(57)【要約】【課題】  過酷な使用環境下で高い耐久性を確保できる触媒メタル担体を提供すること。【解決手段】  触媒メタル担体１であって、フィン形成体２０の筒状ケース１０からの脱落を防止する抜け止め手段４０が、該フィン形成体２０のフィンに接合されることなく、該フィン形成体２０を該筒状ケース１０の筒軸方向に保持する状態で、該筒状ケース１０に支持され、フィン形成体２０の中心部で、該フィン形成体２０と該フィン形成体２０の周方向に回り止め状態で結合された回り止め軸５０を有し、この回り止め軸５０が、筒状ケース１０に支持された抜け止め手段４０に回り止め状態で固定されてなるもの。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状ケースが形成する排気通路の内部に金属製のフィン形成体が配置されてなる触媒メタル担体であって、
フィン形成体が多数個の板状のフィンを有し、各フィンがその板長手方向で筒状ケースの内周面に交差するように排気通路内に延在され、相隣るフィンによって該排気通路内に多数の小排気流路を区画し、
フィン形成体の筒状ケースからの脱落を防止する抜け止め手段が、該フィン形成体のフィンに接合されることなく、該フィン形成体を該筒状ケースの筒軸方向に保持する状態で、該筒状ケースに支持され、
フィン形成体の中心部で、該フィン形成体と該フィン形成体の周方向に回り止め状態で結合された回り止め軸を有し、この回り止め軸が、筒状ケースに支持された抜け止め手段に回り止め状態で固定されてなる触媒メタル担体。
【請求項２】
前記筒状ケースの内部に、該筒状ケースの排気通路に沿う一端側から他端側に向けて順に並ぶ複数個のフィン形成体が配置される請求項１に記載の触媒メタル担体。
【請求項３】
前記フィン形成体が多数個の板状のフィンが一体をなすように削り出された一体物からなる請求項１又は２に記載の触媒メタル担体。
【請求項４】
前記フィン形成体が複数枚の金属製の板を組合せた板組体からなる請求項１又は２に記載の触媒メタル担体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は触媒メタル担体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車エンジン等の内燃機関から排出される排ガスを浄化する触媒メタル担体として、特許文献１、２に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１に記載の自動車エンジン用触媒メタル担体は、ステンレス鋼製筒状ケースの内周面に、複数の凹部が円周方向に連続して形成された円筒形状のステンレス鋼製金属箔（箔厚約200μm）がロー付けされて構成される。これにより、筒状ケースが形成する排気通路の内部に、円筒形状の金属箔によって仕切られる多数の小排気流路を区画する。そして、筒状ケースの内周面、並びに上記小排気流路を画成している金属箔の表面には、触媒が塗布、焼付けされて担持される。
【０００４】
特許文献２に記載の自動車エンジン用触媒メタル担体は、ステンレス鋼製筒状ケースの内部に、複数個のメタルハニカム体を離隔配置するとともに、メタルハニカム体の間にチューブ形状体及び／又はプレート形状体を配置し、当該筒状ケースの内周面にそれらのメタルハニカム体、チューブ形状体及び／又はプレート形状体がロー付けされて構成される。メタルハニカム体はステンレス鋼等の金属製の平箔及び波箔を用いて構成される。これにより、筒状ケースが形成する排気通路の内部に、メタルハニカム体の小孔からなる多数の小排気流路を形成するとともに、チューブ形状体及び／又はプレート形状体によって仕切られる小排気流路を区画する。そして、筒状ケースの内周面、並びに上記小排気流路を画成しているメタルハニカム体の小孔内面、チューブ形状体及び／又はプレート形状体の表面には、触媒がコーティングされて担持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2001-129407号公報
【特許文献２】特開2008-142682号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の触媒メタル担体には以下の問題点がある。
(1)筒状ケースの内周面に円筒形状の金属箔をロー付けしている。
自動車エンジンの高負荷運転時に排ガス温度がロー付け材の融点（例えば1050℃程度）を超える高温になると、ロー付け材が溶けて、円筒形状の金属箔を筒状ケースに固定できなくなる。
【０００７】
また、自動車エンジンの高負荷運転で高温になった排ガスにより歪んだ金属箔と空冷下の筒状ケース間に大きな熱応力を発生させ、或いは自動車の車体及びエンジンの振動が激しくなると、これらの熱応力や激しい振動が金属箔を破壊し、円筒形状の金属箔を筒状ケースに固定できなくなる。
【０００８】
特許文献２に記載の触媒メタル担体には以下の問題点がある。
(2)筒状ケースの内周面にメタルハニカム体や、チューブ形状体及び／又はプレート形状体をロー付けしている。
【０００９】
自動車エンジンの高負荷運転時に排ガス温度がロー付け材の融点（例えば1050℃程度）を超える高温になると、ロー付け材が溶けて、メタルハニカム体や、チューブ形状体及び／又はプレート形状体を筒状ケースに固定できなくなる。
【００１０】
また、自動車エンジンの高負荷運転で高温になった排ガスにより歪んだメタルハニカム体と空冷下の筒状ケース間に大きな熱応力を発生させ、或いは自動車の車体及びエンジンの振動が激しくなると、これらの熱応力や激しい振動がメタルハニカム体を破壊し、メタルハニカム体を筒状ケースに固定できなくなる。
