JP4453150B2 - Exhaust gas purification catalytic converter - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は，自動車等の内燃機関に用いられる排気ガス浄化触媒コンバータに関し，特に保持シール材の組み付け構造に関する。
【０００２】
【従来技術】
車両に搭載する排気ガス浄化用触媒コンバータは，排気ガスを浄化する触媒を担持した触媒保持体と，触媒保持体の外方を覆う金属シェルと，両者の間に配置した保持シール材とからなる。
保持シール材は，バーミキュライトとセラミックファイバー等との混合物を主成分とするものであったが，近年，環境への影響及び排ガス温度の上昇を考慮して，耐熱性に優れる無機質繊維のみからなる保持シール材も用いられている。
保持シール材は，自動車の走行中において，触媒保持体が外周の金属シェルと当接したときの触媒保持体の破損を防ぐ。また，金属シェルと触媒担持体との間から排気ガスがリークすることも防止する。
ここで，無機繊維からなる保持シール材は，初期状態が極めて嵩高いため，組み付け性が著しく低下する。
【０００３】
そこで，発明者らは，保持シール材を有機フィルムを用いて真空包装し厚みを減少させることにより，触媒保持体の金属シェルへの組み付け性を改善することを提案した（特開昭５７−１４６９５４号公報，特開昭５９−１２６０２３号公報）。また，保持シール材を触媒保持体へ巻きつけ触媒保持体ごと真空包装する方法も提案した（特開昭５０−６３５４９号公報）。
【０００４】
また，作業性向上のため，パイプ形状の金属シェルを用い，その中に，触媒保持体に巻きつけた保持シール材を挿入することが考えられる。この場合，保持シール材を金属シェルへ挿入するにあたっては，予め保持シールを有機フィルムで真空パックして厚みを減少させる方法や保持シール材に予め有機バインダーを添加して所定厚みに成形する方法をとることができる。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，保持シール材を触媒保持体に巻回した状態を保持したまま金属シェルに圧入するには，保持シール材に外力を加えたり粘着テープなどで仮止めしたりする必要がある。そのため，圧入時の作業性が悪い。
【０００６】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み，金属シェルへの触媒保持体の圧入時の作業性に優れた排気ガス浄化用触媒コンバータを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，排ガスを浄化するための触媒を担体に担持させてなる触媒保持体と，該触媒担持体の外方を覆う金属シェルと，上記触媒担持体と上記金属シェルとの間に介設された無機質繊維マットからなる保持シール材とからなる排気ガス浄化用触媒コンバータにおいて，
上記保持シール材は，上記触媒保持体の外周に巻回されているとともに，上記保持シール材の巻き合わせ部は，上記触媒保持体に設けられた固定部材により固定されており，
上記固定部材は，突起部を有し，該突起部は上記巻き合わせ部の中に突き刺してあることを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータである。
【０００８】
本発明においては，触媒保持体に保持シール材を巻回し，その巻き合わせ部を触媒保持体に設けた固定部材により固定している。そのため，保持シール材に巻回状態を保持するための外力を加えるたり粘着テープにより仮止めしたりする必要はなく，触媒保持体を保持シール材とともに，金属シェルの中に挿入することができ，挿入操作が容易となる。
また，保持シール材は，触媒保持体に対して固定されているため，使用時の振動などにより生じる触媒保持体の位置ズレを防止することができる。
【０００９】
また，上記固定部材は，突起部を有し，該突起部は上記巻き合わせ部の中に突き刺してあることが好ましい。これにより，保持シール材を確実に固定することができる。
保持シール材に突き刺した突起部の先端は，折り曲げてあることが好ましい。これにより，巻き合わせ部が突起部から外れにくくなる。
固定部材に設ける突起部の数は１個でもよいが２個以上の方が好ましい。安定して保持シール材を保持できるからである。
【００１０】
突起部は，触媒保持体の軸方向に配列させることが好ましい。これにより，保持シール材の巻き合わせ部を複数箇所で保持でき，確実に固定することができる。
複数の突起部を固定部材に設ける場合には，触媒保持体の軸方向に沿って列状に配置することが好ましい。これにより，保持シール材を安定して保持できる。
突起部の高さは，保持シール材の厚みよりも小さいことが好ましい。突起部の高さが保持シール材よりも高い場合には，金属シェル内への触媒保持体の圧入を妨げることがあるからである。
【００１１】
