JPH10309473A - 触媒コンバータ用メタル担体およびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン排ガスによる急熱−急冷の熱サイク
ルに対し、より過酷な条件にも耐えられる優れた耐久性
を有するメタル担体。 【解決手段】 メタルハニカム体２の中心軸１０から半
径Ｒの１／２以上離れた外周より内側の位置に、少なく
とも１箇所、ガス出側となる一端からメタルハニカム体
２の全長Ｌの９／２０以上９／１０以下の長さで、全周
にわたって少なくとも１周分、平箔５と波箔６が接合さ
れていない非接合部１１が形成され、その他の部位は拡
散接合により接合されている。さらにメタルハニカム体
２と外筒３の境界に、ガス入側となる一端から全長Ｌの
１／３以上離れた位置を起点としガス出側に向って、全
長Ｌの１／２以下の長さの接合部１３が形成され、境界
のその他の部位は非接合部１２である。 【効果】 ９５０℃以上の高温繰返し加熱にも耐え、カ
ケ等のメタルハニカム欠損を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車エンジン等
の排気ガスを浄化するために使用される触媒コンバータ
用メタル担体およびその製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】昨今、自動車排気ガス浄化用の触媒コン
バータとして、メタル担体が使用されてきている。従来
から触媒コンバータにはセラミックス担体が主に使用さ
れているが、耐熱性、低圧損および車体への搭載性の点
から、メタル担体の使用量が増大している。

【０００３】図１に示すように従来のメタル担体１は、
耐熱性ステンレス鋼箔からなるメタルハニカム体２を金
属製の外筒３内に組込んで製造されている。メタルハニ
カム体２は、主として図２に示すように、厚さ５０μｍ
程度の帯状の平箔５と、該平箔５を波付け加工した帯状
の波箔６とを重ね、巻取軸８の回りに矢印Ｂの方向に巻
回し、渦巻状にして製造される。帯状の波箔６には各波
の稜線７が幅方向に形成されており、渦巻状に巻回され
た円柱状のメタルハニカム体２は、円柱の軸方向に多数
の通気孔４を有している。そして、この通気孔に触媒を
担持させて触媒コンバータとしている。

【０００４】触媒コンバータには、エンジンからの高温
の排ガスによる激しい熱サイクルに耐え、かつエンジン
からの激しい振動にも耐えるための優れた耐久性が要求
される。そのため従来のメタル担体１は、メタルハニカ
ム体２の平箔５と波箔６の接触部、およびメタルハニカ
ム体２の外周と外筒３の内周とが接合されている。接合
手段としては、ロウ付け、抵抗溶接、拡散接合が行われ
ているが、ロウ材や溶接治具等を用いることなく、高真
空下あるいは非酸化性雰囲気下で高温加熱することによ
り接合できる拡散接合が有利である。

【０００５】触媒コンバータを例えば自動車エンジンの
排ガス系に搭載固定して使用するとき、エンジン稼働中
は振動を受けるとともに排ガスおよび触媒反応により加
熱される。そしてエンジン始動時や加速時には急速に加
熱され、ブレーキ時や停車時には急速に冷却され、急熱
−急冷の熱サイクルが走行時に繰返される。このような
熱サイクルに伴って、メタル担体は膨張と収縮を繰返
す。

【０００６】メタル担体が急速加熱される際、排ガスの
流速が大きいメタルハニカム体中央部が最も急速に加熱
され、外気にさらされている外筒や、これに接している
メタルハニカム体外周部との温度差により、メタルハニ
カム体の外周部付近あるいはメタルハニカム体と外筒と
の接合部に、熱膨張差による応力が集中して、破断や座
屈あるいは剥離などが生じるようになる。また急速冷却
される際には、排ガス温度の低下に伴って急速に温度降
下するメタルハニカム体中央部と、温度降下が遅れるメ
タルハニカム体外周部との間の温度差により、メタルハ
ニカム体外周部付近に熱膨張差による応力が集中し、同
様に破断、座屈、剥離などが生じるようになる。

【０００７】その対策として、メタルハニカム体の平箔
と波箔の接触部の一部のみを接合し、あるいは一部を残
して接合することで、熱膨張差による応力集中を緩和さ
せ、耐久性を高めることが提案されている。その手段と
して、例えば特開平５−１３１１４４号公報には、頂上
部および谷部に箔厚さ以上の幅の平行部を有する波箔の
所定部位に接合防止剤を塗布し、平箔と重ねて巻回する
ことにより両箔の所望の部位のみを強固に拡散接合する
方法が開示されている。また特開平７−３２８７７８号
公報には、平箔の所定部位に拡散防止剤を付着させ、波
箔と重ねて巻回することにより両箔の所定部位のみを拡
散接合する方法が開示されている。

【０００８】別の対策として、メタルハニカム体と外筒
を部分的に接合することによる応力集中の緩和策が、特
開平８−２２９４１１号公報に開示されている。すなわ
ち、メタルハニカム体と外筒との接合部を、メタルハニ
カム体の軸方向拡散接合強度の高い部位とし、その他部
位は非接合部とすることで、メタルハニカム体の軸方向
亀裂の発生および進展の防止を図っている。そして、さ
らに前記接合部と対向するメタルハニカム体に、最外周
から複数周隔てて適周数の非接合部を設けることで、メ
タルハニカム体の径方向亀裂の促進防止を図っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平５−１３１
１４４号公報には、具体的には２種類の構造のメタル担
体が開示されている。第１は、メタルハニカム体の外周
部分の数巻きと上端面側の部分が拡散接合され、その他
の下端面側中央部分が非接合部となっている。第２は、
メタルハニカム体の外周部分の数巻きと上端面側の部分
および下端面側の部分が拡散接合され、その他の中央部
分が非接合部となっている。

