(57)【要約】【課題】耐熱性が高く振動に強い触媒コンバータを提供する。【解決手段】触媒担体１００を収めたケーシング１０５に入口側コーン部２０を装着する際に、フランジ２０３によって金属メッシュリング１０３を押し、フランジ２０３と触媒担体１００とに挟まれた金属メッシュリング１０３の密度を１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３にする。この際、プレス装置３１から加える荷重の管理を行うことで、上記密度の管理を行う。この構成によれば、金属メッシュリングによるシール性と振動を吸収する制振性とを得ることができ、高温の排気ガスによる断熱マット１０１や熱膨張性マット１０２のへたりを防止すると共に、エンジンから伝わる振動による触媒担体の破損を防止することができる。【選択図】図１
2008057509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒担体と、
この触媒担体を収めたケース部と、
前記触媒担体に排気ガスを導くコーン部と、
前記触媒担体と前記コーン部との間に配置された金属メッシュリングと
を備え、
前記金属メッシュリングの前記触媒担体と前記コーン部との間に挟まれた部分の密度が１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする触媒コンバータ。
【請求項２】
前記金属メッシュリングは、前記触媒担体と前記コーン部とによって挟まれた部分で部分的に押し潰され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。
【請求項３】
前記金属メッシュリングは、第１の厚み部と、それより厚み寸法の大きい第２の厚み部とを有し、
前記第１の厚み部は、前記触媒担体と前記コーン部との間に挟まれた前記部分であり、
前記第２の厚み部は、１．２ｇ／ｃｍ３を下回る密度を有してい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。
【請求項４】
前記コーン部が外側コーンおよび内側コーンの２重構造を有し、
前記内側コーンが前記金属メッシュリングに接触してい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。
【請求項５】
触媒担体と、
この触媒担体を収めたケース部と、
前記触媒担体に排気ガスを導くコーン部と、
前記触媒担体と前記コーン部との間に配置された金属メッシュリングと
を備えた触媒コンバータの製造方法であって、
前記金属メッシュリングを前記コーン部と前記触媒担体との間に配置する工程と、
前記コーン部と前記触媒担体とを相対的に圧縮し、前記金属メッシュリングの密度を１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３にする工程と
を備えることを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の排気ガス浄化に使用する触媒コンバータのシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排気ガス用の触媒コンバータは、触媒を担持させたセラミック担体に無機繊維を用いた断熱マットを巻き、さらにその外側に熱膨張性のマットを巻き、それをメタルケース内に収納させた構造を有している。この構造によれば、断熱マットによって、高温の排気ガスの流入に起因するメタルケースの昇温が抑えられ、メタルケースの変形や強度の低下が防止されている。また、断熱マットの柔軟性により、セラミック担体が柔軟に保持され、エンジンの振動や排気ガスの流入による振動が吸収される構造とされている。また、温度上昇によるメタルケースの熱膨張に対しては、熱膨張性マットが熱膨張することで、メタルケースの内側に隙間が生じないようにされている。このような触媒コンバータに関しては、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
