触媒コンバータ用保持材
【課題】断熱性に優れる安価な断熱材を触媒コンバータ用保持材に用い、低コストでありながら断熱性に優れる触媒コンバータ用保持材を提供する。
【解決手段】筒状の触媒担体と前記触媒担体を収容するケーシングとの間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材であって、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維によって構成される保持部と、前記保持部と隣り合って配置され、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部と、を備えることを特徴とする触媒コンバータ用保持材。
【解決手段】筒状の触媒担体と前記触媒担体を収容するケーシングとの間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材であって、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維によって構成される保持部と、前記保持部と隣り合って配置され、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部と、を備えることを特徴とする触媒コンバータ用保持材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒コンバータ用保持材に関する。特に、触媒担体と触媒担体を収容するケーシングとの間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材に関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒コンバータは、排気ガス中に含まれる未燃焼炭化水素（ＨＣ）や、窒素酸化物（ＮＯｘ）等を浄化するための触媒を担持するセラミックス等でなる触媒担体と、触媒担体を収容する金属等でなるケーシングと、触媒担体とケーシングとの間隙に介在し触媒担体を保持する触媒コンバータ用保持材を含んで構成される。
【０００３】
ここで、触媒コンバータ用保持材は、触媒担体をケーシング内に保持することを目的として備えされるものである。また、触媒コンバータ用保持材は、上記目的以外にも、触媒担体とケーシングとの間から排気ガスが漏洩することを防ぐ目的でも使用されている。すなわち、触媒コンバータ用保持材は、外部からの振動等より触媒担体を保護するためのクッション性や、排気ガスのシール性等が求められている。
【０００４】
例えば特許文献１には、無機繊維を含む保持マットを担体の外周面に巻き付け前記保持マットを厚さ方向に圧縮した状態で前記保持マットを介して前記担体をケース内に保持した内燃機関の排気浄化装置において使用される触媒コンバータ用保持材について記載がされている。触媒コンバータ用保持材として使用される前記保持マットは、前記排気浄化装置軸方向の少なくとも１箇所において周方向全周にわたって、他の部分である一般部よりも密度を高くした高密度部分を部分的に設けられている。
【０００５】
特許文献２には、筒状に形成された触媒担体と、該触媒担体を収容するケーシングと、前記触媒担体に装着されて前記触媒担体と前記ケーシングとの間隙に介装される触媒コンバータ用保持材とから構成される触媒コンバータにおける前記触媒コンバータ用保持材であって、無機繊維をマット状もしくは円筒状に成形してなり、かつ、坪量が、少なくとも排気ガスが流入する側の端部で、軸線方向所定長にわたり、他の領域よりも小さく設定されていることを特徴とする触媒コンバータ用保持材について記載がされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６２１１７号公報
【特許文献２】特開２００４−１２４７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の触媒コンバータ用保持材は、触媒コンバータにおいて触媒担体の外側面の軸方向の全部を覆うように備えられているものである。従来の触媒コンバータ用保持材を構成する材料は、当該触媒コンバータ用保持材が高温の状態に置かれることもあり、高い耐熱性能が求められコストが高いものである。触媒コンバータにおいて触媒担体の外側面の軸方向の全部を覆うように触媒コンバータ用保持材を備えると、触媒コンバータ用保持材はそれだけ大きなものとしなければならず、触媒コンバータ用保持材のコストが高くなるという問題があった。
【０００８】
そこで、触媒コンバータ用保持材を、触媒担体の外側面の軸方向の一部のみにおける周方向の全域にわたって覆うように備えられることが考えられる。このようにすることによって、触媒コンバータ用保持材のコストは低減されることとなる。しかしながら、そのように触媒担体がケーシング内に保持されると、触媒担体の外側面の軸方向の他の部分における周方向の一部に触媒コンバータ用保持材が存在しない層（空気層）が形成されることとなる。空気層では熱の対流が容易であるため、触媒コンバータに高温の気体が流通した場合、ケーシングの温度が著しく上昇してしまうという新たな問題が生じることとなる。
【０００９】
発明者らは、耐熱温度が低く従来の触媒コンバータ用保持材には採用し得ないと考えられているが、断熱性に優れる安価な断熱材を触媒コンバータ用保持材に用いることについて鋭意検討を行った。
【００１０】
本発明は、耐熱温度が低く触媒コンバータ用保持材には採用し得ないが、断熱性に優れる安価な断熱材を触媒コンバータ用保持材に用い、低コストでありながら断熱性に優れる触媒コンバータ用保持材を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る触媒コンバータ用保持材は、筒状の触媒担体と前記触媒担体を収容するケーシングとの間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材であって、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維によって構成される保持部と、前記保持部と隣り合って配置され、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第一の無機繊維は、アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択されることとしてもよい。また、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第一の無機繊維は、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維、及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を熱処理し、加熱収縮させた繊維であることとしてもよい。また、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える前記第二の無機繊維は、ガラス繊維、ロックウール、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維、及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択されることとしてもよい。
【００１３】
また、前記断熱部と前記触媒担体の外側面との間に配置される、保護部をさらに備えることとしてもよい。また、前記保護部は、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第三の無機繊維によって構成されることとしてもよい。また、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第三の無機繊維は、アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択されることとしてもよい。また、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第三の無機繊維は、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維、及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を熱処理し、加熱収縮させた繊維であることとしてもよい。また、前記断熱部が前記保護部に覆われることとしてもよい。
【００１４】
また、上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る触媒コンバータ用保持材の製造方法は、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部を得る工程と、前記断熱部を得る工程とは別に、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維を含むスラリーを調製するスラリー調製工程と、前記断熱部をモールド内に配置した後、前記モールド内に配置された前記断熱部を覆うように前記スラリー調製工程にて調製した前記スラリーを配置し、脱水成形して前記断熱部が前記第一の無機繊維に覆われた複合マットを得る工程と、得られた前記複合マットを乾燥する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、耐熱温度が低く触媒コンバータ用保持材には採用し得ないが、断熱性に優れる安価な断熱材を触媒コンバータ用保持材に用い、低コストでありながら断熱性に優れる触媒コンバータ用保持材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材が触媒コンバータに備えられている様子を示す説明図である。
【図２】本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材が備えられる触媒コンバータの軸方向における断面を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材が備えられる触媒コンバータの周方向における断面を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材の平面図である。
【図５Ａ】図４における線５Ａ−５Ａにおける断面を示す断面図である。
【図５Ｂ】図４における線５Ｂ−５Ｂにおける断面を示す断面図である。
【図６】本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材が触媒担体の外側面に巻かれて備えられている状態を示す説明図である。
【図７】本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材を備える触媒コンバータが配置される一例を示す説明図である。
【図８】図８は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例を示す平面図である。
【図９Ａ】図８における線９Ａ−９Ａにおける断面を示す断面図である。
【図９Ｂ】図８における線９Ｂ−９Ｂにおける断面を示す断面図である。
【図１０】図１０は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例を示す平面図である。
【図１１Ａ】図１０における線１１Ａ−１１Ａにおける断面を示す断面図である。
【図１１Ｂ】図１０における線１１Ｂ−１１Ｂにおける断面を示す断面図である。
【図１２】図１２は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例を示す平面図である。
【図１３Ａ】図１２における線１３Ａ−１３Ａにおける断面を示す断面図である。
【図１３Ｂ】図１２における線１３Ｂ−１３Ｂにおける断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１について説明する。図１は、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１が触媒コンバータ１００に備えられている様子を示す説明図である。図２は、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１が備えられる触媒コンバータ１００の軸方向における断面を示す断面図である。図３は、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１が備えられる触媒コンバータ１００の周方向における断面を示す断面図である。図１〜３に示されるように、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、筒状の触媒担体２と触媒担体２を収容するケーシング３との間隙に備えられるものである。
【００１８】
図１〜３にて示される触媒担体２は、例えば、排気ガス中に含まれる未燃焼炭化水素（ＨＣ）や、窒素酸化物（ＮＯｘ）等を浄化するための触媒を担持する。また、触媒担体２は、例えば、セラミックス製で肉薄のハニカム構造体を有するものである。そして、図１〜３にて示されるケーシング３は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属製のものである。
【００１９】
図４は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の平面図である。図５Ａは、図４における線５Ａ−５Ａにおける断面を示す断面図である。図５Ｂは、図４における線５Ｂ−５Ｂにおける断面を示す断面図である。図４にて示されるように本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維によって構成される保持部と、保持部と隣り合って配置され、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部と、を備えている。
【００２０】
そして、図４にて示されるように、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、二つの保持部１０が、一つの断熱部１１を挟んで備えられている。また、断熱部１１は保持部１０と隣接して配置されることとしてもよい。すなわち、断熱部１１は保持部１０と接して又は近接して配置されることとしてもよい。また近接して配置される場合、断熱部と保持部との間には後に説明を行う保護部等が配置されることとしてもよい。さらに、保持部は、２箇所以上配置されることとしてもよい。また、保持部は、図４にて示されるように、触媒コンバータ用保持材１の長手方向の垂直方向において対称に配置されることが好ましく、例えば、図４にて示される線５Ａ−５Ａに対して対称に配置されることとしてもよい。
【００２１】
ここで、加熱収縮率は、一般的な繊維質断熱材の加熱試験により求められる。具体的には、適当な大きさ（通常、４０〜５０ｍｍ）で立方体の試験片を用意し端面から約１０ｍｍ内側にアルミナピンを埋め込む。アルミナピンは頭部の高さが試験片の表面と同一となるように埋め込む。試験片の加熱は通常徐熱徐冷法で行われ、例えば電気炉で約２００℃／時間の速度で昇温、所定温度（１０００℃における加熱収縮率を求める場合は、１０００℃）を所定時間（例えば、本発明においては８時間）保持し、その後炉内で自然冷却させる。加熱前のアルミナピン間の長さＬ１と加熱後のアルミナピン間の長さＬ２をノギス等で測定する。加熱収縮率は以下の式で求められる。
加熱収縮率＝（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１×１００（％）
【００２２】
図４にて示されるように本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、平板状の触媒コンバータ用保持材１の一端に凸部１５と、他端に凸部１５と嵌合可能な形状の凹部１６と、が形成された形状とすることができる。また、凸部１５及び凹部１６の形状は、図示される矩形の他に、三角形や半円形状であってもよい。また、凸部１５及び凹部１６の個数も１個には限定されず、２個以上であってもよい。
