(57)【要約】【課題】端部保持部材と触媒担体との取り付けが容易な触媒担体保持構造を提供する。【解決手段】触媒担体保持構造１は、ハニカム構造を有する触媒担体２と、触媒担体２を内部に保持するケース部材３と、触媒担体２の軸方向端部２１の外周縁２１ａに取り付けられ、ケース部材３内での触媒担体２の軸方向の移動を制限する断面略Ｌ字形状の端部保持部材４と、を備え、端部保持部材４は、内側角部に切欠部４３を有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム構造を有する触媒担体と、
前記触媒担体を内部に保持するケース部材と、
前記触媒担体の軸方向端部の外周縁に取り付けられ、前記ケース部材内での前記触媒担体の軸方向の移動を制限する断面略Ｌ字形状の端部保持部材と、を備え、
前記端部保持部材は、内側角部に切欠部を有することを特徴とする触媒担体保持構造。
【請求項２】
前記切欠部は、凹溝であり、
前記凹溝の径方向寸法ａ及び軸方向寸法ｂは、それぞれ前記端部保持部材の略Ｌ字形断面の径方向寸法Ａ及び軸方向寸法Ｂの２５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の触媒担体保持構造。
【請求項３】
前記切欠部の軸方向寸法が、前記切欠部の径方向寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の触媒担体保持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒担体の保持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐熱性を有するハニカム構造体に白金やロジウムなどの触媒を担持させた触媒担体を金属製の筒状ケース内に収容して、流体を浄化するフィルタとした浄化装置が知られている。例えば、自動車の排気系においては、いわゆる触媒コンバータ（キャタライザ）を排気系路上に設置して、排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯx）や炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）の浄化を行っている。
ハニカム構造体は、例えばセラミックスで構成されており、破損を防止するために、ハニカム構造体とケースとの間に緩衝部材を設けることが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ハニカム構造体からなる触媒担体をケースに収容するとともに、触媒担体の軸方向端部の外周縁に、断面Ｌ字形状のスペーサーリング（端部保持部材）を設置して、触媒担体を軸方向及び径方向に弾性保持することが記載されている。
また、特許文献２には、ハニカム構造のセラミックス触媒担体をケースに収容するとともに、セラミックス触媒担体の軸方向端部の外周縁に、断面Ｌ字形状をしたリング状部材（端部保持部材）を設置して、セラミックス触媒担体を所定位置に保持することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第２５６９４２１号公報
【特許文献２】特開昭５０−８２４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
端部保持部材は、ハニカム構造体に確実にフィットするように取り付けるために、ハニカム構造体の外径よりもやや小さい径で形成されていることが多い。そのため、ハニカム構造体の外周縁に端部保持部材を取り付ける場合には、端部保持部材を径方向に引っ張って広げながら取り付けることが行われている。
【０００６】
しかし、端部保持部材が、製造時の寸法誤差等により、触媒担体の外周縁よりも大幅に小径に形成されているような場合には、触媒担体の外周縁に取り付けることが困難であり、さらに、ケースに装着する際にずれを生じ易いという問題があった。
また、端部保持部材を断面Ｌ字形状に構成すると、浄化装置を自動車の排気系に取り付けた場合に、振動と熱によって端部保持部材が圧縮硬化し、端部保持部材の断面Ｌ字形状の内側角部に接触している触媒担体の外側角部（外周縁）が、振動等によって割れを生じてしまう可能性があった。
【０００７】
本発明は、これらの点に鑑みて成されたものであり、端部保持部材と触媒担体との取り付けが容易な触媒担体保持構造を提供することを課題とする。また、本発明は、触媒担体の割れを抑制可能な触媒担体保持構造を提供することを他の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ハニカム構造を有する触媒担体と、前記触媒担体を内部に保持するケース部材と、前記触媒担体の軸方向端部の外周縁に取り付けられ、前記ケース部材内での前記触媒担体の軸方向の移動を制限する断面略Ｌ字形状の端部保持部材と、を備え、前記端部保持部材は、内側角部に切欠部を有することを特徴とする触媒担体保持構造である。
