JP2003214156A - 保持シール材及びそれを用いた触媒コンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】触媒担持体に温度分布を生じさせにくくするこ
と。 【解決手段】金属シェル１２の内周面と、金属シェル１
２内に収容される触媒担持体２１の外周面との間には、
保持シール材２２が介在されている。保持シール材２２
は、その外周面が着色されたマット状物２０によって構
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、保持シール材及び
それを用いた触媒コンバータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、主として車両に搭載される排気ガ
ス浄化用触媒コンバータは、触媒担持体と、その触媒担
持体の外周を覆う筒状の金属シェルと、それらのギャッ
プ間に配置される保持シール材とによって構成されてい
る。

【０００３】保持シール材は、車両の走行中における触
媒担持体と金属シェルとの当接による破損を防ぎつつ、
金属シェルと触媒担持体との隙間からのガスのリークを
防ぐために用いられている。又、触媒活性は温度に依存
するので、使用開始初期からの反応性の向上を図るた
め、保持シール材には断熱性能が要求されている。これ
らの要件を満たす材料としては、アルミナファイバーな
どの無機繊維材料とするのが一般的である。そして、触
媒コンバータが組み付けには、保持シール材を触媒担持
体の外周面に巻き付け、テーピングによって巻き付け状
態を固定した後、保持シール材を触媒担持体とともに金
属シェル内に圧入する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、触媒コンバ
ータを使用するにあたっては、断熱材を用いていても、
金属シェルに熱を奪われるために、どうしても、触媒担
持体の温度は、金属シェルに近い外周部の方が内周部よ
りも温度が低くなる傾向にある。

【０００５】そのため、触媒担持体の外周部が触媒活性
温度を満たさなくなり、全体的な触媒浄化能力が低下す
ることが考えられる。又、温度分布が生じ、触媒担持体
にクラックを生じさせる原因となることが考えられる。

【０００６】本発明は、このような従来の技術に存在す
る問題点に着目してなされたものである。その目的は、
触媒担持体に温度分布を生じさせにくくすることが可能
な保持シール材及びそれを用いた触媒コンバータを提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、排気ガスを流通させるための開口及び／又は貫通孔
の内部に触媒が担持された柱状の触媒担持体と、前記触
媒担持体の外方を覆う金属シェルと、前記触媒担持体と
前記金属シェルとの間に配置され、前記触媒担持体の周
囲を覆う保持シール材とからなる触媒コンバータにおい
て、前記保持シール材は、いずれか一方の面を着色した
ことを要旨とする。

【０００８】請求項２に記載の発明では、触媒担持体を
金属シェル内に保持する保持シール材において、いずれ
か一方の面を着色したことを要旨とする。請求項１又は
２に記載の発明によれば、保持シール材を着色すること
によって、通常白いアルミナマットなどを使用した場合
には起こり得ない熱の輻射による効果を得ることができ
る。又、色の濃いシールなどを用いれば、熱輻射に加え
て、断熱作用も増すこととなる。加えて、着色の効果と
して、保持シール材の表裏を識別することが可能にな
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面に基づき詳細に説明する。図１に示す触媒コ
ンバータ１１は、車両の排気ガス流路の途上に接続さ
れ、エンジンから送り込まれた排気ガスを浄化するもの
である。触媒コンバータ１１は、金属からなる円筒状の
金属シェル１２を備えている。金属シェル１２は、例え
ばステンレススチールなどの耐食性に優れた材料を用い
て形成されている。金属シェル１２内には本体１４が収
容されている。この本体１４の径は、金属シェル１２の
内径とほぼ同じに設定されている。

【００１０】本体１４は、円柱状をなす触媒担持体２１
と、その触媒担持体２１の外周面に巻き付けられた保持
シール材２２とから構成されている。触媒担持体２１
は、排気ガスを流通させるための貫通孔（又は開口）２
１ａを有し、それらの内壁面に白金などの触媒が担持さ
れたものである。触媒担持体２１としては、例えばハニ
カム状に成形したコージェライトやアルミナなどの多孔
質セラミック材料が用いられている。

【００１１】図３（ａ），（ｂ）に示すように、保持シ
ール材２２は、結晶質アルミナ繊維やシリカ−アルミナ
繊維などの無機繊維材料からなるマット状物２０から構
成されている。マット状物２０の一端には凸部２２ａが
形成され、他端には凸部２２ａと対応する凹所２２ｂが
形成されている。凸部２２ａ及び凹所２２ｂは、保持シ
ール材２２を触媒担持体２１に巻き付けることにより係
合される。

