JPH0929104A - メタルハニカム体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ガスの乱流化特性、排気ガス浄化特性に
優れるとともに、構成部材（波板状帯材と平板状帯材）
の使用量を節減することができる経済的なメタルハニカ
ム体を提供する。 【構成】所望の波形構造を有する薄肉金属板製の波板状
帯材と薄肉金属板製の平板状帯材とを相互に当接するよ
うに重積して製作した多数のセルを有するハニカム構造
の排気ガス浄化用触媒を担持するためのメタルハニカム
体において、前記波板状帯材と平板状帯材の少なくとも
一方が、セルを構成する壁面部において、排気ガス流方
向にみて交互に非穴あき状の凹凸部を有するもので構成
されたこと、を特徴とするメタルハニカム体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス浄化用として
使用されるメタル担体の主要な構成要素である金属製か
つ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（以下、単にメタルハニカム体という。）に
関する。

【０００２】更に詳しくは、本発明は、メタルハニカム
体を薄肉金属板製の特定構造の波板状帯材及び／又は平
板状帯材を用いて構成するものであり、本発明により排
気ガスの乱流化特性、排気ガス浄化特性に優れるととも
に、帯材の使用量を節減することができる経済的なメタ
ルハニカム体が提出される。

【０００３】

【従来の技術】従来の典型的な排気ガス浄化用のメタル
担体の一例が、図１０〜図１２に示されている。図示さ
れるように、この種のメタル担体は、(i) 耐熱性の薄肉
金属板製の波板状帯材（１´）と平板状帯材（２´）を
相互に重積するとともに（図１０参照）、これを巻回成
形して製作したハニカム構造体であって、排気ガス浄化
用触媒（例えばＰｔ，Ｒｈ，Ｐｄなどを使用した触媒
系）を担持するためのメタルハニカム体（Ｈ´）、及び
(ii)前記メタルハニカム体（Ｈ´）を内部に収容し、固
定するための金属製のケーシング（Ｃ）、とから構成さ
れるものである。なお、前記メタル担体は、当業界にお
いては、メタルサポート（Metal Support ）またはメタ
ルサブストレート（Metal Substrate ）といわれてお
り、略記号（ＭＳ）が使用される。本発明においても、
前記略記号（ＭＳ）が使用される。また、メタルハニカ
ム体については、ハニカム構造（Honeycomb Structure
）に因んで、従来技術のものを（Ｈ´）、本発明のも
のを（Ｈ）という略記号を用いる。更に、金属製ケーシ
ングについては、ケーシング（casing）に因んで、略記
号（Ｃ）を用いる。

【０００４】前記した従来のメタル担体（ＭＳ）の主要
な構成要素であるメタルハニカム体（Ｈ´）としては、
種々の構造のものが提案されている。前記した図１０〜
図１２に示されるメタルハニカム体（Ｈ´）は、波板状
帯材（１´）と平板状帯材（２´）が巻回積層されて構
成されていることから、当業界においては巻回タイプと
称されている。なお、図１０は前記巻回タイプのメタル
ハニカム体（Ｈ´）の構成部材である一組の波板状帯材
（１´）と平板状帯材（２´）の斜視図を示し、図１１
は前記した従来の巻回タイプのメタルハニカム体（Ｈ
´）をメタルケーシング（Ｃ）内に固定したメタル担体
（ＭＳ）の斜視図を示し、図１２は前記した従来の巻回
タイプのメタルハニカム体（Ｈ´）の正面図を示す。前
記した従来のメタルハニカム体（Ｈ´）は、例えば１０
０μｍ以下（好ましくは５０μｍ以下）の耐熱性の薄肉
鋼板からなる波板状帯材（１´）と平板状帯材（２´）
とを、相互に当接部を有するように重視し、これを一括
渦巻き状に巻回成形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）（３）を持つハニカム構
造体としたものである。

【０００５】このほか、メタル担体（ＭＳ）の主要な構
成要素であるメタルハニカム体（Ｈ´）として、前記し
た巻回タイプのもの以外に、波板状帯材と平板状帯材か
らメタルハニカム体（Ｈ´）を製造する方法の相違によ
り、各種のものが提案されている。

【０００６】例えば、両帯材（波板状帯材と平板状帯
材）を階層状に相互に当接、重積された構造の階層タイ
プのもの（図１３参照）、このほか、特開昭６２−２７
３０５０号、特開昭６２−２７３０５１号、特公表３−
５０２６６０号、特開平４−２２７８５５号などに開示
されている放射状タイプ（図１４参照）、Ｓ字状タイプ
（図１５参照）、巴状タイプ（図１６参照）、及びＸ−
ラップ（卍状）タイプ（図１７参照）の形状構造とした
メタルハニカム体（Ｈ´）などが知られている。

