(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に亘って略曲線状の外周面を有する内筒と、周方向に亘って略曲線状の外周面を有し、排気管路方向の一方の端部と他方の端部とが前記内筒の外周面に沿ってそれぞれ当接するように前記内筒の外周に設けられる外筒とを備え、前記一方の端部と前記他方の端部でそれぞれ前記内筒と前記外筒が周状に溶接され、前記一方の端部と前記他方の端部との間に、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面とが離間して空隙が形成され、前記空隙が空気層を構成する断熱排気流通管と、
前記断熱排気流通管の前記内筒に定置収容される排気浄化体と
を備える排気浄化装置の製造方法であって、
直管状の内筒母材を用い、前記内筒母材に前記排気浄化体を挿入するようにして、前記内筒母材の管の延びる方向の両側に内筒直管部と内筒テーパ部をスピニング加工で形成することにより、内筒基部の両側に前記内筒テーパ部を形成し、両側の前記内筒テーパ部の先端側にそれぞれ前記内筒基部より小径の前記内筒直管部を形成した前記内筒を形成すると共に、直管状の外筒母材を用い、前記外筒母材の管の延びる方向の排気管路上流側に外筒直管部と外筒テーパ部をスピニング加工で形成することにより、外筒基部の排気管路上流側に前記外筒テーパ部を形成し、前記外筒テーパ部の先端側に前記外筒基部より小径の前記外筒直管部を形成し、前記外筒母材の管の延びる方向の排気管路下流側に当接部を縮径型による縮径加工で形成することにより、排気管路下流側に前記当接部を有する前記外筒を形成する第１工程と、
前記外筒の排気管路下流側から前記内筒を内挿し、排気管路上流側の前記内筒直管部と前記外筒直管部を当接して位置合わせする第２工程と、
排気管路上流側の前記内筒直管部と前記外筒直管部の所定位置で前記内筒と前記外筒を周状に溶接すると共に、前記外筒の前記当接部が前記内筒に当接する位置で前記内筒と前記外筒を周状に溶接する第３工程と
を備えることを特徴とする排気浄化装置の製造方法。
【請求項２】
周方向に亘って略曲線状の外周面を有する内筒と、周方向に亘って略曲線状の外周面を有し、排気管路方向の一方の端部と他方の端部とが前記内筒の外周面に沿ってそれぞれ当接するように前記内筒の外周に設けられる外筒とを備え、前記一方の端部と前記他方の端部でそれぞれ前記内筒と前記外筒が周状に溶接され、前記一方の端部と前記他方の端部との間に、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面とが離間して空隙が形成され、前記空隙が空気層を構成する断熱排気流通管と、
前記断熱排気流通管の前記内筒に定置収容される排気浄化体と
を備える排気浄化装置の製造方法であって、
直管状の内筒母材を用い、前記内筒母材に前記排気浄化体を挿入するようにして、前記内筒母材の管の延びる方向の両側に内筒直管部と内筒テーパ部をスピニング加工で形成することにより、内筒基部の両側に前記内筒テーパ部を形成し、両側の前記内筒テーパ部の先端側にそれぞれ前記内筒基部より小径の前記内筒直管部を形成した前記内筒を形成すると共に、平板状の外筒母材を用い、前記外筒母材に外筒基部、前記外筒基部の排気管路上流側の外筒テーパ部、前記外筒テーパ部の排気管路上流側に位置し前記外筒基部より小径の外筒直管部を絞りプレス加工で形成し、且つ前記外筒基部の前記外筒テーパ部と逆側に当接部を縮径型による縮径加工で形成することにより、排気管路下流側に前記当接部を有する前記外筒を形成する第１工程と、
前記外筒の排気管路下流側から前記内筒を内挿し、排気管路上流側の前記内筒直管部と前記外筒直管部を当接して位置合わせする第２工程と、
排気管路上流側の前記内筒直管部と前記外筒直管部の所定位置で前記内筒と前記外筒を周状に溶接すると共に、前記外筒の前記当接部が前記内筒に当接する位置で前記内筒と前記外筒を周状に溶接する第３工程と
を備えることを特徴とする排気浄化装置の製造方法。
【請求項３】
前記内筒基部と前記外筒基部との間、及び排気管路上流側の前記内筒テーパ部と前記外筒テーパ部との間に、周方向に一連で連続する前記空気層が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の排気浄化装置の製造方法。
【請求項４】
前記断熱排気流通管の前記空気層が減圧空気層であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の排気浄化装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の排気管路に設けられる断熱排気流通管を備える排気浄化装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の排気管路において、粒子状物質の燃焼に必要な排ガス温度を確保可能な排気浄化装置が知られている（特許文献１参照）。この排気浄化装置は、筒体、コーン形状の上流端部、コーン形状の下流端部から構成される触媒コンバータを有し、触媒コンバータは同一形状の一対の半割形状体を併せたクラムシェル構造になっている。半割形状体はそれぞれ外殻とそれより一回り小さい径の内殻とからなる二層構造で形成され、径方向に突出する外殻のフランジと内殻のフランジが互いに溶接されていると共に、一対の半割形状体がフランジの部分で溶接されることで筒形状が形成されている。
【０００３】
