JPH0663417A

JPH0663417A - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH0663417A
Application number: JP3193708A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Takigawa; 一儀滝川; Kunitoshi Morofushi; 邦敏諸伏; Haruo Serizawa; 治夫芹沢
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1991-07-09
Publication date: 1994-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】過酷な条件下で使用される金属製の排気ガス
浄化装置において、その主要な構成部材であるハニカム
体の熱膨脹や熱応力による変形や破損に対する耐久性を
より優れたものに改善する。【構成】ハニカム体を構成する部材として、相対的に
小さな波高の矩形波の波形を有するが、該波形が波の進
行方向に対する垂直線に対して、所望の傾斜角（α）を
有する第１傾斜矩形波帯材と、相対的に大きな波高の矩
形波を有する第２矩形波帯材を使用し、両帯材を相互に
重積させてハニカム体とする。

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
スの浄化手段とし排気管の途中に介装される、排気ガス
浄化用触媒を担持させるための金属製ハニカム体から成
る排気ガス浄化装置に関する。更に詳しくは、本発明は
過酷な条件下で使用されるこの種の排気ガス浄化装置に
おいて、金属製ハニカム体として、熱膨脹や熱応力によ
る変形や破損に対する耐久性を改善した排気ガス浄化装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の排気ガス浄化装置は、一
般に耐熱性の薄肉鋼板からの平板状帯材と前記薄肉鋼板
を波形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、これを一括渦巻状に巻回積層するか、あ
るいは階層状に重積して製作した軸方向に排気ガス通路
のための多数の網目状通気孔路（以下、セルともい
う。）を有するハニカム状積層体（以下、ハニカム体と
いう。）と、前記ハニカム体を填装し固着するための両
端が開口した筒状の金属ケースから構成されている。そ
して、前記ハニカム体と金属ケースとは、排気ガス自体
の高温度及び排気ガスと浄化用触媒との発熱反応による
高い温度雰囲気下で生起する熱膨脹や熱的応力に耐える
ように、また自動車走行時の激しい振動などに耐え得る
ようにろう接または溶接などにより強固に固着される。
なお、ハニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯材の
当接部は種々の方法により固着されることはいうまでも
ないことである。

【０００３】また、最近においては、従来のコーディエ
ライト系セラミック担体との価格競争面からハニカム体
を填装し強固に固着するための特別に製作した金属製の
ケースを使用しないもの、即ち金属製ハニカム体のみで
排気ガス浄化装置を構成しようとする動きがある。この
場合、金属製ケースを使用しないことから、金属製ケー
スの製作コスト、金属製ケースと金属製ハニカム体の填
装，固着コスト，いわゆるキャンニングコストなどが削
減され、大幅なコストメリットが生じることはいうまで
もないことである。

【０００４】しかしながら、前記した従来のハニカム体
からのみ構成される排気ガス浄化装置、あるいはハニカ
ム体と金属製ケースとから構成される排気ガス浄化装置
は、長期の使用に耐えるものではない。これは、ハニカ
ム体の軸方向（即ち、排気ガスの流入、通過方向）はも
とより、特に該軸方向に対して直角な方向（以下、ハニ
カム体の半径方向という。）において、前記した排気ガ
ス自体の高い温度や未燃焼ガスの触媒反応による発熱と
いう雰囲気下で生起する熱膨脹や熱応力に基づく大きな
変形力が、ハニカム体の中心部と外周部間の温度勾配の
差によりハニカム体の構成部材（平板状帯材と波板状帯
材）を通じてハニカム体の外周部近傍あるいはハニカム
体の外周面と金属ケースの内壁面との当接面近傍に伝播
しようとすることに基づくものである。即ち、この熱的
変形力の伝播過程において、ハニカム体の構成部材が破
損、座屈したり、更には該熱的変形力が特にハニカム体
の外周部近傍あるいはハニカム体の外周面と金属製ケー
スの内壁面との当接面近傍に集中するため、当該部位に
おいてハニカム体を構成する平板状帯材及び／又は波板
状帯材のヒビ割れ，破損，座屈が大きくなり、また各帯
材間の当接部やハニカム体と金属ケース間の当接部の剥
離や離体が生じる。

