JPH11324665A - 触媒コンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】モノリス触媒担体の保護及び薄壁化に有効であ
るとともに、触媒担体保持マットの風食等も好適に抑制
することのできる触媒コンバータを提供する。 【解決手段】エンジンの排気系に設けられる触媒コンバ
ータの１つであるスタートキャタリスト４は、上流側ガ
イド部材４ａ、触媒担体保持マット１３を介してモノリ
ス触媒担体１４を収容した触媒担体収容部材４ｂ及び下
流側ガイド部材４ｃを備えて構成されている。上流側ガ
イド部材４ａの下流側端部には外側に折り返された曲部
２１が形成されている。また、下流側ガイド部材４ａの
上流側端部には外側に向かって折り返された曲部２５が
形成されている。これら曲部２１，２５により、同曲部
２１，２５と上記触媒担体収容部材４ｂ内の触媒担体保
持マット１３との接続部は段差のないなだらかな形状と
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼ガス中の有害
ガスを浄化する触媒コンバータに関し、特に燃焼ガスの
流れ方向に規則正しい穴があいているモノリス触媒担体
を収容する触媒コンバータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関としての自動車用エンジ
ンの排気系に設けられる、モノリス触媒担体を収容する
触媒コンバータとしては、例えば特開平６−２８８２３
４号公報に記載された構造の触媒コンバータが知られて
いる。同公報に記載された触媒コンバータについて、図
９に基づき説明する。なお、同図９は触媒コンバータ５
１の断面構造を示すものである。

【０００３】図９に示されるように、触媒コンバータ５
１は触媒担体収容部材５２、同触媒担体収容部材５２の
上流側に接続される上流側ガイド部材５３、及び同下流
側に接続される下流側ガイド部材５４を備えて構成され
ている。

【０００４】上記触媒担体収容部材５２の内部には、触
媒担体保持マット５６により緩衝されるかたちでモノリ
ス触媒担体５７が収容されている。このモノリス触媒担
体５７には、燃焼ガスの流れ方向に沿って規則正しい穴
があけられている。エンジンから排出された燃焼ガス中
の有害ガスは、このモノリス触媒担体５７の通過に伴
い、浄化される。

【０００５】上流側ガイド部材５３は燃焼ガスの上流側
から下流側に向かって拡径されている。したがって、上
流側からの燃焼ガスは、上流側ガイド部材５３におい
て、通路断面積が増加されながら、触媒担体収容部材５
２の内部へと案内される。上流側ガイド部材５３の下流
側の端部５３ａは、触媒コンバータ５１の長手方向と直
交する方向に屈曲されている。上流側ガイド部材５３と
触媒担体収容部材５２とは、上記端部５３ａと同触媒担
体収容部材５２の端部とを溶接Ｗ１１で固定することに
より、接続される。

【０００６】また、下流側ガイド部材５４は燃焼ガスの
上流側から下流側に向かって縮径されている。したがっ
て、触媒担体収容部材５２側（上流側）からの燃焼ガス
は、下流側ガイド部材５４において、通路断面積が低減
されながら、更に下流側へと案内される。下流側ガイド
部材５４の上流側の端部５４ａは、触媒コンバータ５１
の長手方向と直交する方向に屈曲されている。下流側ガ
イド部材５４と触媒担体収容部材５２とは、上記端部５
４ａと同触媒担体収容部材５２の端部とを溶接Ｗ１２で
固定することにより、接続される。

【０００７】このような構造を有する触媒コンバータ５
１において、上流側からの燃焼ガスは、上流側ガイド部
材５３において、通路断面積が増加されながら、触媒担
体収容部材５２の内部へと案内される。そして、触媒担
体収容部材５２の内部に案内された燃焼ガスはモノリス
触媒担体５７を通過する。そしてモノリス触媒担体５７
を通過した燃焼ガスは、下流側ガイド部材５４におい
て、通路断面積が低減されながら、更に下流側へと案内
される。以上により、上流側からの燃焼ガスは、触媒コ
ンバータを通過しながらその有害ガスが浄化され、外部
に排出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
触媒コンバータ５１においてはその構造上、上記上流側
ガイド部材５３と上記触媒担体収容部材５２との接合部
で、同上流側ガイド部材５３の内径とモノリス触媒担体
５７の外径との間に段差Ｓ１が生じる。したがって、上
流側ガイド部材５３から触媒担体収容部材５２の内部へ
と案内された燃焼ガスには、上記段差Ｓ１においてその
流れに乱れが生じることとなる。同様に、上記触媒担体
収容部材５２と上記下流側ガイド部材５４との接合部で
も、モノリス触媒担体５７の外径と下流側ガイド部材５
４の内径との間に段差Ｓ２が生じる。したがって、モノ
リス触媒担体５７を通過した燃焼ガスにも、上記段差Ｓ
２においてその流れに乱れが生じることとなる。そし
て、このように燃焼ガスの流れに乱れが生じると、同燃
焼ガスが前記触媒担体保持マット５６に不均一に当たる
こととなり、特に燃焼ガスが集中的に当たる部分におい
て、該触媒担体保持マット５６の風食が促進されること
となる。

