JPH09945A - メタル担体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｘ−ラップ（卍状）タイプのメタルハニカム
体を主要な構成要素とする耐久性に優れた排気ガス浄化
用メタル担体（ＭＳ）を提供する。 【構成】 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少なくとも二つのスタッ
ク（Ｘ＝Ｘ1 〜Ｘn ，ｎは２以上の整数）を使用し、前
記各スタックを一端の当接端部で相互に当接させるとと
もに、前記当接端部を中心に巻回成形し、各スタックの
各平板状帯材と波板状帯材の端部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Ｘ−ラップ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、前記スタックの
うち少なくとも一つのスタック（Ｘ）が、(i) 前記平板
状帯材と波板状帯材に加えて、(ii)前記平板状帯材の前
記当接端部から外縁部（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、面積増加型で、かつ前記平
板状帯材の表面に一体化される補強板を使用して構成さ
れたものであること、を特徴とするメタル担体。

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の金属製のハニカ
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】更に詳しくは、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Ｘ−ラップ（卍
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）に特殊構造の補強板を適用し、メタルハニカム体
部の耐久性、耐振性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１６〜図１７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
めのメタルハニカム体（Ｈ' ）、及び前記メタルハニカ
ム体（Ｈ' ）を内部に収容し、固定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い、略記号Ｃ
を使用する。）、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（Meta
l Substrate ）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 ）にちなんで、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。

【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１６〜
図１７に示されるメタルハニカム体（Ｈ' ）は、特に図
１７に示されるよう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巻回タイプと称されているもので
ある。なお、図１６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）の斜視図を示し、図１７は従来の巻
回タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）の正面図を示して
いる。

【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。前記した固着方式として、例えば、メ
タルハニカム体（Ｈ' ）内部に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・集積し両構成要素の
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が提案
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、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）との当接部が
ろう接合や溶接などにより固着される（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、及び前記部位における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、従来の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に注
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、特開平４−２２
７８５５号にＸ−ラップ（卍状）タイプと称するものが
提案されている。

【００１３】前記したＸ−ラップ（卍状）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Ｘ−ラップ（卍状）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１８〜図２１に示されている。なお、Ｘ−ラップ（卍
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Ｘ−ラップ（卍状）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Ｘ−ラップ（卍
状）タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）においては、所
望の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、このため各端部
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】前記したように従来のＸ−ラップ（卍状）
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Ｘ−ラップ（卍状）タ
イプのメタルハニカム体（Ｈ' ）に対して、より高度の
性能や特性の実現が求められる。例えば、前記Ｘ−ラッ
プ（卍状）タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）におい
て、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ているが、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。

【００１７】特に、従来のＸ−ラップ（卍状）タイプの
メタルハニカム体（Ｈ' ）は、その中心部の構造からみ
て、他のメタルハニカム体と比較して中心部の耐久性
（耐熱衝撃性、耐熱応力性）の改善が強く求められてい
る。これは、詳しくは後述するが、Ｘ−ラップ（卍状）
タイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）は、平板状帯材
（１）と波板状帯材（２）を交互に所望段数に積重ねて
形成したスタック（stack ）（以下、Ｘという略記号を
用いる。）の所望数、例えば四個のスタック（Ｘ＝Ｘ1
〜Ｘ4 ）の各々の端部（当接端部）を当接させて当接体
とし、前記当接体を前記当接端部を中心に巻回成形して
製作されることに深く関係している。即ち、前記した例
でいえば、Ｘ−ラップ（卍状）タイプのメタルハニカム
体（Ｈ' ）の中心部の構造は、四個のスタックのそれぞ
れの一端部（当接端部）で当接している構造であるた
め、メタルハニカム体内部に発生する大きな熱応力によ
り前記当接端部は分離、離体しようとする。

