JPH08112668A - メタルハニカム体の製造方法 - Google Patents

メタルハニカム体の製造方法

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JPH08112668A
JPH08112668A JP6331343A JP33134394A JPH08112668A JP H08112668 A JPH08112668 A JP H08112668A JP 6331343 A JP6331343 A JP 6331343A JP 33134394 A JP33134394 A JP 33134394A JP H08112668 A JPH08112668 A JP H08112668A
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JP
Japan
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honeycomb body
metal honeycomb
metal
induction heating
strip
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JP6331343A
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English (en)
Inventor
Yuuzou Tsukiide
雄三 月出
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Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Original Assignee
Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 メタルハニカム体内部に発生する大きな熱応
力に基づく変形力の吸収・緩和特性に優れたメタルハニ
カム体の効率的かつ経済的な製造方法を提供する。 【構成】 薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材とか
ら形成されたハニカム構造を有し、かつ前記平板状帯材
と波板状帯材の所望部位の当接部が接合されてなる排気
ガス浄化用触媒を担持するためのメタルハニカム体の製
造方法において、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との所望部位の当接部の接合が、前
記所望部位に対応するメタルハニカム体の外周部近傍に
配設された高周波誘導加熱コイルの高周波誘導加熱によ
るものであることを特徴とするメタルハニカム体の製造
方法。

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て使用さ
れる排気ガス浄化装置、特にその主要な構成要素である
排気ガス用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、単にメタルハニカム
体という。）の製造方法に関する。
【０００２】更に詳しくは、本発明は、この種のメタル
ハニカム体が加熱応力に基づく大きな変形力にさらされ
るという過酷な条件下で使用されることに鑑み、このよ
うな変形力の吸収、緩和能力に優れたメタルハニカム体
を効率的かつ経済的に製造する方法を提供しようとする
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重積してハニカム状の構造としたも
の、即ちメタルハニカム体が良く知られている。なお、
メタルハニカム体は、それを形成する方法の相違により
積層タイプ、巻回タイプ、Ｓ字状タイプ、放射状タイ
プ、Ｘラップ状タイプなど、種々の構造を有するもので
ある（特開昭６２−２７３０５０号、特公表３−５０２
５４４号、特公表３−５０２６６０号、特開平４−２２
７８５８号などを参照）。
【０００４】前記した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５０μ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担体は、必要に応じて両端が開
口した筒状の金属製ケース（Ｃ）内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（耐ガス腐食性、１０００℃
前後の排気ガス系における耐蝕性）、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。この種のハニカム体製造用の材料としては、Ｆｅ
−Ｃｒ−Ａｌ系（２０Ｃｒ−５Ａｌ系など）の耐熱鋼を
厚さ数十μｍ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）などにより固着され耐振構造のものとされ
る。
