JPH061237Y2 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

排気ガス浄化装置

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JPH061237Y2
JPH061237Y2 JP1989020319U JP2031989U JPH061237Y2 JP H061237 Y2 JPH061237 Y2 JP H061237Y2 JP 1989020319 U JP1989020319 U JP 1989020319U JP 2031989 U JP2031989 U JP 2031989U JP H061237 Y2 JPH061237 Y2 JP H061237Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は、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コア体から成る排気ガス浄化
装置に関する。
更に詳しくは、本考案は過酷な条件下で使用されるこの
種の排気ガス浄化装置において、金属製ハニカムコア体
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
浄化装置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装置は、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、
これを一括渦巻状に巻回積層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、ハニカムコア体という。）と、前記
ハニカムコア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。
そして、前記ハニカムコア体と金属ケースとは、排気ガ
ス自体の高温度及び排気ガスと浄化用触媒との発熱反応
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ろう接などにより
強固に固着される。なお、ハニカムコア体を構成する平
板状帯材と波板状帯材の当接部は種々の方法により固着
されることはいうまでもないことである。
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金属ケースを使用しない
もの、即ち金属製ハニカムコア体のみで排気ガス浄化装
置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コア体の填装、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もないことである。
（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、前記したハニカムコア体からのみ構成さ
れる、あるいはハニカムコア体と金属ケースとから構成
される従来の排気ガス浄化装置は、長期の使用に耐える
ものではない。特に、ハニカムコア体の軸方向（即ち、
排気ガスの流入、通過方向）において、前記した高い温
度雰囲気下による熱膨張や熱応力に基づく変形力が、ハ
ニカムコア体外周部近傍あるいはハニカムコア体の外周
面と金属ケースの内壁面近傍に集中するため、ハニカム
コア体の外周部近傍において該ハニカムコア体を構成す
る平板及び／又は波板の剥離、ヒビ割れ、破損が大き
く、またハニカムコア体と金属ケース間の剥離も大きく
なるという欠点がある。
これは、ハニカムコア体を構成する平板状帯材と波板状
帯材との間を、あるいはハニカムコア体の外周面と金属
ケースの内壁面とを強固に固着すればよいという考え方
に修正をせまるものである。
本考案者は、前記した従来の排気ガス浄化装置の欠点に
鑑み、鋭意検討した結果、ハニカムコア体を小径のもの
と大径のものというように二以上のものに分離し、該分
離部に熱伸縮性に富む分離部材を介装させることが極め
て有効であることを見い出し本考案を完成するに至っ
た。
〔考案の構成〕
（問題点を解決するための手段〕 本考案を概説すれば、本考案は、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
を一括渦巻状に巻回積層して製作した軸方向に多数の網
目状通気孔路を有する排気ガス浄化用触媒を担持させる
ためのハニカムコア体を用いてなる排気ガス浄化装置に
おいて、前記ハニカムコア体が小径の中心部ハニカムコ
ア体と大径の外側部ハニカムコア体に分離され、かつ中
心部ハニカムコア体の外周面と外側部ハニカムコア体の
内周面との間の分離部に分離部材が介装されたものであ
ることを特徴とする排気ガス浄化装置に関するものであ
る。
以下、本考案の構成について詳しく説明する。
金属製ハニカムコア体を使用した排気ガス浄化装置にお
いて、熱膨張や熱応力（歪）に基づく変形力に対する耐
久性を十分なものにすることが極めて重要である。
即ち、排気ガス浄化装置は、排気ガスの流量分布の相違
（中央部と周辺部の流量の相違）、及びハニカムコア体
の表面部に担持されたPt,Pd,Rhなどの排気ガス浄化用触
媒と排気ガスの接触反応（発熱反応）により、ハニカム
コア体の中央部は周辺部より高温にさらされる。因み
に、この種の排気ガス浄化装置内の温度は、一般には70
0〜800℃であるが、ＨＣ（炭化水素）が多く排出される
場合には1200℃前後にもなる。
前記したハニカムコア体内部の温度勾配をさらに詳しく
みると、ハニカムコア体の外周部とそれより少し内側の
部位間における温度勾配は、中央部近傍における同じ距
