JP2009183843A - 金属触媒担体の製造方法及び製造用治具 - Google Patents

金属触媒担体の製造方法及び製造用治具 Download PDF

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Abstract

【課題】 ハニカム体を外筒へ良好に圧入した状態で収容できる金属触媒担体の製造方法及び製造用治具の提供。
【解決手段】 波状の金属箔４と小波状または平板状の金属箔５とを重ねた状態で多重に巻回してロール状のハニカム体２の外周部をセレーション形状に加工するための治具１３であって、治具１３は、先細りした傾斜面を有して貫通形成された貫通穴１４と、この貫通穴１４の縮径側端部１１ａに形成されたセレーション溝１２を備え、券回後のハニカム体２を治具１３の貫通穴１４の拡径側端部１１ｂから挿入して縮径側端部１１ａを貫通させて、該ハニカム体２の外周部をセレーション形状に加工することとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属触媒担体の製造方法及び製造用治具に関する。
従来、波状の金属箔と小波状または平板状の金属箔を重ねた状態で多重に巻回して成るロール状のハニカム体と、このハニカム体を収容する筒状の外筒を備える金属触媒担体の技術が公知になっている（特許文献１、２参照）。
また、通常、ハニカム体は治具を用いて外筒に圧入した状態で収容することにより、両金属箔の接合部同士を確実に当接させた状態で接合している（特許文献３、４参照）。
特開２００４−１５４６９９号公報 特開２００５−３１３０８３号公報 特開平０６−４７２８４号公報 特開２００５−３１５２５２号公報
しかしながら、従来の発明にあっては、ハニカム体を外筒に圧入する際に、ハニカム体の外周上の一部が内側に大きく撓んで座屈する虞があった。
なお、ハニカム体の座屈部位には外筒との間に大きな隙間が生じ、この隙間を介して排気が通過するため、排気の浄化性能が低下してしまう。
また、座屈部位の狭くなったセルは圧迫を受けて異常な形状となり、ハニカム体の耐久性の低下に繋がってしまう。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ハニカム体を外筒へ良好に圧入した状態で収容できる金属触媒担体の製造方法及び製造用治具を提供することである。
請求項１記載の発明では、波状の金属箔と小波状または平板状の金属箔とを重ねた状態で多重に巻回してロール状のハニカム体の外周部をセレーション形状に加工するための治具であって、上記治具は、先細りした傾斜面を有して貫通形成された貫通穴と、この貫通穴の縮径側端部に形成されたセレーション溝を備え、上記券回後のハニカム体を治具の貫通穴の拡径側端部から挿入して縮径側端部を貫通させて、該ハニカム体の外周部をセレーション形状に加工する工程を備えることを特徴とする。
また、請求項２記載の発明では、波状の金属箔と小波状または平板状の金属箔とを重ねた状態で多重に巻回してロール状のハニカム体の外周部をセレーション形状に加工するための治具であって、上記治具は、先細りした傾斜面を有して貫通形成された貫通穴と、この貫通穴の縮径側端部に形成されたセレーション溝を備え、上記券回後のハニカム体を治具の貫通穴の拡径側端部から挿入して縮径側端部を貫通させて、該ハニカム体の外周部をセレーション形状に加工することを特徴とする。
請求項１記載の発明では、巻回後のハニカム体を外筒に圧入する前に、ハニカム体の外周部をセレーション形状に加工する工程を備える。
従って、ハニカム体の外周部がセレーション形状による柔軟性を備えるため、ハニカム体の外筒への圧入時において一部への応力集中を回避でき、ハニカム体の座屈を防止できる。
請求項２記載の発明では、治具が、先細りした傾斜面を有して貫通形成された貫通穴と、この貫通穴の縮径側端部に形成されたセレーション溝とを備える。
