JP3222954B2 - 触媒コンバータの製造方法 - Google Patents

触媒コンバータの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のエンジン等か
ら排出される排気ガスの浄化のために用いられる触媒コ
ンバータの製造方法に関するもので、特に、ハニカム構
造の触媒担体を用いる触媒コンバータの製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】自動車においては、エンジンから排出さ
れる排気ガス中の有害成分を除去するために、その排気
系に触媒コンバータが設けられることが多い。触媒コン
バータは、排気ガスが流れるコンバータケース内に白金
やロジウム、パラジウム等の三元触媒を担持させた触媒
担体を配置したもので、排気ガス中の有害成分は、その
触媒コンバータを通過する間に内部の触媒によって酸化
あるいは還元されて浄化される。そのような触媒コンバ
ータとして広く用いられているのはモノリス型と呼ばれ
るものである。その触媒コンバータにおいては、触媒担
体として、アルミナ等のセラミックからなるハニカム構
造の円柱体が用いられる。触媒は、その触媒担体の内面
にコーティングすることによって担持される。そして、
その触媒担体は、排気ガスが軸方向に流れる円筒状のコ
ンバータケース内に軸方向に配置されるようになってい
る。このような触媒コンバータによれば、一定容積当た
りの触媒担持量が多いので浄化効率が高い、熱容量が小
さいので冷間始動時の浄化開始が速い、同一流路断面積
当たりの通気抵抗が低い、触媒担体が一体構造とされる
のでコンバータの構造が簡単となる、などの特徴があ
る。
【0003】ところで、そのような触媒コンバータにお
いては、その触媒担体が径方向に移動してコンバータケ
ースに接触することのないように、確実に保持されるこ
とが求められる。そこで、一般には、触媒担体の外周面
とコンバータケースの内周面との間に保持材を設け、そ
の保持材を介して触媒担体がコンバータケースに支持さ
れるようにしている。その場合、触媒コンバータには高
温の排気ガスが流入する。しかも、その排気ガス中の成
分が触媒によって化学反応を起こすので、その反応熱も
生じる。そのために、触媒コンバータの温度は極めて高
くなる。したがって、その触媒コンバータ内の触媒担体
及びコンバータケースはともに熱膨張する。そして、セ
ラミックからなる触媒担体の熱膨張係数は、金属からな
るコンバータケースに比べるとはるかに小さいので、そ
の熱膨張差によってコンバータケースと触媒担体との間
の隙間が大きくなる。触媒担体は、そのようなときにも
確実に保持されなければならない。また、そのとき、触
媒担体の外周面とコンバータケースの内周面との間を通
って排気ガスが流れるようなことがあってもいけない。
そこで、触媒担体を保持する保持材としては、ステンレ
ス等の金属繊維を編成して形成されるコルゲートメッシ
ュ材と、クッション性を有し熱膨張するシール材とが用
いられている。
【0004】そのような触媒コンバータを製造する場
合、従来は、触媒コンバータが上述のように高温となる
ものであり、その熱によって接着剤が劣化するので、そ
の製造に接着を用いることはできないものと考えられて
いた。そして、コルゲートメッシュ材は円筒状のものと
して触媒担体の外周に単に嵌め込み、それをコンバータ
ケース内に組み込むようにしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、触媒担
体には、排気ガスの圧力によって軸方向の力も加わる。
したがって、上述のように円柱状の触媒担体を用いる触
媒コンバータの場合には、その触媒担体の軸方向の移動
を規制する手段が必要となる。その場合、上述のように
触媒担体の外周にコルゲートメッシュ材を単に嵌め込ん
だ触媒コンバータでは、その触媒担体と保持材との間に
働く力は摩擦力のみとなる。そして、ハニカム構造の触
媒担体は、通常、押出成形によって形成されるので、そ
の外周面は滑らかである。また、最近では、触媒による
浄化率を高めるためにセラミック製触媒担体は低密度化
される傾向にあり、保持材を触媒担体に強く押し付ける
ようにすると、コンバータケースへの組み付け時に加わ
る圧力によって触媒担体が壊れる恐れがあるので、保持
材から触媒担体に加えられる押圧力は小さくされる。そ
の結果、触媒担体と保持材との間に働く摩擦力は小さい
ものとなっている。そのために、従来のようにして製造
される触媒コンバータでは、触媒担体の軸方向移動及び
回転を抑えることが難しい。
【0006】このようなことから、例えば実開昭50−
27220号公報に示されているように、触媒担体の外
周面に凹凸を形成することが考えられている。しかしな
がら、そのように触媒担体の外周面に凹凸を形成するた
めには、例えばその触媒担体の外周面に塗布ローラ等に
よってベーススラリを塗布した後、サンドブラスト等に
よってその表面に凹凸を形成し、乾燥後、更に上塗り塗
布して、それを焼成する、というような工程が必要とな
る。したがって、加工工数が多くなり、その製造コスト
が高くなるという問題がある。
【0007】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、簡単な工程を加えるのみ
で触媒担体が確実に保持されるようにすることのできる
