JPH04271845A - 排気ガス浄化装置用の触媒の担体およびその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス浄化装置用の
触媒の担体およびその製造方法に関する。すなわち、例
えば自動車エンジン等の排気ガスを清浄化する触媒コン
バータに用いられ、担持母体として触媒が付着される担
体およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、この種従来例の説明に供する斜
視説明図であり、（１）図はその波板１と平板２を示し
、（２）図は全体の断面形状が真円のロール状をなす担
体３を示す。すなわち同図にも示すように、従来の排気
ガス浄化装置用の触媒の担体３は、帯状をなす金属製の
波板１と帯状をなす金属製の平板２とが、交互に位置す
るように組み合わせて接合され、略ハニカム構造をなす
とともに全体が所定形状をなしていた。そしてこのよう
な従来の担体３において、その波板１としては一般に、
連続的に折曲形成された波形がその帯状の辺に対して直
角、つまり幅方向に沿って設けられたものが用いられて
いた。担体３の形状は図示のごとく、巻き付けられて全
体の断面形状が真円のロール状をなすものや、上下多層
に重ねられて積層ブロック状をなすもの等が用いられて
いた。そしてこのような担体３は、例えば自動車エンジ
ン等の排気ガスを清浄化する触媒コンバータに用いられ
、担持母体としてその波板１および平板２の表面に触媒
が付着せしめられ、もって、車輌運転時等において自動
車エンジンからの有害物質を含みかつ高温の排気ガスが
、その略ハニカム構造中を通過することにより、付着せ
しめられた触媒と反応し清浄化されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の排気ガス清浄装置用の触媒の担体３にあっては、
次の問題が指摘されていた。第１に、この従来の担体３
には波板１と平板２が用いられているが、係る担体３を
、高温の排気ガスが通過する等高温下で使用した場合、
平板２に熱応力が集中し、亀裂等が発生しやすかった。 もって平板２の耐久性が悪く、担体３全体としても耐久
性に問題があった。

【０００４】第２に、この従来の担体３は波板１と平板
２とを用いてなるので、波板１と平板２とを重ねて巻く
ことにより、図示のように全体の断面形状が真円のロー
ル状をなすものや、また、波板１と平板２を交互に重ね
ることにより、四角の積層ブロック状をなすものは、容
易に製造可能である。しかしながら、全体の断面形状が
略楕円状をなすもの、その他の特殊な形状のものを高品
質に製造することは、容易でなく問題があった。

【０００５】第３に、この従来の担体３は、波板１と平
板２という２種類の板が用いられていたので、部品点数
が多く製造が面倒であり、コスト面に問題があった。な
お従来、平板２を用いず前記した形状の波板１のみを用
い、例えばこれを巻き付けてロール状とした担体も開発
されていたが、まず、製造時に内外で隣接する波形の凹
凸つまり山と谷の突部どうしをすべて合わせことは非常
に困難であり、又、このように突部どうしを合わせるた
めには予め波板１の波のピッチを徐徐に変化させておく
ことが考えられるが、このように事前に波のピッチを変
化させておくことも又非常に困難であり、更に、波板１
を巻き付ける際その凹凸が所定位置に位置決めできずに
ずれたり潰れたりすることもあった。このように従来の
波板１のみを用いた担体は、製造が容易でなくやはりコ
スト面に問題があるとともに、高品質なものが得られに
くいという問題もあった。

【０００６】第４に、この従来の担体３の略ハニカム構
造は、前記した形状の波形よりなる波板１と平板２との
組み合わせにより形成され、その中空柱状の各セル４ど
うしが、流路方向に沿い直線平行的に配されていたので
、このような各セル４内を通過する排気ガスは整流され
てしまい、その流れが一定のため、触媒の浄化性能が低
く、排気ガスの浄化効率が悪いという問題が指摘されて
いた。

【０００７】第５に、この担体３は、自動車エンジン等
の排気ガス浄化装置用に使用されるので、多くの場合そ
の容積・形状等が制約を受ける。さてそこで、前述した
第４の問題点の改善策として触媒の浄化性能を向上させ
るためには、まず従来の担体３について、略ハニカム構
造の各セル４のサイズをより小さくしセル４の数を多く
密にすることが考えられるが、このような略ハニカム構
造の担体３は製造が面倒でありコスト面に問題が生じる
ことになる。又従来の担体３について、軸方向つまり長
手方向の長さをより長く伸ばしその容積を増加せしめる
ことも考えられるが、このような担体３は材料がかさむ
等により、やはりコスト面に問題が生じるようになる。

