(57)【要約】【課題】ほぼ均一な面積の担体セルを有する触媒浄化性能に優れた触媒担体の製造方法を提供する。【解決手段】帯状の波板と帯状の平板とを重ね合わせた状態で巻回して目的の外径サイズより大きい第１次メタル触媒担体２を作製し、この第１次メタル触媒担体２をその巻き芯跡エリアを除いたエリアを一部切り出す切削を行って目的サイズの第２次メタル触媒担体１を作製する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の波板（５）と帯状の平板（６）とを重ね合わせた状態で巻回して目的の外径サイズより大きい第１次触媒担体（２）、（１０）を作製し、前記第１次触媒担体（２）、（１０）をその巻き芯跡エリアを除いたエリアを一部切り出す切削を行って目的径寸法の第２次触媒担体（１）を作製することを特徴とする触媒担体（１）の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の触媒担体（１）の製造方法であって、
前記第１次触媒担体（２）、（１０）の切削は、前記波板（５）の高さ分の最外周エリアを除いて行うことを特徴とする触媒担体（１）の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された触媒担体（１）の製造方法であって、
前記第２次触媒担体（１）が直径Ｒ１の円柱体である場合に、第１次触媒担体（２）、（１０）の直径Ｒ２は、巻き芯跡エリアの半径をｒ１、前記波板（５）の高さをｈとして、Ｒ２≧２×（ｒ１＋Ｒ１＋ｈ）の大きさにすることを特徴とする触媒担体（１）の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された触媒担体（１）の製造方法であって、
前記第１次触媒担体（２）、（１０）の切削は、ワイヤ放電切断によって行うことを特徴とする触媒担体（１）の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の触媒担体（１）の製造方法であって、
前記第１次触媒担体（２）、（１０）の中心をワイヤの進入開始ポイントとし、ワイヤをラジアル方向の外方に移動して第２次触媒担体（１）を切削し、
前記第２次触媒担体（１）を切削した同じ経路を通って前記ワイヤをラジアル方向の内方に移動させて前記ワイヤを第１次触媒担体（２）、（１０）の中心に戻し、
カッティング経路を別のラジアル方向で順次繰り返すことにより複数個の前記第２次触媒担体（１）を切り出すことを特徴とする触媒担体（１）の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５記載のいずれか一項に記載された触媒担体（１）の製造方法であって、
前記第１次触媒担体（２）を、前記第２次触媒担体（１）の長さに対し整数倍の長さにすることを特徴とする触媒担体（１）の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の触媒担体（１）の製造方法であって、
前記第１次触媒担体（２）を、前記第２次触媒担体（１）の長さにワイヤ放電切断によって切削することを特徴とする触媒担体（１）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、内燃機関等の排気ガス中に含まれる有害成分を浄化する触媒コンバータに使用される触媒担体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の触媒担体の製造方法としては、図６及び図７に示すようなものがある（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
以下、この触媒担体の製造方法を簡単に説明する。図６（ａ）に示すように、巻軸５０の先端のスリットに帯状の平板５１の一端を挿入して挟持させる。次に、図６（ｂ）に示すように、巻軸５０を１／４回転させる。続いて、図６（ｃ）に示すように、巻軸５０と平板５１の間に帯状の波板５２の一端を挿入する。次いで、図６（ｄ）に示すように、巻軸５０を巻き回して平板５１と波板５２を重ね合わせた状態で巻き回する。そして、図６（ｅ）に示すように、初期巻きを行って円筒状のハニカム体を形成してから初期巻回体５３を作製する。さらに、引き続いて平板５１と波板５２を重ね合わせた状態で巻き回し、最外周の平板５１をスポット溶接して巻軸５０を抜き取り、所定サイズのハニカム構造体（図示せず）の製造が完成する。
