JP2008259996A

JP2008259996A - メタルハニカム担体

Info

Publication number: JP2008259996A
Application number: JP2007106298A
Authority: JP
Inventors: Taku Tsuchiya; 卓土屋; Tadashi Goto; 正後藤; Kaoru Kitamura; 薫北村; Yasuharu Tsukagoshi; 康晴塚越; Chiyoko Nemoto; 千代子根本; Nobuyuki Kakiya; 信行垣矢
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2008-10-30

Abstract

【課題】メタルハニカム担体によって浄化性能を向上させる。
【解決手段】触媒成分３８を支持するために、波板１６と平板１５とを重ね、あるいは、これらの波板１６と平板１５とを多重に巻いて形成されるメタルハニカム担体１１において、このメタルハニカム担体１１の側面にレーザビーム等によって波板１６の波の１／２ピッチよりも内径の大きな孔２１を開け、波板１６及び平板１５を溶融させて溶融粒３６を形成するとともに、孔２１によって波板１６と平板１５とで形成される複数の排出ガス通路３１を連通させた。
【選択図】図４

Description

本発明は、メタルハニカム担体の改良に関するものである。

従来のメタルハニカム担体として、担体素子を構成する波板及び平板に直交する方向にレーザービームを貫通させ、波板と平板とを相互に溶接するもの（例えば、特許文献１参照。）、ハニカム構造体に外周からレーザビームを照射してハニカム構造体を構成するコルゲートシートと平板とに穴をあけ、コルゲートシートと平板とを溶着するもの（例えば、特許文献２参照。）が知られている。
特開平８−５７６７３号公報特開昭６３−１８５６２７号公報

特許文献１の図２を以下の図５で説明する。なお、符号は振り直した。
図５は従来のメタル触媒担体の溶接方法を示す断面図であり、波板１０１と平板１０２に直交する方向からレーザービーム１０３を照射して貫通部１０４を形成し、貫通部１０４の縁部の波板１０１と平板１０２とを溶融させて溶融部１０６を形成することで、波板１０１と平板１０２とを相互に溶接したことが示されている。

特許文献２の第３図を以下の図６で説明する。なお、符号は振り直した。
図６は従来のハニカム構造体の製造方法を示す断面図であり、ハニカム構造体１１１の中心に向けて側方からレーザビーム１１２を照射し、コルゲートシート１１３の山部又は谷部に当たる位置でコルゲートシート１１３と平板１１４とを同時に溶融して溶着孔１１６を開け、コルゲートシート１１３と平板１１４とを溶着させることが示されている。

メタルハニカム担体において、浄化性能を向上させようとした場合、メタルハニカム担体内の排気ガスの流れを乱して触媒成分に排気ガスを接触しやすくする方法が考えられる。

特許文献１においては、貫通部１０４を開けることにより、排気ガス通路に直交する貫通部１０４によって排気ガスの流れが乱れやすくなるが、貫通部１０４内に流入した排気ガスは単に溶融した溶融部１０６に接触するだけであり、触媒反応に関与せず、浄化性能向上の効果は小さい。

特許文献２においては、コルゲートシート１１３の山部又は谷部と平板１１４とに溶着孔１１６を開けるので、この溶融孔１１６によって排気ガスの流れが乱される通路は限られ、浄化性能はそれほど向上しない。
本発明の目的は、メタルハニカム担体によって浄化性能を向上させることにある。

請求項１に係る発明は、触媒の活性成分を支持するために、波板と平板とを重ね、あるいは、これらの波板と平板とを多重に巻いて形成されるメタルハニカム担体において、このメタルハニカム担体の側面にレーザビーム等によって波板の波の１／２ピッチよりも内径の大きな孔を開け、波板及び平板を溶融させて溶融粒を形成するとともに、孔によって波板と平板とで形成される複数の排出ガス通路を連通させたことを特徴とする。

作用として、メタルハニカム担体の側面にレーザビーム等によって波板の波の１／２ピッチよりも内径の大きな孔を開けると、波板と平板とで出来る複数の排気ガス通路が孔によって接続され、各排気ガス通路を流れる排気ガスが孔内で衝突したり拡散したりして乱流が発生しやすくなる。更に、溶融粒によってより一層乱流が発生しやすくなる。

