JPH06246170A

JPH06246170A - メタル担体

Info

Publication number: JPH06246170A
Application number: JP5056349A
Authority: JP
Inventors: Yuuzou Tsukiide; 雄三月出; Haruo Serizawa; 治夫芹沢
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1994-09-06
Anticipated expiration: 2017-03-04
Also published as: JP3262624B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ハニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯
材とから成る最小構成単位の夫々が、ハニカム体を外包
する金属製ケーシングの内壁面に当接する構造のＳ字状
タイプなどのハニカム体を使用したメタル担体におい
て、耐久性、特に熱応力が集中するハニカム体の外周部
領域の耐久性を改善する。【構成】平板状帯材と波板状帯材を最小構成単位と
し、かつ、前記最小構成単位の複数組を巻回成形して各
最小構成単位の端部が外包するケーシングの内壁面に当
接する構造の排気ガス浄化用触媒を担持するためのハニ
カム体とケーシングから成るメタル担体において、前記
最小構成単位の波板状帯材が、ハニカム体の中心部より
ケーシングに当接する外周部領域において高い波高を有
するものであることを特徴とするメタル担体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、自動車の排気
ガス浄化手段として排気管系統に介装されて使用され
る、排気ガス浄化用触媒を担持させるための金属製のハ
ニカム体とケーシングから成るメタル担体（以下、単に
メタル担体という。）に関する。更に詳しくは、本発明
は、メタル担体のハニカム体を構成する平板状帯材と波
板状帯材とから成る最小構成単位において、該最小構成
単位の構造、特に該最小構成単位がハニカム体を外包す
る金属製ケーシングの内壁面に当接する部位の構造を耐
久性に優れたものにしたことを特徴とするメタル担体に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の自動車の排気ガス浄化手
段として、セラミック製のモノリスタイプの排気ガス浄
化用の触媒を担持するための担体に代ってメタル製のモ
ノリスタイプのものが注目されて来ている。一般に金属
製モノリスタイプの排気ガス浄化用の触媒を担持させる
ためのメタル担体（ＭＳ、メタルサポート）は、図８に
示されるように耐熱性の薄肉鋼板の平板状帯材（１' ）
と波板状帯材（２' ）を相互に当接するように重積し、
これを一括渦巻状に巻回成形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（以下、セルと
いう。）を有する巻回タイプのハニカム状積層体（以
下、ハニカム体という。）（Ｈ' ）と、前記ハニカム体
を内部に填装し、固着するための両端が開口した筒状の
金属製ケーシング（４' ）とから構成されるものであ
る。なお、図８に示されるように前記平板状帯材（１'
）と波板状帯材（２' ）の巻回成形により自動的に排
気ガスの流通路となる多数の網目状通気孔路（３' ）
（セル）が形成される。

【０００３】そして、前記従来の巻回タイプのハニカム
体と金属製ケーシングとは、排気ガス自体の高温度及び
排気ガス浄化用触媒との発熱反応による高い温度雰囲気
下で生起する熱膨張や熱的応力に耐えるように、また自
動車走行時の激しい振動に耐え得るようにろう接または
溶接などにより強固に固着される。なお、ハニカム体を
構成する平板状帯材と波板状帯材の当接部は種々の方法
により固着されることはいうまでもないことである。

【０００４】前記した巻回タイプのハニカム体は、セラ
ミック製のモノリスタイプのものより種々の点で優れて
いるものの、前記した激しい熱的条件下で生起する大き
な熱応力に対してまだ改善の余地を残すものである。特
に、金属ケーシングの内壁面と当接するハニカム体の外
周部及びその近傍部位に、過大な熱応力が集積するた
め、ハニカム体を構成する平板状帯材や波板状帯材が座
屈したり、破損や亀裂をおこしたりして耐久性を低下さ
せる。これは、ハニカム体の金属製ケーシングの内壁面
に当接する外周部が、一組の平板状帯材（１' ）と波板
状帯材（２' ）が金属製ケーシングの内壁面に沿うよう
に当接しており、即ち面状に接合しており、熱応力を十
分に吸収、緩和することができないためである。

