JPH1061433A

JPH1061433A - セラミック触媒コンバータ

Info

Publication number: JPH1061433A
Application number: JP23360596A
Authority: JP
Inventors: Senta Toujiyou; 千太東條; Yuji Mori; 裕司森
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1996-08-14
Publication date: 1998-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】外筒内にてセラミック製触媒担体を安定かつ
確実に保持することができるセラミック触媒コンバータ
を提供すること。【解決手段】エンジンの排気経路中に配置され，セル
表面に触媒層を形成したセラミック製触媒担体１２と，
該セラミック製触媒担体１２を収納する外筒１３と，上
記外筒１３と上記セラミック製触媒担体１２の外周面１
２０との間の空隙において上記セラミック製触媒担体の
外周面に配置された保持材１１とからなる。上記保持材
１１は，上記セラミック製触媒担体１２の外周面１２０
に対し二次元的に平行な方向において二次元的に絡み合
った各繊維層が多数積層された状態にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，自動車等の車両用エンジンの排
気経路中に配置されるセラミック触媒コンバータに関す
る。

【０００２】

【従来技術】自動車用エンジンの排気経路中には，排気
ガス浄化用のセラミック触媒コンバータが設けてある。
上記セラミック触媒コンバータは，後述の図１に示すご
とく，セル表面に触媒層を形成したセラミック製触媒担
体と，該セラミック製触媒担体を収納する金属製の外筒
と，上記外筒と上記セラミック製触媒担体の外周面との
間の空隙において上記セラミック製触媒担体の外周面に
配置された保持材とからなる。

【０００３】上記セラミック製触媒担体としては低熱膨
張係数のコージェライト系セラミック（２ＭｇＯ・２Ａ
ｌ₂Ｏ₃・５ＳｉＯ₂）が使用されており，これには十
数年の使用実績がある。また，上記セラミック製触媒担
体のセル表面には，自動車エンジンの排気ガス中に含ま
れるＣＯ，ＨＣ及びＮＯｘ等の有害成分を無害な気体あ
るいは水に変換するためのＰｔ，Ｒｈ，Ｐｄ等の貴金属
よりなる触媒層が担持してある。そして，上記保持材は
強度的に脆いセラミック製触媒担体の損傷を防止するた
めに設けてある。

【０００４】ところで，上記保持材としては，一般に各
種セラミック繊維よりなる弾性体が使用されており，例
えば，図１５（ａ）に示すごとく，長さ３０ｍｍ以上の
セラミック繊維を一方向に配向して積層したマット状の
保持材９がある（特開平７−１０２９６１号）。そし
て，図１５（ｂ）に示すごとく，上記保持材９を構成す
る上記セラミック繊維の配向方向が上記セラミック製触
媒担体１２の長さ方向と平行となるよう，上記保持材９
は上記セラミック製触媒担体１２に対し，配置されてい
る。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の保
持材９には以下に示す問題点がある。即ち，図１５
（ａ）に示すごとく，上記保持材９は，これを構成する
セラミック繊維の方向が一方向に配向し，これら繊維の
間の絡み合いが殆どない状態である。従って，上記保持
材９が上記配向方向に対する垂直方向の引っ張り力を受
けた場合，これを構成するセラミック繊維が容易に剥離
するおそれがある。また，配向方向と平行方向の剪断力
を受けた場合にも，同様に剥離するおそれがある。この
ようなセラミック繊維の剥離が発生した場合には，保持
材９がほぐれ，上記セラミック製触媒担体１２を外筒内
に保持する力が減少し，該担体１２に損傷が生じるおそ
れがある。

【０００６】そして，上記問題は高温環境下において，
より発生しやすくなる。これは高温環境下においては，
金属製の外筒とセラミック製触媒担体１２との熱膨張係
数が異なることから両者の間に形成される空隙が広が
り，上記セラミック製触媒担体１２が外筒内でがたつき
やすくなるためである。また，上記保持材９を製造する
に場合，上記セラミック繊維を一方向に配向させながら
噴出，積層することは技術的に難しい。従って，上記保
持材９は製造が困難である。

