JP2005313084A

JP2005313084A - 金属製触媒担体

Info

Publication number: JP2005313084A
Application number: JP2004134227A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Nagura; 晴彦名倉
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】外筒に対するハニカム構造体の保持力を高めて耐久性を向上させることができる金属製触媒担体の提供。
【解決手段】薄板の波板１１と平板１２を交互に多重に重ねて該各波板１１と平板１２との間に排気ガスが通過する多数のセル通路が形成されたハニカム構造体１における外周の少なくとも一部にロー箔材２を巻き、この金属製の外筒３内に圧入装着した状態で、熱処理することにより波板１１と平板１２との間を拡散接合させると共に、ハニカム構造体１と外筒３との間をロー箔材２で接合させる構造の金属製触媒担体１において、最外周の平板１２におけるロー箔材２が巻かれる面ａに複数の孔１２ｂが形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関等の排気系に装着する金属製触媒担体に関する。

従来の金属製触媒担体として、金属製薄板の波板（大波板）と平板（または小波板）を交互に重ねて多重に巻回して波板と平板との間に排気ガスが通過する多数のセル通路が形成されたハニカム構造体における外周の少なくとも一部にロー箔材を巻いて金属製の外筒内に圧入装着し、この状態で熱処理することにより前記大波板と小波板または平板との間を拡散接合させると共に、前記ハニカム構造体と外筒との間を前記ロー箔材で接合させる構造のものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−２３３７７１号公報（第２頁、図１）

しかしながら、金属製触媒担体は、高温の排気ガスよる加熱と冷却とが繰り返されることによって軸方向および径方向に膨張・収縮が繰り返され、金属製の外筒の内周面に対しロー箔材で結合されたハニカム構造体における外周部分に熱サイクルによる応力が集中し、これにより、外筒に対するハニカム構造体の保持力を維持させることが困難であるという問題があった。

本発明の解決しようとする課題は、外筒に対するハニカム構造体の保持力を高めて耐久性を向上させることができる金属製触媒担体を提供することにある。

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は、薄板の大波板と小波板または平板を交互に多重に重ねて該各大波板と小波板または平板との間に排気ガスが通過する多数のセル通路が形成されたハニカム構造体における外周の少なくとも一部にロー箔材を巻いて金属製の外筒内に圧入装着した状態で、熱処理することにより前記大波板と小波板または平板との間を拡散接合させると共に、前記ハニカム構造体と外筒との間を前記ロー箔材で接合させる構造の金属製触媒担体において、前記大波板と小波板または平板のうち少なくとも前記ロー箔材が巻かれる面に複数の孔が形成されていることを特徴とする手段とした。

請求項２記載の金属製触媒担体は、請求項１に記載の金属製触媒担体において、前記大波板と小波板または平板のうち少なくとも前記ハニカム構造体の最外周を構成する板部分に複数のスリット孔が形成され、該スリット孔よりも前記ロー箔材が巻かれる面に複数形成される各孔の開口面積が小さく形成されていることを特徴とする手段とした。

請求項３記載の金属製触媒担体は、請求項１または２に記載の金属製触媒担体において、前記ロー箔材が巻かれる面に複数形成される各孔が前記ハニカム構造体の周方向に長い長孔に形成されていることを特徴とする手段とした。

請求項４記載の金属製触媒担体は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属製触媒担体において、前記ハニカム構造体の最外周を構成する板部分が平板で構成されていることを特徴とする手段とした。

請求項４記載の金属製触媒担体は、請求項４に記載の金属製触媒担体において、前記最外周に巻かれる平板が少なくとも２重に巻かれていることを特徴とする手段とした。

請求項１記載の金属製触媒担体では、上述のように、前記大波板と小波板または平板のうち少なくとも前記ロー箔材が巻かれる面に複数の孔が形成されている構成とすることにより、熱処理の際に溶解したロー箔材の一部がこの孔内に流れ込んだ状態で固まるため、これがハニカム構造体と外筒との接合強度を高めると共に外筒とハニカム構造体との間の周方向および軸方向相対移動を阻止するストッパの役目を果たし、従って、外筒に対するハニカム構造体の保持力を高めて耐久性を向上させることができるようになるという効果が得られる。

請求項２記載の金属製触媒担体では、上述のように、前記大波板と小波板または平板のうち少なくともハニカム構造体の最外周を構成する板部分に複数のスリット孔が形成され、該スリット孔よりも前記ロー箔材が巻かれる面に形成される複数の孔の開口面積が小さく形成されている構成とすることにより、ロー箔材が巻かれる部分においては熱処理時に孔からセル通路内に多くのロー箔材が流れ込んで保持力を弱めたり流れ込んだロー箔材でセル通路を塞ぐことを防止する一方で、ロー箔材が巻かれる部分以外の部分においては、ハニカム構造体を外筒内へ圧入装着する際の摩擦係数を減らすことにより、ハニカム構造体の損傷を防止することができるようになる。