【００１２】マット状物２０には、繊維同士が絡み合う
複数の交絡部２４が規則的な配置関係をもって点在され
ている。マット状物２０の外周面（一方の面）において
各交絡部２４の一端に位置する箇所には、柔軟性を有す
る繊維弛緩部２６が複数個突設されている。繊維弛緩部
２６は、交絡部２４のように多くの繊維が交絡しておら
ず、マット状物２０の一部の繊維がほぐされて緩んだも
のである。各繊維弛緩部２６は、交絡部２４の一端に位
置することから、前記交絡部２４と同様に規則的な配置
関係をもって点在されている。つまり、繊維弛緩部２６
は、保持シール材２２の周方向及び軸線方向において等
間隔Ｔ１，Ｔ２に配置されている。保持シール材２２の
周方向における交絡部２４の間隔Ｔ１は、軸線方向の間
隔Ｔ２よりも大きく設定されている。具体的にいうと、
間隔Ｔ１は１〜６mmの範囲内、間隔Ｔ２は１〜３mmの範
囲内に設定されている。もちろん、これらの間隔Ｔ１，
Ｔ２の数値範囲を逆に設定することも可能である。

【００１３】マット状物２０の内周面（他方の面）にお
いて各交絡部２４の他端に位置する箇所には、凹部２７
が形成されている。この凹部２７は、交絡部２４の他端
に位置することから、前記交絡部２４と同様に規則的な
配置関係をもって点在されている。凹部２７は、保持シ
ール材２２の周方向及び軸線方向において等間隔Ｔ１，
Ｔ２に配置されている。従って、交絡部２４、繊維弛緩
部２６、凹部２７は、保持シール材２２の厚み方向に沿
った同一線上に配置されている。

【００１４】各交絡部２４、繊維弛緩部２６、凹部２７
の配置密度は、５〜２５個／ｃｍ²の範囲内に設定され
ている。各部２４，２６，２７の密度は５〜１５個／ｃ
ｍ²の範囲内にすることが好ましく、６〜７個／ｃｍ²の
範囲内にすることが最も好ましい。

【００１５】交絡部２４、繊維弛緩部２６及び凹部２７
は、マット状物２０を図示しないニードリング処理する
ことによって一度に形成される。具体的に言うと、ニー
ドリング処理には複数のニードルが間隔Ｔ１，Ｔ２と同
じ間隔でもって整然と並んで配置されたニードリング装
置が用いられる。そして、マット状物２０にニードルが
刺されると、その部分の繊維がニードルとの摺動摩擦に
よってめり込むことにより、凹部２７が形成される。
又、ニードルが更に奥深く刺されると、ニードル周囲の
繊維が交絡して交絡部２４が形成される。交絡部２４の
形成によってマット状物２０は全体的に肉薄となる。更
に、マット状物２０の表面からニードルの先端が突き抜
けることにより、一部の繊維がマット状物２０の表面か
ら突出され、繊維弛緩部２６が形成される。以上のこと
から、１回のニードリング処理によって、凹部２７、交
絡部２４、繊維弛緩部２６は一度に形成される。最後に
ニードリング処理されたマット状物２０を焼成すること
により、保持シール材２２が形成される。

【００１６】繊維弛緩部２６を有するマット状物２０の
外周面は、周囲の色と識別可能な塗料（識別手段）によ
り着色されている。図３（ａ），（ｂ）において、着色
部分Ｃを太線で示す。マット状物２０は、元のマット状
物よりも、明度が低い色で着色されている。この着色す
る色については、マット状物そのものよりも明度が小さ
い色であれば、任意の色にすることが可能であるが、マ
ット状物２０の熱輻射効果を高めるために明度の大きい
黒色系が望ましい。又、着色する塗料は無機系であるこ
とが望ましい。その理由としては、有機系塗料にする
と、塗料の質によってばらつきはあるが、マット状物２
０の温度がある一定値に達すると、塗料が消失するおそ
れがあるためである。

【００１７】続いて、このように構成された触媒コンバ
ータ１１を組み付ける方法を簡単に説明する。図１に示
すように、まず、保持シール材２２を触媒担持体２１に
巻き付けた後、凸部２２ａと凹所２２ｂとを係合させ、
保持シール材２２の両端をテープ２５で固定する。続い
て、図１に矢印で示すように、本体１４を金属シェル１
２内に圧入すると、保持シール材２２の外周面が金属シ
ェル１２の内周面に摺動される。保持シール材２２の外
周面には繊維弛緩部２６が設けられているため、繊維弛
緩部２６がある部分においては金属シェル１２の内周面
に対する保持シール材２２の圧接力が緩和される。これ
により、金属シェル１２と保持シール材２２との摺動抵
抗を減少させることができ、少ない抵抗力で保持シール
材２２を金属シェル１２内に圧入することができる。

