JPH02126942A - 排気ガス浄化用触媒を担持するための金属製担持母体 - 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〕 （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
気管の途中に介装される排気ガス浄化用触媒を担持する
ための金属製担持母体に関する。

更に詳しくは、金属製担持母体の各構成部材間の接合強
度が改善され、熱歪などによる部材間の剥離などに耐え
ることができる排気ガス浄化用触媒を担持するための金
属製担持母体に関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の排気ガス浄化用触媒を担持するための金
属製担持母体は、単位体積当りの担持表面績を大きくす
るように、即ち、単位体積当りの排気ガスと排気ガス油
化用触媒との有効接触面積を可能な限り大きくするよう
に、さらに、金属製担持母体の自重を可能な限り軽量化
するために、薄肉平板状の金属帯材と波板状の金属帯材
とをＷｉ層状にｉ層した構造、又はこれら両帯材を一括
して巻回積層した構造のもの（以下、これらはハニカム
状の構造をしているので、ハニカムコア体と称す、）が
知られている。

例えば、０．１ｍ／ｍ以下の耐熱性の薄肉鋼板からの平
板状帯材と、前記薄肉鋼板の平板状帯材を波形状に成形
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−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をもつハニカムコア体と
される。そして、この巻回積層されたハニカムコア体は
、両端が開口した筒状の金属ケースに収納されるととも
に相互に接合され、耐振構造のものとされる。即ち、ハ
ニカムコア体を構成する平板状金属帯材と波板状金属帯
材との当接部やハニカムコア体と金属ケースとの当接部
は溶接やろう接などにより接合されている。

これらの接合手段として、特に、ハニカムコア体と金属
ケースとの当接部の接合手段に注目すると、 （１）特開昭５４−１３４８２号、特開昭５７−１５８
５号などに開示されているように、電子ビーム溶接。

レーザビーム溶接、アーク溶接などによるもの。

（ｉｉ）特開昭６１−１９９５７４号に開示されている
ように、ハニカムコア体を金属ケースに填装したあと、
それら複合体の端部近傍部位に、ろう材を塗布、噴射な
どにより適用し、加熱処理によりろう接合するもの、 など、各種の方法が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記した従来の接合方法には次のような
製造上、品質上の問題がある。

前記（ｉ）の電子ビーム溶接やレーザビーム溶接などの
接合手段においては、特殊にして且つ高価な装置を用い
なければならない。

また、前記（目）のハニカムコア体を金属ケースに填装
したあとで、金属ケースの開口端部にろう材を塗布、噴
射させる接合手段においては、ろう材の適用作業が煩雑
であるうえ、ハこカムコア体と金属ケースの当接面のう
ち金属ケースの中央部分の接合強度に問題がある。

一般に、この種の金属製担持母体は、過酷な熱的環境の
もとで使用されるため、構成部材の破損、割れ、あるい
は構成部材間の剥れなどに対する十分な耐久性が要求さ
れる。即ち、自動車の排気ガス系統にみられる　−２０
℃〜÷８００℃という過酷な冷熱サイクル（熱交番負荷
）のもとで、構成部材は大きな熱膨張（体積膨張、線膨
張）などによる歪（以下、「熱ひずみ」という、）を受
け、さらに車体からの振動も加わって構成部材間の離体
（剥れ）、構成部材の破損、割れ（亀裂）などが生起す
る。

特に、金属ケースに耐酸化性を考慮し、ハニカムコア体
に耐熱性を考慮してそれぞれに異なる金属材料を使用す
ると（例えば、前者にオーステナイト系ステンレス鋼が
、後者にフェライト系ステンレス鋼が使用される。）、
熱膨張の差異により両者の離体がはげしくなる。そして
金属ケースとハニカムコア体の接合面の小さな領域にお
いて離体が生起すると１次々と拡大する。また離体と同
時に車体からの振動も加わり、特にハニカムコア体の構
成部材である平板状帯材と波板状帯材との接合部の剥れ
、及びこれら部材の亀裂、破損などが起る。