固定部材を触媒保持体に設ける手段としては，例えば，固定部材を触媒保持体の外周面に接触させたり，接着などで固定する手段がある。
触媒保持体の上流側面及び下流側面には，上記固定部材の折曲部を嵌めこむことが好ましい。これにより，触媒保持体と保持シール材とが互いに位置ズレを生じることなく，金属シェル内に組み込むことができる。特に，組み込みが圧入方式である場合に，その効果が有効に発揮される。一方，組み込みがキャニング方式や巻き締め方式の場合には，その必要性は少ない。
【００１２】
保持シール材の巻き合わせ部は，巻き始め端部と巻き終わり端部とを突き合わせる場合，両端部を互いに重ね合わせる場合がある。
保持シール材には，バインダーを含浸させないことが好ましい。これにより，保持シール材から有機成分が排ガスとして排出されることはなく，排ガス量を低減させることができる。
【００１３】
請求項２の発明のように，上記無機質繊維マットは，アルミナまたはシリカを含む無機質繊維からなることが好ましい。これにより，保持シール材の耐熱性が向上する。
また，無機質繊維マットとして，使用温度領域によってはガラス繊維や金属繊維を用いることもできる。
無機質繊維マットは，初期状態では極めて嵩高い状態にあるため，作業性の面からニードルパンチング処理を施したものが好適である。
【００１４】
金属シェルは，円筒形状，楕円筒形状のものを用いることができる。組み込み時には金属シェルを軸方向に２分割し，組み込み後に溶接などにより一体化してもよい。金属シェルは，保持シール材の周囲に金属箔を巻き締めたものであってもよい。
触媒保持体に担持されている触媒は，排気ガスを浄化することができるものであればよく，たとえば，白金，パラジウムなどを用いることができる。触媒を担持する担体は，コージェライト，アルミナ，金属などにより作製することができる。
【００１５】
上記金属シェルの中の保持シール材の充填密度は，０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ３であることが好ましい０．２０ｇ／ｃｍ３未満の場合には，保持シール材による触媒保持体の保持力が低下するおそれがある。０．６０ｇ／ｃｍ３を超える場合には，保持シール材を構成している繊維が圧壊してしまい，保持力が低下し，使用時の振動などにより触媒保持体が位置ずれを生じるおそれがある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒コンバータについて，図１〜図５を用いて説明する。
本例の排気ガス浄化用触媒コンバータ５は，図１（ａ）に示すごとく，排気ガスを浄化し得る触媒保持体３と，触媒保持体３の側面を被覆する金属シェル２と，触媒保持体３と金属シェル２との間に配置された保持シール材１とよりなる。
図２（ａ）に示すごとく，触媒保持体３には，突起部４０を有する固定部材４が設けられている。突起部４０は，図１（ｂ）に示すごとく，保持シール材１の巻き合わせ部１３に突き刺してある。
【００１７】
金属シェルはＳＵＳ４０９からなり，肉厚１．５ｍｍ，長さ６０ｍｍ，内径１３８ｍｍである。
保持シール材は結晶質アルミナ繊維のマット状物からなり，厚みは１２ｍｍであり，嵩密度は０．１ｇ／ｃｍ３である。
【００１８】
図１（ａ）に示すごとく，触媒保持体３は，セラミックの一種であるコージェライトモノリスであり，排気ガスの排気成分を浄化し得る白金などの触媒が担持されている。触媒担持体３の外形は１３０ｍｍであり，長さは１００ｍｍである。
触媒保持体３は，多数のセルの集合体からなるハニカム構造体である。触媒保持体３は，上流側開口セル３１から下流側開口セル３２へと，多孔性のセル壁を通じて排気ガスを通過させる。この際に，排気ガスに含まれている排ガス成分が触媒により浄化される。
排気ガス浄化用触媒コンバータ５は，エンジンの排気管の途中に設けられている。
【００１９】
次に，本例の排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法について説明する。
図４（ａ）に示すごとく，保持シール材１に切断加工を施して，幅４０ｍｍ，長さ４４５ｍｍの長尺体とするとともに，その両端に，触媒保持体を巻回したときに互い係合し合う凹部１１と凸部１２とを形成する。
【００２０】
次に，図４（ｂ）に示すごとく，１列に複数の突起部４０を配列させた固定部材４を準備する。突起部４０の長さは，３ｍｍであり，保持シール材の厚みよりも小さい。固定部材４の長さは，触媒保持体３とほぼ同一の長さで，その両端部には折曲部４５が設けられている。固定部材４の幅は１０ｍｍであり，厚みは０．４ｍｍである。
固定部材４は，ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなり，プレス成形により形成される。
【００２１】
次に，図４（ｃ），（ｄ）に示すごとく，触媒保持体３の外周面に固定部材４を配置する。必要に応じて接着してもよい。
