JP2005048672A

JP2005048672A - 触媒コンバータ

Info

Publication number: JP2005048672A
Application number: JP2003282069A
Authority: JP
Inventors: Akio Sano; 明男佐野
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】断面レーストラック型の触媒コンバータにおける排気ガス圧力による外筒の変形を防止して、耐久性を向上させることができる触媒コンバータの提供。
【解決手段】外筒２の外周に少なくとも外筒２における両平面部ｂ、ｂとの間にそれぞれ所定の空間部ｃ、ｃを有して包囲する包囲部材５が設けられ、外筒２に形成された貫通孔２ａを経由して包囲部材５と外筒２との間に形成された空間部ｃ内に排気ガスが導入されるように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン等の排気系に装着する触媒コンバータのうち、その断面がレーストラック型の触媒コンバータに関し、特に、その耐久性を向上させるための技術に関する。

排気系の途中に介装される触媒コンバータとして、図１１（イ）に示すように、金属製薄板の大波板１０１と小波板または平板１０２を交互に重ねて多重に巻回して断面がレーストラック型で上下両面に平面部が形成されたハニカム構造体１０３に形成され、該ハニカム構造体１０３を同じく断面がレーストラック型の外筒１０４内に収容し、前記大波板１０１と小波板または平板１０２とを熱拡散等の手段で接合させると共に前記外筒１０４とハニカム構造体１０３をロー箔材等で接合した構造のものがある（例えば、特許文献１参照。）。
このような断面レーストラック型の触媒コンバータは、床下の高さ方向スペースが狭い車両において採用されるものである。

実開平５−５８８２０公報（第（２）頁、図１）

しかしながら、断面レーストラック型の触媒コンバータは、その上下に直線状の平面部ａ、ａが形成されているため、図１１（ロ）に示すように、触媒コンバータ内を通過する排気ガスの圧力で外筒１０４の上下両平面部ａ、ａが外側に膨らんで円弧状に変形させる応力が作用し、このため、ハニカム構造体１０３の上下両平面部ｂ、ｂと外筒１０４の上下両平面部ａ、ａとの間を接合していたロー箔材が剥離し、ハニカム構造体１０３と外筒１０４との間に隙間が形成されたり、ロー箔材が剥離する際に金属製薄板の大波板１０１と小波板または平板１０２に亀裂や破損を生じさせたり、大波板１０１の頂部と小波板または平板１０２との接合状態が解除される虞があり、従って、ハニカム構造体１０３の剛性が低下し、これにより、触媒コンバータの耐久性を低下させるという問題があった。

本発明の解決しようとする課題は、断面レーストラック型の触媒コンバータにおける排気ガス圧力による外筒の変形を防止して、耐久性を向上させることができる触媒コンバータを提供することにある。

上記課題を解決するため請求項１記載の触媒コンバータは、金属製薄板の大波板と小波板または平板を交互に重ねて多重に巻回して断面がレーストラック型で上下両面が平面部に形成されたハニカム構造体に形成され、該ハニカム構造体を同じく断面がレーストラック型の外筒内に収容し、前記大波板と小波板または平板とを接合させると共に前記外筒とハニカム構造体を接合した触媒コンバータであって、前記外筒の外周に少なくとも該外筒における両平面部との間にそれぞれ所定の空間部を有して包囲する包囲部材が設けられ、該包囲部材と外筒との間に形成された所定の空間部内に排気ガスが導入されるように構成されていることを特徴とする手段とした。

請求項２記載の触媒コンバータは、請求項１記載の触媒コンバータにおいて、前記外筒に形成された貫通孔を経由して前記包囲部材と外筒との間に形成された空間部内に排気ガスが導入されるように構成されていることを特徴とする手段とした。

