JP4652554B2

JP4652554B2 - Catalytic converter and manufacturing method thereof

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Publication number: JP4652554B2
Application number: JP2000343350A
Authority: JP
Inventors: 浩司福島
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2020-11-10
Also published as: JP2002147230A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒コンバータ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用、特に自動車の動力源として、ガソリンや軽油を燃料とする内燃機関が百年以上にわたり用いられてきた。しかしながら、排気ガスが健康や環境に害を与えることが問題となり、それ以降は排気ガス中に含まれているＣＯ、ＮＯｘ、ＰＭ等を除去する装置である排気ガス浄化用触媒コンバータが各種提案されるに至っている。通常の排気ガス浄化用触媒コンバータは、触媒担持体と、前記触媒担持体の外周を覆う金属製シェルと、両者間のギャップに配置される保持シール材とを備えている。触媒担持体としてはハニカム状に成形したコージェライト担体が用いられており、それには白金等の触媒が担持されている。
【０００３】
また最近では、石油を動力源としない次期のクリーンな動力源の研究が進められており、そのうち特に有望なものとして例えば燃料電池がある。燃料電池とは、水素と酸素とが反応して水ができる際に得られる電気を、動力源として用いるものである。酸素は空気中からじかに取り出される反面、水素についてはメタノール、ガソリン等を改質して用いている。この場合、メタノール等の改質は触媒反応によって行われる。そして、このような燃料電池にも、触媒担持体と、触媒担持体の外周を覆う金属製シェルと、両者間のギャップに配置される保持シール材とを備える燃料電池用触媒コンバータが用いられている。触媒担持体としてはハニカム状に成形したコージェライト担体が用いられており、それには銅系の触媒が担持されている。
【０００４】
上記の触媒コンバータを製造する方法をここで簡単に説明しておく。
まず、セラミックファイバからなるマット材料２０を打ち抜くことによって、図７に示すような形状の保持シール材２１を作製する。この保持シール材２１は、長手方向における一端縁に凸状合わせ部２２を有し、他端縁に凹状合わせ部２３を有している。
【０００５】
次に、この保持シール材２１を触媒担持体２４の外周面２４ａに巻き付ける。その際、一般的には、ビニル等の有機テープ２５を用いて保持シール材２１の両方の巻き合わせ端同士を複数箇所にて固定する。このとき、凸状合わせ部２２と凹状合わせ部２３とが係合した状態となる。
【０００６】
次に、金属製シェルをあらかじめ二分割しておき、その中に保持シール材２１が巻き付けられた触媒担持体２４を配置して挟み込む。このようなキャニング作業を行う結果、触媒コンバータが完成するようになっている。上記のようなキャニング方式ばかりでなく、保持シール材２１が巻き付けられた触媒担持体２４をパイプ状の金属製シェルに圧入する方法（圧入方式）も従来実施されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記保持シール材２１を金属製シェル内に充填したときの密度が低いと、触媒担持体２４がガタついて破損しやすくなったり、シール部分からガスがリークしやすくなるという問題があった。従って、上記の問題を解消するためには、保持シール材２１全体を厚めに設定する等して、充填密度を高くすることが必要になる。
【０００８】
しかしながら、このようにすると圧入やキャニング等といった組み付け作業が困難になり、触媒コンバータの製造が困難になるという問題があった。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、担持体保持性及びシール性に優れるにも関わらず、簡単に製造できる触媒コンバータを提供することにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、上記構造の触媒コンバータを簡単にかつ確実に製造することができる触媒コンバータの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、触媒担持体と、その触媒担持体の外周を覆う筒状の金属製シェルと、それらのギャップに配置される保持シール材とを備える触媒コンバータにおいて、セラミックファイバを含んでなる帯状を呈する前記保持シール材を前記触媒担持体の外周面に螺旋状かつ連続的に複数周巻き付け、前記触媒担持体の外周面に隣接する前記保持シール材の縁部同士が一部重なり合った重なり合い部分を形成し、当該保持シール材を触媒担持体と金属製シェルとのギャップに配置することにより、前記重なり合い部分は圧縮されて充填密度の高い部分が触媒担持体の周方向に沿って延びるように形成されていることを特徴とする触媒コンバータをその要旨とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記保持シール材における重なり合い部分は、少なくとも前記触媒担持体の１周分以上の長さにわたって存在しているとした。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記保持シール材における重なり合い部分の幅は、５ｍｍ〜１５ｍｍであるとした。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記保持シール材における重なり合い部分の面積は、重なり合っていない部分の面積の１／３以下であるとした。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記保持シール材は、同保持シール材の片側面に接着層を備えているとした。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項において、前記ギャップ内に配置される前における前記重なり合い部分の高さは、前記ギャップ内に配置される前における前記保持シール材の厚さの１．１倍〜２．０倍であるとした。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、セラミックファイバを含んでなる帯状を呈する保持シール材を、触媒担持体の外周面に螺旋状かつ連続的に複数周巻き付け、前記触媒担持体の外周面に隣接する前記保持シール材の縁部同士が一部重なり合った重なり合い部分が形成されるように巻き付けて固定する工程と、前記保持シール材が巻き付け固定された触媒担持体を筒状の金属製シェル内に収容する工程とを含み、前記重なり合い部分は圧縮されて前記触媒担持体の周方向に沿って延びる充填密度の高い部分が形成されることを特徴とする触媒コンバータの製造方法をその要旨とする。
【００１７】
以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項１に記載の発明によると、巻き付けられた保持シール材において縁部同士が一部重なり合った重なり合い部分が、触媒担持体の周方向に沿って延びる突条となる。金属製シェルに触媒担持体を組み付けた場合、突条形成部分は厚さ方向に圧縮されるため、当該部分について特に保持シール材の充填密度が高くなる。このように突条形成部分において保持力が増大する結果、担持体保持性が向上して、触媒担持体がガタつきにくくなる。また、充填密度の高い部分は触媒担持体の周方向に沿って延びるものであるため、シール性も向上する。しかも、本発明では保持シール材全体を厚めに設定しているわけではないので、組み付け作業がそれほど困難にならず、簡単に製造可能な触媒コンバータとなる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によると、金属製シェルに触媒担持体を組み付けたときに充填密度の高い部分が略環状になるため、保持シール材の外表面にいわばＯリング状構造物を配設したような状態になる。このため、シール性がよりいっそう向上する。
【００２０】
請求項３に記載の発明によると、保持シール材における重なり合い部分の幅を好適範囲内にて設定したことにより、担持体保持性及びシール性の向上を十分に図りつつ、製造困難化及び高コスト化の防止を確実に達成することができる。
【００２１】
重なり合い部分の幅が５ｍｍ未満であると、充填密度の高い部分の幅が狭くなりすぎて、担持体保持性及びシール性の向上を十分に図ることができなくなるおそれがある。逆に、重なり合い部分の幅が１５ｍｍを越えると、保持シール材において肉厚な部分の割合が高くなる結果、組み付け作業が困難になるばかりでなく、保持シール材の使用量が増えて高コスト化するおそれがある。
【００２２】
請求項４に記載の発明によると、重なり合い部分とそうでない部分との面積比を好適範囲内にて設定したことにより、製造困難化及び高コスト化の防止を確実に達成することができる。前記面積比が１／３を越えると、保持シール材において肉厚な部分の割合が高くなる結果、組み付け作業が困難になるばかりでなく、保持シール材の使用量が増えて高コスト化するおそれがある。
【００２３】
