(57)【要約】【課題】製造工程を簡略化できるメタル担体を備えたエンジンの排気浄化装置を提供する。【解決手段】触媒コンテナ６内に配置される平板状帯材８Ａと波板状帯材８Ｂとからなる主ピース８を巻芯１０Ａにより巻上げて触媒を担持させたメタル担体７の巻芯１０Ａにより形成される空間部１０を触媒コンテナ６の中心によりずらせて形成した。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒コンテナ内に平板状帯材と波板状帯材とからなる主ピースを巻芯により巻上げて触媒を担持させたメタル担体を配置するエンジンの排気浄化装置において、
前記メタル担体の巻芯により形成される空間部をメタル担体が配置される触媒コンテナの中心によりずらせて形成したことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記メタル担体は、巻芯により形成される空間部をメタル担体の中心より偏心させて備えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
前記メタル担体は、波板状帯材と平板状帯材からなる別ピースを主ピースの巻付け時に挟み込むことで巻芯により形成される空間部をメタル担体の中心より偏心させて備える請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
前記メタル担体は、主ピースの巻上げ後に波板状帯材と平板状帯材からなる別ピースをその外周部に巻付けて巻芯により形成される空間部をメタル担体の中心より偏心させて備える請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
前記メタル担体は、主ピースの巻付け時に主ピースの巻付け方向を変更して折返し部を形成することで巻芯により形成される空間部をメタル担体の中心より偏心させて備える請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
前記メタル担体は、主ピースの巻上げ後の外周に主ピースの巻付け方向を変更して折返し部を形成することで巻芯により形成される空間部をメタル担体の中心より偏心させて備える請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
前記メタル担体は、巻芯に巻付ける主ピースの波板状帯材の厚さを部分的に変化させることにより巻芯により形成される空間部をメタル担体の中心より偏心させて備える請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項８】
触媒コンテナ内に平板状帯材と波板状帯材とからなる主ピースを巻芯により巻上げて触媒を担持させた複数個のメタル担体を直列に配置するエンジンの排気浄化装置において、
前記メタル担体の巻芯により形成される空間部は、少なくとも隣接するメタル担体の空間部に対して中心をずらせて構成したことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項９】
前記メタル担体の一段目は、巻芯により形成される空間部をメタル担体の中心より偏心させて備えることを特徴とする請求項８に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１０】
触媒コンテナ内に平板状帯材と波板状帯材とからなる主ピースを巻芯により巻上げて触媒を担持させた複数個のメタル担体を直列に配置するエンジンの排気浄化装置において、
上流側に配置されるメタル担体の巻芯により形成される空間部出口と下流側に配置されるメタル担体の巻芯により形成される空間部入口とは、上流側メタル担体の空間部出口から拡散して排出される排気ガスが下流側メタル担体の空間部入口に直接流入しないよう半径方向に離間させて配置していることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス浄化用触媒を担持する耐熱性金属箔のメタル担体を備えたエンジンの排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からエンジンの排気浄化性能向上のために排気ガス浄化用触媒をメタル担体に担持させて、担体の熱伝導率を向上させ、冷機始動後の触媒活性時間を短縮することを可能とするものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
