JP6247165B2 - 排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気流路に触媒が設けられた排気浄化装置に関する。

触媒が設けられた排気流路において排ガスの流れの一部を阻害することによって、触媒へ流入する排ガスの流速分布の偏りを軽減する技術が提案されている。
特許文献１には、排気流路における触媒の上流側及び下流側のそれぞれに、阻害部としての装入材が設けられた排気浄化装置が記載されている。装入材は、排気流路の断面全域を遮る大きさの概略円錐状の本体部と、本体部の外縁部から触媒側に向かって延びる案内部と、案内部の先端側から排気流路内側に向かって延びるフランジ部と、を備える。本体部の中央部は丸みをもった形状であり、その外周部には複数の貫通孔が形成されている。なお、特許文献１には、触媒の下流側には装入材を設けなくてもよいことが記載されている。換言すれば、特許文献１に記載の構成において、触媒の上流側の装入材は必須である。

特許文献１に記載のように、触媒の上流側に装入材が設けられた構成では、装入材によって排ガスの熱が奪われることにより、触媒へ流入する排ガスの温度が低下し、触媒による排気浄化効果が低下してしまう。

一方、特許文献２には、排気流路における触媒の下流側にのみ、阻害部としての整流バッフルプレートが設けられた排気浄化装置が記載されている。整流バッフルプレートは、排気流路の断面全域を遮る大きさの平らな円板部と、円板部の外縁部から触媒側に向かって延びるフランジ部と、を備える。円板部には、複数の貫通孔が形成されている。複数の貫通孔は、円板部の中央部から外周部に行くに従って各孔の合計開口面積が大きくなるように形成されている。

特開昭４９−１１３０２５号公報 特開２００７−３１５２４６号公報

触媒の上流側に阻害部が設けられた構成では、触媒へ流入する前の排ガスに阻害部が直接作用するため、触媒へ流入する排ガスの流速分布に対して阻害部が与える影響が大きい。これに対し、触媒の下流側にのみ阻害部が設けられた構成では、触媒へ流入する前の排ガスに阻害部が直接作用しないため、触媒の上流側に阻害部が設けられた構成と比較して、触媒へ流入する排ガスの流速分布に対して阻害部が与える影響が小さい。

このため、特許文献２に記載の貫通孔が形成された円板部によって、触媒へ流入する排ガスの流速分布の偏りを十分に軽減させるためには、触媒の下流側端面に対して円板部を十分に接近させなければならない。しかしながら、触媒の下流側端面に対して円板部を十分に接近させると、貫通孔の形成されていない部分において排ガスの流路が塞がれた状態又はそれに近い状態となる。その結果、排ガスの流れを阻害すべきでない部分において、排ガスの流れが必要以上に阻害されてしまい、流速分布の偏りが効果的に改善されない。

本発明は、触媒の下流側にのみ阻害部が設けられた構成であって、流速分布の偏りを抑制する効果の高い排気浄化装置を提供することを目的としている。

本発明の一側面は、排気浄化装置であって、排気流路に設けられた触媒と、前記排気流路において排ガスの流れの一部を阻害することによって、前記触媒へ流入する排ガスの流速分布の偏りを軽減する阻害部と、前記触媒に対する所定の位置に前記阻害部を支持する支持部と、を備え、前記阻害部は、前記排気流路における前記触媒の上流側及び下流側のうち下流側にのみ設けられ、かつ、貫通孔の形成されていない容器状の凹部を備え、前記支持部は、前記凹部が前記触媒の下流側端面における一部と対向する位置に前記阻害部を支持する。

このような排気浄化装置によれば、流速分布の偏りを抑制する効果を高くすることができる。すなわち、貫通孔の形成されていない容器状の凹部は、排ガスの流れの一部を単に阻害するだけでなく、本来の流れの方向に逆らって排ガスが流れるように案内する。このため、容器状の凹部は、平面と比較して、排ガスの流れを阻害する効果が高い。したがって、容器状の凹部を備えた阻害部は、前述した特許文献２に記載のような平面の構成と比較して、触媒の下流側端面から遠ざけて配置することが可能となる。その結果、阻害部を支持するための支持部についても、触媒の下流側端面から遠ざけて配置することが可能となる。よって、排ガスの流れを阻害すべきでない部分においては流れが阻害されにくくなり、流速分布の偏りが効果的に改善される。

上記構成において、前記阻害部の外縁部には、前記触媒側へ立ち上がるように屈曲した端部が形成されていてもよい。このような排気浄化装置によれば、凹部に衝突した排ガスが、触媒側、換言すれば本来の流れ方向とは反対側、へ案内されやすくなるため、排ガスの流れを阻害する効果を高くすることができる。

