JP2002321210A - 成形用ダイス，中空型セラミックモノリス担体及びその製造方法並びに触媒コンバータシステム - Google Patents

成形用ダイス，中空型セラミックモノリス担体及びその製造方法並びに触媒コンバータシステム

Info

Publication number
JP2002321210A
JP2002321210A JP2001376245A JP2001376245A JP2002321210A JP 2002321210 A JP2002321210 A JP 2002321210A JP 2001376245 A JP2001376245 A JP 2001376245A JP 2001376245 A JP2001376245 A JP 2001376245A JP 2002321210 A JP2002321210 A JP 2002321210A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slit
outer peripheral
inner peripheral
hollow ceramic
monolithic carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001376245A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiichi Yamada
圭一 山田
Yuichi Hiratsuka
裕一 平塚
Masakazu Murata
雅一 村田
Masaichi Tanaka
政一 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2001376245A priority Critical patent/JP2002321210A/ja
Priority to US10/080,413 priority patent/US20020117773A1/en
Publication of JP2002321210A publication Critical patent/JP2002321210A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • B28B3/26—Extrusion dies
    • B28B3/269—For multi-channeled structures, e.g. honeycomb structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/88—Handling or mounting catalysts
    • B01D53/885—Devices in general for catalytic purification of waste gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • B28B3/26—Extrusion dies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2053—By-passing catalytic reactors, e.g. to prevent overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825—Ceramics
    • F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/18—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for improving rigidity, e.g. by wings, ribs

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アイソスタティック強度が高い中空型セラミ
ックモノリス担体と，該中空型セラミックモノリス担体
を安い製造コストで製造する製造方法および成形用ダイ
スを提供する。 【解決手段】 ハニカム状の隔壁８４に囲まれた多数の
セル４５を有する本体部８２と，本体部８２の中央部に
おいて長手方向に貫通するよう設けられた中空穴８０
と，本体部８２の外周面を覆う外周スキン部８１と，本
体部８２の内周面を覆う内周スキン部８３とを有する。
内周スキン部８３から１〜１０セル分の間に位置する隔
壁８４を，その外方に位置する隔壁８４である一般部Ｐ
よりも強度が高い高強度部Ｓ２とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は，内燃機関の排ガス浄化システム
の触媒担体に用いられるコージェライト製のハニカム構
造体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】自動車の内燃機関の排ガスを浄化するシス
テムとして，白金，ロジウム等の貴金属を触媒とし，こ
れらの貴金属をセラミック担体に担持させて構成した触
媒コンバータシステムがある。上記触媒コンバータシス
テムでは上記貴金属の酸化反応，或いは酸化・還元反応
を利用して，排ガス中の有害なＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等を
無害なＨ2Ｏ，ＣＯ2に変換するものである。この触媒コ
ンバータシステムに用いるセラミック担体は，ハニカム
状の隔壁（リブ）とこれに囲まれた孔（セル）を有し
た，いわゆるモノリス担体を基材としており，触媒貴金
属は上記モノリス担体の隔壁に担持されている。
【０００３】ところでこれらの触媒は，温度がある程度
高くならないと活性化せず，効率よく排ガスを浄化でき
ない。すなわち，上記内燃機関を始動した直後はコンバ
ータ内温度が低く，排ガスが浄化されにくい，という問
題があった。そこで近年，特に排ガス規制の厳しい地域
では，触媒コンバータを直列に２つ設けることが一般的
になってきた。
【０００４】具体的には，エンジン直下に配置した触媒
コンバータ（以下ＣＣ触媒と呼ぶ），とエンジンから離
れて配置した触媒コンバータ（以下ＵＦ触媒と呼ぶ）を
直列につなぐ。ＣＣ触媒が低温時の活性（低温活性）の
向上を，ＵＦ触媒が絶対浄化率の向上を，それぞれ担っ
ている。ＣＣ触媒の活性向上を図る手段としては，内燃
機関に極力近づけること，モノリス担体の隔壁厚さを薄
くすること等により昇温を早くする手段，あるいは，貴
金属の種類を低温活性に強いものにすること，貴金属粒
子径を小さくすること等により触媒自体の低温での性能
を向上させる手段，などがある。この中で特に貴金属粒
子径を小さくすることは低温活性向上に有効である。
【０００５】しかし貴金属粒子径を小さくすると，耐熱
性が問題となってくる。すなわち触媒は高温（例えば８
００℃以上）になると熱凝集を起こし，その比表面積が
急激に低下し，低温活性力が低下してくる。そこでエン
ジン始動時及び排ガス温度が高くない中負荷運転時には
ＣＣ触媒に排ガスを流し，排ガス温度が高温になる高負
荷時には排ガスを流さない，いわゆるバイパス式ＣＣ触
媒システムが提案されている。
【０００６】このバイパス手段の１つとして，モノリス
担体の中央部に穴を開けた，いわゆる中空型モノリス担
体の中央部にバタフライ弁を設け，排ガスをモノリス部
と中央部に切換えるシステムがある。このシステムでは
エンジン始動直後にはバタフライ弁を閉じ，排ガスが全
て担体を通過するようにして低温活性を良好にしてお
り，高負荷時にはＣＣ触媒の熱凝集防止のため，弁を開
けて中央部に排ガスが通過するようにしている。
【０００７】上記システムに使う中空型モノリス担体
は，例えば特開平９−２２０４８０号公報に開示されて
いるように，モノリス担体の中央部にドリルカッターで
穴を開けるというのが一般的である。しかし，円柱状に
押し出されたハニカム構造体をくり貫く場合，追加され
るくり貫き工程によって工数が増加する。また，くり貫
かれて使用されないハニカム中央部が無駄になる。それ
故，この方法では製造コストを安くすることは困難であ
る。
【０００８】また，構造体であるモノリス担体に欠陥を
設けることになり，担体自身の強度，特にアイソスタテ
ィック強度（静的破壊強度）が落ちてしまうという欠点
があった。特に，くり貫かれてできたハニカム構造体内
周部は，０．０５〜０．３ｍｍと薄いハニカム構造体の
セル壁（隔壁）が露出した状態となる。そして，そのセ
ル壁がマットを介して直接的に配管に組付けられるた
め，組付ける際及び高温時にマットが膨張する際，例え
ばインタラムマットの４００℃以上の急激な熱膨張の際
にセル壁が破壊されるという不具合が生じる。
【０００９】上記不具合を防止するためにハニカム構造
体と同材質のセラミック等で補強を施した場合でも，く
り貫いてできたハニカム構造体内周部の厚さが不均一と
