JP2005152772A - Catalyst carrier made of metal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気ガス浄化用の触媒コンバータとして用いられる金属製触媒担体に関する。 The present invention relates to a metal catalyst carrier used as a catalytic converter for exhaust gas purification.
従来、触媒コンバータとして用いられる金属製触媒担体は、金属製の外筒内に内装されるハニカム構造体を、金属製薄板の大波板と小波板または平板を交互に重ねて多重に巻回して形成すると共に、該大波板と小波板または平板の少なくとも一方に該ハニカム構造体の半径方向への排気ガスの流通を可能にする複数の排気ガス流通孔を形成することにより、該金属製触媒担体を通過する排気ガスの流通抵抗を増加させて触媒作用の促進を図るようにした構造のものがある(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、金属製触媒担体はセラミック製触媒担体に比べると熱容量が低いため、排気ガスの熱により温められ易い上、触媒が活性化するのが早いため、排気管の途中のエンジンに比較的近い位置に介装されることが多く、当然、ここに介装された金属製触媒担体は熱環境が厳しく、特に該金属触媒担体の上流側端部は、エンジンから流入してきた高温・高速の排気ガスを直接受けて高温になり、その熱膨張・収縮に伴う熱応力の影響を受け易いという問題点があった。
なお、金属製薄板の大波板と小波板または平板の厚みを厚く形成してその剛性を強化すると、所望の触媒効果に必要な排気流通断面積を確保することができないため、好ましくない。
However, since the metal catalyst carrier has a lower heat capacity than the ceramic catalyst carrier, it is easy to be warmed by the heat of the exhaust gas and the catalyst is activated quickly, so that it is relatively close to the engine in the middle of the exhaust pipe. Of course, the metal catalyst carrier interposed therein has a severe thermal environment, and in particular, the upstream end of the metal catalyst carrier has a high-temperature and high-speed exhaust gas flowing from the engine. However, there is a problem that it is easily affected by thermal stress accompanying thermal expansion / contraction.
Note that it is not preferable to increase the rigidity of the metal corrugated large and small corrugated plates or flat plates because the exhaust flow cross-sectional area required for the desired catalytic effect cannot be secured.
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、金属製触媒担体の触媒作用を促進させつつ、熱応力による上流側端部の影響を少なくして耐久性を向上できる金属製触媒担体を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to reduce the influence of the upstream end due to thermal stress while promoting the catalytic action of the metal catalyst carrier. An object of the present invention is to provide a metal catalyst carrier capable of improving durability.
上記課題を解決するため請求項1記載の金属製触媒担体では、金属製の外筒内に内装されるハニカム構造体を、金属製薄板の大波板と小波板または平板を交互に重ねて多重に巻回して形成すると共に、該大波板と小波板または平板の少なくとも一方に該ハニカム構造体の半径方向への排気ガスの流通を可能にする複数の排気ガス流通孔を形成した金属製触媒担体において、前記排気ガス流通孔をハニカム構造体の上流側端部を除く範囲に形成したことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, in the metal catalyst carrier according to
請求項2記載の金属製触媒担体では、請求項1記載の金属製触媒担体において、前記排気ガス流通孔をハニカム構造体の上流側端面から後方へ10mmの範囲を除く範囲に形成したことを特徴とする。
The metal catalyst carrier according to
請求項3記載の発明にあっては、請求項1または2記載の金属製触媒担体において、外筒内に前記ハニカム構造体を圧入し、該ハニカム構造体の下流側端部にロー箔材を券回して熱処理することにより、該ハニカム構造体と外筒を固定したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the metal catalyst carrier according to the first or second aspect, the honeycomb structure is press-fitted into an outer cylinder, and a raw foil material is provided at the downstream end of the honeycomb structure. The honeycomb structure and the outer cylinder are fixed by rolling and heat-treating.
請求項1記載の金属製触媒担体にあっては、エンジン側から流入してくる高速・高温の排気ガスを直接受けてハニカム構造体の上流側端部は特に高温となり、その熱膨張・収縮に伴う熱応力も他の部位に比べて大きく作用するが、該上流側端部には排気ガス流通孔が形成されていないため、従来の発明のように剛性不足になって熱応力の影響を受け易くなる虞がなく、金属製触媒担体の耐久性を向上できる。
In the metal catalyst carrier according to
また、ハニカム構造体の上流側端部では排気抵抗の増加がないため排気ガスを整流させた状態でスムーズに流入させることができる上、該上流側端部を通過した後の排気ガスの排気抵抗を複数の排気ガス流通孔によって増加させることにより、触媒作用を促進させながら後方へ排出可能となる。 In addition, since there is no increase in exhaust resistance at the upstream end of the honeycomb structure, the exhaust gas can flow smoothly in a rectified state, and the exhaust resistance of the exhaust gas after passing through the upstream end Is increased by a plurality of exhaust gas circulation holes, so that the catalyst can be discharged backward while promoting the catalytic action.
