JPH10235205A

JPH10235205A - 金属製触媒コンバータおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH10235205A
Application number: JP9042015A
Authority: JP
Inventors: Tamio Noda; 多美夫野田; Tadayuki Otani; 忠幸大谷
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】コンバータのハニカム体の径方向の熱応力を
より緩和吸収するのみならず、軸方向の熱応力をも十分
に吸収し、かつ断熱性を高め、コスト高の問題も製造時
の作業性も克服して、耐久性を向上させることが可能な
排ガス浄化用金属製触媒コンバータを提供すること。【解決手段】軸方向に多数の通気孔をもち該通気孔内
の表面に触媒を担持する円柱状のハニカム体と、該ハニ
カム体を装入保持する円筒状のケーシングとから構成さ
れる排ガス浄化用金属製触媒コンバータにおいて、前記
ハニカム体とケーシングとの間に、ハニカム体及びケー
シングの少なくともそれぞれ一方にのみ接合した一つま
たは複数のリング状弾性支持体を介在させ、該リング状
弾性支持体を介して円柱状のハニカム体と円筒状のケー
シングとを機械的に支持拘束する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、各種内燃機関の排
ガス通路に設置されて、該排ガスを浄化するための金属
製触媒コンバータおよびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車、ボイラー、発電用など各種内燃
機関の排ガスを浄化するための触媒コンバータとして、
円筒状の金属ケーシング（以下、外筒と称する）内に金
属製のハニカム体を装着し、該ハニカム体に触媒を担持
させた構造の金属製触媒コンバータが知られている。こ
のような金属製触媒コンバータは、セラミック製のもの
に比べて、触媒が作用する温度に速く昇温され、また排
ガスの通過の抵抗が小さいことから、近年その使用が増
大している。

【０００３】ハニカム体は、通常、耐熱ステンレス鋼の
平箔と、該平箔に波付け加工した波箔とを重ねて渦巻状
に巻回し、平箔と波箔の接触部をろう付け、液相接合、
拡散接合などにより接合して製造され、平箔と波箔で囲
まれた多数の通気孔が軸方向に形成されている。そし
て、このハニカム体を外筒内に装入し、ハニカム体と外
筒とを直接ろう付けなどにより接合してメタル担体を構
成している。

【０００４】このメタル担体は、ハニカム体の通気孔内
の表面に活性アルミナなどからなる触媒担持層を形成
し、該担持層にＰｔ等の触媒を担持させて金属触媒コン
バータとなる。そして、該コンバータは各種内燃機関の
排ガス通路に設置され、排ガスを通過させることで、該
排ガス中のＮＯｘやＣＯなどの有害成分を、触媒作用に
より無害化する。このとき、触媒コンバータは高温排ガ
スの通過とともに、反応熱により加熱される。

【０００５】ところで、触媒コンバータ内にはエンジン
スタート直後や停止直後には内周部と外周部に大きな温
度差が生じる。例えば、厚さ５０μｍのステンレス鋼箔
で製造された半径４０mm、長さ１２０mm、セル密度４０
０CPSIのハニカム体を、肉厚１．５mmの外筒に装着した
触媒コンバータを、ガソリンエンジン自動車の排気ガス
管に取り付けて行った浄化実験の計測データによれば、
エンジンスタート後１００秒経過時点で、ハニカム体中
心部が９００℃のとき、半径３０mmの位置で９００℃、
最外周部で３５０℃、外筒表面で１５０℃であった。

【０００６】このように、ハニカム体の内周部と外周部
や外筒との間に大きな温度差が生じることから、それら
の間に熱膨張量や収縮量の差が生じ、熱応力が発生す
る。特に、ハニカム体と外筒の境界あるいはハニカム体
の外周部に大きな熱応力がおき、塑性変形を生じる。ま
た、繰り返し発生する熱応力による疲労現象により、ハ
ニカム体に座屈や割れが発生するという問題があった。
ハニカム体の損傷は、触媒効率の低下をもたらすだけで
なく、通気抵抗の増大による出力の低下、燃料効率の低
下にも繋がる場合があり、金属製触媒コンバータの耐久
性向上の大きな課題となっていた。

【０００７】この対策手段として、実開平２−８５８１
４号公報には、ハニカム体を上流用と下流用に２分割
し、それぞれ上流側及び下流側は互いに独立して外筒と
接合して、２つのハニカム体の中間部に空隙を設け、軸
方向の熱膨張を吸収できる構造を提案している。しか
し、これは外筒とハニカム体の接合部の半径方向と円周
方向の熱膨張に伴う熱応力が吸収できないために、ハニ
カム体側の接合部が破壊してハニカム体が外筒に対して
ずれる問題が発生しやすい。

