JPH06246172A

JPH06246172A - ハニカム体

Info

Publication number: JPH06246172A
Application number: JP5056351A
Authority: JP
Inventors: Yuuzou Tsukiide; 雄三月出; Haruo Serizawa; 治夫芹沢
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1994-09-06

Abstract

(57)【要約】【目的】ハニカム体を構成する必須の構成部材である
波板状帯材の構造を工夫することにより、耐久性に優れ
たハニカム体を提供する。【構成】薄肉金属製の平板状帯材と波板状帯材、ある
いは薄肉金属製の波形の形成角度が相違する異種の波板
状帯材で構成されるハニカム構造の排気ガス浄化用触媒
を担持するためのハニカム体において、前記波板状帯材
が、前記平板状帯材あるいは他の波板状帯材と重積され
たとき、前記平板状帯材あるいは他の波板状帯材と当接
しない非当接域を有するものであることを特徴とするハ
ニカム体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に自動車の排気ガ
スの浄化手段として排気系統の途中に介装される排気ガ
ス浄化装置、特にその主要な構成要素である排気ガス浄
化触媒を担持するための金属製のハニカム体に関する。

【０００２】更に詳しくは、本発明は過酷な使用条件下
で使用されるこの種の金属製のハニカム体において、熱
膨脹や熱応力による変形や破損に対して優れた耐久性を
示すハニカム体に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】この種の排気ガス浄化用触媒（例えばＰ
ｔ，Ｒｈ，Ｐｄなどを使用した触媒）を担持させるため
の金属製担持母体は、単位体積当りの触媒の担持量を大
きくすること（単位体積当りの排気ガスと浄化用触媒と
の有効接触面積を極力大きくすること）、背圧（排気抵
抗）を小さくすること、更には金属製担持母体の自重を
可能な限り軽量化すること、などを考慮し、耐熱性でか
つ薄肉金属板製の所定幅の波形の形成角度が異なる異種
の波板状帯材を、あるいは平板状帯材と波板状帯材を相
互に当接するように折畳みあるいは重積してハニカム状
の構造体としたもの（以下、ハニカム体という。）が良
く知られている。該ハニカム体は前記した帯材の組合せ
により、軸方向に平行な多数の排気ガス通路となる網目
状通気孔路（セル）を有するものである。なお、ハニカ
ム体を形成する方法の相違により積層タイプ、巻回タイ
プ、放射状タイプ、Ｓ字状タイプ、巴状タイプ、Ｘラッ
プ（卍）状タイプなど種々のハニカム体が得られる。

【０００４】前記したハニカム体は、以下のようにして
製造される。例えば、０．１mm以下（好ましくは50μm
以下）の耐熱性の薄肉鋼板からなる平板状帯材と、前記
薄肉鋼板を波形状に形成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、これを一括渦巻状に巻回し
て軸方向に排気ガス通路のための多数の網目状通気孔路
（セル）をもつハニカム体とされる。そして、この巻回
積層されたハニカム体は、必要に応じて両端が開口した
筒状の金属製ケースに収納されるとともに相互に固着さ
けメタル担体（ＭＳ、メタルサポート）とされ、更に、
前記した触媒が担持されて耐振構造の排気ガス浄化装置
（ＭＣ、メタルコンバータ）とされる。

【０００５】周知のように、この種のメタル担体（Ｍ
Ｓ）は、排気ガス系統という厳しい熱的環境条件のもと
で使用される関係上、その主要な構成要素であるハニカ
ム体は、高温耐蝕性（1000℃前後の排気ガス系における
耐ガス腐蝕性）、耐冷熱耐久性（内燃機関の停止及び始
動というサイクルにおける1000℃〜常温の加熱冷却のサ
イクル下での耐久性）、耐高温酸化性（高温下での異常
酸化に対する耐久性）などの諸物性に優れた耐熱鋼の箔
材で製作されることが好ましい。この種のハニカム体製
造用の材料としては、Ｆe −Ｃr −Ａl 系（20Ｃr − 5
Ａl 系など）の耐熱鋼を厚さ数十μｍの箔に圧延したも
のが使用されている。また、前記耐熱鋼に耐高温酸化性
を改善するために少量の希土類元素成分（ＲＥＭ）を添
加したものも使用されている。

