JP2007175648A - メタル担体内蔵浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】メタル担体の巻き上げ終端部の段差の影響を無くして、浄化装置としての性能の向上を図る。
【解決手段】帯状の波箔１ａと平箔１ｂを交互に重ね、これらをロール状に巻き上げた状態で波箔と平箔を接合してなり、接合後に表面に触媒が付着されるハニカム構造のメタル担体１と、このメタル担体が内部に挿入され、挿入後にメタル担体を収容した部分の軸方向両側が、テーパ状のディフューザとして縮径加工されることで、メタル担体を保持する金属製の筒状のコンテナと、メタル担体の外周に巻いた状態でメタル担体と共にコンテナの内部に挿入されることにより、コンテナの内周とメタル担体の外周との間に介在された緩衝部材２３とを備え、前記緩衝部材が、メタル担体を構成する波箔と平箔の巻き上げ終端部の径方向の段差Ｈを吸収する異形断面形状に形成されている。
【選択図】図３
【解決手段】帯状の波箔１ａと平箔１ｂを交互に重ね、これらをロール状に巻き上げた状態で波箔と平箔を接合してなり、接合後に表面に触媒が付着されるハニカム構造のメタル担体１と、このメタル担体が内部に挿入され、挿入後にメタル担体を収容した部分の軸方向両側が、テーパ状のディフューザとして縮径加工されることで、メタル担体を保持する金属製の筒状のコンテナと、メタル担体の外周に巻いた状態でメタル担体と共にコンテナの内部に挿入されることにより、コンテナの内周とメタル担体の外周との間に介在された緩衝部材２３とを備え、前記緩衝部材が、メタル担体を構成する波箔と平箔の巻き上げ終端部の径方向の段差Ｈを吸収する異形断面形状に形成されている。
【選択図】図３
Description
本発明は、金属製の筒状のコンテナ内に緩衝部材を介してメタル担体を保持した構造のメタル担体内蔵浄化装置に係り、例えば、内燃機関等の排気系に装着する触媒コンバータに適用されるメタル担体内蔵浄化装置に関するものである。
従来、メタル担体を内蔵した浄化装置としては、例えば図５の断面図に示すように、ステンレス箔材の波箔１ａと平箔１ｂで構成されたハニカム構造を持つメタル担体１をコンテナ２に圧入した後、波箔１ａと平箔１ｂとを拡散接合すると共に、コンテナ２とメタル担体１とをロウ付けし、その状態でメタル担体１に触媒付けを行い、その後、コンテナ２の両端に排気ガスを触媒部に対し導入・導出するための入口と出口のディフューザ４を溶接することで構成したものが知られている（特許文献１参照）。
ハニカム構造のメタル担体１は、図６の正面図、および図７の要部拡大図に示すように、帯状の波箔１ａと平箔１ｂを交互に重ね、これらを芯金５の周りにロール状に巻き上げた状態で、波箔１ａの頂部と平箔１ｂを接合したものであり、波箔１ａと平箔１ｂで囲まれたセル６に排気ガスが流れるようになっている。このようにロール状に巻いた状態で、メタル担体１は、図８に示すように円筒状のコンテナ２に圧入されることになる。
ところで、波箔１ａと平箔１ｂをロール状に巻き回して構成したメタル担体１には、図６に示すように、巻き上げ終端部に波の高さに相当する段差Ｈが生じることになり、メタル担体１を円筒形状のコンテナ２に圧入した段階で、その巻き上げ終端部の段差Ｈにより局部的な変形が起きる。そして、その変形が中心部に向かって伝播することにより、メタル担体１のセル６の形状が設計形状とは違ったものとなり、性能低下につながるという問題点があった。
この問題は、使用する波箔１ａの形状が、浄化性能を高めるために、図９（ｂ）に示す波の高さｆｈの低いＢタイプのものから、図９（ａ）に示す波の高さｆｈの高いＡタイプのものへと変化してきたことによって、より顕著なものとなってきた。ここで、Ｂタイプの波箔は、波の高さｆｈと波のピッチｆｐの比ｆｈ／ｆｐが１未満（ｆｈ／ｆｐ＜１）であり、Ａタイプの波箔は、波の高さｆｈと波のピッチｆｐの比ｆｈ／ｆｐが１以上（ｆｈ／ｆｐ≧１）である。
また、図１０に示すように、円筒状のコンテナ１２の内部に、外周に緩衝部材１３を装着した状態でハニカム構造のセラミック担体１１を挿入し、その状態でスピニングローラＳＰにより、コンテナ１２を、両端部にディフューザ４を有する形状に縮径させてセラミック担体１１を保持するようにしたセラミック担体内蔵浄化装置が知られている。この場合、扱うセラミック担体１１の形状が略円形であり、前記したメタル担体１のように巻き上げ終端部の段差のないものであることから、緩衝部材１３としては、厚さ一定のものが用いられている（特許文献２参照）。
特許２７７９５１６号公報
特開２００４−３６３９８号公報
