JP2520475B2 - 耐熱疲労性に優れた自動車排ガス浄化触媒用金属基体 - Google Patents
耐熱疲労性に優れた自動車排ガス浄化触媒用金属基体Info
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- JP2520475B2 JP2520475B2 JP1116137A JP11613789A JP2520475B2 JP 2520475 B2 JP2520475 B2 JP 2520475B2 JP 1116137 A JP1116137 A JP 1116137A JP 11613789 A JP11613789 A JP 11613789A JP 2520475 B2 JP2520475 B2 JP 2520475B2
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
- F01N3/2875—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration by using elastic means, e.g. spring leaves, for retaining catalyst body in the housing
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車の排ガス浄化用の触媒コンバータと
して用いられる金属基体（金属担体）の改良に関する。
して用いられる金属基体（金属担体）の改良に関する。
［従来の技術］ 近年、自動車の排ガス浄化用の触媒を担持する担体と
して、セラミックスハニカムに代わり金属担体が注目さ
れてきている。この金属担体は、厚さ50μｍ前後のステ
ンレス鋼製の平らな箔（以下、単に平箔と称する）と波
型加工を施されたステンレス鋼製箔（以下、単に波箔と
称する）を重ねて、円筒形或いは楕円注状に巻き込んで
ハニカム体とし、このハニカム体を金属外筒内に嵌装し
て平箔・波箔・外筒間を相互に蝋付けや抵抗溶接等によ
って接合して製作されている。
して、セラミックスハニカムに代わり金属担体が注目さ
れてきている。この金属担体は、厚さ50μｍ前後のステ
ンレス鋼製の平らな箔（以下、単に平箔と称する）と波
型加工を施されたステンレス鋼製箔（以下、単に波箔と
称する）を重ねて、円筒形或いは楕円注状に巻き込んで
ハニカム体とし、このハニカム体を金属外筒内に嵌装し
て平箔・波箔・外筒間を相互に蝋付けや抵抗溶接等によ
って接合して製作されている。
金属担体は、自動車の高速連続運転に耐える十分な強
度と、激しい加熱・冷却サイクルに耐える耐熱疲労性が
要求される。特に、金属外筒とその内部に嵌装される平
箔と波箔からなるハニカム体は、急速な加熱と冷却によ
る温度差（ハニカム体が金属外筒に先行して加熱され
る）によって熱歪を生じ、これが両者の接合部の破損を
招来し、ハニカム体の飛び出しや排ガス下流方向へのズ
レを生じる等の事態を発生する処から、金属担体は高度
の耐熱疲労特性を有することが要求される。
度と、激しい加熱・冷却サイクルに耐える耐熱疲労性が
要求される。特に、金属外筒とその内部に嵌装される平
箔と波箔からなるハニカム体は、急速な加熱と冷却によ
る温度差（ハニカム体が金属外筒に先行して加熱され
る）によって熱歪を生じ、これが両者の接合部の破損を
招来し、ハニカム体の飛び出しや排ガス下流方向へのズ
レを生じる等の事態を発生する処から、金属担体は高度
の耐熱疲労特性を有することが要求される。
而して、上記金属外筒とハニカム体の接合を強化する
ことを狙いとする技術的手段として、たとえば特開昭61
−19957号公報や特開昭62−45345号公報に開示されてい
るように、ハニカム体自体の部分的な接合によって、金
属担体の熱疲労強度の向上を図る技術がある。また、金
属外筒とハニカム体の接合部における剥離防止を目的と
して、たとえば実開昭62−194436号公報に開示されてい
る技術がある。この技術は、ハニカム体の少なくとも一
部の横断面部において波箔と平箔とを相互に接合すると
ともに金属外筒の一横断面部においてのみハニカム体の
外周を金属外筒の内周面に接合し、熱歪を軸方向におい
て吸収し金属外筒とハニカム体の接合部における剥離を
防止するようにしている。
ことを狙いとする技術的手段として、たとえば特開昭61
−19957号公報や特開昭62−45345号公報に開示されてい
るように、ハニカム体自体の部分的な接合によって、金
属担体の熱疲労強度の向上を図る技術がある。また、金
属外筒とハニカム体の接合部における剥離防止を目的と
して、たとえば実開昭62−194436号公報に開示されてい