【００１０】本発明者らが、上記特開平５−１３１１４
４号公報に開示されている２種類の構造のメタル担体を
ガソリンエンジンの排気系に搭載して、通常の急熱−急
冷サイクルによる冷熱耐久試験を行った結果、優れた耐
久性を有することを確認した。しかし、より過酷な条
件、例えば９５０℃以上の高温と１５０℃の間の冷熱耐
久試験では、耐久性が必ずしも満足できるものではなか
った。さらに上記特開平８−２２９４１１号公報に具体
的に開示されているメタル担体についても、このような
過酷な条件での冷熱耐久試験では、耐久性が満足できる
ものではなかった。

【００１１】また上記特開平７−３２８７７８号公報の
技術は、拡散防止剤を波箔に付着させるよりも、平箔に
付着させる方が非接合部における接合を確実に防止でき
ることを示しているが、非接合部をどの部位に形成する
かの具体的な構造については示されていない。

【００１２】本発明は、自動車エンジン等の排気ガスを
浄化するために使用される触媒コンバータ用メタル担体
およびその製造法であって、排ガスによる急熱および急
冷の熱サイクルに対し、より過酷な条件、例えば９５０
℃以上の高温と１５０℃の間の冷熱耐久試験にも耐えら
れる、優れた耐久性を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１発明メタル担体は、耐熱性ステンレス鋼
からなる帯状の平箔と、該平箔を波付け加工した帯状の
波箔とを重ねて渦巻状に巻回されたメタルハニカム体
が、金属製外筒内に組み込まれてなるメタル担体におい
て、前記メタルハニカム体の中心軸から半径の１／２以
上離れた外周より内側の位置に、少なくとも１箇所、ガ
ス出側となる一端を起点とし、該一端から該メタルハニ
カム体の全長の９／２０以上９／１０以下の長さだけ離
れた位置を終点として、全周にわたって少なくとも１周
分、平箔と波箔の接触部が接合されていない非接合部が
形成され、前記メタルハニカム体のその他の部位は前記
接触部が拡散接合により接合されていることを特徴とす
る触媒コンバータ用メタル担体である。

【００１４】第２発明メタル担体は、耐熱性ステンレス
鋼からなる帯状の平箔と、該平箔を波付け加工した帯状
の波箔とを重ねて渦巻状に巻回されたメタルハニカム体
が、金属製外筒内に組み込まれてなるメタル担体におい
て、前記メタルハニカム体の中心軸から半径の１／２以
上離れた外周より内側の位置に、少なくとも１箇所、ガ
ス出側となる一端から該メタルハニカム体の全長の１／
１０未満の長さだけ離れた位置を起点とし、ガス出側と
なる一端から該メタルハニカム体の全長の９／２０以上
９／１０以下の長さだけ離れた位置を終点として、全周
にわたって少なくとも１周分、平箔と波箔の接触部が接
合されていない非接合部が形成され、前記メタルハニカ
ム体のその他の部位は前記接触部が拡散接合により接合
されていることを特徴とする触媒コンバータ用メタル担
体である。

【００１５】そして第１発明メタル担体および第２発明
メタル担体において、前記メタルハニカム体と前記外筒
の境界には、ガス入側となる一端から前記メタルハニカ
ム体の全長の１／３以上離れた位置を起点として、ガス
出側となる他端に向って前記メタルハニカム体の全長の
１／２以下の長さの接合部が形成され、前記境界のその
他の部位は非接合部であることが好ましい。

【００１６】また上記目的を達成するための本発明の第
１発明法は、上記第１発明メタル担体のメタルハニカム
体を製造する際、該メタルハニカム体の中心軸から半径
の１／２以上離れた外周より内側の位置となる平箔と波
箔の間に、少なくとも１箇所、少なくとも１周分の長さ
にわたって、帯状材の幅の、ガス出側となる一端を起点
とし、該一端から全幅の９／２０以上９／１０以下の長
さだけ離れた位置を終点する範囲に拡散防止剤を介在さ
せて巻回し、得られたメタルハニカム体を前記外筒内に
組み込んだ後に拡散接合処理を行うことを特徴とする触
媒コンバータ用メタル担体の製造方法である。

【００１７】第２発明法は、上記第２発明メタル担体の
メタルハニカム体を製造する際、該メタルハニカム体の
中心軸から半径の１／２以上離れた外周より内側の位置
となる平箔と波箔の間に、少なくとも１箇所、少なくと
も１周分の長さにわたって、帯状材の幅の、ガス出側と
なる一端から全幅の１／１０未満離れた位置を起点と
し、ガス出側となる一端から全幅の９／２０以上９／１
０以下離れた位置を終点とする範囲に拡散防止剤を介在
させて巻回し、得られたメタルハニカム体を前記外筒内
に組み込んだ後に拡散接合処理を行うことを特徴とする
触媒コンバータ用メタル担体の製造方法である。

