(57)【要約】【課題】排気ガス浄化効率を向上させたキャタライザエレメント及びキャタライザを提供する。【解決手段】金属線材からなる帯状の平形金網３１と、金属線材からなる帯状の波形金網３２とを重ねて巻いて形成すると共に、各金属線材には金属触媒がめっきされ、平形金網３１、波形金網３２が、金属線材をメリヤス編みして成形された金網本体２７，２８と、金網本体２７，２８に重ねられ、幅方向の両端部が金網本体２７，２８の縁部を挟んで折り曲げられた補強部材３４，３６と、を備えた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線材製の平形金網と、金属線材製の波形金網とを重ねて巻いて形成すると共に、前記各金属線材には金属触媒がめっきされ、
前記各金網の少なくとも一方が、金属線材をメリヤス編みして成形された金網本体と、前記金網本体に重ねられ、幅方向の両端部が前記金網本体の縁部を挟んで折り曲げられた補強部材と、を備えたことを特徴とするキャタライザエレメント。
【請求項２】
前記補強部材が、金属線材を平織りして成形され、前記金属線材には金属触媒がめっきされたことを特徴とする請求項１に記載のキャタライザエレメント。
【請求項３】
前記平形金網と、前記波形金網とが重ねて巻いて形成され、側面視で、周縁部から中央部に向けて凸となるように、巻かれて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のキャタライザエレメント。
【請求項４】
前記平形金網と、前記波形金網とが重ねて巻いて形成され、周縁部よりも中央部が密に巻かれて形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のキャタライザエレメント。
【請求項５】
前記平形金網と、前記波形金網とが、芯材を用いて重ねて巻いて形成され、前記芯材の先端が凸の傘状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のキャタライザエレメント。
【請求項６】
前記金属線材は、高耐熱性材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のキャタライザエレメント。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のキャタライザエレメントが筒体に収容されて形成されていることを特徴とするキャタライザ。
【請求項８】
前記筒体の上流側に中央部と周縁部で均等な流れを形成する整流部材を備えたことを特徴とする請求項７に記載のキャタライザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、金網を巻いた所定外形のワイヤニット構造に補強を施したキャタライザエレメント及びキャタライザに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、金属箔製の平板と波板とを重ねて巻いてメタルハニカム担体を形成し、メタルハニカム担体に触媒を担持させたメタルハニカム触媒を触媒ケース内に収納したキャタライザが知られている（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９−３０００３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来の構成では、金属箔を巻いてメタルハニカム担体を形成しているが、この構成においては、排ガス浄化性能が十分でないという課題がある。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、排気ガス浄化効率を向上させたキャタライザエレメント及びキャタライザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  上述した課題を解決するため、本発明は、金属線材製の平形金網と、金属線材製の波形金網とを重ねて巻いて形成すると共に、前記各金属線材には金属触媒がめっきされ、前記各金網の少なくとも一方が、金属線材をメリヤス編みして成形された金網本体と、前記金網本体に重ねられ、幅方向の両端部が前記金網本体の縁部を挟んで折り曲げられた補強部材と、を備えたことを特徴とする。【０００６】  この構成では、平形金網及び波形金網の少なくとも一方が、金属線材をメリヤス編みして成形された金網本体と、金網本体に重ねられ、幅方向の両端部が金網本体の縁部を挟んで折り曲げられた補強部材と、を備えたので、メリヤス編みにより排気ガスとの接触面積が拡大し、排気ガス浄化効率が格段に向上した。
また、金網本体を補強部材で補強してキャタライザエレメントを排気ガスの流れの中に配置したときに、各金網の変形を抑制できる。従って、キャタライザエレメントの排気ガス浄化性能を長期に亘って向上できる。【０００７】  上記構成において、前記補強部材が、金属線材を平織りして成形され、前記金属線材には金属触媒がめっきされていても良い。この構成によれば、補強部材として平織りの金網を使用して通気性を確保するとともに、例えば、平織りの線径を大きくして容易に強度・剛性を高めることができる。【０００８】  また、上記構成において、前記平形金網と、前記波形金網とが重ねて巻いて形成され、側面視で、周縁部から中央部に向けて凸となるように、巻かれていても良い。
この構成によれば、側面視で凸形状とすることで、中央部に当った排気ガスの一部を周縁部側へ移動させることができ、キャタライザエレメントを通過する排気ガスの流量を中央部から周縁部に亘ってより均一にすることができる。また、中央部の排気ガス通過層を長くして排気ガスの流れを抑え、周縁部の排気ガス通過層を短くして排気ガスの流れを促すこともできる。以上のことから、キャタライザエレメントの全体で排気ガスをより一様に浄化することができる。キャタライザエレメントの全体で排気ガスを一様に浄化することができれば、キャタライザエレメントの小型化を図ることができ、占有スペースをより小さくすることができる。【０００９】  また、上記構成において、前記平形金網と、前記波形金網とが重ねて巻いて形成され、周縁部よりも中央部が密に巻かれて形成されていても良い。この構成によれば、密に巻かれた中央部で排気ガスの流れを抑えることができ、キャタライザエレメントを通過する排気ガスの流量を中央部から周縁部に亘ってより均一にすることができ、キャタライザエレメントの全体で排気ガスをより一様に浄化することができる。【００１０】  また、上記構成において、前記平形金網と、前記波形金網とが、芯材を用いて重ねて巻いて形成され、前記芯材の先端が凸の傘状に形成されていても良い。この構成によれば、凸の傘状に形成された芯材の先端によって排気ガスを周縁部側へ導き、周縁部の排気ガスの流れを促すことができるため、キャタライザエレメントを通過する排気ガスの流量を中央部から周縁部に亘ってより均一にすることができ、キャタライザエレメントの全体で排気ガスをより一様に浄化することができる。【００１１】  また、上記構成において、前記金属線材は、高耐熱性材料からなるようにしても良い。この構成によれば、高耐熱性材料の金属線材で平形金網及び波形金網が形成されたキャタライザエレメントをエンジンのより近傍に配置することで、エンジンの冷間始動時に、キャタライザエレメントを早期に昇温させて触媒の早期活性化を図ることができる。従って、エンジン始動直後から排気ガス浄化性能を高めることができる。また、エンジンが暖機した後の、エンジン近傍の高温環境においても、キャタライザエレメントの耐熱性が高いので、耐久性を向上させることができる。【００１２】  また、上記構成において、キャタライザエレメントが筒体に収容されて形成されていても良い。この構成によれば、キャタライザエレメントの変形を抑制してキャタライザの排気ガス浄化性能を長期に亘って向上させることができる。
また、上記構成において、前記筒体の上流側に中央部と周縁部とで均等な流れを形成する整流部材を備えても良い。この構成によれば、整流部材によって中央部と周縁部とで均等な排気ガスの流れを形成し、キャタライザエレメントに流入する排気ガスの流量が中央部から周縁部に亘ってより均一になり、排気ガスを効果的に浄化することができる。