【００１１】
特許文献１、２に記載の触媒メタル担体が、例えば自動車レース競技等の自動車の過酷な走行環境下で使用されると、排ガス温度の高温化、車体及びエンジンの振動の増大化がとりわけ激しく、上述(1)、(2)の問題点は一層顕著になる。
【００１２】
尚、特許文献１、２に記載の触媒メタル担体に採用されているロー付け部が仮に、スポット溶接等による溶接部に置き換えられたとしても、自動車の過酷な走行環境下では、高温の排ガスに起因する熱応力や激しい車体及びエンジンの振動による金属箔やメタルハニカム体の破壊を回避するに至らない。
【００１３】
特に、自動車レース競技等の過酷な走行条件においては、未燃ガスが触媒メタル担体における筒状ケースの内周面、円筒形状の金属箔、或いはメタルハニカム体や、チューブ形状体及び／又はプレート形状体に付着してアフターファイヤを生じ、円筒形状の金属箔、或いはメタルハニカム体や、チューブ形状体及び／又はプレート形状体は一層高温、高圧の排ガスに曝されるものになる。
【００１４】
そして、特許文献１、２に記載の触媒メタル担体において、円筒形状の金属箔、或いはメタルハニカム体や、チューブ形状体及び／又はプレート形状体が筒状ケースに固定できなくなると、それらの円筒形状の金属箔、或いはメタルハニカム体や、チューブ形状体及び／又はプレート形状体が筒状ケースから脱落して浄化性能を喪失するだけでなく、走路上に散乱し、後続車両の安全な走行を妨害するものになり、レース中断等を招くおそれもある。
【００１５】
本発明の課題は、過酷な使用環境下で高い耐久性を確保できる触媒メタル担体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に係る発明は、筒状ケースが形成する排気通路の内部に金属製のフィン形成体が配置されてなる触媒メタル担体であって、フィン形成体が多数個の板状のフィンを有し、各フィンがその板長手方向で筒状ケースの内周面に交差するように排気通路内に延在され、相隣るフィンによって該排気通路内に多数の小排気流路を区画し、フィン形成体の筒状ケースからの脱落を防止する抜け止め手段が、該フィン形成体のフィンに接合されることなく、該フィン形成体を該筒状ケースの筒軸方向に保持する状態で、該筒状ケースに支持され、フィン形成体の中心部で、該フィン形成体と該フィン形成体の周方向で回り止め状態にて結合された回り止め軸を有し、この回り止め軸が、筒状ケースに支持された抜け止め手段に回り止め状態で固定されてなるようにしたものである。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記筒状ケースの内部に、該筒状ケースの排気通路に沿う一端側から他端側に向けて順に並ぶ複数個のフィン形成体が配置されるようにしたものである。
【００１８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において更に、前記フィン形成体が多数個の板状のフィンが一体をなすように削り出された一体物からなるようにしたものである。請求項１又は２に記載の触媒メタル担体。
【００１９】
請求項４に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において更に、前記フィン形成体が複数枚の金属製の板を組合せた板組体からなるようにしたものである。
【発明の効果】
【００２０】
（請求項１）
(a)フィン形成体の筒状ケースからの脱落を防止する抜け止め手段が、該筒状ケースに支持されて、該フィン形成体を該筒状ケースの筒軸方向に保持する。更に、フィン形成体の中心部に結合された回り止め軸が、筒状ケースに支持された上述の抜け止め手段に回り止め状態で固定される。従って、フィン形成体は、筒状ケースの内部に回り止めされ、かつ筒状ケースの筒軸方向に保持されて該筒状ケースから外方への脱落を防止される。
【００２１】
(b)自動車エンジンの過酷な使用環境下で、排ガス温度が高負荷運転によって例えば1000℃乃至1200℃程度の高温になる長時間連続使用環境下でも、フィン形成体は上記高温の排ガスに曝されて溶損するロー付け部を用いて筒状ケースに固定されるものでない。即ち、フィン形成体は、高温の排ガスに曝されても破壊に至るおそれがない上述の回り止め構造及び抜け止め構造によって筒状ケースに安定的に保持され、フィン形成体を筒状ケースに安定的に保持できる。
【００２２】
(c)自動車の車体及びエンジンの振動が激しくなるときにも、フィン形成体は、上述の回り止め構造及び抜け止め構造によって筒状ケースに安定的に保持され、フィン形成体を筒状ケースに安定的に保持できる。
【００２３】
(d)抜け止め手段は、フィン形成体のフィンに接合されず、該フィン形成体を抜け止めし、フィン形成体の外方への脱落を確実に防止する。ここで、抜け止め手段は、フィン形成体の各フィンに溶接等されて固定されるものに比して、各フィンにおける板長手方向の変形を該抜け止め手段との係わりによって拘束されることがない。これにより、フィン形成体は、高温の排ガスに曝されることによる各フィンの板長手方向の熱歪を抜け止め手段の存在によって阻止されることなく、この熱歪に起因する大きな熱応力を抜け止め手段との間に発生させることがなく、該抜け止め手段によって安定的に保持される。
【００２４】
