JPH034938A - 金属ハニカム触媒装置 - Google Patents

金属ハニカム触媒装置

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JPH034938A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、波状の金属箔を担体とする金属ハエカム触媒
装置に関する。
（従来の技術） 自動車の大気汚染対策のために用いられる触媒装置とし
て、従来例えば第６図に示すようなものがあった（実開
昭６３−１８２０３８号公報参照）。
これについて説明すると、金属ハニカム担体２１は、比
較的に大きな凹凸の波状に屈曲させた第一金属［２３と
、比較的に小さな凹凸の波状に君命させた第二金属箔２
４とを、互いに重ね合わせるとともに巻回して略円柱状
に形成してあり、両者の間に多数の細路２５が画成され
ている。
この場合、第一金属Ｍ２゛３の波ピ゛ソチＰ１と第二金
属箔２４の波ピッチＰ２の関係が４以上の整数比の関係
になっているため、理論上は第−金属箔２３と第二金属
箔２４の凹凸が谷どうしで重なり合い、両者の間に均一
な細路２５が連続して形成されている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、実際にこの金属ハニカム担体２１を生産
する際には、波ピッチＰ、、Ｐ２にある程度の製作精度
上のバラツキがあり、第７図に示すように例えば第−金
属箔２３と第二−＊ＲＭ２４の凹凸が谷どうしで重なり
合う領域Ａがら、第二金属箔２４の波ピッチＰ２にわず
かにずれが生じた領域Ｂが介在した場合、第−金属箔２
３の波ピッチＰ１と第二金属箔２４の波ピッチＰ２の関
係が整数比の関係になっているため、第−金属ｉ２３の
凹凸の谷が第二金属Ｍ２４の凹凸の山に接合する状態が
繰り返されるｆＪＩ域Ｃが生じることがある。
ところで、第一、第二金１４箔２３．２４を重ね合わせ
た高さ方向の寸法すなわち積層中は、谷と谷とが重なり
合う領域Ａの積層中Ｈ１に対して、山と谷とが重なり合
う領域Ｃにおける積層中Ｈ２が相対的に大きくなるので
、領域Ｃにおいでは領域Ａよりも通気抵抗が小さく、触
媒金属の使用量が増加するなど、・製品の触媒性能等に
バラツキが生じるという問題、儂があった。また、第一
、第二金属ｉ２３．２４を重ね合わせ方向に一定値まで
圧縮してケースに収装する際、自由時の高さの低い領域
Ａでは領域Ｃよりも金属箔相互の圧接強度が低く、第一
、第二金属＠２３，２４相互の結合が外れて金属ハニカ
ム担体の破損を招く心配があった。
本発明は、こうした従来の問題点を解決することを目的
とする。
（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明では、比較的に大きな凹
凸の波状に屈曲させた第−金Ｒ＊と、比較的に小さな凹
凸の波状に屈曲させた第二金属箔とを互いに重ね合わせ
るとともに、巻回して略円柱状あるいはだ円柱状の担体
を形成した金属ハニカム触媒コンバータにおいて、前記
第一金属箔の波ピッチＰ１と第二金属箔の波とッチＰ２
の関係を０．７５Ｘ　Ｐ　ｌ　＜　Ｐ　２＜　１．ＯＸ
　Ｐ　、の範囲に設定する。
（作用） 上記構成に基づき、第一金属箔の波ビ・ンチＰと第二量
Ｉ！ｔＭの波ピッチＰ２の関係が整数比の関係になって
いないため、両者の間に画成される細路の断面形状が連
続することがなく、生産時に波ピッチｐ　、、ｐ　２に
ずれが生じた場合も、第一金属箔と第二金属箔の間に画
成される細路の断面形状が担体全体としては均一に分布
させることができる。その結果、担体の通気抵抗を均一
にして製品のバラツキを抑制して所定の浄化性能を確保
するとともに、触媒金属の使用量を抑えられる。また、
