触媒装置
【課題】少なくとも一枚の金属製の波形板を積層して構成される筒状のハニカム構造体を触媒の担体として用いる触媒装置において、触媒機能を向上させる。
【解決手段】ハニカム構造体２の端部２ａにハニカム構造体２の軸方向に沿って複数の凸部５１と凹部５２とを設け、該凸部５１の頂部５１ａと該凹部５２の最奥部５２ａとの該軸方向の距離ｈを波形板４の板厚の２〜１０倍の範囲とし、排ガスの流れを乱流とする。
【解決手段】ハニカム構造体２の端部２ａにハニカム構造体２の軸方向に沿って複数の凸部５１と凹部５２とを設け、該凸部５１の頂部５１ａと該凹部５２の最奥部５２ａとの該軸方向の距離ｈを波形板４の板厚の２〜１０倍の範囲とし、排ガスの流れを乱流とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の筒状ハニカム構造体を排ガス浄化用触媒の担体として用いる触媒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車又は自動二輪車に用いられる排気管には、金属製のハニカム構造体を排ガス浄化用触媒の担体として用いる触媒装置が取り付けられている。前記触媒装置は、一般に金属製の波形板を巻回してハニカム構造体を形成し、触媒を担持させたハニカム構造体を円筒体の中に挿入して構成される。そして、ハニカム構造体の端部にレーザを照射して、波形板の隣接する部分同士を溶接し固定している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
エンジン側から排気管中を流れる排ガスは、ハニカム構造体の一方の端部から流入し、触媒装置の触媒機能により排ガス中の炭化水素、窒素酸化物及びすす等が浄化されて、ハニカム構造体の他方の端部から流出してマフラーへ流れる。
【０００４】
ここで、従来の触媒装置は、ハニカム構造体の一方の端部に流入する排ガスがハニカム構造体中で層流となるため、排ガスと触媒とが十分に接触しないことがあり、さらに触媒機能を向上させた触媒装置を提供することが望まれる。
【特許文献１】特開２００４−１６０５０５号公報（第３頁、第８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、触媒機能を向上させた触媒装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも一枚の金属製の波形板を積層して構成される筒状のハニカム構造体を触媒の担体として用いる触媒装置において、前記ハニカム構造体の端部に該ハニカム構造体の軸方向に沿って複数の凸部と凹部とを備え、該凸部の頂部と該凹部の最奥部との該軸方向の距離が前記波形板の板厚の２〜１０倍の範囲であることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、ハニカム構造体の端部に流れ込む排ガスは、凸部や凹部に接触するとその流れの方向が変化する。又、凸部の頂部と凹部の最奥部とのハニカム構造体の軸方向の距離が波形板の板厚の２〜１０倍の範囲であるため、排ガスが凸部と凹部とで接触するタイミングにズレが生じる。又、排ガスには、凸部や凹部と接触せずにそのまま直進しようとする流れもある。
【０００８】
このように、凸部に接触して変化した排ガスの流れと、凹部に接触して変化した排ガスの流れと、直進しようとする排ガスの流れが様々な方向から互いに衝突し乱流となる。従って、排ガスと触媒との接触が大となり、触媒装置の触媒機能を向上させることができる。
【０００９】
ここで、凸部の頂部と凹部の最奥部とのハニカム構造体の軸方向の距離が波形板の板厚の２倍未満であると、上述したタイミングのズレがほとんどなくなりハニカム構造体の端部に流れ込む排ガスが乱流とならず、触媒装置の触媒機能を向上させることができない。又、凸部の頂部と凹部の最奥部とのハニカム構造体の軸方向の距離が波形板の板厚の１０倍を超えても、それ以上の触媒機能の向上は得られない。
【００１０】
又、凸部を球状で且つ波形板の板厚を超える幅を有するように構成すれば、ハニカム構造体の端部に流れ込む排ガスがより乱流となり易く好ましい。但し、凸部の幅はハニカム構造体に流れ込む排ガスの流れを阻害しない程度の幅とすることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を図１から図５を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の触媒装置を示す説明図、図２はハニカム構造体の端部を示す平面図、図３はハニカム構造体の端部を示す斜視図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ部分を切断した断面を示す説明図、図５はハニカム構造体の端部における排ガスの流れを示す模式図である。