る技術がある。この技術は、ハニカム体の少なくとも一
部の横断面部において波箔と平箔とを相互に接合すると
ともに金属外筒の一横断面部においてのみハニカム体の
外周を金属外筒の内周面に接合し、熱歪を軸方向におい
て吸収し金属外筒とハニカム体の接合部における剥離を
防止するようにしている。
また、特開昭62−30533号公報には、ハニカム体と金
属外筒の間にカラー状の間隔片を排ガス上流向きに突出
させて挿入しハニカム体と金属外筒の間の温度差に起因
する熱歪を吸収するようにした技術がまた、実開昭63−
28822号公報には、ハニカム体と金属外筒の間にガス導
入用の衝突板を兼ねた多数のフィン状突出部（排ガス上
流向きに突出）を有する中間筒を嵌装し、ハニカム体と
金属外筒の間の温度差に起因する熱歪を吸収するように
した技術が開示されている。
属外筒の間にカラー状の間隔片を排ガス上流向きに突出
させて挿入しハニカム体と金属外筒の間の温度差に起因
する熱歪を吸収するようにした技術がまた、実開昭63−
28822号公報には、ハニカム体と金属外筒の間にガス導
入用の衝突板を兼ねた多数のフィン状突出部（排ガス上
流向きに突出）を有する中間筒を嵌装し、ハニカム体と
金属外筒の間の温度差に起因する熱歪を吸収するように
した技術が開示されている。
しかしながら、これら先行技術において、ハニカム体
自体を部分的に接合するものは、金属担体の製造が難し
く多数の担体について常に一定の接合構造のものを安定
して得ることが困難である。また、一横断面で金属外筒
とハニカム体を接合するものは、軸方向における熱応力
の低減には効果があるけれども、径方向における熱応力
の緩和ができないから長さに対して径の大きめの担体に
おいては問題がある。さらに、ハニカム体と金属外筒の
間にカラー状或いは多数のフィン状突出部を有する中間
筒を嵌装する技術は、熱応力を効果的に緩和する有効な
技術であるけれども、担体を一周するカラー状の間隔片
は、その形状からそれ自体の剛性が高く担体の径方向に
おける熱応力を緩和し難い。
自体を部分的に接合するものは、金属担体の製造が難し
く多数の担体について常に一定の接合構造のものを安定
して得ることが困難である。また、一横断面で金属外筒
とハニカム体を接合するものは、軸方向における熱応力
の低減には効果があるけれども、径方向における熱応力
の緩和ができないから長さに対して径の大きめの担体に
おいては問題がある。さらに、ハニカム体と金属外筒の
間にカラー状或いは多数のフィン状突出部を有する中間
筒を嵌装する技術は、熱応力を効果的に緩和する有効な
技術であるけれども、担体を一周するカラー状の間隔片
は、その形状からそれ自体の剛性が高く担体の径方向に
おける熱応力を緩和し難い。
また、多数のフィン状突出物を有する中間筒を嵌装す
るものは、金属外筒との接合がなされないのでハニカム
体を支持するためのリテーナが必要でありまた、担体の
軸方向に突出したフィン状部の先端を金属外筒の内周面
に接合する場合にはフィン状突出部に金属外筒内周面の
曲率に合致した曲率を与えねばならず、その加工が至難
である。
るものは、金属外筒との接合がなされないのでハニカム
体を支持するためのリテーナが必要でありまた、担体の
軸方向に突出したフィン状部の先端を金属外筒の内周面
に接合する場合にはフィン状突出部に金属外筒内周面の
曲率に合致した曲率を与えねばならず、その加工が至難
である。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、これら従来の技術における問題を解決し、
上述した熱歪を効果的に吸収し、金属外筒とハニカム体
の接合をより一層強固にし長時間の使用に耐える自動車
排ガス浄化触媒用金属担体（金属基体）を提供すること
を目的とする。
上述した熱歪を効果的に吸収し、金属外筒とハニカム体
の接合をより一層強固にし長時間の使用に耐える自動車
排ガス浄化触媒用金属担体（金属基体）を提供すること
を目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨とするところは、平らな金属箔と波型加
工を施された金属箔とを重ねて巻き込んで形成したハニ
カム体と、該ハニカム体が嵌装される金属外筒と、前記
ハニカム体と金属外筒の間にステンレス鋼製中間筒を嵌
装してなる自動車排ガス浄化触媒用金属基体において、
前記中間筒に一端側から軸方向に延びるスリットを複数
設け、そのスリット長さを中間筒の長さの1/4〜3/4と
し、かつ、スリットを刻設した側の一端側端部外周面と
金属外筒の一端側端部の内周面とを接合するとともに、
中間筒の他端側端部の内周面を前記ハニカム体の他端側
