触媒コンバータ及びその製造方法
【課題】サイズを増加することなく、コストを低減できる排気管の湾曲部分にメタル担体を配置した触媒コンバータを提供する。
【解決手段】湾曲部分の湾曲加工時に支点となる位置と排気管（２０）の中心で点対照となる第１の位置（３２ａ）を中心として第１のロウ材（３１ａ）を、支点の排気ガス流れ方向上流の第２の位置（３２ｂ）を中心として第２のロウ材（３１ｂ）を、支点の排気ガス流れ方向下流の第３の位置（３２ｃ）を中心として第３のロウ材（３１ｃ）を、それぞれ巻き付けたメタル担体（３０）を、排気管（２０）に圧入し、メタル担体（３０）が圧入された排気管（２０）を焼成することにより、メタル担体（３０）と排気管（２０）とをロウ接合し、支点において排気管を湾曲加工する。
【解決手段】湾曲部分の湾曲加工時に支点となる位置と排気管（２０）の中心で点対照となる第１の位置（３２ａ）を中心として第１のロウ材（３１ａ）を、支点の排気ガス流れ方向上流の第２の位置（３２ｂ）を中心として第２のロウ材（３１ｂ）を、支点の排気ガス流れ方向下流の第３の位置（３２ｃ）を中心として第３のロウ材（３１ｃ）を、それぞれ巻き付けたメタル担体（３０）を、排気管（２０）に圧入し、メタル担体（３０）が圧入された排気管（２０）を焼成することにより、メタル担体（３０）と排気管（２０）とをロウ接合し、支点において排気管を湾曲加工する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に用いられる内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒コンバータに関し、より詳細には、湾曲加工される触媒コンバータ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に自動車等の内燃機関の排気系には、排気ガスを浄化するための触媒コンバータが配置されている。この触媒コンバータには、金属箔製の平板と波板とから形成されたメタル担体が広く用いられている。
【０００３】
この触媒コンバータは、メタル担体に担持されている触媒の活性温度に素早く達するように触媒メタル担体の温度を素早く上昇させるために内燃機関近傍におかれることが望ましい。しかしながら、近年、車両の小型・軽量化、補機類の増加等によりエンジンルームは狭小となっており、触媒コンバータの搭載位置に制約が多くなる。
【０００４】
これに対応するために、排気管の湾曲部分にメタル担体を配置して、搭載位置の自由度を高めることが考えられている。
【０００５】
排気管の湾曲部分にメタル担体を配置する方法としては、メタル担体を排気管に挿入したのち、排気管を曲げ加工することが好ましい。メタル担体を内装する排気管を曲げ加工する場合には、管方向に厚さが小さいメタル担体を複数挿入して所望の触媒とする方法（特許文献１参照）が知られている。
【０００６】
また、排気管にメタル担体を収納したのち、非圧縮性物質をメタル担体に充填して曲げ加工を行う方法（特許文献２参照。）も知られている。
【特許文献１】特許第３１１８５１９号公報
【特許文献２】特開平１０−１１５２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述の特許文献１のように、メタル担体を複数に分割して圧入する方法では、複数の担体を用意するため製造コスト及び部品コストが上昇し、また、複数の担体を順次圧入するために工程が増えコストが増加してしまうという問題点がある。また、担体同士に隙間を設けることにより触媒コンバータ全体のサイズが大きくなってしまうという問題点がある。
【０００８】
また、特許文献２のように、非圧縮性物質を充填する場合には、この非圧縮性物質を充填及び排出する工程が必要となり、コストが増加してしまうという問題がある。
【０００９】
本願発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、排気管の湾曲部分にメタル担体を配置した触媒コンバータにおいて、製造工程や部品点数を増加することがなく、サイズやコストを低減できる触媒コンバータ及びそ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】
【００１０】
請求項１の発明は、排気管の湾曲部分に内装されるメタル担体により構成される触媒コンバータの製造方法において、前記湾曲部分の湾曲加工時に支点となる位置と前記排気管の中心で点対照となる第１の位置を中心として第１のロウ材を、前記支点の排気ガス流れ方向上流の第２の位置を中心として第２のロウ材を、前記支点の排気ガス流れ方向下流の第３の位置を中心として第３のロウ材を、それぞれ巻き付けたメタル担体を、前記排気管に圧入し、前記メタル担体が圧入された前記排気管を焼成することにより、前記メタル担体と前記排気管とをロウ接合し、前記支点において前記排気管を湾曲加工することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１の位置、第２の位置及び第３の位置に巻き付けられるロウ材は、それぞれ、メタル担体外周の半周よりも大きな長さとすることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記第１の位置、第２の位置及び第３の位置は、それぞれ所定の間隔を備えていることを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
