JP2835959B2 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置Info
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Classifications
-
- 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
- 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
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
- F01N3/2807—Metal other than sintered metal
- F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、一般に自動車の排気ガスの浄化手段として
排気管の途中に介装される、排気ガス浄化用触媒を担持
させるために金属製ハニカムコア体から成る排気ガス浄
化装置に関する。
排気管の途中に介装される、排気ガス浄化用触媒を担持
させるために金属製ハニカムコア体から成る排気ガス浄
化装置に関する。
更に詳しくは、本発明は過酷な条件下で使用されるこ
の種の排気ガス浄化装置において、金属製ハニカムコア
体として、熱膨張や熱応力による変形や破損に対する耐
久性を改善した排気ガス浄化装置に関するものである。
の種の排気ガス浄化装置において、金属製ハニカムコア
体として、熱膨張や熱応力による変形や破損に対する耐
久性を改善した排気ガス浄化装置に関するものである。
（従来の技術） 従来、この種の排気ガス浄化装置は、一般に耐熱性の
薄肉鋼板からの平板状帯材と前記薄肉鋼板を波形成形し
た波板状帯材とを、相互に当接部を有するように重積
し、これを一括渦巻状に巻回積層して製作した軸方向に
排気ガス通路のための多数の網目状通気孔路を有するハ
ニカム状積層体（以下、ハニカムコア体という。）と、
前記ハニカムコア体を填装し固着するための両端が開口
した筒状の金属ケースから構成されている。
薄肉鋼板からの平板状帯材と前記薄肉鋼板を波形成形し
た波板状帯材とを、相互に当接部を有するように重積
し、これを一括渦巻状に巻回積層して製作した軸方向に
排気ガス通路のための多数の網目状通気孔路を有するハ
ニカム状積層体（以下、ハニカムコア体という。）と、
前記ハニカムコア体を填装し固着するための両端が開口
した筒状の金属ケースから構成されている。
そして、前記ハニカムコア体と金属ケースとは、排気
ガス自体の高温度及び排気ガスと浄化用触媒との発熱反
応などによる熱膨張や熱的応力に耐えるように、また自
動車走行時の振動などに耐え得るようにろう接や溶接な
どにより強固に固着される。なお、ハニカムコア体を構
成する平板状帯材と波板状帯材の当接部は種々の方法に
より固着されることはいうまでもないことである。
ガス自体の高温度及び排気ガスと浄化用触媒との発熱反
応などによる熱膨張や熱的応力に耐えるように、また自
動車走行時の振動などに耐え得るようにろう接や溶接な
どにより強固に固着される。なお、ハニカムコア体を構
成する平板状帯材と波板状帯材の当接部は種々の方法に
より固着されることはいうまでもないことである。
また、最近においては、従来のコーディエライト系セ
ラミック担体との価格競争面から金属ケースを使用しな
いもの、即ち金属製ハニカムコア体のみで排気ガス浄化
装置を構成しようとする動きがある。この場合、金属ケ
ースを使用しないことから、金属ケースの製作コスト，
金属ケースと金属製ハニカムコア体の填装，固着コス
ト，いわゆるキャンニングコストなどが削減され、大幅
なコストメリットが生じるのはいうまでもないことであ
る。
ラミック担体との価格競争面から金属ケースを使用しな
いもの、即ち金属製ハニカムコア体のみで排気ガス浄化
装置を構成しようとする動きがある。この場合、金属ケ
ースを使用しないことから、金属ケースの製作コスト，
金属ケースと金属製ハニカムコア体の填装，固着コス
ト，いわゆるキャンニングコストなどが削減され、大幅
なコストメリットが生じるのはいうまでもないことであ
る。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記したハニカムコア体からのみ構成
される、あるいはハニカムコア体と金属ケースとから構
成される従来の排気ガス浄化装置は、長期の使用に耐え
るものではない。特に、ハニカムコア体の軸方向（即
ち、排気ガスの流入、通過方向）において、前記した排
気ガス自体の高い温度や未燃焼ガスの触媒反応による発
熱という雰囲気下で生起する熱膨張や熱応力に基づく変
形力が、ハニカムコア体外周部近傍あるいはハニカムコ
ア体の外周面と金属ケースの内壁面との当接面近傍に集
中するため、ハニカムコア体の外周部近傍において該ハ
ニカムコア体を構成する平板及び／又は波板のヒビ割
れ，破損が大きく、またハニカムコア体を構成する帯材
同士の当接部やハニカムコア体と金属ケース間の当接部
の剥離や離体が生じるという欠点がある。
される、あるいはハニカムコア体と金属ケースとから構
成される従来の排気ガス浄化装置は、長期の使用に耐え
るものではない。特に、ハニカムコア体の軸方向（即
ち、排気ガスの流入、通過方向）において、前記した排
気ガス自体の高い温度や未燃焼ガスの触媒反応による発
熱という雰囲気下で生起する熱膨張や熱応力に基づく変
