JP2512622B2 - 良好な耐久性を有する自動車排ガス触媒用金属担体 - Google Patents
良好な耐久性を有する自動車排ガス触媒用金属担体Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
- F01N3/2842—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration specially adapted for monolithic supports, e.g. of honeycomb type
-
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- F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
-
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車排ガス浄化用触媒を担持するための
金属担体に関するものである。
金属担体に関するものである。
自動車の排ガスを浄化するための触媒を担持する担体
として、耐熱性のステンレス鋼からなるハニカム体の金
属担体が注目されている。これら金属担体は、高温の排
ガスに耐える耐熱性、耐酸化性だけでなく、同時に排ガ
スによる加熱・冷却の熱サイクル及びハニカム体内の温
度差による熱応力・熱疲労にも耐えることが重要であ
る。
として、耐熱性のステンレス鋼からなるハニカム体の金
属担体が注目されている。これら金属担体は、高温の排
ガスに耐える耐熱性、耐酸化性だけでなく、同時に排ガ
スによる加熱・冷却の熱サイクル及びハニカム体内の温
度差による熱応力・熱疲労にも耐えることが重要であ
る。
金属担体が加熱・冷却を受けると、担体の中心とその
外周側では大きな温度差が生じ熱応力が発生する。排ガ
スによりハニカム体の中心部が加熱されて中心部の温度
が外周温度よりも高くなると、熱膨張により中心部が外
周部よりも伸びようとする。冷却過程で外周部から冷え
てくると伸びきった中心部の箔は元の長さまで十分に収
縮できず箔が軸方向に塑性変形する。そのような熱サイ
クルを繰り返すと徐々に箔は軸方向に伸びてくる。ま
た、特公平１−54090号公報に述べられているように、
担体は高温において作動時間の増加とともに特に長手方
向の膨張を生じるという問題がある。排ガスの流れに偏
流がある場合は、流量の多いところではとりわけハニカ
ム体がその周囲よりも温度が上がり高温に曝される。即
ち、繰り返し熱応力によるハニカム体の塑性伸びと高温
によるハニカム体の膨張のふたつの要因により高温に曝
されるハニカム部分では箔の軸方向膨張現象が起きる。
このような軸方向箔及び現象が発生すると、特公昭63−
44466号公報のFig.1a,1b,1c,1dなどに図示されているよ
うな金属ハニカム体の両端部を軸方向にある長さ接合し
て両端部を接合で固定した構造を持つ金属担体では、ハ
ニカム体の接合部境界の内側で平箔と波箔が軸方向に挫
屈を起こしてハニカム体の破壊が起こる。それは、箔が
軸方向に自由に伸びようとするのを両端部の接合部分が
押さえつけるためである。また、実開昭62−194436号公
報の第１図には、ハニカム・コア部の排気ガス入側端の
横断面部を接合し、かつ、その接合した横断面部におい
てのみ外筒をコア部と接合する例が開示されているが、
この例はコア部と外筒との接合部の剥離を防止するため
に行われている。ただ、この接合構造では、コア部と外
筒部の接合境界がコア部内の接合境界と一致し応力集中
部を形成しその箇所から箔の破壊が始まってしまう。そ
の結果、コア部が外筒から切り離されてずれてしまう。
外周側では大きな温度差が生じ熱応力が発生する。排ガ
スによりハニカム体の中心部が加熱されて中心部の温度
が外周温度よりも高くなると、熱膨張により中心部が外
周部よりも伸びようとする。冷却過程で外周部から冷え
てくると伸びきった中心部の箔は元の長さまで十分に収
縮できず箔が軸方向に塑性変形する。そのような熱サイ
クルを繰り返すと徐々に箔は軸方向に伸びてくる。ま
た、特公平１−54090号公報に述べられているように、
担体は高温において作動時間の増加とともに特に長手方
向の膨張を生じるという問題がある。排ガスの流れに偏
流がある場合は、流量の多いところではとりわけハニカ
ム体がその周囲よりも温度が上がり高温に曝される。即
ち、繰り返し熱応力によるハニカム体の塑性伸びと高温
によるハニカム体の膨張のふたつの要因により高温に曝
されるハニカム部分では箔の軸方向膨張現象が起きる。
このような軸方向箔及び現象が発生すると、特公昭63−
44466号公報のFig.1a,1b,1c,1dなどに図示されているよ
うな金属ハニカム体の両端部を軸方向にある長さ接合し
て両端部を接合で固定した構造を持つ金属担体では、ハ
ニカム体の接合部境界の内側で平箔と波箔が軸方向に挫
