JPH0663418A

JPH0663418A - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH0663418A
Application number: JP3193709A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Takigawa; 一儀滝川; Kunitoshi Morofushi; 邦敏諸伏; Haruo Serizawa; 治夫芹沢
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1991-07-09
Publication date: 1994-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】過酷な条件下で使用される金属製の排気ガス
浄化装置において、その主要な構成部材である排気ガス
の乱流化手段を有するハニカム体の熱膨脹や熱応力によ
る変形や破損に対する耐久性を改善する。【構成】ハニカム体の構成部材として、相対的に小さ
なピッチ幅と波高を有する第１の波形帯材と、相対的に
大きなピッチ幅と波高有し、かつ構造的に排気ガスを乱
流化することができる第２の台形波帯材の二種類の帯材
を用い、該二種類の帯材を交互に当接するように重積し
てハニカム体とする。

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
スの浄化手段とし排気管の途中に介装される、排気ガス
浄化用触媒を担持させるための金属製ハニカム体から成
る排気ガス浄化装置に関する。更に詳しくは、本発明は
過酷な条件下で使用されるこの種の排気ガス浄化装置に
おいて、金属製ハニカム体として、熱膨脹や熱応力によ
る変形や破損に対する耐久性を改善した排気ガス浄化装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の排気ガス浄化装置は、一
般に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、これを一括渦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（以下、セルともい
う。）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。そ
して、前記ハニカム体と金属ケースとは、排気ガス自体
の高温度及び排気ガスと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脹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などに耐え得る
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。

【０００３】また、最近においては、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特別に製作した金属製の
ケースを使用しないもの、即ち金属製ハニカム体のみで
排気ガス浄化装置を構成しようとする動きがある。この
場合、金属製ケースを使用しないことから、金属製ケー
スの製作コスト、金属製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ことはいうまで
もないこである。

【０００４】しかしながら、前記した従来のハニカム体
からのみ構成される排気ガス浄化装置、あるいはハニカ
ム体と金属製ケースとから構成される排気ガス浄化装置
は、長期の使用に耐えるものではない。これは、ハニカ
ム体の軸方向（即ち、排気ガスの流入、通過方向）はも
とより、特に該軸方向に対して直角な方向（以下、ハニ
カム体の半径方向という。）において、前記した排気ガ
ス自体の高い温度や未燃焼ガスの触媒反応による発熱と
いう雰囲気下で生起する熱膨脹や熱応力に基づく大きな
変形力が、ハニカム体の中心部と外周部間の温度勾配の
差によりハニカム体の構成部材（平板状帯材と波板状帯
材）を通じてハニカム体の外周部近傍あるいはハニカム
体の外周面と金属ケースの内壁面との当接面近傍に伝播
しようとすることに基づくものである。即ち、この熱的
変形力の伝播過程において、ハニカム体の構成部材が破
損、座屈したり、更には該熱的変形力が特にハニカム体
の外周部近傍あるいはハニカム体の外周面と金属製ケー
スの内壁面との当接面近傍に集中するため、当該部位に
おいてハニカム体を構成する平板状帯材及び／又は波板
状帯材のヒビ割れ、破損、座屈が大きくなり、また各帯
材間の当接部やハニカム体と金属ケース間の当接部の剥
離や離体が生じる。

【０００５】前記したハニカム体の熱変形力による、特
に半径方向の耐久性を改善する方策として、次のような
ものが提案されている。

【０００６】(i) 特開昭６３−１８２０３８号公報に
は、相互に異なる波長（周期）λと波高（振幅）Ａを有
する第１の波形板と第２の波形板からハニカム体を製作
する技術が開示されている。即ち相対的に大きな周期と
振幅を有する第１の波形板と、相対的に小さな周期と振
幅を有する第２の波形板を用いて熱変形サイクルのもと
での半径方向の加圧と伸張力に耐えるようにしている。
しかしながら、この技術は第１と第２の波形板として、
あくまでも正弦波曲線あるいはそれに近い曲線のものを
前提としており、これら略正弦波形のものを使用する場
合、巻回成形などによりハニカム体を製作するとき、剛
性不足のために種々の不都合が生じてくる。例えば巻回
操作中に波形が変形し所定のセル密度のもの（規格品）
が製作できなかったり、第１と第２の波形板の当接部位
が山と山（谷と谷）あるいは山と谷で全て当接すること
にならないため（なお、このような当接関係が当接部の
強度を確保する上で好ましくないことはいうまでもない
ことである。）、当接部をろう接等により固着したとし
ても前記した大きな熱的変形力のもとで波形板は相互に
剥離をおこし、かつこのような剥離に連動して種々の欠
点が誘発されることになる。同様な技術は、特開平２−
２６５６５２号公報、特開平３−４９３８号公報にも開
示されている。

