JPH03193335A - 耐熱構造体の製造方法および耐熱構造体 - Google Patents

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、高温環境下で使用される耐熱構造体およびそ
の製造方法に関する。

すなわち、外筒とハニカム構造のロール体とからなり、
例えば、自動車エンジン等の排気ガスを清浄化する触媒
コンバータに用いられ、担持母体として触媒が付着され
る、耐熱構造体およびその製造方法に関するものである
。

「従来の技術］ このような耐熱構造体は、外筒と、外筒内に挿入接合さ
れたハニカム構造のロール体とからなっている。係るロ
ール体には、従来、帯状の波板材と平板材の２種類の基
材が１組として用いられていた。そして係る基材１組の
みをつまり１枚の波板材と１枚の平板材のみを用い、両
者を端をそろえて束ね交互に巻き付けて接合し、もって
ハニカム構造のロール体としていた。

又最近、同様に２種類の基材を１組として用いるものの
、これらの複数組を用い、それらの端をそろえて束ね交
互に巻き付けて接合し、もってハニカム構造のロール体
とする技術も開発されていた。

「発明が解決しようとする課題」 ところでこのようなロール体を用いた耐熱構造体にあっ
ては、従来次の問題が指摘されていた。

まず上述の前者たる１組の基材のみを用いた従来例、つ
まり波板材と平板材を各１枚ずつ用いた従来例にあって
は、次のとおり。

第１に、剥離および潰れが発生し易かった。すなわち、
外筒と挿入接合されたハニカム構造のロール体の外表面
との接合・接触面積が大であり、外筒に対し最外周の波
板材又は平板材が広い接触面積でろう付等にて接合され
てなり、応力が外筒面に略沿った方向に作用していた。

そこでこのような耐熱構造体では外筒とロール体間に応
力が集中しやすく、ろう付等による接合強度が弱い場合
には両者間が剥離してしまい、又逆にろう付等による接
合強度が強い場合にはロール体が応力を吸収しそのハニ
カム構造が潰れてしまうことがあった。

第２に、真円状その他の所定形状に成形することが容易
ではなかった。すなわち特に大きなものの成形に際し、
このような波板材と平板材の長さが長く何回も繰り返し
巻き付けられるので、波板材は巻き取り力が直接的かつ
集中的に加わって変形し易かった。もってこの耐熱構造
体では、そのハニカム構造のロール体を正確に真円状そ
の他の所定形状に成形することが、容易ではなかった。

第３に、波板材と平板材とを精度高く位置決めすること
も容易ではなかった。すなわち、前述のごとく基材たる
各１枚の波板材と平板材の長さが長いので、特に大きな
ものの成形に際し、まず両者を正確に端をそろえて積み
重ねることが容易でなく、又例え正確に重ねられたとし
ても次の巻き付けに際しその位置決めが狂うこともあっ
た。もってこの耐熱構造体ではハニカム構造のロール体
において、波板材と平板材が精度高く位置決めされてい
ないことが多々あった。

第４に、正確に同一大きさ等のものが得られに（り、製
品にばらつきが生じ易かった。すなわち、前述のごとく
各１枚で長い波板材と平板材を何回も繰り返し巻きつけ
るので、その際巻き取り力が強過ぎきつく巻き過ぎると
成形されたハニカム構造のロール体が予定のものより小
さくなり、逆に巻き取り力が弱過ぎ緩く巻き過ぎるとロ
ール体が予定のものより大きくなるという難点があった
。

このように巻き取り力の強弱等微妙な巻き取り条件次第
で、予定した同一大きさ・形状のロール体が得られなく
なることが多々あり、耐熱構造体は製品にばらつきが生
じやすかった。

各１枚ずつの波板材と平板材を用いた従来例にあっては
、このような第１．第２．第３．第４の問題点が指摘さ
れていた。

次に前述の後者たる最近開発された技術については、次
のとおり。

この技術は、上述した従来例の問題点を解決すべく開発
されたものであり、１組の波板材と平板材を複数組用い
ることにより、上述した第１．第２、第３．第４の各問
題点はかなり解消されるものの、次の第５．第６の問題
点が指摘されていた。

