JP4673711B2 - 排気ガス処理体用の保持シール材及びそれを用いた排気ガス浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガス処理装置内において、金属製シェルと該金属製シェル内に収容される排気ガス処理体との間に配され、前記排気ガス処理体の外周面を覆う保持シール材及びそれを用いた排気ガス処理装置に関するものである。

一般に、主として車両に搭載される排気ガス処理装置としては、排気ガス浄化用触媒コンバーターやディーゼルエンジンから排出されるパーティクルと呼ばれる黒鉛粒子を除去するためのフィルタ（ＤＰＦ）が知られている。排気ガス処理装置は、排気ガス処理体を筒状の金属製パイプ（シェル）で覆った後、車両の排気管の途中に取り付けられる。排気ガス処理体と金属製パイプのギャップ間には、通常排気ガス処理体用の保持シール材が配置、固定されている。

保持シール材は、車両の走行中等における排気ガス処理体と金属製パイプとの当接による破損の防止、保持シール材自体の反発力により排気ガスの排圧による排気ガス処理体の脱落、移動の防止、金属製パイプと排気ガス処理体との隙間からの排気ガスの漏れの防止等を目的として用いられている。

保持シール材は、例えば図１０に示されるように所定の厚み及び反発性を有するシート状の繊維マットが略長方形状等の所定の形状に切断されることにより作成される。その保持シール材は、例えば図９に示されるように、排気ガス処理体２１の外周面に巻き付けられた後、シール２２等によって巻き付け状態が固定される。そして、保持シール材は、排気ガス処理体２１とともに金属製のシェル２３内に圧入されることによって組み付けられる。

例えば、排気ガス処理体として触媒担体を使用する場合、触媒活性は温度に依存するので、使用開始初期からの反応性の向上を図るため、繊維マットには断熱性能等が要求されている。一般にこれらの要件を満たす繊維マットの材料としては、例えばアルミナファイバ等の無機質繊維が使用されている。従来より、特許文献１に記載されているように、保持シール材の無機繊維のムライト化率を所定の範囲内に規定することにより、耐熱性、高温域における面圧保持性、耐風蝕性を向上させた保持シール材が知られている。
特開２００３−２０９３８号公報

ところが、かかる所定の肉厚を有する保持シール材を円筒状シェル内に圧入する際に、図１１に示されるように保持シール材１４の内周面（処理体接触面１４ｎ）と外周面（シェル接触面１４ｊ）にせん断力が負荷されることにより、保持シール材１４に変形が生ずるという問題が生ずる。それにより、図１２に示されるように保持シール材１４の側端部において圧入方向後方に断面略三角形状の突出部１４ｋが形成される。

かかる突出部１４ｋにおいては、上述した耐風蝕性等を向上させた保持シール材であっても、排気ガスのアタックにより風蝕され、突出部１４ｋからの無機質繊維の一部が排気ガス処理体２１内に侵入することにより排気ガス処理体２１が目詰まりを引き起こすという問題があった。

特に、最近のエンジン性能の向上に伴う、排気圧力の上昇により、保持シール材にもより高い保持力が求められており、可能な限り保持シール材を排気ガス処理体の外周面全域に巻き回する傾向がある。そのため、そのような構成においては、特に圧入時の突出部１４ｋの形成及び目詰まりの問題は顕著であった。

その一方、シェル２３内に圧入された保持シール材１４の突出部１４ｋをカッター等を用い単に切り取ることは、排気ガス処理体２１及びシェル２３を傷つけるおそれがあった。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、排気ガス処理体の目詰まりを防止することができる排気ガス処理体用の保持シール材及びそれを用いた排気ガス浄化装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、排気ガス処理体に巻き付けられた後、管状のシェル内に圧入にて配設されることにより排気ガス処理体をシェル内に保持させる排気ガス処理体用の保持シール材において、前記排気ガス処理体に巻き付けられてシェル内に圧入される前の保持シール材は、一定の厚みを有する平面略長方形状の無機質繊維からなるシート材より構成され、前記保持シール材の圧入方向とは反対側である排気ガス流入側の側端部において、保持シール材のシェル接触面から排気ガス流入側へ傾斜する傾斜面と前記保持シール材の処理体接触面に直交する側端面が形成され、前記保持シール材の圧入方向である排気ガス流出側の側端部には前記保持シール材のシェル接触面及び処理体接触面に直交する側端面が形成されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の排気ガス処理体用の保持シール材において、前記傾斜面は、前記シェル接触面とにより形成される角度が１０５〜１５０°である。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の排気ガス処理体用の保持シール材において、前記傾斜面は、前記シェル接触面とにより形成される角度が１３０〜１４０°である。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項記載の排気ガス処理体の保持シール材において、前記傾斜面は、前記シェル接触面と排気ガス流入側の側端面とを結ぶ面である。

