JPH07308589A

JPH07308589A - メタル担体

Info

Publication number: JPH07308589A
Application number: JP6127106A
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: 1994-05-18
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】Ｘ−ラップタイプのメタルハニカム体とメタ
ルケーシングからなるメタル担体において、両要素間の
離体防止能に優れ、メタルハニカム体の中心部の耐久性
と経済性に優れたメタル担体。【構成】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ＸＨと、メタルハニカム体を収容する金属性
ケーシングＣとからなるメタル担体ＭＳにおいて（ｉ）メタルハニカム体と金属製ケーシングの両構成要
素が、金属性ケーシングの外側からビーム溶接法で固
着。（ii）金属性メタルケーシング内に収容されたメタルハ
ニカム体の少なくとも一端面において、端面の外側から
メタルハニカム体の構成部材または構成部材と金属製ケ
ーシングの内壁面の少なくとも一部がビーム溶接法によ
り固着。

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Ｘ
−ラップ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）防止能やこの種のＸ−ラップタイプ
のメタルハニカム体において大きな問題とされている中
心部の耐久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構造の担体として、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
状通気孔路（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、及び該排気ガスと排気
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耐え得るように、更には自
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。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、メタルハニカム体内部で発生する熱応力を十分に吸
収、緩和することができないためである。

【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、金属製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６２−２７
３０５１号、特公表３−５０２５４４号、特公表３−５
０２６６０号、特開平４−２２７８５５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Ｘ−ラッ
プ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Ｘ−ラ
ップ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Ｘ−ラップ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、更
に外部振動の付加により増長されるものである。また、
メタルハニカム体の中心部の耐久性の低下は、メタルハ
ニカム体の中心部と外周部の温度勾配差に由来するもの
で、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。

【００１０】特に、前記Ｘ−ラップタイプのメタルハニ
カム体は、平板状帯材と波板状帯材を交互に所望段数に
積重ねて形成した少なくとも三つのスタック（Ｘ₁〜Ｘ
_n，ｎは３以上の整数）を一端の当接端部で相互に当接
させるとともに、該当接端部を中心にして各スタックを
同一方向に巻回して製作されることから、その中心部は
メタルハニカム体内部で発生する大きな熱応力に対して
弱い構造のものとなっている。従って、Ｘ−ラップタイ
プのメタルハニカム体においては、前者のメタルハニカ
ム体とメタルケーシングの離体（脱離）防止能の向上は
もとより、メタルハニカム体の構造上、その中心部の耐
久性（耐サーマルショック性）の向上については特段の
考慮がなされなければならないものである。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。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記したＸ
−ラップ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Ｘ
−ラップタイプのメタルハニカム体と金属製ケーシング
の固着法において、従来のろう接合法に代えて金属製ケ
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み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耐する耐
久性に優れていることが見い出された。

【００１２】また、Ｘ−ラップ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径など
の高温ろう材を使用するろう接合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。

【００１３】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Ｘ−ラップ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。

【００１４】

【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少なくとも三つのスタッ
ク（Ｘ₁〜Ｘ_n，ｎは３以上の整数）を使用し、前記各
スタックを一端の当接端部で相互に当接させるととも
に、該当接端部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（Ｘ
Ｈ）と金属製ケーシングの両構成要素が、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
のであり、かつ、(ii) 前記金属製ケーシング（Ｃ）内
に収容されたメタルハニカム体（ＸＨ）の少なくとも一
端面において、前記端面の外側から前記メタルハニカム
体の構成部材または前記構成部材と金属製ケーシング
（Ｃ）の内壁面の少なくとも一部が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。

【００１５】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。

【００１６】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、メタルハニカム体として特殊の構造をも
ったＸ−ラップ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る点に特徴を有する。ま
た、本発明は、メタル担体の主要な構成要素をビーム溶
接法のみで固着させた耐久性と経済性に優れたメタル担
体を提供する点に特徴を有する。

【００１７】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Ｘ−ラップタイプのメ
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（ＭＳ）の主要な構
成要素であるＸ−ラップタイプのメタルハニカム体（Ｘ
Ｈ）について説明する。Ｘ−ラップタイプのメタルハニ
カム体（ＸＨ）とその製造プロセスを含めた概要は、図
１３〜図１６に示されている。即ち、図１３はＸ−ラッ
プタイプのメタルハニカム体（ＸＨ）の正面図を示し、
図１４は前記メタルハニカム体（ＸＨ）を製造するため
に使用される一つのスタック（Ｘ₁）の斜視図を示し、
図１５は前記メタルハニカム体（ＸＨ）を製造するため
に使用される四つのスタック（Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃，
Ｘ₄）とその配設関係を示し、図１６は図１３に示され
るＸ−ラップタイプのメタルハニカム体（ＸＨ）の中心
部の拡大図である。なお、図１３〜図１６において、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。

