(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状担体に触媒を塗布して製作された管状触媒体を排気ガス通路に設置してガスの浄化を行う排気ガス浄化装置において、上記管状担体は、押し出し成形等により成形された鋼管部材を所定の長さに切断した管材に多数の内方突出変形部が管壁と連続して形成され、上記内方突出変形部の管外面視で不等辺四角形をなし、上記不等辺四角形の排気ガス上流側辺は管軸線に対し徐々に傾斜し、排気ガス下流側辺は管軸線に対し急激に傾斜し、元の管壁との間で形成される上記内方突出変形部の横断面積が零から徐々に増加し、該空間の最大横断面積部から下流側に向けて比較的急激に横断面積が零となることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
上記内方突出変形部の稜線と内方突出変形部の元の管壁面とのなす角が鋭角に形成されることを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
上記内方突出変形部は排気ガス流方向に長いピラミッド型であり、前後方向へ向かう稜線のうち排ガス流方向に向って頂点より前側の稜線の管壁に対する傾斜は、頂点より後側の稜線の管壁に対する傾斜より緩やかであることを特徴とする請求項２記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
上記管状触媒体は、上記管状担体の内面側のみ触媒が塗布されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
管軸線に対して対称の位置に複数の内方突出部が形成されることを特徴とする請求項２乃至請求項４記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
上記内方突出変形部の高さは、管材の内径の（１７±５）％の範囲内であることを特徴とする請求項４乃至請求項５いずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項７】
上記内方突出変形部は、管状担体の管軸方向に一定間隔で列をなして形成され、上記管軸方向に隣り合う内方突出変形部の間隔は、２０ｍｍ乃至３０ｍｍとされ、かつ１個の管状担体に上記の列が複数列形成されていることを特徴とする請求項４乃至請求項６いずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項８】
上記排気ガス浄化装置の管状触媒体を自動二輪車のマフラ内の排気ガス通路に設置してガスの浄化を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項７いずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項９】
上記管状担体は共鳴管の内部に位置するとともに、共鳴管内部の管路で片持支持されることを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１０】
必要寸法に管材を切断するステップと、複数の逃げ溝の列を備えた逃げ溝付き芯金を上記管財に挿入するステップと、中心部に長手方向の円形断面空洞を備え、上部に長手方向開放部を有する保持ブロックに上記管材を保持させるステップと、上部の開放部から逃げ溝の位置に対応する管材の外周面に変形用工具を当接させて打ち込むステップとを備える排気ガス浄化装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動二輪車等に用いられる小型内燃機関の排気ガス浄化装置に関するものである。本明細書において、「管材」は変形加工して担体を製作するための素材、「管状担体」は管材に変形・孔あけなどの加工を施したもので、触媒を塗布する対象物、「管状触媒体」は上記管状担体に触媒が塗布されたものを意味している。
【０００２】
【従来の技術】
自動二輪車等に用いられる小型内燃機関の排気ガス浄化装置は、担体に触媒を塗布し、担持させた構造体、いわゆる触媒体を排気ガスの流れの中に設置して、排気ガス中の有害成分を浄化する装置である。担体の形状としては、図２６に示されるようなパンチング孔02の加工を施した管状担体01に触媒を塗布して排気ガスの流れＧに平行に配置するものが一般に使用されている（特開平１０−３０４３２号公報）。
【０００３】
従来、このようなパンチング孔付き管状担体は、図２７に示されるように、ロール状金属板材03を平板状に伸ばし、それにパンチング孔加工04を施した後、所定寸法に切断05し、Ｕベンド加工06、Ｏベンド加工07等の曲げ加工を施して両縁部を当接させ、溶接08して管状担体01に仕上げていた。
