JPWO2014118983A1 - キャタライザ及び触媒装置 - Google Patents

Abstract

キャタライザ本体を保護するとともに容易に保持することが可能なキャタライザ及び触媒装置を提供する。線材を編んで圧縮することにより筒状又は円環状に形成された保持部材３２と、この保持部材３２の内周部に嵌り、金属触媒が担持され、繊維材又は線材毎に編んで網状にし、更に、これらの網を巻いて所定の外形に形成したワイヤニット構造を有するキャタライザ本体３１と、保持部材３２の端面に配置され、キャタライザ本体３１の保持部材３２からの抜け出しを防ぐための、キャタライザ本体３１に流れ込む排気ガスの流れを妨げないように大きな目を有するネット部材３４と、を備える。

Description

本発明は、ワイヤニット構造を有するキャタライザ本体を保持部材で保持したキャタライザ及び触媒装置に関する。

エンジンから排出される排気ガスには、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等が含まれ、これらを除去するために、例えばハニカム担体にプラチナ等の金属触媒を担持させて組み立てたキャタライザが一般に用いられる。このようなキャタライザとして、上記したハニカム担体とは別に、金属製の線材を編んで網材を形成し、この網材に金属触媒を担持させ、網材を折り曲げて重ね合わせたワイヤニット構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１のワイヤニット構造を有する触媒要素は、マフラの仕切板に形成された凹部に収容されるとともに凹部の開口に設けられた押え部材で押えられている。

特開２００９−１６２０７０号公報

特許文献１では、例えば、マフラにエンジンの振動が伝わったときに、仕切板から直接に触媒要素に振動が伝わることになる。これにより、触媒要素が振動することで、仕切板と触媒要素とに隙間が出来やすくなり、隙間が出来たときには、その隙間から排気ガスが洩れて排気ガスの浄化が行われなくなる。従って、触媒要素の振動を抑制して保護が必要がある。また、仕切板に凹部を形成するとともに、凹部の開口を塞ぐために仕切板の開口縁部に押え部材を取付ける構造にしているが、コストを削減するためには、より簡単な構造で触媒要素を保持することが望まれる。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、キャタライザ本体を保護するとともにより簡単な構造でキャタライザ本体を保持することが可能なキャタライザ及び触媒装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため、本発明は、線材を編んで圧縮することにより筒状又は円環状に形成された保持部材と、この保持部材の内周部に嵌り、金属触媒が担持され、繊維材又は線材毎に編んで網状にし、更に、これらの網を巻いて所定の外形に形成したワイヤニット構造を有するキャタライザ本体と、前記保持部材の端面に配置され、前記キャタライザ本体の前記保持部材からの抜け出しを防ぐための、前記キャタライザ本体に流れ込む排気ガスの流れを妨げないように大きな目を有するネット部材と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、キャタライザ本体を保持部材を介して排気管を構成する筒内に収容すれば、保持部材の弾性力によってキャタライザ本体の緩衝作用を成すことができ、キャタライザ本体を保護することができる。
また、緩衝作用を成す保持部材の内側にキャタライザ本体を収容しながら、保持部材の端面をネット部材で塞ぐ簡単な構造でキャタライザ本体が保持部材から抜け出さないように保持することができ、コストを削減することができる。

上記構成において、前記ネット部材は、前記保持部材の端面に溶接により固定されていても良い。この構成によれば、ネット部材を保持部材に容易に固定することができる。
また、上記構成において、前記ネット部材は、前記キャタライザ本体の中心部を通って径方向に延びる部分を有するようにしても良い。この構成によれば、ネット部材がキャタライザ本体の中心部を通ることで、ネット部材がキャタライザ本体を覆う面積が小さくてもキャタライザ本体の抜け出しを効果的に防ぐことができ、ネット部材の重量及びコストを抑えることができる。
また、上記構成において、前記キャタライザ本体は、網状にした後に金属触媒をめっき処理して構成されていても良い。この構成によれば、めっきの剥離を防止することができ、品質を向上させることができる。

また、上記構成において、エンジンの排気系に設けた排気管内にキャタライザを有し、このキャタライザの直上流に線材を編んで構成され、金属触媒が担持された水分トラップ体を備えても良い。この構成によれば、エンジン冷間始動時に排気ガス中に存在する水分を水分トラップ体で受け止めて下流側のキャタライザ側に流れにくくすることができる。この結果、キャタライザに水分が付着しにくくなるので、キャタライザの触媒反応の低下を抑えることができ、エンジン冷間始動時の早期から排気ガスを浄化することができる。

本発明は、線材を編んで圧縮することにより筒状又は円環状に形成された保持部材と、この保持部材の内周部に嵌り、金属触媒が担持され、繊維材又は線材毎に編んで網状にし、更に、これらの網を巻いて所定の外形に形成したワイヤニット構造を有するキャタライザ本体と、保持部材の端面に配置され、キャタライザ本体の保持部材からの抜け出しを防ぐための、キャタライザ本体に流れ込む排気ガスの流れを妨げないように大きな目を有するネット部材と、を備えたので、キャタライザ本体を保持部材を介して排気管を構成する筒内に収容すれば、保持部材の弾性力によってキャタライザ本体の緩衝作用を成すことができ、キャタライザ本体を保護することができる。
また、緩衝作用を成す保持部材の内側にキャタライザ本体を収容しながら、保持部材の端面をネット部材で塞ぐ簡単な構造でキャタライザ本体が保持部材から抜け出さないように保持することができ、コストを削減することができる。