形力が、ハニカムコア体外周部近傍あるいはハニカムコ
ア体の外周面と金属ケースの内壁面との当接面近傍に集
中するため、ハニカムコア体の外周部近傍において該ハ
ニカムコア体を構成する平板及び／又は波板のヒビ割
れ，破損が大きく、またハニカムコア体を構成する帯材
同士の当接部やハニカムコア体と金属ケース間の当接部
の剥離や離体が生じるという欠点がある。
これは、ハニカムコア体を構成する平板状帯材と波板
状帯材との間の当接部を、あるいはハニカムコア体の外
周面と金属ケースの内壁面との間の当接部を単に強固に
固着すればよいという考え方に修正をせまるものであ
る。
状帯材との間の当接部を、あるいはハニカムコア体の外
周面と金属ケースの内壁面との間の当接部を単に強固に
固着すればよいという考え方に修正をせまるものであ
る。
本発明者は、前記した従来の排気ガス浄化装置の欠点
に鑑み、鋭意検討した結果、ハニカムコア体を小径のも
のと大径のものというように二以上のものに分割し、中
心部の小径のハニカムコア体の外周に蛇腹管を嵌着させ
た場合、前記した熱膨張や熱応力に基づく変形力を極め
て効果的に吸収，緩和しうることを見い出し、本発明を
完成するに至った。
に鑑み、鋭意検討した結果、ハニカムコア体を小径のも
のと大径のものというように二以上のものに分割し、中
心部の小径のハニカムコア体の外周に蛇腹管を嵌着させ
た場合、前記した熱膨張や熱応力に基づく変形力を極め
て効果的に吸収，緩和しうることを見い出し、本発明を
完成するに至った。
（問題点を解決するための手段） 本発明を概説すれば、本発明は、薄肉金属板の平板状
帯材と波板状帯材とを相互に当接するように重積し、こ
れを一括渦巻状に巻回積層して製作した軸方向に多数の
網目状通気孔路を有する排気ガス浄化用触媒を担持させ
るための小径の中心部ハニカムコア体、前記中心部ハニ
カムコア体の外周面に外設する蛇腹管、及び前記蛇腹管
の外周面に外設する前記中心部ハニカムコア体と径を異
にする大径の外側部ハニカムコア体とから構成されるこ
とを特徴とする排気ガス浄化装置に関するものである。
帯材と波板状帯材とを相互に当接するように重積し、こ
れを一括渦巻状に巻回積層して製作した軸方向に多数の
網目状通気孔路を有する排気ガス浄化用触媒を担持させ
るための小径の中心部ハニカムコア体、前記中心部ハニ
カムコア体の外周面に外設する蛇腹管、及び前記蛇腹管
の外周面に外設する前記中心部ハニカムコア体と径を異
にする大径の外側部ハニカムコア体とから構成されるこ
とを特徴とする排気ガス浄化装置に関するものである。
以下、本発明の構成について詳しく説明する。
金属製ハニカムコア体を使用した排気ガス浄化装置に
おいて、熱膨張や熱応力（歪）に基づく変形力に対する
耐久性を十分なものにすることが極めて重要である。
おいて、熱膨張や熱応力（歪）に基づく変形力に対する
耐久性を十分なものにすることが極めて重要である。
即ち、この種の金属製の排気ガス浄化装置は、運転停
止と運転再開時にみられる加熱・冷却サイクルの交番熱
負荷は勿論のこと、走行中においても過酷な熱的環境に
さらされるため、熱に対する耐久性の問題は極めて重要
な課題である。
止と運転再開時にみられる加熱・冷却サイクルの交番熱
負荷は勿論のこと、走行中においても過酷な熱的環境に
さらされるため、熱に対する耐久性の問題は極めて重要
な課題である。
この点、走行中の状況を考察すると、排気ガス浄化装
置は、排気ガスの流量分布の相違（中央部と周辺部の流
量の相違）、及びハニカムコア体の表面部に担持された
Pt,Pd,Rhなどの排気ガス浄化用触媒と排気ガスの接触反
応（発熱反応）により、ハニカムコア体の中央部は周辺
部より高温にさらされる。因みに、この種の排気ガス浄
化装置内の温度は、一般には700〜800℃であるが、HC
（炭化水素）が多く排出される場合には1000℃前後にも
なる。
置は、排気ガスの流量分布の相違（中央部と周辺部の流
量の相違）、及びハニカムコア体の表面部に担持された
Pt,Pd,Rhなどの排気ガス浄化用触媒と排気ガスの接触反
応（発熱反応）により、ハニカムコア体の中央部は周辺
部より高温にさらされる。因みに、この種の排気ガス浄
化装置内の温度は、一般には700〜800℃であるが、HC
（炭化水素）が多く排出される場合には1000℃前後にも
なる。
前記したハニカムコア体内部の温度勾配をさらに詳し
くみると、ハニカムコア体の外周部とそれより少し内側
の部位間における温度勾配は、中央部近傍における温度
勾配より著しく大きなものとなる。このことは、ハニカ
ムコア体の外周面が直接外気と接したり、あるいはハニ
カムコア体が外気と接する筒状金属ケース内に固着され
るので、より一層、助長されることになる。
くみると、ハニカムコア体の外周部とそれより少し内側
の部位間における温度勾配は、中央部近傍における温度
勾配より著しく大きなものとなる。このことは、ハニカ
ムコア体の外周面が直接外気と接したり、あるいはハニ
カムコア体が外気と接する筒状金属ケース内に固着され
るので、より一層、助長されることになる。
従って、このことが起因してハニカムコア体のみから
なる（金属ケースを使用しないタイプの）排気ガス浄化
装置、あるいはハニカムコア体と金属ケースとから構成
される排気ガス浄化装置において、ハニカムコア体外周
面近傍、特にその軸方向にハニカムコア体の構成部材の
熱膨張や熱応力に基づく強い変形力（以下、熱による変
形力ともいう。）が集中することになる。これは、前記