【０００６】また、メタル担体（ＭＳ）は厳しい振動付
加のもとで使用される関係上、その主要な構成要素であ
るハニカム体は、該ハニカム体を構成する帯材同士の当
接部の一部あるいは全部が溶接やろう材等により固着さ
れ耐振構造のものとされる。

【０００７】前記したように、メタル担体（ＭＳ）の主
要な構成要素であるハニカム体において、その耐久性を
改善するために材料の面からあるいは耐振構造の面から
努力が払われているが十分なものではない。特に、前記
した厳しい熱的環境条件下において、ハニカム体の内部
の不均一な温度分布（ハニカム体の中心部及びその近傍
部位は排気ガスの流速分布が他の部位より速くなるた
め、触媒との発熱反応により該部位は他の部位よりも高
温にさらされることになる。）も加わり、ハニカム体の
中心部及びその近傍部位がスコーピングしてしまうとい
う欠点がある。前記したスコーピング現象は、内燃機関
の始動、運転、停止などの冷熱サイクルに伴なって発生
し、かつこれに厳しい振動が付加されるためハニカム体
の耐久性が大きく損なわれることになる。例えば、ハニ
カム体を構成する平板と波板の溶接部あるいはろう付部
の剥離、該剥離に基づく平板と波板の破損など、ハニカ
ム体の耐久性を低下させることになる。

【０００８】前記したハニカム体の内部の温度分布の不
均一化に伴なう欠点を改善する手段として、種々のもの
が提案されている。例えば、ハニカム体内部において、
排気ガス流を乱流化してハニカム体内部の温度分布を均
一にするとともに浄化効率を改善するために、平板状帯
材と波板状帯材のうちいずれか一方に、排気ガスの流動
方向に所定の間隔をもって該帯材の長手方向に１以上の
ストライプ（孔部）を設けたものを使用してハニカム体
とするものがある（特公昭 62-4531号）。前記したもの
は、該ストライプ部において、排気ガスが乱流化される
こと、及びハニカム体の軸方向への熱応力による伸びが
吸収、緩和されることで効果がある。しかしながら、平
板状帯材あるいは波板状帯材にストライプ部を形成する
のが煩雑であったり、ストライプ部を設けるために触媒
の担持量が減少してしまうなど、別の問題をかかえてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した排
気ガス浄化用触媒を担持させるためのハニカム体の問題
点を解消すべく案出されたものである。特に、本発明は
平板状帯材と波板状帯材、あるいは波形の形成角度が相
違する異種の波板状帯材などを使用してハニカム体を構
成するに際し、前記波板状帯材として、前記平板状帯材
あるいは他の波形の形成角度が相違する波板状帯材と当
接させたときに、これら帯材と当接しない非当接域を形
成することができる帯材を使用して、ハニカム体とする
ものである。

【００１０】本発明において、前記非当接域は、熱膨張
や熱応力に基づく大きな変形力を効果的に吸収、緩和す
ることができるため、耐久性に優れたハニカム体が提供
される。また、前記非当接域は、波板状帯材の製作時に
波形成形と連動してあるいは同時に形成することができ
るため、経済的なハニカム体が提供される。

【００１１】

【問題点を解決するための手段】本発明を概説すれば、
本発明は、薄肉金属製の平板状帯材と波板状帯材、ある
いは薄肉金属製の波形の形成角度が相違する異種の波板
状帯材で構成されるハニカム構造の排気ガス浄化用触媒
を担持するためのハニカム体において、前記波板状帯材
が、前記平板状帯材あるいは他の波板状帯材と重積され
たとき、前記平板状帯材あるいは他の波板状帯材と当接
しない非当接域を有するものであることを特徴とするハ
ニカム体に関するものである。

【００１２】以下、本発明の技術的構成及び実施態様を
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。

【００１３】図１は、本発明のハニカム体（Ｈ）の一部
を透視した斜視図である。図１に示されるハニカム体
（Ｈ）は、耐熱性の薄肉金属製の平板状帯材（１）と該
平板状帯材から調製した波板状帯材（２）とを重積し、
これを一括渦巻状に巻回成形して製作した巻回タイプの
ものである。なお、前記平板状帯材（１）と波板状帯材
（２）の巻回成形により、ハニカム体（Ｈ）の軸方向に
平行な多数の排気ガス通路となる網目状通気孔路（３）
が、自動的に形成される。また、図１に示されるよう
に、この種のハニカム体（Ｈ）は、一般に、金属製ケー
シング（４）内に填装され、固着されてメタル担体（Ｍ
Ｓ．メタルサポート）とされるものである。その際、ケ
ーシング（４）は必ずしも円形である必要はなく、レー
ストラック形状や楕円、多角形などその他の異形断面の
ものであってもよい。

