JPH0730314U - 排ガス触媒装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、薄形ハニカム体の良好な昇温特性
に着眼し、薄形ハニカム体の軸方向長さを調整すること
により、或いは更に、温度降下を防止し、触媒作用を活
性化して効率を向上しうる排ガス触媒担体を提供する。 【構成】 波箔と平箔を交互に重ね合わせて渦巻き状に
巻回し、或いは積層し、両箔の接触部を接合するハニカ
ム体を軸方向の長さを３０mm以下の薄形に形成し、該ハ
ニカム体を複数個、外筒内にそれぞれ所定間隔を設けて
収納固定することを特徴とする排ガス触媒装置であり、
また、上記ハニカム体間の間隔部位における外周内面に
は断熱材を付設することにより間隔部分の温度降下を防
ぐ。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車等のエンジン排ガス系に設置され、排ガスを浄化する触媒装 置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

自動車のエンジン排ガスを浄化するするために用いるメタル担体は、圧損、耐 熱性および搭載性などの優れた特性を備えており、近時、その採用が増大しつつ ある。

【０００３】 従来メタル担体は、図５に示すように、金属製の平箔１と、これを波加工した 波箔２とを重ね合わせ、渦巻状に巻回せしめてハニカム体３を形成し、このハニ カム体３を金属製の外筒４に挿入して構成している。ハニカム体３を構成する平 箔１と波箔２の接触部の接合５は、例えばハニカム体３の上下端部および外周部 を主としてロウ材によって行われ、ハニカム体３の外周と外筒４の内周も、通常 ロウ材により接合６している。

【０００４】 ハニカム体に形成しているセル（ハニカム体軸方向に平箔と波箔により区切ら れ空間）表面には触媒金属が担持され、ハニカム体に進入する排気ガスは、連通 セルに流入し触媒金属と接触して改質されながらながら通過排出される。

【０００５】 運転時エンジンから排出される排気ガスは、自動車の稼働状況によって温度変 化が大きく、排ガス系にあるメタル担体は、急熱−急冷の熱サイクルを繰り返し 受ける。従って、この様な環境に搭載されたメタル担体には、それを構成する平 箔と波箔に膨脹・収縮が繰り返し起こって歪みが発生し、特に外筒とハニカム体 とのリジッドな接合部が長い単一ハニカム体では半径方向に、また平箔と波箔の 接合方法によっては軸方向にも熱歪みによる接合部分の破損が発生しやすくなり 、耐用寿命が短くなるという問題が起こる。

【０００６】 この様な問題を解消するために、それぞれにおける接合方法を改良する提案が 種々なされている一方、ハニカム体を短尺（薄形）にし、この薄形ハニカム体複 数をそれぞれ保持具を介して外筒に収納してなるメタル担体が特開平２−１８０ ６２４号公報に提示されている。この様な複数の薄形ハニカム体を外筒に直接接 合しない構成のメタル担体においては、熱歪みによる不具合の発生を緩和するこ とができる。

【０００７】 また、触媒が作用を開始するには所定の温度（例えば３５０℃）を必要とする 。薄形ハニカム体を外筒内に多段に配置するメタル担体においては、最上流のハ ニカム体が最も良く未浄化の排ガスと接するために昇温特性が良好である。一般 に、エンジン始動時には、ハニカム体は触媒作用を発揮できる程に温度が上がっ ておらず、初期の排ガス浄化能は低いが、薄形ハニカム体は上記のように昇温特 性が良いため、初期浄化能を向上することができる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、薄形ハニカム体でも軸方向の長さによっては、セル内に偏流を 起し、触媒反応が不均一となって排ガス浄化効率を低下させるという問題がある 。この様なセル内の偏流を無くするために、ハニカム体セルを構成する平箔或い は波箔に多数の開孔を設ける方法もあるが、開孔近傍に応力が集中し、ハニカム 体の強度が低下して寿命が短くなる。 本考案は、このような問題を解消しようとするものであって、上記した薄形ハ ニカム体の良好な昇温特性に着眼し、薄形ハニカム体の軸方向長さを調整するこ とにより、或いは更に、温度降下を防止し、触媒作用を活性化して効率を向上し うる排ガス触媒担体を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案は、波箔と平箔を交互に重ね合わせて渦巻き 状に巻回し、或いは積層し、両箔の接触部を接合するハニカム体を軸方向の長さ を３０mm以下の薄形に形成し、該ハニカム体を複数個、外筒内にそれぞれ所定間 隔を設けて収納固定することを特徴とする排ガス触媒装置であり、また、上記ハ ニカム体間の間隔部位における外周内面には断熱材を付設することを特徴とする 請求項１記載の排ガス触媒装置である。

【００１０】 以下に本考案を図に示す実施例に基づいて詳細に説明する。 図１は本考案の断面を示し、７は波箔２と平箔１を交互に重ね合わせて渦巻き 状に巻回し、或いは積層して形成する薄形ハニカム体、８は薄形ハニカム体７を 複数個（７ａ〜７ｎ）をそれぞれの薄形ハニカム体間に間隔ｓを保持せしめて収 納する外筒である。薄形ハニカム体１を構成する波箔と平箔の接触部および薄形 ハニカム体７の外周と外筒８の内周は従来行われているようにロウ付け或いは拡 散接合等の手段により接合する。