【０００８】本発明は、このような実情に鑑み上記従来
例の問題点を解決すべくなされたものであって、その波
形が帯状の辺に対し傾斜して設けられた波板を用い、こ
れを反転折り返し接合してなることにより、第１に、平
板を用いないため耐久性が向上し、第２に、高品質な各
種形状のものが容易に製造でき、第３に、部品点数が１
種類と少なくしかも高品質なものが容易に製造でき、第
４に、触媒の浄化性能が向上し、第５に、しかもこれは
セル数を多くしたり容積を増加させることなく実現でき
る、排気ガス浄化装置用の触媒の担体およびその製造方
法を提案することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明の技術的手段は、次のとおりである。まず請求項１に
ついては次のとおり。すなわち、この排気ガス浄化装置
用の触媒の担体は、帯状をなす金属製よりなり連続的に
折曲形成された波形が帯状の辺に対し傾斜して設けられ
た波板が、反転折り返して重ねられ、じぐざぐ状に次々
と折り畳まれた互いの当接部分が接合されてなる。そし
て、略ハニカム構造をなすとともに全体が所定形状をな
す。次に請求項２については次のとおり。すなわちこの
製造方法は、帯状をなす金属製よりなり連続的に折曲形
成された波形が帯状の辺に対し傾斜して設けられた波板
を準備する工程と、しかる後、該波板を反転折り返して
重ね、じぐざぐ状に次々と折り畳まれた互いの当接部分
を接合し、もって、略ハニカム構造をなすとともに全体
が所定形状をなす排気ガス浄化装置用の触媒の担体を成
形する工程と、を有してなる。

【００１０】

【作用】本発明は、このような手段よりなるので次のご
とく作用する。まず請求項１の排気ガス浄化装置用の触
媒の担体は、その波形が帯状の辺に対し傾斜して設けら
れた波板を、反転折り返して重ねじぐざぐ状に折り畳ん
で接合した、略ハニカム構造の所定形状よりなる。又請
求項２のその製造方法は、上記波板を準備した後、これ
を反転折り返して重ねじぐざぐ状に折り畳んで接合する
ことにより、略ハニカム構造で所定形状の担体が成形さ
れる。そして排気ガスは、このような略ハニカム構造の
担体を通過することにより、付着せしめられた触媒と反
応して清浄化される。そこで次のようになる。

【００１１】第１に、この担体は、平板を用いず波板の
みを用いてなるので、高温の排気ガスが通過する等高温
下で使用された場合、熱応力は全体的に緩和・吸収され
一部に集中しない。そこで亀裂等は発生せず、耐久性が
向上する。

【００１２】第２に、この担体は、その全体の所定形状
に合わせて、波板を反転折り返して重ねじぐざぐ状に折
り畳んで成形されるので、各種形状に容易に対応可能で
ある。そこで例えば全体の断面形状が略楕円状をなすも
の、その他の特殊な形状のものも、高品質かつ自在に製
造可能である。

【００１３】第３に、この担体は、波板のみを用いてな
り部品点数が１種類と少ないので、製造が容易である。 しかも、じぐざぐ状に折り畳まれた波板の互いの当接部
分、つまり内外で隣接する波形の傾斜した凹凸の当接部
分を接合し、成形されてなる。そこでこの担体は、隣接
する凹凸の突部どうしを正確に合わせることを要せず、
又、波のピッチを予め徐徐に変化させておくことも要せ
ず、更に、波板を巻き付ける場合において発生した凹凸
の位置ずれも問題とならずその潰れも発生せず、これら
の面からも高品質なものの製造が容易である。

【００１４】第４に、この担体は、その波形が帯状の辺
に対し傾斜したいわゆるヘリカル形状の波板を用いて、
略ハニカム構造に形成されている。そこで排気ガスは、
その各セルを通過する際流れの方向が変化して乱流が生
じ、触媒との接触面積が増加するので、触媒の浄化性能
が著しく向上する。