(e)フィン形成体は、中心部に有する回り止め軸と抜け止め手段に設けた回り止め孔との係合構造を介して、筒状ケースの内部に回り止めされる。これにより、フィン形成体の外周部の側には、筒状ケースの内周面との間に回り止め等のための溶接部、係合部、加締め部等の固定構造を設ける必要がないものになる。従って、筒状ケースにおける排気通路の内部で高温の排ガスに曝されるフィン形成体の各フィンが板長手方向に沿う外方端に向けて熱膨張しても、各フィンの外方端であるフィン形成体の外周部に及ぶ上述の熱膨張や振動によって、それらの固定構造の破壊、変形等を招くおそれがないものになる。フィン形成体においてそれらの固定構造を具備していない外周部は上述の熱膨張によって筒状ケースの内周面との間で単にそれらの圧接状態を高めることがあってとしても、該筒状ケースの内周面との間にそれらの熱歪に起因する破壊に至るほどの大きな熱応力を生ずることがない。即ち、フィン形成体は、筒状ケースに安定的に保持される。
【００２５】
仮にフィン形成体の外周部の側に回り止め部を設け、この回り止め部を回り止めするための係合部、加締め部等の回り止め構造が筒状ケースの内周面との間に存在する場合には、排気通路の内部で高温の排ガスに曝されるフィン形成体と、外部空間に臨んで空冷される筒状ケースとの間に生ずる大きな温度差により、フィン形成体の熱膨張が筒状ケースのそれよりも大きくなるため、フィン形成体のフィンは筒状ケースに拘束されて大きな熱歪を生じる。この熱歪は、フィン形成体の外周部と筒状ケースの内周面との間に存在する係合部、加締め部等の回り止め構造を熱変形させて損傷させ、フィン形成体の回り止め部を筒状ケースとの間の回り止め構造から脱落させるおそれがある。
【００２６】
本発明では、フィン形成体の中心部に回り止め軸を有するものとし、この回り止め軸を抜け止め手段に設けた回り止め孔に回り止め状態で固定するものとしたから、回り止めのためのいずれの部材も外気によって冷却されることなく、排気通路の内部で高温の排ガスにのみ接して加熱され、いずれの部材も互いに均等に近い状態で熱膨張するものとなって、それらの部材に生ずる熱歪は小さい。また、フィン形成体における各フィンの長手方向に沿う外方端への熱膨張が筒状ケースの存在によって拘束されたとしても、その熱膨張は各フィンの長手方向に沿う内方（フィン形成体の中心部）に向かうのみであり、フィン形成体の中心部の回り止め軸をその中心に向けて圧縮するものになって該回り止め軸をより強く拘束する。よって、フィン形成体を筒状ケースの内部に安定的に保持できる。
【００２７】
(f)尚、フィン形成体は、各フィンの板長手方向の中間部に、熱歪吸収用の曲がり部を備えることもできる。
【００２８】
この場合には、高温の排ガスに曝されるフィン形成体における各フィンの熱歪が、当該フィンの中間部に備えた曲がり部の熱的変形によって吸収され、筒状ケースに及びにくくし、筒状ケースに大きな熱応力を発生させず、筒状ケースを破壊させることがないから、フィン形成体を筒状ケースに安定的に保持できる。
【００２９】
また、車体の激しい振動に起因してフィン形成体の各フィンに生ずる振動による破壊は、当該フィンの板厚を厚肉の例えば0.8乃至3mmとし、フィン形成体２０の強度を向上させることによって回避できるから、フィン形成体を筒状ケースに安定的に保持できる。
【００３０】
抜け止め手段が前述(d)の如くに、フィン形成体の各フィンの板長手方向の変形を拘束しない構造は、上述(f)の各フィンに備えた曲がり部による各フィンの熱歪の吸収効果を阻害しないという効果を奏する。
【００３１】
（請求項２）
(g)前記筒状ケースの内部に、該筒状ケースの排気通路に沿う一端側から他端側に向けて順に並ぶ複数個のフィン形成体が配置される。触媒を担持する、筒状ケースの全長に渡る内周面積、及び全フィン形成体の合計表面積を増大化し、触媒メタル担体の浄化性能を向上できる。
【００３２】
（請求項３）
(h)前記フィン形成体が、多数個の板状のフィンが一体をなすように削り出された一体物からなるものとすることにより、各フィンを例えば板厚0.8乃至3mm、より好適には1乃至2mmの板状とし、フィン形成体の耐熱強度、耐振動強度等を確保し、触媒メタル担体の耐久性を容易に確保できる。
【００３３】
（請求項４）
(i)前記フィン形成体が複数枚の金属製の板を組合せた板組体からなるものとすることにより、各フィンを例えば板厚0.8乃至3mm、より好適には1乃至2mmに板状とし、フィン形成体の耐熱強度、耐振動強度等を確保し、触媒メタル担体の耐久性を容易に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は第１実施形態の触媒メタル担体を示す正面図である。
【図２】図２は触媒メタル担体を示し、（Ａ）は図１のII−II線に沿う断面図、（Ｂ）はその変形例を示す断面図である。
【図３】図３は筒状ケースを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図４】図４はフィン形成体を示し、（Ａ）は相並ぶ一方のフィン形成体の正面図、（Ｂ）は相並ぶ他方のフィン形成体の正面図、（Ｃ）は両方のフィン形成体を積層した状態を示す正面図、（Ｄ）はフィンの変形例を示す模式図である。
【図５】図５は抜け止め部材を示す正面図である。
【図６】図６は回り止め軸を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は端面図である。
