JP2020165384A - Mat material and exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マット材及び排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to a mat material and an exhaust gas purification device.
従来、車両用、特に自動車の動力源として、ガソリンや軽油を燃料とする内燃機関が百年以上にわたり用いられてきた。しかしながら、排気ガスが健康や環境に害を与えることが次第に問題となってきている。それゆえ、最近では排気ガス中に含まれているＣＯ、ＮＯｘ、ＨＣ等の有害成分を除去する排気ガス浄化用触媒コンバータや、ＰＭ（パティキュレートマター）等を除去するＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）等の排ガス浄化装置が各種提案されるに至っている。
通常の排気ガス浄化装置は、排ガス処理体（触媒担体）と、前記触媒担体の外周を覆う金属ケーシングと、これらの間に配置される保持材とを備えている。また、排ガス処理体には白金等の触媒が担持されている。
Conventionally, internal combustion engines using gasoline or light oil as fuel have been used for more than 100 years as a power source for vehicles, especially automobiles. However, it is becoming increasingly problematic that exhaust gas is harmful to health and the environment. Therefore, recently, an exhaust gas purification catalytic converter that removes harmful components such as CO, NOx, and HC contained in the exhaust gas, a DPF (Diesel Particulate Filter) that removes PM (particulate matter), etc. Various exhaust gas purification devices have been proposed.
An ordinary exhaust gas purification device includes an exhaust gas treatment body (catalyst carrier), a metal casing that covers the outer periphery of the catalyst carrier, and a holding material arranged between them. Further, a catalyst such as platinum is supported on the exhaust gas treated body.
排ガス処理体に担持された触媒が、排ガス中の有害成分を分解するためには、所定の活性化温度まで到達する必要がある。
内燃機関から放出された排ガスは高温であり、触媒は排ガスにより加熱されることにより活性温度まで到達することになる。
排ガスは排気管を通って排ガス浄化装置に到達することになるが、触媒を速やかに活性温度まで到達させるために、この際の熱のロスはできるだけ少ない方が望ましい。
また、触媒の活性温度を維持するために、排ガス浄化装置からの熱のロスもできるだけ少ない方が望ましい。
In order for the catalyst carried on the exhaust gas treatment body to decompose harmful components in the exhaust gas, it is necessary to reach a predetermined activation temperature.
The exhaust gas emitted from the internal combustion engine has a high temperature, and the catalyst reaches the active temperature by being heated by the exhaust gas.
The exhaust gas reaches the exhaust gas purification device through the exhaust pipe, but in order to quickly reach the active temperature of the catalyst, it is desirable that the heat loss at this time is as small as possible.
Further, in order to maintain the active temperature of the catalyst, it is desirable that the heat loss from the exhaust gas purification device is as small as possible.
このような熱のロスを防ぐための排ガス浄化装置として、特許文献１には、燃焼プロセスからの排ガスを処理するための一体型排気処理ユニットであり、長手軸線と平行に伸長している外面を有している一体型構造物と、前記外面の周りに被覆されている少なくとも２つの支持マットからなる層と、該少なくとも２つの支持マットからなる層間に挟まれている金属箔からなる少なくとも１つの層と、を備えていることを特徴とするユニットが開示されている。
特許文献１に記載の一体型排気処理ユニットでは、２つの支持マットで金属箔を挟む構造とすることにより、熱のロスを防いでいる。
As an exhaust gas purification device for preventing such heat loss, Patent Document 1 describes an integrated exhaust gas treatment unit for treating exhaust gas from a combustion process, and has an outer surface extending parallel to the longitudinal axis. At least one consisting of an integral structure having, a layer consisting of at least two support mats coated around the outer surface, and a metal foil sandwiched between layers of the at least two support mats. A layer and a unit characterized by having are disclosed.
The integrated exhaust treatment unit described in Patent Document 1 has a structure in which a metal foil is sandwiched between two support mats to prevent heat loss.
特許文献１に記載の一体型排気処理ユニットでは、ある程度の熱の放出は防ぐことは出来るが、充分な性能とは言えなかった。
また、一体型排気処理ユニットから放出された熱が、周囲の機器に影響を及ぼし不具合が生じる可能性があった。
The integrated exhaust treatment unit described in Patent Document 1 can prevent the release of heat to some extent, but cannot be said to have sufficient performance.
In addition, the heat released from the integrated exhaust treatment unit may affect surrounding equipment and cause problems.
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、排ガス浄化装置の排ガス処理体を充分に保温することができ、かつ、排ガス浄化装置からの放熱を充分に抑制することができるマット材を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to sufficiently keep the exhaust gas treatment body of the exhaust gas purification device warm and to sufficiently suppress heat dissipation from the exhaust gas purification device. Is to provide a matte material that can be used.
すなわち、本発明のマット材は、第１主面と、上記第１主面と反対側の第２主面を有するマット材であって、上記マット材は、上記第１主面側に配置される第１マットと、上記第２主面側に配置される第２マットと、上記第１マット及び上記第２マットとの間に配置される金属箔とからなり、上記第１主面から上記金属箔までの距離Ｄ１よりも上記第２主面から上記金属箔までの距離Ｄ２の方が長いことを特徴とする。 That is, the mat material of the present invention is a mat material having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and the mat material is arranged on the first main surface side. It is composed of a first mat, a second mat arranged on the second main surface side, and a metal foil arranged between the first mat and the second mat, and from the first main surface to the above. The distance D2 from the second main surface to the metal foil is longer than the distance D1 to the metal foil.