【０００９】
かかる構成によれば、断面略Ｌ字形状に構成された端部保持部材の内側角部に切欠部を有しているので、当該切欠部が広がることで、端部保持部材のうち触媒担体の外周部に配置される部分が径方向外側に広がり易くなる。そのため、端部保持部材を押し広げて触媒担体に取り付けることが容易になる。
【００１０】
また、前記切欠部は、凹溝であり、前記凹溝の径方向寸法ａ及び軸方向寸法ｂは、それぞれ前記端部保持部材の略Ｌ字形断面の径方向寸法Ａ及び軸方向寸法Ｂの２５％以下であるのが好ましい。
【００１１】
かかる構成によれば、切欠部を凹溝形状にすることで、組み付け時に端部保持部材の一辺（触媒担体の外周側に配置される一辺）を押し広げることが一層容易になる。また、端部保持部材の内側角部と触媒担体の角部との接触を減らすことができるので、端部保持部材に圧縮硬化が生じた場合にも、触媒担体に割れや欠けが発生するのを抑制することができ、長寿命化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明の触媒担体保持構造は、前記切欠部の軸方向寸法が、前記切欠部の径方向寸法よりも大きい構成とするのが好ましい。
【００１３】
かかる構成によれば、組み付け時に端部保持部材を押し広げる作業をより小さな力で行うことができる。
また、端部保持部材は、軸方向の振動を主に受けるため、断面略Ｌ字形状の二辺のうち、触媒担体の軸方向端部側に配置された一辺が、もう一辺に比較して劣化により圧縮硬化し易いが、切欠部の前記触媒担体軸方向の寸法が、切欠部の前記触媒担体径方向の寸法よりも大きいので、触媒担体の外周縁が端部保持部材に接触し難くなり、触媒担体の破損を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、端部保持部材と触媒担体との取り付けが容易な触媒担体保持構造を提供することができる。また、本発明によれば、触媒担体の割れを抑制可能な触媒担体保持構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る触媒担体保持構造の斜視図である。
【図２】触媒担体保持構造の断面図である。なお、図２では切欠部を省略して描いている。
【図３】（ａ）は端部保持部材の一部を切り欠いて示した斜視図であり、（ｂ）は端部保持部材の断面を拡大して示した断面図である。
【図４】端部保持部材を触媒担体に取り付ける動作を説明するための図面であり、（ａ）は取付前、（ｂ）は取付後の状態をそれぞれ示している。
【図５】端部保持部材の変形状態を説明するための断面図であり、（ａ）は圧縮硬化前、（ｂ）は圧縮硬化後の状態をそれぞれ示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１７】
図１、図２に示すように、本実施形態に係る触媒担体保持構造１は、例えば自動車の排気経路上に設置され、排ガスに含まれる有害物質を浄化するキャタライザなどの浄化装置に適用されるものである。触媒担体保持構造１は、触媒を担持する触媒担体２と、この触媒担体２を収容する金属製の円筒状のケース部材３と、触媒担体２とケース部材３との間に設置される端部保持部材４及び高耐熱マット５（図２参照）と、を備えている。
【００１８】
触媒担体２は、例えば、円筒形状に形成されたセラミックス製のハニカム構造体の表面にアルミナをベースとして白金、パラジウム、ロジウム等を加えた三元触媒をコーティングして形成されている。
触媒担体２は、セラミックスを主成分として構成されており、例えばアルミナ、ムライト、リチウムアルミニウムシリケート、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素、アルミナチタネート（ＡＴ）、コーディエライト等からなる群から選択される１種あるいは２種を含むのが好ましい。
触媒担体２は、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯx）や炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）が三元触媒に接触することで酸化還元反応が生じ高温になるが、セラミックスで構成されているため耐熱性が高く、また、ハニカム構造であるため排ガスとの接触面積が広く、浄化能力が高い。
触媒担体２は、ハニカム構造体の軸方向を排ガスの流通方向に向けて、排気経路上に設置されている。
なお、触媒担体２の断面形状は、円形状に限定されるものではなく、楕円状や多角形状に形成してもよい。また、セルの形状や密度も特に限定されるものではない。
【００１９】