本発明に係る第１実施形態の触媒装置を備えた排気装置を示す断面図である。 キャタライザ構成体を示す斜視図である。 キャタライザ構成体を示す正面図である。 キャタライザ構成体を示す分解斜視図である。 キャタライザの構造を説明する斜視図である。 キャタライザの構造を示す説明図である。 キャタライザの各金網を構成する線状キャタライザを示す説明図である。 第２実施形態のキャタライザの構造を示す説明図である。 第３実施形態のキャタライザの構造を示す説明図である。 第４実施形態のキャタライザの構造を示す説明図である。 第５実施形態のキャタライザの構造を示す説明図である。 第６実施形態の線状キャタライザを示す説明図である。 第７実施形態の撚り線を示す説明図である。 第８実施形態の触媒装置を備えた排気装置を示す断面図である。 触媒装置の作用を示す第１作用図である。 触媒装置の作用を示す第２作用図である。 第９実施形態の触媒装置を備えた排気装置を示す断面図である。 第１０実施形態の触媒装置を備えた排気装置を示す断面図である。 第１１実施形態のキャタライザ構成体を示す正面図である。 第１２実施形態のキャタライザ構成体を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明中の「上流」、「下流」は、排気ガスの流れの上流、下流を示している。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る第１実施形態の触媒装置１１を備えた排気装置１０を示す断面図である。
排気装置１０は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する触媒装置１１を備えた部品（排気管）であり、エンジンのシリンダヘッドに接続される接続管１３と、この接続管１３に一端が接続された上流側テーパ管１４と、この上流側テーパ管１４の他端に接続された触媒装置１１と、この触媒装置１１の下流側端部に接続された下流側テーパ管１６とからなり、下流側テーパ管１６は、例えば別の排気管、消音器等に接続される。

接続管１３は、シリンダヘッドに排気装置１０をボルトで取付ける際のボルト穴２１ａ，２１ａが開けられたフランジ部２１と、このフランジ部２１に取付けられた管部２２とからなる。上流側テーパ管１４は、接続管１３の管部２２の外周面に取付けられた小径管部１４ａと、触媒装置１１（詳しくは、外筒２５）の内周面に取付けられた大径管部１４ｂと、これらの小径管部１４ａ及び大径管部１４ｂのそれぞれを一体に繋ぐテーパ部１４ｃとからなる。

触媒装置１１は、外筒２５と、この外筒２５内に配置されたキャタライザ２６とからなる。下流側テーパ管１６は、外筒２５の内周面に取付けられた大径管部１６ａと、この大径管部１６ａよりも小径に形成された小径管部１６ｂと、これらの大径管部１６ａ及び小径管部１６ｂのそれぞれを一体に繋ぐテーパ部１６ｃとからなる。

キャタライザ２６は、金属触媒としてプラチナ（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）が担持された線材をそれぞれ別々に編んで出来た各触媒層を重ね合わせたキャタライザ本体３１と、このキャタライザ本体３１を保持する円筒状の保持部材３２と、キャタライザ本体３１及び保持部材３２のそれぞれの半径方向の隙間を塞ぐためにキャタライザ本体３１の両側の外周縁部近傍に設けられた一対のリング部材３３，３３と、キャタライザ本体３１及びリング部材３３，３３を保持部材３２内にとどめておくために保持部材３２の両端面に取付けられたネット部材３４，３４とから構成されている。

キャタライザ本体３１は、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを除去する三元触媒である。保持部材３２は、外周部が外筒２５に取付けられている。保持部材３２及びリング部材３３は、ステンレス鋼製の線材を編んで、保持部材３２は筒状、リング部材３３は円環状に圧縮して固めた部品である。ネット部材３４は、比較的線径の大きなステンレス鋼製の線材を平織り等に編んだ金網である。

図２は、キャタライザ２６を示す斜視図、図３は、キャタライザ２６を示す正面図、図４は、キャタライザ２６を示す分解斜視図である。
キャタライザ本体３１は、金属触媒（プラチナ、ロジウム、パラジウム）が担持された繊維材又は線材毎に編んで網状にし、更に、これらの網を巻いて所定の外形に形成したワイヤニット構造を有する。このような構造にすることで、繊維材又は線材の表面積が広くなり、担持された金属触媒の表面積も広くなるので、排気ガス浄化性能を高めることが可能になる。また、排気ガスの浄化に必要な一定の表面積を確保した場合には、キャタライザ本体３１をより小型にすることができ、ひいてはキャタライザ２６を小型にすることができる。

保持部材３２及びリング部材３３は、例えば、ステンレス鋼製の線材を編んで圧縮することにより筒状又は円環状に形成された部材であり、両者共に弾性を有するため、エンジンから伝わった振動を吸収することができ、キャタライザ本体３１を保護することが可能である。保持部材３２は、外筒２５（図１参照）に、例えばろう付け等により固定される。
ネット部材３４は、キャタライザ本体３１に流れ込む排気ガスの流れを妨げないように大きな目を有する例えば、ステンレス鋼製の金網であり、保持部材３２の端面に、例えば溶接、ろう付け等により固定される。図３中の符号２６Ａはキャタライザ２６の中央部である中心点であり、ネット部材３４は、その一部が正面視で中心点２６Ａと重なるように配置されている。

図５は、キャタライザ本体３１の構造を説明する斜視図である。
キャタライザ本体３１（図２〜図４参照）は、例えば３つのキャタライザ素材４１，４２，４３で構成され、以下では同じ図にてキャタライザ素材４１，４２，４３を説明する。
キャタライザ素材４１は、プラチナが電気めっきにより担持された繊維材又は線材を、例えば平織り又はメリヤス編み等で平らに成形した平形金網１０３と、プラチナが電気めっきにより担持された繊維材又は線材を、例えば平織り又はメリヤス編み等で平らに成形した後に波形に成形した波形金網１０４とから構成される。

同様に、キャタライザ素材４２は、平形金網１０５と波形金網１０６とから構成され、キャタライザ素材４３は、平形金網１０７と波形金網１０８とから構成される。キャタライザ素材４２，４３は、キャタライザ素材４１に対して繊維材又は線材に電気めっきにより担持された金属触媒のみが異なる。キャタライザ素材４２はロジウム、キャタライザ素材４３はパラジウムが担持されている。

