JPH09215931A - メタル担体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ハニカム体と外筒を小さな工数でスポット状に
接合するとともに的確な位置で接合し、かつ接合強度も
任意に設定することができるようにする。 【解決手段】マスク１の複数の貫通孔１０を介してハニ
カム体２の外周表面にペースト状のロウ材３を塗布し、
ハニカム体２と外筒４とをロウ付け接合する。ロウ材を
正確な位置に容易にスポット状に塗布できるので、非接
合部により熱応力が緩和される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の排気系な
どに装着される排ガス浄化用触媒の担体基材として用い
られハニカム体と外筒とからなるメタル担体の製造方法
に関し、さらに詳しくは、ハニカム体と外筒の接合方法
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の排ガス浄化用触媒の担体とし
ては、従来のコーディエライトなどのセラミック製モノ
リス担体に代わって、高い熱伝導性を示すことにより始
動時などの浄化性能に優れる金属箔製のメタル担体が利
用されつつある。このメタル担体は、箔状の金属製平板
と、その平板から形成された波板とを重ねてロール状に
巻回してなるハニカム体、あるいは平板と波板を交互に
積層してなるハニカム体と、そのハニカム体を収納保持
する外筒とからなり、ハニカム体と外筒とは一般にロウ
付けにより接合されている。

【０００３】ところでメタル担体においては、ハニカム
体が金属箔から形成されるという特異な事情により、熱
応力に対して注意を払う必要がある。つまり熱膨張量が
ハニカム体の方が外筒より大きいために、使用時の熱履
歴によりハニカム体と外筒との接合部分が損傷するとい
う問題がある。そこで実開昭６２−１９４４３６号公報
には、ハニカム体と外筒とを外筒の一横断面部でのみ接
合したメタル担体が開示されている。このようにすれ
ば、非接合部には熱応力がほとんど作用せずハニカム体
の軸方向の熱応力を緩和することができる。また特開平
３−１２２３５号公報又は特開平３−５６１４５号公報
には、ハニカム体と外筒とをスポット状に接合したメタ
ル担体が開示されている。このようにハニカム体と外筒
とをスポット状に接合すれば、非接合部が軸方向及び円
周方向の熱応力を緩和するとともに、非接合部でクラッ
クの進展が規制されるので、耐久性が著しく向上する。

【０００４】このようにハニカム体と外筒とをスポット
状にロウ付け接合する場合、ハニカム体の外周表面にロ
ウ材をスポット状に配置する必要がある。このようにす
る方法としては、所定厚さのロウ箔を一片毎にスポット
溶接でハニカム体と接合する方法が行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところがロウ箔を一片
毎にスポット溶接する方法においては、多大な工数を必
要とし、また配置精度も低い。そのため生産性が低く、
かつ的確な位置でのロウ付けができないと熱応力低減の
効果が十分に得られないという問題が生じる。なお、使
用時にメタル担体に作用する熱応力は、温度の高い排ガ
ス上流側で大きく下流側で小さいから、上流側でハニカ
ム体の変位を大きく許容し、下流側でハニカム体と外筒
を強固に接合することが望ましい。したがってロウ付け
接合の強度は、上流側ほど小さく下流側ほど大きくなる
ように構成することが望ましい。

【０００６】このようにロウ付け接合強度を部分的に異
ならせるには、ハニカム体に配置されるロウ箔の厚さを
変化させることが有効である。しかしながらロウ箔は冷
却ドラムを用いた連続製造法で生産されているため、任
意の膜厚とすることが困難である。したがって別に製造
された厚さの異なるロウ箔を用意し、その複数種類のロ
ウ箔を所定位置に配置する必要があるため、工数がきわ
めて多大となる。また近年では約３０μｍの薄箔状のハ
ニカム体が用いられる場合があるが、ロウ箔の厚さが厚
いと接合時にハニカム体が溶融するという問題が発生
し、ロウ箔の厚さを１０μｍ以下とすることも実用的で
ない。