請求項５に記載の発明によると、片側面に接着層を備えた保持シール材であるため、テープを用いなくても触媒担持体の外周面に対して固定されることができる。よって、巻き付け作業が容易なものとなる。
【００２５】
請求項６に記載の発明によると、前記重なり合い部分の高さと前記保持シール材の厚さとの比を好適範囲にて設定しているため、担持体保持性及びシール性の向上を十分に図りつつ、製造困難化の防止を確実に達成することができる。
【００２６】
前記高さと厚さとの比が１．１倍未満であると、突条の圧縮度合いが小さくなりすぎてしまい、突条形成部分における充填密度を十分高くすることができなくなる。従って、担持体保持性及びシール性の向上を十分に図ることができなくなる。逆に、前記高さと厚さとの比が２．０倍を超えると、突条の圧縮度合いが大きくなりすぎてしまい、組み付け作業が困難になるおそれがある。従って、製造の困難化を十分に防止することができなくなる。
【００２７】
請求項７に記載の発明では、セラミックファイバを含んでなる帯状を呈する保持シール材を触媒担持体の外周面に螺旋状かつ連続的に複数周巻き付け、触媒担持体の外周面に隣接する保持シール材の縁部同士が一部重なり合った状態で巻き付けて固定することにより、保持シール材の外表面に好適な形状の重なり合い部分を形成することができる。次いで、前記触媒担持体を筒状の金属製シェル内に収容することにより、突条形成部分を厚さ方向に圧縮して、部分的に充填密度の高い箇所を形成することができる。以上の結果、所望の触媒コンバータを簡単にかつ確実に得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
以下、本発明を具体化した一実施形態の自動車排気ガス浄化装置用触媒コンバータを図１〜図４に基づき詳細に説明する。
【００２９】
図４に示される本実施形態の触媒コンバータ１は、自動車の車体において、エンジンの排気管の途中に設けられる。エンジンから触媒コンバータ１までの距離は比較的短いため、触媒コンバータ１には約７００℃〜９００℃の高温の排気ガスが供給されるようになっている。エンジンがリーンバーンエンジンである場合には、触媒コンバータ１には約９００℃〜１０００℃という、さらに高温の排気ガスが供給されるようになっている。
【００３０】
図４に示されるように、本実施形態の触媒コンバータ１は、基本的に、触媒担持体２と、触媒担持体２の外周を覆う金属製シェル３と、両者２，３間のギャップに配置される保持シール材４とによって構成されている。
【００３１】
前記触媒担持体２は、コージェライト等に代表されるセラミック材料を用いて作製されている。この触媒担持体２は断面円形状をした柱状部材となっている。また、触媒担持体２は、軸線方向に沿って延びる多数のセル５を有するハニカム構造体であることが好ましい。セル壁には排気ガス成分を浄化しうる白金やロジウム等の貴金属系触媒が担持されている。なお、触媒担持体２として、上記のコージェライト担体のほかにも、例えば炭化珪素、窒化珪素等のハニカム多孔質焼結体等を用いてもよい。
【００３２】
前記金属製シェル３としては、例えば組み付けに際して圧入方式を採用する場合には、断面Ｏ字状（パイプ状）の金属製円筒部材が用いられる。なお、円筒部材を形成するための金属材料としては、耐熱性や耐衝撃性に優れた金属（例えばステンレス等のような鋼材等）が選択されることがよい。圧入方式に代えていわゆるキャニング方式を採用する場合には、前記断面Ｏ字状の金属製円筒部材を軸線方向に沿って複数片に分割したもの（即ちクラムシェル）が用いられる。
【００３３】
そのほか、組み付けに際して巻き締め方式を採用する場合には、例えば断面Ｃ字状ないしＵ字状の金属製円筒部材、言い換えるといわば軸線方向に沿って延びるスリット（開口部）を１箇所にのみ有する金属製円筒部材が用いられる。この場合、触媒担持体２の組み付けに際し、触媒担持体２に保持シール材４を固定したものを金属製シェル３内に収め、その状態で金属製シェル３を巻き締めた後に開口端が接合（溶接、接着、ボルト締め等）される。溶接、接着、ボルト締め等といった接合作業は、キャニング方式を採用したときにも同様に行われる。
【００３４】
本実施形態の保持シール材４は、耐熱性無機繊維のマット状物を主材料として形成されたものである。好適な耐熱性無機繊維としては、例えばアルミナ−シリカ系セラミックファイバ等がある。この他、例えば結晶質アルミナファイバ、シリカファイバ、ロックウール、ガラスファイバ、カーボンファイバ等を用いてもよい。なお、保持シール材４中には、副材料として有機バインダ等が含まれていてもよい。
【００３５】
図２に示されるように、本実施形態の保持シール材４は細長い帯状を呈している。また、図１，図４に示されるように、この保持シール材４は、触媒担持体２の外周面２ａに螺旋状かつ連続的に巻き付けられる。
【００３６】
保持シール材４の幅Ｗ１は、その両端部４ａを除いて一定の大きさとなっている。保持シール材４の幅Ｗ１は、具体的には触媒担持体２の軸線方向長さＬ１の１／２以下、より好ましくは１／３以下、さらに好ましくは１／３〜１／１０であることがよい。
【００３７】
また、この保持シール材４の長さは、触媒担持体２の円周よりも長く、具体的には円周の２倍以上の長さであることがよく、より好ましくは円周の３倍以上の長さであることがよい。保持シール材４が触媒担持体２の円周よりも長いと、保持シール材４を触媒担持体２の外周面２ａに複数周巻き付けることが可能となるからである。
【００３８】
図２に示されるように、この保持シール材４には接着層６があらかじめ設けられている。好適な接着層６としては、例えば樹脂基材の両面に粘着剤を塗布してなる両面テープ等が挙げられる。本実施形態では、両面テープからなる接着層６が、保持シール材４の片側面における両縁部に一対設けられている。前記両面テープは両縁部において、保持シール材４の長手方向に沿って連続的に設けられている。もっとも、接着層６は、保持シール材４の片側面全体に設けられていても差し支えない。ただし、さらなる低コスト化を達成するうえでは、前者のごとく保持シール材４の片側面の一部の領域のみに接着層６を設けた構成のほうが有利である。なお、保持シール材４はこの接着層６を介して触媒担持体２の外周面２ａに接着されるようになっている。
【００３９】
図１に示されるように、保持シール材４における両方の端部４ａは、保持シール材４におけるそれ以外の部位に比べて幅狭に形成されている。より具体的にいうと、保持シール材４における両方の端部４ａは、保持シール材４の長手方向に対して斜めにかつ直線的にカットされた形状になっている。即ち、本実施形態の保持シール材４は、両端部に合わせ部を持たないため、凹凸のない極めて単純な形状となっている。
【００４０】
図１，図３等に示されるように、本実施形態の保持シール材４は、自身の縁部４ｂ同士が一部重なり合うような状態で、触媒担持体２の外周面２ａに巻き付けられている。
【００４１】
保持シール材４における重なり合い部分Ｐ１は、少なくとも触媒担持体の１周分以上の長さ、好ましくは２周分以上の長さにわたって存在していることがよい。その理由は、組み付け時に充填密度の高い部分が略環状になるため、保持シール材４の外表面にいわばＯリング状構造物を配設したような状態になるからである。このため、シール性をよりいっそう向上させることができる。
【００４２】
保持シール材４における重なり合い部分Ｐ１の幅Ｗ２は、保持シール材４自体の幅Ｗ１よりもかなり小さく設定されることがよく、具体的には５ｍｍ〜１５ｍｍ程度に設定されることが好ましい。
【００４３】
重なり合い部分Ｐ１の幅Ｗ２が５ｍｍ未満であると、充填密度の高い部分の幅が狭くなりすぎて、担持体保持性及びシール性の向上を十分に図ることができなくなるおそれがある。逆に、重なり合い部分Ｐ１の幅Ｗ２が１５ｍｍを越えると、保持シール材４において肉厚な部分の割合が高くなる結果、組み付け作業が困難になるおそれがある。そればかりでなく、保持シール材４の使用量が増えて高コスト化するおそれがある。
【００４４】
また、保持シール材４における重なり合い部分Ｐ１の面積は、重なり合っていない部分の面積の１／３以下、好ましくは１／４以下、さらに好ましくは１／５以下であることがよい。
【００４５】
重なり合い部分Ｐ１とそうでない部分との面積比が１／３を越えると、保持シール材４において肉厚な部分の割合が高くなる結果、組み付け作業が困難になるおそれがある。そればかりでなく、保持シール材４の使用量が増えて高コスト化するおそれがある。
【００４６】
次に、触媒コンバータ１を製造する手順を説明する。
まず、従来公知の手法により、細長かつ等幅の保持シール材４を作製する。この場合、必要に応じて保持シール材４に対する有機バインダの含浸を行って、さらに保持シール材４を厚さ方向に圧縮成形してもよい。有機バインダとしては、アクリルゴムやニトリルゴム等のようなラテックス等のほか、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂等を用いることができる。含浸法としては、浸漬法、スプレー法、ロールコータ法等といった従来公知の手法を採用することができる。なお、このようにして得た細長かつ等幅の保持シール材４は、巻き付け作業を行うまでの間、ロール状にして保管しておく。
【００４７】
巻き付け工程においては、保持シール材４を引き出して所定長さとなるようにカットする。その際、図２にて二点鎖線で示すように、端部４ａを斜めにカットする。カットのための手段としては基本的に何でもよく、特に金型のみに限定されるようなことはない。
【００４８】
