(57)【要約】【課題】外筒の外周を囲繞する遮熱板の取り付けや、ディフューザーとの接合の際の障害になることやコストアップを招くことなしに、熱処理時に液状化したロー材が毛細管現象により少なくとも排ガス流入側の所定外の位置まで広範囲に浸透流出することを阻止することができる金属製触媒担体の提供。【解決手段】交互に重ねた波板１１と平板１２が波板１１が外側になるように巻回され、ロー箔材３がコア１における排ガス流出側（図面右側）端部寄りの中途部に部分的に巻回され、ロー箔材３が巻回されていないコア１の非巻回部分１ａ、１ｂでロー箔材３の両端部に近い位置の波板１１の各突条頂部を内方へ窪ませた凹部１１ａ、１１ｂをコア１の全周に亘って環状に形成することにより、外筒２の内周面とコア１の外周面との間に環状の中空部ａが形成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製薄板の大波板と小波板または平板を交互に重ねて多重に巻回して形成したコアの一部外周にロー材を着け、これらを金属製の外筒内に装填して熱処理することにより前記大波板と小波板または平板とを拡散接合させると共に、前記外筒をロー材で接合した金属製触媒担体において、
交互に重ねた前記大波板と小波板または平板が大波板が外側になるように巻回され、
前記ロー材が着けられていないコア部分のうち、少なくともロー材が着けられた部分より排ガス流入側のコアの中途部に該コアの外周面を構成する大波板の突条頂部を内方へ窪ませた窪み部が形成されることにより該窪み部と外筒との間に中空部が形成されていることを特徴とする金属製触媒担体。
【請求項２】
前記ロー材は、前記コアの排ガス流出側寄りの中途部に着けられ、
前記窪み部は、前記ロー材が着けられた部分より排ガス流入側および流出側のロー材が着けられていない両コア部分にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の金属製触媒担体。
【請求項３】
前記窪み部は、コアの全周に亘って形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の金属製触媒担体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関等の排気系に装着する金属製触媒担体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の金属製触媒担体として、耐熱性金属箔からなる大波箔と小波箔（平箔を含む）を交互に巻回して最外周を小波箔で巻回したハニカム（コア）を形成し、これに外筒と接合するためのロー箔材を所定位置に設置した後、外筒に装填して担体を成形する工程において、熱処理時に液状化したロー材が毛細管現象により所定外の位置まで広範囲に浸透流出しないように外筒の内周に凹み空間ビードを設定したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
また、ロー材が不要な部位に浸透流出することを防ぐ他の方法として、例えば、酸化チタンを主成分とするロー接合防止剤を塗布する方法がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
以上のように、熱処理時に液状化したロー材が毛細管現象により所定外の位置まで広範囲に浸透流出することを阻止するようにしているのは、以下のような理由による。
即ち、外筒とコアの接合部位は、担体の耐久性と関係が深くその内容を一般的な担体破壊メカニズムから説明すると、車両に適用された触媒担体には、エンジンスタートと共に、入口から高温のガスが流入してくる。その際、触媒担体の中心により多くのガスが流れ、最初に中心部の温度が高くなる。また、入口に近い程早く温度が高くなる。やがてこの温度の高い領域はガス出口方向に広がり、触媒全体が高温になる。しかし、初めのうち触媒全体が均一な温度になっているわけではなく、外筒周辺は冷却、放熱等により内部に比較し温度が低くなっている。このような現象はエンジンスタート時のみならず運転中の加速時においてもより高温のガスが流入し、同様な触媒温度が不均一な状態となっている。
【０００４】
一方、減速時においては、空気に近い排気組成の低温ガスが流入してくる。そのガス流れ分布は、エンジンスタート時および加速時と同様に中心部により多く流れる。即ち、中心部、入口部が早く冷却されることになる。このような温度変化を受けている触媒担体は、内部に繰り返し熱応力を受けている。その応力は、特に外筒と接合されている部位に集中する。その理由は、外筒温度に比べ、内部温度が高く触媒担体中心部から外筒に向かって膨張しようとするコアが外筒に拘束され外周部が圧縮されると共に、冷却時にはコア中心部分から縮小し、外筒と接合している即ち拘束されている外周部が引き伸ばされることになる。このように外筒とコアの接合部位は圧縮、引っ張りの繰り返し応力を受けるため、熱疲労破損が発生し易い部位となる。
【０００５】
このような外筒とコアを接合する構造の触媒担体においては、接合部位の位置に係らず熱応力を受けることになる。このような触媒担体においては、耐久性の観点からその発生応力が小さくなるように設計することが必要であり、特に、コアの両端部、特に、熱変化の大きい排気ガスの流入側が外筒に接合されてしまうと、熱収縮に追従できずに破断されるおそれがあるため、熱処理時に液状化したロー材が毛細管現象により所定外の位置まで広範囲に浸透流出することを阻止する必要がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２０７８３７号公報  （第２頁、図１−３）
