排気浄化用触媒要素の保持方法および保持構造。
【課題】網状多孔質体に触媒が担持された安価な排気浄化用触媒要素をその周囲に隙間なく安定して保持することにより排気ガスの高い浄化能力を発揮させる。
【解決手段】排気通路１２に設けられた仕切板１７に、網状多孔質体３１に触媒が担持された排気浄化用の触媒要素２３を保持させるに際して、仕切板１７に排気ガスＧの通過口２２を含む仮凹部３７を形成したのち、仮凹部３７の内側に触媒要素２３を入れて、成形型３８により、触媒要素２３の仮凹部３７から露出した一端面２３ａを押圧しながら、仮凹部３７の壁３７ｂ，３７ｃを、仮凹部３７の外側から内側へ絞り加工することにより触媒要素２３の側面２３ｂおよび他端面２３ｃに仮凹部３７の壁３７ｂ，３７ｃを圧接変形させて、完成した凹部２１内に触媒要素２３を保持させる。
【解決手段】排気通路１２に設けられた仕切板１７に、網状多孔質体３１に触媒が担持された排気浄化用の触媒要素２３を保持させるに際して、仕切板１７に排気ガスＧの通過口２２を含む仮凹部３７を形成したのち、仮凹部３７の内側に触媒要素２３を入れて、成形型３８により、触媒要素２３の仮凹部３７から露出した一端面２３ａを押圧しながら、仮凹部３７の壁３７ｂ，３７ｃを、仮凹部３７の外側から内側へ絞り加工することにより触媒要素２３の側面２３ｂおよび他端面２３ｃに仮凹部３７の壁３７ｂ，３７ｃを圧接変形させて、完成した凹部２１内に触媒要素２３を保持させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、網状多孔質体に触媒が担持された排気浄化用の触媒要素を排気通路の仕切板に保持させる排気浄化用触媒要素の保持方法および保持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、刈払機や清掃用ブロワのような携帯型作業機の動力源として用いられる小型エンジンでは、エンジンからの排気ガスに含まれるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）およびＮＯX （窒化酸化物）などを触媒反応によって除去するための触媒要素がマフラ内に装着されている（特許文献１参照）。触媒要素は、主として、ハニカム構造体の表面に白金およびロジウムなどの触媒を担持させたものが用いられているが、高価である。
【０００３】
一方、本件出願人は、主として汎用エンジンのマフラ音を低減する用途に好適に用いることができる安価なマフラ用の金属製網状多孔質体を先に提案している（特許文献２参照）。この網状多孔質体は、一枚のフラットなメリヤス編み金網が、波付けの上、その波の方向を交差させて数枚を積み重ねた状態で圧縮されることにより、各メリヤス編み金網がランダムに絡み合って三次元方向に連通した微小な隙間が略均一に分散形成されたものである。この網状多孔質体は、形状を若干工夫した上で、触媒を担持させれば、ハニカム構造体に触媒を担持させた触媒要素と比較して安価な触媒要素を構成することができる。ここで、触媒要素は、一般に触媒コンバータ、触媒担持体または単に触媒と呼ばれるものも含む。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２５８０８号公報
【特許文献２】特公平７−８３９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の網状多孔質体に触媒を担持させた触媒要素を例えばマフラの排気通路に設ける場合には、その触媒要素を安定して保持するための新たな手段を案出する必要がある。すなわち、網状多孔質体は、形成素材となるメリヤス編み金網を正確に寸法管理して製作するのが困難であり、±２ｍｍ程度の寸法誤差が生じてしまうので、この網状多孔質体に触媒を担持させた触媒要素を触媒ケースに収容する場合、その触媒ケースは、触媒要素を確実に挿入できるようにするために、大きめの寸法に形成される。その結果、触媒要素の周囲に大きい隙間が生じやすくなり、触媒ケース内に流入した排気ガスの一部が、触媒要素を通過せずに隙間を通ってバイパスして外部に排出されてしまうので、排気ガスの浄化能力が低下する。特に、このような隙間があると、触媒要素が、エンジン回転時の振動を受けて周囲の隙間の分だけ触媒ケース内で揺り動かされ、触媒ケースの内面にくり返し衝突することにより収縮して、触媒要素と触媒ケースの内壁との隙間がさらに大きくなる。
【０００６】
本発明は、網状多孔質体に触媒が担持された安価な排気浄化用触媒要素をその周囲に隙間なく安定して保持することにより排気ガスの高い浄化能力を発揮できる排気浄化用触媒要素の保持方法および保持構造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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る排気浄化用触媒要素の保持方法は、排気通路に設けられる仕切板に、網状多孔質体に触媒が担持された排気浄化用の触媒要素を保持させる方法であって、前記仕切板に、前記排気ガスの通過口を含む仮凹部を形成したのち、前記仮凹部の内側に前記触媒要素を入れて、成形型により、前記触媒要素の仮凹部から露出した一端面を押圧しながら、前記仮凹部の壁を該仮凹部の外側から内側へ絞り加工することにより前記触媒要素の側面および他端面に前記仮凹部の壁を圧接変形させて、所定形状に成形した凹部内に前記触媒要素を保持させる。
【０００８】
この保持方法によれば、簡易で安価な網状多孔質体を用いた触媒要素を、別途触媒ケースを使用することなく、排気通路の仕切板に保持させることができるので、安価な触媒要素が得られる。ここで、触媒要素が入った状態で仮凹部を絞り加工することにより、仮凹部の内面に触媒要素の側面および他端面を圧接させるので、触媒要素は、所定形状に成形した凹部の内周壁面に略隙間なく密着した状態で保持される。したがって、触媒要素と所定形状に成形した凹部の内周壁面との間に殆ど隙間が存在しないことから、触媒要素をバイパスする排気ガスの流れが可及的に少なくなるので、触媒要素の排気ガス浄化能力が十分発揮される。また、エンジンの振動を受けて触媒要素が揺り動かされることが殆どないので、長期間にわたり凹部の内周壁面に対し略密着状態を保持し続けて、高い排気ガス浄化能力を維持する。また、仮凹部は、絞り加工により所要形状に変形するので、触媒要素の外形よりも十分大きな容積を有する形状に形成することができ、触媒要素を仮凹部に容易に挿入することができる。
【０００９】
本発明において、前記仕切板に、前記触媒要素の前記一端面を前記仮凹部の底壁の方向へ押圧する押え部材を取り付けることが好ましい。これにより、触媒要素は、触媒の担持体が網状多孔質体であって弾力性を有していることから、押え部材により若干圧縮されたことによる復元力で凹部の底壁に押し付けられて、凹部内に強固に保持される。
【００１０】
