JPH08196917A - メタル担体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メタル担体の主要な構成要素であるメタルハ
ニカム体とメタルケーシングに新しい係合機構を適用
し、耐久性に優れるとともに、生産性、経済性に優れる
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が交
互に重積したハニカム構造を有す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、及び前記メタルハ
ニカム体を外包するメタルケーシング、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が、外周面
から押圧して形成したメタルハニカム体の軸方向にみて
所望幅の縮径部、及び前記縮径部以外の領域の非縮径
部、を有するもので構成され、(ii)前記メタルケーシン
グが、前記メタルハニカム体の縮径部の外周面に密着す
る密着ケース部、及び前記メタルハニカム体の非縮径部
の外周面を外包する外包ケース部、を有するもので構成
されたこと、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、一般的に自動車の排気
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用メタル担体に関する。

【０００２】詳しくは、本発明は、ハニカム構造の排気
ガス浄化用触媒を担持するための金属製ハニカム体（以
下、メタルハニカム体という。）と前記メタルハニカム
体を収容する金属製ケーシング（以下、メタルケーシン
グという。）とから成るメタル担体に関する。更に詳し
くは、本発明は、特に前記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メタルケーシングに対して新
規な固着方式を適用し、耐久性はもとより生産性、経済
性に優れた排気ガス浄化用のメタル担体を提供するもの
である。

【０００３】

【従来の技術】排気ガス浄化用のメタル担体は、平板状
帯材と波板状帯材で構成されるハニカム構造の排気ガス
浄化用触媒（例えばＰｔ，Ｒｈ，Ｐｄなどを使用した触
媒系）を担持するための金属製のメタルハニカム体、及
び前記メタルハニカム体を内部に収容し、固定するため
の金属製のメタルケーシング、とから構成されるもので
ある。なお、前記メタル担体は、当業界においては、メ
タルサポート(Metal Support) またはメタルサブストレ
ート(Metal Substrate) といわれており、略記号（Ｍ
Ｓ）で表示される場合がある。本発明の説明において
も、略記号ＭＳが使用される。

【０００４】前記したメタル担体（ＭＳ）の主要な構成
要素であるメタルハニカム体（以下、略記号Ｈが使用さ
れる。）としては、従来から種々の構造のものが提案さ
れている。例えば、図１２〜図１３に示されるメタルハ
ニカム体（Ｈ）は、特に図１３（正面図）から明らかの
ように、平板状帯材と波板状帯材を重積したものを一括
渦巻状に巻回成形して製造した巻回タイプのものであ
る。前記した巻回タイプのメタルハニカム体（Ｈ）は、
具体的には例えば１００μｍ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）を持つハニカ
ム構造体としたものである。

【０００５】このほか、当業界において前記メタルハニ
カム体として、前記した巻回タイプのもの以外に、平板
状帯材と波板状帯材からメタルハニカム体を製造する方
法の相違により、各種の構造のものが知られている。例
えば、両帯材を階層状に積層した階層タイプ（図１４参
照）のもの、このほか、特開昭６２−２７３０５０号、
特開昭６２−２７３０５１号、特開平１−２１８６３７
号、特公表３−５０２６６０号、特開平４−２２７８５
５号などに開示されている放射状タイプ（図１５参
照）、Ｓ字状タイプ（図１６参照）、巴状タイプ（図１
７参照）、及びＸ−ラップ（卍状）タイプ（図１８参
照）のメタルハニカム体が知られている。なお、図示さ
れた前記各種構造のメタルハニカム体（Ｈ）の正面（断
面）形状は円形のものであるが、他の断面形状のもので
あってもよいことはいうまでもないことである。

【０００６】従来の典型的なメタル担体（ＭＳ）は、そ
の主要な構成要素である前記した各種構造のメタルハニ
カム体（Ｈ）、例えば前記した巻回タイプのメタルハニ
カム体を、図１２に示されるようにメタルケーシング
（以下、略記号Ｃが使用される。）内に配設し、固着し
て構成されるものである。そして、メタル担体（ＭＳ）
は、排気ガス系統という厳しい熱的環境の条件のもとで
使用されるため、メタルハニカム体（Ｈ）とメタルケー
シング（Ｃ）は強固に固着されて製造されるものであ
る。これは、メタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシン
グ（Ｃ）が排気ガス自体の高温度及び排気ガスと排気ガ
ス浄化用触媒との発熱反応により発生する高温度にさら
され、このような高温雰囲気のもとで各要素に大きな熱
応力が印加されるためであり、熱応力に耐え得るように
ろう接合や溶接などの固着方式により強固に固着され
る。また、メタル担体（ＭＳ）は、激しい振動付加の条
件のもとで使用されるため、耐振性の向上という観点か
らも前記両要素は強固に固着されるものである。

【０００７】前記したメタル担体（ＭＳ）のメタルハニ
カム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）の当接面の固着
方式において、両要素の離体防止やメタルハニカム体
（Ｈ）内部に発生する熱応力の吸収・緩和の観点から、
特定部位をろう接合するという方式が提案されている
（例えば、実開昭６２−１９４４３号参照）。更に、メ
タルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）の両要
素のろう接合方式にかえて、両要素を機械的係合により
保持する方式も各種のものが提案されている（例えば、
実開昭６２−１６２２３２号、同６４−１１３１６号参
照）。

