(57)【要約】【課題】排気処理装置の製造工程において、緩衝マットが含有する有機バインダ及び／又は緩衝マットを被覆する樹脂フィルムを、圧入完了前に焼失させる。【解決手段】案内治具に加熱手段を具備し、圧入工程で熱分解し焼失させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機バインダを含有及び／又は樹脂フィルムで被覆された緩衝マットを柱体に巻回し柱体ユニットを形成する工程と、
テーパ面で構成された中空案内部と加熱手段とを具備する案内治具を筒状部材の開口に嵌合する工程と、
前記テーパ面を前記加熱手段にて加熱した状態で前記柱体ユニットを前記テーパ面を介して前記筒状部材内へ圧入する工程と、
を含むことを特徴とする排気処理装置の製造方法。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記案内治具に内蔵され前記テーパ面を加熱自在であることを特徴とする請求項１に記載の排気処理装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、筒状部材内に緩衝マットを介して柱体を保持する排気処理装置の製造方法に関し、特に触媒コンバータの製造方法に係る。
【背景技術】
【０００２】  近時の自動車には排気処理装置として触媒コンバータが搭載されており、その製造方法としては、柱体たる触媒担体の外周に緩衝及び保持部材であるセラミック繊維製の緩衝マットを巻回して柱体ユニットを形成し、緩衝マットを圧縮しながら柱体ユニットを筒状部材（ケーシング）内に圧入する方法（所謂スタッフィング方式）が一般的である。圧入に際しては、筒状部材の一端開口に案内治具を嵌合セットし、案内治具内の漏斗状テーパ面に緩衝マットを摺動させ、緩衝マットを圧縮しつつ柱体ユニットを筒状部材内へ挿入（圧入）している。筒状部材内の所定位置まで圧入された柱体ユニットは、緩衝マットの復元力によって所期の保持面圧を発生し、柱体たる触媒担体を筒状部材の所定位置に保持し続ける。【０００３】  圧入時には、テーパ面と緩衝マットの摺動により緩衝マットがズレたりめくれたり、あるいは表面繊維の剥離などが発生して、正しい圧入状態を得難い。そこで、一般的な対策として、緩衝マットに有機バインダを含侵したり樹脂フィルム内へ真空充填する等の擬似圧縮状態にて圧入し、その後、高温の排気ガスと接触させることで有機バインダや樹脂フィルムを熱分解し焼失させて、緩衝マット本来の復元力を得ることが企図されている。【０００４】  しかしながら、最初の排気ガス加熱による焼失時に、緩衝マットの保持力が一時的に低下し、柱体ユニットが筒状部材内を移動してしまう惧れがある。あるいは、排気ガスに頼らず製造直後に炉内で焼失させる方法も考えられるが、触媒の熱劣化を惹起し好ましくない。そこで、柱体ユニットを圧入後に筒状部材を外側から加熱し、筒状部材からの伝熱で緩衝マット接面の有機バインダや樹脂フィルムを焼失させる方法が、特許第３７１６７２８号公報、特開２００５−２１４１８１号公報等にて提案されている。【０００５】
【特許文献１】特許第３７１６７２８号公報
【特許文献２】特開２００５−２１４１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、圧入後に更なる加熱工程を設定することは、加工時間（サイクルタイム）増大とコスト上昇を惹起する。また、筒状部材を介しての間接加熱であるので、緩衝マットへの伝熱のタイムロス及び加熱ロスが不可避で、加熱量に対して効率的ではない。更に、筒状部材内にて焼失させても、揮発成分の排出経路に乏しいため、緩衝マット内に残留する懸念もある。