JPH08112535A

JPH08112535A - メタルハニカム体

Info

Publication number: JPH08112535A
Application number: JP6331342A
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: 1994-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1996-05-07

Abstract

(57)【要約】【目的】新しい接合方式の適用により、軸方向はもと
より半径方向の耐熱疲労性を改善したメタルハニカム体
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相
互に当接するように巻回成形して製作した軸方向に多数
の網目状通気孔路を有する排気ガス浄化用触媒を担持さ
せるためのメタルハニカム体において、前記メタルハニ
カム体が、（ｉ）．メタルハニカム体の一端部及び他端
部において、平板状帯材と波板状帯材との当接部が接合
された接合部を有し、かつ、（ｉｉ）．前記接合部は、
（ｉｉ）−１．一端部において、平板状帯材と波板状帯
材の山部との各当接部を周方向にみたとき、前記山部で
の当接部が、非連続的に接合されている非連続的接合領
域を有するもので構成され、かつ、（ｉｉ）−２．他端
部において、平板状帯材と波板状帯材の谷部との各当接
部を周方向にみたとき、前記谷部での当接部が、連続的
に接合されている連続的接合領域または非連続的に接合
されている非連続的接合領域を有するもので構成された
こと、を特徴とするメタルハニカム体。

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
スの浄化手段として排気系統の途中に介装される排気ガ
ス浄化装置、特にその主要な構成要素である排気ガス浄
化触媒を担持するためのメタル製のハニカム構造を有す
るハニカム体（以下、メタルハニカム体という。）に関
する。

【０００２】更に詳しくは、本発明は、この種のメタル
ハニカム体にみられる内部温度の不均一に帰因したテレ
スコーピング（ハニカム体の中心部が他部より飛び出し
てしまう現象をいう。）を防止することができ、更には
排気ガスのメタルハニカム体内部での乱流化を促進して
浄化効率を向上させることができるメタルハニカム体に
関するものである。

【０００３】

【従来の技術】この種の排気ガス浄化用触媒（例えばＰ
ｔ，Ｒｈ，Ｐｄなどを使用した触媒）を担持させるため
の金属製担持母体は、単位体積当りの触媒の担持量を多
くすること（単位体積当りの排気ガスと浄化用触媒との
有効接触面積を極力大きくすること）、背圧（排気抵
抗）を小さくすること、更には金属製担持母体の自重を
可能な限り軽量化すること、などを考慮し、耐熱性でか
つ薄肉金属板性の所定幅の平板状帯材と波板状帯材を相
互に当接するように巻回成形してハニカム状の構造とし
たもの、即ち巻回タイプのメタルハニカム体が良く知ら
れている。

【０００４】前記した巻回タイプのメタルハニカム体
は、後述する図１に示されるように（図１においてＨで
示されている。）例えば、０．１mm以下（好ましくは５
０μm以下）の耐熱性の薄肉鋼板からなる平板状帯材
（１）と、前記薄肉鋼板を波付成形した波板状帯材
（２）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成形して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）（３）をもつもので
ある。そして、この巻回積層されたハニカム構造のメタ
ルハニカム体は、必要に応じて両端が開口した筒状の金
属製ケース（４）に収納されるとともに相互に接合固着
され、耐振構造のメタル担体（ＭＳ，メタルサポート）
とされる。

【０００５】周知のように、この種のメタル担体（Ｍ
Ｓ）は、排気ガス系統という厳しい熱的環境条件のもと
で使用される関係上、その主要な構成要素であるメタル
ハニカム体は、高温耐蝕性（１０００℃前後の排気ガス
系における耐ガス腐食性）、耐冷熱耐久性（内燃機関の
停止及び始動というサイクルにおける１０００℃〜常温
の加熱冷却のサイクル下での耐久性）、耐高温酸化性
（高温下での異常酸化に対する耐久性）などの諸物性に
優れた耐熱鋼の箔材で製作されることが好ましい。この
種のメタルハニカム体製造用の材料としては、Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ系（２０Ｃｒ−５Ａｌ系）の耐熱鋼を厚さ数十
μの箔に圧延したものが使用されている。また、前記耐
熱鋼に耐高温酸化性を改善するために少量の希土類元素
成分（ＲＥＭ）を添加したものも使用されている。

【０００６】また、メタル担体（ＭＳ）は厳しい振動付
加のもとで使用される関係上、その主要な構成要素であ
るメタルハニカム体は、該メタルハニカム体を構成する
帯材同士の当接部の一部あるいは全部が溶接やろう接
（ろう付け）等により固着され耐振構造のものとされ
る。

