JP2021021354A - 積層マット材及び排ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献1の積層マット材は、通常、凸部が形成されたマット材の端部は遊動自在である。
特に、一方のマット材の凸部が形成された端部が遊動して、他方のマット材とずれてしまい、一見して積層マット材の内側と外側とを判別しにくくなった場合、作業者は、一旦、各マット材の長さを確認し、積層マット材の内側と外側とを判別する必要があった。
そのため、作業効率が低下するという問題があった。
そのため、本発明の積層マット材を巻回する際に、一方のマット材の凸部が、他方のマット材の凹部に嵌合しにくい。すなわち、作業者が間違って一方のマット材の凸部を、他方のマット材の凹部に嵌合させてしまうミスが生じにくい。
従って、本発明の積層マット材は、巻回する際のハンドリングが良好である。
そのため、作業効率が向上する。
複数のマット材が積層されてなる積層マット材を排ガス処理体等の円柱体に巻き付ける場合、積層マット材の内側と外側とで内外周差が生じる。例えば、積層マット材を構成する各マット材が全て同じ長さであった場合、最も内側のマット材の端部同士が接触するように積層マット材を巻回すると、外側のマット材の端部同士の間には隙間が生じてしまう。このような隙間が生じると、ガス漏れ等の原因となる。
一方、積層マット材を構成する複数のマット材が、積層されるにつれ長手方向の長さが長くなり、長さが最も短いマット材が内側になるように、積層マット材を巻回した際に、第1端部側の各マット材の凸部と、第2端部側の上記各マット材の凹部とが、それぞれ嵌合する場合、上記の隙間が生じにくい。
そのため、このような構成の積層マット材を排ガス浄化装置に用いると、隙間からのガス漏れが生じにくくなる。
各マット材の凸部及び各マット材の凹部がこのような形状であると、摩擦により凸部及び凹部がしっかりと嵌合し、各マット材がばらばらに離れてしまうことを防ぐことができる。
このような構成の積層マット材は、各マット材がばらばらになりにくい。そのため、作業時のハンドリングが向上する。
本発明の排ガス浄化装置は、本発明の積層マット材を用いて製造されるので生産効率が良好である。
以下、本発明の積層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。
本発明の第1実施形態に係る積層マット材は、複数のマット材が積層されてなる平面視矩形の積層マット材であって、上記積層マット材は、長手方向の一端である第1端部と、上記第1端部と反対側の第2端部とを有し、上記第1端部側の各マット材の端部には、凸部が形成されており、上記第2端部側の各マット材の端部には、上記凸部に嵌合する凹部が形成されており、隣り合う前記マット材同士の関係において、上記積層マット材を平面視した際に、一方の上記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域と、他方の上記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域とは重ならないことを特徴とする。
図1(a)は、本発明の第1実施形態に係る積層マット材の一例を模式的に示す斜視図である。図1(b)は、図1(a)の積層マット材の平面図である。
図1(a)に示す積層マット材10は、第1マット材20と第2マット材30とが積層されてなる平面視矩形の積層マット材である。
また、図1(b)に示すように、積層マット材10は、長手方向の一端である第1端部11と、第1端部11と反対側の第2端部12とを有している。
図1(a)及び(b)に示す、第1マット材20では、凸部21aの形状は四角形であるが、本発明の第1実施形態に係る積層マットにおいて、第1マット材の凸部の形状は、三角形や四角形等の多角形であってもよく、半円形や半楕円形であってもよい。
図1(a)及び(b)に示す、第2マット材30では、凸部31aの形状は四角形であるが、本発明の第1実施形態に係る積層マットにおいて、第2マット材の凸部の形状は、三角形や四角形等の多角形であってもよく、半円形や半楕円形であってもよい。
そのため、積層マット材10を巻回する際に、第1マット材20の凸部21aは、第2マット材30の凹部32aに嵌合しにくい。すなわち、作業者が間違って第1マット材20の凸部21aを、第2マット材30の凹部32aに嵌合させてしまうミスが生じにくい。
従って、積層マット材10は、巻回する際のハンドリングが良好である。
そのため、作業効率が向上する。
また、固定部15は、積層マット材10の短手方向に沿って形成されている。
このような構成の積層マット材10は、第1マット材20及び第2マット材30がばらばらに分離しにくい。そのため、作業時のハンドリングが向上する。
なお、固定部15が糸縫いにより形成されている場合は、固定部15は、積層マット材10の長手方向に沿って形成されていてもよく、短手方向に沿って形成されていてもよい。
また、本発明の第1実施形態に係る積層マット材では、固定部が無くてもよい。
このような構造であると、第1マット材20の端部21を触る際に、第2マット材30の凸部31aも触ることができる。
そのため、目視をしなくても、第1マット材20の端部21及び第2マット材30の凸部31aを触るだけで、第1マット材20及び第2マット材30が重なっていることを確認することができ、さらに、第1マット材20及び第2マット材30の短手方向の位置を揃えることができる。
