JP3404477B2 - 触媒コンバータ - Google Patents

触媒コンバータ

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JP3404477B2 JP2001150726A JP2001150726A JP3404477B2 JP 3404477 B2 JP3404477 B2 JP 3404477B2 JP 2001150726 A JP2001150726 A JP 2001150726A JP 2001150726 A JP2001150726 A JP 2001150726A JP 3404477 B2 JP3404477 B2 JP 3404477B2
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    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃エンジン排気
システムのための触媒コンバータに係り、特に、高度に
熱絶縁された触媒コンバータに関する。
【０００２】
【従来技術】排気ガスを制御するための車両エンジン排
気ガス触媒コンバータに関連する分野において、絶縁さ
れた円柱シェルを備えるハウジングを提供することが知
られている。このシェルには、フランジを備えるテーパ
ー状部品アセンブリが、排気ガスのパイプ又は構成部品
にコンバータを接続するため溶接される。触媒エレメン
トは、シェル上に端部円錐アセンブリを設置し溶接する
前に円柱シェルに組み付けされる。このシェルは、円形
状断面を有し、或いは、任意の適切な非円形状を持って
いてもよい。
【０００３】エンジンの作動中において、内燃エンジン
排気ガスは、コンバータを通過し、その結果、コンバー
タは高温に加熱される。触媒コンバータのシェルから放
出される熱放射を減少させるため、金属又はセラミック
のモノリスが熱絶縁ブランケットにより触媒シェル内に
取り付けられる。このブランケットは、耐熱性セラミッ
ク繊維でできたマットから構成することができる。
【０００４】しかしながら、端部部品用の二重円錐の使
用及び該二重円錐間の絶縁繊維の使用は、その有用性が
限定される。事実、外壁は繊維マットの空気ギャップに
より内壁から絶縁されているが、それにも係らず、外壁
はフランジの放射及び伝導により加熱され、その箇所に
端部部品の２つの壁が一緒に組み付けされる。更には、
フランジそれ自体も、重大な熱源である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改善
された熱的絶縁性を有する触媒コンバータを提供するこ
とである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、コンバータシェルと、フランジ及び熱シ
ールドを備えた少なくとも１つのテーパー状端部部品と
を含む触媒コンバータを提供する。この熱シールドは、
コンバータシェルから軸方向に延在すると共に、コンバ
ータの周辺部の少なくとも一部分上で、端部部品及びフ
ランジを取り囲む。
【０００７】触媒コンバータの熱シールドは、テーパー
状端部部品及び取り付けフランジの外側シェルを形成す
る。この外側シェルは、コンバータの周辺部の少なくと
も一部分上に延在する。かくして、熱シールドは、テー
パー状端部部品及びフランジの取り囲まれた部分から放
出された熱放射を遮蔽し、これによって、車両床、即ち
該熱シールドを超えて置かれた任意のエンジンエレメン
トを保護する。熱シールドは、フランジそれ自体からの
熱放射を効果的に遮蔽することができるよう、外側フラ
ンジを越えて延在するのが好ましい。熱シールドがフラ
ンジに組み付けられていないので、フランジから熱シー
ルドへの熱伝導は可能ではないことが理解されよう。
【０００８】熱シールドは、コンバータの径方向周辺部
全体で、テーパー状端部部品及びフランジを取り囲むこ
とができることに着目するべきである。この場合には、
熱シールドは、コンバータシェルの区分に事実上等しい
区分を有する一種のパイプをなす。代替実施形態では、
熱シールドは、テーパー状端部及びフランジの周辺部の
一部分のみを取り囲む。この場合には、熱シールドは、
パイプの一区分のみをなし、ある領域でコンバータの周
辺部上に配置され、重要なエンジン又は車両部品に向か
って配位される。
【０００９】いずれの場合でも、熱シールドは，非常に
効果的な熱絶縁を表しており、有効性と低い製造コスト
とが結合されることが理解されよう。事実、熱シールド
は、特に該端部部品の周辺部全体を取り囲むとき、その
製造工程が高価な道具立てを必要とする二重円錐アセン
