JP2001221039A

JP2001221039A - 排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法

Info

Publication number: JP2001221039A
Application number: JP36777599A
Authority: JP
Inventors: Masanori Obara; 正典小原; Masakazu Oishi; 正和大石; Masayasu Sato; 真康佐藤
Original assignee: Cataler Corp
Current assignee: Cataler Corp
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】生産性の良い排気ガス浄化用触媒コンバータの
製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】排気ガスを軸方向に通過させて浄化させる
柱状の触媒と、該触媒を収納するケースと、該触媒と該
ケースとの間に介在し耐熱繊維集積体で構成されるシー
ル部材とからなる排気ガス浄化用触媒コンバータの製造
方法において、前記触媒の外周に前記シール部材を巻回
する巻回工程と、該巻回工程後に該シール部材の外周面
を覆う圧密治具により該シール部材を押圧して圧密シー
ル部材とする圧密工程と、該圧密工程後に該触媒を押圧
して該触媒と該触媒に巻装されている該圧密シール部材
とのみを筒状ケースに装填する装填工程と、からなるこ
とを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に使用さ
れる、触媒とケースとの間にシール部材を介在させた排
気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】環境意識の高揚により、自動車用エンジ
ンを初めとして、各種エンジンの排気ガス浄化が厳しく
求められている。特に、自動車等の車両用エンジンの排
気ガスを浄化するために触媒コンバータは不可欠であ
り、触媒コンバータの開発が盛んに行われている。そし
て、触媒コンバータの排気ガス浄化能力のみならず、そ
の信頼性や低コスト化等も重要な開発テーマとなってい
る。

【０００３】触媒コンバータは、通常、排気ガスを軸方
向に通過させて浄化させる柱状の触媒と、この触媒を収
納するケースと、その触媒とケースとの間に介在し耐熱
繊維集積体で構成されるシール部材とを基本的な構成と
している。触媒は、例えば、セラミック製モノリスや金
属製ハニカム等の触媒担体に、白金やパラジウム等の貴
金属からなる触媒成分を担持させたものである。また、
ケースは、例えば、ステンレス等のスチール製または鋳
鉄製等の容体である。シール部材は、耐熱繊維集積体か
らなり、触媒とケースとの間に介在して未浄化の排気ガ
スが触媒とケースとの間隙から排出されることを防止す
るものである。

【０００４】ここでシール部材は、さらに、このような
気密性の確保以外に、触媒の弾力的な保持、触媒とケー
ス間の断熱等種々の役割を果す。特に、エンジン直近の
高振動、高温状況下にある触媒コンバータの長期的な性
能を維持する上で、シール部材は非常に重要な役割を果
す。例えば、エンジンから伝達される大きな振動を直接
触媒に伝達すると、触媒機能の低下、破損等を招きかね
ない。そこで、シール部材は、このような振動を広範な
温度域で長期的に吸収し、触媒を弾力的に保持すること
により触媒を保護する役割を果す。また、運転開始直後
を考えると、高温の排ガスに曝される触媒と外気に曝さ
れているケースとの間で急激な温度差が生じ、両者間に
大きな熱膨張差が現れ、触媒とケースとの間隙は狭めら
れる。一方、連続運転後を考えると、触媒コンバータ全
体が高温になっているため、触媒（例えば、セラミック
ス製）とケース（例えば、金属製）との間の熱膨張係数
差により両者の間隙が広がることもある。そこで、この
ような状況下でも安定した気密性や触媒の保持性等を維
持する上で弾性に富むシール部材の存在は不可欠であ
る。このような要求を満たすために、従来より、アルミ
ナ、シリカ等のセラミックス系繊維やバーミキュライト
等の耐熱繊維材料からなる集積体を圧密にしたシール部
材をケースと触媒との間に介在させてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、そのような
耐熱繊維材料からなるシール部材をその機能を損うこと
なく、触媒とケースとの間に介在させることには、多く
の困難を伴う。そこで、このような触媒コンバータの製
造方法に関して、例えば次のような提案がされている。

【０００６】特開平８−４２３３３号公報および特開
平１１−７６８３７号公報図１４に示すように、前者の公報には、触媒の外周にシ
ール部材を巻回し、これを大内径の筒状ケースに挿入し
て、その外周側から全体をスウェージング加工してシー
ル部材を圧密にする排気ガス浄化用触媒コンバータの製
造方法が開示されている。また、図１５に示すように、
後者の公報には、ケースをＣ字状にしておき、そこにシ
ール部材を巻回した触媒を載置し、ケースの外側から押
圧してシール部材を圧密にすると共にケースをＯ字状に
して端部を溶接する排気ガス浄化用触媒コンバータの製
造方法が開示されている。しかし、いずれの製造方法
も、ケースに触媒を挿入してから、さらにスウェージン
グ加工や溶接等の２次加工を必要とするから、生産性の
向上を図ることは困難であり、コスト高となってしま
う。