【００１３】
請求項４の発明は、排気管の湾曲部分に内装されるメタル担体により構成される触媒コンバータにおいて、前記湾曲部分の湾曲加工時に支点となる位置と前記排気管の中心で点対照となる第１の位置、前記支点の排気ガス流れ方向上流の第２の位置、及び、前記支点の排気ガス流れ方向下流の第３の位置が、それぞれロウ接合されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記第１の位置、第２の位置及び第３の位置におけるロウ接合は、それぞれ、メタル担体外周の半周よりも大きな長さとすることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項４又は５の発明において、前記第１の位置、第２の位置及び第３の位置は、それぞれ所定の間隔を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によると、第１、第２及び第３の位置でロウ接合した後、支点において排気管を湾曲加工するので、触媒コンバータの製造工程や部品点数を増加することがなく、メタル担体のつぶれや剥離の発生を抑えることができるとともに、サイズやコストを低減することができる。
【００１７】
請求項２の発明によると、第１の位置、第２の位置及び第３の位置に巻き付けられるロウ材は、それぞれ、メタル担体外周の半周よりも大きな長さとするので、最低限のロウ接合によって、メタル担体のつぶれや剥離の発生を抑えることができる。
【００１８】
請求項３の発明によると、前記第１の位置、第２の位置及び第３の位置は、それぞれ所定の間隔を備えているので、湾曲加工時のメタル担体のつぶれや剥離の発生を抑えることができるとともに、熱応力によるメタル担体の破損を防ぐことができる。
【００１９】
請求項４の発明によると、湾曲加工時の支点に対して、第１、第２及び第３の位置でロウ接合するので、触媒コンバータの製造工程や部品点数を増加することがなく、メタル担体のつぶれや剥離の発生を抑えることができるとともに、サイズやコストを低減することができる。
【００２０】
請求項５の発明によると、第１の位置、第２の位置及び第３の位置に巻き付けられるロウ材は、それぞれ、メタル担体外周の半周よりも大きな長さとするので、最低限のロウ接合によって、メタル担体のつぶれや剥離の発生を抑えることができる。
【００２１】
請求項６の発明によると、前記第１の位置、第２の位置及び第３の位置は、それぞれ所定の間隔を備えているので、湾曲加工時のメタル担体のつぶれや剥離の発生を抑えることができるとともに、熱応力によるメタル担体の破損を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
排気管中にメタル担体を内装した触媒コンバータにおいて、排気管の湾曲部分にメタル担体を配置する場合は、排気管に予めメタル担体を収納した後、プレス機等によってこのメタル担体部分の湾曲加工を行うことが一般的である。
【００２４】
この場合、メタル担体を予め排気管にロウ接合した後に湾曲加工する方法、又は、湾曲加工を行った後にメタル担体と排気管とをロウ接合する方法が考えられる。
【００２５】
なお、メタル担体は、ステンレスの金属箔よりなり、平板とあらかじめ波状に加工された波板とを多重に巻き回して平板と波板で囲まれた通路を排気ガス通路となるように形成されており、これら平板と波板との接触部に加圧しながら真空中で焼成することにより平板と波板とが拡散接合して、メタル担体を形成する。この焼成時に排気管内面とメタル担体の外周部のロウ付けが同時に行われる。
【００２６】
ここで、排気管の湾曲加工による排気管の変形に伴って、メタル担体がつぶれたり、排気管からの剥離が発生する場合がある。メタル担体につぶれが発生した場合には排気ガス通路が塞がれるため排気ガスが通過し難くなり、排気ガスの浄化効率が低下したり、排気ガスの圧力損失の増加により燃費が悪化する。また、排気管からの剥離が発生した場合は排気ガスがメタル担体を通過しないまま排出されるため、やはり、排気ガスの浄化効率が低くなるほか、振動による音性能の悪化が発生する。
【００２７】
一方で、メタル担体は、排気ガスの高温にさらされるため、この熱応力により膨張・収縮を繰り返すとともに排気管との熱容量との差がある。そのため、メタル担体のつぶれや剥離を防ぐべくロウ材を多く用いると、例えばメタル担体の円周方向すべてを排気管とロウ接合したような場合には、接合部からメタル担体に大きな応力が発生しメタル担体が容易に破損してしまう。そのため、ロウ材は必要最小限に抑えることが望ましい。
【００２８】
そこで、本願発明は、以下に説明するように、メタル担体を排気管に接合するロウ材の配置を適切に行うことにより、サイズを増加させることなく、また、コストを増やすことなく、メタル担体のつぶれや剥離が発生しない触媒コンバータを製造する。
【００２９】
図１及び図２は、本発明の実施の形態の触媒コンバータ１０の断面図である。
【００３０】
