JPH06277526A - 排気ガス浄化装置用の触媒担体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第１に、熱応力が緩和され、もって長期間使
用してもセル壁のろう付け接合部付近からの劣化，損
傷，亀裂，破断等が防止されて、耐久性が向上し、第２
に、しかもこれは簡単な構成により容易に実現される、
排気ガス浄化装置用の触媒担体を提案する。更に第３
に、消音性能にも優れ、通過する排気ガスによる騒音が
軽減される触媒担体も、提案する。 【構成】 この触媒担体は、帯状をなし長手方向に順次
波板部７と間隔部分Ａとが交互に形成された金属製の箔
材８が、２枚等複数枚、相互間で波板部７と間隔部分Ａ
とが対応する位置関係で、多層に巻き付けられると共に
ろう付けされてなり、全体がロール状をなすと共にハニ
カム構造をなす。そして、このような箔材８の間隔部分
Ａとして、平板部９や小波板部が用いられ、更にこの平
板部９には、多数の長孔１０，丸孔，スリット等が形成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス浄化装置用の
触媒担体に関する。すなわち、例えば自動車エンジンの
排気ガス、その他各種の排気ガスを清浄化する触媒コン
バータに用いられ、担持母体として触媒物質が付着され
る、触媒担体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７はこの種従来例の斜視図であり、
（１）図はその波板を、（２）図はその平板を、（３）
図はその全体を示す。同図にも示すように、従来の排気
ガス浄化装置用の触媒担体１は、（１）図に示した金属
箔製の波板２と、（２）図に示した金属箔製の平板３と
を、交互に位置するように多層に巻き付けると共にろう
付けしてなるものが代表的であり、（３）図に示したよ
うに、全体がロール状をなすと共に、波板２や平板３に
てセル壁が形成されハニカム構造をなしていた。（３）
図中、４は触媒担体１の各セルを示し、５は触媒担体１
の外筒を示す。そして触媒担体１では、例えば自動車運
転時等の使用時において、エンジンからの有害物質を含
む高温の排気ガスが、セル４中を通過し、付着された触
媒物質と反応して清浄化されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来例にあっては、次の問題が指摘されていた。すなわ
ち、高温の排気ガスが通過すると共に触媒反応による発
熱もみられる使用環境下において、触媒担体１のセル壁
を形成する波板２と平板３とでは、形状の相違に起因し
て熱膨張収縮係数が相違しており、高温加熱時の伸長量
や常温冷却時の収縮量に差がある。つまり、原材料たる
平板材を折曲加工し波形状の凹凸が連続的に折曲形成さ
れてなる波板２と、原材料たる平板材をそのまま用いた
平板３とでは、形状の相違，原材料長さの相違に起因し
て、使用時つまり高温加熱時の伸長量や非使用時つまり
常温冷却時の収縮量が相違し、波板２の方が平板３より
はるかに伸縮しやすい。しかしながら従来の触媒担体１
では、このような波板２および平板３は、各々別体をな
すと共に対をなし同一寸法・大きさ・面積のものが用い
られ、しかも両者間が、完全にろう付けされ一体的に規
制されていた。

【０００４】そこで従来の触媒担体１では、セル壁を形
成するこのような波板２と平板３間の径方向や軸方向の
伸縮差に起因して、熱応力が作用し、長期間使用すると
熱応力による伸縮の繰り返しにより熱応力疲労が生じ、
波板２や平板３にて形成されたセル壁間のろう付け接合
部付近から、劣化，損傷，亀裂，破断等が発生しやすか
った。このように、従来の排気ガス浄化装置用の触媒担
体１は、その使用環境に基づく熱応力疲労が指摘され、
耐久性に問題があった。