このメタル担体は、平板状帯材と波板状帯材とを重ねて巻芯に巻取り、巻芯を引き抜き平板状帯材と波板状帯材とで排ガスが流れる多数のセルを備えたハニカム体を形成している。このハニカム体は、その中心位置に巻芯のための空間が存在し、この空間はハニカム体の中心を貫いていること、および、排ガスの流速・流量はハニカム体を支持する触媒コンテナの中心部で大きくなることから、未反応の排気ガスの通り抜けが多くなり、触媒を通過する排気ガスの浄化性能の低下が懸念される。このため、上記ハニカム体は圧縮変形されて巻芯による空間が潰され、その後、外形を丸型に近づけるよう加工変形されてケーシングに挿入されロー付け等により一体化されて構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−０７３８２３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、ハニカム体を圧縮変形させて巻芯で形成される空間を潰すようにしているため、その後に外形を丸型に近づけるための加工工程を必要とし、製造工程が煩雑となる。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、製造工程を簡略化できるメタル担体を備えたエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、触媒コンテナ内に配置される平板状帯材と波板状帯材とからなる主ピースを巻芯により巻上げて触媒を担持させたメタル担体の巻芯により形成される空間部を触媒コンテナの中心によりずらせて形成するようにした。
【０００８】
【発明の効果】
したがって、本発明では、メタル担体の巻芯により形成される空間部が触媒コンテナの中心によりずらせて形成しているため、触媒コンテナの中心部での流速が速く流量も多い排気ガスが前記空間部に流れ込むことを抑制して触媒を担持させた無数のセル内を通過させることができ、未転化の排気ガス通過を大幅に低減することができる。
【０００９】
しかも、メタル担体の巻芯により形成される空間部を触媒コンテナの中心によりずらせるのみであるため、従来技術のように空間部を潰す工程およびその後の外形の丸型への加工工程を不要とでき、メタル担体の製造工程を簡略化できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエンジンの排気浄化装置を各実施形態に基づいて説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１〜図１２は、本発明を適用したメタル担体を備えるエンジンの排気浄化装置の第１実施形態を示し、図１はメタル担体を適用するエンジンの排気系統を示す構成図、図２〜図５は第１実施形態の第１実施例を示すメタル担体の正面図、製造要領図、各適用例を示す正面図であり、図６〜図９は第１実施形態の第２実施例を示すメタル担体の正面図、製造要領図、各適用例を示す正面図であり、図１０は第１実施形態の第３実施例を示すメタル担体の正面図、図１１および図１２は第１実施形態の第４実施例を示すメタル担体の正面図および適用例を示す正面図である。
【００１２】
先ず、図１によりメタル担体を適用するエンジンの排気系統を説明する。図１には、エンジン１の吸気系統２および排気系統３が示されている。エンジン１の吸気系統２はエアクリーナ２Ａ、スロットルバルブ２Ｂ、コレクタ２Ｃ、および、吸気マニホールド２Ｄを直列に配置して備え、排気系統３は排気マニホールド３Ａに配置してマニホールド触媒コンバータ３Ｂ、床下排気管３Ｃに配置して床下触媒コンバータ３Ｄを配置して備える。また、排気マニホールド３Ａからコレクタ２Ｃに連なるＥＧＲ配管４Ａの途中にはＥＧＲバルブ４Ｂを配置して備える。なお、５Ａは燃料噴射インジェクタ、５Ｂはスワールコントロールバルブ、５Ｃおよび５Ｄは触媒コンバータに流入する排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサである。
【００１３】
前記マニホールド触媒コンバータ３Ｂおよび床下触媒コンバータ３Ｄは、何れも触媒コンテナ６Ａ、６Ｂ内に触媒を担持させた２個若しくは３個のメタル担体７を直列に位置させて備える。エンジン１よりの排気ガスは、先ず、マニホールド触媒コンバータ３Ｂに流入し、一段目および二段目のメタル担体７の触媒を通過し、次いで、排気管３Ｃから床下触媒コンバータ３Ｄに流入して第１段目〜第３段目のメタル担体７の触媒を通過することで、各触媒反応により浄化された後に外気に排出される。本実施形態のメタル担体７は、マニホールド触媒コンバータ３Ｂの少なくともいずれか一方のメタル担体７、およびまたは、床下触媒コンバータ３Ｄの少なくとも一つのメタル担体７に適用するものである。
【００１４】
図２に示す第１実施形態の第１実施例のメタル担体７においては、図示しない巻芯回りに平板状帯材８Ａと波板状帯材８Ｂとを一対とする耐熱性金属箔の主ピース８を巻付け、巻芯の片側位置に平板状帯材９Ａと波板状帯材９Ｂとを一対とする別ピース９を部分的に挟み込んで構成している。この別ピース９の平板状帯材９Ａおよび波板状帯材９Ｂを部分的に挟み込むことにより、メタル担体７の片側の厚さを対向する他方の厚さより厚く形成でき、結果として、巻芯が位置していた空間１０をメタル担体７の中心位置からずらせて（オフセットさせて）位置させている。
【００１５】