【００１４】図１に示されるように、本発明のメタル担
体（ＭＳ）の主要な構成要素であるハニカム体（Ｈ）
は、その軸方向の略中央部に、所定幅の非当接域を有す
る点に特徴がある。図１において、前記非当接域はＮＣ
(non-contact area)と表示されている。なお、本発明に
おいては、前記非当接域（ＮＣ）の設定部位が軸方向の
略中央部位に限定されないことは、前記した通りであ
る。

【００１５】次に、前記本発明のハニカム体（Ｈ）にお
ける特徴点である非当接域（ＮＣ）の形成法について説
明する。前記非当接域（ＮＣ）の形成は、使用する波板
状帯材（２）の構造を工夫することにより、容易に形成
することができる。

【００１６】図２は、前記非当接域（ＮＣゾーン）を形
成するための第一実施態様の波板状帯材（２）の構造を
説明するための図であり、ハニカム体（Ｈ）の軸方向断
面における一組の平板状帯材（１）と波板状帯材（２）
の組合せ関係を示している。図２において、波板状帯材
（２）は、その幅方向の略中央部に、所定幅の平坦部位
（２１）を有するものである。なお、前記平坦部位（２
１）は、波板状帯材（２）の長さ方向の全長に亘り形成
されされているものである。なお、本発明において、前
記平坦部位（２１）は波板状帯材（２）の長さ方向に非
連続的に形成されてもよい。図２において、Ｂは、両帯
材（１，２）の当接面が、ろう材によりろう接合される
部位を示す。そして、図２に示される平板状帯材（１）
と波板状帯材（２）は相互に当接するように重積される
とともに、渦巻状に巻回成形されて図１に示される巻回
タイプのハニカム体（Ｈ）とされる。従って、図１のＮ
Ｃゾーンは、図２の波板状帯材（２）の平坦部位（２
１）に対応することになることはいうまでもないことで
ある。なお、本発明において、前記平板状帯材（１）と
波板状帯材（２）は、互いに異なった材質のものでも、
また異なった板厚のものでもよいことはいうまでもない
ことである。

【００１７】本発明のハニカム体（Ｈ）は、前記した構
造の平板状帯材（１）と波板状帯材（２）の組合せによ
り構成され、かつ図２の態様により各帯材（１，２）が
ろう接合されて製作される。従って、ＮＣゾーンはろう
接合されない部位となるものである。従って、過酷な使
用条件のもとでハニカム体（Ｈ）に印加される熱膨脹や
熱応力に基づく大きな変形力、特に軸方向の大きな変形
力を前記ＮＣゾーン（２１）において効果的に吸収、緩
和させることができる。即ち、該ＮＣゾーンにおいて非
接合関係にある平板状帯材（１）と波板状帯材（２）の
平坦部位（２１）の両者は、相互に変形可能となり、前
記した変形力を吸収、緩和させることができる。

【００１８】図３は、本発明の前記した非当接域（ＮＣ
ゾーン）を有するハニカム体（Ｈ）を製作するために使
用される、第二実施態様の波板状帯材（２）の構造を説
明する図である。図３は、図２の平板状帯材（１）を除
いた対応図である。図３に示されるように、波板状帯材
（２）は、その幅方向の略中央部位に、所定幅のマイク
ロウェイブ（２２）を有するものである。本発明におい
て、波板状帯材（２）に形成される前記マイクロウェイ
ブ（２２）としては、波板状帯材（２）の波形の波高、
ピッチ幅より小さなものであればいずれでもよい。即
ち、マイクロウェイブの波高やピッチ幅は排気ガス流の
通過抵抗、熱応力の緩和性などを考慮して決めればよ
い。本発明において、前記マイクロウェイブ（２２）の
波形構造として、単一波形のものであってもクロスハッ
チ状の複合波形のものであってもよいことはいうまでも
ないことである。

