JP2016094942A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus.
エンジンから排出される排気ガスを浄化するために、多くの車両に排ガス浄化装置が搭載されている(例えば、特許文献1(図2)参照。)。 In order to purify the exhaust gas discharged from the engine, many vehicles are equipped with an exhaust gas purification device (see, for example, Patent Document 1 (FIG. 2)).
図7に示されるように、排ガス浄化装置100は、触媒を担持しているセラミックス製の触媒担体101と、この触媒担体101の外周面に巻かれているマット102と、これらの触媒担体101及びマット102が収納されている金属製のケース103とからなる。ケース103は、管部材105に接続することができるよう、上流側が縮径されている。ケース103をこのような形状に形成する方法を次図において説明する。
As shown in FIG. 7, the exhaust
図8に示されるように、ケース103の上流側は、スピニング加工により縮径することができる。スピニング加工は、ケース103の下流側をクランパ111,111によって抑えた状態において行う。矢印(1)で示されるように、複数のスピニングローラ112,112を回転させながら、これらのスピニングローラ112,112をケース103の外周に当接させる。当接させることにより、押圧力によりケース103が塑性変形する。スピニング加工によれば、円筒状のケース素材から、ケース103を作成することができる。ケース103を作成するのに、他の部品を溶接等する必要がなく、少ない部品点数によってケース103を作成することができる。
As shown in FIG. 8, the upstream side of the
図7に戻り、内燃機関を作動させることにより、矢印(2)で示されるように、排ガス浄化装置100の内部に排気ガスが流される。ほとんどの排気ガスは、矢印(3)で示されるように、触媒担体101に向かい浄化される。しかし、矢印(4)で示されるように排気ガスの一部は、ケース103のテーパ部103aに沿って流れ、マット102に接触する。排気ガスは、高温の気体である。マット102の長寿命化の観点から、高温の排気ガスがマット102に接触することを抑制することが望まれる。
Returning to FIG. 7, by operating the internal combustion engine, the exhaust gas is caused to flow inside the exhaust gas purifying
本発明は、排気ガスがマットに接触することを抑制することができる技術を提供することを課題とする。 This invention makes it a subject to provide the technique which can suppress that exhaust gas contacts a mat | matte.
請求項1による発明によれば、浄化部材と、この浄化部材に巻かれているマットと、これらの浄化部材及びマットを収納する円筒状のケースと、からなる排ガス浄化装置において、
前記ケースは、前記マットの外周に巻かれている一般部と、この一般部の端部から前記ケースの軸線に向かって略垂直に曲げられている縦壁と、この縦壁の前記軸線側の端部から縮径している縮径部と、を有し、
前記縦壁は、前記浄化部材に対して離間して形成され、
前記縦壁の先端部から前記軸線に平行に延びる線は、前記浄化部材に接触し、
前記縮径部は、曲率半径が連続的に変化する形状を呈し、
前記縮径部の前記縦壁側の端部における接線は、前記浄化部材に接触していることを特徴とする排ガス浄化装置が提供される。
According to the first aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus comprising the purification member, the mat wound around the purification member, and the cylindrical case that houses the purification member and the mat,
The case includes a general part wound around the outer periphery of the mat, a vertical wall bent substantially perpendicularly toward an axis of the case from an end of the general part, and the axial side of the vertical wall. A reduced diameter portion that is reduced in diameter from the end portion,
The vertical wall is formed apart from the purification member,
A line extending in parallel to the axis from the tip of the vertical wall contacts the purification member,
The reduced diameter portion has a shape in which the radius of curvature continuously changes,
An exhaust gas purification apparatus is provided in which a tangent line at an end of the reduced diameter portion on the vertical wall side is in contact with the purification member.
