JP2779516B2 - 排気ガス浄化装置用の担持母体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、排気ガス浄化装置用の担持母体に関する。
すなわち、自動車エンジン等の排気ガスを清浄化する触
媒コンバータ等において、触媒が付着される担持母体に
関するものである。

「従来の技術」 このような担持母体には、従来よりケース付のハニカ
ム構造体が用いられている。すなわちこの種担持母体と
しては、ロール状をなし触媒が付着されるハニカム構造
体と、円筒状をなしこのハニカム構造体が収納されるケ
ースとからなるものが用いられている。

そしてこのような担持母体のハニカム構造体として
は、第１にセラミックス製のものと第２に均一肉厚の金
属製のものとの２種類があった。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、このような従来の排気ガス浄化装置用の担
持母体にあっては、次の問題が指摘されていた。

まず前記第１のセラミックス製のハニカム構造体を用
いた例にあっては、次のとおり。

すなわちこの担持母体は、外部から加わる衝撃および
振動、又は使用時の加熱冷却によるケースとの変形量の
差等に基づき、セラミックス製のハニカム構造体が損傷
しやすいという問題があった。

そこでその対策として、セラミックス製のハニカム構
造体とケース間に、緩衝材を介装することも行われてい
た。しかしながらこのような担持母体は緩衝材を用いて
なることにより、コスト高となり、排気ガスの清浄化効
率が悪化し、その通気抵抗も増大することになる等の問
題があった。

次に前記第２の均一肉厚の金属製のハニカム構造体を
用いた例にあっては、次のとおり。まずこの担持母体は
上記緩衝材が不用であり、上述のセラミックス製のハニ
カム構造体を用いた例においては指摘されていた問題は
解消される。

しかしながら、この金属製のハニカム構造体と金属製
のケースとは、まずその肉厚が前者は均一に薄く後者は
均一に厚く極端に異なっている。しかもその構造も、前
者が波板材と平板材とをロール状に巻きつけたものであ
るのに対し、後者は１枚の板を円筒状としたものであ
る。このようなハニカム構造体とケースとの接合箇所に
おける極端な肉厚の変化と構造の相違とに基づき、両者
は熱膨張収縮率が大きく異なっている。そこで排気ガス
の清浄化用にこの担持母体を使用すると、加熱冷却の繰
り返しによる両者の伸縮、つまり膨張収縮の変形量が大
きく異なることになる。

そしてこのような変形量の差に基づき、ハニカム構造
体とケースとの接合強度が低下して剥がれが発生し、ハ
ニカム構造体に亀裂が生じ、付着された触媒が剥離し、
遂には目詰まりが発生することがあった。このように金
属製のハニカム構造体を用いた担持母体は、耐熱強度面
つまり熱疲労特性に問題があり、これにより排気ガスの
清浄化効率が悪化するという問題もあった。

従来例ではこのような点が指摘されていた。

本発明は、このような実情に鑑み上記従来例の問題点
を解決すべくなされたものであって、金属箔製のハニカ
ム構造体に関し、ケースに接する部分について、その肉
厚を厚くしてなることにより、耐熱強度面に優れ排気ガ
スの清浄化効率が向上し、又損傷が防止され通気抵抗も
低減されコスト面にも優れてなる、排気ガス浄化装置用
の担持母体を提案することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 この目的を達成する本発明の技術的手段は、次のとお
りである。

この排気ガス浄化装置用の担持母体は、次のハニカム
構造体とケースとを有している。

ハニカム構造体は、帯状で波形の凹凸が連続的に折曲
形成された金属箔製の波板材と、帯状で平坦な金属箔製
の平板材とが、交互に巻き付けられてロール状をなし、
触媒が付着される。ケースは、円筒パイプ状をなし該ハ
ニカム構造体が内部に収納され、その肉厚が、該ハニカ
ム構造体の金属箔製の波板材および平板材より厚い金属
製よりなる。

