JP2006224063A - メタル触媒 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ハニカムコア体の外筒への取付強度を向上すると共に、ろう付け範囲を短くしてろう付けコストを低減し、耐振性を向上させたメタル触媒を提供することを課題とする。
【解決手段】 薄い平板６３・・・及び波板６４・・・を重ねてロール状に巻いて平板６３・・・と波板６４・・・をろう付けし、多数の網目状通路を備えたハニカムコア体６５とし、このハニカムコア体６５の外側面６５ａ・・・を外筒６１で覆うと共にこれらの間をろう付けしてなるメタル触媒３０において、平板６３・・・と波板６４・・・の間のろう付け範囲を、ハニカムコア体６５と外筒６１の間のろう付け範囲よりも短くした。
【選択図】 図５

Description

本発明は、平板と波板を重ねたハニカムコア体、及びこのハニカムコア体の外側面を覆う外筒とからなるメタル触媒において、このメタル触媒のろう付け構造の改良に関する。

従来、平板と波板を重ね、これらを互いにろう付けしたハニカムコア体、及びこのハニカムコア体と外筒の間をろう付けしてなるメタル触媒が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−２６７０４４号公報（図１）

特許文献１の図１は、触媒装置用メタル担体の縦断面を示す図であって、図１（Ａ）は軸を含む縦断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）を構成する各部材の関係を示す模式的縦断面図である。
メタル担体１０（以下、メタル触媒１０と云う。）（符号は同公報のものを使用する。）は、波板材１と平板材２の間にろう材３ａ、３ｂを介して、波板材１と平板材２を交互に重ねてロール状に巻いてなるハニカム体４と、このハニカム体４の外周にろう材３ａを介して設ける外筒５とからなる。そして、介在させたろう材３ａ、３ｂを溶解させ、各部材の間を溶着させて形成する。ろう材３ａ、３ｂをろう付け部領域３に配置することで、ハニカム体に生じる熱応力を緩和するというものである。

しかし、ハニカム体を構成する平板材２と波板材１の間のろう付け長さと、ハニカム体４と外筒５の間のろう付け長さは同じであり、平板材２と波板材１の間のろう付け長さを短くすると、ハニカム体４と外筒５の間のろう付け長さも短くなり、ハニカム体４の取付強度が不足することになる。

近年、自動二輪車の出力等の性能向上に伴い、メタル触媒の取付強度の向上がより求められている。一方で、より一層の低コスト化も期待されるところである。
そこで、本発明は、ハニカムコア体の外筒への取付強度を向上すると共に、ろう付け範囲を短くしてろう付けコストを低減し、耐振性を向上させたメタル触媒を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、薄い平板及び波板を重ねてロール状に巻いて平板と波板をろう付けし、多数の網目状通路を備えたハニカムコア体とし、このハニカムコア体の外側面を外筒で覆うと共にこれらの間をろう付けしてなるメタル触媒において、平板と波板の間のろう付け範囲を、ハニカムコア体と外筒の間のろう付け範囲よりも短くしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、平板と波板の間のろう付け位置は、排気ガスの流れの出口側に偏位させて設けたことを特徴とする。

請求項３に係る発明では、平板と波板の間のろう付け長さは、ハニカムコア体長さの１０〜５０％としたことを特徴とする。

請求項４に係る発明では、請求項１、請求項２又は請求項３記載のメタル触媒は、消音器内に仕切るセパレータに取付けたものであって、平板と波板の間のろう付け位置が、セパレータに重なるようにしてセパレータに取付けたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、平板と波板の間のろう付け範囲を、ハニカムコア体と外筒の間のろう付け範囲より短くしたので、平板と波板の間のろう付け量を低減することができ、メタル触媒のコスト及び重量を下げることができる。
また、平板と波板の間のろう付け範囲を、ハニカムコア体と外筒の間のろう付け範囲より短くした。すなわち、ハニカムコア体と外筒の間のろう付け範囲は長くした。
この結果、ハニカムコア体の外筒への取付強度を向上させることができる。