【０００９】一方、上記公報には、上流側・下流側両ガ
イド部材、及び触媒担体収容部材が一体的に形成された
構造を有する触媒コンバータについても記載されてい
る。このような触媒コンバータにおいては、上流側・下
流側両ガイド部材の内径と触媒担体収容部材の内径との
間に段差が生じることはない。しかしこの場合であれ、
モノリス触媒担体が触媒担体保持マットにより緩衝され
るかたちで上記触媒担体収容部材の内部に収容されるこ
とにかわりはない。したがって、上記触媒担体保持マッ
トの厚さの分だけ上記に準じた段差が生じることとな
る。また、このような触媒コンバータの場合、触媒担体
収容部材の完成に先立って、その内部に予めモノリス触
媒担体を収容しておく必要がある。すなわち、モノリス
触媒担体が保護されない状態で、上記触媒担体収容部材
を完成させるための作業をしなければならない。したが
って、このような作業中にモノリス触媒担体が破損する
ことがないよう、同モノリス触媒担体の剛性を増大する
必要性が生じる。前述のように、モノリス触媒担体自体
は燃焼ガスの流れ方向に規則正しい穴があけられた構造
を有している。上記理由でモノリス触媒担体の剛性を増
大させるためには、それら隣り合う穴を区画する壁の厚
さを厚くする必要性が生じる。しかしこの場合、上記モ
ノリス触媒担体の熱容量が増加することになる。一般
に、触媒コンバータが機能するためには所定の温度以上
に温められる必要がある。したがって、モノリス触媒担
体の熱容量が増加した場合には、触媒コンバータが上記
所定の温度に温められるまでの時間、すなわち同触媒コ
ンバータが機能するまでの時間が長くなるという別の問
題が生じる。

【００１０】本発明はこうした実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、モノリス触媒担体の保護及び薄
壁化に有効であるとともに、触媒担体保持マットの風食
等も好適に抑制することのできる触媒コンバータを提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、モノリス触媒担体を触媒担
体保持マットを介して収容する触媒担体収容部材、内燃
機関からの燃焼ガスを同触媒担体収容部材に案内する上
流側ガイド部材、及び同触媒担体収容部材からの燃焼ガ
スを外部へ案内する下流側ガイド部材を備えて構成され
る触媒コンバータにおいて、前記上流側ガイド部材及び
前記下流側ガイド部材はその前記触媒担体収容部材との
接合部に外側に折り返された曲部を有し、該曲部と前記
触媒担体保持マットとが段差なく接続されてなることを
その要旨とするものである。

【００１２】同構成によれば、上記曲部と上記触媒担体
保持マットとが段差なく接続されている。したがって、
上記機関からの燃焼ガスはその流れに乱れが生じること
なく、上記触媒担体収容部材へと円滑に案内され、そし
て同触媒担体収容部材から更に外部へと円滑に案内され
る。このように燃焼ガスが円滑に流れることから、同燃
焼ガスは上記触媒担体保持マットに均一に当たることと
なり、同触媒担体保持マットの風食は抑制される。

【００１３】また、上流側ガイド部材、触媒担体収容部
材及び下流側ガイド部材はそれぞれ別体として設けられ
る。したがって、上記モノリス触媒担体を上記触媒担体
収容部材とともにこれをアセンブリ化しておき、その搬
送等に際してもこうしたアセンブリの状態が維持される
ようにしておくことで、同モノリス触媒担体を保護する
ことができる。このようにモノリス触媒担体を保護する
ことにより、同モノリス触媒担体の隣り合う穴を区画す
る壁の厚さを薄くすることができ、同モノリス触媒担体
の熱容量を最小限に抑制することができる。したがっ
て、上記触媒コンバータが機能するための所定の温度以
上に温められるまでの時間は低減される。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の触
媒コンバータにおいて、前記上流側ガイド部材及び前記
下流側ガイド部材の少なくとも一方はその内部が分離板
によって２分され、該分離板と前記モノリス触媒担体と
の間には弾性体が介装されてなることをその要旨とする
ものである。

