(57)【要約】【課題】セル密度６００以上においても頂部の内側にフィレットが形成されることのないメタル担体を提供する。【解決手段】金属製薄板からなる帯状の波板１と平板２とを交互に重ね、これらを多重に巻き回してコア３を形成し、波板１の頂部１ａと平板２とを接合した後、コア３に触媒を含有する液体を流し込んでコア表面に前記触媒を含有する薄膜を形成してなるメタル担体において、波板１をセル密度６００（セル／インチ）以上で頂部１ａの半径Ｒが０．３以上、且つ波板１の側壁部１ｂが平板２に対して略垂直となるように成形する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製薄板からなる帯状の波板（１）と平板（２）もしくは前記波板（１）よりも波高が小さい小波板とを交互に重ね、これらを多重に巻き回してコア（３）を形成し、前記波板（１）の頂部（１ａ）と平板（２）もしくは小波板とを接合した後、前記コア（３）に触媒を含有する液体を流し込んでコア表面に前記触媒を含有する薄膜を形成してなるメタル担体であって、
前記波板（１）は、セル密度６００（セル／インチ）以上で頂部（１ａ）の半径Ｒ０．３以上、且つ前記波板（１）の側壁部（１ｂ）が前記平板（２）もしくは小波板に対して略垂直となるように成形されていることを特徴とするメタル担体。
【請求項２】
少なくとも、連続して搬送される帯状の板材（１０）を波形に加工する成形ロール部（１１）と、前記成形ロール部（１１）から排出された前記板材（１０）の頂部同士を圧接してコルゲート形状とするとともに、前記板材（１０）の圧接された頂部同士を分離して、前記コルゲート形状よりもピッチの広い波板形状とするピッチ詰めロール部（１２）とを備えた波板の製造装置であって、
前記成形ロール部（１１）は、ロール外周面に略台形形状の成形歯を設けた一対の成形ロール（１１ａ、１１ｂ）からなり、前記一対の成形ロール（１１ａ、１１ｂ）間に供給された前記板材（１０）を略台形形状の頂部を有する波形に加工することを特徴とする波板の製造装置。
【請求項３】
前記成形ロール部（１１）は、ロール外周面に山部が凹形状、谷部が凸形状の成形歯を設けた一対の成形ロール（１１ａ、１１ｂ）からなり、前記一対の成形ロール（１１ａ、１１ｂ）間に供給された前記板材（１０）を略Ｍ字形状の頂部を有する波形に加工することを特徴とする請求項２に記載の波板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等の排気系に装着される触媒コンバータに用いられるメタル担体、およびこのメタル担体に用いられる波板の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、内燃機関等の排気系には、排ガスを浄化する触媒コンバータが装着されている。そして、この種の触媒コンバータに用いられる触媒担体として、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系フェライトステンレス箔材等の金属製薄板からなるメタル担体が広く用いられている。
【０００３】
このようなメタル担体を製造するには、図７に示すように、金属製薄板からなる帯状の波板１と平板２とを交互に重ね、これらを多重に巻き回して断面円形状のハニカム構造のコア３を形成する（平板に代えて波板よりも波高が低い小波板を使用することもある）。次いで、コア３の外周に図示しないろう箔材を巻き回し、これらを図８に示すように、金属製の外筒４内に圧入して真空状態で加熱して波板１の頂部と平板２とを拡散接合するとともに、外筒４とコア３とをろう付け接合することによりメタル担体５が組み立てられる。そして、コア３に白金等からなる触媒の担持処理を施し、外筒の両端部に図示しないディフューザを溶着して触媒コンバータとする。触媒の担持処理としては、コアに触媒を含有するウォッシュコート溶液を流し込んで、コアの表面に前記触媒を含有する薄膜を形成する方法が広く用いられている。
【０００４】
また、図７に示すような波板１は、コルゲート形状に成形された波板１の頂部をウレタンなどのブロックで押さえ、その摩擦力でピッチ詰めを行うことで成形されている。その他、コルゲート加工機により成形された波板をピッチ詰め機、中間詰め機、およびピッチ出し機という順番で連続的に加工することでピッチを調節するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１４７１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようにして製造されるメタル担体にあっては、図９に示すように、波板１と平板２もしくは平板よりも波高が小さい小波板（以下、総称して平板という）との接合部などにウォッシュコート溶液の表面張力によってフィレット（触媒溜まり）６が発生する。このフィレット６の大きさは、板材、空気（雰囲気）、溶液の表面張力等によって決定され、円弧を描くように形成される。このフィレット６に含まれる触媒は本来の機能を発揮することができず、触媒の無駄になっている。とくに、図９に示うように、波板１の頂部１ａの内側部分（図中Ａ部分）にフィレットが形成されると、同一セル密度におけるＧＳＡ（単位体積当たりの表面積）が小さくなるため浄化性能が低下し、また開口率が低下するため通気抵抗が増加することになる。
