(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス浄化用触媒コンバータにおける触媒担体とその外方を覆うシェルとの間に配置される保持シール材において，
該保持シール材は，無機繊維をマット状に配してなるマット状物に０．５〜２０重量％の有機バインダー又は無機バインダーからなるバインダーを添着してなると共に，組み付け後の充填密度が０．１〜０．６ｇ／ｃｍ3の範囲内になるように調整されており，
かつ，上記マット状物に添着された上記バインダーの固形分の分布割合を上記マット状物の厚さ方向に上部，中部，下部に３等分して評価した場合，上記上部及び下部における上記分布割合が上記中部に比べて高いことを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータの保持シール材。
【請求項２】
請求項１において，上記上部，中部，下部における上記バインダーの固形分の分布割合は，上部が３５〜５０重量％，中部が０〜３０重量％，下部が３５〜５０重量％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保持シール材。
【請求項３】
請求項１又は２において，上記マット状物を構成する上記無機繊維は，結晶質アルミナ繊維，アルミナ−シリカ繊維，シリカ繊維から選択される１種又は２種以上の繊維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保持シール材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において，上記保持シール材は，５００ｍｍの高さから１０回落下させる落下試験を行った後の重量減少率が０．２重量％以下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保持シール材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，内燃期間等のエンジンから排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化用触媒コンバータ，特にその保持シール材に関する。
【０００２】
【従来技術】
図６に示すごとく，従来より，排気ガス浄化用触媒コンバータ９０は，内燃期間等のエンジン９２から排出される排気ガスを浄化するために用いられている。排気ガス浄化用触媒コンバータ９０は，触媒担体１とその外方を覆う金属製のシェル９５と，両者の間に配置した保持シール材９１とを有している。この保持シール材９１は，触媒担体１とシェル９５との間から排気ガスが漏出することを防止することができ，触媒担体１がシェル９５と接触して損傷することを防止することができる。
【０００３】
また，上記排気ガス浄化用触媒コンバータ９０を製作するに当たっては，触媒担体１に保持シール材９１を巻き付け，その巻き付けを行った一体品をシェル９５の内部に配置する。そして，そのシェル９５の両端にそれぞれ入口接続部９７，出口接続部９８を溶接を行うことにより結合する。このようにして製作した排気ガス浄化用触媒コンバータ９０は，エンジン９２から排出される排気ガスの配管９９の途中に配置される。
【０００４】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の排気ガス浄化用触媒コンバータ９０の保持シール材９１には以下のような問題点がある。
即ち，上記保持シール材９１は，糸状体で比重が軽い無機繊維よりできている。そのため，該保持シール材９１を上記触媒担体１及びシェル９５に組み付ける際には，上記無機繊維が保持シール材９１の表面から空中に飛散してしまうおそれがある。そのため，上記組み付け作業を行う作業場の作業環境を悪化させてしまう可能性があり，上記組み付け作業を行う際には，例えば，作業者は防塵マスク等を装着して作業を行うことが必要となってくる。
【０００５】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，表面から無機繊維が飛散することを防止することができ，組み付け時の作業環境を良好に保つことができる排気ガス浄化用触媒コンバータの保持シール材を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】
請求項１に記載の発明は，排気ガス浄化用触媒コンバータにおける触媒担体とその外方を覆うシェルとの間に配置される保持シール材において，
該保持シール材は，無機繊維をマット状に配してなるマット状物に０．５〜２０重量％の有機バインダー又は無機バインダーからなるバインダーを添着してなると共に，組み付け後の充填密度が０．１〜０．６ｇ／ｃｍ3の範囲内になるように調整されており，
