(57)【要約】【課題】ハニカム構造体とろう箔材との間に設けるろう箔材のずれを防止するとともに、円筒部材からのハニカム構造体の脱落を防止する。【解決手段】円筒形状のコンテナ７内に、平板と波板とを互いに重ね合わせつつ巻き回して構成したハニカム担体９を収容し、ハニカム担体９の両端を覆うようにして蓋部材１５を取り付ける。蓋部材１５は、排出ガスが通過可能な通気孔を備える格子状に形成し、コンテナ７の両端内側の溝７ａに、隙間を介して移動可能に嵌め込む。円筒形状のコンテナ７は、溝７ａをあらかじめ形成した平板状のスケッチ材をプレス加工によってＵ字形状に成形し、Ｕ字形状に成形した状態で蓋部材１５およびハニカム担体９を収容した後、円筒形状に成形する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板（１１）と波板（１３）とを互いに重ね合わせつつ巻き回してハニカム構造体（９）を構成し、このハニカム構造体（９）を円筒部材（７）内に収容したメタル担体（１）において、前記ハニカム構造体（９）の両端部を覆うようにして前記円筒部材（７）の両端部付近に、前記ハニカム構造体（９）を通過するガスが通過可能なガス通気孔（１５ａ）を備えた蓋部材（１５）を設け、前記円筒部材（７）は、平板基材（２１）を円筒形状に成形加工して端部（２１ｂ，２１ｃ）相互を接合したものであることを特徴とするメタル担体。
【請求項２】
前記円筒部材（７）の内周面に環状の溝（７ａ）を設け、この溝（７ａ）に前記蓋部材（１５）の外周端部を挿入し、この外周端部と前記溝（７ａ）との間に隙間（１７，１９）を設けたことを特徴とする請求項１に記載のメタル担体。
【請求項３】
平板基材（２１）をＵ字形状に成形加工し、この平板基材（２１）のＵ字形状部の内部におけるＵ字形状に沿う方向に対して交差する方向の両端付近にてＵ字形状の内面に沿って形成した溝（７ａ）に、ガスが通過可能なガス通気孔を備えた蓋部材（１５）の外周端部をそれぞれ挿入し、前記各蓋部材（１５）相互間の前記Ｕ字形状部の内部に、平板（１１）と波板（１３）とを互いに重ね合わせつつ巻き回して構成したハニカム構造体（９）を収容し、前記Ｕ字形状とした前記平板基材（２１）を円筒形状となるよう成形加工した状態で、前記Ｕ字形状の開口側の端部（２１ｂ，２１ｃ）相互を接合することを特徴とするメタル担体の製造方法。
【請求項４】
前記平板基材（２１）を円筒形状となるよう成形加工した後に、前記Ｕ字形状の開口側の端部（２１ｂ，２１ｃ）相互が接近する方向の力を付与して矯正加工することを特徴とする請求項３に記載のメタル担体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平板と波板とを互いに重ね合わせつつ巻き回して構成したハニカム構造体を円筒部材内に収容したメタル担体およびメタル担体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排気浄化装置における触媒を担持するためのメタル担体は、平板と波板とを互いに重ね合わせた状態で巻き付けてハニカム構造体を構成し、このハニカム構造体を円筒部材内に挿入もしくは圧入している（例えば、下記特許文献１，２，３参照）。
【特許文献１】特開平２−１４７４７号公報
【特許文献２】特開平４−１８０８３９号公報
【特許文献３】特開平８−１６４４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ハニカム構造を円筒部材に収容した状態でこれら両者相互をろう付けによって固定する場合があり、この場合には、外周にあらかじめろう箔材を取り付けた状態のハニカム構造を円筒部材内に挿入もしくは圧入する。
【０００４】
このため、特に圧入時には、ハニカム構造体の外径を円筒部材の内径より大きくしているので、ハニカム構造体の外周に設けてあるろう箔材が円筒部材からはみ出し、製造不良となる。
【０００５】