そして、筒体、上流端部、下流端部には、内殻と外殻との間に密閉空間が形成されており、密閉空間内の空気が減圧ポンプで吸引されて密閉空間が減圧空気層になっている。即ち、筒体、上流端部、下流端部は、粒子状物質の燃焼に必要な排ガス温度を確保可能に内殻と外殻との間の減圧空気層によって断熱性が得られる、断熱排気流通管を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０５３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、自動車の排気管路における排ガス温度の保温は、捕集フィルタで捕集した粒子状物質を燃焼することの他、排ガス中に含まれる有害物質を触媒で酸化、還元して浄化する場合等にも重要であり、この排ガス温度の保温に断熱排気流通管は主要な役割を果たしている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の断熱排気流通管に相当する触媒コンバータは、一対の半割形状体の管路方向に延びるフランジの部分に熱が伝導し、フランジの部分が放熱板のように機能して放熱してしまう管構造を有するため、管構造自体の断熱性のレベルに劣る。そのため、密閉空間を大気圧の空気層にした場合には所要の断熱性を確保することが困難となり、密閉空間を減圧して減圧空気層にすることが必須となる。また、排気管路方向に長く延びる両側のフランジの部分を溶接する作業が必要になるため、溶接作業に要する手間も大きくなるという不具合もある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、管構造自体の断熱性のレベルが非常に高く、自動車の排気管路における排ガス温度の保温をより確実に図ることができると共に、必要な溶接作業を大幅に低減することができる断熱排気流通管を備える排気浄化装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の排気浄化装置の製造方法は、周方向に亘って略曲線状の外周面を有する内筒と、周方向に亘って略曲線状の外周面を有し、排気管路方向の一方の端部と他方の端部とが前記内筒の外周面に沿ってそれぞれ当接するように前記内筒の外周に設けられる外筒とを備え、前記一方の端部と前記他方の端部でそれぞれ前記内筒と前記外筒が周状に溶接され、前記一方の端部と前記他方の端部との間に、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面とが離間して空隙が形成され、前記空隙が空気層を構成する断熱排気流通管と、前記断熱排気流通管の前記内筒に定置収容される排気浄化体とを備える排気浄化装置を製造する方法であって、直管状の内筒母材を用い、前記内筒母材に前記排気浄化体を挿入するようにして、前記内筒母材の管の延びる方向の両側に内筒直管部と内筒テーパ部をスピニング加工で形成することにより、内筒基部の両側に前記内筒テーパ部を形成し、両側の前記内筒テーパ部の先端側にそれぞれ前記内筒基部より小径の前記内筒直管部を形成した前記内筒を形成すると共に、直管状の外筒母材を用い、前記外筒母材の管の延びる方向の排気管路上流側に外筒直管部と外筒テーパ部をスピニング加工で形成することにより、外筒基部の排気管路上流側に前記外筒テーパ部を形成し、前記外筒テーパ部の先端側に前記外筒基部より小径の前記外筒直管部を形成し、前記外筒母材の管の延びる方向の排気管路下流側に当接部を縮径型による縮径加工で形成することにより、排気管路下流側に前記当接部を有する前記外筒を形成する第１工程と、前記外筒の排気管路下流側から前記内筒を内挿し、排気管路上流側の前記内筒直管部と前記外筒直管部を当接して位置合わせする第２工程と、排気管路上流側の前記内筒直管部と前記外筒直管部の所定位置で前記内筒と前記外筒を周状に溶接すると共に、前記外筒の前記当接部が前記内筒に当接する位置で前記内筒と前記外筒を周状に溶接する第３工程とを備えることを特徴とする。
これによれば、内筒と外筒が周方向に亘って略曲線状の外周面を有する管構造により、管路方向に延びるフランジのように断熱性を顕著に低下させる部位を無くすことができ、管構造自体の断熱性のレベルを非常に高めることができる。従って、自動車の排気管路における排ガス温度の保温をより確実に図ることができ、例えば内筒と外筒との間の空気層が大気圧の空気層である場合にも、必要な排ガス温度の保温を図ることができる。また、排気管路方向に長く延びるフランジの溶接のように手間のかかる溶接作業を削減し、基本的に一方の端部と他方の端部で内筒と外筒を周状に溶接するだけで管構造を構成することができることから、必要な溶接作業を大幅に低減することができる。更に、排気浄化に必要な箇所にだけ空気断熱層を設け、排気管路下流側にはテーパ部相互間の空気断熱層を設けずに当接部を形成するだけで済むことから、製造効率の向上、製造コストの低減を図ることができる。また、高断熱性の管構造で高温の排ガスが確実に排気浄化体に供給される排気浄化装置とすることができ、排気浄化性能に極めて優れる排気浄化装置を得ることができる。また、内筒直管部と内筒テーパ部、外筒直管部と外筒テーパ部をスピニング加工で形成し、当接部を縮径型による縮径加工で形成することにより、塑性変形による加工硬化、スピニング加工で形成される螺旋状凹凸での断面二次モーメント増加による剛性向上、縮径による肉厚増加で管構造の強度を高めることができる。また、空気層を減圧空気層とする場合には、強度の高い内筒テーパ部と外筒テーパ部により、減圧による凹みをより確実に防止することができ、排気浄化装置の強度、安定性を高めることができる。