【０００７】また、前記した従来のメタル担体（ＭＳ）
の金属製ケーシング（Ｃ）としては、内部に前記メタル
ハニカム体（Ｈ´）を収容し、固定するための筒状体が
使用されている。前記金属製ケーシング（Ｃ）の正面
（断面）形状は、図１１〜図１２に示される円形のもの
に限定されず、メタルハニカム体（Ｈ´）の正面（断
面）形状に適合した形状のもの、例えば楕円形、長円
形、レーストラック形状、多角形、その他の異形形状の
ものであってもよいものである。

【０００８】そして、前記した従来のメタル担体（Ｍ
Ｓ）は、排気ガス系統という過酷な熱的環境条件のもと
で使用されるため、メタルハニカム体（Ｈ´）を構成す
る帯材（波板状帯材と平板状帯材）の当接部は強固に固
着される。これは、メタル担体（ＭＳ）の主要な構成要
素であるメタルハニカム体（Ｈ´）と金属製ケーシング
（Ｃ）が、排気ガス自体の高温度及び排気ガスと排気ガ
ス浄化用触媒との発熱反応により発生する高温度にさら
され、このような高温雰囲気のもとで各要素に大きな熱
応力が印加されるためであり、熱応力に耐え得るように
ろう接合や溶接などの固着方式により強固に固着され
る。

【０００９】即ち、メタルハニカム体（Ｈ´）は、前記
した過酷な使用条件下における耐久性の確保という観点
から、その構成部材である波板状帯材と平板状帯材の当
接部は、種々の方法及び方式により固着される。例え
ば、メタルハニカム体内部の所望部位の平板状帯材と波
板状帯材との当接部が、ろう接合や溶接などの固着手段
により固着される（例えば、特公昭６３−４４４６６
号、特開平２−２１８４４２号参照）。

【００１０】一方、メタルハニカム体（Ｈ´）と金属製
ケーシング（Ｃ）の当接面も、両要素の離体を防止する
という観点などから強固に固着されるものである。な
お、メタルハニカム体（Ｈ´）内部には大きな熱応力が
発生し、これが両要素の当接面に集中・集積し両要素の
離体を誘発するが、前記した熱応力を吸収・緩和させる
ために、前記当接面の特定部位を固着するという方式も
提案されている（例えば、実開昭６２−１９４４３号参
照）。

【００１１】前記したように、従来のメタル担体（Ｍ
Ｓ）の主要な構成要素であるメタルハニカム体（Ｈ´）
において、その構成部材である波板状帯材と平板状帯材
は、波板状帯材の山部及び谷部で相互に固着された構造
のものである。従って、前記当接部に触媒物質を担持さ
せることができないため、両帯材の全表面に対する触媒
担持のための有効面積率は低いものである。より具体的
には、この種の波板状帯材と平板状帯材として厚さ５０
μｍ以下の耐熱性ステンレス鋼箔が使用されているが、
前記した両帯材の当接部の面積が全表面積の１０〜３０
％にも及ぶため、前記触媒担体のための有効面積率は極
めて低いものである。特に、両帯材の強固な固着のため
に、波板状帯材の波形構成として矩形波もしくは台形波
を有するものにおいては、前記有効面積率が低いもので
ある。

【００１２】これを経済的観点から評価すると、メタル
ハニカム体（Ｈ´）用の両帯材（波板状帯材と平板状帯
材）として使用されている前記Ｆｅ−Ｃｒ２０％−Ａｌ
５％系などの厚さ５０μｍ以下の耐熱鋼箔は、価格が
厚さ１．５ｍｍ程度のＳＵＳ３０４の材料の５倍前後と
極めて高価なものであり、前記当接部による触媒担持の
ための有効面積率の低下は、非経済的なものである。因
みに、メタル担体（ＭＳ）全体の価格に対する前記耐熱
鋼箔の材料費の比率は５０％にも及ぶものであり、耐熱
鋼箔の有効面積率を増大化すること、あるいは所定の有
効面積率のものとで排気ガス浄化能を向上させて耐熱鋼
箔の使用量を低減化すること、などが経済性の観点から
強く求められている。

【００１３】更に、従来のメタル担体（ＭＳ）において
検討されなければならない点は、メタル担体（ＭＳ）の
製造に適用される固着手段である。前記したように、メ
タル担体（ＭＳ）の製造において、メタルハニカム体
（Ｈ´）を構成する両帯材（波板状帯材と平板状帯材）
の当接部、及びメタルハニカム体（Ｈ´）と金属製ケー
シング（Ｃ）の当接部は耐久性の観点からろう接合（ろ
う付け）や溶接などの固着手段が適用されて固着される
ものである。そして、前記固着手段として一般に採用さ
れているろう接合方式において、使用されているろう材
は、メタル担体の高温雰囲気下での使用条件ということ
から、例えばＮｉ系、Ｎｉ−Ｃｒ系などの高価な高温用
ろう材であり、経済性の観点からその使用量の低減化が
強く求められている。また、前記したろう材使用量の低
減化の点は、前記したように両帯材（波板状帯材と平板
状帯材）の当接部の当接面積が大きなものであることか
ら、使用されるろう材が多くなり、このためろう材成分
と両帯材の金属成分との合金化反応や拡散反応による両
帯材の耐熱性の低下、更には触媒の死活化などの問題が
誘発され、この面からもろう材使用量の低減化が強く求
められている。

