(57)【要約】【課題】触媒担体に巻き付けられ触媒担体とともに触媒コンバータの主ケース内に設置されて使用される担体保持マットにおいて、製造工程を簡素化することができるとともに、製造時に端材の発生を少なくする。【解決手段】内燃機関９の排気通路１４に設けられる触媒担体３の外周に巻き付けられる担体保持マット１において、排気通路９における排気ガス流の上流側の端に凹部１９が設けられているとともに、下流側の端に凹部１９と同じパターンの凸部２１が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられる触媒担体の外周に巻き付けられる担体保持マットにおいて、
前記排気通路における排気ガス流の上流側の端に凹部が設けられているとともに、下流側の端に前記凹部と同じパターンの凸部が設けられていることを特徴とする担体保持マット。
【請求項２】
請求項１に記載の担体保持マットは、１枚のマット素材から複数枚切り出されたものであり、前記切り出しは、１枚の前記担体保持マットの総ての凹部に、他の１枚の前記担体保持マットの総ての凸部が入り込んでいた形態でなされたことを特徴とする担体保持マット。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に設けられる触媒担体の外周に巻き付けられる担体保持マットにおいて、
前記排気通路における排気ガス流の上流側の端に凹部が設けられているとともに、下流側の端に凸部が設けられており、
１枚の前記担体保持マットの凹部に他の１枚の前記担体保持マットの凸部を入れるべく、前記１枚の担体保持マットの排気ガス流の上流側の端を前記他の１枚の担体保持マットの排気ガス流の下流側の端に接触させたとき、前記他の１枚の担体保持マットの凸部が前記１枚の担体保持マットの前記凹部内に入るように形成されていることを特徴とする担体保持マット。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の担体保持マットを有することを特徴とする触媒コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、担体保持マットおよび触媒コンバータに係り、特に、担体保持マットに異物トラップ用の凹部が設けられているものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図７で示すような、異物トラップ用の「Ｖ」字状の凹部３０３が設けられている担体保持マット３０１が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
担体保持マット３０１は、図５で示すように、触媒担体３０５に巻付けて使用される。担体保持マット３０１が巻き付けられた触媒担体３０５は、図４で示すように、触媒コンバータ３０７の主ケース３０９内に設置されて使用される。そして、エンジン３１１から出てきた排気ガスが、触媒コンバータ３０７内を流れるようになっている。これにより、エンジン３１１から出てきた排気ガスが浄化される
凹部３０３は、触媒担体３０５に巻付けられた担体保持マット３０１の排気ガスの流れ方向上流側の端面に位置している。
【０００４】
これにより、凹部３０３で異物が捕らえられ、触媒担体３０５の端面上で溶接スパッタ等の異物が動き回ることによる触媒担体３０５の破損を防止するようになっている。
【０００５】
また、従来の技術に関する特許文献として、特許文献２、特許文献３をさらに掲げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３３２８３４号公報
【特許文献２】特開２０１２−２６０７４号公報
【特許文献３】特許第５０８９８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、担体保持マット３０１は、たとえば、大きな板状の素材から、図６で示す形状のもの（凹部３０３が設けられていないもの）３１３を切り出した後、半製品３１３に「Ｖ」字状の凹部（切り欠き）３０３を設けることで製造されている。
【０００８】
