JP2003293760A

JP2003293760A - 圧入用ガイド治具

Info

Publication number: JP2003293760A
Application number: JP2002100142A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Shoji; 守荘司; Eisaku Kakikura; 栄作柿倉; Toshiaki Sasaki; 利明笹木
Original assignee: Mitsubishi Kagaku Sanshi Corp
Current assignee: Mitsubishi Kagaku Sanshi Corp
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2022-04-02
Also published as: JP3982302B2

Abstract

(57)【要約】【課題】保持マット２を巻回した触媒１を金属製ケー
ス３に圧入して触媒コンバーターを組み立てる際に、生
産性を損なうことなく、触媒１に巻回された保持マット
２を劣化ないし破損させることなく、また、保持マット
２のずれやはみ出しを防止して円滑に圧入することがで
きる圧入用ガイド治具を提供する。【解決手段】内孔１０Ｓの内周面のテーパ角が導入部
１０ａ、保持部１０ｂ及び圧入部１０ｃで異なり、導入
部１０ａのテーパ角が最も大きく、保持部１０ｂのテー
パ角が最も小さく、圧入部１０ｃのテーパ角がこれらの
間の角度となっている圧入用ガイド治具１０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用排ガス浄
化装置の組立工程などにおいて用いるのに好適な圧入用
ガイド治具に係り、詳しくは、外周面に保持マットを巻
回したハニカム状セラミック触媒を金属製ケースに圧入
して触媒コンバーターを組み立てる場合に使用する圧入
用ガイド治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車等の内燃機関の排ガス中に
含まれる有害物を除去するために、排ガスの流路の触媒
ケーシング内にハニカム状セラミック触媒（以下単に
「触媒」と称す場合がある。）を収容した浄化装置が使
用されている。例えば、自動車ではマフラーを触媒ケー
シングとし、保持マットを介してマフラー内部に触媒を
収容して浄化装置としている。

【０００３】このような浄化装置、即ち、触媒コンバー
ターは、貴金属などの触媒を坦持した触媒（ハニカム状
セラミック触媒）と、この触媒を収容してマフラーに接
続するための金属製ケースと、この金属製ケースに触媒
を固定するための保持マットとの３つの部品で主に構成
され、保持マットの両端又は一方の端部にステンレスや
インコネルなどの耐熱金属の細線からなるメッシュリン
グが併用される場合もある。

【０００４】従来、触媒コンバーターの組み立て方法と
しては、予め半割した金属製ケース内に、保持マットを
巻回した触媒を装着して半割ケース同士を溶接して一体
化するクラムシェル方式と、触媒の外周よりもやや大き
な金属製ケースに、保持マットを巻回した触媒を圧入す
るスタッフィング方式とがある。特に最近では、部品点
数の削減、或いは組み立て工数の削減から、スタッフィ
ング方式が主流になりつつある。

【０００５】スタッフィング方式による触媒コンバータ
ーの組み立てには、保持マットを巻回した触媒を、その
触媒上に巻回された保持マットの外径よりも小さい内径
を有する金属製ケースに圧入する方式（以下「圧入方
式」と称す。）と、触媒上に巻回された保持マットの外
径よりも大きな内径を有する金属製ケースに挿入した
後、この金属製ケースの外径を絞り加工する方式とがあ
り、このうち、圧入方式は後加工が不要である点におい
て、生産性に優れる。

【０００６】従来、圧入方式では、一般に、図３，４に
示すような筒形の漏斗状の圧入用ガイド治具４を用い、
保持マット２を巻回したハニカム状セラミック触媒１を
金属製ケース３に圧入する。従来の圧入用ガイド治具４
は、図３に示す如く、内孔４Ｓの一端側４ａが大径であ
り、他端側４ｂが小径となるように、内孔４Ｓの内周面
が一端側４ａから他端側４ｂにかけてテーパ状に縮径さ
れた形状を有する。なお、圧入用ガイド治具４の他端側
の内周縁部には、金属製ケース３の上端が内嵌する凹段
部４Ａが設けられており、この凹段部４Ａに金属製ケー
ス３の上端部を内嵌させて圧入用ガイド治具４を金属製
ケース３に固定し（図４（ａ））、この状態で保持マッ
ト２を巻回した触媒１を圧入用ガイド治具４の一端（上
端）から圧入用ガイド治具４の内孔４Ｓを通過させ（図
４（ｂ））、金属製ケース３内に圧入する（図４
（ｃ））。