ブリより良好な熱絶縁を提供する。従来技術のコンバー
タと比較したときのより良好な熱絶縁のため、本発明の
触媒コンバータの端部部品は、二重円錐アセンブリであ
ることを要せず、かくして、コンバータの製造コストを
減少させることが付け加わる。
【００１０】熱シールドは、コンバータシェルに溶接さ
れた別個の部品とすることができる。しかし、より好ま
しい実施形態では、熱シールドは、コンバータシェルの
一体部品である。換言すれば、コンバータシェルは、触
媒エレメント即ち熱絶縁ブランケットを超えて、少なく
ともその周辺部の一部分上に延在するように設計され、
内側端部は、シェル即ち熱シールドの突出した端部の内
側表面に例えば溶接等で組み付けられる。本実施形態
は、触媒コンバータ上に熱シールドを提供するための非
常にシンプルなコンセプトを表していることが理解され
よう。
【００１１】非常にシンプルな実施形態では、テーパー
状端部部品は、コンバータシェルの熱シールドの内側表
面上に各々溶接されたシンプルな円錐部である。触媒エ
レメント及びコンバータシェルの間にある熱絶縁ブラン
ケットのための停止手段を提供するため、テーパー状端
部部品は、その内側端部上にブレッド（bread）を含む
のが好ましく、該ブレッドは径方向外側に延在し、且
つ、該熱シールドの内側表面と形状及びサイズにおいて
事実上等しい外側周辺部を有する。この実施形態では、
周辺ブレッドの軸方向外側は、該絶縁ブランケットのた
めのストッパーとして作用することができる。更には、
ブレッドに起因して、端部円錐それ自体の開口角度は、
この実施形態では減少される。これは、テーパー状端部
部品及びコンバータシェルの内側表面間の接続容易性を
改善し、かくして、例えば溶接等による２つの部品の組
み付けを簡単にする。
【００１２】臨界位置での触媒コンバータの取り付けに
起因して改善された熱絶縁が必要とされる場合、テーパ
ー状端部部品は、外側円錐部及び内側円錐部を備えた二
重壁円錐アセンブリであってもよく、該内側円錐部は該
外側円錐部内に同軸で配列される。更には、絶縁材料
が、テーパー状端部部品の内側円錐部及び外側円錐部の
間の隙間内部に配置されるのが好ましい。この実施形態
は、二重円錐アセンブリに起因して製造コストを増加さ
せるが、それにも係らず、無比の熱絶縁を提供する。
【００１３】改善された絶縁特性を備えたよりシンプル
な実施形態では、熱シールドは、外側壁及び内側壁を備
えた二重壁アセンブリであり、該内側壁が該外側壁内に
同軸で配列され、該外側壁及び該内側壁は、熱シールド
の外側端部上で一緒に取り付けられる。この実施形態で
は、熱シールドの外側壁は、コンバータシェルの一体部
分とすることができ、内側壁を、外側壁の外側末端上
で、例えば溶接され或いはへこまされなどして取り付け
ることができる。コンバータシェルへの挿入前に端部円
錐アセンブリを熱シールドの内側壁に組み付けることが
できるので、この実施形態は組み立てが容易であること
に着目すべきである。これは、端部部品及び内側壁の溶
接がコンバータシェルの外側で生じ、その結果、溶接箇
所が容易にアクセス可能であることを意味する。２つの
部品が一緒に取り付けられた後、コンバータシェルの突
出した端部にそれらを軸方向に導入することができ、引
き続いて内側壁は外側壁の外側末端部に組み付けられ
る。このようにして再び、溶接箇所が容易にアクセス可
能となる熱シールドの絶縁特性を更に改善するため、熱
シールドの内側壁及び外側壁の間にある隙間内に絶縁材
料が配置されるのが好ましい。この絶縁材料は、例え
ば、触媒エレメント及びコンバータシェルの間に配置さ
れた熱絶縁ブランケットの一部分とすることができる。
【００１４】本発明は、添付図面を参照して以下の実施
形態の説明から更に明らかとなろう。なお、本発明は、
以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、従来の触媒コンバータの
一端部を示す。それは、コンバータシェル１２を備え、
このシェルには、フランジ１６を備えるテーパー状端部
部品１４が、連係される排気ガスのパイプ又は構成部品
に当該コンバータを接続するため溶接される。触媒エレ
メント１８は、シェル上に端部円錐アセンブリ１４を設
置し溶接する前にコンバータシェル１２に組み付けされ
る。触媒コンバータ１０のシェル１２から放出される熱
放射を減少させるため、触媒エレメント１８が、熱絶縁
ブランケット２０により触媒シェル内に取り付けられ
る。このブランケットは、耐熱性セラミック繊維ででき
たマットから構成することができる。更には、テーパー
状端部部品１４は、外側円錐部２２及び内側円錐部２４
を備えた二重壁円錐アセンブリを含む。内側円錐部は該