【０００９】
本発明の排気浄化装置の製造方法は、周方向に亘って略曲線状の外周面を有する内筒と、周方向に亘って略曲線状の外周面を有し、排気管路方向の一方の端部と他方の端部とが前記内筒の外周面に沿ってそれぞれ当接するように前記内筒の外周に設けられる外筒とを備え、前記一方の端部と前記他方の端部でそれぞれ前記内筒と前記外筒が周状に溶接され、前記一方の端部と前記他方の端部との間に、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面とが離間して空隙が形成され、前記空隙が空気層を構成する断熱排気流通管と、前記断熱排気流通管の前記内筒に定置収容される排気浄化体とを備える排気浄化装置の製造方法であって、直管状の内筒母材を用い、前記内筒母材に前記排気浄化体を挿入するようにして、前記内筒母材の管の延びる方向の両側に内筒直管部と内筒テーパ部をスピニング加工で形成することにより、内筒基部の両側に前記内筒テーパ部を形成し、両側の前記内筒テーパ部の先端側にそれぞれ前記内筒基部より小径の前記内筒直管部を形成した前記内筒を形成すると共に、平板状の外筒母材を用い、前記外筒母材に外筒基部、前記外筒基部の排気管路上流側の外筒テーパ部、前記外筒テーパ部の排気管路上流側に位置し前記外筒基部より小径の外筒直管部を絞りプレス加工で形成し、且つ前記外筒基部の前記外筒テーパ部と逆側に当接部を縮径型による縮径加工で形成することにより、排気管路下流側に前記当接部を有する前記外筒を形成する第１工程と、前記外筒の排気管路下流側から前記内筒を内挿し、排気管路上流側の前記内筒直管部と前記外筒直管部を当接して位置合わせする第２工程と、排気管路上流側の前記内筒直管部と前記外筒直管部の所定位置で前記内筒と前記外筒を周状に溶接すると共に、前記外筒の前記当接部が前記内筒に当接する位置で前記内筒と前記外筒を周状に溶接する第３工程とを備えることを特徴とする。
これによれば、内筒と外筒が周方向に亘って略曲線状の外周面を有する管構造により、管路方向に延びるフランジのように断熱性を顕著に低下させる部位を無くすことができ、管構造自体の断熱性のレベルを非常に高めることができる。従って、自動車の排気管路における排ガス温度の保温をより確実に図ることができ、例えば内筒と外筒との間の空気層が大気圧の空気層である場合にも、必要な排ガス温度の保温を図ることができる。また、排気管路方向に長く延びるフランジの溶接のように手間のかかる溶接作業を削減し、基本的に一方の端部と他方の端部で内筒と外筒を周状に溶接するだけで管構造を構成することができることから、必要な溶接作業を大幅に低減することができる。更に、排気浄化に必要な箇所にだけ空気断熱層を設け、排気管路下流側にはテーパ部相互間の空気断熱層を設けずに当接部を形成するだけで済むことから、製造効率の向上、製造コストの低減を図ることができる。また、高断熱性の管構造で高温の排ガスが確実に排気浄化体に供給される排気浄化装置とすることができ、排気浄化性能に極めて優れる排気浄化装置を得ることができる。また、内筒直管部と内筒テーパ部をスピニング加工で形成し、外筒直管部と外筒テーパ部を絞りプレス加工で形成し、当接部を縮径型による縮径加工で形成することにより、塑性変形による加工硬化、スピニング加工で形成される螺旋状凹凸での断面二次モーメント増加による剛性向上、縮径による肉厚増加で管構造の強度を高めることができる。また、空気層を減圧空気層とする場合には、強度の高い内筒テーパ部と外筒テーパ部により、減圧による凹みをより確実に防止することができ、排気浄化装置の強度、安定性を高めることができる。また、絞りプレス加工を用いることで、加工コストを一層低減することができる。
【００１０】
本発明の排気浄化装置の製造方法は、前記内筒基部と前記外筒基部との間、及び排気管路上流側の前記内筒テーパ部と前記外筒テーパ部との間に、周方向に一連で連続する前記空気層が設けられることを特徴とする。
これによれば、基部相互間とテーパ部相互間の空隙全体に亘って、断熱性を低下させる部位の無い状態で周方向に一連で連続する空気層を設けられることから、断熱性のレベルを一層向上することができる。また、例えば内筒基部に触媒担体、捕集フィルタ或いはその双方等の排気浄化体を収容する場合には、高断熱性の管構造による排ガス温度の保温により、所要の排気浄化性能の確保、維持を図ることができる。
【００１１】
本発明の排気浄化装置の製造方法は、前記断熱排気流通管の前記空気層が減圧空気層であることを特徴とする。
これによれば、空気層を減圧空気層とすることにより、断熱性のレベルを一層向上することができる。また、少ない溶接箇所で断熱排気流通管を形成することができることから、減圧空気層にした場合に溶接不良による歩留まり低下を少なくすることができると共に、溶接部の破損で大気が流れ込むリスクを低減することが可能となり、減圧空気層の減圧状態を長期間に亘って維持し易くなり、減圧状態の安定性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、管構造自体の断熱性のレベルが非常に高く、自動車の排気管路における排ガス温度の保温をより確実に図ることができると共に、必要な溶接作業を大幅に低減することができる断熱排気流通管や、この断熱排気流通管を備える高断熱性の排気浄化装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は本発明による第１実施形態の断熱排気流通管を備える排気浄化装置の正面図、（ｂ）はその縦断面図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は第１実施形態において直管状の内筒母材から排気浄化体が挿入された内筒を形成するまでの工程の第１例を説明する断面説明図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は第１実施形態において直管状の内筒母材から排気浄化体が挿入された内筒を形成するまでの工程の第２例を説明する断面説明図。