【０００７】特開昭５８−７８０６号公報図１６に示すように、この公報には、シール部材を巻回
した触媒を、テーパ状の案内ブッシュの大径口端から小
径口端まで押圧していきシール部材を圧密にすると共
に、その小径口端に筒状ケースの開口端を接続しておい
て触媒を筒状ケースに圧入する排気ガス浄化用触媒コン
バータの製造方法が開示されている。ところが、この製
造方法ではそのシール部材の外周にカラー（滑り部材）
が予め設けられている。このカラーを介してそのシール
部材を圧密にすると共に、そのカラーを滑り部材とし
て、触媒及び圧密状のシール部材と共にカラーまで筒状
ケースに圧入している。従って、この製造方法では、触
媒毎にカラー部材が必要になり、部品点数や製造コスト
の削減を図れず、好ましくない。さらに、この製造方法
では、案内ブッシュのテーパ内周面を利用して、カラー
と共にシール部材を一度に圧密にしている。このため、
装填時に相当大きな荷重を必要とし、また、案内ブッシ
ュも相当の剛性・強度を必要とし、製造装置の大型化を
招き、好ましくない。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、シール部材の機能を損うことなく生産性
の向上を図ることのできる排気ガス浄化用触媒コンバー
タの製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明者は試行錯誤の結果、触媒に巻回されている
シール部材を圧密治具を用いて予め圧密状にしておき、
この圧密状のシール部材と触媒とだけを筒状ケースに装
填することを思いつき、本発明を為すに至ったものであ
る。

【００１０】すなわち、本発明の排気ガス浄化用触媒コ
ンバータの製造方法は、排気ガスを軸方向に通過させて
浄化させる柱状の触媒と、該触媒を収納するケースと、
該触媒と該ケースとの間に介在し耐熱繊維集積体で構成
されるシール部材とからなる排気ガス浄化用触媒コンバ
ータの製造方法において、前記触媒の外周に前記シール
部材を巻回する巻回工程と、該巻回工程後に該シール部
材の外周面を覆う圧密治具により該シール部材を押圧し
て圧密シール部材とする圧密工程と、該圧密工程後に該
触媒を押圧して該触媒と該触媒に巻装されている該圧密
シール部材とのみを筒状ケースに装填する装填工程と、
からなることを特徴とする。

【００１１】本発明の排気ガス浄化用触媒コンバータの
製造方法によれば、巻回工程で触媒に巻回されたシール
部材が、装填工程前の圧密工程で、その外周面を覆う圧
密治具により押圧されて圧密シール部材となる。これに
より、触媒に巻回されたシール部材の外径は縮径される
から、次の装填工程を行い易い。また、圧密工程によ
り、シール部材の各耐熱繊維は密に絡まっているから、
装填工程への移行中や装填工程中における耐熱繊維集積
体の解れ、損傷等を防止・抑制できる。そして、装填工
程では、触媒とその触媒に巻装されている圧密シール部
材のみが筒状ケースに装填されるので、シール部材を保
持するためのカラーやフィルム等の部材が不要となる。
しかも、ケースは筒状ケースであるため、装填工程後の
２次加工（ケース端部の溶接等）も不要となる。このよ
うに、本発明の排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方
法によれば、部品点数や工程数の削減が可能となり、排
気ガス浄化用触媒コンバータの生産性やコスト低減を従
来になく向上させることができる。また、圧密工程後に
装填工程を行うため、圧密工程と装填工程とを同時に行
う場合と異なり、装填工程における触媒の押圧荷重の低
減や製造装置のコンパクト化も図り得る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、排気ガス浄化用触媒コン
バータの製造方法の実施形態を挙げて、本発明を詳しく
説明する。（１）圧密工程圧密工程は、前述したように、触媒に巻装されたシール
部材を押圧してシール部材を圧密シール部材とする工程
である。この圧密工程で使用する圧密治具には、次に示
すような種々の実施形態が考えられる。先ず、圧密治具
をプレス治具とした実施形態について説明する。

【００１３】すなわち、圧密治具は、巻回工程後にシー
ル部材の噛み込みを防止するための案内部材を当接部に
備えるプレス治具であると、好適である。このプレス治
具は複数に分割されておりシール部材の押圧方向へ可動
である。このため、シール部材の巻回された触媒をプレ
ス治具内に載置することやそのシール部材を押圧して圧
密シール部材とすることを容易に行える。しかも、プレ
ス治具はシール部材の噛み込みを防止するための案内部
材をその当接部に備えるので、耐熱繊維材の噛み込みが
なく、圧密シール部材上にバリ等が発生しない。これに
より、バリ等の除去作業が不要で、圧密シール部材から
延びたバリ等が装填工程の障害ともならないので、圧密
工程から装填工程への移行が容易である。従って、この
ようなプレス治具を用いると、圧密工程の一層の効率化
を図ることができると共に、排気ガス浄化用触媒コンバ
ータの生産性をより向上させ得る。

