(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス浄化用担体を、有機物質を含む保持材をその外周に配して容器内部に位置させ、該容器の少なくとも一部を縮径加工する内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法であって、
前記縮径加工は、前記担体及び保持材を容器内部に位置させた後に該容器をその全周に渡り加熱してから行うことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法。
【請求項２】
排気ガス浄化用担体を、有機物質を含む保持材をその外周に配して容器内部に位置させ、該容器の少なくとも一部を縮径加工する内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法であって、
前記縮径加工は、前記担体及び保持材を容器内部に位置させた後に該容器を加熱し、加熱された状態にある該容器に対して行うことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法。
【請求項３】
前記加熱は、前記縮径加工に際して、容器のチャック機に設けられた加熱装置によって行うことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法。
【請求項４】
排気ガス浄化用担体を、有機物質を含む保持材をその外周に配して容器内部に位置させ、該容器の少なくとも一部を縮径加工する内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法であって、
前記縮径加工は、前記担体及び保持材を容器内部に位置させた後に、前記縮径加工のための容器のチャック機に設けられた加熱装置によって該容器を加熱してから行うことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法。
【請求項５】
前記加熱の温度は、３００［℃］以上とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法。
【請求項６】
前記加熱の温度は、４００［℃］以上とすることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法。
【請求項７】
前記加熱の温度は、５００［℃］以下とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法。
【請求項８】
排気ガス浄化用担体を、有機物質を含む保持材をその外周に配して容器内部に位置させた内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法であって、
前記担体及び保持材を容器内部に位置させた後に、前記有機物質をその全周に渡り加熱して、これを飛散させることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置及びその製造方法に関し、より詳細には、有機物質のコーティングなどによって成形した保持材を用いて担体を容器内部に保持させた排気ガス浄化装置の製造技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、排気ガス浄化装置として、アルミナ繊維を母材とし、これをポリエチレンなどの有機物質でコーティングして保持材を構成し、これを担体に巻き付けて容器内部に保持させたものが提案されている。
このものは、保持材付きの担体を円筒状の容器内部に配置した後、該容器の入口部と出口部とがスピニング加工などにより縮径されて完成されるが、このような製造方法としては、従来より、特開２０００−４５７６２号公報に開示されるものがある。
【０００３】
すなわち、上記従来の排気ガス浄化装置の製造方法では、マット状の保持材を担体に巻き付け、この状態で担体及び保持材を容器内部に挿入し、容器端部のスピニング加工が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、次の２つの問題がある。
第１は、保持材と容器との接面では、完成後にある一定の温度が与えられないと、完成品としての所定の摩擦力が得られないという問題である。
これは、従来の方法では、車両実装時において上記有機物質が保持材表面を覆っているため、新車状態で運転すると、排気ガスが担体を通過して有機物質が加熱されて飛散した後に、保持材本来の摩擦力が発揮されるからである。加えて、新車時に保持材表面の有機物質が溶けると、保持材の容器に対する面圧が一時的に損なわれ、排気圧力によって担体が排気通路下流側に押し込められ、担体の設置位置が変わってしまうことにも繋がる。
【０００５】
第２は、容器端部をスピニング加工により縮径するときの加工性の悪さである。