従って、この種の金属製担持母体においては、金属ケー
スの内壁面とハニカムコア体の外周面との当接面を十分
な強度をもって確実に接合させなければならないが、前
記した如く有効な接合方法がないのが現状である。

本発明の目的は１長期に亘り金属製担持母体の構成部材
、即ち、筒状金属ケースとハニカムコア体の構成部材間
の離体（剥れ）を防止し、十分な排気ガス浄化機能を発
揮する。排気ガス浄化用触媒を担持するための金属製担
持母体を提供することにある。

〔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
材と波板状帯材とを相互に当接するように重請し、渦巻
状またはＮ層状に成形して製作した軸方向に多数の網目
状通気孔路を有するハニカムコア体を、筒状金属ケース
内に固着してなる排気ガス浄化用触媒を担持するための
金属製担持母体において、前記ハニカムコア体が筒状金
属ケースの内壁面に設けられたろう材保持溝に保持され
たろう材により筒状金属ケースに固着されたものである
ことを特徴とする排気ガス浄化用触媒を担持するための
金属製担持母体に関するものである。

以下、本発明の構成を詳しく説明する。

本発明は、前記した如く金属製担持母体の構成部材間の
接合強度、特に筒状金属ケースの内壁面とへニカムコア
体の外周面と当接面全体のの接合強度を向上させる点に
特徴を有するものである。

また、本発明は、特に筒状金属ケースの内壁面の中央部
位及びその近傍部位において、ハニカムコア体の外周面
との接合強度を十分なものとする点に特徴を有するもの
である。

かかるハニカムコア体と筒状金属ケースとの接合強度を
改善する手段について、図面に基づいて説明する。

第１図〜第２図は、本発明の排気ガス浄化用触媒を担持
するための金属製担持母体（１，１’　）の側視図であ
る。第１図のハニカムコア体（２）は、平板状金属帯材
（３）と波板状金属帯材（４）が−括渦巻状に巻回され
たものであり、第２図のハニカムコア体（２′）は、平
板状金属帯材（３′）と波板状金属帯材（４′）が階層
状に積層されたものである。前記ハニカムコア体（２，
２’　）は、第１図〜第２図に示されるように筒状の金
属ケース（ｓ、ｅ’　）に填装され、かつ後述する態様
でハニカムコア体と金属ケースは強固に固着される。な
お、平板状帯材（３，３’　）と波板状帯材（４，４’
　）の巻回積層または階層積層により軸方向に多数の網
目状通気孔路（５，５’　）が形成される。

本発明において、ハニカムコア体（２）　トＨ状金属ケ
ース（６）の接合強度を改善するための手段として、筒
状金属ケースの内壁面の全体に、あるいはその両端開口
部の近傍部位を除いた部位（中央及びその近傍部位など
）にろう材保持溝（７）が設けられる。

前記ろう材保持溝（７）は、筒状金属ケース（８，８’
　）の内壁面に第３図〜第１５図に示されるような種々
の態様で形成されるが１本発明は図示のものに限定され
ない０本発明において、該ろう材保持溝（７）の形状は
、接合強度の改善という観点から、例えばろう材保持溝
が線状（直線状または曲線状）のものであるとき幅０．
２〜１．０ｍｍ　、深さ　０．２〜０．５ｍｍで十分で
あるが、これに限定されない。本発明において、ろう材
保持溝（７）は金属ケース（６）の内壁面に凹溝を穿設
したり、金属ケース（６）の壁部を凹凸加工（塑性加工
）するなどして設ければよく、特段の制限を受けるもの
ではない。

第３図は、本発明の筒状金属ケース（６）の縦断面図で
ある。ろう材保持ｔＸＩＩ（７）は筒状金属ケース（８
）の内壁面に、その軸方向に対して直角方向に、かつ所
望の間隔をもって設けられる。