【図７】図７は中心キャップを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は断面図である。
【図８】図８は触媒メタル担体の変形例を示す正面図である。
【図９】図９はフィン形成体の変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１、図２に示す触媒メタル担体１は、自動車エンジンの排気ポートに連通する排気管の出口端部（中間部でも可）に接続されて用いられる。触媒メタル担体１は、円筒状等の筒状ケース１０が形成する排気通路１１の内部に金属製のフィン形成体２０が配置され、フィン形成体２０が有する多数個の板状のフィン２１の表面に触媒を担持して構成される。
【００３６】
触媒メタル担体１は、エンジン回転の上昇、下降の度に加熱冷却がくり返され、空冷下の筒状ケース１０と排ガスに曝されるフィン形成体２０の各フィン２１は厳しい熱的環境にある。触媒メタル担体１が自動車エンジンの過酷な長時間連続使用環境下で使用されるときには、フィン形成体２０を構成する各フィン２１は、高負荷運転による高温排ガスの高熱に曝され、或いは触媒の反応による発熱を受けて熱せられ、更には付着した未燃ガスが爆発して生ずるアフターファイヤによって過熱され、一層大きな熱歪を生ずる。
【００３７】
また、触媒メタル担体１は、激しい車体振動に起因する激しい振動が繰り返し付与され、筒状ケース１０とフィン形成体２０の各フィン２１は厳しい振動環境にある。
【００３８】
触媒メタル担体１は、以上のような過酷な熱的環境及び振動環境で使用されても、高い耐久性を確保するため、筒状ケース１０、フィン形成体２０、及び本発明の抜け止め手段としての抜け止め部材４０を以下の如くに組立てて構成される。
【００３９】
（筒状ケース１０）
筒状ケース１０は、図１、図２、図３に示す如く、例えばステンレス鋼板の帯状材（例えばSUS430材、板厚1.5mm）を円筒状に曲げ成形し、その両端部が突き合せ状態でＴＩＧ溶接等で溶接されて形成される（溶接部Ｗ1）。
【００４０】
（フィン形成体２０）
フィン形成体２０は、図１、図２、図４に示す如く、多数個の例えばステンレス鋼板の板状フィン２１を有し、各フィン２１がその板長手方向で筒状ケース１０の内周面に交差し、かつその板幅方向で筒状ケース１０の筒軸方向に沿うように排気通路１１内に延在され、相隣るフィン２１によって該排気通路１１内に多数の小排気流路１２を区画する。
【００４１】
本実施形態のフィン形成体２０は、多数個の板状のフィン２１が一体をなすように削り出された一体物から構成される。フィン形成体２０は、本実施形態ではステンレス鋼の板材或いはブロック体からレーザー加工によって削り出されて形成される。
【００４２】
ここで、本実施形態のフィン形成体２０は、図４に示す如く、多数個（本実施形態では12個）の板状のフィン２１を中心部２２から周方向に一定の間隔（本実施形態では30度間隔）を介して半径方向に延在され、各フィン２１の先端部につながって該フィン２１を囲む外環部２３を有する。フィン２１と中心部２２と外環部２３が一体物をなす。
【００４３】
本実施形態のフィン形成体２０は、各フィン２１を中心部２２から外環部２３に向けて渦巻き線状等の如くの湾曲線（二次曲線又は三次曲線等）状に延在される。但し、各フィン２１は中心部２２から外環部２３に向けて半径方向に沿う直線状に延在されても良い。本実施形態において、外環部２３は周方向に連続する無端周回状をなす。
【００４４】
但し、フィン形成体２０は、各フィン２１の先端部につながる外環部２３を備えることを必ずしも要しない。
【００４５】
フィン形成体２０にあっては、各フィン２１の板長手方向の中間部に熱歪吸収用の曲がり部（例えばＵ字状曲がり部）２１Ｒを設けても良い（図４（Ｄ））。
【００４６】
更に、本実施形態の触媒メタル担体１は、筒状ケース１０の内部に、該筒状ケース１０の排気通路１１に沿う一端側から他端側に向けて順に並ぶ複数個（本実施形態では４個）のフィン形成体２０が配置される。このとき、相並ぶフィン形成体２０は、図４（Ａ）のフィン形成体２０と図４（Ｂ）のフィン形成体２０に示す如くにそれらの表裏を交互に反転されて積層され、それらの相隣るフィン形成体２０の間で隣接し合う各フィン２１の湾曲方向（渦巻き方向）を図４（Ｃ）に示す如くに逆方向にして配置される。
【００４７】
ここで、フィン形成体２０を複数個使用し、筒状ケース１０の排気通路１１に沿う一端側から他端側に向けて相並ぶフィン形成体２０を表裏交互に反転して配置した場合、相並ぶフィン形成体２０におけるそれらのフィン２１端面の重なり合わない部分が排気通路１１に露出し、触媒と排気ガスの接する表面積が増加することで、排気ガスの浄化性能が向上する。また互いのフィン２１が重なり合わない部分を設けることで、上流側に配置されたフィン形成体２０におけるフィン２１の排気下流側に排気が流入可能な空間ができる。この空間ひとつひとつが排気の流れを細かく分割する排気の経路となり、排気通路１１内では異なる経路を通る排気の流れ同士が干渉し合うことで流れが乱れて抵抗となり、排気ガスがメタル担体１を通過する時間が長くなる。つまり触媒と排気ガスの接する時間が増加することにより、排気ガスの浄化性能がより一層向上する。
【００４８】
尚、複数個の相並ぶフィン形成体２０は、互いに反転するものに限らず、周方向で互いにずらして配置し、互いに反転し、かつ周方向にずらして配置し、或いは互いに反転させず、かつ周方向でずらさずに配置しても良い。
【００４９】
