JPH06205988A

JPH06205988A - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH06205988A
Application number: JP5016818A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Usui; 正佳臼井
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1993-01-08
Filing date: 1993-01-08
Publication date: 1994-07-26

Abstract

(57)【要約】【目的】排気ガス浄化装置の主要な構成要素である排
気ガス浄化用触媒を担持するためのメタルハニカム担体
として、三つ以上の分割されたブロック（Ｈ₁〜Ｈ_n，
ｎ≧３）で、かつ各ブロックを平板状帯材と波板状帯材
の単純な積層構造のもので構成し、製造の容易性はもと
より優れた耐久性（耐熱サイクルなど）という効果を達
成する。【構成】メタルハニカム担体は、(i) メタルハニカム
体（Ｈ）の中心点（ＨＣ）を通る三以上の分割面におい
て、相互に一体的に接合される三個以上の分割されたブ
ロック（Ｈ₁〜Ｈ_n）で構成され、かつ、(ii) 分割さ
れた、各ブロック（Ｈ₁〜Ｈ_n）は、一体的接合により
所望の断面形状を有するメタルハニカム担体を与えるも
のであり、更に、(iii) 分割された各ブロック（Ｈ₁〜
Ｈ_n）は、相互に一体的に接合する面が中心点（ＨＣ）
において所望の角度で中折れする薄肉金属板製の平板状
帯材で構成され、その他の部位が各ブロックの外形形状
にあわせて前記平板状帯材と薄肉金属板製の波板状帯材
とを交互に積層して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、自動車の排気
ガス浄化手段として排気管系統に介装されて使用される
排気ガス浄化装置に関する。更に詳しくは、本発明は、
排気ガス浄化装置の主要な構成要素である排気ガス浄化
用触媒を担持するためのメタルハニカム担体として、耐
久性（耐熱サイクル性など）に優れた構造のものを採用
した排気ガス浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の自動車の排気ガス浄化装
置において、その主要な構成要素である排気ガス浄化用
触媒を担持させるための担体（キャリアー）として、セ
ラミック製のモノリスタイプのものに代わって金属（メ
タル）製のモノリスタイプのものが注目されて来てい
る。一般に、金属製モノリスタイプの担体を使用した排
気ガス浄化装置は、耐熱性の薄肉鋼板の平板状帯材と波
板状帯材を相互に当接するように重積し、これを一括渦
巻状に巻回成形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（以下セルという。）を有す
るハニカム状積層体（以下、メタルハニカム担体とい
う。）と、前記メタルハニカム担体を内部に収容し、固
着するための両端が開口した筒状の金属製ケーシング
（以下、メタルケーシングという。）とから構成される
ものである。

【０００３】そして、前記メタルハニカム体とメタルケ
ーシングとは、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による高い温度雰囲気下で生起す
る熱膨脹や熱的応力に耐えるように、また自動車走行時
の激しい振動に耐え得るようにろう接または溶接などに
より強固に固着される。なお、メタルハニカム担体を構
成する平板状帯材と波板状帯材の当接部は種々の方法及
び態様により固着されることはいうまでもないことであ
る。

【０００４】前記した渦巻状巻回タイプのメタルハニカ
ム担体は、セラミック製モノリスタイプのものと比較し
て種々の点で優れているものの、前記した厳しい熱的条
件下で生起する大きな熱応力に対して、まだ改善の余地
を残すものである。特に、メタルケーシングの内壁面と
当接するメタルハニカム担体の外周部及びその近傍部位
に過大な熱応力が集中、集積するため、担体を構成する
平板状帯材や波板状帯材が座屈したり、破損や亀裂など
を起こし、排気ガス浄化装置の耐久性を低下させる。

【０００５】最近、前記した渦巻状巻回タイプのメタル
ハニカム担体にかえて、ハニカム構造の担体を構成する
最小単位、即ち当接関係にある一組の平板状帯材と波板
状帯材から成る最小単位において、その最小単位の端部
が夫々、メタルケーシングの内壁面に当接する構造のも
のが提案されている。例えば、特開昭６２−２７３０５
０号、特開昭６２−２７３０５１号、特開平１−２１２
６３７号、同４−２２７８５５号などに放射状タイプ、
Ｓ字状タイプ（巴状）、Ｘ−ラップタイプのメタルハニ
カム担体が提案されている。

