JPH0733875Y2 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

排気ガス浄化装置

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JPH0733875Y2
JPH0733875Y2 JP1989052419U JP5241989U JPH0733875Y2 JP H0733875 Y2 JPH0733875 Y2 JP H0733875Y2 JP 1989052419 U JP1989052419 U JP 1989052419U JP 5241989 U JP5241989 U JP 5241989U JP H0733875 Y2 JPH0733875 Y2 JP H0733875Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は、一般に自動車の排気ガスの浄化手段として排
気管の途中に介装される、排気ガス浄化用触媒を担持さ
せるための金属製ハニカムコア体からなる排気ガス浄化
装置に関する。
更に詳しくは、本考案は、排気ガス中のHC（炭化水素）
含有量が多く浄化用触媒との急激な発熱反応が生じる場
合、あるいはこの種の排気ガス浄化装置の作動において
最適な温度条件を保証してやるスターター的（予熱的）
役割が必要な場合などに好適な特殊構造の排気ガス浄化
装置に関するものである。
（従来の技術） 従来、この種の排気ガス浄化装置は、一般に耐熱性の薄
肉鋼板からの平板状帯材と前記薄肉鋼板を波形成形した
波板状帯材とを、相互に当接部を有するように重積し、
これを一括渦巻状に巻回積層して製作した軸方向に排気
ガス通路のための多数の網目状通気孔路を有するハニカ
ム状積層体（以下、ハニカムコア体という。）と、前記
ハニカムコア体を填装し固着するために両端が開口した
筒状の金属ケースから構成されている。
そして、前記ハニカムコア体と金属ケースとは、排気ガ
ス自体の高温度及び排気ガス浄化用触媒との発熱反応な
どによる熱膨張や熱的応力に耐えるように、また自動車
走行時の振動などに耐え得るようにろう接または溶接な
どにより強固に固着される。なお、ハニカムコア体を構
成する平板状帯材と波板状帯材の当接部は種々の方法に
より固着されることはいうまでもないことである。
また、最近においては、従来のコーディエライト系セラ
ミック担体との価格競争面からハニカムコア体を填装し
強固に固着するための金属ケースを使用しないもの、即
ち金属製ハニカムコア体のみで排気ガス浄化装置を構成
しようとする動きがある。この場合、金属ケースを使用
しないことから、金属ケースの製作コスト，金属ケース
と金属製ハニカムコア体の填装，固着コスト，いわゆる
キャンニングコストなどが削減され、大幅なコストメリ
ットが生じることはいうまでもないことである。
（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、前記した従来のハニカムコア体からのみ
構成される排気ガス浄化装置、あるいはハニカムコア体
と金属ケースとから構成される排気ガス浄化装置は、該
ハニカムコア体の構造からして次のような使用目的のた
めには不適当なものである。
即ち、従来のハニカムコア体は前記したように平板状帯
材と波板状帯材を巻回中心から密に巻回積層しているた
め、例えば次のような使用目的においては更に改良を加
える必要がある。
（ｉ）二輪車などにみられるごとく、HC濃度の高い排気
ガスを浄化しようとする場合、排気ガスの流速分布がハ
ニカムコア体の中心部（巻回中心部）で一番大きいこと
からして、当該部位が排気ガスとPt,Pdなどの排気ガス
浄化用触媒との接触発熱反応により異常な高温度にさら
され、これが熱応力を発生させて装置自体の耐久性を低
下させる。周知のように、この種の排気ガス浄化装置内
の温度は、一般には700〜800℃であるが、HCが多く排出