【０００７】(ii) 特開昭６４−３０６５１号公報に
は、平板に波板の凸曲面部（波の山及び谷部）に面接触
する凹曲面部を形成した平板（従って、これも１種の波
板といえる。）と、波板とからハニカム体を製造する技
術が開示されている。これは、直接的には、両板を夫々
の凸／凹曲面部で面接触（内／外接）させて、接合強度
の改善とウォッシュコート時の高価なγ−アルミナの使
用量の節約をはかったものである。しかし、平板が波形
を有するため、この波形部で半径方向の熱的変形力を緩
和させることができるものである。しかしながら、この
技術も正弦波曲線の波板を用いているためハニカム体を
製作するときの剛性不足による前記した欠点を有すると
ともに、平板と波板の当接面が面接触のため平板による
熱的変形力の吸収・緩和特性が低減されてしまうという
欠点を有する。

【０００８】(iii) 実開平２−１５００３２号公報に
は、多数の小波を有する小波平板と波の頂部が平面形状
である平頭波板とを交互に重ね合わせた構造のメタル触
媒担体において、小波平板の小波の大きさを平頭波板の
平頭部に２個以上が当接するようにしたものが示されて
いる。この考案は、特にハニカム体の軸方向のフィルム
アウト現象（スコーピング）を防止することを目的とし
たものであるが、小波平板の小波形状が正弦波形で、か
つピッチ幅（一波長）が小さいため、小波平板そのもの
を製作するのに難しかったり、ハニカム体を製作すると
きに波形が伸びきってしまったり、あるいはろう接時や
触媒コーティング時に該小波の空間内で目詰まりをおこ
して背圧を大きくしてしまうなど、種々の問題点を有す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする問題点】前記したように、こ
の種の排気ガス浄化ガス装置において、特にハニカム体
の熱的変形力に対して十分に耐え得るようにするには、
ハニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯材との間
を、あるいはハニカム体の外周面と金属ケースの内壁面
との間を単に強固に固着すればよい、という考え方に修
正をせまるものである。本発明者は、前記した従来の排
気ガス浄化装置の欠点、特にハニカム体の半径方向の熱
的変形力に対する耐久性の問題を改善すべく鋭意検討を
加えた。特に、排気ガスと浄化用触媒との均一反応、浄
化率の向上という観点からハニカム体内部においてより
均一な温度分布が望まれるハニカム体、例えば排気ガス
流の乱流付与効果に優れたハニカム体のもとで、前記し
た耐久性の向上について鋭意検討を加えた。この過程
で、本発明者らは、例えば米国特許第４，６６５，０５
１号明細書に開示されているようなハニカム体内部にお
いて排気ガスの乱流付与効果に優れたハニカム体は、触
媒の均一反応（浄化率の向上）が達成されるものの、ハ
ニカム体内部が従来のものよりもより高くかつ均一な温
度に維持されるようになるため、ハニカム体の構成部材
の熱変形力は極めて大きなものになり、その対策が急務
であることを見い出した。本発明は、ハニカム体内部に
おいて排気ガスを乱流化させる手段を講じているハニカ
ム体において、特に半径方向の熱的変形力に対する耐久
性を向上させることを目的とするものである。本発明者
らの種々の検討の結果、ハニカムコア体を構成する従来
の部材（平板状帯材と波板状帯材）にかえて、平板状帯
材を相対的に小さな波高の略正弦波を有する波形帯材
（Ｂ₁）とし、かつ、波板状帯材を相対的に大きな波高
の台形波を有するとともに、各台形波が排気ガス流に乱
流を付与するために相互に互違いに連接する領域（セグ
メント）を有し、これらが互違いに連接する排気ガス流
の導管を形成している台形波帯材（Ｂ₂）とすることに
より、所定のセル密度を有する均質なハニカム体を効率
よく製造できるというプロセス上の利点のほか、ハニカ
ム体の半径方向に伝達される熱膨脹や熱応力に基づく大
きな変形力を極めて効果的に吸収、緩和しうることを見
い出し、本発明を完成するに至った。

