JPH1150840A - 金属触媒コンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハニカム担体の口開き現象を回避して排気浄
化性能を向上することができる金属触媒コンバータの提
供を図る。 【解決手段】 ハニカム担体３ａの入口側に複数のニー
ドル６ａをハニカム担体３ａに挿入，係合させて配設し
た網目状の金属冠６によって、該ハニカム担体３ａの重
ね合わせた金属薄板５の相互の開離を拘束しているた
め、排気ガスの流入圧力で金属薄板５の相互が開離して
口開きを生じるのを防止することができる。

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系等
に設けられて、排気ガスを通過させることにより触媒反
応によって排気ガス中の有害成分を浄化する金属触媒コ
ンバータに関する。

【０００２】

【従来の技術】触媒コンバータの中には、例えば特開平
１−２３６９４８号公報に示されているように、波形状
の金属薄板を重ね合わせて、重ね合わせ部分にセルを形
成したハニカム状のハニカム担体を外筒内に配設したも
のが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のように波形状の
金属薄板を重ね合わせてハニカム状のハニカム担体を形
成したものでは、波形状の金属薄板をうず巻状に巻回積
層してハニカム状のハニカム担体を形成したもののよう
に、排気ガスの流入圧力で金属薄板が中心部分から後方
へスパイラル状に飛び出す所謂フィルムアウト現象が発
生することはないが、ハニカム担体の入口側で排気ガス
の圧力を受けることによって重ね合わせた金属薄板相互
が開離する所謂口開き現象が生じ、特に、排気マニホー
ルドに近接して設けた場合にこの現象が顕著となって、
排気ガスの流路を塞ぎその浄化性能が低下してしまう可
能性がある。

【０００４】そこで、本発明は、重ね合わせた波形状の
金属薄板相互がハニカム担体入口側の排気ガスの圧力で
開離して口開き現象が生じるのを回避することができ
て、排気ガスの浄化性能を一段と向上することができる
金属触媒コンバータを提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１にあっては、波
形成形した金属薄板を重ね合わせて、重ね合わせ部分に
セルを形成したハニカム状のハニカム担体を形成し、こ
のハニカム担体を外筒内に配設した構造において、一側
面に複数個のニードルを突設した網目状の金属冠を前記
ハニカム担体の入口側に当接配置し、複数のニードルを
ハニカム担体に挿入，係合して、金属薄板相互の開離を
拘束したことを特徴としている。

【０００６】請求項２にあっては、波形成形した金属薄
板を重ね合わせて、重ね合わせ部分にセルを形成したハ
ニカム状のハニカム担体を形成し、このハニカム担体を
外筒内に配設した構造において、前記ハニカム担体の入
口側の金属薄板相互間に複数の金属ステップルを挿入，
係合して、金属薄板相互の開離を拘束したことを特徴と
している。

【０００７】請求項３にあっては、請求項１，２に記載
のハニカム担体は１枚の金属薄板を波形方向にＳ字状に
連続的に折り返して、ハニカム状に重ね合わせて構成し
たことを特徴としている。

【０００８】請求項４にあっては、請求項１〜３に記載
の金属薄板は波形の山部に、該波形の山部と谷部とを形
成する斜壁の途中位置から逆方向に切起し形成した切起
し谷部を波形の折り目方向に複数個備えている一方、波
形の谷部には、前記斜壁の途中位置から逆方向に切起し
形成した切起し山部を波形の折り目方向に複数個備えて
いることを特徴としている。

【０００９】請求項５にあっては、請求項４に記載の切
起し谷部と切起し山部は、金属薄板の波形の山部と谷部
とを形成する斜壁の中央位置から切起し形成してあるこ
とを特徴としている。

【００１０】請求項６にあっては、請求項４に記載の金
属薄板の波形の山部と谷部とを形成する斜壁の中央位置
には、波形の折り目方向に沿って棚部が形成され、波形
の山部に形成した切起し谷部と、該波形の山部に隣接す
る波形の谷部に形成した切起し山部とを、この棚部を境
として切起し形成して、隣接する切起し谷部と切起し山
部の各切起し止端間に波形方向に棚部幅の間隔を設定し
たことを特徴としている。

