JPH11226358A - 反応効率の良い排ガス浄化用メタル担体及びその製造方法 - Google Patents
反応効率の良い排ガス浄化用メタル担体及びその製造方法Info
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- JPH11226358A JPH11226358A JP10030092A JP3009298A JPH11226358A JP H11226358 A JPH11226358 A JP H11226358A JP 10030092 A JP10030092 A JP 10030092A JP 3009298 A JP3009298 A JP 3009298A JP H11226358 A JPH11226358 A JP H11226358A
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Landscapes
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- Catalysts (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反応効率とエンジン始動時の浄化特性に優れ
て、かつ、生産性に優れたメタル担体構造と製造方法と
を提供する。 【解決手段】 多数の突起と孔を有する金属平箔を渦巻
状に巻いて円筒体とし、該渦巻状円筒体の隣接する箔の
間は、前記突起によって互いに連結されて間隙を有して
おり、その間隙を通じてガスが該円筒体を通過可能に構
成したことを特徴とする排ガス浄化用メタル担体であ
る。生産効率上、前記突起と孔は、金属平箔を打ち抜い
て孔とする同時に、孔に相当する平箔の小片もしくはそ
の一部分を平箔から完全に切断せずに連結したまま変形
させて突起とすることが特に好ましい。
て、かつ、生産性に優れたメタル担体構造と製造方法と
を提供する。 【解決手段】 多数の突起と孔を有する金属平箔を渦巻
状に巻いて円筒体とし、該渦巻状円筒体の隣接する箔の
間は、前記突起によって互いに連結されて間隙を有して
おり、その間隙を通じてガスが該円筒体を通過可能に構
成したことを特徴とする排ガス浄化用メタル担体であ
る。生産効率上、前記突起と孔は、金属平箔を打ち抜い
て孔とする同時に、孔に相当する平箔の小片もしくはそ
の一部分を平箔から完全に切断せずに連結したまま変形
させて突起とすることが特に好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排ガス
浄化装置に用いられる触媒コンバータ用メタル担体及び
その製造方法に関するものである。さらに詳しくは、多
数の突起と孔を有する金属平箔を巻回し、もしくはこれ
と突起のない平坦な金属平箔とを交互に巻回して円筒体
とし、該円筒体を外筒に挿入固定してなる排ガス浄化用
メタル担体及びその製造方法に係るものである。以下本
発明においてメタル担体とは、このような円筒体を外筒
に挿入固定したものを意味している。
浄化装置に用いられる触媒コンバータ用メタル担体及び
その製造方法に関するものである。さらに詳しくは、多
数の突起と孔を有する金属平箔を巻回し、もしくはこれ
と突起のない平坦な金属平箔とを交互に巻回して円筒体
とし、該円筒体を外筒に挿入固定してなる排ガス浄化用
メタル担体及びその製造方法に係るものである。以下本
発明においてメタル担体とは、このような円筒体を外筒
に挿入固定したものを意味している。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排ガス浄化装置に用いられる
触媒コンバータ用メタル担体は、従来、ハニカム体の形
状をなし、図５に示すように、耐熱性を有する材質の平
板状の金属箔（平箔）８と、同じ耐熱性を有する材質の
金属箔をコルゲート加工して波形とした箔（波箔）９と
を交互に巻回して製造していた。形成されたハニカム体
１の平箔８と波箔９のハニカム通路表面にウォッシュコ
ートと呼ばれるγアルミナ層と触媒を担持させて排気ガ
スを浄化する触媒コンバータを形成する。触媒コンバー
タは内燃機関の排気通路に配設され、排気ガス中のＨ
Ｃ，ＣＯ，ＮＯ2 等を浄化している。
触媒コンバータ用メタル担体は、従来、ハニカム体の形
状をなし、図５に示すように、耐熱性を有する材質の平
板状の金属箔（平箔）８と、同じ耐熱性を有する材質の
金属箔をコルゲート加工して波形とした箔（波箔）９と
を交互に巻回して製造していた。形成されたハニカム体
１の平箔８と波箔９のハニカム通路表面にウォッシュコ
ートと呼ばれるγアルミナ層と触媒を担持させて排気ガ
スを浄化する触媒コンバータを形成する。触媒コンバー
タは内燃機関の排気通路に配設され、排気ガス中のＨ
Ｃ，ＣＯ，ＮＯ2 等を浄化している。
【０００３】触媒コンバータのガス通路に流入した排気
ガスは、ガス内の物質移動によって反応すべき物質が触
媒表面へ移動し、触媒表面に到達して所定の化学反応が
進行し、触媒から生成物質が移動し離反することで完了
する。従って、触媒コンバータ内での排ガス浄化速度
は、反応すべき物質の触媒表面への移動速度、触媒表面
での化学反応速度、触媒表面からの生成物質の移動速度
によって律速される。排ガス浄化速度が速い場合には触
媒コンバータの長さ（反応距離）は短くて済み、排ガス
浄化速度が遅い場合には、排気ガス中のすべての有害物
質が反応を完了するに足る十分に長い触媒コンバータを
準備する必要が生じる。
ガスは、ガス内の物質移動によって反応すべき物質が触
媒表面へ移動し、触媒表面に到達して所定の化学反応が
進行し、触媒から生成物質が移動し離反することで完了
する。従って、触媒コンバータ内での排ガス浄化速度
は、反応すべき物質の触媒表面への移動速度、触媒表面
での化学反応速度、触媒表面からの生成物質の移動速度
によって律速される。排ガス浄化速度が速い場合には触
媒コンバータの長さ（反応距離）は短くて済み、排ガス
浄化速度が遅い場合には、排気ガス中のすべての有害物
質が反応を完了するに足る十分に長い触媒コンバータを
準備する必要が生じる。
【０００４】一方、メタル担体が具備すべきもうひとつ
の特性として、エンジン始動時のメタル担体の温度上昇
速度がある。触媒反応は触媒担体の温度が触媒活性化温
度（通常約３００〜３５０℃）以上にならないと開始し
ないので、エンジン始動時の触媒担体の温度が低い間は
排気ガスの浄化は行われず、不純物を含んだ排気ガスが
系外に排出される。そのような不都合を極力防止するた
めには、エンジン始動時に触媒コンバータが流入する排
気ガスの熱量を吸収し、メタル担体がいかに早く触媒活
性化温度に到達するかが問題となる。
の特性として、エンジン始動時のメタル担体の温度上昇
速度がある。触媒反応は触媒担体の温度が触媒活性化温
度（通常約３００〜３５０℃）以上にならないと開始し
ないので、エンジン始動時の触媒担体の温度が低い間は
排気ガスの浄化は行われず、不純物を含んだ排気ガスが
系外に排出される。そのような不都合を極力防止するた
めには、エンジン始動時に触媒コンバータが流入する排
気ガスの熱量を吸収し、メタル担体がいかに早く触媒活
性化温度に到達するかが問題となる。
【０００５】エンジン始動時のメタル担体の温度上昇速
度を増大させるためには、ガスからメタル担体への熱伝
達率が向上すること、及びメタル担体の熱容量を小さく
することが有効である。
度を増大させるためには、ガスからメタル担体への熱伝
達率が向上すること、及びメタル担体の熱容量を小さく
することが有効である。
【０００６】ガス通路内での反応物質の移動によって全
反応物質が触媒表面に到達し置換されるためには、ガス
と触媒表面との距離が短いほど短時間で完了することは
明らかである。そのため、同一のガス通路断面形状で断
面積を小さくする、あるいは断面形状を偏平にしてガス
通路の両側の壁を接近させることが反応速度増大に有効
である。Analytical Investigation of the Performanc
e of Catalytic Mono-liths of Varying Channel Geome
tries Based on Mass Transfer ControllingCondition
s, Society of Automotive Engineers, Automotive Eng
ineering Con-gress, Feb. 25, 1974 において、ガス
通路の断面形状をサイン型、円形、正方形、三角形、長
方形等とし、断面積を種々変更してガス通路内での反応
