JPH07303843A

JPH07303843A - メタル担体

Info

Publication number: JPH07303843A
Application number: JP6122076A
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: 1994-05-12
Filing date: 1994-05-12
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｓ字状タイプ及び巴状タイプのメタルハニカ
ム体とメタルケーシングから成るメタル担体において、
前記要素間の離体（脱離）防止能に優れ、かつメタルハ
ニカム体の中心部（軸方向と半径方向）の耐久性と経済
性に優れたメタル担体を提供する。【構成】薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材を交
互に所望段数に積層して形成したスタックの略中央部表
面に巻回用治具を配設するとともに、該巻回用治具を中
心に巻回成形し、各スタックの各平板状帯材と波板状帯
材が外包する金属製ケーシング内壁面に当接する構造と
した排気ガス浄化用触媒を担持するためのメタルハニカ
ム体（Ｈ）と、前記メタルハニカム体を収容する金属製
ケーシング（Ｃ）、とから成るメタル担体において、
(i) 前記メタルハニカム体（Ｈ）と金属製ケーシング
（Ｃ）の両構成要素が、金属製ケーシング（Ｃ）の外側
からビーム溶接法により固着されたものである、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
構造体（以下、メタルハニカム体という。）、及び前記
メタルハニカム体を外包する金属製ケーシング（以下、
メタルケーシングともいう。）を主要な構成要素とする
メタル担体に関する。

【０００２】更に詳しくは、本発明は、特にメタルハニ
カム体として、排気ガス浄化用触媒を担持するためのＳ
字状タイプまたは巴状タイプのメタルハニカム体を主要
な構成要素とし、前記メタルハニカム体との関連でメタ
ルケーシングとの固着にビーム溶接法を適用することに
より、両構成要素の離体（脱離）防止能などの特性に優
れるとともに、ろう接合方式のものと比べて経済性に優
れたメタル担体を提供するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種の自動車の排気ガス浄化装
置において、排気ガス浄化用触媒（Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈな
ど）を担持させるためのハニカム製造の担体として、セ
ラミック製のモノリスタイプの担体に代って、金属製の
モノリスタイプのものが注目されて来ている。一般に、
排気ガス浄化用の触媒を担持させるための金属製モノリ
スタイプのメタル担体（ＭＳ、メタルサブストレート）
は、耐熱性の薄肉鋼板の平板状帯材と波板状帯材を相互
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
状通気穴路（セル）を有する巻回タイプのメタルハニカ
ム体と、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とから構成さ
れるものである。なお、前記平板状帯材と波板状帯材の
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（セル）が形成される。

【０００４】そして、前記した従来の巻回タイプのメタ
ルハニカム体と金属製ケーシングから成るメタル担体に
おいて、巻回タイプのメタルハニカム体とメタルケーシ
ングは、排気ガス自体の高温度、及び該排気瓦斯と排気
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
生起する熱膨脹や熱的応力に絶え得るように、更には自
動車走行時の激しい振動に絶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。また、前記メタルハ
ニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯材の当接部
も、ろう接や溶接などの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。

【０００５】前記したメタル担体を構成する巻回タイプ
のメタルハニカム体は、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、金属製ケーシングの内
壁面に当接するメタルハニカム体の外周部及びその近傍
部位に、過大な熱応力が集中・集積するため、メタルハ
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、メタル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、一組の平板状帯材と波板状帯材で
構成され、かつ該一組の帯材が金属製ケーシングの灰壁
面に沿うように当接しており、即ち面状に接合してお
り、メタルハニカム体内部で発生する熱応力を十分に吸
収・緩和することが出来ないためである。

【０００６】最近、前記した渦巻状巻回タイプのメタル
ハニカム体にかえて、メタル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
状帯材からなる最小構成単位において、その最小構成単
位の夫々の端部が、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、前
記構造のメタルハニカム体として、特開昭６２−２７３
０５１号、特公表３−５０２５４４号、特公表３−５０
２６６０号、特開平４−２２７８５号などに、Ｓ字状タ
イプ、巴状タイプ、Ｘ−ラップタイプ（卍状）タイプの
メタルハニカム体が提案されている。

