WO2006137276A1 - メタルハニカム触媒担体 - Google Patents

Abstract

　メタルハニカム触媒担体１１は、金属製の薄い帯板２３の長手方向（矢印ａ２の方向）の一方側３３に波形状部２４を成形し、波形状部２４に別の帯板２３の他方側３４の平板部３５を載せるように複数の帯板２３・・・を交互に重ね、長手方向の中央部２５から巻くことで断面が蜂の巣状の巻きハニカム体１２を形成して、中空円筒部材１３に嵌める。中空円筒部材１３に嵌めた巻きハニカム体１２の中心円筒部１７の直径をＤで形成する場合、中央平坦部２５の長手方向の長さＬｍは、少なくとも、４．１４Ｄとした。

Description

明 細 書

メタルハニカム触媒担体

技術分野

[0001] 本発明は、内燃機関の排気ガスの浄化に用いられる触媒を保持する筒状のメタル ハニカム触媒担体に関するものである。

背景技術

[0002] メタルノ、二カム触媒担体として以下のものが知られている。すなわち、金属製の帯 状の平板の中央部分を除く片側の部分に波形を施し、他の部分を平板のままとした 部材を用意する。この部材の波板と、別の部材の平板の部分とが当接するように交 互に重ね合わせ、部材の中央部分を中心にして巻き回して円筒状のハニカム体を形 成し、外筒材で被覆するものがある（例えば、特許文献 1参照。 ) o

[0003] 特許文献 1 :特開平 7— 116758号公報 (第 4— 5頁、図 1、図 3)

[0004] 特許文献 1を次図に基づいて説明する。

図 6A〜図 6Cは、従来の技術を説明する図である。従来の耐熱構造体の製造方法 で得た耐熱構造体 113は、基材 101を巻いて外筒材 108で被覆した。具体的には、 基材 101は、平板 102の片側に波板 103を成形したものである。基材 101を複数重 ねる際、波板 103と別の基材 101の平板 102の部分とを当接させ、交互に所定枚数 の基材 101を重ね合わせる。基材 101の中央部分 104を押圧して平行部 105を形 成し、平行部 105をストッパ材 106で挟み、平行部 105を中心に巻き回してハ-カム 体 107を形成する。このハ-カム体 107を外筒材 108で被覆し、外筒材 108の両端 側にストツバリング 109を、ハ-カム体 107の両端との間に隙間 tを設けた状態で溶接 する。外筒材 108の端 111にストッパ材 106の他方の辺 112を溶接した構造である。 このように特許文献 1の耐熱構造体 113は、ろう材を使用することなく形成したため 、膨脹収縮による熱応力が発生しない。

[0005] しかし、特許文献 1では、耐熱構造体 113は、ハ-カム体 107の両端とストツパリン グ 109との間にはそれぞれ隙間 tがあり、自動車や自動二輪車に採用した場合、例え ば、走行時の振動でハ-カム体 107が外筒材 108内で動いて振動し、ハ-カム体 1 07が破断するおそれがある。

また、特許文献 1では、外筒材 108の端 111にストッパ材 106の他方の辺 112を溶 接する必要があり、ストッパ材 106が排気ガスの流れを妨げる。特に、他方の辺 112 は端 111を封じるようになり、ハ-カム体 107内を流れる排気ガスと干渉し、排気ガス の流れの抵抗となる。

[0006] さらに、平行部 105を中心に巻き回してハ-カム体 107を形成する際に、平行部 10 5に連なる波板 103をつぶしてしまうことがある。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 本発明は、熱膨張によるハ-カム部の破断を心配することなぐストッパ材を用いる ことなく、中央部を 1回転以上巻き回して、中心円筒部を成形しても、中央部に連なる 波形状部のつぶれる量を少なくすることができるメタルハニカム触媒担体を提供する ことを課題とする。

課題を解決するための手段

[0008] 請求項 1に係る発明は、長手方向の一端側に波形状部、長手方向の他端に端部 平坦部、長手方向中間位置に中央平坦部を有した長手方向に延伸する複数の帯板 を有た卷きハ二カム体と、

その中に前記巻きハ-カム体を収容する中空円筒部材、とを有するメタルノヽ-カム 触媒担体であって、

前記複数の帯板は、一方の前記帯板の波形状部が他方の前記帯板の平坦部に重 なるように互いに重ね合わされ、中央平坦部力 一体に巻かれて前記巻きハ-カム 体を形成し、

前記帯板の中間部平坦部が巻かれて直径 Dを有する中心円筒部を形成し、 前記中間部平坦部の長手方向長さは少なくとも 4. 14Dである。

発明の効果

[0009] 請求項 1に係る発明では、中空円筒部材に嵌めた卷きハ二カム体の中心円筒部の 直径を Dで形成する。この時、中央平坦部の長手方向の長さは、少なくとも、 4. 14D

