JPH05195763A - 一体型タンデム・メタル触媒担体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 下流側ハニカム体の暖気性能を向上させて下
流側ハニカム体の浄化効率を向上させた、一体型タンデ
ム・メタル触媒担体を提供する。 【構成】 外筒１と、外筒１内に軸方向に離間されて配
設されるとともに、それぞれ軸方向の一箇所で外筒１に
接合された上下流一対のメタルハニカム体２、３とから
なる一体型タンデム・メタル触媒担体において、外筒１
と下流側のメタルハニカム体３との接合位置を、下流側
のメタルハニカム体３の入口側端部とする。メタルハニ
カム体２、３間の空間部４に滞留する排気ガスの熱は外
筒に伝わった後、直ちにロウ付け部３ａを介して下流側
メタルハニカム体３に伝達されるので、下流側メタルハ
ニカム体３の暖気性能を向上させることが可能となる。

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
化触媒に用いられる一体型タンデム・メタル触媒担体に
関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気ガス浄化触媒は排気通路
に配設されて、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_X などを
浄化する。この排気ガス浄化触媒に用いられるメタル触
媒担体として、金属製の平板と波板とを重ねてロール状
に巻いてハニカム体を形成し、そのハニカム体を金属製
外筒内に収納したものが一般的に知られている。このメ
タル担体では、ハニカム体の平板と波板、及び外筒とハ
ニカム体とは、ロウ付けなどにより一体的に接合されて
いる。そして、ハニカム体のハニカム通路表面に貴金属
触媒を担持させて、排気ガス浄化触媒とされる。

【０００３】ところで、ハニカム体を通過する排気ガス
は、ハニカム体の中心部ほど流量が多い。このため、上
記メタル触媒担体では、高温の排気ガスとの接触や、触
媒反応による発熱や、外筒からの外気への熱放出などの
影響により、ハニカム体の中心部ほど高温で外周部ほど
低温となる温度分布が生じる。このことに起因して大き
な熱応力による歪みが生じ、ハニカム体と外筒との剥離
や、ハニカム体を構成する平板と波板との剥離や、各構
成部材のひび割れ、破損などが生じる。

【０００４】このような問題を防止するメタル触媒担体
として、実開平２−８３３２０号公報には、金属製外筒
内に上下流一対のメタルハニカム体が軸方向に離間され
て配設されるとともに、上流側のハニカム体がその入口
端部で、下流側のハニカム体がその出口端部でそれぞれ
外筒に接合された一体型タンデム・メタル触媒担体が開
示されている。

【０００５】このメタル触媒担体では、一対のハニカム
体間の空間部で排気ガスの乱流が生起され、下流側ハニ
カム体の温度分布がより均一化される。また、それぞれ
のハニカム体と外筒との非接合部の存在により、ハニカ
ム体の軸方向の熱応力歪みが吸収される。このため、上
記熱応力に基づく問題点を改善することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したよ
うな一体型タンデム・メタル触媒担体では、一対のハニ
カム体間の空間部において、該空間部で発生した排気ガ
スの乱流によって、排気ガスの熱が外筒から外気へ放出
される放熱が大きくなり、ヒートロスを生じる。このた
め、上流側のハニカム体での発熱を下流側のハニカム体
へ有効に伝えることが困難となり、下流側のハニカム体
における暖気性能が低下して下流側ハニカム体の浄化効
率が低下するという問題がある。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、下流側ハニカム体と外筒との熱伝導部を、下流側
ハニカム体の上流とすることにより、下流側ハニカム体
の暖気性能を向上させて下流側ハニカム体の浄化効率を
向上することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、一体型タン
デム・メタル触媒担体において、ハニカム体の暖気性能
が低下する原因について検討した結果、ハニカム体と外
筒とを軸方向の一部でロウ付けにより接合する際の接合
位置が、ハニカム体の暖気性能に影響することを見出し
た。なおこのように、接合位置によって暖気性能が変わ
るのは、非接合部においてハニカム体と外筒との間に微
小な間隙が形成されており、この間隙の存在により排気
ガスから外筒に伝わった熱が外気に放出され易くなるた
めと考えられる。

【０００９】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
であり、本発明の一体型タンデム・メタル触媒担体は、
外筒と、該外筒内に軸方向に離間されて配設されるとと
もに、それぞれ軸方向の一箇所で該外筒に接合された上
下流一対のメタルハニカム体とからなる一体型タンデム
・メタル触媒担体において、前記外筒と前記下流側のメ
タルハニカム体との接合位置を、前記下流側のメタルハ
ニカム体の入口側端部としたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】一体型タンデム・メタル触媒担体では、上流側
のメタルハニカム体の軸方向長さが短くなり、その分熱
容量が小さくなるので、上流側ハニカム体の昇温特性が
向上する。また、一体型タンデム・メタル触媒担体にお
いて、上下流一対のメタルハニカム体間の空間部に滞留
する排気ガスの熱は外筒に伝わるわけだが、本発明のメ
タル触媒担体では、下流側のメタルハニカム体がその入
口側端部で外筒に接合されているので、上記空間部から
外筒に伝わった熱は即座に接合部を介して下流側のハニ
カム体に伝達される。このため、空間部に滞留する排気
ガスの熱を外気に極力逃がすことなく、下流側のハニカ
ム体に効率よく伝えることができ、下流側ハニカム体の
暖気性能を向上させることが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）本実施例の一体型タンデム・メタル触媒担
体は、金属製外筒１と、外筒１内に軸方向に離間されて
配設された上下流一対のメタルハニカム体２、３とから
構成されている。

