JP2895165B2 - 排気ガス浄化触媒用担体 - Google Patents

排気ガス浄化触媒用担体

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JP2895165B2 JP2134353A JP13435390A JP2895165B2 JP 2895165 B2 JP2895165 B2 JP 2895165B2 JP 2134353 A JP2134353 A JP 2134353A JP 13435390 A JP13435390 A JP 13435390A JP 2895165 B2 JP2895165 B2 JP 2895165B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は自動車等の排気ガス浄化用の触媒コンバータ
として用いる金属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は
セラミックス製から金属製へ移行している。この金属製
担体は厚さ50μm前後のステンレス製の平らな平箔(以
下単に平箔と呼ぶ)と波付け加工したステンレス製の波
箔(以下単に波箔と呼ぶ)を重ねて円筒形または楕円形
に巻き込み形成されたハニカム体と、同ハニカム体を収
容する厚さ1〜2mm程度のステンレス製の薄板で形成さ
れる外筒から構成されている。また該ハニカム体は、該
外筒の全体的にあるいはその一部がロウ付け等で接合さ
れ、自動車エンジン排ガス系に搭載した際、振動あるい
はガス流でずれないように保持されている。
この金属担体は、その使用時には運転状態すなわちエ
ンジン回転状態に応じた高温の排気ガスが吹き込まれる
ため激しい加熱、冷却が繰り返される。そのためその熱
サイクルに耐える耐熱疲労特性と走行時の振動に耐える
機械強度が必要である。
特に耐熱疲労特性については、担体に流入する排ガス
の温度差が大きいため重大で、その対策としてハニカム
体あるいはハニカム体と外筒の接合方法について従来よ
り様々な方策がとられている。例えば特公平1−54090
号公報には、第6図に示すように外被筒2と触媒担体1
の間に間隔片3a,3b,3cを有する保持装置が取り付けら
れ、触媒担体1の軸方向の膨張伸びが自由に行え、熱応
力の発生を減少する方法が開示されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記のような先行技術においても、前
述した厳しい状況下での使用に際して、熱膨張差により
生じる熱応力に充分対応できる程度まで金属担体を強化
することは難しく、長時間の使用に耐えることができな
かった。またそれらの金属担体の製造においても間隔片
付きの保持装置の製作取付に時間がかかる等の問題があ
った。
本発明は、この従来技術の上記問題点を解決し、長時
間の使用に耐え、かつ製造取付が簡単に行える自動車排
ガス浄化触媒用金属担体を提供することを目的とするも
のである。
(課題を解決するための手段) この目的を達成するために本発明は、 1.金属製の平箔と波箔とを重ねて巻き込んで形成したハ
ニカム体と、該ハニカム体を支持する金属製外筒とで構
成する排気ガス浄化触媒用金属製担体において、ハニカ
ム体と外筒の間に、その一部がハニカム体の端部よりは
み出るように薄板製の中間体を設け、外中間体のハニカ
ム体からはみ出ている部分は外筒内面と、ハニカム体と
外筒の間にある部分はハニカム体にロウ付けあるいは溶
接等で接合すること。
2.上記1において中間体が短冊状の薄板で形成されてい
ること。
3.上記1において中間体が、その一端は連続し、他の部
分は軸方向に切欠きされた櫛状の薄板で形成されている
ことを要旨とする (作用) 本発明によると金属製の平箔と波箔とを重ねて巻き込
んで形成したハニカム体と、該ハニカム体を支持する金
属製外筒とで構成する排気ガス浄化触媒用金属製担体に
おいて、ハニカム体と外筒の間に、その一部がハニカム
体の端部よりはみ出るように薄板製の中間体を設け、該
中間体の内、ハニカム体からはみ出ている部分の端部近
傍は外筒内面と、ハニカム体と外筒の間にある部分の端
部近傍はハニカム体にロウ付けあるいは溶接等で接合す
ることを特徴としており、その結果ハニカム体の半径、
軸方向の変位の自由度を大きくすることにより、熱応力
を低減し耐久性を向上できる。さらにまたハニカム体を
外筒に挿入する前に、該中間体をハニカム体外面に接合