【０００５】本発明は、このような実情に鑑み、上記従
来例の問題点を解決すべくなされたものであって、波板
部と間隔部分とが交互に形成された箔材を採用し、更
に、間隔部分として平板部や小波板部を用いたことによ
り、第１に熱応力が緩和されると共に、第２にコスト面
に優れ、又、これに加え平板部に孔加工やスリット加工
を施すことにより、第３に消音性能にも優れた、排気ガ
ス浄化装置用の触媒担体を提案することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明の技術的手段は、次のとおりである。まず、請求項１
については次のとおり。すなわち、この排気ガス浄化装
置用の触媒担体は、帯状をなし長手方向に順次波板部と
間隔部分とが交互に形成された金属製の箔材が、複数
枚、相互間で該波板部と間隔部分とが対応する位置関係
で、多層に巻き付けられると共にろう付けされ、全体が
ロール状をなすと共にハニカム構造をなす。次に、請求
項２については次のとおり。すなわち、この請求項２の
ものは、請求項１の排気ガス浄化装置用の触媒担体にお
いて、該箔材の間隔部分が平板部よりなる。又、請求項
３については次のとおり。すなわち、この請求項３のも
のは、請求項２の排気ガス浄化装置用の触媒担体におい
て、該箔材の間隔部分たる平板部に孔加工やスリット加
工が施されている。更に、請求項４については次のとお
り。すなわち、この請求項４のものは、請求項１の排気
ガス浄化装置用の触媒担体において、該箔材の間隔部分
が、前記波板部よりピッチや高さの小さい小波板部より
なる。

【０００７】

【作用】本発明は、このような手段よりなるので、次の
ように作用する。この請求項１，２，３，４の触媒担体
は、高温の排気ガスが通過すると共に、触媒反応による
発熱もみられる使用環境下にて用いられる。そこで第１
に、この触媒担体のセル壁を形成する複数枚の箔材は、
各々、波板部と、平板部や小波板部等の間隔部分とが交
互に形成されており、同一形状，同一原材料長さよりな
るので、高温加熱時の伸長量や常温冷却時の収縮量が共
通している。もってこの触媒担体では、各箔材つまりセ
ル壁が、全体的に均等に伸縮し一体となって伸縮対応で
きるので、熱応力は緩和される。従って、長期間使用し
ても熱応力による伸縮が緩和され、熱応力疲労が回避さ
れるので、セル壁間のろう付け接合部付近からの劣化，
損傷，亀裂，破断等は防止される。

【０００８】上述に加え請求項４の触媒担体では、セル
壁つまり箔材の間隔部分が小波板部よりなるので、高温
加熱時や常温冷却時において、共に伸縮しやすい波板部
と小波板部とでそれぞれ材料の伸縮が吸収され、スムー
ズかつ確実に、全体的に均等に伸縮し一体となって伸縮
対応ができる。そこで特に、熱応力の緩和が促進され、
劣化，損傷，亀裂，破断等は防止される。

【０００９】第２に、しかもこれらは、構成部材点数が
少ない等、簡単な構成により容易に実現される。なお第
３に、請求項３の触媒担体は、セル壁つまり箔材の間隔
部分たる平板部に孔やスリットが形成されているので、
消音性能にも優れている。

【００１０】

【実施例】以下本発明を、図面に示すその実施例に基づ
いて、詳細に説明する。図１，図２，図３，図４は、そ
れぞれ、本発明の第１，第２，第３，第４の各実施例に
おける箔材の斜視図である。又、図５の（１）図は、第
４実施例の箔材の正面説明図、図５の（２）図は、第５
実施例の箔材の正面説明図、図５の（３）図は、第６実
施例の箔材の全体斜視図である。図６は、第１，第２，
第３，第６の各実施例の触媒担体の斜視図である。

【００１１】まず、この排気ガス浄化装置用の触媒担体
６では、帯状をなし長手方向に順次波板部７と間隔部分
Ａとが交互に形成された、金属製の箔材８が用いられ
る。これらについて詳述すると、各実施例の箔材８とし
ては帯状の例えばステンレス箔が用いられており、後述
の最外周部分Ｂ（図５の（３）図参照）を除き、長手方
向に順次等間隔で幅方向に平行に区画され、波板部７と
間隔部分Ａとが交互に形成されている。波板部７は、箔
材８について相当箇所のみをコルゲートギヤ加工やコル
ゲートラック加工することにより、それぞれ所定ピッチ
と高さの例えば三角形の波形状の凹凸が、長手方向に連
続的に折曲形成されてなる。

【００１２】そして図１の第１実施例の箔材８では、こ
のような波板部７が形成されていない間隔部分Ａは、そ
れぞれ、平坦な平板部９よりなると共に、孔加工が施さ
れ多数の長孔１０が形成されている。図２の第２実施例
の箔材８も、この第１実施例のものに準じるが、長孔１
０に代え、パンチング等の孔加工により多数の丸孔１１
が形成されている。