【００１２】
図１に示すように、本発明の実施形態の触媒装置１は、自動車や自動二輪車の排気管に取り付けられ、排ガスを触媒機能により浄化するものであり、排ガス浄化用触媒の担体としての金属製筒状のハニカム構造体２と、ハニカム構造体２の外周を覆う筒体３とで構成される。図１には円筒状のハニカム構造体２を示したが、角筒状であってもよく、排気管への取付環境等に応じて適宜変更する。
【００１３】
ハニカム構造体２は、触媒を担持するものであり、図２に示すように、ステンレス製の波形板４を巻回して積層したものである。但し、波形板４を積層する方法はこれに限られず、例えば、波形板４を蛇腹状に折り返して積層したもの、複数枚の波形板４を重ね合わせて積層したものなどであってもよい。又、ハニカム構造体２は波形板４だけでなく平坦な板も用いて両板を交互に積層するようにしてもよい。又、波形板４は必ずしも板全体が波形状となっていなくてもよく、少なくとも一部が波形状となっていればよい。
【００１４】
ハニカム構造体２の排ガスが流れ込む側の端部２ａには、図３に示すように、凸部５１と凹部５２とが波形板４の端縁に沿って交互に複数形成されている。図４に示すように、凸部５１の頂部５１ａと凹部５２の最奥部５２ａとのハニカム構造体２の軸方向の距離ｈは、波形板４の板厚の２〜１０倍となっている。凸部５１は球状であり、且つ波形板４の板厚を超える幅に形成されている。
【００１５】
次に、触媒装置１の製造方法について説明する。
【００１６】
まず、長方形状の板の長手方向中央から一方の端縁までをプレス加工により波形状に加工して波形板４を得る。次いで、この波形板４を、複数枚、波形状の部分とその反対側の平坦な部分とが重なるように交互に重ね合せる。そして、重ね合わせた複数枚の波形板４を互いに長手方向中央部で接合し、この接合した部分を中心に巻回して円筒状ハニカム構造体２を得る。
【００１７】
尚、波形板４を全体に波形状を有するものとし、更に平坦な板も用いて両板を交互に積層してもよい。又、波形板４を複数枚重ね合わせたものを説明したが、波形板４は１枚であってもよい。
【００１８】
又、波形板４を巻回して積層したハニカム構造体２の製造方法について説明したが、例えば、長方形状の板の全体を波形状にプレス加工して波形板４を得て、この波形板４を蛇腹状に折り返して積層してもよい。このとき、ハニカム構造体を円筒状とする場合は、折曲部分間の幅を中央から両端に向かって次第に小さくなるようにすればよい。
【００１９】
又、全体に波形状のプレス加工が施された波形板４と、平坦な板とを交互に複数枚重ね合わせて積層するようにしてもよい。この場合もハニカム構造体を円筒状とする場合は、中央から両端に向かって板の幅が次第に小さくなるようにすればよい。
【００２０】
このようにして得られたハニカム構造体２を、その外周が完全に覆われるように筒体３に圧入する。そして、筒体３の外周面の軸方向中央部を周方向に１周するようにレーザビームを照射し、ハニカム構造体１と筒体３とを溶接して固定する。
【００２１】
次いで、ハニカム構造体２の端部２ａにレーザビームを照射し隣接する波形板４同士の接点（平坦な板も積層している場合には、波形板４と平坦な板との接点）を溶接する。この溶接と同時に端部２ａに凸部５１と凹部５２とを設ける。即ち、端部２ａが溶融すると、溶融した金属が流動性を有し表面張力により凝集する。この凝集した部分が凸部５１となり、それ以外の部分が凹部５２となる。従って、凸部５１と凹部５２とは波形板４の端縁で交互に形成される。
【００２２】
レーザビームの照射による溶接は、凸部５１の頂部５１ａと凹部５２の最奥部５２ａとのハニカム構造体２の軸方向の距離ｈが波形板４の板厚の２〜１０倍の範囲となり、且つ凸部５１が球状で波形板４の板厚を超える幅を有するように調節する。但し、凸部５１の幅は、ハニカム構造体２に流れ込む排ガスの流れを阻害しない程度の幅となるようにする。例えば、板厚０．１ｍｍのステンレス製波形板４に、レーザビームサイズ１×４ｍｍ、出力２〜３ｋｗ、溶接速度５〜１０ｍ／分で溶接を行うことにより、ハニカム構造体２の端部２ａに前述の凸部５１及び凹部５２を形成することができる。
【００２３】
