JP2019113040A - 保持シール材及び排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガス処理体への巻き付け性を向上させた保持シール材を提供する。【解決手段】第１のマットと、第１のマットの外側に積層されて配置される第２のマットとを少なくとも備え、第２のマットは、長手方向に沿って配置された複数のマット片を含み、第２のマットが外側に位置した状態で当該保持シール材を曲げることにより、複数のマット片の間の少なくとも一つの隙間が拡大可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、保持シール材及び排ガス浄化装置に関する。

保持シール材は、自動車からの排気ガスや、石炭や重油などを燃焼させたときの排気ガスを浄化する触媒担体または排気フィルタ担体を、排気管に保持するまたは排気ガスをシールするために用いられる。保持シール材は例えばマットの形状を有する。

保持シール材が適用される箇所においては、近年では保持シール材の厚さを厚くして保温性能を高めようとする設計手法も採られている。こうした保持シール材において、保持力の要因たる無機繊維の反発力を確保するには、保持シール材の単位面積当たりの重量を大きくする必要がある。

上記に対応するための技術の一つとして、例えば特許文献１は、保持シール材を構成するマットを複数枚組み合わせすることにより、重量を大きくした保持シール材を開示している。

特開２００９−２６４１８６号公報

従来の保持シール材において、複数枚のマットは、ミシン加工による結束部によって互いに固定されている。しかし、このような構成においては、複数枚のマット同士が結束部によって固定されているため、マットは互いに長手方向に移動することができない。従って、マットの位置がずれている場合に、マット間の相対的な位置の微調整を行うことが困難であり、排ガス処理体の周囲に巻き付ける際における作業性、すなわち巻き付け性が低下する可能性がある。

そこで本発明では、複数枚のマットが積層された保持シール材であっても、優れた巻き付け性を確保する技術を提供する。

本発明の保持シール材は、第１のマットと、当該第１のマットの外側に積層されて配置される第２のマットとを少なくとも備え、前記第２のマットは、長手方向に沿って配置された複数のマット片を含み、前記第２のマットが外側に位置した状態で当該保持シール材を曲げることにより、前記複数のマット片の間の少なくとも一つの隙間が拡大可能である。

本発明の保持シール材は、例えば前記マット片の各々は、前記第１のマットに対し結束または固定されている。

本発明の保持シール材は、例えば前記マット片の各々は、前記第１のマットに対し完全に固定されている。

前記マット片の各々は、前記第１のマットに対し、少なくとも長手方向に沿って移動可能な状態で固定されている。

本発明の保持シール材は、例えば前記マット片の二つの端部には凸部と凹部が形成され、隣接した二つのマット片の凸部と凹部が嵌合している。

本発明の排ガス浄化装置は、ケーシングと、前記ケーシングに収容された排ガス処理体と、前記排ガス処理体の周囲に巻き付けられ、前記排ガス処理体及び前記ケーシングの間に配設された本発明の保持シール材と、を備える。

本発明の排ガス浄化装置は、例えば前記マット片の二つの端部には凸部と凹部が形成され、隣接した二つのマット片の凸部と凹部が部分的に嵌合している。

本発明の保持シール材においては、当該保持シール材を曲げることにより、外側の第２のマットにおける複数のマット片の間の少なくとも一つの隙間が拡大可能である。よって、排ガス処理体の周囲への巻き付け作業の際に、排ガス処理体への巻き付け性を向上させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る保持シール材を模式的に示す斜視図。 図２は、実施形態の保持シール材及びその使用方法の概要を示す図であり、（ａ）は排ガス処理体への巻き付け前の展開状態の平面図、（ｂ）は保持シール材を排ガス処理体に巻き付けた状態での斜視図、（ｃ）は保持シール材の排ガス処理体に巻き付けた際における状態を展開して示した展開状態の平面図。 図３は、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の一例を模式的に示す斜視図。 図４は、本発明の他の実施形態に係る保持シール材を模式的に示す斜視図。 図５は、図４の保持シール材に類似し、第１のマットおよび第２のマット（マット片）が、スティッチにより固定されている例を示す模式図。