【００１８】金属シェル１２に装着された本体１４は、
その保持シール材２２が金属シェル１２と触媒担持体２
１とのギャップ間に隙間なく配置されることとなる。こ
のため、排気ガスがこの触媒コンバータ１１を通過する
際に、同排気ガスが触媒担持体２１と金属シェル１２と
の間から流出してしまうことが防止される。

【００１９】

【実施例及び比較例】（実施例１）所定の厚みを有する
結晶質アルミナ繊維からなる白色マット状物２０の一面
に、酸化銅或いは酸化鉄からなる塗料を吹き付け、吹き
付けた部分の明度が「１」である暗色の保持シール材２
２を製造した。

【００２０】（実施例２）実施例１と同じ白色マット状
物２０の一面に塗料を吹き付け、吹き付けた部分の明度
が「５」であるやや暗色の保持シール材２２を製造し
た。

【００２１】（比較例）実施例１と同じ白色マット状物
２０の一面に塗料を何も吹き付けない、明度が「９」で
ある白色の保持シール材２２を製造した。

【００２２】以上のようにして、製造された実施例１、
実施例２及び比較例に示す濃淡の差を生じさせたそれぞ
れの保持シール材２２を、上述した方法で触媒担持体２
１に巻き付けた。そして、触媒コンバータを自動車の排
気ガスの排出経路上に配置し、所定時間経過後に触媒担
持体２１の内周部と外周部との温度差を測定した。又、
金属シェル１２に熱を奪われやすい箇所である、触媒担
持体２１の外周部の温度（触媒活性温度）を測定した。
これらの測定結果を表１に示す。

【００２３】

【表１】 この表１に示されるように、保持シール材２２の明度が
小さいほど、触媒担持体２１の内周部と外周部との温度
差が低かった。又、保持シール材２２の明度が小さいほ
ど、触媒担持体２１の外周部について高い温度を確保す
ることができ、触媒活性能力が高いことが示された。

【００２４】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。 （１）保持シール材２２の外周面は着色されているた
め、両面が白い保持シール材２２を使用した場合に比較
して、熱の輻射による効果を得ることができる。そのた
め、触媒担持体２１に温度分布が生じにくくなり、触媒
担持体２１にクラックが生じるのを防止することができ
る。それとともに、触媒担持体２１の外周部の温度が低
下するのを防止することができるので、触媒活性能力を
向上することができる。

【００２５】（２）保持シール材２２の外周面は内周面
と識別可能に着色されているため、どちらの面を表側に
して触媒担持体２１に巻き付けるかを容易に把握するこ
とができる。しかも、保持シール材２２は、繊維弛緩部
２６を有する面が着色されているため、繊維弛緩部２６
を有する面が保持シール材２２のどちらの面にあるかを
瞬時に見分けることができる。加えて、保持シール材２
２の外周面全体が着色されている。このことから、例え
ば保持シール材２２の外端面に、繊維弛緩部２６を有す
る面がどちらであるかを示唆する印を設けた場合に比較
して、見分けやすさを向上することができる。

【００２６】（３）保持シール材２２の外周面には多数
の繊維弛緩部２６が設けられているため、保持シール材
２２を金属シェル１２内に圧入とき、金属シェル１２に
対する保持シール材２２の摺動抵抗を小さくすることが
できる。この結果、金属シェル１２内に触媒担持体２１
をスムーズに挿着することができ、触媒担持体２１の組
み付け作業を簡単に行うことができる。しかも、繊維弛
緩部２６は、保持シール材２２の外周面全体に均等に点
在されているため、摺動抵抗の少ない部分とそうでない
部分とのムラが生じなくなる。そのため、金属シェル１
２への圧入時に保持シール材２２が変形するのを防止す
ることができる。

【００２７】（４）保持シール材２２の内周面には、多
数の凹部２７が点在されている。そのため、触媒担持体
２１に保持シール材２２を巻き付けるときに、保持シー
ル材２２を容易に曲げることができる。これにより、触
媒担持体２１に対する保持シール材２２の装着性を向上
することができる。