【０００７】前記したように、メタル担体（ＭＳ）の主
要な構成要素であるメタルハニカム体において、その耐
久性を改善するために材料の面からあるいは耐振構造の
面から努力が払われているが十分なものではない。特
に、前記した厳しい熱的環境条件下において、メタルハ
ニカム体内部の不均一な温度分布（メタルハニカム体の
中心部及びその近傍部位は排気ガスの流速分布が他の部
位より速くなるため、触媒との発熱反応により該部位は
他の部位よりも高温にさらされることになる。）によ
り、メタルハニカム体の中心部及びその近傍部位がメタ
ルハニカム体の軸方向に飛び出してしまう欠点（テレス
コーピング、またはフィルムアウトなどといわれてい
る。）がある。このようなテレスコーピング現象は内燃
機関の始動、運転、停止などの冷熱サイクルに伴なって
発生し、かつこれに厳しい振動が付加されるためメタル
ハニカム体の耐久性が大きく損なわれることになる。例
えば、メタルハニカム体を構成する平板状帯材と波板状
帯材の溶接部あるいはろう付部の剥離、該剥離に基づく
平板状帯材と波板状帯材の破損など、メタルハニカム体
の耐久性が大きく損なわれることになる。

【０００８】前記したテレスコーピングを防止する手段
として、種々のものが提案されている。例えば、メタル
ハニカム体内部において排気ガス流を乱流化させること
によってメタルハニカム体内部の温度分布を均一し、テ
レスコーピングを防止するとともに浄化効率を改善する
方法として、平板状帯材と波板状帯材のうちいずれか一
方に、排気ガスの流通方向に所定の間隔をもって該帯材
の長手方向に１以上のストライプ（孔部）を設けた物を
使用してメタルハニカム体とするものがある（特公昭６
２−４５３１号公報）。前記したものは、該ストライプ
部において、排気ガスが乱流化されること、及びハニカ
ム担体の軸方向へ熱応力による伸びが吸収、緩和される
ことで効果がある。しかしながら、平板状帯材と波板状
帯材のどちらかにストライプ部を形成していることか
ら、他帯材との強固な固着が困難であったり、更にスト
ライプ部の形成のために触媒の担持量が減少してしまう
など、欠点を有するものである。

【０００９】また、平板状帯材と波板状帯材とを機械的
に係合固定して前記テレスコーピングを防止するものが
提案されている。例えば、特公昭６０−２７８０７号公
報には、一方の帯材（例えば平板状帯材）に局所的に隆
起部（または突出片）を設けるとともに、前記帯材に隣
接する帯材（例えば波板状帯材）に凹部（または孔部）
を設け、両帯材を機械的に係合固定する方式のものが提
案されている。しかし、この方式のものは機械的な係合
力が弱かったり、あるいは帯材を調製するのが困難であ
るといった欠点を有するものである。

【００１０】更に、ろう接合により、前記テレスコーピ
ングを防止しようとするものが提案されている。例え
ば、特開平３−８６２４４号公報には、巻回タイプのメ
タルハニカム体において、(i) 両端部に接合部を設ける
とともに、(ii) 一方の端部の接合部を波板の山部か谷
部の何れか一方と平板とを周方向に連続的に接合して構
成し、他方の端部の接合部を前記一端部の波板の山部ま
たは谷部とは異なった山部または谷部を選択し、該選択
部位と平板を周方向に連続的に接合して構成したこと、
を特徴とする耐熱疲労性のメタルハニカム体が開示され
ている。

【００１１】前記した方式のものにおいては、例えば一
端部の波板の山部と平板が周方向に連続的に接合され、
かつ他端部の波板の谷部と平板が周方向に連続して接合
されるため、全ての当接部を接合する剛構造のものと比
較して柔構造であるためメタルハニカム体内部に発生す
る熱応力に基づく変形力をある程度、吸収、緩和するこ
とが出来る。しかしながら、メタルハニカム体の耐久
性、特に熱応力に対する耐久性を改善するためには、メ
タルハニカム体の軸方向はもとより半径方向の熱応力の
吸収、緩和効果をも合わせて改善し、全体として優れた
効果が発現されるようにしなければならない。この意味
において、前記提案のものは改善の余地を残すものであ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする問題点】本発明は、前記した
従来技術のメタルハニカム体の問題点を解消し、メタル
ハニカム体の軸方向のテレスコーピング防止能はもとよ
り半径方向の熱応力の吸収、緩和能にも優れた特性を有
する巻回タイプのメタルハニカム体を提供しようとする
ものである。