また、セラミック担体の保持方法として、金属細線を編網して低密度に圧縮成型したリング状のクッション材を用いる方法も提案されている。この構造は、金属細線を利用したクッション材によって、セラミック担体をケース内で軸方向に弾性的に保持するものである。この技術に関しては、例えば特許文献２に記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載されているような基本構造において、断熱マットの端部には、シール部材が配置され、断熱マットの端部が排気ガスに直接曝されないようにされている。特に熱膨張性マットの耐熱性は高くないので、排気ガスが熱膨張性マットに触れないようにシールする構造とされている。なお、シール部材としては、例えば特許文献３に記載されたものが知られている。また、排気ガスの高温化に対応する技術として、メタルケースの入口側を２重にする構造が提案されている（例えば特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６１０５０
【特許文献２】実用新案第２５７７１７９
【特許文献３】特許第３２９４０３６
【特許文献４】特開平８−２０００５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年排気ガスの規制強化に伴い、排気ガス温度の高いエンジン直下の位置に触媒コンバータを配置し、高温状態を利用して触媒の活性を高める技術が採用される傾向にある。また、高速運転時における燃料消費を極力抑えるために、燃焼を理論空焼費に近づける努力がされている。燃焼を理論空焼費に近づけると、高速運転時における排気ガスの温度は高くなる。このような理由により、触媒コンバータに流入する排気ガスの温度は高くなる傾向がある。
【０００７】
しかしながら、触媒コンバータに流入する排気ガスの温度が高くなると、異常振動が発生し易くなる。これは、高温排気ガス環境下においてシール部材のシール性が低下し、侵入した排気ガスの高温によって断熱マットや熱膨張性マットに「へたり」が発生し、その柔軟性が低下するからである。また、断熱マットや熱膨張性マットの柔軟性が低下した状態で異常振動が発生すると、異常振動に触媒担体が追従できなくなり、触媒担体が触媒コンバータ内で遊動し、破損が発生する。この振動に起因する触媒コンバータの破損は、シール部材に「へたり」が発生することで、柔軟性が低下し、その結果、軸方向における触媒担体の柔軟な保持状態が損なわれることにも原因がある。
【０００８】
また、断熱マットや熱膨張性マットに「へたり」が生じると、断熱マットの断熱性の低下や隙間に侵入した排気ガスにより、ケーシングの温度が上昇する。このため、さらに触媒コンバータの利用を続けると、温度上昇によりケーシングの強度が低下し、異常振動によりケーシングの破損や変形が発生し易くなる。上述したメタルケースの入口側を２重にする構造は、外側ケースを直接排気ガスに接触させないことで、外側ケースの温度上昇を抑えるものであるが、内側のメタルケースは、シール部材またはその近辺に突き当たる構造となるので、その部分におけるシール部材の「へたり」の問題は解決されない。そこで本発明は、高温の排気ガスを扱う触媒コンバータにおける異常振動の防止、さらに異常振動に起因する触媒担体の破損の防止、さらに異常振動および温度上昇に起因するケーシングの破損防止を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、触媒担体と、この触媒担体を収めたケース部と、前記触媒担体に排気ガスを導くコーン部と、前記触媒担体と前記コーン部との間に配置された金属メッシュリングとを備え、前記金属メッシュリングの前記触媒担体と前記コーン部との間に挟まれた部分の密度が１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、コーン部と触媒担体との間が、金属メッシュリングによってシールされる。そして、このシールした部分の金属メッシュリングの密度を１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３とすることで、排気ガスを遮断し、且つ、振動を吸収する制振効果を得ることができる。また、金属メッシュ材料は、高い耐熱性および耐食性を示すので、排気ガスのシールに適したものとなる。この構成によれば、金属メッシュリングによるシール性と振動を吸収する制振性とを得ることができ、高温の排気ガスによる断熱マットや熱膨張性マットの「へたり」を防止すると共に、エンジンから伝わる振動による触媒担体の破損を防止することができる。また、断熱マットや熱膨張性マットの「へたり」を防止することができるので、ケーシングの温度上昇を抑えることができ、ケーシングの強度の低下を防止することができる。そして、異常振動が防止され、更にケーシングの強度低下が防止されるので、ケーシングの破損を防止することができる。以上の理由により、排気ガス温度の高いエンジン直下の位置に配置するのに適した触媒コンバータを得ることができる。
