JP2005188298A

JP2005188298A - 触媒コンバータ及びその製造方法

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Publication number: JP2005188298A
Application number: JP2003426966A
Authority: JP
Inventors: Akira Ishii; 明石井
Original assignee: Sakamoto Ind Co Ltd
Current assignee: Sakamoto Ind Co Ltd
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】製造時に溶接の手間を半減することができる触媒コンバータを提供する。
【解決手段】第１ケース１を、ストレートな収容筒部１１と、この収容筒部１１に連設され、収容筒部１１から離間するにしたがって小径になる第１テーパ部１２と、この第１テーパ部１２に連設された第１接続筒部１３とから構成する。収容筒部１１の内部には、触媒担体３を嵌合固定する。第２ケース２を、ストレートな嵌合筒部２１と、この嵌合筒部２１に連設され、嵌合筒部２１から離間するにしたがって小径になる第２テーパ部２２と、この第２テーパ部２２に連設された第２接続筒部２３とから構成する。嵌合筒部２１を収容筒部１１の外周に嵌合し、溶接固定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、排気ガスの浄化に用いられる触媒コンバータ及びその触媒コンバータを製造するための製造方法に関する。

従来の触媒コンバータの一例が下記特許文献１に記載されている。この触媒コンバータは、外筒と、この外筒内に嵌合固定された触媒担体と、外筒の両端部外周にそれぞれ嵌合固定された第１、第２接続筒とから構成されており、第１、第２接続筒に上流側及び下流側の排気管がそれぞれ接続されるようになっている。

実開平２−３９５２２号公報

上記従来の触媒コンバータにおいては、外筒が単なる円筒状をなしているため、触媒担体を外筒に対して位置決めすることが困難であるという問題があった。また、第１、第２接続筒を外筒に固定するに際しては、各接続筒を外筒にそれぞれ溶接しなければならず、溶接に多大の手間を要するという問題があった。

この発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、この発明に係る触媒コンバータは、ストレートな収容筒部、この収容筒部の一端部に連設され、収容筒部から離間するにしたがって小径になる第１テーパ部、及びこの第１テーパ部の小径側端部に連設されたストレートな第１接続筒部を有する第１ケースと、ストレートな嵌合筒部、この嵌合筒部の一端部に連設され、嵌合筒部から離間するにしたがって小径になる第２テーパ部、及びこの第２テーパ部の小径側端部に連設されたストレートな第２接続筒部を有する第２ケースと、上記第１ケースの収容筒部の内部に嵌合固定された触媒担体とを備え、上記第１ケースの収容筒部の他端部外周面に上記第２ケースの嵌合筒部が嵌合固定されていることを特徴としている。
また、この発明に係る触媒コンバータの製造方法は、この発明に係る上記触媒コンバータを製造するための製造方法であって、金属製の板体からなる第１素材を深絞り加工した後、両端部を切断することにより、上記収容筒部、上記第１テーパ部及び上記第１接続筒部を有する上記第１ケースを製造する第１ケース製造工程と、金属製の板体からなる第２素材を深絞り加工した後、両端部を切断することにより、上記嵌合筒部、上記第２テーパ部及び上記第２接続筒部を有する上記第２ケースを製造する第２ケース製造工程と、上記収容筒部にその他端開口部から上記触媒担体を挿入した後、上記嵌合筒部を上記収容筒部の他端部外周に嵌合固定する固定工程とを備えたことを特徴としている。

上記特徴構成を有するこの発明によれば、触媒担体を収容筒部に挿入するに際しては、収容筒部と第１テーパ部との交差部に触媒担体の一端面を突き当てることにより、触媒担体の収容筒部に対する位置決めを容易に行うことができる。また、第１ケースの収容筒部と第１テーパ部とが深絞り加工によって一体に成形されているので、それらを溶接する必要がなく、収容筒部と嵌合筒部だけを溶接すればよい。したがって、溶接作業に要する手間を半減することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、この発明の第１実施の形態を示す。この実施の形態の触媒コンバータＡは、第１ケース１、第２ケース２及び触媒担体３を備えている。

