(57)【要約】【課題】冷間始動時から早く触媒の機能を発揮させるために、排気ガスの排気経路の直線部分と曲線部分の両方に設置でき、設置する管路部材を半割りすることなく、触媒担持体を所定の位置に正確かつ確実に設置できる、排気ガスの浄化性能と浄化調整能力に優れ、製造・組付けが容易で低コストで製造が可能な触媒担持基材を用いた排ガス浄化装置を提供すること。【解決手段】エンジンＥから排出された排気ガスＧを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガスＧ中に含まれる有害物質Ｃと接触する触媒担持基材７であって、メッシュ構造のシート３を複数枚重ね合わせた後、焼結することによって構成される塑性加工可能な金属製多孔質構造の板状の部材を素材４として使用し、該素材４を湾曲させて先端５ａ側が凸形状及び後端５ｂ側が凹形状となる三次元形状に成形したもの。
2019212030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガス中に含まれる有害物質と接触する触媒担持基材であって、
メッシュ構造のシートを複数枚重ね合わせた後、焼結することによって構成される塑性加工可能な金属製多孔質構造の板状の部材を素材として使用し、該素材を湾曲させて先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状に成形したことを特徴とする触媒担持基材。
【請求項２】
上記触媒担持基材の先端側の凸形状は、先端に行くに従って徐々に径が縮径する三次元凸形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の触媒担持基材。
【請求項３】
エンジンから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガス中に含まれる有害物質を酸化・還元して浄化する触媒担持体であって、
上記請求項１または２記載の触媒担持基材に対して、有害物質を酸化・還元する触媒を担持させることによって形成されていることを特徴とする触媒担持体。
【請求項４】
エンジンから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガス中に含まれる有害物質を酸化・還元して浄化する排気ガス浄化装置であって、
上記請求項３記載の触媒担持体と、
上記排気経路の一部をなし、上記触媒担持体を内嵌させる管状部材と、を具備し、
上記触媒担持体を上記管状部材内に挿入し、所定の位置に到達した状態で触媒担持体と管状部材を接合することによって構成されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項５】
上記排気ガス浄化装置は、エンジンに近い排気経路の上流位置に存する管状部材であるエキゾーストパイプに対して設けられており、冷間始動時から早く触媒の機能を発揮させるようにしたことを特徴とする請求項４記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
上記触媒担持体は、単一の管状部材に対して間隔を空けて複数個、配置されていることを特徴とする請求項４または５記載の排気ガス浄化装置。
【請求項７】
上記排気ガス浄化装置は、排気経路に対して場所を変えて複数組、配置されていることを特徴とする請求項４〜６いずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項８】
上記触媒担持体は、酸化・還元する有害物質毎に最適な触媒組成を有するように構成されており、上記触媒担持体を複数個、配置する場合には、酸化・還元する有害物質に対応した最適温度域に分けて配置するようにしたことを特徴とする請求項６または７記載の排気ガス浄化装置。
【請求項９】
上記管状部材と触媒担持基材は、共に金属によって形成されており、上記管状部材の内壁面と接触して接合される触媒担持体の周縁部は径方向に圧縮され、薄肉に押し潰された状態で接合されていることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１０】
エンジンから排出された排気ガスを外部に排出するエキゾーストパイプ、ジョイントパイプ、集合管、マフラーを備えた排気経路部品であって、
上記エキゾーストパイプと集合管とジョイントパイプのいずれか、または複数に請求項４〜９のいずれかに記載の排気ガス浄化装置が設けられていることを特徴とする排気経路部品。
【請求項１１】
エンジンから排出された排気ガスを外部に排出するエキゾーストパイプ、集合管、ジョイントパイプ、マフラーを備えた排気経路部品であって、
上記エキゾーストパイプに対して第１の排気ガス浄化装置として上記請求項４〜９のいずれかに記載の排気ガス浄化装置を設け、
上記集合管やジョイントパイプやマフラーに対して第２の排気ガス浄化装置としてセラミックス製ハニカム構造またはメタル製ハニカム構造の触媒担持体を使用した軸方向に長い円柱形状または円筒形状の排気ガス浄化装置を設けたことを特徴とする排気経路部品。
【請求項１２】
先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の触媒担持基材の成形方法であって、
金属製多孔質構造の板状の素材を絞り加工して先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の中間成形品を成形する工程と、上記中間成形品の周縁部を押し潰して圧縮された後端部を形成する工程と、上記後端部を起して薄肉の接合部を形成して、最終成形品に成形する工程と、を備えていることを特徴とする触媒担持基材の成形方法。
【請求項１３】
先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の触媒担持基材を使用した触媒担持体を備えた排気ガス浄化装置を製造して、該排気ガス浄化装置を、エンジンから排出された排気ガスの排気経路を構成する管状部材の所定の位置に組み付ける排気ガス浄化装置の製造・組付け方法であって、
上記触媒担持基材に対して、有害物質を酸化・還元する触媒を担持させて触媒担持体を得る触媒担持工程と、
上記触媒を担持させた触媒担持体を管状部材に挿入して管状部材の所定の位置に接合して触媒担持体を管状部材に組み付ける組付け工程と、を備えていることを特徴とする排気ガス浄化装置の製造・組付け方法。
【請求項１４】
上記組付け工程では上記触媒担持体を管状部材に挿入するに際して、先端に挿入ヘッドを有し、該挿入ヘッドの基端側に、複数の芯金駒を連結体によって屈曲可能な状態で数珠様に連結した芯金を備えた押込み具を使用して触媒担持体を挿入するようにしたことを特徴とする請求項１３記載の排気ガス浄化装置の製造・組付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
エンジンから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガス中に含まれる有害物質を酸化・還元して浄化する触媒担持基材、触媒担持体、排気ガス浄化装置、排気経路部品、触媒担持基材の成形方法及び排気ガス浄化装置の製造・組付け方法に係り、特に排気経路内の排気ガスの温度分布に対応した効果的な配置が可能で圧力損失の上昇を極力抑えることができる、軽量、低コストで触媒担持基材の成形及び排気ガス浄化装置の製造・組付けが容易な触媒担持基材、触媒担持体、排気ガス浄化装置、排気経路部品、触媒担持基材の成形方法及び排気ガス浄化装置の製造・組付け方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動四輪車や自動二輪車等では、エンジンから排出された排気ガスを外部に排出するために排気経路部品が設けられている。例えば自動二輪車の排気経路部品には、エンジンに近い上流位置に湾曲した形状のエキゾーストパイプ、その下流位置に集合管やジョイントパイプ、最下流位置に排気騒音を低減するためのマフラー（サイレンサー）等が配置されている。
そして、一般には設置が容易な上記集合管とジョイントパイプとマフラーに対して排気ガス浄化装置が配置されている。【０００３】
排気ガス浄化装置としては、自動四輪車用では図２０（ａ）に示す比重が約２．７と軽量なセラミックス製ハニカム構造の触媒担持体１０１が主に使用されている。また、振動応力が高い自動二輪車用では図２０（ｂ）に示す比重が約８．０と重いメタル製ハニカム構造の触媒担持体１０３が主に使用されている。