【００１１】
金属メッシュリングの密度が１．２ｇ／ｃｍ３を下回ると、ミクロに見た場合の隙間の影響が大きくなるので、排気ガスを遮断する効果が低下する。また、高温排気ガスに曝された際に金属メッシュリングの「へたり」が発生し、その柔軟性が低下し、やはり排気ガスを遮断する効果が低下する。金属メッシュリングの密度が１．４ｇ／ｃｍ３を上回ると、柔軟性が低下することによって振動を吸収する機能が低下する。排気ガスを遮断する効果が低下すると、侵入した排気ガスによって触媒担体を覆う断熱マットや熱膨張性マットが損傷する傾向が増大する。また、金属メッシュリングの振動を吸収する機能が低下すると、エンジンから伝わる振動による触媒担体の軸方向の遊動が発生し易くなり、それによる触媒担体の破損が発生し易くなる。
【００１２】
触媒担体としては、触媒材料を担持するハニカム構造のセラミックス体を挙げることができる。触媒材料としては、貴金属等を利用したものが使用される。これは通常の触媒コンバータと同じである。ケース部は、触媒コンバータの外観を構成する筒状のメタルケースであり、例えばステンレス製の円筒部材を挙げることができる。コーン部は、排気管からの排気ガスを触媒担体に導く、あるいは排出する略円錐形状（または多角錐形状）の金属部材である。通常、コーン部はケース部と同じ材質で構成される。
【００１３】
金属メッシュリングは、金属繊維を網状に形成して金属メッシュ材料を得、それを多層に重ねて圧縮した後に打ち抜いてリング形状に成形したものである。この金属メッシュ材料は、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｍｏ材、インコネル等の耐熱合金を素材とし、線径が１００〜２００μｍ、取り付け前の状態における密度が１．０〜１．２ｇ／ｃｍ３程度であることが望ましい。メッシュ素材の線径や金属メッシュリングの取り付け前の状態における密度が上記の範囲を外れると、金属メッシュリングを組み込んだ際における密度の限定によって得られる効果が得られなくなる。
【００１４】
本発明において、金属メッシュリングが、触媒担体とコーン部に挟まれた部分で部分的に押し潰されている構成とすることが好ましい。この態様によれば、金属メッシュリングの１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３の密度に圧縮された部分がシール部材として効果的に機能する。そして、この圧縮部分に隣接する部分は、上記の範囲より低密度であるので、高い柔軟性および弾力性を示し、高い振動吸収性や衝撃吸収性を得ることができる。このため、耐熱性、シール性および制振性を兼ね備えたシール構造を得ることができる。
【００１５】
この構造は、触媒担体とコーン部との間に金属メッシュリングを位置させた状態において、触媒担体とコーン部とを相対的に押し付け、金属メッシュリングを圧縮することで得ることができる。そしてこの圧縮の際の荷重を管理することで、金属メッシュリングの密度を上記の範囲にすることができる。この製造方法によれば、構成部品の寸法に僅かな違いや変形（例えばコーン部やケース部の僅かな変形）があっても製造時にその差を吸収することができる。このため、一定品質の触媒コンバータを製造する際に有利となる。
【００１６】
本発明において、金属メッシュリングは、第１の厚み部と、それより厚み寸法の大きい第２の厚み部とを有し、第１の厚み部は、触媒担体とコーン部との間に挟まれた上述した密度が１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３の部分であり、第２の厚み部は、１．２ｇ／ｃｍ３を下回る密度を有している構造とすることが望ましい。
【００１７】
