JP2001038223A

JP2001038223A - 触媒用金属担体の製造方法

Info

Publication number: JP2001038223A
Application number: JP11220881A
Authority: JP
Inventors: Junya Shirahata; 潤也白畑; Yasuo Kato; 安夫加藤; Masayasu Sato; 真康佐藤
Original assignee: Cataler Corp
Current assignee: Cataler Corp
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2001-02-13
Anticipated expiration: 2019-08-04
Also published as: JP4342646B2

Abstract

(57)【要約】【課題】格段に生産性が向上する触媒用金属担体の製造
方法を提供する。【解決手段】複数の金属ハニカムを間隔を空けて金属ケ
ース内に保持した金属担体素材を形成する素材形成工程
と、該金属担体素材を該間隔の部分で切断して複数の金
属担体を得る切断工程とを有することを特徴とする触媒
用金属担体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒成分を担持さ
せる金属担体の製造方法に関するものである。さらに詳
しくは、自動車、自動二輪車、汎用エンジン等から排出
される排気ガスを浄化するために使用される触媒用金属
担体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地球規模で環境問題が深刻化する昨今、
大気汚染ガスや温室効果ガスの排出量が厳しく規制され
ている。特に、自動車、自動二輪車、汎用等のエンジン
から出される排気ガスに関して、大気汚染ガス（一酸化
炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（Ｎ
Ｏ_x）、硫黄酸化物（ＳＯ_x）等）や温室効果ガス（二酸
化炭素（ＣＯ₂）等）の排出規制が厳しい。

【０００３】大気汚染ガスの浄化のために、酸化触媒、
還元触媒、３元触媒等が開発された。特に、３元触媒に
より、ストイキ領域での排気ガス浄化が従来より為され
ている。一方、温室効果ガス、特に二酸化炭素について
は、現状、低燃費による排出量の削減しか有効な手段が
なく、種々の低燃費エンジンが開発されるに至ってい
る。ところが、低燃費エンジンには、直接噴射式等のリ
ーンバーンによるものが多く、従来の３元触媒では、Ｎ
Ｏ_xの低減が十分には行えなかった。そこで、最近は一
時的にＮＯ_xを急増しておき、ストイキ領域やリッチ領
域で、ＮＯ_xを還元するＮＯ_x吸蔵型３元触媒も開発さ
れるに至っている。このような環境問題の高まりによ
り、触媒の存在が欠かせないものとなっている。

【０００４】ところで、触媒は、白金等の触媒成分と、
その触媒成分を担持する金属製若しくはセラミックス製
の担体とを基本的構成要素としている。この触媒には、
高温の排気ガス雰囲気下でも、排気ガスを効率良く酸化
・還元し続ける耐久性が求められる。このため、基本的
構造は比較的簡単にも拘らず、高品質な触媒を製造する
ことは容易なことではない。特に、金属担体の製造は、
技術的に困難な点も多いため、従来は、一品ごとに金属
担体を製作していた。

【０００５】以下に、従来の金属担体の製造方法の一例
を示す。金属製の平板材と波板材とを重積したものを一括に渦
巻状に巻回して、所定形状の金属ハニカムを得る。このハニカムを、金属製円筒ケースに挿入する。それらをろう付して金属担体を製造する。さらに、金属担体に触媒成分を担持させれば触媒とな
る。

【０００６】これは、あくまでも一例にすぎない。例え
ば、金属ハニカムには、巻回タイプのものあれば、積層
タイプのものもあるし、金属ハニカムだけを先にろう付
しておいても良い。ただ、何れにしても、所望の金属ハ
ニカムと金属製円筒ケースとを用意し、金属ハニカムを
１個づつ金属製円筒ケースに挿入して、金属担体を製作
していた。その為コストが下がらず、このことが、小型
エンジン用の触媒のように特に安価であることが要求さ
れる分野で、そのような触媒の実用化を拒む大きな要因
となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の環境問
題意識の高まりにより、自動車等の大型エンジンに限ら
ず、小型エンジン等も触媒が装着されるようになってき
た。従って、高性能な触媒の需要は増すばかりである。

【０００８】このような状況にも拘らず、従来の金属担
体の製造方法では生産効率が悪いため、増大する触媒の
需要に応えきれない。また、従来の製造方法では触媒の
コスト高を免れない。特に、小型エンジンを動力源とす
る機械は価格競争力が求められるから、触媒の低価格化
への要求が強い。

【０００９】一方、生産性の向上に伴う品質の低下は許
されない。排気ガスの浄化性能は勿論であるが、それに
加えて排気抵抗を低減する必要がある。特に、小型エン
ジンに触媒を装着した場合、排気抵抗の増加による出力
の低下割合が大きい。従って、生産性の向上と共に、排
気抵抗を増加させない金属担体の製造方法が求められて
いる。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑みて為され
たものであり、触媒の性能に悪影響を及すことなく、触
媒用金属担体の生産性を向上させることのできる触媒用
金属担体の製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らはこ
の問題を解決すべく鋭意研究を重ね、試行錯誤の結果、
本発明をなするに至ったものある。つまり、金属ケース
に複数の金属ハニカムを保持させて金属担体素材を形成
し、これを適切な箇所で切断することにより、金属担体
を得ることを思い付いたものである。