【０００６】この種のものは、前記した渦巻状巻回タイ
プのメタルハニカム担体が一つの最小単位の端部がメタ
ルケーシングの内壁面に当接するのに対し、所望の数の
複数の最小単位の端部がメタルケーシングの内壁面に当
接するため、各端部において熱応力を吸収、緩和するこ
とができるため、耐久性に優れるものである。しかしな
がら、前記した非渦巻状巻回タイプのメタルハニカム担
体においては、担体を製作するのが困難であったり、最
小単位の端部、特に波板状帯材の端部のメタルケーシン
グに当接する態様が、メタルケーシングの内壁面に複数
の波の頂部が当接するようになるため、熱応力の吸収、
緩和の効果が低いなどの欠点を有するものである。

【０００７】更に、非渦巻状巻回タイプのメタルハニカ
ム担体として、最近、メタルハニカム担体を複数のブロ
ックから成るもので構成することが提案されている。例
えば、特開平４−１３５６４４号、同４−１１００４３
号、同４−１１００４４号などが提案されているが、こ
れらはいずれも二つの分割されたブロックを中央部で接
合したり、あるいは嵌合して断面がほぼ楕円形（トラッ
クフィールド型）のメタルハニカム担体とするものであ
る。なお、これら提案の主たる目的は、巻回タイプのメ
タルハニカム担体などにみられる構造上の欠点、即ちメ
タルハニカム担体の製作上不可避的に形成される中央部
の空隙（空間）をなくすことにある。しかしながら、前
記メタルハニカム担体を二つのブロックから構成するも
のにおいては、各ブロックを製造するのが煩雑であった
り、特に担体外周部及びその近傍部位の耐久性が不十分
なものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来の渦巻状巻回タイプおよび非渦巻状巻回タイプのメタ
ルハニカム担体の欠点を解消するために案出されたもの
である。本発明者は、前記した従来技術の問題点につい
て鋭意、検討した結果、メタルハニカム担体を三つ以上
のブロクで構成するとともに、各ブロックを平板状帯材
と波板状帯材を交互に積層した単純な積層タイプのもの
で構成したとき、担体中央部の空隙部の解消や中央部に
みられるスコーピングの解消はもとより、担体外周部及
びその近傍部位の耐久性が改善されることを見い出し、
本発明を完成するに至った。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明は、排気ガス用浄化触媒を担持するためのメタルハ
ニカム担体（Ｈ）、及び前記メタルハニカム担体（Ｈ）
を収納し固着するためのメタルケーシング、とから成る
排気ガス浄化装置において、前記メタルハニカム担体
（Ｈ）が、(i) メタルハニカム体（Ｈ）の中心点（Ｈ
Ｃ）を通る三以上の分割面において、相互に一体的に接
合される三個以上の分割されたブロック（Ｈ₁〜Ｈ_n）
で構成され、かつ、(ii) 分割された、各ブロック（Ｈ
₁〜Ｈ_n）は、一体的接合により所望の断面形状を有す
るメタルハニカム担体（Ｈ）を構成するものであり、更
に、(iii) 分割された各ブロック（Ｈ₁〜Ｈ_n）は、相
互に一体的に接合する面が中心点（ＨＣ）において所望
の角度で中折れする薄肉金属板製の平板状帯材で構成さ
れ、その他の部位が各ブロックの外形形状にあわせて前
記平板状帯材と薄肉金属板製の波板状帯材とを交互に積
層して構成されたものである、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。

【００１０】以下、本発明の技術的構成及び実施態様を
図面を参照して詳しく説明する。なお、本発明は、図示
のものに限定されないことはいうまでもないことであ
る。

【００１１】前記したように、本発明は、排気ガス浄化
装置の主要な構成要素である排気ガスの浄化用触媒を担
持させるためのメタルハニカム担体の構造に大きな特徴
点を有するものである。周知のように、従来の、排気ガ
ス浄化装置（Ａ′）は図１１に示される構造のものであ
る。図１１に示される従来の排気ガス浄化装置（Ａ′）
は、耐熱性の薄肉金属板製の平板状帯材（１′）と波板
状帯材（２′）を巻回成形して製作した巻回タイプのメ
タルハニカム担体（Ｈ′）と、該担体を内部に収容し、
固着するためのメタルケーシング（Ｃ′）から構成され
るものである。なお、図中、（３′）は、排気ガスの通
気孔路となるセルである。本発明は、前記した従来のメ
タルハニカム担体（Ｈ′）にかえて、新しい構造のメタ
ルハニカム担体（Ｈ）を使用する点に特徴を有する。以
下本発明の排気ガス浄化装置（Ａ）、特にその主要な構
成要素であるメタルハニカム担体（Ｈ）の実施態様につ
いて、図面を参照して詳しく説明する。

