JPH0929107A - メタル担体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 メタルハニカム体を主要な構成要素とする耐
久性、耐振性に優れた排気ガス浄化用メタル担体（Ｍ
Ｓ）を提供する。 【解決手段】 薄肉金属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所望数のスタック
（Ｓ＝Ｓ1 〜Ｓn ，ｎは１以上の整数）を使用し、Ｓ字
状または巴状に巻回成形したメタルハニカム担体におい
て、少なくとも一つのスタック（Ｓ）が、平板状帯材の
少なくとも一枚を、平板状帯材の中央部から外縁部（メ
タルケーシングの内壁面に当接する部位）の方向にみ
て、面積増加型の平板１Ａまたは波板で置換して構成さ
れたものであるか、または、波板状帯材の少なくとも一
枚を同様に面積増加型の波板で置換して構成されたもの
より成る。

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金属製のハニカム
構造体（以下、メタルハニカム体という。）を主要な構
成要素とするメタル担体に関する。

【０００２】詳しくは、本発明は、従来の典型的な巻回
タイプのメタルハニカム体に代えてＳ字状タイプのメタ
ルハニカム体を採用するとともに、前記メタルハニカム
体の構成部材（平板状帯材及び波板状帯材）の少なくと
も一部を特殊構造の部材（平板または波板）で置換し、
メタルハニカム体部の耐久性、耐振性の改善を図った新
しい構造のメタル担体に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来の典型的な排気ガス浄化用のメタル
担体は、図１７〜図１８に示されるように、(i) 耐熱性
の薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材で構成される
ハニカム構造体であって、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
めの金属製のケーシング（以下、メタルケーシングとい
う。）、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 Substr
ate ）といわれており、略記号ＭＳが使用される。本発
明の説明においても、前記略記号ＭＳが使用される。ま
た、以下、メタルハニカム体については、ハニカム構造
（Honeycomb Structure ）に因んで、従来技術のものを
（Ｈ' ）、本発明のものを（Ｈ）という略記号で示す。
更に、メタルケーシングについては、略記号Ｃが使用さ
れる。

【０００４】前記した従来のメタル担体（ＭＳ）の主要
な構成要素であるメタルハニカム体（Ｈ' ）としては、
種々の構造のものが提案されている。前記した図１７〜
図１８に示されるメタルハニカム体（Ｈ' ）は、特に図
１８に平板状帯材と波板状帯材が巻回積層されているこ
とから容易に理解されるように、巻回タイプと称される
ものである。なお、図１７は、従来の巻回タイプのメタ
ルハニカム体（Ｈ' ）をメタルケーシング（Ｃ）内に固
定したメタル担体（ＭＳ）の斜視図を示す。また、図１
８は、前記図１７のメタル担体（ＭＳ）の正面図であ
り、特に従来の巻回タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）
の正面図を示す。

【０００５】前記した従来の巻回タイプのメタルハニカ
ム体（Ｈ' ）は、例えば１００μｍ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、前記平板状帯材（１）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、これを一括渦巻き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。

【０００６】そして、従来のメタル担体（ＭＳ）は、前
記した巻回タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）を、メタ
ルケーシング（Ｃ）の内部に収容し、固着されて製造さ
れる。いうまでもなく、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下で使用されるた
め、前記メタルハニカム体（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。

【０００７】即ち、メタルハニカム体（Ｈ' ）とメタル
ケーシング（Ｃ）の両構成要素は、排気ガス自体の高温
度、及び排気ガスと担持されている排気ガス浄化用触媒
との接触反応（発熱反応）により発生する高温度にさら
され、特にメタルハニカム体内部に熱応力に基づく大き
な変形力が誘発されるため、前記熱応力に耐え得るよう
に強固に固着される。なお、前記固着手段としては、当
業界において溶接、ろう接合などの固着手段が採用され
ている。

【０００８】より具体的には、メタルハニカム体（Ｈ'
）とメタルケーシング（Ｃ）の当接面は、これら両構
成要素の離体を防止するという観点などから、強固に固
着されるものである。なお、メタルハニカム体（Ｈ' ）
内部には大きな熱応力が発生し、これが両構成要素の当
接面に集中・集積し両要素の離体を誘発するが、前記熱
応力を吸収・緩和させるために、前記当接面の特定部位
を固着するという方式も提案されている（例えば、実開
昭６２−１９４４３号参照）。

【０００９】また、メタルハニカム体（Ｈ' ）において
も、前記した過酷な使用条件下における耐久性の確保と
いう観点から、その構成部材である平板状帯材（１）と
波板状帯材（２）の当接部は、種々の方法及び方式によ
り固着される。例えば、前記熱応力に耐え得るようにメ
タルハニカム体内部の所定部位の平板状帯材（１）と波
板状帯材（２）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−
４４４６６号、特開平２−２１８４４２号参照）。

【００１０】前記した従来のメタル担体（ＭＳ）の主要
な構成要素である巻回タイプのメタルハニカム体（Ｈ'
）は、従来のセラミック製のモノリスタイプのものよ
りも種々の点で優れているが、前記した厳しい熱的使用
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、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が、メタルケーシン
グ（Ｃ）の内壁面（内周面）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集中・集積するため、
両構成要素（メタルハニカム体とメタルケーシング）の
間の離体、メタルハニカム体の構成部材（平板状帯材と
波板状帯材）の変形、座屈、破損が生じ、耐久性を大き
く損ねる。