【０００７】このような理由により、ロウ箔の厚さを傾
斜させてハニカム体表面に配置することで接合強度を排
ガスの流れ方向（ハニカム体の軸方向）に傾斜させるこ
とは困難であり、そのことによって十分な熱応力の低減
を図ることはほとんど行われていなかった。本発明はこ
のような事情に鑑みてなされたものであり、ハニカム体
と外筒を小さな工数でスポット状に接合するとともに的
確な位置で接合し、かつ接合強度も任意に設定すること
ができるようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１に記載のメタル担体の製造方法の特徴は、箔状金属
板からなるハニカム体の外周表面に複数の貫通孔をもつ
マスクを配置し、貫通孔を介してハニカム体の外周表面
にペースト状のロウ材を塗布する工程と、ロウ材が塗布
されたハニカム体の外周に外筒を配置しハニカム体と外
筒とをロウ付け接合することにある。

【０００９】請求項１記載の製造方法におけるさらに望
ましい態様は、請求項２に記載のようにマスクはハニカ
ム体の外周表面に配置した場合の肉厚がハニカム体の軸
方向で変化していることにある。また請求項１記載の製
造方法におけるさらに望ましい態様は、請求項３に記載
のようにマスクをハニカム体の外周表面に配置した場合
にペースト状のロウ材中のロウ粉末の含有量がハニカム
体の軸方向で変化していることにある。

【００１０】そして請求項４に記載のメタル担体の製造
方法の特徴は、箔状金属板からなるハニカム体の外周表
面にロウ材を配置する工程と、内周表面に島状凸部をも
つ外筒をロウ材が配置されたハニカム体の外周に配置し
てハニカム体と外筒とをロウ付け接合することにある。
さらに請求項５に記載のメタル担体の製造方法の特徴
は、箔状金属板からなり外周表面に島状凸部をもつハニ
カム体の島状凸部表面にロウ材を配置する工程と、外筒
をロウ材が配置されたハニカム体の外周に配置してハニ
カム体と外筒とをロウ付け接合することにある。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１に記載のメタル担体の製
造方法では、先ずハニカム体の外周表面に複数の貫通孔
をもつマスクが配置され、貫通孔を介してハニカム体の
外周表面にペースト状のロウ材が塗布される。例えばフ
ィルム状のマスクをハニカム体表面に巻き付け、ロウ材
を供給してスクリーン印刷法により塗布することができ
る。これにより、ハニカム体表面にロウ材をスポット状
に容易に塗布することができる。

【００１２】そして次にロウ材が塗布されたハニカム体
を外筒に挿入し、熱処理することでハニカム体と外筒を
スポット状に容易に接合することができる。したがって
この製造方法によれば、従来のロウ箔を用いる方法に比
べて工数を格段に低減することができ、かつハニカム体
上のロウ材の位置精度も確実に向上する。請求項２に記
載のように、上記方法においてマスクの厚さを予めハニ
カム体の軸方向で変化させておけば、マスクの厚い部分
の貫通孔を介して塗布されたロウ材の膜厚が厚くなり、
マスクの薄い部分の貫通孔を介して塗布されたロウ材の
厚さが薄くなるため、塗布されたロウ材の膜厚を任意に
制御することができる。したがって排ガス上流側ほどマ
スクの厚さを薄くし、下流側ほど厚くなるようにすれ
ば、スポット状に塗布されたロウ材の膜厚が上流側ほど
薄く下流側ほど厚くなるため、外筒との接合強度を上流
側ほど小さく下流側ほど大きくすることができ、熱応力
を効率良く緩和することができる。

【００１３】また請求項３に記載のように、ペースト状
のロウ材中のロウ粉末の含有量がハニカム体の軸方向で
変化するように構成すれば、ロウ粉末の含有量が多い部
分ほど高い強度で接合することができる。したがって排
ガス上流側ほどロウ粉末の含有量を少なくし、下流側ほ
ど多くなるようにすれば、マスクの厚さが一定であって
も外筒との接合強度を上流側ほど小さく下流側ほど大き
くすることができ、熱応力を効率良く緩和することがで
きる。

【００１４】そして請求項４に記載のメタル担体の製造
方法では、先ずハニカム体の外周表面にロウ材が配置さ
れる。このロウ材の配置は、前述したスクリーン印刷法
で塗布してもよいし、従来と同様にロウ箔をスポット溶
接などで配置することもできる。また場合によってはハ
ニカム体の外周表面前面にロウ材を塗布することもでき
る。

