JP2862291B2 - 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
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- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
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- F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
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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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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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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
させるための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
させるための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
久性を改善したものを使用す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。
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
久性を改善したものを使用す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。
（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するか、あるいは階層
状に重積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するか、あるいは階層
状に重積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ハニカムコア体を填装
し強固に固着するための金属ケースを特別に使用しない
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ハニカムコア体を填装
し強固に固着するための金属ケースを特別に使用しない
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、前記した従来のハニカムコア体からの
み構成される排気ガス浄化装置、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、ハニカムコア体の外周部近傍あ
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状帯材及び／又は波
板状帯材のヒビ割れ，破損が大きく、また各帯材間の当
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
離体も大きくなるという欠点がある。
み構成される排気ガス浄化装置、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、ハニカムコア体の外周部近傍あ
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状帯材及び／又は波
板状帯材のヒビ割れ，破損が大きく、また各帯材間の当
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
離体も大きくな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を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を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
を解消すべく、鋭意検討した。その結果、ハニカムコア
体を構成する部材である平板状帯材と波板状帯材におい
て、平板状帯材に波板状帯材の波と波のピッチ幅及び波
の高さよりもいずれも小さいピッチ幅と波の高さを有す
る波形を、その波形の進行方向をハニカムコア体の軸方
向（排気ガスの通過方向）に対して平行になるように形
成し、他方波板状帯材にスリットまたは切欠部を設けた
場合、前記した熱膨張や熱応力に基づく変形力を極めて
効果的に緩和しうることを見い出し、本発明を完成する
に至った。
を解消すべく、鋭意検討した。その結果、ハニカムコア
体を構成する部材である平板状帯材と波板状帯材におい
て、平板状帯材に波板状帯材の波と波のピッチ幅及び波
の高さよりもいずれも小さいピッチ幅と波の高さを有す
る波形を、その波形の進行方向をハニカムコア体の軸方
向（排気ガスの通過方向）に対して平行になるように形
成し、他方波板状帯材にスリットまたは切欠部を設けた
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、平板状帯材と波板状
帯材とを交互に層状に配置した軸方向に多数の網目状通
気孔を有する排気ガス浄化用触媒を担持させるためのハ
ニカムコア体からなる排気ガス浄化装置において、 ・前記平板状帯材が、波板状帯材の波のピッチ幅P1と波
