JPH0386370A - 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に関する
。すなわち、波板材と平板材とが交互に接合されてハニ
カム構造をなし、例えば、自動車エンジンの排気ガス清
浄化用の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に関するものである。

「従来の技術」 このような耐熱構造体としては、波形の凹凸が連続的に
折曲形成されたステンレス鋼製の波板材と、平坦なステ
ンレス鋼製の平板材とが、アモルファスニッケル基ろう
材等のニッケル基ろう材を介し、交互に接合されてハニ
カム構造をなしたものが、従来より用いられている。

すなわち、従来のこの種耐熱構造体は高温環境下での使
用に耐えるべく、その母材たる波板材。

平板材としては耐蝕性、耐熱性に優れたステンレス鋼製
のものが用いられ、又ろう材としても同様に耐蝕性、耐
熱性に優れたニッケル基ろう材が用いられていた。そし
てこの耐熱構造体は、このような波板材と平板材とがニ
ッケル基ろう材を介し、交互に巻き付けられ接合されて
ロール状をなすか、又は多層に積層され接合されて積層
ブロック状をなすことにより、ハニカム構造をなし、触
媒の担持母体その他の各種用途に使用されていた。

「発明が解決しようとする課題」 ところでこのような従来の耐熱構造体にあっては、次の
問題が指摘されていた。

第１に、アモルファスニッケル基ろろ材等のニッケル基
ろう材は高価であり、もってコスト面に問題があった。

第２に、ステンレス鋼製の母材たる波板材、平板材とニ
ッケル基ろう材とは、組成が大きく異なっている。そこ
でろう付は接合によりニッケル基ろう材が母材側に拡散
すると、母材の接合面たる界面が変化し異種組成化しや
すく、もって高温環境下での使用に悪影響を及ぼすこと
があった。

第３に、このようにステンレス鋼製例えばフェライト系
ステンレス鋼製の母材とニッケル基ろう材の組成が大き
く異なっているので、両者間の熱膨張率に差が生じ、も
って繰り返し使用すると両者間に亀裂が生じることがあ
った。

第４に、ニッケル基ろう材がステンレス鋼製の母材を侵
食しやすく、特に母材の肉厚が薄い場合には母材に穴が
あくことさえあった。

第５に、ニッケル基ろう材の融点がステンレス鋼製の母
材より低いので、この耐熱構造体は耐熱温度が、係るニ
ッケル基ろう材の再融点温度に依存し、これにより低く
設定されてしまうようになる。

そして、これら上述した第２．第３．第４．第５の各点
に起因して、この従来の耐熱構造体は、高温での耐久性
が劣り問題となっていた。

第６に、そこでこれらの問題に対処する改善策として、
ニッケル基ろう材について、その使用量を少なく制限し
たり母材間に全面的ではなく部分的に配するようにした
りすることも、従来行われていた。しかしながら係る改
善策によっても、上述の各問題が確実に解消されるわけ
ではなく依然上述の各問題の発生が指摘されるとともに
、このような改善策によると、ニッケル基ろう材のセ・
ンティングが面倒であるとの問題も指摘されていた。

第７に、なおこのような従来の耐熱構造体を、例えば、
自動車エンジンの排気ガス清浄化用の触媒コンバータに
用い、担持母体として触媒が付着された場合にあっては
、その触媒浄化性能に問題が指摘されていた。

すなわち、まずニッケル基ろう材の存在により、母材と
触媒間の下地処理用に介装されるアルごすのウォンシュ
コートが母材に付着しにくくなり、もって母材への触媒
の付着にも支障が生じることがあった。そして特に、例
え触媒が正常に付着したとしても、ニッケル基ろう材中
に触媒が溶は込み固溶してしまい、母材表面の触媒濃度
が低くなりやすかった。このように、従来の耐熱構造体
は触媒の担持母体として使用された場合、ニッケル基ろ
う材の存在により、触媒が付着しにくく又特にろう材中
に触媒が固溶しやすいので、触媒浄化性能が低下し排気
ガス清浄化効率が悪かった。

