JP2656617B2 - 自動車排ガス浄化触媒用メタル担体 - Google Patents
自動車排ガス浄化触媒用メタル担体Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車の排気ガス浄化用の触媒コンバータ
として用いるメタル担体の改良に関するものである。
として用いるメタル担体の改良に関するものである。
［従来の技術］ 近年、自動車排気ガス浄化用の触媒を担持する担体と
して、セラミックハニカムに代りメタル担体が注目され
て来ている。このメタル担体は、厚み50μｍ前後のステ
ンレス平箔と波型加工したステンレス波箔とを重ねて円
筒形又は楕円柱状に巻き込み、これを耐熱ステンレス製
の外筒内に挿入して平箔〜波箔〜外筒間を相互にろう付
けや抵抗溶接等により接合して製作している。
して、セラミックハニカムに代りメタル担体が注目され
て来ている。このメタル担体は、厚み50μｍ前後のステ
ンレス平箔と波型加工したステンレス波箔とを重ねて円
筒形又は楕円柱状に巻き込み、これを耐熱ステンレス製
の外筒内に挿入して平箔〜波箔〜外筒間を相互にろう付
けや抵抗溶接等により接合して製作している。
このメタル担体は、その使用時の高速連続運転に耐え
る十分な高温強度と、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、外筒とその内部に挿
入する平箔と波箔のハニカム体（またはコア部）との接
合部の構造が問題となる。
る十分な高温強度と、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、外筒とその内部に挿
入する平箔と波箔のハニカム体（またはコア部）との接
合部の構造が問題となる。
しかして、上記の外筒とコア部の接合個所の強化を狙
いとする提案として実開昭62−194436号公報に開示する
技術がある。この先行技術は、メタルハニカム担体のハ
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共に、外筒の一横断面部にお
いてのみハニカム体の外周を外筒内面に接合し、外筒と
ハニカム体の熱膨張差に基く接合部の剥離を防止するこ
とを内容としている。
いとする提案として実開昭62−194436号公報に開示する
技術がある。この先行技術は、メタルハニカム担体のハ
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共に、外筒の一横断面部にお
いてのみハニカム体の外周を外筒内面に接合し、外筒と
ハニカム体の熱膨張差に基く接合部の剥離を防止するこ
とを内容としている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、本発明者等の実験研究によると、通
常、使用される担体に作用する熱歪は担体軸方向と半径
方向の両方が考えられるが、軸方向の熱歪はハニカムの
箔厚が50前後と薄いため、ハニカム体内部の箔自身で吸
収可能であるが、ハニカム体内の接合部のハニカム部は
自由度が小さく半径方向の熱歪はハニカム部内では吸収
しきれずに外筒との接合部を剥離させ易い、ことを知見
している。
常、使用される担体に作用する熱歪は担体軸方向と半径
方向の両方が考えられるが、軸方向の熱歪はハニカムの
箔厚が50前後と薄いため、ハニカム体内部の箔自身で吸
収可能であるが、ハニカム体内の接合部のハニカム部は
自由度が小さく半径方向の熱歪はハニカム部内では吸収
しきれずに外筒との接合部を剥離させ易い、ことを知見
している。
従って、上記実開昭62−194436号公報に記載の先行技
術においては、確かに軸方向の熱応力については解放さ
れるが、担体半径方向の熱応力については解放されず、
温度の昇降のたびに徐々に外筒との接合部が剥離し、接
合面の面積が小さいため、全面剥離に移行し外筒からハ
ニカム体がずれる弊害が生じる、問題点がある。
術においては、確かに軸方向の熱応力については解放さ
れるが、担体半径方向の熱応力については解放されず、
温度の昇降のたびに徐々に外筒との接合部が剥離し、接
合面の面積が小さいため、全面剥離に移行し外筒からハ
ニカム体がずれる弊害が生じる、問題点がある。
本発明はこの先行技術の問題点を解決し、より一層の
接合部強度を有する自動車触媒用メタル担体を提供する
ことを目的とする。
接合部強度を有する自動車触媒用メタル担体を提供する
ことを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この目的を奏するための本発明のメタル担体は、平な
金属箔と波型加工した金属箔とを重ねて巻き込んで形成
したハニカム体と、該ハニカム体を挿入する金属外筒と
からなり、前記ハニカム体の平箔と波箔とを部分的に接
合して構成する自動車触媒用メタル担体において、前記
外筒とハニカム体の接合部が、前記ハニカム体の平箔と