外側円錐部２２の内側に同軸で配列され、２つの円錐部
間の空間は絶縁繊維２６で満たされる。
【００１６】二重円錐アセンブリは、単一の円錐端部部
品に関する熱放射を実質的に減少させるが、それにも係
らず、このアセンブリは、内側円錐部及び外側円錐部が
一緒に組み付けられているところのフランジ１６からの
熱伝導に起因して外側円錐部が過熱されることを防ぎき
れない。更には、フランジそれ自体が重大な熱源であ
る。
【００１７】図２は、本発明に係る改善された触媒コン
バータ１１０の第１の実施形態を示す。従来技術のコン
バータのように、コンバータ１００は、コンバータシェ
ル１２を備え、このシェルには、フランジ１１６を備え
るテーパー状端部部品１１４が、連係される排気ガスの
パイプ又は構成部品に当該コンバータを接続するため溶
接される。このシェル１１２は、円形断面を有し、或い
は、任意の適切な非円形状を持っていてもよい。触媒エ
レメント１１８は、シェル上に端部円錐アセンブリ１１
４を設置し溶接する前にコンバータシェル１１２に組み
付けされる。触媒コンバータ１１０のシェル１１２から
放出される熱放射を減少させるため、触媒エレメント１
１８が、熱絶縁ブランケット１２０により触媒シェル内
に取り付けられる。このブランケットは、耐熱性セラミ
ック繊維でできたマットから構成することができる。
【００１８】従来技術のコンバータの欠陥を取り除くた
め、本発明のコンバータ１１０は、熱シールド１２２を
含む。この熱シールド１２２は、コンバータシェル１１
２から軸方向に延在し、端部部品１１４及びフランジ１
１６を少なくともそれらの周辺の一部分上で取り囲む。
熱シールドは、フランジ１１６が全体的にシールドされ
るように、フランジ１１６を超えて延在するのが好まし
い。
【００１９】熱シールド１２２は、コンバータシェル１
１２と一体の部分であるのが好ましい。テーパー状端部
部品は、その内側端部１２４が触媒エレメント１１６即
ち熱絶縁ブランケット１２０に当接するまで、コンバー
タシェル１１２の突出した端部、即ち熱シールド１２２
内に挿入される。引き続いて、端部部品１１４が、コン
バータシェルの突出した端部、即ち当該熱シールドの内
側表面に、例えば溶接１２６により組み付けられる。本
実施形態は、触媒コンバータ上に熱シールドを提供する
ための非常にシンプルなコンセプトを表していることが
理解されよう。
【００２０】図２に示された実施形態では、テーパー状
端部品１１４は、熱シールド１２２の内側表面１２８上
に溶接された単一円錐部１３０を含む。この円錐部１３
０は、好ましくは、その内側端部上にブレッド１３２を
備えている。該ブレッドは、径方向外側に延在し、熱シ
ールド１２２の内側表面の区分に形状及びサイズが事実
上等しい外側周辺部を有する。本実施形態では、周辺ブ
レッド１３２の軸方向外側表面１２４は、絶縁ブランケ
ット１２０に対するストッパーとして作用することがで
きる。
【００２１】改善された触媒コンバータの第２の実施形
態が図３に示されている。本実施形態では、テーパー状
端部部品１１４は、外側円錐部１３４及び内側円錐部１
３６を備えた二重壁円錐アセンブリを含む。該内側円錐
部１３６は該外側円錐部１３４内に同軸で配列される。
更には、該テーパー状端部部品１１４の内側円錐部１３
６及び外側円錐部１３４の間の隙間内部に、絶縁材料１
３８が配置されるのが好ましい。本実施形態は、二重円
錐アセンブリに起因して製造コストを増加させるが、そ
れにも係らず、無比の熱絶縁を提供する。
【００２２】改善された特性を備えた本発明の別の実施
形態が、図４に表されている。この変形例では、熱シー
ルド１２２が外側壁１４０及び内側壁１４２を備えた二
重壁アセンブリであり、該内側壁１４２が該外側壁１４
０内に同軸で配列される。外側壁１４０及び内側壁１４
２は、コンバータシェル１１２の一体部分とすることが
できる熱シールド１２２の外側端部１４４上で一緒に取
り付けられ、内側壁１４２は、該外側壁１４０の外側末
端上で、例えば溶接され或いはへこまされなどして取り
付けられる。
【００２３】端部円錐アセンブリ１１４は、内側壁１４
２の内側端部１４８上で取り付けられている（１４
６）。絶縁材料１５０は、熱シールド１２２の内側壁１
４２及び外側壁１４０の間にある隙間内に配置される。
絶縁材料１５０は、例えば、触媒エレメント１１８及び
コンバータシェル１１２の間に配置された熱絶縁ブラン
ケット１２０の一部分とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来技術の触媒コンバータの一端部を
示す。
【図２】図２は、改善されたコンバータの第１実施形態
の一部分を示す。
