JP2602391B2 - 排ガス浄化用メタル担体 - Google Patents
排ガス浄化用メタル担体Info
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Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等のエンジン排
ガス系に設置する排ガス浄化触媒用メタル担体に関する
ものである。
ガス系に設置する排ガス浄化触媒用メタル担体に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車のエンジン排ガスを浄化するする
ために用いるメタル担体は、圧損、耐熱性および搭載性
などの優れた特性を備えており、近時、その採用が増大
しつつある。
ために用いるメタル担体は、圧損、耐熱性および搭載性
などの優れた特性を備えており、近時、その採用が増大
しつつある。
【０００３】従来メタル担体は、図４および図５に示す
ように、金属製の平箔１と、これを波加工した波箔２と
を重ね合わせ、渦巻状に巻回せしめてハニカム体３を形
成し、このハニカム体３を金属製の外筒４に挿入して構
成している。ハニカム体３を構成する平箔１と波箔２の
接触部は、その周辺部５を主としてロウ材によって固定
され、ハニカム体３の外周と外筒４の内周も、通常ロウ
材により接合６している。
ように、金属製の平箔１と、これを波加工した波箔２と
を重ね合わせ、渦巻状に巻回せしめてハニカム体３を形
成し、このハニカム体３を金属製の外筒４に挿入して構
成している。ハニカム体３を構成する平箔１と波箔２の
接触部は、その周辺部５を主としてロウ材によって固定
され、ハニカム体３の外周と外筒４の内周も、通常ロウ
材により接合６している。
【０００４】ハニカム体に形成しているセル（ハニカム
体軸方向に平箔と波箔により区切られ空間）表面には触
媒金属が担持され、ハニカム体に進入する排気ガスは、
連通セルに流入し触媒金属と接触して改質されながらな
がら通過排出される。
体軸方向に平箔と波箔により区切られ空間）表面には触
媒金属が担持され、ハニカム体に進入する排気ガスは、
連通セルに流入し触媒金属と接触して改質されながらな
がら通過排出される。
【０００５】運転時エンジンから排出される排気ガス
は、自動車の稼働状況によって温度変化が大きく、排ガ
ス系にあるメタル担体は、急熱−急冷の熱サイクルを繰
り返し受ける。従って、この様な環境に搭載されたメタ
ル担体には、それを構成する平箔と波箔に膨脹・収縮が
繰り返し起こって歪みが発生し、特に外筒とハニカム体
とのリジッドな接合部が長い単一ハニカム体では半径方
向に、また平箔と波箔の接合方法によっては軸方向にも
熱歪みによる接合部分の破損が発生しやすくなり、耐用
寿命が短くなるという問題が起こる。
は、自動車の稼働状況によって温度変化が大きく、排ガ
ス系にあるメタル担体は、急熱−急冷の熱サイクルを繰
り返し受ける。従って、この様な環境に搭載されたメタ
ル担体には、それを構成する平箔と波箔に膨脹・収縮が
繰り返し起こって歪みが発生し、特に外筒とハニカム体
とのリジッドな接合部が長い単一ハニカム体では半径方
向に、また平箔と波箔の接合方法によっては軸方向にも
熱歪みによる接合部分の破損が発生しやすくなり、耐用
寿命が短くなるという問題が起こる。
【０００６】この様な問題を解消するために、それぞれ
における接合方法を改良する提案が種々なされている一
方、ハニカム体を短尺にし、この短尺ハニカム体複数を
それぞれ保持具を介して外筒に収納してなるメタル担体
が特開平２−１８０６２４号公報に提示されている。こ
の様な複数の短尺ハニカム体を外筒に直接接合しない構
成のメタル担体においては、熱歪みによる不具合の発生
を緩和することができるが、以下に説明するような機能
を十分に発揮できない。
における接合方法を改良する提案が種々なされている一
方、ハニカム体を短尺にし、この短尺ハニカム体複数を
それぞれ保持具を介して外筒に収納してなるメタル担体
が特開平２−１８０６２４号公報に提示されている。こ
の様な複数の短尺ハニカム体を外筒に直接接合しない構
成のメタル担体においては、熱歪みによる不具合の発生
を緩和することができるが、以下に説明するような機能
を十分に発揮できない。
【０００７】すなわち、触媒が作用を開始するには所定
の温度（例えば３５０℃）を必要とする。短尺ハニカム
体を外筒内に多段に配置するメタル担体においては、最