上記構成において、前記凹部を形成する面における外縁部には、残りの面と比較して、前記触媒の中心軸に沿った直線に対する角度が小さい立ち上がり面が形成されていてもよい。このような排気浄化装置によれば、凹部に衝突した排ガスが、触媒側、換言すれば本来の流れ方向とは反対側、へ案内されやすくなるため、排ガスの流れを阻害する効果を高くすることができる。

上記構成において、前記阻害部及び前記支持部は、一枚の金属板から一体的に形成され、前記支持部は、前記排気流路に固定される固定部と、前記固定部と前記阻害部とを連結する連結部と、を備えていてもよい。このような排気浄化装置によれば、製造コストを低減することができる。また、固定部と阻害部とが連結部により連結された構成であるため、阻害部以外の部分により排ガスの流れが阻害されにくくすることができる。

上記構成において、前記阻害部の外縁部には、第１の端部と、前記第１の端部と比較して前記触媒の下流側端面からの距離が長い第２の端部と、が形成され、前記連結部が、前記固定部と前記阻害部における前記第２の端部とを連結するようにしてもよい。このような排気浄化装置によれば、阻害部の外縁部において触媒の下流側端面からの距離が最も近い部分と、固定部と、を連結する構成と比較して、連結部を触媒の下流側端面から遠ざけて配置することができる。したがって、連結部により排ガスの流れが阻害されにくくすることができる。

上記構成において、前記第１の端部と前記第２の端部との間には切欠きが形成されていてもよい。このような排気浄化装置によれば、製造工程において、金属板を第２の端部となる部分で折り曲げることにより、第１の端部よりも凹んだ位置に第２の端部を形成することができる。また、折り曲げにより第１の端部が変形してしまうことを抑制することができる。

上記構成において、前記連結部は、前記阻害部よりも前記触媒側に突出しない形状であってもよい。このような排気浄化装置によれば、連結部により排ガスの流れが阻害されにくくすることができる。

上記構成において、前記固定部は、前記阻害部よりも前記触媒側に突出しない形状であってもよい。このような排気浄化装置によれば、固定部に制限されることなく阻害部を触媒に近づけた位置に配置することができる。

上記構成において、前記排気流路は、前記触媒の中心軸に沿った方向とは異なる方向から前記触媒の上流側へ排ガスを供給し、前記支持部は、前記凹部が前記触媒の下流側端面における一部であって中心からずれた部分と対向する位置に前記阻害部を支持してもよい。このような排気浄化装置によれば、排ガスの流れ方向に応じて、排ガスの流速が最も高くなる位置に阻害部を配置することができる。

上記構成において、前記支持部は、前記触媒の下流側端面と前記凹部との最短距離が１〜１４［ｍｍ］の範囲内となる位置に前記阻害部を支持してもよい。このような排気浄化装置によれば、触媒へ流入する排ガスの流速分布の偏りを効果的に軽減することができる。

図１（Ａ）は第１実施形態の排気浄化装置を第３の管部の中心軸と直交する第１の方向から見た図、図１（Ｂ）は第１実施形態の排気浄化装置を第３の管部の中心軸及び第１の方向と直交する第２の方向から見た図である。 図１（Ａ）のII−II断面図である。 第１実施形態の阻害部材の斜視図である。 図４（Ａ）は第１実施形態の阻害部材における排気流路の下流側となる面をその円筒状の板部の中心軸の方向から見た図、図４（Ｂ）は第１実施形態の阻害部材をその円筒状の板部の中心軸と直交する第３の方向から見た図、図４（Ｃ）は第１実施形態の阻害部材をその円筒状の板部の中心軸及び第３の方向と直交する第４の方向から見た図、図４（Ｄ）は図４（Ａ）のIVＤ−IVＤ断面図である。 図４（Ｄ）の拡大図である。 実験計画法を用いた解析結果であって、触媒に対する阻害部材の距離と、触媒に流入する排ガスの一様度と、の関係を示すグラフである。 条件評価項目の位置を示す図である。 条件評価項目の組合せを示す図である。 解析結果として得られた各種の値を示す図である。 各条件評価項目についての一様度及び差圧の傾向を示す図である。 条件評価項目［２］及び［３］を変化させたときの一様度の値を示す図である。 図１１の値を示すグラフである。 第２実施形態の阻害部材の斜視図である。 図１４（Ａ）は第２実施形態の阻害部材における排気流路の下流側となる面をその円筒状の板部の中心軸の方向から見た図、図１４（Ｂ）は第２実施形態の阻害部材をその円筒状の板部の中心軸と直交する第５の方向から見た図、図１４（Ｃ）は第２実施形態の阻害部材をその円筒状の板部の中心軸及び第５の方向と直交する第６の方向から見た図、図１４（Ｄ）は図１４（Ａ）のVIIIＤ−VIIIＤ断面図である。 第３実施形態の阻害部材の斜視図である。 図１６（Ａ）は第３実施形態の阻害部材における排気流路の下流側となる面をその円筒状の板部の中心軸の方向から見た図、図１６（Ｂ）は第３実施形態の阻害部材をその円筒状の板部の中心軸と直交する第７の方向から見た図、図１６（Ｃ）は図１６（Ａ）のＸＣ−ＸＣ断面図である。