【００１８】一般に、前記Ｘ−ラップ（卍状）タイプの
メタルハニカム体（Ｈ' ）を含めて、この種のメタルハ
ニカム体の中心部にはスコーピング（テレスコーピン
グ）現象が誘発される。即ち、メタルハニカム体の中心
部は、排気ガス流の速度が最大であり、担持された排気
ガス浄化用触媒との盛んな接触反応（発熱反応）により
他の部位よりも高温度に加熱される。このため、中心部
に大きな熱応力が発生し、また、温度の昇降による膨脹
と収縮の繰返しによりメタルハニカム体中心部が排気ガ
ス流方向に飛出してしまう現象が誘発される。このスコ
ーピング現象は、自動車の場合、エンジンの始動、停止
毎に繰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。

【００１９】更に、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、その中心部
の耐振性の向上が強く求められている。更には、メタル
ハニカム体の外周部においても、熱応力を吸収・緩和す
る特性が従来の巻回タイプのものよりも優れているとは
いえ、外周部位は熱応力に基づく大きな変形力が集中・
集積する部位であるため、より高度の耐久性が求められ
ている。

【００２０】

【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Ｘ−ラップ（卍状）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応えるべくなされ
たものである。本発明者らは、Ｘ−ラップ（卍状）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、従来のＸ−ラップ（卍状）タイ
プのメタルハニカム体（Ｈ' ）は、平板状帯材と波板状
帯材をを交互にかつ所望段数に重積して構成したスタッ
ク（stack ）の所望数を使用し、かつ各スタックの一端
部（当接端部）を当接させて当接体とし、次いで前記当
接体を巻回成形して製造されるものであるが、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）の当接端部（製造されるメタルハニカ
ム体の中心部）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、面積が増加する面積増
加型の補強板を前記スタックの構成部材として適用した
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。

【００２１】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
Ｘ−ラップ（卍状）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。

【００２２】

【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少なくとも二つのスタック
（Ｘ＝Ｘ1 〜Ｘn ，ｎは２以上の整数）を使用し、前記
各スタックを一端の当接端部で相互に当接させるととも
に、前記当接端部を中心に巻回成形し、各スタックの各
平板状帯材と波板状帯材の端部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Ｘ−ラップタイプのメタルハニカム
体、及び前記Ｘ−ラップ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、前記スタックのうち少
なくとも一つのスタック（Ｘ）が、(i) 前記平板状帯材
と波板状帯材に加えて、(ii)前記平板状帯材の前記当接
端部から外縁部（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、面積増加型で、かつ前記平板状帯
材の表面に一体化される補強板を使用して構成されたも
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。

【００２３】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。

【００２４】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１８〜図２１に示されるＸ−ラ
ップ（卍状）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、前記した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
の強度特性、耐久性、中心部の耐振性に優れたメタル担
体（ＭＳ）を提供しようとするものである。

【００２５】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従来のＸ−ラップ（卍
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Ｘ−ラップ（卍状）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１８
〜図２１に示されている。即ち、図１８は従来の平板状
帯材（１）と波板状帯材（２）を使用して製造されたＸ
−ラップタイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）の正面図を
示し、図１９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１つのスタック（Ｘ1'）の斜視図を
示し、図２０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四つのスタック（Ｘ1'，Ｘ2
'，Ｘ3'，Ｘ4'）とその配設関係を示し、図２１は図１
８に示されるＸ−ラップタイプのメタルハニカム体（Ｈ
' ）の中心部の拡大図である。なお、図１８〜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。

【００２６】本発明が改善の対象としている従来のＸ−
ラップタイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）の形状構造
は、図１８のものに限定されず、例えば特開平４−２２
７８５５号などに開示されたものが対象となる。即ち、
Ｘ−ラップタイプのメタルハニカム体（Ｈ' ）を構成す
る各スタック（Ｘ1'〜Ｘn'）の正面（断面）形状や当接
端部の設定方式を変化させることにより、正面形状が前
記図１８に示される円形のものだけでなく、楕円形、レ
ーストラック形など種々の形状をしたメタルハニカム体
が得られるが、本発明はこれらをも対象とするものであ
る。当業界において、図１８及び図２０〜図２１に示さ
れるように、この種のメタルハニカム体は、各スタック
の当接端部（メタルハニカム体の中心部）における当接
状態が、Ｘ字状または卍状になっているため、Ｘ−ラッ
プまたは卍状タイプと俗称されている。従って、本発明
においてＸ−ラップタイプのメタルハニカム体とは、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。