【０００８】また、実開平２−８５８１６号公報には上
記の問題を解消するために、外筒にビード加工を施すこ
とにより、半径方向の熱応力を吸収する手段が提案され
ている。しかし、この手段では外筒用の材料の板厚が通
常１．２mm以上であるために、ハニカム体の熱膨張や収
縮によって生じる熱応力を吸収できるだけの弾性変形能
力が無いことから、やはり、外筒とハニカム体の接合部
や、外筒とハニカム体の接触部でハニカム体側の接合部
や接触部が破損してハニカム体が外筒に対してずれる問
題がある。

【０００９】また、特公昭５７−５５８８６号公報に
は、外筒とハニカム体との間に間隙を設けたものが開示
されている。このような触媒コンバータによると、間隙
に存在する空気層の断熱作用により、ハニカム体と外筒
とが熱的に絶縁され、かつ、該間隙内ではハニカム体が
自由に膨脹・収縮できるので、熱応力の発生がある程度
緩和され、ハニカム体の損傷を低減することができる。
しかし、この方法もハニカム体と外筒とが両端部で溶接
により接合されているため、両端部ではハニカム体の径
方向および軸方向の膨脹や収縮が拘束され熱応力が集中
するので、ハニカム体の損傷を満足し得る程度にまで防
止するには至らない。

【００１０】また、特開平４−２３５７１７号公報に
は、ハニカム体の両端部とケーシングとを直接には接合
せず、ケーシングの内周面とハニカム体の外周面とを固
着し、径方向および軸方向に弾性変形自在に該ハニカム
体を該ケーシングに保持するリング状の弾性保持部材を
設けたものが開示されている。該公報に示される断面形
状Ｕ型の弾性保持部材は、加工性の良い材料でかつ板厚
が０．２mm以上あれば円筒状に加工してからスプリング
バック法等によって加工できるが、本目的のように耐熱
性、耐酸化性を要求される環境で使用するフェライト系
ステンレスのように加工性が極めて悪い材料を使い、か
つ１００μｍのように薄い材料ではその弾性保持部材を
加工すること自体が極めて難しい。また、該ハニカム体
と該ケーシングとに接続するのに要求される寸法精度が
高いために組み立ても技術的に難しくなる。その結果と
して製造コストが高くなるために、たとえ目的の機能が
発揮できたとしても、当該分野で実用化するのは困難で
ある。また、この公報のコンバータにおいては、弾性保
持部材がハニカム体とケーシングの双方にろう付けなど
により固着されているため、径方向の熱応力に対しては
効果を発揮することができるが、軸方向に対しては応力
開放の効果が小さく、長期間の使用には支障を来すおそ
れがある。

【００１１】さらに、特開平７−１７４０１９号公報に
は、ハニカム体の一端側の外周と外筒との間に、Ｕ字状
断面の環状弾性体を配設して、ハニカム体を軸長方向に
自由に変形させ、ハニカム体外周の熱応力を低減するこ
とを可能にした金属触媒コンバータが示されている。し
かし、このコンバータでは、ハニカム体の片側しか外筒
に保持されていないので、ハニカム体を中心に支持する
機能が不安定であるばかりでなく、ハニカム体が傾いた
ときにハニカム体の中を流れる排ガスに偏流を発生さ
せ、触媒の浄化性能を低下させる。また、ハニカム体の
不安定な傾きは、Ｕ字状断面の環状弾性体とハニカム
体、外筒の接合部に繰り返し応力を与えるし、さらに、
排ガス量の変化に対応してハニカム体と外筒の隙間に排
ガスが入り込み、Ｕ字状断面の環状弾性体とハニカム
体、外筒の接合部に繰り返し応力を与えるため疲労破壊
しやすいという問題点がある。