上流のハニカム体が最も良く未浄化の排ガスと接するた
めに昇温特性が良好である。一般に、エンジン始動時に
は、ハニカム体は触媒作用を発揮できる程に温度が上が
っておらず、初期の排ガス浄化能は低いが、短尺ハニカ
ム体は上記のように昇温特性が良いため、初期浄化能を
向上することができる。
の温度（例えば３５０℃）を必要とする。短尺ハニカム
体を外筒内に多段に配置するメタル担体においては、最
上流のハニカム体が最も良く未浄化の排ガスと接するた
めに昇温特性が良好である。一般に、エンジン始動時に
は、ハニカム体は触媒作用を発揮できる程に温度が上が
っておらず、初期の排ガス浄化能は低いが、短尺ハニカ
ム体は上記のように昇温特性が良いため、初期浄化能を
向上することができる。
【０００８】しかしながら、従来の多段のメタル担体で
は、ハニカム体相互が保持具で隔離しているため、上流
のハニカム体の触媒で加熱された排ガスは、一般に中心
部近傍が高温になっているが上記隔離で形成される空間
で半径方向に拡散し、高温部がより低温に平均化され
る。そのため下流のハニカム体には、上流のハニカム体
で昇温した高温ガスとそのまま接触することにならず、
初期触媒作用の開始を遅らすことになる。特開平３−２
４６３１５号公報には、前記問題を解決するために、ケ
ーシング（外筒）内にメタル担体（ハニカム体）を複数
個スペーサーを介して配列し、前後のハニカム体を導電
体で接続すると共に前後端ハニカム体を外部電極と接続
した触媒コンバーターが開示され、通電により、必要な
抵抗値と発熱量を確保することが記述されている。
は、ハニカム体相互が保持具で隔離しているため、上流
のハニカム体の触媒で加熱された排ガスは、一般に中心
部近傍が高温になっているが上記隔離で形成される空間
で半径方向に拡散し、高温部がより低温に平均化され
る。そのため下流のハニカム体には、上流のハニカム体
で昇温した高温ガスとそのまま接触することにならず、
初期触媒作用の開始を遅らすことになる。特開平３−２
４６３１５号公報には、前記問題を解決するために、ケ
ーシング（外筒）内にメタル担体（ハニカム体）を複数
個スペーサーを介して配列し、前後のハニカム体を導電
体で接続すると共に前後端ハニカム体を外部電極と接続
した触媒コンバーターが開示され、通電により、必要な
抵抗値と発熱量を確保することが記述されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この様な従来の手段で
は、通電等外部からエネルギーを供給し、触媒効率を高
めようとしており、従ってそれを達成するための構造も
複雑となる。また大容量の外部電源が必要である等の問
題がある。本発明は、上記した短尺ハニカム体の良好な
昇温特性に着眼し、外筒内で短尺ハニカム体の配置を連
続化することにより、エンジン始動時等の初期加熱に際
しても触媒作用を活性化して効率を向上しうる排ガス浄
化用メタル担体を提供することを目的とする。
は、通電等外部からエネルギーを供給し、触媒効率を高
めようとしており、従ってそれを達成するための構造も
複雑となる。また大容量の外部電源が必要である等の問
題がある。本発明は、上記した短尺ハニカム体の良好な
昇温特性に着眼し、外筒内で短尺ハニカム体の配置を連
続化することにより、エンジン始動時等の初期加熱に際
しても触媒作用を活性化して効率を向上しうる排ガス浄
化用メタル担体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、波箔と平箔を交互に重ね合わせて渦巻き状
に巻回して形成し、両箔の接触部を接合してなる薄型ハ
ニカム体複数個を、外筒内に、それぞれのハニカム体間
隔を１mm以下に近接し、かつ、最上流に長さ４０mm以
下、好ましくは２０〜４０mmのハニカム体を、それより
下流側に長さ５０mm以下、好ましくは３０〜５０mmであ
って上記最上流ハニカム体長より長くしたハニカム体を
配置収納し、外筒内入側と出側のハニカム体を外筒に固
定した保持具で支持してなることを特徴とする排ガス浄
化用メタル担体である。上記外筒内に収納したハニカム
体は、熱伝導を良好にするためにハニカム体を構成する
平箔、波箔の厚さを５０μｍ以下にすることが好まし
く、さらに両箔の接合は、拡散接合することが望まし
い。
に本発明は、波箔と平箔を交互に重ね合わせて渦巻き状
に巻回して形成し、両箔の接触部を接合してなる薄型ハ
ニカム体複数個を、外筒内に、それぞれのハニカム体間