請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項記載の排気ガス処理体用の保持シール材において、前記無機質繊維からなるシート材は、ニードルパンチ処理されて構成される。

請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項記載の排気ガス処理体用の保持シール材において、前記無機質繊維は、アルミナ−シリカ系ファイバである。
請求項７記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項記載の排気ガス処理体用の保持シール材において、前記無機質繊維は、平均繊維径が６μm以上である。

請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項記載の排気ガス処理体用の保持シール材において、前記シート材は、有機バインダを含有する。
請求項９記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項記載の排気ガス処理体用の保持シール材において、前記排気ガス処理体は、排気ガスを浄化する触媒を担持する触媒担持体又は排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気ガス浄化フィルタである。

請求項１０記載の発明の排気ガス浄化装置は、請求項１から請求項９のいずれか一項記載の排気ガス処理体用の保持シール材が排気ガス処理体の外周面に接触するように巻き付け固定させた後、管状のシェル内に圧入されている。

本発明によれば、排気ガス処理体用の保持シール材及びそれを用いた排気ガス浄化装置において、排気ガス処理体の目詰まりを防止することができる。

以下、本発明を具体化した排気ガス処理体用の保持シール材の一実施形態を図１〜図１２にしたがって説明する。
本実施形態の排気ガス処理体用の保持シール材（以下、「保持シール材」という）１４は、図１〜３に示されるように、一定の厚みを有する平面略長方形状の無機質繊維から構成される。保持シール材１４はシェル２３への圧入方向とは反対側の側端面であり、排気ガス流入側の側端面でもある突出側端面１４ｄにおいて、切り欠き部１４ｍによって傾斜面としての切り込み面１４ｆが形成されている。切り欠き部１４ｍは切り込み面１４ｆが形成されていない保持シール材１４がシェル２３内に圧入された際に生じる突出部１４ｋの少なくとも一部に対応する。切り込み面１４ｆ形成前の保持シール材１４は、図１０に示されるように、一定の厚みを有するシート材としての無機質繊維マット１６から切り取られることにより作成される。図９，１０に示されるように保持シール材１４は排気ガス処理体２１に巻き付けられた際、シェル２３の長手方向の隙間を完全に塞ぐために、例えば長手方向の一方の端部に凹部１４ｇが、他方の端部に該凹部１４ｇに嵌合（係合）する凸部１４ｈが形成されている。かかる凹部１４ｇと凸部１４ｈの側面同士が接触することによりシェル２３の長手方向の隙間を塞ぐことができる。保持シール材１４が切り取られる無機質繊維マット１６は一定の反発性を有するようにフェルト又は不織布より構成されている。

無機質繊維マット１６に使用される繊維材料としては例えば、アルミナ系ファイバ、アルミナ−シリカ系ファイバ、シリカ系ファイバ、ガラス系ファイバ等のセラミックファイバが挙げられる。これらの繊維材料のうち耐熱性、高温域における面圧保持性、耐風蝕性の優れたアルミナ−シリカ系ファイバが好ましい。繊維材料の平均繊維径は保持シール材の種類、耐風蝕性等を考慮して適宜設定される。例えば、保持シール材１４から無機質繊維の飛散を防止するために、平均繊維径が６μｍ以上の太い繊維が好ましい。無機質繊維マット１６は切断成形前に所定の厚み及び反発力を有するように有機バインダとしてアクリル系樹脂、ポリビニルアルコール等の水溶性樹脂、アクリルゴム、二トリルゴム等のラテックスを用いて含浸処理を施してもよい。

以下にアルミナ−シリカ系ファイバを用いた無機質繊維マットの製造方法の一例を示す。まずアルミニウム含有量７５ｇ／ｌ，Ａｌ／Ｃｌ＝１．８(原子比)の塩基性塩化アルミニウム水溶液にシリカゾルを配合し、アルミナ繊維のアルミナ：シリカ組成比が６０〜８０：４０〜２０、好ましくは７０〜７４：３０〜２６となるように加え、アルミナ繊維の前駆体を形成する。この時、アルミナ組成比が６０％以上または４０％以下であるとアルミナとシリカによって生成されるムライトの組成比率が低く熱伝導度が高くなり十分な断熱性が得られない。さらに、アルミナ繊維の前駆体にポリビニルアルコール等の有機重合体を加え、濃縮することにより紡糸液を調整し、ブローイング法にて紡糸する。ブローイング法とはエアーノズルより吹き出される空気流と紡糸液供給ノズルより押し出される紡糸液流とによって紡糸を行う方法である。