以下、本発明の一例としての例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示す排気浄化装置１は、自動車の内燃機関（例えばガソリンエンジン）から排出された排ガスを浄化するための装置である。図２における矢印は、排ガスの流れる方向を示す。

排気浄化装置１は、流路部材２と、触媒３と、阻害部材１０と、を備える。
流路部材２は、内燃機関から排出された排ガスを自動車の外部へ導くための排気流路の一部を形成する。流路部材２は、上流側から順に、第１の管部２Ａと、第２の管部２Ｂと、第３の管部２Ｃと、第４の管部２Ｄと、第５の管部２Ｅと、を備える。なお、これらは説明の便宜上の区分である。流路部材２を構成する部品の区分は、特に限定されない。

第１の管部２Ａは、直線状の円管部である。
第３の管部２Ｃは、その中心軸５が第１の管部２Ａの中心軸４と一致しない直線状の円管部である。中心軸４と中心軸５とは、平行でなく、この例では互いに交差する。第３の管部２Ｃは、第１の管部２Ａの内径よりも外径が大きい円柱状の触媒３を収容するために、第１の管部２Ａよりも内径が大きく形成されている。第１の管部２Ａと第３の管部２Ｃとは、排気流路の内径を徐々に拡大するための拡径流路を形成する円管部である第２の管部２Ｂによって、なだらかに連結されている。

第５の管部２Ｅは、第３の管部２Ｃの中心軸５と同軸に設けられた直線状の円管部である。第５の管部２Ｅは、第３の管部２Ｃよりも内径が小さく形成されている。この例では、第１の管部２Ａと第５の管部２Ｅとは、内径が同じである。第３の管部２Ｃと第５の管部２Ｅとは、排気流路の内径を徐々に縮小するための縮径流路を形成する円管部である第４の管部２Ｄによって、なだらかに連結されている。

つまり、流路部材２は、触媒３の上流側に拡径流路を有し触媒３の下流側に縮径流路を有する排気流路を形成する。この例では、触媒３の中心軸５に沿った方向とは異なる方向から触媒３の上流側へ排ガスが供給される。

触媒３は、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属を担持したセラミック製の担体である。担体は、外形が円柱状のフィルタであり、上流側端面に流入した排ガスが下流側端面から流出するように構成されている。排ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等は、触媒３を通過する際に、酸化反応又は酸化・還元反応により浄化される。触媒３は、第３の管部２Ｃの内側において、第３の管部２Ｃ及び第５の管部２Ｅの中心軸５と同軸に設けられている。

阻害部材１０は、排気流路における触媒３の上流側及び下流側のうち下流側にのみ設けられている。
図３、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、図４（Ｄ）及び図５に示すように、阻害部材１０は、阻害部１１と、支持部１２と、を備える。この例では、阻害部１１及び支持部１２は、一枚の金属板から一体的に形成されている。

阻害部１１は、貫通孔の形成されていない容器状の凹部１１１を備える。この例では、阻害部１１は、概略円錐面状の板であり、その内面により凹部１１１が形成されている。阻害部１１は、その中心軸の方向から見た形状が円形状であり、その円形状の直径は、触媒３の下流側端面の直径よりも小さい。つまり、阻害部１１は、触媒３の下流側端面の全域を覆う大きさではなく、下流側端面の一部を覆う大きさである。

図５に示すように、阻害部１１の外縁部には、複数の第１の端部１１４と、第１の端部１１４よりも凹んだ複数の第２の端部１１５と、が形成されている。第２の端部１１５は、第１の端部１１４と比較して、触媒３の下流側端面からの距離が長い。

第１の端部１１４は、触媒３側へ立ち上がるように屈曲している。換言すれば、凹部１１１を形成する面における第１の端部１１４の外縁部には、円錐面に対して立ち上がった立ち上がり面１１２が形成されている。立ち上がり面１１２は、立ち上がり面１１２以外の残りの面（主として円錐面）１１３と比較して、触媒３の中心軸５に沿った直線に対する角度が小さい。

この例では、４つの第１の端部１１４と４つの第２の端部１１５とが交互に形成されている。４つの第１の端部１１４の幅は同一である。また、４つの第２の端部１１５の幅も同一である。各第２の端部１１５の幅は、各第１の端部１１４の幅と比較して、十分に小さい。つまり、阻害部１１の外縁部は、主として第１の端部１１４により形成されている。第１の端部１１４と第２の端部１１５との間には、切欠き１１６が形成されている。