端部外周面と接合したことを特徴とする耐熱疲労性に優
れた自動車排ガス浄化触媒用金属基体にある。
工を施された金属箔とを重ねて巻き込んで形成したハニ
カム体と、該ハニカム体が嵌装される金属外筒と、前記
ハニカム体と金属外筒の間にステンレス鋼製中間筒を嵌
装してなる自動車排ガス浄化触媒用金属基体において、
前記中間筒に一端側から軸方向に延びるスリットを複数
設け、そのスリット長さを中間筒の長さの1/4〜3/4と
し、かつ、スリットを刻設した側の一端側端部外周面と
金属外筒の一端側端部の内周面とを接合するとともに、
中間筒の他端側端部の内周面を前記ハニカム体の他端側
端部外周面と接合したことを特徴とする耐熱疲労性に優
れた自動車排ガス浄化触媒用金属基体にある。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明においては、金属外筒とハニカム体との間に中
間筒が存在しかつ、この中間筒のスリット部を金属外筒
と接合し、中間筒の内周面とハニカム体を接合している
ので、使用時に熱膨張差に起因する熱歪が生じても、こ
の中間筒、特にスリット部において熱歪を吸収する。こ
れによって、金属外筒とハニカム体の接合部における剥
離を防止する。
間筒が存在しかつ、この中間筒のスリット部を金属外筒
と接合し、中間筒の内周面とハニカム体を接合している
ので、使用時に熱膨張差に起因する熱歪が生じても、こ
の中間筒、特にスリット部において熱歪を吸収する。こ
れによって、金属外筒とハニカム体の接合部における剥
離を防止する。
以下、本発明を、図面を参照しながら好ましい実施態
様に基づいてさらに詳細に説明する。第１図に、本発明
に係わる金属担体を示す。
様に基づいてさらに詳細に説明する。第１図に、本発明
に係わる金属担体を示す。
本発明に係わる金属担体は、ステンレス鋼等金属製の
平らな箔（平箔）１と同じくステンレス鋼等金属製の平
らな箔（平箔）１を波付け加工して得られる箔（波箔）
２とを重ね合わせて巻き込んで、断面円形（或いはレー
ストラック型断面）の筒状に形成したハニカム体３と、
このハニカム体３を嵌装するステンレス鋼製外筒４（金
属外筒）と、これらハニカム体３および金属外筒４間に
嵌装され熱歪吸収体として機能する中間筒５とから構成
される。平箔１および波箔２は、担体の軸方向の一端の
一定幅位置でたとえばろう付け等によって接合される。
平らな箔（平箔）１と同じくステンレス鋼等金属製の平
らな箔（平箔）１を波付け加工して得られる箔（波箔）
２とを重ね合わせて巻き込んで、断面円形（或いはレー
ストラック型断面）の筒状に形成したハニカム体３と、
このハニカム体３を嵌装するステンレス鋼製外筒４（金
属外筒）と、これらハニカム体３および金属外筒４間に
嵌装され熱歪吸収体として機能する中間筒５とから構成
される。平箔１および波箔２は、担体の軸方向の一端の
一定幅位置でたとえばろう付け等によって接合される。
本発明においては、上記熱歪吸収用の中間筒５をハニ
カム体と金属外筒４間に介在せしめ、前記中間筒５には
第１図に示すようにその一端側から軸方向に延びるスリ
ット６が複数本刻設されている。このスリット６は、余
り短いと熱歪吸収にとって有効ではなくまた、長過ぎる
とハニカム体３と金属外筒４の接合にかえって支障があ
る。発明者等の知見によれば、このスリット６は、中間
筒５の長さの1/4〜3/4程度とすることが好ましい。
カム体と金属外筒４間に介在せしめ、前記中間筒５には
第１図に示すようにその一端側から軸方向に延びるスリ
ット６が複数本刻設されている。このスリット６は、余
り短いと熱歪吸収にとって有効ではなくまた、長過ぎる
とハニカム体３と金属外筒４の接合にかえって支障があ
る。発明者等の知見によれば、このスリット６は、中間
筒５の長さの1/4〜3/4程度とすることが好ましい。
中間筒５は第２図に示すように、スリット６の端部側
の外面の一部で金属外筒４の内周面とろう付け等の手段
によって接合され接合部７を形成している。一方、中間
筒５の他端側内面はハニカム体３の外周面とろう付け等
の手段によって接合され接合部８を形成している。中間
筒５のスリット６と金属外筒４との接合部７は、スリッ
ト全体に亘って隣接すると熱歪吸収にとって効果がない
から、スリットの端部側の一部において接合するものと
する。
の外面の一部で金属外筒４の内周面とろう付け等の手段
によって接合され接合部７を形成している。一方、中間
筒５の他端側内面はハニカム体３の外周面とろう付け等
の手段によって接合され接合部８を形成している。中間
筒５のスリット６と金属外筒４との接合部７は、スリッ
ト全体に亘って隣接すると熱歪吸収にとって効果がない