さらに、平板と波板の間のろう付け範囲を短くすることで、熱応力は小さくなるため、平板と波板の間において、所定の強度を確保し易くなる。
平板と波板の間において、所定の強度を確保しながら、ハニカムコア体の外筒への取付強度を上げたので、メタル触媒の耐振性を向上させることができる。
従って、請求項１によれば、ハニカムコア体の外筒への取付強度を向上すると共に、ろう付け範囲を短くしてろう付けコストを低減し、耐振性を向上させたメタル触媒を提供することができる。

請求項２に係る発明では、メタル触媒の入口付近は、出口側よりも温度が高く、材料強度が低下するため、平板と波板の間のろう付け位置を、排気ガスの流れの出口側に偏位させて設けた。平板と波板の間のろう付け位置を、排気ガスの流れの出口側に偏位させることにより、平板と波板の間のろう付けした部分の耐久性を向上することができるという利点がある。

請求項３に係る発明は、平板と波板の間のろう付け長さは、ハニカムコア体長さの１０〜５０％とした。
平板と波板の間のろう付け長さが、ハニカムコア体長さの１０％未満の場合、ハニカムコア体の強度が低下し、耐振性が低下する。

一方、平板と波板の間のろう付け長さが、ハニカムコア体長さの５０％超の場合、ハニカムコア体のコストアップや重量増加につながる。加えて、熱応力が大きくなる。

従って、平板と波板の間のろう付け長さは、ハニカムコア体長さの１０〜５０％とした。
この結果、ハニカムコア体の耐振性を維持しながら、ハニカムコア体のコストアップ及び重量増加を回避することができるという利点がある。

請求項４に係る発明では、メタル触媒は、消音器内を仕切るセパレータに取付けたものであって、平板と波板の間のろう付け位置が、セパレータに重なるようにセパレータに取付けたので、セパレータとメタル触媒の間のろう付け部を一致させることができる。

セパレータとメタル触媒の間のろう付け部の位置を一致させることができれば、セパレータでメタル触媒のろう付け部を補強することができる。
メタル触媒のろう付け部をセパレータで補強することで、メタル触媒の強度を上げ、耐振性をさらに向上させることができるという利点がある。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
以下の説明で、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は消音器を基準にした方向であり、消音器から各方向に、Ｆｒは前方、Ｒｒは後方、Ｌは左側、Ｒは右側、Ｔは上方、Ｂは下方を示す。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１は本発明に係るメタル触媒を装着した消音器の断面図であり、消音器１０は、円筒状のボデイアウタ１１と、このボデイアウタ１１の内側に配置してボデイアウタ１１の内側を分割する第１セパレータ１２及び第１セパレータ１２の後方に配置する第２セパレータ１３とによりボデイアウタ１１内に前室１４、中室１５、後室１６を形成し、第２セパレータ１３の後方に設けて第２セパレータ１３の円周肩部１３ａにより一端１７ａが保持されるボデイインナ１７と、このボデイインナ１７の他端１７ｂを保持しボデイアウタ１１の内側に配置するリング状のリング部材２１と、このリング部材２１の後方に設け後室１６の後方を塞ぐキャップインナ２２及びキャップリヤ部材２３と、前室１４の前方を塞ぐキャップフロント部材２４とを備えると共に、第１セパレータ１２及び第２セパレータ１３を貫通して、前室１４の前方から後室１６の後方まで延ばし排気ガスを後室１６に導く入口パイプ２５と、この入口パイプ２５に接続し排気ガスの向きを略１８０度変える第２ジョイント部材２６と、この第２ジョイント部材２６に接続しメタル触媒３０との間を連結する第２テーパパイプ３１と、この第２テーパパイプ３１に接続し且つ第２セパレータ１３を貫通して配置するメタル触媒３０と、このメタル触媒３０に接続し第１ジョイント部材３２との間を連結する第１テーパパイプ３３と、この第１テーパパイプ３３に接続し排気ガスの向きを略１８０度変える第１ジョイント部材３２と、この第１ジョイント部材３２に接続し排気ガスを後室１６に導く第１中間パイプ３４と、第２セパレータ１３と第１セパレータ１２を貫通して配置し後室１６から前室１４に排気ガスを導く第２中間パイプ３５と、第１セパレータ１２を貫通して配置し前室１４から中室１５に排気ガスを導く第３中間パイプ３６と、第２セパレータ１３、キャップインナ２２及びキャップリヤ部材２３を貫通して排気ガスを消音器外に導く出口パイプ３７とからなる。