【０００７】前記した、メタルハニカム体の溶接やろう
材による固着技術としては、多くのものが提案されてい
る。例えば、溶接による接合手段としては、特開昭５４
−１３４６２号、実開昭６２−１５６１１２号、特開昭
６３−３６８４３号などにレーザビーム溶接、電子ビー
ム溶接、プラズマビーム溶接などが提案されている。し
かしながら、これら各種の溶接手段においては、前記し
たようにハニカム体の構成部材が耐熱性のもので構成さ
れていることから、Ｎｉベース系などの高価な高温溶接
材料の使用、溶接作業の煩雑や、低生産性（これは、溶
接がスポット的に行なわれることからみて明らかであ
る。）などの欠点、更には溶接部には高温度が長時間印
加されるため溶接部が鋳造組織でもろくなる等の欠点を
有するものである。
【０００８】一方、ハニカム体の製造技術において、ろ
う材による固着手段（ろう接合手段）は前記した溶接に
よる欠点をもたないため優れたものである。この種のろ
う材による接合手段としては、特開昭５６−４３７３号
や特公昭６３−４４４６６号などに、ろう材による母材
の劣化やメタルハニカム体に印加される熱応力の緩和、
吸収を考慮し、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にろう材を適用する方法が提
案されている。しかしながら、前記ろう材による固着
は、現実的には真空炉を必要とするものであり、生産性
が低いうえ設備費が高価である。例えば、この方式は、
その製造条件（１×１０-5torr，１２００℃）を準備す
るために長時間を要すること、通常の真空炉はヒータ加
熱方式であるため長時間の加熱処理が必要であること、
各部材からの揮発生ガスの発散のため高い真空度が維持
しにくく、従って高性能かつ高容量の真空ポンプが必要
であること、などの欠点を有するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする問題点】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
らあるいは適用する接合技術の面から努力が払われてい
るがいまだ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、メタルハニカム体の内部の不
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、その内部には大
きな熱応力に基づく変形力が発生する。
【００１０】このため、メタルハニカム体の軸方向にお
いては、中心部及びその近傍部位が軸方向に飛び出して
しまうという欠点（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、ハニカム担体を構成する平
板状帯材と波板状帯材の破損など、メタルハニカム体の
耐久性を低下させることになる。一方、メタルハニカム
体の半径方向にも熱応力に基づく変形力が伝播し、その
外周部に集中、集積するため帯材の変形座屈、亀裂の発
生、破損などが生じ、メタルハニカム体の耐久性を大き
く低下させる。
【００１１】そして、前記したメタルハニカム体内部に
発生する大きな変形力を吸収、緩和させるためのろう接
合や溶接などの接合技術による改善策は、生産技術から
みて改善の余地を残すものである。本発明は、前記した
メタルハニカム体の耐久性の改善を念頭に入れた新しい
接合方式を組込んだメタルハニカム体の製造方法を提供
するものである。本発明は、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の接合のうち、耐久
性の改善との関係で設定された所定領域の当接部を効率
よく接合するには、高周波誘導加熱方式が有効であると
いう知見をベースにして開発されたものである。
【００１２】
【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とか
ら形成されたハニカム構造を有し、かつ前記平板状帯材
と波板状帯材の所定部位の当接部が接合されてなる排気
ガス浄化用触媒を担持するためのメタルハニカム体の製
造方法において、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との所定部位の当接部の接合が、前
記所定部位に対応するメタルハニカム体の外周部近傍に
配設された高周波誘導加熱コイルの高周波誘導加熱によ
るものであることを特徴とするメタルハニカム体の製造
方法に関するものである。
【００１３】以下、本発明の技術的構成及び実施態様を
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。
【００１４】図１は、本発明に従って製造された巻回タ
イプ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。図示されるように、本発明の
メタルハニカム体（Ｈ）は、両端が開口した筒状の金属
ケース（Ｃ）内に填装、固着されてメタル担体（ＭＳ）
