JP4453151B2 - 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，特に触媒保持体の金属シェル内への組み付け方法に関する。
【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，かかる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）。これらの方法では，真空包装された触媒保持体は，予め二分割した金属シェルの間に挟み込まれる。
【０００４】
また，作業性向上のため，金属シェルから最初からパイプ状にしておき，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，保持シール材の厚みを薄くするために用いていた有機フィルム及び有機バインダーからは，燃焼ガスが発生する。このため，環境への影響が懸念され，可能な限り有機量を”０”に近づける必要がある。
しかし，この場合，有機フィルムの気密性に問題が生じたり，保持シール材の厚みを調整することが困難になる。このため，保持シール材の金属シェルへの組み付け性が悪くなってしまう。
【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組み付け性に優れ，環境への影響を配慮し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，
無機質繊維マットからなる保持シール材を触媒保持体の外周に巻きつけ，その外周に厚み５０〜４００μｍの金属箔を巻回後の合計厚みが１．０ｍｍ以上となるように巻きつけるとともに該金属箔に巻き締め力を加えて保持シール材の厚みを低減させた後に，金属箔の巻回終端部を溶接することにより上記金属シェルを形成してな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】
本発明において最も注目すべきことは，保持シール材により被覆された触媒保持体が，金属箔により巻き締められていること，金属箔の巻回体が金属シェルを構成していることである。
【０００９】
触媒保持体は，保持シール材により被覆した後に，金属箔で巻回しながら巻き締められている。金属箔の巻き締めにより，嵩高の保持シール材が圧縮され，充填密度が高くなる。そのため，保持シール材の押圧力により触媒保持体が安定して保持される。
また，金属箔は，巻回終端部が溶接されて，金属シェルの役割を果たす。そのため，従来のような金属シェルに触媒保持体を圧入する作業は不要になり，触媒保持体の金属シェルへの組み付け性が向上する。
【００１０】
また，金属箔の巻き締めにより保持シール材の厚みを減少させることができ，有機バインダーや有機フィルムを用いる必要はない。よって，保持シール材から有機バインダの燃焼ガスが発生することもなく，環境への影響も少なくなる。
【００１１】
請求項２の発明のように，上記金属箔は，ステンレス箔であることが好ましい。
また，上記金属箔の厚みは５０μｍ以上であることが好ましい。これにより，金属シェルの強度が向上する。
金属箔の厚みは４００μｍ以下であることが好ましい。４００μｍを超える場合には，金属箔の巻き付け性が低下するからである。
【００１２】
また，巻回後の上記金属箔の合計厚みは，１．０ｍｍ以上であることが好ましい。これにより，金属シェルの強度が向上する。
巻回後の金属箔の合計厚みは３ｍｍ以下であることが好ましい。３ｍｍを超える場合には，材料費が増加するため，大幅なコストアップになるおそれがある。
【００１３】
請求項３の発明のように，上記無機質繊維マットは，アルミナ，シリカ，アルミ−シリカ及びガラスのいずれか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。
【００１４】
保持シール材は，バインダーが含浸されていない無機質繊維マットであることが好ましい。これにより，保持シール材の触媒保持体を保持する力が増大する。また，バインダを含まないため，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い。
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。
【００１５】
触媒保持体における触媒は，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，ロ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，たとえばハニカム状であり，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。
【００１６】
請求項４の発明のように，上記金属箔を巻き締めた後の保持シール材の充填密度は，０．１５〜０．６０ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。
【００１７】
保持シール材の充填密度が０．１５ｇ／ｃｍ３未満の場合には，十分な保持力が得られにくくなり，触媒保持体が使用時の振動などにより後方にずれて，金属シェルと接触する可能性がある。また，０．６０ｇ／ｃｍ３を超える場合には，保持シール材を構成している無機質繊維マットが圧壊してしまい，保持力が低下し，上記と同様に触媒保持体が後方にずれる可能性がある。
【００１８】
請求項５の発明のように，上記金属シェルの軸方向の両端は，縮管されていることが好ましい。これにより，排気管への接続が容易となる。この場合，金属箔の幅を，触媒保持体よりも広くして，巻回時に金属箔の両幅が触媒保持体から突出するようにし，その後金属箔の両幅をスピニング加工やプレス加工などにより縮管させる。
【００１９】
【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３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。
【００２０】
図２に示すごとく，金属シェル２は，厚み１００μｍのステンレス箔（ＳＵＳ４０９）２０を複数回巻きつけた巻回体から構成されている。巻きつけ後のステンレス箔２０の合計厚みＴ，すなわち金属シェル２の厚みは１．５ｍｍである。
【００２１】
図１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。金属シェル２の内径は１３８ｍｍ，肉厚は１．５ｍｍ，長さは３００ｍｍである。
排気ガス浄化用触媒コンバータ５は，エンジン９の排気管９１の途中に設けられている。
【００２２】
触媒保持体３は，排気系の上流側かまたは下流側の一方が開口し，他方が閉塞された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。
【００２３】
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。
保持シール材としての結晶質アルミナ繊維のマット状物（厚み２５ｍｍ，嵩密度０．０５ｇ／ｃｍ３）を準備する。図３（ａ）に示すごとく，保持シール材１に切断加工を施して，長尺体とするとともに，その両端に，触媒保持体３の外周を巻回したときに互いに係合し合う凹部１１と凸部１２とを形成する。
【００２４】
次に，図３（ｂ）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て，凹部１１と凸部１２とを突き合わせる。
次に，図３（ｃ），（ｄ）に示すごとく，保持シール材１の外周に，ステンレス箔２０を複数回巻き付けるとともに，ステンレス箔２０に巻き締め力を加えて保持シール材１の厚みを低減させて，厚み４．０ｍｍとする。巻回後のステンレス箔２０の合計厚みＴを１．５ｍｍとする。保持シール材１の充填密度は０．３１ｇ／ｃｍ３である。
次に，ステンレス箔２０の巻回終端部２１を溶接する。
【００２５】
その後，図１に示すごとく，金属シェル２の両端部にスピニング加工を施して縮管させ，排気管９１接続用のフランジ部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。
【００２６】
得られた排気ガス浄化用触媒コンバータを３００Ｈｚ，４０Ｇの条件で６００万回振動させる試験を行ったところ，触媒保持体にズレが生じることなく定位置に留まっていた。
【００２７】
実施形態例２
本例においては，金属箔の厚みを３０μｍとした点が，実施形態例１と相違する。この場合，金属箔を保持シール材の外周に巻き付けることができた。しかし，実施形態例１の場合に比べて，金属箔が曲がりにくく，保持シール材の外周形状に沿った巻回体を形成することができない場合があった。
【００２８】