【００１３】次に図３の第３実施例の箔材８では、まず
波板部７が他の各実施例のものとは異なり、いわゆるヘ
リカル形状に折曲形成されている。すなわち、他の各実
施例の波板部７は、帯状の箔材８の幅方向に沿って平
行、つまり帯状の箔材８の長手方向の辺に対し直角に波
形が折曲形成されているが、この第３実施例の波板部７
は、その波形が、幅方向に対し若干傾斜し帯状の辺に対
し直角とはならず、しかも相互間は平行なヘリカル形状
にて、連続的に折曲形成されてなる。なお、この図示例
のヘリカル形状は、長手方向に沿った中心線（仮想され
たもの）を折目として、途中で左右対称的に折曲形成さ
れているが、勿論このような折目が存せず、すべて同一
方向としたヘリカル形状のものも考えられる。又、この
第３実施例の箔材８において、このような波板部７が形
成されていない間隔部分Ａは、それぞれ平坦な平板部９
よりなると共に、スリット加工が施され多数のスリット
１２が形成されている。

【００１４】なお、このような第３実施例におけるスリ
ット１２や、前述した第１，第２実施例における長孔１
０や丸孔１１の大きさ，位置，配列，方向，数等は、各
々図示のものに限定されず、その他各種態様のものが可
能である。更に、このような長孔１０，丸孔１１，スリ
ット１２等にも限定されず、三角，四角，その他各種形
状のものを、孔加工やスリット加工にて多数形成するよ
うにしてもよい。

【００１５】次に、図４や図５の（１）図に示す第４実
施例の箔材８では、波板部７間の間隔部分Ａは、波板部
７よりピッチや高さの小さい小波板部１３よりなってい
る。すなわち、この小波板部１３は、波板部７と同一の
波形形状よりなり、波形のピッチと高さが共に波板部７
より小さく設定されており、波板部７より波形の数は多
くなっている。そしてこの第４実施例では、波板部８が
三角形の波形形状よりなるので、小波板部１３も三角形
の波形形状よりなっている。又、図５の（２）図の第５
実施例の箔材８も、この第４実施例のものに準じるが、
この第５実施例では、波板部８が台形波状の波形形状よ
りなるので、小波板部１３も台形波状の波形形状よりな
る。

【００１６】なお、図５の（３）図の第６実施例の箔材
８では、波板部７が形成されていない間隔部分Ａは、そ
れぞれ平坦な平板部９よりなるが、前述した第１，第
２，第３実施例のものとは異なり、長孔１０，丸孔１
１，スリット１２等は形成されていない。ところで、こ
の図５の（３）図中Ｂは、帯状の箔材８の一端部である
最外周部分であり、このような最外周部分Ｂは、他の各
実施例においても同様に、通常は波板部７等とされず平
板部９よりなり、後述するように外筒５（図６参照）へ
のろう付け用に使用される。

【００１７】本発明では、上述した第１から第６の各実
施例に示したように、長手方向に順次波板部７と、平板
部９や小波板部１３等よりなる間隔部分Ａとが交互に形
成された、所定長さの金属製の箔材８が用いられてい
る。そして、この排気ガス浄化装置用の触媒担体６は、
このような箔材８を各実施例では２枚ずつ用い、相互間
で波板部７と間隔部分Ａとが対応する位置関係で、多層
に巻き付けられると共にろう付けされてなり、全体がロ
ール状をなすと共にハニカム構造をなす。

【００１８】これらについて詳述すると、２枚の帯状の
箔材８は、巻き取り開始部である端の中心部分Ｃ（図５
の（３）図参照）をそろえ、各々の波板部７と平板部９
や小波板部１３等の間隔部分Ａとが、対応する位置関係
のもとに（図１，図２，図３，図４，図５の（３）図の
各実施例の図面参照）、つまり波板部７どうしがずれる
位置関係のもとに、ろう材（図示せず）を介裝しつつ、
中心部分Ｃから交互に重ね合わせられ多層に巻き取られ
る。そして両箔材８は、巻き取り最後部たる端部の最外
周部分Ｂがそろえられると共に、両者の当接部分の全部
又は一部が、介裝されたろう材にてろう付けされるとこ
とにより、全体の断面形状が真円のロール状をなす、触
媒担体６が成形される（図６参照）。なお触媒担体６
は、このようなもの以外にもその他各種態様のものが可
能であり、例えば、３枚以上の箔材８を束ねて巻き付け
たものや、真円のロール状のものが若干押し潰され、全
体の断面形状が略楕円のトラックフィールド状をなすも
の、等々が考えられる。