【図４】第１実施形態において直管状の外筒部材の一方側に外筒テーパ部及び外筒直管部を形成する工程を説明する断面説明図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は第１実施形態において一方側に外筒テーパ部及び外筒直管部が形成された外筒母材に内筒を内挿して排気浄化装置を形成するまでの工程を説明する断面説明図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は溶接部の例を示す断面説明図。
【図７】（ａ）は本発明による第２実施形態の断熱排気流通管を備える排気浄化装置の正面図、（ｂ）はその縦断面図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は第２実施形態において直管状の外筒母材から外筒を形成するまでの工程例を説明する断面説明図。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は第２実施形態において平板状の外筒母材から外筒を形成するまでの工程例を説明する断面説明図。
【図１０】第２実施形態において外筒に内筒を内挿した状態を示す断面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔第１実施形態の断熱排気流通管、排気浄化装置及びその製造方法〕
第１実施形態の断熱排気流通管１は、図１に示すように、内部に排気浄化体１１が定置収容される排気浄化装置１０の一部を構成するものであり、周方向に亘って略曲線状の外周面を有する内筒２と、周方向に亘って略曲線状の外周面を有する外筒３を備える。内筒２と外筒３はそれぞれ金属製で、それぞれ一つの金属母材から一体的に形成されており、例えば内筒２の肉厚は０．８〜２．０ｍｍの薄肉で、外筒３の肉厚は０．６〜２．０ｍｍの薄肉とされる。
【００１５】
内筒２は、略円筒形の内筒基部２１を有し、その両側に内筒テーパ部２２ａ、２２ｂがそれぞれ形成されている。内筒テーパ部２２ａ、２２ｂは内筒基部２１からそれぞれ先端に向かって漸次縮径するコーン状に形成されており、内筒テーパ部２２ａ、２２ｂの先端側には、内筒基部２１より小径の略円筒形の内筒直管部２３ａ、２３ｂがそれぞれ形成されている。本例では、内筒テーパ部２２ａ、内筒直管部２３ａが排気管路上流側に配置され、内筒テーパ部２２ｂ、内筒直管部２３ｂが排気管路下流側に配置され、内筒直管部２３ａ、２３ｂがそれぞれ図示省略する排気管路を構成する別の排気管に連結されるようになっている。
【００１６】
外筒３も、略円筒形の外筒基部３１を有し、その両側に外筒テーパ部３２ａ、３２ｂがそれぞれ形成されている。外筒テーパ部３２ａ、３２ｂも外筒基部３１からそれぞれ先端に向かって漸次縮径するコーン状に形成されており、外筒テーパ部３２ａ、３２ｂの先端側には、外筒基部３１より小径の略円筒形の外筒直管部３３ａ、３３ｂがそれぞれ形成されている。本例では、外筒テーパ部３２ａ、外筒直管部３３ａが排気管路上流側に配置され、外筒テーパ部３２ｂ、外筒直管部３３ｂが排気管路下流側に配置され、外筒直管部３３ａ、３３ｂがそれぞれ図示省略する排気管路を構成する別の排気管に連結されるようになっている。
【００１７】
外筒３は、排気管路方向の一方の端部と他方の端部とが内筒２の外周面に沿ってそれぞれ当接するように内筒２の外周に設けられるようになっており、第１実施形態では、外筒３の一方の端部と他方の端部に相当する外筒直管部３３ａ、３３ｂが、内筒２の内筒直管部２３ａ、２３ｂの外周面に沿ってそれぞれ当接するようにして、外筒３が内筒２の外周に設けられている。
【００１８】
外筒３は、一方の端部と他方の端部に相当する外筒直管部３３ａ、３３ｂにおいて内筒２と周状に溶接されており、図示例では外筒直管部３３ａの先端と内筒直管部２３ａの先端とがへり溶接による溶接部４ａで接合されていると共に、外筒直管部３３ｂの先端と内筒直管部２３ｂの先端とがへり溶接による溶接部４ｂで接合されている（図６（ａ）参照）。
【００１９】
尚、一方の端部と他方の端部において外筒３と内筒２を周状に溶接する溶接部は、へり溶接による溶接部４ａ、４ｂに限定されず、適用可能な範囲で適宜であり、例えば図６（ｂ）のように、外筒直管部３３ａ、３３ｂと内筒直管部２３ａ、２３ｂが面状に当接する部分で貫通或いは非貫通溶接の重ね溶接による溶接部４１ａ等で溶接する構成、又は、外筒３の外筒直管部３３ａよりも内筒２の内筒直管部２３ａが突出している場合に、図６（ｃ）のように、外筒直管部３３ａの先端と内筒直管部２３ａの外周面の部分を重ね隅肉溶接による溶接部４２ａ等で溶接する構成、又は、内筒２の内筒直管部２３ａよりも外筒３の外筒直管部３３ａが突出している場合に、図６（ｄ）のように、内筒直管部２３ａの先端と外筒直管部３３ａの内周面の部分を重ね隅肉溶接による溶接部４３ａ等で溶接する構成等とすることが可能である。また、適用する溶接方法は、レーザー溶接、シーム溶接、アーク溶接など適用可能な範囲で適宜である。