以上の構成のメタル担体７においては、触媒を担持させた状態で触媒コンバータ３Ｂ、３Ｄの触媒コンテナ６Ａ、６Ｂに配置すると、巻芯１０Ａにより形成される空間１０は、排気ガスの流速の速い流線中心となるコンテナ６Ａ、６Ｂ中心からずれた部分に位置させることができる。このため、排気ガスが触媒を通過する際に、流速の速い流線中心の排気ガスが直接空間１０内を経由して高速で流れることを防止して、流線中心の大部分の排気ガスを、触媒を担持したセルを通過させることができる。このため、空間部１０を経由するガス量を減少させて未転化の排気ガス通過を大幅に低減することができる。
【００１６】
図３は、図２に示す第１実施例のメタル担体７の製造要領を示すものであり、巻芯１０Ａに主ピース８の平板状帯材８Ａと波板状帯材８Ｂとの端部を固定し、巻芯１０Ａを回転させるか巻芯１０Ａに主ピース８の平板状帯材８Ａと波板状帯材８Ｂを巻掛けることによりメタル担体７の内周部を先ず形成する。次いで、平板状帯材９Ａと波板状帯材９Ｂとからなる別ピース９を主ピース８の波板状帯材８Ｂに載せて主ピース８と共に巻付ける。この別ピース９の挟み込みを巻芯１０Ａ回りの同一角度毎に実施する。このようにすると、巻芯１０Ａ位置をメタル担体７の中心位置からオフセットさせることができる。この偏心状態のメタル担体７から巻芯１０Ａを引き抜き、炉内で加熱する等によりロー付け（溶着）により一体化させて波板状帯材８Ｂ、９Ｂおよび平板状帯板８Ａ、９Ａで形成される多数のセル内面に触媒を担持させて構成する。巻芯１０Ａが位置する空間１０のメタル担体７の中心位置からのずれ量は、挟み込む別ピース９の平板状帯材９Ａと波板状帯材９Ｂとの枚数や厚さを変化させることで変更可能であり、大きく偏心させたい場合には上記枚数や厚さを大きくし、偏心量を減少させたい場合には上記枚数や厚さを小さくする。挟み込む別ピース９の平板状帯材９Ａおよび波板状帯材９Ｂの端部部分において、巻付けている主ピース８の平板状帯材８Ａ・波板状帯材８Ｂ同士の間に隙間が形成されるが、この隙間は別ピース９の平板状帯材９Ａおよび波板状帯材９Ｂを端部に至るに連れて厚さを徐々に小さく形成することで減少させることができる。
【００１７】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）および図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、第１実施例の別ピースの適用例を示すものである。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は別ピース９を主ピース８間に挟み込んでロー付け等により一体化してメタル担体７を形成したものであり、図４（Ａ）では、巻芯１０Ａ回りの同一角度範囲に別ピース９を挟み込んで形成したものであり、図４（Ｂ）では、長短二種類の別ピース９を挟み込むものであり、図４（Ｃ）では、短い別ピース９を巻芯１０Ａ回りの同一角度範囲に亙るように複数個挟み込むようにしたものである。
【００１８】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）はメタル担体７を構成する巻回された主ピース８の外周側に別ピース９を配置してロー付け等により一体化してメタル担体７を形成したものであり、図５（Ａ）では、肉厚の別ピース９を主ピース８の外周側に沿わせたものであり、図５（Ｂ）では、長短二種類の別ピース９を主ピース８の外周側に沿わせたものである。
【００１９】
図６に示す第１実施形態の第２実施例のメタル担体においては、図示しない巻芯１０Ａ回りに平板状帯材８Ａと波板状帯材８Ｂとを一対とする主ピース８を巻付け、設定した角度位置において巻付け方向を反転させて巻付ける、即ち、折返し部１２を備えるようにして構成している。前記設定した角度位置は、巻芯１０Ａによる空間１０がオフセットされる方向に対して任意の角度だけ隔たった角度位置である。このように巻付け方向を反転させることにより巻芯１０Ａの一方側の巻付け回数がその他の部分より多くなり、巻芯１０Ａが存在した空間１０をメタル担体７の中心からオフセットさせることができる。なお、主ピース８の巻付け方向を反転させる場合に、平板状帯材８Ａの背面同士が接触する場合にはその状態で巻付け方向を反転させるが、波板状帯材８Ｂ同士が接触する場合には波板状帯材８Ｂ間に別の平板状帯板１１を挟み込んで巻き付け方向を反転させると、波板状帯材８Ｂで形成されるセルを整列させて規則的に形成することができる。
【００２０】
以上の構成のメタル担体７においても、触媒を担持させた状態で触媒コンバータ３Ｂ、３Ｄの触媒コンテナ６Ａ、６Ｂに配置すると、巻芯１０Ａにより形成される空間１０は、排気ガスの流速の速い流線中心となるコンテナ６Ａ、６Ｂの中心からずれた部分に位置させることができる。このため、排気ガスが触媒を通過する際に、流速の速い流線中心の排気ガスが直接空間１０内を経由して高速で流れることを防止して、流線中心の大部分の排気ガスを触媒を担持したセルを通過させることができる。このため、空間部１０を経由するガス量を減少させて未転化の排気ガス通過を大幅に低減することができる。