【００２３】
本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、保持部１０、断熱部１１が備えられているものであるが、それらについては後に詳細に説明を行う。また、図５Ａにて示される本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の一の面１３は触媒担体２と接する面であり、他の面１４はケーシング３と接する面である。すなわち、保持部１０、断熱部１１のそれぞれは、ケーシング３の内側面と触媒担体２の外側面とに接して備えられることとしてもよい。
【００２４】
図６は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１が触媒担体２の外側面に巻かれて備えられている状態を示す説明図である。図６に示されるように、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、触媒コンバータ用保持材１の凸部１５と、凹部１６とが嵌合し、触媒担体２の外側面に巻かれて備えられている。
【００２５】
また、図６にて示されるように触媒コンバータ用保持材１における凸部１５から凹部１６への距離は筒状の触媒担体２の全周に相当し、凸部１５から凹部１６へ向かう方向と直交する方向は触媒担体２の軸方向である。また、図６では、触媒コンバータ用保持材１の一の面１３の全部は、触媒担体２と接して備えられている。
【００２６】
図７は、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１を備える触媒コンバータ１００が配置される一例を示す説明図である。図７にて示されるように、触媒コンバータ１００はケーシング３に備えられたフランジ部３Ａを介して他の管２０と接続されている。
【００２７】
触媒コンバータ１００には、一方向から他方向に向かって高温の気体（排気ガス４０等）が流通する。例えば、触媒コンバータ１００が自動車において用いられる場合には、触媒コンバータ１００に流通する高温の気体は、エンジン等の内燃機関から排出される排気ガス４０であり、内燃機関によっては１０００℃にまで達するものである。以下、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１を備える触媒コンバータ１００に流通する高温の気体は内燃機関から排出される排気ガス４０であることとして説明を行う。
【００２８】
図７にて示されるように触媒コンバータ１００の一方に接続された管２０Ａからは内燃機関から排気された排気ガス４０が導入される。そして導入された排気ガス４０は触媒担体２にて浄化され、浄化された排気ガス４０Ａは触媒コンバータ１００の他方から排出される。
【００２９】
ここで、触媒コンバータ１００における触媒担体２を流通する排気ガス４０の温度は、上述の様に１０００℃程度にまで達するものである。すなわち、触媒担体２は、例えば、触媒コンバータ１００がガソリン車において用いられる場合には最高１０００℃程度の排気ガス４０Ａに曝されるものであり、触媒担体２と接して備えられる触媒コンバータ用保持材１もまた触媒担体と同様に高温の状態に置かれることとなる。特に、触媒コンバータ用保持材１における触媒担体２と接する面は、エンジン等の内燃機関から排出される排気ガス４０の温度と同程度である、１０００℃の高温に曝されることとなる。
【００３０】
ところで、触媒コンバータ１００が自動車に用いられる場合、触媒コンバータ１００の周辺に置かれる他の機器等は、軽量化等の要請から樹脂やゴムといった熱に対する影響を受けやすい部材によって構成されることも少なくない。また、自動車の設計上の問題からエンジンルーム内のスペースを有効に利用したいという要請もあり、触媒コンバータ１００と他の機器等とが近接して置かれることも少なくない。したがって、触媒コンバータ１００から放出される熱を低く抑えることが、特に必要とされている。
【００３１】
ここで、触媒コンバータ用保持材１に断熱性を付与し、触媒コンバータ１００の周囲に置かれる機器等への熱の影響を低減する方法が考えられる。しかしながら、触媒コンバータ用保持材１において、本来であれば断熱効果が高いために使用したいとされるガラス繊維等は、使用される温度域での加熱収縮率が高い（１％を超えてしまう）という理由から、触媒担体２をケーシング３内に保持することが困難であるため、単独では採用し得ないものであった。耐熱性が低いガラス繊維等の材料は、１０００℃の温度に直接曝されると１％を超える加熱収縮を起こし、触媒コンバータ用保持材１の機能として必要とされる保持性能を発揮し得ないという問題が生じることとなるからである。よって、触媒コンバータ用保持材は、１０００℃の温度に置かれた状態においても触媒担体２の保持性能を低下させないために、排気ガス４０Ａの温度である１０００℃において加熱収縮率が１％以下である無機繊維のみから構成されていることが通常である。
【００３２】
本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、触媒担体２がケーシング３に装着された際、触媒担体２とケーシング３との間から排気ガス４０の漏洩を防止、外部からの振動から触媒担体２の保護等をするために用いられるものであるとともに、触媒コンバータ１００が設置される周辺への放熱を抑制するための断熱性を有するものである。
【００３３】
具体的には、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、筒状の触媒担体２と触媒担体２を収容するケーシング３との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材１であって、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維によって構成される保持部と、保持部１０に隣接して配置され、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部１１と、を含むものである。これによって加熱収縮率が１％を超えてしまい触媒コンバータ用保持材には採用し得ないと考えられていた断熱性に優れる安価な第二の無機繊維によって構成される断熱材を触媒コンバータ用保持材に用い、低コストでありながら断熱性に優れる触媒コンバータ用保持材を提供することができる。
【００３４】
また、本実施形態における触媒コンバータ用保持材１の保持部１０は、触媒担体２の外側面とケーシング３の内側面とに接して、触媒担体２の外側面の軸方向の一部における周方向の全域を覆うように備えられることとしてもよい。そして、断熱部１１は、触媒担体２の外側面とケーシング３の内側面とに接して、触媒担体２の外側面の軸方向の一部における周方向の全域を覆うように備えられることとしてもよい。いずれにせよ、触媒コンバータ１００において、触媒コンバータ用保持材１に備えられる保持部１０は、触媒担体２の外側面の一部を全周にわたって触媒担体２を前記ケーシング３内に保持している。
【００３５】
以下、本実施形態にかかる触媒コンバータ用保持材１に備えられる保持部１０、断熱部１１についてさらに詳細に説明を行う。
【００３６】
はじめに、保持部１０について説明を行う。触媒コンバータ用保持材１に備えられる保持部１０の坪量は、触媒コンバータ１００に組み込まれた際の嵩密度が後述するような数値範囲になるように設定されればよい。具体的には、保持部１０の厚さにもよるが、４００〜６５００ｇ／ｍ２であることが好ましく、より好ましくは６００〜４０００ｇ／ｍ２、さらに好ましくは８００〜３０００ｇ／ｍ２である。触媒コンバータ用保持材１に備えられる保持部１０の坪量が４００ｇ／ｍ２未満であると、触媒コンバータ１００に組み込まれた際に保持機能が低減することとなり好ましくない場合がある。また、触媒コンバータ用保持材１に備えられる保持部１０の坪量が、６５００ｇ／ｍ２を超えると触媒コンバータ１００に備えられたときに保持部１０を構成する繊維が破損するため好ましくない場合がある。
【００３７】
触媒コンバータ１００に触媒コンバータ用保持材が組み込まれた際の保持部１０の嵩密度は、保持部を構成する材料や、断熱したい温度（最高温度）に応じて、熱伝導率が最も低くなるように最適化すればよいが、０．２０〜０．６５ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、より好ましくは０．２５〜０．５５ｇ／ｃｍ３、さらに好ましくは０．３０〜０．４０ｇ／ｃｍ３である。触媒コンバータ１００に備えられる保持部１０の嵩密度が０．２０ｇ／ｃｍ３未満であると、保持機能が低減することとなり好ましくない場合がある。また、触媒コンバータ１００に備えられる保持部１０の嵩密度が、０．６５ｇ／ｃｍ３を超えると保持部１０を構成する繊維が破損するため好ましくない場合がある。
【００３８】
触媒担体２に高温の気体が流通した場合、触媒担体２の外側面は排気ガス４０と略同等の温度となる。すなわち、触媒コンバータ用保持材１の触媒担体２と接する面は、触媒コンバータ１００がガソリン車において使用されたときは１０００℃程度の熱に曝されることとなる。したがって、保持部１０は、触媒コンバータ用保持材１の信頼性を高めるために１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維によって構成されることが必要である。また、保持部１０を構成する第一の無機繊維は１１００℃における加熱収縮率が１％以下であることはより好ましい。さらに、保持部１０を構成する第一の無機繊維は１３００℃における加熱収縮率が１％以下であることは特に好ましい。
【００３９】
また、保持部１０を構成する第一の無機繊維の１０００℃における加熱収縮率の下限値は、触媒コンバータ用保持材１の性能が著しく損なわれない範囲であれば特に限られないが、例えば０．０１％以上とすることとしてもよい。１１００℃又は１３００℃における加熱収縮率の下限値についても同様に、例えば０．０１％以上とすることとしてもよい。
【００４０】
次に、第一の無機繊維についてさらに具体的に説明を行う。保持部１０を構成する第一の無機繊維は、アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択されることとしてもよい。また、第一の無機繊維の平均繊維径は、例えば、３〜１３μｍであることが好ましい。アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択される繊維は、１１００℃あるいは１３００℃における加熱収縮率が１％以下である。
【００４１】
アルミナ繊維は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする多結晶質繊維である。例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を９０質量％以上含むことが好ましい。
【００４２】
ムライト繊維は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びシリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする多結晶質繊維である。例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びシリカ（ＳｉＯ２）を９０質量％以上含むことが好ましく、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）／シリカ（ＳｉＯ２）の質量比が７０／３０〜８０／２０であることが好ましい。
【００４３】
そして、保持部１０を構成する第一の無機繊維は、上述のアルミナ繊維及びムライト繊維を所定の割合で混合した混合繊維によって構成されることとしてもよい。
【００４４】
そして、保持部１０を構成する第一の無機繊維は、上述した繊維の他に、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を予め熱処理しておき、加熱収縮させた繊維に置き換えられることとしてもよい。アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を予め熱処理しておき、加熱収縮させた無機繊維は１０００℃における加熱収縮率が１％以下である。また、下限値は、特に制限はないが、例えば０．０１％以上とすることとしてもよい。また、上述の熱処理の温度は、例えば、１１００℃以上であればよく、処理時間は例えば１０分以上であればよい。
【００４５】
アルミノシリケート繊維は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びシリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維であり、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）／シリカ（ＳｉＯ２）の質量比が６０／４０〜４０／６０であることが好ましい。アルミノシリケート繊維は１１００℃以上の温度での熱処理において、熱収縮に伴う形状変化を引き起こす。そして、この熱収縮に伴う形状変化は不可逆的なものであるため、熱処理された後のアルミナシリケート繊維の１０００℃における加熱収縮率は、１％以下となる。
【００４６】
シリカ繊維は、シリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維であり、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）を９０質量％以上含むことが好ましい。こうしたシリカ繊維は、後述するガラス繊維を例えば酸処理してアルカリ成分を取り除き、シリカ成分を高めたものであってもよい。こうしたシリカ繊維は１１００℃以上に加熱された場合、製造工程の酸処理によって生成された微細な空隙が収縮により埋められ、形状変化を引き起こすこととなる。そして、この熱収縮に伴う形状変化は不可逆的なものであるため、熱処理された後のシリカ繊維の１０００℃における加熱収縮率は、１％以下となる。
【００４７】
溶解性繊維は、生体内での溶解性が付与された人造非晶質繊維であり、ＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯを主成分とする非晶質繊維である。こうした溶解性繊維は、体内で分解される溶解性（分解性）を有する無機繊維であれば特に限られないが、たとえば、４０℃における生理食塩水中の溶解率が１％以上であり、１０００℃での８時間加熱処理の加熱収縮率が５％以下である無機繊維であればよい。具体的に、例えば、ＣａＯとＭｇＯとの合計含有量が２０〜４０重量％であり、６０〜８０重量％のＳｉＯ２と、を含むケイ酸アルカリ土類金属塩繊維を使用することができる。こういった溶解性繊維は１１００℃以上に加熱された場合、熱収縮に伴う形状変化を引き起こすこととなる。そして、この熱収縮に伴う形状変化は不可逆的なものであるため、熱処理された後の溶解性繊維の１０００℃における加熱収縮率は、１％以下となる。
【００４８】
ここで、溶解性繊維の生理食塩水の溶解率は、例えば、次のようにして測定することができる。すなわち、先ず、溶解性繊維を２００メッシュ以下に粉砕して調製された試料１ｇ及び生理食塩水１５０ｍＬを三角フラスコ（容積３００ｍＬ）に入れ、４０℃のインキュベーターに設置する。次に、三角フラスコに、毎分１２０回転で５０時間水平振動を加え、濾過する。そして、濾液に含有されている元素をＩＣＰ発光分析装置により定量する。この定量された元素含有量と、もとの試料の組成及び重量と、に基づいて当該試料から当該濾液中に溶出した元素量の割合（溶解による試料の重量減少率）を表す溶解度を求めることができる。
【００４９】
