JP2021105379A - Mat material and exhaust emission control device - Google Patents
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
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、エンジン等の内燃機関から排出された排ガス中に含まれる有害ガス等の有害物質を浄化するため、内燃機関の排気通路(排ガスが流通する排気管等)には、排ガス浄化装置が設けられている。排ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路にケーシングを設け、ケーシングの中に排ガス処理体を配置した構造となっている。排ガス処理体の一例としては、触媒担体又はディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)が挙げられる。排ガス処理体に触媒が担持された排ガス浄化装置による有害物質の浄化効率を高めるためには、内燃機関の排気通路及び排ガスの温度を触媒活性化に適した温度(以下、「触媒活性化温度」もいう。)に維持する必要がある。 Conventionally, in order to purify harmful substances such as harmful gas contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an engine, an exhaust gas purification device is provided in an exhaust passage (exhaust pipe or the like through which exhaust gas flows) of the internal combustion engine. ing. The exhaust gas purification device has a structure in which a casing is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and an exhaust gas treatment body is arranged in the casing. Examples of the exhaust gas treatment body include a catalyst carrier or a diesel particulate filter (DPF). In order to improve the purification efficiency of harmful substances by the exhaust gas purification device in which the catalyst is carried on the exhaust gas treatment body, the temperature of the exhaust passage of the internal combustion engine and the exhaust gas is set to a temperature suitable for catalyst activation (hereinafter, "catalyst activation temperature"). It is also necessary to maintain it.
上述した通り、排ガス処理体に触媒が担持された排ガス浄化装置は、所定の触媒活性化温度に達するまで昇温した状態でないと、充分な触媒作用を奏することができない。したがって、エンジン始動直後の排ガス浄化装置では、排ガス浄化性能が充分なレベルに達するまでにある程度の時間がかかるという問題がある。 As described above, the exhaust gas purification device in which the catalyst is supported on the exhaust gas treatment body cannot exert a sufficient catalytic action unless the temperature is raised until the temperature reaches a predetermined catalyst activation temperature. Therefore, in the exhaust gas purification device immediately after starting the engine, there is a problem that it takes a certain amount of time for the exhaust gas purification performance to reach a sufficient level.
このような問題に対して、エンジン始動直後に排出される有害物質を低減させることを目的として、触媒を急速に加熱する電気加熱触媒コンバータ(EHC;Electrically Heated Catalyst)が提案されている。 To solve such a problem, an electric heating catalyst converter (EHC; Electrical Heated Catalyst) that rapidly heats a catalyst has been proposed for the purpose of reducing harmful substances emitted immediately after starting an engine.
例えば、特許文献1には、保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体をケーシング内に備え、電極部材等がケーシングの孔と保持シール材の貫通部を通過するように設けられている排ガス浄化装置が開示されている。 For example, in Patent Document 1, an exhaust gas treatment body around which a holding seal material is wound is provided in a casing, and an exhaust gas purification device provided so that an electrode member or the like passes through a hole in the casing and a penetrating portion of the holding seal material. Is disclosed.
また、特許文献2には、尿素SCRシステムに用いる排ガス浄化装置に適用した際に、長期間の使用後にも高い保持力を保つことのできる保持シール材として、マット状であり、尿素を吸着させるための吸着部と、排ガス保持体を保持するための保持部とからなり、上記吸着部の長側面と上記保持部の長側面が空間を介して互いに対向しており、上記吸着部と上記保持部が連結部を介して連結されており、上記吸着部の幅が上記保持部の幅よりも小さいものが開示されている。 Further, in Patent Document 2, when applied to an exhaust gas purification device used in a urea SCR system, it has a mat-like shape as a holding sealing material capable of maintaining a high holding power even after long-term use, and adsorbs urea. It is composed of a suction part for holding the exhaust gas holder and a holding part for holding the exhaust gas holding body. The long side surface of the suction part and the long side surface of the holding part face each other with a space, and the suction part and the holding part are opposed to each other. It is disclosed that the portions are connected via a connecting portion and the width of the suction portion is smaller than the width of the holding portion.
特許文献1においては、保持シール材であるマット材に貫通部である貫通孔が形成され、貫通孔を通過するように排ガス処理体加熱用の電極部材が配置される。排ガス浄化装置の製造においては、排ガス処理体とマット材をケーシングに挿入する工程が存在するが、挿入の際に貫通孔に隣接したマット材の本体の一部が変形しやすく、貫通孔に向けて当該部分が変形し、円滑なケーシングへの挿入が妨げられるおそれがある。
また、特許文献2においても同様に、保持シール材であるマット材に貫通部が形成されているため、特許文献1のマット材と同様の課題を有する。
In Patent Document 1, a through hole as a penetrating portion is formed in a mat material which is a holding sealing material, and an electrode member for heating an exhaust gas treatment body is arranged so as to pass through the through hole. In the manufacture of the exhaust gas purification device, there is a step of inserting the exhaust gas treatment body and the mat material into the casing, but at the time of insertion, a part of the main body of the mat material adjacent to the through hole is easily deformed and is directed toward the through hole. This part may be deformed and the smooth insertion into the casing may be hindered.
Further, in Patent Document 2, similarly, since the penetrating portion is formed in the mat material which is the holding sealing material, it has the same problem as the mat material of Patent Document 1.
本発明は、貫通孔が形成されたマット材であっても、排ガス処理体への巻き付けの容易性を確保するとともに、ケーシングに挿入する際の変形を抑制することの可能なマット材を提供する。 The present invention provides a mat material having through holes formed in it, which can be easily wound around an exhaust gas treatment body and can suppress deformation when inserted into a casing. ..
