JP3269651B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、一般に自動車の排気ガ
スの浄化手段とし排気系統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メタル製ハニカム体を主
要な構成要素とする排気ガス浄化装置に関する。更に詳
しくは、本発明は、この種のハニカム体を使用した排気
ガス浄化装置の大きな欠点、特にハニカム体を構成する
薄肉金属板製帯材（平板状帯材と波板状帯材）に由来す
る耐熱酸化性が低いという欠点を解消するとともに経済
的に安価な排気ガス浄化装置を提供しようとするもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally comprises, as a main component, a metal honeycomb body for supporting an exhaust gas purifying catalyst interposed in an exhaust system as a means for purifying exhaust gas of an automobile. The present invention relates to an exhaust gas purification device. More specifically, the present invention originates from a major drawback of an exhaust gas purifying apparatus using a honeycomb body of this type, particularly, a thin metal plate band (a flat band and a corrugated band) constituting the honeycomb body. It is an object of the present invention to eliminate the drawback of low thermal oxidation resistance and to provide an economically inexpensive exhaust gas purifying apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の排気ガス浄化用触媒（例
えばＰｔ，Ｒｈ，Ｐｄなどを使用した触媒）を担持させ
るための金属製担持母体は、単位体積当りの触媒の担持
面積を大きくすること（単位体積当りの排気ガスと浄化
用触媒との有効接触面積を極力大きくすること）、背圧
（排気抵抗）を小さくすること、更には金属製担持母体
の自重を可能な限り軽量化すること、などを考慮し、耐
熱性でかつ薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材を相
互に当接するように重積し、これを巻回成形するなどし
てハニカム状の構造としたもの（以下、ハニカム体とい
う。）が良く知られている。なお、平板状帯材と波板状
帯材からハニカム体を成形する方法の相違により積層タ
イプ、巻回タイプ、Ｓ字状タイプ、放射状タイプ、Ｘラ
ップ状タイプなど種々のものが得られる。2. Description of the Related Art Conventionally, a metal supporting base for supporting this kind of exhaust gas purifying catalyst (for example, a catalyst using Pt, Rh, Pd, etc.) has a large catalyst supporting area per unit volume. (To increase the effective contact area between the exhaust gas and the purification catalyst per unit volume as much as possible), to reduce the back pressure (exhaust resistance), and to reduce the weight of the metal supporting body as much as possible. In consideration of the above, a honeycomb-like structure is formed by stacking heat-resistant and thin metal sheet flat strips and corrugated strips so as to abut each other, and winding and forming them. (Hereinafter referred to as a honeycomb body) is well known. Various types such as a laminated type, a wound type, an S-shaped type, a radial type, and an X-wrap type can be obtained depending on the method of forming a honeycomb body from a flat strip and a corrugated strip.
【０００３】前記したメタル製ハニカム体は、例えば、
０．１mm以下（好ましくは５０μ以下）の耐熱性の薄肉
鋼板からなる平板状帯材と、前記薄肉鋼板を波形状に成
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して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もつハニカム体とさ
れる。そして、この巻回積層されたハニカム体は、両端
が開口した筒状の金属製ケースに収納されるとともに相
互に接続され、耐振構造のものとされる。即ち、ハニカ
ム体を構成する平板状帯材と波板状帯材との当接部やハ
ニカム体と金属製ケースとの当接部を溶接やろう接など
の所望の固着手段により固着され、金属製排気ガス浄化
装置とされる。The above-mentioned metal honeycomb body is, for example,
A flat band made of a heat-resistant thin steel plate having a thickness of 0.1 mm or less (preferably 50 μm or less) and a corrugated band formed by shaping the thin steel plate into a corrugated shape so as to have contact portions with each other. The honeycomb bodies are stacked and spirally wound to form a honeycomb body having a large number of mesh-shaped vent holes for the exhaust gas passage in the axial direction. The wound and stacked honeycomb bodies are housed in a cylindrical metal case having both ends opened and connected to each other to have a vibration-proof structure. That is, the contact portion between the flat band material and the corrugated band material constituting the honeycomb body and the contact portion between the honeycomb body and the metal case are fixed by desired fixing means such as welding or brazing, and the metal is fixed. Exhaust gas purifier.
