JPH0671184A

JPH0671184A - 自動車排ガス浄化触媒用メタル担体

Info

Publication number: JPH0671184A
Application number: JP4103277A
Authority: JP
Inventors: Shogo Konya; 省吾紺谷; Akira Okamoto; 晃岡本; Takuzo Kako; 卓三加古
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-04-22
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 1994-03-15
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JP3268817B2

Abstract

(57)【要約】【目的】耐熱性、耐熱サイクル性に優れた通電加熱装
置付きの排ガス浄化触媒用メタル担体を提供するもの。【構成】平板状ステンレス箔と波付加工されたステン
レス箔を積層したハニカム構造体を陽、陰両極を備えた
筒内に装填してなる通電加熱装置付き自動車排ガス浄化
触媒用メタル担体において、前記ハニカム構造体におけ
る平板状ステンレス箔間、あるいは平板状ステンレス箔
と波付ステンレス箔間に、融点８００℃以上、１４００
℃以下、厚さ１mm以下の酸化物を介在させてステンレス
箔対を形成し、このステンレス箔対を前記ハニカム構造
体を構成するステンレス箔の間に配置したのち焼成し
て、絶縁層を形成したことを特徴とする。従来技術のメ
タル担体に比較し耐熱サイクル性を著しく向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車用の排ガス浄化触
媒メタル担体、詳しくは耐熱性、耐熱サイクル性に優れ
た通電加熱装置付の排ガス浄化触媒用メタル担体（以
下、単にメタル担体という）に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の排気ガスを浄化する装置として
前述したメタル担体が用いられていることは周知の通り
である。このメタル担体は、平板状のステンレス箔と波
付加工されたステンレス箔を積層してハニカム構造体と
し、このハニカム構造体を排ガスを導通せしめる筒体の
内部に装填して構成することが一般的である。

【０００３】図１５は前述した周知のメタル担体の一例
を示す断面構造図である。図１５において２１が排ガス
を導通せしめる筒体であり、この筒体２１内に平板状ス
テンレス箔２２と波付加工されたステンレス箔（以下、
単に波付ステンレス箔と言う）２３を積層して構成され
たハニカム構造体２４が、螺旋状に装填され、メタル担
体２０を構成している。平板状ステンレス箔２２と波付
ステンレス箔２３は拡散接合あるいはろう付けで接合さ
れ、高温かつ高速の排ガスおよび急速な加熱、冷却に耐
える構造とされている。筒体21としては、本例の断面円
形のみでなく、図１６に示す如き楕円形、あるいは図示
はしないけれども角形等種々の形状のものが従来より提
案されている。

【０００４】前述したメタル担体２０は、例えば図１７
に示すようにその両端にコーン状導気筒体２５と溶接等
により接合され、この導気筒体２５とメタル担体２０と
からなる担体２６をマニホールド２７に連結して用いる
ことが普通である。２８は浄化された排気ガスを排出す
る排気管を示す。

【０００５】ところで、従来の一般的なメタル担体で
は、エンジン始動時から約３０秒間はメタル担体が加熱
されず、触媒が十分機能する温度に達しないため、エン
ジン始動直後の排ガスが十分に浄化できないという欠点
があった。この欠点を克服するにはメタル担体を予め加
熱し、エンジン始動前に触媒が機能する温度まで高めて
おくことが効果的であり、例えば特開平２−２２１６２
１号公報に開示されるようにメタル担体外周にヒーター
を巻き付ける技術手段、あるいは特開平２−２２３６２
２号公報に開示されるように前述したハニカム構造体に
電極を形成して通電することにより加熱する技術手段等
が従来より提案されている。

【０００６】しかしながら前記メタル担体外周にヒータ
ーを巻き付ける技術手段では、発熱部が外周部のみであ
るため、内部まで加熱するのに時間を要する欠点を有し
ていた。またハニカム構造体に電極を形成する技術手段
では、絶縁層を設けて電流路を形成する手段がないため
に、ハニカム構造体の中心と外周部に通電する場合、中
央部の電流密度のみが高くなるため、メタル担体を均一
に加熱するのは困難であり、一方、外周部どうしを加熱
する場合は、外周部のみが加熱され、やはり、均一加熱
できないという欠点を有していた。

