JP3755008B2 - 排ガス浄化用金属製触媒担体の製造方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、排ガス浄化用金属製触媒担体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、箔状の金属製薄板の平板と波板とを重ね合わせて巻き回すことにより、平板と波板とで区画された多数の平行な貫通孔を束ねた形のハニカム筒体を形成し、これを金属製外筒内に収容し固定しは排ガス浄化用金属製触媒担体が知られている。
【0003】
この場合、平板と波板とを重ね合わせて巻き回したハニカム筒体は、平板と波板とが未だ接合されていない。
未接合状態のハニカム筒体を構成している平板と波板との接合方法として、特開昭61−199574号公報に開示されているようなろう付け接合法や、特開昭63−185627号公報に開示されているようなレーザ溶接法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭61−199574号公報に開示されるようなろう付け接合法を採用した場合には、金属製の平板または波板がろう材による接合時の高温下で反応し、耐熱性が劣化してしまうという問題があった。
また、特開昭63−185627号公報のレーザ溶接法を用いる方法では、平板と波板とを重ね合わせて巻き回しながら両者の接触点を溶接することが非常に困難であるという問題があった。
【0005】
そこで本発明は、平板と波板とを重ね合わせながら、同時に両者の接触点をレーザ溶接等の溶接法により接合することができる排ガス浄化用金属製触媒担体の製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、本発明によれば、金属製の平板と金属製の波板とを交互に重ね合わせてハニカム筒体として形成した排ガス浄化用金属製触媒担体の製造方法において、
平板に複数の開口を形成し、
該開口を形成した平板1枚と、波板1枚とを重ね合わせ相互に接合して平波合板を形成し、
該平波合板を該平板が外側になるように筒状に巻き回しながら、外側の卷回層を成す該合板の部分の該平板の開口を通して露出した上記卷回層の該波板を、その直ぐ内側の卷回層を成す該合板の部分の該平板に、該開口を介して溶接することにより、該外側の卷回層と該内側の卷回層とを接合する、
ことを特徴とする排ガス浄化用金属製触媒担体の製造方法によって達成される。
【0007】
また上記の目的は、本発明によれば、金属製の平板と金属製の波板とを交互に重ね合わせてハニカム筒体として形成した排ガス浄化用金属製触媒担体の製造方法において、
1枚の波板上に複数の短い平板を間隔をおいて重ね合わせ、該波板と該平板とを接合して平波合板を形成し、
該平波合板を該平板が外側になるように筒状に巻き回しながら、外側の卷回層を成す該合板の部分の該平板間の間隔を通して露出した上記卷回層の該波板を、その直ぐ内側の卷回層を成す該合板の部分の該平板に、該間隔を介して溶接することにより、該外側の卷回層と該内側の卷回層とを接合する、
ことを特徴とする排ガス浄化用金属製触媒担体の製造方法によっても達成される。
【0008】
【作用】
本願第1発明においては、開口を設けた平板を波板に重ね合わせて接合し平波合板として予め準備しておき、該開口を介して卷回層同士を溶接できるので、平波合板を巻き回しながら同時に卷回層同士の接合ができる。
本願第2発明においては、波板上に短い平板を間隔をおいて重ね合わせて接合し平波合板として予め準備しておき、平板間の間隔を介して卷回層同士を溶接できるので、平波合板を巻き回しながら同時に卷回層同士を接合できる。
【0009】
前述のように、従来は、平板と波板とを単に重ね合わせて巻き回しただけで平板と波板とが未接合のままのハニカム筒体とし、この未接合ハニカム筒体内の平板と波板とをろう付けまたはレーザ溶接により接合して、一体のハニカム筒体としていた。
本発明によれば、既に平板と波板とが接合されている平波合板の卷回層同士を、巻き回しと同時に接合することにより一体のハニカム筒体とすることができるので、極めて高い生産性を実現することができる。
【0010】
以下に、添付図面を参照して、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【0011】
【実施例】
本発明の典型的な実施態様においては、例えば第1発明の場合、図1に示したような開口4を設けた金属製の薄い平板1を、図2に示したように金属製の薄い波板2に重ね合わせて接合し平波合板3として予め準備しておき、平波合板3を巻き回しながら開口4を介して平波合板3の卷回層同士をレーザ溶接等の溶接により接合して、一体のハニカム筒体を形成する。
