内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法

专利名称：内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及经由缓冲构件将蜂窝状结构体保持在金属制的筒状构件内的流体处理装置的制造方法，例如，涉及作为经由缓冲垫将蜂窝状结构体的催化剂载体保持在该筒状构件内的催化转化器的制造方法的合适的制造方法。
背景技术：
在近来的汽车上，搭载催化转化器以及柴油颗粒过滤器(下面称之为DP过滤器)，作为其制造方法，一般采用在陶瓷制的脆弱的催化剂载体(或者过滤器)的外周上，作为具有密封功能的缓冲构件卷绕陶瓷制的缓冲垫，一面压缩该缓冲垫，一面压入到筒状构件(壳体)内的方法。
例如，在日本特开2001-355438号公报中，提出了一种催化转化器的制造方法，该催化转化器将在外周上安装保持件的催化剂载体压入保持筒内时，测量上述催化剂载体的外径，将安装了保持件的催化剂载体压入具有适合于该测量值的内径的保持筒内。此外，也提出了测量安装在催化剂载体外周上的保持件的外径，将安装了保持件的催化剂载体压入具有适合于该测量值的内径的保持筒内的方法。进而，提出了在测量保持件的外径时，在施加预定的压力的状态下进行测量的方案。而且，在该公报中，还提出了预先准备内径不同的多个保持筒坯料，从其中选择具有恰当的内径的保持筒的方案。
与此相对，例如，日本特开昭64-60711号，日本特开平8-42333号，日本特开平9-170424号，日本特开平9-234377号，美国专利第5329698号，美国专利第5755025号公报等，公开了在将催化剂载体剂垫宽松地插入筒状构件内之后，将筒状构件缩径到缓冲构件垫成为最佳压缩量的直径的称之为定尺寸(sizing或caiibrating)的方法。
例如，在现有的日本特开平2-268834号公报中，公开了一种催化转化器，将管状体(锥形整体型壳体)23的中央部分作为沿半径方向缩径的压缩部b，压缩支持垫22而将陶瓷蜂窝体21支持在壳体内，但其存在着在从中央部分的压缩部b的端部不进行缩径加工的锥形8a、8b部的方向蜂窝体21的外周与壳体23的内周之间的间隙9变大的问题，所以，在日本特开平9-234377号公报中，提出了在壳体的整个长度上缩径的方案。
在上述压入方法中，一般地，以作为缓冲构件的缓冲垫的填充密度(称作GBD值)为基准，设定催化剂载体的外径与筒状构件的内径之间的间隙。该GBD值为缓冲垫的单位面积的重量/填充间隙的尺寸，与缓冲垫的填充密度相应地产生表面压力(单位帕，pascal)，利用该表面压力保持催化剂载体，但当然要把表面压力调整到不能超过催化剂载体的强度的值，而且，还必须将所述表面压力调整到对于其上加有振动及排放气体的压力的催化剂载体而言，保持它不能在筒状构件内移动的值。因此，以设计范围内的GBD值将缓冲垫压入，并且，还必须在制品的整个寿命期间保持该GBD值。
但是，在上述的压入方法中，在制造过程中必然产生的催化剂载体的外径的误差，筒状构件的内径的误差，以及加装在它们之间的缓冲垫的单位面积的重量的误差叠加在一起，成为GBD值的误差。从而，很难为了进行大量生产现实地找到使这种GBD的误差为最小的各种构件的最佳组合。此外，GBD值本身也被缓冲垫的特性以及个体之间的差异所左右，而且依据的是处于平面上的测定值，并不表示相对于催化剂载体处于紧密卷绕状态的测定值。因此，希望与像现有技术不同，能够不依赖于GBD值，将催化剂载体恰当地收存到筒状构件内。
与此相对，在定尺寸方法中，预先测量催化剂载体的外径和筒状构件的内径，求出缓冲垫的最佳压缩量，以其以该压缩量进行缩径，但在这种方法中，最终很难判断缓冲垫的压缩量是否最合适。这是由于在将金属制的筒状构件缩径时，考虑到筒状构件的回弹，有必要预先进行比目标直径小的缩径加工(所谓超调)的缘故。因此，有施加过剩的压缩力的危险性。此外，由于在筒状构件的缩径加工时，板厚的变化是不可避免的，所以，很难设定真正的内径(内壁面的位置)，即，很难设定正确的缩径量。
作为解决上述起因于超调的问题的方法，在前面所述的美国专利第5755025号的说明书中，预先测量催化剂载体的外径，在其上加上缓冲垫的压缩量计算出保持范围的最佳外径，以此为基础在整个长度上将筒状构件扩径到多种直径，然后，用与压入方式同样的夹具将催化剂载体和缓冲垫压入所选择的筒状构件内。但是，由于丝毫没有考虑到缓冲垫的单位面积的重量的误差，所以，赋予催化剂载体的表面压力，不可避免地会产生误差。
