JPH0386244A - 耐熱疲労性の優れた触媒用金属担体 - Google Patents
耐熱疲労性の優れた触媒用金属担体Info
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- JPH0386244A JPH0386244A JP1220421A JP22042189A JPH0386244A JP H0386244 A JPH0386244 A JP H0386244A JP 1220421 A JP1220421 A JP 1220421A JP 22042189 A JP22042189 A JP 22042189A JP H0386244 A JPH0386244 A JP H0386244A
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Classifications
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- 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
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
- F01N3/2807—Metal other than sintered metal
- F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
-
- 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
- F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は触媒を担持し、燃焼排ガスと担持した触媒とを
接触させ排ガス中の有害成分を除去するために使用する
金属担体に関するものである。特に自動車のエンジン排
気系に設置される触媒用金属担体に係るものである。
接触させ排ガス中の有害成分を除去するために使用する
金属担体に関するものである。特に自動車のエンジン排
気系に設置される触媒用金属担体に係るものである。
（従来の技術）
従来自動車のエンジン排気ガスを浄化するために使用し
ている触媒担体は、セラミック製ハニカムが殆んどであ
る。このセラミック製の担体は、排気系に搭載するとき
排気パイプとハニカム体の間に緩衝材が必要であり、こ
れの材質的な問題とか、ハニカムを構成する壁が構造上
それ程薄くできないため気孔率を大きくとることが困難
である等の問題を含んでおり、そのため、これに代るべ
きものとして、金属製の担体が最近開発されている。こ
の金属製担体はすでに一部実用化されており、平坦な金
属箔（以下平箔という）と、山部と谷部よりなる波形状
の金属箔（以下波箔という）を交互に積層するか、層状
に巻き込んで渦巻状にしたハニカム体としている。そし
てこの平−波箔の接触部をろう付で固定している。
ている触媒担体は、セラミック製ハニカムが殆んどであ
る。このセラミック製の担体は、排気系に搭載するとき
排気パイプとハニカム体の間に緩衝材が必要であり、こ
れの材質的な問題とか、ハニカムを構成する壁が構造上
それ程薄くできないため気孔率を大きくとることが困難
である等の問題を含んでおり、そのため、これに代るべ
きものとして、金属製の担体が最近開発されている。こ
の金属製担体はすでに一部実用化されており、平坦な金
属箔（以下平箔という）と、山部と谷部よりなる波形状
の金属箔（以下波箔という）を交互に積層するか、層状
に巻き込んで渦巻状にしたハニカム体としている。そし
てこの平−波箔の接触部をろう付で固定している。
金属箔には耐食性、耐熱性に優れたフェライト系ステン
レス鋼が用いられ、これ自体は自動車エンジンの排気ガ
ス環境下に晒されても長時間両えうる特性をもっている
が、ハニカム体を構成するにあたって平箔と波箔の接合
固定の形態によってはトラブルが生じることがあり、平
箔−波箔の固定は金属担体の提供に重要な課題の一つと
云える。即ち、自動車に搭載されエンジンの高温排ガス
に晒されて加熱冷却が繰り返される過酷な環境下では大
きな熱応力を受ける。この繰り返し熱応力によってハニ
カム構造体内部にずれが発生したり、破損につながるこ
ともあるからである。ハニカム体を構成する平箔と波箔
の接合方法の一つが特公昭８３−４４４６８号公報に提
案されており、ハニカム構造体の少くとも一端面近傍に
結合剤とろう材を供給しハニカム体の中央部分を除いた
端面部分をろう付けすることが記述されている。しかし
、この方法では平板、波板の表裏とも全てろうで結合さ
れており、ろう付は部では剛体を形成することになるが
、剛体構造では繰り返し熱応力に耐えることは困難とな
り長時間の使用により破損するおそれがある。
レス鋼が用いられ、これ自体は自動車エンジンの排気ガ
ス環境下に晒されても長時間両えうる特性をもっている
が、ハニカム体を構成するにあたって平箔と波箔の接合