屈を起こしてハニカム体の破壊が起こる。それは、箔が
軸方向に自由に伸びようとするのを両端部の接合部分が
押さえつけるためである。また、実開昭62−194436号公
報の第１図には、ハニカム・コア部の排気ガス入側端の
横断面部を接合し、かつ、その接合した横断面部におい
てのみ外筒をコア部と接合する例が開示されているが、
この例はコア部と外筒との接合部の剥離を防止するため
に行われている。ただ、この接合構造では、コア部と外
筒部の接合境界がコア部内の接合境界と一致し応力集中
部を形成しその箇所から箔の破壊が始まってしまう。そ
の結果、コア部が外筒から切り離されてずれてしまう。
熱サイクルによる熱応力・熱疲労対策としては、特開
昭62−273050号、特開昭62−273051号の各公報に開示さ
れているような箔の端部のみを軸方向に外筒と接合しハ
ニカム体の平箔と波箔とは接合しないものや、特開昭62
−83044号公報に開示されているように平箔にも大きな
周期で変形を与え、波箔には小さな波長の波を付加して
接合点で形成されるセルに変形代を余分に与えて熱応力
を緩和する方法などがある。これらの方法で前者は、箔
の端部が外筒とだけしか接合されていないため、高温・
高速の排ガスによりハニカム体の平箔と波箔がずれてし
まうことがある。また、後者で述べた方法は箔の波付け
加工が困難であると同時に巻取りがむずかしく接点を安
定して接合するのも困難である。それ故に、ひとつひと
つのセルの接合不良を招き易くハニカム体の構造安定性
に欠けるものである。また、実開昭62−160728号公報に
あるように機械的にハニカム体を固定する方法もある
が、外筒とは切り離されているのでハニカム体が外筒内
部で振動し、担持した触媒が脱落して浄化能力が低下す
る。
昭62−273050号、特開昭62−273051号の各公報に開示さ
れているような箔の端部のみを軸方向に外筒と接合しハ
ニカム体の平箔と波箔とは接合しないものや、特開昭62
−83044号公報に開示されているように平箔にも大きな
周期で変形を与え、波箔には小さな波長の波を付加して
接合点で形成されるセルに変形代を余分に与えて熱応力
を緩和する方法などがある。これらの方法で前者は、箔
の端部が外筒とだけしか接合されていないため、高温・
高速の排ガスによりハニカム体の平箔と波箔がずれてし
まうことがある。また、後者で述べた方法は箔の波付け
加工が困難であると同時に巻取りがむずかしく接点を安
定して接合するのも困難である。それ故に、ひとつひと
つのセルの接合不良を招き易くハニカム体の構造安定性
に欠けるものである。また、実開昭62−160728号公報に
あるように機械的にハニカム体を固定する方法もある
が、外筒とは切り離されているのでハニカム体が外筒内
部で振動し、担持した触媒が脱落して浄化能力が低下す
る。
以上のように熱サイクルによる熱応力・熱疲労に対す
る従来までの対策は、軸方向に発生する箔伸びに対する
対策には不十分であり、ハニカム体内で挫屈が生じて金
属ハニカム体の一部欠損が起こったり、金属ハニカム体
と外筒との接合部で金属ハニカム体側の最外層部で破壊
が生じて金属ハニカム体が外筒より切り離されてずれて
しまう不具合が生じる。
る従来までの対策は、軸方向に発生する箔伸びに対する
対策には不十分であり、ハニカム体内で挫屈が生じて金
属ハニカム体の一部欠損が起こったり、金属ハニカム体
と外筒との接合部で金属ハニカム体側の最外層部で破壊
が生じて金属ハニカム体が外筒より切り離されてずれて
しまう不具合が生じる。
本発明は、金属ハニカム体内に生じる熱応力による金
属箔の伸びと高温に曝されることによる金属箔の伸びの
両方による箔の軸方向伸び現象により生じる金属ハニカ
ム体内の挫屈、および金属ハニカム体と外筒との接合箇
所で生じる破壊による金属ハニカム体の外筒からのずれ
を解決しようとするものである。
属箔の伸びと高温に曝されることによる金属箔の伸びの
両方による箔の軸方向伸び現象により生じる金属ハニカ
ム体内の挫屈、および金属ハニカム体と外筒との接合箇
所で生じる破壊による金属ハニカム体の外筒からのずれ
を解決しようとするものである。
本発明の要旨とするところは、金属ハニカム体の軸方
向の１箇所のみで軸方向に所定の長さで平箔と波箔を接
合し、なおかつ最外層から内側へ５層以内で軸方向に接
合する領域（以下、外層強化領域と称する。）を有し、
前記外層強化領域と軸方向で重複する範囲内で外筒と金
属ハニカム体を接合することにより金属ハニカム体内の
挫屈現象および金属ハニカム体と外筒との接合箇所で生
じるずれ現象を防止するものである。
向の１箇所のみで軸方向に所定の長さで平箔と波箔を接
合し、なおかつ最外層から内側へ５層以内で軸方向に接
合する領域（以下、外層強化領域と称する。）を有し、
前記外層強化領域と軸方向で重複する範囲内で外筒と金
属ハニカム体を接合することにより金属ハニカム体内の
挫屈現象および金属ハニカム体と外筒との接合箇所で生