従来の方法では、上記スピニング加工は常温下で行われるため、絞り率ｒ（容器を円筒状のものとして、縮径前の容器外径をφｂ、縮径後の容器外径をφａとすれば、ｒ＝φａ／φｂ）を高く設定すると、加工時に材料が硬化し、容器に亀裂が生じるおそれがある。
【０００６】
このような実状に鑑み、本発明は、容器の縮径を亀裂を生じさせることなくかつ高い絞り率をもってなし得るとともに、新車時における担体設置位置のズレを回避しうる内燃機関の排気ガス浄化装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法は、排気ガス浄化用担体を、有機物質を含む保持材をその外周に配して容器内部に位置させ、該容器の少なくとも一部を縮径加工する方法であって、前記縮径加工は、前記担体及び保持材を容器内部に位置させた後に該容器をその全周に渡り加熱してから行うことを特徴とする（請求項１）。
また、本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法は、排気ガス浄化用担体を、有機物質を含む保持材をその外周に配して容器内部に位置させ、該容器の少なくとも一部を縮径加工する方法であって、前記縮径加工は、前記担体及び保持材を容器内部に位置させた後に該容器を加熱し、加熱された状態にある該容器に対して行うことを特徴とする（請求項２）。
【０００８】
前記加熱は、前記縮径加工に際して、容器のチャック機に設けられた加熱装置によって行うのが好ましい（請求項３）。
更に、本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法は、排気ガス浄化用担体を、有機物質を含む保持材をその外周に配して容器内部に位置させ、該容器の少なくとも一部を縮径加工する方法であって、前記縮径加工は、前記担体及び保持材を容器内部に位置させた後に、前記縮径加工のための容器のチャック機に設けられた加熱装置によって該容器を加熱してから行うことを特徴とする（請求項４）。
前記加熱の温度は、３００［℃］以上であるのが好ましい（請求項５）。
なお、前記加熱の温度は、４００［℃］以上であるのが特に好ましく（請求項６）、５００［℃］以下であるのが好ましい（請求項７）。
【０００９】
更に、本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法は、排気ガス浄化用担体を、有機物質を含む保持材をその外周に配して容器内部に位置させた内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法であって、前記担体及び保持材を容器内部に位置させた後に、前記有機物質をその全周に渡り加熱してこれを飛散させることを特徴とする（請求項８）。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１，２に係る発明によれば、容器を縮径加工する前に、保持材付きの担体を容器内部に位置させた状態で容器を加熱するため、この熱によって保持材に含まれている有機物質を飛散させることができる。従って、車両実装時には既に保持材本来の保持力が得られる状態となっており、従来問題となっていた面圧低下による保持材と容器との間のズレを防止することができる。
【００１３】
加えて、本発明によれば、上記加熱が縮径加工前に行われることで、容器を構成する材料が暖められてその加工性が向上するため、高い絞り率の下でも亀裂の発生を抑えることができる。
請求項３，４に係る発明によれば、上記加熱を、縮径加工のための容器のチャック機に設けられた加熱装置によって直接に又は該チャック機を介して行うことができるため、加熱と縮径加工とを連続してないし同時に行うことができ、作業工程を削減し、製品化までの作業時間を短縮することができる。
【００１４】
請求項５〜７に係る発明によれば、加熱温度が良好なものとなり、上記加熱による有機物質の飛散度及び容器材料の加工性がともに向上し、保持材と容器との間のズレを防止する効果と、容器の亀裂の発生を抑える効果とを、より顕著に得ることができる。
請求項８に係る発明によれば、保持材付きの担体を容器内部に位置させた状態で該保持材に含まれている有機物質を加熱飛散させたことで、車両実装時には既に保持材本来の保持力が得られる状態となっており、前述の保持材と容器との間のズレを防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の構造について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置１の構成の概略を示す断面図である。
【００１７】