フィン形成体２０を複数個使用し、筒状ケース１０の排気通路１１に沿う一端側から他端側に向けて相並ぶフィン形成体２０を周方向で互いにθ度ずらして配置した場合、相並ぶフィン形成体２０におけるそれらのフィン２１端面の重なり合わない部分が排気通路１１に露出し、触媒と排気ガスの接する表面積が増加することで、排気ガスの浄化性能が向上する。また互いのフィン２１が重なり合わない部分を設けることで、上流側に配置されたフィン形成体２０におけるフィン２１の排気下流側に排気が流入可能な空間ができる。この空間ひとつひとつが排気の流れを細かく分割する排気の経路となり、排気通路１１内では異なる経路を通る排気の流れ同士が干渉し合うことで流れが乱れて排気の抵抗となり、排気ガスがメタル担体１を通過する時間が長くなる。つまり触媒と排気ガスの接する時間が増加することにより、排気ガスの浄化性能がより一層向上する。
【００５０】
フィン形成体２０を複数個使用し、筒状ケース１０の排気通路１１に沿う一端側から他端側に向けて相並ぶフィン形成体２０を表裏交互に反転し、かつ相並ぶフィン形成体２０を周方向で互いにθ度ずらして配置した場合、相並ぶフィン形成体２０におけるそれらのフィン２１端面の重なり合わない部分が排気通路１１に露出し、触媒と排気ガスの接する表面積が増加することで、排気ガスの浄化性能が向上する。また互いのフィン２１が重なり合わない部分を設けることで、上流側に配置されたフィン形成体２０におけるフィン２１の排気下流側に排気が流入可能な空間ができる。この空間ひとつひとつが排気の流れを細かく分割する排気の経路となり、排気通路１１内では異なる経路を通る排気の流れ同士が干渉し合うことで流れが乱れて排気の抵抗となり、排気ガスがメタル担体１を通過する時間が長くなる。つまり触媒と排気ガスの接する時間が増加することにより、排気ガスの浄化性能がより一層向上する。
【００５１】
フィン形成体２０を複数個使用し、筒状ケース１０の排気通路１１に沿う一端側から他端側に向けて相並ぶフィン形成体２０を互いに反転させず、かつ周方向でずらさず（同一向き、かつそれらのフィン２１が互いに重なり合うようにして）配置した場合、メタル担体１におけるフィン２１とその相並ぶフィン２１によって区画される小排気流路１２の小排気流路断面積は、フィン形成体２０単体における小排気流路１２の小排気流路断面積と等しく、相並ぶフィン形成体２０を表裏交互に反転した場合や、相並ぶフィン形成体２０においてそれらのフィン２１を周方向で互いにθ度ずらして配置した場合、あるいはそれら両方を組み合わせた場合に比べて小排気流路断面積を広く確保できるため、排気抵抗を低減でき、エンジン出力を向上できる。またメタル担体１の排気上流側から排気下流側にかけて、相並ぶフィン形成体２０におけるそれらのフィン２１が互いに同一位置で重なり合う状態は、フィン２１の板幅方向長さを増加させることと同義であり、メタル担体１の内部において排気を整流する効果も得られるため、排気抵抗の低減はより顕著となる。
【００５２】
（抜け止め部材４０）
抜け止め部材４０は、フィン形成体２０の筒状ケース１０からの脱落を防止する。抜け止め部材４０は、フィン形成体２０に溶接等されて接合されることなく、該フィン形成体２０における各フィン２１の板幅方向の端面に添設される状態で、該筒状ケース１０の排気上流側と排気下流側の両方の端部の内周面に固定されて支持され、フィン形成体２０の筒状ケース１０の筒軸方向への脱落を防止する。
【００５３】
フィン形成体２０が配置される筒状ケース１０の排気上流側で、図２（Ｂ）に示す如く、該筒状ケース１０が接続される排気管６０の接続端に該筒状ケース１０の内径部に挿入される小径部６１が設けられているときには、この排気管６０の小径部６１が排気上流側の抜け止め部材となり、本実施形態における抜け止め部材４０を筒状ケース１０の排気上流側の端部に設けることは必ずしも要しない。即ち、排気管６０の小径部６１は、筒状ケース１０の内径部に挿入され、該小径部６１の端面がフィン形成体２０における外環部２３の端面に突き合わされて配置され、フィン形成体２０の筒状ケース１０からの脱落を防止する。このとき、後述する中心キャップ７０は、排気上流側に臨むフィン形成体２０における中心部２２の中心孔２４まわりの端面に固定される。
【００５４】
本実施形態の抜け止め部材４０は、例えばステンレス鋼からなり、図５に示す如く、中心部４１から周方向において例えば120度間隔を介して半径方向に延在される例えば３本の棒状部４２を有するとともに、各棒状部４２の先端部で周方向の両側に張り出て、該棒状部４２とともにＴ字状をなす取付部４３を有する。抜け止め部材４０は、筒状ケース１０の内周面に該筒状ケース１０の排気下流側と排気上流側の両外側から嵌合するように挿入され、各取付部４３が筒状ケース１０の内周面に添設され、該取付部４３の周辺部（本実施形態では筒状ケース１０の外方に臨む３か所）が筒状ケース１０の内周面にＴＩＧ溶接等で溶接される（溶接部Ｗ2）。このとき、抜け止め部材４０の棒状部４２は、フィン形成体２０における各フィン２１の前面に配置されるものの、それらのフィン２１に接合されることなく、それらのフィン２１に添設される。
【００５５】
（回り止め軸５０）
回り止め軸５０は、フィン形成体２０の中心部２２に挿入され、フィン形成体２０と該フィン形成体２０の周方向に回り止め状態で係合される。
【００５６】
