JPH04271846A - 排気ガス浄化装置用の触媒の担体およびその製造方法 - 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、排気ガス浄化装置用の
触媒の担体およびその製造方法に関する。すなわち、例
えば自動車エンジン等の排気ガスを清浄化する触媒コン
バータに用いられ、担持母体として触媒が付着される担
体およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、この種従来例の説明に供する斜
視説明図であり、（１）図はその波板１と平板２を示し
、（２）図は全体の断面形状が真円のロール状をなす担
体３を示す。すなわち同図にも示すように、従来の排気
ガス浄化装置用の触媒の担体３は、帯状をなす金属製の
波板１と帯状をなす金属製の平板２とが、交互に位置す
るように組み合わせ巻き付けて接合され、略ハニカム構
造をなすとともに全体の断面形状が真円，略楕円等のロ
ール形状をなしていた。そしてこのような従来の担体３
において、その波板１としては一般に、連続的に折曲形
成された波形がその帯状の辺に対して直角、つまり幅方
向に沿って設けられたものが用いられていた。そしてこ
のような担体３は、例えば自動車エンジン等の排気ガス
を清浄化する触媒コンバータに用いられ、担持母体とし
てその波板１および平板２の表面に触媒が付着せしめら
れ、もって、車輌運転時等において自動車エンジンから
の有害物質を含みかつ高温の排気ガスが、その略ハニカ
ム構造中を通過することにより、付着せしめられた触媒
と反応し清浄化されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の排気ガス浄化装置用の触媒の担体３にあっては、
次の問題が指摘されていた。第１に、この従来の担体３
には平板２が用いられているが、係る担体３を、高温の
排気ガスが通過する等高温下で使用した場合、平板２に
熱応力が集中し、亀裂等が発生しやすかった。もって平
板２の耐久性が悪く、担体３全体としても耐久性に問題
があった。

【０００４】第２に、この従来の担体３は波板１と平板
２とを組み合わせていたので、剛性が低く、全体的に強
度面に問題があった。

【０００５】第３に、この従来の担体３の略ハニカム構
造は、前記した形状の波形よりなる波板１と平板２との
組み合わせにより形成され、その中空柱状の各セル４ど
うしが、流路方向に沿い直線平行的に配されていたので
、このような各セル４内を通過する排気ガスが整流され
てしまい、その流れが一定のため、触媒の浄化性能が低
く、排気ガスの浄化効率が悪いという問題が指摘されて
いた。

【０００６】第４に、この担体３は、自動車エンジン等
の排気ガス浄化装置用に使用されるので、多くの場合そ
の容積・形状等が制約を受ける。さてそこで、前述した
第３の問題点の改善策として触媒の浄化性能を向上させ
るためには、まず従来の担体３について、略ハニカム構
造の各セル４のサイズをより小さくしセル４の数を多く
密にすることが考えられるが、このような略ハニカム構
造の担体３は製造が面倒でありコスト面に問題が生じる
ことになる。又従来の担体３について、軸方向つまり長
手方向の長さをより長く伸ばしその容積を増加せしめる
ことも考えられるが、このような担体３は材料がかさむ
等により、やはりコスト面に問題が生じるようになる。

【０００７】本発明は、このような実情に鑑み上記従来
例の問題点を解決すべくなされたものであって、隣接す
るものの波形の形状が異なるとともに、少なくとも一方
はその波形が帯状の辺に対し傾斜して設けられた波板を
用いてなることにより、第１に、平板を用いないため耐
久性が向上し、第２に、剛性が高く強度面に優れ、第３
に、触媒の浄化性能が向上し、第４に、しかもこれはセ
ル数を多くしたり容積を増加させることなく実現できる
、排気ガス浄化装置用の触媒の担体およびその製造方法
を提案することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明の技術的手段は、次のとおりである。まず請求項１に
ついては次のとおり。すなわち、この排気ガス浄化装置
用の触媒の担体は、帯状をなす金属製よりなり隣接する
ものの波形の形状が異なる波板が、交互に位置するよう
に組み合わせて巻き付けられるとともに接合されてなる
。そして略ハニカム構造をなすとともに全体がロール状
をなし、該波板の少なくとも一方は、その連続的に折曲
形成された波形が帯状の辺に対し傾斜して設けられてい
る。次に請求項２については次のとおり。すなわちこの
製造方法は、帯状をなす金属製の波板であって隣接する
ことになるものの波形の形状が異なり、かつ該波板の少
なくとも一方は、その連続的に折曲形成された波形が帯
状の辺に対し傾斜して設けられているものを準備する工
程と、しかる後、該波板を隣接するもの波形の形状が異
なるよう交互に位置すべく組み合わせて巻き付けるとと
もに接合し、もって、略ハニカム構造をなすとともに全
体がロール状をなす排気ガス浄化装置用の触媒の担体を
成形する工程と、を有してなる。

