(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカムコア体を外筒に収納し、そのハニカムコア体にコーティングを施して、浄化用触媒を担持させた排気ガス浄化用の積層型のメタル担体であって、
前記ハニカムコア体は、複数の波板形状箔をその厚さ方向に積層されて構成されており、各波板形状箔には、正六角形に近似の六角形（以下、単に六角形という）の１／２に形成された凸状波部が六角形の一辺相当の間隔を介在させながら凸型により連続形成されており、この波板形状箔は前記凸状波部の凸方向が天地反転した箔と対向配置されて六角形断面のセルを形成するように順次積層されており、
排気ガス流入側及び／又は排出側の少なくとも一側において、上下に隣接する複数の層には、前記凸状波部の天辺または前記凸状波部間の連結部の一部分が欠落された欠落溝が相互に連通するように設けられていることを特徴とする積層型メタル担体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車エンジンなどの内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための浄化用触媒を担持する積層型メタル担体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、メタル担体のハニカムコア体は厚さ５０μｍ程度の耐熱性のあるフェライト系ステンレス鋼などの金属よりなる平箔と、平箔をコルゲート加工した波箔とを全体として海苔巻き状をなすように交互に重ねて積層巻回し、巻回型ハニカムコア体を形成している。そして、このハニカムコア体を耐熱性のあるフェライト系ステンレス鋼などの金属で製造された円筒状の外筒内に収納し、ハニカムコア体と外筒とを相互に接合し、コーティングによりハニカムコア体に浄化用触媒を担持させている。
【０００３】
そして、この種の担体においては、波箔と平箔とで形成したサインセルには鋭角部が多く、従って、波箔と平箔で形成したサインセルの断面積が、コーティング及び触媒担持によって想像以上に縮減されてしまい、担体の浄化能力が低下したりする。また、担体中央部と外筒近傍部との昇温・冷却時の熱移動の時間差による熱歪の影響により、中央部の平箔と波箔との接合が破壊され、所謂フィルムアウト現象が発生し、担体の寿命を短くしてしまう欠点が指摘されている。
【０００４】
平箔と波箔とをサンドウィッチ状に多重に積層して形成した積層型担体にあっても、波箔の凹凸に潰れなどが生じて、配列がずれ易くなり、前記の巻回型と同様の結果となる。この解決策として、例えば特開平１―２３６９４８号公報（以下、従来例とする）が公開されている。この従来例では、平板形状部と波板形状部とを所定の長さに亙って連続させて交互に形成し、その境界部で順次曲折して多層に積層している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来例では、平板形状部と波板形状部とを積層させて形成したセル形状はサインセルが想像され、コーティング後のセル断面積の縮減に起因する浄化能の改善に対しては何等効果が認められない。又、昇温・冷却時の熱歪による平板形状部の膨張・収縮を金属箔の長さ方向に連続して形成されている波板形状部で吸収・緩和されることが期待できるので、担体の長寿命化の保証については改善が約束されるであろう。但し、波板形状部の凹凸に潰れが生じて平板形状部との間でずれ易くなる危険は全く改善されていない。
【０００６】
この発明は、従来技術の存する問題点を解決するためになされたものである。その目的は、十分な浄化性能を発揮するとともに、長寿命化を達成でき、かつ低コストで製造可能な積層型メタル担体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、ハニカムコア体を外筒に収納し、そのハニカムコア体にコーティングを施して、浄化用触媒を担持させた排気ガス浄化用の積層型のメタル担体であって、前記ハニカムコア体は、複数の波板形状箔をその厚さ方向に積層されて構成されており、各波板形状箔には、六角形の１／２に形成された凸状波部が六角形の一辺相当の間隔を介在させながら凸型により連続形成されており、この波板形状箔は前記凸状波部の凸方向が天地反転した箔と対向配置されて六角形断面のセルを形成するように順次積層されており、排気ガス流入側及び／又は排出側の少なくとも一側において、上下に隣接する複数の層には、前記凸状波部の天辺または前記凸状波部間の連結部の一部分が欠落された欠落溝が相互に連通するように設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
