(57)【要約】【課題】外筒にコアを圧入する際におけるコアの損傷を防止し、ロー箔材によるコアと外筒との接合強度を維持させると共にロー材によるセル通路の閉塞を防止し、かつ、コアに対するロー箔材のスポット溶接による固定強度を確保しつつ、セル通路内で乱流化する範囲を最大限に広げて浄化効率を高め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のうち平板１２が外側になるように巻回してコア１が形成され、波板１１には任意間隔のもとに複数の孔１１ａが形成され、平板１２にはコア１の外周面を構成する部分を除いて任意間隔のもとに複数の孔１２ａが形成される。【選択図】      図２
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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箔材を巻回し、これらを金属製の外筒内に圧入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、前記外筒をロー箔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のうち小波板または平板が外側になるように巻回して前記コアが形成され、
前記大波板には任意間隔のもとに複数の孔が形成され、
前記小波板または平板には前記コアの外周面を構成する部分を除いて任意間隔のもとに複数の孔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】
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箔材を巻回し、これらを金属製の外筒内に圧入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、前記外筒をロー箔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のうち大波板が外側になるように巻回して前記コアが形成され、
前記小波板または平板には任意間隔のもとに複数の孔が形成され、
前記大波板には前記コアの外周面を構成する部分を除いて任意間隔のもとに複数の孔が形成されていることを特徴とする金属製触媒担体。
【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、金属製薄板の波板と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箔材を巻回し、これらを金属製の外筒内に圧入して熱処理することにより前記波板と平板とを拡散接合させると共に、前記外筒をロー箔材で接合した金属製触媒担体において、交互に重ねた前記波板と平板のうち平板が外側になるように巻回して前記コアを形成し、前記波板のみもしくは波板と平板の両方に任意間隔のもとに複数の孔が形成された構造のものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４３６９３号公報  （第２頁、図１、２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例の金属製薄板のうち、波板と平板の両方に任意間隔のもとに複数の孔が形成された構造のものにあっては、以下に述べるような問題がある。
【０００５】
即ち、コアの外周面を構成する平板に複数の孔が存在することになると共に、ロー箔材はコア外周面全体ではなく中途部の一部に巻回されるものであるため、コアを外筒に圧入する際に、ロー箔材が巻回されていない部分のコア外表面に露出する平板部分に形成された各孔の開口縁部が外筒の開口縁部に引っかかって圧入を困難にしたり、無理に圧入しようとすると孔部分から平板に亀裂を生じさせる虞がある。
【０００６】
また、コアの外周にロー箔材を巻回し、これを外筒に圧入した状態で熱処理する際に、液状化したロー材が平板に形成された孔に流れ込むことにより、コアと外筒との接合強度を確保できなくなる虞があると共に、孔から流れ込んだロー材がセル通路を塞ぐ虞がある。
【０００７】
また、コアの外周に巻回されたロー箔材をスポット溶接によりコアに固定する際に、ロー箔材側から行われるスポット溶接位置とその裏面に隠れた平板の孔の位置とが一致する虞があり、その結果コアに対するロー箔材の固定強度を低下させることになるため、外筒に圧入する際に、コアに対するロー箔材の固定状態を維持させることができなくなる虞がある。なお、孔の位置を確認しながらスポット溶接を行うことは、作業効率を低下させることになる。
る。
【０００８】
次に、従来例の金属製薄板のうち、波板側にのみ任意間隔のもとに複数の孔が形成された構造のものにあっては、セル通路内で乱流化する範囲が波板を挟んで対面する両平板相互間に限られるため、波板と平板の両方に孔を形成したものに比べ、排気浄化性能が劣るという問題点がある。
【０００９】
なお、上述のように、ロー箔材をコア外周面全体ではなく中途部の一部にのみ巻回するのは、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、中心程温度が高くなる。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、均一な温度にはならず、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、同様な触媒温度プロフィルを生じる。
【００１０】
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。このような温度履歴を受けている触媒担体内部に発生する応力は、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。
【００１１】
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応力発生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、熱履歴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、上述のように、ロー箔材をコア外周面全体ではなく中途部の一部にのみ巻回することにより、特に、排ガス流入側においてコアと外筒が接合されることがないようにしている。