また、メタル担体は、自動車の排出ガスによって温度上昇するが、この際ハニカム構造体を構成する平板および波板は、薄板で構成している上に、触媒を担持しやすくするためにアルミニウムを含有するステンレス合金としている一方で、円筒部材は、ハニカム構造体を収容するハウジングの役目を果たしているので、ハニカム構造体に比較して強度を高める必要があり、フェライト系のステンレス合金（ＳＵＳ４３０）を使用している。
【０００６】
このため、メタル担体が温度上昇する際に、材質の異なるハニカム構造体と円筒部材との熱膨脹差によって、特に強度の低いハニカム構造体に亀裂が生じ、ハニカム構造体の一部もしくは全部が円筒部材から脱落するという不具合が発生する。
【０００７】
そこで、本発明は、ハニカム構造体とろう箔材との間に設けるろう箔材のずれを防止するとともに、円筒部材からのハニカム構造体の脱落を防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、平板と波板とを互いに重ね合わせつつ巻き回してハニカム構造体を構成し、このハニカム構造体を円筒部材内に収容したメタル担体において、前記ハニカム構造体の両端部を覆うようにして前記円筒部材の両端部付近に、前記ハニカム構造体を通過するガスが通過可能なガス通気孔を備えた蓋部材を設け、前記円筒部材は、平板基材を円筒形状に成形加工して端部相互を接合したものであることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ハニカム構造と円筒部材とをろう付けする際に使用するろう箔材は、あらかじめハニカム構造と平板基材との間にセットした状態で、平板基材を円筒形状に成形加工することで、円筒形状とした円筒部材からのはみ出しを防止して所定の位置に配置することができる。また、円筒部材内のハニカム構造体の両端部を覆うようにして設けた蓋部材によって、円筒部材からのハニカム構造体の脱落を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態を示すメタル担体１の断面図であり、このメタル担体１は、図２に示すように、一方の端部に連結した入口ディヒューザ３から流入した排気が通過することで排気浄化し、浄化後の排気を他方の端部に連結した出口ディヒューザ５から外部へ排出する。
【００１２】
上記したメタル担体１は、図３に示すような両端が開口した円筒部材としてのステンレス合金製（例えばＳＵＳ４３０）のコンテナ７内に、図４に示すようなハニカム構造体としてのハニカム担体９を、図１のように収容している。メタル担体９は、アルミニウムを含むステンレス合金製の薄板からなる平板１１と波板１３とを、互いに重ね合わせつつ巻き回し全体として円柱形状としてあり、その外径は、コンテナ７の内径よりやや大きくしている。
【００１３】
なお、このコンテナ７は、後述する製造方法で詳しく説明するが、上記した平板１１や波板１３よりも厚さの厚い平板基材を円筒形状に成形加工したものであり、このようなコンテナ７とハニカム担体９との間は、ろう箔材を介在させた状態で熱処理することで、ろう付けしている。
【００１４】
上記したハニカム担体９の両端部におけるコンテナ７の両端開口を覆うように、蓋部材１５を設けている。蓋部材１５は、セラミック材もしくはステンレス材からなる円板状を呈し、かつ図５に正面図として示すように格子状とし、したがって、この格子によってガスが通過可能なガス通気孔１５ａを備えることになる。
【００１５】
このような蓋部材１５は、外周端部をコンテナ７の内面に形成した環状の溝７ａに挿入している。ここで、図６に拡大して示すように、蓋部材１５の外周面と溝７ａの底面との間に外周隙間１７を設けるとともに、蓋部材１５の外周側面と溝７ａの側面との間に側部隙間１９を設けている。すなわち、蓋部材１５の外周端部と溝７ａとの間に隙間を設けたことになる。
【００１６】
次に、上記したメタル担体１の製造方法について説明する。コンテナ７は、前述したように平板基材を円筒形状に成形加工したものであり、この際図７に示す平板基材としてのスケッチ材２１に対し、同図（ａ）のようにエンドミル２３を用いて切削加工したり、あるいは同図（ｂ）のようにロール２５を用いてロール加工する。これにより図８（ａ）の正面図、図８（ｂ）の側面図に示すように、図中の左右両端付近に直線状の溝２１ａを形成する。
