JP2005334757A - ハニカム体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 波付け加工したものを含む1種又は2種以上の金属箔1を交互に巻き回しあるいは積層し、該金属箔1の表面に触媒を担持したハニカム体4において、前記2種の金属箔の一部又は全部の表面に微細孔を有し、該金属箔1の板厚をt1、該金属箔に担持した触媒担持層5の平均厚みをt2とするとき、微細孔3の平均直径dが下記(1)式を満たすことを特徴とするハニカム体である。微細孔3の平均直径dが2t2よりも大きい。金属箔1の単位表面積に占める前記微細孔3の合計開口面積の比率が40%以上である。
d≦2t1+6t2 (1)
【選択図】 図1
Description
(1)波付け加工したものを含む1種又は2種以上の金属箔1を交互に巻き回しあるいは積層し、該金属箔1の表面に触媒を担持したハニカム体4において、前記2種の金属箔の一部又は全部の表面に微細孔を有し、該金属箔1の板厚をt1、該金属箔に担持した触媒担持層5の平均厚みをt2とするとき、微細孔3の平均直径dが下記(1)式を満たすことを特徴とするハニカム体。
d≦2t1+6t2 (1)
(2)微細孔3の平均直径dが2t2よりも大きいことを特徴とする上記(1)に記載のハニカム体。
(3)金属箔1の単位表面積に占める前記微細孔3の合計開口面積の比率が40%以上であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載のハニカム体。
(4)ハニカム体4のガスが通過するセル6の個数密度が、セル6に垂直な断面において400セル/インチ2以上であることを特徴とする上記(1)乃至(3)のいずれかに記載のハニカム体。
(5)前記金属箔1の厚みが100μm以下であることを特徴とする上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のハニカム体。
(6)溶解法又はレーザー加工法のいずれかの手段によって金属箔表面に微細孔3を設け、該金属箔の一方に波付け加工を行って波箔とし、前記微細孔を設けた金属製平箔と波箔とを交互に積層あるいは巻き回してハニカム形状とし、ロウ付け又は拡散接合によって該平箔と波箔とを接合することを特徴とする上記(1)乃至(5)のいずれかに記載のハニカム体の製造方法。
S1=π(d−2t2)(t1+2t2) (3)
であり、一方この開口によって減少した触媒担持層5の表層表面積S2は、表裏両面合せて
S2=π(d−2t2)2/2 (4)
である。
S1≧S2 (5)
とすることができれば、微細孔3を開口した結果として触媒担持層5がガスと接触する表面積が減少するどころか、逆に表面積を増大することができる。本発明は、この点に着目してなされたものであり、上記(3)〜(5)の3つの式を組み合わせた結果として、本発明の上記(1)のように、
d≦da=2(t1+2t2)+2t2=2t1+6t2 (1)’
となるように微細孔3の直径dを選択する。これにより、結果として微細孔3を開口しない場合と比較して触媒担持層5がガスと接触する表面積を増大させることが可能になることをみいだした。
S3=4πt2(πd/4−t2)+π(d−2t2) (6)
となり、一方金属箔における微細孔の表面積S4は表裏両面で
S4=πd2/2 (7)
である。
S3≧S4 (8)
であれば、微細孔3の開口によって触媒担持層5がガスと接触する表面積を増大させることができる。S3=S4として(6)(7)式を用い、dについての二次方程式をつくり、解を求めると以下の式が得られる。
d=(t1+πt2)±√((t1+πt2)2−4t2(2t1+t2)) (9)
d≧2t2でないと微細孔が触媒担持層によって閉塞してしまうので、そのような条件の解のみを選択すると、
db=(t1+πt2)+√((t1+πt2)2−4t2(2t1+t2)) (10)
となる。
d≦db (11)
となるように微細孔3の直径dを選択すれば、結果として微細孔3を開口しない場合と比較して触媒担持層5がガスと接触する表面積を増大させることが可能になる。
db=πt2+√((πt2)2−4t2 2)
=(π+√(π2−8))t2
≒4.5t2 (12)
一方、
da=2t1+6t2=6t2 (13)
であり、この条件で(1)’のdaを用いて、
db≒0.75da (14)
となる。
db=da (15)
