WO2006062021A1 - ハニカム金属担体及びその製造方法 - Google Patents

ハニカム金属担体及びその製造方法 Download PDF

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WO2006062021A1
WO2006062021A1 PCT/JP2005/022033 JP2005022033W WO2006062021A1 WO 2006062021 A1 WO2006062021 A1 WO 2006062021A1 JP 2005022033 W JP2005022033 W JP 2005022033W WO 2006062021 A1 WO2006062021 A1 WO 2006062021A1
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corrugated plate
carrier
corrugated
metal carrier
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Inventor
Takashi Tsuchiya
Toshiyuki Horimukai
Katsunori Okubo
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Honda Motor Co., Ltd.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807—Metal other than sintered metal
    • F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149—Honeycomb-like

Definitions

  • the present invention relates to a cylindrical honeycomb metal carrier that holds a catalyst used for purifying exhaust gas of an internal combustion engine, and a method for manufacturing the same.
  • a member is formed by corrugating one side except the central part of a metal strip-like flat plate, and leaving the other part flat.
  • the corrugated plate and the flat plate portion of another member are alternately overlapped, the central portion of the member is pressed, wound around the central portion to form a cylindrical honeycomb body, and the outer cylinder
  • a method of coating with a material is proposed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-1 1 6 7 5 8.
  • the honeycomb carrier manufacturing method will be described in detail with reference to FIGS. 14 to 14 C.
  • a base material 101 is formed.
  • the substrate 10 0 1 has a corrugated plate 10 3 on one side of the flat plate 10 2.
  • a plurality of base materials 10 1 are stacked.
  • the corrugated plate 103 is brought into contact with a portion of the flat plate 10 2 of another base material 10 1, and a predetermined number of base materials 1 0 1 are alternately stacked.
  • the central portion 1 0 4 of the base material 1 0 1 is pressed to form a flat portion 1 0 5, the flat portion 1 0 5 is sandwiched between stopper materials 1 0 6, and the flat portion 1 0 5 is centered. Roll to form 10 honeycomb bodies.
  • the above honeycomb body 10 7 is covered with the outer cylinder material 10 8, the spacer ring 1 0 9 is provided at both ends of the outer cylinder material 10 8, and a gap t is formed between the both ends of the honeycomb body 1 0 7.
  • Weld in a heated state By welding one side 1 1 2 of the stopper material 1 0 6 to the end 1 1 1 of the outer cylindrical material 1 0 8, the heat resistant structure 1 1 3 is completed.
  • the heat-resistant structure 1 1 3 shown in FIG. 14 C is formed without using a brazing material, thermal stress due to expansion or contraction does not occur.
  • the heat-resistant structure 1 1 3 has gaps t between both ends of the honeycomb body 1 0 7 and the stopper 1 0 9, and the heat-resistant structure 1 1 3 is used in automobiles and motorcycles.
  • the honeycomb body 10 07 may move and vibrate in the outer tubular member 10 8 due to vibration during traveling of the vehicle, and the honeycomb body 10 7 may break.
  • honeycomb metal carrier and a plurality of strip-like corrugated plate materials having corrugated portions are laminated, and the laminated corrugated plate materials are rolled from the central portion to the central portion.
  • a honeycomb carrier having a cylindrical portion to be formed; a cylindrical member that allows the honeycomb carrier to be fitted; and a honeycomb portion formed on the outer side in connection with the cylindrical portion, and externally connected to the honeycomb portion.
  • a honeycomb metal carrier is provided in which the winding ends of the plurality of corrugated plate materials formed in the direction are integrally fixed to the inner surface of the cylindrical member.
  • the honeycomb portion adjacent to the cylindrical portion is deformed to corrugate the plate material. Absorbs the elongation of As a result, most of the honeycomb portion is not deformed, and the honeycomb portion is prevented from being broken due to thermal expansion.
  • the winding ends of the plurality of corrugated plate materials are fixed to the inner surface of the cylindrical member, the movement of the honeycomb carrier can be prevented, and the honeycomb carrier can be prevented from being broken by vibration.
  • the cylindrical portion preferably has a cutout portion formed in at least one of both end portions thereof. Therefore, the honeycomb carrier is heated by the exhaust gas, and the waveform When the shaped plate material expands and stretches, the edges forming the notches move freely and absorb the elongation, so that deformation of the honeycomb portion due to thermal expansion is further prevented.
  • a method for manufacturing a honeycomb metal carrier wherein one side from the longitudinal center of the strip-shaped plate is a flat portion, and a corrugated portion is formed from the center to the other side.
  • a method of manufacturing a honeycomb metal carrier comprising: a step of fixing a honeycomb terminal end of the honeycomb carrier to an inner surface of the cylindrical member after fitting to the cylindrical member.
  • FIG. 1A and FIG. 1B are views showing a honeycomb metal carrier of the present invention
  • FIG. 1A is a plan view
  • FIG. 1B is a view seen from an arrow 1B in FIG. 1A
  • Figure 2 is a cross-sectional view along line 2-2 in Figure 1B.
  • Figure 3 is an enlarged view of the three parts in Figure 2.
