JP2820445B2 - 耐熱疲労性の優れた触媒用金属担体 - Google Patents
耐熱疲労性の優れた触媒用金属担体Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
- F01N3/2807—Metal other than sintered metal
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-
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は触媒を担持し、燃焼排ガスと担持した触媒と
を接触させ排ガス中の有害成分を除去するために使用す
る金属担体に関するものである。特に自動車のエンジン
排気系に設置される触媒用金属担体に係るものである。
を接触させ排ガス中の有害成分を除去するために使用す
る金属担体に関するものである。特に自動車のエンジン
排気系に設置される触媒用金属担体に係るものである。
（従来の技術） 従来自動車のエンジン排気ガスを浄化するために使用
している触媒担体は、セラミック製ハニカムが殆んどで
ある。このセラミック製の担体は、排気系に搭載すると
き排気パイプとハニカム体の間に緩衝材が必要であり、
これの材質的な問題とか、ハニカムを構成する壁が構造
上それ程薄くできないため気孔率を大きくとることが困
難である等の問題を含んでおり、そのため、これに代る
べきものとして、金属製の担体が最近開発されている。
この金属製担体はすでに一部実用化されており、平坦な
金属箔（以下平箔という）と、山部と谷部よりなる波形
状の金属箔（以下波箔という）を交互に積層するか、層
状に巻き込んで渦巻状にしたハニカム体としている。そ
してこの平−波箔の接触部をろう付で固定している。
している触媒担体は、セラミック製ハニカムが殆んどで
ある。このセラミック製の担体は、排気系に搭載すると
き排気パイプとハニカム体の間に緩衝材が必要であり、
これの材質的な問題とか、ハニカムを構成する壁が構造
上それ程薄くできないため気孔率を大きくとることが困
難である等の問題を含んでおり、そのため、これに代る
べきものとして、金属製の担体が最近開発されている。
この金属製担体はすでに一部実用化されており、平坦な
金属箔（以下平箔という）と、山部と谷部よりなる波形
状の金属箔（以下波箔という）を交互に積層するか、層
状に巻き込んで渦巻状にしたハニカム体としている。そ
してこの平−波箔の接触部をろう付で固定している。
金属箔には耐食性、耐熱性に優れたフェライト系ステ
ンレス鋼が用いられ、これ自体は自動車エンジンの排気
ガス環境下に晒されても長時間耐えうる特性をもってい
るが、ハニカム体を構成するにあたって平箔と波箔の接
合固定の形態によってはトラブルが生じることがあり、
平箔−波箔の固定は金属担体の提供に重要な課題の一つ
と云える。即ち、自動車に搭載されエンジンの高温排ガ
スに晒されて加熱冷却が繰り返される過酷な環境下では
大きな熱応力を受ける。この繰り返し熱応力によってハ
ニカム構造体内部にずれが発生したり、破損につながる
こともあるからである。ハニカム体を構成する平箔と波
箔の接合方法の一つが特公昭63−44466号公報に提案さ
れており、ハニカム構造体の少くとも一端面近傍に結合
剤とろう材を供給しハニカム体の中央部分を除いた端面
部分をろう付けすることが記述されている。しかし、こ
の方法では平板、波板の表裏とも全てろうで結合されて
おり、ろう付け部では剛体を形成することになるが、剛
体構造では繰り返し熱応力に耐えることは困難となり長
時間の使用により破損するおそれがある。
ンレス鋼が用いられ、これ自体は自動車エンジンの排気
ガス環境下に晒されても長時間耐えうる特性をもってい
るが、ハニカム体を構成するにあたって平箔と波箔の接
合固定の形態によってはトラブルが生じることがあり、
平箔−波箔の固定は金属担体の提供に重要な課題の一つ
と云える。即ち、自動車に搭載されエンジンの高温排ガ
スに晒されて加熱冷却が繰り返される過酷な環境下では
大きな熱応力を受ける。この繰り返し熱応力によってハ
ニカム構造体内部にずれが発生したり、破損につながる
こともあるからである。ハニカム体を構成する平箔と波
箔の接合方法の一つが特公昭63−44466号公報に提案さ
れており、ハニカム構造体の少くとも一端面近傍に結合
剤とろう材を供給しハニカム体の中央部分を除いた端面
部分をろう付けすることが記述されている。しかし、こ
の方法では平板、波板の表裏とも全てろうで結合されて
おり、ろう付け部では剛体を形成することになるが、剛
体構造では繰り返し熱応力に耐えることは困難となり長
時間の使用により破損するおそれがある。
このような熱応力による破損を防止するために、ハニ
カム体の円周方向で波板（箔）の山部と谷部を交互に一
定間隔を置いて平板（箔）と接合するハニカム体の構造
