废气净化金属载体用层合物、废气净化金属载体的制造方法、废气净化金属载体和废气净化过滤器

摘要

本发明的目的是提供一种生产率优异的废气净化载体的制造方法、废气净化金属载体和废气净化装置。废气净化金属载体(1)的制造方法，将交替层叠1对或1对以上由金属箔构成的带状波纹板(2)和由金属箔构成的带状平板(3)的层合物卷曲成圆筒状，同时从圆筒状层合物的外表面向圆筒状的层合物的中心方向照射激光，使得激光照射的金属箔的部位熔化，将带状平板与位于其内层的带状波纹板之内2～数层接合或开口。

说明书

技术领域

本发明涉及在对从汽车的引擎等内燃机排出的废气进行净化的装置中使用的废气净化金属载体用层合物、废气净化金属载体的制造方法、使用该方法制成的废气净化金属载体和使用其制造的废气净化过滤器。

背景技术

对于汽车的引擎或发电机等的内燃机的废气净化装置，在由耐热性的不锈钢钢板等金属钢构成的圆筒状壳体内，使用嵌入由同样金属钢材构成的圆柱状蜂窝体的金属载体。

具有这样构成的过去的金属载体通常通过如下方法制造：将由带状的金属薄板构成的平薄板与对该平薄板进行压波纹加工得到的波状薄板在重叠状态下卷曲成涡旋状，从而制得蜂窝体，在圆筒状的金属壳体内嵌入制得的蜂窝体，然后，将具有上述网络状截面的中空体平薄板与波状薄板的接触面以及蜂窝体与壳体通过钎焊、焊接、扩散接合等方法接合而进行制造。进而，涂覆上各种催化剂，即可成为具有净化功能的废气净化装置。

过去，作为不使用钎焊料的方法，在非专利文献1中给出了使用激光接合波纹板和平板的1种方式。非专利文献1的技术为控制激光照射条件定时，将平板和波纹板的接点焊接起来的技术。然而，由于系统复杂，接合速度也慢，生产率低下，因此在经济性的方面存在问题。

关于本申请的现有技术文献信息如下。

非专利文献1：社团法人汽车技术协会 学术演讲会前印刷No.102-98

发明内容

然而，在使用以往的钎焊料的真空热处理进行接合的制造方法中，高价的钎焊料和真空热处理炉是必须的，钎焊料涂布以及热处理炉中的接合等工序数多，生产率低下等，因此低成本化受到限制。

此外，在通过钎焊料接合的金属载体中，在实际操作中金属载体暴露于高温的情况下，其接合强度不足够，因此会产生如下的缺陷：由于热应力导致接合部分离，由于排气压力导致变形成笋状(向一个方向突出的形状)，需要重视这些问题。

因此，本发明的目的是以廉价且容易的方式提供一种由具有网格状截面的中空体构成的废气净化装置用部件以及其制造方法。

废气净化金属载体用层合物的制造方法，其特征在于：在交替重叠1对或1对以上由金属箔构成的带状波纹板和由金属箔构成的带状平板的层合物上，从层合物之外照射激光，使上述带状波纹板和上述带状平板接合的工序；然后，在其上面交替层合1张或1张以上带状平板和带状波纹板，之后，照射激光，接合成层合物的工序；重复上述接合成层合物的工序。

如权利要求2所述的废气净化金属载体的制造方法，其特征在于，将交替层叠1对或1对以上由金属箔构成的带状波纹板和由金属箔构成的带状平板的层合物卷成圆筒状，同时从圆筒状的层合物的外表面向圆筒状的层合物中心方向照射激光，使得被激光照射的金属箔的部位熔化，带状平板与位于其内层的带状波纹板之内2～数层接合或形成开口。在该情况下，上述金属箔优选为厚度是30～150μm的耐热不锈钢箔。此外，上述激光的照射优选为非连续地进行。此外，优选在一个面上照射1条或多条激光。

权利要求6的废气净化金属载体，其特征在于，使用上述任意一项的废气净化金属载体的制造方法进行制造。

权利要求7的废气净化过滤器，其特征在于，通过在圆筒状壳体中装填权利要求6所述的废气净化金属载体，与圆筒状筒体接合，再涂覆净化催化剂而制成。

权利要求8所述的废气净化过滤器，其特征在于，通过仅在轴向方向的一侧端部接合权利要求6所述的废气净化金属载体和圆筒状筒体，再涂覆净化催化剂而制成。

权利要求9所述的废气净化过滤器，其特征在于，通过在圆筒状筒体中装填权利要求6所述的废气净化金属载体后，将圆筒状筒体的一侧端部直径缩小，只在直径缩小的端部接合废气净化金属载体和圆筒状筒体，再涂覆净化催化剂而制成。