【００１２】さらに、実開平１−１４５９３０号公報に
は、波付け加工したケーシングとハニカム体の間に、多
孔質セラミック粒を含有した加熱膨脹性セラミックを介
在させたもの、および波付け加工したケーシングの凹部
とハニカム体の間の空間に波板を保持したものが開示さ
れている。しかし、多孔質セラミック粒を含有した加熱
膨脹性セラミックが高価であり、波板を介在させたもの
は、ケーシングとハニカム体が直接接触しているため、
径方向の熱膨張および収縮による熱応力の緩和効果が期
待できず、やはり長期間の使用には支障を来すおそれが
ある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題点に鑑みなされたもので、各種内燃機関の排
ガスを浄化するための金属製触媒コンバータにおいて、
ハニカム体の径方向の熱応力をより緩和吸収するのみな
らず、軸方向の熱応力をも十分に吸収し、かつ断熱性を
高め、コスト高の問題も製造時の作業性も克服して、耐
久性を向上させることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るコンバータの構成は、軸方向に多数の通
気孔をもち該通気孔内の表面に触媒を担持する円柱状の
ハニカム体と、該ハニカム体を装入保持する円筒状のケ
ーシングとからなり、排ガスの通路に設置されて該排ガ
スを浄化するための金属製触媒コンバータにおいて、前
記ハニカム体とケーシングとの間に、ハニカム体及びケ
ーシングの少なくともそれぞれ一方にのみ接合した一組
または複数組のリング状弾性支持体を介在させ、該リン
グ状弾性支持体を介して円柱状のハニカム体と円筒状の
ケーシングとを機械的に支持拘束することにある。

【００１５】また、上記のコンバータにおいて、リング
状弾性支持体は円周の一部で切断され、かつ、熱膨張・
収縮を吸収するために円周の一部箇所にてハニカム体ま
たはケーシングに固定され、また、ハニカム体側のリン
グ状弾性支持体はハニカム体に装着されたとき円周上に
重なりを有し、それぞれのリング状弾性支持体は、ハニ
カム体または円筒状ケーシングのいずれか一方にのみ接
合されているか、もしくは必要最小限度の範囲でハニカ
ム体及びケーシングの両方に接合している。

【００１６】さらに、本発明のコンバータは、軸方向に
多数の通気孔をもち該通気孔内の表面に触媒を担持する
円柱状のハニカム体と、該ハニカム体を装入保持する円
筒状のケーシングとからなり、排ガスの通路に設置され
て該排ガスを浄化するための金属製触媒コンバータにお
いて、前記ハニカム体とケーシングとの間に、ハニカム
体にのみ接合した軸方向に波形断面のリング状弾性支持
体と、円筒状ケーシングにのみ接合した軸方向に波形断
面のリング状弾性支持体とを重なりを有するように装着
すると共に、熱膨張・収縮を吸収するためにリング状弾
性支持体はその円周の一部箇所にてハニカム体またはケ
ーシングに固定されている。また、上記リング状弾性支
持体は、耐熱・耐酸化性に優れたステンレス鋼製の箔
を、回転ビード加工或いはバルジング加工により円筒状
に成形して形成することが好ましい。

【００１７】また、本発明に係るコンバータの製造方法
は、軸方向に多数の通気孔をもち該通気孔内の表面に触
媒を担持する円柱状のハニカム体を、円筒状のケーシン
グ内に装入保持することにより、排ガスの通路に設置さ
れて該排ガスを浄化するための金属製触媒コンバータを
製造する方法において、ハニカム体に触媒を担持させる
前か、或いはハニカム体をケーシング内に装入する前
に、該ハニカム体の外周にリング状弾性支持体を接合
し、ハニカム体側のリング状弾性支持体に重ねるように
別のリング状弾性支持体を巻き付けてから、ハニカム体
を円筒状ケーシング中に装入した後、別のリング状弾性
支持体を円筒状ケーシングに接合することを特徴とす
る。上記方法において、リング状弾性支持体は、耐熱・
耐酸化性に優れたステンレス鋼製の箔を、回転ビード加
工或いはバルジング加工により円筒状にかつ軸方向に波
形状に成形して得ることが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。本発明の第１の形態を図１に示す。図１に示
す如く、所要の径と長さを有する耐熱金属製円筒状ケー
シング（外筒）１内に、同じく耐熱金属製の平箔と波箔
とを重合して渦巻状に巻回して形成した、前記外筒１の
内径よりも小さい外径を有するハニカム体６を装入し、
これに所定の触媒を担持させて触媒コンバータを得る。
このとき、外筒１とハニカム体６と間を機械的に最適な
状態で互いに支持拘束することが本発明の特徴である。

【００１９】すなわち、図１の例では、軸方向の断面形
状が波形状のリング状弾性支持体２を、ハニカム体６の
周囲を一周して巻き付ける。該ハニカム体側のリング状
弾性支持体２は、図示のように、半円状のものを二つ用
意し、相互に重なり部７をもつようにしてハニカム体６
に巻き付けると共に、二箇所の接合部３でハニカム体６
に接合している。

