(57)【要約】【課題】基材がその中心軸に交差する断面視における輪郭が非真円形状のものである場合に、基材がその中心軸回りに位置ずれを生じても、基材断面の輪郭上の位置によって面圧が不均一になる度合いを抑制することが可能な排気浄化装置を提供すること。【解決手段】柱状の基材（ハニカム担体１０）と、基材を収容する筒状のケース部材２０と、基材１０とケース部材２０との間において、基材１０の外周を囲むように設けられたマット３０と、を備え基材１０の中心軸Ｘに交差する断面視における輪郭Ｃ１は、短手方向ＳＤ及び長手方向ＬＤが定義される非真円形状であり、ケース部材２０は、マット３０の外周を囲む板材（金属板２０ａ）を両端で溶接することで形成した溶接部２３を有し、溶接部２３及びマット３０の両端が対向する部分である合口部３３は、輪郭Ｃ１のうち径方向に沿って重なる位置にそれぞれ設けられていることを特徴とする排気浄化装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置であって、
排気浄化触媒が担持された柱状の基材と、
前記基材を収容する筒状のケース部材と、
前記基材と前記ケース部材との間において、前記基材の外周を囲むように設けられたマットと、を備え、
前記基材の中心軸に交差する断面視における輪郭は、短手方向及び長手方向が定義される非真円形状であり、
前記ケース部材は、前記マットの外周を囲む板材を両端で溶接することで形成した溶接部を有し、
前記溶接部及び前記マットの両端が対向する部分である合口部は、前記輪郭のうち径方向に沿って重なる位置にそれぞれ設けられていることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記溶接部及び前記合口部は、前記輪郭のうち前記中心軸に対し前記短手方向一端側の一辺である短径部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置は、柱状のハニカム担体をその外形に沿う筒状のケース部材に収容した構造を有する。ハニカム担体は、自己の外周面とケース部材内面との間に圧縮状態で介挿されたマットによってケース部材内に保持される。金属板をマットの外周に巻きつけ両端を溶接して筒状のケース部材を構成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２００９−１３２１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、ケース部材を構成する金属板をマットが巻かれたハニカム担体の外周にワイヤーロープ等を用いて締め付け、その両端を溶接して筒状のケース部材を構成する。このようにして金属板をマットが巻かれたハニカム担体の外周に所定の面圧で当接させるとされている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、ハニカム担体として、その中心軸に交差する断面視における輪郭が非真円形状のものを用いた場合には、輪郭の長手方向の両端に対応する部位と短手方向の両端に対応する部位とでケース部材の面圧に差が生じてしまう。即ち、基材断面の輪郭上の位置によって面圧が不均一になる。このように面圧が不均一になる現象は、経年変化によってハニカム担体がその中心軸回りに位置ずれを生じると、より顕著になる。このように面圧が不均一であると、ケース内においてハニカム担体にがたつきが発生してしまい、ひいてはハニカム担体が経時的に変形してしまうおそれもある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、断面視における輪郭が非真円形状である基材を備える排気浄化装置において、基材がその中心軸回りに位置ずれを生じても、基材断面の輪郭上の位置によって面圧が不均一になる度合いを抑制することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置であって、排気浄化触媒が担持された柱状の基材（例えば、後述するハニカム担体１０）と、前記基材を収容する筒状のケース部材（例えば、後述するケース部材２０）と、前記基材と前記ケース部材との間において、前記基材の外周を囲むように設けられたマット（例えば、後述するマット３０）と、を備え、前記基材の中心軸（例えば、後述する中心軸Ｘ）に交差する断面視における輪郭（例えば、後述する輪郭Ｃ１）は、短手方向（例えば、後述する短手方向ＳＤ）及び長手方向（例えば、後述する長手方向ＬＤ）が定義される非真円形状であり、前記ケース部材は、前記マットの外周を囲む板材（例えば、後述する金属板２０ａ）を両端で溶接することで形成した溶接部（例えば、後述する溶接部２３）を有し、前記溶接部及び前記マットの両端が対向する部分である合口部（例えば、後述する合口部３３）は、前記輪郭のうち径方向に沿って重なる位置にそれぞれ設けられていることを特徴とする排気浄化装置。
【０００８】
