JP3217597B2 - 触媒装置用金属担体 - Google Patents
触媒装置用金属担体Info
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- Japan
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- catalyst device
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Description
【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ハニカム体をなす触媒装置用金属担
体に関し、特にロール状ハニカム体の熱応力による破
断、脱落の防止を考慮した触媒装置用金属担体に関す
る。
化装置に用いられるハニカム体をなす触媒装置用金属担
体に関し、特にロール状ハニカム体の熱応力による破
断、脱落の防止を考慮した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４に示すように、薄い金属
（０．０５〜０．１０ｍｍ）の平板材３１と波板材３２
の間にろう材を介在させて、平板材３１と波板材３２を
重ねて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を溶融させ、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を金属の厚板（１〜２ｍｍ）よりな
る外筒３３内に収容したものが触媒装置用金属担体４０
として知られている（例えば特開昭５６−４３７３号公
報）。
媒装置用金属担体は、図４に示すように、薄い金属
（０．０５〜０．１０ｍｍ）の平板材３１と波板材３２
の間にろう材を介在させて、平板材３１と波板材３２を
重ねて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を溶融させ、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を金属の厚板（１〜２ｍｍ）よりな
る外筒３３内に収容したものが触媒装置用金属担体４０
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，ＮＯx 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。
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，ＮＯx 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】上述した従来のハニカ
ム体をなす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、外筒によって膨張・
収縮の動きが規制される最外層部において影響が著し
く、そのため図５に示すように、ハニカム体３４の最外
周の波板材３２が塑性変形を起して金属疲労を生じ、遂
には破断に至るという欠点がある。特に外筒３３が厚板
（１〜２ｍｍ）によって作られる場合には、ハニカム体
３４に対し保温材として作用するためハニカム体３４の
温度が上昇し、外筒３３とハニカム体３４外層部との温
度差がさらに大となって、両者の間の熱膨脹の差が大き
くなる。したがって外筒３３に近いハニカム体３４のろ
う付部に応力が集中し、図５に示すように、ハニカム体
３４の波板材３２が破断する原因となるという欠点があ
るほか、重量が増加するという欠点もある。
ム体をなす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、外筒によって膨張・
収縮の動きが規制される最外層部において影響が著し
く、そのため図５に示すように、ハニカム体３４の最外
周の波板材３２が塑性変形を起して金属疲労を生じ、遂
には破断に至るという欠点がある。特に外筒３３が厚板
（１〜２ｍｍ）によって作られる場合には、ハニカム体
３４に対し保温材として作用するためハニカム体３４の
温度が上昇し、外筒３３とハニカム体３４外層部との温
度差がさらに大となって、両者の間の熱膨脹の差が大き
くなる。したがって外筒３３に近いハニカム体３４のろ
う付部に応力が集中し、図５に示すように、ハニカム体
３４の波板材３２が破断する原因となるという欠点があ
るほか、重量が増加するという欠点もある。
【０００５】この対策として外筒の板厚を薄くして外筒
の剛性を低下させれば、外筒が容易に変形するため熱応
力を緩和することができるが、外筒の溶接が困難になる
という欠点がある。
の剛性を低下させれば、外筒が容易に変形するため熱応
力を緩和することができるが、外筒の溶接が困難になる
という欠点がある。
【０００６】さらに、図６（Ａ）に示すように、外筒３
３ａの側面の円周方向に複数の開口３５を設けることに
よって、開口を含む円周上における外筒３３ａの断面積
を減少させ、図６（Ｂ）に示すように、熱によるハニカ
ム体３４の軸方向の伸びに対応する外筒３３ａの変形を
容易とし、かつ開口３５による冷却によってハニカム体
３４の伸びを減少させ、ハニカム体３４のろう付部分の
熱応力の緩和を図って亀裂を抑制しようとしたものがあ
るが、その効果が充分に挙がらなかったという欠点があ
る。
３ａの側面の円周方向に複数の開口３５を設けることに
よって、開口を含む円周上における外筒３３ａの断面積
を減少させ、図６（Ｂ）に示すように、熱によるハニカ