【０００４】周知のように、この種の排気ガス浄化装置
は、排気ガス系統という厳しい環境条件のもとで使用さ
れる関係上、そのメタル製ハニカム体は高温耐蝕性（耐
ガス腐食性、１０００℃前後の排気ガス系における耐蝕
性）、耐冷熱耐久性（内燃機関の停止及び始動というサ
イクルにおける１０００℃〜常温の加熱冷却のサイクル
下での耐久性）、耐高温酸化性（高温下での異常酸化に
対する耐久性）などの諸物性に優れた耐熱鋼で製作され
ることが好ましい。メタル製ハニカム体の耐熱鋼材とし
て、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系（２０Ｃｒ−５Ａｌ系）
の耐熱鋼を数十μの厚さの箔に圧延したものが知られて
いる。前記した箔材料は以下のようにして使用されてい
る。即ち、前記したように波付加工した波板箔と平板箔
とからハニカム体を製作し、高温酸化処理により箔表面
にウィスカー状のα−Ａｌ2 Ｏ3 被膜を形成し、次いで
該α−Ａｌ2 Ｏ3 被膜層にγ−Ａｌ2 Ｏ3 をウオッシュ
コート処理により付着させ、これにＰｔ等の排気ガス浄
化用触媒が担持される。前記したα−Ａｌ2 Ｏ3 被膜層
は耐高温酸化性あるいはウオッシュコート層の付着性な
どに優れているといわれているが、まだ不十分なもので
ある。また、前記したＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系耐熱鋼、ある
いは耐酸化性を更に改善するために前記耐熱鋼に少量の
希土類元素成分（ＲＥＭ）を添加した耐熱鋼は圧延性
（加工性）に劣るものである。As is well known, this type of exhaust gas purifier is used under severe environmental conditions such as an exhaust gas system, so that its metal honeycomb body has high-temperature corrosion resistance (gas corrosion resistance, 1000). C.), resistance to cold heat (durability under the cycle of heating and cooling at 1000 ° C. to room temperature in the cycle of stopping and starting the internal combustion engine), and oxidation resistance at high temperature (under high temperature). It is preferable to be made of heat-resistant steel having excellent physical properties such as durability against abnormal oxidation). As a heat-resistant steel material of a metal honeycomb body, for example, Fe-Cr-Al-based (20Cr-5Al-based)
Is rolled into a foil having a thickness of several tens of microns. The above-mentioned foil material is used as follows. That is, a honeycomb body is manufactured from the corrugated foil and the flat foil that have been corrugated as described above, and a whisker-like α-Al 2 O 3 film is formed on the foil surface by high-temperature oxidation treatment. Γ-Al 2 O 3 is attached to the 2 O 3 coating layer by a wash coat process, and an exhaust gas purifying catalyst such as Pt is carried on the γ-Al 2 O 3 . It is said that the above-mentioned α-Al 2 O 3 coating layer is excellent in high-temperature oxidation resistance or adhesion of a wash coat layer, but it is still insufficient. In addition, the above-mentioned Fe—Cr—Al heat-resistant steel or heat-resistant steel obtained by adding a small amount of a rare earth element component (REM) to the heat-resistant steel to further improve the oxidation resistance is inferior in rollability (workability). It is.
【０００５】メタル製ハニカム体の製造に使用される耐
熱鋼として、その表面にα−Ａｌ2 Ｏ3 被膜を有するも
のの有効性に鑑み、素地金属に対するＡｌ富化技術が多
く提案されている。例えば、 １．金属組成において、Ａｌ １２〜２０％，Ｃｒ ５
〜２５％，Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ（合計）を０．０５
〜２％、残部をＦｅとする高Ａｌ含有の圧延金属箔を使
用するもの（特開昭 63-266044号）、 ２．Ａｌ １．０〜５．０％，Ｔｉ ０．５％以下のＡ
ｌ−Ｔｉ含有ステンレス鋼の表面にＡｌメッキを施し、
熱処理によりＡｌメッキ層にＡｌ2 Ｏ3 ウィスカーを生
成させるもの（特開昭 63-270548号）、 ３．フェライト系ステンレス鋼（基材）上に、アルカリ
金属、アルカリ土類金属、ランタノイドの少なくとも１
種を含有するＡｌ合金属を形成し、該Ａｌ合金属の表面
にＡｌ2 Ｏ3 被膜を形成するもの（特開昭 63-310638
号）、 などが提案されているが、Ａｌ含有量の多い材料を製造
するためのプロセスが煩雑であったり、製作される材料
の加工性（圧延性）に問題があったりして十分に満足の
いくものではない。In view of the effectiveness of heat-resistant steel having an α-Al 2 O 3 coating on its surface, many techniques for enriching Al in a base metal have been proposed as heat-resistant steel used for manufacturing a metal honeycomb body. For example: In the metal composition, Al 12 to 20%, Cr 5
２５25%, Ti, Nb, Zr, Hf (total) 0.05
1. Using a rolled metal foil having a high Al content of about 2% and the balance being Fe (JP-A-63-266044); A of 1.0 to 5.0% Al and 0.5% or less Ti
Al plating on the surface of l-Ti containing stainless steel,
2. A method in which Al 2 O 3 whiskers are formed on an Al plating layer by heat treatment (JP-A-63-270548). At least one of alkali metal, alkaline earth metal and lanthanoid on ferritic stainless steel (base material)
Forming an Al alloy containing seeds and forming an Al 2 O 3 coating on the surface of the Al alloy (Japanese Patent Laid-Open No. 63-310638)
No.), etc., but the process for manufacturing a material having a high Al content is complicated, and there is a problem in the workability (rolling property) of the material to be manufactured, which is sufficient. It's not cool.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする問題点】本発明は、前記した
従来技術の欠点を解消して排気ガス浄化装置の主要な構
成要素であるメタル製ハニカム体を安価な耐熱鋼材から
製作しようとするものである。特に、本発明は、Ｆｅ基
質の基材として、その中間層にＡｌ箔などをサンドイッ
チ状に介在させた安価な基材を用いてハニカム体を製作
しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art and to manufacture a metal honeycomb body, which is a main component of an exhaust gas purifying apparatus, from an inexpensive heat-resistant steel material. It is. In particular, the present invention intends to manufacture a honeycomb body using an inexpensive base material in which an Al foil or the like is sandwiched in an intermediate layer as a base material of an Fe base material.
