JPH06393A

JPH06393A - 触媒メタル担体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH06393A
Application number: JP4186198A
Authority: JP
Inventors: Toshio Matsumoto; 寿夫松本
Original assignee: MATSUMOTO KOKAN KK
Current assignee: MATSUMOTO KOKAN KK
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1992-06-19
Publication date: 1994-01-11

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ハニカム構造触媒メタル担体として、製造容易
にして且つ強度の大きな担体を開発する。【構成】ハニカム構造のコア体101を有する触媒メタル
担体に於いて、上記コア体の胴体104の所定の部分に、
ロウ材を複合させたまたはさせない結合部材103を貫通
して、その少なくとも１部を接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は燃焼用触媒などを担持
するために用いられる金属製の触媒担体に関し、更に詳
しくは耐熱性の金属に触媒担体としての特性を賦与した
金属製触媒担体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来自動車の公害対策として排気ガスを
浄化するために排気管の途中に三元触媒コンバーターを
介在させている。

【０００３】このコンバーターに使用される触媒担体の
一つとしてハニカム構造のメタル担体がある。このもの
は、２０Ｃｒ−５Ａｌ系の耐熱金属で製作された通常
０.０５ｍｍ厚さの箔を波状に成形したものと、平板と
を組み合わせ、これらを多層に巻回又は積層して形成し
たハニカム構造のコア体からなっている。

【０００４】このコア体はその形状及び構造を保持する
ために波板と平板の接合部分をろう付けするか、スポッ
ト溶接するか、又、その開口端面をレーザーで溶接する
などの方法がなされている。

【０００５】前記接合法の主流であり通常用いられてい
るろう付け法は、ろう材自体が高価なばかりでなく、真
空中で、しかも１０００℃以上の高温が必要なために、
設備費用が嵩み、また能率が悪く手間がかかりハニカム
構造のコア体を製造する上で１番コストがかかるもので
あった。

【０００６】また端面レーザー溶接或いはスポット溶接
によるときには、０.０５ｍｍ厚さの箔を約２ｍｍピッ
チで行う、極めて精密な溶接を多数個所実施する必要が
あり、作業能率が悪いばかりでなく、溶接の信頼性に不
安を生じることがあった。

【０００７】更に上記の接合がいずれも互いに直近で隣
接する波板と平板の局部的な接合であるために、全体と
しては高温による熱変形の繰り返しなどによって、コア
体の中心部が竹の子状に抜け出したり、接合がはずれた
りする欠点があった。これに対して上記接合法に依らな
い方法として特開昭５４−２５３２１号公報、特開平１
−２３６９４９号公報、実開昭６３−１３６７３５号公
報に、巻回する波板と平板の要所に交互に係止突起を設
けたものが開示されている。

【０００８】これは巻回した波板と平板との間を直接接
合するものではなく、その端部だけの接合、或いは係止
突起と接触しているだけのものである。このため、排気
ガスの高温かつ激しい加熱、冷却及びその繰り返しによ
って、波板と平板の間の不均一な伸び縮みによって、該
係止部にゆるみが生じ、更に高速の排気ガスによってコ
ア体を構成している波板及び平板が振動し、かつすれ合
って、その表面で担持されている触媒が脱落し、触媒能
力を低下させる大きな欠点がある。

【０００９】又ケース或いは外筒の要部にコア体の抜け
止め部材を設けたもの（特開昭６３−９４０１５号、実
開平１−７８２１９号公報）も開示されているが、これ
らはコア体の製造、組み立てには何ら関係の無いもので
あって、単に抜け止め部材付きの外筒にコア体を収納し
ただけのものであり、上記従来の欠点を解決するもので
はなかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、従来のこの種耐熱金属製触媒メタル担体
の上記欠点を解消することである。更に詳しくは触媒担
体となる耐熱金属製の波板と平板、波板と波板等を組み
合わせ、これらを多層巻回或いは積層して成るハニカム
構造のコア体を有する触媒メタル担体の組み立てを容易
にすることである。また真空中で実施する高価なろう材
を大量に必要とせず、少量、短時間で強固で安全な接合
を行いうる方法を開発せんとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この課題は、耐熱金属製
の波板と平板波板と波板、波板或いは平板と、排気ガス
通路を形成するものとを組み合わせ、これらを多層に巻
回又は積層して形成したハニカム構造のコア体に於い
て、コア体の胴部の所定部分に、結合部材を貫通させて
接合せしめることによって解決される。

【００１２】

【発明の作用及び構成】本発明の態様としては以下のも
のが包含される。 (イ)従来から知られている各種のこの種触媒担体のいず
れかに、そのコア体の胴部の所定部分に結合部材が貫通
されており、結合部材又はこれに複合しているロウ材に
よって所定部分が接合されている態様。 (ロ)耐熱金属製の平板と波板、波板と他の波板、又は波
板或いは（及び）平板と、その他排気ガスの通路を形成
するものとを組み合わせ、これらを多層に巻回又は積層
して形成したハニカム構造のコア体を有する触媒メタル
担体に、上記(イ)と同様に結合部材等が貫通されたも
の。 (ハ)本発明者が別途にすでに開発した全く新しい触媒メ
タル担体のコア体に、上記(イ)と同様に結合部材等が貫
通されたもの。である。

【００１３】上記(イ)の担体（胴部に結合部材を貫通さ
せるべき）については、更に具体的には、特開昭５４−
２５３２１号、特開平１−２３６９４９号、実開昭６３
−１３６７３５号、実開平１−７８２１９号等のものが
例示出来る。その他従来から知られているこの種触媒担
体がすべて包含される。