ブローイング法としては、空気流と紡糸流は並行流となり、空気の並行流は充分に整流されて紡糸液と接触する構造のものが好ましい。この場合、紡糸ノズルの直径は通常０．１〜０．５ｍｍであり、紡糸液供給ノズル１本当りの液量は、通常１〜１２０ｍｌ／ｈ、好ましくは３〜５０ｍｌ／ｈであり、エアーノズルからのスリット当たりのガス流速は通常４０〜２００ｍ／ｓである。このような紡糸ノズルによれば、紡糸液供給ノズルより押し出される紡糸液は、スプレー状（霧状）となることなく充分に延伸され、繊維相互で融着し難いので、紡糸条件を最適化することにより、繊維径分布の狭い均一なアルミナ繊維前駆体を得ることができる。この時、製造されるアルミナ繊維の平均繊維長においては２５０μｍ以上であることが必要である。また、平均繊維長においては５００μｍ以上であることが好ましい。この時、繊維長が２５０μｍ以上でないと繊維同士が十分絡み合わず触媒担体への巻き付け時に十分な強度が得られない。

紡糸が完了したアルミナ繊維前駆体は、積み重ねられ、アルミナ繊維の積層シートが作成される。積層シートの厚みは適用される無機質繊維マット１６の種類、排気ガス処理体の種類、嵩密度等により適宜設定される。このようにして製造されたアルミナ繊維の積層シートに、ニードルパンチ（ニードリング）処理を施すことが好ましい。ニードルパンチ処理とは積層シートの厚さを薄くすることにより扱い易くするとともに積層シート間の繊維の係合を強化するために施す処理である。ニードルパンチ処理としては、アルミナ繊維の積層方向に対して縦方向に一定間隔で定量配向させることが好ましい。これにより複雑に絡み合った繊維が縦方向に配向し、アルミナ繊維の積層シートの積層間の強化をもたらす。

ニードルパンチ処理はアルミナ繊維の積層シートの上に５００個／１００ｃｍ^２の穴を開けたニードルボードを配置し、そのニードルボードの穴よりニードル針をアルミナ繊維の積層シートに貫通させ、５００個／１００ｃｍ^２のニードリングを施す。このようにニードルパンチ処理の施されたアルミナ繊維の積層シートを常温から昇温し、最高温度１２５０℃にて連続焼成し、所定の目付け量のアルミナ繊維の連続積層シートを得る。

こうして得られたアルミナ繊維の連続積層シートについて、後工程において取り扱い易くするために裁断を行う。この時注意すべきことは、アルミナ繊維の連続積層シートに含まれるショットと呼ばれるアルミナの球状物質の含有量である。ショットは紡糸液を用いてブローイングを行う過程で生成される物であり、これを７％以上含有すると、排気管設置時に嵩密度（ＧＢＤ）０．２〜０．５５ｇ／ｃｍ^３において組み付けられた時にアルミナ繊維の損傷を招くことがある。アルミナ繊維の損傷が起こると、触媒コンバーターに組み付け時に繊維飛散が起こりやすくなる。

次に、裁断された連続積層シートに有機バインダの含浸処理を施す。有機バインダ処理により排気管組み付け時に取り扱い性を向上させるとともに、次工程にて所定の高さの凹凸形状を表面の有機バインダ層に転写させることができる。有機バインダの種類としては、アクリル系（ＡＣＭ）、アクリロニトリルーブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）樹脂等を挙げることができる。有機バインダと水を混合させ水分散液を作成し、コンベア上にてかけ流し方式により含浸処理を施す。次に、吸引処理により積層シート中に必要量以上の樹脂（固形分）及び水分を除去する。

水分の除去は、加熱圧縮乾燥により行われる。圧縮処理は、表面に所定の凹凸形状を有する凹凸板により行われる。凹凸板による押圧、圧縮処理により余分な水分が除去されるとともに、アルミナ繊維の積層シートの両面に凹凸形状が転写される。押圧、圧縮処理によりアルミナ繊維の積層シートの嵩高さが抑えられ、排気管組み付け時における取り扱い性が向上する。また、排気ガスが供給された際に、有機バインダが消失し、圧縮されたアルミナ繊維の積層シートが復元される（嵩高くなる）ことにより排気管により強固に狭設される等の効果が生ずる。

次に、９５〜１５５℃にて乾燥処理が施される。乾燥温度が９５℃未満であると乾燥時間が長くなり、生産の効率が悪くなる。また、乾燥温度が１５５℃を超えると有機バインダの分解が始まり、有機バインダの粘着能力が損なわれるおそれがある。乾燥時間は十分な乾燥処理を行うために好ましくは１００秒以上で行われる。また、乾燥処理時に圧縮間隔４〜１５ｍｍの条件で加熱・圧縮乾燥処理を行うことが好ましい。圧縮間隔が４ｍｍ未満であるとアルミナ繊維が損傷するおそれがある。また、圧縮間隔が１５ｍｍを超えると嵩高抑制等の上述したような圧縮効果が得られない。以上のように作成された無機質繊維マット１６は、打ち抜き刃等を用いて例えば上述した平面略長方形状に切り取られることにより、切り欠き部形成前の保持シール材１４が作成される。