【００１２】すなわち、本発明の触媒用金属担体の製造
方法は、複数の金属ハニカムを間隔を空けて金属ケース
内に保持した金属担体素材を形成する素材形成工程と、
該金属担体素材を該間隔の部分で切断して複数の金属担
体を得る切断工程とを有することを特徴とする。

【００１３】素材形成工程により、複数の金属ハニカム
を間隔を空けて金属ケース内に保持した金属担体素材が
形成される。切断工程により、この金属担体素材を該間
隔の部分で切断すると、複数の金属担体が一度に得られ
る。従って、金属担体を一品毎に製作していた場合に較
べ、格段に金属担体の生産性が向上する。しかも、この
切断部分に金属ハニカムが存在しないので、金属ケース
のみを切断するだけであり、金属ハニカムは切断されな
い。

【００１４】よって、切断が容易であり、また切断面の
表面粗さも良好である。そして、切断工程後に、金属ハ
ニカムの網目状排気ガス通路が、バリ等により遮蔽され
たり、狭められたりすることもない。よって、排気抵抗
も増加することがないから、従来と同等以上の性能が確
保される。

【００１５】また、金属ケースと金属ハニカムとに触媒
成分を担持させた後の金属担体素材を切断する場合で
も、金属ハニカムの存在しない間隔部分で切断を行うた
め、触媒成分の剥離等がなく、触媒の排気ガス浄化性能
も損われることがない。また、触媒成分も無駄にならな
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の触媒用金属担体の
製造方法の具体的な実施の形態について説明する。（１）素材形成工程素材形成工程は、上述したように、複数の金属ハニカム
を間隔を空けて金属ケース内に保持した金属担体素材を
形成する工程である。「複数」の金属ハニカムとしたが、金属ハニカムが２
個以上であればよい。従ってもっとも簡単なものには、
金属ケースの両端からそれぞれ１個、合計２個の金属ハ
ニカムをそれぞれ挿入若しくは填装したものがある。勿
論、３個以上の金属ハニカムを一つの金属ケース内に保
持させても良い。

【００１７】金属ハニカム間の間隔は、特に限定され
るものではなく、目的とする金属担体や金属担体素材の
大きさ、形状等、さらには切断手段や作業性の難易等を
考慮して決めれば良い。

【００１８】例えば、切断に高速カッター等を用いるの
であれば、その刃具の厚みに応じて、間隔を決めれば良
い。また、ワイヤー・カットを行うのであれば、ワイヤ
ーの線径を考慮して、間隔を決めれば良い。さらに、レ
ーザー・カットを行うのであれば、レーザー・ビームの
ビーム径を考慮して、間隔を決定する。また、バリ取
り、研削、研磨等の切断後の処理も考慮して、間隔を決
めると良い。

【００１９】なお、この間隔を大きくすれば金属ケース
のうち無駄になる部分が増えるので、素材の歩留りが下
がる。また、その間隔が大きくなると、金属担体素材の
寸法も大きくなり、取扱いやその後工程に不便である。
従って、金属ハニカム間の間隔は、使用する切断装置、
切断時の作業性、後処理、金属ケースの歩留り、金属担
体素材の取扱い性などを考慮して適切な間隔とするのが
良い。

【００２０】一例を挙げれば、旋盤を用いて、金属担体
の外径φ２０〜８０ｍｍのもを切断する場合であれば、
間隔は２〜５ｍｍとすると良い。なお、この間隔は等間
隔である必要はなく、状況に応じて適宜選択すれば良
い。

【００２１】金属ハニカムは、網目状排気ガス通路を
多数もつ多格子体である。排気ガス通路の形状、大き
さ、数、長さ等は、触媒が使用されるエンジンの仕様に
応じて決定される。つまり、金属ハニカムの表面積が大
きいほど、排気ガスと触媒との接触面積が増え、排気ガ
スの浄化機能が高まる。しかし、不必要にその面積が大
きいと、排気抵抗が増大し、排気ガスの流動が妨げら
れ、エンジンの性能低下をもたらす。従って、排気ガス
の浄化性と排気抵抗の両方を考慮して、金属ハニカムの
形状等を決定すると良い。

【００２２】金属ハニカムは、金属製の平板材と金属製
の波板材とを重積し、渦巻状に巻回して製造した巻回タ
イプのものや両板材を階層状に積層した階層タイプのも
の等がある。網目状排気ガス通路の形状を略円形状にす
る場合には、波板材の波形状を略半円形状とすれば良
い。また、網目状排気ガス通路の形状を略方形状とする
場合は、波板材の波形状を矩形状とすれば良い。また、
このとき、網目状排気ガス通路の形状に合わせて、平板
材に多少の変形を加えても良い。平板材にも変形を加え
ることにより、両板材の接合面積が広がり、強固に接合
された金属ハニカムが得られる。また、金属ハニカム
を平板材と波板材とで形成する場合には、それの接合を
ろう付等で予め行っていても良い。また、巻回等された
両板材を金属ケースに挿入後、それらと金属ケースとの
接合を行っても良い。

