(57)【要約】【課題】排気管に簡単に溶接できると共に、その接合状態を長期間に亘って安定に維持できるエンジンの排気ガス浄化装置、及びそれを有し製造効率及び接合状態の安定性を向上でき、よりエンジンに近い排気管に設置できて浄化性能を向上できる排気ガス浄化用ジョイントパイプを提供する。【解決手段】排気ガス浄化装置１は、排気ガス浄化触媒を担持した金属担体３を収容する筒状構造体２を、ろう付け若しくは物理的接触により相互に接合した異種材質からなる同心円状の複数の筒状体４、５で、少なくとも排気管に溶接される筒状体５は排気管の溶接部位と同一材質で形成し、排気ガス浄化用ジョイントパイプ１１は、互いに溶接される蛇腹状筒状体１４と排気ガス浄化装置１３側の筒状体２０とを同一材質で形成する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気管に溶接により接合される排気ガス浄化装置において、
排気ガス浄化触媒を担持した金属担体を収容する筒状構造体を有し、該筒状構造体は異種材質からなる同心円状の複数の筒状体を有し、該複数の筒状体はろう付けにより相互に接合されていると共に、少なくとも上記排気管に溶接される筒状体は上記排気管の溶接部位と同一材質からなることを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項２】
エンジンの排気管に溶接により接合される排気ガス浄化装置において、
排気ガス浄化触媒を担持した金属担体を収容する筒状構造体を有し、該筒状構造体は異種材質からなる同心円状の複数の筒状体を有し、該複数の筒状体は物理的接触により相互に接合されていると共に、少なくとも上記排気管に溶接される筒状体は上記排気管の溶接部位と同一材質からなることを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項３】
上記金属担体を収容する上記筒状構造体の最内周の筒状体を除く外周側の筒状体に、内周側の筒状体の位置を観察するための覗き穴を形成し、観察後は該覗き穴を閉塞するよう構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項４】
エンジンの排気管に結合して排気ガスを浄化する排気ガス浄化用ジョイントパイプにおいて、
蛇腹状筒状体を有する蛇腹状構造体と、
上記蛇腹状筒状体に溶接される筒状体を有する筒状構造体に排気ガス浄化触媒を担持した金属担体を収容した排気ガス浄化装置とを備え、
上記蛇腹状筒状体及びこれと溶接される上記排気ガス浄化装置側の筒状体を同一材質で形成したことを特徴とする排気ガス浄化用ジョイントパイプ。
【請求項５】
上記排気ガス浄化装置は、上記筒状構造体として異種材質からなる同心円状の複数の筒状体を有し、該複数の筒状体のうち少なくとも上記蛇腹状筒状体に溶接される筒状体を上記蛇腹状筒状体と同一材質で形成したことを特徴とする請求項４に記載の排気ガス浄化用ジョイントパイプ。
【請求項６】
上記蛇腹状筒状体はオーステナイト系ステンレスからなり、上記筒状構造体はフェライト系ステンレスからなる内側筒状体と、オーステナイト系ステンレスからなる外側筒状体との二つの筒状体を有し、該外側筒状体と上記蛇腹状筒状体とを溶接したことを特徴とする請求項５に記載の排気ガス浄化用ジョイントパイプ。
【請求項７】
上記外側筒状体に上記内側筒状体の位置を観察するための覗き穴を形成し、観察後は該覗き穴を閉塞するよう構成したことを特徴とする請求項６に記載の排気ガス浄化用ジョイントパイプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化装置を有する排気ガス浄化用ジョイントパイプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンを搭載した車両などでは、その排気管の途中に排気ガス浄化装置を設けて排気ガスを浄化し、これによりＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等を低減するようにしている。
