JP3053899B2 - 触媒メタル担体とその製造方法 - Google Patents

触媒メタル担体とその製造方法

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JP3053899B2
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寿夫 松本
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松本鋼管株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は燃焼用触媒などを担持
するために用いられる金属製の触媒担体に関し、更に詳
しくは耐熱性の金属に触媒担体としての特性を賦与した
金属製触媒担体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来自動車の公害対策として排気ガス中
のCO、HC、NOx等を減少させるために排気管の途
中に三元触媒コンバーターを介在させている。この一つ
としてハニカム構造のメタル担体がある。このものは2
0Cr−5Al系の耐熱金属で製作された通常0.05m
m厚さの箔を波板に成形したものと平板とを組合わせ、
これらを多層に巻いて図2のように筒状に成形されたハ
ニカム構造の触媒メタル担体は、その形状、構造を保持
するために波板と平板の接合部分をろう付けするか、あ
るいはスポット溶接をして接合していた。
【0003】前記接合のほとんどの部分で用いられ、且
つ大量に使用されるろう材は、ろう材自体が高価なうえ
に1000〜1200℃の高温を必要とし、工業的に望
ましくないばかりでなく、ろう材に含まれているNiが
高温になると拡散して酸化を促進し異常酸化という形で
触媒メタル担体の腐食破壊を生じ、更に触媒を担持して
いるγ−アルミナと反応してその触媒能力を低下させる
欠点があった。
【0004】またスポット溶接によるときには、0.0
5mm厚さの箔を約2mmのピッチで行う、極めて精密な溶
接を多数箇所実施する必要があり、作業能率が悪く高価
につくばかりでなく、溶接の信頼性に不安を生じること
があった。更に上記の接合が互いに直近で隣接する波板
と平板の局部的な接合によるもののみであるため、全体
としては高温による熱変形などによって中心部が抜け出
したり、接合がはずれて担持していた触媒種が欠落し触
媒能力を低下させる欠点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、従来のこの種耐熱金属製触媒担体の上記
欠点を解消することである。更に詳しくは触媒担体とな
る耐熱金属製の波板と平板を組合わせ、これらを多層巻
いてなるハニカム構造において、該ハニカム構造の触媒
メタル担体の組み立てを容易にすることである。また前
記結合板の一部又は全部に保持されたろう材によって、
あるいは形状記憶合金によって前記結合板が波板、平板
と共に強固に結合される手段を開発することである。更
にはまた使用中高温のため触媒メタル担体に熱変形、熱
応力による破壊、板のズレなどを生じないようにするこ
とである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題は耐熱金属製の
波板と平板を組合わせ、これらを多層に巻いてハニカム
構造を構成せしめてから、該ハニカム構造を、その軸と
直角の方向に、前記波板と平板をくし刺し状態に貫通せ
しめた結合板によって、該結合板と前記波板と平板とを
その接触部分においてろう付けなどの方法によって強固
に結合せしめることによって解決される。
【0007】
【発明の作用及び構成】以下実施例によってこの発明の
詳細を説明する。第一実施例は20Cr−5Al系の耐
熱金属で厚さが0.05mmの箔で、巾が100mmの平板
1と波板2と組合わせ、図2のように多層巻いて直系が
100mmφのハニカム3を形成する。
【0008】その後ハニカム3は同じ鋼種で厚さが1.
6mmの外筒4に収められ、所定の形状たとえば丸あるい
はレーストラック型などに拘束される。外筒4には結合
板(厚さ1.2mm、巾10mm)5が緩挿できるように若
干大きい穴6が設けられているが、ハニカム3を構成す
る波板2と平板1にはレーザーで結合板5よりも巾で少
し大きく、胴部で小さくなった結合穴7が設けられてい
る(図3−イ)。結合板5はその外面にろう8が塗布さ
れている(図3−イ)。該結合板5を前記穴6及び穴7
に串刺し状態に挿し込む。このとき結合穴7を構成する
波板2と平板1の舌状部分9が挿入し込まれた結合板5
によって押し広げられると同時に、L形に曲げられて
(図3−ハ)強力に該結合板5の外面に接触締め付けら
れる。これを加熱装置で1100℃に加熱すると結合板
5に塗布されているろう8が溶融して前記舌状部分9を
接合し(図3−ハ)、該結合板5と前記波板2と平板1
とが結合して触媒メタル担体となる。尚図3はこれを一
部断面で示したものである。
【0009】第2実施例は前記第1実施例の結合板に耐
熱性の良好な形状記憶合金を使用したものである。結合
板10はFe−Mn−Si系の融点が1350℃で1方
向型の形状記憶合金で図4−イの状態でハニカムコア3
の穴6及び7に挿入してから200℃に加熱すると図4
−ロの形状に変化することによって前記舌状部分9の締
め付けと協働して該結合板10及び前記波板と平板とを
結合せしめた触媒メタル担体となる。
【0010】第3実施例は図5のようにハニカムコア1
1の端部12に切り込み部分13を設けたもので、これ
に第1実施例と同じようにろうを塗布した結合板14を
装着する。ハニカムコア及び舌状部分、他の構成は第1
実施例と同じである。開先15は特に設けなくてもよ
い。これを加熱装置で1100℃に加熱し、ろうを溶融
させて前記結合板14とハニカムコア11の端部12の
切り込み部分13を結合させて触媒メタル担体とする。
【0011】第4実施例は前記第3実施例の結合板14
に耐熱性の良好な形状記憶合金を使用したものである。
ハニカムコア及び舌状部分の構成は第3実施例と同じで
ある。
【0012】以上に説明したようにこの発明において
は、ハニカム構造を串刺しした結合板とその串刺しの接
触部分でろう付けするものであって、全く新規なろう付
け結合方法である。そしてこの手段によれば簡単で確実
なろう付けが可能なばかりでなく、使用されるろう材が
局部的、且つ少量でよい。このため加工コストが低廉な
ばかりでなく、結合後のハニカム構造の形状の保持が容
易で且つ触媒メタル担体として無理がなく、従来のろう
付け法やスポット溶接法では問題とされているスコーピ
ングや板の抜け出しが解決される。また従来ろう付けや
スポット溶接が困難とされているハニカム構造、即ち波
板と波板をクロスさせて巻く構造や、平板にエキスパン
ドメタルを用い波板と交互に巻く構造、その他の構造に
対しても容易に対応することができ、触媒メタル担体の
製造コストを大巾に低下させる効果がある。
【0013】この発明によって従来困難であったために
多数の提案がなされている、ハニカムコアと外筒或いは
触媒容器とを確実に結合させる問題が一挙に解決され
る。
【0014】尚上記では20Cr−5Al系の0.05m
m厚、及び1.2mm厚、1.6mm厚の耐熱金属について述
べたが、波板平板、結合板、外筒などこれに限定され
ず、他の肉厚材及び他の材質とその組合わせ、また他の
耐熱材との組合わせでもよい。結合板の位置や数も限定
されない。また結合穴及び切り込み部分の加工もレーザ
ーに限定られず、同様の加工ができれば他の高エネルギ
ー又は刃物、研削、その他の手段でもよい。また結合穴
の形状、舌状部分の形状及び有無、結合板の寸法形状及
びろう材の塗布も塗布方法も限定されない。例えば結合
板の長手方向に凹所を設けてこの中にろう材を塗布して
もよい。ろう材の塗布が結合板でなくハニカムコアでも
よい。目的によってはハニカムコアだけを結合板で結合
してもよい。更に形状記憶合金もFe−Mn−Si系に
限定られず、Ni−Ti系その他自由に適用でき、その
記憶させる形状も当然自由に設定できることはいうまで
もない。また自動車用に限定されず他の触媒担体として
も使用できる。
【0015】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は触媒担体を構成する波板と平板との構成
例を示す。
【図2】図2は触媒担体を説明するために外筒の一部を
抜き出して示す説明図である。
【図3】図3は結合板と結合穴との結合の態様を一部断
面で示す説明図である。
【図4】図4は形状記憶合金の加熱前と加熱後を示す説
明図である。
【図5】図5は触媒担体の一部を抜き出して示す説明図
である。
【0016】
【符号の説明】
1 平板 2 波板 3 ハニカムコア 4 外筒 5 結合板 6 穴 7 結合穴 8 ろう 9 舌状部分 10 形状記憶合金 11 ハニカム 12 端部 13 切り込み部分 14 結合板 15 開先

