(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスを浄化するための触媒を担体に担持させてなる触媒保持体と，該触媒担持体の外方を覆う金属パイプと，上記触媒担持体と上記金属パイプとの間に介設された保持シール材とからなる排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法において，
無機質繊維マットからなる保持シール材の幅方向のいずれか一方の端面を角度を有するように切り落とし，該保持シール材を触媒保持体の外周に巻きつけて巻回体を得る工程と，
片側端部を漏斗状に拡管した２つの金属パイプを，該金属パイプの拡管側を上記巻回体に向けて，上記巻回体の両側に配置する工程と，
上記金属パイプの中に上記巻回体を圧入する工程と，
上記金属パイプの拡管側同士を固定する工程とからなることを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法。
【請求項２】
請求項１において，上記金属パイプの圧入前の保持シール材の充填密度は，０．１〜０．２ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において，上記保持シール材を構成している無機質繊維マットは，結晶質アルミナ繊維からなることを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において，上記保持シール材は，２部材からなり，両部材を上記触媒保持体に巻回したときの部材間の間隙は，３ｍｍ以上とすることを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項の方法により製造してなることを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータ。
【請求項６】
請求項５において，上記金属シェルの中の保持シール材の充填密度は，０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，自動車等の内燃機関に用いられる排気ガス浄化触媒コンバータ及びその製造方法に関し，特に保持シール材の組み付け方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
車両に搭載する排気ガス浄化用触媒コンバータは，排気ガスを浄化する触媒を担持した触媒保持体と，触媒保持体の外方を覆う金属シェルと，両者の間に配置した保持シール材とからなる。
保持シール材は，バーミキュライトとセラミックファイバー等との混合物を主成分とするものであったが，近年，環境への影響及び排ガス温度の上昇を考慮して，耐熱性に優れる無機質繊維のみからなる保持シール材も用いられている。
保持シール材は，自動車の走行中において，触媒保持体が外周の金属シェルと当接したときの触媒保持体の破損を防ぐ。また，金属シェルと触媒担持体との間から排気ガスがリークすることも防止する。
ここで，無機繊維からなる保持シール材は，初期状態が極めて嵩高いため，組み付け性が著しく低下する。
【０００３】
そこで，発明者らは，保持シール材を有機フィルムを用いて真空包装し厚みを減少させることにより，触媒保持体の金属シェルへの組み付け性を改善することを提案した（特開昭５７−１４６９５４号公報，特開昭５９−１２６０２３号公報）。また，保持シール材を触媒保持体へ巻きつけ触媒保持体ごと真空包装する方法も提案した（特開昭５０−６３５４９号公報）。
【０００４】
また，作業性向上のため，金属シェルとして金属パイプを用い，その中に，触媒保持体に巻きつけた保持シール材を挿入することが考えられる。この場合，保持シール材を金属パイプへ挿入するにあたっては，予め保持シール材を有機フィルムで真空パックして厚みを減少させる方法や保持シール材に予め有機バインダーを添加して所定厚みに成形する方法をとることができる。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，有機フィルム及び有機バインダーからは，燃焼ガスが発生するため，環境への影響が懸念される。したがって，可能な限り有機量を”０”に近づける必要がある。
しかし，この場合，有機フィルムの気密性に問題が生じたり，保持シール材の厚みを調整することが困難になる。このため，保持シール材の金属シェルへの組み付け性が悪くなってしまう。
【０００６】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み，金属パイプへの触媒保持体の組み付け性に優れ，環境への影響を配慮した排気ガス浄化用触媒コンバータ及びその製造方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，排ガスを浄化するための触媒を担体に担持させてなる触媒保持体と，該触媒担持体の外方を覆う金属パイプと，上記触媒担持体と上記金属パイプとの間に介設された保持シール材とからなる排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法において，