【０００４】
または、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、初期巻回体５３の端面との接面がほぼ同一面積を有すると共に、巻軸５４に着脱自在な円盤５５でそれぞれクランプしながら所定サイズまで巻き回する。最後に、初期巻回体５３より両側の円盤５５を取り外し、回転支持軸５４を抜き取れば所定サイズのハニカム構造体（図示せず）の製造が完了する。このハニカム構造体に所定の加工・処理を施すことによって触媒担体（図示せず）を作製する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１７３８２０号公報、第１頁、図３
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した触媒担体の製造方法では、巻軸５０や回転支持軸５４を抜き取った跡に巻き芯跡スペースが形成され、この巻き芯跡スペース（この外周近傍部分をも含む）に形成される担体セルは、他の部分の担体セルと大きさ、形状等が大幅に異なり、担体セルの空間面積は同一にならない。このような触媒担体の触媒浄化性能は、その芯エリアと他のエリアとで性能が異なる。このため、全体としての触媒浄化性能が低下するという問題がある。特に、小型の触媒担体では巻き芯跡スペースの存在が触媒浄化性能の点で致命的になる可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、略同一面積の担体セルを有し、触媒浄化性能に優れた触媒担体の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、触媒担体の製造方法であって、帯状の波板と帯状の平板とを重ね合わせた状態で巻回して目的の外径サイズより大きい第１次触媒担体を作製し、この第１次触媒担体をその巻き芯跡エリアを除いたエリアを一部切り出す切削を行って目的サイズの第２次触媒担体を作製することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の触媒担体の製造方法であって、第１次触媒担体の切削は、波板の高さ分の最外周エリアを除いて行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の触媒担体の製造方法であって、第２次触媒担体が直径Ｒ１の円柱体である場合に、第１次触媒担体の直径Ｒ２は、巻き芯跡エリアの半径をｒ１、波板の高さをｈとして、Ｒ２≧２×（ｒ１＋Ｒ１＋ｈ）の大きさにすることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された触媒担体の製造方法であって、第１次触媒担体の切削は、ワイヤ放電切断によって行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の触媒担体の製造方法であって、第１次触媒担体の中心をワイヤの進入開始ポイントとし、前記ワイヤをラジアル方向の外方に移動して第２次触媒担体を切削し、同じ経路で前記ワイヤをラジアル方向の内方に移動させて第１次触媒担体の中心に戻し、このようなカッティング経路を別のラジアル方向で順次繰り返すことにより複数個の第２次触媒担体を切り出すことを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載された触媒担体の製造方法であって、第１次触媒担体は、第２次触媒担体の長さに対し整数倍の長さを有するものを作製することを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の触媒担体の製造方法であって、第１次触媒担体は、第２次触媒担体の長さにワイヤ放電切断によって切削することを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、第１次触媒担体の巻き芯跡エリアを使用せずにほぼ同一面積の担体セルを有するエリアを切り出して作製される。したがって、ほぼ均一な空間面積を持つ担体セルを備えた、触媒浄化性能に優れた触媒担体を作製できる。特に、第２次触媒担体が小型の場合において、従来の巻き芯エリアを有するものと比較して非常に優れた触媒浄化性能を発揮することができる。また、最終的に製品として用いる第２次触媒担体は、所望の形状を有するものを容易に作製できる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、第１次触媒担体を外筒に圧入した場合に、外筒への圧入時に変形する可能性のあるエリアをさけて第２次触媒担体を作製することができる。