(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、高耐熱メタル箔から成るメタル担体と、を備える触媒コンバータであって、
１枚の高耐熱メタル箔をその全面に亘って波板状にプレス成形したものを円筒状に丸めて前記メタル担体とし、該メタル担体をその内側空間の軸心と前記外筒の軸心が略一致するように外筒内に挿入セットすることによって、外筒内にその軸心を中心として放射状に広がる複数のガス通路を形成し、
前記複数のガス通路を、横断面にて前記高耐熱メタル箔の波板状部を互いに接触支持して形成される第１の通路と、互いに接触して隣接する前記高耐熱メタル箔と前記外筒とで形成される第２の通路とで構成し、
前記メタル担体に触媒を担持せしめて構成されることを特徴とする触媒コンバータ。
【請求項２】
外筒と、高耐熱メタル箔から成るメタル担体と、を備える触媒コンバータであって、
１枚の高耐熱メタル箔をＵ字状に交互に折り返して前記メタル担体とし、該メタル担体をその折り返し端が前記外筒の内径部に当接するように外筒内に挿入セットしてこれに複数のガス通路を形成し、
各ガス通路を形成する前記高耐熱メタル箔同士を横断面において３点で互いに接触支持せしめるとともに、
前記メタル担体に触媒を担持せしめて構成されることを特徴とする触媒コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスを浄化するための触媒コンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃エンジン等から排出される排気ガス中に含まれるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ  等の有害成分を除去して排気ガスを浄化する手段の１つとして触媒コンバータが用いられているが、現在、触媒としてはＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等を主成分とする貴金属触媒が用いられている。
【０００３】
ところで、斯かる触媒コンバータにおいて上記貴金属触媒を担持するための触媒担体としては、円柱状或は楕円柱状のコージエライト系ハニカムに代表されるセラミックから成るモノリス担体と、フェライト系ステンレスで構成されるメタル担体が主に用いられている。
【０００４】
上記セラミック担体は安価で高温に耐え得る反面、脆くて壊れ易く、その保持が難しいという欠点がある。これに対して、メタル担体は形状の自由度が高くて小型化を図ることができ、振動や衝撃にも強くて壊れにくく、且つ、その保持も容易であるという利点を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のメタル担体は、耐熱メタル箔を波板状に成形したものを平板を合わせて渦巻き状に巻いてハニカム状に成形されていたため、その製造が困難で製造コストが高くなる他、排気ガスの流動抵抗となってエンジン性能の低下を招くという問題を有していた。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、製造が容易でコストダウンを図ることができるとともに、所要の浄化効率を確保しつつ、排気ガスの流動抵抗を低く抑えることができる触媒コンバータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、外筒と、高耐熱メタル箔から成るメタル担体と、を備える触媒コンバータを、１枚の高耐熱メタル箔をその全面に亘って波板状にプレス成形したものを円筒状に丸めて前記メタル担体とし、該メタル担体をその内側空間の軸心と前記外筒の軸心が略一致するように外筒内に挿入セットすることによって、外筒内にその軸心を中心として放射状に広がる複数のガス通路を形成し、前記複数のガス通路を、横断面にて前記高耐熱メタル箔の波板状部を互いに接触支持して形成される第１の通路と、互いに接触して隣接する前記高耐熱メタル箔と前記外筒とで形成される第２の通路とで構成し、前記メタル担体に触媒を担持せしめて構成したことを特徴とする。
【０００８】
