JPH10196355A - 排気ガス浄化用触媒コンバータおよびその製造方法 - Google Patents
排気ガス浄化用触媒コンバータおよびその製造方法Info
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Abstract
を保持シール層に付与した排気ガス浄化用触媒コンバー
ターを提供する。 【解決手段】 触媒が保持された触媒保持体と、この触
媒保持体の外側を覆う金属製の分割型シェルとの間に、
主に耐熱無機繊維から構成された保持シール層を設けた
排気ガス浄化用触媒コンバータにおいて、上記保持シー
ル層は、分割型シェルの合わせ目近傍部分における嵩密
度に比して、それ以外の部分の嵩密度を大きくする。
Description
排気系において、エキゾーストパイプの途中やエキゾー
ストマニホールドに設けて排気ガスの浄化をはかる、排
気ガス浄化用コンバータ、特に触媒保持体と分割型シェ
ルとの間に結晶質アルミナファイバの耐熱無機繊維マッ
トによる保持シール層を介在させた排気ガス浄化用触媒
コンバータおよびその製造方法に関する。
しては、白金等の触媒が保持された触媒保持体とこの触
媒保持体の外側を覆う筒状の金属シェルとの間に、保持
シール層を設けた構造のものが知られている。なお、触
媒保持体には、断面がハニカム状のコージェライト担体
が一般に用いられている。
ライトとセラミックファイバ等との混合物で主として構
成されてきたが、近年のエンジンの高性能化に伴って排
気ガスの温度が高くなって、保持シール層に対する耐熱
性の強化が求められているのに反して、バーミキュライ
トの耐熱温度がそれほど高くないことから、結晶質アル
ミナファイバ等の耐熱無機繊維のみからなる保持シール
層の適用が試みられている。
バータは、触媒保持体に、保持シール層となる耐熱無機
繊維マットを巻き付けてから、この触媒保持体を2分割
された分割型シェルで挟んで組み付ける、いわゆるクラ
ムシェル方式にて製造するのが、一般的である。
機繊維マットを触媒保持体に巻き付けて、分割型シェル
で挟み込んで組み立てる際、耐熱無機繊維マットが分割
型シェルの合わせ目に噛み込まれたり、分割型シェルと
耐熱無機繊維マットとの滑りが悪いために、耐熱無機繊
維マットが破損する、等の問題が発生していた。
ィルムで耐熱無機繊維マットを、いわゆる真空パックす
る方法が、例えば特開昭57−146954号公報に、
提案されている。ここで、耐熱無機繊維マットは真空パ
ックによって減厚されるが、この減厚は真空パック内外
の差圧を利用して行われることから、大気圧以上の圧縮
力を与えることはできない。そのために、真空パックさ
れて分割型シェル内に組み込まれた耐熱無機繊維マット
の嵩密度は、真空パック前の耐熱無機繊維マットに比較
してそれほど高くはならない。
化用触媒コンバータの保持シール層は、触媒保持体を分
割型シェル内に保持し、自動車の走行中の振動等により
触媒保持体が、その外側の分割型シェルに当たって破損
するのを防ぎ、さらに分割型シェルと触媒保持体との間
から排気ガスがリークするのを防ぐために用いられてい
る。
ットを組み込んで得られる保持シール層は、例えば0.
2g/cm3 以上、好ましくは0.3g/cm3 以上の
嵩密度が必要とされるが、上記の真空パックによる手法
では、圧縮力が小さいために、ここまでの嵩密度を得る
ことが難しい。なお、真空パック前の耐熱無機繊維マッ
トの嵩密度を高くすることも考えられるが、嵩密度を高
くすると、真空パックによって所定の減厚が達成されず
に、耐熱無機繊維マットが分割型シェルの合わせ目に噛
み込み易くなるため、採用できない。
機能するに十分の嵩密度を保持シール層に付与した排気
ガス浄化用触媒コンバーターを、上記した不利をまねく
ことなしに、提供しようとするものである。
と、この触媒保持体の外側を覆う金属製の分割型シェル
との間に、主に耐熱無機繊維から構成された保持シール
層を設けた排気ガス浄化用触媒コンバータにおいて、上
記保持シール層は、分割型シェルの合わせ目近傍部分に
おける嵩密度に比して、それ以外の部分の嵩密度を大き
くした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。
わせ目近傍部分における嵩密度が0.16〜0.30g
/cm3 であること、保持シール層の分割型シェルの合
わせ目近傍以外の部分における嵩密度が0.25〜0.