従来例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従来例の問題点を
解決すべくなされたものであって、鉄基ろう材を用いて
なることにより、コスト面に優れるとともに、母材の異
種組成化、亀裂の発生、母材の侵食、耐熱温度の低下等
の諸点が防止され、もってこれらにより高温での耐久性
に優れ、更に鉄基ろう材のセツティングも容易である、
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。

この耐熱構造体は、波形の凹凸が連続的に折曲形成され
たステンレス鋼製の波板材と、平坦なステンレス鋼製の
平板材とが、鉄基ろう材を介し交互に接合されたハニカ
ム構造よりなる。

「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。

この耐熱構造体にあっては、波板材と平板材との接合に
鉄基ろう材を用いてなる。そこで次の第１、第２．第３
．第４．第５．第６．第７のごとくなる。

第１に、鉄基ろう材は、アモルファスニッケル基ろう材
等のニッケル基ろう材に比し、安価である。

第２に、鉄基ろう材と、ステンレス鋼製の母材たる波板
材、平板材とは、共に鉄基の点で組成が共通で似かよっ
ている。そこでろう付は接合により、鉄基ろう材がステ
ンレス鋼製の母材側に拡散しても、母材の界面が異種組
成化するようなことはない。

第３に、このように鉄基ろう材とステンレス鋼製の母材
とは、組成が似かまっている。そこで両者の熱膨張率の
差も小さく、熱膨張率の差が大の場合に生じる両者間の
亀裂の発生も回避される。

第４に、鉄基ろう材は、ニッケル基ろう材とは異なり、
ステンレス鋼製の母材を侵食するようなことはない。

第５に、鉄基ろう材は、ろう付は接合時にステンレス鋼
製の母材に十分拡散せしめることにより、その再融点温
度を母材と同程度まで引き上げることができる。

第６に、鉄基ろう材にあっては、ろう付は接合後その表
面に安定した酸化被膜が生じる。

第７に、鉄基ろう材は母材たる波板材と平板材間に、例
えば従来の一般例と同様に全面的に配される等、そのセ
ツティングも容易である。

「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。

第１図は、本発明の実施例を示す斜視図である。

第２図は、その他の実施例を示す斜視図である。

まずその構成等について説明する。

この耐熱構造体は、波形の凹凸が連続的に折曲形成され
たステンレス鋼製の波板材１と、平坦なステンレス鋼製
の平板材２とが、鉄基ろう材３を介し交互に接合された
ハニカム構造よりなる。

これらについて詳述すると、まず母材たる波板材ｌ、平
板材２の素材としては、フェライト系ステンレス鋼、オ
ーステナイト系ステンレス鋼、その他耐蝕性、耐熱性に
優れた各種のステンレス鋼が用いられる。そしてこのよ
うなステンレス鋼製の箔状平板材が、そのまま平板材２
として使用される。又波板材１は、このようなステンレ
ス鋼製の箔状平板材をコルゲート装置にてコルゲート加
工して得られ、所定の直線的な波形の凹凸が連続的に折
曲形成されてなる。又鉄基ろう材３は、鉄を主成分とし
、耐蝕性、耐熱性に優れてなることが知られ、粉末状、
ペースト状、アモルファス状等々の形態にて使用される
。

そしてこのようなステンレス鋼製の波板材１と平板材２
および鉄基ろう材３を用い、第１図のロール状又は第２
図の積層ブロック状の耐熱構造体が底形される。

まず第１図のロール状の耐熱構造体は、ステンレス鋼製
で帯状をなす１枚の波板材１と、ステンレス鋼製で帯状
をなす１枚の平板材２とが用いられてなる。その製造方
法について概説しておくと、まずこのような波板材１と
平板材２間に、アモルファス鉄基ろう材等の鉄基ろう材
３を例えば全面的にセツティングした後、係る波板材１
と平板材２が、−窓中心から交互に巻き付けつつ多重に
巻き取られる。なお又は、鉄基ろう材３のセツティング
と、波板材ｌと平板材２の巻き付けとを、同時併行的に
実施するようにしてもよい。そしてしかる後、加熱によ
り鉄基ろう材３を溶融せしめ、もって波板材ｌと平板材
２が接合されて、円、楕円等所定ロール状の耐熱構造体
が製造される。

