JP3715127B2

JP3715127B2 - Catalytic converter

Info

Publication number: JP3715127B2
Application number: JP04376199A
Authority: JP
Inventors: 真一土佐; 純一中出
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2019-02-22
Also published as: JP2000240439A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の排気系等に適用される触媒コンバータ、特に、触媒を担持する柱状モノリス担体と、そのモノリス担体の外周面に巻付けられ、且つバーミキュライトを含む保持マットと、その保持マットを覆うアウタシェルとを有する触媒コンバータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の触媒コンバータにおいては、アウタシェルにより保持マットを圧縮してモノリス担体に所定の面圧を付与し、このアウタシェルと保持マットによる保持力によってモノリス担体をアウタシェル内に不動に保持するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
バーミキュライトは、高温時に膨脹して保持マットの嵩を増し、これにより、膨脹したアウタシェルおよびモノリス担体間の間隔の増加に起因したモノリス担体に対する保持力の低下を抑制するものである。
【０００４】
ところが、フレッシュ状態の触媒コンバータの使用開始時においては、バーミキュライトが加熱されると、それは膨脹の前に収縮し、これに伴い保持マットの嵩が減少してモノリス担体に対する保持力が低下するため、保持マットおよびモノリス担体がそのモノリス担体軸線方向に位置ずれを起し易い、という不具合を生じた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フレッシュ状態の触媒コンバータの使用開始時において、バーミキュライトの加熱による収縮に起因した保持マットおよびモノリス担体の前記位置ずれを抑制し得るようにした前記触媒コンバータを提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため本発明によれば、触媒を担持する円柱状モノリス担体と、そのモノリス担体の外周面に巻付けられ且つバーミキュライトを全体に含む円筒状保持マットと、その保持マットを覆うアウタシェルとを有する触媒コンバータにおいて、フレッシュ状態の触媒コンバータの使用開始時における前記バーミキュライトの加熱による収縮に起因した前記保持マット及びモノリス担体相互の軸線方向位置ずれを抑制するために、前記保持マット外周面および前記アウタシェル内周面間にだけ、加熱下で溶融して接着力を発揮する合成樹脂フィルムを介在させた触媒コンバータが提供される。
【０００７】
前記のように構成すると、フレッシュ状態の触媒コンバータの使用開始時において、加熱によりバーミキュライトが収縮しても保持マットの外周面側は、合成樹脂フィルムの溶融物による接着力でアウタシェル内周面に止められ、またモノリス担体外周面および保持マット内周面間の摩擦係数は比較的大きいのでそれらの間の相対移動は無視することができ、これにより保持マットおよびモノリス担体相互の軸線方向位置ずれを抑制することができる。
【０００８】
なお、加熱下で一度収縮を惹起したバーミキュライトは、その後の加熱によって収縮することはない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１〜３において、自動車用触媒コンバータ１は、製造後未使用のフレッシュ状態にあるもので、筒状本体２と、その排気ガス導入側の端部に接合されるインレットコーン３と、その排気ガス排出側の端部に接合されるアウトレットコーン４とよりなる。筒状本体２は、触媒を担持する柱状、図示例では円柱状をなすモノリス担体５と、そのモノリス担体５の外周面に一重に巻付けられた円筒状の保持マット６と、その保持マット６の外周面に巻付けられた合成樹脂フィルムＦと、そのフィルムＦを覆うと共に保持マット６を圧縮するアウタシェル７とを有する。このようにアウタシェル７による保持マット６の圧縮によってモノリス担体５に所定の面圧を付与し、このアウタシェル７と保持マット６による保持力によってモノリス担体をアウタシェル７内に不動に保持する。アウタシェル７は、保持マット６の外周面に巻付けられてその保持マット６を圧縮する金属板８の一方の端縁部８ａ上に他方の端縁部８ｂを重ねて両端縁部８ａ，８ｂ間を溶接部９により接合したものである。
【００１０】
モノリス担体５は、セラミックスであるコージェライトより構成されたハニカムである。また保持マット６は、アルミナ繊維、シリカ繊維、バインダおよびバーミキュライトの混合物よりなり、従って、その保持マット６の全体にバーミキュライトが含まれる。そして、その保持マット６の両端部に形成された凹，凸部１０，１１を嵌合させてモノリス担体５外周面に巻付けられている。バインダとしてはアクリル酸エステル、ＮＢＲ等が用いられている。合成樹脂フィルムＦは加熱下で溶融して接着力を発揮するもので、例えばポリエチレンフィルムが用いられ、両端末は溶着されている。アウタシェル７、インレットコーン３およびアウトレットコーン４はフェライト系ステンレス鋼板（例えば、ＪＩＳＳＵＳ４０９、またはＪＩＳＳＵＳ４１０）を用いて形成されたものである。
【００１１】
図４は、フレッシュ状態の触媒コンバータ１の使用開始時における、加熱温度とモノリス担体５に対する面圧保持率との関係を示す。図４より、加熱温度の上昇に伴い面圧保持率が低下して約３５０℃にて最低となり、それを超えた温度域では面圧保持率が上昇することが判る。これは、加熱温度約３５０℃以下ではバーミキュライトが収縮し、一方、加熱温度が約３５０℃を超えるとバーミキュライトが膨脹に転ずることに起因する。この場合、加熱温度２５０〜３５０℃において保持マット６およびモノリス担体５がそのモノリス担体軸線方向ａに位置ずれを生じ易い。
【００１２】