【０００７】この圧入方式では、図４（ｃ）に示す如
く、金属製ケース３の内周と触媒１の外周との間の間隙
（以下「ギャップ」と称す。）ｗ_１は、通常３〜４ｍｍ
であるのに対して、保持マット２は嵩密度０．１〜０．
２ｇ／ｃｍ^３で、触媒１に巻回された状態での厚み（図
４（ａ）のｗ_２）は５〜１０ｍｍ程度である。従って、
保持マット２を巻回した触媒１を金属製ケース３に圧入
する際には、保持マット２の厚みｗ_２を１／２〜１／３
に圧縮しながら圧入することになる。また、保持マット
２のギャップ充填密度（以下「ＧＢＤ」と称す。）の標
準は通常０．３〜０．４ｇ／ｃｍ^３で、この密度まで圧
縮する時に必要な圧力（以下「圧縮面圧」と称す。）
は、一般的な保持マットでは２〜５ｋｇ／ｃｍ^２と考え
られるが、金属製ケース３の内寸公差及び触媒１の外寸
公差、更には保持マット２の繊維重量公差を考慮した場
合、ＧＢＤは最高０．５ｇ／ｃｍ^３以上にも達する場合
がある。この場合、圧入後の保持マットは初期厚みの１
／４に圧縮された圧縮面圧は８ｋｇ／ｃｍ^２にもなる。

【０００８】このような高圧縮条件下において、適正な
圧入が行われない場合には、金属製ケース内で保持マッ
トが触媒の周囲に均一に介在しないため、触媒を安定に
保持することができず、また、排ガスによって保持マッ
トが部分的に損傷して飛散するなどの問題を引き起こ
す。

【０００９】また、圧入時には、図３に示す如く、内孔
４Ｓの内周面に傾斜を持たせた圧入用ガイド治具４を用
いるが、この圧入用ガイド治具４の内孔４Ｓの傾斜角
（図３のθ）が大きく、深さの浅いもの、即ち、圧入方
向の長さ（図３のＬ）が短いものは圧入距離が少なく、
従って、サイクルタイムを短くでき、量産に向いている
が、圧入によって保持マット２の導入側が急激に圧縮さ
れると、その反動で保持マット２の反導入側が大きく反
発してマットの巻回外径が拡大され、触媒との密着性が
悪化するという欠点がある。通常、保持マット２は接着
剤や両面テープで部分的に触媒１に接着、固定されて圧
入に供されるが、このような反発が生じると、保持マッ
ト２と触媒１との接着部が外れる原因となる。接着が外
れたままの状態で圧入した場合には、更に保持マットが
大きくずれることとなる。一方、この傾斜角θの小さい
圧入用ガイド治具４であれば、保持マットが徐々に圧縮
されるため、比較的良好な圧入を行うことができるが、
圧入距離が長くなるため、サイクルタイムが長く、量産
に不向きであるとい欠点がある。また、圧入距離が長い
と、保持マット２と圧入用ガイド治具４の内面との接
触、摩擦によって保持マット２の表面状態が悪化して傷
として残り、保持マットの耐久性に問題が生じる可能性
も出てくる。

【００１０】なお、保持マットの巻回時の密着性を確保
するために、触媒に保持マットを巻回した後に保持マッ
トの外周にテープを巻き付けて保持マットの厚みを減少
させる方法が採用される場合もあるが、この場合には、
作業工数の増加、作業性の悪化の問題や、過度にテープ
を巻き付けて逆に圧入用ガイド治具との滑り性が悪化し
て、圧入が困難になるという問題も生じる。

【００１１】ところで、触媒コンバーターの使用温度は
通常６００℃以上であり、より高い触媒効率を得ようと
した場合、より高い温度で使用する必要がある。このよ
うな高温下では、従来のセラミック繊維を主体とした保
持マットでは、繊維の熱劣化が起こり保持能力が低下す
る恐れがある。そこで、より耐熱性に優れたアルミナ繊
維からなる保持マットを用いる方法が注目されている
（特開平７−２８６５１４号公報、特開平９−９４６号
公報他）。その中でも、アルミナ繊維の積層シートであ
って、ニードルパンチングによりその繊維の一部を積層
面に対して貫通方向に配向させてなるマットは、その強
度、復元性、取り扱い性において特に優れている。

