JP5650892B2 - 触媒装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気を浄化する触媒装置の製造方法に関する。

内燃機関の排気を浄化する触媒装置として、円筒形に形成されたセラミックス製の触媒担体を外筒に収容した触媒装置が知られている。セラミックス製の触媒担体は脆いため、触媒装置の製造過程において割れや欠けを生じやすい。そこで、従来、触媒担体を保持材とともに外筒内に圧縮固定（キャニング）したキャニング構造体を作製し、このキャニング構造体を、触媒金属を含有する溶液に浸漬して触媒担体に触媒を担持させる方法が提案された（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、キャニングに触媒を担持させる工程で、排ガスとの触媒反応に関与しない保持材にも触媒金属が吸着されてしまい、非経済的であった。
そこで、保持材が触媒金属を吸着しないように、キャニング構造体において保持材の端部にポリエチレン等からなる不透水性の部材を配置する方法（例えば、特許文献２参照）や、触媒担体と保持材との間に不透水性のフィルムを配置する方法（例えば、特許文献３参照）が提案された。
特許第３３９０６９８号公報 特許第３３５９５９６号公報 特許第４０７６６７７号公報

上記従来の方法のように、キャニング構造体自体に不透水性の部材やフィルム等の新たな構造物を設けた場合、キャニング構造体のコスト増を招いてしまうという問題があった。また、触媒装置の製造過程で熱処理を行う場合、上記の新たな構造物の変形・変質を検証する必要がある。ここで、上記の構造物を熱処理工程で消失させることも可能であるが、この場合、熱処理工程における温度や時間の条件を最適化しなければならず、さらには、確実に消失したことを検証する必要もある。このため、触媒装置の製造工程における検証・管理の手間が増大するという問題があった。

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、製造コストや製造時の検証・管理の負担を増大させることなく、セラミックス製の触媒担体を備えた触媒装置を製造する際の触媒担体の割れや欠けを防止することを目的とする。

上述課題を解決するため、本発明は、ハニカム構造を有し、円柱形状に構成されるセラミック担体（２）と、円筒状に形成されるとともにその内部空間に前記セラミック担体（２）を収納する金属製外筒（３）と、前記セラミック担体（２）外周と前記金属製外筒内周（３３）との間に巻回されるように配置され、前記セラミック担体（２）を前記金属製外筒（３）に保持する保持材（４）と、を有する触媒装置（１）を、触媒スラリーの担持前に前記セラミック担体（２）、前記金属製外筒（３）、及び前記保持材（４）を組み立てる触媒装置の製造方法において、環状に形成されるスペーサー（６，６Ａ，６Ｂ，８）が、前記触媒装置（１）を構成する前記金属製外筒（３）の開放側端部（３１）に嵌め込まれ、前記スペーサー（６，６Ａ，６Ｂ，８）自身の弾性により前記開放側端部（３１）に保持されて、触媒スラリーの供給側に、該スペーサー内周面（６３，８３）が前記セラミック担体（２）外周のスラリー供給側端部（２１）に当接するように固定されるとともに、前記スペーサー（６，６Ａ，６Ｂ，８）が、全体として段付き形状を構成し、前記金属製外筒（３）の内部に嵌入する嵌入部（６２）と、前記金属製外筒（３）の内径より大きく前記金属製外筒（３）の外に露出する露出部（６１）とを有し、触媒スラリーが前記スペーサー内周面（６３，８３）を通過して、前記セラミック担体（２）に供給されること、を特徴とする。
この方法によれば、触媒装置側に特別な部材を用いることなく、触媒スラリーをセラミックス担体に付着させる工程で保持材への触媒スラリーの付着を抑制できるので、コストを低減できる。また、スペーサーを触媒スラリー担持後に取り外せば、触媒装置を処理する後工程に影響を及ぼさないため、従来の設備を用いることができ、触媒装置の生産性が向上する。

ここで、前記スペーサー（６，６Ａ，６Ｂ）の内周面（６３）は前記セラミック担体（２）の端部（２１）に当接する当接部（６４）を具備し、前記当接部（６４）は、前記セラミック担体（２）の長手方向に対して、前記触媒スラリーの供給側に縮径するようにテーパー状に形成されたものであってもよい。
この場合、セラミック担体の外周の真円度及び金属製外筒とセラミック担体の同心度に多少バラツキがあっても、スペーサーとセラミック担体の密着性を向上させることができ、保持材への触媒スラリーの付着を抑制できる。