【００１４】第１実施形態第１実施形態であるプレス治具１２０を図１に示す。こ
のプレス治具１２０は、円筒を左右に２分割した形状
で、右型１２８と左型１２９とからなる。勿論、３以上
の分割型からなっても良い。プレス治具１２０を円筒形
状としたのは、円筒状ケースを一例として想定したから
である。プレス治具１２０を十分な肉厚をもつスチール
製として、プレス治具１２０に十分な剛性をもたせると
良い。これにより、プレス荷重Ｆをシール部材の外周面
全体に略均一に分散させることができる。なお、このプ
レス荷重は、例えば、油圧シリンダ等で与えることがで
きる。右型１２８と左型１２９とは当接部１２１、１２
２で当接するまで移動可能であるが、当接前であって
も、圧密シール部材の外径等によりそれらの移動量等を
管理することもできる。具体的には、右型１２８および
／または左型１２９の位置や移動速度を制御するための
制御部を、油圧シリンダ等の駆動部に設けると良い。

【００１５】プレス治具１２０は、当接部１２１、１２
２の内側に剛性の高いシート状の案内部材１３８、１３
９を備える。案内部材１３８、１３９がある程度の剛性
をもつことにより、案内部材１３８、１３９のみでも、
当接部１２１、１２２において触媒に巻回された外径の
大きなシール部材を圧密シール部材とすることが可能と
なる。案内部材１３８と案内部材１３９との一端はそれ
ぞれ右型１２８と左型１２９との当接部付近にそれぞれ
固着されている。なお、案内部材１３８、１３９と右型
１２８、左型１２９との固着部分は、段差ができないよ
うに加工処理されており、滑らかな内周曲面で圧密シー
ル部材の外周面が形成されるようになっている。

【００１６】また、案内部材１３８と案内部材１３９と
の他端は鋭利で、それぞれ左型１２９と右型１２８との
内周面に沿い摺動可能になっている。そして、プレス治
具１２０に荷重Ｆが掛ると、案内部材１３８は左型１２
９の内周面と滑らかな略円筒曲面を形成し、案内部材１
３９は右型１２８の内周面と滑らかな略円筒曲面を構成
する。従って、これらの部分でも滑らかな圧密シール部
材の外周面が形成されるようになっている。なお、案内
部材１３８、１３９がシート状であるため、ある程度の
可撓性をもつ。このため、案内部材１３８、１３９の開
放端がプレス治具１２０の内周面に当接（張着）し、シ
ール部材が案内部材１３８、１３９の外周面と右型１２
８、左型１２９の内周面との間で噛み込み等を起こすこ
ともない。また、右型１２８、左型１２９の内周面の面
粗度を良好にしたり、その内周面に固体潤滑剤等を塗布
しておくと、案内部材１３８、１３９の先端部が右型１
２８、左型１２９の内周面上を滑り易くなり、圧密工程
を行い易くなる。

【００１７】このプレス治具１２０が開いた状態で、そ
の内側に圧密前のシール部材１１０を巻回した触媒１０
０を載置したときの様子を図２に示す。図２中の２点鎖
線はシール部材１１０が圧密されたときの外径を示す。
この図２からも解るように、シール部材１１０の圧密工
程にプレス治具１２０を用いると、プレス治具１２０を
開くことにより、圧密前のシール部材１１０を巻装して
外径が大きくなっている触媒１００をその内側に容易に
載置できる。しかも、その当接部１２１、１２２には案
内部材１３８、１３９が設けられているため、圧密前の
シール部材１１０の内、本来ならプレス治具１２０の内
径側から突出する（はみ出す）ことになる部分も、その
案内部材１３８、１３９により包込まれるようになる。
従って、プレス治具１２０の両側からプレス荷重Ｆが加
わると、シール部材１１０のその突出部分も、案内部材
１３８、１３９によりプレス治具１２０の内径側へと案
内される。そして、プレス治具１２０および案内部材１
３８、１３９とが協同して、シール部材１１０を全周的
に押圧して圧密シール部材とする。こうして、巻回工程
から圧密工程へ容易に移行できると共に、圧密工程をス
ムーズに行えるので、生産性、歩留りが格別に向上する
こととなる。なお、ここでは第１実施形態を例に取り説
明したが、このような作用・効果は第１実施形態に限ら
れるものではなく、以下の実施形態についても同様にい
えることである。

【００１８】第２実施形態第２実施形態であるプレス治具２２０を図３に示す。プ
レス治具２２０は前述の第１実施形態の変形で、前述の
当接部１２１の部分を回動可能な蝶番状の連結部２２１
としたものである。当接部２２２の部分には、第１実施
形態の案内部材１３８と同様の案内部材２３８を設け
た。また、プレス治具２２０の連結部２２１の内側には
可撓性の案内部材２３９を設けた。案内部材２３９の両
端部は、プレス治具２２０の内周面と滑らかな曲面を形
成しつつ固着されている。なお、連結部２２１の形状が
シール部材の噛み込みを起さないものであれば、この案
内部材２３９は必ずしも必要ない。また、第１実施形態
と同様の方法でプレス荷重を与えても良いが、図４に示
すような圧密治具３００の締付部３５０や図５に示すよ
うな巻締具３６０を用いてプレス荷重を与えても良い。

