マウンティングマット
汚染防止装置のためのマウンティングマットが開示される。この装置は、少なくとも第1のシート及び第2のシートと、少なくとも第1及び第2のシートを一緒に保持する少なくとも1つの保持手段とを備える。保持手段は、(i)保持手段が位置付けられた領域内で少なくとも第1及び第2のシートが互いに対して平行に移動するのが可能である状態で、少なくとも第1及び第2のシートを保持するように、及び/又は(ii)本体に巻き付けられると破断し、それによって、保持手段が位置付けられた領域内で少なくとも第1及び第2のシートが互いに対して平行に移動するのを可能とするように適合される。かかるマットを収容する汚染防止装置、及びかかるマットを収容する汚染防止装置の製造方法もまた開示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はマウンティングマット、特に、ハウジング内に汚染防止要素を取り付けるためのマウンティングマットに関する。
【背景技術】
【0002】
ガス処理装置、特に触媒コンバータなどの汚染防止装置は、ハウジング又はケーシング内に収容される触媒担体であることが多い汚染防止要素を備えている。汚染防止要素は、骨格構造又はハニカム式構造を有するセラミック材料で作製される場合が多い。それらの材料及び構造に起因して、汚染防止要素は非常に脆性であり得、したがって、ハウジングの中へのそのような汚染防止要素の取り付けに関しては注意が必要である。マウンティングマットは、汚染防止要素とハウジングとの間の空間を充填するために使用されて、汚染防止要素がハウジング内部を動き回るのを防止し、かつ、汚染防止要素がひび割れる又は破壊する原因となり得る汚染防止要素に伝達される可能性のある衝撃を軽減することができる。更に、ハウジング、汚染防止要素、及びマウンティングマットは、使用中に過激な周期的加熱及び冷却に曝される可能性がある。
【0003】
汚染防止要素を取り付けるために一般に使用されるマットとしては、膨張マット及び非膨張マットの2種類がある。膨張マットは、ハウジングと汚染防止要素との間の隙間が常に充填されるように、触媒コンバータの加熱及び冷却サイクルで膨張及び収縮する材料から形成される。これは、汚染防止要素がハウジングに対して移動することができないことを意味する。非膨張マットは、典型的には、ハウジングと汚染防止要素との間の隙間よりもわずかに厚くなるように構成される。これは、マットが汚染防止要素及びハウジングの壁と接触して、常にいくらかの圧縮下にあり、したがって、ハウジング内での汚染防止要素の移動が防止されることを意味する。いずれの場合も、マットは、汚染防止要素の周囲のガス漏れを防止するように設計される。
【0004】
膨張マットを使用する触媒コンバータは、普通、1枚のマット、即ち、略矩形形状1枚の材料シートを含み、このマットは、ハウジングへの挿入に先だって、汚染防止要素の外周表面に巻き付けられる。単一マットを使用することに付随する問題は、適切な取り付け圧力を生成するのに好適な厚さのマットは、汚染防止要素に巻き付ける間にひび割れる(特に外側表面)又は座屈する(特に内側表面)場合があるということである。
【0005】
2枚のシートは巻き付け工程中に互いに対して移動自在であるので、2枚の材料シートを含む積層体を使用して、ひび割れ又は座屈の問題を緩和することが以前から提案されている。
【0006】
図1は、2層マウンティングマットの概略図である。マウンティングマット1は2枚のシート2、3を含み、各シートは内側表面4、5と外側表面6、7とを含み、かつ、各シートの内側表面4、5が互いに接触するように配置されている。これらシートは、2枚のシートの内側表面4、5の間の接着ボンド9によって、中央領域8で結合される。図1の最上シート2は、汚染防止要素に巻き付けられたときに内側シートとなり、下側のシート3は、汚染防止要素に巻き付けられたときに外側シートとなる。
【0007】
マウンティングマットが形成されると、そのマウンティングマットは、典型的には手で汚染防止要素に巻き付けられ、典型的には機械によって行われるキャンニング(canning)として知られるプロセスで、ハウジングに挿入される。図1のようにシートを接着させることにより、マウンティングマットを形成するシートが、互いに対して及びハウジングの内壁に対して移動自在となるのを防止し、このことは、マットのあらゆるひび割れ及び/又は座屈を阻止するのを助ける。
【0008】
この2層マットの設計は、自動車業界において典型的である。例えば、米国特許第5,032,441号及び同第5,332,609号は共に、2枚のシートがマットの中央又はマットの一端で結合される膨張マウンティングマットを記載している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、大量生産される製品では、個々の作業者によって各マウンティングマットを巻き付けかつ充填するのは、時間がかかりかつ費用がかかる。したがって、巻き付け及びキャンニングが自動工程で行われる、より費用効果の高い製造がしばしば好ましい。これは、堆積物からマウンティングマットを持ち上げて、これを汚染防止要素に巻き付ける装置に移送するロボットを必要とし得る。マウンティングマットが持ち上げられるときに、シートが互いに結合されていないマットの末端部又はマットの一部が下に落ちない又は分離できないのが望ましい。例えば、互いに締結されていないシートの末端部は、取り扱い中に分離して隙間10を形成することが図1でわかる。マットの末端部又は任意の他の部分が分離可能であると、第1及び第2のシートが折り畳まれる又は巻き上がる可能性があり、巻き付け及び後続のキャンニングの段階を成功裏に完了するのが困難になる危険性がある。これは、高い不良品率、充填中の汚染防止要素のひび割れ、又は使用中に汚染防止要素を迂回する排出ガスをもたらす可能性がある。したがって、巻き付け及びキャンニングが効果的に完了し得るように、自動工程で使用される積層体が折り畳まれ、かつ巻き上がらないのを保証することができる必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、少なくとも第1のシート及び第2のシートと、少なくとも第1のシート及び第2のシートを一緒に保持するための少なくとも1つの保持手段と、を備え、該保持手段が(i)保持手段が位置付けられた領域内で少なくとも第1及び第2のシートが互いに対して平行に移動するのが可能である状態で、少なくとも第1及び第2のシートを保持するように、及び/又は(ii)本体に巻き付けられると破断し、それによって、保持手段が位置付けられた領域内で少なくとも第1及び第2のシートが互いに対して平行に移動するのを可能とするように、適合される、汚染防止装置のためのマウンティングマットを提供することによって、これらの問題に対処するのを目的とする。
【0011】
マウンティングマットのシートを一緒に保持するための保持手段を用いることにより、マウンティングマットは、持ち上げる間、及び特に自動工程中に運搬される間に分離しない。更に、保持手段は、巻き付け工程の間にシートが互いに対して平行に移動するのを可能にし、座屈及びひび割れを防止する。
【0012】
好ましくは、シートがマットの対向する縁部領域で結合されるように、少なくとも2つの保持手段がマットの上に位置付けられる。より詳細には、マットの対向する縁部領域と、マットの対向する縁部領域の間の領域とで結合されるように、少なくとも3つの保持手段がマット上に位置付けられる。この場合、第1の種類の保持手段及び第2の種類の保持手段が提供されてもよい。
【0013】
好ましくは、保持手段は、ピン、ステープル、ひも、バンド、糸、接着剤領域、及び可撓性リンケージのうちの1つである。
【0014】
マウンティングマットは、少なくとも第1及び第2のシートの平面に対して垂直な方向への少なくとも第1及び第2のシートの移動が、固定手段が位置付けられている領域内で実質的に制限されるように、少なくとも第1及び第2のシートを実質的に接触させて保持するように適合された固定手段を更に備える。
【0015】
固定手段は、マットの中央領域に位置付けられるのが好ましい。固定手段は、少なくとも1つの接着剤区域を含んでもよい。
【0016】
保持手段は、200℃を超える温度で燃え尽きる材料で構成されてもよい。
【0017】
少なくとも第1及び第2のシートの一方の少なくとも1つの縁部は、少なくとも第1及び第2のシートのもう一方の対応する縁部からオフセットされてもよい。
【0018】
好ましくは、第1及び第2のシートは、無機繊維の不織布シートを含む。より好ましくは、第1のシート及び/又は第2のシートは、膨張材料を含む。あるいは、第1のシート及び/又は第2のシートは、非膨張材料を含むのが好ましい。
【0019】
本発明はまた、ハウジングと、ハウジング内に配置される汚染防止要素と、上記マウンティングマットと、を備え、このマウンティングマットが、ハウジングと汚染防止要素との間に画定される隙間の中に配置される、汚染防止装置を提供する。
【0020】
本発明は、上記マウンティングマットを提供することと、マウンティングマットを汚染防止要素に巻き付けることと、マウンティングマット及び汚染防止要素をハウジングの中に配置することと、を含む汚染防止装置の製造方法を更に提供する。
【0021】
好ましくは、マウンティングマットは、自動搬送手段によって保管場所から加工場所まで移送される。より好ましくは、自動搬送手段はロボットである。
【図面の簡単な説明】
【0022】
本発明を単なる例示としてかつ添付図面を参照して説明する。
【図1】上記で参照された2層マウンティングマットの概略図。
【図2a】本発明の第1の実施形態による2層マットの概略的な側面図。
【図2b】本発明の第1の実施形態による2層マットの概略的な平面図。
【図3a】本発明の第2の実施形態による2層マットの概略的な側面図。
【図3b】本発明の第2の実施形態による2層マットの概略的な平面図。
【図4a】本発明の第3の実施形態による2層マットの概略的な側面図。