又、請求項２記載の発明は、外筒と、高耐熱メタル箔から成るメタル担体と、を備える触媒コンバータを、１枚の高耐熱メタル箔をＵ字状に交互に折り返して前記メタル担体とし、該メタル担体をその折り返し端が前記外筒の内径部に当接するように外筒内に挿入セットしてこれに複数のガス通路を形成し、各ガス通路を形成する前記高耐熱メタル箔同士を横断面において３点で互いに接触支持せしめるとともに、前記メタル担体に触媒を担持せしめて構成したことを特徴とする。
【０００９】
従って、請求項１記載の発明によれば１枚の高耐熱メタル箔をその全面に亘って波板状にプレス成形したものを円筒状に丸めるだけでメタル担体が得られ、又、請求項２記載の発明によれば１枚の高耐熱メタル箔をＵ字状に交互に折り返すだけでメタル担体が得られるため、触媒コンバータの製造が容易化し、そのコストダウンが図られる。そして、メタル担体においては高耐熱メタル箔によって区画される複数のガス通路の粗密は任意に調整されるため、メタル担体に必要なガス接触面積を確保して所要の浄化効果を得つつ、排気ガスの流動抵抗（圧力損失）を低く抑えることが可能となる。
【００１０】
又、本発明によれば、メタル担体において複数のガス通路を形成する高耐熱メタル箔同士は横断面において互いに接触支持されるため、各ガス通路は所定の形状を保持し、衝撃や振動によってガス通路の形状が変化したり、排気ガス流によってメタル箔が振動することがなく、当該触媒コンバータは所期の機能を安定して果たすことができる。そして、使用条件によっては（例えば、熱によるメタル箔の変形量が小さい場合には）、各ガス通路を形成するメタル箔同士をロー付等によって接着する必要がなく、触媒コンバータの製造が容易化し、製造工数を削減して製造コストを下げることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［第１発明］
以下に第１発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
＜実施の形態１＞
図１は第１発明に係る触媒コンバータを備える自動二輪車用排気マフラーの破断面図、図２は図１のＡ−Ａ線拡大断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線拡大断面図、図４は波板状にプレス成形された高耐熱メタル箔の斜視図である。
【００１３】
先ず、排気マフラー１の概略構成を図１及び図２に基づいて説明する。
【００１４】
図１に示すように、排気マフラー１は排気管２の後端部に消音器３を接続して構成され、排気管２の前端部はフランジ４によって不図示のエンジンの排気通路に接続され、消音器３はブラケット５によって不図示の車体フレームに支持されている。
【００１５】
上記排気管２は二重管構造を構成しており、該排気管２の途中には本発明に係る触媒コンバータ１０が２つのインナーパイプ６，７の間に狭持されるようにして設けられている。
【００１６】
他方、前記消音器３内は２枚の隔壁８，９によって第１、第２及び第３膨張室Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３にそれぞれ区画されており、両隔壁８，９には本発明に係る別の触媒コンバータ２０とパイプ１３が挿通支持されており、これらは第１膨張室Ｓ１と第２膨張室Ｓ２に開口している。
【００１７】
上記触媒コンバータ２０は第２膨張室Ｓ２に収容されたパイプ１４にその一端が接続されており、他端には第１膨張室Ｓ１に収容されたＵ字状のパイプ１５が接続されている。尚、上記パイプ１４は前記インナーパイプ７に接続されており、パイプ１５は図２に示すように第１膨張室Ｓ１に開口している。
【００１８】
又、前記隔壁８には第２膨張室Ｓ２と第３膨張室Ｓ３に開口するパイプ１６が挿通支持されており、隔壁９と後端板１７にはテイルパイプ１８が挿通支持されている。尚、テイルパイプ１８の一端（前端）は第３膨張室Ｓ３に開口しており、他端（後端）は大気中に開口している。又、第１膨張室Ｓ１と第２膨張室Ｓ２の円周壁にはパンチングプレート１９，２３によってそれぞれ保持された吸音材２４，２５が設けられている。
【００１９】
ここで、本発明に係る前記触媒コンバータ１０の構成と製造方法を図３及び図４に基づいて説明する。尚、他方の触媒コンバータ２０の構成と製造方法も触媒コンバータ１０のそれと同様であるため、これについての説明は省略する。