この態様によれば、触媒コンバータに装着された状態において、金属メッシュリングは、２つの厚み部分を備え、第１の厚み部分が、上述した１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３の密度とされた部分であり、第２の厚み部分がこの密度範囲未満の密度を有した部分となる。ここで、第１の厚み部分は、シール性と柔軟性を示す。そして、第２の厚み部分は主に柔軟性を有し、触媒担体をその軸方向（排気ガスの流通方向）において弾性的に保持する機能を示す。この態様によれば、第２の厚み部分が示す柔軟性により触媒担体がその軸方向において弾性的に保持されるので、エンジンから伝わる振動によって触媒担体がその軸方向に遊動することが防止される。これにより、触媒担体の破損を防ぐことができる。また、触媒担体の外側への排気ガスの漏れは、第１の部分のシール機能により防止することができる。そのため、触媒担体の外側に巻かれた断熱マットや熱膨張性マットが高温の排気ガスに曝されることがない構造を得ることができる。
【００１８】
本発明において、コーン部が外側コーンおよび内側コーンの２重構造を有し、内側コーンが金属メッシュリングに接触している構成とすることが好ましい。この態様によれば、外側コーンの昇温を抑えることができるので、コーンの外側に配置する断熱材が不要、あるいはその量を減らすことができる。このため、触媒コンバータを小型化することができる。
【００１９】
本発明は、上記触媒コンバータの製造方法として把握することもできる。すなわち、本発明の触媒コンバータの製造方法は、触媒担体と、この触媒担体を収めたケース部と、前記触媒担体に排気ガスを導くコーン部と、前記触媒担体と前記コーン部との間に配置された金属メッシュリングとを備えた触媒コンバータの製造方法であって、前記金属メッシュリングを前記コーン部と前記触媒担体との間に配置する工程と、前記コーン部と前記触媒担体とを相対的に圧縮し、前記金属メッシュリングの密度を１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３にする工程とを備えることを特徴とする。
【００２０】
この製造方法の発明によれば、コーン部を触媒担体に押し付ける（あるいは逆に触媒担体をコーン部に押し付ける）際の荷重を管理することで、シールとして機能する部分の金属メッシュリングの密度を１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３にすることができる。このため、所定のシール性能を確実に得ることができる。また、個体によるシール性のばらつきのないものを得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、金属メッシュリングによるシール性と、振動を吸収する制振性とを得ることができる。このため、高温の排気ガスによる断熱マットや熱膨張性マットの「へたり」を防止すると共に、エンジンから伝わる振動による触媒担体の破損を防止することができる。また、断熱マットや熱膨張性マットの「へたり」を防止し、異常振動の発生を防止することができるので、ケーシングの温度上昇を抑え、その破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
１．第１の実施形態
（１―１）第１の実施形態の組み立て手順
図１および図２は、発明を利用した触媒コンバータの組み立て工程の概略を示す工程断面図である。まず、図１（Ａ）に示すセラミック製の触媒担体１００を用意する。触媒担体１００は、円筒形状であり、排気ガスが流れる方向に延在した細長い空間を有する蜂の巣構造を有し、その内面に触媒が担持されている。図示する構造においては、排気ガスが、触媒担体１００を上から下に抜ける向きで利用される。
【００２３】
触媒担体１００を用意したら、その周囲に断熱マット１０１を巻く。断熱マット１０１は、耐熱性の無機繊維材料をマット状に成型したものである。次いで断熱マット１０１の外側に熱膨張性マット１０２を巻く。熱膨張性マット１０２は、ひる石（バーミュキュライト）、無機繊維材料およびバインダーにより構成されたマットであり、温度上昇時にひる石の膨張性により体積が増加する熱膨張性を有している。これらマットは、触媒担体１００に巻いた状態において、軸方向（排気ガスの流れる方向）の寸法が触媒担体１００よりも少し短く設定され、上下端において、触媒担体１００の端部が僅かに突出した状態とされる。
【００２４】