【０００７】[0007]
【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、薄肉金属板製の波板状帯材の単独、あるいは
該波板状帯材と平板状帯材を相互に当接するように折畳
みあるいは重積して製作した軸方向に多数の網目状通気
孔路を有するハニカム体、及び金属製ケースからなる排
気ガス浄化装置において、前記平板状帯材と波板状帯材
の少なくとも１つが、アルミニウム材から成る中間層を
有するＦｅ基質の基材で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、本発明の技
術的構成及びその実施態様について、図面を参照して詳
しく説明する。なお、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。SUMMARY OF THE INVENTION In summary of the present invention,
The present invention relates to a multi-layered mesh formed in the axial direction by using a corrugated strip made of a thin metal plate alone or by folding or stacking the corrugated strip and the flat strip so as to abut each other. In the exhaust gas purifying apparatus comprising a honeycomb body having a corrugated vent passage and a metal case, at least one of the flat band material and the corrugated band material has an Fe-based substrate having an intermediate layer made of an aluminum material. The present invention relates to an exhaust gas purification device characterized by comprising: Hereinafter, a technical configuration of the present invention and embodiments thereof will be described in detail with reference to the drawings. It goes without saying that the present invention is not limited to the illustrated one.
【０００８】図１は、本発明の金属製の排気ガス浄化装
置（Ａ）の斜視図である。また、図２は前記排気ガス浄
化装置（Ａ）の主要な構成要素であるハニカム体（Ｈ）
の一部の拡大断面である。図１に示されるように、本発
明の金属製の排気ガス浄化装置（Ａ）は、薄肉金属板製
の平板状帯材（１）と波板状帯材（２）が相互に当接部
を有するように重積され、これを一括渦巻状に巻回成形
された巻回タイプのハニカム体（Ｈ）が金属製のケーシ
ング（４）内に填装、固着されたものである。なお、前
記平板状帯材（１）と波板状帯材（２）が巻回成形され
るとき、、ハニカム体（Ｈ）の軸方向に排気ガス用の多
数の網目状通気孔路（３）が自動的に形成される。そし
て、図１からは明らかではないが、周知のようにハニカ
ム体（Ｈ）を構成する平板状帯材（１）と波板状帯材
（２）の当接部あるいはハニカム体（Ｈ）の外周部と金
属製ケーシング（４）の内周部は所望の態様で相互にろ
う接合などにより固着される。例えば、ハニカム体
（Ｈ）の高温下という使用条件のもとで発生する熱応力
を逃すために、ハニカム体（Ｈ）の一部、例えば少なく
とも一方の端部及びその近傍部位をろう接合したり溶接
したりする。FIG. 1 is a perspective view of a metal exhaust gas purifying apparatus (A) of the present invention. FIG. 2 shows a honeycomb body (H) which is a main component of the exhaust gas purifying apparatus (A).
3 is an enlarged cross section of a part of FIG. As shown in FIG. 1, the metal exhaust gas purifying apparatus (A) of the present invention comprises a thin metal plate made of a flat strip (1) and a corrugated strip (2) in contact with each other. And a roll-type honeycomb body (H) formed by spirally forming the roll-shaped honeycomb body into a metal casing (4) and fixed. When the flat strip material (1) and the corrugated strip material (2) are wound and formed, a large number of mesh-shaped vent holes (3) are formed in the axial direction of the honeycomb body (H) in the axial direction. ) Is formed automatically. Although it is not clear from FIG. 1, as is well known, the contact portion of the flat strip material (1) and the corrugated strip material (2) constituting the honeycomb body (H) or the honeycomb body (H) is formed. The outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the metal casing (4) are fixed to each other in a desired manner by brazing or the like. For example, a part of the honeycomb body (H), for example, at least one end portion and a portion in the vicinity of the honeycomb body (H) are soldered in order to release a thermal stress generated under a use condition of a high temperature of the honeycomb body (H). Or welding.