【０００７】通電手段による前記欠点を解決するため
に、例えば特表平３−５００９１１号公報に開示され、
かつ前記図１５に示すように筒体２１内に装填されたハ
ニカム構造体２４に絶縁層２９を形成すると共に筒体２
１に電極４０ａ，４０ｂ（本例では４０ａが陽極であ
り、４１ｂが陰極である）、絶縁材４１ａ，４１ｂを設
け、電気的加熱に適した抵抗を有する電流路を形成する
技術手段も公知である。絶縁層２９を形成する絶縁材料
として前記特表平３−５００９１１号公報には粒状セラ
ミック、あるいはセラミック繊維マット等が開示されて
いる。図１５において矢印ｘは電流の流れ方向を示すも
のである。

【０００８】このようなメタル担体の提供により、エン
ジン始動直後の排ガス浄化効率は高められたものの、メ
タル担体はエンジンの運転と停止の繰り返しという、熱
サイクルに加えて、高温の排気ガスがメタル担体内を高
速で通過するという厳しい環境下で使用されるので、メ
タル担体自体の耐久性が極めて低く、実用化する上での
大きな障害となっていた。

【０００９】特にメタル担体は前記図１７に示すように
排気マニホールド２７にできる限り近い位置の方が、排
ガス温度が高く、触媒の機能性からは有利であるが、マ
ニホールド２７に近ければ近いほど、前述した耐熱性、
耐熱サイクル性の要求が厳しくなる。而して前述した粒
状セラミック、あるいはセラミック繊維マット等を用い
た従来技術における絶縁層では、熱サイクルによる熱衝
撃に非常に弱いという致命的な欠点があり、実用化は困
難であった。

【００１０】粒状セラミック、あるいはセラミック繊維
マットに代えてアルミナまたはシリカ等の酸化物を絶縁
層として用いることも、例えば特開平２−２２７１３５
号公報等で開示されている。しかしながらアルミナまた
はシリカ等を単純に被覆させるのみでは前記欠点の抜本
的な解決にはならないことを本発明者等は多くの実験で
確認した。

【００１１】すなわち前記従来手段では、絶縁層が形成
されてはいても、その絶縁層とハニカム構造体を形成す
るステンレス箔の接合が不完全であることから耐熱サイ
クル性が得られず、実用に耐え得る耐久性を確保するこ
とはできなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前述した平板
状ステンレス箔と波付ステンレス箔を積層したハニカム
構造体を陽、陰両極を備えた筒内に装填してなるメタル
担体において、前記問題点の抜本的な解決を図り、８０
０℃以上の高温に対する耐熱性、室温と８００℃以上の
高温の間で温度差８００℃以上という苛酷な熱サイクル
に耐え得る耐熱サイクル性、接合された絶縁材とハニカ
ム構造体の接合部の電気絶縁性の３つの特性を同時に満
足するメタル担体の提供をその課題とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明のメタル担体は、平板状ステンレス箔と波付ステンレ
ス箔を積層したハニカム構造体を陽、陰両極を備えた筒
体内に装填してなるメタル担体において、前記ハニカム
構造体における相隣合う平板状ステンレス箔と平板状ス
テンレス箔の間、あるいは平板状ステンレス箔と波付ス
テンレス箔の間、あるいは波付ステンレス箔どうしの間
に、融点が８００℃以上で、かつ１４００℃以下、厚さ
１mm以下の酸化物を介在させてステンレス箔対を形成
し、このステンレス箔対を前記ハニカム構造体を構成す
るステンレス箔の間に配置したのち焼成して、絶縁層を
形成したことを特徴とするものである。

【００１４】また前記メタル担体における酸化物を介在
させたステンレス箔対とハニカム構造体の接合法が、ろ
う付けによって行われていることを他の特徴とする。

【００１５】さらにまた、前記メタル担体におけるステ
ンレス箔対を構成するステンレス箔が、予め酸化処理さ
れていること、あるいはさらにこの酸化処理されたステ
ンレス箔対をろう付けするにあたり、ろう材箔とステン
レス箔対を構成するステンレス間に、ＴｉあるいはＺｒ
の箔が介在していることを特徴とする。