請求項2による発明によれば、浄化部材と、この浄化部材に巻かれているマットと、これらの浄化部材及びマットを収納する円筒状のケースと、からなる排ガス浄化装置において、
前記ケースは、前記マットの外周に巻かれている一般部と、この一般部の端部から前記ケースの軸線に向かって略垂直に曲げられている縦壁と、この縦壁の前記軸線側の端部から縮径している縮径部と、を有し、
前記縦壁は、前記浄化部材に対して離間して形成され、
前記縦壁の先端部から前記軸線に平行に延びる線は、前記浄化部材に接触し、
前記縮径部の前記縦壁側の端部から延びる延長線は、前記浄化部材に接触していることを特徴とする排ガス浄化装置が提供される。
According to the invention according to
The case includes a general part wound around the outer periphery of the mat, a vertical wall bent substantially perpendicularly toward an axis of the case from an end of the general part, and the axial side of the vertical wall. A reduced diameter portion that is reduced in diameter from the end portion,
The vertical wall is formed apart from the purification member,
A line extending in parallel to the axis from the tip of the vertical wall contacts the purification member,
An exhaust gas purification apparatus is provided in which an extension line extending from an end of the reduced diameter portion on the vertical wall side is in contact with the purification member.
請求項3に記載のごとく、好ましくは、凹凸状に形成された凹凸部を有する。
As described in
本発明では、縦壁の先端部から軸線に平行に延びる線は、浄化部材に接触する。即ち、縦壁の軸線側の端部は、排気ガスの流れ方向を基準とした場合に、断面視においてマットと重なる位置まで延びている。このことにより、排気ガスがマットに向かって流れることをより抑制することができる。 In the present invention, the line extending in parallel to the axis from the tip of the vertical wall contacts the purification member. That is, the end of the vertical wall on the axial line side extends to a position overlapping the mat in a cross-sectional view when the flow direction of the exhaust gas is used as a reference. This can further suppress the exhaust gas from flowing toward the mat.
請求項1に係る発明では、縮径部の縦壁側の端部における接線は、浄化部材に接触している。縮径部は、異なる曲率半径の円弧形状を連続的に形成した、いわゆる複合r形状を呈する。縮径部の内周面のうち、縦壁の軸線側の端部近傍の点から接線を延ばした場合に、この接線は、マットに接触するよりも先に浄化部材に接触する。内周面に沿って流れる排気ガスをより確実に浄化部材に向かって導くことができる。浄化部材に導くことにより、排気ガスがマットに接触することを抑制することができる。
In the invention which concerns on
請求項2に係る発明では、縮径部の縦壁側の端部から延びる延長線は、浄化部材に接触している。縮径部の延長線がマットよりも先に浄化部材に接触する。このことにより、より確実に排気ガスを浄化部材に導くことができる。
In the invention which concerns on
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
<実施例1>
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
<Example 1>
先ず、本発明の実施例1を図面に基づいて説明する。
図1に示されるように、触媒装置10(排ガス浄化装置10)は、セラミックス製の触媒担体11(浄化部材11)と、この触媒担体11に巻かれているマット12と、これらの触媒担体11及びマット12を収納する金属製のケース20とからなる。
First,
As shown in FIG. 1, the catalyst device 10 (exhaust gas purification device 10) includes a ceramic catalyst carrier 11 (purification member 11), a
浄化部材には、触媒担体11の他に、ディーゼルパーティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter)を採用することができる。さらに、触媒担体11は、ディーゼルエンジン用及びガソリンエンジン用等あらゆる用途向けの触媒担体を含む。即ち、内燃機関において発生する排ガスを浄化する目的で用いられるものであれば、浄化部材は、これらのものに限られない。
In addition to the
マット12には、アルミナ繊維を含有したマットを用いることができる。マット12は、作業員による手巻きの他、マット巻き装置によって触媒担体11に巻くことができる。