【００１５】第５に、しかもこれは、各セルのサイズを
特に小さくしその数をより多く密にすることなく、又、
軸方向の長さをより長くしその容積を増加させることも
なく実現できる等、この担体は、この面からも簡単容易
に製造可能である。

【００１６】

【実施例】以下本発明を、図面に示すその実施例に基づ
いて詳細に説明する。図１は本発明の実施例の説明に供
する平面図であり、（１）図はその波板５の１例を、（
２）図はその波板５の他例を、（３）図はその波板５の
更に他例をそれぞれ示す。図２は同実施例の説明に供し
、（１）図は波板５を反転折り返す状態を示す要部の拡
大斜視図、（２）図は全体の断面形状が略楕円状をなす
担体６の正面説明図である。

【００１７】まず製造方法について説明する。この製造
方法では、帯状をなす金属製よりなり、その連続的に折
曲形成された波形が帯状の辺に対し傾斜して設けられた
波板５が、１枚準備される。波板５は、帯状をなすステ
ンレス箔等の金属箔をコルゲート加工，プレス加工等す
ることにより、所定ピッチと高さの凹凸つまり山と谷が
連続的に多数折曲形成された波形をなすとともに、この
波板５の波形は、長手方向の帯状の辺７に対し傾斜した
いわゆるヘリカル形状に設けられている。すなわちこの
波板５の波形は、従来の波板１（図３の（１）図参照）
のように帯状の辺に対し直角つまり幅方向に沿って設け
られず、傾斜したヘリカル形状に設けられている。この
ような波板５の傾斜した波形としては各種形態のものが
可能であり、図１の（１）図には、すべての山と谷が直
線的に設けられ途中に折目８がないものが示され、図１
の（２）図には、すべての山と谷について途中の長手方
向に沿った例えば中心線上で折り返された折目８が１本
形成され、各山と谷が折目８を中心に反対方向に折られ
対称的に配されたものが示され、図１の（３）図には、
このような折目８が長手方向に沿って２本設けられると
ともに、折目８間および折目８と辺７間の間隔が等間隔
でなくすべてランダムに異なって設定されたものが示さ
れている。勿論波板５の波形は、この図１に示したもの
以外にも各種可能であり、例えば折目８を３本以上形成
したもの、折目８および辺７間の間隔をすべて等間隔と
したもの、一部等間隔としたもの、すべて異なるように
設定したもの、等々が考えられる。

【００１８】次にこの製造方法では、このような波板５
を反転折り返して重ね、じぐざぐ状に次々と折り畳まれ
た互いの当接部分を接合し、もって、略ハニカム構造を
なすとともに全体が所定形状をなす排気ガス浄化装置用
の触媒の担体６が成形される。すなわち図２に示した例
では、その（１）図に示したごとく、準備された波板５
（前述の図１の（２）図に示した折目８が中心線上に形
成されたもの）が、全体の所定形状である略楕円状に合
わせて、必要な左右長さ毎に反転折り返し上下に重ねら
れる。そして、じぐざぐ状に上下多層に次々と折り畳ま
れた互いの当接部分、つまり内外で隣接する傾斜した波
形の凹凸である山と谷の当接部分が、その全部又は一部
についてろう材にて接合され、もって、全体の断面形状
が略楕円状をなすハニカム構造の担体６が成形される。 ９は、このような担体６が挿入保持される外筒たるケー
スである。又このような図２の例によらず、例えば、全
体の断面形状が真円状をなすもの、四角のブロック状を
なすもの、その他各種の全体形状のものが略ハニカム構
造で成形可能である。

【００１９】さてこのような製造方法により、排気ガス
浄化装置用の触媒の担体６が製造される。すなわちこの
担体６は、帯状をなす金属製よりなり連続的に折曲形成
された波形が帯状の辺７に対し傾斜して設けられた波板
５が、反転折り返して重ねられ、じぐざぐ状に次々と折
り畳まれた互いの当接部分が接合され、略ハニカム構造
をなすとともに全体が真円，略楕円，その他の所定形状
をなす。そしてこの担体６は、重ねられたヘリカル形状
の波板５がセル壁を形成し、略三角形，略四角形，略台
形，その他各種形状で傾斜しねじれた多数の中空柱状の
セル１０の平面的集合体たる、略ハニカム構造をなす。 そこでこの担体６は、重量比強度に優れ軽量性とともに
高い剛性・強度を備え、成形も容易で表面積が大、つま
りセル壁たる波板５の表面積が大である、等々の特性を
備えてなる。もってこの担体６は、例えば自動車エンジ
ン等の排気ガスを清浄化する触媒コンバータに用いられ
、担持母体としてそのセル壁たる波板５の表面に、排気
ガス中の有害物質を反応除去する触媒が付着せしめられ
る。