【００１９】第３実施形態第３実施形態である圧密治具３００を図４に示す。圧密
治具３００は、可撓性を有する高剛性薄板を渦巻状に巻
回してなる筒状部３２０と、その周囲を取囲む略円筒状
の締付部３５０とからなる。締付部３５０の両端３５１
にプレス荷重Ｆを与えると、筒状部３２０が縮径し、そ
の中のシール部材が押圧されて円筒曲面をもつ圧密シー
ル部材が形成される。筒状部３２０の内側端部３２１
は、鋭利な形状に加工処理されており、内周面と滑らか
に接続している。従って、この部分で耐熱繊維材のバリ
等が発生することはない。なお、この圧密治具３００の
筒状部３２０を、前述の右型１２８、左型１２９と案内
部材１３８、１３９とを一体化したプレス治具、と考え
ることもできる。

【００２０】また、この締付部３５０を図５に示すよう
な巻締具３６０としても良い。巻締具３６０は、筒状部
３２０の周囲を取囲むベルト３６１と、このベルト３６
１を巻き取る巻取器３６２とからなる。巻取器３６２の
巻取軸３６３を回転させてベルト３６１を巻取ると、ベ
ルト３６１の内径が縮径し、これに応じて高剛性薄板か
らなる筒状部３２０の内径も縮径する。その結果、筒状
部３２０内に載置されたシール部材は押圧されて円筒状
の圧密シール部材となる。なお、ここで筒状部３２０は
高剛性であるから、ベルト３６１の幅が狭小であったと
しても、シール部材の外周面が略均一に押圧されて縮径
され、所望の外径をもつ圧密シール部材が得られる。ま
た、筒状部３２０は、高剛性故に装填工程後でも、皺等
の発生が少なく、巻締具３６０を緩めれば、筒状部３２
０を繰返し使用することができる。勿論、巻締具３６０
も繰返し使用できる。従って、このような圧密治具を用
いても、生産性の向上を図ることはできる。

【００２１】このように、圧密治具は、高剛性薄板を巻
回した筒状部と、筒状部を締付けて筒状部内のシール部
材を圧密にする締付部とからなると、好適である。この
高剛性薄板として、例えば、ステンレス等のスチール製
薄板やＦＲＰ製薄板等を利用できる。また、装填工程を
考慮すると、表面は平滑であることが望ましい。高剛性
薄板の表面が平滑であれば、耐熱繊維との滑りが向上す
るからである。さらには、テフロン製薄板等であれば、
両者間の摩擦係数が低減されて装填工程が一層容易とな
り、生産性の向上を図り易い。また、筒状部は、その高
剛性薄板をテーパ状に巻回したテーパ筒状部であっても
好適である。筒状部をテーパ状とすると、触媒に巻装さ
れた圧密シール部材の外径を筒状ケースの内径により近
づけることができる。このため、後述の縮径治具等を使
用しなくとも、スムーズな装填工程を行うことができ
る。

【００２２】さらには、前記高剛性薄板は、厚さ０．０
６〜０．９５ｍｍのスチール製薄板であると、好適であ
る。スチール製薄板は、高剛性であると共に表面が平滑
であり、しかも安価に入手できるので、好ましい。特
に、ステンレス製であれば、耐食性にも優れるので筒状
部の寿命が延び好都合である。ここで、スチール製薄板
の厚さを０．０６〜０．９５ｍｍとしたのは、次の理由
による。つまり、本発明者がステンレス製薄板（ＳＵＨ
２１）を用いて実験・研究したところ、厚さが０．０６
ｍｍ未満では、ステンレス製薄板に皺が発生したからで
ある（実験例の板厚：０．０５ｍｍ）。また、厚さが
０．９５ｍｍを越えると、ステンレス製薄板が湾曲等の
塑性変形を起したからである（実験例の板厚：１．００
ｍｍ）。なお、それ以外の板厚では、特に問題なく装填
工程後に再利用ができた（実験例の板厚：０．０８ｍ
ｍ、０．１０ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．５０ｍｍ）。勿
論、０．０６〜０．９５ｍｍ外の板厚であっても、装填
工程後に修正工程を追加すれば、再利用することはでき
る。従って、生産性の向上を図る上で、スチール製薄板
を用いる場合には、その板厚を０．０６〜０．９５ｍｍ
とすると、好ましい。そして、より望ましくは、板厚を
０．０８〜０．８ｍｍ、さらに望ましくは０．１〜０．
３ｍｍとすると、一層好ましい。

【００２３】第４実施形態第４実施形態であるプレス治具４２０を図６に示す。こ
のプレス治具４２０は、略円筒を左右２分割した、右型
４２８と左型４２９とからなる。また、プレス治具１２
０と同様に、プレス治具４２０は当接部４２１、４２２
を跨ぐ可撓性の案内部材４３８、４３９を備える。但
し、第１実施形態のプレス治具１２０と異なり、案内部
材４３８、４３９は、それぞれＵの字形状で対向配置さ
れている。そして、案内部材４３８に案内部材４３９の
先端が包摂されるようになっており、それらがプレス治
具４２０の全内周を覆ている。

