁層が筒状金属部材の内表面に固着される。例えば、絶縁層として、前述のようなガラス層または混合層を用いる場合、成膜後の焼成温度は、４００℃〜１０００℃の範囲であることが好ましい。

【0119】

成膜後の焼成温度が４００℃未満の場合、絶縁層６１０と筒状金属部材６００の間の界面において、絶縁層６１０を構成する物質と筒状金属部材６００を構成する物質が、化学結合によって複合酸化物を形成することができず、絶縁層６１０と筒状金属部材６００の密着性が低下し、絶縁層６１０が筒状金属部材６００から剥離するという問題がある。一方、成膜後の焼成温度が１０００℃を超えると、筒状金属部材６００が変形するという問題がある。

【実施例】

【0120】

以下、本発明の実施例について説明する。

【0121】

（実施例１）
以下の方法で、実際に、内表面に絶縁層が形成された筒状金属部材を作製した。また、この筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。

【0122】

（筒状金属部材の作製）
筒状金属部材には、外径１０５ｍｍ（肉厚２ｍｍ）、全長９０ｍｍのＳＵＳ３０４綱管を使用した。使用前に、このＳＵＳ３０４綱管をアルコール中で超音波洗浄した。

【0123】

まず、ＳＵＳ３０４綱管の内表面にサンドブラスト処理を実施した。サンドブラストには、＃８０のアルミナ砥粒を使用し、処理時間は、１０分間とした。サンドブラスト処理後のＳＵＳ３０４綱管の内表面の最大高さＲｚは、２．５μｍであった。

【0124】

次に、以下のようにして、ＳＵＳ３０４綱管の内表面に絶縁層を形成した。

【0125】

まず、バリウムを含むケイ酸ガラス粉末１００重量部に対して、水を１００重量部加えて、ボールミル処理器で湿式混合し、スラリーを得る。

【0126】

このスラリーを、ＳＵＳ３０４綱管の内表面にスプレー塗布し、２時間乾燥させる。その後、ＳＵＳ３０４綱管を９００℃で２０分間保持し、ＳＵＳ３０４綱管の内表面にガラス層を形成した。ガラス層の厚さは、３０μｍであった。

【0127】

このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例１に係る筒状金属部材」と称する。

【0128】

（排ガス処理装置の作製）
以下の手順で、排ガス処理装置を作製した。

【0129】

図７は、実施例および比較例に係る排ガス処理装置を模式的に示した断面図である。

【0130】

図７には、実施例１で作製した排ガス処理装置の構造を概略的に示す。排ガス処理装置９００は、ハニカム構造体９１０と、無機マット材９２０と、実施例１に係る筒状金属部材９３０と、一組の測定用電極９４０Ａ、９４０Ｂとで構成される。

【0131】

まず、ハニカム構造体９１０として、図５に示したような、ハニカム構造体３００を準備した。図７に示すように、ハニカム構造体９１０は、内径９３ｍｍφ、全長１００ｍｍの円筒状のハニカム構造体である。このハニカム構造体９１０を構成する各ハニカムユニットは、炭化珪素製である。

【0132】

このハニカム構造体９１０の側面に、アルミニウム製の測定用電極９４０Ａを取り付けた。測定用電極９４０Ａは、全長１００ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍの寸法を有する。測定用電極９４０Ａは、市販の絶縁テープを用いて、ハニカム構造体９１０の側面に固定した。

【0133】

次に、ハニカム構造体９１０の側面に、無機マット材９２０を巻き回した。無機マット材９２０は、アルミナ繊維で構成され、無機マット材９２０の幅（図７の横方向の長さ）は、３０ｍｍである。

【0134】

次に、無機マット材９２０が巻き回されたハニカム構造体９１０を、実施例１に係る筒状金属部材９３０内に圧入した。筒状金属部材９３０内に収容された無機マット材９２０の厚さは、４ｍｍである。

【0135】

最後に、実施例１に係る筒状金属部材９３０の外表面に、アルミニウム製の別の測定用電極９４０Ｂを設置した。測定用電極９４０Ｂは、全長１００ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍの寸法を有する。測定用電極９４０Ｂは、市販の絶縁テープを用いて、実施例１に係る筒状金属部材９３０の外表面に固定した。