速度の計算を行い、反応を完了するのに必要な触媒コン
バータの長さ、触媒コンバータを通過する時の圧力損失
等を求めている。それによると、同一断面形状で断面積
を小さくすれば反応速度が増大し、短い触媒コンバータ
長さで反応が完了するという結果が当然得られている。
更に、総合的に見ると、縦横比約４以上の長方形を断面
形状としたものが最も優れた物質移動速度の幾何学形状
であることを明らかにしている。
反応物質が触媒表面に到達し置換されるためには、ガス
と触媒表面との距離が短いほど短時間で完了することは
明らかである。そのため、同一のガス通路断面形状で断
面積を小さくする、あるいは断面形状を偏平にしてガス
通路の両側の壁を接近させることが反応速度増大に有効
である。Analytical Investigation of the Performanc
e of Catalytic Mono-liths of Varying Channel Geome
tries Based on Mass Transfer ControllingCondition
s, Society of Automotive Engineers, Automotive Eng
ineering Con-gress, Feb. 25, 1974 において、ガス
通路の断面形状をサイン型、円形、正方形、三角形、長
方形等とし、断面積を種々変更してガス通路内での反応
速度の計算を行い、反応を完了するのに必要な触媒コン
バータの長さ、触媒コンバータを通過する時の圧力損失
等を求めている。それによると、同一断面形状で断面積
を小さくすれば反応速度が増大し、短い触媒コンバータ
長さで反応が完了するという結果が当然得られている。
更に、総合的に見ると、縦横比約４以上の長方形を断面
形状としたものが最も優れた物質移動速度の幾何学形状
であることを明らかにしている。
【０００７】また、激しく運動するガス中においては、
ガス中の熱の移動は物質移動に伴って行われるので、一
般にガスから担体壁面間の物質移動速度、及び熱伝達速
度との間には、正の相関が見られる。すなわち、物質移
動速度が速いほど熱伝達速度も速くなる。従って、触媒
反応を促進するために物質移動速度の速い形状のメタル
担体を選択すれば、必然的に熱伝達速度も向上すること
が期待できる。上記断面形状の採用により、メタル担体
の触媒反応効率を増大させると同時にエンジン始動時の
メタル担体の温度上昇速度を向上させることが期待でき
る。
ガス中の熱の移動は物質移動に伴って行われるので、一
般にガスから担体壁面間の物質移動速度、及び熱伝達速
度との間には、正の相関が見られる。すなわち、物質移
動速度が速いほど熱伝達速度も速くなる。従って、触媒
反応を促進するために物質移動速度の速い形状のメタル
担体を選択すれば、必然的に熱伝達速度も向上すること
が期待できる。上記断面形状の採用により、メタル担体
の触媒反応効率を増大させると同時にエンジン始動時の
メタル担体の温度上昇速度を向上させることが期待でき
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の平箔と波箔との
組合わせによるメタル担体では、さらに以下のような解
決すべき課題がある。すなわち （１）触媒担体に入る排ガスの流速は一様ではない。一
般には、径が約６０mm以下のエギゾーストパイプや排ガ
スパイプから径が１００mmに近い触媒担体に高速のガス
が入るために、一般的に中央部の流速が大きく、周辺部
で小さい。流速の小さな場所では担体の壁面の温度上昇
が遅くなるので、触媒の働くまでの時間がかかりエンジ
ン始動後比較的長い時間未浄化の排ガスの流出が続く。
これを解決するために、特開平５−３０９２７７号公報
等で、平箔、波箔に多数の孔を開けて排ガスを担体内で
半径方向に拡散させる態様が提案されている。しかしな
がら、多数の孔を開けるという新たな加工コストが必要
である割には性能向上代が小さく、実用に至ったものは
ない。
組合わせによるメタル担体では、さらに以下のような解
決すべき課題がある。すなわち （１）触媒担体に入る排ガスの流速は一様ではない。一
般には、径が約６０mm以下のエギゾーストパイプや排ガ
スパイプから径が１００mmに近い触媒担体に高速のガス
が入るために、一般的に中央部の流速が大きく、周辺部
で小さい。流速の小さな場所では担体の壁面の温度上昇
が遅くなるので、触媒の働くまでの時間がかかりエンジ
ン始動後比較的長い時間未浄化の排ガスの流出が続く。
これを解決するために、特開平５−３０９２７７号公報
等で、平箔、波箔に多数の孔を開けて排ガスを担体内で
半径方向に拡散させる態様が提案されている。しかしな
がら、多数の孔を開けるという新たな加工コストが必要
である割には性能向上代が小さく、実用に至ったものは
ない。
【０００９】（２）ウォッシュコート液を、浸漬法によ
りコートすると、表面張力により図６の斜線部分１１の
ように不均一に付着する。角度αで鋭角的に漸近する平
箔と波箔の接合部分では毛細管現象等により、付着量が
多くなり、過大なウォッシュコート量による熱容量の増
大、担体表面積の縮小による反応効率の低下が大きい。
りコートすると、表面張力により図６の斜線部分１１の
ように不均一に付着する。角度αで鋭角的に漸近する平
箔と波箔の接合部分では毛細管現象等により、付着量が
多くなり、過大なウォッシュコート量による熱容量の増
大、担体表面積の縮小による反応効率の低下が大きい。
【００１０】（３）平箔と波箔の組合わせによるハニカ
ム担体は、構造的に非常に堅牢なものである。しかし、
排ガス流速の場所による違いによりエンジンの始動時に
温度上昇速度の違いが起こるので、熱応力により疲労破
壊を起こしやすい。これを避けるため、一部平箔と波箔
とを未接合とし、熱応力の緩和を図る等の工夫を生産工
程でする必要がある。
ム担体は、構造的に非常に堅牢なものである。しかし、
排ガス流速の場所による違いによりエンジンの始動時に
温度上昇速度の違いが起こるので、熱応力により疲労破
壊を起こしやすい。これを避けるため、一部平箔と波箔
とを未接合とし、熱応力の緩和を図る等の工夫を生産工
程でする必要がある。
【００１１】本発明は、上記の課題を解決すると共に、
前述の断面形状の反応効率に及ぼす知見を応用して、反
応効率とエンジン始動時の浄化特性に優れて、かつ、生
産性に優れたメタル担体の構造とその製造方法を提供す
ることを目的とする。
前述の断面形状の反応効率に及ぼす知見を応用して、反
応効率とエンジン始動時の浄化特性に優れて、かつ、生
産性に優れたメタル担体の構造とその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものであり、その要旨とするとこ
ろは、以下の通りである。その第１は、多数の突起と孔
を有する金属平箔のみを渦巻状に巻いて円筒体とし、該
渦巻状円筒体の隣接する箔の間は、前記突起によって互
いに連結されて間隙を有しており、その間隙を通じてガ
スが該円筒体を通過可能に構成したことを特徴とする排
ガス浄化用メタル担体である。
成するためになされたものであり、その要旨とするとこ
ろは、以下の通りである。その第１は、多数の突起と孔
を有する金属平箔のみを渦巻状に巻いて円筒体とし、該
渦巻状円筒体の隣接する箔の間は、前記突起によって互
いに連結されて間隙を有しており、その間隙を通じてガ
スが該円筒体を通過可能に構成したことを特徴とする排
ガス浄化用メタル担体である。
【００１３】生産効率上から特に好ましくは、前記突起
と孔は、金属平箔を打ち抜いて孔を形成すると同時に、
この孔に相当する部分における平箔の小片の全部あるい
はその一部を平箔から切断せずに連結したままで突起と
したことを特徴とする排ガス浄化用メタル担体である。
と孔は、金属平箔を打ち抜いて孔を形成すると同時に、
この孔に相当する部分における平箔の小片の全部あるい
はその一部を平箔から切断せずに連結したままで突起と
したことを特徴とする排ガス浄化用メタル担体である。
【００１４】従来のメタル担体を構成するハニカム体で
は、図６のように、接合部は平箔８と波箔９は鋭角に漸
近するので、そこにウォッシュコート１１が厚く付着し
て量が無駄になる上に、有効に触媒反応を担う箔の面積
が減少するという問題が生じていた。しかし、本発明で
は、平箔同士の接合は、図３の概要図に示すような形状
の突起３における先端部３ａを接合部とすることができ
るので、鋭角に板同士が接合される部分が少ないため、
この問題も解決できた。
は、図６のように、接合部は平箔８と波箔９は鋭角に漸
近するので、そこにウォッシュコート１１が厚く付着し
て量が無駄になる上に、有効に触媒反応を担う箔の面積