の高さH1に対していずれも小さいP2とH2の波形を有し、
かつ該波形の進行方向をハニカムコア体の軸方向と平行
になるように設けたものであり、かつ、 ・前記波板状帯材が、スリットまたは切欠部を設けたも
のである 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。
帯材とを交互に層状に配置した軸方向に多数の網目状通
気孔を有する排気ガス浄化用触媒を担持させるためのハ
ニカムコア体からなる排気ガス浄化装置において、 ・前記平板状帯材が、波板状帯材の波のピッチ幅P1と波
の高さH1に対していずれも小さいP2とH2の波形を有し、
かつ該波形の進行方向をハニカムコア体の軸方向と平行
になるように設けたものであり、かつ、 ・前記波板状帯材が、スリットまたは切欠部を設けたも
のである 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などには1200℃前後
にもなる。
再開時にみられる加熱・冷却サイクルの負荷は勿論のこ
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などには1200℃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、ハニカムコア体の外
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
が生じても、ハニカムコア体の軸方向への伸びは同一に
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、ハニカムコア体の外
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
が生じても、ハニカムコア体の軸方向への伸びは同一に
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ことになる。このこと
は、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ことになる。このこと
は、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、ハニカムコア体を構成
する部材である耐熱性の薄肉金属板の平板状帯材と波板
状帯材において、平板状帯材として波板状帯材の波と波
のピッチ幅P1と波の高さH1のいずれよりも小さなこれに
対応するピッチ幅P2と波の高さH2を有する波形を、該波
形の進行方向をハニカムコア体の軸方向（これは、排気
ガスの流れ方向と一致する。）と平行になるように形成
したものを使用し、他方、波板状帯材としてスリットま
たは切欠部を形成したものを使用するという技術的構成
を採用する。そして、本発明においては、前記した平板
状帯材に設けた小さいP2とH2の波形、及び波板状帯材に
設けたスリットまたは切欠部を介してハニカムコア体の
軸方向、特にハニカムコア体の外周部近傍部位に集積さ
れる熱膨張や熱応力に基づく大きな変形力を効果的に緩
和することができる。
する部材である耐熱性の薄肉金属板の平板状帯材と波板
状帯材において、平板状帯材として波板状帯材の波と波
のピッチ幅P1と波の高さH1のいずれよりも小さなこれに
対応するピッチ幅P2と波の高さH2を有する波形を、該波
形の進行方向をハニカムコア体の軸方向（これは、排気
ガスの流れ方向と一致する。）と平行になるように形成
したものを使用し、他方、波板状帯材としてスリットま
たは切欠部を形成したものを使用するという技術的構成
を採用する。そして、本発明においては、前記した平板
状帯材に設けた小さいP2とH2の波形、及び波板状帯材に
設けたスリットまたは切欠部を介してハニカムコア体の
軸方向、特にハニカムコア体の外周部近傍部位に集積さ
れる熱膨張や熱応力に基づく大きな変形力を効果的に緩
和することができる。
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、金属製ハニカムコア体自体は、第４
図、第９図〜第10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。
図、第９図〜第10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、ハニカムコア体（１）は、第９図に示されるよ
うに、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（11）（これは、後述するように波と波の
ピッチ幅P2、波の高さH2の波形W2を有する。）と、該平
板状帯材（11）を波付加工した波板状帯材（12）（これ
は、後述するように波と波のピッチ幅P1、波の高さH1の
波形W1を有するとともに、所望の数と長さのスリットま
たは切欠部を有する。）と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（11）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（13）は自動的に形成される。
また、ハニカムコア体（１）は、第10図に示されるよう
に、平板状帯材（11）（これは、前記と同様に波形W2を
有する。）と波板状帯材（12）（これは、前記と同様に
波形W1とともに、所望の数と長さのスリットまたは切欠
部を有する。）とを相互に当接するように重積し、これ
を階層状に積層成形して製作してもよい。
うに、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（11）（これは、後述するように波と波の