这里，对用于将催化剂载体保持在筒状构件内的预定位置所需要的保持力进行说明，筒状构件的径向的保持力是沿相对于催化剂载体的外表面及筒状构件的内表面垂直的方向作用的缓冲垫的压缩恢复力。另一方面，例如，由于对于固定到汽车的排气装置这种上的筒状构件，在催化剂载体及缓冲垫上产生因振动及排放气体的压力引起的轴向的力，所以作为抵抗该力的力，需要筒状构件的轴向(长度方向)的保持力，缓冲垫与催化剂载体之间的摩擦力、以及缓冲垫与筒状构件之间的摩擦力起着这种保持力的作用。
上述缓冲垫与催化剂载体之间的摩擦力、以及缓冲垫与筒状构件之间的摩擦力，分别以催化剂载体的外表面与缓冲垫之间的静摩擦系数乘以缓冲垫的压缩恢复力(表面压力)之积、以及筒状构件的内表面与缓冲垫之间的静摩擦系数乘以缓冲垫的压缩恢复力(表面压力)之积表示。这时，作为轴向(长度方向)的保持力，由静摩擦系数低的构件与缓冲垫之间的摩擦力支配。从而，关于已经了解清楚静摩擦系数的催化剂载体及筒状构件，所需要的摩擦力是清楚的，为了确保这一点，有必要提高相对于缓冲垫的表面压力，在催化剂载体是脆弱的场合，为了避免径向的负荷过大，有必要设定成在相对于缓冲垫的表面压力的限度内能够确保轴向的保持力。
于是，相对于缓冲垫的表面压力可以基于催化剂的外表面的静摩擦系数及筒状构件的内表面的静摩擦系数中低的构件的静摩擦系数设定，按照该表面压力将筒状构件缩径。但是，在现有的方法中，一般地基于上述的GBD值进行控制，可以说是利用代用值进行推定控制。因此，不仅推定因素重叠，误差不可避免，而且，其结果是，将有缓冲垫与催化剂载体之间的摩擦力引起的保持力与缓冲垫和筒状构件之间的摩擦力引起的保持力混同，来设定各部件之间的尺寸关系。
结果是，经由缓冲垫将催化剂载体保持到筒状构件内时，最适当的控制参量，是经由缓冲构件(缓冲垫)赋予蜂窝状结构体(催化剂载体或过滤器)的表面压力。从而，如果能够直接检测出该表面压力，并基于该检测结果将筒状构件缩径，则可以通过定尺寸以良好的精度将筒状构件缩径。
但是，测定上述表面压力本身是非常困难的，特别是，在将缓冲垫及催化剂载体收存到筒状构件内、由缓冲垫的反作用力产生表面压力的状态下，有必要将测量装置插入通筒状构件内进行测定，在测定后将该装置取出，这样作是非常困难不现实的。与此相对，也曾考虑测定筒状构件的变形作为表面压力的代用值，但不能否认，其测定精度低，不能掌握正确的表面压力值。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种流体处理装置的制造方法，该流体处理装置能在监测经由缓冲构件将蜂窝状结构体保持到金属制筒状构件内时的保持力的同时，将筒状构件缩径而恰当地将蜂窝状结构体保持在筒状构件内。
为解决上述课题，本发明的内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法，在经由缓冲构件将蜂窝状结构体保持在金属制筒状构件内的内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法中，在将上述缓冲构件安装到上述蜂窝状结构体周围的状态下收存到上述筒状构件内，至少在对收存上述缓冲构件的部分的上述筒状构件的轴向预定范围缩径加工的期间，监测赋予上述蜂窝状结构体轴向负荷而使上述蜂窝状结构体相对于上述筒状构件沿轴向移动预定距离时的上述轴向负荷的值，将上述筒状构件的缩径加工进行到上述轴向负荷值达到预定值为止。此外，在将上述缓冲构件及上述蜂窝状结构体收存到上述筒状构件内的情况下，宽松地收存即可，但也可以将多次的缩径量估计在内，在接近于压入的状态下进行收存(下面相同)。此外，在对上述蜂窝状结构体赋予最佳压缩负荷的状态下，在将上述蜂窝状结构体沿轴向移动的情况下，可以将上述预定距离设定成轴向负荷成为最大值(称之为“冲压负荷”，相当于上述预定值)时的轴向移动距离以上的值。
