JP2010069472A - 排ガス触媒装置の製造方法並びにこの方法によって製造された排ガス触媒装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、排気ガスが送り込まれてくる外筒体2の内部にコアピース3を設けて成る排ガス触媒装置を製造する手法であって、コアピース3としては、一枚の単板Aを出発素材とし、この単板Aに深さの異なるヒダ30を規則的に組み合わせて形成した後、このヒダ付板A1を円柱状に丸め、隣り合うヒダ30が互いにほぼ外接する状態として外筒体2の内部に挿着するようにしたことを特徴とする。また、コアピース3は、ヒダ30を外筒体2の周方向に適宜蛇行させて成り、更に、単板Aからヒダ付板A1を形成するにあたっては、深さの異なる二種の深底ヒダ30aと浅底ヒダ30bとを交互に繰り返し形成するようにしたことを特徴とする。
【選択図】図3
Description
この触媒装置1′としては、例えば図18(a)に示すように、断面が蜂の巣状に形成されたコアピース3′を外筒体2′に嵌め込む、モノリスタイプのものがあり、このものは排気ガスをコアピース3′に沿って流す間に、流路壁面に予め付着形成した白金やロジウム等の触媒金属と接触させて排気ガスを浄化するものである。なおコアピース3′をハニカム状に形成するのは、排気ガスとの接触面積(表面積)を大きくし、浄化性能を高めるための構成である。
しかしながら、この種の自動車関連部品業界にあっては、コスト面や軽量化等に対する要求は、常に求められる現状があり、触媒装置にあっても高い浄化性能はもちろん、より一層、軽量化や低コスト化等を実現するための製造手法が日々鋭意研究されている。
まず請求項1記載の発明によれば、一枚の単板からでも、数多くのヒダを持ち、大きな表面積を有するコアピースが形成できるため、高い浄化性能(浄化効率)を具備した排ガス触媒装置を能率的に製造することができる。また、一枚の単板を出発素材とするため、材料費、加工費等において大幅なコストダウンを可能なものとする。
なお、説明にあたっては、本発明において製造対象となる排ガス触媒装置1について説明しながら、併せて排ガス触媒装置1の製造方法について説明する。
ここで、図中符号の「3A」について説明しておく。上述したように符号「3」はコアピースを示すが、例えば図1では全てのヒダ30の形成方向を、外筒体2の長手方向に沿って、ほぼ真っ直ぐに形成している(これをヒダストレートタイプとする)。しかし、ヒダ30の形成方向は、必ずしも外筒体2の長手方向に揃えなくてもよく、外筒体2の周方向に蛇行させることも可能であり(これをヒダ蛇行タイプとし、これについては後述する)、これらのコアピース3を区別する際の符号として、ヒダストレートタイプのコアピースに「3A」と符したものである。
プレス加工機6は、単板Aにヒダ付加工を施す装置であり、一例として図2に示すように、ほぼ単板Aの板厚分程度の間隔を隔てて嵌まり合う二種の型部材を主な構成部材とし、これを上型61、及び下型62とする。ここで上型61とは、概ね凹陥状を成し、ヒダ30の内周表面を形成する(形作る)作用を担い、一方、下型62とは概ね凸状を成し、ヒダ30の外周表面を形成する(形作る)作用を担うものとする。因みに上記「ヒダ30の内周表面/外周表面」とは、コアピース3を外筒体2に挿着した状態において、外筒体2の中心側に面する方を内周表面とし、その反対側を外周表面としたものである。
また、上型61においてヒダ30の内周表面を形成する部位をヒダ加工部61aとし、下型62においてヒダ30の外周表面を形成する部位をヒダ加工部62aとするものであり、例えば図1に示すコアピース3(ヒダストレートタイプのコアピース3A)を形成する際には、これらヒダ加工部61a・62aが外筒体2の長手方向(ヒダ30の奥行き方向)に対し、ほぼ真っ直ぐに形成された型部材(プレス加工機6)を適用するものである。
また、上記下型62には、適宜のR面もしくは傾斜面を成すアール癖付与部64が形成されるものであり、これは既にヒダ付加工が終了した部分(ヒダ形成済部)に、ヒダ付加工(1ショットのプレス加工)と同時にアール癖を付与し、その後の丸め加工、すなわちヒダ付板A1を円柱状に丸める作業(加工)を行い易くするものである。
また、上記説明における上型61と下型62という名称も絶対的なものではなく、あくまでも一対の型部材を区別するためのものである。すなわち、上記説明における上型61/下型62という名称は、ヒダ付加工のプレス方向が上下方向であることに因んだ名称(言わば便宜上の名称)であって、プレス方向は水平方向に設定することも可能であり、その場合には、上記上型61/下型62は、例えば右型/左型に相当する。