支持部１２は、触媒３に対する所定の位置に阻害部１１を支持する機能を有する。支持部１２は、複数の連結部１２１，１２２，１２３，１２４と、固定部１２５と、を備える。なお、阻害部材１０を構成する阻害部１１、連結部１２１，１２２，１２３，１２４、及び、固定部１２５は、説明の便宜上の区分である。

固定部１２５は、円筒状の板部と円環状の平板部とを備える。円筒状の板部は、第３の管部２Ｃの内径と同じ又はやや小さい寸法の外径に設計され、第３の管部２Ｃの内周面に溶接等で接合される。つまり、固定部１２５は、円筒状の板部が触媒３の中心軸５と同軸になるように、排気流路に固定される。

連結部１２１，１２２，１２３，１２４は、固定部１２５と阻害部１１とを連結する帯状の板部である。この例では、連結部１２１，１２２，１２３，１２４は、阻害部１１の円周方向において等間隔に位置し、阻害部１１の半径方向に沿って直線状に延びている。連結部１２１，１２２，１２３，１２４は、第２の端部１１５と固定部１２５とを連結する。

連結部１２１，１２２，１２３，１２４は、固定部１２５における円筒状の板部の中心軸と垂直な面に沿って延びるように形成されている。つまり、連結部１２１，１２２，１２３，１２４は、触媒３の中心軸５と垂直な面に沿って延びる形状である。したがって、連結部１２１，１２２，１２３，１２４は、阻害部１１よりも触媒３側に突出しない。

固定部１２５における円環状の平板部は、円筒状の板部の中心軸と垂直な面であり、円筒状の板部における触媒３側の端部から中心軸側へ延びるように形成されている。つまり、固定部１２５において、円環状の平板部は、触媒３の中心軸５と垂直な面に沿って延びる形状であり、円筒状の板部は、円環状の平板部から触媒３側とは反対側へ延びる形状である。したがって、固定部１２５は、連結部１２１，１２２，１２３，１２４と同様、阻害部１１よりも触媒３側に突出しない。

阻害部１１は、固定部１２５の中心に対して偏った位置で、連結部１２１，１２２，１２３，１２４により固定される。つまり、支持部１２は、凹部１１１が触媒３の下流側端面における一部であって中心からずれた部分と対向する位置に阻害部１１を支持する。

ここでいう中心からずれた部分とは、阻害部材１０が設けられていない場合に、触媒３から流出する排ガスの流速が最も高くなる部分である。すなわち、前述したように、本実施形態の排気流路では、触媒３の中心軸５に沿った方向とは異なる方向から触媒３の上流側へ排ガスが供給される。このため、触媒３から流出する排ガスの流速が最も高くなる部分が、触媒３の中心からずれる。

具体的には、触媒３の上流側における排ガスの速度を表すベクトルの成分であって触媒３の中心軸５と直交する面内の成分、の示す向き（図２でいう上方）に、排ガスの流速が最も高くなる部分がずれる。したがって、触媒３の中心軸５に対して上方にずれた位置に阻害部１１が支持され、阻害部１１により排ガスの流れの一部が阻害されることによって、触媒３へ流入する排ガスの流速分布の偏りが軽減される。したがって、阻害部１１は、触媒３に流入する排ガスの流速分布を均一に近づける機能を有する。

凹部１１１は、触媒３の下流側端面に対して間隔を空けて配置される。触媒３の下流側端面に対して凹部１１１を近づけすぎると、排ガスの流れが阻害されすぎてしまう。逆に、触媒３の下流側端面に対して凹部１１１を遠ざけすぎると、排ガスが安易に通り抜けてしまう。つまり、凹部１１１が排ガスの流速分布に与える影響の度合いは、触媒３の下流側端面に対する凹部１１１の距離に応じて異なり得る。

統計学的評価法である実験計画法を用いて解析したところ、図６に示す結果が得られた。この結果によれば、触媒３に流入する排ガスの流速分布を均一に近づけるには、触媒３の下流側端面から阻害部１１の端部までの距離が１〜１４［ｍｍ］の範囲内となる位置に阻害部１１が支持されることが好ましい。

ここで、図６に示す結果が得られた実験計画法の評価条件（ＣＦＤ計算条件）について説明する。
＜条件評価項目＞
条件評価項目は、次の［１］〜［５］の５つである（図７参照）。なお、条件評価項目に触媒の直径を含めていないのは、触媒の直径が排ガスの流れに与える影響が小さいからである。