【０００９】この時、１０００℃以上の高温ろう材が使
われたり、高い温度下で溶接が行なわれるため、帯材
（１，２）として耐熱酸化性を考慮してＡｌ富化材料を
使用したとしてもこれら高温下での固着作業のもとにお
いて、Ａｌ成分が拡散してしまい固着部及びその近傍部
位の帯材（１，２）中のＡｌ成分の含有量が少なくなっ
てしまう。また、ハニカム体（Ｈ）の高温下での使用下
のもとで十分に長期にわたり、帯材（１，２）の耐熱酸
化性を改善するためには、相当量のＡｌ成分を含有した
帯材を使用しなければならないが、これが困難であり十
分に満足のいく材料が得られていないことは前記した通
りである。別言すれば、ハニカム体（Ｈ）に適用される
ろう接合や溶接による固着手段を前提とした帯材（１，
２）のＡｌ富化技術が確立されていないのである。At this time, since a high-temperature brazing material of 1000 ° C. or more is used, or welding is performed at a high temperature, an Al-enriched material is used as the band material (1, 2) in consideration of thermal oxidation resistance. Even under these fixing operations at a high temperature, the Al component diffuses, and the content of the Al component in the strip (1, 2) in the fixing portion and in the vicinity thereof decreases. In order to improve the thermal oxidation resistance of the band material (1, 2) for a sufficiently long time under use of the honeycomb body (H) at a high temperature, a band containing a considerable amount of an Al component is required. As described above, a material must be used, but this is difficult and a sufficiently satisfactory material has not been obtained. In other words, the strip (1, 1) which is based on the fixing means by brazing or welding applied to the honeycomb body (H)
The technique of 2) Al enrichment has not been established.
【００１０】本発明は、従来とは異なるＡｌ富化手段で
帯材（１，２）を構成することに最大の特徴を有するも
のである。これを図２で詳述する。図２は、図１に示さ
れるハニカム体（Ｈ）の一部拡大断面図であり、平板状
帯材（１）と波板状帯材（２）とのサンドイッチ構造の
拡大図である。The present invention is most characterized in that the strip (1, 2) is formed by means of Al enrichment different from the conventional one. This will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the honeycomb body (H) shown in FIG. 1, and is an enlarged view of a sandwich structure of a flat strip (1) and a corrugated strip (2).
【００１１】本発明の、ハニカム体（Ｈ）を構成する平
板状帯材（１）は、上下の耐熱鋼材層（１１，１１）と
中間のアルミニウム材からなる中間層（１２）から構成
されるものである。上下の耐熱鋼材層（１１，１１）と
しては、経済的観点から加工性が良く、安価な耐熱性の
鋼材から製作された鋼箔が使用される。なお、ここでい
う耐熱性とは排気ガス系統の環境温度に耐えられるとい
う意味で、相対的なものであることはいうまでもないこ
とである。The flat strip material (1) constituting the honeycomb body (H) of the present invention comprises upper and lower heat-resistant steel layers (11, 11) and an intermediate layer (12) made of an intermediate aluminum material. Things. As the upper and lower heat-resistant steel layers (11, 11), steel foils made of inexpensive heat-resistant steel materials having good workability from an economic viewpoint are used. It is needless to say that the heat resistance here is relative in the sense that it can withstand the environmental temperature of the exhaust gas system.
【００１２】この種の上下の耐熱鋼材層（１１，１１）
に使用される鋼材としては、例えば圧延が容易で安価な
０．１５％以下の炭素を含有する低炭素鋼、あるいは低
クロム鋼（１５〜２５％Ｃｒの耐熱鋼に対し１１〜１
３．５％ＣｒのＳＵＳ４１０Ｌなどの低クロム鋼）、低
ニッケルな耐熱鋼、ステンレス鋼などが使用される。勿
論、従来技術の説明の項で言及したＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ
系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ−ＲＥＭ系の鋼材を使用してもよ
いことはいうまでもないことである。Upper and lower heat resistant steel layers of this kind (11, 11)
Examples of the steel material used include low-carbon steel containing 0.15% or less of carbon, which is easy to roll and is inexpensive, or low-chromium steel (11 to 1% for 15 to 25% Cr heat-resistant steel).
Low-chromium steel such as SUS410L of 3.5% Cr), low-nickel heat-resistant steel, stainless steel, and the like are used. Of course, the Fe-Cr-Al mentioned in the description of the prior art
It is needless to say that a steel material of Fe-Cr-Al-REM system may be used.