から、スリットの端部側の一部において接合するものと
する。
なお、中間筒５の厚さは、0.1〜1mmの範囲が望ましく
また、ハニカム体３と中間筒５の接合は、第２図に示す
ように、一部でもよいが、スリットのない部分全域に亘
って接合することもできる。また、第１図および第２図
において、左側端部が排ガスの上流側である。
また、ハニカム体３と中間筒５の接合は、第２図に示す
ように、一部でもよいが、スリットのない部分全域に亘
って接合することもできる。また、第１図および第２図
において、左側端部が排ガスの上流側である。
本発明は上述のように、金属外筒とハニカム体との間
に中間筒を介在させて、間接的に金属外筒とハニカム体
とを接合するとともに、該中間筒にスリット部を設けて
その一部を金属外筒の内周面に接合しているから、高速
連続運転に耐える十分な強度を有しかつ、担体使用時の
急激な加熱・冷却サイクルによって金属外筒４とハニカ
ム体３との間に熱膨張差が生じこれによって熱歪が発生
しても、このスリットの非接合部分で吸収することがで
きる。金属外筒４とハニカム体３との間に熱膨張差に起
因する熱歪が軸方向或いは半径方向におけるものであっ
ても、吸収可能である。
に中間筒を介在させて、間接的に金属外筒とハニカム体
とを接合するとともに、該中間筒にスリット部を設けて
その一部を金属外筒の内周面に接合しているから、高速
連続運転に耐える十分な強度を有しかつ、担体使用時の
急激な加熱・冷却サイクルによって金属外筒４とハニカ
ム体３との間に熱膨張差が生じこれによって熱歪が発生
しても、このスリットの非接合部分で吸収することがで
きる。金属外筒４とハニカム体３との間に熱膨張差に起
因する熱歪が軸方向或いは半径方向におけるものであっ
ても、吸収可能である。
［実施例］ （実施例１） 試験用担体（第１図の例） ハニカム体：厚み50μｍの20％Cr−５％Alのステンレス
波箔と平箔を36巻きして作製。
波箔と平箔を36巻きして作製。
外筒： 内径100mm,厚み1.5mm,長さ100mmのステン
レス鋼製。
レス鋼製。
中間筒： 内径100mm,厚み0.3mm,長さ100mmのステン
レス鋼製、スリット長さ50mm,スリット数８本均等間隔
に形成。
レス鋼製、スリット長さ50mm,スリット数８本均等間隔
に形成。
担体接合条件 中間筒と外筒、中間筒とハニカム体、ハニカム体の平
箔と波箔の各接合はNiろう材によるろう付け。中間筒の
両端部より20mm幅にわたって外筒およびハニカム体の全
周接合。これにPt触媒を担持させたγ−アルミナを焼付
ける。
箔と波箔の各接合はNiろう材によるろう付け。中間筒の
両端部より20mm幅にわたって外筒およびハニカム体の全
周接合。これにPt触媒を担持させたγ−アルミナを焼付
ける。
試験条件 排気量2000ccのエンジンに上記担体を搭載し、ベンチ
テストにより800℃以上１分、150℃以下１分、合計１サ
イクル15分の冷熱試験を行った。
テストにより800℃以上１分、150℃以下１分、合計１サ
イクル15分の冷熱試験を行った。
尚、比較例として中間筒を介在させずに外筒とハニカ
ム体を直接接合した担体を上記と同一条件で試験した。
ム体を直接接合した担体を上記と同一条件で試験した。
試験結果 比較例は100サイクル後にハニカム体の最外周から１
〜３層目のいずれかのハニカム部分が全周にわたって破
断し、それより内周のハニカムが排ガスの風下側に約10
mm飛び出していることが認められた。一方、本発明の基
体は冷熱1200サイクル後も何ら異常は認められなかっ
た。
〜３層目のいずれかのハニカム部分が全周にわたって破
断し、それより内周のハニカムが排ガスの風下側に約10
mm飛び出していることが認められた。一方、本発明の基
体は冷熱1200サイクル後も何ら異常は認められなかっ
た。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明の金属基体によれば、過酷
な冷熱サイクルによる熱膨張差により剥離のおそれがあ
った外筒とハニカム体との接合部に、緩衝体として全て
の方向の熱歪を吸収する中間体を介在させていることか
ら、上記の過酷な条件下でも接合部の剥離やハニカム体
の破断を効果的に防止することが出来た。
な冷熱サイクルによる熱膨張差により剥離のおそれがあ
った外筒とハニカム体との接合部に、緩衝体として全て
の方向の熱歪を吸収する中間体を介在させていることか
ら、上記の過酷な条件下でも接合部の剥離やハニカム体
の破断を効果的に防止することが出来た。
第１図は本発明に係る金属基体の実施例を示す斜視図、
第２図は第１図の基体における接合部拡大断面図であ
る。 1:平箔、2:波箔、3:ハニカム体、4:外筒、5,15:中間筒