金属箔相互の結合強度を向上させ、金属ハニカム担体の
耐久性を高めることができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
第３図に示すように、金属ハニカム触媒装置１は排気入
口２および排気出口３を有するケース４と、このケース
４内に収納された略円柱状の金属ハニカム担体５とから
構成されており、ケース４はエンジンの排気通路の途中
に接続され、排気〃スを通過させる。担体５には触媒金
属がコーティングされ、これを通過する排気〃スを浄化
する。
担体５は厚さ５０μ程度の金属箔を波状に屈曲させた第
−金属箔６と第二金属箔７とを互いに重ね合わせるとと
もに略円柱状に順次巻回して、両者の間に多数の細路８
が形成される。なお、第一金属箔６と第二金属箔７とを
１段積層する毎に半径方向に溶接されており、これによ
って堅固に巻き上がった状態に保持されている。
第１図および第２図は第一金属箔６と第二金属Ｍ７の接
合状態をそれぞれ示しているが、第一金属Ｍ６の凹凸の
大きさつまり波の高さは、第一金属箔６の凹凸の大きさ
つまり波形の高さより所定の比率で小さく設定され、第
−金属Ｍ６の波ピッチＰ、と第二金属Ｍ７の波ピッチＰ
２の関係を０．７５ｘ　Ｐ　、　＜　Ｐ　２＜　１．Ｏ
ｘ　Ｐ　、ノ範囲になるように設定する。
具体的には第−金１！４ｒｆｉ６の波高さが１．１５１
、凹凸部の曲率半径Ｒが０．５５１１１ｍ、ピッチＰ１
が２゜５６ｗ＋ａになっており、これに対し、第二金属
Ｍ７の波高さが０．２０ｍ＋ａ、凹凸部の曲率半径Ｒが
１゜２０ＩＩＩＩＩ１１　ピッチＰ２が２．００＋＊ｍ
となっている。
この例ではＰ２／Ｐ、＝　２５／３２　＝０．７８であ
り、第一金属箔６の２５波毎と第二金属箔７の３２波毎
に互いに凹凸の同一位相部分が接合することになり、接
合部分が同一位相になる周期を大きくしている。
したがって、第一金属箔６と第二金属箔７の接触点は各
凹凸部でわずかにずれた点で接触するようになっており
、これによって積層し状態で隣り合う各細路８の断面形
状には相異するが、担体５全体としては細路８の断面形
状分布を均一になっている。
さらに、第二金属箔７の凹凸部の曲率半径Ｒを、後述す
る第４図の特性に基づいて、その波ピッチＰ２に対して
Ｒ≧０，３ＸＰ２の範囲に設定する。
本実施例では、第二金属Ｍ７の凹凸部の曲率半径Ｒを０
　、６　Ｘ　Ｐ　２に設定する。
次に作用について説明する。
第−金属？ｉ６の波ピッチＰ、と第二金属Ｍ７の波ピッ
チＰ２の関係が整数比の関係になっていないため、第一
金属箔６と第二金属Ｍ７の接触点は各凹凸部でわずかに
ずれた点で接触するようになっており、これによって積
層された状態で隣り合う各細路８の断面形状は相異する
が、担体５全体としては細路８の断面形状分布を均一に
なる。
したがって、生産時に波ピッチＰ　、、Ｐ　２にずれが
生じた場合も、第−金属箔６と第二金属Ｍ７の間に画成
される細路８の断面形状が連続することがなく、細路８
の断面形状を担体５全体としては均一に分布させること
ができる。
その結果、担体５の通気抵抗を均一にして製品のバラツ
キを抑制して所定の浄化性能を確保するとともに、触Ｗ
金属の使用量を抑えられる。
第４図において破線は第一金属Ｍ６の波ピッチＰ１を一
定とし、第二金属箔７の波ビ・ンチＰ２を変化させるこ
とにより発生する第二金属Ｍ７の応力を表しており、Ｐ
２を小さくするほど、第二金属？ｉ７の曲げ曲率半径が
小さくなるため、第二金属箔７の発生応力は上昇してい
る。
＠４図において実線で示す特性は、わずかなと・７チ誤
差が生じた場合の第一、第二金属箔６．７の接触状態を
考察したもので、ピッチ比が整数となるところでは、従
来例の問題点として述べたとおり、谷と谷の接触が規則