ピッチ幅P2、波の高さH2の波形W2を有する。）と、該平
板状帯材（11）を波付加工した波板状帯材（12）（これ
は、後述するように波と波のピッチ幅P1、波の高さH1の
波形W1を有するとともに、所望の数と長さのスリットま
たは切欠部を有する。）と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（11）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（13）は自動的に形成される。
また、ハニカムコア体（１）は、第10図に示されるよう
に、平板状帯材（11）（これは、前記と同様に波形W2を
有する。）と波板状帯材（12）（これは、前記と同様に
波形W1とともに、所望の数と長さのスリットまたは切欠
部を有する。）とを相互に当接するように重積し、これ
を階層状に積層成形して製作してもよい。
前記平板状帯材（11）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
（12）として前記平板状帯材（11）をフォーミングギア
の間を通過させるなどして波付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
（12）として前記平板状帯材（11）をフォーミングギア
の間を通過させるなどして波付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。
本発明において、前記ハニカムコア体（１）の構成部
材である平板状帯材（11）と波板状帯材（12）として、
特にハニカムコア体（１）の軸方向への熱膨張や熱応力
に基づく変形力を吸収，緩和させるために、 ・平板状帯材（11）として、波板状帯材（12）の波形
（以下、波形W1という。）と相違した波形（以下、これ
をW2という。）が、該波形W2の進行方向がハニカムコア
体（１）の軸方向（即ち、排気ガスの流れ方向）と平行
になるように形成したものを使用し、 ・他方波形W1を有する波板状帯材（12）として、所望の
数と長さと方向のスリットまたは切欠部を形成したもの
を使用する、 という点に最大の特徴を有するものである。
材である平板状帯材（11）と波板状帯材（12）として、
特にハニカムコア体（１）の軸方向への熱膨張や熱応力
に基づく変形力を吸収，緩和させるために、 ・平板状帯材（11）として、波板状帯材（12）の波形
（以下、波形W1という。）と相違した波形（以下、これ
をW2という。）が、該波形W2の進行方向がハニカムコア
体（１）の軸方向（即ち、排気ガスの流れ方向）と平行
になるように形成したものを使用し、 ・他方波形W1を有する波板状帯材（12）として、所望の
数と長さと方向のスリットまたは切欠部を形成したもの
を使用する、 という点に最大の特徴を有するものである。
次に、前記した波形W1とW2との関係、及び波板状帯材
（12）に形成されるスリットまたは切欠部の構成を図面
に基づいて説明する。
（12）に形成されるスリットまたは切欠部の構成を図面
に基づいて説明する。
第１図は、波板状帯材（12）の一部斜視図であり、こ
れは波と波のピッチ幅がP1,波の高さがH1の波形W1と波
の頂部（山と谷部）に波の進行方向に沿って所望の長さ
のスリット（Ｓ）を有するものである。通常、この種の
金属製ハニカムコア体（１）を構成する波板状帯材にお
いて、P1は1.0〜6.0mm,H1は0.5〜3.0mmである。
れは波と波のピッチ幅がP1,波の高さがH1の波形W1と波
の頂部（山と谷部）に波の進行方向に沿って所望の長さ
のスリット（Ｓ）を有するものである。通常、この種の
金属製ハニカムコア体（１）を構成する波板状帯材にお
いて、P1は1.0〜6.0mm,H1は0.5〜3.0mmである。
第２図は、平板状帯材（11）の一部斜視図である。第
２図に示されるように平板状帯材（11）には波形W2が、
その波形の進行方向が平板状帯材（11）の幅方向に（ハ
ニカムコア体の軸方向と平行な位置関係である。）形成
されている。第３図は、第２図矢線Ａの方向からみた一
部拡大図であり、前記波形W2は山と山のピッチ幅P2,波
の高さH2の正弦波形のものである。本発明において、P2
とH2はハニカムコア体とするときの巻回積層の加工性，
保形性，排気ガス流の圧損などを考慮して、P2はP1の1/
2〜1/10,H2はH1の1/2〜1/10とされるが、これに限定さ
れるものではない。
２図に示されるように平板状帯材（11）には波形W2が、
その波形の進行方向が平板状帯材（11）の幅方向に（ハ
ニカムコア体の軸方向と平行な位置関係である。）形成
されている。第３図は、第２図矢線Ａの方向からみた一
部拡大図であり、前記波形W2は山と山のピッチ幅P2,波
の高さH2の正弦波形のものである。本発明において、P2
とH2はハニカムコア体とするときの巻回積層の加工性，
保形性，排気ガス流の圧損などを考慮して、P2はP1の1/
2〜1/10,H2はH1の1/2〜1/10とされるが、これに限定さ
れるものではない。
なお、第４図は本発明のハニカムコア体（１）の製作
方法を説明する図である。ハニカムコア体（１）は前記
波形W2を有する平板状帯材（11）と波形W1を有する波板
状帯材（12）を当接させたものを巻回積層させて製作さ
れる。
方法を説明する図である。ハニカムコア体（１）は前記
波形W2を有する平板状帯材（11）と波形W1を有する波板
状帯材（12）を当接させたものを巻回積層させて製作さ
れる。
第５図と第６図は、本発明により平板状帯材（11）に
設けられる波形W2の形状を示すもので、第３図に相当す
る図である。第５図は波形W2がギザギザ状の波形である
ものを、また第６図は波形W2が台形を連接した形状のも
