(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム形状の担体基材に触媒金属が担持されたハニカム触媒を保持部材を介して金属ケーシング内に収納してなる触媒コンバータの製造方法であって、
該保持部材及び該金属ケーシングの少なくとも一方には、該保持部材への触媒金属の担持を防止する担持防止手段が設けられ、該金属ケーシング内に該保持部材と該担体基材を収納し、その後該担体基材に触媒金属を担持することを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
【請求項２】
前記担持防止手段は前記保持部材に塗布された撥水剤であることを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータの製造方法。
【請求項３】
前記担持防止手段は前記保持部材に含浸された含浸液剤であることを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータの製造方法。
【請求項４】
前記担持防止手段は前記保持部材の少なくとも端面部を被覆したフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータの製造方法。
【請求項５】
前記担持防止手段は前記金属ケーシングの端部に形成された縮径部であり、該金属ケーシングの開口から液体材料を供給して該担体基材に触媒金属を担持することを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の排気系などに設置されて排ガスを浄化する触媒コンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球環境の汚染を防止するために、自動車には従来より排ガス浄化用触媒が搭載され、排ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（NOx ）を酸化・還元して無害化している。この排ガス浄化用触媒としては、排ガスとの接触面積が大きいほど好ましく、また通風抵抗はできるだけ小さいものが好ましい。また搭載スペース面からは、できるだけコンパクトなものが望ましい。さらに、排ガスの温度に耐えるだけの耐熱性も不可欠である。
【０００３】
そこで従来の排ガス浄化用触媒は、多数の通路を持つハニカム形状の担体基材が用いられ、この担体基材はコーディエライトなどの耐熱性セラミックスや、きわめて薄い金属箔などから形成されている。そしてこの担体基材の表面にγ−アルミナ粉末などのコート層を形成し、それに白金（Ｐｔ）などの触媒金属を担持し焼成してハニカム形状の排ガス浄化用触媒とされている。
【０００４】
そしてこのハニカム触媒を排気系に搭載するには、ハニカム触媒を金属ケーシング内に収納して触媒コンバータとし、それを排気系に組み付ける方法が一般に行われている。例えば特開平９−317455号公報には、ハニカム触媒を繊維マットを介して金属ケーシングに収納した構造の触媒コンバータが開示されている。このように繊維マットを介在させることにより、保持性及びシール性が確保される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでハニカム触媒の通風抵抗を小さくするには、ハニカム通路の壁の厚さを薄くするのが有効である。また薄い方が全体の熱容量が小さくなるので暖機特性に優れ、早期に触媒活性温度に上昇するため浄化性能に一層優れているようになる。
【０００６】
ところがハニカム触媒を製造する場合、ハニカム通路の壁厚が薄くなるほど強度が低くなるため、セラミックス製のハニカム担体基材ではハンドリング時あるいは搬送時などにハニカム担体基材が破損し易いという不具合があった。また金属箔製のハニカム担体基材であっても、ハンドリング時あるいは搬送時などにハニカム担体基材に変形が生じるという不具合がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、触媒コンバータの製造時にハニカム担体基材の破損や変形を防止することにある。
この目的は、金属ケーシング内にハニカム担体基材を収納し、その後ハニカム担体基材に触媒金属を担持することによって達成できる。この場合にも、繊維マットなどをハニカム担体基材と金属ケーシングの間に介在させ、保持性及びシール性を確保することが望ましい。
【０００８】
ところが繊維マットなどの保持部材を介在させた場合には、コート層の形成工程及び触媒の担持工程において、コート層形成のためのスラリー原料や触媒金属が溶解した薬液などが保持部材にも含浸されるという問題がある。例えばスラリー原料が含浸した場合には、保持部材の弾性が低下するためハニカム触媒の保持性が低下してしまう。また保持部材に付着したγ−アルミナなどに触媒金属が担持されてしまい、高価な触媒金属の損失となるとともにハニカム担体基材のコート層への触媒金属の担持が不充分となり、触媒性能が低下する。また保持部材に薬液が含浸しても同様の不具合が生じる。
【０００９】