【００２８】（５）マット状物２０に形成される凹部２
７は非連続的である。この構成としたことにより、例え
ば凹部２７の代わりに保持シール材２２の軸線方向に沿
って延びる溝を複数形成した場合と比較して、触媒担持
体２１に対する保持シール材２２の接触面積を多くする
ことができる。従って、触媒担持体２１に対する保持シ
ール材２２のシール性が低下するのを防止することがで
きる。

【００２９】（６）交絡部２４、繊維弛緩部２６及び凹
部２７は、マット状物２０をニードリング処理すること
により得られる。従って、１回のニードリング処理でも
って各部２４，２６，２７を得ることができるため、保
持シール材２２の製造効率を飛躍的に高めることができ
る。

【００３０】（別の実施形態）本発明の実施形態は以下
のように変更してもよい。 ・ 前記実施形態では、マット状物２０の外周面を塗料
によって着色したが、例えば色の濃い耐熱シールなどに
変更してもよい。耐熱シールを用いれば、熱輻射の効果
に加えて、マット状物２０の断熱作用を向上することが
できるので、触媒担持体２１の触媒活性能力をいっそう
向上することができる。

【００３１】・ 前記実施形態では、マット状物２０の
外周面を着色したが、この着色箇所に加えて外端面にも
着色することも可能である。或いは、マット状物２０の
外端面のみを着色することも可能である。

【００３２】・ 繊維弛緩部２６を連続的に形成しても
よい。この場合には、例えば保持シール材２２の軸線周
りに繊維弛緩部２６を螺旋状にしたり、保持シール材２
２の軸線方向に沿って繊維弛緩部２６を直線状にしたり
することが考えられる。

【００３３】・ 前記実施形態では、繊維弛緩部２６を
規則的に点在させたが、不規則としてもよい。但し、繊
維弛緩部２６を不規則に点在した場合には、その密度を
前記実施形態に示す範囲内に設定することが望ましい。

【００３４】・ 前記実施形態では、交絡部２４、繊維
弛緩部２６、凹部２７を有する保持シール材２２に具体
化したが、繊維弛緩部２６のみを有する保持シール材２
２としてもよい。この場合には、ニードリング処理によ
って繊維弛緩部２６を形成するのではなく、マット状物
２０の外周面を摘み出すようにして繊維弛緩部２６を形
成する。

【００３５】・ 前記実施形態では、繊維弛緩部２６を
有するマット状物２０の面を識別するために、マット状
物２０の外周面全体を塗料で着色した。これ以外に、マ
ット状物２０の一方の面に部分的な着色を施したり、記
号や文字或いはストライプなどの模様を付したりしても
よい。

【００３６】次に、特許請求の範囲に記載された技術的
思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技
術的思想を以下に示す。 （１） 請求項２において、いずれか一方の面に、繊維
材料の一部がほぐされかつ柔軟性を有する複数の繊維弛
緩部を突設した保持シール材。この構成にすれば、繊維
材料からなるマット状物によって構成されるとともに、
金属シェルの内周面と同金属シェル内に収容される触媒
担持体の外周面との間に介在され、前記触媒担持体を金
属シェル内に保持する保持シール材において、前記マッ
ト状物の一方の面に、繊維材料の一部がほぐされかつ柔
軟性を有する複数の繊維弛緩部を突設したことを要旨と
している。上述した保持シール材を用いて触媒コンバー
タを金属シェルに組み付けるには、保持シール材を触媒
コンバータの外周面に沿って巻き付け、それを金属シェ
ル内に圧入する。このとき、保持シール材が金属シェル
に摺動されるが、繊維弛緩部があることから、その部分
においては金属シェルの内周面に対する圧接力が緩和さ
れる。これにより、保持シール材と金属シェルとの摺動
抵抗が減少することとなり、さしたる抵抗もなく保持シ
ール材を圧入することができる。

【００３７】（２） 前記（１）において、前記各繊維
弛緩部は、マット状物の一方の面全体に点在されている
保持シール材。この構成にすれば、保持シール材を均一
な力でもって金属シェルに圧入することが可能になる。

【００３８】（３） 前記（１）又は（２）において、
前記繊維弛緩部を有しないマット状物の他方の面に凹部
が形成され、その凹部は前記他方の面全体に点在されて
いる保持シール材。この構成にすれば、触媒コンバータ
を組み付けるのに、保持シール材を触媒コンバータの外
周面に沿って巻き付け、それを金属シェル内に挿入する
ことが考えられる。この場合には、マット状物に凹部が
点在されていることから、保持シール材を触媒コンバー
タの外周面に沿って簡単に曲げることができる。しか
も、凹部は例えば溝などのように連続していない。この
ことから保持シール材を触媒コンバータの外周面に沿っ
て巻き付けた際に、触媒コンバータと保持シール材とが
接する面積を大きくすることができるため、保持シール
材の密着性を向上することができる。

