JP2015200219A - 触媒コンバータの製造方法及び触媒コンバータ - Google Patents

Abstract

【課題】胴部及び漏斗状部よりなるコンバータシェルを一体に成形しても，胴部にマットを介して触媒担体を嵌装した後，胴部を縮径させたときに，漏斗状部に変形を来すことがないようにする。
【解決手段】コンバータシェル１０を一体に成形する第１工程と，胴部１１にマット１５を介して触媒担体１４を嵌装する第２工程と，胴部１１を縮径して，マット１５の触媒担体１４に対する保持力を強化する第３工程とを備え，第１工程では，胴部１１及び漏斗状部１２間に，胴部１１から漏斗状部１２に向かって小径となる截頭円錐部１６を形成し，第３工程では，胴部１１の縮径に伴い截頭円錐部１６が円筒状又は円筒状に近づくように変形することで，漏斗状部１２の変形を抑制する。
【選択図】 図３

Description

本発明は，円筒状の胴部，及びこの胴部の一端に連設され，先端に向かって小径となる漏斗状部を有するコンバータシェルと，前記胴部にマットを介して嵌装される触媒担体と，前記胴部の他端部に嵌合して溶接され，先端に向かって小径となる漏斗状部材とを備える触媒コンバータの製造方法，及びその製造方法により製造された触媒コンバータに関する。

従来，この種の触媒コンバータの製造に当たっては，胴部及び漏斗状部を個別に成形し，胴部にマットを介して触媒担体を嵌装した後，胴部の一端部に縮径部を形成し，その縮径部に前記漏斗状部を嵌合して溶接していた（特許文献１参照）。

特許第４６２４８７８号公報

上記ように，胴部と漏斗状部とを個別に成形していては，製造工程が多くなり，製造コストの低減が困難である。

そこで，胴部及び漏斗状部よりなるコンバータシェルを一体に成形することが考えられるが，そのようにすると，マットによる触媒担体の保持を強化するため，胴部にマットを介して触媒担体を嵌装した後，胴部を縮径させた場合に，漏斗状部に変形を来すことになる。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，胴部及び漏斗状部よりなるコンバータシェルを一体に成形しても，胴部にマットを介して触媒担体を嵌装した後，胴部を縮径させたときに，漏斗状部に変形を来すことがないようにした，触媒コンバータの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，円筒状の胴部，及びこの胴部の一端に連設され，先端に向かって小径となる漏斗状部を有するコンバータシェルと，前記胴部にマットを介して嵌装される触媒担体とを備える触媒コンバータの製造方法において，前記コンバータシェルを一体に成形する第１工程と，前記胴部にマットを介して触媒担体を嵌装する第２工程と，前記胴部を縮径して，前記マットの前記触媒担体に対する保持力を強化する第３工程とを備え，前記第１工程では，前記胴部及び漏斗状部間に，胴部から漏斗状部に向かって小径となる截頭円錐部を形成し，前記第３工程では，前記胴部の縮径に伴い前記截頭円錐部が円筒状又は円筒状に近づくように変形することで，前記漏斗状部の変形を抑制することを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴の製造方法で製造された触媒コンバータに加えて，前記漏斗状部材を，前記コンバータシェルとは異なる材料で構成したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１の特徴の製造方法で製造された触媒コンバータ又は第２の特徴の触媒コンバータに加えて，前記漏斗状部材の肉厚を，前記コンバータシェルの肉厚よりも大としたことを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１の特徴の製造方法で製造された触媒コンバータ又は第２及び第３の特徴の一方の触媒コンバータに加えて，前記漏斗状部材の先端開口部を，前記胴部の中心軸線に対して偏心させたことを第４の特徴とする。

さらにまた本発明は，第４の特徴に加えて，前記漏斗状部材の先端開口部を，前記胴部の中心軸線に対して角度をなす方向に指向させたことを第５の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，胴部及び漏斗状部を一体に成形したことで，製造工程を削減し，製造コストの低減を図ることができる。しかも胴部及び漏斗状部間には，漏斗状部側が小径となる截頭円錐部を形成したので，胴部を縮径して，マットの触媒担体に対する保持力を強化するときに，前記截頭円錐部が円筒状又は円筒状に近づくように変形することで，前記漏斗状部の変形を抑制することができ，高品質の触媒コンバータを得ることができる。

本発明の第２の特徴によれば，漏斗状部材を，コンバータシェルとは異なる材料で構成したので，例えば，漏斗状部材に上流排気管を接続する場合には，漏斗状部材を，コンバータシェルよりも耐熱性の高い鋼板で構成することにより，漏斗状部材の耐久性を高めることができる。

本発明の第３の特徴によれば，漏斗状部材を，コンバータシェルよりも厚肉にしたことで，漏斗状部材の耐熱性及び剛性を強化して，コンバータシェルの薄肉化を可能にし，触媒コンバータの軽量化に寄与し得る。