【００１２】しかしながら、このようなアルミナ繊維か
らなる耐熱性マットであっても、実使用前に過度の機械
的応力が加わった場合は、繊維の一部が破損し、使用中
の寿命低下を招く恐れがある。特に、保持マットを触媒
コンバータに装着する場合に、最近主流とされている上
述のような圧入方式を採用した場合には、圧入の際に繊
維を傷める不都合の他、保持マットを金属製ケースと触
媒との間のギャップに均一に挿入することができないと
いう問題がある。

【００１３】従来、スタッフィング方式で触媒コンバー
ターを組み立てる際に使用する圧入用ガイド治具につい
ては、次のような提案がなされているが、いずれも問題
の解決には到っていない。特開２００１−２２１０３９号公報：触媒コンバー
ターの製造において触媒表面をシール材で巻回する工程
と、その外周を圧密治具を用いて圧密する工程と、更に
筒状ケースに押圧する充填工程を有する。圧密（圧縮
率）が少ない場合は単一角度のテーパー形状の縮径治
具、或いはピアノ線状の滑り治具を用いることが図示記
載されている。しかしながら、圧密治具との併用は作業
性に劣り量産に不向きという問題点がある。特開昭５８−２８５０６号公報：テーパー状の案内
ブッシュを用いる。この方法では、シール材外周にカラ
ー（滑り部材）を必要とし、圧入の際にカラーまで金属
製ケースに圧入している。このため部品点数が多く製造
コストの削減を図ることができないという問題がある。特願平０９−３１７４５５号公報及び特願平０９−
３１７４５７号公報：周長が変わるようスリットを設け
ている漏斗状の取り付け治具が図示記載されている。こ
の方法は高い圧入圧力を必要とする場合は治具の強度が
ないという問題がある。特表２００１−５２６１１５号公報：触媒コンバー
ターの組み立てにおいて触媒をマットで包み込み、円筒
形容器に挿入してから容器周囲を圧縮して応力保持する
方法であり、挿入時に使用する押し込みコーンが図示記
載されている。しかし、この後の円筒容器の縮径のため
に比較的緩い押し込みしか必要とせず、治具の形状は限
定されていない。特開平１１−２８０４５９号公報：押し込み治具と
して、テーパ角２〜１０°程度で表面粗さが０．８〜１
２．５μｍのものが図示記載されている。しかしなが
ら、滑り性の悪い保持マットや圧入時のマット密度が高
い場合はマットと触媒の密着が悪く、ずれが生じ、良好
な圧入ができない問題がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決し、保持マットを巻回した触媒を金属製ケ
ースに圧入して触媒コンバーターを組み立てる際に、生
産性を損なうことなく、触媒に巻回された保持マットを
劣化ないし破損させることなく、また、保持マットのず
れやはみ出しを防止して円滑に圧入することができる圧
入用ガイド治具を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の圧入用ガイド治
具は、外周面に保持マットが巻回されたハニカム状セラ
ミック触媒を筒形の金属製ケース内に圧入する際に使用
される筒形のガイド治具であって、内孔の一端側が大径
であり、他端側が小径となっており、該他端側が該金属
製ケースに当接され、前記保持マットが巻回されたセラ
ミック触媒が該一端側から他端側に向って通り抜ける圧
入用ガイド治具において、該内孔の内周面は、該一端側
から他端側にかけて、テーパ角がそれぞれ異なる導入
部、保持部及び圧入部となっており、該導入部のテーパ
角が最も大きく、該保持部のテーパ角が最も小さく、該
圧入部のテーパ角がこれらの間の角度となっていること
を特徴とする。

【００１６】本発明の圧入用ガイド治具は、内孔の内周
面が導入部、保持部、及び圧入部で異なるテーパ角を有
しているため、比較的短い圧入距離で、従って生産性を
損なうことなく、保持マットを劣化ないし破損させるこ
となく、また、保持マットのずれやはみ出しを防止し
て、保持マットを巻回した触媒を金属製ケースに円滑に
圧入することができる。

【００１７】即ち、テーパ角の最も大きい導入部で保持
マットを触媒に密着させ、その後、保持マットを巻回し
た触媒全体が内部に入る、テーパ角が最も小さい保持部
では保持マットは軽く圧縮される。そして、圧入部にお
いては、保持マットが既に十分に圧縮されているため、
保持マットと触媒とのずれをひき起こすことなく、良好
な圧入を行える。