本発明のマット材では、第１主面から金属箔までの距離Ｄ１よりも第２主面から金属箔までの距離Ｄ２の方が長い。つまり、本発明のマット材では、金属箔はマット材の中央に配置されていない。
このようなマット材は、第１主面を受熱面として、４００〜８００℃の熱を受けた場合、第２主面側に熱が移動しにくくなる。
そのため、本発明のマット材は、断熱性能を向上させることができる。
In the mat material of the present invention, the distance D2 from the second main surface to the metal foil is longer than the distance D1 from the first main surface to the metal foil. That is, in the mat material of the present invention, the metal foil is not arranged in the center of the mat material.
When such a mat material receives heat of 400 to 800 ° C. with the first main surface as the heat receiving surface, it becomes difficult for the heat to transfer to the second main surface side.
Therefore, the mat material of the present invention can improve the heat insulating performance.
本発明のマット材では、上記距離Ｄ１と、上記距離Ｄ２との比が、距離Ｄ１：距離Ｄ２＝２：９８〜４８：５２であることが望ましい。
このような範囲であると、第１主面を受熱面として、４００〜８００℃の熱を受けた場合において、熱が受熱面と反対側の面により移動しにくくなる。
In the mat material of the present invention, it is desirable that the ratio of the distance D1 to the distance D2 is distance D1: distance D2 = 2: 98 to 48:52.
Within such a range, when the first main surface is used as the heat receiving surface and heat is received at 400 to 800 ° C., the heat is less likely to move due to the surface opposite to the heat receiving surface.
本発明のマット材では、上記マット材の厚さは４〜６０ｍｍであり、上記第１マットの厚さは２〜２９ｍｍであり、上記第２マットの厚さは３〜３１ｍｍであることが望ましい。
このような厚さであると、金属箔をしっかり挟むことができ、また、断熱性能も向上する。
In the mat material of the present invention, the thickness of the mat material is preferably 4 to 60 mm, the thickness of the first mat is 2 to 29 mm, and the thickness of the second mat is preferably 3 to 31 mm. ..
With such a thickness, the metal foil can be firmly sandwiched, and the heat insulating performance is also improved.
本発明のマット材では、上記金属箔は、ステンレス鋼、アルミニウム、金、銀、銅、スズ、チタン合金及びニッケル合金からなる群から選択される少なくとも１種の金属からなることが望ましい。
これらの金属は、好適に熱を反射することができる。そのため、金属箔がこれらの金属からなると、マット材の断熱性能を向上させることができる。
In the matte material of the present invention, the metal foil is preferably made of at least one metal selected from the group consisting of stainless steel, aluminum, gold, silver, copper, tin, titanium alloys and nickel alloys.
These metals are capable of suitably reflecting heat. Therefore, when the metal foil is made of these metals, the heat insulating performance of the mat material can be improved.
本発明のマット材では、上記金属箔の上記第１主面側の表面は鏡面であってもよい。
金属箔の表面が鏡面であると、熱が金属箔により反射されやすくなる。そのため、第１マット及び第２マットとの間に配置される金属箔の鏡面が、受熱面側に位置するようにマット材を配置することにより、マット材の断熱性能が向上する。
In the mat material of the present invention, the surface of the metal foil on the first main surface side may be a mirror surface.
When the surface of the metal foil is a mirror surface, heat is easily reflected by the metal foil. Therefore, by arranging the mat material so that the mirror surface of the metal foil arranged between the first mat and the second mat is located on the heat receiving surface side, the heat insulating performance of the mat material is improved.
本発明の排ガス浄化装置は、排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、上記排ガス処理体と上記金属ケーシングとの間に配置され、上記排ガス処理体を保持するマット材とを備える排ガス浄化装置であって、上記マット材は、第１主面と、上記第１主面と反対側の第２主面を有し、上記マット材は、上記第１主面側に配置される第１マットと、上記第２主面側に配置される第２マットと、上記第１マット及び上記第２マットとの間に配置される金属箔とからなり、上記第１主面から上記金属箔までの距離Ｄ１よりも上記第２主面から上記金属箔までの距離Ｄ２の方が長く、上記マット材は、上記第１主面が上記排ガス処理体に接するように配置されていることを特徴とする。 The exhaust gas purification device of the present invention comprises an exhaust gas treatment body, a metal casing accommodating the exhaust gas treatment body, and a mat material arranged between the exhaust gas treatment body and the metal casing and holding the exhaust gas treatment body. The exhaust gas purifying device provided, the mat material has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and the mat material is arranged on the first main surface side. It is composed of a first mat, a second mat arranged on the second main surface side, and a metal foil arranged between the first mat and the second mat, and from the first main surface to the above. The distance D2 from the second main surface to the metal foil is longer than the distance D1 to the metal foil, and the mat material is arranged so that the first main surface is in contact with the exhaust gas treatment body. It is characterized by.