【０００７】  本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、排気処理装置の製造工程において、緩衝マットが含有する有機バインダ及び／又は緩衝マットを被覆する樹脂フィルムを、圧入工程内で短時間に熱分解し焼失させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上述した問題を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、排気処理装置の製造方法において、有機バインダを含有及び／又は樹脂フィルムで被覆された緩衝マットを柱体に巻回し柱体ユニットを形成する工程と、テーパ面で構成された中空案内部と加熱手段とを具備する案内治具を筒状部材の開口に嵌合する工程と、テーパ面を加熱手段にて加熱した状態で柱体ユニットをテーパ面を介して筒状部材内へ圧入する工程とを含むことを特徴とする。これにより、触媒を熱劣化させることなく、新規工程を追加することもなく、確実に有機バインダ及び／又は樹脂フィルムを圧入工程において焼失させることができる。【０００９】  また、上記の触媒コンバータの製造方法においては、請求項２に記載のように、案内治具に内蔵された加熱手段にて摺動面たるテーパ面を直接的に加熱自在であるので、緩衝マットへの加熱（熱伝達）ロスを最小限に留められる。【００１０】  製造対象の装置としては、例えば、触媒コンバータやディーゼル排気処理装置といった排気処理装置がある。筒状部材はケーシングあるいはハウジングとも呼ばれ、触媒コンバータの場合には柱体は触媒担体に対応し、例えばセラミック製ハニカム構造体を含み、緩衝部材は触媒担体用の緩衝マットに対応し、その材質、形状は問わない。また、ディーゼル排気処理装置の場合には、柱体はディーゼル・パティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ）に対応し、緩衝部材はＤＰＦ用の緩衝マットに対応する。何れの緩衝マットにおいても、圧入容易化手段として、熱で消失する有機溶剤から成るバインダを含有及び／又は少なくとも摺動面に熱で消失する樹脂フィルムを有している。樹脂フィルムが多用される形態としては、樹脂フィルム製の袋体に緩衝マットを入れ、真空引きで圧縮し密着させたものである。【００１１】  また、柱体を構成する触媒担体及びＤＰＦは、一般的には円柱状又は円筒状に形成され、円形断面を有するが、楕円形断面や長円形断面や矩形断面を有するものもあり、本願における柱体及び筒状部材には、これら非真円断面のものも包含される。特に、円形断面の柱体を有する排気処理装置の製造方法に関しては、前記柱体が軸方向に略均等な円形断面を有すると共に前記筒状部材が前記柱体より大径で軸方向に略均等な円形断面の中空部を有するものとされる。なお、上記の製造方法において、筒状部材内には、上記の柱体及び緩衝部材に加えて他の構成部品を収容し、筒状部材に圧入することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】  各請求項に記載の発明は、排気処理装置の製造において、緩衝マットが含有する有機バインダ及び／又は緩衝マットを被覆する樹脂フィルムを圧入工程において焼失させ、圧入完了時には緩衝マットが所期の保持面圧を発生するという、共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。【００１４】  図１は、本発明による触媒コンバータの製造方法の一実施形態を示す工程図である。先ず巻回工程（図示せず）において、柱体たる触媒担体１の外周に緩衝マット２が巻回され、必要に応じ可燃性テープ（図示せず）等によって固定されて、柱体ユニット３が形成される。巻回工程において、他にもワイヤネットリング等、他の構成部品を巻回しても構わない。一方、管加工工程（図示せず）において、例えばステンレススティール管から筒状部材４（外筒あるいはハウジングと呼ばれる）が形成される。従って、筒状部材４は中空部を有し、この中空部の所定位置に、柱体ユニット３が後述するように圧入される。管素材としては、上記のステンレススティール管に限らず、他の金属管を用いることとしてもよく、材質は任意である。また、適宜、前工程にて板材から造管することとしてもよく、既成のパイプ材を切断してもよい。管素材の板厚も任意であるが、触媒コンバータ用としては、１乃至３ｍｍ程度の板厚が望ましい。管素材の内径は触媒担体１の外径より大径で、触媒担体１に巻回された緩衝マット２の外径より小径である。