従って、第1マット材20及び第2マット材30を定位置に配置する際の作業効率が向上する。
後述するようにマット材10は、排ガス処理体に巻回されることになるが、第1マット材20の長手方向の長さが、第2マット材30の長手方向の長さが長い場合、第2マット材30を内側にして巻回すると、内外周差を小さくすることができる。
その結果、巻回により内側のマット材(第2マット材30)に皺が生じることを防ぐことができ、外側のマット材(第1マット材20)の端部21と端部22との間に大きな隙間が生じることを防ぐことができる。
図2(a)〜(c)は本発明の第1実施形態に係る積層マット材における各マット材の嵌合の態様の一例を模式的に示す平面図である。
各マット材の凸部及び凹部がこのように嵌合していると、嵌合部に隙間が無いので、積層マット材10を排ガス浄化装置に使用した際に、排ガスが漏れることを防ぐことができる。
また、積層マット材10では、積層マット材10を巻回した際に、図2(c)に示すように、第1マット材20の凸部21aの先端21a1と、第1マット材20の凹部22aの底部22a1との間に隙間が生じるように第1マット材20の凸部と第1マット材20の凹部22aとが嵌合し、かつ、第2マット材30の凸部31aの先端31a1と、第2マット材30の凹部32aの底部32a1との間に隙間が生じるように第2マット材30の凸部31aと第2マット材30の凹部32aとが嵌合してもよい。
第1マット材20や第2マット材30の製造時にこれら長さに製造誤差が生じることがある。また、積層マット材10が巻き付けられることになる排ガス処理体の製造時にも排ガス処理体の外周の長さに製造誤差が生じる場合がある。
このような製造誤差により、積層マット材10を巻回した際に、第1マット材20の凸部21aの先端21a1と、第1マット材20の凹部22aの底部22a1との間に隙間が生じることや、第2マット材30の凸部31aの先端31a1と、第2マット材30の凹部32aの底部32a1との間に隙間が生じることもある。
しかし、各マット材の凸部と凹部とが上記のように嵌合していれば、排ガス浄化装置の製造時に第1マット材20と第2マット材30とがばらばらに離れてしまうことを防ぐことができる。
また、排ガスが漏れることを充分に防ぐことができる。
このような態様であると、摩擦により凸部及び凹部がしっかりと嵌合し、第1マット材20と第2マット材30とがばらばらに離れてしまうことを防ぐことができる。
第1マット材は、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マット材がこれらの無機繊維からなると耐熱性が充分になる。
第1マット材のかさ密度が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マット材のかさ密度が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。
第1マット材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マット材の引張強度向上ができ、さらに、第1マット材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。
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マット材の面圧及び断熱性を向上させることができる。
また、第2マット材は、第1マット材と同様に、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マット材は、ニードルパンチングマット材であってもよく、抄造マット材であってもよい。
また、第1マット材及び第2マット材は、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。
なお、本発明の第1実施形態に係る積層マット材を備える排ガス浄化装置は、本発明の第1実施形態に係る排ガス浄化装置でもある。
図3は、本発明の第1実施形態に係る積層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。
排ガス浄化装置50では、積層マット材10の第2マット材30が排ガス処理体60に接するように配置されている。
図4(a)は、本発明の第1実施形態に係る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4(b)は、図4(a)のA−A線断面図である。
図4(a)及び(b)に示すように、排ガス浄化装置50に含まれる排ガス処理体60は、多数のセル61がセル壁62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60では、各々のセル61におけるいずれか一方が封止材63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。
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。
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。