が減少するという問題が生じていた。しかし、本発明で
は、平箔同士の接合は、図３の概要図に示すような形状
の突起３における先端部３ａを接合部とすることができ
るので、鋭角に板同士が接合される部分が少ないため、
この問題も解決できた。
【００１５】その第２は、前記の突起と孔を打ち抜き成
形する工程で、突起の高さを調整して、隣接する箔との
間に必要な間隙を突起の箔表面からの高さで設定し、突
起の先端を隣接する箔表面との接合面にすることを特徴
とする排ガス浄化用メタル担体の製造方法である。この
場合、突起先端は平面となっているので、対向して接す
る平箔との接触部は拡散接合することが可能である。ロ
ウ材等の接合促進材を用いるロウ付等より、熱容量が小
さくなるため、拡散接合の方が有利である。
形する工程で、突起の高さを調整して、隣接する箔との
間に必要な間隙を突起の箔表面からの高さで設定し、突
起の先端を隣接する箔表面との接合面にすることを特徴
とする排ガス浄化用メタル担体の製造方法である。この
場合、突起先端は平面となっているので、対向して接す
る平箔との接触部は拡散接合することが可能である。ロ
ウ材等の接合促進材を用いるロウ付等より、熱容量が小
さくなるため、拡散接合の方が有利である。
【００１６】かかる構造のメタル担体は、円筒体での接
合面積が小さく柔構造となっているので、従来の構造の
メタル担体が持っていた前述の熱疲労の問題は解決でき
る。しかし、本発明の平箔のみを巻いて担体とする構造
のものでは、排ガスの入り側端部で接合点密度が少ない
ので、高速のガス流れにより箔が振動を起こして疲労破
壊を起こす危険があるのも確かである。これを防ぐため
に、排ガスの入側は堅牢な構造にすることが好ましい。
合面積が小さく柔構造となっているので、従来の構造の
メタル担体が持っていた前述の熱疲労の問題は解決でき
る。しかし、本発明の平箔のみを巻いて担体とする構造
のものでは、排ガスの入り側端部で接合点密度が少ない
ので、高速のガス流れにより箔が振動を起こして疲労破
壊を起こす危険があるのも確かである。これを防ぐため
に、排ガスの入側は堅牢な構造にすることが好ましい。
【００１７】その方策として（１）メタル担体の排ガス
入り側端部から１０mm以内となる部分の平箔では、突起
の箔長手方向の密度を他の部分よりも高くして隣接する
箔との接合点密度をあげて剛性を大きくする。もしくは
（２）メタル担体の排ガス入側端部の平箔には、突起を
設けずに、従来技術と同様に波箔を巻込んで、これによ
って隣接平箔との接合をする。構成を採用することがで
きる。これにより、エンジン始動時に早期に温度上昇し
て触媒機能を発揮でき、かつ、反応効率が優れて担体の
長さを短くできるメタル担体を提供できる。
入り側端部から１０mm以内となる部分の平箔では、突起
の箔長手方向の密度を他の部分よりも高くして隣接する
箔との接合点密度をあげて剛性を大きくする。もしくは
（２）メタル担体の排ガス入側端部の平箔には、突起を
設けずに、従来技術と同様に波箔を巻込んで、これによ
って隣接平箔との接合をする。構成を採用することがで
きる。これにより、エンジン始動時に早期に温度上昇し
て触媒機能を発揮でき、かつ、反応効率が優れて担体の
長さを短くできるメタル担体を提供できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】従来のように平箔と波箔との組合
わせによって長方形の断面形状を得ようとすると、図７
で模式的に示すように、必然的に箔同士８，９が長い距
離にわたって接する部分が生じてしまうので、本発明で
は図１のように突起３付き平箔２のみを巻回して形成す
る円筒体１でメタル担体を構成する、もしくは図２のよ
うに突起３付き平箔２と突起のな平坦な平箔８を交互に
巻回して形成する円筒体でメタル担体を構成する。この
とき、断面形状として縦横比の大きな長方形は、長辺と
ガスとの反応が支配的で短辺の存在は影響が少ないの
で、本発明では長方形という形状にはとらわれず、巻き
回しの結果できる渦巻構造の隣接する平箔同士の間隔を
狭く調整することで長方形と同様の効果を実現すること
ができた。
わせによって長方形の断面形状を得ようとすると、図７
で模式的に示すように、必然的に箔同士８，９が長い距
離にわたって接する部分が生じてしまうので、本発明で
は図１のように突起３付き平箔２のみを巻回して形成す
る円筒体１でメタル担体を構成する、もしくは図２のよ
うに突起３付き平箔２と突起のな平坦な平箔８を交互に
巻回して形成する円筒体でメタル担体を構成する。この
とき、断面形状として縦横比の大きな長方形は、長辺と
ガスとの反応が支配的で短辺の存在は影響が少ないの
で、本発明では長方形という形状にはとらわれず、巻き
回しの結果できる渦巻構造の隣接する平箔同士の間隔を
狭く調整することで長方形と同様の効果を実現すること
ができた。
【００１９】相接する平箔同士の間隔を狭く保つための
スペーサとして、本発明では平箔に配設した突起を用い
た。突起の高さ（例えば図９におけるｈ）が、すなわち
隣り合う平箔間の間隔となる。突起は、円筒体の径方向
で隣接する平箔と平箔との間隔が渦巻体の全周・全長に
わたって概略平行になるのに必要な間隔で配置する必要
がある。
スペーサとして、本発明では平箔に配設した突起を用い
た。突起の高さ（例えば図９におけるｈ）が、すなわち
隣り合う平箔間の間隔となる。突起は、円筒体の径方向
で隣接する平箔と平箔との間隔が渦巻体の全周・全長に
わたって概略平行になるのに必要な間隔で配置する必要
がある。
【００２０】一方、突起は平箔と平箔の間隔のガス通過
の抵抗となるので、必要以上に多くを設置することは好
ましくない。かかる理由から平均的には、ガス流れに対
して直角方向の突起間の間隔（例えば図９のｃ）は隣り
合う箔間の間隔（すなわち、突起高さ：例えば図３，図
９のｈ）の２倍以上で２０倍以下が望ましい。２倍以下
では、セルの形状が正方形に近くなり、反応効率が低下
する。また２０倍以上では、突起の間隔が開き過ぎて強
度不足となり、平箔間のギャップを維持することが困難
となる。
の抵抗となるので、必要以上に多くを設置することは好
ましくない。かかる理由から平均的には、ガス流れに対
して直角方向の突起間の間隔（例えば図９のｃ）は隣り
合う箔間の間隔（すなわち、突起高さ：例えば図３，図
９のｈ）の２倍以上で２０倍以下が望ましい。２倍以下
では、セルの形状が正方形に近くなり、反応効率が低下
する。また２０倍以上では、突起の間隔が開き過ぎて強
度不足となり、平箔間のギャップを維持することが困難
となる。
【００２１】また、これらの突起や孔は、排ガス流れの
川上から川下に亘って連続して続いているのではなく、
不連続に配置されているので、ガス流はその箔断面にぶ
つかってその流れを乱されて層流から乱流になる。これ
が排ガス流と担体壁面間の物質移動と熱伝達をいっそう
促進する効果を生み出し、層流を前提にした前記の断面
形状のものよりも一層性能の良いメタル担体を生み出す
効果を持っている。
川上から川下に亘って連続して続いているのではなく、
不連続に配置されているので、ガス流はその箔断面にぶ
つかってその流れを乱されて層流から乱流になる。これ
が排ガス流と担体壁面間の物質移動と熱伝達をいっそう
促進する効果を生み出し、層流を前提にした前記の断面
形状のものよりも一層性能の良いメタル担体を生み出す
効果を持っている。
【００２２】前述のごとく、流速の小さな場所ではエン
ジン始動後の担体の壁面の温度上昇が遅いので、エンジ
ン始動後比較的長い時間未浄化排ガスの流出が続く。一
方、平箔に開けた孔は担体内で流速の大きな部分から流
速の小さな場所へガスの流れを可能にするので、このガ
ス流れにより流速の小さな場所の温度上昇が一層促進さ
れて、浄化性能の早期発揮が可能になった。
ジン始動後の担体の壁面の温度上昇が遅いので、エンジ
ン始動後比較的長い時間未浄化排ガスの流出が続く。一
方、平箔に開けた孔は担体内で流速の大きな部分から流
速の小さな場所へガスの流れを可能にするので、このガ
ス流れにより流速の小さな場所の温度上昇が一層促進さ
れて、浄化性能の早期発揮が可能になった。
【００２３】かかる機能を持つ突起と孔を平箔に多数設
ける方法について述べる。平箔へ形成する突起は、一般
にはパーカッション溶接（スポット溶接）等により同種
金属の粒を接合するとか、線材を接合して後に所定の高
さに切断すれば生成するほうほうがある。また、ポンチ
とダイスでエンボス加工してもよい。平箔への孔の生成
方法は、コスト、精度面から打ち抜き加工が好ましい。
ける方法について述べる。平箔へ形成する突起は、一般
