JPH04235717A - 排気ガス浄化触媒用メタル担体 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気ガス浄
化触媒に用いられるメタル担体に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気ガス浄化触媒用メタル担体として、
平板と波板とを重ねてロ−ル状に巻いてハニカム体を形
成し、そのハニカム体を金属製の外筒内に収納したもの
が知られている。このメタル担体では、ハニカム体の平
板及び波板、外筒及びハニカム体は、通常、ロウ付けに
よって一体的に接合されている。このメタル担体では、
ハニカム体のハニカム通路表面にアルミナなどからなる
触媒担持層が形成され、その触媒担持層に貴金属触媒が
担持されて排気ガス浄化触媒とされる。そして、排気ガ
ス浄化触媒は、内燃機関の排気通路に配置され、排気ガ
ス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどを浄化する。なお、限ら
れた体積中にできるだけ多くのハニカム通路の面積を確
保するのが望ましいことから、平板及び波板の厚さは強
度を維持できる範囲でできるだけ薄くされている。

【０００３】ところで、ハニカム体を通過する排気ガス
は、ハニカム体の外周部に比べて中心部ほど流速が大き
い。このため、メタル担体では、高温の排気ガスとの接
触及び触媒反応による発熱により、中心部ほど高温で、
外周部ほど低温となる温度分布が生じる。また、外筒よ
り外部へ熱放出があるため、外筒に接触している外周部
はさらにその差を大きくしている。このため、ハニカム
体の中心部ほど熱による膨張量及び冷却時の収縮量が大
きく、外筒の膨張量及び収縮量が最も小さい。ここで、
ハニカム体を構成する平板と波板との板厚は、一般に外
筒の板厚よりもかなり小さい。したがって、膨張量及び
収縮量の差により発生する応力（以下、熱応力という。 ）はハニカム体と外筒との境界部分に集中し、その部分
でハニカム体に亀裂や座屈を生じる場合があった。 このようにハニカム部に破断が生じると、触媒性能が低
下するばかりか、ハニカム体と外筒とが相対移動して圧
力損失が増大し、エンジンの出力低下を招く場合もある
。

【０００４】そこで、このような不具合を防止するもの
として、特公昭５７−５５８８６号公報には、ハニカム
体と外筒との間に間隙を設けたメタル担体が開示されて
いる。このメタル担体によれば、その間隙に存在する空
気層による断熱作用により、ハニカム体と外筒とが熱的
に絶縁され、かつその間隙内ではハニカム体が自由に膨
張及び収縮できるので、ハニカム体の熱応力の発生及び
集中がある程度防止され、上記破断をある程度防止する
ことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報のメタル担体においては、ハニカム体と外筒とが両端
部間の溶接により接合されていたため、両端部ではハニ
カム体の径方向の膨張及び収縮の動きが規制され、依然
として両端部に径方向の熱応力が集中する。また、この
メタル担体においては、ハニカム体の軸方向の膨張及び
収縮の動きも規制されるため、軸方向の熱応力も発生し
やすい。このため、このメタル担体では、完全にはハニ
カム体の破断を防止できなかった。

【０００６】本発明は、上記した事情に鑑みてなされた
ものであり、ハニカム体の径方向及び軸方向の熱応力の
発生をより一層防止し、破断の発生をさらに防止するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の排気ガス浄化触
媒用メタル担体は、平板と波板とを重ねてロール状に巻
いて形成されたハニカム体と、該ハニカム体の外周に径
方向に所定間隙を隔てて配置された外筒と、該外筒の内
周面と該ハニカム体の外周面とに固着され、径方向及び
軸方向に弾性変形自在に該ハニカム体を該外筒内に保持
するリング状の弾性保持部材と、よりなることを特徴と
するものである。

【０００８】ハニカム体は、平板と波板とを重ねた状態
でロ−ル状に巻いて形成されている。波板は、通常、平
板に対して波形状に曲折して形成され、平板と同材質で
は同一板厚を有している。この平板及び波板は、従来と
同様に、例えばステンレス箔などから形成される。そし
て、上記したように限られた体積中にできるだけ多くの
ハニカム通路の面積を確保することが好ましいことから
、板厚は例えば０．０５ｍｍなど比較的薄いものが用い
られる。このハニカム体は、例えば波板の頂部にロウ材
が塗布された状態で平板と重ねてロ−ル状に巻上げられ
て形成され、加熱される。これにより平板と波板とがロ
ウ付けされて一体的に接合される。また、拡散接合によ
り一体化することもできる。