  • FIG. 4 is a schematic view of an apparatus for forming a corrugated plate material used for the honeycomb metal carrier of the present invention
  • Fig. 5 is a perspective view of the corrugated plate material formed by the forming apparatus shown in Fig. 4, and Figs. 6A to 6C show a plurality of laminated corrugated plate materials wound around the center. A diagram showing the state,
  • FIG. 7 is a perspective view of a honeycomb carrier formed by winding a plurality of laminated corrugated plate materials, and a tubular member that allows fitting of the honeycomb carrier,
  • FIG. 8 is a diagram showing a honeycomb metal carrier according to another embodiment
  • FIG. 9 is a perspective view of a corrugated plate material used in another embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line 10-0-10 in FIG. Fig. 1 1 is a cross-sectional view along line 1 1 1 1 1 in Fig. 8,
  • Fig. 1 2 is a cross-sectional view along the line 1 2-1 2 in Fig. 8,
  • FIG. 13 is a diagram showing the state of the notch when the honeycomb carrier in another embodiment thermally expands.
  • FIGS. 14 to 14Ci are views showing a conventional honeycomb structure. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the honeycomb metal carrier 1 1 includes a honeycomb carrier 1 2, a tubular member 13 covering the honeycomb carrier 1 2, and a welded portion for fixing the honeycomb carrier 1 2 to the tubular member 1 3.
  • 1 4 and 1 5
  • the honeycomb carrier 1 2 has a cylindrical portion 17 formed at the center portion 16, and a honeycomb portion 1 8 is formed outwardly (in the directions of arrows a 1 and a 1) continuously to the cylindrical portion 17.
  • the winding ends 19 and 21 are formed on the outer side of 8 and the winding ends 19 and 21 are formed integrally with the inner surface 22 of the cylindrical member 13 (see also Fig. 7). , 1 and 5 are fixed.
  • Reference numeral 23 is a corrugated plate material
  • 24 is a corrugated portion of a corrugated plate material 23 (see Fig. 5)
  • 25 is a central portion of the corrugated plate material 23
  • W is a honeycomb metal carrier 1 The width is 1.
  • the cylindrical member 13 is a metal cylinder.
  • the weld 14 is provided at a distance of about LZ 3 from one end 26 of the cylindrical member 13.
  • the welding method is arbitrary.
  • the welded portion 15 is provided at a position about a distance LZ3 from the other end 27 of the cylindrical member 13.
  • the welding method is arbitrary.
  • the position where the weld 15 is applied is not limited to the distance LZ3.
  • the distance between the welded portion 14 and the welded portion 15 need not be equal pitch.
  • the length of the cylindrical member 13 is L, but it is also possible to divide the length.
  • the length is LZ 3, and welding is performed using three cylindrical members of LZ 3 length.
  • the welded portion 14 is composed of the inner surface 2 2 of the tubular member 1 3 and the honeycomb carrier 1
  • the weld zone 1 4 consists of 4 corrugated plate materials 2 3 winding end 1
  • the weld 15 shown in FIG. 1B is the same as the weld 14 and its description is omitted.
  • honeycomb carrier 1 2 is fixed to the tubular member 1 3 at two locations of the welded portions 14 and 15 has been described, but it is also possible to fix at three locations.
  • the number of turns of the cylindrical portion 17 is arbitrary, but it is wound at least 1.5 times or more so as to form a cylinder.
  • the cylindrical portion 17 is formed by winding the corrugated plate material 23 around the central portion 16 of the honeycomb carrier 12, and the cylindrical portion 17 is connected to the cylindrical portion 17.
  • the honeycomb portion 1 8 is formed on the outer side, the winding end points 1 9 and 2 1 are formed on the outer side of the honeycomb portion 1 8, and the winding end points 1 9 and 2 1 are connected to the inner surface 2 2 of the cylindrical member 1 3.
  • the honeycomb carrier 1 2 expands due to the heat of the exhaust gas of the automobile or motorcycle, that is, when the corrugated plate material 2 3 expands due to heat
  • the cylindrical portion 1 of the center portion 1 6 7 rotates in the winding direction, and along with this rotation, the honeycomb portion 18 adjacent to the cylindrical portion 17 is deformed to absorb the elongation of the corrugated plate material 23.
  • most of the honeycomb portion 18 is not deformed, and breakage of the honeycomb portion 18 due to thermal expansion can be prevented.
  • winding ends 19 and 21 which are both ends of the corrugated plate material 23 are fixed to the cylindrical member 13. Therefore, the movement of the honeycomb carrier 12 can be prevented, and the breakage of the honeycomb carrier 12 due to vibration can be prevented.
  • the corrugated plate material 23 located at the central portion 16 can be brought into close contact with each other. Peeling between the shaped plate materials 2 and 3 is prevented. Therefore, in the honeycomb carrier 1 2 The strength of the heart 16 can be increased.
  • FIG. 4 shows a forming apparatus used in the method for manufacturing a honeycomb metal carrier of this example.
  • the forming device 4 1 is for forming a corrugated plate material 2 3, a material supply device 4 2, a forming machine 4 3 disposed downstream of the material supply device 4 2, A cutting machine 4 4 disposed on the downstream side of the molding machine 43 and an unloading device 4 5 disposed on the downstream side of the cutting machine 44 are provided.
  • the steel plate 47 wound around the material supply device 42 is passed between the forming ports 51, 52 of the forming machine 43, and the forming rolls 51, 52 are rotated to rotate the corrugated portion. 2 4 is molded.
