JPH0631180A

JPH0631180A - ハニカム構造体

Info

Publication number: JPH0631180A
Application number: JP4213669A
Authority: JP
Inventors: Kouou Yamazaki; 康櫻山崎; Yukihisa Takeuchi; 幸久竹内; Katsumi Okai; 克己岡井
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1992-07-17
Filing date: 1992-07-17
Publication date: 1994-02-08
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: JP3291777B2

Abstract

(57)【要約】【目的】外周端末部分における波板と外筒電極との接
合強度に優れたハニカム構造体を提供すること。【構成】平板２１と波板３１とを渦巻き状に巻回して
なるハニカム構造体１において，その外周端末部分は，
平板２１の先端部２１１と波板３１の先端に一体形成し
た平担化部３１１とを複数回巻回してなる，重合外筒部
４５により形成したこと。この重合外筒部４５が外筒電
極を構成する。重合外筒部４５は，その外周部分におい
ては先端部２１１と平担化部３１１と接合し，一方内周
部分においてはこれらを接合しない状態とすることが好
ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，排気ガス浄化用触媒担
体，ディーゼルパティキュレートのトラッパなどに用い
る，渦巻き状の加熱式ハニカム構造体に関する。

【０００２】

【従来技術】例えば，自動車の排気浄化に用いるヒータ
触媒，そのスタートアップヒータ，ディーゼルエンジン
の排気中のパティキュレートを捕集するためのトラッパ
においては，平板と波板とを渦巻き状に巻回したハニカ
ム構造体が用いられている（例えば，特開平２−２２３
６２２号，特開平３−３２９２３号）。これらハニカム
構造体は，薄肉の金属材料を用いて，容易に通気性のコ
ルゲート構造体（後述の図５，６参照）に製造できる点
で優れている。

【０００３】図１１に示すごとく，上記ハニカム構造体
９は，中心電極４１に巻回した平板２１〜２４と，波板
３１〜３４と，これらの外周端末部分に配置した外筒電
極４２とよりなる。この外筒電極４２は，平板，波板を
巻回したハニカム部とは別個に作製された，金属製筒状
体よりなる。また，上記ハニカム部と外筒電極４２との
間は，ロウ材により接合されている。

【０００４】また，該ハニカム構造体９は，巻回方向と
直角方向に多数のガス通路９０を有する。また，ガス通
路９０の入口端９１と出口端９２との両方において，平
板２１〜２４と波板３１〜３４とは，溶接部９５により
接合されている。上記ハニカム構造体９においては，中
心電極４１と外筒電極４２との間に電圧を印加する。こ
れにより，捕集したディーゼルパティキュレートを燃焼
させたり，触媒温度を上昇させたりする。

【０００５】

【解決しようとする課題】ところで，従来のハニカム構
造体には，次の問題がある。即ち，上記のごとく，外筒
電極４２とハニカム部との間は，ロウ材により溶接され
ている。一方，ハニカム構造体は，加熱，冷却が繰り返
されるため，長期使用中には上記接合部分が剥離やクラ
ックが入るおそれがある。

【０００６】そこで，これに対応するため，平板のみを
延長して，その延長部分をハニカム部の外周に多重に巻
き付け，更にこの多重巻き部分を外筒電極或いはハウジ
ングに接合する方法が提案されている（実開平３−６１
１１３号公報）。また，他の方法としては，平板の先端
部を延長すると共に該先端部を厚板に形成しておき，こ
れをハニカム部の外周に巻回して外筒電極を形成する方
法も提案さている（特開昭６３−２４０９５２号公
報）。

【０００７】しかしながら，いずれの場合にも，外周端
末部分における波板と外筒電極との接合が弱く，両者間
に剥離を生ずるおそれがある。その理由は，平板は外筒
電極に固定されるが，波板は固定されないため，ロウ付
け溶接等の固定手段を要する。しかし，一方，このため
に，接合部が腐食したり，金属組織ズレを生じ，耐久性
が低下する。本発明はかかる問題点に鑑み，外周端末部
分における波板と外筒電極との接合強度に優れたハニカ
ム構造体を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題の解決手段】本発明は，平板と波板とを渦巻き状
に巻回してなるハニカム構造体において，該ハニカム構
造体の外周端末部分は，平板の先端部と波板の先端に一
体的に形成した平担化部とを複数回巻回してなる，重合
外筒部により形成し，かつ該重合外筒部においては上記
先端部と平担化部とを接合してあることを特徴とするハ
ニカム構造体にある。