在上述制造方法中，可以在对上述筒状构件的轴向预定范围进行缩径的期间，至少两次测定使上述蜂窝状结构体相对于上述筒状构件沿轴向移动预定距离时的上述轴向负荷值以及当时的上述筒状构件的缩径量，基于所述两次的测定结果的上述轴向负荷值及上述筒状构件的缩径量，推定以预定的目标保持力将上述蜂窝状结构体保持在上述筒状构件内时的上述筒状构件的目标缩径量，将上述筒状构件的缩径加工进行到所述目标缩径量为止。此外，可以将上述预定的目标保持力表示为在对上述蜂窝状结构体赋予最佳压缩负荷的状态下，在将上述蜂窝状结构体沿轴向移动时成为最大值(冲压负荷)时的轴向负荷。
进而，在上述制造方法中，可以使上述蜂窝状结构体分别在同一个轴向上相对于上述筒状构件移动预定距离，来进行上述两次测定。或者，在上述制造方法中，也可以使上述蜂窝状结构体分别在相互相反的轴向上相对于上述筒状构件移动预定距离进行上述两次测定。
此外，在本发明的经由缓冲构件将蜂窝状结构体保持在金属制筒状构件内的内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法中，在将上述缓冲构件安装到上述蜂窝状结构体周围的状态下收存到上述筒状构件内，至少测定对收存上述缓冲构件的部分的上述筒状构件的轴向预定范围进行第一次缩径加工时的上述筒状构件的第一缩径量，而且，测定赋予上述蜂窝状结构体轴向负荷而使上述蜂窝状结构体相对于上述筒状构件的轴向移动的预定距离时的第一负荷，接着，测定对上述筒状构件的上述轴向预定范围进行第二次缩径加工时的上述筒状构件的第二缩径量，而且，测定赋予上述蜂窝状结构体轴向负荷而使上述蜂窝状结构体相对于上述筒状构件的轴向移动的预定距离时的第二负荷，基于上述第一及第二缩径量以及第一及第二轴向负荷的关系，推定用上述预定的目标保持力将上述蜂窝状结构体保持在上述筒状构件内时的目标缩径量，进而，将上述筒状构件的缩径加工进行到该目标缩径量为止。
进而，在上述制造方法中，可以使上述蜂窝状结构体相对于上述筒状构件分别沿同一个轴向移动预定距离，来进行上述两次测定。或者，在上述制造方法中，可以使上述蜂窝状结构体相对于上述筒状构件分别沿相互相反的轴向移动预定距离，来进行上述两次测定。


图1是表示供根据本发明的一种实施方式的制造方法用的定尺寸装置的剖面图。
图2是表示利用供根据本发明的一种实施方式的制造方法用的定尺寸装置将筒状构件缩径的状态的剖面图。
图3是在将筒状构件的轴向预定范围缩径，将缓冲垫适当地压缩保持催化剂载体的状态下，对催化剂载体赋予轴向负荷时，相对于催化剂载体的轴向移动距离的关系。
图4是表示对缓冲垫赋予压缩负荷的筒状构件的缩径量与赋予催化剂载体的轴向负荷之间的关系的曲线图。
图5是表示对供一般的催化转化器用的缓冲构件的一个例子的表面压力允许范围的曲线图。
图6是表示在根据本发明的一种实施方式的制造方法中，利用旋压辊进行颈加工的剖面图。
图7是利用根据本发明的一种实施方式的制造方法制造的催化转化器的一个例子的剖面图。
具体实施例方式
对于如上所述的经由缓冲构件将蜂窝状结构体保持在金属筒状构件内的流体处理装置的制造方法，作为它的一个具体的形式，参照

车用催化转化器的制造方法。此外，作为本发明对象的流体处理装置，除催化转化器之外，例如还有DP过滤器及净化过滤器，还包括日本特开2002-50383及68709等所述的燃料电池用重整器。
筒状构件也称作外筒、外壳或壳体，在催化转化器的情况下，蜂窝状结构体对应于催化剂载体，缓冲构件对应于催化剂载体保持用的缓冲垫。此外，在DP过滤器的情况下，蜂窝状结构体对应于过滤器，缓冲构件对应于DP过滤器用缓冲垫。构成蜂窝状结构体的催化剂载体或者DP过滤器一般形成圆柱形或圆筒状，具有圆形截面，但并不局限于此，也可以具有椭圆形截面、长圆截面、具有多个曲率的面的组合截面、以及多边形等非圆形截面。此外，催化剂载体或DP过滤器的流路(网眼)截面，不限于蜂窝状(六边形)，也可以是正方形等，是任意的。
在本实施方式中，如图1的中央部所示，在催化剂载体2的外周卷绕一层构成本发明的缓冲构件的缓冲垫3，根据需要利用可燃性带等固定。在这种情况下，虽然图中省略，但也可以采用在缓冲垫3的两端上形成凸部和凹部，将它们相互嵌合的一般的卷绕方法。此外，由于存在预先形成圆筒状的缓冲构件，在这种情况下，成为仅将催化剂载体2收存到圆筒状的缓冲构件内，缓冲构件安装到催化剂载体2周围的状态。
