JPH04135644A - 耐熱構造体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、高温環境下で使用される耐熱構造体に関する
。

すなわち、母材たる金属製の波板材と平板材とが交互に
巻き付けられ、全体の断面形状がほぼ楕円形をなす筒状
でハニカム構造の耐熱構造体であって、例えば、自動車
エンジン等の排気ガスを清浄化する触媒コンバータに用
いられ、担体として触媒が付着される耐熱構造体に関す
るものである。

「従来の技術」 このような耐熱構造体としては、従来次のようなものが
用いられていた。

第１に、各１枚の帯状で金属製の波板材と平板材とを、
一定中心から交互に重ねて巻き付け、もって除除に全体
の断面形状をほぼ楕円形とした耐熱構造体が用いられて
いた。つまり、全体の断面形状が円形をなすハニカム構
造の耐熱構造体について、従来より行われている一般的
な製造方法を適宜応用することにより製造された、耐熱
構造体が用いられていた。

第２に、金属製の波板材と平板材を複数枚用い、これら
を交互に複数組重ねるとともにその上下に芯環をあてて
から、両芯環を中心に同方向に折り返すように巻いて略
Ｓ字カーブ状とするという、特殊かつ独特の工程を辿る
ことにより製造された、全体の断面形状がほぼ楕円形の
耐熱構造体が用いられていた。

第３に、金属製の波板材と平板材を用い、その他特殊か
つ独特の工程を経ることにより製造された、同耐熱構造
体が用いられていた。

なお、これら全体の断面形状がほぼ楕円形をなすハニカ
ム構造の耐熱構造体は、オーバル型と称されており、こ
のオーバル型のものはこれまでのトラックフィールド型
と称されたものに比し各種性能により優れ、最近多用さ
れつつある。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、このような全体の断面形状がほぼ楕円形をな
す従来の耐熱構造体にあっては、次の問題が指摘されて
いた。

まず、前記第１の従来例に係る耐熱構造体にあっては、
次のとおり。すなわち、この一定中心から巻き付けられ
た耐熱構造体では、成形上どうしても中央部に大きな空
間が形成されてしまい、もって例えば触媒コンバータの
担体として用いた場合、係る中央部で排気ガスの清浄化
率が低下する等の問題が指摘されていた。

次に前記第２．第３の従来例に係る耐熱構造体にあって
は、次のとおり。すなわち、この略Ｓ字カーブ状等をな
す耐熱構造体は、特殊かつ独特の工程を辿り製造されそ
の成形が複雑で極めて面倒で手間取り、もって製造が容
易でなく製品化・工業化に難があった。

従来例ではこのような点が指摘されていた。

本発明は、このような実情に鑑み上記従来例の問題点を
解決すべくなされたものであって、ロール状に巻かれた
所定の各構成要素を用い、分割された各構成要素を一体
的に接合することにより、第１に中央部に大きな空間が
形成されなし）とともに、第２に製造が容易であり、第
３に強度面にも優れてなる、耐熱構造体およびその製造
方法を提案することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 この目的を達成する本発明の技術的手段は、次のとおり
である。

まず請求項１については次のとおり。すなわちこの耐熱
構造体は、波形の凹凸が連続的に折曲形成され帯状をな
す金属製の波板材と、平坦な帯状をなす金属製の平板材
とが、交互に巻き付けられ、全体の断面形状がほぼ楕円
形をなすハニカム構造よりなる。

そして該耐熱構造体は、分割された各構成要素が一体的
に接合されてなる。該各構成要素はそれぞれ、上記波板
材と平板材とが、一定中心から交互に各々の外形形状に
対応して巻き付けられたロール状をなす。

請求項２については次のとおり。すなわちこの耐熱構造
体の製造方法は、次の構成要素形成工程と成形工程とを
有してなる。

構成要素形成工程では、一体的に集合すると全体の断面
形状がほぼ楕円形をなすものが分割されてなる、各構成
要素が形成される。そして波形の凹凸が連続的に折曲形
成され帯状をなす金属製の波板材と、平坦な帯状をなす
金属製の平板材とを、各構成要素の外形形状に対し相似
形をなす各巻き芯を中心に、それぞれに交互に巻き取っ
てロール状とすることにより、各構成要素が形成される
。