固定の形態によってはトラブルが生じることがあり、平
箔−波箔の固定は金属担体の提供に重要な課題の一つと
云える。即ち、自動車に搭載されエンジンの高温排ガス
に晒されて加熱冷却が繰り返される過酷な環境下では大
きな熱応力を受ける。この繰り返し熱応力によってハニ
カム構造体内部にずれが発生したり、破損につながるこ
ともあるからである。ハニカム体を構成する平箔と波箔
の接合方法の一つが特公昭８３−４４４６８号公報に提
案されており、ハニカム構造体の少くとも一端面近傍に
結合剤とろう材を供給しハニカム体の中央部分を除いた
端面部分をろう付けすることが記述されている。しかし
、この方法では平板、波板の表裏とも全てろうで結合さ
れており、ろう付は部では剛体を形成することになるが
、剛体構造では繰り返し熱応力に耐えることは困難とな
り長時間の使用により破損するおそれがある。
このような熱応力による破損を防止するために、ハニカ
ム体の円周方向で波板（箔）の山部と谷部を交互に一定
間隔を置いて平板（箔）と接合するハニカム体の構造が
、西独特許公開公報ＤＥ３３１２９４４号に開示されて
いる。これは、前記特公昭６３−４４４６８号公報記載
のハニカム体よりは、かなり柔軟な構造となっているが
、該西独公報のＦｉｇ ３． Ｆｉｇ ４を参照すれば
明らかのように、波板と平板の接合部が波板の山部にし
て複数おきであり、従ってこの間の平−波の接合部は全
く存在しない。しかも、長さ方向には両端部のみとされ
ているため、このような構造では、ハニカム体自体の充
分な耐久強度が得られない。例えば、ハニカムのスコー
ピング現象によりハニカムのフクレ現象が生じたり、接
合部の一点が剥離すれば上記現象が加速されたものとな
り、自動車走行中の振動に耐えられずにくずれるおそれ
がある。
ム体の円周方向で波板（箔）の山部と谷部を交互に一定
間隔を置いて平板（箔）と接合するハニカム体の構造が
、西独特許公開公報ＤＥ３３１２９４４号に開示されて
いる。これは、前記特公昭６３−４４４６８号公報記載
のハニカム体よりは、かなり柔軟な構造となっているが
、該西独公報のＦｉｇ ３． Ｆｉｇ ４を参照すれば
明らかのように、波板と平板の接合部が波板の山部にし
て複数おきであり、従ってこの間の平−波の接合部は全
く存在しない。しかも、長さ方向には両端部のみとされ
ているため、このような構造では、ハニカム体自体の充
分な耐久強度が得られない。例えば、ハニカムのスコー
ピング現象によりハニカムのフクレ現象が生じたり、接
合部の一点が剥離すれば上記現象が加速されたものとな
り、自動車走行中の振動に耐えられずにくずれるおそれ
がある。
（発明が解決しようとする課題）
上述したように従来提案されているハニカム体の接合部
は、剛体接合であるが、これを改善する柔構造であると
しても、ハニカム体の接合強度が十分とはいえないとい
う問題点を有している。
は、剛体接合であるが、これを改善する柔構造であると
しても、ハニカム体の接合強度が十分とはいえないとい
う問題点を有している。
本発明は、このような従来技術の問題点を改良し、接合
強度も強く、耐熱疲労性に優れている金属担体を提供す
ることを目的とする。
強度も強く、耐熱疲労性に優れている金属担体を提供す
ることを目的とする。
（課題を解決するための手段）
この発明は山部と谷部からなる波箔と、平坦な平箔とを
重ねて渦巻状に巻回して形成したハニカム体を、外筒に
収納してなる担体において、前記ハニカム体は、その両
端部に接合部を設け、その一端部の接合部は、波箔の山
部か谷部の何れか一方と平箔とが周方向に連続的に接合
し、他端部の接合部は、前記一端部の接合部と異ったサ
イドの波箔の山部又は谷部を選択して平箔と周方向に連
続的に接合することを特徴とするものである。
重ねて渦巻状に巻回して形成したハニカム体を、外筒に
収納してなる担体において、前記ハニカム体は、その両
端部に接合部を設け、その一端部の接合部は、波箔の山
部か谷部の何れか一方と平箔とが周方向に連続的に接合
し、他端部の接合部は、前記一端部の接合部と異ったサ
イドの波箔の山部又は谷部を選択して平箔と周方向に連
続的に接合することを特徴とするものである。
以下本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。本発
明の金属基体の構造はそれ自体は従来のものと同じ構造
である。第１図に円周方向の一部の断面を示すように平
箔２と波箔３からなり、波箔３の山部４と谷部５は平箔
２と接触している。
明の金属基体の構造はそれ自体は従来のものと同じ構造
である。第１図に円周方向の一部の断面を示すように平
箔２と波箔３からなり、波箔３の山部４と谷部５は平箔
２と接触している。
本発明は、この接触部の接合（通常はろう材を用いる）
に特徴がある。第２図は、第３図に示した本発明金属基
体（ハニカム体）の軸方向断面の一部を示す模式図であ
って、ハニカム体１は第１図と同様平箔２と波箔３とを
積層して渦巻き状に形成している。波箔３の山部４及び