本装置１が備える担体１１は、外形がほぼ円筒状であり、その内部には、特にディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（以下「ＰＭ」という。）をろ過捕集することのできる程度に細かい多孔質のセラミック製壁部１３を介して、多角形断面の直進貫通空間が平行並列に形成されている。
そして、それぞれの相隣合う貫通空間は、目封部材１５によって装置１の入口側か又は出口側かで交互に、かつ完全に又はＰＭに対して実質的に閉塞されており、入口側に向けて開口する入口通路１７と、出口側に向けて開口する出口通路１９とが、相隣り合って交互に形成されている。
【００１８】
担体壁部１３には、例えばＨＣ，ＣＯなどの未燃焼成分を浄化するための酸化触媒などを触媒成分とする触媒層（図示せず）が付されており、本装置１のみによって排気ガスからＰＭを除去しかつ該排気ガスに含まれるガス状の大気汚染成分を浄化することができるようになっている。
また、ガソリンエンジンにおいては、本装置１が備える担体１１として、三元触媒を用いることができる。この場合には、格子状に複数の細通路を形成するセラミック製担体の壁面に、ＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘの浄化を同時に行うことのできる三元触媒成分を含む触媒層がコーティングされる。
【００１９】
担体１１は、無膨張性のアルミナ繊維を主な構成要素とする保持材３１が巻き付けられた状態で容器４１内部に収められており、保持材３１外周と容器４１内面との間に保持力（摩擦力）が働いて、所定の設置位置に保持される。
容器４１は、ステンレス製の円筒状素材の両端部を所定の絞り率ｒをもって縮径したものである。なお、担体１１及び保持材３１は、後述するように、縮径前に容器４１内部に配置される。
【００２０】
次に、以上に説明した排気ガス浄化装置１の製造方法について、図２〜５を参照して説明する。
本製造方法において排気ガス浄化装置１は、（１）担体１１を作成し、（２）担体１１に保持材３１を巻き付けた担体ユニットを容器（縮径後の容器４１と区別するため、縮径前の円筒状素材を以下では「容器素材４１’」という。）内部にセットし、（３）容器素材４１’を加熱した後、容器素材の両端部をスピニング加工により順次縮径し、（４）冷却して完成される。
【００２１】
以下、本実施形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置１の製造方法について、上記項目（１）〜（４）毎に説明する。
（１）担体作成
まず、担体１１を設ける。図２は、担体１１の斜視図であり、担体１１は、貫通空間の断面が四角形に形成されたいわゆるハニカム構造をなしており、担体壁部１３は、排気ガス浄化装置としての早期活性化を可能とするため、ごく薄く形成する。
【００２２】
また、担体１１は、同図に示すように、外径φ３（例えば、φ３＝８８［mm］）の円筒状とする。なお、担体１１の長さＬは、適用される内燃機関とのマッチングに応じて適宜設定する。
（２）担体ユニットセット
次に、図３に示すように担体１１に保持材３１を巻き付け、保持材付きの担体（担体ユニット）を容器素材４１’の一側から挿入して、図４に示すように容器素材４１’内部の所定位置に配置する。
【００２３】
ここで、図３に示す寸法を参照して、保持材３１及び容器素材４１’についてさらに説明する。
保持材３１は、アルミナ繊維からなる母材にポリエチレンなどの有機物質のコーティングを形成して該母材の圧縮状態を維持させ、厚さｔ１（例えば、ｔ１＝４［mm］）のシート状ないしマット状に成形したものである。また、保持材３１の幅は、担体１１の長さＬにほぼ等しくし、またその長さは、担体１１に巻き付けてこれを包囲することができる程度とする。
【００２４】
なお、上記有機物質のコーティングは、保持材３１の母材に有機物質を含む溶液（バインダ溶液）を塗布することによる他に、バインダ溶液に母材を漬け込んだり、袋状の有機物質の薄膜で母材を真空パックすることによっても形成することができる。
容器素材４１’は、厚さｔ２（例えば、ｔ２＝２［mm］）のステンレス製のシート材を外径φ１（例えば、φ１＝１００［mm］）の円筒状に加工したものである。なお、容器素材を筒状ではなくＵ字状とし、担体ユニットをその内部に配置した後、筒状に接合してもよい。
（３）加熱・スピニング加工
本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の製造方法では、担体ユニットを容器素材４１’内部の所定位置に配置した後、保持材３１に含まれている有機物質を熱分解させて消失させることで、アルミナ繊維の復元力による保持材３１本来の保持力を、車両実装前の段階から得る。
【００２５】
さらに、上記加熱をスピニング加工実施前に容器素材４１’を介して行うことで、同時に容器材料を暖めてその加工性を向上させ、縮径に伴う容器の亀裂の発生を防止する。