例えば図2では、上述したように、1ショット毎のプレス加工により、深底ヒダ30aと浅底ヒダ30bとが一個ずつ形成される。このため、1ショット目のプレス加工が終了したプレス成形品A(単板Aと同じ符号を付す)は、上型61もしくは下型62に密着状態に嵌まり込むものであり、これを例えばエジェクタピン等による突き出しによって型部材から取り外す。その後、プレス成形品Aに形成された二つ分のヒダ30を順送りし(先送りし)、次のショットのプレス加工を行うものである(図2(a)〜(b)参照)。
また、このようなプレス形態であるため、単板(プレス成形品)Aにおいて、その直後にヒダ付加工を受ける部位は、事前にフラット部63による押圧を受けることとなる。また、既にプレス成形がなされたヒダ形成済部(二山分のヒダ30)には、下型62に形成されたアール癖付与部64によってアール癖が付与されるため、ヒダ付板A1を最終的に円柱状に丸める作業が行い易くなり、また綺麗に丸めることができるものである。
このように、図2に示すプレス加工機6では、1ショット毎のプレス加工によって、フラット部63による押圧(重合部31の形成)、ヒダ付加工、アール癖付与が、単板Aの各部位に同時に行われるようになっており、単板Aの一カ所に注目すると、順送りによって、これらの加工が順次、なされて行くものである。
なお、図2のヒダ付加工では、重合部31を比較的広く獲得するようにしたため(フラット部63を設けているため)、円柱状に丸めた段階で(コアピース3とした段階で)必ずしも全ての隣り合うヒダ30が外接していない。すなわち、図2(d)では、最終ショットのプレス加工で形成された深底ヒダ30aと、1ショット目のプレス加工で形成された浅底ヒダ30bとが外接していないが、このような状態も請求項1、8に記載した「(ほぼ)外接」に包含されるものである。
ここでは、外筒体2の上にガイド治具7を載せるように設置するものであり、この際、まずガイド治具7の向きは、円孔71の径寸法が下方に向かって徐々に狭まるように設定するものであり、また円孔71の小径側を外筒体2の内径に合致させるようにガイド治具7をセットする。その後、ガイド治具7の上方から、円柱状に丸めたヒダ付板A1を挿入する(圧入する)ものであり、ヒダ付板A1は、円孔71を通過する際に、外筒体2の内径寸法以下に狭められ、外筒体2への挿着がスムーズに行われるものである。
なお、この実施例では、外筒体2を縦置きし、その上方からヒダ付板A1を挿着するように説明したが、これは圧入途中のヒダ付板A1は、外側からの規制力を弱めれば、当然、外側に広がろうとする(戻ろうとする)ことから、外側から押さえながらも、重力によってヒダ付板A1の挿入(圧入)が極力容易に行えるように意図したためである。しかしながら、ヒダ付板A1の挿着方向は、必ずしもこのような鉛直方向に設定される必要はなく、圧入が無理なく行えるのであれば、水平方向等に設定しても構わない。
本発明は以上述べた実施例を一つの基本的な技術思想とするものであるが、更に次のような改変が考えられる。すなわち先の図2に示した実施例では、単板Aに、まず比較的広い重合部31を確保するための押圧を施した後、この部位にヒダ付加工(ヒダ形成)を施すプレス形態(ヒダ付加工)を示したが、1ショット目の最先端部と、最終ショットの最終端部との重ね合わせ(接合)が確実に行えれば、必ずしも重合部31を広く確保する必要はない。このようなプレス形態としては、例えば図4(a)に示すように、1ショットのプレス加工で、単板(プレス成形品)Aに対し、ヒダ付加工とアール癖付与のみを施すようにしたプレス形態が挙げられる。
なお、図6に示すコアピース3(ヒダ付板A1)の場合、例えば1ショットのプレス加工で、組み合わせの最小パターンPのプレス加工を行えば、1ショットで四個のヒダ30(深底ヒダ30aが一個、中底ヒダ30cが一個、浅底ヒダ30bが二個)が形成されるものであり、このプレス加工を6ショット繰り返すことにより、所望のコアピース3が得られるものである。
このような構成(ヒダ30を蛇行状態に形成する構成)を採ることにより、コアピース3自体の強度アップ、ひいては排ガス・高温環境に晒される排ガス触媒装置1としての耐久性をも向上させ得る利点が挙げられる。もちろん、コアピース3を外筒体2に挿着した状態では、ヒダ30が排気ガスGの流路となることから、ヒダ30を蛇行状態に形成する本実施例は、排気ガスGも蛇行しながら流れることになり、触媒との接触面を増加させ得、排気ガスGの浄化促進が期待できるものである。
そして、ヒダ蛇行タイプのコアピース3Bを得るにあっては、例えば図9に示すように平面展開状態で深底ヒダ30aと浅底ヒダ30bとをほぼ一定の間隔で蛇行させた(波打たせた)ヒダ付板A1を、図10のように円柱状に丸めることにより得ることができる。
もちろん、その前段階では、図9に示すヒダ付板A1(深底ヒダ30aと浅底ヒダ30bとをほぼ同じ間隔でウェーブさせたヒダ付板A1)を、単板Aから形成するものであり、これにはヒダストレートタイプのコアピース3Aを得る場合と同様のプレス手法(ヒダ付加工)が適用できる。すなわち、図9に示すヒダ付板A1を得るには、例えば図11に示すようなプレス加工機6を適用するものであり、その特徴は、上型61及び下型62においてヒダ加工部61a・62aを予めほぼ同じ間隔で蛇行させた点である。もちろん、ヒダ蛇行タイプのコアピース3Bを得る本プレス加工機6においても、ヒダ30の最小組み合わせパターンPで1ショットのプレス加工を行うことを想定し、型部材(下型62)には、蛇行状態の深底ヒダ30aと浅底ヒダ30bとを一個ずつ形成したものである(図11では下型61のみを示している)。