【００１３】本発明は、メタルハニカム体の両端部及び
その近傍部位における平板状帯材と波板状帯材の当接部
に適用する接合方式として、・一端部において、周方向によって波板状帯材の山部
（または谷部）と平板状帯材の当接部のうち、全ての当
接部を連続して接合しないこと、別言すれば、周方向に
みて全ての前記当接部を接合するのではなく非連続接合
とすること、及び、・他端部において、周方向にみて波板状帯材の谷部
（または山部）と平板状帯材の当接部のうち、全ての当
接部を連続して接合しないこと、別言すれば、周方向に
みて全ての前記当接部を接合するのではなく非連続接合
とすること、という接合方式を採用したとき、メタルハニカム体の軸
方向のテレスコーピング防止能はもとより、半径方向の
熱応力緩和能に優れたメタルハニカム体が得られるとい
う知見をベースにして完成されたものである。

【００１４】

【問題点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相
互に当接するように巻回成形して製作した軸方向に多数
の網目状通気孔路を有する排気ガス浄化用触媒を担持さ
せるためのメタルハニカム体において、前記メタルハニ
カム体は、 (i). 両端部において、平板状帯材と波板状帯材との当
接部が接合された接合部を有し、かつ、 (ii). 前記接合部は、(ii)-1. 一端部において、平板状
帯材と波板状帯材の山部との各当接部を周方向にみたと
き、非連続的に接合されている非連続接合領域を有し、
かつ、(ii)-2. 他端部において、平板状帯材と波板状帯
材の谷部との各当接部を周方向にみたとき、連続的に接
合されている連続接合領域または非連続的に接合されて
いる非連続接合領域を有すること、を特徴とするメタル
ハニカム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】図１は、本発明の巻回タイプのメタルハニ
カム体（Ｈ）を主要な構成要素とするメタル担体（Ｍ
Ｓ）の斜視図である。図示されるようにメタルハニカム
体（Ｈ）は、両端が開口した筒状の金属製ケース（Ｃ）
内に填装、固着されてメタル担体（ＭＳ）とされるもの
である。また、図中、Ａ、Ｂは、一端部に形成される接
合領域（Ａ）と他端部に形成される接合領域（Ｂ）を示
すものである。なお、本発明において、接合手段として
は、主体的にはろう接合であるか、その他の溶接法であ
ってもよい。また、Ａ、Ｂ領域において、軸方向にスポ
ット的に接合されてもよいことはいうまでもないことで
ある。

【００１７】図２は、前記メタルハニカム体（Ｈ）の両
端部に適用される接合方式の第一実施態様を示す図であ
る。一端部の接合領域（Ａ）の接合態様と、他端部の接
合領域（Ｂ）の接合態様が図示されている。図中黒丸
（・）は接合部、×印（×）は非接合部を示している。
なお、接合部は一組の平板状帯材（１）と波板状帯材
（２）の当接部のみが示されており、あとは省略されて
いる点に留意すべきである。両端部間の実線は波状帯材
の山部を示し、また点線は谷部を示すものである。図示
されるように、Ａ領域において、平板状帯材（１）が波
板状帯材（２）の１つおきの山部（４）と接合された非
連続接合領域が示されている。図示されない周方向の平
板状帯材（１）と波板状帯材（２）の山部の接合関係は
図２のような方式であってもよいし、あるいは連続して
接合されたものであってもよい。一方、Ｂ領域におい
て、平板状帯材（１）が、波板状帯材（２）の谷部
（５）と連続して接合された連続接合領域が示されてい
る。図示されない周方向の接合関係は、前記した非連続
接合であっても連続したものであってもよい。

【００１８】本発明のメタルハニカム体の両端部の接合
方式において、図２に示されるように両端部において、
（×）印で示されるように１個の山部が接合されないよ
うに構成されるということである。即ち、両端部間で接
合されない山部を積極的に形成し、接合部の柔構造を図
るということである。即ち、前記した両帯材の接合方式
により、メタルハニカム体（Ｈ）は軸方向ならびに半径
方向へ柔構造のものとなり、テレスコーピングはもとよ
り、半径方向の熱変形力を効果的に吸収、緩和するため
耐久性の優れたものとなる。

【００１９】図３は、メタルハニカム体（Ｈ）の両端部
に適用される接合方式の第二実施態様を示す図である。
前記第一実施態様と大きく異なる点は、Ｂ領域において
平板状帯材（１）が波板状帯材（２）の１つおきの谷部
（５）と非連続に接合された非連続接合領域が形成され
ている点である。この場合、第一実施態様のものと比較
して更に柔構造に優れたものとなる。

