JPH0364614A - 流体搬送装置及び触媒コンバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はディフューザに係わる。

〔従来の技術］ ディフューザは当技術分野に於てよく知られている。％
ｅｂｓｔｅｒ　Ｓ　Ｎｅｗ　ＣｏｌｌｅＣｏｌｌｅ　Ｄ
ｉｃｔｉｏｎａｒｙ（１９８１）に於ては、ディフュー
ザは「ある系を通過する流体の速度を低減しその静圧を
増大させる装置」と定義されている。本発明は出口の流
路断面積よりも入口の流路断面積が小さい最も典型的な
ディフューザに関するものである。ディフューザは特に
流体の速度を低減したり流体の圧力を増大させる目的で
使用されてよいが、ディフューザは直径の異なる導管を
接続する場合の如く、通路の流路断面積を増大させると
いう物理的必要性によって使用されることも多い。

本明細書に於゛Ｃ１「ディフューザ」とは出口の流路断
面積よりも入口の流路断面積が小さく、主要な流れ方向
の流体の速度を低減し、その静圧を増大させる流体搬送
通路を意味する。

ディフューザの壁の傾斜が主要な流れ方向に対し急峻で
ありすぎる場合には、境界層が流れ方向に二次元的に剥
離する。本明細書に於ける「境界層が流れ方向に二次元
的に剥離する」とは、物体の表面より流体バルクが離れ
、その結果物体の壁の近傍に流体バルクの流れ方向とは
逆方向に移動する流れが生じることを意味する。かかる
境界層の剥離により損失が増大し、圧力の回復度合が低
下し、また速度の減少度合が低下する。かかる現象が生
じると、ディフューザは失速したと言われる。失速は境
界層の運動量がそれが壁に沿って下流側方向へ移動する
際の圧力上昇に打勝つことができない場合にディフュー
ザ内に発生し、壁近傍の流体の流れ方向が実際に逆方向
になる。境界層はかかる点より下流側に於ては壁に付着
した状態に留まることができず、かかる点より下流側に
ｉｔ）離領域が形成される。

失速を防止するためには、ディフューザは所要の末広角
度が減少するよう長く形成されなければならない。しか
しディフューザの長さを大きくすることは、例えば空間
上の１．す限や重量の制限のために用途によっては許容
されず、従って必ずしも全ての場合に上述の問題を解決
できるものではない。従って失速を生じることなくより
迅速に、即ち比較的短い距離にて流体を拡散させ得るこ
と、逆の言い方をすれば成る与えられたディフューザ長
さについて従来のディフューザを用いて達成し得る流路
断面積よりも大きい流路断面積まで流体を拡散させ得る
ことが非常に好ましい。

従来のディフューザは二次元又は三次元ディフューザで
ある。二次元ディフューザは一般に４つの側面を有し、
二つの互いに対向する側面は互いに他に対し平行であり
、他の二つの互いに対向する側面はディフューザの出口
へ向けて互いに来店状をなしている。また円錐形のディ
フューザ及び環状のディフューザも二次元ディフューザ
と呼ばれることかある。環状のディフューザはガスター
ビンエンジンに使用されることが多い。三次元ディフュ
ーザは例えば二対の互いに対向する側面か互いに他に対
し末広状をなす４つの側面を有するものであってよい。

ディフューザの一つの用途は乗用車、トラック等のため
の触媒コンバータ装置である。コンバータは排気エミッ
ション（窒素酸化物）を低減し、−酸化炭素や未燃焼の
炭化水素を酸化させるために使用される。現在のところ
触媒としてプラチナが選定されている。プラチナは非常
に高価であるので、プラチナを効率的に使用することが
重要であり、このことはプラチナの高い表面積をガスに
曝し、できるだけ少量の触媒を使用して許容し得る機能
が果されるよう滞留時間を十分に長くすることを意味す
る。

現在のところ排気ガスは約２．５〜５．０ｉｎ′！（１
６〜３２ｃｊ）の流路断面積を有する円形の導管により
コンバータへ搬送されている。触媒（プラチナにて被覆
されたセラミックのモノリスまたは被覆されたセラミッ
クのペレットの床の形態をなす）は、例えば円形の入口
導管の流路断面積の２乃至４倍の楕円形の流路断面積を
有する導管内に配置されている。入口導管及び内部に触
媒を有する導管は、断面形状を円形より楕円形に変化さ
せる拡散部により互いに接続されている。空間上の制限
に起因して、拡散部は非常に短く、またその末広角度の
半分は高々４５″である。末広角度の半分が約７°を越
えると、流体の流れが壁より剥離するので、入口導管よ
りの排気ガスの流れは断面円形の状態を維持する傾向に
あり、その大部分は触媒の断面楕円形の入口領域のごく
小さい部分にのみ衝突する。かくして拡散部内に於ける
拡散が不十分であることに起因して、触媒床内の排気ガ
スの流れは不均一になる。これらの問題は１９８６年１
０月６日〜９日にアメリカ合衆国ペンシルバニア州、フ
ィラデルフィアに於て開４ｍされたＩｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａｌ　Ｆｕｅｌｓ　ａｎｄ　Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ
　Ｍｅｅｔｉｎｇａｎｄ　Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎに於て
提出されたＳＡＥペーパーＮｏ、８６１５５４のＤａｎ
ｉｅｌ　Ｗ、　Ｗｅｎｄｌａｎｄ、　Ｗｉｌｌｉａｎ＋
　Ｒ，Ｍａｔｔｈｅｓによるｒ　Ｖｉｓｕａｌ！ｚａｔ
ｉｏｎ　ｏｆ　Ａｕｔｏｓｏｔｉｖｃ　Ｃａｔａｌｙｔ
ｉｃ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　Ｉｎｔｅｒｎａｌ　ＦＩｏ
ｖｓＪと題する論文に於て論じられている。プラチナ触
媒をより一層効率的に使用し、これにより必要な触媒の
量を低減し得るよう、かかる短い拡散部内に於て排気ガ
スの流れをより一層良好に拡散させることが必要とされ
ている。

［発明の開示］ 本発明の一つの目的は、改善された作動特性を有するデ
ィフューザを提供することである。

本発明の他の一つの目的は、従来のディフューザの場合
に比して短い長さにて同量の拡散を達威し得るディフュ
ーザを提供することである。

本発明の更に他の一つの目的は、成る与えられた長さに
ついて見て従来のディフューザよりも大きい拡散を達成
し得るディフューザを提供することである。

本発明によれば、ディフューザはその表面の一部に亘り
下流側方向へ延在し互いに隣接して交互に配列された複
数個の谷及び畝を有している。

より詳細には、谷及び畝はディフューザの作動中に壁面
より流体が剥離する位置より上流側の点に於て始まり、
ディフューザの壁の起伏面部分を郭定している。谷及び
畝がディフューザの出口まで延在しておれば、ディフュ
ーザの壁の下流側端部は上流側方向に見て波形をなす。

