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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Haltedichtelement,
das beispielsweise für
eine Abgasreinigungsvorrichtung verwendet wird, und eine Abgasreinigungsvorrichtung,
die ein Haltedichtelement enthält.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Im
letzten Jahrhundert und immer noch andauernd ist die Anzahl an Automobilen
dramatisch angestiegen. Im Verhältnis
zu diesem Anstieg steigt die Menge der Abgase, die von internen
Verbrennungsmotoren der Fahrzeuge freigesetzt werden, rasch an.
Da verschiedene Substanzen, die in den Abgasen enthalten sind (im
Besonderen Abgase von Dieselmotoren), zu einer Umweltverschmutzung
und dergleichen führen,
haben diese Abgase, die solche Substanzen aufweisen, einen ernsten
Einfluss auf die globale Umwelt.
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Unter
diesen Umständen
wurden verschiedene Abgasreinigungsvorrichtungen vorgeschlagen und
zur eigentlichen Anwendung gebracht. Eine typische Abgasreinigungsvorrichtung
weist ein Gehäuse
(Metallhülle) auf,
die in der Strommitte eines Auspuffs, der mit einem Abgasrohr des
Motors verbunden ist, angeordnet ist. Das Gehäuse (Metallhülle) weist
eine Konfiguration auf, in der ein Abgasverarbeitungselement, das
zahlreiche feinformatige Poren aufweist, darin vorgesehen ist. Ein
Beispiel des Abgasverarbeitungselements ist ein Abgasreinigungsfilter,
der beispielsweise einen Katalysatorträger oder ein Dieselpartikelfilter
(DPF) enthält.
Beispielsweise erlaubt in dem Fall eines DPFs die oben beschriebene
Anordnung feinen Teilchen, die in dem Abgas enthalten sind, durch
das Abgasverarbeitungselement zu strömen und durch die Wände, welche
die feinformatigen Poren umgeben, eingefangen zu werden. Dadurch
können
die Teilchen aus dem Abgas entfernt werden. Das Material, das zur
Ausbildung des Abgasverarbeitungselements verwendet wird, enthält beispielsweise
ein Metallmaterial, ein Legierungsmaterial und ein keramisches Material.
Ein Beispiel eines Abgasverarbeitungselements, das aus einem keramischen
Material ausgebildet ist, ist ein Cordierit-Wabenfilter. Aus Sicht
beispielsweise des Wärmewiderstands,
der mechanischen Festigkeit und der chemischen Stabilität wurde
ein poröses
Siliziumkarbid jüngst
als das Material zur Ausbildung des Abgasverarbeitungselements verwendet.
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Das
Abgasverarbeitungselement und die Metallhülle weisen ein Haltedichtelement
(das typischerweise eine zylindrische Gestalt aufweist) auf, das
dazwischen angeordnet ist. Das Haltedichtelement verhindert, dass
das Abgasverarbeitungselement durch Angrenzen an die Metallhülle beispielsweise
in einer Situation beschädigt
wird, in der das Fahrzeug im Betrieb ist. Ferner verhindert das
Haltedichtelement auch, dass Abgase aus dem Raum zwischen der Metallhülle und
dem Abgasverarbeitungselement austreten. Ferner dient das Haltedichtelement
zur Verhinderung, dass das Abgasverarbeitungselement durch den Abgasdruck
des Abgases losgelöst
wird. Ferner ist erwünscht,
dass das Abgasverarbeitungselement eine Wärmeisolationseigenschaft zum
Aufrechterhalten einer hohen Temperatur aufweist, so dass eine Reaktivität aufrechterhalten
werden kann. Ein Beispiel eines Haltedichtelements, das diese Bedingungen
erfüllt,
ist ein Blattmaterial, das aus einer anorganischen Faser, wie beispielsweise
einer Aluminiumoxidfaser, ausgebildet ist.
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Das
Blattmaterial ist um eine äußere Umfangsoberfläche des
Abgasverarbeitungselements, mit Ausnahme der Oberfläche seiner Öffnung,
gewickelt und an dem Abgasverarbeitungselement befestigt, um einen vereinten
Körper
auszubilden. Dadurch stellt das Blattmaterial die Funktionalität des Abgasverarbeitungselements
bereit. Anschließend
wird diese vereinte Komponente in der Metallhülle installiert, um dadurch
einen Teil einer Abgasreinigungsvorrichtung auszubilden.
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Ein
Verfahren zur Installierung des vereinten Körpers in die Metallhülle wird
durch Trennen der Metallhülle
in zwei halbkreisförmige
Teile, Anordnen des vereinten Körpers
in der Metallhülle
und Zusammenfügen der
zwei halbkreisförmigen
Teile durchgeführt,
um eine zylindrisch gestaltete Metallhülle auszubilden. Ein anderes
Verfahren des Installierens des vereinten Körpers in die Metallhülle wird
durch Bereitstellen C-förmiger oder
U-förmiger
Querschnittsteile in die Metallhülle,
Anordnen des vereinten Körpers
in der Metallhülle
und Schließen
der Querschnittsteile durchgeführt,
um eine zylindrisch gestaltete Metallhülle auszubilden. Im Hinblick
auf die Verbesserung einer Verarbeitbarkeit und Vereinfachung von
Herstellungsschritten, wird ein weiteres Verfahren zur Installierung
des vereinigten Körpers
in die Metallhülle
durch Herstellen einer zylindrisch gestalteten Metallhülle und
Zusammenfügen
der Metallhülle
und des vereinten Körpers
durch Drücken
des vereinigten Körpers
in die Metallhülle
durchgeführt.
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In
einem herkömmlichen
Verfahren zur Ausbildung des Haltedichtelements und des Abgasverarbeitungselements
in einem vereinten Körper
durch Wickeln des Haltedichtelements um das Abgasverarbeitungselement,
wird ein Blattmaterial
124, das die Dimensionen zum Wickeln
um das Abgasverarbeitungselement aufweist, hergestellt und in eine
Gestalt geschnitten, die zwei miteinander eingreifende Endbereiche
aufweist, wobei eines ein hervorstehender Abschnitt und das andere
ein ausgesparter Abschnitt (vgl.
1) ist.
Dementsprechend wird das Haltedichtelement an dem äußeren Umfangsabschnitt
des Abgasverarbeitungselements durch Wickeln des Blattmaterials
124 um
den äußeren Umfang
des Abgasverarbeitungselements, Einpassen des hervorstehenden Abschnitts
in den ausgesparten Abschnitt und Zusammenkleben der Endabschnitte
(vgl. beispielsweise die
japanische
offengelegte Patentanmeldung Nr. 2002-68709 ) befestigt.
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Allerdings
verbleiben beim Schneiden (beispielsweise Druckschneiden) des Blattmaterials,
das die oben beschriebene Gestalt aufweist, mit dem herkömmlichen
Verfahren viele nicht ausreichend geschnittene übrig bleibende Fasern an der
Schneidoberfläche
des Blattmaterials. Ein großer
Teil der übrig
bleibenden Fasern verbleiben im Besonderen an den Kantenbereichen
und den Eckbereichen ausgesparter und hervorstehender Bereiche,
wie beispielsweise dem hervorstehenden Abschnitt und dem ausgesparten
Abschnitt in den eingreifenden Seiten des Blattmaterials 124.
Diese übrig
bleibenden Fasern blockieren den Eingriff der Eingriffseiten des
Blattmaterials 124, beim Wickeln und Befestigen des Blattmaterials 124 mit
dem Abgasverarbeitungselement. Das führt zu Problemen, wie beispielsweise
ein Entstehen von Ungleichmäßigkeiten
am Eingriffsbereich oder eine schlechte Eingriffskraft an dem Eingriffsbereich.
Ferner bewirkt in dem Fall des Versuchs, den vereinten Körper des
Haltedichtelements und das Abgasverarbeitungselement in die Metallhülle, wenn
ein Eingriff an den Eingriffseiten nicht ausreichend ist, durch
Druck einzupassen, die Querkraft, die auf das Blattmaterial 124 aufgebracht
wird, eine Verformung oder Verschiebung des Blattmaterials 124.
Dementsprechend kann in einer Vorrichtung, in der das Blattmaterial 124 in
einem solchen Fall in Eingriff gebracht ist, eine ausreichende Dichtungseigenschaft
und Haltekraft nicht aufrechterhalten werden. Ferner wird es für einen
Arbeiter, um solche Probleme zu vermeiden, notwendig, die übrig bleibenden
Fasern des Blattmaterials 124 vor dem Wickeln und Befestigen
des Blattmaterials mit dem Abgasverarbeitungselement mit der Hand
zu entfernen. Das führt
zu einem deutlichen Abfall der Betriebseffizienz.