従って、この積層型のメタル担体では、全ての波板形状箔同士の層間接触面は六角形の一辺であり、全体として六角ハニカム構造が形成されるため、構造強度が向上され、長寿命が保証できる。区画されたセル形状が六角形であるため、サインセルの如き鋭角部は皆無で、波板形状箔で区画した六角形断面セルの断面積は、コーティング後のセル断面積とほぼ等しい。このため、コーティング後のセル断面積の縮減はあまり生じず、浄化性能の改善を十分に達成することができるメタル担体を提供することができる。さらに、各層を構成する多数枚の波板形状箔により構成されているため、１枚の波板形状箔を蛇行状に折り曲げて積層する構成に比較して、製造工程における手間を省くことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した実施形態について図１〜図８に基づいて説明する。
【００１０】
図１に示す波板形状箔１０は、その厚さ方向に積層されて、ハニカムコア体２を構成するものであって、厚さ５０μｍ以下で、１０μｍ以上の耐熱性のあるフェライト系ステンレス鋼箔である。波板形状箔１０には、図２に示す如く正六角形に近似の六角形（以下、単に六角形という）の１／２に形成された凸状波部１１が六角形の一辺の長さ１２に相当する連結部１３を介在させながら連続形成されている。
【００１１】
図８に示す排気ガスの流入側ＩＮ及び排出側ＯＵＴの一側には、図３に示すように、六角形の１／２の形状の凸状波部１１〜１１間の連結部１３に、例えば約３ｍ／ｍ程度の長さに亙って切除した欠落溝４を設けている。
【００１２】
図６に示すハニカムコア体２は多数枚の波板形状箔１０〜１０により構成されている。そして、例えば、図４において、１層目の波板形状箔１０1に対し、２層目の波板形状箔１０2は、凸状波部１１の断面形状の凸方向が天地反転して１０1と対向配置されている。このようにして、各層の波板形状箔１０1〜１０ｎ，１０2〜１０1+ｎが隣接するものに対して対向配置されている。偶数層目の波板形状箔１０2〜１０1+ｎの反転対向配置の方法としては、図示は省略するが奇数層目の波板形状箔１０1〜１０ｎと同じ波板形状箔を天地反転させる方法、金属箔に波形状を加工するときに、奇数層用は例えば上方へ向かって膨らむ上凸型を用い、偶数層用は例えば下方へ向かって膨らむ下凸型を用いて加工する方法など自由に選択することができる。
【００１３】
このように、ハニカムコア体２は前記の奇数層目の波板形状箔１０１〜１０ｎと、その奇数層目の波形形状箔１０１〜１０ｎとは天地反転した偶数層目の波板形状箔１０２〜１０１＋ｎを図４（ａ）に示す如く対向配置して１組とし、この組を順次積層して構成されている。従って、ハニカムコア体２を以上のように構成したことによって、ハニカムコア体２は、図５に示す如く六角断面のセルの集合体となる。
【００１４】
前記欠落溝４は前記のようにすべての層の波板形状箔１０〜１０に設けられ、図４（ａ）に示すように、案内治具６のなかで波板形状箔１０〜１０が順次積層されるとともに、欠落溝４が溝案内板５にガイドされて、六角形断面セルは位置狂いなく正確に形成される。この実施形態では、図４（ａ）の左右両端部でかつ、排気ガスの流入側ＩＮ及び排出側ＯＵＴの両側の欠落溝４〜４の列に溝案内板５が挿入され、波板形状箔１０〜１０を案内している。溝案内板５の長さは、後述する外筒３の対向辺間の間隔とほぼ同一である。案内治具６のなかで整列積層されたハニカムコア体２は、レーザービームにより所要箇所（例えば、排気ガスの流入側ＩＮ及び排出側ＯＵＴにおける連結部１３部分の重合部）において相互に溶接固定されて、溝案内板５がハニカムコア体２から取り除かれる。
【００１５】
そして、ハニカムコア体２を、開口部が方形で、全体として角筒状をなす外筒３に収納するとともに、両者２，３を溶接等により接合し、波板形状箔１０〜１０にコーティングを施して浄化用触媒を担持させて積層型メタル担体１を完成する。
【００１６】
以上のように構成したこの実施形態は以下のような効果を発揮する。