【００１５】  上記のように形成された筒状部材４は、例えば図１（ａ）に示すように鉛直配置され、図示しない固定手段によって固持される。そしてその上端開口に案内治具５が載置され、案内治具５下部の環状段部８に筒状部材４の上端部が内嵌する。このセット状態において、案内治具５内に穿設された中空案内部６と、筒状部材４内の空洞とが連通する。中空案内部６はテーパ面７にて隔成され、セット状態においては上に向けて断面積が拡大し、下端の最狭部１０の径は、筒状部材４内径と同じか若干小さく設定されている。テーパ面７と案内治具５軸芯との傾斜角度は適宜設定すれば良いが、例えば、一般的なアルミナ緩衝マットを厚さ５〜１２ｍｍから２〜５ｍｍ程度へ圧縮する圧入であれば、約１０〜１５度程度に設定すれば良い。そのとき、圧縮によって得られる保持力の目安であるＧＢＤ値（ギャップ充填密度）としては、０．３〜０．４ｇ／ｃｍ３程度である。【００１６】  金属製の案内治具５内には、テーパ面７に沿うように加熱手段９が埋設されている。本実施例においては、加熱手段９は螺旋状に連続する複数巻きの電熱コイルであり、図示しない電源及び制御手段によって、発熱温度設定が自在である。加熱手段９たる電熱コイルが発熱すると、内部よりテーパ面７を直接加熱し、テーパ面７の略全面が高温に維持される。すなわち、緩衝マット２の有機バインダや樹脂フィルムの焼失温度とされる４００〜６００℃以上に維持可能とされている。加熱手段９は電熱コイルに限らず任意である。例えば、螺旋状に連続する空洞であって、高温の加熱流体であるオイル等を流通させても良いし、他の加熱手段を埋設して構わない。あるいは、上述の特開２００５−２１４１８１号公報に記載のように、高周波加熱装置を案内治具５外周に配置し案内治具５を渦電流にて加熱しても良いが、熱源が緩衝マットから遠ざかるため、内蔵式に比べて加熱効率は劣る。【００１７】  筒状部材４上部に案内治具５がセットされたら、次いで、柱体ユニット３を中空案内部６��で緩衝マット２の下端がテーパ面７に近接するように、手やロボットアーム等で保持（セット）する。このとき、柱体ユニット３の軸芯とテーパ面７及び筒状部材４の軸芯を、鉛直軸上で一致させる。そして、加熱手段９を作動させ、テーパ面７略全体を上記の熱分解〜焼失温度以上（例えば６００℃）まで上昇させる。これにて圧入の準備が整う。なお、量産時には、加熱手段９を作動させ続け、テーパ面７を一定温度に維持すると良い。【００１８】  次いで、（ｂ）図にて圧入工程を説明する。柱体ユニット３と同軸の上方から押圧部材１２が下降し、触媒担体１の後端面（上端面）を下方に押圧すると、柱体ユニット３は中空案内部６内を下方へ移動する。このとき、緩衝マット２はテーパ面７と摺動し、前端部（下端部）から順に求心方向へ圧縮されるのであるが、テーパ面７から緩衝マット２表面へ熱伝達され、緩衝マット２表面にある有機バインダや樹脂フィルムが、順次焼失される。従って、排気装置としての使用時に、排気ガスの加熱による熱分解で接面における緩衝マットの保持力が一時的に低下し柱体ユニットが筒状部材内を移動してしまうことを、確実に回避できる。また、圧入時に緩衝マット２表面にある有機バインダや樹脂フィルムが順次熱分解されることで、圧入荷重（摺動抵抗）自体も減少できる。特に、圧入荷重がピークとなる緩衝マット後端１１の最狭部１０通過時においても、圧入荷重が低減されることにより、摺動由来の不具合（ズレ、めくれ、剥離等）が回避される。【００１９】  なお、条件によって摺動時の動摩擦係数が予想以上に低下してしまう場合には、押圧部材１２と対向する受け部材１３を同軸下方に上向配置し、触媒担体１を挟持しながら押圧部材１２と連携しつつ下方移動させると、柱体ユニット３の圧入姿勢が安定して良い。また、特開２００５−１１３９２３号公報に記載のように、固持した柱体ユニット３の上方から筒状部材４及び案内治具５を下降させても構わないし、両方を相対移動させても良い。更には、同公報に記載の通り、圧入時の荷重（反力）推移を監視して、圧入状態の良否を判定すると良い。あるいは、特開２００３−２８６８３６号公報に記載のように、柱体ユニット３の緩衝マット２を押圧し、反力測定値に基づき筒状部材４の内径を最適値へ修正してから圧入すると、なお正確な保持面圧を得られて良い。