したようにハニカムコア体内部において大きな温度差が
生じ、その温度差に起因して熱による変形力が生じる
が、ハニカムコア体の軸方向への変形量が同一になろう
とするためである。
なる（金属ケースを使用しないタイプの）排気ガス浄化
装置、あるいはハニカムコア体と金属ケースとから構成
される排気ガス浄化装置において、ハニカムコア体外周
面近傍、特にその軸方向にハニカムコア体の構成部材の
熱膨張や熱応力に基づく強い変形力（以下、熱による変
形力ともいう。）が集中することになる。これは、前記
したようにハニカムコア体内部において大きな温度差が
生じ、その温度差に起因して熱による変形力が生じる
が、ハニカムコア体の軸方向への変形量が同一になろう
とするためである。
即ち、ハニカムコア体の外周面近傍の構成部材（平板
状帯材と波板状帯材）の当接部が強固に固着されていて
も、前記した熱による変形力により経時的に相互に剥離
したり、各構成部材がヒビ割れしたり破損したりする。
状帯材と波板状帯材）の当接部が強固に固着されていて
も、前記した熱による変形力により経時的に相互に剥離
したり、各構成部材がヒビ割れしたり破損したりする。
そして、これら剥離，ヒビ割れ，破損と連動して、各
構成部材の表面に担持された高価な触媒層も剥離し、排
気ガスの浄化能力の低下を招く。また、金属ケース内に
ハニカムコア体が填装され、ハニカムコア体の最外周面
が金属ケースの内壁面に強固に固着された排気ガス浄化
装置においても、前記した状況は同じである。
構成部材の表面に担持された高価な触媒層も剥離し、排
気ガスの浄化能力の低下を招く。また、金属ケース内に
ハニカムコア体が填装され、ハニカムコア体の最外周面
が金属ケースの内壁面に強固に固着された排気ガス浄化
装置においても、前記した状況は同じである。
従って、前記した剥離などの欠点を解消ないし抑制す
るためには、ハニカムコア体の構造において、熱膨張や
熱応力に基づく変形力を緩和させる手段を講じることが
不可欠である。
るためには、ハニカムコア体の構造において、熱膨張や
熱応力に基づく変形力を緩和させる手段を講じることが
不可欠である。
このため、本発明においては、排気ガス浄化装置の主
要な構成要素である金属製ハニカムコア体を、平板状帯
材と波板状帯材とから一括渦巻状に巻回積層した単一
（一体型）のハニカムコア体とするのでなく、小径の中
心部ハニカムコア体と大径の外側部ハニカムコア体に分
割するとともに、それぞれのハニカムコア体間に熱によ
る変形に対する追随性に優れた分割部材を介在させると
いう技術的構成を採用する。より具体的には、前記分割
部材として蛇腹管を使用する。本発明において、該蛇腹
管は小径の中心部ハニカムコア体の外周面に嵌着され、
これにより両ハニカムコア体を分割する。
要な構成要素である金属製ハニカムコア体を、平板状帯
材と波板状帯材とから一括渦巻状に巻回積層した単一
（一体型）のハニカムコア体とするのでなく、小径の中
心部ハニカムコア体と大径の外側部ハニカムコア体に分
割するとともに、それぞれのハニカムコア体間に熱によ
る変形に対する追随性に優れた分割部材を介在させると
いう技術的構成を採用する。より具体的には、前記分割
部材として蛇腹管を使用する。本発明において、該蛇腹
管は小径の中心部ハニカムコア体の外周面に嵌着され、
これにより両ハニカムコア体を分割する。
前記した構成により、ハニカムコア体が中心部（内側
部）と外側部に分割されるため、温度分布において高い
方に属し熱的変形の負荷が大きい中心部ハニカムコア体
が軸方向に伸縮することが容易になり、この伸縮変形力
は分割部材である蛇腹管に吸収されるため、外側部ハニ
カムコア体への伝達が抑制ないし阻止される。即ち、一
体型のハニカムコア体であれば、熱的変形力が全てハニ
カムコア体の外周面あるいはその近傍部位に集中する
が、本発明の分割型ハニカムコア体においては、これが
有効に抑制ないし阻止される。
部）と外側部に分割されるため、温度分布において高い
方に属し熱的変形の負荷が大きい中心部ハニカムコア体
が軸方向に伸縮することが容易になり、この伸縮変形力
は分割部材である蛇腹管に吸収されるため、外側部ハニ
カムコア体への伝達が抑制ないし阻止される。即ち、一
体型のハニカムコア体であれば、熱的変形力が全てハニ
カムコア体の外周面あるいはその近傍部位に集中する
が、本発明の分割型ハニカムコア体においては、これが
有効に抑制ないし阻止される。
次に本発明の構成ならびに実施の態様を図面に基づい
て詳しく説明するが、本発明は図示のものに限定されな
いことはいうまでもないことである。
て詳しく説明するが、本発明は図示のものに限定されな
いことはいうまでもないことである。
本発明において、金属製の中心部及び外側部ハニカム
コア体自体は、第１図に示されるようなものであり、通
常の方法により製作される。
コア体自体は、第１図に示されるようなものであり、通
常の方法により製作される。
即ち、第１図に示される本発明の排気ガス浄化装置
（１）を構成する小径の中心部ハニカムコア体（２）
は、耐熱性の薄肉鋼板からなる厚さ0.03〜0.1mm程度の
平板状帯材（21）と、該平板状帯材（21）を波形加工し
た波板状帯材（22）を相互に当接部を有するように重積
し、次いで両者を一括渦巻状に、かつ最外周面が平板状
帯材（21）となるように巻回積層することにより製作さ
れる。この巻回積層により、排気ガスの通路となる多数
の網目状通気孔路（23）は自動的に形成される。
（１）を構成する小径の中心部ハニカムコア体（２）