【発明の効果】
【００１３】  本発明は、平形金網及び波形金網の少なくとも一方が、金属線材をメリヤス編みして成形された金網本体と、金網本体に重ねられ、幅方向の両端部が金網本体の縁部を挟んで折り曲げられた補強部材と、を備えたので、メリヤス編みにより排気ガスとの接触面積が拡大し、排気ガス浄化効率が格段に向上した。
また、金網本体を補強部材で補強してキャタライザエレメントを排気ガスの流れの中に配置したときに、各金網の変形を抑制できる。従って、キャタライザエレメントの排気ガス浄化性能を長期に亘って向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】  本発明に係る第１実施形態の触媒装置を備えた排気装置を示す縦断面図である。
【図２】  図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】  第２実施形態のキャタライザエレメントを構成する平形金網及び波形金網を示す斜視図である。
【図４】  金属線材の織り方又は編み方を説明する説明図であり、図４（Ａ）は、平織りを例示する説明図、図４（Ｂ）は、メリヤス編みを例示する説明図である。
【図５】  波形金網の製造方法を示す作用図であり、図５（Ａ）は金網本体と補強部材とを結合する前の状態を示す図、図５（Ｂ）は金網本体と補強部材とを結合した後の状態を示す図である。
【図６】  別実施形態の補強部材を示す説明図である。
【図７】  第３実施形態の平形金網及び波形金網を示す説明図であり、図７（Ａ）は幅方向の両端部が折り曲げられた平形金網を示す図、図７（Ｂ）は幅方向の剛性が更に高められた変形例の平形金網を示す図、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）の側面図である。
【図８】  第４実施形態の触媒装置を備えた排気装置を示す縦断面図である。
【図９】  第５実施形態の触媒装置を示す横断面図である。
【図１０】  第６実施形態の触媒装置を示す縦断面図であり、図１０（Ｂ）は触媒装置を示す正面図、図１０（Ｃ）は第６実施形態の変形例としての触媒装置を示す正面図である。
【図１１】  第６実施形態に対する変形例の触媒装置を示す縦断面図である。
【図１２】  第７実施形態の触媒装置を示す横断面図である。
【図１３】  第８実施形態の排気装置を示す縦断面図である。
【図１４】  キャタライザエレメントを形成する金属線材の変形例を示す断面図であり、図１４（Ａ）は円形断面を基本とした金属線材を示す断面図、図１４（Ｂ）は楕円形断面を基本とした金属線材を示す断面図である。
【図１５】  メリヤス編み用の線材群を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る第１実施形態の触媒装置１１を備えた排気装置１０を示す縦断面図である。なお、以下の説明及び図面に示す「上流側」及び「下流側」は、排気ガスの流れの上流側及び下流側を示している（図２以降の各図面においても同じ。）。
排気装置１０は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する触媒装置１１を備え、エンジンのシリンダヘッドに接続される接続管１３と、接続管１３に一端が接続された上流側テーパ管１４と、上流側テーパ管１４の他端に接続された触媒装置１１と、触媒装置１１の下流側端部に接続された下流側テーパ管１６とからなり、下流側テーパ管１６の後端部には、例えば排気管、消音器等が接続される。
【００１６】  接続管１３は、シリンダヘッドに排気装置１０をボルトで取付ける際のボルト穴２１ａ，２１ａが開けられたフランジ部２１と、フランジ部２１に取付けられた管部２２とからなる。上流側テーパ管１４は、接続管１３の管部２２の外周面に取付けられた小径管部１４ａと、触媒装置１１（外筒２５）の内周面に取付けられた大径管部１４ｂと、小径管部１４ａ及び大径管部１４ｂのそれぞれを一体に繋ぐテーパ部１４ｃとからなる。
【００１７】  触媒装置１１は、ステンレスパイプからなる外筒２５と、外筒２５内に設けられたキャタライザエレメント２６とからなる。下流側テーパ管１６は、外筒２５の内周面に取付けられた大径管部１６ａと、大径管部１６ａよりも小径に形成された小径管部１６ｂと、大径管部１６ａ及び小径管部１６ｂのそれぞれを一体に繋ぐテーパ部１６ｃとからなる。外筒２５は、ステンレスパイプに限定されず、金網を管状にプレス成形してもよい。
【００１８】  キャタライザエレメント２６は、金属線材からなる金網が複数枚重ねられて巻かれ、所定の金網に金属触媒がめっきされたもので、外筒２５の内周面にろう付け、溶接等により固定されている。キャタライザエレメント２６によって、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等が除去され、排気ガスが浄化される。
キャタライザエレメント２６に使用される金属線材の線径は、０．１〜１ｍｍである。
図中の符号２６ｃは、キャタライザエレメント２６の上流側の端面、２６ｄはキャタライザエレメント２６の下流側の端面である。
【００１９】  図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
触媒装置１１のキャタライザエレメント２６は、ステンレス鋼製の線材が後述するようにメリヤス編みされた帯状の平形金網２７と、同じくステンレス鋼製の線材がメリヤス編みされ、さらに、波状に形成された帯状の波形金網２８とが重ねられて巻かれ、円柱状に形成されて、外筒２５内に固定されている。
平形金網２７及び波形金網２８は、メリヤス編みされる前の金属線材に、又はメリヤス編みされて網に成形された後に、金属触媒としてプラチナ（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）のうちの少なくとも一種がめっきにより担持される。
キャタライザエレメント２６の形成は、波形金網２８の外側に平形金網２７を巻く、あるいは平形金網２７の外側に波形金網２８を巻くいずれの方法でも良い。
【００２０】  排気ガスは、平形金網２７と波形金網２８との間に出来た複数の排気通路２６ａを紙面の表裏方向に流れるとともに、平形金網２７及び波形金網２８のそれぞれの網目を貫通する方向（例えば、紙面に沿う方向）にも流れる。従って、従来の金属箔からなる平板及び波板を重ねて巻いて形成されたメタルハニカム触媒に比べて、排気ガスと金属触媒との接触面積をより大きくすることができる。
【００２１】
【表１】
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【００２２】  表１は、従来のメタルハニカム型キャタライザと比較した、本実施形態によるキャタライザエレメント２６の排気ガス浄化性能を示す。
試料のキャタライザエレメント２６としては、上記３種の金属触媒のいずれか１種を担持させたもの、また、３種の金属触媒うち、異なる２種又は３種の金属触媒を担持したキャタライザエレメントをそれぞれ外筒２５内に直列に配置したものを作成して、排気ガス浄化性能の評価実験を行った。
【００２３】（実験内容）
市販の自動二輪車（エンジン排気量２５０ｃｃ）にキャタライザの試料を搭載し、シャシダイナモメータに設置して試験を行った。
（実験条件）
道路運送車両の保安基準の細目を定める告示・別添付４４「二輪車モード排出ガスの測定方法」に基づきコールドスタート方式による試験を行った。ＣＯ濃度及びＨＣ濃度の測定は、エンジン始動後９０秒経過後、及びエンジン始動後１８０秒経過後に行った。
【００２４】（試料）
比較例は、自動二輪車に搭載される標準のセラミックハニカム型キャタライザ（ＳＴＤ）であり、金属触媒としてはＲｈ、Ｐｄが担持され、外筒の外径が６０ｍｍ、キャタライザエレメントの全長が１８０ｍｍである。
実施例１は、金属触媒としてＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄがそれぞれ担持されたキャタライザエレメントの全長が６０ｍｍであり、３つのキャタライザエレメントを直列に並べて全長１８０ｍｍとしたものである。なお、外筒の外径は６０ｍｍである。メリヤス編みされた金属線材の線径は０．３ｍｍである。外筒の外径及び金属線材の線径については、以下の実施例２〜５においても同一である。