【００１３】次に、アルミニウム材からなる中間層（１
２）としては、アルミニウムの箔材、線材、粉末体など
のアルミニウム材が使用される。なお、中間層（１２）
は、積層法や爆着法などにより前記上下鋼材層（１１，
１１）の中間部に形成すればよく、そのために箔材以外
の線材、粉末体は適宜な方法によりシート状、フィルム
状にしたものが好ましい。本発明において、上下鋼材層
（１１，１１）の中間に積層法によりアルミニウム材か
らなる中間層（１２）を形成したとき、端面部を溶接な
どにより部分的に、あるいは連続的に固着し、層間剥離
を防止することは好ましいことである。また、本発明に
おいて、前記のようにして製作されたアルミニウム材か
ら成る中間層を有するＦｅ基質の基材は、予め加熱処理
されてアルミニウム材とＦｅ基質の基材を拡散接合させ
てもよい。Next, an intermediate layer (1) made of an aluminum material is used.
As 2), an aluminum material such as an aluminum foil, a wire, or a powder is used. The intermediate layer (12)
The upper and lower steel layers (11,
What is necessary is just to form it in the intermediate part of 11), For that purpose, the wire material and powder body other than a foil material are preferably made into a sheet or film by an appropriate method. In the present invention, when an intermediate layer (12) made of an aluminum material is formed in the middle of the upper and lower steel layers (11, 11) by a laminating method, the end faces are partially or continuously fixed by welding or the like to form an interlayer. Preventing peeling is preferred. Further, in the present invention, the base material of the Fe substrate having the intermediate layer made of the aluminum material manufactured as described above may be subjected to heat treatment in advance to cause the aluminum material and the base material of the Fe substrate to be diffusion bonded.
【００１４】一方、波板状帯材（２）は、図２に示され
るように波付加工されているという点を除けば前記平板
状帯材（１）と全く同じ構成のものである。即ち、波板
状帯材（２）は、上下の耐熱鋼材層（２１，２１）とア
ルミニウム材からなる中間層（２２）とで構成される。
そして、上下の耐熱鋼材層（２１，２１）の適用される
鋼材、及び中間層（２２）に適用されるアルミニウム材
は前記平板状帯材（１）について説明したものと全く同
じである。On the other hand, the corrugated strip (2) has exactly the same configuration as the flat strip (1) except that it is corrugated as shown in FIG. That is, the corrugated strip (2) is composed of upper and lower heat-resistant steel layers (21, 21) and an intermediate layer (22) made of an aluminum material.
The steel material to which the upper and lower heat resistant steel layers (21, 21) are applied and the aluminum material to be applied to the intermediate layer (22) are exactly the same as those described for the flat band material (1).
【００１５】本発明において、前記平板状帯材（１）と
波板状帯材（２）の厚さは、この種の用途に採用されて
いる厚みであればいずれでもよい。例えば、各帯材
（１，２）の厚さが０．５mm以下、好ましくは４０〜１
００μ以下になるようにすればよい。In the present invention, the thickness of the flat strip material (1) and the corrugated strip material (2) may be any thickness as long as it is used for this type of application. For example, the thickness of each band (1, 2) is 0.5 mm or less, preferably 40 to 1 mm.
What is necessary is just to set it as 00 micrometer or less.
【００１６】本発明において、図２に示されるように平
板状帯材（１）と波板状帯材（２）の両者にアルミニウ
ム富化手段を適用したが、経済的にな観点からどちらか
一方の帯材（１または２）にアルミニウム材からなる中
間層（１２または２２）を設けてもよいことはいうまで
もないことである。また、その際、アルミニウム材から
なる中間層（１２または２２）の形成方法としては、図
３に示される態様を採用してもよい。図３に示される帯
材（１または２）のアルミニウム富化手段は、帯材（１
または２）の幅方向（ハニカム体としたときのハニカム
体の幅方向）にアルミニウム材の濃度分布が異なるよう
にしたものである。これは、帯材（１，２）からハニカ
ム体（Ｈ）を製作したときに、その両端部及びその近傍
部位の両帯材（１と２）の当接部を高温ろう材でろう接
合させることを考慮したものである。即ち、ろう接合時
の高い温度により、接合部及びその近傍部位の帯材中の
アルミニウム成分が拡散してしまい相対的に該部位のア
ルミニウムの濃度が低下し、これが帯材の耐高温酸化性
を低下させる原因となることは前記した通りであるが、
図３に示されるアルミニウム富化手段はこの欠点を解消
するための措置である。より具体的には、帯材（１また
は２）の幅（０〜Ｗ3 ）方向において、両端部（０〜Ｗ
1とＷ2 〜Ｗ3 ）の部位にアルミニウム濃度が他の部位
よりも多くなるようにＡｌ富化を行なう。このために
は、例えば、該両端部にアルミニウム箔材を二重に適用
するようにすればよい。なお、本発明において、ハニカ
ム体の中央部位が他の部位よりもアルミニウム濃度が多
くなるようにしてもよいことはいうまでもないことであ
る。In the present invention, as shown in FIG. 2, the aluminum enrichment means is applied to both the flat strip material (1) and the corrugated strip material (2). It goes without saying that one of the strips (1 or 2) may be provided with an intermediate layer (12 or 22) made of an aluminum material. In this case, as a method of forming the intermediate layer (12 or 22) made of an aluminum material, an embodiment shown in FIG. 3 may be employed. The aluminum enrichment means of the strip (1 or 2) shown in FIG.