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Es
ist festzustellen, dass sich das spezifische Gewicht neu hergestellter
Abgasverarbeitungselemente (beispielsweise DPF), beispielsweise
aufgrund von Veränderungen
in Materialien, vergrößert. Ferner
erhöht sich
auch die Dicke neu hergestellter Haltedichtelemente zum Halten des
Abgasverarbeitungselements. Folglich kann das Problem übrig bleibenden
Fasern, die beim Schneiden des Blattmaterials erzeugt werden, in
der nahen Zukunft gravierender werden.
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ZUAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung kann ein Haltedichtelement und eine Abgasreinigungsvorrichtung
bereitstellen, die im Wesentlichen eines oder mehrere der Probleme
vermeiden, die durch die Einschränkungen
und Nachteile des Stands der Technik verursacht werden.
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Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden
Beschreibung dargelegt und werden zum Teil aus der Beschreibung
und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich oder können durch Ausführen der
Erfindung entsprechend der Lehre, die in der Beschreibung gegeben
wird, erlernt werden. Ziele sowie andere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden durch ein Haltedichtelement und eine Abgasreinigungsvorrichtung
realisiert und erhalten, wie sie im Besonderen in der Beschreibung
auf eine solche vollständige,
klare, präzise
und exakte Weise dargelegt sind, um einem Fachmann zu ermöglichen,
die Erfindung auszuführen.
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Um
diese und andere Vorteile entsprechend des Gegenstands der Erfindung,
wie sie hierin enthalten und allgemein beschrieben ist, zu erreichen,
stellt die vorliegende Erfindung ein Haltedichtelement bereit, das enthält: ein
aus einer anorganischen Faser ausgebildetes Blattmaterial; wobei
das Blattmaterial an einem Ende einen hervorstehenden Abschnitt
und an einem anderen Ende einen ausgesparten Abschnitt aufweist, wobei
der hervorstehende Abschnitt und der ausgesparte Abschnitt miteinander
in Eingriff bringbar sind; wobei der hervorstehende Abschnitt einen
Eckabschnitt enthält,
der ein abgerundetes entferntes Ende aufweist; wobei der ausgesparte
Abschnitt einen Seitenabschnitt enthält, der ein abgerundetes entferntes
Ende aufweist. Durch Schneiden des Blattmaterials in eine solche
Gestalt können
die übrig
bleibenden Fasern, die an dem hervorstehenden Abschnitt und dem
ausgesparten Abschnitt verbleiben, reduziert werden. Selbst wenn
einige übrig
bleibende Fasern nach dem Schneiden des Blattmaterials verbleiben,
können
die Enden des Blattmaterials zufrieden stellend eingreifen, wie
ursprünglich
konzipiert, da die übrig
bleibenden Fasern in dem Raum angeordnet sein können, der in dem ausgesparten
Abschnitt erzeugt wird.
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Entsprechend
eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass
das abgerundete entfernte Ende des Eckabschnitts und das abgerundete
entfernte Ende des Seitenabschnitts jeweils einen Bogenradius "R" (mm) aufweisen, welcher der Beziehung
0,5 ≤ R ≤ P/2 in einem
Fall genügt,
in dem "P" die kürzere der
Länge "L" des hervorstehenden Abschnitts und
der Breite "W" des hervorstehenden
Abschnitts ist, wenn L ≠ W
ist; wobei das abgerundete entfernte Ende des Eckabschnitts und
das abgerundete entfernte Ende des Seitenabschnitts jeweils einen
Bogenradius "R" (mm) aufweisen,
welcher der Beziehung 0,5 ≤ R ≤ P/2 in einem
Fall genügt,
in dem "P" entweder die Länge "L" des hervorstehenden Abschnitts oder
die Breite "W" des hervorstehenden
Abschnitts bezeichnet, wenn L = W ist. Das verhindert den Verlust
der Eingriffskraft, an dem Eingriffsabschnitt des Blattmaterials.
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Ferner
ist es entsprechend eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung
vorzuziehen, dass das Haltedichtelement gestaltet ist, um an ein
Abgasverarbeitungselement befestigt zu sein, indem das Blattmaterial
um einen äußeren Umfang
des Abgasverarbeitungselements gewickelt ist und die Enden des Blattmaterials
in Eingriff gebracht sind.
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Ferner
ist es entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung
vorzuziehen, dass der hervorstehende Abschnitt ferner einen abgerundeten
Schaftabschnitt enthält
und der ausgesparte Abschnitt ferner einen abgerundeten Basisabschnitt
enthält;
wobei der abgerundete Schaftabschnitt und der abgerundete Basisabschnitt
jeweils einen Bogenradius "R" (mm) aufweisen,
welcher der Beziehung 0,5 ≤ R ≤ P/2 in einem
Fall genügt,
in dem "P" die kürzere der
Länge "L" des hervorstehenden Abschnitts und
der Breite "W" des hervorstehenden
Abschnitts ist, wenn L ≠ W
ist; wobei der abgerundete Schaftabschnitt und der abgerundete Basisabschnitt
jeweils einen Bogenradius "R" (mm) aufweisen,
welcher der Beziehung 0,5 ≤ R ≤ P/2 in einem Fall
genügt,
in dem "P" entweder die Länge "L" des hervorstehenden Abschnitts oder
die Breite W" des
hervorstehenden Abschnitts bezeichnet, wenn L = W ist. Dies ermöglicht die
Reduzierung der übrig
bleibenden Fasern an dem Schaftabschnitt und dem Basisabschnitt
des hervorstehenden Abschnitts.
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Ferner
ist es entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung
vorzuziehen, dass der Bogenradius "R" (mm)
einer Beziehung 0,5 ≤ R ≤ P/3 genügt. Dies
ermöglicht
nicht nur die Reduzierung der übrig
bleibenden Fasern an den obigen Abschnitten des Blattmaterials,
sondern verhindert weiter den Verlust der Eingriffskraft an dem
eingreifenden Abschnitt des Blattmaterials aufgrund der Reduzierung
des Kontaktbereichs.
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Ferner
ist es entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung
vorzuziehen, dass das Blattmaterial ein geschichtetes Blatt einer
anorganischen Faser enthält, das
einem Nadelungsverfahren unterworfen ist. Das Nadelungsverfahren
ermöglicht
den Fasern in der Dickenrichtung des Blattmaterials gewebt zu werden,
wobei dabei die Dichte des Blattmaterials erhöht und die Dicke des Blattmaterials
reduziert wird.
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Ferner
ist es entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung
vorzuziehen, dass das Blattmaterial ein Bindemittel enthält. Dies
ermöglicht
den Fasern, ausreichend aneinander zu haften, so dass verhindert
werden kann, dass sich die Fasern in dem Schneidverfahren des Haltedichtelements
oder in dem Verfahren des Wickelns des Blattmaterials um das Abgasverarbeitungselement
und durch Druckeinpassen des Abgasverarbeitungselements in die Metallhülle voneinander
trennen. Für
das Bindemittel kann ein organisches Bindemittel oder ein anorganisches
Bindemittel verwendet werden. Das organische Bindemittel enthält beispielsweise
ein Epoxidharz, ein Acrylharz, ein auf Gummi basierendes Harz und
ein auf Styrol basierendes Harz. Das anorganische Bindemittel enthält beispielsweise
ein Silicasol und ein Aluminiumoxidsol. Es ist allerdings vorzuziehen,
ein organisches Bindemittel zu verwenden, da die Wärme des
Abgases während
des Betriebs das Harz des organischen Bindemittels auflösen (entfernen)
kann, und der Wiederherstellungskraft des Haltedichtelements ermöglicht,
die Haltekraft des Haltedichtelements bezüglich des Abgasverarbeitungselements
zu erhöhen.
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Ferner
ist es entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung
vorzuziehen, dass der durchschnittliche Durchmesser der anorganischen
Faser 6 μm
oder größer ist.
Dies ermöglicht
ein einfacheres Schneiden des Blattmaterials.
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Ferner
ist es entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung
vorzuziehen, dass die anorganische Faser eine Mischung aus Aluminiumoxid
und Silica enthält.
Das erhöht
den Wärmewiderstand (adiathermancy)
des Haltedichtelements.