【００１５】次に、内周表面に島状凸部をもつ外筒がハ
ニカム体の外周に配置され、ハニカム体と外筒とがロウ
付け接合される。この島状凸部はスポット状でもよいし
外筒の内周表面を一周するリング状とすることもでき
る。そしてハニカム体との距離が近いため、島状凸部で
ハニカム体と外筒とが強固に接合されるが、島状凸部の
周囲は少なくとも島状凸部を一周するリング状の凹部と
なっているためハニカム体との距離が大きくなり、接合
強度が低くなる。したがって島状凸部をハニカム体と高
い強度で接合することができ、島状凸部の位置に応じて
任意の位置で的確に接合することができる。また島状凸
部の周囲で熱応力を緩和できるとともにクラックの進展
が防止されるので、耐久性が向上する。

【００１６】そして請求項５に記載のメタル担体の製造
方法では、前記とは逆にハニカム体の外周表面に島状凸
部が形成されている。この方法においても請求項４に記
載の方法と同様の作用により島状凸部を外筒と高い強度
で接合することができ、島状凸部の位置に応じて任意の
位置で的確に接合することができる。また島状凸部の周
囲で熱応力を緩和できるとともにクラックの進展が防止
されるので、耐久性が向上する。

【００１７】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 （実施例１）Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなり板厚０．
０５ｍｍ、幅１２０ｍｍの平板と波板を重ねて多重に巻
回して、外径１００ｍｍの円柱状のハニカム体を形成し
た。

【００１８】次に図１に示すように、ポリエステル製３
５０メッシュで幅１２０ｍｍ、長さ４００ｍｍの短冊状
のマスク１を用意した。このマスク１は板厚４０ｍｍで
あり、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔１０がマスク１
の一方の長辺１１側に約６０ｍｍの幅の範囲に形成され
ている。このマスク１の一端部にペースト状ロウ材３を
棒状に供給した後、マスク１の下面にハニカム体２を当
接させるとともに、図示しないスキージをマスク１の上
面に配置する。その後、ハニカム体２を回転移動させる
と同時にマスク１を回転と同期させて水平方向に移動す
る。このようにして、貫通孔１０を介してハニカム体２
表面にロウ材３をスポット状に塗布した（図２）。

【００１９】そしてフェライト系ステンレス合金からな
り厚さ１．５ｍｍの円筒状外筒４を用意し、上記で得ら
れたロウ材３が塗布されたハニカム体２を挿入して１１
５０℃に加熱することにより、ハニカム体２と外筒４を
ロウ付けにより接合した。得られたメタル担体では、図
３に示すように一端面から約６０ｍｍの長さの範囲のみ
でハニカム体２と外筒４がスポット状にロウ付けされ、
ハニカム体２は外筒４内に片持ち状に固定されている。
したがって接合されていない約半分の部分で軸方向及び
円周方向のハニカム体２の変位が可能となり、熱応力が
緩和される。さらにハニカム体２と外筒４の接合部分は
スポット状であるため、接合部分でもスポット状接合部
の周囲で軸方向及び円周方向のハニカム体２の変位が可
能となる。これにより熱応力が十分緩和され、接合部分
の損傷が防止されるので、耐久性が著しく向上する。

【００２０】また本実施例の製造方法では、マスク１の
貫通孔１０を介してロウ材を塗布しているので、塗布位
置を確実に位置決めすることができ、貫通孔１０の配置
形状によって決まる任意の位置で的確に接合することが
できる。さらに本実施例の製造方法によれば、ハニカム
体と化学成分の異なるロウ材の使用量を必要最小限に留
めることができ、ロウ材の過剰な塗布によるハニカム体
の性能低下を容易にかつ確実に防止することができる。

【００２１】なお車輌に搭載する際に、担体の上流側及
び下流側は排気管等と接続するが、その際、接続方法の
都合等により下流側に大きな熱応力が加わる恐れがある
場合は、未接合の他端部側を排ガス流の下流側に位置さ
せることもでき、また中央部でハニカム体２と外筒４を
ロウ付けすることもできる。 （実施例２）本実施例では、図４に示すように、マスク
１の板厚を貫通孔１０が形成されている一方の長辺１１
側をｔ1 ＝６０μｍとし、反対側の長辺側をｔ2 ＝２０
μｍとして、幅方向に板厚が傾斜するように構成してい
る。このマスク１を用いて実施例１と同様にしてロウ材
を塗布すると、貫通孔１０を介して塗布されたスポット
状のロウ材３の膜厚は、一方の長辺１１から他方の長辺
へ向かうにつれて薄くなる傾斜膜厚となる。

