(57)【要約】【課題】排ガスの圧力による触媒担体の脱落と熱応力による触媒担体の破損を防止する低コストの排ガス浄化用触媒担体を提供する。【解決手段】排ガス通路１０に配置され、外筒２２に収納される排ガス浄化用触媒担体２１であって、触媒担体２１の外周面２１ｃに複数の凸部２１ｂを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス通路に配置され、外筒に収納される排ガス浄化用触媒担体であって、
前記触媒担体の外周面に複数の凸部を有する、
ことを特徴とする排ガス浄化用触媒担体。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガス浄化用触媒担体において、
前記凸部は、排ガスの圧力による前記外筒に対する前記触媒担体の滑り止めとなる、
ことを特徴とする排ガス浄化用触媒担体。
【請求項３】
請求項１に記載の排ガス浄化用触媒担体において、
前記触媒担体は、表面に複数の凸部を有する金属薄板を巻回して多巻層状に形成される、
ことを特徴とする排ガス浄化用触媒担体。
【請求項４】
請求項３に記載の排ガス浄化用触媒担体において、
前記金属薄板の層間には前記凸部の高さに相当する間隙からなる排気ガスの流路が形成される、
ことを特徴とする排ガス浄化用触媒担体。
【請求項５】
請求項４に記載の排ガス浄化用触媒担体において、
前記凸部は、前記金属薄板に連接部を残して打ち抜かれ、その連接部で前記触媒担体の外周方向に折り曲げた切り起し片で形成される、
ことを特徴とする排ガス浄化用触媒担体。
【請求項６】
請求項５に記載の排ガス浄化用触媒担体において、
前記連接部は、排ガス流れ方向の上流に位置する、
ことを特徴とする排ガス浄化用触媒担体。
【請求項７】
請求項５に記載の排ガス浄化用触媒担体において、
前記連接部は、排ガス流れ方向の上流及び下流に混在して位置する、
ことを特徴とする排ガス浄化用触媒担体。
【請求項８】
請求項５に記載の排ガス浄化用触媒担体において、
前記連接部は、前記触媒担体の中心部では排ガス流れ方向の上流に位置し、外周部では排ガス流れ方向の下流に位置する、
ことを特徴とする排ガス浄化用触媒担体。
【請求項９】
請求項１に記載の排ガス浄化用触媒担体において、
前記触媒担体は、セラミック製である、
ことを特徴とする排ガス浄化用触媒担体。
【請求項１０】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒担体を製造する触媒担体製造方法において、
金属薄板を押圧して凸部を形成するプレス工程と、
前記プレス工程で形成した金属薄板を巻回する巻回工程と、
を有することを特徴とする排ガス浄化用触媒担体製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の排ガス浄化用触媒担体を製造する触媒担体製造方法において、
前記プレス工程は、金属薄板に連接部を残して打ち抜いて、その連接部で折り曲げて突起部を形成する、
ことを特徴とする排ガス浄化用触媒担体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化用触媒担体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属薄板（金属箔を含む）の平板と波板とを重ねてロール状に巻かれてなる触媒担体と、この触媒担体を収納する金属製の外筒とを有し、この触媒担体を外筒内部に部分的にロウ付けして保持する構造の排ガス浄化用触媒コンバータが知られている。
【０００３】
しかし、この構造の触媒担体は高温の排ガスが通過することによって、熱による膨張と冷却による収縮により発生する応力（以下「熱応力」という。）により、ロウ付け部において亀裂が生ずるおそれがあった。
【０００４】
また、触媒担体と外筒と外筒内に触媒担体を保持するために外筒と触媒担体の間に繊維マットを備える排ガス浄化用触媒コンバータが知られている。
【０００５】
しかし、この構造の触媒担体は繊維マットが触媒担体を保持することで発生する熱応力を吸収して触媒担体に亀裂が生じることを防ぐことはできるが、排ガスの圧力によって触媒担体が繊維マットからずれて脱落するおそれがあった。
【０００６】
そこで、外筒に係止部を設けることにより、触媒担体の脱落を防ぐ排ガス浄化用触媒コンバータが提案されている。
【特許文献１】実用新案登録 ３０３０６８１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、上述の特許文献１に記載される排ガス浄化用触媒コンバータでは触媒担体の脱落を防ぐことはできるが、触媒担体の容量を変更する場合には、容量によってそのサイズが異なるため、触媒担体の容量ごとに外筒を用意しなければならない。したがって、外筒の形状を共通化することができないため、製造コストがかかるという問題が生じていた。