50g/cm3 であること、そして保持シール層を構成
する結晶質アルミナファイバは、平均繊維径が2〜6μ
m およびアルミナ含有率が60wt%以上であること、が
実施に当たり有利である。
バータは、触媒保持体の外周部に、薄肉部および厚肉部
を有する耐熱無機繊維マットを、その薄肉部が分割型シ
ェルの合わせ目部分に合致する配置の下に巻き付けた
後、耐熱無機繊維マットで覆われた触媒保持体を分割型
シェルにて挟んで組み付けることによって、有利に製造
することができる。
さが、触媒保持体と分割型シェルとのクリアランスの
1.1〜1.5倍であること、そして耐熱無機繊維マッ
トの厚肉部の厚さが、触媒保持体と分割型シェルとのク
リアランスの1.1〜2.1倍であること、が好まし
い。
体の外周部に耐熱無機繊維マットを巻き付けたのち、触
媒保持体と分割型シェルとのクリアランスが分割型シェ
ルの合わせ目部分で大きく、それ以外の部分で小さく設
定された、分割型シェルにて、耐熱無機繊維マットで覆
われた触媒保持体を挟んで組み付けることによっても、
この発明の排気ガス浄化用触媒コンバータを製造し得
る。この場合は、均一な厚みの耐熱無機繊維マットを使
用することができる。
化用触媒コンバータは、図1に径方向に展開させた状態
を示すように、白金などの触媒が保持された触媒保持体
1、この触媒保持体1の外側を覆う結晶質セラミックフ
ァイバやシリカファイバ等の耐熱無機繊維による保持シ
ール層2および保持シール層2の外側を覆う金属製の分
割型シェル3,4から成る。とくに、保持シール層2に
ついて図2に示すように、分割型シェル3のフランジ3
aおよび3bと同シェル4のフランジ4aおよび4bと
が合わさる、合わせ目の近傍部分(以下、合わせ目部分
という)2aおよび2bにおける嵩密度に比して、それ
以外の部分(以下、保持部分という)2cおよび2dに
おける嵩密度を大きくしたことを特徴とするものであ
る。
部分2cおよび2dの嵩密度を合わせ目部分2aおよび
2bより大きくして、保持部分2cおよび2dにて触媒
保持体1のシェル内での保持および振動に対する保護を
はかることによって、合わせ目部分2aおよび2bでは
排気ガスをシールするに足る程度の嵩密度を付与したと
ころに特徴がある。
密度は、後述する排気ガスシール性および組立性の観点
から、0.16g/cm3 〜0.30g/cm3 である
ことが好ましい。なぜなら、触媒保持体と分割型シェル
との間で排気ガスをシールするには、組立て後の保持シ
ール層の嵩密度が0.16g/cm3 以上は必要であ
る。すなわち、保持シール層は、触媒保持体の保持、さ
らに触媒保持体と分割型シェルとの間をシールして排気
ガスが漏洩するのを防止するために用いられる。とく
に、エンジン運転時と停止時において、セラミックス製
の触媒保持体と金属製の分割型シェルとの熱膨張率が異
なるために、両者間のクリアランスが変動し、また振動
等の影響を受けるため、この過酷な条件下で触媒保持体
と分割型シェルとの間で排気ガスの漏洩を防止するため
には、組立て後の保持シール層の合わせ目部分2aおよ
び2bの嵩密度が0.16g/cm3 以上であること、
触媒保持体の外径寸法および分割型シェルの内径寸法が
ばらつくことを考慮すると0.20g/cm3 以上にす
ることがより好ましい。
度が0.30g/cm3 をこえると、組立て時の耐熱無
機繊維マットの圧縮率を極めて大きくしなければなら
ず、組立て時に分割型シェルを合わせた際に、耐熱無機
繊維マットが分割型シェルのフランジ部分からはみ出し
て噛み込まれる結果、分割型シェルの端部で耐熱無機繊
維マットが削れたり、組立て後のフランジ部分の溶接が
困難になる場合がある。
は、0.25〜0.50g/cm3であることが好まし
い。すなわち、保持部分2cおよび2dは、シール機能