図１１に示されるように、切り欠き部形成前の保持シール材１４において、シェル２３に圧入された際、シェル内周面２３ａとシェル接触面１４ｊとの摩擦により、処理体接触面１４ｎとシェル接触面１４ｊにせん断力が負荷され、保持シール材１４が変形される。それにより、図１２に示されるように圧入方向とは反対側（排気ガス流入側）の側端部において排気ガス処理体２１の上端部よりも圧入方向後方（排気ガス流入側）に位置ずれを生じさせ、断面略三形状の突出部１４ｋが形成される。

本実施形態の保持シール材１４は、図２，３に示されるように切り込み面１４ｆが突出部１４ｋと切り込み後の切り欠き部１４ｍが対応するように形成される。好ましくはシェル内周面２３ａと接触するシェル接触面１４ｊ（図１においては保持シール材１４の上面）から排気ガス流入側へ傾斜しながら突出側端面１４ｄとを結ぶように形成される。より好ましくは、切り込み面１４ｆは突出側端面１４ｄにおいて、保持シール材１４の厚み方向中間線Ｔ２より排気ガス処理体２１との接触面である処理体接触面１４ｎ側から切り込まれることにより形成される。さらに好ましくは、切り込み面１４ｆは突出側端面１４ｄにおいて、処理体接触面１４ｎ側により近い側から切り込まれることにより形成される。最も好ましくは突出側端面１４ｄと処理体接触面１４ｎとにより形成される角部から切り込まれることにより形成される。

切り込み面１４ｆが切り込み形成される際の突出側端面１４ｄにおける切り込み角度は、切り込み面１４ｆとシェル接触面１４ｊとにより形成される角度を切り込み角度θ３とすると好ましくは１０５〜１５０°、より好ましくは、１３０〜１４０°、最も好ましくは１３５°である。切り込み角度θ３が１０５°より小さいと突出部１４ｋを十分に除去することができず目詰まりを十分に解消することはできない。一方、１５０°より大きいと切り取られる面積が大きくなり保持シール材１４の排気ガス処理体２１の保持性に影響を与えるおそれがある。また、保持性が低下することにより圧入時に保持シール材１４と排気ガス処理体２１が位置ずれを起こし、排気ガス処理体２１の端面後方に保持シール材の端部が突出するおそれがある。

本実施形態の保持シール材１４は、例えば図４〜図８に示されるような切り込み冶具１１によって切り込まれることによって作成される。切り込み冶具１１は保持シール材１４を収容可能な収容部１２ａを有する収容本体１２と該収容部１２ａの上部に配設される上面部としての蓋体１３とから構成される。収容本体１２は鉄、ステンレス、真鍮等の金属により平面形状が略長方形状に成形される。収容部１２ａは収容本体１２の上面１２ｄ中央において凹状に成形されることにより収容本体１２内に形成される。収容部１２ａの形状は収容する保持シール材１４と略同一形状であり、収容部１２ａを構成する各側壁１２ｂ及び底面１２ｃは保持シール材１４の各側面１４ａ及び底面１４ｂにそれぞれ接するよう形成される。収容部１２ａに保持シール材１４が収容された際、保持シール材１４の上面１４ｃは収容本体１２の上面１２ｄより下方にあることが好ましい。収容部１２ａを構成する各側壁１２ｂのうち保持シール材１４のシェル２３内へ圧入された際に突出部１４ｋが形成される突出側端面１４ｄに接する第１側壁１２ｅにおいて、長手方向に延びる第２スリット１２ｆが形成されている。第２スリット１２ｆは第１側壁１２ｅの表面から斜め下方に切り込まれることにより形成される。第２スリット１２ｆは好ましくは第１側壁１２ｅの高さ方向の中間線Ｔ１より下側から切り込まれる。より好ましくは第１側壁１２ｅ上において、より底面１４ｂに近い側から切り込まれる。最も好ましくは第１側壁１２ｅと底面１４ｂとにより形成される角部から切り込まれる。かかる構成により、切り込まれる保持シール材１４の長さを短くすることなく突出部１４ｋに対応した切り込み面１４ｆ（切り欠き部１４ｍ）を形成することができる。