【００１２】図１は、本発明の第一実施例の排気ガス浄
化装置（Ａ）の正面図である。図示されるように、該浄
化装置（Ａ）を構成するメタルハニカム担体（Ｈ）は断
面形状が円形であり、その中心点（ＨＣ）を通る三つの
分割面において、三つに分割されたブロック（Ｈ₁〜Ｈ
₃）から成るものである。更に、本発明のメタルハニカ
ム担体（Ｈ）は、前記したように三つに分割されるとと
もに、各ブロック（Ｈ₁〜Ｈ₃）は、各ブロックが分割
面で相互に当接する面を平板状帯材（１）で構成し、そ
の他の部位は各ブロックの外形形状（図１の場合、最外
周面は円柱面である）にあわせて前記平板状帯材（１）
と薄肉金属板製の波板状帯材（２）とを交互に積層して
構成されることに特徴を有する。前記した分割された各
ブロック（Ｈ₁〜Ｈ₃）は、分割面において相互に強固
に固着され、耐久性の優れたメタルハニカム担体（Ｈ）
とされる。

【００１３】本発明において、メタルハニカム担体
（Ｈ）の中心点（ＨＣ）を通る分割面の数（ｎ）は、後
述するように三つのものに限定されず所望の数であって
よい（Ｈ＝Ｈ₁〜Ｈ_n，ｎ≧３）。また、各分割面の交
角は、メタルハニカム担体（Ｈ）の断面形状が円形の場
合、各ブロックに熱応力に対する均等な耐久性をもたせ
るために、３６０゜／ｎに決定することが好ましい。前
記した交角は、後述するメタルハニカム担体（Ｈ）の断
面形状が楕円形状、レーストラック形状などにより３６
０゜／ｎ以外の値を採用してよいことはいうまでもない
ことである。

【００１４】本発明において、前記メタルハニカム担体
（Ｈ）を構成する分割されたブロック（Ｈ₁〜Ｈ_n）を
製作するために使用される平板状帯材（１）としては、
通常のメタルモノリスタイプの主触媒担持母体（ＭＣ）
の製作に使用されている帯材、例えばクロム鋼（クロム
13〜25％）、Ｆe −Ｃr 20％−Ａl ５％などの耐熱
性のステンレス鋼、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酸化性のステンレス鋼などの
厚さ０．０４mm〜０．１mmの帯材を使用する。また、波
板状帯材（２）として、前記平板状帯材（１）から所定
の略正弦波もしくは略台形波を有するように波付加工し
たものが使用される。特に，平板状帯材（１）と波板状
帯材（２）にＡｌを含有させたものやあるいはその表面
にＡｌ層を設けたものを熱処理して、その表面にウィス
カー状もしくはマッシュルーム状のアルミナ（Ａｌ₂Ｏ
₃）層を析出させたものが好ましい。前記ウィスカー状
などのアルミナ層は、Ｐt ，Ｐd ，Ｒh などの排気ガス
浄化用触媒を担持するためのウォッシュコート層を強固
に保持することができるので好ましいものである。

【００１５】本発明の排気ガス浄化装置（Ａ）は、前記
のようにして構成されたメタルハニカム体（Ｈ）を、メ
タルケーシング（Ｃ）内に填装し、固着して製作される
ものである。前記したメタルケーシング（Ｃ）は、メタ
ルハニカム体（Ｈ）を内部に収容し固着するためのもの
であり、両端が開口し、ハニカム体（Ｈ）の断面形状と
同じ形状のものであれば何らの制約を受けるものではな
い。前記したメタルケーシング（Ｃ）の素材として、前
記メタルハニカム担体を構成する帯材（１，２）と同種
の耐熱鋼を用いてもよいし、更に耐熱耐食性に富むもの
を用いてもよい。また、外側部分の金属材料を内側部分
より耐熱耐食性に富むものとした二重構造のもの、具体
的には内側部分にフェライト系ステンレス鋼を、外側部
分にオーステナイト系ステンレス鋼を使用したものを用
いてもよい。

【００１６】図２は、本発明の第二実施例の排気ガス浄
化装置（Ａ）の正面図である。図１に示される第一実施
例と大きく相違する点は、三つに分割されたブロック
（Ｈ₁〜Ｈ₃）が、一体的に接合されたときに略三角形
の断面形状を有するメタルハニカム担体（Ｈ）を与える
ように構成されている点である。その他の技術的構成
は、第一実施例と同じである。

