JP5551425B2 - 触媒コンバータの製造方法、および触媒コンバータ - Google Patents

Description

本発明は、排気ガス浄化用の触媒コンバータの製造方法、および触媒コンバータの技術分野に属する。

この種の技術としては、下記の特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報では、触媒担体を金属シェル（外筒）内に挿入した状態で、金属シェルの外部から加圧して縮径するとともに高温加熱するものが開示されている。

特開２００３−７４３３６号公報

触媒コンバータは外筒内にステンレス箔からなる波板と平板を重ねて巻回して細い排気ガス流路を形成した金属触媒担体を有し、その表面に浄化触媒をコーティングしているので、この排気ガス通路を通過する間に排気ガスを浄化している。このステンレス箔同士を接合する方法に拡散接合法がある。拡散接合では接合部材同士を密接させるために接合面を加圧しながら加熱する必要がある。外筒内に金属触媒担体を収容し、外筒と金属触媒担体とを外側から加圧し縮径したときに金属触媒担体の一部が座屈して、外筒と金属触媒担体との間に凹部が生じることがある。この凹部が一箇所に集中して大きいと排気ガスが触媒の影響を受けずに通過する部分が出来ると共に、排気ガス通路より通気抵抗が低くなる。そのため金属触媒担体内の排気ガス通路を通らずに凹部を通ってしまい触媒に触れずに通過する排気ガスの量が多くなり触媒コンバータの浄化機能が低下するおそれがあった。
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、触媒コンバータの浄化機能低下を抑制する触媒コンバータの製造方法、および触媒コンバータを提供することである。

上記目的を達成するため、第１の発明においては、波板状と平板状に成形されたステンレス箔を重ねて円柱ロール状に巻く第１工程と、内径が円柱ロール状の前記金属触媒担体よりも大径である円筒形の外筒に、円柱状のロッドを介在させて前記金属触媒担体を挿入する第２工程と、前記外筒の外周側から前記外筒および前記金属触媒担体を縮径する第３工程と、前記外筒および前記金属触媒担体に熱を加えることで拡散接合を行う第４工程と、を設けた。

第２の発明においては、略円筒形の外筒と、円柱ロール状であって、前記外筒内に挿入された金属触媒担体と、を備え、拡散接合により前記金属触媒担体の波板と平板の接合点とを接続した触媒コンバータにおいて、前記外筒と前記金属触媒担体との間に複数のロッドが円筒状に配置された状態で挿入されているようにした。

第1および第２の本発明においては、ロッドを用いることで、金属触媒担体が外筒内周のあらかじめ設けられた凸部部分と当接する位置に凹部を設けることができ、また凹部を多数設けることができるため、一つ一つの凹部を小さく、比較的等間隔に設けることが可能となる。そのため、触媒の影響を受けずに排気ガスが通過する部分をなくすと共に、排気ガス通路をバイパスして凹部に逃げる排気ガスの量を抑制することができ、触媒コンバータの浄化機能を向上することができる。

実施例１の触媒コンバータの斜視図である。 実施例１の金属触媒担体の斜視図である。 実施例１の金属触媒担体の端面の拡大図である。 実施例１のロッドの斜視図である。 実施例１の外筒、金属触媒担体およびロッドの軸方向視図である。 実施例１の外筒、金属触媒担体およびロッドの図５のＡ−Ａに沿った断面図である。 実施例１のチャック機構による縮径工程を示す図である。 実施例１の金属触媒担体および外筒の軸方向視図である。 実施例２の外筒、金属触媒担体およびロッドの断面図である。 実施例２の触媒コンバータの軸方向視図である。

［実施例１］
実施例１の触媒コンバータ９の製造方法、および触媒コンバータ９について説明する。

〔触媒コンバータの構成〕
図１は触媒コンバータ９の斜視図である。触媒コンバータ９は、円筒状の外筒５と、この外筒５に挿入された金属触媒担体１とを有している。金属触媒担体１の外周には複数（実施例１では20個）の凹部８が形成されている。
図２は金属触媒担体１の斜視図、図３は金属触媒担体１の端面の拡大図である。金属触媒担体１は厚さ50[μm]程度のステンレス材からなる波板状の金属箔２と、平板状の金属箔３とを重ねた状態で多重に巻回してロール状に形成されている。波板状金属箔２と平板に状金属箔３により形成された空間は金属触媒担体１の軸方向につながっており、ここが排気ガス通路となる。金属箔２，３には、排気を金属触媒担体１の軸方向のみではなく径方向にも通過させることによって浄化機能を向上させるためにスリット孔４が多数形成されている。スリット孔形状は長孔の他に例えば丸孔形状でも良い。スリット孔４は無くてもよい。
また、金属箔２，３の巻回終端部は最外周部にスポット溶接等により止着されている。