【００１４】当業界において、メタル担体（ＭＳ）の排
気ガス浄化能の向上策として、下記に示す各種のメタル
ハニカム体内部での排気ガス流と担持触媒との接触効率
の改善策が提案されている。 (1).実開昭６２−９０７４２号：これは、波板状帯材と
平板状帯材に、穴の直径０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、穴の配
設密度１〜１０個／ｃｍ³ の条件を満たす多数の穴を穿
設し、排気ガスをセル間に通過させ、排気ガスと触媒の
接触時間、接触効率を改善するものである。この種の類
似技術として実開平４−５３４４８号がある。 (2).特開昭６３−２５８６４７号：これは、基材（波板
状帯材と平板状帯材）に突起状の小孔を穿設し、排気ガ
スをクロスフローさせるとともに突起部に触媒を担持さ
せるものである。小孔の形成により基材の有効担持面積
は減じられるが、突起部はこれを補償するものである。
この種の類似技術として特開平５−３３６３６号があ
る。 (3).特公表４−５０２８８０号：これは、セル壁の少な
くとも一部に開口部を設けるとともに、前記開口部にセ
ル壁に対して傾斜して延びる流動面を付設するものであ
る。前記流動面は排気ガスを内側セルから外側セルに導
き、流速分布を均等化し、これにより排気ガス浄化能を
改善するものである。

【００１５】

【発明が解決しようとする問題点】当業界において、メ
タルハニカム体の特性を向上させる試みとして、特に前
記したように排気ガスと担持触媒との接触効率を、基材
（波板状帯材と平板状帯材）の構成の工夫により、排気
ガスを乱流化したりあるいはセル間を連通させて流速を
均一化したりして改善する試みがなされているが、未だ
不十分なものである。即ち、基材（波板状帯材と平板状
帯材）に穴部を穿設したり、あるいは穴あき突状部を配
設したりする試みは、例えば波板状帯材のサイドにこれ
ら孔部あるいは穴あき突状部を配設する方式のものにお
いて、現実的には波形構造が小さいこと、具体的には波
ピッチが２〜５ｍｍ、波高が１〜３ｍｍなど波形構造が
小さいこと、かつセル間を効率よく連通させるには前記
実開昭６２−９０７４２号が開示しているように最小限
０．５ｍｍ（直径）の穴が必要であること、などから穴
部の成形が困難であったり、大径の穴部を形成しなけれ
ば実効性がないため基材の有効面積は小さくならざるを
得ない。なお、穴部を小径とする場合、触媒担持のため
のウォッシュコート層（wash coat ）の形成時、触媒成
分の担持時、あるいは排気ガス浄化時（メタル担体の使
用時）に閉塞してしまい、当初の成果を上げることがで
きない。

【００１６】本発明は、前記した従来技術のメタル担体
（ＭＳ）の欠点を改善し、かつ期待されているニーズに
答えようとするものである。本発明らは、前記した観点
からメタル担体（ＭＳ）の改善策について鋭意検討し
た。その結果、メタル担体（ＭＳ）の主要な構成要素で
あるメタルハニカム体（Ｈ）において、その基材（波板
状帯材と平板状帯材）に対して小径の穴部あるいは小径
の穴部を有する突状部を形成するという従来法のアプロ
ーチを採用するのでなく、各セル（排気ガス通気孔路）
を区割する壁部の部位に、排気ガスの流入・流出方向
（排気ガス通過方向）にみて、交互に非穴あき状の凹凸
部を配設した基材を採用するという技術的構成を採用し
たとき、排気ガス流を効率的に乱流化することができる
という知見を得た。

【００１７】また、波板状帯材の波形構造として、一般
に採用されている略正弦波形、更には固着強度を改善す
るための台形波形や矩形波形のものと比較して、三角波
形（前者の波形構造と比較して、波の頂部が平板状帯材
に点接合するという特徴を有する。）を採用したとき、
従来と同じ重量比強度が得られるとともに基材の触媒担
持のための有効面積率を増大させることができること、
及び前記三角波形の波板状帯材の採用と前記した凹凸形
成手段を採用した場合、大きな基材の節減効果を得るこ
とができること、という知見を得た。