なり，くり貫かれないハニカム構造体に比べ著しく強度
の低下を招く。一方，強度的に優れるメタル担体は，平
らな金属箔と波加工した波箔とを重ね巻きして形成され
るため，熱膨張係数が大きく，箔圧延や加工及び接合が
難しいことから製造コストが大である。そのため，メタ
ル担体を触媒担体に適用することは難しい。
【００１０】
【解決しようとする課題】本発明は，かかる従来の問題
点に鑑みてなされたもので，アイソスタティック強度が
高い中空型セラミックモノリス担体と，この中空型セラ
ミックモノリス担体を安い製造コストで製造することが
できる製造方法及びこれに用いる成形用ダイスと，さら
には上記中空型セラミックモノリス担体を適用した触媒
コンバータシステムを提供しようとするものである。
【００１１】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，材料を導入する
導入穴を設けた導入穴部と，上記導入穴に連通し材料を
ハニカム状に成形するスリット溝を設けたスリット部と
を有する金型と，上記スリット部の外周端から押出方向
へ延びた外周立設部と，該外周立設部から内方へ向かっ
て突出していると共に上記スリット部との間に間隙を有
する外周突出部とを有する外周ガイドリングと，上記ス
リット部の中央部から押出方向へ延びた内周立設部と，
該内周立設部から外方へ向かって突出していると共に上
記スリット部との間に間隙を有する内周突出部とを有す
る内周ガイドリングとを有することを特徴とする中空型
セラミックモノリス担体の成形用ダイスにある。
【００１２】本発明の成形用ダイスは，上記外周ガイド
リングだけでなく，上記内周ガイドリングをも有してい
る。そして，この外周ガイドリング及び内周ガイドリン
グは，それぞれ上記外周立設部と外周突出部及び内周立
設部と外周立設部を有し，かつ，いずれも上記スリット
部との間に上記間隙を確保している。そのため，この成
形用ダイスを用いて押出成形すれば，次に示す中空型セ
ラミックモノリス担体の製造方法を確実に実施すること
ができ，外周スキン部，内周スキン部及びこれに挟まれ
たハニカム状の本体部を一体的に成形してなる中空型セ
ラミックモノリス担体を容易に得ることができる。それ
故，アイソスタティック強度が高い中空型セラミックモ
ノリス担体を安い製造コストで製造することができる。
【００１３】請求項６の発明は，材料を導入する導入穴
を設けた導入穴部と，上記導入穴に連通し材料をハニカ
ム状に成形するスリット溝を設けたスリット部とを有す
る金型と，上記スリット部の外周端から押出方向へ延び
た外周立設部と，該外周立設部から内方へ向かって突出
していると共に上記スリット部との間に間隙を有する外
周突出部とを有する外周ガイドリングと，上記スリット
部の中央部から押出方向へ延びた内周立設部と，該内周
立設部から外方へ向かって突出していると共に上記スリ
ット部との間に間隙を有する内周突出部とを有する内周
ガイドリングとを有する成形用ダイスを用いてセラミッ
ク材料を押出成形することにより，上記外周ガイドリン
グの上記外周突出部と上記スリット部との間の間隙を通
過するセラミック材料により外周スキン部を形成し，上
記内周ガイドリングの上記内周突出部と上記スリット部
との間の間隙を通過するセラミック材料により内周スキ
ン部を形成し，該内周スキン部と上記外周スキン部に囲
まれ上記スリット部から押し出されるセラミック材料に
よりハニカム状の本体部を形成することにより，上記内
周スキン部の内部に中空穴を有する中空型セラミックモ
ノリス担体を製造することを特徴とする中空型セラミッ
クモノリス担体の製造方法にある。
【００１４】本製造方法は，上記特定の構成の成形用ダ
イスを用いて押出成形する。すなわち，上述したごと
く，金型に上記外周ガイドリング及び内周ガイドリング
を備えた成形用ダイスを用いる。これにより，上記押出
成形を行うことだけによって，ハニカム状の本体部の外
周面と内周面に上記外周スキン部と内周スキン部を伴っ
た中空型セラミックモノリス担体を容易に一体成形する
ことができる。
【００１５】また，請求項２，７の発明のように，上記
内周突出部と上記スリット部との間の間隙は０．０５〜
２ｍｍの範囲にあることが好ましい。上記間隙が０．０
５ｍｍ未満の場合には，上記内周スキン部が安定して形
成できないおそれがあり，２ｍｍを超える場合には，材
料供給が過剰になり，ハニカム状本体部のセルヨレを発
生させたり，スキン部が波状に形成されたりして，強度
低下を引き起すという問題がある。それ故，上記間隙
は，好ましくは０．１〜０．５ｍｍの範囲がよい。
【００１６】また，請求項３，８の発明のように，上記
外周突出部と上記スリット部との間隙をＣ１，上記内周
突出部と上記スリット部との間隙をＣ２とした場合，Ｃ
１／Ｃ２が０．８〜１．２であることが好ましい。この
ように上記Ｃ１と上記Ｃ２との比Ｃ１／Ｃ２を０．８〜
１．２の範囲に設定することで，本製造方法あるいは本
成形ダイスによって製造される上記中空型セラミックモ
ノリス担体において，上記内周スキン部の厚さと上記外
周スキン部の厚さの違いを一定の範囲内とすることがで
きる。
【００１７】上記Ｃ１／Ｃ２が０．８未満であると，外
周スキン部の厚さが，内周スキン部の厚さと比べて，薄
くなりすぎる。それ故，押出成形された上記中空型セラ
ミックモノリス担体には，その後乾燥する際，軸方向の
乾燥収縮が不均一に発生する。このように乾燥収縮が不
均一であることに起因して，外周スキン部の変形等を生
じるおそれがある。一方，上記Ｃ１／Ｃ２が１．２を超
えると，内周スキン部の厚さが，外周スキン部の厚さと
比べて，薄くなりすぎる。それ故，その後乾燥する際，
内周スキン部の変形等を生じるおそれがある。
【００１８】また，請求項４，９の発明のように，上記
金型においては，上記内周突出部の先端から１〜１０セ
ル分外方までの間に位置する上記スリット部の幅が他の
スリット幅と比べて広いことが好ましい。上記成形用ダ
イスによって押出成形された中空型セラミックモノリス
担体は，上記内周スキン部の強度が高くなっている。そ
れ故，押出成形後，乾燥前の軟弱な中空型セラミックモ
ノリス担体であっても，上記内周スキン部の変形等が生
じにくい。したがって，上記成形用ダイスを用いた上記
中空型セラミックモノリス担体の製造工程は，製品歩留
まりが良好であって効率的なものである。
【００１９】また，請求項５，１０の発明のように，上
記金型においては，上記外周突出部の先端から１〜１０
セル分外方までの間に位置する上記スリット部の幅が他
のスリット幅と比べて広いことが好ましい。上記成形用
ダイスによって押出成形された中空型セラミックモノリ
ス担体は，完成後においては当然ながら，その製造過程
においても高強度のものである。そのため，上記成形用
ダイスで押出成形した中空型セラミックモノリス担体に
あっては，製造工程においてもトラブルが発生しにく
い。それ故，上記中空型セラミックモノリス担体の製造
工程は，製品歩留まりが良好であり効率的なものであ
る。
【００２０】請求項１１の発明は，ハニカム状の隔壁に
囲まれた多数のセルを有する本体部と，該本体部の中央
部において長手方向に貫通するよう設けられた中空穴
と，上記本体部の外周面を覆う外周スキン部と，上記本
体部の内周面を覆う内周スキン部とを有し，上記内周ス
キン部から１〜１０セル分の間に位置する上記隔壁を，
その外方に位置する隔壁である一般部よりも強度が高い
高強度部としたことを特徴とする中空型セラミックモノ
リス担体にある。
【００２１】本発明の中空型セラミックモノリス担体
は，上記のごとく，本体部の中央部に上記中空穴を有
し，全体形状が筒状となっている。そして，その外周面
には上記外周スキン部を，内周面には上記内周スキン部
を有している。そのため，上記本体部の外周面及び内周
面は，上記隔壁が露出していない状態が得られると共
に，各隔壁を上記外周スキン部及び内周スキン部が繋い
だ状態が得られる。そのため，上記本体部の外周面ある
いは内周面から応力が加えられた場合においても，上記
外周スキン部及び内周スキン部の存在によって破壊強度
が向上する。
【００２２】更に，上記内周スキン部に接する隔壁の１
〜１０セル分を，その外方の一般部よりも強度が高い高
強度部とする。これにより，上記内周面側から応力が加
えられた際の破壊強度を更に高めることができる。すな
わち，本発明では，上記内周スキン部を設けることと，
該内周スキン部に接する上記隔壁を高強度部とすること
によって，内周面側からの応力に対する破壊強度を飛躍
的に向上させることができる。なお，上記高強度部が上
記内周スキン部から１セル分の範囲に満たない場合に
は，高強度部の存在による強度向上効果が少ない。ま
た，内周スキン部から１０セル分の範囲を超えると上記
強度向上効果が飽和状態に近づくので，それ以上高強度
部を設ける必要があまりない。このように，本発明によ
