WO2022137275A1

WO2022137275A1 - メタル触媒装置

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Publication number: WO2022137275A1
Application number: PCT/JP2020/047626
Authority: WO
Inventors: 健寛右原; 尚久高橋; 洋敬栗田; 洋之永本; 佳祐栗本
Original assignee: ヤマハ発動機株式会社
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-06-30
Also published as: WO2022138273A1

Abstract

メタル触媒装置（１）は、排気通路部（３１）に支持され、排ガスを通過させる複数の孔を有し、排ガスを浄化する貴金属を隔壁部に担持する金属製の内部構造体（１１）と、内部構造体（１１）の排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体（１１）の外周に形成され、排ガスを通過させる孔を有さない金属製の外部構造体（２１）とを有する。外部構造体（２１）は、内部構造体（１１）の外周の排ガスの流れ方向の一部または少なくとも一部に形成され、少なくとも１つの金属連結部（２２）を含む。内部構造体（１１）の外周の排ガスの流れ方向の少なくとも一部に形成される外部構造体（２１）は、排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体（２１）における少なくとも１つの金属連結部（２２）以外の部分の最小厚みが、排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体（２１）における少なくとも１つの金属連結部（２２）の最小厚みより薄くなるように構成される。

Description

メタル触媒装置

　本発明は、エンジンから排出される排ガスを通過させる排気通路部に配置され、排気通路部を通過する排ガスを浄化し、金属担体を有するメタル触媒装置に関する。

　従来、排ガスを通過させる排気通路部に配置されて排ガスを浄化するメタル触媒装置がある。メタル触媒装置は、貴金属を担持した金属担体を有する。金属担体を排ガスが通過するときに貴金属によって排ガスが浄化される。金属担体を通過する排ガスは高温であるため、金属担体は熱膨張する。金属担体と排気通路部との間の支持強度を確保することが求められている。

　従来、特許文献１に示すようなメタル触媒装置がある。特許文献１のメタル触媒装置は、金属担体と、相互にロウ付けされた外側筒状体および内側筒状体からなる筒状構造体とを有する。外側筒状体は排気通路部に溶接され、内側筒状体は金属担体を支持している。金属担体が外側筒状体に拘束されることなく膨張できるため、金属担体と排気通路部との間の支持強度が確保される。

特開２００４－１００５９８号公報

　このようなメタル触媒装置が有する金属担体は、排ガスを通過させることができる多数の孔を有する。排ガスの流れ方向に直交する断面において、排気通路部の中央部分の排ガスの流速は、排気通路部の周辺部分の排ガスの流速より速い。排ガスの流れ方向に直交する断面において、排気通路部の中央部分の排ガスの温度は、排気通路部の周辺部分の排ガスの温度より高い。金属担体は、このような排ガスの温度と流速の分布となる排気通路部内に配置されるため、排ガスの流れ方向に直交する断面において、金属担体の中央部分の温度は金属担体の排気通路部付近の温度より高い。

　ここで、メタル触媒装置は、エンジン始動直後の排ガスの浄化性能を向上させることが求められている。金属担体が担持する貴金属は高温で浄化可能な活性状態になる。メタル触媒装置は、エンジン始動直後の浄化性能を向上させるために、金属担体の温度をより早く上昇させて、金属担体が担持する貴金属を早く活性状態にすることが求められている。そのために、メタル触媒装置は、排ガスの流れ方向に直交する断面において、金属担体の中央部分の温度だけでなく金属担体の排気通路部付近の温度もいち早く高めることが求められている。

　本発明は、排気通路部と金属担体との間の支持強度を確保しつつ、エンジン始動直後の排ガスの浄化性能を向上することができるメタル触媒装置を提供することを目的とする。

　本願発明者らは、排気通路部に支持され、金属担体を有するメタル触媒装置におけるエンジン始動直後の排ガスの浄化性能を研究する中で、新たな知見を得ることができた。
　メタル触媒装置は、特許文献１のように、金属製の内部構造体と外部構造体を有する。内部構造体は、排ガスを通過させる複数の孔を有し、排ガスを浄化する貴金属を担持する金属担体の少なくとも一部を構成する。外部構造体は、排ガスを通過させる孔を有さず、内部構造体の外周に形成される。外部構造体は、排気通路部の内壁に金属接合または金属接触することで、排気通路部に支持される。外部構造体は排気通路部に支持されるため、支持強度を確保する必要がある。
　ここで、支持強度を確保するために、外部構造体の厚みが大きいと、外部構造体の熱容量が大きくなる。外部構造体の熱容量が大きくなると、外部構造体の温度を上昇させるのに必要な熱量が増える。そのため、内部構造体の、外部構造体近傍も温度が上がりにくくなることが分かった。
　そこで、本発明者らは、外部構造体の支持強度を確保しつつ、外部構造体の熱容量を小さくするための技術思想による方策を検討した。
　その技術思想とは、支持強度を確保するための排気通路部の内壁に金属接合または金属接触される外部構造体の少なくとも１つの金属連結部の厚みを確保しつつ、外部構造体の厚みを小さくするという技術思想である。
　本願発明者らは、外部構造体を内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の少なくとも一部に形成し、排気通路部の内壁に金属接合または金属接触される少なくとも１つの金属連結部を含むように構成した。そして、外部構造体における少なくとも１つの金属連結部以外の部分の最小厚みを金属連結部の最小厚みより薄くなるように構成すれば、前記目的を達成できることが分かった。または、本願発明者らは、外部構造体を内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成し、排気通路部の内壁に金属接合または金属接触される少なくとも１つの金属連結部を含むように構成すれば、前記目的を達成できることが分かった。

　本発明の一実施形態に係るメタル触媒装置は、
　エンジンから排出される排ガスを通過させる排気通路部に支持され、前記排気通路部を通過する排ガスを浄化し、金属担体を有するメタル触媒装置であって、
　前記メタル触媒装置の排ガスの流れ方向に直交する断面における中央部を含み、排ガスを通過させる複数の孔を有し、排ガスを浄化する貴金属を担持する金属担体の少なくとも一部を構成する金属製の内部構造体と、
　前記メタル触媒装置の排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体の外周に形成され、排ガスを通過させる孔を有さない金属製の外部構造体と、を有し、
　（ｉ）前記内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の少なくとも一部に形成され、前記外部構造体は、前記排気通路部の内壁に金属接合または金属接触される少なくとも１つの金属連結部を含み、
　前記外部構造体における前記少なくとも１つの金属連結部以外の部分の最小厚みが前記金属連結部の最小厚みより薄くなるように構成される、または、
　（ｉｉ）前記内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成され、前記排気通路部の内壁に金属接合または金属接触される少なくとも１つの金属連結部を含むように構成されることを特徴とする。