【０００７】前記したＳ字状タイプなどのメタルハニカ
ム体は、従来の渦巻状巻回タイプのハニカム体より優れ
たものである。これは、従来の巻回タイプのハニカム体
においては、前記したように一組の平板状帯材と波板状
帯材で構成される一つの最小構成単位が金属製ケーシン
グの内壁面に沿って当接しているのに対し、所定の数の
複数の最小構成単位の各端部が金属製ケーシングの内壁
面に当接するため、各端部において熱応力を吸収、緩和
することができ、ハニカム体の耐久性を向上させること
ができるためである。

【０００８】前記したメタル担体を構成する巻回タイプ
以外の各種のメタルハニカム体において、特にＳ字状タ
イプまたは巴状タイプのメタルハニカム体においては、
その外周部の耐久性は前述した通り巻回タイプのメタル
ハニカム体よりも改善されたものである。しかしなが
ら、前記Ｓ字状タイプまたは巴状のメタルハニカム体を
主要な構成要素とするメタル担体に対する性能向上の要
求が高まっており、例えばメタルハニカム体の金属製ケ
ーシングからの離体（脱離）の防止、メタルハニカム体
中心部の耐久性の向上、などが要求されている。

【０００９】前記したＳ字状タイプまたは巴状タイプの
メタルハニカム体を主要な構成要素とするメタル担体に
対する要求特性のうち、メタルハニカム体の金属製ケー
シングからの離体（脱離）は、メタルハニカム体の外周
面部と金属製ケーシングの内周面部の温度勾配差に由来
するもので、特にメタルハニカム体の中心部がメタルハ
ニカム体の軸方向に飛び出してしまう現象（テレスコー
ピング、フィルムアウトなどといわれている。）の防止
または抑制は大きな課題である。また、前記テレスコー
ピング現象と連動してメタルハニカム体を構成する帯材
（平板状帯材と波板状帯材）の変形、座屈、亀裂、破損
などが誘発されるため、これらの欠点をいかに低減させ
るかという点も考慮されなければならない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記したＳ
字状タイプまたは巴状タイプのメタルハニカム体を主要
な構成要素とするメタル担体（ＭＳ）の欠点を解消しよ
うとするものである。本発明者らは、前記欠点を解消す
べく鋭意検討を加えた。その結果、メタル担体の構成要
素としてのＳ字状タイプまたは巴状タイプのメタルハニ
カム体と金属製ケーシングの固着において、従来のろう
接合に代えて金属製ケーシングの外側からビーム溶接法
を適用した場合、従来の渦巻状巻回タイプに見られない
前記メタルハニカム体独自の構造との関連で、ビーム溶
接による縫線接合（なお、本発明のビーム溶接法と従来
のろう接合法の間には、正確性には欠けるが点接合と線
接合の相違があるといえる。）にも拘わらず、両構成要
素の離体に対する耐久性に優れていることが見い出され
た。

【００１１】また、Ｓ字状タイプまたは巴状タイプのメ
タルハニカム体の構成部材、即ち平板状帯材と波板状帯
材の各端部が金属製ケーシングの内壁面にビーム溶接に
より固着されるため、メタルハニカム体内部に大きな熱
応力に基づく変形力が発生し各端部が金属製ケーシング
内壁面の当接部で変形しようとするとき、各溶接点から
の反力によりメタルハニカム体内部の剛性が高められる
ことからメタルハニカム体の軸方向はもとより半径方向
の耐久性も改善されるということも見い出された。更に
は、両構成要素（メタルハニカム体とメタルケーシン
グ）をビーム溶接法により固着するだけで十分に耐久性
のあるメタル担体（ＭＳ）が製造されるため、従来の高
価なＮｉ系などの高温ろう材を使用するろう接合方式の
ものと比べて高い生産性のもとに経済性に優れるメタル
担体を製造することができることも見い出された。

【００１２】本発明は、前記した知見をベースにして完
成されたものであり、本発明によりメタルハニカム体と
金属製ケーシングの離体（脱離）の防止はもとより、メ
タルハニカム体の軸方向と半径方向の耐久性に優れた経
済的なＳ字状タイプまたは巴状タイプのメタルハニカム
体を主要な構成要素とするメタル担体が提供される。