【０００７】本発明は，かかる問題点に鑑み，外筒内に
てセラミック製触媒担体を安定かつ確実に保持すること
ができるセラミック触媒コンバータを提供しようとする
ものである。

【０００８】

【課題の解決手段】請求項１の発明は，エンジンの排気
経路中に配置され，セル表面に触媒層を形成したセラミ
ック製触媒担体と，該セラミック製触媒担体を収納する
外筒と，上記外筒と上記セラミック製触媒担体の外周面
との間の空隙において上記セラミック製触媒担体の外周
面に配置された保持材とからなるセラミック触媒コンバ
ータにおいて，上記保持材は，上記セラミック製触媒担
体の外周面に対し二次元的に平行な方向において二次元
的に絡み合った各繊維層が多数積層された状態にあるこ
とを特徴とするセラミック触媒コンバータにある。

【０００９】本発明の作用につき，以下に説明する。本
発明にかかるセラミック触媒コンバータにおいては，外
筒とセラミック製触媒担体との間に保持材が配置されて
なり，この保持材は上記セラミック製触媒担体の外周面
に対し，二次元的に平行な方向において二次元的に絡み
合った各繊維層が多数積層された状態にある（図１，図
２参照）。

【００１０】即ち，上記保持材は上記外周面と平行な方
向においては，これを構成する繊維の間に絡みが存在す
る。従って，上記セラミック製触媒担体の周方向に引っ
張り力を受けた場合には，上記保持材を構成する繊維の
間の剥離を防止することができる。また，上記外周面と
平行な方向に剪断力を受けた場合においても，繊維が二
次元的に絡み合った状態にあるため，同様に，保持材の
剥離を防止することができる。

【００１１】従って，本発明にかかる保持材がほぐれ，
上記セラミック製触媒担体を外筒内に保持する力が減少
することを防止することができ，よって，セラミック製
触媒担体を安定かつ確実に外筒内に保持することができ
る。

【００１２】また，本発明にかかる保持材は，上記繊維
が二次元的に絡み合って構成された繊維層が多数積層さ
れた状態にあり，この繊維層は上記セラミック製触媒担
体の外周面に対し平行である。そのため，上記保持材を
構成する繊維は，ほぼ上記外周面に対し平行な状態にあ
る。よって，上記外周面に対し垂直な方向，即ちセラミ
ック製触媒担体の径方向に圧縮または開放の力が加わっ
た場合（図６，図７参照）においても，上記保持材を構
成する繊維に挫屈が発生し難く，よって該繊維は損傷し
難い。

【００１３】従って，本発明にかかる保持材は損傷し難
く，上記セラミック製触媒担体を外筒内に保持する力が
減少すること防止することができ，よって，セラミック
製触媒担体を安定かつ確実に外筒内に保持することがで
きる。

【００１４】以上のように，本発明によれば，外筒内に
てセラミック製触媒担体を安定かつ確実に保持すること
ができるセラミック触媒コンバータを提供することがで
きる。

【００１５】なお，上記保持材に加わると考えられる力
は，いわゆる上記セラミック触媒コンバータを組付けた
車両等のエンジン振動，走行時の振動等の他，エンジン
の停止，始動，燃焼に伴いセラミック触媒コンバータが
加熱及び冷却されるといったいわゆる冷熱サイクルに伴
う力がある。

【００１６】即ち，上記冷熱サイクルによって，熱膨張
係数の異なる外筒とセラミック触媒コンバータとの間の
空隙の大きさが変化する。これにより，上記保持材に圧
縮，開放の力が作用することがある。本発明にかかる保
持材はこのような場合においても，セラミック製触媒担
体を安定かつ確実に外筒内に保持することができる。

【００１７】次に，請求項２の発明のように，上記保持
材は加熱膨張物質を含まず，かつ排気浄化時におけるセ
ラミック製触媒担体の外周面の外周温度において相変態
しないことが好ましい。

