JP3246215B2 - 排気ガス浄化装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス浄化装置の製
造方法に関する。更に詳しくは、セラミックモノリスを
シール材によって排気ガス煙道内に挿入、安定的に固定
された排気ガス浄化装置を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、大気汚染を抑制するために、通
常、内燃機関の排気ガス中に含まれる有害成分の一酸化
炭素、炭化水素、窒素酸化物を除去する方法の一つとし
て、重金属や貴金属などの触媒を利用する排気ガス浄化
装置が使用されている。この種の浄化装置は、次の二種
に分類される。 (1) 粒状の担体（一般にセラミックが使用される）に触
媒金属を担持したペレット状触媒を金属製ケースに納め
たペレット触媒型浄化装置 (2) 円筒内部に排気ガス通路を多数有するセラミック担
体（以下これを「セラミックモノリス」と言う）に触媒
金属を担持させたいわゆる一体型触媒を保持層を介して
保持した浄化装置（米国特許第３４４１３８１号明細書
および米国特許第３４４１３８２号明細書参照）

【０００３】上記の従来法のうち、(2) の一体型触媒を
使用する浄化装置は、触媒の保持方法が適切であれば、
(1)のペレット触媒型浄化装置のようにペレット表面の
触媒金属が摩耗して逸散することも少なく、また使用す
る容器も比較的小さくてもよいことから、(1) よりも優
れている。しかし、(2)の浄化装置も触媒の保持方法が
適切でない場合は、内燃機関稼働時の振動によって前記
一体型触媒は容易に破壊されてしまう。特に、排気ガス
が高温の場合には、容器に使用した金属は普通は一体型
触媒よりも熱膨脹量が大きいため、前記容器と一体型触
媒との間に介在する保持層の保持力が弱くなり、一体型
触媒は振動により破壊し易くなる。このため、保持層の
保持力は、低温から高温に移行しても、適切に保持され
ていなければならない。

【０００４】触媒の保持体に要求される性能は、次のよ
うな通りである。(1) 保持層の保持力に耐久性があるこ
と、即ち高温における振動状態にあっても保持層の保持
力が持続されることが必要である。(2) 保持層は排気ガ
スによって保持力が低下しないように、排気ガスが通過
しない程度の密度が必要である。これら(1) 〜(2) の性
能を備えた保持体として、円筒内部に排気ガス通路を多
数有するセラミックモノリスが提案され、実用化されて
いる。浄化装置が自動車に塔載されてものである場合に
は、衝撃荷重により、モノリスに亀裂が生じたり、砕け
たりするという問題がある。このセラミックモノリスの
脆さの問題を解決するために、従来から数多くの研究が
行われており、種々の構造のものが提案されている。

【０００５】例えば、特公昭５８−１７３３５号公報、
特開平１−２４０７１５号公報などには、一体型触媒の
セラミックモノリスを金属ケーシングに固定する際に、
セラミックモノリスの外側をセラミック繊維の成形体、
またはセラミック製の膨張性シート材料（これらを「シ
ール材」という）によって被覆する技術が提案されてい
る。このようにセラミックモノリスの外側を被覆するこ
とにより、振動・衝撃による亀裂・砕けの発生などを防
止することができる。