のを示す。
設けられる波形W2の形状を示すもので、第３図に相当す
る図である。第５図は波形W2がギザギザ状の波形である
ものを、また第６図は波形W2が台形を連接した形状のも
のを示す。
本発明において、波板状帯材（12）に形成されるスリ
ット（Ｓ）は、前記第１図の態様のものに限定されな
い。例えば第７図のように波の頂部（山と谷部）に切欠
部（Ｓ）を形成してもよい。これらスリットまたは切欠
部（Ｓ）は波板状帯材（12）に対して、第１図と第７図
に示されるように波の進行方向と平行な位置関係で設け
てもよいし、その他の態様で設けてもよい。また、スリ
ットまたは切欠部（Ｓ）の長さや単位面積当りの数は所
望のものでよい。これらスリットまたは切欠部（Ｓ）の
機能は、熱応力などにもとづく大きな変形力を、この部
位で吸収緩和させることであることはいうまでもない。
そのはか、スリットまたは切欠部（Ｓ）において、排気
ガス流を乱流化させる効果も得ることができる。
ット（Ｓ）は、前記第１図の態様のものに限定されな
い。例えば第７図のように波の頂部（山と谷部）に切欠
部（Ｓ）を形成してもよい。これらスリットまたは切欠
部（Ｓ）は波板状帯材（12）に対して、第１図と第７図
に示されるように波の進行方向と平行な位置関係で設け
てもよいし、その他の態様で設けてもよい。また、スリ
ットまたは切欠部（Ｓ）の長さや単位面積当りの数は所
望のものでよい。これらスリットまたは切欠部（Ｓ）の
機能は、熱応力などにもとづく大きな変形力を、この部
位で吸収緩和させることであることはいうまでもない。
そのはか、スリットまたは切欠部（Ｓ）において、排気
ガス流を乱流化させる効果も得ることができる。
本発明において、波形W2を有する平板状帯材（11）と
波形W1を有するスリット（Ｓ）付き波板状帯材（12）を
巻回積層させてハニカムコア体（１）を製作するとき、
第４図の態様のものに限定されない。
波形W1を有するスリット（Ｓ）付き波板状帯材（12）を
巻回積層させてハニカムコア体（１）を製作するとき、
第４図の態様のものに限定されない。
第８図は、ハニカムコア体（１）を製作するうえでの
他の態様を示すものである。第８図において特徴的な点
は、両帯材（11,12）を巻回積層してハニカムコア体
（１）とするとき、ハニカムコア体（１）の中心部近傍
を波形W2を有さない平板状帯材（11）とスリット付き波
板状帯材（12）で構成し、それ以外の部位は波形W2を有
するものを用いてハニカムコア体（１）を構成するとい
う点である。即ち、ハニカムコア体（１）の外周部及び
その近傍部位は、波形W2を有する平板状帯材（11）を用
いて構成される。このようにして製作されるハニカムコ
ア体（１）は、特にハニカムコア体（１）の外周部及び
その近傍部位に集中する熱による変形力を、波形W2で効
果的に吸収，緩和させることができることの利点のほか
に、この部位における排気ガス浄化用触媒の担持量を相
対的に多くすることができるため排気ガスとの触媒反応
（発熱反応）を促進させ、ハニカムコア体（１）の中心
部との温度差をより均一なものとすることができる。
他の態様を示すものである。第８図において特徴的な点
は、両帯材（11,12）を巻回積層してハニカムコア体
（１）とするとき、ハニカムコア体（１）の中心部近傍
を波形W2を有さない平板状帯材（11）とスリット付き波
板状帯材（12）で構成し、それ以外の部位は波形W2を有
するものを用いてハニカムコア体（１）を構成するとい
う点である。即ち、ハニカムコア体（１）の外周部及び
その近傍部位は、波形W2を有する平板状帯材（11）を用
いて構成される。このようにして製作されるハニカムコ
ア体（１）は、特にハニカムコア体（１）の外周部及び
その近傍部位に集中する熱による変形力を、波形W2で効
果的に吸収，緩和させることができることの利点のほか
に、この部位における排気ガス浄化用触媒の担持量を相
対的に多くすることができるため排気ガスとの触媒反応
（発熱反応）を促進させ、ハニカムコア体（１）の中心
部との温度差をより均一なものとすることができる。
本発明において、第４図に示される態様で製作された
ハニカムコア体（１）は、それ自体で排気ガス浄化装置
として使用することができる。その際、ハニカムコア体
の最周部に波形W2を形成しない平板状帯材（11）を所望
の回数だけ巻回し、金属ケースの代りとしてもよい。更
に、別体の筒状金属ケースにハニカムコア体を填装し、
固着して排気ガス浄化装置としてもよい。
ハニカムコア体（１）は、それ自体で排気ガス浄化装置
として使用することができる。その際、ハニカムコア体
の最周部に波形W2を形成しない平板状帯材（11）を所望
の回数だけ巻回し、金属ケースの代りとしてもよい。更
に、別体の筒状金属ケースにハニカムコア体を填装し、
固着して排気ガス浄化装置としてもよい。
本発明において、前記ハニカムコア体（１）を内部に
填装し、固着するために金属ケース（２）として、両端
が開口していれば、その形状に何らの制限を受けるもの
ではない。第９図〜第10図には、断面円形状のものと、
断面レーストラック状（長円形状）のものが示されてい
るが、これに限定されない。例えば、車体下部のスペー
スに適合させるために、断面略三角形状の金属ケースを
用いて排気ガス浄化装置を構成してもよい。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。
填装し、固着するために金属ケース（２）として、両端
が開口していれば、その形状に何らの制限を受けるもの
ではない。第９図〜第10図には、断面円形状のものと、
断面レーストラック状（長円形状）のものが示されてい
るが、これに限定されない。例えば、車体下部のスペー