なお第３図は、ろう材保持溝（７）にろう線材（８）が
保持されている状態を示している。

第４図は、ろう材保持溝（７）が第二の態様で形成され
た金属ケース（６）の縦断面図、第５図はその平面図で
ある。

第４図〜第５図に示されるように、ろう材保持ｖｌｌ（
７）は金属ケース（６）の内壁面にその軸方向と平行し
て、かつ所望の間隔で全長に亘って設けられる。

第６図は、ろう材保持溝（７）が第三の態様で形成され
た金属ケース（６）の縦断面図である。

第６図に示されるように、ろう材保持溝（７）は金属ケ
ース（６）の壁部を塑性加工、即ち凹凸加工することに
よって形成される内壁面の間部分である。

第７図は、ろう材保持ｔｉｌ！　（７）が第四の態様で
形成された金属ケース（６）の平面図である。第７図の
ものは第４図〜第５図に示されるものの変形で、ろう材
保持溝（７）が金属ケース（６）の壁部の凹凸加工によ
り、金属ケース（６）の軸方向の全長に亘り形成された
ものである。

第８図〜第１１図はろう材保持＊　（７）が第五の態様
で形成された金属ケース（６）の関連図で。

第８図は金属ケース（８）の縦断面図、第９図は正面図
、第１Ｏ図は第９図のＡ−Ａ線断面図、第１１図は平面
図である。第８図〜第１１図に示される金属ケース（６
）において特徴的゛なことは、ろう材保持溝（７）が第
４図〜ｍ５図に示されるものと相違して、金属ケースの
軸方向の全長に亘って設けられていない点である。この
ようにろう材保持＠　（７）を構成すると、金属ケース
（６）とハニカムコア体（２）とのろう接合後に、ろう
材が金属製担持母体（１）の外へ流出しないというメリ
ットがあり、長期に亘り強固な接合強度が得られる。

第１２図は、ろう材保持ｙｔ（７）が第六の態様で形成
された金属ケース（６）の縦断面図であり、ろう材保持
溝（７）は金属ケースの軸方向に対し所望の角度をもっ
て不連続な曲線状のものとして設けられる。

第１３図は、ろう材保持溝（７）が第七の態様で形成さ
れた金属ケース（８）の縦断面図であり、ろう材保持溝
（７）は金属ケースの軸方向に対して所望の角度をもっ
て連続した曲線状のものとして設けられる。

第１４図は、ろう材保持溝（７）が第への態様で形成さ
れた金属ケース（８）の縦断面図であり、ろう材保持溝
（７）は相互にクロスする曲線状のものとして設けられ
る。

第１５図は、ろう材保持ｌｉｔ　（７）が第九の態様で
形成された金属ケース（６）の一部門断面図であり、ろ
う材保持溝（７）はブロック状に設けられる。

本発明の排気ガス浄化用触媒を担持するための金属製担
持母体を製造するには、前記のようにして金属ケース（
６）の内壁面に形成したろう材保持溝（７）に、例えば
第３図に示されるようにろう線材（８）を埋設する。な
お、ろう材保持溝（７）にろう材を保持するには、線材
のほかに、該ろう材保持溝内で溶融ろう材を冷却固化さ
せてもよいし、ろう材粉を含むペーストを乾燥かつ固化
させてもよい０本発明において、ろう材としてはこの種
の金属製担持母体の使用条件からみて、高温ろう材が好
ましい０例えばＮｉ系のものが使用される。

次に、ハニカムコア体を填装し、ろう材の溶融温度以上
に加熱処理すると、ろう材により、金属ケースとハニカ
ムコア体の両者は強固に接合する。特に２本発明におい
ては、金属ケース内壁面の中央部位近傍での接合強度が
不十分であった欠点を解消し、金属ケースの中央部位に
おいて両者を強固かつ確実に接合させることができる。