【０００８】一方、メタルハニカム体（Ｈ）自体も、前
記した過酷な使用条件下において耐久性を確保しなけれ
ばならないことはいうまでもないことである。このた
め、その構成部材である平板状帯材と波板状帯材の当接
部も、種々の方法及び方式により固着されている。例え
ば、メタルハニカム体内部の所定部位の平板状帯材と波
板状帯材との当接部をろう接合や溶接などにより固着す
る方式が提案されている（例えば、特公昭６３−４４４
６６号、特開平２−２１８４４２号参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする問題点】前記したように、従
来のメタル担体（ＭＳ）は、主要な構成要素であるメタ
ルハニカム体（Ｈ）の構成部材（平板状帯材と波板状帯
材）の当接部の固着、更にはメタルハニカム体（Ｈ）と
メタルケーシング（Ｃ）の当接面の固着に際して、ろう
接合や溶接などの固着手段が適用されて製造されてい
る。しかしながら、従来技術によるメタル担体（ＭＳ）
の製造において、前記したようにメタル担体（ＭＳ）の
耐久性を考慮した多くの固着方式が提案されてはいる
が、固着部位における均一な固着強度や長期の耐久性と
いう観点からみると未だ不十分なものである。

【００１０】また、メタル担体（ＭＳ）の製造において
採用されている固着手段は、生産性や固着の確実性など
の観点から、一般にろう接合方式が採用されているが、
この方式も経済的な問題点を内包するものである。より
具体的には、前記ろう接合方式に適用されるろう材は、
メタル担体が高温雰囲気下で使用されるということから
して、例えばＮｉ系、Ｎｉ−Ｃｒ系などの高価な高温用
ろう材であり、経済性の観点からその使用量の低減化が
強く求められているが、未だ不十分なものである。

【００１１】更には、従来のメタル担体（ＭＳ）の製造
技術も大きな問題点を抱えている。具体的には、メタル
ハニカム体（Ｈ）のメタルケーシング（Ｃ）内への填装
・固着方式として圧入填装方式（以下、圧入方式とい
う。）がある。この場合、メタルケーシング（Ｃ）内に
圧入填装されるメタルハニカム体（Ｈ）の外径寸法は厳
しく管理されており、生産性や生産歩留りに問題があ
る。また、メタルハニカム体のメタルケーシング内への
圧入填装時に、その構成部材である平板状帯材と波板状
帯材の変形（従ってセル形状の不均一化）や座屈などが
随伴し、これがメタル担体（ＭＳ）の耐久性を損ねてい
る。

【００１２】このほか、メタルハニカム体（Ｈ）をメタ
ルケーシング（Ｃ）内に遊嵌、配置し、次いで引抜き加
工によりメタルケーシング（Ｃ）を縮径させて両要素を
密着させる方式（以下、ダイス絞り方式という。）があ
る。この場合、前記した欠点を伴うものである。なお、
いうまでもないことであるが、前記した欠点は、メタル
ハニカム体（Ｈ）部においては帯材（平板状帯材と波板
状帯材）の各当接部における当接（密着）強度の不均一
化をもたらし、またメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケ
ーシング（Ｃ）の間においても当接（密着）強度の不均
一化をもたらし、これが耐久性を損ねる誘因になること
はいうまでもないことである。

【００１３】本発明は、前記した従来技術の問題点を解
消するために創案されたものである。本発明者らは、前
記した従来技術の問題点を解消するべく、鋭意、検討を
加えた。その結果、本発明者らは、 ・ メタルハニカム体部の構成を、その外周回りに所望
幅の部分を外周部から中心部に押圧して縮径させた縮径
部と前記領域以外の領域に縮径されない部分（非縮径
部）を有するように構成し、一方、 ・ メタルケーシング部の構成を、前記メタルハニカム
体の縮径部の外周面に密着する密着ケース部と前記メタ
ルハニカム体の非縮径部を外包する外包ケース部を有す
るように構成したとき、両構成要素（メタルハニカム体
部とメタルケーシング部）の共同のもとに耐久性はもと
より、ろう材の節減、生産性の向上などの諸点において
優れたメタル担体（ＭＳ）が得られるという知見を得
た。

【００１４】前記した技術的構成、特にメタルハニカム
体部に対して外部から押圧力を印加して、縮径部と非縮
径部を形成するというアプローチ、別言すれば縮径部と
非縮径部を形成するとともにその境界部に段差部を形成
するというアプローチは、従来にない創意である。本発
明は、前記知見をベースにして完成されたものであり、
本発明により耐久性に優れ、かつ生産性と経済性に優れ
た排気ガス浄化用のメタル担体（ＭＳ）が提供される。

【００１５】

【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が交
互に重積したハニカム構造を有す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、及び前記メタルハ
ニカム体を外包するメタルケーシング、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が、外周面
から押圧して形成したメタルハニカム体の軸方向にみて
所望幅の縮径部、及び前記縮径部以外の領域の非縮径
部、を有するもので構成され、(ii)前記メタルケーシン
グが、前記メタルハニカム体の縮径部の外周面に密着す
る密着ケース部、及び前記メタルハニカム体の非縮径部
の外周面を外包する外包ケース部、を有するもので構成
されたこと、を特徴とするメタル担体に関するものであ
る。

