JPH04104839A - 触媒メタル担体とその製造方法 - Google Patents
触媒メタル担体とその製造方法Info
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- JPH04104839A JPH04104839A JP2223387A JP22338790A JPH04104839A JP H04104839 A JPH04104839 A JP H04104839A JP 2223387 A JP2223387 A JP 2223387A JP 22338790 A JP22338790 A JP 22338790A JP H04104839 A JPH04104839 A JP H04104839A
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
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- 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
-
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- 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
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］
この発明は燃焼用触媒を担持するために用いられる金属
製の触媒担体に関し、更に詳しくは耐熱性ステンレス鋼
表面に触媒担体としての特性を賦与した金属製触媒担体
に関する。
製の触媒担体に関し、更に詳しくは耐熱性ステンレス鋼
表面に触媒担体としての特性を賦与した金属製触媒担体
に関する。
そしてその目的とすることろは、触媒担体となるハニカ
ム構造を構成する耐熱性ステンレス鋼の平板及び波板の
少なくとも一方、特に好ましくはその平板に網目状に形
成されたエキスパンドメタルを用い、ハニカムの通路即
ちセルの中を流れる排気ガスの流れを撹乱して触媒担体
の表面に担持された触媒種との衝突回数即ち接触数を増
加させることである。また他の目的は従来平板と波板の
接合部分で生している使用されない部分を有効に利用で
きるようになすことであり、同時に該接合部分で無駄に
なっていた高価な触媒種を全て有効に作用させることが
できる触媒メタル担体を開発することである。
ム構造を構成する耐熱性ステンレス鋼の平板及び波板の
少なくとも一方、特に好ましくはその平板に網目状に形
成されたエキスパンドメタルを用い、ハニカムの通路即
ちセルの中を流れる排気ガスの流れを撹乱して触媒担体
の表面に担持された触媒種との衝突回数即ち接触数を増
加させることである。また他の目的は従来平板と波板の
接合部分で生している使用されない部分を有効に利用で
きるようになすことであり、同時に該接合部分で無駄に
なっていた高価な触媒種を全て有効に作用させることが
できる触媒メタル担体を開発することである。
従来自動車の公害対策として排気ガス中のＣ０１ＨＣ，
ＮＯｘを減少させるため排気管の途中に三元触媒コンバ
ーターを介在させている。この担体の一つとしてハニカ
ム構造のメタル担体があり、このものは２０Ｃｒ−５Ａ
ｆ！系の耐熱性ステンレス鋼で作った通常０．０５ａｍ
厚さの箔を平板と波板に成形して夫々第１図のように交
互に重ねて第２図のように筒状に巻き上げたものである
。
ＮＯｘを減少させるため排気管の途中に三元触媒コンバ
ーターを介在させている。この担体の一つとしてハニカ
ム構造のメタル担体があり、このものは２０Ｃｒ−５Ａ
ｆ！系の耐熱性ステンレス鋼で作った通常０．０５ａｍ
厚さの箔を平板と波板に成形して夫々第１図のように交
互に重ねて第２図のように筒状に巻き上げたものである
。
従来筒状に成形されたハニカム状触媒メタル担体は１個
の断面積が１〜２Ｉｌ１１１２と極めて小さく細分化さ
れた多数のセルで構成されており、このセルの中を被処
理ガスが直進し、セル壁に担持された三元触媒によって
触媒処理されるようになっている。従って通過する被処
理ガスをより完全に処理するにはより多（の触媒と接触
させなければならないので、セルの細分化或いは長大化
が要求されるが、これはガスがコンバーターを通過する
時の抵抗の増大になり、またコンバーターの大型化に繋
がる欠点となる。またその構造からコンバーターの入口
に接している筒状のメタル担体の中心部に排気ガスの流
れとその処理熱が集中する。
の断面積が１〜２Ｉｌ１１１２と極めて小さく細分化さ
れた多数のセルで構成されており、このセルの中を被処
理ガスが直進し、セル壁に担持された三元触媒によって