本実施形態の触媒装置１によれば、図５に示すように、ハニカム構造体２の端部２ａに流れ込む排ガスは、凸部５１や凹部５２に接触するとその流れの方向が変化する。又、凸部５１の頂部５１ａと凹部５２の最奥部５２ａとのハニカム構造体２の軸方向の距離ｈが波形板４の板厚の２〜１０倍の範囲であるため、排ガスが凸部５１と凹部５２とで接触するタイミングにズレが生じる。又、排ガスには、凸部５１や凹部５２と接触せずにそのまま直進しようとする流れもある。
【００２４】
このように、凸部５１に接触して変化した排ガスの流れと、凹部５２に接触して変化した排ガスの流れと、直進しようとする排ガスの流れとが様々な方向から互いに衝突し乱流となる。又、凸部５１が球状で、且つ波形板４の板厚を超える幅を有しているため、排ガスはより乱流となり易い。又、排ガスはハニカム構造体２の内壁に接触する度に流れの方向に変化が生じ、乱流のままハニカム構造体内を流れる。ここで、層流よりも乱流の方が排ガスと触媒との接触が大となる。従って、触媒装置１の触媒機能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態の触媒装置を示す説明図。
【図２】ハニカム構造体の端部を示す平面図。
【図３】ハニカム構造体の端部を示す斜視図。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ部分を切断した断面を示す説明図。
【図５】ハニカム構造体の端部における排ガスの流れを示す模式図。
【符号の説明】
【００２６】
１…触媒装置、 ２…ハニカム構造体、 ２ａ…端部、 ３…筒体、 ４…波形板、 ５１…凸部、 ５１ａ…頂部、 ５２…凹部、 ５２ａ…最奥部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の筒状ハニカム構造体を排ガス浄化用触媒の担体として用いる触媒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車又は自動二輪車に用いられる排気管には、金属製のハニカム構造体を排ガス浄化用触媒の担体として用いる触媒装置が取り付けられている。前記触媒装置は、一般に金属製の波形板を巻回してハニカム構造体を形成し、触媒を担持させたハニカム構造体を円筒体の中に挿入して構成される。そして、ハニカム構造体の端部にレーザを照射して、波形板の隣接する部分同士を溶接し固定している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
エンジン側から排気管中を流れる排ガスは、ハニカム構造体の一方の端部から流入し、触媒装置の触媒機能により排ガス中の炭化水素、窒素酸化物及びすす等が浄化されて、ハニカム構造体の他方の端部から流出してマフラーへ流れる。
【０００４】
ここで、従来の触媒装置は、ハニカム構造体の一方の端部に流入する排ガスがハニカム構造体中で層流となるため、排ガスと触媒とが十分に接触しないことがあり、さらに触媒機能を向上させた触媒装置を提供することが望まれる。
【特許文献１】特開２００４−１６０５０５号公報（第３頁、第８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、触媒機能を向上させた触媒装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも一枚の金属製の波形板を積層して構成される筒状のハニカム構造体を触媒の担体として用いる触媒装置において、前記ハニカム構造体の端部に該ハニカム構造体の軸方向に沿って複数の凸部と凹部とを備え、該凸部の頂部と該凹部の最奥部との該軸方向の距離が前記波形板の板厚の２〜１０倍の範囲であることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、ハニカム構造体の端部に流れ込む排ガスは、凸部や凹部に接触するとその流れの方向が変化する。又、凸部の頂部と凹部の最奥部とのハニカム構造体の軸方向の距離が波形板の板厚の２〜１０倍の範囲であるため、排ガスが凸部と凹部とで接触するタイミングにズレが生じる。又、排ガスには、凸部や凹部と接触せずにそのまま直進しようとする流れもある。
【０００８】
このように、凸部に接触して変化した排ガスの流れと、凹部に接触して変化した排ガスの流れと、直進しようとする排ガスの流れが様々な方向から互いに衝突し乱流となる。従って、排ガスと触媒との接触が大となり、触媒装置の触媒機能を向上させることができる。
【０００９】
