JP2002066672A - ハニカム構造体及びその製造方法並びにハニカム組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジンの排気ガスを浄化する浄化装置に用い
るハニカム構造体であって、溶接を必須とせず且つフィ
ルムアウト現象が生じ難くする。 【解決手段】ハニカム構造体Ａ，Ｂは、シート材１の所
定位置に予め設定された寸法を有するスリット６が予め
設定された間隔を持って千鳥状に形成されており、且つ
スリット６に対し略直交する方向に折り曲げ用の凹線
３、凸線２が形成される。スリット６を基準として山折
り，谷折りして折り畳むと共にＳ線２，凹線３を基準と
して折る。製造方法は、シート材１の所定部位にスリッ
ト６を形成する工程と、シート材１に形成されたスリッ
ト６に対し略直交する方向に折り曲げ用の凹線３，凸線
２を形成する工程と、スリット６を基準としてシート材
１を山折り，谷折りに折り畳む工程とを含むものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハニカム構造体、
特にエンジンの排気ガスを浄化するための金属製触媒に
用いて有利なハニカム構造体と、このハニカム構造体を
製造する方法及びハニカム構造体を組み込んだハニカム
組立体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの排気ガスを浄化するために、
表面に触媒金属を塗布した金属シートをハニカム状に加
工したものが用いられているが、このハニカム形状や、
ハニカム状に製造する方法として、種々のものが提案さ
れている。

【０００３】その中で、平板にコルゲート状に波板を一
体化させた帯状のものをコイル状に巻き付けて形成した
ものがあるが、このように構成されたものでは、排気ガ
スの圧力が軸方向に作用したとき、この力に伴ってコイ
ル状に巻き付けたものが竹の子状に変形するフィルムア
ウトと呼ばれる現象が生じるという問題を有している。
このため、前記現象を生じることのないハニカム構造体
の開発がなされている。

【０００４】例えば、特開平8-224442号公報に開示され
た技術（第１公知例）は、波形の凹凸が連続的に折り曲
げられた帯状の波板材と、平坦な帯状の平板材とを交互
に重ねて相互に当接され、該当接部分に於いて、少なく
とも一方に施されたろう材によって接合され、且つ多数
層配設されて網目状の通気路を備えたハニカム体とする
ものであり、特に当接部分に於ける波板材或いは平板材
の何れか一方に突起を形成したものである。この技術で
は、波板材と平板材とが突起を介して接合されるので、
高い接合強度を得ることが出来る。

【０００５】また特開平10-5601号公報に開示された技
術（第２公知例）は、複数列一体型波板に関するもので
あり、隣接する列と位相をずらせて波形が連続して成形
された複数列に区画し、各列と直交する平坦面を設ける
と共に該平坦面によって各列を連結したものである。そ
して前記波板を積層させ或いは巻回することで、触媒コ
ンバータに用いる金属触媒担体を構成することが出来
る。この技術では、波形が相互に噛み合って相対的な移
動を防止することが出来、フィルムアウト現象が生じる
ことがない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記第１公知例では、
波板材と平板材とをろう付けすることで一体化をはかっ
ている。このため、薄板を加熱することによる歪みの発
生を無視することが出来ず、この歪みを抑える手段や、
歪みによって悪影響を受けることがないように補正する
手段等が必要となり、大がかりな装置が要求されるとい
う問題がある。

【０００７】また波板材と平板材を溶接して一体化する
技術も知られているが、このような技術であっても、歪
みの問題を避けることは出来ない。更に、両者を溶接す
る場合、溶接部の周辺の触媒金属が熱影響を受けて充分
な浄化作用を発揮し得なくなるという問題が発生するた
め、溶接部位には再度触媒金属を塗布する必要があり、
工程が煩雑になるという問題も生じている。

【０００８】上記第２公知例では溶接する必要がない。
しかし、波形の形状を軸方向で変化させて重ねるのは位
置決めに手間がかかるという問題がある。

【０００９】本発明の目的は、溶接を必須とせず、且つ
フィルムアウト現象が生じ難いハニカム構造体と、この
ハニカム構造体を製造するための方法及びハニカム構造
体を用いた組立体を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係るハニカム構造体は、シート材の所定位置
に予め設定された寸法を有するスリットが予め設定され
た間隔を持って形成されており、且つ前記スリットに対
し略直交する方向に折り曲げ用の凹凸が形成されると共
に前記スリットを基準として山折り，谷折りされて折り
畳まれ、更に、前記スリット以外の部位は連結されてい
ることを特徴とするものである。