【００１１】これは、巻回タイプのメタルハニカム体
（Ｈ' ）においては、メタルハニカム体（Ｈ' ）のメタ
ルケーシング（Ｃ）の内壁面に当接する外周部を注目す
ると、前記外周部の構造が、一組の平板状帯材（１）と
波板状帯材（２）がメタルケーシング（Ｃ）の内壁面に
沿うように当接する構造のものであること、即ち面状に
当接する構造のものであり、熱応力に基づく大きな変形
力を十分に吸収・緩和することができないためである。

【００１２】最近、前記した渦巻状の巻回タイプのメタ
ルハニカム体（Ｈ' ）に代えて、一組の平板状帯材
（１）と波板状帯材（２）から成る最小構成単位の複数
組を使用し、かつ前記最小構成単位の各端部（平板状帯
材と波板状帯材のそれぞれの端部）が、メタルケーシン
グ（Ｃ）の内壁面に当接する構造のメタルハニカム体
（Ｈ' ）が提案されている。この種の新しい構造のメタ
ルハニカム体（Ｈ' ）として、例えば、特開昭６２−２
７３０５１号（特公平４−６４７４０号）にＳ字状タイ
プと称するものが、また特公表３−５０２６６０号に巴
状タイプと称するものが提案されている。

【００１３】前記したＳ字状タイプや巴状タイプのメタ
ルハニカム体（Ｈ' ）は、後述するように本発明の改良
の対象とされるものであり、本発明の理解のために図示
されている。即ち、前記Ｓ字状タイプのメタルハニカム
体（Ｈ' ）の構造と製造プロセスの概要が図１９〜図２
１に示され、また巴状タイプのメタルハニカム体（Ｈ'
）の構造と製造プロセスの概要が図２２〜図２３に示
されている。なお、これらＳ字状タイプまたは巴状タイ
プのメタルハニカム体（Ｈ' ）の構造や製造プロセスの
詳細は、後述される。

【００１４】前記したＳ字状タイプまたは巴状タイプの
メタルハニカム体（Ｈ' ）は、従来の渦巻状巻回タイプ
のメタルハニカム体（Ｈ' ）と比較して熱応力の吸収、
緩和特性に優れたものである。これは、前記したように
従来の巻回タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）において
は、一つの最小構成単位（一組の平板状帯材と波板状帯
材）の端部がメタルケーシング（Ｃ）の内壁面に沿うよ
うにして当接しているのに対し、前記したＳ字状タイプ
または巴状タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）において
は、所望の数の複数の最小単位の各端部が、メタルケー
シング（Ｃ）の内壁面に当接する構造のものであり、各
端部において熱応力を吸収、緩和することができるため
である。

【００１５】前記したようにＳ字状タイプまたは巴状タ
イプのメタルハニカム体（Ｈ' ）は、メタルハニカム体
の外周部及びその近傍部位に集中、集積する熱応力を各
最小構成単位（一組の平板状帯材と波板状帯材）が夫々
に分担して吸収、緩和することができるため、メタルハ
ニカム体の耐久性に一定の改善がなされているものであ
る。

【００１６】しかしながら、前記Ｓ字状タイプまたは巴
状タイプのメタルハニカム体（Ｈ'）に対しては、より
高度の性能や特性の実現が求められている。例えば、こ
れらＳ字状タイプや巴状タイプの特殊構造のメタルハニ
カム体（Ｈ' ）においては、その中心部と外周部を比較
した場合、前記したように外周部の耐久性は改善される
が、それとの相対的関係において中心部の耐久性が低下
する結果になる。特に、この種のメタルハニカム体は激
しい振動が印加される条件下で使用されるため、中心部
の耐震性の向上は強く求められている。

【００１７】また、この種のメタルハニカム体（Ｈ' ）
においては、その中心部に大きな熱応力に基づく変形力
が発生し、中心部がフィルムアウト（スコーピング、あ
るいはテレスコーピングともいわれている。）現象を起
して耐久性を大きく低下させるため、中心部の耐久性の
改善が強く求められている。前記したフィルムアウトと
は、メタルハニカム体（Ｈ' ）の中心部は、排気ガス流
の速度が最大であり、このため担持された排気ガス浄化
用触媒との接触反応（発熱反応）により他の部位よりも
高温に加熱され、大きな熱応力を発生するため、中心部
が排気ガス流方向に飛出してしまう現象のことである。
このフィルムアウト現象は、自動車の場合、エンジンの
始動、停止毎に繰り返されて誘発されるため、メタルハ
ニカム体中心部の耐久性を損ねるものである。

【００１８】

【発明が解決しようとする問題点】本発明は、前記した
従来のＳ字状タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）に対す
る要求特性の高度化に答えるべくなされたものである。
本発明者らは、Ｓ字状タイプまたは巴状タイプのメタル
ハニカム体（Ｈ' ）の改善について鋭意、検討を加え
た。その結果、Ｓ字状タイプまたは巴状タイプのメタル
ハニカム体（Ｈ' ）は、所望長さで、かつ同幅の平板状
帯材と波板状帯材を交互にかつ所望段数に重積して構成
したスタック（stack ）を使用して製造されるものでる
が、前記スタックにおいて、前記スタックを構成する平
板状帯材（または波板状帯材）の中央部から外縁部（メ
タルケーシングの内壁面に当接する部位）の方向にみ
て、面積増加型の部材で前記スタックの構成部材（平板
状帯材と波板状帯材）の一部を置換した場合、前記した
要求特性の実現が図れるという知見を得た。

