(57)【要約】【課題】触媒コンバータ或いはＤＰＦへの組み付け容易性を確保しつつ、製造コストを抑えられ、しかも優れた緩衝性能を得られる構造を実現する。【解決手段】ケーシング１とハニカム触媒担体３との間に、弾性金属製のフィラメントを細かく曲げた状態で集合させる事により、弾性的に圧縮可能な環状とした緩衝部材５ａを設ける。この緩衝部材５ａ内に、上記フィラメントにより造られた緩衝材本体６ａよりも大きな剛性を有する、耐熱材製で環状の補強リング１０を包埋する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性金属製のフィラメントを細かく曲げた状態で集合させる事により、弾性的に圧縮可能な環状としたセラミック製ハニカム用緩衝部材に於いて、上記フィラメントにより造られた緩衝材本体よりも大きな剛性を有する、耐熱材製で環状の補強リングを内部に包埋した事を特徴とするセラミック製ハニカム用緩衝部材。
【請求項２】
弾性及び耐熱性を有する金属製のフィラメントをメリヤス編みして筒状に形成した金網を所定長さに切断してから軸方向に圧縮して、上記フィラメントを細かく曲げた状態で集合させる事により、弾性的に圧縮可能な環状とするセラミック製ハニカム用緩衝部材の製造方法に於いて、上記金網を、一端部から径方向に折り返しつつ丸めると共に、この丸める作業に伴ってこの金網の内部に、上記フィラメントにより造られる緩衝材本体よりも大きな剛性を有する、耐熱材製で環状の補強リングを包み込んで、この補強リングを内部に包埋した環状の中間素材とした後、この中間素材を、隣り合うフィラメント同士の間にこれら各フィラメントの弾性変形を許容できるだけの隙間を介在させた状態にまで圧縮成形して、完成後の形状及び寸法とする事を特徴とするセラミック製ハニカム用緩衝部材の製造方法。
【請求項３】
弾性及び耐熱性を有する金属製のフィラメントを編んで成る帯状の金網を面方向に圧縮して紐状の中間素材とした後、所定長さを有するこの中間素材を湾曲させて、弾性的に圧縮可能な環状とするセラミック製ハニカム用緩衝部材の製造方法に於いて、上記金網を一端部から丸めると共に、この丸める作業に伴ってこの金網の内部に、上記フィラメントにより造られる緩衝材本体よりも大きな剛性を有する、耐熱材製の芯材を包み込んで、この芯材を内部に包埋した棒状の第一中間素材としてから、この第一中間素材を、隣り合うフィラメント同士の間にこれら各フィラメントの弾性変形を許容できるだけの隙間を介在させた状態にまで圧縮成形して、紐状の第二中間素材とした後、この第二中間素材を環状に湾曲させて、完成後の形状及び寸法とする事を特徴とするセラミック製ハニカム用緩衝部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車用エンジンから排出される排気中に含まれる有害物質を処理する為、この排気を通過させる排気経路中に設置される触媒コンバータに組み込むセラミック製ハニカム触媒担体や、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter ）に組み込むハニカムを、ケーシング内部に緩衝的に保持する、セラミック製ハニカム用緩衝部材及びその製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンから排出される排気中には、窒素酸化物（ＮＯX ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等の有害物質が含まれる。これらの有害物質をそのまま大気中に放散すると、光化学スモッグ等、各種の公害の原因となる為、上記排気を、排気経路中に設けた触媒コンバータにより、無害化処理する事が広く行われている。この様な触媒コンバータには、セラミックをハニカム状に形成した触媒担体の表面に触媒を付着したものが組み込まれている。この様なセラミック製の触媒担体は、元々靱性の乏しい材料であるセラミックを薄肉に形成している為、非常に脆く、振動や衝撃により破損し易い。この為、上記触媒担体を上記触媒コンバータを構成するケーシングの内側に、緩衝的に支持する必要がある。この様に触媒担体をケーシングの内側に緩衝的に支持する構造は、特許文献１〜３等、多くの文献に記載される等により、従来から周知である。