【０００６】
近年では、浄化性能の向上のためにセル密度６００（セル／インチ）以上としたメタル担体が求められている。しかし、従来例の工法でセル密度６００以上の波板を製作すると、波板の内側部分にフィレットが形成されてしまうため、上述した浄化性能の低下や通気抵抗の増加といった問題を生じることになる。
【０００７】
本発明の目的は、セル密度６００以上においても頂部の内側にフィレットが形成されることのないメタル担体および波板の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、金属製薄板からなる帯状の波板と平板もしくは前記波板よりも波高が小さい小波板とを交互に重ね、これらを多重に巻き回してコアを形成し、前記波板の頂部と平板もしくは小波板とを接合した後、前記コアに触媒を含有する液体を流し込んでコア表面に前記触媒を含有する薄膜を形成してなるメタル担体であって、前記波板はセル密度６００（セル／インチ）以上で頂部の半径Ｒ０．３以上、且つ前記波板の側壁部が前記平板もしくは小波板に対して略垂直となるように成形されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、少なくとも、連続して搬送される帯状の板材を波形に加工する成形ロール部と、前記成形ロール部から排出された前記板材の頂部同士を圧接してコルゲート形状とするとともに、前記板材の圧接された頂部同士を分離して、前記コルゲート形状よりもピッチの広い波板形状とするピッチ詰めロール部とを備えた波板の製造装置であって、前記成形ロール部は、ロール外周面に略台形形状の成形歯を設けた一対の成形ロールからなり、前記一対の成形ロール間に供給された前記板材を略台形形状の頂部を有する波形に加工することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、前記成形ロール部は、ロール外周面に山部が凹形状、谷部が凸形状の成形歯を設けた一対の成形ロールからなり、前記一対の成形ロール間に供給された前記板材を略Ｍ字形状の頂部を有する波形に加工することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明に係わるメタル担体では、セル密度６００以上で波板の頂部の半径Ｒを０．３以上としたため、触媒の担持処理において、頂部の内側にフィレットが形成されることがなく、また、波板の側壁部が平板に対して直立形状であるため、波板の頂部と平板もしくは小波板との接合部に形成されるフィレットの量を少なくすることができる。したがって、セル密度６００以上とした場合でも浄化性能の低下や通気抵抗の増加を生じることがなく、現行品よりもさらに浄化性能を向上させたメタル担体とすることができる。
【００１２】
請求項２および３の発明に係わる波板の製造装置では、成形ロール対で板材が略台形形状または略Ｍ字形状に加工されるため、ピッチ詰め工程において略台形形状あるいは略Ｍ字形状の頂部での折り曲げ量が少なくなり、このため頂部の半径Ｒが小さくならずに半径Ｒ０．３以上を確保することができる。この波板を用いてメタル担体を作製した場合、触媒の担持処理において、頂部の内側にフィレットが形成されることがなく、また、波板の側壁部が平板に対して直立形状となるため、波板の頂部と平板もしくは小波板との接合部に形成されるフィレットの量を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係わるメタル担体および波板の製造装置の実施例を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
まず、メタル担体を構成する波板の製造装置について説明する。図２は波板の製造装置を示す概略構成図である。ここでは製造装置の主要部のみを示し、その他の部分（例えば駆動機構等）については図示を省略する。
【００１５】
本製造装置１００は、成形ロール部１１と、ピッチ詰めロール部１２とを備えて構成されている。また図示していないが、成形ロール部１１の上流側には、帯状の板材１０が巻き取られた供給ローラが配置され、この供給ローラにセットされた板材１０が図示しない送りロール等により引き出されて、連続して成形ロール部１１へ送られるように構成されている。
【００１６】
成形ロール部１１は、上下一対の成形ロール１１ａ、１１ｂからなり、これら成形ロール１１ａ、１１ｂのロール外周面には、図３に示すように、略台形形状の成形歯１１０ａ、１１０ｂが複数形成されている。
【００１７】