【0136】

このようにして得られた排ガス処理装置９００を、以下、「実施例１に係る排ガス処理装置」と称する。

【0137】

（実施例２）
実施例１と同様の方法で、筒状金属部材（実施例２に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（実施例２に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この実施例２では、筒状金属部材の内表面に形成されたガラス層の厚さは、２０μｍとした。その他の作製条件は、実施例１と同様である。

【0138】

（実施例３）
実施例１と同様の方法で、筒状金属部材（実施例３に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（実施例３に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この実施例３では、筒状金属部材の内表面に形成されたガラス層の厚さは、８０μｍとした。その他の作製条件は、実施例１と同様である。

【0139】

（実施例４）
実施例１と同様の方法で、筒状金属部材（実施例４に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（実施例４に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この実施例４では、筒状金属部材の内表面に形成されたガラス層の厚さは、４００μｍとした。その他の作製条件は、実施例１と同様である。

【0140】

（比較例１）
実施例１と同様の方法で、筒状金属部材（比較例１に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（比較例１に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この比較例１では、筒状金属部材の内表面に形成されたガラス層の厚さは、８μｍとした。その他の作製条件は、実施例１と同様である。

【0141】

（比較例２）
実施例１と同様の方法で、筒状金属部材（比較例２に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（比較例２に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この比較例２では、筒状金属部材の内表面に形成されたガラス層の厚さは、６００μｍとした。その他の作製条件は、実施例１と同様である。

【0142】

（実施例５）
実施例１と同様の方法で、筒状金属部材（実施例５に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（実施例５に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この実施例５では、以下のようにして、ＳＵＳ３０４綱管の内表面に絶縁層を形成した。

【0143】

酸化マンガン（ＭｎＯ_２）粉末と、酸化鉄（ＦｅＯ）粉末と、酸化銅（ＣｕＯ）粉末と、前述のバリウムを含むケイ酸ガラス粉末とを、ＭｎＯ_２：ＦｅＯ：ＣｕＯ：ガラス粉末が重量比で３０：５：５：６０となるように乾式混合し、混合粉末を得る。この混合粉末１００重量部に対して、水を１００重量部加えて、ボールミル処理器で湿式混合し、スラリーを得る。

【0144】

このスラリーを、ＳＵＳ３０４綱管の内表面にスプレー塗布し、２時間乾燥させる。その後、ＳＵＳ３０４綱管を９００℃で２０分間保持し、ＳＵＳ３０４綱管の内表面に、結晶質金属酸化物と非晶質結合材とからなる混合層を形成した。混合層の厚さは、５０μｍであった。

【0145】

このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例５に係る筒状金属部材」と称する。

【0146】

実施例５に係る筒状金属部材を用いて、実施例１と同様の方法で、実施例５に係る排ガス処理装置を作製した。

【0147】

（実施例６）
実施例５と同様の方法で、筒状金属部材（実施例６に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（実施例６に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この実施例６では、筒状金属部材の内表面に形成された混合層の厚さは、１００μｍとした。その他の作製条件は、実施例５と同様である。

【0148】

（実施例７）
実施例５と同様の方法で、筒状金属部材（実施例７に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（実施例７に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この実施例７では、筒状金属部材の内表面に形成された混合層の厚さは、４００μｍとした。その他の作製条件は、実施例５と同様である。

【0149】

（実施例８）
実施例１と同様の方法で、筒状金属部材（実施例８に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（実施例８に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この実施例８では、以下のようにして、ＳＵＳ３０４綱管の内表面に絶縁層を形成した。

【0150】

酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉末と、前述のバリウムを含むケイ酸ガラス粉末とを、Ａｌ_２Ｏ_３：ガラス粉末が重量比で１０：９０となるように乾式混合し、混合粉末を得る。この混合粉末１００重量部に対して、水を１００重量部加えて、ボールミル処理器で湿式混合し、スラリーを得る。