Or 2) the aluminum material has a different concentration distribution in the width direction (the width direction of the honeycomb body when the honeycomb body is used). This is because when the honeycomb body (H) is manufactured from the strips (1, 2), the contact portions of both the strips (1 and 2) at the both ends and the vicinity thereof are joined by high-temperature brazing. This is taken into account. That is, due to the high temperature at the time of the brazing, the aluminum component in the band at the joint and in the vicinity thereof is diffused, and the concentration of aluminum in the region relatively lowers, which lowers the high-temperature oxidation resistance of the band. The cause of the decrease is as described above,
The aluminum enrichment means shown in FIG. 3 is a measure to overcome this drawback. More specifically, both ends (0 to W3) in the width (0 to W3) direction of the strip (1 or 2).
1 and W2 to W3) are enriched with Al so that the aluminum concentration is higher than the other portions. For this purpose, for example, an aluminum foil material may be applied to both ends in a double manner. In the present invention, it goes without saying that the central portion of the honeycomb body may have a higher aluminum concentration than other portions.
【００１７】本発明の排気ガス浄化装置（Ａ）の主要な
構成要素であるハニカム体（Ｈ）は、図１に示されるよ
うな巻回タイプのハニカム体に限定されない。即ち、平
板状帯材（１）と波板状帯材（２）を当接するように相
互に重積し、これを一括渦巻状に巻回形成して製作した
巻回タイプのハニカム体（Ｈ）に限定されず、当業界に
おいて周知の他の形状のハニカム体（Ｈ）が採用され得
ることはいうまでもないことである。例えば、以下に示
すような各種のタイプのハニカム体（Ｈ）を採用するこ
とができる。なお、以下に示すハニカム体（Ｈ）の製作
にあたり、薄肉金属板製の平板状帯材（１）と波板状帯
材（２）のどちらか一方が、前記した中間層（１２また
は２２）にアルミニウム材を適用してアルミニウム富化
手段を講じたものであってもよいことはいうまでもない
ことである。 (i) 薄肉金属板製の平板状帯材（１）と波板状帯材
（２）を相互に当接するように階層状に積層（重積）し
て製作した階層タイプのハニカム体（Ｈ）を使用する。 (ii) 薄肉金属板製の平板状帯材（１）と波板状帯材
（２）を相互に当接させて浄化エレメントと成し、該浄
化エレメントの所望の数を固定軸（中心軸）を起点とし
て外延させ（放射させ）て製作し放射状タイプのハニカ
ム体（Ｈ）を使用する。 (iii) 薄肉金属板製の平板状帯材（１）と波板状帯材
（２）を相互に当接させて浄化エレメントと成し、該浄
化エレメントの最外面が平板状帯材（１）となるように
所望の段数に階層状に重積し、その上下最外面に設定さ
れた二つの固定点を逆方向に押圧成形し、各浄化エレメ
ントがＳ字状の形状をとるようにしたＳ字状タイプのハ
ニカム体（Ｈ）を使用する。 (iv) 薄肉金属板製の波板状帯材（２）の単独、あるい
は平板状帯材（１）と波板状帯材（２）を折畳みまたは
積層（重積）し、所望の相隣接した層を有する浄化エレ
メントと成し、該浄化エレメントの少なくとも２以上
（好ましくは４以上）を、保持具により各浄化エレメン
トの一端部を相互に隣接させるように保持するととも
に、これを該保持具を中心にして同一方向に巻回して製
作したハニカム体（Ｈ）を使用する。なお、この種のハ
ニカム体は中心部において各浄化エレメントが十字状、
Ｘ字状、卍形状に重なり合っている（オーバーラップ）
ので、Ｘ−ラップ形状のハニカム体（Ｈ）と俗称されて
いる。また、この種のハニカム体（Ｈ）の全体の正面か
らみた断面形状は、各浄化エレメントの側面からみた形
状が長方形、台形、あるいは平行四辺形により、略円
形、略正方形、略楕円形状となる。本発明において、前
記巻回タイプ、階層タイプのハニカム体（Ｈ）の正面か
らみた断面形状は、略円形のもので限定されず、楕円形
状、レーストラック形状など所望の形状のものであって
よいことはいうまでもないことである。The honeycomb body (H), which is a main component of the exhaust gas purifying apparatus (A) of the present invention, is not limited to a wound type honeycomb body as shown in FIG. That is, a flat-shaped strip (1) and a corrugated strip (2) are stacked one on top of the other so as to be in contact with each other, and the strip-shaped strip (1) and the corrugated strip (2) are wound together in a spiral shape. ), It is needless to say that a honeycomb body (H) having another shape known in the art can be employed. For example, various types of honeycomb bodies (H) as described below can be employed. In manufacturing the honeycomb body (H) shown below, one of the flat band material (1) and the corrugated band material (2) made of a thin metal plate is used for the intermediate layer (12 or 22). It is needless to say that an aluminum material may be used to take the means for enriching aluminum. (i) A hierarchical honeycomb body (H) manufactured by laminating (stacking) a flat metal strip (1) made