  • the steel plate 47 on which the corrugated portion 24 is formed is cut into a desired length by the cutting machine 44, and the corrugated plate material 23 is completed.
  • the corrugated plate material 23 is lifted by the unloading device 45 and stacked in the transport box 55. At this time, the corrugated parts 24 are laminated so that they do not overlap each other.
  • the molding start position is controlled by the molding machine 43 so that the corrugated parts 24 do not overlap each other.
  • the corrugated plate material 23 shown in FIG. 4 is schematically shown, and does not accurately indicate the number of peaks and valleys of the corrugated portion 24.
  • FIG. 5 shows a corrugated plate material 23 used in the method for manufacturing a honeycomb metal carrier.
  • the corrugated plate material 2 3 has a flat portion 6 4 from one side 6 3 to the central portion 2 5 of the belt-like plate 61, and forms one winding end 19 in the flat portion 64, On the side 6 5, the corrugated portion 24 is formed, and a flat portion of a desired length L e is formed continuously with the corrugated portion 24, and the flat portion of this length Le is the other winding end 2 1 It is said.
  • the corrugated portion 24 may be formed on the entire other side 65.
  • the winding end 19 is the end of one side 6 3 of the corrugated plate material 2 3.
  • the winding end 21 is the end of the other side 65 of the corrugated plate material 23.
  • FIG. 6A four corrugated plate materials 2 3 are taken out and set on the gripping member 6 7 of the winding device 6 6. At that time, the corrugated plate material 2 3 is alternately overlapped so that the corrugated portion 24 of the corrugated plate material 2 3 and the flat portion 6 4 of another corrugated plate material 2 3 overlap. Thereafter, the central portion 25 is pressed by the gripping member 67 as shown by the arrow a3.
  • the gripping member 6 7 is rotated around the center axis 6 8 as indicated by arrows a 4 and a 4.
  • the central portion 25 is wound around the central axis 68 in the direction of arrow a4 to form a cylindrical portion 17 (see FIG. 1). Continue to roll the corrugated plate material 2 3.
  • the honeycomb portion 18 is formed by winding the corrugated plate material 23, and the honeycomb carrier 12 is formed by finishing the winding.
  • the tubular member 1 3 containing the honeycomb carrier 1 2 is tilted sideways, and the tubular member 1 3 is rotated and welded to two locations indicated by the two-dot chain line of the tubular member 1 3 (welded portion 1 4 , 15 5), the tubular member 13 and the winding ends 19 and 21 of the honeycomb carrier 12 are welded at two points indicated by two-dot chain lines.
  • the honeycomb metal carrier 1 1 shown in FIG. 1 is completed.
  • the flat part 6 4 (having the winding end 19), the corrugated part 2 4, the part that remains flat for the length e
  • Corrugated plate material 2 3 Roll the central part 2 5 to form the cylindrical part 1 7
  • the honeycomb carrier 12 is formed, and then the double cam carrier 12 is fixed to the cylindrical member 13, so that the honeycomb carrier 1 2 is attached to the cylindrical member 13.
  • the winding ends 1 9 and 2 1 can be easily fixed, and as a result, it does not take time to increase the strength of the honeycomb carrier 1 2 against changes in temperature and vibration.
  • honeycomb metal carrier 1 1 A the same components as those in the honeycomb metal carrier 1 1 of the embodiment shown in FIGS. Is omitted.
  • the cylindrical portion 1 7 A has notches 7 7 formed from both ends 7 1 and 7 1 toward the width center 7 3, respectively. 2 and 7 2. In other words, the ends 7 1 and 7 1 of the central portion 25 are not wound. As a result, the cylindrical portion 17 A has fewer turns on both ends 71 and 71 relative to the width center 73.
  • the corrugated plate material 2 3 A is V-shaped from the ends 7 1 and 7 1 parallel to the longitudinal direction of the corrugated plate material 2 3 A (in the direction of arrow a 6) toward the width center 7 3 respectively.
  • the notches 7 4, 7 4 formed in the number of creases on both ends 7 1, 7 1 side was reduced.
  • the notches 7 4 and 7 4 are not limited to a V shape, and may be a U shape or an arc shape.
  • Each notch 74 has a depth W / 3 and a notch angle 0.
  • the portion closer to the width center 7 3 of each notch portion 74 is an arc portion 7 4 a having a radius r, but the arc portion 7 4 a is not necessarily required.
  • Reference numerals 7 5, 7 5, 7 6, and 7 6 are edges that form the notches 7 4.
  • each notch 74 is set to W / 3 as described above, but the depth is not limited to W / 3. It is also possible to set the depth to WZ 4 or WZ 5.
  • notch portions 74, 74 are formed on both side portions of the central portion 25 of the corrugated plate material 23 A, but different shapes may be used.
  • the shape of one notch portion 74 may be U-shaped, and the arc portion 7 4 a may be formed only in one notch portion 7 4.
  • the notch 7 2 shown in FIG. 8 and the notch 7 4 shown in FIG. 9 are the same, but the notch 7 2 shown in FIG.
  • the notch 7 4 shown in FIG. 9 was formed on 7 B, and the cutout 74 shown in FIG. 9 was formed on the corrugated plate material 2 3 A.
  • cutout portions 7 4 and 74 are formed at two locations on both sides with the width center 73 as a boundary, only one location may be formed.