【０００４】
【解決しようとする課題】
図２７に示した従来の管状担体01の製作方法では、加工工数が多く、製作コストが高くなるという欠点があった。また、小排気量、例えば４ストローク、１２５ｃｃ以下、の自動二輪車などに使う場合は、その細い排気装置内に装着するための小径化が難しく、特に、直径２０ｍｍ未満の管状担体を従来の方法で作ると、寸法精度が低下するという課題があった。
【０００５】
また、従来のパンチング孔付き管状担体01の内外面に触媒を塗布して作られたパンチング孔付き管状触媒体09を、排気ガス流中に置いた時、管の表面には凹凸が無いので、図２８に示されるように、ガス流の乱れが少なく、排気ガスＧと触媒との接触を十分に行うためには、触媒体が大型化するという課題もあった。
【０００６】
本発明は、上記のような小径の管状担体を低い製作コスト、かつ高い寸法精度で製作することを可能にし、更に形状にも新たな工夫を加えて、排気ガス浄化装置の浄化性能の向上を図ろうとするものである。
【０００７】
本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１記載の発明は、管状担体に触媒を塗布して製作された管状触媒体を排気ガス通路に設置してガスの浄化を行う排気ガス浄化装置において、上記管状担体は、押し出し成形等により成形された鋼管部材を所定の長さに切断した管材に多数の内方突出変形部が管壁と連続して形成され、上記内方突出変形部の管外面視で不等辺四角形をなし、上記不等辺四角形の排気ガス上流側辺は管軸線に対し徐々に傾斜し、排気ガス下流側辺は管軸線に対し急激に傾斜し、元の管壁との間で形成される蒸気内方突出変形部の横断面積が零から徐々に増加し、該空間の最大横断面積部から下流側に向けて比較的急激に横断面積が零となることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明はこのように構成されているので、管材は、予め管として成形済みの市販品を使うことができ、また、内方へ向かう突出変形部は管の外側から簡単に加工することができるので、製作工数を削減でき、製造コストを低減することができる。また、市販の管材を使う場合は、直径２０ｍｍ未満の小径品も精度良く製作することが可能となる。さらに、突出変形部の形状を最適化することによって、管状触媒体の内側を流れる排気ガスに乱れを与えるので、触媒体の小型化または排気ガス浄化率の向上を達成することができる。
【０００９】
さらにまた、本願請求項１記載の発明では、上記内方突出変形部は、もとの管壁と内方突出変形部との間に形成される空間の横断面積が、排気ガスの上流側先端から下流側に向けて横断面積ゼロから徐々に増加する形状に形成されているため、ガス流に対する抵抗の増加が軽減される。
しかも、上記内方突出変形部は、元の管壁と内方突出変形部との間に形成される空間の最大横断面積部から下流側に向けて比較的急激に横断面積が減少して、横断面積が零になるように形成されているため、上記突出変形部の後方の排気ガスに乱れが与えられる結果、排気ガス浄化率が向上する。
【００１０】
請求項２記載の発明では、上記内方突出変形部の稜線と内方突出変形部の元の管壁面とのなす角が鋭角に形成されているため、突出変形部の後方の排気ガスに乱れが与えられるので、排気ガス浄化率が向上する。
【００１１】
請求項３記載の発明では、上記内方突出変形部は排気ガス流方向に長いピラミッド型であり、前後方向へ向かう稜線のうち排ガス流方向に向って頂点より前側の稜線の管壁に対する傾斜は、頂点より後側の稜線の管壁に対する傾斜より緩やかであるため、内方突出部の後端で管の内面に激しい乱流が起り、この乱流現象によって、排気ガスが担体に塗布してある触媒に激しく接触する結果、ガス流が表面を層流状に流れる従来のパンチング孔付き管状触媒体に比して、排気ガス浄化の効果が大きい。
【００１２】
請求項４記載の発明では、突出変形部が管内面にあることによって、管の内側部分の浄化効率が外側より格段に高いことを利用したもので、触媒を管状担体の内側だけに塗布して触媒の費用を半減し、排気を管の内側に流入させるようにして、触媒の費用に対する浄化効果の相対的な向上を図ることができる。
【００１４】
請求項６記載の発明では、上記内方突出変形部の高さは、管材の内径の（１７±５）％の範囲内であることを特徴とするものである。本発明はこのように構成されているので、従来のパンチング孔付き管状触媒体に比して、排気ガスの流路抵抗をとくに増加させることなく、有害ガスの浄化率を同等に保ちながら、格段に優れた加工性、製造容易性によって、生産能率を高めることができる。
【００１５】
