JP2885822B2 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
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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
-
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
- F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
-
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- 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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- F01N2330/32—Honeycomb supports characterised by their structural details characterised by the shape, form or number of corrugations of plates, sheets or foils
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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
薄肉網板からの平板状帯材と前記薄肉網板を波形成形し
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。
薄肉網板からの平板状帯材と前記薄肉網板を波形成形し
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または溶
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または溶
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
リットが生じること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
リットが生じること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。これは、ハニカムコ
ア体の軸方向（即ち、排気ガスの流入、通過方向）はも
とより、該軸方向に対して直角な方向（以下、ハニカム
コア体の半径方向という。）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、ハニカムコア体の構成部材（平板状帯材と波板状帯
材）を通じて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との当接面近
傍に集中することに基づくものである。即ち、前記した
熱膨張や熱応力に基づく大きな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
ースの内壁面との当接面近傍に集中するため、当該部位
において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初の剥
離や離体が生じるという欠点によるものである。
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。これは、ハニカムコ
ア体の軸方向（即ち、排気ガスの流入、通過方向）はも
とより、該軸方向に対して直角な方向（以下、ハニカム
コア体の半径方向という。）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、ハニカムコア体の構成部材（平板状帯材と波板状帯
材）を通じて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との当接面近
傍に集中することに基づくものである。即ち、前記した
熱膨張や熱応力に基づく大きな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
ースの内壁面との当接面近傍に集中するため、当該部位
において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初の剥
離や離体が生じるという欠点によるものである。
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
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（平板状帯材と波板状帯材）におい
て、波板状帯材の波形と特殊な形状にすることにより、
ハニカムコア体の半径方向に伝達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。
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（平板状帯材と波板状帯材）におい
て、波板状帯材の波形と特殊な形状にすることにより、
ハニカムコア体の半径方向に伝達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ハニカムコア体からな
る排気ガス浄化装置において、 （ｉ）．前記波板状帯材が、前記平板状帯材と一組の山
部と谷部において当接する当接点の間の波形として、曲
線状、折線状または段付状の波形を有するもので構成さ
れ、かつ、 （ii）．前記波板状帯材が、前記平板状帯材に対する当
接点及びその近傍部位における波形として、当接点にお
いてハニカムコア体の軸方向に直交する方向の断面をみ
たとき、点状に固着される波形を有するもので構成され