【００２０】一方、外筒１に接合して固定する外筒側の
リング状弾性支持体４は、上記したハニカム体側のリン
グ状弾性支持体２の波形状と重なるように、同様に軸方
向の断面形状が波形状に形成されている。これら二つの
リング状弾性支持体２、４は、図３に示す如く、互いに
重なり合って巻き付けられるが、外筒側のリング状弾性
支持体４の上端部をはみ出すように長くして、この部分
で外筒１と接合５している。外筒側のリング状弾性支持
体４についても、円周上において切断され、巻き付けた
ときに重なり部８をもつ。

【００２１】次に、本発明の第２の実施形態を図２に示
す。この例では、ハニカム体側のリング状弾性支持体２
は、図１のものと同様であるが、外筒側のリング状弾性
支持体４を、円周方向に複数に分断（図では３個）して
弾性支持体４ａ，４ｂ，４ｃとしている。これら隣接す
る弾性支持体４ａ，４ｂ，４ｃは互いに、数mm程度の間
隙をもって円周上に配置されると共に、それぞれが少な
くとも一か所で外筒１内面と接合５されている。ハニカ
ム体側及び外筒側のリング状弾性支持体２、４の重なり
状態や接合状態は、図３に示すとおりである。

【００２２】図２においては、外筒側のリング状弾性支
持体４を分断した例を示したが、反対に該弾性支持体４
は分断せずにハニカム体側のリング状弾性支持体２を複
数に間隙をもって分断してもよく、場合によっては、両
方のリング状弾性支持体２、４を分断してもよい。両方
の弾性支持体を分断する場合には、シール性を保持する
ために、円周方向に必ずいずれかの弾性支持体が存在す
ることが必要である。分断することにより、円周方向の
熱応力に対する吸収力が増すが、シール性能が若干落ち
るので、シール性を優先させるコンバータの場合には、
いずれかのリング状弾性支持体は分断せずに重なりをも
って一周巻き付けることが望ましい。

【００２３】また、本発明の別の実施形態としては、基
本的な構造は前述の第１及び第２の実施形態と同様であ
るが、ハニカム体側及び外筒側のそれぞれに接合したリ
ング状弾性支持体の組を一つだけでなく、複数組にして
軸方向に配置した例（例えば、図５に示す例）や、或い
は外筒側に固定したリング状弾性支持体の一端が折り返
し部を有し、この折り返し部の重なりの間にハニカム体
側に固定した弾性支持体が挟まれるようにしてもよい
（図５参照）。

【００２４】リング状弾性支持体２、４における円周方
向の重なり部７、８は、シール性を保つために必要なも
のであり、その重なり幅は、内側のハニカム体と弾性支
持体の間に最大１０００℃程度の温度差が生じる場合を
想定すれば十分であり、例えば、材料としてフェライト
系ステンレス鋼を用いる場合、その熱膨張係数から計算
して１．５％程度、即ち、直径が１００mmのハニカム体
に適用すると、大体１０mmの重なりがあれば足りる。勿
論、この重なり部の最適な長さは、ハニカム体の大きさ
や熱膨張係数の違いにより適宜変化するが、大体５mm〜
２０mmの範囲に維持することが望ましい。

【００２５】ハニカム体のリング状弾性支持体と外筒の
リング状弾性支持体が相互に接触する面に、活性アルミ
ナ等のセラミックスをコーティングしておけば、断熱性
の機能をより高めることができる。また、ハニカム体も
しくは外筒に対するリング状弾性支持体の接合の手段と
しては、ろう付け、抵抗溶接、レーザー溶接、液相接
合、拡散接合など、材質や状況等に合わせて適宜選択す
ることができる。

【００２６】さらに、コンバータの製作手順としては、
ハニカム体の平箔と波箔の接合と、これに触媒を担持さ
せる工程が必要であり、また、外筒とハニカム体との支
持構造の取り付け、外筒前後へのコーン型レジューサー
の取り付け、外筒自体の管端絞り加工も必要とされる。
これらの工程手順には自ずと制約が生じるが、ハニカム
体へのリング状弾性支持体の接合は、ハニカム体に触媒
を担持する前か、遅くとも触媒を担持したハニカム体を
外筒に装入する前に行い、その後で外筒に接合するリン
グ状弾性支持体をハニカム体側のリング状弾性支持体に
巻き付けて外筒に装入し、外筒に接合する。この手順を
採ることにより、外筒自体の管端絞り加工が触媒を担持
する工程の作業性を損なわずに済む。