ム体３４の軸方向の伸びに対応する外筒３３ａの変形を
容易とし、かつ開口３５による冷却によってハニカム体
３４の伸びを減少させ、ハニカム体３４のろう付部分の
熱応力の緩和を図って亀裂を抑制しようとしたものがあ
るが、その効果が充分に挙がらなかったという欠点があ
る。
【０００７】本発明の目的は、ハニカム体の外層部の接
合部に熱応力による破断を生ぜず、重量が軽く、製作が
容易でかつコストを減らすことができる新規な触媒装置
用金属担体を提供することにある。
合部に熱応力による破断を生ぜず、重量が軽く、製作が
容易でかつコストを減らすことができる新規な触媒装置
用金属担体を提供することにある。
【０００８】
【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、相互に当接し重なり
合ってロール状に巻かれ、当接した部分の少なくとも一
部がろう材によって接合されて形成した多数の網目状通
気路を有するハニカム体と、ハニカム体を覆い該ハニカ
ム体の外側面の少なくとも一部とろう材によって接合さ
れた外筒とを有する触媒装置用金属担体において、ハニ
カム体の軸方向長さより短い、少なくとも１個の外筒を
有している。
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、相互に当接し重なり
合ってロール状に巻かれ、当接した部分の少なくとも一
部がろう材によって接合されて形成した多数の網目状通
気路を有するハニカム体と、ハニカム体を覆い該ハニカ
ム体の外側面の少なくとも一部とろう材によって接合さ
れた外筒とを有する触媒装置用金属担体において、ハニ
カム体の軸方向長さより短い、少なくとも１個の外筒を
有している。
【０００９】前記の触媒装置用金属担体の外筒は、ハニ
カム体のガス入口側端部に１個設けるか、ハニカム体の
ガス入口側端部とガス出口側端部に各１個設けるか、又
はハニカム体の軸方向中央部に１個設けることがのぞま
しい。
カム体のガス入口側端部に１個設けるか、ハニカム体の
ガス入口側端部とガス出口側端部に各１個設けるか、又
はハニカム体の軸方向中央部に１個設けることがのぞま
しい。
【００１０】
【作用】ロール状のハニカム体を覆う外筒の長さを、ハ
ニカム体の長さより短くしたため、ハニカム体の熱によ
る膨脹・収縮が外筒によって制限を受ける部分が少なく
なって、ハニカム体は外筒の無い部分において容易に膨
脹・収縮ができ、また外筒がハニカム体の放熱に対し遮
蔽材として作用することが少なくなって、ハニカム体の
放熱が容易となり温度上昇を押さえることができる。ま
た薄板の外筒を用いず厚板の外筒を用いた場合でも、重
量を軽減することができ、製作コストも安価となる。
ニカム体の長さより短くしたため、ハニカム体の熱によ
る膨脹・収縮が外筒によって制限を受ける部分が少なく
なって、ハニカム体は外筒の無い部分において容易に膨
脹・収縮ができ、また外筒がハニカム体の放熱に対し遮
蔽材として作用することが少なくなって、ハニカム体の
放熱が容易となり温度上昇を押さえることができる。ま
た薄板の外筒を用いず厚板の外筒を用いた場合でも、重
量を軽減することができ、製作コストも安価となる。
【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実施
例の斜視図であって、図１（Ａ）は、外筒がハニカム体
のガス入口側端部に１個配設された図、図１（Ｂ）は、
外筒がハニカム体の両方の端部にそれぞれ配設された
図、図１（Ｃ）は、外筒がハニカム体の軸方向中央部に
１個配設された図である。
て説明する。図１は本発明の触媒装置用金属担体の実施
例の斜視図であって、図１（Ａ）は、外筒がハニカム体
のガス入口側端部に１個配設された図、図１（Ｂ）は、
外筒がハニカム体の両方の端部にそれぞれ配設された
図、図１（Ｃ）は、外筒がハニカム体の軸方向中央部に
１個配設された図である。
【００１２】図２は、図１に示すハニカム体の略図であ
って、図２（Ａ）は斜視図、図２（Ｂ）は板材の構成を
示す模式的軸方向断面図である。図３は、図１のハニカ
ム体の別の実施例の略図であって、図３（Ａ）は斜視
図、図３（Ｂ）は板材の構成を示す模式的軸方向断面図
である。
って、図２（Ａ）は斜視図、図２（Ｂ）は板材の構成を
示す模式的軸方向断面図である。図３は、図１のハニカ
ム体の別の実施例の略図であって、図３（Ａ）は斜視
図、図３（Ｂ）は板材の構成を示す模式的軸方向断面図
である。
【００１３】図１（Ａ）において、金属担体１０はハニ
カム体１１と外筒１２とで形成されている。ハニカム体
１１は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、平板材１と
波板材２とを重ねて当接させ、当接した部分にろう材３
を介在させてロール状に巻き回して形成される。外筒１
２は、ハニカム体１１の外側を覆う円筒で、ハニカム体
１１のガス入口側端面１１ａの側に配設され、ハニカム
体１１の外側面との間にろう材（不図示）が挿入され
る。外筒１２の軸方向の長さは、ハニカム体１１の長さ
より短くなっている。このようにして形成された組立体
を、通常の処理工程によってろう材を溶融させて板材の
接合およびハニカム体と外筒との接合を行い、金属担体
１０が得られる。
カム体１１と外筒１２とで形成されている。ハニカム体
１１は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、平板材１と
波板材２とを重ねて当接させ、当接した部分にろう材３
を介在させてロール状に巻き回して形成される。外筒１