される場合には1200℃前後にもなる場合がある。
（ii）また、この種のハニカムコア体を作動させようと
する場合、排気ガスの温度が触媒との接触反応において
最適な温度条件になっていないことが多い。触媒ゾーン
を最適温度とするためには加熱手段を採用すればよく、
そのために別個の排気ガス浄化装置をプレヒーター用
（前記したように排気ガスと触媒との発熱反応により生
じる熱の有効利用）として使用する態様がある。しかし
ながら、前記した従来のハニカムコア体を用いると圧力
損失が大きく、エンジンの出力低下を招いてしまう。
なお、ハニカムコア体の圧力損失（通気抵抗）を改善す
るために網目状通気孔路の目を大きく（粗く）すると、
剛性不足が生じ、ハニカムコア体の耐久性を低下させて
しまうことになる。
本考案者らは、前記した従来の排気ガス浄化装置におけ
る欠点を解消するべくハニカムコア体の構造について鋭
意、検討した。その結果、ハニカムコア体の巻回中心部
に所定の外径を有する円筒状中空部を設けることによ
り、この種の金属製ハニカムコア体の新たな適用分野、
応用分野が見い出され、本考案を完成するに至った。
〔考案の構成〕
（問題点を解決するための手段） 本考案を概説すれば、本考案は薄肉金属板の平板状帯材
と波板状帯材とを重積し、これを一括渦巻状に巻回積層
して製作した軸方向に多数の網目状通気孔路を有する排
気ガス浄化用触媒を担持させるためのハニカムコア体か
らなる排気ガス浄化装置において、前記ハニカムコア体
が、その外形をφ１としたとき なる外径φ２の円筒状中空部を巻回中心部に有するもの
であることを特徴とする排気ガス浄化装置に関するもの
である。別言すれば、前記円筒状中空部を有することを
条件として、ハニカムコア体が少なくとも一重に巻回積
層された排気ガス浄化装置に関するものである。
以下、本考案の構成ならびに実施の態様を図面に基づい
て詳しく説明するが、本考案は図示のものに限定されな
い。
本考案において、金属製ハニカムコア体は、第１図に示
されるようなものであり、通常の方法により製作され
る。
即ち、ハニカムコア体（１）は、耐熱性の薄肉鋼板から
なる厚さ0.04〜0.1mm程度の平板状帯材（11）と、該平
板状帯材（11）を後述する特殊な波形をもつように波形
加工した波板状帯材（12）を相互に当接部を有するよう
に重積し、次いで両者を一括渦巻状に、かつ最外周面が
平板状帯材（11）となるように巻回積層することにより
製作される。この巻回積層により、排気ガスの通路とな
る多数の網目状通気孔路（13）は自動的に形成される。
前記平板状帯材（11）として、例えばクロム鋼（クロム
13〜25％）、Fe−Cr20％−Al5％などの耐熱性のステン
レス鋼、あるいはこれに耐酸化性を改善するために、C
e,Yなどの希土類を加えた耐熱性のステンレス鋼などの
厚さ0.04mm〜0.1mmのものが、そして波板状帯材（12）
として前記平板状帯材（11）をフォーミングギアの間を
通過させるなどして後述する特殊な波形をもつように波
形加工したものが使用される。各帯材にAlを含有したス
テンレス鋼を用いると、熱処理により帯材表面にウィス
カー状のAl2O3が析出し、これがウォッシュコートと呼
ばれる排気ガス浄化用触媒を担持するための下地処理層
を強固に保持するために好ましいものである。
本考案のハニカムコア体（１）には、第１図に示される
ようにその巻回中心部に所定外径の円筒状中空部（14）
が形成される。
本考案の前記中空部（14）を有するハニカムコア体
（１）は、プレヒーター的な使用態様だけでなく排気ガ
スの浄化を主体として使用されたりするものである。
従って、これらの使用態様、及び圧力損失の程度、排気
ガスの浄化規制、例えばHC規制の内容などを勘案して中
空部（14）の外径を決定すれば良い。本考案においては
前記した両方の使用態様にも対応できるものとして、ハ
