JP2009090218A - 金属製担体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属製担体の組立工程を簡略化する。
【解決手段】複数の板状体がロウ付けされたハニカム構造を有すると共に触媒を担持可能な金属製担体の製造方法であって、圧延ローラ間４Ａ，４Ｂにて、金属材からなるシート状の基材２１の少なくとも一方の面に対してロウ材組成を有する粉末２を圧着させると共に上記粉末２を焼結あるいは溶融させることによって、金属材からなるシート状の基材２１と該基材の少なくとも一方の面側に形成されるロウ材組成を有するクラッド層２２とを有するクラッドシート１を製造するクラッドシート製造工程と、複数の上記板状体の少なくとも一つとして上記クラッドシートを用いて上記ハニカム構造を組み立てる組立工程と、上記組立工程にて組み立てられたハニカム構造を上記粉末の融点以上の温度で加熱する加熱工程とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、金属製担体の製造方法に関するものであり、特にハニカム構造を有する金属製担体の製造方法に関するものである。

自動車やボイラ等においては、生成される排ガス中から特定の物質を除去するために、触媒を担持する金属製担体を備えている。
このような金属製担体は、一般的にハニカム構造を有しており、担持する触媒によって、ハニカム構造の内部を通過する排ガスから特定の物質を除去する。

そして、金属製担体は、複数の金属製の板状体がハニカム構造に組み立てられ、各板状体がロウ付けされることによって構成されている。
特許文献１及び特許文献２には、このような金属製担体を製造する方法の一例が示されている。
特開２００２−３４６３９９号公報 特開平３−０６０７４０号公報

ところで、金属製担体を製造する際には、波板に成型された板状体と平板の板状体とをロウ付けする必要がある。このため、従来の金属製担体の製造方法においては、波板と平板との接点箇所にロウ材を配置し、当該ロウ材を介して波板と平板とをロウ付けしている。
しかしながら、波板と平板との接点箇所が多数存在し、これらの全ての箇所に正確にロウ材を配置する必要があるため、金属製担体の組立工程が煩雑化するという問題が生じている。

また、従来の金属製担体の製造方法では、局所的にロウ材が配置されるため、ロウ付け後に波板及び平板の表面に対して不均一にロウ材が存在することとなる。このため、金属製担体の表面全体の組成が均一とならず、金属製担体の表面における機能性にばらつきが生じることとなる。例えば、ロウ材に高温における耐腐食性を有するクロムが含まれている場合には、金属製担体の表面全体におけるクロムの分布にばらつきが生じ、金属製担体の表面の耐腐食性にばらつきが生じる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、金属製担体の組立工程を簡略化することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の金属製担体の製造方法は、複数の板状体がロウ付けされたハニカム構造を有すると共に触媒を担持可能な金属製担体の製造方法であって、圧延ローラ間にて、金属材からなるシート状の基材の少なくとも一方の面に対してロウ材組成を有する粉末を圧着させると共に上記粉末を焼結あるいは溶融させることによって、金属材からなるシート状の基材と該基材の少なくとも一方の面側に形成されるロウ材組成を有するクラッド層とを有するクラッドシートを製造するクラッドシート製造工程と、複数の上記板状体の少なくとも一つとして上記クラッドシートを用いて上記ハニカム構造を組み立てる組立工程と、上記組立工程にて組み立てられたハニカム構造を上記粉末の融点以上の温度で加熱する加熱工程とを有することを特徴とする。

このような構成を有する本発明の金属製担体の製造方法によれば、組立工程において、ハニカム構造を構成する複数の板状体のうち、少なくとも一つとしてクラッドシートが用いられる。このため、組立工程において、クラッドシートのクラッド層形成面と他の板状体との接触箇所に別途ロウ材を配置する必要がなくなる。