そして、券回後のハニカム体を治具の貫通穴に貫通させことにより、ハニカム体の外周部をセレーション形状に加工することができる。
従って、簡便な治具でもってハニカム体の外周部をセレーション形状に加工することができる。
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
以下、実施例１を説明する。
図１は実施例１の金属触媒担体の側面図、図２は同側断面図、図３は実施例１のハニカム体の巻回を説明する図、図４は実施例１の券回直後のハニカム体の斜視図、図５は実施例１のハニカム体のセレーション加工を説明する図、図６は図５のＳ５−Ｓ５線における断面図、図７は実施例１のハニカム体の外筒への圧入を説明する図である。
先ず、全体構成を説明する。
図１、２に示すように、実施例１の金属触媒担体１は、円柱状のハニカム体２と、このハニカム体２を収容した円筒状の外筒３等から構成されている。
次に、金属触媒担体１の製造方法を説明する。
<巻回工程>
金属触媒担体１を製造する際には、先ず、ハニカム体２を形成する。
具体的には、図３、４に示すように、ハニカム体２は、それぞれ長尺で波状の金属箔４と、平板状の金属箔５の始端部を公知の巻き上げ機の巻軸６に止着した後、これら両金属箔4,5を重ねた状態で多重に巻回することによりロール状に形成する。
なお、ハニカム体２の最外周は平板状の金属箔５を配置する。
また、図示を省略するが、両金属箔4,5の終端部はハニカム体２の外周部にスポット溶接等により固定する。
<セレーション加工工程>
次に、ハニカム体２の外周部を後述する治具１０を用いてセレーション形状に加工する。
具体的には、図５、６に示すように、実施例１の治具１０には、下方へ先細りした傾斜面を有して貫通形成された貫通穴１１と、この貫通穴１１の縮径側端部１１ａに形成されたセレーション溝１２とが備えられている。
また、図６に示すように、巻回後のハニカム体２の外径Ｄ１と、セレーション溝１２の最小内径Ｄ２との関係はＤ１>Ｄ２となっている。
なお、セレーション溝１２の波の高さ、形成数、波のピッチは適宜設定できるが、例えば、波の高さを０．１〜１０ｍｍ、波のピッチを４〜１０ｍｍの範囲の小さな値に設定する。
そして、図５に示すように、図示を省略する駆動装置を用いてハニカム体２を治具１０の貫通穴１１の拡径側端部１１ｂから挿入した後、縮径側端部１１ａを貫通させることより、ハニカム体２の外周部をセレーション溝１２と合致するセレーション形状に加工する。
この際、ハニカム体２は、貫通穴１１の傾斜面に沿って徐々に縮径された後、さらに、セレーション溝１２によって徐々に縮径されると同時に、セレーション形状に加工されて塑性変形する。
なお、駆動装置の構成は適宜設定でき、例えば、駆動装置を、貫通穴１１の上方に配置され、且つ、ハニカム体２の上端面にエアの吸引により吸着する押圧部と、この押圧部の上部に結合され、且つ、エア式または油圧式等により上下に伸縮可能なピストンロッドで構成して、該押圧部でハニカム体２を保持しつつピストンロッドを下方へ伸長させるにより貫通穴１１に挿入する構成とする。
<圧入工程>
次に、ハニカム体２を後述する公知の治具１３を用いて外筒３に圧入する。
具体的には、図７に示すように、実施例１の治具１３には、下方へ先細りした傾斜面を有して貫通形成された貫通穴１４が備えられている。
また、治具１３の貫通穴１４の縮径側端部１４ａに臨んだ状態で外筒３が基台１５に載置されている。
さらに、ハニカム体２の外径Ｄ３と、貫通穴１４の縮径側端部１４ａの内径Ｄ４と、外筒３の内径Ｄ５の関係はＤ３>Ｄ５>Ｄ４となっている。
そして、ハニカム体２の外周一部にろう箔材７を全周に亘って設けた状態とし、図示を省略する駆動装置を用いてハニカム体２を治具１３の貫通穴１４の拡径側端部１４ｂから挿入して縮径側端部１４ａを貫通させた後、外筒３に圧入する。