なお、図１は、湾曲加工前の状態を示し、図２は湾曲加工後の状態を示す。また、排気ガスの流れは、図の矢印Ｇで示すように下側から上側に向かうものとする。
【００３１】
図１に示すように、触媒コンバータ１０は、排気管２０にメタル担体３０が収納されて構成される。なお、図示されていないが、メタル担体３０は、箔状の平板と波板とを、排気管２０のガス流れ方向を軸として多重に巻回して構成される。
【００３２】
この図１に示すような直線状の触媒コンバータ１０を、Ａ点及びＢ点を支点として湾曲加工することによって、図２に示すような曲線状の触媒コンバータ１０を製造する。
【００３３】
以下に、Ａ点を支点として湾曲加工されるａ部（図２参照）について、その製造方法を説明する。
【００３４】
まず、直線状の排気管２０にメタル担体３０を圧入する。メタル担体３０は、平板と波板とが多重に巻回されて構成されている。このメタル担体２０は図示しない治具等を用いて周囲から加圧して径を若干小さくした上で、排気管２０の所定位置に圧入する。
【００３５】
このメタル担体３０の圧入に先立って、メタル担体３０の所定の位置に箔状のロウ材を巻き付け、スポット溶接等を用いて固定しておく。このロウ材の巻き付け位置は、図１に示すように、支点であるＡ点と対向する位置（第１の位置３２ａ）、Ａ点から排気管２０のガス流れ方向上流側の位置（第２の位置３２ｂ）、及び、Ａ点から排気管２０のガス流れ方向下流側の位置（第３の位置３２ｃ）、の三ヶ所とする。
【００３６】
これら三ヶ所のロウ材の巻き付け部分は、ロウ接合を行わず湾曲加工した場合に排気管２０からメタル担体３０が剥離してしまう部分である。また、ロウ材の巻き付け長さは、メタル担体３０の全周ではなく、半周よりも若干大きな長さとする。
【００３７】
より具体的には、これら三ヶ所のロウ材の位置は以下の通りである。
【００３８】
第１のロウ材３１ａは、湾曲加工の支点となるＡ点と排気管２０の中心で点対照となる第１の位置３２ａを中心として、メタル担体３０の外周に、メタル担体３０の外周の半周よりも若干大きな長さとしたロウ材を巻きつける。
【００３９】
また、第２のロウ材３１ｂは、Ａ点から排気管２０のガス流れ方向上流側の第２の位置３２ｂを中心として、メタル担体３０の外周に、メタル担体３０の外周の半周よりも若干大きな長さとしたロウ材を巻きつける。
【００４０】
また、第３のロウ材３１ｃは、Ａ点から排気管２０のガス流れ方向下流側の第３の位置３２ｃを中心として、メタル担体３０の外周に、メタル担体３０の外周の半周よりも若干大きな長さとしたロウ材を巻きつける。
【００４１】
これら、第１のロウ材３１ａ、第２のロウ材３１ｂ及び第３のロウ材３１ｃは、それぞれ所定の間隔をもって巻き付けられる。
【００４２】
なお、この所定の間隔は、排気管２０の径やメタル担体３０の形状等から、排気管３０の湾曲加工によりメタル担体３０が変形する際の余裕代として最適な間隔とする。
【００４３】
このように、メタル担体３０は、支点Ａ点の近傍となる三ヶ所に板状のロウ材を巻き付けた後、周囲より加圧して径を若干小さくした上で、排気管２０の所定位置に圧入する。
【００４４】
なお、ロウ材をメタル担体３０の全周にわたり巻き付け、ロウ接合してしまうと、排気管とメタル担体の熱変形による熱応力によりメタル担体の破損の可能性がある。そのため、熱応力の緩和のために、全周をロウ接合しない。また、湾曲加工時に、排気管２０の変形に伴いメタル担体３０も変形するが、隣り合うロウ接合部分は半周よりも大きいため、湾曲加工時に排気管２０とメタル担体３０との剥離を防止できる。剥離を防止できることで、メタル担体３０のつぶれも防止できる。
【００４５】
次に、メタル担体３０を圧入した排気管２０を、真空雰囲気中において所定の温度で所定時間以上加熱することにより焼成を行う。
【００４６】
これにより、メタル担体３０を構成する平板と波板との接触部が拡散結合されるとともに、メタル担体３０の外周側では、メタル担体３０と排気管２０とがロウ接合される。
【００４７】
次に、メタル担体３０と排気管２０とのロウ接合が完了した後、Ａ点を支点として湾曲加工を行う。
【００４８】
この結果、図２のａ部に示すように、Ａ点を支点として湾曲加工がなされる。
【００４９】
この場合、Ａ点付近のメタル担体３０は、Ａ点の変形に伴って圧縮方向に力が加わるが、第１の位置３２ａの第１のロウ材３１ａによるロウ接合により曲げの頂点方向に引っ張られる。これにより、Ａ点位置でのメタル担体３０のつぶれが発生せず、Ａ点と対向する第１の位置３２ａではロウ接合により剥離が発生しない。
【００５０】
同様に、第２の位置３２ｂの第２のロウ材３１ｂによるロウ接合により、第２の位置３２ｂと対向する部分付近のメタル担体３０のつぶれが発生せず、第２の位置３２ｂではロウ接合により剥離が発生しない。
【００５１】
同様に、第３の位置３２ｃの第３のロウ材３１ｃによるロウ接合により、第３の位置３２ｃと対向する部分付近のメタル担体３０のつぶれが発生せず、第３の位置３２ｃではロウ接合により剥離が発生しない。
【００５２】
特に、第１のロウ材３１ａと、第２または第３のロウ材３１ｂ、ｃとは、円周方向に重複部分ができるようにオーバーラップしてロウ接合されているので、剥離が発生を抑えることができるのである。
【００５３】
以上の手順により、排気管２０の湾曲部分にメタル担体３０を配置した触媒コンバータ１０が製造される。