また、前記スペーサー（６，６Ａ，６Ｂ，８）は、非保水性の弾性部材から構成されるものであってもよい。
この場合、セラミック担体の外周の真円度及び金属製外筒とセラミック担体の同心度に多少バラツキがあっても、スペーサーとセラミック担体の密着性を向上させることができ、触媒スラリーの付着を抑制できる。

さらに、前記スペーサー（６Ａ，６Ｂ）は、硬度の異なる少なくとも２種類の弾性部材から構成されるとともに、前記セラミック担体（２）の外周に当接する側の硬度を低く、前記金属製外筒（３）の内周（３３）に当接する側の硬度を高く設定されているものであってもよい。
この場合、スペーサーの、比較的精度の高い金属製外筒側の当接部の硬度を高くすることにより、スペーサーの位置決め精度及び固定を容易にするとともに、セラミック担体側の硬度を低くすることにより、密着性及び生産時のセラミック担体の破損を防止できる。

また、前記金属製外筒（３）の開放側端面（３１）を、前記セラミック担体（２）の触媒スラリー供給側端面（２１）より、１０ｍｍ以上突出させてもよい。
この場合、触媒スラリーの誘導性を確保するとともに、スペーサーと金属製外筒の当接長さを確保して、位置決め精度を向上させることができ、生産性を向上させることができる。

本発明に係る触媒装置では、触媒装置側に特別な部材を用いることなく、触媒スラリーをセラミックス担体に付着させる工程で保持材への触媒スラリーの付着を抑制できるので、コストを低減できる。また、スペーサーを触媒スラリー担持後に取り外せば、触媒装置を処理する後工程に影響を及ぼさないため、従来の設備を用いることができ、触媒装置の生産性が向上する。
また、スペーサーが、セラミック担体の端部に当接するテーパー状に形成された当接部を有するので、セラミック担体の外周の真円度及び金属製外筒とセラミック担体の同心度に多少バラツキがあっても、スペーサーとセラミック担体の密着性を向上させることができ、保持材への触媒スラリーの付着を抑制できる。
さらに、スペーサーが、非保水性の弾性部材から構成される場合には、セラミック担体の外周の真円度及び金属製外筒とセラミック担体の同心度に多少バラツキがあっても、スペーサーとセラミック担体の密着性を向上させることができ、触媒スラリーの付着を抑制できる。
さらにまた、スペーサーのセラミック担体の外周に当接する側の硬度を低く、金属製外筒の内周に当接する側の硬度を高くすることで、スペーサーの位置決め精度及び固定を容易にするとともに、セラミック担体側の硬度を低くすることにより、密着性及び生産時のセラミック担体の破損を防止できる。
また、金属製外筒の開放側端面をセラミック担体の触媒スラリー供給側端面より、１０ｍｍ以上突出させることで、触媒スラリーの誘導性を確保するとともに、スペーサーと金属製外筒の当接長さを確保して、位置決め精度を向上させることができ、生産性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照しながら説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る触媒装置１を備えた排気マフラー１００を模式的に示す図である。排気マフラー１００は、自動二輪車に設けられ、自動二輪車のエンジン（不図示）から延びる排気管１１の後端に接続され、排気管１１を通った高温・高圧の排気ガスを減圧して外部に排出するサイレンサーとして機能する。

排気マフラー１００は、エンジンから延びる排気管１１が接続される筒状の本体１２を有し、本体１２内に、セラミックス製の触媒担体であるセラミック担体２を備える触媒装置１が支持されている。触媒装置１は、円柱形状のセラミック担体２と、セラミック担体２を収容する金属製の外筒３と、セラミック担体２の外周と外筒３の外筒内周面３３との間に配置される保持材としての保持マット４を備えている。セラミック担体２は、後述するように内部に多数の細孔２３を有し、この細孔２３を通過する排気ガスを浄化する。

本体１２は、複数（本例では２枚）の隔壁１４、１５を介して内部空間が複数（本例では３つ）の膨張室Ａ、Ｂ、Ｃに仕切られている。本体１２の前端部においては排気管１１の端部１１Ａが膨張室Ｂ内に固定され、端部１１Ａに近接して触媒装置１が固定されている。外筒３の後側の外筒端部３２は膨張室Ａに開口している。一方、外筒３の前側の外筒端部３１と排気管端部１１Ａとは連結管１８により隙間無く接続され、エンジンから排気管１１を通って排出された排気ガスが、漏れなく触媒装置１を通る構成となっている。