【０００５】前記したハニカム体の熱変形力による、特
に半径方向の耐久性を改善する方策として、次のような
ものが提案されている。

【０００６】(i) 特開昭６３−１８２０３８号公報に
は、相互に異なる波長（周期）λと波高（振幅）Ａを有
する第１の波形板と第２の波形板からハニカム体を製作
する技術が開示されている。即ち、相対的に大きな周期
と振幅を有する第１の波形板と、相対的に小さな周期と
振幅を有する第２の波形板を用いて熱変形サイクルのも
とでの半径方向の加圧と伸張力に耐えるようにしてい
る。しかしながら、この技術は第１と第２の波形板とし
て、あくまでも正弦波曲線あるいはそれに近い曲線のも
のを前提としており、これら略正弦波形のものを使用す
る場合、巻回成形などによりハニカム体を製作すると
き、剛性不足のために巻回操作中に波形が変形し所定の
セル密度のもの（規格品）が製作できなかったり、巻回
スピードとの関連でハニカム体の生産性が低かったりす
る。また、これら波板を使用すると、第１と第２の波形
板の当接部位が山と山（谷と谷）あるいは山と谷で全て
当接することにならないため（なお、このような当接関
係が当接部の強度を確保する上で好ましくないことはい
うまでもないことである。）、当接部をろう接等により
固着したとしても前記した大きな熱的変形力のもとで波
板は相互に剥離をおこし、かつこのような剥離に連動し
て種々の欠点が誘発されることになる。同様の技術は、
特開平２−２６５６５２号公報，特開平３−４９３８号
公報にも開示されている。

【０００７】(ii) 特開昭６４−３０６５１号公報に
は、平板に波板の凸曲面部（波の山及び谷部）に面接触
する凹曲面部を形成した平板（従って、これも１種の波
板といえる。）と、波板とからハニカム体を製造する技
術が開示されている。これは、直接的には、両板を夫々
の凸／凹曲面部で面接触（内／外接）させて、接合強度
の改善とウォッシュコート時の高価なγ−アルミナの使
用量の節約をはかったものである。しかし、平板が波形
を有するため、この波形部で半径方向の熱的変形力を緩
和させることができるものである。しかしながら、この
技術も正弦波曲線の波板を用いているためハニカム体を
製作するときの剛性不足による前記した欠点を有すると
ともに、平板と波板の当接面が面接触のため平板による
熱的変形力の吸収・緩和特性が低減されてしまうという
欠点を有する。

【０００８】(iii) 実開平２−１５００３２号公報に
は、多数の小波を有する小波平板と波の頂部が平面形状
である平頭波板とを交互に重ね合わせた構造のメタル触
媒担体において、小波平板の小波の大きさを平頭波板の
平頭部に２個以上が当接するようにしたものが示されて
いる。この考案は、特にハニカム体の軸方向のフィルム
アウト現象（スコーピング）を防止することを目的とし
たものであるが、小波平板の小波形状が正弦波形で、か
つピッチ幅（一波長）が小さいため、小波平板そのもの
を製作するのに難しかったり、ハニカム体を製作すると
きに波形が伸びきってしまったり、あるいはろう接時や
触媒コーティング時に該小波の空間内で目詰つまりをお
こして背圧を大きくしてしまうなど、種々の問題点を有
する。

【０００９】

【発明が解決しようとする問題点】前記したように、こ
の種の排気ガス浄化ガス装置において、特にハニカム体
の熱的変形力に対して十分に耐え得るようにするには、
ハニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯材との間
を、あるいはハニカム体の外周面と金属ケースの内壁面
との間を単に強固に固着すればよい、という考え方に修
正をせまるものである。本発明者は、前記した従来の排
気ガス浄化装置の欠点を解決すべく、鋭意検討を加え
た。その結果、ハニカム体を構成する従来の部材（平板
状帯材と波板状帯材）にかえて、平板状帯材を相対的に
小さな矩形波を有するとともに、波の頂部中間点と底部
中間点を結ぶ直線が波の進行方向に対する垂直線に対し
て、波形が所望の傾斜角（α）を有する帯材（以下、第
１傾斜矩形波帯材という。）とし、かつ波板状帯材を前
記した傾斜角（α）をもたない相対的に大きな波高の矩
形波を有する帯材（以下、第２矩形波帯材という。）と
することにより、所定のセル密度を有する均質なハニカ
ム体を効率よく製作できるというプロセス上の利点のほ
かに、ハニカム体の半径方向に伝達される熱膨脹や熱応
力に基づく大きな変形力を効率的に吸収，緩和しうるこ
とを見い出し本発明を完成するに至った。