【0151】

このスラリーを、ＳＵＳ３０４綱管の内表面にスプレー塗布し、２時間乾燥させる。その後、ＳＵＳ３０４綱管を９００℃で２０分間保持し、ＳＵＳ３０４綱管の内表面に、結晶質金属酸化物と非晶質結合材とからなる混合層を形成した。混合層の厚さは、１００μｍであった。

【0152】

このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例８に係る筒状金属部材」と称する。

【0153】

実施例８に係る筒状金属部材を用いて、実施例１と同様の方法で、実施例８に係る排ガス処理装置を作製した。

【0154】

（実施例９）
実施例１と同様の方法で、筒状金属部材（実施例９に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（実施例９に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この実施例９では、以下のようにして、ＳＵＳ３０４綱管の内表面に絶縁層を形成した。

【0155】

酸化マンガン（ＭｎＯ_２）粉末と、前述のバリウムを含むケイ酸ガラス粉末とを、ＭｎＯ_２：ガラス粉末が重量比で１５：８５となるように乾式混合し、混合粉末を得る。この混合粉末１００重量部に対して、水を１００重量部加えて、ボールミル処理器で湿式混合し、スラリーを得る。

【0156】

このスラリーを、ＳＵＳ３０４綱管の内表面にスプレー塗布し、２時間乾燥させる。その後、ＳＵＳ３０４綱管を９００℃で２０分間保持し、ＳＵＳ３０４綱管の内表面に、結晶質金属酸化物と非晶質結合材とからなる混合層を形成した。混合層の厚さは、１００μｍであった。

【0157】

このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例８に係る筒状金属部材」と称する。

【0158】

実施例８に係る筒状金属部材を用いて、実施例１と同様の方法で、実施例８に係る排ガス処理装置を作製した。

【0159】

（比較例３）
実施例５と同様の方法で、筒状金属部材（比較例３に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（比較例３に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この比較例３では、筒状金属部材の内表面に形成された混合層の厚さは、６００μｍとした。その他の作製条件は、実施例５と同様である。

【0160】

（比較例４）
実施例５と同様の方法で、筒状金属部材（比較例４に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（比較例４に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この比較例４では、筒状金属部材の内表面に形成された混合層の厚さは、２０μｍとした。その他の作製条件は、実施例５と同様である。

【0161】

（実施例１０）
実施例１と同様の方法で、筒状金属部材（実施例１０に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（実施例１０に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この実施例１０では、以下のようにして、ＳＵＳ３０４綱管の内表面に絶縁層を形成した。

【0162】

酸化マンガン（ＭｎＯ_２）粉末と、酸化鉄（ＦｅＯ）粉末と、酸化銅（ＣｕＯ）粉末と、バリウムを含むケイ酸ガラス粉末とを、ＭｎＯ_２：ＦｅＯ：ＣｕＯ：ガラス粉末が重量比で３０：５：５：６０となるように乾式混合し、混合粉末を得る。この混合粉末１００重量部に対して、水を１００重量部加えて、ボールミル処理器で湿式混合し、第１のスラリーを得る。

【0163】

この第１のスラリーを、ＳＵＳ３０４綱管の内表面にスプレー塗布し、２時間乾燥させる。その後、ＳＵＳ３０４綱管を９００℃で２０分間保持し、ＳＵＳ３０４綱管の内表面に、結晶質金属酸化物と非晶質結合材とからなる混合層を形成した。混合層の厚さは、５μｍであった。

【0164】

次に、前述のバリウムを含むケイ酸ガラス粉末１００重量部に対して、水を１００重量部加えて、ボールミル処理器で湿式混合し、第２のスラリーを得る。

【0165】

この第２のスラリーを、ＳＵＳ３０４綱管の内表面に形成された混合層上にスプレー塗布し、２時間乾燥させる。その後、ＳＵＳ３０４綱管を９００℃で２０分間保持し、ＳＵＳ３０４綱管の混合層上に、ガラス層を形成した。ガラス層の厚さは、２０μｍであった。