【００１２】
本発明の解決しようとする課題は、外筒にコアを圧入する際におけるコアの損傷を防止し、ロー箔材によるコアと外筒との接合強度を維持させると共にロー材によるセル通路の閉塞を防止し、かつ、コアに対するロー箔材のスポット溶接による固定強度を確保しつつ、セル通路内で乱流化する範囲を最大限に広げて浄化効率を高めることができる金属製触媒担体を提供することにある。
【００１３】
【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箔材を巻回し、これらを金属製の外筒内に圧入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、前記外筒をロー箔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のうち小波板または平板が外側になるように巻回して前記コアが形成され、前記大波板には任意間隔のもとに複数の孔が形成され、前記小波板または平板には前記コアの外周面を構成する部分を除いて任意間隔のもとに複数の孔が形成されていることを特徴とする手段とした。
【００１４】
請求項２記載の金属製触媒単体は、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箔材を巻回し、これらを金属製の外筒内に圧入して熱処理することにより前記大波板と小波板または小波板または平板とを拡散接合させると共に、前記外筒をロー箔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のうち大波板が外側になるように巻回して前記コアが形成され、
前記小波板または平板には任意間隔のもとに複数の孔が形成され、前記大波板には前記コアの外周面を構成する部分を除いて任意間隔のもとに複数の孔が形成されていることを特徴とする手段とした。
【００１５】
【作用および効果】
請求項１記載の発明では、上述のように、コアの外周面を構成する小波板または小波板または平板部分には孔が形成されていないため、コア外周を損傷させることなしに外筒に対するコアの圧入をスムーズに行なうことができる。
【００１６】
また、ロー箔材により外筒と接合されるコアの外周面が孔のない小波板または小波板または平板で構成されているため、熱処理の際に液状化したロー材が小波板または小波板または平板の内側に流れ込むことがなく、これにより、ロー箔材によるコアと外筒との接合強度を維持させることができると共に、ロー材の流れ込みによるセル通路の閉塞を防止することができる。
【００１７】
また、ロー箔材がスポット溶接により固定されるコアの外周面が、孔のない小波板または小波板または平板で構成されているため、コアの外周に巻回されたロー箔材をスポット溶接によりコアに固定する際に、スポット溶接位置を確認することなしにロー箔材の固定作業を行うことができ、これにより、作業効率を低下させることなしに、コアに対するロー箔材のスポット溶接による固定強度を確保することができる。
【００１８】
また、大波板のみならず、小波板または平板におけるコアの外周面を除く部分にも孔が形成されているため、セル通路内で乱流化する範囲が大波板を挟んで対面する両小波板または平板相互間に限られることなしに、セル通路内で乱流化する範囲を最大限に広げて浄化効率を高めることができるようになる。
【００１９】
請求項２記載の発明では、上述のように、コアの外周面を構成する大波板部分には孔が形成されていないため、コア外周を損傷させることなしに外筒に対するコアの圧入をスムーズに行なうことができる。
【００２０】
また、ロー箔材により外筒と接合されるコアの外周面が孔のない大波板で構成されているため、熱処理の際に液状化したロー材が大波板より内側に流れ込むことがなく、これにより、ロー箔材によるコアと外筒との接合強度を維持させることができると共に、ロー材の流れ込みによるセル通路の閉塞を防止することができる。
【００２１】
また、ロー箔材がスポット溶接により固定されるコアの外周面が、孔のない大大波板で構成されているため、コアの外周に巻回されたロー箔材をスポット溶接によりコアに固定する際に、ロー箔材の外面側からでも大波板における突条位置の確認が容易に行えるため、作業効率を低下させることなしに、コアに対するロー箔材のスポット溶接による固定強度を確保することができる。
【００２２】
また、小波板または平板のみならず、大波板におけるコアの外周面を除く部分にも孔が形成されているため、セル通路内で乱流化する範囲が小波板または平板を挟んで対面する両大波板相互間に限られることなしに、セル通路内で乱流化する範囲を最大限に広げて浄化効率を高めることができるようになる。
【００２３】
【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）
なお、この発明の実施の形態１は、請求項１に記載の発明に対応するものである。
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。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、図２は大波板と平板を重ねて巻回する途中の状態を示す斜視図であり、両図において、１はコア、２は外筒、３はロー箔材を示す。
【００２４】
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（小波板または平板）１２を交互に重ね、平板１２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（セル通路）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。
【００２５】
前記波板１１には波状に成形する前に予め所定間隔のもとに複数の孔１１ａが形成される一方、前記平板１２にはコア１の外周面を構成する部分を除いて所定間隔のもとに複数の孔１２ａが形成されている。
即ち、金属製触媒単体において、排気ガス浄化性能を向上させるためには、コア１内を通過する排気ガスに対し乱流を積極的に起こさせて、排気ガスが触媒に接触する機会をできるだけ増やすことが有効であり、このため、波板１および平板１２に多数の孔１１ａ、１２ａを開けて波板１と平板１２で仕切られたセル通路相互間の流通を可能とし、コア１内における排気ガスの流れを幅方向により多く乱流化させることにより、排気ガス浄化性能を向上させるようになっている。