【０００９】

【作用】本発明は、このような手段よりなるので次のご
とく作用する。まず請求項１の排気ガス浄化装置用の触
媒の担体は、隣接するものの波形の形状が異なるととも
に、少なくとも一方はその波形が帯状の辺に対し傾斜し
て設けられた波板を用い、これらを交互に巻き付けて接
合した、略ハニカム構造のロール状よりなる。又請求項
２のその製造方法は、上記波板を準備した後、これを交
互に巻き付けて接合することにより、略ハニカム構造で
ロール状の担体が成形される。そして排気ガスは、この
ような略ハニカム構造の担体を通過することにより、付
着せしめられた触媒と反応して清浄化される。そこで次
のようになる。

【００１０】第１に、この担体は、平板を用いず波板の
みを組み合わせて用いてなるので、高温の排気ガスが通
過する等高温下で使用された場合、熱応力は全体的に緩
和・吸収され、一部に集中しない。そこで亀裂等は発生
せず、耐久性が向上する。第２に、この担体は平板を用
いず異なった波形の波板のみを組み合わせてなるので、
剛性が高く強度面に優れている。

【００１１】第３に、この担体は、隣接する波板の波形
の形状が異なるとともに、少なくとも一方は、その波形
が帯状の辺に対し傾斜したいわゆるヘリカル形状の波板
を用いて、略ハニカム構造に形成されている。そこで排
気ガスは、その各セルを通過する際流れの方向が変化し
て乱流が生じ、特に単一のセル内だけでなく隣接するセ
ル内にも適宜途中で変位して通過するようになるので乱
流が顕著に発生し、触媒とより多く反応するので、触媒
の浄化性能が著しく向上する。第４に、しかもこれは、
各セルのサイズを特に小さくしその数をより多く密にす
ることなく、又、軸方向の長さをより長くしその容積を
増加させることもなく実現できる等、この担体は、この
面からも簡単容易に製造可能である。

【００１２】

【実施例】以下本発明を、図面に示すその実施例に基づ
いて詳細に説明する。図１は本発明の実施例の説明に供
する平面図であり、（１）図はその波板５の１例を、（
２）図はその波板５の他例を、（３）図はその波板５の
更に他例をそれぞれ示す。図２は同実施例の説明に供す
る斜視説明図であり、（１）図はその波板５の組み合わ
せの１例を示し、（２）図は全体の断面形状が真円のロ
ール状をなす担体６を示す。図３は同実施例の説明に供
する斜視説明図であり、（１）図はその波板５の組み合
わせの他例を示し、（２）図はその波板５，１の組み合
わせの更に他例を示す。