【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，環境への影響を配慮し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図。
【図２】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斜視図。
【図３】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を示す説明図（ａ）〜（ｄ）。
【符号の説明】
１．．．保持シール材，
２．．．金属シェル，
２０．．．ステンレス箔，
３．．．触媒保持体，
５．．．排気ガス浄化用触媒コンバータ，[0001]
【Technical field】
The present invention relates to an exhaust gas purifying catalytic converter used in an internal combustion engine such as an automobile, and more particularly to a method for assembling a catalyst holding body in a metal shell.
[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 that such a holding sealing material be vacuum-packed with an organic film to reduce the thickness, thereby improving the assembling property to the catalyst holding body (Japanese Patent Laid-Open No. 57-146554). JP, 59-1226023, A). 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). In these methods, the vacuum-packed catalyst holder is sandwiched between two previously divided metal shells.
[0004]
In order to improve workability, it is conceivable to form a pipe from the beginning of the metal shell and insert a holding seal 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, combustion gas is generated from the organic film and organic binder used to reduce the thickness of the holding sealing material. For this reason, there is concern about the impact on the environment, and it is necessary to make the organic amount as close to “0” as possible.
However, in this case, a problem arises in the airtightness of the organic film, and it becomes difficult to adjust the thickness of the holding sealing material. For this reason, the assembly | attachment property to the metal shell of a holding sealing material will worsen.
[0006]
In view of the conventional problems, the present invention is intended to provide an exhaust gas purifying catalytic converter that is excellent in assembling of a catalyst holder to a metal shell and that takes into consideration the influence on the environment.
[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 catalyst supporting body, and interposed between the catalyst supporting body and the metal shell. A catalytic converter for purifying exhaust gas comprising a retained holding seal material,
A holding sealing material made of an inorganic fiber mat is wound around the outer periphery of the catalyst holding body, and a metal foil having a thickness of 50 to 400 μm is wound around the outer periphery so that the total thickness after winding is 1.0 mm or more. A catalytic converter for purifying exhaust gas, wherein the metal shell is formed by welding a winding end of a metal foil after applying a tightening force to reduce the thickness of the holding sealing material. is there.
[0008]
What should be noted most in the present invention is that the catalyst holding body covered with the holding sealing material is wound with metal foil, and the wound body of metal foil constitutes a metal shell.
[0009]
The catalyst holding body is covered with a holding sealing material, and then wound with metal foil. By tightening the metal foil, the bulky holding sealing material is compressed and the filling density is increased. Therefore, the catalyst holder is stably held by the pressing force of the holding sealing material.
In addition, the winding end of the metal foil is welded to serve as a metal shell. This eliminates the need to press-fit the catalyst holder into the metal shell as in the prior art, and improves the ease of assembling the catalyst holder to the metal shell.
[0010]
Further, the thickness of the holding sealing material can be reduced by winding the metal foil, and there is no need to use an organic binder or an organic film. Therefore, combustion gas of the organic binder is not generated from the holding sealing material, and the influence on the environment is reduced.