２は、ハニカム体１１の外側を覆う円筒で、ハニカム体
１１のガス入口側端面１１ａの側に配設され、ハニカム
体１１の外側面との間にろう材（不図示）が挿入され
る。外筒１２の軸方向の長さは、ハニカム体１１の長さ
より短くなっている。このようにして形成された組立体
を、通常の処理工程によってろう材を溶融させて板材の
接合およびハニカム体と外筒との接合を行い、金属担体
１０が得られる。
【００１４】外筒１２の端面１２ａの位置を、ハニカム
体の端面１１ａと一致させるか、端面１１ａよりガス流
に対し上流方向あるいは下流方向に配設するかは、設計
上の要求によって定められ、図１（Ａ）に示す実施例で
は端面１２ａと端面１１ａとが一致している。図１
（Ｃ）に示す実施例は、図１（Ａ）の実施例の特殊な場
合であって、外筒１２がハニカム体１１の軸方向中央部
に配設されて金属担体３０を形成する。
体の端面１１ａと一致させるか、端面１１ａよりガス流
に対し上流方向あるいは下流方向に配設するかは、設計
上の要求によって定められ、図１（Ａ）に示す実施例で
は端面１２ａと端面１１ａとが一致している。図１
（Ｃ）に示す実施例は、図１（Ａ）の実施例の特殊な場
合であって、外筒１２がハニカム体１１の軸方向中央部
に配設されて金属担体３０を形成する。
【００１５】図１（Ｂ）において、金属担体２０は、ハ
ニカム体１１と２個の外筒１２、１２1 とで形成されて
いる。ハニカム体１１は図１（Ａ）において述べたもの
と同一である。２個の外筒１２、１２1 は図１（Ａ）の
外筒１２と同一形状であるが、それぞれハニカム体１１
の両端部に配設され、ハニカム体の端面１１ａ、１１ｂ
と、各外筒の端面１２ａ、１２ｂとがそれぞれ一致する
ように配設されている。この場合外筒の二つの端面１２
ａまたは１２ｂは、それぞれハニカム体１１の端面１１
ａまたは１１ｂに対し、設計上の要求によってガス流に
対し上流側あるいは下流側に偏倚して配設できることは
勿論である。また外筒１２と外筒１２1の軸方向長さ
は、同じでなくてもよく、設計上の要求により決定され
る。
ニカム体１１と２個の外筒１２、１２1 とで形成されて
いる。ハニカム体１１は図１（Ａ）において述べたもの
と同一である。２個の外筒１２、１２1 は図１（Ａ）の
外筒１２と同一形状であるが、それぞれハニカム体１１
の両端部に配設され、ハニカム体の端面１１ａ、１１ｂ
と、各外筒の端面１２ａ、１２ｂとがそれぞれ一致する
ように配設されている。この場合外筒の二つの端面１２
ａまたは１２ｂは、それぞれハニカム体１１の端面１１
ａまたは１１ｂに対し、設計上の要求によってガス流に
対し上流側あるいは下流側に偏倚して配設できることは
勿論である。また外筒１２と外筒１２1の軸方向長さ
は、同じでなくてもよく、設計上の要求により決定され
る。
【００１６】ハニカム体の外層部の接合部分の熱応力に
よる破断をさらに減少するために、種々の方法を併用す
ることができ、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す実施例はその
一例である。すなわち、２枚の平板材１をろう材を介在
せずに重ね合わせ、波板材２との間にはろう材３を介在
させてロール状に巻き回してハニカム体１１1 を形成す
る。この場合、平板材１を２重構造とする範囲は、ハニ
カム体外側より少なくとも２層以上とする。このように
ハニカム体の外層部に平板材の２重構造を設けることに
より、２枚の平板材の温度差にもとづく膨脹・収縮の差
が２枚の平板材の間で吸収されるので、２枚の平板材に
接合される波板材の接合箇所における応力の集中が回避
されることになる。
よる破断をさらに減少するために、種々の方法を併用す
ることができ、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す実施例はその
一例である。すなわち、２枚の平板材１をろう材を介在
せずに重ね合わせ、波板材２との間にはろう材３を介在
させてロール状に巻き回してハニカム体１１1 を形成す
る。この場合、平板材１を２重構造とする範囲は、ハニ
カム体外側より少なくとも２層以上とする。このように
ハニカム体の外層部に平板材の２重構造を設けることに
より、２枚の平板材の温度差にもとづく膨脹・収縮の差
が２枚の平板材の間で吸収されるので、２枚の平板材に
接合される波板材の接合箇所における応力の集中が回避
されることになる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ロール状
のハニカム体を覆う外筒の軸方向長さをハニカム体の全
長より短く形成したため、ハニカム体の熱による膨脹・
収縮が、外筒によって制限を受けることが少なく、また
ハニカム体の放熱に対する遮蔽材としての作用も少なく
なって、ハニカム体の温度上昇を押えることができるの
で、ハニカム体の熱応力による破断を減らすという効果
があり、さらに重量が減るので振動の大きいエンジンに
も使用できるほか製作も容易となって、コストを減らす
ことができるという効果がある。
のハニカム体を覆う外筒の軸方向長さをハニカム体の全
長より短く形成したため、ハニカム体の熱による膨脹・
収縮が、外筒によって制限を受けることが少なく、また
ハニカム体の放熱に対する遮蔽材としての作用も少なく
なって、ハニカム体の温度上昇を押えることができるの
で、ハニカム体の熱応力による破断を減らすという効果
があり、さらに重量が減るので振動の大きいエンジンに
も使用できるほか製作も容易となって、コストを減らす
ことができるという効果がある。
【図１】本発明の触媒装置用金属担体の斜視図であっ