【００１０】

【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、波の頂部中間点と底部中間点を結ぶ直線が、
波の進行方向に対する垂直線に対して所望の傾斜角
（α）を有し、かつピッチ幅Ｐ₁，波高Ｈ₁の矩形波を
有する薄肉金属板製の第１傾斜矩形波帯材、及び薄肉金
属板製のピッチ幅Ｐ₂、波高Ｈ₂の矩形波を有する第２
矩形波帯材とを相互に当接するようにして重積して製作
した軸方向に多数の網目状通気孔路を有する排気ガス浄
化用触媒を担持させるためのハニカム体からなる排気ガ
ス浄化装置において、前記第１傾斜矩形波帯材と第２矩
形波帯材が、 (i)1/2Ｐ₂≧Ｐ₁ (ii)Ｈ₂＞Ｈ₁ の条件を満たすものであることを特徴とする排気ガス浄
化装置に関するものである。

【００１１】以下、本発明の構成について詳しく説明す
る。なお、本発明において矩形波とは、波の断面形状が
矩形体の断面形状を連接させた形状のものをいう。そし
て、傾斜した矩形波とは各矩形波が波の進行方向に対し
て所望の傾斜角（α）で傾斜している形状のものを考え
ればよい。金属製ハニカム体を使用した排気ガス浄化装
置において、熱膨脹や熱応力（歪）に基づく変形力に対
する耐久性を十分なものにすることが極めて重要であ
る。即ち、この種の金属製の排気ガス浄化装置は、運
転、停止と運転再開時にみられる加熱・冷却サイクルの
熱交番負荷は勿論のこと、走行中においても過酷な熱的
環境にさらされるため、熱に対する耐久性の問題は極め
て重要な課題である。

【００１２】この点、走行中の状況を考察すると、排気
ガス浄化装置は、排気ガスの流量分布の相違（中央部と
周辺部の流量の相違）、及びハニカム体の表面部に担持
されたＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈなどの排気ガス浄化用触媒と排
気ガスとの接触反応（発熱反応）により、ハニカム体の
中央部は周辺部より高温にさらされる。因みに、この種
の排気ガス浄化装置内の温度は、一般には 700〜 800℃
であるが、ＨＣ（炭化水素）が多く排出される場合には
1200℃前後にもなる。

【００１３】前記したハニカム体内部の温度勾配をさら
に詳しくみると、ハニカム体の外周部とそれより少し内
側の部位間における温度勾配は、中央部近傍における温
度勾配より著しく大きなものとなる。このことは、ハニ
カム体の外周面が直接外気と接したり、あるいはハニカ
ム体が外気や雨水などと接する筒状金属ケース内に固着
されるので、より一層、助長されることになる。

【００１４】従って、ハニカム体のみからなる（金属ケ
ースを使用しないタイプの）排気ガス浄化装置、あるい
はハニカム体と金属ケースとから構成される排気ガス浄
化装置において、ハニカム体の高温サイドの中心部から
低温サイドのハニカム体の外周面近傍部位へ、即ちハニ
カム体の半径方向への熱伝達に伴なって熱膨脹や熱応力
に基づく強い変形力（以下、熱による変形力ともい
う。）も伝播し、該部位に集中することになる。このハ
ニカム体の半径方向における熱による大きな変形力は、
その伝播過程においてハニカム体の構成部材を座屈させ
たり、構成部材間の当接部が強固に固着されていても、
経時的に剥離を起こさせたり、更には各構成部材をヒビ
割れさせたり破損させたりする。特に、この影響は、熱
的変形力が集中するハニカム体の外周面近傍部位におい
て大きいものとなる。そして、これら剥離、ヒビ割れ、
破損と連動して、各構成部材の表面に担持された高価な
触媒層も剥離し、排気ガスの浄化能力の低下を招く。ま
た、前記した状況は金属ケース内にハニカム体が填装さ
れ、ハニカム体の最外周面が金属ケースの内壁面に強固
に固着された排気ガス浄化装置においても同じである。
この場合、大きな熱的変形力によりハニカム体の外周面
と金属ケースの内周面との間の固着状態が打破られ、ハ
ニカム体の離体状態が誘発される。

【００１５】従って、前記した剥離などの欠点を解消な
いし抑制するためには、ハニカム体の構造において、特
にハニカム体の半径方向における熱膨脹や熱応力に基づ
く変形力を効果的に吸収，緩和させる手段を講じること
が不可欠である。

