(57)【要約】【課題】  ハニカム体の外筒への収容形態に関わらず、外筒に対するろう材の位置ずれを防止でき、不良品の発生を防止できる金属触媒担体の製造方法の提供。【解決手段】  波状の金属箔４と平板状の金属箔５を重ねた状態で多重に巻回して成るハニカム体２と、ハニカム体２を収容する筒状の外筒３を備え、ハニカム体２の外周部と外筒３の内周部との間に設けられたろう材７の溶融により、該ハニカム体２の外周部と外筒３の内周部とを接合した金属触媒担体１の製造方法において、ろう材７を外筒３の内周面にクラッド加工して設けた。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波状の金属箔と平板状または小波状の金属箔を重ねた状態で多重に巻回して成るハニカム体と、
前記ハニカム体を収容する筒状の外筒を備え、
前記ハニカム体の外周部と外筒の内周部との間に設けられたろう材の溶融により、該ハニカム体の外周部と外筒の内周部とを接合した金属触媒担体の製造方法において、
前記ろう材を外筒の内周面にクラッド加工して設けたことを特徴とする金属触媒担体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の金属触媒担体の製造方法において、
前記ハニカム体を前記外筒内に圧入して収容することを特徴とする金属触媒担体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属触媒担体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属触媒担体の製造方法として特許文献１に記載の技術が知られている。
この発明によれば、外筒にろう材により塞がれる貫通孔を形成することにより、外筒に対するろう材の位置を外見から判断するようにしている。
【特許文献１】特開２００８−１９４５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の発明にあっては、外筒に対するろう材の位置ずれを防止できないという問題点があった。
加えて、箔状に形成されたろう材は高価であるため、製造コストのアップに繋がる。
【０００４】
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、ハニカム体の外筒への収容形態に関わらず、外筒に対するろう材の位置ずれを防止できる金属触媒担体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明では、波状の金属箔と平板状または小波状の金属箔を重ねた状態で多重に巻回して成るハニカム体と、ハニカム体を収容する筒状の外筒を備え、ハニカム体の外周部と外筒の内周部との間に設けられたろう材の溶融により、該ハニカム体の外周部と外筒の内周部とを接合した金属触媒担体の製造方法において、ろう材を外筒の内周面にクラッド加工して設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明では、ろう材を外筒の内周面にクラッド加工して設けている。
これにより、ハニカム体の外筒への収容形態に関わらず、外筒に対するろう材の位置ずれを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
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断面図、図２は図１の矢視Ａ１による図、図３は実施例１のハニカム体の製造を説明する図、図４は実施例１のハニカム体の斜視図、図５は実施例１の外筒の製造を説明する図である。
【０００９】
図６は実施例１の圧入装置を説明する図、図７は実施例１の圧入治具の平面図、図８は図７のＳ８−Ｓ８線における断面図、図９〜１３は実施例１の圧入装置の作動を説明する図、図１４は実施例１の排気系を説明する図である。
【００１０】
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が収容された円筒状の外筒３が備えられている。
また、ハニカム体２の外周と外筒の内周とは、ろう材７によって全周に亘ってろう付け接合されている。