にはパーカッション溶接（スポット溶接）等により同種
金属の粒を接合するとか、線材を接合して後に所定の高
さに切断すれば生成するほうほうがある。また、ポンチ
とダイスでエンボス加工してもよい。平箔への孔の生成
方法は、コスト、精度面から打ち抜き加工が好ましい。
【００２４】図８は、本発明で用いる突起付き平箔の基
本型を示す概略図である。この例では、直径ａ、高さｈ
の突起３をエンボス加工で、また、直径ｅの孔４を打ち
抜き加工で形成し、これらを箔長手方向に間隔ｃで配置
し、箔幅方向に間隔ｂで配置している。
本型を示す概略図である。この例では、直径ａ、高さｈ
の突起３をエンボス加工で、また、直径ｅの孔４を打ち
抜き加工で形成し、これらを箔長手方向に間隔ｃで配置
し、箔幅方向に間隔ｂで配置している。
【００２５】また本発明では、前記突起と孔を形成する
にあたり、金属平箔の打ち抜いた孔に当る箔片の一部を
平箔に連結したままにして折り曲げて突起とすることが
できるならば、突起を効率良く生産することができる。
すなわち、図９、図１０に示すように、平箔をコの字
状、もしくはＵの字状に打ち抜き、打ち抜き部分が切り
離れた切片（突起となる部分）を折り曲げることで平箔
より立ち上げ（３ａ）、さらにこの切片を折り曲げるこ
とで先端部（３ｂ）とし突起３を形成する。打ち抜きの
際、ポンチの一部（一辺）を剪断せずに、打ち抜いた切
片と平箔の連結部としたままで、ポンチとダイスで突起
３を一気に形成することが生産上効率が良い。
にあたり、金属平箔の打ち抜いた孔に当る箔片の一部を
平箔に連結したままにして折り曲げて突起とすることが
できるならば、突起を効率良く生産することができる。
すなわち、図９、図１０に示すように、平箔をコの字
状、もしくはＵの字状に打ち抜き、打ち抜き部分が切り
離れた切片（突起となる部分）を折り曲げることで平箔
より立ち上げ（３ａ）、さらにこの切片を折り曲げるこ
とで先端部（３ｂ）とし突起３を形成する。打ち抜きの
際、ポンチの一部（一辺）を剪断せずに、打ち抜いた切
片と平箔の連結部としたままで、ポンチとダイスで突起
３を一気に形成することが生産上効率が良い。
【００２６】この方法についてさらに詳述する。図４に
示すように、隣接する箔との間隔に等しい高さｈに見合
う深さの孔を持つダイス７に、箔上からポンチ６を挿入
することにより接続部５を残して三辺を打ち抜き、打ち
抜かれた突起は高さｈのところで曲げられて平坦部３ａ
を成形し、突起３を形成する。この平坦部３ｂが円筒体
がに巻かれた時に隣接する平箔との接触部となって接合
される。この場合には、ｈより大きな径の（すなわち、
太く折れにくく丈夫な）ポンチ６を使用できて、かつ、
隣接する箔との接合部３ｂは平面で隣接する箔の表面に
接するので、ロウ材を使わずとも拡散接合が可能であ
る。
示すように、隣接する箔との間隔に等しい高さｈに見合
う深さの孔を持つダイス７に、箔上からポンチ６を挿入
することにより接続部５を残して三辺を打ち抜き、打ち
抜かれた突起は高さｈのところで曲げられて平坦部３ａ
を成形し、突起３を形成する。この平坦部３ｂが円筒体
がに巻かれた時に隣接する平箔との接触部となって接合
される。この場合には、ｈより大きな径の（すなわち、
太く折れにくく丈夫な）ポンチ６を使用できて、かつ、
隣接する箔との接合部３ｂは平面で隣接する箔の表面に
接するので、ロウ材を使わずとも拡散接合が可能であ
る。
【００２７】なお、平箔との連結部（突起の立ち上がり
部）の方向はガス流れとほぼ平行にして、ガス流れに対
する抵抗を少なくすることが一般的である。しかしなが
ら、図１１に示すように、ガス流れに対して角度θを持
つように突起を形成するとガス流れを阻害するが、ガス
が角度θをもつ突起群によってスパイラル状に流れるた
め、反応効率を一層高めることができる。ただし、この
θには適正範囲があり、あまり大きすぎると担体の圧力
損失が増大するため、θ＝６０度程度が上限である。
部）の方向はガス流れとほぼ平行にして、ガス流れに対
する抵抗を少なくすることが一般的である。しかしなが
ら、図１１に示すように、ガス流れに対して角度θを持
つように突起を形成するとガス流れを阻害するが、ガス
が角度θをもつ突起群によってスパイラル状に流れるた
め、反応効率を一層高めることができる。ただし、この
θには適正範囲があり、あまり大きすぎると担体の圧力
損失が増大するため、θ＝６０度程度が上限である。
【００２８】また、前記平箔を巻き取るとき、図１１に
示すｃ（＝Ｌsin θ）が約５mm以下であることが必要で
る。そのために、θ＜６０度、ｃ＝Ｌsin θ＜５mmの両
方を満足するθとＬの組み合わせとすることが好まし
い。
示すｃ（＝Ｌsin θ）が約５mm以下であることが必要で
る。そのために、θ＜６０度、ｃ＝Ｌsin θ＜５mmの両
方を満足するθとＬの組み合わせとすることが好まし
い。
【００２９】一方、平箔に前述した突起を形成すると
き、一方向にのみ突起を形成するのではなく、図１２に
示すように、平箔の表面・裏面交互に突起を形成するこ
とも可能である。このようにして形成した突起付き平箔
２は、図２に示すように、平箔８と交互に巻回すること
で図１と同じ構造の担体を構成することができる。
き、一方向にのみ突起を形成するのではなく、図１２に
示すように、平箔の表面・裏面交互に突起を形成するこ
とも可能である。このようにして形成した突起付き平箔
２は、図２に示すように、平箔８と交互に巻回すること
で図１と同じ構造の担体を構成することができる。
【００３０】メタル担体への排ガスの入側は、高速のガ
ス流があたるので、構造体として剛性が必要である。従
来の平箔と波箔を交互に巻回したハニカム構造のもので
は約２mmから３mmの間隔で平箔上に存在する波箔との接
触部で接合されているので、十分な剛性を有する。それ
に対して、本発明の構造の担体では、排ガスの入側端部
で箔間接合点密度が少ないので、ガス量により箔が振動
を起こして疲労破壊を起こすケースも考えられる。その
ためには前述のごとく、特に厚みの薄い箔を用いた場合
においては排ガス入側端部から１０mm以内において、箔
長手方向の突起密度を他の場所よりも多くすることによ
り剛性を高くすることできる。そのとき必要以上に突起
の密度を多くしない限り、全体としてはあまりガス流に
たいする抵抗を上げずに排ガス入側端部の剛性を確保で
きる。
ス流があたるので、構造体として剛性が必要である。従
来の平箔と波箔を交互に巻回したハニカム構造のもので
は約２mmから３mmの間隔で平箔上に存在する波箔との接
触部で接合されているので、十分な剛性を有する。それ
に対して、本発明の構造の担体では、排ガスの入側端部
で箔間接合点密度が少ないので、ガス量により箔が振動
を起こして疲労破壊を起こすケースも考えられる。その
ためには前述のごとく、特に厚みの薄い箔を用いた場合
においては排ガス入側端部から１０mm以内において、箔
長手方向の突起密度を他の場所よりも多くすることによ
り剛性を高くすることできる。そのとき必要以上に突起
の密度を多くしない限り、全体としてはあまりガス流に
たいする抵抗を上げずに排ガス入側端部の剛性を確保で
きる。
【００３１】ハニカム体の排ガスの入側端部の剛性を確
保するもう一つの方法として、該端部に限って平箔と波
箔を重ね合わせて巻き込んだ従来の担体と同様のハニカ
ム構造とすることが可能である。図１２は実施態様の一
例を示す概略図である。この場合、波箔９を重ねる平箔
２ａの部分には、孔を設けてもよいが突起は設けない。
波箔の幅は、端部剛性を上げる目的に必要十分な幅であ
ればよい。したがって、製作上、端部から２mm以上とな
り、熱容量の観点から、最大でも４０mm以下であること
が望ましい。
保するもう一つの方法として、該端部に限って平箔と波
箔を重ね合わせて巻き込んだ従来の担体と同様のハニカ
ム構造とすることが可能である。図１２は実施態様の一
例を示す概略図である。この場合、波箔９を重ねる平箔
２ａの部分には、孔を設けてもよいが突起は設けない。
波箔の幅は、端部剛性を上げる目的に必要十分な幅であ
ればよい。したがって、製作上、端部から２mm以上とな
り、熱容量の観点から、最大でも４０mm以下であること
が望ましい。
【００３２】本発明において、前記平箔を中心から巻き
取ることも可能だが、中心軸に平箔と波箔を巻回したハ
ニカム構造体を巻芯として用いてもよく、その周辺に前
記平箔を巻回すると、より担体の製作が容易になる。こ
のとき巻芯の直径が大きいほど製作の容易さは増して行
くが、巻芯が大きくなるにつれて本発明の効果が薄らぐ
ので、巻芯の直径は最大で４０mm程度が妥当である。
取ることも可能だが、中心軸に平箔と波箔を巻回したハ