【００２０】図４は、メタルハニカム体（Ｈ）の両端部
に適用される接合方式の第三実施態様を示す図である。
図示されるように、Ａ領域において、平板状帯材（１）
が波板状帯材（２）の２つおきの山部（４）と接合され
た非連続接合領域が示されている。一方、Ｂ領域におい
て、平板状帯材（１）が波板状帯材（２）の２つおきの
谷部（５）と接合された非連続接合領域が示されてい
る。この接合方式の場合、前記第一〜第二態様のものよ
りもさらに柔構造性に優れたものとなる。本発明におい
て、平板状帯材（１）と波板状帯材（２）の山部（４）
または谷部（５）の接合において、どの程度のピッチを
おいて接合するかは適宜に決めればよい。しかしなが
ら、間隔ピッチが大きくなるとメタルハニカム体の全体
的な接合強度が低下するため、好ましくは５ピッチ以
内、更に好ましくは１〜２ピッチの間隔をおいて接合す
ればよい。

【００２１】図５は、メタルハニカム体（Ｈ）の両端部
に適用される接合方式の第四実施態様を示す概略図であ
る。なお、図５はメタルハニカム体（Ｈ）のＡ領域側か
らみた正面図である。特に図５は、均整のとれた耐熱疲
労性を達成するために非連続接合領域（ａ₁〜ａ₄）を
周方向に対称位置に配置（所定の等間隔をおいて配置）
したものである。

【００２２】本発明において、前記平板状帯材（１）と
波板状帯材（２）としては、この種のメタルハニカム体
に適用されている材料が何等の制約なしに使用すること
が出来る。例えば、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％〜２
５％）、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（ＲＥＭ）を加えた耐熱性のステンレス
鋼など、厚さが０．０３mm〜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例えば波高１〜３mm、ピッチ幅１〜
６mm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。

【００２３】本発明において、前記メタルハニカム体
（Ｈ）は、図１に示されるように、両端が開口した金属
製ケース（Ｃ）内に填装、固着されてメタル担体（Ｍ
Ｓ）とされるものである。前記金属ケース（Ｃ）として
は、前記メタルハニカム体（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。

【００２４】

【発明の効果】本発明のメタル担体（ＭＳ）の主要な構
成要素であるメタルハニカム体は、その軸方向はもとよ
り半径方向に印加される熱応力に基づく大きな変形力を
効果的に吸収、緩和することが出来るものである。この
ため、特にメタルハニカム体の中心部においてみられる
テレスコーピングの防止能に優れる。また、メタルハニ
カム体の中心部から外周部（金属製ケースとの当接部）
への温度勾配に沿って伝播し、外周部に集中・集積する
大きな熱変形力によるメタルハニカム体の外周部の破損
（外周部の帯材の変形、座屈、破損、亀裂成長など）を
効果的に防止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のメタルハニカム体（Ｈ）を組込んだ
メタル担体（ＭＳ）の斜視図である。

【図２】本発明のメタルハニカム体（Ｈ）に適用され
る接合方式の第一実施態様を説明する図である。

【図３】本発明のメタルハニカム体（Ｈ）に適用され
る接合方式の第二実施態様を説明する図である。

【図４】本発明のメタルハニカム体（Ｈ）に適用され
る接合方式の第三実施態様を説明する図である。

【図５】本発明のメタルハニカム体（Ｈ）に適用され
る接合方式の第四実施態様を説明する図である。

【符号の説明】

ＭＳ ……… メタル担体Ｈ ……… メタルハニカム体Ａ ……… 一端部の接合領域Ｂ ……… 他端部の接合領域１ ……… 平板状帯材２ ……… 波板状帯材３ ……… セル４ ……… 波板状帯材の山部５ ……… 波板状帯材の谷部Ｃ ……… 金属製ケースａ₁〜ａ₄ ……… 非連続接合領域の配設部位

【手続補正書】

【提出日】平成７年９月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】メタルハニカム体

【特許請求の範囲】

【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
スの浄化手段として排気系統の途中に介装される排気ガ
ス浄化装置、特にその主要な構成要素である排気ガス浄
化触媒を担持するための金属製のハニカム構造を有する
ハニカム体（以下、メタルハニカム体という。）に関す
る。