【００２２】そして上記以外は実施例１と同様にした本
実施例の製造方法では、マスク１の貫通孔１０を介して
ロウ材を塗布しているので、塗布位置を確実に位置決め
することができ、貫通孔１０の配置形状によって決まる
任意の位置で的確に接合することができる。また本実施
例の製造方法によれば、ハニカム体と化学成分の異なる
ロウ材の使用量を必要最小限に留めることができ、ロウ
材の過剰な塗布によるハニカム体の性能低下を容易にか
つ確実に防止することができる。

【００２３】さらに本実施例で製造されたメタル担体で
は、一端部から他端部に向かうにつれて、つまりロウ材
の塗布膜厚が大から小に向かうにつれてハニカム担体２
と外筒４との接合強度が低くなっている。したがって接
合されていない他端部側を排ガス流の上流側に配置する
ことにより、熱応力を効率良く緩和することができ、耐
久性に優れている。なお車輌の搭載上の都合により、下
流端に大きな熱応力が加わる場合などは、ロウ材の膜厚
を下流端から中央部に向けて厚くなる構造とすることも
できる。

【００２４】（実施例３）本実施例では、図５に示すよ
うに、ペースト状ロウ材３としてロウ粉末濃度が低い第
１ロウ材３０と、ロウ粉末濃度が平均的な第２ロウ材３
１と、ロウ粉末濃度が高い第３ロウ材３２を、マスク１
上に貫通孔１０が形成されている側の長辺１１側から中
央に向かうにつれてロウ粉末濃度が低くなるように配置
し、リブ３３により塗布位置を規制しながら図示しない
スキージを用い貫通孔１０を介してハニカム体２表面に
塗布する。

【００２５】上記以外は実施例１と同様にした本実施例
の製造方法では、マスク１の貫通孔１０を介してロウ材
を塗布しているので、塗布位置を確実に位置決めするこ
とができ、貫通孔１０の配置形状によって決まる任意の
位置で的確に接合することができる。また本実施例の製
造方法によれば、ハニカム体と化学成分の異なるロウ材
の使用量を必要最小限に留めることができ、ロウ材の過
剰な塗布によるハニカム体の性能低下を容易にかつ確実
に防止することができる。

【００２６】さらに本実施例で製造されたメタル担体で
は、一端部から他端部に向かうにつれて、つまりロウ粉
末濃度が高から低に向かうにつれて、実施例２と同様に
ハニカム担体２と外筒４との接合強度が低くなってい
る。したがって接合されていない他端部側を排ガス流の
上流側に配置することにより、熱応力を効率良く緩和す
ることができ、耐久性に優れている。

【００２７】なお、車輌への搭載上の都合により、下流
端に大きな熱応力が加わる場合などには、下流端から中
央部に向けてロウ粉末濃度が高くなるようにすることも
できる。 （実施例４）本実施例では、図６に示すように、外筒４
の内周表面に間隔を隔てた２本のリング状溝４０，４１
を形成し、複数のリング状溝４０，４１で囲まれた部分
に島状凸部４２が形成されていること以外は実施例１と
同様である。リング状溝４０，４１の深さは、マスク１
の板厚の１．５倍以上とされている。

【００２８】上記以外は実施例１と同様にした本実施例
の製造方法では、マスク１の貫通孔１０を介してロウ材
を塗布し、かつリング状溝４０，４１がロウ材の拡がり
を規制しているので、塗布位置を島状凸部４２に確実に
位置決めすることができ、貫通孔１０の配置形状によっ
て決まる任意の位置で的確に接合することができる。ま
た本実施例の製造方法によれば、ハニカム体と化学成分
の異なるロウ材の使用量を必要最小限に留めることがで
き、ロウ材の過剰な塗布によるハニカム体の性能低下を
容易にかつ確実に防止することができる。

【００２９】さらに本実施例で形成されたメタル担体で
は、ハニカム体２は島状凸部４２の位置で大きな接合強
度で外筒４と接合され、リング状溝４０，４１の部分で
は接合されていない。したがって、島状凸部４２の周囲
で熱応力を緩和できるとともにクラックの進展が防止さ
れるので、耐久性が向上する。なお、溝形状はリング状
のみでなく、図７に示すように島状とすることもでき
る。このようにすれば耐久性が一層向上する。

【００３０】（実施例５）本実施例では、図８に示すよ
うにハニカム体２の外周表面に間隔を隔てた複数のリン
グ状溝２０，２１，２２が形成され、複数のリング状溝
２０，２１，２２に隣接して複数の島状凸部２３，２
４，２５が形成されていること以外は実施例１と同様で
ある。