は、耐熱性の薄肉鋼板からなる厚さ0.03〜0.1mm程度の
平板状帯材（21）と、該平板状帯材（21）を波形加工し
た波板状帯材（22）を相互に当接部を有するように重積
し、次いで両者を一括渦巻状に、かつ最外周面が平板状
帯材（21）となるように巻回積層することにより製作さ
れる。この巻回積層により、排気ガスの通路となる多数
の網目状通気孔路（23）は自動的に形成される。
前記平板状帯材（21）として、例えばFe−Cr20％−Al
5％の耐熱性のステンレス鋼、あるいはこれに耐酸化性
を改善するために希土類を加えた耐熱性のステンレス鋼
などの厚さ0.04mm〜0.1mmのものが、そして波板状帯材
（22）として前記平板状帯材（21）をフォーミングギア
の間を通過させるなどして波形加工したものが使用され
る。各帯材にAlを含有したステンレス鋼を用いると、熱
処理により帯材表面にウィスカー状のγ−Al2O3が析出
し、これが排気ガス浄化用触媒を強固に担持するため好
ましいものである。
5％の耐熱性のステンレス鋼、あるいはこれに耐酸化性
を改善するために希土類を加えた耐熱性のステンレス鋼
などの厚さ0.04mm〜0.1mmのものが、そして波板状帯材
（22）として前記平板状帯材（21）をフォーミングギア
の間を通過させるなどして波形加工したものが使用され
る。各帯材にAlを含有したステンレス鋼を用いると、熱
処理により帯材表面にウィスカー状のγ−Al2O3が析出
し、これが排気ガス浄化用触媒を強固に担持するため好
ましいものである。
同様な方法により、第１図に示される本発明の排気ガ
ス浄化装置（１）を構成する大径の外側部ハニカムコア
体（３）は、平板状帯材（31）、波板状帯材（32）から
製作され、その際、排気ガスが通過するための多数の網
目状通気孔路（33）が自動的に形成される。
ス浄化装置（１）を構成する大径の外側部ハニカムコア
体（３）は、平板状帯材（31）、波板状帯材（32）から
製作され、その際、排気ガスが通過するための多数の網
目状通気孔路（33）が自動的に形成される。
次に、本発明の前記中心部ハニカムコア体（２）と外
側部ハニカムコア体（３）との間に介装される分割部材
としての蛇腹管について説明する。
側部ハニカムコア体（３）との間に介装される分割部材
としての蛇腹管について説明する。
第１図に示されるように蛇腹管（４）は、通常、入手
されるものであればいずれでもよく、特に制限を受ける
ものではない。また、蛇腹管（４）の外周壁に形成され
る波形の形状、ピッチ幅、波の高さなどに制限を受ける
ものではない。
されるものであればいずれでもよく、特に制限を受ける
ものではない。また、蛇腹管（４）の外周壁に形成され
る波形の形状、ピッチ幅、波の高さなどに制限を受ける
ものではない。
第１図に示されるように、本発明の排気ガス浄化装置
（１）は中心部ハニカムコア体（２）の外周面に蛇腹管
（４）が外設され、さらに前記蛇腹管（４）の外周面に
外側部ハニカムコア体（３）を外設して、これら部材の
当接部を固着することにより製作される。
（１）は中心部ハニカムコア体（２）の外周面に蛇腹管
（４）が外設され、さらに前記蛇腹管（４）の外周面に
外側部ハニカムコア体（３）を外設して、これら部材の
当接部を固着することにより製作される。
第２図は第１図に示される排気ガス浄化装置（１）を
構成する構成部材を組立てたものの一部を省略した縦断
面図である。図示されるような、各ハニカムコア体（2,
3）の軸方向（排気ガスの流れ方向）と、蛇腹管（４）
の外周壁に設けられた波形の進行方向が平行関係にあ
り、これによりハニカムコア体の軸方向の熱による変形
力を吸収，緩和させることができる。
構成する構成部材を組立てたものの一部を省略した縦断
面図である。図示されるような、各ハニカムコア体（2,
3）の軸方向（排気ガスの流れ方向）と、蛇腹管（４）
の外周壁に設けられた波形の進行方向が平行関係にあ
り、これによりハニカムコア体の軸方向の熱による変形
力を吸収，緩和させることができる。
本発明において、蛇腹管（４）にスリットを形成する
ことができる。これによりハニカムコア体（2,3）の軸
方向とともに円周方向（ハニカムコア体の軸方向に対し
て直角な方向）への熱による変形力に対する追随性を向
上させることができる。蛇腹管（４）にスリットを形成
する仕方は、第３図〜第４図に例示されている。
ことができる。これによりハニカムコア体（2,3）の軸
方向とともに円周方向（ハニカムコア体の軸方向に対し
て直角な方向）への熱による変形力に対する追随性を向
上させることができる。蛇腹管（４）にスリットを形成
する仕方は、第３図〜第４図に例示されている。
蛇腹管（４）にスリットを形成する態様には、何らの
制限を受けるものではない。例えば中心部ハニカムコア
体（２）側と外側部ハニカムコア体（３）側の少なくと
も一方に設ければよく、スリットの長さは蛇腹管（４）
の波部において複数の波にまたがる長さのものであって
もよい。また、スリットの位相が中心部ハニカムコア体
（２）側と外側部ハニカムコア体（３）側において同位
相であっても相違していてもよい。第３図〜第４図に
は、蛇腹管（４）として内側スリット（41）と外側スリ
ット（42）を有するものが示されている。
制限を受けるものではない。例えば中心部ハニカムコア
体（２）側と外側部ハニカムコア体（３）側の少なくと
も一方に設ければよく、スリットの長さは蛇腹管（４）
の波部において複数の波にまたがる長さのものであって