そして、メタル触媒３０と第１テーパパイプ３３との連結部を溶接し、第１テーパパイプ３３と第１ジョイント部材３２との連結部を溶接し、メタル触媒３０と第２テーパパイプ３１との連結部を溶接して、これらを相互に固定する。
４１は第１ステー部材であり、この第１ステー部材４１に溶接ナット４２を取付ける。

すなわち、この消音器１０は、ボデイアウタ１１を第１及び第２セパレータ１２、１３により前室１４、中室１５、後室１６の３室に仕切り、排気ガスを導くパイプの一部にメタル触媒３０を介在させ、このメタル触媒３０を、消音器１０内に仕切る第２セパレータ１３に取付けると共に、この第２セパレータ１３に中間パイプ３４、３５、入口パイプ２５及び出口パイプ３７を取付け、第１セパレータ１２に第１テーパパイプ３３、第１〜第３中間パイプ３４、３５、３６及び入口パイプ２５を取付けた部材である。

なお、ボデイインナ１７及びキャップインナ２２はパンチング鋼板である。そして、ボデイアウタ１１とボデイインナ１７の間、及びキャップインナ２２とキャップリヤ部材２３の間に形成された空間に、成形したグラスウール４３、４４を入れ消音効果を高めるようにした。

図２は図１の２−２線断面図であり、第１セパレータ１２に複数の穴４５〜４９を開け、これらの穴４５〜４９にパイプを取付けることを示す。
ボデイアウタ１１の内側を仕切る第１セパレータ１２に開けた穴４５〜４９に、図左から右に、第１中間パイプ３４、入口パイプ２５、第１テーパパイプ３３、第３中間パイプ３６、及び第２中間パイプ３５を貫通させて取付け、これらのパイプ２５、３３〜３６の周囲と第１セパレータ１２の間を溶接により固定する。溶接範囲はパイプの周囲のうちの一部である。

なお、５１はボデイアウタ１１の外周に備える第２ステー部材であり、この第２ステー部材５１に溶接ナット５２を取付ける。

図３は図１の３−３線断面図であり、第２セパレータ１３に複数の穴５５〜５９を開け、これらの穴５５〜５９にパイプを取付けることを示す。これらの穴５５〜５９は、バーリング加工によりフランジ部５５ａ〜５９ａを備えるバーリング穴５５〜５９とし、前図に示した第１セパレータ１２との相違点は、パイプ取付用に開けた穴の位置や大きさに一部異なる点があることである。

ボデイアウタ１１の内側を仕切る第２セパレータ１３に開けたこれらのバーリング穴５５〜５９に、図右から左に、出口パイプ３７、第１中間パイプ３４、入口パイプ２５、メタル触媒３０の外筒６１、及び第２中間パイプ３５を貫通させて取付ける。

このように、前室１４（図１参照）、中室１５、後室１６の間をつなぐパイプは、第１セパレータ１２で溶接により固定し、第２セパレータ１３に開けたバーリング穴５５〜５９により支持する構造としたので、温度の上昇下降により、第１セパレータ１２の支持部６２・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）を基準に長手方向前後に伸縮可能となる。

すなわち、第１セパレータ１２（図２参照）の支持部６２・・・により各パイプは、第１セパレータ１２の前後に伸縮可能となるため、パイプに長手方向の熱応力は発生しない。
この結果、パイプにかかる長手方向の熱応力は発生しないため、消音器１０の耐久性を高めることができる。

図１に戻り、消音器１０内を通過する排気ガスの経路について説明する。
最初に、排気ガスは、前方の入口パイプ２５から入り、第２ジョイント部材２６で略１８０度向きを変え、第２テーパパイプ３１を介してメタル触媒３０を通り浄化され、第１テーパパイプ３３を通り、第１ジョイント部材３２で略１８０度向きを変え、第１中間パイプ３４を通って後室１６に導かれる。

次に、後室に導かれた排気ガスは、第２中間パイプ３５を通って前室１４に導かれ、前室１４に導かれた排気ガスは、第３中間パイプ３６を通って中室１５に導かれる。
最後に、中室１５に導かれた排気ガスは、出口パイプ３７を通って後方に吐出される。