【００１３】

【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、薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材を交互
に所望段数に積層して形成した所望数のスタック（Ｓ₁
〜Ｓ_n，ｎは１以上の整数）を使用し、前記各スタック
の略中央部表面に巻回用治具を配設するとともに、該巻
回用治具を中心に同一方向に巻回成形し、各スタックの
各平板状帯材と波板状帯材が外包する金属製ケーシング
内壁面に当接する構造とした排気ガス浄化用触媒を担持
するためのメタルハニカム体（Ｈ）と、前記メタルハニ
カム体を収容する金属製ケーシング（Ｃ）、とから成る
メタル担体において、(i) 前記メタルハニカム体（Ｈ）
と金属製ケーシング（Ｃ）の両構成要素が、金属製ケー
シング（Ｃ）の外側からビーム溶接法により固着された
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。

【００１４】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。

【００１５】前記したように、本発明は、メタル担体の
主要な構成要素であるメタルハニカム体と金属製ケーシ
ングにおいて、メタルハニカム体を特殊な構造をもった
Ｓ字状タイプまたは巴状タイプのもので構成し、それと
の関連性で金属製ケーシングとの固着にビーム溶接法を
適用しメタル担体の特性を向上させようとする点に特徴
を有する。

【００１６】本発明のメタル担体は、第一にメタルハニ
カム体として特殊な構造を有するＳ字状タイプまたは巴
状タイプのメタルハニカム体を使用する点に特徴を有す
る。ここに、本発明の理解のために、メタル担体（Ｍ
Ｓ）の主要な構成要素であるＳ字状タイプのメタルハニ
カム体（Ｈ₁）について説明する。Ｓ字状タイプのメタ
ルハニカム体（Ｈ₁）とその製造プロセスを含めた概要
は、図９〜図１１に示されている。即ち、図９はＳ字状
タイプのメタルハニカム体（Ｈ₁）の正面図を示し、図
１０は前記メタルハニカム体（Ｈ₁）を製造するために
使用されるスタック（Ｓ₁）を示し、図１１は前記スタ
ック（Ｓ₁）の略中央部の上下外面に二つの巻回成形用
治具（Ｗ₁，Ｗ₂）を配設し、該巻回成形用治具を同一
方向に巻回してＳ字状タイプのメタルハニカム体
（Ｈ₁）を製造する方法を示している。なお、図９〜図
１１において、図を明確にするためには、一部の平板状
帯材（１）と波板状帯材（２）を示しているだけであ
り、他は省略されている。

【００１７】図示されるように、前記Ｓ字状タイプのメ
タルハニカム体（Ｈ₁）は、薄肉鋼板製の一組の平板状
（１）と波板状帯材（２）を最小構成単位として製作さ
れる。即ち、図１０に示されるように平板状帯材（１）
と波板状帯材（２）を交互に所望段数に積層してスタッ
ク（Ｓ₁）を形成する。次いで図１１に示されるように
スタック（Ｓ₁）の外表面（上面及び下面）に二つの巻
回成形用治具（Ｗ₁，Ｗ₂）を配設し、該治具を同一方
向（例えば時計回り方向）に巻回することにより、図９
に示されるＳ字状タイプのメタルハニカム体（Ｈ₁）が
製作される。図中、（３）はセルを示す。なお、図９に
みられるように、メタルハニカム体（Ｈ₁）の中心部に
おいて、スタックを構成する平板状帯材（１）と波板状
帯材（２）がＳ字状にわん曲した形状となるため、当業
界においてはこの種のメタルハニカム体をＳ字状タイプ
と俗称している。従って、本発明においてＳ字状タイプ
のメタルハニカム体とは、前記製造プロセスによって製
造されるものの総称であることに留意するべきである。

【００１８】そして、図９に示されるように、前記Ｓ字
状タイプのメタルハニカム体（Ｈ₁）は、金属製ケーシ
ング（Ｃ）内に填装、固着されてメタル担体（ＭＳ）と
される。本発明において、前記固着手段は本発明の最大
の特徴点であるため、その詳細は後述される。