【００１５】一般に、多気筒内燃機関の各気筒からの燃
焼ガスは、点火順序の影響で相互に干渉することがあ
る。このような干渉の影響を低減するために、これら燃
焼ガスを互いの干渉の影響が少ない気筒同士を組み合わ
せた２つのグループで２分し、それぞれに１つずつ（合
計２つ）の排気通路を設けることがある。そして、この
ような排気通路に接続される触媒コンバータの内部を２
分することがある。この場合、上記分離板によって上記
上流側ガイド部材の内部を２分し、それぞれに対応して
上記２つの排気通路を接続する。これにより、上記触媒
担体収容部材の手前まで、上記燃焼ガスは２分される。
ここで、前述のように、モノリス触媒担体には燃焼ガス
の流れ方向に規則正しい穴があけられている。したがっ
て、上記上流側ガイド部材の２分された内部をそれぞれ
流れる燃焼ガスは、上記触媒担体収容部材の内部におい
ても、これら穴ごとに大きく２つのグループに分離され
た状態で流れる。また、上記下流側ガイド部材の内部も
上記分離板によって２分する場合には、上記のように大
きく２つのグループに分離された状態で流れる燃焼ガス
は、分離板によって２分された上記下流側ガイド部材の
内部をそれぞれ流れる。そして、触媒コンバータの内部
全体を通じて上記燃焼ガスの２分された状態が維持され
る。

【００１６】ところで、上記上流側・下流側両ガイド部
材と上記モノリス触媒担体との間には、同ガイド部材の
熱膨張を考慮して、すなわち同ガイド部材が熱膨張して
モノリス触媒担体を損傷することがないように所定のク
リアランスが設けられている。したがって、上記分離板
と上記モノリス触媒担体との間にも同様のクリアランス
が設けられている。このクリアランスの存在により、上
記分離板と上記モノリス触媒担体との間の上述の燃焼ガ
スの２分が不完全となり、同燃焼ガスの流れが抑制され
ることがある。同構成によれば、上記分離板と上記モノ
リス触媒担体との間に弾性体を介装したことで、同位置
での燃焼ガスの２分は確実なものとされる。これにより
上記機関からの燃焼ガスの流れは促進され、同機関の性
能向上が図られる。また、上記分離板の熱膨張は、上記
弾性体の弾性変形によって吸収されるため、上記モノリ
ス触媒担体の損傷も防止される。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１記載の触
媒コンバータにおいて、前記上流側ガイド部材及び前記
下流側ガイド部材の少なくとも一方はその内部が分離板
によって２分され、該分離板と前記モノリス触媒担体と
の間にはラビリンスパッキンが形成されてなることをそ
の要旨とするものである。

【００１８】同構成によれば、上記分離板と上記モノリ
ス触媒担体との間にラビリンスパッキンが形成されてお
り、同ラビリンスパッキンの形状を利用して上記分離板
と上記モノリス触媒担体との間にクリアランスが設けら
れる。したがって、このクリアランスにより、上記分離
板が熱膨張して上記モノリス触媒担体を損傷することは
防止される。なお、ラビリンスパッキンにより、上記分
離板と上記モノリス触媒担体との間における燃焼ガスの
２分は確実なものとされる。これにより上記機関からの
燃焼ガスの流れは促進され、同機関の性能向上が図られ
る。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項２又は３に
記載の触媒コンバータにおいて、前記モノリス触媒担体
はその前記分離板に対向する位置に目詰めが施されてな
ることをその要旨とするものである。

【００２０】触媒コンバータの内部を流れる燃焼ガス
は、上記分離板によって２分されているため、同分離板
に対向するモノリス触媒担体の内部に燃焼ガスが流れる
ことはない。すなわち、同分離板に対向するモノリス触
媒担体の内部で燃焼ガス中の有害ガスの浄化がなされる
ことはない。したがって、上記モノリス触媒担体の内部
に浄化材料を設ける工程に先立ち、上記目詰めをした場
合には、上記浄化がなされない位置に無駄な浄化材料を
設けることは防止される。

【００２１】また、特に上記分離板と上記モノリス触媒
担体との間に弾性体を介装した場合には、同モノリス触
媒担体に対する弾性体からの荷重を目詰めされた面の全
体で受けることとなる。すなわち、上記弾性体から上記
モノリス触媒担体にかかる単位面積当たりの荷重（面
圧）は低減される。したがって、弾性体からの荷重に対
するモノリス触媒担体の耐摩耗性は向上される。

【００２２】請求項５記載の発明は、請求項２〜４のい
ずれかに記載の触媒コンバータにおいて、前記分離板に
よって２分された上流側ガイド部材若しくは下流側ガイ
ド部材は隔壁によって内部が２分された排気管に接続さ
れるものであり、前記分離板の前記隔壁と対向する部位
には弾性体が装着されてなることをその要旨とするもの
である。