なお、実施例１のろう材７はハニカム体２の軸方向中央位置に設けられているが、この限りではない。
【００１１】
次に、金属触媒担体１の製造方法を説明する。
金属触媒担体１の製造は、ハニカム体形成工程、外筒形成工程、圧入工程、ろう付け工程の順番に行われる。なお、ハニカム体形成工程と外筒形成工程は並行して行われる。
【００１２】
［ハニカム体形成工程］
ハニカム体形成工程では、公知の特開２００６−２３９５８０号公報と同様の加工装置を用いてハニカム体２を形成する。
即ち、図３に示すように、先ず、ロールギヤ等で製造された長尺で波状の金属箔４の始端部と、長尺で平板状の金属箔５の始端部とを該金属箔５が外側となるように巻軸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。
その後、両金属箔4,5の終端部を外周部にスポット溶接等により固定して、ハニカム体２を得る（図４参照）。
また、両金属箔4,5の厚みはそれぞれ２０〜３０μｍ前後、材質は高剛性のアルミニウムを含むステンレス合金製で、さらに、焼き鈍し、または緩い焼き入れ処理が施されて高剛性になっている。
具体的には、例えばクロム（Ｃｒ）、アルミ（Ａｌ）をベースに高温酸化で生成するＡｌ２Ｏ３被膜（アルミナ被膜）の成長を抑制する効果の高いランタン（ＬＡ）等を添加した、耐高温酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼が採用されている。
フェライト系ステンレス鋼の一例としてＪＦＥ規格のＪＦＥ２０−５ＵＳＲ及びＪＦＥ１８−３ＵＳＲを挙げておく。
【００１３】
［外筒形成工程］
外筒形成工程では、先ず、図５（ａ）に示すように、外筒３となる板状の母材８の片面の所定位置にろう材７をクラッド加工して設ける。
なお、外筒３となる母材８にろう材７をクラッド加工する方法としては、一般的なクラッド加工と同様に、先ず、母材８とろう材７とを重ねて仮止めした後、所定温度に加熱し、熱間圧延を施してクラッド接合を行う。
その後、冷間圧延を行なって所定の厚みまで圧延することにより、所望の母材８を得る。
【００１４】
或いは、母材の所定位置に粉末状のろう材を塗布して所定の厚みまで圧延した後、所定温度に加熱してクラッド接合を行うこともできる。
外筒３の板厚や材質は適宜設定できる。一般的には外筒３の厚みは１．５ｍｍ前後、材質はアルミニウム等を含有するフェライト系ステンレス鋼である。
同様に、ろう材７の板厚や材質も適宜設定できる。一般的にはろう材７の厚みは金属箔4,5と同等の厚み（２０〜３０μｍ前後）で、材質はニッケル系のろう材である。
【００１５】
その後、図５（ｂ）に示すように、ろう材７が内側になるように円筒状に加工して、その両縁部3a,3b同士を溶接で接合することにより、所望の外筒３を形成する。
【００１６】
［圧入工程］
圧入工程では、公知の特開平１１−１９７５１８号公報と同様の圧入装置１０を用いてハニカム体２を外筒３内に収容する。
【００１７】
<圧入装置について>
先ず、圧入装置１０について詳述する。
図６において、水平な基台１１上に立設されたタワーブロック１２には、鉛直方向にレール１３が延設されると共に、このレール１３には昇降板１４が摺動可能に係合されている。
【００１８】
昇降板１４には、タワーブロック１２に取付けられたエア式または油圧式等のシリンダ１５のピストンロッド１５ａが連結しており、このシリンダ１５の作動により昇降板１４を上下動可能に構成されている。
また、昇降板１４の上部には支持ブラケット１６が備えられる一方、下部には支持ブラケット１７が備えられている。
支持ブラケット１６にはエア式または油圧式等のシリンダ１８が鉛直方向に向けて装着される一方、支持ブラケット１７には円筒状の圧入治具１９がシリンダ１８のピストンロッド１８ａと同軸上に装着されている。
【００１９】
ピストンロッド１８ａの下端には、円柱状の圧入ブロック２０が連結されている。
なお、圧入ブロック２０は、特開２００１−３４１０３４号公報に記載のものと同様に径方向へ拡縮可能な構成にしても良い。
【００２０】