次いで、カットされた保持シール材４を、触媒担持体２の外周面２ａに螺旋状かつ連続的に巻き付ける。このとき、接着層６がある面を外周面２ａ側に向けて、縁部４ｂ同士が一部重なり合うような状態で外周面２ａへの巻き付けを行う。その結果、接着層６を介して保持シール材４が触媒担持体２の外周面２ａ及び隣接するものの縁部４ｂに対して固定される。また、これにより巻き付けられた保持シール材４の外表面には、触媒担持体２の周方向に沿って延びる突条（即ち前記重なり合い部分Ｐ１）が形成された状態となる。なお、巻き付けられた保持シール材４の両端部４ａを有機テープで止めて固定することは、ここでは特に必須ではない。
【００４９】
ギャップ内に配置される前における前記突条の高さは、ギャップ内に配置される前における保持シール材４の厚さの１．１倍〜２．０倍、好ましくは１．５倍〜２．０倍に設定されることがよい。
【００５０】
前記高さと厚さとの比が１．１倍未満であると、突条の圧縮度合いが小さくなりすぎてしまい、突条形成部分における充填密度を十分高くすることができなくなる。従って、担持体保持性及びシール性の向上を十分に図ることができなくなる。逆に、前記高さと厚さとの比が２．０倍を超えると、突条の圧縮度合いが大きくなりすぎてしまい、組み付け作業が困難になるおそれがある。従って、製造の困難化を十分に防止することができなくなる。
【００５１】
ギャップ内に配置される前における保持シール材４の厚さ（重なり合っていない部分の厚さ）は、触媒担持体２と金属製シェル３とがなすギャップの１．１倍〜４．０倍程度、さらには１．５倍〜３．０倍程度に設定されることが望ましい。
【００５２】
また、触媒担持体２の外周面２ａにおいて保持シール材４が巻き付けられている部分の面積（保持シール材４による被覆部分の面積）は、外周面２ａの総面積の８０％〜１００％程度に設定されることがよい。
【００５３】
上記のように保持シール材４を巻き付けて固定した後、圧入、キャニングまたは巻き締めを行うことにより、所望の触媒コンバータ１が完成するようになっている。
【００５４】
ギャップ内に配置された状態における突条形成部分の充填密度は、０．１ｇ／ｃｍ³〜０．６ｇ／ｃｍ³、さらには０．２ｇ／ｃｍ³〜０．４ｇ／ｃｍ³であることが好ましい。前記充填密度が小さすぎると、発生面圧が低下することにより触媒担持体２を確実に保持できなくなるおそれがあるからである。一方、前記充填密度が大きすぎると、組み付け作業が困難になるおそれがあるほか、突条形成部分における繊維が折損して外部に飛散するおそれもあるからである。
【００５５】
以下、実施例について詳細に述べる。
（実施例）
触媒担持体２としては、外径１３０ｍｍφ、長さ１００ｍｍのコージェライトモノリスを用いた。金属製シェル３としては、肉厚１．５ｍｍかつ内径１４０ｍｍφであって断面Ｏ字状のＳＵＳ３０４製円筒部材を用いた。保持シール材４としては、アルミナ−シリカ系セラミックファイバからなるマット状長尺材に、５重量％の樹脂バインダ（ラテックス）を含浸させたものを用いた。含浸後における保持シール材４の厚さは８ｍｍであった。
【００５６】
保持シール材４の幅Ｗ１については、触媒担持体２の軸線方向長さＬ１の１／３強の大きさである約３５ｍｍに設定した。また、保持シール材４の巻き付け周数については３周強とした（図１参照）。
【００５７】
外周面２ａに螺旋状かつ連続的に巻き付けられた保持シール材４における重なり合い部分Ｐ１は、触媒担持体２の２周分以上の長さにわたって存在していた。また、重なり合い部分Ｐ１の幅Ｗ２については約７ｍｍに設定した。ギャップ内に配置される前における前記突条の高さは、ギャップ内に配置される前における保持シール材４の厚さの２．０倍となっていた。
【００５８】
そして、保持シール材４が巻き付け固定された触媒担持体２を金属製シェル３内に圧入して、触媒コンバータ１を得た。このような組み付け状態では、突条形成部分が厚さ方向に圧縮されており、当該部分における保持シール材４の充填密度が特に高くなっていた。即ち、ギャップ内に配置された状態における突条形成部分の充填密度は約０．３ｇ／ｃｍ³であり、それ以外の部分の充填密度は約０．１５ｇ／ｃｍ³であった。
【００５９】
なお、本実施例の保持シール材４は、全体を厚めに設定しているわけではないので、組み付け作業がそれほど困難なものにはならなかった。しかも、この保持シール材４は合わせ部のない単純な形状であるため、その作製時に打ち抜き金型による打ち抜き作業を必要としなかった。よって、以上のことから触媒コンバータ１を安価にかつ簡単に製造することが可能であった。
【００６０】
次に、上記のように組み立てられた触媒コンバータ１を、３リットルのガソリンエンジンに実際に搭載して連続運転するという試験を行った。その後、分解して観察を行ったところ、触媒担持体２及び保持シール材４に特に破損や損傷は見られず、排気ガスがリークした痕跡も何ら見られなかった。また、走行時に異音も発生せず、触媒担持体２がガタつくことなく確実に保持されていた。
【００６１】
即ち、この触媒コンバータ１は、安価であって簡単に製造できるばかりでなく、性能的にも優れていた。
従って、第１実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
【００６２】
（１）本実施形態では、触媒担持体２を組み付けたときに突条形成部分が厚さ方向に圧縮されるため、当該部分について特に保持シール材４の充填密度が高くなる。このように突条形成部分において保持力が増大する結果、担持体保持性が向上して、触媒担持体２がガタつきにくくなる。また、充填密度の高い部分は触媒担持体２の周方向に沿って延びるものであるため、排気ガスが通過しにくくなりシール性も向上する。しかも、本実施形態では保持シール材４全体を厚めに設定しているわけではないので、組み付け作業がそれほど困難にならず、簡単に製造可能な触媒コンバータ１とすることができる。
【００６３】
（２）この触媒コンバータ１では、組み付け時において充填密度の高い部分が略環状になる。そのため、保持シール材４の外表面にいわばＯリング状構造物を配設したような状態になり、結果としてシール性がよりいっそう向上する。
【００６４】
（３）この触媒コンバータ１では、保持シール材４が螺旋状かつ連続的に巻き付けられている。ゆえに、保持シール材４を断続的に巻き付けた場合と比べて、固定箇所が少なくて済み、巻き付け作業が容易になる。また、低コスト化を図るうえでも有利である。
【００６５】
（４）この触媒コンバータ１では、重なり合い部分Ｐ１の幅Ｗ２を好適範囲内にて設定しているため、担持体保持性及びシール性の向上を十分に図りつつ、製造困難化及び高コスト化の防止を確実に達成することができる。また、前記重なり合い部分Ｐ１とそうでない部分との面積比を好適範囲内にて設定しているため、製造困難化及び高コスト化の防止を確実に達成することができる。
【００６６】
（５）この触媒コンバータ１を構成する保持シール材４は、片側面に接着層６を備えるものであるため、テープを用いなくても外周面２ａに対して固定されることができる。よって、巻き付け作業が容易なものとなる。しかも、このような接着層６が少なくとも両縁部にあれば、縁部４ｂ同士の接合（即ち突条形成部分の接合）を確実に行うことができ、両者４ｂ，４ｂ間に隙間が生じにくくなる。
【００６７】
（６）本実施形態の帯状の保持シール材４によれば、触媒担持体２のサイズや断面形状が変わったとしても、その変更に確実に対応することができ、所望の触媒コンバータ１を確実に製造することができる。従って、この保持シール材４は比較的汎用性の高いものであるということができる。
【００６８】
（７）本実施形態の製造方法は、保持シール材４を自身の縁部４ｂ同士が一部重なり合うような状態で触媒担持体２の外周面２ａに巻き付けて固定することを特徴としている。従って、比較的簡単な作業であるにも関わらず、保持シール材４の外表面に好適な形状の突条を形成することができる。このため、所望の触媒コンバータ１を簡単にかつ確実に得ることができる。
［第２の実施形態］
次に、本発明を具体化した実施形態２を図５に基づいて説明する。ここでは実施形態１と相違する点を主に述べ、共通する点については同一部材番号を付すのみとしてその説明を省略する。
【００６９】
実施形態２では、分割された３本の保持シール材４が用いられている。これらの保持シール材４の長さは、いずれも触媒担持体２の円周と同じ長さに設定されている。従って、３本の保持シール材４のトータルの長さは前記円周の３倍である。そして、これらの保持シール材４は、触媒担持体２の外周面２ａにおける３箇所にて個別に、つまり非連続的に巻き付けられている。なお、保持シール材４の縁部４ｂ同士は実施形態１と同じく、一部が重なり合った状態となっている。
【００７０】
また、保持シール材４の端部４ａは斜め状にカットされておらず、保持シール材４の長手方向に対して垂直にカットされている。即ち、この保持シール材４は完全に等幅になっている。
【００７１】
従って、本実施形態の構成であっても、担持体保持性及びシール性に優れるにも関わらず、簡単に製造できる触媒コンバータ１とすることができる。
［第３の実施形態］
次に、本発明を具体化した実施形態３を図６に基づいて説明する。ここでは実施形態１と相違する点を主に述べ、共通する点については同一部材番号を付すのみとしてその説明を省略する。
【００７２】
実施形態３では、接着層６としての両面テープを持たない保持シール材４が用いられている。その代わりに、巻き付け作業を行った後、保持シール材４の両端部４ａに対して有機テープ７が貼り付けられている。その結果、保持シール材４が外周面２ａに固定されている。
【００７３】
従って、本実施形態の構成であっても、担持体保持性及びシール性に優れるにも関わらず、簡単に製造できる触媒コンバータ１とすることができる。