【０００３】
図８〜９は、従来から一般的に実施されている触媒コンバータの構造の１例を略示している。ケーシング１は、金属板を塑性変形させる事により全体を略筒状に形成したもので、軸方向両端部に、それぞれ排気入口２と排気出口（図示省略）とを有する。このうちの排気入口２から上記ケーシング１内に送り込んだ排気を、このケーシング１の中間部に保持したハニカム触媒担体３に設けた微小流路を通過させ、この微小流路の内面に付着させた触媒との接触に基づいて無害化処理してから、上記排気出口から送り出す様にしている。上記ハニカム触媒担体３の外周面と上記ケーシング１の内面との間には、インタラムマットと呼ばれる遮蔽リング４を設けて、上記ハニカム触媒担体３の外周面と上記ケーシング１の内周面との間を排気がバイパス（触媒による無害化処理を受ける事なく通過）するのを防止している。尚、遮蔽リング４と次述する緩衝部材５との間に金網製のクッション材を設置したり、遮蔽リング４に代えて（遮蔽リング４を設けずに）クッション材を設ける構造もある。
【０００４】
更に、上記ハニカム触媒担体３の軸方向両端面外周縁部は、本発明の対象となる緩衝部材５により、緩衝的に支持している。従来構造の場合、これら両緩衝部材５は、図１０に示す様な緩衝材本体６と補強環７とを結合する事により、図１１に示す様に構成している。このうちの緩衝材本体６は、ステンレスのばね鋼等の、弾性及び耐熱性を有する金属製のフィラメントを細かく曲げた状態で集合させる事により、弾性的に圧縮可能な、環状乃至は紐状としている。例えば、メリヤス編みにより筒状に形成した金網を所定長さに切断してから軸方向に圧縮して環状（円形に限らず、長円形、楕円形を含む）としたものを使用する場合が多い。或いは、上記フィラメントを編組した金網を圧縮して紐状としたものを所定長さに切断してから湾曲させたもの（或いは湾曲させてから所定長さに切断したもの）を使用する場合もある。前者の場合には予め環状に形成されている為、上記補強環７と組み合わせて上記緩衝部材５とする組み合わせ作業が容易になる。これに対して後者の場合には、同種の素材から直径の異なる複数種類の緩衝部材５を造れる為、部品の調達コストの低減を図れる。従って、何れの構造を採用するかは、設計的配慮により決定する。
【０００５】
一方、上記補強環７は、ステンレス鋼板等の、耐熱性を有する金属板を曲げ形成して成るもので、断面略Ｊ字形乃至は略コ字形としている。この様な補強環７と上記緩衝材本体６とは、この緩衝材本体６をこの補強環７に内嵌した状態で互いに結合して、上記緩衝部材５としている。前記触媒コンバータを組み立てた状態では、上記緩衝材本体６の一部で上記補強環７よりも軸方向に突出した部分を、前記ハニカム触媒担体３の軸方向両端面外周縁部に突き当てて、このハニカム触媒担体３と前記ケーシング１との間に加わる軸方向の振動或いは衝撃に拘らず、このハニカム触媒担体３の軸方向両端面外周縁部に欠け等の損傷が生じる事を防止する。尚、図示は省略するが、緩衝部材を構成する補強環としては、断面形状がＬ字形のものや、断面形状が直線である、単なる円輪状のものもある。
【０００６】
上述の様な従来の緩衝部材５は、製造コストが嵩むだけでなく、触媒コンバータの設計の自由度が損なわれる事が避けられない。即ち、上記補強環７は、耐熱性を確保する為に、素材として高価なステンレス鋼板を使用し、このステンレス鋼板に、打ち抜き、折り曲げ等のプレス加工を施す事により造る。上記補強環７は、全体が環状である為、材料の歩留りが悪く、素材自体の価格が高い事と相まって、材料費が嵩む事が避けられない。又、上記緩衝部材５を触媒コンバータ内に組み込む以前に、上記緩衝材本体６と上記補強環７とが分離する事を防止する為、これら緩衝材本体６と補強環７とを、スポット溶接や圧入等の手段により非分離に組み合わせる必要があり、この面からも製造コストが嵩む。