上記（１）の排気浄化装置では、マットの外周を囲むケース部材の溶接部と、基材の外周を囲むマットの両端が対向する部分である合口部とが、非真円形状の基材断面の輪郭のうち径方向に沿って重なる位置にそれぞれ設けられている。このため、ケース部材内で基材がその中心軸回りでの回転方向に位置ずれを生じた場合にも、溶接部のビードが隙間である合口部に嵌まり込んで溶接部と合口部との相対位置が維持され、この相対位置のずれによる過大な面圧の変動が抑制される。これにより、基材断面の輪郭の周方向の位置によりケース部材の面圧が不均一になることを回避できる。
【０００９】
（２）前記溶接部及び前記合口部は、前記輪郭のうち前記中心軸に対し前記短手方向一端側の一辺である短径部（例えば、後述する第１短径部ＳＤ１）に設けられることを特徴とする（１）の排気浄化装置。
【００１０】
上記（２）の排気浄化装置では、短手方向一端側の一辺である短径部に、溶接部と合口部とが位置する。ここで、基材としてその断面視における輪郭が非真円形状のものを用いた場合、短手方向に沿って対向する二辺である第１短辺部及び第２短辺部におけるケース部材からの面圧は、長手方向に沿って対向する二辺である第１長径部及び第２長径部における面圧よりも低い。そこで本発明では、第１及び第２長径部に比較してケース部材からの面圧が低い第１及び第２短径部の何れか一方側に溶接部と合口部とを設ける。このため
、溶接部と合口部との相対位置が多少移動しても、この移動で上昇する面圧の値は、相対的に面圧の高い長径部などの他部との比較において不均衡を生じる度合いが低い。従って、基材断面の輪郭の周方向で、面圧が均一に保たれる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、断面視における輪郭が非真円形状である基材を備える排気浄化装置において、基材がその中心軸回りに位置ずれを生じても、基材断面の輪郭上の位置によって面圧が不均一になる度合いを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の製造過程を示す模式図である。
【図２】排気浄化装置の基材を示す斜視図である。
【図３】排気浄化装置の基材の、中心軸に交差する方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の製造過程を示す模式図、図２は排気浄化装置の基材を示す斜視図である。
【００１４】
排気浄化装置１は、図示しない内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関の排気を浄化する。排気浄化装置１は、排気浄化触媒が担持された柱状の基材としてのハニカム担体１０と、ハニカム担体１０を収容する筒状のケース部材２０と、ハニカム担体１０とケース部材２０との間において、ハニカム担体１０の外周を囲むように設けられたマット３０と、を備える。
【００１５】
ハニカム担体１０は、排気の流入側端面１０ａから排気の流出側端面１０ｂまで延び、排気の流路となる複数のセルと、これらセルを区画形成する多孔質の隔壁と、を有するフロースルー型である。またこのハニカム担体１０の隔壁に担持させる排気浄化触媒としては、酸化触媒、三元触媒、及びＮＯｘ吸蔵触媒等が用いられる。排気浄化装置１は、内燃機関の排気をハニカム担体１０の各セルに通流させることにより、隔壁に担持された排気浄化触媒の作用下で排気を浄化する。ハニカム担体１０の材質としては、例えば、コーディエライト、アルミナチタネート、及びムライト等が用いられる。
【００１６】
図１では、ハニカム担体１０を、マット３０を介して、ケース部材２０となる板材としての金属板２０ａで囲む過程が模式的に示されている。図１に示すように、排気浄化装置１は、ハニカム担体１０の外周にマット３０を巻き付け、さらにこのマット３０の外周に金属板２０ａを巻き付け、金属板２０ａの一方の端部２１及び他方の端部２２を突き合わせて溶接し、筒状のケース部材２０を形成することによって製造される。この溶接によりケース部材２０の周面には長手方向に沿った直線状の溶接部２３が形成される。
【００１７】
図２に示すように、ハニカム担体１０は、全体として柱状をなす剛体であり、その中心軸Ｘを観念することができる。ハニカム担体１０は、排気の流入側端面１０ａから流出側端面１０ｂまで中心軸Ｘに直交する断面の形状及び寸法が一定である。
【００１８】
マット３０には、耐熱、耐振性、シール機能及び振動吸収能力を有するアルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、ガラス繊維等のセラミック繊維を用いる。
【００１９】
次に、図３を参照しながら排気浄化装置１の断面形状について説明する。
図３は、排気浄化装置１の中心軸Ｘに交差する方向の断面図である。
【００２０】
図３に示すように、ハニカム担体１０の中心軸Ｘに交差する方向（本例では直交する方向）の断面視における輪郭Ｃ１は、短手方向ＳＤ及び長手方向ＬＤが定義される長円形状（所謂、トラック形状）である。図３における下方に描かれた直交する矢線ＬＤ及びＳＤはこの非真円形状の長手方向及び短手方向を概念的に表したものである。
【００２１】
