JP2005307762A - セラミック触媒担体の保持構造及び保持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 無膨張マットのセラミックス繊維の充填密度を高く設定したり、部品点数を増やすことなくセラミック触媒担体の位置ずれを防止できるセラミック触媒担体の保持構造の提供。
【解決手段】 外筒内３に無膨張マット２を介してセラミック触媒担体１が保持されるセラミック触媒担体１の保持構造において、前記外筒３に径方向内側へ突出して無膨張マット２の面圧を上げてセラミック触媒担体１を保持する保持部（凹部４）を形成した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、無膨張マットを巻いたセラミック触媒担体を外筒内に収容したセラミック触媒担体の保持構造に関する。

従来、セラミック触媒担体の保持構造は、図７に示すように、セラミック触媒担体０１と無膨張マット０２と外筒０３を主要な構成としており、セラミック触媒担体１の外周面に無膨張マット０２を巻きつけた後、外筒内０３に圧入することにより、セラミック触媒担体１を無膨張マット０２に保持させた状態で外筒内０３に収容している（特許文献１参照）。
そして、前記外筒０３は排気系の途中に介装され、排気ガス上流側から流入してきた排気ガス（破線矢印で図示）がセラミック触媒担体０１を通過する間に浄化されるようになっている。

この他、図８に示すように、外筒０３の下流側端部が径方向内側に屈折され、ここに環状のステンレスメッシュリング０９を介してセラミック製触媒担体０１を保持する環状のキャップ０１０が内嵌されることにより、セラミック触媒担体１が排気ガス（破線矢印で図示）の排気圧によって排気ガス下流側への位置ずれするのを防止する構造が考えられている。
特開２００１−２６３０５２号公報

しかしながら、従来のセラミック触媒担体の保持構造のうち、前者にあっては、セラミック触媒担体が排気ガスの圧力によって排気ガス下流側へ押圧されて外筒内で位置ずれする虞があった。
そこで、セラミック触媒担体を無膨張マットのみで保持させる場合、高温の排気ガスによる外筒の熱膨張や無膨張マットの劣化を考慮して予め高い面圧が得られるように無膨張マットのセラミックス繊維の充填密度を高くした状態で設定しなければならず、その結果、無膨張マットのコスト増加、セラミック触媒担体の外筒への圧入の作業性悪化に繋がってしまう。
なお、無膨張マットの面圧を高くしすぎると前記圧入時にセラミック触媒担体が座屈・圧壊してしまう。

一方、後者の場合、セラミック触媒担体の位置ずれは防止できるものの、前者と比べて排気ガスと触媒の反応面積が減少する上、部品点数が増えてコスト増となるという問題点があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、無膨張マットのセラミックス繊維の充填密度を高く設定したり、部品点数を増やすことなくセラミック触媒担体の位置ずれを防止できるセラミック触媒担体の保持構造を提供することである。

本発明の請求項１記載の発明では、外筒内に無膨張マットを介してセラミック触媒担体が保持されるセラミック触媒担体の保持構造において、前記外筒に径方向内側へ突出して無膨張マットの面圧を上げた状態でセラミック触媒担体を保持する保持部を形成したことを特徴とする。

本発明の請求項２記載の発明では、請求項１記載のセラミック触媒担体の保持構造において、前記保持部が外筒の外周面から径方向内側へ凹設された凹部であることを特徴とする。

本発明の請求項３記載の発明では、請求項１記載のセラミック触媒担体の保持構造において、前記保持部が外筒の外周面の全周に亙って径方向内側へ凹設された凹部溝であることを特徴とする。

本発明の請求項４記載の発明では、外筒内に無膨張マットを介してセラミック触媒担体が保持されるセラミック触媒担体の保持方法であって、無膨張マットが巻きつられたセラミック触媒担体を外筒内に圧入した後、該外筒に径方向へ突出して無膨張マットの面圧を上げた状態でセラミック触媒担体を保持する保持部を形成する工程を含むことを特徴とする。

請求項１記載の発明にあっては、外筒に径方向内側へ突出して無膨張マットの面圧を上げた状態でセラミック触媒担体を保持する保持部を形成したため、無膨張マットのセラミックス繊維の充填密度を高く設定したり、部品点数を増やすことなく外筒の保持部で無膨張マットの面圧、即ちセラミック触媒担体に対する面圧を上げてセラミック触媒担体を確実に保持でき、排気ガスによるセラミック触媒担体の排気ガス下流側への位置ずれを防止できる。

請求項２記載の発明にあっては、保持部が外筒の外周面から径方向内側へ凹設された凹部であるため、簡便な構成でもって無膨張マットの面圧、即ちセラミック触媒担体に対する面圧を上げることができる他、凹部の配置によってセラミック触媒担体に対する面圧を適宜設定することができ、安定した状態でセラミック触媒担体を保持できる。