請求項３記載の触媒コンバータは、請求項２記載の触媒コンバータにおいて、前記貫通孔が外筒の上流側に形成されていることを特徴とする手段とした。

請求項４記載の触媒コンバータは、請求項３記載の触媒コンバータにおいて、前記貫通孔がハニカム構造体より上流側の外筒に形成されていることを特徴とする手段とした。

請求項５記載の触媒コンバータは、請求項１記載の触媒コンバータにおいて、前記包囲部材の下流側開口端縁部が前記外筒における下流側の開口縁部側に固定されることにより前記空間部の下流側が閉塞され、前記空間部の上流側開口部が触媒コンバータよりの上流側の排気系に連通されることにより前記ハニカム構造体より上流側の排気ガスが前記空間部に導入されるように構成されていることを特徴とする手段とした。

請求項６記載の触媒コンバータは、請求項１〜５のいずれか１項に記載の触媒コンバータにおいて、前記両空間部が前記外筒における両平面部の部分にのみ形成されていることを特徴とする手段とした。

請求項１記載の触媒コンバータの発明では、上述のように、前記外筒の外周に少なくとも該外筒における両平面部との間にそれぞれ所定の空間部を有して包囲する包囲部材が設けられ、該包囲部材と外筒との間に形成された所定の空間部内に排気ガスが導入されるように構成されることで、両平面部における外筒の内部（ハニカム構造体側）と外部（外筒と包囲部材との間の空間部側）との圧力がバランスした状態となるため、外筒の両平面部を外側に膨らませる力が打ち消された状態となる。
従って、断面レーストラック型の触媒コンバータにおける排気ガス圧力による外筒の変形を防止して、耐久性を向上させることができるようになるという効果が得られる。

請求項２記載の触媒コンバータでは、前記外筒に形成された貫通孔を経由して包囲部材と外筒との間に形成された空間部内に排気ガスが導入されるように構成されることにより、外筒に予め貫通穴を開けておくだけで、包囲部材は単にその両端の開口端縁部を外筒における両端開口縁部側に溶接等により固定するだけで済むため、製造コストを低減することができるようになる。

請求項３記載の触媒コンバータでは、前記貫通孔が外筒の上流側に形成されていることにより、上流側の排気ガスが空間部に導入される。
即ち、ハニカム構造体が排気ガスの流通抵抗となって、ハニカム構造体の下流側より上流側の圧力が高くなるため、この圧力の高い排気ガスを空間部に供給することにより、外筒の変形防止効果を高めることができるようになる。

請求項４記載の触媒コンバータでは、前記貫通孔がハニカム構造体よりさらに上流側の外筒に形成されることにより、ハニカム構造体よりさらに上流側の排気ガスが空間部に導入される。
即ち、ハニカム構造体が排気ガスの流通抵抗となって、ハニカム構造体より上流側の圧力が高くなるため、この圧力の高い排気ガスを空間部に供給することにより、外筒の変形防止効果をさらに高めることができるようになる。

請求項５記載の触媒コンバータでは、前記包囲部材の下流側開口端縁部が外筒における下流側の開口縁部側に固定されることにより空間部の下流側が閉塞され、空間部の上流側開口部がハニカム構造体より上流側の排気系に連通されることにより、ハニカム構造体より上流側の排気ガスが空間部に導入される。
即ち、ハニカム構造体が排気ガスの流通抵抗となって、ハニカム構造体の下流側より上流側の圧力が高くなるため、この圧力の高い排気ガスを空間部に供給することにより、外筒の変形防止効果をさらに高めることができるようになる。

請求項６記載の触媒コンバータでは、前記両空間部が前記外筒における両平面部にのみ形成された構成とすることにより、触媒コンバータがその幅方向に拡大すること防止することができるようになる。
また、触媒コンバータをその高さ方向に拡大させることなしに、包囲部材を幅方向において外向き円弧状に形成することが可能になるため、空間部内に導入される排気ガス圧力と大気圧との圧力差による包囲部材自体の変形を防止することができるようになる。

以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。
<実施例１>
この実施例１の触媒コンバータは、請求項１、２に記載の発明に対応するものである。

まず、この実施例１の触媒コンバータを図面に基づいて説明する。
図１はこの実施例１の触媒コンバータを示す縦断面図、図２は、図１のII−II線における縦断面図であり、図において、１はハニカム構造体、２は外筒、３は拡大部、４は縮小部、５は包囲部材を示す。