【図4b】本発明の第3の実施形態による2層マットの概略的な平面図。
【図5a】本発明の第4の実施形態による2層マットの概略的な側面図。
【図5b】本発明の第4の実施形態による「Z」字型の断面を有する概略的なタブ。
【図5c】本発明の第4の実施形態による「U」字型の断面を有する概略的なタブ。
【図6】本発明の第5の実施形態による2層マットの概略的な側面図。
【図7】本発明の第6の実施形態による2層マットの概略的な側面図。
【図8】本発明の第1の実施形態による保持手段を備える3層マットの概略的な側面図。
【図9】本発明の第2又は第3の実施形態による保持手段を備える3層マットの概略的な側面図。
【図10】本発明の第4又は第5の実施形態による保持手段を備える3層マットの概略的な側面図。
【図11】汚染防止装置/排気ガス処理装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下に記載される本発明の実施形態は、従来技術によるガス処理装置のための多層マウンティングマットの巻き付け工程前及びその間の取り扱いを、どのように改善することができるかを例示する。この取り扱いの改善は、マットの非固定部分を一緒に保持するための保持手段を導入することによって達成される。
【0024】
図2aは、本発明の第1の実施形態による2層マットの概略的な側面図である。マット11は、第1のシート12と第2のシート13とを備え、これらシートのそれぞれは、内側表面14、15と外側表面16、17とをそれぞれ有する。第1のシート12及び第2のシート13の形状は略矩形であり、対向する縁部領域18、19と、この対向する縁部領域の間に配置される中央領域20とを有する。接着剤(3M Transfer Tape 950、3M、3M Center(St.Paul,MN 55144−1000 USA)から入手可能)の区域から形成される固定手段9は、第1のシート12及び第2のシート13の中央領域20に提供されて、第1のシート12及び第2のシート13が互いに実質的に接触するようにそれらを一緒に保持する。固定手段21は、固定手段21が位置付けられた領域内で、シートの平面に対して垂直な方向への第1のシート12及び第2のシート13の動きが実質的に制限されるように配置される。
【0025】
固定手段21によって一緒に保持されない2枚のシートの対向する縁部領域17、18は、糸又は複数の糸を含む保持手段22によって一緒に保持される。保持手段22は、第1のシート12及び第2のシート13を一緒に保持すると同時に、保持手段22が位置付けられた領域内での第1のシート12及び第2のシート13の互いに対して平行な動きを可能にする。各糸22の先端部23(第1のシート12及び第2のシート13を貫通する糸の末端部)には、シートを貫通できるようにする先がとがった保持手段が備わっており、いったん糸が両方のシートを完全に貫通すると、シートを通って糸を引き戻すことができない。糸22の対向端部24は、シートを通って糸が引っ張られるのを防止する保持手段を有する。この保持手段は、第1のシート12及び第2のシート13の移動時に、糸22が故意に又は偶発的に除去されるのを防ぐ。これにより、取り扱い中にシートの縁部領域が実質的に分離しないのを確実にし、また、巻き付け工程中に、糸が位置付けられている領域内でシートが互いに対して平行に移動するのが可能となる。
【0026】
図2bは、本発明の第1の実施形態による2層マットの概略的な平面図である。図2a及び図2bには3本の糸22が示されているが、マットの構成に使用される糸の本数は、一緒に保持されるシートの寸法、形状、及び厚さ、並びに特定の用途に応じて異なってもよい。例えば、糸22は、第1のシート12及び第2のシート13の各隅部の領域内で、又は、第1のシート12及び第2のシート13の一方の縁部の長さに沿って実質的に延びる線に沿って、第1のシート12及び第2のシート13の両方を貫通して挿入されてもよい。
【0027】
好適な糸は、剛性、可撓性であってもよく、又は弾性特性を有してもよく、糸のそれぞれは、特定のマット材料又は汚染防止要素の設計のために選択されてもよい。糸の長さは、取り扱い中にシートが互いに対して垂直に動くのを制限するが、巻き付け中にシートが互いに対して平行に動くのを制限しないように選択される。糸は、マットの取り扱い中に損傷を受けないだけの十分な強度を有することが必要とされるが、マットを本体(例えば、汚染防止要素)に巻き付ける際に破断してもよい。更に、糸は、装置の使用中にガス処理装置の動作温度で燃え尽きる材料で形成されてもよく、典型的な動作温度は200℃を超える可能性がある。ある用途に使われるのに好適な種類の糸は、Werner Becker Systeme zur Warenauszeichnung oHG,Liebigstr.1,D 82256,Germanyから入手可能な「Banok Nylon Microspace fein」などである。好ましい場合には、ピン又はステープルなどの代替的な保持手段を使用してもよい。
【0028】
図3aは、本発明の第2の実施形態による2層マットの概略的な側面図であり、図3bは、本発明の第2の実施形態による2層マットの概略的な平面図である。マット並びに第1のシート12及び第2のシート13は、本発明の第1の実施形態に関連して上述した一般構成と同じものである。第2の実施形態では、第1のシート12及び第2のシート13の縁部領域(固定手段22によって一緒に保持されていない)は、第1のシート12及び第2のシート13の縁部領域18、19の外側表面16、17のあたりに配置された細いバンド(1つ又は複数)を備える保持手段25によって一緒に保持される。バンド25は、材料の薄いストリップから形成され、このストリップの末端部が互いに結合されてバンドを形成する。バンド25は、取り扱い中にシートの縁部領域が分離しないように、また、巻き付け工程中に、バンド25が位置付けられる領域内でシートが互いに対して平行に移動できるように配置される。バンドが第1のシート12及び第2のシート13を適所に維持するための追加援助として適所に保持されるように、バンド25は、第1のシート12及び第2のシート13の一方の外側表面16、17の一方に接合されてもよい。
【0029】
バンド25は、マットの取り扱い中に損傷を受けないだけの十分な強度を有することが必要とされるが、巻き付け工程中に破断してもよい。これは、バンドの周囲に良好な強度を有し得るが、剪断力に対する抵抗力は弱くてもよいことを意味する。バンド25は、装置の使用中にガス処理装置の動作温度で燃え尽きる材料で形成されてもよく、典型的な動作温度は200°(200℃)以上である。バンドの形態で使用するのではなく、材料のストリップは、その末端部が結び合わされる、又はその末端部が同じ表面上で互いに結合されるループの形態のひもとして使用されてもよい。図3a及び図3bでは2つのバンドが示されているが、マットの構成に使用されるバンドの数は、一緒に保持されるシートの寸法、形状、及び厚さ、並びに特定の用途に応じて異なってもよい。好ましくは、バンド材料は、紙材料、プラスチックフィルム、又はプラスチック若しくは繊維のリボンのストリップである。上記と同様に入手可能な3M Transfer Tape 950などのテープのストリップを、バンド25として使用することも可能である。
【0030】
図4aは、本発明の第3の実施形態による2層マットの概略的な側面図であり、図4bは、本発明の第3の実施形態による2層マットの概略的な平面図である。この場合も、マット並びに第1のシート12及び第2のシート13の一般構成は、本発明の第1の実施形態に関連して上述した一般構成と同じものである。この第3の実施形態では、固定手段21によって一緒に保持されない第1のシート12及び第2のシート13の縁部領域18、19は、細いストリップ又は細い材料のストリップを含む保持手段26によって一緒に保持される。ストリップ26は、第1の個別シート12の外側表面17に巻きつけられ、かつ、両端が第2の個別シート13の外側表面16に接着される。例えば、ストリップ19の末端部は、マットの内側部を形成する第1の個別シート12の外側表面17に接着されてもよく、その結果、ストリップ26は、マットの外側部を形成する第2の個別シート13の末端部を支持し、逆もまた同様である。ストリップ26は、シートの縁部領域が取り扱い中に実質的に分離しないように、また、巻き付け工程中に、ストリップ26が位置付けられる領域内でシートが互いに対して平行に移動できるように配置される。ストリップの末端部は、上述のように入手可能な3M Transfer Tape 950などの接着テープを使用して、第1のシート12及び第2のシート13に接着される。テープは、取り扱い中に十分な強度及びシートへの付着力を有するが、巻き付け工程中に破壊してもよく、また、装置の使用中に典型的には200℃を超えるガス処理装置の動作温度で燃え尽きてもよい。
【0031】
ストリップ26はまた、マットの取り扱い中に損傷を受けないだけの十分な強度を有することが必要とされるが、巻き付け工程中に破壊してもよい。ストリップはまた、装置の使用中にガス処理装置の動作温度で燃え尽きる材料で形成されてもよい。図4a及び図4bには2つのストリップが示されているが、マットの構成に使用されるストリップの数は、一緒に保持されるシートの寸法、形状、及び厚さ、並びに特定の用途に応じて異なってもよい。したがって、バンド25の末端部が互いに接合又は結合されるのとは違って、ストリップ26の末端部は互いに接合又は結合されていないという点で、この実施形態は上述の第2の実施形態と異なる。
【0032】