  • corrugated plate material 2 3 A cutout 7 4 is formed only on one end 7 1 side of A and rolled up to complete the wound honeycomb carrier 1 2 A cutout 7 2 (see Fig. 8) Is placed on the exhaust gas inflow side, and a part with no notch is placed on the outflow side.
  • the cylindrical portion 17 A of the honeycomb metal carrier 1 1 A has the notch 7 2 as described above, and forms the notch 7 2. Edges 7 5 and 7 5 are separated.
  • the cylindrical part 1 7 A of the honeycomb metal carrier 1 1 A is wound around the width center 7 3 of the corrugated plate material 2 3 A shown in Fig. 9 Reformed.
  • the cylindrical portion 1 7 A of the honeycomb metal carrier 1 1 A has the cutout portion 7 2 as described above, and forms the cutout portion 7 2. Edges 7 6 and 7 6 are separated.
  • the honeycomb carrier 1 2 A is heated by the exhaust gas of the automobile or the motorcycle, and the corrugated plate material 2 3 A expands and extends. Then, the edges 7 5 and 7 5 forming the notch 7 2 move by a distance to absorb the elongation. Therefore, deformation of the honeycomb portion 1 8 due to thermal expansion can be further prevented.
  • edges 7 6 and 7 6 of the notch 7 2 shown in Fig. 12 move almost the distance to absorb the elongation. Therefore, deformation of the honeycomb portion 18 due to thermal expansion can be further prevented.
  • the corrugated plate material 2 3 A shown in Fig. 9 is notched on both sides.
  • the cutout portion 7 4 may be formed only on one side.
  • the notch 7 2 of the honeycomb carrier 1 2 A is arranged on the exhaust gas inflow side, and the part without the notch is arranged on the outflow side, so that the temperature increases on the inflow side and the center side. It is possible to absorb the elongation due to the thermal expansion, and to prevent breakage of the honeycomb portion 18 on the inflow side due to the thermal expansion.
  • honeycomb metal carrier and the manufacturing method thereof according to the present invention are applied to the honeycomb structure that holds the catalyst in the embodiments, but can also be applied to a honeycomb structure that is used for purposes other than holding the catalyst.
  • honeycomb metal carrier and the manufacturing method thereof according to the present invention are suitable for a honeycomb structure that holds a catalyst used for purification of exhaust gas.

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Description

明 細 書
/、二カム金属担体及びその製造方法 技術分野
