JPH03178319A - 排気ガス浄化用触媒コンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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体から成る排気ガス浄化用触
媒コンバータに関する。

更に詳しくは、本発明は過酷な条件下で使用されるこの
種の排気ガス浄化用触媒コンバータにおいて、金属製ハ
ニカム体として、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ものを使用することを特徴とする
排気ガス浄化用触媒コンバータ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用触媒コンバータは、一般
に耐熱性の薄肉鋼板からの平板状帯材と前記薄肉鋼板を
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−括渦巻状に巻回積０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治
体（以下、ハニカム体という。）と、前記ハニカム体を
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。

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体を填装し強固
に固着するための金属ケスを特別に使用しないもの、即
ち金属製ハニカム体のみで排気ガス浄化用触媒コンバー
タ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体の填装、固青コスト、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
メリットが生じるのはいうまでもないことである。

そして、この種のメタル製排気ガス？π化用触媒コンバ
ータにおいて、Ｉｉ′ｉｉ記ハニカム体と金属ケース、
及びハニカム体を構成するｆ−板状帯材と波板状帯材と
は、排気ガス自体の高温度及び排気ガスとハニカム体の
壁面に担持された浄化用触媒（Ｐｔ、　Ｐｄ、　Ｒｈな
ど）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
溶接やろう接、あるいは機械的な係合手段などにより固
着される。

例えば、溶接やろう接などの接合手段の欠点（非生産性
、コスト増など）を回避しようとして提案されている機
械的な係合手段としては、次のようなものがある。

・一方の帯材（平板または波板）に所定の幅にわたり隆
起部（または突出部）を、他方の帯材に凹部（または穴
部）を設けて両者の嵌合により両帯材の軸方向への移動
を防出しようとするもの（特公昭６０−２７８０７号公
報）、・ハニカム体の外側からハニカム体の中心に向け
てバーリングパンチを挿入して貫通孔を穿設し、その際
に形成されるバーリングの嵌合により平板状帯材と波板
状帯材を固定しまうとするもの（特開昭６３−１０７７
５０号公報）、・下板状帯材に所望の数の爪を穿設し、
一方波板状帯材に孔を形成し、該爪と孔を嵌合して両帯
材を係止しようとするもの（実開昭６４４４０３０号公
報）、 などがある。

しかしながら、これらのハニカム体を構成する！Ｐ板状
帯材と波板状帯材との係合手段は、係合部の形成法や係
合作業が煩雑であったり非生産的であったりして改良の
余地を残すものである。

（発明が解法しようとする課題） メタル製わ１気ガス洋化用触媒コンバータの主要な構成
要素であるハニカム体は、排気ガス自体の高い温度や排
気ガスと触媒層との接触反応による発想という高温雰囲
気下で、ハニカム体の軸方向（ＩＪ）気ガスの流入・流
出方向、通過ｌｊ向）へ大きく変位しようとする。特に
、ハニカム体の軸心部はＤ［気ガスの滝速が外周部より
速いため触媒層との接触反応が進行して高温になリ、中
心部が外方へ突出する（スコービングまたはフィルムア
ウトともいわれる。）ようになる。

前記したようにしてハニカム体においては、ハニカム体
を構成する平板状帯材と波板状帯材は相互に変位して層
間剥離を起こすが、−旦剥離が生じるとエンジンや路面
からの振動も加わり、剥離傾向は助長される。また剥離
の生起とともに、ハニカム体の強度低下はもとよりハニ
カム体を構成する平板あるいは波板状帯材のヒビ割れ、
凪裂、破損が生じ、長期に亘り排気ガス１′１′）化用
触媒コンバータとしての性能を発揮することができなく
なる。

本発明は、ハニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯
材の係合に際して、新規で、経済的かつ生産的な係合手
段を採用し、長期に亘り十分なｔＪ［気ガス浄化能を発
揮することができる排気ガス浄化用触媒コンバータを提
供することを目的とする。

［発明の構成１ （課題を解決するための手段） 本発明を概説すれば１本発明は、薄肉金属板の平板状帯
材と波板状帯材を相互に当接するように重積し、これを
交互に層状に配置したハニカム体を有する排気ガス浄化
用触媒コンバータにおいて、前記平板状帯材と波板状帯
材が、両帯材の当接する波板状帯材の波形の頂部領域で
両帯材の重積物を切欠くことにより形成した切欠片から
なる係合手段で係合されたものであることを特徴とする
排気ガス浄化用触媒コンバータに関するものである。