すなわち第５に、依然として２種類の基材が用いられる
ので、コスト面に難点があった。すなわち、上述の従来
例は勿論のことこの最近開発されり技術にあっても、ハ
ニカム構造のロール体の基材としては波板材と平板材の
２種類が必要であり、このような耐熱構造体は、基材点
数が多くもって基材コスト、作業コスト等がかさむとの
指摘があった。

第６に、特に巻き始め位置つまり中心位置における位置
決めが容易でなく、成形が困難化するとの指摘があった
。すなわち、各基材の巻き始め位置つまりハニカム構造
のロール体の中心位置は、成形の基準となるものである
が、係る位置にて基材たる波板材と平板材の複数組の端
をすべてそろえ正確に位置決めすることは容易でなかっ
た。このように基材が複数組なので、その巻き始め位置
・中心位置での位置決めが容易でな（所定形状とするこ
とも容易でないので、この耐熱構造体にあってはロール
体の成形が困難であるとの指摘があった。

従来の耐熱構造体では、このような点が指摘されていた
。

本発明は、このような実情に鑑み上記した従来の多くの
問題点をすべて解決すべくなされたものであって、所定
の１種類の基材を複数枚交互に位置させて重ね、接合状
態にされた中央部付近を中心に巻き付けてハニカム構造
のロール体としてなることにより、第１に剥離、潰れが
防止され、第２に正確に所定形状に成形でき、第３に各
基材の位置決め精度も高く、第４に正確に同一大きさ等
のものが得られるとともに、更にこれらと同時に、第５
に１種類の基材が用いられ、第６に特に中心位置での基
材の位置決めも容易である、耐熱構造体の製造方法およ
び耐熱構造体を提案することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 この目的を達成する本発明の技術的手段は、次のとおり
である。

まず請求項１については次のとおり、すなわちこの耐熱
構造体の製造方法は、準備工程２重合工程、成形工程、
最終工程を有してなる。

準備工程では、帯状の基材が準備され、この基材はほぼ
中央部を境として、一方側には所定波形の凹凸が連続的
に折曲形成され他方側はこれとは異なる形状に形成され
てなる。

重合工程では、該基材が複数枚、一方側と他方側とをそ
れぞれ交互に位置させかつ中央部をほぼそろえて、積み
重ねられる。

成形工程では、このように重ねられた該基材が、そのほ
ぼ中央部が接合状態とされ、かつ中央部付近を中心とし
て巻き付けられ、もってハニカム構造のロール体とされ
る。

しかる後最終工程では、該ロール体が外筒内に挿入され
るとともに両者間が接合される。

又請求項２については次のとおり。すなわちこの耐熱構
造体は、外筒と、該外筒内に挿入接合されたハニカム構
造のロール体とからなる。

該ロール体としては、ほぼ中央部を境として一方側には
所定波形の凹凸が連続的に折曲形成され、他方側はこれ
とは異なる形状に形成されてなる帯状の基材が、複数枚
用いられている。そしてこれらの該基材が、一方側と他
方側を交互に位置させそろえて重ねられるとともに、該
基材のほぼ中央部が接合状態とされ、かつ中央部付近を
中心にロール状に巻き付けられてなる。

「作　　用」 本発明は、このような手段よりなるので次のごとく作用
する。

まず請求項１の製造方法にあっては、準備工程。

重合工程、成形工程、最終工程を辿り、耐熱構造体が製
造される。すなわち、所定の基材を複数枚、一方側と他
方側を交互に位置させて重ね、かつ接合状態にされた基
材の中央部付近を中心に巻き付けてハニカム構造のロー
ル体とし、外筒内に挿入接合してなる。又請求項２の耐
熱構造体はこのように製造され、所定の基材を複数枚同
様に重ね、接合状態にされた中央部付近を中心に巻き付
けられたロール体が、外筒内に挿入接合されてなる。

そこで第１に、応力は外筒面に対し大きく傾斜した方向
からロール体の基材に作用するとともに、複数枚の基材
に分散する。そこでこの耐熱構造体は、外筒とロール体
間が剥離しに（く、ロール体のハニカム構造の潰れも防
止される。