【０００８】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、排ガスの圧力による触媒担体の脱落と熱応力による触媒担体の破損を防止する低コストの排ガス浄化用触媒担体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【００１０】
本発明は、排ガス通路（１０）に配置され、外筒（２２）に収納される排ガス浄化用触媒担体（２１）であって、前記触媒担体（２１）の外周面（２１ｃ）に複数の凸部（２１ｂ）を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、触媒担体の外周部に設けた凸部が滑り止めとして機能することにより、排ガスの圧力による外筒に対する触媒担体のずれを防止して保持力を向上できる。さらに、外筒に加工を施す必要がないため、触媒担体のサイズに関わらず外筒を共通化することができ、コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明による排ガス浄化用触媒担体を使用する排ガス浄化用触媒コンバータについて説明する図である。
【００１３】
エンジン２の排ガスを浄化する排ガス浄化システム１は、排気管１０と、排ガス浄化用触媒コンバータ２０とを有する。排ガスは、排気管１０を通じ、排ガス浄化用触媒コンバータ２０に送られる。排ガス浄化用触媒コンバータ２０は、エンジン２のエキゾーストマニホールド３の直下流に配置され、エンジン２から排出される排ガスを浄化する。排ガス浄化用触媒コンバータ２０は、排気空燃比が理論空燃比近傍のときに、排ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）を酸化すると同時に酸化窒素（ＮＯｘ）を還元可能な三元触媒である。
【００１４】
図２は、本発明による排ガス浄化用触媒コンバータ２０の断面図である。
【００１５】
触媒コンバータ２０は、触媒担体２１と、保持材２２と、外筒２３とを備える。触媒担体２１は、円柱形状である。触媒担体２１は、軸方向に貫通する排ガスが通過するための多数の通路を備えている。触媒担体２１は、白金（Ｐｔ）等の触媒金属を担持し、これが通路を流れる排ガスと接触しガス成分を浄化する。外筒２３は、触媒担体２１の外周を覆っている。外筒２３は、耐熱性金属である。外筒２３の厚さは、一例を挙げると１．５ｍｍ程度である。保持材２２は、アルミナ繊維等の無機質繊維から形成された無機繊維マットである。保持材２２は、外筒２３と触媒担体２１との間に備えられ、触媒担体２１を保持する。なお、触媒担体２１と保持材２２との接触面２１ｃの全域に後述する製造方法によって複数の凸部２１ｂが形成されている。
【００１６】
図３は、本発明による第１実施形態の排ガス浄化用触媒担体２１の製造工程を表す図である。
【００１７】
触媒担体２１は、金属箔２１ａから形成される。金属箔２１ａの材質は、一例を挙げると、ステンレスである。金属箔２１ａの厚さは、例えば、３０μｍから５０μｍ程度である。金属箔２１ａにプレス加工し、表面の全域に均一的に凸部２１ｂを形成する（プレス工程＃１０１）。触媒担体２１は、金属箔２１ａを凸部２１ｂが外周側になるように矢印Ｃの方向にロール状に巻回し（巻回工程＃１０２）、円柱状に形成される。金属箔２１ａの表面に設けられた凸部２１ｂによって、多層に巻回された金属箔２１ａの層間に凸部２１ｂの高さに相当する隙間ができ、排ガスが通過するための通路としての役割を果たす。
【００１８】
図４は、触媒担体２１と、保持材２２と、外筒２３とから排ガス浄化用触媒コンバータ２０を製造する製造工程を示す。図３に示される製造工程により形成された触媒担体２１は、その外周に長方形状の保持材２２を巻回して一体となる。このように一体化した触媒担体２１と保持材２２とを外筒２３に圧入することによって排ガス浄化用触媒コンバータ２０を形成する（圧入工程＃１０３）。
【００１９】
次に、図５を用いて本発明による第１実施形態の作用について説明する。図５は、触媒担体２１に保持材２２を巻回した状態で排ガスの流れ方向で切断した断面図であり、図５（Ａ）は全体図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の部分Ｂの拡大図である。図中の矢印Ｄは、排ガスの流れる方向を示す。
【００２０】