蓋体１３は鉄、ステンレス、真鍮等の金属により平面形状が略長方形状に成形される。蓋体１３は保持シール材１４の切り込みの際の位置合わせを容易にするために収容本体１２と平面形状が略同一であることが好ましい。蓋体１３の厚みは蓋体１３を構成する材料、保持シール材１４の大きさ等により適宜設定される。蓋体１３には蓋体１３の上面１３ａから底面１３ｂに貫通する第１スリット１３ｃが長手方向に形成されている。第１スリット１３ｃは、蓋体１３が収容本体１２上部に配設された際、第１側壁１２ｅに形成されている第２スリット１２ｆの延長面上に存在するよう蓋体１３の上面１３ａから斜め下方に切り込まれている。つまり、第１スリット１３ｃと第２スリット１２ｆは蓋体１３が収容本体１２上部に配設された際、同一面上に存在する。図４，５に示されるように、第１スリット１３ｃと第２スリット１２ｆに板状刃１５が差し込まれ、スライド移動されることにより、保持シール材１４の突出側端面１４ｄに切り込み面１４ｆが形成される。第１スリット１３ｃと第２スリット１２ｆは保持シール材１４の切り込み面１４ｆに対応して形成される。つまり、第１スリット１３ｃと蓋体１３の上面１３ａとにより形成される切り込み角度θ１及びその切り込み位置、並びに第２スリットと第１側壁１２ｅの表面とにより形成される切り込み角度θ２及びその切り込み位置は保持シール材１４の切り込み面１４ｆの切り込み角度θ３及びその切り込み位置に応じて適宜設定される。例えば、保持シール材１４の切り込み角度θ３が１３５°であると、第１スリット１３ｃの切り込み角度θ１は４５°であり、第２スリット１２ｆの切り込み角度θ２は１３５°となる。

蓋体１３は底面１３ｂを収容本体１２の上面１２ｄに接触させることにより収容本体１２の上部に配設される。蓋体１３は底面１３ｂにより収容部１２ａの一部を形成する。
次に、上記のように構成された保持シール材１４の作用について説明する。

まず、収容本体１２の収容部１２ａに無機質繊維マット１６から切り出された保持シール材１４を配置させる。その際、第２スリットが形成されている第１側壁１２ｅに保持シール材１４の突出側端面１４ｄが接するように収容する。次に、収容本体１２の上部に蓋体１３を配置させる。その際、第２スリット１２ｆと同一面上（延長面上）に第１スリット１３ｃが位置するよう配置させる。次に、第１スリット１３ｃに板状刃１５が差し込まれる。その際、第２スリット１２ｆの先端部に板状刃１５の刃先が到達するまで差し込まれる。そして、板状刃１５の刃部を進行方向にしてスライド移動させることにより、保持シール材１４の圧入方向とは反対側の側端部に平面状の切り込み面１４ｆが形成される。それにより、シェル２３への圧入時に形成される突出部１４ｋに対応する位置に切り欠き部１４ｍが形成される。

切り込み冶具１１により突出部１４ｋの少なくとも一部が切り取られた保持シール材１４は図１２に示されるように排気ガス処理体２１の外周面に巻かれ、凹部１４ｇ及び凸部１４ｈが係合される。この際、切り込み面１４ｆが外周面側に向くように排気ガス処理体２１に巻き付けられる。凹部１４ｇ及び凸部１４ｈの係合部の係合状態を維持するためにシール２２等を貼り付けてもよい。保持シール材１４が巻かれた排気ガス処理体２１は切り込み面１４ｆを圧入方向とは反対側に向けた状態で円筒状のシェル２３内に圧入されることにより排気ガス浄化装置が組み付けられる。圧入された保持シール材１４は図３に示されるように突出部１４ｋに対応する位置に切り欠き部１４ｍが切り込み面１４ｆにより形成されたことにより、シェル内周面２３ａとの摩擦により形成される突出部１４ｋを減少又は削除することができる。排気ガス処理装置にはテーパ状のフランジ部が両端に取り付けられた後、車両の排気管の途中に取り付けられることにより使用される。

本実施形態の保持シール材１４によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態は、保持シール材１４の突出側端面１４ｄにおいて切り欠き部１４ｍにより傾斜面としての切り込み面１４ｆを形成した。したがって、シェル内周面２３ａとの摩擦により形成される突出部１４ｋを減少又は削除することができる。つまり、突出部１４ｋ由来の無機質繊維による排気ガス処理体２１の目詰まりを防止することができる。

（２）また、排気管接続用のフランジ部とシェルを繋ぐ際、保持シール材１４の突出部１４ｋが邪魔になることがない。
（３）本実施形態において、切り込み面１４ｆはシェル２３内の圧入方向とは反対側の保持シール材１４の側端面である突出側端面１４ｄにおいて、保持シール材１４の厚み方向の中間線（Ｔ２）より処理体接触面１４ｎ側から切り込まれることにより形成される。したがって、突出部１４ｋにより対応した切り欠き部１４ｍを形成することができるとともに、保持シール材１４の圧入方向における長さ（保持シール材１４の幅）が短くなるおそれがない。