【００２７】前記した従来のＸ−ラップタイプのメタル
ハニカム体（Ｈ' ）は、（イ）薄肉金属板製の平板状帯
材（１）と波板状帯材（２）を交互に所望段数に積重ね
て少なくとも二つ以上の複数のスタック（stack ）を形
成し、（ロ）前記各スタックをその一端部で相互に所望
の治具等を用いて当接させ、（ハ）次いで前記当接体を
該当接端部を中心にして各スタックが同一方向に巻回さ
れるように巻回成形する、という製作工程により製作さ
れるものである。前記（ロ）工程において使用された各
スタックの一端部を保持または挟持するに適した所望構
造の治具は、該治具を中心に各スタックを同一方向に巻
回成形してＸ−ラップタイプのメタルハニカム体（Ｈ'
）を製作した後、抜去してもよいしあるいはメタルハ
ニカム体（Ｈ' ）と一体化してもよい。なお、平板状帯
材（１）と波板状帯材（２）からスタックを形成し、次
いで巻回成形することにより図示されるように排気ガス
の通路となる多数のセル（３）が自動的に形成される。
図１８のものは、（ロ）の段階で各スタックの一端を９
０°の交角をもって当接させ（図２０参照）、（ハ）の
段階で巻回成形してＸ−ラップタイプのメタルハニカム
体（Ｈ' ）としたものである。

【００２８】そして、従来の前記Ｘ−ラップメタルハニ
カム体（Ｈ' ）は、図１８に示されるようにメタルケー
シング（Ｃ）内に填装され、固着されて従来のメタル担
体（ＭＳ）とされる。

【００２９】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（ＭＳ）において、その主要な構成
要素であるＸ−ラップ（卍状）タイプのメタルハニカム
体（Ｈ）は、説明の便宜上、スタック（stack ）（Ｘ）
を四個（Ｘ＝Ｘ1 〜Ｘ4 ）使用したものであるが、本発
明はこれに限定されるものではない。

【００３０】図１〜図３は、本発明の第一実施態様のメ
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１８に対応する図であり、本発明の第一実
施態様のＸ−ラップ（卍状）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、後述する補強板（１１）の介在部位を
示している。図示から明らかのように、前記補強板（１
１）は対称性を考慮して第一スタック（Ｘ1 ）と第三ス
タック（Ｘ3 ）に配設されている。

【００３１】図２は、本発明の補強板（１１）の斜視図
である。図示されるように、前記補強板（１１）は、中
央部（ａ）から他端部（ｂ）の方向に面積が増大するよ
うに構成されている。本発明の前記補強板（１１）は、
Ｘ−ラップ（卍状）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（Ｘ＝Ｘ1 〜Ｘn ）
（従来技術に関する図１９を参照）に適用される重要な
構成部材である。図３は、Ｘ−ラップ（卍状）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（Ｘ1 ）（従来技術に関する図１
９を参照）の斜視図である。即ち、図３は、スタック
（Ｘ1 ）を構成する部材のうち、一枚の平板状帯材
（１）と前記平板状帯材（１）の表面に配設された一枚
の補強板（１１）の組合わせのみを示しており、他の平
板状帯材（１）と波板状帯材（２）は省略されている。

【００３２】図２〜図３に示されるように、前記スタッ
ク（Ｘ1 ）は、(1) その構成部材として、平板状帯材
（１）と波板状帯材（２）に加えて、(2) 補強板（１
１）を使用して構成される点に特徴を有する。そして、
前記補強板（１１）は、平板状帯材（１）の当接端部
（製造されるメタルハニカム体の中心部位）（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（以下、面積増
加型という。）平板状の補強板で構成される。なお、本
発明において、前記「面積増加型」とは、図３から明ら
かのように、平板状帯材（１）の幅内で面積が増加する
という意味であるということはいうまでもないことであ
る。

