JPH03165842A - 耐熱応力・耐熱疲労特性を有するレーストラック型自動車排ガス浄化触媒用金属担体 - Google Patents
耐熱応力・耐熱疲労特性を有するレーストラック型自動車排ガス浄化触媒用金属担体Info
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- JPH03165842A JPH03165842A JP1302010A JP30201089A JPH03165842A JP H03165842 A JPH03165842 A JP H03165842A JP 1302010 A JP1302010 A JP 1302010A JP 30201089 A JP30201089 A JP 30201089A JP H03165842 A JPH03165842 A JP H03165842A
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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
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- 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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-
- 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
- F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
- F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、自動車排ガス浄化用触媒を担持するための金
属担体に関するもので、特にその断面形状がレーストラ
ック型（平行部と半円弧部からなる形状）の金属担体に
係る。
属担体に関するもので、特にその断面形状がレーストラ
ック型（平行部と半円弧部からなる形状）の金属担体に
係る。
［従来の技術］
自動車の排ガスを浄化するための触媒を担持する担体と
して、耐熱性ステンレス鋼の平らな金属箔（以下、平箔
という）と波形加工した金属箔（以下、波箔という）を
重ねて巻き込んでなるハニカム体の金属担体が注目され
ている。担体の横断面は円型のものが多いが、エンジン
周りに搭載するものではレーストラック型の要求も多い
。これら金属担体は、加熱・冷却の熱サイクル及びハニ
カム体内の温度分布差による熱応力・熱疲労に耐える性
質を有することが重要である。
して、耐熱性ステンレス鋼の平らな金属箔（以下、平箔
という）と波形加工した金属箔（以下、波箔という）を
重ねて巻き込んでなるハニカム体の金属担体が注目され
ている。担体の横断面は円型のものが多いが、エンジン
周りに搭載するものではレーストラック型の要求も多い
。これら金属担体は、加熱・冷却の熱サイクル及びハニ
カム体内の温度分布差による熱応力・熱疲労に耐える性
質を有することが重要である。
熱サイクルによる熱応力・熱疲労対策としては、特開昭
６２−２７３０５０号、特開昭６２−２７３０５１号の
各公報に開示されているような、箔の端部のみを軸方向
に外筒と接合してハニカム体の平箔と波箔とは接合しな
いものや、特開昭６２−８３０４４号公報に開示されて
いるように、平箔にも大きな周期で変形を与え、波箔に
は小さな波長の波を付加して、接合点で形成されるセル
に変形代を余分に与えて熱応力を緩和する方法などがあ
る。
６２−２７３０５０号、特開昭６２−２７３０５１号の
各公報に開示されているような、箔の端部のみを軸方向
に外筒と接合してハニカム体の平箔と波箔とは接合しな
いものや、特開昭６２−８３０４４号公報に開示されて
いるように、平箔にも大きな周期で変形を与え、波箔に
は小さな波長の波を付加して、接合点で形成されるセル
に変形代を余分に与えて熱応力を緩和する方法などがあ
る。
これらの方法で前者は、箔の端部が外筒とだけしか接合
されていないため、高温・高速の排ガスによりハニカム
体の平箔と波箔がずれてしまうことがある。また、後者
で述べた方法は、箔の波付け加工が困難であると同時に
巻取りがむずかしく接点を安定して接合するのも困難で