of a thin metal plate and a corrugated metal strip (2) so as to abut each other. ). (ii) A flat strip (1) made of a thin metal plate and a corrugated strip (2) are brought into contact with each other to form a purifying element, and a desired number of the purifying elements is fixed to a fixed shaft (center axis). ) Is used as a starting point, and is manufactured by extending (radiating) a radial type honeycomb body (H). (iii) The flat strip (1) made of a thin metal plate and the corrugated strip (2) are brought into contact with each other to form a purification element, and the outermost surface of the purification element has a flat strip (1). ), The desired number of stages are stacked in a hierarchical manner, and two fixed points set on the upper and lower outermost surfaces thereof are pressed and formed in opposite directions so that each purification element takes an S-shape. An S-shaped honeycomb body (H) is used. (iv) The corrugated strip (2) made of a thin metal plate alone, or the flat strip (1) and the corrugated strip (2) are folded or laminated (stacked), and the desired adjacent layers are formed. A purifying element having at least two layers (preferably, four or more) of the purifying elements, wherein one end of each purifying element is held adjacent to each other by a holder, and this is held by the holder. The honeycomb body (H) manufactured by winding in the same direction with the center as the center is used. In this type of honeycomb body, each purification element has a cross shape at the center,
X-shaped, swastika overlapping (overlap)
Therefore, it is commonly called an X-wrap-shaped honeycomb body (H). In addition, the cross-sectional shape of the whole honeycomb body (H) as viewed from the front is substantially circular, substantially square, or substantially elliptical due to the rectangular, trapezoidal, or parallelogram shape as viewed from the side of each purification element. . In the present invention, the cross-sectional shape of the wound type or hierarchical type honeycomb body (H) viewed from the front is not limited to a substantially circular shape, and may be a desired shape such as an elliptical shape or a race track shape. Needless to say.
【００１８】本発明において、金属製ケース（４）は、
前記した各種タイプのハニカム体（Ｈ）を内部に収容し
固着するためのものであり。両端が開口しているもので
あれば、その材質、形状に何らの制約を受けるものでは
ない。その際、車体下部のスペースに適合させるために
前記したハニカム体（Ｈ）の断面形状とも関連するが断
面楕円形状や断面略三角形状などの形状のものを使用し
てもよい。金属製ケースの材質としては、平板状帯材
（１）と波板状帯材（２）と同種のものを使用してもよ
いし、さらに耐熱耐蝕性に富むものを使用してもよい。
あるいは、外側部分の金属材料を内側部分よりも耐熱耐
蝕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、外側部分がオーステ
ナイト系テンレス鋼を使用してもよい。In the present invention, the metal case (4)
This is for accommodating and fixing the various types of honeycomb bodies (H) described above. As long as both ends are open, there is no restriction on the material and shape. At this time, a honeycomb body (H) having a cross-sectional shape such as an elliptical cross-section or a substantially triangular cross-section may be used in order to fit the space under the vehicle body. As the material of the metal case, the same kind of material as the flat strip material (1) and the corrugated strip material (2) may be used, or a material having high heat and corrosion resistance may be used.
Alternatively, a double structure in which the metal material of the outer portion has higher heat resistance and corrosion resistance than the inner portion, specifically, a ferritic stainless steel for the inner portion and an austenitic stainless steel for the outer portion may be used. .