ニカム構造体を巻芯として用いてもよく、その周辺に前
記平箔を巻回すると、より担体の製作が容易になる。こ
のとき巻芯の直径が大きいほど製作の容易さは増して行
くが、巻芯が大きくなるにつれて本発明の効果が薄らぐ
ので、巻芯の直径は最大で４０mm程度が妥当である。
【００３３】突起付き平箔を巻回する場合と、突起付き
平箔と突起のない平箔を交互に巻回する場合の両方にお
いて、突起先端部と対向する平箔の当接部を接合する必
要がある。接合方法としては、ロウ付け、拡散接合等が
ある。拡散接合の場合には以下の利点がある。すなわ
ち、平箔を巻き回して円筒体を構成した後、巻き回しの
張力による突起先端と対向する平箔との間の押し付け力
が解除されないように保持したまま外筒に挿入した後真
空炉に装入し、高温高真空の中で拡散接合を行う。この
場合、接触部が面であれば接合が容易になり、より低い
温度と短時間で接合することができる。拡散接合で接合
されたメタル担体は、従来のろう付け法に比較して、ロ
ウ材が不要となることから、ロウ材の影響による材質劣
化のない低廉で高強度の担体を製造することができる。
しかもロウ材を用いないことにより、熱容量低減の面か
らも有利である。
平箔と突起のない平箔を交互に巻回する場合の両方にお
いて、突起先端部と対向する平箔の当接部を接合する必
要がある。接合方法としては、ロウ付け、拡散接合等が
ある。拡散接合の場合には以下の利点がある。すなわ
ち、平箔を巻き回して円筒体を構成した後、巻き回しの
張力による突起先端と対向する平箔との間の押し付け力
が解除されないように保持したまま外筒に挿入した後真
空炉に装入し、高温高真空の中で拡散接合を行う。この
場合、接触部が面であれば接合が容易になり、より低い
温度と短時間で接合することができる。拡散接合で接合
されたメタル担体は、従来のろう付け法に比較して、ロ
ウ材が不要となることから、ロウ材の影響による材質劣
化のない低廉で高強度の担体を製造することができる。
しかもロウ材を用いないことにより、熱容量低減の面か
らも有利である。
【００３４】
【実施例】 （１）本発明例１ 箔 材質：２０％Ｃｒ、５％Ａｌの耐熱性フェライト系ステンレス鋼 厚さ：３０ミクロン 幅 ：１２０mm この箔に対してポンチとダイスで図９に示す突起を以下
のように形成した。 突起高さｈ：０．９mm 突起先端幅ｄ：０．４mm 平箔長手方向の突起間隔ｃ：５mm 突起長さａ：２mm 平箔幅方向の突起間隔ｂ：８mm
のように形成した。 突起高さｈ：０．９mm 突起先端幅ｄ：０．４mm 平箔長手方向の突起間隔ｃ：５mm 突起長さａ：２mm 平箔幅方向の突起間隔ｂ：８mm
【００３５】なお、突起の形成については、図４のよう
に太さ１．４mm、長さ２mmの四角柱形のポンチを用いて
平箔に孔を打ち抜き、四辺のうち三辺ではダイスとの間
で剪断切断をして、排ガス流に平行の方向の一辺（箔の
幅方向で長辺にあたる）はダイスとポンチの間の隙間を
板厚より大きい４０ミクロン程にとって切断せずに折り
曲げて、この打ち抜いた部分を突起となした。突起の先
端３ａは平箔に平行になるように、ポンチとダイスの間
に挟んで再度折り曲げて平箔に平行な約０．４mm幅ｄの
平坦部を形成した。この平箔をバックテンション２kgf
のもと巻き回し、直径１００mmの円筒形とした。
に太さ１．４mm、長さ２mmの四角柱形のポンチを用いて
平箔に孔を打ち抜き、四辺のうち三辺ではダイスとの間
で剪断切断をして、排ガス流に平行の方向の一辺（箔の
幅方向で長辺にあたる）はダイスとポンチの間の隙間を
板厚より大きい４０ミクロン程にとって切断せずに折り
曲げて、この打ち抜いた部分を突起となした。突起の先
端３ａは平箔に平行になるように、ポンチとダイスの間
に挟んで再度折り曲げて平箔に平行な約０．４mm幅ｄの
平坦部を形成した。この平箔をバックテンション２kgf
のもと巻き回し、直径１００mmの円筒形とした。
【００３６】さらにこの円筒体を外筒に挿入し、真空熱
処理炉に入れて、１０-4torr、１２５０℃、９０分の条
件で真空熱処理することにより、突起の先端部と対向す
る平箔の当接面とを拡散接合して、メタル担体とした。
重量を測定したところ、４８２ｇであった。
処理炉に入れて、１０-4torr、１２５０℃、９０分の条
件で真空熱処理することにより、突起の先端部と対向す
る平箔の当接面とを拡散接合して、メタル担体とした。
重量を測定したところ、４８２ｇであった。
【００３７】 （２）本発明例２ 箔 材質：２０％Ｃｒ、５％Ａｌの耐熱性フェライト系ステンレス鋼 厚さ：３０ミクロン 幅 ：１２０mm この箔に対してポンチとダイスで図１１に示す突起を以
下のように形成した。 突起高さｈ：０．９mm 突起先端幅ｄ：０．４mm 平箔長手方向の突起間隔ｃ：５mm 突起長さ：９．２mm 突起の箔幅方向の正射影の幅ａ：８mm 突起と箔幅方向のなす角：３０ｄｅｇ 平箔幅方向の突起間隔ｂ：４mm
下のように形成した。 突起高さｈ：０．９mm 突起先端幅ｄ：０．４mm 平箔長手方向の突起間隔ｃ：５mm 突起長さ：９．２mm 突起の箔幅方向の正射影の幅ａ：８mm 突起と箔幅方向のなす角：３０ｄｅｇ 平箔幅方向の突起間隔ｂ：４mm
【００３８】なお、突起の形成については、図４のよう
に太さ１．４mm、長さ９．２mmの四角柱形のポンチを用
いて平箔に孔を打ち抜き、四辺のうち三辺ではダイスと
の間で剪断切断をして、排ガス流に平行の方向の一辺
（箔の幅方向で長辺にあたる）はダイスとポンチの間の
隙間を板厚より大きい４０ミクロン程にとって切断せず
に折り曲げて、この打ち抜いた部分を突起となした。突
起の先端は平箔に平行になるように、ポンチとダイスの
間に挟んで再度折り曲げて平箔に平行な約０．４mm幅ｄ
の平坦部を形成した。この平箔をバックテンション２kg
f のもと巻き回し、直径１００mmの円筒形とした。
に太さ１．４mm、長さ９．２mmの四角柱形のポンチを用
いて平箔に孔を打ち抜き、四辺のうち三辺ではダイスと
の間で剪断切断をして、排ガス流に平行の方向の一辺
（箔の幅方向で長辺にあたる）はダイスとポンチの間の
隙間を板厚より大きい４０ミクロン程にとって切断せず
に折り曲げて、この打ち抜いた部分を突起となした。突
起の先端は平箔に平行になるように、ポンチとダイスの
間に挟んで再度折り曲げて平箔に平行な約０．４mm幅ｄ
の平坦部を形成した。この平箔をバックテンション２kg
f のもと巻き回し、直径１００mmの円筒形とした。
【００３９】さらにこの円筒体を外筒に挿入し真空熱処
理炉に入れて、１０-4torr、１２５０℃、９０分の条件
で真空熱処理することにより、突起の先端部と対抗する
平箔の当接面とを拡散接合して、メタル担体とした。重
量を測定したところ４８２ｇであった。
理炉に入れて、１０-4torr、１２５０℃、９０分の条件
で真空熱処理することにより、突起の先端部と対抗する
平箔の当接面とを拡散接合して、メタル担体とした。重
量を測定したところ４８２ｇであった。
【００４０】 （３）本発明例３ 箔 材質：２０％Ｃｒ、５％Ａｌの耐熱性フェライト系ステンレス鋼 厚さ：３０ミクロン 幅 ：１２０mm この箔に対してポンチとダイスで図１２に示すように、
以下の形状を有する突起を隣り合う突起が表裏に突出す
るように千鳥状に形成した。 突起高さｈ：０．９mm 突起先端幅ｄ：０．４mm 平箔長手方向の突起間隔ｃ：５mm 突起長さａ：２mm 平箔幅方向の突起間隔ｂ：８mm
以下の形状を有する突起を隣り合う突起が表裏に突出す
るように千鳥状に形成した。 突起高さｈ：０．９mm 突起先端幅ｄ：０．４mm 平箔長手方向の突起間隔ｃ：５mm 突起長さａ：２mm 平箔幅方向の突起間隔ｂ：８mm
【００４１】なお、突起の形成については図４のように
太さ１．４mm、長さ２mmの四角柱形のポンチ６を用いて
平箔に孔を打ち抜き、四辺のうち三辺では、ダイス７と
の間で剪断加工をして、排ガス流に平行の方向の一辺
（箔の幅方向で長辺にあたる）はダイスとポンチとの間
の隙間を板厚より大きい４０ミクロン程にとって切断せ
ずに折り曲げて、この打ち抜いた部分を突起となした。
突起の先端は平箔に平行になるように、ポンチとダイス
の間に挟んで再度折り曲げて平箔に平行な約０．４mm幅
ｄの平坦部を形成した。この突起付き平箔と平箔を、平
箔にバックテンション２kgf をかけた状態で交互に巻き
回し直径１００mmの円筒体とした。
太さ１．４mm、長さ２mmの四角柱形のポンチ６を用いて
平箔に孔を打ち抜き、四辺のうち三辺では、ダイス７と
の間で剪断加工をして、排ガス流に平行の方向の一辺
（箔の幅方向で長辺にあたる）はダイスとポンチとの間