【００１８】本発明のＸ−ラップタイプのメタルハニカ
ム体（ＸＨ）の形状構造は、図１３のものに限定され
ず、例えば特開平４−２２７８５５号などに開示された
ものが対象となる。即ち、Ｘ−ラップタイプのメタルハ
ニカム体（ＸＨ）を構成する各スタック（Ｘ₁〜Ｘ_n）
の正面（断面）形状や当接端部の設定方式を変化させる
ことにより、正面形状が前記図１３に示される円形のも
のだけでなく、楕円形、レーストラック形など種々の形
状をしたメタルハニカム体が対象となる。当業界におい
て、図１３〜図１６に示されるように、この種のメタル
ハニカム体は、各スタックの当接端部（メタルハニカム
体の中心部）における当接状態が、Ｘ字状または卍状に
なっているため、Ｘ−ラップまたは卍状タイプと俗称さ
れている。

【００１９】前記したＸ−ラップタイプのメタルハニカ
ム体（ＸＨ）は、（イ）薄肉金属板製の平板状帯材
（１）と波板状帯材（２）を交互に所望段数に積重ねて
少なくとも三つ以上の複数のスタック(stack) を形成
し、（ロ）前記各スタックをその一端部で相互に所望の
治具等を用いて当接させ、（ハ）次いで前記当接体を該
当接端部を中心にして各スタックが同一方向に巻回され
るように巻回成形する、という製作工程により製作され
るものである。前記（ロ）工程において使用された各ス
タックの一端部を保持または挟持するに適した所望構造
の治具は、該治具を中心に各スタックを同一方向に巻回
成形してＸ−ラップタイプのメタルハニカム体（ＸＨ）
を製作した後、抜去してもよいしあるいはメタルハニカ
ム体（ＸＨ）と一体化してもよい。本発明において、Ｘ
−ラップタイプのメタルハニカム体（ＸＨ）とは、前記
した製造プロセスによって製造されるものの総称である
ことに留意すべきである。なお、平板状帯材（１）と波
板状帯材（２）からスタックを形成し、次いで巻回成形
することにより図示されるように排気ガスの通路となる
多数のセル（３）が自動的に形成される。図１３のもの
は、（ロ）の段階で各スタックの一端を９０°の交角を
もって当接させ、（ハ）の段階で巻回成形してＸ−ラッ
プタイプのメタルハニカム体（ＸＨ）としたものであ
る。

【００２０】前記Ｘ−ラップタイプのメタルハニカム体
（Ｈ₁）は図１３に示されるように金属製ケーシング
（Ｃ）内に填装され、固着されてメタル担体（ＭＳ）と
される。なお、前記固着手段として本発明はビーム溶接
法を適用するものであるが、この点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Ｘ−ラップタイプのメタルハニカ
ム体（ＸＨ）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製ケーシングの離体（脱離）
に対する耐久性の向上、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、Ｘ−ラップ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Ｘ−ラップタイプのメタルハニカム
体（ＸＨ）と金属製ケーシング（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。
また、本発明は、固着手段としてビーム溶接法の適用の
みで十分な耐久性を有するメタル担体を提供するため
に、メタルハニカム体（Ｈ）の端面部側にもビーム溶接
法を適用することを組合わせる点にも特徴点がある。な
お、本発明において、最終製品としてのメタル担体を製
造するうえで、前記ビーム溶接法に加えて付加的に他の
固着手段を併用してもよいことはいうまでもないことで
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、本発明の具体的な実施態様を図面を参照して
説明するが、本発明はこれら実施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〜図４は、本発明の第一実施態様のメ
タル担体（ＭＳ）を説明するための図である。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
１３〜図１６で説明した製造プロセスに従って製造され
るものである。即ち、スタック（Ｘ₁）を巻回成形して
Ｘ−ラップタイプのメタルハニカム体（ＸＨ）を製造
し、該メタルハニカム体（ＸＨ）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固
着手段としてビーム溶接法が適用されて第一実施態様の
メタル担体（ＭＳ）が製造される。

【００２４】即ち、図１に示されるように、メタルハニ
カム体（ＸＨ）とメタルケーシング（Ｃ）は、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
位に照射してビーム溶接される。更に、図２に示される
ように、メタルハニカム体（ＸＨ）の端面部もレーザビ
ーム溶接機（Ｌ）によりレーザビームがメタルハニカム
体（ＸＨ）の直径上を走査され走査部分の平板状帯材と
波板状帯材の当接部がビーム溶接される。メタルハニカ
ム体（ＸＨ）の端面部のビーム溶接に当たり、メタルハ
ニカム体（ＸＨ）とメタルケーシング（Ｃ）の当接部、
より具体的にはメタルハニカム体（ＸＨ）を構成する帯
材（平板状帯材と波板状帯材）の端部とメタルケーシン
グ（Ｃ）の当接部を同時にビーム溶接してもよいことは
いうまでもないことである。なお、本発明において、メ
タルハニカム体（ＸＨ）の端面部のビーム溶接は、一端
面だけでなく両端面であってもよい。また、溶接縫線は
直径部分でなく所望の領域であってもよいことはいうま
でもないことである。

