JPH09112259A - モノリス触媒コンバータ及びその製造方法 - Google Patents

モノリス触媒コンバータ及びその製造方法

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JPH09112259A
JPH09112259A JP7264383A JP26438395A JPH09112259A JP H09112259 A JPH09112259 A JP H09112259A JP 7264383 A JP7264383 A JP 7264383A JP 26438395 A JP26438395 A JP 26438395A JP H09112259 A JPH09112259 A JP H09112259A
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catalyst
catalytic converter
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pipe
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元喜 渡辺
Satoru Takahashi
哲 高橋
Iwao Futahashi
岩雄 二橋
Takayuki Furuhata
貴之 古畑
Yoshiaki Kadoma
義明 門間
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49345—Catalytic device making

Abstract

(57)【要約】 【課題】排ガス管への良好な組付け性を実現し、面倒な
検査を省略可能であり、かつ排ガスの乱流による出力低
下を防止可能なモノリス触媒コンバータをより低い製造
コストと良い作業環境の下で製造可能とする。 【解決手段】筒状のパイプ素材１内にモノリス触媒２を
挿入し、パイプ素材１の両端開口１ａ、１ｂをロート状
に絞り加工する。これにより、モノリス触媒２を内部に
保持する筒状の筒部１ｃと、筒部１ｃの両端で排ガス管
に接続される一対のロート状のコーン部１ｄ、１ｅとか
らなる触媒容器１が一体に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はモノリス触媒コンバ
ータと、その製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】触媒容器が排ガス管に接続され、この触
媒容器内にモノリス触媒が保持されたモノリス触媒コン
バータは、エンジンから排出される排ガスを排ガス管で
モノリス触媒に導くことができるため、このモノリス触
媒で排ガス中の有害成分を浄化することが可能である。
【０００３】このうち、触媒容器がクラムシェル（パン
ケーキ）型のモノリス触媒コンバータは、ともに器状で
あり、合せ面の全周にフランジが形成されたアッパー部
材及びロウアー部材をプレス成形し、これらアッパー部
材及びロウアー部材の内部にモノリス触媒を保持した状
態でアッパー部材のフランジとロウアー部材のフランジ
とを溶接すること等により製造される。こうして得られ
るモノリス触媒コンバータでは、アッパー部材及びロウ
アー部材により触媒容器が構成され、触媒容器における
筒状の筒部の内部にモノリス触媒が保持され、触媒容器
における一対のロート状の両コーン部のうちの各小径開
口部が排ガス管に接続されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記クラムシ
ェル型の触媒容器をもつモノリス触媒コンバータでは、
溶接時の熱影響によりアッパー部材及びロウアー部材か
らなる触媒容器が歪みやすく、排ガス管への組付け性が
損なわれる場合があった。また、このモノリス触媒コン
バータでは、触媒容器の筒部において、フランジが溶接
されたことによる溶接部を接合部として軸方向に対向し
て残存し、かつ触媒容器の両コーン部において、同接合
部が径方向に対向して残存している。このため、このモ
ノリス触媒コンバータでは、全接合部から排ガスが漏れ
ることを確実に防止すべく、気密に全接合部が形成され
ているか否かを面倒なリークテストにより検査しなけれ
ばならない。また、このモノリス触媒コンバータでは、