【００２０】本発明に係る排気ガス浄化装置用の触媒の
担体６およびその製造方法は、以上説明したようになっ
ている。そこで以下のごとくなる。

【００２１】まずこの排気ガス浄化装置用の触媒の担体
６は、その波形が帯状の辺７に対し傾斜して設けられた
１枚の波板５を、反転折り返して重ねじぐざぐ状に折り
畳んで接合した、略ハニカム構造の所定形状よりなる。 又その製造方法は、１枚の上記波板５を準備した後、こ
れを反転折り返して重ねじぐざぐ状に折り畳んで、接合
することにより、略ハニカム構造で所定形状の担体６が
成形される。そしてこの担体６は、例えば自動車エンジ
ン等の排気ガスを清浄化する触媒コンバータに用いられ
、車輌運転時等において自動車エンジンからの有害物質
を含む高温の排気ガスは、このような略ハニカム構造の
担体６を通過することにより、付着せしめられた触媒と
反応して清浄化される。そこでこの担体６は、次の第１
，第２，第３，第４，第５，第６のようになる。

【００２２】第１に、この担体６は、この種従来例のよ
うに平板２（図３参照）を用いず所定の波板５のみを用
いてなる。そこで、高温の排気ガスが通過する等高温下
で使用された場合、全体的に熱応力が緩和・吸収される
ため、従来の平板２のように熱応力は集中しない。そこ
でこの担体６は、部分的に、亀裂等は発生せず耐久性が
向上する。

【００２３】第２に、この担体６は、その必要とされる
全体の所定形状に合わせて、１枚の波板５を反転折り返
して重ねじぐざぐ状に折り畳んで成形されるので、各種
形状に容易に対応可能である。そこで例えば全体の断面
形状が真円状をなすものや、四角のブロック状をなすも
のは勿論のこと、例えば全体の断面形状が略楕円状をな
すもの、その他の特殊な形状のものも、高品質かつ自在
に製造可能である。

【００２４】第３に、この担体６は、１枚の波板５のみ
を用いてなり部品点数が１種類と少ないので、製造が容
易である。すなわち、この種従来例のように波板１と平
板２の２種類を用いる（図３参照）のではなく、波板５
のみ１種類が１枚だけ用いられている。又、じぐざぐ状
に折り畳まれた波板５の互いの当接部分、つまり、内外
で隣接する波形の傾斜した凹凸の当接部分を接合し、成
形されてなる。そこでこの担体６は、この種従来例にお
いて波板１のみを用い巻き付けてロール状としたものに
比し、隣接する凹凸の突部どうしを正確に合わせること
を要せず、又、波のピッチを予め徐徐に変化させておく
ようなことも要せず、更に、波板１（図３の（１）図参
照）を巻き付ける場合において発生した凹凸の位置ずれ
も問題とならずその潰れも発生せず、これらの面からも
製造が容易である。

【００２５】第４に、この排気ガス浄化装置用の触媒の
担体６は、その波形が帯状の辺７に対して傾斜したいわ
ゆるヘリカル形状の波板５を用いて、略ハニカム構造に
形成されている。そこで排気ガスは、このようなヘリカ
ル形状の波板５をセル壁として形成され各々直線的でな
く傾斜しねじれた各セル１０内を通過する際、流れの方
向が変化して乱流が生じこの種従来例のように完全に整
流されなくなり、従来例と同じ容積とした場合触媒との
接触面積が増加する。このようにこの担体６によると、
触媒の浄化性能が著しく向上する。

【００２６】第５に、しかもこれは、各セル１０のサイ
ズをこの種従来例のように特に小さくしその数をより多
く密にすることなく、又、軸方向の長さをより長くしそ
の容積を増加させることもなく実現される。すなわちこ
の担体６は、所定のごとく波板５を準備して成形するこ
とにより簡易容易に製造可能である。

