JP2008267286A - 排ガス浄化装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガス浄化装置に好適な製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】ＳＴ０４で、触媒にマットを巻付ける。ＳＴ０５で、マット巻付け体の圧縮、縮径を開始する。ＳＴ０６で、圧縮力Ｆ２を測定する。ＳＴ０７で、測定した圧縮力Ｆ２が、許容圧縮力Ｆ１以下であることを確認する。外径ｄｍが基準外径に達する前に、ＳＴ０７で否となった場合には、触媒が破損する危険性があるので、ＳＴ０９へ進める。ＳＴ０９で、マット又は触媒を交換する。ＳＴ０８で、径ｄｍが基準外径に達したことが確認できたら、ＳＴ１０でマット巻付け体への圧縮を終了する。
【効果】外筒へ挿入する前のマット巻付け体の段階で、マットを圧縮して、マット巻付け体の外径を、外筒の内径より小径にする。マットは容易に変形させることができ、そのための駆動源も小さくて良く、製造コストを容易に下げることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、排ガス浄化装置の製造方法の改良に関する。

排ガス規制をクリアするための有効な手段として各種の排ガス浄化装置が実用に共されている。現在、広く実用化されている排ガス浄化装置の製造法には、外筒を縮径するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−４５７６２公報（図１〜図７）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図８は従来の排ガス浄化装置の製造方法を説明する図であり、（ａ）に示すような外径がＤ１で、円柱断面の触媒１０１を準備し、この触媒１０１に弾性に富むマット１０２を巻付ける。得られたマット巻付け体１０３の外径はＤ２である。

この外径Ｄ２より大きな内径Ｄ３の外筒１０４に、マット巻付け体１０３を挿入する（ｃ）。
次に、外筒１０４を縮径装置で、内径がＤ２とＤ３の間の値であるＤ４になるまで、外周を圧縮する。これで、排ガス浄化装置１０６を得ることができる。
この排ガス浄化装置１０６では、マット１０２の弾性作用で、外筒１０４に対して触媒１０１を固定することができる。

外筒１０４は、塑性変形可能な金属製筒体が用いられる。金属製筒体は硬いため、圧縮するには大きな駆動源が必要となる。しかも、外筒１０４を局部的に圧縮すると、中の触媒１０１がダメージを受ける。そのため、外周３６０°を均等に圧縮する必要がある。

これらの要件を満たす縮径装置は、構造が複雑で、大型で、極めて高価なマシーンとなり、結果的に、排ガス浄化装置１０６のコストダウンが妨げられている。
排ガス浄化装置のコストダウンを容易に図ることできる製造方法が求められている。

本発明は、排ガス浄化装置のコストダウンを容易に図ることできる製造方法を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、外筒と、この外筒に弾性に富むマットを介して挿入される円柱形状の触媒とからなる排ガス浄化装置の製造方法であって、前記触媒に前記マットを巻付けることでマット巻付け体を得る工程と、このマット巻付け体を、前記外筒の内径に基づいて設定される基準外径に向かって圧縮を開始する工程と、この圧縮の途中で、圧縮力が、触媒の剛性に基づいて決定される許容圧縮力以下であることを監視する工程と、圧縮力が許容圧縮力以下で且つ外径が前記基準外径に達したマット巻付け体を、外筒に挿入する工程とからなることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、監視する工程で、圧縮力が許容圧縮力を超えたマット巻付け体については、マット又は触媒を交換した後に、マット巻付け体を得る工程へ戻すことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、外筒に挿入する工程の次に、外筒にマットを介して挿入されている触媒を軸方向に押し、嵌合力が保証値を満足していることを確認する工程が設けられていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、嵌合力が保証値を満足していることを確認する工程で、嵌合力が保証値に達しないものについては、外筒からマット巻付け体を外し、マット又は触媒を交換した後に、マット巻付け体を得る工程へ戻すことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、外筒へ挿入する前のマット巻付け体の段階で、マットを圧縮して、マット巻付け体の外径を、外筒の内径より僅かに小さな径にする。
マットは弾性に富むため、容易に変形させることができ、そのための駆動源も小さくて良い。