また、この構成であると、有機テープ７の貼り付けが必要な分だけ巻き付け作業の作業性が若干低下する一方で、接着層６の省略により保持シール材４自体の構成を簡略化することができる。このため、保持シール材４のさらなる低コスト化を図ることが可能となる。
【００７４】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・触媒担持体２の断面形状は図１等のような真円状に限定されることはなく、例えば楕円状や長円状等であってもよい。この場合、金属製シェル３の断面形状も、それに合わせて楕円状や長円状等に変更することがよい。
【００７５】
・金属製シェル３内への触媒担持体２の収容後に、金属製シェル３を巻き締めてその両端部同士を固定する手法としては、溶接に限定されることはなく、それ以外の手法を採用することも可能である。
【００７６】
・保持シール材４は、外周面２ａに対して螺旋状かつ断続的に巻き付けられていてもよい。
・保持シール材４における接着層６は、実施形態１等のような両面テープに限定されることはない。例えば、保持シール材４の片側面に接着剤を塗布し、それを乾燥させてなる接着剤層などであっても構わない。なお、接着層６は保持シール材４にあらかじめ設けられていなくてもよく、巻き付けの際に保持シール材４または触媒担持体２の外周面２ａのいずれかに塗布されるようにしてもよい。
【００７７】
・実施形態では本発明を自動車排気ガス浄化装置用触媒コンバータ１に具体化したが、それに限定されることはなく、例えばディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）や燃料電池改質器用触媒コンバータ等として具体化することも勿論許容される。
【００７８】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
（１）触媒担持体と、その触媒担持体の外周を覆う筒状の金属製シェルと、それらのギャップに配置されるとともに、セラミックファイバを主成分として有機バインダが含浸されている保持シール材とを備える触媒コンバータにおいて、前記保持シール材は、自身の縁部同士が一部重なり合うような状態で、前記触媒担持体の外周面に巻き付けられていることを特徴とする触媒コンバータ。
【００７９】
（２）触媒担持体の軸線方向長さの１／２以下の幅を有する帯状の保持シール材を、自身の縁部同士が一部重なり合うような状態で前記触媒担持体の外周面に巻き付けて固定する工程と、前記保持シール材が巻き付け固定された触媒担持体を筒状の金属製シェル内に収容する工程とを含む触媒コンバータの製造方法。
【００８０】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜６に記載の発明によれば、担持体保持性及びシール性に優れるにも関わらず、簡単に製造できる触媒コンバータを提供することができる。
【００８１】
請求項２に記載の発明によれば、シール性のよりいっそうの向上を図ることができる。
請求項５に記載の発明によれば、より簡単に製造可能なものとすることができる。
【００８２】
請求項３に記載の発明によれば、担持体保持性及びシール性の向上を十分に図りつつ、製造困難化及び高コスト化の防止を確実に達成することができる。
請求項４に記載の発明によれば、製造困難化及び高コスト化の防止を確実に達成することができる。
【００８３】
請求項６に記載の発明によると、担持体保持性及びシール性の向上を十分に図りつつ、製造困難化の防止を確実に達成することができる。
請求項７に記載の発明によれば、上記構造の触媒コンバータを簡単にかつ確実に製造することができる触媒コンバータの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した第１実施形態の触媒コンバータにおいて、触媒担持体に保持シール材を巻き付けたものを示す斜視図。
【図２】第１実施形態の保持シール材の部分斜視図。
【図３】第１実施形態の保持シール材を触媒担持体に巻き付けたものの部分拡大断面図。
【図４】第１実施形態の触媒コンバータの部分断面図。
【図５】第２実施形態の保持シール材を触媒担持体に巻き付けたものの斜視図。
【図６】第３実施形態の保持シール材を触媒担持体に巻き付けたものの斜視図。
【図７】従来技術の保持シール材の作製方法を説明するための斜視図。
【図８】従来技術の保持シール材を触媒担持体に巻き付けたものの斜視図。
【符号の説明】
１…触媒コンバータ、２…触媒担持体、２ａ…外周面、３…金属製シェル、４…保持シール材、４ｂ…縁部、６…接着層、Ｐ１…重なり合い部分、Ｗ２…重なり合い部分の幅。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalytic converter and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an internal combustion engine using gasoline or light oil as a fuel has been used for more than 100 years as a power source for vehicles, particularly automobiles. However, it has been a problem that exhaust gas is harmful to health and the environment. After that, various types of exhaust gas purifying catalytic converters have been proposed as devices for removing CO, NOx, PM, etc. contained in the exhaust gas. Has reached the point. A normal exhaust gas purifying catalytic converter includes a catalyst carrier, a metal shell covering the outer periphery of the catalyst carrier, and a holding sealing material disposed in a gap therebetween. As the catalyst carrier, a cordierite carrier formed in a honeycomb shape is used, and a catalyst such as platinum is supported on the carrier.
[0003]
Recently, research on the next clean power source that does not use oil as a power source has been promoted, and a particularly promising example is a fuel cell. A fuel cell uses electricity obtained when hydrogen and oxygen react to form water as a power source. Oxygen is extracted directly from the air, while hydrogen is reformed from methanol, gasoline, or the like. In this case, reforming of methanol or the like is performed by a catalytic reaction. Also in such a fuel cell, a catalytic converter for a fuel cell including a catalyst carrier, a metal shell covering the outer periphery of the catalyst carrier, and a holding sealing material disposed in a gap therebetween is used. Yes. As the catalyst support, a cordierite carrier formed in a honeycomb shape is used, and a copper-based catalyst is supported on the support.
[0004]
A method for manufacturing the above catalytic converter will now be briefly described.
First, a holding sealing material 21 having a shape as shown in FIG. 7 is produced by punching out a mat material 20 made of ceramic fibers. The holding sealing material 21 has a convex mating portion 22 at one end edge in the longitudinal direction and a concave mating portion 23 at the other end edge.