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Ferner
ist es entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung
vorzuziehen, dass das Abgasverarbeitungselement einen Katalysatorträger und/oder
einen Abgasfilter enthält.
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Ferner
stellt die vorliegende Erfindung eine Abgasreinigungsvorrichtung
bereit, die enthält:
ein Abgasverarbeitungselement; ein um einen äußeren Umfang des Abgasverarbeitungselements
gewickelte Haltedichtelement, wobei das Haltedichtelement ein aus
einer anorganischen Faser ausgebildetes Blattmaterial enthält; und
eine Hülle,
die das Abgasverarbeitungselement und das Haltedichtelement darin
enthält;
wobei das Blattmaterial an einem Ende einen hervorstehenden Abschnitt
und an einem anderen Ende einen ausgesparten Abschnitt aufweist,
wobei der hervorstehende Abschnitt und der ausgesparte Abschnitt
miteinander eingreifbar sind; wobei der hervorstehende Abschnitt
einen Eckabschnitt enthält,
der ein abgerundetes entferntes Ende aufweist; wobei der ausgesparte
Abschnitt einen Seitenabschnitt enthält, der ein abgerundetes entferntes Ende
aufweist.
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Ferner
ist es entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung
vorzuziehen, dass das abgerundete entfernte Ende des Eckabschnitts
und das abgerundete entfernte Ende des Seitenabschnitts jeweils
einen Bogenradius "R" (mm) aufweisen,
welcher der Beziehung 0,5 ≤ R ≤ P/2 in einem
Fall genügt,
in dem "P" die kürzere der
Länge "L" des hervorstehenden Abschnitts und
der Breite "W" des hervorstehenden Abschnitts
ist, wenn L ≠ W
ist; wobei das abgerundete entfernte Ende des Eckabschnitts und
das abgerundete entfernte Ende des Seitenabschnitts jeweils einen
Bogenradius "R" (mm) aufweisen,
welcher der Beziehung 0,5 ≤ R ≤ P/2 in einem
Fall genügt,
in dem "P" entweder die Länge "L" des hervorstehenden Abschnitts oder die
Breite "W" des hervorstehenden
Abschnitts bezeichnet, wenn L = W ist.
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Ferner
ist es entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung
vorzuziehen, dass der hervorstehende Teil ferner einen abgerundeten
Schaftabschnitt enthält
und der ausgesparte Abschnitt ferner einen abgerundeten Basisabschnitt
enthält;
wobei der abgerundete Schaftabschnitt und der abgerundete Basisabschnitt
jeweils einen Bogenradius "R" (mm) aufweisen,
welcher der Beziehung 0,5 ≤ R ≤ P/2 in einem
Fall genügt,
in dem "P" die kürzere der
Länge "L" des hervorstehenden Abschnitts und
der Breite "W" des hervorstehenden
Abschnitts ist, wenn L = W ist; wobei der abgerundete Schaftabschnitt
und der abgerundete Basisabschnitt jeweils einen Bogenradius "R" (mm aufweisen, welcher der Beziehung
0,5 ≤ R ≤ P/2 in einem
Fall genügt,
in dem "P" entweder die Länge "L" des hervorstehenden Abschnitts oder
die Breite "W" des hervorstehenden
Abschnitts bezeichnet, wenn L = W ist.
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Ferner
ist es entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung
vorzuziehen, dass der Bogenradius "R" (mm)
einer Beziehung 0,5 ≤ R ≤ P/3 genügt.
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In
der Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erlauben die Charakteristiken des obigen
Haltedichtelements in der Abgasreinigungsvorrichtung jedem Bestandteil
zufrieden stellend seine Position beizubehalten, selbst wenn der
vereinte Körper,
der das Haltedichtelement und das Abgasverarbeitungselement enthält, in die
Metallhülle
durch Druck eingepasst wird.
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Hier
kann das Blattmaterial, das in dem Haltedichtelement der Abgasreinigungsvorrichtung
enthalten ist, jedes der obigen Charakteristiken enthalten. Ferner
kann das Abgasverarbeitungselement einen Katalysatorträger und/oder einen
Abgasfilter enthalten. Das erlaubt der Abgasreinigungsvorrichtung,
eine zufrieden stellende Gasdichtungseigenschaft und eine ausreichende
Halteeigenschaft bezüglich
des Katalysatorträgers und
des Abgasfilters zu erzielen.
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Mit
dem Haltedichtelement entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann ein zufrieden stellender Eingriffszustand an dem
Eingriffsabschnitt des Blattmaterials erzielt werden. Durch Anwenden
des Haltedichtelements in einer Abgasreinigungsvorrichtung kann
die Abgasreinigungsvorrichtung eine ausreichende Haltekraft bezüglich eines
Abgasverarbeitungselements erzielen.
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Andere
Gegenstände
und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung deutlich, wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden
Zeichnungen gelesen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung, welche die Gestalt eines Blattmaterials
zeigt, das für
ein Haltedichtelement entsprechend des Stands der Technik verwendet
wird;
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2 ist
eine schematische Darstellung, welche die Gestalt des Blattmaterials,
das für
ein Haltedichtelement verwendet wird, und seine Endabschnitte entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist
eine schematische Darstellung zur Beschreibung einer Abgasreinigungsvorrichtung,
die durch Wickeln eines Haltedichtelements 24 um ein Abgasverarbeitungselement 20,
Verbinden des Haltedichtelements 24 und des Abgasverarbeitungselements 20 miteinander
und Drücken
des Haltedichtelements 24 und des Abgasverarbeitungselements 20 in
eine Metallhülle 12 entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird;
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4 ist
eine schematische Darstellung, die einen eingreifenden Zustand eines
hervorstehenden Abschnitts 50 und eines ausgesparten Abschnitts 60 eines
Blattmaterials in einem Fall zeigt, in dem die hervorstehende Länge L und
die hervorstehende Breite W des hervorstehenden Abschnitts 50 des
Blattmaterials gleich sind, wenn der Bogenradius R an jeweiligen
entfernten Enden eines Eckabschnitts 53 des hervorstehenden
Abschnitts 50 und eines Seitenabschnitts 65 des
ausgesparten Abschnitts 60 P/2 (d.h. R = L/2 = W/2) entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung genügt;
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5 ist
eine schematische Darstellung, die die Gestalt eines weiteren Blattmaterials
zeigt, das als ein Haltedichtelement entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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6 ist
eine schematische Darstellung, welche die Gestalt noch eines weiteren
Blattmaterials zeigt, das als ein Haltedichtelement entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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7 ist
eine schematische Darstellung, die eine beispielhafte Konfiguration
einer Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ist
eine Grafik, welche die Beziehung des jeweiligen Bogenradius R und
die Entfernungskraft des hervorstehenden Abschnitts 50 und
des ausgesparten Abschnitts 60 des Blattmaterials zeigt;
und
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9 ist
eine Grafik, welche die Beziehung des durchschnittlichen Faserdurchmessers
und der Schneidekraft eines Blattmaterials zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben.
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Das
Haltedichtelement 15 entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält ein
Blattmaterial 24, das aus einer anorganischen Faser ausgebildet
ist. Das Haltedichtelement 15 wird verwendet, indem beispielsweise
das Blattmaterials 24 um den äußeren Umfang des Abgasverarbeitungselements 20 gewickelt
ist.
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2 zeigt
ein Beispiel der Gestalt des Blattmaterials 24, das für das Haltedichtelement 15 entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Vergrößerte Ansichten der Endabschnitte 70, 71 des
Blattmaterials 24 sind in 2 gezeigt.
Die Endabschnitte 70, 71 stehen miteinander im
Eingriff, wenn das Blattmaterial 24 um das Abgasverarbeitungselement 20 gewickelt
ist. Ein Endabschnitt 70 enthält wenigstens einen hervorstehenden
Abschnitt 50 und der andere Endabschnitt 71 enthält wenigstens einen
ausgesparten Abschnitt 60, in den der hervorstehende Abschnitt 50 eingepasst
ist.
