JPH1099697A - 触媒装置用メタル担体 - Google Patents

触媒装置用メタル担体

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JPH1099697A
JPH1099697A JP8259146A JP25914696A JPH1099697A JP H1099697 A JPH1099697 A JP H1099697A JP 8259146 A JP8259146 A JP 8259146A JP 25914696 A JP25914696 A JP 25914696A JP H1099697 A JPH1099697 A JP H1099697A
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JP
Japan
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honeycomb body
brazing material
plate
temperature
brazing
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Pending
Application number
JP8259146A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Toyoda
哲郎 豊田
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Showa Aircraft Industry Co Ltd
Original Assignee
Showa Aircraft Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンに失火が生じてメタル担体の中心部
の温度が上昇しても、ロール状ハニカム体の内層部が損
傷したり脱落しないメタル担体を提供する。 【解決手段】 波板材1と平板材2を重ね平板材2の上
下に帯状のろう材31 、32 を配置してロール状のハニ
カム体4を形成するに際し、板材の巻き始めからろう材
を施さない所定の範囲に相当する長さ(a1 )だけ離れ
た位置からろう材31 、32 を配置する。ガス入口側端
面に直径(d)のフィラーろう材33 を施して、ろう材
が施されない所定の範囲(a)の部分を接合されている
範囲(b)によって保持させる。この際直径(d)>範
囲(a)とする。

