JP3390698B2 - キャニング構造体 - Google Patents
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Description
排出される有害燃焼ガス浄化装置である触媒コンバータ
に用いるキャニング構造体に関し、更に詳細には、触媒
担持前のセラミックハニカム構造体を、予めメタルケー
ス内に保持材で固定させてなるキャニング構造体に関す
る。
バータは、自動車用排ガス浄化装置として広く使用され
ている。近年の環境問題から、より一層の排ガス規制強
化に伴い、エンジン始動直後の排ガス温度の低い、いわ
ゆるコールドスタート時においても触媒を機能させる必
要に迫られている。このため、触媒担体の隔壁厚さを、
従来の1/2〜1/6まで薄くすることにより、触媒担
体の熱容量を下げ、触媒担体の昇温を早めるとともに、
圧力損失によるエンジン性能の低下を防ぐことが行われ
ている。
ータは、図5に示すように製造される。まず、担体メー
カは、検査、合格したセラミック担体10(セラミック
ハニカム構造体)を梱包し、触媒メーカへ輸送する。触
媒メーカは、これを解梱し、セラミック担体10(セラ
ミックハニカム構造体)に、触媒担持(触媒コート)、
熱処理、検査等の工程を行い、触媒担体25(セラミッ
クハニカム触媒担体)とした後、梱包し、キャニングメ
ーカへ輸送する。キャニングメーカは、これを解梱し、
触媒担体25に保持材13を取り付け、メタルケース1
1内に圧縮固定(キャニング)することにより、キャニ
ング触媒担体30とした後、キャニング触媒担体30に
コーン部17及びフランジ18等の接合部材を溶接する
ことにより、触媒コンバータ(セラミック製ハニカム触
媒コンバータ)として完成させる(図4参照)。
従来の1/2〜1/6程度の隔壁厚さのセラミックハニ
カム構造体を用いた場合、輸送、触媒担持工程、キャニ
ング工程及び各工程のハンドリング時(例えば、梱包、
解梱、機械設備[コンベアー、チャッキング、キャニン
グ等]への乗せ降ろし作業等)におけるセラミックハニ
カム構造体の割れや欠けが多発するという問題があっ
た。
程におけるセラミックハニカム構造体の割れや欠けの発
生率は、従来の代表的なセラミックハニカム構造体(隔
壁厚さ:0.17mm、貫通孔:62個/cm2)を用
いた場合、1%以下であるのに対して、最近の薄壁セラ
ミックハニカム構造体(隔壁厚さ:0.06mm、貫通
孔:140個/cm2)を用いた場合、20数%と急激
に上昇していることが判明した。
ム構造体の外周又は外周及び外周付近の隔壁を厚くする
ことが現在行われているが、セラミックハニカム構造体
の耐熱衝撃性が大幅に低下するだけでなく、厚くした隔
壁に接する隔壁が変形し、セラミックハニカム構造体の
アイソスタティク強度が大幅に低下してしまうという問
題があった。
況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、セラミックハニカム構造体の特性を落とすことな
く、輸送、触媒担持工程、キャニング工程及び各工程の
ハンドリング時におけるセラミックハニカム構造体の欠
けや割れを防止することができるキャニング構造体を提
供することにある。
ば、触媒担持前のセラミックハニカム構造体を、予めメ
タルケース内に保持材で固定させてなり、且つ、該セラ
ミックハニカム構造体の隔壁厚さが、0.10mm以下
であることを特徴とするキャニング構造体が提供され
る。このとき、セラミックハニカム構造体の隔壁厚さ
は、0.08mm以下であることがより好ましい。
込み構造又は巻締め構造であることが好ましく、保持材
が非膨脹性セラミック繊維マットであることが好まし
い。
触媒担持前のセラミックハニカム構造体を、予めメタル
ケース内に保持材で固定させてなり、且つ、セラミック
ハニカム構造体の隔壁厚さが、0.10mm以下である
ものである。
の特性を落とすことなく、輸送、触媒担持工程、キャニ
ング工程及び各工程のハンドリング時におけるセラミッ
クハニカム構造体(特に、薄壁であるもの)の欠けや割