の隙間を板厚より大きい４０ミクロン程にとって切断せ
ずに折り曲げて、この打ち抜いた部分を突起となした。
突起の先端は平箔に平行になるように、ポンチとダイス
の間に挟んで再度折り曲げて平箔に平行な約０．４mm幅
ｄの平坦部を形成した。この突起付き平箔と平箔を、平
箔にバックテンション２kgf をかけた状態で交互に巻き
回し直径１００mmの円筒体とした。
【００４２】さらにこの円筒体を外筒に挿入し真空熱処
理炉に入れて、１０-4torr、１２５０℃、９０分の条件
で真空熱処理することにより、突起の先端部と対抗する
平箔の当接面とを拡散接合して、メタル担体３とした。
重量を測定したところ４８２ｇであった。
理炉に入れて、１０-4torr、１２５０℃、９０分の条件
で真空熱処理することにより、突起の先端部と対抗する
平箔の当接面とを拡散接合して、メタル担体３とした。
重量を測定したところ４８２ｇであった。
【００４３】 （４）本発明例４ 箔 材質：２０％Ｃｒ、５％Ａｌの耐熱性フェライト系ステンレス鋼 厚さ：３０ミクロン 幅 ：１２０mm この箔に対してポンチとダイスで図９に示す突起を以下
のように形成した。 突起高さｈ：０．９mm 突起先端幅ｄ：０．４mm 平箔長手方向の突起間隔ｃ：５mm 突起長さａ：２mm 平箔幅方向の突起間隔ｂ：８mm 排ガス入側にあたる端部は、端部より３mm中に入った所
に、突起を箔長手方向に３．３mm間隔に形成した。
のように形成した。 突起高さｈ：０．９mm 突起先端幅ｄ：０．４mm 平箔長手方向の突起間隔ｃ：５mm 突起長さａ：２mm 平箔幅方向の突起間隔ｂ：８mm 排ガス入側にあたる端部は、端部より３mm中に入った所
に、突起を箔長手方向に３．３mm間隔に形成した。
【００４４】なお、突起の形成については、図４のよう
に太さ１．４mm、長さ２mmの四角柱形のポンチ６を用い
て平箔に孔を打ち抜き、四辺のうち三辺では、ダイス７
との間で剪断加工をして、排ガス流に平行の方向の一辺
（箔の幅方向で長辺にあたる）はダイスとポンチとの間
の隙間を板厚より大きい４０ミクロン程にとって切断せ
ずに折り曲げて、この打ち抜いた部分を突起となした。
突起の先端は平箔に平行になるように、ポンチとダイス
の間に挟んで再度折り曲げて平箔に平行な約０．４mm幅
ｄの平坦部を形成した。この平箔をバックテンション２
kgf のもと巻き回し、直径１００mmの円筒形とした。
に太さ１．４mm、長さ２mmの四角柱形のポンチ６を用い
て平箔に孔を打ち抜き、四辺のうち三辺では、ダイス７
との間で剪断加工をして、排ガス流に平行の方向の一辺
（箔の幅方向で長辺にあたる）はダイスとポンチとの間
の隙間を板厚より大きい４０ミクロン程にとって切断せ
ずに折り曲げて、この打ち抜いた部分を突起となした。
突起の先端は平箔に平行になるように、ポンチとダイス
の間に挟んで再度折り曲げて平箔に平行な約０．４mm幅
ｄの平坦部を形成した。この平箔をバックテンション２
kgf のもと巻き回し、直径１００mmの円筒形とした。
【００４５】さらにこの円筒体を外筒に挿入し真空熱処
理炉に入れて、１０-4torr、１２５０℃、９０分の条件
で真空熱処理することにより、突起の先端部と対抗する
平箔の当接面とを拡散接合して、メタル担体とした。重
量を測定したところ４８４ｇであった。
理炉に入れて、１０-4torr、１２５０℃、９０分の条件
で真空熱処理することにより、突起の先端部と対抗する
平箔の当接面とを拡散接合して、メタル担体とした。重
量を測定したところ４８４ｇであった。
【００４６】 （５）本発明例５ 箔 材質：２０％Ｃｒ、５％Ａｌの耐熱性フェライト系ステンレス鋼 厚さ：３０ミクロン 幅 ：１２０mm この箔に対してポンチとダイスで図９に示す突起を以下
のように形成した。 突起高さｈ：０．９mm 突起先端幅ｄ：０．４mm 平箔長手方向の突起間隔ｃ：５mm 突起長さａ：２mm 平箔幅方向の突起間隔ｂ：８mm ただし、平箔の排ガス入側にあたる端部から１０mmの幅
には突起を設けずに、他の幅１１０mmの場所に、突起を
同じ間隔で打ち抜きにより形成した。
のように形成した。 突起高さｈ：０．９mm 突起先端幅ｄ：０．４mm 平箔長手方向の突起間隔ｃ：５mm 突起長さａ：２mm 平箔幅方向の突起間隔ｂ：８mm ただし、平箔の排ガス入側にあたる端部から１０mmの幅
には突起を設けずに、他の幅１１０mmの場所に、突起を
同じ間隔で打ち抜きにより形成した。
【００４７】なお、突起の形成については、図４のよう
に太さ１．４mm、長さ２mmの四角柱形のポンチ６を用い
て平箔に孔を打ち抜き、四辺のうち三辺では、ダイス７
との間で剪断加工をして、排ガス流に平行の方向の一辺
（箔の幅方向で長辺にあたる）はダイスとポンチとの間
の隙間を板厚より大きい４０ミクロン程にとって切断せ
ずに折り曲げて、この打ち抜いた部分を突起となした。
突起の先端は平箔に平行になるように、ポンチとダイス
の間に挟んで再度折り曲げて平箔に平行な約０．４mm幅
ｄ長の平坦部を形成した。
に太さ１．４mm、長さ２mmの四角柱形のポンチ６を用い
て平箔に孔を打ち抜き、四辺のうち三辺では、ダイス７
との間で剪断加工をして、排ガス流に平行の方向の一辺
（箔の幅方向で長辺にあたる）はダイスとポンチとの間
の隙間を板厚より大きい４０ミクロン程にとって切断せ
ずに折り曲げて、この打ち抜いた部分を突起となした。
突起の先端は平箔に平行になるように、ポンチとダイス
の間に挟んで再度折り曲げて平箔に平行な約０．４mm幅
ｄ長の平坦部を形成した。
【００４８】この平箔をバックテンション２kgf のも
と、別途作成した厚さ２０ミクロン、幅１０mmの波箔
（振幅約１mmで波長は２．５mm）を、端部だけ重ねて巻
き回し、直径１００mmの円筒形とした。隣接する箔の間
隙は、波箔に張力をかけながら巻き込んで幅方向全体に
渡って０．９mmになるように調整した。
と、別途作成した厚さ２０ミクロン、幅１０mmの波箔
（振幅約１mmで波長は２．５mm）を、端部だけ重ねて巻
き回し、直径１００mmの円筒形とした。隣接する箔の間
隙は、波箔に張力をかけながら巻き込んで幅方向全体に
渡って０．９mmになるように調整した。
【００４９】さらにこの円筒体を外筒に挿入し真空熱処
理炉に入れて、１０-4torr、１２５０℃、９０分の条件
で真空熱処理することにより、突起の先端部と対抗する
平箔の当接面とを拡散接合して、メタル担体とした。重
量を測定したところ４９０ｇであった。
理炉に入れて、１０-4torr、１２５０℃、９０分の条件
で真空熱処理することにより、突起の先端部と対抗する
平箔の当接面とを拡散接合して、メタル担体とした。重
量を測定したところ４９０ｇであった。
【００５０】 （６）従来例 箔 材質：２０％Ｃｒ、５％Ａｌの耐熱性フェライト系ステンレス鋼 厚さ：３０ミクロン 幅 ：１２０mm この箔を用いて、ピッチ２．５４mm、高さ１．２５mmの
波箔を形成した。この平箔と波箔をバックテンション２
kgf のもと交互に巻き回して直径１００mmのハニカム体
を形成した。さらにこのハニカム体を外筒に挿入し真空
熱処理炉に入れて、１０-4torr、１２５０℃、９０分の
条件で真空熱処理することにより、波箔と対抗する平箔
の当接面とを拡散接合して、メタル担体６とした。重量
を測定したところ、４７８ｇであった。
波箔を形成した。この平箔と波箔をバックテンション２
kgf のもと交互に巻き回して直径１００mmのハニカム体
を形成した。さらにこのハニカム体を外筒に挿入し真空
熱処理炉に入れて、１０-4torr、１２５０℃、９０分の
条件で真空熱処理することにより、波箔と対抗する平箔
の当接面とを拡散接合して、メタル担体６とした。重量
を測定したところ、４７８ｇであった。
【００５１】以上の各メタル担体に触媒を担持させない
ままでエンジンに装着し、エンジン停止状態からエンジ
ンを始動したときのメタル担体の温度上昇速度を比較し
た。メタル担体内の温度測定位置は、メタル担体後端か
ら１０mmの深さで、メタル担体の外周部とした。本発明
例１〜５と従来例の温度推移をそれぞれ図１２に示す。
なおエンジンは２０００cc４気筒のものを使用し、停止
状態から２０００rpm まで立ち上げたときに測定した。
本発明例１〜５と従来例はほぼ同じ重量であるにもかか
わらず本発明例が従来例より昇温速度が速い。これは本
発明例の熱伝達速度が従来例よりも優れていることを示
している。
ままでエンジンに装着し、エンジン停止状態からエンジ
ンを始動したときのメタル担体の温度上昇速度を比較し
た。メタル担体内の温度測定位置は、メタル担体後端か
ら１０mmの深さで、メタル担体の外周部とした。本発明