催化剂载体2用陶瓷制蜂窝状结构体构成，各网眼(流路)之间的壁形成得很薄，比现有技术的制品脆弱。在本实施方式中，缓冲垫3用几乎没有热膨胀的氧化铝垫构成，但也可以使用热膨胀型的蛭石型缓冲垫、以及它们组合而成的缓冲垫。此外，也可以使用不含粘结剂的无机质纤维垫。此外，由于通过有无粘结剂及粘结剂的含量可以改变表面压力，在表面压力设定中，有必要考虑到这些因素。或者，也可以使用将金属细线编织成的金属丝网，也可以将其与陶瓷垫组合使用。进而，也可以将它们与金属环状的护圈、或金属筛网制的密封环等组合。
其次，如上所述，安装有缓冲垫3的催化剂载体2被宽松地收容到筒状构件4内(或估计到几次缩径量以接近压入的状态收存)，利用图1所示的定尺寸装置SM保持在预定的位置上之后，被缩径到筒状构件4的预定范围。在本实施方式中，如图1所示，贯穿底座10，与之垂直地配置催化剂载体保持装置HM，以围绕它的方式将定尺寸装置SM的弹簧夹头配置在底座10上。在保持装置HM中，将承受台11及液压缸12固定到穿透设置在底座10上的孔内，由该液压缸12驱动的轴13贯穿承受台11并可自由滑动地被支承。此外，具有与轴13的前端面相对向的前端面的轴14，可利用液压缸15沿垂直方向驱动地支承。在轴14和轴15之间加装测力传感器16，可以测定由液压缸15经由轴14赋予催化剂载体的轴向负荷。此外，测力传感器16电连接到控制器30上。
另一方面，在定尺寸装置SM中，利用截面为コ字形的环状框构件20，以能够在底座10上沿径向(轴心方向)滑动的方式支承多个分割模21。在分割模21的内径侧固定模具(筒夹)22，在各分割模21的外径侧(背面侧)形成锥形面。设置压模23以收容这些分割模21，在该内径侧形成与分割模21的锥形面滑动接触的锥形面。此外，压模23也可以形成圆筒状，或者也可以分割成与各分割模21接触。压模23被固定到压板24上，该压板24经由支承构件25相对于底座10可上下运动地被支承。然后，当利用压板24沿垂直方向驱动压模23时，例如，当向图1的下方驱动压模23时，分割模21被朝径向(轴心方向)驱动。压板24被油压驱动装置(图中未示出)驱动，该油压装置由控制器30控制。
下面，说明由上述结构构成的定尺寸装置SM的动作，首先，如图1所示，将筒状构件4载置于承受台11的上表面上。这时，轴13位于筒状构件4的轴心上。其次，安装有缓冲垫3的催化剂载体2被宽松地收容到筒状构件4内，并被载置于轴13的前端面上。进而，利用液压缸14驱动轴14使之下降，将催化剂载体2夹持在其前端面与轴13的前端面之间。然后，利用油压驱动装置(图中未示出)将压板24向图1的下方驱动。借此，将压模23向图1的下方驱动，将分割模21朝径向(轴心方向)驱动。其结果如图2所示，利用模具22压缩筒状构件4的中间部以及缓冲垫3而使其缩径。这时的缩径量由控制器30通过油压驱动装置的控制进行正确的控制。而且，将催化剂载体2以稳定地状态保持在筒状构件4内。
如上所述，定尺寸装置SM的油压驱动装置(图中未示出)被控制器30控制，特别是，通过NC控制可以进行任意量的定尺寸，能够进行微细控制。进而，如果在缩径时，例如依次(随时)旋转工件进行分度控制(变址控制)，则可以在整周上进行均匀的缩径。此外，定尺寸装置SM的驱动及控制媒体并不局限于油压，对于其驱动及控制形式，可以利用机械式、电气式、空气压式等任意驱动方法，其控制优选地采用CNC控制。
其次，参照图2至图4对利用上述结构构成的定尺寸装置SM，通过多次(在本实施方式中为2次)缩径加工，将筒状构件4的中间部与缓冲垫3一起进行缩径的缩径工艺的具体例子进行说明。图3所示为，在将缓冲垫3安装到催化剂载体2的周围的状态下收容到筒状构件4内，并将筒状构件4的轴向预定范围缩径来适当地压缩缓冲垫3以保持催化剂载体2的状态下，赋予催化剂载体2轴向负荷时相对催化剂载体2的轴向移动距离(行程)的关系。其中，缓冲垫3与催化剂载体2之间的摩擦力、以及缓冲垫3与筒状构件4之间的摩擦力，分别用催化剂载体2的外表面与缓冲垫3之间的静摩擦系数乘以缓冲垫3的压缩恢复力(表面压力)之积、以及筒状构件4的内表面与缓冲垫3之间的静摩擦系数乘以缓冲垫3的压缩恢复力(表面压力)之积表示。这时，轴向(长度方向)的保持力由静摩擦系数低的构件与缓冲垫3之间的摩擦力支配。从而，关于已经了解清楚静摩擦系数的催化剂载体2及筒状构件4，所需要的摩擦力是清楚的。