そして、該ハニカム構造体の波板材又は平板材は、そ
の最外周の該ケースに接する部分の肉厚が、他の部分よ
り厚く形成されている。そして、このように最外周の肉
厚が厚く形成されて該ケースに接する部分は、該ケース
よりは肉厚が薄いと共に、該ケースにろう材にて接合さ
れており、もっと、肉厚が極端に異なると共に構造も巻
き付けロール状かパイプ状かで相違する該ハニカム構造
体と該ケースとの接合箇所において、極端な肉厚の変化
や構造の変化を解消する緩衝部として介在している。

もって、この最外周の肉厚が厚く形成されて該ケース
に接する部分は、該ハニカム構造体の波板材や平板材と
該ケース間について、加熱冷却による膨張収縮の変形量
の差や、外部から加わった衝撃や振動等による変形量の
差が、急激でななく徐徐となるべく吸収，調整すべく機
能すること、を特徴とする。

「作用」 本発明に係る排気ガス浄化装置用の担持母体は、この
ような手段よりなるので次のごとく作用する。

排気ガスは、浄化装置を通過しその担持母体に付着さ
れた触媒と反応することにより、清浄化される。

さて第１に、この担持母体は、ハニカム構造体の波板
材又は平板材について、ケースに接する最外周の部分の
肉厚が、他の部分の肉厚より、厚くなっている。

そして、この肉厚が厚くなった部分が、肉厚が極端に
異なる、ハニカム構造体の金属箔製の波板材や平板材
と、パイプ状で金属製のケースとの間の緩衝部として介
在し、もって、両者間の接合箇所における極端な肉厚の
変化は、解消されている。

これと共に更に、この肉厚が厚くなった部分は、波板
材と平板材が交互に巻き付けられてロール状をなす構造
よりなるハニカム構造体と、１枚のパイプ状をなす構造
のケースとについて、両者の接合箇所における構造の変
化を解消する緩衝部としても、介在している。

そこで使用により加熱冷却が繰り返されても、ハニカ
ム構造体とケースの膨張収縮の変形量の差は、段階的に
緩和される。つまり両者間の熱伝達そして伸縮差は、こ
の肉厚が厚くなっている部分を介在させることにより、
吸収され急激ではなく徐徐に調整されたものとなる。も
ってこの担持母体は、耐熱強度面に優れ熱疲労特性が向
上するとともに、排気ガスの清浄化効率も向上する。

第２にこの担持母体は、金属製のハニカム構造体とケ
ースが用いられ、両者間に緩衝材は不用である。

そこでこの担持母体は、両者間の変形量の差が緩和さ
れていることもあり、外部から緩衝および振動等が加わ
っても、ハニカム構造体の損傷は防止される。又緩衝材
が用いられないので、この面からも排気ガスの清浄化効
率が向上するとともに、通気抵抗の増大もなくコスト面
にも優れている。

「実 施 例」 以下本発明を、図面に示すその実施例に基づいて詳細
に説明する。第１図は、本発明の実施例を示す正面説明
図である。

まずその構成等について、担持母体の概要、その肉厚
の順に説明する。

担持母体の概要は次のとおり。

この排気ガス浄化装置用の担持母体は、ハニカム構造
体１とケース２とからなっている。まずハニカム構造体
１は、帯状で波形の凹凸が連続的に折曲形成された金属
箔製の波板材３と、帯状で平坦な金属箔製の平板材４と
が、交互に巻き付けられたロール状をなし、触媒が塗布
等により付着される。波板材３は、金属箔をコルゲート
装置等にてコルゲート加工することにより、所定のごと
く折曲形成される。

図示のハニカム構造体１は、各１枚で帯状をなす金属
箔製の波板材３と平板材４とが用いられ、両者を一定中
心から交互に巻き付けて重ねつつ多重に巻き取ることに
より、円，楕円等のロール状に成形されている。波板材
３の頂部，谷部の外側は、ろう材等により平板材４に接
合されている。このようにして波板材３の各空間が、平
板材４によってそれぞれ独立空間に区画されることによ
り、空間柱状のセル５の平面的集合体たるハニカム構造
体１が形成されている。波板材３と平板材４は、その各
セル壁を構成し触媒が付着せしめられる。