波箔との接合部と非接合部とにまたがって設けられ、か
つこの外筒とハニカム体の接合部が担体周方向において
非連続であることを特徴とする。また、本発明では前述
の構成に加えて、担体中心軸をはさんで前記外筒とハニ
カム体の接合部に対応する反対側の個所は、外筒とハニ
カム体とは非接合とすることが好ましい。
金属箔と波型加工した金属箔とを重ねて巻き込んで形成
したハニカム体と、該ハニカム体を挿入する金属外筒と
からなり、前記ハニカム体の平箔と波箔とを部分的に接
合して構成する自動車触媒用メタル担体において、前記
外筒とハニカム体の接合部が、前記ハニカム体の平箔と
波箔との接合部と非接合部とにまたがって設けられ、か
つこの外筒とハニカム体の接合部が担体周方向において
非連続であることを特徴とする。また、本発明では前述
の構成に加えて、担体中心軸をはさんで前記外筒とハニ
カム体の接合部に対応する反対側の個所は、外筒とハニ
カム体とは非接合とすることが好ましい。
［作用］ 本発明では、外筒とハニカム体との接合部は、担体周
方向において必ず非連続、即ち、断続している部分があ
るので、仮に半径方向の熱応力が付加されても、この非
接合部分が変形することによってこの歪を吸収する。こ
れにより外筒とハニカム体との接合部の剥離を防止す
る。また、外筒とハニカム体との接合部は、ハニカム体
の平箔と波箔の接合部と非接合部間にまたがって存在す
るので、担体全体の強度をより一層高める。
方向において必ず非連続、即ち、断続している部分があ
るので、仮に半径方向の熱応力が付加されても、この非
接合部分が変形することによってこの歪を吸収する。こ
れにより外筒とハニカム体との接合部の剥離を防止す
る。また、外筒とハニカム体との接合部は、ハニカム体
の平箔と波箔の接合部と非接合部間にまたがって存在す
るので、担体全体の強度をより一層高める。
この場合、もし外筒とハニカム体との接合が全周にわ
たっていると、ろう付け時に各接点のろう付け部がわず
かながら収縮する現象に対して、外周付近の箔材は外筒
に向って収縮する部分とハニカムの中心に向って収縮す
る部分の境界でろう付け接点が離れる傾向にある。この
ためハニカムの外周部の特定の層で接合率が下がる場合
があり、これがためハニカムの接合強度が下がり、高速
連続運転や加熱冷却をくり返す冷熱試験においてズレが
生じ易い。本発明においては外筒とハニカム体との接合
部が周方向で非連続であるため、外筒とハニカム体との
接合がない部分に対応するハニカム内部では全層にわた
ってほぼ完全なろう付けが行われ、上記のようなハニカ
ムのズレは生じにくい。
たっていると、ろう付け時に各接点のろう付け部がわず
かながら収縮する現象に対して、外周付近の箔材は外筒
に向って収縮する部分とハニカムの中心に向って収縮す
る部分の境界でろう付け接点が離れる傾向にある。この
ためハニカムの外周部の特定の層で接合率が下がる場合
があり、これがためハニカムの接合強度が下がり、高速
連続運転や加熱冷却をくり返す冷熱試験においてズレが
生じ易い。本発明においては外筒とハニカム体との接合
部が周方向で非連続であるため、外筒とハニカム体との
接合がない部分に対応するハニカム内部では全層にわた
ってほぼ完全なろう付けが行われ、上記のようなハニカ
ムのズレは生じにくい。
以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。
第１図に示すように、メタルハニカム担体は、ステン
レス鋼等の金属製の平らな箔（平箔）１と同じくステン
レス鋼等の金属製平箔を波型加工して得た箔（波箔）２
とを、重ね合わせて巻き込んでハニカム体３を形成し、
これをステンレス鋼製の外筒４内に軸方向に挿入し構成
したものである。ハニカム体３を構成する平箔と波箔
は、例えば第１図の符号5a,5bに示す如く、担体軸方向
の両端の一定幅位置にてろう付けなどの方法により部分
的に接合されている。従って、ハニカム体３の両端を除
く部分は平箔と波箔の非接合部5cが存在する。
レス鋼等の金属製の平らな箔（平箔）１と同じくステン
レス鋼等の金属製平箔を波型加工して得た箔（波箔）２
とを、重ね合わせて巻き込んでハニカム体３を形成し、
これをステンレス鋼製の外筒４内に軸方向に挿入し構成
したものである。ハニカム体３を構成する平箔と波箔
は、例えば第１図の符号5a,5bに示す如く、担体軸方向
の両端の一定幅位置にてろう付けなどの方法により部分
的に接合されている。従って、ハニカム体３の両端を除
く部分は平箔と波箔の非接合部5cが存在する。
本発明においては、このようなメタル担体の前記外筒
４とハニカム体３の接合部を、前記ハニカム体３の平箔
１と波箔２との接合部と非接合部とにまたがる如く設
け、かつこの外筒とハニカム体の接合部が担体周方向に
おいて非連続であるように構成している。すなわち、図
示するように、例えば外筒４とハニカム体３の一つの接
合部7aは、前記ハニカム体３の平箔と波箔の一端側の接