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。
金属ケーシング70は、略円筒形である。
金属ケーシング70の内径(排ガス処理体を収容する部分の内径)は、積層マット材10が巻き付けられた排ガス処理体60の直径より若干短くなっていることが好ましい。
このような積層マット材では、隣り合うマット材同士の関係において、積層マット材を平面視した際に、一方の上記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域と、他方の上記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域とは重ならなければよい。
本発明の第2実施形態に係る積層マット材は、複数のマット材が積層されてなる平面視矩形の積層マット材であって、上積層マット材は、長手方向の一端である第1端部と、上記第1端部と反対側の第2端部とを有し、上記第1端部側の各マット材の端部には、凸部が形成されており、上記第2端部側の各マット材の端部には、上記凸部に嵌合する凹部が形成されており、隣り合う上記マット材同士の関係において、上記積層マット材を平面視した際に、一方の上記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域と、他方の上記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域とは互いに一部のみが重なることを特徴とする。
図5(a)は、本発明の第2実施形態に係る積層マット材の一例を模式的に示す斜視図である。図5(b)は、図5(a)の積層マット材の平面図である。
図5(a)に示す積層マット材110は、第1マット材120と第2マット材130とが積層されてなる平面視矩形の積層マット材である。
また、図5(b)に示すように、積層マット材110は、長手方向の一端である第1端部111と、第1端部111と反対側の第2端部112とを有している。
図5(a)及び(b)に示す第1マット材120では、凸部121aの形状は四角形であるが、本発明の第2実施形態に係る積層マットにおいて、第1マット材の凸部の形状は、三角形や四角形等の多角形であってもよく、半円形や半楕円形であってもよい。
図5(a)及び(b)に示す第2マット材130では、凸部131aの形状は四角形であるが、本発明の第2実施形態に係る積層マットにおいて、第2マット材の凸部の形状は、三角形や四角形等の多角形であってもよく、半円形や半楕円形であってもよい。
そのため、積層マット材110を巻回する際に、第1マット材120の凸部121aは、第2マット材130の凹部132aに嵌合しにくい。すなわち、作業者が間違って第1マット材120の凸部121aを、第2マット材130の凹部132aに嵌合させてしまうミスが生じにくい。
従って、積層マット材110は、巻回する際のハンドリングが良好である。
このような構造であると、第1マット材120の端部121を触る際に、第2マット材130の凸部131aも触ることができる。
そのため、目視をしなくても、第1マット材120の端部121及び第2マット材130の凸部131aを触るだけで、第1マット材120及び第2マット材130が重なっていることを確認することができ、さらに、第1マット材120及び第2マット材130の短手方向の位置を揃えることができる。
従って、第1マット材120及び第2マット材130を定位置に配置する際の作業効率が向上する。
後述するようにマット材110は、排ガス処理体に巻回されることになるが、第1マット材120の長手方向の長さが、第2マット材130の長手方向の長さが長い場合、第2マット材130を内側にして巻回すると、内外周差を小さくすることができる。
その結果、巻回により内側のマット材(第2マット材130)に皺が生じることを防ぐことができ、外側のマット材(第1マット材120)の端部121と端部122との間に大きな隙間が生じることを防ぐことができる。
また、固定部115は、積層マット材110の短手方向に沿って形成されている。
このような構成の積層マット材110は、第1マット材120及び第2マット材130がばらばらに分離しにくい。そのため、作業時のハンドリングが向上する。
なお、固定部115が糸縫いにより形成されている場合は、固定部115は、積層マット材110の長手方向に沿って形成されていてもよく、短手方向に沿って形成されていてもよい。
また、本発明の第2実施形態に係る積層マット材では、固定部が無くてもよい。
このような積層マット材では、隣り合うマット材同士の関係において、積層マット材を平面視した際に、一方の上記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域と、他方の上記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域とは互いに一部のみが重なればよい。
すなわち、本発明の第2実施形態に係る積層マット材は、排ガス処理体と、排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、排ガス処理体と金属ケーシングとの間に配置され、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における、マット材として使用されることになる。