【００２３】金属ハニカムは、所望の金属担体の大きさ
に応じた大きさとするのは、当然である。このとき、所
望の大きさに予めカットされた平板材と波板材とを巻回
若しくは積層して、金属ハニカムとしても良い。

【００２４】なお、金属ケース内に保持される金属ハニ
カムは、すべて等長である必要はない。従って、一つの
金属担体素材から、複数種の金属担体を得ることも可能
である。金属ケースは、その内部に金属ハニカムを保持するた
めのものであり、金属担体素材の外枠を形成するもので
ある。金属ケースは、略筒状のものであると良い。ま
た、円筒である必要はなく、角筒でも良い。また、全体
が閉じた状態（閉管）である必要はなく、長手方向に切
れ目をもつもの、つまり一部に開いた部分がある開管若
しくはパイプ管（以下では、「パイプ管」も含めて「開
管」と呼ぶ。）であって良い。開管は、平板材を筒状に
巻回したものでも良い。開管の場合、金属ケースに金属
ハニカムを保持させる際、目視できるので作業が良い。
特に、３個以上の金属ハニカムを金属ケース内に挿入す
る場合には好適である。

【００２５】金属ケースの形状、大きさ等は、所望の金
属担体に応じて決定されるのは当然である。もっとも、
その長さは、金属ケース内に保持される金属ハニカムの
長さと数及び金属ハニカム間の間隔に応じて決定され
る。また、金属ハニカムの外側面と金属ケースの内側面
との間は、密着するか若しくは僅かな隙間ができる程度
にすると、両者間のろう付が容易となり好ましい。

【００２６】金属担体素材は、金属ケースに複数の金
属ハニカムを間隔をおいて保持させたものである。この
金属担体素材を切断することにより複数の金属担体が得
られる。ここで、金属ケース内における複数の金属ハニ
カム間の間隔の調整方法（間隔調整工程）の一例を説明
することとする。（ａ）金属ハニカムが２個の場合金属ケースの長さを次のように決定する。（金属ケースの長さ）＝（金属ハニカムの長さ）×２＋
（所望の間隔）×１そして、金属ケースの両端から金属ハニカムを挿入し、
金属ケースと金属ハニカムとの端面を揃える。この結
果、自動的に所望の間隔をもった金属担体素材が形成さ
れることとなる。

【００２７】（ｂ）金属ハニカムが３個以上の場合この場合は、金属ハニカム間の間隔を所望の値とするた
めに、適宜、間隔調整治具等の間隔調整手段を用いて、
金属ケース内の金属ハニカムの位置を調整すると良い。
なお、間隔調整手段については後述することとする。（切断工程）切断工程は、素材形成工程により形成され
た金属担体素材を金属ハニカム間の間隔部分で切断する
工程である。この結果、所望の金属担体が複数得られ
る。切断には、例えば、高速カッター、旋盤、ワイヤー
・カット、レーザー・カット等を用いることができる。

【００２８】ここで、高速カッターにより切断する場合
を例にとり、説明する。高速カッターによる切断は比較
的簡易な設備で行え、作業も容易であり、しかも切断に
要する時間も短い。従って、生産性の向上が望める。と
ころで、本発明の切断工程では、金属ハニカムの存在し
ない部分を切断するために、切断後に金属ハニカムの網
目状排気ガス通路がバリ等により遮蔽されたり、狭めら
れたりすることがない。また、切断部分は、比較的薄肉
の金属ケースのみであるから、切断抵抗は小さくて切断
が容易であり、バリや返り等の発生も少ない。従って、
バリ取り等の工程の省略も可能である。この点からも、
生産性の向上が望める。仮に、バリや返りが多少残った
としても、その部分は排気ガスの通路ではないので、排
気抵抗が増加することもない。勿論、切断後に、そのよ
うなバリや返りをヤスリ等で削除する方が良い。このと
き、切断部分が金属担体の外周部分のみであるから、作
業が容易である。

【００２９】以上、カッターによる切断を例に取り説明
したが、旋盤、ワイヤー・カットやレーザー・カット等
の場合でも同様である。旋盤、ワイヤー・カットまたは
レーザー・カットを行う場合でも、金属ケースを切断す
るだけであるから、短時間に切断ができる。また、これ
らによる切断は、バリ等の発生も少なく好適である。

【００３０】切断時には、金属ケースの熱歪みや組成変
態を避けるために、冷却水等を噴出させて冷却しつつ行
うと良い。もっとも、本切断工程では、切断対象が金属
ケースであり、切断が容易であるため、冷却の必要は必
ずしもない。このため、設備の簡略化、コスト削減も可
能となる。