【００１６】以上の観点から、本発明において、金属製
ハニカム体の構成部材として次のものを使用する。 (i) 相対的に小さな波高の傾斜した矩形波を有する第１
傾斜矩形波帯材従来の平板状帯材にかえて、波の頂点と該頂部中間点と
底部中間点を結ぶ直線が、波の進行方向に対する垂直線
に対して所望の傾斜角（α）を有するとともに、ピッチ
幅Ｐ₁，波高Ｈ₁の矩形波を有する薄肉金属板製の帯材
を使用する。 (ii) 相対的に大きな波高の矩形波を有する第２矩形波
帯材従来の正弦曲線波形をもつ波板状帯材にかえて、薄肉金
属製でピッチ幅Ｐ₂，波高Ｈ₂の矩形波を有する帯材を
使用する。一般に、この種のハニカム体として、例えば１平方イン
チ当り 300セル（ 300cpsi）のセル密度を有するハニカ
ム体を製造する場合、帯材の板厚にもよるが、Ｐ₁とし
て0.5 〜1.5mm 、Ｈ₁として0.2 〜0.5mm の第１傾斜矩
形波帯材、Ｐ₂として1.0 〜3.5mm,Ｈ₂として1.0 〜1.5
mm の第２矩形波帯材が使用される。

【００１７】本発明において、前記第１傾斜矩形波帯材
として、例えばクロム鋼（クロム13〜25％）、Ｆｅ−Ｃ
ｒ20％−Ａｌ 5％などの耐熱性のステンレス鋼、あるい
はこれに耐熱酸化性を改善するために希土類を加えた耐
熱性のステンレス鋼などの厚さ0.02mm〜0.1mm の平板状
帯材を、所定の傾斜した矩形波を有するように加工した
ものが、また第２矩形波帯材として前記平板状帯材をフ
ォーミングギアの間を通過させるなどして矩形波形をも
つように加工したものが使用される。各帯材にＡｌを含
有したステンレス鋼を用いると耐熱酸化性が向上し、ま
た、熱処理により帯材表面にウィスカー状ないしマッシ
ュルーム状など種々の形状のＡｌ₂Ｏ₃が折出し、これ
が排気ガス浄化用触媒を担持するためのウォッシュコー
ト層を強固に固着するので好ましいものである。

【００１８】本発明において前記して各帯材（第１傾斜
矩形波帯材と第２矩形波帯材）は、次のような理由から
使用されるものである。即ち、相対的に小さな矩形波を
有するとともに、各波形が波の進行方向に対する垂直線
に対して所望の傾斜角（α）を有する第１傾斜矩形波帯
材は、その小さな波形（マイクロコルゲーション）によ
りハニカム体の半径方向の熱的変形力を効果的に吸収・
緩和することができる。特に、第１傾斜矩形波帯材にお
いて、各波形が波の進行方向に直角な垂直線に対して所
望の傾斜角（α）を有しているため、傾斜角（α）をも
たないもの（即ち、該垂直線に対して傾斜角が０°のも
の）に比較して、熱応力の吸収・緩和特性が格段に優れ
たものとなる。これは、第１傾斜矩形波帯材と第２矩形
波帯材を重積してハニカム体としたとき、第２矩形波帯
材間に介在する第１傾斜矩形波帯材は、強力な熱応力が
負荷されるとき、該傾斜した矩形状の波形部で自身が柔
軟に変形することにより熱応力を吸収することができる
ためである。これに対して、傾斜角をもたないものは、
前者より剛構造であるため、熱応力の吸収・緩和特性に
劣るものである。前記した傾斜角としては、所望のもの
でよいが、帯材自体の製作の容易さ、効果の観点から５
〜30°が好ましい。一方、相対的に大きな波高を有する
第２矩形波帯材は、従来の大きな正弦曲線波形を有する
波板状帯材にかわるもので、ハニカム体を製作するとき
に波形が変形せずに所定のセル形状とセル密度を与え、
かつ前記した傾斜した小さな矩形波（マイクロコルゲー
ション）を有する第１傾斜矩形波帯材との当接部を確実
かつ強固に接合することができる。

【００１９】本発明において、前記した各帯材のもとで
十全な効果を発現させるために、各帯材は次の条件を満
足することが好ましい。前記傾斜矩形波帯材と矩形波帯
材において、1/2 Ｐ₂≧Ｐ₁，Ｈ₂＞Ｈ₁の条件を満足
することが好ましい。即ち、第２矩形波帯材の長さＬ₂
の平坦部に最低、１つの第１傾斜矩形波帯材の矩形波が
当接することが好ましい。なお、Ｌ₂はＬ₂＝1/2 Ｐ₂
の関係にあることはいうまでもないことである。また、
このような条件下において、平坦部に最大３つの傾斜矩
形波を当接させたり（３Ｐ₁≧Ｌ₂≧Ｐ₁），あるいは
最大２つの傾斜矩形波を当接させる（２Ｐ₁≧Ｌ₂≧Ｐ
₁）という条件を設定してもよい。以下、これらの条件
について、図を参照して説明する。