【００１０】

【問題点を解決するための手段】本発明を概説するれ
ば、本発明は、排気ガス浄化用触媒を担持させるための
ハニカム体を使用した排気ガス浄化装置において、前記
ハニカム体が、 (i) 断面形状がピッチ幅Ｐ₁，波高Ｈ₁の略正弦波を有
する薄肉金属板製の波形帯材（Ｂ₁）、及び、 (ii)（イ）断面形状が排気ガス流に対して直角方向に台
形を連接させた台形波を有し、かつ、（ロ）前記台形波
の各台形波が排気ガス流の方向において、互違いになる
複数の波付け領域（２ａ，２ｂ，２ｃ）を有するととも
に、（ハ）前記波付け領域が排気ガス流の方向におい
て、互違いになる排気ガス流の導管（２ｄ）を形成して
いる、平坦部の長さＬ、波高Ｈ₂の台形波を有する薄肉
金属板製の台形波帯材（Ｂ₂）、の両帯材（Ｂ₁，
Ｂ₂）を交互に当接するように重積して製作したもので
あることを特徴とする排気ガス浄化装置に関するもので
ある。

【００１１】以下、本発明の技術的構成について図面を
参照しながら詳しく説明する。なお、本発明において台
形波とは、波の断面形状が台形の断面形状を連接させた
形状のものをいう。また、本発明は図示のものに限定さ
れないことはしいうまでもないことである。金属製ハニ
カム体を使用した排気ガス浄化装置において、熱膨脹や
熱応力（歪）に基づく変形力に対する耐久性を十分なも
のにすることが極めて重要である。即ち、この種の金属
製の排気ガス浄化装置は、運転、停止と運転再開時にみ
られる加熱・冷却サイクルの熱交番負荷は勿論のこと、
走行中においても過酷な熱的環境にさられるため、熱に
対する耐久性の問題は極めて重要な課題である。

【００１２】この点、走行中の状況を考察すると、排気
ガス浄化装置は、排気ガスの流量分布の相違（中央部と
周辺部の流量の相違）、及びハニカム体の表面部に担持
されたＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈなどの排気ガス浄化用触媒と排
気ガスとの接触反応（発熱反応）により、ハニカム体の
中央部は周辺部より高温にさらされる。因みに、この種
の排気ガス浄化装置内の温度は、一般には 700〜 800℃
であるが、ＨＣ（炭化水素）が多く排出される場合には
1200℃前後にもなる。

【００１３】前記したハニカム体内部の温度勾配をさら
に詳しくみると、ハニカム体の外周部とそれより少し内
側の部位間における温度勾配は、中央部近傍における温
度勾配より著しく大きなものとなる。このことは、ハニ
カム体の外周面が直接外気と接したり、あるいはハニカ
ム体が外気や雨水などと接する筒状金属ケース内に固着
されるので、より一層、助長されることになる。

【００１４】従って、ハニカム体のみからなる（金属ケ
ースを使用しないタイプの）排気ガス浄化装置、あるい
はハニカム体と金属ケースとから構成される排気ガス浄
化装置において、ハニカム体の高温サイドの中心部から
低温サイドのハニカム体の外周面近傍部位へ、即ちハニ
カム体の半径方向への熱伝達に伴なって熱膨脹や熱応力
に基づく強い変形力（以下、熱による変形力ともい
う。）も伝播し、該部位に集中することになる。このハ
ニカム体の半径方向における熱による大きな変形力は、
その伝播過程においてハニカム体の構成部材を座屈させ
たり、構成部材間の当接部が強固に固着されていても経
時的に剥離を起こさせたり、更には各構成部材をヒビ割
れさせたり破損させたりする。特に、この影響は、熱的
変形力が集中するハニカム体の外周面近傍部位において
大きいものとなる。そして、これら剥離，ヒビ割れ，破
損と連動して、各構成部材の表面に担持された高価な触
媒層も剥離し、排気ガスの浄化能力の低下を招くことに
なる。また、前記した状況は金属ケース内にハニカム体
が填装され、ハニカム体の最外周面が金属ケースの内壁
面に強固に固着された排気ガス浄化装置においても同じ
である。この場合、大きな熱的変形力によりハニカム体
の外周面と金属ケースの内周面との間の固着状態が打破
られ、ハニカム体の離体状態が誘発される。

【００１５】従って、前記した剥離などの欠点を解消な
いし抑制するためには、ハニカム体の構造において、特
にハニカム体の半径方向における熱膨脹や熱応力に基づ
く変形力を効果的に吸収，緩和させる手段を講じること
が不可欠である。本発明は、この種のハニカム体におい
て、特にハニカム体内部において排気ガス流の乱流付与
効果を発現させる手段を講じているハニカム体におい
て、その半径方向の前記した問題点を解消しようとする
ものである。当業界において、ハニカム体内部に排気ガ
スを乱流化するための手段を講じ、排気ガスと浄化用触
媒との均一な接触反応を達成しようとする試みはよく知
られており、種々の提案がなされている。しかしなが
ら、前記したようにこの種のハニカム体においては、排
気ガスと触媒との接触効率の向上とともにハニカム体内
部が従来より均一に高い温度に維持されることにもとづ
く欠点（ハニカム体の半径方向の前記した欠点）が二律
背反的に台頭することになる。この問題に対し従来技術
は有効な解決策を与えていない。