谷部５は、それぞれ平箔２に接触しており、この接触部
にろう材を供給して接合するのであるが、本発明におい
ては、第４図に示すように（本図では、説明の都合上平
箔−波箔間には間隙を設置して図示した。）ハニカム体
１の端面側であるＡ帯域は平箔２と波Ｍ３の山部４とを
接合６し、反対の端面側であるＢ帯域では、平箔２と波
箔３の谷部５とを接合７する。
に特徴がある。第２図は、第３図に示した本発明金属基
体（ハニカム体）の軸方向断面の一部を示す模式図であ
って、ハニカム体１は第１図と同様平箔２と波箔３とを
積層して渦巻き状に形成している。波箔３の山部４及び
谷部５は、それぞれ平箔２に接触しており、この接触部
にろう材を供給して接合するのであるが、本発明におい
ては、第４図に示すように（本図では、説明の都合上平
箔−波箔間には間隙を設置して図示した。）ハニカム体
１の端面側であるＡ帯域は平箔２と波Ｍ３の山部４とを
接合６し、反対の端面側であるＢ帯域では、平箔２と波
箔３の谷部５とを接合７する。
また、各帯域Ａ、Ｂにおける接合部の長さｐｌ。
１２は、ハニカム体１に要求される接合強度によって可
変であるが、各帯域でのオーバーラツプは避けるように
しなければならない。すなわち、第２図のＣは非接触部
８から構成され、接合部６゜７が存在していない帯域で
あり、その長さり、は０とならないようにする。
変であるが、各帯域でのオーバーラツプは避けるように
しなければならない。すなわち、第２図のＣは非接触部
８から構成され、接合部６゜７が存在していない帯域で
あり、その長さり、は０とならないようにする。
本発明は上述したような構成からなり、接合帯域の半径
方向の断面において、平箔−波箔の全面接合部分がない
ため、極めて有効な熱応力緩和構造となっている。
方向の断面において、平箔−波箔の全面接合部分がない
ため、極めて有効な熱応力緩和構造となっている。
本発明のハニカム体は、金属製外筒に収納固定し、これ
を自動車エンジンの排気系に装備するが、自動車の運行
時、この金属担体は次のような状況下におかれる。すな
わち−膜内金属物体に於て、エンジンの始動時はハニカ
ムの半径方向の中心部の温度が先行して上昇し、エンジ
ンブレーキをかけた時は中心部の温度が先行して下降す
る。これにより、外筒とハニカム間に大きな温度差が発
生する。しかも温度差の正負が入れかわるため、／％ニ
カムは外筒に近い部分で熱疲労破壊を生じ、ノ＼ニカム
が外筒に対してずれるという不都合が生ずる。
を自動車エンジンの排気系に装備するが、自動車の運行
時、この金属担体は次のような状況下におかれる。すな
わち−膜内金属物体に於て、エンジンの始動時はハニカ
ムの半径方向の中心部の温度が先行して上昇し、エンジ
ンブレーキをかけた時は中心部の温度が先行して下降す
る。これにより、外筒とハニカム間に大きな温度差が発
生する。しかも温度差の正負が入れかわるため、／％ニ
カムは外筒に近い部分で熱疲労破壊を生じ、ノ＼ニカム
が外筒に対してずれるという不都合が生ずる。
しかしながら、ハニカムの外側と内側間に温度差が発生
しても、本発明の波板の山側と谷側のどちらか一方しか
接合してなく、かつ軸方向でＡ部とＢ部は同じ側でない
接合構造としているため、半径方向の熱応力が緩和され
る。
しても、本発明の波板の山側と谷側のどちらか一方しか
接合してなく、かつ軸方向でＡ部とＢ部は同じ側でない
接合構造としているため、半径方向の熱応力が緩和され
る。
またＡ部では、波箔の山側か平箔と周方向に連続して接
合されており、Ｂ部では波箔の谷側か平箔と周方向に連
続して接合されているため、軸方向のスコーピング現象
を防止することができる。
合されており、Ｂ部では波箔の谷側か平箔と周方向に連
続して接合されているため、軸方向のスコーピング現象
を防止することができる。
−膜内に金属担体は、その取付性の面から、軸方向対象
構造が多く採用されている。本発明においても対象構造
にすることは可能であるが、その場合には接合帯域を３
箇所、ＳｔＩ所といった奇数箇所設けることになる。し
かし、担体長さの短い担体においては、接合帯域を３１
１所以上設けると、本発明の如く上下２箇所の接合帯域
の場合に比べて接合帯域間の距離が短くなり、ハニカム
体の柔軟性が著しく阻害される。
構造が多く採用されている。本発明においても対象構造
にすることは可能であるが、その場合には接合帯域を３
箇所、ＳｔＩ所といった奇数箇所設けることになる。し
かし、担体長さの短い担体においては、接合帯域を３１
１所以上設けると、本発明の如く上下２箇所の接合帯域
の場合に比べて接合帯域間の距離が短くなり、ハニカム
体の柔軟性が著しく阻害される。
本発明の金属担体は非対象構造であるが、上下の取付を
逆にしてもハニカム体の柔軟性は損なわれず担体性能上
は何ら問題なく使用できることを確認した。
逆にしてもハニカム体の柔軟性は損なわれず担体性能上
は何ら問題なく使用できることを確認した。
（実 施 例）
第３図に示す構造のハニカム体を製造した。すなわち外