本発明のマット材は、少なくとも無機繊維によって構成されたマット材であって、前記マット材は厚さ方向に貫通する貫通孔を有するとともに、前記マット材は平面視において、通常領域と、前記貫通孔の周縁の少なくとも一部から当該マット材の外縁の少なくとも一部に渡って連続的に形成され、かつ、前記通常領域より強度の高い補強領域と、を含む。 The mat material of the present invention is a mat material composed of at least inorganic fibers, and the mat material has through holes penetrating in the thickness direction, and the mat material has a normal region and the penetrating in a plan view. It includes a reinforcing region that is continuously formed from at least a part of the peripheral edge of the hole to at least a part of the outer edge of the mat material and has a higher strength than the normal region.
本発明のマット材は、例えば、平面視において長手方向及び当該長手方向に垂直な幅方向を有する平面視略矩形であって、前記補強領域は、前記長手方向に沿った前記周縁の少なくとも全長に渡って形成される。 The mat material of the present invention is, for example, a substantially rectangular shape in a plan view having a longitudinal direction and a width direction perpendicular to the longitudinal direction in a plan view, and the reinforcing region covers at least the entire length of the peripheral edge along the longitudinal direction. Formed across.
本発明のマット材は、例えば、少なくとも2つの前記補強領域が、前記幅方向における前記貫通孔の両側に形成される。 In the mat material of the present invention, for example, at least two of the reinforcing regions are formed on both sides of the through hole in the width direction.
本発明のマット材は、例えば、前記補強領域及び前記通常領域は、互いに別部材でない一体のマットから形成される。 In the mat material of the present invention, for example, the reinforcing region and the normal region are formed of an integral mat that is not a separate member from each other.
本発明のマット材は、例えば、前記マット材は、前記通常領域及び前記補強領域に有機バインダ又は無機バインダを含有し、前記補強領域における当該有機バインダ又は当無機バインダの含有量が、前記通常領域の当該有機バインダ又は当無機バインダの含有量より多い。 In the mat material of the present invention, for example, the mat material contains an organic binder or an inorganic binder in the normal region and the reinforcing region, and the content of the organic binder or the inorganic binder in the reinforcing region is the normal region. The content of the organic binder or the inorganic binder is higher than that of the above.
本発明のマット材は、例えば、前記通常領域及び前記補強領域にニードルパンチング処理がされており、前記補強領域における当該ニードルパンチング処理の密度が、前記通常領域の当該ニードルパンチング処理の密度より高い。 In the mat material of the present invention, for example, the normal region and the reinforcing region are subjected to needle punching treatment, and the density of the needle punching treatment in the reinforcing region is higher than the density of the needle punching treatment in the normal region.
本発明のマット材は、例えば、前記補強領域には、前記通常領域を構成する材料より強度の高い補強材が埋め込まれている。 In the mat material of the present invention, for example, a reinforcing material having a higher strength than the material constituting the normal region is embedded in the reinforcing region.
本発明のマット材は、例えば、前記補強材が、有機材料、無機材料及び金属材料のうち少なくとも1つからなる。 In the mat material of the present invention, for example, the reinforcing material comprises at least one of an organic material, an inorganic material, and a metal material.
本発明のマット材は、例えば、平面視において、前記通常領域の面積が前記補強領域の面積より大きい。 In the mat material of the present invention, for example, in a plan view, the area of the normal region is larger than the area of the reinforcing region.
本発明のマット材は、例えば、給湯器、オーブンレンジ、ガスコンロ、バーナー試験機、加熱試験機、内燃機関及び焼成炉のいずれかから選択される装置の一つに適用される。 The mat material of the present invention is applied to one of devices selected from, for example, a water heater, a microwave oven, a gas stove, a burner tester, a heating tester, an internal combustion engine, and a firing furnace.
本発明の排ガス浄化装置は、排ガス処理体と、前記排ガス処理体を収容するケーシングと、前記排ガス処理体と前記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上述のいずれかのマット材と、を備える。 The exhaust gas purification device of the present invention is arranged between the exhaust gas treatment body, the casing accommodating the exhaust gas treatment body, and the exhaust gas treatment body and the casing, and any of the above-mentioned mats holding the exhaust gas treatment body. It is equipped with materials.
本発明によれば、通常領域より強度の高い補強領域が特定の位置に形成されており、排ガス処理体への巻き付けの容易性を確保するとともに、ケーシングに挿入する際の変形を抑制することが可能である。 According to the present invention, a reinforcing region having a higher strength than the normal region is formed at a specific position, so that the ease of winding around the exhaust gas treatment body can be ensured and the deformation when inserted into the casing can be suppressed. It is possible.
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施形態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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention.