【０００９】本発明において最も注目すべきことは，ハ
ニカム構造体の外周端末部分においては波板の平担化部
と平板の先端部とを複数回巻回して，重合外筒部を形成
したことにある。本発明においては，上記重合外筒部
が，前記の外筒電極を構成することとなる。上記平担化
部は，波板の先端部において一体的に平板状に形成して
ある。該平担化部の長さは，重合外筒部における巻回数
が，１回〜２０回となる長さにすることが好ましい。１
回未満では，平板の先端部との接触面積が少なく重合外
筒部における接合強度が弱い。また，２０回を越えても
それに見合う接合強度向上はない。

【００１０】また，重合外筒部における巻回部分となる
平板の先端部についても，その長さは上記と同様であ
る。但し，該先端部の長さと，上記平担化部の長さと
は，同じにする必要がない。平板及び波板は，Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ合金等の金属板であり，少なくともその一方に
は，Ａｌ₂Ｏ₃等の絶縁被膜を有する。平板及び波板
は，各１枚を用いることもあるが，通常はそれぞれ２〜
４枚を用いて巻回する（実施例１参照）。

【００１１】また，重合外筒部においては，先端部と平
担化部とは，互いに接合する。この接合方法としては，
放電溶接がある。また，先端部，平担化部の少なくとも
一方の表面に予め金属粉末を塗布しておき，巻回後にこ
れを加熱，焼結して，接合させる方法もある。この先端
部と平坦化部とは巻回後に加熱する事により金属同士の
接触部において，金属の拡散により接合する事ができる
が，通常は接合強度が弱いので，上記方法を併用する事
が好ましい。上記先端部と平担化部の接合部分の長さ
は，その接合強度の点より，重合外筒部の外周長さの１
２分の１以上（中心電極を中心とする角度で３０度）と
することが好ましい。

【００１２】また，上記重合外筒部においては，先端部
と平担化部とが複数回巻回され，その外周部は先端部と
平担化部とが互いに接合され，一方内周部は接合されて
いない構造とすることが好ましい。上記接合を行う外周
部としては，重合外筒部厚みの３０〜５０％とすること
が好ましい。これにより，ハニカム構造体が，加熱又は
冷却によって，熱膨張，又は熱収縮する際，上記未接合
の内周部が伸縮クッションとなり，ハニカム構造体の耐
熱衝撃性を向上させることができる。

【００１３】また，上記のごとく，重合外筒部の内周部
を接合していない場合には，ハニカム構造体のスコーピ
ング（突出）を防止するため，重合外筒部における巻回
方向と直角方向の両面，即ちハニカム構造体の軸方向の
両面に，スコーピング防止用の環状プレートを配設する
ことが好ましい。この環状プレートは，上記重合外筒部
の外周部に接合しておく。

【００１４】

【作用及び効果】本発明のハニカム構造体においては，
外周端末部分を上記平板の先端部と波板の平担化部とを
巻回してなる重合外筒部により形成し，かつ上記先端部
と平担化部とは接合してある。そして，該重合外筒部が
外筒電極を構成している。そのため，上記先端部及び平
担化部が外筒電極を構成し，これらは平板と波板の巻回
部であるハニカム部と一体化している。それ故，従来の
ごとく波板が外筒電極から剥離するおそれもない。ま
た，それ故，波板と外筒電極との接合強度に優れてい
る。

【００１５】また，従来のごとく平板，波板と外筒電極
との間をロウ付け，溶接等により接合する必要がない。
そのため，腐食，金属組織ズレがなく，耐久性が向上す
る。また，両者の接合状態が良いので，外筒電極とハニ
カム部との間の電気的接合の信頼性も向上する。したが
って，本発明によれば，外周端末部分における波板と外
筒電極との接合強度に優れたハニカム構造体を提供する
ことができる。

