JPH07136525A - メタル担体 - Google Patents
メタル担体Info
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Abstract
ら排出される排ガスを浄化するための触媒コンバータ用
メタル担体の耐久性を高めるための接合構造を提供する
ものである。 【構成】 耐熱合金性の平箔と波箔よりなるハニカム体
と外筒よりなり、ハニカム体の入側近傍と外周の数層を
接合したメタル担体において、入側接合部と出側端面か
ら離れた箇所で一横断的に接合し、外周強化層の内周と
同じ層は全周非接合とした接合構造。 【効果】 ハニカム体の内部に横断的接合部を設けたこ
とにより失火が発生してもハニカム体が飛散することが
なく、また非接合層により熱応力を緩和出来るので耐久
性がある。
Description
内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒コ
ンバータ用メタル担体の、耐久性を高めるための接合構
造に関するものである。
ための触媒コンバータの触媒子を付着させる担体にはセ
ラミックス担体が多く使用されているが、耐熱性、低圧
損および搭載性の点より、最近メタル担体の使用が増加
している。
厚さ50μm程度のステンレス鋼等の耐蝕、耐熱合金か
らなる金属箔の平箔2と、平箔をコルゲート加工した波
箔3とを相互に重ねて渦巻状に巻回して、あるいは積層
してハニカム体4を形成し、ハニカム体4を外筒5に収
納して形成されている。
ロジュウム等の排ガス浄化用の触媒を担持された後、例
えば自動車エンジンの排ガス系に搭載される。このよう
な使用法においては、メタル担体1は、エンジンからの
高温の排ガスによる激しい熱サイクル、あるいはエンジ
ンからの激しい振動を受けるが、もし損傷すると排気管
を閉鎖したり、あるいはエンジンのシリンダー内に破片
が入り込み、走行不能あるいはエンジンの破損に陥るた
め特に耐久性が重要視される。
来からハニカム体4の内部およびハニカム体4と外筒5
間は、ロウ付け、電子ビーム、レーザ溶接、抵抗溶接あ
るいは拡散接合、液相拡散接合等により接合されてい
る。
の温度分布例を示す。排ガスは矢印14の方向からメタ
ル担体に流入するが、半径方向および軸方向に温度差が
あり、またこの温度差も時間と共に連続的に変化する。
このようにメタル担体には半径方向および軸方向に温度
分布により熱応力が発生し、またその熱応力は時々刻々
と変化する。この熱応力によるハニカム体あるいはハニ
カム体と外筒間の破壊を防止するため、従来から接合構
造については種々の工夫がなされている。
爆発的に燃焼する失火に対しては、ハニカム体がバラバ
ラに飛散せぬような接合構造を採用しなければならな
い。そのため、例えば特開平4−71648号公報に
は、ハニカム入側端面近傍を接合し、ハニカム体出側の
接合強度を50%以下、あるいは接合長または接合箇所
を50%以下とし、ハニカム体の最外周から5周以内を
軸方向に接合し、外筒とハニカム体間は入側の接合領域
と重複しない軸方向部分で接合する方法が示されてい
る。しかし、このような接合構造は、出側の接合部が半
径方向では外筒と直結している状態になるため、熱応力
を緩和する部分がなく破壊してしまう。また軸方向では
出側の接合強度が入側の50%以下としているものの、
ハニカム体全長の熱膨張が、入側と出側の接合部の間に
作用するためハニカム体が破壊してしまう。
ム体の入側端面近傍の接合部から軸方向に離れ、さらに
出側端部からも離れたハニカム体内部の一横断面接合
し、軸方向に全長接合した外周強化層を設けた接合構造
が示されている。この接合構造では、ハニカム体内部の
一横断面接合部の位置は外筒とハニカム体間の接合部位
と重複している場合と、していない場合の両方が示され
ている。
近傍の接合部位と内部の接合部位間の距離が短くなり有
利になるが、内部接合部位と外筒とハニカム体接合部位
との距離が短くなるため、重複している場合は、特開平
4−71648号公報におけると同様に、外筒と直結状
態になるため、ハニカム体が半径方向に破壊する。また
重複していない場合も、同内部接合部位と、外筒とハニ
カム体との接合部位との距離が短くなり、言い換えると
自由長が短くなるため、ハニカム体あるいは外筒接合部
が損傷し易くなる問題がある。
のように熱応力あるいは失火に対して耐久性のある接合
構造を有するメタル担体を提供するものである。
属の平箔と、同箔をコルゲート加工して形成された波箔
を交互に巻回あるいは積層されたハニカム体と、それを
収容する耐熱合金性外筒よりなり、ハニカム体の入側端
面近傍が全面接合されると共に、同入側近傍の接合部か
ら軸方向に離れた箇所のハニカム体の出側近傍でハニカ
ム体と外筒が接合され、さらにハニカム体と外筒との接
合部に接する外周強化層が設けられている触媒コンバー
タ用メタル担体において、入側端面近傍の接合部と出側
端面より軸方向に離れた範囲内で、平箔と波箔が全てあ
るいは規則的に非接合部と接合部を設けて接合し、外周
強化層の内周と同じ層は全周非接合とした横断的接合部
を設けたことを特徴とするメタル担体を要旨とするもの
である。
い。理由は外筒5が平箔2と波箔3と比較して厚さが厚
く、また外気に曝されており、内部のハニカム体との温
度落差が大きいためである。また失火対策は、ハニカム
体が薄い箔で構成されているため、損傷は免れないの
で、損傷した箔の飛散防止である。