実施例２は、金属触媒としてＲｈ、Ｐｄがそれぞれ担持されたキャタライザエレメントの全長が３０ｍｍであり、２つのキャタライザエレメントを直列に並べて全長６０ｍｍとしたものである。
【００２５】  実施例３は、金属触媒としてＰｔが担持されたキャタライザエレメントの全長が３０ｍｍのものである。
実施例４は、金属触媒としてＲｈが担持されたキャタライザエレメントの全長が３０ｍｍのものである。
実施例５は、金属触媒としてＰｄが担持されたキャタライザエレメントの全長が３０ｍｍのものである。
【００２６】（実験結果）
表１に示すように、キャタライザエレメントの全長を比較例の標準品と等しく（１８０ｍｍ）して実験した実施例１の場合、一酸化炭素（ＣＯ）、ハイドロカーボン（ＨＣ）共に、比較例と比較して、大幅に低下した。
また、実施例２では、キャタライザエレメントの全長を、６０ｍｍと短くした場合であっても、ＣＯ、ＨＣ共に、大幅に低下した。
更に、キャタライザエレメントの長さを３０ｍｍと短くした実施例３〜５では、比較例に対して、一部の金属触媒でＣＯ、ＨＣ共に、大幅に低下した。
このように、本実施形態のキャタライザエレメント２６によれば、メリヤス編みされた、平形金網２７及び波形金網２８に沿って、あるいは平形金網２７及び波形金網２８を貫通して流れる排気ガスには乱流が発生しやすいため、排気ガスと金属触媒との接触が促進されるので、排気ガス浄化性能がより一層高められる。
【００２７】＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態のキャタライザエレメント３０を構成する平形金網３１及び波形金網３２を示す斜視図であり、帯状の平形金網３１と帯状の波形金網３２とを重ねて巻く前の状態を示している。
キャタライザエレメント３０は、メリヤス編みされた金網を含む平形金網３１及び波形金網３２を備える。平形金網３１及び波形金網３２は、キャタライザエレメント３０の軸方向（排気ガスが流れる方向）にそれぞれ補強されて耐久性の向上が図られている。
帯状の平形金網２７と帯状の波形金網２８とは、重ねられて巻かれ、円柱状に形成されて、外筒２５内に固定される。
キャタライザエレメント３０の形成は、波形金網３２の外側に平形金網３１を巻く、あるいは平形金網３１の外側に波形金網３２を巻くいずれの方法でも良い。
【００２８】  平形金網３１は、金属線材がメリヤス編みされて形成された金網本体２７と、金属線材が平織りされて形成されるとともに帯の幅方向（図中の矢印Ｗの方向（以下同じ））の両端部が金網本体２７の幅方向の縁部を挟み込むように折り曲げられた補強部材３４とからなる。金網本体２７は、図２に示した平形金網２７であり、以降は平形金網２７を、金網本体２７と言い換える。金属線材の線径は、金網本体２７に対して補強部材３４の方が太いか、又は等しい。
【００２９】  波形金網３２は、金属線材がメリヤス編みされて形成された金網本体２８と、金属線材が平織りされて形成されるとともに帯の幅方向（図中の矢印Ｗの方向（以下同じ））の両端部が金網本体２８の幅方向の縁部を挟み込むように折り曲げられた補強部材３６とからなる。波形金網３２では、補強部材３６の縁部が折り曲げられて金網本体２８に補強部材３６が結合された後に、波形に形成される。金網本体２８は、図２に示した波形金網２８であり、以降は波形金網２８を金網本体２８と言い換える。金属線材の線径は、金網本体２８に対して補強部材３６の方が太いか、又は等しい。
【００３０】  図４は、金属線材の織り方又は編み方を説明する説明図であり、図４（Ａ）は、メリヤス編みを例示する説明図、図４（Ｂ）は、平織りを例示する説明図である。
図４（Ａ）に示すように、金網本体２７は、より詳細には、メリヤス編みされている。また、メリヤス編みされる前の金属線材に、又は編まれて網に成形された後に、金属触媒としてＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうちの少なくとも一種がめっきにより担持されている。
メリヤス編みは、１本の金属線材２７ａが複数の輪（輪の一部が開いている）に折り曲げられて形成され、輪の中に別の輪が通され、これが順次繰り返されて袋状に形成される。袋は開かれて平らにされ、金網本体２７が出来上がる。金属線材２７ａは、ステンレス鋼、インコネル等の高耐熱性材料からなる。
【００３１】  金属線材２７ａは、曲線状に蛇行しながら延びている。金属線材２７ａの網目の大きさは、縦（金網本体２７の長さ方向の輪と輪の間隔）がＭ１、横（金網本体２７の幅方向の輪の最大内寸法）がＭ２１である。なお、符号Ｍ２２は、幅方向の輪の最小内寸法である。例えば、Ｍ１とＭ２１とは等しいが、略等しいが、あるいは大きく異ならせても良い。
【００３２】  例えば、金属線材２７ａの線径が０．１ｍｍの場合は、Ｍ１、Ｍ２１は、２．０〜３．５ｍｍ、線径が０．２ｍｍの場合は、Ｍ１、Ｍ２１は、３．０〜４．０ｍｍ、線径が０．３ｍｍの場合は、Ｍ１、Ｍ２１は、３．５〜５．０ｍｍとなる。即ち、線径が０．１〜０．３の場合は、Ｍ１、Ｍ２１は、２．５〜５．０ｍｍとなる。また、線径が０．３〜０．７ｍｍの場合は、Ｍ１、Ｍ２１は、５．０〜９．０ｍｍ、線径が０．７〜１ｍｍの場合は、Ｍ１、Ｍ２１は、９．０〜１２．０ｍｍとなる。このように、線径が大きくなるにつれて網目の大きさは大きくなる。あるいは、上記の線径と網目の大きさとの関係を変更しても良い。例えば、上記線径に対して、網目の大きさを上記網目の大きさより小さく、又は大きくしても良い。
金属線材２７ａは、円形断面に形成されている。
【００３３】  所定面積のメリヤス編みの金網本体２７を形成する場合、金属線材２７ａの線径が小さいほど、網目の大きさは小さくなるので、金属線材２７ａの全長は長くなる。この結果、金属線材２７ａの表面積が大きくなり、金属触媒の担持可能な表面積が増えるので、排気ガス浄化性能を高めることが可能になる。この排気ガス浄化性能を格段に高めるためには、金属線材２７ａの線径は、０．１〜０．７ｍｍがより好ましく、更には０．１〜０．５ｍｍが好ましく、更に好ましは、０．１〜０．３ｍｍが良い。
【００３４】  金網本体２７は、メリヤス編みとしたが、この編み方に限定されない。例えば、金網本体２７は、平織りしても良い。平織りする場合は、補強部材を結合しても良いし、又は、補強部材を使用しなくても良い。また、平織りする場合は、その網目の大きさＭ３，Ｍ４（図４（Ｂ）参照）は共に、金網本体２７（図４（Ａ）参照）の網目の大きさ（Ｍ１、Ｍ２１（図４（Ａ）参照））と略同一とする。
但し、平織りと比較し、メリヤス編みは、線材を細くすると、線径に応じて網目が細かくなる。また、メリヤス編みは、１本の線材がΩ状に他と絡み合うように編まれるため、排気ガスの流れの方向に対し、不規則に突出し、排気ガスとの接触面積が拡大する。
【００３５】  また、メリヤス編みと平織りとでは、網目の大きさが略同一であれば、縦横の金属線材が直線状に延びる平織りに対して、メリヤス編みの方が、金属線材が曲線状に蛇行しながら延び且つ金属線材の重なる部分が多いため、金属線材の全長が長くなるので、金属線材の表面積が大きくなり、担持される金属触媒量が多くなる。
従って、一定の投影面積、又は一定の空間内では、キャタライザエレメント３０の排気ガス浄化性能を考慮した場合、平織りよりは、メリヤス編みの方が好ましい。
金網本体２８についても、以上に説明した金網本体２７と、金属線材の材質、線径、断面形状、網目の大きさ、担持された金属触媒、編み方又は織り方等は同一である。なお、符号２７ａは金網本体２７を形成する金属線材である。
キャタライザエレメント３０において、金網本体２７，２８のいずれかを平織りにしても良い。
【００３６】  図４（Ｂ）に示すように、補強部材３４は、縦に配置された複数の金属線材３４ｃと、横に配置された複数の金属線材３４ｄとが平織りされ、その網目が金網本体２７，２８（図４（Ａ）参照）の網目よりも大きいか略同一で、図３に示したように、帯の幅方向の両端部が折り曲げられて折り曲げ部３４ａ，３４ｂが形成され、折り曲げ部３４ａ，３４ｂによって金網本体２７と補強部材３４とが一体的に結合されている。金属線材３４ｃ，３４ｄは、ステンレス鋼、インコネル等の高耐熱性材料からなる。