【００１８】そして上記第１発明法および第２発明法に
おいて、メタルハニカム体を外筒内に組み込む前に、上
記第１発明メタル担体および第２発明メタル担体にて形
成される境界の接合部となるメタルハニカム体外周面の
部位と、該接合部となる外筒内周面の部位の、一方また
は双方にロウ材を付着させ、かつ前記境界の非接合部と
なるメタルハニカム体外周面の部位と、該非接合部とな
る外筒内周面の部位の、一方または双方に拡散防止材を
付着させることが好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の対象とするメタル担体１
は、図１に示すように、メタルハニカム体２が金属製の
外筒３内に組込まれている。メタルハニカム体２は、図
２に示すように、耐熱性ステンレス鋼からなる帯状の平
箔５と、該平箔５を波付け加工した帯状の波箔６とを重
ね、平箔５にＡ方向にバックテンションをかけ、巻取軸
８の回りにＢ方向に巻回し、渦巻状にして製造される。
帯状の波箔６には各波の稜線７が幅方向、すなわち帯の
長さ方向と直交するＣ方向に形成されており、渦巻状に
巻回された円柱状のメタルハニカム体２は、円柱の軸方
向に多数の通気孔４を有している。

【００２０】メタルハニカム体２用の材料としては、耐
熱性合金元素としてＡｌ等を含有するフェライト系ステ
ンレス鋼、例えば２０％Ｃｒ−５％Ａｌ鋼が採用され
る。また外筒３用の材料としては、メタルハニカム体２
ほどの耐熱性は要求されないので、Ａｌ等の耐熱性合金
元素を含有しないステンレス鋼を採用してもよい。

【００２１】第１発明メタル担体は、このようなメタル
担体のメタルハニカム体２内に、図３の断面図に示すよ
うに、平箔５と波箔６の接触部が接合されていない非接
合部１１が形成され、メタルハニカム体２のその他の部
位は前記接触部が拡散接合により接合されている。非接
合部１１は、メタルハニカム体２の中心軸１０から離れ
た所定位置に所定長さ範囲で、少なくとも１箇所（図３
では２箇所）、全周にわたって少なくとも１周分形成さ
れている。

【００２２】非接合部１１の位置は、中心軸１０からメ
タルハニカム体２の半径Ｒの１／２以上離れた外周より
内側の位置である。すなわち図３の２箇所の非接合部１
１において、Ｒ／２≦Ｒ₁ ＜Ｒ、Ｒ／２≦Ｒ₂ ＜Ｒであ
る。また非接合部１１の長さ範囲は、メタルハニカム体
２のガス出側となる一端を起点とし、該起点からメタル
ハニカム体２の全長Ｌの９／２０以上９／１０以下の長
さだけ離れた位置を終点とする範囲である。すなわち図
３において、ガスが図の上方から白矢印の方向にメタル
ハニカム体２に入り下方に排出される場合、９Ｌ／２０
≦Ｈ₁ ≦９Ｌ／１０、９Ｌ／２０≦Ｈ₂ ≦９Ｌ／１０で
ある。

【００２３】第１発明メタル担体は、このように限定さ
れた非接合部１１が形成されているので、自動車等のエ
ンジン排ガス系に装着して使用した際、排ガスによる急
熱および急冷の熱サイクルに対し優れた耐久性を有す
る。すなわちエンジン始動時や加速時等においては、メ
タルハニカム体２の径方向中央部が高温排ガスおよび触
媒反応により急速加熱されて、外周部との温度差が大と
なっても、図４のように、非接合部１１を境にして中心
軸１０側がガス出側に伸びることで応力集中が緩和され
る。また停車時やブレーキ時においては中央部が急速に
冷却され、外周部との温度差が大となっても、非接合部
１１を境にして中心軸１０側が内側に縮むことで同様に
応力集中が緩和される。

【００２４】非接合部１１を半径Ｒの１／２よりも中心
軸１０側に設けた場合は、非接合部１１の外周側の応力
集中が緩和され難くなり、メタルハニカム体２が応力を
吸収しきれず、耐久性の向上効果が発揮されない。非接
合部１１をメタルハニカム体２のガス入側端部から設け
た場合は、非接合部１１周辺にカケと呼ばれるハニカム
欠損が生じ易い。

【００２５】また、非接合部１１の長さがメタルハニカ
ム体２の全長Ｌの９／２０未満だと、上記のような温度
差による中心軸１０側の伸縮に際し、拘束力が大きくな
り、応力集中が緩和がされ難くなる。非接合部１１の長
さがメタルハニカム体２の全長Ｌの９／１０を超える
と、上記中心軸１０側の伸縮により、非接合部１１上方
のメタルハニカム体２に亀裂が生じ、著しい場合は中心
軸１０側が落下するおそれがある。

【００２６】非接合部１１は１箇所に設けてあればよ
い。図３のように２箇所に設ければ、耐久性がより向上
するが、その向上代は顕著ではない。さらにそれ以上設
けてもよいが、製造コストが上昇するので得策ではな
い。また平箔５と波箔６の少なくとも１周分が非接合で
あればよく、最大２周分程度とすることができる。

【００２７】つぎに第１発明メタル担体において、図５
に示すように、メタルハニカム体２の外周と外筒３の内
周の境界に、所定長さの非接合部１２および接合部１３
が形成されていることが好ましい。接合部１３は、ガス
入側となる一端からメタルハニカム体２の全長Ｌの１／
３以上離れた位置を起点として、ガス出側となる他端に
向って、全長Ｌの１／２以下の長さで形成され、前記境
界のその他の部位が非接合部１２である。すなわち図５
において、Ｌ₁ ≧Ｌ／３、Ｌ₂ ≦２／Ｌである。Ｌ₃ は
０であってもよい。