また、本発明の金属製担体の製造方法においては、上記基材の全ての面に上記クラッド層が形成されているという構成を採用する。

また、本発明の金属製担体の製造方法においては、複数の上記板状体の全てがクラッドシートであるという構成を採用する。

また、本発明の金属製担体の製造方法においては、上記粉末は、ロウ材組成に加え耐腐食組成を有するという構成を採用する。

また、本発明の金属製担体の製造方法においては、上記基材がステンレス鋼からなるという構成を採用する。

本発明によれば、クラッドシートのクラッド層がロウ材組成を有しているため、組立工程において、クラッドシートのクラッド層形成面と他の板状体との接触箇所に別途ロウ材を配置する必要がなくなる。
したがって、本発明によれば、金属製担体の組立工程を簡略化することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る金属製担体の製造方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１及び図２は、本実施形態の金属製担体の製造方法にて製造される金属製担体１００の構成図であり、図１が金属製担体１００の斜視図、図２が金属製担体１００の断面図である。
これらの図に示すように、金属製担体１００は、内燃機関の燃焼排ガス等の腐食性ガスが流れる腐食性ガス流路１１０が、外枠１５０の内部において複数積層された構成を有している。

各腐食性ガス流路１１０は、各流路の境界として設けられた隔壁板１４０において隔離されている。すなわち、複数の隔壁板１４０が外枠１５０の内部において上下方向に配置され、隔壁板１４０の間が腐食性ガス流路１１０として構成されている。

腐食性ガス流路１１０の内部には、平板を波型にプレス加工することによって形状設定されたフィン１３０が設置されている。フィン１３０の高さは、各腐食性ガス流路１１０の高さに合わせて設定されている。そして、各フィン１３０は、その頂部と底部が、各腐食性ガス流路１１０の内壁すなわち隔壁板１４０と当接してロウ付けされている。

このように金属製担体１００は、複数の板状体（隔壁板１４０及びフィン１３０）によってハニカム構造とされている。
そして、これらの板状体すなわち隔壁板１４０及びフィン１３０が、クラッドシートによって構成されている。

図３は、クラッドシート１の概略構成を示す斜視図である。
この図に示すように、クラッドシート１は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）からなるシート状の基材２１と、該基材２１の両面に固着されると共にロウ材組成及び耐腐食組成を有するクラッド層２２とから構成されている。

続いて、このように構成される金属製担体の製造方法（本実施形態の金属製担体の製造方法）について説明する。
本実施形態の金属製担体１００の製造方法は、クラッドシート製造工程と、組立工程と、ロウ付け処理工程（加熱工程）とを有している。

まず、クラッドシート製造工程について説明する。
図４は、クラッドシート１の製造装置Ｄの概略構成図である。
製造装置Ｄは、ロウ材組成を有する粉末及び耐腐食組成を有する粉末の混合粉末２を貯蓄するホッパ３Ａ，３Ｂと、ホッパ３Ａから混合粉末２を後述する圧延ローラ４Ａの周面に供給するベルトフィーダ５Ａと、ホッパ３Ｂから混合粉末２を後述する圧延ローラ４Ｂの周面に供給するベルトフィーダ５Ｂと、圧延加工された混合粉末２と基材２１とを加熱処理する加熱炉６と、加熱処理の後に形成されるクラッドシート１を巻き取る回収ローラ８とを有する。

ホッパ３Ａは、混合粉末２を貯蓄する中空構造を有し、ベルトフィーダ５Ａを介して圧延ローラ４Ａの周面に混合粉末２を供給する構成となっている。
ホッパ３Ｂは、混合粉末２を貯蓄する中空構造を有し、ベルトフィーダ５Ｂを介して圧延ローラ４Ｂの周面に混合粉末２を供給する構成となっている。

ベルトフィーダ５Ａは、混合粉末２を搬送し、圧延ローラ４Ａ上から下方に混合粉末２を落下させることによって、圧延ローラ４Ａの周面に混合粉末２を供給する構成となっている。
ベルトフィーダ５Ｂは、混合粉末２を搬送し、圧延ローラ４Ｂ上から下方に混合粉末２を落下させることによって、圧延ローラ４Ｂの周面に混合粉末２を供給する構成となっている。