図４（Ｂ）において、補強部材３４には、金属触媒が担持されていても良いし、金属触媒が担持されていなくても良い。金属触媒が担持されている場合は、織られる前の金属線材に、又は織られて網に成形された後に、金属触媒としてＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうちの少なくとも一種がめっきにより担持される。
【００３７】  補強部材３４の金属線材３４ｃ，３４ｄは、いずれも円形断面に形成され、それぞれほぼ直線状に延びている。補強部材３４の網目の大きさ（目合い）は、縦がＭ３、横がＭ４である。例えば、Ｍ３とＭ４とは等しいが、略等しいか、あるいは大きく異ならせても良い。
補強部材３４では、金属触媒が担持されている場合には、Ｍ３、Ｍ４共に、金網本体２７，２８（図４（Ａ）参照）の網目の大きさ（Ｍ１、Ｍ２１）と略同一に形成される。また、この場合の金属線材３４ｃ，３４ｄの線径は、金網本体２７，２８の金属線材２７ａ，２８ａ（図４（Ａ）参照）と同一である。
【００３８】  金属触媒が担持されていない場合には、金網本体２７，２８に接触する排気ガスの流れを妨げないように、Ｍ３、Ｍ４共に、金網本体２７，２８の網目の大きさ（Ｍ１、Ｍ２１）よりも大きく形成される。この場合の金属線材３４ｃ，３４ｄの線径は、補強部材３４の強度・剛性を高めるために、０．２〜１．０ｍｍが良く、好ましくは、０．２〜０．５ｍｍとする。
補強部材３６は、以上に説明した補強部材３４と、金属線材の材質、線径、断面形状、網目の大きさ、担持された金属触媒、織り方等は同一であり、縦に配置された複数の金属線材３６ｃと、横に配置された複数の金属線材３６ｄとが平織りされ、図３に示したように、帯の幅方向の両端部が折り曲げられて折り曲げ部３６ａ，３６ｂが形成され、折り曲げ部３６ａ，３６ｂによって金網本体２８と補強部材３６とが一体的に結合され、更に波状に形成されて、波形金網３２とされる。
【００３９】  図５は、波形金網３２の製造方法を示す作用図であり、図５（Ａ）は金網本体２８と補強部材３６とを結合する前の状態を示す図、図５（Ｂ）は金網本体２８と補強部材３６とを結合した後の状態を示す図である。
図５（Ａ）に示すように、まず、補強部材３６の幅方向の両端部を、矢印Ａ，Ａで示すように、ほぼ直角に折り曲げて折り曲げ部３６ａ，３６ｂを形成する。そして、矢印Ｂで示すように、補強部材３６の折り曲げ部３６ａ，３６ｂ間へ上方から金網本体２８を載せる。
【００４０】  図５（Ｂ）に示すように、補強部材３６の折り曲げ部３６ａ，３６ｂを図５（Ａ）の状態から更に略９０°折り曲げて、金網本体２８の幅方向の両縁部を折り曲げ部３６ａ，３６ｂで挟み込み、金網本体２８に補強部材３６を一体的に結合させる。これで平形の補強金網３７が出来る。この後、補強金網３７を波状に成形することで、波形金網３２（図３参照）が出来上がる。
【００４１】  補強金網３７は、金網本体２８に補強部材３６を結合させることで、その幅方向の強度・剛性が高められ、更に、その結合が折り曲げ部３６ａ，３６ｂによって行われるので、更に、強度・剛性が更に高められ、耐久性を向上させることが可能になる。また、単に幅方向の両端部を折り曲げて結合させるだけなので、補強金網３７を容易に製造することができ、生産性を向上させることができる。上記の耐久性とは、例えば、円柱状に形成されたキャタライザエレメント３０（図３参照）の上流側の端面の変形に対するものを含む。
平形金網３１（図３参照）の製造方法についても、上記した補強金網３７の製造方法と同一である。
【００４２】  以上の図３〜図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、金属線材２７ａ，３４ｃ，３４ｄからなる帯状の平形金網３１と、金属線材２８ａ，３６ｃ，３６ｄからなる帯状の波形金網３２とを重ねて巻いて形成すると共に、各金属線材２７ａ，２８ａ，３４ｃ，３４ｄ，３６ｃ，３６ｄには金属触媒がめっきされ、平形金網３１、波形金網３２が、金属線材２７ａ，２８ａをメリヤス編みして成形された金網本体２７，２８と、金網本体２７，２８に重ねられ、幅方向の両端部が金網本体２７，２８の縁部を挟んで折り曲げられた補強部材３４，３６を備えた。
この構成によれば、メリヤス編みにより排気ガスとの接触面積が拡大し、排気ガス浄化効率が格段に向上した。
また、金網本体２７を補強部材３４で補強し、金網本体２８を補強部材３６で補強してキャタライザエレメント３０を排気ガスの流れの中に配置したときに、金網本体２７，２８、ひいてはキャタライザエレメント３０における半径方向中央側の変形（キャタライザエレメント３０の上流側の端面における凹み等）を抑制することができる。従って、キャタライザエレメント３０の排気ガス浄化性能を長期に亘って向上させることができる。
【００４３】  また、図３及び図４（Ａ）に示したように、補強部材３４，３６が、金属線材３４ｃ，３４ｄ，３６ｃ，３６ｄを平織りして成形され、金属線材３４ｃ，３４ｄ，３６ｃ，３６ｄには金属触媒がめっきされているので、補強部材３６として平織りの金網を使用して通気性を確保するとともに、例えば、平織りの線径を大きくして容易に強度・剛性を高めることができる。
また、キャタライザエレメント３０が筒体としての外筒２５に収容されて形成されているので、メリヤス編みにより排気ガスとの接触面積が拡大し、キャタライザエレメント３０の排気ガス浄化効率が格段に向上させることができる。また、キャタライザエレメント３０の変形を抑制してキャタライザとしての触媒装置１１の排気ガス浄化性能を長期に亘って向上させることができる。
【００４４】  また、図３及び図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、金属線材２７ａ，２８ａ，３４ｃ，３４ｄ，３６ｃ，３６ｄは、ステンレス鋼、インコネル等の高耐熱性材料からなるので、高耐熱性材料の金属線材２７ａ，２８ａ，３４ｃ，３４ｄ，３６ｃ，３６ｄで平形金網３１及び波形金網３２が形成されたキャタライザエレメント３０をエンジンのより近傍に配置することで、エンジンの冷間始動時に、キャタライザエレメント３０を早期に昇温させて触媒の早期活性化を図ることができる。従って、エンジン始動直後から排気ガス浄化性能を高めることができる。また、エンジンが暖機した後の、エンジン近傍の高温環境においても、キャタライザエレメント３０の耐熱性が高いので、耐久性を向上させることができる。
【００４５】  図６は、別実施形態の補強部材４１を示す説明図である。
補強部材４１は、金属製の平板に複数の穴４１ａが開けられたパンチングメタルであり、帯状に形成される。パンチングメタルは、複数の穴４１ａをプレス機で打ち抜くことにより容易に成形され、また、平板の板厚、穴４１ａの大きさを変更することで、補強部材４１の剛性を容易に変更することができる。
補強部材４１を金網本体３５（図５（Ａ），（Ｂ）参照）と結合する場合、例えば、材質は金網本体３５と同一材質のステンレス鋼製、板厚は金網本体３５の線径と略同一、穴４１ａの内径は金網本体３５の網目の大きさよりも大きいか又は略同一とする。
上記したように、補強部材４１における帯の幅方向の両端部を折り曲げて金網本体３５と結合し、更に波形状に形成することにより、幅方向に強度・剛性の高い波形金網を形成することができる。
【００４６】＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態の平形金網４５及び波形金網４６を示す説明図である。
平形金網４５は、ステンレス銅製の線材が後述するようにメリヤス編みされた帯状のものである。波形金網４６は、ステンレス鋼製の線材がメリヤス編みされ、さらに、波状に形成された帯状のものである。なお、符号４５ａは平形金網４５の巻き始めの縁部、４５ｂは平形金網４５の巻き終わりの縁部、４６ａは波形金網４６の巻き始めの縁部、４６ｂは波形金網４６の巻き終わりの縁部である。
平形金網４５と波形金網４６とは、重ねられて巻かれ、円柱状に形成され、外筒内に固定されることで、キャタライザが形成される。