【００１９】また、巴状タイプのメタルハニカム体とそ
の製造プロセスを含めた概要は、図１２〜図１３に示さ
れるものである。なお、図１２は、巴状タイプのメタル
ハニカム体（Ｈ₂）の正面図であるが、図を明確にする
ために一部の平板状帯材（１）と波板状帯材（２）を示
しているだけであり、他は省略されている。前記巴状タ
イプのメタルハニカム体（Ｈ₂）は、図１３に示される
ように、次のようにして製造されるものである。即ち、
平板状帯材（１）と波板状帯材（２）を所望段数に積層
して形成した三つのスタック（Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃）を使
用し、各スタックの中心角が１２０°になるように当接
されて組合わせる。次いで、各スタックの略中央部の外
表面に一つづつ、合計三つの巻回成形用治具（Ｗ₁，Ｗ
₂，Ｗ₃）を図１３に示されるように配設し、該治具を
同一方向（例えば時計回り方向）に巻回することによ
り、図１２に示される巴状タイプのメタルハニカム体
（Ｈ₂）が製作される。なお、この種のメタルハニカム
体は、図１２に示されるように、その中心部が三つ巴形
状をしているため、当業界において巴状タイプのメタル
ハニカム体と俗称されている。いうまでもないことであ
るが、スタックが四つ以上であってもよい。また、前記
Ｓ字状及び巴状タイプのメタルハニカム体において、正
面（断面）形状は図示の円形のものに限定されず、レー
ストラック形状など任意形状のものであってもよい。

【００２０】そして、図１２に示されるように、前記巴
状タイプのメタルハニカム体（Ｈ₂）は、前記Ｓ字状タ
イプのメタルハニカム体（Ｈ₁）と同様にして金属製ケ
ーシング（Ｃ）内に填装され固着されてメタル担体（Ｍ
Ｓ）とされる。本発明において、前記固着手段は、本発
明の最大の特徴点であるため、その詳細は後述される。

【００２１】前記したＳ字状タイプまたは巴状タイプの
メタルハニカム体（Ｈ₁，Ｈ₂）は、前述したように例
えば巻回タイプのメタルハニカム体と比較して耐久性、
特に外周部の耐久性が改善されたものである。しかしな
がら、前述したようにメタルハニカム体と金属ケーシン
グの離体（脱離）の解決、及びこれらメタルハニカム体
の改善された外周部の耐久性との相対関係において、逆
に中心部（軸方向及び半径方向）の耐久性の改善が強く
要求されている。

【００２２】本発明は、Ｓ字状タイプまたは巴状タイプ
のメタルハニカム体を主要な構成要素とするメタル担体
において、前記した要求課題に対応するために前記した
技術的構成を採用するものである。即ち、本発明は、メ
タル担体の主要な構成要素であるＳ字状タイプまたは巴
状タイプのメタルハニカム体（Ｈ₁，Ｈ₂）と金属ケー
シング（Ｃ）の固着手段として、これら特殊構造のメタ
ルハニカム体との関連性においてビーム溶接法を適用す
る点に最大の特徴点がある。本発明において、前記ビー
ム溶接法とは従来公知の方法であり、例えばレーザビー
ム溶接法、電子ビーム溶接法、プラズマビーム溶接法な
どを意味するものである。以下、本発明の実施態様につ
いて、メタルハニカム体としてＳ字状タイプのものを使
用した例に基づき図面を参照して説明するが、本発明は
これら態様のものに限定されない。なお、図を明確化す
るために、一部の平板状帯材（１）と波板状帯材（２）
のみを示す。

【００２３】図１は、本発明の第一実施態様のメタル担
体（ＭＳ）を説明するものである。本発明のメタル担体
（ＭＳ）は、ビーム溶接の点を除いて前記図９〜図１１
で説明した製造プロセスに従って製造されたものであ
る。即ち、スタック（Ｓ₁）を巻回成形してＳ字状タイ
プのメタルハニカム体（Ｈ₁）をメタルケーシング
（Ｃ）内に填装、収納する。次いで図示されるように、
メタルケーシング（Ｃ）の外側からＣＯ₂レーザなどを
使用したレーザビーム溶接機（Ｌ）によりレーザビーム
を所望部位に照射して溶接することにより本発明のメタ
ル担体（ＭＳ）が製造される。本発明の第一実施態様の
メタル担体（ＭＳ）は、図示されるようにメタルケーシ
ング（Ｃ）の略中央部において所望の波高とピッチ幅を
有する波形の溶接縫線（Ｌ₁）が形成されるようにレー
ザビームを照射することにより製造されるものである。
しかし、本発明は前記したビーム溶接の態様に限定され
ず、以下に各種の変形例が示される。なお、前記溶接時
にメタルケーシングや帯材（平板状帯材と波板状帯材）
の一部が溶け落ちが生じないように、レーザビーム溶接
機（Ｌ）がコントロールされることはいうまでもないこ
とである。