基台１１上には、圧入治具１９の下方で同軸上に配置されたワーク支持ブロック２１が固設されると共に、このワーク支持ブロック２１の上面には、外筒３の下端内周に嵌合する環状突起状の突起２１ａが形成されている。
さらに、圧入ブロック２０の下方には同軸上に円盤状の支持体２２が配置されている。
この支持体２２の下部には、圧入治具１９及びワーク支持ブロック２１を貫通して基台１１内に収容されたエア式または油圧式等のシリンダ２３のピストンロッド２３ａが連結されており、このシリンダ２３の作動により支持体２２を上下動可能に構成されている。
【００２１】
図７、８に示すように、圧入治具１９の内周には、その下端に行くにつれて徐々に拡径しながら開口するテーパ面を有する第１案内孔１９ａと、この第１案内孔１９ａの上端に連なる真円の矯正孔１９ｂと、この矯正孔１９ｂの上端から起立する環状段部１９ｃと、この環状段部１９ｃの内周縁から該治具１９の上端に行くに連れて徐々に拡径しながら開口するテーパ面を有する第２案内孔１９ｄとが形成されている。
第２案内孔１９ｃの上端の入口径Ｌ１は、ハニカム体２の外径より大きい一方、下端の出口径Ｌ２は、外筒３の内径よりも小さく設定されている。
第１案内孔１９ａの下端の入口径Ｌ３は、外筒３の外径より大きく、矯正孔１９ｂの内径Ｌ４は、外筒３の外径と等しく設定されている。
【００２２】
<圧入装置の作動について>
このように構成された圧入装置１０では、先ず、シリンダ１５のピストンロッド１５ａの収縮作動により昇降板１４を上昇位置に停止させる。
また、図９に示すように、シリンダ２３のピストンロッド２３ａの収縮作動により支持体２２を突起２１ａと同一高さで停止させた状態として、ワーク支持ブロック２１上に外筒３を載置する。
この際、外筒３の下端内側に突起２１ａを嵌合させることにより、外筒３を圧入治具１９と同軸上に配置できる。
【００２３】
次に、図９，１０に示すように、エアシリンダ１５のピストンロッド１５ａの伸長作動により昇降板１４を徐々に下降させる。
この際、ワーク支持ブロック２１上の外筒３の上端部が圧入治具１９の第１案内孔１９ａを経て矯正孔１９ｂに嵌合し、これにより外筒３の歪みが矯正される。
そして、外筒３の上端部が環状段部１９ｃに当接した位置で昇降板１４を停止させる。
【００２４】
次に、図１１に示すように、シリンダ２３のピストンロッド２３ａの伸長作動により支持体２２を圧入治具１９の上端よりも僅かに上方となるように配置した後、支持体２２上にハニカム体２を載置する。
【００２５】
次に、シリンダ１８の伸長作動によりピストンロッド１８ａに結合された圧入ブロック２０を徐々に下降させて、圧入ブロック２０の下面がハニカム体２の上面に当接したところで、シリンダ２３のピストンロッド２３ａの収縮作動により支持体２２を圧入ブロック２０と同期させて下降させる。
【００２６】
その後、図１２に示すように、ハニカム体２の下端が圧入治具１９の傾斜部１９ｄに接触したところで、支持体２２を増速して元位置に復帰させる（図１３参照）。
【００２７】
一方、図１３に示すように、圧入ブロック２０はハニカム体２の上面を下方へ押して、圧入ブロック２０の下端がガイド部１９ｅの下端と同一高さか僅かに下方位置になるまで下降する。
これにより、ハニカム体２を外筒３内に圧入して所定位置に収容できる。
なお、ハニカム体２が収容された外筒３は、シリンダ15,18のピストンロッド15a,18aの収縮作動により、昇降板１４（圧入治具１９）を元位置に復帰させた後、ワーク支持ブロック２１から取り外すことができる。
【００２８】
<ろう材の損傷防止について>
ここで、ハニカム体の外周にろう材を巻回して設けると、圧入治具を通過する際に特にろう材の軸方向端部の強度が低いため、この部位が損傷する虞がある。
なお、前述した損傷はハニカム体にろう材を巻回する工程時や、ろう材が巻回されたハニカム体を搬送する工程時に生じる虞がある。
加えて、ハニカム体圧入工程時において、ろう材がハニカム体と共に軸方向と径方向の応力を受けて大きく変形して、位置ずれ・損傷する虞がある。
【００２９】
従って、ハニカム体の収容形態に関わらず、ろう材の位置ずれや損傷が発生する虞があるため、特開２００８−１９４５５２号公報に記載のように、外筒の外見からろう材の位置ずれを判断する工程が必要になってしまう。
