JPH04156950A - 排気ガス浄化用触媒およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本願発明は、排気ガス浄化用触媒およびその製造法に関
するものである。

（従来の技術） 従来、排気ガス浄化用触媒としてセラミック製基体の表
面に触媒コート層を形成した所謂セラミック触媒か多用
されていたが、近年は加工性、活性速度等において優れ
るとの理由から、所謂金属触替わって採用される傾向に
ある。

尚、この金属触媒は、上掲公知例にも開示されるように
、平板状フォイルと波板状フォイルとを相互に重ね合わ
せた状態で順次渦巻き状に積層するとともに、上記各フ
ォイルの表面に触媒成分をコーティングして所定厚さの
触媒コート層を形成して構成される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような金属触媒においては、成形状態を
維持して強変性能を確保する観点から、平板状フォイル
と波板状フォイルとを相互に溶接接合しながら渦巻き状
に積層し、また積層形成された触媒担体はさらにその外
側に外筒部材を嵌挿してこれに溶接接合するのか一般的
である（尚、上掲公知例のものは外筒部材を設けない構
造となっている）。また、この場合、触媒担体の内周側
から外周側まで一様に平板状フォイルと波板状フォイル
の重ね合せ状態を維持する構成が一般的であり、従って
該触媒担体の外周面においては最外周の平板状フォイル
の内側まで触媒コート層が形成されることとなる。

一方、触媒コート層（一般に、γ−アルミナ（γ−Ａｔ
１２０］）を主成分とし、ＰＬ、ｔ）ｈ、Ｐｄ等の触媒
成分を含有する）は、溶接熱等、′）排気ガス１変に比
して極めて高（１温度条件下にさらされることによって
熱劣化しその性状か変化し１こり、また特に溶接熱の場
合には局部的に高い鴫衝撃かかかることからクラックか
発生すること等が懸念される・このため、その製造に際
してはできるたけこのような溶接熱の影響か触媒コート
層に及ばないように配慮する必要かある。

しかるに、従来一般の金属触媒においては、予しめその
表面に触媒コート層を形成した平板状フォイルと波板状
フォイルとを用いてこれを相互に溶接しながらｉＭ巻き
状に積層するようにしていたため、当然この時の溶接熱
か触媒コート層に伝達されその熱劣化あるいはクラック
発生等が懸念されるものである。

また、特に積層成形された触媒担体に対して外筒部材を
嵌挿する構成のものにあっては、元々フォイルが極めて
薄い（通常５０μ程度）ため、外筒部材と触媒担体とを
溶接接合する場合、該平板状フォイルか溶融してその溶
接熱か直接触媒コート層に加わることとなり、該触媒コ
ート層の熱劣化あるいはクラック発生という点において
重大な影響を与えるおそれがある。即ち、従来構造の排
気ガス浄化用触媒およびその製造法においては、溶接熱
が触媒コート層に与える影響についてなんら考慮がされ
ていないと言える。

そこで本願発明は、触媒コート層に与える溶接熱の影響
を可及的に抑制することによって、排気浄化性能が良好
で且つその信頼性の高い排気ガス浄化用触媒およびその
製造法を提案せんとしてなされたものである。

（課題を解決するための手段） 本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段と
して、 （１）請求項１記載の発明にかかる排気ガス浄化用触媒
では、重ね合せ状態で相互に溶接接合された平板状の第
１フォイルと波板状の第２フォイルとを順次渦巻き状に
多段積層するとともに該第１フ十イルと第２フォイルの
表面にそれぞれ触媒コート層か形成された触媒担体を外
筒部材内に嵌挿固定してなる排気カス浄化用触媒におし
）で、上記触媒担体の外周部においてはＥ記第１フォイ
ルのみを複数回積層して重合部を形成するとともに、該
重合部を上記外筒部材に対して溶接接合したことを特徴
とし、 （Ｉｔ）請求項２記載の発明にかかる排気ガス浄化用触
媒の製造法では、平板状の第１フォイルと波板状の第２
フォイルとを重ね合わせた状態で相互に溶接接合しなが
らこれを渦巻き状に順次積層するとともにその積層終端
部においては上記第１フォイルのみを複数回積層してこ
れを所定厚さを有する重合部とし、しかる後、上記第１
フォイルと第２フォイルの表面上にそれぞれ触媒成分を
コーティングして触媒担体を構成し、さらにこの触媒担
体を外筒部材内に嵌挿した後、この外筒部材と上記触媒
担体の重合部とを相互に溶接接合することを特徴とし、 （ＩＩＩ）請求項３記載の発明にかかる排気ガス浄化用
触媒の製造法では、請求項２記載の製造法において、外
筒部材と触媒担体の重合部とをレーザービーム溶接によ
って溶接接合することを特徴としている。