したがって、第１次触媒担体として外筒に圧入した場合においても、触媒浄化性能に優れた触媒担体を作製できる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、請求項１及び請求項２に記載された発明の効果に加え、第１次触媒担体における巻き芯跡エリア及び外周端エリアを使用することなく、その円周方向に沿って複数個の触媒担体を作製できる。したがって、効率良く目的サイズの触媒担体を作製できる。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜請求項３に記載された発明の効果に加え、第１次触媒担体に加工ひずみをできるだけ発生させることなく切削できる。したがって、切削時における各担体セルの形状変化を最小限に抑えることができる。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の発明の効果に加え、第１次触媒担体に与えるダメージを最小限に抑えつつ切削作業ができる。したがって、目的サイズの第２次触媒担体の品質を向上することができる。例えば、第１次触媒担体の担体セルが大きく接合強度が低い場合にあっても、担体セルの変形等のトラブルを発生させることなく目的サイズの触媒担体を作製できる。
【００２０】
請求項６記載の発明によれば、請求項１〜請求項５に記載された発明の効果に加え、第２次触媒担体と同じ長さの第１次触媒担体を効率良く作製できる。
【００２１】
請求項７記載の発明によれば、請求項６記載の発明の効果に加え、第１次触媒担体の長さ方向の加工及び切り出し加工を同じワイヤ放電切断で行うため、生産設備の効率化、低コスト化を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る触媒担体の製造方法の詳細を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１〜図４は本発明の第１の実施の形態を示している。図１（ａ）は第１次メタル触媒担体２の側面図、図１（ｂ）は第１次メタル触媒担体２の正面図、図２は切削手順を説明するための第１次メタル触媒担体２の正面図、図３は第２次触媒担体としての目的サイズの第２次メタル触媒担体１の斜視図、図４は第１次メタル触媒担体２のサイズを説明する図である。
【００２４】
目的サイズの第２次メタル触媒担体１は、図３に示すように、円柱形状を有し、その直径がＲ１（例えば約３０ｍｍ以下）、長さがＬ１（例えば２０ｍｍ程度）のサイズであり、この目的サイズの第２次メタル触媒担体１を作製する方法を以下に説明する。
【００２５】
先ず、図１（ａ）及び（ｂ）に示す第１次メタル触媒担体２を作製する。第１次メタル触媒担体２は、帯状の波板５（図３に示す）と同じく帯状の平板６（図３に示す）とを重ね合わせた状態で巻回してハニカム構造体３を作製する。このハニカム構造体３を外筒４に圧入し、熱処理を行うことによって第１次メタル触媒担体２を作製する。この第１次メタル触媒担体２は、公知の方法を用いて作製する。
【００２６】
第１次メタル触媒担体２は、図１（ａ）に示すようにその長さがＬ２（例えば４０ｍｍ程度）であり、その直径は、図１（ｂ）に示すようにＲ２（例えば６０ｍｍ程度）のものを作製する。この実施の形態では、第１次メタル触媒担体２の長さＬ２は、後述する第２次メタル触媒担体１の長さＬ１（図３参照）の２倍に予め設定されている。第１次メタル触媒担体２の直径Ｒ２は、巻き芯跡エリアの半径をｒ１（図４参照）、波板５の高さをｈ（図示せず）として、Ｒ２≧２×（ｒ１＋Ｒ１＋ｈ）の大きさに設定されている。巻き芯跡エリアは、波板５と平板６によるハニカム構造体３を作製する際の巻き芯跡及びその外側近傍で変形を受ける可能性のあるエリアである。その値はｒ１≧５ｍｍ以上とし、具体的な数値は例えば実測データの集積によって決定する。波板５の高さ分の最外周エリアは、ハニカム構造体３を外筒４に圧入する際に変形を受ける可能性のあるエリアである。
【００２７】
次に、図１（ａ）に示すように、第１次メタル触媒担体２の長さをＬ１にするべくＡ補助線に沿って切削する。この切削はワイヤ放電切断法によって行う。ワイヤ放電切断法は、水中に配置した第１次メタル触媒担体２に対しその切削面に沿ってワイヤ（図示せず）を走行させつつ両者間に放電し、糸鋸式に切断するものである。これによって、長さがＬ１である第１次メタル触媒担体２が２個作製される。