第１ケース１は、ステンレス鋼等の金属製の筒体からなるものであり、収容筒部１１、この収容筒部１１の一端部（図１において左端部）に連設された第１テーパ部１２、及びこの第１テーパ部１２の一端部に連設された第１接続筒部１３によって構成されている。収容筒部１１、第１テーパ部１２及び第１接続筒部１３は、いずれも断面円形をなしており、互いの軸線を一致させて形成されている。収容筒部１１は、ストレートに延びており、一定の内外径を有している。第１テーパ部１２は、収容筒部１１から離間するにしたがって漸次小径になっている。第１テーパ部１２の最大内外径（図１において右端部の内外径）は、第１テーパ部１２が収容筒部１１に連設されていることから明かなように、収容筒部１１の内外径と同一になっている。第１接続筒部１３は、ストレートに延びており、一定の内外径を有している。第１接続筒部１３の内外径は、第１テーパ部１２の最小内外径（図１において左端部の内外径）と同一に設定されている。第１接続筒部１３には、エンジン側の排気管（図示せず）が接続される。

第２ケース２は、ステンレス鋼等の金属製の筒体からなるものであり、嵌合筒部２１、この嵌合筒部２１の一端部（図１において右端部）に連設された第２テーパ部２２、及びこの第２テーパ部２２の一端部に連設された第２接続筒部２３によって構成されている。嵌合筒部２１、第２テーパ部２２及び第２接続筒部２３は、いずれも断面円形をなしており、互いの軸線を一致させて形成されている。嵌合筒部２１は、ストレートに延びており、一定の内外径を有している。嵌合筒部２１は、収容筒部１１の外周面に嵌合され、溶接等の固定手段によって固定されている。第２テーパ部２２は、嵌合筒部２１から離間するにしたがって漸次小径になっている。第２テーパ部２２の最大内外径は、第２テーパ部２２が嵌合筒部２１に連設されていることから明かなように、嵌合筒部２１の内外径と同一になっている。第２接続筒部２３は、ストレートに延びており、一定の断面形状及び一定の内外径を有している。第２接続筒部２３の内外径は、第２テーパ部２２の最小内外径（図１において右端部の内外径）と同一に設定されている。第２接続筒部２３には、一端がエンジンに接続された排気管（図示せず）の他端部、又は大気に開放された排気管（図示せず）が接続される。

触媒担体３は、周知のように、多孔質のセラミック、あるいは金属製の波板と平板とを重ねて巻回したものの各空間内に白金等の触媒を設けることによって構成されている。触媒担体３は、収容筒部１１の内周に圧入されている。この場合、触媒担体３は、収容筒部１１の内周に直接圧入されることもあるが、通常は金属メッシュ（図示せず）を介して圧入される。触媒担体３は、一端面の外周部が収容筒部１１と第１テーパ部１２との交差部に直接に、又は金属メッシュ等を介して押圧接触するとともに、他端面の外周部が第２テーパ部２２に直接に又は金属メッシュ等を介して押圧接触することにより、収容筒部１１の軸線方向における位置決めがなされている。

次に、上記構成の触媒コンバータＡの製造方法を説明する。
触媒コンバータＡを製造するに際しては、第１ケース１、第２ケース２及び触媒担体３をそれぞれ製造する。この場合、触媒担体３の製造方法は従来のものと同様であるので、その説明は省略する。

第１ケース１を製造するに際しては、まず図２に示すような金属製の円板からなる第１素材４を準備する。第１素材４の外径及び厚さは、製造すべき第１ケース１の内外径及び長さに対応して適宜実験等に基づいて定める。

次に、上記第１素材４を、ダイ及びパンチ（いずれも図示せず）を用いて深絞り加工する。この場合、１回の絞り加工で第１素材４から第１ケース１を成形してもよいが、深絞り加工に伴う亀裂等の発生を無くすために、絞り加工は複数回に分けて行うのが望ましい。この実施の形態では、２回に分けて絞り加工が行われている。

図３に示すように、第１回目の絞り加工工程では、素材４がダイ及びパンチによって深絞り加工されることにより、大径ストレート筒部４１とテーパ筒部４２とが成形される。なお、符号４３は、素材４のうちの絞り加工に関与しない外周側の未加工部であり、符号４４は、素材４のうちの絞り加工に関与しない内周側の未加工部である。大径ストレート筒部４１は、収容筒部１１と同一の内外径を有するものとして成形してもよく、収容筒部１１の外径より大きい外径Ｄ１を有するものとして成形してもよい。前者の場合には、第２回目の絞り加工工程で大径ストレート筒部４１が絞り加工されることがなく、大径ストレート筒部４１は、未加工部４３側の端部が切断されることを除いてそのまま収容筒部１１になる。後者の場合には、次に述べる第２絞り加工工程で大径ストレート部４１も絞り加工される。テーパ筒部４２は、そのテーパ角θが第１テーパ部１２のテーパ角より大きく、かつ最小外径ｄが第１テーパ部１２の最小外径より大径になるように成形される。ただし、テーパ角θは、第１テーパ部１２のテーパ角と同一に成形してもよい。