合部5aに一部を重合した状態で非接合部5cに向って一定
長さに延びるように設けられ、かつこのような接合部は
担体周方向に間隔をおいて複数設けられる。第１図は接
合部7bは前記接合部7aと周方向の位置だけを変えた同様
な位置に設けたものであり、また接合部7cは担体軸方向
の他端側のハニカム体の接合部5bと非接合部5cにまたが
って設けたものである。
４とハニカム体３の接合部を、前記ハニカム体３の平箔
１と波箔２との接合部と非接合部とにまたがる如く設
け、かつこの外筒とハニカム体の接合部が担体周方向に
おいて非連続であるように構成している。すなわち、図
示するように、例えば外筒４とハニカム体３の一つの接
合部7aは、前記ハニカム体３の平箔と波箔の一端側の接
合部5aに一部を重合した状態で非接合部5cに向って一定
長さに延びるように設けられ、かつこのような接合部は
担体周方向に間隔をおいて複数設けられる。第１図は接
合部7bは前記接合部7aと周方向の位置だけを変えた同様
な位置に設けたものであり、また接合部7cは担体軸方向
の他端側のハニカム体の接合部5bと非接合部5cにまたが
って設けたものである。
また、第１図の例では外筒４とハニカム体３の各接合
部相互は、余り近接させずに担体軸方向および周方向に
適当な間隔ａおよびｂをおいて位置させている。
部相互は、余り近接させずに担体軸方向および周方向に
適当な間隔ａおよびｂをおいて位置させている。
第２図は本発明の他の実施例であり、外筒４とハニカ
ム体３の接合部８が担体軸方向にそって連続して形成さ
れているが、担体周方向には断続している例を示してい
る。周方向における接合部相互の間隔ｂは該接合部の周
方向の幅と同程度が適切である。さらに、第４図も本発
明の他の実施例であり、第１図の各接合部の長さを軸方
向に延長し、間隔ａを無くした接合部9a,9b,9cを設けた
例である。
ム体３の接合部８が担体軸方向にそって連続して形成さ
れているが、担体周方向には断続している例を示してい
る。周方向における接合部相互の間隔ｂは該接合部の周
方向の幅と同程度が適切である。さらに、第４図も本発
明の他の実施例であり、第１図の各接合部の長さを軸方
向に延長し、間隔ａを無くした接合部9a,9b,9cを設けた
例である。
なお、本発明においては、第２図の断面である第３図
に示す如く、担体の横断面からみて外筒４とハニカム体
３の接合部と担体中心軸をはさんで対応する反対側の個
所の外筒４とハニカム体３は非接合とすることが望まし
い。第４図の太線部分が外筒４とハニカム体３の接合部
を示している。
に示す如く、担体の横断面からみて外筒４とハニカム体
３の接合部と担体中心軸をはさんで対応する反対側の個
所の外筒４とハニカム体３は非接合とすることが望まし
い。第４図の太線部分が外筒４とハニカム体３の接合部
を示している。
外筒４とハニカム体３の接合手段としては、所望の接
合個所に予め箔状ろう材をはり付けておき、所定温度に
加熱して接合するか、接合個所にバインダを付けてお
き、これに粉状のろう材をかけ、加熱することにより接
合すればよい。
合個所に予め箔状ろう材をはり付けておき、所定温度に
加熱して接合するか、接合個所にバインダを付けてお
き、これに粉状のろう材をかけ、加熱することにより接
合すればよい。
本発明は上記のように、外筒４とハニカム体３の接合
部が担体の周方向に連続せずに断続しているので、担体
に半径方向の熱応力が作用しても、非接合部分で一部の
応力が緩和され、接合部が剥離することがない。しかも
この外筒４とハニカム体３の接合部は、ハニカム体の接
合部と非接合部とにまたがって存在するため、担体全体
の強度を高め、高速連続運転に対する十分な強度と、冷
却・加熱サイクルに対する強度が十分確保できる。
部が担体の周方向に連続せずに断続しているので、担体
に半径方向の熱応力が作用しても、非接合部分で一部の
応力が緩和され、接合部が剥離することがない。しかも
この外筒４とハニカム体３の接合部は、ハニカム体の接
合部と非接合部とにまたがって存在するため、担体全体
の強度を高め、高速連続運転に対する十分な強度と、冷
却・加熱サイクルに対する強度が十分確保できる。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明のメタル担体によれば、担
体半径方向の熱歪に対してこれを吸収する機能を有する
ため、たとえ過酷な条件下で使用されたとしても、外筒
とハニカム体との剥離を防止することができる。
体半径方向の熱歪に対してこれを吸収する機能を有する
ため、たとえ過酷な条件下で使用されたとしても、外筒
とハニカム体との剥離を防止することができる。
［実施例］ 20Cr−5Alの50μｍの厚さのステンレス箔の平箔と波
箔で円筒形のハニカム（82φ×100）を作り、これら
をSUS430製の1.5tの外筒（85φ×100）に第１図〜第
６図に示す方式でそれぞれ外筒に接合した担体６種をそ
れぞれ２個づつ製作した。ここにおいてハニカムは担体