　上記の（ｉ）の構成によると、外部構造体は、排気通路部の内壁に金属接合または金属接触される金属連結部以外の部分の最小厚みが金属連結部の最小厚みより薄い。外部構造体の厚みを排気通路部の内壁に金属接合または金属接触される少なくとも１つの金属連結部の最大厚みで一定にする場合と比較して、外部構造体の熱容量を小さくすることができる。また、上記の（ｉｉ）の構成によると、外部構造体は、内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成される。外部構造体が内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の全部に形成される場合と比較して、外部構造体の熱容量を小さくすることができる。これにより、（ｉ）（ｉｉ）のどちらの場合でも、内部構造体における、外部構造体近傍を素早く昇温できる。その結果、メタル触媒装置の浄化性能を向上することができる。
　また、上記の（ｉ）の構成によると、排気通路部の内壁に金属接合または金属接触される少なくとも１つの金属連結部以外の部分の最小厚みが少なくとも１つの金属連結部の最小厚みより薄い。つまり、排気通路部の内壁に金属接合または金属接触される少なくとも１つの金属連結部の最小厚みは、少なくとも１つの金属連結部以外の部分より厚い。また、上記の（ｉｉ）の構成によると、内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成される外部構造体が、排気通路部の内壁に金属接合または金属接触される少なくとも１つの金属連結部を含む。これにより、（ｉ）（ｉｉ）のどちらの場合でも、外部構造体の少なくとも１つの金属連結部は、排気通路部の内壁に金属接合または金属接触されるために必要な厚みを確保できる。そのため、排気通路部と外部構造体との間の支持強度を確保できる。その結果、排気通路部と金属担体との間の支持強度を確保できる。
　以上により、本発明のメタル触媒装置は、排気通路部と金属担体との間の支持強度を確保しつつ、メタル触媒装置のエンジン始動直後の浄化性能を向上することができる。

＜メタル触媒装置＞
　本発明および実施形態における「メタル触媒装置」は、三元触媒（ＴＷＣ；ｔｈｒｅｅｗａｙｃａｔａｌｙｓｔ）、酸化触媒（ＤＯＣ）、ＮＯｘ選択還元用ＳＣＲ触媒、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＬＮＴ）等である。三元触媒は、主に炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する触媒のことをいう。三元触媒は、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）を含む触媒である。三元触媒は、炭化水素が水と二酸化炭素に、一酸化炭素が二酸化炭素に、窒素酸化物が窒素に、それぞれ酸化または還元することで、排ガスを浄化する。ＮＯｘ選択還元用ＳＣＲ触媒は、金属置換ゼオライト、バナジウム、チタニア、酸化タングステン、銀、及びアルミナからなる群より選択される少なくとも１種を含有する。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、アルカリ金属、及び／又はアルカリ土類金属等である。アルカリ金属は、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ等である。アルカリ土類金属は、Ｃａ等である。

＜排気通路部および排ガスの流れ方向＞
　本発明および実施形態における「排気通路部」とは、排ガスが通過する空間である排気経路を囲んで排気経路を形成する壁体等を意味する。排気通路部は、排気管や消音器を含む。本発明および実施形態における「排ガスの流れ方向」とは、エンジンから排出された排ガスが大気に放出されるまでの流れる方向を意味する。排ガスの流れ方向の上流端は、排気通路部のエンジンの接続口であり、排ガスの流れ方向の下流端は、排気通路部の大気放出口である。

＜内部構造体および内部構造体の外周＞
　本発明および実施形態における「内部構造体」は、排ガスを通過させる複数の孔を有する金属製の構造体である。内部構造体は、例えばステンレス製に代表される耐熱Ｆｅ基合金、Ｔｉ基合金、Ｎｉ基合金、Ｃｏ基合金などである。複数の孔は、隔壁部で形成される。内部構造体は、例えば、多角形格子状の隔壁部や、波板体と平板体とを排ガスの流れ方向に直交する方向に交互に配置することで形成した隔壁部で、複数の孔が形成される。内周構造体は、柱体であり、排ガスの流れ方向に直交する断面の形状は例えば円形であってもよく、楕円および長円を含むオーバルであってもよく、多角形であってもよい。なお、内周構造体は、排ガスの流れ方向の最大長さが、排ガスの流れ方向に直交する方向の最大長さよりも長くてもよい。内周構造体は、排ガスの流れ方向の最大長さが、排ガスの流れ方向に直交する方向の最大長さと同じでもよい。内周構造体は、排ガスの流れ方向の最大長さが、排ガスの流れ方向に直交する方向の最大長さよりも短くてもよい。本発明および実施形態における「内部構造体の外周」とは、排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体の外縁を意味する。

＜金属接合または金属接触＞
　本発明および実施形態における「金属接合」とは、少なくとも１つの金属連結部と排気通路部の内壁との接合部が連続性を持つ一体化された１つの部材とすることを意味する。「金属接合」は、例えば、溶接、摩擦接合を含む。本発明および実施形態における「金属接触」は、少なくとも１つの金属連結部と排気通路部の内壁が直接的に接触する金属接触と、少なくとも１つの金属連結部と排気通路部の内壁が間接的に接触する金属接触を含む。金属連結部と排気通路部の内壁が直接的に接触する金属接触は、例えば、かしめ結合、リベット結合、ボルト締結、ノックピン結合による接触を含む。また、少なくとも１つの金属連結部と排気通路部の内壁が直接的に接触する金属接触は、例えば、メタル触媒装置の排ガス流れ方向の両端に設けられた少なくとも１つの金属連結部が、排気通路部の内壁から突出した２つの突起である被連結部の間に配置されるような場合である。少なくとも１つの金属連結部と排気通路部の内壁が間接的に接触する金属接触は、少なくとも１つの金属連結部と排気通路部の内壁との間に配置されたロウ材によるロウ付けを含む。