【００３１】なお、切断位置決定手段を用いて切断位置
を決定し（切断位置決定工程）、切断工程を行うと一層
好適である。切断位置決定手段は、例えば、金属ハニカ
ムの長さと間隔の幅とから求めた長さをもつ簡易スケー
ルである。これを金属担体素材の端面にあてると、その
スケールの一端が切断位置を示すことになる。金属ケー
ス内に４個以上の金属ハニカムを含む場合には、スケー
ルの長さを適宜、調整できるようにしておくと良い。勿
論、複数の簡易スケールを用意しても良い。（接合工程）接合工程は、金属ケースが長手方向に切れ
目をもつ開管である場合に、その切れ目を接合するため
に行う工程である。上述したように、金属ケースは開管
でもよいが、排気ガスの金属担体からの漏れを防ぐため
に、最終的には閉管にしておく必要がある。そこで、本
接合工程は、その開管の切れ目を接合するものである。

【００３２】接合工程は、素材形成工程に含まれるが、
後述のろう付工程や触媒化工程との順序を特に問題とす
るものではない。但し、作業が容易になることから、接
合工程はろう付工程や触媒化工程に先行すると良い。

【００３３】この接合工程による接合は、排気ガス温度
域での耐熱性をもつ必要がある。そのような接合方法に
は種々考えられるが、例えば、溶接がある。溶接には大
別して融接、圧接、ろう付がある。何れを使用しても良
い。また融接にはアーク溶接、ＭＩＧ／ＴＩＧ溶接、電
子ビーム溶接、ガス溶接等があり、圧接には抵抗溶接等
があり、ろう付には硬ろう付等あり、何れでもよい。

【００３４】溶接継手の形状は特に拘らないが、用いる
溶接継手に応じて使用する溶接方法も適宜選択する。ま
た、それに応じて金属ケースの周方向の形状も、対応し
た形状とする。例えば、アーク溶接やガス溶接により突
合せ継手を行う場合は、溶着金属である溶接棒を用いる
ので、金属ケースの切れ目が外周の一部にあっても良
い。また、重ね継手を行う場合には、当然に金属ケース
の外周部分に重合部分が必要となる。重合部分が必要な
のは、融接の場合に限られず、圧接の場合も同様であ
る。

【００３５】なお、この接合工程を行う際に、保持手段
を用いて、金属ケースを縮径させるようにすると良い
（縮径工程）。保持手段は、バイスのようなものを利用
しても良い。金属ハニカムを含む開管の金属ケースを縮
径させることにより、接合工程が容易に行えるのは勿論
のこと、金属ケースと金属ハニカムとの密着度が増し、
ろう付工程によるろう付がより強固となる。

【００３６】本発明の触媒用金属担体の製造方法では、
金属ケースの外周部分の一部に隙間がある場合も、ま
た、外周部分でオーバーラップしている場合も、接合さ
れるまでは切れ目が存在し、その金属ケースは開管であ
るとした。また、接合工程にろう付を利用することも有
効である。

【００３７】以上から本発明の触媒用金属担体の製造方
法は、金属ケースが長手方向に切れ目をもつ開管であ
り、前記素材形成工程が、該開管の切れ目を接合する接
合工程を含むものであっても良い。（ろう付工程）ろう付工程は、金属ケースと金属ハニカ
ムとを接合して、一体の金属担体を得るために必要なも
のである。本発明の触媒用金属担体の製造方法では、こ
のろう付工程を素材形成工程に含めることにより、複数
の金属ハニカムに対してろう付工程を一体的に行うこと
ができ、作業が非常に効率的となる。また、炉内のスペ
ースも少なくてすむから、一度のろう付でより多くの金
属担体を製造できることとなり、生産性が向上するし、
省エネルギーを達成できる。

【００３８】ここで、金属担体は高温の排気ガスに曝さ
れ、また自動車やエンジンの振動を受けるために、金属
ケースと金属ハニカムとのろう付には耐熱性、耐久性が
要求される。従って、一般に硬ろう付が使用される。ろ
う材には、ニッケル（Ｎｉ）系やニッケル−クロム（Ｎ
ｉ−Ｃｒ）系のろう材が使用される。この場合のる耐熱
温度は、１０５０〜１２００℃である。ろう付には、そ
のようなろう材を含むろう箔を用いても良いし、金属ケ
ースや金属ハニカムに予め塗布しておいても良い。ま
た、既にろう材が塗布された板材等で金属ケースや金属
ハニカムを製作すれば好都合である。これは、前述の接
合工程でろう付を利用する場合にも言える。

【００３９】以上から、本発明の触媒用金属担体の製造
方法は、素材形成工程が、金属ハニカムと金属ケースと
をろう付接合するろう付工程を含むものであると、好適
である。（触媒化工程）触媒化工程は、上述のろう付工程後の金
属ケースと金属ハニカムとに触媒成分を担持させるため
の工程である。触媒化工程は、金属担体素材に対して一
括に触媒成分を担持させても良い。また、上述の切断工
程で金属担体素材を切断して得た個々の金属担体に触媒
成分を担持させても良い。