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】耐熱金属製の波板と平板とを組合わせ、こ
    れらを多層に巻いてなるハニカム構造の触媒メタル担体
    において、前記ハニカム構造の軸と直角の方向に結合板
    を前記波板と平板をくし刺し状態に貫通せしめた状態に
    設け、且つ該結合板はその1部又は全部にろう材を保持
    し、このろう材により前記結合板と前記波板と平板とが
    結合されるようになしたことを特徴とする触媒メタル担
    体。
  2. 【請求項2】前記結合板が耐熱性の形状記憶合金からな
    り、該形状記憶合金の記憶の回復によって前記結合板と
    前記波板と平板とが結合されるようになした請求項1に
    記載の媒メタル担体。
  3. 【請求項3】前記ハニカム構造の波板と平板の端部を切
    り込んでこれに結合板をはめ込み、該結合板に保持され
    たろう材によって該結合板と前記波板と平板とが切り込
    み部分において結合されるようになした請求項1に記載
    触媒メタル担体。
  4. 【請求項4】前記結合板が耐熱性の形状記憶合金からな
    り、該記憶合金の記憶の回復によって、該記憶合金と、
    前記波板と平板とが前記切り込み部分において結合され
    るようになした請求項1に記載の触媒メタル担体。
  5. 【請求項5】耐熱金属製の波板と平板とを組合わせ、こ
    れらを多層に巻いてなるハニカム構造の触媒メタル担体
    を製造するに際し、前記ハニカム構造の軸と直角の方向
    に結合板を前記波板と平板をくし刺し状態に貫通せし
    め、且つ該結合板にはその1部又は全部にろう材を保持
    せしめ、このろう材により前記結合板と前記波板と平板
    とを結合することを特徴とする触媒メタル担体の製造方
    法。
  6. 【請求項6】耐熱金属製の波板と平板とを組合わせ、こ
    れらを多層巻いてハニカム構造を形成し、これに穿孔
    し、且つこの穴よりも若干大きな寸法よりなる結合板を
    貫通せしめる請求項5に記載の触媒メタル担体の製造方
    法。
  7. 【請求項7】耐熱金属製の波板と平板を組合わせ、これ
    らを多層巻いてハニカム構造を形成し、前記ハニカム構
    造の端部を切り込み、この切り込み用の巾よりも若干厚
    い結合板を該切り込みにはめ込む請求項5に記載の触媒
    メタル担体の製造方法。
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