・  六角形の１／２の断面形状の波板形状箔１０〜１０の積層体であるハニカムコア体２は、図５に示す通りの六角形の集合体である。従って、六角形のすべての内角がほぼ１２０度であり、鋭角部が皆無なので、従来とは異なり、コーティング前後においてセル断面積はほぼ等しい。従って、良好な浄化性能を期待できる。
【００１７】
・  隣接するセル部分における波板形状箔１０〜１０同士は図５に示す通りの面接触であり、セル強度が増加し、サインセルにおけるフィルムアウトの心配がほとんどない。かつ６面の中のただ２面だけが接合面であるので、軽量化を達成できる。
【００１８】
・  波板形状箔１０〜１０の積層方向に貫設された欠落溝４〜４はメタル担体１の排気ガス流入側ＩＮと交叉する方向に排気ガスを流動させることができる。従って、メタル担体１の中心部と外周部の温度差を早期に均一化することができる。
【００１９】
・  ハニカムコア体２が、各層を構成する多数枚の波板形状箔１０〜１０により構成されている。このため、１枚の波板形状箔を蛇行状に折り曲げて積層する構成に比較して、製造工程における手間を省くことができる。つまり、波板形状箔をコア体の端部で蛇行状に折り曲げて使用する場合には、折り曲げに要する時間のロス及び各層間に形成する六角形断面セルの形状歪、すなわち、上下に隣接する凸部間にずれの発生があり、補正・調整に要する時間的ロスもあった。これに対し、この実施形態の積層型メタル担体では、ハニカムコア体２の波板形状箔１０〜１０は、積層層毎に連続性のない単体であるため、このような時間ロスを削減できる。しかも、連通する欠落溝４〜４を溝案内板５によりガイドすることにより、正確に、かつ簡単に六角形断面セルの形成が保証できる。
【００２０】
・  また、前述のように、製造工程における手間を省くことができるため、低コストで製造可能である。
なお、この発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化してもよい。
【００２１】
・  溝案内板５を排気ガスの流入側ＩＮ又は排出側ＯＵＴの一側において１枚または３枚以上の複数枚にすること。ただし、溝案内板５の数は、案内治具６の形状寸度により最適の個数にすることが好ましい。このようにしても、前記実施形態と同様な効果を発揮する。
【００２２】
・  前記実施形態とは異なり、外筒３の開口部の長辺方向に沿って波板形状箔１０〜１０を積層すること。このように構成した場合には、連通した欠落溝４によりハニカムコア体２の中央部と長辺側端部との間（短辺間）の熱移動が促進され、熱歪みを縮減できる。
【００２３】
・  波板形状箔１０〜１０をコーティングする際に、溝案内板５を取り外さずそのまま用いること。このようにすれば、メタル担体１の寿命をさらに長期に保証できる。
【００２４】
・  外筒３の開口部の形状を方形以外の形状、例えば、６角形、楕円形及び円形のいずれかにすること。このようにしても、前記実施形態と同様な効果を発揮する。
【００２５】
【発明の効果】
以上、実施形態で例示したように、この発明においては、複数の波板形状箔をその厚さ方向に積層して、六角形断面のセルを形成するに際し、波板形状箔の整列積層のため、溝案内板によりガイドされる欠落溝を設けたことにより、製造が簡単で製造コストを低減でき、しかも十分な浄化性能を発揮するとともに、正確なセル形状を保証した長寿命化を達成できる効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】波板形状箔の一部正面図。
【図２】波板形状箔の一部拡大正面図。
【図３】波板形状箔の欠落部の一部拡大斜視図。
【図４】（ａ）は波板形状箔の積層過程の説明図、（ｂ）は１組の波板形状箔の一部拡大斜視図。
【図５】積層型メタル担体の一部拡大正面図。
【図６】積層型メタル担体の一部拡大斜視図。
【図７】積層型メタル担体の一部拡大断面図。
【図８】積層型メタル担体の一部破断平面図。
【符号の説明】
１…積層型メタル担体、２…ハニカムコア体、３…外筒、４…欠落溝、５…溝案内板、６…案内治具、１０…波板形状箔、１１…凸状波部、１３…連結部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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