【００３０】
これに対し、実施例１では、前述したように、ろう材７が外筒３の内側にクラッド加工により設けられている。
従って、ハニカム体の外周部に薄肉のろう材を巻回する工程を省略できる。
また、外筒３の内側に設けられたろう材７は外部に露出しないため、外筒３の搬送時に損傷する虞は無く、ろう材７を保護できる。
また、ハニカム体圧入工程時において、圧入治具１９と摩擦することがないので、ろう材７は変形せず、位置ずれ・損傷が発生する虞はない。
従って、実施例１では、ろう材７の位置ずれ・損傷を招くことなく、ハニカム体２を外筒３内に収容できる。
また、箔状に形成された高価なろう材の使用を廃止することで、製造コストの削減を図れる。
【００３１】
［ろう付け工程］
このように形成された金属触媒担体１は、外筒３より加圧された状態で加熱炉に搬送されて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の外周部と外筒３の内周部がろう材７の溶融によりろう付け接合される。
【００３２】
なお、圧入装置１０から取り出された金属触媒担体１は、その後、ハニカム体２の両金属箔4,5の隙間で形成される軸方向に貫通したセルの表面に貴金属、アルミナ等からなる排気ガス浄化用の触媒担持体層が形成される。
【００３３】
［排気系との接続について］
このように構成された金属触媒担体１は、外筒３の両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る。
例えば、図１４に示すように、自動車の内燃機関排気系は、排気上流側となるエンジンａ１の図示しない排気ポートから各排気管ａ２〜ａ４を介して金属触媒担体１、サブマフラａ５、メインマフラａ６が連通接続されている。
また、金属触媒担体１の外筒３の両端部には、それぞれ対応する筒状のディフューザ24,24の一端部が溶接固定されている。
さらに、ディフューザ24,24の縮径した他端部にはそれぞれ対応する接続管a2,a3と締結するための接続フランジａ７が溶接固定される。
【００３４】
次に、作用を説明する。
［排気浄化作用について］
自動車の内燃機関排気系に介装された金属触媒担体１において、外筒３のエンジン側の排気上流側となる一端部から外筒３に流入した排気（図１の破線矢印で図示）は、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）が無害成分（ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等）に浄化されて排気下流側となる他端部からサブマフラａ５及びメインマフラａ６側へ排出される。
【００３５】
次に、実施例１の効果を請求項１、２に対応する（１）、（２）と共に記載する。
（１）波状の金属箔４と平板状の金属箔５を重ねた状態で多重に巻回して成るハニカム体２と、ハニカム体２を収容する筒状の外筒３を備え、ハニカム体２の外周部と外筒３の内周部との間に設けられたろう材７の溶融により、該ハニカム体２の外周部と外筒３の内周部とを接合した金属触媒担体１の製造方法において、ろう材７を予め外筒３とする材料の片面にクラッド加工して設けた。
これにより、ハニカム体の外筒３への収容形態に関わらず、外筒３に対するろう材７の位置ずれを防止でき、ハニカム体２を外筒３内に確実にろう付け接合できる。
【００３６】
（２）ハニカム体２を外筒３内に圧入して収容することとした。
これにより、ハニカム体２の収容形態が外筒３への圧入を採用した場合に、ろう材７が外筒３に対して位置ずれする虞がなく、好適となる。
【実施例２】
【００３７】
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。
【００３８】
図１５は実施例２の金属触媒担体の半側断面図である。
【００３９】
図１５に示すように、実施例２では、ろう材７の長手方向両側位置に、外筒３の全周に亘って外側に突設されたビード部３０が形成されているという点が実施例１と異なる。