【００２７】なお、本発明の触媒コンバータとして構成
する場合、上述の重なり合わせたリング状弾性支持体
２、４は、ハニカム体６の全長にわたって配設する必要
はなく、例えば、図４に示す如く、少なくとも排ガス入
側のハニカム体６の端部からある程度の長さ入った位置
まで設ければよい。また、図４の例では、排ガス出側の
ハニカム体の端部に短い長さのリング状弾性支持体２Ａ
を接合しているが、これはハニカム体の安定した保持の
役目を果たす。

【００２８】また、図５の触媒コンバータにおいては、
ハニカム体６にのみ接合したリング状弾性支持体２と外
筒１にのみ接合したリング状弾性支持体４とで構成した
弾性支持体の組をハニカム体の排ガス入側の端部と中間
位置の二か所に配設した例を示している。勿論、２組に
限ることなく、それ以上であってもよい。複数組の弾性
支持体は、ハニカム体と外筒との支持力を高めると共
に、シール性を向上させる。さらに、この例では入側の
弾性支持体の外筒側のリング状弾性支持体４の突出した
先端部を、内方に折り曲げて折り返し部４′をつくり、
該折り返し部にてハニカム体側のリング状弾性支持体２
の先端を挟み込むようにしている。この態様によれば、
重なり合うリング状弾性支持体どうしがより緊密化し、
ハニカム体と外筒との相互の支持力を増大させる。な
お、図５にも排ガス出側のハニカム体の端部に短い長さ
のリング状弾性支持体２Ａを接合した例を示したが、こ
れは省略することできる。

【００２９】次に、リング状の弾性支持体の製造方法に
ついて説明する。断面が波形状の所謂ビード型の弾性支
持体を製造する方法としては、図６に示すような一対の
波型成形ロール９を用いるビード成形方法や、図７に示
すバルジング成形方法が、生産性や経済性の点から適し
ている。ビード成形方法に使用するビード加工装置は、
機械本体が安価で作業性もよい、という利点があるが、
リング状の弾性支持体は厚みが３０μｍ〜２００μｍの
薄い耐熱性ステンレス箔を使用するため、ビード成形の
場合にはねじれ等が発生しやすく、成形を困難にする。

【００３０】このため数層の箔が重なるように円筒状に
巻いてビード加工装置にセットすることにより、安定し
てしかも同時に数枚の成形が可能となるため、生産効率
も高く、従ってより安価に生産できる。また、図８に示
すように、一対の波型成形ロール９を用いてステンレス
箔１０のビード成形を行う際に、一方のロール側に目標
サイズの円筒型１４を配置し、複数枚の箔を丸めた状態
で装入してからロール９にて成形することで、ねじれ発
生を防止できる。さらに、図９に示すように、一方の成
形ロールを、他方の成形ロール９を包囲する内面に波型
を付した、目標サイズの円筒形成形ロール１５とするこ
とで、同様にねじれの発生のないリング状弾性支持体を
得ることができる。

【００３１】一方、バルジング成形方法においては、油
圧方式、水圧方式、弾性ゴム方式等が考えられるが、機
械の保全性が良く、汚れの懸念の少ないゴムバルジング
方式が生産性の面で優れている。図７はこのゴムバルジ
ング方式を示し、内面に波型を付したバルジ加工ダイス
１１内に、筒状ステンレス箔１０及びウレタンゴム１２
を装入し、ダイス１１の両側から圧縮ピストン１３を装
入してウレタンゴム１２の両端に圧力をかけることによ
り、ステンレス箔１０をダイスの波型にそって成形する
ものである。

【００３２】また、ゴムバルジング方式でリング状の弾
性支持体を製造する場合に、図１に示すような外筒側の
リング状弾性支持体が他方のハニカム体側のリング状弾
性支持体よりも若干突出した状態のものを作り出すこと
が可能である。即ち、図１０に示す如く、（ａ）まず、
２枚の素材箔１０ａ、１０ｂを縦横方向にずらしてスポ
ット接合部１６で仮止めし、（ｂ）これをそれぞれが重
なり部をもつように円筒状に巻いてから、適宜図７のバ
ルジング成形手段により成形し、（ｃ）所望の二重にな
ったリング状の弾性支持体を得ることができる。１８が
ハニカム体に接合する弾性支持体、１９が外筒に接合す
る弾性支持体である。

【００３３】また、図５に示した端部に折り返し部を有
する弾性支持体を製造する場合を図１１に示す。図１１
（ａ）のように、多数のスリット２０を入れた素材箔１
０ｃと矩形の素材箔１０ｄとを縦横方向にずらしてスポ
ット接合部１６で仮止めし、（ｂ）スリット位置で一方
の素材箔１０ｃを折り曲げて折り返し部をつくり、他方
の素材箔１０ｄをこの折り返し部で挟んでから、（ｃ）
円筒状に重ね巻きしてこれをバルジング成形して波型を
付与すると、（ｄ）所望のリング状の弾性支持体が得ら
れる。