また、本体１２内には、膨張室Ａと膨張室Ｂとを連通させる第１連通管１６と、膨張室Ｂと膨張室Ｃとを連通させる第２連通管１７とが設けられている。連通管１６、１７はそれぞれ隔壁１４、１５に固定される。本体１２の後端部には外部に突出する外部排気管１３（テールパイプ）が貫通して固定され、この外部排気管１３を介して膨張室Ｃと排気マフラー１００の外の空間とが連通する。
この構成により、図１に矢印で示すように、排気管１１を通って排気マフラー１００に流入した排気ガスは、触媒装置１を通過して膨張室Ａに流入し、流れ方向を反転して第１連通管１６を通って膨張室Ｂに流入し、再び流れ方向を反転して第２連通管１７を通って膨張室Ｃに流入し、外部排気管１３を通って外部へ排出される。
ここで、排気ガスが流入する側の外筒３の端部を外筒端部３１とし、他方の端部を外筒端部３２とする。同様に、排気ガスが流入する側のセラミック担体２の端部を担体端部２１とし、他方の端部を担体端部２２とし、排気ガスが流入する側の保持マット４の先端面を端面４１とし、他方の端の面を端面４２とする。

図２は、触媒装置１の構成を示した分解斜視図である。
セラミック担体２は、円筒形状に形成され、その円筒形状の外殻の内部に、軸線方向に沿って延びる多数の細孔２３を有するハニカム状の多孔構造体である。セラミック担体２の断面形状は任意であり、楕円形や方形であってもよいが、本実施の形態では円形として説明する。
セラミック担体２は、触媒を担持しやすいよう多孔質のセラミックスで構成され、排気ガス成分を分解する白金、ロジウム及びパラジウムを触媒として担持する。セラミック担体２を構成するセラミックスとしては、例えば、コージェライト、ムライト、アルミナ、アルカリ土類金属のアルミネート、炭化ケイ素、窒化ケイ素等、或いはこれらの類似物を含む各種耐熱性セラミックスが挙げられる。

外筒３は金属製の筒体であり、具体的にはステンレスまたは他の鋼材で構成される。外筒３は、予め円筒に形成されたもの、及び、金属板をセラミック担体２及び保持マット４に巻き締めして円筒形に成形されたものである。
保持マット４は、セラミックス製の繊維を圧縮又は集積して長尺のマット状に形成したものであり、セラミック担体２の外周面に巻き付けられる。保持マット４の一端には凸状の合わせ部が形成され、他端には凹状の合わせ部が形成されており、この凹凸の合わせ部が咬み合うようにセラミック担体２に巻き付けられる。保持マット４は、耐熱性及び弾性を有するものであれば良いので、繊維状の金属やグラスウールで構成してもよい。

触媒装置１の製造方法は、次の３つの工程を含む。
第１工程：セラミック担体２を保持マット４とともに外筒３に圧入（キャニング）し、キャニング構造体を構成する。
第２工程：キャニング構造体に触媒金属を含むスラリー（触媒スラリー）をコーティングする。
第３工程：余分な触媒スラリーを除去し、乾燥及び焼成する。

第１工程では、予め円筒状に形成された外筒３に、保持マット４を巻き付けたセラミック担体２を圧入することにより、キャニング構造体１Ａが製造される。このキャニング構造体とは、セラミック担体２及び保持マット４を外筒３に収めた構造体であり、触媒を担持させる前のものを指す。
なお、キャニング構造体１Ａは、保持マット４が巻き付けられたセラミック担体２に金属板を巻き付けて、この金属板の端部どうしを接合して外筒３を形成する方法（巻き締め）により製造可能で、保持マット４が巻き付けられたセラミック担体２を、円筒を軸線方向に沿って複数の片に分割するように形成した複数の金属製分割片によって囲い、分割片どうしを接合して外筒３を形成する方法でも製造できる。金属板の接合方法は、例えば、溶接、接着及びボルト止め等である。

キャニング構造体１Ａにおいては、保持マット４とセラミック担体２の外周面との摩擦、及び、保持マット４と外筒内周面３３との摩擦により、セラミック担体２が外筒３内で安定して保持される。特にセラミック担体２の外周面は面粗度が荒いので、強く保持できる。
また、保持マット４の弾性によって、外部からの衝撃からセラミック担体２を保護できるので、セラミック担体２の破損を防止できる。このため、第１工程でキャニング構造体１Ａを構成すれば、その後の工程（第２工程〜）でセラミック担体２の破損を防止できるので、セラミック担体２の取り扱いが容易になる。