【００２４】図２〜図３は、本発明の技術的構成により
もたらされる優位性を説明するための図である。図２
は、前記の態様で製造されたメタル担体（ＭＳ）におい
て、溶接縫線（Ｌ₁）を横切る断面でみたメタル担体
（ＭＳ）の一部断面図である。図２において、Ｆ_Hはメ
タル担体（ＭＳ）の使用中、メタルハニカム体（Ｈ₁）
内部に発生する熱応力に基づく変形力を示す。前記変形
力（Ｆ_H）は、メタルハニカム体（Ｈ₁）が、高温度の
排気ガスの通過、及び該排気ガスと担持触媒との間の発
熱的接触反応により高温下にさらされ、その内部に熱応
力が発生することに基づく。そして、前記熱応力に基づ
く変形力（Ｆ_H）は、各帯材（平板状帯材と波板状帯
材）を介し、かつその巻回方向に図示のように各帯材の
端部の方向へ伝播する。

【００２５】図２において、Ｆ_Wは帯材端部とメタルケ
ーシング（Ｃ）内壁面との溶接縫線（Ｌ₁）上の溶接点
（Ｗ）からの前記変形力（Ｆ_H）に対向する反力
（Ｆ_W）を示す。図３は、前記図２に対応する図である
が、溶接点（Ｗ）がない場合の図である。図３の如く、
溶接点（Ｗ）が形成されない場合、各帯材の端部はメタ
ルハニカム体（Ｈ₁）内部の熱応力に基づく前記変形力
（Ｆ_H）によりメタルケーシング（Ｃ）の内壁面に沿っ
てズレ変形を起こす。このため、溶接点（Ｗ）が形成さ
れた場合と比較して各帯材の端部とメタルケーシング
（Ｃ）内壁面との相互作用による応力の緩和効果が低減
されるだけでなく、各帯材端部の変形、座屈、これらに
連動した帯材の破損などが生じる。一方、図２のように
溶接点（Ｗ）があると、前記変形力（Ｆ_H）は溶接点
（Ｗ）からの反力（Ｆ_W）により前記欠点は解消され、
溶接点（Ｗ）を中心にして変形力（Ｆ_H）の緩和が行な
われる。更に、反力（Ｆ_W）により、高温下にあるハニ
カム体（Ｈ₁）の剛性が高められるためメタルハニカム
体（Ｈ₁）の半径方向はもとより軸方向（排気ガス流方
向）の耐久性が改善されることになる。

【００２６】前記した溶接点（Ｗ）の形成法として、従
来技術のところで説明したように渦巻き巻回タイプのメ
タルハニカム体とメタルケーシングの固着手段として公
知のろう接合法の採用が考えられる。前記したろう接合
法は、実質的には、メタルケーシング（Ｃ）の内壁面に
高価なＮｉ系などの高温ろう材の被覆層を形成し、次い
でメタルハニカム体を収容して真空炉内、非酸化性雰囲
気下で高温ろう付けを行なうものである。前記したこと
から明らかのように、ろう接合の場合、次のような欠点
が招来される。・溶接点（Ｗ）の形成が、本発明の縫線接合（線接合）
に対して高価なろう材を使用した面状のいわゆる面接合
であるため、非経済的であり、また生産性も悪いもので
ある。・溶接点（Ｗ）が、本発明に比較してあまりにも多く形
成されてしまうため、Ｓ字状タイプまたは巴状タイプの
メタルハニカム体を使用したことの利点が半減される。
これは、各帯材端部が全て溶接されるため、この部分が
剛構造のものとなり、内部応力を緩和しにくい構造のも
のとなるためである。・面状にろう材被覆層を形成するため、ろう材の構成成
分と帯材及びメタルケーシングの構成成分が反応し、こ
れら帯材やメタルケーシングを劣化させてしまう。・ろう接合方式は、実質的には真空管内、非酸化性雰囲
気下、１０００℃以上の高温下で長時間かけて行なわれ
るため、生産性が低いうえ、高価なＮｉなどをベースと
した高温ろう材を使用するため経済性に劣るものであ
る。