例１〜５と従来例の温度推移をそれぞれ図１２に示す。
なおエンジンは２０００cc４気筒のものを使用し、停止
状態から２０００rpm まで立ち上げたときに測定した。
本発明例１〜５と従来例はほぼ同じ重量であるにもかか
わらず本発明例が従来例より昇温速度が速い。これは本
発明例の熱伝達速度が従来例よりも優れていることを示
している。
【００５２】各メタル担体に触媒を担持させ、エンジン
に装着して触媒コンバーターにおけるＣＯガスの浄化状
況を、ライトオフタイム（５０％ＣＯ浄化に至るまでの
時間）で比較した。その比較例を表１に示す。なおエン
ジンは２０００cc４気筒のものを使用し、停止状態から
２０００rpm まで立ち上げたときに測定した。
に装着して触媒コンバーターにおけるＣＯガスの浄化状
況を、ライトオフタイム（５０％ＣＯ浄化に至るまでの
時間）で比較した。その比較例を表１に示す。なおエン
ジンは２０００cc４気筒のものを使用し、停止状態から
２０００rpm まで立ち上げたときに測定した。
【００５３】
【表１】
【００５４】表１から分かるように、本発明が従来例に
対してメタル担体内での化学反応速度が向上しているこ
とを示している。
対してメタル担体内での化学反応速度が向上しているこ
とを示している。
【００５５】また、図１５は前記６つの担体に同一のウ
ォッシュコート、同一の触媒金属を担持したときのバー
ジン状態でのエミッション評価結果である。エミッショ
ンはＬＡ＃４モードで走行したときの従来例のＨＣエミ
ッションを１００％とする基準化したＨＣ放出量で評価
した。図に見られるように、表１の結果とほぼ同様の結
果が得られており、本発明例が従来例に比較してメタル
担体内での触媒化学反応速度が向上していることを示し
ている。
ォッシュコート、同一の触媒金属を担持したときのバー
ジン状態でのエミッション評価結果である。エミッショ
ンはＬＡ＃４モードで走行したときの従来例のＨＣエミ
ッションを１００％とする基準化したＨＣ放出量で評価
した。図に見られるように、表１の結果とほぼ同様の結
果が得られており、本発明例が従来例に比較してメタル
担体内での触媒化学反応速度が向上していることを示し
ている。
【００５６】
【発明の効果】以上説明した通り、突起を有する平箔を
用いて構成したメタル担体により、排ガス浄化速度、熱
伝達速度が速く、軽量で熱容量が小さく、エンジン始動
時の温度上昇速度が極めて速い触媒コンバータが製造で
き、エンジン始動時の有害排気ガス排出が少なく、軽量
で安価な触媒コンバータを提供することが可能となっ
た。
用いて構成したメタル担体により、排ガス浄化速度、熱
伝達速度が速く、軽量で熱容量が小さく、エンジン始動
時の温度上昇速度が極めて速い触媒コンバータが製造で
き、エンジン始動時の有害排気ガス排出が少なく、軽量
で安価な触媒コンバータを提供することが可能となっ
た。
【図１】本発明の突起を有する平箔を巻き回してメタル
担体を形成する様子を示す斜視図である。
担体を形成する様子を示す斜視図である。
【図２】本発明の突起を有する平箔と平箔を交互に巻き
回してメタル担体を形成する様子を示す斜視図である。
回してメタル担体を形成する様子を示す斜視図である。
【図３】本発明の突起の一例を示す図である。
【図４】本発明の突起をダイスとポンチで形成する状況
を示す図である。
を示す図である。
【図５】従来の平箔と波箔とを交互に巻き回してハニカ
ム状のメタル担体を形成する様子を示す斜視図である。
ム状のメタル担体を形成する様子を示す斜視図である。
【図６】従来の方法で作成したメタル担体にウォッシュ
コートを塗布したときのセルの断面状況を示す図であ
る。
コートを塗布したときのセルの断面状況を示す図であ
る。
【図７】従来の方法で長方形セル形状を実現するときの
波箔、平箔の接触状況を示す図である。
波箔、平箔の接触状況を示す図である。
【図８】本発明の突起と孔を有する平箔の概略図であ
る。
る。
【図９】本発明の突起と孔を有する平箔の概略図であ
る。
る。
【図１０】本発明の突起と孔を有する平箔の概略図であ
る。
る。
【図１１】本発明の突起と孔を有する平箔の概略図であ
る。
る。
【図１２】本発明の平箔を用いて入側に波箔を併用した
担体の概略図である。
担体の概略図である。
【図１３】本発明の突起と孔を有する平箔の概略図であ
る。
る。
【図１４】エンジン始動時のメタル担体の温度上昇特性
を比較する図である。
を比較する図である。
【図１５】エミッション結果を比較する図である。
１ メタル担体 ２ 平箔 ３ 突起 ４ 孔 ５ 突起連結部 ６ ポンチ ７ ダイス ８ 平箔 ９ 波箔 １０ ガス通路 １１ ウォッシュコート ａ 突起長さ ｂ 箔幅方向突起間隔 ｃ 箔長手方向突起間隔 ｄ 突起先端幅 ｅ 孔直径 ｈ 突起高さ θ 突起長手方向と箔幅方向のなす角 α 平箔と波箔の接触角
Claims (13)
- 【請求項１】 多数の突起と孔を有する金属平箔を渦巻
状に巻いて円筒体とし、該渦巻状円筒体の隣接する箔の
間は、前記突起によって互いに連結されて間隙を有して
おり、その間隙を通じてガスが該円筒体を通過可能に構
成したことを特徴とする排ガス浄化用メタル担体。 - 【請求項２】 前記突起と孔は、金属平箔を打ち抜いて
孔とすると同時に、孔に相当する平箔の小片もしくはそ
の一部分を平箔から完全に切断せずに連結したまま変形
させて突起とすることを特徴とする請求項１に記載の排
ガス浄化用メタル担体。 - 【請求項３】 断面形状をＬ型とし、０．２〜２．０mm
の突起高さと、１．０〜３０mmの突起長さと、そして
０．３〜３mmの突起先端幅を有する突起を、平箔の幅方
向にそれぞれ突起長さの１／５以上の間隔をおいて配列
し、この突起列の間隔が突起高さの２倍以上２０倍以下
である平箔を用いることを特徴とする請求項１あるいは
２に記載の排ガス浄化用メタル担体。 - 【請求項４】 突起長手方向と平箔の幅方向のなす角度
が、０〜６０度であることを特徴とする請求項１乃至３
のいづれか１項に記載の排ガス浄化用メタル担体。 - 【請求項５】 突起長さをＬ、突起長手方向と平箔の幅
方向のなす角度をθとするとき、Ｌ×ｓｉｎθが５mm以
下であることを特徴とする請求項４に記載の排ガス浄化
用メタル担体。 - 【請求項６】 前記突起先端と対向する平箔との接触部
が拡散接合されることを特徴とする請求項１乃至５のい
づれかに記載の排ガス浄化用メタル担体。 - 【請求項７】 前記メタル担体の排ガス入り側端部から
１０mm以内では突起の箔長手方向の密度を他の部分より
も高くして隣接する箔との接合点密度をあげていること
を特徴とする請求項１乃至６のいづれか１項に記載の排
ガス浄化用メタル担体。 - 【請求項８】 前記メタル担体の排ガス入り側端部から
４０mm以下の平箔部分では、突起を設けずに、波箔を配
置して隣接平箔との間隙と接合強度を確保していること
を特徴とする請求項１乃至７のいづれか１項に記載の排
ガス浄化用メタル担体。 - 【請求項９】 メタル担体の中心軸に、直径４０mm以下
の平箔と波箔を巻回して構成したハニカム構造を巻芯と
して用い、前記突起付き平箔をその周囲に巻回すること
で構成することを特徴とする請求項１乃至８のいづれか
１項に記載の排ガス浄化用メタル担体。 - 【請求項１０】 多数の突起と孔を有する金属平箔を渦
巻状に巻いて円筒体とし、該渦巻状円筒体の隣接する箔
の間は、前記突起によって互いに連結されて間隙を有
し、その間隙を通じてガスが該円筒体を通過可能である
排ガス浄化用メタル担体の製造方法であって、前記突起
と孔は、金属平箔を打ち抜いて孔とすると同時に、孔に
相当する平箔の小片もしくはその一部分を平箔から完全
に切断せずに連結したまま変形させて突起とし、前記の
突起と孔を成形する工程で、隣接する箔との間に必要な
間隙を突起の箔表面からの高さで設定し、隣接する箔と
の接合に必要な接触面を突起先端部で設定するように形
成することを特徴とする排ガス浄化用メタル担体の製造
方法。 - 【請求項１１】 多数の突起と孔を有する金属平箔と、
突起のない金属平箔とを交互に巻回して円筒体とし、該
円筒体の隣接する箔の間は、前記突起によって互いに連
結されて間隙を有しており、その間隙を通じてガスが該
円筒体を通過可能に構成してなることを特徴とする排ガ
ス浄化用メタル担体。 - 【請求項１２】 前記突起と孔は、金属平箔を打ち抜い
て孔とすると同時に、孔に相当する平箔の小片もしくは
その一部分を平箔から完全には切断せずに連結したまま
変形させて突起とし、かつ隣り合う突起が金属平箔の表
と裏に互い違いに突出させてなることを特徴とする請求
項１１に記載の排ガス浄化用メタル担体。 - 【請求項１３】 多数の突起と孔を有する金属平箔と、