この「Ｖ」字状の凹部３０３を設ける工程が必要になることで、触媒担体３０５の製造工程が煩雑になるとともに、端材（凹部３０３と同形状の端材）が発生するという問題がある。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、触媒担体に巻き付けられ触媒担体とともに触媒コンバータの主ケース内に設置されて使用される担体保持マットにおいて、製造工程を簡素化することができるとともに、製造時に端材の発生を少なくすることができるものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設けられる触媒担体の外周に巻き付けられる担体保持マットにおいて、前記排気通路における排気ガス流の上流側の端に凹部が設けられているとともに、下流側の端に前記凹部と同じパターンの凸部が設けられている担体保持マットである。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の担体保持マットは、１枚のマット素材から複数枚切り出されたものであり、前記切り出しは、１枚の前記担体保持マットの総ての凹部に、他の１枚の前記担体保持マットの総ての凸部が入り込んでいた形態でなされた担体保持マットである。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設けられる触媒担体の外周に巻き付けられる担体保持マットにおいて、前記排気通路における排気ガス流の上流側の端に凹部が設けられているとともに、下流側の端に凸部が設けられており、１枚の前記担体保持マットの凹部に他の１枚の前記担体保持マットの凸部を入れるべく、前記１枚の担体保持マットの排気ガス流の上流側の端を前記他の１枚の担体保持マットの排気ガス流の下流側の端に接触させたとき、前記他の１枚の担体保持マットの凸部が前記１枚の担体保持マットの前記凹部内に入るように形成されている担体保持マットである。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の担体保持マットを有する触媒コンバータである。
【発明の効果】
【００１４】
触媒担体に巻き付けられ触媒担体とともに触媒コンバータの主ケース内に設置されて使用される担体保持マットにおいて、製造工程を簡素化することができるとともに、製造時に端材の発生を少なくすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る担体保持マットを示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る担体保持マットの製造方法を示す図である
【図３】本発明の実施形態に係る担体保持マットが触媒担体に巻き付けられた状態を示す図である。
【図４】担体保持マットの使用状態を示す図である。
【図５】従来の担体保持マットが触媒担体に巻き付けられた状態を示す図である。
【図６】従来の担体保持マットの製造方法を示す図である。
【図７】従来の担体保持マットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係る担体保持マット１は、図３で示すように、触媒担体３の外周に巻付けて使用される。担体保持マット１が巻き付けられた触媒担体３は、図４で示すように、触媒コンバータ５の主ケース７内に設置される。
【００１７】
さらに説明すると、エンジン（内燃機関）９のシリンダヘッドに接続固定される排気マニホールド１１の集合部の直下に、触媒コンバータ５が設けられており、触媒コンバータ５の出口側には排気管（フロントチューブ）１３が接続される。
【００１８】
触媒コンバータ５のケースは、排気通路１４の一部を構成するもので、円筒状の主ケース７と、その入口側及び出口側にそれぞれ溶接により連結される略円錐状のディフューザ１５，１７とからなる。
【００１９】
そして、主ケース７内に、触媒担体３を、この外周に巻付けた担体保持マット１を介して、収納してある。これにより、担体保持マット１が、触媒担体３とともに、内燃機関の排気通路１４に設置されて使用されている。触媒担体３は、円柱状の外形を有するハニカム構造のセラミックモノリス触媒担体であり、担体表面には触媒がコーティングされている。
【００２０】
担体保持マット１には、凹部１９とこの凹部１９と同じパターンの凸部（凹部１９と同形状同数で同じ形態でならんだ凸部）２１とが設けられている。凹部１９は、担体保持マット１の、排気通路１４における排気ガス流の上流側の端に設けられており、凸部２１は、担体保持マット１の、排気通路１４における排気ガス流の下流側の端に設けられている。