【００２８】メタルハニカム体２と外筒３の境界に、こ
のように限定された非接合部１２および接合部１３を設
けたことで、自動車等のエンジン排ガス系に装着して使
用した際、排ガスによる急熱および急冷の熱サイクルに
対し、より優れた耐久性が発揮される。すなわち、メタ
ルハニカム体２の中央部が急熱され、あるいは急冷され
て、外周部との温度差が大となっても、図６に示すよう
に、非接合部１１を境にして中心軸１０側がガス出側に
伸び、あるいは縮むほか、さらにメタルハニカム体２全
体がガス入側に伸縮することで、応力集中がより一層緩
和される。

【００２９】図５においてガス入側の非接合部１２の長
さＬ₁ がメタルハニカム体２の全長Ｌの１／３未満だ
と、メタルハニカム体２全体のガス入側への伸縮に対し
て拘束を受けることになり、応力集中のより一層の緩和
効果が発揮され難い。また接合部１３の長さＬ₂ がメタ
ルハニカム体２の全長Ｌの１／２を超えると、外筒３に
対するメタルハニカム体２全体の伸縮に対して拘束を受
けることになり、応力集中のより一層の緩和効果が発揮
され難い。ガス出側の非接合部１２の長さＬ₃ は限定し
ない。Ｌ₁ およびＬ₂ が上記範囲であれば、メタルハニ
カム体２全体がガス入側に伸縮するので、Ｌ₃ は０であ
ってもよい。

【００３０】Ｌ₁ の上限およびＬ₂ の下限は限定しな
い。メタルハニカム体２が外筒２に接合されていればよ
く、接合部１３の長さＬ₂ は短くてもよい。しかし、接
合部１３が損傷を受けてメタルハニカム体２が脱落する
おそれのあるときは、Ｌ₂ の下限をメタルハニカム体２
の全長Ｌの１／２０とするのが望ましい。Ｌ₂ の下限を
このようにすると、Ｌ₁ の上限はＬの１９／２０とな
る。

【００３１】第２発明メタル担体は、図７に示すように
非接合部１１が両端ともメタルハニカム体２の内部とな
るように形成されている。非接合部１１の長さ範囲は、
ガス出側となる一端からメタルハニカム体２の全長Ｌの
１／１０未満の長さだけ離れた位置を起点とし、ガス出
側となる一端からメタルハニカム体２の全長Ｌの９／２
０以上９／１０以下の長さだけ離れた位置を終点として
いる。その他は第１発明メタル担体と同様である。すな
わち図７において、Ｄ＜Ｌ／１０で、かつ９Ｌ／２０≦
Ｈ₁ ≦９Ｌ／１０、９Ｌ／２０≦Ｈ₂ ≦９Ｌ／１０であ
る。

【００３２】このように、非接合部１１をメタルハニカ
ム体２の内部に埋設して形成したことで、自動車等の排
ガス系に装着するまでの取扱い時において、メタルハニ
カム体２が安定化し、平箔と波箔の接合部等が損傷を受
け難くなる。そのうえ装着後の使用時においては、中心
軸１０側と外側との温度差による熱応力で、排ガス出側
の長さＤの部位に非接合部１１が延長する状態で破壊が
生じ、第１発明メタル担体と同様の形態となる。そし
て、その作用は上記第１発明メタル担体と同様である。
Ｄ≧Ｌ／１０では、このような非接合部１１が延長する
状態の破壊が生じ難くなる。

【００３３】第２発明メタル担体においても、図８に示
すように、メタルハニカム体２の外周と外筒３の内周の
境界に、所定長さの非接合部１２および接合部１３が形
成されていることが好ましい。接合部１３の位置および
長さ、第１発明メタル担体の場合と同様である。すなわ
ち図８において、Ｌ₁ ≧Ｌ／３、Ｌ₂ ≦２／Ｌである。
Ｌ₃ は０であってもよい。そして、その作用は上記第１
発明メタル担体と同様である。

【００３４】第１発明法は、上記第１発明メタル担体を
製造するための方法であって、図２のように帯状の平箔
５と帯状の波箔６を重ねて巻回するとき、所定の部位に
拡散防止剤を介在させる。そして、巻取後に得られたメ
タルハニカム体２を外筒３内に組み込んだ後に拡散接合
処理を行う。すると、平箔５と波箔６の接触部のうち、
拡散防止剤を介在させた部位は接合されず、図３に示す
ような非接合部１１が形成され、その他の部位は拡散接
合される。

【００３５】拡散防止剤を介在させる位置は、メタルハ
ニカム体２の中心軸から、図２においては巻取軸８の中
心軸から、図３に示す巻取後のメタルハニカム体２の半
径Ｒの１／２以上離れた外周より内側の位置とし、少な
くとも１箇所、少なくとも１周分の長さにわたって介在
させる。そして拡散防止剤は、帯状の平箔５および波箔
６の幅方向一端から全幅の９／２０以上９／１０以下ま
での範囲に介在させる。該一端は、触媒コンバータとし
て使用するときガス出側となる端部である。

【００３６】すなわちメタル担体としたとき、図３のよ
うに、メタルハニカム体２内に少なくとも１箇所、図３
の例では２箇所に、非接合部１１が形成されるように拡
散防止剤を介在させる。図３の２箇所の非接合部１１に
おいて、Ｒ／２≦Ｒ₁ ＜Ｒ、Ｒ／２≦Ｒ₂ ＜Ｒ、９Ｌ／
２０≦Ｈ₁ ≦９Ｌ／１０、９Ｌ／２０≦Ｈ₂ ≦９Ｌ／１
０である。