し、挿入位置決め後、ハニカム体からはみ出ている中間
体を外筒内面に接合できるため、ハニカム体の外筒への
取り付けが極めて容易に行え、生産性向上に効果があ
る。
(実施態様) 以下本発明を図面により実施例に基づいて説明する。
第1図に示すように、本発明に係わる金属担体は、ス
テンレス鋼等の平箔4と波箔5とを重ね合わせて巻き込
んで、断面が円形あるいは楕円形の円筒状にしたハニカ
ム体6と、該ハニカム体6より長さが長く、ハニカム体
6を収納するステンレス鋼製の外筒7の間に、その一部
がハニカム体6よりはみ出るように取り付けられた中間
体8から構成される。
平箔4と波箔5は、相互に電子ビーム溶接、レーザビ
ーム溶接、抵抗溶接あるいは機械的手段等により接合さ
れた後、巻き込まれハニカム体6を形成しても、また平
箔4と波箔5を巻き込みハニカム体6とした後ロウ付
け、電子ビーム溶接、レーザビーム溶接等でハニカム体
6を形成しても何れの場合でもよい。
本図における中間体8は、まずハニカム体6の外面に
中間体8のa部の端部近傍を接合し、次いで外筒7に挿
入しハニカム体6と外筒7の位置関係を正しくした後、
ハニカム体6からはみ出ているb部の端部近傍を外筒7
の内面に接合する。e部はハニカム体6と中間体8の接
合部を、f部はハニカム体6と外筒7の接合部を示す。
これによりハニカム体6は中間体8の端部近傍でのみ
固定され、また中間体8は外筒7に対して別の端部近傍
でのみ接合されており、さらに両接合部は軸方向にずれ
ているため、ハニカム体6が半径、軸方向に熱膨張収縮
しても拘束されることがないので、担体1は厳しい熱サ
イクルも耐えることができる。また中間体8は、第1図
にように薄板を巻いて一体的に形成されるので製作取付
が容易であり、またハニカム体6に加わる荷重を全体的
に支持できるので、ハニカム体6および外筒5への接合
面積あるいは接点点数を比較的少なくでき、生産性を向
上できるメリットがある。
次に中間体8の板厚は平箔4、波箔5に対して差が大
きすぎると、中間体8とハニカム体6の接合部が容易に
破損するため、平箔4、波箔5の厚さが50μm程度の場
合は、0.1〜0.3mm程度が適当である。
また中間体8の各部の寸法については、a部の長さは
ハニカム体6の直径dに応じて決める必要がある。すな
わち直径dが大であるとハニカム体6の半径方向の熱膨
張収縮量が大きいため、a部による逃げ代を大きくする
必要がある。そのためa部の長さを長くし、逆に直径d
が小さい場合はa部を短くする。例えばハニカム体6の
直径dが120mmの場合はa部を50mm、直径が60mmの場合
はa部を30mmと適宜調整することができる。
また中間体8の外筒取付b部の長さは、外筒7の内面
に接合する手段に応じて決定される。例えば抵抗溶接で
接合する場合は、電極ヘッドが入るだけの長さ、約7m
m、レーザビーム溶接する場合はビームで安定に溶接で
きる距離約5mm程度あれば良い。
なお接合法については、第2図のように中間体8をハ
ニカム体6に取り付け後、抵抗溶接等で直接接合しても
良い。また第3図のようにハニカム体6を外筒7に挿入
後、中間体8を外筒7の内面に抵抗溶接等で直接接合し
ても良い。すなわち第2図および第3図に抵抗溶接する
方法を示すように、ハニカム体6あるいはハニカム体6
を収容した外筒7をアース側電極9の上に置き、溶接ヘ
ッド10を溶接すべき箇所に加圧しスイッチ11を入れると
瞬間的に電源12より電流が流れ抵抗溶接することができ
る。
第4図は別の方法で短冊状の中間体8′を使用する場
合を示す。すなわち、基本的には第1図の場合と同じで
あるが、先ずハニカム体6の外面に中間体8′を等間隔
に、またその一部をハニカム体6よりはみ出してa部の
端部近傍を接合して取り付け、外筒7に挿入した後、b
部を外筒7の内面に接合して取り付ける。この中間体
8′は幅の狭い薄板であるため、ハニカム体6の半径方
向、軸方向への熱膨張収縮に対して更に自由度を付与で
きるメリットがある。
第5図は更に別の方法を示す。図のように中間体8″
の一部の連続の帯状であるが、他端側は切欠きが設けら
れ短冊状となっている。すなわち、本中間体8″の使用
法は、基本的には第1図の場合と同様であるが、中間体
8″の取り付けの容易さと、中間体8″のハニカム体6
の熱変形に対して大きい自由度を付与できる効果を兼ね
備えた特徴がある。
以上中間体8の各種の形状について述べたが、これに