【００５４】
なお、図２のｂ部についてもａ部と同様に湾曲加工がなされる。すなわち、支点であるＢ点と対向する第１の位置、及び、Ｂ点から排気管２０のガス流れ方向上流側の第２の位置及び下流側の第３の位置にそれぞれ第１、第２及び第３のロウ材を巻き付け、これを焼成することによりロウ付けを行う。そして、Ｂ点を支点として湾曲加工を行う。この結果、図２のｂ部に示すように、Ｂ点を支点として湾曲加工がなされ、この部分のメタル担体３０のつぶれや剥離が発生しない。
【００５５】
なお、ａ部及びｂ部が近接している場合は、ロウ材を共通としてもよい。すなわち、ａ部の支点Ａ点の下流側の第３の位置３２ｃと、ｂ部の支点Ｂ点の上流側の第２の位置とを、一つのロウ材としてもよい。
【００５６】
以上のように、本発明の実施の形態の触媒コンバータ１０は、排気管２０に、予め所定の位置に板状のロウ材を巻き付けたメタル担体３０を圧入し、これを焼成することによってロウ接合した後に、湾曲加工を行う。特に、これらロウ接合の位置は、湾曲加工の支点と対向する第１の位置３２ａ、支点から排気管２０のガス流れ方向上流側の第２の位置３２ｂ、及び、支点から排気管２０のガス流れ方向下流側の第３の位置３２ｃの三ヶ所とする。
【００５７】
これにより、湾曲加工のために製造工程を増やすことなく、湾曲加工時に、排気管２０の内部でメタル担体３０が排気管２０からの剥離やつぶれの発生を抑えることができ、製造時のコストを抑えることができるとともに、製品不良の発生を抑えた触媒コンバータ１０を提供することができる。
【００５８】
また、湾曲加工のために、排気管２０に内装されるメタル担体３０を分割して複数圧入する必要がないため、部品点数や製造工程を増やすことなく、触媒コンバータ１０のサイズをコンパクトにすることができる。
【００５９】
このように製造された、メタル担体３０が内装された排気管２０を湾曲加工した触媒コンバータ１０を、例えば、内燃機関を搭載する車両に用いることにより、触媒コンバータの搭載位置の自由度が増すため、触媒コンバータ１０の排気ガス浄化効率が高められるとともに、エンジンルームのスペース効率を高めることができる。
【００６０】
また、車両の床下の形状に合わせて曲げ加工したものを設置することができるようになり最低地上高などの制約を受けずに設置の自由度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態の触媒コンバータの断面図であり、湾曲加工前の状態を示す。
【図２】本発明の実施の形態の触媒コンバータの断面図であり、湾曲加工後の状態を示す。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 触媒コンバータ
２０ 排気管
３０ メタル担体
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ ロウ材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に用いられる内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒コンバータに関し、より詳細には、湾曲加工される触媒コンバータ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に自動車等の内燃機関の排気系には、排気ガスを浄化するための触媒コンバータが配置されている。この触媒コンバータには、金属箔製の平板と波板とから形成されたメタル担体が広く用いられている。
【０００３】
この触媒コンバータは、メタル担体に担持されている触媒の活性温度に素早く達するように触媒メタル担体の温度を素早く上昇させるために内燃機関近傍におかれることが望ましい。しかしながら、近年、車両の小型・軽量化、補機類の増加等によりエンジンルームは狭小となっており、触媒コンバータの搭載位置に制約が多くなる。
【０００４】
これに対応するために、排気管の湾曲部分にメタル担体を配置して、搭載位置の自由度を高めることが考えられている。
【０００５】
排気管の湾曲部分にメタル担体を配置する方法としては、メタル担体を排気管に挿入したのち、排気管を曲げ加工することが好ましい。メタル担体を内装する排気管を曲げ加工する場合には、管方向に厚さが小さいメタル担体を複数挿入して所望の触媒とする方法（特許文献１参照）が知られている。
【０００６】
また、排気管にメタル担体を収納したのち、非圧縮性物質をメタル担体に充填して曲げ加工を行う方法（特許文献２参照。）も知られている。
【特許文献１】特許第３１１８５１９号公報
【特許文献２】特開平１０−１１５２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述の特許文献１のように、メタル担体を複数に分割して圧入する方法では、複数の担体を用意するため製造コスト及び部品コストが上昇し、また、複数の担体を順次圧入するために工程が増えコストが増加してしまうという問題点がある。また、担体同士に隙間を設けることにより触媒コンバータ全体のサイズが大きくなってしまうという問題点がある。
【０００８】