突起のない平坦な金属平箔を交互に巻回して円筒体と
し、該円筒体の隣接する箔の間は、前記突起によって互
いに連結されて間隙を有し、その間隙を通じてガスが該
円筒体を通過可能である排ガス浄化用メタル担体の製造
方法であって、前記突起と孔は、金属平箔を打ち抜いて
孔とすると同時に、孔に相当する平箔の小片もしくはそ
の一部分を平箔から完全には切断せずに連結したまま変
形させて突起とし、かつ隣り合う突起を金属平箔の表と
裏に互い違いに突出させ、前記の突起と孔を成形する工
程で、隣接する箔との間に必要な間隙を突起の箔表面か
らの高さで設定し、隣接する箔との接合に必要な接触面
を突起先端部で設定するように形成することを特徴とす
る排ガス浄化用メタル担体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03009298A JP4407978B2 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | 反応効率の良い排ガス浄化用メタル担体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03009298A JP4407978B2 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | 反応効率の良い排ガス浄化用メタル担体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11226358A true JPH11226358A (ja) | 1999-08-24 |
| JP4407978B2 JP4407978B2 (ja) | 2010-02-03 |
Family
ID=12294149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03009298A Expired - Lifetime JP4407978B2 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | 反応効率の良い排ガス浄化用メタル担体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4407978B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003048538A1 (fr) * | 2001-11-29 | 2003-06-12 | Toyo Kohan Co., Ltd. | Tole a ouvertures et a ailettes multiples, procede de fabrication de cette tole, element pour dispositif antipollution utilisant cette tole et procede de fabrication de cet element |
| JP2005342638A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Mitsubishi Motors Corp | 排ガス浄化触媒用担体 |
| WO2014076938A1 (ja) * | 2012-11-13 | 2014-05-22 | バブコック日立株式会社 | 排ガス浄化用触媒構造体 |
| JP2015120627A (ja) * | 2013-12-25 | 2015-07-02 | 日立エーアイシー株式会社 | 水素反応管 |
| WO2017022261A1 (ja) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | 株式会社クボタ | 排気浄化装置 |
| CN110260314A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-20 | 华帝股份有限公司 | 红外线金属蜂窝体及红外线燃烧器 |
| CN110302844A (zh) * | 2018-03-27 | 2019-10-08 | 日本碍子株式会社 | 蜂窝结构体 |
| CN113382802A (zh) * | 2019-02-05 | 2021-09-10 | 株式会社科特拉 | 排气净化用的金属基材和使用该金属基材的排气净化装置 |
-
1998
- 1998-02-12 JP JP03009298A patent/JP4407978B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003048538A1 (fr) * | 2001-11-29 | 2003-06-12 | Toyo Kohan Co., Ltd. | Tole a ouvertures et a ailettes multiples, procede de fabrication de cette tole, element pour dispositif antipollution utilisant cette tole et procede de fabrication de cet element |
| JP2005342638A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Mitsubishi Motors Corp | 排ガス浄化触媒用担体 |
| US9694318B2 (en) | 2012-11-13 | 2017-07-04 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Catalyst structure for exhaust gas cleaning |
| WO2014076938A1 (ja) * | 2012-11-13 | 2014-05-22 | バブコック日立株式会社 | 排ガス浄化用触媒構造体 |
| JP2014097438A (ja) * | 2012-11-13 | 2014-05-29 | Babcock-Hitachi Co Ltd | 排ガス浄化用触媒構造体 |
| US20150258494A1 (en) * | 2012-11-13 | 2015-09-17 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Catalyst structure for exhaust gas cleaning |
| JP2015120627A (ja) * | 2013-12-25 | 2015-07-02 | 日立エーアイシー株式会社 | 水素反応管 |
| WO2017022261A1 (ja) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | 株式会社クボタ | 排気浄化装置 |
| JP2017031931A (ja) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | 株式会社クボタ | 排気浄化装置 |
| US10287953B2 (en) | 2015-08-05 | 2019-05-14 | Kubota Corporation | Exhaust purifying apparatus |
| CN110302844A (zh) * | 2018-03-27 | 2019-10-08 | 日本碍子株式会社 | 蜂窝结构体 |
| CN110302844B (zh) * | 2018-03-27 | 2023-07-14 | 日本碍子株式会社 | 蜂窝结构体 |
| CN113382802A (zh) * | 2019-02-05 | 2021-09-10 | 株式会社科特拉 | 排气净化用的金属基材和使用该金属基材的排气净化装置 |
| CN110260314A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-20 | 华帝股份有限公司 | 红外线金属蜂窝体及红外线燃烧器 |
| CN110260314B (zh) * | 2019-06-20 | 2024-02-06 | 华帝股份有限公司 | 红外线金属蜂窝体及红外线燃烧器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4407978B2 (ja) | 2010-02-03 |
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