傾斜の急峻なディフューザの壁の傾斜度が下流側に於て
小さくなっており、従って下流側部分に於ける剥離が問
題にはならない場合には、谷及び畝は出口よりも上流側
に於て終っていてよい。また谷及び畝を出口まで延在さ
せない他の理由があるかもしれない。

谷及び畝は、運動量の小さい境界層の流れを三次元的に
解放することにより、境界層の流れ方向の二次元的な剥
離の重大な影響を遅延せ又は防止するものと考えられる
。谷及び畝により創成される局部的な流路断面積の変化
により、圧力勾配が局部的に制御され、また好ましから
ざる圧力勾配に近づく境界層が壁面より剥離するのでは
なく横方向に移動することが可能にされる。境界層が下
流側方向へ流れて畝に到達すると、その境界層は畝の峰
に沿って薄く拡がり、畝の峰の両側に於て谷へ向う横方
向の運動量を獲得するものと考えられる。これに対応し
て、谷へ流入する境界層は横方向の運動量を獲得し、谷
の両側に於て谷の壁土を横方向に運動する。従って境界
層はそれが下流側方向へ移動する際に圧力上昇すること
を回避し得るので、境界層の二次元的な剥離が回避され
又は少なくとも遅延される。このメカニズムの全体とし
ての大きさは不可視の大きさであり、境界層それ自身の
大きさに直接的に拘束されるものではないものと考えら
れる。

失速を遅延させ又は防止するという所望の効果を達成す
るためには、谷の最大深さ、即ち波形の峰から峰までの
振幅は、谷のすぐ上流側の境界層の厚さの９９％の少な
くとも約２倍でなければらないものと考えられる。波形
の振幅が上述の値よりもかなり大きい場合にもディフュ
ーザは良好に作動するものと考えられる。損失を最少限
に抑える波形の振幅及び形状が最も好ましい。

本発明は実質的に任意の型式の二次元又は三次元ディフ
ューザに採用されてよい。更に本発明のディフューザは
亜音速ディフューザ又は超音速ディフューザの何れであ
ってもよい。ディフューザが超音速ディフューザである
場合には、谷及び畝は衝撃面の下流側に設けられてもよ
く、また衝撃それ自身により惹起こされる剥離損失を低
減すべく衝撃平面を横切るよう設けられてもよい。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

［実施例］ 第１図及び第２図に改良されたディフューザ１００が図
示されている。図示の実施例に於ては、ディフューザは
二次元ディフューザである。矢印１０２により示された
主要な流れ方向へ流れる流体は、流路１０６よりディフ
ューザの入口１０４へ流入する。ディフューザ１００は
主要な流れ方向に延在し互いに平行に隔置された一対の
側壁１０８と、互いに他に対し末広状をなす上壁１１０
及び下壁１１２とを含んでいる。ディフューザの出口は
符号１１４にて示されている。壁１１０及び１１２はそ
の長さの最初の上流側部分１１６に於ては平坦である。

これらの平坦な部分は記号Ｙにて示された角度にて主要
な流れ方向より末広状をなしている。各壁１１０及び１
１２の残りの下流側部分１２２は、互いに隣接して交互
に配列され下流側方向へ延在する複数個の谷１１８及び
畝１２０を含んでいる。これらの畝及び谷は基本的には
断面Ｕ形をなしており、それらの長さに沿って互いに滑
かに接続され、これによりディフューザの出口１１４に
於て滑かな波形を形成している。

かくして谷及び畝はディフューザ１００の下流側部分１
２２全体に亙り延在する起伏面を形成している。またこ
の実施例に於ては、谷及び畝は平坦な上流側部分１１６
と滑かに接続されており、下流側端部の波形の振幅（即
ち谷の深さ）Ｚまで出口１１４へ向かうにつれてそれぞ
れ深さ及び高さが次第にｊ曽大している。この実施例に
於てはそうではないが、畝及び谷の側壁１２４は互いに
他に対し平行であることが好ましい場合もある（第６図
参照）。谷及び畝の設計に課せられる一つの制限は、デ
ィフューザがその入口よりその出口まで連続的に断面積
を増大するよう、谷及び畝の大きさ及び方向が設定され
なければならないということである。

説明の目的で、平坦な上流側部分１１６が同一の角度Ｙ
にてディフューザの出口１１４の平面まで延長されると
、ディフューザはＡ、の出口面積を有し、起伏面の起伏
が開始する平面のすぐ下流側に於て失速が生じるものと
仮定する。この実施例に於ては、起伏は出口面積Ａｏを
変化させることなくかかる失速を防止する。かくして出
口面積がＡ、の同一の値となるよう、谷１１８の底は上
流側部分１１６の仮想の延長部の一方の側に配置され、
畝の峰は上流側部分の仮想の延長部の他方の側に配置さ
れている。

勿論最初の角度Ｙ１ディフューザの許容し得る長さ、起
伏の形状及び寸法に応じて、出口面積をＡｏよりも更に
大きくすることも可能である。出口面積の大きさはその
必要性、本発明の限界、ディフューザ系に課せられる他
の制限因子に応じて選択されてよい１ｆ項である。

本明細書に於て、「ディフューザ出口の有効境界線」と
いう言葉は、ディフューザの出口１１４の平面内に存在
する滑かな直線的な仮想線であって、ディフューザの出
口に於ける実際の断面積と同一の断面積を郭定し又は包
含するよう谷及び畝を通過する仮想線として定義される
。第１図及び第２図に示された実施例に於ては、かかる
境界線は２本存在し、それらは図に於て符号１３０及び
１４０により示された仮想線である。更にディフューザ
の起伏をなす表面部分についての「有効末広角度」Ｅは
、ディフューザの壁の起伏の開始点とディフューザ出口
の有効境界線とを結ぶ直線と主要な流れ方向との間に形
成される角度である。

本発明によれば、畝及び谷を有しない同一の長さのディ
フューザに於て達成し得る有効末広角度よりも大きい有
効末広角度に於ても境界層の流れ方向の二次元的な剥離
が生じないよう畝及び谷の形状及び大きさを設定するこ
とが可能である。かくして本発明によれば、ディフュー
ザの壁に起伏が設けられることにより、ディフューザの
長さが同一である場合には流路断面積の比が大きくなる
よう、また流路断面積の比が同一である場合にはディフ
ューザの長さが短くなるようにディフューザを設計する
ことが可能になる。

本発明によるディフューザを設計するに際しては、谷及
び畝（即ち起伏）がそれらが設けられていない場合に境
界層が壁より剥離する位置より上流側の位置にて開始す
るよう設計が行われなければならない。勿論谷及び畝は
ディフューザの全長に亘り延在していてもよいが、この
ことは必須ではない。第１図及び第２図に示された実施
例に於ては、畝の大きさ及び形状は逆転されている点を
除き谷と同一であるが、このことも必須ではない。