本発明は、 内燃機関の排気ガスの浄化に用いられる触媒を保持する筒状のハ 二カム金属担体及びその製造方法に関する。 背景技術
筒状のハニカム担体を製造する方法として、 まず、 金属製の帯状の平板の中 央部分を除く片側の部分に波形を施し、 他の部分を平板のままとした部材を形成 し、 この部材の波板と、 別の部材の平板の部分とを交互に重ね合わせ、 部材の中 央部分を押圧して、 該中央部分を中心にして巻き回して円筒状のハニカム体を形 成して外筒材で被覆する方法が、 例えば、 特開平 7— 1 1 6 7 5 8号において提 案されている。 このハニカム担体の製造方法について、 図 1 4 ~図1 4 Cに基 づいて詳細に説明する。
図 1 4 〜図1 4 Cに示された従来の耐熱構造体の製造方法は、 まず、 基材 1 0 1を成形する。 基材 1 0 1は、 平板 1 0 2の片面に波板 1 0 3を有する。
その次に、 基材 1 0 1を複数重ねる。 その際、 波板 1 0 3と別の基材 1 0 1 の平板 1 0 2の部分とを当接させ、交互に所定枚数の基材 1 0 1を重ね合わせる。
引き続き、 基材 1 0 1の中央部分 1 0 4を押圧して扁平部 1 0 5を形成し、 該扁平部 1 0 5をストッパ材 1 0 6で挟み、 該扁平部 1 0 5を中心に巻いてハニ カム体 1 0つを形成する。
上記ハニカム体 1 0 7を外筒材 1 0 8で被覆し、 外筒材 1 0 8の両端側にス 卜ツバリング 1 0 9を、 ハニカム体 1 0 7の両端との間に隙間 tを開けた状態で 溶接する。 外筒材 1 0 8の端 1 1 1にストッパ材 1 0 6の一方の辺 1 1 2を溶接 することで、 耐熱構造体 1 1 3が完成する。
このように、 図 1 4 Cに示した耐熱構造体 1 1 3は、 ろう材を使用すること なく形成されているため、 膨脹又は収縮による熱応力が発生しない。 しかし、 上記耐熱構造体 1 1 3は、 ハニカム体 1 0 7の両端とストツパリン グ 1 0 9との間にはそれぞれ隙間 tがあり、 自動車や自動二輪車に上記耐熱構造 体 1 1 3を採用した場合、 例えば、 車両の走行時の振動でハニカム体 1 0 7が外 筒材 1 0 8内で動いて振動し、 ハニカム体 1 0 7が破断するおそれがある。
さらに、 上記耐熱構造体 1 1 3では、 外筒材 1 0 8の端1 1 1にストッパ材 1 0 6の一方の辺 1 1 2を溶接する必要があり、 ス卜ッパ材 1 0 6が排気ガスの 流れを妨げる。 特に、 一方の辺 1 1 2は端 1 1 1を封じるため、 ハニカム体 1 0 7内を流れる排気ガスと干渉し、 排気ガスの流れの抵抗となる。
そこで、 熱膨張によるハニカム部の破断を防止し、 振動によるハニカム担体 の破断を防止し、 ハニカム担体の強度を高めるのに手間がかからない技術が望ま れる。 発明の開示
本発明においては、 ハニカム金属担体であって、 波形状部を有する帯状の波 形状付板素材を複数積層し、 積層された波形状付板素材をその中央部から卷いて いくことで中心部に形成される円筒部を有するハニカム担体と、 該ハニカム担体 の嵌合を許容する筒部材と、 からなリ、 前記円筒部に連ねて外方にハニカム部が 形成され、 該ハニカム部に連ねて外方に形成された前記複数の波形状付板素材の 各巻き終端が前記筒部材の内面に一体的に固定されていることを特徴とするハニ 力ム金属担体が提供される。
このように、 本発明のハニカム金属担体にあっては、 自動車又は自動二輪車 の排気ガスの熱によってハニカム担体が膨脹すると、 円筒部に隣接しているハニ カム部が変形して波形状付板素材の伸びを吸収する。 その結果、 殆どのハニカム 部は変形せず、 熱膨張によるハニカム部の破断を防止する。
さらに、 複数の波形状付板素材の各巻き終端が筒部材の内面に固定されてい るため、 ハニカム担体の動きを防止することができ、 振動によるハニカム担体の 破断を防止することができる。
前記円筒部は、 好ましくは、 その両端部の少なくとも一方に形成された切り 欠き部を有している。 従って、 排気ガスによってハニカム担体が加熱され、 波形 状付板素材が膨脹して伸びると、 切り欠き部を形成しているエッジが自由に移動 して伸びを吸収するため、 熱膨張によるハニカム部の変形がより防止される。
さらに、 本発明においては、 ハニカム金属担体の製造方法であって、 帯状の 板の長手方向中央部から一方側を平らな部位とし、 該中央部から他方側に波形状 部を形成した波形状付板素材を複数成形するステップと、 前記波形状付板素材の 波形状部に別の波形状付板素材の平らな部位が重なるように交互に積層するステ ップと、 積層された前記複数の波形状付板素材の中央部を中心軸にして巻くこと で円筒部を形成するステップと、 前記複数の波形状付板素材をさらに卷いていく ことでハニカム担体を形成するステップと、 前記ハニカム担体を筒部材に嵌めた 後に、 該筒部材の内面に前記ハニカム担体の卷き終端を固定するステップと、 か らなるハニカム金属担体の製造方法が提供される。
このように、 複数の波形状付板素材の各巻き終端は円筒部にされるため、 温 度の変化や振動に対するハニカム担体の強度を高めるのに手間がかからない。 図面の簡単な説明
図 1 A及び図 1 Bは、 本発明のハニカム金属担体を示した図であり、 図 1 A は平面図であり、 図 1 Bは図 1 Aの矢印 1 Bから見た図、
図 2は、 図 1 Bの 2— 2線に沿った断面図、
図 3は、 図 2の 3部分を拡大して示した図、
図 4は、 本発明のハニカム金属担体に用いられる波形状付板素材を成形する 装置の概略図、
図 5は、 図 4に示した成形装置で成形された波形状付板素材の斜視図、 図 6 A〜図 6 Cは、 積層された複数の波形状付板素材を中央部において巻い ていく状態を示した図、