(第一実施形態)
以下、本発明のマット材、排ガス浄化装置、及び、排ガス浄化装置の製造方法の一実施形態である第一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
(First Embodiment)
Hereinafter, the mat material of the present invention, the exhaust gas purification device, and the first embodiment, which is an embodiment of the method for manufacturing the exhaust gas purification device, will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の第一実施形態に係るマット材について説明する。図1は、本発明の第一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に示すマット材10Aは、少なくともアルミナ−シリカ繊維等の無機繊維からなり、マット状である。より詳細には、マット材10Aは、所定の長さ(図1中、矢印L1で示す)、幅(図1中、矢印W1で示す)、及び、厚さ(図1中、矢印T1で示す)を有する平面視略矩形の平板状の形状を有している。また、マット材10Aは、マット材10Aの幅W1方向に平行な第1の端面11(11a、11b及び11c)、並びに、第2の端面12(12a、12b及び12c)を有している。さらに、マット材10Aは、貫通孔14aを有している。
本明細書において、「マット材の長手方向の長さ」とは、マット材の長さ方向における、第1の端面と第2の端面との距離をいうこととする。「マット材の長手方向の長さ」を、単に「マット材の長さ」とも記載する。また、マット材10Aの平面視において、長手方向L1(矢印L1の方向)、幅方向W1(矢印W1の方向)、厚さ方向T1(矢印T1の方向)がそれぞれ定義される。
First, the mat material according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a mat material according to the first embodiment of the present invention. The
In the present specification, the "length in the longitudinal direction of the mat material" means the distance between the first end face and the second end face in the length direction of the mat material. The "longitudinal length of the mat material" is also simply referred to as the "length of the mat material". Further, in the plan view of the
本実施形態のマット材では、上記第1の端面及び上記第2の端面には、それぞれ、少なくとも1つの突出部からなる段差が設けられている。図1に示すマット材10Aでは、第1の端面11に2つの突出部13a及び13cが形成されており、第2の端面12に1つの突出部13bが形成されている。なお、マット材10Aの第1の端面11と第2の端面12とを当接させた際、突出部13bが形成する凸部と、突出部13a及び13cが形成する凹部とは嵌合される。このように、図1に示すマット材10Aには、第1の端面11及び第2の端面12にそれぞれ3段の段差が設けられている。図2は、図1に示すマット材の平面図である。図2には、マット材10Aに形成されている突出部13a、13b及び13cの具体的な位置を示している。
なお、本実施形態のマット材では、嵌合される突出部13a、突出部13b及び13cの形状として、いわゆる凹凸型を採用しているが、公知形状であるL字型の嵌合部を有する形状であってもよい。
In the mat material of the present embodiment, the first end face and the second end face are each provided with a step consisting of at least one protruding portion. In the
In the mat material of the present embodiment, a so-called uneven shape is adopted as the shape of the protruding
本明細書において、「突出部」とは、以下の領域を指すこととする。マット材の端面(第1の端面又は第2の端面)において、各段差の始点が属する端面と該段差の終点が属する端面との間の領域に存在するマット材の部分を「突出部」ということとする。したがって、マット材の突出部は、マット材の第1の端面側及び第2の端面側にそれぞれ存在する。 As used herein, the term "protruding portion" refers to the following areas. In the end face of the mat material (first end face or second end face), the portion of the mat material existing in the region between the end face to which the start point of each step belongs and the end face to which the end point of the step belongs is called a "protruding portion". I will do it. Therefore, the protruding portions of the mat material are present on the first end face side and the second end face side of the mat material, respectively.
本実施形態のマット材では、マット材の長さ方向において、突出部の長さは略等しいことが好ましい。つまり、マット材のいずれの部分においても、第1の端面と第2の端面との距離が略等しいことが好ましい。図1に示すマット材10Aでは、マット材10Aの長さL1方向において、突出部13aの長さ(図1中、矢印X1で示す)、突出部13bの長さ(図1中、矢印X2で示す)、及び、突出部13cの長さ(図1中、矢印X3で示す)がいずれも略等しくなっている。したがって、図1に示すマット材10Aは、一定の長さL1を有している。なお、「略等しい」とは、完全に同じ長さでないことを許容するものであり、実質的に同じ長さと同視し得る場合を含む。
In the mat material of the present embodiment, it is preferable that the lengths of the protruding portions are substantially equal in the length direction of the mat material. That is, it is preferable that the distance between the first end face and the second end face is substantially equal in any part of the mat material. In the
本実施形態のマット材には、少なくとも1つの貫通孔が形成されている。また、1つの貫通孔は、マット材の厚さ方向にマット材を貫通するように形成されている。 At least one through hole is formed in the mat material of the present embodiment. Further, one through hole is formed so as to penetrate the mat material in the thickness direction of the mat material.
本実施形態のマット材において、貫通孔が形成されている位置は特に限定されないが、突出部以外の部分に形成されていることが好ましい。 In the mat material of the present embodiment, the position where the through hole is formed is not particularly limited, but it is preferably formed in a portion other than the protruding portion.
本実施形態のマット材において、マット材の貫通孔の形状としては、例えば、略円柱状、略角柱状、略楕円柱状、略円錐台状、略直線と略円弧で囲まれた底面を有する柱状等が挙げられ、貫通孔の断面の形状としては、例えば、略円形状、略四角形状等の略多角形状、略楕円形状、略長円形状(略レーストラック形状)等が挙げられる。本実施形態のマット材を用いて排ガス浄化装置を製造する場合、マット材の貫通孔の断面の形状を電極部材等の断面形状に合わせることができる。なお、貫通孔の断面とは、マット材の主面に平行な方向の断面をいう。また、本明細書において、「略円柱状」、「略円形状」、「略垂直」、「略平行」等の語は、数学的に厳密な形状でないことを許容するものであり、「円柱状」、「円形状」、「垂直」、「平行」等の形状と実質的に同視し得る形状を含む。 In the mat material of the present embodiment, the shape of the through hole of the mat material is, for example, a substantially columnar shape, a substantially square columnar shape, a substantially elliptical columnar shape, a substantially conical trapezoidal shape, a columnar shape having a bottom surface surrounded by a substantially straight line and a substantially arc. Examples of the cross-sectional shape of the through hole include a substantially circular shape, a substantially polygonal shape such as a substantially quadrangular shape, a substantially elliptical shape, a substantially oval shape (approximately a race track shape), and the like. When the exhaust gas purification device is manufactured using the mat material of the present embodiment, the cross-sectional shape of the through hole of the mat material can be matched with the cross-sectional shape of the electrode member or the like. The cross section of the through hole means a cross section in a direction parallel to the main surface of the mat material. Further, in the present specification, terms such as "substantially columnar", "substantially circular shape", "substantially vertical", and "substantially parallel" allow that the shape is not mathematically exact, and "circle". Includes shapes that can be substantially equated with shapes such as "columnar", "circular", "vertical", and "parallel".