無機質繊維マットからなる保持シール材の幅方向のいずれか一方の端面を角度を有するように切り落とし，該保持シール材を触媒保持体の外周に巻きつけて巻回体を得る工程と，
片側端部を漏斗状に拡管した２つの金属パイプを，該金属パイプの拡管側を上記巻回体に向けて，上記巻回体の両側に配置する工程と，
上記金属パイプの中に上記巻回体を圧入する工程と，
上記金属パイプの拡管側同士を固定する工程とからなることを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法である。
【０００８】
本発明においては，触媒保持体に保持シール材を巻回して巻回体を得た後に，巻回体の両側に２つの金属パイプをそれぞれ配置して金属パイプの中に巻回体を圧入している。そのため，１つの金属パイプの中に巻回体を圧入する場合に比べて，少ない力で圧入することができる。
また，巻回体への金属パイプの圧入は，拡管された開口部側から行っている。そのため，巻回体をスムーズに圧入することができる。
したがって，本製造方法によれば，触媒保持体を金属パイプに容易に組み付けることができる。
【０００９】
また，無機質繊維マットからなる保持シール材は嵩高ではあるが，上記のごとく容易に金属パイプ内に圧入できる。そのため，厚み減少のための有機バインダーや有機フィルムを用いる必要はない。よって，保持シール材から有機バインダの燃焼ガスが発生することもなく，環境への影響も少なくなる。
【００１０】
金属パイプ２は，その側面全体に勾配をつけて拡管していてもよいし（図４），また側面の途中から拡管していてもよい（図５）。拡管部は，直線勾配であっても，曲線勾配していてもよい。
【００１１】
上記金属パイプの拡管側の内径は，巻回体の直径と同じかまたはそれよりも大きく，かつ上記金属パイプの拡管側とは反対側の内径は，上記巻回体の直径よりも小さいことが好ましい。これにより巻回体を金属パイプ内に圧入しやすくなる。
【００１２】
請求項２の発明のように，上記金属パイプの圧入前の保持シール材の充填密度は，０．１〜０．２ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。０．２ｇ／ｃｍ３を超える場合には，保持シール材の触媒保持体を保持する力が低下するおそれがある。０．１ｇ／ｃｍ３未満の場合には，触媒保持体への巻きつけ性が低下するおそれがある。
【００１３】
保持シール材には，バインダーを含浸させないことが好ましい。これにより，保持シール材から有機成分が排ガスとして排出されることはなく，排ガス量を低減させることができる。
【００１４】
保持シール材を構成している無機質繊維マットは，アルミナ，シリカ，アルミナ−シリカなどの無機質繊維から作製することができる。また，使用温度領域によってはガラス繊維金属を用いることもできる。無機質繊維マットは，初期状態では極めて嵩高い状態にあるため，作業性の面からニードルパンチング処理を施したものが好適である。
【００１５】
請求項３の発明のように，上記保持シール材を構成している無機質繊維マットは，結晶質アルミナ繊維からなることが好ましい。これにより，保持シール材の耐熱性が向上する。
【００１６】
触媒保持体に担持されている触媒は，排気ガスを浄化することができるものであればよく，たとえば，白金，パナジウム，ロジウムなどを用いることができる。触媒を担持する担体は，コージェライト，アルミナ，金属などにより作製することができる。
金属パイプは，例えば断面が楕円形，円形の筒であり，ＳＵＳ４０９などの耐熱性にある材質で作製する。
【００１７】
請求項４の発明のように，上記保持シール材は，２部材からなり，両部材を上記触媒保持体に巻回したときの部材間の間隙は，３ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより，圧入時に発生する金属パイプと保持シール材との間のせん断力を開放することができ，また金属パイプの突き合わせ部を溶接する場合熱による保持シール材の劣化を防止することができる。保持シール材の各部材間の間隙が３ｍｍ未満である場合には，保持シール材間で干渉し圧入しにくくなるおそれがある。
金属パイプ同士を固定する方法としては，かしめ，溶接などがある。
【００１８】
請求項５の発明は，請求項１〜４のいずれか１項の方法により製造してなることを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータである。
【００１９】
上記排気ガス浄化用触媒コンバータは，上記の構成を有するため，容易に製造することができる。
また，金属パイプにおける拡管されていない狭小部分は，保持シール材を圧縮し保持シール材の充填密度を高めている。そのため，狭小部分において保持シール材の保持力が高く，触媒保持体を確実に保持することができる。
【００２０】
請求項６の発明のように，上記金属シェルの中の保持シール材の充填密度は，０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ３であることが好ましい０．２０ｇ／ｃｍ３未満の場合には，保持シール材の保持力が低下するおそれがある。０．６０ｇ／ｃｍ３を超える場合には，保持シール材を構成している繊維が圧壊してしまい，保持力が低下し，使用時の振動などにより触媒保持体が位置ずれを生じるおそれがある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