【００１７】図３は、本発明の第三実施例の排気ガス浄
化装置（Ａ）の正面図である。図１に示される第一実施
例と大きく相違する点は、四つに分割されたブロック
（Ｈ₁〜Ｈ₄）を用いて、円形の断面形状を有するメタ
ルハニカム担体（Ｈ）が構成されるという点である。

【００１８】図４は、本発明の第四実施例の排気ガス浄
化装置（Ａ）の正面図である。第四実施例の特徴点は、
四つに分割されたブロック（Ｈ₁〜Ｈ₄）が、一体的に
接合されたときに楕円の断面形状を有するメタルハニカ
ム担体（Ｈ）を与えるように構成されている点である。
その他の技術的構成は、第一実施例と同じである。

【００１９】図５は、本発明の第五実施例の排気ガス浄
化装置（Ａ）の正面図である。第五実施例は、前記第四
実施例の変形例である。即ち、第四実施例が担体の中心
点（ＨＣ）を通る分割面の交角が９０゜（３６０゜／
ｎ，ｎ＝４）であるのに対し、第五実施例のものは図示
の通り９０゜でない点で相違する。その他の技術的構成
は、第一実施例と同じである。

【００２０】図６は、本発明の第六実施例の排気ガス浄
化装置（Ａ）の一部を省略した拡大正面図である。第六
実施例と前記第一〜第五実施例と大きく相違する点は、
メタルハニカム担体（Ｈ）を構成する各ブロック（図６
には第一ブロックＨ₁が図示されている。）において、
該ブロック（Ｈ₁）を製作するために使用される平板状
帯材（１）の構造の点にある。即ち、第六実施例におい
て、ブロック（Ｈ₁）の構成部材である平板状帯材
（１）はメタルケーシング（Ｃ）の内壁面に当接する端
部に、該メタルケーシング（Ｃ）の内壁面に面状に当接
する略Ｌ字形状の面状当接端（１１）を有している点に
特徴を有する。前記平板状帯材（１）の面状当接端（１
１）により、各平板状帯材（１）はメタルケーシング
（Ｃ）の内壁面に対し、面状に当接し、固着される。即
ち、ブロック（Ｈ₁）はメタルケーシング（Ｃ）の内壁
面に強固に固着されることになる。なお、第六実施例の
ものと比較して他の実施例においては、平板状帯材
（１）がメタルケーシング（Ｃ）の内壁面に点状に当接
し、固着されるため、各ブロックとメタルケーシングの
固着強度は低くなる。

【００２１】図７〜図９は、前記第六実施例で使用した
平板状帯材（１）の構造（面状当接端）の変形例を示す
ものである。即ち、(i) 図７は、平板状帯材（１）の面
状当接端（１１）が略コ字形状のもの、(ii) 図８は、
平板状帯材（１）の面状当接端（１１）が略Ｊ字形状の
もの、(iii) 図９は、平板状帯材（１）の面状当接端
（１１）がループ形状のもの、であることを示すもので
ある。図１０は、波板状帯材（２）の方に面状当接端
（２１）を設けた態様を示している。即ち、面状当接端
（２１）は、波板状帯材（２）の先端部を折曲げて平面
状にしたものである。

【００２２】

【発明の効果】本発明の排気ガス浄化装置は、その主要
な構成要素であるメタルハニカム担体（Ｈ）は、その中
心点を通る三以上の分割面において、相互に一体的に接
合される三個以上の分割されたブロック（Ｈ₁〜Ｈ_n）
により構成される。しかも、各ブロック（Ｈ₁〜Ｈ_n）
は、耐熱性の薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材を
交互に積重ねた積層タイプのもので構成される。このた
め、本発明の排気ガス浄化装置は、次のような優れた効
果を奏する。 (i) 各ブロック（Ｈ₁〜Ｈ_n）は、メタルハニカム担体
（Ｈ）の中心点（ＨＣ）及び該中心点（ＨＣ）を通る分
割面において、相互に一体的に接合されてメタルハニカ
ム担体（Ｈ）を構成する。このため、例えば従来の巻回
タイプのメタルハニカム担体にみられる中心部の空隙
（空間）部をなくすことができる。これは、担体中心部
における排気ガスの浄化能を向上することに通じる。

【００２３】(ii) 各ブロック（Ｈ₁〜Ｈ_n）は、相互
に分割面において面接合するため、その接合強度が大き
い。これは、例えば従来の巻回タイプのメタルハニカム
担体にみられた、ハニカム担体内部の温度分布の相違
（中心部から外周部にかけての温度勾配）による中心部
の飛出し現象（スコーピング、フィルムアウト）を防止
することに通じる。