【０００３】
この種の排気ガス浄化装置としては、例えば、図４及び図５に各々斜視図及び横断面図で示すものがある。この排気ガス浄化装置５１は、例えばステンレス箔からなる平坦な金属箔（平箔）と波型加工された金属箔（波箔）とを積層または巻回してハニカム状に形成した排気ガス浄化用触媒を担持する金属担体５２を金属の筒状体５３に収容して構成されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、図６に縦断面図で示すような排気ガス浄化装置がある。この排気ガス浄化装置５５は、図４及び図５に示した排気ガス浄化装置５１において、金属担体５２と筒状体５３との間に筒状体５６を設けて二重管構造とし、金属担体５２は内側の筒状体５６の一端部内周側のろう付け部５７においてろう付けし、内側の筒状体５６はその他端部外周のろう付け部５８において外側の筒状体５３にろう付けしたものである。なお、ろう付け部５７を除く金属担体５２と内側の筒状体５６との間、及びろう付け部５８を除く内側の筒状体５６と外側の筒状体５３との間には、各々空間が形成されている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
この排気ガス浄化装置５５によると、金属担体５２は内側の筒状体５６の一端部のろう付け部５７においてろう付けされ、内側の筒状体５６はその他端部のろう付け部５８において外側の筒状体５３にろう付けされているので、金属担体５２が高温に熱せられて熱膨張した場合に、内側の筒状体５６の一端部のろう付け部５７の部分は金属担体５２の熱膨張に応じて膨張しても、他端部のろう付け部５８の部分は金属担体５２と接触していないので膨張せず、外側の筒状体５３には金属担体５２の熱膨張は伝えられず、金属担体５２は外側の筒状体５３に拘束されることなく膨張することができる。
【０００６】
従って、熱応力の発生が抑えられ、金属担体５２の耐熱疲労特性を向上させることができ、金属担体５２の寿命を延長することができる。また、二重管構造を有していることから、金属担体５２の断熱特性を向上できると共に、金属担体５２から外部への放射音を低減することができる。
【０００７】
上述した排気ガス浄化装置は、通常、排気管の複数箇所に設けられるが、近年では、金属担体に担持されている排気ガス浄化用触媒が高温時に活性化する等の理由から、エンジンの直後の排気管に設置する場合もある。
【０００８】
この場合、排気ガス浄化装置の設置個所がエンジンの直後で高温になり、筒状体が熱膨張することから、その熱膨張吸収を主な目的として、一般には、排気ガス浄化装置の入口側に筒状体に溶接して蛇腹状筒状体を設けた排気ガス浄化用ジョイントパイプが用いられている。
【０００９】
【特許文献１】
実願平１−５２４１９号（実開平２−１４２６２５号のマイクロフィルム、第８頁〜第１３頁、第１図、第２図）
【特許文献２】
特開２００１−１７９１１１号公報（段落番号００２２、図７）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の排気ガス浄化装置５１、５５では、金属担体５２を収容する筒状体５３、５６を、強度に優れた材質（一般にはフェライト系ステンレス）で形成している。このため、筒状体５３を排気管に溶接して設置する場合、排気管の構成材質によっては材質が異なって、溶接作業が困難になると共に、温度変化による材質間の膨張率差等により溶接部分に亀裂等が生じて、接合状態を長期間に亘って安定に維持できなくなることが懸念される。
【００１１】
また、図６に示した二重管構造を有する排気ガス浄化装置５５は、筒状体５６に金属担体５２を収容した後、筒状体５６を筒状体５３内に挿入して製造することになるが、外側の筒状体５３は排気管との溶接代等を有することから、その長さは内側の筒状体５６よりも一般に長くなる。このため、筒状体５６を筒状体５３内の所定の位置に位置決めするのが困難となり、製造効率が低下することになる。
【００１２】