そこで本発明の第２の目的は、保持部材へのスラリー原料や薬液の含浸を防止することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する請求項１に記載の触媒コンバータの製造方法の特徴は、ハニカム形状の担体基材に触媒金属が担持されたハニカム触媒を保持部材を介して金属ケーシング内に収納してなる触媒コンバータの製造方法であって、保持部材及び金属ケーシングの少なくとも一方には、保持部材への触媒金属の担持を防止する担持防止手段が設けられ、金属ケーシング内に保持部材と担体基材を収納し、その担体基材に触媒金属を担持することにある。
【００１２】
請求項１に記載の製造方法をさらに具体化する請求項２に記載の触媒コンバータの製造方法の特徴は、担持防止手段は保持部材に塗布された撥水剤であることにある。
請求項１に記載の製造方法をさらに具体化する請求項３に記載の触媒コンバータの製造方法の特徴は、担持防止手段は保持部材に含浸された含浸液剤であることにある。
【００１３】
請求項１に記載の製造方法をさらに具体化する請求項４に記載の触媒コンバータの製造方法の特徴は、担持防止手段は保持部材の少なくとも端面部を被覆したフィルムであることにある。
請求項１に記載の製造方法をさらに具体化する請求項５に記載の触媒コンバータの製造方法の特徴は、担持防止手段は金属ケーシングの端部に形成された縮径部であり、金属ケーシングから液体材料を供給して担体基材に触媒金属を担持することにある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
【００１５】
請求項１に記載の触媒コンバータの製造方法では、保持部材及び金属ケーシングの少なくとも一方には、保持部材への触媒金属の担持を防止する担持防止手段が設けられ、金属ケーシング内に保持部材とハニカム担体基材を収納し、その後ハニカム担体基材に触媒金属を担持している。したがって触媒化工程においては、担持防止手段によりスラリー原料や薬液が保持部材に含浸するのが防止され、保持部材の保持性が維持されるとともに薬液の損失が防止される。また、触媒化工程におけるハンドリング時あるいは搬送時などにハニカム担体基材が破損したり変形したりするような不具合が回避され、不良率が低減するため歩留まりが向上する。
【００１６】
この保持部材の材質としては、アルミナ、シリカ、ガラス及びこれらの複合物からなる無機繊維よりなるもの、アルミナ、シリカ、ガラス及びこれらの複合物からなる無機繊維とバーミキュライトなどの加熱膨張性鉱物からなるもの、さらにはこれらに金属繊維を複合化したものなどが例示される。また保持部材の形状としては、ロープ状、ネット状、シート状など特に制限されない。
【００１７】
請求項２に記載の触媒コンバータの製造方法では、担持防止手段として保持部材に撥水剤を塗布している。コ−ト層の形成に用いられるスラリーあるいは触媒金属を含む薬液は一般に水系であるので、撥水剤によりスラリー及び薬液が保持部材に付着するのが防止される。この撥水剤としては、フッ素系のもの、シリコーン系のものなどを用いることができる。
【００１８】
請求項３に記載の触媒コンバータの製造方法では、担持防止手段として含浸液剤を保持部材に含浸している。この含浸液剤により保持部材の空孔が塞がれているため、スラリーあるいは触媒金属を含む薬液がさらに保持部材に含浸することがなく、スラリー及び薬液が保持部材に付着するのが防止される。この含浸液剤としては水、有機溶媒、液状有機化合物などが挙げられる。なお含浸液剤は保持部材への含浸時に液状であって、最終的には消失するものが望ましいが、触媒化工程時に液状である必要はない。
【００１９】
請求項４に記載の触媒コンバータの製造方法では、担持防止手段としてフィルムで保持部材の少なくとも端面部を被覆している。このフィルムによりスラリー及び薬液が保持部材に付着するのが防止される。フィルムで保持部材の全表面を被覆してもよい。このフィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなど特に制限されないが、触媒化工程における熱により焼失あるいは揮発するものが望ましい。
【００２０】
請求項５に記載の触媒コンバータの製造方法では、担持防止手段は金属ケーシングの端部に形成された縮径部であり、金属ケーシングの開口から液体材料を供給してハニカム担体基材に触媒金属を担持している。つまり縮径部の入口径を保持部材の内径以下とすれば、スラリーや薬液が保持部材に付着するのを防止することができる。また排ガスが保持部材に直接当たるのが防止されるため保持部材の寿命を長くすることができ、さらには排気系との接続が容易になるという効果もある。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
先ずコーディエライト製のハニカム担体基材を用意し、その外周にアルミナ繊維からなりフッ素系の撥水剤が含浸塗布された繊維マットを巻き付け、それをステンレス製の筒内に圧入した。その後筒の両端を円錐台形状に縮径して、図１に示す触媒コンバータ中間品を得た。
【００２２】