また互いに隣接する谷又は畝は相互に同一である必要も
ない。

境界層の剥離を防止するという所望の効果を達成するた
めには、谷の最大深さ（波形の峰から峰までの振幅Ｚ）
は谷の上流側端部のすぐ前方に於ける境界層の厚さの９
９％の少なくとも２倍でなけれぼらないものと考えられ
る。また最大振幅Ｚが谷及び畝が設けられない場合に発
生する剥離領域（即ちウェーク）の厚さ（主要な流れ方
向及びディフューザの表面に垂直な方向の厚さ）の大き
さとほぼ等しい場合に最良の結果が得られるものと考え
られる。他のパラメータや制限因子が何が最良であるか
に影響するので、このガイドラインをディフューザの必
ずしも全ての用途に適用できる訳ではない。Ｘが最大振
幅２の位置（通常ディフューザの出口）に於ける互いに
隣接する谷の間の距離（即ち波長）であるものとすれば
、Ｚに対するＸの比は約４．０以下であり、約０．２以
上であることが好ましい。一般に振幅Ｚが小さすぎる場
合、若しくはＺに比してＸが大きすぎる場合には、失速
が遅延されるだけであり、失速が解消される訳ではない
。これに対しＸに比してＺが大きすぎる場合、若しくは
谷の幅が狭すぎる場合には、粘性損失により例えば背圧
を過度に増大させることによって本発明の効果の幾つか
又は全てが相殺される。ディフューザの用途によっては
背圧が増大してもしなくてもよい。本発明は従来技術に
対し成る種の改善をもたらす任意の大きさの谷及び畝を
含むものである。

第１１図及び第１２図は第１図及び第２図に示された実
施例と同様の本発明の一つの実施例を試験するために使
用された試ｐ装置を示す射口である。この試験装置は高
さＨが５．４ｉｎ（１３，７ｃｍ）であり幅Ｗが２１．
１１ｎ（５３，６ｃｍ）である断面長方形の入口部６０
０を含んでいる。入口部６００に近接した位置には入口
６０４及び出口６０６を有する拡散部６０２が設けられ
ていた。

試験装置の側壁６０８は互いに平行であった。拡散部の
上壁６１０及び下壁６１２はそれぞれ符号６１６及び６
１８にて示された位置に於て入口部６００の平坦で互い
に平行な上壁６１９及び下壁６２１の下流側端部に枢着
されていた。各壁６１０及び６１２はそれぞれ１．５ｉ
ｎ（３，８ｃｍ）に等しい長さＬｌの平坦な上流側部分
６１３及び６１５と、２８．３Ｉｎ（７１，９ｃｍ）に
等しい長さＬ２の波状の部分とを含んでいた。第１１図
に於て仮想線にて示された平面６２０及び６２２は、そ
の平面の一方の側に於ける谷の流路断面積がその他方の
側の谷の流路断面積に等しい仮想上の平面を示している
。換言すれば、下流側方向と各平面６２０及び６２２と
の間の角度θは波状部分を含むディフューザの平均末広
角度の半分、即ち有効末広角度の半分である。この試験
に於ては、平面６２０及び６２２はそれぞれ対応する上
流側の直線状の壁部６１３及び６１５に平行であったが
、このことは本発明にとって必須ではない。角度θは試
験毎に変化され、これによりディフューザの入口の面積
に対する出口の面積の比Ａｏ／ＡＩが変化された。

試験装置の谷及び畝の形状及び寸法が第１２図に最も良
好に示されている。６谷は１．６ｉｎ（４゜１ｃｍ）の
距離Ｂにて互いに隔置された実質的に互いに平行な側壁
を有していた。畝は谷の幅の１゜６６倍の幅（２，６６
ｉｎ（６，７６ｃｍ）に等しい寸法Ａ）を有していた。

かくして波長（Ａ＋Ｂ）は４．２６ｉｎ（１０，８ｃｍ
）であり、波状部の全長に亙り一定であった。波状部の
下流側端部に於ける波形の振幅Ｚは４．８ｉｎ（１２，
２ｃｍ）であり、上流側へ向うにつれて０まで減少して
いた。

図には示されていないが、比較の目的で、Ｌｔ及びＬ２
の合計に等しい直線状の壁を有する二次元ディフューザ
も試験された。

第１９図は直線状の壁を有する二次元ディフューザ及び
波状部を有する二次元ディフューザについての試験結果
を示すグラフである。性能係数Ｃ９が縦軸にとられてお
り、入口の面積に対する出口の面積の比が横軸にとられ
ている。性能係数は以下の如く定義される。

ここにＰ　はディフューザの出口に於ける静圧であり、
ＰＩはディフューザの入口に於ける静圧であり、ｒは流
体の密度であり、■、はデイツユ−ザの入口に於ける流
体の速度である。

これらの試験に於ては、流体は空気であり、角度θは直
線状の壁を有するディフューザ及び波状の壁を有するデ
ィフューザの両方について２〜１００の範囲にて変化さ
れた。グラフに示されている如く、直線状の壁を有する
ディフューザは約６°の角度までの範囲に於ては波状の
壁を有するディフューザよりも良好に作動する。波状の
壁を有するディフューザに於ては、境界層の剥離を阻止
することができないことによるのではなく、その系の表
面積が増大することに起因して、末広角度が小さい範囲
に於ては静圧の回復性がかなり小さい。直線状の壁に於
ける境界層の剥離は末広角度が約６″である場合に生じ
る。直線状の壁を有するディフューザの性能係数Ｃはそ
の点（６°）に於て低下し始める。波状の壁を有するデ
ィフューザについては、性能係数は６°を越えて８°ま
で上昇する。これよりも高い末広角度に於ては性能係数
の低下により示されている如く境界層の剥離が生じる。

従ってこの試験データは、波状の壁を有するディフュー
ザは直線状の壁を有するディフューザに比して２″境界
層の剥離を遅延させることを示している。性能係数Ｃの
最大値は何れの形態の場合にも同一（０，５８）である
が、波状部を有するディフューザに於ては境界層の剥離
が生じない範囲の出口の面積が１９％増大される。

かくして連続方程式によれば、面積が１９％増大される
ことにより、ディフューザの出口に於ける流体の平均速
度が直線状の壁を有するディフューザの場合よりも１９
％低減される。

これらの結果より、本発明は境界層の剥離が一つの問題
である末広角度が比較的大きい場合に特に有用であると
いう結論が下される。但しこの特定の試験に於ては、直
線状の壁を有するディフューザよりの境界層の剥離は、
面積比が増大されてもＣが殆ど増大しない面積比の領域
に於て生じることに留意されたい。直線状の壁を有する
ディフューザよりの境界層の剥離が、面積比の増大につ
れてＣが急激に増大する面積比の領域に於て生じるなら
ば、剥離が生じない範囲にて面積比を僅かに増大させる
だけでＣがかなり改善され、また流体の速度が大きく低
減される。またこの試験に於て使用された谷及び畝の寸
法及び形状は最適化されていなかったことに留意された
い。試験全体に亙り一つの形態のみが使用された。波状
部の形態によっては、比較的大きい末広角度の領域に於
ける性能を低減することなく末広角度の比較的小さい範
囲に於ける性能を改善することができる。