【００２３】上記分離板によって２分された上流側ガイ
ド部材若しくは下流側ガイド部材と、上記隔壁によって
内部が２分された排気管とを接続する場合には、前述と
同様の理由により、これら分離板及び隔壁によって、同
ガイド部材及び排気管の内部での燃焼ガスの２分が維持
される。

【００２４】ところで、上記分離板と上記隔壁との間に
は、これら分離板及び隔壁の熱膨張を考慮して、すなわ
ちこれら分離板及び隔壁が熱膨張して衝突し、異音が発
生することがないように所定のクリアランスが設けられ
ている。このクリアランスの存在により、上記分離板と
上記隔壁との間において燃焼ガスの２分が不完全とな
り、同燃焼ガスの流れが抑制されることがある。同構成
によれば、上記分離板と上記隔壁との間に弾性体を介装
したことで、同位置での燃焼ガスの２分は確実なものと
される。これにより上記機関からの燃焼ガスの流れは促
進され、同機関の性能向上が図られる。また、上記分離
板及び上記隔壁の熱膨張は、弾性体の弾性変形によって
吸収されるため、上述の異音の発生も防止される。

【００２５】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明を自動車用４気筒エンジンの排気系に設けられる触媒
コンバータに具体化した一実施の形態について、図１〜
図６に基づき説明する。

【００２６】図１はこの実施の形態の触媒コンバータが
適用される自動車１とそのエンジン２、及び同エンジン
２の排気系各部を示す概略図である。同図１において、
自動車１に搭載されたエンジン２の排気系には、エキゾ
ーストマニホールド３が設けられている。このエキゾー
ストマニホールド３の下流側には、触媒コンバータの１
つとしてのスタートキャタリスト４が接続されている。
このスタートキャタリスト４は、エンジン２の始動直後
の冷間時に、同エンジン２から排出された燃焼ガス中の
有害ガスをいち早く浄化するためのものである。一般
に、触媒コンバータが機能するためには、所定の温度以
上に温められている必要がある。上記スタートキャタリ
スト４は、上記燃焼ガスによって少しでも早く温められ
るように、上記エンジン２の間近（エキゾーストマニホ
ールド３）に接続されている。

【００２７】上記スタートキャタリスト４の下流側に
は、エキゾーストパイプ５を介してもう１つの触媒コン
バータであるメインコンバータ６が接続されている。こ
のメインコンバータ６は、エンジン２の温間時に、同エ
ンジン２から排出された燃焼ガス中の有害ガスの大部分
を浄化するためのものである。

【００２８】上記メインコンバータ６の下流側には、エ
キゾーストパイプ７を介してサブマフラー８が接続され
ている。そして、更にこのサブマフラー８の下流側に
は、エキゾーストパイプ９を介してメインマフラー１０
が接続されている。これら両マフラー８，１０は、燃焼
ガスの爆発音のエネルギーの圧力変動を打ち消し、吸収
させて音を静かにするためのものである。

【００２９】以上のように構成される排気系において、
エンジン２から排出された燃焼ガスは、エキゾーストマ
ニホールド３、スタートキャタリスト４、エキゾースト
パイプ５、メインコンバータ６、エキゾーストパイプ
７、サブマフラー８、エキゾーストパイプ９及びメイン
マフラー１０を流れて外部に排出される。このように流
れる燃焼ガスは、スタートキャタリスト４及びメインコ
ンバータ６においてその有害ガスが浄化され、サブマフ
ラー８及びメインマフラー１０において静音化される。

【００３０】次に、エキゾーストマニホールド３、スタ
ートキャタリスト４、及びその周辺構造について、図２
に基づき説明する。エキゾーストマニホールド３の上流
側は４つの気筒＃１，＃２，＃３，＃４にそれぞれ対応
して４つの分岐管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが形成されて
いる。これら分岐管３ａ〜３ｄのうち、分岐管３ａと分
岐管３ｄとが下流側において互いに連通しており、一
方、分岐管３ｂと分岐管３ｃとが下流側において互いに
連通している。上記エキゾーストマニホールド３の下流
側は断面略楕円状に形成されており、その内部は隔壁３
ｅによって２分されて２つの排気通路Ｅ１，Ｅ２が形成
されている。したがって、上記分岐管３ａ，３ｄは排気
通路Ｅ１に連通され、上記分岐管３ｂ，３ｃは排気通路
Ｅ２に連通される。このようにエキゾーストマニホール
ド３の下流側を２つずつの気筒のグループに分けている
のは、燃焼ガスを効率的に排出するためである。４気筒
を有するエンジン２の場合、その点火順序は気筒＃１、
気筒＃３、気筒＃４、気筒＃２の順番となっている。し
たがって、燃焼ガスを効率的に排出させるために、隣り
合わないタイミングで燃焼ガスを排出する気筒同士（気
筒＃１と＃４、気筒＃２と＃３）を組み合わせたグルー
プを構成し、同燃焼ガスの相互干渉を低減させている。