[0011]
As in the second aspect of the invention, the metal foil is preferably a stainless steel foil.
Further, it is preferable that the thickness of the metal foil is 50μm or more. This improves the strength of the metal shell.
The thickness of the metal foil is preferably 400 μm or less. This is because if it exceeds 400 μm, the winding property of the metal foil is lowered.
[0012]
Moreover, it is preferable that the total thickness of the said metal foil after winding is 1.0 mm or more. This improves the strength of the metal shell.
The total thickness of the metal foil after winding is preferably 3 mm or less. If it exceeds 3 mm, the material cost increases, which may cause a significant cost increase.
[0013]
As in the invention of
[0014]
The holding sealing material is preferably an inorganic fiber mat not impregnated with a binder. As a result, the force of holding the catalyst holder of the holding sealing material increases. Further, since the binder is not included, the organic component is not discharged as exhaust gas from the holding sealing material.
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.
[0015]
The catalyst in the catalyst holder may be any catalyst that can purify the exhaust gas. For example, platinum, rhodium, or the like can be used. The carrier for supporting the catalyst has a honeycomb shape, for example, and can be made of cordierite, alumina, metal or the like.
[0016]
As in the invention of
[0017]
When the filling density of the holding sealing material is less than 0.15 g / cm 3 , it is difficult to obtain a sufficient holding force, and the catalyst holding body can be displaced backward due to vibration during use, etc., and can contact the metal shell. There is sex. Further, if it exceeds 0.60 g / cm 3 , the inorganic fiber mat constituting the holding sealing material may be crushed, the holding power may be reduced, and the catalyst holding body may be shifted backward as described above. There is.
[0018]
As in the fifth aspect of the invention, it is preferable that both ends of the metal shell in the axial direction are contracted. This facilitates connection to the exhaust pipe. In this case, the width of the metal foil is made wider than the catalyst holder so that both widths of the metal foil protrude from the catalyst holder during winding, and then both widths of the metal foil are obtained by spinning or pressing. Reduce the tube.
[0019]
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. 1, an exhaust gas purifying
[0020]
As shown in FIG. 2, the
[0021]
As shown in FIG. 1, the
The exhaust gas purification
[0022]
The
[0023]
Next, a method for manufacturing the exhaust gas purifying catalytic converter of this example will be described.
A crystalline alumina fiber mat (thickness 25 mm, bulk density 0.05 g / cm 3 ) is prepared as a holding sealing material. As shown in FIG. 3A, the
[0024]
Next, as shown in FIG. 3B, the
Next, as shown in FIGS. 3 (c) and 3 (d), the
Next, the winding
[0025]
Thereafter, as shown in FIG. 1, both ends of the
Thus, the exhaust gas purifying
[0026]
When the obtained exhaust gas purifying catalytic converter was vibrated 6 million times under the conditions of 300 Hz and 40 G, the catalyst holding body did not shift and remained in place.
[0027]
In this example, the point that the thickness of the metal foil is 30 μm is different from the first embodiment. In this case, the metal foil could be wound around the outer periphery of the holding sealing material. However, compared to the case of the first embodiment, the metal foil is less likely to be bent, and the wound body along the outer peripheral shape of the holding sealing material may not be formed.
[0028]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is excellent in the assembly | attachment property of the catalyst holding body to a metal shell, and the exhaust gas purification catalytic converter which considered the influence on an environment can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an exhaust gas purifying catalytic converter according to a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view of an exhaust gas purifying catalytic converter in
3 is an explanatory diagram (a) to (d) showing a method of manufacturing an exhaust gas purifying catalytic converter in
[Explanation of symbols]
1. . . Holding sealing material,
2. . . Metal shell,
20. . . Stainless steel foil,
3. . . Catalyst support,
5). . . Exhaust gas catalytic converter,
Claims (5)
無機質繊維マットからなる保持シール材を触媒保持体の外周に巻きつけ，その外周に厚み５０〜４００μｍの金属箔を巻回後の合計厚みが１．０ｍｍ以上となるように巻きつけるとともに該金属箔に巻き締め力を加えて保持シール材の厚みを低減させた後に，金属箔の巻回終端部を溶接することにより上記金属シェルを形成してな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 catalyst supporting body, and a holding sealing material interposed between the catalyst supporting body and the metal shell. In the exhaust gas purification catalytic converter
A holding sealing material made of an inorganic fiber mat is wound around the outer circumference of the catalyst holder, and a metal foil having a thickness of 50 to 400 μm is wound around the outer circumference so that the total thickness after winding is 1.0 mm or more. A catalytic converter for purifying exhaust gas, wherein the metal shell is formed by welding a winding end portion of a metal foil after applying a tightening force to reduce the thickness of the holding sealing material.
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