外筒５は金属よりなり、円筒状に形成されており、この内径はロール状の前記金属触媒担体１よりもやや大径に形成されている。また外筒５の軸方向長さは、金属触媒担体１の軸方向長さと同じくらいか、長く形成されている。また外筒５の厚さは1.2[mm]〜2[mm]程度に形成されている。

図４はロッド６の斜視図である。ロッド６は円柱状に形成されており、金属触媒担体１の軸方向長さよりも高く形成されている。また、直径は抜き取った際の金属触媒担体１の波板状金属箔２のスプリングバックを考慮して、波の振幅より大きくしてある。

〔触媒コンバータの製造方法〕
図５は外筒５の内周に金属触媒担体１とロッド６とを挿入した状態を軸方向から見た図、図６は図５に示す外筒５の内周に金属触媒担体１とロッド６とを挿入した状態を軸方向にＡ−Ａ線に沿って切断した図である。

まず、波板状の金属箔２と、平板状の金属箔３とを重ねた状態で多重に巻回してロール状の金属触媒担体１を作成する。

次に、図５，６に示すように外筒５の内周に、金属触媒担体１と、この金属触媒担体１の外周の一部にロウ箔材を巻回したものに、複数（実施例１では20本）のロッド６を沿わせた状態で挿入する。このときロッド６の一端部は、外筒５の軸方向外側に突出している。金属触媒担体の外周または、ロッド６に加熱により蒸発して後述する拡散接合に支障を及ぼさない接着剤を塗布して仮接合しても良い。また、各ロッド６の端部をフレキシブルなベルトに連結しておき、海苔巻き状に巻回するようにしておくと、縮径後引き抜くことが容易になる。

図７はチャック機構７による縮径工程を示す図である。図７に示すように、外筒５の内周に金属触媒担体１とロッド６とを挿入した状態でチャック機構７の内周に挿入される。チャック機構７は外筒５に径方向内側に力を加えることによって外筒５を縮径させる。この工程により、金属触媒担体１の外周と外筒５の内周とが密着するとともに、ロール状に巻回した金属箔２，３同士も加圧され密着することとなる。縮径工程の後、ロッド６を引き抜く。

図８はロッド６を引き抜いた後の金属触媒担体１と外筒５とを軸方向から見た図である。図８に示すように、金属触媒担体１の外周にはロッド６を引き抜いた跡（凹部８）が形成されている。前述のチャック機構７により縮径方向に加圧した状態にされた金属触媒担体１および外筒５を熱して金属触媒担体の各接触点を拡散接合させると共に、外筒５と金属触媒担体１は溶融したロウ材により接合される。その後、金属触媒担体の表面に排気浄化触媒をコーティングする。また、加熱後にロッド６を引き抜くようにすると、接合まで金属触媒担体のずれがより確実に防止できる。

〔作用〕
拡散接合では接合部材同士を密接させるために加圧しながら加熱する必要がある。しかしながら、金属触媒担体１は厚さが非常に薄い（実施例１では50[μｍ]）の金属箔２，３から形成されているため、未接合状態の金属触媒担体1に縮径する方向に圧力が加わると金属触媒担体１の外周が座屈して、外筒５と金属触媒担体１との間に凹部が生じることがある。この凹部が大きいと、触媒のコーティングされた金属触媒担体１の排気ガス通路内を通らずに凹部を通る排気ガスの量が多くなり触媒に触れずに通過してしまう排気ガスが出るため触媒コンバータ９の浄化機能が低下するおそれがあった。

そこで実施例1では、触媒コンバータ９の製造方法として、内径が円柱ロール状の金属触媒担体１よりも大径であって、内周に複数の凸部（ロッド６）を有する円筒形の外筒５に、金属触媒担体１を挿入し、外筒５の外周側から外筒５および金属触媒担体１を縮径し、外筒５および金属触媒担体１に熱を加えることで拡散接合を行うこととした。その後、金属触媒担体の表面に排気浄化触媒をコーティングする。
これにより、外筒５内周の凸部（ロッド６）と金属触媒担体１が当接する部分に凹部８を設けることができ、また凹部８を多数、均等に設けることができるため、一つ一つの凹部８を小さく、比較的等間隔に設けることが可能となる。そのため、排気ガス通路をバイパスして凹部８に逃げる排気ガスの量を抑制することが出来ると共に、浄化触媒の影響を受けずに凹部８を通過する排気ガスを無くすことが出来るようになり、触媒コンバータ９の浄化機能を向上することができる。