【００１８】本発明は、前記した知見をベースにして完
成されたものであり、本発明により排気ガスの乱流化特
性、排気ガスの浄化特性に優れるとともに、大幅に基材
（波板状帯材と平板状帯材）の使用量を節減することが
できる経済性に優れた排気ガス浄化用メタル担体（Ｍ
Ｓ）の主要な構成要素であるメタルハニカム体（Ｈ）が
提供される。

【００１９】

【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、所望の波形構造を有する薄肉金属板製の波板
状帯材と薄肉金属板製の平板状帯材とを相互に当接する
ように重積して製作した多数のセルを有するハニカム構
造の排気ガス浄化用触媒を担持するためのメタルハニカ
ム体において、前記波板状帯材と平板状帯材の少なくと
も一方が、セルを構成する壁面部において、排気ガス流
方向にみて交互に非穴あき状の凹凸部を有するもので構
成されたこと、を特徴とするメタルハニカム体に関する
ものである。

【００２０】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。
また、以下、メタルハニカム体（Ｈ）として巻回タイプ
のものが説明されるが、本発明はこれに限定されない。

【００２１】図１〜図３は、本発明の第一実施態様のメ
タルハニカム体（Ｈ）を説明する図である。図１は、第
一実施態様のメタルハニカム体（Ｈ）を構成する波板状
帯材（１）を説明する図であり、図１（１）は斜視図、
図１（２）は図１（１）のＩ−Ｉ線断面図である。図２
は、第一実施態様のメタルハニカム体（Ｈ）を構成する
平板状帯材（２）を説明する図であり、図２（１）は斜
視図、図２（２）は図２（１）のＩＩ−ＩＩ線断面図で
ある。図３は、前記波板状帯材（１）と平板状帯材
（２）を使用して構成したメタルハニカム体（Ｈ）の一
部正面拡大図である。

【００２２】本発明の第一実施態様のメタルハニカム体
（Ｈ）を構成する波板状帯材（１）の特徴点は、図１に
示されている。図１（１）に示されるように、本発明の
波板状帯材（１）は、所望のピッチ幅（ｐ）と波高
（ｈ）を有するとともに各山部（または谷部）と谷部
（または山部）の間の波形曲面部に、排気ガス流方向
（Ｆ）にみて、非穴あき状の凸部（１１）と非穴あき状
の凹部（１２）が交互に形成されたもので構成されてい
る点に特徴を有する。なお、図３から明らかのように、
前記各山部（または谷部）と谷部（または山部）の間の
波形曲面部は、平板状帯材（１）と共働してセル（３）
の壁部を構成するものである。図１（１）において、前
記凹凸部（１１、１２）を有する波形曲面部に対する反
対側の波形曲面部の凹凸部は、点線サークルにより透視
状態で示されている。

【００２３】前記非穴あき状の凹凸部（１１、１２）の
具体的な大きさは、以下の通りである。メタルハニカム
体（Ｈ）用の波板状帯材（１）の波高（ｈ）と波ピッチ
（波の振幅）（ｐ）は、一般にこの種の用途に適用され
ているものと略同一であってよい。例えば、一般にｈ＝
１〜３ｍｍ、ｐ＝２ｈ（２〜６ｍｍ）のものが採用され
ている。前記した波形構造との関連において、例えば、 ・ 図１（１）に示される凸部（１１）と凹部（１２）
の間の距離（ｌ）は、１〜１０ｍｍ、 ・ 図１（２）に示される凹凸部（１１、１２）の高さ
（ｈ1 ）は、０．１〜１．０ｍｍ に設定すればよい。後述するように、この種の波板状帯
材（１）は、一般にＦｅ−Ｃｒ２０％−Ａｌ ５％系の
厚さ５０μｍ以下の耐熱鋼箔で構成されるが、前記耐熱
鋼箔は加工伸度（伸び）が小さい材料であること、別言
すればエンボス（凹凸）加工により破断が生じやすいこ
とから、前記した非穴あき状の凹凸部、特にその高さ
（ｈ1）は現実的なものである。

【００２４】前記した凹凸部（１１、１２）を有する波
板状帯材（１）は、先ず平板状帯材（２）を非穴あき状
にエンボス（凹凸）加工し、次いで所望の波形構造を有
するように波付加工することにより調製することができ
る。なお、前記波板状帯材（１）の波形構造は、後述す
る第二実施態様のメタルハニカム体（Ｈ）に適用される
三角波形の波板状帯材（図４参照）と比較して、略正弦
波形の波形構造を有するものである。

