JPH06173669A - 排気ガス浄化触媒用メタル担体 - Google Patents

排気ガス浄化触媒用メタル担体

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JPH06173669A
JPH06173669A JP4329127A JP32912792A JPH06173669A JP H06173669 A JPH06173669 A JP H06173669A JP 4329127 A JP4329127 A JP 4329127A JP 32912792 A JP32912792 A JP 32912792A JP H06173669 A JPH06173669 A JP H06173669A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
honeycomb body
outer cylinder
cylinder
intermediate cylinder
metal carrier
Prior art date
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Pending
Application number
JP4329127A
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English (en)
Inventor
Norio Yamagishi
典生 山岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ハニカム体を断熱材を介して保持したメタル担
体において、高温時のハニカム体の変形を防止する。 【構成】ハニカム体1と、ハニカム体1を収納する外筒
2と、ハニカム体1と外筒2との間に介在された中間筒
3と、中間筒3と外筒2との間及び中間筒3とハニカム
体1との間にそれぞれ介在された熱膨張性のシール材
4,5と、からなり、中間筒3は熱負荷時において少な
くとも外筒2の熱膨張割合よりも大きい膨張割合をもつ
ことを特徴とする。中間筒3の熱膨張により、シール材
4とハニカム体1の膨張スペースが確保される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車などの内燃機関
の排気系に装着され、排気ガス浄化触媒として用いられ
るメタル担体に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車に搭載される排気ガス浄化触媒の
触媒容器としては、従来よりセラミックス製のモノリス
担体が主流であった。しかしセラミックス製であるがた
めに、熱伝導性が低く始動初期の触媒活性が低くなるこ
と、取扱を慎重にしなければならないこと、などの不具
合があり、近年では金属箔ハニカム構造のメタル担体に
移行しつつある。
【0003】このメタル担体は、箔状の平板とその平板
を波状に加工した波板とを重ねて一体的に巻回されたハ
ニカム体と、ハニカム体を収納する外筒とから構成さ
れ、平板と波板及びハニカム体と外筒とを接合した構造
が知られている。ところがメタル担体は素材が金属であ
るため、その熱伝導性の高さによりハニカム体から外筒
を介して放熱が生じ、始動時の昇温特性や保温性が悪い
という欠点がある。また振動により異音が発生する場合
もある。
【0004】そこで、ハニカム体と外筒との間に断熱材
を介在させることが提案されている。例えば実開昭63
−140118号公報には、外筒とハニカム体の間に熱
膨張性の断熱材を配置したメタル担体であって、その断
熱材と排気ガスとの直接接触による劣化を防止するため
に、ハニカム体又は外筒から径方向に延びる一対の突起
を設け、その一対の突起間に断熱材を配置する構成が開
示されている。また実開昭63−140123号公報に
は、上記公報と同じ目的のために、シールプレートで被
覆された断熱材を外筒とハニカム体の間に介在させたメ
タル担体が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、外筒とハニ
カム体の間に熱膨張性の断熱材を介在させたメタル担体
では、触媒として使用時に高温となると、断熱材自体の
膨張によりハニカム体が縮径する方向に過度に押圧され
て変形する場合がある。高温時に変形したハニカム体は
冷却時に収縮すると外径がさらに小さくなり、断熱材に
よる保持力が低下して外筒からのずれや脱落が生じる場
合もある。
【0006】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、ハニカム体を断熱材を介して保持したメタ
ル担体において、高温時のハニカム体の変形を防止する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の排気ガス浄化触媒用メタル担体は、平板及び波板か
ら形成されたハニカム体と、ハニカム体を収納する外筒
と、ハニカム体と外筒との間に介在された中間筒と、中
間筒と外筒との間及び中間筒とハニカム体との間にそれ
ぞれ介在された熱膨張性のシール材と、からなり、中間
筒は熱負荷時において少なくとも外筒の熱膨張割合より
も大きい膨張割合をもつことを特徴とする。
【0008】なお熱膨張割合を説明すると、外筒内周面
とハニカム体外周面との間隔をA、中間筒内周面とハニ
カム体外周面との間隔をBとし、また、熱負荷による膨
張時における外筒内周面とハニカム体外周面との間隔を