前記ハニカム構造体１は、図２に示すように、数十ミクロンの金属製薄板の大波板１１と小波板（または平板）１２を交互に重ね、多重に巻回することによって、ハニカムの円柱状に形成されたものを上下方向から押圧して上下に平面部ａ、ａを有する断面レーストラック型に形成されたもので、このハニカム通路（セル通路）表面には、アルミナ等からなる触媒担体層が形成され、この触媒担体層に触媒金属が担持されることにより、排ガス浄化触媒とされ、内燃機関の排気経路に配置されることにより、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を浄化させる働きをする。

前記外筒２は、１〜２mmの板厚のＳＵＳ４３０のフェライト系ステンレス板材等で前記ハニカム構造体１の外形と同様に上下両面に平面部ｂ、ｂを有する断面レーストラック型の筒状に形成されている。

また、前記ハニカム構造体１の一部外周にロー箔材（図示せず）を巻回し、これらを外筒２内に圧入して熱処理することにより、大波板１１の頂部と小波板１２とを拡散接合させると共に、外筒２をロー箔材でハニカム構造体１の外周面と接合することにより、両者を一体化させる。

図１に戻り、以上のようにハニカム構造体１が組み込まれた外筒２の両端開口縁部に、前記拡大部３および縮小部４の大径側開口縁部をそれぞれ溶接により接続固定することにより、従来例と同様の構成の触媒コンバータが得られる。

前記包囲部材５は、外筒２における少なくとも上下両平面部ｂ、ｂとの間にそれぞれ所定の空間部ｃを有して包囲する部材であり、この実施例１では、外筒２の外周面全体を覆う状態の断面レーストラック型の筒状に形成されていて、その両端開口縁部を、拡大部３および縮小部４の大径側開口縁部に対し溶接により接続固定した状態で設けられている。そして、この包囲部材５で包囲された外筒２には、該外筒２の内部と空間部ｃとの間を連通する複数の貫通孔２ａが形成されている。

次に、この実施例１の作用・効果を説明する。
この実施例１の触媒コンバータでは、上述のよう構成されるため、触媒コンバータに流入した排気ガスは、拡大部３から外筒２内に組み込まれたハニカム構造体１内を通過する際に排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等が浄化され、縮小部４を経由して下流の排気系に流れる。

そして、前記外筒２内に流入した排気ガスは、その一部が貫通孔２ａを介して外筒２と包囲部材５との間に形成された所定の空間部ｃ内に導入されるため、両平面部ｂ、ｂにおける外筒２の内部（ハニカム構造体１側）と外部（外筒２と包囲部材５との間の空間部ｃ側）との圧力がバランスした状態となり、これにより、特に、外筒２の両平面部ｂ、ｂを外側に膨らませる力が打ち消された状態となる。

従って、断面レーストラック型の触媒コンバータにおける排気ガス圧力による外筒２の変形を防止して、耐久性を向上させることができるようになるという効果が得られる。

また、外筒２に予め貫通孔２ａを開けておくだけで、包囲部材５は単にその両端の開口端縁部を拡大部３および縮小部４の大径側開口縁部（外筒２の両端開口縁部側）に溶接等により固定するだけで済むため、製造コストを低減することができるようになる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、この他の実施例の説明にあたっては、前記発明の実施例１と同様の構成部分には同一の符号を付してその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

<実施例２>
この発明の実施例２の触媒コンバータは、請求項１〜３に記載の発明に対応するものである。
この実施例２の触媒コンバータは、図３（縦断面図）、図４（図３のIV−IV線における縦断面図）に示すように、前記貫通孔２ａが外筒２における上流側に形成されている点が、前記実施例１とは相違したものである。

