JPH081013A - 触媒装置用金属担体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、触媒装置用金属担体に用いられる
ハニカム体において、熱応力が緩和されかつ耐熱強度が
高く、さらに平板の２層２重構造に比べ重量が軽く、か
つ安価に製造できる金属担体を提供する。 【構成】 平板材１₁ と波板材２₁ とをろう材３₁ を介
して重ね合わせ、また波板材２₂ と平板１₃ とをろう材
３₂ を介して重ね合わせ、これら２層を平板材１ ₂ を介
して積み重ねて第１の層１０とする。第１の層１０をロ
ール状に巻き回して第２の層２０を形成し、順次巻き回
してロール状のハニカム体を形成する。平板材１₂ の両
側および第１の層１０と第２の層２０の間にはろう材を
挿入しない。

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
化装置に用いられる触媒装置用金属担体に関し、特に熱
応力緩和を図ったハニカム体をなす触媒装置用金属担体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の排気ガス浄化装置に用いられる触
媒装置用金属担体は、図３（Ａ）に示すように、薄い金
属の平板材３１と波板材３２の間にろう材３３を介在さ
せて、平板材３１と波板材３２を重ねて、図３（Ｂ）に
示すように、中心からロール状に巻き込んでハニカム体
３４を形成し、高真空炉を使用してろう材３３を熔融さ
せ、板材の接触部分において接合を行っていた。ろう材
にはＮｉ基ろう材を用い、かつ平板材と波板材にはフェ
ライト系ステンレス材料が使用されていた。そのように
して形成されたハニカム体３４を金属製外筒３５内に収
容したものが触媒装置用金属担体３０として知られてい
る（例えば特開昭５６−４３７３号公報）。

【０００３】ハニカム体のハニカム通路表面にはアルミ
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の役目をな
す。そして内燃機関の排気通路に配設されて排気ガス中
のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_X などを浄化する。なお限られた容
積中にできるだけ多くのハニカム通路面積を確保する必
要から、平板材および波板材の厚さは強度を維持できる
範囲内でできるだけ薄くなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の触媒装
置用金属担体においては、ハニカム体を通過する排気ガ
スの流速がハニカム体の外層部より内層部に至るほど大
きく、したがってハニカム体では高温の排気ガスとの接
触、触媒反応による発熱および外筒からの熱放散によ
り、内層部ほど高温で外層部ほど低温となる温度分布を
生じる。この温度分布により、温度の高いハニカム体の
内層部の膨張・収縮量が、温度の低い外層部の膨張・収
縮量より大となるため、内層部と外層部との間に熱応力
が発生する。この熱応力は、ハニカム体の膨張・収縮の
たびに繰り返されるが、図３（Ａ）に示すように、すべ
ての平板材３１と波板材３２とがろう材３３を介して一
体のろう付け構造となっているため熱応力を逃がすこと
ができず、長期間の使用により平板材３１と波板材３２
との接合箇所が破断するという欠点がある。

【０００５】この欠点を除くために、図４（Ａ）、
（Ｂ）に示すように、外側から２層以上の範囲において
平板材３１を２枚重ねとし、その２枚の間は接合せず単
に重ねられているハニカム体３４ａが開示されている
が、この２層２重構造は重量が増加し、かつコストが高
価になるという欠点がある。

【０００６】本発明の目的は、ハニカム体に生ずる熱応
力が緩和されることにより耐熱強度が向上し、かつ２層
２重構造のハニカム体に比べ軽量でろう材の使用量が少
なく、したがって安価なハニカム体をなす触媒装置用金
属担体を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の触媒装置用金属
担体は、平坦な帯状をなす薄い金属板からなる平板材
と、波形の凹凸が連続的に折曲げ形成されかつ帯状をな
す薄い金属板からなる波板材とが、相互に当接し重ねら
れて形成された層が、少なくとも２層積み重ねられてロ
ール状に巻かれて形成された、多数の網目状通気路を備
えたハニカム体をなす触媒装置用金属担体において、積
み重ねられた層のうちの少なくとも１層の中の波板材
が、一方の側において平板材と接合され、他方の側にお
いては平板材と接合されないように形成される。