本発明の保持手段の第2及び第3の実施形態は、細いバンド又は細い材料のストリップとして示されている。これら実施形態の両方の代替案は、マットのシートを一緒に保持するのを目的として、幅広のバンド又はストリップ材料を使用することである。バンド又はストリップの幅は、シートの縁部領域が取り扱い中に実質的に分離せず、また、巻き付け工程中に、バンド又はストリップが位置付けられている領域内でシートが互いに対して平行に移動するのが可能となるように選択される。幅広のバンド又はストリップ用に選択される材料は、マットの効率的な巻き付けに影響を与えずに、又はマットに損傷を与えずに、巻き付け工程中にそれらがマットの形状に追従するのを可能にする好適な特性を有することが必要とされる。例えば、マットの取り扱い中に損傷を受けないだけの十分な強度を有するが、巻き付け工程中に破損してもよい薄紙又は薄い可撓性若しくは弾性プラスチックフィルムから形成されるバンド又はストリップを使用することができる。バンド又はストリップは、マットの対向縁部に必要なのが2つだけであるように十分に幅広であってもよい。これら保持手段は、固定手段と共に又は固定手段なしで使用され得る。あるいは、取り扱い中にシートを一緒に保持するために1つのバンド又はストリップのみが必要とされるように保持手段は、マットと同様の長さを有するバンド又はストリップであり得る。同様に、単一保持手段を、固定手段と共に又は固定手段なしで使用してもよい。
【0033】
所望の場合には、上述のバンド25又はストリップ26には、情報、部品番号、又は機械で若しくは作業者が読取り可能な符号が印刷されてもよい。
【0034】
図5aは、本発明の第4の実施形態による2層マットの概略的な側面図である。マット、並びに第1のシート12及び第2のシート13の一般構成は、上で第1の実施形態に関連して記述されたものと同一である。この第4の実施形態では、固定手段21によって一緒に保持されていない第1のシート12及び第2のシートの縁部領域は、シート12、13の内側表面14、15に取り付けられたタブ27(1つ又は複数)を含む保持手段によって一緒に保持される。図5bは、本発明の第4の実施形態による「Z」字型の断面を有する概略的なタブであり、図5cは、本発明の第4の実施形態による「U」字型の断面を有する概略的なタブである。「Z」字型のタブ28は、材料の単一ストリップを3つの領域に折り畳み、第1の領域の表面を第1のシート12に、及び第3の領域の反対側の表面を第2のシート13に接合することによって形成され得る。「U」字型のタブ29は、材料の単一ストリップを3つの領域に折り畳み、第1の領域の表面を第1のシート12に、及び第3の領域の同じ表面を第2のシート13に接合することによって形成され得る。各タブ28、29は、薄い材料から形成される可撓性リンケージであり、タブ28、29の表面には、第1のシート12及び第2のシート13と接触しかつ接合することになる接着剤層30が適用される。タブ28、29は、シート12、13の縁部領域18、19が、取り扱い中に実質的に分離しないように、また、巻き付け工程中に、タブ28、29が位置付けられる領域内でシート12、13が互いに対して平行に移動するのが可能となるように、第1のシート12と第2のシート13との間に接着される。タブ28、29は、マットの取り扱い中に損傷を受けないだけの十分な強度を有することが必要とされるが、巻き付け工程中に破断してもよい。図5aには2つのタブ28、29が示されているが、マットの構成に使用されるタブ28、29の数は、一緒に保持されるシート2、3の寸法、形状、及び厚さ、並びに特定の用途に応じて異なってもよく、例えば、4つのタブ28、29を代わりに使用してもよい。「Z」字型又は「U」字型を問わず、タブ28、29の種類もまた、必要に応じて置き換えることができる。紙、プラスチックフィルム、テープ又はリボンのストリップは、タブを形成するのに適しており、上記と同様に入手可能な3M Transfer Tape 950などの接着剤を使用して、タブ28、29を第1のシート12及び第2のシート13に接合する。
【0035】
図6は、本発明の第5の実施形態による2層マットの概略的な側面図である。マット並びに第1のシート12及び第2のシート13の一般構成は、上で第1の実施形態に関連して記述されたものと同一である。第5の実施形態では、固定手段21によって一緒に保持されていない第1のシート12と第2のシート13の縁部領域は、第1のシート12及び第2のシート13の内側表面14、15に適用された離散的接着性区域を含む保持手段30によって一緒に保持される。離散的接着性区域30は、ホットメルト接着剤材料(3M 3731又は3M 3748、3M,3M Center,St.Paul,MN 55144−1000,USA)のスポットを含み、これらスポットは、シートの縁部領域が取り扱い中に実質的に分離できないように、十分な強度及び付着力を有する。接着性区域30は、汚染防止要素などの本体に巻き付けるときに破断し、これにより、保持手段が位置付けられる領域内で、第1のシート12及び第2のシート13が互いに対して平行に移動するのが可能となる。接着剤は、装置の使用中にガス処理装置の動作温度で燃え尽きるように選択され得る。図6には2つの接着性区域が示されているが、接着性区域のサイズ、及び区域内の接着剤スポットの数、並びに/又はマットの構成で使用される区域の数は、一緒に保持されるシートの寸法、形状、及び厚さ、並びに特定の用途に応じて異なってもよい。
【0036】
図7は、第6の実施形態による2層マットの概略的な側面図である。この第6の実施形態では、第1のシート12と第2のシート13との間の固定手段21は、第1のシート12及び第2のシート13の縁部領域18、19の一方に向けてオフセットされており、マットの中央領域20から外れている。保持手段31は、固定手段21によって一緒に保持されていないシートの対向する縁部領域を一緒に保持する。本発明の第1〜第5の実施形態に関連して上述された保持手段のいずれかを使用することができる。特定用途では、取り扱い中にマットのこの中央領域20で第1のシート12と第2のシート13とが分離するのを回避するために、マットの中央領域20に追加の保持手段32を提供することもまた必要であり得る。この場合も先と同様に、本発明の第1〜第5の実施形態に関連して上述された保持手段のいずれかを使用することができる。図7には単一保持手段31が示されているが、マットの構成に使用される保持手段の種類及び数は、一緒に保持される第1のシート12及び第2のシート13の寸法、形状、及び厚さ、並びに特定の用途に応じて異なってもよい。締結手段21をシートの一方の縁部領域の方に適用することは、選択される保持手段によっては必要なのは1つの保持手段のみでよいので有利である。2つ以上の保持手段を使用する場合、第1の種類の保持手段、及び第2の異なる種類の保持手段を使用してもよい。
【0037】
上記実施形態では、固定手段9は、転写テープによって提供される接着剤である。しかしながら、シートの間のホットメルト接着剤、感圧接着剤、両面接着テープ、マットの中央領域の外側表面に巻き付けられた接着テープ、又は接着スプレーなどといった、他の種類の接着剤を代わりに使用してもよい。特に、ホットメルト接着剤(3M 3731又は3M 3748)あるいは接着スプレー(上で詳細が記載されている3Mから入手可能な3M 74)が、転写テープに優先して使用され得る。あるいは、機械的固定手段が使用されてもよい。機械的固定手段が使用される場合には、第1のシート12及び第2のシート13を、上記本発明の第1〜第5の実施形態に記載の保持手段のいずれかと同じ様式で一緒に保持することが許容可能である。例えば、糸、バンド、ストリップ、ステープル、ピン、ひも、又は可撓性リンケージを保持手段として使用することが可能である。保持手段のみを使用してシートが一緒に保持されるマウンティングマットは、マウンティングマットの構成に適用されるのが必要なのが1つの固定過程のみであるという製造上の利点を有することになる。
【0038】
上記実施形態は、2枚のシートを備えるマウンティングマットの例を示している。しかしながら、マウンティングマットは、適用、巻き付けられる汚染防止要素の寸法又は充填される必要がある汚染防止要素とハウジングとの間の空間の寸法に応じて、2枚、3枚、4枚、又はそれ以上のシートを備えていてもよい。
【0039】
図8は、本発明の第1の実施形態による保持手段を備える3層マットの概略的な側面図である。第1の実施形態の2層マットに適用されたものと同じ糸13が、第1のシート12と、第2のシート13と、第3のシート32とを備えるマットに提供され得ることがわかる。このような多層のマットでは、糸33はシート12、13、32の全てを貫通して、これらを一緒に保持する。
【0040】
同様に、図9は、本発明の第2又は第3の実施形態による保持手段を備える3層マットの概略的な側面図である。第2の実施形態又は第3の実施形態のいずれかの2層マットに適用されたものと同じバンド又はストリップ保持手段を、第1のシート12と、第2のシート13と、第3のシート32とを備えるマウンティングマットに適用することができ、図9は、3枚のシート12、13、32の外側表面16、17の周囲に適用された保持手段37を示している。バンドを保持手段37として使用する場合、バンドはシートのうちのいずれか1枚に接着されて、取り扱い中にそのシートを適切な位置に維持することができる。接着剤は、第1のシート12(マットの内側表面を形成する)の外側表面、若しくは第2のシート13(マットの外側表面を形成する)の外側表面、又は第3(中央)のシート32の側面40のうちのいずれかに適用され得る。ストリップを保持手段37として使用する場合、ストリップの末端部は、第2のシート13の外側表面17又は第1のシート12の外側表面16のいずれかに接着されてもよい。
【0041】
図10は、本発明の第4又は第5の実施形態による保持手段を備える3層マットの概略的な側面図である。第4の実施形態又は第5の実施形態のいずれかの2層マットに適用されたものと同じタブ保持手段を、第1のシート12と、第2のシート13と、第3のシート32とを備えるマウンティングマットに適用することができる。このような多層のマットでは、全てのシートが一緒に保持されるように、保持手段38は、シート12、13、32のそれぞれの間に適用される必要があることになる。
【0042】
第1〜第5の実施形態のいずれかの保持手段を、2枚、3枚、4枚、又はそれ以上のシートを備える多層マウンティングマットに適用することができることは、当業者には明らかであろう。