そして、これらの触媒担持体１０１、１０３は、排気経路に沿う軸方向Ｙに長い円柱ないし円筒形状を有しており、軸方向Ｙに貫通する多数の微小な孔部１０５を備えている。また、これらの孔部１０５の大きさと数（目の粗さ）は、構造上二次的に変更することが難しい構成になっている。【０００４】
また、下記の特許文献１、２では湾曲した排気経路上に配設可能な軸方向Ｙに短い円板状の触媒担持体を備えた排気ガス浄化装置が開示されている。
このうち、特許文献１では湾曲した管路内に円板状の触媒担持体と多孔質フィルタを交互に多数配設した構成の排気ガス浄化装置と、上記円板状の触媒担持体と多孔質フィルタの外周部に円環状の金属リングを外嵌し、隣接する金属リングを蛇腹状部材で接続した構成の排気ガス浄化装置と、が開示されている。【０００５】
一方、特許文献２では湾曲した管路内に触媒担持体として、円板状の発泡多孔質三次元構造体触媒を３個配設した構成の排気ガス浄化装置が開示されている。また、特許文献２では上記円板状の発泡多孔質三次元構造体触媒に代えて、円筒状の発泡多孔質三次元構造体触媒と、針金三次元構造体触媒と、パンチングメタル三次元構造体触媒と、を触媒担持体として使用できる旨が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１３８８７５号公報
【特許文献２】特開平１０−２１２９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した図２０（ａ）（ｂ）に示す軸方向Ｙに長い触媒担持体１０１、１０３は、上述した集合管とジョイントパイプとマフラー等、排気経路上の直線部分にしか配置できない。従って、本来、エンジン始動直後などで触媒担持体１０１、１０３が冷えた状態では排気ガス中の有害物質を酸化・還元することができないが、これを改善するため、エンジンにより近く、高温になるエキゾーストパイプ内に触媒担持体１０１、１０３を設置できれば冷間始動から早く浄化性能が発揮できる。しかし、エンジンの排気ポート出口角度は、シリンダー軸線上より水平、もしくは水平より上向きであるため、通常エキゾーストパイプを大きく湾曲させないとスペース効率が悪い。このため、該エキゾーストパイプ内には上記軸方向Ｙに長い触媒担持体１０１、１０３を設置できない。
また、上記メタル製ハニカム構造の触媒担持体１０３は、排気ガスの浄化に使用されていない部分があり、また、重量が重くなり高価となる。また、あまりエンジンに近い位置に設置すると過度の高温に晒されつづけ破損するおそれがある。【０００８】
また、排気経路の曲線部分に触媒担持体を設ける、上記特許文献１、２に開示されている排気ガス浄化装置は、触媒担持体を設ける管路をその軸方向Ｙに沿って「半割り」にしてから複数の触媒担持体を所定の位置に配置し、半割りした二つの管路要素を重ね合わせたり、蛇腹状部材で接続したりして溶接等により接合することによって製造するという技術が知られている。
しかし、このような製造方法では溶接部分が多くなって、排気ガス浄化装置の生産性が悪くなり、排気ガス浄化装置のコストアップにつながってしまう。一方、半割しない円管状の管路内に触媒担持体を押し込んで設置できれば、上記溶接の手間等は解消されるが、単に触媒担持体を押し込むだけでは姿勢が安定せず、所望の位置に触媒担持体を設置することは困難である。また、触媒担持体と管路との十分な固定が図れない。【０００９】
本発明は、このような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、排気ガスの排気経路の直線部分と曲線部分の両方に設置でき、設置する管路部材を半割りすることなく、触媒担持体を所定の位置に正確かつ確実に設置できる、排気ガスの浄化性能と浄化調整能力に優れ、触媒担持基材の成形及び排気ガス浄化装置の製造・組付けが容易で低コストで製造が可能な触媒担持基材、触媒担持体、排気ガス浄化装置、排気経路部品、触媒担持基材の成形方法及び排気ガス浄化装置の製造・組付け方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成すべく本発明の請求項１による触媒担持基材は、エンジンから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガス中に含まれる有害物質と接触する触媒担持基材であって、メッシュ構造のシートを複数枚重ね合わせた後、焼結することによって構成される塑性加工可能な金属製多孔質構造の板状の部材を素材として使用し、該素材を湾曲させて先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状に成形したことを特徴とするものである。【００１１】
また、請求項２による触媒担持基材は、請求項１記載の触媒担持基材において、上記触媒担持基材の先端側の凸形状は、先端に行くに従って徐々に径が縮径する三次元凸形状に形成されていることを特徴とするものである。【００１２】
また、本発明の請求項３による触媒担持体は、エンジンから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガス中に含まれる有害物質を酸化・還元して浄化する触媒担持体であって、上記請求項１または２記載の触媒担持基材に対して、有害物質を酸化・還元する触媒を担持させることによって形成されていることを特徴とするものである。【００１３】
また、本発明の請求項４による排気ガス浄化装置は、エンジンから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガス中に含まれる有害物質を酸化・還元して浄化する排気ガス浄化装置であって、上記請求項３記載の触媒担持体と、上記排気経路の一部をなし、上記触媒担持体を内嵌させる管状部材と、を具備し、上記触媒担持体を上記管状部材内に挿入し、所定の位置に到達した状態で触媒担持体と管状部材を接合することによって構成されていることを特徴とするものである。【００１４】
また、請求項５による排気ガス浄化装置は、請求項４記載の排気ガス浄化装置において、上記排気ガス浄化装置は、エンジンに近い排気経路の上流位置に存する管状部材であるエキゾーストパイプに対して設けられており、冷間始動時から早く触媒の機能を発揮させるようにしたことを特徴とするものである。【００１５】
また、請求項６による排気ガス浄化装置は、請求項４または５記載の排気ガス浄化装置において、上記触媒担持体は、単一の管状部材に対して間隔を空けて複数個、配置されていることを特徴とするものである。【００１６】
また、請求項７による排気ガス浄化装置１は、請求項４〜６のいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、上記排気ガス浄化装置は、排気経路に対して場所を変えて複数組、配置されていることを特徴とするものである。【００１７】
また、請求項８による排気ガス浄化装置は、請求項６または７記載の排気ガス浄化装置において、上記触媒担持体は、酸化・還元する有害物質毎に最適な触媒組成を有するように構成されており、上記触媒担持体を複数個、配置する場合には、酸化・還元する有害物質に対応した最適温度域に分けて配置するようにしたことを特徴とするものである。【００１８】
また、請求項９による排気ガス浄化装置は、請求項４〜８のいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、上記管状部材と触媒担持基材は、共に金属によって形成されており、上記管状部材の内壁面と接触して接合される触媒担持体の周縁部は径方向に圧縮され、薄肉に押し潰された状態で接合されていることを特徴とするものである。【００１９】
また、本発明の請求項１０による排気経路部品は、エンジンから排出された排気ガスを外部に排出するエキゾーストパイプ、集合管、ジョイントパイプ、マフラーを備えた排気経路部品であって、上記エキゾーストパイプと集合管とジョイントパイプのいずれか、または複数に請求項４〜９のいずれかに記載の排気ガス浄化装置が設けられていることを特徴とするものである。【００２０】
また、請求項１１による排気経路部品は、エンジンから排出された排気ガスを外部に排出するエキゾーストパイプ、集合管、ジョイントパイプ、マフラーを備えた排気経路部品であって、上記エキゾーストパイプに対して第１の排気ガス浄化装置として上記請求項４〜９のいずれかに記載の排気ガス浄化装置を設け、上記集合管やジョイントパイプやマフラーに対して第２の排気ガス浄化装置としてセラミックス製ハニカム構造またはメタル製ハニカム構造の触媒担持体を使用した軸方向に長い円柱形状または円筒形状の排気ガス浄化装置を設けたことを特徴とするものである。【００２１】