（作用） 本願発明ではこのような構成であるから、それぞれ次の
ような作用が得られる。

（１）請求項１記載の発明にかかる排気ガス浄化用触媒
では、触媒担体の外側に嵌挿固定される外筒部材が、触
媒コート層の外側において比較的大きな層厚さをもって
存在する重合部に対して溶接接合される構成であること
から、該重合部により溶接熱の触媒コート層側への伝達
が可及的に抑制される。

また、触媒担体の外周部が、平板状の第１フォイルのみ
を複数回積層してなる比較的剛性の高い構造の重合部と
されていることから、例えば該触媒担体の全体を平板状
の第１フォイルと波板状の第２フォイルとからなるハニ
カム構造とした場合に比して、触媒担体全体としての強
度性能が高められることになる。

（ＩＩ）請求項２記戦の発明にかかる排気ガス浄化用触
媒の製造法では、第１フォイル及び第２フォイルへの触
媒成分のコーティングがこれらを相互に溶接しながら渦
巻き状に積層した後で行なわれることから、この場合の
溶接熱は触媒コート層の熱劣化に対してはなんら影響を
与えない。

また、触媒コート層を形成した触媒担体を外筒部材内に
嵌挿してこれを溶接接合する場合、該外筒部材は触媒担
体の重合部に対して溶接接合されることから、該重合部
がこれより内側に存在する触媒コート層に対して一種の
熱伝達抑制部材として作用し、該溶接熱の触媒コート層
側への伝達が可及的に防止されることになる。

（ｉｉｉ）請求項３記戦の発明にかかる排気ガス浄化用
触媒の製造法では、上記（ｉｉ）記載の作用に加えて、
外筒部材と触媒担体とを溶融深さの調整が可能なレーザ
ービーム溶接を採用し、しかも該触媒担体側においては
比較的大きな厚さ寸法をもった（換言すれば、溶融深さ
の調整代をもった）重合部に溶接するようにしているこ
とから、溶接強度上最適な溶融深さを確保することが可
能となる。

（発明の効果） 従って、本願各発明においてはそれぞれ次のような効果
が得られる。

■請求項１記載の発明にかかる排気ガス浄化用触媒によ
れば、重合部を設けることによって、触媒担体と外筒部
材とを溶接接合する場合における溶接熱による触媒コー
ト層の熱劣化及び熱衝撃の負荷が可及的に抑制されるこ
とから、より高い排気浄化性能及び強度上の信頼性を確
保することができる。

また、重合部を形成したことによって触媒担体の強度性
能が高められることからも、装置の信頼性の向上が図ら
れることになる。

■請求項２記載の発明にかかる排気ガス浄化用触媒の製
造法によれば、第１フォイルと第２フォイルの積層作業
時における溶接熱、及び触媒担体への外筒部材の溶接固
定作業時における溶接熱による触媒コート層の熱劣化及
び熱衝撃によるクラックの発生等が防止されることから
、より高い排気浄化性能をもち且つ信頼性の高い排気ガ
ス浄化用触媒を得ることができるものである。

■請求項３記戦の発明にかかる排気ガス浄化用触媒の製
造法によれば、上記■記載の効果に加えて、触媒担体と
外筒部材の溶接部における溶融深さを接合強度上最適な
値に設定することができることから、強度上の信頼性の
より高い排気ガス浄化用触媒を提供し得るという効果が
得られるものである。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本願発明の好適な実施例を説
明する。