次に、断熱部１１について説明を行う。触媒コンバータ１００に組み込まれた際の断熱部１１の嵩密度は、断熱部を構成する材料や、断熱したい温度（最高温度）に応じて、熱伝導率が最も低くなるように最適化すればよいが、保持部１０の嵩密度よりも小さいことが好ましい。断熱部１１の嵩密度が、保持部１０の嵩密度よりも小さいことによって、触媒コンバータ用保持材１の空気層が多くなり断熱性はさらに高まる。具体的には、触媒コンバータ１００に組み込まれた際の断熱部１１の嵩密度は、０．１０ｇ／ｃｍ３以上、０．４０ｇ／ｃｍ３未満であり、さらに好ましくは０．１０以上、０．３０ｇ／ｃｍ３以下である。特に好ましくは０．１０ｇ／ｃｍ３以上、０．２５ｇ／ｃｍ３以下である。触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１の嵩密度が保持部１０の嵩密度よりも小さいことによって触媒コンバータ用保持材１が軽量となり好ましい。また、触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１の嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ３未満であると、密度低下による熱伝導率の上昇がおこるため好ましくない場合がある。
【００５０】
そして、断熱部１１は上述の嵩密度を満たすように、触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１の坪量は、保持部１０の坪量よりも小さいことが好ましい。断熱部１１の坪量が、保持部１０の坪量よりも小さいことによって、触媒コンバータ用保持材１の空気層が多くなり断熱性はさらに高まる。具体的には、触媒コンバータに組み込まれた際の嵩密度が上述するような数値範囲になるように設定されればよく、触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１の坪量は、その厚さにもよるが具体的には、２００ｇ／ｍ２以上、４０００ｇ／ｍ２未満であり、さらに好ましくは４００ｇ／ｍ２以上、３５００ｇ／ｍ２以下である。特に好ましくは８００ｇ／ｍ２以上、２５００ｇ／ｍ２以下である。触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１の坪量が保持部１０の密度よりも小さいことによって触媒コンバータ用保持材１が軽量となり好ましい。また、触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１の坪量が２００ｇ／ｍ２未満であると、触媒コンバータ１００に組み込まれた際に密度低下による熱伝導率の上昇がおこるため好ましくない場合がある。
【００５１】
また、断熱部１１は、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される。また、断熱部１１を構成する第二の無機繊維は８００℃における加熱収縮率が１％を超えるものであることはより好ましく、６００℃における加熱収縮率が１％を超えるものであることはさらに好ましく、５００℃における加熱収縮率が１％を超えるものであることは特に好ましい。１０００℃以下における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維を触媒コンバータ用保持材に用いることによって、低コストでありながら断熱性に優れる触媒コンバータ用保持材１を提供することができる。
【００５２】
また、断熱部１１を構成する第二の無機繊維の１０００℃における加熱収縮率の上限値は、触媒コンバータ用保持材１の性能が著しく損なわれない範囲であれば特に限られないが、例えば５．０％以下とすることとしてもよい。また、断熱部１１を構成する第二の無機繊維の１０００℃における加熱収縮率の上限値は、例えば、１５．０％以下とすることとしてもよい。８００℃、６００℃、５００℃における加熱収縮率の上限値についても同様に、例えば５．０％以下、若しくは、１５．０％以下とすることとしてもよい。
【００５３】
また、触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１は、触媒担体２の外側面とは接しないように備えられていることとしてもよい。また、触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１は、ケーシング３の内側面と接して備えられることとしてもよい。触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１が、ケーシング３の内側面と接して備えられることによって、触媒コンバータ用保持材１とケーシング３との間に空気の層ができず好ましい。なぜならば、当該空気の層は、熱を対流させ触媒コンバータ１００の表面の温度を上昇させてしまうため、断熱効果を低下させてしまう。したがって、触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１がケーシング３の内側面と接して備えられることは、断熱効果をさらに高めることとなり好ましい。
【００５４】
次に、第二の無機繊維についてさらに具体的に説明を行う。断熱部１１を構成する第二の無機繊維は、ガラス繊維、ロックウール、及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択されることとしてもよい。
【００５５】
ガラス繊維は、石英ガラス等の無アルカリガラスを溶解し、牽引することによって繊維化したものである。こうしたガラス繊維の組成は特に限定はないが、例えばＳｉＯ２を５２〜５６質量％、Ａｌ２Ｏ３を１２〜１６質量％、ＭｇＯを０〜５質量％、ＣａＯを１６〜２５質量％、Ｂ２Ｏ３を５〜１０質量％、Ｎａ２Ｏおよび／またはＫ２Ｏを０〜１質量％、ＴｉＯ２を０〜１質量％含有するＥガラス繊維や、ＳｉＯ２を６２〜６５質量％、Ａｌ２Ｏ３を２０〜２５質量％、ＭｇＯを１０〜１５質量％、ＣａＯを０〜１質量％、Ｂ２Ｏ３を０〜１質量％、Ｎａ２Ｏおよび／またはＫ２Ｏを０〜１質量％、ＴｉＯ２を０〜１質量％含有するＴガラス繊維、ＳｉＯ２を５６〜６２質量％、Ａｌ２Ｏ３を９〜１５質量％、ＭｇＯを０〜５質量％、ＣａＯを１７〜２５質量％、Ｂ２Ｏ３を０〜１質量％、Ｎａ２Ｏおよび／またはＫ２Ｏを０〜１質量％、ＴｉＯ２を０〜４質量％含有するＮＣＲガラス繊維、ＳｉＯ２を６０〜６７質量％、Ａｌ２Ｏ３を２〜６質量％、ＭｇＯおよび／またはＣａＯを１０〜２０質量％、Ｂ２Ｏ３を０〜８質量％、Ｎａ２Ｏおよび／またはＫ２Ｏを８〜１５質量％含有するＣガラス繊維（硼珪酸ガラスファイバー）などが挙げられる。ここで、ガラス繊維は、グラスファイバー、グラスウールとも称され、短繊維と、連続繊維（長繊維）とがあるが、本発明において、短繊維および連続繊維（長繊維）ともに使用できる。
【００５６】
ロックウールは、酸化ケイ素と、酸化カルシウムと、を主成分とした人造鉱物繊維であり、玄武岩、鉄炉スラグ等に石灰等を混合し、高温で溶解し生成される。原料によっても相違するが、一般的にＳｉＯ２を３５〜４５質量％、Ａｌ２Ｏ３を１０〜２０質量％、ＭｇＯを４〜８質量％、ＣａＯを２０〜４０質量％、Ｆｅ２Ｏ３を０〜１０質量％、ＭｎＯを０〜４質量％含有する繊維状物である。
【００５７】
そして、断熱部１１を構成する第二の無機繊維は、上述した繊維の他に、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維であってもよい。熱処理がされず加熱収縮していないアルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維は、１０００℃における加熱収縮率が１％を超えるものである。
【００５８】
アルミノシリケート繊維は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びシリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維であり、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）／シリカ（ＳｉＯ２）の質量比が６０／４０〜４０／６０であることが好ましい。
【００５９】
シリカ繊維は、シリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維であり、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）を９０質量％以上含むことが好ましい。こうしたシリカ繊維は、後述するガラス繊維を例えば酸処理してアルカリ成分を取り除き、シリカ成分を高めたものであってもよい。
【００６０】
溶解性繊維は、生体内での溶解性が付与された人造非晶質繊維であり、ＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯを主成分とする非晶質繊維である。こうした溶解性繊維は、体内で分解される溶解性（分解性）を有する無機繊維であれば特に限られないが、たとえば、４０℃における生理食塩水中の溶解率が１％以上であり、１０００℃での８時間加熱処理の加熱収縮率が５％以下である無機繊維であればよい。具体的に、例えば、ＣａＯとＭｇＯとの合計含有量が２０〜４０重量％であり、６０〜８０重量％のＳｉＯ２と、を含むケイ酸アルカリ土類金属塩繊維を使用することができる。
【００６１】
ここで、溶解性繊維の生理食塩水の溶解率は、例えば、次のようにして測定することができる。すなわち、先ず、溶解性繊維を２００メッシュ以下に粉砕して調製された試料１ｇ及び生理食塩水１５０ｍＬを三角フラスコ（容積３００ｍＬ）に入れ、４０℃のインキュベーターに設置する。次に、三角フラスコに、毎分１２０回転で５０時間水平振動を加え、濾過する。そして、濾液に含有されている元素をＩＣＰ発光分析装置により定量する。この定量された元素含有量と、もとの試料の組成及び重量と、に基づいて当該試料から当該濾液中に溶出した元素量の割合（溶解による試料の重量減少率）を表す溶解度を求めることができる。
【００６２】
また、以下に本実施形態にかかる触媒コンバータ用保持材１の他の一例について説明を行う。図８は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例を示す平面図である。図９Ａは、図８における線９Ａ−９Ａにおける断面を示す断面図である。図９Ｂは、図８における線９Ｂ−９Ｂにおける断面を示す断面図である。図８にて示されるように、本発明における触媒コンバータ用保持材１は、断熱部１１と触媒担体２の外側面との間に配置される、保護部１２さらに備えるものである。すなわち、保持部１０および断熱部１１に跨って積層される保護部１２をさらに備えることとしてもよい。
【００６３】
触媒コンバータ用保持材１が触媒担体２の外側面に巻かれて備えられた場合、触媒コンバータ用保持材１の触媒担体２の外側面と接する面１３は、直接、触媒担体２の外側面から放出される熱に曝されることとなる。例えば、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部１１が、触媒担体２の外側面から放出される熱に直接曝されると、断熱部１１は形状変化を生じ断熱する機能が低下することが考えられる。
【００６４】
ここで、断熱部１１と触媒担体の外側面との間に、断熱部１１の熱による形状変化から保護する保護部１２を備えることによって、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部１１の断熱する機能の低下を抑制することとなる。
【００６５】
また、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１における、断熱部１１と保護部１２は、保持部１０よりも低い熱伝導率を有することとしてもよい。これによって、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１における、断熱性の効果はさらに高まることとなる。
【００６６】
以下、保護部１２について詳細に説明を行う。触媒コンバータ用保持材１に備えられる保護部１２は、断熱部１１と触媒担体２の外側面との間に配置され,触媒担体２の外側面から放出される熱を断熱する。また、触媒コンバータ用保持材１に備えられる保護部１２は、断熱部１１及び／又は触媒担体２と接して備えられることとしてもよい。
【００６７】
触媒コンバータ用保持材１に備えられる保護部１２が、断熱部１１及び／又は触媒担体２の外側面と接して備えられることによって、触媒コンバータ用保持材１と断熱部１１及び／又は触媒担体２との間に空気の層ができず好ましい。なぜならば、当該空気の層は、熱を対流させ触媒コンバータ１００の表面の温度を上昇させてしまうため、断熱効果を低下させてしまう。したがって、触媒コンバータ用保持材１に備えられる保護部１２が断熱部１１及び／又は触媒担体２の外側面と接して備えられることは、断熱効果をさらに高めることとなり好ましい。
【００６８】
触媒コンバータ１００に組み込まれた際の保護部１２の嵩密度は、保護部を構成する材料や、断熱したい温度（最高温度）に応じて、熱伝導率が最も低くなるように最適化すればよく、特に制限はないが、０．２０〜０．６５ｇ／ｃｍ３であってもよく、さらに０．２５〜０．５５ｇ／ｃｍ３、０．３０〜０．４０ｇ／ｃｍ３であってもよい。また、触媒コンバータ用保持材１に備えられる保護部１２の嵩密度は、保持部１０の嵩密度以下であることとしてもよい。保護部１２の嵩密度が、保持部１０の嵩密度以下であることによって、触媒コンバータ用保持材１の断熱性はさらに高まる。さらに、触媒コンバータ用保持材１に備えられる保護部１２の嵩密度が保持部の嵩密度以下であることによって触媒コンバータ用保持材１が軽量となるという効果を奏する。
【００６９】
次に保護部１２について説明を行う。保護部１２も、保持部１０と同様に触媒コンバータ用保持材１の信頼性を高めるために１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第三の無機繊維によって構成されることとしてもよい。
【００７０】
また、保護部１２を構成する第三の無機繊維の１０００℃における加熱収縮率の下限値は、触媒コンバータ用保持材１の性能が著しく損なわれない範囲であれば特に限られないが、例えば０．０１％以上とすることとしてもよい。１１００℃又は１３００℃における加熱収縮率の下限値についても同様に、例えば０．０１％以上とすることとしてもよい。
【００７１】
次に、第三の無機繊維についてさらに具体的に説明を行う。保護部１２を構成する第三の無機繊維は、アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択されることとしてもよい。また、第三の無機繊維の平均繊維径は、例えば、３〜１３μｍであることが好ましい。アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択される繊維は、１１００℃あるいは１３００℃における加熱収縮率が１％以下である。
【００７２】
そして、保護部１２を構成する第三の無機繊維は、上述した繊維の他に、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を予め熱処理しておき、加熱収縮させた繊維に置き換えられることとしてもよい。アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を予め熱処理しておき、加熱収縮させた無機繊維は１０００℃における加熱収縮率が１％以下である。また、下限値は、特に制限はないが、例えば０．０１％以上とすることとしてもよい。また、上述の熱処理の温度は、例えば、１１００℃以上であればよく、処理時間は例えば１０分以上であればよい。
【００７３】
アルミノシリケート繊維は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びシリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維であり、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）／シリカ（ＳｉＯ２）の質量比が６０／４０〜４０／６０であることが好ましい。アルミノシリケート繊維は１１００℃以上の温度での熱処理において、熱収縮に伴う形状変化を引き起こす。そして、この熱収縮に伴う形状変化は不可逆的なものであるため、熱処理された後のアルミナシリケート繊維の１０００℃における加熱収縮率は、１％以下となる。
【００７４】