【００２６】
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、これに圧入される前記コア１の外形より小径に形成されている。
【００２７】
前記ロー箔材３は、前記コア１を前記外筒に圧入する前に、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。
【００２８】
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の金属製触媒担体では、上述のように、コア１の外周面を構成する平板１２部分には孔１２ａが形成されていないため、コア１の外周を損傷させることなしに外筒２に対するコア１の圧入をスムーズに行なうことができるようになる。
【００２９】
また、ロー箔材３により外筒２と接合されるコア１の外周面が孔１２ａのない平板１２で構成されているため、熱処理の際に液状化したロー材が平板１２の内側に流れ込むことがなく、これにより、ロー箔材３によるコア１と外筒２との接合強度を維持させることができると共に、平板１２の内側までロー材が流れ込むことによって生じるセル通路の閉塞を防止することができるようになる。
【００３０】
また、ロー箔材３がスポット溶接により固定されるコア１の外周面が、孔１２ａのない平板１２で構成されているため、コア１の外周に巻回されたロー箔材３をスポット溶接によりコア１に固定する際に、スポット溶接位置を確認することなしにロー箔材３の固定作業を行うことができ、これにより、作業効率を低下させることなしに、コア１に対するロー箔材３のスポット溶接による固定強度を確保することができる。
【００３１】
また、波板１１のみならず、平板１２におけるコア１の外周面を除く部分にも孔１２ａが形成されているため、セル通路内で乱流化する範囲が波板１１を挟んで対面する両平板１２、１２相互間に限られることがなく、これにより、セル通路内で乱流化する範囲を最大限に広げて浄化効率を高めることができるようになる。
【００３２】
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。
【００３３】
（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２に記載の発明に対応したものである。
図３はこの発明の実施の形態２の金属製触媒担体を示す一部切欠斜視図、図４は波板と平板を重ねて巻回する途中の状態を示す斜視図である。
【００３４】
即ち、この発明の実施の形態２の金属製触媒担体は、両図に示すように、交互に重ねた波板１１と平板１２のうち波板１１が外側になるように巻回して前記コア１が形成されている点と、平板１２には任意間隔のもとに複数の孔１２ａが形成されると共に波板１１にはコア１の外周面を構成する部分を除いて任意間隔のもとに複数の孔１１ａが形成されている点において、前記発明の実施の形態１とは相違したのものであり、その他点は前記発明の実施の形態１と同様である。
【００３５】
従って、この発明の実施の形態２の金属製触媒担体によれば、上述のように、コア１の外周面を構成する波板１１部分には孔１１ａが形成されていないため、コア１の外周を損傷させることなしに外筒２に対するコア１の圧入をスムーズに行なうことができるようになる。
【００３６】
また、ロー箔材３により外筒２と接合されるコア１の外周面が孔１１ａのない波板１１で構成されているため、熱処理の際に液状化したロー材が少なくとも波板１１より内側に流れ込むことがなく、これにより、ロー箔材３によるコア１と外筒２との接合強度を維持させることができると共に、波板１１の内側までロー材が流れ込むことによって生じるセル通路の閉塞を防止することができるようになる。
【００３７】
また、ロー箔材３がスポット溶接により固定されるコア１の外周面が、孔１１ａのない波板１１で構成されているため、コア１の外周に巻回されたロー箔材３をスポット溶接によりコア１に固定する際に、ロー箔材３の外面側からでも波板１１における突条位置の確認が容易に行えるため、作業効率を低下させることなしに確実に接合することが可能で、コア１に対するロー箔材３のスポット溶接による固定強度を確保することができるようになる。
【００３８】
また、平板１２のみならず、波板１１におけるコア１の外周面を除く部分にも孔１１ａが形成されているため、セル通路内で乱流化する範囲が平板１２を挟んで対面する両波板１２、１２相互間に限られることがなく、これにより、セル通路内で乱流化する範囲を最大限に広げて浄化効率を高めることができるようになる。
【００３９】
また、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。
【００４０】
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内に圧入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。
【００４１】
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。
【００４２】
また、発明の実施の形態では、孔１１ａ、１２ａを排ガスの流れ方向に長い長孔状に形成したが、その形状や配置は任意である。
また、発明の実施の形態では、平板１２を用いた例を示したが、小さな波形状の小波板を用いても、同様の効果が獲られる。
【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１の金属製触媒担体における波板と平板を重ねて巻回する途中の状態を示す斜視図である。
【図３】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。
【図４】発明の実施の形態２の金属製触媒担体における波板と平板を重ねて巻回する途中の状態を示す斜視図である。
【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  孔
１２  平板（小波板または平板）
１２ａ  孔
２  外筒
３  ロー箔材
【図１】
2004154699.tif 000003
【図２】
2004154699.tif 000004
【図３】
2004154699.tif 000005
【図４】
2004154699.tif 000006