【００１６】まず、本発明が対象とするハニカム体につ
いて説明する。本発明において、ハニカム体内部に排気
ガスの乱流化を促進する手段を講じたハニカム体とし
て、製造上のメリット、即ち製造中に波形が変形せず、
均一なセル密度のものを効率よく製作するというプロセ
ス上のメリットをも重視していることから、下記に示す
帯材を用いて製作されるハニカム体を対象とするもので
ある。本発明において、金属製ハニカム体を構成する帯
材として、次のものを使用する。 (i) 波形帯材（Ｂ₁）従来の平板状帯材にかえて、断面形状がピッチ幅Ｐ₁，
波高Ｈ₁の略正弦波を有する薄肉金属板製の波形帯材
（Ｂ₁）を使用する。なお、略正弦波とは正弦曲線派、
山（または谷）の頂部が曲線で中間が直線である波、あ
るいはギザギザ状の波などを意味する。 (ii) 台形波帯材（Ｂ₂）従来の波板状帯材にかえて、（イ）断面形状が排気ガス
流に対して直角方向に台形を連接させた台形波を有し、
かつ、（ロ）前記台形波の各台形波が排気ガス流の方向
において、互違いになる複数の波付け領域（２ａ，２
ｂ，２ｃ）を有するとともに、（ハ）前記波付け領域が
排気ガス流の方向において、互違いになる排気ガス流の
導管（２ｄ）を形成している、平坦部の長さＬ、波高Ｈ
₂の台形波を有する薄肉金属板製の台形波帯材（Ｂ₂）
を使用する。本発明において、前記波形帯材（Ｂ₁）と
台形波帯材（Ｂ₂）は、交互に重積して使用される。図
１は両帯材を当接した状態の部分図を示し、図２は、こ
のようにして当接させた両帯材を巻回してハニカム体と
したものの一部を省略した状態を示すものある。なお、
図２において両帯材を巻回したときに自動的に形成され
る多数の網目状の排気ガス用通気孔路（セル）をＣで表
わしている。図１において、波形帯材（Ｂ₁）は後述す
るように相対的に小さなピッチ幅Ｐ ₁，波高Ｈ₁の正弦
波形を有するものである。波形帯材（Ｂ₁）には排気ガ
スの乱流効果を増すために穴部（１ａ）を設けている
が、特に設けなくてもよい。また、本発明において、該
穴部（１ａ）の形状、及びその形成密度は何等の制限を
受けるものではない。図１において、台形波帯材
（Ｂ₂）は、排気ガス流の方向（図１の矢線Ｆの方向）
に対し直角の方向に、後述するように平坦部の長さＬ、
ピッチ幅Ｐ₂、波高Ｈ₂の相対的に大きな台形波を有す
るものである。そして、台形波帯材（Ｂ₂）の各台形波
（２）は、排気ガス流の方向（Ｆ方向）に相互に互違い
に連接される複数の波付け領域（Ｆ方向からみて、これ
らの領域２ａ，２ｂ，２ｃが波のようにうねっているの
で、これらの部位を本発明では波付け領域という。）を
有し、これら波付け領域（２ａ，２ｂ，２ｃ）はＦ方向
に相互に互違いに連接される排気ガス流の導管（２ｄ）
を形成している。本発明の台形波帯材（Ｂ₂）の各台形
波（２）において、Ｆ方向に形成される波付け領域（２
ａ，２ｂ，２ｃ）の幅は任意の長さであってよい。また
該波付け領域（２ａ，２ｂ，２ｃ）の壁部（２ａ´，２
ｂ´，２ｃ´）は、前後の波付け領域により形成される
導管（２ｄ）を仕切るように、例えばその中央部を仕切
るように設けられる。別言すれば、各波付け領域（２
ａ，２ｂ，２ｃ）のＦ方向に対して直角方向の変位量は
所望のものでよい。本発明のハニカム体は、前記した帯
材（Ｂ₁，Ｂ₂）を用いて構成されているため、図１及
び図２に示される両帯材（Ｂ₁，Ｂ₂）の当接関係から
わかるように、排気ガス流はハニカム体の内部において
乱流化され（この状態は、図１においてＦのほかにｆの
流れが形成されることにより示されている。）、特に中
央部の速いガス流はハニカム体の外周部へ拡散しハニカ
ム体内部の流速分布、温度分布は均一化される。その際
図示される穴部（１ａ）も排気ガス流の乱流化、ハニカ
ム体の中央部から周辺部への排気ガス流の拡散化に大き
く寄与することはいうまでもないことである。即ち、こ
のような乱流化及び拡散化手段を採用しているハニカム
体は、より均一な触媒反応、高い浄化率を達成すること
ができる。しかし、乱流化手段をもたない従来のハニカ
ム体と比較して、ハニカム体内部がより高くかつ均一な
温度に維持されるようになることから、特にハニカム体
の半径方向の熱変形力に伴なう欠点が大きく問題になっ
てくることは前記した通りである。一般に、この種のハ
ニカム体として、例えば 400セル（１平方インチ）のセ
ル密度を有するハニカム体に製造する場合、帯材の板厚
にもよるが、Ｐ₁として0.5 〜1.5mm 、Ｈ₁として0.2
〜0.5mm の波形帯材（Ｂ₁）が、またＬとして0.5〜1.5
mm ，Ｐ₂として1.0 〜3.5mm ，Ｈ₂として1.0 〜1.5mm
を有する台形波帯材（Ｂ₂）が使用される。