在图3中，显示出伴随着催化剂载体2的轴向移动距离的增加，轴向负荷成为最大值(Fp，称之为“冲压负荷“)后急剧减少，之后缓慢减少的特性。由于这时的轴向负荷相当于催化剂载体2及筒状构件2中静摩擦系数低的构件与缓冲垫3之间的摩擦力，所以，轴向负荷成为冲压负荷(Fp)的轴向移动距离(Sp，例如，1.5mm)，成为最大摩擦力获得的行程。由于各种条件交织在一起，该轴向移动距离(Sp)的特定是不容易的，但如果轴向移动距离(Sx)至少不小于该值(Sp)，则可以检测出最大摩擦力、即冲压负荷(Fp)。因此，轴向移动距离(Sx)例如选择2mm(＞Sp)，在赋予缓冲垫3最佳压缩负荷的状态下，检测轴向负荷最大时的值(冲压负荷(Fp))，如果将该检测结果作为目标轴向负荷(Ft)来调整缓冲垫3的压缩量(筒状构件4的缩径量)，则在催化剂载体2与筒状构件4中静摩擦系数低的构件与缓冲垫3之间，可以确保所需的摩擦力。
此外，也可以监测大于轴向移动距离(Sx)的位置(图3的Sx右侧的位置)处的基本上稳定的区域的动摩擦系数。即，可以分别按照设计上或制造上的背景，选择如上所述的着眼于峰值(最大静摩擦系数)进行定尺寸的控制，或着眼于最大动摩擦系数(动态)进行定尺寸的控制。总之，可以只监测缓冲垫与催化剂载体之间的摩擦力及缓冲垫与筒状构件之间的摩擦力中的、摩擦力小且先开始运动的一方的相对移动，所以可以看出在这一点上利用本实施方式进行制造的容易性。
另一方面，图4表示对缓冲垫3赋予负荷的筒状构件4的缩径量(横轴)与赋予催化剂载体2的轴向负荷(纵轴)之间的关系，用双点划线表示的最大负荷时的特性、及用虚线表示的最小负荷时的特性的中央的实线是本实施方式的相关线，大致呈直线。在图4中，如上所述基于图3的特性设定的、在对缓冲垫3的压缩负荷在最佳状态下的目标轴向负荷(Ft)与能够赋予该目标轴向负荷(Ft)的筒状构件4的目标缩径量(St)的关系，可以按如下方式特定。
首先，在第一次缩径加工中，在把缓冲垫3安装到催化剂载体2的周围的状态下宽松地收容到筒状构件4内，测定对收容缓冲垫3的部分的筒状构件4的轴向预定范围进行第一次缩径加工时的筒状构件4的第一缩径量(S1)，而且测定赋予催化剂载体2以轴向负荷而使催化剂载体2相对于筒状构件4沿轴向移动预定距离(图3的轴向移动距离(Sx)，例如2mm)时的第一负荷(F1)。此外，在图4的a点的第一缩径量(S1)是距离缩径前的筒状构件4的内侧面(图4的O点)的距离，可以根据分割模21的径向移动距离乃至压板24的驱动用油压驱动装置(图中未示出)的油压求出。
接着，进行第二次的缩径加工，测定相对于筒状构件4的轴向预定范围进行第二缩径加工时的筒状构件4的第二电极量(S2)，而且测定赋予催化剂载体2轴向负荷而使催化剂载体2相对于筒状构件4沿轴向(例如与第一次缩颈加工时的移动方向相同的方向)移动预定距离(例如2mm)时的第二负荷(F2)。此外，在图4的b处的第二缩径量(S2)也是距离缩径前的筒状构件4的内侧面(图4的O点)的距离，可以基于分割模21的径向移动距离乃至压板24的驱动用油压装置(图中未示出)求出。因此，从图4的a点至b点的移动量为(S2一S1)。
然后，基于第一和第二缩径量(S1、S2)以及第一和第二轴向负荷(F1、F2)之间的相关关系，推定利用预定的目标保持力(与之对应的目标轴向负荷Ft)将催化剂载体2保持在筒状构件4内时的筒状构件4的缩径量(St)。即，如图4所示，将筒状构件4缩径到对应于预先设定的目标轴向负荷(Ft)的缩径量(St)。此外，也可以设定筒状构件4的内径目标值(图4中用Rt表示)，将筒状构件4缩径而达到第一和第二内径(R1、R2)时的第一和第二轴向负荷(F1、F2)的相关关系，设定筒状构件4的内径的目标值(Rt)，将筒状构件4的缩径加工进行到该目标值(Rt)。此外，筒状构件4的内径，可以从模具22的初始位置与催化剂载体2的轴心之间的预定距离中扣除模具22(分割模21)的移动距离求出。
上述两次测定，由于使催化剂载体2相对于筒状构件4分别向同一轴向移动预定距离(2mm)，催化剂载体2总计沿轴向移动4mm，所以预先设想该合计移动距离(4mm)，将催化剂载体2配置在筒状构件4内时的初始位置设定成在与移动方向相反的方向上后退合计移动距离(4mm)的位置，或者，也可以在缩径加工后，使之在与移动方向相反的方向仅后退合计移动距离。