なお、駆動装置の構成はセレーション加工工程で用いたものと同様の駆動装置を用いる。
ここで、従来の発明にあっては、ハニカム体を外筒に圧入する際に、ハニカム体の外周上の一部が内側に大きく撓んで座屈する虞があった。
これに対し、実施例１では、ハニカム体２の外周部がセレーション形状による柔軟性を備えるため、外筒３への圧入時におけるハニカム体２の一部への応力集中を回避でき、ハニカム体２の座屈を防止できる。
さらに、詳述すると、従来の発明では、ハニカム体２の外筒３への圧入時においてハニカム体２の一部に応力が集中すると、この部分は中心へ向かって内側に変形して大きな１つの貫通穴となってしまう。
なお、ハニカム体２の一部に応力が集中する原因は、波状の金属箔４の波の形状、寸法のばらつき、巻回時の捻れ、外筒３への圧入による変形等の様々な原因が考えられる。
これに対し、実施例１では、前述した一部に応力が集中した際に、ハニカム体２の外周部のセレーション形状の各波が接線方向に近い角度に向かって変形するため、大きな１つの貫通穴が形成されず、これにより、ハニカム体２の座屈を防止できる。
また、ハニカム体２の外径Ｄ３と、貫通穴１４の縮径側端部１４ａの内径Ｄ４と、外筒３の内径Ｄ５の関係はＤ３>Ｄ５>Ｄ４となっているため、ハニカム体２の外径Ｄ３を外筒３の内径Ｄ５よりも僅かに小さくした状態で外筒３に圧入することとなり、これにより、ハニカム体２の圧入抵抗を低減して、ハニカム体２の座屈を防止できる。
なお、Ｄ３>Ｄ５＝Ｄ４とすることもできる。
さらに、セレーション加工後にろう箔材７を設けたため、セレーション加工時にセレーション溝１２がろう箔材７に掛かって剥がれる虞はない。
最後に、外筒３に圧入されたハニカム体２は、熱処理されることにより、金属箔４の波の頂部と金属箔５の接している部分が拡散接合されると共に、ハニカム体２の外周一部と外筒３がろう箔材７の溶融によりろう付け固定される。
また、ハニカム体２の両金属箔4,5の隙間で形成されるセルの表面には排気浄化用触媒が担持される。
次に、作用を説明する。
このように構成された金属触媒担体１は、外筒３の排気上流側端部が自動車の内燃機関排気系に連通接続された状態で介装され、図２に示すように、図示を省略するエンジン側の排気上流側から排気（破線矢印で図示）が外筒３内のハニカム体２のセルを通過することにより、触媒の作用により排気中の有害成分（ＨＣ、ＣＯ、Ｎｏｘ等）を無害成分（ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等）に浄化して排気下流側へ排出する。
なお、実施例１ではろう箔材７を排気が通過するときの下流側に設けているが、この限りではない。
次に、効果を説明する。
以上、説明したように、実施例１の発明では、波状の金属箔４と小波状または平板状の金属箔５とを重ねた状態で多重に巻回してロール状のハニカム体２を形成した後、筒状の外筒３に圧入して収容するようにした金属触媒担体１の製造方法であって、巻回後のハニカム体２を外筒３に圧入する前に、ハニカム体２の外周部をセレーション形状に加工する工程を備えるため、ハニカム体２を外筒３へ良好に圧入した状態で収容できる。
また、波状の金属箔４と小波状または平板状の金属箔５とを重ねた状態で多重に巻回してロール状のハニカム体２の外周部をセレーション形状に加工するための治具１３であって、治具１３は、先細りした傾斜面を有して貫通形成された貫通穴１４と、この貫通穴１４の縮径側端部１１ａに形成されたセレーション溝１２を備え、券回後のハニカム体２を治具１３の貫通穴１４の拡径側端部１１ｂから挿入して縮径側端部１１ａを貫通させて、該ハニカム体２の外周部をセレーション形状に加工するため、簡便な治具１３でもってハニカム体２の外周部をセレーション形状に加工できる。
以下、実施例２を説明する。
実施例２において、実施例１と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。