【0043】
マットを形成する第1、第2、及び第3の(適用可能な場合)シートは、寸法が異なるのが望ましくあり得、例えば、より大きな寸法のシートは汚染防止要素に対して最も外側のシートであり、汚染防止要素に巻き付けられると大きな直径をもたらす。こうすることにより、シートの末端部が集まる領域におけるより良好な密着及び改善された封止を可能にすることができ、封止領域周辺のガス漏れの可能性が低減される。シートの形状は、対向縁部を有する正方形又は略矩形であってもよく、あるいは、図2b、図3b、及び図4bに示されるように、シートの一方の縁部上に設けられて、シートのもう一方の対向縁部に設けられる切り欠き部分との噛み合い係合を形成する舌状部を有してもよい。これらの形体はまた、シートの末端部が接合される領域周辺のあらゆるガス漏れ経路を減少させることによって、使用中のマットの封止効率を改善することができる。しかしながら、シートは、舌状形体のない矩形であってもよく、又は、封止を助けるための当該技術分野において既知であるその他の形体が備わっていてもよい。
【0044】
各シートの寸法及び形状は、所望の場合には、設計又は用途によって同一であってもよく又は異なっていてもよい。マウンティングマットを形成する材料シートの寸法は、用途によって、より詳細には、汚染防止要素及びハウジングの寸法によって決定される。各シートの厚さは、典型的には4mm〜10mmの範囲であるが、これに限定されない。シートの寸法は、典型的には、幅4cm〜40cm及び長さ30cm〜120cmの範囲であるが、これに限定されない。
【0045】
マウンティングマットが、対向する長い縁部と対向する短い縁部とを有する矩形である場合、これらマットのシートは、横方向にオフセットされてもよく(即ち、対向する長い縁部は整列しない)、並びに、縦方向にオフセットされてもよい(即ち、対向する短い縁部は整列しない)。特定のキャンニングプロセスでは、特に「充填」として知られる方法では、マットのシートは、横方向及び縦方向の両方にオフセットされるのが有利であり得る。充填プロセスの間、マット及び汚染防止要素の両方を、容器の中に圧入される漏斗状のものに入れるのが一般的である。このプロセス中にマットが剪断する可能性があり、その結果、充填後にマットの縁部は汚染防止要素と整列しない。これは、マットの保持効率の低下をもたらし、かつ、排出ガスによる縁部の腐食をマットがより起こしやすくなる。マットを横方向にオフセットすることにより、充填プロセス中の剪断の可能性を低下させることができる。マットを縦方向にオフセットすることにより、汚染防止要素の外面周辺に、より良好な封止を提供することができる。したがって、第1のマット12又は第2のマット13の一方の少なくとも1つの縁部を、第1のマット12又は第2のマット13のもう一方の対応する縁部からオフセットさせるのが望ましくあり得る。
【0046】
本発明は、多層膨張マウンティングマット、多層非膨張マウンティングマット、又は膨張層と非膨張層との組み合わせを備えるマウンティングマットに適用され得る。シートを形成するのに使用される材料は、用途によって、例えば、使用中にシートが曝されるであろう温度範囲、及び取り付けられる汚染防止要素の種類などの要因によって異なる。好適な膨張シート材料は、典型的には、耐火セラミック繊維、生体溶解性セラミック繊維、ガラス繊維、又はこれらのブレンド物などの無機繊維、非膨張ひる石、及びスチレンブタジエンラテックス又はメタクリレートポリマーなどの結合剤を含む。好適な非膨張シート材料は、典型的には、多結晶繊維、ガラス繊維、又は非晶質セラミック繊維などの無機繊維、及びアクリレートポリマーなどの有機結合剤を含む。当業者に既知の好適な材料を使用してもよい。上述されたもののような代表的なマットの材料は、米国特許第3,916,057号、米国特許第4,305,992号、及び欧州特許第1,495,807号に提案されており、これらを参照されたい。
【0047】
典型的には、汚染防止要素は、プラチナ、パラジウム、及びロジウムなどの触媒材料のコーティングを支持するセラミック又はステンレス鋼のハニカム式構造から形成される。ハウジングは、プレス加工された又は圧延されたステンレス鋼のケーシングから形成されてもよく、このケーシングは、マウンティングマットによって保護される精密要素を収容する。図11は、汚染防止装置の概略図である。マウンティングマット39は嵌合位置で示されており、汚染防止要素40とハウジング41との間に画定された隙間の中に配置されている。汚染防止装置は、加工ステーションにおいて、マウンティングマット39を得、それを汚染防止要素40に巻き付け、かつマウンティングマット39を汚染防止要素40とハウジング41との間に配置することによって作製される。これは、マット39によって取り囲まれた汚染防止要素40をハウジング41に挿入することによって行われる。マットが積層されて保管されている保持領域と加工ステーションとの間でマウンティングマットを移送するために、ロボットなどの自動搬送手段が使用される。上述の本発明の実施形態によるマットのいずれかを使用して汚染防止装置を形成することができ、又は、汚染防止装置を形成する際にこれを使用することができる。
【技術分野】
【0001】
本発明はマウンティングマット、特に、ハウジング内に汚染防止要素を取り付けるためのマウンティングマットに関する。
【背景技術】
【0002】
ガス処理装置、特に触媒コンバータなどの汚染防止装置は、ハウジング又はケーシング内に収容される触媒担体であることが多い汚染防止要素を備えている。汚染防止要素は、骨格構造又はハニカム式構造を有するセラミック材料で作製される場合が多い。それらの材料及び構造に起因して、汚染防止要素は非常に脆性であり得、したがって、ハウジングの中へのそのような汚染防止要素の取り付けに関しては注意が必要である。マウンティングマットは、汚染防止要素とハウジングとの間の空間を充填するために使用されて、汚染防止要素がハウジング内部を動き回るのを防止し、かつ、汚染防止要素がひび割れる又は破壊する原因となり得る汚染防止要素に伝達される可能性のある衝撃を軽減することができる。更に、ハウジング、汚染防止要素、及びマウンティングマットは、使用中に過激な周期的加熱及び冷却に曝される可能性がある。
【0003】
汚染防止要素を取り付けるために一般に使用されるマットとしては、膨張マット及び非膨張マットの2種類がある。膨張マットは、ハウジングと汚染防止要素との間の隙間が常に充填されるように、触媒コンバータの加熱及び冷却サイクルで膨張及び収縮する材料から形成される。これは、汚染防止要素がハウジングに対して移動することができないことを意味する。非膨張マットは、典型的には、ハウジングと汚染防止要素との間の隙間よりもわずかに厚くなるように構成される。これは、マットが汚染防止要素及びハウジングの壁と接触して、常にいくらかの圧縮下にあり、したがって、ハウジング内での汚染防止要素の移動が防止されることを意味する。いずれの場合も、マットは、汚染防止要素の周囲のガス漏れを防止するように設計される。
【0004】
膨張マットを使用する触媒コンバータは、普通、1枚のマット、即ち、略矩形形状1枚の材料シートを含み、このマットは、ハウジングへの挿入に先だって、汚染防止要素の外周表面に巻き付けられる。単一マットを使用することに付随する問題は、適切な取り付け圧力を生成するのに好適な厚さのマットは、汚染防止要素に巻き付ける間にひび割れる(特に外側表面)又は座屈する(特に内側表面)場合があるということである。
【0005】
2枚のシートは巻き付け工程中に互いに対して移動自在であるので、2枚の材料シートを含む積層体を使用して、ひび割れ又は座屈の問題を緩和することが以前から提案されている。
【0006】
図1は、2層マウンティングマットの概略図である。マウンティングマット1は2枚のシート2、3を含み、各シートは内側表面4、5と外側表面6、7とを含み、かつ、各シートの内側表面4、5が互いに接触するように配置されている。これらシートは、2枚のシートの内側表面4、5の間の接着ボンド9によって、中央領域8で結合される。図1の最上シート2は、汚染防止要素に巻き付けられたときに内側シートとなり、下側のシート3は、汚染防止要素に巻き付けられたときに外側シートとなる。
【0007】
マウンティングマットが形成されると、そのマウンティングマットは、典型的には手で汚染防止要素に巻き付けられ、典型的には機械によって行われるキャンニング(canning)として知られるプロセスで、ハウジングに挿入される。図1のようにシートを接着させることにより、マウンティングマットを形成するシートが、互いに対して及びハウジングの内壁に対して移動自在となるのを防止し、このことは、マットのあらゆるひび割れ及び/又は座屈を阻止するのを助ける。
【0008】
この2層マットの設計は、自動車業界において典型的である。例えば、米国特許第5,032,441号及び同第5,332,609号は共に、2枚のシートがマットの中央又はマットの一端で結合される膨張マウンティングマットを記載している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、大量生産される製品では、個々の作業者によって各マウンティングマットを巻き付けかつ充填するのは、時間がかかりかつ費用がかかる。したがって、巻き付け及びキャンニングが自動工程で行われる、より費用効果の高い製造がしばしば好ましい。これは、堆積物からマウンティングマットを持ち上げて、これを汚染防止要素に巻き付ける装置に移送するロボットを必要とし得る。マウンティングマットが持ち上げられるときに、シートが互いに結合されていないマットの末端部又はマットの一部が下に落ちない又は分離できないのが望ましい。例えば、互いに締結されていないシートの末端部は、取り扱い中に分離して隙間10を形成することが図1でわかる。マットの末端部又は任意の他の部分が分離可能であると、第1及び第2のシートが折り畳まれる又は巻き上がる可能性があり、巻き付け及び後続のキャンニングの段階を成功裏に完了するのが困難になる危険性がある。これは、高い不良品率、充填中の汚染防止要素のひび割れ、又は使用中に汚染防止要素を迂回する排出ガスをもたらす可能性がある。したがって、巻き付け及びキャンニングが効果的に完了し得るように、自動工程で使用される積層体が折り畳まれ、かつ巻き上がらないのを保証することができる必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、少なくとも第1のシート及び第2のシートと、少なくとも第1のシート及び第2のシートを一緒に保持するための少なくとも1つの保持手段と、を備え、該保持手段が(i)保持手段が位置付けられた領域内で少なくとも第1及び第2のシートが互いに対して平行に移動するのが可能である状態で、少なくとも第1及び第2のシートを保持するように、及び/又は(ii)本体に巻き付けられると破断し、それによって、保持手段が位置付けられた領域内で少なくとも第1及び第2のシートが互いに対して平行に移動するのを可能とするように、適合される、汚染防止装置のためのマウンティングマットを提供することによって、これらの問題に対処するのを目的とする。