【特許文献２】
特開２００１−２０７８３８号公報  （第２頁、図１−４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、外筒の内周に凹み空間ビードを設定する従来例にあっては、外筒の外周面側に多少の突起部が形成されるため、外筒の外周を囲繞する遮熱板の取り付けや、ディフューザーとの接合の際の障害になることがあるという問題がある。
また、ロー接合防止剤を塗布する従来例にあっては、ロー接合防止剤、塗布工程の追加、および量の管理が必要になる等、コストアップを招くという問題がある。
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は、外筒の外周を囲繞する遮熱板の取り付けや、ディフューザーとの接合の際の障害になることやコストアップを招くことなしに、熱処理時に液状化したロー箔材が毛細管現象により少なくとも排ガス流入側の所定外の位置まで広範囲に浸透流出することを阻止することができる金属製触媒担体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、金属製薄板の大波板と小波板または平板を交互に重ねて多重に巻回して形成したコアの一部外周にロー材を着け、これらを金属製の外筒内に装填して熱処理することにより前記大波板と小波板または平板とを拡散接合させると共に、前記外筒をロー材で接合した金属製触媒担体において、交互に重ねた前記大波板と小波板または平板が大波板が外側になるように巻回され、前記ロー材が着けられていないコア部分のうち、少なくともロー材が着けられた部分より排ガス流入側のコアの中途部に該コアの外周面を構成する大波板の突条頂部を内方へ窪ませた窪み部が形成されることにより該窪み部外と筒との間に中空部が形成されていることを特徴とする手段とした。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ロー材は、前記コアの排ガス流出側寄りの中途部に着けられ、前記窪み部は、前記ロー材が着けられた部分より排ガス流入側および流出側のロー材が着けられていない両コア部分にそれぞれ形成されていることを特徴とする手段とした。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記窪み部は、コアの全周に亘って形成されていることを特徴とする手段とした。
【００１２】
【作用および効果】
請求項１記載の発明では、上述のように、交互に重ねた前記大波板と小波板または平板が大波板が外側になるように巻回されることで、熱処理の際に液状化したロー材が毛細管現象により所定外の位置まで広範囲に浸透流出することが抑制されると共に、コアの外周面を構成する大波板の突条頂部を内方へ窪ませて形成された窪み部と外筒との間に形成された中空部に液状化したロー材が溜まることで、それ以上所定外の位置まで浸透流出することを阻止することができる。
従って、外筒の外周を囲繞する遮熱板の取り付けや、ディフューザーとの接合の際の障害になることやコストアップを招くことなしに、熱処理時に液状化したロー材が毛細管現象により少なくとも排ガス流入側の所定外の位置まで広範囲に浸透流出することを阻止することができるようになるという効果が得られる。
【００１３】
請求項２記載の発明では、上述のように、ロー材が着けられた部分より排ガス流入側および流出側のロー材が着けられていない両コア部分にそれぞれ窪み部が形成されることで、コアの両端部が外筒に接合されることを阻止することができるようになると共に、ロー材をコアの排ガス流出側寄りの中途部に着けることにより、コアにおける排ガス流出側端部よりも、使用時における熱変化の大きい流入側端部への液状化したロー材の浸透流出をより確実に抑制し、排気ガス流入側コアの外筒への接合を確実に阻止することができるようになる。
【００１４】
請求項３記載の発明では、上述のように、窪み部をコアの全周に亘って形成することにより、熱処理時に液状化したロー材が毛細管現象により所定外の位置まで広範囲に浸透流出することを阻止する効果を高めることができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（発明の実施の形態１）
この発明の実施の形態１の金属製触媒担体は、請求項１〜３に記載の発明に対応する。
まず、この発明の実施の形態１の金属製触媒担体を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１はこの発明の実施の形態１の金属製触媒担体を示す一部切欠斜視図であり、この図において、１はコア、２は外筒、３はロー箔材（ロー材）を示す。
前記コア１は、数十ミクロンの金属製薄板の波板（大波板）１１と平板１２を交互に重ね、波板１１を外側にして多重に巻回したハニカム状に形成されたもので、このハニカム通路表面には、アルミナ等からなる触媒担持体層が形成され、この触媒担体層に触媒金属が担持されることにより、排ガス浄化触媒とされ、内燃機関の排気経路に配置されることにより、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を浄化させる働きをする。
【００１７】
前記外筒２は、１〜２mmの板厚のＳＵＳ４３０のフェライト系ステンレス板材等で円筒形状に形成され、この円筒の内径として、これに装填される前記コア１の外形より小径に形成されている。
【００１８】