【００３４】

【実施例】

（実施例１）Ｆｅ−２０％（重量％、以下同じ）Ｃｒ−
５％Ａｌのフェライト系ステンレス鋼、新日鐵規格ＹＵ
Ｓ２０５Ｍ１製のハニカム体を使用して触媒コンバータ
を製造した。その製作手順は、まずハニカム体を製作
し、活性アルミナをコーティングし、白金とパラジウム
を担持させた。次に、リング状弾性支持体をハニカム体
に接合し、それに重ねてもう１つのリング状の弾性支持
体を外周に接合した。その形は図３に示すように、ハニ
カム体６の入側と出側とに軸方向の断面形状が波形のリ
ング状の弾性支持体２を電気抵抗溶接で接合した。ハニ
カム体側の弾性支持体２は図２のように２つの半円に分
かれているが、それぞれの端部では１０mmの重なり部を
もつように配置し、それぞれの中間位置をハニカム体に
電気抵抗溶接で接合した。次いで、外筒に固定するリン
グ状の弾性支持体４をハニカム体側の弾性支持体２に重
ねて巻き付けて外筒１の中に装入し、外筒に電気抵抗溶
接で接合した。

【００３５】従来の比較例として、ハニカム体と該当を
直接接合する方法（Ｎｏ．５：従来例）、特開平４−２
３５７１７号公報に示された両端をＵ型弾性支持体で接
合する方法（Ｎｏ．６：従来例）、特開平７−１７４０
１９号公報に示された片側をＵ型弾性支持体で接合する
方法（Ｎｏ．７：従来例）、の３種類の方法についても
評価した。

【００３６】ハニカム体は、厚さ５０μｍの平箔と該平
箔を波付け加工した波箔とを重ねて巻回し接合したもの
で、直径８６mm、長さ１０６mm、セル密度４００CPSIで
ある。外筒は、Ｆｅ−１９％Ｃｒ−０．４％Ｃｕ−０．
４％Ｎｂのフェライト系ステンレス鋼、新日鐵規格ＹＵ
Ｓ１８０製のパイプで、肉厚１．５mm、外径１０５mm、
長さ２３８mmのものを使用した。

【００３７】得られた触媒コンバータを２０００ccのガ
ソリンエンジンの排気管の途中に取り付け、入側の温度
が９５０℃に達する条件下で、９００サイクルの冷熱耐
久試験を行った。また、エンジンが完全に停止し、触媒
コンバータ全体がほぼ室温に近い状態にしてから、ハニ
カム体内部の排ガス端部で半径方向の中心から２０mmの
位置と外筒表面で長手方向中心部に装着した熱電対によ
り、昇温速度を測定した。また、ハニカム体のほぼ中央
部にも熱電対を装着し、入側の温度が９５０℃に達する
条件下で１５分間エンジンを稼働させた後、エンジンを
停止して、ハニカム体の温度降下速度を測定した。

【００３８】（実施例２）実施例１とほぼ同様にして、
触媒コンバータを製作した。実施例１では施さなかっ
た、外筒側弾性支持体とハニカム体側弾性支持体との接
触面に予めコージェライトを溶射して、断熱性を高め
た。実施例１と同様のエンジン耐久試験を行って耐久性
と断熱性を評価した結果、目標通りの断熱性と耐久性の
向上が実証された。

【００３９】（実施例３）リング状弾性支持体のビード
加工生産性を改善するために、板厚１mm、内径９２mmφ
のステンレス鋼パイプをビード加工機で予め成形してお
き、その内面に板厚１００μｍのＹＵＳ２０５Ｍ１製の
箔を５周巻きにして装入し、ビード加工を行った。な
お、板厚１００μｍのＹＵＳ２０５Ｍ１製の箔でできた
円筒から加工する場合には、しわが発生したり、ねじれ
が発生して実用的なビードが成形できなかったが、本発
明の方法によれば簡単に製作できた。

【００４０】また、加工ロールの片側を、内面ビード型
溝を彫り込んだ円筒型成形ロールに変えて成形したとこ
ろ、より簡単に所望のリング状弾性支持体が得られた。
この場合、内面ビード型溝の谷部の内径は１００mmφ、
山部の内径は８４mmφ、山部の間隔は８mmとした。ま
た、円柱型の成形ロールは、山部の外径は３６mmφ、谷
部の外径は２８mmである。そして円筒型成形ロールの内
面に、板厚８０μｍのＹＵＳ２０５Ｍ１製の箔を３周巻
きにして装入し、ビード加工を行った。