れば，中空型であってもアイソスタティック強度を確保
できる中空型セラミックモノリス担体を提供することが
できる。
【００２３】また，請求項１２の発明のように，上記外
周スキン部から１〜１０セル分の間に位置する上記隔壁
を，その内方に位置する隔壁である一般部よりも強度が
高い高強度部とすることが好ましい。この場合には，上
記外周スキン部に接する隔壁を上記高強度部とすること
によって，外周面側からの応力に対する破壊強度を大幅
に向上させることができる。
【００２４】また，この場合も，上記高強度部が外周ス
キン部から１セル分の範囲に満たない場合には，高強度
部の存在による強度向上効果が少ない。また，外周スキ
ン部から１０セル分を超えると上記強度向上効果が飽和
状態に近づくので，それ以上高強度部を設ける必要があ
まりない。
【００２５】また，請求項１３の発明のように，上記隔
壁の高強度部は，上記一般部よりも厚さを大きくするこ
とにより強度を高めてあることが好ましい。この場合に
は，厚さを大きくすることによって，確実かつ容易に上
記隔壁の強度を高めて上記高強度部を形成することがで
きる。なお，上記隔壁の高強度部の形成は，隔壁の気孔
率の低減等により行うこともできる。
【００２６】また，請求項１４の発明にように，上記外
周スキン部の厚さをＴ１，上記内周スキン部の厚さをＴ
２とした場合，Ｔ１／Ｔ２が０．８〜１．２の範囲であ
ることが好ましい。このように上記外周スキン部の厚さ
Ｔ１と上記内周スキン部の厚さＴ２との比Ｔ１／Ｔ２を
０．８〜１．２の範囲に設定することで，上記押出成形
体を乾燥する際，軸方向の乾燥収縮量が均一となる。上
記Ｔ１／Ｔ２が０．８未満であると，外周スキン部の厚
さが，内周スキン部の厚さと比べて，薄くなりすぎる。
それ故，その後乾燥する際，軸方向の乾燥収縮量が不均
一となって，外周スキン部の変形等を生じるおそれがあ
る。一方，上記Ｃ１／Ｃ２が１．２を超えると，内周ス
キン部の厚さが薄く，その後乾燥する際，内周スキン部
の変形等を生じるおそれがある。
【００２７】また，上記中空型セラミックモノリス担体
においては，その端面における上記中空穴の占有面積比
が６．２５％〜５６．２５％であることが好ましい。上
記占有面積比が６．２５％未満であると上記中空穴にお
ける圧力損失が大きくなるおそれがあるからである。ま
た，上記占有面積比が５６．２５％を超えると上記中空
型セラミックモノリス担体の排ガス浄化性能が不足する
おそれがあるからである。
【００２８】請求項１５の発明は，内燃機関の排気系に
配置される触媒コンバータシステムにおいて，該触媒コ
ンバータシステムは，請求項１１〜１４のいずれか１項
に記載の中空型セラミックモノリス担体を用いて構成し
た第１触媒コンバータと，ハニカム状の隔壁に囲まれた
多数のセルと外周面を覆う外周スキン部とを有する中実
型セラミックモノリス担体を用いて構成した第２触媒コ
ンバータとを有し，上記第１触媒コンバータは，上記排
気系の上流側に配置され，第１触媒を担持させた上記中
空型セラミックモノリス担体を内蔵していると共に，上
記中空穴に配したバイパス流路と，その外方の多数の上
記セルからなる浄化流路と，上記バイパス流路と上記浄
化流路との間で上記排気ガスの流路を切り替える流路切
替手段とを有し，上記第２触媒コンバータは，上記排気
系の下流側に配置され，第２触媒を担持させた上記中実
型セラミックモノリス担体を内蔵してなり，上記第１触
媒は，上記第２触媒よりも低い温度で活性開始すること
を特徴とする触媒コンバータシステムにある。
【００２９】本触媒コンバータシステムは，上記のごと
く，少なくとも上記２つのコンバータを有しており，こ
れらに内蔵されているモノリス担体の構造及びこれに担
持させた触媒の種類が異なる。そのため，上記第１，第
２触媒コンバータを使い分けることにより，耐久性と浄
化性能の両方を向上させることができる。すなわち，上
記触媒コンバータシステムは，上記排気系を流れる排気
ガスの温度または上記中空型セラミックモノリス担体の
温度等に応じて，上記排気ガスを上記第１触媒コンバー
タの上記バイパス流路に流すか，上記浄化流路に流すか
を切り替える。
【００３０】例えば，上記排気ガスの温度が低い場合に
は上記浄化流路に流すようにする。そうすると，上記中
空型セラミックモノリス担体に担持させた上記第２触媒
より活性開始温度が低い上記第１触媒の特性を生かして
低温の排気ガスを効率良く浄化することができる。ま
た，上記排気ガスの温度が高い場合には，上記流路切替
手段を用いて上記排気ガスの流路を切り替えて上記バイ
パス流路に流すようにする。これにより，上記第１触媒
よりも活性開始温度が高く耐久性に優れた上記第２触媒
の特性を生かして高温の排気ガスを安定して浄化するこ
とができる。
【００３１】そして，高温の上記排気ガスを上記浄化流
路に流すことによって上記中空型セラミックモノリス担
体が過熱し，上記第１触媒が熱凝集して浄化性能が低下
するという不具合を防止することができる。したがっ
て，本発明の触媒コンバータシステムは，低温から高温
まで効率よく排気ガスを浄化するという作用効果を長期
間にわたって実現することができる。
【００３２】また，上記第１触媒コンバータにおける上
記中空型セラミックモノリス担体は，上記のごとく，内
周スキン部を有するとともに，該内周スキン部の周辺部
には上記高強度部を有している。それ故，上記中空型セ
ラミックモノリス担体は，熱衝撃，振動，その他の応力
が内周面側から加えられた際の破壊強度が高く，過酷な
実使用条件下においても，高い耐久性を発揮し得ること
が期待でできる。
【００３３】また，請求項１６の発明にように，上記流
路切替手段は，上記内燃機関の負荷に応じて，上記バイ
パス流路と上記浄化流路との切り替えを行うよう構成さ
れていることが好ましい。上記内燃機関の負荷は，上記
排気ガスの温度あるいは上記中空型セラミックモノリス
担体の温度との相関が高い。また，上記内燃機関の負荷
は，アクセル開度や吸入空気量などの車両情報により推
定できる。したがって，上記内燃機関の負荷により排気
ガスの流路を切り替える触媒コンバータシステムによれ
ば，上記のごとく，低温から高温の排気ガスを効率良く
浄化するという優れた性能を長期間にわたって発揮しう
るという作用効果を比較的簡単なシステム構成によって
実現することができる。
【００３４】また，請求項１７の発明にように，上記流
路切替手段は，上記内燃機関の冷却媒体の温度に応じ
て，上記バイパス流路と上記浄化流路との切り替えを行
うよう構成されていることが好ましい。上記冷却媒体
は，水冷式の内燃機関であれば水であり，空冷式の内燃
期間であれば空気である。そして，上記内燃機関を冷却
した後の上記水または空気の温度は，上記排気ガスの温
度あるいは上記中空型セラミックモノリス担体の温度と
の相関が高い。また，上記冷却媒体の温度は，温度域が
低く，簡便かつ安価な温度センサによって測定可能であ
る。
【００３５】したがって，上記冷却温度によれば，上記
のごとく，低温から高温の排気ガスを効率良く浄化する
という優れた性能を長期間にわたって発揮しうるという
作用効果を比較的簡単なシステム構成によって実現する
ことができる。なお，上記冷却媒体の温度としては，上
記内燃機関の部品または周辺機器であって上記冷却媒体
と接する部位の温度で代用することも考えられる。例え
ば，ラジエータフィンや，空冷フィンの温度をもって，
上記冷却媒体の温度とすることも可能である。
【００３６】また，請求項１８の発明にように，上記上
記流路切替手段は，上記内燃機関の負荷と上記冷却媒体
の温度の組み合わせに応じて，上記バイパス流路と上記
浄化流路との切り替えを行うよう構成されていることが
好ましい。このように，上記内燃機関の負荷と冷却媒体
の温度の組み合わせによれば，さらに正確に上記排気ガ
スの温度を推定することができる。したがって，上記の
ごとく，上記低温活性触媒の耐久性を十分に確保しなが
ら，低温から高温の排気ガスを効率良く浄化するという
効果を，さらに十分に発揮することができる。
【００３７】また，請求項１９及び請求項２０の発明の
ように，上記第１触媒は，活性開始温度が３００℃以
下，より望ましくは２００℃以下である超低温活性触媒
であることが好ましい。上記中空型セラミックモノリス
担体が担持する触媒の活性開始温度が３００℃を超える
と内燃機関を始動した直後の排気ガスを十分に浄化する
ことができないおそれがある。特に，上記触媒の活性開
始温度が２００℃以下である場合には，内燃機関を始動
した直後の排気ガスを，さらに十分に浄化することがで
きる。
【００３８】
【発明の実施の形態】実施形態例１ 本発明の実施形態例１にかかる中空型セラミックモノリ
ス担体の成形用ダイス及び製造方法につき，図１〜図６
を用いて説明する。本例で用いる成形用ダイス１は，図
１に示すごとく，金型２と，外周ガイドリング３と，内