本実施形態のマット材において、マット材の貫通孔の断面の径は、1〜100mmであることが好ましく、20〜40mmであることがより好ましい。マット材の貫通孔の断面の径が、1mm未満であると、マット材の貫通孔の断面積が小さすぎるため、マット材を排ガス浄化装置に用いる際に、マット材の貫通孔に電極部材等を配置することが困難である。一方、マット材の貫通孔の断面の径が、100mmを超えると、マット材の面積が小さくなりすぎるため、保持シール材としてのマット材の保持力が低下してしまう。また、マット材の貫通孔の断面の径が、100mmを超えると、マット材の幅方向に占めるマット材の面積が減少するために、マット材の引っ張り強度が低下してしまう。 In the mat material of the present embodiment, the diameter of the cross section of the through hole of the mat material is preferably 1 to 100 mm, more preferably 20 to 40 mm. If the diameter of the cross section of the through hole of the mat material is less than 1 mm, the cross-sectional area of the through hole of the mat material is too small. Therefore, when the mat material is used for the exhaust gas purification device, an electrode member or the like is formed in the through hole of the mat material. Is difficult to place. On the other hand, if the diameter of the cross section of the through hole of the mat material exceeds 100 mm, the area of the mat material becomes too small, so that the holding power of the mat material as the holding sealing material is lowered. Further, if the diameter of the cross section of the through hole of the mat material exceeds 100 mm, the area of the mat material occupying the width direction of the mat material decreases, so that the tensile strength of the mat material decreases.
また、本実施形態のマット材において、マット材の貫通孔の断面の面積は、1〜10000mm2であることが好ましく、400〜1600mm2であることがより好ましい。マット材の貫通孔の断面の面積が、1mm2未満であると、マット材を排ガス浄化装置に用いる際に、電極部材及び/又はセンサーを配置するために充分な面積を確保することができない。一方、マット材の貫通孔の断面の面積が、10000mm2を超えると、マット材の面積が小さくなりすぎるため、マット材の保持力が低下してしまう。 Moreover, in the mat member of the present embodiment, the area of the cross section of the through-hole of the mat member is preferably 1~10000Mm 2, more preferably 400~1600mm 2. If the cross-sectional area of the through hole of the mat material is less than 1 mm 2 , it is not possible to secure a sufficient area for arranging the electrode member and / or the sensor when the mat material is used in the exhaust gas purification device. On the other hand, if the cross-sectional area of the through hole of the mat material exceeds 10000 mm 2 , the area of the mat material becomes too small, and the holding power of the mat material decreases.
なお、貫通孔の断面の径とは、マット材の厚み方向に垂直な部分における径のことであり、貫通孔の断面形状が円形状以外の場合には、断面の中心を通る最大長さのことをいう。貫通孔の断面の径とは、例えば、貫通孔が略円柱状である場合にはその断面の直径、略楕円柱状である場合にはその断面の長径、略四角柱状や略多角柱状である場合にはその断面の最も長い部分の長さをいう。貫通孔が略円錐台状である場合には、大きい方の円の直径をいう。 The diameter of the cross section of the through hole is the diameter of the portion perpendicular to the thickness direction of the mat material, and when the cross-sectional shape of the through hole is other than the circular shape, the maximum length passing through the center of the cross section. Say that. The diameter of the cross section of the through hole is, for example, the diameter of the cross section when the through hole is substantially cylindrical, the major axis of the cross section when the through hole is substantially elliptical, and the case where it is approximately square or polygonal. Refers to the length of the longest part of the cross section. When the through hole has a substantially truncated cone shape, it means the diameter of the larger circle.
図1に示すマット材10Aにおいて、貫通孔14aの形状は、略角柱状であり、貫通孔14aの断面の形状は、略四角形状である。
In the
さらに本実施形態のマット材10Aは、その平面視において、通常領域16と、貫通孔14aの周縁14a1の少なくとも一部からマット材10Aの外縁18の少なくとも一部に渡って連続的に形成され、通常領域16より強度の高い補強領域15aとを含むように構成される。ここで通常領域16は、補強領域15a以外のマット材10Aの他の領域を指す。そして、マット材10Aの特定の位置に補強領域15aが形成され、その強度は通常領域16より高くなるように設定されている。本実施形態では、突出部13a、13b及び13cも通常領域16に含まれ得る。
Further, the
一般的に、マット材には、有機バインダ又は無機バインダ等のバインダを付与することができる。マット材に付与されたバインダによって、マット材を構成する無機繊維同士を互いに固着することができ、マット材をケーシングに圧入する際のマット材の嵩を低減させたり、無機繊維の飛散を防止したりすることができる。また、有機バインダ又は無機バインダの含有量を増やすことにより、マット材の強度を向上させることができる。
本実施形態のマット材10Aは、通常領域16及び補強領域15aの双方に有機バインダ又は無機バインダを含有し、補強領域15aにおける有機バインダ又は無機バインダの含有量が、通常領域16の有機バインダ又は無機バインダの含有量より多くなっている。なお、通常領域16における有機バインダ又は無機バインダの含有量がゼロ(すなわち、通常領域16に有機バインダ又は無機バインダを含まない)であってもよい。
Generally, a binder such as an organic binder or an inorganic binder can be applied to the mat material. The binder provided to the mat material allows the inorganic fibers that make up the mat material to be fixed to each other, reducing the bulk of the mat material when the mat material is press-fitted into the casing, and preventing the inorganic fibers from scattering. Can be done. Further, the strength of the mat material can be improved by increasing the content of the organic binder or the inorganic binder.
The
添加する有機バインダは、特に限定されるものではなく、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂等が挙げられる。上記有機バインダの中では、ゴム系樹脂(ラテックス)等が好ましい。有機バインダを含有する有機バインダ含有液としては、例えば、カルボキシメチルセルロース又はポリビニルアルコール等の水溶性有機重合体を溶解させた溶液、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム又はスチレン−ブタジエンゴムを水に分散させたラテックス等が挙げられる。 The organic binder to be added is not particularly limited, and examples thereof include epoxy resin, acrylic resin, rubber resin, and styrene resin. Among the above organic binders, a rubber resin (latex) or the like is preferable. As the organic binder-containing liquid containing an organic binder, for example, a solution in which a water-soluble organic polymer such as carboxymethyl cellulose or polyvinyl alcohol is dissolved, acrylic rubber, acrylonitrile-butadiene rubber or styrene-butadiene rubber is dispersed in water. Examples include latex.