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Ein
Eckabschnitt 53, der an dem entfernten Ende des hervorstehenden
Abschnitts 50 des Blattmaterials 24 vorgesehen
ist, ist abgerundet. Ferner ist auch das entfernte Ende der Seitenabschnitte 65 des
ausgesparten Abschnitts 60 abgerundet. Durch Schneiden
der Endbereiche 70, 71 des Blattmaterials 24 in
die gekrümmte
Gestalt, kann der hervorstehende Abschnitt 50 in den ausgesparten
Abschnitt 60 ohne Ungleichmäßigkeit eingepasst werden,
wobei beiden Enden erlaubt wird, passend (snugly) miteinander einzugreifen. Das
ist der Tatsache geschuldet, dass (1) wenige nicht ausreichend geschnittene übrig bleibende
Fasern an dem hervorstehenden Abschnitt 50 und dem ausgesparten
Abschnitt 60 verbleiben (da das Schneiden des Blattmaterials 24 durch
Abrunden der Eckabschnitte 53 und des entfernten Endes
des Seitenabschnitts 65 vereinfacht ist), und auch der
Tatsache, dass (2) selbst in einem Fall, in dem nicht ausreichend
geschnittene übrig bleibende
Fasern verbleiben, beispielsweise an den Ecken der Basis 62 des
ausgesparten Abschnitts 60 oder an dem Schaft 52 des
hervorstehenden Abschnitts 50 die übrig bleibenden Fasern in den
Räumen
angeordnet sein können,
die durch Abrunden des Eckabschnitts 53 und des entfernten
Endes des Seitenabschnitts 65 vorgesehen sind. Dementsprechend
wird im Anschluss an das Schneiden des Blattmaterials 24,
das Blattmaterial, das als das Haltedichtelement 15 dient,
um den äußeren Umfang
des Abgasverarbeitungselements 20 gewickelt, um eine zylindrische
Gestalt auszubilden, und die Endabschnitte 70, 71 werden
in Eingriff gebracht und befestigt. Dadurch entstehenden keine unerwünschten
Probleme, die übrig
bleibende Fasern verschulden (beispielsweise Ungleichmäßigkeit,
Lockerung, Trennung), wenn die Endabschnitte 70, 71 des
Blattmaterials 24 (Haltedichtelement 15) in Eingriff
gebracht und befestigt werden. Ferner besteht nicht die Notwendigkeit
für eine
Person, übrig
bleibende Fasern von dem Blattmaterial 24 vor dem Wickeln
des Blattmaterials 24 um das Abgasverarbeitungselement 20 und
in Eingriff bringen/Befestigen der Endabschnitte 70, 71 manuell
zu entfernen. Ferner kann der vereinte Körper, der aus dem Haltedichtelement 15 und
dem Abgasverarbeitungselement 20 ausgebildet ist, einfach
in die Metallhülle 12 gedrückt werden,
da sich das Haltedichtelement 15 in einem ausreichenden
eingreifenden Zustand befindet. Folglich können, nachdem der vereinte
Körper
in die Metallhülle 12 gedrückt ist,
jede Komponente, enthaltend das Haltedichtelement 15 und
das Abgasverarbeitungselement 20, eine Position beibehalten,
die ursprünglich
vorgesehen war. Dadurch kann eine Abgasreinigungsvorrichtung 10,
die ausreichend das Abgasverarbeitungselement 20 darin
festhält,
erhalten werden.
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Es
ist vorzuziehen, die oben beschriebenen Abschnitte (die Eckabschnitte 53 an
dem entfernten Ende des hervorstehenden Abschnitts 50 und
die entfernten Enden der Seitenabschnitte 65 des ausgesparten
Abschnitts 60) des Blattmaterials 24 so zu schneiden,
dass der Bogenradius "R" (mm) des Blattmaterials 24 einer Beziehung
0,5 ≤ R ≤ P/2 genügt, wobei "P" die kürzere der Längen des Vorsprungs des hervorstehenden
Abschnitts 50 (bezeichnet als "L) und der Breite des Vorsprungs des
hervorstehenden Abschnitts 50 (bezeichnet als "W") ist. Ferner können die obigen Wirkungen deutlicher
durch Schneiden der oben beschriebenen Abschnitte des Blattmaterials 24 erzielt
werden, so dass der Bogenradius "R" des Blattmaterials 24 einer
Beziehung R ≥ 0,5
genügt,
in einem Fall, in dem das Blattmaterial 24 als Haltedichtelement 15 verwendet
wird. Der Grund für
das Festlegen des Bogenradius "R" auf R ≤ P/2 liegt
darin, dass der hervorstehende Abschnitt 50 und der ausgesparte
Abschnitt 60 in einem vorbestimmten Bereich in Kontakt
stehen, wenn das Blattmaterial 24 um den äußeren Umfang
des Abgasverarbeitungselements 20 gewickelt ist und die
Endabschnitte 70, 71 in Eingriff gebracht und
miteinander durch Tape befestigt sind. Mit anderen Worten, in einem
Fall, in dem der Kurvenradius "R" R ≤ P/2 ist,
stehen der hervorstehende Abschnitt 50 und der ausgesparte
Abschnitt 60 im Wesentlichen nicht miteinander in Kontakt
und sind nicht in der Lage, eine Eingriffskraft zu erzeugen. Ferner ist
die Dichtungseigenschaft deutlich herabgesetzt, da Gas imstande
ist, durch den Raum durchzuströmen,
der an dem Eingriffsabschnitt erzeugt wird. Auf der anderen Seite
wird in einem Fall, in dem der Kurvenradius "R" R ≤ P/2 ist,
eine gewisse Stärke
einer Eingriffskraft an dem Eingriffsabschnitt erzeugt, um die Festhaltekraft des
Haltedichtelements 15 zu erhöhen. Ferner wird kein Durchgang,
durch den Gas strömen
kann, an dem Eingriffsabschnitt zwischen dem hervorstehenden Abschnitt 50 und
dem ausgesparten Abschnitt 60 erzeugt. Dementsprechend
kann eine zufrieden stellende Dichtungseigenschaft aufrechterhalten
werden.
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In
einem Fall, in dem der hervorstehende Abschnitt 50 des
Blattmaterials 24 eine Gestalt aufweist, in der die Länge des
Vorsprungs gleich der Breite des Vorsprungs (L = W) ist, hat der
Kurvenradius "R" einer Beziehung
0,5 ≤ R < P/2 zu genügen. Hier
bezeichnet "P" entweder die Länge "L" des hervorstehenden Abschnitts oder
die Breite "W" des hervorstehenden
Abschnitts. In diesem Fall bedeutet der Kurvenradius R (mm), der
gleich P/2 ist, dass der Eingriffsabschnitt zwischen dem hervorstehenden
Abschnitt 50 und dem ausgesparten Abschnitt 60 eine
Gestalt aufweist, wie sie in 4 gezeigt
ist. Folglich stehen, wenn der hervorstehende Abschnitt 50 eine
solche Gestalt aufweist, der hervorstehende Abschnitt 50 und
der ausgesparte Abschnitt 60 im Wesentlichen nicht Ebene
mit Ebene in Kontakt (d.h. der hervorstehende Abschnitt 50 und
der ausgesparte Abschnitt 60 stehen an Punkten in Kontakt,
wenn R gleich P/2 ist). Dementsprechend wird keine Eingriffskraft
an dem Eingriffsabschnitt erzeugt. Ferner kann Gas durch den Raum
austreten, der an dem Eingriffsabschnitt des Blattmaterials 24 erzeugt
wird. Folglich ist, in dem Fall, in dem der hervorstehende Abschnitt 50 eine
solche Gestalt aufweist, das Blattmaterial 24 so zu schneiden,
dass der Kurvenradius der oben beschriebenen Abschnitte die Beziehung
0,5 ≤ R < P/2 erfüllt.
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Ferner
ist es weiter vorzuziehen, dass das Blattmaterial 24 so
geschnitten wird, dass der Kurvenradius der oben beschriebenen Abschnitte
die Beziehung 0,5 ≤ R ≤ P/3 erfüllt. Durch
Verwenden des Blattmaterials 24 eines solchen Aufbaus wie
das Haltedichtelement 15, kann ein ausreichender Kontaktbereich
zwischen dem hervorstehenden Abschnitt 50 und dem ausgesparten
Abschnitt 60 sichergestellt werden und eine größere Eingriffskraft
kann erhalten werden.