に加えて触媒保持体をシェル内に保持する役目をも担う
ために、0.25g/cm3以上の嵩密度を有すること
が好ましい。一方、0.50g/cm3 をこえると、保
持シール層を構成する耐熱無機繊維マットが徐々に圧壊
して、組立て後の厚み方向の復元率が低下し、触媒保持
体がシェル内でずれてしまう等の不利をまねき、さらに
嵩密度が高くなると、触媒保持体自体が圧壊してしま
う。
び2bと保持部分2cおよび2dとの面積比は、触媒保
持体および分割型シェルの形状などによって、適宜設定
する必要があるが、耐久性の面からは、組立て可能な範
囲で保持部分2cおよび2dの面積を多くすることが望
ましい。具体的には、断面が円形の触媒保持体の場合、
合わせ目部分2aおよび2bが占める比率を、その円周
の30%前後とし、残りを保持部分2cおよび2dとす
ることが推奨される。
6μm 、アルミナ含有率が60wt%以上の結晶質アルミ
ナファイバーにて構成することが好ましい。同様に、触
媒保持体には、例えばコージェライトによるセラミック
スハニカム状のもの、あるいは金属箔をコルゲート加工
したものを用いることができる。さらに、分割型シェル
には、例えばSUS409に代表されるフェライト系ス
テンレス鋼製で円や長円断面形状の筒を2分割したもの
を用いることができる。
について、図面を参照して説明する。この発明に従う製
造方法は、基本的に在来のクラムシェル方式と同様に、
触媒保持体1に結晶質セラミックファイバ等の耐熱無機
繊維マットを巻き付けてから、この触媒保持体1を分割
型シェル3および4で挟み、該シェルのフランジ3aと
4a、3bと4bをそれぞれ溶接にて接合して、シェル
と触媒保持体との間に耐熱無機繊維マットを組み付けて
保持シール層を設ける、一連の工程からなる。
巻き付ける耐熱無機繊維マットとして、図3に示すよう
な耐熱無機繊維マット20を用いる。すなわち、耐熱無
機繊維マット20は、薄肉部20aおよび20bと、厚
肉部20cおよび20dとからなり、具体的には、1枚
のベースマット上にさらに所定寸法に裁断した2枚のパ
ッチを離間して貼り合わせて、薄い部分と厚い部分を作
成して用いる。なお、耐熱無機繊維マットとしては、厚
肉部をパッチの貼り合わせで作成するのではなく、一体
成形にて厚みを変化させたものを用いることも可能であ
る。また、耐熱無機繊維マットは、例えば結晶質セラミ
ックファイバのマットをポリエチレンフィルム等で真空
パックしたもの、あるいはマットの表面を摩擦係数の小
さいシート材で被覆したものを、使用することが好まし
い。
ト20を巻き付けたのち、図4に示すように、耐熱無機
繊維マット20の薄肉部20aおよび20bに、分割型
シェル3および4の合わせ目部分を合致させ、次いで図
5に示すように、分割型シェルのフランジ3aと4a、
3bと4bをそれぞれ溶接にて接合すれば、耐熱無機繊
維マット20で覆われた触媒保持体1は分割型シェルに
挟まれて組み付けが完了し、触媒保持体1と分割型シェ
ル3および4との間に、保持シール層2が形成される。
無機繊維マット20の薄肉部20aおよび20bが合わ
せ目部分2aおよび2bとなり、一方厚肉部20cおよ
び20dが保持部分2cおよび2dとなる。従って、薄
肉部と厚肉部とが組み付け後は同じ厚みになるため、薄
肉部での嵩密度は小さくなる一方、厚肉部での嵩密度は
大きくなるのである。また、分割型シェル3および4の
合わせ目に位置させる、耐熱無機繊維マットの薄肉部
は、分割型シェル3および4を合わせる際の圧縮率が小
さいため、シェルの合わせ目に向かってはみ出すことは
なく、従って合わせ目に耐熱無機繊維マットが噛み込ま
れることはない。
0の薄肉部20aおよび20bの厚さが、触媒保持体1
と分割型シェル3および4とのクリアランスの1.1〜