【００１８】これにより，上記保持材からセラミック製
触媒担体に作用する保持面圧，即ち保持材の単位面積あ
たりの復元力，を常に一定とすることができる。従っ
て，上記保持材は，低温から高温まで安定かつ確実にセ
ラミック製触媒担体を保持することができる。また，そ
のため，上記セラミック触媒コンバータをエンジンの排
気経路のより上流部に配置することができ，エンジン始
動後，担体中に担持された触媒をエンジン始動後早期に
昇温活性させることができる。よってエンジン始動直後
の排気ガスの浄化率を大きく高めることができる。

【００１９】なお，上記効果を有する保持材の具体例と
しては，請求項４の発明のように，Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ
₂組成のアルミナ繊維からなり，該アルミナ繊維に対す
るＡｌ₂Ｏ₃の含有率が７０〜９５重量％であるものを
挙げることができる。

【００２０】上記アルミナ繊維は，１０００℃という高
温雰囲気においても，相変態しない，また結晶構造も変
化しない，安定した物質である（後述の図１２，図１３
参照）。従って，高温雰囲気において，上記アルミナ繊
維は面圧が大きく減少することもない（後述の図１４参
照）。よって，上記アルミナ繊維よりなる保持材は，広
い温度範囲にわたり，安定かつ確実に，セラミック製触
媒担体を外筒の内部に保持することができる。

【００２１】上記Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が７０重量％未満
である場合には，高温雰囲気において上記アルミナ繊維
が相変態し，保持材の単位面積あたりの復元力，即ち面
圧が低下してしまうおそれがある。この場合には，上記
保持材がセラミック製触媒担体を外筒内に確実に保持で
きなくなるおそれがある。一方，上記Ａｌ₂Ｏ₃の含有
量が９５重量％を越えた場合には，アルミナ繊維の製造
に際して，純度を高めるための精練工程が複雑となり，
製造コストが増大するおそれがある。

【００２２】次に，請求項３の発明のように，上記保持
材は，上記セラミック製触媒担体の排気ガス流れ方向の
下流側端面から突出した突出部を有し，該突出部は，ス
トッパに当接して上記セラミック製触媒担体の下流側端
面に接触するように断面略Ｌ字形状に変形していること
が好ましい。

【００２３】これにより，セラミック製触媒担体に対す
る排気ガス流れ方向の保持力を，セラミック製触媒担体
の外周面と保持材との間の摩擦力（図３にかかるＦ１）
のみならず，セラミック製触媒担体の下流側端面に作用
する保持材の復元力（図３にかかるＦ２）からも得るこ
とができる。よって，外筒内に対しセラミック製触媒担
体を確実に固定することができる。なお，上記突出部
は，後述の図５に示すごとく，予め断面略Ｌ字状となる
よう形成した保持材の端部にて構成することもできる。
また，上記保持材に，組付けの際に突出部の位置がはっ
きりとわかるように，マーキングを施すこともできる
（図９参照）。

【００２４】

【発明の実施の形態】

実施形態例１本発明の実施形態例にかかるセラミック触媒コンバータ
につき，図１〜図９を用いて説明する。図１〜図８に示
すごとく，本例のセラミック触媒コンバータ１は，エン
ジン８５の排気経路中に配置され，セル表面１２１に触
媒層を形成したセラミック製触媒担体１２と，該セラミ
ック製触媒担体１２を収納する外筒１３と，上記外筒１
３と上記セラミック製触媒担体１２の外周面１２０との
間の空隙において上記セラミック製触媒担体１２の外周
面１２０に配置された保持材１１とからなる。

【００２５】図５，図７，図８に示すごとく，上記保持
材１１は，上記セラミック製触媒担体１２の外周面１２
０に対し二次元的に平行な方向において二次元的に絡み
合った各繊維層が多数積層された状態にある。また，上
記保持材１１は，上記セラミック製触媒担体１２の排気
ガス流れ方向の下流側端面１２９から突出した突出部１
１１を有し，該突出部１１１は，ストッパに当接して上
記セラミック製触媒担体１２の下流側端面１２９に接触
するように断面略Ｌ字形状に変形している。なお，本例
において上記ストッパは，後述するフランジ１５２が兼
ねている。