As the
なお、マット12は、アルミナ繊維以外の金属繊維やセラミックス繊維を含有するもの、抄造マット、バーミキュライトを含んだマット、ニードル、グラスファイバー等任意のマットを用いることができる。
The
ケース20は、マット12の外周に巻かれている一般部21と、この一般部21の上流側の端部21aからケース20の軸線CLに向かって略垂直に曲げられている縦壁22と、この縦壁22の軸線CL側の端部22aから上流に向かって縮径されている縮径部23と、この縮径部23の先端において想像線で示される管部材31が接続され排気ガスが導入される排ガス導入口24とからなる。
The
縦壁22が形成されることにより、排気ガスがケース20の壁面に沿ってマット12に導かれることを抑制することができる。即ち、排気ガスのマット12への接触を抑制する。高温の排気ガスがマット12へ接触することを抑制することにより、触媒装置10の長寿命化を図ることができる。
By forming the
縦壁22の軸線CL側の端部22aは、排気ガスの流れ方向を基準とした場合に、断面視においてマット12と重なる位置まで延びている(想像線L1参照)。このことにより、排気ガスがマット12に向かって流れることをより抑制することができる。
The
縮径部23は、異なる曲率半径の円弧形状を連続的に形成した、いわゆる複合r形状を呈する。縮径部23の内周面23bのうち、縦壁22の軸線CL側の端部22a近傍の点から接線L2を延ばした場合に、この接線L2は、マット12に接触するよりも先に触媒担体11に接触する。内周面23bに沿って流れる排気ガスをより確実に触媒担体11に向かって導くことができる。触媒担体11に導くことにより、排気ガスがマット12に接触することを抑制することができる。
The reduced
縮径部23は、スピニング加工により成形されており、スピニング加工した際に凹凸状に形成された凹凸部23cを有する。一方、縦壁22近傍の内周面22cは、平坦面状に形成されている。マット12近傍の縦壁22の内周面22cが平坦面状に形成されているため、排気ガスを円滑に触媒担体11に向かって流すことができる。
The reduced
なお、ケース20下流側の端部に、上流側と同様にスピニング加工を施すことも可能である。また、下流側の端部には、下流に向かって縮径するコーン部材を接合することもでき、任意の構成を採用することができる。
In addition, it is also possible to spin the end portion on the downstream side of the
また、排ガス導入口24には、フランジを介して管部材31を繋ぐ構成とすることができる。
次に、触媒装置10の製造方法について詳細を次図以降において説明する。
In addition, the
Next, details of the manufacturing method of the
図2(a)に示されるように、まず、マット12の巻かれている触媒担体11と、ケース(図1、符号20)の素材となる円筒状のケース素材41とを準備する。これらを準備したら、マット12の巻かれている触媒担体11をケース素材41に挿入する。
As shown in FIG. 2A, first, a
次に、図2(b)に示されるように、ケース素材41を圧縮装置50の圧縮片51,51によって外径がD1になるまで圧縮して塑性変形させる。圧縮片51,51を外すと、図2(c)にしめされるような半完成品40を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 2B, the
圧縮片51,51を外すと、僅かにケース素材41が戻り(この現象をスプリングバックという。)、半完成品40はやや大きな外径D2になる。即ち、圧縮装置50から外す前のケース素材41の外径はD1であり、圧縮装置50から外した後の半完成品40の外径はD2となる。
When the
なお、マット12が巻かれている触媒担体11をケース素材41に収納する収納工程は、ケース素材41を成形した後において行ってもよい。従って、収納工程の後に行われる、触媒担体11が収納された状態においてケース素材41を圧縮する圧縮工程も、ケース素材41を成形した後に行うことができる。
The storing step of storing the
ケース素材41を成形する前に収納工程及び圧縮行程を行った場合には、ケース素材41の下流側の端部もスピニング加工を施すことができる。次図以降において、ケース素材41の成形について説明する。
When the storing step and the compression process are performed before the
図3(a)に示されるように、ケース素材41のうち、触媒担体11の端部11aに対応する部位41aからケース素材41の一端41bまでを、スピニング加工用のローラ60によって連続的に縮径する。これが縮径工程である。想像線で示されるのは、縮径後のケース素材41の形状である。
As shown in FIG. 3A, a
縮径工程は、矢印(11)〜(14)に示されるようなパスを繰り返すことにより行う。矢印(11)によって示される、触媒担体11からケース素材41の一端41bに向かうパスを、往路パスという。矢印(12)によって示される、ケース素材41の一端41bから触媒担体11に向かうパスを、復路パスという。矢印(13)及び(14)によって示されるテーパ面71に倣ったパスを、積層パスという。
The diameter reduction step is performed by repeating the passes as shown by arrows (11) to (14). A path indicated by the arrow (11) from the
矢印(11)〜(14)の順に成形を行ったら、次は、矢印(15)〜(18)の順に成形を行う。このような加工をケース素材41の一端41bに向かって繰り返す。排ガス導入口(図1、符号24)に対応する部位を残して、スピニング加工を行う。
