排ガス処理装置
【課題】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。
【解決手段】排ガス処理装置は、ハニカム構造体の外周面に巻き回された第１の無機マット材と、該第１の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第１の筒状金属部材と、該第１の筒状金属部材の外周面に巻き回された第２の無機マット材と、該第２の無機マット材が巻き回された前記第１の筒状金属部材を収容する第２の筒状金属部材と、を有する。前記第１の筒状金属部材の内表面の前記第１の無機マット材と当接する第１の部分、前記第１の筒状金属部材の外表面の前記第２の無機マット材と当接する第２の部分、および前記第２の筒状金属部材の内表面の前記第２の無機マット材と当接する第３の部分の少なくとも１つには、厚さが２０μｍ〜４００μｍの緻密な絶縁層が形成される。
【解決手段】排ガス処理装置は、ハニカム構造体の外周面に巻き回された第１の無機マット材と、該第１の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第１の筒状金属部材と、該第１の筒状金属部材の外周面に巻き回された第２の無機マット材と、該第２の無機マット材が巻き回された前記第１の筒状金属部材を収容する第２の筒状金属部材と、を有する。前記第１の筒状金属部材の内表面の前記第１の無機マット材と当接する第１の部分、前記第１の筒状金属部材の外表面の前記第２の無機マット材と当接する第２の部分、および前記第２の筒状金属部材の内表面の前記第２の無機マット材と当接する第３の部分の少なくとも１つには、厚さが２０μｍ〜４００μｍの緻密な絶縁層が形成される。
【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有害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】
上記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、例えば、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排ガス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開示されている（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、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る。
【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】
本発明の排ガス処理装置は、
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、無機マット材と、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、
当該排ガス処理装置は、該ハニカム構造体の外周面に巻き回された第１の無機マット材と、
該第１の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第１の筒状金属部材と、
を有し、
当該排ガス処理装置は、さらに、前記第１の筒状金属部材の外周面に巻き回された第２の無機マット材と、
該第２の無機マット材が巻き回された前記第１の筒状金属部材を収容する第２の筒状金属部材と、
を有し、
前記第１の筒状金属部材の内表面の前記第１の無機マット材と当接する第１の部分、前記第１の筒状金属部材の外表面の前記第２の無機マット材と当接する第２の部分、および前記第２の筒状金属部材の内表面の前記第２の無機マット材と当接する第３の部分の少なくとも１つには、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である。
【００１２】
ここで、本発明による排ガス処理装置において、前記絶縁層は、ガラス層を有しても良い。
【００１３】
また、本発明による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の範囲であっても良い。
【００１４】
また、本発明による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、
前記第１の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第１の筒状金属部材の内表面と前記ガラス層の間に形成され、
前記第２の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第１の筒状金属部材の外表面と前記ガラス層の間に形成され、
前記第３の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第２の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以上であっても良い。
【００１５】
前記第１の部分および／または前記第２の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第１の筒状金属部材と前記ガラス層の間の熱膨張係数を有し、
前記第３の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第２の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も良い。
【００１６】
また、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も良い。
【００１７】
また、本発明による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、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も良い。
【００１８】
また、本発明による排ガス処理装置において、前記第１および／または第２の無機マット材の厚さは、前記第１および／または第２の筒状金属部材に収容された状態で、１ｍｍ〜２０ｍｍであっても良い。
【００１９】
また、本発明による排ガス処理装置において、前記絶縁層は、前記第２の部分にのみ形成されていても良い。
【００２０】
また、本発明による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ても良い。
【発明の効果】
【００２１】
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】
【００２２】
【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第１および第２の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第１および第２の筒状金属部材を模式的に示した断面図である。
【図５】本発明による排ガス処理装置に含まれるさらに別の第１および第２の筒状金属部材を模式的に示した断面図である。
【図６】本発明による排ガス処理装置に含まれるさらに別の第１および第２の筒状金属部材を模式的に示した断面図である。
【図７】本発明による排ガス処理装置に含まれるさらに別の第１および第２の筒状金属部材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さらに別の第１および第２の筒状金属部材を模式的に示した断面図である。
【図９】本発明による排ガス処理装置に含まれるさらに別の第１および第２の筒状金属部材を模式的に示した断面図である。
【図１０】本発明による排ガス処理装置に含まれる第１の筒状金属部材の概略的な部分断面図である。
【図１１】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１２】図１１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１３】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構成を模式的に示した斜視図である。
【図１４】図１３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１５】本発明による排ガス処理装置の別の構成を示した概略的な断面図である。
【図１６】本発明による排ガス処理装置のさらに別の構成を示した概略的な断面図である。
【図１７】本発明による排ガス処理装置のさらに別の構成を示した概略的な断面図である。
【図１８】本発明の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１９】本発明の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】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明を説明する。
【００２４】
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。
【００２５】
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第１の無機マット材５００と、この第１の無機マット材５００が巻き回されたハニカム構造体２００を収容する第１の筒状金属部材６００とを有する。
【００２６】
ハニカム構造体２００は、一つのハニカムユニットで構成される。
【００２７】
第１の無機マット材５００は、ハニカム構造体２００の外周面に巻き回され、車両等に搭載されて使用する際に、ハニカム構造体２００と第１の筒状金属部材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。
【００２８】
第１の筒状金属部材６００は、第１の無機マット材５００が巻き回されたハニカム構造体２００を収容する役割を有する。
【００２９】
ここで、本発明による排ガス処理装置１００は、さらに、第１の筒状金属部材６００の外周面を覆うように巻き回された第２の無機マット材５１０と、この第１の筒状金属部材６００を覆う第２の無機マット材５１０を収容する第２の筒状金属部材５９０とを有する。すなわち、排ガス処理装置１００は、第１の筒状金属部材６００および第２の筒状金属部材５９０の２重管構造になっているという特徴を有する。この特徴については、後述する。
【００３０】
第１の筒状金属部材６００または第２の筒状金属部材５９０は、例えば、ステンレス鋼、ニッケル基合金等で作製される。
【００３１】
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、触媒として、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。
【００３２】
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、ハニカム構造体２００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。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。
【００３３】
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に示すハニカム構造体２００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。
【００３４】
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、２６１は、例えば、金属の溶射、スパッタリング法、または蒸着法等により、ハニカム構造体２００の外周面２３０上に形成されても良い。
【００３５】
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、第１の無機マット材５００および第２の無機マット材５１０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７５０２は、第１の無機マット材５００および第２の無機マット材５１０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。
【００３６】
なお、電極端子７５０１は、絶縁碍子７６０Ａを介して、第１および第２の筒状金属部材６００、５９０と絶縁されている。同様に、電極端子７５０２は、絶縁碍子７５０Ｂを介して、第１および第２の筒状金属部材６００、５９０と絶縁されている。
【００３７】
図１に示す排ガス処理装置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１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。
【００３８】
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、排ガスが処理される。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。
【００３９】
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。
【００４０】
ここで、特許文献１のような、従来の一重管構造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、両者の間に介在される無機マット材により達成される。無機マット材の厚さが厚いと、ハニカム構造体と筒状金属部材の間の絶縁の効果は高くなると考えられる。
【００４１】
しかしながら、従来の一重管構造の排ガス処理装置では、無機マット材の厚さを厚くしすぎると（例えば３０ｍｍ程度）、無機マット材のハニカム構造体に対する保持力が低下する。そのため、ハニカム構造体が所定の位置からずれたり、無機マット材から脱落する。
【００４２】
また、無機マット材の厚さが薄くなると（例えば０．５ｍｍ程度）、今度は、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危険性が増大する。なぜなら、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ためである。さらに、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という問題が生じ得る。
【００４３】
これに対して、本発明では、排ガス処理装置１００は、図１に示すような２重管構造になっている。この場合、ハニカム構造体２００と第２の金属製の筒状部材５９０との間には、第１の無機マット材５００および第２の無機マット材５１０が存在する。従って、第１の無機マット材５００のハニカム構造体２００に対する十分な保持力を有する第１の無機マット材５０の厚さ（例えば４ｍｍ程度）であっても、ハニカム構造体２００と第２の金属製の筒状部材５９０とが短絡する危険性を低減させることができる。
【００４４】
さらに、本発明による排ガス処理装置１００では、以下の３つの部分の少なくとも一つに絶縁層６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃ（図１には示されていない）が形成されているという特徴を有する：
（ｉ）第１の部分；第１の筒状金属部材６００の内表面のうち、第１の無機マット材５００と当接する箇所、
（ｉｉ）第２の部分；第１の筒状金属部材６００の外表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所、および
（ｉｉｉ）第３の部分；第２の筒状金属部材の内表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所。
【００４５】
このような本発明による排ガス処理装置１００において、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、水分を含む排ガスの流入により、第１および第２の無機マット材５００、５１０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、第１および第２の無機マット材５００、５１０の含水により、第１および第２の無機マット材５００、５１０の絶縁性が低下しても、前述の絶縁層６１０Ａ〜６１０Ｃの存在により、ハニカム構造体２００と第２の筒状金属部材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において、前述の第２の部分（ｉｉ）に絶縁層６１０Ｂが形成されている場合、ハニカム構造体２００の通電時でも、ハニカム構造体２００と第２の筒状金属部材６００の間の抵抗は、例えば、１．０×１０５Ω以上に維持される。
【００４６】
ハニカム構造体と第２の筒状金属部材の間の抵抗は、１．０×１０５Ω以上が望ましく、９．０×１０５Ω以上がより望ましく、３．０×１０８Ω以上がさらに望ましい。
【００４７】
従って、本発明では、排ガス処理装置１００内で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。
【００４８】
図３〜図９には、本発明の排ガス処理装置１００における絶縁層６１０Ａ〜６１０Ｃの設置形態の一例を模式的に示す。これらの図３〜図９は、本発明による排ガス処理装置１００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。
【００４９】
図３の形態では、絶縁層６１０Ａは、第１の部分、すなわち、第１の筒状金属部材６００の内表面のうち、第１の無機マット材５００と当接する箇所にのみ形成されている。
【００５０】
図４の形態では、絶縁層６１０Ｂは、第２の部分、すなわち、第１の筒状金属部材６００の外表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所にのみ形成されている。このような構成では、絶縁層６１０Ｂを比較的容易に設置することが可能となる。
【００５１】
図５の形態では、絶縁層６１０Ａ、６１０Ｂは、第１の部分と第２の部分の両方、すなわち、第１の筒状金属部材６００の内表面のうち、第１の無機マット材５００と当接する箇所、および第１の筒状金属部材６００の外表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所に形成されている。
【００５２】
図６の形態では、絶縁層６１０Ｃは、第３の部分、すなわち、第２の筒状金属部材５９０の内表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所にのみ形成されている。
【００５３】
図７の形態では、絶縁層６１０Ｂ、６１０Ｃは、第２の部分と第３の部分の両方、すなわち、第１の筒状金属部材６００の外表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所、および第２の筒状金属部材５９０の内表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所に形成されている。
【００５４】
図８の形態では、絶縁層６１０Ａ、６１０Ｃは、第１の部分と第３の部分の両方、すなわち、第１の筒状金属部材６００の内表面のうち、第１の無機マット材５００と当接する箇所、および第２の筒状金属部材５９０の内表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所に形成されている。
【００５５】
図９の形態では、絶縁層６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃは、第１の部分〜第３の部分の全てに形成されている。
【００５６】
このように、本発明において絶縁層（６１０Ａ〜６１０Ｃ）は、前述の第１の部分〜第３の部分のうち、少なくとも一つに形成されていれば良い。
【００５７】
（絶縁層６１０について）
次に、図面を参照して、絶縁層６１０Ａ〜６１０Ｃ（単に６１０と表すこともある）の構成について詳しく説明する。なお、以降の説明では、前述の第２の部分に形成される絶縁層６１０Ｂを例に説明する。しかしながら、以下の説明は、その他の箇所に形成された絶縁層においても同様に参照できることは明らかである。