【００１６】また、本発明は、前記構造のメタル担体の
製造方法に関するものである。即ち、本発明は、前記構
造のメタル担体の製造方法において、 (i) 所望外径のメタルハニカム体を、前記メタルハニカ
ム体の外径よりも大径の内径を有するメタルケーシング
内に遊嵌、配置する工程、 (ii)メタルケーシングの外周面に回転絞り手段を適用
し、(ii)-1. メタルハニカム体部において、メタルハニ
カム体の軸方向にみて、所望幅の縮径部を形成するとと
もに、前記縮径部以外の領域に非縮径部を形成し、か
つ、(ii)-2. メタルケーシング部において、前記メタル
ハニカム体の縮径部の外周面に密着する密着ケース部を
形成するとともに、前記メタルハニカム体の非縮径部の
外周面を外包する外包ケース部を形成する工程、から成
ることを特徴とするメタル担体の製造方法に関するもの
である。

【００１７】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。

【００１８】図１〜図５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。図１は、
メタル担体（ＭＳ）の軸心を取る断面の断面図である。
図示されるように、メタル担体（ＭＳ）は、円筒状のメ
タルハニカム体（Ｈ）と前記メタルハニカム体（Ｈ）を
外包するメタルケーシング（Ｃ）とからなるものであ
り、次の点に特徴を有するものである。

【００１９】図示されるようにメタルハニカム体（Ｈ）
は、その外周面から押圧して形成された縮径部（Ｈ1 ）
（外径ｄ1 ）と非縮径部（Ｈ2 ）（外形ｄ2 ）を有する
もので（ｄ2 ＞ｄ1 ）構成される。なお、メタルハニカ
ム体（Ｈ）は、前記縮径部（Ｈ2 ）の境界部に段差部
（Ｈ3 ）を有することはいうまでもないことである。一
方、前記メタルハニカム体（Ｈ）を外包するメタルケー
シング（Ｃ）は、前記メタルハニカム体（Ｈ）の構成に
対応して、 ・ メタルハニカム体（Ｈ）の縮径部（Ｈ1 ）の外周面
に密着する密着ケース部（Ｃ1 ） ・ メタルハニカム体（Ｈ）の非縮径部（Ｈ2 ）の外周
面を外包する外包ケース部（Ｃ2 ）、を有するもので構
成される。なお、メタルケーシング（Ｃ）は、メタルハ
ニカム体（Ｈ）の前記段差部（Ｈ3 ）に対応する部位
に、段差部（Ｃ3 ）を有することはいうまでもないこと
である。また、本発明において、前記メタルハニカム体
（Ｈ）として、当業界において周知の巻回タイプ、Ｓ字
状タイプなどの所望の構造のものが使用されることはい
うまでもないことである。

【００２０】図２は、本発明の前記メタルハニカム体
（Ｈ）の縮径部（Ｈ1 ）の構成を説明するための模式図
である。図２（ａ）は、初期状態にあるメタルハニカム
体（Ｈ）の外周部近傍の平板状帯材（１）と波板状帯材
（２）の当接構造を示す。従って、この当接状態は、非
縮径部（Ｈ2 ）の外周部近傍のものと同じである。図２
（ｂ）は、前記図２（ａ）の状態のメタルハニカム体
（Ｈ）を外周面から押圧して形成した縮径部（Ｈ1 ）の
平板状帯材（１）と波板状帯材（２）の当接状態を示
す。なお、図２（ｂ）において、点線は初期状態の平板
状帯材（１）同士の間の幅を示しており、縮径されてい
ることを示すものである。

【００２１】本発明において、縮径により平板状帯材
（１）と波板状帯材（２）の当接構造は、波板状帯材
（２）の山部または谷部に注目すれば、図２（ａ）の点
接触の状態から図２（ｂ）の面接触の状態に変化する。
前記縮径加工は、後述する図６（従来技術）に示される
ように帯材（１、２）が座屈変形するような大きな縮径
率を意図していないことはいうまでもないことである。
一般的には、最外周の波板状帯材（２）の波高に注目す
れば、波高が１０〜５０％程度圧縮される範囲の縮径率
が採用される。

【００２２】図３は、図１の（メタルケーシング側）段
差部（Ｃ3 ）近傍の拡大図である。図示されるようにメ
タルハニカム体（Ｈ）の非縮径部（Ｈ2 ）の外周面を外
包する外包ケース部（Ｃ2 ）は、非縮径部（Ｈ2 ）の外
周面と所望の空間スペース（Ｓ）をおいて非縮径部（Ｈ
2 ）を外包している。なお、本発明において、後述する
図８に示されるように、前記空間スペース（Ｓ）を特段
に設けなくてもよいことはいうまでもないことである。