【００１６】さらにまた前記ステンレス箔対を構成する
ステンレス箔が、少なくともＡｌを１％以上含有してい
ることを他の特徴とし、さらにまた前記ステンレス箔対
を構成するステンレス箔が、少なくともＣｒ１０％以
上、Ａｌが３％以上含有していることを、あるいは前記
ステンレス箔対を構成するステンレス箔が、少なくとも
Ｃｒ１０％以上、Ａｌ３％以上、ランタノイド元素０．
０１重量％以上を含有されていることを他の特徴とする
ものである。

【００１７】

【作用】本発明は、前述した３つの特性、その中でも特
にエンジンの運転・停止という厳しい熱サイクルに耐え
得るメタル担体を提供するために、ハニカム構造体内の
絶縁層を、前述したステンレス箔対を構成する相隣合う
平板状ステンレス箔と平板状ステンレス箔の間、あるい
は平板状ステンレス箔と波付ステンレス箔の間、あるい
は波付ステンレス箔と波付ステンレス箔間に、融点が８
００℃以上で、かつ１４００℃以下、厚さ１mm以下の酸
化物を介在させた後、焼成して形成することを主要な特
徴とする。

【００１８】即ち、前記ステンレス箔間に介在せしめる
酸化物の融点の最適範囲、及び最適厚み等を解明して、
酸化物を挟んで相対するステンレス箔を強固に接合し、
しかもこの２枚のステンレス箔を電気的に確実に絶縁さ
せることにより、メタル担体に要求される電気絶縁性、
耐熱性、耐熱サイクル性の３つの特性を同時に満足させ
ることを可能としたものである。

【００１９】図１は本発明に基づくメタル担体の基本構
成を説明するための斜視図であり、図２は図１Ａ−Ａ′
の断面構造図、図３は図２におけるＡ部の部分拡大図で
ある。

【００２０】本実施例のメタル担体１は、断面形状が円
形の筒体２にハニカム構造体３が螺旋状に装填されてい
る。筒体２は陽極端子４及び陰極端子５を備えており、
陽極端子４は、導電体４ａを介して筒体２のほぼ中心部
に配設された電極棒４ｂに連接されている。６は前記陽
極端子４、導電体４ａ等と筒体２を電気的に絶縁する絶
縁碍子である。ハニカム構造体３は平板状ステンレス箔
７と波付ステンレス箔８を積層して構成されている。

【００２１】９は絶縁層であり、本実施例では相隣合う
平板状ステンレス箔７ａと７ａの間に後述する酸化物１
０を介在させ、この酸化物１０を焼成することによって
形成される。この絶縁層９は、筒体２内に装填されたハ
ニカム構造体３に電流路を形成する機能を発揮する。矢
印ｙは前記電流路の電流導通方向を示す。尚、前記酸化
物１０を介在させて相対する平板状ステンレス箔７ａと
７ａを、本発明においてはステンレス箔対と言う。

【００２２】ステンレス箔対１１ａは、前記図２，図３
の実施例では平板状ステンレス箔７ａと７ａとで構成し
ているが、例えば図４に示すように相隣合う平板状ステ
ンレス箔７ａと波付ステンレス箔８ａの間に酸化物１０
を介在させてステンレス箔１１ｂを、あるいは図５及び
図６に示すように相隣合う波付ステンレス８ａと８ａの
間に酸化物１０を介在させてステンレス箔対１１ｃ，１
１ｄを構成しても後述する本発明の機能を発揮すること
が十分可能である。

【００２３】ステンレス箔対１１（前記種々のステンレ
ス箔対を総称して言うときは以下ステンレス箔対１１と
言う）は、ハニカム構造体３を構成する他のステンレス
箔７，８の間に適宜間隔で配置される。このハニカム構
造体３と、ハニカム構造体３内に配置されるステンレス
箔対１１を総称して以下ハニカムコア３０と言う。

【００２４】次に、前記ハニカム構造体３及びステンレ
ス箔対１１の形成手段について具体的に説明する。図
１，図２の実施例では筒体２の中心部に位置する電極棒
４ｂが陽極となり、筒体２の外周に位置する端子５が陰
極としての機能を有し、端子４ｂから端子５の間に電圧
を印加することにより、ハニカム構造体３を矢印ｙに示
す方向に電流が流れ、メタル担体１を均一に加熱する。

