(57)【要約】【課題】  金属製触媒担体の触媒作用を促進させつつ、熱応力による上流側端部の影響を少なくして耐久性を向上できる金属製触媒担体の提供。【解決手段】  金属製の外筒２内に内装されるハニカム構造体１を、金属製薄板の大波板４と小波板または平板５を交互に重ねて多重に巻回して形成すると共に、該大波板４と小波板または平板５の少なくとも一方に該ハニカム構造体１の半径方向への排気ガスの流通を可能にする複数の排気ガス流通孔4a,5aを形成した金属製触媒担体において、前記排気ガス流通孔4a,5aをハニカム構造体１の上流側端部７を除く範囲に形成した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の外筒内に内装されるハニカム構造体を、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すると共に、該大波板と小波板または平板の少なくとも一方に該ハニカム構造体の半径方向への排気ガスの流通を可能にする複数の排気ガス流通孔を形成した金属製触媒担体において、
前記排気ガス流通孔をハニカム構造体の上流側端部を除く範囲に形成したことを特徴とする金属製触媒担体。
【請求項２】
請求項１記載の金属製触媒担体において、
前記排気ガス流通孔をハニカム構造体の上流側端面から後方へ１０ｍｍの範囲を除く範囲に形成したことを特徴とする金属製触媒担体。
【請求項３】
請求項１または２記載の金属製触媒担体において、
外筒内に前記ハニカム構造体を圧入し、該ハニカム構造体の下流側端部にロー箔材を券回して熱処理することにより、該ハニカム構造体と外筒を固定したことを特徴とする金属製触媒担体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化用の触媒コンバータとして用いられる金属製触媒担体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、触媒コンバータとして用いられる金属製触媒担体は、金属製の外筒内に内装されるハニカム構造体を、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すると共に、該大波板と小波板または平板の少なくとも一方に該ハニカム構造体の半径方向への排気ガスの流通を可能にする複数の排気ガス流通孔を形成することにより、該金属製触媒担体を通過する排気ガスの流通抵抗を増加させて触媒作用の促進を図るようにした構造のものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１４３６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、金属製触媒担体はセラミック製触媒担体に比べると熱容量が低いため、排気ガスの熱により温められ易い上、触媒が活性化するのが早いため、排気管の途中のエンジンに比較的近い位置に介装されることが多く、当然、ここに介装された金属製触媒担体は熱環境が厳しく、特に該金属触媒担体の上流側端部は、エンジンから流入してきた高温・高速の排気ガスを直接受けて高温になり、その熱膨張・収縮に伴う熱応力の影響を受け易いという問題点があった。
なお、金属製薄板の大波板と小波板または平板の厚みを厚く形成してその剛性を強化すると、所望の触媒効果に必要な排気流通断面積を確保することができないため、好ましくない。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、金属製触媒担体の触媒作用を促進させつつ、熱応力による上流側端部の影響を少なくして耐久性を向上できる金属製触媒担体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため請求項１記載の金属製触媒担体では、金属製の外筒内に内装されるハニカム構造体を、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すると共に、該大波板と小波板または平板の少なくとも一方に該ハニカム構造体の半径方向への排気ガスの流通を可能にする複数の排気ガス流通孔を形成した金属製触媒担体において、前記排気ガス流通孔をハニカム構造体の上流側端部を除く範囲に形成したことを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の金属製触媒担体では、請求項１記載の金属製触媒担体において、前記排気ガス流通孔をハニカム構造体の上流側端面から後方へ１０ｍｍの範囲を除く範囲に形成したことを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明にあっては、請求項１または２記載の金属製触媒担体において、外筒内に前記ハニカム構造体を圧入し、該ハニカム構造体の下流側端部にロー箔材を券回して熱処理することにより、該ハニカム構造体と外筒を固定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の金属製触媒担体にあっては、エンジン側から流入してくる高速・高温の排気ガスを直接受けてハニカム構造体の上流側端部は特に高温となり、その熱膨張・収縮に伴う熱応力も他の部位に比べて大きく作用するが、該上流側端部には排気ガス流通孔が形成されていないため、従来の発明のように剛性不足になって熱応力の影響を受け易くなる虞がなく、金属製触媒担体の耐久性を向上できる。
【０００９】
また、ハニカム構造体の上流側端部では排気抵抗の増加がないため排気ガスを整流させた状態でスムーズに流入させることができる上、該上流側端部を通過した後の排気ガスの排気抵抗を複数の排気ガス流通孔によって増加させることにより、触媒作用を促進させながら後方へ排出可能となる。
【００１０】
請求項２記載の金属製触媒担体では、前記排気ガス流通孔をハニカム構造体の上流側端面から後方へ１０ｍｍの範囲を除く範囲に形成したため、現状の金属製触媒担体の上流側端部に作用する熱膨張・収縮時に伴う熱応力の悪影響を回避でき、熱環境が最も厳しいエキゾーストマニホールドの直後に介装される金属製触媒担体に適用して好適となる。
【００１１】
請求項３記載の発明にあっては、外筒内に前記ハニカム構造体を圧入し、該ハニカム構造体の下流側端部にロー箔材を券回して熱処理することにより、該ハニカム構造体と外筒を固定したため、外筒とハニカム構造体とは下流側端部において互いに固定され、これにより外筒の熱膨張・収縮に伴う熱応力が上流側端部に悪影響を及ぼすのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例の金属製触媒担体を示す側断面図、図２は本実施例のハニカム構造体を示す斜視図、図３は大波板と平板を重ね合わせて券回する途中の状態を示す斜視図、図４は金属触媒担体の触媒の反応分布を示す図、図５は本発明の金属触媒担体が適応された排気管の全体図である。