図４は本発明に係るメタル触媒の長手方向の構造を説明する断面図であり、消音器１０からメタル触媒３０を取出したものである。メタル触媒３０は、平板６３と波板６４を重ねロール状に巻いてろう付けしハニカムコア体６５の外側に外筒６１を嵌合させたものであり、Ｌ１は外筒の長さ、Ｌ２はハニカムコア体６５の長さ、Ｌ３はハニカムコア体６５の外筒６１へのろう付け長さであり、本実施例においてＬ３＝Ｌ２である。Ｌ４はハニカムコア体６５内において、平板６３と波板６４の間を固定するろう付け長さであり、矢印６６は排気ガスの流れ方向を示すものである。
平板６３と波板６４からなるハニカムコア体６５の構造は次図で説明する。

図において、平板６３と波板６４の間のろう付け位置を、排気ガスの流れの出口側に偏位させて設けた。メタル触媒３０の入口付近は、出口側よりも温度が高く、材料強度が低下するため、平板６３と波板６４の間のろう付け位置は、排気ガスの流れの出口側に偏位させて設けたものである。平板６３と波板６４の間のろう付け位置を、排気ガスの流れの出口側に偏位させることにより、平板６３と波板６４の間のろう付けした部分の耐久性を向上することができる。

加えて、平板６３と波板６４の間のろう付け範囲Ｌ４を、ハニカムコア体６５と外筒６１の間のろう付け範囲Ｌ２よりも短くした。
具体的には、平板６３と波板６４の間のろう付け長さＬ４は、ハニカムコア体６５長さＬ２の１０〜５０％としたものである。
平板６３と波板６４の間のろう付け長さＬ４が、ハニカムコア体６５長さＬ２の１０％未満の場合、ハニカムコア体６５の耐振性が低下する。

一方、平板６３と波板６４の間のろう付け長さＬ４が、ハニカムコア体６５長さＬ２の５０％超の場合、ハニカムコア体６５のコストアップや重量増加につながる。加えて、熱応力が大きくなる。

従って、平板６３と波板６４の間のろう付け長さＬ４は、ハニカムコア体６５長さＬ２の１０〜５０％とした。
この結果、ハニカムコア体６５の耐振性を維持しながら、ハニカムコア体６５のコストアップ及び重量増加を回避することができる。

図５は図４の５矢視図であり、メタル触媒の径方向の構造を説明する図であり、メタル触媒３０は、前述のように、薄い平板６３及び波板６４を交互に且つ同心円状に重ね多層構造を形成したハニカムコア体６５と、このハニカムコア体６５の外側面６５ａ・・・に嵌合させた外筒６１とからなり、平板６３・・・と波板６４・・・とからなるハニカムコア体６５の外側面６５ａ・・・に外筒６１を嵌合させたものである。

すなわち、メタル触媒３０は、薄い平板６３・・・及び波板６４・・・を重ねてロール状に巻いて平板６３・・・と波板６４・・・をろう付けし、多数の網目状通路を備えたハニカムコア体６５とし、このハニカムコア体６５の外側面６５ａ・・・を外筒６１で覆うと共にこれらの間をろう付けしてなる。

図６は図５の６部拡大図であり、ろう付け部７１・・・は、薄い平板６３・・・及び波板６４・・・を重ねてロール状に巻いたときに、波板６４・・・の頂部７２・・・と平板６３及びハニカムコア体６５の外側面６５ａである波板６４・・・の頂部７２・・・と外筒６１が接する部位に行うことを示す。

図１に戻って、長手方向におけるメタル触媒３０のろう付け部と、第２セパレータ１３との配置関係を説明する。
メタル触媒３０は、消音器１０内を仕切る第２セパレータ１３に取付けたものであって、平板６３・・・と波板６４・・・の間のろう付け位置７５が、第２セパレータ１３に重なるようにして第２セパレータ１３に取付けたことを特徴とする。

メタル触媒３０は、平板６３・・・と波板６４・・・の間のろう付け位置７５が、第２セパレータ１３に重なるように第２セパレータ１３に取付けたので、第２セパレータ１３とメタル触媒３０の間のろう付け部を一致させることができる。