【００３７】第１発明法において、拡散防止剤を介在さ
せる位置を上記のように限定した理由は、上記本発明メ
タル担体において説明したとおりである。なお図３にお
いて、ガスは図の上方から、白矢印の方向にメタルハニ
カム体２に入り下方に排出される。

【００３８】拡散防止剤としては、拡散接合のための加
熱温度において熱的に安定な材料、例えばＴｉＯ₂ 、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 等の金属酸化物や、ＳｉＣ、ＢＮ等のセラミッ
クスなどを採用することができる。これらを平箔５と波
箔６の間に介在させるには、粉末にして、例えば水に混
合したものを平箔５または波箔に塗布する、シート状に
したものを貼付する、あるいは挟み込む、等の手段を採
用することができる。図９に、上記粉末を水に混合した
拡散防止剤１４を、塗布装置１５によってロール転写方
式で波箔６に塗布する例を示す。拡散防止剤１４は波箔
６の波頂部に塗布されて巻回され、平箔５との接触部９
に介在される。拡散防止剤１４を所定部位にのみ塗布す
るには、塗布装置１５の転写用ロールまたは波箔６を移
動させて行うことができる。

【００３９】第２発明法は、上記第２発明メタル担体を
製造するための方法であって、図２のように帯状の平箔
５と波箔６を重ねて巻回するとき、第１発明法とは異な
る幅方向位置に拡散防止剤を介在させて、図７に示すよ
うな非接合部１１を形成する。すなわち、帯状の平箔５
および波箔６の一端から全幅の１／１０未満離れた位置
を起点とし、全幅の９／２０以上９／１０以下離れた位
置を終点とする範囲に拡散防止剤を介在させる。その他
は第１発明法と同様である。そして図７において、Ｄ＜
Ｌ／１０で、かつ９Ｌ／２０≦Ｈ₁ ≦９Ｌ／１０、９Ｌ
／２０≦Ｈ₂ ≦９Ｌ／１０とする。

【００４０】第２発明法において、拡散防止剤を介在さ
せる位置を上記のように限定した理由は、上記第２発明
メタル担体において説明したとおりである。また拡散防
止剤の材料および介在させる手段は、上記第１発明法と
同様である。

【００４１】つぎに第１発明法において、上記のように
して、メタルハニカム体２に図３のような非接合部１１
を形成するとともに、図５のように、メタルハニカム体
２と外筒３の境界に接合部１３および非接合部１２を形
成することが好ましい。また第２発明法において、上記
のようにして、メタルハニカム体２に図７のような非接
合部１１を形成するとともに、図８のように、メタルハ
ニカム体２と外筒３の境界に接合部１３および非接合部
１２を形成することが好ましい。

【００４２】このような接合部１３および非接合部１２
を形成するための手段は、メタルハニカム体２を外筒３
内に組み込む前に、接合部１３となるメタルハニカム体
２の外周面の部位と、接合部１３となる外筒３の内周面
の部位の、いずれか一方または双方にロウ材を付着さ
せ、かつ非接合部１２となるメタルハニカム体２の外周
面の部位と、非接合部１２となる外筒３の内周面の部位
の、いずれか一方または双方に接合防止剤を付着させ
る。

【００４３】このようにロウ材および拡散防止剤を付着
させた後に、組み込んで拡散接合処理を行うことで、メ
タルハニカム体２に非接合部１１が形成されるととも
に、メタルハニカム体２と外筒３の境界においては、ロ
ウ材を付着させた部位が接合されて接合部１３が形成さ
れ、拡散防止剤を付着させた部位は接合されず非接合部
１２が形成される。

【００４４】接合部１３および非接合部１２の位置と範
囲は、上記本発明メタル担体の説明において述べたとお
りである。したがって図５および図８に示すように、ロ
ウ材を付着させる部位は、メタルハニカム体２の外周面
の場合は、触媒コンバータとして使用するときガス入側
となる一端から、メタルハニカム体２の全長Ｌの１／３
以上離れた位置を起点として、ガス出側となる他端に向
って、全長Ｌの１／２以下の長さにわたる範囲である。

【００４５】また外筒３の内周面の場合は、触媒コンバ
ータとして使用するとき、メタルハニカム体２のガス入
側となる一端に接する位置から、メタルハニカム体２の
全長Ｌの１／３以上離れた位置を起点として、ガス出側
となる他端に向って、全長Ｌの１／２以下の長さにわた
る範囲である。

【００４６】そして、拡散防止剤を付着させる部位は、
メタルハニカム体２の外周面の場合は、上記ロウ材を付
着させる部位以外の範囲であり、外筒３の内周面の場合
は、上記ロウ材を付着させる部位以外の範囲のうち、少
なくともメタルハニカム体２と接する範囲である。

【００４７】なお第１発明法および第２発明法におい
て、メタルハニカム体２と外筒３の境界に接合部１３お
よび非接合部１２を形成するに際し、ロウ材および拡散
防止剤は、メタルハニカム体２の外周面または外筒３の
内周面のいずれか一方に付着させればよいが、双方に付
着させてもよい。ロウ材および拡散防止剤を付着させる
部位を上記のように限定した理由は、上記本発明メタル
担体において説明したとおりである。