通常、排ガス浄化装置には、約８００℃の排ガスが流入し、排ガス処理体も８００℃程度に加熱されることになる。
本発明の排ガス浄化装置では、マット材の第１主面が排ガス処理体と接触している。すなわち、マット材の第１主面が受熱面となる。
さらに、本発明の排ガス浄化装置では、マット材の第１主面から金属箔までの距離Ｄ１よりもマット材の第２主面から金属箔までの距離Ｄ２の方が長い。
このようなマット材において、第１主面を受熱面として、８００℃程度の熱を受けた場合、第２主面側に熱が移動しにくくなる。
そのため、本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体の温度を高温に保つことができ、また、排ガス浄化装置から放出される熱を低減することができる。
Normally, exhaust gas at about 800 ° C. flows into the exhaust gas purification device, and the exhaust gas treatment body is also heated to about 800 ° C.
In the exhaust gas purification device of the present invention, the first main surface of the mat material is in contact with the exhaust gas treatment body. That is, the first main surface of the mat material serves as the heat receiving surface.
Further, in the exhaust gas purification device of the present invention, the distance D2 from the second main surface of the mat material to the metal foil is longer than the distance D1 from the first main surface of the mat material to the metal foil.
In such a mat material, when heat of about 800 ° C. is received with the first main surface as the heat receiving surface, it becomes difficult for the heat to transfer to the second main surface side.
Therefore, in the exhaust gas purification device of the present invention, the temperature of the exhaust gas treatment body can be kept high, and the heat emitted from the exhaust gas purification device can be reduced.
（発明の詳細な説明）
以下、本発明のマット材について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
(Detailed description of the invention)
Hereinafter, the mat material of the present invention will be specifically described. However, the present invention is not limited to the following configurations, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention. It should be noted that a combination of two or more of the individual preferred configurations of the present invention described below is also the present invention.
本発明に係るマット材を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るマット材の一例を模式的に示す斜視図である。
図１に示すように、マット材１０は、第１主面１１と、第１主面１１と反対側の第２主面１２を有する。
また、マット材１０は、第１主面１１側に配置される第１マット２１と、第２主面１２側に配置される第２マット２２と、第１マット２１及び第２マット２２との間に配置される金属箔３０とからなる。
また、マット材１０では、第１主面１１から金属箔３０までの距離Ｄ１よりも第２主面１２から金属箔３０までの距離Ｄ２の方が長い。
The mat material according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a mat material according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the
Further, the
Further, in the
マット材１０を対象物に巻き付ける際に、端部同士が嵌合するように、マット材１０の一方の端部１３には凸部１３ａが設けられており、もう一方の端部１４に凹部１４ａが設けられている。
このような凸部１３ａ及び凹部１４ａが設けられていると、マット材１０を後述する排ガス浄化装置に配置した際に、シール性が向上する。
なお、本発明のマット材は、マット材の端部に凸部及び凹部を有していなくてもよい。
A
When such a
The mat material of the present invention does not have to have a convex portion and a concave portion at the end portion of the mat material.
このようなマット材１０は、第１主面１１を受熱面として、４００〜８００℃の熱を受けた場合、第２主面１２側に熱が移動しにくくなる。
なお、マット材１０がこのような性質を示す理由としては、金属箔による輻射抑制効果は、低温よりも高温の方が効果的なためだと考えられる。
When the
It is considered that the reason why the
マット材１０では、距離Ｄ１と、距離Ｄ２との比が、距離Ｄ１：距離Ｄ２＝２：９８〜４８：５２であることが望ましく、５：９５〜４５：５５であることがより望ましい。
このような範囲であると、第１主面１１を受熱面として、４００〜８００℃の熱を受けた場合において、熱が受熱面と反対側の面により移動しにくくなる。
In the
Within such a range, when the first
マット材１０の厚さは、４〜６０ｍｍであることが望ましく、１０〜４０ｍｍであることがより望ましい。
また、第１マット２１の厚さは、２〜２９ｍｍであることが望ましく、４〜１９ｍｍであることがより望ましい。
また、第２マット２２の厚さは、３〜３１ｍｍであることが望ましく、６〜２１ｍｍであることがより望ましい。
このような厚さであると、金属箔３０をしっかり挟むことができ、また、断熱性能も向上する。
The thickness of the
Further, the thickness of the
The thickness of the
With such a thickness, the
後述するように、マット材１０は、対象物に巻き付けられて使用されてもよい。マット材１０を対象物に巻き付ける際には内周長と外周長に差（内外周差）が生じる。
そのため、マット材１０を対象物に巻き付けた際に、内外周差により隙間が生じないようにするために、第１マット２１及び第２マット２２のうち、外側に配置されるマットを内側に配置されるマットよりも長くすることが望ましい。
また、内外周差による隙間は、あらかじめ計算できるため、隙間が丁度埋まるように第１マット２１及び第２マット２２の長さを調整することがより望ましい。
また、金属箔３０の長さも隙間が生じないように調整することが望ましい。なお、金属箔３０は、マット材１０を対象物に巻き付けた際に、一部が重なる長さであってもよい。
As will be described later, the
Therefore, when the
Further, since the gap due to the difference between the inner and outer circumferences can be calculated in advance, it is more desirable to adjust the lengths of the
It is also desirable to adjust the length of the
以下、マット材１０の各構成について説明する。
Hereinafter, each configuration of the
（第１マット及び第２マット）
第１マット２１は、特に限定されないが、無機繊維からなることが望ましい。
無機繊維としては、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナ−シリカ繊維、ムライト繊維、ガラス繊維及び生体溶解性繊維から選択される少なくとも１種を含むことが望ましい。
第１マット２１がこれらの無機繊維からなると耐熱性が充分になる。
(1st mat and 2nd mat)
The
It is desirable that the inorganic fiber contains at least one selected from alumina fiber, silica fiber, alumina-silica fiber, mullite fiber, glass fiber and biosoluble fiber.