【００３９】（４） 前記（３）において、前記繊維弛
緩部及び凹部は、マット状物をニードリング処理するこ
とにより得られる保持シール材。この構成にすれば、ニ
ードリング処理によってマット状物に複数のニードルが
刺される。ニードルが突き刺さるマット状物の他方の面
には凹部が形成され、ニードルが突き出るマット状物の
一方の面には繊維弛緩部が形成される。そのため、ニー
ドリング処理によって繊維弛緩部と凹部とを一度に形成
することが可能である。特に、複数のニードルを用いて
上述したニードリング処理を行えば、マット状物に凹部
と繊維弛緩部とを効率的に得ることができる。

【００４０】（５） 前記（１）〜（４）のいずれかに
おいて、前記繊維弛緩部を有するマット状物の一方の面
を、同繊維弛緩部が設けられていない他方の面と識別す
る識別手段が設けられている保持シール材。識別手段に
より繊維弛緩部がマット状物の両面のうちどの面にある
のかを容易に識別することができる。そのため、マット
状物を触媒コンバータの外周面に沿って巻き付けるとき
に、どちらの面を外側に向けるのかを容易に見分けるこ
とが可能になる。なお、識別手段の設けられる位置とし
ては特に限定されていない。従って、識別手段をマット
状物の表層である表裏両面や外周端面などに設けること
が考えられる。更に、識別手段の形態としては、どのよ
うなものであってもよく、例えば周囲の色を識別可能な
塗料で着色したり、シールなどを貼着したりすることが
可能である。

【００４１】（６） 前記（５）において、前記識別手
段は、前記マット状物の両面のうちいずれか一方の面に
設けられている保持シール材。この構成にすれば、識別
手段がマット状物の端面に設けられている場合に比較し
て、視認性が高いので、繊維弛緩部がどの面にあるのか
を容易に識別することが可能になる。

【００４２】（７） 筒状の金属シェル内に触媒担持体
を収容し、前記金属シェルの内周面と触媒担持体の外周
面との間に、前記技術的思想（１）〜（６）のいずれか
に記載の保持シール材を介在し、そのマット状物に形成
された繊維弛緩部を金属シェルの内周面に向けたことを
特徴とする触媒コンバータ。この構成にすれば、触媒担
持体を金属シェルに取り付けるには、繊維弛緩部が外側
を向くように保持シール材を触媒担持体に巻き付け、そ
れを金属シェルに圧入する。このとき、保持シール材が
金属シェルに摺動されるが、繊維弛緩部の存在により、
金属シェルに対する保持シール材の圧接力が緩和され
る。これにより、保持シール材と金属シェルとの摺動抵
抗を減少させることができ、さしたる抵抗もなく保持シ
ール材をスムーズに圧入することができる。従って、触
媒担持体を簡単に組み付けることができる。

【００４３】

【発明の効果】本願の各請求項に記載の発明によれば、
触媒担持体に温度分布を生じさせにくくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】触媒担持体及び保持シール材を金属シェルから
抜き出した状態を示す斜視図。

【図２】（ａ）は保持シール材の展開図、（ｂ）は触媒
担持体に保持シール材を巻き付けた状態の斜視図。

【図３】（ａ）は展開した保持シール材の一部を示す概
略断面図、（ｂ）は触媒担持体に巻き付けた保持シール
材の一部を示す概略断面図。

【符号の説明】

１１…触媒コンバータ、１２…金属シェル、２１…触媒
担持体、２１ａ…貫通孔、２２…保持シール材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ガスを流通させるための開口及び／
   又は貫通孔の内部に触媒が担持された柱状の触媒担持体
   と、前記触媒担持体の外方を覆う金属シェルと、前記触
   媒担持体と前記金属シェルとの間に配置され、前記触媒
   担持体の周囲を覆う保持シール材とからなる触媒コンバ
   ータにおいて、 前記保持シール材は、いずれか一方の面を着色したこと
   を特徴とする触媒コンバータ。
2. 【請求項２】 触媒担持体を金属シェル内に保持する保
   持シール材において、いずれか一方の面を着色したこと
   を特徴とする保持シール材。