【００１３】まず製造方法について説明する。この製造
方法では、帯状をなす金属製よりなり、その連続的に折
曲形成された波形が帯状の辺７に対し傾斜して設けられ
た波板５が準備される。波板５は、帯状をなすステンレ
ス箔等の金属箔をコルゲート加工，プレス加工等するこ
とにより、所定ピッチと高さの凹凸つまり山と谷が連続
的に多数折曲形成された波形をなすとともに、この波板
５の波形は、長手方向の帯状の辺７に対し傾斜したいわ
ゆるヘリカル形状に設けられている。すなわちこの波板
５の波形は、従来の波板１（図４の（１）図参照）のよ
うに帯状の辺に対し直角つまり幅方向に沿って設けられ
ず、傾斜したヘリカル形状に設けられている。このよう
な波板５の傾斜した波形としては各種形態のものが可能
であり、図１の（１）図には、すべての山と谷が直線的
に設けられ途中に折目８がないものが示され、図１の（
２）図には、すべての山と谷について途中の長手方向に
沿った例えば中心線上で折り返された折目８が１本形成
され、各山と谷が折目８を中心に反対方向に折られ対称
的に配されたものが示され、図１の（３）図には、この
ような折目８が長手方向に沿って２本設けられるととも
に、折目８間および折目８と辺７間の間隔が等間隔でな
くすべてランダムに異なって設定されたものが示されて
いる。勿論波板５の波形は、この図１に示したもの以外
にも各種可能であり、例えば折目８を３本以上形成した
もの、折目８および辺７間の間隔をすべて等間隔とした
もの、一部等間隔としたもの、すべて異なるように設定
したもの、等々が考えられる。

【００１４】そしてこの製造方法では、少なくとも一方
はこのような波板５、つまり、連続的に折曲形成された
波形が帯状の辺７に対し傾斜して設けられたヘリカル形
状のものが準備される。そして更にこの製造方法では、
帯状をなす金属製で隣接することになるものの波形の形
状が異なるものとして準備される。すなわち図２に示し
た例では、その（１）図に示したごとく、ヘリカル形状
の波板５（前述の図１の（２）図に示した折目８が中心
線上に形成されたもの）が、切断等により２枚等複数枚
用意され、かつ、これらが図示のごとく逆方向に組み合
わせて重ねられることにより、内外で隣接することにな
るものの波形の形状が２種類に異なるように準備される
。なお、このような図２の（１）図に示した例以外にも
、内外で隣接することになるものの波形の形状が異なる
ように組み合わせることは、各種可能である。例えば図
３の（１）図に示したように、１枚の長目のヘリカル形
状の波板５を途中で１８０度反転させ、折り返して重ね
ることによっても、隣接する波形の形状が２種類に異な
るものの組み合わせが得られる。更に例えば図３の（２
）図に示したように、ヘリカル形状の波板５と、従来よ
りの波板１（図４の（１）図も参照）とを組み合わせる
ことも考えられる。つまり、波形が辺７に対し傾斜した
波板５と、波形が辺７に対して直角で幅方向に沿った波
板１とを組み合わせることによっても、隣接する波形の
形状が２種類に異なるものの組み合わせが得られる。

【００１５】しかる後この製造方法では、内外で隣接す
るものの波形の形状が異なるよう交互に位置すべく組み
合わせた、このような波板５，５又は波板５のみ又は波
板５と波板１等は、例えば図２の（２）図のように１定
中心点から重ねて巻き付けられる。そしてこれとともに
相互の当接部分、つまり内外で隣接する波形の凹凸であ
る山と谷の当接部分が、その全部又は一部についてろう
材にて接合され、もって、略ハニカム構造をなすととも
に全体がロール状をなす担体６が成形される。図示例で
は、全体の断面形状が真円のロール状をなす担体６が得
られる。９は、このような担体６が挿入保持される外筒
たるケースである。

【００１６】さてこのような製造方法により、排気ガス
浄化装置用の触媒の担体６が製造される。すなわちこの
担体６は、帯状をなす金属製よりなり内外で隣接するも
のの波形の形状が異なる波板例えば５，５が、交互に位
置するように組み合わせて巻き付けられるとともに接合
され、略ハニカム構造をなすとともに全体が例えば断面
形状で真円のロール状をなし、少なくとも一方の波板５
は、その連続的に折曲形成された波形が帯状の辺に対し
傾斜して設けられたヘリカル形状をなす。そしてこの担
体６はヘリカル形状の波板５等がセル壁を形成し、略三
角形，略四角形，略台形，その他各種形状で傾斜しねじ
れた多数の中空柱状のセル１０の平面的集合体たる、略
ハニカム構造をなす。もってこの担体６は、重量比強度
に優れ軽量性とともに高い剛性・強度を備え、成形も容
易で表面積が大、つまりセル壁たる波板５等の表面積が
大である、等々の特性を備えてなる。もってこの担体６
は、例えば自動車エンジン等の排気ガスを清浄化する触
媒コンバータに用いられ、担持母体としてそのセル壁た
る波板５等の表面に、排気ガス中の有害物質を反応除去
する触媒が付着せしめられる。