【００２７】本発明において、前記Ｓ字状タイプのメタ
ルハニカム体（Ｈ₁）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−Ｃｒ２０
％−Ａｌ５％などの耐熱性のステンレス鋼、あるいはこ
れに耐高温酸化性を改善するために希土類金属（ＲＥ
Ｍ）を加えた耐熱性のステンレス鋼など、厚さが０．０
４mm〜０．１mm程度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、略三角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）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、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）を析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。

【００２８】本発明において、前記Ｓ字状タイプのメタ
ルハニカム体（Ｈ₁）が填装、固着されるメタルケーシ
ング（Ｃ）の素材としては、前記メタルハニカム体（Ｈ
₁）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。

【００２９】図４は、本発明の第二実施態様のメタル担
体（ＭＳ）を説明するものである。第二実施態様のメタ
ル担体（ＭＳ）は、前記第一実施態様のものと比較し
て、図示されるようにレーザビーム溶接により二本の溶
接縫線（Ｌ₁，Ｌ₂）が形成されるように溶接されたと
いう点が異なるだけであり、他の構成は同じである。

【００３０】図５は、本発明の第三実施態様のメタル担
体（ＭＳ）を説明するものである。本発明の第三実施態
様のメタル担体（ＭＳ）は、メタルケーシング（Ｃ）の
略中央部全外周に所望幅の拡径部（Ｃ₁）が形成された
メタルケーシング（Ｃ）を使用し、かつ該拡径部
（Ｃ₁）を挟んでその両側に各一本づつ合計二本の溶接
縫線（Ｌ₁，Ｌ₂）が形成されるようにレーザビーム溶
接されたものである。その他の構成は前記第一実施態様
と同じである。なお、第三実施態様のメタル担体（Ｍ
Ｓ）において、メタルハニカム体（Ｈ₁）の軸方向への
伸びにメタルケーシング（Ｃ）が追随するため、両構成
要素間の離体に対する耐久性が改善される。

【００３１】図６〜図８は、本発明のメタル担体（Ｍ
Ｓ）を構成するＳ字状タイプのメタルハニカム体
（Ｈ₁）を製造するために使用されるスタック（Ｓ₁）
の変形例を示すものである。即ち、図９〜図１１におい
てＳ字状タイプのメタルハニカム体（Ｈ₁）の典型例を
説明したが、この典型例に対する変形例を示すものであ
る。具体的にはＳ字状タイプのメタルハニカム体
（Ｈ₁）を製造するために使用されるスタック（Ｓ₁〜
Ｓ_n）の変形例を示す。即ち、これら変形例のスタック
（Ｓ₁〜Ｓ_n）は、該スタックを構成する平板材及び／
又は波板状帯材のうち、所望枚数が他の帯材よりも厚い
肉厚のもので構成されるものである。本発明において、
肉厚の厚い帯材としては、前記した平板状帯材または波
板状帯材の肉厚（０．０４mm〜０．１mm）に対する相対
関係において、厚い肉厚のものが選択されることはいう
までもないことである。

【００３２】図６は、図１０（典型例）に示されるスタ
ック（Ｓ₁）に対して、上面最外層を構成する平板状帯
材（１１）を他の帯材（１、２）よりも厚い肉厚のもの
で構成したものである。このようなスタック（Ｓ₁）を
用いて製作した第一変形メタルハニカム体（Ｈ₁）は、
前記肉厚帯材（１１）によりメタルケーシング（Ｃ）と
強固に接合するとともに、肉厚帯材（１１）によるメタ
ルハニカム体の剛性が向上するためメタル担体（ＭＳ）
の耐久性が大幅に改善される。