【０００７】
又、上記従来の緩衝部材５は、補強環７を備えており、この補強環７の容積分、この緩衝部材５の設置スペースが嵩む。この補強環７は、上記ハニカム触媒担体３の変位方向に関しては殆ど弾性変形しない剛体と考えられ、緩衝作用を期待できるものではない。そして、この様な補強環７を備えた上記緩衝部材５により、上記ハニカム触媒担体３の緩衝保持を効果的に行わせるべく、上記緩衝材本体６の容積を確保すると、上記緩衝部材５全体としての容積が上記補強環７の存在によって嵩み、触媒コンバータの設計の自由度が損なわれる。逆に言えば、上記緩衝部材５に与えられた設置空間が限られている場合、上記補強環７の存在に基づいて、この緩衝部材５により得られる緩衝作用が小さくなって、上記ハニカム触媒担体３の緩衝作用が損なわれる。
【０００８】
補強環７を省略すれば、製造コストの低減と緩衝性能の向上とを両立させられるが、緩衝部材全体としての剛性が極端に低くなって、当該緩衝部材を触媒コンバータの所定位置に組み付ける作業を行いにくくなる。又、上記補強環７を省略すると、上記緩衝部材の形状保持性が損なわれる。そして、温度上昇に伴ってこの緩衝部材の剛性が更に低下した状態で、この緩衝部材に走行に伴う振動等が作用すると、この緩衝部材の一部が上記ハニカム触媒担体３の内径側に変位して、このハニカム触媒担体３の端面と前記ケーシング１の内面との間の所定位置から外れ易くなる。この為、単に補強環７を省略して上記緩衝材本体６だけにする構造は、採用できない。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−２７９６５５号公報
【特許文献２】特開平９−１９５７５９号公報
【特許文献３】特開２００１−３００２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、触媒コンバータ（或いはＤＰＦ）への組み付け容易性、及び、組み付け後の形状保持性を確保しつつ、製造コストを抑えられ、しかも優れた緩衝性能を得られるセラミック製ハニカム用緩衝部材及びその製造方法を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のセラミック製ハニカム用緩衝部材及びその製造方法のうち、請求項１に記載したセラミック製ハニカム用緩衝部材の発明は、前述した従来の緩衝部材と同様に、弾性及び耐熱性を有する金属製のフィラメント（糸状の素材）を細かく（完成後の補強リングの曲率半径よりも遥かに小さな曲率半径で無数に）曲げた状態で集合させる事により、弾性的に圧縮可能な環状としている。但し、上記従来の緩衝部材とは異なり、耐熱金属板製の補強環は備えていない。
特に、本発明のセラミック製ハニカム用緩衝部材に於いては、内部に、上記フィラメントにより造られた緩衝材本体よりも大きな剛性を有する、耐熱材製で環状の補強リングを包埋している。
【００１２】
尚、上記フィラメント及び上記補強リングとなる線材を構成する金属の耐熱性に就いては、触媒コンバータやＤＰＦの使用時に発生する高温に拘らず、必要とする機能（耐食性、剛性）を確保できる程度とする。具体的には、触媒コンバータ用の緩衝部材を構成する場合には９００℃以上、ＤＰＦ用の緩衝部材を構成する場合には６００℃以上確保する事が好ましい。例えば、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼或いはニッケル合金鋼が、好ましく使用できる。又、マルテンサイト系ステンレス鋼に就いても、上記温度条件を満たせば、使用可能である。
【００１３】
又、本発明のセラミック製ハニカム用緩衝部材の製造方法のうち、請求項２に記載した製造方法は、先ず、弾性及び耐熱性を有する金属製のフィラメントをメリヤス編みして、筒状の金網を形成する。次いで、この金網を所定長さに切断してから軸方向に圧縮して、上記フィラメントを細かく曲げた状態で集合させる事により、弾性的に圧縮可能な環状とする。