添加する無機バインダも、特に限定されるものではなく、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、イットリア、セリア、亜鉛、マグネシア、ジルコニア、更にはこれらから選択された、もしくは、これらの組み合わせからなるコロイダルゾル等が挙げられる。 The inorganic binder to be added is also not particularly limited, and for example, silica, alumina, titania, yttria, ceria, zinc, magnesia, zirconia, colloidal sol selected from these, or a combination thereof, etc. Can be mentioned.
本実施形態のマット材の製造方法の一例について説明する。例えば、紡糸法により、無機繊維を絡み合わせて作製した素地マットを所望の形状に打ち抜く方法等によりマット材を製造した後、製造したマット材を打ち抜き刃等を用いて所定の形状に打ち抜くことにより貫通孔を形成する方法、及び、素地マットを打ち抜く際に、貫通孔も合わせて打ち抜く方法等が考えられる。以上のような方法により、本実施形態のマット材を製造することができる。
また、本実施形態のマット材は、抄造又は立体成形により製造されるものであってもよい。
An example of the method for manufacturing the mat material of the present embodiment will be described. For example, a mat material is manufactured by a method of punching a base mat produced by entwining inorganic fibers into a desired shape by a spinning method, and then the manufactured mat material is punched into a predetermined shape using a punching blade or the like. A method of forming a through hole, a method of punching the through hole together when punching the base mat, and the like can be considered. The mat material of the present embodiment can be manufactured by the above method.
Further, the mat material of the present embodiment may be manufactured by papermaking or three-dimensional molding.
次に、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置について説明する。図3(a)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一部切り欠き斜視断面図である。図3(b)は、図3(a)に示す排ガス浄化装置のA−A線断面図である。図3(a)及び図3(b)に示す排ガス浄化装置100は、ケーシング120と、ケーシング120内に収容された排ガス処理体130と、排ガス処理体130及びケーシング120の間に配置されたマット材110とを備えている。排ガス浄化装置100は、排ガス処理体130と接続し、マット材110を通過し、かつ、ケーシング120を貫通するセンサー140aをさらに備えている。マット材110は、排ガス処理体130の周囲に巻き付けられており、マット材110によって排ガス処理体130が保持されている。すなわち、マット材110は、所定の保持力により排ガス処理体130を保持するとともに、排ガス処理体130とケーシング120をシールする保持シール材として機能する。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処理体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。
Next, the exhaust gas purification device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 3A is a partially cutaway perspective sectional view schematically showing an example of an exhaust gas purification device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA of the exhaust gas purification device shown in FIG. 3A. The exhaust
本実施形態の排ガス浄化装置を構成するマット材について説明する。本実施形態の排ガス浄化装置では、本実施形態のマット材が用いられている。図3(a)及び図3(b)に示す排ガス浄化装置100では、マット材110として、図1に示したマット材10Aが用いられている例を示している。図3(a)及び図3(b)に示すように、排ガス処理体130の周囲に巻き付けられたマット材110には、貫通孔114aが形成されている。そして、この貫通孔114aにセンサー140aが配置されている。なお、センサー140aの代わりに電極部材等を配置してもよい。
The mat material constituting the exhaust gas purification device of the present embodiment will be described. In the exhaust gas purification device of the present embodiment, the mat material of the present embodiment is used. In the exhaust
本実施形態の排ガス浄化装置において、マット材の第1の端面及び第2の端面は、隙間なく当接していてもよいし、所定の隙間が形成されていてもよい。マット材の当接部における第1の端面及び第2の端面の間に隙間が形成されていると、上記隙間に電極部材及び/又はセンサーを配置することができる。マット材の第1の端面及び第2の端面の間に隙間が形成されている場合、マット材の第1の端面と第2の端面との間の距離は、100mm以下であることが好ましく、20〜100mmであることがより好ましく、20〜40mmであることがさらに好ましい。マット材の第1の端面と第2の端面との間の距離が、100mmを超えると、排ガス処理体に接触するマット材の面積が少なくなるため、マット材が排ガス処理体を保持しにくくなる。マット材の当接部における第1の端面と第2の端面との間の距離が、20mm未満であると、隙間の大きさが小さすぎるため、上記隙間に電極部材及び/又はセンサーを配置しにくくなる。 In the exhaust gas purification device of the present embodiment, the first end face and the second end face of the mat material may be in contact with each other without a gap, or a predetermined gap may be formed. When a gap is formed between the first end face and the second end face at the contact portion of the mat material, the electrode member and / or the sensor can be arranged in the gap. When a gap is formed between the first end face and the second end face of the mat material, the distance between the first end face and the second end face of the mat material is preferably 100 mm or less. It is more preferably 20 to 100 mm, and even more preferably 20 to 40 mm. If the distance between the first end face and the second end face of the mat material exceeds 100 mm, the area of the mat material in contact with the exhaust gas treated body is reduced, so that the mat material does not easily hold the exhaust gas treated body. .. If the distance between the first end face and the second end face at the contact portion of the mat material is less than 20 mm, the size of the gap is too small, so the electrode member and / or the sensor is arranged in the gap. It becomes difficult.
本実施形態の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体について説明する。図4は、本発明の第一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には、排ガス処理体の一例として、触媒担体の例を示している。 The exhaust gas treatment body constituting the exhaust gas purification device of the present embodiment will be described. FIG. 4 is a perspective view schematically showing an example of an exhaust gas treatment body constituting the exhaust gas purification device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 shows an example of a catalyst carrier as an example of an exhaust gas treated body.
