JP2001248431A - 排気ガス浄化用触媒コンバータ及びその製造方法 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒コンバータ及びその製造方法

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(57)【要約】 【課題】 金属シェルへの触媒保持体の組み付け性に優
れ,環境への影響を配慮した排気ガス浄化用触媒コンバ
ータ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方
法は,無機質繊維マットからなる保持シール材1を,触
媒保持体3の外周に巻きつける工程と,保持シール材1
の外周に無機質長繊維10を巻きつけて巻回体6を得る
とともに,無機質長繊維10の巻き締め加減を調整し
て,保持シール材1の厚みを,金属シェル2と触媒保持
体3との間の所定のクリアランスCに対して−2mm〜
+5mmの範囲になるようにする工程と,巻回体6を金
属シェル2の中に挿入または圧入する工程とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は,自動車等の内燃機関に用いられ
る排気ガス浄化触媒コンバータ及びその製造方法に関
し,特に保持シール材の組み付け方法に関する。
【0002】
【従来技術】車両に搭載する排気ガス浄化用触媒コンバ
ータは,排気ガスを浄化する触媒を担持した触媒保持体
と,触媒保持体の外方を覆う金属シェルと,両者の間に
配置した保持シール材とからなる。保持シール材は,バ
ーミキュライトとセラミックファイバー等との混合物を
主成分とするものであったが,近年,環境への影響及び
排ガス温度の上昇を考慮して,耐熱性に優れる無機質繊
維のみからなる保持シール材も用いられている。保持シ
ール材は,自動車の走行中において,触媒保持体が外周
の金属シェルと当接したときの触媒保持体の破損を防
ぐ。また,金属シェルと触媒担持体との間から排気ガス
がリークすることも防止する。ここで,無機繊維からな
る保持シール材は,初期状態が極めて嵩高いため,組み
付け性が著しく低下する。
【0003】そこで,発明者らは,かかる保持シール材
を有機フィルムを用いて真空包装し厚みを減少させるこ
とにより,触媒保持体への組み付け性を改善することを
提案した(特開昭57−146954号公報,特開昭5
9−126023号公報)。また,保持シール材を触媒
保持体へ巻きつけ触媒保持体ごと真空包装する方法も提
案した(特開昭50−63549号公報)。これらの方
法では,真空包装された触媒保持体は,予め二分割した
金属シェルの間に挟み込まれる。
【0004】また,作業性向上のため,金属シェルを最
初からパイプ状にしておき,触媒保持体に巻きつけた保
持シール材を圧入することが考えられる。この場合,保
持シール材を金属シェルへ圧入するにあたっては,予め
保持シールを有機フィルムで真空パックして厚みを減少
させる方法や保持シール材に予め有機バインダーを添加
して所定厚みに成形する方法をとることができる。
【0005】
【解決しようとする課題】しかしながら,保持シール材
の厚みを薄くするために用いていた有機フィルム及び有
機バインダーからは,燃焼ガスが発生する。このため,
環境への影響が懸念され,可能な限り有機量を”0(ゼ
ロ)”に近づける必要がある。しかし,この場合,有機
フィルムの気密性に問題が生じたり,保持シール材の厚
みを調整することが困難になる。このため,保持シール
材の金属シェルへの組み付け性が悪くなってしまう。
【0006】本発明はかかる従来の問題点に鑑み,金属
シェルへの触媒保持体の組み付け性に優れ,環境への影
響を配慮した排気ガス浄化用触媒コンバータ及びその製
造方法を提供しようとするものである。
【0007】
【課題の解決手段】請求項1の発明は,排ガスを浄化す
るための触媒を担体に担持させてなる触媒保持体と,該
触媒担持体の外方を覆うパイプ状の金属シェルと,上記
触媒担持体と上記金属シェルとの間に介設された保持シ
ール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,無機質繊維マットからなる保持シール材
を,触媒保持体の外周に巻きつけて巻回体を得る工程
と,上記保持シール材の外周に無機質長繊維を巻きつけ
て巻回体を得るとともに,上記無機質長繊維の巻き締め
加減を調整して,上記保持シール材の厚みを,金属シェ
ルと触媒保持体との間の所定のクリアランスに対して−