【００２１】
図７は、図６に示す第２実施例のメタル担体の製造要領を示すものであり、巻芯１０Ａに主ピース８の平板状帯材８Ａと波板状帯材８Ｂとの端部を固定し、巻芯１０Ａを回転させるか巻芯１０Ａに主ピース８の平板状帯材８Ａと波板状帯材８Ｂを巻付けることによりメタル担体７の内周部を先ず形成する。次いで、主ピース８の巻付け方向を反転させる場合には、図７（Ａ）に示すように、巻付けた主ピース８同士の一部を溶接にて固定し、次に、図７（Ｂ）に示すように巻付け方向を反転させる。図７（Ａ）から図７（Ｂ）への巻付け方向の変更は、主ピース８の平板状帯材８Ａの背面同士が接触するものであり、そのまま巻付け方向を反転させることができる。図７（Ｂ）の巻付け状態から巻付け方向を図７（Ｃ）の方向に反転させる場合には、主ピース８の波板状帯材８Ｂ同士が直接接触するため、波板状帯材８Ｂの谷と山が噛み合うことによるセル形状の異常を防止するよう、別の平板状帯材１１を挟み込んで巻付ける。このようにして、巻芯１０Ａの位置をメタル担体７の中心位置からオフセットさせることができる。この偏心状態のメタル担体７から巻芯１０Ａを引き抜き、炉内で加熱する等によりロー付け（溶着）により一体化させて波板状帯材８Ｂおよび平板状帯板８Ａで形成される多数のセル内面に触媒を担持させて構成する。巻芯１０Ａが位置する空間１０のメタル担体７の中心位置からのずれ量は、主ピース８の巻付け方向の折り返し回数により変更可能であり、大きく偏心させたい場合には折り返し回数を多くし、偏心量を減少させたい場合には上記折り返し回数を少なくする。
【００２２】
図８（Ａ）〜図８（Ｃ）および図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、第２実施例の巻付け方向の折り返し状態の適用例を示すものである。図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は主ピース８の巻芯１０Ａへの巻付け途中において一回以上の折り返し部１２を形成し、ロー付け等により一体化してメタル担体７を形成したものであり、図８（Ａ）では、二箇所の折り返し部１２を備えるものであり、図８（Ｂ）では、一箇所の折り返し部１２を備えるものであり、図８（Ｃ）では、二箇所の折り返し部１２を近接させて、折り返し部１２が存在することによるメタル担体７の外形形状が歪となるのを抑制したものである。
【００２３】
図９（Ａ）、図９（Ｂ）はメタル担体７を構成する巻回された主ピース８の外周側に巻付け方向の折り返し部１２を形成し、ロー付け等により一体化してメタル担体７を形成したものであり、図９（Ａ）では、主ピース８の外周側で一回の折り返し部１２を形成したものであり、図９（Ｂ）では、巻付け方向を折り返した後に更に外周側に一巻したものである。
【００２４】
図１０に示す第１実施形態の第３実施例のメタル担体においては、巻芯１０Ａに巻付ける主ピース８の波板状帯材８Ｂの厚さを部分的に変化させる（図中ハッチング部分参照）ことにより巻芯１０Ａによる空間１０をメタル担体７の中心からオフセットするように構成したものである。波板状帯材８Ｂの厚さは波状となる波の高さを変化させることにより変更可能であり、波板状帯材８Ｂの厚さを増加させる位置は、主ピース８を巻芯１０Ａに巻付けたとき巻芯１０Ａ回りの同一角度範囲に位置するよう主ピース８の長手方向に間隔を空けて配列する。なお、波の高さが高くなることにより担持する触媒密度が大幅に変化する場合には、波の波長に相当する波の個数を変化させることにより対応できる。
【００２５】
図１０（Ａ）に示す適用例では、波板状帯材８Ｂの板厚増加部分（図中ハッチング部分参照）が巻芯１０Ａ回りの同一角度範囲に連続的に存在するよう構成したものであり、波板状帯材８Ｂの板厚増加は、前記角度範囲の端部に至るに連れて減少し前記角度範囲の中央部において最大化させて形成されており、図１０（Ｂ）に示す適用例では、波板状帯材８Ｂの板厚増加部分が巻芯１０Ａ回りの同一角度範囲に断続的（図中ハッチング部分参照）に存在するよう構成したものである。
【００２６】
図１１に示す第１実施形態の第４実施例のメタル担体においては、複数の巻回成形用治具１０Ｂに夫々波板状帯材８Ｂおよび平板状帯材８Ａからなる複数の主ピース８を係合させ、これら複数の巻回成形用治具１０Ｂ回りにこれら複数の主ピース８を巻付け、ロー付け等により一体化させて構成したものである。図１１（Ａ）に示すものは、二本の巻回成形用治具１０Ｂにより形成したもので二本の空間部１０が存在し、図１１（Ｂ）に示すものは、三本の巻回成形用治具１０Ｂにより形成したもので三本の空間部１０が存在し、この他にも、四本以上の巻回成形用治具１０Ｂによっても形成することができる。
【００２７】