＜外部構造体および外部構造体の少なくとも１つの金属連結部＞
　本発明および実施形態における「外部構造体」は、金属製の構造体である。外部構造体は、例えばステンレス製である。外部構造体は、貴金属を担持してもよいし、担持しなくてもよい。つまり、本発明および実施形態における「外部構造体」は、金属担体の一部を構成してもしなくてもよい。本発明および実施形態における「外部構造体」は、独立した複数の部材で構成されていてもよいし、１つの部材で構成されてもよい。外部構造体は、少なくとも１つの金属連結部のみで構成されてもよく、少なくとも１つの金属連結部以外の部分を含んでいてもよい。外部構造体が独立した複数の部材で構成される場合、金属連結部は各部材に形成されてもよく、少なくとも１つの金属連結部は複数の部材のいずれかだけに形成されてもよい。外部構造体が独立した複数の部材または１つの部材で構成される場合、１つの部材に金属連結部が１つだけ形成されてもよく複数形成されてもよい。少なくとも１つの金属連結部は、１つの部材で構成されてもよく、１つの部材の一部であってもよい。外部構造体が複数の金属連結部を含む場合、いずれか２つの金属連結部は、排ガスの流れ方向に離れていてもよく、排ガスの流れ方向を中心とした周方向に離れていてもよい。

＜外部構造体における少なくとも１つの金属連結部以外の部分の最小厚み、少なくとも１つの金属連結部の最小厚み＞
　本発明および実施形態における「外部構造体における少なくとも１つの金属連結部以外の部分の最小厚み」は、排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体における少なくとも１つの金属連結部以外の部分の最小厚みを意味する。「外部構造体における少なくとも１つの金属連結部の最小厚み」は、排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体における少なくとも１つの金属連結部の最小厚みを意味する。ここで、外部構造体における少なくとも１つの金属連結部の最小厚みは、排ガスの流れ方向に直交する方向の少なくとも１つの金属連結部の厚みが最小となる厚みである。外部構造体における少なくとも１つの金属連結部以外の部分の最小厚みは、排ガスの流れ方向に直交する方向の少なくとも１つの金属連結部以外の部分の厚みが最小となる厚みである。

　本発明の一実施形態に係るメタル触媒装置は、以下の構成を含んでいても良い。
　前記外部構造体は、
　前記少なくとも１つの金属連結部が、排ガスの流れ方向と平行な断面における前記内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部、または／および、排ガスの流れ方向に直交する断面における前記内部構造体の外周の周方向の一部に形成されるように構成される。

　この構成によると、外部構造体は、少なくとも１つの金属連結部が、排ガスの流れ方向と平行な断面における内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部、または／および、排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体の外周の周方向の一部に形成されるように構成される。これにより、熱が外部構造体から排気通路部へ逃げにくい。そのため、内部構造体における、外部構造体近傍を素早く昇温できる。その結果、エンジン始動直後の浄化性能を向上することができる。

＜排ガスの流れ方向と平行な断面において、内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成される、少なくとも１つの金属連結部＞
　本発明および実施形態において、「少なくとも１つの金属連結部が、排ガスの流れ方向と平行な断面において、内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成される」とは、外部構造体に含まれる全ての金属連結部が、排ガスの流れ方向と平行な断面において、内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成されることに限らない。つまり、外部構造体に含まれる全ての金属連結部のうちの少なくとも１つの金属連結部が、排ガスの流れ方向と平行な断面において、内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成され、内部構造体の外周の残りの一部に金属連結部が形成されないことを意味する。
　本発明および実施形態において、「少なくとも１つの金属連結部が、排ガスの流れ方向と平行な断面において、内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成される」とは、少なくとも外部構造体に含まれる全ての金属連結部のうちの少なくとも１つの金属連結部を通り、排ガスの流れ方向と平行ないずれの断面においても「少なくとも１つの金属連結部が、内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成される」ことを意味する。つまり、排ガスの流れ方向と平行ないずれかの断面において、少なくとも１つの金属連結部が、内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の全部に形成されることは無い。
　本発明および実施形態において、「少なくとも１つの金属連結部が、排ガスの流れ方向に直交する断面において、内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成される」の定義は、上述した「少なくとも１つの金属連結部が、排ガスの流れ方向と平行な断面において、内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成される」の定義と同様に解釈される。但し、「排ガスの流れ方向と平行」は「排ガスの流れ方向に直交」に置き換えられ、「排ガスの流れ方向の一部」は「周方向の一部」に置き換えられる。

　本発明の一実施形態に係るメタル触媒装置は、以下の構成を含んでいても良い。
　前記外部構造体は、
　前記少なくとも１つの金属連結部が前記排気通路部の内壁に設けられた少なくとも１つの被連結部に金属接合または金属接触される。

　この構成によると、少なくとも１つの金属連結部は、排気通路部の少なくとも１つの被連結部に金属接合または金属接触される。排気通路部の少なくとも１つの被連結部は、排気通路部の内壁に設けられる。例えば、少なくとも１つの被連結部は、少なくとも１つの金属連結部と排ガスの流れ方向に直交する方向に対向するように排気通路部の内壁から突出するように設けられる。また、例えば、少なくとも１つの被連結部は、少なくとも１つの金属連結部と排ガスの流れ方向に対向するように排気通路部の内壁から突出するように設けられる。そのため、少なくとも１つの金属連結部と金属接合または金属接触される排気通路部の少なくとも１つの被連結部は、排ガスの流れ方向と平行な断面における内部構造体の外周に対向する排気通路部の内壁の排ガスの流れ方向の一部、または／および、排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体の外周に対向する排気通路部の内壁の周方向の一部に形成される。これにより、少なくとも１つの金属連結部と金属接合または金属接触される排気通路部の少なくとも１つの被連結部が、排ガスの流れ方向と平行な断面における内部構造体の外周に対向する排気通路部の内壁の排ガスの流れ方向の全部、または／および、排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体の外周に対向する排気通路部の内壁の周方向の全部に形成される場合と比較して、熱が排気通路部から逃げにくい。そのため、内部構造体における、外部構造体近傍を素早く昇温できる。その結果、メタル触媒装置のエンジン始動直後の浄化性能を向上することができる。さらに、排気通路部の設計自由度が向上する。

＜排気通路部の内壁に設けられた被連結部＞
　本発明および実施形態における「排気通路部の内壁に設けられた少なくとも１つの被連結部」は、排気通路部の内壁に一体成形された少なくとも１つの被連結部であってもよいし、排気通路部の内壁と別体成形された少なくとも１つの被連結部であってもよい。

　本発明の一実施形態に係るメタル触媒装置は、以下の構成を含んでいても良い。
　前記外部構造体は、前記内部構造体と一体成形されている。

　この構成によると、内部構造体と外部構造体とが一体成形される。これにより、内部構造体と外部構造体との間の熱伝導率が向上する。そのため、内部構造体における、外部構造体近傍を素早く昇温できる。その結果、メタル触媒装置のエンジン始動直後の浄化性能を向上することができる。
　また、内部構造体と外部構造体とが一体成形されることで、金属担体自体の強度を確保できる。これにより、外部構造体の一部を薄くしても、排気通路部と金属担体との間の支持強度を確保できる。