径８０１１１％軸方向長さ９０ｍｍのハニカム体を厚さ
５０μのステンレス波箔２と平箔３を積層し、２８巻の
渦巻状に巻回して製造した。それぞれの端面部側Ａ帯域
は端面から１５關の深さにおいて波箔の山部４を接合６
ＬＢ帯域は端面から１５ａ＋ｓの深さにおいて波箔の谷
部５と平箔を接合７した。各接合部６，７はろう接合と
した。
径８０１１１％軸方向長さ９０ｍｍのハニカム体を厚さ
５０μのステンレス波箔２と平箔３を積層し、２８巻の
渦巻状に巻回して製造した。それぞれの端面部側Ａ帯域
は端面から１５關の深さにおいて波箔の山部４を接合６
ＬＢ帯域は端面から１５ａ＋ｓの深さにおいて波箔の谷
部５と平箔を接合７した。各接合部６，７はろう接合と
した。
ハニカム体はステンレス製外筒９に収納し、ろう剤で固
定している。
定している。
テスト条件：ガスバーナーで８５０℃に加熱し、エアー
で常温に冷却する熱冷サイクル を５００回実施した。
で常温に冷却する熱冷サイクル を５００回実施した。
テスト結果：ハニカム破断、接合部剥離なし、またハニ
カム歪みなし 本担体は、半径方向、長さ方向ともに十分な耐力を有し
ている。
カム歪みなし 本担体は、半径方向、長さ方向ともに十分な耐力を有し
ている。
（発明の効果）
以上説明したように本発明は、ハニカム体を構成する波
箔、平箔の接合を特殊にしたため、熱応力緩和構造とな
っており、加熱−冷却の繰り返される過酷な環境におい
ても長時間十分に耐えることができ、自動車排ガス浄化
触媒の担体として実用価値が極めて大きい。
箔、平箔の接合を特殊にしたため、熱応力緩和構造とな
っており、加熱−冷却の繰り返される過酷な環境におい
ても長時間十分に耐えることができ、自動車排ガス浄化
触媒の担体として実用価値が極めて大きい。
第１図はハニカム体の半径方向断面の一部拡大説明図、
第２図第３図は本発明の軸方向断面を示す拡大模式図、
第４図は本発明の各帯域（Ａ、Ｂ、Ｃ）に対応する半径
方向断面の一部拡大模式図である。 １・・・ハニカム体 ２・・・平 箔３・・・
波 箔 ４・・・波箔の山部５・・・波箔
の谷部 ６，７・・・接合部８・・・波接合部 復代理人 弁理士 田村弘明 第３図 第４図
方向断面の一部拡大模式図である。 １・・・ハニカム体 ２・・・平 箔３・・・
波 箔 ４・・・波箔の山部５・・・波箔
の谷部 ６，７・・・接合部８・・・波接合部 復代理人 弁理士 田村弘明 第３図 第４図
Claims (1)
- 山部と谷部からなる波箔と、平坦な平箔とを重ねて渦巻
状に巻回して形成したハニカム体を、外筒に収納してな
る担体において、前記ハニカム体は、その両端部に接合
部を設け、その一端部の接合部は、波箔の山部か谷部の
何れか一方と平箔とが周方向に連続的に接合し、他端部
の接合部は、前記一端部の接合部と異ったサイドの波箔
の山部又は谷部を選択して、平箔と周方向に連続的に接
合することを特徴とする耐熱疲労性の優れた触媒用金属
担体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1220421A JP2820445B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 耐熱疲労性の優れた触媒用金属担体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1220421A JP2820445B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 耐熱疲労性の優れた触媒用金属担体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0386244A true JPH0386244A (ja) | 1991-04-11 |
| JP2820445B2 JP2820445B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=16750845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1220421A Expired - Fee Related JP2820445B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 耐熱疲労性の優れた触媒用金属担体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2820445B2 (ja) |
-
1989
- 1989-08-29 JP JP1220421A patent/JP2820445B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2820445B2 (ja) | 1998-11-05 |
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