図６は、キャタライザ本体３１の構造を示す説明図である。図６（Ａ）はキャタライザ本体３１（図６（Ｂ）参照）の構成を示す側面図、図６（Ｂ）はキャタライザ本体３１の製造過程を示す側面図である。
図６（Ａ）に示すように、キャタライザ本体３１を製造する材料としてのキャタライザ素材１０２は、平形金網１０３、波形金網１０４、平形金網１０５、波形金網１０６、平形金網１０７、波形金網１０８から構成される。

図６（Ｂ）に示すように、平形金網１０３、波形金網１０４、平形金網１０５、波形金網１０６、平形金網１０７、波形金網１０８が順に重ねられて、平形金網１０３が最も外周側になるように巻かれ、巻き終わりは、ろう付け等により巻いてある部分に固定され、更に、巻き方向に直交する方向（紙面の表裏方向）に所定幅となるように切断されてキャタライザ本体３１が出来る。

図７は、キャタライザ本体３１の各金網を構成する線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４を示す説明図である。図７（Ａ）は線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４の斜視図、図７（Ｂ）は線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４本体の断面図である。なお、図７（Ｂ）では、同じ図で線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４本体の断面形状を説明する。
図７（Ａ）に示すように、ステンレス鋼からなる線材４５の表面に金属触媒４６としてプラチナが電気めっきされて線状キャタライザ本体４７が形成される。また、線材４５の表面に金属触媒１７６としてロジウムが電気めっきされて線状キャタライザ本体１７３本体が形成される。また、線材４５の表面に金属触媒１７７としてパラジウムが電気めっきされて線状キャタライザ本体１７４本体が形成される。

線材４５となるステンレス鋼としては、高耐熱性を有するフェライト系、アルミニウム含有フェライト系、オーステナイト系等が好適である。上記した線材を、より直径の小さい繊維材としてもよい。線材の直径としては、０．１〜１ｍｍ、繊維材の直径としては、１〜１００μｍが好適である。

図７（Ｂ）に示すように、線状キャタライザ本体４７（，１７３，１７４）は、ステンレス鋼の線材４５の表面に電気めっきにより金属触媒４６（，１７６，１７７）の層が形成される。金属触媒４６（，１７６，１７７）の層の膜厚は、電気めっき処理条件を、めっき処理される金属触媒の種類や線材量等に応じて選択することで、より均一に且つより薄く形成することが可能になり、また、金属触媒４６（１７６又は１７７）の膜厚を容易に設定することも可能であり、膜厚管理が容易である。従って、高価な貴金属である金属触媒４６（，１７６，１７７）の使用量を少なくするのに、電気めっきは有効な手段と言える。
以上の図６（Ａ），（Ｂ）及び図７（Ａ），（Ｂ）において、キャタライザ本体３１には、線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４を、実験データに基づいて決められた一定割合で含んでいる。即ち、金属触媒としてのＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄを一定割合で含んでいる。

＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態のキャタライザ本体１２１の構造を示す説明図である。図８（Ａ）はキャタライザ本体１２１（図８（Ｂ）参照）の構成を示す側面図、図８（Ｂ）はキャタライザ本体１２１の製造過程を示す側面図である。
図８（Ａ）に示すように、キャタライザ本体１２１を製造する材料としてのキャタライザ素材１２２は、平形金網１２３、波形金網１２４、波形金網１２６、波形金網１２８から構成される。

平形金網１２３は、ステンレス鋼からなる繊維材又は線材を平織り又はメリヤス編み等で平らに成形した素材である。
波形金網１２４，１２６，１２８は、ステンレス鋼からなる繊維材又は線材を平織り又はメリヤス編み等で平らに成形した後に波形に成形した素材である。
波形金網１２４は、繊維材又は線材の表面に、金属触媒として例えばプラチナを電気めっきしたものである。波形金網１２６は、繊維材又は線材の表面に、金属触媒として例えばロジウムを電気めっきしたものである。波形金網１２８は、繊維材又は線材の表面に、金属触媒として例えばパラジウムを電気めっきしたものである。平形金網１２３は、繊維材又は線材の表面に、金属触媒としてプラチナ、ロジウム、パラジウムのいずれかを電気めっきしたもの、あるいはいずれの電気めっきもしないものである。

キャタライザ本体１２１を製造する場合は、まず、平形金網１２３、波形金網１２４、波形金網１２６、波形金網１２８を順に重ねる。このとき、波形金網１２６の波の延びる方向（図の左右方向）と、波形金網１２４，１２８の波の延びる方向（紙面の表裏方向）とが直角になるようにする。

そして、図８（Ｂ）に示すように、平形金網１２３が最も外周側になるように、平形金網１２３、波形金網１２４、波形金網１２６、波形金網１２８が巻かれ、巻き終わりは、ろう付け等により巻いてある部分に固定され、更に、巻き方向に直交する方向（紙面の表裏方向）に所定幅となるように切断されてキャタライザ本体１２１が出来る。このキャタライザ本体１２１は、金属触媒としてプラチナ、ロジウム及びパラジウムを含む三元触媒を構成する。このキャタライザ本体１２１では、波形金網１２６の波の方向を、波形金網１２４，１２８と波の方向に対して直角に配置することで、平形金網１２３の枚数を少なくしつつ各波形金網１２４，１２６，１２８間の隙間を確保することができる。

＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態のキャタライザ本体１３１の構造を示す説明図である。図９（Ａ）はキャタライザ本体１３１（図９（Ｂ）参照）の構成を示す斜視図、図９（Ｂ）はキャタライザ本体１３１を示す斜視図である。
図９（Ａ）に示すように、キャタライザ本体１３１を製造する材料としてのキャタライザ素材１３２は、複数の波形金網１３３と、複数の波形金網１３４と、複数の波形金網１３５とから構成される。
波形金網１３３，１３４，１３５は、ステンレス鋼からなる繊維材又は線材が平織り又はメリヤス編み等で平らに成形された後に波形に成形され、更に外形が円形に切断された素材である。