ニカムコア体（１）の外径をφ１としたとき、 なる外径φ２の円筒状中空部（14）をハニカムコア体
（１）の中心部に形成する。
本考案において、ハニカムコア体（１）の巻回中心部に
形成される前記中空部（14）には、補強のための金属製
の円筒や十字状リブなど所望形状の補強材を設けること
ができる。これらの補強材はハニカムコア体（１）の軸
方向の全長に及んだり、その一部であったりしてもよ
く、また所定幅の複数の補強材を軸方向に所定間隔をあ
けて配設してもよい。なお、特にプレヒーター的な使用
態様においては、排気マニホールドの近くにハニカムコ
ア体（１）が配設されるが、この場合、排気ガスの通気
抵抗を下げる意味で網目状通気孔路（13）の目を粗くす
る態様が考えられる。このような場合、目が粗くなると
ハニカムコア体（１）の剛性が低下するため前記した補
強材の使用は重要である。前記補強材のうち円筒状のも
のは平板状帯材（11）と波板状帯材（12）の巻回積層時
に、巻回操作の案内ともなるので好ましいものである。
本考案の前記した平板状帯材（11）と波板状帯材（12）
から巻回積層して製作し、かつ巻回中心部に中空部（1
4）を有するハニカムコア体は、それ自体で排気ガス浄
化装置として使用することができる。その際、ハニカム
コア体（１）の最外周に平板状帯材（11）を所望の回数
だけ巻回し、金属ケースの代りとしてもよい。更に、第
１図に示されるように別体の筒状金属ケース（２）にハ
ニカムコア体（１）を填装し、固着して排気ガス浄化装
置としてもよい。
本考案において、前記ハニカムコア体（１）を内部に填
装し、固着するための金属ケース（２）の素材として、
前記ハニカムコア体（１）と同種の耐熱鋼を用いてもよ
いし、耐熱耐食性に富むものを用いてもよい。また、外
側部分の金属材料を内側部分より耐熱耐食性に富むもの
とした二重構造のもの、具体的には内側部分にフェライ
ト系ステンレス鋼を、外側部分にオーステナイト系ステ
ンレス鋼を用いたクラッド鋼などを用いても良い。
（実施例） 以下、本考案の排気ガス浄化装置の重要な構成要素であ
る円筒状中空部（14）を有する金属製ハニカムコア体
（１）について図面をもとに更に詳しく説明する。
（ｉ）第２図〜第３図は、本考案の第一実施例になる中
空部（14）を有するハニカムコア体（１）を示すもので
ある。
第一実施例において、Fe−Cr20％−Al5％−Ce0.02％系
耐熱鋼の厚さ0.04mmの薄肉鋼帯からなる平板状帯材（1
1）、及び前記平板状帯材をフォーミングギアの間を通
過させ、山と山のピッチ3.5mm,山の高さ1.8mmとした波
板状帯材（12）を使用した。
前記平板状帯材と波板状帯材を相互に当接するように重
積し、外径30mmのスリットを有する巻回案内棒を用いて
これを一括渦巻状に巻回して軸方向に多数の網目状通気
孔路を有する外径50mmのハニカムコア体（１）を製作し
た。次いで巻回案内棒を抜去し、ハニカムコア体（１）
の巻回中心部に外径30mmの円筒状中空部（14）を形成し
た。
次に、前記ハニカムコア体（１）を内径約50mmの耐熱鋼
（JIS G4305 SUS310）の金属ケース内に填装し、ハニカ
ムコア体の両端部およびその近傍部位（端部より10mmの
領域）をニッケル系ろう材のスラリーに浸漬し、乾燥
後、真空炉により熱処理してハニカムコア体と金属ケー
スをろう付により固着した。
（ii）第４図〜第５図は、本考案の第二実施例になる中
空部（14）を有するハニカムコア体（１）を示す。第二
実施例においてハニカムコア体（１）は平板状帯材（1
1）と波板状帯材（12）は一重に巻回積層されたもので
ある。
（iii）第６図〜第７図は、本考案の第三実施例になる
中空部（14）を有するハニカムコア体（１）を示す。第
三実施例において、中空部（14）の内壁は、ハニカムコ
ア体（１）の軸方向の全長に及ぶ円筒（３）で支持され
ている。
（iv）第８図は本考案の第四実施例になる中空部（14）
を有するハニカムコア体（１）を示す。第四実施例は前