【００１４】上記(ロ)の担体（胴部に結合部材を貫通さ
せるべき）については、ハニカム構造のコア体そのもの
自体についてのものであり、上記コア体としては、上記
(ロ)の構成を有するコア体が全て包含される。

【００１５】上記(ハ)の担体（胴部に結合部材を貫通さ
せるべき）については、特願平３−１９１０７７号並び
に平成４年５月２８日付出願に記載の触媒メタル担体が
すべて包含される。

【００１６】本発明に於いては、コア体としては、その
外筒がある場合と無い場合のいずれもが含まれ、いずれ
の場合も予め結合部材を貫通させるべき孔を設けておい
ても良い（勿論孔を設けずに直接貫通させても良い）。

【００１７】以下実施例によって本発明の詳細を説明す
る。

【００１８】

【実施例１】図１に示す様に、厚さ５０ミクロン幅、１
００mmの２０Ｃｒ−５Ａｌの箔を、平板と波板に成型し
たものを重ねて多数巻回し、直径が８０mmのハニカムメ
タル担体（４００セル／ｉｎｃｈ²）のコア体１０１を
構成した。該コア体１０１はＳＵＳ４３０で直径８３mm
厚さ１mm長さ１００ｍの外筒１０２の中に収容してあ
る。

【００１９】結合部材１０３は、この外筒１０２とコア
体１０１の胴部１０４を貫通してこれらを一体に接合せ
しめるものである。

【００２０】この実施例１では、結合部材として図１に
示す丸いピン状の結合部材１０３を使用したものであ
る。該結合部材３はＳＵＳ４３０、直径６mmである。

【００２１】図１では頭部１０５が記載されているが、
これは便宜上であって必ずしも必要ではない。

【００２２】外筒１０２の胴部の１０４の所定位置に
は、ピン状結合部材１０３が容易に通るように、予め直
径７mmの孔１０６が開けられている。結合部材１０３は
その先端を鋭利となし、これを図１のように、外筒１０
２の胴部１０４の所定の位置でコア体１０１の胴部を強
制的に貫通させるものである。このとき該結合部材１０
３の貫入は、一方向であって該結合部材１０３に接して
いるコア体１０１の平板と波板とは、図２のように該結
合部材１１０のロウ材１１１の周縁に倒伏し、その接合
面に強力に密着すると同時に、その接合面積を飛躍的に
増大すると共に、溶接工程中に生じる溶接部分の収縮が
あっても常に箔と結合部材１１０とが密着する。これに
よって結合部材１１０とコア体１１２の箔の接合が強固
且つ安定したものになる。

【００２３】該結合部材１１０にはロウ材１１１として
適当な金属をドブ漬け又は他の方法で鍍金してもよい
が、この実施例１では無電解でＮｉ−Ｐ合金の被膜を直
接その表面に析出させておく。析出させるＮｉ−Ｐの割
合は、Ｎｉ−９７％、Ｐ−３％、膜厚は実験の結果から
１０〜５０ミクロン、好ましくは３０ミクロンがよい。
これを真空中で１２００℃に加熱し溶融させたロウ材
（Ｎｉ−Ｐ合金被膜）を、接合する結合部材１１０とコ
ア体１１２の平板と波板の間に密着させてロウ付けす
る。このロウ付けは真空炉中でもよいが窒素雰囲気中な
どで結合部材１０を高周波誘導加熱してもよい。

【００２４】結合部材１１０のロウ材１１１が溶融する
と、図３のように該結合部材１１０のロウ材１１１の周
縁に倒伏していた平板と波板が反撥し、その反撥力がロ
ウ付け時の接合圧力となって直接結合部材１１０に密着
しながらロウ材１１３に包まれ、強固に一体化する。

【００２５】

【実施例２】この実施例２はロウ材としてアモルファス
（非晶質）合金を用いたものである。

【００２６】結合部材はＳＵＳ４３０で、厚さ２mm、幅
１５mmの薄板を芯材として、図４のように該薄板状結合
部材１１５をサンドイッチにして、両側面即ちコア体の
平板と波板に接する処に、厚さ２５ミクロン程度、幅１
５mmのアモルファスのロウ材１１６が配置される。これ
をスポット溶接などで薄板状結合部材１１５に仮り止め
してから使用してもよいが、例えば図５のように薄板状
結合部材１１７を異型の断面に加工してアモルファスの
ロウ材１１８が安定して収まるようにするとよい。更に
これを仮り止めするとよい。

【００２７】このときの薄板の形状は、実施例に限定さ
れず、貫通しやすく、且つ貫通した結合部材がコア体と
緊密に接合できるものであれば自由に変更できる。

【００２８】外筒１２１の胴部１２２には所定位置に予
め該結合部材１２３が容易に通るように、縦長に３mm×
１６mmの孔が開けてある。結合部材１２３はその先端を
鋭利となし、これを図６のように、外筒１２１の胴部１
２２の所定の位置に強制的に貫通させるものである。こ
のとき該結合部材１２３に接しているコア体１２０の平
板と波板とは、図２のように第１実施例と同じように該
結合部材のロウ材の周縁に倒伏せしめる。然るのちこれ
を１０^-4Torrの真空中１１３０℃で２分間高周波加熱
し、溶融させたロウ材（アモルファス合金）を、接合す
る結合部材とコア体の平板と波板の間に溶融させる。ロ
ウ材が溶融すると、ロウ材に密着していた該結合部材の
周縁に倒伏していた平板と波板がその反撥力によって図
３のように、直接該結合部材の表面に密着しながらロウ
材に包まれ強固に一体化する。

