JP3872565B2

JP3872565B2 - 車輛用触媒コンバータ

Info

Publication number: JP3872565B2
Application number: JP19844997A
Authority: JP
Inventors: 紀夫海老沢
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2017-07-24
Also published as: JPH1136852A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車輛の排気系に介装され、エンジンから排出される排ガスを浄化するための車輛用触媒コンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等の排気系には、エンジンから排出される排ガスを浄化するために、車輛用触媒コンバータが広く用いられている。
このような車輛用触媒コンバータでは、車輛の限られた配置空間を有効に利用するために、横断面形状が扁平形状に形成される触媒担体が構成部品として広く用いられている。
【０００３】
しかし、このような車輛用触媒コンバータでは、触媒担体の幅寸法が大きくなり、触媒担体の平坦部が外側へ熱膨張して、触媒担体の熱変形による排ガスのバイパス流れ、および、触媒担体の熱破壊を引き起こす虞があるという問題があった。
そこで、従来、このような問題を解決した車輛用触媒コンバータとして、例えば、実開平４−８１６４８号公報に開示されるようなものが知られている。
【０００４】
図８および図９は、この公報の車輛用触媒コンバータを示すもので、この車輛用触媒コンバータでは、横断面形状がレーストラック形状に扁平に形成された触媒担体１がシェル３の筒部３ａに収容されている。
触媒担体１は、ハニカム体５を有しており、このハニカム体５には、軸長方向に貫通する複数のセル５ａが形成されている。
【０００５】
ハニカム体５は、２重に重ね合わせられた外筒７内に収容されており、外側外筒７Ａの平坦部には、外側に向けて突出する膨張材収容部７ａが形成されている。
この膨張材収容部７ａと内側外筒７Ｂの平坦部との間には、熱膨張率の大きな熱膨張部材９が収容されている。
シェル３の平坦部には、外側外筒７Ａの膨張材収容部７ａの形状に対応する突出部３ｂが形成されている。
【０００６】
シェル３の両端開口部には、先端に向けて縮径されるディフューザ部３ｃが形成されている。
ディフューザ部３ｃの先端部には、環形状のフランジ１１が固定されており、このフランジ１１の中央には、シェル３内に開口する流通口１１ａが形成されている。
【０００７】
この車輛用触媒コンバータでは、フランジ１１の流通口１１ａから流入された排ガスが、ハニカム体５のセル５ａを通過する間に、排ガスの熱がハニカム体５に伝導してハニカム体５が加熱され触媒熱が発生し、排ガスの有害成分が触媒熱とセル５ａに担持される触媒により浄化されて排出される。
そして、上述した車輛用触媒コンバータでは、外側外筒７Ａの膨張材収容部７ａに収容される熱膨張部材９が加熱されて膨張し、内側外筒７Ｂの平坦部に内側に向けて作用する力が生じ、触媒担体１の平坦部の外側への膨張が抑止され、触媒担体１の熱変形による排ガスのバイパス流れ、および、触媒担体１の熱破壊を防止することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した車輛用触媒コンバータでは、シェル３の平坦部に外側外筒７Ａの膨張材収容部７ａの形状に対応する突出部３ｂが形成されているため、シェル３の厚さ寸法が増大して車輛の配置空間を有効に利用することが難しいという問題があった。
【０００９】
また、上述した車輛用触媒コンバータでは、ハニカム体５の外側外筒７Ａの膨張材収容部７ａと内側外筒７Ｂの平坦部との間に、熱膨張部材９が収容されているため、触媒担体１の構造が複雑になり、製造工程が増大するという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、車輛の配置空間を有効に利用することができ、且つ、従来よりも簡易な構造で触媒担体の熱破壊を確実に防止することができる車輛用触媒コンバータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の車輛用触媒コンバータは、軸長方向に貫通する複数のセルが形成され、これ等セルの内壁面に触媒層が担持される複数の触媒担体と、前記複数の触媒担体が幅方向に平行に収容される複数の筒部が一体形成されるとともに、前記筒部の両端にディフューザ部が一体形成され、前記筒部の軸長方向に沿って