【００１７】本発明に係る排気ガス浄化装置用の触媒の
担体６およびその製造方法は、以上説明したようになっ
ている。そこで以下のごとくなる。

【００１８】まずこの排気ガス浄化装置用の触媒の担体
６は、隣接するものの波形の形状が異なるとともに、少
なくとも一方はその波形が帯状の辺に対し傾斜して設け
られたヘリカル形状の波板５を用い、これらを交互に巻
き付けて接合した、略ハニカム構造のロール状よりなる
。又その製造方法は、上記波板５等を準備した後、これ
を交互に巻き付けて接合することにより、略ハニカム構
造でロール状の担体６が成形される。そしてこの担体６
は、例えば自動車エンジン等の排気ガスを清浄化する触
媒コンバータに用いられ、車輌運転時等において自動車
エンジンからの有害物質を含む高温の排気ガスは、この
ような略ハニカム構造の担体６を通過することにより、
付着せしめられた触媒と反応して清浄化される。そこで
この担体６は、次の第１，第２，第３，第４のようにな
る。

【００１９】第１に、この担体６は、この種従来例のよ
うに平板２（図４参照）を用いず所定の波板５等のみを
用いてなる。そこで、高温の排気ガスが通過する等高温
下で使用された場合、全体的に熱応力が緩和・吸収され
るため、従来の平板２のように熱応力は集中しない。そ
こでこの担体６は、部分的に、亀裂等は発生せず耐久性
が向上する。

【００２０】第２に、この担体６は平板２を用いず、異
なった波形の波板５等のみを組み合わせて用いてなるの
で、剛性が高く強度面に優れている。つまり従来の平板
２と波板１とを組み合わせて用いた従来例（図４参照）
に比し、剛性そして強度面に優れている。

【００２１】第３に、この排気ガス浄化装置用の触媒の
担体６は、隣接する波形の形状が異なるとともに、少な
くとも一方は、その波形が帯状の辺７に対して傾斜した
いわゆるヘリカル形状の波板５を用いて、略ハニカム構
造に形成されている。そこで排気ガスは、このようなヘ
リカル形状の波板５等をセル壁として形成され各々直線
的でなく傾斜しねじれた各セル１０内を通過する際、流
れの方向が変化して乱流が生じ、特に単一のセル１０内
だけでなく隣接する他のセル１０内にも適宜途中で変位
して通過するようになるので乱流が顕著に発生し、従来
例と同一容積とした場合触媒との接触面積が増加する。 このようにこの担体６によると、触媒の浄化性能が著し
く向上する。

【００２２】第４に、しかもこれは、各セル１０のサイ
ズをこの種従来例のように特に小さくしその数をより多
く密にすることなく、又、軸方向の長さをより長くしそ
の容積を増加させることもなく実現される。すなわちこ
の担体６は、所定のごとく波板５等を準備して成形する
ことにより簡易容易に製造可能である。

【００２３】なお、例えば図１の（２）図，（３）図等
に示されたごとく、折目８が形成された波板５が用いら
れた場合には、折目８にて波板５に特に高い剛性が与付
され、もって、そのような担体６は極めて強度面に優れ
るという利点がある。又、図２の（２）図に示した担体
６は、１個の一定中心点から波形の異なる波板５等が重
ねて巻き付けられるとともに接合され、もって、断面形
状が真円のロール状に成形されている。しかし本発明は
これに限定されるものではなく、例えば、２個の中心点
を用いこの間に、重ねられた複数組の波形の異なる波板
５等の中央部を挟み込んで、同一方向に巻き付けるとと
もに接合したロール状の担体６も考えられる。なお、こ
の２個の中心点が対向位置している場合には、断面形状
が真円のロール状に成形され、２個の中心点がずれて位
置している場合には、断面形状が略楕円のロール状に成
形される。そしてこのような担体６にあっては、個々の
波板５等の長さが短いので、巻き付け時の位置決めが容
易であるとともに位置決めの狂いもなく、又巻き取り量
も少ないので巻き取り力に左右されることがなく、更に
巻き取り力も個々の波板５等に分散して加わるので、変
形が少なく強度および精度に極めて優れるという利点が
ある。更にこのような担体６は、使用に際し応力が、ケ
ース９面に対し大きく傾斜した方向から各波板５等に作
用するとともに、個々の波板５等に分散されるので、ケ
ース９と剥離しにくく、略ハニカム構造の潰れも防止さ
れ、この面からも強度および精度に優れるという利点も
ある。