また、このような排気ガス浄化装置を有する排気ガス浄化用ジョイントパイプにおいては、入口側に設ける蛇腹状筒状体を、加工性に優れた材質（一般にはオーステナイト系ステンレス）で形成しており、溶接される排気ガス浄化装置側の筒状部材とは材質が異なっている。このため、溶接作業が困難になって製造効率が低下すると共に、接合状態の安定性が損なわれることが懸念される。更に、異なる材質の溶接部分が存在することから、その溶接部分の許容温度によって排気温度が制限され、このため排気ガス浄化用ジョイントパイプの設置個所が制限されて、排気ガス浄化触媒を更に高温活性化して浄化性能を向上させる際の障害になることも懸念される。
【００１３】
なお、排気ガス浄化装置の筒状体を、異なる材質の排気管や蛇腹状筒状体に接合する方法として、上述した溶接による接合方法以外に、各々の接合端部にフランジを設けてボルト等の締結により接合する方法もあるが、この場合にはフランジを設けたり、ボルト等を使用したりする分、コストアップを招くと共に、重量増加を招くことが懸念される。
【００１４】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の第１の目的は、主として、排気管に簡単に溶接できると共に、その接合状態を長期間に亘って安定に維持できるよう適切に構成したエンジンの排気ガス浄化装置を提供することにある。
【００１５】
更に、本発明の第２の目的は、主として、製造効率及び接合状態の安定性を向上でき、よりエンジンに近い排気管に設置できて浄化性能を向上できる排気ガス浄化用ジョイントパイプを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成する請求項１に記載の排気ガス浄化装置の発明は、エンジンの排気管に溶接により接合される排気ガス浄化装置において、排気ガス浄化触媒を担持した金属担体を収容する筒状構造体を有し、該筒状構造体は異種材質からなる同心円状の複数の筒状体を有し、該複数の筒状体はろう付けにより相互に接合されていると共に、少なくとも上記排気管に溶接される筒状体は上記排気管の溶接部位と同一材質からなることを特徴とする。
【００１７】
請求項１の発明によると、複数の筒状体を、少なくとも排気管に溶接される筒状体は排気管の溶接部位と同一材質とする、異なる適宜の材質で形成できるので、排気管に簡単に溶接でき、その接合状態を長期間に亘って安定に維持することが可能となり、金属担体の断熱特性及び放射音の遮音性を維持することができる。また、複数の筒状体はろう付けにより相互に接合され、内部には異なる材質の溶接部が存在しないので、排気温度に制限されることなく、排気ガス浄化触媒を高温活性化して浄化性能を向上させることが可能となる。
【００１８】
請求項２に記載の排気ガス浄化装置の発明は、エンジンの排気管に溶接により接合される排気ガス浄化装置において、排気ガス浄化触媒を担持した金属担体を収容する筒状構造体を有し、該筒状構造体は異種材質からなる同心円状の複数の筒状体を有し、該複数の筒状体は物理的接触により相互に接合されていると共に、少なくとも上記排気管に溶接される筒状体は上記排気管の溶接部位と同一材質からなることを特徴とする。
【００１９】
請求項２の発明によると、請求項１の発明と同様の作用効果を奏する他、複数の筒状体は物理的接触により相互に接合するので、圧入等により簡単に接合することが可能となる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の排気ガス浄化装置において、上記金属担体を収容する上記筒状構造体の最内周の筒状体を除く外周側の筒状体に、内周側の筒状体の位置を観察するための覗き穴を形成し、観察後は該覗き穴を閉塞するよう構成したことを特徴とする。
【００２１】
請求項３の発明によると、排気ガス浄化装置の製造にあたって、金属担体を収容した筒状体をその外側の筒状体に挿入する際に、この外側の筒状体に形成された覗き穴から内側の筒状体の挿入位置を観察できるので、内側の筒状体を外側の筒状体の所定位置に容易に位置決めでき、製造効率の向上が図れる。
【００２２】