【００２５】さて、ハニカム構造体３及びステンレス箔
対１１は、以下の手順で効率的に形成することができ
る。先ず図７に示すように、ステンレス箔（本実施例で
は平板状ステンレス箔７ａ）の片表面に、有機ビークル
で混練してペースト状にした酸化物１０を塗布し、この
酸化物１０の塗布層を有する平板状ステンレス箔７０を
用意する。

【００２６】次いで、図８に示すように、ハニカム構造
体３を構成する通常の平板状ステンレス箔７、及び波付
ステンレス箔８を順次積層する。前記酸化物１０の塗布
層を有する平板状ステンレス箔７０は、酸化物１０どう
しが接するよう逆向きに積層することによってステンレ
ス箔対１１ａを構成し、前記平板状ステンレス箔７、及
び波付ステンレス箔８の適宜の部分に配置し積層する。

【００２７】平板状ステンレス箔７の表裏面には設定間
隔で箔状のろう材（以下ろう材箔と言う）１２を接着剤
あるいはスポット溶接等によって予め貼着しておくこと
が好ましい。尚、平板状ステンレス箔７ｂは筒体２とハ
ニカムコア３０をろう付けするために他の平板状ステン
レス箔７よりハニカムコア３０の円周長だけ長く形成さ
れている平板状ステンレス箔である。

【００２８】一方、前述した電極棒４ｂには図９に示す
ように十字形の切込み溝４ｃを形成しておく。この切込
み溝４ｃに前記図８に示す如く積層され、ハニカムコア
を形成する束状になったステンレス箔７，８及びステン
レス箔対１１ａ（この積層された状態のステンレス箔を
総称して以下ステンレス箔束と言う）の端部を嵌挿し、
固定する。図１０は相対する２個の切込み溝４ｃに２組
の前記ステンレス箔束をそれぞれ嵌挿した状態を示す断
面図である。尚、前記ステンレス箔束端部の嵌挿を効率
的に行わせるために図８に示す如くそれぞれのステンレ
ス箔端部には折れ込み７ｅ，８ｅ，７０ｅを設けておく
ことが効果的な手段である。また前述した筒体２とハニ
カムコア３０をろう付けするための平板状ステンレス７
ｂは片側のみに装入される。

【００２９】次いで電極棒４ｂを中心として図１１に示
すようにステンレス箔束を巻き上げる。この巻き上げに
よってハニカム構造体３が形成されるとともに、ハニカ
ム構造体３の内部に螺旋状の酸化物１０の層が形成さ
れ、ハニカムコア３０が構成される。その後巻き上げら
れたハニカムコア３０の外径を調整するために、各ステ
ンレス箔の端部を適宜切断し、その長さを調節し、図１
に示すように筒体２に装填する。しかる後電極棒４ｂに
導電体４ａ、陽極端子４、陰極端子５を接続するととも
に、絶縁碍子６を装着すればメタル担体１が形成され
る。

【００３０】前記実施例では電極棒４ｂの切込み溝４ｃ
に２組の前記ステンレス箔束をそれぞれ嵌挿したことか
ら図２に示すように電極棒４ｂを基点とする２系列の螺
旋状酸化物１０の層が形成される。これに対し片側の切
込み溝４ｃのみに前記ステンレス箔束を嵌挿すると図１
２に示すように１系列の螺旋状酸化物１０の層を形成す
ることができる。

【００３１】前述の手段で形成されたメタル担体１を、
例えば真空雰囲気、１２００℃で加熱し、焼成する。こ
の焼成によってろう材箔１２が溶解し、平板状ステンレ
ス箔７ａ及び波付ステンレス箔８ｂが接合され、またス
テンレス箔対１１ａも酸化物１０が溶融し、ステンレス
箔７ａと反応して相対する平板状ステンレス箔７ａどう
しを強固に接合するとともに平板状ステンレス箔７ａと
７ａの間に焼成された酸化物の絶縁層９を形成する。

【００３２】以上のようにステンレス箔対１１の間に介
在した酸化物１０は焼成されることによって絶縁層９を
形成するとともに、酸化物１０を挟んで相対して配置さ
れるステンレス箔を強固に接合せしめる機能を発揮す
る。