【００４７】  平形金網４５、波形金網４６は、帯の長手方向に、それぞれ３つの領域である第１領域４５Ｃ，４６Ｃ、第２領域４５Ｄ，４６Ｄ、第３領域４５Ｅ，４６Ｅが巻き始めの縁部４５ａ，４６ａから巻き終わりの縁部４５ｂ，４６ｂに向かって順に形成されている。
第１領域４５Ｃ，４６Ｃ、第２領域４５Ｄ，４６Ｄ、第３領域４５Ｅ，４６Ｅは、それぞれ金属触媒としてＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうちのいずれか異なるものが担持されている。
第１領域４５Ｃ，４６Ｃの帯の長手方向の長さはＬａであり、第２領域４５Ｄ，４６Ｄの帯の長手方向の長さはＬｂであり、第３領域４５Ｅ，４６Ｅの帯の長手方向の長さはＬｃである。ここでは、Ｌａ＞Ｌｂ＞Ｌｃとしている。これらの長さＬａ，Ｌｂ，Ｌｃは、平形金網４５及び波形金網４６から形成されたキャタライザを排気装置に組み込んだ場合に、ＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを浄化する三元触媒としての高い排気ガス浄化性能を発揮するために必要な金属触媒Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄの担持量の割合と一致している。ここでは、巻き始めから長さＬａ，Ｌｂ，Ｌｃの大きい順に各領域を並べたが、この順に限らない。
【００４８】  上記３つの領域である第１領域４５Ｃ，４６Ｃ、第２領域４５Ｄ，４６Ｄ、第３領域４５Ｅ，４６Ｅを形成するには、まず、第１領域４５Ｃ，４６Ｃを形成するために、ステンレス鋼製の金属線材にＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうちのいずれか所定の１種をめっきしたものをメリヤス編みし、長さＬａの第１領域４５Ｃ，４６Ｃが出来たら、この第１領域４５Ｃ，４６Ｃに繋げて、更に、第２領域４５Ｄ，４６Ｄを形成するために、ステンレス鋼製の金属線材にＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうちの他の所定の１種をめっきしたものをメリヤス編みし、長さＬｂの第２領域４５Ｄ，４６Ｄが出来たら、この第２領域４５Ｄ，４６Ｄに繋げて、更に、第３領域４５Ｅ，４６Ｅを形成するために、ステンレス鋼製の金属線材にＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうちの残りの所定の１種をめっきしたものをメリヤス編みし、長さＬｃの第３領域４５Ｄ，４６Ｄを形成する。
【００４９】  上記した平形金網４５及び波形金網４６における帯の長手方向の領域は、金属触媒Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうちの異なるものが担持された２つの領域であっても良い。この場合も、２つの領域のそれぞれの帯方向の長さは、平形金網４５及び波形金網４６からなるキャタライザを排気装置に組み込んだ場合に、ＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを浄化する三元触媒としての高い排気ガス浄化性能を発揮するために必要な金属触媒Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄのいずれか所定の２種の担持量の割合と一致する。
【００５０】＜第４実施形態＞
図８は、第４実施形態の触媒装置５１を備えた排気装置５０を示す縦断面図である。図１に示した第１実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
排気装置５０は、接続管１３と、上流側テーパ管１４と、上流側テーパ管１４の他端に接続された触媒装置５１と、触媒装置５１の下流側端部に接続された下流側テーパ管１６とからなる。
【００５１】  触媒装置５１は、外筒２５と、外筒２５内に配置されたキャタライザエレメント５３とからなる。キャタライザエレメント５３は、その上流側の端面５３ａが、半径方向中央側ほど上流側により突出するように形成されている。例えば、上流側へ凸となる球面状、山形状、円錐状又はこれらに類似する形状に形成されている。なお、符号５３ｂはキャタライザエレメント５３の下流側の端面であり、平面状に形成されている。
このように、キャタライザエレメント５３の端面５３ａにおける半径方向中央側ほど上流側に突出するように形成することで、排気ガスが、中央側を上流側から下流側に通過するときに当たる金属線材の本数が、外筒２５に近い側よりも多くなり、通路抵抗が大きくなって排気ガスの流速が低下する。
キャタライザエレメント５３の構成部品としては、図３に示した第１実施形態のキャタライザエレメント３０に対して各金網の形状を異ならせることで半径方向中央側が半径方向外周側よりも上流側に突出するようにしている。キャタライザエレメント５３によって、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等が除去され、排気ガスが浄化される。
【００５２】  このように、キャタライザエレメント５３の端面５３ａの半径方向中央側を上流側へ突出させることで、キャタライザエレメント５３の半径方向中央側の排気ガス通路を長くして排気ガス通路抵抗を高めて、キャタライザエレメント５３の半径方向中央側に流入する排気ガスの流量を少なくし、半径方向外周側（外筒２５に近い部分）に流入する排気ガスの流量を多くして、キャタライザエレメント５３の半径方向の全体で排気ガス流入量をより均一にすることができる。
従って、キャタライザエレメント５３に担持された金属触媒にほぼ均等に排気ガスを接触させることができ、排気ガス浄化性能を向上させることができる。
【００５３】  また、キャタライザエレメント５３の下流側の端面を、想像線で示したように、上流側の端面５３ａと同一形状で上流側に凸となる端面５３ｃに形成しても良い。このように、下流側の端面を端面５３ａと同一形状にしても、上流側の端面５３ａによって、端面５３ａに当った排気ガスを、端面５３ａにおける半径方方向中央側から半径方向外周側へ移動させることができ、キャタライザエレメント５３の半径方向の全体で排気ガス流入量をより均一にすることができる。更に、キャタライザエレメント５３を構成する平形金網と波形金網とを一定幅の形状とすることができ、平形金網及び波形金網の生産性を向上させることができる。
【００５４】  以上の図８に示したように、キャタライザエレメント５３が、平形金網と、波形金網とが重ねて巻いて形成され、側面視で、周縁部から中央部に向けて凸となるように、巻かれて形成されているので、キャタライザエレメント５３における半径方向の中央部の排気ガス通過層を長くして排気ガスの流れ（流速）を抑え、周縁部の排気ガス通過層を短くして排気ガスの流れ（流速）を促すことができ、キャタライザエレメント５３を単位時間あたりに通過する排気ガスの流量を中央部から周縁部に亘ってより均一にすることができ、キャタライザエレメント５３の全体で排気ガスをより一様に浄化することができる。また、キャタライザエレメント５３の全体で排気ガスを一様に浄化することができれば、従来よりもキャタライザエレメント５３の小型化を図ることができ、占有スペースをより小さくすることができる。
【００５５】＜第５実施形態＞
図９は、第５実施形態の触媒装置６１を示す横断面図である。図１に示した第１実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
触媒装置６１は、外筒２５と、外筒２５内に配置されたキャタライザエレメント６３とからなる。キャタライザエレメント６３は、その半径方向中央側に配置された第１エレメント６５と、第１エレメント６５の半径方向外側に巻かれた第２エレメント６６とからなる。
第１エレメント６５は、平形金網６５Ａと波形金網６５Ｂとが重ねて巻かれたものであり、第２エレメント６６は、平形金網６６Ａと波形金網６６Ｂとが重ねて巻かれたものである。第１エレメント６５及び第２エレメント６６は、それぞれ基本的な構成部品として、図３に示した第１実施形態のキャタライザエレメント３０の平形金網３１と波形金網３２とが重ねられて巻かれたものと同一である。