波形金網１３３は、繊維材又は線材の表面に、金属触媒として、例えばプラチナを電気めっきしたものである。波形金網１３４は、繊維材又は線材の表面に、金属触媒として、例えばロジウムを電気めっきしたものである。波形金網１３５は、繊維材又は線材の表面に、金属触媒として、例えばパラジウムを電気めっきしたものである。
キャタライザ本体１３１を製造する場合は、まず、波形金網１３３，１３４，１３５が順に重ねられる。このとき、隣接する波形金網１３３，１３４，１３５同士の波の延びる方向が、好ましくは、ほぼ直角になるようにする、あるいは一致しないようにする。この結果、図９（Ｂ）に示すキャタライザ本体１３１が出来る。

＜第４実施形態＞
図１０は、第４実施形態のキャタライザ本体１４１の構造を示す説明図である。図１０（Ａ）はキャタライザ本体１４１（図１０（Ｂ）参照）の構成を示す斜視図、図１０（Ｂ）はキャタライザ本体１４１を示す斜視図である。
図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、キャタライザ本体１４１を製造する材料としてのキャタライザ素材１４２は、図９（Ｂ）に示した第３実施形態のキャタライザ素材１３２に対して平形金網１４３を複数の波形金網１３３、複数の波形金網１３４及び複数の波形金網１３５の間に追加した点が異なる。
平形金網１４３は、ステンレス鋼からなる繊維材又は線材が平織り又はメリヤス編み等で平らに成形され、更に外形が円形に切断された素材である。
このように、平形金網１４３を追加することで、キャタライザ本体１４１全体の剛性が向上して撓みにくくなり、保持部材３２（図４参照）内への組付けが容易になる。

＜第５実施形態＞
図１１は、第５実施形態のキャタライザ本体１５１の構造を示す説明図である。図１１（Ａ）はキャタライザ本体１５１（図１１（Ｂ）参照）の素材１５２を示す正面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図１１（Ｃ）は素材１５２，１５３，１５４により構成されたキャタライザ本体１５１を示す側面図である。
図１１（Ａ）に示すように、キャタライザ本体１５１を製造する材料としての素材１５２は、ステンレス鋼からなる繊維材又は線材が平織り又はメリヤス編み等で平らに成形された後に波形に成形され、更に、複数の凹み１５２ａが形成され、外形が円形に切断されている。素材１５２には、繊維材又は線材の表面に、金属触媒として、例えばプラチナが電気めっきされている。
図１１（Ｂ）に示すように、素材１５２に複数形成された凹み１５２ａは、波形の谷より深く形成されている。

図１１（Ｃ）に示すように、素材１５２及びこの素材１５２に対して担持された金属触媒のみが異なる素材１５３，１５４をそれぞれ複数重ねることでキャタライザ本体１５１が出来る。素材１５３には繊維材又は線材にロジウムが電気めっきされ、素材１５４には繊維材又は線材にパラジウムが電気めっきされている。このように素材１５２，１５３，１５４に凹み１５２ａ，１５３ａ，１５４ａを形成することで、これらの素材１５２，１５３，１５４を重ねたときに、素材１５２，１５３，１５４のそれぞれの波形の山と山、谷と谷が重なることを防止することができ、素材１５２，１５３，１５４間の隙間を確保することができる。

＜第６実施形態＞
図１２は、第６実施形態の線状キャタライザ本体１６３を示す説明図である。図１２（Ａ）は線状キャタライザ本体１６３の斜視図、図１２（Ｂ）は線状キャタライザ本体１６３の断面図である。
図１２（Ａ）に示すように、ステンレス鋼からなる線材１６１は、その表面がエッチングにより粗面とされている。この線材１６１に金属触媒１６２としてプラチナ、ロジウム又はパラジウムのいずれか一種が電気めっきされて線状キャタライザ本体１６３が形成される。上記した線材を、より直径の小さい繊維材に代えてもよい。

図１２（Ｂ）に示すように、ステンレス鋼の線材１６１の表面に電気めっきにより金属触媒１６２が層として形成される。このように、線材１６１の表面を粗面にした後に金属触媒１６２を電気めっきすることで、金属触媒１６２の表面積をより大きくすることができ、触媒反応を促進することができる。
上記線状キャタライザ本体１６３として、プラチナ、ロジウム又はパラジウムを担持したものをそれぞれ準備し、これらの金属触媒毎の線状キャタライザ本体を別々に編んで網材を形成し、金属触媒毎の網材を重ね合わせ、キャタライザを形成することで三元触媒を構成することができる。

＜第７実施形態＞
図１３は、第７実施形態の撚り線１７１を示す説明図である。図１３（Ａ）は撚り線１７１の斜視図、図１３（Ｂ）は撚り線１７１の断面図である。
図１３（Ａ）に示すように、撚り線１７１は、３本の線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４を撚って形成したものである。この撚り線１７１を編んで巻いたものを、例えば、図１に示したキャタライザ本体３１に代えることで、三元触媒とすることができる。線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４を、繊維材から形成しても良い。
図１３（Ｂ）に示すように、ステンレス鋼の線材４５，４５，４５のそれぞれの表面に電気めっきにより金属触媒４６，１７６，１７７の層が形成される。
このように、撚り線１７１からキャタライザを形成することで、例えば、各金属触媒が担持された線材毎に編んだ網材を複数重ねてキャタライザ本体を造るというような工程を省くことが可能になり、生産性を向上させることができる。

＜第８実施形態＞
図１４は、第８実施形態の触媒装置１８１を備えた排気装置１８０を示す断面図である。図１に示した第１実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
触媒装置１８１は、外筒１５６と、この外筒１５６内の上流側に配置されたキャタライザ２６と、外筒１５６内でキャタライザ２６の下流側に配置されたキャタライザ２７とから構成されている。なお、符号２８は、外筒１５６と、キャタライザ２６と、キャタライザ２７とで囲まれる触媒間空間である。