以下、発明を実施するための形態に基づいて、本発明の詳細およびその他の特徴について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る保持シール材を模式的に示す斜視図である。実施形態に係る保持シール材１０は、所定の長手方向Ｘの長さ、幅方向Ｙの幅及び厚さを有する平面視略矩形の２枚のマット（第１のマット１１及び第２のマット１２）が積層されている。本実施形態では第１のマット１１の長手方向の全長は、第２のマット１２の全長よりも短い。以下の説明において、第１のマットと第２のマットとを特に区別する必要がない場合、単にマットと表記する。

図１に示す保持シール材１０では、第２のマット１２の長手方向側の端部のうち、一方の端部１９ａには、凸部１４ａが形成されており、他方の端部１９ｂには、凹部１４ｂが形成されている。第２のマット１２により隠れているが、第１のマット１１にも、長手方向側の端部のうち、一方の端部には凸部が形成されており、他方の端部には凹部が形成されている。各マットの凸部及び凹部は、後述する排ガス浄化装置を組み立てるために排ガス処理体に保持シール材１０を巻き付けた際に、ちょうど互いに嵌合するような形状となっており、嵌合部を形成している。

実施形態に係る保持シール材では、保持シール材を構成するマットは、無機繊維からなる素地マットに対してニードリング処理を施して得られるニードルマットであることが望ましい。ニードリング処理とは、ニードル等の繊維交絡手段を素地マットに対して抜き差しすることをいう。第１のマット１１及び第２のマット１２では、比較的平均繊維長の長い無機繊維がニードリング処理により３次元的に交絡している。第１のマット１１及び第２のマット１２は、長手方向に垂直な幅方向でニードリング処理されている。なお、交絡構造を呈するために、無機繊維はある程度の平均繊維長を有しており、例えば、無機繊維の平均繊維長は、５０μｍ〜１００ｍｍであることが望ましい。

実施形態に係る保持シール材では、保持シール材の嵩高さを抑えたり、排ガス浄化装置の組み立て前の作業性を高めたりするために、保持シール材を構成するマットに、さらに有機バインダ等のバインダが含まれていてもよい。

図１に示す保持シール材１０では、厚さ１．５〜１５ｍｍの２枚のマットが積層されている例を示しているが、本発明に係る保持シール材において、積層するマットの数は特に限定されず、３枚以上であってもよい。

一般的に、複数枚のマットが積層される場合、複数枚のマットのうち全長が最も短いマット（以下、最短マットともいう）が排ガス処理体の周囲に巻き付けられるマットであり、次いで、最短マットより全長の長いマットが積層され、その後、順次積層されていくにつれて、マットの全長が長くなっていく。図１に示す保持シール材１０は２枚のマット（第１のマット１１及び第２のマット１２）で構成されており、第１のマット１１が最短マットであって、最も内側に配置されて排ガス処理体の周囲に巻き付けられ、第２のマット１２が第１のマット１１の外側に積層されて配置される。尚、保持シール材１０の「内側」、「外側」を区別する手段として、例えば、インクジェット方式等のマーキングにより、片側の表面にのみ目印を付与し、予め「内側」、「外側」の定義を決定しておくという方法が挙げられるが、特に限定はされず、このような手段を設けることは必須ではない。また、各マットの全長の関係は必ずしも実施形態のものには限定されない。例えば、後述する図４、図５で示す様に第１のマット１１及び第２のマット１２の全長を同一にしてもよい。

さらに実施形態の保持シール材１０では、第２のマット１２は、長手方向に沿って配置された三つのマット片（第１のマット片１２ａ、第２のマット片１２ｂ、第３のマット片１２ｃ）を含んでいる。さらに、第１のマット片１２ａ、第２のマット片１２ｂ、第３のマット片１２ｃの各々は、第１のマット１１に対し、少なくとも第２のマット１２の長手方向に沿って移動可能な状態で固定されている。本実施形態では、第１のマット片１２ａ、第２のマット片１２ｂ、第３のマット片１２ｃの各々は、第１のマット１１に対し帯状体により結束されている。以下の説明において、第１のマット片〜第３のマット片を特に区別する必要がない場合、単にマット片と表記する。

