JPH03178338A - 触媒コンバータ用ハニカム体の製造方法 - Google Patents

触媒コンバータ用ハニカム体の製造方法

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JPH03178338A
JPH03178338A JP1315182A JP31518289A JPH03178338A JP H03178338 A JPH03178338 A JP H03178338A JP 1315182 A JP1315182 A JP 1315182A JP 31518289 A JP31518289 A JP 31518289A JP H03178338 A JPH03178338 A JP H03178338A
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corrugated
strip
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strip material
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Yuichi Ono
裕一 小野
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Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、金属製(メタル製)の触媒コンバータの主要
な構成要素である各種の触媒を担持するためのメタル製
ハニカム体の製造技術に関する。より具体的には、自動
車の排気ガスの浄化手段として排気管の途中に介装され
て使用される触媒コンバータ用のハニカム体の製造技術
に関して、特に厳しい使用温度の条件のもとでも熱膨張
や熱応力による変形や破損に対して優れた耐久性を有す
るハニカム体の経済性、効率性に冨んだ製造技術に関す
るものである。
(従来の技術) この種の金属製の触媒コンバータはセラミック製のもの
と比較して製造の容易性、耐久性などの特性に優れてい
ることからさかんに研究されている。以下、典型的な応
用分野である排気ガスの浄化用触媒コンバータを例にし
て説明する。
般に、排気ガス浄化用触媒コンバータは、耐熱性の薄肉
鋼板からの平板状帯材と前記薄肉鋼板を波形成形した波
板状帯材とを、相互に当接部を有するように重積し、こ
れを−枯渇巻状に巻回積層するか、あるいは階層状に重
積して製作した軸方向に排気ガス通路のための多数の網
目状通気孔路を有するハニカム状積層体(以下、ハニカ
ム体という。)と、前記ハニカム体を填装し固着するた
めの両端が開口した筒状の金属ケースから構成されてい
る。
また、最后においては、従来のコーディエライト系セラ
ミック担体との価格競争面からハニカム体を填装し強固
に固着するための金属ケスを特別に使用しないもの、即
ち金属製ハニカム体のみで排気ガス浄化用触媒コンバー
タを構成しようとする動きがある。この場合、金属ケス
を使用しないことから、金属ケースの製作コスト、金属
ケースと金属製ハニカム体の填装、固着コスト、いわゆ
るキャンニングコストなどが削減され、大幅なコストメ
リットが生じるのはいうまでちないことである。
そして、この種のメタル製排気ガス浄化用触媒コンバー
タにおいて前記ハニカム体と金属ケース、及びハニカム
体を構成する平板状帯材と波板状帯材とは、排気ガス自
体の高温度及び排気ガスとハニカム体の壁面に担持され
た浄化用触媒(Pt、 Pd、 Rhなど)との発熱反
応などによる熱膨張や熱的応力に耐えるように、また自
動車走行時の振動などに耐え得るように溶接やろう接、
あるいは機械的な係合手段などにより固着される。
例えば、溶接やろう接などの接合手段の欠点(非生産性
、コスト増など)を回避しようとして提案されている機
械的な係合手段としては、次のようなものがある。
・一方の帯材(平板または波板)に所定の幅にわたり隆
起部(または突出部)を、他方の帯材に凹部(または穴
部)を設けて両者の嵌合により両帯材の軸方向への移動
を防止しようとするもの(特公昭60−27807号公
報)、・ハニカム体の外側からハニカム体の中心に向け
てバーリングパンチを挿入して貫通孔を穿設し、その際
に形成されるバーリングの嵌合により平板状帯材と波板
状帯材を固定しようとするもの(特開昭6:l−107
750号公報)、・平板状帯材に所望の数の爪を穿設し
、一方波板状帯材に孔を形成し、核用と孔を嵌合して両
帯材を係止しようとするもの(実開昭6444030号
公報)、 などがある。
しかしながら、これらのハニカム体を構成する平板状帯
材と波板状帯材との係合手段は、係合部の形成法や係合
作業が煩雑であったり非生産的であったりして改良の余
地を残すものである。
(発明が解決しようとする課題) メタル製排気ガス浄化用触媒コンバータの主要な構成e