もよい。また、スリットの位相が中心部ハニカムコア体
（２）側と外側部ハニカムコア体（３）側において同位
相であっても相違していてもよい。第３図〜第４図に
は、蛇腹管（４）として内側スリット（41）と外側スリ
ット（42）を有するものが示されている。
前記した蛇腹管あるいはスリット入り蛇腹管は、通常
の方法で製作すればよい。例えばパイプ（管体）に蛇腹
加工、次いでスリットの切削加工を施したり、あるいは
平板に予めスリット加工を施し、次いで造管加工、蛇腹
加工を施して製作すればよい。なお、スリットとして幅
のある長孔状の形状のものが変形しやすいため、応力緩
和の面から好ましいものである。
の方法で製作すればよい。例えばパイプ（管体）に蛇腹
加工、次いでスリットの切削加工を施したり、あるいは
平板に予めスリット加工を施し、次いで造管加工、蛇腹
加工を施して製作すればよい。なお、スリットとして幅
のある長孔状の形状のものが変形しやすいため、応力緩
和の面から好ましいものである。
本発明の排気ガス浄化装置（１）において、前記外側
部ハニカムコア体（３）の外周面に金属ケース（５）を
嵌着し、両者を固着してもよい。
部ハニカムコア体（３）の外周面に金属ケース（５）を
嵌着し、両者を固着してもよい。
金属ケースの素材として、前記ハニカムコア体と同種
の耐熱鋼を用いてもよいし、耐熱耐食性に富むものを用
いてもよい。また、外側部分の金属材料を内側部分より
耐熱耐食性に富むものとした二重構造のもの、具体的に
は内側部分にフェライト系ステンレス鋼を、外側部分に
オーステナイト系ステンレス鋼を用いたクラッド鋼など
を用いても良い。
の耐熱鋼を用いてもよいし、耐熱耐食性に富むものを用
いてもよい。また、外側部分の金属材料を内側部分より
耐熱耐食性に富むものとした二重構造のもの、具体的に
は内側部分にフェライト系ステンレス鋼を、外側部分に
オーステナイト系ステンレス鋼を用いたクラッド鋼など
を用いても良い。
本発明において、前記した分割型のハニカムコア体か
らなる排気ガス浄化装置（１）において、両端面の少な
くとも一方にリブを固着してもよい。両端面にリブを設
ける場合は、中心部ハニカムコア体の熱的変形を十分に
許容するようにすればよい。これらのリブを設けること
により排気ガス浄化装置の耐振性や、中心部ハニカムコ
ア体のスコーピングによる離体などを防止することがで
きる。同様に金属ケースを用いた場合、第４図に示され
るようにその開口端の少なくとも一方にリブ（６）を設
けることができる。
らなる排気ガス浄化装置（１）において、両端面の少な
くとも一方にリブを固着してもよい。両端面にリブを設
ける場合は、中心部ハニカムコア体の熱的変形を十分に
許容するようにすればよい。これらのリブを設けること
により排気ガス浄化装置の耐振性や、中心部ハニカムコ
ア体のスコーピングによる離体などを防止することがで
きる。同様に金属ケースを用いた場合、第４図に示され
るようにその開口端の少なくとも一方にリブ（６）を設
けることができる。
以上のようにして本発明の排気ガス浄化装置は製作さ
れるが、その製作において種々の変形が可能である。例
えば、 （ｉ）本発明においては、前記したようにハニカムコア
体を中心部（内側部）と外側部の二つに分割させるほか
に、外側部ハニカムコア体を更に複数個に分割し、最外
部の分割されたハニカムコア体を除いて夫々の分割され
たハニカムコア体の外周面に蛇腹管を嵌着させてもよ
い。例えば、第５図に示されるように、外側部ハニカム
コア体を二つに分割（3,3′）し、それらの間に分割部
材としての蛇腹管（４′）が介装される。なお、第５図
において蛇腹管（4,4′）にはスリットが形成されてい
ないが、スリットを形成してもよい。また金属ケース
（５）の端面にリブを形成してもよい。
れるが、その製作において種々の変形が可能である。例
えば、 （ｉ）本発明においては、前記したようにハニカムコア
体を中心部（内側部）と外側部の二つに分割させるほか
に、外側部ハニカムコア体を更に複数個に分割し、最外
部の分割されたハニカムコア体を除いて夫々の分割され
たハニカムコア体の外周面に蛇腹管を嵌着させてもよ
い。例えば、第５図に示されるように、外側部ハニカム
コア体を二つに分割（3,3′）し、それらの間に分割部
材としての蛇腹管（４′）が介装される。なお、第５図
において蛇腹管（4,4′）にはスリットが形成されてい
ないが、スリットを形成してもよい。また金属ケース
（５）の端面にリブを形成してもよい。
（ii）分割されたハニカムコア体において、網目状通気
孔路、即ちセルの密度を相違させてもよい。例えば、中
心部ハニカムコア体には外周部より相対的に多くの排気
ガスが流れ込むため、中心部ハニカムコア体のセル密度
を外側部ハニカムコア体より大きくする。これにより、
排気ガスの均一な浄化が達成される。
孔路、即ちセルの密度を相違させてもよい。例えば、中
心部ハニカムコア体には外周部より相対的に多くの排気
ガスが流れ込むため、中心部ハニカムコア体のセル密度
を外側部ハニカムコア体より大きくする。これにより、
排気ガスの均一な浄化が達成される。
（iii）外側部ハニカムコア体の外周部及びその近傍に
集中する熱応力から外側部ハニカムコア体を保護するた
めに、外側部ハニカムコア体を構成する平板状帯材と波
板状帯材の板厚を、中心部ハニカムコア体の両帯材より
厚くしてもよい。
集中する熱応力から外側部ハニカムコア体を保護するた
めに、外側部ハニカムコア体を構成する平板状帯材と波
