JP3510590B2 - 巻回型メタル担体 - Google Patents
巻回型メタル担体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
- F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
- F01N2330/30—Honeycomb supports characterised by their structural details
- F01N2330/38—Honeycomb supports characterised by their structural details flow channels with means to enhance flow mixing,(e.g. protrusions or projections)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車エンジン
などの内燃機関から排出される排気ガスを浄化するため
に、浄化用触媒を担持する巻回型メタル担体に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】一般に、メタル担体は、厚さ５０μｍ程
度の耐熱性のあるフェライト系ステンレス鋼などの金属
よりなる平箔と、平箔をコルゲート加工した波箔とを渦
巻き状に巻回したり、あるいは交互に重ねて積層したり
してハニカム体を形成している。そして、このハニカム
体を耐熱性のあるフェライト系ステンレス鋼などの金属
で製造された外筒内に収納し、ロー付けなどによりハニ
カム体と外筒とを相互に接合し、ハニカム体に浄化用触
媒を担持させている。 【０００３】前記メタル担体は、前記の巻回型、積層型
のほかＳ字状型、放射状型、およびＸラップ型などさま
ざまあり、メタル担体全体の断面形状も円形、楕円形、
多角形など各種存在する。そのなかでも、巻回型の円形
断面メタル担体が一般的である。 【０００４】そして、通常約６０ｍ／ｍφの排気管から
排出される高温の排気ガスが、約１００ｍ／ｍφと径の
大きいメタル担体内に流入する。従って、排気ガスは、
その容積を２．５倍以上に拡大してメタル担体内に流入
して浄化される。このため、必然的にメタル担体内部の
中央部と周辺部とでは排気ガスの流入速度が相違し、流
入する排気ガスから付与される熱量もまた中央部と周辺
部とでは相違する。加えて、メタル担体が担持している
浄化用触媒によって排気ガスが浄化されるときの反応熱
の発生量も相違する。このため、メタル担体は、その中
央部と周辺部との熱変形量の差をいかにして少なくする
かが最大の課題である。すなわち、コールドスタート時
の浄化能力をいかにしてレベルアップできるか、繰り返
しの加熱・冷却に対して、ハニカム体の長寿命化をいか
にして実現できるかなどの重要な解決策が全てこの一点
にあるからである。 【０００５】メタル担体は、前記波箔と平箔との重合に
よって形成されるほぼ三角形状断面のそれぞれ独立した
いわゆるサインセル内を排気ガスが層流として通過され
ることにより、排気ガスを浄化する構成である。この構
成のメタル担体では、排気ガスの浄化のための時間が短
すぎて十分浄化されにくい問題がある。また、メタル担
体の中央部と外周部との温度格差が短時間で解決でき
ず、排気ガスの浄化度合や、メタル担体の熱変形量も不
安定である。 【０００６】この解決策として、例えば、特開平１−５
３７９７号公報（以下第１従来例とする）及び特開平６
−２６９６８３号公報（以下第２従来例とする）におい
ては、平箔及び波箔の何れかに貫通孔（スリットも含
む）を設ける技術が公開されている。 【０００７】前記第１従来例は、平板状帯材と波板状帯
材の少なくとも一方がハニカムコア体の軸方向からみ
て、相互に重なり合う部分と重なり合わない部分とを有
するスリットを予めハニカムコア体の軸方向に複数個形
成したもので構成されている。 【０００８】また、第２従来例は、平板として長手方向
に沿って間隔を存するとともに、複数枚に分割されたも
のが用いられ、もって平板が軸方向に分割されて、それ
らの平板が間隔を存して配されている。さらに、平板は
長手方向に沿って切欠部が形成されたものが用いられ、
もって平板が該切欠部により全体の軸方向に間隔を存し