第３図及び第４図に本発明が組込まれた三次元ディフュ
ーザ２００か図示されている。入口通路２０２はその全
長に亘り一定の長方形の断面を有している。ディフュー
ザの入口２０４に於ては、上壁２０６及び下壁２０ｇは
角度Ｙだけ主要な流れ方向２１０より末広状をなしてお
り、ディフューザの側壁２１２及び２１４も同一の角度
にて主要な流れ方向より末広状をなしている。これらの
壁２０６．２０８．２１２．２１４はディフューザの入
口２０４より下流側方向に距ＭＤの範囲に亘り平坦であ
り、それより下流側に於ては互いに隣接して交互に配列
され下流側方向へ延在する複数個の谷２１６及び畝２１
８に成形されており、これらの谷及び畝はディフューザ
の出口２２０までの長さに沿って互いに滑かに接続され
ている。

またこれらの谷及び畝の上流側端部はそれぞれ対応する
平坦な壁２０６．２０８．２１２．２１４と滑かに接続
されている。谷の深さは実質的に零よりディフューザの
出口２２０に於ける最大深さまで下流側方向へ向かうに
つれて次第に増大している。谷及び畝により形成された
起伏面はディフューザの出口に於て滑かな波形をなして
いる。

第５図及び第６図に、本発明が符号３００にて示された
軸対称ディフューザに組込まれた状態にて図示されてい
る。ディフューザ３００は軸線３０２と、円筒形の入口
通路３０４と、ディフューザセクション３０６とを有し
ている。ディフューザセクションの入口は符号３０８に
て示されており、その出口は符号３１０にて示されてい
る。ディフューザセクション３０６の上流側部分３１６
は軸線３０２の周りの湾曲した回転面であり、入口３０
８に於て壁３１４に対し接線をなしている。

残りの下流側部分３１８は互いに隣接して周方向に隔置
された複数個の谷３２０及び畝３２２よりなる起伏面で
ある。谷及び畝はディフューザの上流側部分３１６の下
流側端部に於て始まり該下流側端部と滑かに接続されて
おり、出口３１０まで下流側方向へ延在している。谷の
深さ及び畝の高さは零より出口３１０に於ける最大値ま
で次第に増大している。この実施例に於ては、６谷の側
壁３２３は互いに他に対し平行である。ディフューザ出
口の有効境界線が符号３２４にて示されており、該境界
線は出口３１０に於けるディフューザの断面積と同一の
断面積を有する円を郭定している。また第５図には有効
末広角度Ｅが示されている。

ディフューザの上流側部分３１６の表面に沿って境界層
の剥離が生じないものと仮定すれば、本発明による谷及
び畝は、ディフューザの下流側部分３１８が円錐形又は
軸線３０２の周りの他の回転面の一部である場合の如く
、谷や畝が設けられていない同一の軸線方向長さの従来
のディフューザに於て可能である拡散度合よりも大きい
拡散度合を可能にする。

第１図及び第２図に示された二次元ディフューザについ
ての上述のガイドラインを使用して軸対称ディフューザ
の谷及び畝の大きさ及び間隔を決定する目的で、軸対称
ディフューザの波形の振幅Ｚが半径線に沿って測定され
、波長Ｘは半径方向最も外側の峰から峰までの円弧長さ
と半径方向最も内側の峰から峰までの円弧長さとの平均
値として測定される。

第７図及び第８図には符号４００にて示された環状の軸
対称ディフューザが図示されている。ディフューザの入
口平面が符号４０２にて示されており、その出口平面が
符号４０４にて示されている。ディフューザの入口平面
４０２より上流側の互いに同心の円筒形の内壁面４０８
及び外壁面４１０は、流体をディフューザ内へ導く環状
の流路４０９を郭定している。ディフューザの内壁４１
２は軸線４１１の周りの回転面である。またディフュー
ザの外壁４１４は上流側部分４１６と下流側部分４１８
とを含んでいる。上流側部分４１６は軸線４１１の周り
の回転面である。本発明にょれば、下流側部分４１８は
交互に配列され下流側方向へ延在する複数個の畝４２０
及び谷４２２よりなる起伏面であり、畝４２０及び谷４
２２は主要な流れ方向に垂直な断面で見て実質的にＵ形
をなしている。谷及び畝の壁はそれらの長さに沿って互
いに滑かに接続され、これによりディフューザの全周に
亘り滑かに起伏する面を形成している。

ディフューザの出口４０４に於ける外壁４１４の滑かな
波形が第８図に示されている。

第９図及び第１０図に示された実施例に於ては、直径が
一定の通路４９８がディフューザ５００へ流体を導くよ
うになっており、ディフューザは平面５０３内に設けら
れた入口５０２と平面５０５内に設けられた出口５０４
とを有している。入口５０２は第一の直径を有しており
、出口５０４は第一の直径よりも大きい第二の直径を有
している。

平面５０６に於ては通路断面積が段差状に変化しており
、通路は平面５０６より下流側に於ては出口５０４まで
その直径が次第に増大している。通路の直径は平面５０
５より下流側に於ては一定である。平面５０６より上流
側のディフューザの壁５０８には周方向に互いに隔置さ
れ断面Ｕ形をなす複数個の谷５１０及び畝５１２が形成
されており、谷及び畝は下流側方向へ延在しており、そ
れらの深さ及び高さは平面５０６に於ける最大振幅Ｚま
で増大している。谷はそれに流体が十分に流れるよう設
計されている。従って流体の流れは平面５０６まで壁５
０８に付着した状態に留まる。

平面５０６及びそれより下流側の成る短い距離の範囲に
於て不連続性に起因して成る損失が生じるが、谷及び畝
は恐らくはかかる不連続部が存在しない場合よりも迅速
に流体を半径方向外方へ導くことによって上述の如き損
失を大きく低減する流れパターンを平面５０６のすぐ下
流側に形成する。

かくして流体の流れは不連続部より下流側へ成る短い距
離の位置に於てディフューザの壁５１４（小さい末広角
度を有している）に再度付着した状態になり、ディフュ
ーザの出口５０４までその付着した状態を維持する。

本願出願人と同一の出願人の出願にかかる特願昭６２−
３３６８２４号明細書に記載されている如く、６谷はそ
の出口に於てその各側壁面よりそれぞれ一つの大きいス
ケールの軸線方向の渦流を発生するものと考られる。こ
の場合「大きいスケールの」とは、渦流が谷の全深さの
大きさとほぼ同一の直径を有することを意味する。各側
壁より一つづつのこれら二つの渦流は互いに反対方向に
回転し、通路の断面積が段差状に変化することにより郭
定された隅部内へ谷よりの流体や近傍の流体バルクより
の流体を半径方向外方へ移動させんとする流れ場を創成
する。かかる現象により隅部内の低圧領域、即ち停滞領
域の大きさが低減される。かくして流体の流れは、平面
５０３と５０６との間の拡散部が単純な平滑な壁であり
切頭円錐形である場合に比して、平面５０６より下流側
方向への距離が短い位置に於て壁５１４に再度付着する
。

一つの出口の側壁のエツジより発生された渦流が隣接す
る谷の側壁のエツジより発生された逆方向に回転する渦
流によっては干渉を受けないようにするためには、隣接
する谷の出口の側壁のエツジは十分な距離にて互いに隔
置される必要がある。