板状帯材の板厚を、中心部ハニカムコア体の両帯材より
厚くしてもよい。
（iv）また、ハニカムコア体の温度雰囲気が相違するこ
とを考慮して、中心部ハニカムコア体の材質を外側部ハ
ニカムコア体を構成する平板状帯材と波板状帯材の材質
と相違させてもよい。即ち中心部ハニカムコア体を耐熱
性の高いもので構成するようにしてもよい。
とを考慮して、中心部ハニカムコア体の材質を外側部ハ
ニカムコア体を構成する平板状帯材と波板状帯材の材質
と相違させてもよい。即ち中心部ハニカムコア体を耐熱
性の高いもので構成するようにしてもよい。
（ｖ）このほか、熱による変形力を更に効率よく吸収、
緩和させるために平板状帯材と波板状帯材の少なくとも
一方に小さな波形（マイクロウェーブ）を形成したり、
帯材としてパンチングメタル板やスリット加工したも
の、更には金網を使用してもよい。また、ハニカムコア
体が複数に分割されるため、その巻回方向を相違させて
もよい。
緩和させるために平板状帯材と波板状帯材の少なくとも
一方に小さな波形（マイクロウェーブ）を形成したり、
帯材としてパンチングメタル板やスリット加工したも
の、更には金網を使用してもよい。また、ハニカムコア
体が複数に分割されるため、その巻回方向を相違させて
もよい。
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明す
る。
る。
（実施例 １） Fe−20％Cr−５％Al−0.02％Ceの耐熱鋼の厚さ0.05m
m,幅75mmの薄肉鋼帯からなる平板状帯材、及び前記平板
状帯材をフォーミングギアの間を通過させ、山と山のピ
ッチ3.5mm,波の高さ1.8mmの波形に加工した波板状帯材
を用いて、中心部ハニカムコア体（外径約55mm）、外側
部ハニカムコア体（外径約90mm,内径60mm）を製作し
た。
m,幅75mmの薄肉鋼帯からなる平板状帯材、及び前記平板
状帯材をフォーミングギアの間を通過させ、山と山のピ
ッチ3.5mm,波の高さ1.8mmの波形に加工した波板状帯材
を用いて、中心部ハニカムコア体（外径約55mm）、外側
部ハニカムコア体（外径約90mm,内径60mm）を製作し
た。
前記中心部ハニカムコア体に前記耐熱鋼製の蛇腹管
（内径約55mm,外径60mm,山と山のピッチ3mm,波の高さ2.
5mm）を嵌着し、次いで前記蛇腹管の外周面に前記外側
部ハニカムコア体を嵌着した。
（内径約55mm,外径60mm,山と山のピッチ3mm,波の高さ2.
5mm）を嵌着し、次いで前記蛇腹管の外周面に前記外側
部ハニカムコア体を嵌着した。
以上のようにして製作された分割タイプのハニカムコ
ア体を、内径約90mmのSUS310S製金属ケース内に填装
し、ハニカムコア体の両端部及びその近傍部位（端部よ
り15mmの領域）にニッケル系ろう材を浸漬法により塗布
し、ハニカムコア体の構成部材間、ハニカムコア体と蛇
腹管間及び金属ケース間をろう付により固着した。
ア体を、内径約90mmのSUS310S製金属ケース内に填装
し、ハニカムコア体の両端部及びその近傍部位（端部よ
り15mmの領域）にニッケル系ろう材を浸漬法により塗布
し、ハニカムコア体の構成部材間、ハニカムコア体と蛇
腹管間及び金属ケース間をろう付により固着した。
次に、以上のように製作した排気ガス浄化装置に触媒
担持層を次のようにして形成させた。即ち、ハニカムコ
ア体を構成する各帯材の表面に活性アルミナ（γ−Al2O
3）粉末とアルミナゾルを配合したスラリーを塗布し、
これを600℃に加熱処理して触媒担持層を形成した。な
お、触媒担持層を形成させるに際し、蛇腹管にスリット
を有するものを使用した場合、スラリー塗布時に蛇腹管
からスラリーが確実に排出されるため好ましい。
担持層を次のようにして形成させた。即ち、ハニカムコ
ア体を構成する各帯材の表面に活性アルミナ（γ−Al2O
3）粉末とアルミナゾルを配合したスラリーを塗布し、
これを600℃に加熱処理して触媒担持層を形成した。な
お、触媒担持層を形成させるに際し、蛇腹管にスリット
を有するものを使用した場合、スラリー塗布時に蛇腹管
からスラリーが確実に排出されるため好ましい。
（実施例２） 第５図を参照しつつ、本発明の第二実施例を説明す
る。
る。
（ｉ）中心部ハニカムコア体（２）を、Fe−25％Cr−６
％Al−0.2％Ｙの耐熱鋼を用いて構成した。ハニカムコ
ア体（２）の他の条件は、板厚0.04mm,内径400mm,セル
密度400セル/inch2である。
％Al−0.2％Ｙの耐熱鋼を用いて構成した。ハニカムコ
ア体（２）の他の条件は、板厚0.04mm,内径400mm,セル
密度400セル/inch2である。
（ii）中心部ハニカムコア体（２）外周に、Fe−20％Cr
−５％Al−0.02％Ce製の外径45mm,内径40mm,ピッチ幅3m
m,波の高さ2.5mmの蛇腹管（４）を外設した。
−５％Al−0.02％Ce製の外径45mm,内径40mm,ピッチ幅3m
m,波の高さ2.5mmの蛇腹管（４）を外設した。
（iii）蛇腹管（４）の外周に、Fe−20％Cr−５％Al−
0.02％Ce製の板厚0.05mmの外側部ハニカムコア体（３）
を外設した。ハニカムコア体（３）の他の条件は外径85
mm,内径45mm,セル密度350セル/inch2である。
0.02％Ce製の板厚0.05mmの外側部ハニカムコア体（３）
を外設した。ハニカムコア体（３）の他の条件は外径85
mm,内径45mm,セル密度350セル/inch2である。
（iv）外側部ハニカムコア体（３）の外周に、外径90m
