JPH10364A - 触媒装置用メタル担体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、平板二重構造のロール状のハニカ
ム体をなす触媒装置用メタル担体のテレスコーピング現
象を防止する。 【解決手段】 波板材１と、互いに接合されない２枚の
平板材２、２₁ とを重ねてロール状に巻いて形成した、
触媒を担持する第１のハニカム体１１の軸方向下流に、
互いに接合された波板材１と平板材２とを重ねてロール
状に巻いて形成した触媒を担持しない第２のハニカム体
１２を直列に配設して外筒１５内に収容する。第１のハ
ニカム体１１に生じるテレスコーピングは下流の第２の
ハニカム体１２の端面で押さえられる。第２のハニカム
体１２のハニカムの密度は第１のハニカム体１１の密度
より小にとる。第２のハニカム体１２は触媒を担持しな
いから触媒反応による発熱が無く熱応力によるろう付け
部の亀裂は防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
ス浄化装置に用いられるハニカム体をなす触媒装置用メ
タル担体に関し、特にロール状ハニカム体のテレスコー
ピング現象の防止を考慮した触媒装置用メタル担体に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の排気ガス浄化装置に用いられる触
媒装置用メタル担体は、図３（Ａ）に示すように、薄い
金属の平板材３２と波板材３１の間にろう材３３を介在
させて、平板材３２と波板材３１を重ねて、図３（Ｂ）
に示すように、中心からロール状に巻き込んでハニカム
体３４を形成し、高真空炉を使用してろう材３３を溶融
させ、板材の接触部分において接合を行っていた。ろう
材にはＮｉ基ろう材を用い、かつ平板材と波板材にはフ
ェライト系ステンレス材料が使用されていた。そのよう
にして形成されたハニカム体３４を金属製外筒３５内に
収容したものが触媒装置用メタル担体３０として知られ
ている（例えば特開昭５６−４３７３号公報）。

【０００３】ハニカム体のハニカム通路表面にはアルミ
ナ等からなる触媒担持層が形成され、その触媒担持層に
貴金属触媒が担持されて排気ガス浄化触媒の役目をな
す。そして内燃機関の排気通路に配設されて排気ガス中
のＨＣ，ＣＯ，ＮＯχ等を浄化する。なお限られた容積
中にできるだけ多くのハニカム通路面積を確保する必要
から、平板材及び波板材の厚さは強度を維持できる範囲
内でできるだけ薄くなっている。

【０００４】上述した従来の触媒装置用メタル担体にお
いては、ハニカム体を通過する排気ガスの流速がハニカ
ム体の外層部より内層部に至るほど大きく、したがって
ハニカム体では高温の排気ガスとの接触、触媒反応によ
る発熱及び外筒からの熱放散により、内層部ほど高温で
外層部ほど低温となる温度分布を生じる。この温度分布
により、温度の高いハニカム体の内層部の膨張・収縮量
が、温度の低い外層部の膨張・収縮量より大となるた
め、内層部と、外層部との間に熱応力が発生する。この
熱応力は、ハニカム体の膨張・収縮の度に繰り返される
が、図３に示すように、全ての平板材３２と波板材３１
とがろう材３３を介して一体のろう付け構造となってい
るため熱応力を逃すことができず、長期間の使用により
平板材３２と波板材３１との接合箇所が破断するという
欠点がある。

【０００５】この欠点を除くために、図４に示すよう
に、外側から２層以上の範囲において平板材３２を２枚
重ねとし、その２枚の間は接合せず単に重ねられてい
る、いわゆる部分的平板二重構造のハニカム体３４ａを
含むメタル担体４０が開示されており、さらに、ハニカ
ム体の巻き始めから巻き終りまでの平板材を２重にした
いわゆる全層平板二重構造のハニカム体を含むメタル担
体も開示されている。これら２種の平板二重構造のハニ
カム体においては、いずれも平板材と平板材の間はろう
材による接合は行われず、加熱冷却により発生する熱応
力を２枚の平板材の間のスベリによって吸収緩和して、
ろう付け部の亀裂を防止している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の平板二
重構造をなすハニカム体においては、二重構造の平板材
の間がろう材による接合が行われていないために、波板
材と平板材との間のろう付け部分の亀裂の発生は防止で
きるが、激しい振動を伴うような厳しい運転条件の場合
には、接合されていない２枚の平板材が軸方向にずれ
る、図５に示すようないわゆるテレスコーピング現象を
生じるという欠点があり、特にハニカム体の軸方向長さ
が短い（例えば３０ｍｍ以下）場合や、ハニカム体の外
径が大きい場合にはテレスコーピング現象を生じやすい
という欠点がある。