（実施例） 以ｒ、本発明の構成ならびに実施例を図面を参、＋１ｇ
　Ｌで詳しく説明する。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。

前記したように、本発明の排気ガス浄化用触媒コンバー
タ（Ａ）（全体的構造は、後述する第５図〜第６図を参
ｉｊＱ。）に適用されるハニカム体ｆｉ＋の最大の技術
的特徴は、該ハニカム体（１）　を構成する平板状帯材
（Ｉｌｌと波板状帯材（１２）の機械的な係合手段にあ
る。

第１図は、本発明の第一の実施態様に基づくハニカム体
ｔｉ＋　を構成する平板状帯材（Ｉｌｌと波板状帯材（
１２）の停台状態を示す図である。第１図に示されるよ
うに、本発明においては平板状帯材（１１）と波板状帯
材（１２）とは、両帯材が相互に当接する波板状帯材（
１２）の波形の１百部領域においてのみ形成される切欠
片からなる係合手段ｆａｌ　により係合される。

第２図は、第１図の■−Ｉ線断面図である。

第２図に示されるように、本発明において平板状帯材（
１１）と波板状帯材（１２）とは、両帯材ｆｉ１．１２
）が相互に当接する波板状帯材（１２）の波形の１百部
領域において形成された切欠片から成る係合手段（ａ）
、即ち、両帯材の重積物を同時に切欠くことにより切欠
孔ｆｃｌ　とともに両帯材が重積した切欠片ｆｂｌ　を
形成させてなる係合手段ｆａｔ　で係合固定される。

本発明において、両帯材ｉｌ！、　１２＋の係合手段で
ある波板状帯材（１２）の頂部領域において形成される
切欠片（ｂｌを有する係合手段（ａ）は、所望の態様で
形成すればよい。

例えば、切欠孔（ｃｌの大きさや形状は任意のものであ
り、切欠片（ｂｌの形状も任意のものでよい。また１両
帯材（１１，１２＋が当接する一箇所の当接部をみたと
き、これら帯材の幅方向（ハニカム体としたときの軸方
向）における切欠片ｆｂｌの形成個数も所望のものでよ
い。更に、両帯材が当接する波板状帯材の波形の頂部領
域の全ての部位に係合手段（ａｔ　を形成してもよいし
、所定の間隔をおいて形成してもよい。

なお、この種の排気ガス浄化用触媒コンバータにおいて
、ハニカム体（１１の中心部の排気ガス流が周辺部より
速く触媒との発熱反応が進行するため、中心部の熱応力
による歪、スコービングが著しいものとなるので、ハニ
カム体ｉｌ＋の中心部に多くの係合手段（ａ）を形成す
ることが好ましい。これは、本発明において切欠片ｔｂ
＋　を有する係合手段（ａｌ　を形成するとき、同時に
切欠孔ｆｃｌ　も形成されるため、該切欠孔ｆｃ）によ
り中心部の高温ガスをハニカム体の周辺部に拡散させる
ことができ、ハニカム体内部の温度分布、温度勾配をよ
り均一にすることができるためである。このことの意λ
は重要であり、ハニカム体内部の温度分布がより均一化
されることにより熱応力の局在化が阻直されてスコービ
ングが低下し、またより均一な触媒反応（均一な浄化能
力）を確保することができる。

更に、本発明において、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は、相間剥離をより低減させ
るために、当接部の全域あるいは一部をろう接や溶接な
どの固着手段により固着してもよいことはいうまでもな
いことである。

また、本発明において、ハニカム体を構成する平板状帯
材と波板状帯材に負荷される大きな熱応力に基づく変形
力を効果的に吸収・緩和させるために、該平板状帯材と
して波板状帯材の波形より小さいピッチ幅と波高の波形
を有するものを沫用することができる。