これに対応すべく、合成樹脂フィルムＦを用い、またそのフィルムＦとしてポリエチレンフィルムを選定したものである。即ち、ポリエチレンフィルムＦは一般に約２００℃で軟化を開始し、酸素が十分に存在する雰囲気では４００℃以下で焼失するが、排気ガス雰囲気のような酸素が希薄な雰囲気では約５００℃まで焼失せずに、溶融状態で接着力を発揮する。つまり、ポリエチレンフィルムＦは、前記位置ずれが生じ易い２５０〜３５０℃の温度範囲を含む約２００〜約５００℃の温度範囲で接着剤として機能する。
【００１３】
前記のように構成すると、加熱によりバーミキュライトが収縮しても保持マット６の外周面側は、ポリエチレンフィルムＦの溶融物による接着力でアウタシェル７内周面に止どめられ、またモノリス担体５はセラミックスより構成されていることからその外周面および保持マット６内周面間の摩擦係数は比較的大きいのでそれらの間の相対移動は無視することができ、これにより保持マット６およびモノリス担体５の前記位置ずれを抑制することができる。
【００１４】
ポリエチレンフィルムＦをモノリス担体５上の保持マット６外周面に巻付けて、その保持マット６を予め圧縮しておくと、アウタシェル７の形成に当り、その金属板８により保持マット６を圧縮しなくてもよいので、アウタシェル７の形成作業性がよく、また保持マット６の片寄り、アウタシェル７による保持マット６の噛込み等を防止して、健全な触媒コンバータ１を製造することができる。なお、ポリエチレンフィルムＦは滑りが良いので、アウタシェル７の形成過程で、巻付けられた金属板８により引摺られるようなことはない。
【００１５】
ポリエチレンフィルムＦの代りにポリエチレンよりなる熱収縮チューブを用いることも可能である。
【００１６】
図５はモノリス担体５外周面および保持マット６内周面間に断熱層１２を介在させたものである。断熱層１２は、例えばアルミナ繊維マットよりなる。
【００１７】
このように構成すると、ポリエチレンフィルムＦの過熱による早期焼失を確実に防止すると共にバーミキュライトの熱劣化も防止することができる。またアルミナ繊維マット１２は嵩高であるが、ポリエチレンフィルムＦにより保持マット６を介し予め圧縮しておくことが可能であるから、その嵩高に起因した不具合、例えばアウタシェル７の形成作業性の悪化等は生じない。この場合、保持マット６内周面およびアルミナ繊維マット１２外周面間、ならびにアルミナ繊維マット１２内周面およびモノリス担体５外周面間の摩擦係数は比較的大きいので、それらの間の相対移動は無視することができる。
【００１８】
アルミナ繊維マット１２の目付はモノリス担体５外周面の温度によって異なり、例えばガソリンエンジンの排気系に触媒コンバータ１を適用する場合は表１の通りである。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば前記のように構成することにより、フレッシュ状態の触媒コンバータの使用開始時において、バーミキュライトの加熱による収縮に起因した保持マットおよびモノリス担体の、そのモノリス担体軸線方向への位置ずれを抑制し得る触媒コンバータを提供することができる。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、前記効果に加え、合成樹脂フィルムの過熱による早期焼失を確実に防止し、またバーミキュライトの熱劣化も防止することが可能な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】触媒コンバータの一例の正面図である。
【図２】図１の２−２矢視図である。
【図３】保持マットの斜視図である。
【図４】加熱温度とモノリス担体に対する面圧保持率との関係を示すグラフである。
【図５】触媒コンバータの他例の要部端面図で、図２に対応する。
【符号の説明】
１触媒コンバータ
５モノリス担体
６保持マット
７アウタシェル
１２断熱層（アルミナ繊維マット）
Ｆ合成樹脂フィルム（ポリエチレンフィルム）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalytic converter applied to an exhaust system of an automobile, in particular, a columnar monolith carrier carrying a catalyst, a holding mat wound around the outer peripheral surface of the monolith carrier and containing vermiculite, and the holding mat The present invention relates to an improvement of a catalytic converter having an outer shell for covering.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of catalytic converter, a holding mat is compressed by an outer shell to give a predetermined surface pressure to the monolith carrier, and the monolith carrier is held stationary in the outer shell by a holding force by the outer shell and the holding mat. is there.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Vermiculite is expanded at a high temperature to increase the bulk of the holding mat, and thereby suppresses a decrease in holding power to the monolith carrier due to an increase in the distance between the expanded outer shell and the monolith carrier.