【００２０】図１は、ピッチ幅Ｐ₁，波高Ｈ₁の前記し
た第１傾斜矩形波帯材Ｂ₁と、ピッチ幅Ｐ₂，波高Ｈ₂
の第２矩形波帯材Ｂ₂を重積した状態を示すものであ
る。図１において、第１傾斜矩形波帯材Ｂ₁は第２矩形
波帯材Ｂ₂の長さＬ₂の平坦部（Ｂ₂₁）において１ピッ
チ分が当接している状態、即ちＬ₂＝Ｐ₁＝1/2 Ｐ₂の
関係のものが示されている。図２は、本発明で使用され
る第１傾斜矩形波帯材Ｂ₁の第一態様の波形形状を説明
する図である。その波形形状を図２の１つの波形に注目
して説明する。矩形波の矩形部(a,b,c,d) において、頂
部(b,c) の中間点(e) と、底部(a,d) の中間点(f) を結
ぶ直線(ef)は、f 点において、波の進行方向(g) に対し
て垂直に描いた垂直線(ff') に対し、所定の傾斜角
（α）を有するものである。本発明において、前記傾斜
角（α）は重要な意義を有するものであり、この傾斜角
（α）があることにより、第１傾斜矩形波帯材はハニカ
ム体の半径方向の熱応力を、その波形を柔軟に変形させ
ることにより効果的に吸収することができる。なお、図
２においてａ点及びｄ点における垂直線に対し、辺ａ
ｂ，ｄｃは夫々、角度β，γを有し、β＝γであること
が示されている。図３は、第１傾斜矩形波帯材の第二態
様の波形形状を説明する図である。図３のものは、辺ａ
ｄ，ｂｃの長さが相違し、ａｄ＞ｂｃの関係をもつもの
が示されている。点ａ，ｄにおける垂直線に対する角度
でいえば、β＞γのものが示されている。図４は、第１
傾斜矩形波帯材の第三態様の波形形状を説明する図であ
る。図４のものは、辺ａｄ，ｂｃの長さが相違し、ａｄ
＜ｂｃの関係をもつものが示されている。点ａ，ｄにお
ける垂直線に対する角度でいえば、β＜γのものが示さ
れている。なお、本発明において、第１傾斜矩形波帯材
の形状は図２〜図４に示されたものに限定されないこと
はいうまでもないことである。この種のハニカム体にお
いて、第２矩形波帯材Ｂ₂の平坦部Ｂ₂₁（長さＬ₂）
に、何ピッチ分の第１傾斜矩形波帯材Ｂ₁の傾斜矩形波
を当接させるかは極めて重要な点である。というのはハ
ニカムコア体の全体的な剛性とか熱応力の吸収，緩和特
性を考慮してＢ₁のピッチ幅Ｐ₁を小さくしていくと、
Ｂ₁とＢ₂の当接部において両者により形成される空間
Ｓが小さくなり、Ｂ₁とＢ₂のろう接合時のろう材によ
る目詰まりや排気ガスの背圧が大きくなるなどの悪影響
が出てくるからである。この点、両帯材Ｂ₁とＢ₂の当
接関係を以下に考察する。図５は、Ｌ₂＜Ｐ₁の関係を
示すものである。このような状態になると、Ｂ₁に設け
られる傾斜した矩形波の数が図１のものと比較して相対
的に少なくなることから熱応力の吸収・緩和の効果が少
なくなり、また、両帯材Ｂ₁とＢ₂の当接部で形成され
る空間Ｓの断面形状がハニカム体の製造中に負荷される
巻回力等により容易に変形してしまうため、均一なセル
形状を有するハニカム体が製造できなくなる等の欠点が
大きくなる。従って、両帯材Ｂ₁とＢ₂の当接部で形成
される空間部Ｓでの目詰まりや排気ガスの背圧増大の問
題、更には該空間部Ｓ内に担持される触媒の活性（目詰
まりによる触媒の不活性化）、等を勘案して両帯材Ｂ₁
とＢ₂の適切な組合せ条件を求めなければならない。図
６は、第２矩形波帯材Ｂ₂の平坦部Ｂ₂₁（長さＬ₂）に
３ピッチ分の傾斜矩形波が当接している状態を示してい
る。このときのＰ₂とＰ₁の関係はＰ₂＝６Ｐ₁であ
る。このような状態になるとＢ₁とＢ₂の当接により形
成される空間部Ｓは小さくなる。また図７は、第２矩形
波帯材Ｂ₂の平坦部Ｂ₂₁（長さＬ₂）に２ピッチ分の傾
斜矩形波が当接している状態を示している。このときの
Ｐ₂とＰ₁の関係はＰ₂＝４Ｐ₁である。