て配されている。さらに、前記平板の代りに、波板に対
して同様の構成を用いることが開示されている。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】前記第２従来例では、
１枚または複数枚の平板状帯体（または波板状帯体）
と、１枚の波板状帯体（または平板状帯体）とのそれぞ
れ独立した帯材を重合巻回した構成である。つまり、平
板状帯体及び波板状帯体が複数枚に分割されていること
により、あるいはそれらに切欠部が介在していることに
より、隣り合う次の層の波板状帯体（または平板状帯
体）と波板状帯体（または平板状帯体）との間では排気
ガスの移動が自由自在で、渦流状況が許容される。 【００１０】このため、排気ガスがメタル担体により浄
化される時間が長く保証される。このため、浄化能力が
向上することと、メタル担体の径方向における部位間の
熱移動が促進されて、特にコールドスタート時の浄化能
力が向上することとが期待されるとともに、平板状帯体
の内部で熱変形量が吸収緩和される効果は期待できる。
しかし、複数枚に分割されている平板状帯体（または波
板）を１枚の波板状帯体（または平板状帯体）と重ねて
巻回することは、１枚の平板状帯体と１枚の波板状帯体
とを重ねて巻回することより、巻回コストが大幅に上昇
することは否定できない。 【００１１】また、平板状帯体の熱変形量は、メタル担
体を分解したときの平板状帯体の全長の総和に依存し、
波板状帯体のように形状変化によって熱変形量を吸収緩
和できる帯材との間では、長時間使用すると、熱応力に
よる伸縮の繰り返しにより熱応力疲労が生じる。従っ
て、平板状帯体と波板状帯体とのロー付け接合部付近か
ら劣化、損傷、亀裂、破断等が発生するおそれを無しと
しない。 【００１２】無垢の平板状帯体を使用したときと比較す
れば、平板状帯体の板幅が部分的に切欠かれていること
による熱変形量の緩和は有効ではある。第１従来例は第
２従来例とは異なり、平板（波板）を複数枚に分割する
ことは行なっていないので、メタル担体の巻回コストを
上昇させることなく、排気ガスがメタル担体により浄化
される時間を長く保証される。このため、浄化能力向上
と、メタル担体の径方向の部位間の熱移動とが促進され
て、特にコールドスタート時の浄化能力が向上するこ
と、並びに平板の内部で熱変形量が吸収緩和されること
の効果は期待できる。 【００１３】しかし、平板の熱変形量がメタル担体を分
解したときの平板の全長の総和に依存することは同様で
ある。従って、第１従来例においても、長時間使用する
と、熱応力による伸縮の繰り返しにより、熱応力疲労が
生じ、平板と波板とのロー付け接合部付近から劣化、損
傷、亀裂、破断等が発生するおそれを否定することはで
きない。 【００１４】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のである。その目的は、平板形状箔の熱変形量をメタル
担体の巻回長さの総和ではなく、巻回層毎に吸収して平
板形状箔と波板形状箔のロー付け接合部の破断を抑制す
ることができて、長寿命化を期待でき、かつ、排気ガス
浄化能力を向上したメタル担体を提供することにある。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、ハニカムコア体を外筒に収納し、その
ハニカムコア体にコーティングを施して、浄化用触媒を
担持させた排気ガス浄化用の巻回型のメタル担体であっ
て、前記ハニカムコア体は、波板形状箔と平板形状箔と
が交互に重合配置されて構成されており、波板形状箔は
断面台形をなすとともに、平板形状箔には複数の孔が穿
設され、かつ、波板形状箔と平板形状箔とは１枚の連続
長尺箔であることを特徴とするものである。 【００１６】従って、この巻回型のメタル担体では、平
板形状箔に設けられた孔により、排気ガスは、この平板
形状箔に隣接する内径側層の波板形状箔と外径側層の波
板形状箔との間の移動が自由自在で、渦流状況が許容さ
れる。このため、排気ガスがメタル担体により浄化され
る時間が長く保証され、浄化能力を向上することができ
る。また、排気ガスの渦流移動により、メタル担体の径
方向部位間の温度格差を一層短時間で緩和することが可
能となる。このため、メタル担体のセル総和において排