【００２４】なお、案内部材４３８と案内部材４３９と
が必ずしも右型４２８と左型４２９とにそれぞれ固着さ
れている必要はない。弾性をもつ案内部材４３８、４３
９なら、それら自体の拡張力により右型４２８と左型４
２９との内壁に押付けられて保持される。但し、案内部
材４３８、４３９の少なくとも一部が右型４２８、左型
４２９に固着されていると、案内部材４３８、４３９が
使用中にずれたりせず、好都合である。そして、プレス
治具４２０に荷重Ｆを掛けると、案内部材４３８、４３
９が円筒状に撓み、これらの案内部材４３８、４３９の
みでシール部材の外周全面が覆われ、圧密シール部材の
外周面が形成されるようになる。

【００２５】第５実施形態第５実施形態であるプレス治具５２０を図７に示す。こ
のプレス治具５２０は、略円筒を左右２分割した、右型
５２８と左型５２９とからなる。そして、これらの右型
５２８と左型５２９とは、相互に噛合する櫛歯状の案内
部５３８、５３９（案内部材に相当）を当接部５２１と
当接部５２２とにそれぞれ一体的に備える。このような
案内部５３８、５３９を設けると、プレス治具１２０の
ような別体の案内部材を当接部内側に設ける必要はなく
なる。この理由は次のようにである。

【００２６】先ず、案内部５３８、５３９の一つの噛合
っている凸部と凹部とを考える。プレス治具５２０に左
右両側からプレス荷重Ｆが作用すると、当接位置まで凸
部は凹部内を噛合いながら摺動し、それらの間はシェー
ビング状態となる。従って、仮に、当接位置付近で凸部
と凹部との間にシール部材の耐熱繊維材が僅かに引き込
まれることがあったとしても、その引き込まれた耐熱繊
維材は剪断され、圧密シール部材上に耐熱繊維材のバリ
等を形成することがない。一組の凸部と凹部とを考えた
が、これらが複数あっても事情は同様である。従って、
プレス治具５２０の当接部５２１、５２２でも耐熱繊維
材のバリ等は形成されない。なお、案内部５３８、５３
９の凸部と凹部とを適当な間隔で複数設けることによ
り、プレス治具５２０の内周面に連れられて動く耐熱繊
維集積体の方向が細分され、圧密シール部材上にバリ等
を一層形成し難くなる。上述の実施形態ではプレス治
具を２分割型とした例を示したが、３以上の分割型とし
ても良い。

【００２７】（２）装填工程装填工程は、圧密シール部材を巻装した触媒を筒状ケ
ースに収納するための工程である。筒状ケースを円筒状
とすると、シール部材の復弾性を損わない限りで圧密シ
ール部材の外径を筒状ケースの内径に近づける程、装填
工程は容易になる。また、圧密工程から装填工程へ移行
する際、適宜、補助治具（ガイド）を用いて圧密シール
部材を巻装した触媒を筒状ケースへ装填しても良い。勿
論、圧密工程において筒状ケースの略内径まで圧密シー
ル部材の外径を縮径する場合は、筒状ケース上に前述の
圧密治具を直接載置して、そのまま装填工程に移行する
こともできる。この場合、圧密治具が装填工程時のガイ
ドの役割を果す。

【００２８】一方、圧密シール部材の外径が筒状ケー
スの内径より多少大きくても、テーパ状内周面をもつ縮
径治具を用いて装填すれば良い。すなわち、装填工程
は、圧密シール部材が巻装されている触媒をテーパ状内
周面をもつ縮径治具に載置して触媒を軸方向に押圧する
ことにより圧密シール部材の外径を筒状ケースの略内径
にまで縮径し触媒を筒状ケースに装填する工程である
と、好適である。縮径治具はテーパ状内周面をもつか
ら、縮径治具に載置された触媒を軸方向に押圧すれば、
圧密シール部材の外径は自動的に筒状ケースの略内径ま
で縮径されるので、装填工程を一層容易に行うことがで
きる。しかも、圧密工程によりシール部材の外径が予め
縮小されているので、長い縮径治具や大きな押圧荷重を
必ずしも必要とせず、装置のコンパクト化も図り得る。

【００２９】また、圧密シール部材の外周面と筒状ケ
ース等の内周面との間の滑りを良くするために、適宜、
滑り治具を用いて、装填工程をスムーズに行うと良い。
すなわち、装填工程は、圧密シール部材と少なくとも筒
状ケースとの間にそれらの滑りをよくする滑り治具を介
在させて装填する工程であると、好適である。ここで、
「少なくとも筒状ケース」としたのは、筒状ケースとの
間は勿論、前述の圧密治具や縮径治具等と圧密シール部
材との間で滑りを良くすることも好ましいからである。
特に、筒状ケース、縮径治具、圧密治具の全てに滑り治
具を設けると、一層好ましい。

【００３０】また、装填工程が、その滑り治具を圧密シ
ール部材の外周面と少なくとも筒状ケースの内周面との
間に介在させて触媒をその筒状ケースに装填（圧入）す
る第１工程と、この第１工程後にその滑り治具を筒状ケ
ースから取去る第２工程とからなっても良い。第１工程
で圧密のシール部材の外周面と少なくとも筒状ケースの
内周面との間に滑り治具を介在さて圧密シール部材を巻
装した触媒を装填（圧入）するので、両面間の摩擦力が
低減され、シール部材の損傷を一層低減、防止できる。
そして、その後の第２工程で滑り治具を取去れば、シー
ル部材は自らの復弾性により滑り治具により形成された
間隙を埋める。従って、滑り治具を用いても、気密性
等、シール部材の機能になんら支障を与えることはな
い。