【００１９】本発明は、前記知見をベースとして完成さ
れたものであり、本発明により耐振性、耐久性に優れた
Ｓ字状タイプまたは巴状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）が提供される。

【００２０】

【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所望数のスタック（Ｓ＝Ｓ
1 〜Ｓn ，ｎは１以上の整数）を使用し、前記各スタッ
クの略中央部を中心に一体的に巻回成形し、各スタック
の各平板状帯材と波板状帯材が外包するメタルケーシン
グの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Ｓ字状タイプまたは巴状タイプのメタル
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、前記所
望数のスタックのうち少なくとも一つのスタック（Ｓ）
が、(i) 前記平板状帯材の少なくとも一枚を、前記平板
状帯材の中央部から外縁部（メタルケーシングの内壁面
に当接する部位）の方向にみて、面積増加型の平板また
は面積増加型の波板で置換して構成されたものである
か、または、(ii)前記波板状帯材の少なくとも一枚を、
前記波板状帯材の中央部から外縁部（メタルケーシング
の内壁面に当接する部位）の方向にみて、面積増加型の
波板で置換して構成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。

【００２１】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。

【００２２】前記したように、本発明のメタル担体（Ｍ
Ｓ）は、その主要な構成要素であるメタルハニカム体
（Ｈ）として、従来の図１９〜図２１に示されるＳ字状
タイプ、及び図２２〜図２３に示される巴状タイプのメ
タルハニカム体（Ｈ' ）を改良したものを採用する点に
特徴がある。そして、本発明は、特に、この種の特殊構
造のメタルハニカム体を利用したメタル担体（ＭＳ）に
おいて、メタルハニカム体部の中心部の耐振性と耐久性
などに優れたメタル担体（ＭＳ）を提供しようとするも
のである。

【００２３】そこで、本発明の理解を助けるために、ま
ず本発明が改良の対象としている前記した従来のＳ字状
タイプと巴状タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）につい
て説明する。従来のＳ字状タイプのメタルハニカム体
（Ｈ' ）とその製造プロセスを含めた概要は、図１９〜
図２１に示されている。即ち、図１９は従来のＳ字状タ
イプのメタルハニカム体（Ｈ' ）の正面図を示し、図２
０は前記メタルハニカム体（Ｈ' ）を製造するために使
用される従来のスタック（Ｓ1'）の斜視図を示し、図２
１は前記スタック（Ｓ1'）の略中央部の上下最外面に二
つの巻回成形用治具（Ｗ1 ，Ｗ2 ）を配設し、該巻回成
形用治具を同一方向に巻回してＳ字状タイプのメタルハ
ニカム体（Ｈ' ）を製造する方法を示している。なお、
図１９〜図２１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）のみが示されて
おり、他は省略されている。

【００２４】図示されるように、従来の前記Ｓ字状タイ
プのメタルハニカム体（Ｈ' ）は、薄肉金属板製の一組
の平板状帯材（１）と波板状帯材（２）を最小構成単位
として製作される。即ち、図２０に示されるように平板
状帯材（１）と波板状帯材（２）を交互に所望段数に積
層してスタック（Ｓ1'）を形成し、次いで図２１に示さ
れるように前記スタック（Ｓ1 ）の外表面（上面及び下
面）に二つの巻回成形用治具（Ｗ1 ，Ｗ2 ）を配設し、
該治具を同一方向（例えば時計回り方向）に巻回するこ
とにより、図１９に示されるＳ字状タイプのメタルハニ
カム体（Ｈ' ）が製作される。図中、（３）はセルを示
す。なお、図１９にみられるように、メタルハニカム体
（Ｈ' ）の中心部において、スタックを構成する平板状
帯材（１）と波板状帯材（２）がＳ字状にわん曲した形
状となるため、当業界においてはこの種のメタルハニカ
ム体（Ｈ' ）をＳ字状タイプのメタルハニカム体と俗称
している。

【００２５】従って、本発明においてＳ字状タイプのメ
タルハニカム体（Ｈ）とは、前記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。
即ち、本発明のＳ字状タイプのメタルハニカム体（Ｈ）
は、次に説明する巴状タイプのメタルハニカム体（Ｈ）
を包含する概念であり、使用するスタック数は所望のも
のであってもよいことはいうまでもないことである。

【００２６】そして、前記のようにして製作された従来
Ｓ字状タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）は、図１９に
示されるように別体として調製されたメタルケーシング
（Ｃ）内に填装され、固着されてメタル担体（ＭＳ）と
される。

【００２７】次に、本発明の理解を助けるために、従来
のメタルハニカム体（ＭＳ）の主要な構成要素である巴
状タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）について説明す
る。従来の巴状タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）とそ
の製造プロセスを含めた概要は、図２２〜図２３に示さ
れている。なお、図２２は、巴状タイプのメタルハニカ
ム体（Ｈ' ）の正面図であるが、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）のみが示さ
れており、他は省略されている。