ケース部材３は、触媒担体２を内部に収容する金属製部材であり、略円筒形状に形成されている。ケース部材３は、円筒形状のケース本体３１と、ケース本体３１の両端部に取り付けられるリング状部材３２，３２と、を備えている。ケース部材３の上流側端部は例えば内燃機関のエキゾーストマニホールド（図示せず）に接続されており、下流側端部はサイレンサー等に接続されている。
【００２０】
ケース本体３１は、後記する高耐熱マット５を介して、触媒担体２の外周部を保持している。ケース本体３１に触媒担体２を収容する方法は、特に限定されるものではなく、クラムシェル方式、ローリング方式、スピニング方式など、公知の方式の中から適宜選択すればよい。
【００２１】
リング状部材３２は、円環状かつ薄板状のリング部３２ａと、リング部３２ａの外周部からケース本体３１側に延出する壁部３２ｂと、を有している。
リング部３２ａは、後記する端部保持部材４を介して、触媒担体２の軸方向への移動を規制している。リング部３２ａは、開口部３２ｃを有しており、開口部３２ｃには触媒担体２が露出している。
壁部３２ｂは、ケース本体３１の外周面に嵌合しており、互いに溶接固定されている。
【００２２】
図２及び図３に示すように、端部保持部材４は、触媒担体２がケース部材３に対して軸方向及び径方向に移動するのを防止する部材であり、触媒担体２の軸方向端部２１，２１の外周縁２１ａ，２１ａに取り付けられている。
端部保持部材４は、金属製繊維の網状部材であるワイヤメッシュリングからなり、断面略Ｌ字形状に形成されている。端部保持部材４は、断面略Ｌ字形状の一辺を構成する端部保持部４１と、他辺を構成する外周保持部４２と、内側角部に形成された切欠部４３と、を備えている。
【００２３】
端部保持部４１は、触媒担体２の軸方向端部２１側に配置されており、環状に形成されている。端部保持部４１は、触媒担体２の軸方向端部２１とリング状部材３２のリング部３２ａの間に介在しており、ケース部材３の内部で触媒担体２が軸方向に移動することを規制している。
端部保持部４１の外径は触媒担体２の外径よりも大きく、端部保持部４１の内径は触媒担体２の外径よりも小さい。端部保持部４１は、開口部４１ａを有しており、開口部４１ａには触媒担体２の軸方向端部２１が露出している。
【００２４】
外周保持部４２は、端部保持部４１から触媒担体２側に突出形成されており、端部保持部４１の外周縁に沿って円筒状（壁状）に形成されている。外周保持部４２は、触媒担体２の外周部２２とケース本体３１との間に介在しており、ケース部材３の内部で触媒担体２が径方向に移動することを規制している。
外周保持部４２の外径は、端部保持部４１の外径と同一であり、外周保持部４２の内径は、端部保持部４１の内径よりも大きい。
外周保持部４２の内周面４２ａは、端部保持部４１に近づくほど外周保持部４２の内径が小さくなるように傾斜している。更に詳しくは、図４（ａ）に示すように、外周保持部４２の先端部の内径Ｄ２は、触媒担体２の外径Ｄ１よりも大きく、外周保持部４２の基端側（端部保持部４１側）の内径Ｄ３は、触媒担体２の外径Ｄ１よりも小さくなっている。
【００２５】
切欠部４３は、図３（ａ）に示すように、端部保持部４１と外周保持部４２とで構成される内側角部に沿って環状に形成された凹溝である。
本実施形態では、切欠部４３は、図３（ｂ）に示すように、断面視で略Ｌ字状に形成されており、外周保持部４２の基端部から径方向外側に向かって凹んだ第１凹部４３ａと、第１凹部４３ａの端部保持部４１側の側面から軸方向外側（端部保持部４１側）に向かって凹んだ第２凹部４３ｂと、を有している。
【００２６】
ここで、図３（ａ），（ｂ）に示すように、切欠部４３の径方向寸法ａ及び軸方向寸法ｂは、端部保持部材４の略Ｌ字形断面の径方向寸法Ａ及び軸方向寸法Ｂのそれぞれ２５％以下の寸法で形成されるのが好ましい。２５％を超えると、外周保持部４２の基端部の剛性が小さくなり、組み立て時に端部保持部材４が触媒担体２から外れ易くなるからである。
また、切欠部４３の軸方向寸法ｂは、切欠部４３の径方向寸法ａよりも大きく形成されている。
また、図３及び図４（ａ）に示すように、第２凹部４３ｂの径方向内側の側面４３ｂ１の直径Ｄ４は、触媒担体２の外径Ｄ１よりも小さい寸法に形成されている。また、第１凹部４３ａの径方向外側の側面（底面）４３ａ１の直径Ｄ５は、触媒担体２の外径Ｄ１よりも大きい寸法に形成されている。
【００２７】
高耐熱マット５は、触媒担体２の高熱からケース部材３を保護する部材であり、図２に示すように、触媒担体２の外周部２２に巻き付けられている。
高耐熱マット５は、例えばシリカ繊維などで構成されている。
【００２８】
次に、図４、図５を参照して本実施形態に係る触媒担体保持構造１の使用方法及び作用効果について説明する。
【００２９】
触媒担体２の軸方向端部２１の外周縁２１ａに端部保持部材４を取り付ける場合には、まず、図４（ａ）に示すように、外周保持部４２を触媒担体２側に向けて、端部保持部材４を触媒担体２の軸方向端部２１に対向して配置し、端部保持部材４を触媒担体２に向けて押圧する。