参考例１
本発明の参考例に係る排気ガス浄化用触媒コンバータ及びその製造方法について，図１〜図４を用いて説明する。
本例の排気ガス浄化用触媒コンバータ５は，図１に示すごとく，排気ガスを浄化し得る触媒保持体３と，触媒保持体３の側面を被覆する金属パイプ２と，触媒保持体３と金属パイプ２との間に配置された保持シール材１とよりなる。
排気ガス浄化用触媒コンバータ５は，エンジンの排気管の途中に設けられている。
【００２２】
２つの金属パイプ２は，それぞれＳＵＳ４０９からなり，肉厚１．５ｍｍ，長さ６０ｍｍである。図４に示すごとく，金属パイプ２は略円筒体であり，一方の端部から他方の端部にかけて側面全体が徐々に拡管している。拡管側２７の端部内径は１４６ｍｍであり，反対側２９の端部内径は１３８ｍｍである。
保持シール材１は結晶質アルミナ繊維のマット状物からなり，厚みは１２ｍｍであり，嵩密度は０．１ｇ／ｃｍ３である。
【００２３】
触媒保持体３は，セラミックの一種であるコージェライトモノリスであり，排気ガスの排気成分を浄化し得る白金などの触媒が担持されている。触媒担持体３の外形は１３０ｍｍであり，長さは１００ｍｍである。
触媒保持体３は，排気系の上流側かまたは下流側の一方が開口し，他方が閉塞された多数のセルの集合体からなるハニカム構造体である。触媒保持体は，上流側開口セルから下流側開口セルへと，多孔性のセル壁を通じて排気ガスを通過させる。この際に，排気ガスに含まれている排ガス成分が触媒により浄化される。
【００２４】
次に，本例の排気ガス浄化用触媒コンバータの製造方法について説明する。
図２に示すごとく，保持シール材１に切断加工を施して，幅４０ｍｍ，長さ４４５ｍｍの長尺体とするとともに，その両端に，触媒保持体を巻回したときに互いに係合し合う凹部１１と凸部１２とを形成する。
【００２５】
次に，図３に示すごとく，２つの保持シール材１を，触媒保持体３の外周部に巻き付けて，凹部１１と凸部１２とを突き合わせて，巻回体６とする。凹部１１と凸部１２とを粘着テープ４により固定する。２つの保持シール材１の間の間隙Ｃは，約１０ｍｍとする。
【００２６】
次に，図４に示すごとく，金属パイプ２を漏斗状に拡管して，側面全体を拡管部２８とする。金属パイプ２の軸方向に対する拡管部２８の勾配Ｄは４°とする。２つ金属パイプ２の拡管側２７を巻回体６に向けて，これらを巻回体６の両側に配置する。
【００２７】
次に，図１に示すごとく，油圧プレスを用いて，２つの金属パイプ２を拡管側２７に前進させ，その中に巻回体６を圧入し，金属パイプ２の拡管側２７同士を突き合わせる。圧入荷重は，１９６０Ｎであり，圧入後の保持シール材１の充填密度は０．３ｇ／ｃｍ３であった。
以上により，排気ガス浄化用触媒コンバータ５を得る。
【００２８】
実施形態例１
本例においては，図６に示すごとく，保持シール材１の幅方向のいずれか一方の端面１９を４５°の角度に切り落とし，これを実施形態例１と同様に触媒保持体３に巻回し，２つの金属パイプ内に圧入した。
圧入荷重は１７６４Ｎであり，圧入後の保持シール材の充填密度は０．３ｇ／
【００２９】
参考例２
保持シール材の幅を９０ｍｍとし，２部材ではなく，１部材のみを，触媒保持体に巻回し，実施形態例１と同様に２つの金属パイプ内に圧入した。触媒保持体は，金属パイプ内に圧入することはできたが，圧入時に，金属パイプの拡管側よりも保持シール材が外側にはみ出してしまい，実施形態例１，２に比べると圧入作業性が低かった。
【００３０】
比較例１
金属パイプの片側を拡管することなく圧入操作を行ったが，圧入側の保持シール材の端部がめくれてしまい，圧入することができなかった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば，金属パイプへの触媒保持体の組み付け性に優れ，環境への影響を配慮した排気ガス浄化用触媒コンバータ及びそ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】  参考例１の排気ガス浄化用触媒コンバータの断面説明図。
【図２】  参考例１における，保持シール材の展開図。
【図３】  参考例１における，巻回体の斜視図。
【図４】  本発明における，側面全体が拡管した金属パイプの斜視図。
【図５】  本発明における，側面の途中から拡管した金属パイプの斜視図。
【図６】  実施形態例１の保持シール材の平面図（ａ）及び側面図（ｂ）。
【符号の説明】
１．．．保持シール材，
１９．．．端面，
２．．．金属パイプ，
２７．．．拡管側，
２８．．．拡管部，
２９．．．反対側，
３．．．触媒保持体，
４．．．粘着テープ，
５．．．排気ガス浄化用触媒コンバータ，
６．．．巻回体，
【図１】
0004465783.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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