【０００８】また、平坦な帯状をなす薄い金属板からな
る平板材と、波形の凹凸が連続的に折曲げ形成されかつ
帯状をなす薄い金属板からなる波板材とが、相互に当接
し重ねられて形成された層が、少なくとも２層積み重ね
られ、該積み重ねられた層をさらに積層して形成され
た、多数の網目状通気路を備えたハニカム体をなす触媒
装置用金属担体において、積み重ねられた層のうちの少
なくとも１層の中の波板材が、一方の側において平板材
と接合され、他方の側においては平板材と接合されない
ように形成されている。

【０００９】前記の触媒装置用金属担体の積み重ねられ
た層のうちの少なくとも１層の中の波板材と接合される
平板材は、厚さの異なる金属で形成されることが好適で
ある。

【００１０】

【作用】ハニカム体を構成する平板材と波板材とが互い
に重ねられて形成された層が、少なくとも２層積み重ね
られてロール状に巻かれ、またはさらに積層されて、そ
の中の少なくとも１層の波板材が一方の側において平板
材と接合され、他方の側においては平板材と接合されず
単に当接するようにしたため、接合されない箇所におい
て二つの層間に熱による膨張・収縮に対する自由度を生
じて熱応力を緩和することができる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の触媒装置用金属担体の一実
施例の、軸に直角な部分断面略図である。

【００１２】図１（Ａ）において、第１の層１０は、平
板材１₁ と波板材２₁ とをろう材３ ₁ を介して重ね合わ
せた層と、波板材２₂ と平板材１₃ とをろう材３₂ を介
して重ね合わせた層との２層が、平板材１₂ を介して積
み重ねられて形成されている。この第１の層１０がロー
ル状に巻き回されてさらに第２の層２０を形成し、順次
巻き回されてロール状のハニカム体を構成する。第１の
層１０を形成する２枚の波板材２₁ 、２₂ は、それぞれ
一方の側において平板材１₁ または１₃ とろう材３₁ ま
たは３₂ を介して接合されており、また他方の側におい
てはそれぞれろう材を介さず、平板材１₂ と当接してい
るのみである。さらに第１の層１０と第２の層２０の間
には、ろう材を介在させないので第１の層１０と第２の
層２０とは単に当接しているのみである。したがって、
これらの当接している箇所においては、熱による膨張・
収縮に対する自由度を有しているので、層間の熱応力が
緩和される。さらに平板材２重構造が２層おきに設けら
れるので、図４の従来例に示された、各層毎に設けられ
た平板材２重構造に比し重量が軽減されている。

【００１３】図１（Ｂ）において、第１の層１１は、平
板材１₁ と波板材２₁ とをろう材３ ₁ を介して重ね合わ
せた層と、平板材１₂ と波板材２₂ とをろう材３₂ を介
して重ね合わせた層とを、ろう材を用いずに積み重ねて
形成されている。この第１の層１１がロール状に巻き回
されてさらに第２の層２１を形成し、順次巻き回されて
ロール状のハニカム体を構成する。第１の層１１と第２
の層２１の間には、ろう材を介在させない。したがっ
て、波板材２₁ 、２₂ はそれぞれ一方の側において平板
材１₁ 、１₂ と接合されるが、他方の側においては平板
材と接合されておらず単に当接しているのみである。こ
れら当接している箇所においては、熱による膨張・収縮
に対する自由度があるので、層間の熱応力が緩和され
る。さらに平板材の２重構造を設けないので、重量は増
加しない。