【００２９】このロウ付けは真空中でもよいが、アルゴ
ンガスなど適当な雰囲気処理で好適な一体化接合ができ
る。ロウ材（アモルファス合金）は米国アライド社又は
日本非晶質金属株式会社のＭＢＦ９０型（Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｂ、Ｓｉ）系が代表例として例示できる。

【００３０】この特長は次の通りである。 ○ロウ材が金属箔のため柔軟性に富み、取り扱いが簡単
である。 ○加熱時にガスの発生が無い。 ○組織と肉厚が均一でむらの無い接合ができる。 ○スポット溶接ができる。 ○溶融時間が短い。

【００３１】上記ではテープ状アモルファスのロウ材に
ついて述べたが、これに限定されず、当然従来の粉末
状、ペースト状などのロウ材も使用できる。

【００３２】

【実施例３】この実施例３は上記実施例２の薄板状結合
部材にロウ材として無電解のＮｉ−Ｐ合金の被膜を直接
その表面に析出させたものを使用し、その他は実施例２
と同様に処理したものである。

【００３３】

【実施例４】この実施例は従来公知のコア体即ちロウ付
け法やスポット溶接法で作製された触媒担体にこの発明
を組み合わせたものである。

【００３４】

【実施例５】この実施例５は平成４年５月２８日に出願
した触媒メタル担体の一例にこの発明を組み合わせたも
のである。

【００３５】実施例５で組み合わせられるクロス型ハニ
カム構造体のコア体は、図７に示すように、厚さ０.０
５mmの２０Ｃｒ−５Ａｌの箔を、傾斜角４°の波板に成
型し、一枚を正面、他の一枚をこれと逆即ち背面に組み
合わせてそれぞれの波が互いにクロス（交差）するよう
な状態として重ねて、多層巻回して図８のように直径が
８０mmのメタル担体（２００セル／inch²）のハニカム
コア体１３０を構成する。該コア体１３０はＳＵＳ４３
０で直径８３mm厚さ１mm長さ１００mmの外筒１３１の中
に収容してある。このコア体１３０及び外筒１３１の端
面には厚さ２mm、幅１３mmのＳＵＳ４３０の結合部材１
３２が、該コア体１３０を直径方向に横断してレーザー
の熱エネルギーなどでその少なくとも一部を溶融されて
一体に結合されている。この結合体は端面の一部だけが
接合されているので、当然該端面から離れている胴部１
３３は前記結合部材１３２の規制力が低下している。

【００３６】本発明の結合部材１３４は、前記規制力を
より確実にするため胴部１３３の望ましい位置に貫通接
合したものである。

【００３７】このコア体１３０に排気ガスが導入される
と、固定されていないコア体１３０の胴部１３３の傾斜
角をもったクロス型ハニカム構造体の波板は振動した
り、擦れあったりする虞れがある。

【００３８】導入される排気ガスは、その温度、流量、
組成、圧力その他が極めて不安定不規則であるため、従
来最も一般的な、排気ガスが直進するハニカムよりも、
このクロス型ハニカム構造体は内部を流れる排気ガス
が、互いに混合分散しながら高速で通過するため前記振
動などを生じる虞れが大きい。

【００３９】平板や波板が振動したり擦れ合うと、金属
疲労が生じてコア体が破断することがあるばかりでな
く、その上に付着している触媒種が脱落し、装置の寿命
を著しく損なうことになる。

【００４０】このような欠点のある従来のコア体に対し
て、本発明はそれらを全て解決できる。即ち振動を生じ
やすい部分に適宜結合部材を貫通させればよい。

【００４１】上記に於いては、ロウ材の付いた結合部材
１３４をコア体の胴部に強制的に貫通する場合を示した
が、その鋭利な先端で直接貫入せしめることは勿論可能
であるが、該結合部材の貫通が容易となるように、これ
より先に予め別の部材で下孔を開けておくとよい。この
下孔は前記別の部材で突き破るように開けてもよいが、
レーザーや電子ビームなどでコア体の胴部の所定位置を
溶融することによって貫通せしめてもよい。

【００４２】本発明の結合部材の形状は限定されず、ま
たその貫通位置、貫通本数、結合部材の組み合わせなど
自由である。

【００４３】上記結合体は全て組立が終わるとその不用
部分を除去する。この胴部に於いて貫通したピン、薄板
などの結合部材で一体に接合されたコア体は、単独でも
使用できる。

【００４４】また、ロウ付け、スポット溶接、など公知
の結合方法、或いは他の結合方法によるメタル担体のコ
ア体と組み合わせ、或いは併用できることが全て包含さ
れる。

【００４５】この発明はこれらの総てを強化し、メタル
担体の性能を向上安定化せしめる大きな効果がある。

【００４６】また結合部材にロウ材を複合させないでコ
ア体の胴部に貫通させ、その両端を外筒に接合固定して
上記種々の振動などを抑制せしめるようにしてもよい。

【００４７】結合部材として使用されるステンレス鋼は
優秀な電気抵抗体として知られている。これを発熱体と
して通電し、必要に応じ絶縁被覆を施して真空中または
窒素雰囲気中などで１０５０℃に発熱させることによっ
てこの熱で該結合部材に複合しているアモルファスなど
のロウ材を溶融させて前記コア体の凹陥部又は孔の周縁
をロウ付けする。

【００４８】この結合部材としてＳＵＳ３０４が例示で
きる。このものは７２μΩ−ｃｍの電気抵抗値を示し、
熱膨張係数は６５０℃で１８.９×１０^-6／℃である。
２０Ｃｒ−５Ａｌは９００℃で１５９μΩ−ｃｍ、熱膨
張係数は１５.０×１０^-6／℃、熱膨張率は１２４％で
ある。