【0166】

このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例１０に係る筒状金属部材」と称する。

【0167】

実施例１０に係る筒状金属部材を用いて、実施例１と同様の方法で、実施例１０に係る排ガス処理装置を作製した。

【0168】

（実施例１１）
実施例１０と同様の方法で、筒状金属部材（実施例１１に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（実施例１１に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この実施例１１では、筒状金属部材の内表面に設置された混合層の厚さは、５０μｍとし、ガラス層の厚さは、５μｍとした。その他の作製条件は、実施例１０と同様である。

【0169】

（実施例１２）
実施例１０と同様の方法で、筒状金属部材（実施例１２に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（実施例１２に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この実施例１２では、筒状金属部材の内表面に形成された混合層の厚さは、２００μｍとし、ガラス層の厚さは、２００μｍとした。その他の作製条件は、実施例１０と同様である。

【0170】

（実施例１３）
実施例１０と同様の方法で、筒状金属部材（実施例１３に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（実施例１３に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この実施例１３では、筒状金属部材の内表面に形成された混合層の厚さは、５０μｍとし、ガラス層の厚さは、２５μｍとした。その他の作製条件は、実施例１０と同様である。

【0171】

（実施例１４）
実施例１０と同様の方法で、筒状金属部材（実施例１４に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（実施例１４に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この実施例１４では、第１のスラリーは、以下のようにして調製した。

【0172】

酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉末と、バリウムを含むケイ酸ガラス粉末とを、Ａｌ_２Ｏ_３：ガラス粉末が重量比で１０：９０となるように乾式混合し、混合粉末を得る。この混合粉末１００重量部に対して、水を１００重量部加えて、ボールミル処理器で湿式混合し、第１のスラリーを得た。

【0173】

その他の作製条件は、実施例１０と同様である。

【0174】

なお、筒状金属部材の内表面に形成された混合層の厚さは、５０μｍであり、ガラス層の厚さは、２５μｍであった。

【0175】

（実施例１５）
実施例１０と同様の方法で、筒状金属部材（実施例１５に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（実施例１５に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この実施例１５では、第１のスラリーは、以下のようにして調製した。

【0176】

酸化マンガン（ＭｎＯ_２）粉末と、バリウムを含むケイ酸ガラス粉末とを、ＭｎＯ_２：ガラス粉末が重量比で１５：８５となるように乾式混合し、混合粉末を得る。この混合粉末１００重量部に対して、水を１００重量部加えて、ボールミル処理器で湿式混合し、第１のスラリーを得た。

【0177】

その他の作製条件は、実施例１０と同様である。

【0178】

なお、筒状金属部材の内表面に形成された混合層の厚さは、５０μｍであり、ガラス層の厚さは、２５μｍであった。

【0179】

（比較例５）
実施例１０と同様の方法で、筒状金属部材（比較例５に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（比較例５に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この比較例５では、筒状金属部材の内表面に形成された混合層の厚さは、３００μｍとし、ガラス層の厚さは、３００μｍとした。その他の作製条件は、実施例１０と同様である。

【0180】

（比較例６）
実施例１０と同様の方法で、筒状金属部材（比較例６に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（比較例６に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この比較例６では、筒状金属部材の内表面に形成された混合層の厚さは、２０μｍとし、ガラス層の厚さは、５μｍとした。その他の作製条件は、実施例１０と同様である。

【0181】

（比較例７）
実施例１０と同様の方法で、筒状金属部材（比較例７に係る筒状金属部材）および排ガス処理装置（比較例７に係る排ガス処理装置）を作製した。ただし、この比較例７では、筒状金属部材の内表面に形成された混合層の厚さは、１０μｍとし、ガラス層の厚さは、１０μｍとした。その他の作製条件は、実施例１０と同様である。

【0182】

表１および表２には、各実施例および比較例に係る筒状金属部材の絶縁層の組成、膜厚（層の厚さ）等をまとめて示した。

【0183】

【表1】

【0184】

【表2】

（密着性評価）
前述の方法で作製した実施例１〜実施例１５に係る筒状金属部材、および比較例１〜比較例７に係る筒状金属部材を用いて、絶縁層の密着性評価試験を行った。評価試験方法として、以下の熱衝撃試験を採用した。

【0185】

まず、各筒状金属部材を、８５０℃に加熱する。この状態で、各筒状金属部材を２５℃の水中に投下する。その後、各筒状金属部材を回収し、絶縁層の剥離状況を目視で観察した。