とされるものであり、メタル担体（ＭＳ）の主要な構成
要素である。
【００１５】図２は、本発明のメタルハニカム体（Ｈ）
の製造方法の第一実施態様を示す図である。図２は、メ
タルハニカム体（Ｈ）の中心線断面図である。図示され
るように、メタルハニカム体（Ｈ）の端部において、メ
タルハニカム体（Ｈ）を構成する平板状帯材（１）と波
板状帯材（２）の全ての当接部が所望の深度（端面から
軸方向への所望の深さ）にわたり高周波誘導加熱により
接合される。図中（Ｈ1 ）は、接合領域を示す。なお、
前記（Ｈ1 ）領域の両帯材（１、２）の当接部を接合す
る態様は、メタルハニカム体の耐熱疲労特性を向上させ
るうえで重要なものである。
【００１６】図２において、４は交流電流に接続された
高周波誘導加熱装置であり、５はメタルハニカム体
（Ｈ）の端部近傍に配設された前記高周波誘導加熱装置
に接続した高周波誘導加熱コイルを示す。なお、６ａ，
６ｂは、前記高周波誘導加熱装置（４）から引出された
リード線であり、その一端部は前記コイル（５）に接続
される。図３は、図２に示されるメタルハニカム体
（Ｈ）の端面方向からみた平面図であり、高周波誘導加
熱コイル（５）の配設関係が示されている。
【００１７】本発明において、メタルハニカム体（Ｈ）
を構成する平板状帯材（１）と波板状帯材（２）の所定
部位の当接部を高周波誘導加熱方式により接合する場
合、種々の変形例が可能である。例えば、前記帯材
（１、２）の所望部位へ予めＮｉ系ベース（Ｎｉ−Ｃｒ
−Ｓｉ）などの高温ろう材を配設したものを高周波誘導
加熱によりろう接合させたり、あるいはろう材を介在さ
せないで拡散接合により接合させたり、更にはこれらを
組合わせて行なってもよい。例えば、高温ろう材を使用
したものにおいては、真空下、不活性または還元性雰囲
気内で1200℃前後の高温が得られるように高周波過熱装
置（４）を構成してろう接合すればよい。このような場
合、高周波出力としては１０Ｋｗ〜数百Ｋｗ、周波数１
０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚのものを使用すればよい。な
お、高周波電流の周波数が高い程、誘導電流は、外表面
に集中することになる。また、真空雰囲気などを併用す
ると、加熱スピードが極めて早いため通常の真空炉では
ろう材などから発生する不純ガスの生成が抑制され、従
って、ろう付け性が改善される。前記真空度としては所
望のものでよいが、低真空雰囲気下でもろう付けが可能
であることはいうまでもないことである。
【００１８】図４〜図５は、本発明のメタルハニカム体
の製造方法の第二実施態様を示す図であり、前記図２〜
図３に対応するものである。第二実施態様は、メタルハ
ニカム体（Ｈ）の外周部及び半径方向にみたその近傍部
位（Ｈ2 ）を選択的に高周波誘導加熱方式により接合す
るものである。この方式による接合態様は、メタルハニ
カム体（Ｈ）の前記領域（Ｈ2 ）の耐熱疲労特性の改善
が強く求められていることから重要なものである。
【００１９】図６は、本発明のメタルハニカム体の製造
方法の第三実施態様を示す図であり、前記図４に対応す
るものである。第三実施態様は、両端部の外周部
（Ｈ3 ）を選択的に高周波誘導加熱方式により接合する
ものである。この領域（Ｈ3 ）の接合も、メタルハニカ
ム体（Ｈ）の耐熱疲労特性の改善にとって重要である。
【００２０】図７は、本発明のメタルハニカム体の製造
方法の第四実施態様を示す図である。第四実施態様は、
メタルハニカム体（Ｈ）の一端部と外周部（Ｈ4 ）を選
択的に高周波誘導加熱方式により接合するものである。
これは、前記第一及び第三実施態様を組合わせたもので
あり、前記領域（Ｈ4 ）の接合も、メタルハニカム体
（Ｈ）の耐熱疲労特性の改善にとって重要である。
【００２１】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メタル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（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（Ａｌ2 Ｏ3 ）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。
【００２２】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の開口した金属製
ケース（Ｃ）内に填装、固着されてメタル担体（ＭＳ）
とされるものである。前記金属製ケース（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。
【００２３】本発明において、メタルハニカム体の構造
としては、図１を参照して説明した巻回タイプのものに
限定されない。メタルハニカム体の構造としては、当業
界において公知の積層（階層）タイプ、あるいは放射状
タイプ、Ｓ字状タイプ、更にはＸラップ（卍）状タイプ