或者，也可以使催化剂载体2相对于筒状构件4相互沿相反的轴向移动预定距离(2mm)来进行上述两次测定。即，如果每次测定都使之沿相反的轴向移动相同距离(2mm)，则在两次测定中移动距离抵消从而催化剂载体2返回筒状构件4的初始位置。但是，在缓冲垫3上赋予一定方向的力的状态下测定时测量误差少，所以优选如本实施方式那样使之沿相同方向移动多次。
此外，也可以在上述两次测定后再在图4的c点处使催化剂载体2移动来测定轴向负荷，但通常，由于从到此为止的两点的测定结果就能够预测，所以在大量生产的工艺中不需要进行三次测量。同样，在判明相关线如图4那样回归到直线的情况下，用直到图4的c点的不少于3点的测定几乎是没有意义的。下面对此进行说明，严格地说，所推定的相关线位于如图4所示的包含直线的上下两个曲线之间。从而，为了求出该直线上最佳的c点，除a点及b之外，还可以在另一点上进行测定，基于这三个点的测定结果，利用最小二乘法等求出二次曲线求出该曲线上的c点，借此，可以更精密地进行测定。但是，作为本申请的发明对象的催化转化器等的大量生产中，并不要求上面所述的精度，所以生产率优先，采用两点测定的图4的线性推测，用近似的直线代替上述曲线。此外，在缩径加工中，如果能够连续地测定催化剂载体2的轴向移动以及对催化剂载体2的轴向负荷的测定，则也可以在使催化剂载体2移动的同时进行负荷的测定。
如前面所述，在催化剂载体2及筒状构件4中的静摩擦系数低的构件与缓冲垫3之间，为了确保所需的摩擦力，有必要提高对缓冲垫3的表面压力，但在催化剂载体2脆弱的情况下，为了避免径向的负荷过大，如图5所示，在对缓冲垫3的表面压力的限度内，有必要以能够确保轴向保持力的方式进行设定。这时，考虑到由催化剂载体2的外径的误差引起的表面压力的波动以及随着时间的变化，或考虑到能够抑制在使用时的各种加速度引起的催化剂载体2沿轴向的移动的表面压力(此时必要最低表面压力值为α)，尽可能地增强缓冲垫3的压缩力，且沿周向方向及轴向都均匀地赋予该压缩力是理想的。由于将应与此对应的压缩力设定得过大时催化剂载体2有破损的危险性，所以，压缩力不能大于预定值(令这时的催化剂载体2的破损压力(等静压强度)为β)。
特别是，由于近来要求提高排气净化性能，对催化剂载体2进一步要求薄壁化，与现有的催化剂载体相比显著脆弱(即β降低)，保持力设定的允许范围(相对于表面压力的破损安全系数用(β-α)表示)进一步缩小。进而，伴随着排放气体温度(导入催化转化器中的排放气体的温度)的上升(约900℃)，作为缓冲垫3有必要组合具有高耐热性的氧化铝垫。但是，由于氧化铝是非热膨胀性的，所以，很难追随热膨胀性的金属制筒状构件的变形，因此也需要将必要的最低表面压力值α设定成比已有的加工方法大的值，必须设定大的缓冲垫3的压缩密度。从而，在利用现有的蛤壳(clamshell)(通称“正中接合”)加工方法以及压入加工方法时，如图5中A的范围所示，必须设定很宽的表面压力波动范围(缩径量从Sa1至Sa2的范围，这意味着，对于必要最低表面压力值α和等静压强度β几乎没有安全余量(安全系数)。从而，利用现有的蛤壳加工法或压入加工法，要想保持恰当的表面压力装填薄壁的催化剂载体是非常困难的。
为了妥善处理上述问题，利用所谓的“预定尺寸”，即在宽松地将催化剂载体2及缓冲垫3插入筒状构件4内之后，将筒状构件4进行一定量的缩径来压缩缓冲垫3，但在这种方法中，如图5中的B范围所示，仍然必须设定很宽的表面压力波动范围(缩径量从Sb1至Sb2的范围)，在用于薄壁的催化剂载体或过滤器时是不容易的。
因此相对，根据本实施方式中的缩径工序，如图5中C的范围所示，表面压力的波动范围可以缩小到现有的A的范围的30％左右，(缩径量从Sc1至Sc2的范围)，其结果是，对必要最低表面压力值α可以确保像D这样大的安全系数。借此，在薄壁的催化剂载体或过滤器中，也可以进行不存在问题的定尺寸加工。而且，通过安全系数D的增大，能够使表面压力波动范围C向下方位移，借此还可以增加相对于等静压强度β的安全系数。进而，由于将表面压力本身设定在小的水平，所以，作业、管理变得容易，可以将缓冲垫3设定得薄，可以缩小其间隙，所以，可以使之轻量化，并有助于降低成本。而且，在本实施方式中，特别是对于脆弱的催化剂载体2，可以不将其破坏而常常能以稳定的精度经由缓冲垫3将其保持在筒状构件4内。