本実施形態の回り止め軸５０は、例えばステンレス鋼からなる丸棒材の外周面の周方向に一定の間隔を介する複数位置（本実施形態では３位置）に突設され、その軸方向に延在されているキー状の凸部５１を有する。他方、フィン形成体２０の中心部２２は、回り止め軸５０の凸部５１に対応する回り止め溝２４Ａを備えた回り止め中心孔２４を有する。回り止め軸５０と回り止め中心孔２４は、それらが嵌合されるように互いに挿入されるときに、回り止め軸５０の凸部５１がフィン形成体２０の回り止め中心孔２４に備えた回り止め溝２４Ａに軸方向で係入され、それらの周方向で係合される。フィン形成体２０の回り止め中心孔２４に係合された回り止め軸５０は、フィン形成体２０の中心部２２において抜け止め部材４０に臨むこととなる端面から外方（筒状ケース１０の排気上流側又は排気下流側）に一定長（本実施形態では抜け止め部材４０の厚み分）突出するものとされる。
【００５７】
尚、回り止め軸５０はフィン形成体２０の中心部２２に一体的に成形されても良い。
【００５８】
抜け止め部材４０の中心部４１は、フィン形成体２０における中心部２２の端面から突出している回り止め軸５０の凸部５１に対応する凹部４４Ａを備えた回り止め孔４４を備える。そして、フィン形成体２０における中心部２２の端面から突出している回り止め軸５０が、筒状ケース１０の端部に固定されて支持された抜け止め部材４０に設けた回り止め孔４４に挿入されるときに、回り止め軸５０の凸部５１が抜け止め部材４０における回り止め孔４４の凹部４４Ａに軸方向で係入し、回り止め軸５０が回り止め孔４４に回り止め状態で係合し、ＴＩＧ溶接等で溶接されるものになる（溶接部Ｗ3）。
【００５９】
ここで、筒状ケース１０の排気上流側に臨む側では、回り止め軸５０が係合している抜け止め部材４０の回り止め孔４４を含む中心部４１の排気上流側に臨む端面に中心キャップ７０が固定される。中心キャップ７０は、図７に示す如く、円錐傘状体７１をなし、円錐傘状体７１の円錐状基部を抜け止め部材４０における中心部４１の周縁部に溶接部、加締め部等を介して固定され、円錐傘状体７１の尖端凸部を排気上流側に向け、排気上流側から筒状ケース１０の排気通路１１（小排気流路１２）への排ガスのスムースな流入を図っている。
【００６０】
ここで、触媒メタル担体１の組立手順は、例えば以下の通りになされる。
(1)複数個のフィン形成体２０を並べ、相並ぶフィン形成体２０の中心部２２に設けてある回り止め中心孔２４に回り止め軸５０を挿入する。これにより、各フィン形成体２０は、それらのフィン２１がそれらの中心部２２まわりで互いに一定の位相をなすように積層された積層体となる。
【００６１】
(2)上述(1)の各フィン形成体２０の積層体を筒状ケース１０の内周面に嵌合するように挿入する。このとき、上述(1)の回り止め軸５０は、筒状ケース１０の排気通路１１内で排気上流側と排気下流側に位置する各フィン形成体２０における中心部２２の端面からそれらの排気上流側と排気下流側に向けて突出する。
【００６２】
(3)各抜け止め部材４０が、筒状ケース１０の排気上流側と排気下流側の両外側からその内周面に嵌合するように挿入される。このとき、抜け止め部材４０の回り止め孔４４が上述(2)の回り止め軸５０に係合するものになる。
【００６３】
(4)上述(3)により筒状ケース１０の内周面に挿入された抜け止め部材４０の取付部４３が筒状ケース１０の内周面にＴＩＧ溶接等で溶接されて固定される。また、抜け止め部材４０の回り止め孔４４と、回り止め軸５０の外周面とがＴＩＧ溶接等で溶接されて固定され、中心キャップ７０が抜け止め部材４０の中心部の排気上流側を臨む端面に固定される。
【００６４】
以上のようにして組立てられた触媒メタル担体１は、筒状ケース１０の内周面、フィン形成体２０、抜け止め部材４０、回り止め軸５０、及び中心キャップ７０の表面に、触媒（酸化触媒、還元触媒、又は三元触媒等）を塗布、焼付けられて担持するものになる。
【００６５】
従って、本実施形態の触媒メタル担体１によれば、以下の作用効果を奏する。
(a)フィン形成体２０の筒状ケース１０からの脱落を防止する抜け止め部材４０が、該筒状ケース１０の排気上流側及び排気下流側の端部に固定されて支持され、該フィン形成体２０を筒状ケース１０の筒軸方向に保持する。更に、フィン形成体２０の中心部２２が有する回り止め中心孔２４に回り止め状態で係合された回り止め軸５０が、筒状ケース１０の端部に固定されて支持された上述の抜け止め部材４０に設けた回り止め孔４４に回り止め状態で係合され、ＴＩＧ溶接等で溶接されて固定される。従って、フィン形成体２０は、筒状ケース１０の内部に回り止めされ、かつ筒状ケース１０の筒軸方向に保持されて該筒状ケース１０から外方への脱落を防止される。
【００６６】
(b)自動車エンジンの過酷な使用環境下で、排ガス温度が高負荷運転によって、例えば1000℃乃至1200℃程度の高温になる長時間連続使用環境下でも、フィン形成体２０は上記高温の排ガスに曝されて溶損するロー付け部を用いて筒状ケース１０に固定されるものでない。即ち、フィン形成体２０は、高温の排ガスに曝されても破壊に至るおそれがない上述の回り止め構造及び抜け止め構造によって筒状ケース１０に安定的に保持され、フィン形成体２０を筒状ケース１０に安定的に保持できる。
【００６７】
(c)自動車の車体及びエンジンの振動が激しくなるときにも、フィン形成体２０は、上述の回り止め構造及び抜け止め構造によって筒状ケース１０に安定的に保持され、フィン形成体２０を筒状ケース１０に安定的に保持できる。
【００６８】
