(57)【要約】      （修正有）【課題】冷機始動からの昇温を高速化できる触媒コンンバータ装置を提供する。【解決手段】触媒コンバーター装置１００は、ガスの入口およびガスの出口を具える筐体１０２と、筐体１０２に配置された少なくとも一つの触媒基体要素とを有する。当該少なくとも一つの基体要素は、複数のゾーンないしセクション１０８ａ、１０８ｂに分割されており、ゾーンは熱の流れを抑制するために壁部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄによって互いに少なくとも部分的に仕切られている。壁部は、径方向外側への熱の移動性を低減するための断熱材料を含むことができる。各ゾーンは、前記入口および前記出口を流体通流するように接続する略独立した流体通路を画成する。【選択図】図１Ｂ
2016026279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に用いられる触媒コンバーター装置であって、該装置は、
一つのガスの入口および一つのガスの出口を含む筐体と、
前記筐体内に配置された基体要素を含み、前記基体要素は、触媒材料を担持し、複数のゾーンを具え、前記ゾーンのそれぞれは独立した流体通路を画定し、前記流体通路は前記基体要素の一端において前記筐体の内部で合わさり前記入口とつながっており、前記基体要素のもう一方の一端において前記筐体の内部で合わさり前記出口とつながっており、少なくとも一つの壁部が前記ゾーンをそれぞれ少なくとも部分的に仕切り、前記少なくとも一つの壁部は前記ゾーン間の熱の流れを抑制するように構成され、前記ゾーン間のガスの流れを通さない、
装置。
【請求項２】
前記基体要素が一体の基体要素であり、前記ゾーンのそれぞれが一つのハニカム基体であって、該ハニカム基体の肉厚が全てのゾーンについて一様である、請求項１の装置。
【請求項３】
前記少なくとも一つの壁部が前記入口から出口に延びる方向に前記ゾーンの全長にわたって前記ゾーンを仕切っている、請求項１の装置。
【請求項４】
前記ゾーンが一つの中央ゾーンと、少なくとも一つの径方向ゾーンを有する、請求項１の装置。
【請求項５】
前記少なくとも一つの基体要素が前記入口から出口に延びるガス流の方向に直交する径方向において前記筐体を満たす、請求項１の装置。
【請求項６】
前記ゾーンが前記入口から出口に延びるガス流の方向に平行に配置される、請求項１の装置。
【請求項７】
前記ゾーンのそれぞれがガス流の方向と直交する平面において同様の断面形状を有する、請求項１の装置。
【請求項８】
内燃機関からの排出物質を低減する方法であって、該方法は、
内燃機関からの排気ガスストリームを複数のゾーンを有する少なくとも一つの基体要素に運び、前記少なくとも一つの基体要素が内部に触媒材料を具え、前記ゾーンがそれぞれ断熱材によって少なくとも部分的に仕切られることで前記ゾーン間の熱の流れが断熱材によって少なくとも部分的に抑制され、前記ゾーンのそれぞれが独立した流体通路を画定し、前記流体通路が前記基体要素の一端において筐体の内部で合わさり、前記基体要素のもう一方の一端において前記筐体の内部で合わさることと、
前記ストリームを基体要素に通し、それによって前記ストリームが複数の個別のストリームに分離され、前記個別のストリームが前記基体要素の触媒材料に反応し、処理された複数のストリームを形成することと、
処理されたストリームを排出することを含む、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願への相互参照］
この出願は、２００８年８月２７日出願の米国仮出願第６１／０９２，１１０号の利益を主張するものであり、その全体を引用することによりここに組み込むものとする。
【０００２】
［分野］
この明細書は、内燃機関用の触媒コンバーター装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
［背景］
以下のパラグラフは、そこに記載されていることが先行技術または当業者の知識の一部であることを認めるものではない。
【０００４】
ガスト（Gast）に付与された米国特許第４３９４３５１号は、上流側と下流側とに基体を配置し、排気ガス流が、当該基体それぞれの上流側前部領域にわたり不均一に分布するとともにその前部領域の中央に集中するような構成を有するデュアルモノリス触媒コンバーターを開示している。このコンバーターには、さらに、前記基体の間にチャンバーが配置されている。脈動させた空気の供給源に接続されるよう構成された開口端部を備える空気分配管が、排気ガスが前記基体間を流れる方向に略直交して前記チャンバーの中を横切って延在し、閉端部で終端する。前記チャンバー内における前記管は複数の孔を備え、これら複数の孔は、不均一な排気ガス分布と整合する空気流分布を結果として提供するように、脈動させた空気の供給がチャンバー全体に不均一に分布するよう寸法と管の長手方向の間隔が設定されている。前記チャンバーを複数の個別流路に仕切るように、流体仕切り板が、管に沿って離間配置され、基体間の排気ガスの流れに略平行に延在しており、各流路は、前記孔のうちの選択された幾つかに対して開口していて、前記脈動する空気の供給の不均一分布の一部のみと不均一に分布した排気ガスの一部のみを流入させるようになっていることで、排気ガスが前記基体間を流れているときの流路間の不均一な空気流分布を維持し、排気ガスが脈動させた空気と不適切に混合されて前記下流側基体に流入するのを防ぎ、前記下流側基体の転化効率を最大化している。
【０００５】
ホワイトら（White et al.）に付与された米国特許第５５７８２７７号は、比較的大型のディーゼル機関からの排気を浄化するために使用するモジュラー式触媒コンバーターおよびマフラーを開示している。この装置は、入口と出口を備える筐体内の排気流路に設置された様々な構成要素を含む。前記筐体の中にプレートが取り付けられており、前記筐体を入口室と出口室に仕切っている。入口室と出口室の間のプレートを横切って複数の触媒コンバーターのサブ缶が取り付けられている。前記筐体の内部には、前記触媒コンバーターのサブ缶の上流側に、流体分配器が取り付けられている。流体分配器は、排気を分割して、触媒コンバーターの各サブ缶にそれぞれ排気の一部分を向かわす。前記筐体の内部には、前記触媒コンバーターのサブ缶と前記出口との間に、排気の騒音を減衰させるため、何かしらのマフラー構造が取り付けられている。
【０００６】
ボーランダーら（Bolander et al.）に付与された米国特許第７２１０２８７号は、車両の触媒コンバーター装置からの排出物質を低減する方法を開示しており、当該装置は、少なくとも一つの触媒コンバーターを有し、当該少なくともひとつの触媒コンバーター装置はそれぞれがその車両の所定長さに収まるように配置された触媒塊を備えている。その方法は、前記少なくとも一つの触媒塊のうち少なくとも一つを通して前記所定長さにわたって、２回以上、排気を通すことを含む。前記コンバーター装置は、触媒転化反応を促進することができるので、コンバーター系の活性化を促進することができる。
【発明の概要】
【０００７】
［序説］
この明細書の見解として、内燃機関の排気系に用いられる触媒コンバーター装置を、ガスの入口およびガスの出口を含む筐体と、当該筐体内に配置された少なくとも一つの基体要素とを有するものとし、当該少なくとも一つの基体要素が、触媒材料を含むとともに、複数のゾーンに分割されており、該ゾーンのそれぞれが前記入口および前記出口を流体通流するように接続する略独立した流体通路を画成するものとすることができる。
【０００８】
前記装置は、さらに、前記複数のゾーン間を少なくとも部分的に仕切る少なくとも一つの壁部を有するものとすることができる。この少なくとも一つの壁部は、前記ゾーン間の熱の流れを抑制するための断熱材を含むものとすることができる。当該断熱材の前記ゾーン間の厚みは、一様でなくてもよい。前記断熱材は、前記ゾーン間の厚みを１０ｍｍ未満とすることができる。前記断熱材は、セラミック繊維材料を含むものとすることができる。
【０００９】