周ガイドリング４とを有する。
【００３９】上記金型２は，図２（ａ）〜（ｃ）に示す
ごとく，材料を導入する導入穴２１０を設けた導入穴部
２１と，導入穴２１０に連通し材料をハニカム状に成形
するスリット溝２２０を設けたスリット部２２とを有す
る。スリット部２２は，その周囲よりも突出した形状を
有しており，四角形格子状にスリット溝２２０を設けて
ある。スリット部２２の裏面側には上記スリット溝２２
０の交差部分に連通するように導入穴２１０が多数設け
られた導入穴部２１がある。
【００４０】また，上記金型２の中央には，後述する内
周ガイドリング４を固定するためのボルト５１を挿通す
る貫通穴２９が設けられている。また，上記スリット部
２２の外方の２ヶ所には，後述する外周ガイドリング３
を固定するためのピン穴２８が設けられている。
【００４１】次に，上記外周ガイドリング３は，図３
（ａ），（ｂ）に示すごとく，上記スリット部の外周端
から押出方向へ延びるよう構成された外周立設部３１
と，該外周立設部３１から内方へ向かって突出している
と共に上記スリット部２２との間に間隙Ｃ１（図１
（ｂ））を有する外周突出部３２とを有する。
【００４２】外周立設部３１はリング状であり，その内
周面３１０が上記金型２のスリット部２２の外周面に当
接するよう構成されている。そして，この外周立設部３
１の高さを上記スリット部２２の高さより大きくするこ
とによって，上記間隙Ｃ１を確保している。本例では，
この間隙Ｃ１を０．２ｍｍに設定した。
【００４３】外周突出部３２は，図１，図３に示すごと
く，上記スリット部２２と対面する外周対向面３２１が
スリット部２２との間の間隙Ｃ１を維持するように内方
に突出するよう形成されている。外周突出部３２の内周
側には，押出方向に沿って徐々に拡開するように傾斜し
たテーパ面３２２を設けてある。また，外周突出部３２
の先端が呈する形状は，得ようとする中空型セラミック
モノリス担体８の外形寸法に合わせた円形状としてあ
る。また，上記外周ガイドリング３２には，これを上記
金型２に固定するためのピン穴３８が設けられている。
【００４４】次に，上記内周ガイドリング４は，図４
（ａ），（ｂ）に示すごとく，上記スリット部２２の中
央部から押出方向へ延びるよう構成された内周立設部４
１と，該内周立設部４１から外方へ向かって突出してい
ると共に上記スリット部２２との間に間隙Ｃ２（図１
（ｂ））を有する内周突出部４２とを有する。
【００４５】内周立設部４１は中央に貫通穴４１９を有
すると共に外周面４１０を有する円筒形状を呈してい
る。そして，内周立設部４１の高さによって，上記間隙
Ｃ２を確保している。本例では，この間隙Ｃ２を０．２
ｍｍに設定した。内周突出部４２は，図１，図４に示す
ごとく，上記スリット部２２と対面する内周対向面４２
１がスリット部２２との間隙Ｃ２を維持した状態で外方
に突出するよう構成されている。内周突出部４２の外周
側には，押出方向に沿って徐々に縮径するように傾斜し
たテーパ面４２２を設けてある。また，内周突出部４２
の先端が呈する形状は，得ようとする中空型セラミック
モノリス担体８の内径寸法に合わせた円形状としてあ
る。
【００４６】そして，本例の成形用ダイス１は，上記金
型２に上記外周ガイドリング３及び内周ガイドリング４
を組み付けることにより得られる。金型２に外周ガイド
リングを固定する際には，図１（ａ）（ｂ）に示すごと
く，金型２のスリット部２２の外周部に外周ガイドリン
グ３を重ね，ピン５５を上記ピン穴２８，３８に挿設す
ることにより固定する。
【００４７】金型２に内周ガイドリング４を固定する際
には，同図に示すごとく，貫通穴４５０を有する円盤状
の調整坂４５を準備し，この調整坂４５と，金型２と，
内周ガイドリング４とを，各貫通穴４５０，２９，４１
９を同一軸線上に配置する。そして，貫通穴４１９，２
９，４５０にボルト５１を挿通し，ナット５２にて締め
付け固定する。これにより，内周ガイドリング４が金型
２に固定される。
【００４８】次に，上記構成の成形用ダイス１を用いて
中空型セラミックモノリス担体８を製造する方法につき
説明する。まず，上記成形用ダイス１を図示しないスク
リュー式の押出成形装置の先端にセットする。そして，
押出成形装置内に混練したセラミック材料を挿入し，押
出成形を行う。
【００４９】本例においては，セラミック材料として，
最終的に主としてコーディエライトを構成するように秤
量された粉末に結合剤その他の成分を加えて混練したも
のを用いた。そして，上記スクリュー式の押出成形装置
によって連続的に押し出されるセラミック材料は，上記
成形用ダイス１を通過することによって，中空型セラミ
ックモノリス担体８として成形される。
【００５０】図５に示すごとく，外周ガイドリング３の
外周突出部３２とスリット部２２との間の間隙Ｃ１を通
過するセラミック材料８８により外周スキン部８１が形
成される。すなわち，外周突出部３２の外周対向面３２
１に対向するスリット部２２から押し出されてくるセラ
ミック材料８８は，そのスリット部２２と，外周ガイド
リング３の外周対向面３２１と内周面３１０とにより囲
まれる間隙Ｃ１に流入し，そして，中心に向かって流動
し，さらに，外周突出部３２の先端において方向転換し
て押出方向に進行し，外周スキン部８１となる。
【００５１】また，同図に示すごとく，内周ガイドリン
グ４の内周突出部４２とスリット部２２との間を通過す
るセラミック材料８８により内周スキン部８３が形成さ
れる。すなわち，内周突出部４２の内周対向面４２１に
対向するスリット部２２から押し出されてくるセラミッ
ク材料８８は，そのスリット部２２と，内周ガイドリン
グ４の内周対向面４２１と外周面４１０とにより囲まれ
る間隙Ｃ２に流入し，そして，外周に向かって流動し，
さらに，内周突出部４２の先端において方向転換して押
出方向に進行し，内周スキン部８３となる。
【００５２】なお，ここで，上記外周突出部３２及び上
記内周突出部４２の先端断面形状を，図１３のごとく形
状にすることも有効である。この場合には，上記外周対
向面３２１と内周面３１０とにより囲まれる間隙Ｃ１あ
るいは，上記内周対向面４２１と外周面４１０とにより
囲まれる間隙Ｃ２に流入した上記セラミック材料８８
が，上記外周突出部３２あるいは，上記内周突出部４２
の先端に向けて，円弧を描くように滑らかに流動するこ
とができるからである。
【００５３】また，同図に示すごとく，内周スキン部８
３と外周スキン部８１に囲まれスリット部２２から直接
押し出されるセラミック材料８８は四角形格子状のハニ
カム状の本体部８２に形成される。これらの外周スキン
部８１，本体部８２，内周スキン部８３が同時に進行し
ながら一体的に形成されていくことにより，内周スキン
部８３の内部に中空穴８０を有する中空型セラミックモ
ノリス担体８（図６）を連続的に製造することができ
る。
【００５４】そして，得られた中空型セラミックモノリ
ス担体８は，中空穴８０を有すると共に，それを囲う内
周スキン部８３を本体部８２の内周面に一体的に有して
いる。そのため，中空型セラミックモノリス担体８のア
イソスタティック強度は，非常に優れたものとなる。ま
た，上記のごとく，押出成形を行うだけで，上記構成の
中空型セラミックモノリス担体８が得られるので，従来
のように，材料の無駄や工程追加が不必要であり，製造
コストを低減することもできる。
【００５５】なお，上記の例では，本体部８２のハニカ
ム形状が四角形状のものを示したが，これを六角形その
他に変更することも可能である。また，上記スリット部
２２，外周ガイドリング３，内周ガイドリング４の形状
を円形としたが，これを楕円形あるいはレーストラック
形状その他の形状に変更することも可能である。さら
に，上記調整坂４５，外周ガイドリング３および内周ガ
イドリング４の各部寸法，スリット部２２のスリット溝
２２０の寸法，導入穴部２１の導入穴の寸法及び配置等
を，得ようとする中空型セラミックモノリス担体８の寸
法及び形状に合わせて変更することも可能である。ま
た，上記金型２と外周ガイドリング３及び内周ガイドリ
ング４との固定方法も，異なる治具の使用，あるいはろ
う付け，熱拡散その他の接合方法を適用することもでき
る。またさらに，上記中空型セラミックモノリス担体８
の形状は，上記のごとく断面略円形状に限定されるもの
ではなく，図１４に示すごとく断面略四角形状，図１５
に示すごとく断面略楕円形状とすることも考えられる。
上記中空型セラミックモノリス担体８の形状は，設置さ
れる位置及びスペース等を考慮したうえ決定するのが良
い。
【００５６】実施形態例２ 本例で製造した中空型セラミックモノリス担体８は，図
７，図８に示すごとく，実施形態例１において製造した
中空型セラミックモノリス担体に対して，上記内周スキ
ン部８３及び上記外周スキン部８１付近に位置する隔壁
８４が，その他の隔壁よりも強度が高いものである。上
記中空型セラミックモノリス担体８においては，上記内