キャタライザ２７は、金属触媒としてプラチナ、ロジウム及びパラジウムが担持された三元触媒としてのキャタライザ本体３７と、このキャタライザ本体３７を外筒１５６に対して保持する保持体３８とからなる。キャタライザ本体３７は、円柱形状の内側に軸線方向に沿って延びる多数の細孔がハニカム状に形成されたセラミックス製又はメタル製のハニカム担体と、このハニカム担体の各細孔の内壁に担持された、排気ガス成分を浄化する金属触媒としてのプラチナ、ロジウム、パラジウムとからなるセラミックハニカム触媒又はメタルハニカム触媒である。なお、図中のＬは、キャタライザ２６のキャタライザ本体３１とキャタライザ２７のキャタライザ本体３７との間隔である。
上記したように、触媒装置１８１は、２つのキャタライザ２６，２７を備えるキャタライザ本体３１，３７で排気ガスを浄化する。触媒装置１８１では、同一の外筒１５６内に所定の間隔Ｌを開けてキャタライザ２６とキャタライザ２７とを配置しているので、キャタライザ２７の直上流にキャタライザ２６を配置していると言える。

以上に述べた触媒装置１８１の作用を次に説明する。
図１５は、触媒装置１８１の作用を示す第１作用図である。
エンジンのシリンダヘッド側から、矢印Ａで示すように排気装置１８０内に排気ガスが流れ込むと、排気ガスは、矢印Ｂで示すように、まず、触媒装置１８１のキャタライザ２６内を通過する。このとき、網状のキャタライザ本体３１内を通過することで排気ガスがキャタライザ本体３１内で流れの乱れを生じつつ金属触媒と接触するため、金属触媒による触媒反応が促進されて排気ガスの浄化性能が高められる。更に、排気ガスは、キャタライザ本体３１を通った後もキャタライザ２６とキャタライザ２７との間の触媒間空間２８では、矢印Ｃで示すように、引き続き排気ガスの流れの乱流が生じている。そして、排気ガスは、矢印Ｄに示すように、キャタライザ２７内に排気装置１８０の軸線１８０ａに沿って形成された多数の細孔を通る間に金属触媒と接触し、排気ガスが浄化される。そして、矢印Ｅで示すように、排気装置１８０から排気管、消音器等を通って外部に排出される。

図１６は、触媒装置１８１の作用を示す第２作用図であり、図１５で説明した作用を詳細に説明する。
排気ガスが、矢印Ｆ１，Ｆ２で示すようにキャタライザ２６内を通過するときには、網状のキャタライザ本体３１内を通過することで、線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４（線状キャタライザ本体１７３，１７４については図７（Ａ）参照）がキャタライザ本体３１内のあらゆる方向に屈曲していること、線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４の断面が円形であること及び線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４が密集していることにより、排気ガスに乱流が生じ、排気ガスはキャタライザ本体３１の金属触媒に一層接触しやすくなり、触媒反応がより促進されて排気ガス浄化性能を高めることができる。

また、エンジンが冷えた状態で始動された場合には、キャタライザ本体３１を含む排気装置１８０（図１５参照）の温度が低いため、排気ガスに含まれる水分がキャタライザ本体３１内で結露しやすくなり、水滴４８としてキャタライザ本体３１の線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４に付着する。また、触媒間空間２８では、矢印Ｇで示すように、排気ガスに乱流が生じるため、キャタライザ本体３１側から一部の飛散した水滴４８は、白抜き矢印Ｈで示すように、発散するように進むため、キャタライザ２７に届きにくくなる。

この結果、排気ガスは、矢印Ｊで示すように、触媒間空間２８からキャタライザ２７のキャタライザ本体３７に軸線１８０ａ（図１５参照）に沿って形成された複数の細孔２７ａ内に進む際には、排気ガス内に水分が少なくなり、細孔２７ａの内面に担持された金属触媒の表面には水滴が付着しにくくなる。従って、キャタライザ本体３７の金属触媒への排気ガスの接触が水滴によって妨げられないため、触媒反応が促進されて排気ガス浄化性能を高めることができる。

やがて、エンジンの暖機に伴ってキャタライザ本体３１の温度が上昇して触媒活性温度まで高くなると、線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４への水滴の結露もしにくくなり、付着した水滴の蒸発も促進されるため、線状キャタライザ本体４７における金属触媒の表面が排気ガスに接触しやすくなるので、排気ガス浄化性能が高められ、キャタライザ本体３１，３７両方での排気ガス浄化を行うことができる。

上記したように、触媒装置１８１（図１５参照）において、キャタライザ２７の上流側にキャタライザ２６を触媒間空間２８を介して設けることで、特にエンジン冷間始動時に、キャタライザ２６で排気ガス中の水滴を捕集（トラップ）することができ、この結果、キャタライザ２７のキャタライザ本体３７の金属触媒に排気ガスを接触しやすくすることができ、エンジン始動時に早期から排気ガス浄化性能を高めることができる。また、キャタライザ２６のキャタライザ本体３１の温度が上昇すれば、キャタライザ本体３１の本来の排気ガス浄化性能を発揮させることができる。更に、触媒間空間２８によって水滴を発散させる等して、キャタライザ２７へ届きにくくできるため、キャタライザ２７による排気ガス浄化性能をより一層高めることができる。

＜第９実施形態＞
図１７は、第９実施形態の触媒装置７１を備えた排気装置７０を示す断面図である。
図１に示した実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
排気装置７０は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する触媒装置７１を備えた部品（排気管）であり、接続管１３と、上流側テーパ管１４と、この上流側テーパ管１４の他端に接続された触媒装置７１と、この触媒装置７１の下流側端部に接続された下流側テーパ管１６とからなる。