かつ，上記マット状物に添着された上記バインダーの固形分の分布割合を上記マット状物の厚さ方向に上部，中部，下部に３等分して評価した場合，上記上部及び下部における上記分布割合が上記中部に比べて高いことを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバータの保持シール材にある。
【０００７】
本発明において最も注目すべきことは，上記バインダーの固形分の分布割合を上記のごとく評価した場合，上記上部及び下部における上記分布割合が上記中部に比べて高いことである。
ここで，０．５〜２０重量％のバインダーとは，マット状物全体におけるバインダーの含有率を示す。
【０００８】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明においては，上記バインダーの添着は，上記保持シール材における表面に露出する部分である上記上部及び下部に集中的に行う。つまり，保持シール材における外部に曝される表面は，上記バインダーの固形分に覆われる。そのため，糸状体で比重が軽い無機繊維が，保持シール材の表面から空中に飛散してしまうことを防止することができる。そのため，保持シール材を上記触媒担体及びシェルに組み付ける際に，無機繊維がほとんど飛散することがないので，作業者は防塵マスク等をつけなくても，快適に作業を行うことができる。それ故，上記組み付け作業を行う作業場の作業環境を良好に保つことができる。
【０００９】
なお，上記バインダーの含有率が０．５重量％未満の場合は，上記無機繊維の飛散を防止することができなくなる。一方，バインダーの含有率が２０重量％を超える場合は，該バインダーに有機バインダーを用いるときと無機バインダーを用いるときによって不備な点が異なる。即ち，有機バインダーを用いるときには，上記保持シール材を，上記触媒担体及びシェルに組み付けて排気ガス浄化用触媒コンバータにして使用するときに，バインダーが有機ガスとなって排気ガスに混ざり，排気ガスの濃度を増加させてしまうおそれがある。また，無機バインダーを用いるときは，保持シール材の可撓性が低下して，保持シール材を触媒担体に組み付けることが困難になる。
【００１０】
また，上記保持シール材の組み付け後の充填密度が０．１ｇ／ｃｍ3未満の場合は，保持シール材を組み付けた後に，保持シール材と触媒担体又は保持シール材とシェルとの接触面圧が小さくなり，それらが軸方向にずれてしまうおそれがある。一方，充填密度が０．６ｇ／ｃｍ3を超える場合は，上記組み付けを行う際に，保持シール材を押し潰す量が大きくなり，保持シール材を圧壊させてしまい，保持シール材の耐久性を悪化させてしまうおそれがある。
【００１１】
以上，本発明によれば，表面から無機繊維が飛散することを防止することができ，組み付け時の作業環境を良好に保つことができる排気ガス浄化用触媒コンバータの保持シール材を提供することができる。
【００１２】
次に，請求項２に記載の発明のように，上記上部，中部，下部における上記バインダーの固形分の分布割合は，上部が３５〜５０重量％，中部が０〜３０重量％，下部が３５〜５０重量％であることが好ましい。
これにより，上記保持シール材の表面から無機繊維が飛散することを容易に防止することができる。
【００１３】
なお，上記上部及び下部の上記分布割合が３５重量％未満の場合には，上記保持シール材の表面にバインダーの固形分が十分に添着されず，保持シール材の無機繊維が，その表面から空中に飛散してしまうことを十分に防止できないおそれがある。
一方，上部もしくは下部のいずれかの上記分布割合が５０重量％を超える場合及び上記中部の上記分布割合が３０重量％を超える場合には，バインダーの固形分の分布が上部もしくは下部に偏り，保持シール材の無機繊維が，その表面から空中に飛散してしまうことを十分に防止できないおそれがある。
【００１４】
次に，請求項３に記載の発明のように，上記マット状物を構成する上記無機繊維は，結晶質アルミナ繊維，アルミナ−シリカ繊維，シリカ繊維から選択される１種又は２種以上の繊維であることが好ましい。
これにより，上記保持シール材の表面から無機繊維が飛散することを確実に防止することができる。
【００１５】
次に，請求項４に記載の発明のように，上記保持シール材は，５００ｍｍの高さから１０回落下させる落下試験を行った後の重量減少率が０．２重量％以下であることが好ましい。
これにより，上記保持シール材の表面から無機繊維が飛散することを確実に防止することができる。
なお，この重量減少率α［％］は，落下前の保持シール材の重量をＷ０，落下後の保持シール材の重量をＷとして，α＝（（Ｗ０−Ｗ）／Ｗ０）×１００［％］で表される量である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる排気ガス浄化用触媒コンバータの保持シール材につき，図１〜図５を用いて説明する。