この結果、マット巻付け体を縮径する縮径装置は、外筒を縮径する縮径装置より、格段に構造が簡単で、小型で、極めて安価なマシーンとなり、結果的に、排ガス浄化装置のコストダウンを促す効果を発揮する。

請求項２に係る発明では、監視する工程で圧縮力が許容圧縮力を超えたマット巻付け体については、マット又は触媒を交換した後に、マット巻付け体を得る工程へ戻すようにした。
製造工程の早い段階で、不具合品を工程から一旦外す。そのため、無駄な製造費用の発生を抑制することができる。工程から外した不具合品は、マット又は触媒を交換した後に製造工程に戻す。この結果、不良品の発生を抑制することができる。

請求項３に係る発明では、外筒に挿入する工程の次に、外筒にマットを介して挿入されている触媒を軸方向に押し、嵌合力が保証値を満足していることを確認する工程が設けられている。この確認する工程を経ることで、高品質の排ガス浄化装置を、提供することができる。

請求項４に係る発明では、嵌合力が保証値を満足していることを確認する工程で、嵌合力が保証値に達しないものについては、外筒からマット巻付け体を外し、マット又は触媒を交換した後に、マット巻付け体を得る工程へ戻すようにした。
不具合品は、外筒からマット巻付け体を外し、マット又は触媒を交換した後に製造工程に戻す。この結果、不良品の発生を抑制することができ、資源の有効活用を図ることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る排ガス浄化装置の断面図であり、排ガス浄化装置１０は、外筒１１と、この外筒１１に弾性に富むマット１２を介して挿入される円柱形状の触媒１３とからなる。

この様な構造の排ガス浄化装置１０の製造のために準備する製造装置の一例を以下に説明する。
図２はマット巻付け体を縮径する縮径装置の原理を説明する図であり、（ａ）に示す触媒１３にマット１２を巻付けると（ｂ）に示すマット巻付け体１４を得ることができる。
そして、（ｃ）に示すように、マット巻付け体１４を縮径する縮径装置１５は、円筒を複数個（例えば８個）に分割して得た押圧ピース１６と、これらの押圧ピース１６の各々に荷重センサー１７を介して接続されているアクチュエータ１８とを備えている。

図３は図２（ｃ）の３−３線断面図であり、縮径装置１５は、更に、加重センサー１７で検出した荷重情報に基づいてアクチュエータ１８の出力を制御するコントローラ１９を備えている。また、押圧ピース１６は、圧縮対象物であるマット１２の胴長さより大きな長さ（図では高さ）を有し、一端（図では上端）に、外筒収納のための凹部２１を有する。

図２に戻って、（ａ）に示すような円柱形状の触媒１３を準備し、（ｂ）で触媒１３にマット１２を巻付ける。これで、マット巻付け体１４を得ることができた。（ｃ）において、縮径装置１５で、マット巻付け体１４を圧縮し縮径する。触媒１３は脆いセラミックスで構成されるため、触媒１３で許容される面圧には限度がある。限界面圧に押圧ピース１６の面積（接触面の面積）を乗じることで、許容圧縮力が規定される。荷重センサー１７で検出する荷重が許容圧縮力を超えないように、図３のコントローラ１９で制御する。
すなわち、触媒１３が健全であることを条件に、マット巻付け体１４を圧縮し縮径することを特徴とする。

次に、圧縮されたマット巻付け体を外筒へ挿入する工程で使用する挿入装置を説明する。
図４は挿入装置の原理を説明する図であり、挿入装置３０は、（ａ）に示すように、外筒１１を吊り下げた形態で保持する外筒ホルダ３１と、この外筒ホルダ３１を昇降させる上部シリンダユニット３２と、外筒ホルダ３１に対向配置されて、マット巻付け体１４を支えるトレイ３３と、このトレイ３３を外筒ホルダ３１へ押し出す下部シリンダユニット３４とからなる。なお、トレイ３３及び下部シリンダユニット３４は縮径装置１５の構成要素と兼ねさせることができる。