次いで、上述した軸方向両端における触媒担体１００の端部が僅かに突出した部分の一方に金属メッシュリング１０３を嵌め込む。金属メッシュリング１０３は、直径が１００〜２００μｍのステンレス細線をメッシュ状にし、それをプレス成形したものであり、内側に拡径部と縮径部を備えた段差構造を有した円環形状とされている。そしてこの段差構造を触媒担体１００の端部に合わせることで、上述した嵌め込みが行われる。
【００２５】
装着前の状態において、金属メッシュリング１０３は、密度が１．０〜１．２ｇ／ｃｍ３程度とされている。金属メッシュリング１０３を構成する金属細線の材質は、排気ガスに対する腐食性を備えている金属材料であれば、ステンレスに限定されない。この金属細線の線径は、望ましくは１００〜２００μｍである。この範囲より、線径が小さいとシール部材としての弾力性に欠けるものとなり、この範囲より線径が大きいと、ミクロに見た場合の隙間が大きくなりシール性に欠けるものとなる。
【００２６】
他方において、金属メッシュリング１０３の反対側の端部に、シールリング１０４を嵌め込む。シールリング１０４は、金属メッシュリング１０３と同じ形状を有し、耐熱性の無機繊維材料をバインダーと共に圧縮成型することで構成されている。シールリング１０４は、従来から利用されているシール部材と同じ材質のものを利用することができる。シールリング１０４として通常の材質のものを利用するのは、この部分が排気ガスの出口部分であるため排気ガスの風圧が問題とならず、また入口側に比較して温度環境が厳しくないからである。こうして、図１（Ａ）に示す触媒コンバータ内部構造体１０を得る。
【００２７】
次に図１（Ｂ）に示すような円筒構造のステンレス製のケーシング１０５を用意する。ケーシング１０５の材質は、ステンレスに限定されないが、強度、重量、耐食性の点で通常はステンレスが利用される。そして、ケーシング１０５に図１に示す触媒コンバータ内部構造体１０を収納する。この際、触媒コンバータ内部構造体１０の外径をケーシング１０５の内径よりやや大きくしておくことで、断熱マット１０１および熱膨張製マット１０２の柔軟性によって、触媒コンバータ内部構造体１０をケーシング１０５内にしっかりとまた弾性的に保持することができる。こうして、図１（Ｃ）に示す触媒コンバータの本体１１を得る。なお、断熱マット１０１および熱膨張製マット１０２を巻いた状態の触媒担体１００をケーシング１０５に収め、その後に金属メッシュリング１０３とシールリング１０４を嵌め込み、触媒コンバータの本体１１を得ても良い。
【００２８】
次に図１（Ｄ）に示すように、触媒コンバータの本体１１の排気ガス入口側に入口側コーン部２０を装着する。入口側コーン部２０は、ステンレス製であり、触媒担体１００の方向に漸次拡径した円錐形状の筒部２０１を備えている。また、入口側コーン部２０は、筒部２０１のガス流入口部分に排気管に接続するためのフランジ２０２を備え、触媒担体１００側にフランジ２０３を備えている。また、フランジ２０３の周縁部には、短い円筒部２０４が設けられ、この円筒部２０４の内径がケーシング１０５の外径に一致するようにされている。
【００２９】
入口側コーン部２０の触媒コンバータの本体１１への装着は、以下のようにして行う。まず、本体１１を平面３０上に配置し、入口側コーン部２０の円筒部２０４の内側を排気ガス入口側のケーシング１０５の外側端部に嵌め込む。そしてこの状態において、図１（Ｅ）に示すように、プレス装置３１により荷重を管理しながら圧を加え、フランジ２０３によって金属メッシュリング１０３を圧縮する。この際、フランジ２０３と触媒担体１００とによって挟まれて圧縮される金属メッシュリング１０３の部分の密度が１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３になるようにプレス装置３１が加える荷重を制御する。この制御は、予めプレス装置３１の荷重と金属メッシュリング１０３の密度変化との関係を調べておき、そのデータを利用して行われる。金属メッシュリング１０３の当該圧縮部分が上記範囲の密度になったら、プレス装置３１の動作を停止する。そして、ケーシング１０５と円筒部２０４との境目を溶接により接合する。図では、この溶接部分が符号３２によって示されている。この工程において、入口側コーン部２０の内側から断熱マット１０１および熱膨張性マット１０２の端部に至る経路が、金属メッシュリング１０３の上述した密度に圧縮された円環形状の部分によってシールされる。