【００１７】本発明において、前記波形帯材（Ｂ₁）及
び台形波帯材（Ｂ₂）として、例えばクロム鋼（クロム
13〜25％）、Ｆｅ−Ｃｒ20％−Ａｌ 5％などの耐熱性の
ステンレス鋼あるいはこれに耐熱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0.02
mm〜0.1mm の平板状帯材を所定の正弦波及び台形波を有
するようにフォーミングギアの間を通過させるなどして
所望の波形をもつように加工したものが使用される。各
帯材にＡｌを含有したステンレス鋼を用いると耐熱酸化
性が向上し、また、熱処理により帯材表面にウィスカー
状ないしマッシュルーム状など種々の形状のＡｌ₂Ｏ₃
が折出し、これが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固着するので好ましいもの
である。

【００１８】本発明において前記した各帯材（波形帯材
と台形波帯材）は、次のような理由から使用されるもの
である。即ち、相対的に小さな略正弦波を有する台形波
帯材は、その小さな波形（マイクロコルゲーション）に
よりハニカム体の半径方向の熱的変形力を効果的に吸収
・緩和することができる。一方、相対的に大きな台形波
を有する台形波帯材は、従来の大きな正弦曲線波形を有
する波板状帯材にかわるもので、ハニカム体を製作する
ときに波形が変形せずに所定のセル形状とセル密度を与
え、かつ前記した相対的に小さな波形（マイクロコルゲ
ーション）を有する波形帯材との当接部を、特に台形波
の平坦部における波形帯材との当接部を確実かつ強固に
接合することができる。

【００１９】本発明において、前記した各帯材（Ｂ₁，
Ｂ₂）のもとで十全な効果を発現させるためには、各帯
材は次の条件を満足するものが好ましい。即ち、波形帯
材（Ｂ₁）と台形波帯材（Ｂ₂）において、一般的には
Ｌ≧Ｐ₁，Ｈ₂＞Ｈ₁の条件が満足されなければならな
い。このような一般条件のもとで、３Ｐ₁≧Ｌ≧Ｐ₁，
あるいは２Ｐ₁≧Ｌ≧Ｐ₁の条件などが設定される。以
下、この点について、図を参照して説明する。