权利要求10所述的废气净化过滤器，其特征在于，通过在圆筒状筒体中装填权利要求6所述的废气净化金属载体后，将圆筒状筒体的两侧端部直径缩小，再涂覆净化催化剂而制成。

权利要求11所述的废气净化过滤器，其特征在于，通过在方形壳体中嵌入采用权利要求1所述的废气净化金属载体用层合物的制造方法制造的层合物而制成。

附图说明

图1是本发明的制造方法的概略图。

图2是表示本发明的将带状波纹板和带状平板卷曲前的一个实施方式的图。

对于图中的符号，1表示金属载体，2表示带状波纹板，3表示带状平板，4表示激光，5表示框架，6表示支承辊，8表示弹簧，9表示带，11表示夹送辊，13表示扭矩马达。

具体实施方式

本发明的废气净化金属载体1主要在用于净化从汽车引擎等内燃机排出的废气的装置中用作载体或过滤器。其基本结构为，以圆柱的形状嵌入以往的例子中描述的由金属板构成的圆筒状的圆筒状筒体内使用。

而且，本发明的废气净化过滤器构成如下：将根据上述制造方法制备的上述废气净化金属载体1嵌入圆筒状筒体内，接合到圆筒状筒体上之后，涂覆净化催化剂。

下面，对于本发明的废气净化金属载体的实施方式，使用图1进行说明。如图1所示，一边由弹簧8施加张力一边送入的由金属箔构成的带状波纹板2和通过夹送辊11的由金属箔构成的带状平板3，一边被支承辊6压紧一边交替层叠卷曲成圆筒状，这时，从圆筒状的层合物的外表面向圆筒状的层合物的中心方向照射激光4，使得被激光4照射的金属箔的部位熔化，同时将带状平板与位于其内层的带状波纹板之内2～数层接合起来或形成开口。卷曲在图中并未图示，可以通过速度控制马达控制旋转速度。卷曲是与废气净化金属载体1的大小相一致地重叠卷曲成圆筒状，在带状波纹板2和带状平板3中，将未卷曲的部分和圆筒状部分切断。带状波纹板2和带状平板3的卷曲通过由扭矩马达13使带9旋转来进行。在图1中，带状平板、带状波纹板、夹送辊、金属载体和带中绘出的箭头表示旋转方向或行进方向。

激光4照射时，带状波纹板2和带状平板3接合，或者，在两个板极其接近的部位，使带状波纹板2和带状平板3接合。此外，在带状波纹板2和带状平板3分离的部位，使双方形成开口。由此，在激光照射时，由于带状波纹板2和带状平板3的间隔的不同而可以同时进行接合或开口。上述带状波纹板2和带状平板3优选为厚度是30～150μm的耐热不锈钢箔。如果不足30μm的话，使用时，在高温加热时，由于热而产生变形，无法具有作为废气净化载体1的功能。另一方面，即使超过150μm也能够适用，但必须需要高输出功率的激光，且进行接合或开口的速度变慢，是不经济的。此外，上述激光的照射优选是非连续地进行。例如，照射优选从物镜离开20～200mm的间隔进行。如果不足20mm的话，距离过近，透镜等光学类装置容易由于透镜产生的热或反射的激光而受到损伤。另一方面，如果超过200mm，则由于振动等，照射位置(焦点位置)不稳定，接合变得很难稳定。

优选照射1条或同时照射多条激光4。这可以根据废气净化金属载体1的大小适当选择。此外，也可以通过增加激光输出功率，使得激光的输出不是在整个一个周期内进行，而是在每一个周期内间歇地照射非连续激光以进行焊接。

如上制造的废气净化金属载体1装填在圆筒状筒体中，通过激光焊接与圆筒状筒体接合，再涂覆净化催化剂。废气净化金属载体1与圆筒状筒体的端部接合。此外，废气净化金属载体1装填在圆筒状筒体中，根据需要也可以将圆筒状筒体的一侧缩短。此外，在废气净化过滤器的热负荷小的情况下，通过缩小圆筒状筒体两端部的直径，可以起到废气净化金属载体与圆筒状筒体不分离的效果。通过仅单侧接合，作用于接合部的应力大幅降低。

另外，本发明并不限定于上述的实施方式，根据需要可以进行各种改变。在图2中示出了同时卷曲4层的情况，可以进行接合并且是有效的。此外，作为圆筒状以外的形式，还可以将平板、波纹板交替层合，以层合截面为方形的方式接合。在该情况下，从板的上面施加一定的压力，照射一条～数条激光，通过接合获得形状良好的金属载体。还可以基本不需要钎焊，根据需要对端面的一部分进行钎焊也没有问题。此外，催化剂可以使用公知的物质，例如可以使用在由活性铝构成的承载层上承载了铂、钯等催化剂的物质。

根据本发明制造的废气净化过滤器对于压力损失也没有问题，显示出足够的净化性能。

工业上的可利用性

本发明不必进行作为已往接合方法的高价的钎焊，接合的方法非常简单，在高速下的生产率高，是经济的。此外，由于不使用作为钎焊焊料的通常的Ni钎焊焊料，因此在环境的方面也是令人满意的。由于接合接近于点接合，因此即使暴露在高温下，接合部的热应力也较低，形状很难极度塌溃。此外，由于金属箔具有贯通孔，因此废气的流路变长，净化性能提高。因此，如果是同样的净化性能，还具有可以缩短过滤器的长度，轻重量化的特征。