図４に示すように、第２回目の絞り加工工程では、大径ストレート筒部４１の外径Ｄが収容筒部１１の外径と同一の外径になるとともに、全長Ｌ１が、切断される未加工部４３側の端部の分だけ収容筒部１１の全長より長くなるように、絞り加工される。勿論、第１回目の絞り加工で大径ストレート筒部４１の外径Ｄが収容筒部１１の外径と同一に加工されている場合には、大径ストレート筒部４１が第２回目の絞り加工工程で加工されることはない。テーパ筒部４２は、第１テーパ部１２と同一寸法になるまでさらに絞り加工される。未加工部４４のうちの外周側部分が絞り加工されることにより、第１接続筒部１３と同一外径を有する小径ストレート筒部４５が成形される。小径ストレート筒部４５の全長Ｌ２は、未加工部４４の残りの部分側の端部が切り落とされる分だけ第１接続筒部１３の全長より長くなっている。

絞り加工後、未加工部４３，４４を除くために、大径ストレート筒部４１の未加工部４３側の端部、及び小径ストレート筒部４５の未加工部４４側の端部がそれぞれ切り落とされる。これにより、第１ケース１が製造される。

第２ケース２は、第１素材４より小径である第２素材（図示せず）から製造される。この場合、第２ケースは、第１素材４から第１ケース１が製造される場合と同様にして、第２素材から製造される。ただし、嵌合筒部２１の長さが収容筒部１１の長さに比して大幅に短く、その結果第２ケース２の全長が第１ケース１の全長より短くなっているので、第２ケース２は、第２素材から１回の絞り加工工程で成形されることが多い。勿論、第２素材の絞り加工工程後には、第１ケース１を製造する場合と同様に、切断工程が行われる。

第１、第２ケース１，２及び触媒担体３をそれぞれ製造したら、図６に示すように、第１ケース１の収容筒部１１の他端開口部（図６において右端開口部）から触媒担体３を圧入する。次に、第２ケース２の嵌合筒部２１を収容筒部１１の他端部外周に嵌合させる。その後、嵌合筒部２１を収容筒部１１に溶接する。これにより、触媒コンバータＡが製造される。

上記のようにして製造する場合には、触媒担体３の一端面（図１において左端面）の外周部が第１ケース１の収容筒部１１と第１テーパ部１２との交差部に突き当たるまで触媒担体３を収容筒部１１に挿入することにより、触媒担体３を収容筒部１１の軸線方向に対して容易に位置決めすることができる。また、第１テーパ部１２が収容筒部１１に一体に成形されているので、収容筒部１１と第２テーパ部２２とを溶接するだけで済み、溶接に要する手間を従来の触媒コンバータを製造する場合に比して半減することができる。

次に、この発明の他の実施の形態を示す。以下の実施の形態に関しては、上記実施の形態と異なる構成についてのみ説明することとし、同様な部分には同一符号を付してその説明を省略する。

図７及び図８は、この発明の第２実施の形態を示す。この実施の形態の触媒コンバータＢにおいては、収容筒部１１の長さが上記触媒コンバータＡの収容筒部１１の長さの２倍又はそれ以上の長さになっている。収容筒部１１の内部の中間部には、貫通孔５１を有する隔壁５が嵌合固定されている。この隔壁５によって収容筒部１１の内部空間が上流側の第１室１１ａと下流側の第２室１１ｂとに区分されている。第１室１１ａ内には、触媒担体３が収容されている。触媒担体３は、その一端面の外周部を収容筒部１１と第１テーパ部１２との交差部に突き当てることによって位置決めされている。

第２ケース２の第２接続筒部２３の内周には、ストレート管６の中間部が嵌合固定されている。ストレート管６の一端部は、第２室１１ｂ内まで延びている。その結果、ストレート管６の外周面と収容筒部１１の内周面及び第２テーパ筒部２２の内周面との間には、環状の空間が形成されている。この環状の空間内には、グラスウール等からなる吸音材（図示せず）が充填されている。ストレート管６の他端部は、第２接続筒部２３から外部に突出しており、その突出した端部に排気管が接続される。