第１図には、本願の請求項１記載の発明の実施例にかか
る触媒コンバーター１が示されている。

この触媒コンバーターｌは、後述するように本願の請求
項２及び３記戦の製造法によって作られた略円柱状の触
媒担体２（その構造並びに製造法は後述する）を備えて
いる。また、この触媒担体２は、その外周部に嵌挿配置
された円筒部材３１と該円筒部材３１の軸方向両側に連
続配置された左右一対のコーン状部材３２．３２とから
なる外筒部材３によって囲繞されている。さらに、この
外筒部材３の外側には、断熱材層４を介してケーシング
５が配置されている。そして、この触媒コンバーター１
においては、第１図に矢印Ｇで示すように、排気ガスが
触媒担体２をその軸方向に貫流する時、該触媒担体２に
設けた触媒コート層６（後述する）の触媒成分と排気ガ
ス中の有害成分との間に触媒反応が起こり、これにより
排気浄化作用が行なわれるものである。

以下、この触媒担体２の構造並びにその製造法について
詳述する。

この触媒担体２は、基本的には形状の異なる２枚のフォ
イル、即ち、平板状の第１フォイル２１と波板状の第２
フォイル２２（ともに約５０μ程度の厚さをもつ）で構
成されている。そして、その製造に際しては、先ず、第
２図に示すように、触媒成分のコーティング処理がされ
ていない無処理状聾の第１フォイル２１と第２フォイル
２２を２枚重ねとし、且つ該第２フォイル２２を内側と
した状態でこれらを一体的に渦巻き状に順次積層してハ
ニカム構造をらつ所定径の積層体ｌＯを得る。

この場合、この積層体１０の成形性維持の観点から、そ
の積層作業時に第１フォイル２１と第２フォイル２２の
接触部（即ち、第１フォイル２１と第２フォイル２２の
山部及び谷部との接触点）をスポット溶接によって順次
溶接接合する（第２図及び第３図において点ａて示して
いる）。

また、この第１フォイル２１と第２フォイル２２の積層
終端部（即ち、積層体１０の外周部）においては、本願
発明を適用して第２図及び第５図に拡大図示するように
、第２フォイル２２の積層を止めて、第１フォイル２１
のみを複数回（この実施例においては５回）積層し、こ
の第１フォイル２１のみの積層部分を重合部２ａとして
いる。なお、この重合部２ａ部分においてもその成形性
維持の観点から相互に重合する第１フォイル２１相互間
をスポット溶接にて接合している（第３図参照）。この
ように重合部２ａを設けることによって、積層体１０（
延いては、後述の触媒担体２）の剛性がその外周部にお
いて高められることから、例えば従来構造のもののよう
に触媒担体の外周部まで第１フォイル２１と第２フォイ
ル２２が積層されてハニカム構造を構成している場合に
比して、その強度性能の向上が図れるものである。

次に、このように成形された積層体ＩＯに対して、ベー
マイトコーティング法等の公知のコーティング処理方法
を施して、第５図に鎖線図示するような所定層厚さ（通
常、５０〜７０μ程度）をもつ触媒コート層６を形成す
る。これでハニカム構造をもつ触媒担体２の成形が完了
する。このように、第１フォイル２１と第２フォイル２
２の積層作業の完了後において触媒成分のコーティング
処理を行うようにした場合には、積層作業中におけるス
ポット溶接によって触媒コート層６が熱影響を受けるの
が確実に排除されることから、該触媒コート層６の熱劣
化による性状変化あるいは局部的な且つ過激な熱衝撃に
よるクラック発生等の不具合の発生か未然に且つ確実に
防止されることとなり、排気浄化能力の維持あるいはそ
の信頼生維持という点において好都合である。

次に、このようにして構成された触媒担体２を、その強
度確保の観点から、第４図に示すように、上記外筒部材
３の円筒部材３１内に嵌挿し、かつ該円筒部材３１の外
側から周方向に溶接を施して該円筒部材３１と触媒担体
２とを一体的に接合する（第４図の溶接線す参照）。