請求項７記載の発明では、上記内方突出変形部は、管状担体の管軸方向に一定間隔で列をなして形成され、上記管軸方向に隣り合う内方突出変形部の間隔は、２０ｍｍ乃至３０ｍｍとされ、かつ１個の管状担体に上記の列が複数列形成されているので、間隔が短すぎて、前方の内方突出変形部の後流中に後方の内方突出変形部が隠れてしまって効果が減少するとか、間隔が長すぎて、内方突出変形部の総数不足のために効果が減少することなどを避けることができ、最適の間隔とすることができる。
【００１６】
請求項８記載の発明では、上記排気ガス浄化装置の管状触媒体を自動二輪車のマフラ内の排気ガス通路に設置してガスの浄化を行うようにすることによって、別の装置を付加することなく排気ガスの浄化を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る排気ガス浄化装置用管状担体の一実施形態を示した図であり、（ａ）は管状担体１を斜め後方から見た図、（ｂ）は真後ろから見た図である。管材の周囲には、管材自体を内方へ突出変形させた多数の内方突出変形部２が形成されている。各突出変形の一辺は、剪断打ち抜きされて連通孔３となっており、管の内外がこの部分で連通している。矢印Ｇは排気ガス流の方向である。
【００２０】
図２は同管状担体１の３面図であり、（ａ）は側方から見た外観図、（ｂ）は（ａ）のＢ-Ｂ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ-Ｃ断面図（前方へ向かってみた図）である。内方突出変形部２の形状は、管の外面から見れば三角形の窪みであり、後方から前方へ向かって見れば、管材の剪断打ち抜きによって各内方突出変形部の１辺に生じた三角形の連通孔３が見える。この担体を使用する場合は、排気ガスが左から右へ向かって流れるように配置されるので、内方突出変形部２は上記三角形の連通孔３が後方へ向かって開口するよう傾斜して形成されている。傾斜角θは３０度程度が好適である。
【００２１】
図３は同管状担体の製作工程を示した図である。本実施形態の担体の製作には、素材として必要寸法に切断された市販品等のステンレス管材４を用いる。管材の母線に沿って設けられる予定の、内方突出変形部の列に対応する複数の凹溝、いわゆる逃げ溝５ａの列を備えた逃げ溝付き芯金５を、上記の切断された管材４の中に挿入し、この状態で、中心部に長手方向の円形断面空洞６ａを備えかつ上部に長手方向開放部６ｂを有する金属製保持ブロック６の中に挿通し、上部の開放部６ｂから上記逃げ溝５ａの位置に対応する管材４の外周面に変形用工具７を当接させて打ち込む。１列の内方突出変形部の加工８が終わると、変形用工具７を引き上げ、管材４を芯金５と共に回転９させ、次の列の内方突出変形部加工10を行う。この工程を繰り返して管材４の全周に内方突出変形部２の加工を行うと、管状担体１が完成する。これに触媒を塗布すると、管状触媒体が完成する。
【００２２】
図４は内方突出変形部２と同内方突出変形部の加工を行うための変形用工具７を示す斜視図であり、（ａ）は１個の内方突出変形部２を管の内側から見た図、（ｂ）はこの内方突出変形部２を変形加工するために使用される変形用工具７の外観図である。内方突出変形部２の稜線２ａが内方突出変形部の元の管壁面とのなす角θは鋭角に形成され、３０度程度が好適である。変形用工具７の変形部２の後縁２ｂを剪断するために、変形用工具７の上記後縁剪断部７ａの縁には鋭い刃が形成されている。
【００２３】
図５は上記実施形態の管状担体１に触媒を塗布して作られた内方突出変形部２付き管状触媒体11を、排気ガス流Ｇ中に置いた場合の流線図である。内方突出変形部付き管状触媒体11では、内方突出変形部の後端で管の内面に激しい乱流が起こり、排気ガスが渦巻いて担体に塗布してある触媒に激しく接触するので、ガス流が表面を層流状に流れる従来のパンチング孔付き管状触媒体09（図２８参照）に比して、排気ガス浄化の効果が格段に大きい。
【００２４】
次に、上記内方突出変形部付き管状触媒体11が、自動二輪車の排気系に適用された場合の実施形態について述べる。図６は上記触媒体11が装着される自動二輪車用４ストローク１２５ｃｃ内燃機関のマフラ12を側方から見た図、図７は同マフラの横断面図（図６のVII-VII断面を後方から見た図）である。マフラ12の内部には、図７に示されるように、４本の管路Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤが設けてある。図８は同マフラを鉛直面で切った縦断面図（図７のVIII-VIII断面図）である。図９は同マフラの水平断面図（図７のIX-IX断面図）である。
【００２５】
