JPH03178337A - 触媒コンバータ用ハニカム体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的ｊ （産業上の利用分野） 本発明は、金属製（メタル製）の触媒コンバータの主要
な構成要素である各種の触媒を担持するためのメタル製
ハニカム体の製造技術に関する。より具体的には、自動
車の排気ガスの浄化手段として排気管の途中に介装され
て使用される触媒コンバータ用のハニカム体の製造技術
に関して、特に厳しい使用温度の条件のもとでも熱膨張
や熱応力による変形や破損に対して優れた耐久性を有す
るハニカム体の経済性、効率性に富んだ製造技術に関す
るものである。

（従来の技術） この種の金属製の触媒コンバータはセラミック製のもの
と比較して製造の容易性、耐久性などの特性に優れてい
ることからさかんに研究されている。以下、典型的な応
用分野である排気ガスの浄化用触媒コンバータを例にし
て説明する。

般に、排気ガス浄化用触媒コンバータは、耐熱性の薄肉
鋼板からの平板状帯材と前記薄肉鋼板を波形成形した波
板状帯材とを、相互に当接部を有するように重積し、こ
れを−枯渇巻状に巻回積層するか、あるいは階層状に重
積して製作した軸方向に排気ガス通路のための多数の網
目状通気孔路を有するハニカム状積層体（以下、ハニカ
ム体という。）と、前記ハニカム体を填装し固着するた
めの両端が開口した筒状の金属ケースから構成されてい
る。

また、最近においては、従来のコーディエライト系セラ
ミック担体との価格競争面からハニカム体を填装し強固
に固着するための金属ケースを特別に使用しないもの、
即ち金属製ハニカム体のみで排気ガス浄化用触媒コンバ
ータを構成しようとする動きがある。この場合、金属ケ
スを使用しないことから、金属ケースの製作コスト、金
属ケースと金属製ハニカム体の填装、固着コスト、いわ
ゆるキャンニングコストなどが削減され、大幅なコスト
メリットが生じるのはいうまでもないことである。

そして、この種のメタル製排気ガス浄化用触媒コンバー
タにおいて前記ハニカム体と金属ケース、及びハニカム
体を構成する平板状帯材と波板状帯材とは、排気ガス自
体の高温度及び排気ガスとハニカム体の壁面に担持され
た浄化用触媒（ｐｔ、　ｐｄ、　Ｒｈなど）との発熱反
応などによる熱膨張や熱的応力に耐えるように、また自
動車走行時の振動などに耐え得るように溶接やろう接、
あるいは機械的な係合手段などにより固着される。

例えば、溶接やろう接などの接合手段の欠点（非生産性
、コスト増など）を回避しようとして提案されている機
械的な係合手段としては、次のようなものがある。

・一方の帯材（平板または波板）に所定の幅にわたり隆
起部（または突出部）を、他方の帯材に凹部（または穴
部）を設けて両者の嵌合により両帯材の軸方向への移動
を防止しようとするもの（特公昭６０−２７８０７号公
報）、・ハニカム体の外側からハニカム体の中心に向け
てバーリングパンチを挿入して王″ｒ通孔を穿設し、そ
の際に形成されるバーリングの嵌合により平板状帯材と
波板状帯材を固定しようとするもの（特開昭６３−１０
７７５０号公報）、・平板状帯材に所望の数の爪を穿設
し、一方波板状帯材に孔を形成し、該爪と孔を嵌合して
両帯材を係止しようとするもの（実開昭６４４４０３０
号公報）、 などがある。

しかしながら、これらのハニカム体を構成する平板状帯
材と波板状帯材との係合手段は、係合部の形成法や係合
作業が煩雑であったり非生産的であったりして改良の余
地を残すものである。

（発明が解決しようとする課題） メタル製排気ガス浄化用触媒コンバータの主要な構成要
素であるハニカム体は、排気ガス自体のハニカム体の軸
方向（排気ガスの流入・流出方向、通過方向）へ大きく
変位しようとする。特に、ハニカム体の軸心部は排気ガ
スの温辿が外周部より速いため触媒層との接触反応が進
行して嵩高になり、中心部が外方へ突出する（スコービ
ングまたフィルムアウトともいわれる。）ようになる。

前記したようにしてハニカム体においては、ハニカム体
を構成する平板状帯材と波板状帯材は相互に変位して層
間剥離を起こすが、−旦剥離が生じるとエンジンや路面
からの振動も加わり、剥離傾向は助長される。また剥離
の生起とともに、ハニカム体の強度低下はもとよりハニ
カム体を構成する平板または波板状帯材のヒビ割れ、亀
裂、破損が生じ、長期に亘り排気ガス浄化用触媒コンバ
ータとしての性能を発揮することができなくなる。