【０００５】最近、前記した渦巻状巻回タイプのハニカ
ム体にかえて、ハニカム構造のハニカム体を構成する最
小構成単位、即ち当接関係にある一組の平板状帯材と波
板状帯材から成る最小構成単位において、その最小構成
単位の端部が夫々、金属ケーシングの内壁面に当接する
構造のメタルハニカム体が提案されている。例えば、特
開昭６２−２７３０５０号、特開昭６２−２７３０５１
号、特開平１−２１８６３７号、特公表３−５０２６６
０号、特開平４−２２７８５５号などに、放射状タイ
プ、Ｓ字状タイプ、巴状タイプ、Ｘ−ラップ（卍）状タ
イプのハニカム体が提案されている。なお、これら各種
の改良されたハニカム体は、図９〜図１１に図示されて
おり、図９は放射状タイプ、図１０はＳ字状タイプ、図
１１はＸ−ラップ（卍）状タイプを示すものである。

【０００６】この種のものは、前記した渦巻状巻回タイ
プのハニカム体においては、一つの最小構成単位の端部
が金属ケーシングの内壁面に沿って当接するのに対し、
所定の数の複数の最小構成単位の各端部が金属ケーシン
グの内壁面に当接するため、各端部において熱応力を吸
収、緩和させることが出来、ハニカム体の耐久性を向上
させることができるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記した各種タイプの
ハニカム体、即ち放射状タイプ、Ｓ字状タイプ、巴状タ
イプ、及びＸ−ラップ（卍）状タイプのハニカム体は、
所定数の最小構成単位の夫々の端部が、金属製ケーシン
グの内壁面に当接し、ハニカム体の外周部及びその近傍
部位に集中する熱応力を各最少構成単位が分担して吸
収、緩和させることが出来るため、ハニカム体の耐久性
に一定の改善がなされているものである。しかしなが
ら、図９〜図１１に示されるように、最小構成単位の各
端部が金属製ケーシングの内壁面に当接する態様が、金
属製ケーシングの内壁面に沿うようにして当接している
ため、当該部位に集積される過大な熱応力に対して、ま
だ十分な耐久性を有しているとはいえないものである。

【０００８】本発明は、前記した従来の各種タイプのハ
ニカム体の欠点を改善すべく提案されたものであり、波
板状帯材の波形構造をハニカム担体の中心部領域とハニ
カム体の外周部及びその近傍部位の領域で相違させるこ
とにより、前記欠点が解消されることが見い出された。
本発明により、耐久性の優れた前記した各種タイプのハ
ニカム体を利用したメタル担体が提供される。

【０００９】

【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、平板状帯材と波板状帯材を最小構成単位とし、
かつ、前記最小構成単位の複数組を巻回成形して各最小
構成単位の端部が外包するケーシングの内壁面に当接す
る構造の排気ガス浄化用触媒を担持するためのハニカム
体とケーシングから成るメタル担体において、前記最小
構成単位の波板状帯材が、ハニカム体の中心部よりケー
シングに当接する外周部領域において高い波高を有する
ものであることを特徴とするメタル担体に関するもので
ある。

【００１０】以下、本発明の技術的構成及び実施態様を
図面を参照して詳しく説明する。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。

【００１１】前記したように、本発明が改良の対象とし
ているメタル担体を構成するハニカム体は、前記したよ
うに図９〜図１１などに示される放射状タイプ、Ｓ字状
タイプ、巴状タイプ、及びＸ−ラップ（卍）状タイプの
ハニカム体である。そして、特にこの種のタイプのハニ
カム体において、該ハニカム体を外包する金属製ケーシ
ングの内壁面に当接する該ハニカム体の外周部及びその
近傍部位の熱応力に対する耐久性を改善しようとするも
のである。そのために、本発明においては、前記した各
種タイプのハニカム体において、その最小の構成単位で
ある平板状帯材と波板状帯材に注目してみれば、波板状
帯材の構造、特に波形の波高をハニカム体の中心部領域
と外周部及びその近傍部位の領域において、後者の領域
で大きくするという手段を採用する。