記第三実施例（第６図〜第７図）の変形例であり、円筒
（３）がハニカムコア体（１）の軸方向の全長に及ば
ず、所望長さの円筒（３）がハニカムコア体（１）の両
端部に配設されている。
（ｖ）第９図は、本考案の第五実施例になる中空部（1
4）を有するハニカムコア体（１）を示す。第五実施例
も前記第三実施例（第６図〜第７図）の変形例であり、
円筒（３）がハニカムコア体（１）の軸方向の全長に及
ばず、所望長さの円筒（３）が中空部（14）の中央部位
に配設されている。
（vi）第10図は、本考案の第六実施例になる中空部（1
4）を有するハニカムコア体（１）を示す。第六実施例
において、十字状の補強リブ（４）が中空部（14）の内
壁を支持している。なお、補強リブ（４）の配設は第７
図〜第９図に示される円筒（３）の態様に準じればよ
い。
（vii）第11図は、本考案の第七実施例になる中空部（1
4）を有するハニカムコア体（１）を示す。第七実施例
において、ハニカムコア体（１）は金属ケース（２）内
に固着されるとともに中空部（14）の内壁は金属製円筒
（３）で支持され、さらに前記金属ケース（２）と円筒
（３）の間に補強リブ（41）が配設される。
（viii）第12図は、本考案の第八実施例になる中空部
（14）を有するハニカムコア体（１）を示す。第八実施
例において、巻回中心部に同一外径の円筒状中空部（1
4）を有するハニカムコア体（１）は、所望の間隔をも
って金属ケース（２）内に配設されるとともに、各ハニ
カムコア体の円筒状中空部（14）の内壁が、金属ケース
（２）の軸方向に延びる一本の同径の金属製の円筒
（３）で支持される。なお、前記第八実施例の変形例と
して、図示されるように各ハニカムコア体間の金属製の
円筒（３）に穴（31）を穿設し、排気ガス流を乱流化し
排気ガスの浄化効率を改善してもよい。なお、図には単
純に穴（31）を設けたものが示されているが、一層の乱
流化を図るために切起し部などをさらに設けてもよいこ
とはいうまでもないことである。
（ix）第13図は、本考案の第九実施例になる中空部（1
4）を有するハニカムコア体（１）を示す。第九実施例
において、巻回中心部に異径の円筒状中空部（14）を有
する複数のハニカムコア体（１）が、所望の間隔をもっ
て金属ケース（２）内に配設される。また各ハニカムコ
ア体の円筒状中空部の内壁は金属製の円筒（３）で支持
される。第九実施例において排気ガスの圧損や排気ガス
浄化率などを勘案してそれぞれの円筒状中空部（14）の
外径を決めればよい。
〔考案の効果〕
本考案は、薄肉金属板の平板状帯材と波板状帯材とを一
括巻回積層して製作した軸方向に多数の網目状通気孔路
を有する排気ガス浄化用触媒を担持させるためのハニカ
ムコア体を主要な構成要素とする排気ガス浄化装置にお
いて、前記ハニカムコア体の巻回中心部に所定外径の円
筒状中空部を有するようにハニカムコア体を構成した点
に特徴を有する。
ハニカムコア体の巻回中心部に円筒状中空部を形成する
ことにより、本考案の排気ガス浄化装置はHC含有量の多
い排気ガスの浄化時にハニカムコア体中心部の異常な高
温を回避することができること、通気抵抗を小さくでき
るため内燃機関の出力低下を回避することができるこ
と、また通気抵抗を小さくできることと関連してプレヒ
ーター的な利用が可能となること、など優れた効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本考案の排気ガス浄化装置の斜視図である。 第２図は本考案の第一実施例になる排気ガス浄化装置の
正面図で、第３図は第一実施例になる排気ガス浄化装置
の断面図である。 第４図は本考案の第二実施例になる排気ガス浄化装置の
斜視図で、第５図は第二実施例になる排気ガス浄化装置
の正面図である。 第６図は本考案の第三実施例になる排気ガス浄化装置の
正面図で、第７図は第三実施例になる排気ガス浄化装置