気ガスの特にコールドスタート時における浄化能力を向
上することができる。 【００１７】さらに、波板形状箔の波形を表す断面形状
が台形であることにより、平板形状箔とのロー付け接合
部の構造強度を向上することができる。しかも、断面形
状が台形であることにより、波板形状箔と平板形状箔と
で区画されるセル形状に鋭角部が少ない（サインセルの
約半分）ため、コート溜りが減少し、薬品コストの低減
できるとともに、セル断面積のコートによる縮減を小さ
くすることができる。従って、排気ガスの浄化能を向上
させることができる。 【００１８】加えて、波板形状箔と平板形状箔とが交互
に連続して１枚の長尺金属箔で形成されていることによ
り、平板形状箔の熱変形量を前後に連続する波板形状箔
で吸収消去することができる。この結果、波板形状箔と
平板形状箔とのロー付け接合部付近の劣化、損傷、亀
裂、破断等の発生を大幅に防止することができ、長寿命
が可能になった。 【００１９】 【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
形態について、図１〜図５に基づいて説明する。 【００２０】図２に示す長尺金属箔１０は、ハニカムコ
ア体１５を構成するものであって、厚さ５０μｍ以下
で、１０μｍ以上の耐熱性のあるフェライト系ステンレ
ス鋼箔であり、波板形状部（波板形状箔）１１と平板形
状部（平板形状箔）１３とが交互に連続した１枚構成で
ある。波板形状部１１の断面形状は、正六角形の半分の
形状１２、すなわち台形の連続形状をなしている。そし
て、平板形状部１３から波板形状部１１へ移行する境界
部の台形は、図２の形状１１ａに示すように、波板形状
部１１の断面形状１２より低い高さに形成され、隣接す
る平板形状部１３に接触しない構成になっている。 【００２１】平板形状部１３には、図３及び図４に示す
ように、幅方向の相互間隔をあけて、平板形状部１３の
長さ方向に沿って平行に延びる複数の孔１４が穿設され
ている。この孔１４は平板形状部１３の長さ方向に沿っ
て平行に延びる形状に限定するものではなく、例えば、
平板形状部１３の長さ方向に対して任意の角度をなす斜
状に配置してもよい。また、各孔１４は一定幅でも構わ
ないが、図４から明らかなように、メタル担体を内燃機
関の排気系に装着して使用するときに、排気ガス流入側
に位置する孔１４の幅を他の位置、すなわち下流側に位
置する孔１４より広くすることが好ましい。すなわち、
高温側ほど熱移動が許容されるように構成するのが有効
である。 【００２２】以上のように構成された長尺金属箔１０
は、図３及び図５に示すように、連続的に巻き回され
る。この場合、平板形状部１３と波板形状部１１とが交
互に重合されて積層される。そして、巻回構成されたハ
ニカムコア体１５のその最外周層は平板形状部１３で終
焉している。従って、波板形状部１１および平板形状部
１３のそれぞれの長さは、メタル担体１として重合巻回
されるときのそれぞれの位置（直径Ｄｍ／ｍφ）におけ
るπ・Ｄｍ／ｍ相当の長さに形成されている。また、平
板形状部１３と波板形状部１１とは、適当位置でスポッ
ト的にロー付けされる。 【００２３】図１に示すように、ハニカムコア体１５は
耐熱性のあるフェライト系ステンレス鋼製の外筒１６に
挿入される。そして、ハニカムコア体１５と外筒１６と
がスポット的に溶接される。この状態で、ハニカムコア
体１５の全面及び外筒１６の内面にコーティングされ
て、浄化用触媒が担持され、巻回型メタル担体１とな
る。 【００２４】ハニカムコア体１５の最外周層を平板形状
部１３で形成しているのは、エンジン停止時、急冷の最
も鋭い位置が、外筒１６と、ハニカムコア体１５との接
合エリアであるからである。すなわち、孔１４が設けら
れている平板形状部１３はコーティングの際、外筒１６
に全面的に接合されることはなく、前記の急冷による熱
応力に基づく変形を、極めて効果的に緩和することがで
きるからである。 【００２５】以上のように構成されたメタル担体は、内
燃機関の排気系に内装される。そして、内燃機関からの
排気ガスが、幅広の孔が位置する側から、すなわち図５
に矢印Ｐで示す方向からメタル担体１内に流入し、触媒
の作用で浄化される。 【００２６】以上、本発明の実施の形態では、以下のよ
うな特徴を得ることができる。 （ａ）本実施の形態のメタル担体１では、波板形状部１
