CN112135962A - 排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

一种排气净化装置(10)，其在位于废气(G)的入口侧的入口侧法兰(11)和位于出口侧的出口侧法兰(12)之间具有催化转化器(20)，其中，催化转化器(20)包括：外筒(30)，其上游端部(31)熔接于入口侧法兰(11)的废气入口(11a)，而下游端部(32)熔接于出口侧法兰(12)的废气出口(12a)；以及内筒(40)，其上游端部(41)无间隙地保持于外筒(30)的上游侧，下游端部(42)被配置为与外筒(30)的下游侧具有间隙(T)，在内部收容有用于净化废气(G)的催化剂载体(21)，在内筒(40)的下游端部(42)形成与外筒(30)具有间隙(T)的开口端(43)，从废气入口(11a)流入的废气(G)在从内筒(40)的开口端(43)向外筒(30)与内筒(40)之间的上游侧对流，从而形成基于废气(G)的气体层(H)。

Description

排气净化装置
技术领域
本发明涉及设置于汽车的排气通路的排气净化装置。
背景技术
作为这种排气净化装置，例如，存在专利文献1所公开的装置。该专利文献1所公开的装置具备：内筒；以及设置于该内筒的外周的外筒，内筒和外筒分别在一方的端部和另一方的端部处以圆周状熔接，在一方的端部和另一方的端部之间内筒的外周面和外筒的内周面隔开而形成空隙，该空隙为构成空气层的绝热排气流通管，并且，筒部内收容有排气净化体(催化剂载体)。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特开2016-113969号公报
发明内容
(发明所要解决的问题)
然而，在专利文献1的排气净化装置中，用于保持收容有催化剂载体的内筒的外筒与外部空气接触，因此会积极地进行热交换而迅速冷却。此外，若催化剂载体的温度下降，则无法净化废气，因此，为了维持催化剂载体的温度而需要使发动机工作，而使发动机工作会导致耗油量增加、排放增多。
因此，本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种能够对催化剂载体进行保温的排气净化装置。
(解决问题所采用的措施)
本发明的排气净化装置，其具有供废气流入的催化转化器，其中，催化转化器包括：外筒，其具有成为废气的入口的上游端部和成为废气的出口的下游端部；以及内筒，其上游端部无间隙地保持于外筒内的上游侧，下游端部被配置为与外筒内的下游侧具有规定的间隙，在内部收容有用于净化废气的催化剂载体，从外筒的上游端部流入内筒的内部并从所述内筒的下游端部排出的废气在从所述规定的间隙向外筒与内筒之间的上游侧对流，从而形成基于废气的气体层。
(发明的效果)
根据本发明，由于能够使废气从下游侧流入于中空双重管结构的外筒和内筒之间而形成气体层，因此能够对催化剂载体进行保温。此外，能够实现内筒的薄壁化，由此，由于降低了热容量，因此能够提高起燃(light-off)性能。
附图说明
图1为示出本发明的第一实施方式的排气净化装置的剖面图。
图2为沿图1的A-A线的剖面图。
图3为沿图1的B-B线的剖面图。
图4的(a)为沿图3的C-C线的剖面图，图4的(b)为变形例的沿图3的C-C线的剖面图。
图5的(a)为示出上述排气净化装置的密封垫的接缝部的接合前的状态的立体图，图5的(b)为示出该密封垫的接缝部的接合后的状态的立体图。
图6的(a)为示出上述密封垫的其他示例的接缝部的接合前的状态的立体图，图6的(b)为示出该密封垫的接缝部的接合后的状态的立体图。
图7的(a)为示出上述密封垫的另一示例的接缝部的接合前的状态的立体图，图7的(b)为示出该密封垫的接缝部的接合后的状态的立体图。
图8为示出本发明的第二实施方式的排气净化装置的剖面图。
图9为示出本发明的第三实施方式的排气净化装置的剖面图。
图10为示出本发明的第四实施方式的排气净化装置的剖面图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图1为示出本发明的第一实施方式的排气净化装置的剖面图，图2为沿图1的A-A线的剖面图，图3为沿图1的B-B线的剖面图，图4的(a)为沿图3的C-C线的剖面图，图4的(b)为变形例的沿图3的C-C线的剖面图，图5的(a)为示出上述排气净化装置的密封垫的接缝部的接合前的状态的立体图，图5的(b)为示出该密封垫的接缝部的接合后的状态的立体图。
如图1所示，排气净化装置10是在位于废气G的入口侧的金属制的入口侧法兰11和位于废气G的出口侧的金属制的出口侧法兰12之间具有催化转化器20，并且将入口侧法兰11配置于上侧的同时，将出口侧法兰12配置于下侧的垂直(竖立)于车辆底盘的纵置型。
催化转化器20包括：金属制的外筒30，其上游端部31通过熔接而固定于入口侧法兰11的废气入口11a，下游端部32通过熔接而固定于出口侧法兰12的废气出口12a；以及金属制的内筒40，其上游端部41无间隙地保持于外筒30的上游侧，下游端部42被配置为与外筒30的下游侧具有间隙，并且内部收容有用于净化废气G的催化剂载体21。
外筒30从上游端部31至下游端部32具有圆筒状的小径部33、圆锥筒状的锥形部34、大径圆筒状的基部35、圆锥筒状的锥形部36以及圆筒状的中径部37，在大径圆筒状的基部35内收容有内筒40。此外，大径圆筒状的基部35通过熔接而固定于位于其两侧的圆锥筒状的锥形部34、36。此外，圆锥筒状的锥形部36的下游端部36b和圆筒状的中径部37的上游端部37a也通过熔接而被固定。
如图1、图2所示，内筒40形成为圆筒状，在其上游端部41侧与外筒30的大径圆筒状的基部35的上游端部35a侧之间的整个圆周上夹装密封垫(绝热部件)45而将内筒40的上游端部41侧以滑动自如的方式密封。作为该绝热部件的密封垫45为具有能够保持内筒40的表面压力(弹力)且低导热系数的部件。进而，如图2、图5的(a)和图5的(b)所示，密封垫45的接缝部45a的长度大于密封垫45的宽度。即，如图5的(a)和图5的(b)所示，密封垫45的接缝部45a的形状为：相向的端面侧形成为曲柄(crank)状，并形成为密封垫45长度大于宽度。由此，废气G不易泄漏。此外，密封垫45的接缝部45a的形状并不限定于曲柄状，可以如图6的(a)和图6的(b)所示的密封垫45的接缝部45b那样，使相向的端面侧形成为凹凸状，也可以如图7的(a)和图7的(b)所示的密封垫45的接缝部45c那样，使相向的端面侧形成为倾斜的倾斜面状。