进而，在本实施方式中，相对于上面所述的收容催化剂载体2及缓冲垫3的筒状构件4的两个端部，如下面所述，利用旋压进行缩颈加工。首先，如图6所示，利用旋压装置(图中未示出)用的紧固装置(图中未示出)夹持筒状构件4的中间部(缩径部)4a，不能旋转且不能沿轴向移动地将其固定。然后，利用以相同直径的圆形轨迹在筒状构件4的一个端部的外周周围公转的多个旋压辊SP，对筒状构件4的一个端部进行旋压加工。即，优选筒状构件4的外周周围，将以等间隔配置的旋压辊SP贴紧筒状构件4的外周面使之公转，且沿径向驱动而在缩小公转轨迹的同时沿轴向(图6的右方)驱动，来进行旋压加工。
而且，如图6的右侧所示，进行包括筒状构件4的中间部4a的缩径加工后形成的阶梯部在内的(重叠)旋压加工，以经由这种重叠加工部从中间部4a连续地急剧减少筒状构件4的直径的方式进行旋压加工，在筒状构件4的一个端部上形成锥形部4b及头部(瓶颈部)4c。借此，在中间部4a与锥形部4b中间不残留非加工部，经由重叠加工部形成连续的面。
进而，使按上述方式加工的筒状构件4反转180度配置，对筒状构件4的另一个端部，利用旋压辊SP进行和上面所述同样的缩颈加工，形成相对于中间部4a的中心轴倾斜的轴为中心的锥形部4d及头部4e。于是，形成如图7所示的催化转化器。在这种情况下，在筒状构件4上，形成多个因缩径加工而与中间部4a的外表面平行的多个痕迹，而且，在锥形部4b及4d的外表面上形成多个条痕，如图7的虚线所示，缩径时的痕迹的两个端部在形成锥形部4b和4d时消失，呈与旋压加工时的条痕交叉的形态。此外，上述痕迹是用图1所示的定尺寸这种SM的加工方法所特有的，并且，条痕是旋压加工所特有的，但在图7中表示痕迹及条痕的线条，是为了方便说明而加以强调地划出的，实际上很薄，如果可能的话最好达到不能看出的程度。
此外，如日本特开2001-107725号所述，在筒状构件4的中间部的缩径工艺中，也可以采用旋压加工。此外，催化剂载体2并不一定是1个，也可以是沿轴向配置2个的串联式，或者串联地配置3个或以上，筒状构件4的中间部，可以对应于各蜂窝状结构体的每个部分进行缩径，也可以连续地进行缩径。另外，作为最终制品并不局限于汽车的排气系统部件，本发明的制造方法可以适用于上述燃料电池用的重整器等各种流体处理装置。
发明的效果由于本发明以上述方式构成，所以，具有下面所述的效果。即，在本发明的内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法中，由于至少在对收容缓冲构件部分的筒状构件的轴向预定范围进行缩径加工的期间内，监测赋予蜂窝状结构体以轴向负荷使蜂窝状结构体相对于筒状构件沿轴向移动预定的距离时的轴向负荷的值，将筒状构件的缩径加工进行到轴向负荷的值达到预定的值为止，所以，总是能够以稳定的极其良好的精度将筒状构件进行缩径。
特别是，由于不是监测代用值，而是直接监测蜂窝状结构体的移动负荷的本身，所以，可以将误差抑制到最小，能够以高精度以预定的目标保持力保持蜂窝状结构体。从而，不受蜂窝状结构体的外径误差、筒状构件法内径误差、缓冲构件的误差等的影响，而且无需代替上述GBD的值的控制指标，能够以高精度将筒状构件缩径。进而，由于能够满足作为最终的产品所要求的蜂窝状结构体的移动负荷本身，所以，可以省略现有技术中必须的蜂窝状结构体的移动(冲压)检查，可以缩短为此所需的制造时间。而且，可以在短时间内容易地制造流体处理装置，适合于大量生产工序。
此外，在本发明的内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法中，由于测定至少相对于收容缓冲构件的部分的筒状构件的轴向预定范围进行第一次缩径加工时的筒状构件的第一缩径量，而且还测定赋予蜂窝状结构体轴向负荷而使蜂窝状结构体相对于筒状构件沿轴向移动预定的距离时的第一负荷，接着同样地在测定第二缩径量的同时测定第二负荷，基于第一和第二缩径量以及第一和第二轴向负荷的相关关系，推定以预定的目标保持力将蜂窝状结构体保持在筒状构件内时的筒状构件的目标缩径量，进而，将筒状构件的缩径加工进行到该目标缩径量为止，所以，能够以更良好的精度将筒状构件缩径。此外，和上述的方法一样，可以在短时间内容易地制造流体处理装置，并且可以适用于大量生产工序。
权利要求