【００２８】前記巴状タイプのメタルハニカム体（Ｈ'
）は、図２３に示されるように、次のようにして製造
されるものである。即ち、平板状帯材（１）と波板状帯
材（２）を所望段数に積層して形成した三つのスタック
（Ｓ1'，Ｓ2'，Ｓ3'）を使用し、各スタックの中心角が
１２０°になるように当接させて組合わせる。次いで、
各スタックの略中央部の外表面に一つづつ、合計三つの
巻回成形用治具（Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 ）を図２３に示され
るように配設し、該治具を同一方向（例えば時計回り方
向）に巻回することにより、図２２に示される巴状タイ
プのメタルハニカム体（Ｈ' ）が製作される。なお、図
２２に示されるように、メタルハニカム体（Ｈ' ）の中
心部において、三つのスタック（Ｓ1'，Ｓ2'，Ｓ3'）が
巴状（三つ巴状）になっているため、当業界においては
この種のメタルハニカム体（Ｈ' ）を巴状タイプと俗称
している。また、いうまでもないことであるが、前記Ｓ
字状及び巴状タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）におい
て、正面（断面）形状は図示の円形のものに限定され
ず、レーストラック形状などの任意形状のものであって
もよい。

【００２９】そして、図２２に示されるように、前記従
来の巴状タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）は、メタル
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。

【００３０】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、以下に説明する
本発明のメタル担体において、その主要な構成要素であ
るメタルハニカム体（Ｈ）は、説明の便宜上、Ｓ字状タ
イプのものであるが、本発明はこれに限定されるもので
はない。

【００３１】図１〜図３は、本発明の第１実施態様のメ
タル担体（ＭＳ）を説明する図である。図１は、従来技
術に関する図１９に対応する図であり、本発明の第１実
施態様のＳ字状タイプのメタルハニカム体（Ｈ）、及び
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）とからなるメタル担体（ＭＳ）の正面図であ
る。図１において、メタルハニカム体（Ｈ）部の太線部
分は、後述する面積増加型平板（１Ａ）の介在部位を示
している。

【００３２】図２は、本発明の面積増加型平板（１Ａ）
の斜視図である。図示されるように、前記面積増加型平
板（１Ａ）は、中央部（ａ）から両端部（ｂ）の方向に
面積が増大するように構成されている。本発明の前記面
積増加型平板（１Ａ）は、Ｓ字状タイプのメタルハニカ
ム体（Ｈ）を調製するために使用されるスタック（Ｓ1
）（従来技術に関する図２０を参照）に適用される重
要な構成部材である。図３は、Ｓ字状タイプのメタルハ
ニカム体（Ｈ）を調製するために使用される一部を省略
したスタック（Ｓ1 ）（従来技術に関する図２０を参
照）の斜視図である。即ち、図３は、スタック（Ｓ1 ）
を構成する部材のうち、平板状帯材（１）の全てを、前
記面積増加型平板（１）で置換した態様を示している。

【００３３】図２〜図３に示されるように、第１実施態
様のメタル担体（ＭＳ）の製作に使用される本発明の前
記スタック（Ｓ1 ）は、従来のスタック（Ｓ1 ）の構成
部材（平板状帯材と波板状帯材）のうち、全ての平板状
帯材（１）を面積増加型平板（１Ａ）で置換されて構成
される。そして、前記面積増加型平板（１Ａ）は、平板
状帯材（１）の中央部（ａ）から外縁部（メタルケーシ
ングの内壁面に当接する部位）（ｂ）の方向にみて、表
面積が増加する平板で構成される。本発明において、前
記平板は、前記した意味で面積増加型平板といわれる。

【００３４】本発明において、スタック（Ｓ1 ）の構成
部材として前記面積増加型平板（１Ａ）を採用すること
により、次のような効果を得ることができる。 (i) 面積増加型平板（１Ａ）の前記構造からして、中央
部から外縁部方向の単位長さ当りの面積増加型平板（１
Ａ）の質量において、外縁部に比較して中央部が小さく
なるため、メタルハニカム体（Ｈ）の中央部における外
部からの振動負荷に対する耐振性を向上させることがで
きる。 (ii)面積増加型平板（１Ａ）の前記構造からして、その
中央部（ａ）及びその近傍部位において、面積増加型平
板（１Ａ）の自己変形により熱応力を効果的に吸収、緩
和させることができる。これは、前記スタック（Ｓ1 ）
を使用して製作したメタルハニカム体（Ｈ）において、
メタルハニカム体中心部でのフィルムアウトが効果的に
抑制ないし防止されることを意味する。また、本発明の
前記面積増加型平板（１Ａ）と他の波板状帯材（２）の
当接部を固着して形成されるメタルハニカム体（Ｈ）に
おいて、その中心部は、従来の平板状帯材（１）と波板
状帯材（２）の当接部を固着して形成したメタルハニカ
ム体（Ｈ' ）の中心部よりも、柔構造であるため、熱応
力の吸収、緩和特性に優れたものである。即ち、面積増
加型平板（１Ａ）の採用により、メタルハニカム体中心
部の耐久性は大幅に改善される。