【００２８】
次に、長さＬ１である第１次メタル触媒担体２をその巻き芯跡エリア及び波板５の高さ分の最外周エリアを除いたスペースを、一部切り出す切削を行って目的サイズの第２次メタル触媒担体１を作製する。この切削は、上述した第１次メタル触媒担体２の切削と同様にワイヤ放電切断法で行う。その切削手順は、図２の番号付き矢印の順番に沿って行う。
【００２９】
切削手順を具体的に説明すると、第１次メタル触媒担体２の中心Ｃをワイヤの進入開始ポイントとする。中心Ｃの巻き芯を抜いた穴にワイヤを挿入した後は、ワイヤをラジアル方向の外方に移動して目的サイズの第２次メタル触媒担体１を切削し、同じ経路でワイヤをラジアル方向の内方に移動させることによってワイヤを第１次メタル触媒担体２の中心Ｃに戻し、このようなカッティング経路を別のラジアル方向で順次繰り返すことにより、目的サイズの第２次メタル触媒担体１を例えば５個切り出す。このようにして、図３に示すような目的サイズの第２次メタル触媒担体１を作製する。
【００３０】
このような製造方法により、第１次メタル触媒担体２において担体セル７が他の部分と異なる大きさ及び形状となる巻き芯跡エリアを使用せずにほぼ同一面積の担体セル７を有するエリアを切り出して作製される。なお、図３は、所望形状の担体セル７を示している。このようにして、略同一面積の担体セル７を有する触媒浄化性能に優れた第２次メタル触媒担体１を作製できる。特に、目的サイズの第２次触媒担体１が小型の場合（直径が３０ｍｍ程度以下）において、従来と比較して非常に優れた触媒浄化性能を発揮するものが作製できる。また、第１次メタル触媒担体２を切り出すことにより目的サイズの第２次触媒担体１を作製するため、所望の形状を有する触媒担体１を容易に作製できる。
【００３１】
上記した実施の形態では、第１次メタル触媒担体２の切削は、波板５の高さ分の最外周エリアを除いて行うので、第１次メタル触媒担体２として外筒４にハニカム構造体３が圧入されたものを使用する場合であっても、外筒４への圧入時に変形する可能性のある部分が使用されない。したがって、第１次メタル触媒担体２として外筒４に圧入されたものを使用する場合においても、触媒浄化性能に優れた第２次メタル触媒担体１を作製できる。
【００３２】
また、上記した実施の形態では、目的サイズの第２次メタル触媒担体１が直径Ｒ１の円柱体であり、この場合に作製する第１次触媒担体２の直径Ｒ２は、巻き芯跡エリアの半径をｒ１、波板５の高さをｈとして、Ｒ２≧２×（ｒ１＋Ｒ１＋ｈ）の大きさに設定されているため、第１次メタル触媒担体２において担体セル７が他の部分と異なる大きさ及び形状となる巻き芯跡エリア及び外周端エリアを使用することなく、第１次メタル触媒担体２の円周方向に沿って複数個の目的サイズのメタル触媒担体１を作製できる。したがって、効率良く目的サイズの第２次メタル触媒担体１を作製可能である。
【００３３】
さらに、上記した実施の形態では、第１次メタル触媒担体２の切削は、ワイヤ放電切断によって行うので、第１次メタル触媒担体２に加工ひずみをできるだけ発生させることなく切削できる。したがって、切削時における各担体セル７の形状変化を最小限に抑えることができる。
【００３４】
また、上記した実施の形態では、第１次メタル触媒担体２の中心Ｃをワイヤの進入開始ポイントとし、ワイヤをラジアル方向の外方に移動して目的サイズのメタル触媒担体１を切削した後、同じ経路でワイヤをラジアル方向の内方に移動させることによってワイヤを第１次メタル触媒担体２の中心Ｃに戻し、その後このようなカッテング経路を別のラジアル方向で順次繰り返すことにより複数個の目的サイズのメタル触媒担体１を切り出している。このような切削経路をとることにより、第１次メタル触媒担体２に与えるダメージを最小限に抑えつつ切削作業ができる。したがって、目的サイズの第２次メタル触媒担体１の品質を向上させることができる。特に、第１次メタル触媒担体２の担体セル７が大きく接合強度が低い場合でも、担体セル７の変形等のトラブルを発生させることなく目的サイズの第２次メタル触媒担体１を作製できる。
【００３５】
さらに、上記した実施の形態では、第１次メタル触媒担体２は、目的である第２次メタル触媒担体１の長さに対して２倍の長さを有するものを作製したので、メタル触媒担体１と同じ長さの第１次メタル触媒担体２を効率良く作製できる。なお、上記した実施の形態では、第１次メタル触媒担体２は、メタル触媒担体１の長さに対し２以上の整数倍の長さを有するものを作製しても勿論よい。