前記少なくとも一つの壁部は、隣接するゾーン間でガス流を略通さないように前記ゾーン間を仕切るものとすることができる。前記少なくとも一つの壁部は、前記入口から前記出口に延びる方向において前記ゾーンの略全長にわたって前記ゾーン間を仕切るものとすることができる。前記ゾーンは、セントラルゾーンと、少なくとも一つのラジアルゾーンとを有するものとすることができる。前記基体のセントラルゾーンを前記少なくとも一つのラジアルゾーンから仕切って分ける前記少なくとも一つの壁部は、少なくとも一つの接続部分を含むものとすることができる。
【００１０】
前記少なくとも一つの基体要素は、前記入口から前記出口に延びるガス流の方向に直交するラジアル方向の範囲において前記筐体を略一杯に満たすものとすることができる。前記ゾーンは、前記入口から前記出口に延びるガス流の方向において略平行に配置されたものとすることができる。前記入口から前記出口に延びるガス流の方向に直交する平面における前記ゾーンの断面積は一様でないものとすることができる。中央寄りに配置されたゾーンが周辺側に配置されたゾーンよりも断面積が大きくなるようにするができる。
【００１１】
前記ゾーンはそれぞれがガス流の方向に直交する平面において同様の断面形状を有するものとすることができる。前記形状としては、台形、矩形、正方形、三角形、六角形および円からなる群から選択することができる。
【００１２】
前記ゾーン内の前記触媒材料の充填量が一様でないようにすることができる。たとえば、中央寄りに配置されたゾーン内の前記触媒材料の充填量が周辺側に配置されたゾーン内の前記触媒材料の充填量よりも大きくなるようにすることができる。また、前記少なくとも一つの基体の前記ゾーンの触媒表面積が一様でないようにすることもできる。たとえば、中央寄りに配置されたゾーンの触媒表面積が周辺側に配置されたゾーンの触媒表面積よりも大きくなるようにすることができる。
【００１３】
この明細書の見解として、内燃機関の排気系に用いられる触媒コンバーター装置を、ガスの入口およびガスの出口を含む筐体と、当該筐体に配置され、触媒材料を含み、複数のゾーンに分割された少なくとも一つの基体要素であって、該ゾーンは、前記入口から前記出口に延びるガス流の方向において略平行に配置され、該ゾーンのそれぞれが前記入口および前記出口を流体通流するように接続する略独立した流体通路を画成する、少なくとも一つの基体要素と、前記複数のゾーン間を少なくとも部分的に仕切る少なくとも一つの壁部であって、該少なくとも一つの壁部が、隣接するゾーン間でガス流を略通さないように前記ゾーン間を仕切っているとともに、断熱材を含む、少なくとも一つの壁部とを有するものとすることができる。
【００１４】
内燃機関からの排出物質を低減する方法は、前記した触媒コンバーター装置を用意し、当該装置の前記入口を前記機関の排気ガスストリームと流体通流するよう配置するものとすることができる。
【００１５】
この明細書の見解として、内燃機関からの排出物質を低減する方法を、断熱材により相互の熱の流れが少なくとも部分的に抑制されるように少なくとも部分的に互いに仕切られてそれぞれが略独立した流体通路を画成する複数のゾーンを有し、内部に触媒材料を含む少なくとも一つの基体要素に、前記内燃機関からの排気ガスストリームを送達し、前記ストリームを前記複数のゾーンに通すことによって、該ストリームを、複数の別個のストリームに分かれるようにして、該別個のストリームが前記基体要素の触媒材料と反応して複数の処理済みストリームをつくり、前記処理済みストリームを放出するものとすることができる。
【００１６】
ここに開示した諸説の他の側面および特徴は、以下に記載する明細書の具体例を検討すると、当業者であれば自ずと明らかとなるだろう。
【００１７】
［図面］
下記の図面が、単に例示を目的とするものであることは、当業者であれば理解されるだろう。これらの図面は、出願人の説示するところの範囲をいかなる点においても限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】装置の破断側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの装置の断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａの装置の破断斜視図である。
【図２Ａ】装置の破断側面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの装置の断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａの装置の破断斜視図である。
【図３Ａ】装置の破断側面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの装置の断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの装置の破断斜視図である。
【図４Ａ】装置の破断側面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの装置の断面図である。
【図４Ｃ】図４Ａの装置の破断斜視図である。
【図５Ａ】装置の破断側面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの装置の断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの装置の破断斜視図である。
【図６】他の装置の断面図である。
【図７】他の装置の断面図である。
【図８】他の装置の断面図である。
【図９】他の装置の断面図である。
【図１０】検査結果を示すグラフである。
【図１１】検査結果を示す他のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［さまざまな実施形態の説明］
各々の特許請求の範囲に記載した発明の実施形態の一例を提示するために、様々な装置および方法を説明する。下記の実施形態は、特許請求の範囲に記載した発明を何ら限定するものではなく、特許請求の範囲に記載した発明のいずれかが、以下に説明されていない装置や方法を包含することもありうる。以下（あるいは本書の他の部分）に説明する装置の部分や方法ステップのコンビネーションまたはサブコンビネーションに一つないし複数の発明が存在することもある。特許請求の範囲に記載の発明は、下記のいずれか一つの装置または方法のすべての特徴ないし下記の装置のうちのいくつかあるいはすべてに共通する特徴を具備する装置または方法に限定されるものではない。下記の装置または方法が、特許請求の範囲に記載されたいずれかの発明の実施形態ではないこともあり得る。出願人、発明者、および／または権利者は、本書の特許請求の範囲に記載されていない発明であっても下記の装置または方法に開示されている発明であれば、そのすべての権利を留保するものであり、本書中のその開示によって、そのような発明を放棄したり、権利から除外したり、公共の用に供したりするものではない。
【００２０】
触媒コンバーターは、自動車の排気系において、排出物質の毒性低減のため、広く利用されている。典型的な触媒コンバーターにおいて、基体は、柱状の多孔性一体構造を触媒材料で被覆した形態をとることができる。典型的なコンバーターは、二つに分かれた触媒被覆ステージを含む。すなわち、ＮＯｘ低減のための第１触媒ステージと、ＣＯと炭化水素の酸化のための第２触媒ステージである。基体は、通常、多孔性セラミック材料で、場合によっては、ステンレス鋼で、形成されている。冷機始動時から、触媒コンバーターの触媒材料は、排出ガスが通過するにつれ昇温し、排気ガスの転化が加速し、排出物質レベルが低下する。
【００２１】
従来の触媒コンバーターは、通常、基体が比較的高い作動温度に到達するとそれだけで効率的に作動する。作動温度に到達するには、機関の始動後数分かかる傾向がある。いくつかの実施例においては、一体のセラミック触媒基体からなる触媒コンバーターは、「活性」温度（触媒コンバーターが５０％の効率で転化しているときの温度）が約３００℃、作動温度が約５００℃〜６００℃とすることができる。基体が作動温度になるまでの時間の間中、未処理の毒性成分が排気系から排出され続ける。