[0005]
Next, the holding sealing material 21 is wound around the outer peripheral surface 24 a of the catalyst carrier 24. In that case, generally, both the winding ends of the holding sealing material 21 are fixed at a plurality of locations using an organic tape 25 such as vinyl. At this time, the convex matching portion 22 and the concave matching portion 23 are engaged.
[0006]
Next, the metal shell is divided into two in advance, and the catalyst carrier 24 around which the holding sealing material 21 is wound is disposed and sandwiched. As a result of such a canning operation, a catalytic converter is completed. In addition to the canning method as described above, a method (press-in method) in which the catalyst carrier 24 around which the holding sealing material 21 is wound is press-fitted into a pipe-shaped metal shell has been conventionally performed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the density when the holding sealing material 21 is filled in the metal shell is low, there is a problem that the catalyst carrier 24 is rattled and easily damaged or gas is liable to leak from the sealing portion. Therefore, in order to solve the above problem, it is necessary to increase the filling density by setting the entire holding sealing material 21 to be thick.
[0008]
However, this makes it difficult to perform assembly work such as press-fitting and canning, which makes it difficult to manufacture a catalytic converter.
The present invention has been made in view of the above problems, and a first object of the present invention is to provide a catalytic converter that can be easily manufactured in spite of excellent carrier retention and sealing performance.
[0009]
A second object of the present invention is to provide a method of manufacturing a catalytic converter that can easily and reliably manufacture the catalytic converter having the above structure.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, in the invention according to claim 1, a catalyst carrier, a cylindrical metal shell covering the outer periphery of the catalyst carrier, and a holding sealing material disposed in the gap between them In a catalytic converter comprising:Presents a strip comprising ceramic fiberThe holding sealing materialTheOn the outer peripheral surface of the catalyst carrierSpiral and continuous multiple roundsWindingForming an overlapping portion in which edges of the holding sealing material adjacent to the outer peripheral surface of the catalyst carrier are partially overlapped, and disposing the holding sealing material in a gap between the catalyst carrier and the metal shell. The overlapping portion is compressed so that the portion with a high packing density extends along the circumferential direction of the catalyst carrier.The gist of the catalytic converter is as follows.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the overlapping portion of the holding sealing material is present over a length of at least one round of the catalyst carrier.
[0012]
  ContractClaim3The invention described in claim 1Or 2In the above, the width of the overlapping portion in the holding sealing material is 5 mm to 15 mm.
[0013]
  Claim4The invention described in claim 1 to claim 13In any one of the above, the area of the overlapping part in the holding sealing material is 1/3 or less of the area of the non-overlapping part.
[0014]
  Claim5The invention described in claim 1 to claim 14In any one of the above, the holding sealing material includes an adhesive layer on one side surface of the holding sealing material..
[0015]
  Claim6The invention described in claimAny one of 1 to 5In the gap before being placed in the gapOverlapping partThe height of was assumed to be 1.1 to 2.0 times the thickness of the holding sealing material before being placed in the gap.
[0016]
  Claim7In the invention described inPresents a strip comprising ceramic fiberHolding sealing material, TouchOn the outer peripheral surface of the medium carrierA plurality of circumferentially wound spirally and continuously so as to form an overlapping portion in which the edges of the holding sealing material adjacent to the outer peripheral surface of the catalyst carrier partially overlap each other.A step of winding and fixing, and a step of accommodating the catalyst carrier on which the holding sealing material is wound and fixed in a cylindrical metal shell.The overlapping portion is compressed to form a portion having a high packing density that extends along the circumferential direction of the catalyst carrier.The gist of the manufacturing method of the catalytic converter is as follows.
[0017]
  The “action” of the present invention will be described below.
  According to the first aspect of the present invention, the edges of the wound holding sealing material partially overlap each other.Overlapping partHowever, it becomes a ridge extending along the circumferential direction of the catalyst carrier. When the catalyst carrier is assembled to the metal shell, the protrusion-forming portion is compressed in the thickness direction, so that the packing density of the holding sealing material is particularly high for the portion. As described above, as a result of the increase in the holding force at the protrusion forming portion, the support holding property is improved, and the catalyst support is less likely to rattle. Moreover, since the part with a high packing density extends along the circumferential direction of the catalyst carrier, the sealing performance is also improved. Moreover, in the present invention, since the entire holding sealing material is not set thick, the assembling work is not so difficult, and the catalytic converter can be easily manufactured.
[0018]
According to the second aspect of the present invention, when the catalyst carrier is assembled to the metal shell, the portion having a high packing density is substantially annular, so that an O-ring structure is arranged on the outer surface of the holding sealing material. It becomes the state that did. For this reason, the sealing performance is further improved.
[0020]
  Claim3According to the invention described in the above, by setting the width of the overlapping portion in the holding sealing material within a preferable range, it is possible to sufficiently improve the holding body holding property and the sealing property, and to prevent difficulty in manufacturing and increase in cost. Can be achieved reliably.
[0021]
If the width of the overlapping portion is less than 5 mm, the width of the portion with a high packing density becomes too narrow, and it may not be possible to sufficiently improve the support holding property and the sealing property. On the other hand, if the width of the overlapping part exceeds 15 mm, the ratio of the thick part in the holding sealing material becomes high. As a result, not only the assembly work becomes difficult, but also the usage amount of the holding sealing material increases and the cost increases. There is a risk.
[0022]
  Claim4According to the invention described in (2), the area ratio between the overlapping portion and the non-overlapping portion is set within a preferable range, thereby making it possible to reliably achieve manufacturing difficulty and cost increase. If the area ratio exceeds 1/3, the ratio of the thick portion in the holding sealing material becomes high, so that not only the assembly work becomes difficult, but also the usage amount of the holding sealing material increases and the cost may increase. There is.
[0023]
  Claim5According to the invention described in (1), since the holding sealing material has an adhesive layer on one side, it can be fixed to the outer peripheral surface of the catalyst carrier without using a tape. Therefore, the winding work becomes easy.
[0025]
  Claim6According to the invention described in the above,Overlapping partSince the ratio of the height of the holding sealing material to the thickness of the holding sealing material is set within a suitable range, it is possible to reliably achieve prevention of manufacturing difficulties while sufficiently improving the holding body holding property and the sealing property. it can.
[0026]
If the ratio of the height to the thickness is less than 1.1 times, the degree of compression of the ridges becomes too small, and the filling density at the ridge forming part cannot be made sufficiently high. Therefore, it is impossible to sufficiently improve the carrier holding property and the sealing property. On the contrary, if the ratio of the height to the thickness exceeds 2.0 times, the degree of compression of the ridges becomes too large, and the assembling work may be difficult. Accordingly, it becomes impossible to sufficiently prevent the manufacturing from becoming difficult.
[0027]
  Claim7In the invention described inPresents a strip comprising ceramic fiberHolding sealing materialThe outer periphery of the catalyst carrier is spirally and continuously wound a plurality of times, and the edges of the holding sealing material adjacent to the outer periphery of the catalyst carrier partially overlap each other.StatusRolled inBy tightening and fixing, the shape of the shape suitable for the outer surface of the holding sealing materialOverlapping partCan be formed. Next, by accommodating the catalyst carrier in a cylindrical metal shell, the protrusion-forming portion can be compressed in the thickness direction, and a portion with a high packing density can be formed partially. As a result, a desired catalytic converter can be obtained easily and reliably.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, a catalytic converter for an automobile exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0029]
The catalytic converter 1 of the present embodiment shown in FIG. 4 is provided in the middle of an engine exhaust pipe in a vehicle body of an automobile. Since the distance from the engine to the catalytic converter 1 is relatively short, the exhaust gas having a high temperature of about 700 ° C. to 900 ° C. is supplied to the catalytic converter 1. When the engine is a lean burn engine, the catalytic converter 1 is supplied with exhaust gas having a higher temperature of about 900 ° C. to 1000 ° C.
[0030]
As shown in FIG. 4, the catalytic converter 1 of the present embodiment basically includes a catalyst carrier 2, a metal shell 3 that covers the outer periphery of the catalyst carrier 2, and a gap between the two. The holding sealing material 4 is configured.