　本発明の一実施形態に係るメタル触媒装置は、以下の構成を含んでいても良い。
　前記外部構造体は、前記（ｉ）のように構成され、
　排ガスの流れ方向に直交する断面におけるその前記少なくとも１つの金属連結部以外の部分の最小厚みが排ガスの流れ方向に直交する断面における前記内部構造体の前記複数の孔を形成する隔壁部の最大厚み以下となるように構成される。

　この構成によると、少なくとも１つの金属連結部以外の部分の外部構造体の最小厚みが内部構造体の複数の孔を形成する隔壁部の最大厚み以下である。これにより、外部構造体の厚みを内部構造体の複数の孔を形成する隔壁部の最大厚みより大きくした場合と比較して、外部構造体の熱容量を小さくすることができる。そのため、内部構造体における、外部構造体近傍を素早く昇温できる。その結果、メタル触媒装置のエンジン始動直後の浄化性能を向上することができる。

＜排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体の複数の孔を形成する隔壁部の最大厚み＞
　本発明および実施形態における「排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体の複数の孔を形成する隔壁部の最大厚み」とは、排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体の複数の孔を形成する隔壁部（例えば壁部や棒状部等）の最大厚みを意味する。例えば、「排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体の複数の孔を形成する隔壁部の最大厚み」は、内部構造体の複数の孔が複数の細い棒状体の隔壁部で形成されている場合、複数の細い棒状体が接合される接合部の最大厚みである。また、例えば、「排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体の複数の孔を形成する隔壁部の最大厚み」は、内部構造体の複数の孔が波板体および平板体の隔壁部で形成されている場合、波板体および平板体が接合される接合部の最大厚みである。

　本発明の一実施形態に係るメタル触媒装置は、以下の構成を含んでいても良い。
　前記外部構造体は、前記内部構造体と別体で成形される。

　この構成によると、内部構造体と外部構造体は別体で成形される。これにより、メタル触媒装置の設計自由度が向上する。

　＜その他＞
　特許請求の範囲において、ある構成要素の数を明確に特定しておらず、英語に翻訳された場合に単数で表示される場合、本発明は、この構成要素を、複数有しても良い。また、本発明は、この構成要素を１つだけ有しても良い。

　本明細書において、ある部品の端部とは、部品の端とその近傍部とを合わせた部分を意味する。

　なお、本発明および実施の形態において「含む（including）、有する（comprising）、備える（having）およびこれらの派生語」は、列挙されたアイテム及びその等価物に加えて追加的アイテムをも包含することが意図されて用いられている。

　なお、本発明および実施の形態において「取り付けられた（mounted）、接続された（connected）、結合された（coupled）、支持された（supported）という用語」は、広義に用いられている。具体的には、直接的な取付、接続、結合、支持だけでなく、間接的な取付、接続、結合および支持も含む。さらに、接続された（connected）および結合された（coupled）は、物理的又は機械的な接続／結合に限られない。それらは、直接的なまたは間接的な電気的接続／結合も含む。

　他に定義されない限り、本明細書および請求範囲で使用される全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義された用語のような用語は、関連する技術および本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されることはない。

　なお、本発明および実施の形態において「好ましい」という用語は非排他的なものである。「好ましい」は、「好ましいがこれに限定されるものではない」ということを意味する。本明細書において、「好ましい」と記載された構成は、少なくとも、請求項１の構成により得られる上記効果を奏する。また、本明細書において、「しても良い」という用語は非排他的なものである。「しても良い」は、「しても良いがこれに限定されるものではない」という意味である。本明細書において、「しても良い」と記載された構成は、少なくとも、請求項１の構成により得られる上記効果を奏する。

　なお、本発明および実施の形態においては、上述した好ましい構成を互いに組み合わせることを制限しない。本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明に記載されたまたは図面に図示された構成要素の構成および配置の詳細に制限されないことが理解されるべきである。本発明は、後述する実施形態以外の実施形態でも可能である。本発明は、後述する実施形態に様々な変更を加えた実施形態でも可能である。また、本発明は、後述する実施形態および変更例を適宜組み合わせて実施することができる。

　本発明のメタル触媒装置は、排気通路部と金属担体との間の支持強度を確保しつつ、エンジン始動直後の浄化性能を向上することができる。

本発明の第１実施形態の排ガスの流れ方向に直交する方向からみたメタル触媒装置を説明する模式図である。本発明の第１実施形態の排ガスの流れ方向からみたメタル触媒装置を説明する模式図である。排ガスの流れ方向からみた本発明の第１実施形態のメタル触媒装置の熱分布と従来のメタル触媒装置の熱分布を比較して説明する模式図である。本発明の第３実施形態の排ガスの流れ方向に直交する方向からみたメタル触媒装置の一例を説明する模式図である。本発明の第３実施形態の排ガスの流れ方向に直交する方向からみたメタル触媒装置の別の一例を説明する模式図である。本発明の第５実施形態のメタル触媒装置の内部構造体の隔壁部を説明する模式図である。

　以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態であるメタル触媒装置の詳細について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、例示である。本発明は、以下に説明する実施の形態によって、何等、限定的に解釈されるものではない。

［第１実施形態］
　本発明の第１実施形態のメタル触媒装置について、図１～３に基づいて説明する。
　メタル触媒装置１は、排気通路部３１に支持される。排気通路部３１は、エンジン（図示せず）から排出される排ガスを通過させる通路部である。メタル触媒装置１は、金属製の内部構造体１１および金属製の外部構造体２１を有する。内部構造体１１および外部構造体２１は、例えばステンレス製である。

　内部構造体１１は、メタル触媒装置１の排ガスの流れ方向に直交する断面における中央部を含む。内部構造体１１は、図１～３では円柱であるが、円柱に限らず角柱であってもよい。内部構造体１１は、隔壁部で形成される排ガスを通過させる複数の孔を有する。内部構造体１１は、排ガスを浄化する貴金属を隔壁部に担持するように構成される。つまり、内部構造体１１は、金属担体２の少なくとも一部を構成する。例えば、メタル触媒装置１が三元触媒の場合、貴金属としては、例えば、プラチナ、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、金、銀、オスミウム、イリジウム等である。これらの貴金属は、炭化水素、一酸化炭素、および窒素酸化物のいずれかを除去する。貴金属は、隔壁部に付着している。貴金属は、貴金属合金の形態で隔壁部に含まれていてもよい。貴金属は、隔壁部に直接付着していてもよく、貴金属以外の物質を介して隔壁部に付着していてもよい。貴金属は、隔壁部と化学的に結合していてもよい。貴金属は、隔壁部の表面に付着するだけでなく内部に含有されていてもよい。貴金属は、隔壁部が有する微細孔をほとんど塞がないように担持されてよい。排気通路部３１を通過する排ガスは、メタル触媒装置１の内部構造体１１の多数の孔を通る際に隔壁部に担持された貴金属により浄化される。