図 7は、 積層された複数の波形状付板素材を巻くことで形成されたハニカム 担体と、 該ハニカム担体の嵌合を許容する筒部材の斜視図、
図 8は、 別の実施例に係るハニカム金属担体を示した図、
図 9は、 別の実施例に用いられる波形状付板素材の斜視図、
図 1 0は、 図 8の 1 0—1 0線に沿った断面図、 図 1 1は、 図 8の 1 1一 1 1線に沿った断面図、
図 1 2は、 図 8の 1 2— 1 2線に沿った断面図、
図 13は、 別の実施例におけるハニカム担体が熱膨張したときの切り欠き部 の状態を示した図、
図 1 4 〜図1 4Ciは、 従来におけるハニカム構造体を示した図である。 発明を実施するための最良の形態
図 1 Aおよび図 1 Bに示されたハニカム金属担体 1 1は、 ハニカム担体 1 2 と、 該ハニカム担体 1 2を覆う筒部材 13と、 筒部材 1 3にハニカム担体 1 2を 固定する溶接部 1 4， 1 5とからなる。
ハニカム担体 1 2は、 中心部 1 6に円筒部 1 7を形成し、 円筒部 1 7に連ね て外方 （矢印 a 1 , a 1の方向） にハニカム部 1 8を形成し、 ハニカム部 1 8に 連ねて外方に巻き終端 1 9, 21 (図 7も参照） を形成し、 巻き終端 1 9, 21 を筒部材 1 3の内面 22 (図 7も参照） に一体的に溶接部 14， 1 5で固定した 構造をしている。
参照番号 23は波形状付板素材、 24は波形状付板素材 23 (図 5参照） の 波形状部であり、 25は波形状付板素材 23の中央部であり、 Wはハニカム金属 担体 1 1の幅である。
筒部材 1 3は金属製の円筒である。 筒部材 1 3の長さは L (L=W) に設定 されている。
溶接部 14は、 筒部材 1 3の一方の端 26から距離 LZ 3程度の位置に施さ れている。 溶接方法は任意である。
溶接部 1 5は、 筒部材 1 3の他方の端 27から距離 LZ3程度の位置に施さ れている。 溶接方法は任意である。
溶接部 1 5の施行位置は、 距離 LZ3に限定しない。 例えば、 中央 （距離し ノ 2) の位置に溶接部 1 5を一箇所だけ施すことも可能であり、 距離 LZ4や L ノ 5の位置に一箇所だけ施すことも可能である。 さらに、 溶接部 14と溶接部 1 5との間の距離を等ピッチにする必要もない。
筒部材 1 3の長さは Lであるが、長さを分割することも可能である。例えば、 長さを L Z 3とし、 L Z 3の長さの筒部材を 3個用いて溶接する。
図 2に示すように、 溶接部 1 4は、 筒部材 1 3の内面 2 2とハニカム担体 1
2の巻き終端 1 9 , 2 1とを全周溶接した部位である。 ハニカム担体 1 2の全周 は筒部材 1 3に固定される。
図 3に示すように、 溶接部 1 4は、 4枚の波形状付板素材 2 3の巻き終端 1
9を筒部材 1 3の内面 2 2に固定するとともに、 巻き終端 1 9と向かい合う位置 に形成されている巻き終端 2 1 (図 2参照） は、 巻き終端 1 9と同様に筒部材 1
3の内面 2 2に固定される。
図 1 Bに示された溶接部 1 5は、 溶接部 1 4と同様であり、 その説明を省略 する。
本実施例では、 溶接部 1 4， 1 5の 2箇所で筒部材 1 3にハニカム担体 1 2 を固定した例について説明しているが、 3箇所で固定することも可能である。
円筒部 1 7の巻き数は、 任意であるが、 筒となるように少なくとも 1 . 5回 以上巻く。
このように、 本発明のハニカム金属担体 1 1では、 ハニカム担体 1 2の中心 部 1 6に波形状付板素材 2 3を巻くことで円筒部 1 7を形成し、 この円筒部 1 7 に連ねて外方にハニカム部 1 8を形成し、 ハニカム部 1 8に連ねて外方に巻き終 端 1 9， 2 1を形成し、 巻き終端 1 9， 2 1を筒部材 1 3の内面 2 2に一体的に 固定したので、 自動車又は自動二輪車の排気ガスの熱によってハニカム担体 1 2 が膨脹すると、 つまり、 熱で波形状付板素材 2 3が膨脹すると、 中心部 1 6の円 筒部 1 7が巻き方向に回動し、 この回動に伴い、 円筒部 1 7に隣接したハニカム 部 1 8が変形して波形状付板素材 2 3の伸びを吸収する。 その結果、 殆どのハニ カム部 1 8は変形せず、 熱膨張によるハニカム部 1 8の破断を防止することがで きる。 さらに、 筒部材 1 3に波形状付板素材 2 3の両端である巻き終端 1 9， 2 1は固定される。 従って、 ハニカム担体 1 2の動きを防止することができるとと もに、 振動によるハニカム担体 1 2の破断が防止される。
さらにまた、ハニカム担体 1 2の中心部 1 6に円筒部 1 7を形成することで、 中心部 1 6に位置する波形状付板素材 2 3同士を一体的に密着させることがで き、 波形状付板素材 2 3間の剥離は防止される。 従って、 ハニカム担体 1 2の中 心部 1 6の強度を高めることができる。
次に、 前記ハニカム金属担体 1 1の製造装置および製造方法の本実施例につ いて、 図 4〜図 7に基づいて説明する。
図 4は、 本実施例のハニカム金属担体の製造方法に用いられる成形装置を示 している。
図 4を参照するに、成形装置 4 1は、波形状付板素材 2 3を成形するもので、 素材供給装置 4 2と、 素材供給装置 4 2の下流側に配置した成形機 4 3と、 成形 機 4 3の下流側に配置した切断機 4 4と、 切断機 4 4の下流側に配置した搬出装 置 4 5とを備えている。
次に、 成形要領について簡単に説明する。