【００１４】図１（Ｃ）において、第１の層１２は、平
板材１₁ と波板材２₁ との間にろう材３₁ を挿入して重
ねた層と、平板材１₂ と波板材２₂ とを単に当接させた
層とが、ろう材３₂ を介して重ね合わされて形成されて
いる。この第１の層１２がロール状に巻き回されて第２
の層２２を形成し、この際第１の層１２と第２の層２２
の間にろう材３₃ が挿入される。このように２層積み重
ねられた層が順次巻き回されてロール状のハニカム体を
構成する。第１の層１２および第２の層２２の平板材１
₂ と波板材２₂ との間は、ろう材を介在せず単に当接し
ているのみであるので、この部分においては熱による膨
張・収縮に対する自由度を有し、層間の熱応力が緩和さ
れる。

【００１５】図１（Ｄ）において、第１の層１３は、平
板材１₁ と１₂ の間に波板材２₁ を挟み、波板材２₁ と
平板材１₁ 、１₂ との間にろう材３₁ 、３₂ を介在させ
た層と、平板材１₃ の上下にろう材３₃ 、３₄ を介して
波板材２₂、２₃ を配設した層とが、ろう材を用いずに
積み重ねられて形成される。この第１の層１３がロール
状に巻き回されて第２の層２３を形成し、この際第１の
層１３と第２の層２３の間にはろう材は挿入されない。
このように３枚の平板材と３枚の波板材とを含む第１の
層１３が順次巻き回されてロール状のハニカム体を構成
する。この場合第１の層１３および第２の層２３におい
て、平板材１₂ と波板材２₂ の間にはろう材が介在せ
ず、また第１の層１３の波板材２₃ と第２の層の平板材
１₁ の間にもろう材を挿入せず、単に当接しているのみ
である。したがってハニカム体は、これらろう材を挟ま
ない層の間において、熱による膨張・収縮に対する自由
度を有しているので層間の熱応力が緩和される。さらに
平板材２重構造を設けないため重量が増加しない。

【００１６】図２は本発明の触媒装置用金属担体の第２
の実施例の、軸に直角な部分断面略図であって、一部に
厚さの異なる平板材を使用した実施例である。

【００１７】図２（Ａ）は、図１（Ａ）のハニカム体を
形成する平板材１₁ 、１₃ を、それより厚い平板材
１₁₁、１₃₁で置き換えた図である。第１の層１４は、平
板材１₁₁と波板材２₁ とをろう材３₁ を介して重ね合わ
せた層と、波板材２₂ と平板材１ ₃₁とをろう材３₂ を介
して重ね合わせた層との２層が、平板材１₂ を介して積
み重ねられて形成されている。この第１の層１４がロー
ル状に巻き回されてさらに第２の層２４を形成し、順次
巻き回されてロール状のハニカム体を構成する。第１の
層１４を形成する２枚の波板材２₁ 、２₂ は、それぞれ
一方の側において平板材１₁₁または１₃₁とろう材３₁ ま
たは３₂ を介して接合されており、また他方の側におい
てはそれぞれろう材を介さず、平板材１₂ と当接してい
るのみである。さらに第１の層１４と第２の層２４の間
には、ろう材を介在させないので第１の層１４と第２の
層２４とは単に当接しているのみである。したがって、
これらの当接している箇所においては、熱による膨張・
収縮に対する自由度を有しているので、層間の熱応力が
緩和される。さらに厚い平板材１₁₁、１₃₁ を使用する
ことによって、ハニカム体の耐熱強度が向上する。

【００１８】図２（Ｂ）は、図１（Ｂ）のハニカム体を
形成する平板材１₁ を、厚い平板材１₁₁で置き換えた図
である。第１の層１５は、厚い平板材１₁₁と波板材２₁
との間にろう材３₁ を挟んだ層と、平板材１₂ と波板材
２₂ との間にろう材３₂ を挟んだ層とを積み重ねて形成
される。この第１の層１５がロール状に巻き回されてさ
らに第２の層２５を形成し、この際第１の層１５と第２
の層２５との間にはろう材を挿入しない。このように２
層が積み重ねられた層を順次巻き回してロール状のハニ
カム体を構成する。この場合、積み重ねられた２層の間
にはろう材を挟まず、さらに巻き回した第１と第２の層
の間にもろう材を挟まずにハニカム体を形成するため、
これらろう材を挟まない層の間においては、熱による膨
張・収縮に対する自由度を有しているので、層間の熱応
力が緩和され、また板材の一部に厚い平板材１₁₁を使用
することによりハニカム体の耐熱強度が向上する。