特に、請求項２に記載したセラミック製ハニカム用緩衝部材の製造方法に於いては、上記金網を、一端部から径方向に折り返しつつ丸めると共に、この丸める作業に伴ってこの金網の内部に、上記フィラメントにより造られる緩衝材本体よりも大きな剛性を有する、耐熱材製で環状の補強リングを包み込む。そして、この補強リングを内部に包埋した環状の中間素材とする。その後、この中間素材を、隣り合うフィラメント同士の間にこれら各フィラメントの弾性変形を許容できるだけの隙間を介在させた状態にまで圧縮成形して、完成後の形状及び寸法とする。
【００１４】
又、請求項３に記載したセラミック製ハニカム用緩衝部材の製造方法は、先ず、弾性及び耐熱性を有する金属製のフィラメントを編んで、帯状の金網とする。次いで、この金網を面方向（面の拡がり方向、厚さ方向に対し直角方向）に関して何れか一方向に圧縮して紐状の中間素材とした後、所定長さを有するこの中間素材を湾曲させて、弾性的に圧縮可能な環状とする。所定長さに切断する作業と、上記金網を圧縮して中間素材とする作業との前後は問わない。
特に、請求項３に記載したセラミック製ハニカム用緩衝部材の製造方法に於いては、上記金網を一端部から丸めると共に、この丸める作業に伴ってこの金網の内部に、上記フィラメントにより造られる緩衝材本体よりも大きな剛性を有する、耐熱材製の芯材を包み込んで、この芯材を内部に包埋した棒状の第一中間素材とする。次いで、この第一中間素材を、隣り合うフィラメント同士の間にこれら各フィラメントの弾性変形を許容できるだけの隙間を介在させた状態にまで圧縮成形して、紐状の第二中間素材とする。その後、この第二中間素材を環状に湾曲させて、完成後の形状及び寸法とする。この状態で上記芯材も同時に湾曲させられて、環状の補強リングとなる。
【発明の効果】
【００１５】
前述の様に構成する本発明のセラミック製ハニカム用緩衝部材によれば、触媒コンバータ或いはＤＰＦへの組み付け容易性、及び、組み付け後の形状保持性を確保しつつ、製造コストを抑えられ、しかも優れた緩衝性能を得られる。
即ち、本発明のセラミック製ハニカム用緩衝部材は、内部に包埋した補強リングにより、緩衝部材全体として必要な剛性を確保できるので、この緩衝部材を触媒コンバータ或いはＤＰＦの所定位置に組み付ける作業を容易に行える。
又、組み付け後に於いても、振動等により形状が歪みにくく、所定位置からの脱落防止を確実に図れる。
【００１６】
又、上記補強リングは、ステンレス鋼等、耐熱性を有する金属製の線材（針金）を所定長さに切断したものを使用できる。線材の調達コストは板材の調達コストよりも低く抑えられるし、この線材から上記補強リングを造る過程で、廃材（補強リングとならずに廃棄されるスクラップ）は殆ど生じない。この為、上記セラミック製ハニカム用緩衝部材の製造コストを抑えられる。
更に、上記セラミック製ハニカム用緩衝部材全体の容積に対する上記補強リングの容積は（前述した金属板製の補強環を備えた従来構造に比べて）少なく抑えられる。この為、所定の空間に設置可能なセラミック製ハニカム用緩衝部材のうち、フィラメントを押し潰す事により造られて弾性変形可能な、緩衝材本体部分の割合を多くできて、優れた緩衝作用を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１〜７は、請求項１、２に対応する本発明の実施の形態の１例を示している。本例のセラミック製ハニカム用の緩衝部材５ａは、前述した従来の緩衝部材５（図８、９、１１参照）と同様、図１〜２に示す様に、ハニカム触媒担体３の軸方向両端面外周縁部とケーシング１の内面に形成した段部９との間に設置して、このハニカム触媒担体３をこのケーシング１の内側に、緩衝的に支持している。上記緩衝部材５ａは、上記従来の緩衝部材５と同様、弾性金属製のフィラメントを細かく曲げた状態で集合させる事により弾性的に圧縮可能とし、図３に示す様な環状としている。但し、上記従来の緩衝部材５とは異なり、耐熱金属板製の補強環７（図８〜１１参照）は備えていない。従って、本例の緩衝部材５ａの場合には、この緩衝部材５ａの全面に、弾性的に圧縮可能な環状の緩衝材本体６ａが露出している。