【００２５】本発明の第一実施態様のメタルハニカム体
（Ｈ）を構成する平板状帯材（２）の特徴点は、図２に
示されている。図２（１）に示されるように、本発明の
平板状帯材（２）は、排気ガス流方向（Ｆ）にみて、非
穴あき状の凸部（２１）と凹部（２２）が交互に形成さ
れたもので構成されている点に特徴を有する。本発明に
おいて、前記排気ガス流方向（Ｆ）にみた凹凸列は、平
板状帯材（２）の長手方向、即ち、排気ガス流方向
（Ｆ）に直交する方向に所望の間隔をおいて所望列が形
成される。なお、図３から明らかのように、平板状帯材
（２）は、前記波板状帯材（１）と共働してセル（３）
の壁部を構成するとともに、前記平板状帯材（２）の１
組の凹凸列（２１、２２）は前記セル（３）の壁部に存
在するように配設されるものである。前記平板状帯材
（２）において、非穴あき状の凹凸部（２１、２２）の
高さ（ｈ2 ）、非穴あき状の凹凸部（２１、２２）間の
間隔（ｌ）は、前記波板状帯材（１）の非穴あき状の凹
凸部（１１、１２）と同様にして構成すればよい。

【００２６】前記非穴あき状の凹凸部（１１、１２）を
有する波板状帯材（１）と前記非穴あき状の凹凸部（２
１、２２）を有する平板状帯材（２）を構成部材として
メタルハニカム体（Ｈ）を構成すると、各セル（３…
…）において排気ガスは効率的に乱流化され、担持触媒
との接触反応が改善され、排気ガスの浄化能を向上させ
ることができる。即ち、排気ガス流方向（Ｆ）にみて、
各セルの全壁部に交互に凹部及び凸部が配設されるた
め、本発明の前記凹凸部による乱流化促進手段は、従来
の乱流化促進手段と比較して極めて効率的である。因み
に、前記非穴あき状の凹凸部の構成により、排気ガス浄
化能が大幅に改善されるため、基材（波板状帯材と平板
状帯材）の使用量を１０％〜１５％節減することができ
る。この節減効果は、基材価格からみて極めて大きいも
のである。本発明の前記非穴あき状の凹凸部は、従来の
穴あきタイプのものでないことから、穴あき部（穴部）
による基材の有効表面積の減少、穴部の目詰りなどの欠
点を排除することができる。

【００２７】本発明のメタルハニカム体（Ｈ）を構成す
る前記波板状帯材（１）及び平板状帯材（２）は、従来
のメタルモノリスタイプのハニカム体（Ｈ´）の製作に
使用されているものを使用すればよい。より具体的に
は、クロム鋼（クロム１３％〜２５％）、Ｆｅ−Ｃｒ２
０％−Ａｌ ５％などの耐熱性のステンレス鋼など、厚
さが０．０３〜０．１ｍｍ程度の帯材を使用すればよ
い。なお、帯材（１、２）にＡｌを含有させたものや、
あるいはその表面にＡｌ層を設けたものを熱処理し、そ
の表面にウィスカー状もしくはマッシュルーム状のアル
ミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を析出させたものが好ましい。前記
ウィスカー状などのアルミナは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈなど
の排気ガス浄化用触媒を担持するためのウォッシュコー
ト層を強固に保持することができるので好ましいもので
ある。

【００２８】本発明のメタルハニカム体（Ｈ）は、前記
図１１に示されるものと同様に金属製ケーシング（Ｃ）
内に収納、固着されて排気ガス浄化用のメタル担体（Ｍ
Ｓ）とされるものである。前記メタル担体（ＭＳ）を構
成する金属製ケーシング（Ｃ）を製作するために使用さ
れる材料としては、前記メタルハニカム体（Ｈ）を構成
する帯材（１、２）と同種の耐熱鋼を使用してもよい。
あるいは、耐熱耐食性に富む二重構造としたもの、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使用した二重構造
の金属製ケーシング（Ｃ）を使用してもよい。

【００２９】前記メタル担体（ＭＳ）において、排気ガ
ス浄化用の触媒の担持は、常法に従って行なえばよい。
即ち、メタルハニカム体（Ｈ）の構成部材である前記波
板状帯材（１）及び平板状帯材（２）の表面に排気ガス
浄化用触媒の支持体としてのウォッシュコート（washco
at）層を形成し、より具体的には触媒活性を高める表面
積の大きいγ−Ａｌ₂ Ｏ₃ をコーティングし、次いでＰ
ｔ，Ｐｄ，Ｒｈ系酸化還元触媒などの排気ガス浄化用触
媒を担持させればよい。

【００３０】本発明のメタルハニカム体（Ｈ）におい
て、種々の変形例が可能である。例えば、図示しない
が、前記第一実施態様の変形例として、以下のものがあ
る。

【００３１】(1).波板状帯材（１）と平板状帯材（２）
のうち、どちらか一方の帯材に前記非穴あき状の凹凸部
を形成したものであってもよい。 (2).図４に示されるように、前記基材（波板状帯材と平
板状帯材）、例えば平板状帯材（２）に形成される凹凸
列、即ち、排気ガス流方向（Ｆ）にみて交互に配設され
る凹凸列において、非穴あき状の凸部と凹部は一直線上
に存在するように形成されなくてもよい。即ち、前記非
穴あき状の凸部と凹部は、排気ガス流方向（Ｆ）にみ
て、位相がズレたものであってもよい。