また実施例１では、触媒コンバータ９の製造方法として、金属触媒担体１とともに円柱状のロッド６を外筒５に挿入することで、外筒５の内周に凸部を設けるようにした。
これにより、簡単な形状の部材を用いて、外筒５の内周に凸部を設けることができる。

また実施例１では、触媒コンバータ９の製造方法として、ロッド６を抜く工程を設けた。
これにより、触媒コンバータ９内に余分な部材であるロッド６を残すことがなく、触媒コンバータ９を製造することができる。

また実施例１の触媒コンバータ９では、金属触媒担体１の外周面に複数の凹部８を設けた。
一つ一つの凹部８を小さく多数設けることにより、凹部８に逃げる排気ガスの量を抑制することができると共に、凹部８においても触媒の影響を受けずに流れる排気ガスが無くなるので、触媒コンバータ９の浄化機能の低下を抑制することができる。

〔効果〕
実施例１の触媒コンバータ９の製造方法、および触媒コンバータ９の効果について以下に列記する。

（１）触媒コンバータ９の製造方法として、金属触媒担体１を円柱ロール状に巻く第１工程と、内径が円柱ロール状の金属触媒担体１よりも大径であって、内周に複数の凸部（ロッド６）を有する略円筒形の外筒５に、金属触媒担体１を挿入する第２工程と、外筒５の外周側から外筒５および金属触媒担体１を縮径する第３工程と、外筒５および金属触媒担体１に熱を加えることで拡散接合を行う第４工程と、を設けた。
よって、金属触媒担体１が外筒５内周の凸部（ロッド６）部分と当接する位置に凹部８を設けることができ、また凹部８を多数均等に設けることができるため、一つ一つの凹部８を小さく、比較的等間隔に設けることが可能となる。そのため、排気ガス通路をバイパスして凹部８に逃げる排気の量を抑制することができるとともに凹部８においても触媒の影響を受けずに流れる排気ガスが無くなるため、触媒コンバータ９の浄化機能を向上することができる。ロッド６の断面形状を丸としているため、外周から加圧し縮径しても金属箔よりなる金属触媒担体に亀裂を生じることも無い。断面形状は丸に限らず、金属触媒担体の直径に合わせて楕円形状、三角形状等を選択する事が出来る。

（２）触媒コンバータ９の製造方法として、第２工程では金属触媒担体１とともに略円柱状のロッド６を外筒５に挿入することで、外筒５の内周に凸部を設けた。
よって、簡単な形状の部材を用いて、外筒５の内周に凸部を設けることができる。

（３）触媒コンバータ９の製造方法として、第３工程の後に、ロッド６を抜く工程を設けた。
よって、触媒コンバータ９内に余分な部材であるロッド６を残すことがなく、触媒コンバータ９を製造することができる。

（４）略円筒形の外筒５と、円柱ロール状であって、外筒５の内周に挿入された金属触媒担体１と、を備え、拡散接合により金属触媒担体１を接合した触媒コンバータにおいて、金属触媒担体１の外周面に複数の凹部８を設けた。
一つ一つの凹部８を小さく多数設けることにより、排気ガス通路をバイパスして凹部８に逃げる排気の量を抑制することができると共に、浄化触媒の影響を受けずに流下する排気ガスを無くすことが出来るので、触媒コンバータ９の浄化機能の低下を抑制することができる。

［実施例２］
実施例２の触媒コンバータ９の製造方法、および触媒コンバータ９について説明する。実施例２の触媒コンバータ９の製造方法では、金属触媒担体１と外筒５との間からロッド６を抜く工程を省き、ロッド６を残した状態で拡散接合を行っている点で、実施例１と相違する。また実施例２の触媒コンバータ９では、金属触媒担体１と外筒５との間にロッド６が挿入されている点で実施例１と相違する。
実施例１と同様の構成について説明を省略し、同一の符号を付す。