【００２５】本発明の第一実施態様のメタル担体（Ｍ
Ｓ）において、メタルハニカム体（ＸＨ）とメタルケー
シング（Ｃ）のビーム溶接は、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行なわれるもので
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。

【００２６】図３〜図４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３
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３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（ＸＨ）
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（ＸＨ）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。

【００２７】図３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４は、前記図３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４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（ＸＨ）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３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_W）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（ＸＨ）の剛性が高められるためメタルハニカム
体（ＸＨ）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。前記反力
（Ｆ_W）は、Ｘ−ラップタイプのメタルハニカム体（Ｘ
Ｈ）の中心部の脆弱性を補強するものであり極めて大き
な意義を有する。

【００２８】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（点接合）
に対して高価なろう材を使用した線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、実質的には真空炉内、非酸化性雰囲
気下、１０００℃以上の高温下で長時間掛けて行なわれ
るため、生産性が低いうえ、経済性に劣るものである。

【００２９】本発明において、前記Ｘ−ラップタイプの
メタルハニカム体（ＸＨ）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％−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（Ｒ
ＥＭ）を加えた耐熱性のステンレス鋼など、厚さが０．
０４mm〜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もので
ある。

【００３０】本発明において、前記Ｘ−ラップタイプの
メタルハニカム体（ＸＨ）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
（ＸＨ）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。

【００３１】図５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。即
ち、メタルハニカム体（ＸＨ）の端面側のビーム溶接は
図２に示される態様で行なわれる。

【００３２】図６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。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）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（ＭＳ）において、メタルハニカム体
（ＸＨ）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。

【００３３】図７は、本発明の第四実施態様のメタル担
体（ＭＳ）を説明する図である。第四実施態様のメタル
担体（ＭＳ）は、前記第一実施態様で使用されたメタル
ハニカム体（ＸＨ）の構成を変更してあるが、他の構成
は同じである。即ち、第四実施態様で採用しているメタ
ルハニカム体（ＸＨ）は、帯材（平板状帯材または波板
状帯材）の所望枚数が他の帯材よりも厚い肉厚のものを
使用スタック（Ｘ₁）から映像されている。この点は、
図２の（平板状帯材）（１）と図７の（肉厚の厚い帯
材）（１１）で表わされている。

【００３４】前記メタル担体（ＭＳ）を構成するＸ−ラ
ップタイプのメタルハニカム体（ＸＨ）を製造するため
に使用されるスタックの変形例は、図８〜図１０に示さ
れる。即ち、図１３〜図１６においてＸ−ラップタイプ
のメタルハニカム体（ＸＨ）の典型例を説明したが、図
８〜図１０は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Ｘ−ラップタイプのメタルハニカム体
（ＸＨ）を製造するために使用されるスタック（Ｘ₁〜
Ｘ_n）の変形例を示す。即ち、これら変形例のスタック
（Ｘ₁〜Ｘ_n）は、該スタックを構成する平板状帯材及
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。

【００３５】図８は、図１４（典型例）に示されるスタ
ック（Ｘ₁）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（Ｘ₁）を用いて
製作した第二変形メタルハニカム体（ＸＨ）は、前記第
一変形メタルハニカム体（ＸＨ）と同様の効果を奏する
ことが出来る。

【００３６】図９は、図１４（典型例）に示されるスタ
ック（Ｘ₁）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（Ｘ₁）を用いて
メタルハニカム体（ＸＨ）は、前記第一変形メタルハニ
カム体（ＸＨ）と同様の効果を奏することが出来る。

【００３７】図１０は、図１４（典型例）に示されるス
タック（Ｘ₁）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
（Ｘ₁）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（Ｘ
Ｈ）と同様の効果を奏することが出来る。

【００３８】図１１〜図１２は、本発明の第五実施態様
のメタル担体（ＭＳ）を説明する図であり、図１１は正
面図、図１２は一部斜視図である。第五実施態様実施態
様が前記第一実施態様のものと大きく異なる点は、メタ
ルハニカム体（ＸＨ）の端面部に当接してメタルケーシ
ング（Ｃ）内に保持用リブ（４）が跨設されるととも
に、前記保持用リブ（４）と該リブ（４）に当接するメ
タルハニカム体（ＸＨ）の端面部分がレーザビーム溶接
されるという点であり、その他の構成は同じである。前
記態様により、特にメタルハニカム体（ＸＨ）の中心部
にみられるテレスコーピング（フィルムアウト）が効果
的に防止されることになる。なお、本発明において、前
記保持用リブ（４）は、メタルハニカム体（ＸＨ）の両
端部に当接させて配設してもよいことはいうまでもない
ことである。