素であるハニカム体は、排気ガス自体の高い温度や排気
ガスと触媒層との接触反応による発熱という高1品雰囲
気下で、ハニカム体の軸方向(排気ガスの流入・’(A
E出方向1通過方向)へ大きく変位しようとする。特に
、ハニカム体の軸心部は排気ガスの流速が外周部より速
いため触媒層との接触反応が進行して高温になり、中心
部が外方へ突出する(スコーピングまたフィルムアウト
ともいわれる。)ようになる。
前記したようにしてハニカム体においては、ハニカム体
を構成する平板状帯材と波板状帯材は相互に変位して層
間剥離を起こすが、−旦剥離が生じるとエンジンや路面
からの振動も加わり、剥1iiI傾向は助長される。ま
た剥離の生起とともに、ハニカム体の強度低下はもとよ
りハニカム体を構成する平板または波板状帯材のヒビ割
れ、亀裂、破損が生じ、長期に亘り排気ガス浄化用触媒
コンバータとしての性能を発揮することができなくなる
本発明は、効率的なハニカム体の製造技術との関連で、
その製造プロセスの中で平板状帯材と波板状帯材の係合
手段がどうあるべきかを検討することにより案出された
ものである。
本発明は、巻回タイプのハニカム体の連続的な′3A造
システムにおいて経済的かつ生産的な係合手段を採用し
、長期に亘り十分な排気ガス浄化能を発揮することがで
きる触媒コンバータ用ハニカム体の製造技術を提供する
ことを目的とする。
[発明の構成1 (課題を解決するための手段) 本発明を概説すれば、本発明は、薄肉金属板の平板状帯
材と波板状帯材を巻回積層して触媒コンバータ用のハニ
カム体を製造する方法において、 [il 前記平板状帯材と波板状帯材を相互に当接する
ように重積すること、 (ii1両帯材3、切欠片を有する係合手段の波形の頂
部領域において、両帯材の重積物を切欠くことにより切
欠片を有する係合手段を形成して両帯材を係合させるこ
と、 (iii1次いで係合固定された両帯材を巻回積層して
巻回タイプのハニカム体とすること、 の工程からなることを特徴とする触媒コンバータ用ハニ
カム体の製造方法に関するものである。
(実施例) 以下、本発明の構成ならびに実施例を図面を2j jl
Q シて詳しく説明する。なお、本発明は図示のものに
限定されないことはいうまでもないことである。
前記したように1本発明の触媒コンバータ用ハニカム体
の製造方法における最大の技術的特徴は、巻回タイプの
ハニカム体の製造工程、特に連続的な巻回タイプのハニ
カム体の製造工程において、ハニカム体を構成する平板
状帯材と波板状帯材の係合手段を合理的に組込んだとい
う点にある。そのために、本発明においては該両帯材を
係合させるに際して、 (イ)平板状帯材と波板状帯材を、両帯材が相互に当接
する波板状帯材の波形の頂部領域においてのみ形成され
た係合手段により係合させること、 (ロ)該係合手段が、両帯材の重積物を同時に切欠くこ
とにより形成された切欠片を有する係合手段であること
、 という技術的構成を採用する。
第1図は、本発明の前記した係合手段を組込んでなる巻
回タイプのハニカム体の製造工程を示すものである。
第1図に示されるように、巻回タイプのハニカム体fl
)は、次のようにして製造される。
(i)平板状帯材(Illと波付ローラfAl により
波付された波板状帯材(12)は、切欠係合用ローラ(
Bl に供給される直前に、両帯材は相互に当接するよ
うに重積される。
(11)次いで、波板状帯材(12)の波のf6部で相
互に当接する両帯材ill、121の重積物は切欠係合
用ローラfBlのオス側fB−11とメス側(B−21
の間に挿入、供給され、当接部である波板状帯材(12
)の波形の頂部領域において切欠片を有する係合手段(
alが形成される。
切欠片を有する係合子jH(a)の形成:′i、第2図
に示されるように、オス型にあたる切欠係合用ローラ1
B−11の周囲に切欠片形成用刃(d)を設け、一方メ
ス型にあたる切欠係合用ローラfB−21に該切欠片形
成用刃fd)の受容部(図示せず)を設けた一対の切欠
係合用ローラf131の間に両帯材のiR重積物供給す
ることにより行なわれる。図示されるようにメス型にあ
たる切欠係合用ローラ(B−21の外周面を波板状帯材
(I2)の波形と同様の波形状のものにし、かつ該波形
の頂部に切欠片形成用刃(diの受容部を設けることに
より、両帯材の重積物が正確に搬送されるとともに波板
状帯材(12)の波形の頂部において切欠片を有する係
合−L段fal が形成される。この工程により、平板
状帯材(11)と波板状帯材(12)は切欠片(blを
有する係合手段fa)により強固に係合固定される。
(i i ilそして、係合固定された両帯材(tt、
 +2+は一括して巻回積層され、巻回タイプのハニカ
ム体(1)(係合手段は図示せず)が製造される。なお
、両帯材(11,12)の在回積j・コにより排気ガス
の通路となる多数の川「−1状通気TL路(13)は自
動的に形成される。