【００３２】(3).図５に示されるように、平板状帯材
（２）が、前記非穴あき状の凹凸部（２１，２２）に加
えて、更に、平板状帯材（２）の幅方向（排気ガス流方
向Ｆと同じ方向）に凹条溝及び凸条溝（２ａ）を形成し
たもので構成してもよい。なお、前記凹凸条溝（２ａ）
は、平板状帯材（２）の長手方向（排気ガス流方向Ｆに
直交する方向）において、所望の間隔を置いて交互に形
成すればよい。前記交互に配設される凹凸条溝（２ａ，
２ａ）の間の距離は、一対の凹凸条溝の間に波板状帯材
（１）の波の頂部（波の頂部の稜線部）が配置されるよ
うに設定することが好ましい。前記凹凸条溝（２ａ，２
ａ）は、メタルハニカム体（Ｈ）内部に発生する熱応力
を効果的に吸収、緩和する機能を有する。 (4).図６に示されるように、平板状帯材（２）が、排気
ガス流方向（Ｆ）と同じ方向に小さな波高の波形（２
ｂ）を形成したもの、別言すれば、波板状帯材（１）の
大波形の進行方向に対して直交する方向に、相対的に小
さな波高の波形（２ｂ）を形成したもので構成してもよ
い。この場合、前記平板状帯材（２）の小さな波形（２
ｂ）部においても、排気ガスを乱流化することができる
ため、排気ガス浄化能を更に向上させることができる。

【００３３】(5).図７に示されるように、平板状帯材
（２）が、前記図６に示される波形（２ｂ）に加え、排
気ガス流方向（Ｆ）に直交する方向、即ち、波板状帯材
（１）の波形の進行方向と同じ方向に波板状帯材（１）
の大きな波高の波形に対して相対的に小さな波高の波形
（マイクロコルゲーション）（２ｃ）を形成したもので
構成してもよい。前記、小さな波高の波形（マイクロコ
ルゲーション）（２ｃ）は、図５に示される凹凸条溝
（２ａ，２ａ）と同様に、メタルハニカム体（Ｈ）内部
に発生する熱応力を効果的に吸収、緩和する機能を有す
る。 (6).波板状帯材（１）の波形構造は、略正弦波形のもの
に限定されない。即ち、略正弦形のほかに、台形波形や
矩形波形のものであってもよい。なお、波形構造が三角
波形の場合、本発明において基材の節減効果において重
要な意義を有するため、以下に第二実施態様として説明
する。

【００３４】図８は、本発明の第二実施態様のメタルハ
ニカム体（Ｈ）を説明する図である。図８は、本発明の
第二実施態様のメタルハニカム体（Ｈ）の一部正面拡大
図であり、前記第一実施態様に係る図３に対応する図で
ある。図８から明らかのように、第二実施態様のメタル
ハニカム体（Ｈ）における特徴点は、波板状帯材（１
ａ）が、波の頂部（及び谷部）の構造として鋭角の三角
形状を保持した三角波波形を有するもので構成されてい
るという点である。その他の技術的構成、即ち非穴あき
状の凹凸部の配設態様は前記第一実施態様と全く同様の
ものである。

【００３５】図９は、本発明の第二実施態様のメタルハ
ニカム体（Ｈ）のろう接合態様を説明する図である。図
９（１）は、本発明の前記第二実施態様のメタルハニカ
ム体（Ｈ）（図８参照）のろう接合態様を示し、図９
（２）は前記第一実施態様のメタルハニカム体（Ｈ）
（図３参照）のろう接合態様を示している。図示される
ように、排気ガス流方向（Ｆ）にみて、メタルハニカム
体（Ｈ）の前端部と後端部において、波板状帯材（１ａ
または１）と平板状帯材（２）との当接部の所望深さが
ろう接合されている。

【００３６】図９（１）〜（２）は、この種のメタルハ
ニカム体（Ｈ）のろう接合態様における新たな知見を示
すものである。図９（１）は、前記第二実施態様のメタ
ルハニカム体（図８参照）のろう接合態様を示してお
り、波板状帯材（１ａ）が三角波形の波形構造を有して
いるため、平板状帯材（２）との当接部におけるろう接
合部位は図示のように直線状に示されている。一方、図
９（２）は、前記第一実施態様のメタルハニカム体（図
３参照）のろう接合態様を示しており、波板状帯材
（１）が略正弦波形の波形構造するものの、巻回成形時
の加工応力により波頂部が台形状ないしは矩形状に変形
されるため、平板状帯材（２）との当接部におけるろう
接合部位は図示のように面状に示されている。前記ろう
接合の態様において、即ち図９（１）と図９（２）の態
様において、後者の面接合態様がより強固な固着強度が
得られると予想されるが、本発明者らにおいて両者がほ
ぼ同じであることが確認された。即ち、重量比強度、よ
り具体的にはメタルハニカム体（Ｈ）の一端面から所定
荷重を印加し当接部の耐剥離強度を試験したところ、両
者の間には差異は認められなかった。