本発明において、前記所定形状に成形した凹部における開口の近傍に前記凹部の内側へ突出する触媒係止突起を設けることが好ましい。これにより、触媒係止突起は、触媒要素内に食い込んで触媒要素の凹部の開口方向への動きを阻止するくさび機能を有するものとなるので、触媒要素が、エンジンの振動や排気ガスの圧力などの衝撃に対しても揺り動かされることがない安定した状態で凹部内に保持される。
【００１１】
前記網状多孔質体は、例えば、帯状の網材を折り曲げて重ね合わせたものとすることができる。これにより、所望の体積を持つ網状多孔質体が容易に得られる。
【００１２】
本発明に係る排気浄化用触媒要素の保持構造は、排気通路の仕切板に、網状多孔質体に触媒が担持された排気浄化用の触媒要素を保持させた構造であって、前記仕切板に、排気ガスを通過させる通過口を有する凹部が形成され、前記凹部に前記触媒要素が嵌め込まれ、前記仕切板に、前記触媒要素における、前記凹部の開口から露出した一端面を前記凹部の底壁の方向へ押圧する押え部材が取り付けられ、前記凹部における開口の近傍に前記凹部の内側へ突出する触媒係止突起が設けられている。
【００１３】
この保持構造によれば、簡易で安価な網状多孔質体を用いた触媒要素を、別途触媒ケースを使用することなく、排気通路の仕切板に保持させることができるので、安価な触媒要素が得られる。また、触媒要素における凹部から突出している部分を押え部材により凹部内に強制的に押し込んで保持するので、弾力性を有する網状多孔質体が押え部材により若干圧縮されたことによる復元力で凹部の底壁に押し付けられ、触媒要素を凹部内に強固に保持できる。さらに、触媒係止突起は、触媒要素内に食い込んで触媒要素の凹部の開口方向への動きを阻止するくさび機能を有するものとなるので、触媒要素が、エンジンの振動によっても揺り動かされることが防がれる安定した状態で凹部内に保持される。
【００１４】
本発明において、前記押え部材に、前記触媒要素を通過した排気ガスを変向させるバッフルプレートが形成されていることが好ましい。これにより、触媒要素を通過して浄化された排気ガスは、バッフルプレートに衝突して変向されることにより、運動エネルギを消耗して消音される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の排気浄化用触媒要素の保持方法または保持構造によれば、簡易で安価な網状多孔質体を用いた触媒要素を、別途触媒ケースを使用することなく、排気通路の仕切板に保持させることができるので、安価な触媒要素の保持構造が得られる。また、仮凹部に入れた触媒要素における仮凹部の開口部から露出した一端面を押圧しながら、仮凹部の壁を外側から絞り加工することにより、仮凹部の内面に触媒要素の側面および他端面を圧接させるようにしたので、触媒要素は、所定形状に成形した凹部の内面に略隙間なく密着した状態で保持されるから、高い排気ガス浄化能力を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る排気浄化用触媒要素の保持方法により具現化した保持構造を適用したマフラを備えた小型エンジンを示す背面図であり、同図には、主に刈払機の動力源として用いられる小型エンジンを例示してある。エンジン１は、クランクケース２の上部にシリンダ３が連結され、クランクケース２に前後方向に延びるクランク軸２０が回転自在に支持されている。前記シリンダ３の左側方にはキャブレタ４およびエアクリーナ７が、右側方にはマフラ８がそれぞれ配置されている。また、前記シリンダ３の頂部には点火プラグ９が設けられ、前記クランクケース２の下部には燃料タンク１０が装着されている。前記シリンダ３は樹脂製のシュラウド３５により覆われ、前記マフラ８は樹脂製のマフラカバー８０により覆われている。クランクケース２の背面にはリコイルスタータ１１が取り付けられている。
【００１７】
マフラカバー８０のエンジン後部側には、排気ガスを図１の手前側に向け排出する排出口８０ａが形成され、マフラカバー８０のほぼ全面にわたって、放熱のための多数のスリット８０ｂが形成されている。マフラ８には、先端の排気口１４から排気ガスを排出口８０ａに向け排出させる排気キャップ３３が取り付けられている。
【００１８】
図２はマフラ８の縦断面図である。マフラ８は、ステンレス製の板材のような金属板からなるカップ状の第１および第２ボディ半体８Ａ，８Ｂを結合させて、ほぼ直方体形状に形成されたマフラボディＢを有しており、マフラボディＢの内部全体が排気通路１２となっている。マフラボディＢの上部には、マフラ８をシリンダ３に結合するための図３に示すボルト２５が挿通されるカラー２８が一対設けられており、図２の第１ボディ半体８Ａの左側の内端壁８Ｖにおける一対のカラー２８の間の箇所には、シリンダ３の排気ポート３ａからの排気ガスＧを前記排気通路１２内に導入する導入口１３が設けられ、第２ボディ半体８Ｂの右側の外端壁８Ｗの上部にはエンジン後方Ｒ（図３）に向かって開口する排気ガスＧの排気口１４が形成されている。
【００１９】
マフラ８は、内部の排気通路１２を流れ方向に沿って上流側と下流側とに区画する縦方向に延びる仕切板１７が配置されている。この仕切板１７は、金属板材からなり、外周部が第１ボディ半体８Ａと第２ボディ半体８Ｂのフランジ８１，８２間に挟まれ、第２ボディ半体８Ｂのフランジ８２をかしめることによって、両ボディ半体８Ａ，８Ｂと仕切板１７の三つの部材が固定されている。こうして、マフラ８内に、仕切板１７を挟んで上流室１８と下流室１９とが形成されている。仕切板１７には、上流室１８側に膨出して下流室１９側に開口するカップ状の凹部２１が設けられ、この凹部２１の底壁に排気ガスＧの通過口２２が開口している。凹部２１の内部には触媒要素２３が挿入されているとともに、凹部２１の開口２１ａの近傍箇所に溶接により固定された押え部材２４により、前記触媒要素２３が凹部２１内に保持されている。これら触媒要素２３、押え部材２４およびバッフルプレート２７の詳細については後述する。
【００２０】
前記押え部材２４にはバッフルプレート２７が一体形成されている。第２ボディ半体８Ｂの内部には、触媒要素２３を通過したのちバッフルプレート２７に衝突して下流室１９内に拡散した排気ガスＧを、下流室１９から上方の排気口１４に導く導出通路２９が形成されている。この導出通路２９は、第２ボディ半体８Ｂの外端壁８Ｗとこの外端壁８Ｗに接合されたダクト壁３６とにより形成されており、その下流端が外端壁８Ｗに設けた排出口３０に連通している。排出口３０の下流側はスパークアレスタ３４により覆われている。排気口１４は、外端壁８Ｗに固定された排気キャップ３３の開口により形成されている。
【００２１】