一般に、互いに隣接する谷の側壁のエツジの間の充実の
材料の面積の下流側方向への投影面積は谷の出口の下流
側方向へ投影された面積の少なくとも約１７４でなけれ
ばならない。

更に、出口に於ける側壁面が急峻である場合に最良の結
果が得られるものと考えられる。谷の長さ方向である下
流側方向に垂直な断面に於て、側面壁のエツジに沿う最
も急峻な点に於ける接線は約１２００以下の交差角Ｃ（
第２図に参照の目的で図示されている）を郭定すること
が望ましい。

交差角Ｃが０に近ければ近いほど好ましい。第６図、第
８図、第１０図の実施例及び第１４図の実施例に於ては
、交差角は実質的に０６である。

第９図及び第１０図の軸対称の段差状のディフューザの
特徴が組込まれた段差状ディフューザが第１３図及び第
１４図に射口的に示された試験装置内に於て試験された
。この試験は作動流体として空気を使用して行われた。

主要な流れ方向、即ち下流側方向が矢印７００により示
されている。

波状の拡散部７０２が導管の高さが急激に増大する位置
である不連続部の平面７０４に出口を有していた。畝の
峰７０６は下流側方向７００に平行であり、入口部の壁
７０７と整合されていた。谷の底面７０８は下流側方向
との間に２０°の角度をなしていた。波形の峰から峰ま
での振幅Ｔは１゜０ｉｎ（２，５ｃｍ）であった。波形
の波長Ｑは１゜１ｉｎ（２，７ｃｍ）であった。谷の半
径Ｒ，は０゜３２５ｉｎ　（０，８２６ｃｍ）であり、
畝の半径Ｒ２は０．１７５ｉｎ（０，４４５０１１１）
であった。更に谷の側壁は互いに平行であった。

この試験に於ては、平面７０４の下流側の断面長方形の
導管部の高さＪが７．５〜９．５ｉｎ（１９〜２４ｃｍ
）の範囲にて変化された。入口部の高さＨは５．３７５
ｉｎ（１３，６５ｃｍ）の一定値であった。導管の幅Ｖ
はその全長に亘り２１．１１ｎ（５３，６ｃｍ）の一定
値であった。波状をなす拡散部の長さＫは３．７３ｉｎ
（９，４７０１１１）であった。

また比較の目的で、不連続部の平面７０４の上流側に遷
移拡散部を有しない試験装置についても試験が行なわれ
た。この試験形態が第１５図及び第１６図に示されてい
る。また第１７図及び第１８図に示されている如く、平
面７０４のすぐ上流側に単純な平坦な壁即ち直線状の拡
散部を用いて試験が行なわれた。この直線状の拡散部の
末広角度の半分は２０＠であり、その長さＫは波状の拡
散部７０２と同一であった。

試験が行なわれた各高さＪについて、流体の流れが導管
の壁に再度付着する位置の平面７０４より下流側方向へ
の距離が測定された。この距離は本発明である第１３図
の試験形態についてはＧ”が付されており、第１５図に
示された試験形態についてはＧが付されており、第１７
図に示された試験形態についてはＧ′が付されている。

下記の表を参照することによりこれらの測定結果のデー
タを比較することができる。尚下記の表に於て全ての数
値の単位はインチ（Ｉｎ）であり、０内の数値の単位は
センナメートル（ａｍ　）である。

数値Ｇ及びＧ′はディフューザの壁に付着した流体の房
の流れ方向を観察することにより求められ、試験時に記
録された。Ｇ′の値は性能係数のデータ及び流体の房の
流れパターンの再集合に基いて試験後に求められた概算
値である。上記表は、波状の形Ｂ（Ｇ′のデータ）によ
れば剥離領域が最も短くなり、従って第１５図及び第１
６図又は第１７図及び第１８図に示された形態の場合に
比してディフューザの流れパターンが改善されることを
示している。

またこれらの試験中に種々の導管高さＪについて性能係
数Ｃの計算を可能にするｌＰｊ定も行われれた。そのデ
ータが性能係数が縦軸にとられ入口面積に対する出口面
積の比（Ｊ　／Ｈ）が横軸にとられた第２３図乃至第２
５図のグラフに示されている。第２３図のグラフは平面
７０４より下流側方向へ２Ｈの位置に於て測定された結
果を示しており、第２４図のグラフは平面７０４より下
流側方向へ３Ｈの位置に於て測定された結果を示してお
り、第２５図のグラフは平面７０４より下流側方向へ４
．６Ｈの位置に於て測定された結果を示している。６壁
の形態についての結果（平面７０４の上流側に拡散部を
有しない形態、即ち形態Ａ１直線状の壁を有する拡散部
の形態、即ち形態Ｂ。

波状部を含む拡散部の形態、即ち形態Ｃ）が各グラフに
示されている。

これら全ての場合のうち最も性能の点で悪い形態は形態
Ａ（第１５図及び第１６図）である。次に良好な性能の
形態は第１７図及び第１８図に示された直線状の拡散壁
を有する拡散部（形態Ｂ）である。これら三つのうち最
良の性能の形態は第１３図及び第１４図に示された本発
明の波状の構造のものである。いずれの形態の場合にも
性能係数はＣは平面７０４より下流側方向４．６Ｈの位
置に於て（第２５図参照）最大値に到達することに留意
されたい。この位置に於ては、入口面積に対する出口面
積の比に応じて、本発明により得られる性能係数Ｃの改
善量は形態Ａ（デイツユ−ザを有しない場合）に対し約
１７〜３８％であり、形態Ｂ（直線状の壁を有するディ
フューザ）に対し約１３〜１９％であった。

第１３図及び第１４図に示された試験形態に於て、畝の
峰７０６は下流側方向に平行であったが、幾つかの試験
（第２７図及び第２８図それらの説明を参照）により、
峰７０６が導管の中央流れ領域（即ち二次元的なディフ
ューザの場合には中心平面）へ向けて内方へ傾斜してい
る場合に一層良好な流れの分布状態が得られることが判
った。このことが第１３図に於て破線７１０により示さ
れている。かかる畝により直線的な貫流（即ち下流側方
向に平行な流れ）に対し障害が形成され、かかる流れが
導管の中心より谷の底へ向けて外方へ強制的に導かれる
。このことにより境界層の剥離を生じることなく谷の底
の傾斜角をより一層大きくすることができる。かかる構
造を使用すれば、より一層迅速な混合が可能になり、ま
た谷より下流側の短い距離の領域に於ける導管を横切る
方向の速度分布がより一層均−なものになる。