(d)抜け止め部材４０は、フィン形成体２０のフィン２１に接合されず、該フィン形成体２０を筒状ケース１０の筒軸方向に保持して該フィン形成体２０を抜け止めし、フィン形成体２０の外方への脱落を確実に防止する。ここで、抜け止め部材４０は、フィン形成体２０の各フィン２１に溶接等されて固定されるものに比して、各フィン２１における板長手方向の変形を該抜け止め部材４０との係わりによって拘束されることがない。これにより、フィン形成体２０は、高温の排ガスに曝されることによる各フィン２１の板長手方向の熱歪を抜け止め部材４０の存在によって阻止されることなく、この熱歪に起因する大きな熱応力を抜け止め部材４０との間に発生させることがなく、該抜け止め部材４０によって安定的に保持される。
【００６９】
(e)フィン形成体２０は、中心部２２が有する回り止め中心孔２４に回り止め状態で係合する回り止め軸５０と抜け止め部材４０に設けた回り止め孔４４との係合構造を介して、筒状ケース１０の内部に回り止めされる。これにより、フィン形成体２０の外周部の側には、筒状ケース１０の内周面との間に回り止め等のための溶接部、係合部、加締め部等の固定構造を設ける必要がないものになる。従って、筒状ケース１０における排気通路１１の内部で高温の排ガスに曝されるフィン形成体２０の各フィン２１が板長手方向に沿う外方端に向けて熱膨張しても、各フィン２１の外方端であるフィン形成体２０の外周部に及ぶ上述の熱膨張によって、それらの固定構造の破壊、変形等を招くおそれがないものになる。フィン形成体２０においてそれらの固定構造を具備していない外周部は上述の熱膨張によって筒状ケース１０の内周面との間で単にそれらの圧接状態を高めることがあったとしても、該筒状ケース１０の内周面との間にそれらの熱歪に起因する破壊に至るほどの大きな熱応力を生ずることがない。即ち、フィン形成体２０は、筒状ケース１０に安定的に保持される。
【００７０】
即ち、フィン形成体２０の中心部２２が有する回り止め中心孔２４に回り止め状態で係合する回り止め軸５０を有するものとし、この回り止め軸５０を抜け止め部材４０に設けた回り止め孔４４に回り止め状態で固定するものとしたから、回り止めのためのいずれの部材も外気によって冷却されることなく、排気通路１１の内部で高温の排ガスにのみ接して加熱され、いずれの部材も互いに均等に近い状態で熱膨張するものとなって、それらの部材に生ずる熱歪は小さい。また、フィン形成体２０における各フィン２１の長手方向に沿う外方端への熱膨張が筒状ケース１０の存在によって拘束されたとしても、その熱膨張は各フィン２１の長手方向に沿う内方（フィン形成体２０の中心部２２）に向かうのみであり、フィン形成体２０の中心部２２が有する回り止め中心孔２４に係合された回り止め軸５０をその中心に向けて圧縮するものになって該回り止め軸５０をより強く拘束する。よって、フィン形成体２０を筒状ケース１０の内部に安定的に保持できる。
【００７１】
(f)尚、フィン形成体２０は、各フィン２１の板長手方向の中間部に、熱歪吸収用の曲がり部２１Ｒを備えることもできる。
【００７２】
この場合には、高温の排ガスに曝されるフィン形成体２０における各フィン２１の熱歪が、当該フィン２１の中間部に備えた曲がり部２１Ｒの熱的変形によって吸収され、筒状ケース１０に及びにくくし、筒状ケース１０に大きな熱応力を発生させず、筒状ケースを破壊させることがないから、フィン形成体２０を筒状ケース１０に安定的に保持できる。
【００７３】
また、車体及びエンジンの激しい振動に起因してフィン形成体２０の各フィン２１に生ずる振動による破壊は、当該フィン２１の板厚を厚肉の例えば0.8乃至3mmとし、フィン形成体２０の強度を向上させることによって回避できるから、フィン形成体２０を筒状ケース１０に安定的に保持できる。
【００７４】
抜け止め部材４０が前述(d)の如くに、フィン形成体２０の各フィン２１の板長手方向の変形を拘束しない構造は、上述(f)の各フィン２１に備えた曲がり部２１Ｒによる各フィン２１の熱歪の吸収効果を阻害しないという効果を奏する。
【００７５】
(g)前記筒状ケース１０の内部に、該筒状ケース１０の排気通路１１に沿う一端側から他端側に向けて順に並ぶ複数個のフィン形成体２０が配置される。触媒を担持する、筒状ケース１０の全長に渡る内周面積、及び全フィン形成体２０の合計表面積を増大化し、触媒メタル担体１の浄化性能を向上できる。
【００７６】
(h)前記フィン形成体２０が、多数個の板状のフィン２１が一体をなすように削り出された一体物からなるものとすることにより、各フィン２１を例えば厚肉の板厚0.8乃至3mm、より好適には1乃至2mmの板状とし、フィン形成体２０の耐熱強度、耐振動強度等を確保し、触媒メタル担体の耐久性を容易に確保できる。
【００７７】
尚、触媒メタル担体１にあっては、排気下流側の抜け止め部材４０に設けた回り止め孔４４に固定される回り止め軸５０の排気上流側に臨む端部に設けた中心キャップ７０を、排気上流側の抜け止め手段として機能させることもできる。このとき、中心キャップ７０は、回り止め軸５０の排気上流側に臨む端部に一体形成され、又は溶接止め等されて設けられ、フィン形成体２０における中心部２２の中心孔２４よりも大外径の傘状体７１を備える。この中心キャップ７０付きの回り止め軸５０が相並ぶフィン形成体２０における中心部２２の中心孔２４に排気上流側から挿入され、該中心キャップ７０が排気上流側のフィン形成体２０に添設されるとき、排気下流側のフィン形成体２０から外方に突出した該回り止め軸５０の端部が抜け止め部材４０の回り止め孔４４に係合し、この抜け止め部材４０に回り止め孔４４と回り止め軸５０の外周面とがＴＩＧ溶接等で溶接されて固定される。これにより、排気上流側に位置する中心キャップ７０は、回り止め軸５０、ひいては排気下流側に位置する抜け止め部材４０の取付部４３を介して筒状ケース１０の内周面に支持され、排気上流側の抜け止め手段になる。