分割されるシェルと、前記シェルの前記ディフューザ部の先端に配置され、前記シェル内に開口するとともに前記シェルの前記筒部の幅方向を長径とする楕円形状に形成されている流通口が形成されるフランジとを備えてなることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の車輛用触媒コンバータは、請求項１に記載の車輛用触媒コンバータにおいて、前記シェルにおける排ガスの流入側の前記ディフューザ部は、前記複数の筒部毎にそれぞれ個別に形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の車輛用触媒コンバータは、請求項１に記載の車輛用触媒コンバータにおいて、前記シェルの両端の前記ディフューザ部は、前記複数の筒部毎にそれぞれ個別に形成され、前記シェルの前記複数の筒部の間に形成される中間部を軸長方向に沿って折曲してなることを特徴とする。
【００１３】
（作用）
請求項１に記載の車輛用触媒コンバータでは、複数の触媒担体がシェルに一体形成される複数の筒部に幅方向に平行に収容され、シェルの両端に一体形成されるディフューザ部の先端に、シェル内に開口するとともにシェルの筒部の幅方向を長径とする楕円形状に形成されている流通口が形成されるフランジが配置される。
【００１４】
そして、流入側のフランジの流通口を通過してシェル内に流入した排ガスは、流入側のディフューザ部で拡散され、複数の触媒担体それぞれに分散して流入し、触媒担体のセルを通過する間に浄化された後、流出側のディフューザ部で集合され、流出側のフランジの流通口を通過して排出される。
請求項２に記載の車輛用触媒コンバータでは、シェルにおける排ガスの流入側のディフューザ部が、複数の筒部毎にそれぞれ個別に形成される。
【００１５】
請求項３に記載の車輛用触媒コンバータでは、シェルの両端のディフューザ部が、複数の筒部毎にそれぞれ個別に形成され、複数の筒部の間に形成される中間部が軸長方向に沿って折曲される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図に示す実施形態について説明する。
図１ないし図３は、本発明の車輛用触媒コンバータの第１の実施形態（請求項１および請求項３に対応）を示しており、図において符号２１は、金属材からなるシェルを示している。
【００１７】
シェル２１の中央には、図１および図２に示すように、シェル２１の幅方向に平行に１対の筒部２３が一体形成されている。
これ等の筒部２３には、横断面形状がシェル２１の幅方向を長径とする楕円扁平形状に形成される触媒担体２５が収容されている。
この実施形態では、触媒担体２５は、図２に示すように、ステンレス材からなる平板２７と波板２９とが交互に重ね合わされて多重に巻回されるハニカム体３１を有しており、ハニカム体３１は、ステンレス材からなる外筒３３に収容されている。
【００１８】
平板２７，波板２９、および、外筒３３は、拡散接合により相互に固定されている。
ハニカム体３１には、軸長方向に貫通する複数のセル３１ａが形成されており、これ等のセル３１ａの内壁面には、図示しない触媒層が担持されている。
筒部２３の内周面形状は、触媒担体２５の外周面形状に対応して楕円扁平形状に形成されている。
【００１９】
また、これ等の筒部２３の間には、図１および図２に示すように、筒部２３を連結する中間部２３ａが形成されており、筒部２３がそれぞれ独立して形成されている。
この実施形態では、シェル２１は、プレス加工により一体形成されており、シェル２１は、図２および図３に示すように、図の上下に分割されている。
【００２０】
これ等のシェル２１は、それぞれの外縁部の突合せ面２１ａと中間部２３ａの突合せ面２３ｂとが対向して配置されており、溶接により相互に固定されている。
シェル２１の両端には、図１に示すように、それぞれ先端に向けて縮径されるディフューザ部３５が一体形成されている。
ディフューザ部３５の先端には、それぞれ楕円環形状のフランジ３７が配置されており、溶接によりディフューザ部３５に固定されている。
【００２１】
フランジ３７の中央には、図３に示すように、シェル２１内に開口し、シェル２１の幅方向を長径とする楕円形状の流通口３７ａが形成されている（請求項１に対応）。
そして、フランジ３７の両端には、エンジンの排気系に介装し固定するためのボルト挿通孔３７ａが形成されている。
【００２２】
上述した実施形態では、１対の触媒担体２５がシェル２１に一体形成される１対の筒部２３に幅方向に平行に収容され、シェル２１の両端に一体形成されるディフューザ部３５の先端に、シェル２１内に開口するとともにシェル２１の筒部２３の幅方向を長径とする楕円形状に形成されている楕円形状の流通口３７ａが形成されるフランジ３７が配置される。