成形工程では、しかる後、該各構成要素を一体的に接合
することにより、全体の断面形状がほぼ楕円形をなすハ
ニカム構造の耐熱構造体が成形される。

「作　　用」 本発明は、このような手段よりなるので次のごとく作用
する。

まず請求項１の耐熱構造体は、分割された各構成要素、
つまり波板材と平板材が所定のごとく巻き付けられた各
構成要素が一体的に接合されてなり、全体の断面形状が
ほぼ楕円形のハニカム構造をなす。又請求項２の製造方
法にあっては、構成要素形成工程と成形工程とを辿るこ
とにより、耐熱構造体が製造される。すなわち、波板材
と平板材を所定のごとく巻き芯を中心に巻き取って各構
成要素を形成した後、この各構成要素を一体的に接合す
ることにより所定の耐熱構造体が得られる。

そこで第１に、この耐熱構造体は、分割された各構成要
素が一体的に接合されてなるので、中央部に大きな空間
が形成されるようなことはない。

第２に、これとともにこの耐熱構造体は、構成要素形成
工程と成形工程とを辿り巻かれた各構成要素が接合され
ることにより、簡単容易に製造される。

第３に、この耐熱構造体は、分割された各構成要素が集
合してなるので発生した熱応力が各々に分散され、もっ
て全体的な強度面に特に優れている。

「実　施　例」 以下本発明を、図面に示すその実施例に基づいて詳細に
説明する。

図面は、本発明の詳細な説明に供するものである。まず
製造方法について、構成要素形成工程。

成形工程の順に説明し、それから耐熱構造体について説
明する。

構成要素形成工程については次のとおり。

第１図は、母材を示す斜視図であり、（１）図は波板材
ｌを、（２）図は平板材２を示す。第２図は、構成要素
形成工程の説明に供し、各構成要素３．４を示す概略正
断面図である。

構成要素形成工程では、一体的に集合すると全体の断面
形状がほぼ楕円形をなすものが分割されてなる、各構成
要素３，４が形成される。すなわちまずその母材として
、波形の凹凸が連続的に折曲形成され帯状をなす金属製
の波板材１と、平坦な帯状をなす金属製の平板材２とが
、準備される（第１図参照）。そしてこれらの波板材１
と平板材２が、各構成要素３．４の外形形状に対し相似
形をなす各巻き芯５，６を中心に、それぞれに交互に巻
き取られてロール状とされ、もって各構成要素３．４が
形成される（第２図参照）。

波板材１は、帯状をなすステンレス箔等の金属箔をコル
ゲート加工、プレス加工等することにより、所定ピッチ
と高さの直線的な波形の凹凸が、平行かつ連続的に多数
折曲形成されてなる。平板材２としては、帯状をなすス
テンレス箔等の金属箔がそのまま用いられる。巻き芯５
．６は、はぼ楕円形をなすものが分割された形状に形成
されるべき各構成要素３．４の最外周部の外形形状に見
合った、相似形をなすものが各々用いられる。又構成要
素３，４を形成する各波板材１と平板材２間は、通常こ
の構成要素形成工程でろう付は等により接合されるが、
これによらず例えば、この構成要素形成工程でろう材等
を介装しておき次に述べる成形工程で加熱によりろう付
は接合するようにしでもよく、更に例えば、成形工程で
端部にろう材等を介装するとともに加熱によりろう付は
接合するようにしてもよい。又各波板材１と平板材２間
は、全面的にろう付は等にて接合してもよいが、他方、
部分的にろう付は等にて接合するようにしてもよい。

なお図示実施例においては、全体の断面形状がほぼ楕円
形をなすものが、２分割された構成要素３．４が形成さ
れるようになっている。しかし本発明は、このような図
示実施例に限定されるものではなく、全体の断面形状が
ほぼ楕円形をなすものが、２以上の複数に分割された構
成要素３，４゜・・・を形成すればよく、例えば３分割
、４分割されたものが可能である。勿論この場合、巻き
芯５゜６、・・・も対応した相似形のものが、所定数使
用される。

又図示実施例においては、各巻き芯５，６にそれぞれ１
枚ずつの波板材１と平板材２が巻き取られたものが示さ
れているが、本発明はこれに限定されるものではなく、
それぞれ複数枚の波板材１と平板材２を巻き芯５，６に
巻き取ることにより、各構成要素３．４を形成するよう
にしてもよい。