【００１６】

【実施例】

実施例１本発明の実施例にかかる加熱式ハニカム構造体につき，
図１〜図８を用いて説明する。本例のハニカム構造体１
は，まず図１，図４，図５，図６に示すごとく，４枚の
平板２１〜２４と４枚の波板３１〜３４とを渦巻き状に
巻回してなる。また，図１〜図４に示すごとく，ハニカ
ム構造体１の外周端末部分には，平板２１（２２〜２４
も同様）の先端部２１１と波板３１（３２〜３４も同
様）の先端に一体的に形成した平担化部３１１とを，複
数回巻回してなる重合外筒部４５を形成してなり，かつ
先端部２１１と平担化部３１１とは接合してなる。

【００１７】また，ハニカム構造体１は，その中心部に
中心電極４１を，一方外周部には外筒電極としての上記
重合外筒部４５を有し，巻回方向と直角方向には多数の
ガス通路１０を形成してなる。そして，このハニカム構
造体１は，中心電極４１と重合外筒部４５との間に電圧
を印加することにより，全体を加熱する形式の加熱式ハ
ニカム構造体である。

【００１８】ここに重要なことは，次のごとく外周端末
部分の構造とその接合状態である。即ち，図１〜図４に
示すごとく，平板２１は，ハニカム構造体１のハニカム
部１４（図４）を形成する平板部２１０と，上記重合外
筒部４５を形成する先端部２１１とを有する（特に図
３）。また，波板３１は，ハニカム構造体１のハニカム
部１４を形成する波板部３１０と，上記重合外筒部４５
を形成する平担化部３１１とを有する（特に図３）。

【００１９】上記平板２１〜２４，波板３１〜３４は，
図４〜図６に示すごとく，平板と波板とを順に重ね合わ
せて，中心電極４１の周りに巻回してある。上記に関し
て，更に詳説すれば，平板２１〜２４は，幅３５ｍｍ，
長さ５４５０ｍｍ，板厚み０．０５ｍｍである。また，
波板３１〜３４は，幅３２ｍｍ，厚み０．０５ｍｍで，
波板部３１０の長さ９５０ｍｍ，平担化部３１１の長さ
４５００ｍｍである。なお，上記平板２１〜２４の先端
部の長さは，上記平板の全長のうち４５００ｍｍであ
る。

【００２０】また，上記平板，波板は，共にＦｅ−２０
％Ｃｒ−５％Ａｌ−０．１％ＲＥＭ（ランタン，セリウ
ム，イットリウム等の希土類元素）の金属板を用いた。
そして，上記平板と波板とを重ね合わせ，中心電極４１
にその巻回基部をスポット溶接し，その後巻回した。巻
回の外周端末部分においては，上記平板２１〜２４の先
端部２１１と波板３１〜３４の平担化部３１１とが板状
に積層されて，重合外筒部４５を形成している。該重合
外筒部４５の厚みは１．５ｍｍであった。

【００２１】また，重合外筒部４５においては，図４に
示すごとく，その幅方向の上下端を放電溶接により溶接
した。また，ハニカム部１４においても，同様に平板と
波板の上下端を溶接した。また，図４に示すごとく，平
板２１〜２４と波板３１〜３４との間には，絶縁被膜２
０が介在している。この絶縁被膜２０は，平板，波板の
表面に酸化形成されたＡｌ₂Ｏ₃被膜である。次に，上
記により得たハニカム構造体１について，その耐スコー
ピング性につきテストを行った。

【００２２】このテストは，図７に示すごとく，ハニカ
ム構造体１のハニカム部１４の上にのみ，リング状の荷
重体９８を載置し，８００℃の加熱下で，３時間保持し
た。そして，スコーピングを生ずるときの荷重（ｋｇ／
ｃｍ²）を測定した。また，比較のため，前記従来例の
うち，平板のみを多重巻きし，これを外筒電極内に挿入
接合したハニカム構造体についても，同様のテストを行
った。

【００２３】その結果を図８に示す。同図より知られる
ごとく，本発明のハニカム構造体は，上記従来例に比し
て，約２倍の高い耐荷重性を示し，耐スコーピング性に
も優れていることが分かる。上記より知られるごとく，
本例のハニカム構造体１は，波板と外筒電極（重合外筒
部４５）との接合性に優れ，またそれ故に外筒電極とハ
ニカム部との電気的接合にも優れている。また，耐スコ
ーピング性にも優れている。