ｍ２０図乃至第２２図は本発明が組込まれた自動車用触
媒コンバータの如き触媒コンバータを示している。触媒
コンバータはこれらの図に於て符号８００にて全体的に
示されている。触媒コンバータ８００は円筒形のガス供
給導管８０２と、断面楕円形のガス受取り導管８０４と
、これらの導管の間に遷移導管を与えるディフューザ８
０６とを含んでいる。ディフューザ８０６はガス供給導
管の断面円形の出口８０８よりガス受取り導管の断面楕
円形の入口８１０まで延在している。ガス受取り導管は
内部に触媒床を保持している。触媒床はハニカム状のモ
ノリスであり、ハニカムセルは下流側方向に平行である
。モノリスの入口面は入口８１０に位置しているが、谷
の出口と触媒との間に追加の拡散距離が与えられるよう
更に下流側方向に移動されてもよい。触媒コンバータの
触媒は当技術分野に於てよく知られれている。また触媒
床の形態も本発明の一部をなすものではない。

第２２図に最も良く示されている如く、この実施例に於
ては、楕円の長軸の方向にのみ拡散が発生する。楕円の
短軸はガス供給導管の出口８０８の直径に等しい一定の
長さである。成る意味に於ては、この実施例のディフュ
ーザ８０６は二次元型のディフューザである。平面８１
２に於てはディフューザの断面積が段差状に変化してい
る。平面８１２より上流側のディフューザ壁８１４は断
面Ｕ形をなし下流側方向に延在し互いに隣接して交互に
配列された複数個の谷８１６及び畝８１８を含んでおり
、これらは滑かに起伏する面を郭定している。谷は出口
８０８の平面に於て深さ０にて始まり、平面８１２に位
置するそれらの出口に於て最大の深さまで深さが次第に
増大しており、これにより第２２図に最も良く示されて
いる如く、平面８１２に於て波形のエツジを形成してい
る。

峰８１８は下流側方向に平行であり、ガス供給導管の内
面と実質的に整合されているが、このことは本発明にと
って必須ではない。拡散は断面楕円形の入口８１０の長
軸８２０の方向にのみ生じるので、谷の深さ方向はその
長軸に実質的に平行に設定されている。谷及び畝の形状
及び寸法はそれらの面に於ける二次元的な境界層の剥離
を回避し得るよう選定される。

本明細書の従来技術の説明の欄に於て説明した如く、従
来の自動車用触媒コンバータが直面する一つの基本的な
問題は、短い距離の範囲内にて大きい量の拡散を得るこ
とが必要であるということであった。しかし流体の流れ
は末広角度の半分が約６ａよりも遥かに大きい場合には
平滑な壁のディフューザの壁面に付着した状態を維持す
ることができないことが知られている。試験によれば、
第１１図及び第１２図に示された装置を使用すれば、約
２２°の谷の傾斜角（第１１図のＳ）までの範囲に於て
二次元的な境界層の剥離を回避することができ、この値
は上述の試験形態に於ては末広角度の半分（有効拡散角
度）が約８．０’である平滑な壁のディフューザに対応
している。条件を適正に設定すれば、境界層の剥離を生
じることなく谷の傾斜を更に一層堆大させることができ
るものと考えられるが、有効末広角度を約１０’よりも
遥かに高い値に増大させることはできないものと考えら
れる。触媒コンバータの用途に於ては、谷の傾斜が約５
°未満である場合には谷の出口の下流側に於ける追加の
拡散に効果的に影響を及ぼすに足る強度の渦流を発生さ
せることができないものと考えられる。

かかる触媒コンバータの用途に於ては、谷の出口平面８
１２に於て断面積が段差状に増大していることにより、
排気ガスの流れが触媒の端面（図示の実施例に於ては出
口８１０に位置している）に到達する前に排気ガスが拡
散するための空間が与えられる。谷の出口と触媒の端面
との間の距離は排気ガスが触媒に到達する時点までの排
気ガスの拡散度合を決定する点に於て重要な役割を演じ
るが、最良の距離はシステム自体に内在する種々の制限
因子を含む多くの因子次第である。最適の結果を達成す
るためには幾つかの実験を行なうことが必要であろう。

何れにせよ、本発明によれば、所定の作用を果すに必要
な触媒の総量を低減することができる。

図示の実施例に於ては、谷の出口より下流側のディフュ
ーザの外壁８２４の断面は楕円形であり、その断面積は
下流側方向に向うにつれて次第に増大している。壁８２
４がその出口に於ける最大の断面積に等しい一定の断面
積を有していても殆ど差異は生じない。何故ならば、楕
円の長袖近傍に於ては図示の如き形態の場合に於ても流
体の流れは壁面にほとんど再付着しないと思われるから
である。かかる一定の断面積の壁の構造が第２１図に於
て仮想線８２６により示されている。その場合には、デ
ィフューザ８０６は谷の出口８１２の平面の下流側にて
終っているものと見做されてよいが、触媒の端面は排気
ガスが触媒床へ流入する前に排気ガスが更に拡散し得る
よう谷の出口より下流側方向に隔置される。

第２０図乃至第２２図の触媒コンバータ装置に於ては、
排気ガス供給導管は断面円形であり、ガス受取り導管８
０４は断面楕円形である。このことは現在自動車業界に
於て使用されているこれらの導管の断面形状に合せたこ
とによる。勿論これら二つの導管の断面形状は共に円形
であってもよく、その場合には触媒コンバータ装置は第
９図及び第１０図に示されたディフューザ装置に一層近
くなる。ガス供給導管及びガス受取り導管の特定の形態
は本発明を限定するものではない。図示の実施例に於て
は、ガス供給導管８０２は２．０１ｎ（５，ＩＣｌ１１
）の直径を有し、ディフューザ８０６の長さは３．２１
ｎ（８，１ｃｍ）であり、谷の傾斜角θは２０°であり
、谷の下流側方向の長さは１゜６ｉｎ（４，１ｃｍ）で
あり、楕円の長軸８２０を含む切断面で見た場合の壁８
２４の傾斜角は３８″である。各谷８１６はその出口に
於て約０．５８Ｉｎ（１，５ｃｍ）の深さｄを有し、そ
の長さに沿って０．５１ｎ（１，３ｃｍ）の実質的に一
定の幅Ｗを有している。互いに隣接する谷はそれらの出
口に於て０．２５ｉｎ（０，６４ｃｍ）の距離す互いに
隔置されている。谷の出口よりディフューザの出口８１
０に位置する触媒の端面までの距離は１．６ｉｎ（４，
１ｃ＋ｎ）である。

第２０図乃至第２２図に示された実施例に於ては、ディ
フューザは一枚のシート金属より形成された導管として
図示されているが、ディフューザは他の方法により製造
されてもよい。例えば平滑な壁の拡散部を有する従来の
触媒コンバータに使用されているアダプタと同様のアダ
プタが形成されてよい。その場合アダプタは従来の拡散
部の内面を第２０図乃至第２２図に示された流れ面に近
似させるよう従来の拡散部内に挿入される。かかるアダ
プタ９０２を有する触媒コンバータ９００が第２６図に
於て断面図として示されている。

第２７図乃至第２９図に示された実施例に於ては、導管
９１２内に配置された中実のインサート体９１０が第２
６図に示されたシート金属製のアダプタ９０２と全く同
様の態様にて谷９１４及び畝９１６を形成している。第
２０図乃至第２２図に示された実施例と第２７図乃至第
２９図に示された実施例との間に於ける作動上の差異は
、第２７図乃至第２９図の実施例に於ては畝の峰９１８
が下流側方向に平行ではなく、導管の中心へ向けて内方
へ傾斜しており、従って下流側方向に平行な流れに対し
障害を与えているということである。