図4に示す排ガス処理体130は、主に多孔質セラミックからなり、その形状は略円柱状である。また、排ガス処理体130の外周には、排ガス処理体130の外周部を補強したり、形状を整えたり、排ガス処理体130の断熱性を向上させたりする目的で、コート層133が設けられている。なお、コート層は、必要に応じて設けられていればよい。
The exhaust
図4に示す排ガス処理体130は、隔壁132を隔てて長手方向(図4中、両矢印aで示した方向)に多数の貫通孔131が並設されたハニカム構造体となっている。排ガス処理体130では、ハニカム構造体の隔壁132に、排ガス中に含まれるCO、HC、NOx等の有害なガス成分を浄化するための触媒が担持されている。上記触媒としては、例えば、白金等が挙げられる。
The exhaust
本実施形態の排ガス浄化装置を構成するケーシングについて説明する。図5は、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置を構成するケーシングの一例を模式的に示す斜視図である。図5に示すケーシング120は、主にステンレス等の金属からなり、その形状は、略円筒状である。ケーシング120には、センサーを貫通させるための孔121aが設けられている。ケーシング120の内径は、図4に示す排ガス処理体130の端面の直径と、排ガス処理体130に巻き付けられた状態のマット材の厚さとを合わせた長さより若干短くなっている。なお、ケーシングの長さは、排ガス処理体の長手方向における長さより若干長くなっていてもよいし、排ガス処理体の長手方向における長さと略同一であってもよい。
The casing constituting the exhaust gas purification device of the present embodiment will be described. FIG. 5 is a perspective view schematically showing an example of a casing constituting the exhaust gas purification device according to the first embodiment of the present invention. The
図3(a)及び図3(b)に示した排ガス浄化装置100において、マット材110の貫通孔114aの位置は、ケーシング120の孔121aの位置と一致している。そして、センサー140aは、マット材110の貫通孔114a及びケーシング120の孔121aに配置されている。
In the exhaust
本実施形態の排ガス浄化装置を構成するセンサーについて説明する。本実施形態の排ガス浄化装置において、センサーの種類は特に限定されないが、例えば、排ガス浄化装置又は雰囲気の温度を測定するための温度センサー、酸素センサー等が挙げられる。これらのセンサーは、マット材の貫通孔に配置される限り、単独で用いられてもよいし、複数のセンサーを組み合わせて用いられてもよい。 The sensor constituting the exhaust gas purification device of the present embodiment will be described. In the exhaust gas purification device of the present embodiment, the type of sensor is not particularly limited, and examples thereof include an exhaust gas purification device, a temperature sensor for measuring the temperature of an atmosphere, an oxygen sensor, and the like. These sensors may be used alone or in combination of a plurality of sensors as long as they are arranged in the through holes of the mat material.
以下、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図6(a)、図6(b)、図6(c)及び図6(d)は、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。図6(a)、図6(b)、図6(c)及び図6(d)では、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の製造方法の一例として、図3(a)及び図3(b)に示した排ガス浄化装置100の製造方法について説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing an exhaust gas purification device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 6 (a), 6 (b), 6 (c) and 6 (d) are perspective views schematically showing an example of a method for manufacturing an exhaust gas purification device according to the first embodiment of the present invention. be. 6 (a), 6 (b), 6 (c) and 6 (d) show FIG. 3 (a) and FIG. 6 (a) as an example of the method for manufacturing the exhaust gas purification device according to the first embodiment of the present invention. The manufacturing method of the exhaust
まず、図6(a)に示すように、マット材110を排ガス処理体130の周囲に巻き付けることにより、巻付体(マット材が巻き付けられた排ガス処理体)160を作製する巻き付け工程を行う。マット材110として、図1に示したマット材10Aを用いる。図6(a)において、マット材110には、貫通孔114aが形成されている。
First, as shown in FIG. 6A, a winding step of winding the
次に、図6(b)に示すように、作製した巻付体160を、略円筒状のケーシング120に収容する収容工程を行う。巻付体をケーシングに収容する方法としては、圧入方式(スタッフィング方式)、サイジング方式(スウェージング方式)、及び、クラムシェル方式等が挙げられる。圧入方式(スタッフィング方式)では、圧入治具等を用いて、ケーシングの内部の所定の位置まで巻付体を圧入する。サイジング方式(スウェージング方式)では、巻付体をケーシングの内部に挿入した後、ケーシングの内径を縮めるように外周側から圧縮する。クラムシェル方式では、ケーシングを、第1のケーシング及び第2のケーシングの2つの部品に分離可能な形状としておき、巻付体を第1のケーシング上に載置した後に第2のケーシングを被せて密封する。巻付体をケーシングに収容する方法の中では、圧入方式(スタッフィング方式)又はサイジング方式(スウェージング方式)が好ましい。圧入方式(スタッフィング方式)又はサイジング方式(スウェージング方式)では、ケーシングとして2つの部品を用いる必要がないため、製造工程の数を少なくすることができるからである。
Next, as shown in FIG. 6B, an accommodating step of accommodating the produced winding
図6(b)では、圧入治具170を用いて、巻付体160をケーシング120に圧入する方法を示している。圧入治具170は、全体として略円筒状であり、その内部が一端から他端に向かってテーパー状に広がっている。圧入治具170の一端は、ケーシング120の内径よりわずかに小さな径に相当する内径を有する短径側端部171となっている。また、圧入治具170の他端は、少なくとも巻付体160の外径に相当する内径を有する長径側端部172となっている。圧入治具170を用いることにより、巻付体160をケーシング120に容易に圧入することができる。なお、巻付体をケーシングに圧入する方法としては特に限定されず、例えば、手で巻付体を押すことにより巻付体をケーシングに圧入する方法等であってもよい。
FIG. 6B shows a method of press-fitting the winding
しかしながら、このような排ガス処理体130とマット材110を含む巻付体160をケーシングに圧入する際、マット材110の貫通孔114aに隣接した部分(本図における補強領域15aに相当する部分)が、圧入治具170又はケーシング120の内周と接触して、貫通孔114aに向けた方向(図6(b)の矢印と逆方向)へ当該部分が変形し、円滑なケーシングへの挿入が妨げられるおそれがある。
However, when the winding
本実施形態のマット材10Aでは、上述した通り、通常領域16より強度の高い補強領域15aが、圧入方向について貫通孔14aに隣接して設けられている。強度の高い補強領域15aは、圧入の際に圧入治具170又はケーシング120の内周に接触しても抵抗力が高く、変形が抑制される。よって、円滑な圧入ひいては円滑な排ガス浄化装置の製造を実現することができる。また、補強領域15aが一部にのみ形成されているため、マット材10Aの剛性が過剰に大きくならず、排ガス処理体130の周囲への巻き付け作業も容易に行うことができる。
