(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒担持前のセラミックハニカム構造体を予めメタルケース内に保持材で固定させてなるキャニング構造体であって、
該セラミックハニカム構造体と該保持材との間に、不透水性フィルムを少なくとも該セラミックハニカム構造体と該保持材とが接する部分に周設されるように配設するとともに、該不透水性フィルムが、該セラミックハニカム構造体の両端面から１０ｍｍ以上突出させた突出部を有し、且つ該不透水性フィルムの突出部の外径が、該セラミックハニカム構造体の外径よりも大きいことを特徴とするキャニング構造体。
【請求項２】
不透水性フィルムの形状が、円筒状である請求項１に記載のキャニング構造体。
【請求項３】
不透水性フィルムの厚さが、０．１ｍｍ以下である請求項１又は２に記載のキャニング構造体。
【請求項４】
不透水性フィルムが、可燃性である請求項１〜３のいずれか１項に記載のキャニング構造体。
【請求項５】
不透水性フィルムが、撥水性である請求項１〜４のいずれか１項に記載のキャニング構造体。
【請求項６】
保持材が、非膨脹性セラミック繊維マットである請求項１〜５のいずれか１項に記載のキャニング構造体。
【請求項７】
セラミックハニカム構造体を予めメタルケース内に保持材で固定させてなるキャニング構造体の触媒担持方法であって、
該セラミックハニカム構造体と該保持材との間に、不透水性フィルムを少なくとも該セラミックハニカム構造体と該保持材とが接する部分に周設されるように配設するとともに、該不透水性フィルムが、該セラミックハニカム構造体の両端面から１０ｍｍ以上突出させた突出部を有し、且つ該不透水性フィルムの突出部の外径が、該セラミックハニカム構造体の外径よりも大きいキャニング構造体に、触媒スラリーを該不透水性フィルムの該セラミックハニカム構造体側のみに流すことにより、該保持材への触媒担持を防止し、該セラミックハニカム構造体のみに触媒を担持するようにしたことを特徴とするキャニング構造体の触媒担持方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関等から排出される有害燃焼ガス浄化装置である触媒コンバータに用いるキャニング構造体及びその触媒担持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、セラミック製ハニカム触媒コンバータは、自動車用排ガス浄化装置として広く使用されている。
近年の環境問題から、より一層の排ガス規制強化に伴い、エンジン始動直後の排ガス温度の低い、いわゆるコールドスタート時においても触媒を機能させる必要に迫られている。
このため、触媒担体の隔壁厚さを、従来の１／２〜１／６まで薄くすることにより、触媒担体の熱容量を下げ、触媒担体の昇温を早めるとともに、圧力損失の減少によるエンジン性能の向上を図ることが行われている。
【０００３】
通常、セラミック製ハニカム触媒コンバータは、図３に示すように製造される。
まず、担体メーカは、検査、合格したセラミック担体１０（セラミックハニカム構造体）を梱包し、触媒メーカへ輸送する。
触媒メーカは、これを解梱し、セラミック担体１０（セラミックハニカム構造体）に、触媒担持（触媒コート）、熱処理、検査等の工程を行い、触媒担体２５（セラミックハニカム触媒担体）とした後、梱包し、キャニングメーカへ輸送する。
キャニングメーカは、これを解梱し、触媒担体２５に保持材１３を取り付け、メタルケース１１内に圧縮固定（キャニング）することにより、キャニング触媒担体３０とした後、必要に応じてキャニング触媒担体３０にコーン部１７及びフランジ１８等の接合部材を溶接して、触媒コンバータ１（セラミック製ハニカム触媒コンバータ）として完成させる（図４参照）。
【０００４】
ここで、上記のセラミック担体として、従来の１／２〜１／６程度の隔壁厚さのセラミックハニカム構造体を用いた場合、輸送、触媒担持工程、キャニング工程及び各工程のハンドリング時（例えば、梱包、解梱、機械設備［コンベアー、チャッキング、キャニング等］への乗せ降ろし作業等）におけるセラミックハニカム構造体の割れや欠けが多発するという問題があった。
【０００５】
これを解消するため、本発明者らは、キャニング構造体（触媒担持前のセラミックハニカム構造体を予めメタルケース内に保持材で固定させたもの）を用いたセラミック製ハニカム触媒コンバータの製造プロセスを新たに提案した。
【０００６】