触媒装置７１は、外筒７３と、この外筒７３内に上流側から下流側に順に配置されたキャタライザ２６，５５，５６とから構成され、キャタライザ５５は、キャタライザ２６から下流側に離れた位置に設けられ、キャタライザ５６は、キャタライザ５５に隣接して設けられている。
キャタライザ５５，５６は、キャタライザ２６と担持された金属触媒のみが異なる。
即ち、キャタライザ５５は、例えばロジウムが繊維材又は線材に担持されたキャタライザ本体６１を備え、キャタライザ５６は、例えばパラジウムが繊維材又は線材に担持されたキャタライザ本体６２を備える。

キャタライザ本体３１はプラチナ、キャタライザ本体６１はロジウム、キャタライザ本体６２はパラジウムが担持され、これらのキャタライザ本体３１，６１，６２で三元触媒が構成されている。図中の符号Ｌ１はキャタライザ２６のキャタライザ本体３１とキャタライザ５５のキャタライザ本体６１との間隔、Ｗ１はキャタライザ本体３１の幅、Ｗ２はキャタライザ本体６１の幅、Ｗ３はキャタライザ本体６２の幅であり、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３であるが、これらの幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３をそれぞれ異ならせても良い。

このように、幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を異ならせることで、各金属触媒の担持量を調整することも可能である。また、最も上流側のキャタライザ本体３１には、エンジンの冷間始動時に温度の低い排気ガスが最初に当たるので、例えば、上記の３種の金属触媒に関して上記構成とは別に、キャタライザ本体３１，６１，６２において、上流側ほどより低い温度で活性化する金属触媒を担持するようにしても良いし、最も低い温度で活性化する金属触媒をキャタライザ本体３１に担持するようにしても良い。

＜第１０実施形態＞
図１８は、第１０実施形態の触媒装置５１を備えた排気装置５０を示す断面図である。図１に示した実施形態、図１７に示した実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
排気装置５０は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する触媒装置５１を備えた部品（排気管）であり、接続管１３と、上流側テーパ管１４と、この上流側テーパ管１４の他端に接続された触媒装置５１と、この触媒装置５１の下流側端部に接続された下流側テーパ管１６とからなる。
触媒装置５１は、外筒５３と、この外筒５３内に上流側から下流側に順に隣り合うように配置されたキャタライザ２６，５５，５６とから構成されている。このように、キャタライザ２６，５５，５６を隣り合わせることで、触媒装置５１、ひいては排気装置５０の全長を短くすることができる。

＜第１１実施形態＞
図１９は、第１１実施形態のキャタライザ１９０を示す正面図である。
キャタライザ１９０は、キャタライザ本体３１と、このキャタライザ本体３１を保持する保持部材３２と、キャタライザ本体３１を保持部材３２内にとどめておくために保持部材３２の両端面に取付けられたネット部材１９１，１９１（手前側のネット部材１９１のみ図示）とから構成されている。ネット部材１９１は、キャタライザ本体３１の中心部である中心点２６Ａ（キャタライザ１９０の中心部でもある。）を通る２本の線材１９２，１９２からなる。線材１９２の材質としては、ステンレス鋼が好適である

＜第１２実施形態＞
図２０は、第１２実施形態のキャタライザ１９５を示す説明図である。図２０（Ａ）は正面図、図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
図２０（Ａ）に示すように、キャタライザ１９５は、キャタライザ本体３１と、このキャタライザ本体３１を保持する保持部材３２と、キャタライザ本体３１を保持部材３２内にとどめておくために保持部材３２の両端面に取付けられたネット部材１９６，１９６（手前側のネット部材１９６のみ図示）とから構成されている。ネット部材１９６は、プレス成型により形成された部材であり、キャタライザ本体３１の中心部である中心点２６Ａ（キャタライザ１９５の中心部でもある。）を通る十字形部１９６ａと、この十字形部１９６ａの外周側端部を繋ぐ円環部１９６ｂとが一体に形成されている。十字形部１９６ａは、４本の腕部１９６ｃからなる。ネット部材１９６の材質としては、ステンレス鋼が好適である

図２０（Ｂ）に示すように、ネット部材１９６の腕部１９６ｃは、断面コ字形状に形成され、平坦状の基部１９６ｄと、この基部１９６ｄの両縁からほぼ直角に曲げられた屈曲部１９６ｅ，１９６ｅとからなる。このように、腕部１９６ｃを断面コ字形状にすることで、腕部１９６ｃの剛性を向上させることができ、図２０（Ａ）に示した保持部材３２からのキャタライザ２６の抜け出しを確実に防ぐことができる。

以上の図２〜図４に示したように、線材を編んで圧縮することにより筒状又は円環状に形成された保持部材３２と、この保持部材３２の内周部に嵌り、金属触媒が担持され、繊維材又は線材毎に編んで網状にし、更に、これらの網を巻いて所定の外形に形成したワイヤニット構造を有するキャタライザ本体３１と、保持部材３２の端面に配置され、キャタライザ本体３１の保持部材３２からの抜け出しを防ぐための、キャタライザ本体３１に流れ込む排気ガスの流れを妨げないように大きな目を有するネット部材３４と、を備える。

この構成によれば、キャタライザ本体３１を保持部材３２を介して排気管としての排気装置１０を構成する外筒２５内に収容すれば、保持部材３２の弾性力によってキャタライザ本体３１の緩衝作用を成すことができ、キャタライザ本体３１を保護することができる。
また、緩衝作用を成す保持部材３２の内側にキャタライザ本体３１を収容しながら、保持部材３２の端面をネット部材３４で塞ぐ簡単な構造にすることで、保持部材３２でキャタライザ本体３１を保持しながら、ネット部材３４でキャタライザ本体３１が保持部材３２から抜け出さないように保持することができ、部品数も減らすことができてキャタライザ２６のコストを削減することができる。
更に、繊維材又は線材からなるキャタライザ本体３１を同様な材料である線材からなる保持部材３２の内周部に嵌めることで、キャタライザ本体３１と保持部材３２との嵌合部の密着性を向上させることができ、隙間をより小さくする又は無くすことができる。