【００５８】
図４の排ガス処理装置に示すように、第１の筒状金属部材６００は、外表面６０２を有し、該外表面６０２には、緻密な絶縁層６１０Ｂが形成されている。
【００５９】
ここで、緻密とは、絶縁層６１０Ｂ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。
【００６０】
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。
【００６１】
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６１０Ｂの全表面に塗布し、一組の電極を絶縁層６１０Ｂの表面と筒状金属部材６００の内表面に設置する。一組の電極間に５００Ｖの電圧を印加し、抵抗測定器で絶縁層６１０Ｂの表面と筒状金属部材６００の内表面の間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６１０Ｂの表面と筒状金属部材６００の内表面の間の抵抗値が、絶縁層６１０Ｂの厚みが２０μm以上において、４．０×１０４Ω以下であれば、絶縁層６１０Ｂには貫通孔（ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｏｒｅ）が存在し、４．０×１０４Ωより大きければ、貫通孔（ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｏｒｅ）が存在せず、絶縁層６１０Ｂは、緻密であるという知見が経験から得られている。なお、図１９は、本発明の緻密な絶縁層の走査型顕微鏡写真である。図１９は、厚さが２０μm以上（４００μm）の緻密な絶縁層６１０Ｂ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、４．０×１０４Ω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、４．０×１０４Ωより小さい値を示した。
【００６２】
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と第２の筒状金属部材５９０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６１０Ｂが第１の筒状金属部材６００の外表面に形成された場合、第２の筒状金属部材５９０とハニカム構造体２００の絶縁性が確保される。
【００６３】
絶縁層６１０Ｂの厚さは、２０μｍ〜４００μｍの範囲であることが好ましい。
【００６４】
絶縁層６１０Ｂの厚さが２０μｍ未満の場合、第２の筒状金属部材５９０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６１０Ｂの厚さが４００μｍを超えると、絶縁層６１０Ｂ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６１０Ｂ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。
【００６５】
絶縁層６１０Ｂ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、石英ガラスまたは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。
【００６６】
「ガラス層」が緻密な絶縁層になる理由は、第１の筒状金属部材６００の外表面６０２にガラス層を形成する工程において、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。
【００６７】
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、バリウムを含むケイ酸ガラスがより望ましい。これらは、単独で用いても、２種以上併用しても良い。
【００６８】
ガラス層の融点は、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、第１の筒状金属部材６００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、第１の筒状金属部材６００が劣化する。
【００６９】
ガラス層の厚さは、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、第１の筒状金属部材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。
【００７０】
あるいは、絶縁層６１０Ｂは、非晶質無機材（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。
【００７１】
非晶質無機材としては、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。
【００７２】
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。
【００７３】
混合層が緻密な絶縁層になる理由は、第１の筒状金属部材６００の外表面６０２に、混合層を形成させる工程において、非晶質無機材（ガラス成分）を溶融させるときに、溶融された非晶質無機材（ガラス成分）中の空気が抜けるためである。
【００７４】
混合層の厚さは、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、第１の筒状金属部材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。
【００７５】
図１０には、本発明による排ガス処理装置１００に含まれる別の第１の筒状金属部材６００の部分断面図を模式的に示す。図１０の排ガス処理装置１００は、第１の筒状金属部材６００の外表面６０２の別の形態（部分図）を示した図である。
【００７６】
この図１０の排ガス処理装置の例では、第１の筒状金属部材６００の外表面６０２に設置された絶縁層６１０Ｂは、２層構造となっている。すなわち、絶縁層６１０Ｂは、第１の筒状金属部材６００の半径方向の中心から近い順に、第１の層６１２と、第２の層６１４とを有する。第２の層６１４は、前述のようなガラス層であっても良い。図１０において、第１の層６１２は、第１の筒状金属部材６００の外表面６０２と、第２の層６１４との間の密着性を高める役割を有する。第１の層６１２は、前述のような混合層であっても良い。
【００７７】
例えば、第１の層６１２は、第１の筒状金属部材６００の熱膨張係数αＡと、第２の層６１４の熱膨張係数αＢ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、第１の筒状金属部材６００がステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で構成される場合、第１の筒状金属部材６００の熱膨張係数αＡは、１７×１０−６／℃程度である。また、例えば、第２の層６１４が石英ガラスで構成される場合、第２の層６１４の熱膨張係数αＢは、０．６×１０−６／℃程度である。この場合、第１の層６１２の熱膨張係数αＡ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の第１の筒状金属部材６００との間で密着性の良好な絶縁層６１０Ｂを形成することが可能になる。なぜなら、筒状金属部材６００と絶縁層６１０Ｂの熱膨張差に起因する応力が緩和されるからである。
【００７８】
なお、絶縁層６１０Ｂが２層構造を有する場合、第１の層６１２は、５０μｍ以上の厚さを有し、および／または第２の層６１４は、２０μｍ以上の厚さを有することが好ましい。第１の層６１２の厚さが５０μｍ未満で、第２の層６１４の厚さが２０μｍ未満の場合、第１の筒状金属部材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６１０Ｂが２層構造を有する場合、絶縁層６１０Ｂ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６１０Ｂの厚さが４０μｍを超えると、２層構造を有する絶縁層６１０Ｂ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６１０Ｂ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。
【００７９】
また、図１０の排ガス処理装置１００の例では、絶縁層６１０Ｂは、２層構造となっているが、絶縁層６１０Ｂを構成する層の数は、これに限られない。例えば、絶縁層６１０Ｂは、３層構造、４層構造等であっても良い。
【００８０】
（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。
【００８１】
（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。
【００８２】
また、図２の排ガス処理装置１００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。
【００８３】
図１１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。また、図１２には、図１１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。
【００８４】
図１１に示すように、ハニカム構造体３００は、「分割構造」のハニカム構造体３００となっている。
【００８５】
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。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１１のハニカム構造体の例では、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、長手方向に垂直な断面を円形状に加工することにより構成される。
【００８６】
図１２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、触媒として、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。
【００８７】
なお、図１１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１１のハニカム構造体の例では、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。
【００８８】
図１３には、他の「分割構造」のハニカム構造体４００を示す。また、図１４には、図１３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。
【００８９】
図１３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。
【００９０】
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１３のハニカム構造体の例では、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、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。
【００９１】
図１４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、触媒として、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。
【００９２】
さらに、図１３に示すハニカム構造体４００においても、図２または図１１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１３のハニカム構造体の例では、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。
【００９３】
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。
【００９４】
（ハニカムユニット）
ハニカムユニット３４０および４４０は、前述のように、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）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。
【００９５】
ハニカムユニット３４０および４４０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および４４０の断面形状は、正方形、長方形、六角形などであっても良い。
【００９６】
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、正方形以外に、例えば三角形、多角形等としても良い。
【００９７】
ハニカムユニット３４０および４４０のセル密度は、１５．５〜１８６個／ｃｍ２（１００〜１２００ｃｐｓｉ）の範囲であることが好ましく、４６．５〜１７０個／ｃｍ２（１５０〜８００ｃｐｓｉ）の範囲であることがより好ましく、６２〜１５５個／ｃｍ２（１５０〜４００ｃｐｓｉ）の範囲であることがさらに好ましい。
【００９８】
ハニカムユニット３４０および４４０の気孔率は、３５％〜７０％の範囲であることが好ましい。
【００９９】
ハニカムユニット３４０のセル壁３２４およびハニカムユニット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。
【０１００】
ハニカムユニット３４０のセル壁３２４およびハニカムユニット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、パラジウム等が挙げられる。これらの触媒は、アルミナ層を介して、セル壁３２４および４２４に担持されていても良い。
【０１０１】
（接着層）
ハニカム構造体３００および４００の接着層３５０および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、必要に応じてさらに、無機繊維、および／または有機バインダを含んでも良い。
【０１０２】
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、無機ゾルまたは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。これらは単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
【０１０３】
これらの中では、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。
【０１０４】
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。上記無機繊維の材料の中では、シリカアルミナが望ましい。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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３００および４００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３００および４００の大きさに合わせて適宜選定される。
【０１０７】
（無機マット材５００、５１０）
第１および第２の無機マット材５００、５１０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。
【０１０８】
無機マット材５００、５１０は、例えば、アルミナおよびシリカからなる無機繊維（平均直径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。
【０１０９】
第１および第２の無機マット材５００、５１０の厚さは、第１および第２の筒状金属部材６００、５９０に収容された状態で、１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【０１１０】
第１の無機マット材５００の厚さが１ｍｍ未満の場合、車両等に搭載して使用する際、ハニカム構造体２００、３００および４００と第１の筒状金属部材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生じやすくなる。また、第２の無機マット材５１０の厚さが１ｍｍ未満の場合、車両等に搭載して使用する際、第１の筒状金属部材６００と第２の筒状金属部材５９０の間の緩衝効果が不十分になり、第１および第２の筒状金属部材６００、５９０が破損するという問題が生じやすくなる。
【０１１１】
一方、第１の無機マット材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、車両等に搭載して使用する際、ハニカム構造体２００、３００および４００が第１の筒状金属部材６００から所定位置がずれる、または脱落するという問題が発生する。また、第２の無機マット材５１０の厚さが２０ｍｍを超えると、第１の筒状金属部材６００を保持する力が低下する。
【０１１２】
第１および第２の無機マット材５００、５１０の密度は、第１および第２の筒状金属部材６００、５９０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。第１の無機マット材５００の密度が０．０５ｇ／ｃｍ３未満の場合、車両に搭載して使用する際に、ハニカム構造体２００、３００、および４００と、第１の筒状金属部材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生じやすくなる。また、第２の無機マット材５１０の密度が０．０５ｇ／ｃｍ３未満の場合、車両等に搭載して使用する際、第１の筒状金属部材６００と第２の筒状金属部材５９０の間の緩衝効果が不十分になり、第１および第２の筒状金属部材６００、５９０が破損するという問題が生じやすくなる。一方、第１の無機マット材５００の密度が０．５ｇ／ｃｍ３を超えると、第１の無機マット材５００が第１の筒状金属部材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、第１の無機マット材５００の潰れまたは破損の問題が発生する。また、第２の無機マット材５１０の密度が０．５ｇ／ｃｍ３を超えると、第２の無機マット材５１０が第１および第２の筒状金属部材６００、５９０から受ける圧力が大きくなり、第２の無機マット材５１０の潰れまたは破損の問題が発生する。
（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。
【０１１３】
本発明の排ガス処理装置１００を製造する際には、ハニカム構造体２００、３００および４００の外周面に第１の無機マット材５００を巻き回し、この第１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、第１の筒状金属部材６００内に収容する。次に、第１の筒状金属部材６００の外周面に第２の無機マット材５１０を巻き回し、この第２の無機マット材５１０が巻き回された第１の筒状金属部材６００を、第２の筒状金属部材５９０内に収容することにより、本発明の排ガス処理装置１００が構成される。
【０１１４】
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）
本発明のハニカム構造体は、以下の方法で製造される。
【０１１５】
なお、以下の記載では、図１１、図１３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、このハニカム構造体の製造方法は、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。
【０１１６】
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（ＡｌＮ）等を添加しても良い。
【０１１７】
原料ペーストには、これらの他に有機バインダ、分散媒および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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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ハニカム形状に成形することが好ましい。