此外，如图1、图3、图4的(a)所示，外径30的大径圆筒状的基部35的下游端部35b和内筒40的下游端部42经由多个中间部件47而部分地熔接并固定，使得废气G能够旁通(bypass，绕过)而从内筒40的下游端部42侧流向外筒30的圆锥筒状的锥形部36的上游端部36a侧。由此，在内筒40的下游端部42形成在与外筒30的大径圆筒状的基部35的下游端部35b之间具有规定的间隙T的开口端43。使从入口侧法兰11的废气入口11a流入的废气G在从内筒40的开口端43向外筒30和内筒40的大径圆筒状的基部35之间的上游侧进行对流，由此形成基于废气G的气体层H。进而，规定的间隙T的截面积的总和设定为外筒30与内筒40之间的截面积的80％～90％以内。
此外，如图4的(b)所示，也可以将内筒40的下游端部42熔接于从外径30的大径圆筒状的基部35的下游端部35b侧部分地向内侧突出的突出部35c而固定，使得废气G能够旁通而从内筒40的下游端部42侧流向外筒30的大径圆筒状的基部35。进而，如图1所示，用于净化废气G的催化剂载体21经由保持部件22而安装于内筒40。
根据以上的第一实施方式的排气净化装置10，能够从下游侧的内筒40的开口端43流入废气G而在中空双重管结构的外筒30的大径圆筒状的基部35与内筒40之间形成气体层H，因此在汽车的发动机停止时催化转化器20的催化剂载体21的周围存在温度高的气体层H，因此催化剂载体21可被保温。
此外，能够实现内筒40的薄壁化，因此能够实现催化剂载体21的催化剂的初期活化，由此，可降低热容量(heat mass，热质量)，因此能够提高起燃性能。
进而，由于排气净化装置10为将入口侧法兰11配置于上侧、出口侧法兰12配置于下侧的纵置型，因此，废气G容易从下游侧的内筒40的开口端43绕入大径圆筒状的基部35与内筒40之间。
图8为示出本发明的第二实施方式的排气净化装置的剖面图。
该第二实施方式的排气净化装置10A与第一实施方式的排气净化装置10的不同点在于：其使用绝热隔热部件38来覆盖外筒30的与内筒40相向的圆锥筒状的锥形部34和大径圆筒状的基部35以及圆锥筒状的锥形部36的外侧。此外，其他的结构与第一实施方式相同，因此对相同的结构部分标注相同的附图标记并省略详细的说明。
在该第二实施方式的排气净化装置10A中，使用绝热隔热部件38来覆盖外筒30的与内筒40相向的外侧，由此能够进一步提高汽车的发动机停止时的催化剂载体21的保温性。
图9为示出本发明的第三实施方式的排气净化装置的剖面图。
该第三实施方式的排气净化装置10B与第一实施方式的排气净化装置10的不同点在于：其在内筒40的下游端部42安装前端侧为圆锥筒状且基部为圆筒状的延长筒部44，并在外径30的圆锥筒状的锥形部36的下游端部36b侧经由多个中间部件47而部分地熔接该延长筒部44的下游端部44b侧并固定，使得废气G能够旁通而从内筒40的下游端部42侧流向外筒30的大径圆筒状的基部35。此外，其他的结构与第一实施方式相同，因此对相同的结构部分标注相同的附图标记并省略详细的说明。
在该第三实施方式的排气净化装置10B中，构成为基于废气G的气体层H的容积大于第一实施方式，由此能够进一步提高汽车的发动机停止时的催化剂载体21的保温性。
图10为示出本发明的第四实施方式的排气净化装置的剖面图。
该第四实施方式的排气净化装置10C与第三实施方式的排气净化装置10B的不同点在于：其使用绝热隔热部件38来覆盖外筒30的与内筒40相向的圆锥筒状的锥形部34和大径圆筒状的基部35以及圆锥筒状的锥形部36的外侧。此外，其他的结构与第三实施方式相同，因此对相同的结构部分标注相同的附图标记并省略详细的说明。
在该第四实施方式的排气净化装置10C中，使用绝热隔热部件38来覆盖外筒30的与内筒40相向的外侧，由此能够更进一步提高汽车的发动机停止时的催化剂载体21的保温性。
此外，根据上述各实施方式，经由多个中间部件来将内筒的下游端部侧熔接于外筒，使得废气G能够旁通而从内筒的下游端部侧流向外筒的基部35，但也可以经由多个绝热部件来将内筒的下游端部侧部分地固定于外筒。
此外，根据上述各实施方式，在内筒的上游端部侧与外筒的上游端部侧之间的整个圆周上夹装绝热部件而将内筒的上游端部侧以滑动自如的方式密封，但也可以将绝热部件散布在内筒的下游端部侧与外筒的下游端部侧之间而将内筒的下游端部侧以滑动自如的方式保持。
进而，根据上述各实施方式，对在入口侧法兰与出口侧法兰之间设置了排气净化装置的纵置型进行了说明，但也可以为横置型，进而，当然，仅在一侧具有法兰的类型、在两侧都不具有法兰的类型也能够适用于上述的各实施方式。
以上，基于实施方式对本发明的内容进行了说明，但本发明并不限定于这些记载。此外，在本领域技术人员可明显地得出的范围内，可进行各种变形及改良，构成该公开的一部分的论述与附图不应理解为对本发明的限定。根据该公开，本领域技术人员可容易地得出各种替代实施方式、实施例及运用技术。
本发明包括在此没有记载的各种实施方式等。因此，本发明的保护范围是只能由从上述说明中合适的权利要求书的发明特定事项来确定。
本申请主张基于2018年5月18日申请的日本专利申请第2018-095966号的优先权，并且该申请的全部内容以引用的方式并入本申请的说明书中。
(附图标记的说明)
10、10A、10B、10C 排气净化装置
20 催化转化器
21 催化剂载体
30 外筒
31 上游端部(废气的入口)
32 下游端部(废气的出口)
38 绝热隔热部件
40 内筒
41 上游端部
42 下游端部
45 密封垫(绝热部件)
45a、45b、45c 接缝部
47 中间部件
G 废气
T 规定的间隙
H 气体层