ある。それ故、一つ一つのセルの接合不良を招き易くハ
ニカム体の構造安定性に欠ける問題点がある。
されていないため、高温・高速の排ガスによりハニカム
体の平箔と波箔がずれてしまうことがある。また、後者
で述べた方法は、箔の波付け加工が困難であると同時に
巻取りがむずかしく接点を安定して接合するのも困難で
ある。それ故、一つ一つのセルの接合不良を招き易くハ
ニカム体の構造安定性に欠ける問題点がある。
また、実開昭６２−１［ｉ０７２８号公報にあるように
機械的にハニカム体を固定する手段もあるが、外筒とは
切り離されているので、ハニカム体が外筒内部で振動し
、担持した触媒が脱落して浄化能力か低下する欠点があ
る。
機械的にハニカム体を固定する手段もあるが、外筒とは
切り離されているので、ハニカム体が外筒内部で振動し
、担持した触媒が脱落して浄化能力か低下する欠点があ
る。
以上のように熱サイクルによる熱応力・熱疲労に対する
従来までの対策は、触媒の浄化能力を低下させたり、エ
ンジンの効率を下げるものであり十分でない。
従来までの対策は、触媒の浄化能力を低下させたり、エ
ンジンの効率を下げるものであり十分でない。
［発明が解決しようとする課題コ
本発明は、レーストラック型担体の熱サイクルによるハ
ニカムのズレ防止を目的としてなされたものである。上
述した従来の技術では、高温・高速の排気ガス流やエン
ジンの振動に耐えることができず、急速加熱・冷却によ
る熱応力・熱疲労に対しても十分に耐えることはできな
い。本発明は、以上のような課題に対する担体の接合構
造に関わるものである。
ニカムのズレ防止を目的としてなされたものである。上
述した従来の技術では、高温・高速の排気ガス流やエン
ジンの振動に耐えることができず、急速加熱・冷却によ
る熱応力・熱疲労に対しても十分に耐えることはできな
い。本発明は、以上のような課題に対する担体の接合構
造に関わるものである。
［課題を解決するための千段］
本発明は、レーストラック型の金属ハニカム体の接合を
その円弧部のみで行なうことによりズレを防止しようと
するものである。レーストラック型の担体において排ガ
スを受けると平行部は中心からの距離が小さいために加
熱され易く温度が上がり易い。一方、円弧部では距離が
大きいため平行部に比べて温度は低い。従って、平行部
は円弧部よりも材料強度が低くなる。その観点から円弧
部で接合する方が平行部で接合するよりも接合強度が高
くなリズレを防止できる。
その円弧部のみで行なうことによりズレを防止しようと
するものである。レーストラック型の担体において排ガ
スを受けると平行部は中心からの距離が小さいために加
熱され易く温度が上がり易い。一方、円弧部では距離が
大きいため平行部に比べて温度は低い。従って、平行部
は円弧部よりも材料強度が低くなる。その観点から円弧
部で接合する方が平行部で接合するよりも接合強度が高
くなリズレを防止できる。
［作用］
本発明の主旨は、レーストラック型担休の温度分布が、
長袖方向と短軸方向で異なることに注目し、高温にさら
されて材料強度が低下する短軸方向での接合は避けて、
比較的穏やかな長軸方向の円弧部で接合する事に着目し
たものである。
長袖方向と短軸方向で異なることに注目し、高温にさら
されて材料強度が低下する短軸方向での接合は避けて、
比較的穏やかな長軸方向の円弧部で接合する事に着目し
たものである。
金属ハニカム体が接合されているとその部分の熱伝導性
は良くなり、非接合部よりも熱が伝わり易くなる。従っ
て、短軸側の平行部で接合し、しかも外筒と金属ハニカ
ム体の接合も平行部で行なうと、外筒の平行部の温度は
円弧部のそれに比べてはるかに高くなる。また平行部は
外筒自体の拘束が小さいことのため容易に外筒変形が生
じる。
は良くなり、非接合部よりも熱が伝わり易くなる。従っ
て、短軸側の平行部で接合し、しかも外筒と金属ハニカ
ム体の接合も平行部で行なうと、外筒の平行部の温度は
円弧部のそれに比べてはるかに高くなる。また平行部は
外筒自体の拘束が小さいことのため容易に外筒変形が生
じる。
外筒変形が生じると金属ハニカム体の接合部にも大きな
応力がかかり、金属ハニカム体をも変形させてしまう。
応力がかかり、金属ハニカム体をも変形させてしまう。
これに対し、円弧部で接合して、外筒との接合も円弧部
で行った場合に平行部は金属ハニカム体も外筒とも接合