【0011】
マウンティングマットのシートを一緒に保持するための保持手段を用いることにより、マウンティングマットは、持ち上げる間、及び特に自動工程中に運搬される間に分離しない。更に、保持手段は、巻き付け工程の間にシートが互いに対して平行に移動するのを可能にし、座屈及びひび割れを防止する。
【0012】
好ましくは、シートがマットの対向する縁部領域で結合されるように、少なくとも2つの保持手段がマットの上に位置付けられる。より詳細には、マットの対向する縁部領域と、マットの対向する縁部領域の間の領域とで結合されるように、少なくとも3つの保持手段がマット上に位置付けられる。この場合、第1の種類の保持手段及び第2の種類の保持手段が提供されてもよい。
【0013】
好ましくは、保持手段は、ピン、ステープル、ひも、バンド、糸、接着剤領域、及び可撓性リンケージのうちの1つである。
【0014】
マウンティングマットは、少なくとも第1及び第2のシートの平面に対して垂直な方向への少なくとも第1及び第2のシートの移動が、固定手段が位置付けられている領域内で実質的に制限されるように、少なくとも第1及び第2のシートを実質的に接触させて保持するように適合された固定手段を更に備える。
【0015】
固定手段は、マットの中央領域に位置付けられるのが好ましい。固定手段は、少なくとも1つの接着剤区域を含んでもよい。
【0016】
保持手段は、200℃を超える温度で燃え尽きる材料で構成されてもよい。
【0017】
少なくとも第1及び第2のシートの一方の少なくとも1つの縁部は、少なくとも第1及び第2のシートのもう一方の対応する縁部からオフセットされてもよい。
【0018】
好ましくは、第1及び第2のシートは、無機繊維の不織布シートを含む。より好ましくは、第1のシート及び/又は第2のシートは、膨張材料を含む。あるいは、第1のシート及び/又は第2のシートは、非膨張材料を含むのが好ましい。
【0019】
本発明はまた、ハウジングと、ハウジング内に配置される汚染防止要素と、上記マウンティングマットと、を備え、このマウンティングマットが、ハウジングと汚染防止要素との間に画定される隙間の中に配置される、汚染防止装置を提供する。
【0020】
本発明は、上記マウンティングマットを提供することと、マウンティングマットを汚染防止要素に巻き付けることと、マウンティングマット及び汚染防止要素をハウジングの中に配置することと、を含む汚染防止装置の製造方法を更に提供する。
【0021】
好ましくは、マウンティングマットは、自動搬送手段によって保管場所から加工場所まで移送される。より好ましくは、自動搬送手段はロボットである。
【図面の簡単な説明】
【0022】
本発明を単なる例示としてかつ添付図面を参照して説明する。
【図1】上記で参照された2層マウンティングマットの概略図。
【図2a】本発明の第1の実施形態による2層マットの概略的な側面図。
【図2b】本発明の第1の実施形態による2層マットの概略的な平面図。
【図3a】本発明の第2の実施形態による2層マットの概略的な側面図。
【図3b】本発明の第2の実施形態による2層マットの概略的な平面図。
【図4a】本発明の第3の実施形態による2層マットの概略的な側面図。
【図4b】本発明の第3の実施形態による2層マットの概略的な平面図。
【図5a】本発明の第4の実施形態による2層マットの概略的な側面図。
【図5b】本発明の第4の実施形態による「Z」字型の断面を有する概略的なタブ。
【図5c】本発明の第4の実施形態による「U」字型の断面を有する概略的なタブ。
【図6】本発明の第5の実施形態による2層マットの概略的な側面図。
【図7】本発明の第6の実施形態による2層マットの概略的な側面図。
【図8】本発明の第1の実施形態による保持手段を備える3層マットの概略的な側面図。
【図9】本発明の第2又は第3の実施形態による保持手段を備える3層マットの概略的な側面図。
【図10】本発明の第4又は第5の実施形態による保持手段を備える3層マットの概略的な側面図。
【図11】汚染防止装置/排気ガス処理装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下に記載される本発明の実施形態は、従来技術によるガス処理装置のための多層マウンティングマットの巻き付け工程前及びその間の取り扱いを、どのように改善することができるかを例示する。この取り扱いの改善は、マットの非固定部分を一緒に保持するための保持手段を導入することによって達成される。
【0024】
図2aは、本発明の第1の実施形態による2層マットの概略的な側面図である。マット11は、第1のシート12と第2のシート13とを備え、これらシートのそれぞれは、内側表面14、15と外側表面16、17とをそれぞれ有する。第1のシート12及び第2のシート13の形状は略矩形であり、対向する縁部領域18、19と、この対向する縁部領域の間に配置される中央領域20とを有する。接着剤(3M Transfer Tape 950、3M、3M Center(St.Paul,MN 55144−1000 USA)から入手可能)の区域から形成される固定手段9は、第1のシート12及び第2のシート13の中央領域20に提供されて、第1のシート12及び第2のシート13が互いに実質的に接触するようにそれらを一緒に保持する。固定手段21は、固定手段21が位置付けられた領域内で、シートの平面に対して垂直な方向への第1のシート12及び第2のシート13の動きが実質的に制限されるように配置される。
【0025】
固定手段21によって一緒に保持されない2枚のシートの対向する縁部領域17、18は、糸又は複数の糸を含む保持手段22によって一緒に保持される。保持手段22は、第1のシート12及び第2のシート13を一緒に保持すると同時に、保持手段22が位置付けられた領域内での第1のシート12及び第2のシート13の互いに対して平行な動きを可能にする。各糸22の先端部23(第1のシート12及び第2のシート13を貫通する糸の末端部)には、シートを貫通できるようにする先がとがった保持手段が備わっており、いったん糸が両方のシートを完全に貫通すると、シートを通って糸を引き戻すことができない。糸22の対向端部24は、シートを通って糸が引っ張られるのを防止する保持手段を有する。この保持手段は、第1のシート12及び第2のシート13の移動時に、糸22が故意に又は偶発的に除去されるのを防ぐ。これにより、取り扱い中にシートの縁部領域が実質的に分離しないのを確実にし、また、巻き付け工程中に、糸が位置付けられている領域内でシートが互いに対して平行に移動するのが可能となる。
【0026】
図2bは、本発明の第1の実施形態による2層マットの概略的な平面図である。図2a及び図2bには3本の糸22が示されているが、マットの構成に使用される糸の本数は、一緒に保持されるシートの寸法、形状、及び厚さ、並びに特定の用途に応じて異なってもよい。例えば、糸22は、第1のシート12及び第2のシート13の各隅部の領域内で、又は、第1のシート12及び第2のシート13の一方の縁部の長さに沿って実質的に延びる線に沿って、第1のシート12及び第2のシート13の両方を貫通して挿入されてもよい。
【0027】
好適な糸は、剛性、可撓性であってもよく、又は弾性特性を有してもよく、糸のそれぞれは、特定のマット材料又は汚染防止要素の設計のために選択されてもよい。糸の長さは、取り扱い中にシートが互いに対して垂直に動くのを制限するが、巻き付け中にシートが互いに対して平行に動くのを制限しないように選択される。糸は、マットの取り扱い中に損傷を受けないだけの十分な強度を有することが必要とされるが、マットを本体(例えば、汚染防止要素)に巻き付ける際に破断してもよい。更に、糸は、装置の使用中にガス処理装置の動作温度で燃え尽きる材料で形成されてもよく、典型的な動作温度は200℃を超える可能性がある。ある用途に使われるのに好適な種類の糸は、Werner Becker Systeme zur Warenauszeichnung oHG,Liebigstr.1,D 82256,Germanyから入手可能な「Banok Nylon Microspace fein」などである。好ましい場合には、ピン又はステープルなどの代替的な保持手段を使用してもよい。
【0028】
図3aは、本発明の第2の実施形態による2層マットの概略的な側面図であり、図3bは、本発明の第2の実施形態による2層マットの概略的な平面図である。マット並びに第1のシート12及び第2のシート13は、本発明の第1の実施形態に関連して上述した一般構成と同じものである。第2の実施形態では、第1のシート12及び第2のシート13の縁部領域(固定手段22によって一緒に保持されていない)は、第1のシート12及び第2のシート13の縁部領域18、19の外側表面16、17のあたりに配置された細いバンド(1つ又は複数)を備える保持手段25によって一緒に保持される。バンド25は、材料の薄いストリップから形成され、このストリップの末端部が互いに結合されてバンドを形成する。バンド25は、取り扱い中にシートの縁部領域が分離しないように、また、巻き付け工程中に、バンド25が位置付けられる領域内でシートが互いに対して平行に移動できるように配置される。バンドが第1のシート12及び第2のシート13を適所に維持するための追加援助として適所に保持されるように、バンド25は、第1のシート12及び第2のシート13の一方の外側表面16、17の一方に接合されてもよい。