【００３１】例えば、図８に示すように、上方部が少し
拡径した、複数の細い弾性若しくは剛性棒（滑り治具６
６０）をプレス治具６２０（プレス治具１２０と同形）
及び筒状ケース１４０の内周面に接するように均等に配
設すると良い。図８中では対称な４箇所に滑り治具６６
０を配設した。この滑り治具６６０は、スチール製の細
棒、針金、ピアノ線等でも良い。さらには、適宜、固体
潤滑剤等をその滑り治具の表面に塗布しておいても良
い。また、触媒を筒状ケースに装填した後、滑り治具６
６０を一本一本抜取っても良いが、圧密治具（プレス治
具６２０）等と連動して滑り治具６６０が取除かれるよ
うにしておくと効率的である。

【００３２】より具体的に、滑り治具としてφ１．０ｍ
ｍ以下のピアノ線を用いた場合を考える。そのピアノ線
は高剛性であると共に弾性に富み、その外周面は平滑で
ある。このピアノ線が圧密シール部材と圧密治具との間
に介在している部分を考えると、圧密シール部材の外周
面が圧密治具の内周面から離脱し易くなると共に、両者
間の滑りがよくなり装填工程をスムーズに行える。ま
た、ピアノ線が圧密シール部材の外周面と筒状ケースや
縮径治具の内周面との間に介在している部分を考える
と、圧密シール部材の外周面はそのピアノ線に誘導され
て、スムーズに筒状ケース等の内部へと導かれる。ま
た、ピアノ線は弾性に富むから、圧密治具→縮径治具→
筒状ケースと順次、その内径が変化しても（縮径して
も）、柔軟に対応できる。さらに、ピアノ線は耐疲労性
にも優れるので、滑り治具の耐久性が増し、好ましい。
なお、圧密シール部材の外表面は耐熱繊維が密に絡まっ
た状態にあるから、このような滑り治具を用いても、容
易に解れたり、損傷したりすることはない。

【００３３】（３）縮管工程通常、触媒コンバータは、エキゾーストマニホールドと
マフラー（消音器）との中間に配設され、それらは排気
管で接続されることが多い。その場合、触媒コンバータ
の端部にそれらの排気管と接続するための縮管部が必要
となる。そこで、本発明の排気ガス浄化用触媒コンバー
タの製造方法が、前述の装填工程後にさらに筒状ケース
の端部に連結用の縮管部を形成する縮管工程を行うもの
であると、一層好適である。縮管工程を行うことより、
コーン等の溶接が不要となり、生産性の向上を一層図れ
る。なお、同軸的に縮管部を形成すると、縮管工程を容
易に行え生産性が向上する。また、排気管の取回しの都
合等から偏心的に縮管部を形成しても良い。これによ
り、排気管取回しのレイアウト上の自由度が増す。ま
た、必ずしも、触媒コンバータの両端に縮管部を設ける
必要はない。一端を縮管部とし、他端にコーンを溶接等
しても良い。なお、この縮管工程は、例えば、スピニン
グ機を用いることにより、効率的に加工できる。

【００３４】（４）シール部材シール部材は、上述のように、耐熱繊維集積体からな
り触媒とケースとの間に介在して、未浄化排気ガスの排
出を防ぐものであると共に、触媒の弾力的保持等も行
う。耐熱繊維には、アルミナ、シリカ等のセラミックス
系無機繊維、バーミキュライト等がある。特に、アルミ
ナ繊維は耐久性等に優れるので好ましい。これらの耐熱
繊維に無機結合材、有機結合材、有機弾性物質等を混合
してシール部材とすることもできる。また、シール部材
がシート状若しくはマット状となっていると、巻回工程
を容易に行えるので好ましい。また、この巻回工程は、
触媒の外周にシール部材を多層に巻回する工程である
と、好適である。例えば、巻回工程で触媒の外周に薄め
のシート状耐熱繊維集積体を多層に巻回すると、触媒上
のシール部材の厚さを細かく管理できる。また、ロール
状等の連続的なシート状耐熱繊維集積体を使用して多層
に巻回してから切断するようにすると、単品サイズ（長
さ）の耐熱繊維集積体を触媒ごとに巻回する場合に較べ
て、効率的で、巻回工程を自動化し易く、さらには、一
連の工程の自動化も可能として、生産性の向上を一層図
ることができる。