【００１１】上記ハニカム構造体では、スリットが形成
された線（スリットの延長線）を基準として交互に山折
り，谷折りして折り畳まれ、且つスリットに対して略直
交する方向に形成された折り曲げ用の凹凸を基準として
折り畳まれて形成されている。従って、スリットに沿っ
た折り曲げと、スリットに直交する方向の折り曲げとに
よって多角形状のハニカムが形成される。

【００１２】上記ハニカムは、スリットに沿って隣接し
た片が山折り又は谷折りされることで重ね合わさって形
成されており、第１公知例のようにろう付けを必須とせ
ず、且つ第２公知例のように１枚の帯状のシートを重ね
合わせて或いは巻回して形成されるものでもない。

【００１３】上記ハニカム構造体に於いて、折り曲げ用
の凹凸は、少なくとも一対の平行な面を形成するもので
あることが好ましい。ハニカム構造体をこのように構成
することによって、少なくとも４角形のハニカム形状と
し、或いは好ましい６角形のハニカム形状とすることが
可能であり、該ハニカムを構成する平坦面を重ね合わせ
ることで、所望の断面積を実現することが出来る。

【００１４】また本発明に係るハニカム構造体の製造方
法は、シート材の所定部位にスリットを形成する工程
と、シート材に形成されたスリットに対し略直交する方
向に折り曲げ用の凹凸を形成する工程と、スリットを基
準としてシート材を山折り，谷折りに折り畳む工程とを
含むものである。

【００１５】上記ハニカム構造体の製造方法では、スリ
ットに沿った方向に山折り或いは谷折りし、且つスリッ
トに略直交する方向に折り曲げたハニカム構造体を製造
することが出来る。

【００１６】また本発明に係るハニカム組立体は、上記
ハニカム構造体を外筒に挿入してなるものである。この
ように構成されたハニカム組立体では、ハニカム構造体
に排気ガスを浄化するための触媒金属を塗布しておくこ
とで、排気ガスの浄化装置を構成することが出来る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、上記ハニカム構造体の好ま
しい実施形態について説明し、合わせてハニカム構造体
の製造方法、及びハニカム組立体について説明する。図
１はハニカム構造体の構成を説明する斜視図である。図
２はハニカム構造体を製造する工程を説明する図であ
る。図３はスリットを説明する断面図である。図４は外
形が略円筒状になるように形成した素材とスリット及び
凹凸の関係を説明する図である。図５はハニカム構造体
を角筒状の筒体に収容したハニカム組立体を説明する図
である。図６はハニカム構造体を円筒状の筒体に収容し
たハニカム組立体を説明する図である。図７はハニカム
構造体の他の例を説明する図である。

【００１８】本発明に係るハニカム構造体は、１枚のシ
ート材に所定のピッチで且つ目的のハニカム形状に応じ
た所定の寸法を持った複数のスリットを形成し、このス
リットに沿って及びスリットに略直交する方向に山折
り，谷折りして折り曲げることで、特別な溶接を必要と
せずに、予め設定された長さと寸法を有する複数のハニ
カムを形成したものである。

【００１９】このハニカム構造体は、平板とコルゲート
材とを重ね合わせて巻き付けて構成したものとは異な
り、１枚のシート材を折り曲げて形成される。このた
め、溶接作業を不要とし、且つ軸方向に大きな力が作用
した場合であっても、竹の子状になるフィルムアウトが
発生することがない。

【００２０】従って、シート材に形成するスリットのピ
ッチや該スリットに略直交する方向に形成した凹凸を目
的のハニカムの形状に応じた寸法で形成することで、合
理的なハニカムを形成することが可能である。

【００２１】次に、図１により本実施例に係るハニカム
構造体Ａについて説明する。このハニカム構造体Ａは、
所定の厚さを持った薄板からなるシート材１に形成した
スリット，該スリットに略直交する方向に形成した山折
り線に対応した凸線２と谷折り線に対応した凹線３に沿
って折り曲げられることで、軸方向に貫通した通路を持
った連続したハニカム４が形成されている。また端部に
位置するハニカム４に連続して平板部５が形成されてい
る。

【００２２】ハニカム４の軸方向の長さは、スリットの
長手方向に対し直交する方向（横方向）の寸法に応じて
設定される。またハニカム４の辺の数及び長さは、スリ
ットの長さ及び凸線２と凹線３との間隔に応じて設定さ
れる。即ち、スリットを横断する凸線２，凹線３の数に
よってハニカム４の辺の数が設定され、該ハニカム４が
四角形か、６角形が等の形状が決まり、凸線２と凹線３
との間隔によってハニカム４を構成する辺の長さが決ま
る。