【００４０】金属担体素材を一括で触媒化すれば、取扱
いが容易で、作業工数が低減し、好都合である。一方、
切断工程後の個々の金属担体に対して触媒化を行えば、
貴重な触媒成分が無駄となる部分がなく、低コストで触
媒が製造できることとなり、好都合である。

【００４１】なお、厳密に言えば、触媒化工程により金
属担体に触媒成分を担持させた結果物は、もはや金属担
体ではなく、触媒というべきものかもしれない。しか
し、そのような形式的な議論は、発明の本質的な議論で
はなく、発明の理解を困難にするものである。そこで、
本発明の触媒用金属担体の製造方法では、敢て、触媒化
工程も金属担体の製造方法に含めて説明することとし
た。従って、本発明の各工程を実施した結果物には、本
来の金属担体の他、通常「触媒」と呼ばれるものも含ま
れる。つまり、本発明の製造方法には、「触媒」自体の
製造方法を広く含んでいるのであることを述べておく。

【００４２】触媒成分には種々のものがあり、例えば、
白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）
などの貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希
土類元素から選ばれるＮＯ_x吸蔵材、セリア（セリア−
ジルコニア複合酸化物等）などの酸素吸蔵・放出材など
がある。排気ガスの浄化対象や使用エンジン等により適
切な触媒成分やその担持量を適宜決定すると良い。

【００４３】また、触媒成分を担持する触媒担持層に
は、活性アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、シ
リカ−アルミナ、ゼオライト、セリア、セリア−ジルコ
ニアなどの材料を用いると良い。

【００４４】また、触媒成分を触媒担持層に担持させる
際には、貴金属化合物の水溶性塩、錯体、アルコキシド
などを溶解した溶液、ＮＯ_x吸蔵材化合物の水溶性塩、
錯体、アルコキシドなどを溶解した溶液などの薬液を用
い、吸着担持法、吸水担持法などを用いて触媒担持層に
担持させることができる。

【００４５】金属担体等に触媒担持層を形成した後に、
それを介して触媒成分を金属担体等に担持させても良い
し、触媒担持層を形成する材料粉末に予め所望の触媒成
分を含有させておき、それらをスラリー化して触媒担持
層を形成しても良い。

【００４６】以下に、本発明に含まれる触媒化工程の一
例を説明することとする。例えば、触媒化工程を細分す
ると、スラリー調整工程、ウォッシュ・コート工程、触
媒成分担持工程に分けることができる。アルミナ粉末やシリカ粉末などの担体粉末からスラリ
ーを調製する（スラリー調整工程）。そのスラリー中に金属ケースと金属ハニカム（若しく
は金属担体）を浸漬した後、引き上げて乾燥・焼成する
（ウォッシュ・コート工程）。この触媒担持層に、上記の薬液を用いて貴金属等の触
媒成分を担持させる（触媒成分担持工程）。

【００４７】なお、エンジン運転中の振動などによる触
媒担持層の剥離を防止するため、スラリー中にアルミナ
ゾルやシリカゾルなどの酸化物バインダを添加すると良
い。また、チタニア繊維などの無機繊維を添加して触媒
担持層に強度を付与しても良い。

【００４８】以上から、本発明の触媒用金属担体の製造
方法は、前記素材形成工程が、ろう付工程後に、金属ハ
ニカムおよび金属ケースに触媒成分を担持させる触媒化
工程を含むものであると、好適である。

【００４９】また、本発明の触媒用金属担体の製造方法
は、切断工程後に、さらに金属担体に触媒成分を担持さ
せる触媒化工程を含むものでも、好適である。（その他）間隔調整工程前述したように、間隔調整工程は、金属ケース内におけ
る複数の金属ハニカムの間隔を調整するために行う工程
である。（ａ）金属ケース内に保持される金属ハニカムの数が２
個である場合所定の長さをもつ金属ケースを用意し、定盤等を用いて
金属ケースと金属ハニカムとの端面を揃えることによ
り、自動的に間隔が調整されることを既に説明した。こ
の場合、その定盤等が間隔調整治具（間隔調整手段）で
あり、それを用いて金属ケースと金属ハニカムの端面を
揃える工程が間隔調整工程となる。（ｂ）金属ケース内に保持される金属ハニカムの数が３
個を越える場合金属ケースの中央部分に挟まれる金属ハニカムとその両
側の金属ハニカムとの間の間隔を調整する際には、例え
ば次のようにすれば良い。

【００５０】金属ケースが開管である場合は、所望の厚
みをもつ差込板を開管の切れ目から各金属ハニカム間に
差込み、それを挟み込むように金属ハニカムを挿入すれ
ば、それらの間隔が調整される。勿論、接合工程の前に
差込板は抜取られる。この場合、その差込板が間隔調整
治具（間隔調整手段）であり、金属ハニカムで差込板を
挟持する工程が間隔調整工程に該当する。なお、本工程
は金属ハニカムが２個の場合にも利用できる。