次に、特に切欠片を百する係合手段の構成について説明
する。
第3図は、前記製造工程により製造された第の実流態様
に基づくハニカム体(11を構成する平板状帯材(11
)と波板状帯材(I2)の係台状悪を示す図である。第
3図に示されるように、本発明においては、両帯材(1
1,+2)は相互に当接する波板状帯材(12)の波形
の頂部領域においてのみ形成された係合手段(al に
より係合される。第4図は、第3図のI−1線断面図で
あり、本定明の係合手段(a)は切欠片[b)をイ1す
るものであるが、該Uノ欠片fblの形成時に必然的に
切欠孔(elがIF□成される。詑切欠孔(c)は後沌
するように極めて重要な機能を眼たすものである。また
、該切欠片ibl により、平板状帯材1ll)と波板
状帯材(12)の層間剥離が効果的に防止され、スコー
ビングの問題を解消する。
本発明において、両帯材(tt、 121の係合手段で
ある波板状帯材(12)の頂部領域において形成される
切欠片iblを有する係合手段(alは、所望の態様で
形成すればよい。
例えば、切欠孔fclの大きさや形状は任、邑のもので
あり、切欠片+b+の形状ち任へのものでよい。また、
両帯材(11,12)がち接する一箇所の当接部をみた
とき、これら帯材の幅方向(ハニカム体としたときの軸
方向)における切欠片fbl の形成個数も所望のもの
でよい。更に、両帯材が当接する全ての部位に係合手段
ialを形成してちよいし、所定の間隔をおいて形成し
てもよい。
なお、この種の排気ガス洋化用触媒コンバタにおいて、
ハニカム体+11の中心部の排只ガス流が周辺部より速
く触媒との発熱反応が進行するため、中心部の熱応力に
よる王、スコーピングが著しいものとなるので、ハニカ
ム体(1)の中心部に多くの係合手段(al を形成す
ること好ましい。これは、本発明において切欠片(bl
を有する係合手段ial を形成するとき、同時に切欠
孔(cl も形成されるため、該切欠孔(el により
中心部の高7Qガスをハニカ11体の周辺部;こ拡散さ
せることができ、ハニカム体内部の温度分711.1品
度勾配をより均一にすることができるためである。この
ことの意衣は重要であり、ハニカム体内部の高度分布が
より均一化されることにより熱応力の局在化が++n止
されてスコービングが低下し、またより均一な触媒反応
(1’−J −なi′a化能力)を確保することができ
る。
更に、本発明において、ハニカム体を(14成する平板
状帯材と波板状帯材との当接部は、相間?11離をより
低減させるために、当接部の令域あるいは一部をろう接
や1接などの同前手段に5上り同前してもよいことはい
うまでちないことである。例えば、第)[ヌ1に示され
るハニカム体の・’A Nプロセスシこjjいで、ろう
+4箔を・Ii〜状117材(illと波板状帯材(1
2)の中間に配置させ、巻回成形後に加熱処理すればよ
く、その固着手段は適宜のものでよい。
また、本発明において、ハニカム体を構成する平板状帯
材と波板状帯材に負荷さiる大きな熱応力に基づく変形
力を効果的に吸収・緩和させるために、該平板状帯材と
して波板状帯材の(j1形より小さいピッチ幅と波高の
波形を有するものを法用することができる。
第5図は、本発明の第二の実施態様に基づく平板状帯材
(illと波板状帯材(12)の係合状態を示す第4図
相当図である。
本発明において、波板状帯材(12)として正弦波形、
円弧をつないだ波形、ギザギザ状波形などの種々の波形
を有するものを使用することができるが、第5図のもの
は台形波を有するものが示されている。このような台形
波を有する波板状帯材(12)は、平板状帯材(il)
との係合において係合させ易いという効果がある。
本発明において、前記したように切欠片(blを有する
係合手段fa)を波板状帯材(12)の波形の頂部領域
においてのみ形成するという技術的構成を法用している
ため、第1図に示されるように該係合手段fal を極
めて簡便かつ効率的に行なうことができる。また、該係
合手段falの形成後、第1図に示されるように直ちに
両帯材fll、121は係合固定された状態で巻回積層
されるため、巻回操作時に波板状帯材(12)の波形が
変形したりすることがない。このことの意義は重要で、
巻回積層時に波板状帯材(12)の波形が変形してしま
うと、各巻回層間の不均一(平板状帯材間の波板状帯材
が変形し、波の高さが不均一になることに起因)による
触媒担持量の不均一、排気ガス流の通過抵抗の不均一な
どがおこり、品質の一定した排気ガス浄化用触媒コンバ
ータを製造することができない。
本発明において、前記平板状帯材(Illとして、例え
ばFe−Cr2O%−AJ25%の耐熱性のステンレス
鋼、あるいはこれに耐酸化性を改善するために希土類を
加えた耐熱性のステンレス鋼などの厚さ0.03mm〜
0.1mmのものが、そして波板状帯材(12)として
前記平板状帯材(11)をフォーミングギアの間を通過