m,内径85mmの蛇腹管（４′）を外設した。管の材質，ピ
ッチ幅，波の高さは蛇腹管（４）と同じである。
m,内径85mmの蛇腹管（４′）を外設した。管の材質，ピ
ッチ幅，波の高さは蛇腹管（４）と同じである。
（ｖ）蛇腹管（４′）の外周に、Fe−20％Cr−５％Al−
0.02％Ce製の板厚0.1mmの外側部ハニカムコア体
（３′）を外設した。ハニカムコア体（３′）の他の条
件は、外径130mm,内径90mm,セル密度200セル/inch2であ
る。
0.02％Ce製の板厚0.1mmの外側部ハニカムコア体
（３′）を外設した。ハニカムコア体（３′）の他の条
件は、外径130mm,内径90mm,セル密度200セル/inch2であ
る。
（vi）ハニカムコア体（３′）の外周に、耐熱鋼（SUS
430LT）製の内径約130mm,板厚2.0mmの金属ケース
（５）を外設した。
430LT）製の内径約130mm,板厚2.0mmの金属ケース
（５）を外設した。
以上のように構成したものを実施例１と同様にろう付
け加工して排気ガス浄化装置とし、さらに触媒担持層を
形成した。
け加工して排気ガス浄化装置とし、さらに触媒担持層を
形成した。
（性能評価） 前記実施例１及び実施例２で製作した触媒担持層を有
する排気ガス浄化装置を、150℃〜800℃間の50サイクル
の急熱急冷試験（バーナースポーリング試験）、及び振
動試験を行なったところ、ハニカムコア体の構成部材は
どの部位においても亀裂，破損がみられず、また各部材
間の当接部の剥離や離体も観察されなかった。さらに、
触媒担持層の落下，剥離も観察されなかった。
する排気ガス浄化装置を、150℃〜800℃間の50サイクル
の急熱急冷試験（バーナースポーリング試験）、及び振
動試験を行なったところ、ハニカムコア体の構成部材は
どの部位においても亀裂，破損がみられず、また各部材
間の当接部の剥離や離体も観察されなかった。さらに、
触媒担持層の落下，剥離も観察されなかった。
本発明の排気ガス浄化装置において、排気ガス浄化用
触媒を担持させるための金属製ハニカムコア体を、小径
の中心部ハニカムコア体と大径の外側部ハニカムコア体
に分割させるとともに、分割部位に熱による変形力に対
する追随性と補強性に優れた蛇腹管を介在させているた
め、次のような優れた効果を奏する。
触媒を担持させるための金属製ハニカムコア体を、小径
の中心部ハニカムコア体と大径の外側部ハニカムコア体
に分割させるとともに、分割部位に熱による変形力に対
する追随性と補強性に優れた蛇腹管を介在させているた
め、次のような優れた効果を奏する。
（ｉ）この種の金属製排気ガス浄化装置において、中心
部と外周部の宿命的な大きな温度差に基づく熱的変形力
の外周部近傍への集中を、ハニカムコア体を分離型にす
ることにより効果的に分断させることができる。従っ
て、従来の一体型のハニカムコア体を使用するもので
は、熱的変形力のハニカムコア体の外周面及び外周面近
傍部位への集中を避けることができず、ここでの各部材
のヒビ割れや破損、各部材間の当接部の剥離や離体が大
きな問題であったが、本発明においてはこれらの欠点が
大幅に改善される。これは、ハニカムコア体の分割部位
に介在させた蛇腹管が、高温サイドにある中心部ハニカ
ムコア体の軸方向の熱による大きな変形力を効果的に吸
収，緩和するためである。なお、蛇腹管にスリットを入
れた場合、ハニカムコア体の円周方向（ハニカムコア体
の軸方向と直角な方向）への変形力をも吸収，緩和させ
ることができる。
部と外周部の宿命的な大きな温度差に基づく熱的変形力
の外周部近傍への集中を、ハニカムコア体を分離型にす
ることにより効果的に分断させることができる。従っ
て、従来の一体型のハニカムコア体を使用するもので
は、熱的変形力のハニカムコア体の外周面及び外周面近
傍部位への集中を避けることができず、ここでの各部材
のヒビ割れや破損、各部材間の当接部の剥離や離体が大
きな問題であったが、本発明においてはこれらの欠点が
大幅に改善される。これは、ハニカムコア体の分割部位
に介在させた蛇腹管が、高温サイドにある中心部ハニカ
ムコア体の軸方向の熱による大きな変形力を効果的に吸
収，緩和するためである。なお、蛇腹管にスリットを入
れた場合、ハニカムコア体の円周方向（ハニカムコア体
の軸方向と直角な方向）への変形力をも吸収，緩和させ
ることができる。
（ii）前記（ｉ）と関連して、ハニカムコア体の構成部
材のヒビ割れ，破損が効果的に防止されるため、ハニカ
ムコア体の壁面に担持された高価な触媒層も剥離せず、
長期に安定した浄化効率を維持することができる。
材のヒビ割れ，破損が効果的に防止されるため、ハニカ
ムコア体の壁面に担持された高価な触媒層も剥離せず、
長期に安定した浄化効率を維持することができる。
（iii）分割型ハニカムコア体を金属ケース内に填装
し、固着してなるタイプの排気ガス浄化装置において
も、金属ケース面、金属ケースとハニカムコア体の当接
部、外側部ハニカムコア体の外周面及びその近傍部位へ
の熱的変形力の集中を同様に分断することができる。従
って、本考案の排気ガス浄化装置は、これら部位の部材
のヒビ割れ，破損，部材間の剥離や離体が抑制されるた
めに長期に安定した浄化効率を維持することができる。
し、固着してなるタイプの排気ガス浄化装置において
も、金属ケース面、金属ケースとハニカムコア体の当接
部、外側部ハニカムコア体の外周面及びその近傍部位へ
の熱的変形力の集中を同様に分断することができる。従