A’、中間筒内周面とハニカム体外周面との間隔をB’
とした場合に、外筒の膨張割合はA’/Aで表され、中
間筒の膨張割合はB’/Bで表される。そして本発明で
は、B’/B>A’/Aの条件が満たされている。
【0009】
【作用】本発明のメタル担体では、触媒反応時などにハ
ニカム体が高温となると、その熱はシール材から中間筒
及び外筒にも伝わり、シール材、中間筒及び外筒も熱膨
張する。中間筒やシール材のない部分では、外筒がハニ
カム体から直接熱の放射を受けて熱が伝わる。したがっ
てハニカム体には、自身の膨張とシール材の膨張とが加
わって、シール材から縮径する方向の熱応力が作用す
る。
【0010】ところが本発明では、中間筒は熱負荷時に
おいて少なくとも外筒の熱膨張割合よりも大きい膨張割
合をもっている。したがって中間筒が熱膨張することに
より、中間筒とハニカム体の間にはシール材及びハニカ
ム体の膨張スペースが確保され、シール材がハニカム体
を過度に押圧するのが防止される。
【0011】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 (実施例1)図1に本発明の一実施例のメタル担体を示
す。このメタル担体は、箔状の平板及び波板が重ねられ
てロール状に巻回されてなるハニカム体1と、外筒2
と、ハニカム体1と外筒2の間に介在された中間筒3
と、中間筒3とハニカム体1の間に介在され雲母を主成
分とし熱膨張性の断熱材からなる第1シール材4と、中
間筒3と外筒2の間に介在され第1シール材と同一材質
の第2シール材5と、から構成されている。
【0012】ハニカム体1は、板厚0.05mmのFe
−20Cr−5Al合金製の平板と、その平板から形成
された波板とから形成され、その線膨張率C1 は13.
6×10-6/℃である。外筒2はフェライト系ステンレ
ス430MTから形成された板厚1.5mmの円筒状を
なし、その線膨張率C2 は12.5×10-6/℃であ
る。
【0013】中間筒3は、ハニカム体1と同様のFe−
20Cr−5Al合金から形成され、その厚さは0.5
mmである。またその長さは、ハニカム体1及び外筒2
の長さより若干短くされている。そしてその線膨張率C
3 は、ハニカム体1と同様の13.6×10-6/℃であ
る。ここで、中間筒3は、熱負荷時において少なくとも
外筒2の熱膨張割合よりも大きい膨張割合をもってい
る。これを図2を参照しながら説明する。
【0014】熱負荷前の状態におけるハニカム体1の外
径をk、外筒2の内径をl、中間筒3の内径をmとし、
外筒2内周面とハニカム体1外周面との間隔をA、中間
筒3内周面とハニカム体1外周面との間隔をBとする。
また、熱負荷による膨張時におけるハニカム体1の外径
をk’、外筒2の内径をl’、中間筒3の内径をm’と
し、外筒2内周面とハニカム体1外周面との間隔を
A’、中間筒3内周面とハニカム体1外周面との間隔を
B’とする。
【0015】すると、外筒2の膨張割合はA’/Aで表
され、中間筒3の膨張割合はB’/Bで表される。そし
て本実施例では、熱負荷による膨張時には、B’/B>
A’/Aの条件が満たされている。次に、この膨張割合
を具体的に算出する方法を示す。熱負荷時のハニカム体
1の表面温度をT1 、外筒2の内周面の温度をT2 、中
間筒3の内周面の温度をT3 とすると、A=l−k,
A’=l’−k’である。l’=(1+C2 ×T2 )×
lであり、k’=(1+C1 ×T1 )×kであるから、
A’=(1+C2 ×T2 )×l−(1+C1 ×T1 )×
kと表される。したがってA’/Aは、 A’/A={(1+C2 ×T2 )×l−(1+C1 ×T
1 )×k}/(l−k)となる。
【0016】また同様にして B’/B={(1+C3 ×T3 )×m−(1+C1 ×T
1 )×k}/(m−k)となる。本実施例のメタル担体
使用時には、ハニカム体1の表面温度T1 及び中間筒3
の内周面の温度T3 は共に900℃であり、外筒2の内
周面の温度T2 は370℃であった。またk=49.
5、l=55.0を代入して計算すると、A’/A=
0.93609、B’/B=1.01224となり、
B’/B>A’/Aの条件が満たされている。
【0017】すなわち熱負荷時には中間筒3の膨張割合
が外筒2の膨張割合より大きくなっているため、中間筒
3とハニカム体1の間にハニカム体1と第1シール材4
の膨張スペースが確保され、第1シール材4がハニカム
体1を過度に押圧するのが防止されている。 (実施例2)図3に本発明の第2の実施例のメタル担体
を示す。このメタル担体は、ハニカム体1の両端部に幅
の短い中間筒3がそれぞれ介在し、それぞれの中間筒3
とハニカム体1との間及び中間筒3と外筒の間には、そ
れぞれ幅の短い第1シール材4と第2シール材5が介在
していること以外は実施例1と同様である。
【0018】このメタル担体では、軸方向中央部分のハ
ニカム体1と外筒2の間にはリング状の間隙6が形成さ
れ、膨張の自由度が高くなっているとともに空気による
断熱作用が得られている。なお、中間筒3を用いずに第
1シール材4と第2シール材のみでハニカム体1の両端
を保持したこと以外は同一の従来例のメタル担体を作製
し、この実施例2のメタル担体と共に冷熱サイクル試験
に供した。試験条件は、最高温度900℃の排気ガス中
に9分間保持し、次いで150℃で9分間保持するのを
1サイクルとした。その結果、従来例のメタル担体では
60サイクルでハニカム体の変形によるずれが発生した
のに対し、実施例2のメタル担体では900サイクル経