ここで、凸部の頂部と凹部の最奥部とのハニカム構造体の軸方向の距離が波形板の板厚の２倍未満であると、上述したタイミングのズレがほとんどなくなりハニカム構造体の端部に流れ込む排ガスが乱流とならず、触媒装置の触媒機能を向上させることができない。又、凸部の頂部と凹部の最奥部とのハニカム構造体の軸方向の距離が波形板の板厚の１０倍を超えても、それ以上の触媒機能の向上は得られない。
【００１０】
又、凸部を球状で且つ波形板の板厚を超える幅を有するように構成すれば、ハニカム構造体の端部に流れ込む排ガスがより乱流となり易く好ましい。但し、凸部の幅はハニカム構造体に流れ込む排ガスの流れを阻害しない程度の幅とすることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を図１から図５を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の触媒装置を示す説明図、図２はハニカム構造体の端部を示す平面図、図３はハニカム構造体の端部を示す斜視図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ部分を切断した断面を示す説明図、図５はハニカム構造体の端部における排ガスの流れを示す模式図である。
【００１２】
図１に示すように、本発明の実施形態の触媒装置１は、自動車や自動二輪車の排気管に取り付けられ、排ガスを触媒機能により浄化するものであり、排ガス浄化用触媒の担体としての金属製筒状のハニカム構造体２と、ハニカム構造体２の外周を覆う筒体３とで構成される。図１には円筒状のハニカム構造体２を示したが、角筒状であってもよく、排気管への取付環境等に応じて適宜変更する。
【００１３】
ハニカム構造体２は、触媒を担持するものであり、図２に示すように、ステンレス製の波形板４を巻回して積層したものである。但し、波形板４を積層する方法はこれに限られず、例えば、波形板４を蛇腹状に折り返して積層したもの、複数枚の波形板４を重ね合わせて積層したものなどであってもよい。又、ハニカム構造体２は波形板４だけでなく平坦な板も用いて両板を交互に積層するようにしてもよい。又、波形板４は必ずしも板全体が波形状となっていなくてもよく、少なくとも一部が波形状となっていればよい。
【００１４】
ハニカム構造体２の排ガスが流れ込む側の端部２ａには、図３に示すように、凸部５１と凹部５２とが波形板４の端縁に沿って交互に複数形成されている。図４に示すように、凸部５１の頂部５１ａと凹部５２の最奥部５２ａとのハニカム構造体２の軸方向の距離ｈは、波形板４の板厚の２〜１０倍となっている。凸部５１は球状であり、且つ波形板４の板厚を超える幅に形成されている。
【００１５】
次に、触媒装置１の製造方法について説明する。
【００１６】
まず、長方形状の板の長手方向中央から一方の端縁までをプレス加工により波形状に加工して波形板４を得る。次いで、この波形板４を、複数枚、波形状の部分とその反対側の平坦な部分とが重なるように交互に重ね合せる。そして、重ね合わせた複数枚の波形板４を互いに長手方向中央部で接合し、この接合した部分を中心に巻回して円筒状ハニカム構造体２を得る。
【００１７】
尚、波形板４を全体に波形状を有するものとし、更に平坦な板も用いて両板を交互に積層してもよい。又、波形板４を複数枚重ね合わせたものを説明したが、波形板４は１枚であってもよい。
【００１８】
又、波形板４を巻回して積層したハニカム構造体２の製造方法について説明したが、例えば、長方形状の板の全体を波形状にプレス加工して波形板４を得て、この波形板４を蛇腹状に折り返して積層してもよい。このとき、ハニカム構造体を円筒状とする場合は、折曲部分間の幅を中央から両端に向かって次第に小さくなるようにすればよい。
【００１９】
又、全体に波形状のプレス加工が施された波形板４と、平坦な板とを交互に複数枚重ね合わせて積層するようにしてもよい。この場合もハニカム構造体を円筒状とする場合は、中央から両端に向かって板の幅が次第に小さくなるようにすればよい。
【００２０】
このようにして得られたハニカム構造体２を、その外周が完全に覆われるように筒体３に圧入する。そして、筒体３の外周面の軸方向中央部を周方向に１周するようにレーザビームを照射し、ハニカム構造体１と筒体３とを溶接して固定する。
【００２１】
