JP4465792B2 - 排ガス浄化用触媒コンバーター及びディーゼルパティキュレートフィルターシステム,並びにこれらの製造方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
本発明は,ディーゼルパティキュレートフィルターシステム及び排ガス浄化用触媒コンバーター,並びにこれらの製造方法に関し,特に保持シール材を金属シェル内に組み付ける方法に関する。
【0002】
【従来技術】
ディーゼルエンジン自動車に設けられているディーゼルパティキュレートフィルター(以下,「DPフィルター」ともいう。)システムは,ディーゼルパティキュレートを捕獲するためのセラミック製のDPフィルターと,これを収容する金属シェルとからなる。DPフィルターと金属シェルとの間には,DPフィルターを保持するための保持シール材が介設している。保持シール材は,無機質繊維マットからなる。
【0003】
【解決しようとする課題】
しかしながら,上記保持シール材は,クッション性を有し,嵩高である。そのため,DPフィルターを保持シール材とともに金属シェル内に装着する際の,保持シール材の装着作業に支障が生じるおそれがある。
そこで,保持シール材にバインダーを含浸させて無機質繊維マットの厚みを薄くすることが考えられる。しかし,この場合には,バインダーが焼失して排ガス量が増加するおそれがあり,排ガス規制値を満足することができない。
また,排ガス浄化用触媒コンバーターも,触媒保持体を保持シール材を介して金属シェル内に装着した構成を有し,上記DPフィルターシステムと同様の問題がある。
【0004】
本発明は,DPフィルターまたは触媒保持体の金属シェル内への装着作業がしやすく,排ガス量が少ない,ディーゼルパティキュレートフィルターシステム及び排ガス浄化用触媒コンバーター,並びにこれらの製造方法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題の解決手段】
請求項1の発明は,ディーゼルパティキュレートフィルターと,該ディーゼルパティキュレートフィルターの外方を覆う金属シェルと,上記ディーゼルパティキュレートフィルターと上記金属シェルとの間に配置される保持シール材とから構成されるディーゼルパティキュレートフィルターシステムの製造方法であって,
ディーゼルパティキュレートフィルターを,保持シール材により被覆して被覆体を形成する工程と,
上記被覆体を,パイプ状の金属シェルの中に挿入する工程とを有し,
上記金属シェル内壁には螺旋溝が形成されており,上記被覆体の金属シェル挿入時には,上記被覆体を,上記金属シェルの螺旋溝の螺旋進行方向に回転させながら,上記金属シェルの中にねじ込むことにより,上記保持シール材を上記螺旋溝に沿って導いて圧入することを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルターシステムの製造方法である。
【0006】
本発明においては,DPフィルターを保持シール材により被覆し,これを金属シェルにねじ込んで圧入している。金属シェルには,螺旋溝が形成されているため,DPフィルターは保持シール材とともに,螺旋溝に沿って金属シェルの中に導かれる。そのため,DPフィルター及び保持シール材のねじ込みに要する力が軽減される。したがって,本発明によれば,少ない力でDPフィルター及び保持シール材を金属シェル内に装着することができる。
また,本発明においては,保持シール材にバインダーを含浸させて,薄厚化する必要もない。また,排ガス中に保持シール材から排出される有機成分は皆無とすることができ,環境保全の点からも優れている。
【0007】
請求項2の発明のように,上記保持シール材は,バインダーが含浸されていない無機質繊維マットであることが好ましい。これにより,保持シール材の金属シェル保持力が増大する。また,バインダを含まないため,保持シール材から有機成分が排ガスとして排出されることはない。
【0008】
無機質繊維マットとしては,アルミナ及びシリカを含有することが好ましい。これにより,無機質繊維マットの耐熱性が向上する。
特に,無機質繊維マットは,70〜100重量%のアルミナを含有していることが好ましい。これにより,高温時の弾性力が高くなり,DPフィルターを保持する力が高まる。また,900〜950℃の高温下でも,これらの性質を十分に発揮でき,近年の内燃機関の高温化傾向に十分に対応することができる。
【0009】
無機質繊維マットには,ニードルパンチング処理が施されていることが好ましい。これにより,繊維同士が絡み合い,弾性力が高くなり,DPフィルターを保持する力が向上する。
【0010】
請求項3の発明のように,上記金属シェル内に挿入する前の保持シール材の嵩密度は0.05〜0.2g/cm3であることが好ましい。0.05g/cm3未満では,保持シール材によりDPフィルターを被覆することが困難となる場合があり,0.2g/cm3を超える場合には,繊維が折れ反発力が低下し,DPフィルターを保持する力が低下するおそれがある。