【００２３】
そして、流入側（図１における図の上側）のフランジ３７の流通口３７ａを通過してシェル２１内に流入した排ガスは、流入側のディフューザ部３５で拡散され、１対の触媒担体２５それぞれに分散して流入し、触媒担体２５のセル３１ａを通過する間に浄化された後、流出側のディフューザ部３５で集合され、流出側（図１における図の下側）のフランジ３７の流通口３７ａを通過して排出される。
【００２４】
以上のように構成された車輛用触媒コンバータでは、１対の触媒担体２５をシェル２１の幅方向に平行に一体形成される１対の筒部２３に収容し、シェル２１の両端に一体形成されるディフューザ部３５の先端に、シェル２１内に開口する流通口３７ａが形成されるフランジ３７を配置し、触媒担体２５を分割して触媒担体２５の１つ当たりの幅寸法を小さくしたので、車輛の配置空間を有効に利用することができ、且つ、簡易な構造で触媒担体２５の熱破壊を確実に防止することができる。
【００２５】
また、上述した車輛用触媒コンバータでは、フランジ３７の流通口３７ａをシェル２１の幅方向を長径とする楕円形状に形成したので、触媒担体２５内の横断面方向の流速分布が均一になり、触媒担体２５内の温度分布を均一にすることができ、触媒担体２５の熱破壊を確実に防止することができる。
さらに、上述した車輛用触媒コンバータでは、１対の触媒担体２５をシェル２１の幅方向に平行に一体形成される１対の筒部２３に収容したので、熱破壊強度に優れた複数の触媒担体２５を同一のシェル２１内に独立して収容することができ、自動車の排気系に簡易な構造で容易に介装することができる。
【００２６】
すなわち、上述した車輛用触媒コンバータでは、自動車の排気系に介装し固定するために、特別な補治具を必要とせず、部品の管理工程および製造工程を確実に低減することができる。
【００２７】
図４および図５は、本発明の車輛用触媒コンバータの第２の実施形態（請求項１および請求項２に対応）を示しており、図において符号４１は、金属材からなるシェルを示している。
シェル４１の中央には、図４に示すように、シェル４１の幅方向に平行に１対の筒部４３が一体形成されている。
【００２８】
これ等の筒部４３には、横断面形状がシェル４１の幅方向を長径とする楕円扁平形状に形成される触媒担体２５が収容されている。
触媒担体２５は、第１の実施形態と同一に形成されている。
筒部４３の内周面形状は、触媒担体２５の外周面形状に対応して楕円扁平形状に形成されている。
【００２９】
また、これ等の筒部４３の間には、筒部４３を連結する中間部４３ａが形成されており、筒部４３がそれぞれ独立して形成されている。
この実施形態では、シェル４１は、図５に示すように、図の上下に分割されている。
これ等のシェル４１は、それぞれの外縁部の突合せ面４１ａと中間部４３ａの突合せ面４３ｂとが対向して配置されており、溶接により相互に固定されている。
【００３０】
シェル４１には、図４に示すように、図の下側端部に第１の実施形態のディフューザ部３５と同一形状のディフューザ部４５が一体形成されている。
また、シェル４１には、図の上側端部に先端に向けて縮径される２つのディフューザ部４７がそれぞれの筒部４３に個別に独立して一体形成されている（請求項２に対応）。
【００３１】
この実施形態では、ディフューザ部４７側がエンジンからの排ガスの流入側とされている。
ディフューザ部４７の先端には、それぞれ楕円環形状のフランジ４９が配置されており、溶接によりディフューザ部４７に固定されている。
【００３２】
フランジ４７の中央には、図５に示すように、シェル４１内に開口し、シェル４１の幅方向を長径とする楕円形状の流通口４９ａが形成されている（請求項１に対応）。
そして、フランジ４９の両端には、エンジンの排気系に介装し固定するためのボルト４９ｂ挿通孔が形成されている。
【００３３】
なお、これ以外の部分は、第１の実施形態と同一に構成されているため、同一部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
上述した実施形態では、図４に示したように、シェル４１の図の上側端部に先端に向けて縮径される２つのディフューザ部４７がそれぞれの筒部４３に個別に独立して一体形成され、流入側（図の上側）から分割されて流入される排ガスが２つのディフューザ部４７にそれぞれ流入し、触媒担体２５のセル３１ａを通過する間に浄化された後、流出側（図の下側）のディフューザ部４５で集合され、流出側のフランジ３７の流通口３７ａを通過して排出される。
【００３４】