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2(A)に示すように、薄い
金属板の平板材32と波板材31の間に帯状のろう材3
3を介在させて、平板材32と波板材31を重ねて、図
2(B)に示すように、軸の周りにロール状に巻き込ん
でハニカム体34を形成し、真空炉を使用してろう材3
3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の軸を含む断
面の形状は、図2(C)の部分断面略図に示す通りであ
る。このようにして形成されたハニカム体34は、さら
に図2(D)に示すように、外筒35の中に収容されて
いる。
【0003】ハニカム体のハニカム通路表面には軸方向
全長に亘ってアルミナ等からなる触媒用担持層が形成さ
れてメタル担体を形成する。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、C
O、NOx 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32及び波板材31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】4輪、2輪等の自動車のエンジンに用いら
れる触媒装置用メタル担体は、1000℃前後の高温環
境下で加熱冷却が繰り返されるという厳しい条件で使用
される。そのため構成材料である箔状の板材には、80
0℃以上の高温域での耐酸化性をもたせるために、アル
ミニウム(Al)を含有するフェライト系ステンレス
(例えばFe−20Cr−5Al)が用いられ、ろう材
には耐酸化性および高温強度に優れたニッケル(Ni)
を主成分とするろう材、例えばNi−Cr−Siまたは
Ni−Cr−Si−Bなどが使用されている。
【0005】ろう材には、上述の図2に示すような帯状
の形状の他に粉末状またはペースト状のものも用いられ
るが、高温時および加熱冷却によって担体に発生する熱
応力を吸収するため、ろう材を板材の全面に施さずに軸
方向に部分的に施すのが通常である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】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。
【0007】さらにこの温度分布をハニカム体の軸方向
について見ると、ガス入口側端面の温度が最も低く、入
口側端面より軸方向内部へ向かって約10mmの間にお
いて温度は急激に上昇して最大となり、その温度は軸方
向中央部まで保たれた後、ガス出口側端面に向かって漸
減している。これらの温度分布の一例を示すと図4の線
図の様になる。
【0008】上述の図2に示されたハニカム体からなる
触媒装置用メタル担体を排気装置内に設けたエンジン
が、運転中に失火を生じた場合には、未燃焼の混合気が
高温のハニカム体を通過する際燃焼を起し、時には爆発
を伴う異状燃焼によってハニカム体を更に加熱すること
になる。この際上述のようにハニカム体の内層部の温度
が外層部よりも更に上昇する。
【0009】上述のように、エンジンの失火によってハ
ニカム体の温度が高くなった場合を想定した実験例によ
れば、ハニカム体温度が1380℃のとき、エンジンの
失火割合が25%で1時間継続した場合には、ハニカム
体のろう付部に酸化による虫喰い現象が発生し、ハニカ
ム体温度が1400℃の場合には、上記と同じ失火割合
と継続時間において、板材のろう材の拡散箇所と思われ
る部分が炭化して著しく劣化が進行し、またハニカム体
温度が1500℃の場合には、失火割合が50%でろう
材の接合箇所が一瞬にして炭化してハニカム体が脱落し
ている。
【0010】上述の実験例からわかる通り、エンジンの
失火によってハニカム体の温度が高くなった場合には、
ハニカム体に重大な損傷を与え、時にはその機能を失う
こともある。
【0011】さらにまた、図2に示すように波板材31
と平板材32との間に帯状のろう材33を挿入してロー
ル状のハニカム体34を形成する場合には、一般に板材
の間に挿入されたろう材の端部が、ロールの巻き始めに
おいて図3に示すように、板材の端部から外部に出た状
態で余分に配置されるのが通常である。したがってハニ
カム体34の中心部は、ろう材の密度が他の部分に比べ
て部分的に多くなっている。
【0012】このような図2に示す構成のハニカム体に
おいては、エンジンに失火を生じた場合、常に外層部よ
り高い温度を有する中心部はさらに温度が上昇して容易
に1200℃にも達するために、ニッケル基ろう材の再
溶融点である1050℃〜1130℃を超えることにな
る。したがってろう材が多く配置されている中心部のろ
う付部から溶融が始まり、中心部の板材の接合が損われ
てハニカム体が変形したり脱落するという欠点があっ
た。
【0013】本発明の目的は、4輪、2輪等の自動車の
エンジンに用いられる、アルミニウムを含有するフェラ
イト系ステンレスとニッケルを主成分とするろう材とか
らなるロール状のハニカム体で形成された触媒装置用メ
タル担体において、エンジンに失火が生じて排気装置内
に設けられたメタル担体の中心部の温度が上昇しても、
ハニカム体の中心部のろう付部分の損傷によってハニカ
ム体が変形したり脱落することのない、メタル担体を提
供することにある。
【0014】
【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
凹凸を形成した波板材と、平坦な帯状の薄い金属板から
なる平板材とが、相互に当接して重なり合い、かつろう
材によって接合され、ロール状に巻かれて形成された多
数の網目状通路を備えたハニカム体において、ハニカム
体の軸に直角なすべての断面において、中心より半径方
向外方に向かう所定の範囲内は、ろう材による接合を行
わない。
【0015】上述のハニカム体は、上述の所定の範囲内
の波板材と平板材とが、ハニカム体のガス入口側端面よ
り軸方向に所定の長さに亘って、ろう材によって接合さ
れることが好適である。
【0016】中心軸から半径方向に所定の範囲内をろう
材による接合を行わない上述の本願発明によるハニカム
体は、エンジンの失火によって中心部分の板材の温度が
異状に上昇しても、中心部分にろう材による接合箇所が
ないために、ろう材の溶融に基づくハニカム体の変形や
脱落を生じることはなく、中心部の温度が板材の融点に
達するまではハニカム体の寿命は温度の影響を受けない
ことになる。
【0017】さらにまた、前述の中心軸から半径方向に
所定の範囲内のろう材による接合を行わない板材を、ハ
ニカム体のガス入口端面より軸方向に極く短く所定の長
さに亘って、ろう材によって接合することによって、板
材の軸方向の変位を防止することができる。この際ガス
入口側の温度は内部に比べ比較的低いので、失火が発生
してもガス入口側に設けたろう付部が溶融するおそれは
ない。