第２に、巻き取り力が各基材に分散して加わるので、そ
の変形も少ない。そこでこの耐熱構造体のロール体は、
真円度の高いもの等所定形状に成形される。

第３に、各基材は長さが短いので、まず容易に中央部を
ほぼそろえて重ねられ、又巻き付は時その中央部を中心
に巻き付けられるため、その位置決めが狂うこともない
。もってこのロール体は各基材が精度高く位置決めされ
てなる。

第４に、各基材は長さが短く巻き取り量も少ないので、
巻き取り力の強弱等に左右されにくい。

そこでこのロール体は正確に同一大きさのもの等が得ら
れる。

そして本発明にあっては、これらの各点とともに次の各
点も実現される。

すなわち第５に、この耐熱構造体は、ロール体に用いら
れる基材が所定の１種類だけと少ない。

第６に、各基材は接合状態にされた中央部付近を中心に
巻き付けられる。そこで特に、巻き始め位置つまり中心
位置にて各基材が正確に位置決めされるので、このロー
ル体そして耐熱構造体は成形が容易である。

第７に、この耐熱構造体は、少なくともロール体の中心
位置を接合状態にするとともに、ロール体と外筒間を接
合することにより、成形可能である。

さらに、基材は枚数が多く、かつそのほぼ中央部がロー
ル体の中心位置付近を通り、両端が外筒に接合固定され
てなる。そこでこの耐熱構造体は、安定した構造よりな
り耐久性に優れている。

「実　施　例」 以下本発明を、図面に示すその実施例に基づいて詳細に
説明する。

図面は、本発明に係る製造方法および耐熱構造体の実施
例の説明に供する正面図である。まず製造方法について
、準備工程１重合工程、成形工程。

最終工程の順に説明し、それから耐熱構造体について説
明する。

準備工程については次のとおり。

第１図は、準備工程の説明に供し用いられる基材を示す
。

準備工程では帯状の基材１が準備され、この基材１は、
ほぼ中央部１１を境として、−吉例１□には所定波形の
凹凸が連続的に折曲形成され、他方側１３はこれとは異
なる形状に形成されてなる。

これらについて詳述すると、基材１は素材として耐熱性
の金属箔の帯状のものが用いられ、その−吉例１□には
、適宜選択された所定ピッチと高さの直線的な波形の凹
凸が、コルゲート加工、プレス加工等により連続的に折
曲形成されてなる。

基材１の他方側１．は、このような波板状の一方側１□
とは異なる形状に形成されてなり、例えば図示のごとく
平坦な平板状に形成され、又例えば、−吉例１□の波板
状とは異なるピッチ若しくは高さの直線的な波形の凹凸
がコルゲート加工、プレス加工等により連続的に折曲形
成された、異なる波板状に形成されてなる。

つまりこの準備工程で準備される基材１は、１種類であ
り、かつその−吉例１．が適宜選択された所定の波板状
よりなり、他方側１．が平板状又は異なる大・小の波板
状よりなる。　準備工程は、このようになっている。

次に重合工程について述べる。

第２図は、重合工程および成形工程の説明に供し、積み
重ねられた基材１等を示す。

重合工程では、基材１が複数枚、−吉例１すと他方側１
３とをそれぞれ交互に位置させかつ中央部ＩＩをほぼそ
ろえて、積み重ねられる。

これらについて詳述すると、重合工程では、準備工程で
準備された基材１が例えば４枚程度積み重ねられる。そ
してその際、隣接する上下の基材１間で一方側１ｔと他
方側１３の位置が交互に逆になるように、積み重ねられ
る。又その際、各基材１の中央部１１の位置をほぼそろ
えて積み重ねられ、図示例では、隣接する上下の基材１
間で中央部１１の位置を若干交互に左右にずらしてそろ
え、もって各基材１の平板状の他方側１３の所定幅が上
下で対峙するようになっている。