となる。
0.75da≦db≦da (16)
となるので、
0.75da=1.5t1+4.5t2≦db (17)
であり、本発明の上記(1)は、好ましくは、
d≦0.75da=1.5t1+4.5t2 (2)’
となるように微細孔の直径dを選択すれば、d≦dbとなるから(11)式を満足し、結果として微細孔を開口しない場合と比較して触媒担持層がガスと接触する表面積を増大させることが可能になる。
S5=πdt1 (18)
であり、一方この開口によって減少した薄板の表面積S6は、表両面合わせて
S6=πd2/2 (19)
である。ハニカム体の金属箔に微細孔を開口するに際して、
S5≧S6とするには、
d≦2t1 (20)
とすることにより、ハニカム体の表面積を増大させることができる。
比較例として、板厚50μmのステンレス鋼からなる平板に、直径1.5mmの貫通孔9を1cm2当たり4個(開口面積比約7%)穿設する。孔を穿設した平板の一つをピッチ2mmの波状に加工して波板1bとしたのち、平板1aと波板1bを重ね合わせて渦巻状に巻き、図2(a)に部分斜視図を示すようにセル密度600セル/inch2のハニカム体にし、ステンレス鋼からなる外筒に入れて、ろう付けして、上記実施例と同寸法の容積0.7リットルの金属担体を形成する。この金属担体に上記実施例と同様にアルミナを主成分とするウォッシュコート液を通し、余分なウォッシュコート液を除去した後、200℃で1時間乾燥し、続いて700℃で2時間焼成することにより、金属担体に触媒担持層としてのアルミナ層厚み30μmを形成した。
a.エンジンダイナモテスト(定常試験)
上記実施例で得られたメタル触媒Aを装着した触媒コンバータと、上記比較例で得られたメタル触媒Bを装着した触媒コンバータを、それぞれ2リットルエンジンの排気系に接続し、耐久試験を行った。このとき、耐久試験条件は、エンジン回転数:3000rpm、エンジン負荷:−280mmHg、触媒温度:700℃、耐久時間:500時間とした。
上記実施例で得られたメタル触媒Aを装着した触媒コンバータと、上記比較例で得られたメタル触媒Bを装着した触媒コンバータを、それぞれ2リットルエンジンの排気系に接続し、国内の排気ガス耐久試験パターンに基づき、耐久試験を行った。耐久試験後の触媒コンバータを用い、実施例と比較例の浄化性能を比較した。即ち、上記耐久試験の後、2リットルエンジンの排気系に装着し、10モードエミッションテストを行った。この結果を表1に示す。
1a 平箔
1b 波箔
3 微細孔
4 ハニカム体
5 触媒担持層
6 セル
7 外筒
8 触媒担体
9 貫通孔
Claims (6)
- 波付け加工したものを含む1種又は2種以上の金属箔を交互に巻き回しあるいは積層し、該金属箔の表面に触媒を担持したハニカム体において、前記金属箔の一部又は全部の表面に微細孔を有し、該金属箔の板厚をt1、該金属箔に担持した触媒担持層の平均厚みをt2とするとき、微細孔の平均直径dが下記(1)式を満たすことを特徴とするハニカム体。
d≦2t1+6t2 (1) - 微細孔の平均直径dが2t2よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のハニカム体。
- 金属箔の単位表面積に占める前記微細孔の合計開口面積の比率が40%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のハニカム体。
- ハニカム体のガスが通過するセルの個数密度が、セルに垂直な断面において400セル/インチ2以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のハニカム体。
- 前記金属箔の厚みが100μm以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のハニカム体。
- 溶解法又はレーザー加工法のいずれかの手段によって金属箔表面に微細孔を設け、該金属箔の一方に波付け加工を行って波箔とし、前記微細孔を設けた金属製平箔と波箔とを交互に積層あるいは巻き回してハニカム形状とし、ロウ付け又は拡散接合によって該平箔と波箔とを接合することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のハニカム体の製造方法。
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