は、図1に示すようにハニカム体4の入側端面近傍7が
全面接合されると共に、ハニカム体4の出側近傍8で外
筒5と接合しており、その接合部を含んで最外層から数
層全面接合されて強化層9がある。そして入側端面近傍
の接合部7および出側端面10より軸方向に離れた範囲
内で、横断的接合部11が全面的にあるいは規則的に非
接合部を設けられ間欠的に接合されている。しかし、横
断的接合部11の中で、外筒5と接合しているハニカム
体の外周強化層9の内周層12と同じ層13は全周を非
接合としている。
層との関係を示す。外周強化層9の内周層は平箔15
で、その内側の波箔16とは接合されていない。当然、
同一断面においては外周強化層9の内側の平箔2と波箔
3は接合されていない。横断的接合部11の非接合層1
3は、外周強化層9の平箔15と同じ層の平箔は、外側
の波箔17とは接合しているが、内側の波箔16とは接
合されていない。しかし、非接合層の同一断面の内側の
平箔2と波箔3は全面的に、あるいは間欠的に接合され
ている。なお、18は各層の接合部を示す。
部11は、外周5とは非接合層13によって半径方向お
よび軸方向に縁が切れている。しかし、同層を除けば、
各層は入側端面近傍の接合部7と横断的接合部11で連
結されている。
5から受ける半径方向および軸方向の熱応力は、非接合
層13で分離され伝達出来ないため、ハニカム体4の損
傷を防止出来る。また不燃ガスが爆発的に燃える失火が
発生した場合は、入側端面近傍の接合部7と内部の横断
的接合部11の間で発生するが、通常は部分的あるいは
偏心して発生することが多く、ハニカム体全面で一瞬に
発生することはまれであるため、殆どハニカム体の飛散
は防止される。またたとえ全面で発生したとしても、非
接合層13から飛散するため、エンジン側へずれること
もなく、また直径も小さくなっているため、大きい被害
になることが少ない。
接合されている場合を示しているが、部分的に接合して
いる場合も、本発明の接合構造が採用出来る場合は有効
である。
る接合構造のメタル担体の耐久性を比較した。 担体サイズ:外径100mm、長さ100mm 外筒:フェライト系ステンレス鋼、板厚 1.5mm、外
径100mm 長さ100mm ハニカム体:フェライト系ステンレス鋼の平箔と波箔で
構成、外径97mm 長さ100mm、セル密度400セル/吋2 平箔と波箔:厚さ50μm、波箔波高さ1.2mm、波箔
ピッチ2.54mm 接合法:ハニカム体内部およびハニカム体と外筒間 ロ
ウ付け 従来の接合構造のメタル担体A:図5 本発明の接合構造のメタル担体B:図1
ccの自動車用エンジンの排気系に取付け、1サイクル
[加熱900℃×5分 冷却150℃×5分]の加熱冷
却試験を1000サイクル行った。試験後、両メタル担
体を検査したところ、メタル担体Aの入側端面の外周強
化層の内側で、ハニカム体が周方向に切断し、入側に飛
び出していた。これは入側端面近傍の接合部7と内部の
横断的接合部11の間で、軸方向の応力が発生し、入側
端面近傍の接合部7が突き上げられ強化層9との境界が
破損したためである。一方本発明のメタル担体Bにおい
ては、担体の出側において非接合層13の内側のハニカ
ム体が熱サイクルにより、箔が軸方向に1.2mm長くな
り飛び出していたが、損傷はなく良好な耐久性を示し
た。
は、エンジンの激しい熱サイクルに対しても耐久性があ
り、またハニカム体内部で発生する失火によってもハニ
カム体のズレ、飛出しが少なく、従来のメタル担体より
も安心して使用できる。また横断的接合部11の接合
は、1層を除いて全面接合でなく、規則的に非接合部と
接合部を設けた接合構造であっても、発生する熱応力が
小さくなっているため、ハニカム体の変形が少なく触媒
層の剥離脱落がなく浄化能を維持出来有効である。
分布例。
Claims (1)
- 【請求項1】 耐熱合金性金属の平箔と、同箔をコルゲ
ート加工して形成された波箔を交互に巻回あるいは積層
されたハニカム体と、それを収容する耐熱合金性外筒よ
りなり、ハニカム体の入側端面近傍が全面接合されると
共に、同入側近傍の接合部から軸方向に離れた箇所のハ
ニカム体の出側近傍でハニカム体と外筒が接合され、さ
らにハニカム体と外筒との接合部に接する外周強化層が
設けられている触媒コンバータ用メタル担体において、
入側端面近傍の接合部と出側端面より軸方向に離れた範
囲内で、平箔と波箔が全てあるいは規則的に非接合部と
接合部を設けて接合し、外周強化層の内周と同じ層は全
周非接合とした横断的接合部を設けたことを特徴とする
メタル担体。
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WO2021070691A1 (ja) * | 2019-10-08 | 2021-04-15 | 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 | 排気ガスの浄化に用いられるハニカムユニット及びハニカムユニットの製造方法 |
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- 1993-11-18 JP JP28955593A patent/JP3199936B2/ja not_active Expired - Lifetime
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