【００２２】
出願人の説は、複数のゾーンまたはセクションに分割または仕切った少なくとも一つの基体要素を有する触媒コンバーター装置に関する。ゾーンは、該ゾーン間の熱の流れを抑制するため壁部によって互いに少なくとも部分的に仕切ったものとすることができる。壁部は、ラジアル（径）方向外側への熱の移動性を低減するための断熱材料を含むものとすることができる。ゾーンは、互いに略独立に昇温することができるので、比較的高速に昇温可能である。高速昇温によって、効率的な転化が起こる作動温度到達に必要な時間量を低減可能とすることができる。したがって、当該装置を使用することで、一体構造の（unitary or monolithic）基体を備える従来型の触媒コンバーターに比べて、その間排気系から排出され続ける未処理の毒性成分の量を減らすことができる。さらに、壁部によって装置内の熱保持性を高めることができるので、停止中や機関のアイドリング中に昇温した温度を維持するのに寄与することができる。また、いくつかの実施例においては、出願人の説による装置は、一体構造の基体を備える従来型の触媒コンバーターに比べて、機械的応力および熱応力に対する復元力の高いものとすることができる。
【００２３】
図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃを参照すると、触媒コンバーター装置の一例が全体として１００で示されている。装置１００は、図示しない内燃機関の排気系に用いられる。装置１００は、筐体１０２を有する。筐体１０２は、たとえば、略円筒形で、長円形、円形または楕円形の断面形状を有するものとすることができるが、その限りではない。筐体１０２は、さまざまな形状と寸法が可能である。筐体１０２は、ガスの入口１０４および当該入口１０４から離間配置されたガスの出口１０６を含む。
【００２４】
装置１００は、筐体１０２内に配置された少なくとも一つの基体要素１０８を有する。基体要素１０８は、ゾーンないしセクション１０８ａ、１０８ｂに分割または仕切られている。ゾーン１０８ａ、１０８ｂは、横向きに配置され、それぞれが前記入口１０４および前記出口１０６を流体通流するように接続する略独立したチャンバーないし流体通路を画成するものとすることができる。
【００２５】
ゾーン１０８ａ、１０８ｂは、少なくとも一つの壁部１１０によって、互いに少なくとも部分的に仕切られたものとすることができる。壁部１１０は、入口１０４から出口１０６に延びる方向においてゾーン１０８ａ、１０８ｂの略全長にわたって延在するものとすることができる。壁部１１０は、ゾーン１０８ａ、１０８ｂ間でガス流を略通さないようにゾーン１０８ａ、１０８ｂ間を仕切ってそれぞれ互いから分けるものとすることができる。さらなる詳細は後述するが、壁部１１０の少なくとも一部分は、断熱材を含むものとすることができる。
【００２６】
前記少なくとも一つの基体要素１０８は、既存の触媒コンバーターにおいて用いられているセラミック調合物およびステンレス鋼材料を含む略多孔性のセラミックまたはステンレス鋼構造から形成されるものとすることができる。基体要素１０８は、排気ガスを転化するための触媒材料を含む。触媒材料としては、車両の排出物質を転化するのに望ましい酸化／還元反応起こす作用がある任意の適切な材料が採用できる。三元転化が望ましい場合のいくつかの実施例においては、ゾーン１０８ａ、１０８ｂは、それぞれが、二つに分けて直列配置されたステージを触媒被覆してなるもの（図示せず）を含むものとすることができる。
【００２７】
ゾーン１０８ａ、１０８ｂは、入口１０４から出口１０６へのガス流の軸に対してラジアル（径）方向ないし横方向の範囲で筐体１０２を略いっぱいに満たすものとすることができる。ゾーン１０８ａ、１０８ｂは、入口１０４から出口１０６に向かって延びる方向に略平行に配置されるものとすることができる。
【００２８】
ゾーン１０８ａ、１０８ｂは、壁部１１０で少なくとも部分的に仕切られて互いに分けられるようすることができるので、装置１００内部における熱の移動性を低減することができる。この実施例において図示されているように、少なくとも一つの壁部１１０は、接続部分１１４によって、壁セクション１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄに分離されたものとすることができる。接続部分１１４は、ゾーン１０８ａ、１０８ｂ間の構造的支持部を提供するものであり、これにより製造を補助することができる。
【００２９】
具体的には、ゾーン１０８ａ、１０８ｂを含む一体の基体要素は、各壁部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ用の空隙（voids）とともに、押し出し成形法により形成することができる。空隙は、その後、断熱材料で、射出成形して、壁部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを形成することができる。ゾーン１０８ａ、１０８ｂを押し出し成形した後、壁部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを射出成形する前においては、接続部分１１４がゾーン１０８ａ、１０８ｂ間の構造的支持部を提供することができる。
【００３０】
壁部１１０は、部分的に、ないしその全体を、断熱材から形成することができる。いくつかの実施例において、壁部１１０は、少なくとも部分的にセラミック繊維断熱材料を含むものとすることができる。セラミック繊維断熱材料としては、たとえば、FIBERFRAX XFP（商標）材料（ユニフラックス社（Unifrax Corporation）；Niagara Falls, New York）が挙げられるがその限りではない。他のいくつかの実施例において、壁部１１０は、少なくとも部分的に成形用セメントを含むものとすることができる。成形用セメントとしては、たとえば、FIBERFRAX LDS MOLDABLE（商標）材料（ユニフラックス社（Unifrax Corporation）；Niagara Falls, New York）が挙げられるがその限りではない。その他の実施例において、壁部１１０は、少なくとも部分的にエーロゲルやナノゲルやグラスウールなどのような断熱材料をふくむものとすることができる。
【００３１】
ゾーン１０８ａ、１０８ｂの間に断熱材料を含む壁部１１０を組み入れることによって、装置１００を、機械的応力および熱応力に対する復元力の高いものとすることができる。断熱材料は、通常、ある量の圧縮を許容することができるので、各ゾーン１０８ａ、１０８ｂの熱膨張を吸収することができる。また、断熱材料は、機械的な可撓性の向上をもたらすこともできる。
【００３２】
任意選択的に、図１Ｂに示すように、断熱層１１２をゾーン１０８ｂと筐体１０２の間に配置することができる。断熱層１１２は、ゾーン１０８ｂおよび筐体１０２から外への熱損失を最小化することができるので、ゾーン１０８ａ、１０８ｂが熱を保持することで効率的な転化が起こる作動温度に達するまでにかかる時間の量をさらに減らすことができる。
【００３３】
使用時には、装置１００は、図示せぬ内燃機関からの排出物質を低減するように実装される。特に、入口１０４を、機関の排気ガスストリームと流体通流するように配置することができる。排気ガスストリームを、ゾーン１０８ａ、１０８ｂに送達することができる。ストリームをゾーン１０８ａ、１０８ｂを通すことで複数の個別ストリームに分離させ、それぞれの個別ストリームが前記少なくとも一つの基体要素の触媒材料と反応して処理済みストリームとなるようにすることができる。処理済みストリームは、合流させて出口ガスストリームとした上で、出口１０６から放出することができる。
【００３４】