【００２０】
内筒２と外筒３の一方の端部と他方の端部との間には、内筒２の外周面と外筒３の内周面とが離間して空隙５が形成されるようになっており、第１実施形態においては、内筒テーパ部２２ａの外周面と外筒テーパ部３２ａの内周面との間、内筒基部２１の外周面と外筒基部３１の内周面との間、及び内筒テーパ部２２ｂの外周面と外筒テーパ部３２ｂの内周面との間に亘って空隙５が形成されている。
【００２１】
空隙５は、その全長に亘って周方向に一連で連続するように形成されており、この空隙５の全体が空気層Ａとなり、空隙５の全長に亘って周方向に一連で連続する空気層Ａが設けられる。空隙５の高さ或いは空気層Ａの層厚は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすることが好ましい。また、空気層Ａは通常の大気圧の空気層としてもよいが、より高度な断熱性が求められる場合には、大気圧よりも減圧された減圧空気層とすることが好ましい。減圧空気層にする場合には、最終的な溶接を行う溶接部４ｂ等を形成する直前に溶接予定箇所から減圧ポンプで大気の吸引を行って減圧状態にし、その状態を維持するように最終的な溶接部４ｂ等を形成する。
【００２２】
第１実施形態の断熱排気流通管１には、内筒２内である内筒基部２１内に排気浄化体１１が定置収容されて、排気浄化装置１０が構成される。図示例では、内筒基部２１の内周面と排気浄化体１１との間にアルミナ繊維或いはセラミック繊維等で形成される保持マット１２が介在して周設されており、内筒基部２１の内周面、保持マット１２で周囲から押圧されて排気浄化体１１が定置されている。排気浄化体１１は、排ガスの浄化機能を有するものであれば適宜であり、例えば排ガス中に含まれる有害物質を触媒で酸化、還元する触媒担体、粒子状物質を捕集する捕集フィルタ、或いはその双方等とすることが可能である。
【００２３】
第１実施形態の断熱排気流通管１を備える排気浄化装置１０を製造する際には、例えば直管状の内筒母材２０を用い、内筒母材２０に排気浄化体１１を挿入するようにして、内筒母材２０の管の延びる方向の両側に内筒直管部２３ａ、２３ｂと内筒テーパ部２２ａ、２２ｂをスピニング加工で形成することにより、内筒２を形成する。
【００２４】
この工程例を図２に示す。図２の工程例では、先ず直管状の内筒母材２０に保持マット１２が周設された排気浄化体１１を内筒基部２１内に相当する略中間部分まで挿入する（図２（ａ）参照）。その後、内筒母材２０をクランプ１０１で保持し、１つ若しくは複数個のローラ１０２によってスピニング加工を施し、内筒母材２０の管の延びる方向の一方側に内筒直管部２３ａと内筒テーパ部２２ａをスピニング加工で形成する（図２（ｂ）参照）。
【００２５】
更に、内筒基部２１に相当する部分の外周面にスピニング加工を施し、当該部分を僅かに縮径して内周面で保持マット１２及び排気浄化体１１を押圧するようにし、保持マット１２及び排気浄化体１１を内筒基部２１内に相当する部分で定置する（図２（ｃ）参照）。その後、内筒母材２０の管の延びる方向の他方側にもローラ１０２でスピニング加工を施し、内筒直管部２３ｂと内筒テーパ部２２ｂをスピニング加工で形成して、内筒２を得る（図２（ｄ）参照）。
【００２６】
尚、内筒母材２０内での保持マット１２及び排気浄化体１１の定置は、図２（ｃ）の工程による定置以外に、例えば図２（ａ）の挿入後に内筒母材２０の一部若しくは全体をスピニング加工等で縮径して定置するようにし、その後に一方側と他方側の内筒直管部２３ａ、２３ｂと内筒テーパ部２２ａ、２２ｂを形成する工程、或いは図２（ａ）の挿入を排気浄化体１１に周設された保持マット１２が内筒母材２０の内周面から押圧される圧入とし、この圧入で保持マット１２及び排気浄化体１１を定置した後に、一方側と他方側の内筒直管部２３ａ、２３ｂと内筒テーパ部２２ａ、２２ｂを形成する工程等を用いることも可能である。
【００２７】
また、図２の工程例に代えて図３の別の工程例を用いることも可能である。図３の工程例では、内筒母材２０をクランプ１０１で保持し、１つ若しくは複数個のローラ１０２によってスピニング加工を施し、内筒母材２０の管の延びる方向の一方側に内筒直管部２３ａと内筒テーパ部２２ａをスピニング加工で形成する（図３（ａ）参照）。
【００２８】
次いで、保持マット１２が周設された排気浄化体１１を内筒基部２１内に相当する部分まで圧入して挿入し、保持マット１２及び排気浄化体１１を定置する（図３（ｂ）参照）。尚、圧入による定置に代えて、保持マット１２が周設された排気浄化体１１の挿入後に、内筒基部２１に相当する部分の外周面或いはその一部にスピニング加工等を施して縮径し、保持マット１２及び排気浄化体１１を定置するようにしてもよい。その後、内筒母材２０の管の延びる方向の他方側にもローラ１０２でスピニング加工を施し、内筒直管部２３ｂと内筒テーパ部２２ｂをスピニング加工で形成して、内筒２を得る（図３（ｃ）参照）。
【００２９】
尚、内筒基部２１の外周面全体や外筒基部３１の外周面全体に対応する部分にもスピニング加工を施す工程を用いると、塑性変形による加工硬化、縮径による肉厚増加で管構造の強度を高めることができて良好であり、特に空気層Ａを減圧空気層とする場合には凹みをより確実に防止することが可能となる。
【００３０】