過後もハニカム体の変形やずれは発生しなかった。 (実施例3)上記した実施例1及び実施例2のメタル担
体では、第1シール材4及び第2シール材5に排気ガス
が直接接触するため劣化が生じる心配がある。そこで本
実施例では、図4〜図7に示すように中間筒3を断面H
字形状とするとともに、ハニカム体1及び外筒2の少な
くとも一方にフランジ部を設け、シール材に排気ガスが
直接接触するのを防止するようにした。
【0019】すなわち図4に示すように、ハニカム体1
に断面コの字状の保持部材7を介して第1シール材4を
保持し、保持部材7のフランジ部70が中間筒3のフラ
ンジ30の内側に入るように構成されている。これによ
り排気ガスが直接第1シール材4と接触するのが防止さ
れるとともに、フランジ部70とフランジ30は干渉し
ないのでハニカム体1の膨張も妨げられない。
【0020】図5では、図4とは逆に外筒2に保持部材
7を設けた例を示し、この場合は第2シール材5の劣化
が防止される。また図6及び図7では、ハニカム体1と
外筒2の両方に保持部材7を設けた例を示している。こ
の場合は、第1シール材4と第2シール材5の両方の劣
化を防止することができる。熱膨張を考慮すると、図7
のように外筒2に設けられる保持部材7のフランジ部7
0を、中間筒3のフランジ30の内側に配置するのが望
ましい。
【0021】なお、中間筒3を断面H字形状とすること
で、中間筒の剛性も向上する。
【0022】
【発明の効果】すなわち本発明の排気ガス浄化触媒用メ
タル担体によれば、熱負荷時のハニカム体の変形が防止
されるため、メタル担体の排気ガス浄化性能の低下が防
止され、かつハニカム体の外筒からのずれや脱落が防止
されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のメタル担体を一部破断して
示す斜視図である。
【図2】膨張割合の算出方法の説明のための説明図であ
る。
【図3】本発明の第2の実施例のメタル担体を一部破断
して示す斜視図である。
【図4】本発明の第3の実施例のメタル担体の要部断面
図である。
【図5】本発明の第3の実施例のメタル担体の他の態様
を示す要部断面図である。
【図6】本発明の第3の実施例のメタル担体の他の態様
を示す要部断面図である。
【図7】本発明の第3の実施例のメタル担体の他の態様
を示す要部断面図である。
【符号の説明】
1:ハニカム体 2:外筒 3:
中間筒 4:第1シール材 5:第2シール材 6:
間隙
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 7/08 ZAB A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平板及び波板から形成されたハニカム体
    と、該ハニカム体を収納する外筒と、該ハニカム体と該
    外筒との間に介在された中間筒と、該中間筒と該外筒と
    の間及び該中間筒と該ハニカム体との間にそれぞれ介在
    された熱膨張性のシール材と、からなり、該中間筒は熱
    負荷時において少なくとも該外筒の熱膨張割合よりも大
    きい膨張割合をもつことを特徴とする排気ガス浄化触媒
    用メタル担体。
JP4329127A 1992-12-09 1992-12-09 排気ガス浄化触媒用メタル担体 Pending JPH06173669A (ja)

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JP4329127A JPH06173669A (ja) 1992-12-09 1992-12-09 排気ガス浄化触媒用メタル担体

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JP4329127A JPH06173669A (ja) 1992-12-09 1992-12-09 排気ガス浄化触媒用メタル担体

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ID=18217928

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JP4329127A Pending JPH06173669A (ja) 1992-12-09 1992-12-09 排気ガス浄化触媒用メタル担体

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JP (1) JPH06173669A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001031175A1 (de) * 1999-10-28 2001-05-03 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Wabenkörper mit mehrlagigem mantel
JP2012154316A (ja) * 2011-01-06 2012-08-16 Ibiden Co Ltd 排ガス処理装置
JP2015166296A (ja) * 2014-03-04 2015-09-24 日本碍子株式会社 ハニカム構造体

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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