図１２に示す第４実施例の適用例においては、図１１の要領で形成した四本の空間部１０を形成したメタル担体７（図１２（Ａ））と、三本の空間部１０を形成したメタル担体７（図１２（Ｂ））とを示している。そして、図１２（Ａ）においては、四本の各空間部１０の間にエンジン１の排気マニホールド３Ａの四個の各出口３ＡＡ〜３ＡＤを開口させるようにし、図１２（Ｂ）においては、三本の各空間部１０の間にエンジン１の排気マニホールド３Ａの三個の各出口３ＡＥ〜３ＡＧを開口させるようにしている。このように構成することで、排気マニホールド３Ａの各出口３ＡＡ〜３ＡＧから排出される排気ガスはメタル担体７の空間部１０が存在しない部分から大部分がメタル担体７のセルを通過して流れ、空間部１０を経由しての排気ガス流れを抑制することができる。
【００２８】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００２９】
（ア）メタル担体７の巻芯１０Ａにより形成される空間部１０を触媒コンテナ６Ａ、６Ｂの中心よりずらせて形成しているため、触媒コンテナ６Ａ、６Ｂの中心部での流速が速く流量も多い排気ガスが前記空間部１０に流れ込むことを抑制して触媒を担持させた無数のセル内を通過させることができ、未転化の排気ガス通過を大幅に低減することができる。
【００３０】
（イ）しかも、メタル担体７の巻芯１０Ａにより形成される空間部１０を触媒コンテナ６Ａ、６Ｂの中心によりずらせるのみであるため、従来技術のように空間部１０を潰す工程およびその後の外形の丸型への加工工程を不要とでき、メタル担体７の製造工程を簡略化できる。
【００３１】
（ウ）メタル担体７は、巻芯１０Ａにより形成される空間部１０をメタル担体７の中心より偏心させるものであるため、メタル担体７の形状のみを変更すればよく、従来から一般に使用されている触媒コンテナ６Ａ、６Ｂに容易に適用可能である。
【００３２】
（エ）図２〜図４に示すメタル担体７では、波板状帯材９Ｂと平板状帯材９Ａからなる別ピース９を主ピース８の巻付け時に挟み込むことで巻芯１０Ａにより形成される空間部１０をメタル担体７の中心より偏心させるものであるため、主ピース８の巻芯１０Ａへの巻付け時に容易に適用できる。
【００３３】
（オ）図５に示すメタル担体７では、主ピース８の巻上げ後に波板状帯材９Ｂと平板状帯材９Ａからなる別ピース９をその外周部に巻付けて巻芯１０Ａにより形成される空間部１０をメタル担体７の中心より偏心させるものであるため、外周部への巻付け量により空間部１０の偏心量や外形形状を容易に調整可能である。
【００３４】
（カ）図８に示すメタル担体７では、主ピース８の巻付け時に主ピース８の巻付け方向を変更して折返し部１２を形成することで巻芯１０Ａにより形成される空間部１０をメタル担体７の中心より偏心させるものであるため、主ピース８のみの巻付けで空間部１０を偏心させることができる。
【００３５】
（キ）図９に示すメタル担体７では、主ピース８の巻上げ後の外周に主ピース８の巻付け方向を変更して折返し部１２を形成することで巻芯１０Ａにより形成される空間部１０をメタル担体７の中心より偏心させるものであるため、外周部への巻付けの折返し数により空間部１０の偏心量や外形形状を容易に調整可能である。
【００３６】
（ク）図１０に示すメタル担体７では、巻芯１０Ａに巻付ける主ピース８の波板状帯材８Ｂの厚さを部分的に変化させることにより巻芯１０Ａにより形成される空間部１０をメタル担体７の中心より偏心させるものであるため、予め用意した主ピース８を巻付けるのみで空間部１０が偏心したメタル担体７を得ることができる。
【００３７】
（第２実施形態）
図１３〜図１８は、本発明を適用したメタル担体７を備えるエンジンの排気浄化装置の第２実施形態を示し、図１３は二個のメタル担体７を直列に配置する第１実施例の組合せ図、図１４〜図１８は夫々三個のメタル担体７を直列に配置する第２〜第５実施例の組合せ図を夫々示す。本実施形態においては、二個以上のメタル担体７を組合わせる場合にメタル担体７の空間部１０同士の位置がずれるように構成したものである。なお、図１〜図１２と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００３８】
図１３に示す第１実施例においては、直列に配置する二個のメタル担体７が、一段目のメタル担体７Ａ（図１３（Ａ））と二段目のメタル担体７Ｂ（図１３（Ｂ））とに分離して示しており、一段目のメタル担体７Ａは巻芯１０Ａによる空間部１０がメタル担体７Ａの中心から上方にオフセットして配置し、二段目のメタル担体７Ｂは巻芯１０Ａによる空間部１０をメタル担体７Ｂの中心から下方にオフセットして配置している。即ち、空間部１０を一段目と二段目とでメタル担体７Ａ、７Ｂの中心から逆方向にオフセットさせるようにしている。このようにオフセットさせることで、例えば、マニホールド触媒コンバータ３Ｂに適用する場合に、マニホールド３Ａから触媒コンバータ３Ｂに流入する排気ガスの流速中心と一段目のメタル担体７Ａの空間部１０とがオフセットした状態とでき、また、一段目と二段目との空間部１０もオフセットした状態とできる。したがって、流速中心の排気ガス流が一段目のメタル担体７Ａの空間部１０を通過することを抑制でき、また、二段目のメタル担体７Ｂの空間部１０を流速の大きい排ガス流が通過することも抑制できる。