圧延ローラ４Ａ、４Ｂは、ベルトフィーダ５Ａ，５Ｂの下方に一対となって設けられる。また、圧延ローラ４Ａ、４Ｂは、互いの周面が所定の間隔で平行対峙するように配置される。そして、圧延ローラ４Ａ、４Ｂは、不図示の回転駆動機構により回転駆動することによって、圧延ローラ４Ａ、４Ｂの間に挿入される部材を圧延する構成となっている。

加熱炉６は、圧延ローラ４Ａ、４Ｂの下方に設置される。そして、加熱炉６は、圧延ローラ４Ａ，４Ｂにより圧延され、送出された混合粉末２及び基材２１を加熱炉６内へプーリ９を介して挿入することによって加熱処理する構成となっている。

回収ローラ８は、不図示の回転駆動機構により回転駆動可能に担持される。そして、回収ローラ８は、加熱炉６による加熱処理の工程を経て得たクラッドシート１を巻き取る構成となっている。

このような製造装置Ｄでは、ホッパ３Ａ，３Ｂに貯蓄された混合粉末２がベルトフィーダ５Ａ，５Ｂに供給され、当該ベルトフィーダ５Ａ，５Ｂを介して混合粉末２が圧延ローラ４Ａ，４Ｂの周面に連続的に供給される。
圧延ローラ４Ａ，４Ｂの周面に供給された混合粉末２は、圧延ローラ４Ａ，４Ｂの回転駆動によって、圧延ローラ４Ａ，４Ｂの間に上方から下方へ挿通されて搬送されるシート状の基材２１と圧延される。当該圧延によって、混合粉末２は、基材２１の両面に圧着されることとなる。
混合粉末２が圧着した基材２１は、圧延ローラ４Ａ，４Ｂの下方に位置する加熱炉６にプーリ９を介して挿入され、混合粉末２の融点近傍の温度で加熱される。この結果、混合粉末２が焼結あるいは溶融して層となり、基材２１の表面にしっかりと固着されることによって、クラッド層２２が形成される。
上記工程により製造された、基材２１及びクラッド層２２から成るクラッドシート１は、回収ローラ８の回転駆動により巻き取られることによって回収されることとなる。
なお、加熱炉６によって焼成されたクラッドシート１は、必要に応じて冷却されてから回収ローラ８によって回収されても良い。

このような製造装置Ｄにてクラッドシート１が製造されると、クラッドシート１が図５及び図６に示すように、隔壁板１４０とフィン１３０の形状に成型される。そして、これらの隔壁板１４０とフィン１３０及び外枠１５０を図１及び図２に示すようにハニカム構造に組み立てる（組立工程）。
その後、組み立てられたハニカム構造を、クラッド層２２の融点以上（すなわち混合粉末２の融点以上）の温度で加熱し、これによってクラッド層２２を溶融させることによって、隔壁板１４０、フィン１３０及び外枠１５０がロウ付けされる（ロウ付け処理工程）。

以上の工程を経て、金属製担体１００が製造される。なお、金属製担体１００は、この後、アルミナの溶剤に浸漬されて乾燥されることによってその表面にアルミナからなる多孔質層が形成され、続いて触媒が分散する溶液に浸漬されて乾燥されることによって触媒を担持する。そして、金属製担体１００は、担持する触媒によって腐食性ガスに含まれる特定の物質を除去する。

以上のような本実施形態の金属製担体１００の製造方法によれば、組立工程において、クラッドシートのクラッド層形成面と他の板状体との接触箇所に別途ロウ材を配置する必要がなくなる。つまり、隔壁板１４０とフィン１３０との接触箇所及び隔壁板１４０と外枠１５０の接触箇所に別途ロウ材を配置する必要がなくなる。
したがって、本実施形態の金属製担体１００の製造方法によれば、金属製担体の組立工程を簡略化することが可能となる。