内筒２の形成の前、後或いは並行して外筒母材３０への加工の一部を行う。即ち、直管状の外筒母材３０を用い、図４に示すように、外筒母材３０をクランプ１０１で保持し、１つ若しくは複数個のローラ１０２によってスピニング加工を施し、外筒母材３０の管の延びる方向の一方側に外筒直管部３３ａと外筒テーパ部３２ａをスピニング加工で形成する。
【００３１】
そして、図５（ａ）に示すように、一方側に外筒直管部３３ａと外筒テーパ部３２ａが形成された外筒母材３０の他方側から内筒２を内挿し、一方側の内筒直管部２３ａと一方側の外筒直管部３３ａを位置合わせする。一方側の内筒直管部２３ａと一方側の外筒直管部３３ａは予め当接する径、サイズで形成されており、位置合わせした状態では一方側の内筒直管部２３ａと一方側の外筒直管部３３ａが当接するようになっている。
【００３２】
次いで、一方側の内筒直管部２３ａと一方側の外筒直管部３３ａの所定位置で内筒２と外筒母材３０を周状に溶接する。図５（ａ）の例では、外筒直管部３３ａの先端と内筒直管部２３ａの先端とをへり溶接による溶接部４ａで溶接しているが、上記図６（ｂ）〜（ｄ）のような溶接部で溶接してもよい。
【００３３】
その後、図５（ｂ）に示すように、外筒母材３０の管の延びる方向の他方側にもローラ１０２でスピニング加工を施し、外筒直管部３３ｂと外筒テーパ部３２ｂをスピニング加工で形成して、他方側に外筒直管部３３ｂと外筒テーパ部３２ｂを有する外筒３を得る。この際、外筒直管部３３ｂは、内筒２の内筒直管部２３ｂと当接するように形成する。
【００３４】
その後、他方側の内筒直管部２３ｂと他方側の外筒直管部３３ｂの所定位置で内筒２と外筒３を周状に溶接し、断熱排気流通管１或いは排気浄化装置１０が完成する。図５（ｃ）の例では、外筒直管部３３ｂの先端と内筒直管部２３ｂの先端とをへり溶接による溶接部４ｂで溶接しているが、上記図６（ｂ）〜（ｄ）のような溶接部で溶接してもよい。
【００３５】
第１実施形態によれば、内筒２と外筒３が周方向に亘って略曲線状の外周面を有する管構造により、管路方向に延びるフランジのように断熱性を顕著に低下させる部位を無くすことができ、管構造自体の断熱性のレベルを非常に高めることができる。従って、自動車の排気管路における排ガス温度の保温をより確実に図ることができ、例えば内筒２と外筒３との間の空気層Ａが大気圧の空気層である場合にも、必要な排ガス温度の保温を図ることができる。
【００３６】
更に、テーパ部２２ａ、３２ａ相互間、基部２１、３１相互間、テーパ部２２ｂ、３２ｂ相互間の空隙５の全体に亘って、断熱性を低下させる部位の無い状態で周方向に一連で連続する空気層Ａを設けられることから、断熱性のレベルを一層向上することができる。また、内筒基部２１に触媒担体、捕集フィルタ或いはその双方等の排気浄化体１１を収容する排気浄化装置１０においては、高断熱性の管構造による排ガス温度の保温により、所要の浄化性能の確保、維持を図ることができ、排気浄化装置１０が冷たい状態にあるエンジン始動時でも浄化性能を発揮できるなど、排気浄化性能に極めて優れる排気浄化装置１０を得ることができる。
【００３７】
また、排気管路方向に長く延びるフランジの溶接のように手間のかかる溶接作業を削減でき、基本的に一方の端部と他方の端部で内筒２と外筒３を周状に溶接するだけで管構造を構成することができることから、必要な溶接作業を大幅に低減することができる。
【００３８】
また、空気層Ａを減圧空気層とする場合には、断熱性のレベルを一層向上することができる。更に、少ない溶接箇所で断熱排気流通管１を形成することができることから、溶接不良で減圧状態が開放されることによる歩留まり低下を少なくすることができると共に、溶接部４ａ、４ｂの破損で大気が流れ込むリスクを低減することが可能となり、減圧空気層の減圧状態を長期間に亘って維持し易くなり、減圧状態の安定性を高めることができる。
【００３９】
また、断熱排気流通管１或いは排気浄化装置１０を形成する際に、内筒直管部２３ａ、２３ｂと内筒テーパ部２２ａ、２２ｂ、外筒直管部３３ａ、３３ｂと外筒テーパ部３２ａ、３２ｂをスピニング加工で形成することにより、塑性変形による加工硬化、スピニング加工で形成される螺旋状凹凸での断面二次モーメント増加による剛性向上、縮径による肉厚増加で管構造の強度を高めることができる。また、空気層Ａを減圧空気層とする場合には、強度の高い内筒テーパ部２２ａ、２２ｂと外筒テーパ部３２ａ、３２ｂにより、減圧による凹みをより確実に防止することができ、断熱排気流通管１、排気浄化装置１０の強度、安定性を高めることができる。
【００４０】
〔第２実施形態の断熱排気流通管、排気浄化装置及びその製造方法〕
第２実施形態の断熱排気流通管１ｍは、図７に示すように、内部に排気浄化体１１が定置収容される排気浄化装置１０ｍの一部を構成するものであり、周方向に亘って略曲線状の外周面を有する内筒２と、周方向に亘って略曲線状の外周面を有する外筒３ｍを備える。内筒２と外筒３ｍはそれぞれ金属製で、それぞれ一つの金属母材から一体的に形成されており、例えば内筒２の肉厚は０．８〜２．０ｍｍの薄肉で、外筒３ｍの肉厚は０．６〜２．０ｍｍの薄肉とされる。
【００４１】
内筒２は第１実施形態における内筒２と同一であり、内筒２内である内筒基部２１内には第１実施形態と同様に排気浄化体１１が定置収容されている。図示例では、内筒基部２１の内周面と排気浄化体１１との間に保持マット１２が介在して周設され、内筒基部２１の内周面、保持マット１２で周囲から押圧されて排気浄化体１１が定置されている。排気浄化体１１、保持マット１２には第１実施形態と同様のものを用いることが可能である。