また、本発明の請求項１２による触媒担持基材の成形方法は、先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の触媒担持基材の成形方法であって、金属製多孔質構造の板状の素材を絞り加工して先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の中間成形品を成形する工程と、上記中間成形品の周縁部を押し潰して圧縮された後端部を形成する工程と、上記後端部を起して薄肉の接合部を形成して、最終成形品に成形する工程と、を備えていることを特徴とするものである。【００２２】
また、本発明の請求項１３による排気ガス浄化装置の製造・組付け方法は、先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の触媒担持基材を使用した触媒担持体を備えた排気ガス浄化装置を製造して、該排気ガス浄化装置を、エンジンから排出された排気ガスの排気経路を構成する管状部材の所定の位置に組み付ける排気ガス浄化装置の製造・組付け方法であって、上記触媒担持基材に対して、有害物質を酸化・還元する触媒を担持させて触媒担持体を得る触媒担持工程と、上記触媒を担持させた触媒担持体を管状部材に挿入して管状部材の所定の位置に接合して触媒担持体を管状部材に組み付ける組付け工程と、を備えていることを特徴とするものである。【００２３】
また、請求項１４による排気ガス浄化装置の製造・組付け方法は、請求項１３記載の排気ガス浄化装置の製造・組付け方法において、上記組付け工程では上記触媒担持体を管状部材に挿入するに際して、先端に挿入ヘッドを有し、該挿入ヘッドの基端側に、複数の芯金駒を連結体によって屈曲可能な状態で数珠様に連結した芯金を備えた押込み具を使用して触媒担持体を挿入するようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
そして、上記手段によって以下のような効果が得られる。即ち、本発明による触媒担持基材によると、金属製多孔質構造の板状の部材を素材として使用したから、低コストでコンパクト、そして配置する場所と個数を問わない触媒担持基材を容易に成形することが可能になる。
また、上記素材として、メッシュ構造のシートを複数枚重ね合わせた後、焼結することによって構成される塑性加工可能な材料を適用できる。この材料は金属線材を必要なメッシュの目の大きさに調整することで多孔質体を構成し、これを焼結することで金属線材のなす接点、交差点で結合を行い、塑性加工においても型崩れせず立体的な構造及び多孔質性が維持できる。またこの材料は焼結によって製作されるため、ロウ付けのロウが溶損する様な高温下での使用に耐えられるものになる。【００２５】
上記で述べた焼結による多孔質体は金属線材の太さとメッシュ数は自由に選択できる。このため排気ガスの触媒浄化性能を向上させる目的で太い金属線材を選択する事、また、メッシュ数を増やす事が可能であるが、これらを実施した場合、管状部材内の限られた面積の中では排気ガスが流れる流通面積が減少して圧力損失が増大するため、車両性能が損なわれる結果となる。この問題は平板部材である場合、直径を大きくする事で回避できるが管状部材内の装着部品としてはその実施が困難である。そこで焼結体の平板部材に塑性加工を施し、先端が凸形状、後端が凹形状となる三次元形状に成形する事で同じ直径でありながら平板部材に比して排ガス流通面積を増大させることが可能となり、圧力損失の上昇を緩和する事が出来る。また、平板部材と同等な浄化性能とするならばメッシュの目を粗くしても、通過する排気ガスに対する接触面積を同等に保てるので圧力損失を低く抑える事が出来る。
また、触媒担持基材の先端側の凸形状を、先端に行くに従って徐々に径が縮径する三次元凸形状に形成した場合には、該触媒担持基材に触媒を担持させた触媒担持体を管状部材に挿入する作業が円滑に実行できるようになる。【００２６】
また、本発明による触媒担持体によると、上記メッシュ構造を形成している金属線材間の強固な連結によって通過する排気ガスに対して安定した触媒浄化性能が発揮できるようになる。また、通過する排気ガスに対する接触面積の拡大によって、触媒担持量が増大し触媒浄化能力も向上する。
また、本発明による排気ガス浄化装置によると、上記金属製多孔質構造の板状の素材を三次元形状に成形した触媒担持基材に触媒を担持した触媒担持体を使用したから、低コストでコンパクト、そして配置する場所と個数を問わない触媒担持体を適用することが可能になる。また、上記排気ガスに対する接触面積の拡大によって、触媒担持量を増大させて触媒浄化能力を向上させることが可能になる。【００２７】
また、上記排気ガス浄化装置をエンジンに近い排気経路の上流位置に存する管状部材であるエキゾーストパイプに対して設けられており、冷間始動時から早く触媒の機能を発揮させるようにした場合には、有害物質の浄化作用が活発になる、より高温域に排気ガス浄化装置を配置することが可能になるから、触媒担持体に担持されている触媒の変換効率が大きくなって、当該触媒による排気ガスの浄化性能が向上する。
特に、エンジン始動直後などで従来のハニカム構造の触媒担持体が冷えた状態では排気ガス中の有害物質を酸化・還元することができないが、エンジンにより近く、高温になるエキゾーストパイプ内に触媒担持体を設置できるので冷間始動から早く浄化性能が期待できる。
また、上記排気ガス浄化装置は重量が軽くなり安価となる。また、エンジンに近い位置に設置することによって過度の高温に晒されつづけてもロウ付けされた部分がないので破損するおそれがない。【００２８】
また、単一の管状部材に対して触媒担持体を、間隔を空けて複数個、配置した場合には、作動が活発になる温度の違う複数の有害物質に対応できるようになり、排気ガスの浄化性能が向上する。
また、排気経路に対して排気ガス浄化装置を、場所を変えて複数組、配置した場合には、上記と同様、触媒担持体が複数組、配置されることになるから、作動が活発になる温度の違う複数の有害物質に対応できるようになり、排気ガスの浄化性能が向上する。【００２９】
また、この場合、排気経路の構成部品であるエキゾーストパイプ等自体を管状部材として利用することもできるし、排気ガス浄化装置をユニット化しておいて、既存の排気経路の一部を切除し、その切除部分にユニット化された排気ガス浄化装置を後付けする形で排気ガス浄化装置を配置することも可能である。
また、上記触媒担持体は酸化・還元する有害物質毎に最適な触媒組成を有するように構成し、酸化・還元する有害物質に対応した最適温度域に分けて設置した場合には、酸化・還元する有害物質の種類に対応した浄化性能に優れた触媒組成と配置とによって排気ガスの一層の浄化性能の向上を図ることができる排気ガス浄化装置が提供できるようになる。【００３０】
また、上記管状保持部材と触媒担持基材を共に金属によって形成し、上記管状部材の内壁面に接触して接合される触媒担持体の周縁部を、径方向に圧縮し、薄肉に押し潰した状態で接合した場合には、管状部材と触媒担持基材の接合が容易かつ確実に行えるようになり、接合部の接触面積の増大によって両者の接合状態が強固になる。【００３１】
また、本発明による排気経路部品によると、上記効果を有する本発明の排気ガス浄化装置がエキゾーストパイプと集合管とジョイントパイプのいずれか、または複数に設けられているから、圧力損失の上昇を極力抑えて優れた触媒浄化性能を安定して発揮し得る排気経路部品が提供できるようになる。
また、エキゾーストパイプに対して第１の排気ガス浄化装置として上記効果を有する本発明の排気ガス浄化装置を設け、集合管やジョイントパイプやマフラーに対して第２の排気ガス浄化装置として既存のハニカム構造の排気ガス浄化装置を設けた場合には、既存のハニカム構造の排気ガス浄化装置が有する触媒浄化性能に本発明の排気ガス浄化装置が有する触媒浄化性能が加わって、排気経路部品が有する触媒浄化性能を向上させることができる。【００３２】
また、本発明による触媒担持基材の成形方法によると、塑性加工が可能なメッシュ状の素材の有する金属線材の網目構造の特性を利用して先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の中間成形品を容易に成形することが可能になる。
また、上記中間成形品の周縁部を押し潰して圧縮された後端部を形成する工程と、上記後端部を起して薄肉の接合部を形成して、最終成形品に成形する工程を備えることにより、触媒担持基材を所定の最終形状に成形すると同時に、成形された触媒担持基材の周縁部に薄肉の接合部を形成することが可能になる。【００３３】