[0031]
The catalyst carrier 2 is manufactured using a ceramic material typified by cordierite or the like. The catalyst carrier 2 is a columnar member having a circular cross section. The catalyst carrier 2 is preferably a honeycomb structure having a large number of cells 5 extending along the axial direction. A noble metal catalyst such as platinum or rhodium capable of purifying exhaust gas components is supported on the cell wall. In addition to the cordierite carrier, for example, a honeycomb porous sintered body such as silicon carbide or silicon nitride may be used as the catalyst carrier 2.
[0032]
As the metal shell 3, for example, when a press-fitting method is adopted at the time of assembly, a metal cylindrical member having an O-shaped cross section (pipe shape) is used. In addition, as a metal material for forming the cylindrical member, a metal excellent in heat resistance and impact resistance (for example, a steel material such as stainless steel) is preferably selected. When a so-called canning method is employed instead of the press-fitting method, a metal cylindrical member having an O-shaped cross section divided into a plurality of pieces along the axial direction (that is, a clam shell) is used.
[0033]
In addition, in the case of adopting a tightening method at the time of assembling, for example, a metal cylindrical member having a C-shaped or U-shaped cross section, in other words, a metal having a slit (opening) extending along the axial direction only at one place. A cylindrical member is used. In this case, when the catalyst carrier 2 is assembled, the catalyst carrier 2 fixed with the holding sealing material 4 is housed in the metal shell 3, and the metal shell 3 is wound in this state, and the opening end is joined ( Welding, bonding, bolting, etc.). Joining operations such as welding, bonding, and bolting are similarly performed when the canning method is adopted.
[0034]
The holding sealing material 4 of this embodiment is formed using a mat-like material of heat resistant inorganic fibers as a main material. Suitable heat-resistant inorganic fibers include, for example, alumina-silica ceramic fibers. In addition, for example, crystalline alumina fiber, silica fiber, rock wool, glass fiber, carbon fiber, or the like may be used. The holding sealing material 4 may contain an organic binder or the like as a secondary material.
[0035]
As shown in FIG. 2, the holding sealing material 4 of the present embodiment has an elongated strip shape. As shown in FIGS. 1 and 4, the holding sealing material 4 is spirally and continuously wound around the outer peripheral surface 2 a of the catalyst carrier 2.
[0036]
The width W1 of the holding sealing material 4 is a constant size except for its both end portions 4a. Specifically, the width W1 of the holding sealing material 4 is 1/2 or less, more preferably 1/3 or less, and further preferably 1/3 to 1/10 of the axial length L1 of the catalyst carrier 2. Is good.
[0037]
In addition, the length of the holding sealing material 4 is longer than the circumference of the catalyst carrier 2, specifically, is preferably twice or more the circumference, more preferably 3 times the circumference. It is good that it is the above length. This is because if the holding sealing material 4 is longer than the circumference of the catalyst carrier 2, the holding sealing material 4 can be wound around the outer peripheral surface 2a of the catalyst carrier 2 a plurality of times.
[0038]
As shown in FIG. 2, the holding sealing material 4 is provided with an adhesive layer 6 in advance. Suitable adhesive layer 6 includes, for example, a double-sided tape formed by applying a pressure-sensitive adhesive to both surfaces of a resin base material. In the present embodiment, a pair of adhesive layers 6 made of double-sided tape are provided on both edge portions on one side surface of the holding sealing material 4. The double-sided tape is provided continuously along the longitudinal direction of the holding sealing material 4 at both edges. However, the adhesive layer 6 may be provided on the entire one side surface of the holding sealing material 4. However, in order to achieve further cost reduction, the configuration in which the adhesive layer 6 is provided only in a partial region on one side of the holding sealing material 4 as in the former is advantageous. The holding sealing material 4 is bonded to the outer peripheral surface 2 a of the catalyst carrier 2 through the adhesive layer 6.
[0039]
As shown in FIG. 1, both end portions 4 a of the holding sealing material 4 are formed narrower than other portions of the holding sealing material 4. More specifically, both end portions 4 a of the holding sealing material 4 are cut obliquely and linearly with respect to the longitudinal direction of the holding sealing material 4. That is, the holding sealing material 4 of the present embodiment has a very simple shape with no unevenness because it does not have a matching portion at both ends.
[0040]
As shown in FIGS. 1, 3, etc., the holding sealing material 4 of this embodiment is wound around the outer peripheral surface 2 a of the catalyst carrier 2 in a state where the edges 4 b of the holding seal material 4 partially overlap each other. .
[0041]
The overlapping portion P1 in the holding sealing material 4 should exist at least over a length of one or more rounds of the catalyst carrier, preferably over a length of two or more rounds. The reason for this is that the portion having a high filling density at the time of assembling becomes a substantially annular shape, so that a state in which an O-ring-like structure is arranged on the outer surface of the holding sealing material 4 is obtained. For this reason, the sealing performance can be further improved.
[0042]
The width W2 of the overlapping portion P1 in the holding sealing material 4 is preferably set to be considerably smaller than the width W1 of the holding sealing material 4 itself, and specifically, is preferably set to about 5 mm to 15 mm.
[0043]
If the width W2 of the overlapping portion P1 is less than 5 mm, the width of the portion having a high packing density becomes too narrow, and it may not be possible to sufficiently improve the support holding property and the sealing property. On the other hand, if the width W2 of the overlapping portion P1 exceeds 15 mm, the proportion of the thick portion in the holding sealing material 4 increases, and assembling work may become difficult. In addition, the amount of the holding sealing material 4 used may increase and the cost may increase.
[0044]
The area of the overlapping portion P1 in the holding sealing material 4 is 1/3 or less, preferably 1/4 or less, more preferably 1/5 or less of the area of the non-overlapping portion.
[0045]
If the area ratio between the overlapping portion P1 and the portion that does not exceed 1/3, the ratio of the thick portion in the holding sealing material 4 increases, and assembling work may become difficult. In addition, the amount of the holding sealing material 4 used may increase and the cost may increase.
[0046]
Next, a procedure for manufacturing the catalytic converter 1 will be described.
First, the long and uniform holding sealing material 4 is produced by a conventionally known method. In this case, if necessary, the holding sealing material 4 may be impregnated with an organic binder, and the holding sealing material 4 may be compression molded in the thickness direction. As the organic binder, in addition to latex such as acrylic rubber and nitrile rubber, polyvinyl alcohol, acrylic resin, and the like can be used. As the impregnation method, a conventionally known method such as an immersion method, a spray method, a roll coater method or the like can be employed. The elongated and uniform width holding sealing material 4 obtained in this way is stored in a roll until it is wound.
[0047]
In the winding step, the holding sealing material 4 is pulled out and cut to a predetermined length. At that time, as shown by a two-dot chain line in FIG. 2, the end 4a is cut obliquely. Any means for cutting may be basically used, and it is not particularly limited only to the mold.
[0048]
Next, the cut holding sealing material 4 is spirally and continuously wound around the outer peripheral surface 2 a of the catalyst carrier 2. At this time, the surface with the adhesive layer 6 is directed toward the outer peripheral surface 2a, and the winding is performed on the outer peripheral surface 2a in a state where the edges 4b partially overlap each other. As a result, the holding sealing material 4 is fixed to the outer peripheral surface 2 a of the catalyst carrier 2 and the edge 4 b of the adjacent one via the adhesive layer 6. In addition, a protrusion (that is, the overlapping portion P1) extending along the circumferential direction of the catalyst carrier 2 is formed on the outer surface of the holding sealing material 4 wound thereby. It is not particularly essential here to fix the both ends 4a of the wound holding sealing material 4 with an organic tape.
[0049]
The height of the protrusion before being disposed in the gap is 1.1 to 2.0 times, preferably 1.5 to 2 times the thickness of the holding sealing material 4 before being disposed in the gap. It is good to set to 0 times.
[0050]
If the ratio of the height to the thickness is less than 1.1 times, the degree of compression of the ridges becomes too small, and the filling density at the ridge forming part cannot be made sufficiently high. Therefore, it is impossible to sufficiently improve the carrier holding property and the sealing property. On the contrary, if the ratio of the height to the thickness exceeds 2.0 times, the degree of compression of the ridges becomes too large, and the assembling work may be difficult. Accordingly, it becomes impossible to sufficiently prevent the manufacturing from becoming difficult.