【００２０】
図３に示すように、触媒コンバータ１０は例えば高Ｃｒ耐熱鋼製の外筒１１内にメタル担体１２を挿入セットし、このメタル担体１２にＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等を主成分とする貴金属触媒を担持せしめて構成されている。
【００２１】
而して、上記メタル担体１２は次のようにして製造される。
【００２２】
即ち、例えばＳＵＳ４３０と希土類金属及びＡｌを主成分とする合金から成る高耐熱メタル箔１２’を図４に示すように波板状にプレス成形し、このプレス成形されたメタル箔１２’の左右両端を図４の矢印方向に丸め、この丸められたものを外筒１１内にセットすると、図３に示すように横断面が花弁状の規則正しい幾何学模様を成すメタル担体１２が得られる。
【００２３】
ところで、図４に示すように波板状にプレス成形されたメタル箔１２’においては、山の部分１２ａ’の高さｈは一定に設定され、メタル担体１２には、図３に示すように、メタル箔１２’が撓み変形することによって外筒１１の軸心を中心として放射状に広がる計８つの小さなガス通路Ｇ１とこれらのガス通路Ｇ１の間に位置する計８つの大きなガス通路Ｇ２が形成される。又、外筒１１内には、該外筒１１とメタル担体１２によって区画される計８つのガス通路Ｇ３が形成される。
【００２４】
而して、上記各ガス通路Ｇ１を形成するメタル箔１２’同士は横断面において図３に示す３点ａ，ｂ，ｃで接触支持されており、又、各ガス通路Ｇ２を形成するメタル箔１２’同士も横断面において図３に示す３点ａ，ｃ，ｄで接触支持されている。このように、各ガス通路Ｇ１，Ｇ２はそれぞれ同一形状及び同一寸法に成形され、これらを構成するメタル箔１２’は各３点ａ，ｂ，ｃ及びａ，ｃ，ｄにおいて互いに等しい力を及ぼし合うため、全体のバランスが良く、温度変化や振動等に対する耐久性が高く、更に使用条件によっては（例えば、熱によるメタル箔の変形量が小さい場合には）、メタル箔１２’を各接触点ａ，ｂ，ｃ，ｄにおいてロー付等で接着しなくても、各ガス通路Ｇ１，Ｇ２は図３に示す所定の形状を保持する。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る排気マフラー１の作用を説明する。
【００２６】
不図示のエンジンから排出される高温・高圧の排気ガスは排気管２のインナーパイプ６を経て本発明に係る触媒コンバータ１０を通過することによって第１段の浄化が行われる。即ち、触媒コンバータ１０の各ガス通路Ｇ１〜Ｇ３を排気ガスが通過すると、該排気ガス中に含まれた有害なＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ  等の成分がメタル担体１２に担持された貴金属触媒と反応して燃焼せしめられて除去され、これによって排気ガスが浄化される。
【００２７】
上述のようにして触媒コンバータ１０によって第１段の浄化がなされた排気ガスは、インナーパイプ７及びパイプ１４を経て次の触媒コンバータ２０を通過し、触媒コンバータ２０の前記触媒コンバータ１０と同様の作用によって第２段の浄化が行われた後、パイプ１５を通って第１膨張室Ｓ１内に導かれて膨張する。その後、排気ガスは第１膨張室Ｓ１からパイプ１３を通って第２膨張室Ｓ２へ導入され、更にパイプ１６を通って第２膨張室Ｓ２から第３膨張室Ｓ３に導かれて減圧され、最後に第３膨張室Ｓ３からテイルパイプ１８を通って大気中に排出される。
【００２８】
以上において、本実施の形態においては、触媒コンバータ１０の製造に際して高耐熱メタル箔１２’を波板状にプレス成形したものを丸めるだけでメタル担体１２が得られるため、触媒コンバータ１０（２０）の製造が容易化し、そのコストダウンが図られる。
【００２９】
又、メタル担体１２においては、メタル箔１２’によって画成されるガス通路Ｇ１〜Ｇ３の粗密は、波板状にプレス成形された図４に示すメタル箔１２’の山の部分１２ａ’の数及び高さｈを変えることによって図５及び図６に示すように任意に調整されるため、メタル担体１２に必要なガス接触面積を確保して所要の浄化効率を得つつ、排気ガスの流動抵抗（圧力損失）を低く抑えることができる。尚、図５は図４に示すメタル箔１２’の山の部分１２ａ’の数を増やした場合のメタル担体１２の横断面形状を示し、図６は山の部分１２ａ’の数を増やすとともに、高さｈを低くした場合のメタル担体１２の断面形状を示す。