【００３５】(iii) 面積増加型平板（１Ａ）の前記構造
からして、排気ガス流は、メタルハニカム体（Ｈ）の中
心部及びその近傍部において拡販、乱流化されることか
ら、排気ガス浄化能が改善される。また前記排気ガス流
の攪拌、乱流化にともなって、排気ガスと担持触媒との
接触反応がより均一化するため、メタルハニカム体内部
でのヒートスポットの形成が防止される。これは、局部
的な熱応力の発生の防止、別言すれば局部的な熱応力に
よる構成部材の変形、座屈などが防止されることを意味
するものである。 (iv)面積増加型平板（１Ａ）の前記構造からして、スタ
ックを巻回成形してメタルハニカム体を製造するとき
に、巻回成形のための加工応力が小さくて済むため、特
にメタルハニカム体の中心部に位置する部位での加工応
力が低減化されるため、巻回成形が容易となり、均一形
状のセル、均一なセル密度を有するメタルハニカム体が
製作される。 (v) 更に、前記面積増加型平板（１Ａ）の採用により、
メタルハニカム体（Ｈ）の構成部材の当接部の固着のた
めに使用するＮｉ基ベースなどの高価な高温用ろう材の
節約やメタルハニカム体の軽量化などのメリットを享受
することができる。

【００３６】本発明において、前記した第１実施態様の
メタル担体（ＭＳ）を製作するために使用されるスタッ
ク（Ｓ1 ）の構成部材、即ち面積増加型平板（１Ａ）と
波板状帯材（２）は、従来のメタルモノリスタイプのハ
ニカム体（Ｈ' ）の製作に使用されている平板状帯材
（１）及び波板状帯材（２）と同種のものを使用すれば
よい。より具体的には、クロム鋼（クロム１３％〜２５
％）、Ｆｅ−Ｃｒ２０％−Ａｌ ５％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０．０３〜０．１ｍｍ程度の帯材を使用
すればよい。なお、帯材に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。

【００３７】本発明のＳ字状タイプのメタルハニカム体
（Ｈ）は、前記図１９に示されるものと同様にメタルケ
ーシング（Ｃ）に収納、固着されて排気ガス浄化用のメ
タル担体（ＭＳ）とされるものである。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型ステンレス鋼を、外
側部分にオーステナイト型ステンレス鋼を使用した二重
構造のメタルケーシング（Ｃ）を使用してもよい。

【００３８】前記メタル担体（ＭＳ）において、排気ガ
ス浄化用の触媒の担持は、常法に従って行えばよい。即
ち、メタルハニカム体（Ｈ）のハニカム構造の壁面に、
排気ガス浄化用触媒の支持体層としてのウォッシュコー
ト（wash coat ）層を形成し、より具体的には触媒活性
を高めることができる大きな表面積を有するγ−Ａｌ₂
Ｏ₃ のコーティング層を形成し、次いでＰｔ，Ｐｄ，Ｒ
ｈ型酸化還元触媒などの排気ガス浄化用触媒を担持すれ
ばよい。

【００３９】図４は、本発明の第２実施態様のメタル担
体（ＭＳ）を製作するために使用されるスタック（Ｓ1
）を説明する図である。図４は、前記第１実施態様の
メタル担体（ＭＳ）を製作するために使用されるスタッ
ク（Ｓ1 ）に関する図３に対応する図である。図４に示
される第２実施態様のメタル担体（ＭＳ）を製作するた
めに使用されるスタック（Ｓ1 ）が、前記図３（第１実
施態様）に示されるものと大きく異なる点は、メタルハ
ニカム体（Ｈ）の構成部材としての平板状帯材（１）の
一部が、面積増加型平板（１Ａ）で置換されている点で
あり、その他の構成は実質的に同じである。従って、ス
タック（Ｓ1 ）は、面積増加型平板（１Ａ）、平板状帯
材（１）及び波板状帯材（２）で構成される。

【００４０】図５は、本発明の第３実施態様のメタル担
体（ＭＳ）を製作するために使用されるスタック（Ｓ1
）を説明する図である。図５は、前記図３（第１実施
態様）に対応する図である。図５に示される第３実施態
様のメタル担体（ＭＳ）を製作するために使用されるス
タック（Ｓ1 ）が、前記図３（第１実施態様）に示され
るものと大きく異なる点は、面積増加型平板（１Ａ）及
び前記面積増加型平板（１Ａ）よりも肉厚の厚い面積増
加型平板（１Ｂ）の二種の面積増加型平板が使用されて
いるという点である。なお、前記した厚肉の面積増加型
平板（１Ｂ）は、メタルハニカム体（Ｈ）が製作された
ときに、その中心部に配設されるようにスタック（Ｓ1
）に適用されることが好ましい。これは、メタルハニ
カム体（Ｈ）の中心部の強度が、前記厚肉の面積増加型
平板（１Ｂ）により向上するためである。なお、本発明
において、前記した厚肉の面積増加型平板（１Ｂ）の使
用枚数は、所望枚数のものであってよいことはいうまで
もないことである。

【００４１】図６は、本発明の第４実施態様のメタル担
体（ＭＳ）を製作するために使用されるスタック（Ｓ1
）の構成部材を説明する図である。図６は、前記図３
（第１実施態様）に対応する図であるが、一枚の構成部
材しか示されていない。図６に示されるように、本発明
の第４実施態様のメタル担体（ＭＳ）を製作するために
使用されるスタック（Ｓ1 ）の構成部材は、波板状帯材
（２）のかわりに面積増加型の波板（２Ａ）を用いて構
成される。なお、図６は、図簡略化のために、他の平板
状帯材（１）が省略されていると解すべきである。

