JPH03178336A - 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１ （産業上の利用９町） 本発明は、一般に自動屯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ｉ’ｆＩ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。

史に詳しくは、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、　ｑ
Ｈ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、これを一括渦巻状に巷間積層するか、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層
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か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１８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
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裂、固着コスト、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ちないことである。

そして、この種のメタル製排気ガス浄化用触媒コンバー
タにおいて、前記ハニカム体と金属ケース、及びハニカ
ム体を構成するモ板状帯材と波板状帯材とは、ｔｊ１気
ガス自体の高温度及びＩＦ　’、Ａガスとハニカム体の
壁面に担持された浄化用触媒（Ｐｔ、　Ｐｄ、旧〕など
）との発熱反応などによる鵠膨張や熱的応力に耐えるよ
うに、また自動屯走行晴の振動などに耐え（ｐ４るよう
にｔ容接やろう接、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。

・−りの帯材（平板またはｉ’／１１７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ハニ
カム体の軸方向への移動を防止しようとするもの（特公
昭６ｏ−ｚ７ａｏ７ｑ公報）、 ・ハニカム体の外側からハニカム体の中心に＋ｒすけて
バーリングパンチを挿入してＩ−１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
板状帯材を固定しようとするもの（特開昭６３−１０７
７５０号公報）・平板状帯材に所望の数の爪を穿設し、
一方皮板状帯材に孔をＪＦ□成し、該爪と孔をｉ成金し
て両・：；）材を係止しようとするもの（実開昭１；４
４４０　：ｉ　０号公報）、 などがある。

しかしながら、これらのハニカム体を横取する平板状帯
材と波板状帯材との係合手段は、係合部の形成法や係合
作業が傾雑であったり非１１ミ産的であったりして改良
の金地を残すものである。

（発明が解決しようとする課題） メタル装排気ガスｌ′／）化用触媒コンバータの１三要
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熱という高
温雰囲気下で、ハニカム体の軸方向（排気ガスの流入・
流出方向、通過方向）へ大きく変位しようとする。特に
、ハニカム体の軸心部は排気ガスの流速が外周部より速
いため触媒層との接触反応が進行して高温になり、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、
亀裂、破損が生じ、長期に亘り排気ガスｌ′ｐ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
段を法用し、長期に亘り十分な排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、本発明は、薄肉金属板の平板状帯
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頂部領域で平板状
帯材ｆＩｌｌに形成した凸部と波板状帯材側に形成した
凹部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） 以下、本発明の構成ならびに実施例を図面な参照して詳
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。

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７図〜第８図を参
照。）に適用されるハニカム体ｉｌｌの最大の技術的特
徴は、該ハニカム体＋１１　を構成する平板状帯材（１
０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
ｆｉ＋　を構成する平板状帯材（１１＋と波板状帯材（
１２）の係合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（１０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（１
２）の波形の頂部領域においてのみ係合される。

第２図は、第１図のＩ−Ｉ線断面図であり、第３図は、
第１図の■−■線断面図である。第２図〜第３図に示さ
れるように、本発明において平板状帯材ｆｌｌｌと波板
状帯材（１２）とは、両帯材（ＩＩ、１２１が相互に当
接する波板状帯材（１２）の波形の頂部領呻において、
平板状帯材ｆｉｌｌ側に形成された凸部ｆａｌ　と波板
状帯材（１２）側に形成された凹部ｆｂｌの係合関係に
より係合される。

本発明において、両帯材（１１，１２）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凹
凸（ａ、ｂｌ係合手段は所望の態様により形成させれば
よい。

例えば、個々の凹凸ｆａ、　ｂｌの深さ、幅は所望のも
のでよい。また両帯材ｉｌｌ、　１２１が当接する一箇
所の当接部をみたとき、これも帯材の幅方向（ハニカム
体としたときの軸方向）における凹凸係合手段の形成個
数も所望のものでよい。

更に、両帯材が当接する全ての部位に凹凸係合手段を形
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タｆＡ）にお
いて、ハニカム体ＣＩ＋の中心部の排気ガス流が周囲よ
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、スコピンクが著しいものになるので、凹凸
係合手段の形成密度をハニカム体＋１１の中心部が他の
部位より高くするようにすることは好ましいことである
。ハニカム体（Ｉｊの中心部に他の部位より凹凸係合手
段を多数形成させることにより、排気ガスとの接触面積
、即ち排気ガス浄化用触媒の担持量を増加させることが
でき、かつ平板状帯材（１０と波板状帯材（Ｉ２）の係
合関係を強固なものとしスコービングを効果的に防止す
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、相聞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
を有するものを採用することができる。

第４（２１は、本発明の第二の実施態様に基づく平板状
帯材（１０と波板状帯材（１２）の係合状態を示す第２
図相当図である。第２図の係台状搗と相違して、第４図
においては平板状帯材（１０に形成される凸部（ａ）の
エツジがほぼ垂直であるため、両帯材のハニカム体の軸
方向への部位がより完全に防止される。