（４）本実施形態において、切り込み面１４ｆは保持シール材１４のシェル接触面１４ｊとにより形成される切り込み角度θ３が１０５〜１５０°になるよう構成した。したがって、排気ガス処理体２１の保持性等の作用に影響を与えることなく、且つ突出部１４ｋに一層対応した切り欠き部１４ｍを形成することができる。

（５）本実施形態において、切り込み冶具１１を使用し、シェル２３内収容前に予め突出部１４ｋに対応する部分を切り取った。したがって、排気ガス処理体２１及びシェル内周面を傷つけるおそれがない。

（６）また、切り込み冶具１１の第１スリット１３ｃ内を板状刃１５が移動するため切り込み面１４ｆを一定の平面状に形成することができる。
（７）本実施形態において、無機質繊維マット１６に有機バインダを含有させてもよい。かかる構成により、無機質繊維マットに対し、所定の厚み及び反発力を付与することができるとともに、繊維の飛散等を防止することができるため排気管への組み付け時に取り扱い性を向上させることができる。

（８）本実施形態において、無機質繊維の平均繊維径を好ましくは６μｍ以上として構成した。したがって、繊維の飛散による空気中への拡散を防止することができる。その一方、太い径の繊維から構成される繊維マットは、内在する欠陥の存在確率が増すことにより、機械的強度が弱く、排気ガスによる耐風蝕性低下の問題が顕在化している。特に、排気ガス処理体に巻き付けられた後シェル内に圧入されることにより、突出部が形成される構成においては、排気ガス処理体の目詰まりの問題は特に顕著であった。また、平均繊維径が６μｍ以上であると単位面積当たりの重量が同じ平均繊維径が６μｍ未満のマット材と比較して嵩高くなり突出部１４ｋの高さが高くなる傾向がある。したがって、本願発明の傾斜面としての切り込み面１４ｆを設ける構成は、平均繊維径が太い繊維マットを使用する構成において特に有効である。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、切り込み冶具１１のスリットにより平面状の切り込み面１４ｆを形成した。しかしながら、切り込み面は平面状でなくてもよく、例えば曲面状、階段状等に切り込んでもよい。

・上記実施形態において、切り込み面１４ｆは保持シール材１４のシェル接触面１４ｊと処理体接触面１４ｎとを結ぶとともに排気ガス流入側に傾斜する面であってもよい。
・上記実施形態において、保持シール材１４の切り込み面１４ｆはスリットが形成されている切り込み冶具１１を使用した。しかしながら、切り込み治具以外に例えば、ハサミ、カッター等を用いて切り込み面を形成してもよい。

・上記実施形態において、無機質繊維マット１６から切り取られる保持シール材１４の数は特に限定されず１又は２以上であればよい。
・上記実施形態において、保持シール材１４が使用される排気ガス処理体は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等の排気ガス浄化フィルタ、排気ガスを浄化するための触媒を担持した触媒担持体等であってもよい。

・上記実施形態において、シェル２３において圧入側とは反対側の端部にテーパ状のフランジが保持シール材１４の挿入前に取り付けられてもよい。
・上記実施形態において、図１に示されるように保持シール材１４の上面から突出側端面１４ｄを結ぶように傾斜面としての切り込み面１４ｆを形成した。しかしながら、保持シール材１４の底面から突出側端面１４ｄを結ぶように傾斜面としての切り込み面１４ｆを形成してもよい。かかる構成においては、保持シール材１４の底面がシェル内周面２３ａと接触するようにシェル２３内に組み付ける必要がある。

次に、前記実施形態を更に具体的に説明する。
表１に示す試験例１〜７について、下記に示す方法により保持シール材作成し、それらを金属製シェル内に組み付けた後、突出部の高さの測定及び風蝕試験を行った。それらの結果を表１に示す。

＜アルミナ繊維マットの製造方法＞
アルミニウム含有量７５ｇ／ｌ，Ａｌ／Ｃｌ＝１．８（原子比）の塩基性塩化アルミニウム水溶液にシリカゾルを配合し、アルミナ繊維の組成がＡｌ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２＝７２±２：２８±２となるように加え、アルミナ繊維の前駆体を形成する。さらに、アルミナ繊維の前駆体にポリビニルアルコールなどの有機重合体を加える。その後、濃縮し紡糸液を調整し、該紡糸液を用いてブローイング法にて紡糸した。紡糸が完了した繊維を平均繊維長が１２ｍｍとなるように切断を行いその後、アルミナ繊維前駆体を折り畳んだものを、積み重ねて、アルミナ繊維の積層シートを製造した。このようにして製造されたアルミナ繊維の積層シートに、５００／１００ｃｍ^２でニードルパンチ処理を施す。これを常温から昇温し、最高温度１２５０℃で連続焼成し目付け量１１６０ｇ／ｃｍ^２のアルミナ繊維の連続積層シートを得た。この時の繊維の平均直径は７．２μｍ、最小直径は３．２μｍであった。