When the
第１マット２１を構成する無機繊維は、平均繊維径が３〜５０μｍであり、平均繊維長が１００〜１０００００μｍであることが望ましい。
The inorganic fibers constituting the
第１マット２１のかさ密度は、０．０５〜０．３０ｇ／ｃｍ３であることが望ましい。
第１マットのかさ密度が０．０５ｇ／ｃｍ３未満であると、無機繊維のからみ合いが弱く、無機繊維が剥離しやすいため、マット材の形状を所定の形状に保ちにくくなる。
第１マットのかさ密度が０．３０ｇ／ｃｍ３を超えると、マット材が硬くなり、対象物への巻き付け性が低下し、マット裂けが発生しやすくなる。
The bulk density of the
When the bulk density of the first mat is less than 0.05 g / cm 3 , the entanglement of the inorganic fibers is weak and the inorganic fibers are easily peeled off, so that it is difficult to keep the shape of the mat material in a predetermined shape.
When the bulk density of the first mat exceeds 0.30 g / cm 3 , the mat material becomes hard, the wrapping property around the object is lowered, and the mat is easily torn.
第１マット２１は、有機バインダを含んでいてもよい。
第１マット２１が有機バインダを含むと、無機繊維を固定しやすくなる。そして、第１マット２１の引張強度向上ができ、さらに、第１マット２１から無機繊維が脱落すること、及び、飛散することを抑止することができる。
The
When the
第１マット２１は、無機バインダを含んでいてもよい。
さらに、無機バインダは、無機繊維の表面に付着することで、第１マット２１の面圧及び断熱性を向上させることができる。
The
Further, the inorganic binder can improve the surface pressure and heat insulating property of the
第１マット２１の主面には、可撓性シートが配置されていてもよい。
可撓性シートが配置されていると、巻き付けの際にマット材が割れることを防止できる。
可撓性シートとしては、有機フィルムや不織布等が挙げられる。
A flexible sheet may be arranged on the main surface of the
When the flexible sheet is arranged, it is possible to prevent the mat material from cracking during winding.
Examples of the flexible sheet include an organic film and a non-woven fabric.
第２マット２２は、第１マット２１と同様の無機繊維からなることが望ましく、かさ密度も第１マット２１と同様であることが望ましい。
また、第２マット２２は、第１マット２１と同様に、有機バインダや無機バインダを含んでいてもよい。
また、第２マット２２の主面にも、第１マット２１と同様に可撓性シートが配置されていてもよい。
The
Further, the
Further, a flexible sheet may be arranged on the main surface of the
図１に示す第１マット２１及び第２マット２２はニードルパンチマットであるが、本発明の第１実施形態に係るマット材では、第１マット及び第２マットはニードルパンチがされていないマットであってもよい。
The
このような第１マット及び第２マットを作製する方法としては、ブローイング法や抄造法等の従来の方法を採用することができる。
また、第１マット及び第２マットは、トムソン刃等により無機繊維マットを打ち抜くことにより作製してもよい。
As a method for producing such a first mat and a second mat, a conventional method such as a blowing method or a papermaking method can be adopted.
Further, the first mat and the second mat may be produced by punching out an inorganic fiber mat with a Thomson blade or the like.
（金属箔）
金属箔３０は、特に限定されないが、ステンレス鋼、アルミニウム、金、銀、銅、スズ、チタン合金及びニッケル合金からなる群から選択される少なくとも１種の金属からなることが望ましい。
これらの金属は、好適に熱を反射することができる。そのため、金属箔がこれらの金属からなると、マット材の断熱性能を向上させることができる。
(Metal leaf)
The
These metals are capable of suitably reflecting heat. Therefore, when the metal foil is made of these metals, the heat insulating performance of the mat material can be improved.
金属箔３０の厚さは、１〜１００μｍであることが望ましく、５〜５０μｍであることがより望ましい。
金属箔の厚さが１μｍ未満であると、金属箔が薄いので破損しやすくなる。
金属箔の厚さが１００μｍを超えると、金属箔が厚いため曲げるのに大きな力が必要になり、マット材全体が曲げにくくなる。
The thickness of the
If the thickness of the metal foil is less than 1 μm, the metal foil is thin and easily damaged.
If the thickness of the metal foil exceeds 100 μm, a large force is required to bend the metal foil because the metal foil is thick, and the entire mat material becomes difficult to bend.
マット材１０では、金属箔３０の第１主面１１側の表面は鏡面であってもよい。
金属箔３０の表面が鏡面であると、熱が金属箔３０により反射されやすくなる。そのため、第１マット２１及び第２マット２２との間に配置される金属箔３０の鏡面が、受熱面側に位置するようにマット材１０を配置することにより、マット材１０の断熱性能が向上する。
In the
When the surface of the
金属箔３０は、大きな金属箔をカッター等により切り抜くことにより成形されてもよい。
また、トムソン刃で打ち抜くことにより第１マット及び第２マットを作製する場合、打ち抜かれることになるマットの上に金属箔を配置し、トムソン刃でマットを打ち抜く際に、同時にトムソン刃で金属箔を打ち抜いて成形してもよい。
さらに、トムソン刃で打ち抜いて第１マット及び第２マットを作製する際に、第１マット及び第２マットの長さが異なるのであれば、長くなる方に金属箔を配置し、トムソン刃で打ち抜いてもよい。
The
When producing the first mat and the second mat by punching with a Thomson blade, a metal foil is placed on the mat to be punched, and when the mat is punched with the Thomson blade, the metal foil is simultaneously punched with the Thomson blade. May be punched out and molded.