【００３３】本発明において、スタック（Ｘ1 ）の構成
部材として前記補強板（１１）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) 補強板（１１）の前記構造からして、他のスタック
と当接する当接端部から外縁部方向の単位長さ当りの補
強板（１１）の質量において、外縁部に比較して中央部
側（当接端部側）が小さいため、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。この点は、Ｘ−ラップ
（卍状）タイプのメタルハニカム体（Ｈ）においては、
中央部が各スタック（Ｘ＝Ｘ1 〜Ｘn ）の一端部を当接
させた構造のものであるために他の構造のものと比較し
て耐振性、耐久性の向上ニーズが大きく、極めて重要な
意義を有するものである。 (ii) 補強板（１１）の外縁部を、外包するメタルケー
シング（Ｃ）の内壁面に強固に固着させることができ
る。別言すればメタルハニカム体（Ｈ）の外縁部をメタ
ルケーシング（Ｃ）の内壁面に強固に固着させることが
できる。これにより、両構成要素（メタルハニカム体部
とメタルケーシング部）の離体を防止することができ
る。

【００３４】(iii) 前記両構成要素の強固な固着及び補
強板の構造（外縁部の面積が大きいという構造）との関
連において、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）の変形、座屈、破損などに対する
耐久性を改善することができる。 (iv) 補強板（１１）の外縁部（メタルハニカム体の外
縁部）のメタルケーシング（Ｃ）の内壁面に対する強固
な固着は、メタルハニカム体（Ｈ）内部の強度改善にも
好ましい結果を与える。

【００３５】本発明において、前記補強板（１１）は、
スタック（Ｘ1 ）に対して一枚だけが適用されるだけで
なく、所望枚数が適用されてもよいことはいうまでもな
いことである。本発明において、前記補強板（１１）と
平板状帯材（１）の当接面部は、非固着状態のものであ
ってもよいし、あるいは当接面部の少なくとも一部が機
械的な係合、または溶接やろう接合による固着手段によ
り固着されていてもよいものである。

【００３６】本発明において、前記したスタック（Ｘ1
）の構成部材、別言すればＸ−ラップ（卍状）タイプ
のメタルハニカム体（Ｈ）を構成する平板状帯材
（１）、波板状帯材（２）、及び補強板（１１）として
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ものを使用すればよい。より具
体的には、クロム鋼、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（１、２）や補強板
（１１）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（Ａｌ
₂ 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Ｘ−ラップ（卍状）タイプのメタ
ルハニカム体（Ｈ）は、前記図１８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（１、２）や補
強板（１１）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、本発明の第二実施態様のメタル担
体（ＭＳ）の正面図であり、前記図１（第一実施態様）
に対応する図である。第二実施態様のメタル担体（Ｍ
Ｓ）が、前記第一実施態様のものと大きく異なる点は、
補強板（１１）をすべてのスタック（Ｘ1 〜Ｘ4 ）に配
設しているという点である。その他の技術的構成は実質
的に同じである。

【００４０】本発明において、補強板（１１）の形状、
構造には種々の変形例が可能である。以下、補強板（１
１）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。

【００４１】図５は、前記図２に示される補強板（１
１）を第一実施態様とすれば、補強板（１１）の第二実
施態様を示す図である。即ち、図５は、前記第一実施態
様に関する図２に対応する図である。第二実施態様の補
強板（１１）（図５）が前記第一実施態様（図２）のも
のと大きく異なる点は、補強板（１１）の形状を台形状
にした点である。

【００４２】図６は、補強板（１１）の第三実施態様を
示す図である。図示から明らかのように、第三実施態様
（図５）の変形例ということができる。第三実施態様
（図６）の補強板（１１）が、前記第二実施態様（図
５）と大きく異なる点は、両側部を当接端部（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。