第２工程では、触媒金属を含む触媒スラリーを、セラミック担体２の細孔２３に担持させる。
この第２工程で用いる触媒スラリーは、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックス基材の粉末、バインダ（結合剤）、及び、パラジウムやロジウム等の触媒金属化合物を水に混合し、略均一に分散させた流体である。バインダ及び触媒金属化合物は水に溶解するものであっても、溶解せずスラリー中に分散する粒子であってもよい。

キャニング構造体１Ａに触媒スラリーを付着させる場合、セラミック担体２が保持マット４と共に外筒３に収められているので、触媒スラリーが保持マット４にも付着する可能性がある。保持マット４に付着した触媒金属は排気ガスの浄化にほとんど寄与しないので、保持マット４への付着量を抑えることが望ましい。
そこで、本実施の形態では、保持マット４への触媒スラリーの付着を抑制するスペーサー６を用いる。

図３は、スペーサー６の構成を示す斜視図であり、図４はスペーサー６をキャニング構造体１Ａに装着した状態を示す断面図である。
スペーサー６は、外筒３の外筒端部３１に装着される環状の部材である。スペーサー６は、外筒３に装着した場合に外筒３の外に露出する露出部６１と、外筒３内部に嵌入する嵌入部６２とを有する。露出部６１の外径は外筒３の内径より大きく、嵌入部６２は外筒３の内径より細径であって、スペーサー６は全体として段付き形状に構成される。この段の部分が外筒端部３１に当接する。スペーサー６の内周面６３は円柱形状の空間を構成し、嵌入部６２側の端部はテーパー形状の当接部６４となっている。当接部６４は、露出部６１側が縮径するテーパー形状となっている。

図４に示すように、スペーサー６は外筒端部３１に嵌め込まれており、嵌入部６２の外周面が外筒内周面３３に接して保持される。この装着状態において、セラミック担体２の担体端部２１が当接部６４に接する。スペーサー６の内周面６３及び当接部６４はセラミック担体２の先端面に合わせて環状に形成されているので、担体端部２１の縁は全周にわたって当接部６４に密着する。

スペーサー６は所定の弾性を有する弾性材料で構成される。この弾性により、担体端部２１が当接部６４に押しつけられることで、当接部６４と担体端部２１との間はほぼ密着している。また、スペーサー６の弾性により、嵌入部６２を外筒端部３１に押し込むことが可能で、押し込まれた状態が保持される。
また、図４中に符号Ｃで示すように、外筒３の外筒端部３１は、担体端部２１よりも突出しており、言い換えれば、外筒端部３１と担体端部２１との間には符号Ｃで示すクリアランスが存在する。このクリアランスＣの大きさは嵌入部６２が嵌入する深さを規制するので、クリアランスＣが１０ｍｍ以上であると、嵌入部６２が深く嵌入することでスペーサー６が確実に固定される。なお、図４の７１は、スペーサー６を押圧して嵌入部６２を外筒３に押し込む治具である。

さらに、スペーサー６は非保水性の材料で構成されるため、スペーサー６内部に触媒スラリーがしみ込むことはない。
第２工程では、図４に示すようにスペーサー６を外筒３に装着した状態で、触媒スラリーが、図中矢印Ｓで示すように外筒端部３１側から外筒３に流入する。この触媒スラリーは、スペーサー６の内周面６３に沿ってセラミック担体２に流れ込み、細孔２３を担体端部２２に向かって流れる。
ここで、担体端部２１と当接部６４との間にはほとんど隙間がなく、或いは密着しており、スペーサー６は非保水性の部材であるため、触媒スラリーは当接部６４と担体端部２１との間から保持マット４の方にほとんど流れない。このため、保持マット４への触媒スラリーの付着を抑制でき、コストを低減できる。

また、触媒スラリーの供給時、矢印Ｓで示すように流入した触媒スラリーが、担体端部２１と当接部６４との間から流れて端面４１に付着することがある。この場合、触媒装置１を排気マフラー１００（図１）に組み付けて使用するときに、端面４１が触媒スラリーによって排気ガスから保護され、保持マット４の風蝕が抑制され、セラミック担体２を保持する保持力が向上する。

図５は、触媒スラリーをキャニング構造体１Ａに担持させる工程の説明図である。
キャニング構造体１Ａに触媒スラリーを付着させる加工装置は、図５に示すように、スペーサー６が装着されたキャニング構造体１Ａを載置する加工台７３を備えている。加工台７３に載置された状態で、スペーサー６はキャニング構造体１Ａの重量により外筒端部３１に保持されている。
加工台７３には、図示しないタンクから圧送される触媒スラリーを吐出するスラリー吐出管７４が開口しており、キャニング構造体１Ａは、スラリー吐出管７４が内周面６３の内側に位置するように配置される。また、キャニング構造体１Ａの外筒端部３２には、吸引用治具７５が取り付けられる。吸引用治具７５は図示しないポンプに接続され、図中矢印Ｖで示す方向に、キャニング構造体１Ａ内の空気を吸引する。