図８、図９において、マフラ12の胴体の中央部は、胴体外板13と胴体内板14とからなる二重胴となっており、相互に仕切り板15で間隔を保持され、間にグラスウール16が充填されている。胴体の前部は半球状の前蓋17で覆われ、内燃機関に連なる排気管18が挿通されている。胴体の後部は後蓋外板19と後蓋内板20で覆われており、その間にはグラスウール21が充填されている。後蓋の後面には後端環状部22が設けてある。胴体内板14の内側には前から順に第１隔壁23と第２隔壁24が設けてあり、マフラ12の内部はこれらの隔壁によって、３室に仕切られている。以下の説明のために、これらを前から順に、第１室25、第２室26、第３室27と名付ける。マフラの内部には、上記各室25、26、27をそれぞれ異なる組み合わせで連通する長さの異なる前記の４本の管路Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが形成されている。
【００２６】
マフラ内の上部にある管路Ａを構成するのは、図８において、外部の排気管18に連なる入口管28、同入口管28に連なる接続管29、同接続管29に連なるディフューザ管兼触媒体30、および同ディフューザ管兼触媒体30の外部を覆う共鳴管31である。この管路Ａは上記の第１隔壁23と第２隔壁24とを貫通して設けられており、内燃機関から排出された排気ガスは、同管路Ａを通って、まず第３室27へ噴射される。
【００２７】
図９において、マフラ内の右側にある管路Ｂを構成するのは、連通管32である。この管路Ｂは第２隔壁24を貫通して設けられており、先に第３室27に噴射された排気ガスは、同管路Ｂを通って第２室26へ入る。
【００２８】
図９において、マフラ内の左側にある管路Ｃを構成するのは、連通管33である。この管路Ｃは第１隔壁23を貫通して設けられており、第２室26に入った排気ガスは、同管路Ｃを通って第１室25へ入る。
【００２９】
図８において、マフラ内の下部にある管路Ｄを構成するのは、前部ディフューザ組立体34および後部ディフューザ組立体35であり、案内管36を介して接続されている。この管路Ｄは第１隔壁23と第２隔壁24を貫通し、さらに後部ディフューザ組立体35の後端部において後蓋外板19と後蓋内板20を貫通して外部へ突出している。先に第１室25へ入った排気ガスは、管路Ｄを通って外部へ放出される。マフラ12は、上記のような複雑な経路を経て内燃機関の排気ガスを排出させることと、ディフューザ30，34，35の作用とを併せて、排気音を低減する装置である。
【００３０】
上記管状触媒体11の一適用形態であるディフューザ管兼触媒体30は、上記マフラ12内部において、排気管18に直接連なる管路Ａの終端部の、従来、パンチング孔を多数備えたディフューザ管が設けられていた位置に、同ディフューザ管の代わりに、図１に示した内方突出変形部付き管状担体１に触媒を塗布して製作した内方突出変形部付き管状触媒体11を置き換え、ディフューザ管兼触媒体30としたものである。従来のディフューザ管は多数のパンチング孔から排気ガスが流れ出る時に、圧力エネルギーを減衰させ、外側の共鳴管との相互作用によって、消音効果を発揮し、音量の低減を図っていた。本実施形態の管状触媒体11には、周囲に多数の連通孔３が設けてあるので、従来のパンチング孔付きディフューザ管の代わりとしての消音機能も併せ持つディフューザ管兼触媒体30として機能することができる。
【００３１】
本実施形態のディフューザ管兼触媒体30では、ガスが管の内側に流れるように排気ガスが接続管29から導入されている。ガスの主流は管の内側を流れ、一部の少量のガスが管の外側を流れる。したがって、管の内側にのみ触媒を塗布したものを用いても、内外共に触媒を塗布したものと比べて遜色のない効果を発揮することが出来る。このようにすると触媒に係る費用を半減することができ、費用に対して大きい効果を得ることができる。
【００３２】
図１０は本発明の排気ガス浄化装置の第２実施形態に係る管状担体37を示した図である。本実施形態の内方突出変形部38は前方が丸く、後端に直線的に剪断打抜きされた連通孔39がある。本実施形態の作用効果は第１実施形態の管状担体とほぼ同じである。
【００３３】
図１１は本発明の排気ガス浄化装置の第３実施形態に係る管状担体40を示した図である。本実施形態の内方突出変形部41は管軸方向に長い剪断打抜き孔42を形成しながら、打抜かれていない一側を中心として管材片を管の内方へ折り曲げた形のものである。管軸方向に長い剪断打抜き孔42によって管の内外のガスが連通される。本実施形態の管状担体では、管の内外両面に触媒を塗布し、両面で効果的にガスに接触させることができる。
【００３４】
図１２は本発明の排気ガス浄化装置の第４実施形態に係る管状担体43を示した図である。本実施形態の内方突出変形部44は球面の一部のように丸い形のものであり、管内外を連通する孔は設けられていない。本実施形態の管状担体は、