【００４２】
外筒３ｍは、略円筒形の外筒基部３１を有し、外筒基部３１の排気管路上流側には外筒テーパ部３２ａが形成され、外筒テーパ部３２ａは外筒基部３１から先端に向かって漸次縮径するコーン状に形成されている。外筒テーパ部３２ａの先端側には、外筒基部３１より小径の略円筒形の外筒直管部３３ａが形成されている。また、外筒基部３１の排気管路下流側には、内筒基部３１若しくは排気管路下流側の内筒テーパ部２２ｂの外周面に当接するように内側に屈曲されて当接部３４ｍが形成されており、図示例では、外筒基部３１から内側にテーパ状に傾斜する傾斜部分を経て、その先端部分に内筒基部３１に外周面に沿って延びるように当接部３４ｍが形成されている。
【００４３】
本例では、排気管路上流側に配置される内筒直管部２３ａ及び外筒直管部３３ａと、排気管路下流側に配置される内筒直管部２３ｂは、それぞれ図示省略する排気管路を構成する別の排気管に連結されるようになっている。
【００４４】
外筒３ｍは、排気管路方向の一方の端部と他方の端部とが内筒２の外周面に沿ってそれぞれ当接するように内筒２の外周に設けられるようになっており、第２実施形態では、外筒３ｍの一方の端部に相当する外筒直管部３３ａが内筒２の内筒直管部２３ａの外周面に沿って当接され、外筒３ｍの他方の端部に相当する当接部３４ｍが内筒２の内筒基部２１の外周面に沿って当接されている。
【００４５】
外筒３ｍは、一方の端部に相当する外筒直管部３３ａと他方の端部に相当する当接部３４ｍにおいて内筒２と周状に溶接されており、図示例では外筒直管部３３ａの先端と内筒直管部２３ａの先端とがへり溶接による溶接部４ａで接合されていると共に、当接部３４ｍの先端と内筒基部２１の外周面とが重ね隅肉溶接による溶接部４ｍで接合されている。尚、溶接部３４ｍの先端と内筒基部２１の外周面との溶接部は、図６（ｂ）の貫通或いは非貫通溶接の重ね溶接による溶接部等、他の溶接による溶接部とすることも可能であり、適用可能な範囲で第１実施形態と同様の溶接部の構造、溶接の種類を用いることができる。
【００４６】
内筒２と外筒３ｍの一方の端部と他方の端部との間には、内筒２の外周面と外筒３ｍの内周面とが離間して空隙５ｍが形成されるようになっており、第２実施形態においては、排気管路上流側の内筒テーパ部２２ａの外周面と外筒テーパ部３２ａの内周面との間、内筒基部２１の外周面と外筒基部３１の内周面との間に亘って空隙５ｍが形成されている。
【００４７】
空隙５ｍは、その全長に亘って周方向に一連で連続するように形成されており、この空隙５ｍの全体が空気層Ａ’となり、空隙５ｍの全長に亘って周方向に一連で連続する空気層Ａ’が設けられる。空隙５ｍの高さ或いは空気層Ａ’の層厚は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすることが好ましい。また、空気層Ａ’は通常の大気圧の空気層としてもよいが、より高度な断熱性が求められる場合には、第１実施形態と同様に大気圧よりも減圧された減圧空気層とすることが好ましい。減圧空気層にする場合には、最終的な溶接を行う溶接部４ａ又は４ｍを形成する直前に溶接予定箇所から減圧ポンプで大気の吸引を行って減圧状態にし、その状態を維持するように最終的な溶接部４ａ又は４ｍを形成する。
【００４８】
第２実施形態の断熱排気流通管１ｍを備える排気浄化装置１０ｍを製造する際には、第１実施形態と同様に内筒２を形成すると共に、内筒２の形成の前、後或いは並行して外筒母材３０ｍへの加工を行う。即ち、直管状の外筒母材３０ｍを用い、図８に示すように、外筒母材３０ｍをクランプ１０１で保持し、１つ若しくは複数個のローラ１０２によってスピニング加工を施し、外筒母材３０ｍの管の延びる方向の一方側に外筒直管部３３ａと外筒テーパ部３２ａをスピニング加工で形成すると共に、他方側を縮径型１０３で押圧して縮径加工を施し、他方側に当接部３４ｍを形成することにより、外筒３ｍを形成する。縮径型１０３には割型を用いることも可能である。
【００４９】
この際、外筒基部３１の外周面全体に対応する部分にもスピニング加工を施す工程を用いると、塑性変形による加工硬化、スピニング加工で形成される螺旋状凹凸での断面二次モーメント増加による剛性向上、縮径による肉厚増加で管構造の強度を高めることができて良好であり、特に空気層Ａを減圧空気層とする場合には凹みをより確実に防止することが可能となる。
【００５０】
尚、外筒３ｍの形成では、図８の加工例に代えて、図９の加工例を用いることも可能である。図９の例では、平板状の外筒母材３０ｍ’を用い、外筒母材３０ｍ’に外筒基部３１、排気管路上流側の外筒テーパ部３２ａ、排気管路上流側の外筒直管部３３ａを絞りプレス加工で形成するものであり、平板状の外筒母材３０ｍ’に絞りプレスを施してフランジ３０１ｍ’がある状態にし（図９（ａ）参照）、フランジ３０１ｍ’をダウン成形して筒状にすると共に、更なる絞りプレス成形、外筒直管部３３ａに相当する部分のバーリング成形での立ち上げを施して管の延びる方向の一方側の外筒直管部３３ａと外筒テーパ部３２ａを形成し（図９（ｂ）参照）、その後に、他方側の端末を縮径型１０３で押圧して縮径加工を施し、他方側に当接部３４ｍを形成することにより、外筒３ｍを形成するものである（図９（ｃ）参照）。
【００５１】