In the
図1及び図2に示すように、補強領域15aは、貫通孔14aの断面の形状を画定する周縁14a1と、マット材10Aの形状を画定する外縁18に渡って連続的に形成される。「連続的に」は、補強領域15aが周縁14a1と外縁18の間で切れ目なく存在することを意味する。本実施形態においては、補強領域15aは、長手方向L1に沿った周縁14a1の少なくとも全長(図2の長さL2)に渡って形成されており、所定の強度を確保している。このような構成により、十分な強度を確保することができる。ただし、必要な強度を確保できるなら、補強領域15aの長さは長手方向L1において長さL2より短くてもよい。また、マット材10Aの排ガス処理体130の周囲への巻き付け作業が困難にならない限り、補強領域15aの長さは長手方向L1において長さL2より長くてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the reinforcing
また、本実施形態においては、少なくとも2つの補強領域が、幅方向W1における貫通孔14aの両側に形成されており、図6(b)示したマット材10Aの圧入を図6(b)とは逆の方向からも容易に行うことができる。
In the present embodiment, at least two reinforcing areas are formed on both sides of the through
補強領域15a及び通常領域16は、互いに別部材でない一体のマット(素地マット)から形成可能である。すなわち、作製した素地マットに対し添加する有機バインダの量を調整することにより、一体の素地マットから補強領域15a及び通常領域16を生成することが可能である。補強領域15aを構成する部品と、通常領域16を構成する部品とを別々に用意して組み立てる場合に比べて、容易にマット材10Aを製造することが可能である。
The reinforcing
続いて、図6(c)に示すように、マット材110に形成された貫通孔114aの位置を、ケーシング120の孔121aの位置に合わせる位置調整工程を行う。貫通孔の位置をケーシングの孔の位置に合わせる方法としては、例えば、ケーシングに収容された巻付体を回転する方法等が挙げられる。なお、上記収容工程において、貫通孔の位置とケーシングの位置とが一致するように巻付体をケーシングに収容する場合には、収容工程及び位置調整工程を同時に行うことができる。
Subsequently, as shown in FIG. 6C, a position adjusting step is performed in which the position of the through
その後、排ガス処理体に接続し、マット材を通過し、かつ、ケーシングを貫通するようにセンサーを配置する配置工程(第1の配置工程)を行う。図6(d)に示すように、配置工程(第1の配置工程)では、温度センサー等のセンサー140aを、マット材110に形成された貫通孔114a及びケーシング120の孔121aに通し、上記センサー140aを排ガス処理体130に接続させる。以上の工程を経ることにより、図3(a)及び図3(b)に示した排ガス浄化装置100を製造することができる。
After that, an arrangement step (first arrangement step) of connecting to the exhaust gas treatment body, passing through the mat material, and arranging the sensor so as to penetrate the casing is performed. As shown in FIG. 6D, in the arrangement step (first arrangement step), a
(第二実施形態)
マット材においては、無機繊維から構成された素地マットに対してニードルパンチング処理を施すことができる。ニードルパンチング処理とは、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処理のことをいう。ニードルパンチング処理が施されたマット材では、比較的繊維長の長い無機繊維が3次元的に交絡する。そのため、マット材の強度が向上することとなる。
(Second Embodiment)
In the mat material, a needle punching treatment can be applied to a base mat composed of inorganic fibers. The needle punching process is a process of inserting and removing a fiber entanglement means such as a needle from a base mat. In the matte material subjected to the needle punching treatment, inorganic fibers having a relatively long fiber length are three-dimensionally entangled. Therefore, the strength of the mat material is improved.
図7は、本発明の第二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7に示すマット材10Bは、第一実施形態に係るマット材10Aと基本的に同じ構成を有するが、通常領域16及び補強領域15bの双方にニードルパンチング処理がされており、補強領域15bにおけるニードルパンチング処理の密度が、通常領域16のニードルパンチング処理の密度より高く設定されている。このような処理により、補強領域15bと通常領域16を生成することができる。なお、通常領域16におけるニードルパンチング処理は、なしであってもよい。
FIG. 7 is a perspective view schematically showing an example of a mat material according to a second embodiment of the present invention. The
(第三実施形態)
図8は、本発明の第三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8に示すマット材10Cは、第一実施形態に係るマット材10Aと基本的に同じ構成を有するが、補強領域15cには、通常領域16を構成する材料(無機繊維等)より強度の高い補強材15dが埋め込まれている。このような処理により、補強領域15cと通常領域16を生成することができる。
補強材15dは、有機材料、無機材料又は金属材料等、種々の材料により構成することができ、その種類は特に限定されない。補強材15dの材料は、有機物(樹脂、ゴム)、セラミック、金属等、一定の強度を確保できるものならば特に限定はされない。
補強材15dを形成するより具体的な材料の例として、例えば、ABS樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエステル、ポリウレタン、ポリフェニレンエーテル、エラストマー、ポリフェニレンサルファイド、アクリロニトリルスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、フッ素樹脂等の樹脂、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴム、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル、チタン又はそれらの合金等を挙げることができる。また、補強材15dの形状や数等も特に限定はされない。
(Third Embodiment)
FIG. 8 is a perspective view schematically showing an example of a mat material according to a third embodiment of the present invention. The
The reinforcing
Examples of more specific materials for forming the reinforcing
上述した実施形態において、貫通孔14aの形状は、略角柱状であり、貫通孔14aの断面の形状は、略四角形状である。そして、二つの貫通孔14aがマット材の長手方向に沿って並べられている。しかしながら、貫通孔14aの形状、数、位置等は特に限定されず、貫通孔14aの具体的な態様に応じて適切に補強領域15cが設けられればよい。
In the above-described embodiment, the shape of the through
マット材は平面視において、例えば通常領域の面積が補強領域の面積より大きく設定される。これにより、マット材の剛性が過剰に増大するのを抑制して、排ガス処理体への巻き付けの容易性を確保することができる。 In the plan view of the mat material, for example, the area of the normal region is set to be larger than the area of the reinforcing region. As a result, it is possible to suppress an excessive increase in the rigidity of the mat material and ensure the ease of winding around the exhaust gas treated body.