【００３５】さらに、シール部材は、有機物質を実質
的に含まない耐熱無機繊維集積体で構成されていると、
好適である。従来、有機バインダーや有機フィルムを用
いて圧密シール部材を形成することも行われてきた。例
えば、特開平１１−１１７７２８号公報には、有機フィ
ルムを用いて減圧パックすることにより圧密シール部材
を成形する排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法が
開示されている。ところが、このような方法は、余分な
工程や部材を必要とするため、生産上好ましくない。ま
た、有機物質を使用すると、車両検査時の僅かの期間で
あるが、炭化水素等の排出量が増加してしまう。そこ
で、有機物質を実質的に含まない耐熱無機繊維集積体で
シール部材を構成すると、生産性および排気ガス浄化の
面から好ましい。また、本発明の排気ガス浄化用触媒コ
ンバータの製造方法を用いると、有機バインダー等を含
まない耐熱無機繊維集積体から圧密シール部材を形成す
ることもできるので、好都合である。なお、有機物質を
「実質的に」含まないとは、車両検査時の炭化水素等の
排出量が問題ない程度に含まないという意味である。

【００３６】

【実施例】排気ガス浄化用触媒コンバータの実施例を挙
げて、本発明をより具体的に説明する。（１）巻回工程図９に示すようなφ１０３ｍｍ×１０５ｍｍ、４００セ
ル／ｉｎ²のセラミック担体を用意した。そして、この
セラミック担体の表面にウオッシュコート法により触媒
担持層を形成し、さらにその触媒担持層上に白金等の貴
金属からなる触媒成分を担持させ、触媒１００とした。

【００３７】次に、耐熱無機繊維集積体として、アルミ
ナの繊維からなるアルミナマット１１０を用意した。こ
のアルミナマット１１０は、アルミナの繊維径が３〜４
μｍで繊維長が５〜１０ｃｍのものを使用した。このア
ルミナマット１１０は、縦３６０ｍｍ×横１０５ｍｍ×
厚１０．４ｍｍで、有機物質を含まず熱膨張性のないシ
ール部材である。なお、このアルミナマット１１０の原
材は連続した巻物状であるが、ここでは、両端部を嵌合
可能な凹凸状に切断して使用した。そして図９に示すよ
うに、このアルミナマット１１０上に触媒１００を載置
した後、触媒１００の外周にを巻回し、その端部を熱焼
失性テープで一時的に係止させた。ここで、触媒１００
の表面があまり平滑ではなかったため、耐熱繊維集積体
であるシール部材（アルミナマット１１０）との間での
摩擦係数が大きく（つまり、滑りずらく）なり、装填工
程中のシール部材の解れやズレ等を防止できて、好都合
であった。

【００３８】（２）圧密工程図１０に示すように、前述の第１実施形態であるプレス
治具１２０（圧密治具）を用いて圧密工程を行った。こ
のプレス治具１２０の内側に上記のアルミナマット１１
０を巻回した触媒１００を載置した。そして、触媒１０
０に巻回されたアルミナマット１１０の外径がφ１１３
ｍｍになるまで、プレス治具１２０の両側からプレス荷
重Ｆ＝１．０ｋＮの荷重で押圧した。なお、このとき案
内部材１３０を設けたので、プレス治具１２０の当接部
１２１、１２２付近にアルミナ繊維のバリ等はできなか
った。

【００３９】（３）装填工程プレス治具１２０、圧密状のアルミナマット１１０
（圧密シール部材）を巻回した触媒１００、円筒ケース
１４０の縦断面図を図１１に示す。さらに、図１１から
解るように、圧密状のアルミナマット１１０の外径から
円筒ケース１４０の内径に滑らかに接続されるテーパ状
の内周面をもつ縮径治具１２５（テーパ状）をプレス治
具１２０の下部に設けた。その縮径治具１２５の下部は
凹状円筒となっており、円筒ケース１４０の上端外径に
嵌合するようになっている。これにより、縮径治具１２
５と円筒ケース１４０との連結は安定したものとなり、
また、それらを同軸的に保持することが容易となる。な
お、円筒ケース１４０には、内径φ１１１ｍｍ×長さ２
２０ｍｍのステンレス製円管を使用した。円筒ケース１
４０に円管を使用したので端部の溶接が不要で、余分な
工程を必要としないから生産性の向上を図れた。また、
端部を溶接する際の熱害もなく、また、リークテストも
不要となり好都合である。

【００４０】圧密工程でアルミナマット１１０に加え
た圧力（荷重）を保持しつつ、円筒ケース１４０の内径
にほぼ等しい外径をもつ剛体円板１５０で、触媒１００
の上部を１．５Ｎの荷重で押圧した。そして、圧密状の
アルミナマット１１０が巻回された触媒１００は、プレ
ス治具１２０の内周面及びその縮径治具１２５の内周面
を滑りつつ円筒ケース１４０の中央まで圧入される（圧
入工程）。こうして得られた触媒コンバータ素材１７０
を図１１に示す。

【００４１】（４）縮管工程さらに、この触媒コンバータ素材１７０の両端部をスピ
ニング機を用いて外径φ１１４ｍｍからφ４８ｍｍの円
管に滑らかに縮管成形して、縮管部１４１、１４２とし
た。こうして、図１２に示すような排気ガス浄化用触媒
コンバータ１８０が得られた。なお、本実施例では、こ
れらの縮管部１４１、１４２を同心的に設けることとし
たが、排気管のレイアウトに合わせて適宜、偏心させて
設けるものでも良い。いずれにしろ、この縮管工程によ
り、コーンの溶接工程等を廃止できるので生産性を一層
向上させることができた。