的に繰り返されて積層中Ｈが小さくなる領域と、谷と山
との接触が規則的に繰り返されて積層中Ｈが大きくなる
ところが偏在し、８２／Ｉ巾Ｈのバラツキが大きくなる
。その偏在の程度はＰ２／Ｐ、＝１で最大となり、以下
１／２．１／３、と分子が１となるものが続き、次に３
７４．２７３等となる。
以上から応力的にも積層中Ｈのバラツキ度からも好まし
いのは０．７５＜　Ｐ　２／Ｐ　ｌ　＜　１．０の範囲
である。
製品精度を考慮すると、Ｐ　２／Ｐ　、　＜　０．０２
程度の誤差が生じるので、設計値としては０．７７＜　
Ｐ　２／Ｐ＜０．９８が適当である。
ところで、この種の金属ハニカム触媒装置においては、
エンジンの運献情況に応じて過熱、冷却が繰り返される
ことになるが、その際に、各部が−様な高温とならずに
温度こう配が生じる結果、部分的に収縮応力もしくは引
張応力が作用する。
すなわち、エンジンを始動して高温排気がスが流れると
、略円柱状をなす担体５の中心部が先に加熱され、その
後に外周部が徐々に温度上昇する。
また各部が略−様に加熱、されている状態からエンシン
が減速すると、やはり担体５の中心部から先に温度低下
し、外周部は遅れて温度低下する。これによって径方向
の温度こう配が生じ、特に外気による冷却を受ける外周
部ではその温度こう配が大となるため、大きな熱応力が
繰り返し作用することになる。
。第５図は第二金属箔６の曲率半径Ｒと波ピッチＰ２の
比Ｒ／Ｐ、に応じてその応力係数を測定した結果である
が、これから曲率半径Ｒを大きくする程応力係数が小さ
くなることがわがり、この特性に基づいてＲ／Ｐ２≧０
．３の範囲に設定することにより応力係数は十分に小さ
な値に抑えられる。
したがって、本実施例ではＲ／Ｐ２＝０．６としたこと
により、第二金属Ｍ７が十分に大きな曲率で波状に屈曲
して形成されるので、熱応力を容易に吸収することがで
き、き裂等の発生を有効に防止できる。
（発明の効果） 以上の通り本発明によれば、第一金属箔の波ピッチＰ１
と第二金属箔の波ピッチＰ２の関係を０．７５ＸＰ、＜
Ｐ２＜１．Ｏ×Ｐ１の範囲に設定したため、第一金属箔
と第二金属箔の開に画成される細路の断面形状が担体全
体としては均一に分布し、担体の通気抵抗を均一にして
製品のバラツキを抑制するとともに、触媒金属使用量の
増加による製品コストアップを招くことなく排気がスの
浄化性能を向上させることができ、また金属箔相互の結
合が外れるのを有効に防止でき、耐久性、信頼性の向上
がはかれる。
【図面の簡単な説明】
ＰＩＳ１図は本発明の実施例を示す触媒担体の部分拡大
図、第２図は触媒担体を展開した状態を示す断面図、第
３図は触媒装置の半断面図、第４図は第一、第二金属箔
の波ピッチに対する発生応力および形状のバラツキ度を
示す線図、第５図は第二金属箔の形状に対する応力係数
の特性図である。 第６図は従来例を示す触媒担体の部分拡大図、第７図は
同じく触媒担体を展開した状態を示す断面図である。 ５・・・金属ハニカム担体、６・・・第一金属箔、７・
・・第二金属箔、８・・・細路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 比較的に大きな凹凸の波状に屈曲させた第一金属箔と、
    比較的に小さな凹凸の波状に屈曲させた第二金属箔とを
    互いに重ね合わせるとともに、巻回して略円柱状あるい
    はだ円柱状の担体を形成した金属ハニカム触媒コンバー
    タにおいて、前記第一金属箔の波ピッチＰ＿１と第二金
    属箔の波ピッチＰ＿２の関係を０．７５×Ｐ＿１＜Ｐ＿
    ２＜１．０×Ｐ＿１の範囲に設定したことを特徴とする
    金属ハニカム触媒装置。
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