第１エレメント６５の波形金網６５Ｂは、第２エレメント６６の波形金網６６Ｂに対して波の高さが低く形成される、例えば半分に形成されることで、第１エレメント６５が第２エレメント６６に比べて密に巻かれている。
【００５６】  このように、半径方向中央側の第１エレメント６５を、半径方向外側の第２エレメント６６よりも密にすることで、排気ガスが流れるときの通路抵抗を大きくし、キャタライザエレメント６３の半径方向中央側に流入する排気ガスの流速を小さくし、半径方向外側に流入する排気ガスの流速を相対的に大きくして、キャタライザエレメント６３の半径方向の全体で排気ガスの流速をより均等にすることができる。即ち、単位時間当たりの排気ガスの流量を、キャタライザエレメント６３の半径方向の全体でより均等にすることができる。
従って、キャタライザエレメント６３に担持された金属触媒にほぼ均等に排気ガスを接触させることができ、排気ガス浄化性能を向上させることができる。
【００５７】  キャタライザエレメント６３の製造要領としては、まず、平形金網６５Ａと波形金網６５Ｂとを重ねて巻いて巻き終わりを固定して、第１エレメント６５を形成する。次に、第１エレメント６５の外周面に、平形金網６６Ａと波形金網６６Ｂとを重ねて巻いて巻き終わりを固定して、第２エレメント６６を形成する。このようにして、キャタライザエレメント６３が出来る。
【００５８】  以上の図９に示したように、平形金網６５Ａと波形金網６５Ｂ、及び平形金網６６Ａと波形金網６６Ｂとが重ねて巻いて形成され、周縁部よりも中央部が密に巻かれて形成されているので、密に巻かれた中央部で排気ガスの流れを抑えることができ、キャタライザエレメント６３を単位時間あたりに通過する排気ガスの流量を中央部から周縁部に亘ってより均一にすることができ、キャタライザエレメント６３の全体で排気ガスをより一様に浄化することができる。
【００５９】＜第６実施形態＞
図１０は、第６実施形態の触媒装置８１を示す縦断面図であり、図１０（Ｂ）は触媒装置８１を示す正面図、図１０（Ｃ）は第６実施形態の変形例としての触媒装置８２を示す正面図である。図１に示した第１実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
図１０（Ａ）に示すように、触媒装置８１は、外筒２５と、外筒２５内に配置されたキャタライザエレメント３０及び流量調整板８４とからなる。
【００６０】  流量調整板８４は、キャタライザエレメント３０に流入する排気ガスの流入分布を半径方向でより均一に調整するために、その半径方向中央側ほど径の小さいガス流通穴が開けられ、キャタライザエレメント３０よりも上流側に距離Ｌ１を隔てて配置されている。流量調整板８４の外周縁は外筒２５の内周面に固定されている。流量調整板８４の材質としては、ステンレス鋼等の金属材料が好適である。
キャタライザエレメント３０と流量調整板８４と間の距離Ｌ１の空間８６は、流量調整板８４を通過した排気ガスの乱流の発生を促すために設けられている。
【００６１】  図１０（Ｂ）に示すように、流量調整板８４は、円板であり、排気ガスが通過する複数のガス流通穴としての第１ガス流通穴８４ａ、第２ガス流通穴８４ｂ、第３ガス流通穴８４ｃ、第４ガス流通穴８４ｄ、第５ガス流通穴８４ｅ、第６ガス流通穴８４ｆが開けられている。
第１ガス流通穴８４ａは、流量調整板８４の中心に開けられている。
第２ガス流通穴８４ｂ、第３ガス流通穴８４ｃ、第４ガス流通穴８４ｄ、第５ガス流通穴８４ｅ、第６ガス流通穴８４ｆは、それぞれ第１ガス流通穴８４ａの中心を中心として描かれる複数の同心円上に開けられるとともに、第１ガス流通穴８４ａに対して内径が順に大きくなっている。
【００６２】  即ち、流量調整板８４の中央側のガス流通穴ほど小さく、外筒２５に近い側ほどガス流通穴は大きいので、中央側よりも外筒２５に近い側の方が、単位時間当たりに流量調整板８４を通過する排気ガスの流量が多くなる。従って、キャタライザエレメント３０（図１０（Ａ）参照）の半径方向中央側より外筒２５に近い側への排気ガスの流入量が多くなるため、キャタライザエレメント３０の半径方向で排気ガスの流入量をより均一にすることができ、排気ガス浄化を効果的に行うことができる。また、空間８６を設けることで、キャタライザエレメント３０に流入する排気ガスがキャタライザエレメント３０の一部に集中しないようにすることができ、排気ガス浄化をより一層効果的に行うことができる。
【００６３】  図１０（Ｃ）に示すように、触媒装置８２は、外筒２５と、外筒２５内に配置されたキャタライザエレメント３０（図１０（Ａ）参照）及び流量調整板８８とからなる。
流量調整板８８は、円板であり、その半径方向中央側、即ち一点鎖線で示す円内の中央部８８ａには複数のガス流通穴８８ｂが開けられ、一点鎖線で示す円外のドーナツ状の外周部８８ｃにはガス流通穴８８ｂよりも内径の大きな複数のガス流通穴８８ｄが開けられている。流量調整板８８の材質としては、ステンレス鋼等の金属材料が好適である。
このように、流量調整板８８の中央側のガス流通穴８８ｂは小さく、外筒２５に近い側のガス流通穴８８ｄは大きいので、中央側よりも外筒２５に近い側の方が、単位時間あたりに流量調整板８８を通過する排気ガスの流量が多くなる。従って、キャタライザエレメント３０（図１０（Ａ）参照）の半径方向中央側より外筒２５に近い側への排気ガスの流入量が多くなるため、前述の空間８６の効果と合わせて、キャタライザエレメント３０の半径方向で排気ガスの流入量をより均一にすることができ、排気ガス浄化を効果的に行うことができる。
【００６４】  図１１は、第６実施形態に対する変形例の触媒装置９１を示す縦断面図である。図１に示した第１実施形態、図１０（Ａ）に示した第６実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
触媒装置９１は、外筒２５と、外筒２５内に配置されたキャタライザエレメント３０及び流量調整板９３とからなる。
流量調整板９３は、キャタライザエレメント３０に流入する排気ガスの流入分布を半径方向でより均一に調整するために、その半径方向中央側ほど内径の小さいガス流通穴が開けられるとともに、キャタライザエレメント３０よりも上流側に空間９４を介して配置され、更に半径方向の中央側ほど上流側に膨出した湾曲形状を有している。流量調整板９３の湾曲形状とは、例えば、上流側へ凸となった球面状、山形状、円錐状又はこれらに類似する形状である。流量調整板９３の外周縁は外筒２５の内周面に固定されている。流量調整板９３の材質としては、ステンレス鋼等の金属材料が好適である。
【００６５】  流量調整板９３を、その中央側が外筒２５に近い側よりも上流側に膨出させた湾曲形状とすることで、流量調整板９３の前面９３ａに当った排気ガスを流量調整板９３の中央側よりも外周側へ流れるようにすることができる。これと伴に、流量調整板９３の半径方向中央側ほど径の小さいガス流通穴が開けられ、更にキャタライザエレメント３０よりも上流側に空間９４を介して配置することで、キャタライザエレメント３０に流入する排気ガスが、キャタライザエレメント３０の中央部に集中しないようにすることができる。従って、キャタライザエレメント３０の半径方向の中央側の変形を抑制することができ、また、キャタライザエレメント３０に担持された半径方向の金属触媒により一層均等に排気ガスを接触させることができる。
【００６６】＜第７実施形態＞
図１２は、第７実施形態の触媒装置１０１を示す横断面図である。図１に示した第１実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
触媒装置１０１は、外筒２５と、外筒２５内に配置されたキャタライザエレメント３０、整流部材１０３及び整流部材保持具１０４とからなる。
整流部材１０３は、ステンレス鋼等の金属線材、セラミックス等の非金属無機材料製線材を折り曲げたり丸めたりして成形された、いわゆる「金属たわし」状のものであり、外筒２５内でキャタライザエレメント３０の上流側に設けられた空間１０６内に配置されている。整流部材１０３によって、キャタライザエレメント３０内に流入する排気ガスの流れが整流され、キャタライザエレメント３０における半径方向の中央側へ排気ガスが集中して流入するのを抑制することが可能になる。