【００１１】請求項７にあっては、請求項４〜６に記載
の金属薄板の波形の山部に形成した切起し谷部と、波形
の谷部に形成した切起し山部とを、波形の折り目方向に
オフセットして形成して、隣接する切起し谷部と切起し
山部の各切起し止端間に、波形の折り目方向に所要の間
隔を設定したことを特徴としている。

【００１２】

【発明の効果】請求項１によれば、ハニカム担体の入口
側で金属冠の複数のニードルが該ハニカム担体に挿入，
係合して、ハニカム担体の重ね合わせた金属薄板相互の
開離を拘束しているため、ハニカム担体の入口側で排気
ガスの流入圧力によって金属薄板相互が開離する口開き
現象を防止することができ、多数のセルが集合したハニ
カム形状の変形をなくして排気ガスの浄化性能を一段と
向上することができる。

【００１３】しかも、金属冠は排気ガスの流通に支障と
ならない網目状としてあって、その一側面に突設したニ
ードルがハニカム担体に挿入，係合、即ち、セルに挿
入，係合していてセルの目詰まりを生じることがないた
め、ハニカム担体の排気ガスの流通性に殆んど影響を及
ぼすことはない。

【００１４】請求項２によれば、ハニカム担体の入口側
の金属薄板相互間に複数の金属ステップルを挿入，係合
して、ハニカム担体の重ね合わせた金属薄板相互の開離
を拘束しているため、ハニカム担体の入口側で排気ガス
の流入圧力によって金属薄板相互が開離する口開き現象
を防止することができ、多数のセルが集合したハニカム
形状の変形をなくして排気ガスの浄化性能を一段と向上
することができる。

【００１５】しかも、金属ステップルが排気ガスの流通
に支障となることがないため、ハニカム担体の排気ガス
の流通性にほとんど影響を及ぼすことはない。

【００１６】請求項３によれば、請求項１，２の効果に
加えて、１枚の金属薄板を波形方向にＳ字状に連続的に
折り返して、ハニカム状に重ね合わせてハニカム担体を
構成しているため、ハニカム担体を容易に構成すること
ができると共に、排気ガスの流入圧力で金属薄板が後方
へ飛び出すフイルムアウト現象を防止することができ
る。

【００１７】請求項４によれば、請求項１〜３の効果に
加えて、金属薄板は波形の山部に逆方向に切起し形成し
た切起し谷部を波形の折り目方向に複数個備えていると
共に、波形の谷部には逆方向に切起し形成した切起し山
部を波形の折り目方向に複数個備えているため、これら
の切起し形成部分で重ね合わせた金属薄板相互間に形成
されたセル相互で排気ガスの流通を行わせることがで
き、排気ガスを金属薄板表面に形成した触媒層に十分に
接触させて触媒反応を活発に行わせることができること
と併せて、切起し谷部と切起し山部の存在によって隣接
する金属薄板相互が密着するのを防止してセルを確保で
きるため、排気ガスの浄化性能を向上することができ
る。

【００１８】また、重ね合わせた金属薄板相互間に形成
されたセル相互で排気ガスの流通を行わせることができ
るので、全体で排気ガスの圧力分布を略均一化すること
ができて、ハニカム担体の耐久性を向上することもでき
る。

【００１９】更に、切起し谷部と切起し山部とを形成す
ることによって、金属薄板の剛性を高めることもでき
る。

【００２０】請求項５によれば、請求項４の効果に加え
て、切起し谷部と切起し山部を、金属薄板の波形の山部
と谷部とを形成する斜壁の中央位置から切起し形成して
あるから、前記切起し谷部と切起し山部の切起し開口面
積を大きくすることができて、セル相互の排気ガスの流
通性を向上することができる。

【００２１】また、金属薄板の波形の山部と切起し山部
および波形の谷部と切起し谷部とを同一の突出量にでき
て、金属薄板相互の密着を確実に防止することができ
る。

【００２２】請求項６によれば、請求項４の効果に加え
て、切起し谷部と切起し山部は、金属薄板の波形の山部
と谷部とを形成する斜壁の中央位置に形成した棚部を境
として切起し形成してあるから、これら切起し谷部と切
起し山部の切起し開口面積を大きくすることができて、
セル相互の排気ガスの流通性を向上することができる。