[0004]
However, at the start of use of the fresh catalytic converter, when the vermiculite is heated, it contracts before expansion, and accordingly the bulk of the holding mat decreases and the holding power against the monolith support decreases. There was a problem that the holding mat and the monolith carrier were likely to be displaced in the axial direction of the monolith carrier.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide the catalytic converter capable of suppressing the displacement of the holding mat and the monolithic carrier caused by the contraction due to heating of the vermiculite at the start of use of the fresh catalytic converter. .
[0006]
According to the present invention for achieving the above object, it covers a circular columnar monolithic carrier carrying a catalyst, a cylindrical retaining mat including the entire wound 且 one vermiculite on the outer peripheral surface of the monolithic carrier, the holding mat In the catalytic converter having an outer shell, an outer peripheral surface of the holding mat in order to suppress axial displacement between the holding mat and the monolith carrier due to contraction due to heating of the vermiculite at the start of use of the fresh catalytic converter Further, there is provided a catalytic converter in which a synthetic resin film that melts under heating and exhibits an adhesive force is interposed only between inner peripheral surfaces of the outer shell.
[0007]
With the above configuration, even when vermiculite contracts due to heating when the fresh catalytic converter is used , the outer peripheral surface side of the holding mat is stopped on the inner peripheral surface of the outer shell by the adhesive force of the synthetic resin film melt. In addition, since the friction coefficient between the outer peripheral surface of the monolith carrier and the inner peripheral surface of the holding mat is relatively large, the relative movement between them can be ignored, thereby suppressing the axial displacement between the holding mat and the monolith carrier. can do.
[0008]
It should be noted that vermiculite that once caused shrinkage under heating does not shrink due to subsequent heating.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3, an automotive catalytic converter 1 is in a fresh state after production, and includes a cylindrical main body 2, an inlet cone 3 joined to an end of the exhaust gas introduction side, and an exhaust thereof. The outlet cone 4 is joined to the end portion on the gas discharge side. The cylindrical main body 2 includes a columnar monolithic carrier 5 supporting a catalyst, in the illustrated example, a columnar shape, a