上述した第２工程でセラミック担体２に触媒スラリーを付着させる段階では、吸引用治具７５から矢印Ｖで示す方向に吸引が行われる。この吸引によりキャニング構造体１Ａ内に負圧が生じ、スラリー吐出管７４から触媒スラリーが吸い上げられる。この触媒スラリーは、内周面６３内を満たして担体端部２１から細孔２３を吸い上げられる。上記加工装置は、触媒スラリーが担体端部２２或いはその近傍まで吸い上げられたことを検知する検知器（図示略）を備えており、この検知器によって触媒スラリーを検知すると、吸引を停止する。吸引停止後、キャニング構造体１Ａ内に溜まっていた触媒スラリーは、スラリー吐出管７４から排出される。

なお、第２工程では、矢印Ｖ方向への吸引を行わず、スラリー吐出管７４から触媒スラリーを上方へ圧送することもできる。すなわち、矢印Ｓで示す方向に触媒スラリーを圧送して、この触媒スラリーを担体端部２２或いはその近傍に到達させれば、吸引を行った場合と同様にセラミック担体２に触媒スラリーを付着させることができる。この場合、吸引用治具７５や、吸引用治具７５に接続されるポンプ（図示略）は不要である。

その後、キャニング構造体１Ａを加工台７３から取り上げ、スペーサー６をキャニング構造体１Ａから取り外せば、第２工程が完了する。
続く第３工程では、外筒端部３２から圧縮空気が送り込まれ、余分な触媒スラリーが吹き飛ばされて外筒端部３１から排出される。次に、キャニング構造体１Ａの乾燥（必要に応じて焼成）が行われて、触媒装置１が完成する。

このように、第１の実施の形態に係る触媒装置１の製造方法によれば、セラミック担体２に触媒スラリーを担持させる前に、セラミック担体２を保持マット４とともに外筒３に収めてキャニング構造体１Ａを構成し、外筒３の開放側端部かつ触媒スラリーの供給側に、環状のスペーサー６を固定し、このスペーサー６の内周面６３を通過してセラミック担体２に触媒スラリーが供給されるので、触媒装置１に特別な部材を設けことなく、保持マット４への触媒スラリーの付着を抑制できるので、コストを低減できる。また、スペーサー６を触媒スラリー担持後（第２工程の後）で取り外せば、第３工程にスペーサー６の影響を何ら及ぼさない。このため、第３工程で乾燥や焼成を行う設備は、従来の設備を用いることができ、触媒装置１の生産性が向上する。

また、内周面６３はセラミック担体２の担体端部２１に当接する当接部６４を具備し、当接部６４は、セラミック担体２の長手方向に対して、触媒スラリーの供給側すなわち露出部６１側に縮径するようにテーパー状に形成されている。
このため、セラミック担体２の外周の真円度及び外筒３とセラミック担体２の同心度に多少バラツキがあっても、スペーサー６とセラミック担体２の密着性を向上させることができ、保持材への触媒スラリーの付着を抑制できる。

つまり、キャニング構造体１Ａを構成する際には、セラミック担体２を保持マット４とともに外筒３に圧入する場合、外筒３を巻き締めする場合のいずれも、保持マット４が圧縮変形し、この保持マット４の弾性力によってセラミック担体２を保持する。このため、保持マット４の変形量が、全周で均一になるとは限らない。また、セラミック担体２と外筒３の真円度が低くても保持マット４により確実に保持できるので、セラミック担体２と外筒３とが同心になりにくい場合もある。従って、キャニング構造体１Ａにおいてセラミック担体２と外筒３とが同軸になっていない可能性がある。
本実施の形態のスペーサー６では、当接部６４がテーパー状に形成されているので、スペーサー６を外筒端部３１に押し込んだ場合に、担体端部２１が当接部６４により案内されて、担体端部２１の全周が当接部６４に接する。このため、セラミック担体２が外筒３の軸中心に位置していなくても、スペーサー６を外筒端部３１から押し込むことで、容易に、担体端部２１にスペーサー６を密着させることができる。

さらに、スペーサー６は、非保水性の弾性部材で構成されるので、セラミック担体２の外周の真円度及び外筒３とセラミック担体２の同心度に多少バラツキがあっても、スペーサー６とセラミック担体２の密着性を向上させることができ、保持マット４への触媒スラリーの付着を抑制できる。