管の内面にのみ排気ガスを流通させる形式の排気ガス浄化装置に適用することができる。
【００３５】
図１３は本発明の排気ガス浄化装置の第５実施形態に係る管状担体45の３面図であり、（ａ）は側方から見た外観図、（ｂ）は（ａ）のＢ-Ｂ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ-Ｃ断面図（前方へ向かってみた図）である。内方突出変形部46の形状は、管の外面から見れば角の丸い不等辺四辺形の窪みであり、管内外を連通する孔は設けられていない。後方から前方へ向かって見れば、管材の変形によって生じた内方突出変形部46が見える。この担体を使用する場合は、排気ガスが矢印Ｇの方向へ管内を流れるように配置される。
【００３６】
図１４は、第５実施形態の管状担体45の内方突出変形部46と同内方突出変形部を加工する変形用工具47の形状を示す斜視図であり、（ａ）は１個の内方突出変形部46を管の内側から見た図、（ｂ）はこの内方突出変形部46を変形加工するために使用される変形用工具47の外観図である。
【００３７】
本実施形態の内方突出変形部46は、図１４（ａ）に示すように、底面が不等辺で、ガス流Ｇ方向に長いピラミッド型のものであり、前後方向へ向かう稜線の内、ガス流に向かって頂点より前側の稜線の管壁に対する傾斜は、頂点より後側の稜線の管壁に対する傾斜より緩やかである。頂点より前側の稜線の、管壁に対する傾斜角θは鋭角であり、３０度程度が好適である。頂点付近が最大断面積部であり、最大断面積部から下流側に向けて比較的急激に横断面積が減少して横断面積がゼロに成る。図では、頂点や稜線などを鋭い線で描いてあるが、実物は、丸みを帯びた形に製作される。
【００３８】
図１４（ｂ）は、内方突出変形部46の加工を行うための変形用工具47の外観斜視図である。実用される変形用工具では、管材を傷付けないように、頂部および稜線の縁は角を丸めてある。前側の稜線の管壁に対する傾斜は、前述のように、３０度程度が好適である。この変形用工具47を用いた管状担体45の製作工程は、図３に示した管状担体１の製作工程と同様である。
【００３９】
図１５は各種の列数の内方突出変形部を備えた第５実施形態に係る管状担体の外観斜視図である。本実施形態は、上記内方突出変形部を管状担体の管軸方向に一定間隔をおいて、２列〜６列あるいはその他の複数の列をなして形成することができる。列数を偶数列とし、対向する列を管の中心線に対して対称の位置に設け、向き合う列の内方突出変形加工を、適切な工具を用意して、例えば上下から同時に行うなら、管状担体の製作の能率が向上する。
【００４０】
図１６は上記実施形態の孔無し内方突出変形部46付き管状担体45の管内面に触媒を塗布して作られた管状触媒体48の内部に、排気ガス流Ｇを導入した場合の流線図である。図示の例は、管状触媒体48を片持ち状態で保持してあり、管外には排気ガスは流れていない。この管状触媒体48では、内方突出変形部46の最大横断面積部から下流側に向けて比較的急激に横断面積が減少して最終的には突出部の横断面積がゼロとなるので、内方突出変形部の後端で管の内面に激しい乱流が起こる。この乱流現象によって、排気ガスが担体内面に塗布してある触媒に激しく接触するので、ガス流が表面を層流状に流れる従来のパンチング孔付き管状触媒体09（図２８）に比して、排気ガス浄化の効果が格段に大きい。
【００４１】
図５に示した孔有り内方突出変形部２付き管状触媒体11では、管の内外に触媒を塗布し、孔を介して管の内外に排気ガスを流通させる使い方をするが、管の外面を流れるガス量は内面に比して少ないにもかかわらず、内面と同様に触媒を塗るので、外面は内面と同程度の触媒使用量となり、費用対効果の点からは高い効果が得られない。図１６に示した第５実施形態の孔無し内方突出変形部46付き管状触媒体48はこの改善策となるもので、触媒を管内面にのみ塗布し、排気ガスを管の内部にのみ流通させるようにしたものである。排気ガスと触媒との接触面積の確保は、管の長さを若干長くするなどして調節する。
【００４２】
内方突出変形部の高さは、高いほど有害物質の浄化率は向上するが、同時に、内方突出変形部がガス流路を塞ぐので、流路抵抗が大きくなり、内燃機関出力の低下を生じる。本発明の実用化に当たっては、少なくとも従来のパンチング孔付き管状触媒体09（図２８）と同レベルの浄化率と流路抵抗を実現する必要がある。このため、従来技術と比較しながら、管材の内径と内方突出変形部の高さとの最適な相互関係を求めるための実験行った。以下にその一部について述べる。
【００４３】