【００２３】従って、目的のハニカム形状が決定し、且
つハニカム４の長さが決定すると、これらの決定値に伴
って、スリットの長さや横方向の間隔，凸線２，凹線３
の間隔等が設定される。本実施例では、ハニカム４は６
角形に形成されている。

【００２４】ハニカム構造体Ａの使用目的を限定するも
のではないが、本実施例では、２輪車，４輪車等の自動
車に搭載されてエンジンからの排気ガスを浄化する浄化
装置に用いる触媒の担体として形成される。このため、
シート材１には予め白金，ロジウム，パラジウム等の触
媒金属が塗布され、後述するように、円筒状の筒体或い
は角筒状の筒体に収容されて利用される。

【００２５】次に、図２，図３によりハニカム構造体Ａ
の製造方法について説明する。図２（ａ）はシート材１
に対し、スリット６が形成されると共に該スリット６を
横断する方向に凸線２，凹線３が形成され、更に、凸線
２，凹線３に沿って、夫々山折り，谷折りして台形波形
状に折り曲げた状態を示している。

【００２６】シート材１に対する凸線２，凹線３の形
成，折り曲げ工程と、スリット６の形成工程の工程順位
については何ら限定するものではない。即ち、平板状の
シート材１に対して凸線２と凹線３を形成するのと同時
に或いは前後してスリット６を形成し、その後、シート
材１を凸線２，凹線３に沿って折り曲げることが可能で
あり、また平板状のシート材１に対して凸線２，凹線３
を形成した後、これらの線２，３に沿ってシート材１を
折り曲げ、その後、折り曲げたシート材１にスリット６
を形成することも可能である。

【００２７】従って、同図（ａ）に至る過程は特に限定
するものではなく、また加工内容も通常のプレス加工に
於けるスリット形成加工と線付け加工を採用して、シー
ト材１に対し各線２，３を形成すると共にスリット６を
形成することが可能であり、更に、各線２，３に沿って
折り曲げることが可能である。

【００２８】例えば、ハニカム４が等辺６角形で形成さ
れる場合、スリット６は、各辺の略３倍の長さを持って
形成され、且つ該スリット６の長手方向に隣接する他の
スリット６との間隔は略辺の長さと等しい。また凸線２
と凹線３の間隔は辺の長さに対応した等しい間隔を持っ
て形成され、スリット６の長手方向の両端部位に２本の
凸線２又は凹線３が形成され、両端部位の間に、該両端
部位に形成された線とはことなる２本の凹線３又は凸線
２が形成される。

【００２９】またハニカム４が等辺４角形で形成される
場合、スリット６はハニカム４を構成する辺の２倍の長
さを持ち、且つ長手方向に隣接するスリット６の間隔は
辺の寸法とは独立して予め設定される。

【００３０】等辺６角形のハニカム４を形成する場合、
該ハニカム４は直線上に並ぶのではなく、千鳥状にジグ
ザグに形成される。このため、シート材１に形成される
スリット６も同様に横方向に隣接する他のスリット６に
対し千鳥状に配置される。横方向に隣接するスリット６
の位置関係は、一方の列に於ける長手方向に隣接するス
リット６の間隔に対応する辺（面１ａ）が、横方向に隣
接するスリット６の中央に位置する辺（面１ｂ）と一致
するように配置されている。

【００３１】長手方向に隣接する２つのスリット６の間
に形成された面１ａ，１ｂは互いに平行な面となり、ス
リット６に沿って折り曲げたとき、面１ａどうし、面１
ｂどうしが互いに接触する。従って、図３に示すよう
に、各スリット６は、面１ａ又は面１ｂが略中央に形成
されることとなり、スリット６の形成部位では、シート
材１は何れかの面１ａ，１ｂによって接続されることと
なる。

【００３２】横方向に隣接する２つのスリット６（例え
ば６ａ，６ｂ）の間隔は、ハニカム構造体Ａに於けるハ
ニカム４の軸方向の長さに対応した寸法を有している。
即ち、目的のハニカム構造体Ａの軸方向の長さに応じて
２つのスリット６ａ，６ｂの間隔を設定することで、所
望の長さのハニカム構造体Ａを構成することが可能であ
る。

【００３３】上記の如くしてスリット６が形成されると
共に凸線２，凹線３に沿って台形波形に折り曲げられた
シート材１は、図２（ｂ）に示すように、スリット６に
沿って交互に山折り，谷折りされ、ジグザグ状に形成さ
れる。