【００１９】そして、この触媒担体６はハニカム構造を
なす（図６参照）。すなわち、波板部７と間隔部分Ａを
備えた箔材８がセル壁を形成し、略三角形，略四角形，
略台形，略半六角形，その他の各種形状をなしつつ、各
々独立空間に区画された多数の中空柱状のセル１４の平
面的集合体よりなる。触媒担体６は、このようにハニカ
ム構造をなすので、一般的なハニカムコアと同様に、重
量比強度に優れ軽量性と共に高い剛性・強度を備え、
又、整流効果，平面精度，保温性，遮音性等にも優れ、
成形が容易でコスト面にも優れる、等々の特性が知られ
ている。そして更に、単位容積当りの表面積が大、つま
り箔材８にて形成されたセル壁の表面積が大である等に
より、例えば、自動車エンジン等の排気ガスを清浄化す
る触媒コンバータに用いられ、担持母体として箔材８つ
まりセル壁の表面に触媒物質が、被覆・付着せしめられ
る。つまり排気ガス中の各種有害物質を反応除去する、
酸化還元用の貴金属等の触媒物質が、アルミナ等の担持
層を介し表面に被覆・付着せしめられる。なお、このよ
うな触媒担体６は、ステンレス鋼製等のケースたる外筒
５内に同軸に収納され、最外周部分Ｂ（図５の（３）図
参照）と外筒５間が、ろう付けされる。

【００２０】本発明は、以上説明したように構成されて
いる。そこで以下のようになる。この排気ガス浄化装置
用の触媒担体６では、波板部７と間隔部分Ａとが長手方
向に交互に形成された箔材８が採用されると共に、更に
図１，図２，図３，図５の（３）図等や図６に示した第
１，第２，第３，第６実施例では、間隔部分Ａとして平
板部９を用い、図４，図５の（１）図，（２）図の第
４，第５実施例では、間隔部分Ａとして小波板部１３を
用いてなる。そして、このような箔材８を２枚等複数
枚、相互間で波板部７と間隔部分Ａとが対応する位置関
係にて、ロール状に巻き付けると共にろう付けすること
により、セル壁が形成されハニカム構造をなす（図６参
照）。そして、このような触媒担体６の各セル１４中
を、例えば自動車運転時等の使用時において、エンジン
から有害物質を含む排気ガスが通過し、有害物質が、付
着された触媒と接触，反応して除去され清浄化される。
このように触媒担体６は、高温の排気ガスが通過すると
共に、触媒反応による発熱もみられる使用環境下にて、
用いられる。そこで、次の第１，第２，第３のようにな
る。

【００２１】第１に、この触媒担体６のセル壁を形成す
る２枚等の箔材８は、共に、ハニカム構造を形成するの
に必要な波板部７と、平板部９や小波板部１３等の間隔
部分Ａとが、連続的に交互に形成されている。このよう
に２枚等の箔材８は、同一のものを位置的にずらして用
いられるので、相互に同一寸法・大きさ・面積よりなる
と共に、同一形状，同一原材料長さよりなるので、熱膨
張収縮係数も等しく、高温加熱時の伸長量や常温冷却時
の収縮量が共通している。もってこの触媒担体６では、
両箔材８つまりセル壁が、全体的に同一条件下で均等に
伸縮し、全体的に一体となって伸縮対応できるので、相
互間での伸縮差が解消され、熱応力は緩和される。従っ
て、長期間使用しても熱応力による伸縮が緩和され、前
述した図７のこの種従来例の触媒担体１において指摘さ
れていたように、熱応力の繰り返しによる熱応力疲労の
発生は回避される。もってこの触媒担体６では、両箔材
８つまりセル壁間のろう付け接合部付近からの劣化，損
傷，亀裂，破断等は、確実に防止される。

【００２２】上述に加え、図４，図５の（１）図，
（２）図の第４，第５実施例の触媒担体６では、セル壁
を形成する箔材８の間隔部分Ａが小波板部１３よりなる
ので、高温加熱時や常温冷却時において、共に伸縮しや
すい波板部７と小波板部１３とで、それぞれ材料の伸縮
が吸収される。そこで両箔材８つまりセル壁は、スムー
ズかつ確実に、全体的に均等に伸縮し一体となって伸縮
対応できるので、特に熱応力の緩和が促進され、劣化，
損傷，亀裂，破断等は確実に防止される。