などの種々の構造のものであってよいことはいうまでも
ないことである。
【００２４】
【発明の効果】本発明は、メタルハニカム体が熱応力に
基づく大きな変形力にさらされるという過酷な条件下で
使用されることに鑑み、前記した大きな変形力の吸収・
緩和能力に優れたメタルハニカム体を効率的かつ経済的
に製造する新しい方法を提供するものである。特に、本
発明のメタルハニカム体の製造方法は、メタルハニカム
体の構成部材である平板状帯材と波板状帯材の所定部位
の当接部の接合を、高周波誘導加熱方式により行なうた
め、耐久性（耐熱疲労特性）の改善という関係で設定さ
れた所定領域の当接部の接合を、効率的かつ経済的に行
なうことが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明により製造されたメタルハニカム体
（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）の製造方法
に適用される第一実施態様の接合方式を説明する図であ
る。
【図３】 図２のメタルハニカム体（Ｈ）を端面方向か
らみた平面図で、メタルハニカム体（Ｈ）と高周波誘導
加熱コイルの配置関係を説明する図である。
【図４】 本発明のメタルハニカム体（Ｈ）の製造方法
に適用される第二実施態様の接合方式を説明する図であ
る。
【図５】 図４のメタルハニカム体（Ｈ）を端面方向か
らみた平面図で、メタルハニカム体（Ｈ）と高周波誘導
加熱コイルの配置関係を説明する図である。
【図６】 本発明のメタルハニカム体（Ｈ）の製造方法
に適用される第三実施態様の接合方式を説明する図であ
る。
【図７】 本発明のメタルハニカム体（Ｈ）の製造方法
に適用される第四実施態様の接合方式を説明する図であ
る。
【符号の説明】
ＭＳ ………… メタル担体 Ｈ ………… メタルハニカム体 Ｃ ………… 金属ケース １ ………… 平板状帯材 ２ ………… 波板状帯材 ３ ………… セル ４ ………… 高周波誘導加熱装置 ５ ………… 高周波誘導加熱コイル ６ａ，６ｂ ………… リード線 Ｈ1 ，Ｈ2 ，Ｈ3 ，Ｈ4 ……… 接合領域
─────────────────────────────────────────────────────
【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】 メタルハニカム体の製造方法
【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て使用さ
れる排気ガス浄化装置、特にその主要な構成要素である
排気ガス浄化用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、単にメタルハニカム体
という。）の製造方法に関する。
【０００２】更に詳しくは、本発明は、この種のメタル
ハニカム体が熱応力に基づく大きな変形力にさらされる
という過酷な条件下で使用されることに鑑み、このよう
な変形力の吸収、緩和能力に優れたメタルハニカム体を
効率的かつ経済的に製造する方法を提供しようとするも
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重積し、これを巻回成形してハニ
カム状の構造としたもの（巻回タイプ）が知られてい
る。なお、メタルハニカム体は、それを形成する方法の
相違により積層タイプ、巻回タイプ、Ｓ字状タイプ、放
射状タイプ、Ｘラップ状タイプなど、種々の構造を有す
るものが知られている（特開昭６２−２７３０５０号、
特公表３−５０２５４４号、特公表３−５０２６６０
号、特開平４−２２７８５８号などを参照）。
【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５０μ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加工して調製した波板状
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担体は、
必要に応じて両端が開口した筒状の金属製ケース（Ｃ）
内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（耐ガス腐食性、１０００℃
前後の排気ガス系における耐蝕性）、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の製造用の材料とし
ては、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系（２０％Ｃｒ−５％Ａｌ系な
ど）の耐熱鋼を厚さ数十μｍ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）などにより固着され耐振構造のものとされ
る。
【０００７】前記した、メタルハニカム体の溶接やろう
材による固着技術としては、多くのものが提案されてい
る。例えば、溶接による接合手段としては、特開昭５４
