JP2015117610A - コンバータおよびコンバータ組立体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程が簡素であるコンバータを提供する。
【解決手段】拡径部１１が一端部に形成されている外筒７と、外筒７の拡径部１１側から挿入されて外筒７の内部に設置された触媒担体９とを有し、外筒７の拡径部１１に筒状体５が溶接接続されるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンバータおよびコンバータ組立体の製造方法に係り、たとえば、自動車の排ガスを浄化するものに関する。

従来、図５（ｅ）で示すようなコンバータ３０１が知られている。コンバータ３０１は、円柱状等の筒状に形成された外筒３０３に触媒担体３０５を圧入して設置することで生成されている。

さらに説明すると、まず、図５（ａ），（ｂ）で示すように、外筒３０３の一端部を拡管用金型３０７によって拡径して拡径部３０９を形成し、図５（ｃ），（ｄ）で示すように、各径された側から外筒３０３に触媒担体３０５を圧入している。

続いて、図５（ｄ）で示すものに９００℃の高温で所定の時間加熱処理を施し、拡管用金型３０７によって拡径した拡径部３０９を復元して拡径する前の状態に戻している（図５（ｅ）参照）。

特開平６−３９１号公報

ところで、従来のコンバータ３０１は、この製造をするときに、外筒３０３の拡径部３０９を復元して元の状態に戻す必要があるので、製造が煩雑であるという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、製造工程が簡素であるコンバータおよびコンバータ組立体の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、拡径部が一端部に形成されている外筒と、前記外筒の拡径部側から挿入されて前記外筒の内部に設置された触媒担体とを有し、前記拡径部に筒状体が溶接接続されるように構成されているコンバータである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコンバータにおいて、前記拡径部は、前記外筒の前記拡径部以外の部位である外筒本体部の一端から突出し、前記外筒本体部から離れるにしたがって径が次第に大きくなっている傾斜拡径部と、この傾斜拡径部の先端から前記外筒本体部よりも大きい径で突出している定径拡径部とを備えて構成されており、前記筒状体が、前記拡径部の定径拡径部に溶接接続されるように構成されているコンバータである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のコンバータにおいて、前記筒状体の一端部には、外径が前記定径拡径部の内径とほぼ等しい筒状部が設けられており、前記筒状部が前記定径拡径部の内部に挿入されて前記定径拡径部に溶接接続されるように構成されているコンバータである。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のコンバータにおいて、前記筒状体の一端部には、内径が前記定径拡径部の外径とほぼ等しい筒状部が設けられており、前記定径拡径部が前記筒状部の内部に挿入されて前記筒状部に溶接接続されるように構成されているコンバータである。

請求項５に記載の発明は、筒状の素材の一端部に拡径部を形成して外筒を得る外筒形成工程と、前記外筒形成工程で形成された前記外筒の拡径部側から触媒担体を挿入して、前記外筒の内部に前記触媒担体を設置する触媒担体設置工程と、前記触媒担体設置工程によって前記触媒担体を設置した後、前記拡径部に筒状体を溶接接続して設置する筒状体設置工程とを有するコンバータ組立体の製造方法である。

本発明によれば、製造工程が簡素であるコンバータおよびコンバータ組立体の製造方法を提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係るコンバータ組立体の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るコンバータ組立体の製造方法を示す断面図である。 変形例に係るコンバータ組立体の概略構成を示す断面図である。 変形例に係るコンバータ組立体の概略構成を示す断面図である。 従来のコンバータの製造方法を示す断面図である。

本発明の実施形態に係るコンバータ組立体１は、たとえば、自動車の排気（排気ガス）を浄化するために使用されるものであり、図１で示すように、コンバータ３と筒状体５とを備えて構成されている。コンバータ３は、外筒７と触媒担体９とを備えて構成されている。

外筒７は、ステンレススチール等の金属材料で構成されており、この一端部（中心軸の延伸方向における一端部）に拡径部（拡張部）１１が形成されていて、一端部がフレア状になっている。なお、拡径部１１が形成される前の外筒（素材）は、たとえば、内外径の値が一定である薄肉円筒等の筒状に形成されている。

触媒担体９は、たとえば、多孔質のセラミックの構造体からなり、内部には触媒たる貴金属等の微小片が設けられている。なお、触媒担体９として多孔質のセラミック（セラミック触媒担体）を採用する代わりにメタル触媒担体等の他の触媒担体を採用してもよい。

触媒担体９は、外筒７の拡径部１１側から挿入（たとえば、圧入）されて、外筒７の内部（拡径部１１以外の部位である外筒本体部１３の内部）に一体的に設置されている。触媒担体９は、外筒本体部１３の内部と同様な円柱状等の柱状に形成されている。