触媒処理されるようになっている。従って通過する被処
理ガスをより完全に処理するにはより多（の触媒と接触
させなければならないので、セルの細分化或いは長大化
が要求されるが、これはガスがコンバーターを通過する
時の抵抗の増大になり、またコンバーターの大型化に繋
がる欠点となる。またその構造からコンバーターの入口
に接している筒状のメタル担体の中心部に排気ガスの流
れとその処理熱が集中する。
従って触媒担体の中心部に排気ガス処理の負担が集中し
、その周辺よりも著しく高温になってメタル担体の破壊
をもたらす危険があるばかりでなく、触媒性能を劣化さ
せる欠点がある。
、その周辺よりも著しく高温になってメタル担体の破壊
をもたらす危険があるばかりでなく、触媒性能を劣化さ
せる欠点がある。
またセルを極めて細分化するためにそれを構成する平板
と波板の全中にわたる長い接合部と少なくともその直近
の狭い隙間に存在する触媒は通過してくるガスと接触す
ることが極めて困難である。
と波板の全中にわたる長い接合部と少なくともその直近
の狭い隙間に存在する触媒は通過してくるガスと接触す
ることが極めて困難である。
つまり触媒として機能しない高価な触媒がメタル担体の
総表面積の５〜１５％にもなる大きな欠点がある。
総表面積の５〜１５％にもなる大きな欠点がある。
（発明が解決しようとする課題〕
この発明が解決しようとする課題は従来のこの種耐熱性
ステンレス鋼を用いる金属製触媒担体の上記欠点を解消
することである。
ステンレス鋼を用いる金属製触媒担体の上記欠点を解消
することである。
〔課題を解決するだめの手段］
この課題はハニカムを構成する平板と波板のどちらか一
方或いは両方に網目状に形成されたエキスパンドメタル
を用い、これらに燃焼用触媒を担持させることによって
解決される。尚この発明に言うエキスパンドメタルとは
網目寸法に応した刃が仮に千鳥状に切れ目（スリット）
を入れ、これを所定寸法にエキスバンド（ｅｘｐａｎｄ
）即ち広げて網目を形成させたものを言う。
方或いは両方に網目状に形成されたエキスパンドメタル
を用い、これらに燃焼用触媒を担持させることによって
解決される。尚この発明に言うエキスパンドメタルとは
網目寸法に応した刃が仮に千鳥状に切れ目（スリット）
を入れ、これを所定寸法にエキスバンド（ｅｘｐａｎｄ
）即ち広げて網目を形成させたものを言う。
（発明の作用並びに構成〕
以下実施例によってこの発明の詳細な説明する。
先ず第１の実施例は２０Ｃｒ−５Ａｆ！系のステンレス
鋼で、厚さが０．０５ｍｍ、巾が２００睡、長さが７゜
５ｍのものを第３図のようにコルゲート加工して波板（
３）とする。平板（４）は同じ鋼種のもので厚さが０．
０８ｍｍ、巾が２００閣、長さが５ｍのエキスパンドメ
タルを用いる。このエキスパンドメタル（４）は第４図
のように厚さが０．０８ｍｍ、巾が１００−で長手方向
に千鳥状のスリ７ト（５）が形成されたものをハニカム
構造体の軸方向（６）に伸長して巾２００ｍｍにしたも
ので、波板（３）のコールゲート加工と同様に迅速且つ
同調して連続加工ができるものであるが、別途に成形し
たものを使用してもよい。
鋼で、厚さが０．０５ｍｍ、巾が２００睡、長さが７゜
５ｍのものを第３図のようにコルゲート加工して波板（
３）とする。平板（４）は同じ鋼種のもので厚さが０．
０８ｍｍ、巾が２００閣、長さが５ｍのエキスパンドメ
タルを用いる。このエキスパンドメタル（４）は第４図
のように厚さが０．０８ｍｍ、巾が１００−で長手方向
に千鳥状のスリ７ト（５）が形成されたものをハニカム
構造体の軸方向（６）に伸長して巾２００ｍｍにしたも
ので、波板（３）のコールゲート加工と同様に迅速且つ
同調して連続加工ができるものであるが、別途に成形し
たものを使用してもよい。
スリット（５）を形成するために使用される切り刃は並
べられた押し切り刃であってもよいが、ローラーに設け
られた回転刃であることが好ましい。
べられた押し切り刃であってもよいが、ローラーに設け
られた回転刃であることが好ましい。
スリット（５）は千鳥状に規則正しく刻まれ、その両端
が軸方向（６）に次第に伸展されて所定のエキスパンド
メタル（７）の網目を構成する。該エキスパンドメタル
（７）の伸展には素材帯の両端８−８をＬ字型に曲げる
などして掴むとよい。構成されたエキスパンドメタルの
寸法を第５回に例示する。即ち第５図Ａは２．０、Ｂは
５．０、Ｃは０．５、Ｄは０．０８肛である。該エキス
パンドメタルは通常第５回のように１部表面が隆起して
いるのであるが、必要によってはこれをロールで平らに
して使用してもよい 平うになったエキスパンドメタル平板と波板とを巻いて
ハニカム構造とした時には波板の頂点との接合面は軸方
向即ちガスの流れの方向で従来の１７２以下、周方向で