【００４３】図７は、補強板（１１）の第四実施態様を
示す図であり、前記第一実施態様に関する図２に対応す
る図である。第四実施態様の補強板（図７）が前記第一
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前面部位に
補強板（１１）が存在するように構成されている点であ
る。図７に示される構造の補助板（１１）の採用によ
り、Ｘ−ラップ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。

【００４４】図８は、補強板（１１）の第五実施態様を
示す図であり、前記第四実施態様の変形例である。第五
実施態様の補強板（図８）が、前記第四実施態様のもの
（図７）と大きく異なる点は、排気ガス流出部側の縁部
を曲率（Ｒ）をもつようにした点である。

【００４５】図９は、補強板（１１）の第六実施態様を
示す図である。また、図１０は、補強板（１１）の第七
実施態様を示す図である。図９と図１０は、それぞれ図
７（第四実施態様）と図８（第五実施態様）に対応する
ものである。第六〜第七実施態様（図９〜図１０）の補
助板（１１）が、前記第四〜第五実施態様（図７〜図
８）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補強板
（１１）が存在するように構成されている点である。前
記構成の補強板（１１）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、フィルム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。

【００４６】図１１〜図１２は、それぞれ本発明の補強
板（１１）の第八〜第九実施態様を示す図である。第八
実施態様の補助板（１１）（図１１）は前記第三実施態
様（図５）の変形例とみることができ、また第九実施態
様の補強板（１１）（図１２）は前記第四実施態様（図
７）の変形例とみることができる。第八〜第九実施態様
の補助板（１１）で特徴的な点は、当接端部（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、補強板（１１）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
本発明の補強板（１１）は、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
実施態様の補強板（１１）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。

【００４７】図１３〜図１５は、更に別のカテゴリーに
属する本発明の補強板の実施態様を示す図である。即
ち、図１３（第十実施態様）、図１４（第十一実施態
様）、及び図１５（第十二実施態様）に示される補強板
（１１）において特徴的な点は、補強板（１１）が、そ
の当接端部（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
に連接されて面積漸増領域を有する点である。図１３〜
図１５に示される構造の補強板（１１）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大
きな熱応力を前記補強板（１１）を介して外周部に伝播
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
漸増領域は、一段で面積を増大させる態様のものである
か、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。

【００４８】本発明において、Ｘ−ラップ（卍状）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（Ｘ）は、使用するスタックの少なくとも一つ
に前記した補強板を有すべきである。いうまでもなく、
使用するスタック（Ｘ）の全てに前記補強板が適用され
てもよいものである。

【００４９】

【発明の効果】本発明のメタル担体（ＭＳ）は、Ｘ−ラ
ップ（卍状）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するスタックとして、即ち
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。

【００５０】即ち、前記Ｘ−ラップ（卍状）タイプのメ
タルハニカム体（Ｈ）は、スタックの所望数を使用し、
かつ各スタックの一端部（当接端部）を当接させて構成
した当接体を、前記当接端部を中心に巻回成形して製作
されるものであるが、本発明において、前記スタック
は、平板状帯材と波板状帯材に加えて、前記平板状帯材
（または波板状帯材）の当接端部（製作されるメタルハ
ニカム体の中心部）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、面積増加型で、か
つ前記平板状帯材の表面に一体化される補強板を採用し
て構成されるという点に特徴を有する。

【００５１】前記補強板の採用により、以下の優れた効
果を奏することができる。 (i) 補強板の前記構造からして、中央部から外縁部方向
の単位長さ当りの補強板の質量において、外周部に比較
して中央部が小さいため、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。この点は、Ｘ−ラップ（卍状）タ
イプのメタルハニカム体（Ｈ）においては、その中心部
が各スタック（Ｘ＝Ｘ1 〜Ｘn ）の一端部を当接させた
構造のものであるため、極めて重要な意義を有するもの
である。 (ii) 補強板の外縁部を、外包するメタルケーシング
（Ｃ）の内壁面に強固に固着させることができる。別言
すればメタルハニカム体（Ｈ）の外縁部をメタルケーシ
ング（Ｃ）の内壁面に強固に固着させることができる。
これにより、両構成要素（メタルハニカム体部とメタル
ケーシング部）の離体を防止することができる。