内筒２、外筒３ｍを形成した後、外筒３ｍの管の延びる方向の他方側である当接部３４ｍがある側から内筒２を内挿し、図１０に示すように、内筒２の一方側の内筒直管部２３ａと外筒３ｍの一方側の外筒直管部３３ａを当接して位置合わせし、外筒３ｍの当接部３４ｍを内筒２の内筒基部２１の外周面に当接して沿わせるようにする。
【００５２】
その後、一方側の内筒直管部２３ａと外筒直管部３３ａの所定位置で内筒２と外筒３ｍを周状に溶接すると共に、外筒３ｍの当接部３４ｍが内筒２に当接する位置で内筒２と外筒３ｍを周状に溶接する。図７の例では、外筒直管部３３ａの先端と内筒直管部２３ａの先端とをへり溶接による溶接部４ａで溶接すると共に、当接部３４ｍの先端と内筒基部２１の外周面とを重ね隅肉溶接による溶接部４ｍで溶接する。
【００５３】
第２実施形態によれば、基部２１、３１相互間とテーパ部２２ａ、３２ａ相互間の空隙５ｍの全体に亘って、断熱性を低下させる部位の無い状態で周方向に一連で連続する空気層Ａ’を設けられることから、断熱性のレベルを一層向上することができ、排気浄化装置１０の場合には、高断熱性の管構造による排ガス温度の保温により、所要の排気浄化性能の確保、維持を図ることができる。更に、排気浄化に必要な箇所にだけ空気層Ａ’を設け、排気管路下流側にはテーパ部相互間の空気層Ａ’を設けずに当接部３４ｍを形成するだけで済むことから、製造効率の向上、製造コストの低減を図ることができる。
【００５４】
また、内筒直管部２３ａと内筒テーパ部２２ａ、外筒直管部３３ａと外筒テーパ部３２ａをスピニング加工で形成し、当接部３４ｍを縮径型１０３による縮径加工で形成する製造工程、或いは内筒直管部２３ａと内筒テーパ部２２ａをスピニング加工で形成し、外筒直管部３３ａと外筒テーパ部３２ａを絞りプレス加工で形成し、当接部３４ｍを縮径型による縮径加工で形成する製造工程により、塑性変形による加工硬化、スピニング加工で形成される螺旋状凹凸での断面二次モーメント増加による剛性向上、縮径による肉厚増加で管構造の強度を高めることができる。また、絞りプレス加工を用いる場合には、加工コストを一層低減することができる。
【００５５】
また、空気層Ａ’を減圧空気層とする場合には、強度の高い内筒テーパ部２２ａと外筒テーパ部３２ａにより、減圧による凹みをより確実に防止することができ、断熱排気流通管１ｍ、排気浄化装置１０ｍの強度、安定性を高めることができる。その他、第１実施形態と対応する構成から対応する効果が得られる。
【００５６】
〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明や各実施形態の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含むものである。そして、下記変形例も包含する。
【００５７】
例えば本発明には、周方向に亘って略曲線状の外周面を有する適宜形状の内筒と、周方向に亘って略曲線状の外周面を有し、排気管路方向の一方の端部と他方の端部とが内筒の外周面に沿ってそれぞれ当接するように設けられる適宜形状の外筒が含まれ、第１、第２実施形態の内筒２、外筒３、３ｍの形状に限定されず、例えば内筒基部、外筒基部が楕円筒形、多角筒形等の異形のものも含まれる。また、本発明の断熱排気流通管は、排気管路を構成する適宜箇所に設けることが可能であり、排気浄化装置の一部を構成しない断熱排気流通管も本発明に含まれる。
【００５８】
また、輻射熱を遮断して断熱性を一層向上するために、空隙５、５ｍのある領域或いはその他の領域も含む領域について、内筒２の外周面、外筒３、３ｍの内周面に銅メッキ等のメッキを施す或いは銅箔を固着する構成等としてもよい。また、スピニング加工で形成される螺旋状凹凸での断面二次モーメント増加による剛性向上をより効果的に図る観点からは、例えば内筒２又は外筒３、３ｍの肉厚が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの場合、螺旋状凹凸の凸部間のピッチを５ｍｍ以下、凸部の凹部の底からの高さを０．５ｍｍ以上となるようにスピニング加工を施すと良好であり、これにより、空気層Ａ、Ａ’が１０−６Ｐａ程度の減圧空気層である場合にも、空気層Ａ、Ａ’と接触する内筒２又は外筒３、３ｍの部分にへこみが生ずることをより確実に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、例えば自動車の排気管路に設けられる排気浄化装置や通常の排気管として利用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１、１ｍ…断熱排気流通管  ２…内筒  ２０…内筒母材  ２１…内筒基部  ２２ａ、２２ｂ…内筒テーパ部  ２３ａ、２３ｂ…内筒直管部  ３、３ｍ…外筒  ３０、３０ｍ、３０ｍ’…外筒母材  ３１…外筒基部  ３２ａ、３２ｂ…外筒テーパ部  ３３ａ、３３ｂ…外筒直管部  ３４ｍ…当接部  ３０１ｍ’…フランジ  ４ａ、４ｂ、４１ａ、４２ａ、４３ａ、４ｍ…溶接部  ５、５ｍ…空隙  Ａ、Ａ’…空気層  １０、１０ｍ…排気浄化装置  １１…排気浄化体  １２…保持マット  １０１…クランプ  １０２…ローラ
【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】
0006433064.tif 000008
【図８】
0006433064.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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