限定されるものでなく、また種々の形状でハニカム体6
の両側にはみ出して中間体8を取り付けることも可能で
ある。尚以上の説明において、中間体8のハニカム体へ
の接合位置は中間体のそれぞれの端部で行うことにして
いるが、それに限定するものではなく中間体の長さによ
っては、そしてハニカム体の熱応力の緩衝に阻害なけれ
ば、その位置を適宜に選ぶことができる。
(実施例) 試験用担体(第1図の例) ハニカム体: 厚さ50μmの20Cr−5Alのステンレス平箔と波箔を36
巻円筒状に巻いて作成。
長さ92mm、外径99.5mm 外 筒: 内径100mm、厚さ1.5mm、長さ100mmのステンレス鋼製 中 間 体: 外径100mm、厚さ0.15mm、長さ100mmの円筒状(薄板を
巻いたもので会合部は溶接していない。) 触 媒: Pt触媒を担持 担体接合条件 ハニカム体: 全体的にロウ付け(Niロウ材使用) 中間体とハニカム体の接合: 端部近傍20mmロウ付け 中間体と外筒の接合: スポット溶接60点/周 試験条件 排気量2000ccのエンジンに上記担体を搭載してベンチ
テストにより、800℃以上5分、150℃以下5分、合計1
サイクル15分の加熱冷却試験を行った。なお比較担体と
して中間体を介在させず、直接ハニカム体と外筒を長手
方向20mmロウ付けした担体を同一条件で試験した。
試験結果 比較担体は100サイクル後にハニカム体が最外周1〜
3層の間で破断し、ハニカム体が風下の方向へずれ、外
筒から10mm飛び出しているのが認められた。一方本発明
の担体は冷熱試験終了後、点検したが特に異常は認めら
れなかった。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の金属担体によれば、過
酷な冷熱サイクルによる熱膨張差により剥離の恐れがあ
った外筒とハニカム体との接合部に、緩衝材としての中
間体を設けることにより上記の過酷な条件下でも接合部
の剥離等の問題発生を防止し、極めて長時間の使用に耐
える触媒担体を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わる担体の一部を断面にした斜視
図、第2図および第3図は本発明に係る中間体の取付説
明図、第4図および第5図は本発明の担体の一部を断面
にした別の実施例を示す斜視図、第6図は従来の実施例
を示す断面図を示す。 1…触媒担体、2…外被筒 3…間隔片、4…平箔 5…波箔、6…ハニカム体 7…外筒、8…中間体 9…アース電極、10…溶接ヘッド 11…スイッチ、12…溶接電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−125723(JP,A) 実開 昭62−194436(JP,U) 特公 平1−54090(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01J 35/04 B01D 53/92 F01N 3/28

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属の平らな平箔と波付け加工した波箔と
    を重ねて巻き込んで形成したハニカム体と、該ハニカム
    体を支持する金属製外筒とで構成する排気ガス浄化触媒
    用金属製担体において、ハニカム体と外筒の間に、その
    一部がハニカム体の端部よりはみ出るように薄板製の中
    間体を設け、該中間体のハニカム体からはみ出ている部
    分は外筒内面と、ハニカム体と外筒の間にある部分はハ
    ニカム体にロウ付けあるいは溶接等で接合することを特
    徴とする排気ガス浄化触媒用担体。
  2. 【請求項2】中間体が短冊状の薄板で形成されているこ
    とを特徴とする請求項1記載の排気ガス浄化触媒用担
    体。
  3. 【請求項3】中間体が、その一端は連続し、残部は軸方
    向に切欠きされた櫛状の薄板で形成されていることを特
    徴とする請求項1記載の排気ガス浄化触媒用担体。
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JPH07189662A (ja) * 1993-12-28 1995-07-28 Toyota Motor Corp 電気加熱式触媒装置
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