図８は実施例２の金属触媒担体１の製造を説明する図である。
図８に示すように、実施例２では、実施例１で説明した治具１０と治具１３を兼用した治具２０が採用されると共に、この治具２０の貫通穴１１のセレーション溝１２の開口周縁部には所定の曲率を有する曲部２１が形成されている。
そして、券回後のハニカム体２の外周一部に予めろう箔材７を全周に亘って設けると共に、貫通穴１１の縮径側端部１１ａに臨んだ状態で外筒３を配置した後、実施例１と同様の駆動装置を用いてハニカム体２を治具１３の貫通穴１１の拡径側端部１１ｂから挿入して縮径側端部１１ａを貫通させることにより、外筒３に圧入する。
これにより、ハニカム体２の外周部（ろう箔材７共）をセレーション形状にすると同時に、外筒３に圧入できるようになっている。
従って、実施例１で説明したセレーション加工工程と圧入工程を同時に行うことができる。
また、セレーション溝１２の開口周縁部には所定の曲率を有する曲部２１が形成されているため、ハニカム体２のろう箔材がセレーション溝１２に掛かって剥がれるのを防止できる。
以上、実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、ろう箔材７を省略してハニカム体２と外筒３とを拡散接合により固定しても良い。
また、ハニカム体２の外周を円形状に形成したが、楕円やレーストラック型等の他の形状にしても良い。
また、金属箔を金属４よりも波の高さが低く、波ピッチが大きい小波状の金属箔４で代用しても良い。
実施例１の金属触媒担体の側面図である。 実施例１の金属触媒担体の側断面図である。 実施例１のハニカム体の巻回を説明する図である。 実施例１の券回直後のハニカム体の斜視図である。 実施例１のハニカム体のセレーション加工を説明する図である。 図５のＳ５−Ｓ５線における断面図である。 実施例１のハニカム体の外筒への圧入を説明する図である。 実施例２の金属触媒担体の製造を説明する図である。
符号の説明
１ 金属触媒担体
ハニカム体
３ 外筒
４ 波状の金属箔
５ 平板状の金属箔
６ 巻軸
７ ろう箔材
１０ 治具
１１ 貫通穴
１１ａ 縮径側端部
１１ｂ 拡径側端部
１２ セレーション溝
１３ 治具
１４ 貫通穴
１４ａ 縮径側端部
１４ｂ 拡径側端部
１５ 基台
２０ 治具
２１ 曲部

Claims (4)

  1. 波状の金属箔と小波状または平板状の金属箔とを重ねた状態で多重に巻回してロール状のハニカム体を形成した後、筒状の外筒に圧入して収容するようにした金属触媒担体の製造方法であって、
    前記巻回後のハニカム体を外筒に圧入する前に、ハニカム体の外周部をセレーション形状に加工する工程を備えることを特徴とする金属触媒担体の製造方法。
  2. 波状の金属箔と小波状または平板状の金属箔とを重ねた状態で多重に巻回してロール状のハニカム体の外周部をセレーション形状に加工するための治具であって、
    前記治具は、先細りした傾斜面を有して貫通形成された貫通穴と、この貫通穴の縮径側端部に形成されたセレーション溝を備え、
    前記券回後のハニカム体を治具の貫通穴の拡径側端部から挿入して縮径側端部を貫通させて、該ハニカム体の外周部をセレーション形状に加工することを特徴とする金属触媒担体の製造用治具。
  3. 請求項２記載の金属触媒担体の製造用治具において、
    前記治具の貫通穴の縮径側端部に外筒を臨んだ状態で配置し、
    前記ハニカム体を治具の貫通穴に貫通させると同時に、外筒に圧入することを特徴とする金属触媒担体の製造用治具。
  4. 請求項２または３記載の金属触媒担体の製造用治具において、
    前記セレーション溝の開口周縁部に面取り加工された曲部を備えることを特徴とする金属触媒担体の製造用治具。
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