【００２０】図３は、ピッチ幅Ｐ₁，波高Ｈ₁の正弦波
を有する波形帯材Ｂ₁と、平坦部の長さＬ，波高Ｈ₂の
台形波帯材Ｂ₂を重積した状態を示すものである。図３
において、波形帯材Ｂ₁は台形波帯材Ｂ₂の長さＬの平
坦部（Ｂ₂₁）において１ピッチ分が当接している状態、
即ち、Ｌ＝Ｐ₁の関係のものが示されている。なお、図
３において、台形波帯材Ｂ₂の１ピッチの長さがＰ₂で
あることが示され、かつ該Ｐ₂と波形帯材Ｂ₁の１ピッ
チの長さがＰ₁の関係が３Ｐ₁＝Ｐ₂であることも示さ
れている。この種のハニカム体おいて、台形波帯材Ｂ₂
の平坦部Ｂ₂₁に、何ピッチ分の波形帯材Ｂ₁を当接させ
るかは、極めて重要な点である。というのは、熱変形力
を効果的に吸収，緩和させようとしてＢ₁のピッチ幅Ｐ
₁を小さくしていくと、Ｂ₁とＢ₂の当接部において両
者により形成される空間Ｓが小さなくり、Ｂ₁とＢ₂の
ろう接合時のろう材による目詰りや排気ガスの背圧が大
きくなるなどの悪影響が出てくるからである。この点、
両帯材Ｂ₁とＢ₂の当接関係を以下に考察する。図４
は、Ｌ＜Ｐ₁の関係を示すものである。このような状態
になると、Ｂ₁に設けられる台形波の数が図３のものに
比較して相対的に少なくなることから熱応力の緩和に効
果が少なくなり、また、帯材Ｂ₁に過度の応力がかかる
ためＢ₁自体が破損したり、更には、両帯材Ｂ₁とＢ₂
の当接部で形成される空間Ｓの断面形状がハニカム体製
造中に負荷される巻回力等により容易に変化してしまう
ため、均一なセル形状を有するハニカム体が製造できな
い等の欠点が大きくなる。また、図１に示されるより
も、もった小さなピッチ幅Ｐ₁を有するＢ₁を使用する
と、両帯材Ｂ₁とＢ₂の当接部で形成される空間Ｓでの
帯材の目詰りや背圧増大の問題、更には該空間Ｓ内に担
持される触媒の活性を十分に生かしきれないという問題
が出てくる。このため、両帯材Ｂ₁とＢ₂の適切な組合
せ条件を設定することが大切である。図５は、台形波帯
材Ｂ₂の平坦部Ｂ₂₁（長さＬ）に３ピッチ分の波形帯材
Ｂ₁が当接している状態を示している。そして、台形波
帯材Ｂ₂の傾斜壁面部の長さが調節されて、Ｐ₂とＰ₁
の関係は、Ｐ₂＝９Ｐ₁である。このような状態になる
と、Ｂ₁とＢ₂の当接により形成される空間Ｓは相当に
小さくなる。また、図６は、台形波帯材Ｂ₂の平坦部Ｂ
₂₁（長さＬ）に２ピッチ分の波形帯材Ｂ₁が当接してい
る状態を示している。このときのＰ₂とＰ₁の関係は、
Ｐ₂＝６Ｐ₁である。

【００２１】以上の観点から、本発明においては、波形
帯材Ｂ₁のピッチ幅Ｐ₁と台形波帯材Ｂ₂の平坦部Ｂ₂₁
の長さＬの関係を、図３及び図４に示される両帯材の当
接関係からＬ≧Ｐ₁に設定する。このような条件下で好
ましい条件として、例えば図５に示される３Ｐ₁≧Ｌ≧
Ｐ₁，あるいは図６に示される２Ｐ₁≧Ｌ≧Ｐ₁などの
条件が設定される。また、両帯材の波高（振幅）に関し
ては、ハニカム体のセル密度、背圧の増大、帯材自体の
製造の容易性等を勘案してＨ₂＞Ｈ₁の条件、好ましく
1/2 Ｈ₂≧Ｈ₁≧1/10Ｈ₂の条件が満足されればよい。

【００２２】本発明の金属製ハニカム体は、前記したピ
ッチ幅Ｐ₁と波高Ｈ₁を有する波形帯材Ｂ₁と平坦部長
さＬと波高Ｈ₂を有する台形波帯材Ｂ₂使用して製作さ
れるもので、例えば、図７〜図８に示されるものであ
り、通常の方法により製作される。即ち、ハニカム体
(3) は、図７に示されるように、前記条件を満足する耐
熱性の薄肉鋼板からなる厚さ 0.03 〜0.1mm 程度の波形
帯材Ｂ₁と、台形波帯材Ｂ₂を相互に当接部を有するよ
うに重積し、次いで両者を一括渦巻状に巻回積層するこ
とにより製作される。この巻回積層により、排気ガスの
通路となる多数の網目状通気孔路（セル）（Ｃ）は自動
的に形成される。また、ハニカム体(3) は、図８に示さ
れるように、波形帯材Ｂ₁と台形波帯材Ｂ₂を相互に当
接するように重積し、これを階層状に積層成形して製作
してもよい。