（熱歪吸収板）、6:スリット、7,8:接合部
第２図は第１図の基体における接合部拡大断面図であ
る。 1:平箔、2:波箔、3:ハニカム体、4:外筒、5,15:中間筒
（熱歪吸収板）、6:スリット、7,8:接合部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天藤 雅之 神奈川県相模原市淵野辺５―10―１ 新 日本製鐵株式会社第２技術研究所内 (72)発明者 左田野 豊 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株 式会社君津製鐵所内 (72)発明者 中川 俊和 愛知県東海市東海町５―３ 新日本製鐵 株式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 西沢 良雄 東京都千代田区丸の内３丁目３―１ 日 本金属株式会社内 (72)発明者 笠原 昭彦 東京都板橋区舟渡４丁目10―１ 株式会 社日金総研内 (56)参考文献 特開 昭49−125732（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−38014（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−28822（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】平らな金属箔と波形加工を施された金属箔
とを重ねて巻き込んで形成したハニカム体と、該ハニカ
ム体が嵌装される金属外筒と、前記ハニカム体と金属外
筒の間にステンレス鋼製中間筒を嵌装してなる自動車排
ガス浄化触媒用金属基体において、前記中間筒に一端側
から軸方向に延びるスリットを複数設け、そのスリット
長さを中間筒の長さの1/4〜3/4とし、かつ、スリットを
刻設した側の一端側端部外周面と金属外筒の一端側端部
の内周面とを接合するとともに、中間筒の他端側端部の
内周面を前記ハニカム体の他端側端部外周面と接合した
ことを特徴とする耐熱疲労性に優れた自動車排ガス浄化
触媒用金属基体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1116137A JP2520475B2 (ja) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | 耐熱疲労性に優れた自動車排ガス浄化触媒用金属基体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1116137A JP2520475B2 (ja) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | 耐熱疲労性に優れた自動車排ガス浄化触媒用金属基体 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7304399A Division JP2729041B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | 耐熱疲労性に優れた自動車排ガス浄化触媒用金属基体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02298620A JPH02298620A (ja) | 1990-12-11 |
| JP2520475B2 true JP2520475B2 (ja) | 1996-07-31 |
Family
ID=14679649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1116137A Expired - Lifetime JP2520475B2 (ja) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | 耐熱疲労性に優れた自動車排ガス浄化触媒用金属基体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2520475B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2596200Y2 (ja) * | 1992-02-28 | 1999-06-07 | 三恵技研工業株式会社 | 排気浄化装置 |
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1989
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