【００３１】上記エキゾーストマニホールド３と前記ス
タートキャタリスト４とはボールジョイント機構３１を
介して接続されている。このボールジョイント機構３１
は、上記エキゾーストマニホールド３と上記スタートキ
ャタリスト４との接続部分を、互いに回動可能に形成す
るものである。したがって、このボールジョイント機構
３１により、エンジン２のローリング振動は、上記接続
部分を回動させることで吸収される。

【００３２】上記スタートキャタリスト４は、上流側ガ
イド部材４ａ、触媒担体収容部材４ｂ及び下流側ガイド
部材４ｃを備えて構成されている。上流側ガイド部材４
ａは燃焼ガスの上流側から下流側に向かって拡径されて
いる。また、下流側ガイド部材４ｃは燃焼ガスの上流側
から下流側に向かって縮径されている。したがって、上
流側からの燃焼ガスは、上流側ガイド部材４ａにおい
て、通路断面積が増加されながら、触媒担体収容部材４
ｂの内部へと案内され、下流側ガイド部材４ｃにおい
て、通路断面積が低減されながら、更に下流側へと案内
される。

【００３３】上流側ガイド部材４ａは前記隔壁３ｅの位
置に対応して設けられた分離板１１によって内部が２分
されている。したがって、上述のように２つのグループ
に構成された燃焼ガスは、上記上流側ガイド部材４ａの
内部においても同様の状態を維持して上記触媒担体収容
部材４ｂの内部に案内される。

【００３４】触媒担体収容部材４ｂには、例えばアルミ
ナファイバ製の触媒担体保持マット１３により緩衝され
るかたちで、例えばセラミック製のモノリス触媒担体１
４が収容されている。前述したように、モノリス触媒担
体１４には燃焼ガスの流れ方向に規則正しい穴があけら
れている。したがって、上記上流側ガイド部材４ａの２
分された内部をそれぞれ流れる燃焼ガスは、上記触媒担
体収容部材４ｂの内部においても、これら穴ごとに大き
く２つのグループに分離された状態で流れて下流側ガイ
ド部材４ｃに案内される。

【００３５】下流側ガイド部材４ｃは前記分離板１１の
位置に対応して設けられた同様の分離板１５によって内
部が２分されている。したがって、燃焼ガスはこの下流
側ガイド部材４ｃの内部においても２つのグループに分
離された状態で流れてエキゾーストパイプ５に案内され
る。

【００３６】エキゾーストパイプ５は前記分離板１５の
位置に対応して設けられた隔壁１６によって内部が２分
されている。前述のように、このエキゾーストパイプ５
の下流側はメインコンバータ６が接続されている。した
がって、このメインコンバータ６の手前まで、燃焼ガス
は２つのグループに分離された状態で流れる。なお、図
示は割愛するが、メインコンバータ６において上記２つ
のグループに分離されていた燃焼ガスは合流する。そし
て、燃焼ガスは一体となって下流側へと流れることとな
る。

【００３７】次に、本実施の形態におけるスタートキャ
タリスト４の構造について、図３〜図６に基づき更に詳
述する。図３は、上記スタートキャタリスト４の構造を
示すもので、図３（ａ）は同スタートキャタリスト４の
断面図を、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った
断面図をそれぞれ示すものである。

【００３８】図３（ａ）の領域Ａの部分を図４に拡大し
て示すように、本実施の形態におけるスタートキャタリ
スト４の上流側ガイド部材４ａの下流側端部には外側に
折り返された曲部２１が形成されている。そしてこの曲
部２１と上記触媒担体保持マット１３とは段差がないよ
うに接続されている。これにより、エンジン２からの燃
焼ガスは上記触媒担体収容部材４ａの内部へと円滑に導
かれる。

【００３９】上記曲部２１は外側に向かって上流側にま
で折り返されている。そして、曲部２１の折り返された
位置において、同曲部２１と前記触媒担体収容部材４ｂ
の端部とが重ね合わされている。上流側ガイド部材４ａ
と触媒担体収容部材４ｂとは、この重ね合わされた部分
を溶接Ｗ１（隅肉溶接）することで相互に固定されてい
る。