請求項３記載の金属製触媒担体では、上述のように、前記ロー箔材が巻かれる面に形成される複数の孔がハニカム構造体の周方向に長い長孔に形成されることにより、セル通路内へのロー箔材の流れ込みを防止しつつ、孔に流れ込んで固まるロー箔材によるストッパ効果のうち、特に排気ガスの流速抵抗を受ける軸方向の移動阻止効果を高めることができるようになる。

請求項４記載の金属製触媒担体では、上述のように、前記ハニカム構造体の最外周を構成する板部分が平板で構成されることにより、外筒に対するハニカム構造体のロー箔材による接合面積が広くなると共に、ロー箔材が流れ込む孔の全てを外筒の内面に接した状態とできるため、接合強度および耐久性を高めることができるようになる。

請求項５記載の金属製触媒担体では、上述のように、前記最外周に巻かれる平板が少なくとも２重に巻かれることにより、加熱処理時におけるセル通路内へのロー箔材の流れ込みを完全に防止することができるようになる。

以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。

この実施例１の金属製触媒担体は、請求項１〜４に記載の発明に対応する。
まず、この実施例１の金属製触媒担体を図面に基づいて説明する。
図１はこの実施例１の金属製触媒担体を示す一部切欠斜視図、図２は金属製触媒担体を構成するハニカム構造体示す斜視図、図３は波板と平板を重ねて巻回する途中の状態を示す斜視図、図４は外筒とハニカム構造体との接合部分を示す要部拡大断面図である。

この実施例１の金属製触媒担体Ａは、ハニカム構造体１と、ロー箔材２と、外筒３とで構成されている。
前記ハニカム構造体１は、主に図２、３に示すように、数十ミクロンの金属製薄板の波板（大波板）１１と平板（小波板または平板）１２を交互に重ね、平板１２を外側にして多重に巻回したハニカム状に形成され、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持体層が形成され、この触媒担体層に触媒成分が担持されることにより、排ガス浄化触媒とされ、内燃機関の排気経路に配置されることにより、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等（反応物質）を触媒反応で浄化させ、生成物質（Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２、Ｎ_２）として排出させる働きをする。

前記波板１１には波状に成形する前に予め所定間隔のもとに所定長さにて複数のスリット孔１１ａが形成される一方、前記平板１２にも所定間隔のもとに複数のスリット孔１２ａおよび後述する複数の孔１２ｂが形成されている。

即ち、金属製触媒担体Ａにおいて、排気ガス浄化性能を向上させるためには、ハニカム通路（セル通路）内を通過する排気ガスに対し乱流を積極的に起こさせて、排気ガスが触媒に接触する機会をできるだけ増やすことが有効であり、このため、波板１１および平板１２にセル通路に対し直行する方向に長い多数のスリット孔１１ａ、１２ａを開けて波板１１と平板１２で仕切られたセル通路相互間の流通を可能とし、ハニカム通路内における排気ガスの流れを幅方向により多く乱流化させることにより、排気ガス浄化性能を向上させるようになっている。

前記ロー箔材２は、図１に示すように、前記ハニカム構造体１を前記外筒３に圧入装着する前に、ハニカム構造体１の下流側外周面に巻回しておくもので、この実施例１では、このロー箔材２が、ハニカム構造体１における排気ガス流出側（図において左側）端部寄りの中途部に部分的に巻回されている。

そして、この実施例１では、図２〜４に示すように、ハニカム構造体１の最外周の平板１２におけるロー箔材２が巻かれる面ａには、その他の部分に形成されるスリット孔１２ａよりも開口面積の小さい孔１２ｂが複数形成されている。
即ち、この孔１２ｂは、幅が狭くてハニカム構造体１の周方向に長い長孔に形成されている

前記外筒３は、１〜２ミリの板厚のＳＵＳ４３０のフェライト系ステンレス板材等で円筒状に形成されており、この外筒３内に前記ハニカム構造体１が圧入装着される。

そして、以上の状態に組み付けられた金属製触媒担体Ａを、非酸化雰囲気下の炉内で拡散接合温度まで加熱することにより、波板１１と平板１２との間を拡散接合させると共に、ハニカム構造体１と外筒３との間を前記ロー箔材２で接合させる。

次に、この実施例１の金属製触媒担体の作用・効果を説明する。
この実施例１の金属製触媒担体Ａでは、上述のように、ハニカム構造体１の最外周を構成する平板１２のうちロー箔材２が巻かれる面ａに複数の孔１２ｂが形成されている構成とすることにより、図４に示すように、熱処理の際に溶解したロー箔材２の一部がこの孔１２ｂ内に流れ込んだ状態で固まるため、これがハニカム構造体１と外筒３との接合強度を高めると共に、外筒３とハニカム構造体１との間の周方向および軸方向相対移動を阻止するストッパの役目を果たすようになる。
従って、外筒３に対するハニカム構造体１の保持力を高めて耐久性を向上させることができるようになるという効果が得られる。