前記ロー箔材３は、前記コア１を前記外筒に装填する前に、波板１１で構成されるコア１の外周面に巻回しておくもので、この発明の実施の形態１では、このロー箔材３が、コア１における排ガス流出側（図面右側）端部寄りの中途部に部分的に巻回されることにより、コア１の両端部分にはロー箔材３が巻回されていない非巻回部分１ａ、１ｂが形成され、この非巻回部分１ａ、１ｂは、特に排ガス流入側の非巻回部分１ａが十分に長く形成されている。
【００１９】
また、前記コア１の非巻回部分１ａ、１ｂでロー箔材３の両端部に近い位置の波板１１の各突条頂部を内方へ窪ませた凹部（窪み部）１１ａ、１１ｂをコア１の全周に亘って環状に形成することにより、外筒２の内周面とコア１の外周面との間に環状の中空部ａが形成されるようになっている。
【００２０】
次に、この発明の実施の形態１の作用・効果を説明する。
この発明の実施の形態１では、上述のように、交互に重ねた波板１１と平板１２が波板１１が外側になるように巻回されることで、熱処理の際に液状化したロー材が毛細管現象により所定外の位置まで広範囲に浸透流出することを抑制することができる。
【００２１】
また、波板１１は平板１２に比べて伸縮の自由度が高いため、この波板１１をコア１の外周側に配置することにより、外筒２内に装填する際の圧縮作用によってハニカム構造のコア１が座屈することを外周の波板１１の伸縮作用により抑制することができるようになる。
【００２２】
また、コア１の外周面を構成する波板１１の突条頂部を内方へ窪ませて形成した凹部１１ａ、１１ｂにより、外筒２の内周面とコア１の外周面との間に環状の中空部ａが形成されるため、液状化したロー材がこの中空部ａ内に溜まることで、それ以上所定外の位置まで浸透流出することを阻止することができる。
【００２３】
また、ロー箔材３をコア１の排ガス流出側端部寄りの中途部に部分的に巻回することにより、コア１における排ガス流出側端部よりも、使用時における熱変化の大きい流入側端部への液状化したロー材の浸透流出をより確実に抑制し、その外筒２への接合を確実に阻止することができるようになる。
【００２４】
また、１〜２mmの板厚の外筒２側を加工する従来例に比べ、数ミクロンの板厚の波板１１を加工する方が加工エネルギー的にも、加工装置的にも簡便で低コストにて加工することができる。
【００２５】
従って、この発明の実施の形態１によれば、外筒２の外周を囲繞する遮熱板の取り付けや、ディフューザーとの接合の際の障害になることやコストアップを招くことなしに、熱処理時に液状化したロー材が毛細管現象により所定外の位置まで広範囲に浸透流出することを阻止することができるようになり、これにより、触媒担体の耐久性を高めることができるようになるという効果が得られる。
【００２６】
次に、他の発明の実施の形態について説明する。この他の発明の実施の形態の説明にあたっては、前記発明の実施の形態１と同様の構成部分については同一の符号を付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
【００２７】
（発明の実施の形態２）
この発明の実施の形態２の金属製触媒担体は、請求項１〜３に記載の発明に対応する。
この発明の実施の形態２の金属製触媒担体は、図２の一部切欠斜視図に示すように、前記コア１の非巻回部分１ａにおける波板１１の各突条頂部を内方へ窪ませた凹部（窪み部）１１ａをコア１の全周に亘り、同一円周線に対し波状になるようにランダムに形成した点で前記発明の実施の形態１とは相違するものである。
従って、この発明の実施の形態２では、前記発明の実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる他に、凹部１１ａが同一円周線上に並ぶ場合に比べて、使用中において応力が集中することで破損し易くなることを防止することができるため、耐久性をさらに高めることができるようになるという追加の効果が得られる。
【００２８】
以上本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は上述の発明の実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、発明の実施の形態では、ロー箔材３を、コア１における排ガス流出側端部寄りの位置に巻回したが、中途部に形成するようにしてもよい。
【００２９】
また、発明の実施の形態では、凹部１１ａ、１１ｂをコア１の両非巻回部分１ａ、１ｂに形成したが、少なくとも、排ガス流入側の非巻回部分１ａにのみ形成するようにしてもよい。
また、発明の実施の形態では、凹部１１ａ、１１ｂをコア１の全周に亘って形成したが、部分的に形成するようにしてもよい。
【００３０】
また、発明の実施の形態では、凹部１１ａ、１１ｂを排ガスの流れ方向１個所のみに形成したが、複数個所に形成するようにしてもよい。
また、発明の実施の形態では、波板１１と平板１２を用いたが、大波板と小波板を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態１の金属製触媒担体を示す一部切欠斜視図である。
【図２】発明の実施の形態２の金属製触媒担体を示す一部切欠斜視図である。
【符号の説明】
１  コア
１ａ  非巻回部分
１ｂ  非巻回部分
１１  波板（大波板）
１１ａ  凹部（窪み部）
１１ｂ  凹部（窪み部）
１２  平板
２  外筒
３  ロー箔材（ロー材）
ａ  中空部
【図１】
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【図２】
2004202281.tif 000004