れを防止することができる。
説明する。図1〜2は、本発明のキャニング構造体の一
例を示す説明図である。本発明のキャニング構造体は、
図1〜2に示すように、触媒担持前のセラミックハニカ
ム構造体10を予めメタルケース11内に保持材13で
固定させてなり、且つ、セラミックハニカム構造体の隔
壁厚さが、0.10mm以下であるものである。これに
より、本発明のキャニング構造体は、外部からの衝撃や
振動からセラミックハニカム構造体を保護することがで
きるため、輸送、触媒担持工程、キャニング工程及び各
工程におけるハンドリング時における薄壁[隔壁厚さ:
0.10mm以下]のセラミックハニカム構造体の欠け
や割れを防止することができる。
ラミックハニカム構造体の外周又は外周及び外周付近の
隔壁を厚くする必要が無いため、セラミックハニカム構
造体の耐熱衝撃性及びアイソスタティク強度を低下させ
ることがない。
ースが押し込み構造(図1参照)又は巻締め構造(図2
参照)であることが好ましい。これは、キャニング時の
面圧分布が均一で、エンジン排気ガスのリーク、保持材
の排気ガスによる風食、エンジン振動によるセラミック
ハニカム構造体の遊動、破損等の信頼性を高くすること
ができるからである。特に、メタルケースが巻締め構造
である場合(図2参照)、面圧分布が均一であるだけで
なく、セラミックハニカム構造体の径のバラツキによら
ず、一定の面圧でキャニングできるため、機械的強度の
低いセラミックハニカム構造体(特に、薄壁であるも
の)には、特に好ましい。
セラミック繊維マットであることが好ましい。これは、
セラミックハニカム構造体の径のバラツキによるキャニ
ング時の最大面圧を低くできるだけでなく、加熱時に膨
脹マットのような過大な圧力が発生しないため、セラミ
ックハニカム構造体(特に、薄壁であるもの)の破損を
防止することができるからである。
ック繊維マットは、アルミナ、ムライト、炭化珪素、窒
化珪素及びジルコニアからなる群より選ばれた少なくと
も1種からなり、繊維径が2μm以上6μm未満である
セラミック繊維から形成され、且つ、室温時に2kgf
/cm2の初期面圧をかけた後、1000℃まで昇温し
た時、少なくとも1kgf/cm2の面圧を発生すると
ともに、触媒コンバータの実使用温度範囲内で大きく増
減を生じない圧縮特性を有していることが好ましい。
体の隔壁厚さは、0.10mm以下(より好ましくは、
0.08mm以下)であることが好ましい。これは、コ
ールドスタート時においても触媒を機能させるため、触
媒担体の熱容量を下げ、触媒担体の昇温を早めるととも
に、圧力損失によるエンジン性能の低下を防止すること
ができるからである。
たセラミック製ハニカム触媒コンバータの製造プロセス
の概要を図3に基づいて説明する。まず、担体メーカ
は、検査、合格したセラミック担体10(セラミックハ
ニカム構造体)に保持材13を取り付け、メタルケース
11内にセラミック担体10を圧縮固定(キャニング)
を行い、キャニング構造体20とした後、梱包し、触媒
メーカへ輸送する。触媒メーカは、これを解梱し、キャ
ニング構造体20に、触媒担持(触媒コート)、熱処
理、検査等の工程を行い、キャニング触媒担体30とし
た後、梱包し、キャニングメーカへ輸送する。キャニン
グメーカは、これを解梱し、キャニング触媒担体30に
コーン部17及びフランジ18等の接合部材を溶接する
ことにより、触媒コンバータ(セラミック製ハニカム触
媒コンバータ)として完成させる(図4参照)。
ク製ハニカム触媒コンバータの製造方法は、従来の製造
方法(図5参照)と比較すると、セラミックハニカム構
造体を外部からの衝撃や振動から保護することができる
ため、輸送、触媒担持工程、キャニング工程及び各工程
のハンドリング時におけるセラミックハニカム構造体の
欠けや割れを大幅に低減できる。
に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるも
のではない。 (実施例1)直径:106mm、長さ:114mm、隔
