JP2019206938A - 保持シール材、保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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保持シール材、保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置を提供する。【解決手段】保持シール材１０は、平面視略矩形状の第１のマット２０と第２のマット３０と、第１のマット２０及び第２のマット３０を接合する接合部４０と、を備える。第１のマット２０は、第１の表面２１と当該第１の表面２１に対向する第２の表面２２を有し、第１の表面２１から第２の表面２２に向けて、複数の切れ目２３が設けられる。複数の切れ目２３は、第１の表面２１から第２の表面２２に向けて、第１のマット２０の厚みの途中位置まで到達するように設けられた第１の切れ目２３ａと、第１のマット２０を貫通するとともに、第２のマット３０の厚みの途中位置まで到達するように設けられた第２の切れ目２３ｂとを含む。保持シール材１０を排ガス処理体１３０に巻き付ける際、切れ目２３が拡大して優れた巻き付け性及び良好な作業性を確保することができる。【選択図】図５

Description

本発明は、保持シール材、保持シール材の製造方法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保持シール材、保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置を提供する。

本発明の保持シール材は、第１の表面および当該第１の表面に対向する第２の表面を有する第１のマットと、前記第１のマットの前記第２の表面上に積層された第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、複数の切れ目が、前記第１の表面から前記第２の表面に向けて設けられ、前記複数の切れ目が、前記第１の表面から前記第２の表面に向けて、前記第１のマットの厚みの途中位置まで到達するように設けられた第１の切れ目と、前記第１のマットを貫通するとともに、前記第２のマットの厚みの途中位置まで到達するように設けられた第２の切れ目と、を含む。

本発明の保持シール材の一態様として例えば、前記切れ目が、当該保持シール材の主面内において凸部を描くように形成され、前記凸部の少なくとも一部が、前記第１の切れ目によって形成される。

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保持シール材と、を備え、前記保持シール材は、前記第２のマットが内側に配置されるように前記排ガス処理体の周囲に巻き付けられている。

本発明の保持シール材の製造方法は、第１のシートと第２のシートを積層して固定し、垂直方向に突出した板状の打抜刃を有する打抜板を、前記第１のシートの側から押し当て、前記第１のシートから打抜かれた第１のマット及び前記第２のシートから打抜かれた第２のマットの積層体である保持シール材を製造する保持シール材の製造方法であって、前記打抜刃は、第１の打抜刃と、当該第１の打抜刃より高さの小さい第２の打抜刃と、当該第１の打抜刃より高さが小さく当該第２の打抜刃より高さの大きい第３の打抜刃を含み、 前記第１の打抜刃が、前記第１のシート及び前記第２のシートを貫通して保持シール材の外形を打抜き、前記第２の打抜刃が、前記第１のシートの表面から当該第１のシートの厚みの途中位置まで到達する第１の切れ目を形成し、前記第３の打抜刃が、前記第１のシートを貫通するとともに、前記第２のシートの厚みの途中位置まで到達する第２の切れ目を形成する。

本発明の保持シール材は、第１のマット及び第２のマットに切れ目を設けてあるため、保持シール材を排ガス処理体に巻き付ける際、切れ目が拡大して優れた巻き付け性及び良好な作業性を確保することができる。また、本発明の排ガス浄化装置に保持シール材を隙間なく巻き付けることができ、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。そして、本発明の保持シール材の製造方法により、品質の安定した所望の保持シール材を製造することができる。

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。 本発明に係る保持シール材を排ガス浄化装置に巻き付けた状態の一例を示す斜視図。 本発明に係る保持シール材に設けられた切れ目の第１の実施形態の一例を示し、（ａ）部分断面図、（ｂ）排ガス処理体に巻き付けた断面図。 本発明に係る保持シール材に設けられた切れ目の第２の実施形態の一例を示し、（ａ）部分断面図、（ｂ）排ガス処理体に巻き付けた断面図。 本発明に係る保持シール材に設けられた切れ目の第３の実施形態の一例を示し、（ａ）斜視図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ断面図。 本発明に係る保持シール材に設けられた切れ目の第３の実施形態の配置状態を示す斜視図、（ａ）実施例１、（ｂ）実施例２、（ｃ）実施例３。 本発明に係る保持シール材の製造方法の一例を示し、（ａ）シートの接合状態を示す模式図、（ｂ）接着剤による接合部の断面図、（ｃ）ステッチによる接合部の断面図。 本発明に係る保持シール材の製造に用いられる打抜板の一例を示し、（ａ）斜視図、（ｂ）（ａ）のＡ部で囲まれた打抜刃の透視図、（ｃ）打抜刃の高さの相違を示す模式図。