すなわち、上部シリンダユニット３２を進動させて、縮径したマット巻付け体１４を支える縮径装置１５に、外筒１１を接近させ、この外筒１１の下端を凹部２１に嵌める。嵌ったら、上部シリンダユニット３２は停止させ、ピストンロッドの移動を禁止する。

次に、（ｂ）において、下部シリンダユニット３４を進動させる。すると、実線で示すマット巻付け体１４は、左右の押圧ピース１６、１６に沿って上昇し、続いて外筒１１の内面に沿って上昇し、想像線で示す位置まで移動する。

なお、押圧ピース１６から外筒１１へ円滑に乗り移らせるには、（ｃ）に示すように、押圧ピース１６の押圧面３５と外筒１１の内面３６との間に０．１〜０．５ｍｍ程度の隙間（クリアランス）Ｃを設けることが望ましい。

次に、触媒の嵌合力を確認する検査装置を説明する。以下に述べる嵌合力検査装置４０は、挿入装置３０と同一設備にすることが望ましい。ここでは、説明の便利のために、別の装置で説明する。

図５は嵌合力検査装置の原理図であり、嵌合力検査装置４０は、水平姿勢の外筒１１の一端を受ける受け座４１が設けられている第１ブロック４２と、外筒１１の他端を支える第２ブロック４３と、外筒１１の他端の外方に設けられ触媒１３を軸方向に押す押圧シリンダ４４と、この押圧シリンダ４４の押力を連続的に測定する荷重センサー４５と、第１ブロック４２に内蔵され触媒１３の移動量を検出するストロークセンサー４６と、押圧シリンダ４４を作動させながら、ストロークセンサー４６で検出した移動量が許容値以下で且つ荷重センサー４５で測定した押力が基準押力以上であることを確認することで合否判定を行う制御部兼合否判定部４７とからなる。

以上に説明した各種の装置を利用して実施することができる本発明の排ガス浄化装置の製造方法を、図６−図７に基づいて説明する。
図６は触媒等の準備からマット巻付け体を外筒へ挿入するまでの製造フローを説明する図であり、ステップ（以下、ＳＴと記す。）０１で、触媒、マット及び外筒を準備する。

ＳＴ０２で、外筒の内径Ｄｉを読み込む。ただし、外筒は金属管であって、内径基準で製造することで、内径の誤差はごく小さくなる。そこで、外筒の内径をいちいち測定する代わりに、内径の基準値を読み込む。測定時間が不要であるため、生産性を高めることができる。なお、外筒の内径をいちいち測定することは妨げない。
ＳＴ０３で、触媒の剛性に基づいて決定される許容圧縮力Ｆ１を設定する。

ＳＴ０４で、触媒にマットを巻付ける（図２（ｂ）参照）。
ＳＴ０５で、マット巻付け体の圧縮、縮径を開始する（図２（ｃ）参照）。
ＳＴ０６で、圧縮力Ｆ２を測定する。具体的には、図３に示す荷重センサー１７で読み取る。

ＳＴ０７で、測定した圧縮力Ｆ２が、許容圧縮力Ｆ１以下であることを確認する。
ＳＴ０８で、マット巻付け体の外径ｄｍが、予め定められている基準外径に達したか否かを調べる。基準外径は外筒の内径Ｄｉより僅かに小さな値が望ましい。そこで、基準外径は（Ｄｉ−α）と記載する。
縮径開始からしばらくは否であるから、ＳＴ０６に戻って縮径化を継続する。

ただし、縮径化を継続し、外径ｄｍが基準外径に達する前に、ＳＴ０７で否となった場合には、触媒が破損する危険性があるので、ＳＴ０９へ進める。
ＳＴ０９で、マット又は触媒を交換する。マットを交換する場合は、例えば薄いマットと交換する。触媒を交換する場合は、例えば小径の触媒に交換する。そして、ＳＴ０４へ戻す。

ＳＴ０８で、径ｄｍが基準外径に達したことが確認できたら、ＳＴ１０でマット巻付け体への圧縮を終了する。これ以上の圧縮は行わないが、圧縮状態は維持する。
ＳＴ１１で、圧縮状態のマット巻付け体を外筒へ挿入する（図４参照）。触媒の嵌合力の検査は未了であるが、図１に示す構造の排ガス浄化装置１０が製造できたことになる。