Further, when punching with a Thomson blade to produce the first mat and the second mat, if the lengths of the first mat and the second mat are different, the metal foil is arranged on the longer side and punched with the Thomson blade. You may.
マット材１０では、金属箔３０は、有機バインダや無機バインダ等の接着剤により第１マット２１及び第２マット２２に貼付されていてもよい。
また、マット材１０は、金属箔３０を第１マット２１及び第２マット２２で挟み、バンド等で固定されていてもよい。
In the
Further, the
マット材１０では、金属箔３０は、第１マット２１及び第２マット２２の２枚のマットにより挟まれているが、本発明のマット材では、距離Ｄ１よりも距離Ｄ２の方が長ければ、さらに別のマットが積層されていてもよい。
In the
次に、本発明のマット材の使用方法の一例である、本発明のマット材を備えた排ガス浄化装置について説明する。
なお、本発明のマット材を備える排ガス浄化装置は、本発明の排ガス浄化装置でもある。
図２は、本発明のマット材を備える排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
Next, an exhaust gas purification device provided with the mat material of the present invention, which is an example of the method of using the mat material of the present invention, will be described.
The exhaust gas purification device provided with the mat material of the present invention is also the exhaust gas purification device of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of an exhaust gas purification device including the mat material of the present invention.
図２に示すように、排ガス浄化装置１００は、排ガス処理体４０と、排ガス処理体４０を収容する金属ケーシング５０と、排ガス処理体４０と金属ケーシング５０との間に配置され、排ガス処理体４０を保持するマット材１０とを備える。
As shown in FIG. 2, the exhaust
上記の通り、マット材１０は、第１主面１１と、第１主面１１と反対側の第２主面１２を有する。
そして、マット材１０は、第１主面１１側に配置される第１マット２１と、第２主面１２側に配置される第２マット２２と、第１マット２１及び第２マット２２との間に配置される金属箔３０とからなる。
またマット材１０では、第１主面１１から金属箔３０までの距離Ｄ１よりも第２主面１２から金属箔３０までの距離Ｄ２の方が長い。
As described above, the
The
Further, in the
排ガス浄化装置１００では、マット材１０は、第１主面１１が排ガス処理体４０に接するように配置されている。
In the exhaust
通常、排ガス浄化装置１００には、約８００℃の排ガスが流入し（図２中、排ガスを符号「Ｇ」で示し、ガスの流れを矢印で示す）、排ガス処理体４０も８００℃程度に加熱されることになる。
排ガス浄化装置１００では、マット材１０の第１主面１１が排ガス処理体４０と接触している。すなわち、マット材１０の第１主面１１が受熱面となる。
さらに、排ガス浄化装置１００では、マット材１０の第１主面１１から金属箔３０までの距離Ｄ１よりもマット材１０の第２主面１２から金属箔３０までの距離Ｄ２の方が長い。
このようなマット材１０において、第１主面１１を受熱面として、８００℃程度の熱を受けた場合、第２主面１２側に熱が移動しにくくなる。
そのため、排ガス浄化装置１００では、排ガス処理体４０の温度を高温に保つことができ、また、排ガス浄化装置１００から放出される熱を低減することができる。
Normally, exhaust gas at about 800 ° C. flows into the exhaust gas purification device 100 (in FIG. 2, the exhaust gas is indicated by the symbol “G” and the gas flow is indicated by an arrow), and the exhaust
In the exhaust
Further, in the exhaust
In such a
Therefore, in the exhaust
以下、排ガス浄化装置１００を構成する排ガス処理体及び金属ケーシングについて説明する。
Hereinafter, the exhaust gas treatment body and the metal casing constituting the exhaust
（排ガス処理体）
図３（ａ）は、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体の一例を模式的に示す斜視図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、排ガス浄化装置１００に含まれる排ガス処理体４０は、多数のセル４１がセル壁４２を隔てて長手方向に並設された円柱状のものである。
また、排ガス処理体４０では、各々のセル４１におけるいずれか一方が封止材４３によって目封じされた排ガスフィルタ（ハニカムフィルタ）である。
(Exhaust gas treatment body)
FIG. 3A is a perspective view schematically showing an example of an exhaust gas treatment body constituting the exhaust gas purification device of the present invention. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3A.