[0051]
The thickness of the holding sealing material 4 before being disposed in the gap (thickness of the non-overlapping portion) is about 1.1 to 4.0 times the gap formed by the catalyst carrier 2 and the metal shell 3. Furthermore, it is desirable to set to about 1.5 to 3.0 times.
[0052]
Further, the area of the portion around which the holding sealing material 4 is wound on the outer peripheral surface 2a of the catalyst carrier 2 (the area of the covering portion by the holding sealing material 4) is about 80% to 100% of the total area of the outer peripheral surface 2a. It should be set.
[0053]
After holding and fixing the holding sealing material 4 as described above, the desired catalytic converter 1 is completed by performing press-fitting, canning or winding.
[0054]
The filling density of the protrusion forming portion in the state of being arranged in the gap is 0.1 g / cm.^Three~ 0.6g / cm^ThreeOr 0.2g / cm^Three~ 0.4g / cm^ThreeIt is preferable that This is because if the packing density is too small, the generated surface pressure is lowered, and the catalyst carrier 2 may not be reliably held. On the other hand, if the packing density is too high, the assembling work may be difficult, and the fibers in the ridge forming portion may be broken and scattered outside.
[0055]
Examples will be described in detail below.
(Example)
As the catalyst carrier 2, a cordierite monolith having an outer diameter of 130 mmφ and a length of 100 mm was used. As the metal shell 3, a cylindrical member made of SUS304 having a wall thickness of 1.5 mm, an inner diameter of 140 mmφ, and an O-shaped cross section was used. As the holding sealing material 4, a mat-like long material made of alumina-silica ceramic fiber impregnated with 5% by weight of a resin binder (latex) was used. The thickness of the holding sealing material 4 after impregnation was 8 mm.
[0056]
The width W1 of the holding sealing material 4 was set to about 35 mm, which is a little more than one third of the axial length L1 of the catalyst carrier 2. Further, the winding frequency of the holding sealing material 4 was set to slightly more than 3 (see FIG. 1).
[0057]
The overlapping portion P1 in the holding sealing material 4 spirally and continuously wound around the outer peripheral surface 2a was present over a length of two or more rounds of the catalyst carrier 2. Further, the width W2 of the overlapping portion P1 was set to about 7 mm. The height of the protrusion before being arranged in the gap was 2.0 times the thickness of the holding sealing material 4 before being arranged in the gap.
[0058]
Then, the catalyst carrier 2 on which the holding sealing material 4 was wound and fixed was press-fitted into the metal shell 3 to obtain the catalytic converter 1. In such an assembled state, the protrusion forming portion is compressed in the thickness direction, and the filling density of the holding sealing material 4 in the portion is particularly high. That is, the filling density of the protrusion forming portion in the state of being arranged in the gap is about 0.3 g / cm.^ThreeThe packing density of the other part is about 0.15 g / cm^ThreeMet.
[0059]
In addition, since the holding sealing material 4 of the present embodiment is not set to be thick as a whole, the assembling work has not been so difficult. In addition, since the holding sealing material 4 has a simple shape with no mating portion, it does not require a punching operation with a punching die at the time of production. Therefore, the catalytic converter 1 can be manufactured inexpensively and easily from the above.
[0060]
Next, a test was conducted in which the catalytic converter 1 assembled as described above was actually mounted on a 3-liter gasoline engine and continuously operated. After that, when disassembled and observed, the catalyst carrier 2 and the holding sealing material 4 were not particularly damaged or damaged, and no traces of exhaust gas leak were observed. Further, no abnormal noise was generated during traveling, and the catalyst carrier 2 was securely held without rattling.
[0061]
That is, this catalytic converter 1 is not only inexpensive and can be easily manufactured, but also has excellent performance.
Therefore, according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
[0062]
(1) In this embodiment, when the catalyst carrier 2 is assembled, the protrusion-forming portion is compressed in the thickness direction, so that the packing density of the holding sealing material 4 is particularly high for the portion. As a result of the increase in the holding force at the protrusion forming portion in this way, the carrier holding property is improved and the catalyst carrier 2 is less likely to rattle. Further, since the portion with a high packing density extends along the circumferential direction of the catalyst carrier 2, the exhaust gas hardly passes and the sealing performance is improved. In addition, in the present embodiment, the entire holding sealing material 4 is not set thick, so that the assembling operation is not so difficult and the catalytic converter 1 that can be easily manufactured can be obtained.
[0063]
(2) In the catalytic converter 1, a portion with a high packing density is substantially annular when assembled. Therefore, the O-ring-like structure is arranged on the outer surface of the holding sealing material 4, and as a result, the sealing performance is further improved.
[0064]
(3) In this catalytic converter 1, the holding sealing material 4 is wound spirally and continuously. Therefore, as compared with the case where the holding sealing material 4 is intermittently wound, the number of fixing points is small, and the winding work is facilitated. In addition, it is advantageous for cost reduction.
[0065]
(4) In this catalytic converter 1, since the width W2 of the overlapping portion P1 is set within a preferable range, it is difficult to manufacture and increase the cost while sufficiently improving the support holding property and the sealing property. Prevention can be achieved reliably. In addition, since the area ratio between the overlapping portion P1 and the portion that is not so is set within a preferable range, it is possible to reliably achieve manufacturing difficulty and cost increase.
[0066]
(5) Since the holding sealing material 4 constituting the catalytic converter 1 includes the adhesive layer 6 on one side, it can be fixed to the outer peripheral surface 2a without using a tape. Therefore, the winding work becomes easy. In addition, if such an adhesive layer 6 is at least at both edges, the edges 4b can be reliably joined together (that is, the protrusions are joined), and a gap is hardly formed between the two 4b and 4b. Become.
[0067]
(6) According to the belt-like holding sealing material 4 of the present embodiment, even if the size or cross-sectional shape of the catalyst carrier 2 is changed, the change can be reliably handled, and the desired catalytic converter 1 can be reliably obtained. Can be manufactured. Therefore, it can be said that the holding sealing material 4 is relatively versatile.
[0068]
(7) The manufacturing method of this embodiment is characterized in that the holding sealing material 4 is wound around and fixed to the outer peripheral surface 2a of the catalyst carrier 2 in a state where the edges 4b of the holding seal material 4 partially overlap each other. Therefore, in spite of a relatively simple operation, a protrusion having a suitable shape can be formed on the outer surface of the holding sealing material 4. For this reason, the desired catalytic converter 1 can be obtained easily and reliably.
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the points different from the first embodiment will be mainly described, and the common points are only given the same member numbers, and the description thereof will be omitted.
[0069]
In the second embodiment, three divided holding sealing materials 4 are used. The lengths of these holding sealing materials 4 are set to the same length as the circumference of the catalyst carrier 2. Accordingly, the total length of the three holding sealing materials 4 is three times the circumference. These holding sealing materials 4 are wound individually, that is, discontinuously, at three locations on the outer peripheral surface 2a of the catalyst carrier 2. Note that the edges 4b of the holding sealing material 4 are partially overlapped as in the first embodiment.
[0070]
Further, the end 4 a of the holding sealing material 4 is not cut obliquely, but is cut perpendicular to the longitudinal direction of the holding sealing material 4. That is, the holding sealing material 4 has a uniform width.
[0071]
Therefore, even if it is the structure of this embodiment, it can be set as the catalytic converter 1 which can be manufactured easily although it is excellent in a support body holding | maintenance property and a sealing performance.
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the points different from the first embodiment will be mainly described, and the common points are only given the same member numbers, and the description thereof will be omitted.
[0072]
In the third embodiment, the holding sealing material 4 having no double-sided tape as the adhesive layer 6 is used. Instead, after performing the winding operation, the organic tape 7 is attached to the both ends 4 a of the holding sealing material 4. As a result, the holding sealing material 4 is fixed to the outer peripheral surface 2a.
[0073]
Therefore, even if it is the structure of this embodiment, it can be set as the catalytic converter 1 which can be manufactured easily although it is excellent in a support body holding | maintenance property and a sealing performance.