1.5倍であることが、好ましい。なぜなら、薄肉部の
厚さがクリアランスの1.1倍未満では、組立て時に触
媒保持体の保持力が得られない結果、触媒保持体が前後
にずれる可能性があり、一方クリアランスの1.5倍を
こえる厚さでは、分割型シェルのフランジ部にマットが
噛み込まれて組立て不能になる、おそれがある。
20cおよび20dの厚さが、触媒保持体1と分割型シ
ェル3および4とのクリアランスの1.1〜2.1倍で
あることが好ましい。なぜなら、厚肉部の厚さがクリア
ランスの1.1倍未満では、組立て時に触媒保持体の保
持力が得られない結果、触媒保持体が前後にずれる可能
性があり、一方クリアランスの2.1倍をこえる厚さで
は、組立て時にマットあるいは触媒保持体自体が圧壊す
る、おそれがある。
密度は、0.17〜0.27g/cm3 であることが好
ましい。なぜなら、嵩密度が0.17g/cm3 未満で
は、組立て後に所望の嵩密度にすることが難しく、排気
ガスのリークが心配され、一方嵩密度が0.27g/c
m3 をこえると、分割型シェル内へ組付けるために、例
えば有機バインダーを多量に添加する等、組立て作業性
が著しく阻害される。
部および厚肉部の面積比は、触媒保持体および分割型シ
ェルの形状などによって、適宜設定する必要があるが、
耐久性の面からは、組立て可能な範囲で厚肉部の面積を
多くすることが望ましい。具体的には、断面が円形の触
媒保持体の場合、薄肉部が占める比率を、その円周の3
0%前後とし、残りを厚肉部とすることが推奨される。
したように、予め薄肉部および厚肉部を設けたものを使
用したが、触媒保持体に1枚のシート材を巻き付けたの
ち、厚肉部に相当する部分にシート材を部分的に追加し
てから、組立てを行うことも可能である。とくに、耐熱
無機繊維マットの薄肉部と厚肉部との厚みに極端な差を
設けて、保持シール層における嵩密度の差を大きくした
い場合には、追加する耐熱無機繊維マットを斜めにカッ
トしたり、追加する耐熱無機繊維マットを複層とすれば
よい。
を一定にしておき、分割型シェルの形状で対応すること
も可能である。すなわち、図6に示すように、予め分割
型シェル3および4と触媒保持体1とのクリアランスを
シェルの合わせ目部分近傍では大きく、その他の部分を
小さくしておけばよい。その他にも、分割型シェルの合
わせ目部分近傍以外の部分のシェル内側にビードを設け
てもよい。
ットの組付けが容易に行われるためには、真空パックフ
ィルム等の摩擦係数の低い材料で耐熱無機繊維マットを
覆って、耐熱無機繊維マットの表面に潤滑性を付与する
ことが好ましい。ちなみに、前記排ガス浄化用コンバー
ターは、自動車製造工場において、エンジンの排気ガス
パイプに接続され、その試運転の際には、高温度の排ガ
スによって、接着剤、真空パックフィルム等が焼却され
るのが通例である。但し、加熱分解時発生するガスが有
害でない成分のものを選択する必要はある。
エライトの触媒保持体1と、この触媒保持体1の外側を
覆う内径108mmのSUS409製の分割型シェル3
および4との間に、保持シール層2を設けた排気ガス浄
化用触媒コンバータを、図3〜5に示したところに従っ
て製造した。
結晶質アルミナファイバーのマット(デンカアルセン電
気化学工業(株)製)を使用し、図3に示したように、
厚み12mm、嵩密度0.08g/cm3 のベースマッ
トに、厚み6mm、嵩密度0.08g/cm3 の2枚の
パッチを貼り当てて、薄肉部20aおよび20bと、厚
肉部20cおよび20dとを形成し、その後真空パック
により保護した。真空パック後の厚みおよび嵩密度は、
薄肉部が4.4mmおよび0.22g/cm3、そして
厚肉部が6.5mmおよび0.22g/cm3 であっ
た。
持体1に巻付けて粘着テープ等で仮止めした後、図4に