【００１９】さらに図１（Ｃ）および図１（Ｄ）に示す
実施例についても、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す実施例と
同様に、平板材の一部を厚い平板材に置き換えることが
できる。

【００２０】以上図１および図２に示す実施例では、ロ
ール状のハニカム体について説明してあるが、これらの
説明は、積み重ねられた層をさらに積層して構成する積
層体についても全く同様であるので、ここでは繰り返し
て説明することを省略する。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、平板材と
波板材が相互に当接し重ねられた層が少なくとも２層積
み重ねられて、ロール状に巻かれるか、あるいはさらに
積層されて、ハニカム体を形成する金属担体において、
積み重ねられた層のうちの少なくとも１層の中の波板材
が、一方の側において平板材と接合されずにハニカム体
を形成することにより、ハニカム体に生ずる熱応力が緩
和されるという効果があり、また波板材と接合する平板
材の一部に他より厚い平板材を用いることにより、耐熱
強度が向上するという効果がある。また平板材を２層２
重構造としないため重量の増加がなく、さらにろう材の
使用が減るので安価になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の触媒装置用金属担体の一実施例の、軸
に直角な部分断面略図である。

【図２】本発明の別の実施例の、軸に直角な部分断面略
図である。

【図３】従来の技術による触媒装置用金属担体の略図で
あって、図３（Ａ）は図３（Ｂ）の軸に直角な断面略
図、図３（Ｂ）はロール状ハニカム体の斜視図である。

【図４】従来の技術による別の触媒装置用金属担体の略
図であって、図４（Ａ）は図４（Ｂ）の軸に直角な部分
断面略図、図４（Ｂ）はロール状ハニカム体の斜視図で
ある。

【符号の説明】

１₁ ，１₂ ，１₃ ，１₁₁，１₃₁，３１ 平板材 ２₁ ，２₂ ，２₃ ，３２ 波板材 ３₁ ，３₂ ，３₃ ，３₄ ，３３ ろう材 １０，１１，１２，１３，１４，１５ 第１の層 ２０，２１，２２，２３，２４，２５ 第２の層 ３０ 金属担体 ３４，３４ａ ハニカム体 ３５ 外筒

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平坦な帯状をなす薄い金属板からなる平
   板材と、波形の凹凸が連続的に折曲げ形成されかつ帯状
   をなす薄い金属板からなる波板材とが、相互に当接し重
   ねられて形成された層が、少なくとも２層積み重ねられ
   てロール状に巻かれて形成された、多数の網目状通気路
   を備えたハニカム体をなす触媒装置用金属担体におい
   て、 前記積み重ねられた層のうちの少なくとも１層の中の前
   記波板材が、一方の側において前記平板材と接合され、
   他方の側においては前記平板材と接合されないことを特
   徴とする触媒装置用金属担体。
2. 【請求項２】 平坦な帯状をなす薄い金属板からなる平
   板材と、波形の凹凸が連続的に折曲げ形成されかつ帯状
   をなす薄い金属板からなる波板材とが、相互に当接し重
   ねられて形成された層が、少なくとも２層積み重ねら
   れ、該積み重ねられた層をさらに積層して形成された、
   多数の網目状通気路を備えたハニカム体をなす触媒装置
   用金属担体において、 前記積み重ねられた層のうちの少なくとも１層の中の前
   記波板材が、一方の側において前記平板材と接合され、
   他方の側においては前記平板材と接合されないことを特
   徴とする触媒装置用金属担体。
3. 【請求項３】 前記積み重ねられた層のうちの少なくと
   も１層の中の前記波板材と接合される平板材が、厚さの
   異なる金属板からなる請求項１または２に記載の触媒装
   置用金属担体。