【００５１】また、各金属ハニカムの外周側の平板材若
しくは波板材に少なくとも一箇所突起（間隔調整手段）
を設けておいても良い。その突起の長さを所望の間隔の
長さに合わせて、金属ケース内に金属ハニカムを順次挿
入していく（間隔調整工程）。すると、自動的に所望の
間隔が形成されて、各金属ハニカムが金属ケース内に保
持されることとなる。なお、この場合、金属ケースは開
管でも、閉管でも良い。また、金属ハニカムが２個の場
合にも、これは利用できる。さらに、その突起は、金属
ハニカムの外周側の板材を利用すれば製作が容易であ
る。さらに、この突起は、金属ハニカムの間隔部分にあ
るから、切断工程を経れば自動的に切り落され、触媒に
残存することがなく、好都合である。

【００５２】以上、本発明の触媒用金属担体の製造方法
に含まれる各工程について説明したが、その各工程を行
う順序は金属担体を製造する上で矛盾がない限り記載の
順序どおりである必要はない。従って、各工程を種々組
合わせることができる。

【００５３】

【実施例】以下に、具体的な実施例を例示しつつ、本発
明の触媒用金属担体の製造方法について説明する。

【００５４】先ず、本発明の素材形成工程により得られ
る金属担体素材の概略図を図１に示す。金属担体素材１
００は、金属ケース１１０と、金属ハニカム１２０と、
金属ハニカム間の間隔１３０とを基本的な構成とする。
この金属担体素材１００は、３個の金属ハニカム１２０
を金属ケース１１０内に保持させたものである。なお、
切断工程において切断する部分は、図中に波線Ｃで示し
た。

【００５５】発明の実施の形態で述べたように、本発明
の製造方法に含まれる各工程を金属担体を製造する上で
矛盾がない範囲で、適宜組合わせることができる。ここ
では、いくつかの組合わせ例を挙げつつ説明する。（１）第１実施例本実施例は、次の工程を順次行うことにより、所望の金
属担体を製造した。金属ケース大きさ９１ｍｍ×６６ｍｍ×１．０ｍｍであるステンレ
ス製の板材（ＳＵＳ４３０）を用いて、端部をＴＩＧ溶
接することにより、φ３０ｍｍ×６６ｍｍの円筒（閉
管）を製作した。これを本発明でいうところの金属ケー
スとした。金属ハニカム大きさ４００ｍｍ×２０ｍｍ×０．０５ｍｍであるステ
ンレス製の平板材（２０Ｃｒ−５Ａｌ）と、大きさ３６
０ｍｍ×２０ｍｍ×０．０５ｍｍで波形状が２００セル
／ｉｎ²であるステンレス製の波板材（２０Ｃｒ−５Ａ
ｌ）とを、平板材が内側に来るように巻回し、外径が約
φ２８ｍｍで長さが２０ｍｍの金属ハニカムを製作し
た。これを３個用意した。これを本発明でいうところの
金属ハニカムとした。

【００５６】金属ケースへの金属ハニカムの保持先ず、次のような間隔調整治具を用意した。１個の上記
金属ハニカム長に所望の１間隔長（３ｍｍ）を加えた長
さ（２３ｍｍ）と金属ハニカムの外径にほぼ等しい外径
とをもつ第１段円筒と、金属ケースより大きな外径をも
ち第１段円筒に接続される第２円筒とをもつ樹脂製の間
隔調整治具を用意した。

【００５７】次に、１個の上記金属ハニカムの端面に、
その間隔調整治具の第１円筒の端面を当接させながら、
その金属ハニカムを上記金属ケースにゆっくりと押込ん
でいった。そして、間隔調整治具の第２段円筒が金属ケ
ースの端面に当接したところで、その間隔調整治具を金
属ケースから抜いた。その後、その金属ケースの両端開
口から残り２個の金属ハニカムを挿入し、金属ケースの
端面と金属ハニカムの端面とが面一になるようにした。

【００５８】この結果、３個の金属ハニカムが等間隔
（３ｍｍ）で金属ケース内に配置されることとなる。な
お、このとき３個の金属ハニカムと金属ケースとは密着
状態にあり、容易にそれらの位置がずれることなかっ
た。ろう付工程次に、ろう材を塗布し、その金属ケースと金属ハニカム
とを真空炉中で、１２００℃×０．５時間加熱して、金
属ケースと金属ハニカムとのろう付を行った。触媒化工程ろう付された金属ケースと金属ハニカムとをアルミナ粉
末とバインダを用いたスラリー中に浸漬してから引上
げ、乾燥後、５００℃×１時間の焼成を行った。これに
より、その金属ケースと金属ハニカムとの全域に触媒担
持層を形成させた。

【００５９】次に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐ
ｄ）、ロジウム（Ｒｈ）溶液にその金属ケースと金属ハ
ニカムとを浸漬して、その触媒担持層に触媒成分を担持
させた。切断工程上記〜の各工程を経ることにより得られた金属担体
素材を、金属ハニカム間の間隔に相当する位置（２箇
所）で、旋盤を用いて切断した。切断位置は、金属担体
素材の端面から切断位置までの長さをもつ簡易スケール
（切断位置検出治具）を金属担体素材の端面にあてて検
出した。