［１］触媒上流の拡径流路の長さ
［２］阻害部の径
［３］触媒下流側端面から阻害部端部までの距離
［４］触媒の軸方向に沿った阻害部の長さ
［５］触媒下流の縮径流路の長さ
＜計算条件＞
・入口条件
流量：０．１４８［ｋｇ／ｓ］
・出口条件
大気開放（標準圧１０１３２５［Ｐａ］）
・触媒抵抗
α（慣性抵抗係数［ｋｇ／ｍ⁴］）：２９．２１
β（粘性抵抗係数［ｋｇ／ｍ³ｓ］）：２４４．１６
・触媒の直径：φ１９０［ｍｍ］
・触媒の軸方向に沿った長さ：１００［ｍｍ］
・拡径流路の上流側及び縮径流路の下流側の各パイプの形状
外径φ６０．５［ｍｍ］，厚み１．５［ｍｍ］，長さ４００［ｍｍ］
・触媒の下流側であって縮径流路の上流側には阻害部材を格納するためのストレート部を３０［ｍｍ］確保する。
＜実験計画＞
上記［１］〜［５］の条件評価項目のそれぞれについて、次のように３種類の値（いずれも単位はミリメートル）を設定した。したがって、［１］〜［５］の組合せは３の５乗とおり（２４３とおり）となるが、実験計画法により図８に示す２７とおりに絞り、これら２７とおりのそれぞれについて一様度を求めた。

［１］３０，６０，９０
［２］７５，９０，１０５
［３］５，１０，１５
［４］１０，２５，４０
［５］１２２，１５２，１８２
＜解析結果＞
図９に示すように、式の確からしさを示す「Ｒ＊＾２」の値は０．９７、予想のばらつきを示す残差標準偏差は０．００５、となった。なお、偏回帰係数は、モデル式の係数である。

上記［１］〜［５］の条件評価項目のうち、［３］の寄与率が最も高く、１８．３２［％］であった。モデル式に取り込んだ寄与率の合計は９９．８７［％］である。１００からこの合計値を差し引いた値である０．１３［％］が、誤差（モデルの当てはまりの悪さ）を表す。

上記［１］〜［５］の条件評価項目のそれぞれについて、一様度の傾向を図１０の上段に示し、触媒前後の差圧の傾向を図１０の下段に示す。
［１］については、値が大きいほど一様度が良好になるが、効果が少ない。同様に、値が大きいほど差圧が低くなるが、適当な長さで飽和する。したがって、［１］の値は、前述した３つの値の中では、６０［ｍｍ］が適切である。

［２］については、値が大きいほど一様度が低下し、差圧も高くなる。したがって、［２］の値は、前述した３つの値の中では、７５［ｍｍ］が適切である。
［３］については、１０［ｍｍ］よりもやや低い値で一様度が最も高くなる。一方、差圧は、［３］の値が大きいほど低くなる。一様度と差圧との両立を考慮すると、［３］の値は、前述した３つの値の中では、１０［ｍｍ］が適切である。

［４］については、１０［ｍｍ］で一様度が最も高くなる。差圧はほとんど変化しない。また、［４］は、寄与度が小さい。一方、［４］の値は小さいほど製造性（プレス加工のしやすさ）が向上する。したがって、［４］の値は、前述した３つの値の中では、１０［ｍｍ］が適切である。

［５］については、一様度及び差圧のいずれもほとんど変化しない。また、［５］は、寄与度が小さい。コスト面では短いことが望ましいため、［５］の値は、前述した３つの値の中では、１２２［ｍｍ］が適切である。

次に、寄与度の高い［２］及び［３］の各値を変化させて一様度を求めた。［２］については、７０〜８５［ｍｍ］の範囲内で５［ｍｍ］単位の値を用いた。［３］については、０〜１５［ｍｍ］の範囲内で１［ｍｍ］単位の値を用いた。なお、［１］、［４］及び［５］については、寄与度が低いため、前述した適切な値を固定値として用いた。

その結果、図１１及び図１２に示す一様度が求められた。図１２に示すように、［２］の値が７０［ｍｍ］の場合に一様度が最も高くなる。この場合の曲線を単独で示したものが前述した図６である。図６に示す関係によれば、触媒の下流側端面から阻害部の端部までの距離を１〜１４［ｍｍ］の範囲内とすることで、一様度が０．９以上となる。なお、触媒の下流側端面から阻害部の端部までの距離を１〜１４［ｍｍ］の範囲内とするという条件は、［２］の値が７０［ｍｍ］以外の場合にも適用可能な条件である。図１２に示すように、［２］の値が８５［ｍｍ］の場合、一様度が０．９以上となるのは、触媒の下流側端面から阻害部の端部までの距離を３〜１４［ｍｍ］の範囲内とした場合である。つまり、［２］の値によっては、一様度が０．９を下回る場合もあり得る。しかしながら、［２］の値が種々の値（例えば７０［ｍｍ］）をとり得ることを考慮すると、３［ｍｍ］よりも小さな範囲が除外されることは適切でない。［２］の値として種々の値に対応できるようにするためには、１〜１４［ｍｍ］の範囲が適切である。