また、前記ハニカム構造体１の最外周を構成する平板１２部分に複数のスリット孔１２ａが形成され、該スリット孔１２ａよりもロー箔材２が巻かれる面ａに形成される複数の孔１２ｂの開口面積が小さく形成されている構成とすることにより、ロー箔材２が巻かれる部分においては熱処理時に孔１２ｂからセル通路内に多くのロー箔材２が流れ込んで保持力を弱めたり流れ込んだロー箔材２でセル通路を塞ぐことを防止することができるようになると共に、ロー箔材２が巻かれる部分以外の部分においては、ハニカム構造体１を外筒３内へ圧入装着する際の摩擦係数を減らすことにより、ハニカム構造体１の損傷を防止することができるようになる。

また、前記ロー箔材２が巻かれる面に形成される複数の孔１２ｂが、幅が狭くてハニカム構造体１の周方向に長い長孔に形成されることにより、セル通路内へのロー箔材２の流れ込みを防止しつつ、孔１２ｂに流れ込んで固まるロー箔材２によるストッパ効果のうち、特に排気ガスの流速抵抗を受ける軸方向の移動阻止効果を高めることができるようになる。

また、前記ハニカム構造体１の最外周を構成する板部分が平板１２で構成されることにより、外筒３に対するハニカム構造体１のロー箔材２による接合面積が広くなると共に、ロー箔材２が流れ込む孔１２ｂの全てを外筒３の内面に接した状態とできるため、接合強度および耐久性を高めることができるようになる。

次に、他の実施例について説明する。この他の実施例の説明にあたっては、前記実施例１と同様の構成部分については図示を省略し、もしくは同一の符号を付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

この実施例２の金属製触媒担体Ａは、請求項１〜５に記載の発明に対応する。
即ち、この実施例２の金属製触媒担体Ａは、図５に示すように、前記最外周に巻かれる平板１２が２重に巻かれ、外側の平板１２にのみ孔１２ｂが形成されている点が、前記実施例１とは相違したものである。

従って、この実施例２によれば、上述のように、最外周に巻かれる平板１２が２重に巻かれることにより、加熱処理時におけるセル通路内へのロー箔材２の流れ込みを完全に防止することができるようになるという追加の効果が得られる。

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、実施例では、金属製触媒担体Ａとして、波板１１と平板１２を交互に多重に巻回した構造のものを例にとったが、金属製触媒担体Ａの具体的構成は任意であり、例えば、大波板と小波板とを交互に多重に重ねることにより、金属製触媒担体Ａを形成したものであってもよい。

また、実施例では、波板１１と平板１２の両方にスリット孔１１ａ、１２ａを形成したが、いずれか一方にのみ形成するか、いずれにも形成しないものにも本発明を適用することができる。

また、実施例では、孔１２ｂの形状として幅が狭くてハニカム構造体１の周方向に長い長孔に形成したが、その形状は任意である。
また、実施例では、ハニカム構造体１の最外周が平板１２になるように形成された例を示したが、波板１１が最外周になるようにしてもよい。

実施例１の金属製触媒担体を示す一部切欠斜視図である。実施例１の金属製触媒担体を構成するハニカム構造体を示す斜視図である。実施例１の金属製触媒担体における波板と平板を重ねて巻回する途中の状態を示す斜視図である。実施例１の金属製触媒担体における外筒とハニカム構造体との接合部分を示す要部拡大断面図である。実施例２の金属製触媒担体における外筒とハニカム構造体との接合部分を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

Ａ金属製触媒担体
ａロー箔材が巻かれる面
１ハニカム構造体
１１波板（大波板）
１１ａスリット孔
１２平板（小波板または平板）
１２ａスリット孔
１２ｂ孔
２ロー箔材
３外筒

Claims

薄板の大波板と小波板または平板を交互に多重に重ねて該各大波板と小波板または平板との間に排気ガスが通過する多数のセル通路が形成されたハニカム構造体における外周の少なくとも一部にロー箔材を巻いて金属製の外筒内に圧入装着した状態で、熱処理することにより前記大波板と小波板または平板との間を拡散接合させると共に、前記ハニカム構造体と外筒との間を前記ロー箔材で接合させる構造の金属製触媒担体において、
前記大波板と小波板または平板のうち少なくとも前記ロー箔材が巻かれる面に複数の孔が形成されていることを特徴とする金属製触媒担体。
請求項１に記載の金属製触媒担体において、前記大波板と小波板または平板のうち少なくとも前記ハニカム構造体の最外周を構成する板部分に複数のスリット孔が形成され、
該各スリット孔よりも前記ロー箔材が巻かれる面に複数形成される各孔の開口面積が小さく形成されていることを特徴とする金属製触媒担体。
請求項１または２に記載の金属製触媒担体において、前記ロー箔材が巻かれる面に複数形成される各孔が前記ハニカム構造体の周方向に長い長孔に形成されていることを特徴とする金属製触媒担体。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属製触媒担体において、前記ハニカム構造体の最外周を構成する板部分が平板で構成されていることを特徴とする金属製触媒担体。
請求項４に記載の金属製触媒担体において、前記最外周に巻かれる平板が少なくとも２重に巻かれていることを特徴とする金属製触媒担体。