ケース２は、平板を加工してパイプ状の外筒つまり外
枠としたものである。すなわちケース２は、円，楕円等
の円筒状をなしハニカム構造体１が挿入されて内部に収
納され、両者はろう材等により接合される。勿論、この
ケース２は金属製よりなる（なおこの点は、ろう材によ
り接合される点、本願発明の前提とする従来の技術に関
し第３頁の14行で金属製のケースと記されている点、本
願発明に関し第６頁の17行から18行に金属製のハニカム
構造体とケースと記されている点、同第12頁の４行に金
属製のハニカム構造体１とケース２と記されている点、
等々から自明でもある）。又、ケース２は、その肉厚が
ハニカム構造体１の波板材３および平板材４よりも、厚
くなっている。

担持母体の概要は、このようになっている。

次にその肉厚について述べる。

この担持母体において、ハニカム構造体１の波板材３
や平板材４は、肉厚が薄く、ケース２は、肉厚がより厚
くなっている。そして更に、ハニカム構造体１の波板材
３又は平板材４は、その最外周のケースに接する部分Ａ
の肉厚が、他の部分Ｂより厚く形成されている。

そして、このように最外周の肉厚が厚く形成されてケ
ースに接する部分Ａは、ケース２よりは肉厚が薄いと共
に、ケース２にろう材にて接合されている。もって、肉
厚が極端に異なると共に構造も巻き付けロール状かパイ
プ状かで相違する、ハニカム構造体１とケース２との接
合箇所において、極端な肉厚の変化や構造の変化を解消
する緩衝部として、介在している。

そこで、この最外周の肉厚が厚く形成されてケースに
接する部分Ａは、ハニカム構造体１の波板材３や平板材
４とケース２間について、加熱冷却による膨張収縮の変
形量の差や、外部から加わった衝撃や振動等による変形
量の差が、急激ではなく徐徐となるべく吸収，調整すべ
く機能する。

なお図示例では、平板材４について、ケース２に接す
る部分Ａつまりケース２に接合されるその最外周１周だ
けが、厚い肉厚にて形成されている。しかしこれに限定
されるものではなく、次のごとくその他各種の態様が考
えられる。

第１に、図示例とは逆に、波板材３の方を平板材４よ
り外側に配することにより、最外周のケースに接する部
分Ａには、波板材３が配されるようにしてもよい。そし
てこの場合には、このような波板材３について、最外周
のケースに接する部分Ａの肉厚を、その他の部分Ｂより
厚く、つまり波板材３のその他の部分Ｂやその他の部分
Ｂたる平板材４より厚くする。

第２に、最外周のケースに接する部分Ａの波板材３又
は平板材４について、その肉厚を厚く形成する方法に関
しては、次のとおり。すなわち、他の部分Ｂの波板材３
又は平板材４より特に厚い肉厚のもので、一体形成して
用いるのではなく、他の部分Ｂの波板材３又は平板材４
と同一肉厚のものを、２枚,3枚と重ねあわせて接合する
ことにより、その肉厚を特に厚く形成したものを用いる
ようにしてもよい。

肉厚については、このようになっている。

以上が構成等の説明である。

以下動作等について説明する。

自動車エンジン等の排気ガスは、浄化装置を通過しそ
の担持母体に付着された触媒と反応することにより、清
浄化される。すなわち排気ガスは、担持母体のハニカム
構造体１の各セル５を通過し、そのセル壁を構成する波
板材３と平板材４に付着された触媒と反応することによ
り、清浄化される。

さてここでこの担持母体にあっては、次の第1,第２の
ごとくなる。

さて第１に、この担持母体は、ハニカム構造体１の波
板材３又は平板材４について、最外周のケースに接する
部分Ａの肉厚が、他の部分Ｂの肉厚より、厚くなってい
る。

そして、この最外周のケースに接する部分Ａが、肉厚
が極端に異なる、ハニカム構造体１の金属箔製の波板材
３や平板材４と、パイプ状で金属製のケース２との間の
緩衝部として介在し、もって、両者間の接合箇所におけ
る極端な肉厚の変化は、解消されている。

これと共に更に、この最外周のケースに接する部分Ａ
は、波板材３と平板材４が交互に巻き付けられてロール
状をなす構造よりなるハニカム構造体１と、１枚のパイ
プ状をなす構造のケース２とについて、両者の接合箇所
における構造の変化を解消する緩衝部としても、介在し
ている。