離間における温度勾配より著しく大きなものとなる。こ
のことは、ハニカムコア体の外周面が直接外気と接した
り、あるいはハニカムコア体が外気と接する筒状金属ケ
ース内に固着されるので、より一層、助長されることに
なる。
従つて、このことが起因してハニカムコア体のみからな
る（金属ケースを使用しないタイプの）排気ガス浄化装
置、あるいはハニカムコア体と金属ケースとから構成さ
れる排気ガス浄化装置において、ハニカムコア体外周面
近傍、特にその軸方向にハニカムコア体の構成部材の熱
膨張や熱応力に基づく強い変形力が集中することにな
る。
即ち、ハニカムコア体の外周面近傍の構成部材（平板状
帯材と波板状帯材）の当接部が固着されていても、前記
した変形力により経時的に相互に剥離したり、各構成部
材がヒビ割れしたり破損したりする。
そして、これら剥離、ヒビ割れ、破損と連動して、各構
成部材の表面にコーテイングされた高価な触媒層も剥離
し、排気ガスの浄化能力の低下を招く。また、金属ケー
ス内にハニカムコア体が填装され、ハニカムコア体の最
外周面が金属ケースの内壁面に強固に固着された排気ガ
ス浄化装置においても、前記した状況は同じである。
従つて、前記した剥離などの欠点を解消ないし抑制する
ためには、ハニカムコア体の構造において、熱膨張や熱
応力に基づく変形力を緩和させる手段を講じることが不
可欠である。
このため、本考案においては、排気ガス浄化装置の主要
な構成要素である金属製ハニカムコア体を、平板状帯材
と波板状帯材とから一括渦巻状に巻回積層した単一（一
体型）のハニカムコア体とするのでなく、小径の中心部
ハニカムコア体と大径の外側部ハニカムコア体に分割、
即ち分離させるとともに、それぞれのハニカムコア体間
に形成される分離部に熱伸縮性に優れた分離部材を介在
させるという技術的構成を採用する。
前記した構成により、ハニカムコア体が中心部（内側
部）と外側部に分割されるため、温度分布において高い
方に属し熱的変形の負荷が大きい中心部ハニカムコア体
が軸方向に伸縮することが容易になり、この伸縮変形力
は分離部材に吸収されるため、外側部ハニカムコア体へ
の伝達が抑制ないし阻止される。即ち、一体型のハニカ
ムコア体であれば、熱的変形力が全てハニカムコア体の
外周面あるいはその近傍部位に集中するが、本考案の分
離型のハニカムコア体においては、これが有効に抑制な
いし阻止される。
本考案においては、ハニカムコア体を前記した中心部
（内側部）と外側部の二つに分離させる以外に、外側部
ハニカムコア体をさらに複数個に分離しても良いことは
いうまでもないことである。
本考案において、小径の中心部（内側部）ハニカムコア
体と大径の外側部ハニカムコア体との間の分離部、即ち
中心部ハニカムコア体の外周面を外側部ハニカムコア体
の内周面との間に形成される分離部には、分離部材が介
装され、これらは一体的に固着される。
前記分離部材としては、熱伸縮性の良好な部材であれば
いずれでもよく、例えばスチールウール、金属製メッシ
ュ板、有孔率の大きいパンチングメタル板、イクスパン
テツドメタル板などが使用される。そして前記スチール
ウールや金属製メッシュ板としてステンレス性のものが
使用される。これらの分離部材は平板状であってもよい
し、波板状であってもよい。なお、分離部材の熱伸縮性
という特性を生かすために、中心部ハニカムコア体と外
側部ハニカムコア体の間に分離部材を介在させ、これら
を一体的に固着させるとき、分離部材の一部を介して両
ハニカムコア体を固着してもよいことはいうまでもない
ことである。
本考案において、前記した分離型のハニカムコア体から
なる排気ガス浄化装置のほかに、分離型ハニカムコア体
を筒状金属ケース内に填装し、両者を固着して排気ガス
浄化装置を構成してもよい。
本考案において、前記した分離型のハニカムコア体から
なる排気ガス浄化装置において、両端面の少なくとも一
方にリブを固着してもよい。両端面にリブを設ける場合
は、中心部ハニカムコア体の熱的変形を十分に許容する
ようにすればよい。これらのリブを設けることにより排
気ガス浄化装置の耐振性や、中心部ハニカムコア体のス
コーピングによる離体など防止することができる。同様
に金属ケースを用いた場合、その開口端の少なくとも一
方にリブを設けることができる。
（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。
（実施例１） 第１図は、本考案の第一実施例になる排気ガス浄化装置
(1)の断面図であり、第２図は軸方向からみた正面図で
ある。
第１〜第２図に示されるように、排気ガス浄化装置(1)
は、中心部ハニカムコア体(21)と外側部ハニカムコア体
(22)に分離され、両者の分離部にステンレス製メッシュ
板(31)が介装される。本実施例においては、前記分離型
ハニカムコア体(21,22)が金属ケース(4)内に固着された
態様のものが示されている。
前記ハニカムコア体(21,22)は、耐熱性の薄肉板からな
る平板状帯材と、該平板状帯材を波形加工した波板状帯
材を相互に当接綱部を有するように重積し、次いで両者
を一括渦巻状に、かつ最外周面が平板状帯材となるよう
に巻回積層することにより製作される。なお、外側部ハ
ニカムコア体(22)は、巻回中心部に中心部ハニカムコア
体(21)が遊嵌しうるように巻回成形されることはいうま
でもないことである。この巻回積層により、排気ガスの
通路となる多数の網目状通気孔路は自動的に形成され
る。
前記平板状帯材として、例えばFe-Cr20%-Al5%の耐熱性
のステンレス綱、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綱などの厚さ0.