【００４８】ロウ材は、通常のロウ付けで使用されてい
るものを採用することができる。これをメタルハニカム
体２の外周面または外筒３の内周面に付着させるには、
粉末状のロウ材をバインダーに混合させて塗布する、所
定部位にバインダーを塗布したのち粉末状のロウ材をふ
りかけ、所定以外の部位のロウ材をふり落とす、シート
状のロウ材を貼付するなどの手段を採用することができ
る。

【００４９】また拡散防止剤は、上記の平箔５と波箔６
の間に介在させるものと同様のものを採用することがで
き、付着させる手段としては塗布または貼付を採用する
ことができる。図１０に、メタルハニカム体２の外周面
にシート状のロウ材１６を貼付し、外周面のその他位置
には拡散防止剤１４を塗布した例を示す。

【００５０】第１発明法および第２発明法において、メ
タルハニカム体２を外筒３内に組み込んだ後、外筒３と
メタルハニカム体２を密着させるためには縮径加工を行
うことができる。また拡散接合処理は、真空炉等の非酸
化性雰囲気にて高温加熱することにより行う。真空加熱
の場合、例えば１０^-4Torrの真空度、１１００℃〜１２
５０℃の温度で行うことができる。

【００５１】

【実施例】下記材料を使用して外径１００mm、長さ１０
０mmのメタル担体を製造し、耐久試験を行った。 平箔：２０Ｃｒ−５Ａｌフェライト系ステンレス鋼箔、
厚さ５０μｍ、幅１００mm 波箔：同上平箔を波付け加工したもの、波高さ１．２５
mm、ピッチ２．５４mm 外筒：１８Ｃｒ−８Ｎｉ耐熱ステンレス鋼管、肉厚１．
５mm、長さ１００mm、外径１０２mm

【００５２】（１）メタル担体１（従来例） 平箔に１０kgf のバックテンションを加えながら波箔と
ともに巻回し、外径１００mm（図３においてＲ＝５０m
m）のメタルハニカム体を作製した。巻回時拡散防止剤
は介在させなかった。外筒の内周全面にロウ材を塗布し
た後、このメタルハニカム体を組み込み、その後、１２
５０℃、１０^-4Torrの高温高真空下で９０分加熱する拡
散接合処理を行って製造した。

【００５３】（２）メタル担体２（従来例） 平箔に１０kgf のバックテンションを加えながら波箔と
ともに巻回し、外径１００mm（図３においてＲ＝５０m
m）のメタルハニカム体を作製した。巻回時、図９のよ
うに波箔６の所定範囲に拡散防止剤１４を塗布し、図３
においてＲ₁ ＝４０mm、Ｈ₁ ＝７０mmの非接合部１１が
形成されるようにした。非接合部１１は１箇所で、平箔
および波箔の１周分である。拡散防止剤１４にはＡｌ₂
Ｏ₃ 粉末を使用した。外筒の内周全面にロウ材を塗布し
た後、このメタルハニカム体を組み込み、その後、１２
５０℃、１０^-4Torrの高温高真空下で９０分加熱する拡
散接合処理を行って製造した。

【００５４】（３）メタル担体３（従来例） 平箔に１０kgf のバックテンションを加えながら波箔と
ともに巻回し、外径１００mm（図３においてＲ＝５０m
m）のメタルハニカム体を作製した。巻回時、拡散防止
剤は介在させなかった。外筒の内周に、図５においてＬ
₁ ＝６０mm、Ｌ₂＝４０mm、Ｌ₃ ＝０mmとなるようにＬ
₂ の位置にロウ材を塗布し、Ｌ₁ の位置に拡散防止剤と
してＡｌ₂ Ｏ₃ を塗布し後、このメタルハニカム体を組
み込み、その後、１２５０℃、１０^-4Torrの高温高真空
下で９０分加熱する拡散接合処理を行って製造した。

【００５５】（４）メタル担体４（従来例） 平箔に１０kgf のバックテンションを加えながら波箔と
ともに巻回し、外径１００mm（図３においてＲ＝５０m
m）のメタルハニカム体を作製した。巻回時、図９のよ
うに波箔６の所定範囲に拡散防止剤１４を塗布し、図５
においてＲ₁ ＝４０mm、Ｈ₁ ＝７０mmの非接合部１１が
形成されるようにした。非接合部１１は１箇所で、平箔
および波箔の１周分である。拡散防止剤１４にはＡｌ₂
Ｏ₃ 粉末を使用した。

【００５６】外筒の内周に、図５においてＬ₁ ＝２０m
m、Ｌ₂ ＝４０mm、Ｌ₃ ＝４０mmとなるようにＬ₂ の位
置にロウ材を塗布し、Ｌ₁ およびＬ₃ の位置に拡散防止
剤としてＡｌ₂ Ｏ₃ を塗布し後、このメタルハニカム体
を組み込み、その後、１２５０℃、１０^-4Torrの高温高
真空下で９０分加熱する拡散接合処理を行って製造し
た。

【００５７】（５）メタル担体５（従来例） 平箔に１０kgf のバックテンションを加えながら波箔と
ともに巻回し、外径１００mm（図３においてＲ＝５０m
m）のメタルハニカム体を作製した。巻回時、図９のよ
うに波箔６の所定範囲に拡散防止剤１４を塗布し、図５
においてＲ₁ ＝４０mm、Ｈ₁ ＝５０mmの非接合部１１が
形成されるようにした。非接合部１１は１箇所で、平箔
および波箔の１周分である。拡散防止剤１４にはＡｌ₂
Ｏ₃ 粉末を使用した。