【0029】
バンド25は、マットの取り扱い中に損傷を受けないだけの十分な強度を有することが必要とされるが、巻き付け工程中に破断してもよい。これは、バンドの周囲に良好な強度を有し得るが、剪断力に対する抵抗力は弱くてもよいことを意味する。バンド25は、装置の使用中にガス処理装置の動作温度で燃え尽きる材料で形成されてもよく、典型的な動作温度は200°(200℃)以上である。バンドの形態で使用するのではなく、材料のストリップは、その末端部が結び合わされる、又はその末端部が同じ表面上で互いに結合されるループの形態のひもとして使用されてもよい。図3a及び図3bでは2つのバンドが示されているが、マットの構成に使用されるバンドの数は、一緒に保持されるシートの寸法、形状、及び厚さ、並びに特定の用途に応じて異なってもよい。好ましくは、バンド材料は、紙材料、プラスチックフィルム、又はプラスチック若しくは繊維のリボンのストリップである。上記と同様に入手可能な3M Transfer Tape 950などのテープのストリップを、バンド25として使用することも可能である。
【0030】
図4aは、本発明の第3の実施形態による2層マットの概略的な側面図であり、図4bは、本発明の第3の実施形態による2層マットの概略的な平面図である。この場合も、マット並びに第1のシート12及び第2のシート13の一般構成は、本発明の第1の実施形態に関連して上述した一般構成と同じものである。この第3の実施形態では、固定手段21によって一緒に保持されない第1のシート12及び第2のシート13の縁部領域18、19は、細いストリップ又は細い材料のストリップを含む保持手段26によって一緒に保持される。ストリップ26は、第1の個別シート12の外側表面17に巻きつけられ、かつ、両端が第2の個別シート13の外側表面16に接着される。例えば、ストリップ19の末端部は、マットの内側部を形成する第1の個別シート12の外側表面17に接着されてもよく、その結果、ストリップ26は、マットの外側部を形成する第2の個別シート13の末端部を支持し、逆もまた同様である。ストリップ26は、シートの縁部領域が取り扱い中に実質的に分離しないように、また、巻き付け工程中に、ストリップ26が位置付けられる領域内でシートが互いに対して平行に移動できるように配置される。ストリップの末端部は、上述のように入手可能な3M Transfer Tape 950などの接着テープを使用して、第1のシート12及び第2のシート13に接着される。テープは、取り扱い中に十分な強度及びシートへの付着力を有するが、巻き付け工程中に破壊してもよく、また、装置の使用中に典型的には200℃を超えるガス処理装置の動作温度で燃え尽きてもよい。
【0031】
ストリップ26はまた、マットの取り扱い中に損傷を受けないだけの十分な強度を有することが必要とされるが、巻き付け工程中に破壊してもよい。ストリップはまた、装置の使用中にガス処理装置の動作温度で燃え尽きる材料で形成されてもよい。図4a及び図4bには2つのストリップが示されているが、マットの構成に使用されるストリップの数は、一緒に保持されるシートの寸法、形状、及び厚さ、並びに特定の用途に応じて異なってもよい。したがって、バンド25の末端部が互いに接合又は結合されるのとは違って、ストリップ26の末端部は互いに接合又は結合されていないという点で、この実施形態は上述の第2の実施形態と異なる。
【0032】
本発明の保持手段の第2及び第3の実施形態は、細いバンド又は細い材料のストリップとして示されている。これら実施形態の両方の代替案は、マットのシートを一緒に保持するのを目的として、幅広のバンド又はストリップ材料を使用することである。バンド又はストリップの幅は、シートの縁部領域が取り扱い中に実質的に分離せず、また、巻き付け工程中に、バンド又はストリップが位置付けられている領域内でシートが互いに対して平行に移動するのが可能となるように選択される。幅広のバンド又はストリップ用に選択される材料は、マットの効率的な巻き付けに影響を与えずに、又はマットに損傷を与えずに、巻き付け工程中にそれらがマットの形状に追従するのを可能にする好適な特性を有することが必要とされる。例えば、マットの取り扱い中に損傷を受けないだけの十分な強度を有するが、巻き付け工程中に破損してもよい薄紙又は薄い可撓性若しくは弾性プラスチックフィルムから形成されるバンド又はストリップを使用することができる。バンド又はストリップは、マットの対向縁部に必要なのが2つだけであるように十分に幅広であってもよい。これら保持手段は、固定手段と共に又は固定手段なしで使用され得る。あるいは、取り扱い中にシートを一緒に保持するために1つのバンド又はストリップのみが必要とされるように保持手段は、マットと同様の長さを有するバンド又はストリップであり得る。同様に、単一保持手段を、固定手段と共に又は固定手段なしで使用してもよい。
【0033】
所望の場合には、上述のバンド25又はストリップ26には、情報、部品番号、又は機械で若しくは作業者が読取り可能な符号が印刷されてもよい。
【0034】
図5aは、本発明の第4の実施形態による2層マットの概略的な側面図である。マット、並びに第1のシート12及び第2のシート13の一般構成は、上で第1の実施形態に関連して記述されたものと同一である。この第4の実施形態では、固定手段21によって一緒に保持されていない第1のシート12及び第2のシートの縁部領域は、シート12、13の内側表面14、15に取り付けられたタブ27(1つ又は複数)を含む保持手段によって一緒に保持される。図5bは、本発明の第4の実施形態による「Z」字型の断面を有する概略的なタブであり、図5cは、本発明の第4の実施形態による「U」字型の断面を有する概略的なタブである。「Z」字型のタブ28は、材料の単一ストリップを3つの領域に折り畳み、第1の領域の表面を第1のシート12に、及び第3の領域の反対側の表面を第2のシート13に接合することによって形成され得る。「U」字型のタブ29は、材料の単一ストリップを3つの領域に折り畳み、第1の領域の表面を第1のシート12に、及び第3の領域の同じ表面を第2のシート13に接合することによって形成され得る。各タブ28、29は、薄い材料から形成される可撓性リンケージであり、タブ28、29の表面には、第1のシート12及び第2のシート13と接触しかつ接合することになる接着剤層30が適用される。タブ28、29は、シート12、13の縁部領域18、19が、取り扱い中に実質的に分離しないように、また、巻き付け工程中に、タブ28、29が位置付けられる領域内でシート12、13が互いに対して平行に移動するのが可能となるように、第1のシート12と第2のシート13との間に接着される。タブ28、29は、マットの取り扱い中に損傷を受けないだけの十分な強度を有することが必要とされるが、巻き付け工程中に破断してもよい。図5aには2つのタブ28、29が示されているが、マットの構成に使用されるタブ28、29の数は、一緒に保持されるシート2、3の寸法、形状、及び厚さ、並びに特定の用途に応じて異なってもよく、例えば、4つのタブ28、29を代わりに使用してもよい。「Z」字型又は「U」字型を問わず、タブ28、29の種類もまた、必要に応じて置き換えることができる。紙、プラスチックフィルム、テープ又はリボンのストリップは、タブを形成するのに適しており、上記と同様に入手可能な3M Transfer Tape 950などの接着剤を使用して、タブ28、29を第1のシート12及び第2のシート13に接合する。
【0035】
図6は、本発明の第5の実施形態による2層マットの概略的な側面図である。マット並びに第1のシート12及び第2のシート13の一般構成は、上で第1の実施形態に関連して記述されたものと同一である。第5の実施形態では、固定手段21によって一緒に保持されていない第1のシート12と第2のシート13の縁部領域は、第1のシート12及び第2のシート13の内側表面14、15に適用された離散的接着性区域を含む保持手段30によって一緒に保持される。離散的接着性区域30は、ホットメルト接着剤材料(3M 3731又は3M 3748、3M,3M Center,St.Paul,MN 55144−1000,USA)のスポットを含み、これらスポットは、シートの縁部領域が取り扱い中に実質的に分離できないように、十分な強度及び付着力を有する。接着性区域30は、汚染防止要素などの本体に巻き付けるときに破断し、これにより、保持手段が位置付けられる領域内で、第1のシート12及び第2のシート13が互いに対して平行に移動するのが可能となる。接着剤は、装置の使用中にガス処理装置の動作温度で燃え尽きるように選択され得る。図6には2つの接着性区域が示されているが、接着性区域のサイズ、及び区域内の接着剤スポットの数、並びに/又はマットの構成で使用される区域の数は、一緒に保持されるシートの寸法、形状、及び厚さ、並びに特定の用途に応じて異なってもよい。
【0036】