【００２１】以上の観点から、本発明においては、第１
傾斜矩形波帯材Ｂ₁のピッチ幅Ｐ₁と第２矩形波帯材Ｂ
₂のピッチ幅Ｐ₂の関係を、図１に示される両帯材の当
接関係から1/2 Ｐ₂≧Ｐ₁に設定する。この条件下で例
えば図６に示される1/2 Ｐ₂≧Ｐ₁≧1/6 Ｐ₂，あるい
は図７に示される1/2 Ｐ₂≧Ｐ₁≧1/4 Ｐ₂などの条件
が設定される。また、両帯材の波高（振幅）に関して
は、ハニカム体のセル密度、背圧の増大、帯材自体の製
造の容易性等を勘案して、Ｈ₂＞Ｈ₁の条件、好ましく
は 1/2Ｈ₂≧Ｈ₁≧1/10Ｈ₂の条件が満足されればよ
い。

【００２２】本発明の金属製ハニカムは、前記したピッ
チ幅Ｐ₁と波高Ｈ₁を有する第１傾斜矩形波帯材とピッ
チ幅Ｐ₂と波高Ｈ₂を有する第２矩形波帯材を使用して
製作されるもので、例えば図８〜図９に示されるもので
あり、通常の方法により製作される。即ち、ハニカム体
(1) は、図８に示されるように、前記した条件を満足す
る耐熱性の薄肉鋼板からなる厚さ 0.03 〜0.1mm 程度の
第１傾斜矩形波帯材（Ｂ₁)と、第２矩形波帯材
（Ｂ₂）を相互に当接部を有するように重積し、次いで
両者を一括渦巻状に巻回積層することにより製作され
る。この巻回積層により、排気ガスの通路となる多数の
網目状通気孔路（セル）（Ｃ）は自動的に形成される。
また、ハニカム体(1) は、図９に示されるように、第１
傾斜矩形波帯材（Ｂ₁)と第２矩形波帯材（Ｂ₂) を相
互に当接するように重積し、これを階層状に積層成形し
て製作してもよい。更に、前記第１傾斜矩形波形帯材
（Ｂ₁）と第２矩形波帯材（Ｂ₂）を相互に当接させて
浄化エレメントとし、該浄化エレメントの所望の数を固
定軸を起点として放射状に外延させて放射状タイプのハ
ニカム体としてもよい。あるいは、前記第１傾斜矩形波
形帯材（Ｂ₁）と第２矩形波帯材（Ｂ₂）を相互に当接
させて浄化エレメントとし、該浄化エレメントを多層に
積層するとともに、上下両最外面に設定された二つの固
定点を中心に各浄化エレメントを逆向きに、即ち各浄化
エレメントを略Ｓ字状カーブに変曲させてＳ字状タイプ
のハニカム体としてもよい。これらタイプのハニカム体
は、ハニカム体内部での温度分布をより均一化するため
に好ましいものであるが、それだけにハニカム体の熱変
形力に対する耐久性を十分なものにしておかなければな
らないものである。

【００２３】本発明において、前記ハニカム体(1) を内
部に填装し、固着するための金属ケース(2) としては両
端が開口していれば、その形状に何らの制限を受けるも
のではない。図８〜図９には、断面円形状のものと、断
面レーストラック形状（長円形状）のものが示されてい
るが、これに限定されない。例えば、断面楕円形状、あ
るいは車体下部のスペースに適合させるために断面略三
角形の金属ケースを用いて排気ガス浄化装置を構成して
もよい。金属ケースの素材として、前記ハニカム体と同
種の耐熱鋼を用いてもよいし、耐熱耐食性の富むものを
用いてもよい。また、外側部分の金属材料を内側部分よ
り耐熱耐食性に富むものとした二重構造のもの、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用いたクラッド鋼など
を用いても良い。