この成形歯１１０ａ、１１０ｂを所定間隔で嵌合させ、図２に示すように矢印方向に回転駆動しながらロール間に板材１０を供給すると、板材１０は成形歯１１０ａ、１１０ｂによって略台形形状の頂部を有する波形に加工される。
【００１８】
ピッチ詰めロール部１２は、上下一対のピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂからなり、これらピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂのロール外周面には、略「人」形状の成形歯１２０ａ、１２０ｂが複数形成されている。上流側の成形ロール部１１から排出された波形の板材１０は、ピッチ詰めロール部１２の入口側で一時的に堰き止められることで略台形形状の頂部同士が圧接されたコルゲート形状となる。このコルゲート形状において、波板１の頂部は略半円形となっている。この状態でピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂを矢印方向に回転駆動すると、成形歯１２０ａ、１２０ｂの山部分が圧接された板材１０の頂部間に入り込み、谷部分が板材１０の頂部を押さえながら頂部同士を分離する。このリフォーム加工により、出口側では板材１０の頂部同士が引き離されてコルゲート形状よりもややピッチの広い波板形状の波板１として排出される。
【００１９】
なお、必要に応じて、ピッチ詰めロール部１２の後段に、波板１の頂部間をさらに押し広げるための形状出しロール部（図示せず）を設けてもよい。
【００２０】
次に、上記製造装置による波板の成形について説明する。
【００２１】
図１（ａ）〜（ｄ）は、上記製造装置で加工される板材の各段階での形状を示す説明図で、（ａ）および（ｂ）は成形ロール部１１での加工後の形状を示す説明図、（ｃ）はピッチ詰めロール部１２の入口側での形状を示す説明図、（ｄ）はピッチ詰めロール部１２の出口側での形状を示す説明図である。このうち、（ａ）および（ｂ）は、形状の異なる実施例をそれぞれ示している。
【００２２】
まず、図２に示すように、成形ロール部１１の成形ロール１１ａ、１１ｂを矢印方向に回転駆動しながら、ロール間に帯状の板材１０を供給する。これにより、図１（ａ）に示すように、板材１０は略台形形状の頂部を有する波形に加工される。この段階でピッチ詰めロール部１２の回転駆動は停止している。そして、略台形形状の頂部を有する波形に加工された板材１０は、やがてピッチ詰めロール部１２に入口側に達して、ピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂ間に突き当たる。この後、さらに成形ロール１１ａ、１１ｂを回転駆動すると、板材１０はピッチ詰めロール部１２の入口側で一時的に堰き止められ、成形ロール部１１のフィン排出力により略台形形状の頂部同士が圧接され、図１（ｃ）に示すようなコルゲート形状となる。
【００２３】
この後、成形ロール１１ａ、１１ｂを回転駆動し続けると、板材１０のコルゲート形状の部分が成形ロール部１１とピッチ詰めロール部１２との間に溜まることになる。そして、コルゲート形状の部分が成形ロール部１１の出口付近に達した時点で成形ロール部１１およびピッチ詰めロール部１２を同期駆動すると、ピッチ詰めロール部１２から波板１が１山づつ下流側に排出される。この同期駆動を開始した後は、板材１０を成形ロール部１１とピッチ詰めロール部１２との間に溜める必要はなく、成形ロール部１１から排出される略台形形状の１山が成形ロール部１１とピッチ詰めロール部１２との間に順に圧接され、１山ずつコルゲート形状に成形される。
【００２４】
さらに、上記同期駆動により、ピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂに形成された成形歯１２０ａ、１２０ｂでは、山部分が波板１の圧接された頂部間に入り込み、谷部分が頂部を押さえながら頂部同士を分離するため、図１（ｄ）に示すように、板材１０の頂部同士が引き離されてコルゲート形状よりもややピッチの広い波板形状の波板１として排出される。
【００２５】
本発明者らの実験によると、図２に示す製造装置１００によりセル密度６００の波板を製造したところ、得られた波板１の頂部１ａは半径Ｒが０．３〜０．３２となり、また、図１（ｄ）に示すように、波板１の側壁部１ｂが図示しない平板に対して略垂直（直立形状）となるように成形されることが確認された。ちなみに、同一条件で従来工法によりピッチ詰めを行ったところ、得られた波板の頂部は半径Ｒが０．２４となり、また波板の側壁部は平板に対して略垂直とならず、略ハ字形状となった。
【００２６】
これは、従来工法では成形ロールにより板材を正弦波形状に加工しているため、ピッチ詰め工程で圧接されると正弦波形状の頂部を支点として折り曲げられ、頂部の半径Ｒが小さくなるためと考えられる。これに対して本実施例では、成形ロール部１１で板材１０が略台形形状に加工されるため、ピッチ詰め工程では略台形形状の頂部（直線部分）での折り曲げ量が少なくなり、このため頂部の半径Ｒが小さくならずに半径Ｒ０．３以上を確保できるものと考えられる。