【００６７】  整流部材１０３に使用される線材は、排気ガスの乱流形成を促すために、排気ガスの流れに対して可能な限り直交する方向に配置される部分が多くなるように折り曲げられる又は丸められるのが良い。例えば、線材がキャタライザエレメント３０の端面３０ｃにほぼ沿って延びる部分が多くなるようにする。
整流部材保持具１０４は、外筒２５内に整流部材１０３を保持して留めておくために整流部材１０３より上流側の外筒２５の内周面に固定されている。
整流部材１０３内を排気ガスが通過するときには、排気ガスが線材に当って乱流が発生するため、排気ガスがキャタライザエレメント３０の中央部に集中するのを抑制でき、キャタライザエレメント３０の半径方向の中央側（端面３０ｃの中央部）の変形を抑制することができる。また、キャタライザエレメント３０の半径方向における排気ガスの流入量をより均一にすることができる。
【００６８】  また、以上の図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１１及び図１２に示したように、外筒２５の上流側にキャタライザエレメント３０の半径方向の中央部と周縁部とで均等な流れを形成する整流部材としての流量調整板８４，８８，９３又は整流部材１０３を備えるので、流量調整板８４，８８，９３又は整流部材１０３によって中央部と周縁部とでより均等な排気ガスの流れを形成し、キャタライザエレメント３０に流入する単位時間あたりの排気ガスの流量が中央部から周縁部に亘ってより均一になり、排気ガスを効果的に浄化することができる。
【００６９】＜第８実施形態＞
図１３は、第８実施形態の排気装置１１０を示す縦断面図である。図１に示した第１実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
排気装置１１０は、接続管１３と、上流側テーパ管１４と、上流側テーパ管１４の他端に接続された触媒装置１１１と、触媒装置１１１の下流側端部に接続された下流側テーパ管１６とからなる。
【００７０】  触媒装置１１１は、外筒２５と、芯棒１１２と、外筒２５内に配置されるとともに芯棒１１２に巻かれたキャタライザエレメント１１３とからなる。なお、符号１１３ａはキャタライザエレメント１１３の上流側の端面、１１３ｂは下流側の端面である。
キャタライザエレメント１１３は、構成部品としては、第１実施形態のキャタライザエレメント３０の平形金網３１（図３参照）と波形金網３２（図３参照）とが芯棒１１２に重ねられて巻かれたものである。
【００７１】  芯棒１１２は、キャタライザエレメント１１３が巻かれた芯本体部１１２ａと、芯本体部１１２ａの上流側端部に一体に形成された頭部１１２ｂとからなる。芯棒１１２の材質として、ステンレス鋼等の金属線材料、セラミックス等の非金属無機材料が好適である。
芯本体部１１２ａは、一定の外径を有する部分であり、その長さはキャタライザエレメント１１３の長さと略同一である。
頭部１１２ｂは、下流側へ行くほど半径方向外側へ拡径するテーパ状のテーパ前面１１２ｃと、テーパ前面１１２ｃの最外周部１１２ｄから下流側へ行くほど半径方向内側へ縮径して芯本体部１１２ａの前端に接続されるテーパ状のテーパ背面１１２ｅとを備える。
【００７２】  上記の芯棒１１２を設けることで、芯棒１１２を芯にして平形金網３１及び波形金網３２を巻きやすくすることができ、生産性を向上させることができる。また、芯棒１１２に頭部１１２ｂを設けることで、矢印で示すように、排気ガスを、頭部１１２ｂのテーパ前面１１２ｃによってキャタライザエレメント１１３の端面１１３ａの外筒２５に近い外周側へ導くことができ、キャタライザエレメント１１３の半径方向の外周部に単位時間あたりに流入する排気ガスの流入量を増やすことができる。従って、キャタライザエレメント１１３の半径方向における排気ガス流入量をより均一にすることができる。
【００７３】  また、キャタライザエレメント１１３の半径方向の中央側への排気ガスの流入量を少なくすることができ、キャタライザエレメント１１３の端面１１３ａの中央部の変形を抑制することができる。更に、テーパ背面１１２ｅを設けることで、例えば、キャタライザエレメント１１３の中央部に頭部を接触させるのに比べて、キャタライザエレメント１１３の中央部への排気ガス流入量を確保することができる。
【００７４】  以上の図１３に示したように、平形金網３１（図３参照）と、波形金網３２（図３参照）とが、芯材としての芯棒１１２を用いて重ねて巻いて形成され、芯棒１１２の先端が凸の傘状に形成されているので、凸の傘状に形成された芯棒１１２の先端としての頭部１１２ｂによって排気ガスをキャタライザエレメント１１３の周縁部側へ導き、周縁部の単位時間あたりの排気ガスの流れを促すことができるため、キャタライザエレメント１１３を通過する排気ガスの流量を中央部から周縁部に亘ってより均一にすることができ、キャタライザエレメント１１３の全体で排気ガスをより一様に浄化することができる。
【００７５】  図１４は、キャタライザエレメントを形成する金属線材の変形例を示す断面図であり、図１４（Ａ）は円形断面を基本とした金属線材１２１を示す断面図、図１４（Ｂ）は楕円形断面を基本とした金属線材１２２を示す断面図である。
上記した第１実施形態〜第７実施形態では、キャタライザエレメントの平形金網及び波形金網に円形断面の金属線材を用いるようにしたが、この円形断面の金属線材に替えて、図１４（Ａ）に示す金属線材１２１を用いても良い。
金属線材１２１は、例えばステンレス鋼製で、円形の断面の外周面１２１ａに長手方向に沿う複数の溝部１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ，１２１ｅ，１２１ｆが形成されている。
【００７６】  金属線材１２１を製造は、金属の棒をダイスの穴に通して引抜き加工によって行う。ダイスの円形の穴の縁には、溝部１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ，１２１ｅ，１２１ｆに対応する複数の突部が形成され、これらの突部によって溝部１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ，１２１ｅ，１２１ｆが形成される。
このような溝部１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ，１２１ｅ，１２１ｆを設けることで、金属線材１２１の表面積を、より大きくすることができ、所定長さの金属線材１２１により多くの金属触媒を担持させることができる。
【００７７】  また、金属線材として、図１４（Ｂ）に示す金属線材１２２を用いても良い。
金属線材１２２は、楕円形断面の線材である。このように断面楕円形とすることで、金属線材１２２から形成されるキャタライザエレメントを、円形断面の金属線材と同じ表面積を確保しつつ扁平に形成することができ、スペースを有効利用することができる。
また、金属線材１２２には、その外周面１２２ａに複数の溝部１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄを形成しても良い。このような溝部１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄを形成することで、表面積をより大きくすることができ、所定の大きさのキャタライザエレメントに、より多くの金属触媒を担持させることができる。
【００７８】  図１５は、メリヤス編み用の線材群１３１を示す断面図である。
図３及び図４（Ｂ）に示したメリヤス編みで成形された波形金網３２の金網本体３５は、１本の金属線材３５ａから編まれているが、その金属線材３５ａの代わりに外径違いの金属線材１３２，１３３，１３４からなる線材群１３１が使用される。