【００２１】
担体保持マット１は、例えばセラミックファイバー、アルミナファイバーあるいはバーミュキュライトなどからなる非膨張性のインタラムマットである。また、図１で展開図を示すように、担体保持マット１は、触媒担体３に巻き掛ける際の外周長に対応する長さＬと、触媒担体３の排気流れ方向長さに対応する幅Ｗとを有している。
【００２２】
ただし、触媒担体３の外周に担体保持マット１を巻付けた状態で、触媒担体３の上流側端面と担体保持マット１の上流側端面とが同一面になるのではなく、図３に示すように、担体保持マット１の方が低くなり（下流側になり）、触媒担体３の回りに環状の溝が形成されるようにするのが望ましい。また、担体保持マット１の巻付け方向の両端部のうち、一方の端部には、排気流れ方向の幅中央部に矩形の凸部２３が形成され、他方の端部には、凸部２３に対応する位置に矩形の凹部２５が形成されている。
【００２３】
そして、図３で示すように触媒担体３の外周に担体保持マット１を巻き掛けて設置したときに、一方の端部の凸部２３と他方の端部の凹部２５とが互いに嵌め合わされ、両端部の合わせ部から排気が抜けるのを防止している。
【００２４】
ここにおいて、担体保持マット１の排気流れ方向上流側の端面に設けられている凹部１９は、異物トラップ用の凹みとして作用する。凹部１９は、たとえば、Ｖ字状に形成されている。また、担体保持マット１の排気流れ方向下流側の端面には、凹部１９に対応して、たとえば、Ｖ字状に形成された凸部２１を形成してある。
【００２５】
凹部１９の個数は１個でもよいが、ここでは、トラップ効率を高めるため、巻付け状態で一定間隔となるように、複数個形成してある。これに応じて、凸部２１も複数個形成されている。また、Ｖ字の交点部分にはマットがさけないようにアール（Ｒ）を付けている。
【００２６】
担体保持マット１は、図２で示すように、１枚のマット素材２７から複数枚切り出されるものであり、この切り出しは、１枚の担体保持マット１（１Ａ）の総ての凹部１９に、他の１枚の担体保持マット１（１Ｂ）の総ての凸部２１が入り込んでいた形態でなされたものである。
【００２７】
さらに詳しく説明すると、触媒担体３の外周に巻き付けられる前の担体保持マット（切り出しがなされた直後の担体保持マット）１は、所定の厚さの矩形状に形成されている。
【００２８】
すなわち、担体保持マット１をこの厚さ方向から見ると、図１に示すように長方形状に形成されており、凹部１９は、上述したように、たとえば、「Ｖ」字状に形成されていて、長方形の一対の長辺のうちの一方の長辺（図１の上側の辺）のところから長方形の中央側（内側；図１の下側）に凹んでいる。また、各凹部１９は、長方形の一対の長辺のうちの一方の長辺の延伸方向（図１の左右方向）で所定の間隔を（所定のピッチで）あけて設けられている。
【００２９】
また、担体保持マット１をこの厚さ方向から見ると、凸部２１は、凹部１９と同形の「Ｖ」字状に形成されていて、長方形の一対の長辺のうちの他方の長辺（図１の下側の辺）のところから長方形の外側（図１の下側）に突出している。
【００３０】
また、凸部２１は、凹部１９と同じ数設けられており、各凸部２１は、長方形の一対の長辺のうちの他方の長辺の延伸方向（図１の左右方向）で、各凹部１９と同じ所定の間隔をあけて設けられている。すなわち、各凹部１９のそれぞれと各凸部２１のそれぞれとは、長方形の長辺の延伸方向でお互いの位置が一致している。
【００３１】
担体保持マット１の製造は、図２で示すように、所定厚さで所定形状（たとえば、大きな矩形状）の１枚のマット素材２７に、この厚さ方向を貫通する所定形状の切れ目を入れることでなされる。上記所定形状の切れ目は、１枚のマット素材２７から、複数の担体保持マット１を生成する態様で形成されるものであり、お互いが隣接している担体保持マットの間では端材が生成されないようになっている。すなわち、上記所定形状の切れ目では、お互いが隣接している担体保持マット１Ａの一方の凹部１９に他方の担体保持マット１Ｂの凸部２１が入り込み連続して隙間無くつながった形状になっている。
【００３２】