　外部構造体２１は、内部構造体１１の排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体１１の外周に形成される。外部構造体２１は、排ガスを通過させる孔を有さない。外部構造体２１は、排ガスを浄化する貴金属を担持するように構成されてもよいし、排ガスを浄化する貴金属を担持しないように構成されてもよい。つまり、外部構造体２１は、金属担体２の一部を構成してもよいし、金属担体２の一部を構成しなくてもよい。外部構造体２１は、以下の（ｉ）または（ｉｉ）の構成を有する。
　（ｉ）外部構造体２１は、内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の少なくとも一部に形成される。外部構造体２１は、少なくとも１つの金属連結部２２を含む。そして、排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体２１における少なくとも１つの金属連結部２２以外の部分の最小厚みが、排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体２１における少なくとも１つの金属連結部２２の最小厚みより薄くなるように構成される。
　（ｉｉ）外部構造体２１は、内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成される。外部構造体２１は、少なくとも１つの金属連結部２２を含む。

　メタル触媒装置１の具体例を図１および図２に基づいて説明する。図２において、排ガスの流れ方向に直交する方向の外部構造体２１における少なくとも１つの金属連結部２２以外の部分または少なくとも１つの金属連結部２２の最小厚みを矢印で示している。図１（ａ）（ｄ）（ｅ）のメタル触媒装置１は、（ｉ）の構成を有する。図１（ｂ）（ｃ）（ｆ）のメタル触媒装置１は、（ｉｉ）の構成を有する。なお、図１および図２において、少なくとも１つの金属連結部２２の位置を分かりやすくするために、少なくとも１つの金属連結部２２の金属接合または金属接触している部分を黒く表示している。排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体２１における少なくとも１つの金属連結部２２の厚みは、図１および図２における黒い部分の厚みではなく、黒い部分を含む排ガスの流れ方向に直交する方向の厚みである。

　図１（ａ）のメタル触媒装置１において、外部構造体２１は内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の全部に形成される。図１（ａ）の外部構造体２１は、外部構造体２１の排ガスの流れ方向の一部である上流端と下流端のそれぞれに少なくとも１つの金属連結部２２を含む。図１（ａ）のメタル触媒装置１の断面であって、外部構造体２１における複数の金属連結部２２のいずれかを通り排ガスの流れ方向に直交する断面は、例えば図２（ａ）または図２（ｂ）である。図１（ａ）のメタル触媒装置１の断面であって、外部構造体２１における複数の金属連結部２２以外の部分を通り排ガスの流れ方向に直交する断面は、図２（ｃ）である。図２（ａ）に示すメタル触媒装置１においては、周方向に並んだ複数の金属連結部２２が外部構造体２１の周方向の一部に形成され、図２（ｂ）に示すメタル触媒装置１においては、１つの金属連結部２２が外部構造体２１の全周に形成される。また、図１（ａ）のメタル触媒装置１は、排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体２１における複数の金属連結部２２以外の部分の最小厚みが、排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体２１における複数の金属連結部２２の最小厚みより薄くなるように構成される。なお、図２（ａ）に示すメタル触媒装置１は、周方向に並んだ２つの金属連結部２２が外部構造体２１の周方向の一部に形成されるがそれに限らず、周方向に並んだ３つ以上の金属連結部２２が外部構造体２１の周方向の一部に形成されてもよい。

　図１（ｄ）のメタル触媒装置１において、外部構造体２１は内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の全部に形成される。図１（ｄ）の外部構造体２１は、排ガスの流れ方向に沿って、周方向に並んだ複数の金属連結部２２を含む。図１（ｄ）のメタル触媒装置１の断面であって、外部構造体２１における複数の金属連結部２２および複数の金属連結部２２以外の部分を通り排ガスの流れ方向に直交する断面は例えば図２（ｄ）である。また、図１（ｄ）のメタル触媒装置１は、排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体２１における複数の金属連結部２２以外の部分の最小厚みが、排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体２１における複数の金属連結部２２の最小厚みより薄くなるように構成される。

　図１（ｅ）のメタル触媒装置１において、外部構造体２１は内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の一部である上流部と下流部に形成される。図１（ｅ）のメタル触媒装置１において、外部構造体２１は内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の残りの一部である中央部に形成されない。外部構造体２１は、外部構造体２１の排ガスの流れ方向の上流端と下流端のそれぞれに少なくとも１つの金属連結部２２を含む。図１（ｅ）のメタル触媒装置１の断面であって、外部構造体２１における複数の金属連結部２２のいずれかを通り排ガスの流れ方向に直交する断面は例えば図２（ａ）または図２（ｂ）である。図１（ｅ）のメタル触媒装置１の断面であって、外部構造体２１における複数の金属連結部２２以外の部分を通り排ガスの流れ方向に直交する断面は図２（ｃ）である。また、図１（ｅ）のメタル触媒装置１の断面であって、外部構造体２１を通らず排ガスの流れ方向に直交する断面は図２（ｅ）である。また、図１（ｅ）のメタル触媒装置１は、排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体２１における複数の金属連結部２２以外の部分の最小厚みが、排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体２１における複数の金属連結部２２の最小厚みより薄くなるように構成される。

　なお、図１（ａ）（ｄ）（ｅ）のメタル触媒装置１における金属連結部２２は、例えば、溶接、摩擦接合により排気通路部３１の内壁に金属接合されるように構成されてよいし、ロウ付けにより排気通路部３１の内壁に金属接触するように構成されてよい。