周スキン部８３からおよそ１セル分（１セル以上）の間
に位置する隔壁８４を，その外方に位置する隔壁である
一般部Ｐよりも強度が高い高強度部Ｓ２とした。また，
上記外周スキン部８１からおよそ１セル分の間に位置す
る隔壁８４を，その内方に位置する隔壁である一般部Ｐ
よりも強度が高い高強度部Ｓ１とした。
【００５７】本例で用いる成形用ダイス１は，図９，図
１０に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイスを基に
して，金型２を変更したものである。上記金型２におい
ては，図１０に示すごとく，上記スリット部２２の外周
近傍の領域Ｓ１と中央部分の領域Ｓ２に位置するスリッ
ト溝２２０の幅を，これらＳ１，Ｓ２の間にある一般部
分の領域Ｐのスリット溝２２０の幅よりも広い寸法に設
定してある。具体的には，領域Ｐのスリット溝２２０の
幅寸法を８０μｍ，領域Ｓ１及びＳ２におけるスリット
溝２２０の幅寸法を１０７μｍとした。
【００５８】上記のように構成された成形用ダイス１を
用いると，上記隔壁８４の高強度部Ｓ１，Ｓ２は，一般
部Ｐよりも厚さを大きくすることにより強度を高めるこ
とができる。具体的には，上記隔壁８４の厚さは，高強
度部Ｓ１，Ｓ２において約１００μｍ，一般部Ｐにおい
て約７５μｍとなった。
【００５９】なお，通常，隔壁８４の厚さは，５０〜１
５０μｍ程度の範囲から用途に合わせて選択できる。そ
して，上記高強度部Ｓ１，Ｓ２を厚肉化で行う場合，一
般部Ｐの厚さの１．１〜３倍とすることが好ましい。
１．１倍未満の場合には強度アップがあまり得られず，
３倍を超える場合には，圧力損失が大きくなりすぎると
いう問題がでてくる。また，上記中空型セラミックモノ
リス担体８における高強度部Ｓ１及びＳ２の領域につい
ては，１０セル分まで拡大することもできる。なお，そ
の他の構成及び作用効果は実施形態例１と同様である。
【００６０】実施形態例３ 本例は，図１１に示すごとく，実施形態例２の中空型セ
ラミックモノリス担体８を触媒コンバータシステムに応
用した一例を示す。本例の触媒コンバータシステム７
は，同図に示すごとく，２つの触媒コンバータ７１，７
２をを直列に２つ配備した自動車排ガス浄化システムで
ある。触媒コンバータ７１はＣＣ触媒であり，触媒コン
バータ７２はＵＦ触媒である。
【００６１】上記ＣＣ触媒７１は，上記中空型セラミッ
クモノリス担体８，バタフライ弁７１１，アクチュエー
タ７１２，バイパス流路７１３をケース７１０内に配置
して構成されている。アクチュエータ７１２は電磁モー
タ製でも負圧駆動製でもよい。本例では中空型セラミッ
クモノリス担体８には，活性開始温度が３００℃である
超低温活性触媒を担持してある。具体的には平均粒径１
ｎｍ以下のＰｄ（パラジウム）を担持する。
【００６２】上記ＵＦ触媒７２は，従来の円筒形のモノ
リス担体７２０を用いており，このモノリス担体７２０
にはＰｔ（白金）・Ｒｈ（ロジウム）が担持されてい
る。これらの担持法については種々報告されており，い
ずれも適用しうるが，活性アルミナと貴金属を一緒に焼
成させる方法が望ましい。
【００６３】また，上記ＣＣ触媒７１は，中空型セラミ
ックモノリス担体８をアルミナファイバー製のマットに
包れた状態でコンバータケース７１０に圧入して用い
る。そのため，中空型セラミックモノリス担体８には，
その圧入による静的強度（締付け応力）に耐えるだけの
アイソスタティック強度，具体的には１ＭＰａ以上の強
度が必要になる。従来の中空型セラミックモノリス担体
の場合には，この強度を確保することが困難であった。
しかしながら上記中空型セラミックモノリス担体８は，
図７，図８に示すごとく外周スキン部８１と内周スキン
部８３とを有すると共に厚肉化による高強度部Ｓ１，Ｓ
２を有するので，アイソスタティック強度はを１ＭＰａ
以上に容易に確保することができる。そのため，コンバ
ータケース７１０に圧入する際に中空型セラミックモノ
リス担体８が破壊されることがない。
【００６４】さらに中空型セラミックモノリス担体８の
中空穴８０には，バイパス流路７１３としての管状部材
が装着されるが，排ガスのシールと振動防止を目的とし
て，中空型セラミックモノリス担体８とバイパス流路７
１３の隙間にもアルミナファイバー製のマットを配備す
る。具体的にはバイパス流路７１３にマットを巻き，中
空型セラミックモノリス担体８の中空穴８０内に圧入す
るのであるが，その際に内部からの破壊をも防止するこ
とができる。これは，上記のごとく，外周スキン部８１
と内周スキン部８３とを有すると共に厚肉化による高強
度部Ｓ１，Ｓ２を有するためである。
【００６５】次に，上記触媒コンバータシステム７の作
動を図１１を用いて説明する。内燃機関７９の冷間始動
時，即ち図示しない冷却水温センサからの信号が一定値
以下の場合，ＥＣＵ７７はアクチュエータ７１２に指令
を出し，バタフライ弁７１１を閉じる。そのため内燃機
関７９から排出された排ガスは全て中空型セラミックモ
ノリス担体８の本体部８２を通過する。
【００６６】ここで，上述の如く中空型セラミックモノ
リス担体８の隔壁８４には超低温活性触媒が担持されて
いるため，従来のＣＣ触媒よりも低温活性に優れてお
り，効率的に冷間時の排ガスを浄化できる。その後，Ｕ
Ｆ触媒２も温度が上昇して活性化してくる。内燃機関運
転中，中負荷まではバタフライ弁７１１は閉じたままで
あるが，高負荷になったとき，具体的には排ガス温度が
８０℃以上になったとＥＣＵ７７が判断した時，ＥＣＵ
７７はアクチュエータ７１２に指令を出し，バタフライ
弁７１１を開ける。これにより，排ガスはバイパス路７
１３内部に流れる。そしてこれにより，超低温活性触媒
は熱凝縮が抑制され，耐久性が高くなる。
【００６７】一方，この時にはＵＦ触媒７２は，すでに
通過したＣＣ触媒により浄化された排ガスからの伝熱に
より活性化している。そのため，バタフライ弁７１１の
切り替えによって新たに流路を変更した排ガスの有害成
分は，ＵＦ触媒７２で浄化され，大気を汚染することは
ほとんどない。負荷が中負荷以下になったら，再度ＥＣ
Ｕ７７がアクチュエータ７１２を介してバタフライ弁７
１１を作動させ，再び中空型セラミックモノリス担体８
の本体部８２に排ガスを流すようにする。上述の如く，
本システムでは，中空型セラミックモノリス担体８とバ
イパス流路７１３の組合せにより，超低温活性とその耐
熱性向上，さらには圧損低減も実現可能である。
【００６８】実施形態例４ 本例は，実施形態例３の触媒コンバータシステム７を，
内燃機関の負荷に応じて制御した例である。本例の制御
フローチャートは，図１６に示すごとく，ステップＳ１
１０（以下，単にＳ１１０と記載する）〜Ｓ１３０の制
御ステップからなる。Ｓ１１０は，内燃機関の負荷がＷ
以上であるか否かを判断するステップである。Ｓ１２１
は，上記ＣＣ触媒７１の上記バタフライ弁７１１を開放
し，排ガスが上記中空型セラミックモノリス担体８のバ
イパス路７１３内部を流がれるようにするステップであ
る。Ｓ１２２は，上記バタフライ弁７１１を閉じて，排
ガスが中空型セラミックモノリス担体８の本体部８２を
流れるようにするステップである。
【００６９】ここで，本例では，アクセル開度及び内燃
機関の吸入空気量を用いて，上記内燃機関の負荷を推定
した。また，本例を実施するに際して，予備実験を実施
している。その結果，上記内燃機関の運転状態が中負荷
を超えるとき，上記超低温活性触媒が熱凝集する場合が
あることがわかった。そこで，上記Ｓ１１０のしきい値
としては，上記Ｗ＝中負荷として設定した。
【００７０】上記のごとく構成された制御フローチャー
トを用いて，上記触媒コンバータシステム７を制御し
た。本制御においては，内燃機関の負荷がＷ未満である
場合，上記バタフライ弁７１１を閉じる。そうすると，
このときに発生する比較的低温の排気ガスは，全て中空
型セラミックモノリス担体８の上記本体部８２を通過す
る。一方，内燃機関の負荷がＷ以上である場合には，上
記バタフライ弁７１１が開放される。これにより，この
とき発生する高温の排気ガスは上記バイパス路７１３内
部に流れる。したがって，本例によれば，実施形態例３
と同様，低温から高温までの排気ガスを効率よく浄化す
ることができる。
【００７１】特に，本例では，上記アクセル開度及び吸
入空気量に基づいて内燃機関の負荷を算出している。そ
のため，上記触媒コンバータシステム７のシステム構成
を簡単なものとしながら，安定した制御を実施すること
ができる。また，上記内燃機関の負荷を推定するために
は，本例のごとく，上記アクセル開度や吸入空気量のほ
か，車速，加速度等を用いることもできる。なお，その
他の構成及び作用効果は実施形態例３と同様である。
【００７２】実施形態例５ 本例は，実施形態例３の触媒コンバータシステム７を，
内燃機関の冷却水温に応じて制御した例である。本例の