【００１２】外筒１はフェライト系合金からなり、板厚
１．５ｍｍ、直径φ９０ｍｍの円筒状部材である。上流
側のメタルハニカム体２は、Ａｌ含有のフェライト系合
金からなる板厚５０μｍの平板２１と、この平板２１を
波状に加工した波板２２とから構成され、これらを重ね
合わせるとともに、ロール状に巻回して形成されてい
る。なお、平板２１と波板２２とはロウ付けにより一体
的に接合されている。そして、メタルハニカム体２の長
さは５０ｍｍである。

【００１３】下流側のメタルハニカム体３も、上流側の
メタルハニカム体２と同様に構成されている。そして、
上流側のメタルハニカム体２は、その出口側端部で外筒
１に接合されている。この接合は、外筒１にメタルハニ
カム体２を挿入した後、Ｎｉ系ロウ材を用いて高温高真
空処理を行うロウ付けによりなされている。なおロウ付
け部２ａの範囲は、出口側端部から１５ｍｍの範囲であ
る。

【００１４】また、下流側のメタルハニカム体３は、そ
の入口側端部で上記と同様のロウ付けにより外筒１に接
合されている。このロウ付け部３ａの範囲は入口側端部
から１５ｍｍの範囲である。なお、メタルハニカム体
２、３間には、軸方向に２０ｍｍの長さの空間部４が形
成されている。また、外筒１とメタルハニカム体２、３
との間には、非接合部において約３０μｍの微小な間隙
Ａが形成されている。 （実施例２）上流側のメタルハニカム体２の長さを４０
ｍｍ、ロウ付け部２ａの範囲を出口側端部から１０ｍｍ
の範囲とし、下流側のメタルハニカム体３の長さを６０
ｍｍ、ロウ付け部３ａの範囲を入口側端部から１５ｍｍ
の範囲とし、両者間の空間部４の長さを３０ｍｍとする
こと以外は実施例１と同様にして、実施例２の一体型タ
ンデム・メタル触媒担体を得た。 （実施例３）上流側のメタルハニカム体２の長さを２０
ｍｍ、ロウ付け部２ａの範囲を出口側端部から１０ｍｍ
の範囲とし、下流側のメタルハニカム体３の長さを８０
ｍｍ、ロウ付け部３ａの範囲を入口側端部から２０ｍｍ
の範囲とし、両者間の空間部４の長さを１０ｍｍとする
こと以外は実施例１と同様にして、実施例３の一体型タ
ンデム・メタル触媒担体を得た。 （実施例４）上流側のメタルハニカム体２を、その入口
側端部で外筒１に接合すること以外は実施例１と同様に
して、実施例４の一体型タンデム・メタル触媒担体を得
た。 （比較例）上流側のメタルハニカム体２を、その入口側
端部で外筒１に接合するとともに、下流側のメタルハニ
カム体３を、その出口側で外筒１に接合すること以外は
実施例１と同様にして、比較例の一体型タンデム・メタ
ル触媒担体を得た。 （評価）上記実施例１〜４、及び比較例の一体型タンデ
ム・メタル触媒担体を触媒化し、実機エンジンの排気系
に装着して、エンジン始動時の触媒の暖気性能を評価し
た。なおこれは、エンジン始動直後の１５秒後における
下流側のメタルハニカム体３の温度を測定することによ
り行った。その結果を表１に示す。

【００１５】

【表１】 表１からも明らかなように、下流側のメタルハニカム体
３における接合部位を入口端部とすることにより、下流
側のメタルハニカム体の暖気性能が向上することがわか
る。これは、メタルハニカム体２、３間の空間部４に滞
留した排気ガスの熱が外筒１に伝わった後、直ちに下流
側のメタルハニカム体３の入口端部に形成されたロウ付
け部３ａを介して下流側メタルハニカム体３に戻ったた
めと考えられる。このことから、メタルハニカム体２、
３と外筒１とを接合するためのロウ付け材には、熱伝導
性に優れるものを用いることが好ましい。

【００１６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の一体型タン
デム・メタル触媒担体では、一対のメタルハニカム体間
の空間部から外筒に伝わった熱を外気に極力逃がすこと
なく、接合部を介して下流側メタルハニカム体に効率的
に伝達することができる。したがって、下流側の暖気性
能を向上させて下流側ハニカム体の浄化効率を向上させ
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る一体型タンデム・メタル触媒担
体を模式的に示す断面図である。

【図２】本実施例に係る一体型タンデム・メタル触媒担
体の一部切欠斜視図である。

【符号の説明】

１は外筒、２は上流側メタルハニカム体、３は下流側メ
タルハニカム体、２ａ、３ａはロウ付け部、４は空間部
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外筒と、該外筒内に軸方向に離間されて
   配設されるとともに、それぞれ軸方向の一箇所で該外筒
   に接合された上下流一対のメタルハニカム体とからなる
   一体型タンデム・メタル触媒担体において、 前記外筒と前記下流側のメタルハニカム体との接合位置
   を、前記下流側のメタルハニカム体の入口側端部とした
   ことを特徴とする一体型タンデム・メタル触媒担体。