が、西独特許公開公報DE3312944号に開示されている。
これは、前記特公昭63−44466号公報記載のハニカム体
よりは、かなり柔軟な構造となっているが、該西独公報
のFig 3,Fig 4を参照すれば明らかのように、波板と平
板の接合部が波板の山部にして複数おきであり、従って
この間の平−波の接合部は全く存在しない。しかも、長
さ方向には両端部のみとされているため、このような構
造では、ハニカム体自体の充分な耐久強度が得られな
い。例えば、ハニカムのスコーピング現象によりハニカ
ムのフクレ現象が生じたり、接合部の一点が剥離すれば
上記現象が加速されたものとなり、自動車走行中の振動
に耐えられずにくずれるおそれがある。
カム体の円周方向で波板（箔）の山部と谷部を交互に一
定間隔を置いて平板（箔）と接合するハニカム体の構造
が、西独特許公開公報DE3312944号に開示されている。
これは、前記特公昭63−44466号公報記載のハニカム体
よりは、かなり柔軟な構造となっているが、該西独公報
のFig 3,Fig 4を参照すれば明らかのように、波板と平
板の接合部が波板の山部にして複数おきであり、従って
この間の平−波の接合部は全く存在しない。しかも、長
さ方向には両端部のみとされているため、このような構
造では、ハニカム体自体の充分な耐久強度が得られな
い。例えば、ハニカムのスコーピング現象によりハニカ
ムのフクレ現象が生じたり、接合部の一点が剥離すれば
上記現象が加速されたものとなり、自動車走行中の振動
に耐えられずにくずれるおそれがある。
（発明が解決しようとする課題） 上述したように従来提案されているハニカム体の接合
部は、剛体接合であるが、これを改善する柔構造である
としても、ハニカム体の接合強度が十分とはいえないと
いう問題点を有している。
部は、剛体接合であるが、これを改善する柔構造である
としても、ハニカム体の接合強度が十分とはいえないと
いう問題点を有している。
本発明は、このような従来技術の問題点を改良し、接
合強度も強く、耐熱疲労性に優れている金属担体を提供
することを目的とする。
合強度も強く、耐熱疲労性に優れている金属担体を提供
することを目的とする。
（課題を解決するための手段） この発明は山部と谷部からなる波箔と、平坦な平箔と
を重ねて渦巻状に巻回して形成したハニカム体を、外筒
に収納してなる担体において、前記ハニカム体は、その
両端部に接合部を設け、その一端部の接合部は、波箔の
山部か谷部の何れか一方と平箔とが周方向に連続的に接
合し、他端部の接合部は、前記一端部の接合部と異った
サイドの波箔の山部又は谷部を選択して平箔と周方向に
連続的に接合することを特徴とするものである。
を重ねて渦巻状に巻回して形成したハニカム体を、外筒
に収納してなる担体において、前記ハニカム体は、その
両端部に接合部を設け、その一端部の接合部は、波箔の
山部か谷部の何れか一方と平箔とが周方向に連続的に接
合し、他端部の接合部は、前記一端部の接合部と異った
サイドの波箔の山部又は谷部を選択して平箔と周方向に
連続的に接合することを特徴とするものである。
以下本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。本
発明の金属基体の構造はそれ自体は従来のものと同じ構
造である。第１図に円周方向の一部の断面を示すように
平箔２と波箔３からなり、波箔３の山部４と谷部５は平
箔２と接触している。
発明の金属基体の構造はそれ自体は従来のものと同じ構
造である。第１図に円周方向の一部の断面を示すように
平箔２と波箔３からなり、波箔３の山部４と谷部５は平
箔２と接触している。
本発明は、この接触部の接合（通常はろう材を用い
る）に特徴がある。第２図は、第３図に示した本発明金
属基体（ハニカム体）の軸方向断面の一部を示す模式図
であって、ハニカム体１は第１図と同様平箔２と波箔３
とを積層し渦巻き状に形成している。波箔３の山部４及
び谷部５は、それぞれ平箔２に接触しており、この接触
部にろう材を供給して接合するのであるが、本発明にお
いては、第４図に示すように（本図では、説明の都合上
平箔−波箔間には間隙を設置して図示した。）ハニカム
体１の端面側であるＡ帯域は平箔２と波箔３の山部４と
を接合６し、反対の端面側であるＢ帯域では、平箔２と
波箔３の谷部５とを接合７する。
る）に特徴がある。第２図は、第３図に示した本発明金
属基体（ハニカム体）の軸方向断面の一部を示す模式図
であって、ハニカム体１は第１図と同様平箔２と波箔３
とを積層し渦巻き状に形成している。波箔３の山部４及
び谷部５は、それぞれ平箔２に接触しており、この接触
部にろう材を供給して接合するのであるが、本発明にお
いては、第４図に示すように（本図では、説明の都合上
平箔−波箔間には間隙を設置して図示した。）ハニカム
体１の端面側であるＡ帯域は平箔２と波箔３の山部４と
を接合６し、反対の端面側であるＢ帯域では、平箔２と