2mm〜+5mmの範囲になるようにする工程と,上記
巻回体を金属シェルの中に挿入または圧入する工程とか
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
の製造方法である。
【0008】本発明において最も注目すべきことは,無
機質長繊維により保持シール材を巻き締めることによ
り,保持シール材の厚みを薄くし,金属シェル内に挿入
または圧入することである。無機質繊維マットからなる
保持シール材は,無機質長繊維により巻き締められる
と,厚みが薄くなる。そこで,無機質長繊維を保持シー
ル材に巻回する際に,巻き締め力を加減して,保持シー
ル材の厚みが,金属シェルとの間の所定のクリアランス
に対して−2mm〜+5mmの範囲になるようにする。
これにより,巻回体が金属シェル内に挿入または圧入し
やすくなる。したがって,本製造方法によれば,保持シ
ール材を金属シェルへ容易に組み付けることができる。
【0009】また,無機質長繊維の巻き締めにより保持
シール材の厚みを減少させることができ,有機バインダ
ーや有機フィルムを用いる必要はない。よって,保持シ
ール材から有機バインダの燃焼ガスが発生することもな
く,環境への影響も少なくなる。
【0010】本発明において,所定の「クリアランス」
Cとは,図4(a)に示すごとく,触媒保持体3を金属
シェル2の中心に配置したときに,金属シェル2の内壁
と触媒保持体3の表面との間に形成される空間部をい
う。また,「巻回体を金属シェルの中に圧入する」と
は,巻回体6に圧力を加えて金属シェル2の中に入れる
ことをいい,図4(a)に示すごとく,保持シール材1
の厚みTが,所定のクリアランスCよりも厚い場合(T
>C)に行われる。一方,「巻回体を金属シェルの中に
挿入する」とは,巻回体6に圧力を加えることなく金属
シェル2の中に入れることをいい,図4(b)に示すご
とく,保持シール材1の厚みTが,所定のクリアランス
Cと同じかまたはそれよりも小さい場合(T≦C)に行
われる。
【0011】請求項2の発明のように,上記巻回体を上
記金属シェルに挿入した後には,無機質長繊維の端部を
切断することが好ましい。これにより,保持シール材
は,無機質長繊維による拘束力を解かれ,金属シェル内
において触媒保持体を安定して保持することができる。
圧力をかけずに巻回体を金属シェルの中に挿入した場合
には,上記無機質長繊維の端部の切断は特に必要であ
る。
【0012】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。
【0013】保持シール材を構成している無機質繊維マ
ットは,アルミナ,シリカ,アルミナ−シリカなどの無
機質繊維から作製することができる。また,使用温度領
域によってはガラス繊維金属を用いることもできる。無
機質繊維マットは,初期状態では極めて嵩高い状態にあ
るため,作業性の面からニードルパンチング処理を施し
たものが好適である。
【0014】触媒保持体における触媒は,排気ガスを浄
化することができるものであればよく,たとえば,白
金,ロジウムなどを用いることができる。触媒を担持す
る担体は,たとえばハニカム状であり,コージェライ
ト,アルミナ,金属などにより作製することができる。
金属パイプは,例えば断面が楕円形,円形の筒であり,
SUS409などの耐熱性が高い材質で作製する。
【0015】保持シール材に巻きつける無機質長繊維
は,アルミナ,シリカ,またはガラス繊維からなる長繊
維が用いられる。なお,ガラス繊維は,実使用に際して
排気ガスの熱により軟化して,保持シール材を拘束する
力が弱くなる。このため,保持シール材による触媒保持
体の保持力が得られやすく,好適である。
【0016】請求項3の発明は,請求項1または2の方
法により製造された浄化用触媒コンバータであって,上
記巻舞体を挿入または圧入した後の保持シール材の充填
密度が,0.15〜0.60g/cmであることを特
徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータである。
【0017】保持シール材の充填密度が0.15g/c
未満の場合には,保持力が得られにくくなり,触媒
保持体が使用時の振動などにより後方にずれて,金属シ
ェルと接触する可能性がある。また,0.60g/cm
を超える場合には,保持シール材を構成している繊維
が圧壊してしまい,保持力が低下し,上記と同様に触媒
保持体が後方にずれる可能性がある。
【0018】開放後の保持シール材の充填密度は,0.