＜アルミナ繊維の連続積層シートの裁断工程＞
上記原料作成工程にて作成されたアルミナ繊維の連続積層シートの寸法が縦：１２７５０ｍｍ×横１２８０ｍｍ、厚みが９ｍｍで裁断する。ショット含有率について篩と秤量計を用い４５μｍ以上のショットがアルミナ繊維マットの７ｗｔ％以下である事の確認を行う。

＜樹脂含浸工程＞
前工程で裁断されたアルミナ繊維の連続積層シートに樹脂含浸を行うにあたり、アクリル系樹脂水分散液（商品名：日本ゼオン社製ＬＸ８０３：固形分濃度５０±１０％、ｐＨ５．５〜７．５）を樹脂濃度が４．５ｗｔ％になるように調整した。次に、長さ方向について１２８０ｍｍに裁断されたアルミナ繊維の連続積層シートに前述したアクリル系樹脂水分散液をコンベア上にてかけ流し方式にて樹脂の含浸処理を行った。

＜固形分の吸引工程＞
樹脂含浸後のアルミナ繊維の連続積層シートにおいて、所定量よりも過剰の固形分を取り除くために、固形物の吸引処理を行った。アルミナ繊維の連続積層シートに対し３秒間固形物の吸引を行った。これにより、秤量計にて測定した樹脂含浸率は１０．０ｗｔ％となった。

＜乾燥工程＞
吸引工程を終えたアルミナ質繊維の連続積層シートに乾燥温度９５〜１５５℃、乾燥時間１００秒以上、乾燥時の圧縮狭設間隔４〜１５ｍｍの条件で加熱圧縮乾燥を行った。その後、型打ち抜きを行うことにより平面略長方形状の保持シール材を得た。

＜カット工程及び突出部の高さの測定＞
打ち抜きされた保持シール材の長辺の端を切り込み治具を用いて各試験例の切り込み角度（シェル接触面及び切り込み面により形成される角度）にて切り欠き部形成処理を行った。なお、切り欠き部により形成される切り込み面は突出側端面と処理体接触面とにより形成される角部及びシェル接触面とを結ぶ面である。各保持シール材を排気ガス処理体に巻き付け、シェル内に圧入した後、排気ガス処理体の端面位置より後方（排気ガス流入側）に突出する突出部の高さ（ｍｍ）を測定した。測定結果を表１に示す。

＜風蝕試験＞
前記各保持シール材を２５×５０ｍｍに切断し、嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ^３となるように、治具にて挟持し、７００℃に加熱する。その後、切断面に風量３００ｍ／ｍｉｎ、風圧０．２ＭＰａ、Ｐｕｌｓｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：７０００ｔｉｍｅｓ（ｏｎ／ｏｆｆ＝０．５／１．０ｓｅｃ．）にて風圧を与え、切断面の風圧による侵食距離を測定した。各試験例ごとに５試料について繰り返し、測定値の平均を求めた。侵食距離が、２．０ｍｍ以下：◎、２．１〜６．０ｍｍ：○、６．１ｍｍ以上：×とし、風蝕試験の評価結果とした。測定結果を表１に示す。

表１に示されるように、切り込み角度が１３５°に近いほど突出部の高さが低くなることが確認される。切り込み角度が１０５〜１５０°の範囲を外れると突出部の高さが大幅に上昇することが確認される。また、同様に表１に示されるように切り込み角度が１０５〜１５０°の範囲を外れると侵食距離が増大することが確認される。なお、突出部は切り込み角度が１３５°より小さい場合は、突出部が十分に除去されずに残ったものである。一方、切り込み角度が１３５°より大きい場合は、保持シール材の保持性が低下することにより処理体と位置ずれを起こすことにより形成されるものである。

次に、表２に示す試験例８〜１０について、上述と同様の方法により切り込み角度１３０°にて保持シール材を作成し、それらを金属製シェル内に組み付けた後、排気ガス処理体の端面位置より後方（排気ガス流入側）に突出する突出部の高さの測定及び平均繊維径の測定を行った。それらの結果を表２に示す。なお、試験例８〜１０の各保持シール材は平均繊維径以外の条件が同一となるように作成した。

＜平均繊維径の測定＞
繊維の平均直径は、以下の方法により測定した。まず、アルミナ系繊維をシリンダーに入れ、２０．６ＭＰａで加圧粉砕する。次にこの試料をふるい網に載せ、ふるいを通過した試料を電子顕微鏡観察用試験体とする。この試験体の表面に金等を蒸着させた後、倍率約１５００倍程度の電子顕微鏡写真を撮影する。得られた写真から少なくとも４０本の繊維の径を測定する。この操作を各試験例ごとに５試料について繰り返し、測定値の平均を繊維の平均直径とした。

