JP2569975B2 - 排気ガス浄化触媒用メタル担体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気ガス浄
化触媒に用いられるメタル担体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気ガス浄化触媒用メタル担体として、
例えば特開昭５６−４３７３号公報などにみられるよう
に、平板と波板とを重ねてロール状に巻回してハニカム
体を形成し、そのハニカム体を金属製外筒内に収納した
ものが知られている。このメタル担体では、ハニカム体
のハニカム通路表面にアルミナなどからなる触媒担持層
が形成され、その触媒担持層に貴金属触媒が担持されて
排気ガス浄化触媒となる。そして内燃機関の排気通路に
配置され、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化す
る。

【０００３】なお、限られた体積中にできるだけ多くの
ハニカム通路の面積を確保するのが望ましいことから、
波板及び平板の厚さは強度を維持できる範囲でできるだ
け薄くされている。そして波板と平板及び外筒とハニカ
ム体とは、通常ロウ付けによって一体的に接合されてい
るが、工数が多大で生産性が悪く、かつロウ付け部分が
腐食し易いという不具合がある。そこで特開昭６３−２
９９８７５号公報や特開平１−１７６４５４号公報に
は、拡散接合により平板と波板の接触部を接合する方法
が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで拡散接合法に
おいては、接触点で被接合物どうしが互いに圧接してい
ることが望ましい。ところが上記ハニカム体では、平板
と波板とは薄板から形成された柔軟な構造であり、接触
点における圧接の力が弱い。また圧接の力は巻回の力の
みであり、外筒とハニカム体との接触点にはほとんど圧
接の力が作用していない。そのため拡散接合の強度が不
十分となり、メタル担体として使用時に熱応力の作用に
より破損する恐れがあるため、拡散接合法は用いられて
いないのが現状である。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、接触点における圧接の力を増大させ、拡散接合の
強度を増大させることを目的とする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題及び作用】上記課題を解
決する本発明のメタル担体の製造方法は、平板と波板を
重ねてロール状に巻回してハニカム体を形成する第１工
程と、ハニカム体をハニカム体の軸長より短い軸長の外
筒に挿入し外筒の少なくとも一端からハニカム体を突出
させる第２工程と、外筒から突出したハニカム体を軸方
向から押圧するとともに平板と波板及びハニカム体と外
筒のそれぞれの接触部分を拡散接合する第３工程と、を
行うことを特徴とする。

【０００７】第１工程では、平板と波板とを重ねた状態
でロール状に巻回されてハニカム体が形成される。波板
は、通常平板と同材質で同一板厚を有し、平板を波形状
に曲折して形成されている。この波板及び平板は、従来
と同様に例えばＡｌ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、ステンレス鋼な
どから形成される。そして前記したように限られた体積
中にできるだけ多くのハニカム通路の面積を確保するこ
とが好ましいことから、板厚は５０μｍなど強度を維持
できる範囲で極力薄くするのが好ましい。

【０００８】第２工程では、上記ハニカム体が外筒に挿
入される。外筒は例えばステンレス鋼など従来と同様の
材質から形成することができ、その板厚は従来と同様に
１〜２ｍｍ程度である。ここで外筒の軸長はハニカム体
の軸長より短くされるため、ハニカム体は少なくとも一
端が外筒から突出する。本発明の特色をなす第３工程
は、外筒から突出したハニカム体を軸方向から押圧しな
がら拡散接合する工程である。すなわち軸方向の押圧に
よりハニカム体には径方向に拡がる力が作用し、平板と
波板との接触圧力及びハニカム体と外筒との接触圧力を
高めることができる。したがって拡散接合強度を増大さ
せることができる。また、主として波板が変形して平板
と波板の接触面積が増大し、これによっても拡散接合強
度が増大する。

【０００９】さらに、ハニカム体の外筒から突出した部
分では軸方向の押圧により座屈が生じ、その部分での平
板と波板の接触面積が特に増大する。したがってその部
分の拡散接合強度が特に強力となり、担体の軸方向端面
を特に強化することができる。さらにその端部は拡径す
るように変形するため、外筒端面とも圧接し機械的な結
合を得ることもできる。なおこの意味から、ハニカム体
は軸方向の両端面で外筒から突出するように構成するこ
とが望ましい。また、押圧治具の形状を例えば円錐形状
とすれば、ハニカム体の端面では中心から外側へ向かう
加圧力が作用し、ハニカム体端部は一層拡径しやすくな
る。