【００１１】 本考案で使用するハニカム体７は、その軸方向の長さが３０mm以下となるよう な薄型とする。平箔１と波箔２で構成する通路（セル）９には、エンジン稼働時 排ガスが通過するが、断面積の小さいセル９を通過する排ガスは進行方向に平行 な層流が形成されるとは限らず、図２に模式的に示したように、ガス進行途中に ガスのよどみ部分が発生し、これが層流境界層１０を形成して次第に下流側に増 幅する。すなわち、層流境界層１０により流通ガスは偏流となり、触媒との接触 が不均一となって、触媒効率を低下させる原因となる。このような層流境界層の 形成は、ガスの種類や温度によっても異なるが、セルの入口からの距離が大いに 影響し、距離によってその発達度合は変化する。本考案者等が行なった種々の実 験結果から、かかる層流境界層の生成を抑えるセル長さの限界は３０mmを超えな いようにすれば良いことが分かった。しかし、あまり短くするとハニカム体自体 の強度上或いは製造上の問題がありるので、１０mm異常とするのが好ましい。

【００１２】 一方、エンジン始動時の排ガス初期温度が低いことと相俟って、担体が触媒反 応を活性化する温度に達するまでには時間が掛かる。薄型でない一体型のメタル 担体が下流側間での全域高温になるには一層の時間を要し、その間浄化されない 排ガスが放出されることになる。特に、ガス流の関係からハニカム体中心部では 早く高温になるが、外筒に近い外周側では昇温が遅れると云う温度勾配が形成さ れ、浄化作用が遅れる。

【００１３】 本考案のハニカム体は上記のように薄型としているため、比較的半径方向の熱 伝達が早く、しかも、複数の薄型ハニカム体７ａ〜７ｎを各ハニカム体間に間隔 （空間）ｓを設けているためにこの空間でガスが混合して均一化され、特に最初 のハニカム体７ａがヘッダーの役割を果たし、空間ｓ部でのガス混合で均温化を 促進するため下流側でのハニカム体の均温化が早い。そのためにエンジン始動期 における未浄化ガスの排出を少なくすることができる。この様な効果を奏するた めには、空間をある程度大きくすることが必要であり、本考案ではハニカム体間 隔をほぼ１０mm以上とすることが好ましい。

【００１４】 図３は本考案の他の実施例を示し、外筒８内周の各間隔（空間）ｓ相当部分に 断熱材１１を設けている。すなわち、外筒８はその外周は外気に露出していので 放熱量が大きく、特に、空間部分におけるガスの均温化を図るためにはこの部分 の温度降下を防ぐことが効果的であることから、断熱材を設置するのが好ましい 。断熱材１１は、例えば外筒８と同質金属を用いこの部分を２重構成にしたり、 熱伝導の低い耐熱樹脂や他の金属を用いてもよく、特に限定しない。

【００１５】 さらに本考案は、直管部に限らず曲管部分にも適用できる。図４は曲管部１２ に使用した例であって、複数の薄型ハニカム体７を間隔ｓを設けてタンデムに配 置している。この様に排ガス系の何ずれの箇所にも搭載が可能となる。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案はハニカム体を薄型にし、かつその複数個を間隔 を設けて外筒内に配置しているため、排ガスの偏流がなくなると共に、偏熱が均 一化され排ガス浄化効率を向上する。特にエンジン始動時においても排ガスの浄 化作用低下させることがない。また、偏流がなくなるために熱応力の異常な偏り がもなり、更に薄型であるため、軸方向熱応力の蓄積が少なく、担体が著しく長 寿命化する。尚、本考案のではハニカム体間に形成される複数空間が構成される のでハニカム体の壁で生じる擦過音が減少すると云う効果を併せ持っている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す断面図。

【図２】ハニカム体セル部のガス流れを模式的に示す説
明図。

【図３】本考案の他の実施例を示す断面図。

【図４】本考案の使用例を示す断面図。

【図５】従来の一部を断面にしたメタル担体の説明図。

【符号の説明】

１：平箔 ２：波箔 ３：ハニカム体 ４，８：外筒 ５，６：接合部 ７：薄型ハニカム体 ９：セル １０：層流境界部 １１：断熱材 １２：曲管部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 35/04 ３２１ Ａ 8017−4Ｇ (72)考案者 中川 俊和 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)考案者 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

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 波箔と平箔を交互に重ね合わせて渦巻き
   状に巻回し、或いは積層し、両箔の接触部を接合するハ
   ニカム体を軸方向の長さを３０mm以下の薄形に形成し、
   該ハニカム体を外筒内にそれぞれ所定間隔を設けて複数
   個収納固定することを特徴とする排ガス触媒装置。
2. 【請求項２】 ハニカム体間の間隔部位における外周内
   面に断熱材を付設することを特徴とする請求項１記載の
   排ガス触媒装置。