【００１８】
上記補強環７を省略した代わりに、本例の緩衝部材５ａの場合には、図４〜５に示す様に、上記緩衝材本体６ａの内部に、上記フィラメントにより造られたこの緩衝材本体６ａよりも大きな剛性を有する、耐熱材製で環状の補強リング１０を包埋している。この補強リング１０としては、例えば、ステンレス鋼等の耐熱金属製で、外径（断面の直径、線径）が０．２〜１．５mm程度の線材（針金）を使用できる。この線材の外径は、上記補強リング１０とした状態で必要とする剛性を確保できる限り、できるだけ小さい事が、材料費の節減の面からも、上記緩衝部材５ａ中で上記緩衝材本体６ａの割合を多くし、緩衝性能を確保する面からも好ましい。従って、上記線材の外径は、装着すべきエンジンの大きさ（乗用車用かトラック等の大型車用か等）に応じて変わる、支持すべきハニカムの大きさに対応して、適切に設定する。
【００１９】
上述の様な構成を有する本例のセラミック製ハニカム用の緩衝部材５ａによれば、触媒コンバータ或いはＤＰＦへの組み付け容易性、及び、組み付け後の形状保持性を確保しつつ、製造コストを抑えられ、しかも優れた緩衝性能を得られる。
即ち、上記緩衝部材５ａは、内部に包埋した上記補強リング１０により、この緩衝部材５ａ全体として必要な剛性を確保できる。言い換えれば、この緩衝部材５ａを前記ハニカム触媒担体３の軸方向両端面外周縁部と前記ケーシング１の内面に形成した段部９との間に設置する以前の状態でも、上記緩衝部材５ａを所定の形状に維持できる。この為、この緩衝部材５ａを、上記ハニカム触媒担体３の軸方向両端面外周縁部と上記ケーシング１の内面に形成した段部９との間に設置する作業を容易に行える。
又、組み付け後に於いても、上記補強リング１０により上記緩衝部材５ａが所定の形状のままに保持されるので、温度上昇に基づいてこの緩衝部材５ａの剛性が多少低下したとしても、この緩衝部材５ａの形状が振動等により歪みにくい。この為、この緩衝部材５ａが、所定位置、即ち、上記ハニカム触媒担体３の軸方向両端面外周縁部と上記段部９との間からの脱落する事を確実に防止できる。
【００２０】
又、上記補強リング１０は、ステンレス鋼等、耐熱性を有する金属製の線材（針金）を所定長さに切断したものを使用できる。線材の調達コストは板材の調達コストよりも低く抑えられるし、この線材から上記補強リング１０を造る過程で、廃材（補強リングとならずに廃棄されるスクラップ）は殆ど生じない。即ち、板材を打ち抜いて環状の部材を得る場合、内径側部分はそのまま廃材となるし、外径側部分にも相当に廃材となる部分が生じるのに対して、線材の場合には、所定長さに切断した線材全体が上記補強リング１０になる。更に、この補強リング１０を造る作業も、所定長さに切断した線材を湾曲させ、必要に応じて両端の突き合わせ部を溶接するのみで、容易に行える。この為、材料の調達コストの低減及び歩留りの向上と、加工作業の容易化とにより、上記緩衝部材５ａの製造コストを抑えられる。
【００２１】
更に、上記緩衝部材５ａ全体の容積に対する上記補強リング１０の容積は（前述の図８〜１１に示した金属板製の補強環７を備えた従来構造に比べて）少なく抑えられる。この為、上記ハニカム触媒担体３の軸方向両端面外周縁部と上記ケーシング１の内面に形成した段部９との間の所定の空間に設置可能な上記緩衝部材５ａのうち、フィラメントを押し潰す事により造られて弾性変形可能な、緩衝材本体６ａ部分の割合を多くできて、優れた緩衝作用を得られる。
【００２２】
上述の様な緩衝部材５ａの製造方法は特に限定しないが、例えば、次の様な方法により造れる。第一の方法では、ステンレスのフィラメントの如く、弾性及び耐熱性を有する金属製のフィラメントをメリヤス編みして、図７に示す様な、筒状の金網１１を形成する。そして、この筒状の金網１１を図６の（Ｂ）に示す様にロール状に丸める際に、図６の（Ａ）に示す様な補強リング１０を内部に包み込む。即ち、上記金網１１を所定長さに切断した後、例えば図７に示す様にこの金網１１の一端部周囲に、上記補強リング１０を配置する。次いで、この金網１１を一端側から外径側に丸めて、この補強リング１０を内部に包埋した環状の中間素材とする。この様に上記金網１１を丸める際、軸方向の隙間を径方向の隙間よりも大きくして、断面形状を、楕円形若しくは長円形とする。その後、この中間素材を、隣り合うフィラメント同士の間にこれら各フィラメントの弾性変形を許容できるだけの隙間を介在させた状態にまで圧縮成形して、完成後の形状及び寸法とする。