更に、上記第２の目的を達成する請求項４に記載の排気ガス浄化用ジョイントパイプの発明は、エンジンの排気管に結合して排気ガスを浄化する排気ガス浄化用ジョイントパイプにおいて、蛇腹状筒状体を有する蛇腹状構造体と、上記蛇腹状筒状体に溶接される筒状体を有する筒状構造体に排気ガス浄化触媒を担持した金属担体を収容した排気ガス浄化装置とを備え、上記蛇腹状筒状体及びこれと溶接される上記排気ガス浄化装置側の筒状体を同一材質で形成したことを特徴とする。
【００２３】
請求項４の発明によると、蛇腹状筒状体に溶接される排気ガス浄化装置側の筒状体が、蛇腹状筒状体と同一材質で形成されているので、容易に溶接でき、製造効率の向上が図れると共に、接合状態を長期間に亘って安定に維持することが可能となる。また、異なる材質の溶接部分が存在しないことから、排気温度が制限されることもないので、よりエンジンに近い排気管に設置して浄化性能をさらに向上させることが可能となる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項４の排気ガス浄化用ジョイントパイプにおいて、上記排気ガス浄化装置は、上記筒状構造体として異種材質からなる同心円状の複数の筒状体を有し、該複数の筒状体のうち少なくとも上記蛇腹状筒状体に溶接される筒状体を上記蛇腹状筒状体と同一材質で形成したことを特徴とする。
【００２５】
請求項５の発明によると、金属担体を複数の筒状体で囲むので、金属担体の断熱特性及び放射音の遮音性を向上することが可能となる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、請求項５の排気ガス浄化用ジョイントパイプにおいて、上記蛇腹状筒状体はオーステナイト系ステンレスからなり、上記筒状構造体はフェライト系ステンレスからなる内側筒状体と、オーステナイト系ステンレスからなる外側筒状体との二つの筒状体を有し、該外側筒状体と上記蛇腹状筒状体とを溶接したことを特徴とする。
【００２７】
請求項６の発明によると、蛇腹状筒状体を容易に加工でき、また排気ガス浄化装置側では、内側筒状体がフェライト系ステンレスからなっているので、充分な強度を確保することが可能となる。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、請求項６の排気ガス浄化用ジョイントパイプにおいて、上記外側筒状体に上記内側筒状体の位置を観察するための覗き穴を形成し、観察後は該覗き穴を閉塞するよう構成したことを特徴とする。
【００２９】
請求項７の発明によると、排気ガス浄化装置の製造にあたって、請求項３の発明と同様の作用効果が得られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。
【００３１】
（第１実施の形態）
図１及び図２は本発明の第１実施の形態を示すもので、図１は排気ガス浄化装置の正面図であり、図２はその縦断面図である。この排気ガス浄化装置１は、筒状構造体２に排気ガス浄化用触媒を担持した金属担体３を収容したもので、筒状構造体２は、同心円状の内側筒状体４と外側筒状体５とを有する二重管構造とし、その内側筒状体４内に金属担体３を収容し、外側筒状体５を図示しないエンジンの排気管に溶接するようにしたものである。
【００３２】
金属担体３は、例えばステンレス箔からなる平坦な金属箔（平箔）と波型加工された金属箔（波箔）とを積層または巻回してハニカム状に形成し、内側筒状体４の一端部内周のろう付け部６においてろう付けして固定する。なお、ろう付け部６を除く金属担体３と内側筒状体４との間には、空間が形成されるようにする。
【００３３】
外側筒状体５は、これを溶接して接合する排気管の溶接部分の材質と同一材質で形成し、内側筒状体４は外側筒状体５と異なる材質で形成する。例えば、排気管の溶接部分が鉄からなる場合には、外側筒状体５を鉄で形成し、内側筒状体４はアルミニウムやフェライト系ステンレス等の他の材質で形成し、排気管の溶接部分がオーステナイト系ステンレスからなる場合には、外側筒状体５をオーステナイト系ステンレスで形成し、内側筒状体４はフェライト系ステンレス等の他の材質で形成する。これら内側筒状体４及び外側筒状体５は、内側筒状体４の一端部のろう付け部６とは反対側の端部外周のろう付け部７においてろう付けして固定する。なお、このろう付け部７を除く内側筒状体４と外側筒状体５との間にも、空間が形成されるようにする。