【００２７】
なお、波板の内側部分にフィレットが出来ないようにするには、波板の頂部の半径Ｒを０．３以上とすればよいことが本発明者らの実験により確認されている。そして、従来例の工法において半径Ｒ０．３以上が確保できるのはセル密度５００程度であり、それ以上のセル密度でピッチ詰めを行うと頂部の半径Ｒが０．３未満となってしまうことが同じく実験により確認されている。
【００２８】
以上説明したように、本実施例の波板１を用いたメタル担体では、セル密度６００以上でも波板１の頂部１ａの半径Ｒを０．３以上とすることができるため、触媒の担持処理において、頂部１ａの内側にフィレットが形成されることがなく、また、波板１の側壁部１ｂが平板（図９参照）に対して直立形状となるため、平板と波板１との接合部に形成されるフィレットの量を少なくすることができる。このように、本実施例の波板１を用いたメタル担体では、セル密度６００以上とした場合でも浄化性能の低下や通気抵抗の増加を生じることがなく、現行品よりもさらに浄化性能を向上させたメタル担体とすることができる。
【実施例２】
【００２９】
上記実施例１では、板材１０を略台形形状の頂部を有する波形に加工する例について示したが、図４に示すように、成形ロール１１ａ、１１ｂのロール外周面に山部１１２ｂが凹形状、谷部１１２ａが凸形状の成形歯１１１ａ、１１１ｂを複数形成し、このロール間に供給される板材１０Ａを略Ｍ字形状の頂部を有する波形に加工するようにしてもよい。
【００３０】
本実施例の歯形状において、成形ロール部１１のロール間に板材１０Ａを供給すると、図１（ｂ）に示すように、板材１０Ａは略Ｍ字形状の頂部を有する波形に加工される。そして、板材１０がピッチ詰めロール部１２の入口側で一時的に堰き止められ、成形ロール部１１のフィン排出力により略Ｍ字形状の頂部同士が圧接されると、図１（ｃ）に示すようなコルゲート形状となる。さらに、ピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂにおいて頂部同士が分離されると、図１（ｄ）に示すように、板材１０Ａの頂部同士が引き離されてコルゲート形状よりもややピッチの広い波板形状の波板１として排出される。
【００３１】
このように、板材１０Ａを略Ｍ字形状の頂部を有する波形に加工した場合についても、実施例１とほぼ同じ形状の波板１を得ることができる。したがって、本実施例による波板を用いたメタル担体についても、セル密度６００以上とした場合でも浄化性能の低下や通気抵抗の増加を生じることがなく、現行品よりもさらに浄化性能を向上させたメタル担体とすることができる。
【実施例３】
【００３２】
ここで、板材１０（１０Ａ）の設計事例について説明する。ただし、いずれもセル密度６００でピッチ詰めされるものとする。
【００３３】
図５は、板材１０の頂部を略台形形状とした場合の部分断面図である。この場合は、頂部の幅ａが０．１５〜０．２ｍｍ、略台形形状の角部における半径ｒが０．６ｍｍ、波ピッチｂが３．５ｍｍ、波高ｃが１．２３ｍｍ、波角度ｄが４５〜５０度となる。
【００３４】
図６は、板材１０Ａの頂部を略Ｍ字形形状とした場合の部分断面図である。この場合は、頂部の幅ａが０．１５〜０．２ｍｍ、波ピッチｂが３．５ｍｍ、波高ｃが１．２３ｍｍ、波角度ｄが４５〜５０度となる。
【００３５】
ただし、上記の設計事例は一具体例を示すものであって、板材の材質や肉厚、セル密度などにより上記寸法は適宜に変更され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は実施例の製造装置で加工された波板の各段階での形状を示す説明図。
【図２】波板の製造装置を示す概略構成図。
【図３】成形歯を台形形状とした成形ロール部の部分拡大図。
【図４】成形歯を略Ｍ字形状とした成形ロール部の部分拡大図。
【図５】板材の頂部を略台形形状とした場合の部分断面図。
【図６】板材の頂部を略Ｍ字形形状とした場合の部分断面図。
【図７】メタル担体の製造方法を示す説明図。
【図８】メタル担体の斜視図。
【図９】メタル担体の部分断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１…波板
１ａ…頂部
１ｂ…側壁部
２…平板
３…コア
４…外筒
５…メタル担体
６…フィレット
１０、１０Ａ…板材
１１…成形ロール部
１１ａ、１１ｂ…成形ロール
１２…ピッチ詰めロール部
１２ａ、１２ｂ…ピッチ詰めロール
１１０ａ、１１０ｂ、１１１ａ、１１１ｂ…成形ロールの成形歯
１２０ａ、１２０ｂ…ピッチ詰めロールの成形歯
【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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【図９】
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