cylindrical

holding mat 6 wound around the outer peripheral surface of the monolithic carrier 5, and the holding mat 6. A synthetic resin film F wound around the outer peripheral surface of the outer shell 7 and an outer shell 7 that covers the film F and compresses the holding mat 6. In this way, a predetermined surface pressure is applied to the monolith carrier 5 by the compression of the holding mat 6 by the outer shell 7, and the monolith carrier is held in the outer shell 7 by the holding force by the outer shell 7 and the holding mat 6. The outer shell 7 is wound around the outer peripheral surface of the holding mat 6 and the other end edge portion 8b is overlapped on one end edge portion 8a of the metal plate 8 that compresses the holding mat 6 so as to be between the

end edge portions

8a and 8b. Are joined by the weld 9.
[0010]
The monolith carrier 5 is a honeycomb composed of cordierite which is ceramic. The holding mat 6 is made of a mixture of alumina fiber, silica fiber, binder and vermiculite, and therefore the entire holding mat 6 contains vermiculite. Then, the concave and

convex portions

10 and 11 formed at both ends of the holding mat 6 are fitted and wound around the outer peripheral surface of the monolith carrier 5. As the binder, acrylic acid ester, NBR, or the like is used. The synthetic resin film F melts under heating and exhibits an adhesive force. For example, a polyethylene film is used, and both ends are welded. The outer shell 7, the inlet cone 3, and the outlet cone 4 are formed using a ferritic stainless steel plate (for example, JIS SUS409 or JIS SUS410).
[0011]
FIG. 4 shows the relationship between the heating temperature and the surface pressure retention ratio with respect to the monolith support 5 at the start of use of the fresh catalytic converter 1. From FIG. 4, it can be seen that the surface pressure retention decreases as the heating temperature rises and becomes the lowest at about 350 ° C., and the surface pressure retention increases in the temperature range exceeding that. This is because vermiculite contracts at a heating temperature of about 350 ° C. or lower, while vermiculite starts to expand when the heating temperature exceeds about 350 ° C. In this case, the holding mat 6 and the monolith carrier 5 are likely to be displaced in the monolith carrier axial direction a at a heating temperature of 250 to 350 ° C.
[0012]
In order to respond to this, a synthetic resin film F is used, and a polyethylene film is selected as the film F. That is, the polyethylene film F generally starts to soften at about 200 ° C. and burns down to 400 ° C. or less in an atmosphere where oxygen is sufficiently present, but burns down to about 500 ° C. in an oxygen-deficient atmosphere such as an exhaust gas atmosphere. Without demonstrating adhesive strength in the molten state. That is, the polyethylene film F functions as an adhesive in a temperature range of about 200 to about 500 ° C. including a temperature range of 250 to 350 ° C. where the positional deviation is likely to occur.
[0013]
If comprised as mentioned above, even if vermiculite shrinks by heating, the outer peripheral surface side of the holding mat 6 is stopped on the inner peripheral surface of the outer shell 7 by the adhesive force of the melt of the polyethylene film F, and the monolith carrier 5 is Since it is made of ceramics, the coefficient of friction between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the holding mat 6 is relatively large so that the relative movement between them can be neglected, whereby the holding mat 6 and the monolith carrier 5 The displacement can be suppressed.
[0014]
When the polyethylene film F is wound around the outer peripheral surface of the holding mat 6 on the monolith carrier 5 and the holding mat 6 is compressed in advance, the holding mat 6 is not compressed by the metal plate 8 in forming the outer shell 7. Therefore, the workability of forming the outer shell 7 can be improved, and the sound of the catalytic converter 1 can be manufactured by preventing the holding mat 6 from being offset and the outer shell 7 being bitten by the holding mat 6. In addition, since the polyethylene film F is slippery, it is not dragged by the wound metal plate 8 in the process of forming the outer shell 7.
[0015]
Instead of the polyethylene film F, a heat-shrinkable tube made of polyethylene can be used.
[0016]
FIG. 5 shows a heat insulating layer 12 interposed between the outer peripheral surface of the monolith carrier 5 and the inner peripheral surface of the holding mat 6. The heat insulating layer 12 is made of, for example, an alumina fiber mat.
[0017]
If comprised in this way, the premature burning by the overheating of the polyethylene film F can be prevented reliably, and the thermal deterioration of vermiculite can also be prevented. Further, although the alumina fiber mat 12 is bulky, it can be pre-compressed with the polyethylene film F via the holding mat 6, so problems due to the bulk, such as deterioration of workability of forming the outer shell 7, etc. Does not occur. In this case, since the friction coefficient between the inner peripheral surface of the holding mat 6 and the outer peripheral surface of the alumina fiber mat 12 and between the inner peripheral surface of the alumina fiber mat 12 and the outer peripheral surface of the monolith carrier 5 is relatively large, relative movement between them is ignored. can do.
[0018]
The basis weight of the alumina fiber mat 12 varies depending on the temperature of the outer peripheral surface of the monolith carrier 5. For example, Table 1 shows the case where the catalytic converter 1 is applied to an exhaust system of a gasoline engine.
[0019]
[Table 1]