以上のフローに基づいて、本発明の製造方法を次のようにまとめることができる。
本発明は、外筒と、この外筒に弾性に富むマットを介して挿入される円柱形状の触媒とからなる排ガス浄化装置の製造方法であって、前記触媒に前記マットを巻付けることでマット巻付け体を得る工程（ＳＴ０４）と、このマット巻付け体を、前記外筒の内径に基づいて設定される基準外径に向かって圧縮を開始する工程（ＳＴ０５）と、この圧縮の途中で、圧縮力が、触媒の剛性に基づいて決定される許容圧縮力以下であることを監視する工程（ＳＴ０７）と、圧縮力が許容圧縮力以下で且つ外径が前記基準外径に達したマット巻付け体を、外筒に挿入する工程（ＳＴ１１）とからなることを特徴とする。

マットは弾性に富むため、容易に変形させることができ、そのための駆動源も小さくて良い。
この結果、マット巻付け体を縮径する縮径装置（図３、符号１５）は、外筒を縮径する縮径装置より、格段に構造が簡単で、小型で、極めて安価なマシーンとなり、結果的に、排ガス浄化装置のコストダウンを促す効果を発揮する。

更には、監視する工程（ＳＴ０７）で、圧縮力が許容圧縮力を超えたマット巻付け体については、マット又は触媒を交換した後（ＳＴ０９）に、マット巻付け体を得る工程（ＳＴ０４）へ戻すことを特徴とする。

製造工程の早い段階で、不具合品を工程から一旦外す。そのため、無駄な製造費用の発生を抑制することができる。工程から外した不具合品は、マット又は触媒を交換した後に製造工程に戻す。この結果、不良品の発生を抑制することができる。

次に、触媒の嵌合力の確認手順を説明する。
図５において、外筒１１と触媒１３との間に介在させたマット１２は一種のばねとなる。そのため、比較的小さな押力（軸力）が作用しただけで、触媒１３は軸方向へ移動する。押力が０になると、触媒１３は戻る。そこで、マット１２の弾性性能を考慮して、触媒の移動量の許容値を制御部兼合否判定部４７に設定しておく。

図７は触媒の嵌合力を確認するフローを説明する図である。ＳＴ１２で、触媒の許容移動量δ１を設定する。
使用中に、外筒から触媒が脱落しては困るので、脱落が起こらない程度の嵌合力を付与することができる押力を、ＳＴ１３で、基準押力Ｆ３として設定する。
ＳＴ１４で、触媒の押圧を開始する（図５参照）。
ＳＴ１５で、触媒の移動量δ２を測定する。

ＳＴ１６で、測定した移動量δ２が、許容移動量δ１以下であることを確かめる。そして、ＳＴ１７で、触媒に加えた押力Ｆ４を測定する。
ＳＴ１８で、測定した押力Ｆ４が、基準押力Ｆ３に達したか否かを調べる。
押圧開始からしばらくは否であるから、ＳＴ１５に戻って押圧を継続する。

ただし、押圧を継続し、測定した押力Ｆ４が基準押力Ｆ３に達する前に、ＳＴ１６で否となった場合には、触媒の嵌合力が不足し不合格となる。そこで、ＳＴ１９へ進める。
ＳＴ１９で、マット巻付け体を外筒から外す。そして、ＳＴ０９で、マット又は触媒を交換する。マットを交換する場合は、例えばより薄いマットと交換する。触媒を交換する場合は、例えばより小径の触媒に交換する。そして、ＳＴ０４へ戻す。

ＳＴ１８で、押力Ｆ４が基準押力Ｆ３に達したら、確認工程を終了する。得られた排ガス浄化装置は、触媒は健全で且つ外筒に対する触媒の嵌合力が十分であるところの合格品となる。