本実施形態では、図５に示すように、スピニング加工のための容器素材４１’のチャック機５１に加熱装置（図示せず）を設け、容器素材４１’をチャックした状態で上記加熱を行う。
【００２６】
そして、所定の加熱状態に達した後、ロール機６１によって容器素材４１’の入口部及び出口部を所定の絞り率ｒ（例えば、ｒ＝６０［％］、すなわちφ２＝６０［mm］）をもって順次縮径する。
（４）冷却・完成
スピニング加工終了後、冷却工程を経て完成する。
【００２７】
以上の工程を経て製品化された排気ガス浄化装置１は、図６のエンジンの排気系システム図に示すように、ディーゼルエンジンＥＮＧの排気通路１００の集合部より下流側に介装される。
各燃焼室から排出された排気ガスは、排気マニホールドにおいて１つの流路に集められ、排気ガス浄化装置１に導かれる。そして、これに流入した排気ガスが担体１１を通過するときに、壁部１３のフィルタ機能によってＰＭがろ過除去され、また、壁部１３に付された触媒層が機能してガス状汚染成分が浄化される。結果として、排気ガス浄化装置１に流入した排気ガスからは、ＰＭ及びガス状汚染成分の大部分が除去ないし浄化される。
【００２８】
次に、本発明に係る先の製造方法による場合の効果について説明する。
このため、加熱温度Ｔｈ［℃］を幾つかの異なる値に設定して排気ガス浄化装置１を製造し、車両実装直後の初期運転時において、保持材３１と担体１１との間にズレが生じるか否かについて、各加熱温度Ｔｈ毎に評価した。また、これと併せて、スピニング加工によって容器４１に生じた亀裂の有無も確認した。
【００２９】
次の表１は、本実験において設定した加熱温度Ｔｈである。加熱温度Ｔｈは、加熱しない場含も含めて、加熱なし〜Ｔｈ＝６００［℃］の７通りについて実験した。
【００３０】
【表１】
0003716728.tif 000002
次の表２は、本実験におけるエンジン運転条件である。
【００３１】
【表２】
0003716728.tif 000003
エンジンは、（１）まず回転数Ｎｅ［ｒｐｍ］＝４４００、エンジン負圧Ｐｅ［ｋｐａ］＝−４８．０（≒−３６０［ｍｍＨｇ］）及び入口ガス温度（排気ガス浄化装置１入口部における排気ガス温度）Ｔｅ［℃］＝９００として１０分間運転し、（２）続いてＮｅ＝７００、Ｐｅ＝−４８．０及びＴｉ＝３７０として１０分間運転した後、（３）１０分間停止させた。
【００３２】
そして、これら（１）〜（３）を１サイクルとして、１０サイクル運転した場合と、５００サイクル運転した場合とで、ズレの発生の有無を確認した。
次の表３は、本実験結果である。なお、スピニング加工により容器４１に亀裂が生じた場合には、修復してから上記のズレ確認を行った。
【００３３】
【表３】
0003716728.tif 000004
表３から明らかなように、加熱温度Ｔｈを３００［℃］以上とすることで、１０サイクルの場合も、また５００サイクルの場合も、ともにズレの発生を防止することができることが確認された。
【００３４】
さらに、加熱温度Ｔｈを４００［℃］以上とすることで、ズレが発生しないことに加えて、スピニング加工による容器４１の亀裂の発生を防止することもできることが確認された。
以上に説明したように、本発明によれば、担体ユニットを容器素材４１’内部に配置した後に容器素材４１’を所定の温度以上に加熱することで、保持材３１に含まれている有機物質を飛散させて、アルミナ繊維自体による保持材３１本来の保持力を得ることができ、新車時における担体１１の設置位置のズレを防止することができる。また、加熱をスピニング加工実施前に行うことで、容器材料の加工性が向上し、スピニング加工に伴う容器４１の亀裂の発生を防止することができる。
【００３５】
さらに、上記加熱をスピニング加工時に、容器素材４１’のチャック機５１に設けられた加熱装置によって行うことで、作業工程の削減及び加工時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の構成の概略を示す断面図
【図２】同上排気ガス浄化装置の担体の斜視図
【図３】担体ユニットの容器素材への挿入直前の状態を示す図
【図４】担体ユニットの容器素材への挿入後の状態を示す図
【図５】スピニング加工装置の構成の概略を示す図
【図６】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置を備える排気系システムの構成の概略を示す図
【符号の説明】
１…排気ガス浄化装置
１１…担体
３１…保持材
４１…容器
５１…チャック機
６１…ロール機
【図１】
0003716728.tif 000005
【図２】
0003716728.tif 000006
【図３】
0003716728.tif 000007
【図４】
0003716728.tif 000008
【図５】
0003716728.tif 000009
【図６】
0003716728.tif 000010