[0020]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when the fresh catalytic converter is used, the holding mat and the monolith carrier due to the shrinkage caused by heating of the vermiculite in the axial direction of the monolith carrier are obtained. Thus, it is possible to provide a catalytic converter that can suppress the positional deviation.
[0021]
According to invention of Claim 2, in addition to the said effect, the catalytic converter which can prevent the premature burning by the overheating of a synthetic resin film reliably, and can also prevent the thermal deterioration of a vermiculite can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an example of a catalytic converter.
FIG. 2 is a view taken along arrow 2-2 in FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a holding mat.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the heating temperature and the surface pressure retention rate with respect to the monolith carrier.
FIG. 5 is an end view of a main part of another example of the catalytic converter and corresponds to FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Catalytic converter 5 Monolith carrier 6 Holding mat 7 Outer shell 12 Heat insulation layer (alumina fiber mat)
F Synthetic resin film (polyethylene film)

Claims

触媒を担持する円柱状モノリス担体（５）と、そのモノリス担体（５）の外周面に巻付けられ且つバーミキュライトを全体に含む円筒状保持マット（６）と、その保持マット（６）を覆うアウタシェル（７）とを有する触媒コンバータにおいて、
フレッシュ状態の触媒コンバータの使用開始時における前記バーミキュライトの加熱による収縮に起因した前記保持マット（６）及びモノリス担体（５）相互の軸線方向位置ずれを抑制するために、前記保持マット（６）外周面および前記アウタシェル（７）内周面間にだけ、加熱下で溶融して接着力を発揮する合成樹脂フィルム（Ｆ）を介在させたことを特徴とする触媒コンバータ。Covering the catalyst circularly columnar monolithic carrier carrying (5), a cylindrical retaining mat including the whole 且 one vermiculite wound around the outer peripheral surface of the monolithic carrier (5) (6), the retaining mat (6) In a catalytic converter having an outer shell (7),
In order to suppress the axial displacement between the holding mat (6) and the monolithic carrier (5) due to the shrinkage caused by heating of the vermiculite at the start of use of the fresh catalytic converter, the outer periphery of the holding mat (6) A catalytic converter characterized in that a synthetic resin film (F) that melts under heating and exhibits adhesive force is interposed only between the surface and the inner peripheral surface of the outer shell (7).

前記モノリス担体（５）外周面および前記保持マット（６）内周面間に断熱層（１２）を介在させた、請求項１記載の触媒コンバータ。 The catalytic converter according to claim 1, wherein a heat insulating layer (12) is interposed between the outer peripheral surface of the monolith support (5) and the inner peripheral surface of the holding mat (6).