【０００７】本発明の目的は、ハニカム体に生じる熱応
力を緩和するための平板二重構造を有するメタル担体に
おいて、テレスコーピング現象を防止する触媒装置用メ
タル担体を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の触媒装置用メタ
ル担体は、帯状の薄い金属板を折曲げて連続的な波形の
凹凸を形成した１枚の波板材と、平坦な帯状の薄い金属
板からなる１枚の平板材とが相互に当接して重なり合
い、重なり合った板材を長手方向の一方の端部から軸の
周りにロール状に巻いて形成した多数の網目状通気路を
備えたハニカム体をなし、かつ少なくとも外側から２層
以上の範囲において平板材が２枚重ねられ、２枚の平板
材は互いに接合されていない第１のハニカム体と、帯状
の薄い金属板を折曲げて連続的な波形の凹凸を形成した
した１枚の波板材と、平坦な帯状の薄い金属板からなる
１枚の平板材とが相互に当接して重なり合い、当接した
部分が互いに接合され、ロール状に巻かれて形成されて
多数の網目状通気路を備えたハニカム体をなし、ガス流
に対し、第１のハニカム体の下流に直列に配設され、か
つ触媒を担持しない第２のハニカム体と、および第１と
第２のハニカム体を覆って両ハニカム体を保持する外筒
とを有している。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。図１は、本発明の触媒装置用
メタル担体の一つの実施の形態の図であって、図１
（Ａ）は軸を含む縦断面略図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）
の分解斜視図である。

【００１０】図１（Ａ）において、メタル担体１０は、
第１のハニカム体１１、第２のハニカム体１２および外
筒１５とで形成される。第１のハニカム体１１は、帯状
の金属板を折曲げて連続的な波形の凹凸を形成した波板
材１と、平坦な帯状の薄い金属板より形成した平板材２
とが互いに当接して重なり合い、重なり合ったこれらの
板材を長手方向の一方の端部から軸の周りにロール状に
巻いてハニカム体を形成し、さらにハニカム体の外側か
ら２層の範囲にわたって平板材２₁ が重ねられて形成さ
れている。平板材２と平板材２₁ との間は接合されてい
ないが、波板材１と２枚の平板材２、２₁ との間はろう
材によって接合されている。

【００１１】第２のハニカム体１２は、波板材１と平板
材２とを重ね、重なり合ったこれらの板材を長手方向の
一方の端部から軸の周りにロール状に巻いて形成され、
波板材１と平板材２との当接する部分はろう材によって
互いに接合されている。

【００１２】第１のハニカム体１１と第２のハニカム体
１２は、その外径寸法が等しく、外径に嵌合する内径を
有する外筒１５内に収容されて外筒１５の内面に接合さ
れ、かつ両ハニカム体の対抗する端面が接して直列に配
列されている。

【００１３】第１のハニカム体１１は触媒を担持してい
るが、第２のハニカム体１２は触媒を担持しないのが通
常である。

【００１４】このようにして形成されたメタル担体１０
は、第１のハニカム体１１がガス流に対して上流となる
ようにガス流中に配設されたとき、触媒を担持する第１
のハニカム体１１は排気ガスを浄化する役目を果たす
が、平板二重構造のために２枚の平板材２、２₁ の間に
スベリが生じ易く、第１のハニカム体１１の各層が中心
軸と平行に、下流の第２のハニカム体１２の方向に移動
する、いわゆるテレスコーピング現象が生じるが、第２
のハニカム体１２を形成する波板材１と平板材２とが、
ろう材によって互いに接合されているために、第１のハ
ニカム体１１のテレスコーピング現象の発生を第２のハ
ニカム体１２の端面によって押えることができ、したが
って第１のハニカム体１１にテレスコーピングが起きな
い。

【００１５】第２のハニカム体１２は、触媒が担持され
ていないため、触媒反応による発熱が無く、第１のハニ
カム体１１に較べその温度は低く、したがってろう付け
部に熱応力による亀裂が発生するおそれは少ない。また
第２のハニカム体１２は、上述のように第１のハニカム
体１１のテレスコーピングを防止する目的で設けられる
から、圧力損失を出来るだけ少なくする為に、その網目
状通気路の密度を第１のハニカム体１１の密度より小に
形成する。