なおこのような図示例によらず、各基材１の中央部１．
の位置を上下で完全に対峙すべくそろえるようにしても
よい。

重合工程は、このようになっている。

次に成形工程について述べる。

第３図は、成形工程および最終工程の説明に供し、外筒
２とロール体３とからなる耐熱構造体４を示す。

成形工程では、このように重ねられた基材１を、接合状
態にされた中央部ＩＩ付近を中心として巻き付け、もっ
てハニカム構造のロール体３とする。

これらについて詳述すると、重合工程で積み重ねられた
各基材１はまず、ほぼ各中央部ｌｌ付近で接合状態に止
められる。例えば第２図の例では、中央部１．付近で所
定幅にて対峙する平坦な他方側１１間が、ろう付、スポ
ット溶接等にて接合されるか、又は図示のごとく成形用
心棒５で上下から圧接されるか、これら双方を実施する
ことにより、各基材１がほぼ中央部１１付近で接合状態
に止められる。成形用心棒５は、図示のごとく断面半円
形のものの他、断面円形のもの断面三角形のもの断面四
角形のものその他各種形状のものが使用され、成形後ロ
ール体３から抜き取られる。

なお第２図の例によらず、各基材１の中央部１、が上下
で完全に対峙すべくそろえられた場合は、次のごとくな
る。すなわち、例えば各基材１の中央部１．付近の一方
側１□および他方側１３をすべて押圧して潰し平板状と
してから、ろう付等による接合、成形用心棒５による圧
接等を実施する。

しかしながらこれによらず、該部分を押圧して潰すこと
なくそのままつまり波板状部分はそのままとして、ろう
付等による接合、成形用心棒５による圧接等を実施する
ことも可能である。

さて図示例では、各基材１のほぼ中央部Ｉｌ付近がろう
付、成形用心棒５等により接合状態に止められた後、こ
のように止められた中央部ＩＩ付近を中心として、各基
材１の一方側１□および他方側１３が同方向に巻き取り
力が加えられ巻き付けられる。そして第３図中に示した
ごとく、全体が円、楕円等所定のロール状をなしかつハ
ニカム構造をなすロール体３が成形される。

なお、成形されたロール体３の接合については、更に、
ロール体３の各基材１間を接合するようにしてもよい。

すなわち、基材１の一方側１□と他の基材ｌの他方側１
３間の接触箇所を、すべて又は部分的に、ろう付、スポ
ット溶接等により接合してもよい。

成形工程は、このようになっている。

次に最終工程について述べる。

しかる後最終工程では、ロール体３が外筒２内に挿入さ
れるとともに両者間が接合される。すなわち、第３図に
示すごとく最終工程では、成形工程で成形されたロール
体３が外筒２内に挿入される。そしてロール体３と外筒
２間が、ろう付、スポット溶接等にて不動に接合される
。

最終工程は、このようになっている。

次に耐熱構造体４について述べる。

このような製造方法により、準備工程２重合工程、成形
工程、最終工程を辿り、第３図に示した耐熱構造体４が
製造される。

耐熱構造体４は、外筒２と外筒２内に挿入接合されたハ
ニカム構造のロール体３とからなる。ロール体３として
は、ほぼ中央部ＩＩを境として一方側１□には所定波形
の凹凸が連続的に折曲形成され、他方側ｌ、はこれとは
異なる形状に形成されてなる帯状の基材が、複数枚用い
られている。

そしてこれらの基材１が、−吉例１□と他方側１３を交
互に位置させそろえて重ねられるとともに、接合状態に
された中央部ＩＩ付近を中心にロール状に巻き付けられ
てなる。

これらについて詳述すると、図示のロール体３は、基材
１の波板状をなす一方側１□の各空間が、他の基材ｌの
平坦な他方側１３によって独立空間に区画されてなる。

もってロール体３は、各基材１の一方側１２と他方側１
３がセル壁を形成し、略三角形、略半六角形、その他の
形状の中空柱状の多数のセルの平面的集合体たるハニカ
ム構造をなす。

このハニカム構造のロール体３は、一般に耐熱強度が強
く高温環境下で使用され、重量比強度に優れ軽量性とと
もに高い剛性・強度を備え、流体の整流効果にも優れ成
形も容易でコスト面にも優れる等々の特性が知られてい
る。又単位体積当りの表面積が大、つまりセル壁たる基
材１の表面積も大であるので、例えば、自動車エンジン
等の排気ガスを清浄化する触媒コンバータに用いられ、
担持母体としてそのセル壁たる基材１の表面に触媒が付
着せしめられる。なお外筒２は、このようなハニカム構
造のロール体３の全体形状に対応し、円、楕円等の筒状
体よりなる。