じるずれ現象を防止するものである。
金属ハニカム体にかかる熱応力と高温に曝されること
により金属箔が伸びていくのに対して箔を軸方向に２箇
所以上接合すると接合による拘束で接合された間の箔は
軸方向に圧縮応力がかかり挫屈を起こしてしまう。それ
を防止するためにはハニカム体の接合箇所を軸方向の任
意の位置で１箇所として箔の伸びを自由端の方へ逃がし
てやればよい。そのときの接合長さは、短ければ短いほ
ど発生する熱応力は小さくなるが、外力に耐え得る接合
部の強度は低下していく。したがって、エンジンの振
動、排気ガスの圧力などに耐えるために所定の接合長さ
が必要である。エンジン・テストにより100℃から850℃
の熱サイクルを繰り返しかけて必要なその接合長さを検
討した結果、金属ハニカム体の軸方向長さの５％から20
％程度接合すれば十分であることがわかった。それ以上
長く接合しても大きな効果はなく、逆に長くしすぎると
接合部そのものの中で熱応力が大きくなり破壊につなが
る恐れが出てくる。以上のことより、金属ハニカム体内
の軸方向挫屈を防止するためには、ハニカム体の接合を
軸方向のただ１箇所に限定し２箇所以上で接合してはい
けない。
により金属箔が伸びていくのに対して箔を軸方向に２箇
所以上接合すると接合による拘束で接合された間の箔は
軸方向に圧縮応力がかかり挫屈を起こしてしまう。それ
を防止するためにはハニカム体の接合箇所を軸方向の任
意の位置で１箇所として箔の伸びを自由端の方へ逃がし
てやればよい。そのときの接合長さは、短ければ短いほ
ど発生する熱応力は小さくなるが、外力に耐え得る接合
部の強度は低下していく。したがって、エンジンの振
動、排気ガスの圧力などに耐えるために所定の接合長さ
が必要である。エンジン・テストにより100℃から850℃
の熱サイクルを繰り返しかけて必要なその接合長さを検
討した結果、金属ハニカム体の軸方向長さの５％から20
％程度接合すれば十分であることがわかった。それ以上
長く接合しても大きな効果はなく、逆に長くしすぎると
接合部そのものの中で熱応力が大きくなり破壊につなが
る恐れが出てくる。以上のことより、金属ハニカム体内
の軸方向挫屈を防止するためには、ハニカム体の接合を
軸方向のただ１箇所に限定し２箇所以上で接合してはい
けない。
また、金属ハニカム体と外筒との接合部で金属ハニカ
ム体の最外層部で破壊が起きてずれが生じるのを防止す
るために外筒と接合する箇所にハニカム体の最外層部か
ら内側へ５層以内の軸方向に接合する外層強化領域を設
ける。外筒と金属ハニカム体の接合部が容易に破壊する
理由は、外筒と接合されている金属ハニカム体は50μｍ
程度の厚さの箔で構成されており、したがって、その接
合部は、50μｍの厚さで外筒と金属ハニカム体が接合さ
れることになる。その場合箔は非常に薄いために容易に
破断を起こしハニカム体は外筒からずれてしまう。それ
を防止するためには、ハニカム体の最外層が破断を起こ
してもそれより内側の波箔と平箔の接合部が設けられて
おればハニカム体は外筒から切り離されることもなくず
れる心配はない。ただし、最外層から内側へ接合してい
く層数は５層以内にとどめておくのがよい。それより多
くしてもハニカム体を外筒からずれるのを防止する効果
を得るメリットよりも、接合する層数を増やして行くと
ハニカム体の接合部と外筒との接合部の間に半径方向の
引張応力と軸方向のせん断応力が働き最外層の波箔が外
筒との接合が行われている長さだけ軸方向に破断してし
まい、金属ハニカム体が外筒からずれてしまう可能性が
強くなってくるからである。このような理由から、金属
ハニカム体の接合部と同じ箇所に軸方向に重複するよう
に外筒と接合すると、ハニカム体の最外層の波箔は軸方
向に破断してしまいハニカム体は外筒からずれてしま
う。そのうえ、外筒との接合端とハニカム体の接合部の
軸方向の接合境界が一致して応力集中が生じ、より一層
破壊が進行し易くなる。したがって、外筒と金属ハニカ
ム体の接合箇所は、ハニカム体の接合部と重複しないよ
うにするのが望ましい。重複するように接合する場合
は、外筒との軸方向接合長さをハニカム体の軸方向接合
長さよりも長くし外層強化領域を設けてその外層強化領
域の軸方向長さ範囲内で行うのがよい。外層強化領域の
軸方向長さ範囲内で外筒との接合を行うのは、外筒との
接合端と外層強化領域の接合境界の一致を避けるためで
ある。
ム体の最外層部で破壊が起きてずれが生じるのを防止す
るために外筒と接合する箇所にハニカム体の最外層部か
ら内側へ５層以内の軸方向に接合する外層強化領域を設
ける。外筒と金属ハニカム体の接合部が容易に破壊する
理由は、外筒と接合されている金属ハニカム体は50μｍ
程度の厚さの箔で構成されており、したがって、その接
合部は、50μｍの厚さで外筒と金属ハニカム体が接合さ
れることになる。その場合箔は非常に薄いために容易に
破断を起こしハニカム体は外筒からずれてしまう。それ