【００４９】結合部材のみを加熱すれば良いので大掛か
りで大きなエネルギーを消費する従来の真空炉は必要が
無くなり、ただの真空炉または窒素などの雰囲気で良
い。従って極めて効率の良い加熱ができる。

【００５０】従来高温で使用するロウ材にはその融点を
下げる為にＢやＳｉなどを使用しているが、これが高温
域１１３０℃異常でロウ付けされる母材即ちこの場合コ
ア体の接合部分に拡散浸透して所謂エロージョンを起こ
しその接合部分を腐食し、脆くなり、これが接合体の破
壊につながる大きな欠点があった。この発明によると前
記処理温度を１１３０℃に上げなくても、該結合部材を
１０５０℃に加熱するだけで、充分に母材にＢやＳｉを
拡散することができエロージョンの虞れの極めて少ない
寿命の長い安定で強固な接合体が得られる。

【００５１】それ自体が高温になって大きく熱膨張し、
凹陥部又は孔の周縁により密着して接合ができる。

【００５２】ここで本発明に含まれる特願平３−１９１
０７７号及び平成４年５月２８日出願（この出願は上記
特願平３−１９１０７７号の国内優先に基づく出願）の
担体（結合部材を胴部に貫通させるべき担体）について
若干説明する。

【００５３】

【参考例１】第１参考例は２０Ｃｒ−５Ａｌ系の耐熱金
属で厚さが０.０５ｍｍの箔で巾が１００ｍｍの波板１
と平板２とを組み合わせ、図９のように多層巻回して直
径が８０ｍｍ（約４００セル／inch²）のハニカムコア
体３を形成する。

【００５４】このコア体３はＳＵＳ４３０外径８
２.５mm、肉厚１mm、の外筒４の中に該コア体３が、外
筒４の端縁５から１mm沈むように収める。

【００５５】前記外筒４の両側には、幅２mm、深さ１mm
の切り込み６が設けてあり、この切り込み６に、２mm×
２mmの棒状結合部材７が嵌挿される。

【００５６】該棒状結合部材７は、コア体３の所定位置
で端面開口部８に接するように、外筒４の切り込みで保
持することができる。

【００５７】次いで該結合部材７をアルゴン雰囲気で、
出力５００Ｗ、速さ２００mm／minＣＯ₂レーザーで溶融
させ、生成した溶湯９でもって、コア体の端面開口部８
を結合させる。同時に外筒４も切り込み６が結合されて
一体とすることができる。尚図１中矢印はレーザーの照
射を示す。

【００５８】この参考例１では、結合部材はコア体の端
面開口部に載置されているだけであるから、直径方向に
一直線でなくてもよく、例えば、中心から３方向やＳ
字、などその形状は何等限定されず、広い範囲で適宜な
形状とすることが出来る。

【００５９】

【参考例２】図１０に示す様に、コア体３の端から、厚
さ２mm、直径２００mmで、円周をＴｉＣコーティングし
た鉄の円盤１０を押し付けて移動させ、深さ２mmの凹陥
部１１を形成する。この凹陥部１１に、厚さ２mm、巾３
mmのＳＵＳ３０４の結合部材１２をコア体３の端から１
mm上に出るように該凹陥部１１内に挿入し、この上に出
ている部分からＣＯ₂レーザーで溶融し、該溶湯を凹陥
部１１を形成しているコア体３に溶着させる。この時の
条件は、アルゴン雰囲気で出力６００Ｗ、速さ２００mm
／minである。

【００６０】この参考例２では結合部材１２の形状が２
×３mmのカマボコ形材であるがそれ自体の形状は任意に
決定出来、たとえば角状でもまた丸状でもまた他の形状
でも良い。また凹陥部の形状もカマボコ状、角状、Ｖ
状、その他適宜に決定出来る。

【００６１】好ましくは、凹陥部１１の底部にまで溶融
した結合部材１２の溶湯が溶着することである。これに
よってコア体３の設けられた凹陥部１１の好ましくは全
面に結合部材１２が溶着し、極めて安定した結合体が得
られる。

【００６２】この参考例２はコア体３に、若干深さの溝
を設けた場合を示している例ということが出来る。

【００６３】

【参考例３】このコア体３は、図１１に示す通り、その
開口部２０が、厚さ０.５mm、直径２００mmのダイヤモ
ンド砥石２１を２０００rpmで回転させて、コア体の軸
方向へ１２mmの深さにスリット状に研削凹陥せしめられ
て形成され、これを厚さ１.２mmのＴｉＣコーティング
した鉄の円盤で拡幅してから、凹陥部２０に、厚さ２m
m、巾１０mmのＳＵＳ３０４の結合部材２３をコア体３
の開口部の端から０.７mm上に出るように該凹陥部２０
に挿入し、この上に出ている部分からＣＯ₂レーザーで
溶融し、該溶湯を凹陥部２０を形成しているコア体３に
溶着させる。

【００６４】この時の条件は、アルゴン雰囲気で出力６
００Ｗ、速さ２００mm／分である。

【００６５】結合部材２３は、その両端をケース又は外
筒と結合することができ、又芯部材２４とも結合するこ
とができる。尚結合部材は外筒又はコア体と同質のもの
でよいが、これらと異なった基材のものを使用してよ
い。

【００６６】参考例１、２及び３では、溶融手段として
ＣＯ₂レーザーを例に述べたが、これに限定されず電子
ビーム、アーク、その他がある。

【００６７】外筒又はケースの材料として前記２０Ｃｒ
−５Ａｌの代わりにＪＩＳ４３０５−ＳＵＳ３０４、−
ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ４３０その他適当な材料が適用で
きる。