　図１（ａ）（ｄ）（ｅ）のメタル触媒装置１の構成によると、外部構造体２１の厚みを排気通路部３１の内壁に金属接合または金属接触される金属連結部２２の最大厚みで一定にする場合と比較して、外部構造体２１の熱容量を小さくすることができる。これにより、内部構造体１１における、外部構造体２１近傍を素早く昇温できる。その結果、メタル触媒装置１の浄化性能を向上することができる。また、排気通路部３１の内壁に金属接合または金属接触される金属連結部２２以外の部分の最小厚みが金属連結部２２の最小厚みより薄い。つまり、排気通路部３１の内壁に金属接合または金属接触される金属連結部２２の最小厚みは、金属連結部２２以外の部分より厚い。これにより、外部構造体２１の金属連結部２２は、排気通路部３１の内壁に金属接合または金属接触されるために必要な厚みを確保できる。そのため、排気通路部３１と外部構造体２１との間の支持強度を確保できる。その結果、排気通路部３１と金属担体２との間の支持強度を確保できる。

　図１（ｂ）のメタル触媒装置１において、外部構造体２１は内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の一部である上流部と下流部に形成される。図１（ｂ）のメタル触媒装置１において、外部構造体２１は内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の残りの一部である中央部に形成されない。図１（ｂ）の外部構造体２１は、外部構造体２１の排ガスの流れ方向の上流端および下流端のそれぞれに少なくとも１つの金属連結部２２を含む。

　図１（ｃ）のメタル触媒装置１において、外部構造体２１は内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の一部である上流部と下流部との間の中央部に形成される。図１（ｃ）のメタル触媒装置１は、外部構造体２１が内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の残りの一部である上流部と下流部に形成されない。図１（ｃ）の外部構造体２１は、外部構造体２１の排ガスの流れ方向の一部である上流端および下流端のそれぞれに少なくとも１つの金属連結部２２を含む。

　図１（ｆ）のメタル触媒装置１において、外部構造体２１は内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の一部である上流部と下流部との間の中央部に形成される。図１（ｆ）のメタル触媒装置１において、外部構造体２１は内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の残りの一部である上流部と下流部に形成されない。図１（ｆ）の外部構造体２１は、排ガスの流れ方向の中央部に少なくとも１つの金属連結部２２を含む。

　図１（ｂ）（ｃ）のメタル触媒装置１の断面であって、外部構造体２１における複数の金属連結部２２を通り排ガスの流れ方向に直交する断面は例えば図２（ａ）または図２（ｂ）である。図１（ｆ）のメタル触媒装置１の断面であって、外部構造体２１における少なくとも１つの金属連結部２２を通り排ガスの流れ方向に直交する断面は図２（ｆ）である。なお、図２（ｆ）では、少なくとも１つの金属連結部２２の金属接合または金属接触している部分が、後述する金属棒２５の近傍の周方向の一部であるが、後述する金属棒２５を除く周方向の全部であってもよい。また、図１（ｂ）のメタル触媒装置１の断面であって、外部構造体２１を通らず排ガスの流れ方向に直交する断面は図２（ｅ）である。

　なお、図１（ｂ）（ｃ）のメタル触媒装置１における金属連結部２２は、例えば、溶接、摩擦接合により排気通路部３１の内壁に金属接合されるように構成されてよいし、ロウ付けにより排気通路部３１の内壁に金属接触するように構成されてよい。また、図１（ｆ）のメタル触媒装置１における金属連結部２２は、例えば、金属棒２５を用いて、かしめ結合、リベット結合、ボルト締結、ノックピン結合により排気通路部３１の内壁に金属接触するように構成されてよい。

　図１（ｂ）（ｃ）（ｆ）のメタル触媒装置１の構成によると、外部構造体２１は、内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成される。外部構造体２１が内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の全部に形成される場合と比較して、外部構造体２１の熱容量を小さくすることができる。これにより、内部構造体１１における、外部構造体２１近傍を素早く昇温できる。その結果、メタル触媒装置１の浄化性能を向上することができる。また、内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成される外部構造体２１は、排気通路部３１の内壁に金属接合または金属接触される少なくとも１つの金属連結部２２を含む。これにより、外部構造体２１の金属連結部２２は、排気通路部３１の内壁に金属接合または金属接触されるために必要な厚みを確保できる。そのため、排気通路部３１と外部構造体２１との間の支持強度を確保できる。その結果、排気通路部３１と金属担体２との間の支持強度を確保できる。

　ここで、エンジン始動直後の外部構造体２１の厚みを排気通路部３１の内壁に金属接合または金属接触される金属連結部２２の最大厚みで一定にした従来のメタル触媒装置の内部構造体の温度分布を図３（ａ）に示す。図３では、温度が高いほど色が濃くなるように表示している。図３（ａ）に示すように、排ガスの流れ方向に直交する断面において、内部構造体の中央部の温度が上昇しているものの、内部構造体の外部構造体の近傍の温度が上昇していない。エンジン始動後の本実施形態のメタル触媒装置１の内部構造体１１の温度分布を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示すように、排ガスの流れ方向に直交する断面において、内部構造体１１の中央部の温度上昇に伴い、内部構造体１１の外部構造体２１の近傍も温度が上昇している。

［第２実施形態］
　本発明の第２実施形態のメタル触媒装置１について、図１および図２に基づいて説明する。本発明の第２実施形態のメタル触媒装置１は、第１実施形態のメタル触媒装置１の構成に加えて、以下の構成を有してもよい。

　外部構造体２１は、排ガスの流れ方向と平行な断面において、少なくとも１つの金属連結部２２が内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成され、内部構造体１１の外周の残りの一部に金属連結部２２が形成されないように構成されてもよい。例えば、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）のメタル触媒装置１の外部構造体２１は、排ガスの流れ方向と平行な断面において、少なくとも１つの金属連結部２２が内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成され、内部構造体１１の外周の残りの一部に金属連結部２２が形成されないように構成される。一方、図１（ｄ）のメタル触媒装置１の外部構造体２１は、排ガスの流れ方向と平行な断面において、少なくとも１つの金属連結部２２が内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の全部に形成されるように構成される。

　または、外部構造体２１は、排ガスの流れ方向に直交する断面において、少なくとも１つの金属連結部２２が内部構造体１１の外周の周方向の一部に形成され、内部構造体１１の外周の残りの一部に金属連結部２２が形成されないように構成されてもよい。例えば、図２（ａ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）のメタル触媒装置１の外部構造体２１は、排ガスの流れ方向に直交する断面において、少なくとも１つの金属連結部２２が内部構造体１１の外周の周方向の一部に形成され、内部構造体１１の外周の残りの一部に金属連結部２２が形成されないように構成される。一方、図２（ｂ）のメタル触媒装置１の外部構造体２１は、排ガスの流れ方向に直交する断面において、少なくとも１つの金属連結部２２が内部構造体１１の外周の周方向の全部に形成されるように構成される。