【０１２０】
次に、得られたハニカム成形体は、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、得られた乾燥されたハニカム成形体は、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、脱脂されたハニカム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。
【０１２１】
次に、以上の工程で得られたハニカムユニット（ハニカム焼成体）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を作製する。
【０１２２】
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する。そのため、自動車等に搭載して使用する際、ハニカムユニットが所定位置からずれるまたは脱落するという問題がある。一方、ハニカム構造体を加熱する温度が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、これ以上の強度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。
【０１２３】
ハニカム構造体を加熱する時間は、２時間程度が好ましい。
【０１２４】
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、触媒として、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る。
【０１２５】
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、金属のスパッタ等により形成することができる。
【０１２６】
以上の工程により、図１１、図１３に示すような「分割式」のハニカム構造体３００、４００を作製することができる。
（筒状金属部材への絶縁層の形成方法）
次に、筒状金属部材に絶縁層を形成する方法について説明する。なお、以下の記載は、前述の図４の排ガス処理装置に示した構成、すなわち第１の筒状金属部材６００の外周面に絶縁層６１０Ｂを形成する場合の絶縁層の形成方法について説明する。しかしながら、排ガス処理装置のその他の部分に絶縁層を設置する場合も同様の方法で行うことができる。
【０１２７】
第１の筒状金属部材６００の絶縁層６１０Ｂは、以下の方法で形成される。
【０１２８】
まず、第１の筒状金属部材６００を準備する。第１の筒状金属部材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。
【０１２９】
次に、第１の筒状金属部材６００の外表面６０２に絶縁層６１０Ｂを形成する。前述のように、絶縁層６１０Ｂは、ガラス層を有しても良く、混合層を有しても良い。
【０１３０】
絶縁層６１０Ｂの成膜方法は、特に限られず、絶縁層６１０Ｂは、ガラス成分のスプレー塗布法、刷毛塗り法などのコーティング法などで成膜しても良い。
【０１３１】
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。
【０１３２】
なお、成膜された絶縁層は、緻密性を確保するため、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。
【０１３３】
成膜された絶縁層は、焼成され、これにより絶縁層が第１の筒状金属部材の外表面に固着される。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。
【０１３４】
成膜後の焼成温度が４００℃未満の場合、絶縁層６１０Ｂと第１の筒状金属部材６００の間の界面において、絶縁層６１０Ｂ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６１０Ｂと第１の筒状金属部材６００の密着性が低下し、絶縁層６１０Ｂが第１の筒状金属部材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、第１の筒状金属部材６００に１０００℃を超える温度が加わるため、第１の筒状金属部材６００が変形するという問題がある。
【０１３５】
なお、以上の記載では、図１に示すような排ガス処理装置１００の構成に基づいて、本発明を説明した。しかしながら、図１に示す排ガス処理装置１００は、本発明による排ガス処理装置の一例に過ぎず、その他の構造の排ガス処理装置についても、本発明が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。以下、本発明による排ガス処理装置の別の構成について、簡単に説明する。
【０１３６】
図１５、図１６、および図１７には、本発明による排ガス処理装置の別の構成を示す。
【０１３７】
図１５、図１６、および図１７に示すように、この排ガス処理装置１０１、１０２、および１０３は、図１に示した排ガス処理装置１００と同様の構成を有する。従って、図１５、図１６、および図１７において、図１と同様の構成部材には、図１と同様の参照符号が付されている。
【０１３８】
ここで、図１５に示す排ガス処理装置１０１では、電極端子７５０１および７５０２の位置が図１の電極端子７５２１および７５２２の位置とは異なっている。すなわち、図１５に示す排ガス処理装置１０１では、２つの電極端子７５２１、７５２２は、ハニカム構造体２００の両端部ではなく、ハニカム構造体２００の中央部に配置されている。また、電極端子７５２１、７５２２は、ハニカム構造体２００の長手方向に対して垂直な方向に、相互に逆向きに延伸するように配置されている。
【０１３９】
なお、このような構成の排ガス処理装置１０１を得る場合、ハニカム構造体２００の２つの電極のそれぞれは、例えば図２、図１１に示すような両端部ではなく、ハニカム構造体２００の外周面の中央部近傍に配置される。
【０１４０】
また、図１６に示す排ガス処理装置１０２では、２つの電極端子７５２１、７５２２と、第１および第２のマット材５００、５１０との間を非接触とすることで、２つの電極端子７５２１、７５２２の周囲に絶縁碍子を設置せずに、２つの電極端子７５２１、７５２２と、第１および第２の筒状金属部材６００、５９０、ならびに第１および第２のマット材５００、５１０との間の絶縁を確保している。
【０１４１】
また、図１７に示す排ガス処理装置１０３では、第１および第２のマット材の位置が図１６とは異なっている。第１の無機マット材５００でハニカム構造体２００を保持し、第２の無機マット材５１０で第１の筒状金属部材６００を保持しておけば、第１および第２の無機マット材５００、５１０が設置される位置は限定されない。
【０１４２】
この他にも、排ガス処理装置の構成として、様々な構造が取り得ることは、明らかであろう。
【実施例】
【０１４３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【０１４４】
（実施例１）
以下の方法で、絶縁層を有する筒状金属部材を作製した。また、そのような筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。
【０１４５】
（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。
【０１４６】
まず、ＳＵＳ３０４綱管の外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綱管の外表面の最大高さＲｚは、２．５μｍであった。
【０１４７】
次に、以下のようにして、ＳＵＳ３０４綱管の外表面に絶縁層を形成した。
【０１４８】
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、スラリーを準備した。
【０１４９】
このスラリーを、ＳＵＳ３０４綱管の外表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で２時間乾燥させる。その後、ＳＵＳ３０４綱管を９００℃で２０分間保持し、ＳＵＳ３０４綱管の外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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
（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。
【０１５２】
図１８には、本発明の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す。排ガス処理装置９００は、ハニカム構造体９１０と、第１の無機マット材９２０と、実施例１に係る筒状金属部材９３０と、第２の無機マット材９５０と、第２の筒状金属部材９６０と、一組の測定用電極９４０Ａ、９４０Ｂとで構成される。
【０１５３】
まず、ハニカム構造体９１０として、図１１に示したような、内径９３ｍｍφ、全長１００ｍｍの円筒状のハニカム構造体を準備した。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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
次に、ハニカム構造体９１０の側面に、第１の無機マット材９２０を巻き回した。第１の無機マット材９２０は、アルミナ繊維で構成され、第１の無機マット材９２０の幅（図１６の横方向の長さ）は、３０ｍｍである。
【０１５６】
次に、第１の無機マット材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内に収容された状態の第１の無機マット材９２０の厚さは、４ｍｍである。さらに、この実施例１に係る筒状金属部材９３０の側面に、第２の無機マット材９５０を巻き回した。第２の無機マット材９５０は、アルミナ繊維で構成され、第２の無機マット材９５０の幅（図１６の横方向の長さ）は、３０ｍｍである。
【０１５７】
次に、第２の無機マット材９５０が巻き回された組立体を、第２の筒状金属部材９６０内に圧入した。第２の筒状金属部材９６０には、外径１３５ｍｍ（肉厚２ｍｍ）、全長９０ｍｍのＳＵＳ３０４綱管を使用した。第２の筒状金属部材９６０内に収容された状態の第２の無機マット材９５０の厚さは、１３ｍｍである。
【０１５８】
最後に、第２の筒状金属部材９６０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、第２の筒状金属部材９６０の外表面に固定した。
【０１５９】
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。
【０１６０】
（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、実施例２に係る筒状金属部材の外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。
【０１６１】
（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、実施例３に係る筒状金属部材の外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。
【０１６２】
（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、実施例４に係る筒状金属部材の外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。
【０１６３】
（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、比較例１に係る筒状金属部材の外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。
【０１６４】
（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、比較例２に係る筒状金属部材の外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。
【０１６５】
（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、内側のＳＵＳ３０４綱管（以下、「内管」と称する）の外表面に絶縁層を形成した。
【０１６６】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）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、ＭｎＯ２：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、スラリーを準備した。
【０１６７】
このスラリーを、内管の外表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で２時間乾燥させる。その後、内管を９００℃で２０分間保持し、内管の外表面に、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。
【０１６８】
この内管を、以下、「実施例５に係る筒状金属部材」と称する。
【０１６９】
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。
【０１７０】
（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、実施例６に係る筒状金属部材の外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。
【０１７１】
（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、実施例７に係る筒状金属部材の外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。
【０１７２】
（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、内管の外表面に絶縁層を形成した。
【０１７３】
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末と、前述のバリウムを含むケイ酸ガラス粉末とを、Ａｌ２Ｏ３：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、スラリーを準備した。
【０１７４】
このスラリーを、内管の外表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で２時間乾燥させる。その後、内管を９００℃で２０分間保持し、内管の外表面に、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。
【０１７５】
この内管を、以下、「実施例８に係る筒状金属部材」と称する。
【０１７６】
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。
【０１７７】
（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、内管の外表面に絶縁層を形成した。
【０１７８】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）粉末と、前述のバリウムを含むケイ酸ガラス粉末とを、ＭｎＯ２：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、スラリーを準備した。
【０１７９】
このスラリーを、内管の外表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で２時間乾燥させる。その後、内管を９００℃で２０分間保持し、内管の外表面に、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。
【０１８０】
この内管を、以下、「実施例８に係る筒状金属部材」と称する。
【０１８１】
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。
【０１８２】
（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、比較例３に係る筒状金属部材の外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。
【０１８３】
（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、比較例４に係る筒状金属部材の外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。
【０１８４】
（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、内管の外表面に絶縁層を形成した。
【０１８５】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）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、ＭｎＯ２：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のスラリーを準備した。
【０１８６】
この第１のスラリーを、内管の外表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で２時間乾燥させる。その後、内管を９００℃で２０分間保持し、内管の外表面に、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。
【０１８７】
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のスラリーを準備した。
【０１８８】
この第２のスラリーを、内管の外表面に形成された混合層上にスプレー塗布し、室温（２５℃）で２時間乾燥させる。その後、内管を９００℃で２０分間保持し、内管の混合層上に、ガラス層を形成した。ガラス層の厚さは、２０μｍであった。
【０１８９】
この内管を、以下、「実施例１０に係る筒状金属部材」と称する。
【０１９０】
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。
【０１９１】
（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、実施例１１に係る筒状金属部材の外表面に設置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。
【０１９２】
（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、実施例１２に係る筒状金属部材の外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。
【０１９３】
（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、第１のスラリーは、以下のようにして調製した。
【０１９４】
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末と、バリウムを含むケイ酸ガラス粉末とを、Ａｌ２Ｏ３：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。
【０１９５】
この第１のスラリーを用いたことを除き、作製条件は、実施例１０と同様である。
【０１９６】
なお、実施例１４に係る筒状金属部材の外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。
【０１９７】
（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。
【０１９８】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）粉末と、バリウムを含むケイ酸ガラス粉末とを、ＭｎＯ２：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。
【０１９９】