図１７は上記第５実施形態の管状担体45の素材の管材の内径と、加工後の内方突出変形部の高さの定義を示す図である。図１８は、内径２３．４ｍｍの管材に、高さ１ｍｍ，４ｍｍ，７ｍｍの内方突出変形部を設けた管状触媒体48のガス浄化率（％）をプロットし、それを結んだカーブを示し、図１９は同じ条件の管状触媒体48における流路抵抗（Pa）をプロットし、それを結んだカーブを示してある。これら両図には比較対象として、上記管状触媒体48と同じ内径のパンチング孔付き管状触媒体09の、ガス浄化率（％）と流路抵抗（Pa）とがそれぞれの図に記載してある。パンチング孔付き管状触媒体09の場合は、内方突出変形部高さと無関係であるから一定値として表示してある。
【００４４】
これらの図から、内径２３．４ｍｍの管材を使用した場合は、内方突出変形部の高さが４ｍｍの管状触媒体48が、排気ガス浄化率（％）および流路抵抗（Pa）に関する性能の面で、同一内径のパンチング孔付き管状触媒体09とほぼ同等であり、内方突出変形部高さが４ｍｍを越えると、排気ガス浄化率（％）はさほど増加しないにもかかわらず、流路抵抗（Pa）は急に増加し、内方突出変形部高さが４ｍｍより低くなると、排気ガス浄化率（％）は急に低下するが、流路抵抗（Pa）はさほど減少しないという結果となっている。この実験結果から、許容範囲を考慮して、内方突出変形部の高さは、管材の内径の（１７±５）％の範囲内が適当である、との結論を得た。上記内径２３．４ｍｍの管材を用いた場合の内方突出変形部高さの範囲は、約２．８ｍｍ〜５．２ｍｍの範囲となる。
【００４５】
同様の実験を、他の幾つかの内径の管状触媒体についても実験した結果、管材の内径が異なっても、内方突出変形部の高さは、管材の内径の（１７±５）％の範囲内が適当である、という結論が当てはまることが判った。図２０はこれらの実験結果をまとめて図示したもので、横軸は管材内径（ｍｍ）、縦軸は内方突出変形部高さ（ｍｍ）であり、最適な内方突出変形部高さを太い実線で示し、許容範囲の限界を細い実線で示している。本実施形態はこのように構成されているので、従来のパンチング孔付き管状触媒体に比して、排気ガスの流路抵抗をとくに増加させることなく、有害ガスの浄化率を同等に保ちながら、格段に優れた加工性、製造容易性によって、生産能率を高めることが出来る。
【００４６】
また、本実施形態の管状触媒体では、管軸方向に列をなして内方突出変形部が設けてあり、管軸方向に隣り合う内方突出変形部46の間隔Ｌ（図１５参照）は、２０〜３０ｍｍが好適であることが判明した。間隔が短すぎると、前方の内方突出変形部の後流の中に後方の内方突出変形部が隠れてしまって効果が減少し、間隔が長すぎると、内方突出変形部の総数不足のために効果が減少する。上記間隔を採用すれば、この不具合を避けることができる。
【００４７】
上記の実験は、図２などに示した孔有り形の内方突出変形部についても行われ、内方突出変形部の高さは、管材の内径の（１７±５）％の範囲内が適当である、という前述の実験で得られた結論、および、管軸方向に隣り合う内方突出変形部間の寸法は、２０〜３０ｍｍが好適である、という結論は、他の形状の内方突出変形部にも適用できることが確認された。
【００４８】
図２１は本実施形態の管状触媒体を備えた自動二輪車50の側面図である。車体フレーム51の前端部にヘッドパイプ52が設けられ、ここにハンドル53おとびフロントフォーク54が回動可能に保持され、フロントフォーク54に前輪55が回転可能に軸支されている。車体フレーム51の後部に緩衝装置56の上端が取り付けられ、車体フレーム51の中央部と緩衝装置56の下端とでパワーユニット57が懸架され、パワーユニット57の後部に後輪58が回転可能に装着されている。パワーユニット57の前部を構成している内燃機関59のシリンダヘッド60に、吸気管61を介してキャブレタ62およびエアクリーナ63が接続され、同じくシリンダヘッド60に排気管64を介してマフラ65が接続されている。図では、排気管64とマフラ65は車体の向こう側に配置されているので、位置を明示するために破線ハッチングを付してある。車体フレーム51、内燃機関59等はフロントカバー66、ボディカバー67などによって覆われている。ボディカバー67の上部には、シート68が設けてある。ボディカバー67の後部には、スペアタイヤ69が設けてある。
【００４９】
図２２は上記排気管64とマフラ65の側面図、図２３はその平面図である。排気管65の前端には、シリンダヘッド60に接続するためのフランジ部70が設けてあり、マフラ65には、パワーユニット57の構造部に取付けるための２箇所のブラケット71、72が設けてある。またマフラの側面には遮熱板73が設けてある。
【００５０】