【００１０】拡散接合条件は、真空下あるいは窒素ガス
などの非酸化性ガス雰囲気下で、例えば１０００〜１４
００℃に加熱する従来と同様の条件で行うことができ
る。

【００１１】

【発明の効果】すなわち本発明のメタル担体の製造方法
によれば、平板と波板及びハニカム体と外筒の拡散接合
強度が、充分実用に供することができる程度に増大す
る。したがって従来のロウ付けを行わなくてもよくな
り、耐食性が向上する。また押圧による変形により、ハ
ニカム体内の排気ガスの流れが乱れて層流から乱流に変
わるため、ハニカム体内の触媒と接触する確率が高まり
浄化作用が向上する。さらにハニカム体端部の変形によ
り、ハニカム体は機械的に外筒に係止された状態とな
り、かつ平板と波板にも相互に機械的な絡み合いが生じ
るので、拡散接合の他に機械的な結合力が生じ一層強固
に結合される。

【００１２】

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （第１工程）厚さ５０μｍのステンレス鋼から形成され
た波板１０及び平板１１を用意し、重ねてロール状に巻
回してハニカム体１を形成する。このとき最外周に波板
１０がくるように巻回する。得られたハニカム体１は、
直径８０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱形状である。 （第２工程）次に厚さ１ｍｍのステンレス鋼から、内径
８０．５ｍｍ、高さ９８ｍｍの円筒状に形成された外筒
２を用意し、ハニカム体１を挿入する。このときの要部
拡大断面図を図３に示す。外筒２の内径はハニカム体１
の直径より僅かに大きいので、ハニカム体１に変形は生
じず、波板１０及び平板１１は第１工程で巻回された形
状を維持している。そして外筒２の軸長はハニカム体１
の軸長より短いので、外筒２の両端部からハニカム体１
が突出した状態とする。 （第３工程）その状態で全体を真空下で１３００℃に加
熱すると同時に、図１に示すようにハニカム体１の両端
部から軸方向に０．５ｋｇ／ｃｍ² の力で加圧する。こ
れによりハニカム体１は拡径するように変形し、その状
態で拡散接合により波板１０と平板１１が、最外周の波
板１０と外筒２とが接合される。

【００１３】ここでハニカム体１は加圧により図４に示
すような変形が生じる。すなわち、波板１０の波の頂部
は断面Ｖ字形状からＵ字形状となり、平板１１及び外筒
２との接触面積が増大する。また接触部分では加圧によ
り両者が強く圧接された状態となる。したがってその状
態で拡散接合することにより、従来に比べて接合強度が
著しく増大する。

【００１４】さらに、軸方向の両端部では、加圧の力で
図２に示すようにハニカム体１の座屈が生じ、外筒２の
内径より大きな拡径部１２が形成される。したがってハ
ニカム体１と外筒２とは、両端の拡径部１２で機械的に
係止された状態となる。また拡径部１２では、波板１０
と平板１１は相互に複雑に絡み合った状態となる。した
がってこの拡径部１２の存在により、拡散接合にさらに
機械的な結合が加わるため、ハニカム体１と外筒２の接
合強度が一層向上する。

【００１５】すなわち、本実施例のメタル担体の製造方
法によれば、拡散接合法を利用して使用時の熱応力にも
耐え得る高い強度でハニカム体と外筒を接合することが
できるので、ロウ付けによる接合を不要とすることがで
き、工数を低減できるばかりかメタル担体の耐食性を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第３工程における加圧方法の説明図で
ある。

【図２】本発明の第３工程後のメタル担体の状態を示す
説明図である。

【図３】ハニカム体を外筒に挿入した状態の要部断面図
である。

【図４】本発明の第３工程後のメタル担体の要部断面図
である。

【符号の説明】

１：ハニカム体 ２：外筒 １０：波板 １１：
平板 １２：拡径部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板と波板を重ねてロール状に巻回して
   ハニカム体を形成する第１工程と、該ハニカム体を該ハ
   ニカム体の軸長より短い軸長の外筒に挿入し該外筒の少
   なくとも一端から該ハニカム体を突出させる第２工程
   と、該外筒から突出した該ハニカム体を軸方向から押圧
   するとともに該平板と該波板及び該ハニカム体と該外筒
   のそれぞれの接触部分を拡散接合する第３工程と、を行
   うことを特徴とする排気ガス浄化触媒用メタル担体の製
   造方法。