また、上記所定の三次元形状に成形された触媒担持基材を用いて、該触媒担持基材に触媒を担持させることで、平板の部材と比較し、メッシュの目を粗くしても、通過する排気ガスに対する接触面積を同等に保てるので、圧力損失を極力低く抑え、触媒浄化性能に優れた触媒担持体を得ることができる。
また、成形された触媒担持体は、管状部材に挿入して所定の位置に移動し易い先端側が凸形状に形成されているから、組付け工程で行う触媒担持体の組付け作業も円滑に行われるようになる。【００３４】
また、上記組付け工程において、先端に挿入ヘッドを有し、挿入ヘッドの基端側に複数の芯金駒と、これらを連結する連結体とを有する数珠様の芯金を備えた押込み具を使用した場合には、触媒担持体を挿入する管状部材が直管状である場合に限らず曲管状である場合にも適用できるようになり、触媒担持体を管状部材の所定の位置に正確且つ円滑に移動させて管状部材に接合することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体をエキゾーストパイプに適用したマフラーを含む排気経路部品を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体をエキゾーストパイプの上流側の端部に適用した状態を示す一部破断斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の排気ガス浄化装置を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の排気ガス浄化装置を示す側断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の排気ガス浄化装置を示す図４中の矢視Ａ部の拡大図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示す図で、素材を示す分解斜視図（ａ）と素材を示す斜視図（ｂ）である。
【図７】本発明の第１の実施の形態を示す図で、触媒担持基材を示す側断面図（ａ）と触媒担持体を示す側断面図（ｂ）である。
【図８】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体をエキゾーストパイプの下流側の端部に適用した状態を示す一部破断斜視図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体をエキゾーストパイプの上流側の端部と下流側の端部の双方に適用した状態を示す一部破断斜視図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態を示す図で、触媒担持基材の成形方法を示す説明図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の排気ガス浄化装置の製造・組付け方法を示す説明図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体を管状部材に組み付ける場合に使用する挿入装置と保持装置を示す平面図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体を管状部材に組み付ける場合に使用する挿入装置と保持装置を示す側面図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体を管状部材に組み付ける場合に使用する押込み具を示す側面図である。
【図１５】エンジンに接続される排気経路部品表面の温度分布を示す説明図である。（出典：日本アビオニクス株式会社  アプリケーション事例  試験・評価・検査  熱画像集「バイクマフラー」  http://www.avio.co.jp/products/infrared/appli/rd.html）
【図１６】本発明の第２の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体をエキゾーストパイプの上流部と中間部と下流部のそれぞれに適用した状態を示す側断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態を示す図で、本発明の排気ガス浄化装置を示す図１７中の矢視Ｆ部の拡大図であり、プラグ溶接による接合例を示す側断面図（ａ）とアークスポット溶接による接合例を示す側断面図（ｂ）である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体を管状部材の曲線部に組み付ける場合の様子を示す側断面図である。
【図１９】排気ガス浄化装置をユニット化しておいて、既存の排気経路に取り付けた状態を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。
【図２０】従来の排気ガス浄化装置を示す図で、セラミックス製ハニカム構造のもの（ａ）とメタル製ハニカム構造のもの（ｂ）を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図示の実施の形態を例にとって、本発明の触媒担持基材、触媒担持体、排気ガス浄化装置及び排気経路部品の構成と、上記触媒担持基材の成形方法の内容及び上記排気ガス浄化装置の製造・組付け方法の内容と、について具体的に説明する。
尚、以下の説明では、最初に図１に基づいて本発明の第１の実施の形態による排気経路部品の概略の構成について説明する。次に、図２〜図５及び図８、図９に基づいて本発明の第１の実施の形態による排気ガス浄化装置の概略の構成を説明する。
【００３７】
次に、図６に基づいて素材の構成を説明し、図７（ａ）に基づいて触媒担持基材の構成を具体的に説明する。また、図７（ｂ）に基づいて触媒担持体の構成について説明する。
次に、図２〜図９、図１５及び図２０に基づいて現在のハニカム構造の排気ガス浄化装置と本発明の排気ガス浄化装置との相違点を説明し、本発明の排気ガス浄化装置の作用、効果に言及する。
【００３８】
次に、図１０に基づいて本発明の触媒担持基材の成形方法の内容を説明し、図１１〜図１３に基づいて本発明の排気ガス浄化装置の製造・組付け方法の内容を排気ガス浄化装置の製造・組付けの流れに沿って具体的に説明する。
次に、図１６〜図１９に基づいて本発明の第２の実施の形態による排気ガス浄化装置の構成と、該排気ガス浄化装置において触媒担持体を管状部材の曲線部に組み付ける場合の様子について簡単に説明する。最後に、これら二つの実施の形態と部分的構成を異にする他の実施の形態について簡単に説明する。
【００３９】
［第１の実施の形態］
（１）排気経路部品の構成（図１参照）
図１では自動二輪車用のエンジンＥに接続される排気経路部品１９が図示されている。該排気経路部品１９は、エンジンＥに一端２１が接続された後、大きく湾曲して後方に向けて曲線的に延びる複数本のエキゾーストパイプ１１と、これらのエキゾーストパイプ１１の他端２３に接続される集合管１３と、ジョイントパイプ１４と、該ジョイントパイプ１４に対して接続され、排気騒音を低減させるサイレンサーとして機能するマフラー１５と、を備えることによって一例として構成されている。
そして、本実施の形態では一例としてエキゾーストパイプ１１に対して第１の排気ガス浄化装置として後述する本実施の形態による排気ガス浄化装置１Ａを設け、上記集合管１３やジョイントパイプ１４やマフラー１５に対して第２の排気ガス浄化装置として後述するセラミックス製ハニカム構造の触媒担持体１０１やメタル製ハニカム構造の触媒担持体１０３を設けた構成の排気経路部品１９が図示されている。
【００４０】
（２）排気ガス浄化装置の構成（図２〜図５及び図８、図９参照）
本発明の排気ガス浄化装置１は、エンジンＥから排出された排気ガスＧを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガスＧ中に含まれる有害物質Ｃを酸化・還元して浄化する装置である。
そして、本実施の形態による排気ガス浄化装置１Ａは、後述する本実施の形態による触媒担持体７と、上記排気経路の一部をなし、上記触媒担持体７を内嵌させる管状部材９と、を具備しており、上記触媒担持体７を上記管状部材９内に挿入し、所定の位置に到達した状態で触媒担持体７と管状部材９を接合することによって構成されている。
【００４１】