構成要素形成工程は、このようになっている。

次に成形工程について述べる。

第３図は、成形工程の説明に供し、成形された耐熱構造
体７等を示す概略正断面図である。成形工程では、この
ような構成要素形成工程の後、各構成要素３．４を一体
的に接合することにより、全体の断面形状がほぼ楕円形
をなす、筒状でハニカム構造の耐熱構造体７が成形され
る。つまり構成要素３，４を当接させ、その当接面８．
９間を全面的又は部分的にろう付は等にて接合すること
により、構成要素３．４が一体的に接合され、もって所
定の耐熱構造体７が成形される。なお図中１０は外筒で
あり、後述のごとく図示実施例ではこのような外筒１０
内に、耐熱構造体７が挿着される。

成形工程は、このようになっている。

次に耐熱構造体７について述べる。

このような製造方法により、つまり構成要素形成工程、
成形工程を辿り、耐熱構造体７が製造される。

すなわちこの耐熱構造体７は、波形の凹凸が連続的に折
曲形成され帯状をなす金属製の波板材１と、平坦な帯状
をなす金属製の平板材２とが、交互に巻き付けられ、全
体の断面形状がほぼ楕円形をなすハニカム構造よりなる
。そしてこの耐熱構造体７は、分割された各構成要素３
，４が一体的に接合されてなり、各構成要素３．４はそ
れぞれ、波板材１と平板材２とが、一定中心から交互に
各々の外形形状に対応して巻き付けられたロール状をな
す。

さてこの耐熱構造体７は、波板材１と平板材２とがセル
壁を形成し、略三角形、略半六角形、略台形、その他害
種形状の中空柱状の多数のセルの平面的集合体たる、筒
状のハニカム構造をなす。

そして耐熱強度が高く高温環境下で使用され、重量比強
度に優れ軽量性とともに高い剛性・強度を備え、又流体
の整流効果にも優れる、等々の特性が知られている。更
にこの耐熱構造体７は、単位体積当りの表面積が大、つ
まりセル壁たる波板材１と平板材２の表面積が大である
等により、例えば、自動車エンジンの排気ガスを清浄化
する触媒コンバータに用いられる。そして担持母体とし
て、そのセル壁たる波板材１と平板材２の表面に例えば
還元用の触媒が付着せしめられる。

ところで第４図は、このような耐熱構造体７を外筒１０
内に挿着すべく、ろう付けを行う状態を示す概略正断面
図である。第５図は、耐熱構造体７を外筒１０内に挿着
した製品を示す概略正断面図である。

すなわち図示実施例では、前述の第３回に示したごとく
、２分割された外筒１０が外側から耐熱構造体７に取り
付けられ、次に第４図に示したごとく、内部に耐熱構造
体７を挿着した状態で、２分割されていた外筒１０間が
ろう付は等により接合されて筒状体となり、もって第５
図に示したごとく製品化される。第４図中１１は、２分
割された外筒１０間のろう付は接合部を示す。このよう
にケースたる外筒１０内に耐熱構造体７を挿着しておく
と、その全体的強度がより向上するという利点がある。

又外筒１０は、図示実施例では２分割されたものを接合
して筒状体としたものが用いられているが、最初から一
体物たる筒状体を用い、これに耐熱構造体７を挿入取り
付けするようにしてもよい。

耐熱構造体７は、このようになっている。

本発明の係る耐熱構造体７およびその製造方法は、以上
説明したようになっている。そこで以下のごとくなる。

まずこの耐熱構造体７は、分割された各構成要素３，４
、つまり波板材１と平板材２が所定のごとく巻き付けら
れた各構成要素３，４が一体的に接合されてなり、全体
の断面形状がほぼ楕円形のハニカム構造をなす。

又その製造方法にあっては、構成要素形成工程と成形工
程とを辿ることにより、耐熱構造体７が製造される。す
なわち、波板材１と平板材２を所定のごとく巻き芯５．
６を中心に巻き取って、各構成要素３．４を形成した後
、この各構成要素３゜４を一体的に接合することにより
所定の耐熱構造体７が得られる。

そこで次の第１．第２．第３のごとくなる。

第１に、この耐熱構造体７は、分割された各構成要素３
．４が一体的に接合されてなるので、中央部に大きな空
間が形成されるようなことはない。

つまり前述したこの種従来例のごとく、全体的に一定中
心から巻き付けられたものではないので、中央部に大き
な空間は形成されない。

第２に、これとともにこの耐熱構造体７は、構成要素形
成工程と成形工程とを辿り、巻かれた各構成要素３，４
が接合されることにより、簡単容易に製造される。つま
り前述したこの種従来例におけるごとく、略Ｓ字カーブ
状に折り返すように巻く等の複雑で面倒な特殊な工程を
要せず、全体の断面形状が円形をなすハニカム構造の耐
熱構造体について従来より行われている一般的な製造方
法を適宜応用することにより、簡単容易に製造される。