【００２６】次に，上記セラミック触媒コンバータ１に
つき詳細に説明する。上記セラミック製触媒担体１２
は，直径７１ｍｍ，長さ６０ｍｍの円柱形状であり，内
部にはハニカム状の多数の通気セル１２１が形成され，
またその壁厚は０．０８〜０．１３ｍｍである。また，
上記セラミック製触媒担体１２は，低熱膨張係数のコー
ジェライト系セラミック（２ＭｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃・５
ＳｉＯ₂）よりなる薄肉セラミックにより構成されてい
る。

【００２７】また，上記セラミック製触媒担体１２の通
気セル１２１には，排気ガス中の有害成分を浄化させる
ための白金触媒が担持されている。なお，上記触媒の担
持は以下に示すごとく行う。上記セラミック製触媒担体
１２をγ−Ａｌ₂Ｏ₃含有スラリー中に含浸，その後こ
れを焼成，焼成体となす。その後，Ｐｔを溶解した水溶
液中に上記焼成体を含浸，その後これを再度焼成する。

【００２８】上記保持材１１について説明する。図２に
示すごとく，上記保持材１１は，Ａｌ₂Ｏ₃が７２重量
％，ＳｉＯ₂が２８重量％よりなるアルミナ繊維よりな
り，保持材１１の耐熱性を低下させる原因となる加熱膨
張物質は含まれていない。そして，図２（ａ），（ｂ）
に示すごとく，上記保持材１１は，上記アルミナ繊維１
１８が二次元的に絡み合うことにより一枚の繊維層１１
９を形成し，該繊維層１１９が多数積層された状態にあ
る。そして，図８に示すごとく，上記繊維層１１９が上
記セラミック触媒担体１２の外周面１２０に対し平行と
なるよう，上記保持材１１は配置されてある。

【００２９】また，上記保持材１１の耐熱温度は１８０
０℃である（実施形態例３参照）。従って，排気浄化時
におけるセラミック製触媒担体１２の外周部１２０の外
周温度（略９００℃）において相変態しない。また，上
記保持材１１を構成する各繊維１本の繊維径は２〜４μ
ｍである。また，上記保持材１１の組付け前の厚さは１
５ｍｍ，かさ密度は０．０８ｇ／ｃｍ³である。

【００３０】次に，図１，図６に示すごとく，上記外筒
１３はフェライト系耐熱ステンレス鋼よりなり，内径８
０ｍｍ，幅７５ｍｍ，板厚１．５ｍｍである。そして，
プレス加工により成形した断面半円形の２つの半割片１
３１，１３２よりなる。また，上記フランジ１５１はフ
ェライト系耐熱ステンレス鋼よりなり，内径６７ｍｍ，
外径９４ｍｍ，板厚８ｍｍである。一方，フランジ１５
２はフェライト系耐熱ステンレス鋼よりなり，内径６７
ｍｍ，外径９４ｍｍ，板厚が６ｍｍである。なお，上記
フェライト系耐熱ステンレス鋼はすべてＳＵＳ４３０で
ある。

【００３１】次に，図４に示すごとく，本例のセラミッ
ク触媒コンバータ１は，自動車用エンジン８５の排気経
路中に設置された排気ガス浄化用の触媒コンバータとし
て使用するものである。上記セラミック触媒コンバータ
１は，エキゾストマニホルド８６１，８６２の取付フラ
ンジ８４１とスタートキャタリスト８１の取付フランジ
８４２との間に，図示されていないガスケットを介しボ
ルトにより連結固定される。上記エンジン８５は排気量
４０００ｃｃであり，該エンジン８５より導出される８
本のマニホルド８６は，４本ずつ集合し，２本のエキゾ
ストマニホルド８６１，８６２となる。

【００３２】そして，上記エキゾストマニホルド８６
１，８６２において，それぞれセラミック触媒コンバー
タ１が，さらにその下流に１３００ｃｃの容量を有する
スタートキャタリスト８１がそれぞれ配置されている。
なお，上記セラミック触媒コンバータ１は，エキゾスト
マニホルド８６１，８６２の直下に配置されている。