【００３３】ところで、メタル担体１においては、エン
ジン運転中にハニカムコア３０内を排ガスが高速で通過
するため、特に、絶縁層９とステンレス箔の接合強度が
低いとガス流によってハニカムコア３０がガス流方向に
ずれる現象が生ずる。このずれが大きいと、ハニカムコ
ア３０を構成するステンレス箔の切断による通電不能、
あるいは絶縁層９とステンレス箔の接合部の破壊による
絶縁不良等によってメタル担体１を均一に加熱すること
ができなくなる。

【００３４】本発明が対象としている使用環境は約８０
０℃以上の高温環境であるため、融点の低い酸化物、例
えば鉛を多量に含有している低融点ガラス等の酸化物は
使用できない。本発明者らは多くの実験研究を重ねた結
果、８００℃以上の融点をもつ酸化物を使用することに
よって、ハニカムコア３０のズレが大きくならず、しか
も耐熱性の得られることを知見した。

【００３５】また前述したようにエンジンの運転−停止
に伴い、熱サイクルが発生するが、絶縁層９が熱サイク
ルにより破壊するとハニカムコア３０のずれの原因とな
る。而して先ず絶縁層９の耐熱サイクル性を得るには、
酸化物それ自体を薄くする必要がある。この上限の値は
１mmである。また室温と８００℃の熱サイクルに耐える
ためには、酸化物の融点を１４００℃以下にする必要が
ある。

【００３６】酸化物の厚みが１mmを超えた場合は酸化物
とステンレス箔の熱膨張差から破壊が生じ易くなる。ま
た酸化物の融点を１４００℃以下にすると、酸化物が比
較的低温で変形可能になることによって、熱衝撃を吸収
することができるが、融点が１４００℃を超えると、酸
化物の変形能が不十分であるため、熱サイクルによって
絶縁層９が破壊してしまい、ハニカムコア３０のズレ量
が大きくなる。

【００３７】前記特性を満たす酸化物の例としては、Ａ
ｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系、ＭｇＯ−ＳｉＯ３系、Ａｌ₂Ｏ
₃−ＭｇＯ系、Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ系、ＣａＯ−ＳｉＯ
₂系、Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ−ＳｉＯ₂系、ＳｒＯ−Ａｌ
₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系、ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ
₂系、ＢａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系等の酸化物をベ
ースにして、Ｂ₂Ｏ₃やＭｎＯなどの酸化物を融点調節
のために添加したものが挙げられる。ただし、これ以外
のものでも融点範囲８００〜１４００℃を満たしている
ものであれば使用できる。

【００３８】前述した酸化物１０とステンレス箔との接
合効果を高めるために、ステンレス箔対１１を構成する
ステンレス箔を予め酸化処理しておくことが効果的であ
る。このような酸化処理をした場合、酸化されたステン
レス箔とろう材の濡れ性が悪くなる恐れがある。これを
解決するために前記図８に示すように酸化されたステン
レス箔７０と接するろう材箔１２の表面にＴｉあるいは
Ｚｒの箔１３を介在させることが効果的な手段である。

【００３９】また、ステンレス箔対を構成するステンレ
ス表面が凹凸加工されていることは、メタル担体の耐熱
サイクル性を向上するのに有効である。

【００４０】本発明において使用するステンレスとし
て、特にステンレス箔対を構成するステンレス箔におい
ては、Ａｌが１重量％以上含有されていると、表面に緻
密なアルミナ皮膜が形成される。鉄やニッケルの酸化物
は、酸化物形成箇所が酸化物と気相の界面であり、従っ
て外側へ膜が成長するため、金属素地との密着性があま
り良くないのに対し、前記アルミナは金属内部へ向かっ
て成長する酸化皮膜であるため、ステンレス箔自体の金
属素地との密着性が非常によくなる。このため絶縁層を
形成する酸化物とステンレス箔の接合強度が向上し、ハ
ニカムコアのズレ量を低減するのに有利である。

【００４１】さらにまた、ステンレス箔対を構成するス
テンレス箔が、少なくともＣｒを１０％以上、Ａｌを３
％以上含有しているとステンレス箔表面の酸化皮膜の密
着性が、Ｃｒが含有されていない場合と比較して極めて
優れた機能を発揮する。また、前記ＣｒとＡｌに加えて
ランタノイド元素０．０１重量％以上を含有していると
ランタノイド元素が偏析している部分だけ酸化皮膜が厚
くなり、結果として酸化皮膜の形状が、ステンレス箔素
地内に楔を打ち込んだ形になるため、酸化皮膜の密着性
がさらに向上する点でさらに優れた効果を発揮する。