上述したように、従来のメタル担体内蔵浄化装置では、メタル担体１の巻き上げ終端部の段差Ｈによる影響が無視できなくなくなっており、その改善が望まれている。そこで、セラミック担体内蔵浄化装置における緩衝部材を使用することが考えられるが、セラミック担体用の一定厚さの緩衝部材をメタル担体の外周に装着しても、図６に示す巻き上げ終端部の段差Ｈは十分に吸収し切れず、担体保持力が安定しないことから、担体の抜け落ちなどの問題が懸念される。
本発明の目的は、メタル担体の巻き上げ終端部の段差の影響を無くして、浄化装置としての性能の向上を図ることのできるメタル担体内蔵浄化装置を提供することにある。
本発明のメタル担体内蔵浄化装置は、帯状の波箔と平箔を交互に重ね、これらをロール状に巻き上げた状態で前記波箔と平箔を接合してなり、接合後に表面に触媒が付着されるハニカム構造のメタル担体と、このメタル担体が内部に挿入され、挿入後にメタル担体を収容した部分の軸方向両側が、テーパ状のディフューザとして縮径加工されることで、メタル担体を保持する金属製の筒状のコンテナと、前記メタル担体の外周に巻いた状態でメタル担体と共に前記コンテナの内部に挿入されることにより、コンテナの内周とメタル担体の外周との間に介在された緩衝部材とを備え、前記緩衝部材は前記メタル担体の外周に巻き付けた状態において、メタル担体を構成する波箔と平箔の巻き上げ終端部の径方向の段差を吸収する異形断面形状に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、波箔と平箔を巻き上げて構成したメタル担体の外周と筒状のコンテナの内周との間に緩衝部材を介在させ、その緩衝部材を、メタル担体を構成する波箔と平箔の巻き上げ終端部の径方向の段差を吸収できる異形断面形状に形成しているので、波の高さの高い波箔を使用してメタル担体を巻き上げた場合も、従来のように、巻き上げ終端部の段差によって生じていたメタル担体の局部的な変形を防止することができ、浄化装置としての性能低下を防ぐことができる。
また、コンテナの内部にメタル担体を挿入した状態で、コンテナの両端側を縮径加工するだけで、テーパ状のディフューザを作ることができるので、スピニング加工で容易に製作することができ、材料費削減や溶接の廃止によるコスト削減が可能である。
また、筒状のコンテナとして肉厚の薄い材料を用いたり、緩衝部材として断熱性能の高い材料を用いたりすることにより、コンテナに隣接する部分でのメタル担体の熱応力発生を緩和することができるので、フィルムアウト（メタル担体の破損）を防止することができる。
以下、本発明に係わるメタル担体内蔵浄化装置の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、実施例１に係わるメタル担体内蔵浄化装置の断面図である。
このメタル担体内蔵浄化装置（以下、適宜に浄化装置）１００は、表面に触媒が付着させられたハニカム構造のメタル担体１と、このメタル担体１を収容する金属製で円筒状のコンテナ２２と、メタル担体１の外周とコンテナ２２の内周に介在された緩衝部材２３と、からなる。
メタル担体１は、図３に示すように、帯状の波箔１ａと平箔１ｂを交互に重ね、これらをロール状に巻き上げて終端部をスポット溶接などで固定した後、拡散工程やロウ付け工程を経て波箔１ａと平箔１ｂを接合し、その後、触媒を表面に付着させたものである。このメタル担体１の巻き上げ終端部には、波箔１ａの波の高さと平箔１ｂの板厚を加えた寸法の段差Ｈが生じている（図６参照）。なお、ここで言う平箔１ｂの概念には、波箔１ａよりも波の高さの小さい小波箔も含む。
浄化装置１００を作製する際には、このメタル担体１の外周に、緩衝部材２３を一層巻き回し、必要に応じて可燃テープ等によって緩衝部材２３を固定した状態で、図４に示すような縮径加工前の円筒状のコンテナ２２に圧入する。
ここで用いる緩衝部材２３の断面は、図２及び図３に示すように、本来必要な緩衝部材２３の厚さＴ１に対して、巻き上げ終端部の段差Ｈを吸収するために、段差Ｈに相対する部位（一端部）の厚さを、Ｔ１寸法に段差Ｈ寸法を加えた値Ｔ２としてあり、全体が非対称の異形断面形状となっている。
段差吸収のために異形断面形状とした緩衝部材２３の例としては、例えば、図２（ａ）、（ｂ）の２種類がある。（ａ）に示すタイプＡの緩衝部材２３Ａでは、メタル担体１の全周に相当する長さ（緩衝部材２３Ａの全長）を使って、一端側の厚さＴ２から他端側の厚さＴ１へ厚さを徐々に変化させている。また、タイプＢの緩衝部材２３Ｂでは、メタル担体１の半周に相当する長さ（緩衝部材２３Ａの半分の長さ）を使って、一端側の厚さＴ２から他端側の厚さＴ１へ厚さを徐々に変化させており、残りの半周分に相当する長さは、同じ厚みＴ１に設定してある。