図２４は上記マフラ65の内部を示す側面図、図２５は同マフラの内部を示す平面図である。マフラ65はケース74に覆われており、内部は隔壁75によって、第１室76と第２室77とに分離されている。図２２に示した排気管64に連なり、ケース74を貫通して設けられた入口管78に、第１管路79が連なっている。第１管路79の入口に近い大径部79ａの中に、前記の孔無し内方突出変形部付き管状触媒体48が、図１６に示したように、片持ち状態で装着されている。第１管路79は第２室77内を曲がって経由し、第１室76内で更に大きく曲がって、第１室76内に開口している。ケース74の中央部に直管状の第２管路80が、隔壁75を貫通して、第１室76と第２室77とをつないでいる。更に第２室77からケース74を貫通して外部に開口する第３管路81が設けてある。
【００５１】
入口管78からマフラ65内に入った排気ガスは第１管路内の管状触媒体48の中を通過しながら浄化される。浄化された排気ガスは、順次第１管路79、第１室76、第２管路80、第２室77、第３管路81を経て、冷却され、減圧され、排気音を小さくして、第３管路81の出口部82を経て大気中に排出される。
【００５２】
なお、第２４図、第２５図にはマフラ65内に孔無し内方突出変形部付き管状触媒体48を装着した例を図示したが、この形式のマフラ65に、本明細書で述べた他の形式の孔有り形、孔無し形の内方突出変形部付き管状触媒体を装着しても、本例と同様な排気ガス浄化の効果があることは言うまでもない。
【００５３】
以上に複数の実施形態に基づいて詳細に述べたように、本発明の排気ガス浄化装置においては、触媒担体として市販のステンレス管材を用い、変形用工具を用いて管の外側から内方に向けて突出する変形部、あるいは連通孔を伴う突出変形部を複数加工し、触媒を塗布して触媒体としたものを使用している。これによって、つぎのような利点を得ることができる。
（1）市販の管材を使うので、平板にパンチング孔加工をした後に管に加工する従来の方法に比して、製造方法が簡単であり、かつ製造コストを下げることができる。
（2）市販の管材を使うので、直径２０ｍｍ未満の小径品も精度良く製造することができる。
（3）連通孔付き内方突出変形部または孔無し形の内方突出変形部の形状を最適化することによって、管状担体の内側を流れる排気ガスに適切な乱れを与えることができるので、従来のパンチング孔加工品より排気ガス浄化率を向上させることができる。
（4）本発明の管状触媒体は、内方突出変形部の高さを、管材の内径の（１７±５）％の範囲内にし、あるいは管軸方向に隣り合う内方突出変形部の間隔を、２０〜３０ｍｍとすることによって、最も良好な効果を得ることが出来る。
（5）本発明の管状触媒体は、管内面の浄化効率が管外面の浄化効率より格段に高いので、触媒をパイプの内側だけに塗布した管状触媒体を作り、触媒塗布量を半減してコストを下げ、排気ガスを同触媒体の内側に導入し、あるいは排気ガスを内側にのみ流通させるようにして、コストに対する効果を高めることができる。特に、孔無し形内方突出変形部を備えた管状触媒体の場合に、コストに対する効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気ガス浄化装置に係る管状担体１の第１実施形態を示した図であり、（ａ）は管状担体１の後方斜視図、（ｂ）は後面図である。
【図２】上記管状担体１の３面図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ-Ｂ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ-Ｃ断面図である。
【図３】上記管状担体の製作工程図である。
【図４】上記第１実施形態の管状担体１の内方突出変形部２と同内方突出変形部を加工する変形用工具７の形状を示す斜視図であり、（ａ）は１個の内方突出変形部２を管の内側から見た図、（ｂ）はこの内方突出変形部２を変形加工するために使用される変形用工具７の外観図である。
【図５】上記管状担体に触媒を塗布して作られた内方突出変形部付き管状触媒体11を、排気ガス流中に置いた場合の流線図である。
【図６】上記触媒体11が装着される自動二輪車用４ストローク１２５ｃｃ内燃機関のマフラ12の側面図である。
【図７】同マフラの横断面図である。
【図８】同マフラの縦断面図
【図９】同マフラの水平断面図である
【図１０】本発明の排気ガス浄化装置に係る管状担体の第２実施形態を示した図であり、（ａ）は管状担体の後方斜視図、（ｂ）は後面図である。
【図１１】本発明の排気ガス浄化装置に係る管状担体の第３実施形態を示した図であり、（ａ）は管状担体の後方斜視図、（ｂ）は後面図である。
【図１２】本発明の排気ガス浄化装置に係る管状担体の第４実施形態を示した図であり、（ａ）は管状担体の後方斜視図、（ｂ）は後面図である。