表２に示されるように、平均繊維径が６μｍ未満であると突出部の高さに大きな変化は生じないものの平均繊維径が６μｍ以上となると突出部の高さが上昇することが確認される。これは保持シール材が嵩高くなることにより生ずるものであると思料される。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（ａ）前記切り込み面により形成される側端部の切り欠き部は、切り欠き部形成前の保持シール材が排気ガス処理体に巻き付けられ、管状のシェル内に圧入された際に生ずる突出部の少なくとも一部に対応する排気ガス処理体用の保持シール材。この（ａ）に記載の発明によれば、排気ガス処理体の目詰まり等の原因となる突出部を確実に縮小又は除去することができる。

本実施形態の排気ガス処理体の保持シール材。（ａ）平面図、（ｂ）背面図、（ｃ）側面図。 本実施形態の排気ガス処理体の保持シール材の要部拡大図。 本実施形態の排気ガス処理体の保持シール材がシェル内に封入された際の排気ガス流入側の側端部における断面拡大図。 本実施形態の排気ガス処理体の保持シール材用の切り込み冶具の展開斜視図。 本実施形態の排気ガス処理体の保持シール材用の切り込み冶具の平面図。 本実施形態の排気ガス処理体の保持シール材用の切り込み冶具のＡ−Ａ断面図。 本実施形態の排気ガス処理体の保持シール材用の切り込み冶具において板状刃を用いて保持シール材を切り込む際の斜視図。 本実施形態の排気ガス処理体の保持シール材用の切り込み冶具において板状刃を用いて保持シール材を切り込む際のＡ−Ａ断面図。 排気ガス処理体とともにシェル内に封入される保持シール材。 無機質繊維マットから切り出される保持シール材。 排気ガス処理体とともに金属シェル内に封入される従来の保持シール材。 図１１における従来の保持シール材の排気ガス流入側の側端部における断面拡大図。

符号の説明

１４…保持シール材、１４ｄ…突出側端面、１４ｆ…傾斜面としての切り込み面、１４ｊ…シェル接触面、１４ｍ…切り欠き部、１４ｎ…処理体接触面、１６…無機質繊維マット、２１…排気ガス処理体、２３…シェル、２３ａ…シェル内周面。

Claims (10)

1. 排気ガス処理体に巻き付けられた後、管状のシェル内に圧入にて配設されることにより排気ガス処理体をシェル内に保持させる排気ガス処理体用の保持シール材において、
   前記排気ガス処理体に巻き付けられてシェル内に圧入される前の保持シール材は、一定の厚みを有する平面略長方形状の無機質繊維からなるシート材より構成され、
   前記保持シール材の圧入方向とは反対側である排気ガス流入側の側端部において、保持シール材のシェル接触面から排気ガス流入側へ傾斜する傾斜面と前記保持シール材の処理体接触面に直交する側端面が形成され、前記保持シール材の圧入方向である排気ガス流出側の側端部には前記保持シール材のシェル接触面及び処理体接触面に直交する側端面が形成されていることを特徴とする排気ガス処理体用の保持シール材。
2. 前記傾斜面は、前記シェル接触面とにより形成される角度が１０５〜１５０°である請求項１記載の排気ガス処理体用の保持シール材。
3. 前記傾斜面は、前記シェル接触面とにより形成される角度が１３０〜１４０°である請求項２記載の排気ガス処理体用の保持シール材。
4. 前記傾斜面は、前記シェル接触面と排気ガス流入側の側端面とを結ぶ面である請求項１から請求項３のいずれか一項記載の排気ガス処理体用の保持シール材。
5. 前記無機質繊維からなるシート材は、ニードルパンチ処理されて構成される請求項１から請求項４のいずれか一項記載の排気ガス処理体用の保持シール材。
6. 前記無機質繊維は、アルミナ−シリカ系ファイバである請求項１から請求項５のいずれか一項記載の排気ガス処理体用の保持シール材。
7. 前記無機質繊維は、平均繊維径が６μm以上である請求項１から請求項６のいずれか一項記載の排気ガス処理体用の保持シール材。
8. 前記シート材は、有機バインダを含有する請求項１から請求項７のいずれか一項記載の排気ガス処理体用の保持シール材。
9. 前記排気ガス処理体は、排気ガスを浄化する触媒を担持する触媒担持体又は排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気ガス浄化フィルタである請求項１から請求項８のいずれか一項記載の排気ガス処理体用の保持シール材。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項記載の排気ガス処理体用の保持シール材が排気ガス処理体の外周面に接触するように巻き付け固定させた後、管状のシェル内に圧入されている排気ガス浄化装置。

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