図９は外筒５の内周に金属触媒担体１とロッド６とを挿入した状態を図５と同様に軸方向に切断した図である。図９に示すように外筒５の内周に、金属触媒担体１と、この金属触媒担体１の外周に複数（実施例１では20本）のロッド６を沿わせた状態で挿入する。ロッド６の軸方向長さは金属触媒担体１の軸方向長さよりも短く形成されており、ロッド６を挿入した状態で外筒５の内部に収容されている。この状態で実施例１において説明したように、チャック機構７によって外筒５に径方向内側に力を加えることによって外筒５を縮径させる。この工程により、金属触媒担体１の外周と外筒５の内周とが密着するとともに、ロール状に巻回した金属箔２，３同士も密着することとなる。この後、実施例２では金属触媒担体１と外筒５との間にロッド６を残したまま拡散接合をさせる。

図１０は金属触媒担体１および外筒５を熱して拡散接合をさせたのちの触媒コンバータ９を軸方向から見たである。図１０に示すように、拡散接合の後には金属触媒担体１の凹部８にロッド６が挿入されている。

〔作用〕
実施例２では、触媒コンバータ９の製造方法として、ロッド６を挿入したまま拡散接合を行うようにした。
これにより、ロッド６を取り除く工程を省くことができ、製造工程を簡略化することができる。
また実施例２では、触媒コンバータ９として、金属触媒担体１の複数の凹部８の位置であって、外筒５と金属触媒１との間に略円筒状に配置したロッド６が挿入した状態で残される。
これにより、ロッド６を取り除く工程を省くことができ、製造工程を簡略化することができる。

〔効果〕
実施例２の触媒コンバータ９の製造方法、および触媒コンバータ９の効果について以下に列記する。

（５）触媒コンバータ９の製造方法において、ロッド６を挿入したまま拡散接合を行うようにした。
そのため、ロッド６を取り除く工程を省くことができ、製造工程を簡略化することができる。

（６）金属触媒担体１の複数の凹部８の位置であって、外筒５と金属触媒１との間に、円筒状にロッド６を挿入した。
これにより拡散接合を行う前に金属触媒担体１の凹部８が崩れることなく、ロッド６により、金属触媒担体１の凹部８を塞ぐことが可能となる。よって、凹部８に逃げる排気の量を抑制することができ、触媒コンバータ９の浄化機能の低下を抑制することができる。

〔他の実施例〕
以上、本発明の触媒コンバータ９の製造方法、および触媒コンバータ９を実施例に基づき説明したが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されず、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば実施例１及び実施例２では、金属箔２，３にはスリット孔４を設けているが、このスリット孔４の配置、形成数、形状等は適宜設定できる。また、スリット孔が無い設定も可能である。
また実施例１及び実施例２では、金属箔２，３の厚さは50[μm]程度、外筒５の厚さを1.2[mm]〜2[mm]程度としているが、この厚さは適宜設定できる。
また実施例１及び実施例２では、チャック機構７により縮径方向に加圧した状態で拡散接合を行っているが、チャック機構７による縮径工程が終了したのちにチャック機構７から外した状態で拡散接合を行うようにしても良い。
また実施例１及び実施例２では、金属触媒担体１の外周に20個の凹部８を形成しているが、この個数は適宜設定しても良い。
また実施例１および実施例２では、ロッド６を20本用いているが、この本数は適宜設定して良い。
また実施例１では、ロッド６の一端部を外筒５の軸方向外側に突出しているが、ロッド６を外筒５内に収納した状態であっても良い。この場合、ロッド６を押し出す治具等を用いてロッド６を抜き取るようにすれば良い。

1 金属触媒担体
２ 波板状の金属箔
３ 平板状の金属箔
５ 外筒
６ ロッド
８ 凹部
９ 触媒コンバータ
１０ 凸部

Claims (3)

1. 金属触媒担体１を波板状の金属箔２と、平板状の金属箔３とを重ねた状態で多重に巻回して円柱ロール状に形成する第１工程と、
   内径が前記金属触媒担体の外径よりも大径である円筒形の外筒に、円柱状のロッドを介在させて前記金属触媒担体を挿入する第２工程と、
   前記外筒の外周側から前記外筒および前記金属触媒担体を縮径する第３工程と、
   前記外筒および前記金属触媒担体に熱を加えることで拡散接合を行う第４工程と、
   を設けたことを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
2. 請求項１に記載の触媒コンバータの製造方法において、
   前記第３工程の後に、前記ロッドを抜く工程を設けたことを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
3. 請求項１に記載の触媒コンバータの製造方法において、
   前記第４工程では、前記ロッドを挿入したまま拡散接合を行うことを特徴とする触媒コンバータの製造方法。

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