【００２３】図４〜図５は、本発明の第一実施態様のメ
タル担体（ＭＳ）の製造プロセスを説明する図である。
図示されるように、第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）
は、次のようにして製造されるものである； (i).外径（ｄ2 ）のメタルハニカム体（Ｈ）を、前記外
径より大径の内径（ｄ3 ）を有するメタルケーシング
（Ｃ）内に遊嵌、配置する工程（図４参照）、 (ii).前記メタルケーシング（Ｃ）の外周面に回転絞り
手段を適用する工程（図５及び図１参照）、具体的に
は、回転絞り手段により、(ii)-1. メタルハニカム体
（Ｈ）部において、メタルハニカム体（Ｈ）の軸方向
に、所定幅の縮径部（Ｈ1 ）を形成するとともに、前記
縮径部（Ｈ1 ）以外の領域に非縮径部（Ｈ2 ）を成形
し、同時に、(ii)-2. メタルケーシング（Ｃ）部におい
て、前記メタルハニカム体部の縮径部（Ｈ1 ）の外周面
に密着する密着ケース部（Ｃ1 ）を形成するとともに、
前記メタルハニカム体部の非縮径部（Ｈ2 ）の外周面を
外包する外包ケース部（Ｃ2 ）を成形する工程、に従っ
てメタル担体（ＭＳ）が製造される。前記メタルハニカ
ム体（Ｈ）がメタルケーシング（Ｃ）内に遊嵌配置され
ることは、図４において空間スペース（Ｓ）が形成され
ていることにより示されている。

【００２４】図５は、本発明の第一実施態様のメタル担
体（ＭＳ）の製造に使用される回転絞り装置（Ｔ）と前
記装置を使用した製造プロセスを説明する図である。図
示されるように、メタルハニカム体（Ｈ）を所望の空間
スペース（Ｓ）をもって遊嵌配置したメタルケーシング
（Ｃ）は、回転絞り装置（Ｔ）の保持チャック（１２）
により締付、固定される。前記メタルケーシング（Ｃ）
用保持チャック（１２）の締付は、 ・ メタルケーシング（Ｃ）がその端部を位置決めガイ
ド（１３）により位置決めされ、かつ、 ・ メタルハニカム体（Ｈ）がその前端面（Ｈａ）及び
後端面（Ｈｂ）を位置決めガイド（１４）により位置決
めされた後で行なわれることはいうまでもないことであ
る。なお、図５に示されているように、メタルケーシン
グ（Ｃ）用位置決めガイド（１３）及びメタルハニカム
体（Ｈ）用位置決めガイド（１４）は、それぞれバネ体
（１３１、１４１）によりバネ付勢される。

【００２５】前記した要領でメタルケーシング（Ｃ）が
保持チャック（１２）により締付、固定された後、一対
の回転絞りロール（１０、１０）を図示されるように相
互に逆方向に遊星回転させ、かつ図示の方向（Ｄ）に進
行させて回転絞りを行なう。なお、図中、（１１）は、
回転絞りロール（１０）の軸心である。また、回転絞り
ロール（１０）の数は、図５のものは周方向に３個配設
したものを二組（計６個）使用しているものであるが、
これに限定されず所望のロール数を用いてもよい。前記
プロセスにより、図１に示されるメタル担体（ＭＳ）が
製造される。

【００２６】本発明において、前記回転絞り加工を実現
する装置は、前記したものに限定されず、最終メタル担
体（ＭＳ）の構造に適合させた所望の回転絞り装置が何
等の制約を受けずに使用することができる。その一例
を、図６に示す。図６は、後述する図１０に関係するメ
タル担体（ＭＳ）の製造に使用される回転絞り装置
（Ｔ）と前記装置を使用した製造プロセスを説明する図
である。図６に示される回転絞り装置（Ｔ）と製造プロ
セスが前記図５のものと大きく異なる点は、メタル担体
（ＭＳ）の最終構造にあわせて、 ・ 回転絞りロール（１０）を周方向に３個配設したも
のを一組（計３個）使用していること、 ・ メタルハニカム体（Ｈ）の前端面（Ｈａ）とメタル
ケーシング（Ｃ）の後端部を位置決めガイド（１４）で
位置決めし、 ・ メタルハニカム体（Ｈ）の後端面（Ｈａ）をメタル
ハニカム体（Ｈ）用位置決めガイド（１６）で位置決め
し、 ・ メタルハニカム体（Ｈ）に回転を与えながら、メタ
ルケーシング（Ｃ）の片端を回転絞りするために回転絞
りロール（１０）を図示の方向（Ｄ）へ進行させている
点である。

【００２７】前記したように、本発明において、回転絞
りを実現させる装置は、回転絞り機能を有する装置であ
れば特段の制約を受けずに使用することができる。例え
ば当業界において既知のスウェージングマシンやスピニ
ングマシンなどを活用すればよい。その際、回転絞り時
に、図５に示されるようにメタルハニカム体（Ｈ）を固
定して回転絞りロールを遊星回転させながらロール移動
を行なったり、あるいは図６に示されるようにメタルハ
ニカム体（Ｈ）を回転させながら行なってもよいことは
いうまでもないことである。

【００２８】本発明のメタル担体（ＭＳ）の前記した製
造プロセスにおいて、メタルハニカム体（Ｈ）とメタル
ケーシング（Ｃ）の当接部の固着のために、予めメタル
ハニカム体（Ｈ）及び／又はメタルケーシング（Ｃ）の
当接部となる所望部位にろう材層を形成したものを使用
できることはいうまでもないことである。前記ろう材層
は、Ｎｉ基ろう箔で構成してもよく、あるいはＮｉ基ろ
う粉を塗布することにより構成してもよい。