以上のように構成された車輛用触媒コンバータにおいても、第１の実施形態とほぼ同様の効果を得ることができるが、この実施形態では、シェル４１の流入側のディフューザ部４７を、１対の筒部４３にそれぞれ個別に独立して形成し排ガスの流路を完全に分割したので、それぞれの金属触媒担体２５に直接排ガスが流入し、排ガスの流路抵抗を低減することができ、排気効率を確実に向上することができる。
【００３５】
また、シェル４１の流入側のディフューザ部４７を、１対の筒部４３にそれぞれ個別に独立して形成し排ガスの流路を完全に分割したので、特に、エンジンからの排気管が２本備えられているＶ型エンジンの排気効率を１つの車輛用触媒コンバータにより確実に向上することができる。
図６および図７は、本発明の車輛用触媒コンバータの第３の実施形態（請求項１および請求項３に対応）を示しており、図において符号５１は、金属材からなるシェルを示している。
【００３６】
シェル５１の中央には、図６に示すように、シェル５１の幅方向に平行に１対の筒部５３が一体形成されている。
これ等の筒部５３には、横断面形状がシェル５１の幅方向を長径とする楕円扁平形状に形成される触媒担体２５が収容されている。
触媒担体２５は、第１の実施形態と同一に形成されている。
【００３７】
筒部５３の内周面形状は、触媒担体２５の外周面形状に対応して楕円扁平形状に形成されている。
また、これ等の筒部５３の間には、筒部５３を連結する中間部５３ａが形成されており、筒部５３がそれぞれ独立して形成されている。
この実施形態では、シェル５１は、図７に示すように、図の上下に分割されている。
【００３８】
これ等のシェル５１は、それぞれの外縁部の突合せ面５１ａと中間部５３ａの突合せ面５３ｂとが対向して配置されており、溶接により相互に固定されている。
シェル５１の両端には、図６に示すように、第２の実施形態のディフューザ部４７と同一形状のディフューザ部５５が一体形成されている（請求項３に対応）。
これ等のディフューザ部５５の先端には、第２の実施形態と同様にそれぞれ楕円環形状のフランジ４９が配置されており、溶接によりディフューザ部５５に固定されている。
【００３９】
フランジ４９の中央には、図７に示すように、シェル５１内に開口し、シェル５１の幅方向を長径とする楕円形状の流通口４９ａが形成されている（請求項１に対応）。
フランジ４９の両端には、エンジンの排気系に介装し固定するためのボルト挿通孔４９ｂが形成されている。
【００４０】
そして、この実施形態では、シェル５１は、筒部５３の間に形成される中間部５３ａを中心として軸長方向に沿って図の上側に折曲されている（請求項３に対応）。
なお、これ以外の部分は、第１の実施形態および第２の実施形態と同一に構成されているため、同一部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４１】
上述した実施形態では、図６に示したように、シェル５１の両端のディフューザ部５５が、１対の筒部５３にそれぞれ個別に独立して形成され、排ガスがシェル５１内を流入から流出まで完全に分割されて通過する。
また、図７に示したように、シェル５１が１対の筒部５３の間に形成される中間部５３ａを中心として軸長方向に沿って図の上側に折曲される。
【００４２】
以上のように構成された車輛用触媒コンバータにおいても、第１の実施形態とほぼ同様の効果を得ることができるが、この実施形態では、シェル５１の両端のディフューザ部５５を、図６に示したように、１対の筒部５３にそれぞれ個別に独立して形成し、１対の筒部５３の間に形成される中間部５３ａを、図７に示したように、軸長方向に沿って折曲したので、配置すべき場所に応じて形状を選定することができ、車輛の配置空間を有効に利用することができる。
【００４３】
また、シェル５１の両端のディフューザ部５５を、図６に示したように、１対の筒部５３にそれぞれ個別に独立して形成し排ガスの流路を完全に分割したので、それぞれの金属触媒担体２５に直接排ガスが流入および流出し、排ガスの流路抵抗を低減することができ、排気効率を確実に向上することができる。
【００４５】
さらに、上述した実施形態では、シェル２１，４１，５１の幅方向に平行に１対の筒部２３，４３，５３を形成し、これ等の筒部２３，４３，５３に、横断面形状がシェル２１，４１，５１の幅方向を長径とする楕円扁平形状に形成される１対の触媒担体２５を収容した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、エンジンからの浄化すべき排ガスの流入量，配置すべき場所の状態に応じて、触媒担体の収容本数を適宜選定することができる。
【００４６】