ゾーン１０８ａ、１０８ｂは、互いに略独立に昇温することができる。したがって、熱エネルギーがゾーン１０８ａ、１０８ｂを別々に伝わることになるので、装置１００は、一体型基体デザインと比べて、高い伝熱性を示すものとすることができる。さらに、排気ガスストリームの不均一な熱分布のゆえにゾーン１０８ａがゾーン１０８ｂより高速に昇温する場合、たとえば、ストリームの中央にいくに従って高温になるような場合には、温度が高い方のゾーン１０８ａは、相対的に早期に、他の基体ゾーン１０８が活性温度に到達していないうちに、活性化を達成し排出物質に触媒作用を及ぼすことができる。逆に、アイドリング中には、待機時のガスによってゾーン１０８ａの方がゾーン１０８ｂよりも速く冷えることになるので、ゾーン１０８ｂが、熱を保持して、アイドリング期間からより速く回復することができる。
【００３５】
従来の触媒コンバーター装置の異なる部品間の熱伝達のメカニズムには３種類がある：すなわち、(i)基体内部の高温ガスの対流、(ii)基体を介しての伝導、および、(iii)基体からの放射である。装置１００についていえば、最初の２つのメカニズム、すなわち対流と伝導は、壁部１１０の導入によって、遮断可能である（ゾーン１０８ａ、１０８ｂ間の熱伝達を多少許容するかもしれない接続部分１１４は無視する）。３つめのメカニズムある放射は、基体の温度に大きく依存する可能性があるので、高温状態でのみ、有意の要
因となりうる。たとえば、１００℃では、基体材料の放射による熱損失は、約１．４ｋＷ／ｍ２ｓになると概算できるが、７００℃では、放射による熱損失は、約５７ｋＷ／ｍ２ｓになると概算できる、すなわち４０倍の増加である。したがって、壁部１１０をゾーン１０８ａ、１０８ｂ間に導入することによって、装置１００内の熱伝達を低温時には遅らせることができる一方で、高温時には、放射の関与の度合いが増加して断熱材料の効果を薄めることで、ゾーン１０８ａ、１０８ｂ間の熱の移動性を増進し、ゾーン１０８ａ、１０８ｂの過熱を防ぐことができる。
【００３６】
もっとも、基体ゾーンに外側から一層の断熱層（すなわち、１１２）をあてがうのでは、ゾーン１０８ａ、１０８ｂの間の壁部１１０に断熱材料を複数層組み込むのと同じ効果を達成することはできないことが認識されるべきである。固体は伝熱性があるが、空気を含む気体（ガス）のほとんどは伝熱性が低く、断熱材として優れている。もっとも効果的な断熱材料は、多孔性であり、伝導による熱伝達は、材料自体によるよりも、（熱伝導性が低い）空気が充填された空間の存在によって、大幅に低減される。断熱材料の温度が上昇すると、その熱を伝える能力も増進する。閉じ込められた空気は、高温下で空気分子が高速運動するため、よい断熱材となる。また、断熱材料自体の固体部分が、温度上昇にともないより活発に放射を開始することにもなる。断熱材と違って、ゾーン１０８ａ、１０８ｂは、略固体状とすることができるので、そのような熱伝導性における大幅な変化を受けることはあり得ない。
【００３７】
その結果として、温度上昇にともない、断熱材料が装置１００内部における熱の移動性を阻害することでゾーン１０８ａ、１０８ｂが過熱するのを防ぐことができるという効果が損なわれることが認識されるべきである。対照的に、一層の比較的厚い断熱材料層は、基体ゾーンの熱保持能力を増進させることができるので、素早く昇温することができるが、高温時に熱を失う能力を減ずることで過熱に到る可能性もある。
【００３８】
一例として、装置１００は、幅寸法を約１２ｃｍ、高さ寸法を約８ｃｍとすることができる。寸法は、用途に応じて変えてもよい。ゾーン１０８ａ、１０８ｂ間を仕切る壁部１１０およびその中の断熱材料の厚みは、たとえば、１０ｍｍ未満、０．１〜５ｍｍの間、あるいは０．５ｍｍ〜２ｍｍの間とすることができるが、その限りではない。断熱材料の厚みは、作動温度（すなわち、低温ほど薄く、というように）および断熱材料の特性によって変えることができる。ゾーン１０８ａ、１０８ｂ間を仕切る壁部１１０の中の断熱材料は、厚さを略均一なものとすることができる。
【００３９】
入口１０４に入る排気ガスストリームはその少なくとも一部がその通路から逸れてゾーン１０８ａ、１０８ｂにそれぞれ入ってしまうので、壁部１１０の端面が、ガスの軸流を遮るよう作用することができる。ガスストリームの少なくとも一部が逸れることによって、圧力が高まり、ゾーン１０８ａ、１０８ｂの入口１０４に面した端部においてガス流の乱流が増加する可能性がある。増加した乱流に応じて、ガスストリームの温度が上昇し、ゾーン１０８ａ、１０８ｂの昇温を促進し、作動温度が達成される割合を増やすことができる。
【００４０】
もっとも、背圧の上昇を回避すべき場合には、ガス流に直交する方向の装置１００の断面積を、壁部１１０が占める断面積量に比例した量だけ減らすことができる。たとえば、図１Ｂに示すように、壁部１１０が装置１００の全断面積の約１０％を占めるとすると、壁部１１０の背圧効果を相殺するために装置の寸法を約１０％減らすことができる。
【００４１】
図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃを参照すると、触媒コンバーター装置の他の例が、全体として２００で示されている。装置２００は、装置１００に類似しているので、同じ特徴は、同じ符号によって特定する。装置２００は、筐体２０２を有する。筐体２０２は、略円筒形で、略円形の断面形状を有する。筐体２０２は、ガスの入口２０４および当該入口２０４から離間配置されたガスの出口２０６を含む。
【００４２】
装置２００は、筐体２０２内に配置された少なくとも一つの基体要素２０８を有する。基体要素２０８は、ゾーンないしセクション２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃに分割ないし仕切られている。ゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃは、横向きないしラジアル（径）方向に配置され、それぞれが前記入口２０４および前記出口２０６を流体通流するように接続する略独立したチャンバーないし流体通路を画成するものとすることができる。ゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃは、入口２０４から出口２０６へのガス流の軸に対してラジアル（径）方向の範囲で筐体２０２を略いっぱいに満たすものとすることができる。ゾーン２０８ａ、２０８ｂ間は、壁部２１０ａによって少なくとも部分的に仕切られ、ゾーン２０８ｂ、２０８ｃ間は、壁部２１０ｂによって少なくとも部分的に仕切られたものとすることができる。図示しないが、壁部２１０ａ、２１０ｂは、ゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ間の構造的支持部を提供するための（装置１００における接続部分１１４に相当する）接続部分を含むものとすることができる。
【００４３】
ゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃは、入口２０４から出口２０６に延びる方向においてゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃの略全長にわたって延在する壁部２１０ａ、２１０ｂによって互いに少なくとも部分的に仕切られたものとすることができる。壁部２１０ａ、２１０ｂは、隣接するゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ間でガス流を略通さないようにゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ間を仕切って互いから分けるものとすることができる。
【００４４】
壁部２１０ａ、２１０ｂは、装置２００内部における熱の移動性を低減するための断熱材料を含むものとすることができる。いくつかの実施例において、壁部２１０ａ、２１０ｂは、部分的に断熱材料から形成することができるが、ゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ間を仕切って独立した流路を画成するためのなんらかの構造（たとえば、比較的薄い固体のセラミックまたはステンレス鋼の材料）を含んでいてもよい。他の実施例において、壁部２１０ａ、２１０ｂは、全体を断熱材から形成することができる。