シリカ繊維は、シリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維であり、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）を９０質量％以上含むことが好ましい。こうしたシリカ繊維は、後述するガラス繊維を例えば酸処理してアルカリ成分を取り除き、シリカ成分を高めたものであってもよい。こうしたシリカ繊維は１１００℃以上に加熱された場合、製造工程の酸処理によって生成された微細な空隙が収縮により埋められ、形状変化を引き起こすこととなる。そして、この熱収縮に伴う形状変化は不可逆的なものであるため、熱処理された後のシリカ繊維の１０００℃における加熱収縮率は、１％以下となる。
【００７５】
溶解性繊維は、生体内での溶解性が付与された人造非晶質繊維であり、ＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯを主成分とする非晶質繊維である。こうした溶解性繊維は、体内で分解される溶解性（分解性）を有する無機繊維であれば特に限られないが、たとえば、４０℃における生理食塩水中の溶解率が１％以上であり、１０００℃での８時間加熱処理の加熱収縮率が５％以下である無機繊維であればよい。具体的に、例えば、ＣａＯとＭｇＯとの合計含有量が２０〜４０重量％であり、６０〜８０重量％のＳｉＯ２と、を含むケイ酸アルカリ土類金属塩繊維を使用することができる。こういった溶解性繊維は１１００℃以上に加熱された場合、熱収縮に伴う形状変化を引き起こすこととなる。そして、この熱収縮に伴う形状変化は不可逆的なものであるため、熱処理された後の溶解性繊維の１０００℃における加熱収縮率は、１％以下となる。
【００７６】
ここで、溶解性繊維の生理食塩水の溶解率は、例えば、次のようにして測定することができる。すなわち、先ず、溶解性繊維を２００メッシュ以下に粉砕して調製された試料１ｇ及び生理食塩水１５０ｍＬを三角フラスコ（容積３００ｍＬ）に入れ、４０℃のインキュベーターに設置する。次に、三角フラスコに、毎分１２０回転で５０時間水平振動を加え、濾過する。そして、濾液に含有されている元素をＩＣＰ発光分析装置により定量する。この定量された元素含有量と、もとの試料の組成及び重量と、に基づいて当該試料から当該濾液中に溶出した元素量の割合（溶解による試料の重量減少率）を表す溶解度を求めることができる。
【００７７】
また、保護部１２が保持部１０と一体のものとして備えられることとしてもよい。すなわち保護部１２と保持部１０とが同一の無機繊維によって一体的に形成され、当該一体的に形成されたものの一部が、断熱部１１と触媒担体２の外側面との間に入り込んでいる場合、当該一部が保護部１２となる。この場合、保護部１２を構成する第三の無機繊維は第一の無機繊維であることとなる。
【００７８】
また、保護部１２は、第三の無機繊維からなる不織布（ペーパー）や、織布（クロス）といったシート状物で構成されてもよい。
【００７９】
また、本発明の実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例ついて説明する。図１０は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例を示す平面図である。図１１Ａは、図１０における線１１Ａ−１１Ａにおける断面を示す断面図である。図１１Ｂは、図１０における線１１Ｂ−１１Ｂにおける断面を示す断面図である。
【００８０】
図１０に示される触媒コンバータ用保持材１は、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維によって構成され、触媒担体２の外側面とケーシング３の内側面とに接して、触媒担体２の外側面の軸方向の一部における周方向の全域を覆うように備えられる保持部１０と、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成され、触媒担体２の軸方向の他の部分における周方向の少なくとも一部に触媒担体２の外側面と離間して備えられる断熱部１１と、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第三の無機繊維によって構成され、前記断熱部と前記触媒担体の外側面との間に配置される、保護部１２と、を含む触媒コンバータ用保持材１である。
【００８１】
図１０、１１Ａ、１１Ｂにて示される触媒コンバータ用保持材１は、例えば、保持部１０、断熱部１１、保護部１２、それぞれ別々に製造したものを貼り合わせることによって製造することとしてもよい。
【００８２】
また、保護部１２が保持部１０と一体のものとして備えられることとしてもよい。すなわち保護部１２と保持部１０とが同一の無機繊維によって一体的に形成され、当該一体的に形成されたものの一部が、断熱部１１と触媒担体２の外側面との間に入り込んでいる場合、当該一部が保護部１２となる。この場合、保護部１２を構成する第三の無機繊維は第一の無機繊維であることとなる。
【００８３】
また、本発明の実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例ついて説明する。図１２は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例を示す平面図である。図１３Ａは、図１２における線１３Ａ−１３Ａにおける断面を示す断面図である。図１３Ｂは、図１２における線１３Ｂ−１３Ｂにおける断面を示す断面図である。
【００８４】
図１２にて示される触媒コンバータ用保持材１は、触媒担体２の外側面とケーシング３の内側面とに接して、触媒担体２の外側面の軸方向の一部における周方向の全域を覆うように備えられる保持部１０からなる第一部材と、触媒担体２の外側面の軸方向の他の部分における周方向の全域を覆うように備えられる断熱部１１および保護部１２からなる第二部材と、を含むものである。
【００８５】
そして、第二部材における断熱部１１の体積は、保護部１２の体積よりも大きいこととしてもよい。また、第二部材における断熱部１１の体積は、保護部１２の体積の１．３倍以上であることとは好ましく、１．５倍以上であることはより好ましく、２．０倍以上であることは特に好ましい。このようにすることによって、耐熱性の効果がさらに高まる。また、低コスト化の効果がさらに高まる。
【００８６】
また、第二部材において、断熱部１１の厚さは、保護部１２の厚さよりも大きいこととしてもよい。また、第二部材において、断熱部１１の厚さは、保護部１２の厚さの１．３倍以上であることとは好ましく、１．５倍以上であることはより好ましく、２．０倍以上であることは特に好ましい。このようにすることによって、耐熱性の効果がさらに高まる。また、低コスト化の効果がさらに高まる。
【００８７】
図１３Ａ、１３Ｂにて示される本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の一の面（触媒担体２と接する面）１３は、保持部１０と保護部１２とによって構成されている。また、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の面（ケーシング３と接する面）１４は保持部１０と保護部１２とによって構成されている。すなわち、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、断熱部１１とケーシング３の内側面との間に配置される保護部１２をさらに備えることとしてもよい。
【００８８】
前述のように触媒コンバータ１００に用いられるケーシング３はステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属により形成されることとしてもよい。ケーシング３が金属によって形成された場合、金属は熱伝導率が高いため、触媒コンバータ１００においてケーシング３部分のみが部分的に高温になることが考えられる。この様な場合においても、断熱部１１とケーシング３の内側面との間に保護部１２を備えることによって、断熱部１１に対するケーシング３からの熱の影響は低減されることとなる。触媒コンバータ用保持材１は、断熱部１１の周り全部を覆うように保護部１２を備えることとしてもよい。
【００８９】
また、保護部１２が保持部１０と一体のものとして備えられることとしてもよい。すなわち保護部１２と保持部１０とが同一の無機繊維によって一体的に形成され、当該一体的に形成されたものの一部が、断熱部１１を覆って備えられている場合、当該一部が保護部１２となる。この場合、保護部１２を構成する第三の無機繊維は第一の無機繊維であることとなる。
【００９０】
上述のように断熱部１１が、保持部１０を構成する第一の無機繊維と同一の無機繊維である第三の無機繊維によって構成されている保護部１２によって覆われて備えられる場合、図１２にて示される触媒コンバータ用保持材１は、例えば、以下のように製造されることとしてもよい。
【００９１】
まず、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部１１からなる断熱マットを得る。ここで、断熱マットは乾式法あるいは湿式法等の公知の無機繊維質成形体の製造方法を用いて製造することとしてもよい。また、断熱マットの製造は、例えば、カーディング方式、ニードルパンチ方式、エアレイド方式、スパンレース方式、スチームジェット方式、吸引脱水成形法、抄造法等によって製造されることとしてもよい。また、断熱マットは既に第二の無機繊維によって形成されているものを準備することによって得ることとしてもよい。
【００９２】
上記断熱マットの製造、準備等によって、断熱マットを得る工程とは別に、保持部１０、保護部１２を構成する１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維（第一の無機繊維と同一の無機繊維である第三の無機繊維）を含むスラリーを調製する。ここで、スラリーは有機バインダーを含有することとしてよい。また、有機バインダーは例えばアクリル樹脂をＯ／Ｗ乳化したアクリルエマルジョンを用いることとしてもよい。
【００９３】
そして断熱部からなる断熱マットを、モールド内に配置した後、モールド内に配置された断熱マットを覆うようにスラリー調製工程にて調製したスラリーを配置し、脱水成形して前記断熱部が第一の無機繊維に覆われた複合マットを得る。また、当該モールドは、例えば平板状のモールドであることとしてもよい。以下の説明では平板状のモールドを用いた場合について説明を行う。ここで、断熱マットがモールド内に置かれる位置は、製造される触媒コンバータ用保持材１における断熱部１１の位置に基づいて定められる位置であり、スラリーが配置される位置は、製造される触媒コンバータ用保持材１における保持部１０および保護部１２の位置に基づいて定められる位置である。このように断熱マットを平板状のモールドの所定の位置に配置した後、調製したスラリーを平板状のモールドに流し込み、脱水成形して断熱部１１が第一の無機繊維（第一の無機繊維と同一の無機繊維である第三の無機繊維）に覆われた複合マットを得る。
【００９４】
そして得られた複合マットを乾燥し、触媒コンバータ用保持材１を得ることとしてもよい。この場合上述した平板状のモールドは製造される触媒コンバータ用保持材１の形状と同一のものである。あるいは、得られた複合マットを乾燥した後、所定の形状（触媒コンバータ用保持材１の形状）に打ち抜いて、図１２に示す触媒コンバータ用保持材１を得ることとしてもよい。この場合上述した平板状のモールドは製造される触媒コンバータ用保持材１と異なる形状のものである。
【００９５】
以上、上記にて説明した本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の厚さが一定であることが好ましく、具体的には±２５％以内とすることが好ましい。
【符号の説明】
【００９６】
１ 触媒コンバータ用保持材、２ 触媒担体、３ ケーシング、３Ａ フランジ部、１０ 保持部、１１ 断熱部、１２ 保護部、１３ 触媒コンバータ用保持材の一の面、１４ 触媒コンバータ用保持材の他の面、１５ 凸部、１６ 凹部、２０，２０Ａ 管、４０，４０Ａ 排気ガス。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒コンバータ用保持材に関する。特に、触媒担体と触媒担体を収容するケーシングとの間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材に関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒コンバータは、排気ガス中に含まれる未燃焼炭化水素（ＨＣ）や、窒素酸化物（ＮＯｘ）等を浄化するための触媒を担持するセラミックス等でなる触媒担体と、触媒担体を収容する金属等でなるケーシングと、触媒担体とケーシングとの間隙に介在し触媒担体を保持する触媒コンバータ用保持材を含んで構成される。
【０００３】
ここで、触媒コンバータ用保持材は、触媒担体をケーシング内に保持することを目的として備えされるものである。また、触媒コンバータ用保持材は、上記目的以外にも、触媒担体とケーシングとの間から排気ガスが漏洩することを防ぐ目的でも使用されている。すなわち、触媒コンバータ用保持材は、外部からの振動等より触媒担体を保護するためのクッション性や、排気ガスのシール性等が求められている。
【０００４】
例えば特許文献１には、無機繊維を含む保持マットを担体の外周面に巻き付け前記保持マットを厚さ方向に圧縮した状態で前記保持マットを介して前記担体をケース内に保持した内燃機関の排気浄化装置において使用される触媒コンバータ用保持材について記載がされている。触媒コンバータ用保持材として使用される前記保持マットは、前記排気浄化装置軸方向の少なくとも１箇所において周方向全周にわたって、他の部分である一般部よりも密度を高くした高密度部分を部分的に設けられている。
【０００５】
特許文献２には、筒状に形成された触媒担体と、該触媒担体を収容するケーシングと、前記触媒担体に装着されて前記触媒担体と前記ケーシングとの間隙に介装される触媒コンバータ用保持材とから構成される触媒コンバータにおける前記触媒コンバータ用保持材であって、無機繊維をマット状もしくは円筒状に成形してなり、かつ、坪量が、少なくとも排気ガスが流入する側の端部で、軸線方向所定長にわたり、他の領域よりも小さく設定されていることを特徴とする触媒コンバータ用保持材について記載がされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６２１１７号公報
【特許文献２】特開２００４−１２４７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の触媒コンバータ用保持材は、触媒コンバータにおいて触媒担体の外側面の軸方向の全部を覆うように備えられているものである。従来の触媒コンバータ用保持材を構成する材料は、当該触媒コンバータ用保持材が高温の状態に置かれることもあり、高い耐熱性能が求められコストが高いものである。触媒コンバータにおいて触媒担体の外側面の軸方向の全部を覆うように触媒コンバータ用保持材を備えると、触媒コンバータ用保持材はそれだけ大きなものとしなければならず、触媒コンバータ用保持材のコストが高くなるという問題があった。
【０００８】
そこで、触媒コンバータ用保持材を、触媒担体の外側面の軸方向の一部のみにおける周方向の全域にわたって覆うように備えられることが考えられる。このようにすることによって、触媒コンバータ用保持材のコストは低減されることとなる。しかしながら、そのように触媒担体がケーシング内に保持されると、触媒担体の外側面の軸方向の他の部分における周方向の一部に触媒コンバータ用保持材が存在しない層（空気層）が形成されることとなる。空気層では熱の対流が容易であるため、触媒コンバータに高温の気体が流通した場合、ケーシングの温度が著しく上昇してしまうという新たな問題が生じることとなる。
【０００９】
発明者らは、耐熱温度が低く従来の触媒コンバータ用保持材には採用し得ないと考えられているが、断熱性に優れる安価な断熱材を触媒コンバータ用保持材に用いることについて鋭意検討を行った。
【００１０】