そして、この排気ガス浄化装置１Ａは、エンジンＥに近い排気経路の上流位置に存するエキゾーストパイプ１１自体を管状部材９として利用している。また、本実施形態では触媒担持体７は、単一の管状部材９に対して間隔を空けて１個乃至複数個（図示の実施の形態では一例として３個）、配置されている。
そして、本実施の形態では図２に示すように上記複数個の触媒担持体７が、エキゾーストパイプ１１の上流側の端部となる一端２１に対して一例として設けられている。尚、上記複数個の触媒担持体７は、図８に示すように上記エキゾーストパイプ１１の下流側の端部となる他端２３に対して設けてもよく、図９に示すように上記エキゾーストパイプ１１の一端２１と他端２３の双方に対して設けることも可能である。
【００４２】
（３）素材の構成（図６参照）
素材４は、一例として複数本の金属製線材を格子状に編むことによって形成されるメッシュ構造のシート３を主要な構成要素として備えている。
そして、このようなメッシュ構造のシート３を複数枚重ね合わせた後、焼結することによって板状の素材４が形成されており、この素材４を触媒担持基材の形状に合わせて打ち抜きやレーザーによってカットしたものが、触媒担持基材の素材４として使用される。
尚、このような素材４としては特開２０１１−２３００１６号公報で開示されているような排気ガス浄化用の触媒担持体の基材があり、この触媒担持体の基材を素材４として使用することが一例として可能である。
【００４３】
（４）触媒担持基材の構成（図７（ａ）参照）
本発明の触媒担持基材５は、エンジンＥから排出された排気ガスＧを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガスＧ中に含まれる有害物質Ｃに接触し、触媒反応を促す部材である。
そして、上記素材４を湾曲させて先端５ａ側が凸形状及び後端５ｂ側が凹形状となる三次元形状に成形したことを特徴としている。
【００４４】
また、上記触媒担持基材５の先端５ａ側の凸形状は、先端に行くに従って徐々に径が縮径する三次元凸形状に形成されている。三次元凸形状としては、図７（ａ）に示す半球面形状の他、幾分軸方向Ｙの長さを長くした流線形状のものや円錐形状あるいは円錐台形状のもの等が採用可能である。
【００４５】
また、上記管状部材９と触媒担持基材５は、共に金属によって形成されており、管状部材９の内壁面９ａと接触して接合される触媒担持基材５の周縁部４１は径方向Ｘに圧縮され、薄肉に押し潰された形状になっている。尚、上記周縁部４１を除く、触媒担持基材５の先端５ａにかけての部分が本体部４０となる。
【００４６】
（５）触媒担持体の構成（図７（ｂ）参照）
本発明の触媒担持体７は、エンジンＥから排出された排気ガスＧを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガスＧ中に含まれる有害物質Ｃを酸化・還元して浄化する部材である。
具体的には、上記図７（ａ）に示す触媒担持基材５に対して有害物質Ｃを酸化・還元する触媒Ｂを担持させることによって形成されている。
【００４７】
また、上述したように素材４は、シート３を複数枚重ね合わせたものが使用されており、該素材４を使用して成形される触媒担持基材５も、シート３を重ね合わせることによって構成されている。
そしてこの場合、重ね合わせて使用するシート３の目の粗さや枚数を調整することによって、メッシュの目の粗さを変更して酸化・還元する有害物質Ｃ毎に最適な触媒担持性能を発揮できるように構成することが可能である。
【００４８】
また、触媒Ｂを触媒担持基材５に担持させることによって酸化・還元する有害物質Ｃとしては、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等が挙げられ、これらの有害物質Ｃを酸化・還元する触媒Ｂとしては、白金（Ｐｔ）とパラジウム（Ｐｄ）とロジウム（Ｒｈ）の三元触媒を核とし、これらを補助する補助触媒として銀、マンガン、鉄、コバルト、銅、バナジウム、亜鉛、イリジウム（Ｉｒ）等を加えたものが一例として使用可能である。
【００４９】
また、上記複数の触媒担持体７は、酸化・還元する有害物質Ｃ毎に最適な触媒Ｂの組成を有するように構成されており、酸化・還元する有害物質Ｃに対応した最適温度域に分けて設置されていることが好ましい。
【００５０】
また、本実施の形態では一例として３個設けられる触媒担持体７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、一例としてＳＵＳ３１０等の耐熱鋼によって構成されており、これらの触媒担持体７Ａ、７Ｂ、７Ｃと管状部材９との接合は、一例としてアーク溶接、抵抗溶接、レーザー溶接等によって行われる。
【００５１】
（６）現在の排気ガス浄化装置との相違点（図２〜図９、図１５及び図２０参照）
現在の排気ガス浄化装置としては軸方向Ｙを貫通する多数の孔部１０５を有する上述した図２０（ａ）に示すセラミックス製ハニカム構造の触媒担持体１０１と、図２０（ｂ）に示すメタル製ハニカム構造の触媒担持体１０３と、が多く使用されている。これらの触媒担持体１０１、１０３は、軸方向Ｙに長い円柱状ないし円筒状をしているため、エンジンＥに近い湾曲したエキゾーストパイプ１１には設置できず、エンジンＥから遠い直管状の集合管１３やジョイントパイプ１４やマフラー１５を利用して設けられている。
【００５２】
図１５で示される表面温度の分布から読み取れるように、排気ガスＧの温度はエンジンＥに近い部分で高温になる一方、集合管１３やジョイントパイプ１４やマフラー１５では、排気ガスＧの温度が低くなっている。よって、図１５の示す高温部は、冷間始動時からの温度上昇が早い領域と判断できる。
【００５３】
これに対し、本実施の形態による排気ガス浄化装置１は、上述した先端５ａ側が三次元凸形状の触媒担持基材５の採用によりエキゾーストパイプ１１のような湾曲した管状部材９に対しても別途の部材を使用することなく排気ガス浄化装置１が設置できるように構成されている。
また、本実施の形態では取付け位置を変えて複数の触媒担持体７が設けられているため、排気ガスＧ中に含まれる有害物質Ｃの作動が活発になる温度域が異なっている場合に、それぞれの温度域に対応した位置に振り分けて触媒担持体７を設けることが可能になっている。
【００５４】
（７）排気ガス浄化装置の作用、効果（図２〜図９及び図１５、図２０参照）
従って、本実施の形態ではエンジンＥに近いエキゾーストパイプ１１に排気ガス浄化装置１を設置することで、エンジンＥ始動後、温度上昇が早い領域で作動が活発になり、高温域で有害物質Ｃを酸化・還元することができる。そのため、冷間始動直後からの浄化性能が発揮できる。
【００５５】
また、本実施の形態による排気ガス浄化装置１Ａは、排気ガスＧの排気経路の直線部分だけでなく曲線部分に対しても設置でき、設置する管状部材９を半割りすることなく、触媒担持体７を所定の位置に正確かつ確実に設置することが可能になっている。
【００５６】
これにより、排気ガスＧの浄化性能と浄化調整能力に優れ、製造・組付けが容易で低コストの排気ガス浄化装置１Ａの提供が可能になっている。また、触媒担持基材５の先端５ａ側を三次元凸形状にしたことにより、平板の部材と比較し、メッシュの目を粗くしても、通過する排気ガスに対する接触面積を同等に保てるので圧力損失を低く抑えることができる。
【００５７】
尚、本実施の形態では一例としてエキゾーストパイプ１１に対して第１の排気ガス浄化装置として排気ガス浄化装置１Ａを設け、上記集合管１３やジョイントパイプ１４やマフラー１５に対して第２の排気ガス浄化装置としてセラミックス製ハニカム構造の触媒担持体１０１やメタル製ハニカム構造の触媒担持体１０３を設けた構成としている。この場合は排気ガス浄化装置１Ａをセラミックス製ハニカム構造の触媒担持体１０１やメタル製ハニカム構造の触媒担持体１０３の補助として使用することになる。
【００５８】
このように、エキゾーストパイプ１１に対して第１の排気ガス浄化装置として上記効果を有する本発明の排気ガス浄化装置１Ａを設け、集合管１３やジョイントパイプ１４やマフラー１５に対して第２の排気ガス浄化装置として既存のハニカム構造の排気ガス浄化装置１０１、１０３を設けた場合には、既存のハニカム構造の排気ガス浄化装置１０１、１０３が有する触媒浄化性能に本発明の排気ガス浄化装置１Ａが有する触媒浄化性能が加わって、排気経路部品が有する触媒浄化性能を向上させることができる。
【００５９】
また、排気ガス浄化装置１を管状部材９に取り付ける場合、排気経路の構成部品であるエキゾーストパイプ等自体を管状部材として利用することもできるし、排気ガス浄化装置１をユニット化しておいて、既存の排気経路の一部を切除し、その切除部分にユニット化された排気ガス浄化装置１を後付けする形で排気ガス浄化装置１を配置することも可能である。