【００１８】本発明においては、ハニカム状セラミック
触媒の最大外径をｄ_１とし、このセラミック触媒に巻回
された保持マットの最大外径（圧入用ガイド治具内に導
入される前の最大外径）をｄ_２とし、圧入用ガイド治具
の導入部の入口端の最大内径をＤ_１とし、導入部と保持
部との境界部の最大内径をＤ_２とし、保持部と圧入部と
の境界部の最大内径をＤ_３とし、圧入部の出口端の最大
内径をＤ_４とした場合、導入部の入口端の最大内径Ｄ_１
は保持マットの最大外径ｄ_２よりも大であり、前記最大
内径Ｄ_２，Ｄ_３及びＤ_４はいずれも保持マットの最大外
径ｄ_２よりも小さく且つ触媒の最大外径ｄ_１よりも大で
あることが好ましい。

【００１９】なお、ハニカム状セラミック触媒の形状
は、通常柱状であるが、その断面（軸方向に垂直な断
面）の形状は円形、楕円形、三角形、四角形、五角形等
の方形等、様々な形状が採用される。従って、このよう
なハニカム状セラミック触媒が圧入される金属製ケー
ス、及びハニカム状セラミック触媒を金属製ケースに圧
入するための圧入用ガイド治具についても、その内孔が
このハニカム状セラミック触媒の形状に倣う筒形であ
り、その断面（筒軸方向に垂直な断面）の形状は、ハニ
カム状セラミック触媒の断面形状と同様に円形、楕円
形、三角形、四角形、五角形等の方形等、様々な形状を
採用し得る。

【００２０】本発明において、ハニカム状セラミック触
媒の最大外径ｄ_１，このセラミック触媒に巻回された保
持マットの最大外径ｄ_２、圧入用ガイド治具の各部の最
大内径Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４及び後述の金属製ケース
の最大内径とは、その断面（柱又は筒軸方向に垂直な断
面）において、当該断面形状を平行な２本の直線で挟ん
だ場合に、その直線間距離が最も大きくなる部分の長さ
を指し、例えば、当該断面形状が円形であればその円の
直径であり、楕円形であればその楕円の長径である。ま
た、当該断面形状が三角形であれば最長の一辺の長さで
あり、正方形、長方形、正六角形等であれば対角線の長
さである。

【００２１】一般的には、ハニカム状セラミック触媒
は、その軸方向において同一断面形状及び同一断面寸法
の柱状であり、このハニカム状セラミック触媒が圧入さ
れる金属製ケースの内孔も、その軸方向において同一断
面形状及び同一断面寸法である。また、ハニカム状セラ
ミック触媒を金属製ケースに圧入する圧入用ガイド治具
の内孔の断面形状は、ハニカム状セラミック触媒の断面
形状と相似形であり、この断面形状の寸法がハニカム状
セラミック触媒の圧入方向に異なるものとされる。

【００２２】なお、以下において、上記「最大外径」、
「最大内径」は、それぞれ単に「外径」、「内径」と称
す。

【００２３】本発明においては、上述のような外径、内
径寸法において、更に、保持マットの幅（圧入方向の長
さ）をＭとし、前記導入部の圧入方向の長さをＬ_１と
し、前記保持部の圧入方向の長さをＬ_２とし、前記圧入
部の圧入方向の長さをＬ_３とした場合、Ｌ_１／Ｍは０．
８／１０〜２／１０であり、Ｌ_２／Ｍは９／１０〜１１
／１０であり、Ｌ_３／Ｍは２／１０〜５／１０であるこ
とが好ましい。

【００２４】また、本発明の圧入用ガイド治具の前記他
端側の内周縁部には、金属製ケースが内嵌する凹段部が
周設されており、該凹段部と前記圧入部との境界部が該
圧入部の出口端であり、該圧入部の出口端の内径Ｄ_４は
該金属製ケースの内径以下であることが好ましい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００２６】図１は実施の形態に係る圧入用ガイド治具
と、保持マットを巻回した触媒及び金属製ケースを示す
断面図であり、図２はこの圧入用ガイド治具を用いた触
媒コンバーターの組み立て方法を示す断面図である。