る、 ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
帯材と波板状帯材とを相互に当接するように重積して製
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ハニカムコア体からな
る排気ガス浄化装置において、 （ｉ）．前記波板状帯材が、前記平板状帯材と一組の山
部と谷部において当接する当接点の間の波形として、曲
線状、折線状または段付状の波形を有するもので構成さ
れ、かつ、 （ii）．前記波板状帯材が、前記平板状帯材に対する当
接点及びその近傍部位における波形として、当接点にお
いてハニカムコア体の軸方向に直交する方向の断面をみ
たとき、点状に固着される波形を有するもので構成され
る、 ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
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。
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、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、ハニカムコア体の高温サイドの中心部か
ら低温サイドのハニカムコア体の外周面近傍部位へ、即
ちハニカムコア体の半径方向にハニカムコア体の構成部
材（平板状帯材と波板状帯材）の熱伝達に伴って熱膨張
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。
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、ハニカムコア体の高温サイドの中心部か
ら低温サイドのハニカムコア体の外周面近傍部位へ、即
ちハニカムコア体の半径方向にハニカムコア体の構成部
材（平板状帯材と波板状帯材）の熱伝達に伴って熱膨張
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。
このハニカムコア体の半径方向における熱による大き
な変形力は、特にハニカムコア体の外周面近傍部位にお
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）の当接部が強固に固着されていても、経時的に剥
離や離体を起こさせたり、各構成部材にヒビ割れや破損
を生ぜしめる。
な変形力は、特にハニカムコア体の外周面近傍部位にお
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）の当接部が強固に固着されていても、経時的に剥
離や離体を起こさせたり、各構成部材にヒビ割れや破損
を生ぜしめる。
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と浄
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と浄
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、特にハニ
カムコア体の半径方向における熱膨張や熱応力に基づく
変形力を吸収，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、特にハニ
カムコア体の半径方向における熱膨張や熱応力に基づく
変形力を吸収，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、波板状帯材の波形形状を前記した熱に
よる変形力を吸収，緩和しやすい形状のものにするとい
う技術的構成を採用する。より具体的には、波板状帯材
の波形形状を、平板状帯材と当接する当接点間の波形を
正弦波形などの曲線状、折線状あるいは段付状とし、か
つ平板状帯材と当接する当接点近傍部位の波形を平板状
帯材と断面点状に固着することができ得る形状のものと
する。
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、波板状帯材の波形形状を前記した熱に
よる変形力を吸収，緩和しやすい形状のものにするとい
う技術的構成を採用する。より具体的には、波板状帯材
の波形形状を、平板状帯材と当接する当接点間の波形を
正弦波形などの曲線状、折線状あるいは段付状とし、か
つ平板状帯材と当接する当接点近傍部位の波形を平板状
帯材と断面点状に固着することができ得る形状のものと
する。
従来、この種のハニカムコア体において、波板状帯材
が平板状帯材に当接する当接点近傍部位の波形は、大き
な曲率半径を有している。従って、例えばろう材を用い
て接合するとき、ろう材が当接点近傍の両帯材間の空隙
部に侵入し、第８図に示すように二つのクサビ状断面を
突合わせた様な大きなろう材溜り（以下、フィレットと
いう。）が形成されてしまう。これは、結果的に当接点
間の波板状帯材の剛性を高めてしまい、柔軟性を損なう
結果になる。即ち、従来のハニカムコア体においては、
その半径方向における熱による変形力は、各当接点間の
波板状帯材がろう材による大きなフィレットにより剛性
を高めてしまう結果、波板状帯材により吸収，緩和させ
ることがなく（波板状帯材自身の変形による）、ハニカ
ムコア体の外周部近傍へ集中することになる。なお、第
９図は、前記第８図の要部拡大図である。
が平板状帯材に当接する当接点近傍部位の波形は、大き
な曲率半径を有している。従って、例えばろう材を用い
て接合するとき、ろう材が当接点近傍の両帯材間の空隙
部に侵入し、第８図に示すように二つのクサビ状断面を
突合わせた様な大きなろう材溜り（以下、フィレットと
いう。）が形成されてしまう。これは、結果的に当接点
間の波板状帯材の剛性を高めてしまい、柔軟性を損なう
結果になる。即ち、従来のハニカムコア体においては、
その半径方向における熱による変形力は、各当接点間の
波板状帯材がろう材による大きなフィレットにより剛性