【００４２】前記した面積増加型波板（２Ａ）（図６）
は、種々の変形例を示唆しているものである。例えば、
前記第３実施態様（図５）のように、その肉厚が異なっ
たものを利用してもよい。即ち、前記厚肉の面積増加型
平板（１Ｂ）と同様に厚肉の面積増加型波板（２Ｂ）
（図示せず）としてもよい。また、面積増加型波板（２
Ａ）（図６）において、その波形方向（排気ガス流方向
と波形の稜線部との交角）を波板状帯材（２）と相違さ
せることにより、スタック（Ｓ1 ）を面積増加型波板
（２Ａ）と波板状帯材（２）とで構成してもよい。この
ような場合、面積増加型波板（２Ａ）の全表面積は、面
積増加型平板（１Ａ）（図２〜図５参照）より大きくな
るため、排気ガス浄化用触媒の担持量を増大させること
ができる。

【００４３】本発明において、面積増加型平板（１Ａ）
の形状、構造には種々の変形例が可能である。以下、面
積増加型平板（１Ａ）の変形例について図を参照して説
明するが、本発明はこれらのものに限定されない。

【００４４】図７は、面積増加型平板（１Ａ）の第５実
施態様を示す図である。なお、図７は、前記図２に対応
する図である。即ち、図７は、前記本発明の第１実施態
様のメタル担体（ＭＳ）を製造するためのスタック（Ｓ
1 ）に適用される第１実施態様の面積増加型平板（１
Ａ）に関する図２に対応する図である。第５実施態様の
面積増加型平板（図７）が、前記第１実施態様（図２）
のものと大きく異なる点は、平板（１Ａ）の両側部を中
心部（ａ）から外縁部（ｂ）にかけて所望の曲率（Ｒ）
を有するようにした点である。

【００４５】図８は、面積増加型平板（１Ａ）の第６実
施態様を示す図であり、前記第１実施態様に関する図２
に対応する図である。第６実施態様の平板（１Ａ）（図
５）が前記第１実施態様のものと大きく異なる点は、製
造されるメタルハニカム体（Ｈ）の前面部、即ち図中
（Ｆ）で示される排気ガス流方向にみて、排気ガスが流
入する部位（メタルハニカム体の前端部位）に面積増加
型平板（１Ａ）が存在するように構成されている点であ
る。図８に示される構造の面積増加型平板（１Ａ）の採
用により、Ｓ字状タイプのメタルハニカム体（Ｈ）の前
面部において観察される構成帯材（平板状帯材と波板状
帯材）の亀裂成長、破損などが効果的に防止される。

【００４６】図９は、面積増加型平板（１Ａ）の第７実
施態様を示す図であり、前記第６実施態様の変形例であ
る。第７実施態様の面積増加型平板（１Ａ）（図９）
が、前記第６実施態様のもの（図８）と大きく異なる点
は、排気ガス流出端側の縁部を所望の曲率（Ｒ）をもつ
ようにした点である。

【００４７】図１０は、面積増加型平板（１Ａ）の第８
実施態様を示す図である。また、図１１は、面積増加型
平板（１Ａ）の第９実施態様を示す図である。図１０と
図１１は、それぞれ図８（第６実施態様）と図９（第７
実施態様）に対応するものである。第８〜第９実施態様
（図１０〜図１１）の面積増加型平板（１Ａ）が、前記
第６〜第７実施態様（図８〜図９）のものと大きく異な
る点は、製造されるメタルハニカム体（Ｈ）の後面部、
即ち図中（Ｆ）で示される排気ガス流方向にみて、排気
ガスが流出する部位に面積増加型平板（１Ａ）が存在す
るように構成されている点である。前記構成の面積増加
型平板（１Ａ）の採用により、この種のメタルハニカム
体（Ｈ）の排気ガス流出端部において観察されるテレス
コーピング（メタルハニカム体の中央部が排気ガス流方
向に飛び出してしまう現象をいう。スコーピング、フィ
ルアウトなどともいわれている。）を低減化することが
できる。

【００４８】図１２〜図１３は、それぞれ本発明の面積
増加型平板（１Ａ）の第１０〜第１１実施態様を示す図
である。第１０実施態様の面積増加型平板（１Ａ）（図
１２）は前記第１実施態様（図２）の変形例とみること
ができ、また第１１実施態様の面積増加型平板（１Ａ）
（図１３）は前記第８実施態様（図１０）の変形例とみ
ることができる。第１０〜第１１実施態様の面積増加型
平板（１Ａ）における特徴的な点は、中央部（ａ）から
外縁部（ｂ）の方向にみて、段階的に面積が増加してい
るという点である。そして、面積増加型平板（１Ａ）
は、大きさの異なる数種類の矩形状ストリップ材（ｅ1
，ｅ2 ，ｅ3 ）で構成されているという点である。前
記したように本発明の面積増加型平板（１Ａ）は、従来
の耐熱鋼製の帯材（平板状帯材及び波板状帯材）と同種
の材質のもので構成されるが、これら帯材は極めて高価
なものである。従って、本実施態様の面積増加型平板
（１Ａ）は、前記した他の実施態様のものよりも経済的
である。これは、帯材からの矩形状ストリップ材の得率
が高いことから明らかなことである。