また、本発明のマット材は種々の装置に適用可能であるが、ジェットエンジンや自動車用エンジンの如き内燃機関のみならず、給湯器、オーブンレンジ、ガスコンロ、バーナー試験機、熱間面圧測定機等の加熱を必要とする加熱試験機、焼成炉等に対し適用可能である。 Further, the mat material of the present invention can be applied to various devices, but not only internal combustion engines such as jet engines and automobile engines, but also water heaters, microwave ovens, gas stoves, burner testers, hot surface pressure measuring machines. It can be applied to heating testers, baking furnaces, etc. that require heating.
なお、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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified, improved, and the like. In addition, the material, shape, size, numerical value, form, number, arrangement location, etc. of each component in the above-described embodiment are arbitrary and are not limited as long as the present invention can be achieved.
10A、10B、10C、110 マット材
11、11a、11b、11c 第1の端面
12、12a、12b、12c 第2の端面
13a、13b、13c 突出部
14a、114a 貫通孔
14a1 周縁
15a、15b、15c 補強領域
15d 補強材
16 通常領域
18 外縁
100 排ガス浄化装置
120 ケーシング
121a 孔
130 排ガス処理体
131 貫通孔
132 隔壁
133 コート層
140a センサー
160 巻付体
170 圧入治具
171 短径側端部
172 長径側端部
10A, 10B, 10C, 110
Claims (11)
前記マット材は厚さ方向に貫通する貫通孔を有するとともに、
前記マット材は平面視において、通常領域と、前記貫通孔の周縁の少なくとも一部から当該マット材の外縁の少なくとも一部に渡って連続的に形成され、かつ、前記通常領域より強度の高い補強領域と、を含む、
マット材。 A matte material composed of at least inorganic fibers
The mat material has a through hole penetrating in the thickness direction and has a through hole.
In a plan view, the mat material is continuously formed from at least a part of the peripheral edge of the through hole to at least a part of the outer edge of the mat material, and is reinforced with higher strength than the normal region. Including the area,
Mat material.
前記補強領域は、前記長手方向に沿った前記周縁の少なくとも全長に渡って形成される、
請求項1に記載のマット材。 The mat material is a substantially rectangular shape in a plan view having a longitudinal direction and a width direction perpendicular to the longitudinal direction in a plan view.
The reinforcing region is formed over at least the entire length of the peripheral edge along the longitudinal direction.
The mat material according to claim 1.
請求項2に記載のマット材。 At least two of the reinforcing regions are formed on both sides of the through hole in the width direction.
The mat material according to claim 2.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のマット材。 The reinforcing area and the normal area are formed of an integral mat that is not a separate member from each other.
The mat material according to any one of claims 1 to 3.
前記補強領域における当該有機バインダ又は当該無機バインダの含有量が、前記通常領域の当該有機バインダ又は当該無機バインダの含有量より多い、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のマット材。 The mat material contains an organic binder or an inorganic binder in the normal region and the reinforcing region.
The content of the organic binder or the inorganic binder in the reinforcing region is higher than the content of the organic binder or the inorganic binder in the normal region.
The mat material according to any one of claims 1 to 4.
前記補強領域における当該ニードルパンチング処理の密度が、前記通常領域の当該ニードルパンチング処理の密度より高い、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のマット材。 The mat material is subjected to needle punching treatment in the normal region and the reinforcing region.
The density of the needle punching treatment in the reinforcing region is higher than the density of the needle punching treatment in the normal region.
The mat material according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のマット材。 A reinforcing material having a higher strength than the material constituting the normal region is embedded in the reinforcing region.
The mat material according to any one of claims 1 to 4.
請求項7に記載のマット材。 The reinforcing material comprises at least one of an organic material, an inorganic material and a metallic material.
The mat material according to claim 7.
請求項1〜9のいずれか1項に記載のマット材。 The mat material is applied to one of devices selected from water heaters, microwave ovens, gas stoves, burner testers, heating testers, internal combustion engines and firing furnaces.
The mat material according to any one of claims 1 to 9.
前記排ガス処理体を収容するケーシングと、
前記排ガス処理体と前記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マット材と、を備える排ガス浄化装置であって、
前記マット材は、請求項1〜9のいずれか1項に記載のマット材である、
排ガス浄化装置。 Exhaust gas treatment body and
A casing that houses the exhaust gas treatment body and
An exhaust gas purification device including a mat material arranged between the exhaust gas treatment body and the casing and holding the exhaust gas treatment body.
The mat material is the mat material according to any one of claims 1 to 9.
Exhaust gas purification device.
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