−１３４６２号、実開昭６２−１５６１１２号、特開昭
６３−３６８４３号などにレーザビーム溶接、電子ビー
ム溶接、プラズマビーム溶接などが提案されている。し
かしながら、これら各種の溶接手段においては、前記し
たようにハニカム体の構成部材が耐熱性のもので構成さ
れていることから、Ｎｉベース系などの高価な高温用溶
接材料の使用、溶接作業の煩雑や、低生産性（これは、
溶接がスポット的に行なわれることからみて明らかであ
る。）などの欠点、更には溶接部には高温度が長時間印
加されるため溶接部が鋳造組織でもろくなる等の欠点を
有するものである。
【０００８】一方、メタルハニカム体の製造技術におい
て、ろう材による固着手段（ろう接合手段）は前記した
溶接による欠点をもたないため優れたものである。この
種のろう材による接合手段としては、特開昭５６−４３
７３号や特公昭６３−４４４６６号などに、ろう材によ
る母材の劣化やメタルハニカム体に印加される熱応力の
緩和や吸収を考慮し、メタルハニカム体を構成する帯材
同士の当接部の一部にろう材を適用する方法が提案され
ている。しかしながら、前記ろう材による固着は、現実
的には真空炉を必要とするものであり、生産性が低いう
え設備費が高価である。例えば、この方式は、その製造
条件（１×１０−５ｔｏｒｒ，１２００℃）を準備する
ために長時間を要すること、通常の真空炉はヒータ加熱
方式であるため長時間の加熱処理が必要であること、各
部材からの揮発性ガスの発散のために高い真空度が維持
しにくく、従って高性能かつ高容量の真空ポンプが必要
であること、などの欠点を有するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする問題点】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
らあるいは適用する接合技術の面から努力が払われてい
るがいまだ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、メタルハニカム体の内部の不
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、その内部には大
きな熱応力に基づく変形力が発生する。
【００１０】このため、メタルハニカム体は、中心部及
びその近傍部位が軸方向に飛び出してしまうという欠点
（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、かつこれに激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、ハニカム担体を構成する平板状帯材と波板
状帯材の破損など、メタルハニカム体の耐久性を低下さ
せることになる。一方、メタルハニカム体の半径方向に
も熱応力に基づく変形力が伝播し、その外周部に集中、
集積するため帯材の変形座屈、亀裂の発生、破損などが
生じ、メタルハニカム体の耐久性を大きく低下させる。
【００１１】そして、前記したメタルハニカム体内部に
発生する大きな変形力を吸収、緩和させるためのろう接
合や溶接などの接合技術による改善策は、生産技術から
みて改善の余地を残すものである。本発明は、前記した
メタルハニカム体の耐久性の改善を念頭に入れた新しい
接合方式を組込んだメタルハニカム体の製造方法を提供
するものである。本発明は、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の接合のうち、耐久
性の改善との関係で設定された所定領域の当接部を効率
よく接合するには、高周波誘導加熱方式が有効である、
という知見をベースにして開発されたものである。
【００１２】
【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とか
ら形成されたハニカム構造を有し、かつ前記平板状帯材
と波板状帯材の所望部位の当接部が接合されてなる排気
ガス浄化用触媒を担持するためのメタルハニカム体の製
造方法において、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との所望部位の当接部の接合が、前
記所望部位に対応するメタルハニカム体の外周部近傍に
配設された高周波誘導加熱コイルの高周波誘導加熱によ
るものであることを特徴とするメタルハニカム体の製造
方法に関するものである。
【００１３】以下、本発明の技術的構成及び実施態様を
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。
【００１４】図１は、本発明に従って製造された巻回タ
イプ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。図示されるように、本発明の
メタルハニカム体（Ｈ）は、両端が開口した筒状の金属
ケース（Ｃ）内に填装、固着されてメタル担体（ＭＳ）
とされるものであり、メタル担体（ＭＳ）の主要な構成
要素である。