２／３以下、即ち従来の１７３以下に低下するので従来
無駄となっていた波板の頂部と平板の接触部分の不使用
部分が２／３以上有効使用できることとなる。
が軸方向（６）に次第に伸展されて所定のエキスパンド
メタル（７）の網目を構成する。該エキスパンドメタル
（７）の伸展には素材帯の両端８−８をＬ字型に曲げる
などして掴むとよい。構成されたエキスパンドメタルの
寸法を第５回に例示する。即ち第５図Ａは２．０、Ｂは
５．０、Ｃは０．５、Ｄは０．０８肛である。該エキス
パンドメタルは通常第５回のように１部表面が隆起して
いるのであるが、必要によってはこれをロールで平らに
して使用してもよい 平うになったエキスパンドメタル平板と波板とを巻いて
ハニカム構造とした時には波板の頂点との接合面は軸方
向即ちガスの流れの方向で従来の１７２以下、周方向で
２／３以下、即ち従来の１７３以下に低下するので従来
無駄となっていた波板の頂部と平板の接触部分の不使用
部分が２／３以上有効使用できることとなる。
第２実施例は第６図のように波板（９）の波に傾斜角を
付けたものである。これによって中を流れるガスに旋回
、遠心力を与えその旋流は波板の螺旋壁に強く衝突する
と共に、平板のエキスパンドメタルの網目に撹乱され、
著しい触媒との接触効果を上げる。
付けたものである。これによって中を流れるガスに旋回
、遠心力を与えその旋流は波板の螺旋壁に強く衝突する
と共に、平板のエキスパンドメタルの網目に撹乱され、
著しい触媒との接触効果を上げる。
この時の傾斜角はセルの大きさ、長さ、ガスの速さなど
で決定される。また傾斜波板は１方向のみでもよいが、
エキスパンドメタル平板を挟んで互いにクロスさせて組
み立ててもよい。
で決定される。また傾斜波板は１方向のみでもよいが、
エキスパンドメタル平板を挟んで互いにクロスさせて組
み立ててもよい。
これによって従来−つのセルの断面積が１〜２１ＩＩＩ
Ｉ＋２にまで細分化せざるを得なかったものが２〜８ｍ
ｍ２でも使用できるようになり、加工がし易く、より軽
量化される。
Ｉ＋２にまで細分化せざるを得なかったものが２〜８ｍ
ｍ２でも使用できるようになり、加工がし易く、より軽
量化される。
第３の実施例は第７図のように波板（１０）の一部にパ
ンチ穴（１１）或いはエキスパンドメタルの網目を設け
たものである。尚波板（１０）としてエキスパンドメタ
ルを使用してもよい。これによって波板の遮蔽を越えて
更に大幅なガスの移動ができ触媒の接触効率が上がる。
ンチ穴（１１）或いはエキスパンドメタルの網目を設け
たものである。尚波板（１０）としてエキスパンドメタ
ルを使用してもよい。これによって波板の遮蔽を越えて
更に大幅なガスの移動ができ触媒の接触効率が上がる。
これらの波板と平板とは必要個所溶接などで固定され、
その固定はその後の熱処理及び実際の使用も含めてその
温度域や環境の変化に充分適用できるように固定するこ
とが望ましい０例えばロウ付け、ハンダ付け、溶接等の
固定手段である。
その固定はその後の熱処理及び実際の使用も含めてその
温度域や環境の変化に充分適用できるように固定するこ
とが望ましい０例えばロウ付け、ハンダ付け、溶接等の
固定手段である。
以上に説明したようにこの発明に於いては耐熱性ステン
レス鋼板に極めて効率的な方法で綱目を構成せしめたも
ので、加工コストが低廉なばかりでなく、従来と同じ０
．０５ｍｎ厚の箔を使った時材料が４０〜６０％節減さ
れる。また低コストの０．０８〜０．１ｍｍ厚の箔を使
った時でも材料が１０〜３０％ｗＪ減され、材料の節減
即ち軽量化ができる。また波板頂点とエキスパンドメタ
ル平板の接合であるから接合点以外のメタル表面の触媒
が排気ガスと有効接触できるので実質的にメタルの表面
積即ち触媒の表面積が増加したことにより１０〜３０％
効率が上がり、小型、軽量化できる。
レス鋼板に極めて効率的な方法で綱目を構成せしめたも
ので、加工コストが低廉なばかりでなく、従来と同じ０
．０５ｍｎ厚の箔を使った時材料が４０〜６０％節減さ
れる。また低コストの０．０８〜０．１ｍｍ厚の箔を使
った時でも材料が１０〜３０％ｗＪ減され、材料の節減
即ち軽量化ができる。また波板頂点とエキスパンドメタ
ル平板の接合であるから接合点以外のメタル表面の触媒
が排気ガスと有効接触できるので実質的にメタルの表面
積即ち触媒の表面積が増加したことにより１０〜３０％
効率が上がり、小型、軽量化できる。
この態様によると、入口から入った排気ガスは従来のよ
うな１本道を通ることなくエキスパンドメタル平板又は
／及び波板又は／傾斜波板又は／有効波板によって直進
を妨げられ、触媒壁に衝突を繰り返しながらコンバータ
ーの中で混合、拡散、旋回し、殆ど均一な触媒処理を受
けることがきると共に、触媒反応などで生じた熱を分散
せしめ、担体及び触媒の寿命が延びる。