を高めてしまう結果、波板状帯材により吸収，緩和させ
ることがなく（波板状帯材自身の変形による）、ハニカ
ムコア体の外周部近傍へ集中することになる。なお、第
９図は、前記第８図の要部拡大図である。
本発明においては、平板状帯材と波板状帯材の当接点
を断面点状とし最小のフィレットで固着することができ
るため、平板状帯材と波板状帯材の当接点間において、
固着後も波板状帯材の波形を正弦波、折線状、段付状に
保形維持される。従って、熱による変形力は波板状帯材
の波形を変化させることにより効果的に吸収，緩和させ
ることができる。この熱による変形力の吸収，緩和は、
全ての当接点間にある波板状帯材が参画するためハニカ
ムコア体の外周部近傍部位への変形力の伝達が阻止され
る。
を断面点状とし最小のフィレットで固着することができ
るため、平板状帯材と波板状帯材の当接点間において、
固着後も波板状帯材の波形を正弦波、折線状、段付状に
保形維持される。従って、熱による変形力は波板状帯材
の波形を変化させることにより効果的に吸収，緩和させ
ることができる。この熱による変形力の吸収，緩和は、
全ての当接点間にある波板状帯材が参画するためハニカ
ムコア体の外周部近傍部位への変形力の伝達が阻止され
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、金属製ハニカムコア体は、第６図〜
第７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。
第７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６図に示されるよ
うに、耐熱性の薄肉綱板からなる厚さ0.03〜0.1mm程度
の平板状帯材（11）と、該平板状帯材（11）を後述する
特殊な波形をもつように波形加工した波板状帯材（12）
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７図に示されるように、平板状帯材（11）
と後述する特殊な波形をもつように波形加工した波板状
帯材（12）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、耐熱性の薄肉綱板からなる厚さ0.03〜0.1mm程度
の平板状帯材（11）と、該平板状帯材（11）を後述する
特殊な波形をもつように波形加工した波板状帯材（12）
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７図に示されるように、平板状帯材（11）
と後述する特殊な波形をもつように波形加工した波板状
帯材（12）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、例えばクロム鋼（クロ
ム13〜25％）、Fe−Cr20％−Al 5％などの耐熱性のステ
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
どして後述する特殊な波形をもつように波形加工したも
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。
ム13〜25％）、Fe−Cr20％−Al 5％などの耐熱性のステ
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
どして後述する特殊な波形をもつように波形加工したも
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。
次に、本発明の波形形状に特殊を有する波板状帯材
（12）について説明する。
（12）について説明する。
第１図は本発明の波板状帯材（12）と平板状帯材（1
1）との所定の当接点において、波板状帯材（12）の波
形形状を説明する図である。一方、第８図は従来技術に
よる波板状帯材（12′）と平板状帯材（11′）との所定
の当接点において、波板状帯材（12′）の波形形状を説
明する図である。なお、第８図は前記した第６図のＢ部
位を拡大した関係にある。また、第９図は第８図の部分
拡大図である。
1）との所定の当接点において、波板状帯材（12）の波
形形状を説明する図である。一方、第８図は従来技術に
よる波板状帯材（12′）と平板状帯材（11′）との所定
の当接点において、波板状帯材（12′）の波形形状を説
明する図である。なお、第８図は前記した第６図のＢ部
位を拡大した関係にある。また、第９図は第８図の部分
拡大図である。
従来の波板状帯材（12′）は、第８図及び第９図に示
されるように当接点（Ｔ′）で平板状帯材（11′）に対
して大きな曲率半径で当接している。このため、両帯材
が当接点（Ｔ′）でろう接されるとき、前記当接点
（Ｔ′）両側で両帯材間のクサビ状空隙にろう材が侵入
して大きなフィレットが広範囲にわたり形成されてしま
う。即ち、従来の波板状帯材（12′）は、当接点
（Ｔ′）において両側のフィレットにより幅広くろう接
されてしまうため、当接点間（Ｔ′−Ｔ′）でろう接部
以外の部位の波形は略直線状となる。この結果、ハニカ
ムコア体の半径方向における熱による変形力を吸収，緩
和させることができなくなる。
されるように当接点（Ｔ′）で平板状帯材（11′）に対
して大きな曲率半径で当接している。このため、両帯材
が当接点（Ｔ′）でろう接されるとき、前記当接点
（Ｔ′）両側で両帯材間のクサビ状空隙にろう材が侵入
して大きなフィレットが広範囲にわたり形成されてしま
う。即ち、従来の波板状帯材（12′）は、当接点
（Ｔ′）において両側のフィレットにより幅広くろう接
されてしまうため、当接点間（Ｔ′−Ｔ′）でろう接部
以外の部位の波形は略直線状となる。この結果、ハニカ
ムコア体の半径方向における熱による変形力を吸収，緩
和させることができなくなる。
一方、本発明の波板状帯材（12）は、第１図に示され
るように当接点（Ｔ）で平板状帯材（11）に対して小さ
な曲率半径をもつ曲面で当接する。このため、両帯材が