【００１２】更に、前記波高を相違させるという手段に
加えて、平板状帯材のサイドに対しても、ハニカム体の
外周部及びその近傍部位の領域において、波板状帯材の
波高より小さい波形（マイクロコルゲーション，マイク
ロウェイブ）を有するように、あるいは全領域にマイク
ロウェイブを形成する場合でも、ハニカム体の外周部及
びその近傍部位の領域において、相対的に波高の高いマ
イクロウェイブを有するように平板状帯材を構成すると
いう手段を採用する。前記した本発明の特徴点を、図面
を参照して説明する。

【００１３】図１は、本発明のハニカム体（Ｈ）を構成
する第一実施態様の平板状帯材（１）と波板状帯材
（２）とから成る最小構成単位を複数組重積したものを
示す。図１は、本発明のハニカム体（Ｈ）の製作に適用
される第一態様の最小構成単位を示しており、その特徴
点は、波板状帯材（２）にある。即ち、波板状帯材
（２）は、図示のように、ハニカム体とされたときに、
ハニカム体の中心部領域の波高（ｈｃ）に対し、ハニカ
ム体の外周部及びその近傍部位の領域の波高（ｈｏ）が
高くなるような波形を有するものである。

【００１４】これに対し、従来の最小構成単位は図４に
示されるものである。図４は図１の対応図である。従来
のものは、平板状帯材（１' ）と同一波高の波形を有す
る波板状帯材（２' ）から成るものである。

【００１５】前記した図１に示される平板状帯材（１）
と波板状帯材（２）から成る最小構成単位を使用して、
例えば図５に示されるＳ字状タイプのハニカム体（Ｈ）
が製作される。なお、図５と図１０に示されるハニカム
体は同種のＳ字状タイプのものである。図５に示される
Ｓ字状タイプのハニカム体は、通常の方法で製作すれば
よい。例えば、図１に示される最小構成単位の所望数を
積重してスタック(Stack) とし、該スタックの上下面の
所望位置に巻回成形棒を配設し（図５では、５、６で示
される位置に配設される。）、該巻回成形棒により巻回
成形して製作すればよい。なお、前記スタックの最外層
は平板状帯材で構成されても波板状帯材で構成されても
よい。そして、図５の点線で囲まれたＡ部分の拡大図が
図６に示されている。一方、図４に示される従来の平板
状帯材（１' ）と波板状帯材（２' ）から成る最小構成
単位を使用して、同種のＳ字状タイプのハニカム体を製
作したものの、図５のＡ部分に対する部分が図７に示さ
れている。

【００１６】図６と図７に、本発明の特徴点が示されて
いる。即ち、本発明のもの（図６）においては、前記し
た波形構造の波板状帯材（２）を使用することにより平
板状帯材（１）と波板状帯材（２）とから成る最少構成
単位は、ケーシング（４）の内壁面に接触する角度が大
きくなり、該接触部において熱応力を吸収、緩和しやす
くなる。一方、従来のもの（図７）においては、平板状
帯材（１' ）と波板状帯材（２' ）とから成る最少構成
単位の端部は、ケーシング（４' ）の内壁面に接触する
角度が小さく、別言すれば両帯材（１',２' ）は、ケー
シング（４' ）に沿うように接触するため、該接触部に
おいて熱応力を十分に吸収、緩和することができない。
従って、該接触部において両帯材（１',２' ）に座屈が
生じたり、両帯材（１',２' ）とケーシング（４' ）の
間で離体が生じやすく、かつ前記座屈や離体に連動して
両帯材（１',２' ）の間で離体が生じたり帯材の破損、
亀裂が生じたりする。

【００１７】前記したハニカム体の例示は、図１に示さ
れる平板状帯材（１）と波板状帯材（２）から成る最小
構成単位を使用して、図５に示されるＳ字状タイプのハ
ニカム体を製作する態様のものである。しかしながら、
本発明は、前記最小構成単位を使用して、放射状タイ
プ、巴状タイプあるいはＸ−ラップ（卍）状タイプのハ
ニカム体が製作されることはいうまでもないことであ
る。この種のハニカム体は常法に従って製作すればよ
い。