を防止するためには、ハニカム体の最外層が破断を起こ
してもそれより内側の波箔と平箔の接合部が設けられて
おればハニカム体は外筒から切り離されることもなくず
れる心配はない。ただし、最外層から内側へ接合してい
く層数は５層以内にとどめておくのがよい。それより多
くしてもハニカム体を外筒からずれるのを防止する効果
を得るメリットよりも、接合する層数を増やして行くと
ハニカム体の接合部と外筒との接合部の間に半径方向の
引張応力と軸方向のせん断応力が働き最外層の波箔が外
筒との接合が行われている長さだけ軸方向に破断してし
まい、金属ハニカム体が外筒からずれてしまう可能性が
強くなってくるからである。このような理由から、金属
ハニカム体の接合部と同じ箇所に軸方向に重複するよう
に外筒と接合すると、ハニカム体の最外層の波箔は軸方
向に破断してしまいハニカム体は外筒からずれてしま
う。そのうえ、外筒との接合端とハニカム体の接合部の
軸方向の接合境界が一致して応力集中が生じ、より一層
破壊が進行し易くなる。したがって、外筒と金属ハニカ
ム体の接合箇所は、ハニカム体の接合部と重複しないよ
うにするのが望ましい。重複するように接合する場合
は、外筒との軸方向接合長さをハニカム体の軸方向接合
長さよりも長くし外層強化領域を設けてその外層強化領
域の軸方向長さ範囲内で行うのがよい。外層強化領域の
軸方向長さ範囲内で外筒との接合を行うのは、外筒との
接合端と外層強化領域の接合境界の一致を避けるためで
ある。
以上のことにより、金属ハニカム体内の挫屈を防止
し、ハニカム体の外筒からのずれを防止するためには、
ハニカム体の平箔と波箔の接合をハニカム体の軸方向の
長さの５％から20％の長さで金属ハニカム体の軸方向の
任意の１箇所で行い、なおかつ最外層から内側へ５層以
内の軸方向接合部、即ち外層強化領域を設けて外筒とハ
ニカム体の接合を外層強化領域の軸方向長さの範囲内で
行うことにより防止できる。
し、ハニカム体の外筒からのずれを防止するためには、
ハニカム体の平箔と波箔の接合をハニカム体の軸方向の
長さの５％から20％の長さで金属ハニカム体の軸方向の
任意の１箇所で行い、なおかつ最外層から内側へ５層以
内の軸方向接合部、即ち外層強化領域を設けて外筒とハ
ニカム体の接合を外層強化領域の軸方向長さの範囲内で
行うことにより防止できる。
また、金属ハニカム体の接合部並びに外層強化領域お
よび外筒と金属ハニカム体の接合を金属ハニカム体の軸
方向中央部で行う効果は、ハニカム体の挫屈および外筒
からのずれを防止するとともに、金属担体が両端面に対
して対称な接合構造を有することになり自動車の部品組
立・搭載する上で間違いを防止できる有利性がある。
よび外筒と金属ハニカム体の接合を金属ハニカム体の軸
方向中央部で行う効果は、ハニカム体の挫屈および外筒
からのずれを防止するとともに、金属担体が両端面に対
して対称な接合構造を有することになり自動車の部品組
立・搭載する上で間違いを防止できる有利性がある。
さらに、金属ハニカム体の排ガス入側端面もしくは両
端面の表層1mmから5mm程度を軸方向に平箔と波箔を接合
する効果は、排ガスによって端面の箔が煽られて欠ける
ことを防止するためである。煽られた箔が欠けて飛散す
るのを防止するためであるからその接合長さは短くてよ
い。波箔の内周側と平箔の外周側だけを対にして接合す
るような方法も箔の飛散防止に有効である。
端面の表層1mmから5mm程度を軸方向に平箔と波箔を接合
する効果は、排ガスによって端面の箔が煽られて欠ける
ことを防止するためである。煽られた箔が欠けて飛散す
るのを防止するためであるからその接合長さは短くてよ
い。波箔の内周側と平箔の外周側だけを対にして接合す
るような方法も箔の飛散防止に有効である。
本発明の主旨を具現化できる接合は、ロウ付、拡散接
合、抵抗溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接等の接合
方法で可能である。特にロウ付だとロウ付する箇所にロ
ウ材の付着のためのバインダーをローラーのようなもの
で前もって塗布しておいてから平箔と波箔を巻回して金
属ハニカム体を形成し、その後ロウ材を散布して所定の
箇所にロウ材を付着させることにより、容易に接合箇所
をコントロールすることができ具現化が容易である。ま
た、本発明の接合構造については、軸方向の挫屈を防止
するためのものであることから横断面が円であることに
限る必要がなく、楕円形又は平行部と円弧部を有するレ
ーストラック型の断面でもよい。
合、抵抗溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接等の接合
方法で可能である。特にロウ付だとロウ付する箇所にロ
ウ材の付着のためのバインダーをローラーのようなもの
で前もって塗布しておいてから平箔と波箔を巻回して金
属ハニカム体を形成し、その後ロウ材を散布して所定の
箇所にロウ材を付着させることにより、容易に接合箇所