【００２７】なお第６に、例えば図１の（２）図，（３
）図等に示されたごとく、折目８が形成された波板５が
用いられた場合には、折目８にて波板５に高い剛性が付
与され、もって、そのような担体６は極めて強度面に優
れるという利点がある。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る請求項１および請求項２の
排気ガス浄化装置用の触媒の担体およびその製造方法は
、以上説明したごとく、その波形が帯状の辺に対し傾斜
して設けられたいわゆるヘリカル形状の波板を用い、こ
れを反転折り返し接合してなることにより、次の効果を
発揮する。

【００２９】第１に、熱応力を緩和でき耐久性に優れて
いる。すなわち、この担体は平板を用いず波板のみを用
いてなるので、高温の排気ガスが通過する等高温下で使
用された場合、全体的に熱応力が緩和・吸収されて集中
せず亀裂等が発生しにくく、耐久性が向上する。

【００３０】第２に、各種形状のものが容易に製造でき
る。すなわち、全体の断面形状が真円状をなすものや、
四角のブロック状をなすものは勿論のこと、全体の断面
形状が略楕円状をなすものその他特殊な形状ものも、高
品質かつ自在に対応でき製造できる。

【００３１】第３に、部品点数が１種類と少なくしかも
高品質なものが容易に製造でき、コスト面に優れている
。すなわち、この担体は波板のみを用いてなり、製造が
容易でコスト面に優れている。しかも、製造時に波板の
内外で隣接する波形の凹凸つまり山と谷の突部どうしを
すべて合わせることを要せず、又、波板は所定同一ピッ
チのものが用いられ、更に、製造時に波板を巻き付ける
場合に発生していた凹凸の位置ずれも問題とならず潰れ
も発生しなくなり、この面からも製造が容易であり、高
品質なものがコスト面に優れて得られる。

【００３２】第４に、触媒の浄化性能が向上する。すな
わちこの担体は、通過する排気ガスに乱流が生じ触媒と
の接触面積が増加するので、触媒の浄化性能が向上し、
排気ガスの浄化効率に優れている。

【００３３】第５に、しかもこれはコスト面に問題を生
じることなく実現される。すなわちこのような担体は、
各セルのサイズを特に小さく数をより多く密にすること
なく、又、軸方向つまり長手方向の長さをより長くしそ
の容積を増加させることもなく、所定のごとく波板を準
備して成形することにより、簡単容易に製造でき、コス
ト面に問題を生じることもない。このようにこの種従来
例に存した問題点が一掃される等、本発明の発揮する効
果は顕著にして大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排気ガス浄化装置用の触媒の担体
およびその製造方法の実施例の説明に供する平面図であ
り、（１）図はその波板の１例を、（２）図はその波板
の他例を、（３）図はその波板の更に他例をそれぞれ示
す。

【図２】同実施例の説明に供し、（１）図は波板を反転
折り返す状態を示す要部の拡大斜視図、（２）図は全体
の断面形状が略楕円状をなす担体の正面説明図である。

【図３】従来例の説明に供する斜視説明図であり、（１
）図はその波板と平板を示し、（２）図は全体の断面形
状が真円のロール状をなす担体を示す。

【符号の説明】

１　　　　波板 ２　　　　平板 ３　　　　担体 ４　　　　セル ５　　　　波板 ６　　　　担体 ７　　　　辺 ８　　　　折目 ９　　　　ケース １０　　セル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　帯状をなす金属製よりなり連続的に折
   曲形成された波形が帯状の辺に対し傾斜して設けられた
   波板が、反転折り返して重ねられ、じぐざぐ状に次々と
   折り畳まれた互いの当接部分が接合され、略ハニカム構
   造をなすとともに全体が所定形状をなすこと、を特徴と
   する排気ガス浄化装置用の触媒の担体。
2. 【請求項２】　　帯状をなす金属製よりなり連続的に折
   曲形成された波形が帯状の辺に対し傾斜して設けられた
   波板を準備する工程と、しかる後、該波板を反転折り返
   して重ね、じぐざぐ状に次々と折り畳まれた互いの当接
   部分を接合し、もって、略ハニカム構造をなすとともに
   全体が所定形状をなす排気ガス浄化装置用の触媒の担体
   を成形する工程と、を有してなることを特徴とする排気
   ガス浄化装置用の触媒の担体の製造方法。