請求項３記載の発明にあっては、保持部が外筒の外周面の全周に亙って径方向内側へ凹設された凹部溝であるため、簡便な構成でもって無膨張マットの面圧、即ちセラミック触媒担体に対する面圧を均等に上げることができる他、排気ガスにより過大な圧力がセラミック触媒担体に作用した場合でも凹部溝でセラミック触媒担体の排気ガス下流側への位置ずれを確実に防止できる。

請求項４記載の発明にあっては、無膨張マットが巻きつられたセラミック触媒担体を外筒内に圧入した後、該外筒に径方向へ突出して無膨張マットの面圧を上げた状態でセラミック触媒担体を保持する保持部を形成する工程を含むため、セラミック触媒担体を無膨張マットと共に外筒へ圧入した後、保持部で無膨張マットの面圧、即ちセラミック触媒担体に対する面圧を上げることができ、従来の発明のように予め無膨張マットのセラミックスの充填密度を大きくして面圧を増加させる必要がなく、セラミック触媒担体の外筒への圧入時にセラミック触媒担体が座屈・圧壊する虞がない。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
なお、本実施例１は請求項１、２、４に対応する。
図１は本発明の実施例１のセラミック触媒担体の保持構造を示す側面図、図２は本発明の実施例１のセラミック触媒担体の保持構造を示す側断面図であり、図３のＳ２−Ｓ２線における断面図、図３は図２のＳ３−Ｓ３線における断面図、図４は本実施例１のセラミック触媒担体の製造方法を説明する図である。

図１〜３に示すように、本実施例のセラミック触媒担体の保持構造は、円柱状のセラミック触媒担体１と、円筒状の無膨張マット２と、円筒状の外筒３を主要な構成としている。

前記セラミック触媒担体１は複数の隔壁１ａと細孔１ｂから構成され、隔壁１ａの表面にはＰｔ、ｒｈ、Ｐｄなどの触媒が担持されている。

前記無膨張マット２は、セラミック触媒担体１の外周面に隙間なく巻き付けられることにより、セラミック触媒担体１と外筒３と接触を防止する緩衝部材であって、セラミックス繊維で形成されている。

そして、前記外筒３には外周面３ａから径方向内側へ凹設された凹部４（保持部に相当）が複数形成されている。
具体的には、本実施例の凹部４は円形状に形成されると共に、外筒３の外周面３ａの周上に６箇所ずつ軸方向に隣り合う凹部４とは千鳥状に配置されている。
また、各凹部４は無膨張マット２の外周面面２ａを径方向内側に向かって略均等に押圧しており、これにより、セラミック触媒担体１が安定した状態で保持されている。

このように構成されたセラミック触媒担体の保持構造を製造するには、先ず、無膨張マット２をセラミック触媒担体１に捲着する。
具体的には、図４に示すように、前記無膨張マット２は予めセラミック触媒担体１の全長及び外周面の長さに略一致するシート状に形成される他、その両端部には凹凸状の固定部2b,2cが設けられており、図４（ａ）に示すように、無膨張マット２をセラミック触媒担体１の外周面に捲着した後、固定部2b,2c同士を凹凸結合させて図外のシールで固定することにより両者を固定する。

続いて、図４（ｂ）に示すように、無膨張マット２を含むセラミック触媒担体１を図外の治具を用いて外筒３に圧入する。
この際、前記無膨張マット２のセラミックス繊維の充填密度は通常または通常よりも低く設定されているため、外筒３への圧入性が良い。

最後に、図４（ｃ）に示すように、外筒３の径方向内側へ円形状にエンボス加工して凹部４を形成することにより、無膨張マット２の面圧を上げることができ、換言すると、セラミック触媒担体１に対する面圧を上げることができ、結果、凹部４でセラミック触媒担体１を保持できる。

従って、従来の発明のように無膨張マット２のセラミックス繊維の充填密度を高く設定する必要がなく、前記圧入時にセラミック触媒担体１が座屈・圧壊する虞がない。

このように構成されたセラミック触媒担体は、図１に示すように、前記外筒３の排気ガス上流側にエンジン側の排気管（ディフューザ）５が溶接Ｘ１で固定され、排気ガス下流側にメインマフラ側の排気管（ディフューザ）６が溶接Ｘ２で固定されることにより、セラミック触媒担体１が自動車の排気系の途中に介装される。
そして、セラミック触媒担体１の排気ガス上流側から導入された排気ガス（破線矢印で図示）中のＨＣ、ＣＯ、Ｎｏｘは、セラミック触媒担体１の細孔１ｂを通過する際に隔壁１ａの触媒と反応してＨ_２Ｏ、ＣＯ_２、Ｎ_２に浄化された後、排気ガス下流側から図外のメインマフラ等に排出される。
この際、前記排気ガスの圧力がセラミック触媒担体に作用し、セラミック触媒担体１は排気ガス下流側に位置ずれしようとするが、前述したように、本実施例のセラミック触媒担体１は、凹部４が無膨張マット１の面圧を略均等に上げた状態でセラミック触媒担体１を確実に保持しているため、セラミック触媒担体１が排気ガス下流側へ位置ずれを防止できる。
また、前記無膨張マット１は外筒３内で上流側の排気ガスがセラミック触媒担体１を介さずに下流側に排出されるのを防止する役目も果たしている。