また、特許文献２のように、非圧縮性物質を充填する場合には、この非圧縮性物質を充填及び排出する工程が必要となり、コストが増加してしまうという問題がある。
【０００９】
本願発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、排気管の湾曲部分にメタル担体を配置した触媒コンバータにおいて、製造工程や部品点数を増加することがなく、サイズやコストを低減できる触媒コンバータ及びそ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】
【００１０】
請求項１の発明は、排気管の湾曲部分に内装されるメタル担体により構成される触媒コンバータの製造方法において、前記湾曲部分の湾曲加工時に支点となる位置と前記排気管の中心で点対照となる第１の位置を中心として第１のロウ材を、前記支点の排気ガス流れ方向上流の第２の位置を中心として第２のロウ材を、前記支点の排気ガス流れ方向下流の第３の位置を中心として第３のロウ材を、それぞれ巻き付けたメタル担体を、前記排気管に圧入し、前記メタル担体が圧入された前記排気管を焼成することにより、前記メタル担体と前記排気管とをロウ接合し、前記支点において前記排気管を湾曲加工することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１の位置、第２の位置及び第３の位置に巻き付けられるロウ材は、それぞれ、メタル担体外周の半周よりも大きな長さとすることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記第１の位置、第２の位置及び第３の位置は、それぞれ所定の間隔を備えていることを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
【００１３】
請求項４の発明は、排気管の湾曲部分に内装されるメタル担体により構成される触媒コンバータにおいて、前記湾曲部分の湾曲加工時に支点となる位置と前記排気管の中心で点対照となる第１の位置、前記支点の排気ガス流れ方向上流の第２の位置、及び、前記支点の排気ガス流れ方向下流の第３の位置が、それぞれロウ接合されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記第１の位置、第２の位置及び第３の位置におけるロウ接合は、それぞれ、メタル担体外周の半周よりも大きな長さとすることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項４又は５の発明において、前記第１の位置、第２の位置及び第３の位置は、それぞれ所定の間隔を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によると、第１、第２及び第３の位置でロウ接合した後、支点において排気管を湾曲加工するので、触媒コンバータの製造工程や部品点数を増加することがなく、メタル担体のつぶれや剥離の発生を抑えることができるとともに、サイズやコストを低減することができる。
【００１７】
請求項２の発明によると、第１の位置、第２の位置及び第３の位置に巻き付けられるロウ材は、それぞれ、メタル担体外周の半周よりも大きな長さとするので、最低限のロウ接合によって、メタル担体のつぶれや剥離の発生を抑えることができる。
【００１８】
請求項３の発明によると、前記第１の位置、第２の位置及び第３の位置は、それぞれ所定の間隔を備えているので、湾曲加工時のメタル担体のつぶれや剥離の発生を抑えることができるとともに、熱応力によるメタル担体の破損を防ぐことができる。
【００１９】
請求項４の発明によると、湾曲加工時の支点に対して、第１、第２及び第３の位置でロウ接合するので、触媒コンバータの製造工程や部品点数を増加することがなく、メタル担体のつぶれや剥離の発生を抑えることができるとともに、サイズやコストを低減することができる。
【００２０】
請求項５の発明によると、第１の位置、第２の位置及び第３の位置に巻き付けられるロウ材は、それぞれ、メタル担体外周の半周よりも大きな長さとするので、最低限のロウ接合によって、メタル担体のつぶれや剥離の発生を抑えることができる。
【００２１】
請求項６の発明によると、前記第１の位置、第２の位置及び第３の位置は、それぞれ所定の間隔を備えているので、湾曲加工時のメタル担体のつぶれや剥離の発生を抑えることができるとともに、熱応力によるメタル担体の破損を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
排気管中にメタル担体を内装した触媒コンバータにおいて、排気管の湾曲部分にメタル担体を配置する場合は、排気管に予めメタル担体を収納した後、プレス機等によってこのメタル担体部分の湾曲加工を行うことが一般的である。
【００２４】
この場合、メタル担体を予め排気管にロウ接合した後に湾曲加工する方法、又は、湾曲加工を行った後にメタル担体と排気管とをロウ接合する方法が考えられる。
【００２５】
なお、メタル担体は、ステンレスの金属箔よりなり、平板とあらかじめ波状に加工された波板とを多重に巻き回して平板と波板で囲まれた通路を排気ガス通路となるように形成されており、これら平板と波板との接触部に加圧しながら真空中で焼成することにより平板と波板とが拡散接合して、メタル担体を形成する。この焼成時に排気管内面とメタル担体の外周部のロウ付けが同時に行われる。