次に，図４（ｅ）に示すごとく，保持シール材１を触媒保持体３の外周部に巻き付ける。このとき，触媒保持体３に設けた固定部材４の突起部４０に，凹部１１と凸部１２とを突き刺して，巻回体６とする。これにより，図１（ｂ）に示すごとく，凹部１１と凸部１２とからなる巻き合わせ部１３が形成される。
【００２２】
次に，図５に示すごとく，巻回体６を金属シェル２の中に圧入する。圧入荷重は，９００Ｎであり，圧入後の保持シール材１の充填密度は０．３０ｇ／ｃｍ３である。
図１（ａ）に示すごとく，金属シェル２の両端にスピニング加工を施して，フランジ部２９を形成する。
以上により，排気ガス浄化用触媒コンバータ５を得る。
【００２３】
本例においては，触媒保持体に保持シール材を巻回し，その巻き合わせ部１３を触媒保持体３に設けた固定部材４により固定している。そのため，触媒保持体３の金属シェル２の中への圧入作業がしやすくなる。
また，保持シール材１は，触媒保持体３に対して固定されているため，使用時の振動などにより生じる触媒保持体３の位置ズレを防止することができる。
また，図１（ｂ）に示すごとく，保持シール材１の巻き合わせ部１３は，凹部１１と凸部１２とを突き合わせて形成されている。そのため，巻き始め端部と巻き終わり端部の両方を突起部４０により固定でき，巻回作業性もよい。
【００２４】
本例においては，図２（ａ）に示すごとく，突起部４０の形状が円錐状であるが，図２（ｂ）に示すごとく，突起部４０の先端に折り曲げ部４１が設けられていたり，図２（ｃ）に示すごとく，突起部４０の壁面に逆向きの鉤部４２が突き出ていることが好ましい。これにより，巻き合わせ部１３が突起部４０から外れてしまうのを防止することができる。
また，図３（ａ）に示すごとく，巻き合わせ部１３に突起部４０を一旦突き刺した後，図３（ｂ）に示すごとく，その先端部４３を折り曲げても良い。これにより，巻き合わせ部の外れを確実に防止できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば，金属シェルへの触媒保持体の組み付け性に優れた排気ガス浄化用触媒コンバータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１の排気ガス浄化用触媒コンバータの断面説明図（ａ），及び巻回体の斜視図（ｂ）。
【図２】実施形態例１における，突起部の形状を示す説明図（ａ）〜（ｃ）。
【図３】実施形態例１における，突起部の形状を示す説明図（ａ），（ｂ）。
【図４】実施形態例１における，排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法の説明図（ａ）〜（ｅ）。
【図５】図４に続く，排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法の説明図（ａ）〜（ｂ）。
【符号の説明】
１．．．保持シール材，
２．．．金属シェル，
３．．．触媒保持体，
４．．．固定部材，
４０．．．突起部，
５．．．排気ガス浄化用触媒コンバータ，
６．．．巻回体，[0001]
【Technical field】
The present invention relates to an exhaust gas purification catalytic converter used in an internal combustion engine such as an automobile, and more particularly to an assembly structure of a holding seal material.
[0002]
[Prior art]
An exhaust gas purifying catalytic converter mounted on a vehicle includes a catalyst holding body carrying a catalyst for purifying exhaust gas, a metal shell covering the outside of the catalyst holding body, and a holding sealing material disposed therebetween. .
The holding sealing material is mainly composed of a mixture of vermiculite and ceramic fibers. However, in recent years, the holding seal material consists only of inorganic fibers with excellent heat resistance in consideration of environmental impact and exhaust gas temperature rise. Sealing materials are also used.