耐熱構造体４は、このようになっている。

本発明に係る耐熱構造体４の製造方法および耐熱構造体
４は、以上説明したようになっている。

そこで以下のごとくなる。

まずこの製造方法にあっては、準備工程９重合工程、成
形工程、最終工程を辿り、耐熱構造体４が製造される。

すなわち、所定の基材１を複数枚、−吉例１□と他方側
１３を交互に位置させそろえて重ね、かつ接合状態にさ
れた中央部１．付近を中心に巻き付けてハニカム構造の
ロール体３とし、これを外筒２内に挿入接合してなる。

又耐熱構造体４は、このように製造され、所定の基材１
を複数枚同様に重ね、接合状態にされた中央部１．付近
を中心に巻き付けられたハニカム構造のロール体３が、
外筒２内に挿入接合されてなる。そして例えば、自動車
エンジン等の触媒コンバータの担持母体として使用され
た場合には、有害物質を含む自動車エンジン等の排気ガ
スが、この耐熱構造体４のハニカム構造のロール体３の
各セルを通過することにより、各セル壁たる基材ｌに付
着せしめられた触媒と反応して清浄化される。

さてこの耐熱構造体４の製造方法および耐熱構造体４に
あっては、次の第１．第２．第３．第４゜第５．第６．
第７．およびさらに第８のごとくなる。

第１に、基材１の枚数が増加するほど、応力は外筒２面
に対し大きく傾斜した方向から基材１に作用しかつ分散
する。そこでこの耐熱構造体４は、外筒２とロール体３
との接合強度が多少弱いような場合でも両者間が剥離し
にくく、又逆に両者間の接合強度が多少強過ぎるような
場合でもロール体３のハニカム構造の潰れは防止される
。

第２に、成形工程における巻き取り力は枚数が多い各基
材１に分散して加わるので、基材１の変形も少ない。そ
こでこの耐熱構造体４においてロール体３は、例えば極
めて真円度の高いもの等、正確に所定形状に成形される
。

第３に、各基材１は枚数が多くその１枚の長さが短いの
で、まず重合工程で容易かつ正確にほぼ中央部ＩＩをそ
ろえて積み重ねられ、又次の成形工程でもその中央部１
．を中心に巻き付けられるため、巻き付は時にその位置
決めが狂うようなこともない。もってこのロール体３は
、各基材１が精度高く位置決めされてなる。

第４に、各基材ｌは枚数が多くその１枚の長さが短く巻
き取り量も少ないので、成形工程において、巻き取り力
の強弱等微妙な巻き取り条件に左右されにくい。そこで
このロール体３は正確に予定した同一大きさ・形状のも
のが得られ、耐熱構造体４の製品のばらつきが回避され
る。

そして本発明にあっては、これら第１．第２゜第３．第
４の各点とともに、次の各点も実現される。

すなわち第５に、基材１は所定の１種類のものだけが用
いられる。そこでこの耐熱構造体４のロール体３は、基
材１の点数が１種類と少ない。

第６に、成形工程では各基材１が、接合状態にされた中
央部１１付近を中心に巻き付けられる。

そこで特に、成形の基準となる巻き始め位置つまりロー
ル体３の中心位置にて、各基材１の中央部１１が容易か
つか正確に位置決めされ所定形状とされるので、このロ
ール体３そして耐熱構造体４は成形が容易である。

第７に、この耐熱構造体４は少なくとも、成形工程その
他でロール体３の中心位置をろう付、スボッ［８接若し
くは成形用心棒５で上下から圧接、又は双方の実施によ
り接合状態にし、かつ最終工程でロール体３と外筒２間
を接合することにより、成形可能である。例えば中心位
置をろう付により接合する場合には、そのろう付量等が
、従来の半分程度で済むという利点もある。なお耐熱構
造体４は、このような接合状態にされた中心位置および
外筒２間における接合に加え、更にロール体３の各基材
１間を接合するようにしてもよい。すなわち、基材１の
一方側１２と他の基材１の他方側１３間の接触箇所を、
すべて又は部分的に、ろう付、スポット溶接等により接
合しておくと、より強度面に優れるという利点がある。