又第２図の積層ブロック状の耐熱構造体は、ステンレス
＠製で所定長さのプレート状をなす複数枚の波板材１と
、ステンレス鋼製で同じ所定長さのプレート状をなす複
数枚の平板材２とが、用いられてなる。その製造方法に
ついて概説しておくと、まずこのような波板材ｌと平板
材２を、それぞれ鉄基ろう材３を例えば全面的にセツテ
ィングし介装しつつ、交互に順次上下に重積する。なお
このような介装と重積は、同時併行でなく前後して実施
するようにしてもよい。そしてしかる後、これを上下か
ら加圧加熱することにより鉄基ろう材３を溶融せしめ、
もって波板材１と平板材２とが接合されて、所定積層ブ
ロック状の耐熱構造体が製造される。

なお本発明に係る耐熱構造体は、第１図のロール状又は
第２図の積層ブロック状のものに限らず、その地番種形
状のものも可能である。

そしてこの耐熱構造体は、波板材１の各空間が平板材２
によってそれぞれ独立空間に区画され、もって波板材１
と平板材２とがセル壁を構威し、中空柱状のセル４の平
面的集合体たるハニカム構造をなす。このようなハニカ
ム構造の耐熱構造体は一般に、熱間強度が強く軽量性と
ともに高い剛性・強度を有し、又流体の整流効果にも優
れ、更に底形も容易でコスト面にも優れてなる等々の特
性が知られている。そこで係る耐熱構造体は、例えば、
自動車エンジンの排気ガス浄化用の触媒コンバータに用
いられ、担持母体としてその波板材１および平板材２０
表面に、プラチナ、パラジウム等の触媒が付着せめしら
れる。

以上が構成等の説明である。

以下作動等について説明する。

この耐熱構造体にあっては、波板材１と平板材２との接
合に、鉄基ろう材３を用いてなる。そして係る耐熱構造
体が、例えば触媒の担持母体その他として、高温環境下
で使用される。そこで次の第１．第２．第３．第４．第
５．第６．第７．第８のごとくなる。

第１に、鉄基ろう材３は、従来この種耐熱構造体におい
て用いられていたアモルファスニッケル基ろう材等のニ
ッケル基ろう材に比し、安価である。

第２に、鉄基ろう材３と、ステンレス鋼製の母材たる波
板材１．平板材２とは、共に鉄基の点で組成が共通で似
かよっている。そこでろう付は接合により、鉄基ろう材
３がステンレス鋼製の波板材１．平板材２側に拡散して
も、係る波板材１゜平板材２の界面が異種組成化するよ
うなことはない。つまり従来この種耐熱構造体において
ニッケル基ろう材が用いられた場合のごとく、その拡散
により波板材１．平板材２の接合面たる界面が変化して
、異種組成化するようなことはない。

第３に、このように鉄基ろう材３とステンレスＭ！！！
！例えばフェライト系ステンレス鋼製の母材たる波板材
１．平板材２とは、組成が似かよっている。そこで両者
の熱膨張率の差も小さく、従来この種耐熱構造体におい
てニッケル基ろう材が用いられた場合のごとく、熱膨張
率の差が大の場合に生じる両者間の亀裂の発生も回避さ
れる。

第４に、鉄基ろう材３は、従来この種耐熱構造体におい
て用いられていたニッケル基ろう材とは異なり、ステン
レス鋼製の母材たる波板材１．平板材２を侵食するよう
なことはない。

第５に、鉄基ろう材３は、ろう付は接合時つまり加熱時
にステンレス鋼製の母材たる波板材１゜平板材２に対し
、時間をかけ十分に拡散せしめることにより、その再融
点温度を波板材１．平板材２と同程度まで引き上げるこ
とができる。つまり従来この種耐熱構造体においてニッ
ケル基ろう材が用いられた場合のごとく、その低い再融
点温度に耐熱構造体の耐熱温度が依存し設定されてしま
うようなことはない。