【００１６】

【実施例】上述の発明の実施の形態においては、図１に
示すように、第１のハニカム体１１を形成する平板材２
₁ が、第１のハニカム体１１の外側から２層の範囲に配
設されるいわゆる部分的平板二重構造について述べた
が、平板材２₁ を平板材２の全長にわたって重ねて形成
した全層平板二重構造をなす第１のハニカム体１１を形
成することもできる。この場合には部分的平板二重構造
の場合よりもテレスコーピングの傾向が強まるが、第２
のハニカム体１２によってその発生は容易に押さえられ
る。

【００１７】図１（Ａ）に示す実施例においては、第１
のハニカム体１１と第２のハニカム体１２の対抗する端
面は互いに接しているが、図２（Ａ）に示すように、対
向する端面の間に間隔を設けることもできる。但しその
場合に間隔の大きさは、第１のハニカム体１１に生じる
許容しうるテレスコーピングの寸法、例えば１０ｍｍ以
内にとることが好ましい。

【００１８】外筒１５は、図１（Ａ）に示すように、そ
の中に第１と第２のハニカム体１１、１２を保持し、さ
らに高温のハニカム体の冷却を媒介するものであるが、
設計上または工程上の便宜のために種々の形式をとるこ
とができる。その一実施例をあげれば、図２（Ｂ）に示
すように、外筒１５を第１のハニカム体１１を保持する
外筒１５ａと、第２のハニカム体１２を保持する外筒１
５ｂとに２分割し、組立後二つの外筒１５ａ、１５ｂを
溶接によって一体に接合する。このようにすることによ
り触媒担持工程を容易とすることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、触媒を担
持するロール状のハニカム体の少なくとも外側から２層
以上を形成する２枚の平板材が、接合されずに重ねられ
て形成された第１のハニカム体に発生し易い、テレスコ
ーピング現象を防止するために、第１のハニカム体に接
してガス流の下流に直列に、板材間をろう材で接合して
形成しかつ触媒を担持しない第２のメタル担体を配設す
ることによって、第１のハニカム体のテレスコーピング
の発生が押さえられるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による触媒装置用メタル担体の図であっ
て、図１（Ａ）は軸を含む縦断面略図、図１（Ｂ）は分
解斜視略図である。

【図２】本発明による触媒装置用メタル担体の別の実施
例の、軸を含む縦断面略図である。

【図３】従来の技術による触媒装置用メタル担体の図で
あって、図３（Ａ）は板材の構成を示す模式的断面図、
図３（Ｂ）は斜視図である。

【図４】従来の技術による触媒装置用メタル担体の別の
実施例の、図３と同様の図である。

【図５】テレスコーピング現象を示す斜視図である。

【符号の説明】

１、３１ 波板材 ２、２₁、３２ 平板材 １０、３０、４０ メタル担体 １１ 第１のハニカム体 １２ 第２のハニカム体 １５、１５ａ、１５ｂ、３５ 外筒 ３３ ろう材 ３４、３４ａ ハニカム体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状の薄い金属板を折曲げて連続的な波
   形の凹凸を形成した１枚の波板材と、平坦な帯状の薄い
   金属板からなる１枚の平板材とが相互に当接して重なり
   合い、該重なり合った板材を長手方向の一方の端部から
   軸の周りにロール状に巻いて形成した多数の網目状通気
   路を備えたハニカム体であって、該ハニカム体の少なく
   とも外側から２層以上の範囲において前記平板材が２枚
   重ねられ、該２枚の平板材は互いに接合されていない第
   １のハニカム体と、 帯状の薄い金属板を折曲げて連続的な波形の凹凸を形成
   した１枚の波板材と、平坦な帯状の薄い金属板からなる
   １枚の平板材とが相互に当接して重なり合い、該当接し
   た部分が互いに接合され、ロール状に巻かれて形成され
   て多数の網目状通気路を備えたハニカム体であって、ガ
   ス流に対し、前記第１のハニカム体の下流に直列に配設
   された第２のハニカム体と、 前記第１と第２のハニカム体を覆って両ハニカム体を保
   持する外筒とを有する、触媒装置用メタル担体。
2. 【請求項２】 前記第２のハニカム体が触媒を担持しな
   い、請求項１に記載の触媒装置用メタル担体。