本発明において、前記Ｉ＼ニカムコア体（２゜２′）を
構成する平板状金属帯材（３，３’　）と波板状金属帯
材（４，４’　）との当接部（平板状金属帯材と波板状
金属帯材の山及び谷との当接部）の接合は、通常の方法
で接合すればよい０例えば、まず平板状金属帯材（３）
と波板状金属帯材（４）を−括渦巻状に巻回して成形し
たハニカムコア体（２）を、前記したろう線材保持溝に
ろう線材を保持した金属ケースに填装する０次いで、金
属ケースの開口端部からろう材を塗布、浸漬または噴射
し、余分のろう材を除去してから加熱処理する。この方
式によりハニカムコア体を構成する部材間の接合と同時
に、ハニカムコア体と金属ケースとの両者を接合させる
ことができる。この場合、ろう材が金属ケースの開口端
部からも供給させれるため、ろう材保持溝（７）が筒状
金属ケースの両端開口部の近傍部位を除いた内壁面に形
成された筒状金属ケース（６）が好適に使用することが
できる。

また、ハニカムコア体の成形に際して、少すくとも一方
の帯材、例えば波板状帯材の出及び／又は谷に予めろう
材を塗布したものを用いても良い、この場合、前記した
波板状帯材を用いて製作したハニカムコア体を、ろう線
材を保持した金属ケースに圧入積装し、次いで加熱処理
すればよいだけである。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明するが
、本発明はこれら実施例のものに限定されない。

（ｊ）ハニカムコア体の製作 平板状金属帯材としてＣｒ２Ｏ％、Ａ、ｔ　　５％のフ
ェライト系ステンレス鋼の厚さが０．０４４朧／鵬幅７
４．５■／層の耐熱性の薄肉鋼帯を用いた。

次に、前記帯材をフォーミングギアの間を通して、長手
方向に山と山のピッチ幅２．５朧／鵬の波形に加工し、
波板状金属帯材とした。

次に、前記平板状金属帯材と波板状金属帯材とを、相互
に当接部を有するように重ね合わせ、これを−括渦巻状
に巻き込んで要所を点溶接により固定し、外径７００朧
／鵬軸方向に多数の網目状通気孔路を有する／＼ニカム
コア体を製作した。

（ｉｉ）金属ケースの製作 オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の平板
に、＋！１ｇ１層層、深さ　０．５論鳳、のろう線材保
持溝を切削加工により形成し、これから内径７０１７層
、肉厚１．２朧／鵬、長さ８００朧／鵬円筒状の金属ケ
ースを製作した。なお、ろう線材保持溝は、金属ケース
の中央部を中心に、等間隔に６本形成した。

（ｉｉｉ）金属製担持母体の製作 前記金属ケースのろう線材保持溝に、直径０．４層層の
ろう線材にッケル系のもの）を埋設した０次にハニカム
コア体を圧入積装し、真空中で１１００℃に加熱処理し
、金属ケースとハニカムコア体をろう接合した。

これにより、長期間、金属ケースとハニカムコア体が離
体することがない金属製担持母体を製作することができ
た。

〔発明の効果〕

本発明は、筒状金属ケースの内壁面に予め設けたろう材
保持溝にろう材を保持させた状態でハニカムコア体を積
装し、加熱処理して金属ケースとハニカムコア体をろう
接合するため、次のような優れた効果を有する。

（ｉ）金属ケースとハニカムコア体との間の接合強度、
特に金属ケースの中央部位近傍の接合強度を著しく向上
させることができ、耐久性に優れた金属製担持母体が得
られる。

（ｉｉ）ろう材保持溝にろう線材などのろう材を埋設し
てろう接合するため、均一かつ確実にろう接合すること
ができる。

（ｉｉｉ）金属製担持母体の製造には、Ｎ＋系などの高
価な高温ろう材が使用されるが、本発明においては、ろ
う材保持構にろう材を埋設する方式であるため、ろう材
の使用量を管理しやすい。