本発明の第４の特徴によれば，胴部の縮径部に対する漏斗状部材の嵌合位置を変えることにより，漏斗状部及び漏斗状部材の先端開口部の指向方向を相対的に自由に変えることができ，これにより上流排気管及び下流排気管間における触媒コンバータのレイアウトの自由度を高めることができる。

本発明の第５の特徴によれば，上流排気管及び下流排気管間における触媒コンバータのレイアウトの自由度を一層高めることができる。

本発明の実施形態に係る触媒コンバータの縦断面図。 コンバータシェルの成形工程図。 触媒コンバータの製造工程図。 コンバータシェルの胴部縮径装置の縦断側面図。 図４の５−５線断面図。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず図１において，自動車用エンジンの排気浄化のための触媒コンバータＣは，円筒状の胴部１１，及びこの胴部１１の一端に一体に連設される漏斗状部１２を有する，ステンレス鋼板（例えば，ＳＵＳ４０９）製のコンバータシェル１０と，胴部１１にマット１５を介して嵌装される触媒担体１４と，胴部１１の他端部の縮径部１１ａ外周に嵌合されて溶接される漏斗状部材１３とで構成される。触媒担体１４は，ハニカム構造のセラミックスよりなっている。

漏斗状部１２及び漏斗状部材１３は，それぞれ先端開口部１２ａ，１３ａに向かって小径となっており，それらの先端開口部１２ａ，１３ａは，胴部１１の中心軸線Ｙに対して偏心すると共に，上記中心軸線Ｙと角度α，βをなす方向に指向している。また漏斗状部材１３は，コンバータシェル１０よりも厚肉で，且つコンバータシェル１０よりも耐熱性の高い鋼板（例えば，ＳＵＳ４２９）により構成される。

漏斗状部材１３の先端開口部１３ａには，エンジンの排気ポートに連なる上流排気管１７が溶接され，漏斗状部１２の先端開口部１２ａには，大気開放のテイルパイプに連なる下流排気管１８が溶接される。

漏斗状部材１３は，上記のように先端開口部１３ａを胴部１１の中心軸線Ｙに対して偏心させると共に，上記中心軸線Ｙと角度βをなす方向に指向させているので，胴部１１の縮径部１１ａに対する漏斗状部材１３の嵌合位置を変えることにより，漏斗状部１２及び漏斗状部材１３の先端開口部１２ａ，１３ａの指向方向を相対的に自由に変えることができ，これにより上流排気管１７及び下流排気管１８間における触媒コンバータＣのレイアウトの自由度を高めることができる。また漏斗状部材１３を，コンバータシェル１０よりも厚肉にしたことで，漏斗状部材１３の耐熱性及び剛性を強化して，コンバータシェル１０の薄肉化を可能にし，触媒コンバータＣの軽量化に寄与し得る。さらに触媒コンバータＣにおいて，最上流部に位置する漏斗状部材１３を，コンバータシェル１０より耐熱性の高い鋼板で構成したので，特に高温となる漏斗状部材１３の耐久性を高めることができる。

而して，エンジンから排出される排ガスは，上流排気管１７から，漏斗状部材１３を経て触媒担体１４に流入して，排ガス中の有害成分が酸化又は還元により無害化され，こうして浄化された排ガスは，漏斗状部１２を経て下流排気管１８へと排出されていく。

前記コンバータシェル１０は，図２の（Ａ）〜（Ｄ）に示すように，一枚のステンレス鋼板Ｂをプレス加工により丸めながら，胴部１１及び漏斗状部１２を一体に成形し，軸方向に延びる突き合わせ部Ｂａを溶接する。特に，その際，図２の（Ｄ）及び図３の（Ａ）に示すように，胴部１１及び漏斗状部１２間には，漏斗状部１２側が小径となる截頭円錐部１６が形成される。

上記のように胴部１１及び漏斗状部１２よりなるコンバータシェル１０を一体に成形したことで，触媒コンバータＣの製造工程を削減することができる。

次に，図３〜図５により，触媒コンバータＣの製造方法について説明する。

先ず，図３（Ａ）に示すように，一体に成形された，胴部１１及び漏斗状部１２よりなるコンバータシェル１０と，外周をマット１５で覆う触媒担体１４とを用意する。

次に，図３（Ｂ）に示すように，胴部１１内に，上記触媒担体１４をマット１５と共に軽圧入する。

次に，図３（Ｃ）に示すように，胴部１１を縮径して，マット１５の触媒担体１４に対する保持力を強化する。胴部１１の縮径に使用する胴部縮径装置２０について，図４及び図５により説明する。