図５（Ａ）に示すように、触媒担体２１と保持材２２との接触面２１ｃにおいて、触媒担体２１の外周面の凸部２１ｂが保持材２２に引っかかる。これにより、触媒担体２１と保持材２２との間の抵抗が増して滑り止めの役割を果たす。なお、図５（Ａ）示されている凸部２１ｂの数は、本実施形態を理解しやすくするために少なく表示しているが、実際には表示している数よりも多い。また、図５（Ｂ）に示すように、排ガスの流れる通路に凸部２１ｂが存在するため、排ガスと触媒とが接触しやすくなる。
【００２１】
本実施形態によれば、触媒担体２１の凸部２１ｂが滑り止めとして作用することによって、保持材２２との接触面２１ｃで排ガスの圧力に対する抵抗を増すことができる。その結果、外筒２３に加工を施さなくとも保持材２２による触媒担体２１の保持力を向上させることができる。したがって、金属箔２１ａの表面に凸部２１ｂを設けるという比較的簡易な方法で所期の目的を果たすことができるため、コストを低減することができる。
【００２２】
保持材２２は繊維マットであるため、高温の排ガスの通過にともなう触媒担体２１の熱膨張によって発生する外周方向への熱応力を吸収する。したがって、ロウ付けの場合のように熱膨張・収縮の繰り返しによって金属箔２１ａが金属疲労を起こして亀裂が生じることがなく、熱応力による触媒担体の破損を防止することができる。
【００２３】
従来は平板状の金属箔と波板状の金属箔を積層してロール状に巻回し、平板と波板をロウ付けしてハニカム体を形成していた。一方、本実施形態によれば、１枚の金属箔を加工して巻回すことで触媒担体２１を形成することができ、金属箔のロウ付けを必要としないため製造が容易である。また、使用する金属箔の量を少なくすることができるため、触媒担体の重量を軽量化することができる。
【００２４】
さらに、排ガス流路内に凸部２１ｂを有することで排ガスと触媒との接触面を増加させることができ、排ガスの浄化効率を向上させることができる。
【００２５】
（第２実施形態）
図６は、本発明による第２実施形態の排ガス浄化用触媒担体１２１の製造工程を表す図である。
【００２６】
なお以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００２７】
金属箔１２１ａの表面には、長手方向を底辺とする二等辺三角形の形状に底辺を残して打ち抜くパンチ加工を施す。残された底辺を連接部１２１ｆとして折り曲げ、突起部１２１ｄと孔部１２１ｅを形成する（パンチ工程＃２０１）。突起部１２１ｄと孔部１２１ｅは、鋭角をなしている。突起部１２１ｄと孔部１２１ｅは、金属箔１２１ａの表面全域に設けられる。触媒担体１２１は、金属箔１２１ａを突起部１２１ｄが外周側に突出するようにして矢印Ｃの方向にロール状に巻回し、円柱状に形成される（巻回工程＃２０２）。また、第１実施形態と同様に、金属箔１２１ａの表面に設けられた突起部１２１ｄによって、巻回された金属箔１２１ａの間に隙間ができ、排ガスが通過するための通路としての役割を果たす。
【００２８】
次に、図７を用いて本発明による第２実施形態の作用について説明する。図７は、触媒担体１２１に保持材２２を巻回した状態で排ガスの流れ方向で切断した断面図であり、図７（Ａ）は全体図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の部分Ｂの拡大図である。図中の矢印Ｄは、排ガスの流れる方向を示す。
【００２９】
図７（Ａ）に示すように、触媒担体１２１は、突起部１２１ｄが排ガスの流れ方向に対して反対方向に突出するように配置される。触媒担体１２１の保持材２２との接触面１２１ｃにおいて、触媒担体１２１の外周面の突起部１２１ｄが排ガスの圧力に対して抵抗となり、滑り止め効果を発生させる。また、図７（ｂ）に示すように、排ガスの通路内にも突起部１２１ｄが存在するため、排ガスと触媒が接触する面積が増加する。さらに、突起部１２１ｄが排ガスの流れる方向に作用して孔部１２１ｅを通じて隣接する通路に排ガスが流れ込む。本実施形態では、突起部１２１ｄによって中心部の排ガスが外周側に導かれる。触媒担体内を排ガスが通過するときは、通常、中心部の流れが最も速くなるため、触媒担体内部の排ガスの流れを均一にすることができる。
【００３０】
本実施形態によれば、金属箔１２１ａの表面に形成された突起部１２１ｄにより、第１実施形態と同様に保持材２２との間で滑り止め効果を有し、触媒担体１２１の保持力を向上させる。
【００３１】
また、金属箔１２１ａの表面の突起部１２１ｄと孔部１２１ｅの作用によって、排ガスの流れが触媒担体内部で拡散して均一化される。これにより、触媒担体１２１に担持されている触媒が担体内部全域で早期に活性化し、排ガスの浄化効率を向上させることができる。