【００１９】図４は、本発明の非当接域（ＮＣゾーン）
を有するハニカム体（Ｈ）を製作するために使用され
る、第三実施態様の波板状帯材（２）の構造を説明する
図である。図４に示されるように、波板状帯材（２）
は、その幅方向の略中央部位に、所定幅のエンボス加工
されて形成されたエンボス（２３）を有するものであ
る。本発明において、エンボス（２３）は、ハニカム体
（Ｈ）中の排気ガス流に対して平行列になるように各エ
ンボス（凹凸）が形成されたり、あるいは排気ガス流に
対して直交列になるように各エンボス（凹凸）が形成さ
れるものである。

【００２０】図５〜図６は、波形の形成角度が相違する
二種の波板状帯材（２，２′）を使用して本発明のハニ
カム体（Ｈ）が製作されることを示す図である。図示さ
れるように、非当接域（ＮＣゾーン）を形成するための
波板状帯材（２）は、前記図３で示されるものが使用さ
れる。即ち、波板状帯材（２）は、略中央部位にマイク
ロウェイブ（２２）を有するものであるが、本発明にお
いて当該波板状帯材（２）は、図２あるいは図４に示さ
れるものに置換されて良いことはいうまでもないことで
ある。一方、波板状帯材（２′）は、図６に示されるよ
うに波形の進行方向が前記波板状帯材（２）と相違する
もので構成される。図６は、前記二種の波板状帯材
（２，２′）の波形の進行方向が、排気ガス流に直交す
る直交線に対して、第一の波板状帯材（２）が角度
（α）を有し、第二の波板状帯材（２′）が角度（β）
を有することを示している。従って、前記二種の波板状
帯材（２，２′）を相互に重積し、次いで例えば巻回タ
イプのハニカム体（Ｈ）を製作するとき、波形の進行方
向の角度の相違により両帯材が波形の山部及び、谷部に
相互に落込むことが阻止され、一方の帯材の山部が他方
の帯材の谷部に当接するようになり、均一なセル形状の
ハニカム体（Ｈ）が製作される。前記波形の形成角度
（α，β）は、排気ガス流の通過抵抗などを考慮して適
宜に設定すればよい。

【００２１】図７は、三種の帯材（１，２，２′）を使
用して本発明のハニカム体（Ｈ）が製作されることを示
す図である。即ち、図７に示される本発明のハニカム体
（Ｈ）は、前記図５〜図６で示される二種の波形の形式
角度が相違する波板状帯材（２，２′）と、更に平板状
帯材（１）を使用し、合計三つの帯材で製作されるもの
である。

【００２２】本発明は種々の変形が可能である。図８
は、波板状帯材（２）に形成される非当接域（２４）
が、該波板状帯材（２）の長さ方向に一定幅のものでな
くてもよいこと（非一定幅のもの）を示すものである。
即ち図８においてｄ₁≠ｄ₂である。

【００２３】図９〜図１０は、図１に対応する別の本発
明のハニカム体（Ｈ）の１部を透視した斜視図である図
９〜図１０は、波板状帯材（２）の長さ方向に形成され
る一条の非当接域が、非直線状のものであることを示す
る。

【００２４】図１１〜図１２は、図１に対応する更に別
の本発明のハニカム体（Ｈ）の１部を透視した斜視図で
ある。本発明において、波板状帯材（２）の長さ方向に
形成される非当接域は、前記した一条のものに限定され
ず複数条のものであってもよい。図１１〜図１２は、該
非当接域が二条のものであることを示す。そして、図１
１は二条の非当接域が平行関係にあることを示し、また
図１２は二条の非当接域が相互に当接することを示す。

【００２５】

【発明の効果】本発明のハニカム体は、平板状帯材と波
板状帯材、あるいは波形の形成角度が相違する二種の波
板状帯材、更には前記二種の波板状帯材に平板状帯材を
組合せて構成されるものであるが、前記波板状帯材とし
て、前記平板状帯材あるいは他の波形の進行方向が相違
する波板状帯材と重積、当接させたときに、これら帯材
と当接しない非当接域を形成する部位を有する波板状帯
材を使用する点に特徴を有するものである。従って、本
発明のハニカム体は、過酷な使用条件下において印加さ
れる熱膨張や熱応力に基づく大きな変形力、特にハニカ
ム体の軸方向における大きな変形力を、波板状帯材の前
記非当接域で効果的に吸収、緩和することができ、耐久
性に優れたものである。また、波板状帯材の前記他の帯
材に対して当接しない非当接域は、波板状帯材の波付加
工に連動して、あるいは同時に形成することができるた
め、本発明のハニカム体は効率よく、かつ経済的に製作
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施態様のハニカム体の構造を
説明するための一部を透視した斜視図である。