【００３０】
図２は、組み立て工程の概略を示す工程断面図であり、図１の組み立て工程の続きが示されている。図２（Ａ）には、触媒コンバータの本体１１に入口側コーン部２０を装着した状態で、出口側コーン部４０を装着する状態が示されている。
【００３１】
出口側コーン部４０は、排気ガスの流出方向に漸次縮径した円錐形状の筒部４０１を備えている。この筒部４０１の触媒担体１００側には、円筒部４０３が設けられている。円筒部４０３は、その内径がケーシング１０５の外径に一致する寸法とされている。また、筒部４０１の排気ガスの流出側には、排気管と接続するためのフランジ４０２が設けられている。
【００３２】
触媒コンバータの本体１１への出口側コーン部４０の装着は、ケーシング１０５の出口側に出口側コーン部４０を嵌め、両者の境目を溶接によって接合することで行われる。こうして、図２（Ｂ）に示す触媒コンバータ５０が組み立てられる。図では、出口側コーン部４０とケーシング１０５との溶接部分が符号４１によって示されている。
【００３３】
（１−２）実施形態の特徴
触媒コンバータ５０において、入口側コーン部２０の内側から断熱マット１０１および熱膨張性マット１０２の端部に至る経路が、金属メッシュリング１０３の１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３の密度に圧縮された円環形状の部分によってシールされている。この部分は、密度が１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３に設定されていることで、シール性と振動に追従する柔軟性とをバランス良く示す。さらに加えて、１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３の密度に圧縮された円環形状の部分の外側の円環部分は、金属メッシュリング１０３の厚みがより厚いので、その部分の密度はより小さく、上記１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３の密度に圧縮された円環形状部分より高い柔軟性を示す。このため、振動に追従する高い機能をこの部分において得ることができる。この部分は、高い柔軟性を示すので、振動による触媒担体１００の損傷を抑えることができる。このように金属メッシュリングの圧縮の度合を部分的に異ならせることで、高温環境下におけるシール性と軸方向における柔軟性とを得ることができる。そして、触媒担体１００の周囲を覆う断熱マット１０１や熱膨張性マット１０２の端部に高温の排気ガスが侵入することがなく、また触媒担体１００が軸方向において弾性的に支持された構造を得ることができる。
【００３４】
触媒コンバータ５０においては、入口側コーン部２０から流入した排気ガスが、触媒担体１００に導かれ、そこで担持された触媒による浄化が行われる。浄化された排気ガスは、出口側コーン部４０から排出される。図２（Ｂ）に示す触媒コンバータ５０において、出口側を入口側と同じシール構造としてもよい。この例においては、出口側の温度環境は入口側程厳しくなく、また排気ガスのシール性もそれ程厳しいものが要求されないので、通常のシール構造としている。
【００３５】
（１−３）耐久試験結果
以下、金属メッシュリング１０３の入口側コーン部２０と触媒担体１００との間に挟まれた部分の密度と、触媒コンバータ５０の耐久性との関係について調べた結果を説明する。下記表１に結果を示す。まず下記表１における判定条件について説明する。項目１において、試験中に触媒担体１００が使用不能になる程度に破損した場合（例えば、割れや大きな亀裂が発生した場合）を×とした。また、触媒担体１００に、継続しての使用には問題は無いが、目視による検査で認識することができる程度の破損がある場合を△判定とした。破損という程ではないが、部分的な欠けや変形がある場合を○判定とした。また、触媒担体の外観に試験前と変化が見られない場合を◎判定とした。ここで、○判定が実用上問題のないレベルである。なお試験は、乗用車に触媒担体を取り付けた状態でエンジンを３６０時間連続稼働させることで行った。また高速運転時を想定し、理論空焼費に極力近い状態でエンジンを稼働させ、また、振動条件および温度条件を厳しくした状態で試験を行った。