していないため、接合している場合よりも温度は−Ｅが
りに〈〈、外筒温度も下がる。一方、円弧部は接合して
いるため、接合していない場合よりも温度は上り、外筒
温度も上る。
で行った場合に平行部は金属ハニカム体も外筒とも接合
していないため、接合している場合よりも温度は−Ｅが
りに〈〈、外筒温度も下がる。一方、円弧部は接合して
いるため、接合していない場合よりも温度は上り、外筒
温度も上る。
しかし、平行部が接合されている場合の平行部の外局温
度程には上がらない。従って、円弧部接合では金属ハニ
カム体内部および外簡の温度分布は均一化する方向にな
る。また、外筒が円弧の形に曲がっているため外筒自身
の拘束も大きく変形も起きにくい。従って、その部分で
接合すると材料強度の低下も小さく、変形の影響も小さ
いことから金属ハニカム体への応力も小さくなる。
度程には上がらない。従って、円弧部接合では金属ハニ
カム体内部および外簡の温度分布は均一化する方向にな
る。また、外筒が円弧の形に曲がっているため外筒自身
の拘束も大きく変形も起きにくい。従って、その部分で
接合すると材料強度の低下も小さく、変形の影響も小さ
いことから金属ハニカム体への応力も小さくなる。
以上のような作用から、レーストラック型金属担体にお
いて、外筒と金属ハニカム体および金属ハニカム体自身
の接合は、円弧部で行なうのがズレ防橿に対して有効な
手段である。加つるに、担体内部の温度分布が均一化す
る方向になるので、排ガスの浄化効率も上がる。
いて、外筒と金属ハニカム体および金属ハニカム体自身
の接合は、円弧部で行なうのがズレ防橿に対して有効な
手段である。加つるに、担体内部の温度分布が均一化す
る方向になるので、排ガスの浄化効率も上がる。
尚、本発明の主旨を具現化できる接合は、ロウ付、拡散
接合、抵抗溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接、アー
ク溶接等の接合方法で可能である。特にロウ付による接
合が容易に実現ｌノ易い。
接合、抵抗溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接、アー
ク溶接等の接合方法で可能である。特にロウ付による接
合が容易に実現ｌノ易い。
［実施例］
次に本発明の実施例を図内を用いて説明する。
本実施例及び比較例の担体の長袖長さは１６０ｍｍ、短
軸長さは８０ｍｍで半径４ ０ｍｍの円弧部を持つ。各
図面は担体の軸に直角な断面（ａ）と軸に平行な断面（
ｂ）の模式図である。これら実施例における接合はすべ
てロウ付を採用した場合を説明する。各図の斜線領域は
平箔と波箔とのロウ付接合部を表している。
軸長さは８０ｍｍで半径４ ０ｍｍの円弧部を持つ。各
図面は担体の軸に直角な断面（ａ）と軸に平行な断面（
ｂ）の模式図である。これら実施例における接合はすべ
てロウ付を採用した場合を説明する。各図の斜線領域は
平箔と波箔とのロウ付接合部を表している。
第１図は本発明の実施例１で、円弧部をそれぞれ１２０
度ロウ付したものである。ロウ付部の角度は円弧を描く
中心を中心として角度をとっている。外筒と金属ハニカ
ム休の接合も円弧部でロウ付している。ロウ付している
領域の角度は１２０度に限らず６０度でもよく、熱応力
に耐えられるだけの接合面積を占めていれば良い。
度ロウ付したものである。ロウ付部の角度は円弧を描く
中心を中心として角度をとっている。外筒と金属ハニカ
ム休の接合も円弧部でロウ付している。ロウ付している
領域の角度は１２０度に限らず６０度でもよく、熱応力
に耐えられるだけの接合面積を占めていれば良い。
また、実施例２．３．４はいずれも円弧部の一部分だけ
をロウ付したものである。実施例２は第２図に示すよう
に、円弧部の中央部だけをロウ付したものである。この
ようにロウ付すると端部での熱応力は緩和され担体に自
由度をもたらすことが出来る。実施例３では第３図に示
すように、両７ 端部を接合し、中央部の接合は行なわない場合である。
をロウ付したものである。実施例２は第２図に示すよう
に、円弧部の中央部だけをロウ付したものである。この
ようにロウ付すると端部での熱応力は緩和され担体に自
由度をもたらすことが出来る。実施例３では第３図に示
すように、両７ 端部を接合し、中央部の接合は行なわない場合である。
この場合は金属ハニカム体内部に大きな熱応力を発生さ
せないようにしている。さらに、実施例４は第４図に示