また、クラッド層２２が基材２１の表面全体に形成されているため、クラッドシート２を隔壁板１４０やフィン１３０として用いることによって、隔壁板１４０やフィン１３０の表面が全てクラッド層２２によって覆われた状態となる。このため、隔壁板１４０やフィン１３０の表面の機能性を均一にすることが可能となる。例えば、本実施形態の金属製担体１００の製造方法においては、クラッド層２２が耐腐食性を有するため、隔壁板１４０やフィン１３０の表面の耐腐食性を均一にすることが可能となる。

また、本実施形態の金属製担体１００の製造方法によれば、隔壁板１４０及びフィン１３０の全てがクラッドシート１から構成され、かつ、クラッドシート１が基材２１の両面全体にクラッド層２２が形成されたものとされている。
このため、隔壁板１４０とフィン１３０とのいずれの箇所同士が接触した場合、及び、隔壁板１４０と外枠１５０のいずれの箇所同士が接触した場合であっても、当該接触箇所を確実にロウ付けすることが可能となる。

また、本実施形態の金属製担体１００の製造方法によれば、混合粉末２がロウ材組成を有する粉末と耐腐食組成を有する粉末とを含んでいるため、クラッドシート１のクラッド層２２がロウ付け組成及び耐腐食組成を有するものとなっている。
したがって、隔壁板１４０及びフィン１３０の表面全体が耐食性を有することとなり、通過する腐食性ガスによって金属製担体１００が腐食されることを抑制することができる。
このように本実施形態の金属製担体１００の製造方法においては、クラッド層２２が混合粉末を圧延して焼結あるいは溶融させることによって形成されるため、混合粉末の組成を調節することによって、クラッド層２２に様々な機能を持たせることが可能となる。

また、本実施形態の金属製担体１００の製造方法によれば、クラッドシート１の基材２１がステンレス鋼によって構成されている。
このため、軽量な金属製担体１００を製造することが可能となる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、全ての隔壁板１４０及びフィン１３０がクラッドシート１によって構成される例について説明した。
しかしながら、接合箇所におけるいずれか一方にクラッド層２２が存在すればロウ付けは可能である。このため、接合箇所において隔壁板１４０及びフィン１３０のいずれかがクラッドシート１からなり、他方がＳＵＳシートであっても良い。
このように、本発明においては、隔壁板１４０及びフィン１３０がクラッドシート１である必要はない。

本発明の一実施形態である金属製担体の製造方法によって製造された金属製担体の斜視図である。 本発明の一実施形態である金属製担体の製造方法によって製造された金属製担体の断面図である。 クラッドシートの斜視図である。 クラッドシートの製造装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態である金属製担体の製造方法を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態である金属製担体の製造方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１……クラッドシート、２１……基材、２２……クラッド層、１００……金属製担体、１３０……フィン（板状体）、１４０……隔壁板（板状体）

Claims (5)

1. 複数の板状体がロウ付けされたハニカム構造を有すると共に触媒を担持可能な金属製担体の製造方法であって、
   圧延ローラ間にて、金属材からなるシート状の基材の少なくとも一方の面に対してロウ材組成を有する粉末を圧着させると共に前記粉末を焼結あるいは溶融させることによって、金属材からなるシート状の基材と該基材の少なくとも一方の面側に形成されるロウ材組成を有するクラッド層とを有するクラッドシートを製造するクラッドシート製造工程と、
   複数の前記板状体の少なくとも一つとして前記クラッドシートを用いて前記ハニカム構造を組み立てる組立工程と、
   前記組立工程にて組み立てられたハニカム構造を前記粉末の融点以上の温度で加熱する加熱工程と
   を有することを特徴とする金属製担体の製造方法。
2. 前記基材の全ての面に前記クラッド層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の金属製担体の製造方法。
3. 複数の前記板状体の全てが前記クラッドシートであることを特徴とする請求項１または２記載の金属製担体の製造方法。
4. 前記粉末は、ロウ材組成に加え耐腐食組成を有することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の金属製担体の製造方法。
5. 前記基材がステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の金属製担体の製造方法。
   
   

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