【００４５】
壁部２１０ａ、２１０ｂの中の断熱材料は、厚さを略均一なものとすることができる。代替的に、断熱材料の厚さは一様でなくてもよい。たとえば、排気ガスストリームの熱分布が著しく不均一で、たとえば中央に向かうほど高温であるような場合には、中央寄りに配置されたゾーン２０８ａより筐体２０２寄りの周縁沿いに配置されたゾーン２０８ｃの断熱性を高めるのが望ましいかもしれない。このように、壁部２１０ｂに対して、壁部２１０ａよりも断熱性を高めることができる。
【００４６】
ゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃの間に断熱材料を含む壁部２１０ａ、２１０ｂを組み入れることによって、装置２００を、機械的応力および熱応力に対する復元力の高いものとすることができる。断熱材料は、通常、ある量の圧縮を許容することができるので、各ゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃの熱膨張を吸収することができる。また、断熱材料は、機械的な可撓性の向上をもたらすこともできる。
【００４７】
任意選択的に、図２Ｂに示すように、断熱層２１２をゾーン２０８ｃと筐体２０２の間に配置することができる。断熱層２１２は、ゾーン２０８ｃおよび筐体２０２から外への熱損失を最小化することができるので、ゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃが熱を保持することで効率的な転化が起こる作動温度に達するまでにかかる時間の量をさらに減らすことができる。
【００４８】
ゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃは、互いに略独立に昇温することができる。したがって、熱エネルギーがゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃを別々に伝わることになるので、装置２００は、一体型基体デザインと比べて、高い伝熱性を示すものとすることができる。さらに、排気ガスストリームの不均一な熱分布のゆえにゾーン２０８ａがゾーン２０８ｂ、２０８ｃより高速に昇温する場合、たとえば、ストリームの中央にいくに従って高温になるような場合には、温度が高い方のゾーン２０８ａは、相対的に早期に、他の基体ゾーン２０８ｂ、２０８ｃが活性温度に到達していないうちに、活性化を達成し排出物質に触媒作用を及ぼすことができる。逆に、アイドリング中には、待機時のガスによってゾーン２０８ａの方がゾーン２０８ｂ、２０８ｃよりも速く冷えることになるので、ゾーン２０８ｂ、２０８ｃが、熱を保持して、アイドリング期間からより速く回復することができる。
【００４９】
任意選択的に、ゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ間で触媒材料の充填量を変えることもできる。たとえば、中央ゾーン２０８ａ内の触媒材料の充填量がゾーン２０８ｂよりも大きくなるように、装置２００を製造するのが望ましいかもしれない。また、ゾーン２０８ｂ内の触媒材料の充填量がゾーン２０８ｃよりも大きくなるようにするのがさらに望ましいかもしれない。そのような構成においては、通常、周辺側に配置されたゾーンよりも処理する排出物質の流量が大きい中央寄りに配置されたゾーン内で排出物質に触媒作用を及ぼすために施される触媒材料の充填量を多くしてある。
【００５０】
さらに任意選択的に、ゾーン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ間で触媒表面積を変えることもできる。たとえば、中央ゾーン２０８ａ内の触媒表面積がゾーン２０８ｂよりも大きくなるように、装置２００を製造するのが望ましいかもしれない。また、ゾーン２０８ｂ内の触媒表面積がゾーン２０８ｃよりも大きくなるようにするのがさらに望ましいかもしれない。そのような構成においては、通常、周辺側に配置されたゾーンよりも処理する排出物質の流量が大きい中央寄りに配置されたゾーン内で排出物質に触媒作用を及ぼすために施される触媒の表面積を大きくなるようにしてある。
【００５１】
図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃを参照すると、触媒コンバーター装置の他の例が、全体として３００で示されている。装置３００は、装置１００、２００に類似しているので、同じ特徴は、同じ符号によって特定する。装置３００は、筐体３０２を有する。筐体３０２は、略円筒形で、略長円形の断面形状を有する。筐体３０２は、ガスの入口３０４および当該入口３０４から離間配置されたガスの出口３０６を含む。
【００５２】
装置３００は、筐体３０２内に配置された少なくとも一つの基体要素３０８を有する。基体要素３０８は、ゾーンないしセクション３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃに分割ないし仕切られている。ゾーン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃは、横向きにまたは配置され、それぞれが前記入口３０４および前記出口３０６を流体通流するように接続する略独立したチャンバーないし流体通路を画成するものとすることができる。ゾーン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃは、入口３０４から出口３０６へのガス流の軸に対してラジアル（径）方向の範囲で筐体３０２を略いっぱいに満たすものとすることができる。
【００５３】
壁部３１０ａ、３１０ｂは、ゾーン３０８ｂ、３０８ｃから、少なくとも部分的にゾーン３０８ａを仕切って分けている。壁部３１０ａ、３１０ｂは、入口３０４から出口３０６に延びる方向においてゾーン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃの略全長にわたって延在している。壁部３１０ａ、３１０ｂは、隣接するゾーン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ間でガス流を略通さないようにゾーン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ間を仕切って互いから分けるものとすることができる。
【００５４】
壁部３１０ａ、３１０ｂは、装置３００内部における熱の移動性を低減するための断熱材料を含むものとすることができる。いくつかの実施例において、壁部３１０ａ、３１０ｂは、部分的に断熱材料から形成することができるが、ゾーン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ間を仕切って独立した流路を画成するためのなんらかの構造（たとえば、比較的薄い固体のセラミックまたはステンレス鋼の材料）を含んでいてもよい。他の実施例において、壁部３１０ａ、３１０ｂは、全体を断熱材から形成することができる。
【００５５】
ゾーン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃの間に断熱材料を含む壁部３１０ａ、３１０ｂを組み入れることによって、装置３００を、機械的応力および熱応力に対する復元力の高いものとすることができる。断熱材料は、通常、ある量の圧縮を許容することができるので、各ゾーン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃの熱膨張を吸収することができる。また、断熱材料は、機械的な可撓性の向上をもたらすこともできる。
【００５６】
任意選択的に、図３Ｂに示すように、断熱層３１２をゾーン３０８ｂ、３０８ｃと筐体３０２の間に配置することができる。断熱層３１２は、ゾーン３０８ｃおよび筐体３０２から外への熱損失を最小化することができるので、ゾーン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃが熱を保持することで効率的な転化が起こる作動温度に達するまでにかかる時間の量をさらに減らすことができる。