【０００２】更に詳しくは、本発明は、この種のメタル
ハニカム体にみられる内部温度の不均一に帰因したテレ
スコーピング（ハニカム体の中心部が他の部位よりも軸
方向へ飛び出してしまう現象をいう。）を防止すること
ができ、更には排気ガスのメタルハニカム体内部での乱
流化を促進して浄化効率を向上させることができるメタ
ルハニカム体に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】この種の排気ガス浄化用触媒（例えばＰ
ｔ，Ｒｈ，Ｐｄなどを使用した触媒）を担持させるため
のメタルハニカム体は、単位体積当りの触媒の担持量を
多くすること（単位体積当りの排気ガスと浄化用触媒と
の有効接触面積を極力大きくすること）、背圧（排気抵
抗）を小さくすること、更にはメタルハニカム体の自重
を可能な限り軽量化すること、などを考慮し、耐熱性で
かつ薄肉金属板製の所定幅の平板状帯材と波板状帯材を
相互に当接するように巻回成形してハニカム状の構造と
したものが知られている。

【０００４】前記した巻回タイプのメタルハニカム体
は、後述する図１に示されるように（図１においてＨで
示されている。）、例えば、０．１ｍｍ以下（好ましく
は５０μｍ以下）の耐熱性の薄肉鋼板からなる平板状帯
材（１）と、前記薄肉鋼板を波付成形した波板状帯材
（２）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成形して製作されるものであり、そ
の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）（３）をもつものである。そして、この巻回積
層されたハニカム構造のメタルハニカム体は、必要に応
じて両端が開口した筒状の金属製ケース（４）に収納さ
れるとともに相互に接合固着され、耐振構造のメタル担
体（ＭＳ，メタルサポート）とされる。

【０００５】周知のように、この種のメタル担体（Ｍ
Ｓ）は、排気ガス系統という厳しい熱的環境条件のもと
で使用される関係上、その主要な構成要素であるメタル
ハニカム体は、高温耐蝕性（１０００℃前後の排気ガス
系における耐ガス腐食性）、耐冷熱耐久性（内燃機関の
停止及び始動というサイクル下における１０００℃〜常
温の加熱冷却のサイクル下での耐久性）、耐高温酸化性
（高温下での異常酸化に対する耐久性）などの諸物性に
優れた耐熱鋼の箔材で製作されることが好ましい。この
種のメタルハニカム体製造用の材料としては、Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ系（２０％Ｃｒ−５％Ａｌ系）の耐熱鋼を厚さ
数十μの箔に圧延したものが使用されている。また、前
記耐熱鋼に耐高温酸化性を改善するために少量の希土類
元素成分（ＲＥＭ）を添加したものも使用されている。

【０００６】また、メタル担体（ＭＳ）は厳しい振動付
加のもとで使用される関係上、その主要な構成要素であ
るメタルハニカム体は、該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）同士の当接部の一部あ
るいは全部が溶接やろう接（ろう付け）等により固着さ
れ耐振構造のものとされる。

【０００７】前記したように、メタル担体（ＭＳ）の主
要な構成要素であるメタルハニカム体において、その耐
久性を改善するために材料の面からあるいは耐振構造の
面から努力が払われているが十分なものではない。特
に、前記した厳しい熱的環境条件下において、メタルハ
ニカム体内部の不均一な温度分布（メタルハニカム体の
中心部及びその近傍部位は排気ガスの流速分布が他の部
位より速くなるため、触媒との発熱反応により該部位は
他の部位よりも高温にさらされることになる。）によ
り、メタルハニカム体の中心部及びその近傍部位がメタ
ルハニカム体の軸方向に飛び出してしまう欠点（テレス
コーピング、またはフィルムアウトなどといわれてい
る。）がある。このようなテレスコーピング現象は内燃
機関の始動、運転、停止などの冷熱サイクルに伴なって
発生し、かつこれに厳しい振動が付加されるためメタル
ハニカム体の耐久性が大きく損なわれることになる。例
えば、メタルハニカム体を構成する平板状帯材と波板状
帯材の溶接部あるいはろう接合部（ろう付部）の剥離、
該剥離に基づく平板状帯材と波板状帯材の破損など、メ
タルハニカム体の耐久性が大きく損なわれることにな
る。

【０００８】前記したテレスコーピングを防止する手段
として、種々のものが提案されている。例えば、メタル
ハニカム体内部において排気ガス流を乱流化させること
によってメタルハニカム体内部の温度分布を均一し、テ
レスコーピングを防止するとともに浄化効率を改善する
方法として、平板状帯材と波板状帯材のいずれか一方
に、ストライプ（長孔状穴部）を該帯材の排気ガスの流
通方向に所定の間隔をもって配設するとともに、該帯材
の長手方向に１以上を配設した帯材を使用してメタルハ
ニカム体とするものがある（特公昭６２−４５３１号公
報）。前記したメタルハニカム体は、該ストライプ部に
おいて、排気ガスが乱流化されること、及びハニカム担
体の軸方向へ熱応力による伸びが吸収、緩和されること
から、耐久性の改善の面で効果がある。しかしながら、
平板状帯材と波板状帯材のどちらかにストライプ部（長
孔状穴部）を形成していることから、他帯材との強固な
固着が困難であったり、更にストライプ部の形成のため
に帯材の表面積が減じられるため、排気ガス浄化用触媒
の担持量が減少してしまうなど、欠点を有するものであ
る。