【００２３】また、金属薄板の波形の山部と切起し山部
および波形の谷部と切起し谷部とを同一の突出量にでき
て、金属薄板相互の密着を防止できることと併せて、金
属薄板相互が波形方向にずれた場合に前記棚部に波形の
山部又は切起し山部、あるいは波形の谷部又は切起し谷
部が突き当って金属薄板相互が密着するのを確実に回避
してセルを確保することができる。

【００２４】更に、隣接する切起し谷部と切起し山部の
各切起し止端間には、波形方向に棚部幅の間隔が確保さ
れるため、熱膨張率の差によって前記切起し止端間が裂
断するのを回避することができる。

【００２５】請求項７によれば、請求項４〜６の効果に
加えて、切起し谷部と切起し山部の各切起し止端間に
は、波形の折り目方向に所要の間隔を設定してあるた
め、熱膨張率の差によって前記切起し止端間が裂断する
のを確実に回避することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面と
共に詳述する。

【００２７】図１〜３において、１は触媒コンバータを
示し、断面長円形（楕円形を含む）に形成した金属製の
外筒２と、外筒２内に配設したハニカム状の金属触媒担
体３とを備えている。

【００２８】外筒２の両端部のデイフューザ４は別体成
形してあり、これらデイフューザ４，４は外筒２の両端
部内に嵌合して固定してある。

【００２９】前記金属触媒担体３は、前記ハニカム担体
３ａにウォッシュコートと称するアルミナ系のバインダ
ーを塗布した後に、そのウォッシュコートに貴金属等か
らなる触媒を担持したものである。

【００３０】前記ハニカム担体３ａは、ステンレス等か
らなると共に波形に成形された１枚の長尺の金属薄板５
を、波形方向にＳ字状に連続的に折り返して重ね合せ、
各重ね合わせ部分にハニカム状のセルを形成して成って
いる。

【００３１】また、このハニカム担体３ａは、波形に成
形された複数枚の金属薄板５を、積層して形成すること
もできる。

【００３２】６はハニカム担体３ａの入口側の中央部分
に配設した金属冠で、例えば金属薄板５と同質材からな
る線状部材をもって長径をハニカム担体３ａよりも短く
した長円形の網目状に形成してある。

【００３３】この金属冠６の網目はハニカム担体３ａの
セル標準径と同等以上に形成してあると共に、一側面に
は網目の各交点にニードル６ａを突設してあり、該金属
冠６をハニカム担体３ａの入口側に当接配置して前記複
数のニードル６ａをハニカム担体３ａに挿入，係合し
て、隣接する金属薄板５の相互の開離を拘束するように
している。

【００３４】金属冠６はハニカム担体３ａの端面にロウ
付けしてもよいが、ロウ付けしなくてもハニカム担体３
ａの端面とデイフューザ４の端面との間に挾着されるの
で確実な取付けを行うことができる。

【００３５】前記金属薄板５としては、図８，９又は図
１０〜１２に示すものが用いられている。

【００３６】これらの図に示す金属薄板５は、何れも波
形の山部５ａに、該波形の山部５ａと谷部５ｂとを形成
する斜壁５ｃの途中位置から逆方向に切起し形成した切
起し谷部５ｄを波形の折り目方向に複数個備えている一
方、波形の谷部５ｂには、斜壁５ｃの途中位置から逆方
向に切起し形成した切起し山部５ｅを波形の折り目方向
に複数個備えている。

【００３７】ここで、図８〜１０に示す金属薄板５にあ
っては、前記波形の各斜壁５ｃの中央位置に該波形の折
り目方向に沿って棚部５ｆを形成し、各隣接する山部５
ａに形成した切起し谷部５ｄ、谷部４ｂに形成した切起
し山部５ｅとを、この棚部５ｆを境として切起し形成し
て、隣接する切起し谷部５ｄと切起し山部５ｅの各切起
し止端間に波形方向に棚部５ｆの幅の間隔Ｓ₁ を設定し
てある。