After forming in the order of arrows (11) to (14), next, forming is performed in the order of arrows (15) to (18). Such processing is repeated toward the one
触媒担体11からケース素材41の一端41bに向かうパス(矢印(11),(14),(15),(18))は、ケース素材41の板厚が薄くなりやすい。一方、ケース素材41の一端41bから触媒担体11に向かうパス(矢印(12),(13),(16),(17))は、ケース素材41の板厚が薄くなり難い。本発明においては、これらのパスに加え、後述する縮径パスによってケース(図1、符号20)を成形する。
In the path (arrows (11), (14), (15), (18)) from the
縮径工程によって軸線CLに対して傾けられたケース素材41のテーパ面71は、軸線CLに対して20°〜35°に傾けられていることが望ましい。即ち、θ=20°〜35°であることが望ましい。
The tapered
次に、図3(b)に示されるように、縮径部23及び縦壁22を成形する本成形(縦壁形成)を行う。この工程を本成形工程(縦壁形成工程)という。図3(b)に示される本成形工程に対して、図3(a)に示された縮径工程は、予備成形工程ということもできる。
Next, as shown in FIG. 3B, main forming (vertical wall formation) for forming the reduced
本成形工程は、矢印(21)及び(22)で示されるように、復路パスによって行う。一般部21と縮径部23との間の段差を繋ぐようにして、縦壁22は形成されている。即ち、本成形工程(縦壁形成工程)によって、ケース素材41のうち、触媒担体11の端部11aに対応する部位41aにおいて、ローラ60を用いてケース素材41の軸線CL(図1に示されたケースの軸線CLと同じである。)に向かって縦壁22を形成する。
The main forming step is performed by a return path as indicated by arrows (21) and (22). The
図4に示されるように、縦壁22を軸線CLに対して略垂直に立ち上げる。この工程を仕上げ工程という。仕上げ工程は、矢印(31)によって示されるように、ローラ60の側面60aを縦壁22に押し付けることによって行う。このようにして、触媒装置は完成する。縦壁22の形成に先立って縮径工程が行われる理由を、次図に基づいて説明する。
As shown in FIG. 4, the
図5(a)には、ケース80を模式的に示した図が示されている。本発明者らは、一般部81の縁から縦壁82を直接的に形成した場合(以下、「比較例」という。)と、テーパ状に成形してから縦壁82を成形した場合(以下、「実施例」という。)との板厚の違いを測定した。測定は、触媒担体86の端部86aに対応する部位から、ケース80の先端まで行った。即ち、触媒担体86の端部86aに対応する部位が測定開始点、ケース80の先端が測定終了点である。
FIG. 5A schematically shows the
図5(b)には、測定結果が示されている。横軸は測定開始点からの長さ、縦軸はケース板厚である。実線によって実施例の結果を示し、一点鎖線によって比較例の結果を示す。 FIG. 5B shows the measurement result. The horizontal axis is the length from the measurement start point, and the vertical axis is the case plate thickness. The result of the example is indicated by a solid line, and the result of the comparative example is indicated by a one-dot chain line.
図5(a)も参照して、比較例によるケースは、縦壁(P1参照)において急激に板厚が薄くなっている。このような部位においては、板厚が薄いことにより、ケースに破れが発生しやすくなる。また、一部のみが薄いことにより、応力が集中しやすい。 Referring also to FIG. 5A, the case according to the comparative example has a thickness that is abruptly reduced in the vertical wall (see P1). In such a part, since the plate thickness is thin, the case is easily broken. Moreover, stress is easy to concentrate because only a part is thin.
一方、実施例によるケースは、板厚が急激に変化する部位がなく、比較例による場合に比べ全体を通して板厚が一定である。板厚を一定にすることにより、不良品の発生を抑制することができる。また、応力の集中する部位を無くすことにより、ケースの長寿命化を図ることができる。
<実施例2>
On the other hand, in the case according to the example, there is no portion where the plate thickness changes abruptly, and the plate thickness is constant throughout as compared with the case according to the comparative example. By making the plate thickness constant, the occurrence of defective products can be suppressed. Further, the life of the case can be extended by eliminating the portion where the stress is concentrated.