制御フローチャートは，図１７に示すごとく，Ｓ２１０
〜Ｓ２３０の制御ステップからなる。Ｓ２１０は，上記
冷却水温が８０℃以上であるか否かを判断するステップ
である。Ｓ２２１は，上記ＣＣ触媒７１の上記バタフラ
イ弁７１１を開放し，排ガスが上記中空型セラミックモ
ノリス担体８のバイパス路７１３内部を流がれるように
するステップである。Ｓ２２２は，上記バタフライ弁７
１１を閉じて，排ガスが中空型セラミックモノリス担体
８の本体部８２を流れるようにするステップである。
【００７３】上記のごとく構成された制御フローチャー
トを用いて，上記触媒コンバータシステム７を制御し
た。その結果，本制御においては，冷却水温が８０℃未
満である場合，上記バタフライ弁７１１を閉じる。そう
すると，このときに発生する比較的低温の排気ガスは，
全て中空型セラミックモノリス担体８の上記本体部８２
を通過する。一方，冷却水温が８０℃以上である場合に
は，上記バタフライ弁７１１が開放される。これによ
り，このとき発生する高温の排気ガスは上記バイパス路
７１３内部に流れる。したがって，本例によれば，実施
形態例３と同様，低温から高温までの排気ガスを効率よ
く浄化することができる。
【００７４】特に，本例では，冷却水温に基づいて上記
触媒コンバータシステム７を制御している。そのため，
簡単かつ低コストなシステム構成で，安定した制御を実
施することができる。なお，その他構成及び作用効果に
ついては，実施形態例３と同様である。
【００７５】実施形態例６ 本例は，図１２（ａ）〜（ｃ）に示すごとく，実施形態
例２と同形状の中空型セラミックモノリス担体８を，別
の製造方法により製造する例である。すなわち，本例で
は，実施形態例２における成形用ダイス１に代えて，金
型２に外周ガイドリング３のみを組み付け，内周ガイド
リング４を有していない成形用ダイスを用いて中間材と
してのセラミックモノリス担体を製造する。このときの
セラミックモノリス担体は，図１２（ａ）に示すごと
く，本体部８２が中空穴は有していないが，外周スキン
部８１を有する。そして，本体部８２の中央部分及び外
周部分の隔壁８４を厚肉化し，高強度部Ｓ１，Ｓ２とす
る。高強度部Ｓ１とＳ２の間の領域は一般部Ｐである。
【００７６】次いで，図１２（ｂ）に示すごとく，中央
の高強度部Ｓ１の外周部分を残して，くり貫き工程を行
い，中空穴８０を設ける。次いで，図１２（ｃ）に示す
ごとく，本体部８２の内周面にコーディエライトとなる
セラミック材料を配置し，内周スキン部８３を設ける。
その後，乾燥，焼成等の工程を加えて最終的な製品が得
られる。
【００７７】このように，本例では，実施形態例２と異
なり，一体的な押出成形で一気に中空型セラミックモノ
リス担体を成形するのではなく，くり貫き工程を利用し
た場合にも，図１２（ｃ）に示すごとく，外周スキン部
８１，内周スキン部８３を有すると共に，さらに高強度
部Ｓ１，Ｓ２を有する中空型セラミックモノリス担体８
を製造することもできる。この場合にも，実施形態例１
と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，成形用ダイスの，
（ａ）平面図，（ｂ）Ａ−Ａ線矢視断面図。
【図２】実施形態例１における，金型の，（ａ）平面
図，（ｂ）側面図，（ｃ）Ｂ−Ｂ線矢視断面図。
【図３】実施形態例１における，外周ガイドリングの，
（ａ）平面図，（ｂ）側面図。
【図４】実施形態例１における，内周ガイドリングの，
（ａ）平面図，（ｂ）側面図。
【図５】実施形態例１における，成形用ダイスを用いた
押出成形の状態を示す説明図。
【図６】実施形態例１における，中空型セラミックモノ
リス担体を示す斜視図。
【図７】実施形態例２における，中空型セラミックモノ
リス担体を示す斜視図。
【図８】実施形態例２における，（ａ）内周部分，
（ｂ）外周部分の隔壁の拡大説明図。
【図９】実施形態例２における，成形用ダイスの，
（ａ）平面図，（ｂ）Ａ−Ａ線矢視断面図。
【図１０】実施形態例２における，金型の，（ａ）平面
図，（ｂ）側面図，（ｃ）Ｂ−Ｂ線矢視断面図。
【図１１】実施形態例３における，触媒コンバータシス
テムの構成を示す説明図。
【図１２】実施形態例７における，中空型セラミックモ
ノリス担体の製造工程を示す説明図。
【図１３】実施形態例１における金型のその他の例であ
って，金型における外周突出部，内周突出部を示す説明
図であって，断面図。
【図１４】実施形態例１における，中空型セラミックモ
ノリス担体のその他の例であって，断面略四角形状であ
る中空型セラミックモノリス担体を示す斜視図。
【図１５】実施形態例１における，中空型セラミックモ
ノリス担体のその他の例であって，断面略楕円形状であ
る中空型セラミックモノリス担体を示す斜視図。
【図１６】実施形態例４における，触媒コンバータシス
テムの制御フローを示す説明図。
【図１７】実施形態例５における，触媒コンバータシス
テムの制御フローを示す説明図。
【符号の説明】
１．．．成形用ダイス， ２．．．金型， ２１．．．導入穴部， ２１０．．．導入穴， ２２．．．スリット部， ２２０．．．スリット溝， ３．．．外周ガイドリング， ３１．．．外周立設部， ３２．．．外周突出部， ４．．．内周ガイドリング， ４１．．．内周立設部， ４２．．．内周突出部， ７．．．触媒コンバータシステム， ８．．．中空型セラミックモノリス担体， ８０．．．中空穴， ８１．．．外周スキン部， ８２．．．本体部， ８３．．．内周スキン部， ８８．．．セラミック材料，
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 雅一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 田中 政一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G091 AB01 BA39 GA02 GA06 GA16 GA17 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 BB02 CC26 CC32 CC45 4G054 AA05 AB07 BD16 4G069 AA01 AA03 AA08 BA13B CA03 DA06 EA19 EA25 EE08 FB67

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 材料を導入する導入穴を設けた導入穴部
    と，上記導入穴に連通し材料をハニカム状に成形するス
    リット溝を設けたスリット部とを有する金型と，上記ス
    リット部の外周端から押出方向へ延びた外周立設部と，
    該外周立設部から内方へ向かって突出していると共に上
    記スリット部との間に間隙を有する外周突出部とを有す
    る外周ガイドリングと，上記スリット部の中央部から押
    出方向へ延びた内周立設部と，該内周立設部から外方へ
    向かって突出していると共に上記スリット部との間に間
    隙を有する内周突出部とを有する内周ガイドリングとを
    有することを特徴とする中空型セラミックモノリス担体
    の成形用ダイス。
  2. 【請求項２】 請求項１において，上記内周突出部と上
    記スリット部との間の間隙は０．０５〜２ｍｍの範囲に
    あることを特徴とする中空型セラミックモノリス担体の
    成形用ダイス。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２において，上記外周突出
    部と上記スリット部との間隙をＣ１，上記内周突出部と
    上記スリット部との間隙をＣ２とした場合，Ｃ１／Ｃ２
    が０．８〜１．２であることを特徴とする中空型セラミ
    ックモノリス担体の成形用ダイス。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３において，上記金型におい
    ては，上記内周突出部の先端から１〜１０セル分外方ま
    での間に位置する上記スリット部の幅が他のスリット幅
    と比べて広いことを特徴とする中空型セラミックモノリ
    ス担体の成形用ダイス。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項において，
    上記金型においては，上記外周突出部の先端から１〜１
    ０セル分内方までの間に位置する上記スリット部の幅が
    他のスリット幅と比べて広いことを特徴とする中空型セ
    ラミックモノリス担体の成形用ダイス。
  6. 【請求項６】 材料を導入する導入穴を設けた導入穴部
    と，上記導入穴に連通し材料をハニカム状に成形するス
    リット溝を設けたスリット部とを有する金型と，上記ス
    リット部の外周端から押出方向へ延びた外周立設部と，