つぎに、前記マフラ８の作用について簡単に説明する。図２のシリンダ３の排気ポート３ａからの排気ガスＧは、マフラ８の導入口１３から上流室１８内に導入されて膨張することにより消音されたのち、仕切板１７の通過口２２から触媒要素２３に入り、ここで触媒反応により、ＨＣおよびＣＯの濃度が低減するよう浄化される。触媒要素２３から出た排気ガスＧは、バップルプレート２７に衝突して下流室１９内に拡散されることで消音される。下流室１９内に入った排気ガスＧは、導出通路２９の下端の導入口２９ａから導出通路２９内に入って排気キャップ３３へと導かれ、排気キャップ３３の排気口１４からマフラ８外へ排出され、さらに、図１のマフラカバー８０の排出口８０ａから外部に排出される。
【００２２】
つぎに、図２に示す触媒要素２３の保持方法および保持構造の説明に先立って、触媒要素２３について、その製造工程を図４（ａ）〜（ｄ）に従って説明する。触媒要素２３は、網状多孔質体３１に触媒を担持させたものである。図４（ａ）に示すように、例えば、０．３５ｍｍ程度の線径を有する１本の線材を、１平方インチ当たり６０〜７０目の編目サイズにメリヤス編みすることにより、図４（ｂ）に示すように、帯状の一枚のメリヤス編み金網、例えばニットワイヤからなる網材３２を製作する。この網材３２を、図４（ｃ）に示すように、約５ｍｍピッチで高さ約２．５ｍｍの波付け加工する。この網材３２の表面に白金およびロジウムなどの触媒を焼成して担持させる。そののち、この網材３２を、図４（ｄ）に示すように、複数回折り曲げて重ね合わせることにより、所望の体積を持つ網状多孔質体３１に触媒が担持された触媒要素２３を得る。
【００２３】
この触媒要素２３は、１本の線材をメリヤス編みして帯状の金網状とした網材３２を複数回折り曲げて重ね合わせた網状多孔質体３１を触媒の担持体として用いるので、ハニカム構造体を触媒の担持体として用いるものに比べて、製造コストを大幅に低減できる。しかも、前記触媒要素２３は、網状多孔質体３１の空孔率（多孔率）が極めて高いのに伴って排気ガスの消音効果が向上するとともに、表面積が大きいことから触媒の担持量も増えるので、ハニカム構造体と同等の排気ガス浄化能力が得られる。また、網状多孔質体３１を用いた触媒要素２３は、線材の線径、線数、メリヤス編目サイズおよび折り重ね段数などを適宜変更することにより、空孔率を任意に選択して変更できるので、種々の使用態様に適応できる利点がある。メリヤス編み以外の編み方または織り方によって線材から網状多孔質体３１を形成してもよい。
【００２４】
ところが、前記網状多孔質体３１は、正確に寸法管理して製作するのが困難であることから、±２ｍｍ程度の大きな寸法誤差が生じてしまうとともに、線材がランダムに絡み合って可撓性および弾力性を有しているので、変形し易く、特に、触媒要素２３とした場合には、図４（ｄ）に示す積層方向Ｘに容易に伸縮して変形する。
【００２５】
つぎに、この可撓性および弾力性に富んだ触媒要素２３を仕切板１７の凹部２１内に略隙間なく嵌め込んで保持する方法について説明する。図５に示す保持作業がスタートすると、先ず第１の工程Ｐ１において、図６に示すように、予備的な絞り加工と打ち抜き加工とにより、仕切板１７に、底壁に略正方形の通過口２２を有する仮凹部３７を形成する。仮凹部３７は、略正方形の開口３７ａを有するカップ形状であり、寸法誤差が生じる触媒要素２３を容易に挿入できるように大きめの容積を有するとともに、側壁３７ｂが底壁３７ｃから開口３７ａに向け順次拡幅するテーパー状の縦断面形状に形成されている。前記通過口２２および開口３７ａは、長方形、円、長円、楕円、三角形などの他の形状でもよい。
【００２６】
つぎに、第２の工程Ｐ２（図５）において、図７に示すように、仮凹部３７の内側に、触媒要素２３を積層方向Ｘが仮凹部３７の深さ方向に合致する姿勢で挿入する。このとき、仮凹部３７の容積を触媒要素の寸法誤差を見込んで大きめの容積に形成していることから、挿入した触媒要素２３と仮凹部３７の側壁３７ｂとの間には隙間が生じている。一方、触媒要素２３の一端面（図の上端面）２３ａは、２点鎖線で示すように、挿入時に仮凹部３７の開口３７ａから若干外方に飛び出している。この仮凹部３７を以下のようにして仕上げの絞り加工により成形する。
【００２７】
まず、第３の工程Ｐ３（図５）において、仕切板１７を、固定型３９と可動型４０からなる成形型３８に入れる。固定型３９は平坦な板からなる。可動型４０は、仮凹部３７よりも小さな容積の所要形状に形成された加工穴４５を有している。この加工穴４５により、次の第４の工程Ｐ４（図５）において、触媒要素２３の外形寸法のばらつきを吸収して仮凹部３７の壁、つまり側壁３７ｂおよび底壁３７ｃを、触媒要素２３の側面２３ｃおよび他端面２３ｃに圧接する形状に変形させるように、仮凹部３７に仕上げの絞り加工を施す。
【００２８】
すなわち、ばね受け台４２に支持されたスプリング４１の付勢力により固定型３９を開口３７ａ側から仕切板１７に押し付けることにより、触媒要素２３の一端面２３ａを仮凹部３７内に押し込みながら、仕切板１７の仮凹部３７側にある可動型４０を、図８に示すように、固定型３９に向かって一気に上昇させる。これにより、図７の仮凹部３７の開口３７ａから突出した、触媒要素２３の一端面２３ａを、固定型３９で押圧して触媒要素２３を仮凹部３７内に保持した状態で、加工穴４５が仮凹部３７の側壁３７ｂおよび底壁３７ｃを仮凹部３７の外側から内側へ絞るように加工する。
【００２９】
この絞り加工により、仮凹部３７が可動型４０の加工穴４５で絞られて、所定形状に成形され、図８に示す凹部２１が完成する。この所定形状に成形されて完成した凹部２１の側壁２１ｂおよび底壁２１ｃが、触媒要素２３の側面２３ｂおよび他端面２３ｃに圧接して、触媒要素２３は、完成した凹部２１の側壁２１ｂおよび底壁２１ｃの各内面に略隙間なく密着した状態で保持される。
【００３０】
スプリング４１は、可動型４０が仕切板１７を介在して固定型３９に当接する瞬間に触媒要素２３の変形による押し上げ力を受けて固定型３９が僅かに後退する程度の強いばね圧に設定されている。これにより、スプリング４１のばね圧が弱い場合に、完成した凹部２１が開口２１ａで内側に食い込むように縮径するアンダカット気味の形状になるのを防止できる。
【００３１】
上述した仕上げの絞り加工後に、第５の工程Ｐ５（図５）において仕切板１７を成形型３８から取り出すと、図９に示すように、触媒要素２３は、固定型３９（図８）による押圧力を解除されたことにより、自身の弾力性で一端面２３ａが凹部２１の開口部から所定範囲Ｈ内で僅かに突出する。そこで、第６の工程Ｐ６（図５）において、図１０に示すように、押え部材２４を仕切板１７に押し当てた状態で溶接（スポット）５１のような固定方法により仕切板１７に固定して、この押え部材２４により、触媒要素２３の一端面２３ａを凹部２１内に強制的に押し込む。こうして保持作業が完了し、触媒要素２３が、図２に示した状態で仕切板１７に保持される。
【００３２】
図１１（ａ），（ｂ）は、前記押え部材２４を示す斜視図および平面図である。この実施形態では、一対の押え部材２４とバッフルプレート２７とを板材により一体形成した場合が例示されている。バッフルプレート２７は頂壁２７ａと一対の相対向する側壁２７ｂ，２７ｂとを有する断面コ字形状を有し、各側壁２７ｂの下端縁に連続して、バッフルプレート２７のコ字形状の内方へ向かって頂壁２７ａと平行に延びる一対の押え部材２４が、折り曲げにより形成されている。このバッフルプレート２７は、図２に示す触媒要素２３を出た排気ガスＧを衝突させて上下方向に変向させることにより、排気ガスＧの運動エネルギを消耗させて消音効果を得るものである。