本発明は、耐熱温度が低く触媒コンバータ用保持材には採用し得ないが、断熱性に優れる安価な断熱材を触媒コンバータ用保持材に用い、低コストでありながら断熱性に優れる触媒コンバータ用保持材を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る触媒コンバータ用保持材は、筒状の触媒担体と前記触媒担体を収容するケーシングとの間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材であって、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維によって構成される保持部と、前記保持部と隣り合って配置され、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第一の無機繊維は、アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択されることとしてもよい。また、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第一の無機繊維は、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維、及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を熱処理し、加熱収縮させた繊維であることとしてもよい。また、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える前記第二の無機繊維は、ガラス繊維、ロックウール、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維、及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択されることとしてもよい。
【００１３】
また、前記断熱部と前記触媒担体の外側面との間に配置される、保護部をさらに備えることとしてもよい。また、前記保護部は、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第三の無機繊維によって構成されることとしてもよい。また、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第三の無機繊維は、アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択されることとしてもよい。また、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第三の無機繊維は、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維、及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を熱処理し、加熱収縮させた繊維であることとしてもよい。また、前記断熱部が前記保護部に覆われることとしてもよい。
【００１４】
また、上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る触媒コンバータ用保持材の製造方法は、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部を得る工程と、前記断熱部を得る工程とは別に、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維を含むスラリーを調製するスラリー調製工程と、前記断熱部をモールド内に配置した後、前記モールド内に配置された前記断熱部を覆うように前記スラリー調製工程にて調製した前記スラリーを配置し、脱水成形して前記断熱部が前記第一の無機繊維に覆われた複合マットを得る工程と、得られた前記複合マットを乾燥する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、耐熱温度が低く触媒コンバータ用保持材には採用し得ないが、断熱性に優れる安価な断熱材を触媒コンバータ用保持材に用い、低コストでありながら断熱性に優れる触媒コンバータ用保持材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材が触媒コンバータに備えられている様子を示す説明図である。
【図２】本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材が備えられる触媒コンバータの軸方向における断面を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材が備えられる触媒コンバータの周方向における断面を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材の平面図である。
【図５Ａ】図４における線５Ａ−５Ａにおける断面を示す断面図である。
【図５Ｂ】図４における線５Ｂ−５Ｂにおける断面を示す断面図である。
【図６】本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材が触媒担体の外側面に巻かれて備えられている状態を示す説明図である。
【図７】本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材を備える触媒コンバータが配置される一例を示す説明図である。
【図８】図８は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例を示す平面図である。
【図９Ａ】図８における線９Ａ−９Ａにおける断面を示す断面図である。
【図９Ｂ】図８における線９Ｂ−９Ｂにおける断面を示す断面図である。
【図１０】図１０は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例を示す平面図である。
【図１１Ａ】図１０における線１１Ａ−１１Ａにおける断面を示す断面図である。
【図１１Ｂ】図１０における線１１Ｂ−１１Ｂにおける断面を示す断面図である。
【図１２】図１２は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例を示す平面図である。
【図１３Ａ】図１２における線１３Ａ−１３Ａにおける断面を示す断面図である。
【図１３Ｂ】図１２における線１３Ｂ−１３Ｂにおける断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１について説明する。図１は、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１が触媒コンバータ１００に備えられている様子を示す説明図である。図２は、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１が備えられる触媒コンバータ１００の軸方向における断面を示す断面図である。図３は、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１が備えられる触媒コンバータ１００の周方向における断面を示す断面図である。図１〜３に示されるように、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、筒状の触媒担体２と触媒担体２を収容するケーシング３との間隙に備えられるものである。
【００１８】
図１〜３にて示される触媒担体２は、例えば、排気ガス中に含まれる未燃焼炭化水素（ＨＣ）や、窒素酸化物（ＮＯｘ）等を浄化するための触媒を担持する。また、触媒担体２は、例えば、セラミックス製で肉薄のハニカム構造体を有するものである。そして、図１〜３にて示されるケーシング３は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属製のものである。
【００１９】
図４は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の平面図である。図５Ａは、図４における線５Ａ−５Ａにおける断面を示す断面図である。図５Ｂは、図４における線５Ｂ−５Ｂにおける断面を示す断面図である。図４にて示されるように本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維によって構成される保持部と、保持部と隣り合って配置され、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部と、を備えている。
【００２０】
そして、図４にて示されるように、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、二つの保持部１０が、一つの断熱部１１を挟んで備えられている。また、断熱部１１は保持部１０と隣接して配置されることとしてもよい。すなわち、断熱部１１は保持部１０と接して又は近接して配置されることとしてもよい。また近接して配置される場合、断熱部と保持部との間には後に説明を行う保護部等が配置されることとしてもよい。さらに、保持部は、２箇所以上配置されることとしてもよい。また、保持部は、図４にて示されるように、触媒コンバータ用保持材１の長手方向の垂直方向において対称に配置されることが好ましく、例えば、図４にて示される線５Ａ−５Ａに対して対称に配置されることとしてもよい。
【００２１】
ここで、加熱収縮率は、一般的な繊維質断熱材の加熱試験により求められる。具体的には、適当な大きさ（通常、４０〜５０ｍｍ）で立方体の試験片を用意し端面から約１０ｍｍ内側にアルミナピンを埋め込む。アルミナピンは頭部の高さが試験片の表面と同一となるように埋め込む。試験片の加熱は通常徐熱徐冷法で行われ、例えば電気炉で約２００℃／時間の速度で昇温、所定温度（１０００℃における加熱収縮率を求める場合は、１０００℃）を所定時間（例えば、本発明においては８時間）保持し、その後炉内で自然冷却させる。加熱前のアルミナピン間の長さＬ１と加熱後のアルミナピン間の長さＬ２をノギス等で測定する。加熱収縮率は以下の式で求められる。
加熱収縮率＝（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１×１００（％）
【００２２】
図４にて示されるように本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、平板状の触媒コンバータ用保持材１の一端に凸部１５と、他端に凸部１５と嵌合可能な形状の凹部１６と、が形成された形状とすることができる。また、凸部１５及び凹部１６の形状は、図示される矩形の他に、三角形や半円形状であってもよい。また、凸部１５及び凹部１６の個数も１個には限定されず、２個以上であってもよい。
【００２３】
本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、保持部１０、断熱部１１が備えられているものであるが、それらについては後に詳細に説明を行う。また、図５Ａにて示される本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の一の面１３は触媒担体２と接する面であり、他の面１４はケーシング３と接する面である。すなわち、保持部１０、断熱部１１のそれぞれは、ケーシング３の内側面と触媒担体２の外側面とに接して備えられることとしてもよい。
【００２４】
図６は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１が触媒担体２の外側面に巻かれて備えられている状態を示す説明図である。図６に示されるように、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、触媒コンバータ用保持材１の凸部１５と、凹部１６とが嵌合し、触媒担体２の外側面に巻かれて備えられている。
【００２５】
また、図６にて示されるように触媒コンバータ用保持材１における凸部１５から凹部１６への距離は筒状の触媒担体２の全周に相当し、凸部１５から凹部１６へ向かう方向と直交する方向は触媒担体２の軸方向である。また、図６では、触媒コンバータ用保持材１の一の面１３の全部は、触媒担体２と接して備えられている。
【００２６】
図７は、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１を備える触媒コンバータ１００が配置される一例を示す説明図である。図７にて示されるように、触媒コンバータ１００はケーシング３に備えられたフランジ部３Ａを介して他の管２０と接続されている。
【００２７】
触媒コンバータ１００には、一方向から他方向に向かって高温の気体（排気ガス４０等）が流通する。例えば、触媒コンバータ１００が自動車において用いられる場合には、触媒コンバータ１００に流通する高温の気体は、エンジン等の内燃機関から排出される排気ガス４０であり、内燃機関によっては１０００℃にまで達するものである。以下、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１を備える触媒コンバータ１００に流通する高温の気体は内燃機関から排出される排気ガス４０であることとして説明を行う。
【００２８】
図７にて示されるように触媒コンバータ１００の一方に接続された管２０Ａからは内燃機関から排気された排気ガス４０が導入される。そして導入された排気ガス４０は触媒担体２にて浄化され、浄化された排気ガス４０Ａは触媒コンバータ１００の他方から排出される。
【００２９】
ここで、触媒コンバータ１００における触媒担体２を流通する排気ガス４０の温度は、上述の様に１０００℃程度にまで達するものである。すなわち、触媒担体２は、例えば、触媒コンバータ１００がガソリン車において用いられる場合には最高１０００℃程度の排気ガス４０Ａに曝されるものであり、触媒担体２と接して備えられる触媒コンバータ用保持材１もまた触媒担体と同様に高温の状態に置かれることとなる。特に、触媒コンバータ用保持材１における触媒担体２と接する面は、エンジン等の内燃機関から排出される排気ガス４０の温度と同程度である、１０００℃の高温に曝されることとなる。
【００３０】
ところで、触媒コンバータ１００が自動車に用いられる場合、触媒コンバータ１００の周辺に置かれる他の機器等は、軽量化等の要請から樹脂やゴムといった熱に対する影響を受けやすい部材によって構成されることも少なくない。また、自動車の設計上の問題からエンジンルーム内のスペースを有効に利用したいという要請もあり、触媒コンバータ１００と他の機器等とが近接して置かれることも少なくない。したがって、触媒コンバータ１００から放出される熱を低く抑えることが、特に必要とされている。
【００３１】
ここで、触媒コンバータ用保持材１に断熱性を付与し、触媒コンバータ１００の周囲に置かれる機器等への熱の影響を低減する方法が考えられる。しかしながら、触媒コンバータ用保持材１において、本来であれば断熱効果が高いために使用したいとされるガラス繊維等は、使用される温度域での加熱収縮率が高い（１％を超えてしまう）という理由から、触媒担体２をケーシング３内に保持することが困難であるため、単独では採用し得ないものであった。耐熱性が低いガラス繊維等の材料は、１０００℃の温度に直接曝されると１％を超える加熱収縮を起こし、触媒コンバータ用保持材１の機能として必要とされる保持性能を発揮し得ないという問題が生じることとなるからである。よって、触媒コンバータ用保持材は、１０００℃の温度に置かれた状態においても触媒担体２の保持性能を低下させないために、排気ガス４０Ａの温度である１０００℃において加熱収縮率が１％以下である無機繊維のみから構成されていることが通常である。
【００３２】
本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、触媒担体２がケーシング３に装着された際、触媒担体２とケーシング３との間から排気ガス４０の漏洩を防止、外部からの振動から触媒担体２の保護等をするために用いられるものであるとともに、触媒コンバータ１００が設置される周辺への放熱を抑制するための断熱性を有するものである。
【００３３】