本発明は、効率的なハニカム体の製造技術との関連で、
その製造プロセスの中で平板状帯材と波板状帯材の係合
手段がどうあるべきかを検討することにより案出された
ものである。

本発明は、巻回タイプのハニカム体の連続的な製造シス
テムにおいて経済的かつ生産的な係合手段を採用し、長
期に亘り十分な排気ガス浄化能を発揮することができる
触媒コンバータ用ハニカム体の製造技術を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明を概説すれば、本発明は、薄肉金属板の平板状帯
材と波板状帯材を巻回積層して触媒コンバータ用のハニ
カム体を製造する方法において、 ｆｉｌ前記平板状帯材と波板状帯材を相互に当接するよ
うに重積すること。

ｆｉｉ１両帯材が当接する波板状帯材の波形の頂部領域
において両帯材を同時に凹凸加工することにより凹凸係
合手段を形成して両帯材を係合させること、 ｆｉｉｉ１次いで係合固定された両帯材を巻回積層して
巻回タイプのハニカム体とすること、の工程からなるこ
とを特徴とする触媒コンバータ用ハニカム体の製造方法
に関するものである。

（実施例） 以下、本発明の構成ならびに実施例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。

前記したように、本発明の触媒コンバータ用ハニカム体
の製造方法における最大の技術的特徴は、巻回タイプの
ハニカム体の製造工程、特に連続的な巻回タイプのハニ
カム体の製造工程において、ハニカム体を構成する平板
状帯材と波板状帯材の係合を合理的に組込んだという点
にある。そのために、本発明においては該両帯材の係合
を、 （イ）平板状帯材と波板状帯材を、両帯材が相互に当接
する波板状帯材の波形の頂部領域においてのみ係合する
こと、 （０該係合手段が、平板状帯材側に形成された凸部と波
板状帯材側に形成された凹部の凹凸係合によること、 という技術的構成を採用する。

第１図は、本発明の前記した係合手段を組込んでなる巻
回タイプのハニカム体の製造工程を示すものである。

第１図に示されるように、巻回タイプのハニカム体＋１
１は１次のようにして製造される。

（１）平板状帯材（Ｉｌｌと波付ローラ（Ａ＋により波
付された波板状帯材（Ｉ２）は、カシメローラｆＢ）に
供給される直前に、両帯材は相互に当接するように重積
される。

（ｉｉ）次いで、波板状帯材（１２）の波の頂部で相互
に当接する両帯材ｉｌｌ、１２１の重積物はカシメロー
ラｆＢｌ　に供給され、当接部である波板状帯材（１２
）の波形の１頁部領域においてカシメ（エンボス）加工
により凹凸係合手段が形成されるとともに両帯材は係合
固定される。この工程において、平板状帯材（Ｉｌｌ側
に凸部が、波板状帯材（１２）に凹部が形成され、両帯
材の凹凸係合手段で両帯材は係合固定される。

（ｉｉｉ）そして、係合固定された両帯材［１，＋２は
一括して巻回積層され、巻回タイプのハニカム体（１）
（凹凸係合手段は図示せず）が製造される。なお、両帯
材ｆｉ１．１２）の巻回積層により排気ガスの通路とな
る多数の網目状通気孔路（１３）は自動的に形成される
。

次に、特に凹凸係合手段の構成について説明する。

第２図は、前記製造工程により製造された第の実施態様
に基づくハニカム体（１）を構成する平板状帯材（１１
）と波板状帯材（１２）の係合状態を示す図である。第
２図に示されるように、本発明においては、両帯材［１
，１２＋は相互に当接する波板状帯材（１２）の波形の
頂部領域においてのみ係合される。

第３図は、第２図のＩ−Ｉ線断面図であり、第４図は、
第２図の■−■線断面図である。第３図〜第４図に示さ
れるように、本発明において平板状帯材（１１）と波板
状帯材（１２）とは、両帯材ｆ１１．１２）が相互に当
接する波板状帯材（１２）の波形の頂部領域において、
平板状帯材＋ｔｉ＋側に形成された凸部（ａ）と波板状
帯材（１２）側に形成された凹部（ｂ）の係合関係によ
り係合される。

本発明において、両帯材（１１，１２１の係合手段であ
る波板状帯材（１２）の頂部領域において形成される凹
凸（ａ、　ｂｌ係合手段は所望の態様により形成させれ
ばよい。