触媒容器内の全接合部により排ガスの流れが乱されやす
く、これにより排気抵抗が大きくなり、エンジンの出力
低下のおそれもある。特に、両コーン部における径方向
に延在する接合部がかかる出力低下をもたらすと考えら
れる。かといって、当初より筒部を構成する筒部材と、
それぞれコーン部を構成する一対のコーン部材とを別部
材として用意し、これら３部材を周方向で溶接して触媒
容器を構成するとすれば、筒部と各コーン部とは溶接部
からなる接合部を周方向に残存させてしまう。この周方
向に延在する接合部によっても、軸方向に延在する接合
部と同様の不具合が考えられる。
【０００５】さらに、このモノリス触媒コンバータで
は、アッパー部材及びロウアー部材の各合せ面の全周に
フランジを形成し、両フランジの長い距離を高価な溶接
設備で溶接しなければならないことから、製造するに際
し、材料費と溶接費とが高く、製造コストが高騰すると
いう欠点があるとともに、溶接による作業環境の悪化が
懸念される。
【０００６】この点、特開平２−２６４１１０号公報は
触媒容器が一体型のモノリス触媒コンバータを提案して
いる。この提案では、筒状のパイプ素材の両端にプレス
加工を施すことにより、導入口とこの導入口の両側に隣
接する上下の合せ面とを形成するとともに、導出口とこ
の導出口の両側に隣接する上下の合せ面とを形成し、し
かる後にそれぞれ上下の合せ面を溶接することにより一
体型の触媒容器を製造している。こうして得られるモノ
リス触媒コンバータは、パイプ素材により触媒容器が一
体に形成されるため、製造するに際し、溶接長さが短く
なり、製造コストの低廉化と良い作業環境とを実現可能
ではある。
【０００７】しかしながら、このモノリス触媒コンバー
タでは、上下の合せ面を溶接した溶接部が接合部として
径方向に未だ残存している。このため、このモノリス触
媒コンバータにおいても、溶接時の熱影響を避けること
ができないために排ガス管への組付け性が万全ではな
く、径方向に延在する接合部による検査の必須及び出力
低下の不具合が考えられ、かつ製造コストの低廉化と良
い作業環境とを完全には実現不能である。
【０００８】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たものであって、排ガス管への良好な組付け性を実現
し、面倒な検査を省略可能であり、かつ排ガスの乱流に
よる出力低下を防止可能なモノリス触媒コンバータをよ
り低い製造コストと良い作業環境の下で製造可能とする
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１のモノリス触媒コンバータは、排ガス管
に接続される触媒容器と、該触媒容器内に保持されるモ
ノリス触媒と、からなるモノリス触媒コンバータにおい
て、前記触媒容器は、前記モノリス触媒を内部に保持す
る筒状の筒部と、該筒部の両端で前記排ガス管に接続さ
れる一対のロート状のコーン部とが一体に形成されてい
ることを特徴とする。
【００１０】請求項１のモノリス触媒コンバータでは、
筒状の筒部と一対のロート状のコーン部とが一体に形成
されて触媒容器を構成しており、溶接部等の接合部を軸
方向、径方向及び周方向に有しない。但し、このモノリ
ス触媒コンバータを製造するに際し、採用され得る筒状
のパイプ素材は、継目のないものである場合を除き、板
状の素材を筒状に丸めて接合されてもともと軸方向の接
合部を残存させている。このため、パイプ素材として
は、継目のないものを採用することが好ましいが、一般
的に市販されている継目のあるものであっても、その軸
方向の接合部が触媒容器に加工後に気密性を損なうこと
はまずありえない。したがって、請求項１における接合
部には、このようにパイプ素材そのものに当初よりある
接合部は含めないものとする。
【００１１】こうして、このモノリス触媒コンバータで
は、従来のように溶接を行わないことから、溶接時の熱
影響による触媒容器の歪みがない。また、このモノリス
触媒コンバータでは、従来のような接合部を有しないこ
とから、従来のような面倒なリークテストによる検査を
必ずしも必要としなくても、排ガスの漏れが確実に防止
されている。また、このモノリス触媒コンバータでは、
触媒容器内に従来のような接合部がないことから、排ガ
スがスムーズに流れる。
【００１２】（２）請求項２のモノリス触媒コンバータ