【００３３】上記スタートキャタリスト８１は，該スタ
ートキャタリスト８１用の外筒８１１内にワイヤネット
あるいはセラミックファイバマットを介して保持固定さ
れてある。上記外筒８１１の下流側フランジ８４３は，
排気管８２１，８２２に設けたフランジ８４４に対し，
連結固定されてある。また，上記排気管８２１，８２２
は，上記スタートキャタリスト８１よりも更に下流側に
おいて合流し，図示しない１０００ｃｃのキャタリスト
に接続されている。

【００３４】上記の構成にて，本例のセラミック触媒コ
ンバータ１は，エンジン８５の始動より約１０〜１５秒
後（エンジン８５はアイドリング状態）には，エンジン
８５より排出される排気ガスの熱により４００℃〜５０
０℃に昇温される。これにより，エンジン始動後まもな
くセラミック製触媒担体１２に担持された触媒層が活性
化され，排気ガスの浄化を行うことができる。

【００３５】更に，上記の構成にて，エンジン８５を，
１００℃←→９００℃（５分），１サイクル１８分の冷
熱サイクルを１０００回繰り運した。しかし，本例のセ
ラミック触媒コンバータ１におけるセラミック製触媒担
体１２には全く破損が見られなかった。なお，上記セラ
ミック触媒コンバータ１は，排気浄化時において，最高
約９００℃の排気ガスが通気セル１２１を通過する。こ
の時の外周面１２０の温度は約９００℃，また保持材１
１のかさ密度は０．２６ｇ／ｃｍ３となる。

【００３６】上記セラミック触媒コンバータ１の組み立
てについて説明する。まず，図２に示すごとく，上記ア
ルミナ繊維１１８を集積することにより，各繊維１１８
がランダムに２次元的に絡み合った繊維層１１９とな
る。繊維１１８の集積を継続することで繊維層１１９が
多数集積した状態となって保持材１１となる。次いで，
図５に示すごとく，上記保持材１１にバインダ（例えば
フェノール樹脂あるいはエボキシ樹脂等）を含浸し，セ
ラミック製触媒担体１２の外周面１２０の形状に合わせ
た凹部１１０及び突出部１１１を設けて成形する。ま
た，上記凹部１１０に接着物質１１２（例えば市販の両
面テープ等）を設ける。

【００３７】そして，上記セラミック製触媒担体１２
に，保持材１１を１周巻回し，上記接着物質１１２とセ
ラミック製触媒担体１２の外周部１２０とを接着，保持
材１１にて被覆，被覆体となす。なお，上記被覆に当た
っては，上記保持材１１における上記繊維層１１９が，
上記外周面１２０と平行となるように被覆する。

【００３８】次に，図６に示すごとく，保持材１１によ
り覆われた上記セラミック製触媒担体１２に，半割片１
３１，１３２を被せ，端部を溶接する。次に，図６に示
すごとく，フランジ１５１，１５２を半割片１３１，１
３２の両端にはめ込み溶接する。なお，上記フランジ１
５１，１５２は，フランジ１５１，１５２と半割片１３
１，１３２との間の排気ガス洩れを防ぐために，全周接
合する。以上により，本例にかかるセラミック触媒コン
バータ１を得る。

【００３９】次に，本例における作用効果につき説明す
る。本例のセラミック触媒コンバータ１においては，図
１，図２，図８に示すごとく，外筒１３とセラミック製
触媒担体１２との間に保持材１１が配置されてなり，こ
の保持材１１は上記セラミック製触媒担体１２の外周面
１２０に対し，二次元的に平行な方向において二次元的
に絡み合った各繊維層１１９が多数積層された状態にあ
る。

【００４０】即ち，図６に示すごとく，セラミック触媒
コンバータ１が同図に示す矢線の方向に振動を受けた場
合には，同図におけるＡ部においては，図７（ａ）に示
す方向に引っ張りの力が，Ｂ部においては，図７（ｂ）
に示す方向に圧縮と解放の力が作用することとなる。

【００４１】そして，上記保持材１１は上記外周面１２
０と平行な方向においては，これを構成する繊維１１８
の間に絡みが存在する。従って，図７（ａ）に示すごと
く，上記セラミック製触媒担体１２の外周面１２０に沿
った周方向の引っ張り力を受けた場合においても，上記
保持材１１を構成する繊維１１８の間に剥離が発生する
ことはない。また，図７（ｂ）に示すごとく，セラミッ
ク製触媒担体１２の径方向の圧縮，開放力を受けた場合
においても，上記繊維１１８の挫屈が生じ難く，該繊維
１１８の損傷が生じることはない。