【００３７】前記したことの意義は、極めて大きいもの
である。即ち、波板状帯材（１ａ）として三角波形の波
形構造を有するものを使用した場合（前記第二実施態様
参照）、波板状帯材（１ａ）の触媒担持のための有効面
積率は、略正弦波、台形波及び矩形波の波形構造を有す
るものと比較して大きくなる。これは、高価なメタルハ
ニカム体用の基材（波板状帯材と平板状帯材）の使用量
を節減することができることを意味する。前記基材の節
減率は、１０〜１５％にも及ぶことが判明した。従っ
て、前記第二実施態様のメタルハニカム体（Ｈ）、即
ち、基材に特定の凹凸部を配設するとともに三角波形の
波板状帯材（１ａ）を使用したメタルハニカム体（Ｈ）
は、従来のメタルハニカム体（Ｈ´）（例えば図１０〜
図１２の従来の巻回タイプのメタルハニカム体）と比較
して、基材の使用率を１５〜２５％節減することができ
る。前記した基材の節減効果は、前記したように前者の
技術的構成（特定の凹凸部を配設するという技術的構
成）による寄与率が１０〜１５％、後者の技術的構成
（三角波形の波形構造を有する波板状帯材を使用すると
いう技術的構成）による寄与率が５〜１０％と見積られ
る。

【００３８】本発明の前記第二実施態様のメタルハニカ
ム体（Ｈ）において、その構成部材として適用される平
板状帯材（２）は、図８及び図９（１）に図示されるも
のに限定されない。例えば、平板状帯材（２）として、
第一実施態様のところで説明した図４〜図７に図示され
る種々の構造のものが使用されることは、いうまでもな
いことである。

【００３９】

【発明の効果】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構造（セル構造）のメタルハニカ
ム体（Ｈ）は、その構成部材（基材）である波板状帯材
と平板状帯材として、小径の穴部あるいは小径の穴部を
有する突状部を形成したものを使用するという従来型の
アプローチを採用せず、各セル（排気ガス通気孔路）を
区割する壁部の部位に特定の凹凸部を形成したものを使
用して構成するという点に特徴点がある。即ち、本発明
は、基材として、各セルを区割する壁部の部位におい
て、排気ガス流入方向（通過方向）にみて交互に非穴あ
き状の凹凸部を有するものを使用する点に特徴がある。
本発明の前記特徴点により、排気ガス流はメタルハニカ
ム体内部において、効率的に乱流化され、排気ガス流と
担持触媒との接触が改善され、浄化効率を大幅に向上さ
せることができる。

【００４０】また、本発明のメタルハニカム体（Ｈ）に
おいて、前記非穴あき状の凹凸部の形成という技術的構
成に加えて、波板状帯材として特に三角波形の波形構造
を有するものを使用するという技術的構成を付加したと
き、重量比強度（特に基材間のろう接合強度）を低下さ
せることなく、基材の触媒担持のための有効面積を大き
くすることができること、別言すれば浄化効率を大幅に
向上させることができるという利点を有する。従って、
本発明の前記態様のメタルハニカム体（Ｈ）は、従来の
メタルハニカム体と同じ浄化特性を発現させるために、
小型化できるものである。これは、メタルハニカム体
（Ｈ）の構成部材（波板状帯材と平板状帯材）が極めて
高価であることに鑑み、極めて重要な意味をなすもので
ある。

【００４１】前記したように、本発明により排気ガスの
乱流化特性、排気ガス浄化特性に優れるとともに、基材
（波板状帯材と平板状帯材）の使用量を大幅に節減する
ことができる経済的なメタルハニカム体（Ｈ）が提供さ
れる。即ち、本発明によりメタルハニカム体（Ｈ）を主
要な構成要素とする経済的なメタル担体（ＭＳ）が提供
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一実施態様のメタルハニカム体
（Ｈ）に適用される波板状帯材を説明する図であり、
（１）図は斜視図、（２）図は前記（１）図のＩ−Ｉ線
断面図である。

【図２】 本発明の第一実施態様のメタルハニカム体
（Ｈ）に適用される平板状帯材を説明する図であり、
（１）図は斜視図、（２）図は前記（１）図のＩＩ−Ｉ
Ｉ線断面図である。