【０００９】外筒は、例えばステンレス鋼製など従来と
同様のものを用いることができ、その板厚は従来と同様
、通常１〜２ｍｍ程度である。本発明の最大の特徴は、
リング状の弾性保持部材をもつところにある。弾性保持
部材は、それぞれ外筒の内周面とハニカム体の外周面と
に固着され、径方向及び軸方向に弾性変形自在にハニカ
ム体を外筒内に保持する。弾性保持部材としては、例え
ば断面略Ｕ字形状、断面略疑問符形状、断面略Ｓ字形状
等のものを採用することができる。この弾性保持部材は
、ハニカム体の材質と同一の材質のもの、ハニカム体の
材質と同一の熱膨張率の材質のもの、ハニカム体の材質
と略等しい熱膨張率の材質のもので形成することが好ま
しい。この弾性保持部材は、板状のものに曲げ、絞り等
の塑性加工を施すことにより得ることができる。

【００１０】

【作用】本発明の排気ガス浄化触媒用メタル担体では、
弾性保持部材がハニカム体を径方向及び軸方向に弾性変
形自在に外筒内に保持するので、ハニカム体の径方向の
膨張及び収縮の動きを弾性保持部材の径方向の弾性変形
により吸収し、軸方向の膨張及び収縮の動きを弾性保持
部材の軸方向の弾性変形により吸収する。このため、径
方向の熱応力及び軸方向の熱応力がハニカム体に集中す
ることはない。

【００１１】また、外筒とハニカム体との間には間隙が
存在するので、間隙内の空気による断熱作用によりハニ
カム体は熱的に絶縁状態となる。このため、ハニカム体
内の温度分布が一様となり、これによっても熱応力の発
生が防止される。さらに、このメタル担体では、ハニカ
ム体が外筒にリング状の弾性保持部材によって保持され
つつ同時に全面シールされているため、排気ガスをハニ
カム体内に導きやすい。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例１〜３を図
面を参照しつつ説明する。 （実施例１）このメタル担体は、図１〜３に示すように
、ハニカム体１と、このハニカム体１の外周に配置され
た外筒２と、ハニカム体１を外筒２内に保持する２片の
弾性保持部材３、３とよりなる。

【００１３】ハニカム体１は、図２に示すように、板厚
０．０５ｍｍのステンレス箔等からなる平板１０と、平
板１０と同材質からなり波状に曲折して形成された波板
１１とから構成されている。このハニカム体１は、平板
１０と波板１１とが重ねられ、平板１０が表側にされた
状態でロ−ル状に巻かれることにより、内部にハニカム
通路を形成している。なお、波板１１の頂部と平板１０
との間にはロウが介在され、平板１０と波板１１とはロ
ウ付けにより一体的に接合されている。

【００１４】外筒２はステンレス鋼から形成され、板厚
１．５ｍｍの円筒状をなしている。外筒２の内周面とハ
ニカム体１の外周面との間には、図１及び図３に示すよ
うに、２片の弾性保持部材３、３が固着されている。各
弾性保持部材３、３は、ハニカム体１と同材質からなり
、図３に示すように、長尺端３ａと、短尺端３ｂと、長
尺端３ａ及び短尺端３ｂを単一の曲率Ｒで連結する屈曲
部３ｃと、からなる断面略Ｕ字形状に形成されたリング
状のものである。各弾性保持部材３、３は、各長尺端３
ａ、３ａがハニカム体１の各端の外周面とロウ付けされ
、各短尺端３ｂ、３ｂが外筒２の内周面と全面ロウ付け
されることにより固着されている。こうして、各弾性保
持部材３、３は、径方向及び軸方向に弾性変形自在にハ
ニカム体１を外筒２内に保持し、ハニカム体１と外筒２
との間に弾性保持部材３、３の厚さに対応する間隙６を
形成している。各弾性保持部材３、３は、板状のものに
塑性加工を施して得られたものである。

【００１５】このメタル担体は、ハニカム体１のハニカ
ム通路表面に活性アルミナからなる触媒担持層が被覆形
成され、その触媒担持層に貴金属触媒が担持されて排気
ガス浄化触媒とされる。そして、排気ガス浄化触媒は、
図１に示すように、取付けフランジ４１、５１をもち排
気ガスの流入出口を形成する円錐コーン４、５とともに
触媒コンバータとされる。そして、触媒コンバータは、
内燃機関の排気通路に配置され、排気ガス中のＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯｘなどを浄化する。