【００３３】
また、図１１（ａ）の各押え部材２４の両端部は、バッフルプレート２７の外方へ向けはみ出すように延びて、それぞれ一対ずつの取付片部５３が形成されている。取付片部５３の×印で示した箇所は、仕切板１７への溶接（スポット）５１の箇所である。一対の押え部材２４は、図１１（ｂ）に二点鎖線で示す触媒要素２３を、その一端面２３ａの対向辺２３ａａ，２３ａｂの近傍で押さえ付けて、図１０の凹部２１内に押し込む。こうして、触媒要素２３の凹部２１からの突出部分が、押え部材２４により凹部２１内に強制的に押し込まれるので、触媒要素２３における弾力性を有する網状多孔質体３１が、押え部材２４により若干圧縮されたことによる復元力で凹部２１の底壁２１ｃに押し付けられて、触媒要素２３が一層強固に保持される。
【００３４】
上述のように押え部材２４は、バッフルプレート２７を一体に備えていることにより、バッフルプレート２７の取付部材としての機能をも兼備しており、これにより、部品点数の減少を図ることができる。なお、押え部材２４とバッフルプレート２７とを一体形成するのに代えて、別体に形成した押え部材２４とバッフルプレート２７とを互いに溶接などの接合手段で一体化してもよい。
【００３５】
上述のように、本発明の保持方法により図１０の触媒要素２３を仕切板１７に保持させた保持構造では、触媒要素２３を、完成した凹部２１の側壁２１ｂおよび底壁２１ｃとの間に隙間が殆ど存在しない状態で保持できることから、この隙間を通って触媒要素２３をバイパスする排気ガスＧが可及的に少なくなるので、触媒要素２３による排気ガスＧの浄化能力が高く維持される。また、エンジンの振動を受けても凹部２１内で隙間の分だけ触媒要素２３が揺り動かされて収縮することがないので、長期間にわたり凹部２１の壁２１ｂ，２１ｃに対し密着状態を保持し続けて、高い排気ガス浄化能力を維持することができる。
【００３６】
なお、仮凹部３７を形成することなく、仕切板１７に、容積が網状多孔質体３１の体積よりも若干小さい完成した凹部２１を形成して、この凹部２１内に触媒要素を圧入して嵌合させるようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
図１２は、本発明の第２実施形態に係る触媒要素２３の保持構造を示す縦断面図である。この保持構造は、第１実施形態と同様の保持構造により触媒要素２３を仕切板１７の完成した凹部２１内に保持したのちに、凹部２１における開口２１ａの近傍で、１つ以上の側壁２１ｂ、この例では対向する２つの側壁２１ｂ，２１ｂに、凹部２１の内側へ突出する触媒係止突起４４を設けている。この触媒係止突起４４を設ける工程は、図５の第４の工程Ｐ４に続いて実行される。これにより、図１２の触媒係止突起４４が、触媒要素２３内に食い込んで触媒要素２３の凹部２１の開口２１ａ方向への動きを確実に阻止するくさび機能を発揮するので、触媒要素２３を凹部２１内に強固に保持できる。前記触媒係止突起４４は凹部２１の所要箇所をかしめ加工することにより容易に形成できる。ただし、かしめ加工に代えて、ピンを凹部２１の側壁２１ｂに貫通させて触媒要素２３内に食い込ませるようにしても、上述と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
本発明の保持方法および保持構造は、マフラへの適用に限られるものではなく、排気通路内のいずれの場所にでも採用できる。さらに、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成を追加、削除、変更でき、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排気浄化用触媒要素の保持構造が設けられたマフラを備える小型エンジンを示す背面図である。
【図２】同上のマフラを示す縦断面図である。
【図３】同上のマフラを示す側面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は触媒要素の製造過程を工程順に示した平面図および斜視図である。
【図５】仕切板に触媒要素を保持させる作業を示す工程図である。
【図６】仕切板に触媒要素を保持させる工程の縦断面図である。
【図７】仕切板に触媒要素を保持させる工程の縦断面図である。
【図８】仮凹部に触媒要素を保持させる工程の縦断面図である。
【図９】完成した凹部を持つ仕切板を成形型から取り外した状態の縦断面図である。
【図１０】押え部材を仕切板に取り付けた状態の縦断面図ある。
【図１１】（ａ），（ｂ）はバッファプレートを一体に備えた押え部材を示す斜視図および平面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る触媒要素の保持構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１２ 排気通路
１７ 仕切板
２１ 完成した凹部
２１ａ 開口
２２ 通過口
２３ 触媒要素
２３ａ 触媒要素の一端面
２３ｂ 触媒要素の側面
２３ｃ 触媒要素の他端面
２４ 押え部材
２７ バッフルプレート
３１ 網状多孔質体
３２ 網材
３７ 仮凹部
３８ 成形型
４４ 触媒係止突起
【技術分野】
【０００１】
本発明は、網状多孔質体に触媒が担持された排気浄化用の触媒要素を排気通路の仕切板に保持させる排気浄化用触媒要素の保持方法および保持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、刈払機や清掃用ブロワのような携帯型作業機の動力源として用いられる小型エンジンでは、エンジンからの排気ガスに含まれるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）およびＮＯX （窒化酸化物）などを触媒反応によって除去するための触媒要素がマフラ内に装着されている（特許文献１参照）。触媒要素は、主として、ハニカム構造体の表面に白金およびロジウムなどの触媒を担持させたものが用いられているが、高価である。
【０００３】
一方、本件出願人は、主として汎用エンジンのマフラ音を低減する用途に好適に用いることができる安価なマフラ用の金属製網状多孔質体を先に提案している（特許文献２参照）。この網状多孔質体は、一枚のフラットなメリヤス編み金網が、波付けの上、その波の方向を交差させて数枚を積み重ねた状態で圧縮されることにより、各メリヤス編み金網がランダムに絡み合って三次元方向に連通した微小な隙間が略均一に分散形成されたものである。この網状多孔質体は、形状を若干工夫した上で、触媒を担持させれば、ハニカム構造体に触媒を担持させた触媒要素と比較して安価な触媒要素を構成することができる。ここで、触媒要素は、一般に触媒コンバータ、触媒担持体または単に触媒と呼ばれるものも含む。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２５８０８号公報