【００３４】
また、外側筒状体５には、その内部に収容する内側筒状体４の挿入位置を目視観察して決めるための覗き穴８（図１に破線で示す）を形成し、位置決めした後はこの覗き穴８を、好ましくは外側筒状体５と同一材質で閉塞する。
【００３５】
本実施の形態の排気ガス浄化装置１によると、排気管に溶接される外側筒状体５は排気管の溶接部位と同一材質で形成されているので、排気管に簡単に溶接できると共に、その接合状態を長期間に亘って安定して維持することができ、二重管構造の特徴である金属担体３の断熱特性及び放射音の遮音性を安定に維持することができる。
【００３６】
また、金属担体３は内側筒状体４の一端部のろう付け部６においてろう付けされ、内側筒状体４はその他端部のろう付け部７において外側筒状体５にろう付けされているので、金属担体３が高温に熱せられて熱膨張した際に、内側筒状体４の一端部のろう付け部６の部分は金属担体３の熱膨張に応じて膨張しても、内側筒状体４の他端部のろう付け部７の部分は金属担体３と接触していないので膨張せず、外側筒状体５には金属担体３の熱膨張は伝えられず、金属担体３は外側筒状体５に拘束されることなく膨張することができる。従って、熱応力の発生が抑えられ、金属担体３の耐熱疲労特性を向上させることができ、金属担体３の寿命を延長することができる。
【００３７】
また、内側筒状体４及び外側筒状体５はろう付けにより相互に接合され、内部には異なる材質の溶接部が存在しないので、排気温度に制限されることがない。従って、排気ガス浄化触媒を高温活性化して、浄化性能を向上させることができる。
【００３８】
更に、外側筒状体５に、内側筒状体４の位置を観察するための覗き穴８を形成し、位置決めした後はこの覗き穴８を閉塞するようにしたので、排気ガス浄化装置１の製造にあたって、金属担体３を収容した内側筒状体４を外側筒状体５に挿入する際に、覗き穴８を通して内側筒状体４の挿入位置を目視確認できるので、内側筒状体４を外側筒状体５の所定位置に容易に位置決めでき、製造効率を向上することができる。
【００３９】
（第２実施の形態）
図３は、本発明の第２実施の形態における排気ガス浄化用ジョイントパイプの構成を一部断面で示す図である。この排気ガス浄化用ジョイントパイプ１１は、蛇腹状構造体１２と、これに溶接される排気ガス浄化装置１３とを有している。
【００４０】
蛇腹状構造体１２は、蛇腹状筒状体１４とその内側に設けた内側筒状体１５とを有し、これら蛇腹状筒状体１４及び内側筒状体１５は、それらの入口側となる一端部においてフランジ１６にろう付けにより固定する。本実施の形態では、蛇腹状筒状体１４を加工性に優れたオーステナイト系ステンレスで形成し、内側筒状体１５は耐熱性に優れた例えばフェライト系ステンレスで形成する。
【００４１】
また、排気ガス浄化装置１３は、筒状構造体１７に排気ガス浄化触媒を担持した金属担体１８を収容して構成するが、本実施の形態では、筒状構造体１７を内側筒状体１９と外側筒状体２０とを有する二重管構造とする。ここで、内側筒状体１９は、耐熱性に優れた例えばフェライト系ステンレスで形成し、その内部に第１実施の形態と同様にして金属担体１８をろう付けにより固定する。
【００４２】
また、外側筒状体２０は、蛇腹状筒状体１４と同じオーステナイト系ステンレスで形成して、その内部に金属担体１８を収容する内側筒状体１９を、第１実施の形態と同様にしてろう付けにより固定し、この外側筒状体２０の入口側となる一端部を蛇腹状筒状体１４の出口側である他端部に溶接し、外側筒状体２０の出口側である他端部にはフランジ２１をろう付けにより設ける。なお、外側筒状体２０には、第１実施の形態と同様に、その内部に収容する内側筒状体１９の挿入位置を目視確認するための覗き穴２２（図３に破線で示す）を形成し、位置決めした後はこの覗き穴２２を、好ましくは外側筒状体２０と同一材質で閉塞する。