【００４２】

【発明の効果】本発明の排気ガス浄化用触媒コンバータ
の製造方法によれば、圧密シール部材と圧密シール部材
が巻装された触媒とのみを筒状ケースに装填できるの
で、触媒コンバータの生産性を著しく向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧密工程で使用するプレス治具の第１
実施形態を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１実施形態であるプレス治具内に圧
密前のシール部材を巻装した触媒を載置した様子をイメ
ージ的に示す平面図である。

【図３】本発明の圧密工程で使用するプレス治具の第２
実施形態を示す斜視図である。

【図４】本発明の圧密工程で使用するプレス治具の第３
実施形態を示す斜視図である。

【図５】本発明の圧密工程で使用するプレス治具の第３
実施形態の変形例を示す斜視図である。

【図６】本発明の圧密工程で使用するプレス治具の第４
実施形態を示す平面図である。

【図７】本発明の圧密工程で使用するプレス治具の第５
実施形態を示す平面図である。

【図８】本発明の圧入工程で使用する滑り治具を示すの
斜視図である。

【図９】本発明の実施例中の巻回工程を示す概念図であ
る。

【図１０】本発明の実施例中の圧密工程を示す概念図で
ある。

【図１１】本発明の実施例中の装填工程を示す概念図で
ある。

【図１２】本発明の実施例により得られた触媒コンバー
タ素材を示す断面図である。

【図１３】本発明の実施例により得られた排気ガス浄化
用触媒コンバータを示す断面図である。

【図１４】従来の排気ガス浄化用触媒コンバータの製造
方法を示す概念図である。

【図１５】従来の排気ガス浄化用触媒コンバータの製造
方法を示す概念図である。

【図１６】従来の排気ガス浄化用触媒コンバータの製造
方法を示す概念図である。

【符号の説明】

１００触媒１１０シール部材１２０プレス治具１３０案内部材１４０筒状ケース６６０滑り治具１４１、１４２縮管部１８０排気ガス浄化用触媒コンバータ

フロントページの続き (72)発明者佐藤真康静岡県小笠郡大東町千浜7800番地株式会社キャタラー内Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AB01 BA39 GA06 GB01X GB01Z GB05W GB06W GB10X GB10Z GB16Z GB17X GB19Z HA26 HA27 HA28 HA29 HA31 HA33 4G069 AA08 BA13B BA17 BA18 CA03 EA18 EA19 EA26 EA28 EB12Y EB14Y EB16X EB16Y ED06 FA01 FB66 FB69 FB70 FB79

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガスを軸方向に通過させて浄化させる
柱状の触媒と、該触媒を収納するケースと、該触媒と該
ケースとの間に介在し耐熱繊維集積体で構成されるシー
ル部材とからなる排気ガス浄化用触媒コンバータの製造
方法において、前記触媒の外周に前記シール部材を巻回する巻回工程
と、該巻回工程後に該シール部材の外周面を覆う圧密治具に
より該シール部材を押圧して圧密シール部材とする圧密
工程と、該圧密工程後に該触媒を押圧して該触媒と該触媒に巻装
されている該圧密シール部材とのみを筒状ケースに装填
する装填工程と、からなることを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバー
タの製造方法。
【請求項２】前記装填工程は、前記圧密シール部材が巻
装されている前記触媒をテーパ状内周面をもつ縮径治具
に載置して該触媒を軸方向に押圧することにより該圧密
シール部材の外径を前記筒状ケースの略内径にまで縮径
し該触媒を該筒状ケースに装填する工程である請求項１
記載の排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法。
【請求項３】前記装填工程は、前記圧密シール部材と少
なくとも前記筒状ケースとの間にそれらの滑りをよくす
る滑り治具を介在させて装填する工程である請求項２記
載の排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法。
【請求項４】前記圧密治具は、高剛性薄板を巻回した筒
状部と、該筒状部を締付けて該筒状部内の前記シール部
材を圧密にする締付部とからなる請求項１記載の排気ガ
ス浄化用触媒コンバータの製造方法。
【請求項５】前記筒状部は、前記高剛性薄板をテーパ状
に巻回したテーパ筒状部である請求項４記載の排気ガス
浄化用触媒コンバータの製造方法。
【請求項６】前記高剛性薄板は、厚さ０．０６〜０．９
５ｍｍのスチール製薄板である請求項４記載の排気ガス
浄化用触媒コンバータの製造方法。
【請求項７】前記圧密治具は、前記巻回工程後に前記シ
ール部材の噛み込みを防止するための案内部材を当接部
に備えるプレス治具である請求項１記載の排気ガス浄化
用触媒コンバータの製造方法。
【請求項８】前記巻回工程は、前記触媒の外周に前記シ
ール部材を多層に巻回する工程である請求項１記載の排
気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法。
【請求項９】さらに、前記装填工程後に前記筒状ケース
の端部に連結用の縮管部を形成する縮管工程を行う請求
項１記載の排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法。
【請求項１０】前記シール部材は、有機物質を実質的に
含まない耐熱無機繊維集積体で構成されている請求項１
記載の排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法。