【００２７】圧入用ガイド治具１０は、外周面に保持マ
ット２を巻回したハニカム状セラミック触媒１を筒形の
金属製ケース３内に圧入する際に使用される筒形のガイ
ド治具であって、内孔１０Ｓの一端側（図１の上端側）
が大径であり、他端側（図１の下端側）が小径となって
いる。この他端側の内周縁部には、金属製ケース３が内
嵌する凹段部１０Ａが周設されている。

【００２８】この圧入用ガイド治具１０は、保持マット
２を巻回した触媒１が一端側から他端側に向って通り抜
ける内孔１０Ｓの内周面が、この一端側から他端側にか
けて、テーパ角がそれぞれ異なる導入部１０ａ、保持部
１０ｂ及び圧入部１０ｃとなっており、導入部１０ａの
テーパ角θ_１が最も大きく、保持部１０ｂのテーパ角θ
_２が最も小さく、圧入部１０ｃのテーパ角θ_３がこれら
の間の角度となっている。

【００２９】この圧入用ガイド治具１０の導入部１０ａ
の入口端（上端）の内径Ｄ_１は、触媒に巻回された保持
マット２の圧入前の外径（以下「巻回外径」と称す場合
がある。）ｄ_２よりも大であり、導入部１０ａと保持部
１０ｂとの境界部の内径Ｄ_２、保持部１０ｂと圧入部１
０ｃとの境界部の内径Ｄ_３、圧入部１０ｃの出口端（こ
の出口端は凹段部１０Ａと圧入部１０ｃとの境界部であ
る。）の内径Ｄ_４はいずれも、この触媒に巻回された保
持マットの外径ｄ_２より小さく、触媒の外径ｄ _２よりも
大きい。なお、圧入部の出口端の内径Ｄ_４は金属製ケー
ス３の内径Ｄ_５以下である。

【００３０】また、保持マット２の幅（圧入方向の長
さ）Ｍに対して、導入部１０ａの圧入方向の長さＬ
_１は、Ｌ_１／Ｍ＝０．８／１０〜２／１０であり、保持
部１０ｂの圧入方向の長さＬ_２は、Ｌ_２／Ｍ＝９／１０
〜１１／１０であり、圧入部１０ｃの圧入方向の長さＬ
_３は、Ｌ_３／Ｍ＝２／１０〜５／１０であることが好ま
しい。

【００３１】このような圧入用ガイド治具１０を用いる
ことにより、保持マット２を巻回した触媒１を圧入用ガ
イド治具１０の導入部１０ａから保持部１０ｂ、圧入部
１０ｃを経て、円滑に金属製ケース３に圧入することが
可能となる。

【００３２】即ち、導入部１０ａは、触媒１の周囲に巻
回された保持マット２の外径ｄ_２から外径ｄ_２未満にす
るための傾斜面又は曲面で構成される。保持マット２の
巻回状態では保持マット２が触媒１に対して均一に密着
していても、触媒１の外径ｄ _１にマット厚みを加えたも
のよりも更にその外径ｄ_２は大きい。そこで、第１段目
の圧縮、圧入工程となる導入部１０ａでは、好ましくは
巻回状態のマット外径ｄ_２から触媒外径ｄ_１とマット厚
みとの合計以下に圧縮することにより、保持マット２を
触媒１に密着させる（図２（ａ））。

【００３３】従って、導入部１０ａの入口端の内径Ｄ_１
は触媒１に巻回された保持マット２の外径ｄ_２よりも大
きく、導入部１０ａと保持部１０ｂとの境界部の内径Ｄ
_２は、触媒の外径ｄ_１と巻回前の保持マット２の厚み
（ｄ_３とする）との合計（ｄ_１＋ｄ_３×２）に対して、
（ｄ_１＋ｄ_３×２）〜（ｄ_１＋ｄ_３×２−２．０）ｍｍ
程度の範囲とするのが好ましい。

【００３４】この導入部１０ａにおける、過度に圧縮さ
れない第１段目の圧縮、圧入工程では、マット反発に伴
う巻回外径ｄ_２の拡大がなく、保持マット２の触媒１に
対する密着性が悪化することもない。従って、この導入
部１０ａの長さＬ_１は、保持マット２の幅Ｍの０．８／
１０〜２／１０程度で十分である。