言い換えると、保持シール材１０では、第１のマット１１と第２のマット１２とが、３つの帯状体（第１の帯状体１６ａ、第２の帯状体１７ａ及び第３の帯状体１８ａ）により結束されている。特に本実施形態では、第２のマット１２を構成する第１のマット片１２ａ、第２のマット片１２ｂ、第３のマット片１２ｃの各々は、各々第１の帯状体１６ａ、第２の帯状体１７ａ、第３の帯状体１８ａにより第１のマット１１に対し、結束されている。

第１の帯状体１６ａ、第２の帯状体１７ａ及び第３の帯状体１８ａは、それぞれ、マットの長手方向Ｘに所定の幅を有しており、かつ、積層された第１のマット１１及び第２のマット１２の周囲をマットの幅方向に巻き付いている。以下の説明において、第１の帯状体〜第３の帯状体を特に区別する必要がない場合、単に帯状体と表記する。

実施形態に係る保持シール材において、帯状体の材料としては、固着力を有していない材料であれば特に限定されないが、例えば、紙、フィルム、布、及び、ゴム等が挙げられ、また、帯状体に限らず、第１のマット１１と各マット片を部分的に固定可能なスティッチ、タグピン、接着剤、ホチキス等も使用可能である。

図２は、実施形態の保持シール材１０及びその使用方法の概要を示す図であり、（ａ）は排ガス処理体１３０への巻き付け前の展開状態の平面図、（ｂ）は保持シール材１０を排ガス処理体１３０に巻き付けた状態での斜視図、（ｃ）は保持シール材１０の排ガス処理体１３０に巻き付けた際における状態を展開して示した展開状態の平面図である。ただし、図２では、保持シール材１０のうち第１のマット１１の図示は省略し、専ら第２のマット１２のみを示している。

実施形態に係る保持シール材１０において、帯状体１６ａ、１７ａ、１８ａは、固着力を有していない材料からなる。つまり、帯状体とマット片とは固着されていない。そのため、第１のマット１１及び第２のマット１２同士は完全に固定されず、第１のマット１１、第２のマット１２を例えば人の手により長手方向に、相対的に移動させる（ずらす）ことができる。

より具体的には、第１のマット片１２ａ、第２のマット片１２ｂ、第３のマット片１２ｃの各々は、第１のマット１１に対し、少なくとも第１のマット１１及び第２のマット１２の長手方向に沿って移動可能な状態で固定されている。移動可能な状態での固定とは、移動させるのにマットの破壊を要する様な強固な力による固定ではなく、人の手の力程度の力を加えることにより、移動させる（ずらす）ことが可能な程度に固定されている状態を意味する。また、第１のマット片１２ａ、第２のマット片１２ｂ、第３のマット片１２ｃを一度移動させても、移動前の元の位置に戻すことも可能である状態をも意味する。

尚、実施形態では、一つのマット片に対し一つの帯状体が設けられているが、一つのマット片に対し複数の帯状体を設けてもよい。よって、帯状体の合計の数は特に限定されない。また、実施形態では、マット片の数は三つであるが（第１のマット片１２ａ、第２のマット片１２ｂ、第３のマット片１２ｃ）、マット片の数は二つ以上の複数であればよく、複数のマット片が長手方向に並べられていればよい。

図２（ａ）に示す様に、保持シール材１０は排ガス処理体１３０に巻き付けられていない展開状態において、長手方向において隣接した二つのマット片（例えば第１のマット片１２ａと第２のマット片１２ｂ）の端部１９ａ、１９ｂは互いに接触しているか、ごくわずかな隙間をおいて配置されており、隣接した二つのマット片の間には実質的に隙間が存在しない。また、マット片の二つの端部１９ａ、１９ｂには凸部１４ａと凹部１４ｂが形成され、隣接した二つのマット片の凸部１４ａと凹部１４ｂは、完全に嵌合している。端部１９ａ、１９ｂは、各マット片の長手方向における端部を示しており、凸部１４ａと凹部１４ｂ以外のマット片の本体部分の端部を意味する。