【００２４】

【発明の効果】本発明に係る請求項１および請求項２の
排気ガス浄化装置用の触媒の担体およびその製造方法は
、以上説明したごとく、隣接する波形の形状が異なると
ともに、少なくとも一方はその波形が帯状の辺に対し傾
斜して設けられた波板を用いてなることにより、次の効
果を発揮する。

【００２５】第１に、耐久性に優れている。すなわち、
この担体は平板を用いず波板のみを組み合わせて用いて
なるので、高温の排気ガスが通過する等高温下で使用さ
れた場合、全体的に熱応力が緩和・吸収され、一部に集
中しないため、亀裂等が発生しにくく、耐久性が向上す
る。第２に、剛性が高く強度面に優れている。すなわち
、この担体は平板を用いず異なった波形の波板のみを組
み合わせてなるので、剛性が高く強度面に優れている。

【００２６】第３に、触媒の浄化性能が向上する。すな
わちこの担体は、通過する排気ガスに乱流が生じ触媒と
より多く反応するので、触媒の浄化性能が向上し、排気
ガスの浄化効率に優れている。第４に、しかもこれはコ
スト面に問題を生じることなく実現される。すなわちこ
のような担体は、各セルのサイズを特に小さく数をより
多く密にすることなく、又、軸方向つまり長手方向の長
さをより長くしその容積を増加させることもなく、所定
のごとく波板を準備して成形することにより、簡単容易
に製造でき、コスト面に問題を生じることもない。この
ようにこの種従来例に存した問題点が一掃される等、本
発明の発揮する効果は顕著にして大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排気ガス浄化装置用の触媒の担体
およびその製造方法の実施例の説明に供する平面図であ
り、（１）図はその波板の１例を、（２）図はその波板
の他例を、（３）図はその波板の更に他例をそれぞれ示
す。

【図２】同実施例の説明に供する斜視説明図であり、（
１）図はその波板の組み合わせの１例を示し、（２）図
は全体の断面形状が真円のロール状をなす担体を示す。

【図３】同実施例の説明に供する斜視説明図であり、（
１）図はその波板の組み合わせの他例を示し、（２）図
はその波板の組み合わせの更に他例を示す。

【図４】従来例の説明に供する斜視説明図であり、（１
）図はその波板と平板を示し、（２）図は全体の断面形
状が真円のロール状をなす担体を示す。

【符号の説明】

１　　　　波板 ２　　　　平板 ３　　　　担体 ４　　　　セル ５　　　　波板 ６　　　　担体 ７　　　　辺 ８　　　　折目 ９　　　　ケース １０　　セル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　帯状をなす金属製よりなり隣接するも
   のの波形の形状が異なる波板が、交互に位置するように
   組み合わせて巻き付けられるとともに接合され、略ハニ
   カム構造をなすとともに全体がロール状をなし、該波板
   の少なくとも一方は、その連続的に折曲形成された波形
   が帯状の辺に対し傾斜して設けられていること、を特徴
   とする排気ガス浄化装置用の触媒の担体。
2. 【請求項２】　　帯状をなす金属製の波板であって隣接
   することになるものの波形の形状が異なり、かつ該波板
   の少なくとも一方は、その連続的に折曲形成された波形
   が帯状の辺に対し傾斜して設けられているものを準備す
   る工程と、しかる後、該波板を隣接するものの波形の形
   状が異なるよう交互に位置すべく組み合わせて巻き付け
   るとともに接合し、もって、略ハニカム構造をなすとと
   もに全体がロール状をなす排気ガス浄化装置用の触媒の
   担体を成形する工程と、を有してなることを特徴とする
   排気ガス浄化装置用の触媒の担体の製造方法。