【００２６】
ここで、排気管の湾曲加工による排気管の変形に伴って、メタル担体がつぶれたり、排気管からの剥離が発生する場合がある。メタル担体につぶれが発生した場合には排気ガス通路が塞がれるため排気ガスが通過し難くなり、排気ガスの浄化効率が低下したり、排気ガスの圧力損失の増加により燃費が悪化する。また、排気管からの剥離が発生した場合は排気ガスがメタル担体を通過しないまま排出されるため、やはり、排気ガスの浄化効率が低くなるほか、振動による音性能の悪化が発生する。
【００２７】
一方で、メタル担体は、排気ガスの高温にさらされるため、この熱応力により膨張・収縮を繰り返すとともに排気管との熱容量との差がある。そのため、メタル担体のつぶれや剥離を防ぐべくロウ材を多く用いると、例えばメタル担体の円周方向すべてを排気管とロウ接合したような場合には、接合部からメタル担体に大きな応力が発生しメタル担体が容易に破損してしまう。そのため、ロウ材は必要最小限に抑えることが望ましい。
【００２８】
そこで、本願発明は、以下に説明するように、メタル担体を排気管に接合するロウ材の配置を適切に行うことにより、サイズを増加させることなく、また、コストを増やすことなく、メタル担体のつぶれや剥離が発生しない触媒コンバータを製造する。
【００２９】
図１及び図２は、本発明の実施の形態の触媒コンバータ１０の断面図である。
【００３０】
なお、図１は、湾曲加工前の状態を示し、図２は湾曲加工後の状態を示す。また、排気ガスの流れは、図の矢印Ｇで示すように下側から上側に向かうものとする。
【００３１】
図１に示すように、触媒コンバータ１０は、排気管２０にメタル担体３０が収納されて構成される。なお、図示されていないが、メタル担体３０は、箔状の平板と波板とを、排気管２０のガス流れ方向を軸として多重に巻回して構成される。
【００３２】
この図１に示すような直線状の触媒コンバータ１０を、Ａ点及びＢ点を支点として湾曲加工することによって、図２に示すような曲線状の触媒コンバータ１０を製造する。
【００３３】
以下に、Ａ点を支点として湾曲加工されるａ部（図２参照）について、その製造方法を説明する。
【００３４】
まず、直線状の排気管２０にメタル担体３０を圧入する。メタル担体３０は、平板と波板とが多重に巻回されて構成されている。このメタル担体２０は図示しない治具等を用いて周囲から加圧して径を若干小さくした上で、排気管２０の所定位置に圧入する。
【００３５】
このメタル担体３０の圧入に先立って、メタル担体３０の所定の位置に箔状のロウ材を巻き付け、スポット溶接等を用いて固定しておく。このロウ材の巻き付け位置は、図１に示すように、支点であるＡ点と対向する位置（第１の位置３２ａ）、Ａ点から排気管２０のガス流れ方向上流側の位置（第２の位置３２ｂ）、及び、Ａ点から排気管２０のガス流れ方向下流側の位置（第３の位置３２ｃ）、の三ヶ所とする。
【００３６】
これら三ヶ所のロウ材の巻き付け部分は、ロウ接合を行わず湾曲加工した場合に排気管２０からメタル担体３０が剥離してしまう部分である。また、ロウ材の巻き付け長さは、メタル担体３０の全周ではなく、半周よりも若干大きな長さとする。
【００３７】
より具体的には、これら三ヶ所のロウ材の位置は以下の通りである。
【００３８】
第１のロウ材３１ａは、湾曲加工の支点となるＡ点と排気管２０の中心で点対照となる第１の位置３２ａを中心として、メタル担体３０の外周に、メタル担体３０の外周の半周よりも若干大きな長さとしたロウ材を巻きつける。
【００３９】
また、第２のロウ材３１ｂは、Ａ点から排気管２０のガス流れ方向上流側の第２の位置３２ｂを中心として、メタル担体３０の外周に、メタル担体３０の外周の半周よりも若干大きな長さとしたロウ材を巻きつける。
【００４０】
また、第３のロウ材３１ｃは、Ａ点から排気管２０のガス流れ方向下流側の第３の位置３２ｃを中心として、メタル担体３０の外周に、メタル担体３０の外周の半周よりも若干大きな長さとしたロウ材を巻きつける。
【００４１】
これら、第１のロウ材３１ａ、第２のロウ材３１ｂ及び第３のロウ材３１ｃは、それぞれ所定の間隔をもって巻き付けられる。
【００４２】
なお、この所定の間隔は、排気管２０の径やメタル担体３０の形状等から、排気管３０の湾曲加工によりメタル担体３０が変形する際の余裕代として最適な間隔とする。
【００４３】
このように、メタル担体３０は、支点Ａ点の近傍となる三ヶ所に板状のロウ材を巻き付けた後、周囲より加圧して径を若干小さくした上で、排気管２０の所定位置に圧入する。
【００４４】
なお、ロウ材をメタル担体３０の全周にわたり巻き付け、ロウ接合してしまうと、排気管とメタル担体の熱変形による熱応力によりメタル担体の破損の可能性がある。そのため、熱応力の緩和のために、全周をロウ接合しない。また、湾曲加工時に、排気管２０の変形に伴いメタル担体３０も変形するが、隣り合うロウ接合部分は半周よりも大きいため、湾曲加工時に排気管２０とメタル担体３０との剥離を防止できる。剥離を防止できることで、メタル担体３０のつぶれも防止できる。
【００４５】
次に、メタル担体３０を圧入した排気管２０を、真空雰囲気中において所定の温度で所定時間以上加熱することにより焼成を行う。