さらに第８に、基材１は枚数が多く、かつその両端が外
筒２に接合固定され安定した構造よりなる。つまり各基
材１は、例えば外筒２に接合固定された一端から始まり
、ロール体３の中心位置付近を通り、再び外筒２に接合
固定された他端で終わる安定した構造よりなる。そこで
このロール体３そして耐熱構造体４は、耐久性に優れて
いる。

「発明の効果」 本発明に係る耐熱構造体の製造方法および耐熱構造体は
、以上説明したごとく、所定の１種類の基材を複数枚交
互に位置させて重ね、ほぼ中央部付近を中心に巻き付け
てハニカム構造のロール体としてなることにより、次の
効果を発揮する。

第１に、この耐熱構造体では、外筒と挿入接合されたロ
ール体とが剥離しにくく、又ロール体のハニカム構造の
潰れも防止される。

第２に、この耐熱構造体においてロール体は、例えば極
めて真円度の高いもの等、正確に所定形状に成形されて
なる。第３に、又ロール体は各基材が精度高く位置決め
されてなる。第４に、この耐熱構造体は、正確に同一大
きさ・形状のロール体が得られ製品のばらつきが回避さ
れる。

そして本発明にあっては、これら第１．第２゜第３．第
４の各点とともに、同時に次の各点も実現される。

すなわち第５に、この耐熱構造体はロール体の基材点数
が１種類だけであり、その分基材コスト。

作業コスト等のコスト面に優れてなる。

第６に、この耐熱構造体は、特にロール体の中心位置に
おける各基材の位置決めが容易であり、その成形が容易
化されてなる。

第７に、この耐熱構造体は少なくとも、ロール体の中心
位置を接合状態にするとともに、ロール体と外筒間を接
合することにより成形でき、この面からもコスト面に優
れてなる。

さらに第８に、この耐熱構造体は、基材の枚数が多（、
かつそのほぼ中央部がロール体の中心位置付近を通り、
両端がそれぞれ外筒に接合固定されてなる安定した構造
よりなるので、耐久性に優れている。

このように、この種従来例に存した多くの問題点が一挙
にすべて解決される等、本発明の発揮する効果は顕著に
して大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る耐熱構造体の製造方法および耐熱
構造体の実施例の説明に供する、正面図である。 そして第１図は、準備工程の説明に供し、用いられる基
材を示す。第２図は、重合工程および成形工程の説明に
供し、積み重ねられた基材等を示す。第３図は、成形工
程および最終工程の説明に供し、外筒とロール体とから
なる耐熱構造体を示す。 ２・・・ ３・・・ ４・・・ ５・・・ 外筒 ロール体 耐熱構造体 成形用心棒 １・・・基材 １　、、、、中央部 １ｚ・・・−吉例 １、−１他方側 第 １ 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ほぼ中央部を境として、一方側には所定波形の凹
   凸が連続的に折曲形成され他方側はこれとは異なる形状
   に形成されてなる、帯状の基材を準備する準備工程と、 該基材を複数枚、一方側と他方側とをそれぞれ交互に位
   置させかつ中央部をほぼそろえて、積み重ねる重合工程
   と、 このように重ねられた該基材のほぼ中央部を接合状態と
   し、かつ中央部付近を中心として巻き付け、もってハニ
   カム構造のロール体とする成形工程と、 しかる後、該ロール体を外筒内に挿入するとともに両者
   間を接合する最終工程と、 を有してなることを特徴とする耐熱構造体の製造方法。
2. （２）外筒と該外筒内に挿入接合されたハニカム構造の
   ロール体とからなり、 該ロール体としては、ほぼ中央部を境として一方側には
   所定波形の凹凸が連続的に折曲形成され、他方側はこれ
   とは異なる形状に形成されてなる帯状の基材が、複数枚
   用いられ、 これらの該基材が、一方側と他方側を交互に位置させそ
   ろえて重ねられるとともに、該基材のほぼ中央部を接合
   状態とし、かつ中央部付近を中心にロール状に巻き付け
   られてなること、 を特徴とする耐熱構造体。