をコントロールすることができ具現化が容易である。ま
た、本発明の接合構造については、軸方向の挫屈を防止
するためのものであることから横断面が円であることに
限る必要がなく、楕円形又は平行部と円弧部を有するレ
ーストラック型の断面でもよい。
次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。まず、
第１図は金属担体の斜視図である。第１図１は金属ハニ
カム体、２は外筒を示している。第２図以降の図面は金
属担体の軸方向断面の模式図である。紙面上部が排ガス
入側を表わす。図中の斜線部分が平箔と波箔が結合され
ている領域である。これら実施例並びに比較例はすべて
ロウ付を用いて接合した例である。第２図は、本発明に
基づく実施例１である。巾100mm、50μｍ厚さのフェラ
イト系耐熱ステンレス鋼の平箔と波箔を重ねて巻いたハ
ニカム体１を、外径が80mm、厚さ1.5mm、長さ100mmのス
テンレス鋼外筒２に納めてある。同図３は、ハニカム体
１の接合部、すなわち平箔と波箔のロウ付領域を表わし
ておりその接合長さは、15mmである。同図４は最外層か
ら内側へ５層まで接合した外層強化領域を表わしてお
り、その長さはハニカム体１の接合長さ15mmを含んで60
mmである。同図５は、ハニカム体１と外筒２をロウ付し
ている領域でその軸方向長さは35mmである。以上のよう
な金属担体を実際のエンジンによる排ガスの加熱・冷却
サイクル（850℃以上まで加熱して100℃以下になるまで
冷却するのを繰り返す。）にかけた結果、100サイクル
終了時点でハニカム体内部で挫屈現象は起きていなかっ
た。外筒２とハニカム体１の接合端の応力集中部では最
外周平箔とその内側の波箔まで亀裂が進行していたが、
外層強化領域４でその亀裂の進行は止まっていた。第３
図は実施例２を示している。実施例２は、外層強化領域
４が実施例１と同じ層数だけ接合されているがハニカム
体１の接合部３と切り離されており、その接合長さは45
mmである。実施例２でも同じ条件の前記エンジン・テス
トをかけた結果、ハニカム体内部で挫屈は生じていなか
った。実施例２では、ハニカム体接合部３と外層強化領
域４で軸方向に２箇所、即ち２横断面で最外層５層分は
接合されている。しかし、挫屈は生じていなかった。こ
の理由は、最外層５層分だけが２箇所接合されているだ
けであるから大きな圧縮応力がかからなかったことと金
属担体の外層近傍であることから中心よりも温度が上が
らずに箔の熱間強度が低下しなかったことによるものと
考えている。外筒２との接合端では破壊が起こっていた
が、外層強化領域４で破壊の進行は止まっていた。
第１図は金属担体の斜視図である。第１図１は金属ハニ
カム体、２は外筒を示している。第２図以降の図面は金
属担体の軸方向断面の模式図である。紙面上部が排ガス
入側を表わす。図中の斜線部分が平箔と波箔が結合され
ている領域である。これら実施例並びに比較例はすべて
ロウ付を用いて接合した例である。第２図は、本発明に
基づく実施例１である。巾100mm、50μｍ厚さのフェラ
イト系耐熱ステンレス鋼の平箔と波箔を重ねて巻いたハ
ニカム体１を、外径が80mm、厚さ1.5mm、長さ100mmのス
テンレス鋼外筒２に納めてある。同図３は、ハニカム体
１の接合部、すなわち平箔と波箔のロウ付領域を表わし
ておりその接合長さは、15mmである。同図４は最外層か
ら内側へ５層まで接合した外層強化領域を表わしてお
り、その長さはハニカム体１の接合長さ15mmを含んで60
mmである。同図５は、ハニカム体１と外筒２をロウ付し
ている領域でその軸方向長さは35mmである。以上のよう
な金属担体を実際のエンジンによる排ガスの加熱・冷却
サイクル（850℃以上まで加熱して100℃以下になるまで
冷却するのを繰り返す。）にかけた結果、100サイクル
終了時点でハニカム体内部で挫屈現象は起きていなかっ
た。外筒２とハニカム体１の接合端の応力集中部では最
外周平箔とその内側の波箔まで亀裂が進行していたが、
外層強化領域４でその亀裂の進行は止まっていた。第３
図は実施例２を示している。実施例２は、外層強化領域
４が実施例１と同じ層数だけ接合されているがハニカム
体１の接合部３と切り離されており、その接合長さは45
mmである。実施例２でも同じ条件の前記エンジン・テス
トをかけた結果、ハニカム体内部で挫屈は生じていなか
った。実施例２では、ハニカム体接合部３と外層強化領
域４で軸方向に２箇所、即ち２横断面で最外層５層分は
接合されている。しかし、挫屈は生じていなかった。こ
の理由は、最外層５層分だけが２箇所接合されているだ
けであるから大きな圧縮応力がかからなかったことと金
属担体の外層近傍であることから中心よりも温度が上が
らずに箔の熱間強度が低下しなかったことによるものと
考えている。外筒２との接合端では破壊が起こっていた
が、外層強化領域４で破壊の進行は止まっていた。
第７図は、比較例１である。ハニカム両端部を各15mm