なお、触媒担体９が多孔質のセラミックの構造体で構成されている場合においては、触媒担体９は保持材１５を用いて外筒７に圧入されている。すなわち、薄肉円筒等の筒状に形成されている保持材１５に触媒担体９を挿入し、触媒担体９が挿入された保持材１５が外筒７に圧入されている。保持材１５は、たとえば、グラスウール等で構成されている。

触媒担体９がメタル触媒担体である場合には、保持材１５を用いることなく、触媒担体９が外筒７に直接圧入される。

コンバータ３では、拡径部１１のところに外筒７とは異なる別の筒状体５が溶接接続されるように構成されている。コンバータ３に筒状体５が溶接接続されることで、コンバータ組立体１が生成される。

筒状体５を拡径部１１に溶接接続し終えた状態では、筒状体５の一端の開口部の全周が、外筒７の拡径部１１の開口部の全周に接触しており、これらのお互いに接触している部位の全周が溶接接続されている。

筒状体５が溶接接続された状態では、筒状体５が外筒７に一体的に設置されており、筒状体５の中心軸と外筒７の中心軸とはお互いが一致している。そして、外筒７の他端（筒状体５とは反対側の端；図１の下端側）から外筒７の内部に入ってきた排気が、触媒担体９を通過して外筒７の一端（図１の上端側）から筒状体５内に流れるようになっている。

拡径部１１は、傾斜拡径部１７と定径拡径部１９とを備えて構成されている。傾斜拡径部１７は、外筒７の拡径部１１以外の部位である外筒本体部１３の一端から突出し外筒本体部１３から離れるにしたがって径が次第に大きくなっている。

定径拡径部１９は、傾斜拡径部１７の先端から外筒本体部１３よりも大きい径で突出している。筒状体５は、拡径部１１の定径拡径部１９に溶接接続されるように構成されている。

さらに、説明すると、外筒７は、内径および外径が一定である円筒状の外筒本体部１３と、テーパ状の（円錐台側面形状の）傾斜拡径部１７と、内径および外径が外筒本体部１３よりも大きく一定である円筒状の定径拡径部１９とを備えて構成されている。

傾斜拡径部１７は、外筒本体部１３の一端につながっていて外筒本体部１３から離れる側に僅かに突出している。また、外筒本体部１３の中心軸と傾斜拡径部１７の中心軸とはお互いが一致しており、外筒本体部１３と傾斜拡径部１７との境界では、外筒本体部１３の内径（外径）と傾斜拡径部１７の内径（外径）とはお互いが等しくなっており、傾斜拡径部１７の内径（外径）は、外筒本体部１３から離れるにしたがって次第に大きくなっている。

定径拡径部１９は、傾斜拡径部１７の先端（外筒本体部１３とは反対側の端）につながっていて傾斜拡径部１７から離れる側に僅かに突出している。また、傾斜拡径部１７の中心軸と定径拡径部１９の中心軸とはお互いが一致しており、傾斜拡径部１７と定径拡径部１９との境界では、傾斜拡径部１７の内径（外径）と定径拡径部１９の内径（外径）とはお互いが等しくなっている。

筒状体５も、ステンレススチール等の金属材料で、薄肉円筒状等の筒状に形成されており、一端部に内外径が一定である筒状部（たとえば、円筒状部）２１が形成されている。そして、筒状部２１が定径拡径部１９に係合して溶接接続されるように構成されている。

筒状部２１の外径は、定径拡径部１９の内径とほぼ等しくなっている。そして、筒状部２１が定径拡径部１９の内部に挿入されて、筒状部２１が定径拡径部１９に溶接接続されるように構成されている。筒状体５の筒状部２１の内径は、外筒本体部１３の内径とほぼ等しくなっている。

次に、コンバータ組立体１の製造方法について説明する。

まず、図２（ａ）で示すように、筒状の素材の一端部に拡径部１１を形成して外筒７を得る（外筒形成工程）。

続いて、図２（ａ），（ｂ）で示すように、外筒形成工程で形成された外筒７の拡径部１１側から触媒担体９を挿入して、外筒７（外筒本体部１３）の内部に触媒担体９を設置する（触媒担体設置工程）。

続いて、触媒担体設置工程によって触媒担体９を設置した後、拡径部１１に筒状体５を溶接接続して設置する（筒状体設置工程）。

コンバータ３によれば、触媒担体９が拡径部１１側から挿入され、拡径部１１のところに筒状体５が溶接接続されるようになっているので、触媒担体９の設置作業が容易であるとともに、従来のように拡径部１１を再び塑性加工して復元することなくそのまま使用することができ、製造工程が簡素化され、製造コストを低減することができる。