【００３３】図７は、図１０（典型例）に示されるスタ
ック（Ｓ₁）に対して、上面最外層を構成する平板状帯
材（１１）を他の同一肉厚の平板状帯材（１）を二枚重
ねして他の帯材（１、２）よりも厚い肉厚のもので構成
したものである。このようなスタック（Ｓ₁）を用いて
製作した第二変形メタルハニカム体（Ｈ₁）は、前記第
一変形メタルハニカム体（Ｈ₁）と同様の効果を奏する
ことが出来る。

【００３４】図８は、図１０（典型例）に示されるスタ
ック（Ｓ₁）に対して、上面及び下面最外層を構成する
平板状帯材（１１）を他の帯材（１、２）よりも厚い肉
厚のもので構成したものである。このようなスタック
（Ｓ₁）を用いて製作した第三変形メタルハニカム体
（Ｈ₁）は、前記第一〜第二変形メタルハニカム体（Ｈ
₁）と同様の効果を奏することが出来る。

【００３５】

【発明の効果】本発明のメタルハニカム体と前記メタル
ハニカム体を外包する金属製ケーシングとから成るメタ
ル担体は、(i) メタルハニカム体としてＳ字状タイプま
たは巴状タイプのメタルハニカム体を採用するととも
に、(ii) 前記メタルハニカム体と外包する金属製ケー
シングとを前記金属製ケーシングの外側からビーム溶接
法を適用して両構成要素を溶接接合する、という技術的
構成により製造されるものである。

【００３６】前記本発明の技術的構成により、金属製ケ
ーシングにビーム溶接されたＳ字状タイプまたは巴状タ
イプのメタルハニカム体は、ビーム溶接点の存在下にお
いて両構成要素が耐久性を向上するように相互作用する
ため、耐久性に優れたメタル担体が得られる。即ち、Ｓ
字状タイプまたは巴状タイプのメタルハニカム体と金属
製ケーシングがビーム溶接されることから両構成要素間
の離体（脱離）に対する耐久性の向上はもとより、メタ
ルハニカム体内部に発生する熱応力に基づく大きな変形
力もビーム溶接点に位置する各帯材の端部において効果
的に吸収、緩和され、かつビーム溶接点からの反力によ
り高温下にさらされたメタルハニカム体内部の剛性が向
上するため、メタルハニカム体の半径方向及び軸方向の
耐久性（スコーピングまたはフィルムアウトの防止）が
改善される。

【００３７】また、メタルハニカム体と金属製ケーシン
グの固着がビーム溶接法であるため、従来の高価なＮｉ
ベースの高温ろう材を使用するろう接合法より経済性に
優れ、かつろう接合より高い生産性のもとでメタル担体
を製造することが出来る。なお、ろう接合法は実質的に
はビーム溶接法の点接合に対して線接合であり、接合部
が剛構造となるため、Ｓ字状タイプまたは巴状タイプの
メタルハニカム体を使用することの意味が半減されてし
まうことはいうまでもないことである。更にまた、ろう
接合法においては、ろう材成分とメタルハニカム体及び
／又は金属製ケーシングの成分の合金化反応により強度
劣化、耐熱性の低下などが招来されるが、本発明におい
てはこれらを最小限に抑えることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）
の一部を省略した斜視図である。

【図２】本発明の第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）
において、溶接点（Ｗ）の形成が効果に及ぼす影響を説
明する図である。

【図３】溶接点（Ｗ）を持たないメタル担体（ＭＳ）
において、溶接点（Ｗ）の不存在が効果に及ぼす影響を
説明する図であり、図２に対応する図である。

【図４】本発明の第二実施態様のメタル単体（ＭＳ）
の一部を省略した斜視図である。

【図５】本発明の第三実施態様のメタル担体（ＭＳ）
の一部を省略した斜視図である。

【図６】本発明のメタル担体（ＭＳ）を構成するメタ
ルハニカム体（Ｈ₁）を製造するための使用される第一
変形スタック（Ｓ₁）の正面図である。

【図７】本発明のメタル担体（ＭＳ）を構成するメタ
ルハニカム体（Ｈ₁）を製造するために使用される第二
変形スタック（Ｓ₁）の正面図である。

【図８】本発明のメタル担体（ＭＳ）を構成するメタ
ルハニカム体（Ｈ₁）メタルハニカム体（Ｈ₁）を製造
するために使用される第三変形スタック（Ｓ₁）の正面
図である。