The holding sealing material prevents the catalyst holding body from being damaged when the catalyst holding body comes into contact with the outer metal shell while the vehicle is running. Further, the exhaust gas is prevented from leaking from between the metal shell and the catalyst carrier.
Here, since the holding sealing material made of inorganic fibers is extremely bulky in the initial state, the assemblability is significantly lowered.
[0003]
In view of this, the inventors have proposed to improve the assembling property of the catalyst holding body to the metal shell by vacuum-packing the holding sealing material using an organic film and reducing the thickness (Japanese Patent Laid-Open No. 57-146554). No. 59, No. 59-126033). In addition, a method has also been proposed in which a holding sealing material is wound around a catalyst holding body and vacuum packed together with the catalyst holding body (Japanese Patent Laid-Open No. 50-63549).
[0004]
In order to improve workability, it is conceivable to use a pipe-shaped metal shell and insert a holding sealing material wrapped around the catalyst holder. In this case, when inserting the holding sealing material into the metal shell, a method of reducing the thickness by vacuum packing the holding seal with an organic film in advance, or a method of adding an organic binder to the holding sealing material in advance to form a predetermined thickness. Can take.
[0005]
[Problems to be solved]
However, in order to press-fit the holding sealing material into the metal shell while keeping the state wound around the catalyst holding body, it is necessary to apply external force to the holding sealing material or temporarily fix it with an adhesive tape or the like. For this reason, workability during press fitting is poor.
[0006]
In view of the conventional problems, the present invention is intended to provide an exhaust gas purifying catalytic converter excellent in workability when a catalyst holder is press-fitted into a metal shell.
[0007]
[Means for solving problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a catalyst holding body in which a catalyst for purifying exhaust gas is supported on a carrier, a metal shell covering the outside of the catalyst supporting body, and between the catalyst supporting body and the metal shell. A catalytic converter for purifying exhaust gas comprising a holding sealing material made of an inorganic fiber mat interposed between
The holding sealing material is wound around the outer periphery of the catalyst holding body, and the winding portion of the holding sealing material is fixed by a fixing member provided on the catalyst holding body ,
The fixing member has a protruding portion, and the protruding portion is pierced into the winding portion .
[0008]
In the present invention, a holding sealing material is wound around the catalyst holding body, and the winding portion is fixed by a fixing member provided on the catalyst holding body. Therefore, it is not necessary to apply external force to the holding sealing material to hold the wound state or temporarily fix it with adhesive tape, and the catalyst holder can be inserted into the metal shell together with the holding sealing material. Insertion operation becomes easy.
Further, since the holding sealing material is fixed to the catalyst holding body, it is possible to prevent displacement of the catalyst holding body caused by vibration during use.
[0009]
Moreover, it is preferable that the said fixing member has a projection part, and this projection part is pierced in the said winding part. Thereby, a holding sealing material can be fixed reliably.
It is preferable that the tip of the protruding portion that pierces the holding sealing material is bent. Thereby, a winding part becomes difficult to remove | deviate from a projection part.
The number of protrusions provided on the fixing member may be one, but is preferably two or more. This is because the holding sealing material can be held stably.
[0010]
The protrusions are preferably arranged in the axial direction of the catalyst holder. Thereby, the winding portion of the holding sealing material can be held at a plurality of locations, and can be securely fixed.
When providing a some protrusion part in a fixing member, it is preferable to arrange | position in a line form along the axial direction of a catalyst holding body. Thereby, the holding sealing material can be stably held.
The height of the protrusion is preferably smaller than the thickness of the holding sealing material. This is because when the height of the protrusion is higher than that of the holding sealing material, the press-fitting of the catalyst holding body into the metal shell may be hindered.
[0011]
As means for providing the fixing member on the catalyst holder, for example, there is means for bringing the fixing member into contact with the outer peripheral surface of the catalyst holder or fixing it by adhesion or the like.
It is preferable that the bent portion of the fixing member is fitted into the upstream side surface and the downstream side surface of the catalyst holder. As a result, the catalyst holder and the holding sealing material can be incorporated into the metal shell without causing positional displacement. In particular, when the built-in is a press-fitting method, the effect is effectively exhibited. On the other hand, if the built-in method is a canning method or a tightening method, the necessity is small.
[0012]
When the winding seal end of the holding sealing material is brought into contact with the winding start end and the winding end end, both ends may overlap each other.