の入側、出側の両端の15mmづつの深さにおいて平箔と波
箔を接合した（5a,5b）。
箔で円筒形のハニカム（82φ×100）を作り、これら
をSUS430製の1.5tの外筒（85φ×100）に第１図〜第
６図に示す方式でそれぞれ外筒に接合した担体６種をそ
れぞれ２個づつ製作した。ここにおいてハニカムは担体
の入側、出側の両端の15mmづつの深さにおいて平箔と波
箔を接合した（5a,5b）。
第1,2,4図の担体（本発明例）においては、外筒とハ
ニカムの接合部（7a,7b,7c,8,9a,9b,9c）の周方向の幅
はいずれも30mm、また該接合部の間の距離ｂは約34mmと
した。また第１図の担体においてａは8mm、接合部7a,7b
の長さは20mm、7cの長さは52mmとした。第４図のもので
は接合部9a,9b,9cの軸方向の長さはそれぞれ45mmで、上
側のもの9a,9bと下側のラップ代は約10mmであった。ま
た第３図の構造のもの（本発明例）では外筒とハニカム
の接合部８の幅40mm、長さ80mm、同非接合部の幅約46mm
として、ハニカム体の接合部5aと上下それぞれ5mmづつ
ラップして外筒と接合した。
ニカムの接合部（7a,7b,7c,8,9a,9b,9c）の周方向の幅
はいずれも30mm、また該接合部の間の距離ｂは約34mmと
した。また第１図の担体においてａは8mm、接合部7a,7b
の長さは20mm、7cの長さは52mmとした。第４図のもので
は接合部9a,9b,9cの軸方向の長さはそれぞれ45mmで、上
側のもの9a,9bと下側のラップ代は約10mmであった。ま
た第３図の構造のもの（本発明例）では外筒とハニカム
の接合部８の幅40mm、長さ80mm、同非接合部の幅約46mm
として、ハニカム体の接合部5aと上下それぞれ5mmづつ
ラップして外筒と接合した。
また、第５図（比較例）では担体の中央部10において
軸方向の長さ20mmの幅で全周にわたって外筒とハニカム
は間を接合した。さらに、第６図（比較例）では上端部
のハニカム内の接合部5aを含む上端から20mmの中で全周
11にわたって外筒とハニカム間を接合した。
軸方向の長さ20mmの幅で全周にわたって外筒とハニカム
は間を接合した。さらに、第６図（比較例）では上端部
のハニカム内の接合部5aを含む上端から20mmの中で全周
11にわたって外筒とハニカム間を接合した。
これら６種×２個の担体についてそれぞれ触媒を担持
し、エンジンベンチで連続高温試験および冷熱試験の２
種のテストを行い、それぞれの耐久寿命を調べた。
し、エンジンベンチで連続高温試験および冷熱試験の２
種のテストを行い、それぞれの耐久寿命を調べた。
試験条件は、連続高温試験ではフルスロットルで200
時間の試験をした。原則として試験途中の25時間毎にエ
ンジンを止め、担体をはずして破損状況をチェックし、
異常がなければ試験を継続した。また、冷熱試験ではフ
ルスロットルで７分間高速運転した後エンジンを停止し
て冷却し、７分経過後再度高速運転に入るというサイク
ルを200時間繰り返した。この場合も25時間毎に担体の
破損状況をチェッックした。これらの結果を第１表に示
す。
時間の試験をした。原則として試験途中の25時間毎にエ
ンジンを止め、担体をはずして破損状況をチェックし、
異常がなければ試験を継続した。また、冷熱試験ではフ
ルスロットルで７分間高速運転した後エンジンを停止し
て冷却し、７分経過後再度高速運転に入るというサイク
ルを200時間繰り返した。この場合も25時間毎に担体の
破損状況をチェッックした。これらの結果を第１表に示
す。
第１表に示す通り、本発明例の第１図〜第４図のもの
では、連続高速試験と冷熱試験のいずれにおいても200
時間耐えたのに対し、第５図のもの（比較例）は双方の
試験に、また第６図のもの（比較例）は冷熱試験に耐え
られなかった。
では、連続高速試験と冷熱試験のいずれにおいても200
時間耐えたのに対し、第５図のもの（比較例）は双方の
試験に、また第６図のもの（比較例）は冷熱試験に耐え
られなかった。
第１図は本発明の担体を実施例を示す斜視図、第２図は
本発明の他の実施例を示す斜視図、第３図は第２図Ａ−
Ａ線断面図、第４図は本発明のさらに他の実施例を示す
斜視図、第５図及び第６図は本発明の実施例と比較する
ための比較例の担体を示す斜視図である。 １……平箔、２……波箔、３……ハニカム体、４……外
筒、5a,5b……平箔と波箔との接合部、5c……平箔と波
箔の非接合部、7a,7b,7c,8,9a,9b,9c,10,11……外筒と
ハニカム体の接合部
本発明の他の実施例を示す斜視図、第３図は第２図Ａ−
Ａ線断面図、第４図は本発明のさらに他の実施例を示す
斜視図、第５図及び第６図は本発明の実施例と比較する
ための比較例の担体を示す斜視図である。 １……平箔、２……波箔、３……ハニカム体、４……外
筒、5a,5b……平箔と波箔との接合部、5c……平箔と波