すように片側端部のみを接合したものである。外筒と金
属ハニカム体の接合は、金属ハニカム体自身の接合とは
軸方向で反対側の箇所で接合している。この例では熱応
力を片側に逃がす構造になっている。勿論、接合部は排
ガスの入側に持ってきても良いし、出側に持ってきても
良い。
せないようにしている。さらに、実施例４は第４図に示
すように片側端部のみを接合したものである。外筒と金
属ハニカム体の接合は、金属ハニカム体自身の接合とは
軸方向で反対側の箇所で接合している。この例では熱応
力を片側に逃がす構造になっている。勿論、接合部は排
ガスの入側に持ってきても良いし、出側に持ってきても
良い。
実施例２，３．４に示す円弧部を一部分接合する方法で
は、金属ハニカム体内部で発生する熱応力を緩和するこ
とができ、実施例１よりも柔軟性のある構造になってい
る。しかも、接合領域が少ないため、ロウ付の使用量も
少くなり経済的である。
は、金属ハニカム体内部で発生する熱応力を緩和するこ
とができ、実施例１よりも柔軟性のある構造になってい
る。しかも、接合領域が少ないため、ロウ付の使用量も
少くなり経済的である。
以上のような金属担体を使用して、自動車エンジンによ
る加熱冷却サイクル（８００℃以上１００℃以下の急速
加熱冷却サイクル）を行なったところ、金属ハニカム体
がずれるという現象は生じな８ かった。
る加熱冷却サイクル（８００℃以上１００℃以下の急速
加熱冷却サイクル）を行なったところ、金属ハニカム体
がずれるという現象は生じな８ かった。
一・方、比較例として平行部を接合した例１，２．３を
それぞれ第５図、第６図、第７図に示し、両端部全面を
接合した比較例４を第８図に示す。比較例１は、平行部
全体を接合したものである。比較例２．３は、平行部の
一部分のみを接合したものである。外筒と金属ハニカム
体の接合も平行部で行なっている。このようなロウ付構
造では、排ガスからの熱伝導が良く、平行部外筒が円弧
部に比べて高温にさらされて変形し易くなり、エンジン
テストにより金属ハニカム体がずれることが認められた
。比較例２，３でも部分ロウ付で応力を緩和しているが
、ズレを防止することはできなかった。さらに、比較例
４でも金属ハニカム体の平行部でズレが生じた。比較例
４では、円弧部でのロウ付も含んでいるが、平行部がロ
ウ付されているため、短軸方向と長袖方向で温度偏差が
生じてズレたものである。
それぞれ第５図、第６図、第７図に示し、両端部全面を
接合した比較例４を第８図に示す。比較例１は、平行部
全体を接合したものである。比較例２．３は、平行部の
一部分のみを接合したものである。外筒と金属ハニカム
体の接合も平行部で行なっている。このようなロウ付構
造では、排ガスからの熱伝導が良く、平行部外筒が円弧
部に比べて高温にさらされて変形し易くなり、エンジン
テストにより金属ハニカム体がずれることが認められた
。比較例２，３でも部分ロウ付で応力を緩和しているが
、ズレを防止することはできなかった。さらに、比較例
４でも金属ハニカム体の平行部でズレが生じた。比較例
４では、円弧部でのロウ付も含んでいるが、平行部がロ
ウ付されているため、短軸方向と長袖方向で温度偏差が
生じてズレたものである。
以上のように、平行部にロウ付部を含む担体はいずれも
ズレが生じた。従って、ズレの生じないｑ レーストラック型担体を作るためには、平行部のロウ付
は止めて、円弧部のみに限定しなければならない。
ズレが生じた。従って、ズレの生じないｑ レーストラック型担体を作るためには、平行部のロウ付
は止めて、円弧部のみに限定しなければならない。
尚、第５図の比較例１の外筒温度を測定したところ、平
行部中央では６８０℃、円弧部中央では５７０℃で１０
０℃以上の温度差が生じており、この温度偏差と平行部
がより高温にさらされていることの両方の要因により、
平行部が余計に変形してしまったものと考えられる。
行部中央では６８０℃、円弧部中央では５７０℃で１０
０℃以上の温度差が生じており、この温度偏差と平行部
がより高温にさらされていることの両方の要因により、
平行部が余計に変形してしまったものと考えられる。
［発明の効果］
以上の如く本発明は、レーストラック型金属担体におい
て円弧部を接合することにより、熱応力による金属ハニ
カム体のズレを防止し、担体の寿命を長くする。また、
本発明では接合面積も小さくなり、ロウ付の場合はロウ
