JP2004100515A

JP2004100515A - 触媒コンバータ

Info

Publication number: JP2004100515A
Application number: JP2002261608A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kawakubo; 川久保　浩之
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-06
Also published as: JP4225015B2

Abstract

【課題】ケーシングの、保持マットを介しての触媒担体保持力の低下を少なくした触媒コンバータの提供。
【解決手段】（イ）外周に保持マット３を巻いた触媒担体２をケーシング４に収容した触媒コンバータ１において、ケーシング４は内筒５と外筒６とを有し、少なくとも内筒５は周方向に１箇所隙間８を有し、外筒６は内筒５に溶着されている触媒コンバータ１。（ロ）内筒５は外筒６より厚い。（ハ）外筒６は周方向に少なくとも１箇所突部１０を有する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気系に設けられる触媒コンバータに関し、とくに熱膨張による、ケーシングの、触媒担体保持力の低下を少なくした触媒コンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００１−１４７２３２号公報
【０００３】
内燃機関の排気ガス中の有害成分を除去する触媒コンバータにおいて、特開２００１−１４７２３２号公報に示されるように、触媒担体外周に保持マットを巻き付けて、ケーシング内に収容する構造は、知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の触媒コンバータの構造では、ケーシングが１重でかつ周方向に連続構造になっているため、ケーシング内面が高温ガスに曝された時にケーシング全厚にわたって高温となり、ケーシングが比較的大きく熱膨張し、ケーシングの、触媒マットを介しての触媒担体保持力が低下し、触媒担体がケーシング内で位置ずれ、脱落などを生じるおそれがある。
本発明の目的は、ケーシングの、保持マットを介しての触媒担体保持力の低下を少なくした触媒コンバータを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）　外周に保持マットを巻いた触媒担体をケーシングに収容した触媒コンバータにおいて、
前記ケーシングは内筒と外筒とを有し、前記内筒と外筒のうち少なくとも内筒は周方向に１箇所隙間を有し、前記外筒は前記内筒に溶着されていることを特徴とする触媒コンバータ。
（２）　前記内筒は前記外筒より厚さが大である（１）記載の触媒コンバータ。
（３）　前記外筒も周方向に１箇所隙間を有し、前記外筒は周方向両端部で前記内筒に溶着されている（１）記載の触媒コンバータ。
（４）　前記外筒は周方向に少なくとも１箇所突部を有する（１）記載の触媒コンバータ。
【０００６】
上記（１）〜（４）の触媒コンバータでは、ケーシングを内筒、外筒の二重構成とし、少なくとも内筒を周方向に１箇所隙間をもつ構造とし、外筒を内筒に溶着したので、外筒は大気に触れて比較的低温であり熱膨張は比較的小さく、高温排気ガスに曝されて高温になる内筒が熱膨張しようとしても、比較的低温の外筒によって熱膨張変形が抑えられる。この場合、内筒が周方向に熱膨張しても、周方向の隙間の幅が小さくなるだけで、内筒の内径の膨張は抑えられる。その結果、内筒内径と、熱膨張が小さい触媒担体の外周とのスペースの厚さはほとんど変わらず、ケーシングの、保持マットを介しての触媒担体保持力の低下は少ない。
上記（２）の触媒コンバータでは、保持マットを介して触媒担体を保持するのは内筒であるから、内筒の厚さを外筒の厚さより大とすることにって、内筒の剛性を確保し、触媒担体保持力を確保してある。
上記（３）の触媒コンバータでは、外筒も周方向１箇所に隙間を有し、外筒がその周方向両端部で内筒に溶着されているので、触媒コンバータ内外のシールが確保される。