しかしながら、上記のキャニング構造体は、触媒担持（触媒コート）時に、セラミックハニカム構造体だけでなく、排ガスとの触媒反応に関与しない保持材にも高価な触媒が担持されてしまうため、非経済的であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、触媒担持時に保持材に高価な触媒を担持することなく、輸送、触媒担持工程、キャニング工程及び各工程のハンドリング時におけるセラミックハニカム構造体の欠けや割れを防止することができるキャニング構造体及びその触媒担持方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によれば、触媒担持前のセラミックハニカム構造体を予めメタルケース内に保持材で固定させてなるキャニング構造体であって、該セラミックハニカム構造体と該保持材との間に、不透水性フィルムを少なくとも該セラミックハニカム構造体と該保持材とが接する部分に周設されるように配設するとともに、該不透水性フィルムが、該セラミックハニカム構造体の両端面から１０ｍｍ以上（好ましくは、２０ｍｍ以上、より好ましくは、３０ｍｍ以上）突出させた突出部を有し、且つ該不透水性フィルムの突出部の外径が、該セラミックハニカム構造体の外径よりも大きいことを特徴とするキャニング構造体が提供される。
【００１０】
更に、本発明では、不透水性フィルムの形状が円筒状であり、不透水性フィルムの厚さが０．１ｍｍ以下（好ましくは、０．０５ｍｍ以下、より好ましくは、０．０３ｍｍ以下）であることが好ましい。
このとき、不透水性フィルムは、可燃性であるとともに、撥水性であることが好ましい。
【００１１】
尚、本発明では、保持材が非膨脹性セラミック繊維マットであることが好ましい。
【００１２】
また、本発明によれば、セラミックハニカム構造体を予めメタルケース内に保持材で固定させてなるキャニング構造体の触媒担持方法であって、該セラミックハニカム構造体と該保持材との間に、不透水性フィルムを少なくとも該セラミックハニカム構造体と該保持材とが接する部分に周設されるように配設するとともに、該不透水性フィルムが、該セラミックハニカム構造体の両端面から１０ｍｍ以上突出させた突出部を有し、且つ該不透水性フィルムの突出部の外径が、該セラミックハニカム構造体の外径よりも大きいキャニング構造体に、触媒スラリーを該不透水性フィルムの該セラミックハニカム構造体側のみに流すことにより、該保持材への触媒担持を防止し、該セラミックハニカム構造体のみに触媒を担持するようにしたことを特徴とするキャニング構造体の触媒担持方法が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のキャニング構造体は、触媒担持前のセラミックハニカム構造体を予めメタルケース内に保持材で固定させてなるキャニング構造体であって、セラミックハニカム構造体と保持材との間に、不透水性フィルムを少なくともセラミックハニカム構造体と保持材とが接する部分に周設されるように配設するとともに、不透水性フィルムが、セラミックハニカム構造体の両端面から１０ｍｍ以上突出させた突出部を有し、且つ不透水性フィルムの突出部の外径が、セラミックハニカム構造体の外径よりも大きいものである。
【００１４】
これにより、触媒担持時に保持材に高価な触媒を担持することなく、輸送、触媒担持工程、キャニング工程及び各工程のハンドリング時におけるセラミックハニカム構造体の欠けや割れを防止することができる。
【００１５】
以下、図面に基づき本発明を更に詳細に説明する。
図１は、本発明のキャニング構造体の一例を示すものであり、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は、縦断面図である。
本発明のキャニング構造体は、図１に示すように、触媒担持前のセラミックハニカム構造体１０を予めメタルケース１１内に保持材１３で固定させてなるものであり、セラミックハニカム構造体１０と保持材１３との間に、不透水性フィルム６０を配設したものである。
【００１６】
このとき、本発明のキャニング構造体は、図１に示すように、不透水性フィルム６０が少なくともセラミックハニカム構造体１０と保持材１３とが接する部分に周設されていることが好ましい。
これは、上記キャニング構造体を触媒担持（触媒コート）した場合、触媒成分を含む触媒スラリーの保持材への流出を防止することができるからである。
【００１７】
また、本発明のキャニング構造体は、図１（ｃ）に示すように、不透水性フィルムが、セラミックハニカム構造体１０の両端面から１０ｍｍ以上（好ましくは、２０ｍｍ以上、より好ましくは、３０ｍｍ以上）の長さａで突出させた突出部６２を有することがより好ましい。
また、不透水性フィルムの突出部の外径Ｌ2が、セラミックハニカム構造体の外径Ｌ1よりも大きいことが更に好ましい。
これにより、触媒担持工程における触媒スラリーの保持材への流出防止が容易となり、キャニング構造体の触媒担持（触媒コート）を確実に行うことができるとともに、触媒担持工程を最適化することができる。
【００１８】
尚、本発明で用いる不透水性フィルムは、円筒状のものであることが好ましい。