　外部構造体２１は、排ガスの流れ方向と平行な断面において、少なくとも１つの金属連結部２２が内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成され、内部構造体１１の外周の残りの一部に金属連結部２２が形成されないように構成され、且つ、排ガスの流れ方向に直交する断面において、少なくとも１つの金属連結部２２が内部構造体１１の外周の周方向の一部に形成され、内部構造体１１の外周の残りの一部に金属連結部２２が形成されないように構成されてもよい。例えば、図２（ａ）の断面を有する図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）、および、図１（ｆ）のメタル触媒装置１の外部構造体２１は、排ガスの流れ方向と平行な断面において、少なくとも１つの金属連結部２２が内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成され、内部構造体１１の外周の残りの一部に金属連結部２２が形成されないように構成され、且つ、排ガスの流れ方向に直交する断面において、少なくとも１つの金属連結部２２が内部構造体１１の外周の周方向の一部に形成され、内部構造体１１の外周の残りの一部に金属連結部２２が形成されないように構成される。一方、図２（ｂ）の断面を有する図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）のメタル触媒装置１の外部構造体２１は、排ガスの流れ方向に直交する断面において、少なくとも１つの金属連結部２２が内部構造体１１の外周の周方向の全部に形成されるように構成される。そして、図１（ｄ）のメタル触媒装置１の外部構造体２１は、排ガスの流れ方向と平行な断面において、少なくとも１つの金属連結部２２が内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の全部に形成されるように構成される。

　第２実施形態のメタル触媒装置１の構成によると、外部構造体２１は、少なくとも１つの金属連結部２２が、排ガスの流れ方向と平行な断面における内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の一部、または／および、排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体１１の外周の周方向の一部に形成されるように構成される。これにより、熱が外部構造体２１から排気通路部３１へ逃げにくい。そのため、内部構造体１１における、外部構造体２１近傍を素早く昇温できる。その結果、エンジン始動直後の浄化性能を向上することができる。

［第３実施形態］
　本発明の第３実施形態のメタル触媒装置１について、図４および図５に基づいて説明する。なお、図５において、少なくとも１つの金属連結部２２の位置を分かりやすくするために、少なくとも１つの金属連結部２２の金属接合または金属接触している部分を黒く表示している。本発明の第３実施形態のメタル触媒装置１は、第１実施形態または第２実施形態のメタル触媒装置１の構成に加えて、以下の構成を有してもよい。

　外部構造体２１は、少なくとも１つの金属連結部２２が、排気通路部３１の内壁に設けられた少なくとも１つの被連結部３２に金属接合または金属接触されるように構成される。排気通路部３１の内壁に設けられた少なくとも１つの被連結部３２は、排気通路部３１の内壁に排気通路部３１の内部に向かって突出するように形成される。

　例えば、少なくとも１つの被連結部３２は、少なくとも１つの金属連結部２２と排ガスの流れ方向に対向するように排気通路部３１の内壁から突出するように設けられる。具体的には、図４に示すように、少なくとも１つの被連結部３２は、排気通路部３１に配置されたメタル触媒装置１の上流端および下流端に金属接触可能なように、メタル触媒装置１の上流端の上流およびメタル触媒装置１の下流端の下流にそれぞれ設けられる。なお、図４（ａ）に示すように、メタル触媒装置１は、内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の一部である上流端と下流端に形成された外部構造体２１を有してもよい。図４（ｂ）に示すように、メタル触媒装置１は、内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の一部である上流部と下流部に形成された外部構造体２１を有してもよい。図４（ｃ）に示すように、メタル触媒装置１は、内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の全部に形成された外部構造体２１を有してもよい。なお、図４に示すように、少なくとも１つの金属連結部２２は、例えば、溶接、摩擦接合により排気通路部３１の少なくとも１つの被連結部３２に金属接合するように構成されてよいし、ロウ付けにより排気通路部３１の少なくとも１つの被連結部３２に金属接触するように構成されてよいし、排気通路部３１の少なくとも１つの被連結部３２に挟まれて配置されることにより、排気通路部３１の少なくとも１つの被連結部３２に金属接触するように構成されてよい。

　また、例えば、少なくとも１つの被連結部３２は、少なくとも１つの金属連結部２２と排ガスの流れ方向に直交する方向に対向するように排気通路部３１の内壁から突出するように設けられる。具体的には、図５に示すように、少なくとも１つの被連結部３２は、排気通路部３１に配置されたメタル触媒装置１の排ガスの流れ方向の中央部に金属接合されるように設けられる。なお、図５に示すように、少なくとも１つの金属連結部２２は、金属棒２５を用いて、例えば、かしめ結合、リベット結合、ボルト締結、ノックピン結合により少なくとも１つの被連結部３２に金属接触するように構成されてよい。

　実施形態３のメタル触媒装置１の構成によると、少なくとも１つの金属連結部２２と金属接合または金属接触される排気通路部３１の少なくとも１つの被連結部３２は、排ガスの流れ方向と平行な断面における内部構造体１１の外周に対向する排気通路部３１の内壁の排ガスの流れ方向の一部、または／および、排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体１１の外周に対向する排気通路部３１の内壁の周方向の一部に形成される。これにより、少なくとも１つの金属連結部２２と金属接合または金属接触される排気通路部３１の少なくとも１つの被連結部３２は、排ガスの流れ方向と平行な断面における内部構造体１１の外周に対向する排気通路部３１の内壁の排ガスの流れ方向の全部、または／および、排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体１１の外周に対向する排気通路部３１の内壁の周方向の全部に形成される場合と比較して、熱が排気通路部から逃げにくい。そのため、内部構造体１１における、外部構造体２１近傍を素早く昇温できる。その結果、メタル触媒装置１のエンジン始動直後の浄化性能を向上することができる。さらに、排気通路部３１の設計自由度が向上する。

［第４実施形態］
　本発明の第４実施形態のメタル触媒装置１について説明する。本発明の第４実施形態のメタル触媒装置１は、第１～第３実施形態のメタル触媒装置１の構成に加えて、以下の構成を有してもよい。

　外部構造体２１は内部構造体１１と一体成形される。例えば、メタル触媒装置１は、造形用粉末を用いた三次元積層造形法、溶射法、レーザーコーティング法、肉盛法等の急速溶融急冷凝固プロセスを伴う造形法により、外部構造体２１が内部構造体１１と一体成形されるように造形されて良い。または、メタル触媒装置１は、パウダーベッド方式やメタルデポジション方式の３Ｄプリンターを用いて、外部構造体２１が内部構造体１１と一体成形されるように造形されて良い。