【００６８】

【参考例４】第４参考例は、コア体に、先ず厚さが１ｍ
ｍの切断砥石を用いてスリット状に、幅が１ｍｍ、深さ
が１０ｍｍの凹陥部を設ける。そして該凹陥部より大き
い厚さが３ｍｍ、巾が９ｍｍのＳＵＳ３０４で作った板
状の結合部材を上記スリット状凹陥部を押し拡げながら
コア体の端面開口部から０.７mm上に出るように圧入嵌
合させる。このとき該凹陥部は加熱しておくことが好ま
しい。この圧入によって凹陥部と結合部材との嵌合精度
を極めて容易に上げることが出来る。

【００６９】前記第３及び第４参考例で使用される板状
の結合部材は、ＣＯ₂レーザーのエネルギー熱で溶融さ
れ易く、且つ溶湯が凹陥部側に溢れ出て該凹陥部に大量
に溶着する形状が望ましい。これには板状結合部材の断
面が釘状即ちＴ字形又はＹ字状、その他適当な形状の結
合部材を用いるとよい。

【００７０】

【参考例５】この参考例５では、参考例３の方法で厚さ
２mmの円板で拡幅した凹陥部に、厚さ２mm、巾１０mmの
ＳＵＳ３０４の結合部材を挿入する。このときアモルフ
ァス（非晶質）のロウ材である２５ミクロン程の薄膜リ
ボンを結合部材の両側に挟んでおく。これを真空中又
は、窒素雰囲気で１１３０℃に加熱し、溶融させたロウ
材（アモルファス薄膜）を、接合する結合部材と凹陥部
の間に溶着させてロウ付けする。

【００７１】このロウ付けは真空炉などの中でもよい
が、結合部材を窒素雰囲気中で高周波誘導加熱してもよ
い。ロウ材（アモルファス）は米国アライド社又は日本
非晶質金属株式会社製のＭＢＦ９０型（Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｂ、Ｓｉ）系が例示できる。

【００７２】この例の特長は以下の通りである。 ○ロウ材が金属箔のため柔軟性に富み、取り扱いが簡単
である。 ○加熱時にガスの発生が無い。 ○組織が均一。 ○溶解時間が短い。

【００７３】尚上記ではアモルファスのロウ材について
述べたが、これに限定せず、当然従来の粉末状ペースト
状などのロウ材も使用できる。

【００７４】

【参考例６】参考例５のコア体をＴｉＣコーティングし
た鉄の円盤で拡幅してから、該凹陥部に厚さ２mm巾１０
mmのＳＵＳ３０４の結合部材を挿入する。

【００７５】このとき該結合部材にはロウ材として無電
解でＮｉ−Ｐ合金の被膜を直接その表面に析出させてお
く。析出させるＮｉ−Ｐの割合はＮｉ−９７％、Ｐ３％
膜厚は実験の結果から１０〜３０ミクロンがよい。

【００７６】これを真空中で１２００℃に加熱し溶融さ
せたロウ材（Ｎｉ−Ｐ合金薄膜）を、接合する結合部材
と凹陥部の間に溶着させてロウ付けする。このロウ付け
は真空炉などの中でもよいが窒素雰囲気中などで結合部
材を高周波誘導加熱してもよい。

【００７７】特長は以下の通り ○結合部材の表面にロウ材が直接鍍金されているので、
挿入などの作業性が極めてよく、高精度の結合部材の全
面ロウ付けができる。 ○ロウ材（鍍金膜厚）のコントロールが容易。 ○鍍金溶液の条件をコントロールすることにより、ロウ
材の組成を自由に選択できる。 ○Ｎｉ−Ｐの組み合わせ以外に、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｂなどを
含むものが使用でき、用途に適した物が低いコストで使
用できる。

【００７８】

【参考例７】図７に示すように、厚さ０.０５mmの２０
Ｃｒ−５Ａｌの箔を、傾斜角４°の波板に成型し、一枚
５０を正面、他の一枚５１をこれと逆即ち背面に組み合
わせてそれぞれの波が互いにクロス（交差）するような
状態５２として重ねて、多層巻回して、直径が８０mmの
コア体を構成し、該コア体の端から、厚さ０.５mm直径
２００mmのダイヤモンド砥石で深さ１４mmの凹陥部を形
成し、これを厚さ１.２mmのＴｉＣコーティングした鉄
の円盤で拡幅してから、凹陥部に厚さ２mm巾１３mmのＳ
ＵＳ３０４の結合部材をコア体の端から１mm上に出るよ
うに該凹陥部に挿入し、この上に出ている部分からＣＯ
₂レーザーで溶融し、該溶湯を凹陥部を形成しているコ
ア体に溶着させる。この時の条件はアルゴン雰囲気で出
力６００Ｗ速さ１５０mm／minである。

【００７９】このクロス型ハニカム構造体は該参考例だ
けでなく、この発明の他のどの参考例の方法によっても
実施できる。

【００８０】この例の特長は以下の通りである。従来こ
の傾斜角のある波板を組合わすクロス型のメタル担体
は、その接合面が点に近い為、ロウ付け法はもとより、
スポット溶接も極めて困難であるため実用化ができなか
ったが、この発明によってはじめて実施できるようにな
った。

【００８１】

【参考例８】第８参考例は、図１２のようにレーストラ
ック状のコア体７０に１ケ所以上の偏平リング７１を設
けたものである。必要によって該リング７１に結合部材
７２を使用してよい。