【００３０】
更に、本発明に係る触媒コンバータ１０においては、メタル担体１２において複数のガス通路Ｇ１，Ｇ２を形成する高耐熱メタル箔１２’同士は横断面において３点ａ，ｂ，ｃ及びａ，ｃ，ｄで接触支持されるため、前述のように各ガス通路Ｇ１，Ｇ２は所定の形状を保持し、衝撃や振動によってガス通路Ｇ１〜Ｇ３の形状が変化したり、排気ガス流によってメタル箔１２’が振動することがなく、当該触媒コンバータ１０は所期の機能を安定して果たすことができる。そして、場合によっては、各ガス通路Ｇ１，Ｇ２を形成するメタル箔１２’同士をロー付等によって接着する必要がないため、触媒コンバータ１０の製造が容易化し、製造工数を削減して製造コストを下げることができる。
【００３１】
＜実施の形態２＞
次に、第１発明の実施の形態２を図７乃至図１０に基づいて説明する。尚、図７は本実施の形態に係る触媒コンバータの側断面図、図８は図７のＣ−Ｃ線断面図、図９は図７のＤ−Ｄ線断面図、図１０は波板状にプレス成形された高耐熱メタル箔の斜視図である。
【００３２】
本発明の形態に係る触媒コンバータ３０は下流（図７の右方）に向かって拡径するディフューザタイプのものであって、テーパ型の外筒３１内には実施の形態１と同様に構成されたメタル担体３２が挿入セットされ、該メタル担体３２には貴金属触媒が担持されている。
【００３３】
ところで、本実施の形態に係る触媒コンバータ３０においても、メタル担体３２は、図１０に示すように波板状にプレス成形された高耐熱メタル箔３２’を丸めて構成されるが、メタル箔３２’の山の部分３２ａ’は側面視台形状に成形され、その高さはｈ１  からｈ２  まで直線的に高くなっている。
【００３４】
而して、本実施の形態に係る触媒コンバータ３０の外筒３１内には、図８及び図９に示すように、メタル箔１２によって区画される各ガス通路Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３がそれぞれ形成されるが、これらのガス通路Ｇ１〜３の横断面形状はその入口（図８参照）から出口（図９参照）に至るまで相似を保つため、排気ガスの流動抵抗（圧力損失）が低く抑えられる。その他、本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様の効果が得られる。
［第２発明］
次に、第２発明の実施の形態を図１１に基づいて説明する。尚、図１１は第２発明に係る触媒コンバータの横断面図である。
【００３５】
本発明に係る触媒コンバータ５０は、高耐熱メタル箔５２’を外筒５１内でＵ字状に交互に折り返してメタル担体５２とし、このメタル担体５２にＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等を主成分とする貴金属触媒を担持せしめて構成されている。
【００３６】
而して、上述のように構成される触媒コンバータ５０にあっては、メタル担体５２に複数のガス通路Ｇが形成されるが、各ガス通路Ｇを形成するメタル箔５２’同士は横断面において図示の３点ａ，ｂ，ｃで接触支持されるため、各ガス通路Ｇは図示の所定の形状を保持する。
【００３７】
従って、本発明に係る触媒コンバータ５０においては、その製造に際して高耐熱メタル箔５２’を単に外筒５１内でＵ字状に交互に折り返すだけでメタル担体５２が得られるため、触媒コンバータ５０の製造が容易化し、そのコストダウンが図られる。
【００３８】
又、メタル担体５２においては、メタル箔５２’によって画成されるガス通路Ｇの粗密は、メタル箔５２’の外筒５１内での折り返し回数によって任意に調整されるため（図１２にはメタル箔５２’の外筒５１内での折り返し回数を増やしてガス通路Ｇの数も増やした例を示す）、メタル担体５２に必要なガス接触面積を確保して所要の浄化効率を得つつ、排気ガスの流動抵抗（圧力損失）を低く抑えることができる。
【００３９】