As shown in FIGS. 3A and 3B, the exhaust
Further, in the exhaust
図３（ｂ）に示すように、内燃機関から排出され排ガス処理体４０に流入した排ガス（図３（ｂ）中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、排ガス処理体４０の排ガス流入側端面に開口した一のセル４１に流入し、セル４１を隔てるセル壁４２を通過することになる。この際、排ガス中のＰＭがセル壁４２で捕集され、排ガスが浄化されることとなる。浄化された排ガスは、排ガス流出側端面に開口した他のセル４１から流出し、外部に排出される。
As shown in FIG. 3 (b), the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and flowing into the exhaust gas treatment body 40 (in FIG. 3 (b), the exhaust gas is indicated by G and the flow of the exhaust gas is indicated by an arrow) is the exhaust gas treatment body. It flows into one
なお、図３（ａ）及び（ｂ）に示す排ガス処理体４０は、セル４１のいずれか一方の端部が封止材４３で封止されているフィルタであるが、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体は、セルの端部が封止されていなくてもよい。このような排ガス処理体は、触媒担体として好適に使用することが可能となる。
The exhaust
排ガス処理体４０は、炭化ケイ素や窒化ケイ素などの非酸化多孔質セラミックからなっていてもよく、サイアロン、アルミナ、コーデェライト、ムライト等の酸化多孔質セラミックからなっていてもよい。これらの中では、炭化ケイ素であることが望ましい。
The exhaust
排ガス処理体４０が炭化ケイ素質の多孔質セラミックである場合、多孔質セラミックの気孔率は特に限定されないが、３５〜６０％であることが望ましい。
気孔率が３５％未満であると、排ガス処理体がすぐに目詰まりを起こすことがあり、一方、気孔率が６０％を超えると、排ガス処理体の強度が低下して容易に破壊されることがある。
When the exhaust
If the porosity is less than 35%, the exhaust gas treatment body may be clogged immediately, while if the porosity exceeds 60%, the strength of the exhaust gas treatment body is reduced and it is easily destroyed. There is.
また、多孔質セラミックの平均気孔径は５〜３０μｍであることが望ましい。
平均気孔径が５μｍ未満であると、ＰＭが容易に目詰まりを起こすことがあり、一方、平均気孔径が３０μｍを超えると、ＰＭが気孔を通り抜けてしまい、ＰＭを捕集することができず、フィルタとして機能することができないことがあるからである。
なお、上記気孔率及び気孔径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定の従来公知の方法により測定することができる。
Further, it is desirable that the average pore diameter of the porous ceramic is 5 to 30 μm.
If the average pore diameter is less than 5 μm, PM may easily become clogged, while if the average pore diameter exceeds 30 μm, PM will pass through the pores and PM cannot be collected. This is because it may not be able to function as a filter.
The porosity and the pore diameter can be measured by a conventionally known method of measurement with a scanning electron microscope (SEM).
排ガス処理体４０の断面におけるセル密度は、特に限定されないが、望ましい下限は、３１．０個／ｃｍ２（２００個／ｉｎｃｈ２）、望ましい上限は、９３．０個／ｃｍ２（６００個／ｉｎｃｈ２）である。また、より望ましい下限は、３８．８個／ｃｍ２（２５０個／ｉｎｃｈ２）、より望ましい上限は、７７．５個／ｃｍ２（５００個／ｉｎｃｈ２）である。
The cell density in the cross section of the exhaust
排ガス処理体４０には、排ガスを浄化するための触媒を担持させてもよく、担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、この中では、白金がより望ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
これら触媒が担持されていると、ＰＭを燃焼除去しやすくなり、有毒な排ガスの浄化も可能になる。
The exhaust
When these catalysts are supported, PM can be easily burned and removed, and toxic exhaust gas can be purified.
（金属ケーシング）
金属ケーシング５０は、略円筒形である。
金属ケーシング５０の内径（排ガス処理体を収容する部分の内径）は、マット材１０が巻き付けられた排ガス処理体４０の直径より若干短くなっていることが好ましい。
(Metal casing)
The
The inner diameter of the metal casing 50 (the inner diameter of the portion accommodating the exhaust gas treatment body) is preferably slightly shorter than the diameter of the exhaust
金属ケーシング５０は、特に限定されないが、ステンレス鋼からなることが望ましい。
The
本発明のマット材の使用方法としては、上記排ガス浄化装置用途に限られず、種々の断熱用途が挙げられる。
また、上記排ガス浄化装置用途では、本発明のマット材は対象物（排ガス処理体）に巻き付けられていたが、本発明のマット材を使用する際には、マット材を対象物に巻き付けることは必須ではなく、単に配置するだけでもよい。
The method of using the mat material of the present invention is not limited to the above-mentioned exhaust gas purification device application, and includes various heat insulating applications.
Further, in the above-mentioned exhaust gas purification device application, the mat material of the present invention is wound around an object (exhaust gas treatment body), but when the mat material of the present invention is used, the mat material may not be wound around the object. It is not mandatory and may simply be placed.
（実施例）
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(Example)
Hereinafter, examples in which the present invention is disclosed more specifically will be shown. The present invention is not limited to these examples.
（実施例１）
Ａｌ含有量が７０ｇ／Ｌであり、Ａｌ：Ｃｌ＝１：１．８（原子比）となるように調製した塩基性塩化アルミニウム水溶液に対して、焼成後のセラミック繊維における組成比が、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝７２：２８（重量比）となるようにシリカゾルを配合し、さらに、有機重合体（ポリビニルアルコール）を適量添加して混合液を調製した。
得られた混合液を濃縮して紡糸用混合物とし、この紡糸用混合物をブローイング法により紡糸してアルミナ繊維前駆体を作製した。
続いて、上記セラミック繊維前駆体を圧縮して所定の大きさの連続したシート状物を作製し、これにニードルパンチング処理を施し、その後、焼成処理を施して、平均繊維径が５μｍであるアルミナ繊維のマット材を作製した。
その後、アルミナ繊維に有機バインダ（アクリレート樹脂ラテックス）を、有機分が１ｗｔ％になるように含浸付与し、水分を乾燥して、所定形状に打ち抜き、厚さが３．５ｍｍの第１マットと、厚さが１０．５ｍｍの第２マットを作製した。
(Example 1)
The composition ratio of the ceramic fiber after firing is Al 2 with respect to the basic aluminum chloride aqueous solution prepared so that the Al content is 70 g / L and Al: Cl = 1: 1.8 (atomic ratio). A silica sol was blended so that O 3 : SiO 2 = 72: 28 (weight ratio), and an appropriate amount of an organic polymer (polyvinyl alcohol) was further added to prepare a mixed solution.