なお、本発明の第2実施形態に係る積層マット材を備える排ガス浄化装置は、本発明の第2実施形態に係る排ガス浄化装置でもある。
本発明の第3実施形態に係る積層マット材は、複数のマット材が積層されてなる平面視矩形の積層マット材であって、上積層マット材は、長手方向の一端である第1端部と、上記第1端部と反対側の第2端部とを有し、上記第1端部側の各マット材の端部には、凸部が形成されており、上記第2端部側の各マット材の端部には、上記凸部に嵌合する凹部が形成されており、隣り合う上記マット材同士の関係において、上記積層マット材を平面視した際に、一方の上記マット材の凸部の短手方向の両端の幅が、他方の上記マット材の凸部の短手方向の両端の幅よりも短く、一方の上記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域の全てが、他方の上記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域と重なっていることを特徴とする。
図6(a)は、本発明の第3実施形態に係る積層マット材の一例を模式的に示す斜視図である。図6(b)は、図6(a)の積層マット材の平面図である。
図6(a)に示す積層マット材210は、第1マット材220と第2マット材230とが積層されてなる平面視矩形の積層マット材である。
また、図6(b)に示すように、積層マット材210は、長手方向の一端である第1端部211と、第1端部211と反対側の第2端部212とを有している。
図6(a)及び(b)に示す第1マット材220では、凸部221aの形状は四角形であるが、本発明の第3実施形態に係る積層マットにおいて、第1マット材の凸部の形状は、三角形や四角形等の多角形であってもよく、半円形や半楕円形であってもよい。
図6(a)及び(b)に示す第2マット材230では、凸部231aの形状は四角形であるが、本発明の第3実施形態に係る積層マットにおいて、第2マット材の凸部の形状は、三角形や四角形等の多角形であってもよく、半円形や半楕円形であってもよい。
そのため、積層マット材210を巻回する際に、第1マット材220の凸部221aは、第2マット材230の凹部232aに嵌合しにくい。すなわち、作業者が間違って第1マット材220の凸部221aを、第2マット材230の凹部232aに嵌合させてしまうミスが生じにくい。
従って、積層マット材210は、巻回する際のハンドリングが良好である。
後述するようにマット材210は、排ガス処理体に巻回されることになるが、第1マット材220の長手方向の長さが、第2マット材230の長手方向の長さが長い場合、第2マット材230を内側にして巻回すると、内外周差を小さくすることができる。
その結果、巻回により内側のマット材(第2マット材230)に皺が生じることを防ぐことができ、外側のマット材(第1マット材220)の端部221と端部222との間に大きな隙間が生じることを防ぐことができる。
また、固定部215は、積層マット材210の短手方向に沿って形成されている。
このような構成の積層マット材210は、第1マット材220及び第2マット材230がばらばらに分離しにくい。そのため、作業時のハンドリングが向上する。
なお、固定部215が糸縫いにより形成されている場合は、固定部215は、積層マット材210の長手方向に沿って形成されていてもよく、短手方向に沿って形成されていてもよい。
また、本発明の第3実施形態に係る積層マット材では、固定部が無くてもよい。
このような積層マット材では、隣り合うマット材同士の関係において、積層マット材を平面視した際に、一方の上記マット材の凸部の短手方向の両端の幅が、他方の上記マット材の凸部の短手方向の両端の幅よりも短く、一方の上記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域の全てが、他方の上記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域と重なっていればよい。
すなわち、本発明の第3実施形態に係る積層マット材は、排ガス処理体と、排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、排ガス処理体と金属ケーシングとの間に配置され、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における、マット材として使用されることになる。
なお、本発明の第3実施形態に係る積層マット材を備える排ガス浄化装置は、本発明の第3実施形態に係る排ガス浄化装置でもある。
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。
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(紡糸雰囲気温度:120℃)により紡糸してアルミナ繊維前駆体を作製した。
得られたアルミナ繊維前駆体の平均繊維径は5.5μmであった。
これ密度が23個/cm2となるように、ニードルパンチング処理を行った。
その後、シート状物を最高温度1300℃で焼成することにより、アルミナ繊維前駆体をアルミナ繊維に転換し無機繊維集合体のシートを得た。
第1マット材の大きさは、長さ419.0mm×幅88.5mmであった。