【００４１】（実施例４）リング状弾性支持体をハニカ
ム体と該当へ取り付ける作業の生産性を改善するため
に、図１０に示したように２枚のステンレス箔を上下に
ずらせて、予め１箇所でスポット溶接しておいてから、
図７に示したゴムバルジング加工により、２枚１組のリ
ング状弾性支持体を製造した。内側のリング状弾性支持
体をハニカム体にレーザー溶接で接合した後、外筒に装
入してから外側のリング状弾性支持体を外筒にレーザー
溶接で接合した。溶接部は、それぞれ円筒の５分の２の
長さのみとした。リング状弾性支持体は板厚１００μｍ
のＹＵＳ２０５Ｍ１製の箔で、加工した断面が山形のリ
ング状で、リング内面の曲率半径は４２mmから４５mm、
外面の曲率半径は４６mmから５０mmである。また、ハニ
カム体のもう一方の端には、ハニカム体と外筒のスペー
スを保つためのリング状弾性支持体をレーザー溶接で接
合した。全体の断面構造は図１１に示したようになる。

【００４２】触媒コンバータ組み立ての手順は実施例１
と同様であり、最初にハニカム体を製作し、活性アルミ
ナをコーティングし、白金とパラジウムを担持させた。
次に、リング状の弾性支持体をハニカム体に接合し、そ
れに重ねて取り付けてあるもう１つのリング状の弾性支
持体を外筒に接合した。

【００４３】ハニカム体と外筒は実施例１と同じ材質で
同じ寸法のものを使用した。得られた触媒コンバータを
実施例１と同様に、２０００ccのガソリンエンジンの排
気管の途中に取り付け、入側の温度が９５０℃に達する
条件下で、９００サイクルの冷熱耐久試験を行った。ま
た、エンジンが完全に停止し、触媒コンバータ全体がほ
ぼ室温に近い状態にしてから、ハニカム体内部の排ガス
端部で半径方向の中心から２０mmの位置と外筒表面で長
手方向中心部に装着した熱電対により、昇温速度を測定
した。また、ハニカム体のほぼ中央部にも熱電対を装着
し、入側の温度が９５０℃に達する条件下で１５分間エ
ンジンを稼働させた後、エンジンを停止して、ハニカム
体の温度降下速度を測定した。

【００４４】以上の本発明の実施例１〜４と従来例５〜
７の各試験条件とその結果を表１と表２に示す。本実施
例ではいずれもハニカム体の損傷は全く認められなかっ
た。また、温度測定結果から、本実施例は従来例と比較
して断熱効果が優れていることが証明された。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】（実施例５）リング状弾性支持体のシール
性を高めるために、図１１に示したように材料のステン
レス箔の１枚の端面に間隔２mm、スリット幅５０μｍ、
スリット長さ１５mmのスリットを入れておいて折り返
し、その折り返し部の間に別のステンレス箔を挟んで２
枚重ねの箔を用意した。それを図１０に示したのと同様
の手順でゴムバルジング加工により波付け加工を行っ
た。基本的な条件は実施例４と同じで、リング状弾性支
持体は板厚１００μｍのＹＵＳ２０５Ｍ１製の箔を使
い、加工した断面が山形のリング状で、リング内面の曲
率半径は４２mmから４５mm、外面の曲率半径は４６mmか
ら５０mmで波付け加工を行い、製造可能であることを確
認した。

【００４８】

【発明の効果】以上の如く本発明に係る触媒コンバータ
は、その構造上耐久性に優れると共に十分な耐熱性を有
することから、長期間コンバータとして有効に使用する
ことができる。また、本発明に係る製造方法によれば、
上記の優れた触媒コンバータを安価にかつ生産性高く得
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る触媒コンバータの主要部を構成す
るハニカム体、外筒、リング状弾性支持体と接合部の横
断面の１例を示す図。