第３図は、本発明の第二の実施態様に基づく平板状帯材
ｉ　１１．１と波板状帯材（１２）の係合状態を示す第
２図相二１１図である。

本発明において、波板状帯材（１２）として正弦波形、
円弧をつないだ波形、ギザギザ状の波形などの神ノＺの
ｃ成形を百するちのを使用することができるが、第〈図
のものは台形波を有するものが示されている。このよう
な台形波を有する波板状帯材（Ｉ２）は、平板状帯材（
１１）との係合において係合させ易いという効眼がある
。

第４図は、前記した・＋１板状帯材ｆｉｌｌと波板状帯
材（１２）の当接部領域に形成される切欠片ｆｂｌを有
する係合手段ｆａｌの形成力ｌ去を示す図である。

本発明において、切欠片ｆｂｌ　を有する係合手段ｆａ
ｌ　は、両帯材（Ｉ！、　１２＋が相互に当接する部位
、即ち、波板状帯材（１２）の波形の１６部領域におい
てのみ形成されるので図示の態様は好ましいものである
。

第４図には、波付ローラｆＸｌにより波付成形された波
板状帯材（１２）が他の供給ルートからの平板状帯材ｆ
ｉｌｌと重積され、これを切欠係合用ローラ（Ｙｌ　に
供給して波板状帯材（１２）の波形の頂部においてオス
型切欠係合用ローラ（Ｙ−１）とメス型切欠係合用ロー
ラ（Ｙ−２１の協働により両帯材を同時に切欠き成形し
て切欠片ｆｂ）により係合同定し、次いで巻回積層によ
り巻回タイプのハニカム体（１）（係合手段は図示せず
）を製造するフローシートが示されている。なお、両帯
材（１１，１２１の巻回積層によりｔＪ［気ガスの通路
となる多数の網目状通気孔路（１３）が自動的に形成さ
れる。第５図は、切欠係合用ローラｆＹｌのオス型（Ｙ
−１１とメス型ｆＹ−２１による切欠片（ｂｌの形成方
法を示すものである。

本発明は、切欠片（ｂｌを有する係合手段ｆａ）を波板
状帯材（Ｉ２）の波形の頂部領域においてのみ形成する
という技術的構成を法用しているため、第４図〜第５図
に示される係合手段（ａｌの形成方法は極めて簡便かつ
仙・Ｂ的なものである。また、係合手段（ａｔの形成後
、第３図に示されるように両帯材（１１，１２＋は係合
固定された状態で巻回積層されるため、巻回操作時に波
板状帯材（１２）の波形が変形したりすることがない。

このことの意五は重要で、巻回積治時に波板状帯材（１
２）の波形が変形してしまうと、各巻回層［１の半均−
ｉ−Ｆ板状帯林間の波板状帯材が変形し、波の高さが不
均一になることに起因）による触媒担持遣の不均一、排
気ガス疏の通過抵抗の不均一などがおこり、品質の一定
したＦｉ１気ガス（π化用触媒コンバータを製造するこ
とができない。

なお、下板状帯材と波板状帯材の係合手段の形成方法は
、前記した態様に限定されず、神′Ｚの態様により行な
うことができる。例えば、階層タイプのハニカム体を製
作するときは、平板状帯材と波板状帯材の両帯材を所定
長さに切断し、屯ＦＩ’ｆ　ｔ、、次いで波板状帯材の
１百部領域を凹【Ｉ？］加工してらよい。

本発明において、　＋ｉｉｉ記′ド板状帯材（１１）と
して、例えばＦｅ−Ｃｒ２Ｏ％−Ａｇ５％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０．０
３ｍｍ〜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（Ｉｌｌをフォーミングギアの
間を通過させるなどして波付加工したものが使用される
。各帯材にＡｌ１を含有したステンレス鋼を用いると、
熟処理により帯材表面にウィスカー状のｉ　２０３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。

本発明において、排気ガス浄化用触媒コンバタｆＡ）の
主要な構成要素であるハニカム体ｆｉｌ　は、前記第４
図に示される巻回タイプのものであってもよいし、平板
状帯材（１１）と波板状帯材（１２）とを相互に当接、
かつ凹凸係合させたものを階層状に重積した階層タイプ
のものであってもよい。

本発明において、第４図に示される態様で製作された巻
回タイプのハニカム体（１）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
体の最外周部に平板状帯材ｆ　１．　ｌ　ｌ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体を填装し、固着して
排気ガス浄化用触媒コンバータとしてもよい。