従って、本実施例１のセラミック触媒担体の保持構造では、無膨張マット２を含むセラミック触媒担体１を外筒３に圧入した後、外筒３に径方向外側へ凹部４を形成するという簡便な製造方法及び構造でもってセラミック触媒担体１を安定した状態に保持でき、無膨張マット２のセラミックス繊維の充填密度を高く設定したり、部品点数を増やすことなくセラミック触媒担体１の排気ガス下流側への位置ずれを防止できる。
また、凹部４を外筒３の外周面３ａに複数形成したため、セラミック触媒担体１に対する面圧が均等になるように設定し易く、安定した状態でセラミック触媒担体１を保持できる

以下、実施例２を説明する。
なお、本実施例２は請求項１、３、４に対応する。
図５は本発明の実施例２のセラミック触媒担体の保持構造を示す側面図、図６は本発明の実施例２のセラミック触媒担体の保持構造を示す側断面図である。
本実施例２のセラミック触媒担体の保持構造では、実施例１で説明した保持部（凹部４）が外筒の外周の全周に亙って凹設された凹部溝である点において前記実施例１と相違し、その他については略同様であるため同一の構成部材については同一の符号を付してその説明は省略する。

図５、６に示すように、本実施例２のセラミック触媒担体の保持構造では、外筒３の外周面３ａの全周に亙って径方向内側へ凹設された凹部溝７が４箇所形成されている。

具体的には、無膨張マット２が巻きつけられたセラミック触媒担体１を外筒３内に圧入した後、前記凹部溝７は、外筒３の外周面３ａの全周に亙って径方向内側に向かって所定の幅でプレス加工されることにより形成され、軸方向に隣り合う凹部溝７とは所定の間隔を有して形成されている。
また、各凹部溝７は無膨張マット２の外周面面２ａを径方向内側に向かって均等に押圧しており、これにより、セラミック触媒担体１が安定した状態で保持されている。

なお、本実施例２のセラミック触媒担体１の保持構造を製造する際にあたっては、前記凹部溝７を、無膨張マット２を含むセラミック触媒担体１を外筒３に圧入後に形成する以外は実施例１と同様であるため、その説明は省略する。

このように構成されたセラミック触媒担体の保持構造にあっては、前記排気ガスの圧力がセラミック触媒担体１に作用した際、セラミック触媒担体１は排気ガス下流側に位置ずれしようとするが、前述したように、凹部溝７が無膨張マット１の面圧を均等に上げた状態でセラミック触媒担体１を保持しているため、セラミック触媒担体１が排気ガス下流側へ位置ずれするのを確実に防止できる。

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、凹部４、凹部溝７の形状、形成数、配置については適宜設定できる。

本発明の実施例１のセラミック触媒担体の保持構造を示す側面図である。 本発明の実施例１のセラミック触媒担体の保持構造を示す側断面図であり、図３のＳ２−Ｓ２線における断面図である。 図２のＳ３−Ｓ３線における断面図である。 本実施例１のセラミック触媒担体の製造方法を説明する図である。 本発明の実施例２のセラミック触媒担体の保持構造を示す側面図である。 本発明の実施例２のセラミック触媒担体の保持構造を示す側断面図である。 従来のセラミック触媒担体の保持構造を示す側断面図である。 従来のセラミック触媒担体の保持構造を示す側断面図である。

符号の説明

１ セラミック触媒担体
１ａ 隔壁
１ｂ 細孔
２ 無膨張マット
２ａ （無膨張マットの）外周面面
２ｂ、２ｃ 固定部
３ 外筒
３ａ （外筒の）外周面面
４ 凹部（保持部）
５、６ 排気管
７ 凹部溝（保持部）

Claims (4)

1. 外筒内に無膨張マットを介してセラミック触媒担体が保持されるセラミック触媒担体の保持構造において、
   前記外筒に径方向内側へ突出して無膨張マットの面圧を上げた状態でセラミック触媒担体を保持する保持部を形成したことを特徴とするセラミック触媒担体の保持構造。
2. 請求項１記載のセラミック触媒担体の保持構造において、
   前記保持部が外筒の外周面から径方向内側へ凹設された凹部であることを特徴とするセラミック触媒担体の保持構造。
3. 請求項１記載のセラミック触媒担体の保持構造において、
   前記保持部が外筒の外周面の全周に亙って径方向内側へ凹設された凹部溝であることを特徴とするセラミック触媒担体の保持構造。
4. 外筒内に無膨張マットを介してセラミック触媒担体が保持されるセラミック触媒担体の保持方法であって、
   無膨張マットが巻きつられたセラミック触媒担体を外筒内に圧入した後、該外筒に径方向へ突出して無膨張マットの面圧を上げた状態でセラミック触媒担体を保持する保持部を形成する工程を含むことを特徴とするセラミック触媒担体の保持方法。

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