具体的には、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、筒状の触媒担体２と触媒担体２を収容するケーシング３との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材１であって、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維によって構成される保持部と、保持部１０に隣接して配置され、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部１１と、を含むものである。これによって加熱収縮率が１％を超えてしまい触媒コンバータ用保持材には採用し得ないと考えられていた断熱性に優れる安価な第二の無機繊維によって構成される断熱材を触媒コンバータ用保持材に用い、低コストでありながら断熱性に優れる触媒コンバータ用保持材を提供することができる。
【００３４】
また、本実施形態における触媒コンバータ用保持材１の保持部１０は、触媒担体２の外側面とケーシング３の内側面とに接して、触媒担体２の外側面の軸方向の一部における周方向の全域を覆うように備えられることとしてもよい。そして、断熱部１１は、触媒担体２の外側面とケーシング３の内側面とに接して、触媒担体２の外側面の軸方向の一部における周方向の全域を覆うように備えられることとしてもよい。いずれにせよ、触媒コンバータ１００において、触媒コンバータ用保持材１に備えられる保持部１０は、触媒担体２の外側面の一部を全周にわたって触媒担体２を前記ケーシング３内に保持している。
【００３５】
以下、本実施形態にかかる触媒コンバータ用保持材１に備えられる保持部１０、断熱部１１についてさらに詳細に説明を行う。
【００３６】
はじめに、保持部１０について説明を行う。触媒コンバータ用保持材１に備えられる保持部１０の坪量は、触媒コンバータ１００に組み込まれた際の嵩密度が後述するような数値範囲になるように設定されればよい。具体的には、保持部１０の厚さにもよるが、４００〜６５００ｇ／ｍ２であることが好ましく、より好ましくは６００〜４０００ｇ／ｍ２、さらに好ましくは８００〜３０００ｇ／ｍ２である。触媒コンバータ用保持材１に備えられる保持部１０の坪量が４００ｇ／ｍ２未満であると、触媒コンバータ１００に組み込まれた際に保持機能が低減することとなり好ましくない場合がある。また、触媒コンバータ用保持材１に備えられる保持部１０の坪量が、６５００ｇ／ｍ２を超えると触媒コンバータ１００に備えられたときに保持部１０を構成する繊維が破損するため好ましくない場合がある。
【００３７】
触媒コンバータ１００に触媒コンバータ用保持材が組み込まれた際の保持部１０の嵩密度は、保持部を構成する材料や、断熱したい温度（最高温度）に応じて、熱伝導率が最も低くなるように最適化すればよいが、０．２０〜０．６５ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、より好ましくは０．２５〜０．５５ｇ／ｃｍ３、さらに好ましくは０．３０〜０．４０ｇ／ｃｍ３である。触媒コンバータ１００に備えられる保持部１０の嵩密度が０．２０ｇ／ｃｍ３未満であると、保持機能が低減することとなり好ましくない場合がある。また、触媒コンバータ１００に備えられる保持部１０の嵩密度が、０．６５ｇ／ｃｍ３を超えると保持部１０を構成する繊維が破損するため好ましくない場合がある。
【００３８】
触媒担体２に高温の気体が流通した場合、触媒担体２の外側面は排気ガス４０と略同等の温度となる。すなわち、触媒コンバータ用保持材１の触媒担体２と接する面は、触媒コンバータ１００がガソリン車において使用されたときは１０００℃程度の熱に曝されることとなる。したがって、保持部１０は、触媒コンバータ用保持材１の信頼性を高めるために１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維によって構成されることが必要である。また、保持部１０を構成する第一の無機繊維は１１００℃における加熱収縮率が１％以下であることはより好ましい。さらに、保持部１０を構成する第一の無機繊維は１３００℃における加熱収縮率が１％以下であることは特に好ましい。
【００３９】
また、保持部１０を構成する第一の無機繊維の１０００℃における加熱収縮率の下限値は、触媒コンバータ用保持材１の性能が著しく損なわれない範囲であれば特に限られないが、例えば０．０１％以上とすることとしてもよい。１１００℃又は１３００℃における加熱収縮率の下限値についても同様に、例えば０．０１％以上とすることとしてもよい。
【００４０】
次に、第一の無機繊維についてさらに具体的に説明を行う。保持部１０を構成する第一の無機繊維は、アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択されることとしてもよい。また、第一の無機繊維の平均繊維径は、例えば、３〜１３μｍであることが好ましい。アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択される繊維は、１１００℃あるいは１３００℃における加熱収縮率が１％以下である。
【００４１】
アルミナ繊維は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする多結晶質繊維である。例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を９０質量％以上含むことが好ましい。
【００４２】
ムライト繊維は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びシリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする多結晶質繊維である。例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びシリカ（ＳｉＯ２）を９０質量％以上含むことが好ましく、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）／シリカ（ＳｉＯ２）の質量比が７０／３０〜８０／２０であることが好ましい。
【００４３】
そして、保持部１０を構成する第一の無機繊維は、上述のアルミナ繊維及びムライト繊維を所定の割合で混合した混合繊維によって構成されることとしてもよい。
【００４４】
そして、保持部１０を構成する第一の無機繊維は、上述した繊維の他に、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を予め熱処理しておき、加熱収縮させた繊維に置き換えられることとしてもよい。アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を予め熱処理しておき、加熱収縮させた無機繊維は１０００℃における加熱収縮率が１％以下である。また、下限値は、特に制限はないが、例えば０．０１％以上とすることとしてもよい。また、上述の熱処理の温度は、例えば、１１００℃以上であればよく、処理時間は例えば１０分以上であればよい。
【００４５】
アルミノシリケート繊維は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びシリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維であり、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）／シリカ（ＳｉＯ２）の質量比が６０／４０〜４０／６０であることが好ましい。アルミノシリケート繊維は１１００℃以上の温度での熱処理において、熱収縮に伴う形状変化を引き起こす。そして、この熱収縮に伴う形状変化は不可逆的なものであるため、熱処理された後のアルミナシリケート繊維の１０００℃における加熱収縮率は、１％以下となる。
【００４６】
シリカ繊維は、シリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維であり、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）を９０質量％以上含むことが好ましい。こうしたシリカ繊維は、後述するガラス繊維を例えば酸処理してアルカリ成分を取り除き、シリカ成分を高めたものであってもよい。こうしたシリカ繊維は１１００℃以上に加熱された場合、製造工程の酸処理によって生成された微細な空隙が収縮により埋められ、形状変化を引き起こすこととなる。そして、この熱収縮に伴う形状変化は不可逆的なものであるため、熱処理された後のシリカ繊維の１０００℃における加熱収縮率は、１％以下となる。
【００４７】
溶解性繊維は、生体内での溶解性が付与された人造非晶質繊維であり、ＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯを主成分とする非晶質繊維である。こうした溶解性繊維は、体内で分解される溶解性（分解性）を有する無機繊維であれば特に限られないが、たとえば、４０℃における生理食塩水中の溶解率が１％以上であり、１０００℃での８時間加熱処理の加熱収縮率が５％以下である無機繊維であればよい。具体的に、例えば、ＣａＯとＭｇＯとの合計含有量が２０〜４０重量％であり、６０〜８０重量％のＳｉＯ２と、を含むケイ酸アルカリ土類金属塩繊維を使用することができる。こういった溶解性繊維は１１００℃以上に加熱された場合、熱収縮に伴う形状変化を引き起こすこととなる。そして、この熱収縮に伴う形状変化は不可逆的なものであるため、熱処理された後の溶解性繊維の１０００℃における加熱収縮率は、１％以下となる。
【００４８】
ここで、溶解性繊維の生理食塩水の溶解率は、例えば、次のようにして測定することができる。すなわち、先ず、溶解性繊維を２００メッシュ以下に粉砕して調製された試料１ｇ及び生理食塩水１５０ｍＬを三角フラスコ（容積３００ｍＬ）に入れ、４０℃のインキュベーターに設置する。次に、三角フラスコに、毎分１２０回転で５０時間水平振動を加え、濾過する。そして、濾液に含有されている元素をＩＣＰ発光分析装置により定量する。この定量された元素含有量と、もとの試料の組成及び重量と、に基づいて当該試料から当該濾液中に溶出した元素量の割合（溶解による試料の重量減少率）を表す溶解度を求めることができる。
【００４９】
次に、断熱部１１について説明を行う。触媒コンバータ１００に組み込まれた際の断熱部１１の嵩密度は、断熱部を構成する材料や、断熱したい温度（最高温度）に応じて、熱伝導率が最も低くなるように最適化すればよいが、保持部１０の嵩密度よりも小さいことが好ましい。断熱部１１の嵩密度が、保持部１０の嵩密度よりも小さいことによって、触媒コンバータ用保持材１の空気層が多くなり断熱性はさらに高まる。具体的には、触媒コンバータ１００に組み込まれた際の断熱部１１の嵩密度は、０．１０ｇ／ｃｍ３以上、０．４０ｇ／ｃｍ３未満であり、さらに好ましくは０．１０以上、０．３０ｇ／ｃｍ３以下である。特に好ましくは０．１０ｇ／ｃｍ３以上、０．２５ｇ／ｃｍ３以下である。触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１の嵩密度が保持部１０の嵩密度よりも小さいことによって触媒コンバータ用保持材１が軽量となり好ましい。また、触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１の嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ３未満であると、密度低下による熱伝導率の上昇がおこるため好ましくない場合がある。
【００５０】
そして、断熱部１１は上述の嵩密度を満たすように、触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１の坪量は、保持部１０の坪量よりも小さいことが好ましい。断熱部１１の坪量が、保持部１０の坪量よりも小さいことによって、触媒コンバータ用保持材１の空気層が多くなり断熱性はさらに高まる。具体的には、触媒コンバータに組み込まれた際の嵩密度が上述するような数値範囲になるように設定されればよく、触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１の坪量は、その厚さにもよるが具体的には、２００ｇ／ｍ２以上、４０００ｇ／ｍ２未満であり、さらに好ましくは４００ｇ／ｍ２以上、３５００ｇ／ｍ２以下である。特に好ましくは８００ｇ／ｍ２以上、２５００ｇ／ｍ２以下である。触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１の坪量が保持部１０の密度よりも小さいことによって触媒コンバータ用保持材１が軽量となり好ましい。また、触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１の坪量が２００ｇ／ｍ２未満であると、触媒コンバータ１００に組み込まれた際に密度低下による熱伝導率の上昇がおこるため好ましくない場合がある。
【００５１】
また、断熱部１１は、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される。また、断熱部１１を構成する第二の無機繊維は８００℃における加熱収縮率が１％を超えるものであることはより好ましく、６００℃における加熱収縮率が１％を超えるものであることはさらに好ましく、５００℃における加熱収縮率が１％を超えるものであることは特に好ましい。１０００℃以下における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維を触媒コンバータ用保持材に用いることによって、低コストでありながら断熱性に優れる触媒コンバータ用保持材１を提供することができる。
【００５２】
また、断熱部１１を構成する第二の無機繊維の１０００℃における加熱収縮率の上限値は、触媒コンバータ用保持材１の性能が著しく損なわれない範囲であれば特に限られないが、例えば５．０％以下とすることとしてもよい。また、断熱部１１を構成する第二の無機繊維の１０００℃における加熱収縮率の上限値は、例えば、１５．０％以下とすることとしてもよい。８００℃、６００℃、５００℃における加熱収縮率の上限値についても同様に、例えば５．０％以下、若しくは、１５．０％以下とすることとしてもよい。
【００５３】
また、触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１は、触媒担体２の外側面とは接しないように備えられていることとしてもよい。また、触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１は、ケーシング３の内側面と接して備えられることとしてもよい。触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１が、ケーシング３の内側面と接して備えられることによって、触媒コンバータ用保持材１とケーシング３との間に空気の層ができず好ましい。なぜならば、当該空気の層は、熱を対流させ触媒コンバータ１００の表面の温度を上昇させてしまうため、断熱効果を低下させてしまう。したがって、触媒コンバータ用保持材１に備えられる断熱部１１がケーシング３の内側面と接して備えられることは、断熱効果をさらに高めることとなり好ましい。
【００５４】
次に、第二の無機繊維についてさらに具体的に説明を行う。断熱部１１を構成する第二の無機繊維は、ガラス繊維、ロックウール、及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択されることとしてもよい。
【００５５】