ずつ接合している。外層強化領域はなく、外筒２との接
合長さは80mmで両端接合部3,3と各々5mmだけ軸方向に重
複して接合されている。比較例１では同じエンジン・テ
ストの結果、端部接合境界の内部側、即ち端面から15mm
のところで挫屈が生じており平箔と波箔が破断してい
た。同時に外筒２と接合している箇所が破断しており、
挫屈で生じた破断とつながって600サイクル終了時点で
は外筒２とハニカム体１が切り離されてハニカム体１が
外筒２からはずれていた。第８図の比較例２はハニカム
体１を軸方向の１箇所で15mm接合したもので、外筒２と
ハニカム体１の接合もハニカム体と接合したのと同じ箇
所で15mmだけ接合している。外層強化領域はない。比較
例２のエンジン・テストの結果は、900サイクルの時点
でハニカム体が外筒からずれた。破断箇所は、外筒とハ
ニカム体の接合端部から亀裂が進行し、排ガス入側から
の破壊と排ガス出側からの破壊が軸方向に接合部最外層
の破箔を破断してずれが生じた。第９図の比較例３は、
ハニカム体１を軸方向の１箇所で15mmだけ接合し、外筒
２との接合はハニカム体接合部３とは軸方向に重複しな
いようにしてある。しかし、外層強化領域はない。比較
例３では、エンジン・テストの150サイクルの時点でず
れを生じた。比較例３では、外層強化領域が存在しない
ため外筒２とは50μｍ厚さの平箔とつながっているだけ
であるから外筒２との接合部の応力集中で容易に破断し
てしまう。最外層を波箔にしても波箔が１層破断するだ
けで容易にずれてしまう。第10図の比較例４では、外層
強化領域４を10層にしたものであり、その他の接合構造
については、実施例１と同じである。比較例４をエンジ
ン・テストしたところ、900サイクルの時点でずれてし
まった。ずれの原因は、外筒２の接合端から亀裂が軸方
向に最外層の波箔を進行し、比較例２と同様な破壊で外
筒２からずれてしまった。
ずつ接合している。外層強化領域はなく、外筒２との接
合長さは80mmで両端接合部3,3と各々5mmだけ軸方向に重
複して接合されている。比較例１では同じエンジン・テ
ストの結果、端部接合境界の内部側、即ち端面から15mm
のところで挫屈が生じており平箔と波箔が破断してい
た。同時に外筒２と接合している箇所が破断しており、
挫屈で生じた破断とつながって600サイクル終了時点で
は外筒２とハニカム体１が切り離されてハニカム体１が
外筒２からはずれていた。第８図の比較例２はハニカム
体１を軸方向の１箇所で15mm接合したもので、外筒２と
ハニカム体１の接合もハニカム体と接合したのと同じ箇
所で15mmだけ接合している。外層強化領域はない。比較
例２のエンジン・テストの結果は、900サイクルの時点
でハニカム体が外筒からずれた。破断箇所は、外筒とハ
ニカム体の接合端部から亀裂が進行し、排ガス入側から
の破壊と排ガス出側からの破壊が軸方向に接合部最外層
の破箔を破断してずれが生じた。第９図の比較例３は、
ハニカム体１を軸方向の１箇所で15mmだけ接合し、外筒
２との接合はハニカム体接合部３とは軸方向に重複しな
いようにしてある。しかし、外層強化領域はない。比較
例３では、エンジン・テストの150サイクルの時点でず
れを生じた。比較例３では、外層強化領域が存在しない
ため外筒２とは50μｍ厚さの平箔とつながっているだけ
であるから外筒２との接合部の応力集中で容易に破断し
てしまう。最外層を波箔にしても波箔が１層破断するだ
けで容易にずれてしまう。第10図の比較例４では、外層
強化領域４を10層にしたものであり、その他の接合構造
については、実施例１と同じである。比較例４をエンジ
ン・テストしたところ、900サイクルの時点でずれてし
まった。ずれの原因は、外筒２の接合端から亀裂が軸方
向に最外層の波箔を進行し、比較例２と同様な破壊で外
筒２からずれてしまった。
第４図は、実施例３を示している。全ての接合部をハ
ニカム体１の中央部に持ってきている。この結果、排ガ
スの入り側と出側に対して担体は対称性を持つようにな
り担体をエンジンに取り付けるとき方向を間違って取り
付けることがなくなり信頼性と生産効率が向上する。実
施例３は、ハニカム体１の接合長さ15mm、外層強化領域
４は、最外層平箔と内側の波箔そして最外層から２層目
の平箔まで結合している。その軸方向接合長さは60mmで
ある。外筒２との接合長さは、37.5mmでハニカム体１の
接合境界と外層強化領域４の接合境界の中間に外筒２と
の接合端を位置するようにした。これはできるだけ応力
集中部を分散するためである。エンジン・テストの結果
1000サイクル後でもハニカム体内に挫屈は起こらず、外
筒接合端での破壊も外周強化領域で破壊は止まってい
た。第５図は実施例４を示す。実施例４の接合構造は全
く実施例３と同じにしてハニカム端面の表層６だけを約
1mm接合したものである。この接合には、ロウ付のみな
らずレーザーや電子ビームで端面をシャワーのように照