【0011】
請求項4の発明のように,上記金属シェル内に挿入した後の上記保持シール材の充填密度は,0.20〜0.60g/cm3であることが好ましい。0.20g/cm3未満では,保持シール材によるディーゼルパティキュレートフィルターの保持力が低下するおそれがある。一方,0.60g/cm3を超える場合には,繊維が折れ反発力が低下し,DPフィルターを保持する力が低下するおそれがある。
【0012】
金属シェル内へ挿入する前の保持シール材の厚みに対する,挿入後のその厚みの比は,1/5〜1/2であることが好ましい。これにより,DPフィルターを保持するに適切な力を確保できる。
【0013】
請求項5の発明は,ディーゼルパティキュレートフィルターと,該ディーゼルパティキュレートフィルターの外方を覆う金属シェルと,上記ディーゼルパティキュレートフィルターと上記金属シェルとの間に配置される保持シール材とよりなり,
上記金属シェルの内壁には,上記ディーゼルパティキュレートフィルターの挿入方向に沿って形成された螺旋溝が形成されており,上記保持シール材を上記螺旋溝に沿って導いて圧入していることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ−システムである。
【0014】
本発明においては,金属シェル内壁に,螺旋溝が形成されているため,DPフィルターを金属シェル内に安定して保持することができる。
【0015】
上記金属シェルの内壁における上記螺旋溝は,上記ディーゼルパティキュレートフィルターの挿入方向に沿って形成されている。これにより,DPフィルターを一層安定して保持することができる。
【0016】
請求項6の発明は,触媒保持体と,該触媒保持体の外方を覆う金属シェルと,上記触媒保持体と上記金属シェルとの間に配置される保持シール材とから構成される排ガス浄化用触媒コンバーターの製造方法であって,
触媒保持体を,保持シール材により被覆して被覆体を形成する工程と,
上記被覆体を,パイプ状の金属シェルの中に挿入する工程とを有し,
上記金属シェル内壁には螺旋溝が形成されており,上記被覆体の金属シェル挿入時には,上記被覆体を,上記金属シェルの螺旋溝の螺旋進行方向に回転させながら,上記金属シェルの中にねじ込むことにより,上記保持シール材を上記螺旋溝に沿って導いて圧入することを特徴とする排ガス浄化用触媒コンバーターの製造方法である。
【0017】
本発明は,上記ディーゼルパティキュレートフィルタ−システムの製造方法におけるDPフィルターの代わりに触媒保持体を用いて,排ガス浄化用触媒コンバーターを製造したものである。
本発明においては,触媒保持体を保持シール材により被覆し,これを螺旋溝を有する金属シェルにねじ込んで圧入している。そのため,触媒保持体は保持シール材とともに,螺旋溝に沿って金属シェルの中に導かれる。したがって,本発明によれば,少ない力で触媒保持体及び保持シール材を金属シェル内に装着することができる。
また,本発明においては,保持シール材にバインダーを含浸させて,薄厚化する必要もなく,環境保全の点からも優れている。
【0018】
請求項7の発明のように,上記保持シール材は,バインダーが含浸されていない無機質繊維マットであることが好ましい。これにより,保持シール材の金属シェル保持力が増大する。また,バインダを含まないため,保持シール材から有機成分が排ガスとして排出されることはない。
【0019】
請求項8の発明のように,上記金属シェル内に挿入する前の保持シール材の嵩密度は0.05〜0.2g/cm3であることが好ましい。0.05g/cm3未満では,保持シール材により触媒保持体を被覆することが困難となる場合があり,0.2g/cm3を超える場合には,繊維が折れ反発力が低下し,触媒保持体を保持する力が低下するおそれがある。
【0020】
請求項9の発明のように,上記金属シェル内に挿入した後の上記保持シール材の充填密度は,0.20〜0.60g/cm3であることが好ましい。0.20g/cm3未満では,保持シール材による触媒保持体を保持する力が低下するおそれがある。一方,0.60g/cm3を超える場合には,繊維が折れ反発力が低下し,触媒保持体を保持する力が低下するおそれがある。
【0021】
請求項10の発明は,触媒保持体と,該触媒保持体の外方を覆う金属シェルと,上記触媒保持体と上記金属シェルとの間に配置される保持シール材とよりなり,
上記金属シェルの内壁には,上記触媒保持体の挿入方向に沿って形成された螺旋溝が形成されており,上記保持シール材を上記螺旋溝に沿って導いて圧入していることを特徴とする排ガス浄化用触媒コンバーターである。
【0022】
本排ガス浄化用触媒コンバーターにおいては,金属シェル内壁に,触媒保持体の挿入方向に沿った螺旋溝が形成されているため,触媒保持体を金属シェル内に安定して保持することができる。
【0023】