この第１のスラリーを用いたことを除き、作製条件は、実施例１０と同様である。
【０２００】
なお、実施例１４に係る筒状金属部材の外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。
【０２０１】
（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、比較例５に係る筒状金属部材の外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。
【０２０２】
（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、比較例６に係る筒状金属部材の外表面に形成された混合層の厚さは、５μｍとし、ガラス層の厚さは、２０μｍとした。その他の作製条件は、実施例１０と同様である。
【０２０３】
（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、比較例７に係る筒状金属部材の外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。
【０２０４】
（実施例１５）
以下の方法で、絶縁層を有する筒状金属部材を作製した。また、そのような筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。
【０２０５】
（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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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、スラリーを準備した。
【０２０９】
このスラリーを、ＳＵＳ３０４綱管の内表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で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、８０μｍであった。
【０２１０】
このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例１５に係る筒状金属部材」と称する。
【０２１１】
（排ガス処理装置の作製）
内管に実施例１５に係る筒状金属部材を使用した以外は、実施例１と同様の手順で、実施例１５に係る排ガス処理装置を作製した。
【０２１２】
（実施例１６）
以下の方法で、絶縁層を有する筒状金属部材を作製した。また、そのような筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。
【０２１３】
（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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）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、ＭｎＯ２：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、スラリーを準備した。
【０２１７】
このスラリーを、ＳＵＳ３０４綱管の内表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で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。
【０２１８】
このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例１６に係る筒状金属部材」と称する。
【０２１９】
（排ガス処理装置の作製）
内管に実施例１６に係る筒状金属部材を使用した以外は、実施例１と同様の手順で、実施例１６に係る排ガス処理装置を作製した。
【０２２０】
（実施例１７）
以下の方法で、絶縁層を有する筒状金属部材を作製した。また、そのような筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。
【０２２１】
（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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）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、ＭｎＯ２：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のスラリーを準備した。
【０２２５】
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、室温（２５℃）で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。
【０２２６】
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のスラリーを準備した。
【０２２７】
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、室温（２５℃）で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。
【０２２８】
このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例１７に係る筒状金属部材」と称する。
【０２２９】
（排ガス処理装置の作製）
内管に実施例１７に係る筒状金属部材を使用した以外は、実施例１と同様の手順で、実施例１７に係る排ガス処理装置を作製した。
【０２３０】
（実施例１８）
以下の方法で、絶縁層を有する筒状金属部材を作製した。また、そのような筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。
【０２３１】
（筒状金属部材の作製）
筒状金属部材には、外径１３５ｍｍ（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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
次に、実施例１５と同様の方法で、ＳＵＳ３０４綱管の内表面に絶縁層を形成した。このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例１８に係る筒状金属部材」と称する。
【０２３４】
（排ガス処理装置の作製）
次に、以下の手順で、図１８に示した構造の排ガス処理装置を作製した。
【０２３５】
まず、ハニカム構造体９１０として、図１１に示したような、内径９３ｍｍφ、全長１００ｍｍの円筒状のハニカム構造体を準備した。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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
次に、ハニカム構造体９１０の側面に、第１の無機マット材９２０を巻き回した。第１の無機マット材９２０は、アルミナ繊維で構成され、第１の無機マット材９２０の幅（図１６の横方向の長さ）は、３０ｍｍである。
【０２３８】
次に、第１の無機マット材９２０が巻き回されたハニカム構造体９１０を、第１の筒状金属部材９３０内に圧入した。第１の筒状金属部材９３０内に収容された状態の第１の無機マット材９２０の厚さは、４ｍｍである。第１の筒状金属部材９３０には、外径１０５ｍｍ（肉厚２ｍｍ）、全長９０ｍｍのＳＵＳ３０４綱管を使用した。さらに、この第１の筒状金属部材９３０の側面に、第２の無機マット材９５０を巻き回した。第２の無機マット材９５０は、アルミナ繊維で構成され、第２の無機マット材９５０の幅（図１６の横方向の長さ）は、３０ｍｍである。
【０２３９】
次に、第２の無機マット材９５０が巻き回された組立体を、実施例１８に係る筒状金属部材９６０内に圧入した。実施例１８に係る筒状金属部材９６０内に収容された状態の第２の無機マット材９５０の厚さは、１３ｍｍである。
【０２４０】
最後に、第２の筒状金属部材９６０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１８に係る筒状金属部材９６０の外表面に固定した。
【０２４１】
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１８に係る排ガス処理装置」と称する。
【０２４２】
（実施例１９）
以下の方法で、絶縁層を有する筒状金属部材を作製した。また、そのような筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。
【０２４３】
（筒状金属部材の作製）
筒状金属部材には、外径１３５ｍｍ（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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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。
【０２４６】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）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、ＭｎＯ２：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、スラリーを準備した。
【０２４７】
このスラリーを、ＳＵＳ３０４綱管の内表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で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。
【０２４８】
このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例１９に係る筒状金属部材」と称する。
【０２４９】
（排ガス処理装置の作製）
外側のＳＵＳ３０４綱管９６０（以下、「外管」と言う）に、実施例１９に係る筒状金属部材を使用した以外は、実施例１８と同様の手順で、実施例２０に係る排ガス処理装置を作製した。
【０２５０】
（実施例２０）
以下の方法で、絶縁層を有する筒状金属部材を作製した。また、そのような筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。
【０２５１】
（筒状金属部材の作製）
筒状金属部材には、外径１３５ｍｍ（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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）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、ＭｎＯ２：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のスラリーを準備する。
【０２５５】
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、室温（２５℃）で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。
【０２５６】
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のスラリーを準備する。
【０２５７】
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、室温（２５℃）で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。
【０２５８】
このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例２０に係る筒状金属部材」と称する。
【０２５９】
（排ガス処理装置の作製）
外管に、実施例２０に係る筒状金属部材を使用した以外は、実施例１８と同様の手順で、実施例２０に係る排ガス処理装置を作製した。
【０２６０】
表１、表２および表３には、実施例１〜実施例２０、および比較例１〜比較例７に係る実施例１〜実施例２０、および比較例１〜比較例７の筒状金属部材の絶縁層の組成、膜厚、設置位置をまとめて示した。
【０２６１】
【表１】
【０２６２】
【表２】
【０２６３】
【表３】
（密着性評価）
実施例１〜実施例２０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、以下の熱衝撃試験にて行った。
【０２６４】
まず、各実施例および各比較例に係る筒状金属部材を、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（剥離の有無）を目視で観察した。
【０２６５】
密着性の評価結果をまとめて、前述の表１〜表３の「密着性」の欄に示す。この密着性の評価結果から、実施例１〜実施例２０に係る筒状金属部材では、密着性が良好で、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。
【０２６６】
（抵抗値測定）
次に、実施例１〜実施例２０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、排ガス処理装置の抵抗（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。
【０２６７】
測定前に、排ガス処理装置９００の第１および第２の無機マット材９２０、９５０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、両方の無機マット材９２０、９５０は、該無機マット材から水がしたたるほど、十分に含水させた。
【０２６８】
この状態で、排ガス処理装置の一組の測定用電極９４０Ａ〜９４０Ｂ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。
【０２６９】
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第１の無機マット材と第２の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２０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、１／１０１８〜１／１０６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。
【０２７０】
実施例１〜２０および比較例１〜７の抵抗値の測定結果を、前述の表１〜表３の「抵抗測定値」の欄にまとめて示す。
【０２７１】
この抵抗値測定結果（表１〜表３）から、比較例１、比較例４、比較例６、および比較例７に係る排ガス処理装置では、抵抗値は、４．０×１０４Ω以下であることがわかる。一方、実施例１〜実施例２０に係る排ガス処理装置では、抵抗値は、９．０×１０５Ω以上であった。すなわち、実施例１〜実施例２０に係る排ガス処理装置では、比較例１、比較例４、比較例６、および比較例７に係る排ガス処理装置に比べて、抵抗値は、少なくとも２２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。
【０２７２】
このように、本発明によれば、ハニカム構造体と第２の筒状金属部材の間に、良好な絶縁性が確保され、絶縁層の密着性に優れる排ガス処理装置を得ることができることが確認された。
【０２７３】
本発明の実施例では、ハニカム構造体以外の部材に電流が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。
【符号の説明】
【０２７４】
１００、１０１、１０２、１０３ 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 第１の無機マット材
５１０ 第２の無機マット材
５９０ 第２の筒状金属部材
６００ 第１の筒状金属部材
６０２ 外表面
６１０ 絶縁層
６１０Ａ〜６１０Ｃ 絶縁層
６１２ 第１の層
６１４ 第２の層
７５０１ 電極端子
７５０２ 電極端子
７５２１ 電極端子
７５２２ 電極端子
７６０Ａ、７６０Ｂ 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 第１の無機マット材
９３０ 第１の筒状金属部材
９４０Ａ、９４０Ｂ 測定用電極
９５０ 第２の無機マット材
９６０ 第２の筒状金属部材
【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有害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】
上記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、例えば、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排ガス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開示されている（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、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る。
【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】
本発明の排ガス処理装置は、
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、無機マット材と、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、
当該排ガス処理装置は、該ハニカム構造体の外周面に巻き回された第１の無機マット材と、
該第１の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第１の筒状金属部材と、
を有し、
当該排ガス処理装置は、さらに、前記第１の筒状金属部材の外周面に巻き回された第２の無機マット材と、
該第２の無機マット材が巻き回された前記第１の筒状金属部材を収容する第２の筒状金属部材と、
を有し、
前記第１の筒状金属部材の内表面の前記第１の無機マット材と当接する第１の部分、前記第１の筒状金属部材の外表面の前記第２の無機マット材と当接する第２の部分、および前記第２の筒状金属部材の内表面の前記第２の無機マット材と当接する第３の部分の少なくとも１つには、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である。
【００１２】
ここで、本発明による排ガス処理装置において、前記絶縁層は、ガラス層を有しても良い。
【００１３】
また、本発明による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の範囲であっても良い。
【００１４】
また、本発明による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、
前記第１の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第１の筒状金属部材の内表面と前記ガラス層の間に形成され、
前記第２の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第１の筒状金属部材の外表面と前記ガラス層の間に形成され、
前記第３の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第２の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以上であっても良い。
【００１５】
前記第１の部分および／または前記第２の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第１の筒状金属部材と前記ガラス層の間の熱膨張係数を有し、