図7は、第6の実施形態による2層マットの概略的な側面図である。この第6の実施形態では、第1のシート12と第2のシート13との間の固定手段21は、第1のシート12及び第2のシート13の縁部領域18、19の一方に向けてオフセットされており、マットの中央領域20から外れている。保持手段31は、固定手段21によって一緒に保持されていないシートの対向する縁部領域を一緒に保持する。本発明の第1〜第5の実施形態に関連して上述された保持手段のいずれかを使用することができる。特定用途では、取り扱い中にマットのこの中央領域20で第1のシート12と第2のシート13とが分離するのを回避するために、マットの中央領域20に追加の保持手段32を提供することもまた必要であり得る。この場合も先と同様に、本発明の第1〜第5の実施形態に関連して上述された保持手段のいずれかを使用することができる。図7には単一保持手段31が示されているが、マットの構成に使用される保持手段の種類及び数は、一緒に保持される第1のシート12及び第2のシート13の寸法、形状、及び厚さ、並びに特定の用途に応じて異なってもよい。締結手段21をシートの一方の縁部領域の方に適用することは、選択される保持手段によっては必要なのは1つの保持手段のみでよいので有利である。2つ以上の保持手段を使用する場合、第1の種類の保持手段、及び第2の異なる種類の保持手段を使用してもよい。
【0037】
上記実施形態では、固定手段9は、転写テープによって提供される接着剤である。しかしながら、シートの間のホットメルト接着剤、感圧接着剤、両面接着テープ、マットの中央領域の外側表面に巻き付けられた接着テープ、又は接着スプレーなどといった、他の種類の接着剤を代わりに使用してもよい。特に、ホットメルト接着剤(3M 3731又は3M 3748)あるいは接着スプレー(上で詳細が記載されている3Mから入手可能な3M 74)が、転写テープに優先して使用され得る。あるいは、機械的固定手段が使用されてもよい。機械的固定手段が使用される場合には、第1のシート12及び第2のシート13を、上記本発明の第1〜第5の実施形態に記載の保持手段のいずれかと同じ様式で一緒に保持することが許容可能である。例えば、糸、バンド、ストリップ、ステープル、ピン、ひも、又は可撓性リンケージを保持手段として使用することが可能である。保持手段のみを使用してシートが一緒に保持されるマウンティングマットは、マウンティングマットの構成に適用されるのが必要なのが1つの固定過程のみであるという製造上の利点を有することになる。
【0038】
上記実施形態は、2枚のシートを備えるマウンティングマットの例を示している。しかしながら、マウンティングマットは、適用、巻き付けられる汚染防止要素の寸法又は充填される必要がある汚染防止要素とハウジングとの間の空間の寸法に応じて、2枚、3枚、4枚、又はそれ以上のシートを備えていてもよい。
【0039】
図8は、本発明の第1の実施形態による保持手段を備える3層マットの概略的な側面図である。第1の実施形態の2層マットに適用されたものと同じ糸13が、第1のシート12と、第2のシート13と、第3のシート32とを備えるマットに提供され得ることがわかる。このような多層のマットでは、糸33はシート12、13、32の全てを貫通して、これらを一緒に保持する。
【0040】
同様に、図9は、本発明の第2又は第3の実施形態による保持手段を備える3層マットの概略的な側面図である。第2の実施形態又は第3の実施形態のいずれかの2層マットに適用されたものと同じバンド又はストリップ保持手段を、第1のシート12と、第2のシート13と、第3のシート32とを備えるマウンティングマットに適用することができ、図9は、3枚のシート12、13、32の外側表面16、17の周囲に適用された保持手段37を示している。バンドを保持手段37として使用する場合、バンドはシートのうちのいずれか1枚に接着されて、取り扱い中にそのシートを適切な位置に維持することができる。接着剤は、第1のシート12(マットの内側表面を形成する)の外側表面、若しくは第2のシート13(マットの外側表面を形成する)の外側表面、又は第3(中央)のシート32の側面40のうちのいずれかに適用され得る。ストリップを保持手段37として使用する場合、ストリップの末端部は、第2のシート13の外側表面17又は第1のシート12の外側表面16のいずれかに接着されてもよい。
【0041】
図10は、本発明の第4又は第5の実施形態による保持手段を備える3層マットの概略的な側面図である。第4の実施形態又は第5の実施形態のいずれかの2層マットに適用されたものと同じタブ保持手段を、第1のシート12と、第2のシート13と、第3のシート32とを備えるマウンティングマットに適用することができる。このような多層のマットでは、全てのシートが一緒に保持されるように、保持手段38は、シート12、13、32のそれぞれの間に適用される必要があることになる。
【0042】
第1〜第5の実施形態のいずれかの保持手段を、2枚、3枚、4枚、又はそれ以上のシートを備える多層マウンティングマットに適用することができることは、当業者には明らかであろう。
【0043】
マットを形成する第1、第2、及び第3の(適用可能な場合)シートは、寸法が異なるのが望ましくあり得、例えば、より大きな寸法のシートは汚染防止要素に対して最も外側のシートであり、汚染防止要素に巻き付けられると大きな直径をもたらす。こうすることにより、シートの末端部が集まる領域におけるより良好な密着及び改善された封止を可能にすることができ、封止領域周辺のガス漏れの可能性が低減される。シートの形状は、対向縁部を有する正方形又は略矩形であってもよく、あるいは、図2b、図3b、及び図4bに示されるように、シートの一方の縁部上に設けられて、シートのもう一方の対向縁部に設けられる切り欠き部分との噛み合い係合を形成する舌状部を有してもよい。これらの形体はまた、シートの末端部が接合される領域周辺のあらゆるガス漏れ経路を減少させることによって、使用中のマットの封止効率を改善することができる。しかしながら、シートは、舌状形体のない矩形であってもよく、又は、封止を助けるための当該技術分野において既知であるその他の形体が備わっていてもよい。
【0044】
各シートの寸法及び形状は、所望の場合には、設計又は用途によって同一であってもよく又は異なっていてもよい。マウンティングマットを形成する材料シートの寸法は、用途によって、より詳細には、汚染防止要素及びハウジングの寸法によって決定される。各シートの厚さは、典型的には4mm〜10mmの範囲であるが、これに限定されない。シートの寸法は、典型的には、幅4cm〜40cm及び長さ30cm〜120cmの範囲であるが、これに限定されない。
【0045】
マウンティングマットが、対向する長い縁部と対向する短い縁部とを有する矩形である場合、これらマットのシートは、横方向にオフセットされてもよく(即ち、対向する長い縁部は整列しない)、並びに、縦方向にオフセットされてもよい(即ち、対向する短い縁部は整列しない)。特定のキャンニングプロセスでは、特に「充填」として知られる方法では、マットのシートは、横方向及び縦方向の両方にオフセットされるのが有利であり得る。充填プロセスの間、マット及び汚染防止要素の両方を、容器の中に圧入される漏斗状のものに入れるのが一般的である。このプロセス中にマットが剪断する可能性があり、その結果、充填後にマットの縁部は汚染防止要素と整列しない。これは、マットの保持効率の低下をもたらし、かつ、排出ガスによる縁部の腐食をマットがより起こしやすくなる。マットを横方向にオフセットすることにより、充填プロセス中の剪断の可能性を低下させることができる。マットを縦方向にオフセットすることにより、汚染防止要素の外面周辺に、より良好な封止を提供することができる。したがって、第1のマット12又は第2のマット13の一方の少なくとも1つの縁部を、第1のマット12又は第2のマット13のもう一方の対応する縁部からオフセットさせるのが望ましくあり得る。
【0046】
本発明は、多層膨張マウンティングマット、多層非膨張マウンティングマット、又は膨張層と非膨張層との組み合わせを備えるマウンティングマットに適用され得る。シートを形成するのに使用される材料は、用途によって、例えば、使用中にシートが曝されるであろう温度範囲、及び取り付けられる汚染防止要素の種類などの要因によって異なる。好適な膨張シート材料は、典型的には、耐火セラミック繊維、生体溶解性セラミック繊維、ガラス繊維、又はこれらのブレンド物などの無機繊維、非膨張ひる石、及びスチレンブタジエンラテックス又はメタクリレートポリマーなどの結合剤を含む。好適な非膨張シート材料は、典型的には、多結晶繊維、ガラス繊維、又は非晶質セラミック繊維などの無機繊維、及びアクリレートポリマーなどの有機結合剤を含む。当業者に既知の好適な材料を使用してもよい。上述されたもののような代表的なマットの材料は、米国特許第3,916,057号、米国特許第4,305,992号、及び欧州特許第1,495,807号に提案されており、これらを参照されたい。
【0047】
典型的には、汚染防止要素は、プラチナ、パラジウム、及びロジウムなどの触媒材料のコーティングを支持するセラミック又はステンレス鋼のハニカム式構造から形成される。ハウジングは、プレス加工された又は圧延されたステンレス鋼のケーシングから形成されてもよく、このケーシングは、マウンティングマットによって保護される精密要素を収容する。図11は、汚染防止装置の概略図である。マウンティングマット39は嵌合位置で示されており、汚染防止要素40とハウジング41との間に画定された隙間の中に配置されている。汚染防止装置は、加工ステーションにおいて、マウンティングマット39を得、それを汚染防止要素40に巻き付け、かつマウンティングマット39を汚染防止要素40とハウジング41との間に配置することによって作製される。これは、マット39によって取り囲まれた汚染防止要素40をハウジング41に挿入することによって行われる。マットが積層されて保管されている保持領域と加工ステーションとの間でマウンティングマットを移送するために、ロボットなどの自動搬送手段が使用される。上述の本発明の実施形態によるマットのいずれかを使用して汚染防止装置を形成することができ、又は、汚染防止装置を形成する際にこれを使用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
汚染防止装置のためのマウンティングマットであって、
少なくとも第1のシート及び第2のシートと、
前記少なくとも第1のシート及び第2のシートを一緒に保持するための少なくとも1つの保持手段と、を備え、