金属線材１３２，１３３，１３４は、この順で次第に線径が大きくなり、それぞれ表面にめっき１３２ａ，１３３ａ，１３４ａが施されている。金属線材１３２，１３３，１３４の材質は、例えばステンレス鋼である。また、めっき１３２ａ，１３３ａ，１３４ａの成分としては、３本が金属触媒であるＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうちのいずれか同じ成分、又は２本がＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうちのいずれか同じ成分、あるいはＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうち３本とも異なる成分でも良い。
また、金属線材１３２，１３３，１３４のそれぞれの線径と、めっき１３２ａ，１３３ａ，１３４ａの成分（Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうちのいずれか）との関係、即ち、どの太さの金属線材にどの成分のめっきを施すかについては、排気ガス浄化の効果、価格等を考慮して決定する。
【００７９】  上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、上記実施形態において、図２に示したように、平形金網２７及び波形金網２８の両方に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうちの少なくとも一種をめっきにより担持したが、これに限らず、平形金網２７及び波形金網２８のいずれか一方に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうちの少なくとも一種をめっきにより担持しても良い。
また、図７（Ａ）に示したように、平形金網４５における帯の幅方向の両端部に折り曲げ部４５ａ，４５ｂを設けたが、これに限らず、平形金網４５における帯の幅方向の一端部、即ち、平形金網４５を使用してキャタライザエレメントを形成したときにキャタライザエレメントの上流側の端面となる一端部にのみ折り曲げ部４５ａを設けても良い。
【００８０】  また、図９に示したように、密度の異なる第１エレメント６５と第２エレメント６６とを二重に配置したが、これに限らず、複数のエレメントを三重以上に重ねて、中央側のエレメントから外周側のエレメントへ次第に密度が小さくなるように配置しても良い。
また、図９に示したキャタライザエレメント６３は、その上流側の端面が、図８に示したように、半径方向中央側ほど上流側に、より突出するように形成されていても良い。
また、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１１及び図１２に示した流量調整板８４，８８，９３又は整流部材１０３のいずれかを、触媒装置５１（図８参照）、触媒装置６１（図９参照）、触媒装置１１１（図１３参照）と組み合わせても良い。
【００８１】  また、図１２に示したように、キャタライザエレメント３０の上流側の空間１０６に整流部材１０３を配置したが、これに限らず、空間１０６に、半径方向の中央側が密（線材間の隙間が密）、半径方向の外周側が粗（線材間の隙間が粗）に線材を折り曲げて形成した整流部材を配置しても良い。
また、図１３に示したように、芯棒１１２の頭部１１２ｂにテーパ背面１１２ｅを設けたが、これに限らず、テーパ背面１１２ｅの代わりに頭部１１２ｂの背面を平面とし且つこの平面をキャタライザエレメント１１３の端面１１３ａから前方へ離すようにしても良い。この構成により、キャタライザエレメント１１３の半径方向の中央側への排気ガスの流入量を確保することができる。
【００８２】  また、図１３に示したキャタライザエレメント１１３の上流側の端面１１３ａを、（１）図８に示したように半径方向の中央側ほど上流側に突出するようにしても良いし、（２）キャタライザエレメント１１３を、図９に示したように、半径方向の中央側ほど密になるようにしても良いし、上記（１）及び（２）の両方を採用しても良い。
また、図１３に示したように、キャタライザエレメント１１３を芯棒１１２に巻かれるようにしたが、この芯棒１１２を、他の実施形態のキャタライザエレメントと組み合わせても良い。
【００８３】  また、図１５に示したように、金属線材１３２，１３３，１３３を一つの線材としてメリヤス編みするようにしたが、これに限らず、２本の金属線材を一つの線材としてメリヤス編みするようにしても良い。この場合、２本の金属線材のめっきの成分は、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうちのいずれか異なる種類のものを用いても良いし、同じ種類のめっきにしても良い。
【符号の説明】
【００８４】  １１，５１，６１，８１，８２，９１，１０１，１１１  触媒装置（キャタライザ）
２５  外筒（筒体）
２６，３０，５３，６３，８３，１１３  キャタライザエレメント
２７  平形金網（金網本体）
２８  波形金網（金網本体）
３１，６５Ａ，６６Ａ  平形金網
３２，６５Ｂ，６６Ｂ  波形金網
２７ａ，２８ａ，３４ｃ，３４ｄ，３６ｃ，３６ｄ，１２１，１２２，１３２，１３３，１３４  金属線材
３３，３５  金網本体
３４，３６，４１  補強部材
８４，８８，９３  流量調整板（整流部材）
１０３  整流部材
１１２  芯棒（芯材）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月8日(2014.12.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線材をメリヤス編みして成形された金網本体と、前記金網本体の金属線材よりも線径が太い金属線材を、前記金網本体の網目よりも大きい網目で平織りして成形されて、前記金網本体に重ねられ、幅方向の両端部が前記金網本体の縁部を挟んで折り曲げられた補強部材と、を備えた平形金網と、
前記平形金網と略同一の平形金網を波形に成形した波形金網と、
を重ねて巻いて形成すると共に、少なくとも前記金網本体に金属触媒がめっきされていることを特徴とするキャタライザエレメント。
【請求項２】
前記補強部材が、金属線材を平織りして成形され、前記金属線材には金属触媒がめっきされたことを特徴とする請求項１に記載のキャタライザエレメント。
【請求項３】
前記平形金網と、前記波形金網とが重ねて巻いて形成され、側面視で、周縁部から中央部に向けて凸となるように、巻かれて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のキャタライザエレメント。
【請求項４】
前記平形金網と、前記波形金網とが重ねて巻いて形成され、周縁部よりも中央部が密に巻かれて形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のキャタライザエレメント。
【請求項５】
前記平形金網と、前記波形金網とが、芯材を用いて重ねて巻いて形成され、前記芯材の先端が凸の傘状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のキャタライザエレメント。
【請求項６】
前記金属線材は、高耐熱性材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のキャタライザエレメント。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のキャタライザエレメントが筒体に収容されて形成されていることを特徴とするキャタライザ。
【請求項８】
前記筒体の上流側に中央部と周縁部で均等な流れを形成する整流部材を備えたことを特徴とする請求項７に記載のキャタライザ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】  上述した課題を解決するため、本発明は、金属線材をメリヤス編みして成形された金網本体と、前記金網本体の金属線材よりも線径が太い金属線材を、前記金網本体の網目よりも大きい網目で平織りして成形されて、前記金網本体に重ねられ、幅方向の両端部が前記金網本体の縁部を挟んで折り曲げられた補強部材と、を備えた平形金網と、前記平形金網と略同一の平形金網を波形に成形した波形金網と、を重ねて巻いて形成すると共に、少なくとも前記金網本体に金属触媒がめっきされていることを特徴とする。