第５図は、本発明の第三の実施態様にｊ４づく・Ｖ板状
帯材ｆｉｌ）と波板状帯材（Ｉ２）の係合状態を示す第
３図相当図である。

本発明において、波板状帯材（１２）としてｉＥ弦波形
、円弧をつないだ波形、ギザギザ状波形などの種１（の
波形をイイするものを使用することができるが、第５図
のものは台形波をイＪ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（１２）は、平板状帯材
（Ｉｌｌとの係合において係合させ易いという苅渠があ
る。

第６図は、前記した平板状帯材ｆｌｌ＋と波板状帯材（
１２）に形成される凹凸係合手段（ａ、　ｂ）の形成方
法を説明する図である。本発明において凹凸係合手段（
ａ、ｂｌは、両帯材ｉｌｌ、＋２１が相互に当接する部
位、即ち波板状帯材（１２）の波形の頂部領域において
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６図には、波ｔ；ｔロラにより波付成形された波板
状帯材（１２）が池の供給ルートからのｔ板状帯材（１
１＋と上積され、これをカシメローラに供給して波板状
帯材（１２）の波形の頂部においてカシメ（エンボス）
加工により凹凸係合部を形成すると同特に両帯材（ＩＩ
、　１２）を係合固定し、次いで巻回積層により巻回タ
イプのハニカム体（１）（凹凸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、排気ガスの通路となる
多数の網［］状通気孔路（１３）は自動的に形成される
。

本発明において、凹凸係合手段（ａ、ｂ）を（皮板状帯
材（１２）の波形の１０部領域においてのみ形成すると
いう技術的構成を保田しているため、第６図に示される
凹凸係合手段（ａ、　ｂｌの形成）７決は極めて簡便か
つ効率的なものである。また、凹凸係合手段（ａ、　ｂ
ｌの形成後、第６図に示されるように両帯材（ＩＩ、１
２）　は係合固定された状態で巻回積層されるため、巻
回Ｏ−？に５彼板状帯材（１２）の波形が変形したりす
ることがない。このことの意義は正常で、巻回積ｆｉ時
に波板状’；；Ｆ　ｌｌオ（１２）の波形が変形してし
まうと、各巻回ｌｆｉ間の不均一（平板状帯材間の波板
状帯材が変形し、波の高さが不均一になることに起因）
による触媒担持星の不均一、排気ガス（Ａｉの通過低抗
の不均一などがおこり、品′霞の一定した排気ガスメツ
Ｉ化用触媒コンバータを”ＪＪ　１ｍすることができな
い。なお、平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ｉｆ？定されず、神々の態様によ
り行なうことができる。例ぶ、ば、階層タイプのハニカ
ム体を聾作するときは、−・ド板状帯材と波板状帯材の
両帯材を所定長さ；こ切断し、「Ｒ晴し、次いで波板状
帯材のｆＩ′！部舶隆を凹凸加ｆしてもよい。

本発明において、前記平板状帯材ｆｉｌｌとして、例え
ばＦｅ−Ｃｒ２Ｏ％−／［５％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布上類を加
えた耐熱性のステンレス鋼などの厚さ０．０３ｍｍ〜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（１０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。各帯材に八
βを含有したステンレス鋼を用いると、熱処理により帯
材表面にウィスカー状のＡＱ２０．が析出し、これが排
気ガスｉ？）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（Ａｌの
主要な構成要素であるハニカム体（ＩＩ　は、前記第６
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（Ｉｌｌ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
のものであってちよい。

本発明において、第６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ｆｉｌ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ｆｌｌｌ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ｆｉｌ　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７図〜第８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（
２）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耐食性に冨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、外側部分にオースチー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］ 本発明の排気ガス浄化用触媒コンバータは、その主要な
構成要素であるハニカム体として、・ト板状帯材と波板
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、かつ平板状帯材
側に形成した凸部と波板状帯材側に形成した凹部からな
る係合手段により強固に係合される。

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
段が凹凸部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
合手段の法用のもとに、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ピングのない優れた
排気ガス浄化用触媒コンバタが提供される。

【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　−１！１断面図であり、第３図は
第１図の■−■線断面図である。 第４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第２図相当図である。 第５図は、本発明の第三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第３［Ａ相当図である。 第６図は平板状帯材と波板状帯材の当接部において凹凸
係合部をカシメ加工により形成する方法を示すものであ
る。 第７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８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１−
・・　　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、ｂ・・・・・・凹凸係合手段

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とを相互に当
   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
   板状帯材の頂部領域で平板状帯材側に形成した凸部と波
   板状帯材側に形成した凹部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。 ２、波板状帯材の頂部領域に設けた係合手段が、平板状
   帯材と波板状帯材を重積したものを波板状帯材の頂部領
   域において凹凸加工することにより形成されたものであ
   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。 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。 ４、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。 ５、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。 ６、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。 ７、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。 ８、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。 ９、金属ケースが、断面円形である請求項８に記載の排
   気ガス浄化用触媒コンバータ。 １０、金属ケースが、断面レーストラック形状である請
   求項８に記載の排気ガス浄化用触媒コンバータ。