胴部縮径装置２０の機枠２１は，底板２１ａ及び天井板２１ｂを有し，その底板２１ａ上には，胴部１１にマット１５と共に軽圧入された触媒担体１４を支持する支持台２２が設けられる。また底板２１ａ上には，胴部１１を囲繞するように環状に配列される複数の縮径ブロック２３が半径方向に進退可能に配設され，これら縮径ブロック２３群の外周には，下方に向かって大径となる第１テーパ面２３ａが形成されている。これら縮径ブロック２３の外周に押圧筒２４が配設され，この押圧筒２４の内周には，前記第１テーパ面２３ａに嵌合するように，下方に向かって小径となる第２テーパ面２４ａが形成される。この押圧筒２４の上端面には，天井板２１ｂに摺動自在に支持される複数本の押圧ロッド２５が載置される。

胴部１１の縮径に際しては，機枠２１を，プレス機械のボルスタプレート上に設置し，支持台２２上に，胴部１１にマット１５と共に軽圧入した触媒担体１４を載置し，胴部１１の外周に縮径ブロック２３群を配置し，その外周に押圧筒２４を配置した後，プレス機械の昇降スライドにより押圧ロッド２５を介して押圧筒２４を下方に押圧する。すると，下降する押圧筒２４の第２テーパ面２４ａが縮径ブロック２３群の第１テーパ面２３ａを滑ることで，縮径ブロック２３群を半径方向内方に押圧し，これにより胴部１１をその全周にわたり縮径させることができ，マット１５の触媒担体１４に対する保持力を強化することになる。

このような胴部１１の縮径に伴い，胴部１１及び漏斗状部１２間の截頭円錐部１６の大径部も縮径される。その結果，截頭円錐部１６は，軸方向に伸びて円筒状もしくは円筒状に近い形状に変形することで，漏斗状部１２の変形を抑制することができる。

次に，図３（Ｄ）に示すように，胴部１１の，漏斗状部１２と反対側の端部に縮径部１１ａを形成した後，図３（Ｅ）に示すように，その縮径部１１ａの外周に，漏斗状部材１３の大径部を嵌合して溶接する。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

Ｃ・・・・・・触媒コンバータ
Ｙ・・・・・・胴部の中心軸線
β・・・・・・漏斗状部材の先端開口部の指向方向と上記中心軸線Ｙとのなす角度
１０・・・・・コンバータシェル
１１・・・・・胴部
１２・・・・・漏斗状部
１３・・・・・漏斗状部材
１３ａ・・・・先端開口部
１４・・・・・触媒担体
１５・・・・・マット
１６・・・・・截頭円錐部

Claims (5)

1. 円筒状の胴部（１１），及びこの胴部（１１）の一端に連設され，先端に向かって小径となる漏斗状部（１２）を有するコンバータシェル（１０）と，前記胴部（１１）にマット（１５）を介して嵌装される触媒担体（１４）と，前記胴部（１１）の他端部に嵌合して溶接され，先端に向かって小径となる漏斗状部材（１３）とよりなる触媒コンバータの製造方法において，
   前記コンバータシェル（１０）を一体に成形する第１工程と，前記胴部（１１）にマット（１５）を介して触媒担体（１４）を嵌装する第２工程と，前記胴部（１１）を縮径して，前記マット（１５）の前記触媒担体（１４）に対する保持力を強化する第３工程とを備え，前記第１工程では，前記胴部（１１）及び漏斗状部（１２）間に，胴部（１１）から漏斗状部（１２）に向かって小径となる截頭円錐部（１６）を形成し，前記第３工程では，前記胴部（１１）の縮径に伴い前記截頭円錐部（１６）が円筒状又は円筒状に近づくように変形することで，前記漏斗状部（１２）の変形を抑制することを特徴とする，触媒コンバータの製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法で製造された触媒コンバータであって，
   前記漏斗状部材（１３）を，前記コンバータシェル（１０）とは異なる材料で構成したことを特徴とする触媒コンバータ。
3. 請求項１に記載の製造方法で製造された触媒コンバータ又は請求項２に記載の触媒コンバータであって，
   前記漏斗状部材（１３）の肉厚を，前記コンバータシェル（１０）の肉厚よりも大としたことを特徴とする触媒コンバータ。
4. 請求項１に記載の製造方法で製造された触媒コンバータ又は請求項２及び３の一方に記載の触媒コンバータであって，
   前記漏斗状部材（１３）の先端開口部（１３ａ）を，前記胴部（１１）の中心軸線（Ｙ）に対して偏心させたことを特徴とする触媒コンバータ。
5. 請求項４に記載の触媒コンバータにおいて，
   前記漏斗状部材（１３）の先端開口部（１３ａ）を，前記胴部（１１）の中心軸線（Ｙ）に対して角度（β）をなす方向に指向させたことを特徴とする触媒コンバータ。

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