逆に言えば、ヒダ蛇行タイプのコアピース3Bを得るには、例えば図12に示すように、深底ヒダ30aをほぼストレート状態で形成しながら、もう一方の浅底ヒダ30bのみを蛇行状態に形成することも可能であるが、この場合には深底ヒダ30aと浅底ヒダ30bとの間隔が狭くなる部分が存在するため、この部位での型部材の強度や耐久性を考慮する必要があると考えられる。
なお、ヒダ内外連通孔32は、例えば図14に示すように、深底ヒダ30aと浅底ヒダ30bとに形成するものを平面から視てヒダ付板A1(コアピース3)の端部からほぼ同じ距離(位置)に形成することも可能であるが(端部からの距離を揃えた形成状態)、例えば図13・15に示すように、深底ヒダ30aと浅底ヒダ30bとのヒダ内外連通孔32を、平面から視てヒダ付板A1(コアピース3)の端部から互い違い状に形成することも可能である(端部からの距離を異ならせた形成状態)。
2 外筒体
3 コアピース
6 プレス加工機
7 ガイド治具
3 コアピース
3A ヒダストレートタイプのコアピース
3B ヒダ蛇行タイプのコアピース
30 ヒダ
30a 深底ヒダ
30b 浅底ヒダ
30c 中底ヒダ
31 重合部
32 ヒダ内外連通孔
6 プレス加工機
61 上型
61a ヒダ加工部
62 下型
62a ヒダ加工部
63 フラット部
64 アール癖付与部
7 ガイド治具
71 円孔
A 単板(プレス成形品)
A1 ヒダ付板
F ヒダ付管
G 排気ガス
L 長さ方向(ヒダの)
P パターン(深さの異なるヒダの最小組み合わせパターン)
U 排気消音ユニット
W 幅方向(ヒダの)
Claims (8)
- 排気ガスが送り込まれてくる外筒体の内部にコアピースを設けて成り、流路面に付着形成した触媒によって、排気ガスを浄化する排ガス触媒装置を製造する方法において、
前記コアピースは、一枚の単板を出発素材とし、この単板に深さの異なるヒダを規則的に組み合わせて形成した後、
このヒダ付板を円柱状に丸め、隣り合うヒダが互いにほぼ外接するように、外筒体の内部に挿着するようにしたことを特徴とする排ガス触媒装置の製造方法。
- 前記コアピースは、複数のヒダのうち、少なくとも一つが外筒体の周方向に蛇行するように形成されることを特徴とする請求項1記載の排ガス触媒装置の製造方法。
- 前記排ガス触媒装置は、両方の開口端部の大きさが異なり、テーパ状を成すことを特徴とする請求項1または2記載の排ガス触媒装置の製造方法。
- 前記コアピースの出発素材である単板にヒダ付加工を施すにあたっては、深さの異なる二種の深底ヒダと浅底ヒダとを交互に繰り返し形成するようにしたことを特徴とする請求項1、2または3記載の排ガス触媒装置の製造方法。
- 前記コアピースの出発素材である単板に施すヒダ付加工は、深さの異なるヒダの最小組み合わせパターンを1ショットのプレス加工とし、この1ショットのプレス加工を、単板を順送りしながら繰り返し行うことで、深さの異なるヒダを複数組、単板に形成するものであり、
また1ショット毎のプレス加工を行う際には、既にヒダ付加工が終了したヒダ形成済部に、プレス加工と同時にアール癖を付与し、その後のヒダ付板の円柱状の丸め作業が容易に行えるようにしたことを特徴とする請求項1、2、3または4記載の排ガス触媒装置の製造方法。
- 前記コアピースは、ヒダの内側と外側とを連通させる内外連通孔を有するものであって、この内外連通孔は、コアピースがまだヒダ付加工を受ける前の段階で開口形成されるものであることを特徴とする請求項1、2、3、4または5記載の排ガス触媒装置の製造方法。
- 前記ヒダ付板が挿着される外筒体は、事前に一枚の単板が丸められて筒状に形成されて成るものであり、この単板には、前記コアピースの出発素材となる単板をそのまま、もしくは適宜の長さにカットして流用するようにしたことを特徴とする請求項1、2、3、45または6記載の排ガス触媒装置の製造方法。
- 排気ガスが送り込まれてくる外筒体の内部にコアピースを設けて成り、流路面に付着形成した触媒によって、排気ガスを浄化する装置であって、
前記コアピースは、外筒体の内部において、深さの異なるヒダが放射状に設けられて成り、且つ互いに隣り合うヒダが、ほぼ外接状態に設置されて成るものであり、
装置の製造にあたっては、前記請求項1、2、3、4、5、6または7記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする排ガス触媒装置。
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