この実施例２の触媒コンバータでは、上述のように、前記貫通孔２ａが外筒２の上流側に形成されることにより、上流側の排気ガスが空間部ｃに導入される。即ち、ハニカム構造体１が排気ガスの流通抵抗となって、ハニカム構造体１の下流側より上流側の圧力が高くなるため、この圧力の高い排気ガスを空間部ｃに供給することにより、外筒２の変形防止効果を高めることができるようになる。

<実施例３>
この発明の実施例３の触媒コンバータは、請求項１〜４に記載の発明に対応するものである。
この実施例３の触媒コンバータは、図５（縦断面図）、図６（図５のVI−VI線における縦断面図）に示すように、前記貫通孔２ａが外筒２におけるハニカム構造体１よりは上流側に形成されている点が、前記実施例１、２とは相違したものである。

この実施例３の触媒コンバータでは、上述のように、前記貫通孔２ａが外筒２におけるハニカム構造体１よりは上流側に形成されることにより、ハニカム構造体１よりは上流側の排気ガスが空間部ｃに導入される。
即ち、ハニカム構造体１が排気ガスの流通抵抗となって、ハニカム構造体１より上流側の圧力が高くなるため、この圧力の高い排気ガスを空間部ｃに供給することにより、外筒２の変形防止効果をさらに高めることができるようになる。

<実施例４>
この発明の実施例４の触媒コンバータは、請求項１に記載の発明に対応するものである。
この実施例４の触媒コンバータは、図７（縦断面図）に示すように、前記包囲部材５の上流側開口端縁部が拡大部３の大径側開口縁部（外筒２における上流側の開口縁部側）に対し溶接により接続固定されることによって、空間部ｃの上流側が閉塞される一方、包囲部材５の下流側開口端縁部が、外筒２より大径に形成された縮小部４の大径側開口縁部に対し溶接により接続固定されることによって、空間部ｃの下流側開口部がハニカム構造体１より下流側の排気系に連通され、これにより、ハニカム構造体１より下流側の排気ガスが空間部ｃに導入される。

従って、前記実施例と同様に、断面レーストラック型の触媒コンバータにおける排気ガス圧力による外筒２の変形を防止して、耐久性を向上させることができるようになるという効果が得られる。

<実施例５>
この発明の実施例５の触媒コンバータは、請求項１、５に記載の発明に対応するものである。
この実施例５の触媒コンバータは、図８（縦断面図）に示すように、前記包囲部材５の下流側開口端縁部が縮小部４の大径側開口縁部（外筒２における下流側の開口縁部側）に対し溶接により接続固定されることによって、空間部ｃの下流側が閉塞される一方、包囲部材５の下流側開口端縁部が、外筒２より大径に形成された拡大部３の大径側開口縁部に対し溶接により接続固定されることによって、空間部ｃの上流側開口部がハニカム構造体１より上流側の排気系に連通され、これにより、ハニカム構造体１より上流側の排気ガスが空間部ｃに導入される。

即ち、ハニカム構造体１が排気ガスの流通抵抗となって、ハニカム構造体１の下流側より上流側の圧力が高くなるため、この圧力の高い排気ガスを空間部ｃに供給することにより、外筒２の変形防止効果をさらに高めることができるようになる。

<実施例６>
この発明の実施例６の触媒コンバータは、請求項１、２、６に記載の発明に対応するものである。
この実施例６の触媒コンバータは、図９（縦断面図）、図１０（図９のＸ−Ｘ線における縦断面図）に示すように、前記空間部ｃが外筒２における両平面部ｂ、ｂの部分にのみ形成されている点が前記実施例１〜５とは相違したものである。

即ち、前記包囲部材５の両端開口縁部がそれぞれ外筒２の両端開口縁部外周面に対し溶接により接続固定されている。そして、この状態で外筒２における両平面部ｂ、ｂ以外の左右両円弧部分に対しては包囲部材５を密着させる一方、外筒２における両平面部ｂ、ｂの部分の包囲部材５が外向き円弧状に湾曲形成しておくことにより、両平面部ｂ、ｂの部分にのみ空間部ｃ、ｃが形成されるようになっている。