請求項2記載の金属製触媒担体では、前記排気ガス流通孔をハニカム構造体の上流側端面から後方へ10mmの範囲を除く範囲に形成したため、現状の金属製触媒担体の上流側端部に作用する熱膨張・収縮時に伴う熱応力の悪影響を回避でき、熱環境が最も厳しいエキゾーストマニホールドの直後に介装される金属製触媒担体に適用して好適となる。
In the metal catalyst carrier according to
請求項3記載の発明にあっては、外筒内に前記ハニカム構造体を圧入し、該ハニカム構造体の下流側端部にロー箔材を券回して熱処理することにより、該ハニカム構造体と外筒を固定したため、外筒とハニカム構造体とは下流側端部において互いに固定され、これにより外筒の熱膨張・収縮に伴う熱応力が上流側端部に悪影響を及ぼすのを防止できる。 In the invention of claim 3, the honeycomb structure is press-fitted into an outer cylinder, and a raw foil material is wound on the downstream end of the honeycomb structure and heat-treated, Since the outer cylinder is fixed, the outer cylinder and the honeycomb structure are fixed to each other at the downstream end, thereby preventing the thermal stress accompanying the thermal expansion / contraction of the outer cylinder from adversely affecting the upstream end.
以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の実施例の金属製触媒担体を示す側断面図、図2は本実施例のハニカム構造体を示す斜視図、図3は大波板と平板を重ね合わせて券回する途中の状態を示す斜視図、図4は金属触媒担体の触媒の反応分布を示す図、図5は本発明の金属触媒担体が適応された排気管の全体図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side sectional view showing a metal catalyst carrier of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a honeycomb structure of the present embodiment, and FIG. 3 is in the middle of winding a large wave plate and a flat plate FIG. 4 is a diagram showing a reaction distribution of the catalyst of the metal catalyst carrier, and FIG. 5 is an overall view of an exhaust pipe to which the metal catalyst carrier of the present invention is applied.
図1、2に示すように、本実施例1の金属製触媒担体Aは、ハニカム構造体1と、外筒と2、ロー箔材3とを主要な構成としている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the metal catalyst carrier A of Example 1 mainly includes a
前記ハニカム構造体1は、数十ミクロンの金属製薄板の大波板4と平板5を交互に重ね、平板5を外側にして多重に巻回したハニカム状に形成されたもので、このハニカム通路(セル通路)表面には、アルミナ等からなる触媒担体層が形成され、この触媒担体層に触媒金属が担持されることにより、排ガス浄化触媒とされ、該ハニカム構造体を通過する際に排気ガス中のHC、CO、NOx等を浄化させる働きをする。
The
図3に示すように、前記大波板4は波状に加工される前に、ハニカム構造体1の上流側端部6、詳述するとハニカム構造体1の上流側端面7となる先端から10mmの範囲(図中hにて図示)を除く部分に、予め所定間隔のもとに長孔形状の排気ガス流通孔4aが複数形成され、一方、平板5にも前記波板と同様にハニカム構造体1の上流側端面7となる先端から後方へ10mmの範囲(図中hにて図示)を除く部分に、予め所定間隔のもとに複数の排気ガス流通孔5aが複数形成され、これにより、前記平板5を外側にして多重に券回したハニカム構造体1はその上流側端部6を除く部分にのみ排気ガス流通孔4a,5aが形成されている。
As shown in FIG. 3, before the corrugated plate 4 is processed into a corrugated shape, the
なお、本実施例では上流側端部6をハニカム構造体1の上流側端面7となる先端から後方へ10mmの範囲とした理由については、この範囲は排気ガス流通孔4a,5aの有無に関係なく熱環境が厳しい部位であり、しかも、図4に示すように、触媒の反応もこの範囲より後方において反応が急激に促進されるためで、後述する排気ガス流通孔4a,5aによる触媒促進効果とハニカム構造体1のレイアウトとのバランスを考慮した上で可能であれば、先端から後方へ10mm以上の範囲に設定しても良い。
In the present embodiment, the reason why the
前記外筒2は、1〜2mmの板厚のSUS430のフェライト系ステンレス板材等で円筒形状に形成され、この円筒の内径は、前記ハニカム構造体1の外径よりもわずかに小径に形成されている。
The
前記ロー箔材3は、前記ハニカム構造体1を前記外筒2に圧入する前に、平板5で構成されるハニカム構造体1の外周面に券回しておくもので、本実施例では、このロー箔材3がハニカム構造体1の後方部8に周方向に部分的に券回されている。
The raw foil material 3 is wound around the outer peripheral surface of the
そして、前記ハニカム構造体1を外筒2内に圧入して熱処理することにより、大波板4の頂部と平板5とを拡散固定させると共に、外筒2をロー箔材3でハニカム構造体1の外周面と固定することにより、これら両者を一体化させて固定する。
Then, the
このように構成された金属製触媒担体Aは、図5に示すように、前記外筒2の両端部に円筒状のアダプタ10、下方に半円筒状のプロテクタ11が外嵌した状態で溶接固定され、且つ、前記上流側端部6をエンジン側にしてエキゾーストマニホールド12などのエンジンに比較的近い位置に介装され、触媒コンバータとして用いられる。
As shown in FIG. 5, the metal catalyst carrier A constructed in this way is fixed by welding in a state in which a
そして、エンジンから流入してくる排気ガスが金属触媒担体Aを通過する際に大波板4及び小波板5の触媒に作用して有害物質が浄化され後方のサブマフラ13、メインマフラ14等を経て外部へ排出される。
この際、エンジン側から流入してくる高温・高速の排気ガスによって上流側端部6が、他の部位に比べて特に高温になり、エンジンスタート、エンジンストップ、加減速に伴う熱望膨張・収縮により、多大な熱応力を受けるが、前述したように、上流側端部6は排気ガス流通孔4a,5aが形成されていないため、前記熱応力の影響を受け易くなる虞がなく、金属触媒担体Aの耐久性を向上できる。