【００８２】従来レーストラック状のコア体に於いて、
該形状を維持しながら次の熱処理工程（８７５℃以上）
を行うのは非常に困難であったので、これの改善法とし
て特開平２−１３９０４５公報に開示されたものがあ
る。このものは巻回したハニカム状のコア体の両端を予
め偏平にし、この両端に偏平状の強固なリングを被嵌し
て上記熱処理炉中においてもその偏平形状を維持させよ
うとするものである。

【００８３】この発明によると、上記従来のものが更に
改良される。即ち上記従来の発明で必要な強固な偏平リ
ングが必要で無くなり、波板と平板で構成された偏平形
状のコア体がそのままで熱処理できるし、又偏平リング
や外筒を使用してもその使用量例えば肉厚は半分以下で
もよく大巾に節減される。また全体の体積も大巾に減少
出来る。

【００８４】

【参考例９】第９参考例は、図１３のように外筒８３の
中のコア体８４、８５を２つに分け、夫々が違った構造
のコア体例えばコア体８４を通常の波板と平板とを組み
合わせて巻回したものとし、コア体８５はメッシュの異
なったもの、斜方向の波板を使用したもの、平板が網目
のもの、平板がパンチ穴があいたもの、波板だけのも
の、その他従来提案されているすべての構造のコア体と
を組合わすことができる。

【００８５】

【参考例１０】以下の参考例は結合部材を用いず、前記
凹陥部のみで結合させるものである。

【００８６】図１４に示すように、このコア体９１は、
その端面開口部９２が厚さ３mm、直径３０cmの切断用砥
石９３を２０００ＲＰＭで回転させて、コア体９１の軸
方向へ１０mm深さに、スリット状に研削凹陥せしめ、然
るのち該凹陥部９４の底部９５を凹陥部９４の全長にわ
たって溶接ロウ付けなど適宜な手段で接合し、コア体９
１の該凹陥部９４を形成する波板９６と平板９７とを結
合せしめたものである。尚この際側面もまた溶接してお
くことが好ましい。

【００８７】この発明に於いては、従来ハニカムコア体
を構成する厚さが０.０５mmの耐熱金属箔同士を直接、
互いに溶接或いはロウ付けしてコア体を結合するのでは
なく、該箔の厚さの１０倍〜２００倍、好ましくは、該
箔の４０倍である厚さ２mm程度という膜厚の結合部材を
用いてハニカムコア体を接合することもその要旨のひと
つとなっている。

【００８８】従って上記結合部材にＣＯ₂レーザー、電
子ビーム、アーク、などのエネルギーを与えて上記結合
部材の一部または全部を直接溶融し、この溶湯を利用し
て該ハニカムコア体を結合したメタル担体はすべて包含
される。また更に上記結合部材は直接溶融しないが、上
記結合部材とコア体との間に介在させたロウ材などを溶
融させて該結合部材とハニカムコア体を結合したメタル
担体はすべて包含される。

【００８９】またコア体の凹陥部に嵌入された結合部材
の、余った部分を把握固定したり、台の上に置いたりな
どすることにより該コア体の正確な移動や、位置決めが
容易にでき、溶融される結合部材の上にレーザーエネル
ギーの正しい導入ができる。

【００９０】またこの発明で用いられる凹陥部は、この
発明が確実に実施される為の好適な手段の一つでもあ
る。

【００９１】即ち凹陥部は上記結合部材との結合面積を
拡大して、その結合強度を増加するばかりでなく、該凹
陥部に挿入された強力な結合部材によってハニカムコア
体が軸方向に抜け出すのを阻止する大きな効果がある。

【００９２】これを圧縮試験を行ったところ、その圧縮
強度は下記の通り。参考例１の場合、厚さ２mm幅、２mmの結合部材を使用し
たときの圧縮強度７０（ｋｇｆ）であり、また参考例３の場合は、厚さ２mm幅１０mmの結
合部材を使用したときの圧縮強度２５０（ｋｇ
ｆ）であった。

【００９３】上記参考例ではＣＯ₂レーザーで溶接する
具体例を述べたが、これに代えて電子ビームを使用する
と、その時の条件は、たとえば真空中或いはヘリウム雰
囲気中出力５００Ｗ速さ２００／minである。

【００９４】この方法では真空中では、ＣＯ₂レーザー
を使用する際に発生して溶接を阻害するプラズマが殆ど
問題にならない利点がある。上記参考例でコア体の素材
として２０Ｃｒ−５Ａｌ、結合部材の素材としてＳＵＳ
３０４を例示したが、この発明ではこれに限定されな
い。

【００９５】結合部材としてはハニカムコア体とより溶
接性の良い素材を用いることが好ましい。例えばステン
レスの溶接棒として公知の２０Ｃｒ−１０Ｎｉ即ち３０
８タイプや、２３Ｃｒ−１３Ｎｉ即ち３０９タイプなど
が例示出来、これらはオーステナイト組織に適量のフェ
ライトを含むので溶接性が優れ、優れた溶着ができる。

【００９６】コア体の端面開口部の所定部分即ち結合部
材と接合するところ、たとえば参考例１では結合部材の
載置されたところ、また参考例２、３では凹陥部周縁等
は、高周波加熱などの方法で予め９００℃近くの温度に
予熱しておくことが好ましい。即ち予熱によってコア体
を構成する平板と波板とが、前記溶湯に対して濡れ性即
ち溶接性が良くなり、ＣＯ₂レーザーで溶融された結合
部材の溶湯とコア体の所定部分との接合がより確実なも
のとなる。

【００９７】この発明に於いて使用される前記ハニカム
構造体自体としては、従来からこの種分野に於いて知ら
れた構造体がすべて使用出来る。たとえばハニカム構造
を形成する耐熱金属、その箔、その波板や平板の形状、
厚さ、ピッチ、その使用数等いずれも従来から使用され
て来た各種のものが、全てこの発明に包含される。また
芯部材を有するものも当然使用出来る。