従って、この実施例６の触媒コンバータでは、両空間部ｃ、ｃが外筒２における両平面部ｂ、ｂの部分にのみ形成されている構成とすることにより、触媒コンバータがその幅方向に拡大すること防止することができるようになる。
また、外筒２における両平面部ｂ、ｂの部分の包囲部材５が外向き円弧状に湾曲形成されることにより、両空間部ｃ、ｃ内に導入される排気ガス圧力と大気圧との圧力差による包囲部材５自体の変形を防止することができるようになる。

また、外筒２における両平面部ｂ、ｂ以外の左右両円弧部分に対しては包囲部材５を密着させた状態とすることにより、触媒コンバータをその高さ方向に拡大させることなしに、包囲部材５を幅方向において外向き円弧状に形成することが可能になる。

以上本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

例えば、実施例では、小波板１２を用いた例を示したが、平板を用いてもよい。
また、実施例では、ハニカム構造体１として、所謂メタル担体を例にとったが、セラミック担体にも対応可能である。

また、実施例１〜３では、包囲部材５の両端開口縁部を拡大部３と縮小部４に対して接続固定したが、外筒２に対して接続固定させるようにしてもよい。
また、実施例６では、包囲部材５を外筒２の外周面全体を包囲する状態で設けたが、平面部ｂ、ｂの部分にのみ設けるようにしてもよい。

また、実施例では、レーストラック型について説明したが、内圧により変形の虞がある丸、楕円、多角形状のものにも適用することが可能である。

実施例１の触媒コンバータを示す縦断面図である。図１のII−II線における縦断面図である。実施例２の触媒コンバータを示す縦断面図である。図３のIV−IV線における縦断面図である。ある。実施例３の触媒コンバータを示す縦断面図である。図５のVI−VI線における縦断面図である。実施例４の触媒コンバータを示す縦断面図である。実施例５の触媒コンバータを示す縦断面図である。実施例６の触媒コンバータを示す縦断面図である。図９のＸ−Ｘ線における縦断面図である。従来例における触媒コンバータを示す縦断面図である。

符号の説明

１ハニカム構造体
１１大波板
１２小波板（小波板または平板）
２外筒
２ａ貫通孔
３拡大部
４縮小部
５包囲部材
ａハニカム構造体の平面部
ｂ外筒の平面部
ｃ空間部

Claims

金属製薄板の大波板と小波板または平板を交互に重ねて多重に巻回して断面がレーストラック型で上下両面に平面部が形成されたハニカム構造体に形成され、該ハニカム構造体を同じく断面がレーストラック型の外筒内に収容し、前記大波板と小波板または平板とを接合させると共に前記外筒とハニカム構造体を接合した触媒コンバータであって、
前記外筒の外周に少なくとも該外筒における両平面部との間にそれぞれ所定の空間部を有して包囲する包囲部材が設けられ、
該包囲部材と外筒との間に形成された所定の空間部内に排気ガスが導入されるように構成されていることを特徴とする触媒コンバータ。
請求項１記載の触媒コンバータにおいて、前記外筒に形成された貫通孔を経由して前記包囲部材と外筒との間に形成された空間部内に排気ガスが導入されるように構成されていることを特徴とする触媒コンバータ。
請求項２記載の触媒コンバータにおいて、前記貫通孔が外筒の上流側に形成されていることを特徴とする触媒コンバータ。
請求項３記載の触媒コンバータにおいて、前記貫通孔がハニカム構造体より上流側の外筒に形成されていることを特徴とする触媒コンバータ。
請求項１記載の触媒コンバータにおいて、前記包囲部材の下流側開口端縁部が前記外筒における下流側の開口縁部側に固定されることにより前記空間部の下流側が閉塞され、
前記空間部の上流側開口部が前記ハニカム構造体より上流側の排気系に連通されることにより前記ハニカム構造体より上流側の排気ガスが前記空間部に導入されるように構成されていることを特徴とする触媒コンバータ。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の触媒コンバータにおいて、前記両空間部が前記外筒における両平面部にのみ形成されていることを特徴とする触媒コンバータ。