【００３９】

【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Ｘ−ラップタイ
プのメタルハニカム体を採用し、(ii) 前記メタルハニ
カム体と外包する金属製ケーシング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
接接合するとともに、(iii) 前記メタルハニカム体の端
面部も外側からビーム溶接法を適用して端面部の所望部
位をビーム溶接する、という技術的構成により製造され
るものである。

【００４０】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Ｘ−ラップタイプのメタル
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、Ｘ−ラップタイ
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（テレスコーピング
またはフィルムアウトの防止）が改善される。前記反力
によるメタルハニカム体の半径方向及び軸方向の耐久性
の改善効果は、この種のＸ−ラップタイプのメタルハニ
カム体の構造に由来する中心部の脆弱性を補うものであ
り、極めて大きな意義を有する。

【００４１】また、メタルハニカム体の端面部において
も、メタルハニカム体の構成部材である帯材（平板状帯
材と波板状帯材）の当接部の所望部位が同様にビーム溶
接されているため、前記した半径方向及び軸方向の耐久
性が更に改善される。このため、ろう接合方式などの他
の固着手段を適用することなく、耐久性に優れたメタル
担体が提供される。

【００４２】更にまた、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、Ｘ−ラッ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）
の一部を省略した正面図である。

【図３】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４】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）の不存在が効果に及ぼす影響を
説明する図であり、図３に対応する図である。

【図５】本発明の第二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７】本発明の第四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８】本発明のメタル担体（ＭＳ）を構成するメタ
ルハニカム体（ＸＨ）を製造するために使用される第一
変形スタック（Ｘ₁）の正面図である。

【図９】本発明のメタル担体（ＭＳ）を構成するメタ
ルハニカム体（ＸＨ）を製造するために使用される第二
変形スタック（Ｘ₁）の正面図である。

【図１０】本発明のメタル担体（ＭＳ）を構成するメ
タルハニカム体（ＸＨ）を製造するために使用される第
三変形スタック（Ｘ₁）の正面図である。

【図１１】本発明の第五実施態様のメタル担体（Ｍ
Ｓ）の一部を省略した正面図である。

【図１２】本発明の第五実施態様のメタル担体（Ｍ
Ｓ）の一部を省略した斜視図である。

【図１３】Ｘ−ラップタイプのメタルハニカム体（Ｘ
Ｈ）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１４】図１３に示されるメタルハニカム体（Ｘ
Ｈ）を製造するために使用される典型例としての一つの
スタック（Ｘ₁）の斜視図である。

【図１５】図１３に示されるメタルハニカム体（Ｘ
Ｈ）を製造するために使用される典型例としての四つの
スタック（Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃，Ｘ₄）とその配設関係を
説明する図である。

【図１６】図１３に示されるメタルハニカム体（Ｘ
Ｈ）の中心部の拡大図である。

【符号の説明】

ＭＳ ……………メタル担体ＸＨ ……………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 ……………厚肉平板状帯材２ ……………波板状帯材３ ……………セル（網目状通気孔路）Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃，Ｘ₄…………スタック

───────────────────────────────────────────────────── 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少なくとも三つの
スタック（Ｘ₁〜Ｘ_n，ｎは３以上の整数）を使用し、
前記各スタックを一端の当接端部で相互に当接させると
ともに、該当接端部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（ＸＨ）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（ＸＨ）と金属製ケーシング
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り、かつ、 (ii) 前記金属製ケーシング（Ｃ）内に収容されたメタ
ルハニカム体（ＸＨ）の少なくとも一端面において、前
記端面の外側から前記メタルハニカム体の構成部材また
は前記構成部材と金属製ケーシング（Ｃ）の内壁面の少
なくとも一部が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、所望の波高とピッ
チ幅を有する波形縫線である請求項３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（Ｃ）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（Ｘ₁〜Ｘ_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（Ｘ₁〜Ｘ_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（Ｘ₁〜Ｘ_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】前記メタルハニカム体（ＸＨ）の一端
面部に当接して保持用リブがメタルケーシング（Ｃ）内
に跨設されるとともに、前記保持用リブとともにメタル
ハニカム体（ＸＨ）の端面がビーム溶接法により固着さ
れたものである請求項１に記載のメタル担体。
【請求項１１】保持用リブが、屈曲または湾曲したも
のである請求項１０に記載のメタル担体。
【請求項１２】保持用リブが、メタルハニカム体（Ｘ
Ｈ）の両端面側に跨設されたものである請求項１に記載
のメタル担体。