波箔３の谷部５とを接合７する。
また、各帯域A,Bにおける接合部の長さl1,l2は、ハニ
カム体１に要求される接合強度によって可変であるが、
各帯域でのオーバーラップは避けるようにしなければな
らない。すなわち、第２図のＣは非接触部８から構成さ
れ、接合部6,7が存在していない帯域であり、その長さl
3は０とならないようにする。
カム体１に要求される接合強度によって可変であるが、
各帯域でのオーバーラップは避けるようにしなければな
らない。すなわち、第２図のＣは非接触部８から構成さ
れ、接合部6,7が存在していない帯域であり、その長さl
3は０とならないようにする。
本発明は上述したような構成からなり、接合帯域の半
径方向の断面において、平箔−波箔の全面接合部分がな
いため、極めて有効な熱応力緩和構造となっている。
径方向の断面において、平箔−波箔の全面接合部分がな
いため、極めて有効な熱応力緩和構造となっている。
本発明のハニカム体は、金属製外筒に収納固定し、こ
れを自動車エンジンの排気系に装備するが、自動車の運
行時、この金属担体は次のような状況下におかれる。す
なわち一般的金属物体に於て、エンジンの始動時はハニ
カムの半径方向の中心部の温度が先行して上昇し、エン
ジンブレーキをかけた時は中心部の温度が先行して下降
する。これにより、外筒とハニカム間に大きな温度差が
発生する。しかも温度差の正負が入れかわるため、ハニ
カムは外筒に近い部分で熱疲労破壊を生じ、ハニカムが
外筒に対してずれるという不都合が生ずる。
れを自動車エンジンの排気系に装備するが、自動車の運
行時、この金属担体は次のような状況下におかれる。す
なわち一般的金属物体に於て、エンジンの始動時はハニ
カムの半径方向の中心部の温度が先行して上昇し、エン
ジンブレーキをかけた時は中心部の温度が先行して下降
する。これにより、外筒とハニカム間に大きな温度差が
発生する。しかも温度差の正負が入れかわるため、ハニ
カムは外筒に近い部分で熱疲労破壊を生じ、ハニカムが
外筒に対してずれるという不都合が生ずる。
しかしながら、ハニカムの外側と内側間に温度差が発
生しても、本発明の波板の山側と谷側のどちらか一方し
か接合してなく、かつ軸方向でＡ部とＢ部は同じ側でな
い接合構造としているため、半径方向の熱応力が緩和さ
れる。
生しても、本発明の波板の山側と谷側のどちらか一方し
か接合してなく、かつ軸方向でＡ部とＢ部は同じ側でな
い接合構造としているため、半径方向の熱応力が緩和さ
れる。
またＡ部では、波箔の山側が平箔と周方向に連続して
接合されており、Ｂ部では波箔の谷側が平箔と周方向に
連続して接合されているため、軸方向のスコーピング現
象を防止することができる。
接合されており、Ｂ部では波箔の谷側が平箔と周方向に
連続して接合されているため、軸方向のスコーピング現
象を防止することができる。
一般的に金属担体は、その取付性の面から、軸方向対
象構造が多く採用されている。本発明においても対象構
造にすることは可能であるが、その場合には接合帯域を
３箇所,5箇所といった奇数箇所設けることになる。しか
し、担体長さの短い担体においては、接合帯域を３箇所
以上設けると、本発明の如く上下２箇所の接合帯域の場
合に比べて接合帯域間の距離が短くなり、ハニカム体の
柔軟性が著しく阻害される。
象構造が多く採用されている。本発明においても対象構
造にすることは可能であるが、その場合には接合帯域を
３箇所,5箇所といった奇数箇所設けることになる。しか
し、担体長さの短い担体においては、接合帯域を３箇所
以上設けると、本発明の如く上下２箇所の接合帯域の場
合に比べて接合帯域間の距離が短くなり、ハニカム体の
柔軟性が著しく阻害される。
本発明の金属担体は非対象構造であるが、上下の取付
を逆にしてもハニカム体の柔軟性は損なわれず担体性能
上は何ら問題なく使用できることを確認した。
を逆にしてもハニカム体の柔軟性は損なわれず担体性能
上は何ら問題なく使用できることを確認した。
（実 施 例） 第３図に示す構造のハニカム体を製造した。すなわち
外径80mm、軸方向長さ90mmのハニカム体を厚さ50μのス
テンレス波箔２と平箔３を積層し、28巻の渦巻状に巻回
して製造した。それぞれの端面部側Ａ帯域は端面から15
mmの深さにおいて波箔の山部４を接合６しＢ帯域は端面
から15mmの深さにおいて波箔の谷部５と平箔を接合７し
た。各接合部6,7はろう接合とした。
外径80mm、軸方向長さ90mmのハニカム体を厚さ50μのス
テンレス波箔２と平箔３を積層し、28巻の渦巻状に巻回
して製造した。それぞれの端面部側Ａ帯域は端面から15
mmの深さにおいて波箔の山部４を接合６しＢ帯域は端面
から15mmの深さにおいて波箔の谷部５と平箔を接合７し
た。各接合部6,7はろう接合とした。
ハニカム体はステンレス製外筒９に収納し、ろう剤で
固定している。
固定している。
テスト条件：ガスバーナーで850℃に加熱し、エアーで