以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）排気浄化装置１において、阻害部１１は、排気流路における触媒３の上流側及び下流側のうち下流側にのみ設けられる。したがって、排気浄化装置１は、排気流路における触媒３の上流側に阻害部が設けられた構成と比較して、触媒３へ流入する排ガスの温度低下を抑制することができる。すなわち、触媒３の上流側に阻害部が設けられた構成では、その阻害部により排ガスの熱が奪われ、触媒３へ流入する排ガスの温度が低下してしまう。これに対し、排気浄化装置１は、触媒３の上流側に阻害部が設けられていないため、触媒３の上流側での排ガスの温度低下を抑制することができる。

（２）阻害部１１は、貫通孔の形成されていない容器状の凹部１１１によって排ガスの流れの一部を阻害するように構成されている。貫通孔の形成されていない容器状の凹部１１１は、排ガスの流れの一部を単に阻害するだけでなく、本来の流れの方向に逆らって排ガスが流れるように案内する。具体的には、凹部１１１は、触媒３から流出した排ガスの一部をＵターン（逆流）させるように案内する。逆流した排ガスは、上流側からの排ガスとぶつかり、排ガスの流れに抵抗を生じさせる。このため、貫通孔の形成されていない容器状の凹部１１１は、貫通孔の形成されていない平面と比較して、排ガスの流れを阻害する効果が高い。したがって、容器状の凹部１１１を備えた阻害部１１は、平面の構成と比較して、触媒３の下流側端面から遠ざけて配置することが可能となる。その結果、阻害部１１を支持するための支持部１２についても、触媒３の下流側端面から遠ざけて配置することが可能となる。よって、排ガスの流れを阻害すべきでない部分である支持部１２により排ガスの流れが阻害されにくくなり、流速分布の偏りが効果的に改善される。加えて、阻害部材１０を要因とする圧力損失が過剰に大きくなることが抑制される。

（３）阻害部１１の外縁部には、触媒３側へ立ち上がるように屈曲した第１の端部１１４が形成されている。換言すれば、凹部１１１を形成する面における外縁部には、残りの面１１３と比較して、触媒３の中心軸に沿った直線に対する角度が小さい立ち上がり面１１２が形成されている。したがって、排気浄化装置１によれば、凹部１１１に衝突した排ガスが、触媒３側、換言すれば本来の流れ方向とは反対側、へ案内されやすくなるため、排ガスの流れを阻害する効果を高くすることができる。

（４）阻害部１１及び支持部１２は、一枚の金属板から一体的に形成され、支持部１２は、排気流路に固定される固定部１２５と、固定部１２５と阻害部１１とを連結する連結部１２１，１２２，１２３，１２４と、を備えている。したがって、排気浄化装置１によれば、製造コストを低減することができる。また、固定部１２５と阻害部１１とが連結部１２１，１２２，１２３，１２４により連結された構成であるため、阻害部１１以外の部分により排ガスの流れが阻害されにくくすることができる。したがって、パンチングプレートなどと比較して、阻害部材１０を要因とする圧力損失が抑制される。

（５）阻害部１１の外縁部には、第１の端部１１４と、第１の端部１１４と比較して触媒３の下流側端面からの距離が長い第２の端部１１５と、が形成されている。連結部１２１，１２２，１２３，１２４は、固定部１２５と阻害部１１における第２の端部１１５とを連結する。したがって、排気浄化装置１によれば、阻害部１１の外縁部において触媒３の下流側端面からの距離が最も近い部分と、固定部１２５と、を連結する構成と比較して、連結部１２１，１２２，１２３，１２４を触媒３の下流側端面から遠ざけて配置することができる。よって、連結部１２１，１２２，１２３，１２４により排ガスの流れが阻害されにくくすることができる。

（６）第１の端部１１４と第２の端部１１５との間には切欠き１１６が形成されている。したがって、排気浄化装置１によれば、製造工程において、金属板を第２の端部１１５となる部分で折り曲げることにより、第１の端部１１４よりも凹んだ位置に第２の端部１１５を形成することができる。また、折り曲げにより第１の端部１１４が変形してしまうことを抑制することができる。

（７）連結部１２１，１２２，１２３，１２４は、阻害部１１よりも触媒３側に突出しない形状である。したがって、排気浄化装置１によれば、連結部１２１，１２２，１２３，１２４により排ガスの流れが阻害されにくくすることができる。

（８）固定部１２５は、阻害部１１よりも触媒３側に突出しない形状である。したがって、排気浄化装置１によれば、固定部１２５に制限されることなく阻害部１１を触媒３に近づけた位置に配置することができる。