って、本考案の排気ガス浄化装置は、これら部位の部材
のヒビ割れ，破損，部材間の剥離や離体が抑制されるた
めに長期に安定した浄化効率を維持することができる。
第１図は排気ガス浄化装置を構成する中心部ハニカムコ
ア体，蛇腹管，外側部ハニカムコア体の関係を説明する
図である。 第２図は排気ガス浄化装置の一部を省略した縦断面図で
ある。 第３図は一実施例になる排気ガス浄化装置の一部を省略
した正面図である。 第４図は他の実施例になる排気ガス浄化装置の一部を省
略した正面図である。 第５図は更に他の実施例になる排気ガス浄化装置の一部
を省略した正面図である。 １……排気ガス浄化装置 ２……中心部ハニカムコア体 3,3′……外側部ハニカムコア体 21,31……平板状帯材 22,32……波板状帯材 23,33……網目状通気孔路 4,4′……蛇腹管 ５……金属ケース ６……リブ
ア体，蛇腹管，外側部ハニカムコア体の関係を説明する
図である。 第２図は排気ガス浄化装置の一部を省略した縦断面図で
ある。 第３図は一実施例になる排気ガス浄化装置の一部を省略
した正面図である。 第４図は他の実施例になる排気ガス浄化装置の一部を省
略した正面図である。 第５図は更に他の実施例になる排気ガス浄化装置の一部
を省略した正面図である。 １……排気ガス浄化装置 ２……中心部ハニカムコア体 3,3′……外側部ハニカムコア体 21,31……平板状帯材 22,32……波板状帯材 23,33……網目状通気孔路 4,4′……蛇腹管 ５……金属ケース ６……リブ
Claims (8)
- 【請求項１】薄肉金属板の平板状帯材と波板状帯材とを
相互に当接するように重積し、これを一括渦巻状に巻回
積層して製作した軸方向に多数の網目状通気孔路を有す
る排気ガス浄化用触媒を担持させるための小径の中心部
ハニカムコア体、前記中心部ハニカムコア体の外周面に
外設する蛇腹管、及び前記蛇腹管の外周面に外設する前
記中心部ハニカムコア体と径を異にする大径の外側部ハ
ニカムコア体、とから構成されることを特徴とする排気
ガス浄化装置。 - 【請求項２】大径の外側部ハニカムコア体が、径を異に
する複数のハニカムコア体に分割されるとともに、最外
部のハニカムコア体を除いて、分割された夫々のハニカ
ムコア体の外周面に蛇腹管が外設されて構成されたもの
である請求項第１項に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項３】蛇腹管が、中心部ハニカムコア体側と外側
部ハニカムコア体側の少なくとも一方の側に配設された
スリットを有するものである請求項第１項に記載の排気
ガス浄化装置。 - 【請求項４】スリットが、蛇腹管の波部において、複数
の波にまたがる長さのものである請求項第３項に記載の
排気ガス浄化装置。 - 【請求項５】中心部ハニカムコア体と外側部ハニカムコ
ア体が、異なる網目状通気孔路の密度を有するものであ
る請求項第１項に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項６】中心部ハニカムコア体と外側部ハニカムコ
ア体が、異なる板厚の平板状帯材と波板状帯材を用いて
構成されたものである請求項第１項に記載の排気ガス浄
化装置。 - 【請求項７】外側部ハニカムコア体の外周面に筒状金属
ケースを固着したものである請求項第１項に記載の排気
ガス浄化装置。 - 【請求項８】金属ケースの少なくとも一方の開口部にリ
ブが固着されたものである請求項第７項に記載の排気ガ
ス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1073777A JP2835959B2 (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1073777A JP2835959B2 (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02253826A JPH02253826A (ja) | 1990-10-12 |
| JP2835959B2 true JP2835959B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=13527974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1073777A Expired - Fee Related JP2835959B2 (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2835959B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5163291A (en) * | 1988-08-13 | 1992-11-17 | Usui Kokusai Sangyo Kabushiki Kaisha | Metal-made carrier body for exhaust gas cleaning catalyst |
-
1989
- 1989-03-28 JP JP1073777A patent/JP2835959B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02253826A (ja) | 1990-10-12 |
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