【図２】本発明に係る触媒コンバータの主要部を構成す
るハニカム体、外筒、リング状弾性支持体と接合部の横
断面の他の例を示す図。

【図３】図１及び図２の例におけるハニカム体、外筒、
リング状弾性支持体と接合部の縦断面を示す図。

【図４】本発明に係る触媒コンバータの１実施形態例を
示す概略説明図。

【図５】本発明に係る触媒コンバータの他の実施形態例
を示す概略説明図。

【図６】ビード成形機によるステンレス箔の成形方法を
示す図。

【図７】ゴムバルジング成形方法による箔の成形工程を
示す図。

【図８】ビード成形機によるステンレス箔の成形方法の
改良例を示す図。

【図９】ビード成形機によるステンレス箔の成形方法の
別の改良例を示す図。

【図１０】リング状弾性支持体の加工方法の１例を示す
図。

【図１１】リング状弾性支持体の加工方法の他の例を示
す図。

【符号の説明】

１外筒２ハニカム体側リング状弾性支持体３ハニカム体とリング状弾性支持体の接合部４外筒側リング状弾性支持体５外筒とリング状弾性支持体の接合部６ハニカム体７ハニカム体側リング状弾性支持体の重なり部８外筒側リング状弾性支持体の重なり部９成形ロール１０ステンレス箔１１バルジング加工ダイス１２ウレタンゴム１３圧縮ピストン１４円筒型ビード成形型１５円筒型成形ロール１６スポット溶接部１８ハニカム体に固定するリング状弾性支持体１９外筒に固定するリング状弾性支持体２０スリット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸方向に多数の通気孔をもち該通気孔内
の表面に触媒を担持する円柱状のハニカム体と、該ハニ
カム体を装入保持する円筒状のケーシングとからなり、
排ガスの通路に設置されて該排ガスを浄化するための金
属製触媒コンバータにおいて、前記ハニカム体とケーシ
ングとの間に、ハニカム体及びケーシングの少なくとも
それぞれ一方にのみ接合した一組または複数組のリング
状弾性支持体を介在させ、該リング状弾性支持体を介し
て円柱状のハニカム体と円筒状のケーシングとを機械的
に支持拘束したことを特徴とする金属製触媒コンバー
タ。
【請求項２】リング状弾性支持体は円周の一部で切断
され、かつ、熱膨張・収縮を吸収するために円周の一部
箇所にてハニカム体またはケーシングに固定され、ま
た、ハニカム体側のリング状弾性支持体はハニカム体に
装着されたとき円周上に重なりを有し、それぞれのリン
グ状弾性支持体は、ハニカム体または円筒状ケーシング
のいずれか一方にのみ接合されているか、もしくは必要
最小限度の範囲でハニカム体及びケーシングの両方に接
合していることを特徴とする請求項１記載の金属製触媒
コンバータ。
【請求項３】軸方向に多数の通気孔をもち該通気孔内
の表面に触媒を担持する円柱状のハニカム体と、該ハニ
カム体を装入保持する円筒状のケーシングとからなり、
排ガスの通路に設置されて該排ガスを浄化するための金
属製触媒コンバータにおいて、前記ハニカム体とケーシ
ングとの間に、ハニカム体にのみ接合した軸方向に波形
断面のリング状弾性支持体と、円筒状ケーシングにのみ
接合した軸方向に波形断面のリング状弾性支持体とを重
なりを有するように装着すると共に、熱膨張・収縮を吸
収するためにリング状弾性支持体はその円周の一部箇所
にてハニカム体またはケーシングに固定されていること
を特徴とする金属製触媒コンバータ。
【請求項４】リング状弾性支持体は、耐熱・耐酸化性
に優れたステンレス鋼製の箔を、回転ビード加工或いは
バルジング加工により円筒状に成形したものである請求
項１〜３のいずれか１項記載の金属製触媒コンバータ。
【請求項５】軸方向に多数の通気孔をもち該通気孔内
の表面に触媒を担持する円柱状のハニカム体を、円筒状
のケーシング内に装入保持することにより、排ガスの通
路に設置されて該排ガスを浄化するための金属製触媒コ
ンバータを製造する方法において、ハニカム体に触媒を
担持させる前か、或いはハニカム体をケーシング内に装
入する前に、該ハニカム体の外周にリング状弾性支持体
を接合し、ハニカム体側のリング状弾性支持体に重ねる
ように別のリング状弾性支持体を巻き付けてから、ハニ
カム体を円筒状ケーシング中に装入した後、別のリング
状弾性支持体を円筒状ケーシングに接合することを特徴
とする金属製触媒コンバータの製造方法。
【請求項６】リング状弾性支持体は、耐熱・耐酸化性
に優れたステンレス鋼製の箔を、回転ビード加工或いは
バルジング加工により円筒状にかつ軸方向に波形状に成
形して得ることを特徴とする請求項５項記載の金属製触
媒コンバータの製造方法。