第６に、鉄基ろう材３にあっては、従来この種耐熱構造
体において用いられたニッケル基ろう材とは異なり、ろ
う付は接合後その表面に安定した酸化被膜が生じる。

第７に、鉄基ろう材３は母材たる波板材ｌと平板材２間
に、例えば従来よりの一般例と同様に全面的に配される
等、そのセツティングも容易である。つまり前述した従
来例の改善策のごとく、ニッケル基ろう材の使用量を制
限したり、これを部分的に配するようにしたりする規制
がなく、この鉄基ろう材３は、例えば全面的に配される
等セツティングが容易である。

第８に、この耐熱構造体を、例えば、自動車エンジンの
排気ガス清浄化用の触媒コンバータに用い、担持母体と
してその波板材１および平板材２の表面に触媒が付着せ
しめられた場合にあっては、次のごとくなる。すなわち
この場合鉄基ろう材３は、従来この種耐熱構造体におい
て用いられたニッケル基ろう材とは異なり、母材たる波
板材ｌおよび平板材２と触媒間に下地処理用に介装され
るアルミナのウォッシュコートの付着に、支障を及ぼす
ようなことはない。また特に、この鉄基ろう材３中に触
媒が溶は込み固溶するようなことがなく、表面の触媒濃
度が低下することもない。

このように、この耐熱構造体は触媒の担持母体として使
用された場合、触媒浄化性能が向上し排気ガス清浄化効
率に優れてなる。

以上が作動等の説明である。

「発明の効果」 本発明に係る耐熱構造体は、以上説明したごとく、鉄基
ろう材を用いてなることにより、次の効果を発揮する。

第１に、鉄基ろう材は比較的安価であり、この耐熱構造
体はコスト面に優れてなる。

第２に、鉄基ろう材がろう付は接合によりステンレス鋼
製の母材たる波板材、平板材側に拡散しても、両者の組
成が似かよっているので、母材の界面が異種組成化する
ようなことはない。もってこの面から、耐熱構造体の高
温環境下での使用に悪影響が発生するようなことはない
。

第３に、鉄基ろう材とステンレス鋼製の母材とは組成が
似かよっているので、両者の熱膨張率の差も小さい。も
ってこの耐熱構造体は繰り返し使用しても、鉄基ろう材
と母材間に亀裂が生しるようなことはない。

第４に、鉄基ろう材は、ステンレス鋼製の母材を侵食す
るようなことはない。もってこの耐熱構造体では、母材
の肉厚が特に薄い場合でも、母材に侵食による穴があく
ようなことはない。

第５に、鉄基ろう材は、ろう付は接合時にステンレス鋼
製の母材に十分に拡散せしめることにより、その再融点
温度を母材と同程度まで引き上げることができる。そこ
でこの耐熱構造体の耐熱温度が、ろう材により特に低く
設定されてしまうようなことはない。

第６、鉄基ろう材にあっては、ろう付は接合後その表面
に安定した酸化被膜が生じる。もってこの耐熱構造体は
、事後の酸化の進行が阻止される。

これら上述した第２．第３．第４．第５．第６の各点に
より、この耐熱構造体は、高温環境下での使用に適し特
に高温での耐久性に優れている。

更に第７として、鉄基ろう材のセツティングも容易であ
り、この耐熱構造体は容易に製造される。

このようにこの種従来例に存した問題点が一掃される等
、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】

第１図は、本発明に係る耐熱構造体の実施例を示す、斜
視図である。第２図は、その他の実施例を示す、斜視図
である。 １・・・ ２・・・ ３・・・ ４・・・ 波板材 平板材 鉄基ろう材 セル 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 波形の凹凸が連続的に折曲形成されたステンレス鋼製の
   波板材と、平坦なステンレス鋼製の平板材とが、鉄基ろ
   う材を介し交互に接合されたハニカム構造をなすこと、 を特徴とする耐熱構造体。