    該外周立設部から内方へ向かって突出していると共に上
    記スリット部との間に間隙を有する外周突出部とを有す
    る外周ガイドリングと，上記スリット部の中央部から押
    出方向へ延びた内周立設部と，該内周立設部から外方へ
    向かって突出していると共に上記スリット部との間に間
    隙を有する内周突出部とを有する内周ガイドリングとを
    有する成形用ダイスを用いてセラミック材料を押出成形
    することにより，上記外周ガイドリングの上記外周突出
    部と上記スリット部との間の間隙を通過するセラミック
    材料により外周スキン部を形成し，上記内周ガイドリン
    グの上記内周突出部と上記スリット部との間の間隙を通
    過するセラミック材料により内周スキン部を形成し，該
    内周スキン部と上記外周スキン部に囲まれ上記スリット
    部から押し出されるセラミック材料によりハニカム状の
    本体部を形成することにより，上記内周スキン部の内部
    に中空穴を有する中空型セラミックモノリス担体を製造
    することを特徴とする中空型セラミックモノリス担体の
    製造方法。
  7. 【請求項７】 請求項６において，上記内周突出部と上
    記スリット部との間の間隙は０．０５〜２ｍｍの範囲に
    あることを特徴とする中空型セラミックモノリス担体の
    製造方法。
  8. 【請求項８】 請求項６又は７のいずれかにおいて，上
    記外周突出部と上記スリット部との間隙をＣ１，上記内
    周突出部と上記スリット部との間隙をＣ２とした場合，
    Ｃ１／Ｃ２が０．８〜１．２であることを特徴とする中
    空型セラミックモノリス担体の製造方法。
  9. 【請求項９】 請求項６〜８において，上記金型におい
    ては，上記内周突出部の先端から１〜１０セル分外方ま
    での間に位置する上記スリット部の幅が他のスリット幅
    と比べて広いことを特徴とする中空型セラミックモノリ
    ス担体の製造方法。
  10. 【請求項１０】 請求項６〜９のいずれか１項におい
    て，上記金型においては，上記外周突出部の先端から１
    〜１０セル分内方までの間に位置する上記スリット部の
    幅が他のスリット幅と比べて広いことを特徴とする中空
    型セラミックモノリス担体の製造方法。
  11. 【請求項１１】 ハニカム状の隔壁に囲まれた多数のセ
    ルを有する本体部と，該本体部の中央部において長手方
    向に貫通するよう設けられた中空穴と，上記本体部の外
    周面を覆う外周スキン部と，上記本体部の内周面を覆う
    内周スキン部とを有し，上記内周スキン部から１〜１０
    セル分の間に位置する上記隔壁を，その外方に位置する
    隔壁である一般部よりも強度が高い高強度部としたこと
    を特徴とする中空型セラミックモノリス担体。
  12. 【請求項１２】 請求項１１において，上記外周スキン
    部から１〜１０セル分の間に位置する上記隔壁を，その
    内方に位置する隔壁である一般部よりも強度が高い高強
    度部としたことを特徴とする中空型セラミックモノリス
    担体。
  13. 【請求項１３】 請求項１１又は１２において，上記隔
    壁の高強度部は，上記一般部よりも厚さを大きくするこ
    とにより強度を高めてあることを特徴とする中空型セラ
    ミックモノリス担体。
  14. 【請求項１４】 請求項１１〜１３のいずれか１項にお
    いて，上記外周スキン部の厚さをＴ１，上記内周スキン
    部の厚さをＴ２とした場合，Ｔ１／Ｔ２が０．８〜１．
    ２の範囲であることを特徴とする中空型セラミックモノ
    リス担体。
  15. 【請求項１５】 内燃機関の排気系に配置される触媒コ
    ンバータシステムにおいて，該触媒コンバータシステム
    は，請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の中空型セ
    ラミックモノリス担体を用いて構成した第１触媒コンバ
    ータと，ハニカム状の隔壁に囲まれた多数のセルと外周
    面を覆う外周スキン部とを有する中実型セラミックモノ
    リス担体を用いて構成した第２触媒コンバータとを有
    し，上記第１触媒コンバータは，上記排気系の上流側に
    配置され，第１触媒を担持させた上記中空型セラミック
    モノリス担体を内蔵していると共に，上記中空穴に配し
    たバイパス流路と，その外方の多数の上記セルからなる
    浄化流路と，上記バイパス流路と上記浄化流路との間で
    上記排気ガスの流路を切り替える流路切替手段とを有
    し，上記第２触媒コンバータは，上記排気系の下流側に
    配置され，第２触媒を担持させた上記中実型セラミック
    モノリス担体を内蔵してなり，上記第１触媒は，上記第
    ２触媒よりも低い温度で活性開始することを特徴とする
    触媒コンバータシステム。
  16. 【請求項１６】 請求項１５において，上記流路切替手
    段は，上記内燃機関の負荷に応じて，上記バイパス流路
    と上記浄化流路との切り替えを行うよう構成されている
    ことを特徴とする触媒コンバータシステム。
  17. 【請求項１７】 請求項１５において，上記流路切替手
    段は，上記内燃機関の冷却媒体の温度に応じて，上記バ
    イパス流路と上記浄化流路との切り替えを行うよう構成
    されていることを特徴とする触媒コンバータシステム。
  18. 【請求項１８】 請求項１５において，上記上記流路切
    替手段は，上記内燃機関の負荷と上記冷却媒体の温度の
    組み合わせに応じて，上記バイパス流路と上記浄化流路
    との切り替えを行うよう構成されていることを特徴とす
    る触媒コンバータシステム。
  19. 【請求項１９】 請求項１５〜１８のいずれか１項にお
    いては，上記第１触媒は，活性開始温度が３００℃以下
    である超低温活性触媒であることを特徴とする触媒コン
    バータシステム。
  20. 【請求項２０】 請求項１５〜１８のいずれか１項にお
    いては，上記第１触媒は，活性開始温度が２００℃以下
    である超低温活性触媒であることを特徴とする触媒コン
    バータシステム。
JP2001376245A 2001-02-26 2001-12-10 成形用ダイス，中空型セラミックモノリス担体及びその製造方法並びに触媒コンバータシステム Pending JP2002321210A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001376245A JP2002321210A (ja) 2001-02-26 2001-12-10 成形用ダイス，中空型セラミックモノリス担体及びその製造方法並びに触媒コンバータシステム
US10/080,413 US20020117773A1 (en) 2001-02-26 2002-02-25 Molding die, hollow ceramic monolithic support and method of manufacturing the same, and catalytic converter system

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001-50845 2001-02-26
JP2001050845 2001-02-26
JP2001-50844 2001-02-26
JP2001050844 2001-02-26
JP2001376245A JP2002321210A (ja) 2001-02-26 2001-12-10 成形用ダイス，中空型セラミックモノリス担体及びその製造方法並びに触媒コンバータシステム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002321210A true JP2002321210A (ja) 2002-11-05

Family

ID=27346100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001376245A Pending JP2002321210A (ja) 2001-02-26 2001-12-10 成形用ダイス，中空型セラミックモノリス担体及びその製造方法並びに触媒コンバータシステム

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20020117773A1 (ja)