請求項１に係る発明では、メタルハニカム担体の側面にレーザビーム等によって波板の波の１／２ピッチよりも内径の大きな孔を開け、波板及び平板を溶融させて溶融粒を形成するとともに、孔によって波板と平板とで形成される複数の排出ガス通路を連通させたので、波板の波の１／２ピッチよりも内径の大きな孔によって複数の排出ガス通路を連通させることで、複数の排出ガス通路の排気ガス流を衝突・拡散させることにより乱流を発生させることができ、更に、メタルハニカム触媒内の排気ガス通路を通過する排気ガスに溶融粒で乱流をより一層発生させやすくすることができ、排気ガスが触媒の活性成分に接触しやすくなり、浄化性能を向上させることができる。

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。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ハニカム担体を備えるメタルハニカム触媒の斜視図であり、メタルハニカム触媒１０は、例えば、車両用エンジンの排気通路に設けられ、排出ガス中に含まれるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘを浄化するものであり、ハニカム状に形成されたメタルハニカム担体１１と、このメタルハニカム担体１１の表面に付着支持された触媒成分（不図示）と、メタルハニカム担体１１の外周を覆う筒体１３とからなる。

メタルハニカム担体１１は、平板１５と波板１６とを多重に巻いて形成する、あるいは平板１５と波板１６とを重ねて形成したものであり、筒体１３に圧入される前、あるいは圧入された後に、平板１５と波板１６とのそれぞれの両端面がレーザ溶接で連続的に、あるいは間欠的に接合される。

図中の複数の１８は平板１５と波板１６とのそれぞれの一端面のレーザ溶接時に出来た溶融部であり、平板１５と波板１６とのそれぞれの他端面にも同様な溶融部が出来ている。これらの溶融部１８は、メタルハニカム担体１１内の排出ガス通路内に乱流を発生させる部分であり、浄化性能向上に寄与している。
筒体１３は、メタルハニカム担体１１が圧入された後で、メタルハニカム担体１１の外周部の両端面とレーザ溶接で連続的に、あるいは間欠的に接合された部材である。

上記のメタルハニカム担体１１及び筒体１３は、長手方向（図の上下方向）に直交するように中心に向けて且つ周方向に間隔を空けて複数の孔２１が開けられている。
孔２１は、レーザビームにより開けられたものであり、レーザビームで内部に溶融粒が形成されるとともに、メタルハニカム担体１１内の複数の排出ガス通路を連通するためのものであり、メタルハニカム担体１１の中心近くまで開けてもよいし、裏側に貫通するように開けてもよい。

図２は本発明に係るメタルハニカム担体の孔開け加工を示す作用図である。
メタルハニカム触媒１０を把持治具２４で把持し、レーザ加工装置２５のヘッド２６からメタルハニカム触媒１０の外周面１０ａにレーザビーム２７を照射し、孔２１を開ける。
一つの孔２１の加工が終了したら、メタルハニカム担体１１を所定角度回転させ、上記と同様にして円周方向の別の箇所に孔２１を複数開ける。

図３（ａ），（ｂ）は本発明に係るメタルハニカム触媒の要部の横断面図である。
（ａ）はメタルハニカム触媒１０に孔２１（図２参照）を開ける前の状態を示している。平板１５と波板１６との間には、複数の排出ガス通路３１が形成されている。

ここで、波板１６の山１６ａから山１６ｂまでの波の１周期を波板１６の波のピッチＰと呼ぶときに、波の１／２Ｐは、波板１６が半径方向外側の平板１５ａを離れ始める点３３から半径方向内側の平板１５ｂを離れ始める点３４までを、点３３と点３４との円周上の距離の中央とメタルハニカム触媒１０の中心とを結ぶ直線３５に直交する方向に測った際の直線距離である。

（ｂ）は、メタルハニカム触媒１０に孔２１を開けた後の状態を示している。
孔２１が開けられたときに、孔２１の縁の平板１５及び波板１６に溶融粒３６が複数形成される。また、各排出ガス通路３１は孔２１で連通している。
図中のＷは孔２１におけるメタルハニカム触媒１０の長手方向に直交する方向の最小幅である。

以上の（ａ），（ｂ）において、本発明では、（ａ）に示した波板１６の波の１／２ピッチと、（ｂ）に示した孔２１の最小幅Ｗとの関係を、Ｗ＞Ｐ／２としている。
このように、孔２１の最小幅Ｗを波板１６の波の１／２ピッチよりも大きくすることで、メタルハニカム担体１１に孔２１を開けたときに、孔２１によって、メタルハニカム担体１１に形成された複数の排出ガス通路３１が常に連通するようにしている。