【００４９】図１４〜図１６は、更に別のカテゴリーに
属する本発明の面積増加型平板（１Ａ）の実施態様を示
す図である。即ち、図１４（第１２実施態様）、図１５
（第１３実施態様）、及び図１６（第１４実施態様）に
示される面積増加型平板（１Ａ）において特徴的な点
は、平板（１Ａ）が、その中心部（ａ）から外縁部
（ｂ）の方向にみて、中心部から外縁部近傍の領域まで
面積一定領域を有し、それに連接されて面積増加領域を
有する点である。図１４〜図１６に示される構造の面積
増加型平板（１Ａ）を採用することにより、メタルハニ
カム体（Ｈ）の中心部に発生する熱応力を面積増加型平
板（１Ａ）を介してメタルハニカム体（Ｈ）の外周部に
伝播させることができ、外周部において前記熱応力を効
果的に吸収、緩和することができる。なお、前記図示の
面積増加領域は、一段階で面積を増大させる態様のもの
であるが、本発明においては多段階に面積を増大させた
り、あるいは連続的に面積を増大させる態様のものであ
ってもよいことはいうまでもないことである。

【００５０】本発明において、Ｓ字状タイプまたは巴状
タイプのメタルハニカム体（Ｈ）を製造するときに使用
するスタック（Ｓ）は、使用するスタックの少なくとも
一つに前記した面積増加型平板（１Ａ）を有すべきであ
る。いうまでもなく、例えば三個のスタックを使用して
巴状タイプのメタルハニカム体（Ｈ）を製造するとき、
その一つまたは全てに前記面積増加型平板（１Ａ）を適
用してもよいものである。

【００５１】

【発明の効果】本発明のメタル担体（ＭＳ）は、Ｓ字状
タイプまたは巴状タイプのメタルハニカム体（Ｈ）を主
要な構成要素とするものであるが、前記メタルハニカム
体（Ｈ）を製造するときに使用される平板状帯材と波板
状帯材を交互に所望段数に積層して形成したスタックと
して、特殊な構成のスタックを採用する点に特徴を有す
る。

【００５２】即ち、本発明は、前記スタックを、従来の
所望長さでかつ同幅の平板状帯材と波板状帯材を使用し
て形成するという構成にかえて、前記平板状帯材（また
は波板状帯材）の中心部から外縁部（メタルケーシング
の内壁面に当接する部位）の方向にみて、面積が増加す
る特殊部材（面積増加型平板または波材）で前記帯材
（平板状帯材と波板状帯材）の少なくとも一部を置換す
ることにより構成するという点に特徴を有するものであ
る。

【００５３】前記特殊な面積増加型平板（または波板）
の採用により、以下の優れた効果を奏することができ
る。 (1) 面積増加型平板の前記構造からして、中央部から外
縁部方向の単位長さ当りの面積増加型平板の質量におい
て、外周部に比較して中央部が小さくなるため、メタル
ハニカム体（Ｈ）の中央部における外部からの振動負荷
に対する耐振性を向上させることができる。 (2) 面積増加型平板（１Ａ）の前記構造からして、その
中央部（ａ）及びその近傍部位において、面積増加型平
板（１Ａ）自己変形により熱応力を効果的に吸収、緩和
させることができる。これはメタルハニカム体中心部で
のフィルムアウトの抑制を意味するものである。

【００５４】(3) 面積増加型平板（１Ａ）の前記構造か
らして、排気ガス流は、メタルハニカム体中心部におい
て攪拌、乱流化されることから、排気ガス浄化能が改善
される。また、前記排気ガス流の攪拌・乱流化に関連し
て、メタルハニカム体内部での排気ガスと担持触媒との
接触反応がより均一化するため、メタルハニカム体内部
でのヒートスポットの形成が防止される。これは、局部
的な熱応力の発生の防止、別言すれば局部的な熱応力に
よる構成部材の変形、座屈などを防止することができる
ことを意味するものである。 (4) 面積増加型平板（１Ａ）の前記構造からして、スタ
ックを巻回成形してメタルハニカム体とするときに、巻
回成形のための加工応力が小さくて済むため、特にメタ
ルハニカム体の中心部に位置する部位での加工応力が低
減化されるため、巻回成形が容易となり、均一形状のセ
ル、均一なセル密度を有するメタルハニカム体に製作さ
れる。 (5) 更に、前記面積増加型（１Ａ）の採用により、メタ
ルハニカム体（Ｈ）の構造部材の当接部の固着のために
使用するＮｉ基ベースなどの高価な高温用ろう材の節約
やメタルハニカム体の軽量化などのメリットを享受する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のＳ字状タイプのメタルハニカム体
（Ｈ）を主要な構成要素とする第１実施態様のメタル担
体（ＭＳ）の正面図である。