【００３４】スリット６に沿った折り曲げは更に進行
し、同図（ｃ）に示すように、長手方向に隣接したスリ
ット６の間が略完全に折り返されて、面１ａどうし、面
１ｂどうしが互いに接触し、これにより、目的のハニカ
ム４の形状と、軸方向の長さを持ったハニカム構造体Ａ
が形成される。

【００３５】シート材１が４角形である場合、製造され
たハニカム構造体Ａは、ハニカム４の形成面の外形は４
角となる。また外形形状が円筒状のハニカム構造体を製
造する場合、シート材１の形状は略楕円形状となる。

【００３６】即ち、円筒状のハニカム構造体Ｂを構成す
る際のシート材11の形状は、図２（ａ）と対応する図４
に示すように（凸線２，凹線３に沿って台形波形に折り
曲げた中間製品の状態）、各線２，３に沿って折り曲げ
ることによって、見掛け上スリット６の形成方向に縮小
される。このため、予め縮小寸法を見越して展開した形
状を持ったシート材11を用意することで、円筒状のハニ
カム構造体Ｂを製造することが可能である。この円筒状
のハニカム構造体Ｂを構成するシート材11の形状は略楕
円形状となる。

【００３７】尚、図４に示すハニカム構造体Ｂに於ける
ハニカム12の形状は、等辺６角形ではなく、面11ａ，11
ｂに対応する部位の寸法が他の辺の寸法よりも小さくな
っている。

【００３８】図４に示す中間製品を、図２（ｂ）と同様
にして、スリット６に沿った方向に交互に山折り，谷折
りして同図（ｃ）に示すように、面11ａどうし、面11ｂ
どうしを略完全に折り返して互いに接触させることで、
外形が円筒状のハニカム構造体Ｂを構成することが可能
である。

【００３９】従って、外形形状の異なるハニカム構造体
Ａ，Ｂを製造する場合、工程上の差異はなく、シート材
１，11の形状を適宜設定することで、外形形状が４角形
のハニカム構造体Ａ、外形形状が円筒径のハニカム構造
体Ｂを製造することが可能である。

【００４０】次に、ハニカム組立体の構成について図
５，図６により説明する。図５は外形形状が４角形のハ
ニカム構造体Ａを用いたハニカム組立体Ｃを示す図であ
る。ハニカム組立体Ｃは、４角形の筒状に形成され内部
にハニカム構造体Ａを収容した本体部21と、本体部21の
軸方向の両側に取り付けられた絞り部22とを有して構成
されている。

【００４１】本体部21，絞り22を構成する材料について
は特に限定するものではなく、ステンレス鋼板や鋼板を
利用することが可能である。しかし、耐熱性や耐候性を
考慮したとき、ステンレス鋼板を用いることが好まし
い。

【００４２】本体部21の寸法はエンジンの排気量等の条
件に応じて適宜設定される。特に、本体部21の長さ寸法
が大きく内部に収容するハニカム構造体Ａを単一のシー
ト材１から製造し得ないような場合、この本体部21の長
さ寸法を整数で割った軸方向の寸法を持った複数のハニ
カム構造体Ａを製造し、これらのハニカム構造体Ａが本
体部21に収容されて夫々固定される。

【００４３】ハニカム構造体Ａを本体部21に収容したと
き、該ハニカム構造体Ａの端部に形成された平板部５が
本体部21の内面に当接する。このため、本体部21に対す
るハニカム構造体Ａの接触面積を充分に大きくすること
が可能となり、高い固定強度を得ることが可能となる。

【００４４】またハニカム構造体Ａが本体部21に収容さ
れたとき、該ハニカム構造体Ａは、スリット６に沿って
折り曲げられた面１ａ，１ｂが夫々接触する。即ち、面
接触して本体部21との接触力を支持することとなり、ハ
ニカム４の形状を充分に保持することが可能である。

【００４５】絞り部22はエンジンに接続された図示しな
い排気管、及び消音器に接続された図示しない排気管の
径に対応する径に絞り成形されており、本体部21に対し
溶接或いははぜ折りにより密閉状態を保持して取り付け
られている。