材量が減ることになり、安価でしかも熱応力に耐えられ
るレーストラック型の担体が製造可能となり、その産業
上の利益は極めて大きい。
て円弧部を接合することにより、熱応力による金属ハニ
カム体のズレを防止し、担体の寿命を長くする。また、
本発明では接合面積も小さくなり、ロウ付の場合はロウ
材量が減ることになり、安価でしかも熱応力に耐えられ
るレーストラック型の担体が製造可能となり、その産業
上の利益は極めて大きい。
第１図、第２図、第３図および第４図は本発明１ ０
による実施例１，２，３．４を示すものである。
第５図、第６図、第７図および第８図は、それぞれ比較
例１，２，３．４を示している。図中の斜線部はロウ付
部を示し、各図における（ａ）は、担体の軸方向に直角
な面の担体の接合構造であり、（ｂ）は軸方向に平行な
面の担体の接合構造を示している。
例１，２，３．４を示している。図中の斜線部はロウ付
部を示し、各図における（ａ）は、担体の軸方向に直角
な面の担体の接合構造であり、（ｂ）は軸方向に平行な
面の担体の接合構造を示している。
Claims (1)
- １、平らな金属箔と波形加工した金属箔を重ねて巻き込
んでなる金属ハニカム体とその側面を囲む金属外筒から
なり、その横断面は平行部と半円弧部で形成されている
金属ハニカム体と外筒とを接合してなる自動車排ガス触
媒用金属担体において、金属ハニカム体の平らな箔と波
形加工した箔との接合が円弧部のみにおいてなされてい
ることを特徴とする耐熱応力・耐熱疲労特性を有するレ
ーストラック型自動車排ガス浄化触媒用金属担体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1302010A JPH03165842A (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 耐熱応力・耐熱疲労特性を有するレーストラック型自動車排ガス浄化触媒用金属担体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1302010A JPH03165842A (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 耐熱応力・耐熱疲労特性を有するレーストラック型自動車排ガス浄化触媒用金属担体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03165842A true JPH03165842A (ja) | 1991-07-17 |
Family
ID=17903803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1302010A Pending JPH03165842A (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 耐熱応力・耐熱疲労特性を有するレーストラック型自動車排ガス浄化触媒用金属担体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03165842A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0570641U (ja) * | 1991-12-06 | 1993-09-24 | 新日本製鐵株式会社 | 排ガス浄化用メタル担体 |
| JPH0663819U (ja) * | 1993-02-12 | 1994-09-09 | 新日本製鐵株式会社 | 偏平型メタル担体 |
| US5447697A (en) * | 1992-04-24 | 1995-09-05 | Nippondenso Co., Ltd. | Metal catalyst carrier |
| JP2008110336A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-05-15 | Cataler Corp | 排ガス浄化触媒用メタルハニカム担体 |
-
1989
- 1989-11-22 JP JP1302010A patent/JPH03165842A/ja active Pending
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