【００６０】
具体的には、図１９に示すように、両側に取り付け孔を備えた排気ガス浄化装置側取り付けフランジＦ１を備えた筒体内に触媒担持体７を配置して接合したものを使用し、既存のエキゾーストパイプ１１の一部を切除して、上記排気ガス浄化装置側取り付けフランジＦ１に対向する取り付け孔を備えたエキゾーストパイプ側取り付けフランジＦ２を設け、両取り付けフランジＦ１、Ｆ２を突き合わせて、ボルトＯ、ナットＮにより結合するものである。このような構造とした場合は、エキゾーストパイプ１１に対して排気ガス浄化装置１の取り付けが容易にできる。
【００６１】
（８）触媒担持基材の成形方法の内容（図１０参照）
次に、図７（ａ）に示す本実施の形態による触媒担持基材５を成形する場合に実行される本発明の触媒担持基材の成形方法の内容について説明する。
本発明の触媒担持基材の成形方法は、先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の触媒担持基材の成形方法であって、金属製多孔質構造の板状の素材を絞り加工して先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の中間成形品を成形する工程と、上記中間成形品の周縁部を押し潰して圧縮された後端部を形成する工程と、上記後端部を起して薄肉の接合部を形成して、最終成形品に成形する工程と、を備えることによって基本的に構成されている。
【００６２】
（Ａ）中間成形品成形工程（図１０（ａ）（ｂ）参照）
中間成形品成形工程は、金属製多孔質構造の円板状の素材４をダイス上に載置し、先端に球面状の押圧部を有するポンチを押し当てることによって先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の中間成形品を成形する。
【００６３】
（Ｂ）後端部成形工程（図１０（ｃ）（ｄ）参照）
後端部成形工程は、上記中間成形品をダイス３７に載置し、上記中間成形品の周縁部にリング状のポンチを押し当てることによって押し潰して圧縮された後端部を成形する。
尚、必要に応じて押し潰して圧縮された中間成形品の周縁部をトリミングする。
【００６４】
（Ｃ）最終成形工程（図１０（ｅ）参照）
最終成形工程は、上記中間成形品をダイス上に載置し、先端に球面状の押圧部を有し、押圧部の基部に該押圧部の外径よりも大きな外径の段部が形成されたポンチを押し当てることによって後端部を起し薄肉の接合部となる周縁部４１を形成する。
【００６５】
成形された触媒担持基材５には、一例として下方に突出した半球面形状の本体部４０と、該本体部４０の基部から上方にかけて薄肉の周縁部４１と、が形成されている。
【００６６】
（９）排気ガス浄化装置の製造・組付け方法の内容（図７、図１１〜図１４参照）
本発明の排気ガス浄化装置の製造・組付け方法は、先端５ａ側が凸形状及び後端５ｂ側が凹形状となる三次元形状の触媒担持基材５を使用した触媒担持体７を備えた排気ガス浄化装置１を製造して、該排気ガス浄化装置１を、エンジンＥから排出された排気ガスＧの排気経路を構成する管状部材９の所定の位置に組み付ける排気ガス浄化装置１の製造・組付け方法であって触媒担持工程Ｐ１と、組付け工程Ｐ２と、を備えることによって基本的に構成されている。
以下、排気ガス浄化装置１Ａの製造・組付けの流れに沿って、触媒担持工程Ｐ１と組付け工程Ｐ２の内容を具体的に説明する。
【００６７】
（Ａ）触媒担持工程（図７（ｂ）参照）
触媒担持工程Ｐ１は、上記触媒担持基材５に対して、有害物質Ｃを酸化・還元する触媒Ｂを担持させて触媒担持体７を得る工程である。
即ち、上述した触媒担持基材の成形方法によって成形した触媒担持基材５に対して触媒Ｂを塗布したり、噴霧する、あるいは浸漬することで触媒Ｂを担持させる。尚、触媒Ｂを担持させるタイミングは、成形後の触媒担持基材５に対して行う他、成形前の素材４の段階で行うことも可能である。
【００６８】
（Ｂ）組付け工程（図１１（ａ）（ｂ）、図１２〜図１４参照）
組付け工程Ｐ２は、上述触媒Ｂを担持させた触媒担持体７を管状部材９に挿入して管状部材９の所定の位置に接合して触媒担持体７を管状部材９に組み付ける工程である。
即ち、本実施の形態では上記触媒担持基材５の先端５ａ側を始端として触媒担持体７Ｃを管状部材９の一端２１から挿入する。触媒担持体７Ｃが所定の位置まで挿入されたら挿入を停止し、触媒担持体７Ｃの周縁部４１と、該周縁部４１に内壁面９ａが接している管状部材９を管状部材９の外方から溶接することによって接合する。
【００６９】
同様に、順次触媒担持体７Ｂと触媒担持体７Ａを管状部材９内に挿入して、それぞれ所定の位置に溶接により接合すれば、排気ガス浄化装置１Ａの製造と組み付けが完了する。
触媒担持体７を管状部材９に挿入して組み付ける場合には、図１２及び図１３に示す挿入装置５５と保持装置５７が一例として使用される。
管状部材９は、管状部材９の形状に合わせて配置される載置台５９、５９上に載置されて支持される。管状部材９の一端２１には、該一端２１を挟持する保持装置５７の構成部材であるクランプ６１が配置されている。
クランプ６１は、固定クランプ６３と可動クランプ６５を備えることによって一例として構成されていて、保持装置５７のレバースイッチ６７を操作することで上記可動クランプ６５が前進または後退して上記管状部材９の一端２１を挟持して保持したり、その挟持状態を解除し得るように構成されている。
【００７０】
一方、挿入装置５５は、上記載置台５９、５９によって支持され、上記保持装置５７によって一端２１が保持された管状部材９の一端２１に臨むように軸心が一致した状態で設けられる挿入ヘッド６９と、シリンダーロッド７１及びシリンダー本体７３と、該シリンダー本体７３に油圧やエア圧を供給して上記挿入ヘッド６９を前進または後退させる操作スイッチ７５と、を一例として備えることによって構成されている。
そして、触媒担持体７を管状部材９に挿入して組み付けるときは、上記挿入ヘッド６９に触媒担持体７を支持させて挿入ヘッド６９を前進させ、触媒担持体７が管状部材９の所定の位置に入るまで挿入する。挿入完了後は、操作スイッチ７５を操作して挿入ヘッド６９を後退させ、レバースイッチ６７を操作して可動クランプ６５を後退させてクランプを解除する。そして、触媒担持体７が挿入された管状部材９を上記保持装置５７から取り外して上述したように管状部材９と挿入した触媒担持体７とを管状部材９の外方から溶接して接合する。
尚、溶接方法としては、一例としてアーク溶接、抵抗溶接、レーザー溶接等によって行われる。
【００７１】
そして、このようにして構成される本実施の形態による排気ガス浄化装置の製造・組付け方法によれば、上記優れた特性を有する排気ガス浄化装置１を簡単に製造でき、製造した排気ガス浄化装置１は、触媒担持基材５の有する三次元形状によって管状部材９内を円滑に移動できるから、エキゾーストパイプ１１のように湾曲した管状部材９に対しても触媒担持体７を管状部材９の所定の位置に正確に移動させて管状部材９に容易に組み付けることができる。
また、管状部材９の奥深くまで触媒担持体７を移動させる場合には、図１４に示すような芯金８７を挿入ヘッド８１に取り付けた押込み具８０を使用する。この押込み具８０は、先端に触媒担持体７の凹部７ａに嵌まる挿入ヘッド８１と、該挿入ヘッド８１の基端側に接続される芯金８７と、を備えることによって構成されている。
また、芯金８７は、複数のリング状の芯金駒８３を連結体８５によって屈曲可能な状態で数珠様に連結することによって一例として構成されている。
【００７２】
［第２の実施の形態］（図１６〜図１８参照）
本発明の第２の実施の形態による排気ガス浄化装置１Ｂは、上述した第１の実施の形態による排気ガス浄化装置１Ａにおいて、単一の管状部材９に対して複数設けていた触媒担持体７を１個のみとしたもので、該排気ガス浄化装置１Ｂを排気経路に対して場所を変えて複数組、配置したものである。
従って、ここでは上記第１の実施の形態と共通の構成については説明を省略し、上述した本実施の形態の特有の構成を中心に説明する。
【００７３】
本実施の形態による排気ガス浄化装置１Ｂは、触媒担持体７をエキゾーストパイプ１１のような、軸方向に長く、湾曲した排気経路部品１９に対しても設置できるように構成されている。