図１に示すごとく，本例における保持シール材２は，排気ガス浄化用触媒コンバータ１０において，触媒担体１とその外方を覆うシェル９５との間に配置されて使用される。また，保持シール材２は，無機繊維をマット状に配してなるマット状物２１（図２（Ａ），（Ｂ）参照）に０．５〜２０重量％の有機バインダー又は無機バインダーからなるバインダーを添着してなると共に，組み付け後の充填密度が０．１〜０．６ｇ／ｃｍ3の範囲内になるように調整されている。
【００１７】
そして，上記保持シール材２は，上記マット状物２１に添着された上記バインダーの固形分の分布割合を，上記マット状物２１の厚さ方向に上部２１１，中部２１２，下部２１３に３等分して評価した場合，上記上部２１１及び下部２１３における上記分布割合が上記中部２１２に比べて高くなるようにしてある。
具体的には，上記保持シール材２の組み付け後の充填密度は，０．５ｇ／ｃｍ3とし，上記マット状物２１の組み付け前の厚みは，２５ｍｍとした。また，上記バインダーの分布割合は，上部が４５重量％，中部が１０重量％，下部が４５重量％とした。
【００１８】
以下に，これを詳説する。
上記触媒担体１には，その横断面をハニカム状に成形したコージェライト担体を用いた。この触媒担体１には，その軸方向に沿って多数の角状穴１１が設けてある。そして，この角状穴１１の間には，その隔壁である多数のハニカム壁１２が形成されている（図１参照）。また，触媒担体１には，白金又はパラジウムを主成分とする触媒が担持されている。
また，上記マット状物２１を構成する上記無機繊維には，熱によってあまり膨張しないように考慮してある無膨張性の繊維である結晶質アルミナ繊維を用いた。また，上記バインダーには，有機バインダーであるエマルジョンラテックスを用いた。
【００１９】
次に，上記バインダーをマット状物２１に添着する方法について説明する。
まずは，マット状物２１の表面からバインダー溶液を吹きつけて，その表面からバインダーを浸透させる。そして，その後マット状物２１を乾燥させて，該マット状物２１にバインダーの固形分を添着させる。このようにして，バインダーの添着を行う。なお，上記バインダーの吹き付けの強さを調節することにより，マット状物２１の上部，中部，下部におけるバインダーの含有率を調節することができる。
【００２０】
次に，上記保持シール材２の組付方法について説明する。
まずは，上記マット状物２１に上記バインダーを添着させて，保持シール材２とする。また，一方では，上記触媒担体１に上記触媒を担持させておく。
次に，触媒担体１に，保持シール材２をその上部２１１が外周側になるようにして巻き付け（図２（Ａ），（Ｂ）参照），その巻き付けを行った一体品２０をシェル９５の内部に配置する（図３参照）。このようにして，保持シール材２の組み付けを行い，シェル９５の両端にそれぞれ入口接続部９７，出口接続部９８を溶接を行うことにより結合する（図４参照）。
また，このようにして製作した排気ガス浄化用触媒コンバータ１０は，エンジン９２から排出される排気ガスの配管９９の途中に配置する。
【００２１】
ところで，図５に示すごとく，上記マット状物２１には，バインダーを添着させる前にニードルパンチング処理を施している。このニードルパンチング処理は，突き刺し方向に往復運動可能なニードルボード５１と，この処理を行おうとするマット状物２１の表裏両面を支持する一対の支持板５２とを有するニードルパンチ装置５によって行われる。
【００２２】
ニードルボード５１には，マット状物２１に突き刺すための多数のニードル５３が固定されている。ニードル５３は，ニードルボード１００ｃｍ2の中に約５００個の密度で固定されている。また，支持板５２には，ニードル用の通過穴５２０が設けられている。
そして，一対の支持板５２の間にマット状物２１を通過させると共に，ニードルボード５１を往復運動させると，マット状物２１にニードル５３が突き刺さり，マット状物２１内の無機繊維同士に絡み合いが形成される。
【００２３】
次に，本例の作用効果につき説明する。
本例においては，上記バインダーの添着は，上記保持シール材２における表面に露出する部分である上記上部２１１及び下部２１３に集中的に行う。つまり，保持シール材２における外部に曝される表面は，上記バインダーの固形分に覆われる。そのため，糸状体で比重が軽い無機繊維が，保持シール材２の表面から空中に飛散してしまうことを防止することができる。そのため，保持シール材２を上記触媒担体１及びシェル９５に組み付ける際に，無機繊維がほとんど飛散することがないので，作業者は防塵マスク等をつけなくても，快適に作業を行うことができる。それ故，上記組み付け作業を行う作業場の作業環境を良好に保つことができる。