【００１３】
図１、２に示すように、本実施例１の金属製触媒担体Ａは、ハニカム構造体１と、外筒と２、ロー箔材３とを主要な構成としている。
【００１４】
前記ハニカム構造体１は、数十ミクロンの金属製薄板の大波板４と平板５を交互に重ね、平板５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、該ハニカム構造体を通過する際に排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を浄化させる働きをする。
【００１５】
図３に示すように、前記大波板４は波状に加工される前に、ハニカム構造体１の上流側端部６、詳述するとハニカム構造体１の上流側端面７となる先端から１０ｍｍの範囲（図中ｈにて図示）を除く部分に、予め所定間隔のもとに長孔形状の排気ガス流通孔４ａが複数形成され、一方、平板５にも前記波板と同様にハニカム構造体１の上流側端面７となる先端から後方へ１０ｍｍの範囲（図中ｈにて図示）を除く部分に、予め所定間隔のもとに複数の排気ガス流通孔５ａが複数形成され、これにより、前記平板５を外側にして多重に券回したハニカム構造体１はその上流側端部６を除く部分にのみ排気ガス流通孔4a,5aが形成されている。
【００１６】
なお、本実施例では上流側端部６をハニカム構造体１の上流側端面７となる先端から後方へ１０ｍｍの範囲とした理由については、この範囲は排気ガス流通孔4a,5aの有無に関係なく熱環境が厳しい部位であり、しかも、図４に示すように、触媒の反応もこの範囲より後方において反応が急激に促進されるためで、後述する排気ガス流通孔4a,5aによる触媒促進効果とハニカム構造体１のレイアウトとのバランスを考慮した上で可能であれば、先端から後方へ１０ｍｍ以上の範囲に設定しても良い。
【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、この円筒の内径は、前記ハニカム構造体１の外径よりもわずかに小径に形成されている。
【００１８】
前記ロー箔材３は、前記ハニカム構造体１を前記外筒２に圧入する前に、平板５で構成されるハニカム構造体１の外周面に券回しておくもので、本実施例では、このロー箔材３がハニカム構造体１の後方部８に周方向に部分的に券回されている。
【００１９】
そして、前記ハニカム構造体１を外筒２内に圧入して熱処理することにより、大波板４の頂部と平板５とを拡散固定させると共に、外筒２をロー箔材３でハニカム構造体１の外周面と固定することにより、これら両者を一体化させて固定する。
【００２０】
このように構成された金属製触媒担体Ａは、図５に示すように、前記外筒２の両端部に円筒状のアダプタ１０、下方に半円筒状のプロテクタ１１が外嵌した状態で溶接固定され、且つ、前記上流側端部６をエンジン側にしてエキゾーストマニホールド１２などのエンジンに比較的近い位置に介装され、触媒コンバータとして用いられる。
【００２１】
そして、エンジンから流入してくる排気ガスが金属触媒担体Ａを通過する際に大波板４及び小波板５の触媒に作用して有害物質が浄化され後方のサブマフラ１３、メインマフラ１４等を経て外部へ排出される。
この際、エンジン側から流入してくる高温・高速の排気ガスによって上流側端部６が、他の部位に比べて特に高温になり、エンジンスタート、エンジンストップ、加減速に伴う熱望膨張・収縮により、多大な熱応力を受けるが、前述したように、上流側端部６は排気ガス流通孔4a,5aが形成されていないため、前記熱応力の影響を受け易くなる虞がなく、金属触媒担体Ａの耐久性を向上できる。
【００２２】
また、前記上流側端部６では排気ガスの排気抵抗を増加させることなく整流させた状態でスムーズに取り入れることが導入でき、均一で安定した触媒作用が可能となる。
【００２３】
また、前記上流側端部４を通過した排気ガスの排気抵抗を複数の排気ガス流通孔4a,5aによって増加でき、排気ガスは触媒作用の促進を受けながら後方へ排出される。
【００２４】
さらに、本実施例では、ハニカム構造体１と外筒２を固定するためのロー箔材３がハニカム構造体１の後方部８に周方向に部分的に券回されているため、外筒２の熱膨張・収縮に伴う熱応力が上流側端部６に悪影響を与える虞がない上、前述したように、ロー箔材３付近（下流側端部）の温度は上流側端部に比べて低いため、前記熱応力によってロー箔材３の固定力が低下するのを防止できる。
【００２５】
以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例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、本実施例では排気ガス流通孔4a,5aを長孔形状に形成したが、該排気ガス流通孔4a,5aの形状、形成数、配置については適宜設定できる。
【００２６】
また、本実施例では大波板４と平板５との組み合わせについて説明したが大波板４と小波板を組み合わせても良いし、さらに、排気ガス流通孔はこれらの組み合わせのうちすくなくとも一方に形成される構造にしても良い。
また、本実施例では金属製触媒担体を例にとったが、セラミックス製触媒担体担体にも対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例の金属製触媒担体を示す側断面図である。
【図２】本発明の実施例のハニカム構造体を示す斜視図である。
【図３】大波板と平板を重ね合わせて券回する途中の状態を示す斜視図である。
【図４】金属触媒担体の触媒の反応分布を説明する図である。
【図５】本発明の金属触媒担体が適応された排気管の全体図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ハニカム構造体
２  外筒
３  ロー箔材
４  大波板
５  平板
４ａ、５ａ  排気ガス流通孔
６  上流側端部
７  上流側端面
８  下流側端部
１０  アダプタ
１１  プロテクタ
１２  エキゾーストマニホールド
１３  サブマフラ
１４  メインマフラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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