（９）排気流路は、触媒３の中心軸に沿った方向とは異なる方向から触媒３の上流側へ排ガスを供給する。支持部１２は、凹部１１１が触媒３の下流側端面における一部であって中心からずれた部分と対向する位置に阻害部１１を支持する。したがって、排気浄化装置１によれば、排ガスの流れ方向に応じて、排ガスの流速が最も高くなる位置（流れの中心）に阻害部１１を配置することができる。

（１０）支持部１２は、触媒３の下流側端面と凹部１１１との最短距離が１〜１４［ｍｍ］の範囲内となる位置に阻害部１１を支持する。したがって、排気浄化装置１によれば、触媒３へ流入する排ガスの流速分布の偏りを効果的に軽減することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であり、前述した阻害部材１０に代えて、図１３、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）、図１４（Ｃ）及び図１４（Ｄ）に示す阻害部材２０が用いられる点で相違する。

阻害部材２０は、阻害部２１と、支持部２２と、を備える。第１実施形態と同様、阻害部２１及び支持部２２は、一枚の金属板から一体的に形成されている。
阻害部２１は、第１実施形態の凹部１１１と同一形状の凹部２１１を備える。

支持部２２は、触媒３に対する所定の位置に阻害部２１を支持する機能を有する。支持部２２は、複数の連結部２２１，２２２，２２３，２２４と、固定部２２５と、を備える。

固定部２２５は、第１実施形態の固定部１２５と同一形状である。
連結部２２１，２２２，２２３，２２４は、第１実施形態の連結部１２１，１２２，１２３，１２４と対比すると、形状が異なる。具体的には、連結部２２１，２２２，２２３，２２４は、阻害部２１の円周方向及び固定部２２５の円周方向のそれぞれにおいて等間隔に位置するように、Ｓ字状に形成されている。つまり、第２実施形態の阻害部材２０は、連結部２２１，２２２，２２３，２２４はＳ字状である点で、第１実施形態の阻害部材１０と相違する。その他の構成は同様であるため、説明を省略する。

以上詳述した第２実施形態によれば、第１実施形態の効果と同様の効果が得られる。
［第３実施形態］
第３実施形態は、触媒３の中心軸に沿った方向から触媒３の上流側へ排ガスが供給される構成を前提とする。例えば、第１の管部２Ａが第５の管部２Ｅと同軸に配置され、第２の管部２Ｂが第４の管部２Ｄと同様の形状（第３の管部２Ｃを挟んで対称に向かい合った形状）である構成が前提とされる。第３実施形態では、前述した阻害部材１０に代えて、図１５、図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）及び図１６（Ｃ）に示す阻害部材３０が用いられる。

阻害部材３０は、阻害部３１と、支持部３２と、を備える。第１実施形態と同様、阻害部３１及び支持部３２は、一枚の金属板から一体的に形成されている。
阻害部３１は、第１実施形態の凹部１１１と同一形状の凹部３１１を備える。

支持部３２は、触媒３に対する所定の位置に阻害部３１を支持する機能を有する。支持部３２は、複数の連結部３２１と、固定部３２５と、を備える。
固定部３２５は、第１実施形態の固定部１２５と同一形状である。

連結部３２１は、第１実施形態の連結部１２１，１２２，１２３，１２４と対比すると、阻害部３１を支持する位置が異なる。具体的には、阻害部３１は、固定部３２５の中心に位置するように、連結部３２１により固定される。つまり、第３実施形態の阻害部材３０は、阻害部３１が中心に位置している点で、第１実施形態の阻害部材１０と相違する。その他の構成は同様であるため、説明を省略する。

以上詳述した第３実施形態によれば、第１実施形態の効果と同様の効果が得られる。
［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

上記各実施形態では、連結部１２１〜１２４，２２１〜２２４，３２１が、触媒３の中心軸５と垂直な面に沿って延びるように形成された構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、連結部１２１〜１２４，２２１〜２２４，３２１が、阻害部１１，２１，３１から固定部１２５，２２５，３２５へ向かって触媒３から徐々に遠ざかるように傾斜した形状であってもよい。このような構成によれば、阻害部１１，２１，３１を触媒３へ近づけつつ、連結部１２１〜１２４，２２１〜２２４，３２１及び固定部１２５，２２５，３２５を触媒３から遠ざけることができる。

上記各実施形態では、中心軸５の方向から見た形状が円形状の阻害部１１，２１，３１を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば楕円形状又は多角形状などであってもよい。また、凹部の形状も上記実施形態の形状に限定されない。