図２（ｂ）に示す様に、使用時においては、保持シール材１０は排ガス処理体１３０の周囲に巻き付けられる。図２（ｃ）はこの状態の保持シール材１０を展開して示しており、隣接した二つのマット片（例えば第１のマット片１２ａと第２のマット片１２ｂ）の端部１９ａ、１９ｂは互いに離間している。また、隣接した二つのマット片の凸部１４ａと凹部１４ｂが部分的に嵌合している。すなわち、たとえ端部１９ａ、１９ｂが互いに離間していても、マットの長手方向に沿って凸部１４ａと凹部１４ｂは少なくとも一部の領域で重なっている。

図２（ａ）と図２（ｃ）は、保持シール材１０の排ガス処理体１３０への巻き付け前後の状態を示している。図２（ａ）の巻き付け前においては、第２のマット１２の各マット片の端部が接触しており、第２のマット１２が最も短くなっている。一方、図２（ｃ）の巻き付け後においては、各マット片の端部が離間しており、第２のマット１２が図２（ａ）の状態に比べ相対的に長くなっている。すなわち、図１、図２（ａ）の巻き付け前において各マット片の間に隙間が存在しない場合、図２（ｂ）、（ｃ）の巻き付け後では、第１のマット片１２ａと第２のマット片１２ｂの間に隙間Ｇ１が発生し、第２のマット片１２ｂと第３のマット片１２ｃの間に隙間Ｇ２が発生する。また、図１、図２（ａ）の巻き付け前において各マット片の間にわずかな隙間が存在する場合、図２（ｂ）、（ｃ）の巻き付け後では、第１のマット片１２ａと第２のマット片１２ｂの間の隙間Ｇ１が増大し、第２のマット片１２ｂと第３のマット片１２ｃの間の隙間Ｇ２が増大する。

例えば、作業者が手作業により、保持シール材１０を排ガス処理体１３０へ巻き付ける際、第１のマット１１及び第２のマット１２の長手方向に、引張力が発生する。この時、外側に位置する第２のマット１２は、内側の第１のマット１１よりも長い周長をとるため、隙間Ｇ１、Ｇ２が発生する（または隙間Ｇ１、Ｇ２が増大する）。更に作業者は、各マット片を相対的に移動させることにより、各マット片の位置を調整し、第２のマット１２の長さを適切に調整することもできる。このような一連の作業により、排ガス処理体の周囲に巻き付ける際における作業性、すなわち巻き付け性を向上させることが可能となる。

また、図２（ｃ）の巻き付け後において、各マット片の端部１９ａ、１９ｂは互いに離間しているが、二つのマット片の凸部１４ａと凹部１４ｂが部分的に嵌合し、マットの長手方向に沿って凸部１４ａと凹部１４ｂは少なくとも一部の領域で重なっている。よって、保持シール材１０は排ガス処理体１３０に巻き付けられて、第２のマット１２の各マット片の間に隙間が存在していても、排気ガスが漏れるのを抑制することができる。

図２（ｂ）、（ｃ）のように、保持シール材１０を排ガス処理体１３０へ巻き付ける際、第２のマット１２を単体で見ると、第２のマット１２が外側に位置した状態で保持シール材１０を曲げることになる。このような操作により複数のマット片１２ａ、１２ｂ、１２ｃの間の少なくとも一つの隙間が拡大可能である。尚、「拡大」は、上述の隙間の「発生」と「増大」の二つの概念を含んでいる。