【００２４】

【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、本発明は実施例のものに限定されるもので
はない。 (i) 第１傾斜波形帯材／第２矩形波帯材の製作Ｆｅ−Ｃｒ20％−Ａｌ 5％−Ｃｅ0.02％の耐熱鋼の厚さ
0.04mm，幅74.5mmの薄肉鋼帯からなる平板状帯材を用い
て図１及び図２に示される形状を有する第１傾斜矩形波
帯材（Ｂ₁) と第２矩形波帯材（Ｂ₂）を調製した。即
ち、第１傾斜矩形波帯材（Ｂ₁) のピッチ幅（Ｐ₁) を
0.9mm ，波高（Ｈ₁) を0.3mm 、かつ傾斜角αを略20°
とし、一方、第２矩形波帯材（Ｂ₂) のピッチ幅
（Ｐ₂) を2.4mm ，波高（Ｈ₂) を1.3mm とした。 (ii) ハニカム体の製作次いで、前記第１傾斜矩形波帯材（Ｂ₁) と第２矩形波
帯材（Ｂ₂) を図８に示されるように相互に重積し、こ
れを一括巻回積層して、軸方向に多数の網目状通気孔路
（セル密度 300cpsi）を有する外径70mmのハニカム体を
製作した。なお、巻回操作によるハニカム体の製作時
に、夫々の矩形波帯材の矩形形状は形くずれせず、所定
のセル密度のものに効率よく巻回積層することができ
た。次に、前記ハニカム体を内径約70mmの耐熱鋼(JIS G
4312 SUH310S) 製の金属ケース内に填装し、ハニカム体
の両端部及びその近傍部位（端部より10mmの領域）をニ
ッケル系ろう材のスラリに浸漬し、乾燥後真空炉により
熱処理してハニカム体と金属ケースをろう付により固着
した。次に、以上のようにして製作した排気ガス浄化装
置に触媒担持層を次のようにして形成させた。即ち、ハ
ニカム体を構成する各帯材の表面に活性アルミナ（γ−
Ａｌ₂Ｏ₃）粉末とアルミナゾルを配合したスラリを塗
布し、これを 600℃に加熱処理して触媒担持層を形成し
た。（性能評価）前記した触媒担持層を有する排気ガス浄化
装置を、常温〜 900℃間の 100サイクルの急熱急冷試験
（バーナースポーリング試験）、及び振動試験を行なっ
たところ、ハニカム体の構成部材はどの部位においても
座屈、亀裂、破損がみられず、また当接部の剥離や離体
も観察されなかった。さらに、触媒担持層の落下，剥離
も観察されなかった。

【００２５】

【発明の効果】本発明の排気ガス浄化装置において、特
に過酷な熱的条件下にさらされるハニカム体部は、その
構成部材として、特定のピッチ幅と波高及び特定形状の
波形を有する第１傾斜矩形波帯材と特定のピッチ幅と波
高を有する第２矩形波帯材とを用いることによって製作
される。これにより、本発明のハニカム体は、熱による
変形力、特にハニカム体の半径方向に負荷される大きな
熱による変形力を該第１傾斜矩形波帯材と第２矩形波帯
材との共働作業のもとで効果的に吸収・緩和することが
できる。これは、ハニカム体の構成部材として、マイク
ロコルゲーション（小さな波形）を傾斜させるという特
定の波形構造を有する第１傾斜矩形波帯材を用いるとと
もに、該傾斜矩形波帯材と特定の関係にある第２矩形波
帯材を用いることによって、熱膨脹，収縮に対する追随
性を大幅に向上させることができるためであって、これ
によりハニカム体の構成部材の座屈，亀裂、破損、及び
部材間の当接部の離体を効果的に防止することができ
る。また、本発明においてハニカム体を構成する第１傾
斜矩形波帯材と第２矩形波帯材の当接部は強固に接合さ
れるため、耐振性，耐久性に優れたハニカム体となる。
更に、前記した効果と関連してハニカム体の壁面に形成
される排気ガス浄化用触媒を担持するための触媒担持層
の落下，剥離も効果的に防止される。このほか、更に、
本発明においては、ハニカム体を製作するときに、その
構成部材として従来の正弦波形の波板にかえて矩形波形
を有する帯材を用いているため、ハニカム体の製作時に
従来の正弦波形の波板より剛性が高いためセル形状がつ
ぶれたりせず、効率的に所定のセル密度を有する均一な
ハニカム体を製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１傾斜矩形波帯材Ｂ₁と第２矩形波帯材Ｂ
₂との第一の当接関係を示す図である。