示したように、分割型シェル3および4を配置してから
分割型シェル3および4で触媒保持体1を挟み込んだ
後、シェルのフランジ3aと4a、3bと4bをそれぞ
れ溶接して、図5に示す触媒コンバータを得た。
熱無機繊維マット20を分割型シェル3および4で挟み
込む際に、該シェルのフランジ3aと4aあるいは3b
と4bの間に、耐熱無機繊維マット20を噛み込むこと
なく組立てが完了した。
ール層2における、合わせ目部分の嵩密度は0.24g
/cm3 および保持部分の嵩密度は0.36g/cm3
であった。なお、触媒保持体1と分割型シェル3および
4とのクリアランスは、4mmである。
トルのガソリンエンジンに接続し、エンジン回転数をア
イドリングから5500rpmまで10分間で上昇さ
せ、その後5分間でアイドリングに戻す試験を、連続で
500時間行った後、分割型シェルを開封して内部を観
察したが、触媒保持体および保持シール層に損傷は見ら
れず、また排気ガスが漏れた痕跡も見られなかった。
と触媒保持体とのクリアランスを、図6に示すように、
分割型シェルの合わせ目で6mmとし、この合わせ目か
らシェルの頂点へクリアランスを漸減して頂点のクリア
ランスを4mmとした。耐熱無機繊維マット20には、
厚み18mmおよび嵩密度0.08g/cm3 の結晶質
アルミナファイバーのマットを真空パックにより厚み
6.5mmおよび嵩密度0.22g/cm3 としたもの
を用いた。以上の条件に従って、触媒保持体1の外周に
耐熱無機繊維マット20を巻付けたのち、分割型シェル
3および4で挟み込み、図6に示す触媒コンバータを得
た。
ール層2における、合わせ目部分の嵩密度は0.24g
/cm3 および保持部分の嵩密度は0.36g/cm3
であった。
熱無機繊維マット20を分割型シェル3および4で挟み
込む際に、該シェルのフランジ3aと4aあるいは3b
と4bの間に、耐熱無機繊維マット20を噛み込むこと
なく組立てが完了した。また、組立て後の触媒コンバー
タを、実施例1と同様に、エンジン評価を行ったとこ
ろ、問題は見られなかった。
き付ける耐熱無機繊維マットとして、図7に示す均一な
厚さのものを用いた。すなわち、厚み18mmおよび嵩
密度0.08g/cm3 の耐熱無機繊維マット30を真
空パックして用いた。真空パック後の厚みおよび嵩密度
は、それぞれ6.5mmおよび0.22g/cm3 であ
った。
媒保持体1に巻付け、粘着テープ等で仮止めした後分割
型シェル3および4で挟み込んでところ、図8に示すよ
うに、フランジ3aと4a、さらに3bと4b間に耐熱
無機繊維マット30が噛み込んで、フランジの溶接が行
えず、組立ては実現しなかった。
繊維マットが分割型シェルに噛み込むことなしに、所望
の嵩密度を有する保持シール層を設けることができるた
め、触媒保持体と分割型シェルとの間のシール機能に優
れる排気ガス浄化用触媒コンバータを提供し得る。
斜視図である。
説明する図である。
バーターの断面図である。
トを示す図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 触媒保持体と、この触媒保持体の外側を
覆う金属製の分割型シェルとの間に、主に耐熱無機繊維
から構成された保持シール層を設けた排気ガス浄化用触
媒コンバータにおいて、 上記保持シール層は、分割型シェルの合わせ目近傍部分
における嵩密度に比して、それ以外の部分の嵩密度を大
きくしたことを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバー
タ。 - 【請求項2】 保持シール層の分割型シェルの合わせ目
近傍部分における嵩密度が0.16〜0.30g/cm
3 である請求項1記載の排気ガス浄化用触媒コンバー
タ。 - 【請求項3】 保持シール層の分割型シェルの合わせ目