【００９８】更には、上記で若干述べたが、波板と波板
とをクロスさせて巻回した構造や、平板自体としてエキ
スパンドメタルを用いた構造のもの等、特殊なハニカム
構造体も包含される。

【００９９】この発明に於いて形成する凹陥部の大きさ
は特に限定されないが、通常全部の長さの約１／１００
〜１／２、好ましくは１／２０〜１／４、または３〜２
０mm程度、巾１〜１３、好ましくは１〜５ｍｍ程度であ
る。この凹陥部を形成する手段としては、原則として所
定のサイズの凹陥部を形成出来る手段であれば良く、そ
の代表例として切断機による手段、溶融による手段及び
拡幅による手段が例示出来る。

【０１００】切断機の手段としては、高速で回転する円
板状切断機又は円盤を例示出来、更に具体的には、砥石
切断機、ワイヤカット切断機等を例示出来る。溶融の手
段としては前記したレーザー等を例示出来、更に拡幅の
手段としては鉄やセラミックの円盤等の手段を例示出
来、必要に応じ水冷しても良い。これ等手段に依る場合
の条件等は従来の常法の条件で良い。

【０１０１】この発明に於いては、上記で形成された凹
陥部のその少なくとも一部を結合することが必要であ
る。この接合により、ハニカム構造の形状の保持と、強
度賦与が達成される。接合は凹陥部の少なくとも一部で
良いが、要は充分なる強度をもってハニカム構造体の形
状を保持出来る程度で良い。好ましくは凹陥部の約２０
％以上であり、全面接合しても勿論よい。

【０１０２】接合方法自体は特に限定されず、凹陥部に
於いてお互いが接合出来る手段が広い範囲で採用され、
たとえばロウ材を用いる手段及び上記各種手段をはじ
め、その他プラズマ、ＴＩＧ溶接等を例示出来る。尚上
記切断手段として例示した中で母材の蒸気を出さない場
合の溶融手段は、切断した後に切断部が結合する場合が
多く、これ等両者を兼備する場合が多い。

【０１０３】この発明に於いては、すでに若干のべた通
り切断後、倒伏せしめる場合があるが、この倒伏はいわ
ゆる重ね接合の目的で行われ、すべてを倒伏せしめても
良いが、その少なくとも一部でも上記目的は充分達成さ
れる。通常５０％〜３００％好ましくは２００％程度倒
伏せしめる。倒伏の手段は前記手段の他にたとえば超音
波振動や結合部材の直接圧入の手段でも良い。

【０１０４】この発明に於いては、結合部材を用いる態
様がある。これによりいわゆるインサートメタルとして
母材と共融、一体化するばかりでなく、構造材として機
能するという優れた作用が期待出来る。この結合部材に
ついてはすでに若干のべたが、上記以外にもたとえばフ
ィラワイヤー、パウダーの少なくとも一種を用いること
が出来、この結合部材は凹陥部の全部でも良く、またこ
れ以上の量でも良く、また凹陥部をすべて充填しなくて
も良い。

【０１０５】通常凹陥部の少なくとも１０％以上であ
る。尚凹陥部全体以上に用いる場合や凹陥部が無い場合
には凹陥部の上に肉盛りが形成されるが、これもこの発
明の好ましい態様の一つである。

【０１０６】充填方法自体は何等限定されず、適宜な手
段が採用される。この発明に於いては芯部材を有するハ
ニカム構造体も使用出来、この芯部材自体は従来から知
られているもので充分である。更に詳しくは波板と平板
を巻回するための巻芯であっても良く、またその形状は
棒状、管状、板状等適宜な形状で良い。

【０１０７】以上に説明したように、この発明において
は、耐熱金属製の波板と平板とを多層に巻回又は積層し
て形成したハニカム構造のコア体の端面開口部を、結合
部材を使って、該結合部材を直接或いはこれに添付した
ロウ材を溶融することによりハニカム構造のコア体即ち
波板と平板とを結合させたものであって、従来例を見な
い全く新規な結合方法である。

【０１０８】そしてこの手段によれば、高価なロウや真
空炉が不要となり、又精密で非能率なスポット溶接、端
面レーザー溶接が不要となり、簡単で確実な結合が可能
となる。加えて、従来特に問題とされているコア体中心
部の板の抜け出しが解決される。

【０１０９】そしてこの発明によればその強固な接合に
よって、従来よりも高温耐久性が発揮され、このためエ
ンジンの直近に設置されるマニホールドコンバーターに
も好適なものとなる。

【０１１０】また、スポット溶接、レーザー溶接、ロウ
付けなど従来のどの接合方法を用いても、確実な接合が
困難であるため製造が困難とされてたハニカム構造、即
ち波板と波板をクロスさせて巻く構造や、平板にエキス
パドメタルを用い波板と交互に巻く構造、その他困難な
構造に対しても容易に対応することができ、触媒メタル
担体のコストを大巾に低下させる効果がある。

【０１１１】またこの発明によって、従来困難があった
ため多数の提案がなされている、ハニカムコア体と外筒
とを確実に結合させる問題が一挙に解決される。

【０１１２】尚上記では２０Ｃｒ−５Ａｌ系の０.０５
ｍｍ厚の耐熱金属の波板、平板を用いたハニカム構造の
コア体を中心に述べたが結合部材、芯部材、外筒、その
他、材質、数、形状、適用部所も参考例に限定されな
い。