【００３９】
なお、上記実施例においては、一段目と二段目のメタル担体７Ａ、７Ｂの空間部１０が共にメタル担体７の中心からオフセットしたものについて説明しているが、少なくともいずれか一方のメタル担体７の空間部１０をオフセットさせることで、排気ガス流の空間部１０を通過する流量を抑制できるものであり、より望ましくは、一段目のメタル担体７の空間部１０がオフセットされていればさらに良好に空間部１０を通過する排気ガス流量を抑制できる。また、一段目と二段目のメタル担体７Ａ、７Ｂの空間部１０を共にオフセットするのでなく、いずれか一方のみオフセットして構成し、他方のメタル担体７の空間部１０はメタル担体７の中心からオフセットさせていないメタル担体７を用いるものであってもよい。
【００４０】
図１４に示す第２実施例においては、直列に配置する三個のメタル担体７が、一段目（Ａ）〜三段目（Ｃ）のメタル担体７に分離して示しており、一段目のメタル担体７Ａは巻芯１０Ａによる空間部１０がメタル担体７の中心から上方にオフセットして配置し、二段目のメタル担体７Ｂは巻芯１０Ａによる空間部１０をメタル担体７の中心から図中右下方にオフセットして配置し、三段目のメタル担体７Ｃは巻芯１０Ａによる空間部１０をメタル担体７の中心から図中左下方にオフセットして配置している。即ち、一段目〜三段目のメタル担体７Ａ〜７Ｃの空間部１０は何れも他のメタル担体７Ｂ〜７Ａの空間部１０とは角度をずらせた方向にオフセットさせている。このようにオフセットさせることで、例えば、床下触媒コンバータ３Ｄに適用する場合に、排気管３Ｃから触媒コンバータ３Ｄに流入する排気ガスの流速中心と一段目のメタル担体７Ａの空間部１０とがオフセットした状態とでき、また、一段目７Ａから三段目７Ｃとの空間部１０も夫々オフセットした状態とできる。したがって、流速中心の排気ガス流が一段目のメタル担体７Ａの空間部１０を通過することを抑制でき、また、二段目、三段目のメタル担体７Ｂ、７Ｃの空間部１０を流速の大きい排ガス流が通過することも抑制できる。
【００４１】
図１５に示す第３実施例においては、直列に配置する三個のメタル担体７Ａ〜７Ｃが、一段目（Ａ）〜三段目（Ｃ）のメタル担体７Ａ〜７Ｃに分離して示しており、一段目のメタル担体７Ａは巻芯１０Ａによる空間部１０がメタル担体７の中心から上方にオフセットして配置し、二段目のメタル担体７Ｂは図１１（Ａ）で巻回成形用治具１０Ｂにより形成される一対の空間部１０をメタル担体７の中心から図中水平方向にオフセットして配置し、三段目のメタル担体７Ｃは巻芯１０Ａによる空間部１０をメタル担体７の中心から図中下方にオフセットして配置している。即ち、一段目〜三段目のメタル担体７Ａ〜７Ｃの空間部１０は何れも他のメタル担体７Ｂ〜７Ａの空間部１０とは角度をずらせた方向にオフセットさせている。このようにオフセットさせることで、例えば、床下触媒コンバータ３Ｄに適用する場合に、排気管３Ｃから触媒コンバータ３Ｄに流入する排気ガスの流速中心と一段目のメタル担体７Ａの空間部１０とがオフセットした状態とでき、また、一段目７Ａから三段目７Ｃとの空間部１０も夫々オフセットした状態とできる。したがって、流速中心の排気ガス流が一段目のメタル担体７Ａの空間部１０を通過することを抑制でき、また、二段目、三段目のメタル担体７Ｂ、７Ｃの空間部１０を流速の大きい排ガス流が通過することも抑制できる。
【００４２】
図１６に示す第４実施例においては、直列に配置する三個のメタル担体７Ａ〜７Ｃが、一段目（Ａ）〜三段目（Ｃ）のメタル担体７Ａ〜７Ｃに分離して示しており、一段目のメタル担体７Ａは図１１（Ａ）で巻回成形用治具１０Ｂにより形成される一対の空間部１０をメタル担体７Ａの中心から図中上下方向にオフセットして配置し、二段目のメタル担体７Ｂは巻芯１０Ａによる空間部１０をメタル担体７Ｂの中心に配置し、三段目のメタル担体７Ｃは図１１（Ａ）で巻回成形用治具１０Ｂにより形成される一対の空間部１０をメタル担体７Ｃの中心から図中水平方向にオフセットして配置している。即ち、一段目〜三段目のメタル担体７Ａ〜７Ｃの空間部１０は何れも他のメタル担体７Ａ〜７Ａの空間部１０とは角度および半径方向位置をずらせてオフセットさせている。このようにオフセットさせることで、例えば、床下触媒コンバータ３Ｄに適用する場合に、排気管３Ｃから触媒コンバータ３Ｄに流入する排気ガスの流速中心と一段目のメタル担体７Ａの空間部１０とがオフセットした状態とでき、また、一段目から三段目との空間部７Ａ〜７Ｃも夫々オフセットした状態とできる。したがって、流速中心の排気ガス流が一段目のメタル担体７Ａの空間部１０を通過することを抑制でき、また、二段目、三段目のメタル担体７Ｂ、７Ｃの空間部１０を流速の大きい排ガス流が通過することも抑制できる。
【００４３】