【００２４】実施例２本例は，図９，図１０に示すごとく，実施例１のハニカ
ム構造体において，その重合外筒部４５に接合部と未接
合部とを設け，かつ重合外筒部に環状プレート４７を配
設したものである。上記重合外筒部４５は，図１０に示
すごとく，その外周部４５１は先端部２１１と平担化部
３１１とが接合され，一方それより内方の内周部４５２
は比較的緩く巻回されて先端部２１１と平担化部３１１
とが接合されていない。上記外周部は，重合外筒部４５
の厚み１．５ｍｍの半分の０．７５ｍｍを占めている。

【００２５】上記外周部の接合に当たっては，巻回前に
おいて先端部２１１，平担化部３１１の表面に予め金属
粉末を有機バインダーと共に付着させておく。そして，
巻回後にハニカム構造体を加熱することにより，上記金
属粉末４９により先端部２１１と平担化部３１１とを焼
結接合させる。上記金属粉末は，平板，波板と同材質の
ものを用いた。上記重合外筒部４５の上下面には，それ
ぞれ厚み１〜２ｍｍのＳＵＳ４３０ＭＴ（Ｆｅ−１８〜
１９Ｃｒ−０．５Ｓｉ−０．５Ｃｕ−０．５Ｎｂ−０．
２Ｍｎ）材料製の環状プレート４７を被冠した。そし
て，重合外筒部４５の最外周と環状プレート４７の最外
周との当接部４７１を放電溶接し，固定した。なお，上
記環状プレート４７の材料は，Ｆｅ−２０Ｃｒ−３〜６
Ａｌ合金を用いることもできる。

【００２６】本例のハニカム構造体においては，重合外
筒部４５は外周部が接合され，一方，内周部４５２は接
合されず，比較的粗に巻回してある。そのため，ハニカ
ム構造体が加熱，冷却により，熱膨張，熱収縮しても，
その伸縮は内周部４５２で吸収される。つまり，内周部
が伸縮緩和のクッション作用を有する。それ故，耐衝撃
性に優れている。また，重合外筒部４５の両面に環状プ
レート４７を設けたので，重合外筒部４５の内周部４５
２がスコーピングを生ずることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１におけるハニカム構造体の斜視図。

【図２】実施例１のハニカム構造体における，要部拡大
図。

【図３】実施例１における平板と波板の説明図。

【図４】実施例１におけるハニカム構造体の軸方向の断
面図。

【図５】実施例１のハニカム構造体における，巻回状態
を示す正面図。

【図６】実施例１のハニカム構造体の一部省略正面図。

【図７】実施例１におけるハニカム構造体のテストの説
明図。

【図８】実施例１のテスト結果の説明図。

【図９】実施例２のハニカム構造体における軸方向の断
面図。

【図１０】実施例２のハニカム構造体における重合外筒
部の拡大断面図。

【図１１】従来のハニカム構造体の断面図。

【符号の説明】

１．．．ハニカム構造体，１０．．．ガス通路，１５．．．接合部，２１〜２４．．．平板，２１１．．．先端部，３１〜３４．．．波板，３１１．．．平担化部，４１．．．中心電極，４５．．．重合外筒部（外筒電極），

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板と波板とを渦巻き状に巻回してなる
ハニカム構造体において，該ハニカム構造体の外周端末
部分は，平板の先端部と波板の先端に一体的に形成した
平担化部とを複数回巻回してなる，重合外筒部により形
成し，かつ該重合外筒部においては上記先端部と平担化
部とを接合してあることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】請求項１において，重合外筒部は，上記
先端部と平担化部とが複数回巻かれており，その外周部
は先端部と平担化部が互いに接合され，一方内周部にお
いては両者は接合されていないことを特徴とするハニカ
ム構造体。
【請求項３】請求項２において，重合外筒部は，巻回
方向と直角方向の両面にスコーピング防止用の環状プレ
ートを配設していることを特徴とするハニカム構造体。