上記金網１１内に上記補強リング１０を包み込むタイミングは、この補強リング１０を設置すべき位置（緩衝部材５ａの中での位置）等に応じて、適宜変更する。又、上記筒状の金網１１を丸める方向も、外径側に限らず、内径側とする事もできる。内径側とする場合には、上記補強リング１０を上記金網１１の内径側に配置する。
【００２３】
或いは、図示は省略するが、紐状の中間素材を形成した後、この中間素材を湾曲させて、弾性的に圧縮可能な環状とする事もできる。この場合には、先ず、弾性及び耐熱性を有する金属製のフィラメントを編んで、帯状の金網とする。次いで、この金網を所定長さに切断してから、例えばこの金網の一端部片面側に、耐熱材製で直線状の芯材を配置する。そして、この状態から、上記金網を一端側から丸めて、この芯材を内部に包埋した棒状の第一中間素材する。次いで、この第一中間素材を、隣り合うフィラメント同士の間にこれら各フィラメントの弾性変形を許容できるだけの隙間を介在させた状態にまで圧縮成形して、紐状の第二中間素材とする。その後、この第二中間素材を環状に湾曲させて、完成後の形状及び寸法とする。この状態で上記芯材も同時に湾曲させて、環状の補強リングとする。上記金網及び上記芯材を所定長さに切断する作業は、この金網によりこの芯材を包埋してから第一中間素材の段階で行っても良いし、更に圧縮成形した後、第二中間素材の段階で行っても良い。上記金網の片面側に上記芯材を配置するタイミングも、補強リングを設置すべき位置等に応じて、適宜変更する。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、セラミック製のハニカム触媒担体を保持する為の緩衝部材に限らず、ディーゼルエンジンから排出される黒鉛微粒子を捕集する、ＤＰＦを構成するセラミック製のハニカムをケーシング内に保持する為の緩衝部材も対象となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、触媒コンバータの略部分断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】緩衝部材を取り出して示す斜視図。
【図４】この緩衝部材の部分切断斜視図。
【図５】図３の拡大Ｂ−Ｂ断面図。
【図６】緩衝部材を構成する補強リングと緩衝材本体とを、それぞれ別個に示した斜視図及び断面図。
【図７】この緩衝部材の製造方法の１例を示す略断面図。
【図８】従来構造の１例を示す、触媒コンバータの略部分断面図。
【図９】図８のＣ部拡大図。
【図１０】緩衝部材を構成する補強環と緩衝材本体とを、結合前の状態で示す断面図。
【図１１】補強環と緩衝材本体とを結合して構成した緩衝部材の、断面図及び軸方向側方から見た図。
【符号の説明】
【００２６】
１    ケーシング
２    排気入口
３    ハニカム触媒担体
４    遮蔽リング
５、５ａ  緩衝部材
６、６ａ  緩衝材本体
７    補強環
８    基板部
９    段部
１０    補強リング
１１    金網
【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】
2009150242.tif 000007
【図６】
2009150242.tif 000008
【図７】
2009150242.tif 000009
【図８】
2009150242.tif 000010
【図９】
2009150242.tif 000011
【図１０】
2009150242.tif 000012
【図１１】
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