当接点（Ｔ）でろう接されるとき、フィレットの形成に
よる前記した欠点は解消される。即ち、両帯材の当接点
（Ｔ）におけるろう接による固着は、当接点（Ｔ）及び
その近傍領域に限られ広範囲に及ぶフィレットの形成は
阻止され、最小のフィレットとなる。本発明において、
前記した従来技術との比較において、この状態の固着を
断面点状に固着されたと称する。従って、本発明におい
ては当接点間（Ｔ−Ｔ）において、ろう接部以外の部位
の波板状帯材（12）の波形は、図示されるように曲線形
状を保持する。この結果、ハニカムコア体の半径方向に
おける熱による変形力は、該曲線部で曲線部が変形する
ことにより効果的に吸収，緩和される。
るように当接点（Ｔ）で平板状帯材（11）に対して小さ
な曲率半径をもつ曲面で当接する。このため、両帯材が
当接点（Ｔ）でろう接されるとき、フィレットの形成に
よる前記した欠点は解消される。即ち、両帯材の当接点
（Ｔ）におけるろう接による固着は、当接点（Ｔ）及び
その近傍領域に限られ広範囲に及ぶフィレットの形成は
阻止され、最小のフィレットとなる。本発明において、
前記した従来技術との比較において、この状態の固着を
断面点状に固着されたと称する。従って、本発明におい
ては当接点間（Ｔ−Ｔ）において、ろう接部以外の部位
の波板状帯材（12）の波形は、図示されるように曲線形
状を保持する。この結果、ハニカムコア体の半径方向に
おける熱による変形力は、該曲線部で曲線部が変形する
ことにより効果的に吸収，緩和される。
本発明の波板状帯材（12）の平板状帯材（11）と当接
する部位の波形形状を、小さな曲率半径をもつ曲面とし
て説明したが、より定量的に説明すると次のようにな
る。第１図の当接点（Ｔ）における法線（Ｐ）に対し、
当接点（Ｔ）の近傍部位の波板状帯材（12）の波形とな
す角度（θ）が、45°以下、好ましくは30°以下、更に
好ましくは15°以下であれば所期の目的を達成する。
する部位の波形形状を、小さな曲率半径をもつ曲面とし
て説明したが、より定量的に説明すると次のようにな
る。第１図の当接点（Ｔ）における法線（Ｐ）に対し、
当接点（Ｔ）の近傍部位の波板状帯材（12）の波形とな
す角度（θ）が、45°以下、好ましくは30°以下、更に
好ましくは15°以下であれば所期の目的を達成する。
本発明において、当接点（Ｔ）で波板状帯材（12）を
平板状帯材（11）に断面点状に固着させるためには、前
記したように波板状帯材（12）の山部及び谷部に頂部の
波形が小さな曲率半径を有する曲面であることが重要で
あるが、それ以外に種々の波形のものが考えられる。例
えば第２図には正弦波形に形成された波板状帯材（12）
を押し潰して頂部を一旦密着させ、これを再び広でて当
接点（Ｔ）間を曲線状にしたものが示されている。ま
た、第３図には正弦波形に形成された波板状帯材（12）
の山部及び谷部を潰して小さな凸部を形成し、それ以外
の部位は略正弦波形としたものが示されている。また第
４図には、第３図より大きな凸部を形成したものが示さ
れている。更に第５図には、第４図と同様に大きな凸部
を有するが、凸部間の波形に段部を設けているものが示
されている。第１図〜第５図に示される波板状帯材（1
2）の頂部は、平板状帯材（11）との当接点において、
いずれも断面点状に固着することができる。
平板状帯材（11）に断面点状に固着させるためには、前
記したように波板状帯材（12）の山部及び谷部に頂部の
波形が小さな曲率半径を有する曲面であることが重要で
あるが、それ以外に種々の波形のものが考えられる。例
えば第２図には正弦波形に形成された波板状帯材（12）
を押し潰して頂部を一旦密着させ、これを再び広でて当
接点（Ｔ）間を曲線状にしたものが示されている。ま
た、第３図には正弦波形に形成された波板状帯材（12）
の山部及び谷部を潰して小さな凸部を形成し、それ以外
の部位は略正弦波形としたものが示されている。また第
４図には、第３図より大きな凸部を形成したものが示さ
れている。更に第５図には、第４図と同様に大きな凸部
を有するが、凸部間の波形に段部を設けているものが示
されている。第１図〜第５図に示される波板状帯材（1
2）の頂部は、平板状帯材（11）との当接点において、
いずれも断面点状に固着することができる。
本発明の前記した特殊な波形形状を有する波板状帯材
（12）と平板状帯材（11）から製作したハニカムコア体
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（１）の最外周に平板
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（１）を填装、固着して排気ガス浄化装置とし
てもよい。
（12）と平板状帯材（11）から製作したハニカムコア体
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（１）の最外周に平板
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（１）を填装、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、固着するための金属ケース（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６図〜第７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、固着するための金属ケース（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６図〜第７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％− Al 5％−Ce0.02％系耐熱鋼の厚さ0.04m
m,幅38mmの薄肉鋼帯からなる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,山の高さ1.