【００２９】図４〜図５及び図７（ａ）（ｂ）に、本発
明の前記メタル担体（ＭＳ）の製造プロセスの利点が示
されている。 (1).図４に示されるように、メタルケーシング（Ｃ）内
に填装されるメタルハニカム体（Ｈ）において、従来の
ようにその外形寸法が厳しく管理されなくともよいとい
う利点がある。従って、メタルハニカム体（Ｈ）の生産
性や歩留りが向上する。これは、規格寸法から多少外れ
ていても、次工程で吸収されるからである。 (2).また、従来技術において、メタルケーシング（Ｃ）
内へのメタルハニカム体（Ｈ）の填装作業や填装後の両
要素の固着作業は、圧入方式やダイス絞り方式などで行
なわれているが、この場合、図７に示される欠点を招来
するものである。なお、前記圧入方式とは、前記したよ
うに所定外径のメタルハニカム体（Ｈ）を、前記外径よ
り小さい内径のメタルケーシング内にプレス等により圧
入する方式のものである。また、ダイス絞り方式とは、
前記したようにメタルケーシング（Ｃ）内にメタルハニ
カム体（Ｈ）を遊嵌させ、次いでメタルケーシング
（Ｃ）に引抜加工（ドローイング）あるいは、プレス絞
り加工などを適用し、メタルケーシング（Ｃ）全体を縮
径させ、メタルハニカム体（Ｈ）の外周面とメタルケー
シング（Ｃ）の内周面を密着させる方式のものである。
ここで本発明との関係で留意しなければならない点は、
本発明の前記した回転絞り手段は後者（ダイス絞り方
式）とは全く異質のものであること、かつ後者には両構
成要素が係合する段差部（Ｈ3 ，Ｃ3 ）を配設するとい
う技術的構成が欠落している点である。

【００３０】前記した従来の圧入方式やダイス絞り方式
により招来される欠点として、図７（ａ）は、特にメタ
ルハニカム体（Ｈ）の外周近傍部位の平板状帯材（１）
が座屈変形していること、また図７（ｂ）は平板状帯材
（１）と波板状帯材（２）の両者が大きく変形している
ことを示している。前記した従来の圧入方式及びダイス
絞り（ドローイング）あるいはプレス絞り方式の欠点
は、メタルハニカム体（Ｈ）の外周部近傍に急激な縮径
応力が印加されるため、メタルハニカム体（Ｈ）の構成
部材である平板状帯材（１）及び／又は波板状帯材
（２）が追随できず、これら帯材が局所的に変形や座屈
をおこしてしまうことに由来する。

【００３１】これらの欠点は、帯材（１、２）の亀裂や
破損をもたらし、かつ均一なセル形状やセル密度のメタ
ルハニカム体の製造を困難なものにするものでる。更
に、前記した帯材（１、２）の局所的な変形や座屈は、
メタルハニカム体（Ｈ）の高温強度（例えば８００℃〜
８５０℃における保持力）を低下させるものである。即
ち、前記帯材（１、２）の変形や座屈は、メタルハニカ
ム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）の当接部の接合力
の低下及び帯材（１、２）の当接部の密着度の低下にも
とづく接合力の低下を引き起こす。この点、本発明にお
いては、前記した欠点が解消されることはいうまでもな
いことである。即ち、本発明においては、両構成要素
（メタルハニカム体とメタルケーシング）は遊嵌配置さ
れ、次いで回転絞り手段を適用するため、加工対象物に
過大な加工応力が印加されず、図２に示される両帯材
（１、２）の当接構造が実現される。別言すれば、本発
明の回転絞り方式においては、メタルケーシング（Ｃ）
の外周部から徐々にかつ局所的に回転絞りロール（加圧
ロール）により縮径加工されるため、前記した従来方式
の欠点が解消される。

【００３２】(3).また、本発明のメタル担体（ＭＳ）
は、メタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）
の構造にもとづいて耐久性に優れたものである。即ち、
本発明のメタル担体（ＭＳ）は、メタルハニカム体
（Ｈ）の段差部（Ｈ3 ）とメタルケーシング（Ｃ）の段
差部（Ｃ3 ）が共同して両要素の相対的変位を規制する
ことができる。前記したように、メタルハニカム体
（Ｈ）の内部には大きな熱応力に基づく変形力が生ま
れ、更には外部からの振動力が加わるためメタルハニカ
ム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）は離体しようとす
るが、前記段差部（Ｈ3 ，Ｃ3 ）により離体は防止され
る。 (4).更に、本発明のメタル担体（ＭＳ）において、メタ
ルハニカム体（Ｈ）を構成する両帯材（１、２）の当接
部の固着、及びメタルハニカム体（Ｈ）とメタルケーシ
ング（Ｃ）の当接部の固着を経済的に行なうことができ
る。即ち、メタルハニカム体（Ｈ）の縮径部（Ｈ1 ）に
おいては、図２に示されるように両帯材（１、２）が確
実な当接構造をしているため、高価なろう材の適用量を
節約しても強固な固着強度が得られ、あるいは当接部を
確実に拡散接合することができる。また両構成要素の当
接面、即ちメタルハニカム体（Ｈ）の外周面とメタルケ
ーシング（Ｃ）の内周面のろう接合や溶接などによる固
着も、前記した段差部（Ｈ3 ，Ｃ3 ）により強固な機械
的係合が実現されているために、従来より経済的に行な
うことができる。