また、上述した触媒装置１の製造方法によれば、触媒スラリーを担持させる前の第１工程で、キャニング構造体１Ａを構成する。キャニング構造体１Ａは、金属製の外筒３を磁石で吸着（吸引）することで、圧縮力を加えることなく搬送できる。このため、例えば、図５の加工台７３に載置する過程や、第２工程を終了して加工台７３からキャニング構造体１Ａを引き上げる過程において、触媒装置１に圧縮力を加えることなく触媒装置１を搬送できる。従って、搬送中にセラミック担体２の欠けや割れを生じるおそれがないので、速やかに触媒装置１を搬送できる。

さらに、二輪車等の小型車両に用いる触媒装置１の場合、図４に符号Ｄで示すセラミック担体２の直径に対して、符号Ｌで示すセラミック担体２の長さが長くなってしまう。この場合、セラミック担体２を立てた状態では、セラミック担体２が倒れて破損することを防止するため、セラミック担体２を固定する措置等が必要である。この点、本実施の形態のように、セラミック担体２を外筒３に組み付けた状態であれば、セラミック担体２に比べて重量が増加することにより置き安定性が向上する。また、万が一、倒れた場合も、保持マット４の弾性によりセラミック担体２が保護され、セラミック担体２の欠けや割れを生じる可能性は非常に低い。

なお、上記実施の形態では、触媒金属を含むスラリーをセラミック担体２に付着させる場合を例に挙げて説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、アルミナや結合剤を含むスラリーをセラミック担体２にコーティングした後、このコート層に、触媒金属を含む溶液を浸漬させて、触媒金属をセラミック担体２に担持させる方法を用いることができる。この場合、白金の硝酸塩、塩化物、酢酸塩、錯塩（ジニトロジアンミン白金、トリクロロトリアンミン白金等）等、ロジウムの硝酸塩、塩化物、酢酸塩、硫酸塩、錯塩（ペンタアンミンクロロロジウム、ヘキサアンミンロジウム等）等の水溶液を用いることができる。また、触媒スラリーは流体であればよく、触媒スラリーに用いるセラミックス基材、バインダ、触媒化合物の組成は任意である。

また、第１の実施の形態では、第２工程で、図５に示したようにスペーサー６が下に位置するように加工台７３にキャニング構造体１Ａを載置して、下方から触媒スラリーをキャニング構造体１Ａに流入させる方法を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スペーサー６を装着した外筒端部３１が上に位置するように、キャニング構造体１Ａを配置し、上方から触媒スラリーを流入させてもよい。この場合、スペーサー６の内側に触媒スラリーを流し込むことで、細孔２３に触媒スラリーが担持され、スペーサー６によって保持マット４への触媒スラリーの付着を抑制できる効果は、上記第１の実施の形態と同様である。

［第２の実施の形態］
図６は、第２の実施の形態におけるスペーサーの別の構成例を示す断面図である。
この図６に示すスペーサー６Ａは、上述した第１の実施の形態のスペーサー６に代えて用いることができる。
スペーサー６Ａの外形はスペーサー６と同じであり、太径の露出部６１と細径の嵌入部６２とを有する段付き形状を有し、円形の内周面６３が形成され、内周面６３の一端側はテーパー形状の当接部６４を備えている。

スペーサー６Ａは、剛性と弾性の異なる２種類の材料を組み合わせて構成される。すなわち、スペーサー６Ａは、硬度が高い材料からなる硬質部材６５と、硬度が低い材料からなる弾性部材６６とで構成される。ここで、硬度が高い材料とは、剛性が高い材料と言うこともでき、硬度が低い材料とは、可撓性に富む材料ということもできる。硬質部材６５及び弾性部材６６はいずれも環状に形成され、硬質部材６５の内側に弾性部材６６が配置され、弾性部材６６の内側の面が内周面６３及び当接部６４を構成する。

このスペーサー６Ａを、上記第１の実施の形態のスペーサー６に代えて、キャニング構造体１Ａ（図４）に装着した場合、セラミック担体２の担体端部２１には、硬度の低い弾性部材６６が当接する。このため、担体端部２１とスペーサー６Ａ（当接部６４）との密着性を、より高めることができる。また、セラミック担体２と外筒３とが同心でない場合も、担体端部２１が当接部６４に密着するので、キャニング構造体１Ａの製造時のセラミック担体２の位置決め精度が低くても問題なく装着でき、触媒スラリーの保持マット４への付着を抑制できる。さらに、外筒３に接する側の硬質部材６５の硬度が高いので、スペーサー６Ａを外筒３に確実に固定できる一方、担体端部２１が接する側の弾性部材６６の硬度が低いため、担体端部２１の破損を確実に防止できる。