そして、図１６に示すように、エキゾーストパイプ１１の上流側、中間部、下流側の３ヶ所に同様の構成の排気ガス浄化装置１Ｂが３組設けられており、各排気ガス浄化装置１Ｂに１個ずつ、合計３個の触媒担持体７Ｄ、７Ｅ、７Ｆが配置されている。そして、排気ガスＧ中に含まれる有害物質Ｃの作動が活発になる温度域が異なっている場合に、ぞれぞれの温度域に対応した位置に振り分けて、異なる触媒特性を有する触媒担持体７を設けることが可能になっている。
【００７４】
すなわち、エキゾーストパイプ１１への触媒担持体７の組み付けにあたっては、上記エキゾーストパイプ１１の一端または他端側から挿入して所定の位置に保持させることができる。具体的には、触媒担持体７をエキゾーストパイプ１１に挿入する場合には、上述した挿入装置５５と保持装置５７を一例として使用するが、挿入装置５５の挿入ヘッド６９に代えて上述した図１４に示すような構造の挿入ヘッド８１と、屈曲可能な芯金８７を有する押込み具８０を使用し、図１８に示すようにして排気ガス浄化装置１Ｂをエキゾーストパイプ１１内に挿入することが可能である。尚、この押込み具８０の構成は、パイプ曲げ加工に使用される屈曲可能な芯金構造が一例として採用されている。
【００７５】
そして、排気ガス浄化装置１Ｂが挿入されたエキゾーストパイプ１１を上記保持装置５７から取り外して上述したようにエキゾーストパイプ１１に触媒担持体７を溶接して接合する。具体的には、図１７に示すように、予めエキゾーストパイプ１１の適所に溶接用の孔を複数設けておき、挿入した触媒担持体７とその孔の周辺をアーク溶接によりプラグ溶接７９Ａすることによって接合する。尚、孔の位置によって触媒担持体７の取り付け位置を規定しておけば、エキゾーストパイプ１１への挿入時に触媒担持体７を正確に位置決めした状態で接合することができる。
【００７６】
そして、このようにして構成される本実施の形態による排気ガス浄化装置１Ｂによっても、上述した第１の実施の形態による排気ガス浄化装置１Ａと同様の作用、効果が発揮できる。しかも、本実施の形態によると、構造が簡単で製造が容易であり、エキゾーストパイプ１１への組み付けや接合も容易で、安価に製造できる。また、エキゾーストパイプ１１の任意の位置に触媒担持体７を必要な数、取り付けることができ、排気ガスＧの浄化能力を最大限発揮することができる。
【００７７】
［他の実施の形態］
本発明の触媒担持基材５、触媒担持体７、排気ガス浄化装置１、排気経路部品１９、触媒担持基材の成形方法及び排気ガス浄化装置の製造・組付け方法は、上述した実施の形態のものに限定されず、その発明の要旨内での変更が可能である。
例えば、触媒担持基材５としては、上述した実施の形態で述べたメッシュ構造のシート３を複数枚重ね合わせた構成のものの他、絞り加工ができるものであれば、ポーラス金属やロータス金属等の多孔質金属を円板状に成形したものを使用することも可能である。
また、触媒担持基材５としては、上述した実施の形態で述べた先端を球面状の押圧部とし、該押圧部の後端部を薄肉の接合部とした構成のものの他、先端部と後端部が同じ厚さを有する構成や、先端部の厚さに対して後端部の厚さが漸減するテーパ状を有する構成のものとすることも可能である。
また、触媒担持体７を管状部材７に接合する手段としては、上述した実施の形態で述べた触媒担持体７を管状部材９に溶接する方法の他、触媒担持体７を端部部材やベローズ管に取り付け、これらを管状部材９に挿入した上、端部部材と管状部材９とを溶接等により接合することも可能である。この場合、部品点数は増えるが、取り付けが確実且つ強固にできる。
また、組付け工程において、先端に挿入ヘッドを有し、挿入ヘッドの基端側に複数の芯金駒と、これらを連結する連結体とを有する数珠様の芯金を備えた押込み具を使用した場合の他、押込み具として、フレキシブルチューブを使用するなど他の押込み手段を使用することも可能である。
【００７８】
この他、触媒担持体７を設ける数は、上述した実施の形態のように３個に限らず、１個あるいは２個でもよいし、４個以上設けることも可能である。
同様に、排気ガス浄化装置１の数も１組または３組に限らず、２組でもよいし、４組以上設けることも可能である。
また、触媒担持基材５と排気ガス浄化装置１の形状や各部の寸法も適用する管状部材９等の形状や寸法に合わせて適宜変更することが可能である。例えば、管状部材９の中間部分のみに触媒担持体７や排気ガス浄化装置１を配置することも可能である。
【００７９】
また、管状部材９の一端２１とは上記の実施の形態に示す部位に限らず、例えば、管状部材９の端部側であれば端部よりやや内側に移行した部分でもよい。また、接合とは上記のような溶接による接合に限らず、ロウ付け、カシメなど他の接合手段を使用することも可能である。
また、管状部材９は、一例としてエキゾーストパイプ１１を使用した場合を示したが、集合管１３や適用する車種に応じて設けられる種々の排気経路に設けられる部品に本発明の排気ガス浄化装置１を設置することも可能である。
また、素材４の形状は円板状のものを使用するが、ここでいう円とは、完全な円に限らず、楕円、長円等その他適用部位の形状に応じた形状のものとすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の触媒担持基材、触媒担持体、排気ガス浄化装置、排気経路部品、触媒担持基材の成形方法及び排気ガス浄化装置の製造・組付け方法は、エンジンから排出される排気ガス中に含まれる有害物質を酸化・還元して浄化する排気ガス浄化装置の製造、使用分野等で利用でき、特に効果的な有害物質の酸化・還元が可能で圧力損失の上昇を極力低く抑え、製造・組付けが容易で安価な排気ガス浄化装置等を提供したい場合に利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００８１】
１  排気ガス浄化装置
３  シート
４  素材
４ａ  変形部
４ｂ  周縁部
５  触媒担持基材
５ａ  先端
５ｂ  後端
７  触媒担持体
７ａ  凹部
９  管状部材
９ａ  内壁面
１１  エキゾーストパイプ
１３  集合管
１４ジョイントパイプ
１５  マフラー（サイレンサー）
１９  排気経路部品
２１  （管状部材の）一端（上流側の端部）
２３  （管状部材の）他端（下流側の端部）
４０  本体部
４１  周縁部（接合部）
４４  押圧部
４５  段部
４６  ロッド部
５５  挿入装置
５７  保持装置
５９  載置台
６１  クランプ
６３  固定クランプ
６５  可動クランプ
６７  レバースイッチ
６９  挿入ヘッド
７１  シリンダーロッド
７３  シリンダー本体
７５  操作スイッチ
７９Ａ  栓溶接（プラグ溶接）
８０  押込み具
８１  挿入ヘッド
８３  芯金駒
８５  連結体
８７  芯金
１０１  （セラミックス製ハニカム構造の）触媒担持体
１０３  （メタル製ハニカム構造の）触媒担持体
１０５  孔部
Ｐ１  触媒担持工程
Ｐ２  組付け工程
Ｅ  エンジン
Ｇ  排気ガス
Ｃ  有害物質
Ｂ  触媒
Ｏ  ボルト
Ｎ  ナット
Ｘ  径方向
Ｙ  軸方向
【図１】
2019212030.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】令和2年11月12日(2020.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体をエキゾーストパイプに適用したマフラーを含む排気経路部品を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体をエキゾーストパイプの上流側の端部に適用した状態を示す一部破断斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の排気ガス浄化装置を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の排気ガス浄化装置を示す側断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の排気ガス浄化装置を示す図４中の矢視Ａ部の拡大図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示す図で、素材を示す分解斜視図及び斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態を示す図で、触媒担持基材を示す側断面図（ａ）と触媒担持体を示す側断面図（ｂ）である。