【００３３】本発明において、前記メタル担体（ＭＳ）
を構成するメタルハニカム体（Ｈ）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（ＣｅやＹなどのＲＥＭ）を加えた耐熱性の
ステンレス鋼など、厚さが３０μｍ〜１００μｍ程度の
帯材が使用される。また、前記波板状帯材（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）は互い
に異なった板厚でもよく、また異なった材質のものであ
ってもよい。特に、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Ａ
ｌ層を設けたものを熱処理して、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
アルミナ層は、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。

【００３４】また、本発明において、前記メタル担体
（ＭＳ）を構成するメタルケーシング（Ｃ）を製作する
ために使用される材料としては、前記メタルハニカム体
（Ｈ）を構成する帯材（１、２）と同種の耐熱鋼を使用
してもよい。あるいは、耐熱耐食性に富む二重構造とし
たもの、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
した二重構造のメタルケーシングを使用してもよい。

【００３５】本発明のメタル担体（ＭＳ）には、種々の
変形例が可能である。以下、幾つかの変形例について説
明するが、本発明はこれら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。

【００３６】図８は、本発明の第二実施態様のメタル担
体（ＭＳ）を説明する図であり、第一実施態様に関係す
る図３に対応する図である。図示されるように、第二実
施態様が前記第一実施態様（図３）と大きく異なる点
は、メタルケーシング（Ｃ）の外包ケース部（Ｃ2 ）の
構成である。前記第一実施態様（図３）においては、外
包ケース部（Ｃ2 ）は、メタルハニカム体（Ｈ）の非縮
径部（Ｈ2 ）の外周面に対して、所望の空間スペース
（Ｓ）をおいて非縮径部（Ｈ2 ）を外包しているもので
ある。一方、第二実施態様（図８）は、前記空間スペー
ス（Ｓ）を設けずに、外包ケース部（Ｃ2 ）の内周面は
メタルハニカム体（Ｈ）の非縮径部（Ｈ2 ）の外周面に
密着されている。なお、第二実施態様（図８）のメタル
担体（ＭＳ）は、第一実施態様（図３）と比較して両要
素の離体の防止能にすぐれているが、空間スペース
（Ｓ）が存在しないことから断熱機能をもたないもので
ある。

【００３７】図９は、本発明の第三実施態様のメタル担
体（ＭＳ）を説明する図であり、第一実施態様に関係す
る図１に対応する図である。第三実施態様のメタル担体
（ＭＳ）が、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（Ｈ）に注目すれば、中央部に縮径部
（Ｈ1 ）、両端部に非縮径部（Ｈ2 ）を設けている点で
ある。なお、いうまでもないことであるが、前記メタル
ハニカム体（Ｈ）の構造に適合させてメタルケーシング
（Ｃ）の密着ケース部（Ｃ1 ）、外包ケース部（Ｃ2）
が構成されることはいうまでもないことである。

【００３８】図１０は、本発明の第四実施態様のメタル
担体（ＭＳ）を説明する図であり、第一実施態様に関係
する図１に対応する図である。第四実施態様のメタルハ
ニカム体（ＭＳ）が、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（Ｈ）に注目すれば、縮径部
（Ｈ1 ）を一端部の外周部に設け、その他の領域を非縮
径部（Ｈ2 ）としている点である。なお、いうまでもな
いことであるが、前記メタルハニカム体（Ｈ）の構造に
適合させてメタルケーシング（Ｃ）の密着ケース（Ｃ1
）、外包ケース（Ｃ2 ）が構成されることはいうまで
もないことである。また、図１０には、前記第四実施態
様の変形例も示されている。即ち、図１０には、Ａ部
（点線で示された部位）を切欠いたメタルハニカム体
（Ｈ）を使用する変形例が示されている。Ａ部はメタル
ハニカム体（Ｈ）の排気ガス流入端の外周部近傍の領域
であり、Ａ部を切欠いたハニカム体（Ｈ）は、端面部に
おいて効果的に熱応力を吸収、緩和させることができる
ため耐久性に優れたものとなる。なお、Ａ部を切欠いた
メタルハニカム体（Ｈ）の使用は、他の実施態様におい
ても可能である。

【００３９】図１１は、本発明の第五実施態様のメタル
担体（ＭＳ）を説明する一部平面図である。第五実施態
様が特徴とする点は、メタルケーシング（Ｃ）の密着ケ
ース部（Ｃ1 ）において、メタルハニカム体（Ｈ）とメ
タルケーシング（Ｃ）の両要素間を溶接により固着して
いるという点である。前記溶接手段としては、アーク溶
接、ＭＩＧ／ＴＩＧ溶接、電子ビーム溶接など任意の溶
接手段で行なえばよい。また、溶接は、図１１（ａ）や
図１１（ｂ）に示されるように、メタルハニカム体の軸
方向に平行、または波状に、あるいは干鳥状など所望の
態様で行なえばよい。なお、いうまでもないことである
が、本発明のメタル担体（ＭＳ）においては、メタルハ
ニカム体（Ｈ）とメタルケーシング（Ｃ）の両段差部
（Ｈ3 ，Ｃ3 ）により両要素は相互に離体防止されてい
る関係上、前記溶接は従来のものに比較して少ない領域
で行なえばよく、生産性と経済性に優れている。