【００２３】本発明において、前記ハニカム体(3) を内
部に填装し、固着するための金属ケース(4) としては両
端が開口していれば、その形状に何らの制限を受けるも
のではない。図７〜図８には、断面円形状のものと、断
面レーストラック状（長円形状）のものが示されている
が、これに制限されない。例えば、車体下部のスペース
に適合させるために、断面略三角形の金属ケースを用い
て排気ガス浄化装置を構成してもよい。金属ケースの素
材として、前記ハニカム体と同種の耐熱鋼を用いてもよ
いし、耐熱耐食性の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食性に富むもの
とした二重構造のもの、具体的には内側部分にフュライ
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ッド鋼などを用いても良い。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳しく
説明するが、本発明は実施例のものに限定されるもので
はない。 (i) 波形帯材Ｂ₁／台形波帯材Ｂ₂の製作Ｆｅ−Ｃｒ20％−Ａｌ 5％−Ｃｅ0.02％の耐熱鋼の厚さ
0.04mm，幅38mmの薄肉鋼帯からなる平板状帯材をフォー
ミングギアの間を通過させ、図３に示される関係をもつ
波形帯材Ｂ₁と台形波帯材Ｂ₂を調製した。即ち、波形
帯材Ｂ₁のピッチ幅Ｐ₁を1.0mm ，波高（Ｈ₁) を0.3m
m とし、一方、台形波帯材Ｂ₂のピッチ幅Ｐ₂を2.5mm
，波高（Ｈ₂）を1.4mm とした。なお、台形波帯材Ｂ
₂の各波付け領域（図１の２ａ，２ｂ，２ｃ）は、その
幅を2.0mm とし、かつ夫々の壁面（２ａ´，２ｂ´，２
ｃ´）が前後の導管（２ｄ）の中央部を仕切るようにに
した。 (ii) ハニカム体の製作次いで、前記波形帯材Ｂ₁と台形波帯材Ｂ₂を相互に重
積し、これを一括巻回積層して、図７に示される軸方向
に多数の網目状通気孔路（セル密度 300cpsi）を有する
外径70mmのハニカム体(3) を製作した。なお、巻回操作
によるハニカム体の製作時に、台形波帯材の台形形状は
形くずれせず、所定のセル密度のものに効率よく巻回積
層することができた。これは、従来の波板状帯材と比較
して、本発明の台形波帯材が格段に剛性に優れるためで
ある。 (iii) 排気ガス浄化触媒（Ａ）の製作次に、前記ハニカム体を内径約70mmの耐熱鋼(JIS G4312
SUH310S) 製の金属ケース内に填装し、ハニカム体の両
端部及びその近傍部位（端部より10mmの領域）をニッケ
ル系ろう材のスラリに浸漬し、乾燥後真空炉により熱処
理してハニカム体と金属ケースをろう付により固着し
た。次に、以上のようにして製作した排気ガス浄化装置
（Ａ）に触媒担持層を次のようにして形成させた。即
ち、ハニカム体を構成する各帯材の表面に活性アルミナ
（γ−Ａｌ₂Ｏ₃）粉末とアルミナゾルを配合したスラ
リを塗布し、これを 600℃に加熱処理して触媒担持層を
形成した。（性能評価）前記した触媒担持層を有する排気ガス浄化
装置を、常温〜 900℃間の 100サイクルの急熱急冷試験
（バーナースポーリング試験）、及び振動試験を行なっ
たところ、ハニカム体の構成部材はどの部位においても
座屈、亀裂、破損がみられず、また当接部の剥離や離体
も観察されなかった。さらに、触媒担持層の落下，剥離
も観察されなかった。

【００２５】

【発明の効果】本発明の排気ガス浄化装置において、特
に過酷な熱的条件下にさらされるハニカム体部は、その
構成部材として、相対的に小さなピッチ幅と波高を有す
る第１の波形帯材と、相対的に大きなピッチ幅と波高を
有し、かつ構造的に排気ガス流を乱流化することができ
る第２の台形波帯材の二種類の帯材を用いることによっ
て製作される。これにより、本発明のハニカム体は排気
ガスの浄化率が優れるとともに、熱による変形力、特に
ハニカム体の半径方向に負荷される大きな熱による変形
力を該第１及び第２の帯材との共働作業のもとで効果的
に吸収・緩和することができる。これは、ハニカム体の
構成部材を特定の波形構造を有する第１及び第２の帯材
で構成することによって、ハニカム体内部においてより
均一な触媒反応を達成できる一方、該促進された触媒反
応（発熱反応）により生起する高温化に基づくハニカム
体の構成部材の大きな熱膨脹，熱収縮に対して、その追
随性を大幅に向上させることができるためである。即
ち、本発明の排気ガス浄化装置は排気ガスの浄化率に優
れ、かつハニカム体の構成部材の座屈、亀裂、破損、及
び部材間の当接部の離体を効果的に防止することができ
る。また、本発明においてハニカム体を構成する第１及
び第２の帯材の当接部は、第１の帯材のマイクロコルゲ
ーション（相対的に小さな波形）が第２の帯材の平坦部
に当接するため両帯材は強固に接合され、耐振性、耐久
性に優れたハニカム体となる。更に、前記した効果と関
連して、ハニカム体の壁面に形成される排気ガス浄化用
触媒を担持するための触媒担持層の落下，剥離も効果的
に防止される。このほか、更に、本発明においては、ハ
ニカム体を製作するときに、その構成部材として従来の
正弦波形の波板にかえて台形波形を有する帯材を用いて
いるため、ハニカム体の製作時に従来の正弦波形の波板
より剛性が高いためセル形状がつぶれたりせず、効率的
に所定のセル密度を有する均一なハニカム体を製作する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】波形帯材Ｂ₁と台形波帯材Ｂ₂の波形構造を
示す一部を省略した図である。