図１７に示す第５実施例においては、直列に配置する三個のメタル担体７Ａ〜７Ｃが、一段目（Ａ）〜三段目（Ｃ）のメタル担体７Ａ〜７Ｃに分離して示しており、一段目のメタル担体７Ａは図１１（Ａ）で巻回成形用治具１０Ｂにより形成される一対の空間部１０をメタル担体７Ａの中心から図中上下方向にオフセットして配置し、二段目のメタル担体７Ｂは同じく巻回成形用治具１０Ｂにより形成される一対の空間部１０を図中左上とする斜め方向にオフセットして配置し、三段目のメタル担体７Ｃは同じく巻回成形用治具１０Ｂにより形成される一対の空間部１０をメタル担体７Ｃの中心から図中右上とする斜め方向にオフセットして配置している。即ち、一段目〜三段目のメタル担体７Ａ〜７Ｃの空間部１０は何れも他のメタル担体７Ｂ〜７Ａの空間部１０とは角度をずらせてオフセットさせている。このようにオフセットさせることで、例えば、床下触媒コンバータ３Ｄに適用する場合に、排気管３Ｃから触媒コンバータ３Ｄに流入する排気ガスの流速中心と一段目のメタル担体７Ａの空間部１０とがオフセットした状態とでき、また、一段目から三段目の空間部１０も夫々オフセットした状態とできる。したがって、流速中心の排気ガス流が一段目のメタル担体７Ａの空間部１０を通過することを抑制でき、また、二段目、三段目のメタル担体７Ｂ、７Ｃの空間部１０を流速の大きい排ガス流が通過することも抑制できる。
【００４４】
図１８に示す第６実施例においては、直列に配置する三個のメタル担体７Ａ〜７Ｃが、一段目（Ａ）〜三段目（Ｃ）のメタル担体７Ａ〜７Ｃに分離して示しており、一段目のメタル担体７Ａはメタル担体７Ａの中心位置に空間部１０を配置し、二段目のメタル担体７Ｂは同じく巻回成形用治具１０Ｂにより形成される一対の空間部１０を図中右上とする斜め方向にオフセットして配置し、三段目のメタル担体７Ｃは図１１（Ｂ）に示す巻回成形用治具１０Ｂにより形成される三個の空間部１０をメタル担体７Ｃに備えて配置している。即ち、一段目〜三段目のメタル担体の７Ａ〜７Ｃ空間部１０は何れも下流に移るに連れて空間部１０の数を増加させるよう配置している。このように空間部１０が増加することによって、流速中心の排気ガス流が一段目のメタル担体７Ａの空間部１０から二段目のメタル担体７Ｂの空間部１０へ移行すること、および、二段目のメタル担体７Ｂの空間部１０から３段目のメタル担体７Ｃの空間部１０へ移行することが抑制でき、流速の大きい排ガス流が通過することを抑制する。
【００４５】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（ク）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００４６】
（ケ）触媒を担持させた複数個のメタル担体７を触媒コンテナ６Ａ、６Ｂ内に直列に配置する場合に、メタル担体７の巻芯１０Ａ若しくは巻回成形用治具１０Ｂにより形成される空間部１０を、少なくとも隣接するメタル担体７の空間部１０に対して中心をずらせて配置したため、隣接するメタル担体７の空間部１０同士の中心が一致することによる排気ガス通り抜けを防ぐことができ、触媒通過後の排気ガス浄化性能を大幅に向上ができる。
【００４７】
（コ）図１３〜図１７に示す排気ガス浄化装置では、一段目のメタル担体７Ａの巻芯１０Ａにより形成される空間部１０をメタル担体７Ａの中心より偏心させて備えるため、一段目のメタル担体７Ａから触媒コンテナ６Ａ、６Ｂの中心部での流速が速く流量も多い排気ガスが前記空間部１０に流れ込むことを抑制して触媒を担持させた無数のセル内を通過させることができ、未転化の排気ガス通過を大幅に低減することができる。
【００４８】
（第３実施形態）
図１９および図２０は、本発明を適用したメタル担体７を備えるエンジンの排気浄化装置の第３実施形態を示し、図１９は排気浄化装置の斜視図、図２０は更なる改良例の排気浄化装置の斜視図である。本実施形態においては、上流側のメタル担体７Ｄの空間部１０出口と下流側のメタル担体７Ｅの空間部１０入口との位置関係が互に接近しないようにしたものである。なお、図１〜図１８と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００４９】
図１９において、上流側のメタル担体７Ｄと下流側のメタル担体７Ｅとが触媒コンテナ６内に間隔をおいて配置している。上流側の空間部１０の出口開口はメタル担体７Ｄ中心から図中左側にオフセットして配置され、下流側の空間部１０の入口開口はメタル担体７Ｅ中心から図中右側にオフセットして配置している。
このため、上流側と下流側のメタル担体７Ｄ、７Ｅの空間部１０は、平面図示で夫々重なり合うことがない。このため、上流側メタル担体７Ｄの空間部１０からメタル担体７Ｄ、７Ｅ間に流入した排気ガスはその大部分が下流側メタル担体７Ｅのセル部分を通過し、下流側メタル担体７Ｅの空間部１０に流入する排気ガス量を減少させることができる。
【００５０】