箔の非接合部、7a,7b,7c,8,9a,9b,9c,10,11……外筒と
ハニカム体の接合部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 泰 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 八代 正男 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 杉浦 達男 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 柴田 新次 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 杉野 智幸 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (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 平５−45298（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】平らな金属箔と波型加工した金属箔とを重
ねて巻き込んで形成したハニカム体と、該ハニカム体を
挿入する金属外筒とからなり、前記ハニカム体の平箔と
波箔とを部分的に接合して構成する自動車排ガス浄化触
媒用メタル担体において、 前記外筒とハニカム体の接合部が、前記ハニカム体の平
箔と波箔との接合部と非接合部とにまたがって設けら
れ、かつこの外筒とハニカム体の接合部が担体周方向に
おいて非連続であることを特徴とする自動車排ガス浄化
触媒用メタル担体。 - 【請求項２】担体中心軸をはさんで前記外筒とハニカム
体の接合部に対応する反対側の個所は、外筒とハニカム
体とは非接合とする請求項１記載の自動車排ガス浄化触
媒用メタル担体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1144226A JP2656617B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 自動車排ガス浄化触媒用メタル担体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1144226A JP2656617B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 自動車排ガス浄化触媒用メタル担体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0312235A JPH0312235A (ja) | 1991-01-21 |
| JP2656617B2 true JP2656617B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=15357178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1144226A Expired - Fee Related JP2656617B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 自動車排ガス浄化触媒用メタル担体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2656617B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| 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 |
| JPH08112536A (ja) * | 1994-10-14 | 1996-05-07 | Usui Internatl Ind Co Ltd | メタル担体 |
| JP4977326B2 (ja) * | 2005-02-21 | 2012-07-18 | 本田技研工業株式会社 | 消音器 |
| JP4999715B2 (ja) * | 2008-01-29 | 2012-08-15 | カルソニックカンセイ株式会社 | スリット穴付き金属触媒担体 |
| JP6093197B2 (ja) * | 2013-01-31 | 2017-03-08 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関用排気ガス浄化触媒装置 |
-
1989
- 1989-06-08 JP JP1144226A patent/JP2656617B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0312235A (ja) | 1991-01-21 |
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