この場合、この実施例においては本願発明を適用して、
その溶接をレーザービーム溶接によって行うようにして
いる。このようにレーザービーム溶接を採用したのは、
後述のように上記触媒担体２の重合部２ａとの協働作用
により溶接熱が触媒担体２の触媒コート層６に悪影響を
及ぼすのを可及的に防止できるからである。

即ち、レーザービーム溶接は、被溶接部の溶融深さを比
較的簡単且つ正確に調整し得るという特性をもっている
。しかし、例えレーザービーム溶接を採用しても従来の
ように触媒担体２の外周部か極めて薄い第１フォイル２
１のみて構成されている場合（換言すれば、溶融深さ調
整代がない場合）には、溶融深さを調整するすべがなく
、触媒担体２の内部深くまで一気に溶融して触媒コート
層６が溶接熱の影響を直接受けることは避けられない。

しかし、この実施例のものにおいては触媒担体２の外周
部に重合部２ａが形成されていることから、この重合部
２ａの層厚さの中で溶融深さを自由に調節することがで
き、従ってこの溶融深さを強度上適正な値に設定するこ
とによって接合強度の確保が可能となるとともに、該重
合部２ａの非溶融部分が溶接熱の伝達抑制部材として機
能して該溶接熱が触媒担体内部の触媒コート層６に及ぶ
のが可及的に抑制されるものである。この結果、溶接に
伴う熱影響によって触媒コート層６の性状が変化して排
気浄化性能が低下したり、あるいは熱衝撃によってクラ
ックが発生してその強度上の信頼生が低下する等の不具
合の発生が可及的に防止されるしのである。

即ち、この実施例の触媒担体２及びその製造法によれば
、触媒担体２の積層形成時における熱影響の排除と、触
媒担体２を円筒部材３１に内挿固定する場合における熱
影響の抑制との相乗作用により、排気浄化性能及び強度
上の信頼性ともに高水準の触媒担体２、延いては触媒コ
ンバーターｌを得ることかできるものである。

尚、上記実施例では、第１フォイル２１と第２フォイル
２２とをスポット溶接で接合しているが、これに替えて
、レーザービーム溶接法を用いて接合しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の実施例にかかる排気ガス浄化用触媒
を備えた自動車用エンジンの触媒コンバータの要部断面
図、第２図〜第４図は第１図に示した触媒の製造工程説
明図、第５図は第４図の■−■要部横断面図である。 ｌ・・・・触媒コンバーター ２・・・・触媒担体 ２ａ・・・重合部 ３・・・・外筒部材 ４・・・・外筒部材 ５・・・・ケーシング ６・・・・触媒コート層 ｌＯ・・・積層体 ２１・・・第１フォイル ２２・・・第２フォイル ３１・・・円筒部材 ３２・・・コーン状部材 出　願　人　　マ　ツ　ダ　株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重ね合せ状態で相互に溶接接合された平板状の第１
   フォイルと波板状の第２フォイルとを順次渦巻き状に多
   段積層するとともに該第１フォイルと第２フォイルの表
   面にそれぞれ触媒コート層が形成された触媒担体を外筒
   部材内に嵌挿固定してなる排気ガス浄化用触媒であって
   、上記触媒担体の外周部においては上記第１フォイルの
   みが複数回積層されて重合部を形成しているとともに、
   該重合部が上記外筒部材に対して溶接接合されているこ
   とを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 ２、平板状の第１フォイルと波板状の第２フォイルとを
   重ね合わせた状態で相互に溶接接合しながらこれを渦巻
   き状に順次積層するとともにその積層終端部においては
   上記第１フォイルのみを複数回積層してこれを所定厚さ
   を有する重合部とし、しかる後、上記第１フォイルと第
   ２フォイルの表面上にそれぞれ触媒成分をコーティング
   して触媒担体を構成し、さらにこの触媒担体を外筒部材
   内に嵌挿した後、この外筒部材と上記触媒担体の重合部
   とを相互に溶接接合することを特徴とする排気ガス浄化
   用触媒の製造法。 ３、請求項２において、外筒部材と触媒担体の重合部と
   をレーザービーム溶接によって溶接接合することを特徴
   とする排気ガス浄化用触媒の製造法。