上記（４）の触媒コンバータでは、外筒が周方向に少なくとも１箇所突部を有するので、外筒が径方向に熱膨張せずに周方向に熱膨張しても、その周方向伸びを突部の幅の縮小で吸収できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１、図２は、本発明の一実施例の触媒コンバータ１を示している。
本発明の触媒コンバータ１は、内燃機関の排気ガス通路に配置され、触媒担体２と、触媒担体２に巻きつけられた保持マット３と、触媒担体２を保持マット３を介して保持するケーシング４とを、有する。
触媒担体２は、たとえばセラミックからなる、モノリス担体で、多数の微小断面積の排気ガス流路を有する（たとえば、ハニカム状）。触媒担体２は触媒成分を担持しており、内燃機関からの排気ガスが触媒担体２を流れる時、触媒成分に触れ、排気ガス中の有害成分が無害化される。
保持マット３は、たとえばアルミナ繊維のマットで、触媒担体２の外周に巻かれ、触媒担体２とケーシング４との間の環状スペースに圧縮されて配置され、触媒担体２を保持する。
【０００８】
ケーシング４は、金属製、たとえばステンレス製で、内部に、外周に保持マット３を巻いた触媒担体２を収容する。
ケーシング４は内側に外周に保持マット３を巻いた触媒担体２を収容する円筒部と、その上流側に接続され円筒部に近づくほど拡径する拡径部と、円筒部の下流側に接続され円筒部から離れるほど縮径する縮径部と、を有する。円筒部の断面は、望ましくは円形であるが、場合によっては断面が楕円形でもよい。
ケーシング４の円筒部は、内筒５と外筒６とを有し、一部で溶着された２部品構成となっている。外筒６は内筒５の外周に巻かれている。内筒５は外筒６より厚さが大である。組み付け前においては、内筒５は外筒６より大きな剛性を有している。
外筒６は内筒５に溶着部７で溶着されており、溶着部７以外では内筒５に接触しているだけで、内筒５に対してスライド可能である。
【０００９】
内筒５と外筒６のうち少なくとも内筒５は周方向に１箇所隙間８を有する。内筒５の隙間８は、触媒コンバータの軸方向に延びるスリットからなる。内筒５の隙間８はケーシング４の円筒部に形成されており、拡径部と縮径部には形成されていない。内筒５の隙間８の縁部では、内筒５は外筒６と溶着されていない。
外筒６も周方向に１箇所隙間９を有する。外筒６の隙間９は、触媒コンバータの軸方向に延びるスリットからなる。外筒６の隙間９はケーシング４の円筒部に形成されており、拡径部と縮径部には形成されていない。外筒６の隙間９は、内藤５の隙間８と、ケーシング４の円筒部の中心を中心として、互いに反対側にある。外筒６は外筒６の周方向両端部で、外筒６のスリットの縁部の全周にわたって、内筒５に溶着されており、この溶着部７はケーシング４の内部を外部からシールしている。
【００１０】
たとえば、内筒５が断面Ｃ字状の場合、外筒６は断面逆Ｃ字状で、内筒５の断面Ｃ字状の解放部と、外筒６の断面逆Ｃ字状の解放部とを互いに左右反対側にして、外筒６は、外筒６の断面逆Ｃ字状の解放部の端部で内筒５に溶接されており、シールされている。内筒５の断面Ｃ字状の解放部の縁部では、内筒５は外筒６に溶接されていない。
【００１１】
望ましくは、外筒６は、周方向に少なくとも１箇所、半径方向外方に突出する形状の、突部（山状の突起）１０を有する。図示例では隙間８の中心と隙間９の中心とを結ぶ直線を対称の中心線にして互いに対称となる位置に、２箇所、突部１０が設けられている。外筒６の径方向変形が拘束された条件下で、外筒６が周方向に熱膨張すると、突部１０の根元の幅が縮小することにより、凸部１０以外の外筒部分の周方向伸長を、吸収することができる。
突部１０は、ケーシング４の円筒部に形成されており、拡径部と縮径部には形成されていない。
【００１２】
つぎに、本発明の触媒コンバータ１の作用を説明する。
排気ガスが流れる前の常温の状態では、触媒コンバータ１のケーシング４は熱膨張しておらず、ケーシング４と触媒担体２との間の環状スペースは初期の一定厚みを有し、保持マット３の保持力は初期の保持力を維持している。
排気ガスが流れると、触媒コンバータ１も触媒担体２も高温になる。この場合、ケーシング４は、内面が排気ガスに曝される内筒５が、外面が大気に曝される外筒６より高温になる。たとえば、排気ガス温度が約９００℃とすると、触媒担体２は約９００℃、ケーシング４の内筒５は約８００℃、ケーシング４の外筒６は２００〜３００℃になるといった具合である。