【００６０】なお、切断対象である金属ケースは比較的
薄肉であり切断が容易であるから、冷却水による冷却等
を行わずに、乾式で金属ケースのみを切断した。このよ
うにして、本実施例では、φ３０ｍｍ×２１ｍｍの金属
担体を３個得た。仕上工程こうして得られた３個の金属担体のそれぞれについて、
それらの切断端面を軽く研磨して、表面粗さを整えた。
このとき、合わせて切断工程の際に発生したバリ等も除
去した。（２）第２実施例本実施例は、次の工程を順次行うことにより、所望の金
属担体を製造した。所望の金属担体の仕様は第１実施例
と同様である。金属ケース大きさ９１ｍｍ×６６ｍｍ×１．０ｍｍであるステンレ
ス製の板材（ＳＵＳ４３０）をφ３０ｍｍの略円筒状に
塑性加工した。このとき、端部には、約３ｍｍの切れ目
を設けた。これを本発明でいうところの金属ケースとし
た。金属ハニカム第１実施例と同様にして３個の金属ハニカムを製作し
た。金属ケースへの金属ハニカムの保持、接合工程本実施例では、第１実施例とは異なり、金属ケースに切
れ目があることから、その切れ目と等しい幅をもち、厚
さが３ｍｍの差込板（間隔調整治具）を２枚用意した。

【００６１】次に、１個の金属ハニカムを金属ケースの
端面からその中央部へと挿入した。なお、このとき、開
管である金属ケースは金属ハニカムの外周に対して僅か
に大きな内径をもているから、その金属ハニカムの挿入
は容易である。そして、前記差込板をその金属ハニカム
の両端に差込み、この差込板を金属ハニカム同士で挟持
するように、金属ケースの両端から残りの金属ハニカム
を挿入した。これにより、金属ハニカムの間隔は３ｍｍ
に調整される。なお、このとき金属ケースの切れ目から
金属ハニカムの位置を目視することができるので、作業
性が良い。

【００６２】次に、それらの差込板を抜取り、金属ケー
スを縮径させて金属ケースと各金属ハニカムとを密着さ
せた状態で、金属ケースの切れ目部分を接合した。接合
はＴＩＧ溶接により行った。ろう付工程、触媒化工程、切断工程、仕上工程金属ケース内に金属ハニカムを保持した後の工程（ろう
付工程、触媒化工程、切断工程、仕上工程）は、第１実
施例と同様である。（３）第３実施例本実施例は、次の工程を順次行うことにより、所望の金
属担体を製造した。所望の金属担体の仕様は第１実施例
と同様である。また、各工程も第１実施例に類似する。
但し、次の工程が第１実施例とは異なる。

【００６３】第１実施例では、触媒化工程の後に切断工
程を行ったが、本実施例では、切断工程を先に行い、切
断面の仕上工程後に、触媒化工程工程を行った。これに
より、高価な触媒成分を無駄にすることなく、コストの
低減が図れる。

【００６４】（４）第４実施例本実施例は、次の工程を順次行うことにより、所望の金
属担体を製造した。所望の金属担体の仕様は第２実施例
と同様である。また、各工程も第２実施例に類似する。
但し、次の工程が第２実施例とは異なる。第２実施例で
は、触媒化工程の後に切断工程を行ったが、本実施例で
は、切断工程を先に行い、切断面の仕上工程後に、触媒
化工程工程を行った。これにより、高価な触媒成分を無
駄にすることなく、コストの低減が図れる。

【００６５】（５）第５実施例本実施例は、次の工程を順次行うことにより、所望の金
属担体を製造した。各工程は第１実施例と同様である。
但し、所望の金属担体の大きさをφ６３．５ｍｍ×４２
ｍｍとしたところが第１実施例とは異なる。金属ケース大きさ２００ｍｍ×１３０ｍｍ×１．５ｍｍであるステ
ンレス製の板材（ＳＵＳ４３０）を用いて、端部をＴＩ
Ｇ溶接することにより、φ６３．５ｍｍ×１３０ｍｍの
円筒（閉管）を製作した。

【００６６】金属ハニカム大きさ１２００ｍｍ×４０ｍｍ×０．１ｍｍであるステ
ンレス製の平板材（２０Ｃｒ−５Ａｌ）と、大きさ１１
００ｍｍ×４０ｍｍ×０．１ｍｍであり波形状が１００
セル／ｉｎ²であるステンレス製の波板材（２０Ｃｒ−
５Ａｌ）とを、平板材が内側に来るように巻回し、外径
が約φ６０．５ｍｍで長さが４０ｍｍの金属ハニカムを
３個製作した。金属ケースへの金属ハニカムの保持基本的には、第１実施例と同様であるが、金属ハニカム
の外径に応じて間隔調整治具の第１円筒の外径を調整
し、また、金属ハニカム間の間隔が５ｍｍとなるように
その長さを調整した。以降の工程は、第１実施例と同様
である。