常温に冷却する熱冷サイクルを500回実施した。
常温に冷却する熱冷サイクルを500回実施した。
テスト結果：ハニカム破断、接合部剥離なし、またハニ
カム歪みなし 本担体は、半径方向、長さ方向ともに十分な耐力を有
している。
カム歪みなし 本担体は、半径方向、長さ方向ともに十分な耐力を有
している。
（発明の効果） 以上説明したように本発明は、ハニカム体を構成する
波箔、平箔の接合を特殊にしたため、熱応力緩和構造と
なっており、加熱−冷却の繰り返される過酷な環境にお
いても長時間十分に耐えることができ、自動車排ガス浄
化触媒の担体として実用価値が極めて大きい。
波箔、平箔の接合を特殊にしたため、熱応力緩和構造と
なっており、加熱−冷却の繰り返される過酷な環境にお
いても長時間十分に耐えることができ、自動車排ガス浄
化触媒の担体として実用価値が極めて大きい。
第１図はハニカム体の半径方向断面の一部拡大説明図、 第２図第３図は本発明の軸方向断面を示す拡大模式図、 第４図は本発明の各帯域（A,B,C）に対応する半径方向
断面の一部拡大模式図である。 １……ハニカム体、２……平箔 ３……波箔、４……波箔の山部 ５……波箔の谷部、6,7……接合部 ８……波接合部
断面の一部拡大模式図である。 １……ハニカム体、２……平箔 ３……波箔、４……波箔の山部 ５……波箔の谷部、6,7……接合部 ８……波接合部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 仁史 愛知県東海市東海町５―３ 新日本製鐵 株式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 柴田 新次 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 青柳 光 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 高田 登志広 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 西沢 良雄 東京都千代田区丸の内３―３―１ 日本 金属株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01J 21/00 - 38/74
Claims (1)
- 【請求項１】山部と谷部からなる波箔と、平坦な平箔と
を重ねて渦巻状に巻回して形成したハニカム体を、外筒
に収納してなる担体において、前記ハニカム体は、その
両端部に接合部を設け、その一端部の接合部は、波箔の
山部か谷部の何れか一方と平箔とが周方向に連続的に接
合し、他端部の接合部は、前記一端部の接合部と異った
サイドの波箔の山部又は谷部を選択して、平箔と周方向
に連続的に接合することを特徴とする耐熱疲労性の優れ
た触媒用金属担体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1220421A JP2820445B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 耐熱疲労性の優れた触媒用金属担体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1220421A JP2820445B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 耐熱疲労性の優れた触媒用金属担体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0386244A JPH0386244A (ja) | 1991-04-11 |
| JP2820445B2 true JP2820445B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=16750845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1220421A Expired - Fee Related JP2820445B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 耐熱疲労性の優れた触媒用金属担体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2820445B2 (ja) |
-
1989
- 1989-08-29 JP JP1220421A patent/JP2820445B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0386244A (ja) | 1991-04-11 |
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