前記第３の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第２の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も良い。
【００１６】
また、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も良い。
【００１７】
また、本発明による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、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も良い。
【００１８】
また、本発明による排ガス処理装置において、前記第１および／または第２の無機マット材の厚さは、前記第１および／または第２の筒状金属部材に収容された状態で、１ｍｍ〜２０ｍｍであっても良い。
【００１９】
また、本発明による排ガス処理装置において、前記絶縁層は、前記第２の部分にのみ形成されていても良い。
【００２０】
また、本発明による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ても良い。
【発明の効果】
【００２１】
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】
【００２２】
【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第１および第２の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第１および第２の筒状金属部材を模式的に示した断面図である。
【図５】本発明による排ガス処理装置に含まれるさらに別の第１および第２の筒状金属部材を模式的に示した断面図である。
【図６】本発明による排ガス処理装置に含まれるさらに別の第１および第２の筒状金属部材を模式的に示した断面図である。
【図７】本発明による排ガス処理装置に含まれるさらに別の第１および第２の筒状金属部材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さらに別の第１および第２の筒状金属部材を模式的に示した断面図である。
【図９】本発明による排ガス処理装置に含まれるさらに別の第１および第２の筒状金属部材を模式的に示した断面図である。
【図１０】本発明による排ガス処理装置に含まれる第１の筒状金属部材の概略的な部分断面図である。
【図１１】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１２】図１１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１３】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構成を模式的に示した斜視図である。
【図１４】図１３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１５】本発明による排ガス処理装置の別の構成を示した概略的な断面図である。
【図１６】本発明による排ガス処理装置のさらに別の構成を示した概略的な断面図である。
【図１７】本発明による排ガス処理装置のさらに別の構成を示した概略的な断面図である。
【図１８】本発明の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１９】本発明の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】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明を説明する。
【００２４】
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。
【００２５】
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第１の無機マット材５００と、この第１の無機マット材５００が巻き回されたハニカム構造体２００を収容する第１の筒状金属部材６００とを有する。
【００２６】
ハニカム構造体２００は、一つのハニカムユニットで構成される。
【００２７】
第１の無機マット材５００は、ハニカム構造体２００の外周面に巻き回され、車両等に搭載されて使用する際に、ハニカム構造体２００と第１の筒状金属部材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。
【００２８】
第１の筒状金属部材６００は、第１の無機マット材５００が巻き回されたハニカム構造体２００を収容する役割を有する。
【００２９】
ここで、本発明による排ガス処理装置１００は、さらに、第１の筒状金属部材６００の外周面を覆うように巻き回された第２の無機マット材５１０と、この第１の筒状金属部材６００を覆う第２の無機マット材５１０を収容する第２の筒状金属部材５９０とを有する。すなわち、排ガス処理装置１００は、第１の筒状金属部材６００および第２の筒状金属部材５９０の２重管構造になっているという特徴を有する。この特徴については、後述する。
【００３０】
第１の筒状金属部材６００または第２の筒状金属部材５９０は、例えば、ステンレス鋼、ニッケル基合金等で作製される。
【００３１】
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、触媒として、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。
【００３２】
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、ハニカム構造体２００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。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。
【００３３】
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に示すハニカム構造体２００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。
【００３４】
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、２６１は、例えば、金属の溶射、スパッタリング法、または蒸着法等により、ハニカム構造体２００の外周面２３０上に形成されても良い。
【００３５】
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、第１の無機マット材５００および第２の無機マット材５１０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７５０２は、第１の無機マット材５００および第２の無機マット材５１０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。
【００３６】
なお、電極端子７５０１は、絶縁碍子７６０Ａを介して、第１および第２の筒状金属部材６００、５９０と絶縁されている。同様に、電極端子７５０２は、絶縁碍子７５０Ｂを介して、第１および第２の筒状金属部材６００、５９０と絶縁されている。
【００３７】
図１に示す排ガス処理装置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１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。
【００３８】
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、排ガスが処理される。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。
【００３９】
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。
【００４０】
ここで、特許文献１のような、従来の一重管構造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、両者の間に介在される無機マット材により達成される。無機マット材の厚さが厚いと、ハニカム構造体と筒状金属部材の間の絶縁の効果は高くなると考えられる。
【００４１】
しかしながら、従来の一重管構造の排ガス処理装置では、無機マット材の厚さを厚くしすぎると（例えば３０ｍｍ程度）、無機マット材のハニカム構造体に対する保持力が低下する。そのため、ハニカム構造体が所定の位置からずれたり、無機マット材から脱落する。
【００４２】
また、無機マット材の厚さが薄くなると（例えば０．５ｍｍ程度）、今度は、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危険性が増大する。なぜなら、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ためである。さらに、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という問題が生じ得る。
【００４３】
これに対して、本発明では、排ガス処理装置１００は、図１に示すような２重管構造になっている。この場合、ハニカム構造体２００と第２の金属製の筒状部材５９０との間には、第１の無機マット材５００および第２の無機マット材５１０が存在する。従って、第１の無機マット材５００のハニカム構造体２００に対する十分な保持力を有する第１の無機マット材５０の厚さ（例えば４ｍｍ程度）であっても、ハニカム構造体２００と第２の金属製の筒状部材５９０とが短絡する危険性を低減させることができる。
【００４４】
さらに、本発明による排ガス処理装置１００では、以下の３つの部分の少なくとも一つに絶縁層６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃ（図１には示されていない）が形成されているという特徴を有する：
（ｉ）第１の部分；第１の筒状金属部材６００の内表面のうち、第１の無機マット材５００と当接する箇所、
（ｉｉ）第２の部分；第１の筒状金属部材６００の外表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所、および
（ｉｉｉ）第３の部分；第２の筒状金属部材の内表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所。
【００４５】
このような本発明による排ガス処理装置１００において、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、水分を含む排ガスの流入により、第１および第２の無機マット材５００、５１０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、第１および第２の無機マット材５００、５１０の含水により、第１および第２の無機マット材５００、５１０の絶縁性が低下しても、前述の絶縁層６１０Ａ〜６１０Ｃの存在により、ハニカム構造体２００と第２の筒状金属部材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において、前述の第２の部分（ｉｉ）に絶縁層６１０Ｂが形成されている場合、ハニカム構造体２００の通電時でも、ハニカム構造体２００と第２の筒状金属部材６００の間の抵抗は、例えば、１．０×１０５Ω以上に維持される。
【００４６】
ハニカム構造体と第２の筒状金属部材の間の抵抗は、１．０×１０５Ω以上が望ましく、９．０×１０５Ω以上がより望ましく、３．０×１０８Ω以上がさらに望ましい。
【００４７】
従って、本発明では、排ガス処理装置１００内で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。
【００４８】
図３〜図９には、本発明の排ガス処理装置１００における絶縁層６１０Ａ〜６１０Ｃの設置形態の一例を模式的に示す。これらの図３〜図９は、本発明による排ガス処理装置１００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。
【００４９】
図３の形態では、絶縁層６１０Ａは、第１の部分、すなわち、第１の筒状金属部材６００の内表面のうち、第１の無機マット材５００と当接する箇所にのみ形成されている。
【００５０】
図４の形態では、絶縁層６１０Ｂは、第２の部分、すなわち、第１の筒状金属部材６００の外表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所にのみ形成されている。このような構成では、絶縁層６１０Ｂを比較的容易に設置することが可能となる。
【００５１】
図５の形態では、絶縁層６１０Ａ、６１０Ｂは、第１の部分と第２の部分の両方、すなわち、第１の筒状金属部材６００の内表面のうち、第１の無機マット材５００と当接する箇所、および第１の筒状金属部材６００の外表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所に形成されている。
【００５２】
図６の形態では、絶縁層６１０Ｃは、第３の部分、すなわち、第２の筒状金属部材５９０の内表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所にのみ形成されている。
【００５３】
図７の形態では、絶縁層６１０Ｂ、６１０Ｃは、第２の部分と第３の部分の両方、すなわち、第１の筒状金属部材６００の外表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所、および第２の筒状金属部材５９０の内表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所に形成されている。
【００５４】
図８の形態では、絶縁層６１０Ａ、６１０Ｃは、第１の部分と第３の部分の両方、すなわち、第１の筒状金属部材６００の内表面のうち、第１の無機マット材５００と当接する箇所、および第２の筒状金属部材５９０の内表面のうち、第２の無機マット材５１０と当接する箇所に形成されている。
【００５５】
図９の形態では、絶縁層６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃは、第１の部分〜第３の部分の全てに形成されている。
【００５６】
このように、本発明において絶縁層（６１０Ａ〜６１０Ｃ）は、前述の第１の部分〜第３の部分のうち、少なくとも一つに形成されていれば良い。
【００５７】
（絶縁層６１０について）
次に、図面を参照して、絶縁層６１０Ａ〜６１０Ｃ（単に６１０と表すこともある）の構成について詳しく説明する。なお、以降の説明では、前述の第２の部分に形成される絶縁層６１０Ｂを例に説明する。しかしながら、以下の説明は、その他の箇所に形成された絶縁層においても同様に参照できることは明らかである。
【００５８】
図４の排ガス処理装置に示すように、第１の筒状金属部材６００は、外表面６０２を有し、該外表面６０２には、緻密な絶縁層６１０Ｂが形成されている。
【００５９】
ここで、緻密とは、絶縁層６１０Ｂ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。
【００６０】
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。
【００６１】
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６１０Ｂの全表面に塗布し、一組の電極を絶縁層６１０Ｂの表面と筒状金属部材６００の内表面に設置する。一組の電極間に５００Ｖの電圧を印加し、抵抗測定器で絶縁層６１０Ｂの表面と筒状金属部材６００の内表面の間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６１０Ｂの表面と筒状金属部材６００の内表面の間の抵抗値が、絶縁層６１０Ｂの厚みが２０μm以上において、４．０×１０４Ω以下であれば、絶縁層６１０Ｂには貫通孔（ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｏｒｅ）が存在し、４．０×１０４Ωより大きければ、貫通孔（ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｏｒｅ）が存在せず、絶縁層６１０Ｂは、緻密であるという知見が経験から得られている。なお、図１９は、本発明の緻密な絶縁層の走査型顕微鏡写真である。図１９は、厚さが２０μm以上（４００μm）の緻密な絶縁層６１０Ｂ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、４．０×１０４Ω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、４．０×１０４Ωより小さい値を示した。
【００６２】
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と第２の筒状金属部材５９０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６１０Ｂが第１の筒状金属部材６００の外表面に形成された場合、第２の筒状金属部材５９０とハニカム構造体２００の絶縁性が確保される。
【００６３】
絶縁層６１０Ｂの厚さは、２０μｍ〜４００μｍの範囲であることが好ましい。
【００６４】
絶縁層６１０Ｂの厚さが２０μｍ未満の場合、第２の筒状金属部材５９０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６１０Ｂの厚さが４００μｍを超えると、絶縁層６１０Ｂ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６１０Ｂ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。
【００６５】
絶縁層６１０Ｂ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、石英ガラスまたは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。
【００６６】
「ガラス層」が緻密な絶縁層になる理由は、第１の筒状金属部材６００の外表面６０２にガラス層を形成する工程において、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。
【００６７】
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、バリウムを含むケイ酸ガラスがより望ましい。これらは、単独で用いても、２種以上併用しても良い。
【００６８】
ガラス層の融点は、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、第１の筒状金属部材６００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、第１の筒状金属部材６００が劣化する。
【００６９】
ガラス層の厚さは、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、第１の筒状金属部材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。
【００７０】
あるいは、絶縁層６１０Ｂは、非晶質無機材（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。
【００７１】
非晶質無機材としては、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。
【００７２】
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。
【００７３】
混合層が緻密な絶縁層になる理由は、第１の筒状金属部材６００の外表面６０２に、混合層を形成させる工程において、非晶質無機材（ガラス成分）を溶融させるときに、溶融された非晶質無機材（ガラス成分）中の空気が抜けるためである。
【００７４】
混合層の厚さは、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、第１の筒状金属部材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。