【０００６】外側をシール材で被覆してケーシングに挿
入・固定するには、次の方法が知られている。(a) スタ
ッフィング方式…シール材で被覆したセラミックモノリ
スを、金属ケーシングに押込む方法。(b) クラムシエル
方式…半割した金属ケーシングに、シール材で被覆した
セラミックモノリスを挾み込み、半割の金属ケーシング
を溶接などで固定する方法。これら(a) および(b) のい
ずれの方法を採用するにしても、セラミックモノリスが
金属ケーシング内で移動しないようにするため、シール
材を介在させるのが好ましい。この際介在させるシール
材の厚みは、金属ケーシングとセラミックモノリス外側
とで形成する間隔と同等か、この間隔より若干大きくす
る必要がある。このようなシール材で被覆したセラミッ
クモノリスを金属ケーシング内に挿入・固定する場合に
は、(a) の方法においては、シール材の表面が傷んでい
たり、金属ケーシングとシール材との滑りが悪いと、シ
ール材がずれたりして、適切な挿入・固定ができないと
いう問題がある。(b) の方法においては、シール材がは
みだし易く、溶接ができなくなるという問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとした課題】本発明は、上記の現状
に鑑み、排気ガス煙道を構成する各種の金属ケーシング
内に、触媒を収容したセラミックモノリスを、簡単に所
定の場所に確実に挿入し、かつ、安定的に固定された排
気ガス浄化装置を製造する方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の請求項第１項に記載の発明においては、
排気ガス浄化用触媒を収容したセラミックモノリスを排
気ガスの通路内に固定されてなる排気ガス浄化装置を製
造するにあたり、まず、その表裏両面または外周を合成
樹脂製フィルムで被覆したシール材をセラミックモノリ
スの外周に巻き付け、ついで、このセラミックモノリス
を排気ガス煙道内に挿入、固定するという手段を講じて
いる。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいて排気ガス浄化装置とは、内燃機関、特に、自動車
の排気ガス中の有害成分、例えば一酸化炭素、炭化水
素、窒素酸化物を除去する装置を意味し、この排気ガス
浄化装置には、排気ガスの煙道内に、排気ガス浄化用触
媒を収容したセラミックモノリスが固定される。

【００１０】セラミックモノリスは、排気ガスの煙道内
に固定され、排気ガス中の有害成分を無害成分に変換す
る化学反応を促進する触媒を保持する機能を果たす。こ
のセラミックモノリスは、セラミック材料によって構成
される。セラミック材料の種類としては、酸化アルミニ
ウム、二酸化珪素、酸化マグネシウム、ジルコニア、炭
化珪素、コジェライトなどのような、脆い耐火セラミッ
ク材料が挙げられる。セラミック材料は、上記に例示し
たものに限定されるものではない。これらのセラミック
材料からなるモノリスは、長さ方向の一端入口から他端
出口まで、長さ方向に延びる複数の気体透過性通路を有
する。モノリスは、代表的には長さ方向に対して直角方
向の断面形状が、楕円形または円形であるが、これら形
状に限られるものではない。

【００１１】セラミックモノリスに収容される排気ガス
浄化用触媒は、排気ガス中の有害成分を無害成分に変換
する化学反応を促進する機能を果たす。触媒は、排気ガ
ス中の有害成分を無害成分に変換する化学反応を促進す
る機能を有するものであればいかなるものであってもよ
く、その種類に制限されるものではない。また、これら
触媒をセラミックモノリスに収容する方法も、従来から
知られている方法によることができる。

【００１２】本発明におけるシール材は、セラミックモ
ノリスの外周と金属ケーシング内側とで形成される隙間
をシールする機能を果たす。このシール材は、煙道内を
通過する排気ガスの温度によって分解・変質しない性質
のものがよい。具体的には、無機繊維、金属繊維などが
ある。無機繊維の種類としては、アルミナーシリケート
繊維、石綿繊維、ガラス繊維、ジルコニアーシリカ繊
維、結晶性アルミナホイスカーなどが挙げられる。これ
ら例示は、本発明を制限するものではない。これらの無
機繊維は、マット状に成形しておくのが好ましい。無機
繊維をマット状に成形する際に、少量の合成樹脂を使用
して繊維同士を接着するのが好ましい。これらの無機繊
維は、密度が小さいものが好ましく、０．１０〜１．０
ｇ／ｃｍ³ の範囲で選ぶのが好ましい。

【００１３】本発明における合成樹脂製フィルムは、上
記シール材の全面または外周面を被覆する機能を果た
す。合成樹脂は、フィルムが柔軟性を発揮するものであ
ればその種類には制限がなく、ポリエチレン、エチレン
ー酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアミ
ド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリブチレンテレフタレートが挙げられ
る。フィルムの製法、厚さなどには特に制限がない。