【００２３】第２に、しかもこれらは、構成部材点数が
少ない等、簡単な構成により容易に実現される。すなわ
ちこの触媒担体６は、前述したこの種従来例のように
（図７参照）、波板２と平板３という２種類の部材を各
々別々に２枚準備することを要せず、波板部７と平板部
９や小波板部１３等の間隔部分Ａとが区画形成された同
一の箔材８を、２枚用いればよく、構成部材点数が少な
い等、簡単な構成により容易に上述した第１の点が実現
される。

【００２４】第３に、なお図１，図２，図３の第１，第
２，第３実施例の触媒担体６では、セル壁を形成する箔
材８の間隔部分Ａたる平板部９に、多数の長孔１０，丸
孔１１，スリット１２等が形成されている。そこで、こ
の第１，第２，第３実施例の触媒担体６は、上述の第
１，第２に加え更に、通過する排気ガスが、このような
多数の長孔１０，丸孔１１，スリット１２等にて各セル
１４間で拡散されるので、消音性能にも優れ、通過する
排気ガスによる騒音が軽減される。

【００２５】

【発明の効果】本発明の請求項１，２，３，４に係る排
気ガス浄化装置用の触媒担体は、以上説明したように、
波板部と間隔部分とが交互に形成された箔材を採用し、
更に、間隔部分として平板部や波板部を用いたことによ
り、次の効果を発揮する。

【００２６】第１に、熱応力が緩和される。そこでこの
触媒担体は、長期間使用しても熱応力疲労が回避され、
箔材で形成されたセル壁のろう付け接合部付近からの劣
化，損傷，亀裂，破断等は防止され、耐久性が向上す
る。第２に、しかもこれは構成部材点数も少ない等、簡
単な構成により容易に実現され、安価でありコスト面に
も優れている。

【００２７】更に、請求項３に係る排気ガス浄化装置用
の触媒担体は、間隔部分たる平板部に孔加工やスリット
加工が施されている。そこで、上述に加え第３に、消音
性能にも優れ、通過する排気ガスによる騒音が軽減され
る。このように、この種従来例に存した問題点が一掃さ
れる等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるも
のがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排気ガス浄化装置用の触媒担体の
第１実施例を示し、その２枚の箔材の斜視図である。

【図２】本発明の第２実施例を示し、その２枚の箔材の
斜視図である。

【図３】本発明の第３実施例を示し、その２枚の箔材の
斜視図である。

【図４】本発明の第４実施例を示し、その２枚の箔材の
斜視図である。

【図５】（１）図は、本発明の第４実施例の箔材の正面
説明図であり、（２）図は、本発明の第５実施例の箔材
の正面説明図であり、（３）図は、本発明の第６実施例
の２枚の箔材の全体斜視図である。

【図６】本発明の第１，第２，第３，第６実施例の触媒
担体の斜視図である。

【図７】従来例に係る排気ガス浄化装置用の触媒担体の
斜視図であり、（１）図は波板を、（２）図は平板を、
（３）図は全体を示す。

【符号の説明】

１ 触媒担体（従来例のもの） ２ 波板 ３ 平板 ４ セル ５ 外筒 ６ 触媒担体（本発明のもの） ７ 波板部 ８ 箔材 ９ 平板部 １０ 長孔 １１ 丸孔 １２ スリット １３ 小波板部 １４ セル（本発明のもの） Ａ 間隔部分 Ｂ 最外周部分 Ｃ 中心部分

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状をなし長手方向に順次波板部と間隔
   部分とが交互に形成された金属製の箔材が、複数枚、相
   互間で該波板部と間隔部分とが対応する位置関係で、多
   層に巻き付けられると共にろう付けされ、全体がロール
   状をなすと共にハニカム構造をなすこと、を特徴とする
   排気ガス浄化装置用の触媒担体。
2. 【請求項２】 請求項１の排気ガス浄化装置用の触媒担
   体において、該箔材の間隔部分が平板部よりなること、
   を特徴とする排気ガス浄化装置用の触媒担体。
3. 【請求項３】 請求項２の排気ガス浄化装置用の触媒担
   体において、該箔材の間隔部分たる平板部に孔加工やス
   リット加工が施されていること、を特徴とする排気ガス
   浄化装置用の触媒担体。
4. 【請求項４】 請求項１の排気ガス浄化装置用の触媒担
   体において、該箔材の間隔部分が、前記波板部よりピッ
   チや高さの小さい小波板部よりなること、を特徴とする
   排気ガス浄化装置用の触媒担体。