の製造方法は、筒状のパイプ素材内にモノリス触媒を挿
入する挿入工程と、該パイプ素材の両端開口をロート状
に絞り加工する絞り工程と、を有することを特徴とす
る。挿入工程では筒状のパイプ素材内にモノリス触媒を
挿入する。また、絞り工程ではパイプ素材の両端開口を
ロート状に絞り加工する。
【００１３】請求項２の製造方法は、挿入工程前に絞り
工程としてパイプ素材の一端開口をロート状に絞り加工
した後、挿入工程を行い、この後に再度絞り工程として
パイプ素材の他端開口をロート状に絞り加工する手段
と、絞り工程前に挿入工程を行い、内部にモノリス触媒
が挿入された状態のパイプ素材について両端開口をロー
ト状に絞り加工する絞り工程を行なう手段と、を選択す
ることができる。
【００１４】こうして、請求項１のモノリス触媒コンバ
ータが得られる。このモノリス触媒コンバータは、パイ
プ素材により触媒容器が一体に形成されているため、製
造するに際し、材料費が下がり、かつ溶接を省略でき
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、各請求項１、２記載の発明
を具体化した実施形態１〜３を図面を参照しつつ説明す
る。 （実施形態１）まず、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すよう
に、ステンレス製の筒状のパイプ素材１と、モノリス触
媒２とを用意する。パイプ素材１は、板状の素材を筒状
に丸めてなるものであり、軸方向には図示しない溶接部
がもともと残存されている。他方、モノリス触媒２は、
セラミックス担体を担体基材として用い、このセラミッ
クス担体にセラミックスの触媒担持層を形成し、触媒担
持層に白金等の触媒金属を担持させたものである。な
お、波板と平板とを巻いたハニカム体が外筒内に保持さ
れたメタル担体をモノリス触媒２の担体基材として用い
ることもできる。
【００１６】「絞り工程」そして、図１（Ｂ）に示すよ
うに、パイプ素材１の一端開口１ａをロート状に絞り加
工する。ここでは、図６に示すダイス型絞り加工装置を
採用する。このダイス型絞り加工装置では、固定台１０
の上面に鋼材製のダイスホルダ１１が固定されており、
このダイスホルダ１１内には図７にも示す下ダイス１２
が固定されている。この下ダイス１２には、パイプ素材
１の外径と略等しい円筒状の円筒面１２ａと、この円筒
面１２ａと曲率ｒで連続し、垂線に対してθ°傾斜した
テーパ面１２ｂと、このテーパ面１２ｂと連続し、円筒
面１２ａより小径の円筒状の円筒面１２ｃとが上面から
貫設されている。また、図６に示すように、固定台１０
の上方には可動台１３が上下動可能に設けられている。
可動台１３の下面には、下ダイス１２の円筒面１２ａと
略一致する外径をもつポンチ１４が固定されているとと
もに、下ダイス１２の円筒面１２ａと略一致する内径を
もつリング状の上ダイス１５が押圧ばね１６を介して上
下動可能に設けられている。
【００１７】このダイス型絞り加工装置により、図１
（Ｂ）に示すように、パイプ素材１の一端開口１ａをロ
ート状に絞り加工する場合、まず図６の左図に示すよう
に、可動台１３が上死点位置にある状態で下ダイス１２
の円筒面１２ａ内にパイプ素材１の一端開口１ａを挿入
する。次いで、図６の右図に示すように、可動台１３を
下死点まで下降させる。このとき、まず上ダイス１５の
下面が下ダイス１２の上面に当接し、押圧ばね１６が縮
まされる。そして、ポンチ１４の下面がパイプ素材１の
他端開口１ｂに当接する。可動台１３の下降により、パ
イプ素材１の一端下降１ａは曲率ｒの部分を経てテーパ
面１２ｂ、円筒面１２ｃ内にポンチ１４に押し込まれ
る。こうして、パイプ素材１の一端開口１ａの絞り加工
が完了し、ロート状のコーン部１ｄとする。
【００１８】なお、下ダイス１２の代わりに、図８に示
す下ダイス１７を採用することもできる。この下ダイス
１７には、下ダイス１２と同様の円筒面１７ａ、テーパ
面１７ｂ及び円筒面１７ｃが上面から貫設されてととも
に、円筒面１７ａ及びテーパ面１７ｂの外方に高周波コ
イル１８が内蔵されている。この下ダイス１７を採用す
れば、高周波コイル１８の誘導加熱によってパイプ素材
１の一端開口１ａを局部加熱しつつ絞り加工できるた
め、良好な成形性を発揮できる。また、一端開口１ａの
局部加熱の代わりに局部焼鈍を行っても良好な成形性を
発揮できる。