1.一种内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法，该内装蜂窝状结构体的流体处理装置经由缓冲构件将蜂窝状结构体保持在金属制筒状构件内，其特征为，在将上述缓冲构件安装到上述蜂窝状结构体周围的状态下收存到上述筒状构件内，至少在对收存上述缓冲构件的部分的上述筒状构件的轴向预定范围进行缩径加工期间，监测赋予上述蜂窝状结构体轴向负荷而使上述蜂窝状结构体相对于上述筒状构件沿轴向移动预定距离时的上述轴向负荷的值，将上述筒状构件的缩径加工进行到上述轴向负荷值达到预定值为止。
2.如权利要求1所述的内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法，其特征为，在对上述筒状构件的轴向预定范围进行缩径的期间，至少两次测定使上述蜂窝状结构体相对于上述筒状构件沿轴向移动预定距离时的上述轴向负荷值以及当时的上述筒状构件的缩径量，基于所述两次的测定结果的上述轴向负荷值及上述筒状构件的缩径量，推定以预定的目标保持力将上述蜂窝状结构体保持在上述筒状构件内时的上述筒状构件的目标缩径量，将上述筒状构件的缩径加工进行到所述目标缩径量为止。
3.如权利要求2所述的内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法，其特征为，使上述蜂窝状结构体分别在同一个轴向上相对于上述筒状构件移动预定距离，来进行上述两次测定。
4.如权利要求2所述的内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法，其特征为，使上述蜂窝状结构体分别在相互相反的轴向上相对于上述筒状构件移动预定距离进行上述两次测定。
5.一种内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法，该内装蜂窝状结构体的流体处理装置经由缓冲构件将蜂窝状结构体保持在金属制筒状构件内，其特征为，在将上述缓冲构件安装到上述蜂窝状结构体周围的状态下收存到上述筒状构件内，至少测定对收存上述缓冲构件的部分的上述筒状构件的轴向预定范围进行第一次缩径加工时的上述筒状构件的第一缩径量，而且，测定赋予上述蜂窝状结构体轴向负荷而使上述蜂窝状结构体相对于上述筒状构件的轴向移动的预定距离时的第一负荷，接着，测定对上述筒状构件的上述轴向预定范围进行第二次缩径加工时的上述筒状构件的第二缩径量，而且，测定赋予上述蜂窝状结构体轴向负荷而使上述蜂窝状结构体相对于上述筒状构件的轴向移动的预定距离时的第二负荷，基于上述第一及第二缩径量以及第一及第二轴向负荷的关系，推定用上述预定的目标保持力将上述蜂窝状结构体保持在上述筒状构件内时的目标缩径量，进而，将上述筒状构件的缩径加工进行到该目标缩径量为止。
6.如权利要求5所述的内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法，其特征为，使上述蜂窝状结构体相对于上述筒状构件分别沿同一个轴向移动预定距离，来进行上述两次测定。
7.如权利要求5所述的内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法，其特征为，使上述蜂窝状结构体相对于上述筒状构件分别沿相互相反的轴向移动预定距离，来进行上述两次测定。
全文摘要
一种内装蜂窝状结构体的流体处理装置的制造方法，监测将蜂窝状结构体经由缓冲构件保持在金属制筒状构件内时的保持力的同时，能将筒状构件缩径、将蜂窝状结构体适当保持在筒状构件内。至少在对收容缓冲构件(缓冲垫3)的部分的筒状构件(4)的轴向预定范围进行缩径加工期间，监测赋予蜂窝状结构体(催化剂载体2)轴向负荷而使蜂窝状结构体相对筒状构件原子能轴向移动预定距离时的轴向负荷的值，将筒状构件的缩径加工进行到轴向负荷的值达到预定值。基于第一和第二缩径量及第一和第二轴向负荷的相关关系，推定将蜂窝状结构体用预定的目标保持力保持在筒状构件内时的筒状构件的目标缩径量，进而，将筒状构件的缩径加工进行到该目标缩径量。
文档编号B01D53/86GK1495348SQ0315401
公开日2004年5月12日 申请日期2003年8月14日 优先权日2002年8月14日
发明者入江彻, 森川彰信, 信 申请人:株式会社三五