これは、セラミックハニカム構造体に不透水性フィルムを容易に周設することができるため、キャニング工程を簡略化できるとともに、セラミックハニカム構造体の外周部を繋ぎ目なく包囲することができるため、触媒スラリーのセラミックハニカム構造体の外部への流出を確実に防止することができるからである。
【００１９】
また、本発明で用いる不透水性フィルムは、保持材であるセラミック繊維マットと一体化されたシート状のものであってもよい。
これにより、セラミックハニカム構造体の外周面に、不透水性フィルムと保持材とを同時に巻き回すことができるため、キャニング工程を簡略化することができる。
【００２０】
更に、本発明で用いる不透水性フィルムの厚さは、０．１ｍｍ以下（好ましくは、０．０５ｍｍ以下、より好ましくは、０．０３ｍｍ以下）であることが好ましい。
これは、触媒担持（触媒コート）されたキャニング構造体から不透水性フィルムを除去した場合、セラミックハニカム構造体をメタルケース内に保持材で確実に固定するため、不透水性フィルムの厚さをできるだけ薄くすることが必要であるからである。
【００２１】
このとき、本発明で用いる不透水性フィルムは、可燃性であることが好ましい。
これは、触媒担持（触媒コート）後の熱処理（５００〜７００℃）により、不要となった不透水性フィルムを容易に除去することができるからである。
【００２２】
また、本発明で用いる不透水性フィルムは、撥水性であることが、触媒スラリーの保持材への流出を確実に防止することができるため好ましい。
【００２３】
ここで、本発明で用いる不透水性フィルムの材質は、上記の条件をすべて満たすものであれば、特に限定されないが、ポリエチレン又はナイロン等であることが好ましい。
【００２４】
更に、本発明のキャニング構造体は、上記の効果に加えて、外部からの衝撃や振動からセラミックハニカム構造体を保護することができるため、輸送、触媒担持工程、キャニング工程及び各工程におけるハンドリング時におけるセラミックハニカム構造体（特に、薄壁［隔壁厚さ：０．１０ｍｍ以下］であるもの）の欠けや割れを防止することができる。
【００２５】
本発明のキャニング構造体は、メタルケースが押し込み構造又は巻締め構造であることが好ましい。
これは、キャニング時の面圧分布が均一で、エンジン排気ガスのリーク、保持材の排気ガスによる風食、エンジン振動によるセラミックハニカム構造体の遊動、破損等の信頼性を高くすることができるからである。
特に、メタルケースが巻締め構造である場合、面圧分布が均一であるだけでなく、セラミックハニカム構造体の径のバラツキによらず、一定の面圧でキャニングできるため、機械的強度の低いセラミックハニカム構造体（特に、薄壁であるもの）には、特に好ましい。
【００２６】
尚、本発明で用いる保持材は、非膨脹性セラミック繊維マットであることが好ましい。
これは、セラミックハニカム構造体の径のバラツキによるキャニング時の最大面圧を低くできるだけでなく、加熱時に膨脹マットのような過大な圧力が発生しないため、セラミックハニカム構造体（特に、薄壁であるもの）の破損を防止することができるからである。
【００２７】
ここで、本発明で用いる非膨脹性セラミック繊維マットは、アルミナ、ムライト、炭化珪素、窒化珪素及びジルコニアからなる群より選ばれた少なくとも１種からなり、繊維径が２μｍ以上６μｍ未満であるセラミック繊維から形成され、且つ、室温時に２ｋｇｆ／ｃｍ2の初期面圧をかけた後、１０００℃まで昇温した時、少なくとも１ｋｇｆ／ｃｍ2の面圧を発生するとともに、触媒コンバータの実使用温度範囲内で大きく増減を生じない圧縮特性を有していることが好ましい。
【００２８】
本発明で用いるセラミックハニカム構造体の隔壁厚さは、０．１０ｍｍ以下（より好ましくは、０．０８ｍｍ以下）であることが好ましい。
これは、コールドスタート時においても触媒を機能させるため、触媒担体の熱容量を下げ、触媒担体の昇温を早めるとともに、圧力損失の減少によるエンジン性能の向上を図ることができるからである。
【００２９】
次に、本発明のキャニング構造体を用いたセラミック製ハニカム触媒コンバータの製造プロセスの一例を図２に基づいて説明する。
まず、担体メーカは、検査、合格したセラミック担体１０（セラミックハニカム構造体）に、不透水性フィルム６０を周設した後、更に保持材１３を巻き回し、メタルケース１１内にセラミック担体１０を圧縮固定（キャニング）を行い、キャニング構造体２２（図１参照）とした後、梱包し、触媒メーカへ輸送する。
【００３０】
触媒メーカは、これを解梱し、キャニング構造体２２に、触媒担持（触媒コート）、熱処理、検査等の工程を行い、キャニング触媒担体３０とした後、梱包し、キャニングメーカへ輸送する。
尚、触媒担持は、キャニング構造体２２の上部から触媒スラリーを投入しつつ、キャニング構造体２２の下部から触媒スラリーを吸引することにより、セラミックハニカム構造体に触媒スラリーを浸漬させ、キャニング構造体２２に触媒を担持するものである。