【００７５】
図１０には、本発明による排ガス処理装置１００に含まれる別の第１の筒状金属部材６００の部分断面図を模式的に示す。図１０の排ガス処理装置１００は、第１の筒状金属部材６００の外表面６０２の別の形態（部分図）を示した図である。
【００７６】
この図１０の排ガス処理装置の例では、第１の筒状金属部材６００の外表面６０２に設置された絶縁層６１０Ｂは、２層構造となっている。すなわち、絶縁層６１０Ｂは、第１の筒状金属部材６００の半径方向の中心から近い順に、第１の層６１２と、第２の層６１４とを有する。第２の層６１４は、前述のようなガラス層であっても良い。図１０において、第１の層６１２は、第１の筒状金属部材６００の外表面６０２と、第２の層６１４との間の密着性を高める役割を有する。第１の層６１２は、前述のような混合層であっても良い。
【００７７】
例えば、第１の層６１２は、第１の筒状金属部材６００の熱膨張係数αＡと、第２の層６１４の熱膨張係数αＢ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、第１の筒状金属部材６００がステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で構成される場合、第１の筒状金属部材６００の熱膨張係数αＡは、１７×１０−６／℃程度である。また、例えば、第２の層６１４が石英ガラスで構成される場合、第２の層６１４の熱膨張係数αＢは、０．６×１０−６／℃程度である。この場合、第１の層６１２の熱膨張係数αＡ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の第１の筒状金属部材６００との間で密着性の良好な絶縁層６１０Ｂを形成することが可能になる。なぜなら、筒状金属部材６００と絶縁層６１０Ｂの熱膨張差に起因する応力が緩和されるからである。
【００７８】
なお、絶縁層６１０Ｂが２層構造を有する場合、第１の層６１２は、５０μｍ以上の厚さを有し、および／または第２の層６１４は、２０μｍ以上の厚さを有することが好ましい。第１の層６１２の厚さが５０μｍ未満で、第２の層６１４の厚さが２０μｍ未満の場合、第１の筒状金属部材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６１０Ｂが２層構造を有する場合、絶縁層６１０Ｂ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６１０Ｂの厚さが４０μｍを超えると、２層構造を有する絶縁層６１０Ｂ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６１０Ｂ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。
【００７９】
また、図１０の排ガス処理装置１００の例では、絶縁層６１０Ｂは、２層構造となっているが、絶縁層６１０Ｂを構成する層の数は、これに限られない。例えば、絶縁層６１０Ｂは、３層構造、４層構造等であっても良い。
【００８０】
（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。
【００８１】
（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。
【００８２】
また、図２の排ガス処理装置１００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。
【００８３】
図１１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。また、図１２には、図１１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。
【００８４】
図１１に示すように、ハニカム構造体３００は、「分割構造」のハニカム構造体３００となっている。
【００８５】
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。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１１のハニカム構造体の例では、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、長手方向に垂直な断面を円形状に加工することにより構成される。
【００８６】
図１２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、触媒として、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。
【００８７】
なお、図１１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１１のハニカム構造体の例では、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。
【００８８】
図１３には、他の「分割構造」のハニカム構造体４００を示す。また、図１４には、図１３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。
【００８９】
図１３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。
【００９０】
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１３のハニカム構造体の例では、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、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。
【００９１】
図１４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、触媒として、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。
【００９２】
さらに、図１３に示すハニカム構造体４００においても、図２または図１１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１３のハニカム構造体の例では、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。
【００９３】
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。
【００９４】
（ハニカムユニット）
ハニカムユニット３４０および４４０は、前述のように、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）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。
【００９５】
ハニカムユニット３４０および４４０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および４４０の断面形状は、正方形、長方形、六角形などであっても良い。
【００９６】
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、正方形以外に、例えば三角形、多角形等としても良い。
【００９７】
ハニカムユニット３４０および４４０のセル密度は、１５．５〜１８６個／ｃｍ２（１００〜１２００ｃｐｓｉ）の範囲であることが好ましく、４６．５〜１７０個／ｃｍ２（１５０〜８００ｃｐｓｉ）の範囲であることがより好ましく、６２〜１５５個／ｃｍ２（１５０〜４００ｃｐｓｉ）の範囲であることがさらに好ましい。
【００９８】
ハニカムユニット３４０および４４０の気孔率は、３５％〜７０％の範囲であることが好ましい。
【００９９】
ハニカムユニット３４０のセル壁３２４およびハニカムユニット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。
【０１００】
ハニカムユニット３４０のセル壁３２４およびハニカムユニット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、パラジウム等が挙げられる。これらの触媒は、アルミナ層を介して、セル壁３２４および４２４に担持されていても良い。
【０１０１】
（接着層）
ハニカム構造体３００および４００の接着層３５０および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、必要に応じてさらに、無機繊維、および／または有機バインダを含んでも良い。
【０１０２】
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、無機ゾルまたは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。これらは単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
【０１０３】
これらの中では、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。
【０１０４】
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。上記無機繊維の材料の中では、シリカアルミナが望ましい。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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３００および４００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３００および４００の大きさに合わせて適宜選定される。
【０１０７】
（無機マット材５００、５１０）
第１および第２の無機マット材５００、５１０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。
【０１０８】
無機マット材５００、５１０は、例えば、アルミナおよびシリカからなる無機繊維（平均直径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。
【０１０９】
第１および第２の無機マット材５００、５１０の厚さは、第１および第２の筒状金属部材６００、５９０に収容された状態で、１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【０１１０】
第１の無機マット材５００の厚さが１ｍｍ未満の場合、車両等に搭載して使用する際、ハニカム構造体２００、３００および４００と第１の筒状金属部材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生じやすくなる。また、第２の無機マット材５１０の厚さが１ｍｍ未満の場合、車両等に搭載して使用する際、第１の筒状金属部材６００と第２の筒状金属部材５９０の間の緩衝効果が不十分になり、第１および第２の筒状金属部材６００、５９０が破損するという問題が生じやすくなる。
【０１１１】
一方、第１の無機マット材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、車両等に搭載して使用する際、ハニカム構造体２００、３００および４００が第１の筒状金属部材６００から所定位置がずれる、または脱落するという問題が発生する。また、第２の無機マット材５１０の厚さが２０ｍｍを超えると、第１の筒状金属部材６００を保持する力が低下する。
【０１１２】
第１および第２の無機マット材５００、５１０の密度は、第１および第２の筒状金属部材６００、５９０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。第１の無機マット材５００の密度が０．０５ｇ／ｃｍ３未満の場合、車両に搭載して使用する際に、ハニカム構造体２００、３００、および４００と、第１の筒状金属部材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生じやすくなる。また、第２の無機マット材５１０の密度が０．０５ｇ／ｃｍ３未満の場合、車両等に搭載して使用する際、第１の筒状金属部材６００と第２の筒状金属部材５９０の間の緩衝効果が不十分になり、第１および第２の筒状金属部材６００、５９０が破損するという問題が生じやすくなる。一方、第１の無機マット材５００の密度が０．５ｇ／ｃｍ３を超えると、第１の無機マット材５００が第１の筒状金属部材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、第１の無機マット材５００の潰れまたは破損の問題が発生する。また、第２の無機マット材５１０の密度が０．５ｇ／ｃｍ３を超えると、第２の無機マット材５１０が第１および第２の筒状金属部材６００、５９０から受ける圧力が大きくなり、第２の無機マット材５１０の潰れまたは破損の問題が発生する。
（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。
【０１１３】
本発明の排ガス処理装置１００を製造する際には、ハニカム構造体２００、３００および４００の外周面に第１の無機マット材５００を巻き回し、この第１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、第１の筒状金属部材６００内に収容する。次に、第１の筒状金属部材６００の外周面に第２の無機マット材５１０を巻き回し、この第２の無機マット材５１０が巻き回された第１の筒状金属部材６００を、第２の筒状金属部材５９０内に収容することにより、本発明の排ガス処理装置１００が構成される。
【０１１４】
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）
本発明のハニカム構造体は、以下の方法で製造される。
【０１１５】
なお、以下の記載では、図１１、図１３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、このハニカム構造体の製造方法は、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。
【０１１６】
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（ＡｌＮ）等を添加しても良い。
【０１１７】
原料ペーストには、これらの他に有機バインダ、分散媒および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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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ハニカム形状に成形することが好ましい。
【０１２０】
次に、得られたハニカム成形体は、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、得られた乾燥されたハニカム成形体は、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、脱脂されたハニカム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。
【０１２１】
次に、以上の工程で得られたハニカムユニット（ハニカム焼成体）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を作製する。
【０１２２】
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する。そのため、自動車等に搭載して使用する際、ハニカムユニットが所定位置からずれるまたは脱落するという問題がある。一方、ハニカム構造体を加熱する温度が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、これ以上の強度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。
【０１２３】
ハニカム構造体を加熱する時間は、２時間程度が好ましい。
【０１２４】
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、触媒として、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る。
【０１２５】
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、金属のスパッタ等により形成することができる。
【０１２６】
以上の工程により、図１１、図１３に示すような「分割式」のハニカム構造体３００、４００を作製することができる。
（筒状金属部材への絶縁層の形成方法）
次に、筒状金属部材に絶縁層を形成する方法について説明する。なお、以下の記載は、前述の図４の排ガス処理装置に示した構成、すなわち第１の筒状金属部材６００の外周面に絶縁層６１０Ｂを形成する場合の絶縁層の形成方法について説明する。しかしながら、排ガス処理装置のその他の部分に絶縁層を設置する場合も同様の方法で行うことができる。
【０１２７】
第１の筒状金属部材６００の絶縁層６１０Ｂは、以下の方法で形成される。
【０１２８】
まず、第１の筒状金属部材６００を準備する。第１の筒状金属部材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。
【０１２９】
次に、第１の筒状金属部材６００の外表面６０２に絶縁層６１０Ｂを形成する。前述のように、絶縁層６１０Ｂは、ガラス層を有しても良く、混合層を有しても良い。
【０１３０】
絶縁層６１０Ｂの成膜方法は、特に限られず、絶縁層６１０Ｂは、ガラス成分のスプレー塗布法、刷毛塗り法などのコーティング法などで成膜しても良い。
【０１３１】
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。
【０１３２】
なお、成膜された絶縁層は、緻密性を確保するため、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。
【０１３３】
成膜された絶縁層は、焼成され、これにより絶縁層が第１の筒状金属部材の外表面に固着される。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。
【０１３４】
成膜後の焼成温度が４００℃未満の場合、絶縁層６１０Ｂと第１の筒状金属部材６００の間の界面において、絶縁層６１０Ｂ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６１０Ｂと第１の筒状金属部材６００の密着性が低下し、絶縁層６１０Ｂが第１の筒状金属部材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、第１の筒状金属部材６００に１０００℃を超える温度が加わるため、第１の筒状金属部材６００が変形するという問題がある。
【０１３５】
なお、以上の記載では、図１に示すような排ガス処理装置１００の構成に基づいて、本発明を説明した。しかしながら、図１に示す排ガス処理装置１００は、本発明による排ガス処理装置の一例に過ぎず、その他の構造の排ガス処理装置についても、本発明が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。以下、本発明による排ガス処理装置の別の構成について、簡単に説明する。
【０１３６】
図１５、図１６、および図１７には、本発明による排ガス処理装置の別の構成を示す。
【０１３７】
図１５、図１６、および図１７に示すように、この排ガス処理装置１０１、１０２、および１０３は、図１に示した排ガス処理装置１００と同様の構成を有する。従って、図１５、図１６、および図１７において、図１と同様の構成部材には、図１と同様の参照符号が付されている。
【０１３８】