第２セパレータ１３とメタル触媒３０の間のろう付け部の位置７５を一致させることができれば、第２セパレータでメタル触媒３０のろう付け部を補強することができる。
メタル触媒３０のろう付け部を第２セパレータ１３で補強することで、メタル触媒３０の強度を上げ、耐振性をさらに向上させることができる。

本発明の作用を説明する。
メタル触媒３０は、薄い平板６３及び波板６４を多層に重ねロール状に巻いて平板６３と波板６４をろう付けしてハニカムコア体６５とし、このハニカムコア体６５を外筒６１で覆い、これらの間をろう付けしてなる。

ハニカムコア体６５を構成する平板６３・・・と波板６４・・・の間のろう付け範囲を、ハニカムコア体６５と外筒６１の間のろう付け範囲より短くしたので、平板６３・・・と波板６４・・・の間のろう付け量を低減することができ、メタル触媒３０のコスト及び重量を下げることができる。
また、平板６３・・・と波板６４・・・の間のろう付け範囲を、ハニカムコア体６５と外筒６１の間のろう付け範囲より短くした。すなわち、ハニカムコア体６５と外筒６１の間のろう付け範囲は長くした。
この結果、ハニカムコア体６５の外筒６１への取付強度を向上させることができる。

さらに、平板６３・・・と波板６４・・・の間のろう付け範囲を短くすることで、熱応力は小さくなるため、平板６３・・・と波板６４・・・の間において、所定の強度を確保し易くなる。

平板６３・・・と波板６４・・・の間において、所定の強度を確保しながら、ハニカムコア体６５の外筒６１への取付強度を上げたので、メタル触媒３０の耐振性をさらに向上させることができる。
従って、ハニカムコア体６５の外筒６１への取付強度を向上すると共に、ろう付け範囲を短くしてろう付けコストを低減し、耐振性を向上させたメタル触媒を提供することができる。

図７は図４の別実施例図である。
メタル触媒３０は、平板６３・・・と波板６４・・・とからなるハニカムコア体６５に外筒６１を嵌合させてなる部材であり、Ｌ１は外筒の長さ、Ｌ２はハニカムコア体６５の長さ、Ｌ３はハニカムコア体６５の外筒６１へのろう付け長さ、Ｌ４はハニカムコア体６５内のろう付け長さを示す。

図４と大きく異なる点は、ハニカムコア体６５内のろう付け長さＬ４を、ハニカムコア体６５の長さＬ３より短くした点にあり、メタル触媒３０の外筒６１の長さＬ１を長くしたいときなどに好適である。

尚、請求項１において、平板と波板の間のろう付け位置は、排気ガスの出口側に偏位させないで設けることは差し支えない。

本発明は、自動二輪車に好適である。

本発明に係るメタル触媒を装着した消音器の断面図である。 図１の２−２線断面図である。 図１の３−３線断面図である。 本発明に係るメタル触媒の長手方向の構造を説明する断面図である。 図４の５矢視図である。 図５の６部拡大図である。 図４の別実施例図である。

符号の説明

１０…消音器、１２…第１セパレータ、３０…メタル触媒、６１…外筒、６３…平板、６４…波板、６５…ハニカムコア体、６５ａ…ハニカムコア体の外側面。

Claims (4)

1. 薄い平板及び波板を重ねてロール状に巻いて前記平板と波板をろう付けし、多数の網目状通路を備えたハニカムコア体とし、このハニカムコア体の外側面を外筒で覆うと共にこれらの間をろう付けしてなるメタル触媒において、
   前記平板と波板の間のろう付け範囲を、前記ハニカムコア体と前記外筒の間のろう付け範囲よりも短くしたことを特徴とするメタル触媒。
2. 前記平板と波板の間のろう付け位置は、排気ガスの流れの出口側に偏位させて設けたことを特徴とする請求項１記載のメタル触媒。
3. 前記平板と波板の間のろう付け長さは、前記ハニカムコア体長さの１０〜５０％としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のメタル触媒。
4. 請求項１、請求項２又は請求項３記載のメタル触媒は、消音器内を仕切るセパレータに取付けたものであって、前記平板と波板の間のろう付け位置が、前記セパレータに重なるようにして前記セパレータに取付けたことを特徴とするメタル触媒。

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