JP3715127B2 - Catalytic converter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の排気系等に適用される触媒コンバータ、特に、触媒を担持する柱状モノリス担体と、そのモノリス担体の外周面に巻付けられ、且つバーミキュライトを含む保持マットと、その保持マットを覆うアウタシェルとを有する触媒コンバータの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の触媒コンバータにおいては、アウタシェルにより保持マットを圧縮してモノリス担体に所定の面圧を付与し、このアウタシェルと保持マットによる保持力によってモノリス担体をアウタシェル内に不動に保持するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
バーミキュライトは、高温時に膨脹して保持マットの嵩を増し、これにより、膨脹したアウタシェルおよびモノリス担体間の間隔の増加に起因したモノリス担体に対する保持力の低下を抑制するものである。
【0004】
ところが、フレッシュ状態の触媒コンバータの使用開始時においては、バーミキュライトが加熱されると、それは膨脹の前に収縮し、これに伴い保持マットの嵩が減少してモノリス担体に対する保持力が低下するため、保持マットおよびモノリス担体がそのモノリス担体軸線方向に位置ずれを起し易い、という不具合を生じた。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フレッシュ状態の触媒コンバータの使用開始時において、バーミキュライトの加熱による収縮に起因した保持マットおよびモノリス担体の前記位置ずれを抑制し得るようにした前記触媒コンバータを提供することを目的とする。
【0006】
前記目的を達成するため本発明によれば、触媒を担持する円柱状モノリス担体と、そのモノリス担体の外周面に巻付けられ且つバーミキュライトを全体に含む円筒状保持マットと、その保持マットを覆うアウタシェルとを有する触媒コンバータにおいて、フレッシュ状態の触媒コンバータの使用開始時における前記バーミキュライトの加熱による収縮に起因した前記保持マット及びモノリス担体相互の軸線方向位置ずれを抑制するために、前記保持マット外周面および前記アウタシェル内周面間にだけ、加熱下で溶融して接着力を発揮する合成樹脂フィルムを介在させた触媒コンバータが提供される。
【0007】
前記のように構成すると、フレッシュ状態の触媒コンバータの使用開始時において、加熱によりバーミキュライトが収縮しても保持マットの外周面側は、合成樹脂フィルムの溶融物による接着力でアウタシェル内周面に止められ、またモノリス担体外周面および保持マット内周面間の摩擦係数は比較的大きいのでそれらの間の相対移動は無視することができ、これにより保持マットおよびモノリス担体相互の軸線方向位置ずれを抑制することができる。
【0008】
なお、加熱下で一度収縮を惹起したバーミキュライトは、その後の加熱によって収縮することはない。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1〜3において、自動車用触媒コンバータ1は、製造後未使用のフレッシュ状態にあるもので、筒状本体2と、その排気ガス導入側の端部に接合されるインレットコーン3と、その排気ガス排出側の端部に接合されるアウトレットコーン4とよりなる。筒状本体2は、触媒を担持する柱状、図示例では円柱状をなすモノリス担体5と、そのモノリス担体5の外周面に一重に巻付けられた円筒状の保持マット6と、その保持マット6の外周面に巻付けられた合成樹脂フィルムFと、そのフィルムFを覆うと共に保持マット6を圧縮するアウタシェル7とを有する。このようにアウタシェル7による保持マット6の圧縮によってモノリス担体5に所定の面圧を付与し、このアウタシェル7と保持マット6による保持力によってモノリス担体をアウタシェル7内に不動に保持する。アウタシェル7は、保持マット6の外周面に巻付けられてその保持マット6を圧縮する金属板8の一方の端縁部8a上に他方の端縁部8bを重ねて両端縁部8a,8b間を溶接部9により接合したものである。
【0010】
モノリス担体5は、セラミックスであるコージェライトより構成されたハニカムである。また保持マット6は、アルミナ繊維、シリカ繊維、バインダおよびバーミキュライトの混合物よりなり、従って、その保持マット6の全体にバーミキュライトが含まれる。そして、その保持マット6の両端部に形成された凹,凸部10,11を嵌合させてモノリス担体5外周面に巻付けられている。バインダとしてはアクリル酸エステル、NBR等が用いられている。合成樹脂フィルムFは加熱下で溶融して接着力を発揮するもので、例えばポリエチレンフィルムが用いられ、両端末は溶着されている。アウタシェル7、インレットコーン3およびアウトレットコーン4はフェライト系ステンレス鋼板(例えば、JIS SUS409、またはJIS SUS410)を用いて形成されたものである。
【0011】
図4は、フレッシュ状態の触媒コンバータ1の使用開始時における、加熱温度とモノリス担体5に対する面圧保持率との関係を示す。図4より、加熱温度の上昇に伴い面圧保持率が低下して約350℃にて最低となり、それを超えた温度域では面圧保持率が上昇することが判る。これは、加熱温度約350℃以下ではバーミキュライトが収縮し、一方、加熱温度が約350℃を超えるとバーミキュライトが膨脹に転ずることに起因する。この場合、加熱温度250〜350℃において保持マット6およびモノリス担体5がそのモノリス担体軸線方向aに位置ずれを生じ易い。
【0012】
これに対応すべく、合成樹脂フィルムFを用い、またそのフィルムFとしてポリエチレンフィルムを選定したものである。即ち、ポリエチレンフィルムFは一般に約200℃で軟化を開始し、酸素が十分に存在する雰囲気では400℃以下で焼失するが、排気ガス雰囲気のような酸素が希薄な雰囲気では約500℃まで焼失せずに、溶融状態で接着力を発揮する。つまり、ポリエチレンフィルムFは、前記位置ずれが生じ易い250〜350℃の温度範囲を含む約200〜約500℃の温度範囲で接着剤として機能する。