【0186】

結果をまとめて、前述の表１、表２の「密着性」の欄に示す。この密着性評価の結果から、実施例１〜１５に係る筒状金属部材では、絶縁層に剥離は生じていないことがわかる。一方、比較例２、３および５の筒状金属部材では、試験後に絶縁層に剥離が生じた。

【0187】

（抵抗値測定）
次に、実施例１〜実施例１５に係る排ガス処理装置、および比較例１〜比較例７に係る排ガス処理装置を用いて、装置の抵抗（体積抵抗）値測定を行った。抵抗値の測定には、抵抗測定器（デジタル超高抵抗／微小電流計（Ｒ８３４０、アドバンテスト社製））を使用した。具体的には、以下のように行った。

【0188】

測定前に、排ガス処理装置の無機マット材に、２５℃における電気抵抗率が０．１〜１．０ＭΩ・ｃｍである蒸留水を注水した（蒸留水の電気抵抗率は、テクノ・モリオカ社製の電気抵抗率計７７２７−Ａ１００で測定した）。これにより、無機マット材は、該無機マット材から水がしたたるほど、十分に含水された。

【0189】

この状態で、一組の測定用電極間に抵抗測定器を接続した。両電極の間に、５００Ｖの電圧を印加し、１０分経過後に、電極間の抵抗値を測定した。

【0190】

なお、前述の測定方法では、絶縁層自体の抵抗値を測定せず、排ガス浄化装置において、蒸留水が含水された無機マット材と筒状金属部材の間の抵抗値を測定している。しかしながら、実施例１〜実施例１５および比較例１〜比較例７において、蒸留水が含水された無機マット材と筒状金属部材の抵抗値は、絶縁層の抵抗値に比べて、１／１０^１８〜１／１０^６倍と格段に低いため、無機マット材と筒状金属部材の間の抵抗値を測定することは、実質的に絶縁層自体の抵抗値を測定していることと等しいと言える。

【0191】

測定結果を、前述の表１、表２の「抵抗測定値」の欄にまとめて示す。

【0192】

この抵抗値評価の結果から、比較例１、４、６、および７に係る排ガス処理装置では、抵抗値は、４×１０^４Ω以下であることがわかる。一方、実施例１〜１５に係る排ガス処理装置では、抵抗値は、少なくとも９×１０^５Ω以上であった。すなわち、実施例１〜１５に係る排ガス処理装置では、比較例１、４、６、７に係る排ガス処理装置に比べて、抵抗値は、少なくとも２０倍以上大きくなっており、良好な絶縁性が得られていることがわかる。

【0193】

このように、本発明による排ガス処理装置では、ハニカム構造体と筒状金属部材の間に、良好な絶縁性が確保されることが確認された。

【符号の説明】

【0194】

１００ 排ガス処理装置
２００ ハニカム構造体
２１０、２１５ 端面
２２２ セル
２２４ セル壁
２３０ 外周面
２６０、２６１ 電極
３００ ハニカム構造体（分割構造）
３１０、３１５ 端面
３２２ セル
３２４ セル壁
３３０ 外周面
３４０ ハニカムユニット
３４２、３４３ ハニカムユニットの端面
３５０ 接着層
３６０、３６１ 電極
４００ ハニカム構造体（分割構造）
４１０、４１５ 端面
４２２ セル
４２４ セル壁
４３０ 外周面
４４０ ハニカムユニット
４４２、４４３ ハニカムユニットの端面
４５０ 接着層
４６０、４６１ 電極
５００ 無機マット材
６００ 筒状金属部材
６０２ 内表面
６１０ 絶縁層
６１０Ａ 第１の層
６１０Ｂ 第２の層
７５０１ 電極端子
７５０２ 電極端子
７６０１ 絶縁碍子
７６０２ 絶縁碍子
８１２ 入口
８１４ 出口
９００ 排ガス処理装置
９１０ ハニカム構造体
９２０ 無機マット材
９３０ 筒状金属部材
９４０Ａ、９４０Ｂ 測定用電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】