ここで、図１５に示す排ガス処理装置１０１では、電極端子７５０１および７５０２の位置が図１の電極端子７５２１および７５２２の位置とは異なっている。すなわち、図１５に示す排ガス処理装置１０１では、２つの電極端子７５２１、７５２２は、ハニカム構造体２００の両端部ではなく、ハニカム構造体２００の中央部に配置されている。また、電極端子７５２１、７５２２は、ハニカム構造体２００の長手方向に対して垂直な方向に、相互に逆向きに延伸するように配置されている。
【０１３９】
なお、このような構成の排ガス処理装置１０１を得る場合、ハニカム構造体２００の２つの電極のそれぞれは、例えば図２、図１１に示すような両端部ではなく、ハニカム構造体２００の外周面の中央部近傍に配置される。
【０１４０】
また、図１６に示す排ガス処理装置１０２では、２つの電極端子７５２１、７５２２と、第１および第２のマット材５００、５１０との間を非接触とすることで、２つの電極端子７５２１、７５２２の周囲に絶縁碍子を設置せずに、２つの電極端子７５２１、７５２２と、第１および第２の筒状金属部材６００、５９０、ならびに第１および第２のマット材５００、５１０との間の絶縁を確保している。
【０１４１】
また、図１７に示す排ガス処理装置１０３では、第１および第２のマット材の位置が図１６とは異なっている。第１の無機マット材５００でハニカム構造体２００を保持し、第２の無機マット材５１０で第１の筒状金属部材６００を保持しておけば、第１および第２の無機マット材５００、５１０が設置される位置は限定されない。
【０１４２】
この他にも、排ガス処理装置の構成として、様々な構造が取り得ることは、明らかであろう。
【実施例】
【０１４３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【０１４４】
（実施例１）
以下の方法で、絶縁層を有する筒状金属部材を作製した。また、そのような筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。
【０１４５】
（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。
【０１４６】
まず、ＳＵＳ３０４綱管の外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綱管の外表面の最大高さＲｚは、２．５μｍであった。
【０１４７】
次に、以下のようにして、ＳＵＳ３０４綱管の外表面に絶縁層を形成した。
【０１４８】
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、スラリーを準備した。
【０１４９】
このスラリーを、ＳＵＳ３０４綱管の外表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で２時間乾燥させる。その後、ＳＵＳ３０４綱管を９００℃で２０分間保持し、ＳＵＳ３０４綱管の外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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
（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。
【０１５２】
図１８には、本発明の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す。排ガス処理装置９００は、ハニカム構造体９１０と、第１の無機マット材９２０と、実施例１に係る筒状金属部材９３０と、第２の無機マット材９５０と、第２の筒状金属部材９６０と、一組の測定用電極９４０Ａ、９４０Ｂとで構成される。
【０１５３】
まず、ハニカム構造体９１０として、図１１に示したような、内径９３ｍｍφ、全長１００ｍｍの円筒状のハニカム構造体を準備した。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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
次に、ハニカム構造体９１０の側面に、第１の無機マット材９２０を巻き回した。第１の無機マット材９２０は、アルミナ繊維で構成され、第１の無機マット材９２０の幅（図１６の横方向の長さ）は、３０ｍｍである。
【０１５６】
次に、第１の無機マット材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内に収容された状態の第１の無機マット材９２０の厚さは、４ｍｍである。さらに、この実施例１に係る筒状金属部材９３０の側面に、第２の無機マット材９５０を巻き回した。第２の無機マット材９５０は、アルミナ繊維で構成され、第２の無機マット材９５０の幅（図１６の横方向の長さ）は、３０ｍｍである。
【０１５７】
次に、第２の無機マット材９５０が巻き回された組立体を、第２の筒状金属部材９６０内に圧入した。第２の筒状金属部材９６０には、外径１３５ｍｍ（肉厚２ｍｍ）、全長９０ｍｍのＳＵＳ３０４綱管を使用した。第２の筒状金属部材９６０内に収容された状態の第２の無機マット材９５０の厚さは、１３ｍｍである。
【０１５８】
最後に、第２の筒状金属部材９６０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、第２の筒状金属部材９６０の外表面に固定した。
【０１５９】
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。
【０１６０】
（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、実施例２に係る筒状金属部材の外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。
【０１６１】
（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、実施例３に係る筒状金属部材の外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。
【０１６２】
（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、実施例４に係る筒状金属部材の外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。
【０１６３】
（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、比較例１に係る筒状金属部材の外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。
【０１６４】
（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、比較例２に係る筒状金属部材の外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。
【０１６５】
（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、内側のＳＵＳ３０４綱管（以下、「内管」と称する）の外表面に絶縁層を形成した。
【０１６６】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）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、ＭｎＯ２：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、スラリーを準備した。
【０１６７】
このスラリーを、内管の外表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で２時間乾燥させる。その後、内管を９００℃で２０分間保持し、内管の外表面に、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。
【０１６８】
この内管を、以下、「実施例５に係る筒状金属部材」と称する。
【０１６９】
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。
【０１７０】
（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、実施例６に係る筒状金属部材の外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。
【０１７１】
（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、実施例７に係る筒状金属部材の外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。
【０１７２】
（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、内管の外表面に絶縁層を形成した。
【０１７３】
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末と、前述のバリウムを含むケイ酸ガラス粉末とを、Ａｌ２Ｏ３：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、スラリーを準備した。
【０１７４】
このスラリーを、内管の外表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で２時間乾燥させる。その後、内管を９００℃で２０分間保持し、内管の外表面に、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。
【０１７５】
この内管を、以下、「実施例８に係る筒状金属部材」と称する。
【０１７６】
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。
【０１７７】
（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、内管の外表面に絶縁層を形成した。
【０１７８】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）粉末と、前述のバリウムを含むケイ酸ガラス粉末とを、ＭｎＯ２：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、スラリーを準備した。
【０１７９】
このスラリーを、内管の外表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で２時間乾燥させる。その後、内管を９００℃で２０分間保持し、内管の外表面に、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。
【０１８０】
この内管を、以下、「実施例８に係る筒状金属部材」と称する。
【０１８１】
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。
【０１８２】
（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、比較例３に係る筒状金属部材の外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。
【０１８３】
（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、比較例４に係る筒状金属部材の外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。
【０１８４】
（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、内管の外表面に絶縁層を形成した。
【０１８５】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）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、ＭｎＯ２：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のスラリーを準備した。
【０１８６】
この第１のスラリーを、内管の外表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で２時間乾燥させる。その後、内管を９００℃で２０分間保持し、内管の外表面に、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。
【０１８７】
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のスラリーを準備した。
【０１８８】
この第２のスラリーを、内管の外表面に形成された混合層上にスプレー塗布し、室温（２５℃）で２時間乾燥させる。その後、内管を９００℃で２０分間保持し、内管の混合層上に、ガラス層を形成した。ガラス層の厚さは、２０μｍであった。
【０１８９】
この内管を、以下、「実施例１０に係る筒状金属部材」と称する。
【０１９０】
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。
【０１９１】
（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、実施例１１に係る筒状金属部材の外表面に設置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。
【０１９２】
（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、実施例１２に係る筒状金属部材の外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。
【０１９３】
（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、第１のスラリーは、以下のようにして調製した。
【０１９４】
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末と、バリウムを含むケイ酸ガラス粉末とを、Ａｌ２Ｏ３：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。
【０１９５】
この第１のスラリーを用いたことを除き、作製条件は、実施例１０と同様である。
【０１９６】
なお、実施例１４に係る筒状金属部材の外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。
【０１９７】
（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。
【０１９８】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）粉末と、バリウムを含むケイ酸ガラス粉末とを、ＭｎＯ２：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。
【０１９９】
この第１のスラリーを用いたことを除き、作製条件は、実施例１０と同様である。
【０２００】
なお、実施例１４に係る筒状金属部材の外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。
【０２０１】
（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、比較例５に係る筒状金属部材の外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。
【０２０２】
（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、比較例６に係る筒状金属部材の外表面に形成された混合層の厚さは、５μｍとし、ガラス層の厚さは、２０μｍとした。その他の作製条件は、実施例１０と同様である。
【０２０３】
（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、比較例７に係る筒状金属部材の外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。
【０２０４】
（実施例１５）
以下の方法で、絶縁層を有する筒状金属部材を作製した。また、そのような筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。
【０２０５】
（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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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、スラリーを準備した。
【０２０９】
このスラリーを、ＳＵＳ３０４綱管の内表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で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、８０μｍであった。
【０２１０】
このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例１５に係る筒状金属部材」と称する。
【０２１１】
（排ガス処理装置の作製）
内管に実施例１５に係る筒状金属部材を使用した以外は、実施例１と同様の手順で、実施例１５に係る排ガス処理装置を作製した。
【０２１２】
（実施例１６）
以下の方法で、絶縁層を有する筒状金属部材を作製した。また、そのような筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。
【０２１３】
（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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）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、ＭｎＯ２：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、スラリーを準備した。
【０２１７】
このスラリーを、ＳＵＳ３０４綱管の内表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で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。
【０２１８】
このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例１６に係る筒状金属部材」と称する。
【０２１９】
（排ガス処理装置の作製）
内管に実施例１６に係る筒状金属部材を使用した以外は、実施例１と同様の手順で、実施例１６に係る排ガス処理装置を作製した。
【０２２０】
（実施例１７）
以下の方法で、絶縁層を有する筒状金属部材を作製した。また、そのような筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。
【０２２１】
（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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）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、ＭｎＯ２：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のスラリーを準備した。
【０２２５】
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、室温（２５℃）で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。
【０２２６】
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のスラリーを準備した。
【０２２７】
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、室温（２５℃）で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。