【００４２】さて、本発明のメタル担体は、前記実施例
に限定されるものではなく、例えば図１３に示す如き断
面形状が角形をしたメタル担体１ａにも適用が可能であ
る。図１３の実施例は、角形の筒体２ａにハニカム構造
体３ａを装填してメタル担体１ａを構成している平面図
を示している。筒体２ａには陽極電極４及び陰極電極５
が直接取付けられており、この陽極電極４と陰極電極５
に電圧を印加した際、筒体２ａを電流が流れないように
するため、絶縁体１４，１４ａが設けられている。

【００４３】本発明の絶縁層９ａは、平板状ステンレス
箔７と波付ステンレス箔８を積層して形成されたハニカ
ム構造体３ａの適宜な間隔にステンレス箔対（本実施例
では平板状ステンレス箔７ａと波付ステンレス箔８ａの
間に酸化物１０を介在せしめて形成されたものを適用）
１１ｂを配置し、前述と同様にして焼成することによっ
て形成されている。

【００４４】而して本実施例のメタル担体１ａでは、陽
極端子４に連接された筒体上板２ａ１から絶縁層９ａで
区分けされたハニカム構造体３ａを経由して陰極端子５
に連接された筒体下板２ａ２に電流が流れ、メタル担体
１ａを加熱する。

【００４５】図１４は、前記図１３と同様の角形のメタ
ル担体１ｂの実施例を示すもので、筒体２ｂは絶縁性を
有する例えばセラミックス板等で構成されている、この
筒体２ｂ内には、図１３と同様に平板状ステンレス箔７
と波付ステンレス箔８を積層して形成されたハニカム構
造体３ｂが装填されている。絶縁層９ｂは、絶縁層９ｂ
で区分けされたハニカム構造体３ｂの端部が交互に接触
するよう開放されている。このような絶縁層９ｂはステ
ンレス箔対（本実施例では２枚の平板状ステンレス箔７
ａの間に酸化物１０を介在せしめて形成されたものを適
用）１１ａの長さを調整し、ハニカム構造体３ｂ内に配
置することによって容易に形成することが可能である。
また陽極端子４および陰極端子５は、ハニカム構造体３
ｂと電気的に導通している。

【００４６】

【実施例】

［実施例１］前述した図７〜図１１の形成手段により、
図２に示すメタル担体１を製造し、この製造されたメタ
ル担体１で実際のエンジンテストを行い、ハニカムコア
３０の排ガス流方向のズレ量を調査した。

【００４７】ステンレス箔対１１を形成するステンレス
箔は、５０μｍ厚、幅１７mmのＳＵＳ４３０相当の平板
状ステンレス箔７ａであり、この平板状ステンレス箔７
ａを１１００℃で６０分間、大気中で酸化処理し、表面
に酸化皮膜を形成させた。この平板状ステンレス箔７ａ
に図７に示すように、種々の融点をもつペースト状にし
た酸化物を、種々の厚さで塗布した。

【００４８】酸化物１０は、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系酸
化物に、硼素、マンガン、カルシウム、マグネシウム等
を添加し融点を調整したものを用いた。本実施例におい
ては融点を７００〜１５００℃の範囲に調整された平均
粒径１０μｍの粉末状のものを、有機ビークルで混練す
ることによりペースト化したものをスプレー印刷法によ
ってその厚みを調整しつつ塗布した。

【００４９】また、ハニカム構造体３を構成する平板状
ステンレス箔７及び波付ステンレス箔８として厚さ５０
μｍ、幅１７mmのＳＵＳ４３０相当のステンレス箔（長
さ約５００mm）を用意し、図８に示すように積層した。
平板状ステンレス箔７の表裏面には１０×１０mm、厚さ
２５μｍのＮｉ基ろう材箔（ＢＮｉ−５）１２を１５mm
間隔で貼着した。前記酸化物１０を塗布し、この酸化物
塗布面を相接するよう配置してステンレス箔対１１を形
成したステンレス箔７０に接する前記ろう材箔１２は、
前述と同様１０×１０mm、厚さ２５μｍのＮｉ基ろう材
箔が４０mm間隔で貼着してあり、さらにその外側に１０
×１０mm、厚さ５μｍのＴｉ箔１３を貼着した。すべて
のステンレス箔の片端部は、３mm分上側に直角に折り曲
げられ、折れ込み７ｅ，８ｅ，７０ｅが形成されてい
る。