【００６７】（６）第６実施例本実施例は、次の工程を順次行うことにより、所望の金
属担体を製造した。各工程は第５実施例と同様である。
但し、所望の金属担体の大きさをφ２５ｍｍ×２０．５
ｍｍとし、金属ケースに５個の金属ハニカムを挿入して
金属担体素材としたところが第５実施例とは異なる。金属ケース大きさ７５ｍｍ×１０８ｍｍ×１．０ｍｍであるステン
レス製の板材（ＳＵＳ４３０）を用いて、端部をＴＩＧ
溶接することにより、φ２５ｍｍ×１０８ｍｍの円筒
（閉管）を製作した。

【００６８】金属ハニカム大きさ３００ｍｍ×２０ｍｍ×０．０５ｍｍであるステ
ンレス製の平板材（１８Ｃｒ−３Ａｌ）と、大きさ２４
０ｍｍ×２０ｍｍ×０．０５ｍｍで波形状が２００セル
／ｉｎ²であるステンレス製の波板材（１８Ｃｒ−３Ａ
ｌ）とを、平板材が内側に来るように巻回し、外径が約
φ２３ｍｍで長さが２０ｍｍの金属ハニカムを５個製作
した。金属ケースへの金属ハニカムの保持基本的な方法は、第１実施例と同様であるが、金属ハニ
カムの個数が５個であるので、２種類の第１間隔調整治
具と第２間隔調整治具とを用意した。両者とも、金属ハ
ニカムに応じた外径をもつ第１円筒と、それに接続され
る第２円筒とからなるが、第１円筒の長さが異なる。第
１間隔調整治具の第１円筒は、金属ハニカム２個分と間
隔（２ｍｍ）２つ分との長さをもつ。第２間隔調整治具
の第１円筒は、金属ハニカム１個分と間隔（２ｍｍ）１
つ分の長さをもつ。

【００６９】これらの間隔調整治具を用いて、次のよう
に金属ケース内に各金属ハニカムを保持させる。先ず、
第１間隔調整治具で１個の金属ハニカムを金属ケースの
中央に挿入する。次に、第２間隔調整治具を用いて、金
属ケースの両端開口から金属ハニカムをそれぞれ挿入す
る。最後に、金属ケースの両端開口から残りの金属ハニ
カムをそれぞれ挿入して、金属ケースの端面と金属ハニ
カムの端面とが面一になるようにした。詳細は第１実施
例と同様であるので、ここでは、手順のみ示した。

【００７０】このようにして、金属ケース内に５個の金
属ハニカムが所望の間隔（２ｍｍ）をおいて保持される
ことになる。以降の工程は、第１実施例と同様である。

【００７１】

【発明の効果】本発明の触媒用金属担体の製造方法によ
れば、一つの金属担体素材から複数の金属担体が得られ
るので、格段に金属担体の生産性が向上する。

【００７２】しかも、金属ハニカムの存在しない金属担
体素材の部分を切断するために、切断が容易であり、ま
た切断面の表面状態も良好である。また、金属ハニカム
は切断しないので、金属ハニカムの損傷もない。

【００７３】また、金属担体素材に触媒成分を担持させ
た後に切断を行っても、金属ハニカムの存在しない間隔
部分で切断を行うため、触媒成分の剥離等がない。従っ
て、本発明の製造方法により得られた金属担体からなる
触媒は、排気ガス浄化性能を損うことも排気抵抗を増加
させることもない。

【００７４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の触媒用金属担体の製造方法により得ら
れる金属担体素材の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１００金属担体素材１１０金属ケース１２０金属ハニカム１３０間隔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤真康静岡県小笠郡大東町千浜7800番地株式会社キャタラー内Ｆターム(参考） 4G069 AA01 AA03 AA08 BA17 BA18 BC71B BC72B BC75B CA03 CA12 CA13 CA14 CA15 CA20 EA18 EA20 EA21 EA24 FB66 FB72

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の金属ハニカムを間隔を空けて金属ケ
ース内に保持した金属担体素材を形成する素材形成工程
と、該金属担体素材を該間隔の部分で切断して複数の金属担
体を得る切断工程と、を有することを特徴とする触媒用金属担体の製造方法。
【請求項２】前記金属ケースは長手方向に切れ目をもつ
開管またはパイプ管であり、前記素材形成工程は、該切
れ目を接合する接合工程を含むものである請求項１記載
の触媒用金属担体の製造方法。
【請求項３】前記素材形成工程は、前記金属ハニカムと
前記金属ケースとをろう付接合するろう付工程を含むも
のである請求項１記載の触媒用金属担体の製造方法。
【請求項４】前記素材形成工程は、前記ろう付工程後
に、前記金属ハニカムおよび前記金属ケースに触媒成分
を担持させる触媒化工程を含むものである請求項３記載
の触媒用金属担体の製造方法。
【請求項５】前記切断工程後に、さらに前記金属担体に
触媒成分を担持させる触媒化工程を含む請求項１記載の
触媒用金属担体の製造方法