【特許文献２】特公平７−８３９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の網状多孔質体に触媒を担持させた触媒要素を例えばマフラの排気通路に設ける場合には、その触媒要素を安定して保持するための新たな手段を案出する必要がある。すなわち、網状多孔質体は、形成素材となるメリヤス編み金網を正確に寸法管理して製作するのが困難であり、±２ｍｍ程度の寸法誤差が生じてしまうので、この網状多孔質体に触媒を担持させた触媒要素を触媒ケースに収容する場合、その触媒ケースは、触媒要素を確実に挿入できるようにするために、大きめの寸法に形成される。その結果、触媒要素の周囲に大きい隙間が生じやすくなり、触媒ケース内に流入した排気ガスの一部が、触媒要素を通過せずに隙間を通ってバイパスして外部に排出されてしまうので、排気ガスの浄化能力が低下する。特に、このような隙間があると、触媒要素が、エンジン回転時の振動を受けて周囲の隙間の分だけ触媒ケース内で揺り動かされ、触媒ケースの内面にくり返し衝突することにより収縮して、触媒要素と触媒ケースの内壁との隙間がさらに大きくなる。
【０００６】
本発明は、網状多孔質体に触媒が担持された安価な排気浄化用触媒要素をその周囲に隙間なく安定して保持することにより排気ガスの高い浄化能力を発揮できる排気浄化用触媒要素の保持方法および保持構造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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る排気浄化用触媒要素の保持方法は、排気通路に設けられる仕切板に、網状多孔質体に触媒が担持された排気浄化用の触媒要素を保持させる方法であって、前記仕切板に、前記排気ガスの通過口を含む仮凹部を形成したのち、前記仮凹部の内側に前記触媒要素を入れて、成形型により、前記触媒要素の仮凹部から露出した一端面を押圧しながら、前記仮凹部の壁を該仮凹部の外側から内側へ絞り加工することにより前記触媒要素の側面および他端面に前記仮凹部の壁を圧接変形させて、所定形状に成形した凹部内に前記触媒要素を保持させる。
【０００８】
この保持方法によれば、簡易で安価な網状多孔質体を用いた触媒要素を、別途触媒ケースを使用することなく、排気通路の仕切板に保持させることができるので、安価な触媒要素が得られる。ここで、触媒要素が入った状態で仮凹部を絞り加工することにより、仮凹部の内面に触媒要素の側面および他端面を圧接させるので、触媒要素は、所定形状に成形した凹部の内周壁面に略隙間なく密着した状態で保持される。したがって、触媒要素と所定形状に成形した凹部の内周壁面との間に殆ど隙間が存在しないことから、触媒要素をバイパスする排気ガスの流れが可及的に少なくなるので、触媒要素の排気ガス浄化能力が十分発揮される。また、エンジンの振動を受けて触媒要素が揺り動かされることが殆どないので、長期間にわたり凹部の内周壁面に対し略密着状態を保持し続けて、高い排気ガス浄化能力を維持する。また、仮凹部は、絞り加工により所要形状に変形するので、触媒要素の外形よりも十分大きな容積を有する形状に形成することができ、触媒要素を仮凹部に容易に挿入することができる。
【０００９】
本発明において、前記仕切板に、前記触媒要素の前記一端面を前記仮凹部の底壁の方向へ押圧する押え部材を取り付けることが好ましい。これにより、触媒要素は、触媒の担持体が網状多孔質体であって弾力性を有していることから、押え部材により若干圧縮されたことによる復元力で凹部の底壁に押し付けられて、凹部内に強固に保持される。
【００１０】
本発明において、前記所定形状に成形した凹部における開口の近傍に前記凹部の内側へ突出する触媒係止突起を設けることが好ましい。これにより、触媒係止突起は、触媒要素内に食い込んで触媒要素の凹部の開口方向への動きを阻止するくさび機能を有するものとなるので、触媒要素が、エンジンの振動や排気ガスの圧力などの衝撃に対しても揺り動かされることがない安定した状態で凹部内に保持される。
【００１１】
前記網状多孔質体は、例えば、帯状の網材を折り曲げて重ね合わせたものとすることができる。これにより、所望の体積を持つ網状多孔質体が容易に得られる。
【００１２】
本発明に係る排気浄化用触媒要素の保持構造は、排気通路の仕切板に、網状多孔質体に触媒が担持された排気浄化用の触媒要素を保持させた構造であって、前記仕切板に、排気ガスを通過させる通過口を有する凹部が形成され、前記凹部に前記触媒要素が嵌め込まれ、前記仕切板に、前記触媒要素における、前記凹部の開口から露出した一端面を前記凹部の底壁の方向へ押圧する押え部材が取り付けられ、前記凹部における開口の近傍に前記凹部の内側へ突出する触媒係止突起が設けられている。
【００１３】
この保持構造によれば、簡易で安価な網状多孔質体を用いた触媒要素を、別途触媒ケースを使用することなく、排気通路の仕切板に保持させることができるので、安価な触媒要素が得られる。また、触媒要素における凹部から突出している部分を押え部材により凹部内に強制的に押し込んで保持するので、弾力性を有する網状多孔質体が押え部材により若干圧縮されたことによる復元力で凹部の底壁に押し付けられ、触媒要素を凹部内に強固に保持できる。さらに、触媒係止突起は、触媒要素内に食い込んで触媒要素の凹部の開口方向への動きを阻止するくさび機能を有するものとなるので、触媒要素が、エンジンの振動によっても揺り動かされることが防がれる安定した状態で凹部内に保持される。
【００１４】
本発明において、前記押え部材に、前記触媒要素を通過した排気ガスを変向させるバッフルプレートが形成されていることが好ましい。これにより、触媒要素を通過して浄化された排気ガスは、バッフルプレートに衝突して変向されることにより、運動エネルギを消耗して消音される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の排気浄化用触媒要素の保持方法または保持構造によれば、簡易で安価な網状多孔質体を用いた触媒要素を、別途触媒ケースを使用することなく、排気通路の仕切板に保持させることができるので、安価な触媒要素の保持構造が得られる。また、仮凹部に入れた触媒要素における仮凹部の開口部から露出した一端面を押圧しながら、仮凹部の壁を外側から絞り加工することにより、仮凹部の内面に触媒要素の側面および他端面を圧接させるようにしたので、触媒要素は、所定形状に成形した凹部の内面に略隙間なく密着した状態で保持されるから、高い排気ガス浄化能力を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る排気浄化用触媒要素の保持方法により具現化した保持構造を適用したマフラを備えた小型エンジンを示す背面図であり、同図には、主に刈払機の動力源として用いられる小型エンジンを例示してある。エンジン１は、クランクケース２の上部にシリンダ３が連結され、クランクケース２に前後方向に延びるクランク軸２０が回転自在に支持されている。前記シリンダ３の左側方にはキャブレタ４およびエアクリーナ７が、右側方にはマフラ８がそれぞれ配置されている。また、前記シリンダ３の頂部には点火プラグ９が設けられ、前記クランクケース２の下部には燃料タンク１０が装着されている。前記シリンダ３は樹脂製のシュラウド３５により覆われ、前記マフラ８は樹脂製のマフラカバー８０により覆われている。クランクケース２の背面にはリコイルスタータ１１が取り付けられている。