【００４２】従って，本例によれば，外筒内にてセラミ
ック製触媒担体を安定かつ確実に保持することができる
セラミック触媒コンバータを提供することができる。

【００４３】また，上記保持材１１は上述したアルミナ
繊維より構成されている。上記アルミナ繊維は，温度１
８００℃以下においては相変態しない，安定した物質で
ある（実施形態例３参照）。しかも，上記保持材１１に
は，上記アルミナ繊維より耐熱性の劣る加熱膨張物質が
一切含まれていない。これにより，エンジン８５からの
排気ガスにより加熱された程度では上記アルミナ繊維の
体積の減少，面圧の低下は発生しない。従って，常にセ
ラミック製触媒担体１２を外筒１３内にて確実に保持す
ることができる。

【００４４】また，上記セラミック触媒コンバータ１
は，エキゾストマニホルド８６１，８６２の直下に配置
されており，特に，従来の床下に配置される触媒コンバ
ータと比較し，排気ガスの持つエネルギーを多く受け取
ることができる。そして，上記セラミック触媒コンバー
タ１におけるセラミック製触媒担体１２は，薄肉セラミ
ックより構成されているため，比較的熱容量が小さい。
以上の理由により，本例のセラミック触媒コンバータ１
は，エンジン８５の始動後，短時間で昇温され，担持し
た触媒を活性化状態とすることができる。つまり，エン
ジン８５の始動直後における高い排気浄化率を有する。

【００４５】また，図１，図３に示すごとく，本例のセ
ラミック触媒コンバータ１において，上記保持材１１
は，上記下流側端面１２９から突出した突出部１１１を
有する。そして，突出部１１１は，フランジ１５２に当
接して上記セラミック製触媒担体１２の下流側端面１２
９に接触するように断面略Ｌ字形状に変形している。

【００４６】これにより，図３に示す排気ガス流れ方向
に対するセラミック製触媒担体１２の保持力を，外周面
１２０と保持材１１との間に作用する摩擦力Ｆ１のみな
らず，上記下流側端面１２９のエッジ部に作用する保持
材１１の復元力Ｆ２からも得ることができる。これによ
り，セラミック製触媒担体１２を確実に外筒１３の中に
保持することができる。

【００４７】また，図５に示すごとく，本例のセラミッ
ク触媒コンバータ１において，上記保持材１１には上記
セラミック製触媒担体１２と接合されるための接着物質
１１２を設けてある。従って，セラミック触媒コンバー
タ１の組み付け時において，保持材１１がセラミック製
触媒担体１２から剥がれることがなく，容易な組み付け
を実現することができる。

【００４８】また，図５に示すごとく，本例のセラミッ
ク触媒コンバータ１において，上記保持材１１は凹部１
１０，突出部１１１が予め成形してある。これにより，
セラミック触媒コンバータ１の組み付け時において，上
記保持材１１とセラミック製触媒担体１２の位置決めを
容易に行うことができる。

【００４９】また，図１に示すごとく，本例のセラミッ
ク触媒コンバータ１において，フランジ１５１，１５２
は保持材１１の側面を覆うように配置されてある。よっ
て，保持材を排気ガス流れから保護し，これの飛散を防
止することができる。また，別部材として保持材１１の
保護部材等を設ける必要がないため，セラミック触媒コ
ンバータ１の容易な組み付けを実現することができる。

【００５０】なお，上記保持材１１において，組付けの
際に突出部１１１の位置がはっきりとわかるように，マ
ーキング１１５を施すこともできる。図９（ａ）に示す
ごとく，上記マーキング１１５として保持材１１に対し
凸部を，また図９（ｂ）に示すごとく凹部を設けること
ができる。更に，図９（ｃ）に示すごとく，上記マーキ
ング１１５を塗料を用いたペインティングにより設ける
こともできる。いずれのマーキング１１５を施しても，
セラミック触媒コンバータ１の組み付け時において，保
持材１１とセラミック製触媒担体１２の位置決めを容易
に行うことができる。