更に、本発明に係る触媒コンバータ５０においては、メタル担体５２において複数のガス通路Ｇを形成する高耐熱メタル箔５２’同士は横断面において３点ａ，ｂ，ｃで接触支持されるため、前述のように各ガス通路Ｇは所定の形状を保持し、衝撃や振動によってガス通路Ｇの形状が変化したり、排気ガス流によってメタル箔５２’が振動することがなく、当該触媒コンバータ５０は所期の機能を安定して果たすことができる。そして、特に図１１に示すようにメタル箔５２’の折り返し回数を少なくして各ガス通路Ｇの面積を大きくした場合には、各ガス通路Ｇを形成するメタル箔５２’の長さが略等しくなってこれらの熱変形量も略同等になるため、メタル箔５２’同士をロー付等によって接着する必要がなくなり、触媒コンバータ５０の製造の容易化、製造工数と製造コストの削減を図ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１記載の発明によれば１枚の高耐熱メタル箔をその全面に亘って波板状にプレス成形したものを円筒状に丸めるだけでメタル担体が得られ、又、請求項２記載の発明によれば１枚の高耐熱メタル箔をＵ字状に交互に折り返すだけでメタル担体が得られるため、触媒コンバータの製造が容易化し、そのコストダウンが図られる。そして、メタル担体においては高耐熱メタル箔によって区画される複数のガス通路の粗密は任意に調整されるため、メタル担体に必要なガス接触面積を確保して所要の浄化効果を得つつ、排気ガスの流動抵抗（圧力損失）を低く抑えることが可能となるという効果が得られる。
【００４１】
又、本発明によれば、メタル担体において複数のガス通路を形成する高耐熱メタル箔同士は横断面において互いに接触支持されるため、各ガス通路は所定の形状を保持し、衝撃や振動によってガス通路の形状が変化したり、排気ガス流によってメタル箔が振動することがなく、当該触媒コンバータは所期の機能を安定して果たすことができる。そして、使用条件によっては（例えば、熱によるメタル箔の変形量が小さい場合には）、各ガス通路を形成するメタル箔同士をロー付等によって接着する必要がなく、触媒コンバータの製造が容易化し、製造工数を削減して製造コストを下げることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明に係る触媒コンバータを備える自動二輪車用排気マフラーの破断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図４】波板状にプレス成形された高耐熱メタル箔の斜視図である。
【図５】第１発明に係る触媒コンバータの変形例１を示す横断面図である。
【図６】第１発明に係る触媒コンバータの変形例１を示す横断面図である。
【図７】第１発明の本実施の形態２に係る触媒コンバータの側断面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】は図７のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０】波板状にプレス成形された高耐熱メタル箔の斜視図である。
【図１１】第２発明に係る触媒コンバータの横断面図である。
【図１２】第２発明の別実施の形態に係る触媒コンバータの横断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，５０  触媒コンバータ
１１，３１，５１        外筒
１２，３２，５２        メタル担体
１２’，３２’，５２’  高耐熱メタル箔
Ｇ，Ｇ１〜Ｇ３          ガス通路
【図１】
0003610406.tif 000002
【図２】
0003610406.tif 000003
【図３】
0003610406.tif 000004
【図４】
0003610406.tif 000005
【図５】
0003610406.tif 000006
【図６】
0003610406.tif 000007
【図７】
0003610406.tif 000008
【図８】
0003610406.tif 000009
【図９】
0003610406.tif 000010
【図１０】
0003610406.tif 000011
【図１１】
0003610406.tif 000012
【図１２】
0003610406.tif 000013