【００３６】
表１の項目２において、試験後の断熱マット１０１または熱膨張性マット１０２に明らかな「へたり」が観察された場合を×判定とした。ここで、「へたり」は、繊維質マットとしての柔軟性が失われたり、破断状態にあることをいう。また、「へたり」には至らないが、繊維質マットとしての機能が劣化している場合を△判定とした。また、「へたり」は発生していないが、排気ガスの浸透による変質が見られる場合を○判定とした。また、試験前と何ら変化が見られなかった場合を◎判定とした。ここで、○が実用上問題のないレベルである。また、ケーシング温度は、試験中におけるケーシング１０５の最高温度であり、異音は、試験中に触媒コンバータ５０から発生する振動音の有無である。
【００３７】
【表１】
2008057509.tif 000003
【００３８】
表１の項目１には、金属メッシュリング１０３の密度が１．５ｇ／ｃｍ３以上になると、触媒担体１００の破損の程度が増大する結果が示されている。これは、金属メッシュリング１０３の密度が１．５ｇ／ｃｍ３以上になると、繊維質多孔質としての構造が締まりすぎ、その柔軟性が低下するので、触媒担体１００を柔軟に（つまり弾力的に）保持する機能が低下し、エンジンから伝わる振動により触媒担体がその軸方向に遊動し、破損し易くなることを示している。なお、金属メッシュリング１０３の密度が１．１〜１．４ｇ／ｃｍ３であれば、触媒担体１００に問題となる破損は見られない。これは、金属メッシュリング１０３の柔軟性により触媒担体１００が弾性的に支持され、エンジンから伝わる振動が十分に吸収されるからであると考えられる。なお、金属メッシュリング１０３の密度が１．０ｇ／ｃｍ３になると、稼働中の異音の発生が観察され、また触媒担体の破損が発生する。これは、振動を受けて金属メッシュリング１０３に「へたり」が生じ、部材間に隙間が発生するからであると考えられる。
【００３９】
また項目２には、金属メッシュリング１０３の密度が１．６ｇ／ｃｍ３以上になると、断熱マット１０１または熱膨張性マット１０２の変質が増大する傾向が示されている。これは、金属メッシュリング１０３のへたりによる柔軟性の低下に伴い、振動を受けた際に、金属メッシュリング１０３と入口側コーン部との間、さらに金属メッシュリング１０３と触媒担体１００との間に隙間が発生し、そこから排気ガスが侵入し易くなるからであると考えられる。また項目２には、金属メッシュリング１０３の密度が１．１ｇ／ｃｍ３以下になると、断熱マット１０１または熱膨張性マット１０２の劣化（へたり）が発生することが示されている。これは、金属メッシュリング１０３の通気性の増大、およびへたりが生じ、部材間に隙間が発生したことにより、排気ガスの侵入が顕著になるからであると考えられる。
【００４０】
金属メッシュリング１０３の密度が１．１ｇ／ｃｍ３以下においてケーシング１０５の温度上昇が目立つのは、金属メッシュリング１０３を介してのケーシング１０５内面への排気ガスの侵入が顕著になるからであると考えられる。また、金属メッシュリング１０３の密度が１．６ｇ／ｃｍ３以上においてケーシング１０５の温度上昇が目立つのは、金属メッシュリング１０３の柔軟性が失われることに起因して隙間が発生し、そこからケーシング１０５内面への排気ガスの侵入が顕著になるからであると考えられる。また、金属メッシュリング１０３の密度が１．５ｇ／ｃｍ３以上になると、異常振動が発生する。これは、金属メッシュリング１０３、断熱マット１０１および熱膨張性マット１０２の振動吸収機能が低下するからであると考えられる。
【００４１】
表１から、入口側コーン部２０と触媒担体１００とに挟まれる部分における金属メッシュリング１００の密度を１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３の範囲とすることで、触媒担体１００の破損防止と、断熱マット１０１または熱膨張性マット１０２のへたり防止とを両立することができることが分かる。またこの時、ケーシング１０５の温度を下げ、異常振動を抑えることができることが分かる。
【００４２】
２．第２の実施形態
図３は、本発明を利用した触媒コンバータの他の例を示す断面図である。図３には、入口側２重コーン部７０を備えた触媒コンバータ６０が示されている。触媒コンバータ６０は、図２に示す触媒コンバータ５０において入口側コーン部を２重コーン構造に変更した例である。なお、図１〜３と同じ符号の部分は、既に説明した内容と同じであるので、説明は省略する。また、組み立て手順も図１および図２に示す手順と同じである。