The holding sealing material is preferably not impregnated with a binder. Thereby, the organic component is not discharged as exhaust gas from the holding sealing material, and the amount of exhaust gas can be reduced.
[0013]
As in the
Further, as the inorganic fiber mat, glass fibers or metal fibers can be used depending on the operating temperature range.
Since the inorganic fiber mat is in an extremely bulky state in the initial state, the one subjected to needle punching from the viewpoint of workability is preferable.
[0014]
The metal shell can be cylindrical or elliptical. When assembling, the metal shell may be divided into two parts in the axial direction and integrated by welding after the assembling. The metal shell may be obtained by winding a metal foil around the holding sealing material.
The catalyst supported on the catalyst holder may be any catalyst that can purify the exhaust gas. For example, platinum, palladium, or the like can be used. The carrier carrying the catalyst can be made of cordierite, alumina, metal or the like.
[0015]
Bulk density of the holding sealing material in the metal shell, when the less preferred 0.20 g / cm 3 it is 0.20~0.60g / cm 3, the retention of the catalyst retainer by holding sealing material The power may be reduced. If it exceeds 0.60 g / cm 3 , the fibers constituting the holding sealing material may be crushed, the holding force may be reduced, and the catalyst holder may be displaced due to vibration during use. .
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An exhaust gas purifying catalytic converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1A, the exhaust gas purifying
As shown in FIG. 2A, the
[0017]
The metal shell is made of SUS409 and has a thickness of 1.5 mm, a length of 60 mm, and an inner diameter of 138 mm.
The holding sealing material is made of a crystalline alumina fiber mat, has a thickness of 12 mm, and a bulk density of 0.1 g / cm 3 .
[0018]
As shown in FIG. 1A, the
The
The exhaust gas purification
[0019]
Next, a method for manufacturing the exhaust gas purifying catalytic converter of this example will be described.
As shown in FIG. 4 (a), the
[0020]
Next, as shown in FIG. 4B, the fixing
The fixing
[0021]
Next, as shown in FIGS. 4C and 4D, the fixing
Next, as shown in FIG. 4 (e), the
[0022]
Next, as shown in FIG. 5, the wound body 6 is press-fitted into the
As shown in FIG. 1A, the
Thus, the exhaust gas purifying
[0023]
In this example, a holding sealing material is wound around the catalyst holding body, and the winding
Further, since the
Further, as shown in FIG. 1B, the winding
[0024]
In this example, as shown in FIG. 2A, the shape of the
Further, as shown in FIG. 3A, after the protruding
[0025]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the catalytic converter for exhaust gas purification excellent in the assembly | attachment property of the catalyst holding body to a metal shell can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view (a) of an exhaust gas purifying catalytic converter of
FIG. 2 is an explanatory diagram (a) to (c) showing the shape of a protrusion in
FIGS. 3A and 3B are explanatory views (a) and (b) showing a shape of a protrusion in
FIGS. 4A to 4E are explanatory views (a) to (e) of a method for manufacturing an exhaust gas purifying catalytic converter in
FIG. 5 is an explanatory diagram (a) to (b) of the manufacturing method of the exhaust gas purifying catalytic converter following FIG. 4;
[Explanation of symbols]
1. . . Holding sealing material,
2. . . Metal shell,
3. . . Catalyst support,
4). . . Fixing member,
40. . . protrusion,
5). . . Exhaust gas catalytic converter,
6). . . Wound body,
Claims (2)
上記保持シール材は，上記触媒保持体の外周に巻回されているとともに，上記保持シール材の巻き合わせ部は，上記触媒保持体に設けられた固定部材により固定されており，
上記固定部材は，突起部を有し，該突起部は上記巻き合わせ部の中に突き刺してあることを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータ。A catalyst holding body in which a catalyst for purifying exhaust gas is supported on a carrier, a metal shell covering the outside of the catalyst supporting body, and an inorganic fiber interposed between the catalyst supporting body and the metal shell In an exhaust gas purification catalytic converter comprising a holding sealing material comprising a mat,
The holding sealing material is wound around the outer periphery of the catalyst holding body, and the winding portion of the holding sealing material is fixed by a fixing member provided on the catalyst holding body ,
The exhaust gas purifying catalytic converter , wherein the fixing member has a protrusion, and the protrusion is pierced into the winding portion .
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