触媒コンバータの製造方法を得ることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、触媒担体の外周面にセラミック系の接
着剤を塗布し、その接着剤が硬化する前に、その触媒担
体の外周にコルゲートメッシュ材を取り付けて、それを
コンバータケース内に組み込むようにしている。
【0009】
【作用】このように構成することにより、コルゲートメ
ッシュ材は触媒担体の外周面に接着される。そして、そ
のとき、その接着剤層にはコルゲートメッシュ材の凹凸
によって凹凸が形成される。その凹凸は、接着剤が硬化
した後も残る。したがって、触媒担体とコルゲートメッ
シュ材との間の摩擦係数が大きくなり、熱や経時変化な
どのためにその接着剤による接着力が低下したとして
も、触媒担体は確実にその位置で保持されるようにな
る。
【0010】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図中、図1は本発明が適用される触媒コンバータの
全体構造を示す切り欠き斜視図であり、図2は本発明に
よる触媒コンバータの製造方法の一実施例を示す説明図
である。また、図3はその作用を説明するための要部の
拡大断面図である。図1に示されているように、触媒コ
ンバータ1はコンバータケース2を備えている。そのコ
ンバータケース2は、凹凸を有する円筒状のセンタケー
ス3の前後にテーパ状の排気ガス導入部4及び排出部5
を連続的に設けた容器状のもので、上下に2分割されて
おり、その分割体2a,2bを向かい合わせて結合する
ことによって形成されるようになっている。そのコンバ
ータケース2には前後端にそれぞれ排気ガス導入口6及
び排出口7が設けられ、その導入口6及び排出口7にそ
れぞれ排気管(図示せず)を接続することにより、その
前端側から排気ガスが流入し、軸方向に流れて後端から
流出するようにされている。
【0011】センタケース3の内部には、円柱状の触媒
担体8が軸方向に配置されている。その触媒担体8はセ
ラミックからなるハニカム構造のもので、軸方向に貫通
する多数の小孔9,9,…を備えている。その小孔9,
9,…の内周面には、白金やロジウム等の三元触媒がコ
ーティングされている。排気ガスは、その小孔9,9,
…内を通過し、その間に触媒と接触することによって酸
化あるいは還元されるようになっている。触媒担体8の
外周の前後端部には、シール材10,10が巻き付けら
れている。そのシール材10は、セラミックファイバと
バーミキュライトとの混合物にバインダを加えて帯状に
成形したもので、250〜350℃の温度に加熱するこ
とによって熱膨張し、クッション性を発揮するものであ
る。そして、そのシール材10によって、触媒担体8の
外周面とセンタケース3の内周面との間がシールされる
ようになっている。また、触媒担体8の外周には、両端
のシール材10,10間に、コルゲートメッシュ材11
が取り付けられている。そのメッシュ材11は、径が
0.25〜0.30mm程度のステンレスの繊維を編んで
形成された円筒状のもので、触媒担体8の外周に接着剤
を介して嵌め込まれている。そして、そのコルゲートメ
ッシュ材11は、触媒担体8をコンバータケース2内に
組み込んだとき、そのコンバータケース2と触媒担体8
との間で圧縮されるようになっている。こうして、触媒
担体8は、シール材10,10及びコルゲートメッシュ
材11からなる保持材を介して、コンバータケース2の
センタケース3により弾力的に支持されるようになって
いる。
【0012】このような触媒コンバータ1を製造すると
きには、まず、図2(A)に示されているように、触媒
担体8の中心軸線上に治具12を取り付けて、その治具
12により触媒担体8を回転させながら、接着剤塗布ロ
ーラ13等によりその外周面に接着剤14を塗布する。
その接着剤14としては、セラミック粒子を含有するセ
ラミック系の接着剤、例えばコーディライトに水とバイ
ンダとを加えて混練したスラリ、あるいは東亜合成化学
工業株式会社製の商品名「アロンセラミック」を用い、
それを5mm程度の厚さに塗布する。その接着剤14の硬
化温度はシール材10の膨張温度よりも低いものとす
る。そして、その接着剤14が硬化する前に、図2
(B)に示されているように、その接着剤14が塗布さ
れた触媒担体8上に円筒状のコルゲートメッシュ材11
を嵌め込む。また、そのコルゲートメッシュ材11の両
側にシール材10,10を巻き付けて、仮止めする。次
いで、そのようにしてシール材10,10及びコルゲー
トメッシュ材11を取り付けた触媒担体8を接着剤14
の硬化温度にまで加熱し、接着剤14を硬化させる。そ
れによって、シール材10及びコルゲートメッシュ材1
1が触媒担体8の外周面に接着される。その後、このよ
うにしてシール材10及びコルゲートメッシュ材11が
取り付けられた触媒担体8を、図2(C)に示されてい
るように両側からコンバータケース2の分割体2a,2
bにより挟み付け、その分割体2a,2bを互いに結合
する。それによって、触媒担体8がコンバータケース2
内に組み込まれ、触媒コンバータ1が形成される。その
場合、コルゲートメッシュ材11はコンバータケース2
と触媒担体8との間で圧縮される。したがって、触媒担
体8は、そのコルゲートメッシュ材11を介して、コン
バータケース2により弾力的に保持されることになる。
【0013】このようにして形成された触媒コンバータ
1をエンジンの排気系に取り付け、エンジンを始動させ
ると、その触媒コンバータ1内を高温の排気ガスが流れ