隔を１mm以下に近接し、かつ、最上流に長さ４０mm以
下、好ましくは２０〜４０mmのハニカム体を、それより
下流側に長さ５０mm以下、好ましくは３０〜５０mmであ
って上記最上流ハニカム体長より長くしたハニカム体を
配置収納し、外筒内入側と出側のハニカム体を外筒に固
定した保持具で支持してなることを特徴とする排ガス浄
化用メタル担体である。上記外筒内に収納したハニカム
体は、熱伝導を良好にするためにハニカム体を構成する
平箔、波箔の厚さを５０μｍ以下にすることが好まし
く、さらに両箔の接合は、拡散接合することが望まし
い。
【００１１】
【作用】この様に本発明においては、短尺ハニカム体を
それぞれ近接或いは密着せしめて連続化することによ
り、個々のハニカム体の熱伝導は防止するが、ガス流は
ハニカム体半径方向に拡散させないことにより、高温の
排ガスが次のハニカム体に流入し、従って、これにより
下流のハニカム体を素早く昇温でき、かつ触媒反応熱が
発生して周辺を高温化できる結果、短時間の内に担体の
暖気浄化能が向上する。
それぞれ近接或いは密着せしめて連続化することによ
り、個々のハニカム体の熱伝導は防止するが、ガス流は
ハニカム体半径方向に拡散させないことにより、高温の
排ガスが次のハニカム体に流入し、従って、これにより
下流のハニカム体を素早く昇温でき、かつ触媒反応熱が
発生して周辺を高温化できる結果、短時間の内に担体の
暖気浄化能が向上する。
【００１２】以下に本発明を図に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明の一例を模式的に示した
縦断面であって、４は外筒、７は短尺ハニカム体、８は
保持具である。すなわち本発明においては、ステンレス
等の耐熱性金属よりなる外筒４に、複数個の短尺ハニカ
ム体７ａ〜７ｎを隣接するそれぞれを近接し、好ましい
態様としては相互の隣接面が密着するように連続して収
納し、外筒４の上端および下端部内周にそれぞれ固定し
た保持具８で支持している。図２は一部を断面にした本
発明上部の斜視図であり、外筒４の内周に固定した保持
具８は、最上部ハニカム体７ａの上端面外周部一乃至二
巻と接触（非固定）ししている。最下部についても同様
であり、これにより外筒内での各ハニカム体７ａ〜７ｎ
を外筒４に接合することなしに、その移動を防止してい
る。
詳細に説明する。図１は本発明の一例を模式的に示した
縦断面であって、４は外筒、７は短尺ハニカム体、８は
保持具である。すなわち本発明においては、ステンレス
等の耐熱性金属よりなる外筒４に、複数個の短尺ハニカ
ム体７ａ〜７ｎを隣接するそれぞれを近接し、好ましい
態様としては相互の隣接面が密着するように連続して収
納し、外筒４の上端および下端部内周にそれぞれ固定し
た保持具８で支持している。図２は一部を断面にした本
発明上部の斜視図であり、外筒４の内周に固定した保持
具８は、最上部ハニカム体７ａの上端面外周部一乃至二
巻と接触（非固定）ししている。最下部についても同様
であり、これにより外筒内での各ハニカム体７ａ〜７ｎ
を外筒４に接合することなしに、その移動を防止してい
る。
【００１３】ハニカム体７ａ〜７ｎは、平箔１および波
箔２を巻回して構成されていることは従来と同様である
が、その長さはそれぞれハニカム体の直径以下の短尺と
し、最上段のハニカム体７ａについては４０mm以下とす
るのがよい。すなわち最上段のハニカム体７ａには、特
にエンジン始動時には図３に示すように排ガスによって
中央部が高温になるヒートスポットが形成され、これを
密接した下流のハニカム体に順次伝達することで周辺を
高温化すると共にハニカム体全体を昇温させ、触媒作用
を活性化する。このように昇温特性をよくし、エンジン
より排出される高温の排ガス熱を下流に有効に伝えるた
めには、ハニカム体をできるだけ短尺にして熱容量を小
さくすることが必要であり、特に最上段ではその必要性
がある。しかし、余り短尺にすると強度上問題があるの
で２０〜４０mm程度とするのが好ましい。下流のハニカ
ム体７ｂ〜７ｎについては強度を維持するために５０mm
以下とするのがよく、最上段７ａより長くしても支障が
ない。好ましくは３０〜５０mmとする。また上記昇温特
性にはハニカム体を外筒４と伝熱的に切り離すことが有
効であり、そのためにロウ付けをせず、保持具による機
械的な嵌合状態とし、さらにハニカム体の平−波箔の厚
さを５０μｍ以下に薄くすること、および両箔の接触部
を拡散接合することにより熱容量を小さくできる。