射して接合することもできる。これは、排ガスによる箔
の飛散防止のためである。この程度の接合では、ハニカ
ム体内に挫屈が生じないことがエンジン・テストで確認
できた。第６図は実施例５を示し、該実施例の端部の接
合部7,7は第11図に示すように波箔８の内周側と平箔９
の外周側だけで軸方向に5mm接合10を行ったものであ
る。このような接合10では、平箔８と波箔９がペアで接
合されているだけであるから端部は半径方向には一体化
せず端部接合部の剛性も小さくなりエンジン・テストの
結果、挫屈は生じず、しかも端面の箔飛散も防止でき
た。
ニカム体１の中央部に持ってきている。この結果、排ガ
スの入り側と出側に対して担体は対称性を持つようにな
り担体をエンジンに取り付けるとき方向を間違って取り
付けることがなくなり信頼性と生産効率が向上する。実
施例３は、ハニカム体１の接合長さ15mm、外層強化領域
４は、最外層平箔と内側の波箔そして最外層から２層目
の平箔まで結合している。その軸方向接合長さは60mmで
ある。外筒２との接合長さは、37.5mmでハニカム体１の
接合境界と外層強化領域４の接合境界の中間に外筒２と
の接合端を位置するようにした。これはできるだけ応力
集中部を分散するためである。エンジン・テストの結果
1000サイクル後でもハニカム体内に挫屈は起こらず、外
筒接合端での破壊も外周強化領域で破壊は止まってい
た。第５図は実施例４を示す。実施例４の接合構造は全
く実施例３と同じにしてハニカム端面の表層６だけを約
1mm接合したものである。この接合には、ロウ付のみな
らずレーザーや電子ビームで端面をシャワーのように照
射して接合することもできる。これは、排ガスによる箔
の飛散防止のためである。この程度の接合では、ハニカ
ム体内に挫屈が生じないことがエンジン・テストで確認
できた。第６図は実施例５を示し、該実施例の端部の接
合部7,7は第11図に示すように波箔８の内周側と平箔９
の外周側だけで軸方向に5mm接合10を行ったものであ
る。このような接合10では、平箔８と波箔９がペアで接
合されているだけであるから端部は半径方向には一体化
せず端部接合部の剛性も小さくなりエンジン・テストの
結果、挫屈は生じず、しかも端面の箔飛散も防止でき
た。
以上説明してきたように本発明は、ハニカム体内の挫
屈と外筒からのハニカム体のずれに対し、ハニカム体の
平箔と波箔を軸方向の１箇所で接合することと外層強化
領域を設けることにより挫屈とずれを防止することが出
来た。また、端面の表層部を接合することにより端面の
箔飛散防止の効果もある。この結果、浄化効率の低下も
なくなりエンジン・トラブルの可能性も解消した。
屈と外筒からのハニカム体のずれに対し、ハニカム体の
平箔と波箔を軸方向の１箇所で接合することと外層強化
領域を設けることにより挫屈とずれを防止することが出
来た。また、端面の表層部を接合することにより端面の
箔飛散防止の効果もある。この結果、浄化効率の低下も
なくなりエンジン・トラブルの可能性も解消した。
第１図は金属担体の斜視図であり、第２図、第３図、第
４図、第５図及び第６図は本発明による実施例を示し、
第７図、第８図、第９図及び第10図は比較例を示し、第
11図は第６図のハニカム体端部接合部の一部拡大平面図
である。 １……金属ハニカム体、２……外筒、 ３……ハニカム体接合部、４……外層強化領域、 ５……外筒とハニカム体の接合部、 ６……ハニカム体表層部の接合部、 ７……ハニカム体端部の波箔内周部と平箔外周部の接合
部、 ８……波箔、９……平箔、 10……波箔内周部と平箔外周部の接合部。
４図、第５図及び第６図は本発明による実施例を示し、
第７図、第８図、第９図及び第10図は比較例を示し、第
11図は第６図のハニカム体端部接合部の一部拡大平面図
である。 １……金属ハニカム体、２……外筒、 ３……ハニカム体接合部、４……外層強化領域、 ５……外筒とハニカム体の接合部、 ６……ハニカム体表層部の接合部、 ７……ハニカム体端部の波箔内周部と平箔外周部の接合
部、 ８……波箔、９……平箔、 10……波箔内周部と平箔外周部の接合部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 茂 福岡県北九州市八幡東区枝光１―１―１ 新日本製鐵株式会社第３技術研究所内 (72)発明者 八代 正男 愛知県東海市東海町５―３ 新日本製鐵 株式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 高田 登志広 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 平山 洋 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−273549（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】平箔と波箔を重ねて巻き込んでなる金属ハ