ガラス繊維は、石英ガラス等の無アルカリガラスを溶解し、牽引することによって繊維化したものである。こうしたガラス繊維の組成は特に限定はないが、例えばＳｉＯ２を５２〜５６質量％、Ａｌ２Ｏ３を１２〜１６質量％、ＭｇＯを０〜５質量％、ＣａＯを１６〜２５質量％、Ｂ２Ｏ３を５〜１０質量％、Ｎａ２Ｏおよび／またはＫ２Ｏを０〜１質量％、ＴｉＯ２を０〜１質量％含有するＥガラス繊維や、ＳｉＯ２を６２〜６５質量％、Ａｌ２Ｏ３を２０〜２５質量％、ＭｇＯを１０〜１５質量％、ＣａＯを０〜１質量％、Ｂ２Ｏ３を０〜１質量％、Ｎａ２Ｏおよび／またはＫ２Ｏを０〜１質量％、ＴｉＯ２を０〜１質量％含有するＴガラス繊維、ＳｉＯ２を５６〜６２質量％、Ａｌ２Ｏ３を９〜１５質量％、ＭｇＯを０〜５質量％、ＣａＯを１７〜２５質量％、Ｂ２Ｏ３を０〜１質量％、Ｎａ２Ｏおよび／またはＫ２Ｏを０〜１質量％、ＴｉＯ２を０〜４質量％含有するＮＣＲガラス繊維、ＳｉＯ２を６０〜６７質量％、Ａｌ２Ｏ３を２〜６質量％、ＭｇＯおよび／またはＣａＯを１０〜２０質量％、Ｂ２Ｏ３を０〜８質量％、Ｎａ２Ｏおよび／またはＫ２Ｏを８〜１５質量％含有するＣガラス繊維（硼珪酸ガラスファイバー）などが挙げられる。ここで、ガラス繊維は、グラスファイバー、グラスウールとも称され、短繊維と、連続繊維（長繊維）とがあるが、本発明において、短繊維および連続繊維（長繊維）ともに使用できる。
【００５６】
ロックウールは、酸化ケイ素と、酸化カルシウムと、を主成分とした人造鉱物繊維であり、玄武岩、鉄炉スラグ等に石灰等を混合し、高温で溶解し生成される。原料によっても相違するが、一般的にＳｉＯ２を３５〜４５質量％、Ａｌ２Ｏ３を１０〜２０質量％、ＭｇＯを４〜８質量％、ＣａＯを２０〜４０質量％、Ｆｅ２Ｏ３を０〜１０質量％、ＭｎＯを０〜４質量％含有する繊維状物である。
【００５７】
そして、断熱部１１を構成する第二の無機繊維は、上述した繊維の他に、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維であってもよい。熱処理がされず加熱収縮していないアルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維は、１０００℃における加熱収縮率が１％を超えるものである。
【００５８】
アルミノシリケート繊維は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びシリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維であり、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）／シリカ（ＳｉＯ２）の質量比が６０／４０〜４０／６０であることが好ましい。
【００５９】
シリカ繊維は、シリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維であり、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）を９０質量％以上含むことが好ましい。こうしたシリカ繊維は、後述するガラス繊維を例えば酸処理してアルカリ成分を取り除き、シリカ成分を高めたものであってもよい。
【００６０】
溶解性繊維は、生体内での溶解性が付与された人造非晶質繊維であり、ＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯを主成分とする非晶質繊維である。こうした溶解性繊維は、体内で分解される溶解性（分解性）を有する無機繊維であれば特に限られないが、たとえば、４０℃における生理食塩水中の溶解率が１％以上であり、１０００℃での８時間加熱処理の加熱収縮率が５％以下である無機繊維であればよい。具体的に、例えば、ＣａＯとＭｇＯとの合計含有量が２０〜４０重量％であり、６０〜８０重量％のＳｉＯ２と、を含むケイ酸アルカリ土類金属塩繊維を使用することができる。
【００６１】
ここで、溶解性繊維の生理食塩水の溶解率は、例えば、次のようにして測定することができる。すなわち、先ず、溶解性繊維を２００メッシュ以下に粉砕して調製された試料１ｇ及び生理食塩水１５０ｍＬを三角フラスコ（容積３００ｍＬ）に入れ、４０℃のインキュベーターに設置する。次に、三角フラスコに、毎分１２０回転で５０時間水平振動を加え、濾過する。そして、濾液に含有されている元素をＩＣＰ発光分析装置により定量する。この定量された元素含有量と、もとの試料の組成及び重量と、に基づいて当該試料から当該濾液中に溶出した元素量の割合（溶解による試料の重量減少率）を表す溶解度を求めることができる。
【００６２】
また、以下に本実施形態にかかる触媒コンバータ用保持材１の他の一例について説明を行う。図８は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例を示す平面図である。図９Ａは、図８における線９Ａ−９Ａにおける断面を示す断面図である。図９Ｂは、図８における線９Ｂ−９Ｂにおける断面を示す断面図である。図８にて示されるように、本発明における触媒コンバータ用保持材１は、断熱部１１と触媒担体２の外側面との間に配置される、保護部１２さらに備えるものである。すなわち、保持部１０および断熱部１１に跨って積層される保護部１２をさらに備えることとしてもよい。
【００６３】
触媒コンバータ用保持材１が触媒担体２の外側面に巻かれて備えられた場合、触媒コンバータ用保持材１の触媒担体２の外側面と接する面１３は、直接、触媒担体２の外側面から放出される熱に曝されることとなる。例えば、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部１１が、触媒担体２の外側面から放出される熱に直接曝されると、断熱部１１は形状変化を生じ断熱する機能が低下することが考えられる。
【００６４】
ここで、断熱部１１と触媒担体の外側面との間に、断熱部１１の熱による形状変化から保護する保護部１２を備えることによって、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部１１の断熱する機能の低下を抑制することとなる。
【００６５】
また、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１における、断熱部１１と保護部１２は、保持部１０よりも低い熱伝導率を有することとしてもよい。これによって、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１における、断熱性の効果はさらに高まることとなる。
【００６６】
以下、保護部１２について詳細に説明を行う。触媒コンバータ用保持材１に備えられる保護部１２は、断熱部１１と触媒担体２の外側面との間に配置され,触媒担体２の外側面から放出される熱を断熱する。また、触媒コンバータ用保持材１に備えられる保護部１２は、断熱部１１及び／又は触媒担体２と接して備えられることとしてもよい。
【００６７】
触媒コンバータ用保持材１に備えられる保護部１２が、断熱部１１及び／又は触媒担体２の外側面と接して備えられることによって、触媒コンバータ用保持材１と断熱部１１及び／又は触媒担体２との間に空気の層ができず好ましい。なぜならば、当該空気の層は、熱を対流させ触媒コンバータ１００の表面の温度を上昇させてしまうため、断熱効果を低下させてしまう。したがって、触媒コンバータ用保持材１に備えられる保護部１２が断熱部１１及び／又は触媒担体２の外側面と接して備えられることは、断熱効果をさらに高めることとなり好ましい。
【００６８】
触媒コンバータ１００に組み込まれた際の保護部１２の嵩密度は、保護部を構成する材料や、断熱したい温度（最高温度）に応じて、熱伝導率が最も低くなるように最適化すればよく、特に制限はないが、０．２０〜０．６５ｇ／ｃｍ３であってもよく、さらに０．２５〜０．５５ｇ／ｃｍ３、０．３０〜０．４０ｇ／ｃｍ３であってもよい。また、触媒コンバータ用保持材１に備えられる保護部１２の嵩密度は、保持部１０の嵩密度以下であることとしてもよい。保護部１２の嵩密度が、保持部１０の嵩密度以下であることによって、触媒コンバータ用保持材１の断熱性はさらに高まる。さらに、触媒コンバータ用保持材１に備えられる保護部１２の嵩密度が保持部の嵩密度以下であることによって触媒コンバータ用保持材１が軽量となるという効果を奏する。
【００６９】
次に保護部１２について説明を行う。保護部１２も、保持部１０と同様に触媒コンバータ用保持材１の信頼性を高めるために１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第三の無機繊維によって構成されることとしてもよい。
【００７０】
また、保護部１２を構成する第三の無機繊維の１０００℃における加熱収縮率の下限値は、触媒コンバータ用保持材１の性能が著しく損なわれない範囲であれば特に限られないが、例えば０．０１％以上とすることとしてもよい。１１００℃又は１３００℃における加熱収縮率の下限値についても同様に、例えば０．０１％以上とすることとしてもよい。
【００７１】
次に、第三の無機繊維についてさらに具体的に説明を行う。保護部１２を構成する第三の無機繊維は、アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択されることとしてもよい。また、第三の無機繊維の平均繊維径は、例えば、３〜１３μｍであることが好ましい。アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択される繊維は、１１００℃あるいは１３００℃における加熱収縮率が１％以下である。
【００７２】
そして、保護部１２を構成する第三の無機繊維は、上述した繊維の他に、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を予め熱処理しておき、加熱収縮させた繊維に置き換えられることとしてもよい。アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を予め熱処理しておき、加熱収縮させた無機繊維は１０００℃における加熱収縮率が１％以下である。また、下限値は、特に制限はないが、例えば０．０１％以上とすることとしてもよい。また、上述の熱処理の温度は、例えば、１１００℃以上であればよく、処理時間は例えば１０分以上であればよい。
【００７３】
アルミノシリケート繊維は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びシリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維であり、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）／シリカ（ＳｉＯ２）の質量比が６０／４０〜４０／６０であることが好ましい。アルミノシリケート繊維は１１００℃以上の温度での熱処理において、熱収縮に伴う形状変化を引き起こす。そして、この熱収縮に伴う形状変化は不可逆的なものであるため、熱処理された後のアルミナシリケート繊維の１０００℃における加熱収縮率は、１％以下となる。
【００７４】
シリカ繊維は、シリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維であり、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）を９０質量％以上含むことが好ましい。こうしたシリカ繊維は、後述するガラス繊維を例えば酸処理してアルカリ成分を取り除き、シリカ成分を高めたものであってもよい。こうしたシリカ繊維は１１００℃以上に加熱された場合、製造工程の酸処理によって生成された微細な空隙が収縮により埋められ、形状変化を引き起こすこととなる。そして、この熱収縮に伴う形状変化は不可逆的なものであるため、熱処理された後のシリカ繊維の１０００℃における加熱収縮率は、１％以下となる。
【００７５】
溶解性繊維は、生体内での溶解性が付与された人造非晶質繊維であり、ＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯを主成分とする非晶質繊維である。こうした溶解性繊維は、体内で分解される溶解性（分解性）を有する無機繊維であれば特に限られないが、たとえば、４０℃における生理食塩水中の溶解率が１％以上であり、１０００℃での８時間加熱処理の加熱収縮率が５％以下である無機繊維であればよい。具体的に、例えば、ＣａＯとＭｇＯとの合計含有量が２０〜４０重量％であり、６０〜８０重量％のＳｉＯ２と、を含むケイ酸アルカリ土類金属塩繊維を使用することができる。こういった溶解性繊維は１１００℃以上に加熱された場合、熱収縮に伴う形状変化を引き起こすこととなる。そして、この熱収縮に伴う形状変化は不可逆的なものであるため、熱処理された後の溶解性繊維の１０００℃における加熱収縮率は、１％以下となる。
【００７６】
ここで、溶解性繊維の生理食塩水の溶解率は、例えば、次のようにして測定することができる。すなわち、先ず、溶解性繊維を２００メッシュ以下に粉砕して調製された試料１ｇ及び生理食塩水１５０ｍＬを三角フラスコ（容積３００ｍＬ）に入れ、４０℃のインキュベーターに設置する。次に、三角フラスコに、毎分１２０回転で５０時間水平振動を加え、濾過する。そして、濾液に含有されている元素をＩＣＰ発光分析装置により定量する。この定量された元素含有量と、もとの試料の組成及び重量と、に基づいて当該試料から当該濾液中に溶出した元素量の割合（溶解による試料の重量減少率）を表す溶解度を求めることができる。
【００７７】
また、保護部１２が保持部１０と一体のものとして備えられることとしてもよい。すなわち保護部１２と保持部１０とが同一の無機繊維によって一体的に形成され、当該一体的に形成されたものの一部が、断熱部１１と触媒担体２の外側面との間に入り込んでいる場合、当該一部が保護部１２となる。この場合、保護部１２を構成する第三の無機繊維は第一の無機繊維であることとなる。
【００７８】
また、保護部１２は、第三の無機繊維からなる不織布（ペーパー）や、織布（クロス）といったシート状物で構成されてもよい。
【００７９】
また、本発明の実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例ついて説明する。図１０は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例を示す平面図である。図１１Ａは、図１０における線１１Ａ−１１Ａにおける断面を示す断面図である。図１１Ｂは、図１０における線１１Ｂ−１１Ｂにおける断面を示す断面図である。
【００８０】
図１０に示される触媒コンバータ用保持材１は、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維によって構成され、触媒担体２の外側面とケーシング３の内側面とに接して、触媒担体２の外側面の軸方向の一部における周方向の全域を覆うように備えられる保持部１０と、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成され、触媒担体２の軸方向の他の部分における周方向の少なくとも一部に触媒担体２の外側面と離間して備えられる断熱部１１と、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第三の無機繊維によって構成され、前記断熱部と前記触媒担体の外側面との間に配置される、保護部１２と、を含む触媒コンバータ用保持材１である。
【００８１】
図１０、１１Ａ、１１Ｂにて示される触媒コンバータ用保持材１は、例えば、保持部１０、断熱部１１、保護部１２、それぞれ別々に製造したものを貼り合わせることによって製造することとしてもよい。
【００８２】
また、保護部１２が保持部１０と一体のものとして備えられることとしてもよい。すなわち保護部１２と保持部１０とが同一の無機繊維によって一体的に形成され、当該一体的に形成されたものの一部が、断熱部１１と触媒担体２の外側面との間に入り込んでいる場合、当該一部が保護部１２となる。この場合、保護部１２を構成する第三の無機繊維は第一の無機繊維であることとなる。
【００８３】
また、本発明の実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例ついて説明する。図１２は本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の一例を示す平面図である。図１３Ａは、図１２における線１３Ａ−１３Ａにおける断面を示す断面図である。図１３Ｂは、図１２における線１３Ｂ−１３Ｂにおける断面を示す断面図である。
【００８４】