【０２２８】
このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例１７に係る筒状金属部材」と称する。
【０２２９】
（排ガス処理装置の作製）
内管に実施例１７に係る筒状金属部材を使用した以外は、実施例１と同様の手順で、実施例１７に係る排ガス処理装置を作製した。
【０２３０】
（実施例１８）
以下の方法で、絶縁層を有する筒状金属部材を作製した。また、そのような筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。
【０２３１】
（筒状金属部材の作製）
筒状金属部材には、外径１３５ｍｍ（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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
次に、実施例１５と同様の方法で、ＳＵＳ３０４綱管の内表面に絶縁層を形成した。このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例１８に係る筒状金属部材」と称する。
【０２３４】
（排ガス処理装置の作製）
次に、以下の手順で、図１８に示した構造の排ガス処理装置を作製した。
【０２３５】
まず、ハニカム構造体９１０として、図１１に示したような、内径９３ｍｍφ、全長１００ｍｍの円筒状のハニカム構造体を準備した。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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
次に、ハニカム構造体９１０の側面に、第１の無機マット材９２０を巻き回した。第１の無機マット材９２０は、アルミナ繊維で構成され、第１の無機マット材９２０の幅（図１６の横方向の長さ）は、３０ｍｍである。
【０２３８】
次に、第１の無機マット材９２０が巻き回されたハニカム構造体９１０を、第１の筒状金属部材９３０内に圧入した。第１の筒状金属部材９３０内に収容された状態の第１の無機マット材９２０の厚さは、４ｍｍである。第１の筒状金属部材９３０には、外径１０５ｍｍ（肉厚２ｍｍ）、全長９０ｍｍのＳＵＳ３０４綱管を使用した。さらに、この第１の筒状金属部材９３０の側面に、第２の無機マット材９５０を巻き回した。第２の無機マット材９５０は、アルミナ繊維で構成され、第２の無機マット材９５０の幅（図１６の横方向の長さ）は、３０ｍｍである。
【０２３９】
次に、第２の無機マット材９５０が巻き回された組立体を、実施例１８に係る筒状金属部材９６０内に圧入した。実施例１８に係る筒状金属部材９６０内に収容された状態の第２の無機マット材９５０の厚さは、１３ｍｍである。
【０２４０】
最後に、第２の筒状金属部材９６０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１８に係る筒状金属部材９６０の外表面に固定した。
【０２４１】
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１８に係る排ガス処理装置」と称する。
【０２４２】
（実施例１９）
以下の方法で、絶縁層を有する筒状金属部材を作製した。また、そのような筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。
【０２４３】
（筒状金属部材の作製）
筒状金属部材には、外径１３５ｍｍ（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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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。
【０２４６】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）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、ＭｎＯ２：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、スラリーを準備した。
【０２４７】
このスラリーを、ＳＵＳ３０４綱管の内表面にスプレー塗布し、室温（２５℃）で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。
【０２４８】
このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例１９に係る筒状金属部材」と称する。
【０２４９】
（排ガス処理装置の作製）
外側のＳＵＳ３０４綱管９６０（以下、「外管」と言う）に、実施例１９に係る筒状金属部材を使用した以外は、実施例１８と同様の手順で、実施例２０に係る排ガス処理装置を作製した。
【０２５０】
（実施例２０）
以下の方法で、絶縁層を有する筒状金属部材を作製した。また、そのような筒状金属部材を有する排ガス処理装置を作製した。
【０２５１】
（筒状金属部材の作製）
筒状金属部材には、外径１３５ｍｍ（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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
酸化マンガン（ＭｎＯ２）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、ＭｎＯ２：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のスラリーを準備する。
【０２５５】
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、室温（２５℃）で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。
【０２５６】
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のスラリーを準備する。
【０２５７】
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、室温（２５℃）で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。
【０２５８】
このＳＵＳ３０４綱管を、以下、「実施例２０に係る筒状金属部材」と称する。
【０２５９】
（排ガス処理装置の作製）
外管に、実施例２０に係る筒状金属部材を使用した以外は、実施例１８と同様の手順で、実施例２０に係る排ガス処理装置を作製した。
【０２６０】
表１、表２および表３には、実施例１〜実施例２０、および比較例１〜比較例７に係る実施例１〜実施例２０、および比較例１〜比較例７の筒状金属部材の絶縁層の組成、膜厚、設置位置をまとめて示した。
【０２６１】
【表１】
【０２６２】
【表２】
【０２６３】
【表３】
（密着性評価）
実施例１〜実施例２０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、以下の熱衝撃試験にて行った。
【０２６４】
まず、各実施例および各比較例に係る筒状金属部材を、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（剥離の有無）を目視で観察した。
【０２６５】
密着性の評価結果をまとめて、前述の表１〜表３の「密着性」の欄に示す。この密着性の評価結果から、実施例１〜実施例２０に係る筒状金属部材では、密着性が良好で、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。
【０２６６】
（抵抗値測定）
次に、実施例１〜実施例２０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、排ガス処理装置の抵抗（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。
【０２６７】
測定前に、排ガス処理装置９００の第１および第２の無機マット材９２０、９５０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、両方の無機マット材９２０、９５０は、該無機マット材から水がしたたるほど、十分に含水させた。
【０２６８】
この状態で、排ガス処理装置の一組の測定用電極９４０Ａ〜９４０Ｂ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。
【０２６９】
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第１の無機マット材と第２の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２０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、１／１０１８〜１／１０６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。
【０２７０】
実施例１〜２０および比較例１〜７の抵抗値の測定結果を、前述の表１〜表３の「抵抗測定値」の欄にまとめて示す。
【０２７１】
この抵抗値測定結果（表１〜表３）から、比較例１、比較例４、比較例６、および比較例７に係る排ガス処理装置では、抵抗値は、４．０×１０４Ω以下であることがわかる。一方、実施例１〜実施例２０に係る排ガス処理装置では、抵抗値は、９．０×１０５Ω以上であった。すなわち、実施例１〜実施例２０に係る排ガス処理装置では、比較例１、比較例４、比較例６、および比較例７に係る排ガス処理装置に比べて、抵抗値は、少なくとも２２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。
【０２７２】
このように、本発明によれば、ハニカム構造体と第２の筒状金属部材の間に、良好な絶縁性が確保され、絶縁層の密着性に優れる排ガス処理装置を得ることができることが確認された。
【０２７３】
本発明の実施例では、ハニカム構造体以外の部材に電流が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。
【符号の説明】
【０２７４】
１００、１０１、１０２、１０３ 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 第１の無機マット材
５１０ 第２の無機マット材
５９０ 第２の筒状金属部材
６００ 第１の筒状金属部材
６０２ 外表面
６１０ 絶縁層
６１０Ａ〜６１０Ｃ 絶縁層
６１２ 第１の層
６１４ 第２の層
７５０１ 電極端子
７５０２ 電極端子
７５２１ 電極端子
７５２２ 電極端子
７６０Ａ、７６０Ｂ 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 第１の無機マット材
９３０ 第１の筒状金属部材
９４０Ａ、９４０Ｂ 測定用電極
９５０ 第２の無機マット材
９６０ 第２の筒状金属部材
【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、無機マット材と、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、
当該排ガス処理装置は、
前記ハニカム構造体の外周面に巻き回された第１の無機マット材と、
該第１の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第１の筒状金属部材と、
を有し、
当該排ガス処理装置は、さらに、前記第１の筒状金属部材の外周面に巻き回された第２の無機マット材と、
該第２の無機マット材が巻き回された前記第１の筒状金属部材を収容する第２の筒状金属部材と、
を有し、
前記第１の筒状金属部材の内表面の前記第１の無機マット材と当接する第１の部分、前記第１の筒状金属部材の外表面の前記第２の無機マット材と当接する第２の部分、および前記第２の筒状金属部材の内表面の前記第２の無機マット材と当接する第３の部分の少なくとも１つには、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。
【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】
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請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
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、
前記第１の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第１の筒状金属部材の内表面と前記ガラス層の間に形成され、
前記第２の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第１の筒状金属部材の外表面と前記ガラス層の間に形成され、
前記第３の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第２の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請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記第１の部分および／または前記第２の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第１の筒状金属部材と前記ガラス層の間の熱膨張係数を有し、
前記第３の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第２の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４に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
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４または５に記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
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、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３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】
前記第１および／または第２の無機マット材の厚さは、前記第１および／または第２の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７のいずれか一つに記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
前記絶縁層は、前記第２の部分にのみ形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の排ガス処理装置。
【請求項１０】
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９のいずれか一つに記載の排ガス処理装置。
【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、無機マット材と、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、
当該排ガス処理装置は、
前記ハニカム構造体の外周面に巻き回された第１の無機マット材と、
該第１の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第１の筒状金属部材と、
を有し、
当該排ガス処理装置は、さらに、前記第１の筒状金属部材の外周面に巻き回された第２の無機マット材と、
該第２の無機マット材が巻き回された前記第１の筒状金属部材を収容する第２の筒状金属部材と、
を有し、
前記第１の筒状金属部材の内表面の前記第１の無機マット材と当接する第１の部分、前記第１の筒状金属部材の外表面の前記第２の無機マット材と当接する第２の部分、および前記第２の筒状金属部材の内表面の前記第２の無機マット材と当接する第３の部分の少なくとも１つには、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。
【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】
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請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
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、
前記第１の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第１の筒状金属部材の内表面と前記ガラス層の間に形成され、
前記第２の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第１の筒状金属部材の外表面と前記ガラス層の間に形成され、
前記第３の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第２の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請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記第１の部分および／または前記第２の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第１の筒状金属部材と前記ガラス層の間の熱膨張係数を有し、
前記第３の部分に形成された前記絶縁層の場合、前記混合層は、前記第２の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４に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
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４または５に記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
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、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３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】
前記第１および／または第２の無機マット材の厚さは、前記第１および／または第２の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７のいずれか一つに記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
前記絶縁層は、前記第２の部分にのみ形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の排ガス処理装置。
【請求項１０】
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９のいずれか一つに記載の排ガス処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１５４３１６（Ｐ２０１２−１５４３１６Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５１９４（Ｐ２０１１−２３５１９４）
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
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