【００４６】
これにより、メタル担体３０を構成する平板と波板との接触部が拡散結合されるとともに、メタル担体３０の外周側では、メタル担体３０と排気管２０とがロウ接合される。
【００４７】
次に、メタル担体３０と排気管２０とのロウ接合が完了した後、Ａ点を支点として湾曲加工を行う。
【００４８】
この結果、図２のａ部に示すように、Ａ点を支点として湾曲加工がなされる。
【００４９】
この場合、Ａ点付近のメタル担体３０は、Ａ点の変形に伴って圧縮方向に力が加わるが、第１の位置３２ａの第１のロウ材３１ａによるロウ接合により曲げの頂点方向に引っ張られる。これにより、Ａ点位置でのメタル担体３０のつぶれが発生せず、Ａ点と対向する第１の位置３２ａではロウ接合により剥離が発生しない。
【００５０】
同様に、第２の位置３２ｂの第２のロウ材３１ｂによるロウ接合により、第２の位置３２ｂと対向する部分付近のメタル担体３０のつぶれが発生せず、第２の位置３２ｂではロウ接合により剥離が発生しない。
【００５１】
同様に、第３の位置３２ｃの第３のロウ材３１ｃによるロウ接合により、第３の位置３２ｃと対向する部分付近のメタル担体３０のつぶれが発生せず、第３の位置３２ｃではロウ接合により剥離が発生しない。
【００５２】
特に、第１のロウ材３１ａと、第２または第３のロウ材３１ｂ、ｃとは、円周方向に重複部分ができるようにオーバーラップしてロウ接合されているので、剥離が発生を抑えることができるのである。
【００５３】
以上の手順により、排気管２０の湾曲部分にメタル担体３０を配置した触媒コンバータ１０が製造される。
【００５４】
なお、図２のｂ部についてもａ部と同様に湾曲加工がなされる。すなわち、支点であるＢ点と対向する第１の位置、及び、Ｂ点から排気管２０のガス流れ方向上流側の第２の位置及び下流側の第３の位置にそれぞれ第１、第２及び第３のロウ材を巻き付け、これを焼成することによりロウ付けを行う。そして、Ｂ点を支点として湾曲加工を行う。この結果、図２のｂ部に示すように、Ｂ点を支点として湾曲加工がなされ、この部分のメタル担体３０のつぶれや剥離が発生しない。
【００５５】
なお、ａ部及びｂ部が近接している場合は、ロウ材を共通としてもよい。すなわち、ａ部の支点Ａ点の下流側の第３の位置３２ｃと、ｂ部の支点Ｂ点の上流側の第２の位置とを、一つのロウ材としてもよい。
【００５６】
以上のように、本発明の実施の形態の触媒コンバータ１０は、排気管２０に、予め所定の位置に板状のロウ材を巻き付けたメタル担体３０を圧入し、これを焼成することによってロウ接合した後に、湾曲加工を行う。特に、これらロウ接合の位置は、湾曲加工の支点と対向する第１の位置３２ａ、支点から排気管２０のガス流れ方向上流側の第２の位置３２ｂ、及び、支点から排気管２０のガス流れ方向下流側の第３の位置３２ｃの三ヶ所とする。
【００５７】
これにより、湾曲加工のために製造工程を増やすことなく、湾曲加工時に、排気管２０の内部でメタル担体３０が排気管２０からの剥離やつぶれの発生を抑えることができ、製造時のコストを抑えることができるとともに、製品不良の発生を抑えた触媒コンバータ１０を提供することができる。
【００５８】
また、湾曲加工のために、排気管２０に内装されるメタル担体３０を分割して複数圧入する必要がないため、部品点数や製造工程を増やすことなく、触媒コンバータ１０のサイズをコンパクトにすることができる。
【００５９】
このように製造された、メタル担体３０が内装された排気管２０を湾曲加工した触媒コンバータ１０を、例えば、内燃機関を搭載する車両に用いることにより、触媒コンバータの搭載位置の自由度が増すため、触媒コンバータ１０の排気ガス浄化効率が高められるとともに、エンジンルームのスペース効率を高めることができる。
【００６０】
また、車両の床下の形状に合わせて曲げ加工したものを設置することができるようになり最低地上高などの制約を受けずに設置の自由度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態の触媒コンバータの断面図であり、湾曲加工前の状態を示す。
【図２】本発明の実施の形態の触媒コンバータの断面図であり、湾曲加工後の状態を示す。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 触媒コンバータ
２０ 排気管
３０ メタル担体
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ ロウ材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管（２０）の湾曲部分に内装されるメタル担体（３０）により構成される触媒コンバータ（１０）の製造方法において、
前記湾曲部分の湾曲加工時に支点となる位置と前記排気管（２０）の中心で点対照となる第１の位置（３２ａ）を中心として板状の第１のロウ材（３１ａ）を、前記支点の排気ガス流れ方向上流の第２の位置（３２ｂ）を中心として板状の第２のロウ材（３１ｂ）を、前記支点の排気ガス流れ方向下流の第３の位置（３２ｃ）を中心として板状の第３のロウ材（３１ｃ）を、それぞれ巻き付けたメタル担体（３０）を、前記排気管（２０）に圧入し、