【０００９】また、平板状帯材と波板状帯材とを機械的
に係合固定することにより前記テレスコーピングを防止
するものが提案されている。例えば、特公昭６０−２７
８０７号公報には、一方の帯材（例えば平板状帯材）に
局所的に隆起部（または突出片）を設けるとともに、前
記帯材に隣接する帯材（例えば波板状帯材）に凹部（ま
たは孔部）を設け、両帯材を機械的に係合固定する方式
のものが提案されている。しかし、この方式のものは機
械的な係合力が弱かったり、あるいは帯材を調製するの
が困難であるといった欠点を有するものである。

【００１０】更に、ろう接合により、前記テレスコーピ
ングを防止しようとするものが提案されている。例え
ば、特開平３−８６２４４号公報には、巻回タイプのメ
タルハニカム体において、（ｉ）両端部に接合部を設け
るとともに、（ｉｉ）一方の端部の接合部を波板の山部
か谷部の何れか一方と平板とを周方向に連続的に接合し
て構成し、他方の端部の接合部を前記一端部の波板の山
部または谷部とは異なった山部または谷部を選択し、該
選択部位と平板を周方向に連続的に接合して構成したこ
と、を特徴とする耐熱疲労性のメタルハニカム体が開示
されている。

【００１１】前記した接合方式により製造されるメタル
ハニカム体は、例えば一端部の波板の山部と平板を周方
向に連続的に接合し、かつ他端部の波板の谷部と平板を
周方向に連続して接合して製造したメタルハニカム体
は、全ての当接部を接合して製造した剛構造のものと比
較して柔構造であるため、メタルハニカム体内部に発生
する熱応力に基づく変形力をある程度、吸収、緩和する
ことが出来る。しかしながら、メタルハニカム体の耐久
性、特に熱応力に対する耐久性を改善するためには、メ
タルハニカム体の軸方向（排気ガスの通過方向）はもと
より半径方向（排気ガスの通過方向に直交する方向）の
熱応力の吸収、緩和効果をも合わせて改善し、全体とし
て優れた効果が発現されるようにしなければならない。
この意味において、前記提案のものは改善の余地を残す
ものである。

【００１２】

【００１３】本発明は、メタルハニカム体の両端部及び
その近傍部位における平板状帯材と波板状帯材の当接部
に適用する接合方式として、・一端部において、周方向によって波板状帯材の山部
（または谷部）と平板状帯材の当接部のうち、全ての当
接部を連続して接合しないこと、別言すれば、周方向に
みて全ての前記当接部を接合するのではなく非連続的に
接合すること、及び、・他端部において、周方向にみて波板状帯材の谷部
（または山部）と平板状帯材の当接部のうち、全ての当
接部を連続して接合しないこと、別言すれば、周方向に
みて全ての前記当接部を接合するのではなく非連続的に
接合すること、という接合方式を採用したとき、メタル
ハニカム体の軸方向のテレスコーピング防止能はもとよ
り、半径方向の熱応力緩和能に優れたメタルハニカム体
が得られる、という知見をベースにして完成されたもの
である。

【００１４】

【問題点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相
互に当接するように巻回成形して製作した軸方向に多数
の網目状通気孔路を有する排気ガス浄化用触媒を担持さ
せるためのメタルハニカム体において、前記メタルハニ
カム体が、（ｉ）．両端部（一端部及び他端部）において、平板状
帯材と波板状帯材との当接部が接合された接合部を有
し、かつ、（ｉｉ）．前記接合部は、（ｉｉ）−１．一端部におい
て、平板状帯材と波板状帯材の山部との各当接部を周方
向にみたとき、前記山部での当接部が、非連続的に接合
されている非連続的接合領域を有するもので構成され、
かつ、（ｉｉ）−２．他端部において、平板状帯材と波
板状帯材の谷部との各当接部を周方向にみたとき、前記
谷部での当接部が、連続的に接合されている連続的接合
領域または非連続的に接合されている非連続的接合領域
を有するもので構成されたこと、を特徴とするメタルハ
ニカム体に関するものである。