１の波形を表す断面形状を正六角形の半分の形状にして
いるので、全体がトラス構造の集合体に近くなり、構造
強度を向上できる。しかも、前記の正六角形の半分の形
状にしたことにより、セル形状の鋭角部がサインセルに
比較して半減されることになり、コート溜りを少なくし
て、浄化有効面積を増加して浄化能力を向上できるとと
もに、薬品コストを低減できる。 （ｂ）本実施の形態のメタル担体１では、平板形状部１
３に孔１４を穿設しているので、セルを通過する排気ガ
ス流を層流ではなく、渦流を実現できる。このため、排
気ガスの浄化能力を向上できるとともに、メタル担体１
の径方向の熱移動を促進して、高温域の拡大により、特
にコールドスタート時の浄化能力を向上できる。 （ｃ）本実施の形態のメタル担体１では、平板形状部１
３に孔を穿設しているので、コーティングの際、波板形
状部１１と平板形状部１３とが全面的（メタル担体の軸
方向に）には接合されることがない。従って、波板形状
部と平板形状部との熱変形量差がそれぞれに吸収緩和さ
れ易い。 （ｄ）上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に記述した特徴・効
果は、本実施の形態のメタル担体の特徴・効果ではある
が、本実施の形態のメタル担体固有の特筆すべき特徴・
効果は、以下の通りである。すなわち、波板形状部１１
と平板形状部１３とを交互に連続して１枚の長尺箔で形
成して、重合巻回している。このことにより、平板形状
部１３の熱変形量が平板形状部１３に設けられた孔１４
によって、積層方向に隣接する波板形状部１１との接合
点でのズレ応力が緩和される。しかも、この孔１４によ
り、平板形状部１３の熱伸縮が長さ方向（周方向）に隣
接する波板形状部１１の特に形状１１ａの部分で吸収・
消去され、前段または後段の平板形状部１３に影響を及
ぼさない。このことにより、波板形状部１１と平板形状
部１３との層間接合部の劣化、損傷、亀裂、破断等の事
故をほぼ完全に排除、解消できた。 【００２７】なお、上記実施の形態は、以下のように変
更してもよい。 ・ ハニカムコア体の最外周層部と、それより少し内径
側の部位間における温度勾配は、中央部近傍と比較して
著しく大きいことはよく知られているが、この部位では
波板形状部にも複数の孔を穿設することが好ましい。 【００２８】前記実施形態から把握される技術的思想は
以下の通りである。 （１） 長尺金属箔に形成した孔を長さ方向に対して平
行に延長した請求項１に記載の巻回型メタル担体。 【００２９】（２） 長尺金属箔に形成した孔を長さ方
向に対して傾斜するように延長した請求項１に記載の巻
回型メタル担体。 （３） 孔が互いに平行をなす複数である前記（１）項
または２項に記載の巻回型メタル担体。 【００３０】（４） 排気の流入側ほど孔の面積が広い
（３）項に記載の巻回型メタル担体。 （５） 平板形状部が外筒側の外周面を形成している請
求項１，前記（１）項〜（４）のいずれかに記載の巻回
型メタル担体。 【００３１】（６） 平板形状部及び波形形状部は、巻
回状態において重合される長さを有する請求項１，前記
（１）項〜（５）項のいずれかに記載の巻回型メタル担
体。 【００３２】 【発明の効果】以上、実施形態において例示したよう
に、この発明は、巻回型メタル担体として、長寿命化が
期待でき、かつ、排気ガス浄化能力、とりわけコールド
スタート時の浄化能力を向上できるという優れた効果を
発揮する。
などの内燃機関から排出される排気ガスを浄化するため
に、浄化用触媒を担持する巻回型メタル担体に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】一般に、メタル担体は、厚さ５０μｍ程
度の耐熱性のあるフェライト系ステンレス鋼などの金属
よりなる平箔と、平箔をコルゲート加工した波箔とを渦
巻き状に巻回したり、あるいは交互に重ねて積層したり
してハニカム体を形成している。そして、このハニカム
体を耐熱性のあるフェライト系ステンレス鋼などの金属
で製造された外筒内に収納し、ロー付けなどによりハニ
カム体と外筒とを相互に接合し、ハニカム体に浄化用触
媒を担持させている。 【０００３】前記メタル担体は、前記の巻回型、積層型
のほかＳ字状型、放射状型、およびＸラップ型などさま