【００４３】
この排気ガス浄化用ジョイントパイプ１１は、エンジン近傍においてフランジ１６を上流側の排気管に連結し、フランジ２１を下流側の排気管に連結して使用する。
【００４４】
本実施の形態の排気ガス浄化用ジョイントパイプ１１によると、蛇腹状筒状体１４に溶接される排気ガス浄化装置１３側の外側筒状体２０が、蛇腹状筒状体１４と同じオーステナイト系ステンレスで形成されているので、容易に溶接でき、製造効率を向上することができると共に、接合状態を長期間に亘って安定に維持することができる。また、異なる材質の溶接部分が存在しないので、排気温度が制限されず、よりエンジンに近い排気管に設置して浄化性能を更に向上させることができる。また、排気ガス浄化装置１３は、第１実施の形態と同様に形成されるので、同様の効果を得ることができる。
【００４５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、第１及び第２実施の形態において、排気ガス浄化装置を構成する筒状構造体は、それぞれ二重管構造に限らず、三重管以上の多重構造とすることもでき、更に第２実施の形態においては、排気ガス浄化装置の筒状構造体を蛇腹状筒状体と同一材質の一つの筒状体をもって構成することもできる。また、排気ガス浄化装置の筒状構造体を二重管以上の構造とする場合、相互の筒状体の固定方法は、ろう付けに限らず、圧入等による物理的接触により接合固定することもできる。このようにすればろう付け作業が不要となるので、より簡単かつ効率良く製造することができる。さらに、排気ガス浄化装置の覗き穴は省略することもできる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の排気ガス浄化装置によれば、金属担体を収容する筒状構造体を、異なる材質からなる同心円状の複数の筒状体を有して構成し、その少なくともエンジンの排気管に溶接される筒状体は排気管の溶接部位と同一材質としたので、排気管に簡単に溶接でき、その接合状態を長期間に亘って安定して維持することができる。従って、複数管構造による金属担体の断熱特性及び放射音の遮音性等の特性を安定して維持することができる。
【００４７】
さらに、本発明の排気ガス浄化用ジョイントパイプによれば、蛇腹状筒状体に溶接される排気ガス浄化装置側の筒状体を、蛇腹状筒状体と同一材質で形成したので、容易に溶接でき、製造効率を向上することができると共に、接合状態を長期間に亘って安定して維持することができ、また、異なる材質の溶接部分が存在しないので、排気温度が制限されず、よりエンジンに近い排気管に設置して浄化性能をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態における排気ガス浄化装置の正面図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】本発明の第２実施の形態における排気ガス浄化用ジョイントパイプの構成を一部断面で示す図である。
【図４】従来の排気ガス浄化装置の一例の構成を示す斜視図である。
【図５】図４の横断面図である。
【図６】従来の排気ガス浄化装置の他の例の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　　　排気ガス浄化装置
２　　　筒状構造体
３　　　金属担体
４　　　内側筒状体
５　　　外側筒状体
６、７　　　ろう付け部
８　　　覗き穴
１１　　　排気ガス浄化用ジョイントパイプ
１２　　　蛇腹状構造体
１３　　　排気ガス浄化装置
１４　　　蛇腹状筒状体
１５　　　内側筒状体
１７　　　筒状構造体
１８　　　金属担体
１９　　　内側筒状体
２０　　　外側筒状体
２２　　　覗き穴
【図１】
2004100598.tif 000003
【図２】
2004100598.tif 000004
【図３】
2004100598.tif 000005
【図４】
2004100598.tif 000006
【図５】
2004100598.tif 000007
【図６】
2004100598.tif 000008