【０１１３】また凹陥部としたがコア体の端面開口部を
軸方向に適当な深さに接合されておれば、該部分が端面
開口部より盛り上がっていてもよく、又盛り上がってい
ることが好ましい。従って必ずしも凹陥部は必要としな
い。更にこの凹陥部としては、予め波板及び平板の要所
にスリット状切り欠きを設け、これらを多層に巻回或い
は積層することによって所定の連続した凹陥部を形成せ
しめたものでも良い。

【０１１４】この発明においてコア体の凹陥部は排ガス
の上流だけでなく下流に設けてもよいが、排ガスの上流
にだけ設けたとき、その開口率は減少するが直径８０ｍ
ｍの端面開口部に５ｍｍ巾の凹陥部を設けても約７％の
減少であって、実開平２−３５９１９号公報などからも
これは欠点とはならずむしろ触媒性能を向上させる効果
となる。

【０１１５】この発明は内燃機関たとえばガソリンエン
ジン、ディーゼルエンジンばかりでなく燃焼用バーナ
ー、化学反応用質量等燃焼乃至反応用触媒担体として使
用できることは云うまでもない。

【０１１６】

【図面の簡単な説明】

【０１１７】

【図１】

【０１１８】本発明の担体の一例を示す説明図である。

【０１１９】

【図２】

【０１２０】本発明の担体の接合状態を説明するための
説明図である。

【０１２１】

【図３】

【０１２２】本発明の担体の接合状態を説明するための
説明図である。

【０１２３】

【図４】

【０１２４】本発明で使用する結合部材の一例を示す説
明図である。

【０１２５】

【図５】

【０１２６】本発明で使用する結合部材の一例を示す説
明図である。

【０１２７】

【図６】

【０１２８】本発明の担体の他の一例を示す説明図であ
る。

【０１２９】

【図７】

【０１３０】本発明担体に使用する波板の一例と、これ
等波板を組合わせた状態を示す説明図である。

【０１３１】

【図８】

【０１３２】本発明の担体の他の一例を示す説明図であ
る。

【０１３３】

【図９】

【０１３４】本発明の担体の一例を示す説明図である。

【０１３５】

【図１０】

【０１３６】本発明の担体の他の例を示す説明図であ
る。

【０１３７】

【図１１】

【０１３８】本発明の凹陥部を形成した担体の一例を示
す説明図である。

【０１３９】

【図１２】

【０１４０】本発明の担体の他の一例であって、レース
トラック状のコア体に凹陥部を設けた例の説明図であ
る。

【０１４１】

【図１３】

【０１４２】コア体を２つに分け、夫々が異なった構造
のセル構造を有する場合を示す説明図である。

【０１４３】

【図１４】

【０１４４】本発明の担体の一例であって凹陥部を生成
せしめた例を示す説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐熱金属製の平板と波板、波板と他の波
板、又は波板或いは（及び）平板と、その他排気ガスの
通路を形成するものとを組み合わせ、これらを多層に巻
回又は積層して形成したハニカム構造のコア体を有する
触媒メタル担体であって、上記コア体の胴部の所定部分
を結合部材が貫通し、該結合部材又はこれに複合してい
るロウ材によって所定部分が接合されてなる触媒メタル
担体。
【請求項２】上記貫通によって生じるコア体の孔が、貫
通する結合部材によって一部又は全部が倒伏せしめられ
たことを特徴とする請求項１に記載の触媒メタル担体
【請求項３】前記コア体の胴部を貫通し、接合せしめた
結合部材が、更に外筒と共に接合されていることを特徴
とする請求項１または２に記載の触媒メタル担体。
【請求項４】ロウ材がアモルファス合金または鍍金であ
る請求項１乃至３のいずれかに記載の触媒担体。
【請求項５】上記コア体の端面開口部の所定部分を、該
開口部を横断して軸方向に凹陥せしめたことを特徴とす
る請求項１乃至４のいずれかに記載の触媒メタル担体。
【請求項６】上記コア体の端面開口部の所定部分を該開
口部を横断して軸方向に接合したことを特徴とする請求
項１乃至５のいずれかに記載の触媒メタル担体。
【請求項７】端面開口部の接合が結合部材を用いて行わ
れた請求項６に記載の触媒メタル担体。
【請求項８】上記凹陥部に、結合部材が嵌入された請求
項５に記載の触媒メタル担体。
【請求項９】上記結合部材が、コア体の直径よりも長い
結合部材であって、且つその両端を余して接合された請
求項５、７又は８のいずれかに記載の触媒メタル担体。
【請求項１０】結合部材を貫通させるべきメタル担体
が、そのコア体の波板と平板の接合部分を、ロウ付け又
はスポット溶接したものである請求項１乃至４のいずれ
かに記載の触媒メタル担体。
【請求項１１】結合部材を貫通させるべきメタル担体
が、そのコア体の端面開口部の全面又は大部分をレーザ
ー、ロウ付け又はスポット溶接により溶接したものであ
る請求項１乃至４のいずれかに記載の触媒メタル担体。
【請求項１２】結合部材を貫通させるべきメタル担体
が、その波板と平板との要所に交互に係止突起を設けた
ものである請求項１乃至４のいずれかに記載の触媒メタ
ル担体。
【請求項１３】コア体の直径よりも長い結合部材であっ
て、余分の片方又は両方の結合部材を把握などすること
によって、コア体の移動や位置決めをすることを特徴と
する触媒メタル担体の製造方法。
【請求項１４】結合部材が電気の抵抗体であり、挿入さ
れた該結合部材に通電することにより、該結合部材を発
熱させ、この熱で結合部材に複合したロウを溶融せしめ
ることを特徴とする触媒メタル担体の製造方法。