うな１本道を通ることなくエキスパンドメタル平板又は
／及び波板又は／傾斜波板又は／有効波板によって直進
を妨げられ、触媒壁に衝突を繰り返しながらコンバータ
ーの中で混合、拡散、旋回し、殆ど均一な触媒処理を受
けることがきると共に、触媒反応などで生じた熱を分散
せしめ、担体及び触媒の寿命が延びる。
また熱の拡散によって最高使用温度が低下するためより
低いグレードの耐熱銅板例えば６Ｃｒ５Ａｆｆ系その他
の綱材が使用でき、素材のコストが大幅に下がる。
低いグレードの耐熱銅板例えば６Ｃｒ５Ａｆｆ系その他
の綱材が使用でき、素材のコストが大幅に下がる。
更に著しい触媒効果の向上によって従来細分化に向かっ
ていたセルがより大きくても使用できることとなり、コ
ンバーターの開口率が大きくとれ、従って排気圧力が小
さくなり、結局エンジンの馬力がアップする。ここにセ
ルを大きくできることは高価な２０Ｃｒ−５Ａｆｆｉ系
の０．０５（財）厚の箔を使用しなくてもよく、例えば
０．０８〜０．１ｍｍ厚でも使用でき・素材コスト、加
工コストが大幅に低下する。
ていたセルがより大きくても使用できることとなり、コ
ンバーターの開口率が大きくとれ、従って排気圧力が小
さくなり、結局エンジンの馬力がアップする。ここにセ
ルを大きくできることは高価な２０Ｃｒ−５Ａｆｆｉ系
の０．０５（財）厚の箔を使用しなくてもよく、例えば
０．０８〜０．１ｍｍ厚でも使用でき・素材コスト、加
工コストが大幅に低下する。
また本発明による排気ガスの高能率な混合、撹拌、旋回
などによって対流伝熱が著しく向上し、コンバーターの
スタートアップがよくなる。
などによって対流伝熱が著しく向上し、コンバーターの
スタートアップがよくなる。
更に平板と波板の固定が板と自由度の高いエキスパンド
メタルとの接合であるから、高温での使用に於ける加熱
、冷却の繰り返しに対する応力が逃げ安く、応力破壊、
接合部の破壊が解決される。
メタルとの接合であるから、高温での使用に於ける加熱
、冷却の繰り返しに対する応力が逃げ安く、応力破壊、
接合部の破壊が解決される。
向上記では２０Ｃｒ−５Ａβ系の０．０５ｎｎｎ厚の耐
熱綱を中心に述べたが、平板及び波板はこれらに限定さ
れず他の肉厚材及びその組合せ、他の耐熱材との組合せ
でもよい。更にエキスパンドメタルの網目を生成するス
リットが実施例と直角でもよい。尚波板や平板にエキス
パンドメタルを使用するが、この際波板や平板の一部だ
けをエキスパンドメタルとしてもよい。また自動車用に
限定せず他の燃焼触媒担体として使用できることは言う
までもない。
熱綱を中心に述べたが、平板及び波板はこれらに限定さ
れず他の肉厚材及びその組合せ、他の耐熱材との組合せ
でもよい。更にエキスパンドメタルの網目を生成するス
リットが実施例と直角でもよい。尚波板や平板にエキス
パンドメタルを使用するが、この際波板や平板の一部だ
けをエキスパンドメタルとしてもよい。また自動車用に
限定せず他の燃焼触媒担体として使用できることは言う
までもない。
以上を総合すると本発明は従来のものに比して次のよう
な優れた利点が挙げられる。
な優れた利点が挙げられる。
・有効面積増加による素材の節Ｋ １０〜３０％・
有効面積増加による触媒の節＄Ａ １０〜３０％・撹
拌効果による触媒作用の増加 １０〜２０％・撹拌効
果による対流伝熱の増加 １０〜２０％・通路の大口
掻回による箔厚の増加可によるコストダウン ・通路の大口掻回による箔の成形し易さによるコストダ
ウン
有効面積増加による触媒の節＄Ａ １０〜３０％・撹
拌効果による触媒作用の増加 １０〜２０％・撹拌効
果による対流伝熱の増加 １０〜２０％・通路の大口
掻回による箔厚の増加可によるコストダウン ・通路の大口掻回による箔の成形し易さによるコストダ
ウン
第１図は従来の触媒担体を構成する平板と波板との構成
例を示し、第２図はこれを用いて製作された従来の触媒
担体の説明図である。第３図はこの発明の触媒担体の一
例を示し、第４図はエキスパンドメタルの一例を示す。 第５図はエキスパンドメタルの網目の寸法を示す説明図
である。第６図はこの発明の触媒担体の他の一例を示す
図面であり、第７図はこの発明で用いる波板の他の一例
を示す。 ３・・・波板 ４・・・エキスパンドメタル ５・・・スリット ６・・・軸方向 ７・・・エキスパンドメタル ８・・・端部 ９・・・波板 １０・・・波板 １１・・・パンチ穴 （以 上）
例を示し、第２図はこれを用いて製作された従来の触媒
担体の説明図である。第３図はこの発明の触媒担体の一
例を示し、第４図はエキスパンドメタルの一例を示す。 第５図はエキスパンドメタルの網目の寸法を示す説明図
である。第６図はこの発明の触媒担体の他の一例を示す
図面であり、第７図はこの発明で用いる波板の他の一例