【図２】波形帯材Ｂ₁と台形波帯材Ｂ₂を当接したも
のを巻回成形して製作したハニカム体の一部を省略した
図である。

【図３】波形帯材Ｂ₁と台形波帯材Ｂ₂との第一の当
接関係を示す図である。

【図４】波形帯材Ｂ₁と台形波帯材Ｂ₂との第二の当
接関係を示す図である。

【図５】波形帯材Ｂ₁と台形波帯材Ｂ₂との第三の当
接関係を示す図である。

【図６】波形帯材Ｂ₁と台形波帯材Ｂ₂との第４の当
接関係を示す図である。

【図７】本発明のハニカム体を円筒状金属ケース内に
固着して製作した排気ガス浄化装置の斜視図である。

【図８】本発明のハニカム体を断面レーストラック状
金属ケース内に固着して製作した排気ガス浄化装置の斜
視図である。

【符号の説明】

Ａ……………排気ガス浄化装置Ｂ₁………波形帯材Ｂ₂………台形波帯材Ｃ…………網目状通気孔路（セル）３……………ハニカム体４……………金属ケース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガス浄化用触媒を担持させるための
ハニカム体を使用した排気ガス浄化装置において、前記
ハニカム体が、 (i) 断面形状がピッチ幅Ｐ₁，波高Ｈ₁の略正弦波を有
する薄肉金属板製の波形帯材（Ｂ₁）、及び、 (ii)（イ）断面形状が排気ガス流に対して直角方向に台
形を連接させた台形波を有し、かつ、（ロ）前記台形波
の各台形波が排気ガス流の方向において、互違いになる
複数の波付け領域（２ａ，２ｂ，２ｃ）を有するととも
に、（ハ）前記波付け領域が排気ガス流の方向におい
て、互違いになる排気ガス流の導管（２ｄ）を形成して
いる、平坦部の長さＬ、波高Ｈ₂の台形波を有する薄肉
金属板製の台形波帯材（Ｂ₂）、の両帯材（Ｂ₁，
Ｂ₂）を交互に当接するように重積して製作したもので
あることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】波形帯材（Ｂ₁）と台形波帯材（Ｂ₂）
が、Ｌ≧Ｐ₁，Ｈ₂＞Ｈ₁の条件を満たすものである請
求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】波形帯材（Ｂ₁）と台形波帯材（Ｂ₂）
が、３Ｐ₁≧Ｌ≧Ｐ₁，Ｈ₂＞Ｈ₁の条件を満たすもの
である請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】波形帯材（Ｂ₁）と台形波帯材（Ｂ₂）
が、２Ｐ₁≧Ｌ≧Ｐ₁，Ｈ₂＞Ｈ₁の条件を満たすもの
である請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】波形帯材（Ｂ₁）のＨ₁と台形波帯材
（Ｂ₂）のＨ₂が、1/10Ｈ₂≦Ｈ₁≦1/2 Ｈ₂の条件を
満たすものである請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】波形帯材（Ｂ₁）に、穴が穿設されたも
のである請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項７】ハニカム体が、波形帯材（Ｂ₁）と台形
波帯材（Ｂ₂）と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積層して製作したものである請求項
１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項８】ハニカム体が、波形帯材（Ｂ₁）と台形
波帯材（Ｂ₂）とを相互に当接するように階層状に重積
して製作したものである請求項１に記載の排気ガス浄化
装置。
【請求項９】ハニカム体が、金属ケース内で固着され
たものである請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１０】金属ケースが、断面円形である請求項
９に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１１】金属ケースが、断面レーストラック形
状である請求項９に記載の排気ガス浄化装置。