【００１５】図２は、本発明のメタルハニカム体（Ｈ）
の製造方法の第一実施態様を示す図である。図２は、メ
タルハニカム体（Ｈ）の中心線断面図である。図示され
るように、メタルハニカム体（Ｈ）の端部において、メ
タルハニカム体（Ｈ）を構成する平板状帯材（１）と波
板状帯材（２）の全ての当接部が所望の深度（端面から
軸方向への所望の深さ）にわたり高周波誘導加熱により
接合される。図中（Ｈ１）は、接合領域を示す。なお、
前記（Ｈ１）領域の両帯材（１、２）の当接部を接合す
る態様は、メタルハニカム体の耐熱疲労特性を向上させ
るうえで重要なものである。
【００１６】図２において、（４）は交流電流に接続さ
れた高周波誘導加熱装置であり、（５）はメタルハニカ
ム体（Ｈ）の一端部近傍に配設された前記高周波誘導加
熱装置（４）に接続した高周波誘導加熱コイルを示す。
なお、（６ａ），（６ｂ）は、前記高周波誘導加熱装置
（４）から引出されたリード線であり、その一端部は前
記コイル（５）に接続される。図３は、図２に示される
メタルハニカム体（Ｈ）の一端部近傍に配設された高周
波誘導加熱コイル側からみた平面図であり、高周波誘導
加熱コイル（５）の配設関係が示されている。
【００１７】本発明において、メタルハニカム体（Ｈ）
を構成する平板状帯材（１）と波板状帯材（２）の所定
部位の当接部を高周波誘導加熱方式により接合する場
合、種々の変形例が可能である。例えば、前記帯材
（１、２）の所望部位へ、予めＮｉ系ベース（Ｎｉ−Ｃ
ｒ−Ｓｉ）などの高温ろう材を配設したものを高周波誘
導加熱によりろう接合させたり、あるいはろう材を介在
させないで拡散接合により接合させたり、更にはこれら
を組合わせて行なってもよい。例えば、高温ろう材を使
用したものにおいては、真空下、不活性または還元性雰
囲気内で１２００℃前後の高温が得られるように高周波
加熱装置（４）を構成してろう接合すればよい。このよ
うな場合、高周波出力としては１０Ｋｗ〜数百Ｋｗ、周
波数１０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚのものを使用すればよ
い。なお、高周波電流の周波数が高い程、誘導電流は、
外表面に集中することになる。また、真空雰囲気などを
併用すると、加熱スピードが極めて早いため通常の真空
炉ではろう材などから発生する不純ガスの生成を抑制す
ることができ、ろう付け性が改善される。前記真空度と
しては所望のものでよいが、低い真空雰囲気下でもろう
付けが可能であることはいうまでもないことである。
【００１８】図４〜図５は、本発明のメタルハニカム体
の製造方法の第二実施態様を示す図であり、前記図２〜
図３に対応するものである。第二実施態様は、メタルハ
ニカム体（Ｈ）の外周部及びその近傍部位（Ｈ２）、即
ち外周部から半径方向にみて所望幅の領域を全外周にわ
たり選択的に高周波誘導加熱方式により接合するもので
ある。前記した接合態様は、メタルハニカム体（Ｈ）の
前記領域（Ｈ２）の耐熱疲労特性の改善が強く求められ
ていることから重要なものである。
【００１９】図６は、本発明のメタルハニカム体の製造
方法の第三実施態様を示す図であり、前記図４に対応す
るものである。第三実施態様は、両端部の外周部及びそ
の近傍部位（Ｈ３）を選択的に高周波誘導加熱方式によ
り接合するものである。この領域（Ｈ３）の接合も、メ
タルハニカム体（Ｈ）の耐熱疲労特性の改善にとって重
要である。
【００２０】図７は、本発明のメタルハニカム体の製造
方法の第四実施態様を示す図である。第四実施態様は、
メタルハニカム体（Ｈ）の一端部と外周部及びその近傍
部位（Ｈ４）を選択的に高周波誘導加熱方式により接合
するものである。これは、前記第一及び第三実施態様を
組合わせたものであり、前記領域（Ｈ４）の接合も、メ
タルハニカム体（Ｈ）の耐熱疲労特性の改善にとって重
要である。
【００２１】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メタル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（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）から所望の略正弦波、略三角波も
しくは略台形波を有するように、例えば波高１〜３ｍ
ｍ、ピッチ幅１〜６ｍｍ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。
【００２２】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（ＭＳ）
とされるものである。前記金属製ケース（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。
【００２３】本発明において、メタルハニカム体の構造
としては、図１を参照して説明した巻回タイプのものに
限定されない。メタルハニカム体の構造としては、当業
界において公知の積層（階層）タイプ、あるいは放射状