ざまあり、メタル担体全体の断面形状も円形、楕円形、
多角形など各種存在する。そのなかでも、巻回型の円形
断面メタル担体が一般的である。 【０００４】そして、通常約６０ｍ／ｍφの排気管から
排出される高温の排気ガスが、約１００ｍ／ｍφと径の
大きいメタル担体内に流入する。従って、排気ガスは、
その容積を２．５倍以上に拡大してメタル担体内に流入
して浄化される。このため、必然的にメタル担体内部の
中央部と周辺部とでは排気ガスの流入速度が相違し、流
入する排気ガスから付与される熱量もまた中央部と周辺
部とでは相違する。加えて、メタル担体が担持している
浄化用触媒によって排気ガスが浄化されるときの反応熱
の発生量も相違する。このため、メタル担体は、その中
央部と周辺部との熱変形量の差をいかにして少なくする
かが最大の課題である。すなわち、コールドスタート時
の浄化能力をいかにしてレベルアップできるか、繰り返
しの加熱・冷却に対して、ハニカム体の長寿命化をいか
にして実現できるかなどの重要な解決策が全てこの一点
にあるからである。 【０００５】メタル担体は、前記波箔と平箔との重合に
よって形成されるほぼ三角形状断面のそれぞれ独立した
いわゆるサインセル内を排気ガスが層流として通過され
ることにより、排気ガスを浄化する構成である。この構
成のメタル担体では、排気ガスの浄化のための時間が短
すぎて十分浄化されにくい問題がある。また、メタル担
体の中央部と外周部との温度格差が短時間で解決でき
ず、排気ガスの浄化度合や、メタル担体の熱変形量も不
安定である。 【０００６】この解決策として、例えば、特開平１−５
３７９７号公報（以下第１従来例とする）及び特開平６
−２６９６８３号公報（以下第２従来例とする）におい
ては、平箔及び波箔の何れかに貫通孔（スリットも含
む）を設ける技術が公開されている。 【０００７】前記第１従来例は、平板状帯材と波板状帯
材の少なくとも一方がハニカムコア体の軸方向からみ
て、相互に重なり合う部分と重なり合わない部分とを有
するスリットを予めハニカムコア体の軸方向に複数個形
成したもので構成されている。 【０００８】また、第２従来例は、平板として長手方向
に沿って間隔を存するとともに、複数枚に分割されたも
のが用いられ、もって平板が軸方向に分割されて、それ
らの平板が間隔を存して配されている。さらに、平板は
長手方向に沿って切欠部が形成されたものが用いられ、
もって平板が該切欠部により全体の軸方向に間隔を存し
て配されている。さらに、前記平板の代りに、波板に対
して同様の構成を用いることが開示されている。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】前記第２従来例では、
１枚または複数枚の平板状帯体（または波板状帯体）
と、１枚の波板状帯体（または平板状帯体）とのそれぞ
れ独立した帯材を重合巻回した構成である。つまり、平
板状帯体及び波板状帯体が複数枚に分割されていること
により、あるいはそれらに切欠部が介在していることに
より、隣り合う次の層の波板状帯体（または平板状帯
体）と波板状帯体（または平板状帯体）との間では排気
ガスの移動が自由自在で、渦流状況が許容される。 【００１０】このため、排気ガスがメタル担体により浄
化される時間が長く保証される。このため、浄化能力が
向上することと、メタル担体の径方向における部位間の
熱移動が促進されて、特にコールドスタート時の浄化能
力が向上することとが期待されるとともに、平板状帯体
の内部で熱変形量が吸収緩和される効果は期待できる。
しかし、複数枚に分割されている平板状帯体（または波
板）を１枚の波板状帯体（または平板状帯体）と重ねて
巻回することは、１枚の平板状帯体と１枚の波板状帯体
とを重ねて巻回することより、巻回コストが大幅に上昇
することは否定できない。 【００１１】また、平板状帯体の熱変形量は、メタル担
体を分解したときの平板状帯体の全長の総和に依存し、
波板状帯体のように形状変化によって熱変形量を吸収緩
和できる帯材との間では、長時間使用すると、熱応力に
よる伸縮の繰り返しにより熱応力疲労が生じる。従っ
て、平板状帯体と波板状帯体とのロー付け接合部付近か
ら劣化、損傷、亀裂、破断等が発生するおそれを無しと
しない。 【００１２】無垢の平板状帯体を使用したときと比較す
れば、平板状帯体の板幅が部分的に切欠かれていること