【００４３】
入口側２重コーン部７０は、円錐状の筒部７０１を備えている。この筒部７０１のすぼまった側に、エンジンからの排気管に接続を行うためのフランジ７０２を備えている。筒部７０１の拡がった側の端部は、金属メッシュリング１０３に突き当てられている。円錐状の筒部７０１の外側には、略円錐形状の外側コーン部７０４が溶接によって固定されている。これら入口側２重コーン部７０は、ステンレス材料によって構成されている。
【００４４】
入口側２重コーン部７０の本体側への装着は、まず外側コーン部７０４の端部内側をケーシング１０５の端部に嵌め込む。その後、図１（Ｅ）に示すような図３には図示しないプレス装置を用いて外側コーン部７０４とケーシング１０５とに相対的に圧を加える。この際、図示しないプレス装置から加えられる荷重の管理を行い、円錐状の筒部７０１の拡径方向の端部７０３と触媒担体１００とによって押し潰される金属メッシュリング１０３の部分の密度が１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３となるようにする。
【００４５】
金属メッシュリング１０３の円錐状の筒部７０１の拡径方向の端部７０３と触媒担体１００とによって押し潰される部分の密度が、１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３になったら、図示しないプレス装置を停止させる。そして、外側コーン部７０４とケーシング１０５とを符号７１で示す部分で溶接し、ケーシング１０５に対して入口側２重コーン部７０を固定する。なお、触媒コンバータ６０において、出口側を入口側と同じ構成としてもよい。
【００４６】
図３に示す触媒コンバータ６０は、円錐状の筒部７０１の拡径方向の端部７０３が、金属メッシュリング１０３に部分的に円環形状にめり込んでいる。このめり込んだ付近の密度が１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３であり、その部分がシール部として機能する。そして、１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３の密度になった部分の周辺は、その密度が１．２ｇ／ｃｍ３未満であり、主にクッション部材として機能することになる。これにより、高いシール性と触媒担体１００をその軸方向に弾性的に保持する機能を得ることができ、断熱マット１０１や熱膨張性マット１０２の「へたり」が防止され、且つ振動に強い触媒コンバータを得ることができる。また、コーン部が２重になることで、ケーシング１０５の昇温を抑えることができる。このため、図２（Ｂ）に示す構造に比較して、熱によるケーシングの変形や傷みが発生し難い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、自動車等の排気ガス浄化に使用する触媒コンバータに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】発明を利用した触媒コンバータの組み立て工程を例示する工程断面図である。
【図２】発明を利用した触媒コンバータの組み立て工程を例示する工程断面図である。
【図３】発明を利用した他の触媒コンバータを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…触媒コンバータ内部構造体、１１…触媒コンバータの本体、１００…触媒担体、１０１…断熱マット、１０２…熱膨張性マット、１０３…金属メッシュリング、１０４…シールリング、１０５…ケーシング、２０…入口側コーン部、２０１…円錐状の筒部、２０２…フランジ、２０３…フランジ、２０４…円筒部、３１…プレス装置、４０…出力側コーン部、４０１…円錐状の筒部、４０２…フランジ、４０３…円筒部、５０…触媒コンバータ、７０…入口側コーン部、７０１…円錐状の筒部、７０２…フランジ、７０３…円錐状の筒部の端部、７０４…外側コーン部。
【図１】
2008057509.tif 000004
【図２】
2008057509.tif 000005
【図３】
2008057509.tif 000006