【００２４】
また，ニードルパンチング処理を行ったマット状物２１は，可撓性が改善されて，上記触媒担体１に容易に巻き付けることができるようになるが，一方では，マット状物２１の表面には，折れ曲がって短くなった無機繊維が残留することがある。そして，この残留した短い無機繊維は，上記マット状物２１の組み付けを行う際に，空中に飛散しやすくなっている。
従って，ニードルパンチング処理を行った場合には，上記のごとく，マット状物２１にバインダーを添着させることにより，可撓性に優れると共に，上記残留した短い無機繊維が空中に飛散することを防止することができる保持シール材２を形成することができる。
【００２５】
実施形態例２
本例においては，上記マット状物２１に含まれる無機繊維の空中への飛散のしにくさを確かめるために，以下のような落下試験を行った。
即ち，この落下試験では，異なるバインダーを添着させたマット状物２１（発明品１，２）及びバインダーを添着させていないマット状物２１（比較品）を用い，それらを５００ｍｍの高さから１０回落下させる。そして，その落下させた後のマット状物２１の重量減少率を確認することで，マット状物２１における無機繊維の空中への飛散のしにくさを評価した。
【００２６】
（発明品１）
組み付け前の自由状態において，嵩密度０．０５ｇ／ｃｍ3，厚み２５ｍｍの結晶質アルミナ繊維よりなるマット状物２１に，バインダーとしてエマルジョンラテックスをマット状物２１全体における量として１重量％添着した。また，このバインダーの分布割合は，上部が４５重量％，中部が１０重量％，下部が４５重量％とした。そして，このマット状物２１に上記落下試験を行い，上記重量減少率を測定したところ，０．００２％であった。
なお，この重量減少率α［％］は，落下前のマット状物２１の重量をＷ０，落下後のマット状物２１の重量をＷとして，α＝（（Ｗ０−Ｗ）／Ｗ０）×１００［％］で表される量である。
【００２７】
（発明品２）
上記発明品１と同様の結晶質アルミナ繊維のマット状物２１に，バインダーとしてアルミナゾルをマット状物２１全体における量として１重量％添着した。また，このバインダーの分布割合は，発明品１と同様にした。そして，このマット状物２１に上記落下試験を行い，上記重量減少率を測定したところ，０．００３％であった。
【００２８】
（比較品）
上記発明品１と同様の結晶質アルミナ繊維のマット状物２１に，バインダーを添着させずに上記落下試験を行った。そして，この場合の上記重量減少率を測定したところ，０．３１２％であった。
【００２９】
このようにして，上記落下試験を行った結果より，上記保持シール材２であるマット状物２１の上部２１１及び下部２１３に集中して上記バインダーを添着することにより，上記重量減少率を著しく低減させることができることがわかった。そして，この重量減少率は，０．２重量％以下であれば，保持シール材２における無機繊維の空中への飛散を効果的に防止できることがわかった。
【００３０】
【発明の効果】
上述のごとく，本発明によれば，表面から無機繊維が飛散することを防止することができ，組み付け時の作業環境を良好に保つことができる排気ガス浄化用触媒コンバータの保持シール材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，保持シール材を触媒担体及びシェルに組み付けた状態を示す斜視図。
【図２】実施形態例１における，（Ａ）保持シール材を触媒担体に巻き付ける前の状態，（Ｂ）保持シール材を触媒担体に巻き付けている状態を示す斜視図。
【図３】実施形態例１における，保持シール材を触媒担体に巻き付けて形成した一体品をシェルに配置する状態を示す斜視図。
【図４】実施形態例１における，保持シール材を組み付けた排気ガス浄化用触媒コンバータをエンジンの排気管の途中に配置した状態を示す説明図。
【図５】実施形態例１における，ニードルパンチング装置を示す説明図。
【図６】従来例における，保持シール材を組み付けた排気ガス浄化用触媒コンバータをエンジンの排気管の途中に配置した状態を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．触媒担体，
１０．．．排気ガス浄化用触媒コンバータ，
２．．．保持シール材，
２１．．．マット状物，
２１１．．．上部，
２１２．．．中部，
２１３．．．下部，
９５．．．シェル，
【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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【図６】
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