例えば、個々の凹凸（ａ、ｂｌの深さ、幅は所望のもの
でよい。また、両帯材（１１，１２１が当接する一箇所
の当接部をみたとき、これら帯材の幅方向（ハニカム体
としたときの軸方向）における凹凸係合手段の形成個数
も所望のものでよい。更に、両帯材が当接する全ての部
位に凹凸係合手段を形成してもよいし、所定の間隔をお
いて形成してもよい。

なお、この種の排気ガス浄化用触媒コンバタｉＡ］　に
おいて、ハニカム体（１１の中心部の排気ガス流が周囲
より速く触媒との発熱反応が進行するため、中心部の熱
応力による歪、スコビングが著しいものになるので、凹
凸係合手段の形成富度をハニカム体＋１１の中心部が他
の部位より高くするようにすることは好ましいことであ
る。ハニカム体＋１１の中心部に他の部位より凹凸係合
手段を多数形成させることにより、排気ガスとの接触面
積、即ち排気ガス浄化用触媒の担持量を増加させること
ができ、かつ平板状帯材（１１）と波板状帯材（１２）
の係合関係を強固なものとじスコービングを効果的に防
止することができる。

更に、本発明において、ハニカム体と波板状帯材との当
接部は、相聞剥離をより低減させるために、当接部の全
域あるいは一部なろう接や溶接などの固着手段により固
着してもよいことはいうまでもないことである。例えば
、第１図に示されるハニカム体の製造プロセスにおいて
、ろう打箔を平板状帯材（１１）と波板状帯材（１２）
の中間に配置させ、巻回形成後に加熱処理すればよく、
その固着手段は適宜のものでよい。

また、本発明において、ハニカム体を構成する平板状帯
材と波板状帯材に負荷される大・きな熱応力に基づく変
形力を効果的に吸収・緩和させるために、該平板状帯材
として波板状帯材の波形より小さいピッチ幅と波高を有
するものを↑采用することができる。

第５図は、本発明の第二の実施態様に基づく平板状帯材
ｔｉｌｌと波板状帯材（１２）の係合状態を示す第３図
相当図である。第３図の係合状態と相違して、第５図に
おいては平板状帯材（ｉｌｌに形成される凸部ｆａ）の
エツジがほぼ垂直であるため、両帯材のハニカム体の軸
方向への変位がより完全に防止される。

第６図は、本発明の第三の実施態様に基づく平板状帯材
（１１）と波板状帯材（１２）の係合状態を示す第４図
相当図である。

本発明において、波板状帯材（１２）として正弦波形、
円弧をつないだ波形、ギザギザ状波形などのｆ（１’／
の波形を有するものを使用することができるが、第６図
のものは台形波を有するものが示されている。このよう
な台形波を有する波板状帯材（１２）は、平板状帯材（
１１）との係合において係合させ易いという効果がある
。

本発明において、凹凸係合手段（ａ、　ｂｌ　を波板状
帯材（ｚ２）の波形の頂部領域においてのみ形成すると
いう技術的構成を探用しているため、第１図に示される
ように凹凸係合手段ｆａ、ｂ）の形成方法は極めて簡便
かつ効率的に行なうことができる。また、凹凸係合手段
１ａ、　ｂ）の形成後、第１図に示されるように両帯材
（１１，１２＋は係合固定された状態で巻回積層される
ため、巻回時に波板状帯材（１２）の波形が変形したり
することがない。このことの意義は重要で１巻回層層時
に波板状帯材（１２）の波形が変形してしまうと、各巻
回層間の不均一（平板状景林間の波板状帯材が変形し、
波の高さが不均一になることに起因）による触媒担持量
の不均一、排気ガス流の通過抵抗の不均一などがおこり
、品質の一定した排気ガス浄化用触媒コンバータを製造
することができない。

本発明において、前記平板状帯材（ｉｌｌとして、例え
ばＦｅ−Ｃｒ２Ｏ％−Ａ１２５％の耐熱性のステンレス
鋼、あるいはこれに耐酸化性を改善するために希土類を
加えた耐熱性のステンレス鋼などの厚さ０．０３ｍｍ　
〜０．１ｍｍのものが、そして波板状帯材（１２）とし
て前記平板状帯材（Ｉｌｌをフォーミングギアの間を通
過させるなどして波付加工したものが使用される。各帯
材にＡｊ２を含有したステンレス鋼を用いると、熱処理
により帯材表面にウィスカー状のＡｎ　、０．が析出し
、これが排気ガス浄化用触媒を強固に担持するため好ま
しいものである。