【００３５】次に、第２段目の圧縮、圧入工程となる保
持部１０ｂでは、保持マット２が巻回された触媒１の全
体が圧入用ガイド治具１０内に入り（図２（ｂ））、更
に軽く圧縮され、保持マット２が更に触媒１に密着す
る。この保持部１０ｂの内周面のテーパ角は、通常２°
以下、特に０．５〜１．５°の傾斜面で構成されること
が好ましく、また、保持部１０ｂの長さＬ_２は、保持マ
ットの幅Ｍとほぼ等しく、保持マット２の幅Ｍの通常９
／１０〜１１／１０程度とすることが好ましい。保持部
１０ｂの長さＬ_２がこれよりも短いと、保持マット２の
一部が触媒１に対して密着せず、また、これよりも長い
と、圧入距離が長過ぎて、生産性を損う。従って、保持
部１０ｂの長さＬ_２は、保持マット２の幅Ｍとほぼ同等
に設定される。

【００３６】更に、第３段目の圧縮、圧入工程となる圧
入部１０ｃは、テーパ角θ_３が通常４°以下、特に２〜
３°の傾斜面で構成され、最終的に金属製ケース３の内
径Ｄ _５以下に巻回外径を圧縮する。この圧入部１０ｃで
は、保持部１０ｂで既に十分に保持マット２と触媒１と
が密着している状態で圧入が行われるため、保持マット
２と触媒１のずれは極めて少なく、円滑な圧入が可能と
なる。この圧入部１０ｃの長さＬ_３は、保持マット２の
幅Ｍに対して２／１０〜５／１０程度とすることが好ま
しい。

【００３７】このように、本発明によれば、圧入用ガイ
ド治具１０の内孔１０Ｓの内周面が、導入部１０ａ、保
持部１０ｂ、圧入部１０ｃで、各々の圧縮ないし圧入条
件に応じた異なるテーパ角とされているため、圧入距離
を長くすることなく、従って、生産性を損うことなく、
良好な圧入を行える。

【００３８】なお、図１に示す断面図においては、導入
部１０ａ、保持部１０ｂ及び圧入部１０ｃの内周面は直
線となっているが、曲面であっても良い。

【００３９】なお、本発明において、触媒、保持マッ
ト、金属製ケースについては特に制限はなく、触媒コン
バーターの製造に従来より一般的に使用されているもの
を用いることができる。

【００４０】前述の如く、保持マットとしては、従来、
非晶質アルミナシリカ系繊維に熱膨張性鉱石（一般的に
はバーミキュライト）を混ぜて抄造したものが一般的で
あったが、最近になって触媒効率の向上の観点から触媒
位置をよりエンジンに近い部分に移動して高温化した
り、触媒担体（主にコーディエライトよりなるハニカム
構造）の薄肉化が進んでいる。このため、従来の熱膨張
性保持マットでは耐熱性が低く、更に薄肉の触媒担体を
破壊する恐れがあるなどの市場要求の変化から、近年で
は、耐熱性の高い結晶質のアルミナシリカ系繊維を用い
た保持マットが主流になってきている。

【００４１】このアルミナ繊維は、繊維径が３〜５μ
ｍ、長さ数ミリから数百ｍｍ程度の短繊維で構成され、
マット状で市場に供給されるのが一般的である。こうし
た状態では繊維同士の繋がりが弱いため、その中でも、
アルミナ繊維の積層シートであって、ニードルパンチン
グによりその繊維の一部を積層面に対して貫通方向に配
向させたものが耐久性が優れている点で好適である。更
に、有機バインダーを含浸したものが一般的である。有
機バインダーは繊維を保護するだけでなく、保持マット
の厚みを均一に保つなど、使用時の取り扱い性を向上さ
せる役割を果たすが、圧入の際、圧入用ガイド治具との
滑りを阻害して良好な圧入を行えなくなる原因となるこ
ともあるため、有機バインダー樹脂量は、この圧入を阻
害しない範囲で十分な保形性を発揮するような量とする
ことが好ましい。

【００４２】一般的には、保持マットとしては、アルミ
ナ繊維量１０００〜２０００ｇ／ｍ ^２、嵩密度０．１〜
０．２ｇ／ｃｍ^３、繊維に対する有機バインダー樹脂量
３〜３０重量％、厚み５〜１０ｍｍ程度のものが使用さ
れる。