第３に、この耐熱構造体７は、分割された各構成要素３
．４が集合してなる。そこで、例えば触媒コンバータの
担持母体として使用された場合、加熱により発生した熱
応力が、各々の構成要素３゜４に分散されるので、この
耐熱構造体７は全体的な強度面に特に優れている。

なお、この耐熱構造体７およびその製造方法は、全体の
断面形状がほぼ楕円形をなす、いわゆるオーバル型と称
されるものに関するが、全体の断面形状がほぼトラック
のフィールド状をなす、トラックフィールド型と称され
るもの、その他の形状のものにも応用可能である。つま
り、ロール状に巻かれた各構成要素３．４を用い、分割
されたこの各構成要素３．４を一体的に接合するという
技術思想は、トラックフィールド型その他の形状の耐熱
構造体にも応用可能である。

「発明の効果」 本発明に係る耐熱構造体およびその製造方法は、以上説
明したごとく、ロール状に巻かれた所定の各構成要素を
用い、分割された各構成要素を一体的に接合することに
より、次の効果を発揮する。

第１に、中央部に大きな空間が形成されるようなことは
ない。そこで例えば、触媒コンバータの担体として用い
た場合、中央部で排気ガスの清浄化率が低下するような
こともない。

第２に、これとともに製造が容易であり、製品化・工業
化も容易である。すなわち、断面形状が円形のこの種耐
熱構造体に関する従来より一般的な製造方法を適宜応用
でき、所定の構成要素形成工程と成形工程を辿ることに
より、成形に手間取らず簡単容易に製造できる。

第３に、強度面にも優れている。すなわち、熱応力が分
散されるので、この面から全体的な強度が特に向上する
。

このようにこの種従来例に存した問題点が一掃される等
、本発明の発揮する効果は顕著にして大なるものがある
。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る耐熱構造体およびその製造方法の
実施例の説明に供するものである。 そして第１図は、その母材を示す斜視図であり、（１）
図は波板材を、（２）図は平板材を示す。第２図は、そ
の構成要素形成工程の説明に供し、各構成要素を示す概
略正断面図である。第３図は、その成形工程の説明に供
し、成形された耐熱構造体等を示す概略正断面図である
。第４図は、耐熱構造体を外筒内に挿着すべく、ろう付
けを行う状態を示す概略正断面図である。第５図は、耐
熱構造体を外筒内に挿着した製品を示す概略正断面図で
ある。 １・・・波板材 ２・・・平板材 ３・・・構成要素 ４・・・構成要素 ５・・・巻き芯 ６・・・巻き芯 ７０．・耐熱構造体 ８・・・当接面 ９・・・当接面 ０・・・ 外筒 １・・・ ろう付は接合部 第１ 図 フ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）波形の凹凸が連続的に折曲形成され帯状をなす金
   属製の波板材と、平坦な帯状をなす金属製の平板材とが
   、交互に巻き付けられ、全体の断面形状がほぼ楕円形を
   なすハニカム構造の耐熱構造体であって、 該耐熱構造体は、分割された各構成要素が一体的に接合
   されてなり、該各構成要素はそれぞれ、上記波板材と平
   板材とが一定中心から交互に各々の外形形状に対応して
   巻き付けられたロール状をなすこと、 を特徴とする耐熱構造体。
2. （２）一体的に集合すると全体の断面形状がほぼ楕円形
   をなすものが分割されてなる各構成要素を形成する工程
   であって、波形の凹凸が連続的に折曲形成され帯状をな
   す金属製の波板材と、平坦な帯状をなす金属製の平板材
   とを、各構成要素の外形形状に対し相似形をなす各巻き
   芯を中心に、それぞれに交互に巻き取ってロール状とす
   ることにより、各構成要素を形成する構成要素形成工程
   と、しかる後、該各構成要素を一体的に接合することに
   より、全体の断面形状がほぼ楕円形をなすハニカム構造
   の耐熱構造体を成形する成形工程と、を有してなること
   を特徴とする耐熱構造体の製造方法。