そうすると、外周保持部４２の先端側の内径Ｄ２は、触媒担体２の外径Ｄ１よりも大きく形成されているので、外周保持部４２の内周面４２ａに、触媒担体２の外周縁２１ａの全周が当接する。そのため、外周保持部４２の一部が触媒担体２の軸方向端部２１に乗り上げてしまうようなことがないので、端部保持部材４に均一に荷重をかけることができる。
【００３０】
この状態で、端部保持部材４を触媒担体２に向かって押し込んでいくと、内周面４２ａの基端側（端部保持部４１側）の内径Ｄ３は、触媒担体２の外径Ｄ１よりも小さくなっているので、図４（ｂ）に示すように、外周保持部４２が外側に開くように変形する。このとき、端部保持部材４の内側角部に切欠部４３が形成されており、外周保持部４２の基端部（端部保持部４１との連結部）が細くなっているので、外周保持部４２が外側に広がり易い。そのため、端部保持部材４を触媒担体２の外周縁２１ａに容易に取り付けることができる。
つまり、端部保持部材４の寸法を、公差を考慮しても乗り上げない寸法に設定すればよく、設計が行い易くなり、かつ、リングの脱落／乗り上げを防止することができる。
【００３１】
そして、触媒担体２の軸方向端部２１が、端部保持部４１の触媒担体２側の端面４１ｂに当接した状態となることで、取り付けが完了する。このとき、切欠部４３は、第２凹部４３ｂを有しており、第２凹部４３ｂの側面４３ｂ１の直径Ｄ４が触媒担体２の外径Ｄ１よりも小さいので、触媒担体２の外周縁２１ａに端部保持部４１が接触していない。また、切欠部４３は、第１凹部４３ａを有しており、第１凹部４３ａの側面４３ａ１の直径Ｄ５が触媒担体２の外径Ｄ１よりも大きいので、触媒担体２の外周縁２１ａに外周保持部４２が接触していない。したがって、触媒担体２の外周縁２１ａに外力が加わり難く、外周縁２１ａの破損を抑制することができる。
【００３２】
本実施形態に係る触媒担体保持構造１を適用したキャタライザを自動車に搭載した場合は、図５（ａ）に示すように、始めは、端部保持部４１の軸方向寸法Ｔ１は、十分に大きいが、長く使用している間に、キャタライザの振動（特に、軸方向の振動）によって、図５（ｂ）に示すように、端部保持部４１が、軸方向に圧縮硬化して、軸方向寸法がＴ２（Ｔ２＜Ｔ１）になってしまう。
しかし、このような場合でも、切欠部４３の軸方向寸法ｂが、切欠部４３の径方向寸法ａよりも大きく形成されているので、触媒担体２の外周縁２１ａが、圧縮硬化した端部保持部４１に接触し難い。そのため、触媒担体２の破損を抑制することができる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３４】
例えば、本実施形態では、金属製繊維で端部保持部材４を構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、アルミナ繊維、シリカ繊維、硝子繊維、カーボン繊維、ポリアミド繊維などの中から１種あるいは複数種を選択して構成すればよい。選択した材料が、仮に、金属製繊維よりも弾性（伸縮性）に乏しい材料であったとしても、端部保持部材４の内側角部に切欠部４３が形成されているので、触媒担体２への組み付けが容易であり、触媒担体２の外周縁２１ａを保護することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、切欠部４３の形状を、断面視で略Ｌ字形状に構成したが、これに限定されるものではなく、適宜切欠部４３の形状を設定することができる。特に、端部保持部４１と外周保持部４２の両方が、触媒担体２の外周縁２１ａに接触しない形状に、切欠部４３の形状を設定するのが好ましい。
【００３６】
また、触媒担体２の強度が十分である場合には、端部保持部材４の内側角部に、切欠部４３として、スリット（切れ込み）を設けるようにしてもよい。このようにすれば、外周保持部４２が外側に広がり易くなり、取り付けが容易になる。
【符号の説明】
【００３７】
１      触媒担体保持構造
２      触媒担体
２１    軸方向端部
２１ａ  外周縁
２２    外周部
３      ケース部材
３１    ケース本体
３２    リング状部材
４      端部保持部材
４１    端部保持部
４２    外周保持部
４３    切欠部
４３ａ  第１凹部
４３ｂ  第２凹部
５      高耐熱マット
Ａ      端部保持部材の径方向寸法
Ｂ      端部保持部材の軸方向寸法
ａ      切欠部の径方向寸法
ｂ      切欠部の軸方向寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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