て、図１（Ａ）は外筒がハニカム体のガス入口側端部に
１個配設された図、図１（Ｂ）は外筒がハニカム体の両
方の端部にそれぞれ配設された図、図１（Ｃ）は外筒が
ハニカム体の軸方向中央部に１個配設された図である。
て、図１（Ａ）は外筒がハニカム体のガス入口側端部に
１個配設された図、図１（Ｂ）は外筒がハニカム体の両
方の端部にそれぞれ配設された図、図１（Ｃ）は外筒が
ハニカム体の軸方向中央部に１個配設された図である。
【図２】図１のハニカム体の略図であって、図２（Ａ）
は斜視図、図２（Ｂ）は板材の構成を示す模式的軸方向
断面図である。
は斜視図、図２（Ｂ）は板材の構成を示す模式的軸方向
断面図である。
【図３】本発明の別のハニカム体の実施例の略図であっ
て、図３（Ａ）は斜視図、図３（Ｂ）は板材の構成を示
す模式的軸方向断面図である。
て、図３（Ａ）は斜視図、図３（Ｂ）は板材の構成を示
す模式的軸方向断面図である。
【図４】従来の技術による触媒装置用金属担体の斜視図
である。
である。
【図５】従来の技術による触媒装置用金属担体の模式的
軸方向断面図であって、図５（Ａ）は板材の構成を示す
図、図５（Ｂ）は波板材が熱応力により破断した状態を
示す説明図である。
軸方向断面図であって、図５（Ａ）は板材の構成を示す
図、図５（Ｂ）は波板材が熱応力により破断した状態を
示す説明図である。
【図６】従来の技術による別の触媒装置用金属担体の模
式的軸方向断面図であって、図６（Ａ）は板材の構成を
示す図、図６（Ｂ）は熱応力による外筒の変形状態を示
す説明図である。
式的軸方向断面図であって、図６（Ａ）は板材の構成を
示す図、図６（Ｂ）は熱応力による外筒の変形状態を示
す説明図である。
１、３１ 平板材 ２、３２ 波板材 ３ ろう材 １０、２０、３０、４０ 金属担体 １１、１１1 、３４ ハニカム体 １１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ 端面 １２、１２1 、３３、３３ａ 外筒 ３５ 開口
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 21/00 - 37/36 B01D 53/86 F01N 3/28
Claims (4)
- 【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
なり合ってロール状に巻かれ、前記当接した部分の少な
くとも一部がろう材によって接合されて形成した多数の
網目状通気路を有するハニカム体と、該ハニカム体を覆
い該ハニカム体の外側面の少なくとも一部とろう材によ
って接合された外筒とを有する触媒装置用金属担体にお
いて、 前記ハニカム体の軸方向長さより短い、少なくとも１個
の外筒を有することを特徴とする触媒装置用金属担体。 - 【請求項２】 前記外筒が、前記ハニカム体のガス入口
側端部に１個配設された、請求項１に記載の触媒装置用
金属担体。 - 【請求項３】 前記外筒が、前記ハニカム体のガス入口
側端部とガス出口側端部に各１個配設された、請求項１
に記載の触媒装置用金属担体。 - 【請求項４】 前記外筒が、前記ハニカム体の軸方向中
央部に１個配設された、請求項１に記載の触媒装置用金
属担体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16402294A JP3217597B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 触媒装置用金属担体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16402294A JP3217597B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 触媒装置用金属担体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0824668A JPH0824668A (ja) | 1996-01-30 |
| JP3217597B2 true JP3217597B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=15785309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16402294A Expired - Fee Related JP3217597B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 触媒装置用金属担体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3217597B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018008244A (ja) * | 2016-07-15 | 2018-01-18 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化触媒用担体 |
-
1994
- 1994-07-15 JP JP16402294A patent/JP3217597B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0824668A (ja) | 1996-01-30 |
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