[发明专利]保持用密封材、废气处理装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及包含无机纤维的保持用密封材、包括所述保持用密封材的废气处理装置及其制造方法。

背景技术

从本世纪开始，汽车的数量日益剧增，来自汽车发动机室的废气量也随着汽车数量的上升而急剧增加。特别是来自柴油发动机的废气中的各种物质造成了环境的污染，因此这些物质目前正严重影响着全球的环境。

在此环境下，已经提出了各种废气处理装置，并且这些装置也已经付诸实际应用。典型的废气处理装置在与发动机的废气集管连接的排气管上具有外壳(例如由金属等制成)，在该外壳中布置具有由孔壁分隔的大量孔的废气处理体。通常，将这些孔构造成蜂窝状结构。特别是在该情况中，所述废气处理体称为蜂窝状结构体。作为这种废气处理体的实例，有诸如催化剂载体和柴油微粒过滤器(DPF)等废气过滤器。例如，在DPF的情况中，基于上述结构，在废气经由各个孔通过废气处理体的过程中，由孔壁来捕集颗粒。由此可以从废气中除去颗粒。废气处理体的材料为金属、合金和陶瓷等。作为包含陶瓷的废气处理体的典型实例，已知有由堇青石制成的蜂窝状过滤器。从耐热性、机械强度和化学稳定性的观点来看，近来采用多孔性硅碳刚石烧结体作为废气处理体。

通常将保持用密封材放置于上述废气处理体与外壳之间。保持用密封材用于防止车辆运行过程中由于废气处理体与外壳内表面接触而导致的破损，以及用于防止废气从外壳与废气处理体之间的缝隙中泄漏出来。另外，保持用密封材还在防止废气处理体由于废气的排出压力而脱落方面起着重要的作用。此外，为了稳定反应，废气处理体需要保持高温，因此保持用密封材需要具有耐热性。作为满足这些要求的部件，有包含诸如氧化铝系纤维等无机纤维的片状部件。

保持用密封材卷绕在废气处理体的除了开口面以外的外周面的至少一部分上。例如，将保持用密封材的两端接合，并通过利用胶带将保持用密封材与废气处理体固定成一体来使用所述保持用密封材。然后，通过压入外壳中而将该一体物组装到废气处理装置中。

当将所述一体物压入到外壳中或者当使用废气处理装置时，由保持用密封材施加的作用于废气处理体的表面压力必须处于所谓的等压强度内，以防止来自保持用密封材的压缩应力对废气处理体造成的损害。这里，等压强度是将各向同性的静水压荷重施加于废气处理体上造成损坏时的压缩破坏荷重(力)。所述等压强度是由社团法人自动车技术协会发行的汽车标准JASO M505-87所规定。

已经提出了对保持用密封材进行设置，以使得当保持用密封材组装卷绕在蜂窝状结构体上时，保持用密封材的舌状配合部面向蜂窝状结构体的孔壁布置的方法，由此来防止当将超过等压强度的荷重施加于蜂窝状结构体上时蜂窝状结构体发生破损的现象(见专利文献1)。在专利文献1的方法中，公开了蜂窝状结构体不易发生破损，原因是将例如保持用密封材的舌状配合部等表面压力变大的位置布置在构成蜂窝状结构体的每个孔上的容许荷重变得最大的方向上(即，将表面压力施加于几乎与孔壁垂直的方向上)。

专利文献1：JP 2000-204938

发明内容

然而，如专利文献1所示，在通过面向蜂窝状结构体的孔壁设置保持用密封材的舌状配合部的方法中，需要小心地将保持用密封材放置在这样的相对位置，并且保持用密封材的组装过程变得复杂。而且，当改变蜂窝状结构体的形状时，保持用密封材的舌状配合部可能会无法装在所希望的位置上。为了防止这种情况的发生，需要使蜂窝状结构体的尺寸和形状保持一致。然而，在设定这类限定的情况中，存在的问题是严重限制了装置设计的自由度。另外，在保持用密封材与蜂窝状结构体的接触面上，无法保证施加有最大表面压力的区域总是舌状配合部，并且存在当表面压力在其它区域变得最大时蜂窝状结构体可能破损的问题。

而且，如下所述，目前存在使施加于蜂窝状结构体的废气处理体上的表面压力的上限与表面压力的下限之差变小的趋势。(1)为了进一步提高废气处理装置的废气处理能力，需要增加废气处理体每单位面积的孔数和增加内部比表面积。与此相伴，存在使废气处理体的孔壁厚度逐渐变薄和使表面压力的上限(即，等压强度)变低的趋势。(2)另一方面，在废气高压化和废气处理体重量增加的进程中，由于需要通过保持用密封材适当地保持废气处理体，因此存在表面压力的下限上升的趋势。因此，需要通过准确控制由保持用密封材施加于废气处理体的表面压力，使实际表面压力处于适当的表面压力范围内(在表面压力的下限和表面压力的上限之间)。