【００１９】また、図６に示すダイス型絞り加工装置の
代わりに、図９に示すスピニング絞り加工装置を採用す
ることもできる。このスピニング絞り加工装置では、チ
ャック２０がパイプ素材１の一端開口１ａを水平に突出
させた状態でパイプ素材１を保持可能に設けられてお
り、チャック２０はモータ２１の回転軸に固定され、こ
れによりパイプ素材１は軸心回りに回動可能になされて
いる。また、パイプ素材１の一端開口１ａの上方には油
圧シリンダ２２より上下動可能に上下可動台２３が設け
られ、上下可動台２３には油圧シリンダ２４より水平動
可能に水平可動台２５が設けられている。そして、水平
可動台２５にはブラケット２６によりパイプ素材１と軸
心が平行なローラ２７が従動可能に設けられている。
【００２０】このスピニング絞り加工装置により、図１
（Ｂ）に示すように、パイプ素材１の一端開口１ａをロ
ート状に絞り加工する場合、図９に示すように、モータ
２１でパイプ素材１を軸心回りに回動しつつ、油圧シリ
ンダ２２、２４を制御することによりパイプ素材１の一
端開口１ａにローラ２７をチャック２０側から徐々に強
く押し付ける。こうして、パイプ素材１の一端開口１ａ
の絞り加工が完了する。このとき、成形性の向上のた
め、一端開口１ａの局部加熱や局部焼鈍を行なうことも
可能である。
【００２１】「挿入工程」次いで、図１（Ｂ）に示すよ
うに、パイプ素材１の他端開口１ｂから内部にモノリス
触媒２を挿入する。 「絞り工程」この後、上記ダイス型絞り加工装置やスピ
ニング絞り加工装置を用い、図１（Ｃ）に示すように、
上記絞り工程と同様、パイプ素材１の他端開口１ｂを絞
り加工し、ロート状のコーン部１ｅとする。パイプ素材
１のコーン部１ｄ、１ｅを除く部分が筒状の筒部１ｃで
ある。
【００２２】こうして、図３に示すモノリス触媒コンバ
ータが得られる。このモノリス触媒コンバータでは、パ
イプ素材１により筒部１ｃと両コーン部１ｄ、１ｅとが
一体に形成されて触媒容器１を構成し、筒部１ｃの内部
にモノリス触媒２が保持され、両コーン部１ｄ、１ｅの
各小径開口部が排ガス管に接続される。このとき、この
モノリス触媒コンバータでは、従来のように溶接を行わ
ないことから、溶接時の熱影響による触媒容器１の歪み
がなく、排ガス管への良好な組付け性を実現した。
【００２３】また、このモノリス触媒コンバータは、溶
接部等の接合部を軸方向、径方向及び周方向に有しない
ため、従来のような面倒なリークテストによる検査を必
ずしも必要としなくても、排ガスの漏れが確実に防止さ
れており、高い歩留りで製造し得た。さらに、このモノ
リス触媒コンバータは、製造するに際し、従来のフラン
ジをもつアッパー部材及びロウアー部材を採用した場合
と比して材料費が下がり、かつ溶接を省略できたため、
製造コストの低廉化と良い作業環境とを実現できた。
【００２４】そして、このモノリス触媒コンバータは、
エンジンから排出される排ガスを排ガス管でモノリス触
媒２に導き、モノリス触媒２で排ガス中の有害成分を浄
化する。このとき、このモノリス触媒コンバータでは、
触媒容器１内に従来のような接合部がないことから、排
ガスがスムーズに流れ、排気抵抗の増大を防止してエン
ジンの出力低下を防止可能であった。 （実施形態２） 「挿入工程」図２（Ａ）に示すように、パイプ素材１内
に一端開口１ａ又は他端開口１ｂからモノリス触媒２を
挿入する。
【００２５】「絞り工程」次いで、上記ダイス型絞り加
工装置やスピニング絞り加工装置を用い、図２（Ｂ）、
（Ｃ）に示すように、パイプ素材１の両端開口１ａ、１
ｂを絞り加工し、ロート状のコーン部１ｄ、１ｅとす
る。他の構成は実施形態１と同様である。この製造方法
では、絞り加工を連続して行なうことができたため、製
造時間の短縮化が可能であった。
【００２６】こうして他の作用及び効果は実施形態１と
同様の下、図３に示す実施形態１と同様のモノリス触媒
コンバータが得られた。 （実施形態３）図５に示すように、モノリス触媒２の一
端側の周面にパイプ素材１より大きな熱膨脹係数のステ
ンレス繊維を集積してなるリング状の保持部材３、４を
固定するとともに、中央の周面にセラミックスファイバ
とバーミキュライトとからなるシール５を巻き付ける。
これを実施形態１、２のモノリス触媒２の代わりにパイ
プ素材１内に挿入する。他の構成は実施形態１、２と同
様である。