8mmの波板状帯材を製作した。その際、波板状帯材の山
部及び谷部を潰して、第３図に示されるような小さな凸
部（凸部の高さは、山の高さの1/10とした）を同時に形
成するようにした。
m,幅38mmの薄肉鋼帯からなる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,山の高さ1.
8mmの波板状帯材を製作した。その際、波板状帯材の山
部及び谷部を潰して、第３図に示されるような小さな凸
部（凸部の高さは、山の高さの1/10とした）を同時に形
成するようにした。
このようにして製作した波板状帯材と前記平板状帯材
を相互に当接するように重積し、これを一括渦巻状に巻
回して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。
を相互に当接するように重積し、これを一括渦巻状に巻
回して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 SUS310）の金属ケース内に填装し、ハニカムコ
ア体の両端部およびその近傍部位（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 SUS310）の金属ケース内に填装し、ハニカムコ
ア体の両端部およびその近傍部位（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、15
0℃〜800℃間の50サイクルの急熱急冷試験、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、また当接部の離
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℃〜800℃間の50サイクルの急熱急冷試験、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、また当接部の離
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、その主要な構成
要素であるハニカムコア体は、ハニカムコア体の半径方
向への熱による大きな変形力を吸収，緩和させるに適し
た特殊形状の波板状帯材と平板状帯材とを相互に当接す
るように重積して製作される。即ち、本発明においてハ
ニカムコア体を構成する波板状帯材として、平板状帯材
と当接する当接点間の波形が曲線状、折線状または段付
状であり、かつ当接点近傍の波形が当接点において平板
状帯材と固着されるとき、断面点状に固着され得る形状
を有するものが使用される。従って、本発明の排気ガス
浄化装置は、次のような優れた効果を奏するものであ
る。
要素であるハニカムコア体は、ハニカムコア体の半径方
向への熱による大きな変形力を吸収，緩和させるに適し
た特殊形状の波板状帯材と平板状帯材とを相互に当接す
るように重積して製作される。即ち、本発明においてハ
ニカムコア体を構成する波板状帯材として、平板状帯材
と当接する当接点間の波形が曲線状、折線状または段付
状であり、かつ当接点近傍の波形が当接点において平板
状帯材と固着されるとき、断面点状に固着され得る形状
を有するものが使用される。従って、本発明の排気ガス
浄化装置は、次のような優れた効果を奏するものであ
る。
（ｉ）平板状帯材と波板状帯材とが断面点状に固着する
ため、当接点間の波板状帯材の波形が曲線状または段付
状に保形される。従って、ハニカムコア体の半径方向に
発生する大きな熱による変形力は各当接点間の波形部に
伝達され、ここで波形自体が変形することにより効果的
に吸収，緩和させることができる。即ち、熱による変形
力をハニカムコア体の外周部近傍に集中させないため、
外周部近傍部位でのハニカムコア体の構成部材の亀裂，
破損，部材間の当接部の剥離や離体を防止することがで
きる。
ため、当接点間の波板状帯材の波形が曲線状または段付
状に保形される。従って、ハニカムコア体の半径方向に
発生する大きな熱による変形力は各当接点間の波形部に
伝達され、ここで波形自体が変形することにより効果的
に吸収，緩和させることができる。即ち、熱による変形
力をハニカムコア体の外周部近傍に集中させないため、
外周部近傍部位でのハニカムコア体の構成部材の亀裂，
破損，部材間の当接部の剥離や離体を防止することがで
きる。
（ii）前記（ｉ）の耐久性の改善と関連して、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。
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。
（iii）波板状帯材と平板状帯材の当接点において、断
面点状に固着されるためろう材を節約することができ
る。
面点状に固着されるためろう材を節約することができ
る。
（iv）波板状帯材が曲線状または段付状の波形を維持す
るため、表面積が大きく浄化効率を向上させることがで
きる。
るため、表面積が大きく浄化効率を向上させることがで
きる。
第１図は、本発明の第一の態様による波板状帯材と平板
状帯材との当接点における波板状帯材の波形形状を説明
する図である。 第２図は、本発明の第二の態様による当接点における波
板状帯材の波形形状を説明する図である。 第３図は、本発明の第三の態様による当接点における波