【００５７】
ゾーン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃは、互いに略独立に昇温することができる。したがって、熱エネルギーがゾーン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃを別々に伝わることになるので、装置３００は、一体型基体デザインと比べて、高い伝熱性を示すものとすることができる。さらに、排気ガスストリームの不均一な熱分布のゆえにゾーン３０８ａがゾーン３０８ｂ、３０８ｃより高速に昇温する場合、たとえば、ストリームの中央にいくに従って高温になるような場合には、温度が高い方のゾーン３０８ａは、相対的に早期に、他の基体ゾーン３０８ｂ、３０８ｃが活性温度に到達していないうちに、活性化を達成し排出物質に触媒作用を及ぼすことができる。逆に、アイドリング中には、待機時のガスによってゾーン３０８ａの方がゾーン３０８ｂ、３０８ｃよりも速く冷えることになるので、ゾーン３０８ｂ、３０８ｃが、熱を保持して、アイドリング期間からより速く回復することができる。
【００５８】
装置２００に対して説明したように、ゾーン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ間で触媒材料の充填量を変えることもできる。たとえば、中央ゾーン３０８ａ内の触媒材料の充填量がゾーン３０８ｂよりも大きく、ゾーン３０８ｂ内の触媒の充填量がゾーン３０８ｃよりも大きくなるように、装置３００を準備することができる。
【００５９】
図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃを参照すると、触媒コンバーター装置の他の例が、全体として４００で示されている。装置４００は、装置１００、２００および３００に類似しているので、同じ特徴は、同じ符号によって特定する。装置４００は、筐体４０２を有する。筐体４０２は、略円筒形で、略楕円形の断面形状を有するものとすることができる。筐体４０２は、ガスの入口４０４および当該入口４０４から離間配置されたガスの出口４０６を含む。
【００６０】
装置４００は、筐体４０２内に配置された少なくとも一つの基体要素４０８を有する。基体要素４０８は、ゾーンないしセクション４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄに分割ないし仕切られている。ゾーンないしセクション４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄは、横向きに配置され、それぞれが前記入口４０４および前記出口４０６を流体通流するように接続する略独立したチャンバーないし流体通路を画成するものとすることができる。ゾーン４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄは、入口４０４から出口４０６へのガス流の軸に対してラジアル（径）方向の範囲で筐体３０２を略いっぱいに満たすものとすることができる。
【００６１】
壁部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄは、少なくとも部分的に、ゾーン４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄ間を仕切っている。壁部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄは、入口４０４から出口４０６に延びる方向においてゾーン４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄの略全長にわたって延在するものとすることができる。壁部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄは、隣接するゾーン４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄ間でガス流を略通さないようにゾーン４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄ間を仕切って互いから分けるものとすることができる。
【００６２】
壁部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄは、装置４００内部における熱の移動性を低減するための断熱材料を含むものとすることができる。いくつかの実施例において、壁部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄは、部分的に断熱材料から形成することができるが、ゾーン４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄ間を仕切って独立した流路を画成するためのなんらかの構造（たとえば、比較的薄い固体のセラミックまたはステンレス鋼の材料）を含んでいてもよい。他の実施例において、壁部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄは、全体を断熱材から形成することができる。
【００６３】
ゾーン４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄの間に断熱材料を含む壁部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄを組み入れることによって、装置４００を、機械的応力および熱応力に対する復元力の高いものとすることができる。断熱材料は、通常、ある量の圧縮を許容することができるので、各ゾーン４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄの熱膨張を吸収することができる。また、断熱材料は、機械的な可撓性の向上をもたらすこともできる。
【００６４】
任意選択的に、図４Ｂに示すように、断熱層４１２をゾーン４０８ｄと筐体４０２の間に配置することができる。断熱層４１２は、ゾーン４０８ｃおよび筐体４０２から外への熱損失を最小化することができるので、ゾーン４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄが熱を保持することで効率的な転化が起こる作動温度に達するまでにかかる時間の量をさらに減らすことができる。
【００６５】
ゾーン４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄは、互いに略独立に昇温することができる。したがって、熱エネルギーがゾーン４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄを別々に伝わることになるので、装置４００は、一体型基体デザインと比べて、高い伝熱性を示すものとすることができる。さらに、排気ガスストリームの不均一な熱分布のゆえにゾーン４０８ａがゾーン４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄより高速に昇温する場合、たとえば、ストリームの中央にいくに従って高温になるような場合には、温度が高い方のゾーン４０８ａは、相対的に早期に、他の基体ゾーン４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄが活性温度に到達していないうちに、活性化を達成し排出物質に触媒作用を及ぼすことができる。逆に、アイドリング中には、待機時のガスによってゾーン４０８ａの方がゾーン４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄよりも速く冷えることになるので、ゾーン３０８ｂ、３０８ｃ、４０８ｄが、熱を保持して、アイドリング期間からより速く回復することができる。
【００６６】