【図８】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体をエキゾーストパイプの下流側の端部に適用した状態を示す一部破断斜視図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体をエキゾーストパイプの上流側の端部と下流側の端部の双方に適用した状態を示す一部破断斜視図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態を示す図で、触媒担持基材の成形方法を示す説明図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の排気ガス浄化装置の製造・組付け方法を示す説明図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体を管状部材に組み付ける場合に使用する挿入装置と保持装置を示す平面図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体を管状部材に組み付ける場合に使用する挿入装置と保持装置を示す側面図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体を管状部材に組み付ける場合に使用する押込み具を示す側面図である。
【図１５】エンジンに接続される排気経路部品表面の温度分布を示す説明図である。（出典：日本アビオニクス株式会社  アプリケーション事例  試験・評価・検査  熱画像集「バイクマフラー」  http://www.avio.co.jp/products/infrared/appli/rd.html）
【図１６】本発明の第２の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体をエキゾーストパイプの上流部と中間部と下流部のそれぞれに適用した状態を示す側断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態を示す図で、本発明の排気ガス浄化装置を示す図１６中の矢視Ｆ部の拡大図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態を示す図で、本発明の触媒担持体を管状部材の曲線部に組み付ける場合の様子を示す側断面図である。
【図１９】排気ガス浄化装置をユニット化しておいて、既存の排気経路に取り付けた状態を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。
【図２０】従来の排気ガス浄化装置を示す図で、セラミックス製ハニカム構造のもの（ａ）とメタル製ハニカム構造のもの（ｂ）を示す斜視図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガス中に含まれる有害物質と接触する触媒担持基材であって、
メッシュ構造のシートを複数枚重ね合わせた後、焼結することによって構成される塑性加工可能な金属製多孔質構造の板状の部材を素材として使用し、該素材を湾曲させて先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状に成形したことを特徴とする触媒担持基材。
【請求項２】
上記触媒担持基材の先端側の凸形状は、先端に行くに従って徐々に径が縮径する三次元凸形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の触媒担持基材。
【請求項３】
エンジンから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガス中に含まれる有害物質を酸化・還元して浄化する触媒担持体であって、
上記請求項１または２記載の触媒担持基材に対して、有害物質を酸化・還元する触媒を担持させることによって形成されていることを特徴とする触媒担持体。
【請求項４】
エンジンから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガス中に含まれる有害物質を酸化・還元して浄化する排気ガス浄化装置であって、
上記請求項３記載の触媒担持体と、
上記排気経路の一部をなし、上記触媒担持体を内嵌させる管状部材と、を具備し、
上記触媒担持体を上記管状部材内に挿入し、所定の位置に到達した状態で触媒担持体と管状部材を接合することによって構成されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項５】
上記排気ガス浄化装置は、エンジンに近い排気経路の上流位置に存する管状部材であるエキゾーストパイプに対して設けられており、冷間始動時から早く触媒の機能を発揮させるようにしたことを特徴とする請求項４記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
上記触媒担持体は、単一の管状部材に対して間隔を空けて複数個、配置されていることを特徴とする請求項４または５記載の排気ガス浄化装置。
【請求項７】
上記排気ガス浄化装置は、排気経路に対して場所を変えて複数組、配置されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項８】
上記触媒担持体は、酸化・還元する有害物質毎に最適な触媒組成を有するように構成されており、上記触媒担持体を複数個、配置する場合には、酸化・還元する有害物質に対応した最適温度域に分けて配置するようにしたことを特徴とする請求項６または７記載の排気ガス浄化装置。
【請求項９】
上記管状部材と触媒担持基材は、共に金属によって形成されており、上記管状部材の内壁面と接触して接合される触媒担持体の周縁部は径方向に圧縮され、薄肉に押し潰された状態で接合されていることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１０】
エンジンから排出された排気ガスを外部に排出するエキゾーストパイプ、ジョイントパイプ、集合管、マフラーを備えた排気経路部品であって、
上記エキゾーストパイプと集合管とジョイントパイプのいずれか、または複数に請求項４〜９のいずれかに記載の排気ガス浄化装置が設けられていることを特徴とする排気経路部品。
【請求項１１】
エンジンから排出された排気ガスを外部に排出するエキゾーストパイプ、集合管、ジョイントパイプ、マフラーを備えた排気経路部品であって、
上記エキゾーストパイプに対して第１の排気ガス浄化装置として上記請求項４〜９のいずれかに記載の排気ガス浄化装置を設け、
上記集合管やジョイントパイプやマフラーに対して第２の排気ガス浄化装置としてセラミックス製ハニカム構造またはメタル製ハニカム構造の触媒担持体を使用した軸方向に長い円柱形状または円筒形状の排気ガス浄化装置を設けたことを特徴とする排気経路部品。
【請求項１２】
先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の触媒担持基材の成形方法であって、
金属製多孔質構造の板状の素材を絞り加工して先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の中間成形品を成形する工程と、上記中間成形品の周縁部を押し潰して圧縮された後端部を形成する工程と、上記後端部を起して薄肉の接合部を形成して、最終成形品に成形する工程と、を備えていることを特徴とする触媒担持基材の成形方法。
【請求項１３】
先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の触媒担持基材を使用した触媒担持体を備えた排気ガス浄化装置を製造して、該排気ガス浄化装置を、エンジンから排出された排気ガスの排気経路を構成する管状部材の所定の位置に組み付ける排気ガス浄化装置の製造・組付け方法であって、
上記触媒担持基材に対して、有害物質を酸化・還元する触媒を担持させて触媒担持体を得る触媒担持工程と、
上記触媒を担持させた触媒担持体を管状部材に挿入して管状部材の所定の位置に接合して触媒担持体を管状部材に組み付ける組付け工程と、を備えていることを特徴とする排気ガス浄化装置の製造・組付け方法。
【請求項１４】
上記組付け工程では上記触媒担持体を管状部材に挿入するに際して、先端に挿入ヘッドを有し、該挿入ヘッドの基端側に、複数の芯金駒を連結体によって屈曲可能な状態で数珠様に連結した芯金を備えた押込み具を使用して触媒担持体を挿入するようにしたことを特徴とする請求項１３記載の排気ガス浄化装置の製造・組付け方法。
【国際調査報告】
2019212030.tif 000023
2019212030.tif 000024
2019212030.tif 000025
2019212030.tif 000026