【００７８】
しかるに、触媒メタル担体１にあっては、排気下流側（又は排気上流側）の抜け止め部材４０に設けた回り止め孔４４に固定される回り止め軸５０の排気上流側（又は排気下流側）に臨む端部と、最も排気上流側（又は排気下流側）に位置するフィン形成体２０における中心部２２の中心孔２４とをＴＩＧ溶接等により固定し、この回り止め軸５０とフィン形成体２０の中心孔２４との固定部を、排気上流側（又は排気下流側）の抜け止め手段として機能させることもできる。これにより、最も排気上流側（又は排気下流側）に位置するフィン形成体２０の中心孔２４と、回り止め軸５０との固定部は、回り止め軸５０、ひいては排気下流側（又は排気上流側）に位置する抜け止め部材４０の取付部４３を介して筒状ケース１０の内周面に支持され、排気上流側（又は排気下流側）の抜け止め手段になる。
【００７９】
図８に示した触媒メタル担体２が、図１に示した触媒メタル担体１と異なる点は、図９に示したフィン形成体２０が用いられ、このフィン形成体２０の各フィン２１に、１個以上の突片２５を備えたことにある。各フィン２１の突片２５は、各該フィン２１の板幅方向の全域に渡って設けられ、フィン形成体２０において触媒を担持する合計表面積を増大化し、触媒メタル担体２の浄化性能を向上するものになる。
【００８０】
尚、本発明の触媒メタル担体にあっては、フィン形成体が複数枚の金属製の板を組合せた板組体からなるものであっても良く、板組体を構成する各板はプレス成形体からなるものとすることができる。これによれば、各フィンを例えば板厚0.8乃至3mm、より好適には1乃至2mmに板状とし、フィン形成体の耐熱強度、耐振動強度等を確保し、触媒メタル担体の耐久性を容易に確保できる。
【００８１】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、フィン形成体において、各フィンの板長手方向の中間部に設けられる曲がり部は、当該フィンの板長手方向の中間一か所に限らず、中間複数か所のそれぞれに設けられても良い。
【００８２】
また、フィン形成体において、各フィンに設けられる曲がり部は、当該曲がり部が板長手方向の局部位置で他の位置に比して異なる曲率部分として形成されるものに限らず、当該フィンを板長手方向の概ね全長に渡って例えばＣ字状又はＳ字状等に湾曲して形成されるものでも良い。
【００８３】
また、フィン形成体の中心部に有する回り止め軸は、フィン形成体と抜け止め部材の両方と周方向で結合される状態で、フィン形成体と抜け止め部材の少なくとも一方に軸方向で抜け止め可能に結合されるものであれば良い。
【００８４】
回り止め軸とフィン形成体の周方向における結合構造は、回り止め軸をフィン形成体の中心部に一体的に成形する構造、回り止め軸をフィン形成体の中心部に設けた回り止め中心孔に加締め止めする構造、回り止め軸をフィン形成体の中心部に設けた異形状回り止め中心孔に係入する構造等を採用できる。
【００８５】
回り止め軸と抜け止め部材の周方向における一体結合構造は、回り止め軸を抜け止め部材の中心部に設けた回り止め孔に溶接止め又は加締め止めする構造、回り止め軸を抜け止め部材の中心部に設けた異形状回り止め孔に係入する構造等を採用できる。
【００８６】
回り止め軸とフィン形成体の軸方向における結合構造は、回り止め軸をフィン形成体の中心部に一体的に成形する構造、回り止め軸をフィン形成体の中心部に設けた回り止め中心孔に加締め止めする構造等を採用できる。
【００８７】
回り止め軸と抜け止め部材の軸方向における一体結合構造は、回り止め軸を抜け止め部材の中心部に設けた回り止め孔に溶接止め又は加締め止めする構造、回り止め軸を抜け止め部材の中心部に設けた一端開口、他端閉塞（又は他端窄まり状）の異形状回り止め孔に抜け止め状態で係入する構造等を採用できる。
【００８８】
また、触媒メタル担体を構成する筒状ケース、フィン形成体、及び抜け止め部材等の構成材料は、耐熱性に優れるものであれば特に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明によれば、過酷な使用環境下で高い耐久性を確保できる触媒メタル担体を提供することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１、２  触媒メタル担体
１０  筒状ケース
１１  排気通路
１２  小排気流路
２０  フィン形成体
２１  フィン
２１Ｒ  曲がり部
２２  中心部
２４  回り止め中心孔
４０  抜け止め部材（抜け止め手段）
４４  回り止め孔
５０  回り止め軸
【図１】
2018047441.tif 000003
【図２】
2018047441.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018047441.tif 000006
【図５】
2018047441.tif 000007
【図６】
2018047441.tif 000008
【図７】
2018047441.tif 000009
【図８】
2018047441.tif 000010
【図９】
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