凸部の長さは、35.0mmであり、凸部の幅は29.5mmであった。
凸部の形成位置は、第1マット材の凸部が形成された端部を右に配置して、第1マット材を平面視した際に、マット材の上方の側面から下方に向かって10.0〜39.5mmの位置であった。
また、凹部は凸部が丁度嵌合する形状であった。
第2マット材の大きさは、長さ461.0mm×幅88.5mmであった。
凸部の長さは、35.0mmであり、凸部の幅は29.5mmであった。
凸部の形成位置は、第2マット材の凸部が形成された端部を右に配置して、第2マット材を平面視した際に、マット材の下方の側面から上方に向かって10.0〜39.5mmの位置であった。
また、凹部は凸部が丁度嵌合する形状であった。
次に、第1マット材の凹部が形成された端部と、第2マット材の凹部が形成された端部とを揃えた。
次に、凹部が形成された端部から50mmの位置において、結束バンドを用いて第1マット材及び第2マット材を固定し固定部とすることにより、本発明の実施例に係る積層マット材を製造した。
11、111、211 第1端部
12、112、212 第2端部
20、120、220 第1マット材
21、121、221 端部
21a、121a、221a 凸部
21a1 先端
22、122、222 端部
22a、122a、222a 凹部
22a1 底部
25、125、225 領域
30、130、230 第2マット材
31、131、231 端部
31a、131a、231a 凸部
31a1 先端
32、132、232 端部
32a、132a、232a 凹部
32a1 底部
35、135、235 領域
50 排ガス浄化装置
60 排ガス処理体
61 セル
62 セル壁
63 封止材
70 金属ケーシング
Claims (7)
- 複数のマット材が積層されてなる平面視矩形の積層マット材であって、
前記積層マット材は、長手方向の一端である第1端部と、前記第1端部と反対側の第2端部とを有し、
前記第1端部側の各マット材の端部には、凸部が形成されており、
前記第2端部側の各マット材の端部には、前記凸部に嵌合する凹部が形成されており、
隣り合う前記マット材同士の関係において、前記積層マット材を平面視した際に、一方の前記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域と、他方の前記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域とは重ならないことを特徴とする積層マット材。 - 複数のマット材が積層されてなる平面視矩形の積層マット材であって、
前記積層マット材は、長手方向の一端である第1端部と、前記第1端部と反対側の第2端部とを有し、
前記第1端部側の各マット材の端部には、凸部が形成されており、
前記第2端部側の各マット材の端部には、前記凸部に嵌合する凹部が形成されており、
隣り合う前記マット材同士の関係において、前記積層マット材を平面視した際に、一方の前記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域と、他方の前記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域とは互いに一部のみが重なることを特徴とする積層マット材。 - 複数のマット材が積層されてなる平面視矩形の積層マット材であって、
前記積層マット材は、長手方向の一端である第1端部と、前記第1端部と反対側の第2端部とを有し、
前記第1端部側の各マット材の端部には、凸部が形成されており、
前記第2端部側の各マット材の端部には、前記凸部に嵌合する凹部が形成されており、
隣り合う前記マット材同士の関係において、前記積層マット材を平面視した際に、一方の前記マット材の凸部の短手方向の両端の幅が、他方の前記マット材の凸部の短手方向の両端の幅よりも短く、一方の前記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域の全てが、他方の前記マット材の凸部の短手方向の両端を幅とする帯状の領域と重なっていることを特徴とする積層マット材。 - 前記複数のマット材は、積層されるにつれ長手方向の長さが長くなり、
長さが最も短い前記マット材が内側になるように、前記積層マット材を巻回した際に、前記第1端部側の前記各マット材の凸部と、前記第2端部側の前記各マット材の凹部とが、それぞれ嵌合する請求項1〜3のいずれかに記載の積層マット材。 - 前記各マット材の凸部及び前記各マット材の凹部は、前記各マット材の凸部及び前記各マット材の凹部をそれぞれ嵌合させた際に、短手方向において隙間が生じない形状である請求項1〜4のいずれかに記載の積層マット材。
- 前記複数のマット材は、少なくとも一方の端部が遊動自在となるように相互に固定されている請求項1〜5のいずれかに記載の積層マット材。
- 排ガス処理体と、前記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、前記排ガス処理体と前記金属ケーシングとの間に配置され、前記排ガス処理体を保持する積層マット材とを備える排ガス浄化装置であって、
前記積層マット材は、請求項1〜6のいずれかに記載の積層マット材であることを特徴とする排ガス浄化装置。
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