前記保持手段が、(i)前記保持手段が位置付けられた領域内で前記少なくとも第1及び第2のシートが互いに対して平行に移動するのが可能である状態で、前記少なくとも第1及び第2のシートを保持するように、及び/又は(ii)本体に巻き付けられると破断し、それによって、前記保持手段が位置付けられた領域内で前記少なくとも第1及び第2のシートが互いに対して平行に移動するのを可能とするように適合される、
マウンティングマット。
【請求項2】
前記シートが前記マットの対向する縁部領域で一緒に保持されるように、前記マット上に位置付けられる少なくとも2つの保持手段を備える、請求項1に記載のマウンティングマット。
【請求項3】
前記シートが、前記マットの対向する縁部領域と、前記マットの対向する縁部領域の間の領域とで一緒に保持されるように、前記マット上に位置付けられる少なくとも3つの保持手段を備える、請求項1に記載のマウンティングマット。
【請求項4】
第1の種類の保持手段と、第2の種類の保持手段とを備える、請求項2又は3に記載のマウンティングマット。
【請求項5】
前記保持手段が、ピン、ステープル、ひも、バンド、糸、接着剤領域、及び可撓性リンケージのうちの1つである、請求項1〜4のいずれか一項に記載のマウンティングマット。
【請求項6】
前記少なくとも第1及び第2のシートの平面に対して垂直な方向への前記少なくとも第1及び第2のシートの移動が、前記固定手段が位置付けられている前記領域内で実質的に制限されるように、前記少なくとも第1及び第2のシートを実質的に接触させて保持するように適合された固定手段を更に備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載のマウンティングマット。
【請求項7】
前記固定手段が、前記マットの中央領域に位置付けられる、請求項6に記載のマウンティングマット。
【請求項8】
前記固定手段が、少なくとも1つの接着剤区域を含む、請求項7に記載のマウンティングマット。
【請求項9】
前記保持手段が、200℃を超える温度で燃え尽きる材料で構成される、請求項1〜8のいずれか一項に記載のマウンティングマット。
【請求項10】
前記少なくとも第1及び第2のシートの一方の少なくとも1つの縁部が、前記少なくとも第1及び第2のシートのもう一方の対応する縁部からオフセットされる、請求項1〜9のいずれか一項に記載のマウンティングマット。
【請求項11】
前記第1及び第2のシートが、無機繊維の不織布シートを含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載のマウンティングマット。
【請求項12】
前記第1のシート及び/又は前記第2のシートが膨張材料を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載のマウンティングマット。
【請求項13】
前記第1のシート及び/又は前記第2のシートが非膨張材料を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載のマウンティングマット。
【請求項14】
汚染防止装置であって、
ハウジングと、
ハウジング内に配置される汚染防止要素と、
請求項1〜13のいずれか一項に記載のマウンティングマットと、
を備え、前記マウンティングマットが、前記ハウジングと前記汚染防止要素との間に画定される隙間の中に配置される、汚染防止装置。
【請求項15】
汚染防止装置の製造方法であって、
請求項1〜13のいずれか一項に記載のマウンティングマットを提供する工程と、
前記マウンティングマットを汚染防止要素に巻き付ける工程と、
前記マウンティングマット及び前記汚染防止要素をハウジング内に配置する工程と、
を含む製造方法。
【請求項16】
前記マウンティングマットが、自動搬送手段によって保管場所から加工場所まで移送される、請求項15に記載の汚染防止装置の製造方法。
【請求項17】
前記自動搬送手段がロボットである、請求項16に記載の汚染防止装置の製造方法。
【請求項1】
汚染防止装置のためのマウンティングマットであって、
少なくとも第1のシート及び第2のシートと、
前記少なくとも第1のシート及び第2のシートを一緒に保持するための少なくとも1つの保持手段と、を備え、
前記保持手段が、(i)前記保持手段が位置付けられた領域内で前記少なくとも第1及び第2のシートが互いに対して平行に移動するのが可能である状態で、前記少なくとも第1及び第2のシートを保持するように、及び/又は(ii)本体に巻き付けられると破断し、それによって、前記保持手段が位置付けられた領域内で前記少なくとも第1及び第2のシートが互いに対して平行に移動するのを可能とするように適合される、
マウンティングマット。
【請求項2】
前記シートが前記マットの対向する縁部領域で一緒に保持されるように、前記マット上に位置付けられる少なくとも2つの保持手段を備える、請求項1に記載のマウンティングマット。
【請求項3】
前記シートが、前記マットの対向する縁部領域と、前記マットの対向する縁部領域の間の領域とで一緒に保持されるように、前記マット上に位置付けられる少なくとも3つの保持手段を備える、請求項1に記載のマウンティングマット。
【請求項4】
第1の種類の保持手段と、第2の種類の保持手段とを備える、請求項2又は3に記載のマウンティングマット。
【請求項5】
前記保持手段が、ピン、ステープル、ひも、バンド、糸、接着剤領域、及び可撓性リンケージのうちの1つである、請求項1〜4のいずれか一項に記載のマウンティングマット。
【請求項6】
前記少なくとも第1及び第2のシートの平面に対して垂直な方向への前記少なくとも第1及び第2のシートの移動が、前記固定手段が位置付けられている前記領域内で実質的に制限されるように、前記少なくとも第1及び第2のシートを実質的に接触させて保持するように適合された固定手段を更に備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載のマウンティングマット。
【請求項7】
前記固定手段が、前記マットの中央領域に位置付けられる、請求項6に記載のマウンティングマット。
【請求項8】
前記固定手段が、少なくとも1つの接着剤区域を含む、請求項7に記載のマウンティングマット。
【請求項9】
前記保持手段が、200℃を超える温度で燃え尽きる材料で構成される、請求項1〜8のいずれか一項に記載のマウンティングマット。
【請求項10】
前記少なくとも第1及び第2のシートの一方の少なくとも1つの縁部が、前記少なくとも第1及び第2のシートのもう一方の対応する縁部からオフセットされる、請求項1〜9のいずれか一項に記載のマウンティングマット。
【請求項11】
前記第1及び第2のシートが、無機繊維の不織布シートを含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載のマウンティングマット。
【請求項12】
前記第1のシート及び/又は前記第2のシートが膨張材料を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載のマウンティングマット。
【請求項13】
前記第1のシート及び/又は前記第2のシートが非膨張材料を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載のマウンティングマット。
【請求項14】
汚染防止装置であって、
ハウジングと、
ハウジング内に配置される汚染防止要素と、
請求項1〜13のいずれか一項に記載のマウンティングマットと、
を備え、前記マウンティングマットが、前記ハウジングと前記汚染防止要素との間に画定される隙間の中に配置される、汚染防止装置。
【請求項15】
汚染防止装置の製造方法であって、
請求項1〜13のいずれか一項に記載のマウンティングマットを提供する工程と、
前記マウンティングマットを汚染防止要素に巻き付ける工程と、
前記マウンティングマット及び前記汚染防止要素をハウジング内に配置する工程と、
を含む製造方法。
【請求項16】
前記マウンティングマットが、自動搬送手段によって保管場所から加工場所まで移送される、請求項15に記載の汚染防止装置の製造方法。
【請求項17】
前記自動搬送手段がロボットである、請求項16に記載の汚染防止装置の製造方法。
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図3a】
【図3b】
【図4a】
【図4b】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2a】
【図2b】
【図3a】
【図3b】
【図4a】
【図4b】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公表番号】特表2013−505390(P2013−505390A)
【公表日】平成25年2月14日(2013.2.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−529927(P2012−529927)
【出願日】平成22年9月17日(2010.9.17)
【国際出願番号】PCT/US2010/049271
【国際公開番号】WO2011/035116
【国際公開日】平成23年3月24日(2011.3.24)
【出願人】(505005049)スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成25年2月14日(2013.2.14)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年9月17日(2010.9.17)
【国際出願番号】PCT/US2010/049271
【国際公開番号】WO2011/035116
【国際公開日】平成23年3月24日(2011.3.24)
【出願人】(505005049)スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Fターム(参考)】
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