［第３の実施の形態］
図７は、第３の実施の形態におけるスペーサーの別の構成例を示す断面図である。
この図７に示すスペーサー６Ｂは、上述した第１の実施の形態のスペーサー６に代えて用いることができる。
スペーサー６Ｂの外形はスペーサー６と同じであり、太径の露出部６１と細径の嵌入部６２とを有する段付き形状を有し、円形の内周面６３が形成され、内周面６３の一端側はテーパー形状の当接部６４を備えている。

スペーサー６Ｂは、剛性と弾性の異なる２種類の材料を組み合わせて構成される。すなわち、スペーサー６Ｂは、硬度が高い材料からなる硬質部材６７と、硬度が低い材料からなる弾性部材６８とで構成される。硬度が高い材料とは、剛性が高い材料と言うこともでき、硬度が低い材料とは、可撓性に富む材料ということもできる。
硬質部材６７及び弾性部材６８は内径が等しい環状に形成され、硬質部材６７と弾性部材６８とは高さ方向に重ねて接合される。このため、図７に示すように、露出部６１と嵌入部６２の一部が硬質部材６７で構成され、嵌入部６２側が弾性部材６８で構成される。当接部６４は、硬度の低い弾性部材６８で構成される。

このスペーサー６Ｂを、上記第１の実施の形態のスペーサー６に代えて、キャニング構造体１Ａ（図４）に装着した場合、セラミック担体２の担体端部２１には、硬度の低い弾性部材６８が当接する。このため、担体端部２１とスペーサー６Ｂ（当接部６４）との密着性を、より高めることができる。また、セラミック担体２と外筒３とが同心でなくても担体端部２１が硬度の低い当接部６４に密着するので、キャニング構造体１Ａの製造時のセラミック担体２の位置決め精度が低くても問題なく装着でき、触媒スラリーの保持マット４への付着を抑制できる。さらに、露出部６１と嵌入部６２の境界の段部が硬い硬質部材６７で構成されるので、スペーサー６Ｂを外筒３に確実に固定できる一方、担体端部２１が接する弾性部材６８の硬度が低いため、担体端部２１の破損を確実に防止できる。

［第４の実施の形態］
図８は、本発明を適用した第４の実施の形態におけるスペーサー８の構成を示す斜視図である。また、図９は、スペーサー８をキャニング構造体１Ａに装着した状態を示す断面図である。
図８に示すスペーサー８は、上述した第１の実施の形態のスペーサー６に代えて用いられる環状部材であり、外周面及び加工台７３に段を有しない。本第４の実施の形態では、一方端部８１と他方の端部８２とが同寸、同形となっていて、内周面８３の径は一様である。また、スペーサー８を構成する材料は非保水性の弾性材料である。

図９に示すように、スペーサー８をキャニング構造体１Ａに装着した場合、スペーサー８の全体が外筒３の内側に嵌入する。この状態で、スペーサー８は外筒内周面３３に密着するとともに、担体端部２１の外周面にも密着する。一方の端部８１は外筒端部３１と面一になっており、他方の端部８２と保持マット４の端面４１との間には空間が存在する。
第２工程では、触媒スラリーが矢印Ｓで示すように外筒端部３１側から外筒３に流入する。この触媒スラリーは、スペーサー８の内周面８３に沿ってセラミック担体２に流れ込み、細孔２３を担体端部２２に向かって流れる。
ここで、外筒３の外筒内周面３３と、セラミック担体２の外周面と、スペーサー８との間にはほとんど隙間がなく、或いは密着していて、スペーサー８は非保水性の部材であるため、触媒スラリーは保持マット４の方にほとんど流れない。このため、保持マット４への触媒スラリーの付着を抑制でき、コストを低減できる。

また、触媒スラリーの供給時、触媒スラリーが担体端部２１の外周面とスペーサー８の内周面８３との間から流れて端面４１に付着することがある。この場合、上述したように端面４１が触媒スラリーによって排気ガスから保護されるので、保持マット４の風蝕が抑制され、セラミック担体２を保持する保持力が向上する。
このように、第４の実施の形態に係るスペーサー８を用いた場合、シンプルな形状でありながら、上述した第１の実施の形態と同様に、触媒装置１に特別な部材を設けことなく、保持マット４への触媒スラリーの付着を抑制できるので、触媒スラリー担持後（第２工程の後）に影響を何ら及ぼすことなく、コストを低減できる等の効果を得られる。
また、この第４の実施の形態では、外筒端部３１と担体端部２１との間のクリアランスが短くても、スペーサー８を固定できるという利点がある。