図１２にて示される触媒コンバータ用保持材１は、触媒担体２の外側面とケーシング３の内側面とに接して、触媒担体２の外側面の軸方向の一部における周方向の全域を覆うように備えられる保持部１０からなる第一部材と、触媒担体２の外側面の軸方向の他の部分における周方向の全域を覆うように備えられる断熱部１１および保護部１２からなる第二部材と、を含むものである。
【００８５】
そして、第二部材における断熱部１１の体積は、保護部１２の体積よりも大きいこととしてもよい。また、第二部材における断熱部１１の体積は、保護部１２の体積の１．３倍以上であることとは好ましく、１．５倍以上であることはより好ましく、２．０倍以上であることは特に好ましい。このようにすることによって、耐熱性の効果がさらに高まる。また、低コスト化の効果がさらに高まる。
【００８６】
また、第二部材において、断熱部１１の厚さは、保護部１２の厚さよりも大きいこととしてもよい。また、第二部材において、断熱部１１の厚さは、保護部１２の厚さの１．３倍以上であることとは好ましく、１．５倍以上であることはより好ましく、２．０倍以上であることは特に好ましい。このようにすることによって、耐熱性の効果がさらに高まる。また、低コスト化の効果がさらに高まる。
【００８７】
図１３Ａ、１３Ｂにて示される本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の一の面（触媒担体２と接する面）１３は、保持部１０と保護部１２とによって構成されている。また、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の他の面（ケーシング３と接する面）１４は保持部１０と保護部１２とによって構成されている。すなわち、本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１は、断熱部１１とケーシング３の内側面との間に配置される保護部１２をさらに備えることとしてもよい。
【００８８】
前述のように触媒コンバータ１００に用いられるケーシング３はステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属により形成されることとしてもよい。ケーシング３が金属によって形成された場合、金属は熱伝導率が高いため、触媒コンバータ１００においてケーシング３部分のみが部分的に高温になることが考えられる。この様な場合においても、断熱部１１とケーシング３の内側面との間に保護部１２を備えることによって、断熱部１１に対するケーシング３からの熱の影響は低減されることとなる。触媒コンバータ用保持材１は、断熱部１１の周り全部を覆うように保護部１２を備えることとしてもよい。
【００８９】
また、保護部１２が保持部１０と一体のものとして備えられることとしてもよい。すなわち保護部１２と保持部１０とが同一の無機繊維によって一体的に形成され、当該一体的に形成されたものの一部が、断熱部１１を覆って備えられている場合、当該一部が保護部１２となる。この場合、保護部１２を構成する第三の無機繊維は第一の無機繊維であることとなる。
【００９０】
上述のように断熱部１１が、保持部１０を構成する第一の無機繊維と同一の無機繊維である第三の無機繊維によって構成されている保護部１２によって覆われて備えられる場合、図１２にて示される触媒コンバータ用保持材１は、例えば、以下のように製造されることとしてもよい。
【００９１】
まず、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部１１からなる断熱マットを得る。ここで、断熱マットは乾式法あるいは湿式法等の公知の無機繊維質成形体の製造方法を用いて製造することとしてもよい。また、断熱マットの製造は、例えば、カーディング方式、ニードルパンチ方式、エアレイド方式、スパンレース方式、スチームジェット方式、吸引脱水成形法、抄造法等によって製造されることとしてもよい。また、断熱マットは既に第二の無機繊維によって形成されているものを準備することによって得ることとしてもよい。
【００９２】
上記断熱マットの製造、準備等によって、断熱マットを得る工程とは別に、保持部１０、保護部１２を構成する１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維（第一の無機繊維と同一の無機繊維である第三の無機繊維）を含むスラリーを調製する。ここで、スラリーは有機バインダーを含有することとしてよい。また、有機バインダーは例えばアクリル樹脂をＯ／Ｗ乳化したアクリルエマルジョンを用いることとしてもよい。
【００９３】
そして断熱部からなる断熱マットを、モールド内に配置した後、モールド内に配置された断熱マットを覆うようにスラリー調製工程にて調製したスラリーを配置し、脱水成形して前記断熱部が第一の無機繊維に覆われた複合マットを得る。また、当該モールドは、例えば平板状のモールドであることとしてもよい。以下の説明では平板状のモールドを用いた場合について説明を行う。ここで、断熱マットがモールド内に置かれる位置は、製造される触媒コンバータ用保持材１における断熱部１１の位置に基づいて定められる位置であり、スラリーが配置される位置は、製造される触媒コンバータ用保持材１における保持部１０および保護部１２の位置に基づいて定められる位置である。このように断熱マットを平板状のモールドの所定の位置に配置した後、調製したスラリーを平板状のモールドに流し込み、脱水成形して断熱部１１が第一の無機繊維（第一の無機繊維と同一の無機繊維である第三の無機繊維）に覆われた複合マットを得る。
【００９４】
そして得られた複合マットを乾燥し、触媒コンバータ用保持材１を得ることとしてもよい。この場合上述した平板状のモールドは製造される触媒コンバータ用保持材１の形状と同一のものである。あるいは、得られた複合マットを乾燥した後、所定の形状（触媒コンバータ用保持材１の形状）に打ち抜いて、図１２に示す触媒コンバータ用保持材１を得ることとしてもよい。この場合上述した平板状のモールドは製造される触媒コンバータ用保持材１と異なる形状のものである。
【００９５】
以上、上記にて説明した本実施形態に係る触媒コンバータ用保持材１の厚さが一定であることが好ましく、具体的には±２５％以内とすることが好ましい。
【符号の説明】
【００９６】
１ 触媒コンバータ用保持材、２ 触媒担体、３ ケーシング、３Ａ フランジ部、１０ 保持部、１１ 断熱部、１２ 保護部、１３ 触媒コンバータ用保持材の一の面、１４ 触媒コンバータ用保持材の他の面、１５ 凸部、１６ 凹部、２０，２０Ａ 管、４０，４０Ａ 排気ガス。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の触媒担体と前記触媒担体を収容するケーシングとの間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材であって、
１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維によって構成される保持部と、
前記保持部と隣り合って配置され、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部と、
を備えることを特徴とする触媒コンバータ用保持材。
【請求項２】
１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第一の無機繊維は、アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択される、
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項３】
１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第一の無機繊維は、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維、及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を熱処理し、加熱収縮させた繊維である、
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項４】
１０００℃における加熱収縮率が１％を超える前記第二の無機繊維は、ガラス繊維、ロックウール、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維、及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される、
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項５】
前記断熱部と前記触媒担体の外側面との間に配置される、保護部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか一項に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項６】
前記保護部は、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第三の無機繊維によって構成される、
ことを特徴とする請求項５に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項７】
１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第三の無機繊維は、アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択される、
ことを特徴とする請求項６に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項８】
１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第三の無機繊維は、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維、及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を熱処理し、加熱収縮させた繊維である、
ことを特徴とする請求項６に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項９】
前記断熱部が前記保護部に覆われる、
ことを特徴とする請求項５乃至８いずれか一項に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項１０】
１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部を得る工程と、
前記断熱部を得る工程とは別に、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維を含むスラリーを調製するスラリー調製工程と、
前記断熱部をモールド内に配置した後、前記モールド内に配置された前記断熱部を覆うように前記スラリー調製工程にて調製した前記スラリーを配置し、脱水成形して前記断熱部が前記第一の無機繊維に覆われた複合マットを得る工程と、
得られた前記複合マットを乾燥する工程と、
を含むことを特徴とする触媒コンバータ用保持材の製造方法。
【請求項１】
筒状の触媒担体と前記触媒担体を収容するケーシングとの間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材であって、
１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維によって構成される保持部と、
前記保持部と隣り合って配置され、１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部と、
を備えることを特徴とする触媒コンバータ用保持材。
【請求項２】
１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第一の無機繊維は、アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択される、
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項３】
１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第一の無機繊維は、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維、及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を熱処理し、加熱収縮させた繊維である、
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項４】
１０００℃における加熱収縮率が１％を超える前記第二の無機繊維は、ガラス繊維、ロックウール、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維、及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される、
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項５】
前記断熱部と前記触媒担体の外側面との間に配置される、保護部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか一項に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項６】
前記保護部は、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第三の無機繊維によって構成される、
ことを特徴とする請求項５に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項７】
１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第三の無機繊維は、アルミナ繊維、ムライト繊維、及びこれらの混合繊維からなる群より選択される、
ことを特徴とする請求項６に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項８】
１０００℃における加熱収縮率が１％以下である前記第三の無機繊維は、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性繊維、及びこれら二種以上の混合繊維からなる群より選択される繊維を熱処理し、加熱収縮させた繊維である、
ことを特徴とする請求項６に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項９】
前記断熱部が前記保護部に覆われる、
ことを特徴とする請求項５乃至８いずれか一項に記載の触媒コンバータ用保持材。
【請求項１０】
１０００℃における加熱収縮率が１％を超える第二の無機繊維によって構成される断熱部を得る工程と、
前記断熱部を得る工程とは別に、１０００℃における加熱収縮率が１％以下である第一の無機繊維を含むスラリーを調製するスラリー調製工程と、
前記断熱部をモールド内に配置した後、前記モールド内に配置された前記断熱部を覆うように前記スラリー調製工程にて調製した前記スラリーを配置し、脱水成形して前記断熱部が前記第一の無機繊維に覆われた複合マットを得る工程と、
得られた前記複合マットを乾燥する工程と、
を含むことを特徴とする触媒コンバータ用保持材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【公開番号】特開２０１３−２４２１４（Ｐ２０１３−２４２１４Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２４７２（Ｐ２０１１−１６２４７２）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
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