外方へ傾斜した谷９１４はかかる障害を補償する以上の
作用をなし、従って導管の実際の流路断面積は谷の入口
より平面９２０に於ける谷の出口まで次第に増大してい
る。流路断面積は平面９２０に於て急激に（即ち段差状
に）増大し、その後平面９２２まで次第に増大している
。流路断面積は平面９２２より下流側に於ては触媒床ま
での短い距離の範囲に於て一定である。

第２７図乃至第２９図に示されたものと同様の形態につ
いての試験に於ては、円筒形の入口導管９２３の直径は
２．０ｉｎ（５，１ｃｍ）であった。

平面９２２に於ては流路の断面形状は実質的に楕円形で
あり、短軸長さは約２ｉｎ、（５，１ｃｍ）であり、長
袖長さは約４ｉｎ（１０，２ｃｏ＋）であった。

谷の出口（平面９２０）と触媒面９２５との間の距離は
、それらの間に混合領域が形成されるよう約１．４１ｎ
（３，６ｃ＋ｎ）であった。試験に於ては実際には触媒
は使用されず、触媒床として軸線方向に延在する断面六
角形の通路を有するハニカム構造体が代用された。

各形態の試験について、実質的に触媒床の出口の平面に
於て楕円形の流路断面の全体に亘゛る種々の点に於て流
速が測定された。全体としての流速の不拘−パラメータ
Ｖが平均速度により除算された流速の平均偏差として演
算された。成る試験形態についてＶの値が低ければ低い
ほど、流路断面全体に亘る流速の変化が小さい。■が０
であることは全ての点に於ける流速が同一であることを
意味する。第２７図に示されたものと同様の基本的な形
態であってインサート体９１０が存在しない（即ちディ
フューザ部に畝及び谷が存在しない）ものに於ては、偏
差Ｖは２．６６５であった。他の一つの試験に於ては、
θ及びαが共に３００であるインサート体が使用された
。谷の軸線方向長さＬは約１．０６ｉｎ（２，７ｃｍ）
であり、出口平面に於ける谷の深さＤは１．２１ｎ（３
，Ｏｃ＋ｎ）であった。谷の幅Ｔは約０．２ｉｎ（０，
５ｃｍ）であり、畝の幅Ｒは約０．３５Ｉｎ（０，８９
ｃＩｌ）であった。第２７図乃至第２９図に示された形
態の場合と異り、谷の底９２６及び畝の峰９１８は矩形
であった。また面９２８は平坦であった。かくしてイン
サート体は比較的鋭敏な多数の角部及び隅部よりなって
いた。かかる形態についての偏差Ｖは２．７２３であり
、基本的な畝及び谷を有しない形態よりも悪いものであ
った。

他の一つの試験形態はこれと同一の鋭敏なエツジを有し
、同一の谷及び畝の幅を有し、同一の谷の軸線方向長さ
を有していたが、角度θは３５６でり、αは４０°あっ
た。この形態に於ては出口に於ける谷の深さＤは約１．
６ｉｎ（４，１ｃｍ）であった。この形態の偏差は２．
４５５に改善された。次いでインサート体が除去され、
全ての鋭敏なエツジ及び角部が丸みを与えられ、これに
よりその形態は第２７図及び第２８図に示されている如
きものとなった。その形態が再度試験され、その結果偏
差は２．００８に大きく低下した。インサート体が再度
除去され、谷の幅Ｔが約０，２８Ｉｎ　（０，７１ｃｍ
）に増大され、これにより畝の幅が０．２８Ｉｎ（０，
７１ｃ＋ｎ）に低減された。全ての角部及び隅部は丸み
を帯びた状態に維持された。

この形態についての試験により偏差が更に大きく改善さ
れ、偏差は１．６２４に低下した。このことから先に説
明した形態に於ては谷の出口に於けるそれらの深さに比
して幅が狭すぎることが明らかである。

畝を入口流路内へ延在させることによって、流れの一部
が導管の中央流れ領域、即ち軸線より外方へ押やられる
ものと考えられる。谷内の有害な圧力勾配が低減され、
これに・より谷の傾斜角θを非常に急峻なものにするこ
とができる。その結果より迅速な混合が可能になり、ま
た畝及び谷の下流側に於ける導管を横切る方向の流れ分
布が特に外壁近傍に於てより一層均−なものになる。鋭
敏な角部や隅部はそれらがなければ得られるであろう改
善を制限するものと考えられる。また谷及び畝の幅も重
要な役割を演する。

導管の畝を有する部分内に配置された流線形の中心体も
同様の効果を奏し、従って畝との関連で使用されてよい
ものである。かくして中心体は下流側方向に平行な流れ
に障害を与え、流れの一部を強制的に土壁及び下壁へ向
けて外方へ導く。実際に試験された訳ではないが、かか
る一つの中心体９３０が第２７図に於て仮想線にて示さ
れており、導管の側壁の間に第２７図の紙面に垂直に延
在している。中心体が使用されるか否かに拘らず、問題
となる用途に最適の形態を決定するためには、各用途に
ついて種々の角度の谷及び畝に関する実験が行われなけ
ればならない。