上記各実施形態では、４つの連結部１２１〜１２４，２２１〜２２４，３２１を備えた阻害部材１０，２０，３０を例示したが、これに限定されるものではない。連結部の数は３つ以下でもよく、また、５つ以上でもよい。また、上記各実施形態では、連結部１２１〜１２４，２２１〜２２４，３２１が阻害部１１，２１，３１の円周方向において等間隔に位置した構成を例示したが、これに限定されるものではない。

上記各実施形態では、一枚の金属板から形成された阻害部材１０，２０，３０を例示したが、これに限定されるものではなく、複数の部品から形成されていてもよい。例えば、阻害部と支持部とが別部品で構成されていてもよい。また例えば、連結部と固定部とが別部品で構成されていてもよい。また例えば、阻害部の凹部が、複数の部品で形成されていてもよい。

上記各実施形態では、中心軸５の方向から見た形状が円形状の触媒３を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば楕円形状又は多角形状などであってもよい。
上記各実施形態の排気流路は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、第１の管部２Ａと第５の管部２Ｅとは、内径が異なっていてもよい。また例えば、第３の管部２Ｃと第５の管部２Ｅとは、中心軸が一致していなくてもよい。また例えば、排気流路の断面形状は、円形状に限定されるものではなく、例えば楕円形状又は多角形状などであってもよい。

上記各実施形態では、触媒３として、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が担持された三元触媒を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ：ＤＰＦ）や、選択還元触媒（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：ＳＣＲ）などのように、三元触媒以外の触媒を用いてもよい。

上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

本発明は、前述した排気浄化装置１の他、当該排気浄化装置１が備える阻害部材１０，２０，３０、当該阻害部材１０，２０，３０の製造方法など、種々の形態で実現することができる。

１…排気浄化装置、２…流路部材、２Ａ…第１の管部、２Ｂ…第２の管部、２Ｃ…第３の管部、２Ｄ…第４の管部、２Ｅ…第５の管部、３…触媒、４，５…中心軸、１０，２０，３０…阻害部材、１１，２１，３１…阻害部、１２，２２，３２…支持部、１１１，２１１，３１１…凹部、１１２…立ち上がり面、１１４…第１の端部、１１５…第２の端部、１１６…切欠き、１２１〜１２４，２２１〜２２４，３２１…連結部、１２５，２２５，３２５…固定部。

Claims (10)

1. 排気流路に設けられた触媒と、
   前記排気流路において排ガスの流れの一部を阻害することによって、前記触媒へ流入する排ガスの流速分布の偏りを軽減する阻害部と、
   前記触媒に対する所定の位置に前記阻害部を支持する支持部と、
   を備え、
   前記阻害部は、前記排気流路における前記触媒の上流側及び下流側のうち下流側にのみ設けられ、かつ、貫通孔の形成されていない容器状の凹部を備え、
   前記支持部は、前記凹部が前記触媒の下流側端面における一部と対向する位置に前記阻害部を支持する、排気浄化装置。
2. 請求項１に記載の排気浄化装置であって、
   前記阻害部の外縁部には、前記触媒側へ立ち上がるように屈曲した端部が形成されている、排気浄化装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置であって、
   前記凹部を形成する面における外縁部には、残りの面と比較して、前記触媒の中心軸に沿った直線に対する角度が小さい立ち上がり面が形成されている、排気浄化装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の排気浄化装置であって、
   前記阻害部及び前記支持部は、一枚の金属板から一体的に形成され、
   前記支持部は、
   前記排気流路に固定される固定部と、
   前記固定部と前記阻害部とを連結する連結部と、
   を備える排気浄化装置。
5. 請求項４に記載の排気浄化装置であって、
   前記阻害部の外縁部には、第１の端部と、前記第１の端部と比較して前記触媒の下流側端面からの距離が長い第２の端部と、が形成され、
   前記連結部は、前記固定部と前記阻害部における前記第２の端部とを連結する、排気浄化装置。
6. 請求項５に記載の排気浄化装置であって、
   前記第１の端部と前記第２の端部との間には切欠きが形成されている、排気浄化装置。
7. 請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載の排気浄化装置であって、
   前記連結部は、前記阻害部よりも前記触媒側に突出しない形状である、排気浄化装置。
8. 請求項４から請求項７までのいずれか１項に記載の排気浄化装置であって、
   前記固定部は、前記阻害部よりも前記触媒側に突出しない形状である、排気浄化装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の排気浄化装置であって、
   前記排気流路は、前記触媒の中心軸に沿った方向とは異なる方向から前記触媒の上流側へ排ガスを供給し、
   前記支持部は、前記凹部が前記触媒の下流側端面における一部であって中心からずれた部分と対向する位置に前記阻害部を支持する、排気浄化装置。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の排気浄化装置であって、
    前記支持部は、前記触媒の下流側端面と前記凹部との最短距離が１〜１４［ｍｍ］の範囲内となる位置に前記阻害部を支持する、排気浄化装置。

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