JPH0330572Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はウオータジヤケツトを設けた排気ガ
スの触媒コンバータに関する。

（従来の技術） 排気ガス浄化のため触媒コンバータがエンジン
に装着され、さらに触媒コンバータの廃熱を回収
するため触媒コンバータの周囲に冷却水を循環さ
せて温湯とし、有効利用することが考えられてい
る。

従来の例を示せば、第３図に示す水冷式触媒コ
ンバータ１０がある。触媒コンバータ本体１は、
排気ガスの入口管２が排気ガス入口室３を介して
触媒室４と連結され、さらに出口管５が連結され
ている。入口管２と出口管５を貫通させて触媒室
４、入口室３を被う両端閉塞の円筒状中筒７と外
筒８とが設けられ中筒８の内側は断熱室６とな
り、中筒７と外筒８との間は冷却室９となつてい
る。外筒８の一方端寄り下方に水入口管１１、他
方端寄り上方に水出口管１２が設けられている。
中筒７と外筒８とはほぼ相似の形状をしており両
者の間の冷却水層の厚さはどの位置でもほぼ均一
になつている。また触媒コンバータ全体の外郭寸
法の制約の中で冷却室９と断熱室６の２層構造と
しているため冷却水層の厚さは十分な厚さがな
い。なお断熱室６は、排気温度が低いときなどに
触媒の反応（発熱反応）を促進し維持させるため
のものである。

排気ガスは入口管２から入口室３を経て触媒室
４で反応して浄化され出口管５から排出される。
冷却水は水入口管１１から入り冷却室９で熱を吸
収して水出口管１２から流出する。

上記の例のほか、特開昭58−5422号公報に開示
された排気マフラのように、触媒および反応室を
有し、その周囲に断熱層と冷却水層とを備えたも
のもある。このものは触媒が複数段に分割されて
いることと、排気出口が冷却水層を貫通する部分
にガスと冷却水との熱交換器を備えているが、そ
のほか断熱層および冷却水層ならびに冷却水入
口、出口の構造は上記第３図のものとほぼ同様で
あり、冷却水層は第３図の冷却室９と同様、水層
厚さはどの位置でもほぼ均一であり、しかも十分
に厚いものではない。

（考案が解決しようとする課題） 上記のような触媒コンバータにおいては、冷却
水は冷却室の一方端下方から入り、他方端上方か
ら流出する。冷却水は入口から出口までの間最も
抵抗の少ない経路を選んで流れるから第３図にお
いて水入口管１１から水出口管１２までの間は中
筒７の外周をほぼ半円周螺旋状に向き合つて流れ
る（図の右下から斜めに左上へ）経路を経て流出
する。従つて冷却水の淀み部１３，１４が図の左
下隅部、右上隅部に発生し、ここでは水の交代は
ほとんど無く水温が異常に上昇してこの部分の金
属腐食を促進したり、高温による熱応力で破損洩
水の危険を生ぜしめたりする。これは淀み部１
３，１４が上記の水の経路から最も遠い位置にあ
り、しかもこの部分も他部分と均一の水層厚さで
あるため、流れの抵抗は経路長さに比例して増大
することから、水流はこの部分まで迂回しないか
らである。しかも、水層厚さが十分に厚くなく均
一であるため、加熱された水と新規の冷水とが交
代するような対流が生じにくいので、閉じこめら
れた水の温度が上昇してゆくことになる。

（課題を解決するための手段） 排気ガスの入口管、フード状の傾斜管、円筒状
の触媒室、フード状の傾斜管および出口管を同軸
上に順次に接続し、前記入口管、出口管をそれぞ
れ貫通させる端板で両端面を閉塞した円筒形のウ
オータジヤケツトを触媒室の外側に固設し、ウオ
ータジヤケツトの円筒形の側壁に、前記傾斜管の
おのおのに対向させて水入口管、水出口管を装着
したものである。

（作用） 排気ガスはエンジンの燃焼熱を持つて入口管か
ら入り、入口管側の傾斜管を介して冷却水にその
熱の一部を与え、触媒室内で触媒の発熱反応によ
り浄化されるとともに熱を受け取つて出口側の傾
斜管に入り、冷却水に熱を与えて出口管から排出
される。冷却水は水入口管から入りウオータジヤ
ケツト内で主として傾斜管の管壁から排気ガスの
熱を受けて昇温し、水出口管から流出して温水と
して利用される。触媒室内では触媒の発熱がある
が、触媒担体の充填状態の影響や、触媒室外周の
冷却水の流速が早いこと等により、触媒室外周に
おける熱の授受は必ずしも活発ではなく、熱の授
受は排気ガスが直接管壁に触れる傾斜管で主とし
て行なわれる。