ニカム体とその側面を囲む金属外筒を接合してなる自動
車排ガス触媒用金属担体において、金属ハニカム体の軸
方向の任意の位置で、金属ハニカム体の軸方向長さの５
％〜20％の長さで平箔と波箔が軸方向に接合された領域
を１箇所有し、なおかつ前記ハニカム体の最外層から内
側へ５層以内で軸方向に接合された外層強化領域を有
し、さらに前記外層強化領域の軸方向範囲内において外
筒と金属ハニカム体とが接合されていることを特徴とす
る自動車排ガス接触用金属担体。 - 【請求項２】金属担体の両端面に対して、接合構造が対
称性を有する請求項１記載の自動車排ガス触媒用金属担
体。 - 【請求項３】金属ハニカム体の排ガス入側端面のみ、も
しくは排ガス入出側両端部の端面表層部の平箔と波箔を
接合してなる請求項１又は２記載の自動車排ガス触媒用
金属担体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2269310A JP2512622B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 良好な耐久性を有する自動車排ガス触媒用金属担体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2269310A JP2512622B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 良好な耐久性を有する自動車排ガス触媒用金属担体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04148016A JPH04148016A (ja) | 1992-05-21 |
| JP2512622B2 true JP2512622B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=17470560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2269310A Expired - Lifetime JP2512622B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 良好な耐久性を有する自動車排ガス触媒用金属担体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2512622B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100594087C (zh) * | 2007-02-14 | 2010-03-17 | 夏琦 | 一种在金属载体平片上施加钎料的方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994029062A1 (fr) * | 1993-06-07 | 1994-12-22 | Nippon Yakin Kogyo Co., Ltd. | Support metallique de nettoyage des gaz d'echappement et procede pour sa fabrication |
| EP1475150B1 (en) | 2000-10-10 | 2012-08-22 | Nippon Steel Corporation | Honeycomb body manufacturing method |
| DE102008025593A1 (de) | 2008-05-28 | 2009-12-03 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Metallischer Wabenkörper mit definierten Verbindungsstellen |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3775217D1 (de) * | 1987-09-08 | 1992-01-23 | Agfa Gevaert Nv | Bildempfangsmaterial. |
-
1990
- 1990-10-09 JP JP2269310A patent/JP2512622B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100594087C (zh) * | 2007-02-14 | 2010-03-17 | 夏琦 | 一种在金属载体平片上施加钎料的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04148016A (ja) | 1992-05-21 |
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