なお、第４の実施の形態に係るスペーサー８を、第２の実施の形態におけるスペーサー６Ａ、第３の実施の形態におけるスペーサー６Ｂと同様に、硬度の異なる複数の材料を組み合わせて構成することも可能である。
また、上記第１〜第４の実施の形態は、本発明を適用した具体例を示すものであり、本発明は上記各実施の形態で説明した態様に限定されるものではない。

第１の実施の形態に係る触媒装置を備えた排気マフラーを模式的に示す図である。 触媒装置の構成を示した分解斜視図である。 スペーサーの構成を示す斜視図である。 スペーサーをキャニング構造体に装着した状態を示す断面図である。 触媒スラリーをキャニング構造体に担持させる工程の説明図である。 第２の実施の形態に係るスペーサーの構成を示す斜視図である。 第３の実施の形態に係るスペーサーの構成を示す斜視図である。 第４の実施の形態におけるスペーサーの構成を示す斜視図である。 スペーサーをキャニング構造体に装着した状態を示す断面図である。

１ 触媒装置
１Ａ キャニング構造体
２ セラミック担体
３ 外筒（金属製外筒）
４ 保持マット（保持材）
６、６Ａ、６Ｂ、８ スペーサー
２１、２２ 担体端部
３１、３２ 外筒端部
３３ 外筒内周面
４１、４２ 端面
６３ 内周面
６４ 当接部
８３ 内周面

Claims (5)

1. ハニカム構造を有し、円柱形状に構成されるセラミック担体（２）と、円筒状に形成されるとともにその内部空間に前記セラミック担体（２）を収納する金属製外筒（３）と、前記セラミック担体（２）外周と前記金属製外筒内周（３３）との間に巻回されるように配置され、前記セラミック担体（２）を前記金属製外筒（３）に保持する保持材（４）と、を有する触媒装置（１）を、触媒スラリーの担持前に前記セラミック担体（２）、前記金属製外筒（３）、及び前記保持材（４）を組み立てる触媒装置の製造方法において、
   環状に形成されるスペーサー（６，６Ａ，６Ｂ，８）が、前記触媒装置（１）を構成する前記金属製外筒（３）の開放側端部（３１）に嵌め込まれ、前記スペーサー（６，６Ａ，６Ｂ，８）自身の弾性により前記開放側端部（３１）に保持されて、触媒スラリーの供給側に、該スペーサー内周面（６３，８３）が前記セラミック担体（２）外周のスラリー供給側端部（２１）に当接するように固定されるとともに、
   前記スペーサー（６，６Ａ，６Ｂ，８）が、全体として段付き形状を構成し、前記金属製外筒（３）の内部に嵌入する嵌入部（６２）と、前記金属製外筒（３）の内径より大きく前記金属製外筒（３）の外に露出する露出部（６１）とを有し、
   触媒スラリーが前記スペーサー内周面（６３，８３）を通過して、前記セラミック担体（２）に供給されること
   を特徴とする触媒装置の製造方法。
2. 請求項１記載の触媒装置の製造方法において、
   前記スペーサー（６，６Ａ，６Ｂ）の内周面（６３）は前記セラミック担体（２）の端部（２１）に当接する当接部（６４）を具備し、前記当接部（６４）は、前記セラミック担体（２）の長手方向に対して、前記触媒スラリーの供給側に縮径するようにテーパー状に形成されること
   を特徴とする触媒装置の製造方法。
3. 請求項１または２記載の触媒装置の製造方法において、
   前記スペーサー（６，６Ａ，６Ｂ，８）は、非保水性の弾性部材から構成されること
   を特徴とする触媒装置の製造方法。
4. 請求項３記載の触媒装置の製造方法において、
   前記スペーサー（６Ａ，６Ｂ）は、硬度の異なる少なくとも２種類の弾性部材から構成されるとともに、前記セラミック担体（２）の外周に当接する側の硬度を低く、前記金属製外筒（３）の内周（３３）に当接する側の硬度を高く設定されていること
   を特徴とする触媒装置の製造方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の触媒装置の製造方法において、
   前記金属製外筒（３）の開放側端面（３１）を、前記セラミック担体（２）の触媒スラリー供給側端面（２１）より、１０ｍｍ以上突出させること
   を特徴とする触媒装置の製造方法。

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