【００４３】また、ギャップは２〜５ｍｍで保持マット
は、その厚みが１／２〜１／５に圧縮され、ＧＢＤ０．
２〜０．５ｇ／ｃｍ^３で圧入されることが好ましい。即
ち、本発明の圧入用ガイド治具によれば、保持マットの
厚みに対してギャップが小さく、保持マットが高いＧＢ
Ｄで大きく圧縮される場合であっても、保持マットのず
れやはみ出しを引き起こすことなく圧入を行うことがで
きる。このため、ＧＢＤを高くすることで、触媒の保持
安定性を高めることができ、高品質の触媒コンバーター
を製造することができる。

【００４４】なお、図１，２に示す如く、保持マット２
の幅Ｍは、圧入時のマット２の延びを考慮して触媒１の
長さよりも短くし、圧入方向の触媒端面とマット端面を
揃えて触媒に巻回されるが、触媒１の長さとこの保持マ
ット２の幅Ｍとの差（図１のｍ）は、保持マット２の厚
さや圧入時の圧縮面圧、圧入距離等によっても異なる
が、一般的には、ｍは１０ｍｍ以下となるように設計す
ることが好ましい。

【００４５】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００４６】実施例１図１，２に示す如く、本発明の圧入用ガイド治具１０を
用いて、触媒コンバーターの組み立てを行った。

【００４７】保持マット２として、アルミナ繊維の把持
材（三菱化学産資（株）製：商品名「マフテックＯＢ
Ｍ」）を準備した。この保持マット２の単位面積当たり
の繊維量は１３２０ｇ／ｍ^２、繊維に対する有機バイン
ダー樹脂量は８．５重量％、厚みは６．２ｍｍ、幅
（Ｍ）１１４ｍｍ、長さは３３８ｍｍであり、ＧＢＤで
０．５ｇ／ｃｍ^３まで圧縮したときに８ｋｇ／ｃｍ^２の
圧縮面圧を発生するものであった。これを長さ１２４ｍ
ｍ、外径（ｄ_１）１０１．５ｍｍφの円柱形状のハニカ
ム状セラミック触媒１に、圧入方向で触媒１の端面に揃
えて、幅１０ｍｍの２列の両面テープを介して巻回し、
更に巻回したその周囲を市販の２４ｍｍ幅のマスキング
テープ３列で固定した。

【００４８】即ち、この実施例では、保持マット２の幅
Ｍを圧入時のマット２の延びを考慮して、触媒１の長さ
より１０ｍｍ短くし、圧入方向で触媒端面に揃えて巻回
した状態で金属製ケース３に圧入し、圧入後のマット２
の端面が触媒１の端面よりはみ出しているか否かで、圧
入用ガイド治具の善し悪しを判断することとした。圧入
が悪くマットが良好に圧入されない場合は、このはみ出
し量が多くなる。

【００４９】この時、保持マット２を巻回した触媒１の
おおよその外径ｄ_２は１１６ｍｍであった。

【００５０】金属製ケース３としては、内径（Ｄ_５）１
０６．７ｍｍφの円筒形のもの（内孔の水平断面の形状
は円形）を用いた。従って、触媒１と金属製ケース３と
の間のギャップは２．６ｍｍ（＝（Ｄ_５−ｄ_１）÷２＝
（１０６．７−１０１．５）÷２）である。

【００５１】また、圧入用ガイド治具１０としては、下
記仕様の略円筒形のもの（内孔の水平断面の形状は円
形）を用いた。［圧入用ガイド治具１０仕様］導入部１０ａ：入口端の内径Ｄ_１＝１２１ｍｍ境界部の内径Ｄ_２＝１１２ｍｍ長さＬ_１＝１０ｍｍテーパ角θ_１＝２４．２° 保持部１０ｂ：上側境界部の内径Ｄ_２＝１１２ｍｍ下側境界部の内径Ｄ_３＝１０８．５ｍｍ長さＬ_２＝１１５ｍｍテーパ角θ_２＝０．９° 圧入部１０ｃ：境界部の内径Ｄ_３：１０８．５ｍｍ出口端の内径Ｄ_４：１０６．５ｍｍ長さＬ_３＝２５ｍｍテーパ角θ_３＝２．３°

【００５２】上記圧入用ガイド治具１０の内周面に潤滑
剤を薄く塗布して金属製ケース３の上部に固定し、保持
マット２を巻回した触媒１を圧入した。

【００５３】この結果、ギャップ２．６ｍｍで、ＧＢＤ
は０．５０８ｇ／ｃｍ^３にもなるが、圧入した保持マッ
トのずれやはみ出しはなく、良好な圧入を行うことがで
きた。