図４は本発明に係るメタルハニカム担体の孔の作用を示す作用図であり、メタルハニカム担体１１の排出ガス通路３１に沿うとともに孔２１を横切る断面図で作用を説明する。
排出ガスは、各排出ガス通路３１ａ〜３１ｅを、矢印で示すように上から下に流れるときに、排出ガス通路３１ｂ〜３１ｅの孔２１の縁に出来た複数の溶融粒３６によってそれぞれ乱流が発生し、また、排出ガス通路３１ｂ〜３１ｅ内に流れていた排出ガスは孔２１内で衝突したり拡散したりして、各排出ガス通路３１ｂ〜３１ｅの下流に流れていく。

単に、排出ガスが各排出ガス通路３１ａ〜３１ｅを流れる状態では、メタルハニカム担体１１の内面に付着支持された触媒成分３８の表面に排出ガスの層が出来て層流となり、一部の排出ガスのみが触媒成分３８に接触するに留まるが、本発明では、上記の複数の溶融粒３６の存在や各排出ガス通路３１ｂ〜３１ｅの連通によって、孔２１の下流の排出ガス通路３１ｂ〜３１ｅにおいて、触媒成分３８の表面の排出ガス層が上記の乱流によって乱され、排出ガスの多くが触媒成分３８に接触しやすくなり、排出ガスの浄化を促進させることができる。

以上の図３及び図４に説明したように、本発明は、触媒の活性成分としての触媒成分３８を支持するために、波板１６と平板１５とを重ね、あるいは、これらの波板１６と平板１５とを多重に巻いて形成されるメタルハニカム担体１１において、このメタルハニカム担体１１の側面にレーザビーム２７（図２参照）等によって波板１６の波のＰ／２よりも内径としての最小幅Ｗの大きな孔２１を開け、波板１６及び平板１５を溶融させて溶融粒３６を形成するとともに、孔２１によって波板１６と平板１５とで形成される複数の排出ガス通路３１を連通させたことを特徴とする。

これにより、波板１６の波のＰ／２よりも最小幅Ｗの大きな孔２１によって複数の排出ガス通路３１を連通させることで、複数の排出ガス通路３１を流れる排気ガスを衝突・拡散させることにより乱流を発生させることができ、更に、メタルハニカム触媒１０（図１参照）内の排気ガス通路３１を通過する排気ガスに複数の溶融粒３６で乱流をより一層発生させやすくすることができ、排気ガスが触媒成分３８に接触しやすくなり、浄化性能を向上させることができる。

尚、本実施形態の図２に示した孔２１を開けるレーザとしては、半導体レーザが好適である。また、図２で説明したように、メタルハニカム触媒１０の外周面１０ａにレーザビーム２７を照射して孔２１を開けたが、これに限らず、メタルハニカム触媒１０の外周面１０ａに電子ビームを当てて孔２１を開けてもよい。

本発明のメタルハニカム担体は、車両用エンジンの排出ガスの浄化に好適である。

本発明に係るメタルハニカム担体を備えるメタルハニカム触媒の斜視図である。本発明に係るメタルハニカム担体の孔開け加工を示す作用図である。本発明に係るメタルハニカム触媒の要部の横断面図である。本発明に係るメタルハニカム担体の孔の作用を示す作用図である。従来のメタル触媒担体の溶接方法を示す断面図である。従来のハニカム構造体の製造方法を示す断面図である。

符号の説明

１１…メタルハニカム担体、１５…平板、１６…波板、２１…孔、２７…レーザビーム、３１…排出ガス通路、３６…溶融粒、３８…触媒の活性成分（触媒成分）、Ｐ…波板の波のピッチ、Ｗ…孔の内径（孔の最小幅）。

Claims

触媒の活性成分を支持するために、波板と平板とを重ね、あるいは、これらの波板と平板とを多重に巻いて形成されるメタルハニカム担体において、
このメタルハニカム担体の側面にレーザビーム等によって前記波板の波の１／２ピッチよりも内径の大きな孔を開け、前記波板及び前記平板を溶融させて溶融粒を形成するとともに、前記孔によって波板と平板とで形成される複数の排出ガス通路を連通させたことを特徴とするメタルハニカム担体。