による熱変形量の緩和は有効ではある。第１従来例は第
２従来例とは異なり、平板（波板）を複数枚に分割する
ことは行なっていないので、メタル担体の巻回コストを
上昇させることなく、排気ガスがメタル担体により浄化
される時間を長く保証される。このため、浄化能力向上
と、メタル担体の径方向の部位間の熱移動とが促進され
て、特にコールドスタート時の浄化能力が向上するこ
と、並びに平板の内部で熱変形量が吸収緩和されること
の効果は期待できる。 【００１３】しかし、平板の熱変形量がメタル担体を分
解したときの平板の全長の総和に依存することは同様で
ある。従って、第１従来例においても、長時間使用する
と、熱応力による伸縮の繰り返しにより、熱応力疲労が
生じ、平板と波板とのロー付け接合部付近から劣化、損
傷、亀裂、破断等が発生するおそれを否定することはで
きない。 【００１４】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のである。その目的は、平板形状箔の熱変形量をメタル
担体の巻回長さの総和ではなく、巻回層毎に吸収して平
板形状箔と波板形状箔のロー付け接合部の破断を抑制す
ることができて、長寿命化を期待でき、かつ、排気ガス
浄化能力を向上したメタル担体を提供することにある。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、ハニカムコア体を外筒に収納し、その
ハニカムコア体にコーティングを施して、浄化用触媒を
担持させた排気ガス浄化用の巻回型のメタル担体であっ
て、前記ハニカムコア体は、波板形状箔と平板形状箔と
が交互に重合配置されて構成されており、波板形状箔は
断面台形をなすとともに、平板形状箔には複数の孔が穿
設され、かつ、波板形状箔と平板形状箔とは１枚の連続
長尺箔であることを特徴とするものである。 【００１６】従って、この巻回型のメタル担体では、平
板形状箔に設けられた孔により、排気ガスは、この平板
形状箔に隣接する内径側層の波板形状箔と外径側層の波
板形状箔との間の移動が自由自在で、渦流状況が許容さ
れる。このため、排気ガスがメタル担体により浄化され
る時間が長く保証され、浄化能力を向上することができ
る。また、排気ガスの渦流移動により、メタル担体の径
方向部位間の温度格差を一層短時間で緩和することが可
能となる。このため、メタル担体のセル総和において排
気ガスの特にコールドスタート時における浄化能力を向
上することができる。 【００１７】さらに、波板形状箔の波形を表す断面形状
が台形であることにより、平板形状箔とのロー付け接合
部の構造強度を向上することができる。しかも、断面形
状が台形であることにより、波板形状箔と平板形状箔と
で区画されるセル形状に鋭角部が少ない（サインセルの
約半分）ため、コート溜りが減少し、薬品コストの低減
できるとともに、セル断面積のコートによる縮減を小さ
くすることができる。従って、排気ガスの浄化能を向上
させることができる。 【００１８】加えて、波板形状箔と平板形状箔とが交互
に連続して１枚の長尺金属箔で形成されていることによ
り、平板形状箔の熱変形量を前後に連続する波板形状箔
で吸収消去することができる。この結果、波板形状箔と
平板形状箔とのロー付け接合部付近の劣化、損傷、亀
裂、破断等の発生を大幅に防止することができ、長寿命
が可能になった。 【００１９】 【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
形態について、図１〜図５に基づいて説明する。 【００２０】図２に示す長尺金属箔１０は、ハニカムコ
ア体１５を構成するものであって、厚さ５０μｍ以下
で、１０μｍ以上の耐熱性のあるフェライト系ステンレ
ス鋼箔であり、波板形状部（波板形状箔）１１と平板形
状部（平板形状箔）１３とが交互に連続した１枚構成で
ある。波板形状部１１の断面形状は、正六角形の半分の
形状１２、すなわち台形の連続形状をなしている。そし
て、平板形状部１３から波板形状部１１へ移行する境界
部の台形は、図２の形状１１ａに示すように、波板形状
部１１の断面形状１２より低い高さに形成され、隣接す
る平板形状部１３に接触しない構成になっている。 【００２１】平板形状部１３には、図３及び図４に示す
ように、幅方向の相互間隔をあけて、平板形状部１３の