【００５１】実施形態例２本例は，保持材におけるアルミナ繊維の積層方向と，該
保持材の圧縮方向との関係について，図１０，図１１を
用いて比較説明する。本例においては，実施形態例１と
同一の組成のアルミナ繊維よりなる保持材を３つ準備す
る。ただし，これらのかさ密度は０．０８ｇ／ｃｍ³，
厚さはそれぞれ２５ｍｍである。

【００５２】図１０（ａ），図（ｂ）に示すごとく，試
料１及び試料２は，上記アルミナ繊維が二次元方向に絡
み合うことにより形成された繊維層が多数積層された状
態にある保持材である。ただし，後述する圧縮試験にお
いて，試料１は圧縮する方向を繊維層の積層方向に対し
垂直とした。試料２は，繊維層の積層方向に対し平行と
した。

【００５３】これは保持材１１をセラミック製触媒担体
１２に対し，図１０（ａ），（ｂ）に示すごとく，配置
した状態を示している。即ち，図１０（ａ）にかかる試
料１が本発明にかかる保持材１１となる。また，図１０
（ｃ）に示すごとく，試料３を構成するアルミナ繊維は
完全にランダムとなった状態にある。なお，従来の保持
材としては通常このような状態にあるものが使用されて
いた。

【００５４】次に，上記試料１〜３に対する圧縮試験に
ついて説明する。まず，上記試料１〜３を所定の面圧が
発生するまで圧縮した後，放置する。その後，時間の経
過と共に上記試料は復元していくが，この際に変化する
面圧をセラミック製の圧縮棒を通じてロードセルに伝達
することにより測定した。その測定結果を図１１に示
す。なお，各試料１〜３の初期面圧は２．６ｋｇｆ／ｃ
ｍ²である。

【００５５】同図より，図１０（ａ）にかかる試料１
は，放置開始より２４時間後もほとんど面圧の低下が認
められないことが分かった（初期値の９７％を維侍）。
試料２及び試料３は，２４時間後にそれぞれ初期値の９
０％および８９％まで面圧が低下したことが分かった。
この試料２，３は繊維の向きが圧縮方向となるため圧縮
力により繊維が座屈して繊維の弾性復元力が低下する。
以上により本発明にかかる保持材はセラミック製触媒担
体をほぼ一定の面圧にて保持することができることが分
かった。

【００５６】実施形態例３本例は，図１２〜図１４に示すごとく，実施形態例１及
び２において使用したアルミナ繊維の性能につき説明す
るものである。上記アルミナ繊維は，Ａｌ₂Ｏ₃・Ｓｉ
Ｏ₂組成であり，Ａｌ₂Ｏ₃が７２重量％，ＳｉＯ₂が
２８重量％である。

【００５７】まず，Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系の状態図を
図１２に示した。同図によれば，本例にかかるＡｌ₂Ｏ
₃が７２重量％，ＳｉＯ₂が２８重量％であるアルミナ
繊維は，温度１８００℃までは相変態しない非常に安定
した物質であることが分かった。

【００５８】次に，上記アルミナ繊維のＸ線回折結果を
図１３に示した。同図によれば，アルミナ繊維のＸ線回
折結果は，２５℃の場合，１０００℃の場合，いずれも
同形状である。これにより，上記アルミナ繊維が２５
℃，１０００℃のいずれの場合においても，その結晶構
造が変化しないことが分かった。

【００５９】次に，上記アルミナ繊維を２５℃及び１０
００℃の温度環境下で，所定の厚さまで圧縮した。アル
ミナ繊維の圧縮後に発生する面圧は，実施形態例１にお
いて，保持材１１が外筒１３内に所定の厚さで組み付け
られた状態において発生する面圧，即ち単位面積当たり
に作用する弾性力に相当する。

【００６０】そして，上記アルミナ繊維の面圧と圧縮後
の厚さとの間の関係を図１４に示した。なお，この面圧
の測定は実施形態例２と同様の方法にて行った。同図に
よれば，アルミナ繊維の面圧は，２５℃の場合，１００
０℃の場合，いずれも同程度である。即ち，上記アルミ
ナ繊維の面圧は，温度が変化しても変わらず安定してい
ることが判った。