【図２】 本発明の第１実施態様のメタル担体（ＭＳ）
を製造するためのスタックに適用される第１実施態様の
面積増加型平板（１Ａ）の斜視図である。

【図３】 本発明の第１実施態様メタル担体（ＭＳ）を
製造するために使用されるスタックの一部を省略した斜
視図である。

【図４】 本発明の第２実施態様のメタル担体（ＭＳ）
を製造するために使用されるスタックの一部と第２実施
態様の面積増加型平板（１Ａ）の構成を説明する図であ
る。

【図５】 本発明の第３実施態様のメタル担体（ＭＳ）
を製造するために使用されるスタックの一部と第３実施
態様の面積増加型平板（１Ａ）の構成を説明する図であ
る。

【図６】 本発明の第４実施態様のメタル担体（ＭＳ）
を製造するためのスタックに適用される第４実施態様の
面積増加型平板（１Ａ）の斜視図である。

【図７】 本発明のメタル担体（ＭＳ）を製造するため
のスタックに適用される第５実施態様の面積増加型平板
（１Ａ）の平面図である。

【図８】 本発明のメタル担体（ＭＳ）を製造するため
のスタックに適用される第６実施態様の面積増加型の平
面図である。

【図９】 本発明のメタル担体（ＭＳ）を製造するため
のスタックに適用される第７実施態様の面積増加型の平
面図である。

【図１０】 本発明のメタル担体（ＭＳ）を製造するた
めのスタックに適用される第８実施態様の面積増加型
（１Ａ）の平面図である。

【図１１】 本発明のメタル担体（ＭＳ）を製造するた
めのスタックに適用される第９実施態様の面積増加型平
板（１Ａ）の平面図である。

【図１２】 本発明のメタル担体（ＭＳ）を製造するた
めのスタックに適用される第１０実施態様の面積増加型
平板（１Ａ）の平面図である。

【図１３】 本発明のメタル担体（ＭＳ）を製造するた
めのスタックに適用される第１１実施態様の面積増加型
平板（１Ａ）の平面図である。

【図１４】 本発明のメタル担体（ＭＳ）を製造するた
めのスタックに適用される第１２実施態様の面積増加型
平板（１Ａ）の平面図である。

【図１５】 本発明のメタル担体（ＭＳ）を製造するた
めのスタックに適用される第１３実施態様の面積増加型
平板（１Ａ）の平面図である。

【図１６】 本発明のメタル担体（ＭＳ）を製造するた
めのスタックに適用される第１４実施態様の面積増加型
平板（１Ａ）の平面図である。

【図１７】 従来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（ＭＳ）の斜視
図である。

【図１８】 図１７に示されるメタル担体（ＭＳ）の正
面図である。

【図１９】 従来のＳ字状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（ＭＳ）の
一部を省略した正面図である。

【図２０】 図１９のメタルハニカム体（Ｈ' ）を製造
するために使用されるスタック（Ｓ1'）の斜視図であ
る。

【図２１】 図２０に示されるスタック（Ｓ1'）の巻回
成形法を説明する図である。

【図２２】 従来の巴状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（ＭＳ）の一部
を省略した正面図である。

【図２３】 図２２のメタルハニカム体（Ｈ' ）を製造
するために使用されるスタック（Ｓ1'，Ｓ2'，Ｓ3'）の
巻回成形法を説明する図である。

【符号の説明】

ＭＳ ……… メタル担体 Ｈ ……… 本発明のメタルハニカム体 Ｈ' ……… 従来のメタルハニカム体 Ｃ ……… メタルケーシング Ｓ1 ……… 本発明のスタック Ｓ1'，Ｓ2'，Ｓ3' ……… 従来のスタック Ｗ1 ，Ｗ2 ……… 巻回成形用治具 Ｆ ……… 排気ガス流方向 １ ……… 平板状帯材 ２ ……… 波板状帯材 ３ ……… セル（網目状通気孔路） １Ａ ……… 面積増加型平板 １Ｂ ……… 厚肉の面積増加型平板 ２Ａ ……… 面積増加型波板 ａ ……… 中心部 ｂ ……… 外縁部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄肉金属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所望数のスタック
   （Ｓ＝Ｓ1 〜Ｓn ，ｎは１以上の整数）を使用し、前記
   各スタックの略中央部を中心に一体的に巻回成形し、各
   スタックの各平板状帯材と波板状帯材が外包するメタル
   ケーシングの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Ｓ字状タイプまたは巴状タイプ
   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、 前記所望数のスタックのうち少なくとも一つのスタック
   （Ｓ）が、 (i) 前記平板状帯材の少なくとも一枚を、前記平板状帯
   材の中央部から外縁部（メタルケーシングの内壁面に当
   接する部位）の方向にみて、面積増加型の平板または面
   積増加型の波板で置換して構成されたものであるか、ま
   たは、 (ii)前記波板状帯材の少なくとも一枚を、前記波板状帯
   材の中央部から外縁部（メタルケーシングの内壁面に当
   接する部位）の方向にみて、面積増加型の波板で置換し
   て構成されたものであること、を特徴とするメタル担
   体。
2. 【請求項２】 面積増加型の平板または面積増加型の波
   板が、面積漸増タイプのものである請求項１に記載のメ
   タル担体。
3. 【請求項３】 面積増加型の平板または面積増加型の波
   板が、連続的に面積を増加するタイプのものである請求
   項２に記載のメタル担体。
4. 【請求項４】 面積増加型の平板または面積増加型の波
   板が、段階的に面積を増加するタイプのものである請求
   項２に記載のメタル担体。
5. 【請求項５】 面積増加型の平板または面積増加型の波
   板が、平板状帯材または波板状帯材の中央部から外縁部
   の方向にみて、面積一定領域のあとに、面積漸増領域を
   有するものである請求項１に記載のメタル担体。
6. 【請求項６】 面積増加型の平板が、肉厚の異なるもの
   で構成されたものである請求項１に記載のメタル担体。
7. 【請求項７】 面積増加型の平板が、平板状帯材より肉
   厚の厚い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。
8. 【請求項８】 面積増加型の波板が、肉厚の異なるもの
   で構成されたものである請求項１に記載のメタル担体。
9. 【請求項９】 面積増加型の波板が、波板状帯材より肉
   厚の厚いもので構成されたものである請求項８に記載の
   メタル担体。
10. 【請求項１０】 肉厚の厚い面積増加型の平板または波
    板が、メタルハニカム体の中央部に配置されるようにス
    タック（Ｓ）を構成するものである請求項７または９に
    記載のメタル担体。