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Das
oben beschriebene Beispiel beschreibt einen Fall, in dem lediglich
die Eckabschnitte 53 an dem entfernten Ende des hervorstehenden
Abschnitts 50 und den entfernten Enden der Seitenabschnitte 65 des ausgesparten
Abschnitts 60 abgerundet sind. Es sollte allerdings bemerkt
werden, dass andere Bereiche des Blattmaterials 24 entsprechend
einer Notwendigkeit auch abgerundet sein können. Beispielsweise können, wie
es in 5 gezeigt ist, die Ecken der Basis 62 des
ausgesparten Abschnitts 60 und des Schafts 52 des hervorstehenden
Abschnitts 50 so abgerundet sein, dass der Bogenradius
R der Ecken der Basis 62 des ausgesparten Abschnitts 60 und
des Schafts 52 des hervorstehenden Abschnitts 50 eine
Beziehung 0,5 ≤ R ≤ P/2 erfüllt (allerdings,
0,5 ≤ R ≤ P/2, wenn
L = W). Die übrig
bleibenden Fasern, die nach dem Schneiden des Blattmaterials 24 verbleiben,
können
ferner reduziert werden.
-
In
den Beispielen, die in den 2 und 5 gezeigt
sind, sind der Eingriffsabschnitt der Endabschnitte 70, 71 des
Blattmaterials 24 durch ein Paar eines hervorstehenden
Abschnitts 50 und ausgesparten Abschnitts 60 ausgebildet.
Allerdings ist der Aufbau der Endabschnitte 70, 71 des
Blattmaterials 24 nicht auf solche beschränkt, die
in den 2 und 5 gezeigt sind. Beispielsweise
kann der Eingriffsabschnitt durch eine Vielzahl von Paaren des hervorstehenden
Abschnitts 50 und des ausgesparten Abschnitts 60 ausgebildet
sein. In einem weiteren Beispiel, das in 6 gezeigt
ist, kann der Eingriffsabschnitt durch ein Paar hervorstehender
Abschnitte 51 und ein Paar ausgesparter Abschnitte 61 ausgebildet
sein, wobei die Endabschnitte 70, 71 aufeinander
angepasst und miteinander mittels beispielsweise Tape befestigt
sind. In diesem Fall können
die oben beschriebenen Wirkungen durch Aufweisen wenigstens eines
der Eckabschnitte 53 (der an der Basis 52 eines gegenüberliegenden
Endabschnitts 70, 71 angrenzt) erzielt werden,
der die oben beschriebene Beziehung zu erfüllen hat.
-
Wie
es in 3 gezeigt ist, ist das oben beschriebene Haltedichtelement 15 um
den äußeren Umfang des
Abgasverarbeitungselements 20 gewickelt und daran befestigt,
um einen vereinten Körper
zu bilden. Dieser vereinte Körper
des Haltedichtelements 15 und des Abgasverarbeitungselements 20 ist
innerhalb der Metallhülle 12 unter
Verwendung beispielsweise eines durch Druck einzupassenden Verfahrens
angeordnet. 7 zeigt einen beispielhaften
Aufbau einer Abgasreinigungsvorrichtung 10, die den vereinten
Körper
enthält,
der innerhalb der Metallhülle 12 angeordnet
ist. In diesem Beispiel, das in 7 gezeigt
ist, ist das Abgasverarbeitungselement 20 ein Katalysatorträger, der
eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen
aufweist, die in einer Richtung parallel zum Gasstrom (dargestellt
durch Pfeile in 7) angeordnet sind. Der Katalysatorträger enthält beispielsweise
ein poröses
Siliziumkarbid, das einen Wabenaufbau aufweist. Es sollte allerdings festgestellt
werden, dass die Abgasreinigungsvorrichtung 10, welche
das Abgasverarbeitungselement 20 enthält, nicht auf den obigen Aufbau
beschränkt
ist. Beispielweise kann das Abgasverarbeitungselement 20 einen Abschnitt
seiner Durchgangsöffnungen
aufweisen, die als ein netzartiger Dieselpartikelfilter (DPF) ausgebildet ist.
Durch Anwenden eines Haltedichtelements 15 in der Abgasreinigungsvorrichtung 10 können jede
der Komponenten, enthaltend das Haltedichtelement 15 und
das Abgasverarbeitungselement 20, ihre vorbestimmten Positionen
beibehalten, selbst nachdem sie durch Druck in die Metallhülle 12 eingepasst
wurden. Dementsprechend kann die Abgasreinigungsvorrichtung 10 eine
zufrieden stellende Gasdichtungsleistung erzielen. Ferner kann die
Abgasreinigungsvorrichtung 10 das Abgasverarbeitungselement 20 ausreichend
halten, ohne dass der Eingriff des Abgasverarbeitungselements 20 durch
den Druck des Abgases gelöst
wird.
-
Im
Folgenden wird ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung des
Haltedichtelements 15 entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
Das
Haltedichtelement 15 ist aus einem Blattmaterial 24 ausgebildet.
Das Blattmaterial 24 wird wie nachfolgend beschrieben hergestellt.
-
Als
erstes wird ein geschichtetes Blatt, das aus einer anorganischen
Faser ausgebildet ist, hergestellt. Im folgenden Beispiel wird eine
Mischung aus Aluminiumoxid und Silica als anorganische Faser verwendet. Es
sollte allerdings bemerkt werden, dass auch ein anderes Material
oder andere Materialien als anorganische Faser verwendet werden
können.
Beispielsweise kann eine Aluminiumoxidfaser oder eine Silicafaser
allein als die anorganische Faser verwendet werden. Es wird eine
Vorstufe einer anorganischen Faser durch Hinzufügen eines Silicasols zu einer
wässrigen
Lösung
eines basischen (basic) Aluminiumchlorids hergestellt, das Aluminium
von 70 g/l, Al/Cl = 1,8 (Atomverhältnis) enthält, so dass das Mischungsverhältnis zwischen
Aluminiumoxid und Silica 60-80:40-20 beträgt. Vorzugsweise beträgt das Mischungsverhältnis zwischen
Aluminiumoxid und Silica 70-74:30-26.
In dem Fall, in dem das Aluminiummischungsverhältnis 60% oder weniger ist,
wird das Mischungsverhältnis
des Mullits, das durch das Aluminiumoxid und das Silica erzeugt
wird, gering. Das führt
zu einem Anstieg der Wärmeleitfähigkeit
und einem unzureichenden Wärmewiderstand
(adiathermancy).
-
Als
Nächstes
wird ein organisches Polymer (z.B. Polyvinylalkohol) der Vorstufe
der auf Aluminiumoxid basierenden Faser hinzugefügt. Anschließend wird
eine Spinnlösung
durch Konzentrieren dieser Flüssigkeit hergestellt.
Anschließend
wird unter Verwendung dieser Spinnlösung ein Faserspinnen mittels
eines Blasverfahrens durchgeführt.
Dieses Blasverfahren ist ein Verfahren, in dem Fasern durch den
Luftstrom, der aus einer Luftdüse
ausgeblasen wird und dem Strom der Spinnlösung, die von einer Spinnlösung-Zuführungsdüse freigesetzt
wird, gesponnen. Normalerweise beträgt die Gasstromgeschwindigkeit
pro Schlitz der Luftdüse 40–200 m/s.
Normalerweise beträgt
der Durchmesser der Spinnlösung-Zuführungsdüse 0,1–0,5 mm
und die Flüssigkeitsströmungsrate
einer einzelnen Spinnlösung-Zuführungsdüse beträgt 120 ml/h
(noch bevorzugter 3–50
ml/h). Unter diesen Bedingungen kann die Spinnlösung, die von der Spinnlösung-Zuführungsdüse freigesetzt
wird, ausreichend gezogen werden, ohne ein Spray (Nebel) zu werden,
und es kann verhindert werden, dass Fasern aneinander haften. Dementsprechend
kann durch Optimieren der Spinnbedingungen eine einheitliche Aluminiumoxidfaservorstufe
bereitgestellt werden, in welcher der Durchmesser wenig schwankt.
-
Hier
beträgt
die durchschnittliche Faserlänge
der hergestellten auf Aluminiumoxid basierenden Faser vorzugsweise
250 μm oder
mehr und noch bevorzugter 500 μm
oder mehr. In einem Fall, in dem die durchschnittliche Faserlänge 250 μm oder größer ist,
können
die Fasern eine ausreichende Festigkeit, ohne miteinander verwickelt
zu sein, annehmen. Der durchschnittliche Durchmesser der anorganischen
Faser ist nicht auf eine bestimmte Länge begrenzt. Es sollte bemerkt
werden, dass die oben beschriebenen Wirkungen selbst dann erhalten
werden können,
wenn der durchschnittliche Durchmesser der anorganischen Fasern
6 μm oder mehr
beträgt.