長さ方向に沿って平行に延びる複数の孔１４が穿設され
ている。この孔１４は平板形状部１３の長さ方向に沿っ
て平行に延びる形状に限定するものではなく、例えば、
平板形状部１３の長さ方向に対して任意の角度をなす斜
状に配置してもよい。また、各孔１４は一定幅でも構わ
ないが、図４から明らかなように、メタル担体を内燃機
関の排気系に装着して使用するときに、排気ガス流入側
に位置する孔１４の幅を他の位置、すなわち下流側に位
置する孔１４より広くすることが好ましい。すなわち、
高温側ほど熱移動が許容されるように構成するのが有効
である。 【００２２】以上のように構成された長尺金属箔１０
は、図３及び図５に示すように、連続的に巻き回され
る。この場合、平板形状部１３と波板形状部１１とが交
互に重合されて積層される。そして、巻回構成されたハ
ニカムコア体１５のその最外周層は平板形状部１３で終
焉している。従って、波板形状部１１および平板形状部
１３のそれぞれの長さは、メタル担体１として重合巻回
されるときのそれぞれの位置（直径Ｄｍ／ｍφ）におけ
るπ・Ｄｍ／ｍ相当の長さに形成されている。また、平
板形状部１３と波板形状部１１とは、適当位置でスポッ
ト的にロー付けされる。 【００２３】図１に示すように、ハニカムコア体１５は
耐熱性のあるフェライト系ステンレス鋼製の外筒１６に
挿入される。そして、ハニカムコア体１５と外筒１６と
がスポット的に溶接される。この状態で、ハニカムコア
体１５の全面及び外筒１６の内面にコーティングされ
て、浄化用触媒が担持され、巻回型メタル担体１とな
る。 【００２４】ハニカムコア体１５の最外周層を平板形状
部１３で形成しているのは、エンジン停止時、急冷の最
も鋭い位置が、外筒１６と、ハニカムコア体１５との接
合エリアであるからである。すなわち、孔１４が設けら
れている平板形状部１３はコーティングの際、外筒１６
に全面的に接合されることはなく、前記の急冷による熱
応力に基づく変形を、極めて効果的に緩和することがで
きるからである。 【００２５】以上のように構成されたメタル担体は、内
燃機関の排気系に内装される。そして、内燃機関からの
排気ガスが、幅広の孔が位置する側から、すなわち図５
に矢印Ｐで示す方向からメタル担体１内に流入し、触媒
の作用で浄化される。 【００２６】以上、本発明の実施の形態では、以下のよ
うな特徴を得ることができる。 （ａ）本実施の形態のメタル担体１では、波板形状部１
１の波形を表す断面形状を正六角形の半分の形状にして
いるので、全体がトラス構造の集合体に近くなり、構造
強度を向上できる。しかも、前記の正六角形の半分の形
状にしたことにより、セル形状の鋭角部がサインセルに
比較して半減されることになり、コート溜りを少なくし
て、浄化有効面積を増加して浄化能力を向上できるとと
もに、薬品コストを低減できる。 （ｂ）本実施の形態のメタル担体１では、平板形状部１
３に孔１４を穿設しているので、セルを通過する排気ガ
ス流を層流ではなく、渦流を実現できる。このため、排
気ガスの浄化能力を向上できるとともに、メタル担体１
の径方向の熱移動を促進して、高温域の拡大により、特
にコールドスタート時の浄化能力を向上できる。 （ｃ）本実施の形態のメタル担体１では、平板形状部１
３に孔を穿設しているので、コーティングの際、波板形
状部１１と平板形状部１３とが全面的（メタル担体の軸
方向に）には接合されることがない。従って、波板形状
部と平板形状部との熱変形量差がそれぞれに吸収緩和さ
れ易い。 （ｄ）上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に記述した特徴・効
果は、本実施の形態のメタル担体の特徴・効果ではある
が、本実施の形態のメタル担体固有の特筆すべき特徴・
効果は、以下の通りである。すなわち、波板形状部１１
と平板形状部１３とを交互に連続して１枚の長尺箔で形
成して、重合巻回している。このことにより、平板形状
部１３の熱変形量が平板形状部１３に設けられた孔１４
によって、積層方向に隣接する波板形状部１１との接合
点でのズレ応力が緩和される。しかも、この孔１４によ
り、平板形状部１３の熱伸縮が長さ方向（周方向）に隣
接する波板形状部１１の特に形状１１ａの部分で吸収・
消去され、前段または後段の平板形状部１３に影響を及