本発明において、第１図に示される態様で製作された巻
回タイプのハニカム体ｆｉｌ　は、それ自体で排気ガス
浄化装置として使用することができる。そのような場合
、巻回積層時に、ハニカム体の最周部に平板状帯材（１
１）を所望の回数だけ巻回し、金属ケースの代りとして
もよい。

更に、第７図に示されるように別体の筒状金属ケースに
ハニカム体を填装し、固着して排気ガス浄化用触媒コン
バータ（Ｃ＋　としてもよい。

前記金属ケースの素材として、前記ハニカム体と同種の
耐熱鋼を用いてもよいし、耐熱耐食性に冨むものを用い
てもよい。また、外側部分の金属材料を内側部分より耐
熱耐食性に冨むものとした二重構造のもの、具体的には
内側部分にフェライト系ステンレス鋼を、外側部分にオ
ーステナイト系ステンレス鋼を用いたクラツド鋼などを
用いても良い。

〔発明の効果Ｊ 本発明の巻回タイプの触媒コンバータ用ハニカム体の製
造技術は、ハニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯
材との係合工程をハニカム体の製造プロセスの中に組込
んでいるために、次のような優れた効果を奏する； （１１平板状帯材と波板状帯材との係合固定を両帯材が
当接する波板状帯材の波形の頂部領域での凹凸係合で行
うため、該凹凸係合のための凹凸係合手段の形成が波形
の頂部領域での凹凸（エンボス）加工により極めて経済
的にかつ効率的に行なえる。従って、ハニカム体の製造
プロセスにおいて、凹凸係合手段の形成工程が律速段階
となることがない。

（２）平板状帯材と波板状帯材との係合同定を巻回積層
工程の直前に行なうため、巻回積層時に波板状帯材の波
形が変形せず、常に一定の品質（巻回巻数、巻回物の直
径、セル密度など）を有する巻回タイプのハニカム体が
効率よく生産される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の巻回タイプの触媒コンバータ用ハニ
カム体の製造フローシートである。 第２図は本発明の第一の実施態様に基づくハニカム体を
構成する平板状帯材と波板状帯材の係合状態を示す図で
ある。 第３図は第２図のＩ−ｒ線断面図であり、第４図は第２
図の■−■線断面図である。 第５図は本発明の第二の実施態様に基づく平板状帯材と
波板状帯材の係合状態を示す第３図相当図である。 第６図は本発明の第三の実施態様に基づく平板状帯材と
波板状帯材の係合状態を示す第４図相当図である。 第７図は、金属ケース内に巻回タイプのハニカム体を填
装し、固着して製作した触媒コンバータの正面図である
。 ｌ−・−・・ハニカム体 １１　・・平板状帯材 １２・・・波板状帯材 １３・・・網目状通気孔路 ２　・・・・・金属ケース Ａ・・・・・・・波付ローラ Ｂ・・・・・・・カシメ（凹凸）ローラＣ・・　・・・
・触媒コンバータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、薄肉金属板の平板状帯材と波板状帯材を巻回積層し
   て触媒コンバータ用のハニカム体を製造する方法におい
   て、 （ｉ）前記平板状帯材と波板状帯材を相互に当接するよ
   うに重積すること、 （ｉｉ）両帯材が当接する波板状帯材の波形の頂部領域
   において両帯材を同時に凹凸加工 することにより凹凸係合手段を形成して 両帯材を係合させること、 （ｉｉｉ）次いで係合固定された両帯材を巻回積層して
   巻回タイプのハニカム体とするこ と、 の工程からなることを特徴とする触媒コンバータ用ハニ
   カム体の製造方法。 ２、凹凸加工が、両帯材が当接する波板状帯材の全ての
   波形の頂部領域において行なわれるものである請求項第
   １項に記載の触媒コンバータ用ハニカム体の製造方法。 ３、凹凸加工が、両帯材が当接する波板状帯材の一部の
   波形の頂部領域において行なわれるものである請求項第
   １項に記載の触媒コンバータ用ハニカム体の製造方法。 ４、凹凸加工による凹凸係合手段の形成密度が、ハニカ
   ム体の中心部分の側が大きくなるようにしたものである
   請求項第１項に記載の触媒コンバータ用ハニカム体の製
   造方法。 ５、平板状帯材が、波板状帯材の波形よりも小さい波形
   を有するものである請求項第１項に記載の触媒コンバー
   タ用ハニカム体の製造方法。 ６、波板状帯材の波形が、台形波である請求項第１項に
   記載の触媒コンバータ用ハニカム体の製造方法。