【００４０】

【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メタルケーシングとから成るメタ
ル担体は、 ・ メタルハニカム体部の構成を、その外周回りに沿う
所定幅の外周部から中心部に押圧して縮径させた縮径部
と縮径されない（非縮径部）を有するもので構成し、一
方、 ・ メタルケーシングの構成を、前記メタルハニカム体
の縮径部の外周面に密着する密着ケース部と前記メタル
ハニカム体の非縮径部を外包する外包ケース部を有する
もので構成したものである。そして、前記両構成要素
（メタルハニカム体とメタルケーシング）は、共同して
相互に離体防止を図ることができるため、本発明のメタ
ル担体（ＭＳ）は耐久性に優れている。

【００４１】また、前記した両構成要素の技術的構成を
採用することにより、次のような特性上および生産上の
利点を享受することができる。 (1) 両構成要素は機械的に係合固定されているため固有
的に耐久性に優れている。従って、メタルハニカム体と
メタルケーシングの当接面のろう接合や溶接などにより
固着を低減化することができる。別言すれば、ろう接合
の場合に高価なろう材を節約することができること、あ
るいは溶接の場合に溶接領域を少なく設定することがで
きることなど、両構成要素の固着を経済的に行なうこと
ができる。

【００４２】(2) メタルハニカム体の縮径部において、
メタルハニカム体部の平板状帯材と波板状帯材の当接部
は、均一な当接（密着）強度で強固に当接しているた
め、前記当接部はろう接合や拡散接合などにより確実か
つ経済的に固着することができる。 (3) 本発明のメタル担体は、メタルハニカム体をメタル
ケーシング内に遊嵌させ、次いで回転絞り手段を適用し
て製造されるため、メタルハニカム体の中間製造工程に
おける外径寸法は従来より格段に許容範囲が大きい。こ
のため、メタルハニカム体の生産性や歩留りに優れてい
る。 (4) 従来のメタルハニカム体とメタルケーシングの填
装、固着方式として採用されている圧入方式やダイス絞
り方式と比較して、メタルハニカム体部の構成部材であ
る平板状帯材及び／又は波板状帯材の局部的な変形や座
屈が防止される。このため、両帯材の当接部及びメタル
ハニカム体とメタルケーシングの当接面は均一な当接
（密着）強度で当接するようになり、長期に亘り耐久性
に優れたメタル担体（ＭＳ）を提供することができる。

【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）
の断面図である。

【図２】 本発明の第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）
のメタルハニカム体（Ｈ）における縮径部の構造を説明
する図である。

【図３】 本発明の第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）
におけるメタルケーシング（Ｃ）の段差部（Ｃ3 ）近傍
の拡大断面図である。

【図４】 本発明の第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）
の製造プロセスを説明する図であり、メタルハニカム体
とメタルケーシングの組付け工程（メタルハニカム体の
メタルケーシング内への遊嵌、配設工程）を示す。

【図５】 本発明の第一実施態様のメタル担体（ＭＳ）
の製造プロセスを説明する図であり、前記図４の状態の
ものを回転絞り手段により縮径させている回転絞り工程
を示す。

【図６】 本発明の他の構造のメタル担体（ＭＳ）の製
造プロセスを説明する図である。

【図７】 従来のメタル担体の製造プロセスの欠点、特
にメタルハニカム体の外周近傍での帯材（平板状帯材及
び／又は波板状帯材）の変形、座屈を説明する図であ
る。

【図８】 本発明の第二実施態様のメタル担体（ＭＳ）
を説明する図であり、図３に対応する図である。

【図９】 本発明の第三実施態様のメタル担体（ＭＳ）
を説明する図であり、図１に対応する図である。

【図１０】 本発明の第四実施態様のメタル担体（Ｍ
Ｓ）を説明する図であり、図１に対応する図である。

【図１１】 本発明の第五実施態様のメタル担体（Ｍ
Ｓ）を説明する図であり、メタルケーシング（Ｃ）の密
着ケース部に溶接手段が適用されたメタル担体（ＭＳ）
を示す図である。

【図１２】 従来の巻回タイプのメタルハニカム体とメ
タルケーシングとから成るメタル担体（ＭＳ）の斜視図
である。

【図１３】 図１２の従来のメタル担体（ＭＳ）に使用
される巻回タイプのメタルハニカム体の正面図である。

【図１４】 従来の積層タイプのメタルハニカム体の正
面図である。

【図１５】 従来の放射状タイプのメタルハニカム体の
正面図である。

【図１６】 従来のＳ字状タイプのメタルハニカム体の
正面図である。

【図１７】 従来の巴状タイプのメタルハニカム体の正
面図である。

【図１８】 従来のＸ−ラップタイプのメタルハニカム
体の正面図である。

【符号の説明】

ＭＳ ……… メタル担体 Ｈ ……… メタルハニカム体 Ｈ1 ……… 縮径部 Ｈ2 ……… 非縮径部 Ｈ3 ……… 段差部 Ｃ ……… メタルケーシング Ｃ1 ……… 密着ケース部 Ｃ2 ……… 外包ケース部 Ｃ3 ……… 段差部 Ｓ ……… 空間スペース ｄ1 ……… 縮径部の外径 ｄ2 ……… 非縮径部の外径 １ ……… 平板状帯材 ２ ……… 波板状帯材 ３ ……… セル