図３は、本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置の一例を模式的に示す斜視図である。実施形態に係る排ガス浄化装置１００は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状の排ガス処理体１３０と、排ガス処理体１３０を収容するケーシング１２０と、排ガス処理体１３０とケーシング１２０との間に配設され、排ガス処理体１３０を保持する保持シール材１０とから構成されている。ケーシング１２０の端部には、必要に応じて、内燃機関から排出された排ガスを導入する導入管と排ガス浄化装置を通過した排ガスが外部に排出される排出管とが接続されることになる。排ガス処理体１３０として、各々のセルにおけるいずれか一方が封止材によって目封じされたハニカムフィルタを用いることができる。そして、図３に示す排ガス浄化装置１００では、保持シール材１０として、図１及び図２に示した保持シール材１０が用いられている。

図３の排ガス浄化装置１００においては、保持シール材１０は、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示す状態をとっている。上述した様に、二つのマット片の凸部１４ａと凹部１４ｂが部分的に嵌合しているため、第２のマット１２の部分で隙間が生ずるのを抑制することができ、排ガスの漏れも抑制することができる。

従来の保持シール材において、複数枚のマットは、ミシン加工による結束部によって互いに強固に固定されている。しかし、このような構成においては、複数枚のマット同士が結束部によって固定されているため、マットは互いに長手方向に移動することができない。従って、マットの位置がずれている場合に、マット間の相対的な位置の微調整を行うことが困難であり、排ガス処理体の周囲に巻き付ける際における作業性、すなわち巻き付け性が低下する可能性があった。

本実施形態の保持シール材においては、少なくとも一のマットにおいて各マット片（実施形態では第１のマット片〜第３のマット片）が独立して長手方向に移動可能である。よって、排ガス処理体の周囲への巻き付け作業の際に、各マット片を移動させることにより、適切にこのマットの全長を調整することが可能であり、排ガス処理体への巻き付け性を向上させることができる。

また、従来技術における複数枚のマットを積層した保持シール材の設計においては、周長差を考慮して、それぞれのマットの長さを適切に設定する必要があった。しかしながら、本発明においては、一のマットの全長を調整することにより、複数のマットの周長差を吸収することも可能であり、そのような細かな設定を考慮する手間を省略することもできる。もちろん本件技術においては、巻き付け前において、積層された全てのマットの長さを同一とすることも可能であり、容易に製造することができる。

また、特許文献１に記載のような従来の保持シール材を排ガス処理体の周囲に巻き付ける際、結束部以外の箇所（以下、固定部という）で保持シール材を固定すると、マットの端面（マットの長手方向側の端面）から固定部及び結束部に向かう引っ張り力が発生する。その結果、保持シール材を排ガス処理体の周囲に巻き付けようとしても、マットの長さが不足するため、マットの端面を隙間なく嵌合することができないという問題が生じていた。

本発明の保持シール材は、排ガス処理体の周囲に巻き付ける際においても、外側のマット自体が容易に伸びるため、外側のマットにおいて過剰な張力を発生することなく巻き付けることができる。

また、本発明の保持シール材は、外側のマットが複数のマット片から構成されているため、容易に曲げることができ、排ガス処理体への巻き付け性を向上させることができる。また、様々な形状の排ガス処理体にも容易に追随するため、巻き付け性が向上する。

また、特許文献１に記載のような従来の保持シール材では、ミシン加工により複数枚のマットを固定しているため、結束部の幅が小さい。そのため、上記結束部を中心としたマットの幅方向における位置ずれを充分に抑えることができないという問題も生じていた。

一方、実施形態の保持シール材においては、二つのマット（マットとマット片）の結束に所定の幅を持つ帯状体を用いており、マットの幅方向における位置ずれを容易に抑制することができる。

また、排ガス浄化装置に本発明の保持シール材を用いることにより、保持シール材を排ガス処理体の周囲に隙間なく巻き付けることができる。従って、排ガス浄化装置の生産性を確保しながら排ガスの漏れを防止することができる。

図４は、本発明の他の実施形態に係る保持シール材１０を模式的に示す斜視図である。本実施形態では、各マット片の間に隙間がない状態の第１のマット１１の長手方向の全長が、第２のマット１２の全長と実質的に同じである。二つのマットの全長が同じであるため、容易に設計、製造することができる。