ウオータジヤケツト内には、両側の端板と傾斜
管との間に断面がほぼ三角形をなしかなり大きい
容積を有する円環状の空室部が形成され、ウオー
タジヤケツトは、両空室部の間を比較的狭い（冷
却水層の厚さが薄い）円筒状の通路で接続した形
状となつている。冷却水は水入口管から流入する
と最も抵抗の少ない経路を選んで流れるから、水
入口管側の円環状の空室部へ流入し流速を低下さ
せる。この際傾斜管は流れを端板側に導く役割を
する。次に円環状の空室部内の冷却水は触媒室外
周の円筒状の通路を流速を上げて全円周にわたり
均一に分布して流れ、水出口管側の円環状の空室
部内へ入つて流速をさげる。冷却水は傾斜管に接
触した部分で熱を受け取るが、円環状の空室部の
隅部分（端板の周縁寄りの部分）と傾斜管とは距
離が隔つており、熱の到達は遅い。また、隅部の
温度が過度に昇温する前に傾斜管に触れて昇温し
た水と端板寄りの水との間の温度差および前記の
隔りによつて対流が生ずる。しかも順次に前記円
筒状通路あるいは水出口管へ流出するから、前記
空室部内全域の冷却水が循環するとともに順次に
流出して交代する。

（実施例） 第１図、第２図は本考案の一実施例であり、水
冷式触媒コンバータ３０を示したものである。エ
ンジン（図示せず）の排気ガス路と接続する触媒
コンバータ本体２１は、フランジ２６を固設した
排気ガスの入口管２２と、フード状の傾斜管２
３、触媒室２４、傾斜管２３′およびフランジ２
６′を固設した排気ガスの出口管２５が、同軸に
且つ液密に接続されている。そして入口管２２と
出口管２５を貫通させた端板２７，２７′を有す
る円筒形のウオータジヤケツト２９が触媒室２４
の外側に固設されて冷却室２８を形成し、ウオー
タジヤケツト２９の側壁に水入口管３１、水出口
管３２を装着し、水入口管３１を傾斜管２３′に、
水出口管３２を傾斜管２３に対向させて水冷式触
媒コンバータ３０としている。

上記の構成により傾斜管２３′と端板２７′の間
には断面がほぼ三角形状をなす円環状の空室部３
３，３４が形成され、他端の傾斜管２３と端板２
７との間には円環状に空室部３５，３６が形成さ
れる。円環状の空室部３３，３４および３５，３
６において端板２７′，２７の周縁部付近と傾斜
管２３′，２３との間の距離は端板周縁部付近の
水が過熱する以前に、傾斜管に触れて熱せられた
水との間で対流が生じうる程度に隔りを持たせて
あり、水入口管から、水出口管へ至る水の交代
と、対流による空室部内での水の交代とで淀みが
生ぜず、淀みによる水の過熱は発生しない。

また熱の授受は主に傾斜管で行なわれ、触媒室
外周から過剰に熱を奪うことがないので断熱層が
なくとも、比較的低温なときの触媒の作用は保た
れる。そして傾斜管では管壁を介して排気ガスと
冷却水が直接熱の授受を行なうので熱の伝達効率
がよい。

（考案の効果） 上記の構成によりこの考案の水冷式触媒コンバ
ータは冷却水の流れに淀んで過熱する部分がない
ので装置に故障を生じさせることがなく、熱交換
も直接行なわれて効率がよく廃熱回収率が高い。
また構造簡単で安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の断面図、第２図はその平面図
である。第３図は従来の水冷式触媒コンバータの
図である。 ２１……触媒コンバータ本体、２２……入口
管、２３，２３′……傾斜管、２４……触媒室、
２５……出口管、２７，２７′……端板、２９…
…ウオータジヤケツト、３１……水入口管、３２
……水出口管、３３，３４，３５，３６……円環
状の空室部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの排気ガスの入口管と円筒状の触媒室
   と出口管とを同軸上に設け、入、出口管と触媒室
   との間をフード状の傾斜管で接続し、さらに前記
   入、出口管をそれぞれ貫通させる端板で両端面を
   閉塞した円筒形のウオータジヤケツトを触媒室の
   外側に固設し、ウオータジヤケツトの円筒形をな
   す側壁に、前記傾斜管のおのおのに対向させて水
   入口管、水出口管を装着してなる水冷式触媒コン
   バータ。