スに適合させるために、断面略三角形状の金属ケースを
用いて排気ガス浄化装置を構成してもよい。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。
（実 施 例） Fe−Cr20％−Al5％−Ce0.02％の耐熱鋼の厚さ0.04mm,
幅38mmの薄肉鋼帯からなる平板状帯材をスリット加工
（スリットの長さ2mm）し、次いでフォーミングギアの
間を通過させ、第１図に示されるような山と山のピッチ
幅3.5mm（P1），波の高さ1.8mm（H1）の波形W1に加工し
て波板状帯材とした。
幅38mmの薄肉鋼帯からなる平板状帯材をスリット加工
（スリットの長さ2mm）し、次いでフォーミングギアの
間を通過させ、第１図に示されるような山と山のピッチ
幅3.5mm（P1），波の高さ1.8mm（H1）の波形W1に加工し
て波板状帯材とした。
一方、前記平板状帯材を同様にしてフォーミングギア
の間を通過させ、第２図に示されるような山と山のピッ
チ幅0.5mm（P2），波の高さ0.2mm（H2）の波形W2を形成
した。
の間を通過させ、第２図に示されるような山と山のピッ
チ幅0.5mm（P2），波の高さ0.2mm（H2）の波形W2を形成
した。
次いで、前記波形W2を有する平板状帯材（11）と波形
W1を有する波板状帯材を第４図に示されるように巻回積
層し、軸方向に多数の網目状通気孔路を有する外径70mm
のハニカムコア体を製作した。
W1を有する波板状帯材を第４図に示されるように巻回積
層し、軸方向に多数の網目状通気孔路を有する外径70mm
のハニカムコア体を製作した。
次に、前記ハニカムコア体を内径約70mmの耐熱鋼（JI
S G4305 SUH310S）製の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10mmの領
域）をニッケル系ろう材のスラリーに浸漬し、乾燥後真
空炉により熱処理してハニカムコア体と金属ケースをろ
う付により固着した。
S G4305 SUH310S）製の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10mmの領
域）をニッケル系ろう材のスラリーに浸漬し、乾燥後真
空炉により熱処理してハニカムコア体と金属ケースをろ
う付により固着した。
次に、以上のようにして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−
Al2O3）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。
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−
Al2O3）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。
（性能評価） 前記した触媒担持層を有する排気ガス浄化装置を、25
0〜900℃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ても亀裂，破損が
みられず、また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。
0〜900℃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ても亀裂，破損が
みられず、また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、特に過酷な熱的
条件下にさらされる平板状帯材と波板状帯材で構成され
るハニカムコア体部を平板状帯材に波板状帯材より小さ
いピッチ幅と波の高さを有する波形を、波形の進行方向
がハニカムコア体の軸方向（排気ガスの流れ方向）に平
行に形成したものを使用するとともに、波板状帯材にス
リットまたは切欠部を形成したものを使用して製作する
ことを特徴とするものである。このため、熱による変形
力、特にハニカムコア体の軸方向における大きな熱によ
る変形力を平板状帯材に設けた小さな波形部と波板状帯
材に設けたスリットまたは切欠部で効果的に吸収・緩和
させることができる。
条件下にさらされる平板状帯材と波板状帯材で構成され
るハニカムコア体部を平板状帯材に波板状帯材より小さ
いピッチ幅と波の高さを有する波形を、波形の進行方向
がハニカムコア体の軸方向（排気ガスの流れ方向）に平
行に形成したものを使用するとともに、波板状帯材にス
リットまたは切欠部を形成したものを使用して製作する
ことを特徴とするものである。このため、熱による変形
力、特にハニカムコア体の軸方向における大きな熱によ
る変形力を平板状帯材に設けた小さな波形部と波板状帯
材に設けたスリットまたは切欠部で効果的に吸収・緩和
させることができる。
即ち、本発明においてハニカムコア体の構成部材（平
板状帯材と波板状帯材）、特にハニカムコア体の外周面
およびその近傍部位における構成部材の熱膨張，収縮に
対する追随性を向上させることができるため、当該部位
における構成部材の亀裂，破損，及び部材間の当接部の
離体を防止することができる。
板状帯材と波板状帯材）、特にハニカムコア体の外周面
およびその近傍部位における構成部材の熱膨張，収縮に
対する追随性を向上させることができるため、当該部位
における構成部材の亀裂，破損，及び部材間の当接部の
離体を防止することができる。
また、ハニカムコア体の壁面に形成される排気ガス浄
化用触媒を担持するための担持層の落下，剥離も効果的
に防止される。さらに、本発明においては、前記した波
形部やスリットまたは切欠部の形成により排気ガスの流
れをハニカムコア体内部において乱流化する（撹拌作
用）ことができるため、排気ガスの触媒層との接触を増