図５は、図４の保持シール材１０に類似しているが、第１のマット１１および第２のマット１２（マット片）が、スティッチ２０により固定されている例である（凸部１４ａ、凹部１４ｂの図示は省略）。よって、作業者は、各マット片を第１のマット１１に対し、相対的に移動させることはできず、各マット片が第１のマットに完全に固定されている。この保持シール材１０を排ガス処理体１３０へ巻き付ける際、第２のマット１２を単体で見ると、第２のマット１２が外側に位置した状態で保持シール材１０を曲げることになる。このような操作により、矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示す様に、複数のマット片１２ａ、１２ｂ、１２ｃの間の隙間Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が拡大可能である。尚、「拡大」は、上述の隙間の「発生」と「増大」の二つの概念を含んでいる。このように、二つのマットが固定されている場合であっても、少なくとも一つの隙間が拡大し、排ガス処理体の周囲に巻き付ける際における作業性、すなわち巻き付け性を向上させることが可能となる。

本実施形態では、各マット片が独立して長手方向に移動可能ではなく、作業者が各マット片を相対的に移動させることは難しいが、巻き付け時又は曲げ時に各マット片の間の隙間が拡大するため、第２のマット１２の長さが伸びて巻き付け性を向上させることが可能となる。また上述の例では全ての隙間Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が拡大しているが、少なくともいずれか一つの隙間が拡大することにより、巻き付け性は向上し得る。

なお、積層されるマットが３枚以上の場合においても、少なくともいずれか一つのマットを複数のマット片により形成することができる。また、各マット片の他のマットへの固定方法は、実施形態の様な帯状体には限定されず、各マット片が長手方向に沿って移動可能な状態であれが、方法、手段は限定されない。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１０ 保持シール材
１１ 第１のマット（マット）
１２ 第２のマット（マット）
１２ａ 第１のマット片（マット片）
１２ｂ 第２のマット片（マット片）
１２ｃ 第３のマット片（マット片）
１６ａ 第１の帯状体（帯状体）
１７ａ 第２の帯状体（帯状体）
１８ａ 第３の帯状体（帯状体）
２０ スティッチ
１００ 排ガス浄化装置
１２０ ケーシング
１３０ 排ガス処理体

Claims (7)

1. 第１のマットと、当該第１のマットの外側に積層されて配置される第２のマットとを少なくとも備える保持シール材であって、
   前記第２のマットは、長手方向に沿って配置された複数のマット片を含み、
   前記第２のマットが外側に位置した状態で当該保持シール材を曲げることにより、前記複数のマット片の間の少なくとも一つの隙間が拡大可能である、
   保持シール材。
2. 請求項１に記載の保持シール材であって、
   前記マット片の各々は、前記第１のマットに対し結束または固定されている、保持シール材。
3. 請求項２に記載の保持シール材であって、
   前記マット片の各々は、前記第１のマットに対し完全に固定されている、保持シール材。
4. 請求項２に記載の保持シール材であって、
   前記マット片の各々は、前記第１のマットに対し、少なくとも長手方向に沿って移動可能な状態で固定されている、保持シール材。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の保持シール材であって、
   前記マット片の二つの端部には凸部と凹部が形成され、隣接した二つのマット片の凸部と凹部が嵌合している、保持シール材。
6. ケーシングと、
   前記ケーシングに収容された排ガス処理体と、
   前記排ガス処理体の周囲に巻き付けられ、前記排ガス処理体及び前記ケーシングの間に配設された保持シール材と、を備える排ガス浄化装置であって、
   前記保持シール材は、請求項１から５のいずれか１項に記載の保持シール材である、
   排ガス浄化装置。
7. 請求項６に記載の排ガス浄化装置であって、
   前記マット片の二つの端部には凸部と凹部が形成され、隣接した二つのマット片の凸部と凹部が部分的に嵌合している、排ガス浄化装置。

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