【００４０】なお、同図４に示されるように、上流側ガ
イド部材４ａの下流側端部と前記モノリス触媒担体１４
の上流側端部との間にはクリアランスＣ１が設けられて
いる。このクリアランスＣ１は、上記上流側ガイド部材
４ａが熱膨張した場合においても、上記モノリス触媒担
体１４を損傷することを回避するための余裕として設け
られている。

【００４１】前記分離板１１は、互いに重ね合わされた
２枚の板１１ａ，１１ｂによって形成されている。そし
て図３（ａ）の領域Ｂの部分を図５に拡大して示すよう
に、板１１ａの下流側端部には、曲部１１ｃが形成され
ている。上記曲部１１ｃによって形成された間隙には、
例えばステンレス製又はニッケル合金製のメッシュプレ
ート２２が挟持されている。また、板１１ａ，１１ｂの
下流側端部と上記モノリス触媒担体１４の上流側端部と
の間にはクリアランスＣ２が設けられている。このクリ
アランスＣ２は、上記板１１ａ，１１ｂが熱膨張した場
合においても、上記モノリス触媒担体１４を損傷するこ
とを回避するための余裕として設けられている。

【００４２】また、上記モノリス触媒担体１４の上記分
離板１１（板１１ａ，１１ｂ及びメッシュプレート２
２）に対向する位置には、目詰め部２３が形成されてい
る。この目詰め部２３によって、前述の燃焼ガスの流れ
方向に形成された穴の入口は深さＤまで塞がれている。
そして、上記メッシュプレート２２の端部は、上記目詰
め部２３に所定の荷重で弾性接触している。このメッシ
ュプレート２２により、上記クリアランスＣ２の形成さ
れた分離板１１（板１１ａ，１１ｂ）とモノリス触媒担
体１４との間においても、前述の燃焼ガスの２分は確実
なものとされる。

【００４３】一方、図３（ａ），（ｂ）に示すように、
スタートキャタリスト４の下流側ガイド部材４ｃの上流
側端部にも前記曲部２１と同様の曲部２５が形成されて
いる。そして、この曲部２５と上記触媒担体保持マット
１３とも段差がないように接続されている。これによ
り、触媒担体収容部材４ｂからの燃焼ガスは上記下流側
ガイド部材４ｃへと円滑に導かれる。

【００４４】上記曲部２５は外側に向かって下流側にま
で折り返されている。そして、曲部２５の折り返された
位置において、同曲部２５と前記触媒担体収容部材４ｂ
の端部とが重ね合わされている。触媒担体収容部材４ｂ
と下流側ガイド部材４ａとはこの重ね合わされた部分を
溶接（隅肉溶接）することで相互に固定されていること
は、前記上流側ガイド部材４ａにおける場合と同様であ
る。

【００４５】なお、前記モノリス触媒担体１４の下流側
端部と下流側ガイド部材４ｃの上流側端部との間にもク
リアランスが設けられている。このクリアランスは、上
記下流側ガイド部材４ｃが熱膨張した場合においても、
上記モノリス触媒担体１４を損傷することを回避するた
めの余裕として設けられている。

【００４６】前記分離板１５は、互いに重ね合わされた
２枚の板１５ａ，１５ｂによって形成されている。そし
て図３（ａ）の領域Ｃに示すように、板１５ａの上流側
端部には、曲部１５ｃが形成されている。上記曲部１５
ｃによって形成された間隙には、前記メッシュプレート
２２と同様のメッシュプレート２６が挟持されている。
また、板１５ａ，１５ｂの上流側端部と上記モノリス触
媒担体１４の下流側端部との間にもクリアランスが設け
られている。このクリアランスは、上記板１５ａ，１５
ｂが熱膨張した場合においても、上記モノリス触媒担体
１４を損傷することを回避するための余裕として設けら
れている。

【００４７】また、上記モノリス触媒担体１４の上記分
離板１５（板１５ａ，１５ｂ及びメッシュプレート２
６）に対向する位置にも、前記目詰め部２３と同様の目
詰め部２４が形成されている。そして、上記メッシュプ
レート２６の端部は、上記目詰め部２４に所定の荷重で
弾性接触している。このメッシュプレート２６により、
モノリス触媒担体１４と分離板１５（板１５ａ，１５
ｂ）との間においても、前述の燃焼ガスの２分は確実な
ものとされる。