このとき、セラミックハニカム構造体の外周部に周設された不透水性フィルムは、触媒スラリーの保持材への流出を防止することができるだけでなく、熱処理工程により容易に除去することもできる。
【００３１】
キャニングメーカは、これを解梱し、必要に応じてキャニング触媒担体３０にコーン部１７及びフランジ１８等の接合部材を溶接することにより、触媒コンバータ（セラミック製ハニカム触媒コンバータ１）として完成させる（図４参照）。
【００３２】
以上のことから、上記に示したセラミック製ハニカム触媒コンバータの製造方法は、従来の製造方法（図３参照）と比較すると、セラミックハニカム構造体を外部からの衝撃や振動から保護することができるため、輸送、触媒担持工程、キャニング工程及び各工程のハンドリング時におけるセラミックハニカム構造体の欠けや割れを大幅に低減できる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
（実施例）
直径：１０６ｍｍ、長さ：１１４ｍｍ、隔壁厚さ：０．０３ｍｍ、貫通孔：２３３個／ｃｍ2のコージェライト製セラミック担体（セラミックハニカム構造体）の外周部に、厚さ：０．０３ｍｍの不透水性フィルム（材質：ポリエチレン）を巻き回した後、保持材として、１ｍ2当たり１２００ｇの非膨脹性セラミック繊維マット（三菱化学（株）社製「マフテック（商品名）」）を更に巻き回した。
保持材及び不透水性フィルムを巻き回したセラミックハニカム構造体を、押し込み用テーパー治具を用いて、内径：１１４ｍｍ、長さ：１２４ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのステンレス製押し込みキャニング用缶体（メタルケース）に押し込むことにより、図１に示すキャニング構造体２２を作製した。
尚、不透水性フィルム６０は、セラミックハニカム構造体１０の両端面から１０ｍｍの長さａで突出させた突出部６２を有する。
【００３４】
次に、実施例で得られたキャニング構造体２２を、図２に示すセラミック製ハニカム触媒コンバータの製造プロセスに２０個流した。
この結果、触媒担持（触媒コート）工程における触媒スラリーの保持材への流出を完全に防止することができ、高価な触媒スラリーの損失を防止することができた。
また、上記に示す製造プロセスの全工程におけるセラミックハニカム構造体の割れや欠けは、全く認められなかった。
【００３５】
（比較例１）
前述の実施例と同一の条件で、不透水性フィルム６０を用いずにキャニング構造体を作製し、図２に示すセラミック製ハニカム触媒コンバータの製造プロセスに２０個流した。
この結果、触媒担持工程において触媒スラリーが保持材に流出し、触媒スラリー使用量の８％が保持材に担持され、無駄となった。
尚、製造プロセスの全工程におけるセラミックハニカム構造体の割れや欠けの発生は全く認められなかった。
【００３６】
（比較例２）
直径：１０６ｍｍ、長さ：１１４ｍｍ、隔壁厚さ：０．０６ｍｍ、貫通孔：１４０個／ｃｍ2のコージェライト製セラミック担体（セラミックハニカム構造体）２０個を、図３に示すセラミック製ハニカム触媒コンバータ（押し込みキャニング）の製造プロセスに流した。
この結果、上記に示す製造プロセスの全工程におけるセラミックハニカム構造体の割れや欠けの発生率は、２５％に達していた。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のキャニング構造体及びその触媒担持方法は、触媒担持時に保持材に高価な触媒を担持することなく、輸送、触媒担持工程、キャニング工程及び各工程のハンドリング時におけるセラミックハニカム構造体の欠けや割れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のキャニング構造体の一例を示すものであり、（ａ）は概略斜視図であり、（ｂ）は平面図、（ｃ）は縦断面図である。
【図２】  本発明のキャニング構造体を用いたセラミック製ハニカム触媒コンバータの製造プロセスの一例を示す概要図である。
【図３】  従来のセラミック製ハニカム触媒コンバータの製造プロセスの一例を示す概要図である。
【図４】  セラミック製ハニカム触媒コンバータの一例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１…セラミック製ハニカム触媒コンバータ、１０…セラミックハニカム構造体（セラミック担体）、１１…メタルケース、１３…保持材、１７…コーン部、１８…フランジ、２２…キャニング構造体、２５…セラミックハニカム触媒担体（触媒担体）、３０…キャニング触媒担体、６０…不透水性フィルム、６２…不透水性フィルムの突起部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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