そこで排気ガスの清浄化に使用され加熱冷却が繰り返
されても、ハニカム構造体１とケース２の膨張収縮の変
形量の差は、段階的に緩和される。つまり両者間の熱伝
達そしてその収縮差は、この肉厚が厚くなっている部分
Ａを介在させることにより、吸収され急激ではなく徐徐
に調整されたものとなる。

このようにしてハニカム構造体１およびケース２等
に、剥がれ，亀裂，剥離，目詰まり等は発生せず、この
担持母体は、耐熱強度面に優れ熱疲労特性が向上すると
ともに、排気ガスの清浄化効率も向上する。

第２にこの担持母体は、金属製のハニカム構造体１と
ケース２が用いられ、両者間に従来例で用いられたよう
な緩衝材は不用である。

そこでこの担持母体は、ハニカム構造体１とケース２
間の変形量の差が緩和されていることもあり、従来例の
セラミックス製の場合とは異なり、外部から衝撃および
振動等が加わってもハニカム構造体１の損傷は防止され
る。又緩衝材が用いられないので、この面からも排気ガ
スの清浄化効率が向上するとともに、ハニカム構造体１
の各セル５における通気抵抗の増大もなく、コスト面に
も優れている。

「発明の効果」 本発明に係る排気ガス浄化装置用の担持母体は、以上
説明したごとく、金属箔製のハニカム構造体に関し、ケ
ースに接する部分について、その肉厚を厚くしてなるこ
とにより、次の効果を発揮する。

第１に、耐熱強度面に優れ熱疲労特性が向上するとと
もに、排気ガスの清浄化効率も向上する。

すなわち、ハニカム構造体とケースの変形量の差が段
階的に緩和されるので、両者の接合強度が向上し剥がれ
が防止され、ハニカム構造体に亀裂が生じることもな
く、付着された触媒の剥離も防止され、目詰まりの発生
は確実に回避される。

第２に、損傷が防止され通気抵抗も低減されコスト面
にも優れている。

すなわち、金属製のハニカム構造体等が用いられ、ケ
ースとの間に緩衝材も介装されていないので、この面か
らも排気ガスの清浄化効率が向上するとともに、ハニカ
ム構造体が損傷しにくく、通気抵抗の増大もなく、コス
ト面にも優れている。

このようにこの種従来例に存した問題点が一掃される
等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものが
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る排気ガス浄化装置用の担持母体
の実施例を示す、正面説明図である。 １……ハニカム構造体 ２……ケース ３……波板材 ４……平板材 ５……セル Ａ……ケースに接する部分 Ｂ……他の部分

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯状で波形の凹凸が連続的に折曲形成され
   た金属箔製の波板材と、帯状で平坦な金属箔製の平板材
   とが、交互に巻き付けられてロール状をなし、触媒が付
   着されるハニカム構造体と、 円筒パイプ状をなし該ハニカム構造体が内部に収納さ
   れ、その肉厚が該ハニカム構造体の金属箔製の波板材お
   よび平板材より厚い金属製のケースと、を有してなり、 該ハニカム構造体の波板材又は平板材は、その最外周の
   該ケースに接する部分の肉厚が、他の部分より厚く形成
   されており、 このように最外周の肉厚が厚く形成されて該ケースに接
   する部分は、該ケースよりは肉厚が薄いと共に、該ケー
   スにろう材にて接合されており、もって、肉厚が極端に
   異なると共に構造も巻き付けロール状かパイプ状かで相
   違する該ハニカム構造体と該ケースとの接合箇所におい
   て、極端な肉厚の変化や構造の変化を解消する緩衝部と
   して介在しており、 この最外周の肉厚が厚く形成されて該ケースに接する部
   分は、該ハニカム構造体の波板材や平板材と該ケース間
   について、加熱冷却による膨張収縮の変形量の差や、外
   部から加わった衝撃や振動等による変形量の差が、急激
   ではなく徐徐となるべく吸収，調整すべく機能するこ
   と、を特徴とする排気ガス浄化装置用の担持母体。