-
Nachdem
das Spinnverfahren an den Vorstufen durchgeführt wurde, werden die Vorstufen
geschichtet, um ein geschichtetes Blatt zu erhalten. Anschließend wird
ein Nadelungsverfahren an dem geschichteten Blatt durchgeführt. Das
Nadelungsverfahren ist ein Verfahren, in dem das Blatt durch Ein-
und Ausfahren von Nadeln in und aus dem geschichteten Blatt dünn gemacht
wird. Üblicherweise
enthält
eine Nadelungsvorrichtung ein Nadelbrett, das wechselseitig in der Nadeltreibrichtung
bewegbar ist, und zwei Unterstützungsplatten, die
jeweils eine auf jeder Seite des geschichteten Blatts angeordnet
sind. Es sind mehrere Nadeln, die in das geschichtete Blatt zu treiben
sind, an dem Nadelbrett befestigt, in dem die Nadeln beispielsweise
mit einer Dichte von 100–5000
Nadeln/100 cm2 angeordnet sind. Durchgangsöffnungen,
die den Nadeln entsprechen, sind auf den Unterstützungsplatten vorgesehen. Mit
dieser Nadelungsvorrichtung wird das Nadelungsverfahren des Treibens
von Nadeln in das geschichtete Blatt und aus diesem heraus durchgeführt. Dadurch
können beträchtlich
verwickelte Fasern in einer Schichtrichtung orientiert werden und
somit kann das geschichtete Blatt in der Schichtrichtung gefestigt
werden.
-
Das
geschichtete Blatt wird, nachdem es dem Nadelungsverfahren unterworfen
wurde (im Folgenden als "Blattmaterial" bezeichnet), erwärmt, beginnen
von Raumtemperatur, und wird kontinuierlich gebacken bis zu einer
Maximaltemperatur von 1250°C.
Dadurch kann ein Blattmaterial, das ein vorbestimmtes Gewicht (Dichte)
aufweist, erhalten werden.
-
Das
erhaltene Blattmaterial wird in eine vorbestimmte Größe geschnitten,
um die Handhabung des Blattmaterials zu vereinfachen.
-
Anschließend ist
es vorzuziehen, nachdem das Blattmaterial in eine vorbestimmte Größe geschnitten wurde,
das Blattmaterial mit einer Art organischem Bindemittel, wie beispielsweise
Harz, zu imprägnieren.
Dies begrenzt das sublimieren (subliming) des Blattmaterials 24 und
verbessert die Zusammenfügungseigenschaft, wenn
das Blattmaterial 24 als das Haltedichtelement 15 des
Abgasverarbeitungselements 20 der Abgasreinigungsvorrichtung 10 verwendet
wird. Ferner wird verhindert, dass sich die anorganischen Fasern
von dem Blattmaterial 24 trennen und sich die Haltekraft
abschwächt.
Ferner, da sich das anorganische Blattmaterial des Haltedichtelements 15 auflöst, wenn
Abgase hoher Temperatur in die Abgasreinigungsvorrichtung 10 geführt werden,
entspannt sich das Haltedichtelement 15 aus seinem komprimierten
Zustand, so dass die Räume,
die zwischen der Metallhülle 12 und
dem Abgasverarbeitungselement 20 vorhanden sein können, ausgefüllt werden
können.
Folglich können
die Haltekraft und die Dichtungseigenschaft des Haltedichtelements 15 verbessert
werden.
-
Es
ist vorzuziehen, dass sich die Menge des enthaltenen organischen
Bindemittels in einem Bereich von 1,0 bis 10 Gewichts-% befindet.
In einem Fall, in dem die Menge 1,0 Gewichts-% oder mehr beträgt, kann ausreichend
verhindert werden, dass sich die anorganischen Fasern von dem Blattmaterial 24 trennen.
In einem Fall, in dem die Menge 10 Gewichts-% oder weniger beträgt, kann
eine Flexibilität
für das
Blattmaterial 24 erhalten werden. Dadurch kann das Blattmaterial 24 einfach
um das Abgasverarbeitungselement 20 gewickelt werden.
-
Vorzugsweise
wird beispielsweise ein acrylischer Gummi (ACM), ein Acrylnitril-butadien-Gummi (NBR)
oder ein Styren-butadien-Gummi-Harz
(SBR) als das organisch-basierende Bindemittel verwendet.
-
Eine
Dispersionsflüssigkeit,
die ein organisch basierendes Bindemittel und Wasser, das darin
abgestimmt ist, aufweist, wird gesprüht und bedeckt das Blattmaterial 24,
um dadurch das Blattmaterial 24 mit Harz zu imprägnieren.
Es ist zu bemerken, dass überschüssige aufgebrachte
Feststoffe und Flüssigkeiten,
die in dem Blattmaterial 24 enthalten sind, in einem darauf
folgenden Verfahren entfernt werden.
-
Im
Folgenden wird ein Verfahren zur Entfernen von überschüssigen Feststoffen und Flüssigkeiten
an dem Blattmaterial 24 durchgeführt. Die überschüssigen Feststoffe werden durch
Anwenden eines Saugverfahrens entfernt. Ferner werden die überschüssigen Flüssigkeiten
durch Anwenden eines thermischen Kompressionstrocknungsverfahrens
entfernt. Da Druck auf das Blattmaterial 24 aufgebracht
wird, kann nicht nur überschüssige Flüssigkeit
von dem Blattmaterial 14 entfernt werden, sondern das Blattmaterial 24 kann
seine Dicke verringern. Das Trocknungsverfahren wird mit einer Temperatur
von 95 bis 155°C
durchgeführt.
Wenn die Temperatur 95°C
oder mehr beträgt,
kann die Trocknungszeit reduziert werden und die Produktivität kann verbessert
werden. Wenn die Temperatur 155°C
oder weniger beträgt,
wird verhindert, dass sich das organisch basierende Blattmaterial
zersetzt und es wird verhindert, dass die Hafteigenschaft des organischen
Blattmaterials degeneriert.
-
Schließlich wird
das Blattmaterial 24 in eine vorbestimmte Gestalt geschnitten.
Wie oben beschrieben ist, kann das Blattmaterial 24, das
wenig übrig
bleibende Fasern aufweist, die in dem Eingriffsabschnitt verbleiben,
durch Schneiden des Blattmaterials 24 erhalten werden,
so dass die vorbestimmten Abschnitte des hervorstehenden Abschnitts 50 und
des ausgesparten Abschnitts 60 abgerundet sind.
-
Dementsprechend
wird das erhaltene Blattmaterial als das Haltedichtelement 15 des
Abgasverarbeitungselements 20 der Abgasreinigungsvorrichtung 10 verwendet.
Das heißt,
ein vereinter Körper
des Haltedichtelements 15 und des Abgasverarbeitungselements 20 wird
durch Wickeln des Blattmaterials 24 um das Abgasverarbeitungselement 20 und
Befestigen der Endabschnitte durch In-eingriffbringen des hervorstehenden
Abschnitts 50 und des ausgesparten Abschnitts 60 erhalten.
Anschließend
wird dieser vereinte Körper (z.B.
durch Druckeinpassen) in die Metallhülle, die beispielsweise aus
Edelstahl gefertigt ist, eingebracht. Dadurch wird eine Abgasreinigungsvorrichtung 10 erhalten.
-
Im
Folgenden werden die Wirkungen der vorliegenden Erfindung anhand
von Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
[Ausführungsformen]
-
Das
Blattmaterial 24 wird entsprechend der folgenden Schritte
hergestellt.
-
[Blattmaterial-Herstellungsschritt]
-
Es
wird eine Vorstufe einer auf Aluminiumoxid basierenden Faser durch
Hinzufügen
von Silicasol zu einer wässrigen
Lösung
eines basischen (basic) Aluminiumchlorids ausgebildet, das Aluminium
von 70 g/l, Al/Cl = 1,8 (Atomverhältnis) enthält, so dass das Mischverhältnis der
auf Aluminiumoxid basierenden Faser eine Beziehung Al2O3:SiO2 = 72:28 genügt.
-
Ein
organisches Polymer (z.B. Polyvinylalkohol) wird der auf Aluminiumoxid
basierenden Faser hinzugefügt.
Ferner wird eine Spinnlösung
durch Konzentrieren dieser Flüssigkeit
hergestellt. Anschließend
wird unter Verwendung dieser Spinnlösung ein Faserspinnen mittels
eines Blasverfahrens durchgeführt.