【００１７】
マフラカバー８０のエンジン後部側には、排気ガスを図１の手前側に向け排出する排出口８０ａが形成され、マフラカバー８０のほぼ全面にわたって、放熱のための多数のスリット８０ｂが形成されている。マフラ８には、先端の排気口１４から排気ガスを排出口８０ａに向け排出させる排気キャップ３３が取り付けられている。
【００１８】
図２はマフラ８の縦断面図である。マフラ８は、ステンレス製の板材のような金属板からなるカップ状の第１および第２ボディ半体８Ａ，８Ｂを結合させて、ほぼ直方体形状に形成されたマフラボディＢを有しており、マフラボディＢの内部全体が排気通路１２となっている。マフラボディＢの上部には、マフラ８をシリンダ３に結合するための図３に示すボルト２５が挿通されるカラー２８が一対設けられており、図２の第１ボディ半体８Ａの左側の内端壁８Ｖにおける一対のカラー２８の間の箇所には、シリンダ３の排気ポート３ａからの排気ガスＧを前記排気通路１２内に導入する導入口１３が設けられ、第２ボディ半体８Ｂの右側の外端壁８Ｗの上部にはエンジン後方Ｒ（図３）に向かって開口する排気ガスＧの排気口１４が形成されている。
【００１９】
マフラ８は、内部の排気通路１２を流れ方向に沿って上流側と下流側とに区画する縦方向に延びる仕切板１７が配置されている。この仕切板１７は、金属板材からなり、外周部が第１ボディ半体８Ａと第２ボディ半体８Ｂのフランジ８１，８２間に挟まれ、第２ボディ半体８Ｂのフランジ８２をかしめることによって、両ボディ半体８Ａ，８Ｂと仕切板１７の三つの部材が固定されている。こうして、マフラ８内に、仕切板１７を挟んで上流室１８と下流室１９とが形成されている。仕切板１７には、上流室１８側に膨出して下流室１９側に開口するカップ状の凹部２１が設けられ、この凹部２１の底壁に排気ガスＧの通過口２２が開口している。凹部２１の内部には触媒要素２３が挿入されているとともに、凹部２１の開口２１ａの近傍箇所に溶接により固定された押え部材２４により、前記触媒要素２３が凹部２１内に保持されている。これら触媒要素２３、押え部材２４およびバッフルプレート２７の詳細については後述する。
【００２０】
前記押え部材２４にはバッフルプレート２７が一体形成されている。第２ボディ半体８Ｂの内部には、触媒要素２３を通過したのちバッフルプレート２７に衝突して下流室１９内に拡散した排気ガスＧを、下流室１９から上方の排気口１４に導く導出通路２９が形成されている。この導出通路２９は、第２ボディ半体８Ｂの外端壁８Ｗとこの外端壁８Ｗに接合されたダクト壁３６とにより形成されており、その下流端が外端壁８Ｗに設けた排出口３０に連通している。排出口３０の下流側はスパークアレスタ３４により覆われている。排気口１４は、外端壁８Ｗに固定された排気キャップ３３の開口により形成されている。
【００２１】
つぎに、前記マフラ８の作用について簡単に説明する。図２のシリンダ３の排気ポート３ａからの排気ガスＧは、マフラ８の導入口１３から上流室１８内に導入されて膨張することにより消音されたのち、仕切板１７の通過口２２から触媒要素２３に入り、ここで触媒反応により、ＨＣおよびＣＯの濃度が低減するよう浄化される。触媒要素２３から出た排気ガスＧは、バップルプレート２７に衝突して下流室１９内に拡散されることで消音される。下流室１９内に入った排気ガスＧは、導出通路２９の下端の導入口２９ａから導出通路２９内に入って排気キャップ３３へと導かれ、排気キャップ３３の排気口１４からマフラ８外へ排出され、さらに、図１のマフラカバー８０の排出口８０ａから外部に排出される。
【００２２】
つぎに、図２に示す触媒要素２３の保持方法および保持構造の説明に先立って、触媒要素２３について、その製造工程を図４（ａ）〜（ｄ）に従って説明する。触媒要素２３は、網状多孔質体３１に触媒を担持させたものである。図４（ａ）に示すように、例えば、０．３５ｍｍ程度の線径を有する１本の線材を、１平方インチ当たり６０〜７０目の編目サイズにメリヤス編みすることにより、図４（ｂ）に示すように、帯状の一枚のメリヤス編み金網、例えばニットワイヤからなる網材３２を製作する。この網材３２を、図４（ｃ）に示すように、約５ｍｍピッチで高さ約２．５ｍｍの波付け加工する。この網材３２の表面に白金およびロジウムなどの触媒を焼成して担持させる。そののち、この網材３２を、図４（ｄ）に示すように、複数回折り曲げて重ね合わせることにより、所望の体積を持つ網状多孔質体３１に触媒が担持された触媒要素２３を得る。
【００２３】
この触媒要素２３は、１本の線材をメリヤス編みして帯状の金網状とした網材３２を複数回折り曲げて重ね合わせた網状多孔質体３１を触媒の担持体として用いるので、ハニカム構造体を触媒の担持体として用いるものに比べて、製造コストを大幅に低減できる。しかも、前記触媒要素２３は、網状多孔質体３１の空孔率（多孔率）が極めて高いのに伴って排気ガスの消音効果が向上するとともに、表面積が大きいことから触媒の担持量も増えるので、ハニカム構造体と同等の排気ガス浄化能力が得られる。また、網状多孔質体３１を用いた触媒要素２３は、線材の線径、線数、メリヤス編目サイズおよび折り重ね段数などを適宜変更することにより、空孔率を任意に選択して変更できるので、種々の使用態様に適応できる利点がある。メリヤス編み以外の編み方または織り方によって線材から網状多孔質体３１を形成してもよい。
【００２４】
ところが、前記網状多孔質体３１は、正確に寸法管理して製作するのが困難であることから、±２ｍｍ程度の大きな寸法誤差が生じてしまうとともに、線材がランダムに絡み合って可撓性および弾力性を有しているので、変形し易く、特に、触媒要素２３とした場合には、図４（ｄ）に示す積層方向Ｘに容易に伸縮して変形する。
【００２５】
つぎに、この可撓性および弾力性に富んだ触媒要素２３を仕切板１７の凹部２１内に略隙間なく嵌め込んで保持する方法について説明する。図５に示す保持作業がスタートすると、先ず第１の工程Ｐ１において、図６に示すように、予備的な絞り加工と打ち抜き加工とにより、仕切板１７に、底壁に略正方形の通過口２２を有する仮凹部３７を形成する。仮凹部３７は、略正方形の開口３７ａを有するカップ形状であり、寸法誤差が生じる触媒要素２３を容易に挿入できるように大きめの容積を有するとともに、側壁３７ｂが底壁３７ｃから開口３７ａに向け順次拡幅するテーパー状の縦断面形状に形成されている。前記通過口２２および開口３７ａは、長方形、円、長円、楕円、三角形などの他の形状でもよい。