ぼさない。このことにより、波板形状部１１と平板形状
部１３との層間接合部の劣化、損傷、亀裂、破断等の事
故をほぼ完全に排除、解消できた。 【００２７】なお、上記実施の形態は、以下のように変
更してもよい。 ・ ハニカムコア体の最外周層部と、それより少し内径
側の部位間における温度勾配は、中央部近傍と比較して
著しく大きいことはよく知られているが、この部位では
波板形状部にも複数の孔を穿設することが好ましい。 【００２８】前記実施形態から把握される技術的思想は
以下の通りである。 （１） 長尺金属箔に形成した孔を長さ方向に対して平
行に延長した請求項１に記載の巻回型メタル担体。 【００２９】（２） 長尺金属箔に形成した孔を長さ方
向に対して傾斜するように延長した請求項１に記載の巻
回型メタル担体。 （３） 孔が互いに平行をなす複数である前記（１）項
または２項に記載の巻回型メタル担体。 【００３０】（４） 排気の流入側ほど孔の面積が広い
（３）項に記載の巻回型メタル担体。 （５） 平板形状部が外筒側の外周面を形成している請
求項１，前記（１）項〜（４）のいずれかに記載の巻回
型メタル担体。 【００３１】（６） 平板形状部及び波形形状部は、巻
回状態において重合される長さを有する請求項１，前記
（１）項〜（５）項のいずれかに記載の巻回型メタル担
体。 【００３２】 【発明の効果】以上、実施形態において例示したよう
に、この発明は、巻回型メタル担体として、長寿命化が
期待でき、かつ、排気ガス浄化能力、とりわけコールド
スタート時の浄化能力を向上できるという優れた効果を
発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 メタル担体の全体を示す斜視図。
【図２】 箔を示す断面図。
【図３】 一部展開状態を示す斜視図。
【図４】 展開状態を示す上面図。
【図５】 全体を示す斜視図。
【符号の説明】
１…巻回型メタル担体、１０…長尺金属箔、１１…波形
形状箔としての波形形状部、１３…平板形状箔としての
平板形状部、１４…孔、１５…ハニカムコア体、１６…
外筒。
形状箔としての波形形状部、１３…平板形状箔としての
平板形状部、１４…孔、１５…ハニカムコア体、１６…
外筒。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＣ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01D 53/94
B01J 35/04 301
B21D 33/00
B21D 47/00
F01N 3/28
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ハニカムコア体を外筒に収納し、そのハ
ニカムコア体にコーティングを施して、浄化用触媒を担
持させた排気ガス浄化用の巻回型のメタル担体であっ
て、 前記ハニカムコア体は、波板形状箔と平板形状箔とが交
互に重合配置されて構成されており、波板形状箔は断面
台形をなすとともに、平板形状箔には複数の孔が穿設さ
れ、かつ、波板形状箔と平板形状箔とは１枚の連続長尺
箔であることを特徴とした巻回型メタル担体。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000400728A JP3510590B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 巻回型メタル担体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000400728A JP3510590B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 巻回型メタル担体 |
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| JP3510590B2 true JP3510590B2 (ja) | 2004-03-29 |
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Family Applications (1)
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