上記金属シェルの内壁における上記螺旋溝は,上記触媒保持体の挿入方向に沿って形成されている。これにより,DPフィルターを一層安定して保持することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
実施形態例1
本発明の実施形態に係るDPフィルターシステムの製造方法について,図1〜図5を用いて説明する。
本例のDPフィルターシステム5は,図1に示すごとく,ディーゼルパティキュレートを捕獲するためのDPフィルター3と,DPフィルター3の側面を被覆する金属シェル2と,DPフィルター3と金属シェル2との間に配置された保持シール材1とよりなる。
【0025】
金属シェル2は直径141mm,内径138mmの円筒体(パイプ)であり,その内壁には幅1mm,深さ0.3mmの螺旋溝21が形成されている。螺旋溝21の1回転当たりの,螺旋軸方向の進行量は10mmである。また,金属シェル2の表面には,図2に示すごとく,内壁に形成した螺旋溝21に対応する螺旋状の凸部22が形成されている。
【0026】
保持シール材1は,70重量%のアルミナ繊維と,30重量%のシリカ繊維とからなる。金属シェル2内における保持シール材1の充填密度は0.3g/cm3であり,厚みは4mmである。
【0027】
DPフィルター3は,セラミックの一種であるコーディエライト製である。DPフィルター3は,図3に示すごとく,ハニカム構造を有する円柱体であり,その直径は130mmである。DPフィルター3は,排気系の上流側かまたは下流側の一方が開口し,他方が閉塞された多数のセルの集合体からなるハニカム構造体である。DPフィルター3は,上流側開口セル31から下流側開口セル32へと,多孔性のセル壁を通じて排気ガスを通過させる。この際に,排気ガスに含まれているディーゼルパティキュレートがセル壁により捕獲され,排気ガスは浄化される。なお,捕獲されたディーゼルパティキュレートは,図示しない着火装置により焼失される。
DPフィルターシステム5は,ディーゼルエンジン9の排気管91の途中に設けられている。
【0028】
次に,本例のDPフィルターシステムの製造方法について説明する。
まず,70重量%のアルミナ繊維と30重量%のシリカ繊維とを混合し,ウェッブを形成する。ウェッブにニードルパンチング処理を施す。これにより,ウェッブ内の繊維同士が絡み合い,無機質繊維マットからなる保持シール材1が形成される。このときの保持シール材1の厚みは12mmであり,充填密度は0.1g/cm3である。
【0029】
次に,図4(a)に示すごとく,保持シール材1に切断加工をして,長尺体とするとともに,その両端に,DPフィルター3の外周を巻回したときに互いに係合し合う凹部11と凸部12とを形成する。
次に,図4(b)に示すごとく,DPフィルター3の側面に保持シール材1を巻回し,凹部11と凸部12とを突き合わせて,被覆体4を得る。
また,図4(c)に示すごとく,パイプ状の金属シェル2の内壁に螺旋溝21する。
【0030】
次に,図5に示すごとく,被覆体4を金属シェル2の螺旋溝21の螺旋進行方向に回転させながら,金属シェル2の中にねじ込む。
以上により,図1,図2に示すごとく,DPフィルター3が保持シール材1を介して金属シェル2に装着される。
その後,図3に示すごとく,金属シェル2の両端開口部にしぼり加工を施して,排気系91に接続するためのフランジ部29を形成する。
以上により,本例のDPフィルターシステム5が得られる。
【0031】
本発明においては,図5に示すごとく,DPフィルター3を保持シール材1により被覆し,これを金属シェル2にねじ込んで圧入している。金属シェル2には,螺旋溝21が形成されているため,DPフィルター3は保持シール材1とともに,その螺旋溝21に沿って金属シェル2の中に導かれる。そのため,DPフィルター3及び保持シール材1のねじ込みに要する力が軽減される。したがって,本例によれば,少ない力でDPフィルター3及び保持シール材1を金属シェル2内に装着することができる。
また,保持シール材にバインダーを含浸させて,薄厚化する必要もない。
【0032】
実施形態例2
本例の排ガス浄化用触媒コンバーターの製造方法においては,実施形態例1のDPフィルターに代えて触媒保持体を用いている。
触媒保持体は,セラミックス製でハニカム構造を有し,排気ガスを浄化する白金などの触媒が担持されている。その他は,実施形態例1と同様の製造工程を行う。
【0033】
排ガス浄化用触媒コンバーターは,ガソリンエンジンの排気管の途中に配置される。排気ガスを触媒保持体の中に通過させると,触媒保持体の中の触媒作用により,HCなどの排気ガス成分が浄化される。
本例においても,触媒保持体の金属シェル内への挿入が容易で,また保持シール材は適正な面圧によって触媒保持体を保持する。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば,DPフィルターまたは触媒保持体の金属シェル内への装着作業がしやすく,排ガス量が少ない,ディーゼルパティキュレートフィルターシステム及び排ガス浄化用触媒コンバーター,並びにこれらの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例1のDPフィルターシステムの内部構造を示すための一部切欠斜視図。