【００５２】(iii) 前記両構成要素の強固な固着及び補
強板の構造（外縁部の面積が大きいという構造）との関
連において、メタルハニカム体（Ｈ）の外周部及びその
近傍部位における耐久性が改善される。即ち、これら部
位におけ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）の変形、座屈、破損などに対する耐
久性を改善することができる。 (iv) 補強板の外縁部（メタルハニカム体の外縁部）の
メタルケーシング（Ｃ）の内壁面に対する強固な固着
は、メタルハニカム体（Ｈ）内部の強度改善にも好まし
い結果を与える。

【００５３】(v) 補強板の採用により、メタルハニカム
体（Ｈ）内部の強度を向上させることができる。 (vi) 補強材の介在する部位において、平板状帯材と波
板状帯材は、相互に当接しなくなるため外部位での排気
ガス流の拡散、乱流化が促進され、浄化率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のＸ−ラップ（卍状）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一実施態様
のメタル担体（ＭＳ）の正面図である。

【図２】 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一実施態様の補強板の斜視図
である。

【図３】 本発明のメタル担体（ＭＳ）を製造するため
に使用されるスタックの一部を省略した斜視図である。

【図４】 本発明のＸ−ラップ（卍状）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二実施態様
のメタル担体（ＭＳ）の正面図である。

【図５】 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二実施態様の補強板の平面図
である。

【図６】 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三実施態様の補強板の平面図
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四実施態様の補強板の平面図
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五実施態様の補強板の平面図
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六実施態様の補強板の平面図
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七実施態様の補強板の平面
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八実施態様の補強板の平面
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九実施態様の補強板の平面
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十実施態様の補強板の平面
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十一実施態様の補強板の平
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十二実施態様の補強板の平
面図である。

【図１６】 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１７】 図１６に示されるメタル担体（ＭＳ）の正
面図である。

【図１８】 従来のＸ−ラップ（卍状）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１９】 図１８のＸ−ラップ（卍状）タイプメタル
ハニカム体（Ｈ' ）を製造するために使用されるスタッ
ク（Ｘ1'）の斜視図である。

【図２０】 図１８に示されるＸ−ラップタイプのメタ
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（Ｘ1'，Ｘ2'，Ｘ3'，Ｘ4'）とその配設関係を
説明する図である。

【図２１】 図１８に示されるＸ−ラップ（卍状）タイ
プのメタルハニカム体（Ｈ' ）の中心部の拡大図であ
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 Ｘ，Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 ，Ｘ4 ……… 本発明のスタック Ｘ1'，Ｘ2'，Ｘ3'，Ｘ4' ……… 従来のスタック 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） １１ ……… 補強板 ａ ……… 当接端部 ｂ ……… 外縁部

Claims (5)

【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少なくとも二つのス
   タック（Ｘ＝Ｘ1 〜Ｘn ，ｎは２以上の整数）を使用
   し、前記各スタックを一端の当接端部で相互に当接させ
   るとともに、前記当接端部を中心に巻回成形し、各スタ
   ックの各平板状帯材と波板状帯材の端部が外包するメタ
   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Ｘ−ラップタイプのメタルハ
   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、 前記スタックのうち少なくとも一つのスタック（Ｘ）
   が、 (i) 前記平板状帯材と波板状帯材に加えて、 (ii)前記平板状帯材の前記当接端部から外縁部（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
   積増加型で、かつ前記平板状帯材の表面に一体化される
   補強板を使用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】 補強板が、当接端部から外縁部の方向に
   みて、面積漸増タイプの補強板である請求項１に記載の
   メタル担体。
3. 【請求項３】 補強板が、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】 補強板が、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】 補強板が、平板状帯材の当接端部から外
   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。