【図３】図３は、改善されたコンバータの第２の実施形
態の一部分を示す。
【図４】図４は、改善されたコンバータの第３の実施形
態の一部分を示す。
【符号の説明】
１１０ 触媒コンバータ １１２ コンバータシェル １１４ テーパー状端部部品 １１６ フランジ １２２ 熱シールド １２８ 内側表面 １３２ ブレッド １３４ 外側円錐部 １３６ 内側円錐部 １３８ 絶縁材料 １４０ 外側壁 １４２ 内側壁 １４４ 外側端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーヴ・メイズ ルクセンブルグ大公国5415 カナフ，リ ュー・イエール 10 (56)参考文献 特開 平11−336537（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−14731（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−87123（ＪＰ，Ｕ) 米国特許3817714（ＵＳ，Ａ) 米国特許5419876（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/28 F01N 7/14 F16L 59/02

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コンバータシェル（１１２）と、フラン
    ジ（１１６）を備えた少なくとも１つのテーパー状端部
    部品（１１４）と、熱シールド（１２２）と、を含む触
    媒コンバータ（１１０）であって、前記熱シールド（１２２）は、前記コンバータシェル
    （１１２）に取り付けられると共に、該コンバータシェ
    ルから軸方向に延びて前記端部部品（１１４）及び前記
    フランジ（１１６）を取り囲むことを特徴とする、 触媒
    コンバータ（１１０）。
  2. 【請求項２】 前記熱シールドが前記コンバータシェル
    （１１２）と一体の部分である、請求項１に記載の触媒
    コンバータ。
  3. 【請求項３】 前記テーパー状端部部品（１１４）は、
    前記熱シールド（１２２）の内側表面（１２８）に組み
    付けられている、請求項１又は２に記載の触媒コンバー
    タ。
  4. 【請求項４】 前記テーパー状端部部品（１１４）は、
    前記コンバータシェル（１１２）に面した内側端部と、
    前記フランジ（１１６）で終わっている外側端部とを含
    み、前記テーパー状端部部品（１１４）は、その内側端
    部上にブレッド（１３２）を含み、該ブレッド（１３
    ２）は、径方向外側に延在すると共に前記熱シールド
    （１２２）の内側表面（１２８）の一区分と形状及びサ
    イズにおいて事実上等しい外側周辺部を有することを特
    徴とする、請求項３に記載の触媒コンバータ。
  5. 【請求項５】 前記テーパー状端部部品（１１４）は、
    外側円錐部（１３４）及び内側円錐部（１３６）を備え
    た二重壁円錐アセンブリであり、該内側円錐部（１３
    ６）は該外側円錐部（１３４）内に同軸で配列される、
    請求項１乃至４のいずれか１項に記載の触媒コンバー
    タ。
  6. 【請求項６】 前記テーパー状端部部品（１１４）の前
    記内側円錐部（１３６）及び前記外側円錐部（１３４）
    の間の隙間内部に配置された絶縁材料（１３８）を含
    む、請求項５に記載の触媒コンバータ。
  7. 【請求項７】 前記熱シールド（１２２）は、外側壁
    （１４０）及び内側壁（１４２）を備えた二重壁アセン
    ブリであり、該内側壁（１４２）が該外側壁（１４０）
    内に同軸で配列され、該外側壁（１４０）及び該内側壁
    （１４２）は、前記熱シールド（１２２）の外側端部
    （１４４）上で一緒に取り付けられる、請求項１乃至６
    のいずれか１項に記載の触媒コンバータ。
  8. 【請求項８】 前記熱シールド（１２２）の前記外側壁
    （１４０）は、前記コンバータシェル（１１２）の一体
    部分であり、前記テーパー状端部部品（１１４）は、前
    記内側壁（１４２）の内側端部（１４８）に取り付けら
    れている、請求項７に記載の触媒コンバータ。
  9. 【請求項９】 前記熱シールド（１２２）の前記内側壁
    （１４２）及び前記外側壁（１４０）の間にある隙間内
    に配置された絶縁材料（１５０）を含む、請求項７又は
    ８に記載の触媒コンバータ。
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