O

とした。つまり、中央平坦部の長さを、少なくとも、中心円筒部の周長に中心円筒部の 直1—径1—を加算した長さに設定したので、中央平坦部を 1回転以上巻き回して、中心円 筒部を成形しても、中央平坦部に連なる波形状部のつぶれる量を少なくすることがで きるという利点がある。

図面の簡単な説明

010] [図 1]本発明のメタルハニカム触媒担体の斜視図

[図 2]本発明のメタルノ、二カム触媒担体の平面図

[図 3]本発明のメタルノヽニカム触媒担体に用いる帯板の斜視図

[図 4A]本発明のメタルハニカム触媒担体の作用図

[図 4B]本発明のメタルハニカム触媒担体の作用図

[図 4C]本発明のメタルハニカム触媒担体の作用図

[図 5]本発明のメタルノヽニカム触媒担体が備える卷きハ二カム体を中空円筒部材に 嵌める状態を説明する図

[図 6A]従来の技術を説明する図

[図 6B]従来の技術を説明する図

[図 6C]従来の技術を説明する図

符号の説明

··メタルハニカム触媒担体

12· '.卷きノヽニカム体

is··中空円筒部材

le- • -卷きハニカム体の中心部

17·' ··中心円筒部

18· ' ·ノヽニカム咅

23· '·帯板

24· ··波形状部

25· ··中央平坦部

31· '·帯状の板

33· '·帯状の板の一方側 34…帯状の板の他方側

35· ··平板部

Lm…中央平坦部の長手方向の長さ。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、 図面は符号の向きに見るものとする。

図 1は、本発明のメタルハ-カム触媒担体の斜視図である。

メタルハ-カム触媒担体 11は、巻きハ-カム体 12と、巻きハ-カム体 12を覆う中空 円筒部材 13と、中空円筒部材 13に卷きハ二カム体 12を固定する溶接部 14, 15とか らなる。

[0013] 図 2は、本発明のメタルノ、二カム触媒担体の平面図である。図 1を併用して説明す る。

卷きハ二カム体 12は、断面が蜂の巣状で、中心部 16に中心円筒部 17が形成され 、中心円筒部 17に連ねて径方向外側（矢印 al, alの方向）にハ-カム部 18を形成 し、ハ-カム部 18に連ねて径方向外側に巻き終端 19 (図 3も参照）， 21 (図 3も参照） を形成し、巻き終端 19, 21を中空円筒部材 13の内面 22 (図 5も参照）に一体的に溶 接部 14, 15で固定したものである。 23は帯板、 24は帯板 23 (図 3参照）の波形状部 、 25は帯板 23の中央平坦部を示す。

[0014] 中心円筒部 17は、帯板 23を 4枚重ねて巻いた、中央平坦部 25が形成する筒状の 部位である。この中心円筒部 17の肉厚は、少なくとも、帯板 23を 4枚重ねた厚さに相 当する。また、中心円筒部 17の直径 Dは、中心円筒部 17の厚さの中心での径とする 。中心円筒部 17は真円ではなぐまた、巻く際に厚みにばらつきを生じるので、直径 Dは前記中心円筒部 17の厚みの中心線が描く略円状の図形の平均の直径である。

[0015] 図 3は、本発明のメタルノ、二カム触媒担体に用いる帯板の斜視図である。図 2を併 用して説明する。

帯板 23は、以下の様に構成される。すなわち、帯状の板 31の中央平坦部 25から 長手方向の一方側 33に波形状部 24を成形し、波形状部 24に連ねて所望の長さ Le だけ平らなままとした部位に巻き終端 21を形成する。また、帯状の板 31の長手方向 他方側 34を平らなままとして端部平板部 35を形成し、平板部 35に巻き終端 19を形 成した。さらに、長手方向中央部に平らなままとした中央平坦部 25を形成した。なお 、符号 37は帯板 23の長手方向（矢印 a2の方向）に対する中心の部位、 Cは帯板 23 の長手方向に対する中心線、 Wbは帯板 23の幅を示す。

巻き終端 19は帯板 23の他方側 34の端でもある。

巻き終端 21は帯板 23の一方側 33の端でもある。

[0016] 中央平坦部 25は、少なくとも、長さ Lmの範囲を平らなままとした部位である。

中央平坦部 25の長さ Lmは、少なくとも、中心円筒部 17の周長に中心円筒部 17の 直径をカ卩算した長さである。すなわち、 Lm= π Ό + Ό = Ό ( π + 1) =4. 14Dである 。また、帯板 23の中心 37 (中心線 C)から一方側 33に長さ LmZ2を設定し、中心 37 (中心線 C)から他方側 34に長さ LmZ2を設定した長さである。