先ず、 素材供給装置 4 2に巻回されている鋼板 4 7は成形機 4 3の成形口一 ル 5 1 , 5 2間に通り、 成形ロール 5 1 , 5 2が回転することで波形状部 2 4が 成形される。
次に、 波形状部 2 4が形成された鋼板 4 7は切断機 4 4で所望の長さに切断 され、 波形状付板素材 2 3が完成する。
最後に、 波形状付板素材 2 3は搬出装置 4 5で吊り上げられて輸送箱 5 5内 に積層される。 その際、 波形状部 2 4同士が重ならないように積層される。
波形状部 2 4同士が重ならないように、 例えば、 成形機 4 3で成形開始位置 を制御する。 成形ロール 5 1を矢印 f 1のように上下動させ、 波形状部 2 4を成 形しないで送り出す長さを変える。
図 4に示された波形状付板素材 2 3は、 模式的に示したものであり、 波形状 部 2 4の山及び谷の数を正確に示したものではない。
図 5は、 ハニカム金属担体の製造方法に用いられる波形状付板素材 2 3を示 している。
波形状付板素材 2 3は、 帯状の板 6 1の中央部 2 5から一方側 6 3を平らな 部位 6 4とし、 この平らな部位 6 4に一方の巻き終端 1 9を形成し、 他方側 6 5 に波形状部 2 4を成形するとともに、 波形状部 2 4に連ねて所望の長さ L eだけ 平らな部位とし、 この長さ L eの平らな部位を他方の巻き終端 2 1としている。
なお、 本発明においては、 この長さ L eの平らな部位はなくてもよく、 前記 他方側 6 5全体に波形状部 2 4を形成するようにしてもよい。
W b (W b =W (図 1参照）） は波形状付板素材 2 3の幅を示している。 巻 き終端 1 9は波形状付板素材 2 3の一方側 6 3の端である。 巻き終端 2 1は波形 状付板素材 2 3の他方側 6 5の端である。
次に、 このような波形状付板素材 2 3を 4枚取出し、 図 6 A ~図 6 Cに示す ように巻き始める。
図 6 Aにおいて、 波形状付板素材 2 3を 4枚取出し、 巻き装置 6 6の把持部 材 6 7にセットする。 その際、 波形状付板素材 2 3の波形状部 2 4に別の波形状 付板素材 2 3の平らな部位 6 4が重なるように交互に重ねる。 その後、 把持部材 6 7で中央部 2 5を矢印 a 3のように押える。
図 6 Bに示すように、 中央部 2 5を押えた後、 中心軸 6 8を中心として把持 部材 6 7を矢印 a 4， a 4のように回転させる。
図 6 Cに示すように、 中心軸 6 8を中心として中央部 2 5を矢印 a 4の方向 に巻き、 円筒部 1 7 (図 1参照） を形成する。 引き続き、 波形状付板素材 2 3を 巻き続ける。
図 7に示すように、 さらに、 波形状付板素材 2 3を巻くことでハニカム部 1 8が形成され、 巻き終えることでハニカム担体 1 2が形成される。
最後に、 ハニカム担体 1 2を筒部材 1 3内に矢印 a 5のように嵌めた後、 筒 部材 1 3の内面 2 2にハニカム担体 1 2の巻き終端 1 9， 2 1を固定する。
具体的には、 ハニカム担体 1 2を入れた筒部材 1 3を横に倒して、 筒部材 1 3を回転させながら、 筒部材 1 3の二点鎖線で示す 2箇所に溶接 （溶接部 1 4 , 1 5 ) を施すことで、 筒部材 1 3とハニカム担体 1 2の巻き終端 1 9， 2 1とを 二点鎖線で示す 2箇所で溶接する。 その結果、 図 1に示すハニカム金属担体 1 1 が完成する。
このように、 ハニカム金属担体 1 1の製造方法では、 平らな部位 6 4 (巻き 終端 1 9を有する。） と、 波形状部 2 4と、 長さし eだけ平らなままとした部位 と、 巻き終端 2 1と、 からなる波形状付板素材 2 3を成形し、 波形状部 2 4に平 らな部位 6 4が重なるように波形状付板素材 2 3を交互に積層した後、 該波形状 付板素材 2 3の中央部 2 5を巻いて円筒部 1 7を形成し、 さらに巻くことでハニ カム部 1 8を形成し、 巻き終えることでハニカム担体 1 2を形成し、 その後、 ハ 二カム担体 1 2を筒部材 1 3に固定するようにしたので、 筒部材 1 3にハニカム 担体 1 2の巻き終端 1 9， 2 1を容易に固定することができ、 結果的に、 温度の 変化や振動に対するハニカム担体 1 2の強度を高めるのに手間がかからない。
次に、 ハニカム金属担体の別の実施例について、 図 8〜図 1 3に基づいて説 明する。 この別の実施例に係るハニカム金属担体 1 1 Aを説明するにあたり、 図 1〜図 7に示した実施例のハニカム金属担体 1 1と同様の構成については、 同一 符号を付して、 その説明を省略する。
図 8に示されている別実施例のハニカム金属担体 1 1 Aにおいては、 円筒部 1 7 Aは、 その両端 7 1， 7 1からそれぞれ幅中央 7 3に向けて形成された切り 欠き部 7 2， 7 2を有していることを特徴とする。 つまり、 中央部 2 5の両端 7 1， 7 1側を巻いていない。 その結果、 円筒部 1 7 Aは、 幅中央 7 3に対して両 端 7 1， 7 1側の巻き数が少なくなる。
次に、 上記円筒部 1 7 Aを得るために用いられる波形状付板素材 2 3 Aにつ いて、 図 9を参照して説明する。
波形状付板素材 2 3 Aは、 波形状付板素材 2 3 Aの長手方向 （矢印 a 6の方 向） に平行な端 7 1 , 7 1からそれぞれ幅中央 7 3に向けて V字状に形成された 切り欠き部 7 4 , 7 4を有することで、両端 7 1 ， 7 1側の卷き数を少なくした。