【図２】本発明のハニカム体を構成する第一実施態様
の波板状帯材の説明図である。

【図３】本発明のハニカム体を構成する第二実施態様
の波板状帯材の説明図である。

【図４】本発明のハニカム体を構成する第三実施態様
の波板状帯材の説明図である。

【図５】本発明のハニカム体を構成する第四実施態様
の波板状帯材の説明図である。

【図６】図５に示される第四実施態様の波板状帯材の
構造を波形の形成角度から説明する図である。

【図７】本発明のハニカム体を構成する第五実施態様
の波板状帯材の説明図である。

【図８】本発明の第二実施態様のハニカム体の構造を
説明するための一部を透視した斜視図である。

【図９】本発明の第三実施態様のハニカム体の構造を
説明するための一部を透視した斜視図である。

【図１０】本発明の第四実施態様のハニカム体の構造
を説明するための一部を透視した斜視図である。

【図１１】本発明の第五実施態様のハニカム体の構造
を説明するための一部を透視した斜視図である。

【図１２】本発明の第六実施態様のハニカム体の構造
を説明するための一部を透視した斜視図である。

【符号の説明】

Ｈ……………………ハニカム体ＭＳ…………………メタル担体１……………………平板状帯材２……………………波板状帯材２１，２２，２３，２４…………非当接域を形成する部
位２′…………………他の波板状帯材３……………………網目状通気孔路（セル）４……………………ケーシングＢ……………………ろう材接合部位ＮＣ…………………非当接域 α，β………………波板状帯材の波形の形成角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０１Ｎ 3/28 ３１１Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄肉金属製の平板状帯材と波板状帯材、
あるいは薄肉金属製の波形の形成角度が相違する異種の
波板状帯材で構成されるハニカム構造の排気ガス浄化用
触媒を担持するためのハニカム体において、前記波板状
帯材が、前記平板状帯材あるいは他の波板状帯材と重積
されたとき、前記平板状帯材あるいは他の波板状帯材と
当接しない非当接域を有するものであることを特徴とす
るハニカム体。
【請求項２】波板状帯材の非当接域が、波形を有さな
い平坦部で構成されるものである請求項１に記載のハニ
カム体。
【請求項３】波板状帯材の非当接域が、波板状帯材の
波形より小さな波形（マイクロウェイブ）で構成される
ものである請求項１に記載のハニカム体。
【請求項４】波形（マイクロウェイブ）が、相互に交
わる二つのマイクロウェイブで構成されるものである請
求項３に記載のハニカム体。
【請求項５】波板状帯材の非当接部が、エンボス加工
されたエンボスで構成されるものである請求項１に記載
のハニカム体。
【請求項６】波板状帯材の非当接域が、波板状帯材の
所定の部位に形成されたものである請求項１に記載のハ
ニカム体。
【請求項７】波板状帯材の非当接域が、波板状帯材の
幅の略中間部位に、かつ、長さ方向に連続して設けられ
たものである請求項１に記載のハニカム体。
【請求項８】波板状帯材の非当接域が、波板状帯材の
長さ方向に一条設けられたものである請求項１に記載の
ハニカム体。
【請求項９】一条の非当接域が、一定幅または非一定
幅のものである請求項８に記載のハニカム体。
【請求項１０】一条の非当接域が、直線状または非直
線状のものである請求項８に記載のハニカム体。
【請求項１１】波板状帯材の非当接域が、波板状帯材
の長さ方向に複数条設けられたものである請求項１に記
載のハニカム体。
【請求項１２】複数条の非当接域が、直線状または非
直線状のものである請求項１１に記載のハニカム体。
【請求項１３】複数条の非当接域が、所望の間隔をお
いて相互に接するものである請求項１１に記載のハニカ
ム体。
【請求項１４】ハニカム体が、平板状帯材、波形の形
成角度が相違する異種の波板状帯材の三種類の帯材から
構成されるものである請求項１に記載のハニカム体。