3〜0.4g/cmであることが好ましい。これによ
り,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。
【0019】
【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排気ガス浄化用触媒コンバータ
の製造方法について,図1〜図3を用いて説明する。本
例の排気ガス浄化用触媒コンバータ5は,図1に示すご
とく,排気ガスを浄化し得る触媒保持体3と,触媒保持
体3の側面を被覆する金属シェル2と,触媒保持体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。保持シール材1の外周には,ガラス繊維からなる
無機質長繊維10が巻きつけられている。排気ガス浄化
用触媒コンバータ5は,エンジン9の排気管91の途中
に設けられている。
【0020】触媒保持体3は,セラミックの一種である
コージェライトモノリスであり,排気ガスの排気成分を
浄化し得る白金などの触媒が担持されている。触媒担持
体3の外形は130mmであり,長さは100mmであ
る。金属シェル2は,SUS409からなり,内径13
8mm,肉厚1.5mm,長さ300mmである。
【0021】触媒保持体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。触媒保持体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排ガス成分が触媒により浄
化される。
【0022】次に,本例の排気ガス浄化用触媒コンバー
タの製造方法について説明する。保持シール材としての
結晶質アルミナ繊維のマット状物(厚み25mm,嵩密
度0.05g/cm)を準備する。図2(a)に示す
ごとく,保持シール材1に切断加工を施して,長尺体と
するとともに,その両端に,触媒保持体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。
【0023】次に,図2(b)に示すごとく,保持シー
ル材1を,触媒保持体3の外周部に巻き付けて,凹部1
1と凸部12とを突き合わせる。次に,図2(c)に示
すごとく,保持シール材1の外周にガラス繊維の無機質
長繊維10を巻回して,巻回体6を形成する。また,こ
の際に,図3(a)に示すごとく,無機質長繊維10を
巻き締めて,保持シール材1の厚みTを8mmまで薄く
し,保持シール材1の厚みTを,金属シェル2と触媒保
持体3との間のクリアランスCに対し−2mm〜+5m
mの範囲になるようにする。保持シール材1の充填密度
は0.31g/cmである。
【0024】次に,図3(b)に示すごとく,巻回体6
を,金属シェル2の中に圧入する。圧入荷重は2000
Nである。その後,図1に示すごとく,金属シェル2の
両端部にスピニング加工を施して,排気管91接続用の
フランジ部29を形成する。以上により,排気ガス浄化
用触媒コンバータ5を得る。
【0025】得られた排気ガス浄化用触媒コンバータを
300Hz,40Gの条件で600万回振動させる試験
を行ったところ,触媒保持体にズレが生じることなく定
位置に留まっていた。
【0026】実施形態例2 本例においては,ガラス繊維の無機質長繊維を巻きつけ
た状態での保持シール材の厚みを3mmにした点,保持
シール材を巻き付けた触媒保持体を,金属シェル内に圧
入した後に,無機質長繊維の端部をカッターなどにより
切断し拘束力を開放した点を除いて,実施形態例1と同
様の方法で排気ガス浄化用触媒コンバータを製造した。
無機質長繊維の端部を切断したあとの保持シール材の充
填密度は,0.31g/cmであった。
【0027】得られた排気ガス浄化用触媒コンバータを
300Hz,40Gの条件で600万回振動させる試験
を行ったところ,触媒保持体にズレが生じることなく定
位置に留まっていた。
【0028】比較例1本例においては,無機質長繊維を
用いることなくマット状物のみから保持シール材を構成
し,これを巻き付けた触媒保持体を,金属シェルの中に
圧入しようとした。しかし,嵩高のマット状物が圧入を
妨げ,圧入はできなかった。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば,金属シェルへの触媒保
持体の組み付け性に優れ,環境への影響を配慮した排気
ガス浄化用触媒コンバータ及びそ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の排気ガス浄化用触媒コンバータ
の断面図。
【図2】実施形態例1における,排気ガス浄化用触媒コ
ンバータの製造方法を示す説明図(a)〜(c)。
【図3】図2に続く,排気ガス浄化用触媒コンバータの
製造方法を示す説明図(a)〜(b)。
【図4】本発明における,金属シェルと触媒保持体との
間のクリアランスCと,保持シール材の厚みTとの関係
を示す説明図(a),(b)。
【符号の説明】
1...保持シール材, 10...無機質長繊維, 2...金属シェル, 3...触媒保持体, 5...排気ガス浄化用触媒コンバータ, 6...巻回体, C...クリアランス, T...保持シール材の厚み,
フロントページの続き Fターム(参考) 3G091 AB01 BA39 GA06 GB01Z GB06W GB16Z GB17X HA27 HA31 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB03 BB18 CA01 CC02 CC03 CC04 CC06 CC08 EA08 4G069 AA03 AA08 CA03 CA09 DA06 EA15 EA19 EE01 FB66

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排ガスを浄化するための触媒を担体に担
    持させてなる触媒保持体と,該触媒担持体の外方を覆う
    パイプ状の金属シェルと,上記触媒担持体と上記金属シ
    ェルとの間に介設された保持シール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,無機質繊
    維マットからなる保持シール材を,触媒保持体の外周に
    巻きつけて巻回体を得る工程と,上記保持シール材の外
    周に無機質長繊維を巻きつけて巻回体を得るとともに,
    上記無機質長繊維の巻き締め加減を調整して,上記保持
    シール材の厚みを,金属シェルと触媒保持体との間の所
    定のクリアランスに対して−2mm〜+5mmの範囲に
    なるようにする工程と,上記巻回体を金属シェルの中に
    挿入または圧入する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。
  2. 【請求項2】 請求項1において,上記巻回体を上記金
    属シェルに挿入した後には,無機質長繊維の端部を切断
    す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。
  3. 【請求項3】 請求項1または2の方法により製造され
    た浄化用触媒コンバータであって,上記巻舞体を挿入ま
    たは圧入した後の保持シール材の充填密度が,0.15
    〜0.60g/cmであることを特徴とする排気ガス
    浄化用触媒コンバータ。
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