前記メタル担体（３０）が圧入された前記排気管（２０）を焼成することにより、前記メタル担体（３０）と前記排気管（２０）とをロウ接合し、
前記支点において前記排気管（２０）を湾曲加工することを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の触媒コンバータの製造方法において、
前記第１の位置（３２ａ）、第２の位置（３２ｂ）及び第３の位置（３２ｃ）に巻き付けられるロウ材（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）は、それぞれ、メタル担体（３０）外周の半周よりも大きな長さとすることを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の触媒コンバータの製造方法において、
前記第１の位置（３２ａ）、第２の位置（３２ｂ）及び第３の位置（３２ｃ）は、それぞれ所定の間隔を備えていることを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
【請求項４】
排気管（２０）の湾曲部分に内装されるメタル担体（３０）により構成される触媒コンバータにおいて、
前記湾曲部分の湾曲加工時に支点となる位置と前記排気管（２０）の中心で点対照となる第１の位置（３２ａ）、前記支点の排気ガス流れ方向上流の第２の位置（３２ｂ）、及び、前記支点の排気ガス流れ方向下流の第３の位置（３２ｃ）が、それぞれロウ接合されていることを特徴とする触媒コンバータ。
【請求項５】
請求項４に記載の触媒コンバータにおいて、
前記第１の位置（３２ａ）、第２の位置（３２ｂ）及び第３の位置（３２ｃ）におけるロウ接合は、それぞれ、メタル担体（３０）外周の半周よりも大きな長さとすることを特徴とする触媒コンバータ。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の触媒コンバータにおいて、
前記第１の位置（３２ａ）、第２の位置（３２ｂ）及び第３の位置（３２ｃ）は、それぞれ所定の間隔を備えていることを特徴とする触媒コンバータ。
【請求項１】
排気管（２０）の湾曲部分に内装されるメタル担体（３０）により構成される触媒コンバータ（１０）の製造方法において、
前記湾曲部分の湾曲加工時に支点となる位置と前記排気管（２０）の中心で点対照となる第１の位置（３２ａ）を中心として板状の第１のロウ材（３１ａ）を、前記支点の排気ガス流れ方向上流の第２の位置（３２ｂ）を中心として板状の第２のロウ材（３１ｂ）を、前記支点の排気ガス流れ方向下流の第３の位置（３２ｃ）を中心として板状の第３のロウ材（３１ｃ）を、それぞれ巻き付けたメタル担体（３０）を、前記排気管（２０）に圧入し、
前記メタル担体（３０）が圧入された前記排気管（２０）を焼成することにより、前記メタル担体（３０）と前記排気管（２０）とをロウ接合し、
前記支点において前記排気管（２０）を湾曲加工することを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の触媒コンバータの製造方法において、
前記第１の位置（３２ａ）、第２の位置（３２ｂ）及び第３の位置（３２ｃ）に巻き付けられるロウ材（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）は、それぞれ、メタル担体（３０）外周の半周よりも大きな長さとすることを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の触媒コンバータの製造方法において、
前記第１の位置（３２ａ）、第２の位置（３２ｂ）及び第３の位置（３２ｃ）は、それぞれ所定の間隔を備えていることを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
【請求項４】
排気管（２０）の湾曲部分に内装されるメタル担体（３０）により構成される触媒コンバータにおいて、
前記湾曲部分の湾曲加工時に支点となる位置と前記排気管（２０）の中心で点対照となる第１の位置（３２ａ）、前記支点の排気ガス流れ方向上流の第２の位置（３２ｂ）、及び、前記支点の排気ガス流れ方向下流の第３の位置（３２ｃ）が、それぞれロウ接合されていることを特徴とする触媒コンバータ。
【請求項５】
請求項４に記載の触媒コンバータにおいて、
前記第１の位置（３２ａ）、第２の位置（３２ｂ）及び第３の位置（３２ｃ）におけるロウ接合は、それぞれ、メタル担体（３０）外周の半周よりも大きな長さとすることを特徴とする触媒コンバータ。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の触媒コンバータにおいて、
前記第１の位置（３２ａ）、第２の位置（３２ｂ）及び第３の位置（３２ｃ）は、それぞれ所定の間隔を備えていることを特徴とする触媒コンバータ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１７８６７１（Ｐ２００９−１７８６７１Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０６５８（Ｐ２００８−２０６５８）
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]