【００２６】
つぎに、第２の工程Ｐ２（図５）において、図７に示すように、仮凹部３７の内側に、触媒要素２３を積層方向Ｘが仮凹部３７の深さ方向に合致する姿勢で挿入する。このとき、仮凹部３７の容積を触媒要素の寸法誤差を見込んで大きめの容積に形成していることから、挿入した触媒要素２３と仮凹部３７の側壁３７ｂとの間には隙間が生じている。一方、触媒要素２３の一端面（図の上端面）２３ａは、２点鎖線で示すように、挿入時に仮凹部３７の開口３７ａから若干外方に飛び出している。この仮凹部３７を以下のようにして仕上げの絞り加工により成形する。
【００２７】
まず、第３の工程Ｐ３（図５）において、仕切板１７を、固定型３９と可動型４０からなる成形型３８に入れる。固定型３９は平坦な板からなる。可動型４０は、仮凹部３７よりも小さな容積の所要形状に形成された加工穴４５を有している。この加工穴４５により、次の第４の工程Ｐ４（図５）において、触媒要素２３の外形寸法のばらつきを吸収して仮凹部３７の壁、つまり側壁３７ｂおよび底壁３７ｃを、触媒要素２３の側面２３ｃおよび他端面２３ｃに圧接する形状に変形させるように、仮凹部３７に仕上げの絞り加工を施す。
【００２８】
すなわち、ばね受け台４２に支持されたスプリング４１の付勢力により固定型３９を開口３７ａ側から仕切板１７に押し付けることにより、触媒要素２３の一端面２３ａを仮凹部３７内に押し込みながら、仕切板１７の仮凹部３７側にある可動型４０を、図８に示すように、固定型３９に向かって一気に上昇させる。これにより、図７の仮凹部３７の開口３７ａから突出した、触媒要素２３の一端面２３ａを、固定型３９で押圧して触媒要素２３を仮凹部３７内に保持した状態で、加工穴４５が仮凹部３７の側壁３７ｂおよび底壁３７ｃを仮凹部３７の外側から内側へ絞るように加工する。
【００２９】
この絞り加工により、仮凹部３７が可動型４０の加工穴４５で絞られて、所定形状に成形され、図８に示す凹部２１が完成する。この所定形状に成形されて完成した凹部２１の側壁２１ｂおよび底壁２１ｃが、触媒要素２３の側面２３ｂおよび他端面２３ｃに圧接して、触媒要素２３は、完成した凹部２１の側壁２１ｂおよび底壁２１ｃの各内面に略隙間なく密着した状態で保持される。
【００３０】
スプリング４１は、可動型４０が仕切板１７を介在して固定型３９に当接する瞬間に触媒要素２３の変形による押し上げ力を受けて固定型３９が僅かに後退する程度の強いばね圧に設定されている。これにより、スプリング４１のばね圧が弱い場合に、完成した凹部２１が開口２１ａで内側に食い込むように縮径するアンダカット気味の形状になるのを防止できる。
【００３１】
上述した仕上げの絞り加工後に、第５の工程Ｐ５（図５）において仕切板１７を成形型３８から取り出すと、図９に示すように、触媒要素２３は、固定型３９（図８）による押圧力を解除されたことにより、自身の弾力性で一端面２３ａが凹部２１の開口部から所定範囲Ｈ内で僅かに突出する。そこで、第６の工程Ｐ６（図５）において、図１０に示すように、押え部材２４を仕切板１７に押し当てた状態で溶接（スポット）５１のような固定方法により仕切板１７に固定して、この押え部材２４により、触媒要素２３の一端面２３ａを凹部２１内に強制的に押し込む。こうして保持作業が完了し、触媒要素２３が、図２に示した状態で仕切板１７に保持される。
【００３２】
図１１（ａ），（ｂ）は、前記押え部材２４を示す斜視図および平面図である。この実施形態では、一対の押え部材２４とバッフルプレート２７とを板材により一体形成した場合が例示されている。バッフルプレート２７は頂壁２７ａと一対の相対向する側壁２７ｂ，２７ｂとを有する断面コ字形状を有し、各側壁２７ｂの下端縁に連続して、バッフルプレート２７のコ字形状の内方へ向かって頂壁２７ａと平行に延びる一対の押え部材２４が、折り曲げにより形成されている。このバッフルプレート２７は、図２に示す触媒要素２３を出た排気ガスＧを衝突させて上下方向に変向させることにより、排気ガスＧの運動エネルギを消耗させて消音効果を得るものである。
【００３３】
また、図１１（ａ）の各押え部材２４の両端部は、バッフルプレート２７の外方へ向けはみ出すように延びて、それぞれ一対ずつの取付片部５３が形成されている。取付片部５３の×印で示した箇所は、仕切板１７への溶接（スポット）５１の箇所である。一対の押え部材２４は、図１１（ｂ）に二点鎖線で示す触媒要素２３を、その一端面２３ａの対向辺２３ａａ，２３ａｂの近傍で押さえ付けて、図１０の凹部２１内に押し込む。こうして、触媒要素２３の凹部２１からの突出部分が、押え部材２４により凹部２１内に強制的に押し込まれるので、触媒要素２３における弾力性を有する網状多孔質体３１が、押え部材２４により若干圧縮されたことによる復元力で凹部２１の底壁２１ｃに押し付けられて、触媒要素２３が一層強固に保持される。
【００３４】
上述のように押え部材２４は、バッフルプレート２７を一体に備えていることにより、バッフルプレート２７の取付部材としての機能をも兼備しており、これにより、部品点数の減少を図ることができる。なお、押え部材２４とバッフルプレート２７とを一体形成するのに代えて、別体に形成した押え部材２４とバッフルプレート２７とを互いに溶接などの接合手段で一体化してもよい。
【００３５】
上述のように、本発明の保持方法により図１０の触媒要素２３を仕切板１７に保持させた保持構造では、触媒要素２３を、完成した凹部２１の側壁２１ｂおよび底壁２１ｃとの間に隙間が殆ど存在しない状態で保持できることから、この隙間を通って触媒要素２３をバイパスする排気ガスＧが可及的に少なくなるので、触媒要素２３による排気ガスＧの浄化能力が高く維持される。また、エンジンの振動を受けても凹部２１内で隙間の分だけ触媒要素２３が揺り動かされて収縮することがないので、長期間にわたり凹部２１の壁２１ｂ，２１ｃに対し密着状態を保持し続けて、高い排気ガス浄化能力を維持することができる。
【００３６】
なお、仮凹部３７を形成することなく、仕切板１７に、容積が網状多孔質体３１の体積よりも若干小さい完成した凹部２１を形成して、この凹部２１内に触媒要素を圧入して嵌合させるようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