The obtained mixture was concentrated to prepare a mixture for spinning, and this mixture for spinning was spun by a blowing method to prepare an alumina fiber precursor.
Subsequently, the ceramic fiber precursor is compressed to prepare a continuous sheet having a predetermined size, which is subjected to a needle punching treatment and then a firing treatment to carry out an alumina having an average fiber diameter of 5 μm. A fiber matte material was produced.
After that, the alumina fiber was impregnated with an organic binder (acrylate resin latex) so that the organic content was 1 wt%, the water content was dried, and the mixture was punched into a predetermined shape to form a first mat having a thickness of 3.5 mm. A second mat having a thickness of 10.5 mm was prepared.
次に、厚さが１０μｍの両面が鏡面のステンレス鋼からなる金属箔を準備した。 Next, a metal foil having a thickness of 10 μm and made of stainless steel with mirror surfaces on both sides was prepared.
次に、第１マットと第２マットとの間に金属箔を挟み、実施例１に係るマット材を製造した。
実施例１に係るマット材では、第１マット側の主面を第１主面とし、第２マット側の主面を第２主面とした。
Next, a metal foil was sandwiched between the first mat and the second mat to manufacture the mat material according to Example 1.
In the mat material according to the first embodiment, the main surface on the first mat side is the first main surface, and the main surface on the second mat side is the second main surface.
（比較例１）
Ａｌ含有量が７０ｇ／Ｌであり、Ａｌ：Ｃｌ＝１：１．８（原子比）となるように調製した塩基性塩化アルミニウム水溶液に対して、焼成後のセラミック繊維における組成比が、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝７２：２８（重量比）となるようにシリカゾルを配合し、さらに、有機重合体（ポリビニルアルコール）を適量添加して混合液を調製した。
得られた混合液を濃縮して紡糸用混合物とし、この紡糸用混合物をブローイング法により紡糸してアルミナ繊維前駆体を作製した。
続いて、上記セラミック繊維前駆体を圧縮して所定の大きさの連続したシート状物を作製し、これにニードルパンチング処理を施し、その後、焼成処理を施して、平均繊維径が５μｍであるアルミナ繊維のマット材を作製した。
その後、アルミナ繊維に有機バインダ（アクリレート樹脂ラテックス）を、有機分が１ｗｔ％になるように含浸付与し、水分を乾燥して、所定形状に打ち抜き、厚さが１４ｍｍの比較例１用マットを作製した。
(Comparative Example 1)
The composition ratio of the ceramic fiber after firing is Al 2 with respect to the basic aluminum chloride aqueous solution prepared so that the Al content is 70 g / L and Al: Cl = 1: 1.8 (atomic ratio). A silica sol was blended so that O 3 : SiO 2 = 72: 28 (weight ratio), and an appropriate amount of an organic polymer (polyvinyl alcohol) was further added to prepare a mixed solution.
The obtained mixture was concentrated to prepare a mixture for spinning, and this mixture for spinning was spun by a blowing method to prepare an alumina fiber precursor.
Subsequently, the ceramic fiber precursor is compressed to prepare a continuous sheet having a predetermined size, which is subjected to a needle punching treatment and then a firing treatment to carry out an alumina having an average fiber diameter of 5 μm. A fiber matte material was produced.
Then, an organic binder (acrylate resin latex) is impregnated into the alumina fiber so that the organic content becomes 1 wt%, the moisture is dried, and the mat is punched into a predetermined shape to prepare a mat for Comparative Example 1 having a thickness of 14 mm. did.
次に、厚さが１０μｍの両面が鏡面のステンレス鋼からなる金属箔を準備した。 Next, a metal foil having a thickness of 10 μm and made of stainless steel with mirror surfaces on both sides was prepared.
次に、比較例１用マットの一方の主面に金属箔を配置し、比較例１に係るマット材を製造した。
比較例１に係るマット材では、金属箔が配置された主面を第１主面とした。
Next, a metal foil was placed on one main surface of the mat for Comparative Example 1 to manufacture the mat material according to Comparative Example 1.
In the mat material according to Comparative Example 1, the main surface on which the metal foil was arranged was designated as the first main surface.
（比較例２）
第１マットの厚さを７ｍｍとし、第２マットの厚さを７ｍｍとした以外は実施例１と同様に比較例２に係るマット材を製造した、
比較例２に係るマット材では、第１主面から金属箔までの距離と、第２主面から金属箔までの距離が等しいので、マット材の主面の向きにより断熱効果に差がないが、便宜上、第１マット側の主面を第１主面とし、第２マット側の主面を第２主面とした。
(Comparative Example 2)
The mat material according to Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the first mat was 7 mm and the thickness of the second mat was 7 mm.