【００１９】[0019]
【発明の効果】本発明の排気ガス浄化装置は、排気ガス
系統という高温環境下、更には排気ガスと排気ガス浄化
触媒との発熱的触媒反応下という厳しい使用環境のもと
で、優れた耐久性（ライフサイクルの長期化）を有する
ものである。特に、排気ガス浄化装置の主要な構成要素
であるハニカム体の耐高温酸化性を改善するために、ハ
ニカム体の構成部材である平板状帯材と波板状帯材の少
なくとも一方に、アルミニウム材からなる中間層を設け
たものを使用している関係上、極めて経済的（安価な）
排気ガス浄化装置が提供される。また、本発明のＡｌ富
化手段により、Ａｌ成分が容易かつ多量にハニカム体を
構成する帯材中に供給されるため長期に亘りＡｌ成分が
枯渇せず、従って本発明のハニカム体は長期に亘り耐高
温酸化性を発揮する。更に本発明においては、特に耐高
温酸化性が必要とされるハニカム体の必要部位の、耐高
温酸化性を容易に改善することができる。これは、本発
明のＡｌ富化手段によりアルミニウム材を重点的部位に
適用することが容易であること、別言すれば、必要とす
る部位のアルミニウム濃度（含有量）を選択的にコント
ロールすることが容易であるためである。The exhaust gas purifying apparatus of the present invention has excellent durability under a high temperature environment of an exhaust gas system, and further under a severe use environment of an exothermic catalytic reaction between exhaust gas and an exhaust gas purifying catalyst. (Long life cycle). In particular, in order to improve the high-temperature oxidation resistance of the honeycomb body which is a main component of the exhaust gas purifying apparatus, at least one of the flat band member and the corrugated band member which are the constituent members of the honeycomb body is made of an aluminum material. Extremely economical (inexpensive) due to the use of an intermediate layer consisting of
An exhaust gas purification device is provided. In addition, the Al enrichment means of the present invention allows the Al component to be supplied easily and in large quantities into the strip constituting the honeycomb body, so that the Al component is not depleted for a long period of time. Exhibits high-temperature oxidation resistance throughout. Further, in the present invention, high-temperature oxidation resistance can be easily improved particularly at a necessary portion of the honeycomb body where high-temperature oxidation resistance is required. This is because the aluminum enrichment means of the present invention makes it easy to apply an aluminum material to a focused portion, in other words, selectively controls the aluminum concentration (content) of a required portion. Is easy.
【図１】 本発明の排気ガス浄化装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an exhaust gas purification device of the present invention.
【図２】 本発明の排気ガス浄化装置の主要な構成要素
であるハニカム体の一部拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of a honeycomb body that is a main component of the exhaust gas purification device of the present invention.
【図３】 ハニカム体の構成部材である帯材の幅方向の
アルミニウム濃度分布の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of an aluminum concentration distribution in a width direction of a band as a constituent member of a honeycomb body.
Ａ………排気ガス浄化装置 Ｈ………ハニカム体 １………平板状帯材 １１………上または下側鋼材層 １２………平板状帯材の中間層 ２………波板状帯材 ２１………上または下側鋼材層 ２２………波板状帯材の中間層 ３………網目状通気孔路 ４………金属製ケース A: Exhaust gas purification device H: Honeycomb body 1: Flat strip 11: Upper or lower steel layer 12: Middle layer of flat strip 2: Corrugated Strip 21 Upper or lower steel layer 22 Middle layer of corrugated strip 3 Reticulated air passage 4 Metal case
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−71184（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−17948（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 21/00 - 37/36 B01D 53/86 F01N 3/28 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-71184 (JP, A) JP-A-2-17948 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B01J 21/00-37/36 B01D 53/86 F01N 3/28
Claims (5)
いは該波板状帯材と平板状帯材を相互に当接するように
折畳みあるいは重積して製作した軸方向に多数の網目状
通気孔路を有するハニカム体、及び金属製ケースからな
る排気ガス浄化装置において、前記平板状帯材と波板状
帯材の少なくとも１つが、アルミニウム材から成る中間
層を有するＦｅ基質の基材で構成されたものであること
を特徴とする排気ガス浄化装置。1. A corrugated strip made of a thin metal plate alone or a plurality of corrugated strips which are folded or stacked so as to abut each other in the axial direction. In an exhaust gas purifying apparatus comprising a honeycomb body having a mesh-like vent passage and a metal case, at least one of the flat band material and the corrugated band material is based on an Fe substrate having an intermediate layer made of an aluminum material. An exhaust gas purifying device comprising a material.
Ｆｅ基質の基材が、予め加熱処理されてアルミニウム材
からなる中間層とＦｅ基質の基材を拡散接合したもので
ある請求項１に記載の排気ガス浄化装置。2. The Fe-based substrate having an intermediate layer made of an aluminum material, wherein the Fe-based substrate having been subjected to heat treatment in advance is subjected to diffusion bonding of the intermediate layer made of an aluminum material and the Fe-based substrate. Exhaust gas purification device.
Ｆｅ基質の基材において、その端面部が溶接されている
ものである請求項１に記載の排気ガス浄化装置。3. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein an end face of the Fe-based substrate having an intermediate layer made of an aluminum material is welded.
て、アルミニウム材の濃度分布が異なるものである請求
項１に記載の排気ガス浄化装置。4. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the intermediate layer made of the aluminum material has a different concentration distribution of the aluminum material.
その近傍部位の平板状帯材と波板状帯材の当接部をろう
接合するハニカム体において、該部位に対応する部位の
帯材中のアルミニウム材の濃度を高めたものである請求
項４に記載の排気ガス浄化装置。5. A honeycomb body in which at least one end face of a honeycomb body and a contact portion between a flat band material and a corrugated band material at a portion in the vicinity thereof are brazed to each other, and The exhaust gas purifying apparatus according to claim 4, wherein the concentration of the aluminum material is increased.
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