【００５８】外筒の内周に、図５においてＬ₁ ＝６０m
m、Ｌ₂ ＝４０mm、Ｌ₃ ＝０mmとなるようにＬ₂ の位置
にロウ材を塗布し、Ｌ₁ の位置に拡散防止剤としてＡｌ
₂ Ｏ₃を塗布し後、このメタルハニカム体を組み込み、
その後、１２５０℃、１０^-4Torrの高温高真空下で９０
分加熱する拡散接合処理を行って製造した。

【００５９】（６）メタル担体６（従来例） 平箔に１０kgf のバックテンションを加えながら波箔と
ともに巻回し、外径１００mm（図３においてＲ＝５０m
m）のメタルハニカム体を作製した。巻回時、図９のよ
うに波箔６の所定範囲に拡散防止剤１４を塗布し、図５
においてＲ₁ ＝２０mm、Ｈ₁ ＝７０mmの非接合部１１が
形成されるようにした。非接合部１１は１箇所で、平箔
および波箔の１周分である。拡散防止剤１４にはＡｌ₂
Ｏ₃ 粉末を使用した。

【００６０】外筒の内周に、図５においてＬ₁ ＝６０m
m、Ｌ₂ ＝４０mm、Ｌ₃ ＝０mmとなるようにＬ₂ の位置
にロウ材を塗布し、Ｌ₁ の位置に拡散防止剤としてＡｌ
₂ Ｏ₃を塗布し後、このメタルハニカム体を組み込み、
その後、１２５０℃、１０^-4Torrの高温高真空下で９０
分加熱する拡散接合処理を行って製造した。

【００６１】（７）メタル担体７（本発明例） 平箔に１０kgf のバックテンションを加えながら波箔と
ともに巻回し、外径１００mm（図３においてＲ＝５０m
m）のメタルハニカム体を作製した。巻回時、図９のよ
うに波箔６の所定範囲に拡散防止剤１４を塗布し、図５
においてＲ₁ ＝４０mm、Ｈ₁ ＝７０mmの非接合部１１が
形成されるようにした。非接合部１１は１箇所で、平箔
および波箔の１周分である。拡散防止剤１４にはＡｌ₂
Ｏ₃ 粉末を使用した。

【００６２】外筒の内周に、図５においてＬ₁ ＝６０m
m、Ｌ₂ ＝４０mm、Ｌ₃ ＝０mmとなるようにＬ₂ の位置
にロウ材を塗布し、Ｌ₁ の位置に拡散防止剤としてＡｌ
₂ Ｏ₃を塗布し後、このメタルハニカム体を組み込み、
その後、１２５０℃、１０^-4Torrの高温高真空下で９０
分加熱する拡散接合処理を行って製造した。

【００６３】（８）メタル担体８（従来例） 平箔に１０kgf のバックテンションを加えながら波箔と
ともに巻回し、外径１００mm（図１１においてＲ＝５０
mm）のメタルハニカム体を作製した。巻回時、図９にお
いて、波箔６に拡散防止剤１４に替えバインダーを塗布
した。塗布位置は、図１１においてｒ≦４０mmの領域で
はｈ＝５０mmとなるようにガス入側となる一端から幅５
０mmまでの範囲とし、４０mm≦ｒ≦５０mmの領域では全
幅範囲とした。しかる後に、粉末状のロウ材を注ぎ、バ
インダー付着部にロウ材を付着させた。

【００６４】外筒の内周に、図１１においてＬ₁ ＝６０
mm、Ｌ₂ ＝４０mmとなるようにＬ₂の位置にロウ材を塗
布し、Ｌ₁ の位置に拡散防止剤としてＡｌ₂ Ｏ₃ を塗布
し後、このメタルハニカム体を組み込み、その後、１２
５０℃、１０^-4Torrの高温高真空下で９０分加熱する拡
散接合処理を行って製造した。得られたメタル担体のメ
タルハニカム体２には、図１１のように、中央部のガス
出側に非接合域１７が形成され、その他の領域には接合
域１８が形成されている。

【００６５】上記従来例および本発明例のメタル担体１
〜８に触媒を担持させ、ガソリンエンジンの排気系に搭
載して、加熱９５０℃１０分、冷却１５０℃１０分を１
サイクルとする過酷な冷熱耐久試験を実施したところ、
本発明例のメタル担体７は９００サイクル付与しても、
メタルハニカム体の入側および出側ともにカケ等の損傷
が発生せず、かつメタルハニカム体と外筒の境界面にず
れが発生せず合格であった。しかし、その他の従来例の
ものは、メタルハニカム体の破損やずれ等の損傷が生じ
不合格であった。とくにメタル担体８は、メタルハニカ
ム体中央部出側が非接合であるため、この部分に局部的
なハニカム欠陥（カケ）が発生した。

【００６６】

【発明の効果】本発明のメタル担体には、メタルハニカ
ム体２を構成する平箔５と波箔６の接触部の適正位置に
非接合部１１が形成されているので、エンジンの排ガス
系に搭載して使用したとき、排ガスによる急熱および急
冷の熱サイクルに対し、例えば９５０℃以上の高温と１
５０℃の間を繰り返す過酷な条件にも耐える優れた耐久
性を発揮する。さらにメタルハニカム体２と外筒３の間
の適正位置に接合部と非接合部を形成した場合には、耐
久性がより向上し、カケ等のメタルハニカム欠損も発生
しない。またその製造法は、過大なコスト上昇を招くこ
となく工業的に安定して実施できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象とするメタル担体の外観を示す斜
視図である。