In the mat material according to Comparative Example 2, since the distance from the first main surface to the metal foil is equal to the distance from the second main surface to the metal foil, there is no difference in the heat insulating effect depending on the orientation of the main surface of the mat material. For convenience, the main surface on the first mat side is the first main surface, and the main surface on the second mat side is the second main surface.
（比較例３）
第１マットの厚さを１０．５ｍｍとし、第２マットの厚さを３．５ｍｍとした以外は、実施例１と同様に比較例３に係るマット材を製造した。
(Comparative Example 3)
The mat material according to Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the first mat was 10.5 mm and the thickness of the second mat was 3.5 mm.
（比較例４）
金属箔を配置しない以外は、比較例１と同様に比較例４に係るマット材を製造した。
比較例４に係るマット材では、マット材の主面の向きにより断熱効果に差がないが、便宜上、一方の主面を第１主面とし、もう一方の主面を第２主面とした。
(Comparative Example 4)
The mat material according to Comparative Example 4 was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the metal foil was not arranged.
In the mat material according to Comparative Example 4, there is no difference in the heat insulating effect depending on the orientation of the main surface of the mat material, but for convenience, one main surface is used as the first main surface and the other main surface is used as the second main surface. ..
（断熱性試験）
図４は、マット材の断熱性試験を模式的に示す模式図である。
断熱性試験では、図４に示すように、断熱ブロック８１の上にスペーサー８２が配置され、スペーサー８２の上に熱盤８３が配置された熱盤試験機８０を準備した。
(Insulation test)
FIG. 4 is a schematic view schematically showing a heat insulating property test of a mat material.
In the heat insulating property test, as shown in FIG. 4, a hot
次に、熱盤８３の上に、実施例１及び比較例１〜４に係るマット材１０を配置した。
この際、第１主面が熱盤８３に接触するようにした。
実施例１及び比較例１〜４に係るマット材は第１主面が受熱面となる。
Next, the
At this time, the first main surface was brought into contact with the
The first main surface of the mat material according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 is a heat receiving surface.
次に、マット材１０の上に、厚さ１．５ｍｍのステンレス鋼からなるＳＵＳ板９０を配置した。
Next, a
次に、熱盤８３の温度を４００℃、６００℃及び８００℃にし、４０分経過後、マット材１０と接していない側のＳＵＳ板９０の表面（図４中、符号「Ｐ」で示す位置）の温度を測定した。結果を表１に示す。
Next, the temperature of the
表１に示すように、実施例１に係るマット材は、第１主面を受熱面として、４００℃、６００℃及び８００℃の熱を受けた場合、ＳＵＳ板の表面の温度が低かった。これは、第１主面側から第２主面側に熱が移動しにくかったからであると考えられる。
以上より、実施例１に係るマット材は、高い断熱効果を示すことが判明した。
As shown in Table 1, the mat material according to Example 1 had a low surface temperature of the SUS plate when it received heat of 400 ° C., 600 ° C. and 800 ° C. with the first main surface as the heat receiving surface. It is considered that this is because it was difficult for heat to transfer from the first main surface side to the second main surface side.
From the above, it was found that the mat material according to Example 1 exhibits a high heat insulating effect.
１０ マット材
１１ 第１主面
１２ 第２主面
１３ 一方の端部
１３ａ 凸部
１４ もう一方の端部
１４ａ 凹部
２１ 第１マット
２２ 第２マット
３０ 金属箔
４０ 排ガス処理体
４１ セル
４２ セル壁
４３ 封止材
５０ 金属ケーシング
８０ 熱盤試験機
８１ 断熱ブロック
８２ スペーサー
８３ 熱盤
９０ ＳＵＳ板
１００ 排ガス浄化装置
10
Claims (6)
前記マット材は、前記第１主面側に配置される第１マットと、前記第２主面側に配置される第２マットと、前記第１マット及び前記第２マットとの間に配置される金属箔とからなり、
前記第１主面から前記金属箔までの距離Ｄ１よりも前記第２主面から前記金属箔までの距離Ｄ２の方が長いことを特徴とするマット材。 A mat material having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface.
The mat material is arranged between the first mat arranged on the first main surface side, the second mat arranged on the second main surface side, and the first mat and the second mat. It consists of metal foil
A mat material characterized in that the distance D2 from the second main surface to the metal foil is longer than the distance D1 from the first main surface to the metal foil.
前記マット材は、第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面を有し、
前記マット材は、前記第１主面側に配置される第１マットと、前記第２主面側に配置される第２マットと、前記第１マット及び前記第２マットとの間に配置される金属箔とからなり、
前記第１主面から前記金属箔までの距離Ｄ１よりも前記第２主面から前記金属箔までの距離Ｄ２の方が長く、
前記マット材は、前記第１主面が前記排ガス処理体に接するように配置されていることを特徴とする排ガス浄化装置。 An exhaust gas purification device including an exhaust gas treatment body, a metal casing accommodating the exhaust gas treatment body, and a mat material arranged between the exhaust gas treatment body and the metal casing and holding the exhaust gas treatment body.
The mat material has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface.
The mat material is arranged between the first mat arranged on the first main surface side, the second mat arranged on the second main surface side, and the first mat and the second mat. It consists of metal foil
The distance D2 from the second main surface to the metal foil is longer than the distance D1 from the first main surface to the metal foil.
The exhaust gas purification device is characterized in that the mat material is arranged so that the first main surface is in contact with the exhaust gas treatment body.
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