【0013】
前記のように構成すると、加熱によりバーミキュライトが収縮しても保持マット6の外周面側は、ポリエチレンフィルムFの溶融物による接着力でアウタシェル7内周面に止どめられ、またモノリス担体5はセラミックスより構成されていることからその外周面および保持マット6内周面間の摩擦係数は比較的大きいのでそれらの間の相対移動は無視することができ、これにより保持マット6およびモノリス担体5の前記位置ずれを抑制することができる。
【0014】
ポリエチレンフィルムFをモノリス担体5上の保持マット6外周面に巻付けて、その保持マット6を予め圧縮しておくと、アウタシェル7の形成に当り、その金属板8により保持マット6を圧縮しなくてもよいので、アウタシェル7の形成作業性がよく、また保持マット6の片寄り、アウタシェル7による保持マット6の噛込み等を防止して、健全な触媒コンバータ1を製造することができる。なお、ポリエチレンフィルムFは滑りが良いので、アウタシェル7の形成過程で、巻付けられた金属板8により引摺られるようなことはない。
【0015】
ポリエチレンフィルムFの代りにポリエチレンよりなる熱収縮チューブを用いることも可能である。
【0016】
図5はモノリス担体5外周面および保持マット6内周面間に断熱層12を介在させたものである。断熱層12は、例えばアルミナ繊維マットよりなる。
【0017】
このように構成すると、ポリエチレンフィルムFの過熱による早期焼失を確実に防止すると共にバーミキュライトの熱劣化も防止することができる。またアルミナ繊維マット12は嵩高であるが、ポリエチレンフィルムFにより保持マット6を介し予め圧縮しておくことが可能であるから、その嵩高に起因した不具合、例えばアウタシェル7の形成作業性の悪化等は生じない。この場合、保持マット6内周面およびアルミナ繊維マット12外周面間、ならびにアルミナ繊維マット12内周面およびモノリス担体5外周面間の摩擦係数は比較的大きいので、それらの間の相対移動は無視することができる。
【0018】
アルミナ繊維マット12の目付はモノリス担体5外周面の温度によって異なり、例えばガソリンエンジンの排気系に触媒コンバータ1を適用する場合は表1の通りである。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば前記のように構成することにより、フレッシュ状態の触媒コンバータの使用開始時において、バーミキュライトの加熱による収縮に起因した保持マットおよびモノリス担体の、そのモノリス担体軸線方向への位置ずれを抑制し得る触媒コンバータを提供することができる。
【0021】
請求項2記載の発明によれば、前記効果に加え、合成樹脂フィルムの過熱による早期焼失を確実に防止し、またバーミキュライトの熱劣化も防止することが可能な触媒コンバータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 触媒コンバータの一例の正面図である。
【図2】 図1の2−2矢視図である。
【図3】 保持マットの斜視図である。
【図4】 加熱温度とモノリス担体に対する面圧保持率との関係を示すグラフである。
【図5】 触媒コンバータの他例の要部端面図で、図2に対応する。
【符号の説明】
1 触媒コンバータ
5 モノリス担体
6 保持マット
7 アウタシェル
12 断熱層(アルミナ繊維マット)
F 合成樹脂フィルム(ポリエチレンフィルム)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalytic converter applied to an exhaust system of an automobile, in particular, a columnar monolith carrier carrying a catalyst, a holding mat wound around the outer peripheral surface of the monolith carrier and containing vermiculite, and the holding mat The present invention relates to an improvement of a catalytic converter having an outer shell for covering.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of catalytic converter, a holding mat is compressed by an outer shell to give a predetermined surface pressure to the monolith carrier, and the monolith carrier is held stationary in the outer shell by a holding force by the outer shell and the holding mat. is there.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Vermiculite is expanded at a high temperature to increase the bulk of the holding mat, and thereby suppresses a decrease in holding power to the monolith carrier due to an increase in the distance between the expanded outer shell and the monolith carrier.