【００５０】前記積層されたステンレス箔束を前述した
図９〜図１１の要領でハニカムコア３０に形成し、筒体
２に装填してメタル担体１を製造した。尚、電極棒４ｂ
は直径８mm、長さ５０mmのＮｉ棒で構成し、この電極棒
４ｂの一端に、幅１mm、長さ１７mmの十字形の切込み溝
４ｃが形成されている。

【００５１】以上のようにして製造されたメタル担体１
を真空中、１２００℃の温度で１０分間焼成し、その後
導電体４ａ、陽極端子４、陰極端子５、絶縁碍子６を装
着し、最終製品としてのメタル担体１に仕上げた。

【００５２】前記メタル担体１を、図１７と同様な試験
装置に取付け、熱サイクル負荷後のコアのズレ量を調査
した。この試験装置に取付けるためにメタル担体１の両
端には導気筒体２５を溶接によって固着した。

【００５３】試験条件は、エンジンを運転して１０分間
でメタル担体１を８５０℃まで昇温し、その後エンジン
を停止し、１４分間で１００℃まで冷却するという温度
パターンであり、エンジン運転中のガス流量は毎秒約８
０リットルである。

【００５４】耐熱サイクル性の評価は、ハニカムコア30
の元の位置からの変位量（ズレ量）で評価した。表１は
この調査結果の一例を示すもので、前記熱サイクル負荷
を９００回加えた後の前記ズレ量を調査したもので、こ
のズレ量が１mm以内のものを合格（○）、１mmを超えた
ものを不合格（×）として表している。

【００５５】比較例として、酸化物に代えて市販の無機
接着剤を用いてメタル担体を製造し、同様の試験を行っ
た結果も示している。

【００５６】

【表１】

【００５７】表１から明らかなように、無機接着剤（融
点１６００℃）や融点１５００℃の酸化物を用いたもの
では、９００サイクル後でコアが大きくずれこんだ。そ
れに対し、本発明のメタル担体では、いずれもズレ量が
１mm以内であり、実用に充分耐えるものであることが確
認された。

【００５８】また、本発明のメタル担体では、通電によ
る昇温性能も、２．５kWの電力を用いた場合、４００℃
に達する時間が７秒であり、この点でも実用に充分耐え
るものであることが確認された。

【００５９】［実施例２］実施例１において、ステンレ
ス箔対１１を構成するステンレス箔をＦｅ−１０Ｃｒ−
３Ａｌ系に変更するとともに、このステンレス箔に、そ
れぞれサンドブラストによる機械的凹凸加工、硫酸中に
おける陽極酸化、あるいはイットリウムイオン注入を施
し、該処理後、そのまま介在酸化物のペーストを塗布す
るか、あるいは１１００℃で６０分間予備酸化した後、
酸化物１０を塗布し、その他は実施例１と同様にしてメ
タル担体１を製造し、前記試験を実施した。尚、酸化物
１０の厚さは４０μｍに固定した。表２にその調査結果
の一例を示す。

【００６０】表２の結果から、表１と同様に本発明範囲
の融点を有する酸化物を用いたものはズレが発生しても
１mm以内に止まっており、また予備酸化したものは、そ
れを行わないものに比して優れていることがわかる。

【００６１】

【表２】

【００６２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のメタル担体
により、従来は不可能であった、エンジンの運転停止の
熱サイクルに対する、高い耐熱サイクル性を有し、同時
に耐熱性を有し、かつ均一加熱が可能であるメタル担体
を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づくメタル担体の基本構造の一例を
示す斜視図。