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。図１に基づいて保持シール材を詳述する。

本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の幅及び厚さを有し、平面視略矩形状の第１のマット２０と第２のマット３０と、第１のマット２０及び第２のマット３０を接合する接合部４０と、を備える。そして、保持シール材１０は、第１のマット２０と第２のマット３０との積層体構造である。

第１のマット２０は、第１の表面２１と当該第１の表面２１に対向する第２の表面２２を有している。第１のマット２０には、第１の表面２１から第２の表面２２に向けて、少なくとも一つの切れ目２３が、少なくとも第１のマット２０の厚みの途中位置まで到達するように設けられている。本実施形態では、切れ目２３は２箇所設けられているが、切れ目２３の形状、位置、数等には限定されない。

保持シール材１０は、長手方向側の端部のうち、一方の端部には、突出部１１が形成されており、他方の端部には、窪み部１２が形成されている。突出部１１及び窪み部１２は、後述する排ガス浄化装置１００を組み立てるために排ガス処理体１３０に保持シール材１０を巻き付けた際に、突出部１１と窪み部１２が互いに嵌合するような形状となっている。

本実施形態に係る保持シール材１０では、保持シール材１０を構成するマット２０、３０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２０及び第２のマット３０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２０及び第２のマット３０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。

本実施形態に係る保持シール材１０では、保持シール材１０の嵩高さを抑えたり、排ガス浄化装置１００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１０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１０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。

（排ガス浄化装置）
図２は、本発明に係る排ガス浄化装置１００の一例を模式的に示す斜視図である。図２に基づいて排ガス浄化装置と保持シール材について詳述する。

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１００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。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。

本実施形態では、排ガス処理体１３０の周囲に第２のマット３０の内面が巻き付けられ、第２のマット３０が内側に配置される。第２のマット３０の外側に巻き付けられる第１のマット２０には、切れ目２３が設けてあるため、巻き付けの際、切れ目２３が巻き付け方向に広がり、内外周の長さの差（内外周長差）を埋めることができ、排ガス処理体１３０の外周を隙間なく巻き付けることができ、排ガスの漏れの抑制と作業性を良好とすることができる。また、排ガス浄化装置１００においては、保持シール材１０は、突出部１１と窪み部１２が嵌合して嵌合部１３を形成しているため、保持シール材１０において隙間が生じることをより防止でき、排ガス漏れを抑制することができる。そして、排ガス浄化装置１００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３から図６に基づいて、切れ目２３の実施形態について詳述する。

図３は、切れ目２３の第１の実施形態を示す概念図である。図３（ａ）に示されるように、第１の実施形態の切れ目２３は、第１のマット２０の厚みの途中位置まで到達するように設けられている。排ガス処理体１３０に保持シール材１０を巻き付けた時に、切れ目２３が広がる（図３（ｂ）参照）。

本実施形態の保持シール材１０において、巻き付け前は第１のマット２０および第２のマット３０が一体となっているが、巻き付けの時に、第１のマット２０において切れ目２３が到達していない切り残し部分が裂け、第１のマット２０が巻き付け方向に広がる。この結果、保持シール材１０の排ガス処理体１３０への巻き付け作業が容易になる。

また、排ガス処理体１３０の巻き付け断面は略円形状であるため、排ガス処理体１３０の外周に直接接する第２のマット３０に比較して、第２のマット３０より外側に配置される第１のマット２０の方が長さを必要とするが、切れ目２３が巻き付け方向に広がり、第１のマット２０と第２のマット３０との内外周長差を埋めることが可能となる。