【００４８】一方、図３（ａ）に示すように、前記エキ
ゾーストパイプ５は下流側ガイド部材４ｃに挿入されて
接続されている。また、同図３（ａ）の領域Ｄの部分を
図６に拡大して示すように、上記板１５ａの下流側端部
には、曲部１５ｄが形成されている。上記曲部１５ｄに
よって形成された間隙には、前記メッシュプレート２
３，２４と同様のメッシュプレート２７が挟持されてい
る。また、板１５ａ，１５ｂの下流側端部と前記隔壁１
６の上流側端部との間にはクリアランスＣ３が設けられ
ている。このクリアランスＣ３は、上記板１５ａ，１５
ｂ及び上記隔壁１６が熱膨張して衝突し、異音を発生す
ることを防止するための余裕として設けられている。

【００４９】また、上記メッシュプレート２７の端部
は、上記隔壁１６に所定の荷重で弾性接触している。こ
のメッシュプレート２７により、上記クリアランスＣ３
の形成された分離板１５（板１５ａ，１５ｂ）と隔壁１
６との間においても、同様に燃焼ガスの２分は確実なも
のとされる。

【００５０】以上詳述したように、本実施の形態によれ
ば、以下に示す効果が得られるようになる。 （１）上流側・下流側両ガイド部材４ａ，４ｃにそれぞ
れ形成された曲部２１，２５と触媒担体保持マット１３
とを段差がないように接続した。したがって、エンジン
２からの燃焼ガスを触媒担体収容部材４ｂの内部へと円
滑に案内し、更に同触媒担体収容部材４ｂの内部から外
部へと円滑に案内することができる。また、燃焼ガスが
円滑に流れることから、同燃焼ガスは、上記触媒担体保
持マット１３に均一に当たることとなり、同触媒担体保
持マット１３の風食を抑制することができる。

【００５１】（２）分離板１１（板１１ａ，１１ｂ）、
分離板１５（板１５ａ，１５ｂ）の熱膨張によって、モ
ノリス触媒担体１４を損傷することがないように、板１
１ａ，１１ｂ、板１５ａ，１５ｂの端部とモノリス触媒
担体１４との間にそれぞれクリアランスを設けた。この
間にそれぞれメッシュプレート２２，２６を介装したこ
とで、同位置での燃焼ガスの２分も確実なものとするこ
とができる。そして、燃焼ガスの２分を確実にできるこ
とから、エンジン２からの燃焼ガスの流れを促進し、エ
ンジン２の性能向上を図ることができる。また、板１１
ａ，１１ｂ、板１５ａ，１５ｂの熱膨張は、メッシュプ
レート２２，２６の弾性変形によって吸収できるため、
モノリス触媒担体１４の損傷も防止することができる。

【００５２】（３）分離板１５（板１５ａ，１５ｂ）と
隔壁１６とが熱膨張によって衝突し、異音が発生するこ
とがないように、板１５ａ，１５ｂの端部と隔壁１６と
の間にクリアランスＣ３を設けた。この間にメッシュプ
レート２７を介装したことで、この位置での燃焼ガスの
２分も確実なものとすることができる。そしてこの場合
も、エンジン２からの燃焼ガスの流れを促進し、エンジ
ン２の性能向上を図ることができる。また、分離板１５
及び隔壁１６の熱膨張は、メッシュプレート２７の弾性
変形によって吸収できるため、これらが衝突して異音が
発生することも防止できる。

【００５３】（４）モノリス触媒担体１４に対するメッ
シュプレート２２，２６からの荷重は目詰めされた面の
全体で受けることができる。すなわち、単位面積当たり
の荷重(面圧)を下げることができる。したがって、メッ
シュプレート２２，２６からの荷重に対するモノリス触
媒担体の耐摩耗性を向上することができる。また、スタ
ートキャタリスト４の内部を流れる燃焼ガスは、分離板
１１，１５によって２分されているため、同分離板１１
に対向するモノリス触媒担体１４の内部に燃焼ガスが流
れることはない。すなわち、同分離板１１に対向するモ
ノリス触媒担体１４の内部で燃焼ガスの浄化がなされる
ことはない。したがって、上記モノリス触媒担体１４の
内部に浄化用貴金属を設ける工程に先立ち目詰めをする
場合には、無駄な貴金属を使用することを防止できる。

【００５４】（５）上流側・下流側両ガイド部材４ａ，
４ｃの触媒担体収容部材４ｂの反対側は縮径されている
ため、触媒担体収容部材４ｂの内部に収容されたモノリ
ス触媒担体のずれは、縮径されたガイド部材４ａ，４ｃ
に当接するまでの所定の範囲に規制される。すなわち、
上記モノリス触媒担体のずれを所定の範囲に規制するこ
とができる。また、上記ガイド部材４ａ，４ｃの触媒担
体収容部材４ｂの反対側に比べて触媒担体収容部材４ｂ
側、すなわち触媒担体収容部材４ｂは広がっている。こ
れより、燃焼ガスの流れは促進され、円滑に有害ガスの
浄化を行うことができる。