以下では、ハニカム担体１０の断面視における輪郭Ｃ１を長円形状とした場合について説明するが、本発明はこれに限らない。本発明は、ハニカム担体の断面視における輪郭の形状が、短手方向及び長手方向が定義される非真円形状であればどのような形状でも適用できる。ここで短手方向及び長手方向が定義される非真円形状とは、真円が短手方向に沿ってやや扁平した形状であり、より具体的には図３に示すような長円形状の他、楕円形状、角丸長方形状、及び卵形状等が挙げられる。
【００２２】
輪郭Ｃ１において、短手方向ＳＤの対向する二辺を第１短径部ＳＤ１及び第２短径部ＳＤ２といい、長手方向ＬＤの対向する二辺を第１長径部ＬＤ１及び第２長径部ＬＤ２という。なお輪郭Ｃ１が長円形状である場合、図３に示すように、第１短径部ＳＤ１及び第２短径部ＳＤ２は互いに平行の直線状となり、第１長径部ＬＤ１及び第２長径部ＬＤ２は半円状となる。
【００２３】
ケース部材２０には上述の溶接部２３が形成されている。溶接部２３は、金属板２０aの一方の端部２１及び他方の端部２２を突き合わせて溶接して形成される。したがって溶接部２３のうちマット３０側の面には、断面視ではマット３０側へ凸状の溶接痕としてのビード２４が形成される。この種のケース部材２０の場合、ビード２４の突出寸法は概ね０．３ｍｍ以上である。
【００２４】
マット３０は、図示のようにハニカム担体１０を囲む。マット３０の一方の端部３１及び他方の端部３２が対向する部分は、合口部３３となっている。
【００２５】
上述の溶接部２３と合口部３３とは次のような位置関係をとる。即ち、溶接部２３と合口部３３とは輪郭Ｃ１のうち径方向に沿って重なる位置にそれぞれ設けられている。本例の場合、この径方向に沿って重なる位置は、輪郭Ｃ１のうち中心軸に対し短手方向ＳＤ一端側の一辺である第１短径部ＳＤ１上の位置である。尚、溶接部２３と合口部３３とは輪郭Ｃ１の第２短径部ＳＤ２に位置していても、機能上等価である。即ち、本実施形態におけるこの部分をより一般的に言えば、溶接部２３及び合口部３３は、輪郭Ｃ１の短手方向一端側の一辺である短径部にそれぞれ設けられている。
【００２６】
本実施形態に係る排気浄化装置１によれば、以下の効果を奏する。
図１から図３を参照して説明した排気浄化装置１では、マット３０で囲まれたハニカム担体１０は、その輪郭Ｃ１が、第１短径部ＳＤ１及び第２短径部ＳＤ２と、第１長径部ＬＤ１及び第２長径部ＬＤ２とを有する形状である。この形状では、従来の場合、経年変化によって、ハニカム担体１０がその中心軸Ｘの周りに回転するように位置ずれを生じると、溶接部２３（そのビード２４）とマット３０の合口部３３との相対位置が容易にずれてしまう。この結果、ハニカム担体１０の輪郭Ｃ１の周方向位置によって、ケース部材２０による面圧が不均一になる。上述のように、ハニカム担体１０の輪郭Ｃ１上の位置によって面圧が不均一であると、ハニカム担体にがたつきが発生し、ひいては基材が経時的に変形を生じてしまう。
【００２７】
これに対し、本実施形態の排気浄化装置１では、溶接部２３（そのビード２４）とマット３０の合口部３３とが輪郭Ｃ１のうち径方向に沿って重なる位置にそれぞれ設けられている。このため、ケース部材２０内で基材１０が中心軸Ｘ回りでの回転方向に位置ずれを生じた場合にも、溶接部２３のビード２４が合口部３３の範囲内に留まろうとする保持力が作用する。従って、溶接部２３と合口部３３との相対位置が維持されて過大な面圧の変動が抑制される。従って、非真円形状の基材断面の輪郭の周方向で、面圧が略均一に保たれる。これにより、輪郭Ｃ１の周方向の位置によりケース部材の面圧に差が生じてハニカム担体にがたつきが発生するおそれがなくなり、このがたつきに起因する基材の経時的な変形が抑止される。
【００２８】
排気浄化装置１では、上述の、溶接部２３（そのビード２４）とマット３０の合口部３３とが輪郭Ｃ１のうち径方向に沿って重なる位置は、特に、相対的に面圧の低い第１短径部ＳＤ１（第２短径部ＳＤ２）である。このため、溶接部２３（そのビード２４）とマット３０の合口部との相対位置が多少ずれて、その部位での面圧が上昇するようなことがあっても、上昇した面圧の値は、相対的に面圧が高い他部との比較において不均衡を生じる度合いが低い。ここに他部とは、元より短径部よりも面圧の高い長径部などの部位である。従って、排気浄化装置１では、非真円形状の基材断面の輪郭Ｃ１上の位置で、面圧が概ね均一に保たれる。
【００２９】
尚、上記実施形態では、排気浄化装置１として、基材としてフロースルー型のハニカム担体を備えるものを例に説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、基材としてウォールフロー型のハニカム担体を備える排気浄化装置、即ち排気中の排気微粒子を捕集する排気浄化フィルタにも適用され得る。
【符号の説明】
【００３０】
Ｃ１…輪郭
ＬＤ１…第１長径部
ＬＤ２…第２長径部
ＳＤ１…第１短径部
ＳＤ２…第２短径部
１…排気浄化装置
１０…ハニカム担体（基材）
２０…ケース部材
２０ａ…金属板（板材）
２３…溶接部
２４…ビード
３０…マット
３１、３２…端部
３３…合口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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