進させることができる。このほか、前記した波形部の形
成により表面積が大きくなるため、触媒の担持量を増大
させることができ、あるいは排気ガス浄化装置を小型化
することができる。
化用触媒を担持するための担持層の落下，剥離も効果的
に防止される。さらに、本発明においては、前記した波
形部やスリットまたは切欠部の形成により排気ガスの流
れをハニカムコア体内部において乱流化する（撹拌作
用）ことができるため、排気ガスの触媒層との接触を増
進させることができる。このほか、前記した波形部の形
成により表面積が大きくなるため、触媒の担持量を増大
させることができ、あるいは排気ガス浄化装置を小型化
することができる。
従って、本発明の排気ガス浄化装置は、長期に亘り安
全に使用することができ、かつ高い浄化効率を維持する
ことができるなど、優れた効果を奏するものである。
全に使用することができ、かつ高い浄化効率を維持する
ことができるなど、優れた効果を奏するものである。
第１図はスリットを形成した波板状帯材の一部斜視図で
ある。 第２図は平板状帯材の一部斜視図であり、第３図は第２
図の矢線Ａ方向からみた平板状帯材の一部拡大図であ
る。 第４図は平板状帯材と波板状帯材からハニカムコア体を
巻回積層して製作する方法を説明する図である。 第５図は平板状帯材の波形を示す第３図に相当する図で
あり、また第６図は平板状帯材の他の波形を示す第３図
に相当する図である。 第７図は他の態様の波板状帯材で、切欠部を形成した波
板状帯材の一部斜視図である。 第８図は他の態様により製作されたハニカムコア体と金
属ケースからなる排気ガス浄化装置の正面図である。 第９図は平板状帯材と波板状帯材を巻回積層して製作し
たハニカムコア体を金属ケース内で固着したものの正面
図である。第10図は平板状帯材と波板状帯材を階層状に
積層して製作したハニカムコア体を金属ケース内で固着
したものの正面図である。 １……ハニカムコア体 11……平板状帯材 12……波板状帯材 13……網目状通気孔路 ２……金属ケース Ｓ……スリットまたは切欠部 W1,W2……波形
ある。 第２図は平板状帯材の一部斜視図であり、第３図は第２
図の矢線Ａ方向からみた平板状帯材の一部拡大図であ
る。 第４図は平板状帯材と波板状帯材からハニカムコア体を
巻回積層して製作する方法を説明する図である。 第５図は平板状帯材の波形を示す第３図に相当する図で
あり、また第６図は平板状帯材の他の波形を示す第３図
に相当する図である。 第７図は他の態様の波板状帯材で、切欠部を形成した波
板状帯材の一部斜視図である。 第８図は他の態様により製作されたハニカムコア体と金
属ケースからなる排気ガス浄化装置の正面図である。 第９図は平板状帯材と波板状帯材を巻回積層して製作し
たハニカムコア体を金属ケース内で固着したものの正面
図である。第10図は平板状帯材と波板状帯材を階層状に
積層して製作したハニカムコア体を金属ケース内で固着
したものの正面図である。 １……ハニカムコア体 11……平板状帯材 12……波板状帯材 13……網目状通気孔路 ２……金属ケース Ｓ……スリットまたは切欠部 W1,W2……波形
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01J 21/00 - 38/74 B01D 53/86,53/92 B21D 47/00
Claims (5)
- 【請求項１】平板状帯材と波板状帯材とを交互に層状に
配置した軸方向に多数の網目状通気孔を有する排気ガス
浄化用触媒を担持させるためのハニカムコア体からなる
排気ガス浄化装置において、 ・前記平板状帯材が、波板状帯材の波のピッチ幅P1と波
の高さH1に対していずれも小さいP2とH2の波形を有し、
かつ該波形の進行方向をハニカムコア体の軸方向と平行
になるように設けたものであり、かつ、 ・前記波板状帯材が、スリットまたは切欠部を設けたも
のである、 ことを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 【請求項２】平板状帯材に設けられた波のピッチ幅P2と
波の高さH2の波形が、正弦波形、円弧をつないだ波形、
ギザギザ状の波形、台形の繰り返し波形から選ばれたも
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】P2がP1の1/2〜1/10、H2がH1の1/2〜1/10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】波板状帯材に設けられたスリットまたは切
欠部が、該波板状帯材の波形の進行方向と平行なもので
ある請求項第１項に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項５】ハニカムコア体が、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ものであり、かつ、ハニカムコ
ア体の中心部近傍をP2とH2の波形を有さない平板状帯材
を使用し、それ以外の部位にP2とH2の波形を有する平板
状体材を使用してハニカムコア体を構成したものである
請求項第１項に記載の排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1299805A JP2862291B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1299805A JP2862291B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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