JP (1) JP2002321210A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003082467A1 (fr) * 2002-03-28 2003-10-09 Ngk Insulators, Ltd. Corps structurel cellulaire, procede de fabrication d'un corps structurel cellulaire et corps structurel de catalyseur
US7842369B2 (en) 2005-09-20 2010-11-30 Denso Corporation Honeycomb structure body having hexagonal cells and manufacturing method thereof
JP2015183603A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 トヨタ自動車株式会社 過給機を備えた内燃機関の排気浄化システム
WO2019135312A1 (ja) * 2018-01-05 2019-07-11 日本碍子株式会社 熱交換部材、熱交換器及び浄化手段付き熱交換器
JP2019198819A (ja) * 2018-05-16 2019-11-21 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
WO2022190573A1 (ja) * 2021-03-11 2022-09-15 日本碍子株式会社 熱交換部材および該熱交換部材を用いた熱交換器、ならびに該熱交換部材の製造方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004059138A1 (en) * 2002-12-26 2004-07-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust heat power generation apparatus
CN103847011A (zh) * 2012-12-01 2014-06-11 湖南邱则有专利战略策划有限公司 一种用于制造空心模壳构件的装置
US20180371973A1 (en) * 2015-12-18 2018-12-27 Continental Automotive Gmbh Exhaust gas after-treatment arrangement and method for operating such an arrangement
JP6587565B2 (ja) * 2016-03-17 2019-10-09 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP6620049B2 (ja) * 2016-03-25 2019-12-11 日本碍子株式会社 ハニカム構造体

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003082467A1 (fr) * 2002-03-28 2003-10-09 Ngk Insulators, Ltd. Corps structurel cellulaire, procede de fabrication d'un corps structurel cellulaire et corps structurel de catalyseur
JPWO2003082467A1 (ja) * 2002-03-28 2005-08-04 日本碍子株式会社 セル構造体、セル構造体の製造方法、及び触媒構造体
US7410929B2 (en) 2002-03-28 2008-08-12 Ngk Insulators, Ltd. Cell structural body, method of manufacturing cell structural body, and catalyst structural body
JP4567338B2 (ja) * 2002-03-28 2010-10-20 日本碍子株式会社 セル構造体、セル構造体の製造方法、及び触媒構造体
US7842369B2 (en) 2005-09-20 2010-11-30 Denso Corporation Honeycomb structure body having hexagonal cells and manufacturing method thereof
JP2015183603A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 トヨタ自動車株式会社 過給機を備えた内燃機関の排気浄化システム
WO2019135312A1 (ja) * 2018-01-05 2019-07-11 日本碍子株式会社 熱交換部材、熱交換器及び浄化手段付き熱交換器
US11591950B2 (en) 2018-01-05 2023-02-28 Ngk Insulators, Ltd. Heat exchanging member, heat exchanger and heat exchanger with purifier
JP2019198819A (ja) * 2018-05-16 2019-11-21 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP7181704B2 (ja) 2018-05-16 2022-12-01 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
WO2022190573A1 (ja) * 2021-03-11 2022-09-15 日本碍子株式会社 熱交換部材および該熱交換部材を用いた熱交換器、ならびに該熱交換部材の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20020117773A1 (en) 2002-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100517786B1 (ko) 엔진실에 장착되는 촉매 지지 장치
JP2002321210A (ja) 成形用ダイス，中空型セラミックモノリス担体及びその製造方法並びに触媒コンバータシステム
US3754870A (en) Method and means of catalytically converting fluids
JP5690065B2 (ja) 着火が迅速な触媒付きガス貫流セラミック基体およびその製造方法
US7799734B2 (en) Catalyst carrier body for a catalytic converter to be installed close to an engine, catalytic converter, exhaust system and vehicle having the catalyst carrier body
US20080247919A1 (en) Calibrated Catalyst Carrier Body with Corrugated Casing
EP1491257A1 (en) Honeycomb structural body, method of manufacturing the structural body, and catalyst body using the structural body
JPH062536A (ja) 排ガス浄化触媒用担体構造
JP4776883B2 (ja) 波形のケーシングを有し標準化された触媒支持体およびこれを製造するための方法
KR100563778B1 (ko) 촉매 변환기 및 변환기의 장착방법
KR100525038B1 (ko) 탄화수소 트랩용 흡착재를 갖는 벌집형상체
JP3222954B2 (ja) 触媒コンバータの製造方法
JP2009183832A (ja) 排気ガス浄化用触媒担体
JP3782596B2 (ja) 排ガス浄化用断熱型メタル担体
JPH11294148A (ja) 排気ガス浄化装置
WO2022137275A1 (ja) メタル触媒装置
US11753980B2 (en) Contoured honeycomb bodies
JP2600192B2 (ja) 排気ガス浄化用コンバータ
JP2581107Y2 (ja) 排ガス触媒装置
JP2001254618A (ja) 排気ガス浄化用触媒コンバータ及びその製造方法
JP2005120980A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JPH08232647A (ja) 電気加熱触媒装置
JP3670053B2 (ja) 内燃機関用排ガス触媒コンバータシステム
JPH07251079A (ja) 排気ガス浄化触媒用メタル担体および製造方法
JPH07279657A (ja) 内燃機関の排気装置