箔２を巻回して構成されていることは従来と同様である
が、その長さはそれぞれハニカム体の直径以下の短尺と
し、最上段のハニカム体７ａについては４０mm以下とす
るのがよい。すなわち最上段のハニカム体７ａには、特
にエンジン始動時には図３に示すように排ガスによって
中央部が高温になるヒートスポットが形成され、これを
密接した下流のハニカム体に順次伝達することで周辺を
高温化すると共にハニカム体全体を昇温させ、触媒作用
を活性化する。このように昇温特性をよくし、エンジン
より排出される高温の排ガス熱を下流に有効に伝えるた
めには、ハニカム体をできるだけ短尺にして熱容量を小
さくすることが必要であり、特に最上段ではその必要性
がある。しかし、余り短尺にすると強度上問題があるの
で２０〜４０mm程度とするのが好ましい。下流のハニカ
ム体７ｂ〜７ｎについては強度を維持するために５０mm
以下とするのがよく、最上段７ａより長くしても支障が
ない。好ましくは３０〜５０mmとする。また上記昇温特
性にはハニカム体を外筒４と伝熱的に切り離すことが有
効であり、そのためにロウ付けをせず、保持具による機
械的な嵌合状態とし、さらにハニカム体の平−波箔の厚
さを５０μｍ以下に薄くすること、および両箔の接触部
を拡散接合することにより熱容量を小さくできる。
【００１４】本発明は、複数の短尺ハニカム体を外筒の
中に収納して、外筒と共に縮径し、ハニカム体を構成す
る平箔と波箔との接触面圧を高め、次いで外筒の上下端
内周にハニカム体を指示する保持具（例えばリング状に
形成、ただしこれに限定されず、間欠的な保持具でもよ
い。）を溶接等の手段で固定し、その後、高真空・高温
で熱処理し前記両箔接触部の接合を行う。接合は従来行
われる手段から選択できるが、上記したように拡散接合
が好ましい。次に担持処理し、触媒用の貴金属を付着せ
しめ触媒コンバーターとする。
中に収納して、外筒と共に縮径し、ハニカム体を構成す
る平箔と波箔との接触面圧を高め、次いで外筒の上下端
内周にハニカム体を指示する保持具（例えばリング状に
形成、ただしこれに限定されず、間欠的な保持具でもよ
い。）を溶接等の手段で固定し、その後、高真空・高温
で熱処理し前記両箔接触部の接合を行う。接合は従来行
われる手段から選択できるが、上記したように拡散接合
が好ましい。次に担持処理し、触媒用の貴金属を付着せ
しめ触媒コンバーターとする。
【００１５】なお、外筒内に収納する各ハニカム体の間
隔は、相互の熱膨張を考慮すると最大１mm程度でよく、
例えばハニカム体の長さが４０mmの場合、０．５〜１mm
程度の間隔が開くように公知のリング或いは筒状の保持
具をハニカム体間に設けることが、ハニカム体相互の熱
膨張が吸収でき耐久上好都合であり、本発明ではこのよ
うな態様も包含する。
隔は、相互の熱膨張を考慮すると最大１mm程度でよく、
例えばハニカム体の長さが４０mmの場合、０．５〜１mm
程度の間隔が開くように公知のリング或いは筒状の保持
具をハニカム体間に設けることが、ハニカム体相互の熱
膨張が吸収でき耐久上好都合であり、本発明ではこのよ
うな態様も包含する。
【００１６】
【実施例】本発明の効果を明らかにするために、表１に
示す寸法の従来の担体Ａ、本発明の担体Ｂを製造し、始
動時の昇温特性について比較実験した。
示す寸法の従来の担体Ａ、本発明の担体Ｂを製造し、始
動時の昇温特性について比較実験した。
【００１７】
【表１】
【００１８】上記担体Ａ，Ｂを２０００cc，４気筒のエ
ンジンの排気系に搭載し、起動スタートし出側担体のハ
ニカム体における中央部出側温度３５０℃になるまでの
時間を測定した。結果を表２に示した。表から分かるよ
うに本発明担体Ｂの始動時の浄化能は非常に良好である
ことが分かる。
ンジンの排気系に搭載し、起動スタートし出側担体のハ
ニカム体における中央部出側温度３５０℃になるまでの
時間を測定した。結果を表２に示した。表から分かるよ
うに本発明担体Ｂの始動時の浄化能は非常に良好である
ことが分かる。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明は薄い平−波箔を
拡散接合して構成した短尺ハニカム体を、相互に密接し
連続的に外筒内に嵌合収納するという簡易な構成によ
り、個々のハニカム体の熱伝導は防止するが、短尺ハニ
カム体の良好な昇温特性による下流のハニカム体の昇温
を素早くし、エンジン始動時等の初期加熱に際しても触
媒作用を活性化して効率を向上できる。また、外筒とハ