【図２】本発明の対象とするメタルハニカム体の製造例
を示す斜視図である。

【図３】本発明メタル担体の例を示す断面図である。

【図４】本発明メタル担体の使用時における変形の例を
示す断面図である。

【図５】本発明メタル担体の別の例を示す断面図であ
る。

【図６】本発明メタル担体の別の例の使用時における変
形の例を示す断面図である。

【図７】本発明メタル担体の別の例を示す断面図であ
る。

【図８】本発明メタル担体の別の例を示す断面図であ
る。

【図９】本発明メタル担体の製造法の例を示す斜視図で
ある。

【図１０】本発明メタル担体の製造法の別の例を示す斜
視図である。

【図１１】従来のメタル担体の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…メタル担体 ２…メタルハニカム体 ３…外筒 ４…通気孔 ５…平箔 ６…波箔 ７…稜線 ８…巻取軸 ９…接触部 １０…中心軸 １１，１２…非接合部 １３…接合部 １４…拡散防止剤 １５…塗布装置 １６…ロウ材 １７…非接合域 １８…接合域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 糟谷 雅幸 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱性ステンレス鋼からなる帯状の平箔
   と、該平箔を波付け加工した帯状の波箔とを重ねて渦巻
   状に巻回されたメタルハニカム体が、金属製外筒内に組
   み込まれてなるメタル担体において、前記メタルハニカ
   ム体の中心軸から半径の１／２以上離れた外周より内側
   の位置に、少なくとも１箇所、ガス出側となる一端を起
   点とし、該一端から該メタルハニカム体の全長の９／２
   ０以上９／１０以下の長さだけ離れた位置を終点とし
   て、全周にわたって少なくとも１周分、平箔と波箔の接
   触部が接合されていない非接合部が形成され、前記メタ
   ルハニカム体のその他の部位は前記接触部が拡散接合に
   より接合されていることを特徴とする触媒コンバータ用
   メタル担体。
2. 【請求項２】 耐熱性ステンレス鋼からなる帯状の平箔
   と、該平箔を波付け加工した帯状の波箔とを重ねて渦巻
   状に巻回されたメタルハニカム体が、金属製外筒内に組
   み込まれてなるメタル担体において、前記メタルハニカ
   ム体の中心軸から半径の１／２以上離れた外周より内側
   の位置に、少なくとも１箇所、ガス出側となる一端から
   該メタルハニカム体の全長の１／１０未満の長さだけ離
   れた位置を起点とし、ガス出側となる一端から該メタル
   ハニカム体の全長の９／２０以上９／１０以下の長さだ
   け離れた位置を終点として、全周にわたって少なくとも
   １周分、平箔と波箔の接触部が接合されていない非接合
   部が形成され、前記メタルハニカム体のその他の部位は
   前記接触部が拡散接合により接合されていることを特徴
   とする触媒コンバータ用メタル担体。
3. 【請求項３】 前記メタルハニカム体と前記外筒の境界
   には、ガス入側となる一端から前記メタルハニカム体の
   全長の１／３以上離れた位置を起点として、ガス出側と
   なる他端に向って前記メタルハニカム体の全長の１／２
   以下の長さの接合部が形成され、前記境界のその他の部
   位は非接合部であることを特徴とする請求項１または２
   記載の触媒コンバータ用メタル担体。
4. 【請求項４】 請求項１記載のメタル担体のメタルハニ
   カム体を製造する際、該メタルハニカム体の中心軸から
   半径の１／２以上離れた外周より内側の位置となる平箔
   と波箔の間に、少なくとも１箇所、少なくとも１周分の
   長さにわたって、帯状材の幅の、ガス出側となる一端を
   起点とし、該一端から全幅の９／２０以上９／１０以下
   の長さだけ離れた位置を終点する範囲に拡散防止剤を介
   在させて巻回し、得られたメタルハニカム体を前記外筒
   内に組み込んだ後に拡散接合処理を行うことを特徴とす
   る触媒コンバータ用メタル担体の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項２記載のメタル担体のメタルハニ
   カム体を製造する際、該メタルハニカム体の中心軸から
   半径の１／２以上離れた外周より内側の位置となる平箔
   と波箔の間に、少なくとも１箇所、少なくとも１周分の
   長さにわたって、帯状材の幅の、ガス出側となる一端か
   ら全幅の１／１０未満離れた位置を起点とし、ガス出側
   となる一端から全幅の９／２０以上９／１０以下離れた
   位置を終点とする範囲に拡散防止剤を介在させて巻回
   し、得られたメタルハニカム体を前記外筒内に組み込ん
   だ後に拡散接合処理を行うことを特徴とする触媒コンバ
   ータ用メタル担体の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項４または５記載の製造方法におい
   て、メタルハニカム体を外筒内に組み込む前に、請求項
   ３記載のメタル担体にて形成される境界の接合部となる
   メタルハニカム体外周面の部位と、該接合部となる外筒
   内周面の部位の、一方または双方にロウ材を付着させ、
   かつ前記境界の非接合部となるメタルハニカム体外周面
   の部位と、該非接合部となる外筒内周面の部位の、一方
   または双方に拡散防止材を付着させることを特徴とする
   触媒コンバータ用メタル担体の製造方法。