次いで、ハニカム構造体２の端部２ａにレーザビームを照射し隣接する波形板４同士の接点（平坦な板も積層している場合には、波形板４と平坦な板との接点）を溶接する。この溶接と同時に端部２ａに凸部５１と凹部５２とを設ける。即ち、端部２ａが溶融すると、溶融した金属が流動性を有し表面張力により凝集する。この凝集した部分が凸部５１となり、それ以外の部分が凹部５２となる。従って、凸部５１と凹部５２とは波形板４の端縁で交互に形成される。
【００２２】
レーザビームの照射による溶接は、凸部５１の頂部５１ａと凹部５２の最奥部５２ａとのハニカム構造体２の軸方向の距離ｈが波形板４の板厚の２〜１０倍の範囲となり、且つ凸部５１が球状で波形板４の板厚を超える幅を有するように調節する。但し、凸部５１の幅は、ハニカム構造体２に流れ込む排ガスの流れを阻害しない程度の幅となるようにする。例えば、板厚０．１ｍｍのステンレス製波形板４に、レーザビームサイズ１×４ｍｍ、出力２〜３ｋｗ、溶接速度５〜１０ｍ／分で溶接を行うことにより、ハニカム構造体２の端部２ａに前述の凸部５１及び凹部５２を形成することができる。
【００２３】
本実施形態の触媒装置１によれば、図５に示すように、ハニカム構造体２の端部２ａに流れ込む排ガスは、凸部５１や凹部５２に接触するとその流れの方向が変化する。又、凸部５１の頂部５１ａと凹部５２の最奥部５２ａとのハニカム構造体２の軸方向の距離ｈが波形板４の板厚の２〜１０倍の範囲であるため、排ガスが凸部５１と凹部５２とで接触するタイミングにズレが生じる。又、排ガスには、凸部５１や凹部５２と接触せずにそのまま直進しようとする流れもある。
【００２４】
このように、凸部５１に接触して変化した排ガスの流れと、凹部５２に接触して変化した排ガスの流れと、直進しようとする排ガスの流れとが様々な方向から互いに衝突し乱流となる。又、凸部５１が球状で、且つ波形板４の板厚を超える幅を有しているため、排ガスはより乱流となり易い。又、排ガスはハニカム構造体２の内壁に接触する度に流れの方向に変化が生じ、乱流のままハニカム構造体内を流れる。ここで、層流よりも乱流の方が排ガスと触媒との接触が大となる。従って、触媒装置１の触媒機能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態の触媒装置を示す説明図。
【図２】ハニカム構造体の端部を示す平面図。
【図３】ハニカム構造体の端部を示す斜視図。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ部分を切断した断面を示す説明図。
【図５】ハニカム構造体の端部における排ガスの流れを示す模式図。
【符号の説明】
【００２６】
１…触媒装置、 ２…ハニカム構造体、 ２ａ…端部、 ３…筒体、 ４…波形板、 ５１…凸部、 ５１ａ…頂部、 ５２…凹部、 ５２ａ…最奥部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一枚の金属製の波形板を積層して構成される筒状のハニカム構造体を触媒の担体として用いる触媒装置において、
前記ハニカム構造体の端部に該ハニカム構造体の軸方向に沿って複数の凸部と凹部とを備え、該凸部の頂部と該凹部の最奥部との該軸方向の距離が前記波形板の板厚の２〜１０倍の範囲であることを特徴とする触媒装置。
【請求項２】
前記凸部は球状であり且つ前記波形板の板厚を超える幅を有することを特徴とする請求項１記載の触媒装置。
【請求項１】
少なくとも一枚の金属製の波形板を積層して構成される筒状のハニカム構造体を触媒の担体として用いる触媒装置において、
前記ハニカム構造体の端部に該ハニカム構造体の軸方向に沿って複数の凸部と凹部とを備え、該凸部の頂部と該凹部の最奥部との該軸方向の距離が前記波形板の板厚の２〜１０倍の範囲であることを特徴とする触媒装置。
【請求項２】
前記凸部は球状であり且つ前記波形板の板厚を超える幅を有することを特徴とする請求項１記載の触媒装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２５２９９４（Ｐ２００７−２５２９９４Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７７７５０（Ｐ２００６−７７７５０）
【出願日】平成１８年３月２０日（２００６．３．２０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２０日（２００６．３．２０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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