04mm、幅75mmのものが、そして波板状帯材として前記平
板状帯材を波形加工したものが使用される。各帯材にAl
を含有したステンレス綱を用いると、熱処理により帯材
表面にウイスカー状のγ-Al2O3が析出し、これが排気ガ
ス浄化用触媒を強固に担持するので好ましいものであ
る。
また、分離部材として、例えばステンレス綱（ＳＵＳ
３０４）製で線径φ0.12mmのワイヤーを30メッシュの平
織に編んだ幅75mmのメッシュ板が用いられる。
（実施例２） 第３図は、本考案の第二実施例になる排気ガス浄化装置
の第２図に相当する軸方向からみた一部を省略した（平
板状帯材と波板状帯材が巻回積層されている状態が図示
されていない。）正面図である。
本考案においては、ハニカムコア体が三つに分離(21,2
2,23)され、従つて二つの分離部材(31,32)が介装され、
及び金属ケースの開口部に十字状の補強リブ(5)が固着
されている点で、実施例１のものと相違する。
〔考案の効果〕
本考案の排気ガス浄化装置において、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コア体を、小径の
中心部ハニカムコア体と大径の外側部ハニカムコア体に
分離させるとともに、分離部に熱伸縮性の分離部材を介
在させているため、次のような優れた効果を奏する。
(i)この種の金属製排気ガス浄化装置において、中心部
と外周部の宿命的な大きな温度差に基づく熱的変形力の
外周部近傍への集中を、ハニカムコア体を分離型にする
ことにより効果的に分断させることができる。即ち、従
来の一体型のハニカムコア体を使用するものでは、熱的
変形力のハニカムコア体の外周面及び外周面近傍部位へ
の集中を避けることができず、ここでの各部材の剥離、
ヒビ割れ、破損が大きな問題であつたが、本考案におい
てはこれらの欠点が改善される。
(ii)前記(i)と関連して、排気ガス浄化装置の構成部材
の剥離、ヒビ割れ、破損が効果的に防止されるため、ハ
ニカムコア体の壁面にコーテイングされた高価な触媒層
が剥離せず、長期に安定した浄化効率を維持することが
できる。
(iii)分離型ハニカムコア体を金属ケース内に填装し、
固着してなるタイプの排気ガス浄化装置においても、金
属ケース面、金属ケースとハニカムコア体の当接部、外
側部ハニカムコア体の外周面及びその近傍部位への熱的
変形力の集中を同様に分断することができる。従つて、
本考案の排気ガス浄化装置は、これら部位の部材のヒビ
割れ、破損、部材間の剥離が抑制されるために長期に安
定した浄化効率を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本考案の第一実施例になる排気ガス浄化装置
の断面図であり、第２図は、第１図の軸方向からみた正
面図である。 第３図は、本考案の第二実施例になる排気ガス浄化装置
の軸方向からみた一部を省略した正面図である。 １…排気ガス浄化装置 ２１…中心部ハニカムコア体 ２２，２３…外側部ハニカムコア体 ３１，３２…ステンレス製メッシュ板 ４…金属ケース ５…リブ。

Claims (7)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項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、これを渦巻状に巻回積層
    して製作した軸方向に多数の網目状通気孔路を有する排
    気ガス浄化用触媒を担持させるためのハニカムコア体を
    用いてなる排気ガス浄化装置において、前記ハニカムコ
    ア体が、 (i)小径の中心部ハニカムコア体と大径の外側部ハニカ
    ムコア体に分離され、 (ii)前記中心部ハニカムコア体の外周面と外側部ハニカ
    ムコア体の内周面との間の分離部に分離部材が介装さ
    れ、かつ、 (iii)前記分離部材が、熱伸縮性のスチールウール、金
    属製メッシユ板、パンチングメタル板及びイクスパンデ
    ッドメタル板から選ばれたもので構成されること、 を特徴とする排気ガス浄化装置。
  2. 【請求項２】大径の外側部ハニカムコア体が複数の同心
    状のハニカムコア体に分離されるとともに、それぞれの
    分離部に分離部材が介装されたものである請求項第１項
    に記載の排気ガス浄化装置。
  3. 【請求項３】スチールウール、金属製メッシユ板がステ
    ンレス製である請求項第２項に記載の排気ガス浄化装
    置。
  4. 【請求項４】分離部材が平板状であるかまたは波板状の
    ものである請求項第１項に記載の排気ガス浄化装置。
  5. 【請求項５】ハニカムコア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装置。
  6. 【請求項６】ハニカムコア体の片端または両端面にリブ
    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
    浄化装置。
  7. 【請求項７】金属ケースの片開口部または両開口部にリ
    ブが固着されたものである請求項第５項に記載の排気ガ
    ス浄化装置。
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