<Example 2>
次に、本発明の実施例2を図面に基づいて説明する。
図6は実施例2の触媒装置の断面構成を示し、上記図1に対応させて表している。
図6に示されるように、触媒装置10Aは、ケース20Aの縮径部23Aが直線的に成形されている。このような触媒装置10Aによっても、本発明所定の効果を得ることができる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 shows a cross-sectional configuration of the catalyst device of the second embodiment, corresponding to FIG.
As shown in FIG. 6, in the
なお、縮径部23Aが直線的である場合には、縮径部23Aの延長線L2Aがマット12よりも先に触媒担体11に接触することが望ましい。このことにより、より確実に排気ガスを触媒担体11に導くことができる。
When the diameter-reduced
さらに、縦壁22は、縮径工程後に縦壁22のみを形成してもよいし、本成形によって直線状の縮径部23Aを成形しながら縦壁22を形成してもよい。
Furthermore, the
尚、本発明の浄化装置は、実施の形態では四輪車に適用する例を基に説明したが、車両全般に適用可能であり、さらに車両以外の用途に用いることも差し支えない。 Although the purification device of the present invention has been described based on an example applied to a four-wheeled vehicle in the embodiment, it can be applied to all vehicles and can be used for purposes other than vehicles.
本発明の浄化装置の製造方法は、四輪車用浄化装置の製造に好適である。 The purification device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing a four-wheel vehicle purification device.
10,10A…触媒装置(排ガス浄化装置)
11…触媒担体(浄化部材)
11a…触媒担体の端部(浄化部材の端部)
12…マット
20,20A…ケース
21…一般部
21a…(一般部の)端部
22…縦壁
22a…(縦壁の軸線側の)端部
23,23A…縮径部
L1…縦壁の先端部から軸線に平行に延びる線
L2…接線
L2A…延長線
CL…軸線
10, 10A ... Catalyst device (exhaust gas purification device)
11 ... Catalyst carrier (purification member)
11a: end of catalyst carrier (end of purification member)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ケースは、前記マットの外周に巻かれている一般部と、この一般部の端部から前記ケースの軸線に向かって略垂直に曲げられている縦壁と、この縦壁の前記軸線側の端部から縮径している縮径部と、を有し、
前記縦壁は、前記浄化部材に対して離間して形成され、
前記縦壁の先端部から前記軸線に平行に延びる線は、前記浄化部材に接触し、
前記縮径部は、曲率半径が連続的に変化する形状を呈し、
前記縮径部の前記縦壁側の端部における接線は、前記浄化部材に接触していることを特徴とする排ガス浄化装置。 In an exhaust gas purification apparatus comprising a purification member, a mat wound around the purification member, and a cylindrical case that houses the purification member and the mat,
The case includes a general part wound around the outer periphery of the mat, a vertical wall bent substantially perpendicularly toward an axis of the case from an end of the general part, and the axial side of the vertical wall. A reduced diameter portion that is reduced in diameter from the end portion,
The vertical wall is formed apart from the purification member,
A line extending in parallel to the axis from the tip of the vertical wall contacts the purification member,
The reduced diameter portion has a shape in which the radius of curvature continuously changes,
An exhaust gas purification apparatus, wherein a tangent at an end of the reduced diameter portion on the vertical wall side is in contact with the purification member.
前記ケースは、前記マットの外周に巻かれている一般部と、この一般部の端部から前記ケースの軸線に向かって略垂直に曲げられている縦壁と、この縦壁の前記軸線側の端部から縮径している縮径部と、を有し、
前記縦壁は、前記浄化部材に対して離間して形成され、
前記縦壁の先端部から前記軸線に平行に延びる線は、前記浄化部材に接触し、
前記縮径部の前記縦壁側の端部から延びる延長線は、前記浄化部材に接触していることを特徴とする排ガス浄化装置。 In an exhaust gas purification apparatus comprising a purification member, a mat wound around the purification member, and a cylindrical case that houses the purification member and the mat,
The case includes a general part wound around the outer periphery of the mat, a vertical wall bent substantially perpendicularly toward an axis of the case from an end of the general part, and the axial side of the vertical wall. A reduced diameter portion that is reduced in diameter from the end portion,
The vertical wall is formed apart from the purification member,
A line extending in parallel to the axis from the tip of the vertical wall contacts the purification member,
An extension line extending from an end of the reduced diameter portion on the vertical wall side is in contact with the purification member.
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Legal Events
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