図１に示す触媒コンバータ中間品は、ハニカム担体基材１と、ハニカム担体基材１を収納するステンレス製のケーシング２と、この両者の間に介在してハニカム担体基材１を保持するアルミナ繊維製の繊維マットよりなる保持部材３とから構成されている。
次に、γ−アルミナ粉末と、アルミナゾルと、硝酸アルミニウム及び水からなるスラリーを調製し、このスラリーをケーシング２の内部のハニカム担体基材１に十分に充填した後、真空吸引にて余分なスラリーを排出し、 200℃で１時間乾燥し 500℃で１時間焼成して、ハニカム担体基材１のハニカム通路表面にアルミナコート層を形成した。このとき、保持部材３には撥水剤が含浸塗布されているため、保持部材３にスラリーが付着するのが防止された。また保持部材３に付着したスラリーも、真空吸引により容易に除去された。
【００２３】
次にジニトロジアンミン白金水溶液を用意し、アルミナコート層が形成された触媒コンバータ中間品を浸漬した。そして引き上げて余分な液滴を吹き払った後、 200℃で 0.5時間乾燥し 500℃で１時間焼成してアルミナコート層に白金を担持した。このときも、保持部材３には撥水剤が含浸塗布されているため、保持部材３にジニトロジアンミン白金水溶液が含浸・付着するのが防止されている。
【００２４】
これにより得られた触媒コンバータでは、保持部材３にスラリーが含浸・付着するのが防止されたため、保持部材３は本来の弾性を維持しハニカム触媒を安定して保持することができる。また保持部材３にジニトロジアンミン白金水溶液が含浸・付着するのが防止されたため、高価な薬液の損失がなくコストを安価に維持することができる。
【００２５】
そして本実施例においては、ハニカム担体基材１を保持部材３で保持してケーシング２内に収納した状態でアルミナコート層を形成し白金を担持しているので、ハニカム担体基材１の破損が防止され不良率が低減される。
なお本実施例では、保持部材３の全体に撥水剤を含浸塗布したが、撥水剤は保持部材３の少なくとも端面部に含浸・塗布しておけばスラリー及び薬液の含浸・付着を防止することができる。
【００２６】
（実施例２）
本実施例では、実施例１と同様の触媒コンバータ中間品を用意し、それを水中に浸漬して保持部材３に飽和量の水を吸収させた。そして水から引き上げた後、ハニカム担体基材１に乾燥空気を供給してハニカム担体基材１のみを乾燥させ、次いで実施例１と同様にしてアルミナコート層を形成した。このとき、保持部材３には飽和量の水が吸収されているため、保持部材３にスラリーが含浸するのが防止された。また保持部材３に付着したスラリーも、真空吸引により容易に除去された。
【００２７】
次に、アルミナコート層が形成された触媒コンバータ中間品を再び水中に浸漬して保持部材３に飽和量の水を吸収させた。そして水から引き上げた後、実施例１と同様にして白金を担持した。このときも、保持部材３には飽和量の水が吸収されているため、保持部材３にジニトロジアンミン白金水溶液が含浸・付着するのが防止された。
【００２８】
これにより得られた触媒コンバータでは、保持部材３にスラリーが含浸・付着するのが防止されたため、保持部材３は本来の弾性を維持しハニカム触媒を安定して保持することができる。また保持部材３にジニトロジアンミン白金水溶液が含浸・付着するのが防止されたため、高価な薬液の損失がなくコストを安価に維持することができる。
【００２９】
そして本実施例においては、ハニカム担体基材１を保持部材３で保持してケーシング２内に収納した状態でアルミナコート層を形成し白金を担持しているので、ハニカム担体基材１の破損が防止され不良率が低減される。
（実施例３）
本実施例では、図２に示すように保持部材３の両端面に非透水性の有機フィルム30を貼着したこと以外は実施例１と同様にして触媒コンバータ中間品を製造した。
【００３０】
この触媒コンバータ中間品を用い、実施例１と同様のスラリーを同様に付着させた。このとき、有機フィルム30の存在により保持部材３へのスラリーの含浸・付着が防止された。そして実施例１と同様に乾燥・焼成してアルミナコート層を形成した。有機フィルム30は焼成時に焼失した。
次に、このアルミナコート層が形成された触媒コンバータ中間品を用いて、実施例１と同様にして白金を担持した。このとき保持部材３にはジニトロジアンミン白金水溶液が含浸するが、保持部材３にはコート層が形成されておらずγ−アルミナ粉末の付着もないので、保持部材３に白金が担持されることはなく、保持部材３に吸収された薬液は真空吸引などで容易に回収することができる。
【００３１】
これにより得られた触媒コンバータでは、保持部材３にスラリーが含浸・付着するのが防止されたため、保持部材３は本来の弾性を維持しハニカム触媒を安定して保持することができる。また保持部材３に白金が担持されるのが防止されているため、高価な薬液の損失がなくコストを安価に維持することができる。
そして本実施例においては、ハニカム担体基材１を保持部材３で保持してケーシング２内に収納した状態でアルミナコート層を形成し白金を担持しているので、ハニカム担体基材１の破損が防止され不良率が低減される。
【００３２】
なおこの実施例では、有機フィルム30を保持部材３の端面にのみ形成したが、図３に示すように、有機フィルム30で保持部材３の全体を覆ってもよい。これにより保持部材３へのスラリーの含浸・付着を一層防止することができる。