In addition, with this configuration, the workability of the winding work is slightly reduced by the amount necessary to attach the organic tape 7, while the configuration of the holding sealing material 4 itself can be simplified by omitting the adhesive layer 6. it can. For this reason, it is possible to further reduce the cost of the holding sealing material 4.
[0074]
In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
The cross-sectional shape of the catalyst carrier 2 is not limited to a perfect circle as shown in FIG. 1 or the like, and may be, for example, an ellipse or an ellipse. In this case, the cross-sectional shape of the metal shell 3 is preferably changed to an elliptical shape, an oval shape, or the like accordingly.
[0075]
-After the catalyst carrier 2 is accommodated in the metal shell 3, the method of fastening the metal shell 3 and fixing both ends thereof is not limited to welding, and other methods are adopted. It is also possible to do.
[0076]
The holding sealing material 4 may be spirally and intermittently wound around the outer peripheral surface 2a.
The adhesive layer 6 in the holding sealing material 4 is not limited to the double-sided tape as in the first embodiment. For example, an adhesive layer formed by applying an adhesive to one side of the holding sealing material 4 and drying it may be used. The adhesive layer 6 may not be provided in advance on the holding sealing material 4, and may be applied to either the holding sealing material 4 or the outer peripheral surface 2 a of the catalyst carrier 2 at the time of winding.
[0077]
In the embodiment, the present invention is embodied in the catalytic converter 1 for an automobile exhaust gas purification device, but is not limited thereto, and is embodied as, for example, a diesel particulate filter (DPF), a catalytic converter for a fuel cell reformer, or the like. Of course, it is acceptable.
[0078]
Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the embodiment described above are listed below.
(1) a catalyst carrier, a cylindrical metal shell that covers the outer periphery of the catalyst carrier, a holding sealing material that is disposed in a gap between them and is impregnated with a ceramic fiber as a main component and an organic binder; The holding converter is wound around the outer peripheral surface of the catalyst carrier with the edges thereof partially overlapping each other.
[0079]
(2) A belt-like holding sealing material having a width of ½ or less of the axial length of the catalyst carrier is wound around the outer peripheral surface of the catalyst carrier in a state where the edges thereof partially overlap each other. A method for manufacturing a catalytic converter, comprising: a step of fixing; and a step of accommodating a catalyst carrier on which the holding sealing material is wound and fixed in a cylindrical metal shell.
[0080]
【The invention's effect】
  As detailed above, claims 1 to6According to the invention described in (1), it is possible to provide a catalytic converter that can be easily manufactured in spite of being excellent in carrier holding property and sealing property.
[0081]
  According to the second aspect of the present invention, the sealing performance can be further improved.
Claim5According to the invention described in, it can be manufactured more easily.
[0082]
  Claim3According to the invention described in (1), it is possible to reliably achieve prevention of manufacturing difficulty and cost increase while sufficiently improving the support holding property and the sealing property.
  Claim4According to the invention described in (1), it is possible to reliably achieve the difficulty in manufacturing and the prevention of cost increase.
[0083]
  Claim6According to the invention described in the above, it is possible to reliably achieve the prevention of difficulty in manufacturing while sufficiently improving the support holding property and the sealing property.
  Claim7According to the invention described in 1), it is possible to provide a method of manufacturing a catalytic converter that can easily and reliably manufacture the catalytic converter having the above structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a catalytic converter according to a first embodiment of the present invention, in which a holding seal material is wound around a catalyst carrier.
FIG. 2 is a partial perspective view of the holding sealing material of the first embodiment.
FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the holding sealing material of the first embodiment wound around a catalyst carrier.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the catalytic converter of the first embodiment.
FIG. 5 is a perspective view of a holding seal material of a second embodiment wound around a catalyst carrier.
FIG. 6 is a perspective view of a holding seal material of a third embodiment wound around a catalyst carrier.
FIG. 7 is a perspective view for explaining a conventional method for producing a holding sealing material.
FIG. 8 is a perspective view of a conventional holding sealing material wound around a catalyst carrier.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Catalytic converter, 2 ... Catalyst support body, 2a ... Outer peripheral surface, 3 ... Metal shell, 4 ... Holding sealing material, 4b ... Edge part, 6 ... Adhesive layer, P1 ... Overlapping part, W2 ... Width of overlapping part.

Claims

触媒担持体と、その触媒担持体の外周を覆う筒状の金属製シェルと、それらのギャップに配置される保持シール材とを備える触媒コンバータにおいて、セラミックファイバを含んでなる帯状を呈する前記保持シール材を前記触媒担持体の外周面に螺旋状かつ連続的に複数周巻き付け、前記触媒担持体の外周面に隣接する前記保持シール材の縁部同士が一部重なり合った重なり合い部分を形成し、当該保持シール材を触媒担持体と金属製シェルとのギャップに配置することにより、前記重なり合い部分は圧縮されて充填密度の高い部分が触媒担持体の周方向に沿って延びるように形成されていることを特徴とする触媒コンバータ。In the catalytic converter comprising a catalyst carrier, a cylindrical metal shell covering the outer periphery of the catalyst carrier, and a holding seal material disposed in the gap between them, the holding seal presenting a band shape including ceramic fibers A material is spirally and continuously wound around the outer peripheral surface of the catalyst carrier to form a plurality of overlapping portions in which edges of the holding sealing material adjacent to the outer peripheral surface of the catalyst carrier partially overlap each other. By disposing the holding sealing material in the gap between the catalyst carrier and the metal shell, the overlapping portion is compressed and the portion having a high packing density is formed so as to extend along the circumferential direction of the catalyst carrier. A catalytic converter characterized by

前記保持シール材における重なり合い部分は、少なくとも前記触媒担持体の１周分以上の長さにわたって存在していることを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータ。 2. The catalytic converter according to claim 1, wherein the overlapping portion in the holding sealing material exists over a length of at least one round of the catalyst carrier.

前記保持シール材における重なり合い部分の幅は、５ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の触媒コンバータ。The catalytic converter according to claim 1 or 2 , wherein a width of the overlapping portion in the holding sealing material is 5 mm to 15 mm.

前記保持シール材における重なり合い部分の面積は、重なり合っていない部分の面積の１／３以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の触媒コンバータ。The catalytic converter according to any one of claims 1 to 3 , wherein an area of the overlapping portion in the holding sealing material is 1/3 or less of an area of the non-overlapping portion.

前記保持シール材は、同保持シール材の片側面に接着層を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の触媒コンバータ。The catalytic converter according to any one of claims 1 to 4, wherein the holding sealing material includes an adhesive layer on one side surface of the holding sealing material.

前記ギャップ内に配置される前における前記重なり合い部分の高さは、前記ギャップ内に配置される前における前記保持シール材の厚さの１．１倍〜２．０倍であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の触媒コンバータ。The height of the overlapping portion before being disposed in the gap is 1.1 to 2.0 times the thickness of the holding sealing material before being disposed in the gap. The catalytic converter according to any one of claims 1 to 5 .

セラミックファイバを含んでなる帯状を呈する保持シール材を、触媒担持体の外周面に螺旋状かつ連続的に複数周巻き付け、前記触媒担持体の外周面に隣接する前記保持シール材の縁部同士が一部重なり合った重なり合い部分が形成されるように巻き付けて固定する工程と、前記保持シール材が巻き付け固定された触媒担持体を筒状の金属製シェル内に収容する工程とを含み、前記重なり合い部分は圧縮されて前記触媒担持体の周方向に沿って延びる充填密度の高い部分が形成されることを特徴とする触媒コンバータの製造方法。The holding sealing material exhibiting a band comprising a ceramic fiber, touch spiral and to wound multiple circumferential continuous to the outer peripheral surface of the medium bearing member, the edge portions of the holding sealing material adjacent to the outer peripheral surface of the catalyst carrier seen including a step but for fixing wound as a part overlapped overlapping portion is formed, and a step of accommodating the catalyst carrier the holding sealing material is fixed wrapped cylindrical metal shell, wherein A method for producing a catalytic converter, wherein the overlapping portion is compressed to form a portion with a high packing density extending along the circumferential direction of the catalyst carrier .