ゾーン４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄおよび壁部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄの組み合わせの平均熱伝導率は、各構成部材のそれぞれを通過する道のりの長さによって求めることができる。したがって、いくつかの特定の例では、壁部は、筐体の全体の断面形状と対応する略平行な層となるように配置するのが効果的である。図示したように、筐体４０２が楕円形の断面形状を有する図４Ｂを特に参照すると、装置４００は、セントラルゾーン４０８ａと、同心円状に配置されたラジアルゾーン４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄとを含むものとすることができる。壁部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄは、同心円状で、筐体４０２の形状と略平行である。この構成によれば、ゾーンの数および壁部に使用される断熱材の量を最少化することができる。さらに、各ラジアルゾーン４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄを略相補的な半分部分に仕切るように、ラジアル（径）方向に延在する壁部４１０ａを含めることができるので、装置４００の組み立てが簡単になる。
【００６７】
図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃを参照すると、触媒コンバーター装置の他の例が、全体として５００で示されている。装置５００は、装置１００、２００、３００および４００に類似しているので、同じ特徴は、同じ符号によって特定する。装置５００は、筐体５０２を有する。筐体５０２は、たとえば、略円筒形で、円形の断面形状を有するものとすることができるが、その限りではない。筐体５０２は、ガスの入口５０４および当該入口５０４から離間は位置されたガスの出口５０６を含む。
【００６８】
装置５００は、筐体５０２内に配置され複数のゾーンないしセクション５０８に分割ないし仕切られた少なくとも一つの基体要素を有する。ゾーン５０８はそれぞれが一体の基体要素からなるものとすることができる。ゾーン５０８は、横向きに配置され、それぞれが前記入口５０４および前記出口５０６を流体通流するように接続する略独立したチャンバーないし流体通路を画成するものとすることができる。ゾーン５０８は、入口５０４から出口５０６へのガス流の軸に対してラジアル（径）方向の範囲で筐体５０２を略いっぱいに満たすものとすることができる。いくつかの実施例において、装置５００は、少なくとも２５の基体ゾーン５０８を含むものとすることができる。いくつかの実施例において、装置５００は、少なくとも１００の基体ゾーン５０８を含むものとすることができる。
【００６９】
壁部５１０は、少なくとも部分的にゾーン５０８間を仕切るものである。壁部５１０は、入口５０４から出口５０６に、延びる方向においてゾーン５０８の略全長にわたって延在するものとすることができる。壁部５１０は、隣接するゾーン５０８間でガス流を略通さないようにゾーン５０８間を仕切って互いから分けるものとすることができる。
【００７０】
壁部５１０は、装置５００内部における熱の移動性を低減するための断熱材料を含むものとすることができる。いくつかの実施例において、壁部５１０は、部分的に断熱材料から形成することができるが、ゾーン５０８間を仕切って独立した流路を画成するためのなんらかの構造（たとえば、比較的薄い固体のセラミックまたはステンレス鋼の材料）を含んでいてもよい。他の実施例において、壁部５１０は、全体を断熱材から形成することができる。
【００７１】
ゾーン５０８の間に断熱材料を含む壁部５１０を組み入れることによって、装置５００を、機械的応力および熱応力に対する復元力の高いものとすることができる。断熱材料は、通常、ある量の圧縮を許容することができるので、各ゾーン５０８の熱膨張を吸収することができる。また、断熱材料は、機械的な可撓性の向上をもたらすこともできる。
【００７２】
任意選択的に、図５Ｂに示すように、断熱層５１２をゾーン５０８と筐体５０２の間に配置することができる。断熱層５１２は、ゾーン５０８および筐体５０２から外への熱損失を最小化することができるので、ゾーン５０８が熱を保持することで効率的な転化が起こる作動温度に達するまでにかかる時間の量をさらに減らすことができる。
【００７３】
ゾーン５０８は、互いに略独立に昇温することができる。したがって、熱エネルギーがゾーン５０８を別々に伝わることになるので、装置５００は、一体型基体デザインと比べて、高い伝熱性を示すものとすることができる。
【００７４】
図６、７、８および９に示すように、各ゾーンの数、寸法および形状は、変えることができ、所与の排気系に対して最適化することができる。実施例の装置６００、７００、８００および９００は、装置１００、２００、３００、４００および５００に類似しているので、同じ特徴は、同じ符号によって特定する。
【００７５】
いくつかの実施例において、各ゾーンは、ガス流の方向に直交する平面内において同じ断面形状を有するものとすることができるが、その形状は、正方形（図５Ｂ参照）、三角形（図６参照）、円形（図７参照）、六角形（図８参照）、矩形（図９参照）、台形等から選択することができる。ゾーンおよび筐体の他の形状や、そのさまざまな組み合わせが可能である。
【００７６】
図５Ｂ、６および８に示すように、ゾーン５０８、６０８、８０８のガス流の方向に直交する平面内における断面形状は、略一様である。しかし、図１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、７および９に示すように、ゾーン１０８、２０８、３０８、４０８、７０８および９０８のガス流の方向に直交する平面内における断面形状は、一様でなくてもよい。たとえば、図７および９に示すように、中央寄りに配置されたゾーン７０８ａ、９０８ａは、周縁側に配置されたゾーン７０８ｂ、９０８ｂより断面積が大きくなるようにすることができる。こうすることは、たとえば、排気ガスストリームの熱分布が（たとえばストリームの中央寄りになるほど高温になるなど）著しく不均一であるとともに、複数のゾーン７０８、９０８により提供される加熱性能の向上が、筐体７０２、９０２近傍の周縁周りの領域においてより重要性があるような場合には、望ましいかもしれない。
【００７７】
ここに開示した装置は、従来型の触媒コンバーターと同様の寸法で設計および製造が可能であり、したがって、既存の排気系に、後付けで装着可能である。ここに開示した装置がさまざまなガソリンまたはディーゼル内燃機関に適合するように、そして、様々な車両（たとえば、自動車、軽トラック、大型トラック、バス、トラクター、フォークリフトや他の産業機械、オートバイ等）の排気系において使用できるように、様々な形態が可能である。
【００７８】
次に、実施例について言及するが、これらの実施例は、例示的かつ非限定的たることを意図するものである。
【実施例１】
【００７９】
プロトタイプの触媒コンバーター装置を用いた試験を実施した。３．１５×４．７５×２．５インチ寸法で貴金属を２０ｇ／ｃｆ配合した市販の触媒コンバーター（ジョージア州、アトランタのアプライドセラミックス社（Applied Ceramics, Inc.）製）を用意した。実施例の装置１００と略同様となるよう３つのプロトタイプ触媒コンバーター装置を準備した。プロトタイプ１は、３．１５×４．７５×２．２５インチ寸法で貴金属を２０ｇ／ｃｆ配合されたものとした。プロトタイプ２は、３．１５×４．７５×２．２５インチ寸法で貴金属を１７ｇ／ｃｆ配合されたものとした。プロトタイプ３は、３．１５×４．７５×２．２５インチ寸法で貴金属を１４ｇ／ｃｆ配合されたものとした。各プロトタイプは、基体要素のゾーン間を仕切る壁部として、厚さ約０．１６ｃｍとしたFIBERFRAX LDS MOLDABLE（商標）を含むものとした。
【００８０】