【図３】 本発明の第一実施態様のメタルハニカム体
（Ｈ）の一部正面拡大図である。

【図４】 本発明の第一実施態様に適用される平板状帯
材（２）の第一変形例を説明する図であり、平板状帯材
（２）の一部斜視図である。

【図５】 本発明の第一実施態様に適用される平板状帯
材（２）の第二変形例を説明する図であり、平板状帯材
（２）の一部斜視図である。

【図６】 本発明の第一実施態様に適用される平板状帯
材（２）の第三変形例を説明する図であり、平板状帯材
（２）の一部斜視図である。

【図７】 本発明の第一実施態様に適用される平板状帯
材（２）の第四変形例を説明する図であり、平板状帯材
（２）の一部斜視図である。

【図８】 本発明の第二実施態様のメタルハニカム体
（Ｈ）の一部正面拡大図であり、図３に対応する図であ
る。

【図９】 本発明のメタルハニカム体（Ｈ）のろう接合
態様を説明する図であり、（１）図は第二実施態様のメ
タルハニカム体（図４）のろう接合態様を示し、（２）
図は第一実施態様のメタルハニカム体（図３）のろう接
合態様を示す。

【図１０】 従来の巻回タイプのメタルハニカム体（Ｈ
´）の製作に使用される波板状帯材（１´）と平板状帯
材（２´）を説明する図である。

【図１１】 従来の巻回タイプのメタルハニカム体（Ｈ
´）を利用したメタル担体（ＭＳ）の斜視図である。

【図１２】 図１１に示される従来の巻回タイプのメタ
ルハニカム体（Ｈ´）の正面図である。

【図１３】 従来の積層タイプのメタルハニカム体（Ｈ
´）の正面図である。

【図１４】 従来の放射状タイプのメタルハニカム体
（Ｈ´）の正面図である。

【図１５】 従来のＳ字状タイプのメタルハニカム体
（Ｈ´）の正面図である。

【図１６】 従来の巴状タイプのメタルハニカム体（Ｈ
´）の正面図である。

【図１７】 従来のＸ−ラップ（卍状）タイプのメタル
ハニカム体（Ｈ´）の正面図である。

【符号の説明】

ＭＳ ……… メタル担体 Ｈ ……… 本発明のメタルハニカム体 Ｈ´ ……… 従来のメタルハニカム体 Ｃ ……… 金属製ケーシング １、１ａ ……… 波板状帯材（本発明） １１ ……… 波板状帯材の凸部 １２ ……… 波板状帯材の凹部 ２ ……… 平板状帯材（本発明） ２１ ……… 平板状帯材の凸部 ２２ ……… 平板状帯材の凹部 ２ａ ……… 凹凸条溝 ２ｂ ……… 小さな波高の波形 ２ｃ ……… マイクロコルゲーション ３ ……… セル ｈ ……… 波板状帯材の波高 ｐ ……… 波板状帯材のピッチ幅 ｈ1 ，ｈ2 ……… 凹凸部の高さ ｌ ……… 凹凸部間の間隔

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所望の波形構造を有する薄肉金属板製の
   波板状帯材と薄肉金属板製の平板状帯材とを相互に当接
   するように重積して製作した多数のセルを有するハニカ
   ム構造の排気ガス浄化用触媒を担持するためのメタルハ
   ニカム体において、 前記波板状帯材と平板状帯材の少なくとも一方が、セル
   を構成する壁面部において、排気ガス流方向にみて交互
   に非穴あき状の凹凸部を有するもので構成されたこと、
   を特徴とするメタルハニカム体。
2. 【請求項２】 波板状帯材が、非穴あき状の凹凸部を有
   するもので構成されたものである請求項１に記載のメタ
   ルハニカム体。
3. 【請求項３】 平板状帯材が、非穴あき状の凹凸部を有
   するもので構成されたものである請求項１に記載のメタ
   ルハニカム体。
4. 【請求項４】 波板状帯材と平板状帯材の両者が、非穴
   あき状の凹凸部を有するもので構成されたものである請
   求項１に記載のメタルハニカム体。
5. 【請求項５】 波板状帯材が、先に平板状帯材に交互に
   非穴あき状の凹凸部を形成し、次いで所望の波形構造を
   波付加工して調整されたものである請求項１に記載のメ
   タルハニカム体。
6. 【請求項６】 波板状帯材が、略正弦波形、台形波、矩
   形波を有するものである請求項５に記載のメタルハニカ
   ム体。
7. 【請求項７】 波板状帯材が、三角波を有する請求項５
   に記載のメタルハニカム体。
8. 【請求項８】 波板状帯材の波形構造が、波高（ｈ）が
   ０．５〜３．５ｍｍ，波ピッチ（振幅）（ｐ）が２ｈで
   ある請求項１に記載のメタルハニカム体。
9. 【請求項９】 非穴あき状凹凸部の相互間の距離（ｌ）
   が、１〜１０ｍｍである請求項１に記載のメタルハニカ
   ム体。
10. 【請求項１０】 非穴あき状の凹凸部が、エンボス（凹
    凸）加工により形成されたものである請求項１に記載の
    メタルハニカム体。