【図２】図１のＡ−Ａ′線断面構造図。

【図３】図２のＡ部分拡大図。

【図４】本発明に基づく絶縁層の他の例を示す部分断面
図。

【図５】本発明に基づく絶縁層の別の例を示す部分断面
図。

【図６】本発明に基づく絶縁層のさらに別の例を示す部
分断面図。

【図７】平板状ステンレス箔表面に酸化物が塗布された
状態を示す断面図。

【図８】平板状ステンレス箔、波付ステンレス箔、ステ
ンレス箔対の積層状態を示す模式図。

【図９】電極棒の一例を示す斜視図。

【図１０】ステンレス箔束が電極棒に装着された状態を
示す模式図。

【図１１】ステンレス箔束が電極棒に巻き付けられてい
る状態を示す模式図。

【図１２】絶縁層が１系列であるメタル担体の基本構造
を示す断面構造図。

【図１３】本発明に基づくメタル担体の他の例を示す断
面構造図。

【図１４】本発明に基づくメタル担体の別の例を示す断
面構造図。

【図１５】従来のメタル担体の一例を示す断面図。

【図１６】従来のメタル担体の他の例を示す断面図。

【図１７】メタル担体の使用状況の一例示す模式図。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂメタル担体２，２ａ，２ｂ筒体３，３ａ，３ｂハニカム構造
体３０ハニカムコア４陽極端子４ａ導電体４ｂ電極棒４ｃ切込み溝５陰極端子６絶縁碍子７，７ａ，７ｂ，７０平板状ステン
レス箔７ｅ折れ込み８，８ａ波付ステンレ
ス箔８ｅ折れ込み９，９ａ，９ｂ絶縁層１０酸化物１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄステンレス箔
対１２ろう材箔１３Ｔｉあるいは
Ｚｒの箔１４，１４ａ絶縁体２０メタル担体２１筒体２２平板状ステン
レス箔２３波付ステンレ
ス箔２４ハニカム構造
体２５導気筒体２６担体２７マニホールド２８排気管２９絶縁層４０ａ陽極端子４０ｂ陰極端子４１ａ，４０ｂ絶縁体

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｃ０４Ｂ 37/02 ＺＣ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状ステンレス箔と波付加工されたス
テンレス箔を積層したハニカム構造体を陽、陰両極を備
えた筒体内に装填してなる通電加熱装置付の自動車用排
ガス浄化触媒メタル担体において、前記ハニカム構造体
における相隣合う平板状ステンレス箔間、あるいは平板
状ステンレス箔と波付ステンレス箔間、あるいは波付ス
テンレス箔間に、融点８００℃以上１４００℃以下、厚
さ１mm以下の酸化物を介在させてステンレス箔対を形成
し、このステンレス箔対を前記ハニカム構造体を構成す
るステンレス箔の間に配置したのち焼成して絶縁層を形
成したことを特徴とする通電加熱装置付の自動車排ガス
浄化触媒用メタル担体。
【請求項２】ステンレス箔対とハニカム構造の接合
が、ろう付けによって行われていることを特徴とする請
求項１記載の自動車排ガス浄化触媒用メタル担体。
【請求項３】ステンレス箔対を構成するステンレス箔
が、予め酸化処理されていることを特徴とする請求項１
あるいは２の何れか記載の自動車排ガス浄化触媒用メタ
ル担体。
【請求項４】ステンレス箔対とハニカム構造の接合が
ろう付けでなされ、ろう材箔とステンレス箔対を構成す
るステンレス間に、ＴｉあるいはＺｒの箔が介在してい
ることを特徴とする請求項３記載の自動車排ガス浄化触
媒用メタル担体。
【請求項５】ステンレス箔対を構成するステンレス箔
が、少なくともＡｌを１％以上含有していることを特徴
とする請求項１，２，３あるいは４の何れか記載の自動
車排ガス浄化触媒用メタル担体。
【請求項６】ステンレス箔対を構成するステンレス箔
が、少なくともＣｒを１０％以上、Ａｌを３％以上含有
していることを特徴とする請求項１，２，３あるいは４
の何れか記載の自動車排ガス浄化触媒用メタル担体。
【請求項７】ステンレス箔対を構成するステンレス箔
が、少なくともＣｒ１０％以上、Ａｌ３％以上、ランタ
ノイド元素０．０１重量％以上を含有していることを特
徴とする請求項１，２，３あるいは４の何れか記載の自
動車排ガス浄化触媒用メタル担体。