───────────────────────────────────────────────────── 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 35/30 ３１０ Ｄ Ｆ０１Ｎ 3/28 ＺＡＢ ３０１ Ｕ

Claims (17)

【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
   が交互に重積したハニカム構造を有する排気ガス浄化用
   触媒を担持するためのメタルハニカム体、及び前記メタ
   ルハニカム体を外包するメタルケーシング、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が、外周面から押圧して形成
   したメタルハニカム体の軸方向にみて所望幅の縮径部、
   及び前記縮径部以外の領域の非縮径部、を有するもので
   構成され、 (ii)前記メタルケーシングが、前記メタルハニカム体の
   縮径部の外周面に密着する密着ケース部、及び前記メタ
   ルハニカム体の非縮径部の外周面を外包する外包ケース
   部、を有するもので構成されたこと、を特徴とするメタ
   ル担体。
2. 【請求項２】 メタルハニカム体の縮径部が、メタルハ
   ニカム体の軸方向にみて所望の部位に、かつ所望幅にわ
   たり形成されたものである請求項１に記載のメタル担
   体。
3. 【請求項３】 縮径部が、メタルハニカム体の両端部の
   外周面に形成されたものである請求項２に記載のメタル
   担体。
4. 【請求項４】 縮径部が、メタルハニカム体の中央部の
   外周面に形成されたものである請求項２に記載のメタル
   担体。
5. 【請求項５】 縮径部が、メタルハニカム体の一端部の
   外周面に形成されたものである請求項２に記載のメタル
   担体。
6. 【請求項６】 メタルケーシングの外包ケース部が、メ
   タルハニカム体の非縮径部に対して非密着状態で外包す
   るものである請求項１に記載のメタル担体。
7. 【請求項７】 メタルケーシングの外包ケース部が、メ
   タルハニカム体の非縮径部に対して密着状態で外包する
   ものである請求項１に記載のメタル担体。
8. 【請求項８】 メタルハニカム体が、縮径部と非縮径部
   の境界部に、メタルハニカム体側段差部を有するもので
   ある請求項１に記載のメタル担体。
9. 【請求項９】 メタルケーシングが、密着ケース部と外
   包ケース部の境界部に、メタルケーシング側段差部を有
   するものである請求項１に記載のメタル担体。
10. 【請求項１０】 メタルハニカム体の縮径部の外周面と
    メタルケーシングの密着ケース部の内周面が、固着され
    たものである請求項１に記載のメタル担体。
11. 【請求項１１】 メタルハニカム体の構造が、巻回タイ
    プ、積層タイプ、放射状タイプ、Ｓ字状タイプ、巴状タ
    イプ、及びＸ−ラップタイプから選ばれたものである請
    求項１に記載のメタル担体。
12. 【請求項１２】 薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯
    材が交互に重積したハニカム構造を有する排気ガス浄化
    用触媒を担持するためのメタルハニカム体、及び前記メ
    タルハニカム体を外包するメタルケーシング、とから成
    るメタル担体の製造方法において、 (i) 所望外径のメタルハニカム体を、前記メタルハニカ
    ム体の外径よりも大径の内径を有するメタルケーシング
    内に遊嵌、配置する工程、 (ii)メタルケーシングの外周面に回転絞り手段を適用
    し、(ii)-1. メタルハニカム体部において、メタルハニ
    カム体の軸方向にみて、所望幅の縮径部を形成するとと
    もに、前記縮径部以外の領域に非縮径部を形成し、か
    つ、(ii)-2. メタルケーシング部において、前記メタル
    ハニカム体の縮径部の外周面に密着する密着ケース部を
    形成するとともに、前記メタルハニカム体の非縮径部の
    外周面を外包する外包ケース部を形成する工程、から成
    ることを特徴とするメタル担体の製造方法。
13. 【請求項１３】 メタルケーシングの外包ケース部が、
    回転絞り手段を適用せずに形成されたものである請求項
    １２に記載のメタル担体の製造方法。
14. 【請求項１４】 メタルケーシングの外包ケース部に回
    転絞り手段が適用され、メタルハニカム体の非縮径部の
    外周面とメタルケーシングの外包ケース部の内周面を密
    着するようにしたものであるが請求項１２の記載のメタ
    ル担体の製造方法。
15. 【請求項１５】 (i) 工程において、予めろう材層が形
    成されたメタルハニカム体及び／又はメタルケーシング
    を使用するものである請求項１２に記載のメタル担体の
    製造方法。
16. 【請求項１６】 ろう材層がＮｉ基ろう箔で構成された
    ものである請求項１５に記載のメタル担体の製造方法。
17. 【請求項１７】 ろう材層がＮｉ基ろう粉を塗布するこ
    とにより構成されたものである請求項１５に記載のメタ
    ル担体の製造方法。