【0018】上述のガス入口側に軸方向所定の長さに施
すろう付けの、軸に直角方向の範囲を、上述の半径方向
所定の範囲を少なくとも1層超える範囲とすることによ
って、半径方向所定の範囲内のろう材による接合を行な
わない部分が、外側の接合された部分によって保持され
ることとなるので、軸方向の変形・脱落が防止される。
【0019】
【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
タル担体の略図であって、図1(A)は板材の構成を示
す軸に直角方向の模式的断面図、図1(B)は製造方法
を説明する斜視図、図1(C)は軸方向断面図である。
【0020】図1(A)において、波板材1は、アルミ
ニウムを含有するフェライト系ステンレスからなる波形
の凹凸が連続的に形成された帯状の薄い板材、平板材2
は、同様のステンレスの平坦な帯状の薄い板材である。
二つの板材は互いに重ねられ、平板材2の上下にはニッ
ケルを主成分とする細長い箔状のろう材31 と32 が板
材の長手方向すなわち巻取り方向に軸と直角に各2条介
装されている。ろう材31 、32 の巻取り中心側の端部
の位置は、板材の巻き始めの端縁から、ハニカム体のろ
う材を施さない半径方向所定の範囲(a)に相当する板
材の長さ(a1)だけ離れた位置とし、その位置から板
材の巻き終りの端縁までの範囲(b1 )に亘って介装す
る。
【0021】図1(B)は、図1(A)の板材を巻取り
中の状態を示す。このようにして形成されたハニカム体
4の軸方向断面を図1(C)に示す。図1(C)におい
て、(a)はハニカム体4の内層部において、中心から
半径方向外方に向かってろう材が施されない所定の範囲
を示し、(b)はハニカム体4の外層部において、ろう
材31 、32 により板材が接合されている範囲を示して
いる。
【0022】さらにまた、直径(d)の箔状のフィラー
ろう材33 が、置きろうとしてハニカム体4のガス入口
側端部において、中心から直径(d)の範囲で、軸方向
に(l)の長さに亘って施されている。フィラーろう材
3 が施された直径(d)の範囲は、ハニカム体4の中
心部のろう材が施されていない範囲(a)よりも少なく
とも板材1層分だけ大きくなっている。したがって中心
部のろう材が施されていない範囲(a)の板材が、直径
(d)のフィラーろう材33 によって、外層部の接合さ
れている範囲(b)の部分によって軸方向に保持される
ことになるので、軸方向に安定した構造となっている。
【0023】フィラーろう材33 によって軸方向に施さ
れる接合長さ(l)は、端面より2mm程度とするが、
その施工方法は、ろう材31 、32 を溶融接合する際同
時に、フィラーろう材33 を置きろうとしてハニカム体
4のガス入口側端面上に置いて溶融させ、端面から板材
の間に流し込んで板材間を接合させる。
【0024】ハニカム体4の外側面は、さらに外筒5に
接合されるのでハニカム体全体が確実に保持され、エン
ジンの失火によって中心部の温度が上昇しても中心部の
変形や脱落のないメタル担体が得られる。
【0025】このようにハニカム体を形成することによ
って、ハニカム体の直径が小で細長いために温度が上昇
し易いメタル担体であっても、ハニカム体のろう付部の
損傷による変形や脱落を防止することができるので、装
置全体を小形化することができ、生産コストの削減にも
効果がある。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ロール状
ハニカム体の中心部より所定の範囲内の内層部の板材を
ろう材で接合せず、さらにハニカム体のガス入口側の端
面より軸方向に所定の長さを接合するようにしたため、
エンジンの失火によりメタル担体内部でハニカム体の内
層部の温度が異常に上昇した場合であっても、ハニカム
体の内層部がろう材の溶融にもとづく損傷や脱落を生じ
ることはない。
【0027】したがってハニカム体の内層部の温度上昇
限度を板材の融点まで許容することが可能であり、また
担体の温度が上昇し易い小直径で細長い形状の担体でも
生産が可能となって、担体が小形化できるためコストの
削減に効果があるほか、失火を生じ易いエンジンにも使
用可能となるという効果があり、かつ板材の接合に要す
るろう材の量を削減できるので材料費を節減できるとい
う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の触媒装置用メタル担体の略図であっ
て、図1(A)は板材の構成を示す軸に直角方向の模式
的断面図、図1(B)は製造工程中の斜視図、図1
(C)は軸方向断面図である。
【図2】従来の技術による触媒装置用メタル担体の略図
であって、図2(A)は板材の構成を示す軸に直角方向
の模式的断面図、図2(B)は製造工程中の斜視図、図
2(C)は軸方向部分断面図、図2(D)は外観の斜視
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巻き
始めの状態を示す略図であって、図3(A)はろう材と
板材との関係を示す部分斜視図、図3(B)は板材の軸
に直角な模式的断面図である。
【図4】ハニカム体の中心部の軸方向の温度分布を示す
線図である。
【符号の説明】
1、31 波板材 2、32 平板材 31 、32 、33 ろう材 33 フィラーろう材 4、34 ハニカム体 5、35 外筒 (a) ろう材が施されていない所定の範囲 (a1 ) ろう材が施されていない所定の範囲に相当す
る板材の長さ (b) ろう材によって接合されている範囲 (b1 ) ろう材を施す板材の範囲 (d) フィラーろう材の直径 (l) フィラーろう材が施された軸方向長さ

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波板材と、平坦な帯状の薄い金属板
    からなる平板材とが、相互に当接して重なり合い、かつ
    ろう材によって接合され、軸の周りにロール状に巻かれ
    て形成された多数の網目状通路を備えたハニカム体にお
    いて、 該ハニカム体の軸に直角なすべての断面において、中心
    より半径方向外方に向かって所定の範囲内は、前記ろう
    材による接合を行わないことを特徴とする触媒装置用メ
    タル担体。
  2. 【請求項2】 前記ハニカム体の前記ろう材による接合
    を行わない、前記中心より半径方向外方に向かう前記所
    定の範囲内の前記波板材と平板材とが、ハニカム体のガ
    ス入口側端面より軸方向に所定の長さに亘ってろう材に
    よって接合された、請求項1に記載の触媒装置用メタル
    担体。
JP8259146A 1996-09-30 1996-09-30 触媒装置用メタル担体 Pending JPH1099697A (ja)

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