【００１６】図１は、本発明の巻回タイプのメタルハニ
カム体（Ｈ）を主要な構成要素とするメタル担体（Ｍ
Ｓ）の斜視図である。図示されるようにメタルハニカム
体（Ｈ）は、両端が開口した筒状の金属製ケース（Ｃ）
内に填装、固着されてメタル担体（ＭＳ）とされるもの
である。また、図中、Ａ、Ｂは、一端部に形成される接
合領域（Ａ）と他端部に形成される接合領域（Ｂ）を示
すものである。図示されるように、接合領域（Ａ、Ｂ）
は、メタルハニカム体（Ｈ）の両端面部から所望の深さ
に及ぶ領域を意味する。なお、本発明において、前記接
合のために適用される接合手段としては、主体的にはろ
う接合法であるが、その他の接合手段、例えば溶接法な
どであってもよい。また、接合領域（Ａ、Ｂ）におい
て、例えば、接合領域（Ａ）において、両帯材の当接部
がメタルハニカム体（Ｈ）の軸方向にスポット的に接合
され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。

【００１７】図２は、前記メタルハニカム体（Ｈ）の両
端部に適用される接合方式の第一実施態様を示す図であ
る。メタルハニカム体（Ｈ）の一端部の接合領域（Ａ）
の接合態様と、他端部の接合領域（Ｂ）の接合態様が図
示されている。図中、黒丸印（・）は接合部、×印
（×）は非接合部を示している。なお、図中、接合部
は、交互に重積された一組の平板状帯材（１）と波板状
帯材（２）を注目し、これら帯材（１、２）の当接部の
みに関して示されており、その他は省略されている点に
留意すべきである。また、図中、両端部間の実線は波状
帯材の山部を示し、点線は谷部を示すものである。

【００１８】図示されるように、Ａ領域は、平板状帯材
（１）が波板状帯材（２）と当接する部位においての
み、かつ、１つおきの山部（４）に接合された非連続的
接合領域を有するものである。本発明において、図示さ
れない周方向の平板状帯材（１）と波板状帯材（２）の
山部の接合関係は、所望の態様のものであってよい。例
えば、前記図２のような方式であってもよいし、あるい
は連続して接合されたものであってもよい。要するに、
本発明はメタルハニカム体（Ｈ）の一端部において、前
記した一組の平板状帯材（１）と波板状帯材（２）を注
目したとき、前記したＡ領域が少なくとも１つ存在する
ことが重要である。一方、Ｂ領域において、平板状帯材
（１）が、波板状帯材（２）の谷部（５）と連続して接
合された連続的接合領域が示されている。図示されない
周方向の接合関係は、前記した非連続的接合であっても
連続的接合であってもよい。

【００１９】本発明の前記接合方式の第一の重要な点
は、一端部の接合領域（Ａ）が、非連続的接合領域を有
するため、全接合方式と比較して柔構造に優れたものと
なる。また、前記した本発明のメタルハニカム体の両端
部の接合方式における第二の重要な点は、図２に示され
るように、両端部の間で個々の当接部をみると、（×）
印で示される一組の山部が非接合の状態に構成されると
いうことである。即ち、両端部間において、一端部の所
定の山部、及び前記山部に対応する他端部の山部、とが
同時に接合されない山部を積極的に形成し、接合部の柔
構造を図るという点である。即ち、前記した両帯材の接
合方式により、メタルハニカム体（Ｈ）は軸方向ならび
に半径方向に対して柔構造のものとなり、テレスコーピ
ングはもとより、半径方向の熱変形力を効果的に吸収、
緩和するため耐久性の優れたものとなる。

【００２０】図３は、メタルハニカム体（Ｈ）の両端部
に適用される接合方式の第二実施態様を示す図である。
前記第一実施態様と大きく異なる点は、Ｂ領域において
平板状帯材（１）が波板状帯材（２）の１つおきの谷部
（５）と非連続に接合された非連続的接合領域が形成さ
れている点である。この場合、第一実施態様のものと比
較して更に柔構造に優れたものとなる。

【００２１】図４は、メタルハニカム体（Ｈ）の両端部
に適用される接合方式の第三実施態様を示す図である。
図示されるように、Ａ領域において、平板状帯材（１）
が波板状帯材（２）の２つおきの山部（４）と接合され
た非連続的接合領域が示されている。一方、Ｂ領域にお
いて、平板状帯材（１）が波板状帯材（２）の２つおき
の谷部（５）と接合された非連続的接合領域が示されて
いる。この接合方式の場合、前記第一〜第二態様のもの
よりもさらに柔構造性に優れたものとなる。本発明にお
いて、平板状帯材（１）と波板状帯材（２）の山部
（４）または谷部（５）の接合において、どの程度のピ
ッチをおいて接合するかは適宜に決めればよい。しかし
ながら、間隔ピッチが大きくなるとメタルハニカム体の
全体的な接合強度が低下するため、好ましくは５ピッチ
以内、更に好ましくは１〜２ピッチの間隔をおいて接合
すればよい。