When exhaust gas flowing in from the engine passes through the metal catalyst carrier A, it acts on the catalyst of the large wave plate 4 and the
At this time, the
また、前記上流側端部6では排気ガスの排気抵抗を増加させることなく整流させた状態でスムーズに取り入れることが導入でき、均一で安定した触媒作用が可能となる。
Further, the
また、前記上流側端部4を通過した排気ガスの排気抵抗を複数の排気ガス流通孔4a,5aによって増加でき、排気ガスは触媒作用の促進を受けながら後方へ排出される。
Further, the exhaust resistance of the exhaust gas that has passed through the upstream end 4 can be increased by the plurality of exhaust
さらに、本実施例では、ハニカム構造体1と外筒2を固定するためのロー箔材3がハニカム構造体1の後方部8に周方向に部分的に券回されているため、外筒2の熱膨張・収縮に伴う熱応力が上流側端部6に悪影響を与える虞がない上、前述したように、ロー箔材3付近(下流側端部)の温度は上流側端部に比べて低いため、前記熱応力によってロー箔材3の固定力が低下するのを防止できる。
Further, in this embodiment, the raw foil material 3 for fixing the
以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、本実施例では排気ガス流通孔4a,5aを長孔形状に形成したが、該排気ガス流通孔4a,5aの形状、形成数、配置については適宜設定できる。
Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention are included in the present invention.
For example, in the present embodiment, the exhaust
また、本実施例では大波板4と平板5との組み合わせについて説明したが大波板4と小波板を組み合わせても良いし、さらに、排気ガス流通孔はこれらの組み合わせのうちすくなくとも一方に形成される構造にしても良い。
また、本実施例では金属製触媒担体を例にとったが、セラミックス製触媒担体担体にも対応可能である。
In the present embodiment, the combination of the large wave plate 4 and the
In this embodiment, the metal catalyst carrier is taken as an example, but the present invention can also be applied to a ceramic catalyst carrier carrier.
1 ハニカム構造体
2 外筒
3 ロー箔材
4 大波板
5 平板
4a、5a 排気ガス流通孔
6 上流側端部
7 上流側端面
8 下流側端部
10 アダプタ
11 プロテクタ
12 エキゾーストマニホールド
13 サブマフラ
14 メインマフラ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記排気ガス流通孔をハニカム構造体の上流側端部を除く範囲に形成したことを特徴とする金属製触媒担体。 A honeycomb structure housed in a metal outer cylinder is formed by alternately stacking a large corrugated plate and a corrugated plate or a flat plate of metal thin plates, and at least of the corrugated plate and the corrugated plate or the flat plate. On the other hand, in the metal catalyst carrier formed with a plurality of exhaust gas flow holes that allow the exhaust gas to flow in the radial direction of the honeycomb structure,
A metal catalyst carrier characterized in that the exhaust gas circulation holes are formed in a range excluding the upstream end of the honeycomb structure.
前記排気ガス流通孔をハニカム構造体の上流側端面から後方へ10mmの範囲を除く範囲に形成したことを特徴とする金属製触媒担体。 The metal catalyst carrier according to claim 1, wherein
A metal catalyst carrier, wherein the exhaust gas circulation holes are formed in a range excluding a range of 10 mm from the upstream end face of the honeycomb structure to the rear.
外筒内に前記ハニカム構造体を圧入し、該ハニカム構造体の下流側端部にロー箔材を券回して熱処理することにより、該ハニカム構造体と外筒を固定したことを特徴とする金属製触媒担体。 The metal catalyst carrier according to claim 1 or 2,
A metal characterized in that the honeycomb structure and the outer cylinder are fixed by press-fitting the honeycomb structure into the outer cylinder, winding a raw foil material at the downstream end of the honeycomb structure and heat-treating the honeycomb structure. Catalyst carrier.
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Cited By (3)
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WO2008038444A1 (en) * | 2006-09-26 | 2008-04-03 | Calsonic Kansei Corporation | Metallic catalyst support |
JP2011156505A (en) * | 2010-02-03 | 2011-08-18 | Nippon Steel Materials Co Ltd | Catalyst carrier |
JP2011525852A (en) * | 2008-06-27 | 2011-09-29 | エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Exhaust gas treatment apparatus having metal foil with small material thickness |
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