【００１７】
次に、溝２１ａを形成したスケッチ材２１を、図９に示すように、図中で下部に位置する凹型２７と同上部に位置する凸型２９とで、断面Ｕ字形状に成形する。なお、図９でのスケッチ材２１の溝２１ａは、紙面に直交する方向の両端に位置している。
【００１８】
凹型２７は、断面Ｕ字形状の凹部２７ａを備える一方、凸型２９は、凹部２７ａに整合する凸部２９ａを備え、図９（ａ）のように、凹型２７上にスケッチ材２１を位置決め載置した状態で、凸型２９を下降させ、図９（ｂ）のように、Ｕ字形状に成形加工する。
【００１９】
続いて、図１０（ａ）に示すように、Ｕ字形状としたスケッチ材２１の紙面に直交する方向の両端２箇所に設けてある溝２１ａに、図５に示してある蓋部材１５をそれぞれ嵌め込んだ後、図１０（ｂ）に示すように、図４に示してあるハニカム担体９を上記２箇所に嵌め込んだ蓋部材１５相互間に収容する。
【００２０】
ここで、ハニカム担体９は、スケッチ材２１のＵ字形状部の内部に挿入する際に、その両側に位置する蓋部材１５をガイドとして位置決めできるので、挿入作業が容易となる。また、ハニカム担体９をスケッチ材２１のＵ字形状部に挿入する前の状態（図１０（ｂ）に相当）では、ハニカム担体９の外周に、図示しないろう箔材を巻き付けた状態でスポット溶接にて固定してある。
【００２１】
そして、上記ハニカム担体９および蓋部材１５をそれぞれ収容したＵ字形状のスケッチ材２１を、図１１（ａ）に示すように、下部の凹型３１の凹部３１ａ内に挿入配置した状態で、上部の凹型３３を下降させる。これにより、これら一対の凹型３１，３３の凹部３１ａ，３３ａによって、Ｕ字形状のスケッチ材２１が図１１（ｂ）のように円筒形状に成形された成形体３５となる。
【００２２】
ここで、ハニカム担体９の外径は、前述したようにコンテナ７の内径よりやや大きくしているが、上記のようにスケッチ材２１を円筒形状にプレス成形して成形体３５とすることにより、メタル担体９を規定の圧縮率（絞り率）によって縮径し、スケッチ材２１の端部２１ｂ，２１ｃ相互を後述するように接合する。
【００２３】
なお、上記した圧縮率（絞り率）は、ハニカム担体９の縮径前の外周の周長をＡ，スケッチ材２１のハニカム担体９が接触する側の内周の長さ（図９（ａ）中でスケッチ材２１の左右方向の長さに相当）をＢとすると、
｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００％
となる。
【００２４】
したがって、圧縮率（絞り率）を調整する際には、スケッチ材２１の長さを変更することで容易に達成することができる。
【００２５】
上記図１１（ｂ）のようにスケッチ材２１を円筒形状にプレス成形した後は、スプリングバックによって端部２１ｂ，２１ｃ相互が多少離れて開くので、図１２（ａ）のように、図１１とは９０度変位する位置に設定してある一対の凹型３７，３９を用い、その各凹部３７ａ，３９ａ相互間で前記円筒形状とした成形体３５を挟持加圧して矯正加工する。
【００２６】
矯正加工後は、図１２（ｂ）のように、矯正加工している状態で、凹型３７，３９相互間の隙間から外部に露出している端部２１ｂ，２１ｃ相互を、溶接トーチ４１を用いて接合端部に沿ってビード溶接４３して接合する。その後、図１２（ｃ）に示すようにして得られたメタル担体１は、図示しない加熱炉内にて加熱処理してろう箔材を溶融させ、ハニカム担体９の外周面とコンテナ７の内周面とを強固に固定する。
【００２７】
このように、本実施形態によるメタル担体１は、ハニカム担体９とコンテナ７との間をろう付け接合する際に、ろう箔材を図１０（ｂ）の段階でハニカム担体９の外周に取り付けた状態で、スケッチ材２１のＵ字形状部内にセットし、その後円筒形状に成形加工すればよいので、従来のようにハニカム担体を円筒部材内に圧入する際に発生するろう箔材のずれを防止して所定の位置に配置することができ、ハニカム担体９のコンテナ７への固定を強固なものとして製造不良を防止することができる。
【００２８】