[0004]
However, at the start of use of the fresh catalytic converter, when the vermiculite is heated, it contracts before expansion, and accordingly the bulk of the holding mat decreases and the holding power against the monolith support decreases. There was a problem that the holding mat and the monolith carrier were likely to be displaced in the axial direction of the monolith carrier.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide the catalytic converter capable of suppressing the displacement of the holding mat and the monolithic carrier caused by the contraction due to heating of the vermiculite at the start of use of the fresh catalytic converter. .
[0006]
According to the present invention for achieving the above object, it covers a circular columnar monolithic carrier carrying a catalyst, a cylindrical retaining mat including the entire wound 且 one vermiculite on the outer peripheral surface of the monolithic carrier, the holding mat In the catalytic converter having an outer shell, an outer peripheral surface of the holding mat in order to suppress axial displacement between the holding mat and the monolith carrier due to contraction due to heating of the vermiculite at the start of use of the fresh catalytic converter Further, there is provided a catalytic converter in which a synthetic resin film that melts under heating and exhibits an adhesive force is interposed only between inner peripheral surfaces of the outer shell.
[0007]
With the above configuration, even when vermiculite contracts due to heating when the fresh catalytic converter is used , the outer peripheral surface side of the holding mat is stopped on the inner peripheral surface of the outer shell by the adhesive force of the synthetic resin film melt. In addition, since the friction coefficient between the outer peripheral surface of the monolith carrier and the inner peripheral surface of the holding mat is relatively large, the relative movement between them can be ignored, thereby suppressing the axial displacement between the holding mat and the monolith carrier. can do.
[0008]
It should be noted that vermiculite that once caused shrinkage under heating does not shrink due to subsequent heating.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3, an automotive
[0010]
The
[0011]
FIG. 4 shows the relationship between the heating temperature and the surface pressure retention ratio with respect to the
[0012]
In order to respond to this, a synthetic resin film F is used, and a polyethylene film is selected as the film F. That is, the polyethylene film F generally starts to soften at about 200 ° C. and burns down to 400 ° C. or less in an atmosphere where oxygen is sufficiently present, but burns down to about 500 ° C. in an oxygen-deficient atmosphere such as an exhaust gas atmosphere. Without demonstrating adhesive strength in the molten state. That is, the polyethylene film F functions as an adhesive in a temperature range of about 200 to about 500 ° C. including a temperature range of 250 to 350 ° C. where the positional deviation is likely to occur.
[0013]
If comprised as mentioned above, even if vermiculite shrinks by heating, the outer peripheral surface side of the
[0014]
When the polyethylene film F is wound around the outer peripheral surface of the
[0015]
Instead of the polyethylene film F, a heat-shrinkable tube made of polyethylene can be used.
[0016]
FIG. 5 shows a
[0017]
If comprised in this way, the premature burning by the overheating of the polyethylene film F can be prevented reliably, and the thermal deterioration of vermiculite can also be prevented. Further, although the
[0018]
The basis weight of the
[0019]
[Table 1]
[0020]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when the fresh catalytic converter is used, the holding mat and the monolith carrier due to the shrinkage caused by heating of the vermiculite in the axial direction of the monolith carrier are obtained. Thus, it is possible to provide a catalytic converter that can suppress the positional deviation.
[0021]
According to invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an example of a catalytic converter.
FIG. 2 is a view taken along arrow 2-2 in FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a holding mat.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the heating temperature and the surface pressure retention rate with respect to the monolith carrier.
FIG. 5 is an end view of a main part of another example of the catalytic converter and corresponds to FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
F Synthetic resin film (polyethylene film)
Claims (2)
フレッシュ状態の触媒コンバータの使用開始時における前記バーミキュライトの加熱による収縮に起因した前記保持マット(6)及びモノリス担体(5)相互の軸線方向位置ずれを抑制するために、前記保持マット(6)外周面および前記アウタシェル(7)内周面間にだけ、加熱下で溶融して接着力を発揮する合成樹脂フィルム(F)を介在させたことを特徴とする触媒コンバータ。Covering the catalyst circularly columnar monolithic carrier carrying (5), a cylindrical retaining mat including the whole 且 one vermiculite wound around the outer peripheral surface of the monolithic carrier (5) (6), the retaining mat (6) In a catalytic converter having an outer shell (7),
In order to suppress the axial displacement between the holding mat (6) and the monolithic carrier (5) due to the shrinkage caused by heating of the vermiculite at the start of use of the fresh catalytic converter, the outer periphery of the holding mat (6) A catalytic converter characterized in that a synthetic resin film (F) that melts under heating and exhibits adhesive force is interposed only between the surface and the inner peripheral surface of the outer shell (7).
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