なお、図５において、押圧シリンダ４４が、ストロークセンサー（エンコーダなど）を内蔵した電動アクチュエータにすれば、ストロークセンサー４６を省くことができる。

図４において、下部シリンダユニット３４を、ストロークセンサーを内蔵した電動アクチュエータとし、この電動アクチュエータとトレイ３３との間に、荷重センサーを配置すれば、挿入装置３０と嵌合力検査装置４０とを、同一の設備にすることができる。同一の設備であれば、設備の設置スペースが小さくなると共に、ワークの移動やセットの回数が少なくなるので、生産性を高めることができる。したがって、挿入装置３０と嵌合力検査装置４０とを、同一の設備にすることが望ましい。

以上のフローに基づいて、本発明の追加的製造方法を次のようにまとめることができる。
本発明は、外筒に挿入する工程（図６、ＳＴ１１）の次に、外筒にマットを介して挿入されている触媒を軸方向に押し（ＳＴ１４）、押力（ＳＴ１７）が基準押力以上であることを確認する工程（ＳＴ１４〜ＳＴ１８）が設けられていることを特徴とする。測定した押力が基準押力以上であれば、外筒に対する触媒の嵌合力は保証値に達しているとみなす。

この確認する工程を経ることで、高品質の排ガス浄化装置を、提供することができる。

前記嵌合力が保証値を満足していることを確認する工程（ＳＴ１４〜ＳＴ１８）で、嵌合力が保証値に達しないものについては、外筒からマット巻付け体を外し（ＳＴ１９）、マット又は触媒を交換した後（図６、ＳＴ０９）に、マット巻付け体を得る工程（図６、ＳＴ０４）へ戻すことを特徴とする。

不具合品は、外筒からマット巻付け体を外し、マット又は触媒を交換した後に製造工程に戻す。この結果、不良品の発生を抑制することができ、資源の有効活用を図ることができる。

尚、本発明の製造方法を実施するための諸装置は、実施例で説明した装置に限定するものではない。

本発明は、外筒に弾性に富むマットを介して触媒を挿入してなる排ガス浄化装置の製造方法に好適である。

本発明に係る排ガス浄化装置の断面図である。 マット巻付け体を縮径する縮径装置の原理を説明する図である。 図２（ｃ）の３−３線断面図である。 挿入装置の原理を説明する図である。 嵌合力検査装置の原理図である。 触媒等の準備からマット巻付け体を外筒へ挿入するまでの製造フローを説明する図である。 触媒の嵌合力を確認するフローを説明する図である。 従来の排ガス浄化装置の製造方法を説明する図である。

符号の説明

１０…排ガス浄化装置、１１…外筒、１２…マット、１３…触媒、１４…マット巻付け体、１５…縮径装置、３０…挿入装置、４０…嵌合力検査装置。

Claims (4)

1. 外筒と、この外筒に弾性に富むマットを介して挿入される円柱形状の触媒とからなる排ガス浄化装置の製造方法であって、
   前記触媒に前記マットを巻付けることでマット巻付け体を得る工程と、
   このマット巻付け体を、前記外筒の内径に基づいて設定される基準外径に向かって圧縮を開始する工程と、
   この圧縮の途中で、圧縮力が、触媒の剛性に基づいて決定される許容圧縮力以下であることを監視する工程と、
   圧縮力が許容圧縮力以下で且つ外径が前記基準外径に達したマット巻付け体を、外筒に挿入する工程とからなることを特徴とする排ガス浄化装置の製造方法。
2. 前記監視する工程で、圧縮力が許容圧縮力を超えたマット巻付け体については、マット又は触媒を交換した後に、前記マット巻付け体を得る工程へ戻すことを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化装置の製造方法。
3. 前記外筒に挿入する工程の次に、外筒にマットを介して挿入されている触媒を軸方向に押し、嵌合力が保証値を満足していることを確認する工程が設けられていることを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化装置の製造方法。
4. 前記嵌合力が保証値を満足していることを確認する工程で、嵌合力が保証値に達しないものについては、外筒からマット巻付け体を外し、マット又は触媒を交換した後に、前記マット巻付け体を得る工程へ戻すことを特徴とする請求項３記載の排ガス浄化装置の製造方法。

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