　第４実施形態のメタル触媒装置１の構成によると、内部構造体１１と外部構造体２１とが一体成形される。これにより、内部構造体１１と外部構造体２１との間の熱伝導率が向上する。そのため、内部構造体１１における、外部構造体２１近傍を素早く昇温できる。その結果、メタル触媒装置１のエンジン始動直後の浄化性能を向上することができる。また、内部構造体１１と外部構造体２１とが一体成形されることで、金属担体２自体の強度を確保できる。これにより、外部構造体２１の一部を薄くしても、排気通路部３１と金属担体２との間の支持強度を確保できる。

［第５実施形態］
　本発明の第５実施形態のメタル触媒装置１について、図２および図６に基づいて説明する。本発明の第５実施形態のメタル触媒装置１は、第４実施形態のメタル触媒装置１の構成に加えて、以下の構成を有してもよい。

　外部構造体２１は、上記（ｉ）の構成を有する。つまり、外部構造体２１は、内部構造体１１の外周の排ガスの流れ方向の少なくとも一部に形成される。外部構造体２１は、少なくとも１つの金属連結部２２を含む。そして、外部構造体２１は、排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体２１における少なくとも１つの金属連結部２２以外の部分の最小厚みが、排ガスの流れ方向に直交する断面における外部構造体２１における少なくとも１つの金属連結部２２の最小厚みより薄くなるように構成される。さらに、外部構造体２１は、排ガスの流れ方向に直交する断面における少なくとも１つの金属連結部２２以外の部分の最小厚みが排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体１１の複数の孔を形成する隔壁部１２（図６参照）の最大厚み以下となるように構成される。

　図２に示すメタル触媒装置１の具体例において、排ガスの流れ方向に直交する断面における少なくとも１つの金属連結部２２以外の部分の外部構造体２１の最小厚みは、図２（ｃ）の排ガスの流れ方向に直交する方向の厚みである。そして、図６（ａ）に示すように、内部構造体１１の複数の孔が波板体および平板体の隔壁部１２で形成されている場合、隔壁部１２の最大厚みは、波板体および平板体が接合される接合部１３の最大厚みである。図６（ａ）は、内部構造体１１の複数の孔が波板体および平板体の隔壁部１２で形成されている場合の、排ガスの流れ方向に直交する断面における内部構造体１１の一部を拡大して示した図である。また、図６（ｂ）に示すように、内部構造体１１の複数の孔が複数の細い棒状体の隔壁部１２で形成されている場合、隔壁部１２の最大厚みは、複数の細い棒状体が接合される接合部１３の最大厚みである。図６（ｂ）は、内部構造体１１の複数の孔が細い棒状体の隔壁部１２で形成されている場合の、内部構造体１１の一部を拡大して示した斜視図である。

　この構成によると、少なくとも１つの金属連結部２２以外の部分の外部構造体２１の最小厚みが内部構造体１１の複数の孔を形成する隔壁部１２の最大厚み以下である。これにより、外部構造体２１の厚みを内部構造体１１の複数の孔を形成する隔壁部１２の最大厚みより大きくした場合と比較して、外部構造体２１の熱容量を小さくすることができる。そのため、内部構造体１１における、外部構造体２１近傍を素早く昇温できる。そして、メタル触媒装置１のエンジン始動直後の浄化性能を向上することができる。

［第６実施形態］
　本発明の第６実施形態のメタル触媒装置１について説明する。本発明の第４実施形態のメタル触媒装置１は、第１～第３実施形態のメタル触媒装置１の構成に加えて、以下の構成を有してもよい。

　メタル触媒装置１は、外部構造体２１が内部構造体１１と別体で成形される。例えば、メタル触媒装置１は、円柱状に形成された内部構造体１１が筒状の金属板で形成された外部構造体２１の内部に挿入されることにより成形される。

　第６実施形態のメタル触媒装置１の構成によると、内部構造体１１と外部構造体２１とが別体で成形される。これにより、メタル触媒装置１の設計自由度が向上する。

　本発明に係るメタル触媒装置は、四輪車、二輪車等の車両のエンジンの排気通路部に配置されて使用される。

１：メタル触媒装置、２：金属担体、１１：内部構造体、１２：隔壁部、２１：外部構造体、２２：金属連結部、３１：排気通路部、３２：被連結部

Claims

　エンジンから排出される排ガスを通過させる排気通路部に支持され、前記排気通路部を通過する排ガスを浄化し、金属担体を有するメタル触媒装置であって、
　前記メタル触媒装置の排ガスの流れ方向に直交する断面における中央部を含み、排ガスを通過させる複数の孔を有し、排ガスを浄化する貴金属を担持する金属担体の少なくとも一部を構成する金属製の内部構造体と、
　前記メタル触媒装置の排ガスの流れ方向に直交する断面における前記内部構造体の外周に形成され、排ガスを通過させる孔を有さない金属製の外部構造体と、を有し、
　前記外部構造体は、
　（ｉ）前記内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の少なくとも一部に形成され、前記排気通路部の内壁に金属接合または金属接触される少なくとも１つの金属連結部を含み、前記外部構造体における前記少なくとも１つの金属連結部以外の部分の最小厚みが前記少なくとも１つの金属連結部の最小厚みより薄くなるように構成される、または、
　（ｉｉ）前記内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部に形成され、前記排気通路部の内壁に金属接合または金属接触される少なくとも１つの金属連結部を含むように構成されることを特徴とするメタル触媒装置。
　前記外部構造体は、
　前記少なくとも１つの金属連結部が、排ガスの流れ方向と平行な断面における前記内部構造体の外周の排ガスの流れ方向の一部、または／および、
　排ガスの流れ方向に直交する断面における前記内部構造体の外周の周方向の一部に形成されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のメタル触媒装置。
　前記外部構造体は、
　前記少なくとも１つの金属連結部が前記排気通路部の内壁に設けられた少なくとも１つの被連結部に金属接合または金属接触されることを特徴とする請求項１または２に記載のメタル触媒装置。
　前記外部構造体は、
　前記内部構造体と一体成形されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のメタル触媒装置。
　前記外部構造体は、前記（ｉ）のように構成され、
　排ガスの流れ方向に直交する断面におけるその前記少なくとも１つの金属連結部以外の部分の最小厚みが排ガスの流れ方向に直交する断面における前記内部構造体の前記複数の孔を形成する隔壁部の最大厚み以下となるように構成されることを特徴とする請求項４に記載のメタル触媒装置。
　前記外部構造体は、
　前記内部構造体と別体で成形されることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のメタル触媒装置。