近傍以外の部分における嵩密度が0.25〜0.50g
/cm3 である請求項1または2記載の排気ガス浄化用
触媒コンバータ。 - 【請求項4】 保持シール層が、平均繊維径が2〜6μ
m およびアルミナ含有率が60wt%以上の結晶質アルミ
ナファイバからなる請求項1、2または3記載の排気ガ
ス浄化用触媒コンバータ。 - 【請求項5】 触媒保持体と、この触媒保持体の外側を
覆う金属製の分割型シェルとの間に、主に耐熱無機繊維
から構成された保持シール層を設けた排気ガス浄化用触
媒コンバータを製造するに当たり、 上記触媒保持体の外周部に、薄肉部および厚肉部を有す
る耐熱無機繊維マットを、その薄肉部が分割型シェルの
合わせ目部分に合致する配置の下に巻き付けた後、耐熱
無機繊維マットで覆われた触媒保持体を分割型シェルに
て挟んで組み付けることを特徴とする排気ガス浄化用触
媒コンバータの製造方法。 - 【請求項6】 耐熱無機繊維マットの薄肉部の厚さが、
触媒保持体と分割型シェルとのクリアランスの1.1〜
1.5倍である請求項5記載の排気ガス浄化用触媒コン
バータの製造方法。 - 【請求項7】 耐熱無機繊維マットの厚肉部の厚さが、
触媒保持体と分割型シェルとのクリアランスの1.1〜
2.1倍である請求項5または6記載の排気ガス浄化用
触媒コンバータの製造方法。 - 【請求項8】 触媒保持体と、この触媒保持体の外側を
覆う金属製の分割型シェルとの間に、主に耐熱無機繊維
から構成された保持シール層を設けた排気ガス浄化用触
媒コンバータを製造するに当たり、 上記触媒保持体の外周部に耐熱無機繊維マットを巻き付
けたのち、触媒保持体と分割型シェルとのクリアランス
が分割型シェルの合わせ目部分で大きく、それ以外の部
分で小さく設定された、分割型シェルにて、耐熱無機繊
維マットで覆われた触媒保持体を挟んで組み付けること
を特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00428797A JP3833761B2 (ja) | 1997-01-14 | 1997-01-14 | 排気ガス浄化用触媒コンバータおよびその製造方法と排気ガス浄化用触媒コンバータに供する耐熱無機繊維マット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00428797A JP3833761B2 (ja) | 1997-01-14 | 1997-01-14 | 排気ガス浄化用触媒コンバータおよびその製造方法と排気ガス浄化用触媒コンバータに供する耐熱無機繊維マット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10196355A true JPH10196355A (ja) | 1998-07-28 |
| JP3833761B2 JP3833761B2 (ja) | 2006-10-18 |
Family
ID=11580319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00428797A Expired - Lifetime JP3833761B2 (ja) | 1997-01-14 | 1997-01-14 | 排気ガス浄化用触媒コンバータおよびその製造方法と排気ガス浄化用触媒コンバータに供する耐熱無機繊維マット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3833761B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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