（実施例４）
本実施例では、全体が有機フィルム3により覆われた真空パック状態の保持部材３を用いたこと以外は実施例１と同様にして図３に示す触媒コンバータ中間品を形成した。
【００３３】
次に、予め白金が担持されたγ−アルミナ粉末と、アルミナゾルと、硝酸アルミニウム及び水からスラリーを調製し、実施例１と同様にして触媒コンバータ中間品にコート層を形成した。
これにより得られた触媒コンバータでは、コート層形成時の焼成により有機フィルム30が焼失し、保持部材３が残る。そしてコート層には既に白金が担持されているので、これ以上の担持工程は不要であり、薬液の損失が生じるような不具合もない。
【００３４】
これにより得られた触媒コンバータでは、保持部材３にスラリーが含浸・付着するのが防止されたため、高価な薬液の損失がなくコストを安価に維持することができる。また有機フィルム30の焼失により保持部材３の繊維どうしの空隙には空気が進入し、保持部材３は膨張しようとする。したがって保持部材３はハニカム触媒及びケーシング２の両方に大きな力で圧接するため、ハニカム触媒を一層安定して保持することができる。
【００３５】
そして本実施例においては、ハニカム担体基材１を保持部材３で保持してケーシング２内に収納した状態でコート層を形成し白金を担持しているので、ハニカム担体基材１の破損が防止され不良率が低減される。
（実施例５）
本実施例では、先ずコーディエライト製のハニカム担体基材１を用意し、その外周にアルミナ繊維マットを巻き付けて保持部材とし、それをステンレス製のケーシング２内に圧入した。その後、図４に示すようにケーシング２の両端で保持部材３の端面の位置に10mmの絞り加工を行って縮径部20を形成し、さらにケーシング２の両端を円錐台形状に縮径して触媒コンバータ中間品を得た。
【００３６】
次に、γ−アルミナ粉末と、アルミナゾルと、硝酸アルミニウム及び水からなるスラリーを調製し、このスラリーをケーシング２の一方の開口から他方の開口へ流した。そして実施例１と同様にスラリーを排出し、同様に乾燥・焼成して、ハニカム担体基材１のハニカム通路表面にアルミナコート層を形成した。このとき、保持部材３の厚さは10mm以下であるためにその端面はケーシング２の縮径部20で覆われ、スラリーは保持部材３に付着することなくハニカム担体基材１のハニカム通路内を流れてハニカム通路の壁に付着する。したがって保持部材３にスラリーが付着するのが防止される。
【００３７】
次にジニトロジアンミン白金水溶液を用意し、アルミナコート層が形成された触媒コンバータ中間品のケーシング２の一方の開口から他方の開口へ流した。そして余分な液滴を吹き払った後、実施例１と同様に乾燥・焼成してアルミナコート層に白金を担持した。このときも、保持部材３の端面はケーシング２の縮径部20で覆われているため、薬液は保持部材３に付着することなくハニカム担体基材１のハニカム通路内を流れ、保持部材３にジニトロジアンミン白金水溶液が含浸するのが防止されている。
【００３８】
これにより得られた触媒コンバータでは、保持部材３にスラリーが含浸・付着するのが防止されたため、保持部材３は本来の弾性を維持しハニカム触媒を安定して保持することができる。また保持部材３にジニトロジアンミン白金水溶液が含浸・付着するのが防止されたため、高価な薬液の損失がなくコストを安価に維持することができる。
【００３９】
そして本実施例においては、ハニカム担体基材１を保持部材３で保持してケーシング２内に収納した状態でアルミナコート層を形成し白金を担持しているので、ハニカム担体基材１の破損が防止され不良率が低減される。
さらに本実施例で得られた触媒コンバータでは、縮径部20により保持部材３に排ガスが直接当たるのが防止されているので、保持部材３の風蝕が抑制され、また触媒コンバータと前後の排気管（コーン）との接続も容易である。
【００４０】
【発明の効果】
すなわち本発明の触媒コンバータの製造方法によれば、製造時にハニカム担体基材の破損が防止され不良率が低減される。そして保持部材は本来の保持機能が維持されてハニカム担体基材をケーシング内で安定して保持することができ、触媒金属水溶液の損失も防止されているのでコストの上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例で製造された触媒コンバータ中間品の断面図である。
【図２】本発明の第３の実施例で製造された触媒コンバータ中間品の断面図である。
【図３】本発明の第４の実施例で製造された触媒コンバータ中間品の断面図である。
【図４】本発明の第５の実施例で製造された触媒コンバータ中間品の断面図である。
【符号の説明】
１：ハニカム担体基材      ２：ケーシング      ３：保持部材
20：縮径部                30：有機フィルム
【図１】
0004171939.tif 000002
【図２】
0004171939.tif 000003
【図３】
0004171939.tif 000004
【図４】
0004171939.tif 000005