図４は、切れ目２３の第２の実施形態を示す概念図である。図４（ａ）に示されるように、第２の実施形態の切れ目２３は、第１のマット２０を貫通するとともに第２のマット３０の厚みの途中まで到達するよう設けられている。第１の実施形態と同様に、排ガス処理体１３０に保持シール材１０を巻き付けた時に、切れ目２３が広がる（図４（ｂ）参照）。切れ目２３が巻き付け方向に広がり、第１のマット２０と第２のマット３０との内外周長差を埋めることが可能となる。

第１の実施形態では、保持シール材１０の搬送時、垂れ下がりなどの取り扱い性が改善され、第２の実施形態では、巻き付け性が向上する。即ち、第１の実施形態では、第２の実施形態に比較して取扱性が良好となり、第２の実施形態では、第１の実施形態に比較して巻き付け性が向上する特徴を有する。

本実施形態の切れ目２３は、第１のマット２０と第２のマット３０とが接合部４０で固定される本実施形態の保持シール材１０において、２つのマット２０、３０での巻き付けで生じる内外周長差を補完する有効な構成である。

図５は、切れ目２３の第３の実施形態を示す概念図である。第３の実施形態の切れ目２３は、第１のマット２０の厚みの途中位置まで到達するように設けられている第１の実施形態と同じ第１の切れ目２３ａ（図５（ｂ）参照）と、第１のマット２０を貫通するとともに第２のマット３０の厚みの途中まで到達するよう設けられている第２の実施形態と同じ第２の切れ目２３ｂ（図５（ｃ）参照）との２種類が併用されている。

切れ目２３の形状は凸部５０を描く様に形成されている。凸部５０は、凸部５０の基辺となる第１の辺５１と、第１の辺５１と直交し側面を形成する第２の辺５２と、第２の辺５２同士を繋げる第３の辺５３を有する。即ち、第１の実施形態と第２の実施形態の併用である。各辺５１、５２、５３に対して、第１の切れ目２３ａと第２の切れ目２３ｂとを適時配置させることが可能である。また、凸部５０は逆から見れば凹部でもあり、凸部５０は凹部も含むと解釈して良い。

本実施形態の保持シール材１０において、排ガス処理体１３０への巻き付けの時に、第１のマット２０において第１の切れ目２３ａが到達していない切り残し部分が裂け、第１のマット２０が巻き付け方向に広がる。この結果、保持シール材１０の排ガス処理体１３０への巻き付け作業が容易になる。また、排ガス処理体１３０の巻き付け断面は略円形状であるため、排ガス処理体１３０の外周に直接接する第２のマット３０に比較して、第２のマット３０より外側に配置される第１のマット２０の方が長さを必要とするが、第１の切れ目２３ａが第２の切れ目２３ｂに比べて巻き付け方向に広がり、第１のマット２０と第２のマット３０との内外周長差を埋めることが可能となる。

尚、第１のマット２０の厚みに対する切れ目２３の長さの割合は、６０％〜９９％の範囲に設定することが好ましく、７０％〜９９％の範囲がより好ましく、８０％〜９９％の範囲がさらに好ましい。第２のマット３０の厚みに対する切れ目２３の第２のマット３０中の長さの割合は、１％〜６０％の範囲に設定することが好ましく、２０％〜６０％の範囲がより好ましく、４０％〜６０％の範囲がさらに好ましい。

図６は、図５の第３の実施形態の各実施例を示す概念図であり、（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２、（ｃ）は実施例３である。説明を分かりやすくするために、第１の切れ目２３ａを実線で示し、第２の切れ目２３ｂを破線で示す。

実施例１は、第１の辺５１と第２の辺５２に第２の切れ目２３ｂが配置され、第３の辺５３に第１の切れ目２３ａが配置されている。実施例２は、第１の辺５１に第２の切れ目２３ｂが配置され、第２の辺５２と第３の辺５３に第１の切れ目２３ａが配置されている。実施例３は、第１の辺５１と第３の辺に第２の切れ目２３ｂが配置され、第２の辺５２に第１の切れ目２３ａが配置されている。

第１の切れ目２３ａと第２の切れ目２３ｂとを併用し、それぞれの範囲を定めることにより、機能、用途に合わせて使い分けることが可能となる。即ち、実施例１は巻き付け性の良好さを重視した保持シール材１０であり、比較的排ガス処理体１３０の径が小さい場合に適している。また、実施例２は、形状維持の取扱性を重視した保持シール材１０であり、比較的排ガス処理体１３０の径が大きい場合に適している。実施例３は、実施例１と実施例２の中間に位置し、両者のバランスを取っている。