-
Anschließend wird
die Vorstufe der auf Aluminiumoxid basierenden Faser gefaltet und
geschichtet, um dadurch ein geschichtetes Blatt der auf Aluminiumoxid
basierenden Faser herzustellen. Anschließend wird ein Nadelungsverfahren
an dem geschichteten Blatt unter Verwendung eines Nadelbretts, das
500 Nadeln/100 cm2 aufweist, durchgeführt. Anschließend wird
das Blattmaterial 24, das durch das Nadelungsverfahren
erhalten wurde, einem Backverfahren ausgehend von Raumtemperatur
auf eine maximale Temperatur von 1250°C unterworfen. Dadurch wird
ein Blattmaterial 24 einer auf Aluminiumoxid basierenden
Faser, das ein Gewicht (Dichte) von 1160 g/cm2 aufweist,
erhalten. Der durchschnittliche Durchmesser der auf Aluminiumoxid
basierenden Faser beträgt
7,2 μm und
der kleinste Durchmesser beträgt
3,2 μm.
Ferner beträgt
die Dicke des Blattmaterials 24 9 mm.
-
Der
durchschnittliche Durchmesser der Faser wird entsprechend des folgenden
Verfahrens gemessen. Als erstes werden Proben einer auf Aluminiumoxid
basierenden Faser in einem Zylinder angeordnet und mit einer Druckkraft
von 20,6 MPa zerdrückt.
Anschließend
wird die Probe auf einem Sieb angeordnet und die Probe(n), die durch
das Netz des Siebs fallen, werden zu Proben für eine Elektronenmikroskopbetrachtung. Nachdem
Gold oder dergleichen auf die Oberflächen der Proben aufgedampft
wurde, wurden elektronenmikroskopische Fotografien mit einer ungefähr 1500-fachen
Vergrößerung genommen.
Die Durchmesser von wenigstens 40 Fasern wurden aus den erhaltenen
Fotografien gemessen. Dieses Verfahren wurde mit fünf Proben
wiederholt. Der Mittelwert der gemessenen Resultate wird als durchschnittlicher
Durchmesser der Fasern angenommen.
-
[Blattmaterial-Schneideschritt]
-
Das
hergestellte Blattmaterial 24 wurde auf eine Größe geschnitten,
so dass seine Länge
1270 mm und seine Breite 1280 mm betrugen.
-
[Organisches Bindemittel-Imprägnierschritt]
-
Das
Blattmaterial 24, das auf die vorbestimmte Größe geschnitten
wurde, wird mit einem organischen Bindemittel imprägniert.
Diese Imprägnierflüssigkeit
wird durch Herstellen einer Dispersionsflüssigkeit eines acrylischen
Harzes in Wasser (hergestellt durch Zeon Corporation LX803, Konzentration
von Feststoffen 50 ± 10%,
pH 5,5–7,0)
erhalten, so dass die Konzentration von Harz im Bereich von 1,0
bis 10,0 Gewichts-% liegt. Anschließend wird das Blattmaterial 24 mit
Imprägnierflüssigkeit
durch Aufsprühen/Bedecken
mit der Imprägnierflüssigkeit
imprägniert.
-
[Feststoffinhalt-Absaugschritt]
-
Überschüssige Feststoffinhalte,
die eine vorbestimmte Menge übersteigen,
haften an dem Blattmaterial 24, nachdem das Blattmaterial 24 mit
dem organischen Bindemittel imprägniert
wurde. Dementsprechend wird ein Absaugverfahren an dem Blattmaterial 24 (für ungefähr drei
Sekunden) durchgeführt,
um die überschüssigen Feststoffinhalte
zu entfernen. Nach dem Absaugverfahren wird der Imprägniergrad
des organischen Bindematerials in dem Blattmaterial 24 unter
Verwendung eines Wiegeverfahrens ausgewertet. Als ein Resultat davon
beträgt
der Imprägniergrad
des organischen Bindemittels in der Blattmaterial 24 10
Gewichts-%.
-
[Thermischer Kompression/Trocknungsschritt]
-
Nach
dem Absaugverfahren wird ein thermischer Kompression/Trocknungsschritt
an dem Blattmaterial 24 durchgeführt, wobei sich eine Trocknungstemperatur
im Bereich von 95 bis 155°C
befindet. Das Blattmaterial 24 wird einem thermischen Kompression/Trocknungsverfahren
unterworfen, während
es sich zwischen einer Lehre befindet. Nach dem thermischen Kompression/Trocknungsverfahren
wird ein Blattmaterial 24, das eine durchschnittliche Dicke
von ungefähr
8 mm aufeist, erhalten.
-
[Stanz-Schneideschritt]
-
Das
erhaltene Blattmaterial 24 wird durch Druck in eine Gestalt,
die in 5 gezeigt ist, geschnitten. Das Blattmaterial 24 weist
eine maximale Länge
von 230 mm in der Wicklungsrichtung (X-Richtung) und eine Breite
von 80 mm (Länge
in der Y-Richtung) auf. Ferner weist in dem Blattmaterial 24 der
hervorstehende Abschnitt 50 eine Vorsprungslänge L von
30 mm und eine Vorsprungsbreite W von 15 mm auf, und der ausgesparte
Abschnitt 60 weist eine Tiefe von 31 mm und eine Breite
von 15 mm auf. In diesem Beispiel ist das oben beschriebene P =
(W =) 15 mm. Der Bogenradius des Eckbereichs 53 des hervorstehenden
Abschnitts 50, der Schaftabschnitt 52 des hervorstehenden
Abschnitts 50, das entfernte Ende des Seitenabschnitts 65 des
ausgesparten Abschnitts 60 und die Ecke der Basis 62 des
ausgesparten Abschnitts 60 (im Folgenden auch als Bogenradius
(-radien) jedes Abschnitts bezeichnet) erfüllen eine Beziehung R = 3 mm
(Ausführungsform
1).
-
Auf
gleiche Weise wird das Blattmaterial
24 der Ausführungsformen
2 bis 4, 6 bis 9 und des Vergleichenden Beispiels 1 hergestellt.
Diese Blattmaterialien
24 werden im Wesentlichen durch
Ausführen
derselben Verfahren wie in Ausführungsform
1 hergestellt. Allerdings variieren die Bogenradien der Abschnitte
in diesen Blattmaterialien
24 in einem Bereich von R =
0,4–7,5
mm. Obwohl Ausführungsform
5 ein Blattmaterial
24 verwendet, das im Wesentlichen Spezifikationen
wie das Blattmaterial
24 der Ausführungsform 4 aufweist, unterscheiden
sie sich darin, dass die anorganische Faser des Blattmaterials aus
Ausführungsform
5 einen Durchmesser von 5,7 μm
aufweist. Tabelle 1 zeigt beispielsweise den Bogenradius (Bogenradien)
jedes Abschnitts R des Blattmaterials
24 und die Vergrößerung von
P (Vorsprungsbreite W des hervorstehenden Abschnitts
50) bezüglich des
Bogenradius R für
jede Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und eines vergleichenden Beispiels. Es
ist anzumerken, dass in den folgenden Tabellen 1 bis 3, "⌾" anzeigt, dass die Entfernungskraft ausgezeichnet
ist, "o" anzeigt, dass die
Entfernungskraft gut ist und "X" anzeigt, dass die
Entfernungskraft nicht ausreichend ist. [Tabelle 1]
| Faserdurchmesser
(μm) | Kurvenradius
R (mm) | Vergrößerung bezüglich P
(P = W = 15 mm) | Entfernungskraft
(N) | Grad |
Ausführungsform 1 | 7,2 | 3 | 1/5 | 405 | ⌾ |
Ausführungsform 2 | 7,2 | 2 | 2/15 | 372 | ⌾ |
Ausführungsform
3 | 7,2 | 5 | 1/3 | 348 | ⌾ |
Ausführungsform 4 | 7,2 | 1 | 1/15 | 324 | ⌾ |
Ausführungsform 5 | 5,7 | 1 | 1/15 | 337 | ⌾ |
Ausführungsform
6 | 7,2 | 6 | 2/5 | 268 | o |
Ausführungsform 7 | 7,2 | 7,5 | 1/2 | 232 | o |
Ausführungsform
8 | 7,2 | 0,9 | 3/50 | 281 | o |
Ausführungsform 9 | 7,2 | 0,5 | 1/30 | 225 | o |
Vergleichendes
Beispiel 1 | 7,2 | 0,4 | 2/75 | 186 | X |
- [Vorsprungslänge L = 30 mm, Vorsprungsbreite
W = 15 mm]
-
Als
nächstes
werden auf dieselbe Weise die Blattmaterialien
24 der Ausführungsformen
11 bis 19 und des Vergleichenden Beispiels 11 hergestellt. Allerdings
sind in den obigen Ausführungsformen
und dem Vergleichenden Beispiel die Vorsprungslänge L des hervorstehenden Abschnitts
50 15
mm, die Breite W des hervorstehenden Abschnitts
50 ist
30 mm, die Tiefe des ausgesparten Abschnitts
60 ist 16
mm und die Breite des ausgesparten Abschnitts
60 ist 30
mm. Tabelle 2 zeigt beispielsweise den Kurvenradius jedes Abschnitts
L des Blattmaterials
24 und die Vergrößerung von P (Vorsprungslänge L des
hervorstehenden Abschnitts
50) bezüglich des Kurvenradius R für die Ausführungsformen
11 bis 19 und des Vergleichenden Beispiels 11. [Tabelle 2]
| Faserdurchmesser
(μm) | Kurvenradius
R (mm) | Vergrößerung bezüglich P
(P = W = 15 mm) | Entfernungskraft
(N) | Grad |
Ausführungsform
11 | 7,2 | 3 | 1/5 | 365 | ⌾ |
Ausführungsform
12 | 7,2 | 2 | 2/15 | 342 | ⌾ |
Ausführungsform
13 | 7,2 | 5 | 1/3 | 318 | ⌾ |
Ausführungsform
14 | 7,2 | 1 | 1/15 | 302 | ⌾ |
Ausführungsform
15 | 5,7 | 1 | 1/15 | 310 | ⌾ |
Ausführungsform
16 | 7,2 | 6 | 2/5 | 243 | o |
Ausführungsform
17 | 7,2 | 7,5 | 1/2 | 207 | o |
Ausführungsform
18 | 7,2 | 0,9 | 3/50 | 255 | o |
Ausführungsform 19 | 7,2 | 0,5 | 1/30 | 201 | o |
Vergleichendes
Beispiel 11 | 7,2 | 0,4 | 2/75 | 176 | X |
- [Vorsprungslänge L = 15 mm, Vorsprungsbreite
W = 30 mm]
-
Als
nächstes
werden die Blattmaterialien
24 der Ausführungsformen 21 bis 28 und
der vergleichenden Beispiele 21, 22 auf gleiche Weise hergestellt.