２００９年型トヨタカローラ（商標）の車両に市販品の触媒コンバーターおよびプロトタイプ装置を装備した。合衆国環境保護庁のＵＳ０６試験手順にしたがって、第三者機関による独立試験が実施された。車両は、走行サイクルにかけて、冷機始動期、過渡期、暖機始動期のそれぞれについて排出物質が収集され、排出物質の平均を計測した。排出物質の結果を、以下に表１として示す。プロトタイプ装置に対する試験は、貴金属配合が少なくても良好な結果を示した。
【００８１】
【表１】
2016026279.tif 000003
【実施例２】
【００８２】
プロトタイプの触媒コンバーター装置を用いた試験を実施した。アフターマーケットの触媒コンバーター（カリフォルニア州ランチョサンタマルガリータのマグナフローパフォーマンスエグゾースト（MagnaFlow Performance Exhaust）社製MAGNAFLOW（商標） ODB-II Catalytic Converter）を２つ、それぞれ、約１００ｍｍ長、１２５×８０ｍｍの長円／スケートリンク形状の２段階型基体を用意した。このコンバーターのうちの一つを、実施例の装置５００と同様のものに改造した。
【００８３】
プロトタイプの装置を準備するために、基体要素を筐体から取り出して、縦にスライスし、それぞれが、ガス流の方向に直交する平面内の断面が約１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形となる複数のゾーンないしセクションに分けた。各ゾーンを、FIBERFRAX LDS MOLDABLE（商標）断熱材料で包んだ。そして、包んだゾーンを束ねて、追加のFIBERFRAX（商標）断熱層で包み、筐体内に戻した。各ゾーンを仕切って隣接したゾーンから分ける断熱材料の厚みは、約１ｍｍとした。鋼製筐体はオリジナルのものをそのまま使用したので、断熱材料の厚みに相当する分だけ、ゾーンの体積をいくらか（約１０〜１５％）除去しなければならなかったので、結果として、触媒材料の量が少なくなった分全体のパフォーマンスが低くなった。
【００８４】
１９８６年型GMC C3500 SIERRA（商標）の車両に通常の触媒コンバーターおよびプロトタイプ装置を装備した。双方の触媒コンバーターには、内部の温度を計測するため、筐体内の中央位置に、熱電対を装着した。車両は、冷機始動から始動させた。機関は、動力計上で加速させて、４０ｋｍ／ｈの等速度に保ち、試験手順の間を通じて約２０００ｒｐｍに維持した。図１０を参照すると、曲線「Ａ」で示したプロトタイプ装置は、昇温時間が、曲線「Ｂ」で示した通常の触媒コンバーターと比べて、短くなっていることが表れている。
【００８５】
排出物質の測定をオンタリオドライブクリーンプログラム（Ontario Drive Clean Program）認証の装置で実施した。前記車両は、標準触媒コンバーターおよびプロトタイプ装置を使用した標準試験にかけられた。車両を、約１０分間アイドリング状態に保ち、その後、動力計を用いて４０ｋｍ／ｈの速度としたときと縁石に寄せてアイドリング速度としたときとで、排出物質を記録した。排出物質の結果を、以下に表２として示す。炭化水素と一酸化炭素の結果が相対的にみて劣っているのは、温度測定プローブが触媒材料に（特に、基体の酸化部分に）相当のダメージを及ぼした可能性を示唆するものである。
【００８６】
【表２】
2016026279.tif 000004
【００８７】
新たに図１１を参照すると、車両に対して、リアルタイムの排出物質試験も実施されたことが示されている。４分間にわたり、１０〜１５秒毎の排出物質を記録した。データにばらつきはあるが、プロトタイプ装置の方が、標準の改造していない触媒コンバーターに比べて作動温度に達するのが早いことが見て取れる。この試験中は周囲温度が比較的低かった（約摂氏５度）ので、両方の触媒コンバーターにおいて昇温時間が比較的遅い結果が出ていることに留意されたい。
【実施例３】
【００８８】
VOLKSWAGEN JETTA（商標）の標準触媒コンバーターを改造して、別のプロトタイプ触媒コンバーターを用意した。この触媒コンバーターは、実施例の装置５００と同様のものに改造したものである。プロトタイプ触媒コンバーターを用意するにあたり、標準触媒コンバーターを、そのステンレス鋼筐体を切断して解体し、一体型の基体要素を取り出して、その基体を縦にスライスし、それぞれが、ガス流の方向に直交する平面内の断面が約１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形となる複数のゾーンないしセクションに分けた。各ゾーンの表面には、FIBERFRAX LDS MOLDABLE（商標）材料を比較的薄い層をなすように塗布した。ゾーンは、元の筐体よりも少し大きなサイズの鋼製筐体に組み入れたので、断熱材料の厚み分を吸収することができ、触媒材料を削る必要はなかった。各ゾーンを仕切って隣接したゾーンから分ける断熱材料の厚みは、約２ｍｍとした。
【００８９】
排出物質の測定をオンタリオドライブクリーンプログラム（Ontario Drive Clean Program）認証の装置で実施した。この２００１型VOLKSWAGEN JETTA（商標）の車両を、標準触媒コンバーターおよびプロトタイプ装置を使用した標準試験にかけた。車両を、約５〜１０分間アイドリング状態に保ち、その後、動力計を用いて４０ｋｍ／ｈの速度としたときと縁石に寄せてアイドリング速度としたときとで、排出物質を記録した。排出物質の結果を、以下に表３として示す。
【００９０】
【表３】
2016026279.tif 000005
【実施例４】
【００９１】
MAGNAFLOW（商標）94306触媒コンバーターを２つ用意した。このコンバーターのうちの一つは、実施例の装置５００と同様のものに改造した。プロトタイプの装置を準備するために、基体要素を筐体から取り出して、縦にスライスし、それぞれが、ガス流の方向に直交する平面内の断面が約１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形となる複数のゾーンないしセクションに分けた。各ゾーンを、FIBERFRAX XFP（商標）ペーパーとFIBERFRAX LDS MOLDABLE（商標）接合剤とからなる材料を組み合わせたもので断熱した。FIBERFRAX XFP（商標）ペーパーは、主要な断熱材であり、FIBERFRAX LDS MOLDABLE（商標）接合剤は、ゾーンとFIBERFRAX XFP（商標）ペーパーとを接着するために薄い層をなすように塗布された。ゾーンをひとつに束ねて、ハウジング内部に戻した。鋼製筐体はオリジナルのものをそのまま使用したので、断熱材料の厚みに相当する分だけ、ゾーンの体積をいくらか（約１０〜１５％）除去した結果、触媒材料の量が少なくなった分全体のパフォーマンスが低くなった。各ゾーンを仕切って隣接したゾーンから分ける断熱材料の厚みは、約２ｍｍとした。
【００９２】
１９９１年型PONTIAC GRAND PRIX（商標）の車両に、改造しない標準触媒コンバーターと、改造したプロトタイプ装置を装備した。合衆国環境保護庁のＦＴＰ−７５走行サイクルにしたがって、第三者機関による独立試験が実施された。車両を、走行サイクルにかけて、サイクルのパート毎に排出物質の平均を記録した。冷機始動期、過渡期、暖機始動期のそれぞれについて排出物質の結果を、以下に表４、５および６として示す。
【００９３】
【表４】
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【００９４】
【表５】
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【００９５】
【表６】
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【００９６】
さまざまな実施形態に関連して出願人の説が記述されているが、出願人の説がこれらの実施形態に限定されることは、意図するところではない。出願人の説は、当業者であれば理解するところの様々な代替的形態、変更形態および均等物を含むものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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