を示す。 ３・・・波板 ４・・・エキスパンドメタル ５・・・スリット ６・・・軸方向 ７・・・エキスパンドメタル ８・・・端部 ９・・・波板 １０・・・波板 １１・・・パンチ穴 （以 上）
Claims (3)
- （１）自動車などの排気ガス用触媒コンバーターに於い
て、担体となるハニカム構造を構成する耐熱性ステンレ
ス鋼の波板及び平板の少なくとも一方にエキスパンドメ
タルを用いて燃焼用触媒を担持させるようになしたこと
を特徴とする触媒メタル担体。 - （２）上記波板に傾斜角をつけて平板と交互に重ねて円
筒状に巻き上げてなる構造となした請求項（１）に記載
の触媒メタル担体。 - （３）エキスパンドメタルが平板で使用され、そのスリ
ットの切断方向がハニカム構造体の巻き取り方向で且つ
スリットの伸展の方向が軸方向であることを特徴とする
請求項（１）に記載の触媒メタル担体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2223387A JPH04104839A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 触媒メタル担体とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2223387A JPH04104839A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 触媒メタル担体とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04104839A true JPH04104839A (ja) | 1992-04-07 |
Family
ID=16797352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2223387A Pending JPH04104839A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 触媒メタル担体とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04104839A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05293388A (ja) * | 1992-04-17 | 1993-11-09 | Babcock Hitachi Kk | 排ガス浄化用金属ハニカム触媒担体の製法 |
| US5804527A (en) * | 1994-09-05 | 1998-09-08 | Rieder; Helmut | Planar structural part as filler-or carrier body for catalysts, condenser bodies, filters and the like |
| JP2015029928A (ja) * | 2013-07-31 | 2015-02-16 | カルソニックカンセイ株式会社 | 触媒コンバータ |
| WO2015115011A1 (ja) * | 2014-01-28 | 2015-08-06 | カルソニックカンセイ株式会社 | ハニカム構造体 |
| JP2018038583A (ja) * | 2016-09-07 | 2018-03-15 | 富士ゼロックス株式会社 | フィルタ、フィルタ装置、画像形成装置及びフィルタ装置の製造方法 |
| WO2019082553A1 (ja) | 2017-10-27 | 2019-05-02 | 株式会社キャタラー | メタル基材を用いた排ガス浄化装置及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-08-24 JP JP2223387A patent/JPH04104839A/ja active Pending
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| WO2019082553A1 (ja) | 2017-10-27 | 2019-05-02 | 株式会社キャタラー | メタル基材を用いた排ガス浄化装置及びその製造方法 |
| US11524284B2 (en) | 2017-10-27 | 2022-12-13 | Cataler Corporation | Exhaust gas purification device using metal substrate and production method therefor |
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