ることにより、シール材10,10が加熱される。そし
て、その熱によりシール材10が膨張して、触媒担体8
の外周面とコンバータケース2の内周面との間がシール
される。シール材10は、一旦膨張すると、その後は温
度が低下しても収縮しない。したがって、そのシール材
10によるシールはその後も保持される。しかも、その
シール材10はクッション性を有するので、コンバータ
ケース2と触媒担体8との熱膨張差によってその間の隙
間の大きさが変動しても、そのシール性が損なわれるこ
とがない。そして、そのように触媒担体8とコンバータ
ケース2との間がシールされるので、コンバータケース
2の排気ガス導入口6から流入した排気ガスは、触媒担
体8の小孔9,9,…を流れることになり、その小孔9
の内周面に担持されている触媒に接触することにより酸
化あるいは還元される。こうして、排気ガス中の有害成
分が浄化される。
【0014】このような触媒コンバータ1の製造方法に
よると、触媒担体8の保持材であるコルゲートメッシュ
材11がその触媒担体8に接着されるので、そのコルゲ
ートメッシュ材11が触媒担体8の外周面に沿って滑る
ことが防止される。また、シール材10も触媒担体8に
接着されるので、コンバータケース2の分割体2a,2
bによって両側から挟み付けるとき、その分割体2a,
2b間にシール材10が噛み込まれることもなくなる。
したがって、触媒担体8のコンバータケース2への組み
付け作業が極めて容易となる。更に、接着剤14が硬化
する前にコルゲートメッシュ材11を取り付けることに
より、その接着剤14には図3に示されているような凹
凸が形成される。そして、接着剤14はその状態のまま
硬化する。しかも、その接着剤14は触媒担体8と同様
のセラミックからなっているので、熱膨張差などによっ
て触媒担体8から剥離することがない。したがって、排
気ガスの熱や経時変化などによって接着剤14のコルゲ
ートメッシュ材11に対する接着力が失われたとして
も、その間の摩擦力により、コルゲートメッシュ材11
が触媒担体8に対して移動することが防止される。一
方、コルゲートメッシュ材11のコンバータケース2に
対する移動は、その外周の凹凸とセンタケース3の凹凸
との係合により防止される。その結果、触媒担体8のコ
ンバータケース2に対する移動が規制されることにな
り、排気ガスの圧力等によって触媒担体8が軸方向に移
動することが防止されるようになる。こうして、触媒担
体8は、シール材10とコルゲートメッシュ材11とに
よりその位置で確実に保持されるとともに、コンバータ
ケース2との間が確実にシールされるようになる。
【0015】なお、上記実施例においては、保持材であ
るシール材10及びコルゲートメッシュ材11の両方を
触媒担体8に接着するものとしているが、シール材10
は接着しないようにすることもできる。その場合には、
接着剤14が柔軟な状態にあるうちに触媒担体8にコル
ゲートメッシュ材11を取り付け、その触媒担体8を加
熱して接着剤14を硬化させた後、シール材10を取り
付けるようにすればよい。そのようにすれば、接着剤1
4として硬化温度のより高いものを用いることが可能と
なる。
【0016】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、触媒担体を保持するコルゲートメッシュ材
を、接着剤により触媒担体の外周面に接着するようにし
ているので、触媒担体をその保持材とともにコンバータ
ケース内に組み込む作業が容易となる。また、触媒担体
の外周面にセラミック系の接着剤を塗布するという工程
を加えるのみでよいので、触媒コンバータの製造コスト
を低く抑えることができる。そして、そのようにして触
媒コンバータを製造することによって触媒担体が確実に
保持されるようになるので、その触媒コンバータの耐久
性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される触媒コンバータの一例を示
す切り欠き斜視図である。
【図2】本発明による触媒コンバータの製造方法の一実
施例を示す説明図である。
【図3】図2のようにして製造された触媒コンバータの
作用を説明するための要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
1 触媒コンバータ 2 コンバータケース 8 触媒担体 10 シール材(保持材) 11 コルゲートメッシュ材(保持材) 14 接着剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−176522(JP,A) 特開 昭49−124419(JP,A) 実開 平5−96425(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/28 311

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 触媒を担持するハニカム構造のセラミッ
    ク製触媒担体の外周面にセラミック粒子を含有するセラ
    ミック系接着剤を塗布し、 その接着剤が硬化する前に、前記触媒担体の外周にコル
    ゲートメッシュ材を取り付けて、 そのコルゲートメッシュ材を接着した触媒担体をコンバ
    ータケース内に組み込むことからなる、 触媒コンバータの製造方法。
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