また、ネット部材３４は、保持部材３２の端面に溶接により固定されているので、ネット部材３４を保持部材３２に容易に固定することができる。
また、図３に示したように、ネット部材３４は、キャタライザ本体３１の中心部（中心点２６Ａ）を通って径方向に延びる部分を有するので、キャタライザ２６の正面視においてネット部材３４がキャタライザ本体３１を覆う面積が小さくてもキャタライザ本体３１の抜け出しを効果的に防ぐことができ、ネット部材３４の重量及びコストを抑えることができ、ひいてはキャタライザ２６の重量及びコストを低減することができる。
また、図２〜図４に示したように、キャタライザ本体３１は、網状にした後に金属触媒をめっき処理して構成されても良い。これにより、めっきの剥離を防止することができ、品質を向上させることができる。

また、図１４及び図１７に示したように、エンジンの排気系に設けた排気管としての排気装置１８０内にキャタライザ２７を有し、このキャタライザ２７の直上流に線材を編んで構成され、金属触媒が担持された水分トラップ体としてのキャタライザ２６を備え、また、エンジンの排気系に設けた排気管としての排気装置７０内にキャタライザ５５，５６を有し、これらのキャタライザ５５，５６の直上流に線材を編んで構成され、金属触媒が担持された水分トラップ体としてのキャタライザ２６を備えるので、エンジン冷間始動時に排気ガス中に存在する水分をキャタライザ２６（詳しくはキャタライザ本体３１）で受け止めて下流側のキャタライザ２７，５５，５６側に流れにくくすることができる。この結果、キャタライザ２７，５５，５６に水分が付着しにくくなるので、キャタライザ２７，５５，５６の触媒反応の低下を抑えることができ、エンジン冷間始動時の早期から排気ガスを浄化することができる。

上記の図６及び図７に示したように、プラチナをめっき処理した第１の線材としての線状キャタライザ本体４７と、ロジウムをめっき処理した第２の線材としての線状キャタライザ本体１７３と、パラジウムをめっき処理した第３の線材としての線状キャタライザ本体１７４とを、別々に編んで、または、２種以上の線材を編んで構成した複数の触媒層としての平形金網１０３，１０５，１０７、波形金網１０４，１０６，１０８を備え、各平形金網１０３，１０５，１０７、波形金網１０４，１０６，１０８を重ね合わせて構成した。
この構成によれば、それぞれの線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４毎に金属触媒でめっき処理した後に編んで平形金網１０３，１０５，１０７、波形金網１０４，１０６，１０８を重ね合わせることで、三元触媒を容易に製造することができる。また、各線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４をめっき処理することで、金属触媒を線材４５により均一に且つより薄くコーティングすることができ、更に膜厚管理も容易であるため、金属触媒の触媒反応を確保しつつコストを抑えることができる。

また、平形金網１０３，１０５，１０７、波形金網１０４，１０６，１０８を更に中実の状態に巻いて形成するので、キャタライザ本体３１をより一層容易に製造することができ、生産性を向上させることができる。
また、図１及び図２において、金属製の線材を筒状に固めた保持部材３２の内側に平形金網１０３，１０５，１０７、波形金網１０４，１０６，１０８、即ちキャタライザ本体３１を保持するので、キャタライザ本体３１を筒状の保持部材３２で容易に保持することができ、また、筒状の保持部材３２を筒体としての外筒２５に容易に取付けることができる。
また、エンジンの排気系に設けた外筒２５内に、キャタライザ本体３１を配置したので、エンジンから排出される排気ガスを三元触媒で浄化することができる。

また、エンジンの排気系に設けた外筒２５内に、キャタライザ本体３１を、水分トラップを兼ねて配置し、キャタライザ本体３１の下流にハニカム三元触媒としてのキャタライザ本体３７を配置したので、エンジン冷間始動時に排気ガス中に存在する水分をキャタライザ本体３１で受け止めて下流側のキャタライザ本体３７側に流れにくくすることができる。この結果、キャタライザ本体３７に水分が付着しにくくなるので、キャタライザ本体３７の触媒反応の低下を抑えることができ、エンジン冷間始動時の早期から排気ガスを浄化することができる。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、上記実施形態において、図６（Ａ），（Ｂ）及び図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、３種の線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４を別々に編んで網状とし、これらの網を重ね合わせて三元触媒としたが、これに限らず、線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４のうち、いずれか２種の線状キャタライザを別々に編んで網状とし、これらの網を重ね合わせて三元触媒としても良い。

また、図６（Ａ），（Ｂ）では、繊維材又は線材に金属触媒を担持した後に、平形金網１０３、波形金網１０４、平形金網１０５、波形金網１０６、平形金網１０７、波形金網１０８を形成したが、これに限らず、各平形金網及び各波形金網を形成した後に、各平形金網及び各波形金網にそれぞれ電気めっきを施して金属触媒を担持し、異なる３種の金属触媒（Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ）の触媒層を重ね合わせて三元触媒を形成しても良い。このような三元触媒では、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄを、実験データに基づいて決められた一定割合で含んでいる。

更に、各平形金網及び各波形金網を巻いた後に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等のいずれか一種の金属触媒を電気めっきにより担持してキャタライザを製造しても良い。この場合、巻き終わりを固定せずに治具にて保持し、その状態で電気めっきしても良い。
めっきしたものをそのまま保持部材内に挿入すれば、巻き終わりを固定しなくてもキャタライザの形状を維持することができ、コストを削減することができる。また、キャタライザと保持部材とが同様の材料（線材又は繊維材）なので、キャタライザ及び保持部材のそれぞれの接触部の凹凸により密着性を向上させることができ、キャタライザと保持部材との径方向の隙間をより小さくする、又は無くすことができる。
従って、図２〜図４に示した２個のリング部材３３を省くことも可能である。