の断面図である。 第８図は本考案の第四実施例になる排気ガス浄化装置の
断面図である。 第９図は本考案の第五実施例になる排気ガス浄化装置の
断面図である。 第10図は本考案の第六実施例になる排気ガス浄化装置の
正面図である。 第11図は本考案の第七実施例になる排気ガス浄化装置の
正面図である。 第12図は本考案の第八実施例になる排気ガス浄化装置の
断面図である。 第13図は本考案の第九実施例になる排気ガス浄化装置の
断面図である。 Ａ……排気ガス浄化装置 １……ハニカムコア体 11……平板状帯材 12……波板状帯材 13……網目状通気孔路 14……中空部 ２……金属ケース ３……円筒 ４……補強リブ

Claims (12)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】薄肉金属板の平板状帯材と波板状帯材とを
    重積し、これを一括渦巻状に巻回積層して製作した軸方
    向に多数の網目状通気孔路を有する排気ガス浄化用触媒
    を担持させるためのハニカムコア体からなる排気ガス浄
    化装置において、前記ハニカムコア体が、その外径をφ
    １としたとき、 （20/100）・φ１≦φ２≦（95/100）・φ１なる径φ２
    の円筒状中空部を巻回中心部に有するものであることを
    特徴とする排気ガス浄化装置。
  2. 【請求項２】ハニカムコア体が少なくとも一重に巻回積
    層され、かつその最外周面が筒状金属ケースの内壁面に
    接合されたものである請求項第１項に記載の排気ガス浄
    化装置。
  3. 【請求項３】円筒状中空部の内壁が、金属製の円筒で支
    持されたものでされたものである請求項第１項に記載の
    排気ガス浄化装置。
  4. 【請求項４】金属製の円筒が、ハニカムコア体の軸方向
    の一部または全長に亘るものである請求項第３項に記載
    の排気ガス浄化装置。
  5. 【請求項５】円筒状中空部の内壁が、金属製の補強リブ
    により支持されたものである請求項第１項に記載の排気
    ガス浄化装置。
  6. 【請求項６】金属製の補強リブが、十字形のものである
    請求項第５項に記載の排気ガス浄化装置。
  7. 【請求項７】金属製の補強リブが、ハニカムコア体の軸
    方向の一部または全長に亘るものである請求項第５項に
    記載の排気ガス浄化装置。
  8. 【請求項８】ハニカムコア体が金属ケース内で固着され
    たものである請求項第１項〜第７項のいずれか１項に記
    載の排気ガス浄化装置。
  9. 【請求項９】ハニカムコア体が、金属ケース内で固着さ
    れ、かつ円筒状中空部の内壁が金属製の円筒で支持され
    るとともに、前記金属ケースと金属製の円筒との間に補
    強リブを配設したものである請求項第１項に記載の排気
    ガス浄化装置。
  10. 【請求項１０】巻回中心部に同一径（φ２）の円筒状中
    空部を有する複数のハニカムコア体が、所望の間隔をも
    って金属ケース内に配設され、かつ各ハニカムコア体の
    円筒状中空部の内壁が金属ケースの軸方向に伸びる一本
    の金属製の円筒で支持されたものである請求項第１項に
    記載の排気ガス浄化装置。
  11. 【請求項１１】ハニカムコア体間の金属製の円筒の外壁
    に穴を設けたものである請求項第10項に記載の排気ガス
    浄化装置。
  12. 【請求項１２】ハニカム体が、巻回中心部に異径の円筒
    状中空部を有する複数のハニカムコア体で構成されると
    ともに所望の間隔をもって金属ケース内に配設され、か
    つ夫々のハニカムコア体の円筒状中空部の内壁が金属製
    の円筒で支持されたものである請求項第１項に記載の排
    気ガス浄化装置。
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