ニカム体はロウ材等で接合しないため外筒による奪熱が
なく、かつ短尺ハニカム体であるために急熱−急冷の熱
サイクルによる半径方向および軸方向の熱歪みを緩和で
きる。
拡散接合して構成した短尺ハニカム体を、相互に密接し
連続的に外筒内に嵌合収納するという簡易な構成によ
り、個々のハニカム体の熱伝導は防止するが、短尺ハニ
カム体の良好な昇温特性による下流のハニカム体の昇温
を素早くし、エンジン始動時等の初期加熱に際しても触
媒作用を活性化して効率を向上できる。また、外筒とハ
ニカム体はロウ材等で接合しないため外筒による奪熱が
なく、かつ短尺ハニカム体であるために急熱−急冷の熱
サイクルによる半径方向および軸方向の熱歪みを緩和で
きる。
【図１】本発明メタル担体の一例を模式的に示した縦断
面。
面。
【図２】一部を断面にした本発明メタル担体上部の斜視
図。
図。
【図３】本発明最上段ハニカム体におけるエンジン始動
時の排ガスによる加熱状況を示す図。
時の排ガスによる加熱状況を示す図。
【図４】一部を断面にした従来のメタル担体上部の斜視
図。
図。
【図５】従来のメタル担体の一例を模式的に示した縦断
面。
面。
１：平箔 ２：波箔 ３：ハニカム体 ４：外筒 ５：周辺部（ロウ付け接合部） ６：接合部 ７：短尺ハニカム体 ８：保持具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/28 ＺＡＢ Ｆ０１Ｎ 3/28 ＺＡＢ (56)参考文献 特開 平３−246315（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−114380（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−110720（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】 波箔と平箔を交互に重ね合わせて渦巻き
状に巻回して形成し、両箔の接触部を接合してなる薄型
ハニカム体複数個を、外筒内に、それぞれのハニカム体
間隔を１mm以下に近接し、かつ、最上流に長さ４０mm以
下のハニカム体と、それより下流側に長さ５０mm以下で
あって上記最上流ハニカム体長より長くしたハニカム体
を配置収納し、外筒内入側と出側のハニカム体を外筒に
固定した保持具で支持してなることを特徴とする排ガス
浄化用メタル担体。 - 【請求項２】外筒内に、最上流に長さ２０〜４０mmのハ
ニカム体を、それより下流側に長さ３０〜５０mmであっ
て上記最上流ハニカム体長より長くしたハニカム体を配
置収納してなることを特徴とする請求項１記載の排ガス
浄化用メタル担体。 - 【請求項３】 厚さ５０μｍ以下の波箔と平箔を交互に
重ね合わせて渦巻き状に巻回して形成し、両箔の接触部
を拡散接合してなる薄型ハニカム体を用いることを特徴
とする請求項１記載の排ガス浄化用メタル担体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4226291A JP2602391B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 排ガス浄化用メタル担体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4226291A JP2602391B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 排ガス浄化用メタル担体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0674027A JPH0674027A (ja) | 1994-03-15 |
| JP2602391B2 true JP2602391B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=16842915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4226291A Expired - Fee Related JP2602391B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 排ガス浄化用メタル担体 |
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