【図１３】本発明の排気ガス浄化装置の第５実施形態に係る管状担体の３面図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ-Ｂ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ-Ｃ断面図である。
【図１４】上記第５実施形態に係る管状担体45の内方突出変形部46と、同内方突出変形部を加工する変形用工具47の形状を示す斜視図であり、（ａ）は１個の内方突出変形部46を管の内側から見た図、（ｂ）はこの内方突出変形部46を変形加工するために使用される変形用工具47の外観図である。
【図１５】各種の列数の内方突出変形部を備えた第５実施形態に係る管状担体の外観斜視図である。
【図１６】上記第５実施形態の孔無し内方突出変形部46付き管状担体45の管内面に、触媒を塗布して作られた管状触媒体48の内部に、排気ガス流Ｇを導入した場合の流線図である。
【図１７】上記第５実施形態の管状担体の内径と内方突出変形部の高さの定義を示す図である。
【図１８】内径２３．４ｍｍの管材に、高さ１ｍｍ，４ｍｍ，７ｍｍの内方突出変形部を設けた管状触媒体48のガス浄化率（％）の実験結果図である。同一内径のパンチング孔付き管状触媒体09のガス浄化率（％）も示してある。
【図１９】図１８と同じ条件の管状触媒体48における流路抵抗（Pa）の実験結果図である。同一内径のパンチング孔付き管状触媒体09の流路抵抗（Pa）も示してある。
【図２０】実験結果をまとめて図示したもので、管材内径（ｍｍ）に対して、好適な内方突出変形部の高さ（ｍｍ）と、その許容範囲を示した図である。
【図２１】上記第５実施形態の管状触媒体を備えた自動二輪車50の側面図である。
【図２２】上記排気管64とマフラ65の側面図
【図２３】平面図である。
【図２４】上記マフラ65の内部を示す側面図
【図２５】同マフラの内部を示す平面図である。
【図２６】従来の排気ガス浄化装置に用いられていたパンチング孔付き管状担体を示した図であり、（ａ）は管状担体の後方斜視図、（ｂ）は後面図である。
【図２７】上記従来のパンチング孔付き管状担体の製作工程図である。
【図２８】上記従来の管状担体に触媒を塗布して作られたパンチング孔付き管状触媒体を、排気ガス流中に置いた場合の流線図である。
【符号の説明】
Ａ…管路、Ｂ…管路、Ｃ…管路、Ｄ…管路、Ｇ…排気ガスの流れ、Ｌ…内方突出変形部の管軸方向間隔、θ…頂点の前側の稜線傾斜角、１…管状担体（第１実施形態）、２…内方突出変形部、２ａ…稜線、２ｂ…後縁、３…連通孔、４…ステンレス管材、５…逃げ溝付き芯金、５ａ…逃げ溝、６…金属製保持ブロック、６ａ…円形断面空洞、６ｂ…上部の長手方向開放部、７…変形用工具、７ａ…後縁剪断部、８…１列の内方突出変形部加工、９…回転、10…次の列の内方突出変形部加工、11…内方突出変形部付き管状触媒体、12…マフラ、13…胴体外板、14…胴体内板、15…仕切り板、16…グラスウール、17…前蓋、18…排気管、19…後蓋外板、20…後蓋内板、21…グラスウール、22…後端環状部、23…第１隔壁、24…第２隔壁、25…第１室、26…第２室、27…第３室、28…入口管、29…接続管、30…ディフューザ管兼触媒体、31…共鳴管、32…連通管、33…連通管、34…前部ディフューザ組立体、35…後部ディフューザ組立体、36…案内管、37…管状担体（第２実施形態）、38…内方突出変形部、39…連通孔、40…管状担体（第３実施形態）、41…内方突出変形部、42…連通孔、43…管状担体（第４実施形態）、44…内方突出変形部（孔無し）、45…管状担体（第５実施形態）、46…内方突出変形部（孔無し）、47…変形用工具、48…管状触媒体、50…自動二輪車、51…車体フレーム、52…ヘッドパイプ、53…ハンドル、54…フロントフォーク、55…前輪、56…緩衝装置、57…パワーユニット、58…後輪、59…内燃機関、60…シリンダヘッド、61…吸気管、62…キャブレタ、63…エアクリーナ、64…排気管、65…マフラ、66…フロントカバー、67…ボディカバー、68…シート、69…スペアタイヤ、70…フランジ部、71…ブラケット、72…ブラケット、73…遮熱板、74…マフラのケース、75…隔壁、76…第１室、77…第２室、78…入口管、79…第１管路、79ａ…第１管路の大径部、80…第２管路、81…第３管路、82…出口部、01…管状担体、02…パンチング孔、03…ロール状金属板材、04…パンチング孔加工、05…切断、06…Ｕベント加工、07…Ｏベント加工、08…溶接、09…パンチング孔付き管状触媒体。
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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