【００２２】図５は、メタルハニカム体（Ｈ）の両端部
に適用される接合方式の第四実施態様を示す概略図であ
る。なお、図５はメタルハニカム体（Ｈ）のＡ領域側か
らみた正面図である。特に図５は、均整のとれた耐熱疲
労性を達成するために非連続接合領域（ａ_１〜ａ_４）を
周方向に対称位置に配置（所定の等間隔をおいて配置）
したものである。

【００２３】本発明において、前記メタルハニカム体
（Ｈ）を構成する部材、即ち平板状帯材（１）と波板状
帯材（２）としては、この種の用途に適用されている材
料が何等の制約なしに使用することが出来る。例えば、
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．
０３ｍｍ〜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
うに例えば波高１〜３ｍｍ、ピッチ幅１〜６ｍｍ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（Ａ
ｌ_２Ｏ_３）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。

【００２４】本発明において、前記メタルハニカム体
（Ｈ）は、図１に示されるように、両端が開口した金属
製ケース（Ｃ）内に填装、固着されてメタル担体（Ｍ
Ｓ）とされるものである。前記金属ケース（Ｃ）として
は、前記メタルハニカム体（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。

【００２５】

【発明の効果】本発明のメタル担体（ＭＳ）の主要な構
成要素であるメタルハニカム体は、その内部に発生する
熱応力に基づく軸方向はもとより半径方向の大きな変形
力を効果的に吸収、緩和することが出来るものである。
このため、特にメタルハニカム体の中心部においてみら
れるテレスコーピングの防止能に優れる。また、メタル
ハニカム体の中心部から外周部（金属製ケースとの当接
部）への温度勾配に沿って伝播し、外周部に集中・集積
する大きな熱変形力によるメタルハニカム体の外周部の
破損（外周部の帯材の変形、座屈、破損、亀裂成長な
ど）を効果的に防止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【符号の説明】ＭＳ ……… メタル担体Ｈ ……… メタルハニカム体Ａ ……… 一端部の接合領域Ｂ ……… 他端部の接合領域１ ……… 平板状帯材２ ……… 波板状帯材３ ……… セル４ ……… 波板状帯材の山部５ ……… 波板状帯材の谷部Ｃ ……… 金属製ケースａ_１〜ａ_４ ……… 非連続接合領域の配設部位

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Ｆ０１Ｎ 3/28 ＺＡＢ３１１ＨＭ

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
を相互に当接するように巻回成形して製作した軸方向に
多数の網目状通気孔路を有する排気ガス浄化用触媒を担
持させるためのメタルハニカム体において、前記メタル
ハニカム体は、 (i). 両端部において、平板状帯材と波板状帯材との当
接部が接合された接合部を有し、かつ、 (ii). 前記接合部は、(ii)-1. 一端部において、平板状
帯材と波板状帯材の山部との各当接部を周方向にみたと
き、非連続的に接合されている非連続接合領域を有し、
かつ、(ii)-2. 他端部において、平板状帯材と波板状帯
材の谷部との各当接部を周方向にみたとき、連続的に接
合されている連続接合領域または非連続的に接合されて
いる非連続接合領域を有すること、を特徴とするメタル
ハニカム体。
【請求項２】非連続的接合領域が、波板状帯材の接合
された山部または谷部から１波長または２波長の間隔を
おいた山部または谷部が接合されたものである請求項１
に記載のメタルハニカム体。
【請求項３】一端部の非連続接合領域と他端部の非連
続接合領域が、略対象位置に配設されたものである請求
項１に記載のメタルハニカム体。
【請求項４】一端部の非連続接合領域と他端部の非連
続接合領域が、半波長の位相をもって配設されたもので
ある請求項３に記載のメタルハニカム体。
【請求項５】一端部の非連続接合領域と略対称位置に
配設された他端部の非連続接合領域において、非連続接
合領域が、波板状帯材の一端部の山部と前記山部に対応
する他端部の山部及び／又は一端部の谷部と前記谷部に
対応する他端部の谷部が、同時に接合されない山部及び
／又は谷部を有するものである請求項３に記載のメタル
ハニカム体。
【請求項６】一端部の非連続接合領域が、周方向の対
称位置に配設されたものである請求項３に記載のメタル
ハニカム体。