この場合には、構造を簡素なものにして製造工程を効率化し、排ガスの流路抵抗を低くするために、触媒担体の収容本数は２本または３本にするのが良い。
また、上述した第３実施形態では、シェル５１を筒部５３の間に形成される中間部５３ａを中心として軸長方向に沿って折曲した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、配置すべき場所に応じて折曲しなくても良く、また、折曲角度を調整するのが良い。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に記載の車輛用触媒コンバータでは、複数の触媒担体をシェルの幅方向に平行に一体形成される複数の筒部に収容し、シェルの両端に一体形成されるディフューザ部の先端に、シェル内に開口するとともにフランジの流通口をシェルの幅方向を長径とする楕円形状に形成されている流通口が形成されるフランジを配置し、触媒担体を分割して触媒担体の１つ当たりの幅寸法を小さくしたので、車輛の配置空間を有効に利用することができ、且つ、簡易な構造で触媒担体の熱破壊を確実に防止することができる。また、フランジの流通口をシェルの幅方向を長径とする楕円形状に形成したので、触媒担体内の横断面方向の流速分布が均一になり、触媒担体内の温度分布を均一にすることができ、触媒担体の熱破壊を確実に防止することができる。
【００４８】
請求項２に記載の車輛用触媒コンバータでは、シェルにおける排ガスの流入側のディフューザ部を、複数の筒部にそれぞれ個別に独立して形成し排ガスの流路を完全に分割したので、それぞれの金属触媒担体に直接排ガスが流入し、排ガスの流路抵抗を低減することができ、排気効率を確実に向上することができる。
請求項３に記載の車輛用触媒コンバータでは、シェルの両端のディフューザ部を、複数の筒部にそれぞれ個別に独立して形成し、複数の筒部の間に形成される中間部を軸長方向に沿って折曲したので、配置すべき場所に応じて形状を選定することができ、車輛の配置空間を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車輛用触媒コンバータの第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の車輛用触媒コンバータのII−II線に沿う横断面図である。
【図３】図１の車輛用触媒コンバータのIII−III線に沿う上面図である。
【図４】本発明の車輛用触媒コンバータの第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図５】図４の車輛用触媒コンバータのV−V線に沿う上面図である。
【図６】本発明の車輛用触媒コンバータの第３の実施形態を示す縦断面図である。
【図７】図６の車輛用触媒コンバータのVII−VII線に沿う上面図である。
【図８】従来の車輛用触媒コンバータを示す縦断面図である。
【図９】図８の車輛用触媒コンバータのIX−IXに沿う横断面図である。
【符号の説明】
２１，４１，５１シェル
２３，４３，５３筒部
２３ａ，４３ａ．５３ａ中間部
２５触媒担体
３１ａセル
３５，４５，４７，５５ディフューザ部
３７，４９フランジ
３７ａ，４９ａ流通口

Claims

軸長方向に貫通する複数のセル（３１ａ）が形成され、これ等のセル（３１ａ）の内壁面に触媒層が担持される複数の触媒担体（２５）と、
前記複数の触媒担体（２５）が幅方向に平行に収容される複数の筒部（２３，４３，５３）が一体形成されるとともに、前記筒部（２３，４３，５３）の両端にディフューザ部（３５，４５，４７，５５）が一体形成され、前記筒部（２３，４３，５３）の軸長方向に沿って分割されるシェル（２１，４１，５１）と、
前記シェル（２１，４１，５１）の前記ディフューザ部（３５，４５，４７，５５）の先端に配置され、前記シェル（２１，４１，５１）内に開口するとともに前記シェル（２１，４１，５１）の前記筒部（２３，４３，５３）の幅方向を長径とする楕円形状に形成されている流通口（３７ａ，４９ａ）が形成されるフランジ（３７，４９）と、
を備えてなることを特徴とする車輛用触媒コンバータ。
請求項１に記載の車輛用触媒コンバータにおいて、
前記シェル（４１）における排ガスの流入側の前記ディフューザ部（４７）は、前記複数の筒部（４３）毎にそれぞれ個別に形成されていることを特徴とする車輛用触媒コンバータ。
請求項１に記載の車輛用触媒コンバータにおいて、前記シェル（５１）の両端の前記ディフューザ部（５５）は、前記複数の筒部（５３）毎にそれぞれ個別に形成され、前記シェル（５１）の前記複数の筒部（５３）の間に形成される中間部（５３ａ）を軸長方向に沿って折曲してなることを特徴とする車輛用触媒コンバータ。