タイプ、Ｓ字状タイプ、更に でもないことである。
【００２４】
【発明の効果】本発明は、メタルハニカム体が熱応力に
基づく大きな変形力にさらされるという過酷な条件下で
使用されることに鑑み、前記した大きな変形力の吸収・
緩和能力に優れたメタルハニカム体を効率的かつ経済的
に製造する新しい方法を提供するものである。特に、本
発明のメタルハニカム体の製造方法は、メタルハニカム
体の構成部材である平板状帯材と波板状帯材の所望部位
の当接部の接合を、高周波誘導加熱方式により行なうた
め、耐久性（耐熱疲労特性）の改善という観点で設定さ
れた所望領域の当接部の接合を、効率的かつ経済的に行
なうことが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明により製造されたメタルハニカム体
（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）の製造方法
に適用される第一実施態様の接合方式を説明する図であ
る。
【図３】 図２のメタルハニカム体（Ｈ）を端面方向か
らみた平面図で、メタルハニカム体（Ｈ）と高周波誘導
加熱コイルの配置関係を説明する図である。
【図４】 本発明のメタルハニカム体（Ｈ）の製造方法
に適用される第二実施態様の接合方式を説明する図であ
る。
【図５】 図４のメタルハニカム体（Ｈ）を端面方向か
らみた平面図で、メタルハニカム体（Ｈ）と高周波誘導
加熱コイルの配置関係を説明する図である。
【図６】 本発明のメタルハニカム体（Ｈ）の製造方法
に適用される第三実施態様の接合方式を説明する図であ
る。
【図７】 本発明のメタルハニカム体（Ｈ）の製造方法
に適用される第四実施態様の接合方式を説明する図であ
る。
【符号の説明】 ＭＳ ………… メタル担体 Ｈ ………… メタルハニカム体 Ｃ ………… 金属ケース １ ………… 平板状帯材 ２ ………… 波板状帯材 ３ ………… セル ４ ………… 高周波誘導加熱装置 ５ ………… 高周波誘導加熱コイル ６ａ，６ｂ ………… リード線 Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４……… 接合領域
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ０１Ｊ 35/04 ３２１ Ａ Ｂ２３Ｋ 1/002 20/00 ３１０ Ｌ Ｆ０１Ｎ 3/28 ＺＡＢ ３０１ Ｐ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材
    とから形成されたハニカム構造を有し、かつ前記平板状
    帯材と波板状帯材の所定部位の当接部が接合されてなる
    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
    の製造方法において、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との所定部位の当接部の接合
    が、前記所定部位に対応するメタルハニカム体の外周部
    近傍に配設された高周波誘導加熱コイルの高周波誘導加
    熱によるものであることを特徴とするメタルハニカム体
    の製造方法。
  2. 【請求項２】 平板状帯材と波板状帯材の当接部が、予
    め供給されたろう材によりろう接合されるものである請
    求項１に記載のメタルハニカム体の製造方法。
  3. 【請求項３】 平板状帯材と波板状帯材の当接部が、ろ
    う材の非存在下に拡散接合されるものである請求項１に
    記載のメタルハニカム体の製造方法。
  4. 【請求項４】 平板状帯材と波板状帯材の当接部が、ろ
    う接合と拡散接合により接合されるものである請求項１
    に記載のメタルハニカム体の製造方法。
  5. 【請求項５】 誘導加熱が、真空中、不活性もしくは還
    元性雰囲気下で行なわれるものである請求項１に記載の
    メタルハニカム体の製造方法。
  6. 【請求項６】 メタルハニカム体の外周部近傍に配置さ
    れる高周波誘導加熱コイルが、メタルハニカム体の半径
    方向の接合深度にあわせて、コイル巻数を単巻きから複
    数巻に構成されるものである請求項１に記載のメタルハ
    ニカム体の製造方法。
  7. 【請求項７】 メタルハニカム体の一端部及び／又は他
    端部が、選択的に接合されるものである請求項１に記載
    のメタルハニカム体の製造方法。
  8. 【請求項８】 メタルハニカム体の軸方向にみて外周部
    全体またはその一部が、選択的に接合されるものである
    請求項１に記載のメタルハニカム体。
  9. 【請求項９】 メタルハニカム体の端部と外周部が、選
    択的に接合されるものである請求項１に記載のメタルハ
    ニカム体の製造方法。
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