【００６１】ちなみに，バーミキュライト，マイカ等の
加熱膨張物質を混入した保持材は，上記加熱膨張物質の
熱劣化により，面圧が低下する。近年は排ガスの温度に
より上記保持材の温度が例えば８５０℃以上になること
も希ではなく，このような温度でも面圧の低下を招来し
ないことが望ましいが，従来の保持材は，その点を期待
できない。

【００６２】以上により，上記アルミナ繊維を上記保持
材として使用した場合には，あらゆる温度環境下，特に
９００℃以上の高温雰囲気においても，セラミック製触
媒担体を安定して保持できることが判った。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１にかかる，セラミック触媒コンバ
ータの一部切欠き断面説明図。

【図２】実施形態例１にかかる，保持材の説明図。

【図３】実施形態例１にかかる，セラミック触媒コンバ
ータの要部断面説明図。

【図４】実施形態例１にかかる，自動車エンジンの排気
経路中における，セラミック触媒コンバータの配置説明
図。

【図５】実施形態例１にかかる，保持材とセラミック製
触媒担体の組付け状態を示す説明図。

【図６】実施形態例１にかかる，セラミック触媒コンバ
ータの外筒組付け説明図。

【図７】実施形態例１にかかる，（ａ）図５におけるＡ
部拡大説明図，（ｂ）図５におけるＢ部拡大説明図。

【図８】実施形態例１にかかる，保持材の要部説明図。

【図９】実施形態例１にかかる，（ａ）〜（ｃ）各種マ
ーキングの説明図。

【図１０】実施形態例２にかかる，（ａ）〜（ｃ）試料
１〜３の説明図。

【図１１】実施形態例２にかかる，圧縮試験における試
料１〜３の面圧と放置時間との関係を示す線図。

【図１２】実施形態例３にかかる，Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ
₂系の状態図。

【図１３】実施形態例３にかかる，アルミナ繊維のＸ線
回折強度分布の説明図。

【図１４】実施形態例３にかかる，アルミナ繊維の面圧
と圧縮後の厚さとの間の関係を示す線図。

【図１５】従来例にかかる，（ａ）保持材の平面図，
（ｂ）セラミック製触媒担体に対し巻回した保持材の斜
視図。

【符号の説明】

１．．．セラミック触媒コンバータ，１１．．．保持材，１１１．．．突出部，１１８．．．繊維，１１９．．．繊維層，１２．．．セラミック製触媒担体，１２０．．．外周面，１２９．．．下流側端面，１３．．．外筒，

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの排気経路中に配置され，セル
表面に触媒層を形成したセラミック製触媒担体と，該セ
ラミック製触媒担体を収納する外筒と，上記外筒と上記
セラミック製触媒担体の外周面との間の空隙において上
記セラミック製触媒担体の外周面に配置された保持材と
からなるセラミック触媒コンバータにおいて，上記保持
材は，上記セラミック製触媒担体の外周面に対し二次元
的に平行な方向において二次元的に絡み合った各繊維層
が多数積層された状態にあることを特徴とするセラミッ
ク触媒コンバータ。
【請求項２】請求項１において，上記保持材は加熱膨
張物質を含まず，かつ排気浄化時におけるセラミック製
触媒担体の外周面の外周温度において相変態しないこと
を特徴とするセラミック触媒コンバータ。
【請求項３】請求項２において，上記保持材は，上記
セラミック製触媒担体の排気ガス流れ方向の下流側端面
から突出した突出部を有し，該突出部は，ストッパに当
接して上記セラミック製触媒担体の下流側端面に接触す
るように断面略Ｌ字形状に変形していることを特徴とす
るセラミック触媒コンバータ。
【請求項４】請求項２または３において，上記保持材
は，Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂組成のアルミナ繊維からな
り，該アルミナ繊維に対するＡｌ₂Ｏ₃の含有率が７０
〜９５重量％であることを特徴とするセラミック触媒コ
ンバータ。