[0017] 中央平坦部 25の長さ Lmは、具体的には、 4. 14D〜2 π Dの範囲とした。

中央平坦部 25の長さ Lmが 4. 14D未満では、中央平坦部 25を巻いて中心円筒 部 17を形成する際に、波形状部 24のつぶれる量が増加する。一方、中央平坦部 25 の長さ Lmが 2 π ϋを超えると、波形状部 24の長さ Lwは短くなり、ハニカム部 18の面 積が小さくなる。

[0018] 次に、本発明のメタルハ-カム触媒担体の作用を説明する。

図 4A〜図 4Cは、本発明のメタルハ-カム触媒担体の作用図である。

図 4Aにおいて、帯状の板 31に波形状部 24を、例えば、成形ロール（図に示してい ない)を回転させることで成形する。帯板 23 · · · (…は複数を示す。以下同様。 )を 4 枚取出し、巻き装置 41の把持部材 42にセットする。その際、帯板 23の波形状部 24 に別の帯板 23の平板部 35が重なるように帯板 23を交互に重ねる。その後、把持部 材 42で中央平坦部 25 · · ·を矢印 a3のように押さえるので、波形状部 24がつぶれるこ とはない。

[0019] 図 4Bにおいて、中央 25 · · ·を押さえた後、中央平坦部 25に含まれる中心の部位 3 7を回転中心軸 43にして、把持部材 42を矢印 a4, a4のように回転させる。

[0020] 図 4Cにおいて、中心の部位 37を回転中心軸 43にして、 1回転以上巻き回し (矢印 a4の方向）て、中心円筒部 17 (図 1参照）を成形するのに際し、中央平坦部 25を長さ Lmを、少なくとも、中心円筒部 17の周長に中心円筒部 17の直径を加算した長さに 設定したので、中心円筒部 17を成形する際に、波形状部 24のつぶれる量を少なく することができる。

[0021] このように、メタルノ、二カム触媒担体 11では、金属製の薄い帯板 23の長手方向（矢 印 a2の方向）の一方側 33に波形状部 24を成形し、波形状部 24に別の帯板 23の他 方側 34の平板部 35を載せるように複数の帯板 23 · · ·を交互に重ね、長手方向の中 央平坦部 25から巻くことで断面が蜂の巣状の卷きハ二カム体 12を形成して、中空円 筒部材 13に嵌める。この際、中空円筒部材 13に嵌めた巻きハ-カム体 12の中心円 筒部 17の直径を Dで形成する場合、中央平坦部 25の長手方向の長さは、少なくとも 、 4. 14Dとしたので、中央平坦部 25を 1回転以上巻き回して、中心円筒部 17を成形 しても、中央平坦部 25に連なる波形状部 24のつぶれる量を少なくすることができる。

[0022] 図 5は、本発明のメタルノヽニカム触媒担体が備える卷きハ二カム体を中空円筒部材 に嵌める状態を説明する図である。このとき、帯板 23をさらに巻き回すことでノ、二カム 部 18を形成するとともに、巻き終えることで断面が蜂の巣状の卷きハ二カム体 12を形 成する。

最後に、卷きハ二カム体 12を中空円筒部材 13に矢印 a5のように嵌めた後、中空円 筒部材 13の内面 22に巻きハ-カム体 12の巻き終端 19 · · · , 21 · · ·を固定する。

[0023] 尚、本発明のメタルノヽ-カム触媒担体は、実施の形態では触媒を保持するハ-カ ム構造に適用した力 触媒の保持以外に用いるハ-カム構造にも適用可能である。 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。

[0024] 本出願は、 2005年 6月 21日出願の日本特許出願 (特願 2005— 181242)に基づくも のであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

産業上の利用可能性

[0025] 本発明のメタルハニカム触媒担体は、排気ガスの浄化に用いる触媒を保持するハ 二カム構造に好適である。

Claims

請求の範囲

長手方向の一端側に波形状部、長手方向の他端に端部平坦部、長手方向中央位 置に中央平坦部を有した長手方向に延伸する複数の帯板を有したノヽニカム体と、 その中に前記巻きハ-カム体を収容する中空円筒部材、とを有するメタルノヽ-カム 触媒担体であって、

前記複数の帯板は、一方の前記帯板の波形状部が他方の前記帯板の平坦部に重 なるように互いに重ね合わされ、中央平坦部力 一体に巻かれて前記巻きハ-カム 体を形成し、

前記帯板の中間部平坦部が巻かれて直径 Dを有する中心円筒部を形成し、 前記中間部平坦部の長手方向長さは少なくとも 4. 14Dである。