また、円筒形状のコンテナ７内に収容してあるハニカム担体９の両側を蓋部材１５によって覆うようにしているので、図２のように排出ガスが流通する過程において温度上昇し、この際、互いに材質の異なるハニカム担体９とコンテナ７との間での熱膨張差により、薄板からなるハニカム担体９に亀裂が発生したとしても、ハニカム担体９のコンテナ７からの脱落を防止することができる。
【００２９】
また、蓋部材１５の外周部とコンテナ７の内周面に設けた溝７ａとの間に、外周隙間１７および側部隙間１９を設けているので、自動車の走行時での振動により、蓋部材１５がコンテナ７に対し回転するなどして常に移動するので、排出ガスはハニカム担体９のほぼ全域に行き渡り、蓋部材１５を設けることによる排気浄化性能の低下は回避される。
【００３０】
また、コンテナ７は、平板状のスケッチ材２１をＵ字形状にプレス成形し、このＵ字形状部の内部にハニカム担体９および蓋部材１５を収容した状態で円筒形状にプレス成形するので、コンテナ７内にてハニカム担体９の両端に蓋部材１５を容易に設定でき、簡単な製造方法で、ハニカム担体９の脱落防止を図ったメタル担体１を得ることができる。
【００３１】
さらに、Ｕ字形状部の内部にハニカム担体９および蓋部材１５を収容した状態でスケッチ材２１を円筒形状にプレス成形した後に、図１２（ａ），（ｂ）に示したように円筒部材とする際の前記Ｕ字形状の開口側の端部２１ｂ，２１ｃ相互が接近する（閉じる）方向の力を付与して矯正加工することで、その後の端部２１ｂ，２１ｃ相互のビード溶接による接合作業が容易となり、接合強度も確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態を示すメタル担体の断面図である。
【図２】図１のメタル担体を排気浄化装置として使用したときの断面図である。
【図３】図１のメタル担体を構成するコンテナの斜視図である。
【図４】図１のメタル担体を構成するハニカム担体の斜視図である。
【図５】図１のメタル担体を構成する蓋部材の正面図である。
【図６】図５の蓋部材の外周端部をコンテナ内周面の溝に挿入した部位の拡大した断面図である。
【図７】図３のコンテナの平板基材となるスケッチ材に溝を形成している状態を示す加工動作図で、（ａ）はエンドミルによるもの、（ｂ）はロールによるものをそれぞれ示す。
【図８】（ａ）は図７の加工によって溝が形成されたスケッチ材の正面図、（ｂ）は同側面図である。
【図９】図８のように溝加工したスケッチ材をＵ字形状に加工する際の動作を示す動作説明図で、（ａ）は加工前の状態、（ｂ）は加工後の状態をそれぞれ示す。
【図１０】（ａ）は図９でＵ字形状に加工したスケッチ材のＵ字形状部内に蓋部材を挿入する状態を示す動作説明図、（ｂ）はハニカム担体をスケッチ材のＵ字形状部内に挿入する状態を示す動作説明図である。
【図１１】ハニカム担体および蓋部材をＵ字形状部内に挿入したスケッチ材を円筒形状に成形加工する際の動作説明図であり、（ａ）は加工前の状態、（ｂ）は加工後の状態をそれぞれ示す。
【図１２】（ａ）は図１１にて円筒形状に成形加工したスケッチ材を矯正加工する状態を示す動作説明図、（ｂ）は矯正加工後スケッチ材の端部相互を溶接接合する状態を示す動作説明図、（ｃ）は完成後のメタル担体の正面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  メタル担体
７  コンテナ（円筒部材）
７ａ  コンテナ内面に設けた溝
９  ハニカム担体（ハニカム構造体）
１１  平板
１３  波板
１５  蓋部材
１７  外周隙間（蓋部材の外周端部と溝との隙間）
１９  側部隙間（蓋部材の外周端部と溝との隙間）
２１  スケッチ材（平板基材）
２１ｂ，２１ｃ  スケッチ材の端部
【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】
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【図１２】
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