【0012】
以下に更に具体的な実施例を説明する。
(実施例1)
本願第1発明による実施例1を添付図面を参照して説明する。
図1に示すような、金属製の薄い平板1と、同じ大きさの波板2とを用意する。平板1には開口4が開けられており、開口4の縦長L1は20mmで、横長W1は5mmである。縦長L1は、平板1の縦長L2(例えば50mm)の40%に相当し、横長W1は波板2のピッチ(山と山との距離、あるいは谷と谷との距離)P1(例えば2.5mm)の2倍の長さである。また開口4は、平板1の一端5(図1では下端)から距離L3(例えば5mm)の位置に開けられている。
【0013】
次に、上記平板1と波板2をレーザ溶接により接合し平波合板3を作製し、図2に示すように、この平波合板3を矢印11の方向に巻き回しながら、平波合板3を積層する。図3は図2の矢印Aの方向から見た正面図であり、図4は図3のB−B断面図である。図4に示すように、平波合板3を巻き回しながらレーザ溶接機6を用いて、内側の平波合板巻回層7と外側の平波合板巻回層8を、開口4を通して接合点9で、ハニカム筒体の軸長方向に25mmの長さにわたって接合する。開口4の横長W1は、波板1のピッチP1の2倍にしたため、必らずレーザビームを開口4を通して、内側の平波合板巻回層7と外側の平波合板巻回層8を接合できる。接合点9の数は、例えば製造するハニカム筒体が外径86mmの場合、120点を等間隔で分布するように設ける。ここで、図5に示すように、平波合板3を巻き回した時、接合箇所C1で内側の平波合板巻回層7の開口10Aと外側の平波合板巻回層8の開口10Bが重なると、内側の巻回層7と外側の巻回層8に接合点9が存在せず接合できなくなる。したがって、予め、開口10Aと開口10Bが重ならないような位置に平板1に開口4を開けなければならない。
【0014】
以上のように、開口4を平板1に開けることによって、金属製触媒担体を構成するハニカム筒体を平板1と波板2を重ね合わせて巻き回しながらレーザ溶接を用いて製造することができるので、金属製触媒担体の生産性を大幅に向上できる。
最後に、開口4の縦長L1は、平板の縦長L2に対し40%に限らず何%でも良い。縦長L1が短かい場合、つまり接合長さが短かい場合は、接合点を増やすことで対処できる。
【0015】
また、本発明ではレーザ溶接を用いて接合しているが、スポット溶接やシーム溶接など、他の溶接法でも、同等の効果が得られる。
(実施例2)
本願第1発明による実施例2を、実施例1との相違点を中心に説明する。
本実施例においても、実施例1の様に開口4(図1)を開けた平板1を用意する。ここで図6に示すように、開口20の縦長L4は、他の開口4の縦長L1とは異なり、長くしてある。金属製触媒担体は構造上、ハニカム筒体の外周側で破壊し易すい。そこで、平板1に開ける開口4のうち、ハニカム筒体の外周側にくる開口20の縦長L4を他の開口4よりも長くして、レーザ溶接による接合部を長くする。
【0016】
その結果、実施例1と同様な効果の他に、ハニカム筒体の構造上弱い外周部分を補強することができる。
(実施例3)
本願第2発明による実施例3について、実施例1との相違点を中心に説明する。
【0017】
図7に示すように、平板に開口を開ける代わりに短かく切断した複数の平板21を相互に間隔をおいて、波板2に上に重ね合わせて接合し平波合板を作製する。この時、となり合う平板間の間隔W3は、波板2のピッチP1と同じ長さにすることができる。そして次にこの平波合板3を巻き回しながら接合し、ハニカム筒体を製造する。
【0018】
その結果、実施例1と同様な効果が得られる。
(実施例4)
本願第1発明による実施例4についても、実施例1との相違点を中心に説明する。
図8に示すように、本実施例においても実施例1のように開口22,23を開けた平板1を用意する。ここで、開口22の縦長L5は10mm、開口23の縦長L6は15mmと短かく、作製する筒体の軸長方向に2つ設けられ、平波合板の接合を縦方向に2箇所に分ける。このようにすることにより、図9に示すように金属製触媒担体25を内燃機関の排気管24中に配置した時、熱膨脹により半径方向R、あるいは軸方向Lに膨らもうとする時の熱応力を緩和させることができる。金属製触媒担体の軸長が長い場合程、この熱応力緩和効果が大きい。
【0019】
その結果、実施例1と同様な効果の他に、ハニカム筒体の耐久性能が向上する。
(実施例5)
本願第1発明による実施例5についても、実施例1との相違点を中心に説明する。