【００１８】本発明において、前記各種タイプのハニカ
ム体を製作するために使用される平板状帯材（１）とし
ては、通常のメタルモノリスタイプのハニカム体を製作
するときに使用されている帯材、例えばクロム鋼（クロ
ム13〜25％）、Ｆe −Ｃr ２０％−Ａl ５％などの耐熱
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
０．０４mm〜０．１mmの帯材が使用される。また、波板
状帯材（２）としては、前記平板状帯材（１）から所定
の略正弦波もしくは略台形波を有するように波付加工し
たものが使用される。なお、平板状帯材（１）と波板状
帯材（２）は互いに異なった板厚でもよく、また異なっ
た材質のものであってもよい。特に、平板状帯材（１）
と波板状帯材（２）にＡｌを含有させたものやあるいは
その表面にＡｌ層を設けたものを熱処理して、その表面
にウィスカー状もしくはマッシュルーム状のアルミナ
（Ａｌ₂Ｏ₃）層を折出させたものが好ましい。前記ウ
ィスカー状などのアルミナ層は、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈなど
の排気ガス浄化用触媒を担持するためのウォッシュコー
ト層を強固に保持することができるので好ましいもので
ある。

【００１９】本発明の前記した各種タイプのハニカム体
（Ｈ）は、前記したようにメタル担体（ＭＳ）の主要な
構成要素である。前記メタル担体（ＭＳ）は、該ハニカ
ム体（Ｈ）を金属製のケーシング（４）内に収容し、固
着して製作されるものである。前記した金属製ケーシン
グ（４）は、ハニカム体（Ｈ）を内部に収容し固着する
ためのものであり、両端が開口し、ハニカム体（Ｈ）の
断面形状と同じ形状のものであれば何らの制約を受ける
ものではない。即ち、円形のみならずレーストラック、
楕円、多角形、その他の異形断面のものであってもよ
い。前記した金属製ケーシング（４）の素材として、前
記ハニカム体（Ｈ）を構成する帯材（１，２）と同種の
耐熱鋼を用いてもよいし、更に耐熱耐食性に富むものを
用いてもよい。また、外側部分の金属材料を内側部分よ
り耐熱耐蝕性に富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使用したものを用い
てもよい。

【００２０】図２は、本発明のハニカム体（Ｈ）を構成
する第二実施態様の平板状帯材（１）と波板状帯材
（２）から成る最小構成単位を示す。図２は図１の対応
図であり、次の点が相違する。平板状帯材（１）とし
て、ハニカム体（Ｈ）としたときにケーシングに当接す
る領域（その近傍部位を含む。）にマイクロウェイブ
（１１）を設けたものを使用する。いうまでもないこと
であるが、この種のマイクロウェイブは、波板状帯材の
波形より小さいものであることはいうまでもない。ま
た、前記マイクロウェイブ（１１）は、平板状帯材の全
面に設けたものであってもよいことはいうまでもないこ
とである。このような構成においても、前記図６に示し
た最小構成単位とケーシングの接触面を大きくする効果
を得ることができる。また、マイクロウェイブ（１１）
による熱応力の吸収、緩和効果も発現される。

【００２１】図３は、本発明のハニカム体（Ｈ）を構成
する第三実施態様の平板状帯材（１）と波板状帯材
（２）から成る最小構成単位を示す。図３は図１の対応
図であり、次の点が相違する。平板状帯材（１）とし
て、その全面にマイクロウェイブ（１１）を設けるとと
もに、ハニカム体（Ｈ）としたときにケーシングに当接
する領域（その近傍部位を含む。）に前記マイクロウェ
イブ（１１）よりも波形の大きい別のマイクロウェイブ
（１２）を設けたものを使用する。このような構成にお
いても、図６に示した最小構成単位とケーシングの接触
角を大きくする効果を得ることができる。また、マイク
ロウェイブ（１１，１２）による熱応力の吸収、緩和効
果も発現される。