これにより、第１の実施形態の第１の切れ目２３ａの形状維持の良好な取扱性と第２の実施形態の第２の切れ目２３ｂの巻き付けの良好な作業性を併せ持つことが可能な保持シール材１０を提供できる。

（製造方法）
本実施形態の保持シール材１０の製造方法について、図７及び図８に基づいて説明する。

無機質繊維の第１のシート６０と第２のシート６１とを接合し、上下のシート６０、６１が完全に動かないように固定する。接合固定される接合部４０は、接着剤４０ａ（図７（ｂ）参照）、ステッチ４０ｂ（図７（ｃ）参照）、両面テープ等であり、接合部４０の固定手段は限定しない。

接合されたシート６０、６１は、図８（ａ）に示される垂直方向に突出した板状の打抜刃７０を有する打抜板７１により裁断加工され、複数の保持シール材１０に打抜かれる。第１のマット２０は、第１のシート６０から打抜かれ、第２のマット３０は、第２のシート６１から打抜かれる。

打抜刃７０は第１の打抜刃７０ａと第１の打抜刃７０ａより高さの小さい第２の打抜刃７０ｂを有している（図８（ｃ）参照）。図８において、第１の打抜刃７０ａは破線で示され、第２の打抜刃７０ｂは実線で示されている。

第１の打抜刃７０ａは、第１のシート６０及び第２のシート６１を貫通して保持シール材１０の外形を打抜く。また、第２の打抜刃７０ｂは刃の高さが第１の打抜刃７０ａより小さい。また、第２の打抜刃７０ｂの高さを調整することにより、第１のシート６０の表面から当該第１のシート６０の厚みの途中位置まで到達する第１の切れ目２３ａを形成することができる（図３の実施形態）。また、第２の打抜刃７０ｂの高さを調整することにより、第１のシート６０の表面から当該第１のシート６０を貫通するとともに、第２のシート６１の厚みの途中位置まで到達する第２の切れ目２３ｂを形成することもできる（図４の実施形態）。

図５、図６の実施形態の保持シール材１０を製造するためには、図８（ｃ）の様な第３の打抜刃７０ｃを打抜板７１に設ければよい。第３の打抜刃７０ｃは、第１の打抜刃７０ａより高さが小さく第２の打抜刃７０ｂより高さが大きい。これにより、第２の打抜刃７０ｂが、第１のシート６０の表面から第１のシート６０の厚みの途中位置まで到達する第１の切れ目２３ａを形成し、第３の打抜刃７０ｃが、第１のシート６０を貫通するとともに、第２のシート６１の厚みの途中位置まで到達する第２の切れ目２３ｂを形成する、

第１のシート６０と第２のシート６１の打抜き加工は、打抜刃７０が立設された打抜板７１が用いられる。当該打抜板７１はプレス機に設置され、加工板上に載置された第１のシート６０と第２のシート６１の積層体が打抜板７１によって打抜き加工され、打抜き加工されたシート６０、６１（すなわちマット）は、その状態で作業台へ搬送され、保持シール材１０が製品として回収される。

本実施形態の打抜板７１に設けられる打抜刃７０において、第１の打抜刃７０ａは、全周と、各列と、所定間隔の行毎に配置され、第２の打抜刃７０ｂは、行方向において第１の打抜刃７０ａの間に複数枚配置されている。第１の打抜刃７０ａにより、保持シール材１０毎に分割され、第２の打抜刃７０１ｂにより、切れ目２３が形成される。そして、第２の打抜刃７０ｂの高さを変えることにより第１の切れ目２３ａと第２の切れ目２３ｂを選択することができる。また、第２の打抜刃７０ｂに加えて第３の打抜刃７０ｃを採用することにより、第１の切れ目２３ａと第２の切れ目２３ｂを同時に形成することができる。