【００３８】図８，９に示す例では波形の山部５ａと、
これに隣接する切起し山部５ｅとを同一の長さに形成し
て、波形の折り目方向に１ピッチずれた状態に規則性を
もって形成してあり、また、図１０に示す例では波形の
山部５ａと谷部５ｂおよび切起し谷部５ｄ、切起し山部
５ｅとを同一の長さに形成して、隣接する波形の山部５
ａと切起し山部５ｅ、および隣接する波形の谷部５ｂと
切起し谷部５ｄを、波形の折り目方向に１ピッチずれた
状態に規則性をもって形成してあるが、隣接する前記切
起し谷部５ｄと切起し山部５ｅとをこのような規則性を
持たずに波形の折り目方向にオフセットして形成して、
これら隣接する切起し谷部５ｄと切起し山部５ｅの各切
起し止端間に、波形の折り目方向に所要の間隔を設定す
るようにしてもよい。

【００３９】図１１，１２に示す金属薄板５は、何れも
隣接する切起し谷部５ｄと切起し山部５ｅとを、波形の
折り目方向にオフセットして形成して、これら隣接する
切起し谷部５ｄと切起し山部５ｅの各切起し止端間に、
波形の折り目方向に所要の間隔Ｓ₂ を設定してある。

【００４０】図１１に示す例では、切起し谷部５ｄと切
起し山部５ｅとを、波形の斜壁５ｃの中央位置からそれ
ぞれ逆方向に切起し形成してあるが。図１２に示す例で
は切起し谷部５ｄを波形の谷部５ｂよりも浅く、また、
切起し山部５ｅを波形の山部５ａよりも低く形成するこ
とによって、隣接する切起し谷部５ｄと切起し山部５ｅ
の各切起し止端間に前述の波形の折り目方向の間隔Ｓ₂
の他に、波形方向に所要の間隔Ｓ₃ が設定されるように
してある。

【００４１】以上の実施形態の構造によれば、通常では
触媒コンバータ１に、金属触媒担体３を構成するハニカ
ム担体３ａよりも小径の図外の排気管から流入する排気
ガスは、入口側のデイフューザ４の拡散作用によってハ
ニカム担体３ａの入口側の略全面のセルに流入するよう
にはなるが、それでも該排気管から流入する排気ガスは
ハニカム担体３ａの中心部に集中し易く、該ハニカム担
体３ａの中心部で、重ね合わせた金属薄板５の相互が開
離する傾向となる。

【００４２】ところが、前述のようにこのハニカム担体
３ａの入口側の中央部分では、金属冠６の複数のニード
ル６ａがハニカム担体３ａに挿入，係合して、ハニカム
担体３ａの重ね合わせた金属薄板５の相互の開離を拘束
しているため、ハニカム担体３ａの入口側で排気ガスの
流入圧力によってハニカム担体３ａの中央部分から金属
薄板５の相互が開離する口開き現象を防止することがで
き、多数のセルが集合したハニカム形状の変形をなくし
て排気ガスの浄化性能を向上することができる。

【００４３】しかも、金属冠６は前述のように排気ガス
の流通に支障とならない網目状としてあって、その一側
面に突設したニードル６ａがハニカム担体３ａの、セル
に挿入，係合していてセルの目詰まりを生じることがな
いため、ハニカム担体３ａの排気ガスの流通性にほとん
ど影響を及ぼすことはない。

【００４４】更に、ハニカム担体３ａは１枚の金属薄板
５を波形方向にＳ字状に連続的に折り返して重ね合わせ
てハニカムを構成しているため、排気ガスの流入圧力で
金属薄板５が後方へ飛び出すフイルムアウト現象を防止
することができる。

【００４５】特に、本実施形態では前述の金属薄板５と
して、図８〜１２に示すように波形の山部５ａに逆方向
に切起し形成した切起し谷部５ｄを波形の折り目方向に
複数個備えていると共に、波形の谷部５ｂに逆方向に切
起し形成した切起し山部５ｅを波形の折り目方向に複数
個備えたものを用いているため、重ね合わせた金属薄板
５の相互に形成されたセル相互で図８の矢印で示すよう
に排気ガスの流通を行わせることができ、従って、排気
ガスを金属薄板５の表面の触媒に十分に接触させて触媒
反応を活発に行わせることができることと併せて、切起
し谷部５ｄと切起し山部５ｅの存在によって隣接する金
属薄板５の相互が密着するのを防止してセルを確保でき
るため、排気ガスの浄化性能を更に向上することができ
る。