【００２２】

【発明の効果】ハニカム体を構成する平板状帯材と波板
状帯材とからなる最小構成単位の夫々が、ハニカム体を
外包する金属製ケーシングの内壁面に当接する構造のメ
タル担体において、・前記最小構成単位の波板状帯材として、ハニカム体
としたときに、ケーシングの内壁面に当接する外周部近
傍において、中心部より高い波高とした波形構造のもの
を使用することにより、あるいは、・前記波板状帯材の波形構造の改善に加えて、平板状
帯材として、マイクロウェイブをハニカム体としたとき
にケーシングの内壁面に当接する外周部近傍に配設した
ものを使用することにより、各最小構成単位がケーシングの内壁面に当接する接触角
を大きくすることができる。従って、本発明によりハニ
カム体内に発生し、かつハニカム体の外周部及びその近
傍部位に集積する大きな熱応力を効果的に吸収、緩和す
ることができる。本発明により、放射状タイプ、Ｓ字状
タイプ、巴状タイプ、及びＸ−ラップ（卍）状タイプの
各種ハニカム体を使用したメタル担体の耐久性が改善さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施態様の平板状帯材と波板状
帯材の組合せを示す図である。

【図２】本発明の第二実施態様の平板状帯材と波板状
帯材の組合せを示す図である。

【図３】本発明の第三実施態様の平板状帯材と波板状
帯材の組合せを示す図である。

【図４】従来の平板状帯材と波板状帯材の組合せを示
す図である。

【図５】本発明の第一実施態様の平板状帯材と波板状
帯材を使用して製作したＳ字状タイプのハニカム体を使
用したメタル担体の正面図である。

【図６】図５のＡ部分の拡大図である。

【図７】従来のＳ字状タイプのハニカム体を使用した
メタル担体における図６の対応図である。

【図８】従来の巻回タイプのハニカム体を使用したメ
タル担体の斜視図である。

【図９】従来の放射状タイプのハニカム体を使用した
メタル担体の正面図である。

【図１０】従来のＳ字状タイプのハニカム体を使用し
たメタル担体の正面図である。

【図１１】従来のＸ−ラップ（卍）状タイプのハニカ
ム体を使用したメタル担体の一部を省略した正面図であ
る。

【符号の説明】

１………………平板状帯材１１，１２…………マイクロウェイブ２………………波板状帯材３………………網目状通気孔路（セル）４………………ケーシングＭＳ……………メタル担体Ｈ………………ハニカム体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｐ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状帯材と波板状帯材を最小構成単位
とし、かつ、前記最小構成単位の複数組を巻回成形して
各最小構成単位の端部が外包するケーシングの内壁面に
当接する構造の排気ガス浄化用触媒を担持するためのハ
ニカム体とケーシングから成るメタル担体において、前
記最小構成単位の波板状帯材が、ハニカム体の中心部よ
りケーシングに当接する外周部領域において高い波高を
有するものであることを特徴とするメタル担体。
【請求項２】ハニカム体が、巻回中心部に配設された
所望数の最小構成単位を巻回成形して製作した放射状タ
イプのものである請求項１に記載のメタル担体。
【請求項３】ハニカム体が、最小構成単位の所望数か
らなるスタックの１つまたは２以上を組合わせるととも
に、該スタックを巻回成形して製作したＳ字状タイプ、
巴状タイプ、またはＸ−ラップ（卍）状タイプのもので
ある請求項１に記載のメタル担体。
【請求項４】平板状帯材が、ハニカム体の中心部より
ケーシングに当接する外周部位及びその近傍部位におい
て、波板状帯材の波高より小さいマイクロウェイブを有
するものである請求項１に記載のメタル担体。
【請求項５】平板状帯材が、帯材全体に波板状帯材の
波高より小さいマイクロウェイブを有するとともに、ハ
ニカム体の中心部よりケーシングに当接する外周部位及
びその近傍部位において、前記マイクロウェイブの波高
より大きいマイクロウェイブを有するものである請求項
１に記載のメタル担体。