このような緩衝部材２３（２３Ａ、２３Ｂ）をメタル担体１の外周に所定の位置決めをしながら巻き付けることにより、図３に示すように、緩衝部材２３の外周面を段差のない円筒面とすることができる。
この緩衝部材２３は、保持すべき相手側の担体がセラミック担体ではなくて、セラミック担体に比して強度が高く且つ寸法バラツキの少ないメタル担体１であるため、メタル担体１を容易に保持することができる。
緩衝部材２３の材料としては、例えば、セラミック担体用に開発された非膨張性アルミナマットや熱膨張性のバーミュクライトなどのマットを使用することができる。
緩衝部材２３によるメタル担体１に対する保持力は、メタル担体１の全周に亘り軸方向に均等に作用させることが好ましいが、巻き上げ終端部の段差Ｈは波箔１ａの波の高さ１ｍｍ〜２ｍｍ程度と小さいことから、段差Ｈによって生じるであろう保持力のバラツキは非常に小さく、従って、緩衝部材２３の圧縮量を増加することで十分にそのバラツキを吸収しながら、均等な保持力を発生させることができる。
また、均等な保持力を持たせるには、緩衝部材２３の終端部段差補正部の繊維密度を一般部分よりも高めることによっても、容易に実現できる。
このように緩衝部材２３を巻き回したメタル担体１は、次に、緩衝部材２３を装着した状態のまま、円筒状のコンテナ２２の内部に圧入する。そして、その状態で、メタル担体１を収容した部分の軸方向両側を、スピニングローラＳＰでテーパ状のディフューザ２４として縮径加工することにより、図１の完成品を得る。
なお、メタル担体１を作るに当たり、波箔１ａと平箔１ｂを接合する工程段階では、メタル担体１の外周を抱えるコンテナ２２が存在しない状態であるが、拡散接合により波箔１ａと平箔１ｂを接合する場合には、カーボン製治具を用いることで、メタル担体１を安定的に支持することが可能である。また、ロウ付け法により接合する場合には、治具を用いないでもよい。
以上説明したように、本実施例の浄化装置１００においては、波箔１ａと平箔１ｂを巻き上げて構成したメタル担体１の外周と筒状のコンテナ２２の内周との間に緩衝部材２３を介在させ、その緩衝部材２３を、メタル担体１を構成する波箔１ａと平箔１ｂの巻き上げ終端部の径方向の段差Ｈを吸収できる異形断面形状に形成しているので、波の高さの高い波箔１ａを使用してメタル担体１を巻き上げた場合も、従来のように、巻き上げ終端部の段差Ｈによって生じていたメタル担体１の局部的な変形を防止することができ、浄化装置としての性能低下を防ぐことができる。
また、コンテナ２２の内部にメタル担体１を挿入した状態で、コンテナ２２の両端側を縮径加工するだけで、テーパ状のディフューザ２４を作ることができるので、スピニング加工で容易に製作することができ、材料費削減や溶接の廃止によるコスト削減が可能である。
また、筒状のコンテナ２２として肉厚の薄い材料を用いたり、緩衝部材２３として断熱性能の高い材料を用いたりすることにより、コンテナ２２に隣接する部分でのメタル担体の熱応力発生を緩和することができるので、フィルムアウト（メタル担体の破損）を有効に防止することができる。
１ メタル担体
１ａ 波箔
１ｂ 平箔
２２ コンテナ
２３，２３Ａ，２３Ｂ 緩衝部材
２４ ディフューザ
１ａ 波箔
１ｂ 平箔
２２ コンテナ
２３，２３Ａ，２３Ｂ 緩衝部材
２４ ディフューザ
Claims (1)
- 帯状の波箔（１ａ）と平箔（１ｂ）を交互に重ね、これらをロール状に巻き上げた状態で前記波箔（１ａ）と平箔（１ｂ）を接合してなり、接合後に表面に触媒が付着されるハニカム構造のメタル担体（１）と、
このメタル担体（１）が内部に挿入され、挿入後にメタル担体（１）を収容した部分の軸方向両側が、テーパ状のディフューザ（２４）として縮径加工されることで、メタル担体（１）を保持する金属製の筒状のコンテナ（２２）と、
前記メタル担体（１）の外周に巻いた状態でメタル担体（１）と共に前記コンテナ（２２）の内部に挿入されることにより、コンテナ（２２）の内周とメタル担体（１）の外周との間に介在された緩衝部材（２３）とを備え、
前記緩衝部材（２３）は、前記メタル担体（１）の外周に巻き付けた状態において、メタル担体（１）を構成する波箔（１ａ）と平箔（１ｂ）の巻き上げ終端部の径方向の段差（Ｈ）を吸収する異形断面形状に形成されていることを特徴とするメタル担体内蔵浄化装置。
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