Allerdings sind in den vorigen Ausführungsformen und Vergleichenden
Beispielen die Vorsprungslänge
L und die Breite W des hervorstehenden Abschnitts
50 beide
30 mm, die Tiefe des hervorstehenden Abschnitts
60 ist
31 mm und die Breite des ausgesparten Abschnitts
60 ist
30 mm. Ferner variieren die Kurvenradien der Abschnitte in diesen
Blattmaterialien
24 in einem Bereich von R = 0,4–15 mm.
Tabelle 3 zeigt beispielsweise den Kurvenradius jedes Abschnitts
R des Blattmaterials
24 und die Vergrößerung von P (Vorsprungslänge L oder
Vorsprungsbreite W des hervorstehenden Abschnitts
50) bezüglich des
Bogenradius R für
die Ausführungsformen
21 bis 22 und Vergleichenden Beispiele 21 und 22. [Tabelle 3]
| Faserdurchmesser
(μm) | Kurvenradius
R (mm) | Vergrößerung bezüglich P
(P = W = 15 mm) | Entfernungskraft
(N) | Grad |
Ausführungsform
21 | 7,2 | 3 | 1/10 | 371 | ⌾ |
Ausführungsform
22 | 7,2 | 2 | 1/15 | 352 | ⌾ |
Ausführungsform
23 | 7,2 | 9 | 3/10 | 319 | ⌾ |
Ausführungsform
24 | 7,2 | 1 | 1/30 | 305 | ⌾ |
Ausführungsform
25 | 5,7 | 1 | 1/30 | 317 | ⌾ |
Ausführungsform
26 | 7,2 | 11 | 11/30 | 245 | o |
Ausführungsform
27 | 7,2 | 0,9 | 3/100 | 265 | o |
Ausführungsform
28 | 7,2 | 0,5 | 1/60 | 205 | o |
Vergleichendes
Beispiel 21 | 7,2 | 15 | 1/2 | 192 | X |
Vergleichendes
Beispiel 22 | 7,2 | 0,4 | 1/75 | 180 | X |
- [Vorsprungslänge L = 30 mm, Vorsprungsbreite
W = 30 mm]
-
[Entfernungskrafttest]
-
Jedes
Blattmaterial 24 der Ausführungsformen 1 bis 28, Vergleichenden
Beispiele 1, 11, 21 und 22 wird in einen vereinten Körper mit
einem Katalysatorträger
durch Wickeln jedes Blattmaterials um den äußeren Umfang des Katalysatorträgers (der
einen Durchmesser von 80 mm und eine Länge von 150 mm aufweist), In-eingriffbringen
des hervorstehenden Abschnitts 50 und des ausgesparten
Abschnitts 60 und Umwickeln der miteinander in Eingriff
gebrachten Endabschnitte ausgebildet. Anschließend wird eine Probe durch
Druckeinpassen des vereinten Körpers
in eine zylindrische Metallhülle,
die aus SUS 304-Metall ausgebildet ist, (die einen inneren Durchmesser
von 84 mm, eine Dicke von 1,5 mm und eine Länge von 200 mm aufweist), hergestellt.
Nachdem die Probe in einem solchen Zustand für 24 Stunden oder länger gehalten
wurde, wird ein Entfernungskrafttest an der Probe unter Verwendung
einer universalen Testmaschine durchgeführt. Hier bezieht sich "Entfernungskraft" auf die maximale
Last, die notwendig ist, um den durch Druck eingepassten Katalysatorträger aus
der Metallhülle
zu drücken.
Die Testresultate zeigen, dass die Haltekraft des Haltedichtelements
bezüglich
des Abgasverarbeitungselements für
eine praktische Anwendung ausreichend ist, wenn die Entfernungskraft
200 N übersteigt.
Die gemessenen Resultate sind in den Tabellen 1 bis 3 und in 8 gezeigt.
Aus diesen Resultaten wurde gefunden, dass, wenn der Bogenradius
R jedes Abschnitts des Blattmaterials 24 eine Beziehung
von 0,5 ≤ R ≤ P/2 (allerdings
0,5 ≤ R < P/2, wenn L = W)
erfüllt,
die Entfernungskraft der Probe 200 N übersteigt und das Haltedichtelement 15 eine
ausreichende Entfernungskraft annimmt. Wenn im Besonderen der Bogenradius
R jedes Abschnitts des Blattmaterials 24 eine Beziehung
0,5 ≤ R ≤ P/3 erfüllt, übersteigt
die Entfernungskraft der Probe 300 N, und das Haltedichtelement 15,
das ein solches Blattmaterial 24 verwendet, nimmt eine
hochgradig zufrieden stellende Haltekraft an.
-
9 zeigt
die Beziehung des durchschnittlichen Faserdurchmessers des Blattmaterials 24 und
der Schneidekraft des Blattmaterials 24, die durch Durchführen eines
Schneidetests an dem Blattmaterial 24 erhalten wird. Der
Schneidetest misst die Last, die zum Schneiden eines 50 mm × 50 mm
Blattmaterials 24 benötigt
wird, das durch die oben beschriebenen Verfahren hergestellt wird,
unter Verwendung einer Schneidevorrichtung. Die maximale Schneidekraft,
die in den Tests erhalten wurde, ist als die Schneidekraft dargestellt. Aus
den Testresultaten wurde gefunden, dass sich die Schneidekraft verringert
und sich das Blattmaterial 24 einfacher schneiden lässt, wenn
der durchschnittliche Faserdurchmesser des Blattmaterials 24 größer wird. Es
wird angenommen, dass die Wahrscheinlichkeit der Existenz von Fehlstellen
in dem Blattmaterial 24 größer wird, wenn der Faserdurchmesser
dicker wird. Somit kann eine deutliche Wirkung mit der vorliegenden
Erfindung erhalten werden, wenn ein Blattmaterial 24, das
einen durchschnittlichen Faserdurchmesser aufweist, der 6 μm übersteigt,
verwendet wird.
-
Das
Haltedichtelement und die Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
beispielsweise in einer Abgasreinigungsvorrichtung für ein Fahrzeug
verwendet werden.