【００５４】比較例１図３，４に示す如く、圧入用ガイド治具４として、５０
ｍｍの長さで内径が１２１ｍｍから１０６．５ｍｍ（テ
ーパ角θ＝８．２°）に縮径する略円筒形のもの（内孔
の水平断面の形状は円形）を用いたこと以外は、実施例
１と同様の条件で圧入を行ったところ、図４（ｃ）に示
す如く、約２０ｍｍの保持マットのはみ出し２Ａが生じ
た。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の圧入用ガイ
ド治具によれば、保持マットを巻回した触媒を金属製ケ
ースに圧入して触媒コンバーターを組み立てる際に、生
産性を損なうことなく、触媒に巻回された保持マットを
劣化ないし破損させることなく、また、保持マットのず
れやはみ出しを防止して円滑に圧入することができ、高
品質の触媒コンバーターを効率的に製造することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る圧入用ガイド治具と保持マッ
トを巻回した触媒及び金属製ケースを示す断面図であ
る。

【図２】実施の形態に係る圧入用ガイド治具を用いた触
媒コンバーターの組み立て方法を示す断面図である。

【図３】従来の圧入用ガイド治具と保持マットを巻回し
た触媒及び金属製ケースを示す断面図である。

【図４】従来の圧入用ガイド治具を用いた触媒コンバー
ターの組み立て方法を示す断面図である。

【符号の説明】

１ハニカム状セラミック触媒２保持マット３金属製ケース４圧入用ガイド治具（従来例）１０圧入用ガイド治具（本発明例）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笹木利明新潟県上越市福田町１番地三菱化学産資株式会社直江津事業所内Ｆターム(参考） 3G091 BA39 GA06 GB17X HA27 HA29 4G069 AA01 AA15 CA03 EA19 FB66

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周面に保持マットが巻回されたハニカ
ム状セラミック触媒を筒形の金属製ケース内に圧入する
際に使用される筒形のガイド治具であって、内孔の一端側が大径であり、他端側が小径となってお
り、該他端側が該金属製ケースに当接され、前記保持マ
ットが巻回されたセラミック触媒が該一端側から他端側
に向って通り抜ける圧入用ガイド治具において、該内孔の内周面は、該一端側から他端側にかけて、テー
パ角がそれぞれ異なる導入部、保持部及び圧入部となっ
ており、該導入部のテーパ角が最も大きく、該保持部のテーパ角が最も小さく、該圧入部のテーパ角がこれらの間の角度となっているこ
とを特徴とする圧入用ガイド治具。
【請求項２】請求項１において、前記セラミック触媒の最大外径をｄ_１とし、該セラミッ
ク触媒に巻回された保持マットの最大外径（圧入用ガイ
ド治具内に導入される前の最大外径）をｄ_２とし、前記導入部の入口端の最大内径をＤ_１とし、該導入部と前記保持部との境界部の最大内径をＤ_２と
し、該保持部と前記圧入部との境界部の最大内径をＤ_３と
し、該圧入部の出口端の最大内径をＤ_４とした場合、該導入部の入口端の最大内径Ｄ_１は前記保持マットの最
大外径ｄ_２よりも大であり、前記最大内径Ｄ_２，Ｄ_３及びＤ_４はいずれも前記保持マ
ットの最大外径ｄ_２よりも小さく且つ前記セラミック触
媒の最大外径ｄ_１よりも大であることを特徴とする圧入
用ガイド治具。
【請求項３】請求項２において、前記保持マットの幅
（圧入方向の長さ）をＭとし、前記導入部の圧入方向の長さをＬ_１とし、前記保持部の圧入方向の長さをＬ_２とし、前記圧入部の圧入方向の長さをＬ_３とした場合、Ｌ_１／Ｍは０．８／１０〜２／１０であり、Ｌ_２／Ｍは９／１０〜１１／１０であり、Ｌ_３／Ｍは２／１０〜５／１０であることを特徴とする
圧入用ガイド治具。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項におい
て、該圧入用ガイド治具の前記他端側の内周縁部には、
前記金属製ケースが内嵌する凹段部が周設されており、該凹段部と前記圧入部との境界部が該圧入部の出口端で
あり、該圧入部の出口端の最大内径Ｄ_４は該金属製ケースの最
大内径以下であることを特徴とする圧入用ガイド治具。