また、上記切れ目は、上記所定形状の刃物（刃厚寸法を無視できる刃物）をマット素材２７の厚さ方向で貫通させることでなされる。１枚のマット素材２７は、たとえば、原反と呼ばれ長い素材ロール状の素材を適宜に長さに切断することで生成される。図２に示す形態では、１枚のマット素材２７から複数枚の担体保持マット１が切り出されたとき、マット素材２７の端部に「ロ」字状の端材２９が残る。
【００３３】
なお、各凹部１９のピッチと各凸部２１のピッチとがお互いに等しいのであれば、長方形の長手方向（図１や図２の横方向）で、各凹部１９のそれぞれと各凸部２１のそれぞれとの位置がずれていてもよい。
【００３４】
また、凹部１９の形状であるが、必ずしも「Ｖ」字状である必要は無い。異物をトラップするのであれば、他の形状になっていてもよい。たとえば、「Ｖ」字では、凹部１９の深さに比例して、凹部の幅が小さくなっているが、凹部１９の深さに比例して、凹部の幅の小さくなる割合が小さくなっている形状（「Ｖ」字の２本の線分が円弧状になって凹部の内側に凸になっている形状）であってもよい。さらに、各凹部１９同士の形状が異なっていてもよい。また、凹部１９が断続的ではなく連続的に複数設けられていてもよい。このように、凹部１９の形状を変更した場合、凹部１９の変更合わせて凸部２１の形状も変更される。
【００３５】
担体保持マット１によれば、製造段階で排気マニホールド１１をパイプ溶接などで形成した場合の溶接スパッタ、鋳物の場合の残留鋳砂、加工の切り粉、更には内燃機関の運転過程において発生する金属酸化物等の異物が、振動や熱疲労で落ちて、触媒コンバータ５の触媒担体３上に達しても、担体保持マット１の端面上に落ちれば、その端面上を動くうちに、Ｖ字状の凹部１９内に入ってトラップされ、また一旦凹部１９内に入れば、Ｖ字状で先すぼまりであるため、飛び出すことはなく、確実にトラップされる。
【００３６】
よって、触媒担体３の保持力の低下や排気の抜け等を生じることなく、溶接スパッタ等の異物を確実にトラップして、触媒担体３の破損を防止することができる。
【００３７】
また、担体保持マット１によれば、排気通路１４における排気ガス流の上流側の端に凹部１９が設けられているとともに、下流側の端に凹部１９と同じパターンの凸部２１が設けられている。これにより、１枚のマット素材２７から複数枚の担体保持マット１を切り出すとき、お互いが隣接している各担体保持マット１のうちの一方の担体保持マット１の凹部１９に他方の担体保持マット１の凸部２１を合わせることで、担体保持マット１の製造工程を簡素化することができ、担体保持マット１の製造時に端材（凹部を設けるための端材）の発生を無くすことができる。そして、担体保持マット１の製造コストを低減することができる。
【００３８】
ところで、上記説明では、凹部１９の形状と凸部２１の形状とがお互いに一致しており、凹部１９に凸部２１を重ねると、凸部２１の総てと凹部１９の総てとがお互いに完全に重なるようになっているが、必ずしも、凸部２１の総てと凹部１９の総てとがお互いに重なっていなくてもよい。
【００３９】
すなわち、１枚の担体保持マットの凹部に他の１枚の担体保持マットの凸部を入れるべく、前記１枚の担体保持マットの排気ガス流の上流側の端を前記他の１枚の担体保持マットの排気ガス流の下流側の端に接触させたとき、前記他の１枚の担体保持マットの凸部が前記１枚の担体保持マットの前記凹部内に入るように形成されていてもよい。
【００４０】
たとえば、凸部が凹部よりも小さく、凸部に凹部を重ねると、凸部が凹部の内側に位置するようになっていてもよい。また、凹部や凸部が複数設けられている場合、各凹部のピッチと各凸部のピッチがお互いに一致していてもよいし、凸部が間引かれていて、各凸部のピッチが各凹部のピッチの整数倍になっている等してもよい。
【００４１】
このようにすると、凹部を形成するときに端材の発生を無くすことができないが、図６、図７のような工程を経て製造する場合に比べて、発生する端材の量が少なくなる。
【符号の説明】
【００４２】
１  担体保持マット
３  触媒担体
５  触媒コンバータ
９  内燃機関
１４  排気通路
１９  凹部
２１  凸部
２７  マット素材
【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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