【００４６】また、このように重ね合わせた金属薄板５
の相互間に形成されたセル相互で排気ガスの流通を行わ
せることができるので、ハニカム担体３ａの全体で排気
ガスの圧力分布を略均一化することができて、ハニカム
担体３ａの耐久性を向上することができる。

【００４７】更に、切起し谷部５ｄと切起し山部５ｅと
を形成することによって、金属薄板５自体の剛性を高め
ることができて、品質感および信頼性を高めることもで
きる。

【００４８】ここで、図８〜１０に示した金属薄板５を
用いれば、切起し谷部５ｄと切起し山部５ｅを、金属薄
板５の波形の山部５ａと谷部５ｂとを形成する斜壁５ｃ
の中央位置に形成した棚部５ｆを境にして形成してある
から、前記切起し谷部５ｄと切起し山部５ｅの切起し開
口面積を大きくすることができて、セル相互の排気ガス
の流通性を向上することができる。

【００４９】また、金属薄板５の波形の山部５ａと切起
し山部５ｅおよび波形の谷部５ｂと切起し谷部５ｄとを
同一の突出量にできて、金属薄板５の相互密着を防止で
きることと併せて、金属薄板５の相互が波形方向にずれ
た場合に前記棚部５ｆに波形の山部５ａ又は切起し山部
５ｅあるいは波形の谷部５ｂ又は切起し谷部５ｄが突き
当たって金属薄板５の相互密着を確実に回避してセルを
確保することができる。

【００５０】更には、隣接する切起し谷部５ｄと切起し
山部５ｅの各切起し止端間には、波形方向に棚部５ｆの
幅の間隔Ｓ₁ が確保されるため、熱膨張率の差によって
前記切起し止端間が裂断するのを回避することができ
る。

【００５１】また、図１１に示す金属薄板５を用いれ
ば、前記図８〜１０に示したものを用いた場合と同様の
排気浄化性能が得られることは勿論、切起し谷部５ｄと
切起し山部５ｅの各切起し止端間には、波形の折り目方
向に所要の間隔Ｓ₂ を設定してあるので、この場合も熱
膨張率の差によって前記切起し止端間が裂断するのを回
避することができる。

【００５２】更に、図１２に示す金属薄板５を用いれ
ば、前記図１１に示したものを用いた場合と略同様の排
気浄化性能が得られる他、切起し谷部５ｄと切起し山部
５ｅの各切起し止端間には、波形の折り目方向に所要の
間隔Ｓ₂ と、波形方向に所要の間隔Ｓ₃ とを設定してあ
るので、熱膨張率の差による切起し止端間の裂断を確実
に回避することができる。

【００５３】なお、前記実施形態ではハニカム担体３ａ
の入口側の中央部分に金属冠６を配置してあるが、金属
冠６はハニカム担体３ａの入口側の端部面積と同じ大き
さに形成したものを用いてもよいことは勿論である。

【００５４】図６，７は金属薄板５の相互の開離拘束の
異なる実施形態を示すもので、金属薄板５自体は前記第
１実施形態と同様に構成してあるため、重複する説明は
省略する。

【００５５】この実施形態にあっては、ハニカム担体３
ａの入口側の金属薄板５の相互間に、ステンレス等の金
属線材からなる金属ステップル７を挿入、係合して、こ
れら金属ステップル７によって金属薄板５の相互の開離
を拘束している。

【００５６】金属ステップル７は金属薄板５の端縁にレ
ーザービームで溶接するか、ロー付け処理により接合し
て脱落をなくしている。

【００５７】従って、この第２実施形態の構造によれ
ば、ハニカム担体３ａの入口側の金属薄板５の相互間に
複数の金属ステップル７を挿入，係合して、ハニカム担
体３ａの重ね合わせた金属薄板５の相互の開離を拘束し
ているため、前記第１実施形態と同様にハニカム担体３
ａの入口側で排気ガスの流入圧力によって金属薄板５の
相互が開離する口開き現象を防止することができ、多数
のセルが集合したハニカム形状の変形をなくして排気ガ
スの浄化性能を一段と向上することができる。