【００１６】このメタル担体では、浄化中の熱によりハ
ニカム体１が径方向に膨張すれば、図３に示す各弾性保
持部材３、３の各屈曲部３ｃ、３ｃが曲率Ｒを小さくし
、径方向の膨張による応力を吸収する。浄化の中止によ
る冷却時にハニカム体１が径方向に収縮すれば、各弾性
保持部材３、３の各屈曲部３ｃ、３ｃが曲率Ｒを大きく
し、径方向の収縮による応力を吸収する。また、このメ
タル担体では、ハニカム体１が軸方向に膨張又は収縮す
れば、各弾性保持部材３、３の各長尺端３ａ、３ａと各
短尺端３ｂ、３ｂとが各屈曲部３ｃ、３ｃを介してそれ
ぞれ長さを異ならせ、軸方向の応力を吸収する。このた
め、径方向の熱応力及び軸方向の熱応力がハニカム体１
に集中することはない。また、外筒２とハニカム体１と
の間には間隙６が存在するので、間隙６内の空気による
断熱作用によりハニカム体１は熱的に絶縁状態となる。 このため、ハニカム体１内の温度分布が一様となり、こ
れによっても熱応力の発生が防止される。したがって、
このメタル担体では、ハニカム体１の径方向及び軸方向
の熱応力の発生をより一層防止し、亀裂や座屈の発生を
さらに防止することができる。 （実施例２）このメタル担体では、図４に示すように、
長尺端７ａと、短尺端７ｂと、長尺端７ａ及び短尺端７
ｂを２つの曲率Ｒで連結する屈曲部７ｃと、からなる断
面略Ｕ字形状に形成されたリング状の弾性保持部材７、
７を採用している。他の構成は実施例１と同一である。

【００１７】このメタル担体では、ハニカム体１が径方
向に膨張又は収縮すれば、各弾性保持部材７、７の各屈
曲部７ｃ、７ｃが少なくともいづれかの曲率Ｒを小さく
するか、大きくし、径方向の応力を吸収する。また、こ
のメタル担体では、ハニカム体１が軸方向に膨張又は収
縮すれば、各弾性保持部材７、７の各長尺端７ａ、７ａ
と各短尺端７ｂ、７ｂとが各屈曲部７ｃ、７ｃを介して
それぞれ長さを異ならせ、軸方向の応力を吸収する。

【００１８】したがって、このメタル担体においても、
実施例１のものと同様の効果を得ることができる。 （実施例３）このメタル担体では、図５に示すように、
長尺端８ａと、短尺端８ｂと、長尺端８ａ及び短尺端８
ｂを３つの曲率Ｒで連結する屈曲部８ｃと、からなる断
面略疑問符形状に形成されたリング状の弾性保持部材８
、８を採用している。他の構成は実施例１と同一である
。

【００１９】このメタル担体では、ハニカム体１が径方
向に膨張又は収縮すれば、各弾性保持部材８、８の各屈
曲部８ｃ、８ｃが少なくともいづれかの曲率Ｒを小さく
するか、大きくし、径方向の応力を吸収する。また、こ
のメタル担体では、ハニカム体１が軸方向に膨張又は収
縮すれば、各弾性保持部材８、８の各長尺端８ａ、８ａ
と各短尺端８ｂ、８ｂとが各屈曲部８ｃ、８ｃを介して
それぞれ長さを異ならせ、軸方向の応力を吸収する。

【００２０】したがって、このメタル担体においても、
実施例１のものと同様の効果を得ることができる。また
、特にこのメタル担体では、各弾性保持部材８、８の各
長尺端８ａ、８ａが各屈曲部８ｃ、８ｃと曲率Ｒにより
段差をもって連結されているため、ハニカム体１の軸方
向の保持力により優れている。なお、上記実施例１〜３
では、それぞれ同一形状の弾性保持部材を組み合わせた
が、異なる形状の弾性保持部材を組み合わせうることは
いうまでもない。例えば、排気ガスの吸入側がより高温
になりやすく、ハニカム体が吸入側でより膨張しやすい
ため、ハニカム体の吸入側の端部にはより弾性変形しや
すい弾性保持部材を設けることもできる。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のメタル担
体では、弾性保持部材がハニカム体を径方向及び軸方向
に弾性変形自在に外筒内に保持するので、ハニカム体の
径方向及び軸方向の熱応力の発生をより一層防止し、亀
裂や座屈の発生をさらに防止することができる。したが
って、触媒性能をより一層維持でき、圧力損失の増大を
防止してエンジンの出力をより好適に維持することもで
きる。

【００２２】さらに、このメタル担体では、弾性保持部
材がハニカム体の熱による変形のみならず、使用時の振
動をも吸収することができる。したがって、ハニカム体
の保持力に優れ、排気ガス浄化触媒としての耐久性を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のメタル担体が固定された触媒コンバ
−タの断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１の要部拡大断面図である。

【図４】実施例２のメタル担体の要部拡大断面図である
。

【図５】実施例３のメタル担体の要部拡大断面図である
。

【符号の説明】

１…ハニカム体　　　　　　　　１０…平板　　　　　
　　　　　　　　　１１…波板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平板と波板とを重ねてロール状に巻いて形
   成されたハニカム体と、該ハニカム体の外周に径方向に
   所定間隙を隔てて配置された外筒と、該外筒の内周面と
   該ハニカム体の外周面とに固着され、径方向及び軸方向
   に弾性変形自在に該ハニカム体を該外筒内に保持するリ
   ング状の弾性保持部材と、よりなることを特徴とする排
   気ガス浄化触媒用メタル担体。