Cは長手方向の全長に対する中心を示す。 該切リ欠き部 7 4， 7 4は、 V字状に 限らず、 U字状又は円弧状であってもよい。
各切り欠き部 7 4は、 深さを W/ 3、 切り欠き角度を 0に設定されている。 各切り欠き部 7 4の幅中央 7 3寄りの部分は、 半径 rの円弧部 7 4 aとなってい る例を示しているが、 必ずしも該円弧部 7 4 aは必要としない。 参照番号 7 5， 7 5 , 7 6， 7 6は切り欠き部 7 4を形成するエッジである。
図示の例では、 前述したように各切リ欠き部 7 4の深さを W/ 3に設定した 例を示しているが、 深さは W/ 3に限定されない。 深さを WZ 4や WZ 5に設定 することも可能である。
本実施例では、 波形状付板素材 2 3 Aの中央部 2 5の両側部に同じ切り欠き 部 7 4， 7 4を形成した例を示しているが、 異なる形状でもあってもよい。 例え ば、 一方の切り欠き部 7 4の形状を U字状にしても良く、 一方の切り欠き部 7 4 のみに前記円弧部 7 4 aを形成するようにしても良い。
本実施例では、 図 8に示した切り欠き部 7 2と、 図 9に示した切り欠き部 7 4とは同じものであるが、 図 8に示した切り欠き部 7 2は、 円筒部 1 7 Bに形成 されたものとし、 図 9に示した切り欠き部 7 4は、 波形状付板素材 2 3 Aに形成 されたものとして、 それぞれを分けた。
前記切り欠き部 7 4 , 7 4は、 幅中央 7 3を境にして両側に 2箇所形成した 例を示しているが、 1箇所だけ形成するようにしてもよい。 例えば、 波形状付板 素材 2 3 Aの一方の端 7 1側にのみ切り欠き部 7 4を形成し、 巻き上げて完成し た巻きハニカム担体 1 2 Aの切り欠き部 7 2 (図 8参照） を排気ガスの流入側に 配置し、 流出側に切り欠きのない部位を配置する。
図 1 0に示すように、 ハニカム金属担体 1 1 Aの円筒部 1 7 Aは、 前述した ように、 切り欠き部 7 2を有しており、 該切リ欠き部 7 2を形成しているエッジ 7 5， 7 5は離れている。
図 1 1に示すように、 ハニカム金属担体 1 1 Aの円筒部 1 7 Aは、 図 9に示 された波形状付板素材 2 3 Aの中央部 2 5の幅中央 7 3を巻くことによリ形成さ れる。
図 1 2に示すように、 ハニカム金属担体 1 1 Aの円筒部 1 7 Aは、 前述した ように、 切り欠き部 7 2を有しており、 該切リ欠き部 7 2を形成しているエッジ 7 6 , 7 6は離れている。
図 1 3に示すように、 別実施例のハニカム金属担体 1 1 Aでは、 自動車又は 自動二輪車の排気ガスによってハニカム担体 1 2 Aが加熱され、 波形状付板素材 2 3 Aが膨脹して伸びると、 切り欠き部 7 2を形成しているエッジ 7 5， 7 5が 距離 だけ移動して、 伸びを吸収する。 従って、 熱膨張によるハニカム部 1 8 の変形をよリ防止することができる。
同様に、 図 1 2に示した切り欠き部 7 2のエッジ 7 6， 7 6がほぼ距離 だけ移動して伸びを吸収する。 従って、 熱膨張によるハニカム部 1 8の変形をよ リ防止することができる。
ここでは、 図 9に示された波形状付板素材 2 3 Aの両側部にそれぞれ切リ欠 き部 7 4， 7 4を形成した場合の作用について説明したが、 該切リ欠き部 7 4を 片側のみに形成してもよい。 この場合、 ハニカム担体 1 2 Aの切り欠き部 7 2を 排気ガスの流入側に配置し、 切リ欠き部のない部位を流出側に配置することで、 温度が高くなる流入側でかつ中心側の熱膨張による伸びを吸収することができ、 熱膨張による流入側のハニカム部 1 8の破断を防止を防止することができる。
尚、 本発明のハニカム金属担体及びその製造方法は、 実施例では触媒を保持 するハニカム構造に適用したが、 触媒の保持以外に用いるハニカム構造にも適用 可能である。 産業上の利用可能性
本発明のハニカム金属担体及びその製造方法は、 排気ガスの浄化に用いる触 媒を保持するハニカム構造に好適である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . ハニカム金属担体であって、
波形状部を有する帯状の波形状付板素材を複数積層し、 積層された波形状付 板素材をその中央部から巻いていくことで中心部に形成される円筒部を有するハ 二カム担体と、
該ハニカム担体の嵌合を許容する筒部材と、
からなリ、 前記円筒部に連ねて外方にハニカム部が形成され、 該ハニカム部に 連ねて外方に形成された前記複数の波形状付板素材の各巻き終端が前記筒部材の 内面に一体的に固定されていることを特徴とするハニカム金属担体。
2 . 請求項 1に記載のハニカム金属担体であって、
前記円筒部は、 その両端部の少なくとも一方に形成された切り欠き部を有す ることを特徴とするハニカム金属担体。
3 . ハニカム金属担体の製造方法であって、
帯状の板の長手方向中央部から一方側を平らな部位とし、 該中央部から他方 側に波形状部を形成した波形状付板素材を複数成形するステップと、
前記波形状付板素材の波形状部に別の波形状付板素材の平らな部位が重なる ように交互に積層するステップと、
積層された前記複数の波形状付板素材の中央部を中心軸にして巻くことで円 筒部を形成するステップと、
前記複数の波形状付板素材をさらに巻いていくことでハニカム担体を形成す るステップと、
前記ハニカム担体を筒部材に嵌めた後に、 該筒部材の内面に前記ハニカム担 体の巻き終端を固定するステップと、
からなるハニカム金属担体の製造方法。
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