打抜刃７０は、帯状の打抜刃を所定の形状に屈曲させて固定したり、複数の打抜刃を連続して固定したりすることにより、所定の形状をなすように設けられている。打抜刃７０の材質は、例えば各種金属材料、セラミックス材料等が挙げられる。本実施形態では、所定の形状に屈曲する際の加工性が良好であるという観点から、炭素鋼を採用している。また、打抜刃７０の刃先の形状は、例えば両刃及び片刃が挙げられる。本実施形態では、無機質繊維シート６０、６１を打ち抜く際の抵抗を低減するという観点から、刃先の形状が両刃である打抜刃７０を採用している。なお、打抜刃７０の厚さは、特に限定されないが、０．５〜１．５ｍｍ程度の範囲であり、本実施形態では厚さ１ｍｍの打抜刃７０を採用している。

尚、打抜き加工の詳細は、本出願人の特開２０１２−２６０７４号公報を参照されたい。

本実施形態では、第１のマット２０と第２のマット３０が独立して長手方向に移動可能ではなく、巻き付け維持や曲げ時に第１のマット２０または第１のマット２０及び第２のマット３０に設けられた切れ目２３が拡大して巻付性を向上させている。また、切れ目２３の深さを調整することにより、巻き付け性や形状維持の取扱性に配慮できる優れた保持シール材１０である。

また、第１のマット２０と第２のマット３０の全長を実質的に同じとすることにより、保持シール材１０を容易に設計、製造することができる。

本実施形態の切れ目２３について、第１の切れ目２３ａと第２の切れ目２３ｂの２種類を説明したが、切れ目２３の種類を増やすことも可能である。

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。

本発明の保持シール材、保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置は、保持シール材の優れた巻き付け性を要望する分野に適合可能である。

１０ 保持シール材
１１ 突出部
１２ 窪み部
１３ 嵌合部
２０ 第１のマット
２１ 第１の表面
２２ 第２の表面
２３ 切れ目
２３ａ 第１の切れ目
２３ｂ 第２の切れ目
３０ 第２のマット
４０ 接合部
５０ 凸部
６０ 第１のシート
６１ 第２のシート
７０ 打抜刃
７０ａ 第１の打抜刃
７０ｂ 第２の打抜刃
７１ 打抜板
１００ 排ガス浄化装置
１２０ ケーシング
１３０ 排ガス処理体

Claims (4)

1. 第１の表面および当該第１の表面に対向する第２の表面を有する第１のマットと、
   前記第１のマットの前記第２の表面上に積層された第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、
   複数の切れ目が、前記第１の表面から前記第２の表面に向けて設けられ、
   前記複数の切れ目が、
   前記第１の表面から前記第２の表面に向けて、前記第１のマットの厚みの途中位置まで到達するように設けられた第１の切れ目と、
   前記第１のマットを貫通するとともに、前記第２のマットの厚みの途中位置まで到達するように設けられた第２の切れ目と、を含む、
   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、
   前記切れ目が、当該保持シール材の主面内において凸部を描くように形成され、
   前記凸部の少なくとも一部が、前記第１の切れ目によって形成される、
   保持シール材。
3. 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または２に記載の保持シール材であり、 前記第２のマットが内側に配置されるように前記排ガス処理体の周囲に巻き付けられている、
   排ガス浄化装置。
4. 第１のシートと第２のシートを積層して固定し、
   垂直方向に突出した板状の打抜刃を有する打抜板を、前記第１のシートの側から押し当て、前記第１のシートから打抜かれた第１のマット及び前記第２のシートから打抜かれた第２のマットの積層体である保持シール材を製造する保持シール材の製造方法であって、
   前記打抜刃は、第１の打抜刃と、当該第１の打抜刃より高さの小さい第２の打抜刃と、当該第１の打抜刃より高さが小さく当該第２の打抜刃より高さの大きい第３の打抜刃を含み、
   前記第１の打抜刃が、前記第１のシート及び前記第２のシートを貫通して保持シール材の外形を打抜き、
   前記第２の打抜刃が、前記第１のシートの表面から当該第１のシートの厚みの途中位置まで到達する第１の切れ目を形成し、
   前記第３の打抜刃が、前記第１のシートを貫通するとともに、前記第２のシートの厚みの途中位置まで到達する第２の切れ目を形成する、
   保持シール材の製造方法。

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