板状帯材の波形形状を説明する図である。 第４図は、本発明の第四の態様による当接点における波
板状帯材の波形形状を説明する図である。 第５図は、本発明の第五の態様による当接点における波
板状帯材の波形形状を説明する図である。 第６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一
部を省略した正面図である。第７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一部を省略した正面図で
ある。 第８図は、従来の波板状帯材と平板状帯材との当接点に
おける波板状帯材の波形形状を説明する図であり、第９
図は第８図の部分拡大図である。 Ａ…排気ガス浄化装置 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
状帯材との当接点における波板状帯材の波形形状を説明
する図である。 第２図は、本発明の第二の態様による当接点における波
板状帯材の波形形状を説明する図である。 第３図は、本発明の第三の態様による当接点における波
板状帯材の波形形状を説明する図である。 第４図は、本発明の第四の態様による当接点における波
板状帯材の波形形状を説明する図である。 第５図は、本発明の第五の態様による当接点における波
板状帯材の波形形状を説明する図である。 第６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一
部を省略した正面図である。第７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一部を省略した正面図で
ある。 第８図は、従来の波板状帯材と平板状帯材との当接点に
おける波板状帯材の波形形状を説明する図であり、第９
図は第８図の部分拡大図である。 Ａ…排気ガス浄化装置 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
Claims (3)
- 【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
せるためのハニカムコア体からなる排気ガス浄化装置に
おいて、 （ｉ）．前記波板状帯材が、前記平板状帯材と一組の山
部と谷部において当接する当接点の間の波形として、曲
線状、折線状または段付状の波形を有するもので構成さ
れ、かつ、 （ii）．前記波板状帯材が、前記平板状帯材に対する当
接点及びその近傍部位における波形として、当接点にお
いてハニカムコア体の軸方向に直交する方向の断面をみ
たとき、点状に固着される波形を有するもので構成され
る、 ことを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 【請求項２】波板状帯材が、平板状帯材に対する当接点
近傍の波形として、当接点における法線に対して45°以
下の角度をなす波形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３】波板状帯材が、平板状帯材と当接する当接
点の間の波形として、曲線状、折線状または段付状の波
形を有し、かつ波板状帯材の山部及び谷部の少なくとも
一方の頂点部に平板状帯材と当接する方向に凸部を有す
るものである請求項第１項に記載の排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1081616A JP2885822B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP1081616A JP2885822B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | 排気ガス浄化装置 |
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| JPH02261518A JPH02261518A (ja) | 1990-10-24 |
| JP2885822B2 true JP2885822B2 (ja) | 1999-04-26 |
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ID=13751255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1081616A Expired - Fee Related JP2885822B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | 排気ガス浄化装置 |
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| JP (1) | JP2885822B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1989
- 1989-04-03 JP JP1081616A patent/JP2885822B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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