【００２７】また、シャフト６にシール５の幅よりやや
狭い幅広のローラ７と、このローラ７の両脇にシール５
と保持部材３、４との間の間隔よりやや狭い幅狭のロー
ラ８、９とを取りつけた押圧治具を用意する。この押圧
治具において、ローラ８、９はシール５と保持部材３、
４との間に位置するようになっている。そして、実施形
態１、２と同様に挿入工程及び絞り工程を行った後、パ
イプ素材１及び押圧治具をともに軸方向に回転させつつ
互いに押し付ける。このとき、筒部１ｃのシール５と保
持部材３、４との間が押圧治具のローラ８、９により塑
性変形され、ここにリング状の凹み１ｆ、１ｇが形成さ
れる。また、筒部１ｃの凹み１ｆ、１ｇ間が押圧治具の
ローラ７により塑性変形され、ここがやや小径にされ
る。
【００２８】こうして、モノリス触媒コンバータが得ら
れる。このモノリス触媒コンバータでは、保持部材３、
４が使用時に触媒容器１より大きく熱膨脹し、かつ筒部
１ｃの凹み１ｆ、１ｇが保持部材３、４とシール５との
間に係合していることから、モノリス触媒２が触媒容器
１内に強固に保持されている。また、このモノリス触媒
コンバータでは、小径にされた筒部１ｃの凹み１ｆ、１
ｇ間においてシール５が膨脹・固化されるため、シール
５の弾性力が大きくなっている。このため、このモノリ
ス触媒コンバータはより高い保持剛性と気密性とを発揮
する。また、排ガスの導入口側である保持部材３は高温
の排ガスがシール５を劣化することを防止している。他
の作用及び効果は実施形態１、２と同様である。
【００２９】
【発明の効果】以上詳述したように、各請求項記載の発
明は、各請求項記載の手段を採用しているため、以下の
ような効果を奏することができる。請求項１のモノリス
触媒コンバータは、従来のような溶接による接合部を有
しないことから、排ガス管への良好な組付け性を実現
し、面倒な検査を省略可能であり、かつ排ガスの乱流に
よる出力低下を防止可能である。
【００３０】請求項２のモノリス触媒コンバータの製造
方法は、材料費が下がり、かつ溶接を省略できるため、
請求項１のモノリス触媒コンバータをより低い製造コス
トと良い作業環境の下で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の製造方法を示す斜視図である。
【図２】実施形態２の製造方法を示す斜視図である。
【図３】実施形態１、２で得られたモノリス触媒コンバ
ータの断面図である。
【図４】実施形態３の製造方法で用いたモノリス触媒等
の斜視図である。
【図５】実施形態３に係るモノリス触媒コンバータ等の
断面図である。
【図６】実施形態１、２で用いたダイス型絞り加工装置
の断面図である。
【図７】実施形態１、２で用いたダイス型絞り加工装置
の一部拡大断面図である。
【図８】実施形態１、２で用いたダイス型絞り加工装置
の一部拡大断面図である。
【図９】実施形態１、２で用いたスピニング絞り加工装
置の断面図である。
【符号の説明】
１…触媒容器、パイプ素材 ２…モノリス触媒 １ｃ…筒部 １ｄ、１ｅ…コーン部
フロントページの続き (72)発明者 古畑 貴之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 門間 義明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】排ガス管に接続される触媒容器と、該触媒
    容器内に保持されるモノリス触媒と、からなるモノリス
    触媒コンバータにおいて、 前記触媒容器は、前記モノリス触媒を内部に保持する筒
    状の筒部と、該筒部の両端で前記排ガス管に接続される
    一対のロート状のコーン部とが一体に形成されているこ
    とを特徴とするモノリス触媒コンバータ。
  2. 【請求項２】筒状のパイプ素材内にモノリス触媒を挿入
    する挿入工程と、 該パイプ素材の両端開口をロート状に絞り加工する絞り
    工程と、を有することを特徴とするモノリス触媒コンバ
    ータの製造方法。
JP26438395A 1995-10-12 1995-10-12 モノリス触媒コンバータ及びその製造方法 Expired - Fee Related JP3585064B2 (ja)

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