（１ｖ）従来の塗布又は浸漬によるろう材の適用方式に
比較して、乾燥工程などを省略することができるため、
生産性に富む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排気ガス浄化用触媒を担持するための
巻回状の金属製担持母体の斜視図、第２図は本発明の階
層状の金属製担持母体の斜視図である。 ｍ３図は、本発明の第一の態様でろう材保持溝が形成さ
れた金属ケースの縦断面図である。 第４図は、本発明の第二の態様でろう材保持溝が形成さ
れた金属ケースの縦断面図、第５図はその平面図である
。 第６図は、本発明の第三の態様でろう材保持溝が形成さ
れた金属ケースの縦断面図である。 第７図は１本発明の第四の態様でろう材保持溝が形成さ
れた金属ケースの平面図である。 第８図〜第１１図は、本発明の第五のｒ＄様でろう材保
持溝が形成された金属ケースの関連図で、第８図は縦断
面図、第９図は正面図、第１Ｏ図は第９図のＡ−Ａ線断
面図、第１１図は平面図である。 第１２図は、本発明の第六の態様でろう材保持溝が形成
された金属ケースの縦断面図である。 第１３図は、本発明の第七の態様でろう材保持溝が形成
された金属ケースの縦断面図である。 第１４図は１本発明の第への態様でろう材保持溝が形成
された金属ケースの縦断面図である。 第１５図は１本発明の第九の態様でろう材保持溝が形成
された金属ケースの一部縦断面図である。 ｌ、１′・・・・金属製担持母体 ２．２′・・・・ハニカムコア体 ３．３′・・・・平板状金属帯材 ４．４′・・・・波板状金属帯材 ５．５′・・−・網目状通気孔路 ６．６′・・・・金属ケース ７・・・・・・・・・・ろう材保持溝 ８・・・・・・・・・・ろう線材 特許出願人　　臼井国際産業株式会社 代理人　弁理士　　木　　野　　喜　　夫４波板状金属
帯材 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

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とを相互に当
   接するように重積し、渦巻状または階層状に成形して製
   作した軸方向に多数の網目状通気孔路を有するハニカム
   コア体を、筒状金属ケース内に固着してなる排気ガス浄
   化用触媒を担持するための金属製担持母体において、前
   記ハニカムコア体が筒状金属ケースの内壁面に設けられ
   たろう材保持溝に保持されたろう材により筒状金属ケー
   スに固着されたものであることを特徴とする排気ガス浄
   化用触媒を担持するための金属製担持母体。 ２、ろう材保持溝が、直線状、曲線状、またはブロック
   状のものである請求項第１項に記載の金属製担持母体。 ３、ろう材保持溝が、筒状金属ケースの軸方向に対して
   所望の角度で設けられたものである請求項第１項に記載
   の金属製担持母体。 ４、金属ケースの内壁面に設けられたろう材保持溝が、
   筒状金属ケースの内壁面に軸方向に平行して、かつ所望
   の間隔をもって設けられたものである請求項第１項に記
   載の金属製担持母体。 ５、金属ケースの内壁面に設けられたろう材保持溝が、
   筒状金属ケースの軸方向に対して直角な方向に、かつ所
   望の間隔をもって設けられたものである請求項第１項に
   記載の金属製担持母体。 ６、金属ケースの内壁面に設けられたろう材保持溝が、
   金属ケースの軸方向の全長に亘り設けられたものである
   請求項第１項に記載の金属製担持母体。 ７、金属ケースの内壁面に設けられたろう材保持溝が、
   金属ケースの軸方向の全長の一部の長さに亘り設けられ
   たものである請求項第１項に記載の金属製担持母体。 ８、金属ケースの内壁面に設けられたろう材保持溝が、
   金属ケースの内壁面に設けられた凹溝である請求項第１
   項に記載の金属製担持母体。 ９、金属ケースの内壁面に設けられたろう材保持溝が、
   金属ケースの壁部を凹凸加工して設けられた凹部である
   請求項第１項に記載の金属製担持母体。 １０、ろう材保持溝に保持されたろう材が、ろう線材で
   ある請求項第１項に記載の金属製担持母体。 １１、ろう材保持溝に保持されたろう材が、ブロック状
   のろう材片である請求項第１項に記載の金属製担持母体
   。 １２、ろう材保持溝に保持されたろう材が、溶融ろう材
   を該ろう材保持溝内で冷却固化したものである請求項第
   １項に記載の金属製担持母体。 １３、ろう材保持溝に保持されたろう材が、ペースト状
   ろう材を該ろう材保持溝内で乾燥させて固化したもので
   ある請求項第１項に記載の金属製担持母体。