【0020】
図8に示すように、本実施例においても実施例4のように平板1に開口を軸長方向に2つもうける。次に図10に示すように、上型、下型をもつローラ30,31間に平板1をはさみ、矢印33の方向に引っぱりながらローラ成形することにより、平板1に排ガス乱流形成用のルーバ32を形成する。そして図11に示すように上記平板1に波板2を接合し平波合板をつくり、この平波ペアを実施例1のように接合しながら、ハニカム筒体を製造する。ここで平板1にルーバ32を形成するには、図12のように矢印34の方向に平板1をずらしながらプレスしてもよい。
【0021】
本実施例のルーバ付金属製触媒担体のように、特別な構造を持った触媒担体でも、平板に孔を開けることによって、簡単に平波合板を巻き回しながらハニカム筒体を製造できる。
【0022】
【発明の効果】
本発明によれば、既に平板と波板とが接合されている平波合板の卷回層同士を、巻き回しと同時に接合することにより一体のハニカム筒体とすることができるので、極めて高い生産性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願第1発明による実施例1において、予め開口を設けた金属製の薄い平板を示す斜視図である。
【図2】図1に示した開口を設けた平板を波板に重ね合わせて接合した平波合板を、筒状に巻き回している状態を示す斜視図である。
【図3】図2の巻き回し中の筒体部分を矢印Aの方向から見た正面図である。
【図4】図3の線B−Bにおける断面図である。
【図5】平波合板を巻き回してハニカム筒体を形成する工程を示す拡大断面図である。
【図6】本願第1発明による実施例2において、予め開口を設けた金属製の薄い平板を示す斜視図である。
【図7】本願第2発明による実施例3において、短い平板を相互に間隔をおいて波板上に重ね合わせて接合した平波合板を示す斜視図である。
【図8】本願第1発明による実施例4において、平板縦方向2箇所に開口を設けた平板を示す斜視図である。
【図9】本発明による触媒担体を内燃機関の排気管内に配置した状態を示す断面図である。
【図10】本願第1発明による実施例5において、開口を設けた平板に、排ガス乱流形成用のルーバを形成するローラ成形法を示す斜視図である。
【図11】図10の平板を波板に重ね合わせて接合し平波合板を作製する工程を示す(1) 斜視図および(2) 断面図である。
【図12】本願第1発明による実施例5において、開口を設けた平板に、排ガス乱流形成用のルーバを形成するプレス成形法を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…平板
2…波板
3…平波合板
4…開口
7…内側の卷回層
8…外側の卷回層
25…排ガス浄化用金属製触媒担体
Claims (4)
- 金属製の平板と金属製の波板とを交互に重ね合わせてハニカム筒体として形成した排ガス浄化用金属製触媒担体の製造方法において、
平板に複数の開口を形成し、
該開口を形成した平板1枚と、波板1枚とを重ね合わせ相互に接合して平波合板を形成し、
該平波合板を該平板が外側になるように筒状に巻き回しながら、外側の卷回層を成す該合板の部分の該平板の開口を通して露出した上記卷回層の該波板を、その直ぐ内側の卷回層を成す該合板の部分の該平板に、該開口を介して溶接することにより、該外側の卷回層と該内側の卷回層とを接合する、
ことを特徴とする排ガス浄化用金属製触媒担体の製造方法。 - 該複数の開口が同一の形状および寸法であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 該平板に開口を形成する際に、該複数の開口のうち、該ハニカム状筒体の外周側を構成させる該平板の領域の開口を、内周側を構成させる該平板の領域の開口よりも大きく形成することを特徴とする請求項1または2記載の方法。
- 金属製の平板と金属製の波板とを交互に重ね合わせてハニカム筒体として形成した排ガス浄化用金属製触媒担体の製造方法において、
1枚の波板上に複数の短い平板を間隔をおいて重ね合わせ、該波板と該平板とを接合して平波合板を形成し、
該平波合板を該平板が外側になるように筒状に巻き回しながら、外側の卷回層を成す該合板の部分の該平板間の間隔を通して露出した上記卷回層の該波板を、その直ぐ内側の卷回層を成す該合板の部分の該平板に、該間隔を介して溶接することにより、該外側の卷回層と該内側の卷回層とを接合する、
ことを特徴とする排ガス浄化用金属製触媒担体の製造方法。
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