させるなどして波付加工したものが使用される。各帯材
にAβを含有したステンレス鋼を用いると、熱処理によ
り帯材表面にウィスカー状のAQt03が析出し、これ
が排気ガス浄化用触媒を強固に担持するため好ましいも
のである。
本発明において、第1図に示される態様で製作された巻
回タイプのハニカム体fl)は、それ自体で排気ガス浄
化装置として使用することができる。そのような場合、
巻回積層時に、ハニカム体の最外周部に平板状帯材fl
llを所望の回数だけ沓回し、金属ケースの代りとして
もよい。更に、第5図に示されるように別体の筒状金属
ケースにハニカム体を填装し、固着してtJE気ガス浄
化用触媒コンバータ(C) としてもよい。
前記金属ケースの素材として、+iii記ハニカム体と
間柱の師1熱鋼を用いてらよいし、両全き耐食性に冨む
ものを用いてもよい。また、外側部分の金属材料を内側
部分より耐熱耐食性に冨むものとした二重構造のもの、
具体的には内側部分にフェライト系ステンレス鋼を、外
側部分にオーステナイト系ステンレス鋼を用いたクラツ
ド鋼などを用いても良い。
【発明の効果1 本発明のハニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯材
との係合工程を含む巻回タイプの触媒コンバータ用ハニ
カム体の製造技術は、次のような優れた効果を奏する; (il平板状帯材と波板状帯材の係合固定を両帯材3、
切欠片を有する係合手段の波形の頂部領域において切欠
片を有する係合手段で行なうものであるが、該係合手段
の形成と係合固定を切欠き加工により同時に行なえるた
め極めて経済的かつ効率的である。従って、ハニカム体
の製造プロセスにおいて、該係合手段のJf3成工程と
係合作業が律速段階とならず極めて生産的である。
(2)平板状帯材と波板状帯材との係合固定を巻回積層
工程の直前に行なうため、巻回積層時に波板状帯材の波
形が変形せず、常に定の品質(巻回巻数、巻回物の直径
、セル密度など)を有する巻回タイプのハニカム体が効
率よく生産される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の巻回タイプの触媒コンバータ用ハニカ
ム体の製造フローシートである。 第2図は切欠片を有する係合手段の形成法を示す要部拡
大図である。 第3図は本発明の第一の実施態様に基づく平板状帯材と
波板状帯材の係合状態を示す図であり、第4図は第3図
の1−1線断面図である。 第5図は本発明の第二の実施態様に基づくf板状帯材と
波板状帯材の係合状態を示す第4図相当図である。 第6図は金属ケース内に巻回タイプのハニカム体を填装
し、固着して製作した触媒コンバタの正面図である。 A ・ 波付ローラ ・切欠係合用ローラ 13−1 ・切欠係合用ローラ B−2−・切欠係合用ローラ 触媒コンバータ ハニカム体 11  ・・平板状帯材 12  ・波板状帯材 13・・網目状通気孔路 係合手段 b〜 切欠片 C・切欠孔 切欠片Ir5成用刃 (オス) (メス) 許 出 願 人 臼井国際産業株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、薄肉金属板の平板状帯材と波板状帯材を巻回積層し
    て触媒コンバータ用のハニカム体を製造する方法におい
    て、 (i)前記平板状帯材と波板状帯材を相互に当接するよ
    うに重積すること、 (ii)両帯材が当接する波板状帯材の波形の頂部領域
    において、両帯材の重積物を切欠 くことにより切欠片を有する係合手段を 形成して両帯材を係合させること、 (iii)次いで係合固定された両帯材を巻回積層して
    巻回タイプのハニカム体とするこ と、 の工程からなることを特徴とする触媒コンバータ用ハニ
    カム体の製造方法。 2、切欠片を有する係合手段の形成が、両帯材が当接す
    る波板状帯材の全ての波形の頂部領域において行なわれ
    るものである請求項第1項に記載の触媒コンバータ用ハ
    ニカム体の製造方法。 3、切欠片を有する係合手段の形成’が、両帯材が当接
    する波板状帯材の一部の波形の頂部領域において行なわ
    れるものである請求項第1項に記載の触媒コンバータ用
    ハニカム体の製造方法。 4、切欠片を有する係合手段の形成密度が、ハニカム体
    の中心部分の側が大きくなるようにしたものである請求
    項第1項に記載の触媒コンバータ用ハニカム体の製造方
    法。 5、平板状帯材が、波板状帯材の波形よりも小さい波形
    を有するものである請求項第1項に記載の触媒コンバー
    タ用ハニカム体の製造方法。 6、波板状帯材の波形が、台形波である請求項第1項に
    記載の触媒コンバータ用ハニカム体の製造方法。
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