【００５８】また、金属ステップル７が排気ガスの流通
に支障となることがないため、ハニカム担体３ａの排気
ガスの流通性にほとんど影響を及ぼすことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す図２のＡ−Ａ線に
沿う略示的断面図。

【図２】同実施形態の全体構造を示す略示的断面図。

【図３】同実施形態のハニカム担体と金属冠との関係を
示す略示的分解斜視図。

【図４】図３の組付け状態を示す略示的正面図。

【図５】同実施形態の金属冠の略示的側面図。

【図６】本発明の第２実施形態のハニカム担体と金属ス
テップルとの関係を示す略示的分解斜視図。

【図７】図６の組付け状態を示す略示的正面図。

【図８】各実施形態に用いられる金属薄板の斜視図。

【図９】図８に示した金属薄板の説明図。

【図１０】金属薄板の異なる例を示す説明図。

【図１１】金属薄板の異なる例を示す説明図。

【図１２】金属薄板の異なる例を示す説明図。

【符号の説明】

１ 触媒コンバータ ２ 外筒 ３ 金属触媒担体 ３ａ ハニカム担体 ５ 金属薄板 ５ａ 波形の山部 ５ｂ 波形の谷部 ５ｃ 斜壁 ５ｄ 切起し谷部 ５ｅ 切起し山部 ５ｆ 棚部 ６ 金属冠 ６ａ ニードル ７ 金属ステップル

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波形成形した金属薄板を重ね合わせて、
   重ね合わせ部分にセルを形成したハニカム状のハニカム
   担体を形成し、このハニカム担体を外筒内に配設した構
   造において、一側面に複数個のニードルを突設した網目
   状の金属冠を前記ハニカム担体の入口側に当接配置し、
   複数のニードルをハニカム担体に挿入，係合して、金属
   薄板相互の開離を拘束したことを特徴とする金属触媒コ
   ンバータ。
2. 【請求項２】 波形成形した金属薄板を重ね合わせて、
   重ね合わせ部分にセルを形成したハニカム状のハニカム
   担体を形成し、このハニカム担体を外筒内に配設した構
   造において、前記ハニカム担体の入口側の金属薄板相互
   間に複数の金属ステップルを挿入，係合して、金属薄板
   相互の開離を拘束したことを特徴とする金属触媒コンバ
   ータ。
3. 【請求項３】 ハニカム担体は１枚の金属薄板を波形方
   向にＳ字状に連続的に折り返して、ハニカム状に重ね合
   わせて構成したことを特徴とする請求項１，２記載の金
   属触媒コンバータ。
4. 【請求項４】 金属薄板は波形の山部に、該波形の山部
   と谷部とを形成する斜壁の途中位置から逆方向に切起し
   形成した切起し谷部を波形の折り目方向に複数個備えて
   いる一方、波形の谷部には、前記斜壁の途中位置から逆
   方向に切起し形成した切起し山部を波形の折り目方向に
   複数個備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れ
   かに記載の金属触媒コンバータ。
5. 【請求項５】 切起し谷部と切起し山部は、金属薄板の
   波形の山部と谷部とを形成する斜壁の中央位置から切起
   し形成してあることを特徴とする請求項４記載の金属触
   媒コンバータ。
6. 【請求項６】 金属薄板の波形の山部と谷部とを形成す
   る斜壁の中央位置には、波形の折り目方向に沿って棚部
   が形成され、波形の山部に形成した切起し谷部と、該波
   形の山部に隣接する波形の谷部に形成した切起し山部と
   を、この棚部を境として切起し形成して、隣接する切起
   し谷部と切起し山部の各切起し止端間に波形方向に棚部
   幅の間隔を設定したことを特徴とする請求項４記載の金
   属触媒コンバータ。
7. 【請求項７】 金属薄板の波形の山部に形成した切起し
   谷部と、波形の谷部に形成した切起し山部とを、波形の
   折り目方向にオフセットして形成して、隣接する切起し
   谷部と切起し山部の各切起し止端間に、波形の折り目方
   向に所要の間隔を設定したことを特徴とする請求項４〜
   ６の何れかに記載の金属触媒コンバータ。