何が最良であるかは各用途によって異なる。何故ならば
、偏差Ｖは装置の作動にとって重要な幾つかのパラメー
タの内の一つにすぎないからである。例えば偏差が１．
６２４である上述の形態は１２％の背圧の増大を生じ、
このことは望ましくないが、許容されるものである。例
えばこれよりも偏差が高く背圧が低い形態が好ましい場
合がある。また空間上の制約によっても装置の形態が特
定されることがある。これらのガイドラインは本発明の
畝及び谷が使用される任意のディフューザの用途に適用
されてよいものである。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が組込まれた二次元ディフューザを示す
断面図である。 第２図は第１図の線２−２に沿う矢視図である。 第３図は本発明が組込まれた三次元ディフューザを示す
断面図である。 第４図は第３図の線３−３に沿う射目的矢視図である。 第５図は本発明が組込まれた軸対称ディフューザを示す
断面図である。 第６図は第５図の線６−６に沿う射目的矢視図である。 第７図は本発明に従って構成された環状の軸対称ディフ
ューザを示す断面図である。 第８図は第７図の線８−８に沿う射目的矢視図である。 第９図は本発明が組込まれた段差状ディフューザを示す
断面図である。 第１０図は第９図の線１０−１０に沿う矢視図である。 第１１図は本発明の一つの実施例を試験するために使用
された試験装置を示す断面図である。 第１２図は第１１図の線１２−１２に沿う矢視図である
。 第１３図は本発明の他の一つの実施例を試験するために
使用された試験装置を示す断面図である。 第１４図は第１３図の線１４−１４に沿う矢視図である
。 第１５図及び第１７図は比較の目的で従来の形態につい
て試験を行なうための試験装置を示す断面図である。 第１６図は第１５図の線１６−１６に沿う矢視図である
。 第１８図は第１７図の線１８−１８に沿う矢視図である
。 第１９図は第１１図及び第１２図に示された実施例及び
従来技術についての試験結果を示すグラフである。 第２０図は本発明が組込まれた触媒コンバータ装置を示
す斜視図である。 第２１図は第２０図の線２１−２１に沿う断面図である
。 第２２図は第２１図の線２２−２２に沿う断面図である
。 第２３図乃至第２５図は第１３図及び第１４図に示され
た形態に具現化された本発明の性能係数を第１５図乃至
第１８図に示された従来の形態の性能係数と比較するた
めのグラフである。 第２６図は本発明が組込まれた触媒コンバータの他の−
の構造を一部破断して示す射口である。 第２７図は本発明の他の一つの実施例が組込まれた触媒
コンバータを示す断面図である。 第２８図は第２７図の線２８−２８に沿う断面図である
。 第２９図は第２７図の線２９−２９に沿う断面図である
。 １００・・・ディフューザ、１０２・・・主要な流れ方
向、１０４・・・入口、１０６・・・流路、１０８・・
・側壁。 Ｌｌｏ・・・土壁、１１２・・・下壁、１１４・・・出
口、１１６・・・上流側部分、１１８・・・谷、１２０
・・・畝　１２２・・・下流側部分、１２４・・・側壁
、１３０・・・有効境界線、２０・・・ディフューザ、
２０２・・・入口通路。 ２０４・・・入口、２０６・・・上壁、２０８・・・下
壁、２１０・・・主要な流れ方向、２１２．２１４・・
・側壁。 ２１６・・・谷、２１８・・・畝、２２０・・・出口、
３００・・・ディフューザ、３０４・・・入口通路、３
０６・・・ディフューザセクション、３０８・・・入口
、３１０・・・出口、３１４・・・壁、３１６・・・上
流側部分、３］８・・・下流側部分、３２０・・・谷、
３２２・・・畝、３２３・・・側壁、３２４・・・有効
境界線、４００・・・ディフューザ、４０２・・・入口
、４０４・・・出口、４ｏ８・・・側壁、４０９・・・
流路、４１０・・・側壁、４１２・・・内壁。 ４１４・・・外壁、４１６・・・上流側部分、４１８・
・・下流側部分、４２０・・・畝、４２２・・・谷、４
９８・・・通路、５００・・・ディフューザ、５０２・
・・人０．５０３・・・入口平面、５０４・・・出口、
５０５・・・出口平面。 ５０８・・・壁、５１０・・・谷、５１２・・・畝、５
１４・・・壁、６００・・・入口部、６０２・・・拡散
部、６ｏ４・・入口、６０６・・・出口、６０８・・・
側壁、６１０・・・上壁、６１２・・・下壁、６１９・
・・上壁、６２１・・・下壁。 ７０２・・・拡散部、７０６・・・峰、７０７・・・壁
、７０８・・・底面、８００・・・触媒コンバータ装置
、８０２・・・ガス供給導管、８０４・・・ガス受取り
導管、８０６・・・ディフューザ、８０８・・・出口、
８１０・・・入口。 ８１４・・・壁、８１６・・・谷、８．１８・・・畝、
８２０・・・長亭由、８２４・・・外壁、９００・・・
触媒コンバータ装置、９０２・・・アダプタ、９１０・
・・インサート体。 ９１２・・・導管、９１４・・・谷、９１６・・・畝、
９１８・・・峰、９２４・・・触媒床、９２３・・・入
口導管、９２５・・・触媒面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体を下流側方向への主要な流れ方向に搬送する
   流体搬送装置にして、前記主要な流れ方向の流体の速度
   を低減すると共に前記流体の圧力を増大させるためのデ
   ィフューザ部を郭定する壁装置を含み、前記ディフュー
   ザ部は入口と出口とを有し、前記入口の流路断面積は前
   記出口の流路断面積よりも小さく、前記壁装置は前記入
   口より少なくとも前記出口まで延在する流体通路郭定面
   を有し、前記面は前記入口と前記出口との間に於て下流
   側方向へ延在し互いに隣接して交互に配列された複数個
   の谷及び畝を形成しており、前記谷及び前記畝は前記主
   要な流れ方向に垂直な断面に於てＵ形をなしており、前
   記谷の深さ及び前記畝の高さはそれぞれ零の初期深さ及
   び高さより下流側方向に増大しており、互いに隣接する
   前記谷及び前記畝はそれらの長さに沿って互いに滑らか
   に接続されて滑らかに起伏する面を形成しており、前記
   谷及び前記畝のすぐ上流側及びこれらに隣接する前記流
   体通路郭定面は前記流体搬送装置の作動中に前記流体通
   路郭定面より流れ方向の二次元的な境界層の剥離が生じ
   ることを防止する形状を有していることを特徴とする流
   体搬送装置。
2. （２）流体を下流側方向へ搬送する導管にして、前記導
   管の内面を郭定する壁装置を有し、前記導管は第一の流
   路断面積の出口端部を有する上流側部分と、前記第一の
   流路断面積よりも大きい第二の流路断面積を有し前記上
   流側部分の前記出口端部より下流側方向へ隔置された入
   口端部を有する下流側部分と、前記出口端部と前記入口
   端部とを接続するディフューザ部とを含み、前記ディフ
   ューザ部は前記下流側部分の前記入口端部まで下流方向
   へ延在し互いに隣接して交互に配列されて複数個の谷及
   び畝を含み、前記谷の深さは下流側方向に増大しており
   、前記ディフューザ部の流路断面積は下流側方向に次第
   に増大しており、前記導管は前記下流側部分の前記入口
   端部に於て流路断面積が実質的に段差状に増大している
   ことを特徴とする導管。
3. （３）第一の流路断面積の出口を有するガス供給導管と
   、前記第一の流路断面積よりも大きい第二の流路断面積
   の入口を有し、前記ガス供給導管の前記出口の下流側に
   これより隔置され、内部に触媒床が配置されたガス受取
   り導管と、前記出口を前記入口に接続する流れ面を有す
   るディフューザを郭定する中間導管とを含む触媒コンバ
   ータ装置にして、前記ディフューザの前記流れ面は該流
   れ面の滑かに起伏する部分を郭定する複数個の下流側方
   向へ延在し互いに隣接して交互に配列されたＵ形の谷及
   び畝を含み、前記起伏部は波形の出口エッジとして終っ
   ており、前記谷及び畝は前記ガス供給導管の前記出口に
   於ける零より前記波形の出口エッジに於ける最大値まで
   深さ及び高さが次第に増大しており、前記谷及び畝は各
   谷が一対の大きいスケールの互いに逆方向に回転する渦
   流を発生するような大きさ及び形状にて設けられており
   、各渦流は実質的に下流側方向へ延在する軸線の周りに
   回転し、前記波形の出口エッジに於ては流路断面積が段
   差状に増大しており、前記波形の出口エッジは前記触媒
   床より上流側に隔置された触媒コンバータ装置。