【図２】第１傾斜矩形波帯材Ｂ₁の第一態様の波形形
状を示す図である。

【図３】第１傾斜矩形波帯材Ｂ₁の第二態様の波形形
状を示す図である。

【図４】第１傾斜矩形波帯材Ｂ₁の第三態様の波形形
状を示す図である。

【図５】第１傾斜矩形波帯材Ｂ₁と第２矩形波帯材Ｂ
₂との第二の当接関係を示す図である。

【図６】第１傾斜矩形波帯材Ｂ₁と第２矩形波帯材Ｂ
₂との第三の当接関係を示す図である。

【図７】第１傾斜矩形波帯材Ｂ₁と第２矩形波帯材Ｂ
₂との第四の当接関係を示す図である。

【図８】本発明のハニカム体を円筒状金属ケース内に
固着して製作した排気ガス浄化装置の斜視図である。

【図９】本発明のハニカム体を断面レーストラック状
金属ケース内に固着して製作した排気ガス浄化装置の斜
視図である。

【符号の説明】

１……………ハニカム体Ｂ₁………第１傾斜矩形波帯材Ｂ₂………第２矩形波帯材Ｃ…………網目状通気孔路（セル）２……………金属ケース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波の頂部中間点と底部中間点を結ぶ直線
が、波の進行方向に対する垂直線に対して所望の傾斜角
（α）を有し、かつピッチ幅Ｐ₁，波高Ｈ₁の矩形波を
有する薄肉金属板製の第１傾斜矩形波帯材、及び薄肉金
属板製のピッチ幅Ｐ₂、波高Ｈ₂の矩形波を有する第２
矩形波帯材とを相互に当接するようにして重積して製作
した軸方向に多数の網目状通気孔路を有する排気ガス浄
化用触媒を担持させるためのハニカム体からなる排気ガ
ス浄化装置において、前記第１傾斜矩形波帯材と第２矩
形波帯材が、 (i) 1/2 Ｐ₂≧Ｐ₁ (ii)Ｈ₂＞Ｈ₁ の条件を満たすものであることを特徴とする排気ガス浄
化装置。
【請求項２】傾斜角（α）が５〜30°である請求項第
１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】第１傾斜矩形波帯材と第２矩形波帯材
が、1/2 Ｐ₂≧Ｐ₁≧1/6 Ｐ₂，Ｈ₂＞Ｈ₁の条件を満
たすものである請求項第１項に記載の排気ガス浄化装
置。
【請求項４】第１傾斜矩形波帯材と第２矩形波帯材
が、1/2 Ｐ₂≧Ｐ₁≧1/4 Ｐ₂，Ｈ₂＞Ｈ₁の条件を満
たすものである請求項第１項に記載の排気ガス浄化装
置。
【請求項５】Ｈ₁がＨ₂の 1/2〜1/10である請求項第
１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】第１傾斜矩形波帯材において、波の頂部
の長さと波の底部の長さが同一長さであるか、または相
違するものである請求項第１項に記載の排気ガス浄化装
置。
【請求項７】ハニカム体が、第１傾斜矩形波帯材と第
２矩形波帯材とを相互に当接するように重積し、これを
一括渦巻状に巻回積層して製作したものである請求項第
１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項８】ハニカム体が、第１傾斜矩形波帯材と第
２矩形波帯材とを相互に当接するように階層状に重積し
て製作したものである請求項第１項に記載の排気ガス浄
化装置。
【請求項９】ハニカム体が、第１傾斜矩形波形帯材と
第２矩形波帯材を相互に当接させて浄化エレメントと
し、該浄化エレメントの所望の数を固定軸を起点として
外延させて放射状ハニカム体としたものである請求項１
に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１０】ハニカム体が、第１傾斜矩形波形帯材
と第２矩形波帯材を相互に当接させて浄化エレメントと
し、該浄化エレメントを階層状に重積するとともに、上
下両最外面に設定された二つの固定点を中心に各浄化エ
レメントを逆向きに折曲げて、Ｓ字状ハニカム体とした
ものである請求項１に記載の排気ガス浄化装置
【請求項１１】ハニカム体が、金属ケース内で固着さ
れたものである請求項第１項に記載の排気ガス浄化装
置。
【請求項１２】金属ケースが、断面円形である請求項
第１１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１３】金属ケースが、断面レーストラック形
状である請求項第１１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１４】金属ケースが、断面楕円形状である請
求項第１１項に記載の排気ガス浄化装置。