【００２４】(iii) 従来のメタルハニカム担体、例えば
巻回タイプのメタルハニカム担体において、耐久、担体
の外周部（メタルケーシングの内壁面と接する部位）及
びその近傍部位の平板状帯材及び／又は波板状帯材の座
屈、破損、亀裂成長などは大きな問題であり、このため
非巻回タイプの担体が提案されている。より具体的に
は、放射状タイプ、Ｓ字状タイプ（巴状）あるいはＸ−
ラップタイプなどのものが提案されているが、これらは
製造面で困難をきたしたり、かつ耐久面の向上にまだ改
善の余地を残すものである。この点、本発明の排気ガス
浄化装置においては、その主要な構成要素であるメタル
ハニカム担体は、平板状帯材と波板状帯材から成る所望
の数のブロック体から製作されるため製造面もコストメ
リットがあり、かつ耐久性の改善効果が大きいものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の排気ガス浄化装置の正
面図である。

【図２】本発明の第二実施例の排気ガス浄化装置の正
面図である。

【図３】本発明の第三実施例の排気ガス浄化装置の正
面図である。

【図４】本発明の第四実施例の排気ガス浄化装置の正
面図である。

【図５】本発明の第五実施例の排気ガス浄化装置の正
面図である。

【図６】本発明の第六実施例の排気ガス浄化装置の一
部省略した拡大正面図であり、使用される第一態様の平
板状帯材の構造を説明する図である。

【図７】本発明において使用される第二態様の平板状
帯材の構造を説明する図である。

【図８】本発明において使用される第三態様の平板状
帯材の構造を説明する図である。

【図９】本発明において使用される第四態様の平板状
帯材の構造を説明する図である。

【図１０】本発明において使用される第一態様の波板
状帯材の構造を説明する図である。

【図１１】従来の排気ガス浄化装置の斜視図である。

【符号の説明】

Ａ……………… 排気ガス浄化装置Ｈ……………… メタルハニカム担体Ｈ₁〜Ｈ_n…… ブロックＨＣ…………… メタルハニカム担体の中心点１……………… 平板状帯材２……………… 波板状帯材３……………… セル（網目状通気孔路）１１，１２…… 面状当接端

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガス用浄化触媒を担持するためのメ
タルハニカム担体（Ｈ）、及び前記メタルハニカム担体
（Ｈ）を収納し固着するためのメタルケーシング、とか
ら成る排気ガス浄化装置において、前記メタルハニカム
担体（Ｈ）が、 (i) メタルハニカム体（Ｈ）の中心点（ＨＣ）を通る三
以上の分割面において、相互に一体的に接合される三個
以上の分割されたブロック（Ｈ₁〜Ｈ_n）で構成され、
かつ、 (ii) 分割された、各ブロック（Ｈ₁〜Ｈ_n）は、一体
的接合により所望の断面形状を有するメタルハニカム担
体（Ｈ）を構成するものであり、更に、 (iii) 分割された各ブロック（Ｈ₁〜Ｈ_n）は、相互に
一体的に接合する面が中心点（ＨＣ）において所望の角
度で中折れする薄肉金属板製の平板状帯材で構成され、
その他の部位が各ブロックの外形形状にあわせて前記平
板状帯材と薄肉金属板製の波板状帯材とを交互に積層し
て構成されたものである、ことを特徴とする排気ガス浄
化装置。
【請求項２】メタルハニカム体（Ｈ）が、３個の分割
されたブロック（Ｈ＝Ｈ₁〜Ｈ₃）で構成される請求項
１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】メタルハニカム体（Ｈ）が、４個の分割
されたブロック（Ｈ＝Ｈ₁〜Ｈ₄）で構成される請求項
１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】メタルハニカム体（Ｈ）の断面形状が、
略円形、略楕円形、略レーストラック状形、略三角形の
ものである請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】メタルケーシングの形状が、メタルハニ
カム体（Ｈ）の断面形状に対応するものである請求項４
に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】分割された各ブロック（Ｈ₁〜Ｈ_n）を
構成する平板状帯材と波板状帯材がメタルケーシングの
内壁面と当接する部位において、少なくとも一方の帯材
の先端部が、メタルケーシングの内壁面に面状に当接す
る面状当接端を有するものである請求項１に記載の排気
ガス浄化装置。
【請求項７】面状当接端が、平板状帯材の先端部をＬ
字形状、コ字形状、Ｊ字形状またはループ形状にしたも
のである請求項６に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項８】面状当接端が、波板状帯材の先端部を折
曲げて平面状にしたものである請求項６に記載の排気ガ
ス浄化装置。