Claims (8)

1.一种排气净化装置，其具有供废气流入的催化转化器，其特征在于，
所述催化转化器包括：
外筒，其具有成为所述废气的入口的上游端部和成为所述废气的出口的下游端部；以及
内筒，其上游端部无间隙地保持于所述外筒内的上游侧，下游端部被配置为与所述外筒内的下游侧具有规定的间隙，并在内部收容有用于净化所述废气的催化剂载体，
从所述外筒的上游端部流入所述内筒的内部并从所述内筒的下游端部排出的所述废气在从所述规定的间隙向所述外筒与所述内筒之间的上游侧对流，从而形成基于废气的气体层。
2.根据权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于，
所述内筒的下游端部侧经由多个中间部件而部分地熔接于所述外筒。
3.根据权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于，
所述规定的间隙的截面积的总和为所述外筒与所述内筒之间的截面积的80％～90％以内。
4.根据权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于，
在所述内筒的上游端部侧与所述外筒之间的整个圆周上夹装绝热部件而将所述内筒的上游端部侧以滑动自如的方式密封。
5.根据权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于，
所述内筒的下游端部侧经由多个绝热部件而部分地固定于所述外筒。
6.根据权利要求4所述的排气净化装置，其特征在于，
所述绝热部件的接缝部的长度形成为大于所述绝热部件的宽度。
7.根据权利要求1～6任一项所述的排气净化装置，其特征在于，
收容有所述内筒的所述外筒被配置为垂直于车辆的底盘的纵置型。
8.根据权利要求1～7任一项所述的排气净化装置，其特征在于，
利用绝热隔热部件来覆盖所述外筒的与所述内筒相向的外侧。
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