熱膨張量は、セラミック製触媒担体２は金属製のケーシング４に比べてはるかに小さい。触媒コンバータ１が高温になった時に、熱膨張差によってセラミック製触媒担体２と金属製のケーシング４間の環状隙間の間隔が増大して触媒担体保持力が低下することを抑えるためには、触媒コンバータ１の温度が上がった時の、ケーシング４の径方向の熱膨張量を小さく抑えることが必要である。
【００１３】
本発明では、ケーシング４が２部品構成で、内筒５、外筒６の二重構成とし、少なくとも内筒５を周方向に１箇所隙間８をもつ構造とし、外筒６を内筒４に隙間８と反対側で溶着したので、外筒６は大気に触れて比較的低温であり熱膨張は比較的小さく、高温排気ガスに曝されて高温になる内筒５が熱膨張しようとしても、熱膨張の小の外筒６によって、内筒４の熱膨張変形が抑えられる。この場合、内筒５が周方向に熱膨張で伸長しても、周方向の隙間８の幅が小さくなるだけで、内筒５の内径の増大は抑えられる。その結果、内筒５内径と、熱膨張が小さい触媒担体２の外周とのスペースの厚さは初期とほとんど変わらず、したがって保持マット３の保持力はほとんど変わらず、ケーシング４の、保持マット３を介しての触媒担体２保持力の低下は少ない。
【００１４】
外筒６も周方向１箇所に隙間９を有し、外筒６がその周方向両端部で、すなわち隙間９の縁部で、内筒５に溶着されているので、内・外筒が固定が容易に固定され、かつ、触媒コンバータ１の内外間のシールも確保される。
また、保持マット３を介して触媒担体２を保持するのは内筒５であるから、内筒５の厚さを外筒６の厚さより大とすることにって、内筒６の剛性が確保され、触媒担体保持力が確保される。
【００１５】
また、外筒６が周方向に少なくとも１箇所突部１０を有するので、外筒６の径方向に熱膨張が拘束されて外筒６が径方向に熱膨張せずに周方向に熱膨張しても、その周方向伸びを突部１０の幅の縮小で吸収でき、ケーシング４の径を一定に保つことができる。そして、常に触媒担体２とケーシング４間のギャップを一定に保ち、保持マット３の発生面厚の低下を防ぐ。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１〜４の触媒コンバータによれば、ケーシングを内筒、外筒の二重構成とし、少なくとも内筒を周方向に１箇所隙間をもつ構造とし、外筒を内筒に溶着したので、内筒が高温排気ガスに曝されて熱膨張しようとしても、比較的低温の外筒によって熱膨張変形が抑えられる。この場合、内筒が周方向に熱膨張しても、周方向の隙間の幅が小さくなるだけで、内筒の内径の膨張は抑えられる。その結果、内筒内径と、触媒担体の外周とのギャップの大きさはほとんど変わらず、ケーシングの、保持マットを介しての触媒担体保持力の低下は少ない。
請求項２の触媒コンバータによれば、内筒の厚さを外筒の厚さより大とすることにって、内筒の剛性を確保でき、触媒担体保持力を確保できる。
請求項３の触媒コンバータによれば、外筒も周方向１箇所に隙間を有し、外筒がその周方向両端部で内筒に溶着されるので、シールが確保される。
請求項４の触媒コンバータによれば、外筒が周方向に少なくとも１箇所突部を有するので、外筒が径方向に熱膨張せずに周方向に熱膨張しても、その周方向伸びを突部の幅の縮小で吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の触媒コンバータのケーシングの横断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線で見た触媒コンバータの縦断面図である。
【符号の説明】
１　触媒コンバータ
２　触媒担体
３　保持マット
４　ケーシング
５　内筒
６　外筒
７　溶着部
８、９　隙間
１０　突部

Claims

外周に保持マットを巻いた触媒担体をケーシングに収容した触媒コンバータにおいて、
前記ケーシングは内筒と外筒とを有し、前記内筒と外筒のうち少なくとも内筒は周方向に１箇所隙間を有し、前記外筒は前記内筒に溶着されていることを特徴とする触媒コンバータ。
前記内筒は前記外筒より厚さが大である請求項１記載の触媒コンバータ。
前記外筒も周方向に１箇所隙間を有し、前記外筒は周方向両端部で前記内筒に溶着されている請求項１記載の触媒コンバータ。
前記外筒は周方向に少なくとも１箇所突部を有する請求項１記載の触媒コンバータ。