【図９】Ｓ字状タイプのメタルハニカム体（Ｈ₁）を
主要な構成要素とするメタル担体（ＭＳ）の一部を省略
した正面図である。

【図１０】図９に示されるメタルハニカム体（Ｈ₁）
を製造するために使用される典型例としてのスタック
（Ｓ₁）の斜視図である。

【図１１】図１０に示されるスタック（Ｓ₁）の正面
図を示すとともに巻回成形よう治具による巻回成形を説
明する図である。

【図１２】巴状タイプのメタルハニカム体（Ｈ₂）を
主要な構成要素とするメタル担体（ＭＳ）の一部を省略
した正面図である。

【図１３】図１２のメタルハニカム体（Ｈ₂）を構成
する三つのスタック（Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃）の巻回成形用
治具による巻回成形を説明する図である。

【符号の説明】

ＭＳ …………メタル担体Ｈ，Ｈ₁，Ｈ₂ …………メタルハニカム体Ｃ …………メタルケーシングＣ₁ …………拡径部Ｌ …………レーザビーム溶接機Ｌ₁，Ｌ₂ …………溶接縫線Ｗ …………溶接点１ …………平板状帯材１１ …………厚肉平板状２ …………波板状帯材３ …………セル（網目状通気孔路）Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃…………スタックＷ₁，Ｗ₂，Ｗ₃…………巻回成形用治具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２３Ｋ 15/00 ５０１Ａ 26/00 ３１０Ｎ // Ｂ２１Ｄ 47/00 ＣＢ２３Ｋ 101:02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材
を交互に所望段数に積層して形成した所望数のスタック
（Ｓ₁〜Ｓ_n，ｎは１以上の整数）を使用し、前記各ス
タックの略中央部表面に巻回用治具を配設するととも
に、該巻回用治具を中心に同一方向に巻回成形し、各ス
タックの各平板状帯材と波板状帯材が外包する金属製ケ
ーシング内壁面に当接する構造とした排気ガス浄化用触
媒を担持するためのメタルハニカム体（Ｈ）と、前記メ
タルハニカム体を収容する金属製ケーシング（Ｃ）、と
から成るメタル担体において、 (i) 前記メタルハニカム体（Ｈ）と金属製ケーシング
（Ｃ）の両構成要素が、金属製ケーシング（Ｃ）の外側
からビーム溶接法により固着されたものである、ことを
特徴とするメタル担体。
【請求項２】ビーム溶接法が、レーザビームまたは電
子ビームまたはプラズマビーム溶接法である請求項１に
記載のメタル担体。
【請求項３】ビーム溶接が、金属製ケーシング（Ｃ）
の外周を少なくとも一周するビーム溶接縫線が形成され
るようにビーム溶接されたものである請求項１に記載の
メタル担体。
【請求項４】ビーム溶接の縫線が、二本の波形縫線で
ある請求項４に記載のメタル担体。
【請求項５】ビーム溶接の縫線が、交叉しない二本の
波形縫線である請求項４に記載のメタル担体。
【請求項６】金属製ケーシング（Ｃ）が、一以上の拡
径部を有するものであり、かつ前記拡径部を挟んで金属
製ケーシングの外側からビーム溶接されたものである請
求項１に記載のメタル担体。
【請求項７】各スタック（Ｓ₁〜Ｓ_n）の上面最外層
を構成する平板状帯材が、他の帯材よりも厚い肉厚のも
ので構成されたものである請求項１に記載のメタル担
体。
【請求項８】各スタック（Ｓ₁〜Ｓ_n）の上面最外層
を構成する平板状帯材が、他の同一肉厚の平板状帯材を
二枚重ねして構成されたものである請求項１に記載のメ
タル担体。
【請求項９】各スタック（Ｓ₁〜Ｓ_n）の上面及び下
面最外層を構成する平板状帯材が、他の帯材よりも厚い
肉厚のもので構成されたものである請求項１に記載のメ
タル担体。
【請求項１０】メタルハニカム体（Ｈ）が、Ｓ字状タ
イプ（Ｈ₁）または巴状タイプ（Ｈ₂）のものである請
求項１に記載のメタル担体。