図１２は、本発明の第２実施形態に係る触媒要素２３の保持構造を示す縦断面図である。この保持構造は、第１実施形態と同様の保持構造により触媒要素２３を仕切板１７の完成した凹部２１内に保持したのちに、凹部２１における開口２１ａの近傍で、１つ以上の側壁２１ｂ、この例では対向する２つの側壁２１ｂ，２１ｂに、凹部２１の内側へ突出する触媒係止突起４４を設けている。この触媒係止突起４４を設ける工程は、図５の第４の工程Ｐ４に続いて実行される。これにより、図１２の触媒係止突起４４が、触媒要素２３内に食い込んで触媒要素２３の凹部２１の開口２１ａ方向への動きを確実に阻止するくさび機能を発揮するので、触媒要素２３を凹部２１内に強固に保持できる。前記触媒係止突起４４は凹部２１の所要箇所をかしめ加工することにより容易に形成できる。ただし、かしめ加工に代えて、ピンを凹部２１の側壁２１ｂに貫通させて触媒要素２３内に食い込ませるようにしても、上述と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
本発明の保持方法および保持構造は、マフラへの適用に限られるものではなく、排気通路内のいずれの場所にでも採用できる。さらに、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成を追加、削除、変更でき、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排気浄化用触媒要素の保持構造が設けられたマフラを備える小型エンジンを示す背面図である。
【図２】同上のマフラを示す縦断面図である。
【図３】同上のマフラを示す側面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は触媒要素の製造過程を工程順に示した平面図および斜視図である。
【図５】仕切板に触媒要素を保持させる作業を示す工程図である。
【図６】仕切板に触媒要素を保持させる工程の縦断面図である。
【図７】仕切板に触媒要素を保持させる工程の縦断面図である。
【図８】仮凹部に触媒要素を保持させる工程の縦断面図である。
【図９】完成した凹部を持つ仕切板を成形型から取り外した状態の縦断面図である。
【図１０】押え部材を仕切板に取り付けた状態の縦断面図ある。
【図１１】（ａ），（ｂ）はバッファプレートを一体に備えた押え部材を示す斜視図および平面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る触媒要素の保持構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１２ 排気通路
１７ 仕切板
２１ 完成した凹部
２１ａ 開口
２２ 通過口
２３ 触媒要素
２３ａ 触媒要素の一端面
２３ｂ 触媒要素の側面
２３ｃ 触媒要素の他端面
２４ 押え部材
２７ バッフルプレート
３１ 網状多孔質体
３２ 網材
３７ 仮凹部
３８ 成形型
４４ 触媒係止突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられる仕切板に、網状多孔質体に触媒が担持された排気浄化用の触媒要素を保持させる方法であって、
前記仕切板に、前記排気ガスの通過口を含む仮凹部を形成したのち、
前記仮凹部の内側に前記触媒要素を入れて、成形型により、前記触媒要素の前記仮凹部から露出した一端面を押圧しながら、前記仮凹部の壁を該仮凹部の外側から内側へ絞り加工することにより前記触媒要素の側面および他端面に前記仮凹部の壁を圧接変形させて、所定形状に成形した凹部内に前記触媒要素を保持させる排気浄化用触媒要素の保持方法。
【請求項２】
請求項１において、前記仕切板に、前記触媒要素の前記一端面を前記仮凹部の底壁の方向へ押圧する押え部材を取り付ける排気浄化用触媒要素の保持方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記所定形状に成形した凹部における開口の近傍に前記凹部の内側へ突出する触媒係止突起を設ける排気浄化用触媒要素の保持方法。
【請求項４】
請求項１、２または３において、前記網状多孔質体は、帯状の網材を折り曲げて重ね合わせてなる排気浄化用触媒要素の保持方法。
【請求項５】
排気通路の仕切板に、網状多孔質体に触媒が担持された排気浄化用の触媒要素を保持させた構造であって、
前記仕切板に、排気ガスを通過させる通過口を有する凹部が形成され、
前記凹部に前記触媒要素が嵌め込まれ、
前記仕切板に、前記触媒要素における、前記凹部の開口から露出した一端面を前記凹部の底壁の方向へ押圧する押え部材が取り付けられ、
前記凹部における開口の近傍に前記凹部の内側へ突出する触媒係止突起が設けられた排気浄化用触媒要素の保持構造。
【請求項６】
請求項５において、前記押え部材に、前記触媒要素を通過した排気ガスを変向させるバッフルプレートが形成されている排気浄化用触媒要素の保持構造。
【請求項１】
排気通路に設けられる仕切板に、網状多孔質体に触媒が担持された排気浄化用の触媒要素を保持させる方法であって、
前記仕切板に、前記排気ガスの通過口を含む仮凹部を形成したのち、
前記仮凹部の内側に前記触媒要素を入れて、成形型により、前記触媒要素の前記仮凹部から露出した一端面を押圧しながら、前記仮凹部の壁を該仮凹部の外側から内側へ絞り加工することにより前記触媒要素の側面および他端面に前記仮凹部の壁を圧接変形させて、所定形状に成形した凹部内に前記触媒要素を保持させる排気浄化用触媒要素の保持方法。
【請求項２】
請求項１において、前記仕切板に、前記触媒要素の前記一端面を前記仮凹部の底壁の方向へ押圧する押え部材を取り付ける排気浄化用触媒要素の保持方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記所定形状に成形した凹部における開口の近傍に前記凹部の内側へ突出する触媒係止突起を設ける排気浄化用触媒要素の保持方法。
【請求項４】
請求項１、２または３において、前記網状多孔質体は、帯状の網材を折り曲げて重ね合わせてなる排気浄化用触媒要素の保持方法。
【請求項５】
排気通路の仕切板に、網状多孔質体に触媒が担持された排気浄化用の触媒要素を保持させた構造であって、
前記仕切板に、排気ガスを通過させる通過口を有する凹部が形成され、
前記凹部に前記触媒要素が嵌め込まれ、
前記仕切板に、前記触媒要素における、前記凹部の開口から露出した一端面を前記凹部の底壁の方向へ押圧する押え部材が取り付けられ、
前記凹部における開口の近傍に前記凹部の内側へ突出する触媒係止突起が設けられた排気浄化用触媒要素の保持構造。
【請求項６】
請求項５において、前記押え部材に、前記触媒要素を通過した排気ガスを変向させるバッフルプレートが形成されている排気浄化用触媒要素の保持構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１６２０７０（Ｐ２００９−１６２０７０Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３９７６９（Ｐ２００７−３３９７６９）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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