【００３１】上記以外は実施例１と同様にした本実施例
の製造方法では、マスク１の貫通孔１０を介して図９に
示すようにロウ材が塗布され、かつリング状溝２０，２
１，２２がロウ材の拡がりを規制しているので、塗布位
置を島状凸部２３，２４，２５に確実に位置決めするこ
とができ、貫通孔１０の配置形状によって決まる任意の
位置で的確に接合することができる。

【００３２】また本実施例の製造方法によれば、ハニカ
ム体と化学成分の異なるロウ材の使用量を必要最小限に
留めることができ、ロウ材の過剰な塗布によるハニカム
体の性能低下を容易にかつ確実に防止することができ
る。さらに本実施例で形成されたメタル担体では、ハニ
カム体２は島状凸部２３，２４，２５の位置で大きな接
合強度で外筒３と接合され、リング状溝２０，２１，２
２の部分では接合されていない。したがって、島状凸部
２３，２４，２５の周囲で熱応力を緩和できるとともに
クラックの進展が防止されるので、耐久性が向上する。

【００３３】

【発明の効果】すなわち請求項１〜３記載のメタル担体
の製造方法によれば、従来のロウ箔を用いる方法に比べ
て工数を格段に低減することができ、かつハニカム体上
のロウ材の配置位置精度が確実に向上する。また接合強
度を軸方向に傾斜させることをきわめて容易に行うこと
ができるので、耐久性に優れたメタル担体を少ない工数
で容易に製造することができる。さらに、高価なロウ箔
を使用せずに、単位重量当たり１／５程度の安価なロウ
粉を用いることができるので、大幅なコストの低減を図
ることができる。

【００３４】また請求項４〜６のメタル担体の製造方法
によれば、島状凸部でのみ接合することが可能となるの
で、島状凸部の周囲の非接合部で応力を緩和することが
でき耐久性が一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で用いたマスクの平面図であ
る。

【図２】本発明の一実施例でロウ材が塗布されたハニカ
ム体の正面図である。

【図３】本発明の一実施例で製造されたメタル担体の断
面図である。

【図４】本発明の第２の実施例で用いたマスクの断面図
である。

【図５】本発明の第３の実施例で用いたマスクの平面図
である。

【図６】本発明の第４の実施例で用いた外筒の断面図で
ある。

【図７】本発明の第４の実施例の他の態様で用いた外筒
の断面図である。

【図８】本発明の第５の実施例で用いたハニカム体の正
面図である。

【図９】本発明の第５の実施例で用いたロウ材が塗布さ
れたハニカム体の正面図である。

【符号の説明】

１：マスク ２：ハニカム体 ３：ロ
ウ材 ４：外筒 １０：貫通孔 １１：一
方の長辺

───────────────────────────────────────────────────── 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 101:02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 箔状金属板からなるハニカム体の外周表
   面に複数の貫通孔をもつマスクを配置し、該貫通孔を介
   して該ハニカム体の外周表面にペースト状のロウ材を塗
   布する工程と、 ロウ材が塗布された該ハニカム体の外周に外筒を配置し
   該ハニカム体と該外筒とをロウ付け接合することを特徴
   とするメタル担体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記マスクは前記ハニカム体の外周表面
   に配置した場合の肉厚が該ハニカム体の軸方向で変化し
   ていることを特徴とする請求項１記載のメタル担体の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記マスクを前記ハニカム体の外周表面
   に配置した場合に前記ペースト状のロウ材中のロウ粉末
   の含有量が該ハニカム体の軸方向で変化していることを
   特徴とする請求項１記載のメタル担体の製造方法。
4. 【請求項４】 箔状金属板からなるハニカム体の外周表
   面にロウ材を配置する工程と、 内周表面に島状凸部をもつ外筒をロウ材が配置された該
   ハニカム体の外周に配置して該ハニカム体と該外筒とを
   ロウ付け接合することを特徴とするメタル担体の製造方
   法。
5. 【請求項５】 箔状金属板からなり外周表面に島状凸部
   をもつハニカム体の該島状凸部表面にロウ材を配置する
   工程と、 外筒をロウ材が配置された該ハニカム体の外周に配置し
   て該ハニカム体と該外筒とをロウ付け接合することを特
   徴とするメタル担体の製造方法。