壁厚さ:0.06mm、貫通孔:140個/cm2のコ
ージェライト製セラミック担体(セラミックハニカム構
造体)に、保持材として、1m2当たり1200gの非
膨脹性セラミック繊維マット(三菱化学(株)社製「マ
フテック(商品名)」)を巻き回した。保持材を巻き回
したセラミックハニカム構造体を、押し込み用テーパー
治具を用いて、内径:114mm、長さ:124mm、
厚さ1.5mmのステンレス製押し込みキャニング用缶
体(メタルケース)に押し込むことにより、図1に示す
ようなキャニング構造体を作製した。
体として、直径:106mm、長さ:114mm、隔壁
厚さ:0.04mm、貫通孔:280個/cm2のコー
ジェライト製セラミック担体(実施例2)と、直径:1
06mm、長さ:114mm、隔壁厚さ:0.025m
m、貫通孔:465個/cm2のコージェライト製セラ
ミック担体(実施例3)とを用意した。それぞれのセラ
ミックハニカム構造体に、保持材として、1m2当たり
1200gの非膨脹性セラミック繊維マット(三菱化学
(株)社製「マフテック(商品名)」)を巻き回した。
保持材を巻き回したセラミックハニカム構造体に、巻締
めキャニング装置を用いて、内径:約123mm、長
さ:124mm、厚さ1.5mmのステンレス製巻締め
キャニング用缶体(メタルケース)を、設計面圧で2k
gf/cm2になるように一定の荷重で巻締め、メタル
ケース端を全長にわたり溶接することにより、図2に示
すようなキャニング構造体をそれぞれ作製した。
グ構造体を各々20個、合計60個を、図3に示すセラ
ミック製ハニカム触媒コンバータの製造プロセスに流し
た。この結果、上記に示す製造プロセスの全工程におけ
るセラミックハニカム構造体の割れや欠けは、全く認め
られなかった。
4mm、隔壁厚さ:0.06mm、貫通孔:140個/
cm2のコージェライト製セラミック担体(セラミック
ハニカム構造体)20個を、図5に示すセラミック製ハ
ニカム触媒コンバータ(押し込みキャニング)の製造プ
ロセスに流した。この結果、上記に示す製造プロセスの
全工程におけるセラミックハニカム構造体の割れや欠け
の発生率は、25%に達していた。
〜3は、比較例と比較して、セラミックハニカム構造体
を外部からの衝撃や振動から保護することができるた
め、輸送、触媒担持工程、キャニング工程及び各工程の
ハンドリング時におけるセラミックハニカム構造体の欠
けや割れを大幅に低減できることが判明した。
ックハニカム構造体の特性を落とすことなく、輸送、触
媒担持工程、キャニング工程及び各工程のハンドリング
時におけるセラミックハニカム構造体の欠けや割れを防
止することができる。
であり、(a)は、正面図、(b)は、側面図、(c)
は、横断面図である。
のであり、(a)は、正面図、(b)は、側面図、
(c)は、横断面図である。
ク製ハニカム触媒コンバータの製造プロセスの概要図で
ある。
を示す概略説明図である。
の製造プロセスの概要図である。
ミックハニカム構造体(セラミック担体)、11…メタ
ルケース、13…保持材、14…両端部、17…コーン
部、18…フランジ、20…キャニング構造体、25…
セラミックハニカム触媒担体(触媒担体)、30…キャ
ニング触媒担体。
Claims (5)
- 【請求項1】 触媒担持前のセラミックハニカム構造体
を、予めメタルケース内に保持材で固定させてなり、且
つ、該セラミックハニカム構造体の隔壁厚さが、0.1
0mm以下であることを特徴とするキャニング構造体。 - 【請求項2】 セラミックハニカム構造体の隔壁厚さ
が、0.08mm以下である請求項1に記載のキャニン
グ構造体。 - 【請求項3】 メタルケースが、押し込み構造である請
求項1又は2に記載のキャニング構造体。 - 【請求項4】 メタルケースが、巻締め構造である請求
項1又は2に記載のキャニング構造体。 - 【請求項5】 保持材が、非膨脹性セラミック繊維マッ
トである請求項1〜4のいずれか1項に記載のキャニン
グ構造体。
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