【００１４】本発明方法によるときは、まず、その表裏
両面または外周を合成樹脂製フィルムで被覆したシール
材をセラミックモノリスの外周に巻き付け、ついで、こ
のセラミックモノリスを排ガス煙道内に固定する方法を
採用する。シール材の表裏両面または外周を合成樹脂製
フィルムで被覆しておくと、金属ケーシング内側に前記
(a) スタッフィング方式で固定する場合には、金属ケー
シング内側で滑り易く、挿入と所定の位置への移動が容
易となる。また、金属ケーシング内側に前記(b) クラム
シエル方式で固定する場合には、シール材がはみだすこ
とがなく、溶接ができなくなるという問題が解消され
る。

【００１５】以下、本発明方法を図面に基づいて説明す
るが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の例に限
定されるものではない。図は、本発明方法の実施の態様
を示すものであり、図１はセラミックモノリスをシール
材で被覆する前の状態の斜視図、図２はセラミックモノ
リスをシール材で被覆した後の状態の斜視図、図３はセ
ラミックモノリスを金属ケーシングに固定した状態の斜
視図をそれぞれ示す。図において、１はセラミックモノ
リス、２はシール材、３は合成樹脂製フィルム、４は金
属ケーシングである。

【００１６】セラミックモノリス１をシール材２で被覆
する際、シール材２の外側に合成樹脂製フィルム３を配
置し（図１参照）、モノリス１の表面にシール材２を加
圧しながら巻き付ける。この際、巻き付ける前に合成樹
脂製フィルム３の一端をモノリス１の表面に接着し、シ
ール材２をモノリス１の表面に巻き付けた後他端を接着
する（図２参照）。このようにシール材２で被覆したモ
ノリス１を、金属ケーシング４に挿入固定すれば、目的
の排気ガス浄化装置が得られる（図３参照）。合成樹脂
製フィルム３は、排気ガス浄化装置を最初に稼働させた
際に高温で燃焼、消滅するが、合成樹脂製フィルム３を
使用する目的は、モノリス１を金属ケーシング４に確実
に挿入固定することにあるので、最初に稼働させた際に
燃焼、消滅してもよい。

【００１７】本発明方法は、次のように特別に有利な効
果を奏し、その産業上の利用価値は極めて大である。 １．本発明方法による時は、金属ケーシング内に、触媒
を収容したセラミックモノリスを、簡単に所定の場所に
確実に挿入し、かつ、安定的に固定することができる。 ２．本発明方法によって得られた排気ガス浄化装置は、
セラミックモノリスの外側がシール材によって被覆され
ているので、衝撃荷重による亀裂・砕けの発生などを防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、セラミックモノリスをシール材で被覆
する前の状態の斜視図を示す。

【図２】図２は、セラミックモノリスをシール材で被覆
した後の状態の斜視図を示す。

【図３】図３は、セラミックモノリスを金属ケーシング
に固定した状態の斜視図を示す。

【符号の説明】

１…セラミックモノリス ２…シール材 ３…合成樹脂製フィルム ４…金属ケーシング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−240715（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−519（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−189677（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−119421（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/28 B01D 53/86

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ガス浄化用触媒を収容したセラミッ
   クモノリスを排気ガスの煙道内に固定されてなる排気ガ
   ス浄化装置を製造するにあたり、まず、その表裏両面ま
   たは外周を合成樹脂製フィルムで被覆したシール材をセ
   ラミックモノリスの外周に巻き付け、ついで、このセラ
   ミックモノリスを排気ガス煙道内に挿入、固定すること
   を特徴とする排気ガス浄化装置の製造方法。
2. 【請求項２】 シール材が無機繊維をマット状に成形し
   たものである請求項１の排気ガス浄化装置の製造方法。
3. 【請求項３】 無機繊維がアルミナーシリケート繊維で
   ある請求項２の排気ガス浄化装置の製造方法。
4. 【請求項４】 シール材の密度が０．１０〜１．０ｇ／
   ｃｍ³の範囲である請求項１〜３のいずれかに記載の排
   気ガス浄化装置の製造方法。