【００２０】  （ｂ）図における圧入工程を続け、柱体ユニット３を案内治具５を通過し筒状部材４内の所定位置にまで圧入して、所定位置にて停止する。所定位置とは、排気処理装置として設計的に柱体ユニット３に定められる位置であって、そのライフサイクルを通して移動は許されない。而して、案内治具５を通過後の緩衝マット２には、摩擦係数に影響を与えるような有機バインダや樹脂フィルムはもはや存在せず、本来の復元力を発揮できるため、設計値通りの位置と面圧で触媒担体１を保持し続けることが可能となる。なお、有機バインダや樹脂フィルムは、接面周辺部以外は残存する可能性もあるが、排気ガス熱による摩擦力低下を惹起しうる深さ（接面からの厚さ）まで焼失されれば、本発明の目的は達成される。もちろん、後述するように、加熱量や熱伝達時間を多く確保して、完全に有機バインダや樹脂フィルム��焼失させることも可能であるので、適宜設定すれば良い。【００２１】  柱体ユニット３を定位置に留め圧入工程が終了したら、（ｃ）図のように押圧部材１２（及び受け部材１３）は、柱体ユニット３と離反し原位置へ復帰する。これにて、圧入工程は完了する。その後、筒状部材４から案内治具５を取り外して、（ｄ）図の触媒コンバータ１４を得る。この後、相手部品との接続のために、筒状部材４の端部にスピニング加工等を援用しネッキング部を形成したり、コーン部材や接続用フランジ等を適宜溶接しても良い。また、本来的には不要であるが、柱体ユニット３収納付近の筒状部材４を更に縮径し、更なる緩衝マット圧縮により保持面圧を増大させる、所謂サイジング加工を施すことも可能である。【００２２】  図２は本発明の他の実施形態に係るもので、図１に示す実施形態に対し同じ部材には同一の符号を付す。本実施形態では、図１に示す実施形態に対し案内部材２０の形状が異なるもので、案内部材２０のテーパ面２３の傾斜角度を緩やかにすることで、緩衝マット２との接触面積及び接触時間を増大させ、より確実な有機バインダや樹脂フィルムの焼失が企図されている。案内部材２０内には中空案内部２１が穿設され、テーパ面２３と、その上部にガイド面２２が併設されている。例えば、テーパ面２３の傾斜角度は軸芯に対し１０度程度、ガイド面２２の傾斜角は４０度程度である。ガイド面２２は、セット性を向上させるために設けるものであるので、必須ではない。テーパ面２３の傾斜角度が図１に示す実施形態に比べ緩くなった分、上方へ延びており、緩衝マット２との摺動面積が拡大されている。そして、テーパ面２３及び環状段部２４の内側に亘って、加熱手段２５が配されている。【００２３】  上記のような構成の案内部材２０を図１に示す実施形態と同様にセットし、担体ユニット３の圧入を実施する。その際、緩衝マット２は拡大された接触面積の分だけ多く入熱を受け、一層有機バインダや樹脂フィルムを焼失可能となる。このように、案内部材の形状は、適宜設定すれば良い。【００２４】  以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に包含される。適用対象は車両等の内燃機関用に限定するものではなく、汎用エンジン、燃料電池、地上据置式の燃焼装置等、あらゆる排気ガス発生装置の排気処理装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施形態に係る排気処理装置の製造方法における工程図である。
【図２】第２の実施形態に係る排気処理装置の製造方法に供する圧入装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】１  触媒担体
２  緩衝マット
３  柱体ユニット
４  筒状部材
５，２０  案内治具
６，２１  中空案内部
７，２３  テーパ面
８，２４  環状段部
９，２５  加熱手段
１０  最狭部
１１  後端
１２  押圧部材
１３  受け部材
１４  触媒コンバータ
２２  ガイド面
【図１】
2007211763.tif 000003
【図２】
2007211763.tif 000004