図９は、この発明の第３実施の形態を示す断面図である。この実施の形態の触媒コンバータＣにおいては、収容筒部１１が断面長円状に形成されており、それに対応して触媒担体３が断面長円状に形成されている。

図１０は、この発明の第４実施の形態を示す。この実施の形態の触媒コンバータＤにおいては、第１ケース１の収容筒部１１、第１テーパ部１２及び第１接続筒部１３並びに第２ケース２の嵌合筒部２１及び第２テーパ部２２がそれぞれの軸線を一つの共通軸線Ｌ１と一致させているが、第２ケース２の第２接続筒部２３の軸線Ｌ２が、共通軸線Ｌ１に対して角度θだけ傾斜させられている。第１ケース２の第１接続筒部１３の軸線も共通軸線Ｌ１に対して傾斜させてもよい。

図１１は、この発明の第５実施の形態を示す。この実施の形態の触媒コンバータＥにおいては、第２ケース２の第２接続筒部２３の軸線Ｌ２が共通軸線Ｌ２に対し、平行であるが、距離Ｄだけ偏心させられている。第１ケース１の第１接続筒部１３の軸線も共通軸線Ｌ１に対して偏心させてもよい。

図１２は、この発明の第６実施の形態を示す。この実施の形態の触媒コンバータＦにおいては、第２ケース２の第２接続筒部２３が、断面長方形状に形成されている。第２接続筒部２３は、それに接続されるべき排気管の断面形状に対応して他の断面形状にしてもよい。第１ケース１の第１接続筒部１３も断面非円形にしてもよい。

この発明の第１実施の形態を示す縦断面図である。同実施の形態において用いられている第１ケースを製造するための素材を示す図であって、図２（Ａ）はその平面図、図２（Ｂ）はその側面図である。同第１ケースを製造するための第１回目の絞り加工工程を説明するための斜視図である。同第１ケースを製造するための第２回目の絞り加工工程を説明するための斜視図である。同第１ケースを示す斜視図である。第１実施の形態の触媒コンバータを製造する方法を説明するための斜視図である。この発明の第２実施の形態を示す斜視図である。同実施の形態の縦断面図である。この発明の第３実施の形態を示す横断面図である。この発明の第４実施の形態を示す斜視図である。この発明の第５実施の形態を示す斜視図である。この発明の第６実施の形態を示す斜視図である。

符号の説明

Ａ触媒コンバータ
Ｂ触媒コンバータ
Ｃ触媒コンバータ
Ｄ触媒コンバータ
Ｅ触媒コンバータ
Ｆ触媒コンバータ
１第１ケース
２第２ケース
３触媒担体
１１収容筒部
１２第１テーパ部
１３第１接続筒部
２１嵌合筒部
２２第２テーパ部
２３第２接続筒部

Claims

ストレートな収容筒部、この収容筒部の一端部に連設され、収容筒部から離間するにしたがって小径になる第１テーパ部、及びこの第１テーパ部の小径側端部に連設されたストレートな第１接続筒部を有する第１ケースと、ストレートな嵌合筒部、この嵌合筒部の一端部に連設され、嵌合筒部から離間するにしたがって小径になる第２テーパ部、及びこの第２テーパ部の小径側端部に連設されたストレートな第２接続筒部を有する第２ケースと、上記第１ケースの収容筒部の内部に嵌合固定された触媒担体とを備え、上記第１ケースの収容筒部の他端部外周面に上記第２ケースの嵌合筒部が嵌合固定されていることを特徴とする触媒コンバータ。
請求項１に記載の触媒コンバータを製造するための製造方法であって、金属製の板体からなる第１素材を深絞り加工した後、両端部を切断することにより、上記収容筒部、上記第１テーパ部及び上記第１接続筒部を有する上記第１ケースを製造する第１ケース製造工程と、金属製の板体からなる第２素材を深絞り加工した後、両端部を切断することにより、上記嵌合筒部、上記第２テーパ部及び上記第２接続筒部を有する上記第２ケースを製造する第２ケース製造工程と、上記収容筒部にその他端開口部から上記触媒担体を挿入した後、上記嵌合筒部を上記収容筒部の他端部外周に嵌合固定する固定工程とを備えたことを特徴とする触媒コンバータの製造方法。