【図2】実施形態例1のDPフィルターシステムの斜視図。
【図3】実施形態例1における,DPフィルターシステムの断面説明図。
【図4】実施形態例1における,DPフィルターの製造方法を示す説明図(a)〜(c)。
【図5】図4に続く,DPフィルターの製造方法を示す説明図。
【符号の説明】
1...保持シール材,
2...金属シェル,
21...螺旋溝,
22...凸部,
3...DPフィルター,
4...被覆体,
5...DPフィルターシステム,
Claims (10)
- ディーゼルパティキュレートフィルターと,該ディーゼルパティキュレートフィルターの外方を覆う金属シェルと,上記ディーゼルパティキュレートフィルターと上記金属シェルとの間に配置される保持シール材とから構成されるディーゼルパティキュレートフィルターシステムの製造方法であって,
ディーゼルパティキュレートフィルターを,保持シール材により被覆して被覆体を形成する工程と,
上記被覆体を,パイプ状の金属シェルの中に挿入する工程とを有し,
上記金属シェル内壁には螺旋溝が形成されており,上記被覆体の金属シェル挿入時には,上記被覆体を,上記金属シェルの螺旋溝の螺旋進行方向に回転させながら,上記金属シェルの中にねじ込むことにより,上記保持シール材を上記螺旋溝に沿って導いて圧入することを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルターシステムの製造方法。 - 請求項1において,上記保持シール材は,バインダーが含浸されていない無機質繊維マットであることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルターシステムの製造方法。
- 請求項1または2において,上記金属シェル内に挿入する前の保持シール材の嵩密度は0.05〜0.2g/cm3であることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルターシステムの製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項において,上記金属シェル内に挿入した後の上記保持シール材の充填密度は,0.20〜0.60g/cm3であることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルターシステムの製造方法。
- ディーゼルパティキュレートフィルターと,該ディーゼルパティキュレートフィルターの外方を覆う金属シェルと,上記ディーゼルパティキュレートフィルターと上記金属シェルとの間に配置される保持シール材とよりなり,
上記金属シェルの内壁には,上記ディーゼルパティキュレートフィルターの挿入方向に沿って形成された螺旋溝が形成されており,上記保持シール材を上記螺旋溝に沿って導いて圧入していることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ−システム。 - 触媒保持体と,該触媒保持体の外方を覆う金属シェルと,上記触媒保持体と上記金属シェルとの間に配置される保持シール材とから構成される排ガス浄化用触媒コンバーターの製造方法であって,
触媒保持体を,保持シール材により被覆して被覆体を形成する工程と,
上記被覆体を,パイプ状の金属シェルの中に挿入する工程とを有し,
上記金属シェル内壁には螺旋溝が形成されており,上記被覆体の金属シェル挿入時には,上記被覆体を,上記金属シェルの螺旋溝の螺旋進行方向に回転させながら,上記金属シェルの中にねじ込むことにより,上記保持シール材を上記螺旋溝に沿って導いて圧入することを特徴とする排ガス浄化用触媒コンバーターの製造方法。 - 請求項6において,上記保持シール材は,バインダーが含浸されていない無機質繊維マットであることを特徴とする排ガス浄化用触媒コンバーターの製造方法。
- 請求項6または7において,上記金属シェル内に挿入する前の保持シール材の嵩密度は0.05〜0.2g/cm 3 であることを特徴とする排ガス浄化用触媒コンバーターの製造方法。
- 請求項6〜8のいずれか1項において,上記金属シェル内に挿入した後の上記保持シール材の充填密度は,0.20〜0.60g/cm 3 であることを特徴とする排ガス浄化用触媒コンバーターの製造方法。
- 触媒保持体と,該触媒保持体の外方を覆う金属シェルと,上記触媒保持体と上記金属シェルとの間に配置される保持シール材とよりなり,
上記金属シェルの内壁には,上記触媒保持体の挿入方向に沿って形成された螺旋溝が形成されており,上記保持シール材を上記螺旋溝に沿って導いて圧入していることを特徴とする排ガス浄化用触媒コンバーター。
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