なお、実施例２のビード部３０は外筒３から半円形状の断面を有して突設されているが、ビード部３０の断面形状は適宜設定できる。
【００４０】
従って、実施例２では、実施例１の作用・効果に加えて、ろう付け処理中に溶融したろう材７の一部がハニカム体２の長手方向に流れた場合に、ビード部３０内に流入させることができる。
これにより、ハニカム体２を外筒３の所望の位置のみで接合できるので、ハニカム体２の耐久性を向上できる。
詳述すると、ハニカム体は排気熱により主に軸方向に熱膨張・伸縮を繰り返し、この際、ろう材が軸方向の不規則な位置でハニカム体と外筒を接合していると、ハニカム体の熱膨張・伸縮時に生じる大きな熱応力によってハニカム体が剥がれて耐久性が低下してしまう。
これに対し、実施例２ではろう材７の一部をビード部３０内に流入させることにより、ろう材７の一部の長手方向への流れを規制して接合範囲を適正にできる。
従って、ハニカム体２の熱膨張・伸縮時の応力発生を最小限にすることができ、耐久性を向上できる。
【００４１】
なお、ビード部３０の形状（容量共）は前述したろう材７の一部の流れや量に応じて設定されている。
また、ろう材７の厚みや幅は、ハニカム体２と外筒３との必要接合強度の条件を満たしつつ、出来るだけ小さい値に設定されている。
【００４２】
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、実施例１では、ハニカム体を外筒内に圧入して収容する収容形態を例にしたが、この限りではない。
即ち、ハニカム体の外筒への収容形態に関わらず、この発明の作用・効果は得られるため、ろう材を外筒にクラッド加工して設けた金属触媒担体は全てこの発明の範疇となる。
【００４３】
また、実施例１の金属触媒担体は円形状の断面としたが、この限りではなく、楕円形状、三角形状、レーシングトラック形状等の他の形状の断面のものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例１の金属触媒担体の側断面図である。
【図２】図１の矢視Ａ１による図である。
【図３】実施例１のハニカム体の製造を説明する図である。
【図４】実施例１のハニカム体の斜視図である。
【図５】実施例１の外筒の製造を説明する図である。
【図６】実施例１の圧入装置を説明する図である。
【図７】実施例１の圧入治具の平面図である。
【図８】図７のＳ８−Ｓ８線における断面図である。
【図９】実施例１の圧入装置の作動を説明する図である。
【図１０】実施例１の圧入装置の作動を説明する図である。
【図１１】実施例１の圧入装置の作動を説明する図である。
【図１２】実施例１の圧入装置の作動を説明する図である。
【図１３】実施例１の圧入装置の作動を説明する図である。
【図１４】実施例１の排気系を説明する図である。
【図１５】実施例２の金属触媒担体の半側断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
ａ１、ａ２、ａ３、ａ４  排気管
ａ５  サブマフラ
ａ６  メインマフラ
ａ７  接続フランジ
Ｘ１  溶接
１  金属触媒担体
２  ハニカム体
３  外筒
３ａ、３ｂ  （外筒の）両縁部
４  波状の金属箔
５  平板状の金属箔
６  巻軸
７  ろう箔材
８  母材
１０  圧入装置
１１  基台
１１  貫通穴
１１ａ  縮径側端部
１１ｂ  拡径側端部
１２  タワーブロック
１３  レール
１４  昇降板
１５、１８、２３  シリンダ
１５ａ、１８ａ、２３ａ  ピストンロッド
１６、１７  支持ブラケット
１９  圧入治具
１９ａ  第１案内孔
１９ｂ  矯正孔
１９ｃ  環状段部
１９ｄ  第２案内孔
２０  圧入ブロック
２１  ワーク支持ブロック
２１ａ  突起
２２  支持体
２４  ディフューザ
３０  ビード部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010094643.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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