【００４６】上記の如く構成されたハニカム組立体Ｃで
は、エンジンの排気系の一部に装着されたとき、エンジ
ンから排出された排気ガスを浄化することが可能であ
る。

【００４７】図６は円筒状のハニカム構造体Ｂを円筒状
の筒体23に収容して構成したハニカム組立体Ｄの一部を
示すものである。即ち、排気ガスの浄化装置として構成
する場合、筒体23の前後に、図示しない排気管と接続す
るために、ハニカム組立体Ｃに於ける絞り部22と同様の
絞り部が設けられる。しかし、同図は筒体23とハニカム
構造体Ｂとの関係を説明するために、絞り部を省略して
いる。

【００４８】上記の如く構成されたハニカム組立体Ｄで
あっても、ハニカム構造体Ｂの端部に設けた平板部によ
って筒体23との接触面積を大きくして強固な固定を実現
することが可能であり、ハニカム構造体Ｂを構成する面
11ａ，11ｂどうしの接触によってハニカム４の形状を保
持することが可能である。

【００４９】上記の如く構成されたハニカム構造体Ａ，
Ｂでは、排気ガスとの接触面積はハニカム４の表面積に
よって規定される。このため、ハニカム構造体Ａ，Ｂの
構造自体を大幅に変更することなく、表面積を増加させ
る場合、図７に示すように、ハニカム４を横断して板材
７を介在させることで、該板材７の両面の表面積分を増
加させることが可能である。

【００５０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
ハニカム構造体では、１枚のシート材にスリットを形成
し、このスリットに沿って、且つスリットと略直交する
方向に山折り，谷折りしてハニカム状に形成したので、
該ハニカム構造体は１枚のシート材からなるため、軸方
向（ハニカムの長手方向）の力が作用したとき、この力
に対し高い強度を発揮することが出来る。

【００５１】またハニカム構造体が折り曲げることで構
成されるので、軸方向の力が作用しても所謂フィルムア
ウトが発生することがない。また、波状の部分及び平面
部分が１枚のシート材から形成されるため、位置決めが
極めて容易となる。

【００５２】またスリットに平行な面が形成されるた
め、この面どうしを接触させたハニカムを形成すること
が出来る。このため、ハニカムに対し軸方向に直交する
方向の力が作用したとき、この力を面接触で伝達し、或
いは支持することが出来る。従って、高い強度と精度を
発揮することが出来る。

【００５３】また本発明に係るハニカム構造体の製造方
法では、シート材にスリットを形成する工程と、シート
材に凹凸を形成する工程と、スリットを基準として折り
畳む工程を有するため、スリットの形成と凹凸の形成順
位を不同としてシート材を加工することが出来、且つ加
工されたシート材を折り畳んでハニカム構造体を製造す
ることが出来る。

【００５４】また本発明に係るハニカム組立体では、筒
体に対し高い強度でハニカム構造体を収容することが出
来、安定した性能を持った排気ガスの浄化装置とするこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハニカム構造体の構成を説明する斜視図であ
る。

【図２】ハニカム構造体を製造する工程を説明する図で
ある。

【図３】スリットを説明する断面図である。

【図４】外形が略円筒状になるように形成した素材とス
リット及び凹凸の関係を説明する図である。

【図５】ハニカム構造体を角筒状の筒体に収容したハニ
カム組立体を説明する図である。

【図６】ハニカム構造体を円筒状の筒体に収容したハニ
カム組立体を説明する図である。

【図７】ハニカム構造体の他の例を説明する図である。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ ハニカム構造体 Ｃ，Ｄ ハニカム組立体 １，11 シート材 １ａ，１ｂ，11ａ，11ｂ面 ２ 凸線 ３ 凹線 ４，12 ハニカム ５ 平板部 ６ スリット ７ 板材 21 本体部 22 絞り部 23 筒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/28 ３１１ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＣ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート材の所定位置に予め設定された寸
   法を有するスリットが予め設定された間隔を持って形成
   されており、且つ前記スリットに対し略直交する方向に
   折り曲げ用の凹凸が形成されると共に前記スリットを基
   準として山折り，谷折りされて折り畳まれ、更に、前記
   スリット以外の部位は連結されていることを特徴とする
   ハニカム構造体。
2. 【請求項２】 前記折り曲げ用の凹凸は、少なくとも一
   対の平行な面を形成するものであることを特徴とする請
   求項１に記載したハニカム構造体。
3. 【請求項３】 シート材の所定部位にスリットを形成す
   る工程と、シート材に形成されたスリットに対し略直交
   する方向に折り曲げ用の凹凸を形成する工程と、スリッ
   トを基準としてシート材を山折り，谷折りに折り畳む工
   程とを含むハニカム構造体の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載したハニカム構造
   体を外筒に挿入してなるハニカム組立体。