また、コンバータ３によれば、拡径部１１が傾斜拡径部１７と定径拡径部１９とを備えて構成されており、筒状体５が、定径拡径部１９に溶接接続されるようになっているので、拡径部１１と筒状体５との溶接接続がしやすくなっている。また、触媒担体９と溶接接続する部位とが離れているので、溶接から受ける熱等の影響を触媒担体９が受け難くなっている。

また、コンバータ３によれば、筒状体５の一端部に、外径が定径拡径部１９の内径とほぼ等しい筒状部２１が設けられており、この筒状部２１が定径拡径部１９の内部に挿入されて、筒状体５が定径拡径部１９に溶接接続されるようになっているので、コンバータ組立体１（筒状体５が溶接接続されたコンバータ３）の内周面の段差が少なくなり、従来と変わらない排気の流れを生成することができ、コンバータ組立体１内での排気の流れが円滑になる。

さらに、筒状体５の筒状部２１の内径を、外筒本体部１３の内径とほぼ等しくすることで、内周面の段差を無くすことができ、コンバータ組立体１内で排気が一層円滑に流れるようになる。

ところで、図３で示すように、筒状体５の一端部に、内径が定径拡径部１９の外径とほぼ等しい筒状部２３を設け、定径拡径部１９が筒状部２３の内部に挿入されて筒状部２３に溶接接続されるように構成されていてもよい。このように形成することで、コンバータ３への筒状体５の溶接接続がしやすくなる。

さらに、コンバータ３の外筒７の拡径部１１と筒状体５との溶接接続される部位を、図４で示すように、適宜変更してもよい。

図４（ａ）で示すコンバータ組立体１では、拡径部１１を傾斜拡径部１７のみで構成し、筒状体５の一端にテーパ状部位２５を設け、このテーパ状部位２５を傾斜拡径部１７に係合させて溶接接続している。

図４（ｂ）で示すコンバータ組立体１では、拡径部１１を傾斜拡径部１７のみで構成し、筒状体５の一端の筒状部（円筒状部）２１の先端を傾斜拡径部１７の先端に当接させて溶接接続している。

図４（ｃ）で示すコンバータ組立体１では、拡径部１１の先端にフランジ部（リング状の鍔部）２７を設け、筒状体５の一端にもフランジ部（リング状の鍔部）２９を設けている。そして、各フランジ部２７，２９同士を当接させて溶接接続している。

１ コンバータ組立体
３ コンバータ
５ 筒状体
７ 外筒
９ 触媒担体
１１ 拡径部
１３ 外筒本体部
１７ 傾斜拡径部
１９ 定径拡径部
２１，２３ 筒状部

Claims (5)

1. 拡径部が一端部に形成されている外筒と、
   前記外筒の拡径部側から挿入されて前記外筒の内部に設置された触媒担体と、
   を有し、前記拡径部に筒状体が溶接接続されるように構成されていることを特徴とするコンバータ。
2. 請求項１に記載のコンバータにおいて、
   前記拡径部は、前記外筒の前記拡径部以外の部位である外筒本体部の一端から突出し、前記外筒本体部から離れるにしたがって径が次第に大きくなっている傾斜拡径部と、この傾斜拡径部の先端から前記外筒本体部よりも大きい径で突出している定径拡径部とを備えて構成されており、
   前記筒状体が、前記拡径部の定径拡径部に溶接接続されるように構成されていることを特徴とするコンバータ。
3. 請求項２に記載のコンバータにおいて、
   前記筒状体の一端部には、外径が前記定径拡径部の内径とほぼ等しい筒状部が設けられており、
   前記筒状部が前記定径拡径部の内部に挿入されて前記定径拡径部に溶接接続されるように構成されていることを特徴とするコンバータ。
4. 請求項２に記載のコンバータにおいて、
   前記筒状体の一端部には、内径が前記定径拡径部の外径とほぼ等しい筒状部が設けられており、
   前記定径拡径部が前記筒状部の内部に挿入されて前記筒状部に溶接接続されるように構成されていることを特徴とするコンバータ。
5. 筒状の素材の一端部に拡径部を形成して外筒を得る外筒形成工程と、
   前記外筒形成工程で形成された前記外筒の拡径部側から触媒担体を挿入して、前記外筒の内部に前記触媒担体を設置する触媒担体設置工程と、
   前記触媒担体設置工程によって前記触媒担体を設置した後、前記拡径部に筒状体を溶接接続して設置する筒状体設置工程と、
   を有することを特徴とするコンバータ組立体の製造方法。

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