【００３６】
また、上記した実施の形態では、第１次メタル触媒担体２は、目的サイズの第２次メタル触媒担体１の長さと同一長さにワイヤ放電切断によって切削している。したがって、第１次メタル触媒担体２の長さ方向の加工及び切り出し加工は同じワイヤ放電切断で行うため、生産設備の効率化等を図ることができる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態の切削手順を説明する正面図である。第１次メタル触媒担体１０の直径Ｒ２は、目的サイズの第２次メタル触媒担体１の直径をＲ１、巻き芯跡エリアの半径をｒ１、波板（図示せず）の高さをｈとして、Ｒ２≧２×（ｒ１＋Ｒ１＋ｈ）の条件を満足し、２×（ｒ１＋２×Ｒ１＋ｈ）の値より若干大きく設定されている。そして、上記した第１の実施の形態と同様に、第１次メタル触媒担体１０をその巻き芯跡エリア及び波板の高さ分の最外周エリアを除いたスペースを、ワイヤ放電切断法によって、図５の番号付き矢印の順番に沿って一部切り出す切削を行って目的サイズのメタル触媒担体１を作製する。
【００３８】
この第２の実施の形態では、巻き芯跡エリアに近い外周エリアで５個の目的サイズの第２次メタル触媒担体１を、巻き芯跡エリアより遠い外周エリアで１０個の目的サイズの第２次メタル触媒担体１を切り出す切削を行っている。つまり、図２に示した第１の実施の形態では周方向に１列であるが、第２の実施の形態では周方向に２列で目的サイズの第２次メタル触媒担体１を切り出す切削を行っている。なお、他の製造手順等は、上記した第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００３９】
第２の実施の形態においても、上記した第１の実施の形態と同様に、ほぼ同一面積の均一な担体セルを有し、触媒浄化性能に優れたメタル触媒担体１を作製できる。
【００４０】
以上、第１及び第２の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の設計変更が可能である。
【００４１】
例えば、上記各実施の形態では、目的サイズの第２次メタル触媒担体１は円柱形状であるが、その形状はこれに限定されない。本発明は、第１次触媒担体２を切り出す切削により、任意の形状のものを作製することができる。
【００４２】
また、上記した第１及び第２の実施の形態では、波板５は、ガス流れ方向に沿って配置される担体セル７がガス流れ方向の直交方向にオフセット状態にされるオフセット波板であっても、ガス流れ方向に沿って配置される担体セル７がガス流れ方向の直交方向にオフセットしないストレートな波形状のコルゲート波板であってもよく、これら以外の波板であっても本発明は適用可能である。また、本発明では、平板６には若干の波形状を有するものも含む。本発明は、上述したワイヤー放電の他、レーザー加工やウォータージェット等の公知の加工手段を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態を示す第１次メタル触媒担体の側面図、（ｂ）は第１次メタル触媒担体の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の切削手順を説明する第１次メタル触媒担体の正面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す第２次メタル触媒担体の斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す第１次メタル触媒担体のサイズを説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の切削手順を説明する第１次メタル触媒担体の正面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、従来例の触媒担体の各製造過程を示す図である。
【図７】（ａ）は従来例を示し、巻き回するために初期巻回体をセットした状態の正面図、（ｂ）はその側面図である。
【符号の説明】
１  第２次メタル触媒担体
２、１０  第１次メタル触媒担体
５  波板
６  平板
７  担体セル
【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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