この場合、上流側と下流側との空間部１０同士が平面図示で離れている程上記効果が良好に得られるものであるが、図２０に示すように、上流側メタル担体７Ｄの空間部１０出口から６０度（片側３０度）の角度で拡がる円錐台を想定し、この円錐台より外側に下流側メタル担体７Ｅの空間部１０への入口開口を配置することで、上流側メタル担体７Ｄの空間部１０を通過する排気ガスが下流側メタル担体７Ｅの空間部１０へ流れ込むことを確実に阻止することができる。このようにして、上流側メタル担体７Ｄの空間部１０を通過した排気ガスはその全量が下流側メタル担体７Ｅの無数のセルに流れ込み、上流側メタル担体７Ｄの無数のセルを通過した排気ガスの一部が下流側メタル担体７Ｅの空間部１０を通過して流出することとなる。
【００５１】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００５２】
（サ）触媒を担持させた複数個のメタル担体７Ｄ、７Ｅを触媒コンテナ６内に直列に配置する場合に、上流側に配置されるメタル担体７Ｄの巻芯１０Ａにより形成される空間部１０出口と下流側に配置されるメタル担体７Ｅの巻芯１０Ａにより形成される空間部１０入口とは、上流側メタル担体７Ｄの空間部１０出口から拡散して排出される排気ガスが下流側メタル担体７Ｅの空間部１０入口に直接流入しないよう半径方向に離間させて配置している。このため、上流側メタル担体７Ｄの空間部１０出口から拡散して排出される排気ガスが下流側メタル担体７Ｅの空間部１０入口に直接流入することがなく、排気ガス通り抜けを防ぐことができ、触媒通過後の排気ガス浄化性能を大幅に向上ができる。即ち、排気ガスの触媒転化率の向上を狙ってメタル担体７Ｄ、７Ｅを上下流に近接配置する場合、上流側メタル担体７Ｄの空間部１０出口より少なくとも６０°の角度で拡張した円錐と下流側メタル担体７Ｅの空間部１０入口が互いに干渉しないように配置して、流量の多い排気ガス経路中心部と空間部１０との重なりを防止し、下流側メタル担体７Ｅの空間部１０を排気ガスが通り抜けることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すメタル担体を備えるエンジンの排気浄化装置の構成図。
【図２】同じく第１実施形態の第１実施例のメタル担体の正面図。
【図３】同じく第１実施例のメタル担体の製造要領図。
【図４】同じく第１実施例のメタル担体の適用例を夫々（Ａ）〜（Ｃ）に示す正面図。
【図５】同じく第１実施例のメタル担体の別の適用例を夫々（Ａ）、（Ｂ）に示す正面図。
【図６】第１実施形態の第２実施例のメタル担体の正面図。
【図７】同じく第２実施例のメタル担体の製造要領を（Ａ）〜（Ｃ）に分けて示す製造要領図。
【図８】同じく第２実施例のメタル担体の適用例を夫々（Ａ）〜（Ｃ）に示す正面図。
【図９】同じく第２実施例のメタル担体の別の適用例を夫々（Ａ）、（Ｂ）に示す正面図。
【図１０】第１実施形態の第３実施例のメタル担体を夫々（Ａ）、（Ｂ）に示す正面図。
【図１１】第１実施形態の第４実施例のメタル担体を夫々（Ａ）、（Ｂ）に示す正面図。
【図１２】第４実施例のメタル担体の適用例を夫々（Ａ）、（Ｂ）に示す正面図。
【図１３】本発明の第２実施形態の第１実施例を示す一段目メタル担体（Ａ）および二段目メタル担体（Ｂ）を示す正面図。
【図１４】本発明の第２実施形態の第２実施例を示す、一段目メタル担体（Ａ）、二段目メタル担体（Ｂ）、および、三段目メタル担体の正面図。
【図１５】本発明の第２実施形態の第３実施例を示す、一段目メタル担体（Ａ）、二段目メタル担体（Ｂ）、および、三段目メタル担体の正面図。
【図１６】本発明の第２実施形態の第４実施例を示す、一段目メタル担体（Ａ）、二段目メタル担体（Ｂ）、および、三段目メタル担体の正面図。
【図１７】本発明の第２実施形態の第５実施例を示す、一段目メタル担体（Ａ）、二段目メタル担体（Ｂ）、および、三段目メタル担体の正面図。
【図１８】本発明の第２実施形態の第６実施例を示す、一段目メタル担体（Ａ）、二段目メタル担体（Ｂ）、および、三段目メタル担体の正面図。
【図１９】本発明の第３実施形態のメタル担体を備えるエンジンの排気浄化装置の斜視図。
【図２０】図１９におけるメタル担体を備えるエンジンの排気浄化装置の改良例を示す斜視図。
【符号の説明】
１  エンジン
２  吸気系統
３  排気系統
３Ｂ、３Ｄ  触媒コンバータ
６、６Ａ、６Ｂ  触媒コンテナ
７、７Ａ〜７Ｅ  メタル担体
８  主ピース
８Ａ、９Ａ、１１  平板状帯材
８Ｂ、９Ｂ  波板状帯材
９  別ピース
１０  空間部
１０Ａ  巻芯
１０Ｂ  巻回成形用治具
１２  折返し部
【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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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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