本発明において、前記ハニカム体（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、本発明のハニカム体（但し、
凹凸係合手段は図示せず）が填装される金属ケースとし
て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。しかし、本発明において、
金属ケース（２）の形状はこれらに限定されない。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。前記金属ケースの素材として、前記ハニカム
体と同種の耐熱鋼を用いてもよいし、耐熱耐食性に冨む
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ｔＦｔ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
ラツド鋼などを用いても良い。

〔発明の効果１ 本発明の排気ガス浄化用触媒コンバータは、その主要な
構成要素であるメタル製ハニカム体として、平板状帯材
と波板状帯材を特殊な係合手段で係合したものを使用す
る点に特徴を有するものである。即ち、ハニカム体を構
成する平板状帯材と波板状帯材とは、両帯材が相互に当
接する波板状帯材の波形の頂部領域において、かつ両帯
材の重積物を同時に切欠き成形して形成した切欠片を有
する係合手段により強固に係合固定される。

従って、本発明の前記した係合手段の特殊性からみて、
即ち、係合手段が形成される部位の特殊性、及び係合手
段が切欠き成形により形成されたものであるということ
からみて、ハニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯
材を簡便に、効率的に、かつ確実に係合させることがで
きる。そして、前記した係合手段の法用により、長期に
亘り平板状帯材と波板状帯材との層間剥離が防止され、
スコービングのない優れた排気ガス浄化用触媒コンバー
タが提供される。

１Ｅに、本発明の切欠片を有する係合手段は、必然的に
切欠孔を有するものとなり、該切欠孔はハニカム体内部
の温度分布をより均一なものとする機能を有するため、
本発明により熱応力の局在化、触媒反応の不均一が解消
された高性能の排気ガス浄化用触媒コンバータが提供さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施態様に基づくハニカム体を
構成する平板状帯材と波板状帯材の係合状態を示す図で
ある。 第２図は第１図のＩ−Ｔ線断面図である。 第３図は本発明の第二の実施態様に基づく平板状帯材と
波板状帯材の係合状態を示す図である。 第４図は平板状帯材と波板状帯材の当接部において切欠
部を有する係合手段を形成する方法を示すものである。 第５図は切欠部を有する係合手段の形成時の要部拡大図
である。 第６図は本発明の排気ガス浄化用触媒コンバタの正面図
であり、第７図は本発明の別の態様の排気ガス浄化用触
媒コンバータの正面図である。 Ａ・・・・・・・・排気ガス浄化用触媒コンバータト・
・・・・・・ハニカム体 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 ａ・・・・・・・・係合手段 ｂ・・・・切欠片 Ｃ・・・・切欠孔 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、薄肉金属板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、これを交互に層状に配置したハニカ
   ム体を有する排気ガス浄化用触媒コンバータにおいて、
   前記平板状帯材と波板状帯材が、両帯材の当接する波板
   状帯材の波形の頂部領域で両帯材の重積物を切欠くこと
   により形成した切欠片からなる係合手段で係合させたも
   のであることを特徴とする排気ガス浄化用触媒コンバー
   タ。 ２、ハニカム体が、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、これを一括渦巻状
   に巻回積層して製作したものである請求項第１項に記載
   の排気ガス浄化用触媒コンバータ。 ３、ハニカム体が、平板状帯材と波板状帯 材とを相互に当接するように階層状に重積して製作した
   ものである請求項第１項に記載の排気ガス浄化用触媒コ
   ンバータ。 ４、ハニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯材の当
   接部の全域あるいは一部が、固着されたものである請求
   項第１項に記載の排気ガス浄化用触媒コンバータ。 ５、ハニカム体を構成する波板状帯材の波形が、台形波
   である請求項第１項に記載の排気ガス浄化用触媒コンバ
   ータ。 ６、ハニカム体を構成する平板状帯材が、波板状帯材の
   波形より小さい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用触媒コンバータ。 ７、ハニカム体が金属ケース内で固着されたものである
   請求項第１項に記載の排気ガス浄化用触媒コンバータ。 ８、金属ケースが、断面円形である請求項７に記載の排
   気ガス浄化用触媒コンバータ。 ９、金属ケースが、断面レーストラック形状である請求
   項７に、記載の排気ガス浄化用触媒コンバータ。