また、図６（Ａ），（Ｂ）では、プラチナが担持されたキャタライザ素材４１、ロジウムが担持されたキャタライザ素材４２、パラジウムが担持されたキャタライザ素材４３を、キャタライザ素材４３が最も内側、キャタライザ素材４２がキャタライザ素材４１，４３間、キャタライザ素材４１が最も外側になるように巻いたが、これに限らない。また、同様に、図８（Ａ），（Ｂ）では、プラチナが担持された平形金網１２３、波形金網１２４、ロジウムが担持されたに波形金網１２６、パラジウムが担持された波形金網１２８を、波形金網１２８が最も内側、平形金網１２３及び波形金網１２４が最も外側、波形金網１２６が波形金網１２４，１２８間になるように巻いたが、これに限らない。

また、図９（Ａ），（Ｂ）及び図１０（Ａ），（Ｂ）では、波形金網１３３，１３４，１３５をこの順に配置したが、これに限らない。また、図１０（Ａ），（Ｂ）において、平形金網１４３を、図に示した位置に限らず、隣り合う任意の波形金網間に配置しても良い。
また、図１１（Ｃ）において、素材１５２，１５３，１５４を重ねる順序は、図の順序に限らない。

また、図１３（Ａ）では、３本の線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４を撚ることで撚り線１７１を形成したが、これに限らず、線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４を一つに束ねて１本の紐状にしても良いし、三つ編みにして１本の紐状にしても良い。
また、３本の線状キャタライザ本体４７，１７３，１７４のいずれか２本を撚り、編んで網状に形成し、この網を重ね合わせて三元触媒を形成しても良い。

また、図１４に示したように、キャタライザ２７の上流側にキャタライザ本体３１を備えるキャタライザ２６を配置したが、これに限らず、キャタライザ２７の上流側に、繊維材又は線材を編んで網状とし、この網状のものを複数重ね合わせたワイヤニット部材、即ちキャタライザ本体３１において繊維材又は線材に金属触媒を担持していない部材を配置しても良い。これにより、水分トラップ機能を有するワイヤニット部材（水分トラップ体）が出来、金属触媒を使用していないので、コストを抑えることができる。
また、図１７では、上流側から順にプラチナが担持されたキャタライザ２６、ロジウムが担持されたキャタライザ５５、パラジウムが担持されたキャタライザ５６を配置したが、この順には限らない。

また、図１９及び図２０では、線材又はプレス成形材でネット部材を構成したが、これに限らず、ネット部材としてパンチングメタルを採用しても良い。
また、上記各実施形態では、電気めっきにて金属触媒を担持するようにしたが、これに限らず、電気めっきとは別のめっき処理、あるいはめっき処理とは別のコーティング処理により金属触媒を担持するようにしても良い。

１０，５０，７０，１８０ 排気装置（排気管）
１１，５１，７１，１８１ 触媒装置
２６，２７，５５，５６，１９０，１９５ キャタライザ
３１，６１，６２，１２１，１３１，１４１，１５１ キャタライザ本体
３２ 保持部材
３４，１９１，１９６ ネット部材

上述した課題を解決するため、本発明は、金属線材を編んで圧縮することにより筒状又は円環状に形成された保持部材と、この保持部材の内周部に嵌り、金属線材をメリヤス編みして成形した平形金網と、金属線材をメリヤス編みして波形に成形した波形金網とを交互に重ねて巻いて形成され、前記平形金網及び前記波形金網には１種の金属触媒がめっきされ、かつ、別の種類の金属触媒がめっきされた前記平形金網及び前記波形金網を有するキャタライザ本体と、前記保持部材の端面に配置され、前記キャタライザ本体の前記保持部材からの抜け出しを防ぐためのネット部材と、を備えたことを特徴とする。

上記構成において、前記保持部材と前記キャタライザ本体との半径方向の隙間を塞ぎ、金属線材を編んで圧縮することにより筒状又は円環状に形成されたリング部材を備えていても良い。
また、上記構成において、前記ネット部材は、前記キャタライザ本体の中心部を通って径方向に延びる部分を有するようにしても良い。この構成によれば、ネット部材がキャタライザ本体の中心部を通ることで、ネット部材がキャタライザ本体を覆う面積が小さくてもキャタライザ本体の抜け出しを効果的に防ぐことができ、ネット部材の重量及びコストを抑えることができる。
また、上記構成において、前記キャタライザ本体は、網状にした後に金属触媒をめっき処理して構成されていても良い。この構成によれば、めっきの剥離を防止することができ、品質を向上させることができる。

Claims (5)

1. 線材を編んで圧縮することにより筒状又は円環状に形成された保持部材と、
   この保持部材の内周部に嵌り、金属触媒が担持され、繊維材又は線材毎に編んで網状にし、更に、これらの網を巻いて所定の外形に形成したワイヤニット構造を有するキャタライザ本体と、
   前記保持部材の端面に配置され、前記キャタライザ本体の前記保持部材からの抜け出しを防ぐための、前記キャタライザ本体に流れ込む排気ガスの流れを妨げないように大きな目を有するネット部材と、
   を備えたことを特徴とするキャタライザ。
2. 前記ネット部材は、前記保持部材の端面に溶接により固定されていることを特徴とする請求項１に記載のキャタライザ。
3. 前記ネット部材は、前記キャタライザ本体の中心部を通って径方向に延びる部分を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のキャタライザ。
4. 前記キャタライザ本体は、網状にした後に金属触媒をめっき処理して構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のキャタライザ。
5. エンジンの排気系に設けた排気管内に請求項１乃至４のいずれか一項のキャタライザを有し、このキャタライザの直上流に線材を編んで構成され、金属触媒が担持された水分トラップ体を備えたことを特徴とする排気管の触媒装置。

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