【００３２】
（第３実施形態）
図８は、本発明による第３実施形態の排ガス浄化用触媒担体２２１に保持材２２を巻回した状態で排ガスの流れ方向で切断した断面図であり、図８（Ａ）は全体図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の部分Ｂの拡大図である。図中の矢印Ｄは、排ガスの流れる方向を示す。
【００３３】
図８（Ａ）に示すように、第２実施形態に対して、金属箔２２１ａの表面に形成される突起部２２１ｄを１方向にのみ開口するのではなく、排ガスの流れ方向とその反対方向の両方向に開口するように変更した。突起部２２１ｄは、第２実施形態と同様に滑り止め効果を発生させる。また、図８（Ｂ）に示すように、第２実施形態と同様に排ガスの流れる通路内に突起部２２１ｄが存在するため、排ガスと触媒との接触面積が増加する。さらに、孔部２２１ｅを通じて隣接する通路にも排ガスが流れ込む。本実施形態では、突起部２２１ｄが両方向に開口していることから、中心部から外周部だけでなく、外周部から中心部に向かっても排ガスが拡散する。
【００３４】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に触媒担体２２１の保持力を向上させる効果を有するとともに、第２実施形態と比較して大きな排ガスの拡散効果を有するため、排ガスの浄化効率をさらに向上させることができる。
【００３５】
（第４実施形態）
図９は、本発明による第４実施形態の排ガス浄化用触媒担体３２１に保持材２２を巻回した状態で排ガスの流れ方向で切断した断面図であり、図９（Ａ）は全体図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の部分Ｂの拡大図である。図中の矢印Ｄは、排ガスの流れる方向を示す。
【００３６】
本実施形態では、図９（Ｂ）に示すように外周部では中心部に向けて、また、中心部からは外周部に向けて排ガスが流れ込むように突起部３２１ｄが開口する。すなわち、外周側では排ガスの流れ方向と反対方向に向かって開口し、中心部では排ガスの流れ方向に向かって開口している。
【００３７】
本実施形態によれば、触媒担体３２１の最外周に設けられた突起部３２１ｄの作用により、触媒担体３２１の保持力を向上させる効果を有する。
【００３８】
さらに、外周部を流れる排ガスを中心方向に、中心部を流れる排ガスを外周方向に導くことによって、触媒担体３２１の内部で、より均一に排ガスが流れるように作用し、排ガスの浄化効率をさらに向上させることができる。
【００３９】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００４０】
例えば、上述の実施形態では三元触媒を採用しているが、ＮＯｘトラップ触媒やディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）などを用いてもよい。
【００４１】
また、適用される触媒担体は、金属製の触媒担体に限定されるものではなく、セラミック製のものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】内燃機関の排ガス浄化装置の構成を示す図である。
【図２】本発明による触媒担体を使用した排ガス浄化用触媒コンバータの断面図である。
【図３】本発明による第１実施形態の排ガス浄化用触媒担体の製造工程を示す図である。
【図４】本発明による排ガス浄化用触媒コンバータの製造工程を示す図である。
【図５】本発明による第１実施形態の排ガス浄化用触媒担体の断面図であり、排ガスの流れを示す図である。
【図６】本発明による第２実施形態の排ガス浄化用触媒担体の製造工程を示す図である。
【図７】本発明による第２実施形態の排ガス浄化用触媒担体の断面図であり、排ガスの流れを示す図である。
【図８】本発明による第３実施形態の排ガス浄化用触媒担体の断面図であり、排ガスの流れを示す図である。
【図９】本発明による第４実施形態の排ガス浄化用触媒担体の断面図であり、排ガスの流れを示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
２  エンジン
１０  排気管
２０  触媒コンバータ
２１，１２１  触媒担体
２１ａ  金属箔（金属薄板）
２１ｂ  凸部
２２  保持材
２３  外筒
１２１ｄ  突起部
１２１ｅ  孔部
１２１ｆ  連接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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