【００５５】（６）曲部２１は外側に向かって、上流側
にまで折り返されている。また、曲部２５は外側に向か
って、下流側にまで折り返されている。したがって、上
記曲部２１，２５と上記触媒担体収容部材４ｂの端部と
を重ね合わせた状態で、容易に溶接（隅肉溶接）Ｗ１に
より固定することができる。このような溶接の形態を採
用したことにより、大量生産にも対応しうる。また、溶
接作業が容易にできることから、当該溶接部の品質・強
度も安定したものとすることができる。さらに、溶接の
ビード高さも均一としやすくなる。

【００５６】（７）板１１ａ，１１ｂ、又は板１５ａ，
１５ｂによりそれぞれメッシュプレート２２，２６，２
７を挟持するようにしたため、同メッシュプレート２
２，２６，２７の支持を安定して行うことができる。

【００５７】（８）上流側・下流側両ガイド部材４ａ，
４ｃ及び触媒担体収容部材４ｂをそれぞれ別体として設
けた。したがって、上記モノリス触媒担体１４を上記触
媒担体収容部材４ｂとともにこれをアセンブリ化してお
き、その搬送等に際してもこうしたアセンブリの状態が
維持されるようにしておくことで、同モノリス触媒担体
１４を保護することができる。このようにモノリス触媒
担体１４を保護することにより、同モノリス触媒担体１
４の隣り合う穴を区画する壁の厚さを薄くすることがで
き、同モノリス触媒担体１４の熱容量を最小限に抑制す
ることができる。したがって、上記スタートキャタリス
ト４が機能するための所定の温度以上に温められるまで
の時間を低減することができる。

【００５８】（９）ボールジョイント機構３１を設けた
ことにより、エンジン２のローリング振動を吸収するこ
とができる。 （１０）燃焼ガスの相互干渉の影響を低減するために、
エンジン２の排気系を２つのグループとした。したがっ
て、上記燃焼ガスを効率的に外部に排出し、エンジン２
の出力向上を図ることができる。

【００５９】なお、本実施の形態は上記に限定されるも
のではなく、次のように変更してもよい。 ・本実施の形態においては、触媒担体保持マット１３を
アルミナファイバ製とした。これに対して、バキューム
ライト製、セラミックファイバ製などとしてもよい。ま
た、これらの材料を採用した場合、触媒担体保持マット
の強度の不足を補うために、同マットの風食防止用のワ
イヤネットを設けるようにしてもよい。ただし前述のよ
うに、燃焼ガスはスタートキャタリスト４の内部を円滑
に流れ、上記風食の影響も少ないことから、このような
ワイヤネットは必ずしもなくともよい。

【００６０】・本実施の形態においては、板１１ａ，１
１ｂによってメッシュプレート２２を挟持するようにし
た。これに対して、図７に示されるように、分離板１
１’の端部をメッシュプレート２２’で覆うような形態
を採用してもよい。この場合においても同様に、分離板
１１’の熱膨張は、メッシュプレート２２’の弾性変形
によって吸収し、モノリス触媒担体１４の損傷も防止す
ることができる。また、同様の形態を分離板１５の端部
に採用してもよい。

【００６１】・本実施の形態においては、板１１ａ，１
１ｂによってメッシュプレート２２を挟持するようにし
た。これに対して、図８に示されるように、前記目詰め
部２３”の端部に凹部２３ａを形成し、同凹部２３ａに
対して所定のクリアランスを有して分離板１１”を突出
させた、いわゆるラビリンスパッキンによる非接触のシ
ール構造を採用してもよい。このラビリンスパッキンに
おいては、上記分離板１１”と目詰め部２３”との間の
クリアランスが略コの字状に形成される。このように形
成されたクリアランスにより、分離板１１”が熱膨張し
てモノリス触媒担体２３”を損傷することを防止するこ
とができる。なお、クリアランスを上記のような形状と
したことにより、燃焼ガスが同クリアランスを流れよう
とするときの抵抗を増大することができる。すなわち、
２分された燃焼ガスが相互に合流しようとすることを防
止することができる。また、このようなラビリンスパッ
キンによる非接触のシール構造を分離板１５及び同分離
板１５に対向する目詰め部２４及び隔壁１６にそれぞれ
採用してもよい。

【００６２】・本実施の形態においては、弾性体として
メッシュプレート２２，２６，２７を採用した。これに
対して、例えばコイルばねなど、その他の形状の弾性体
を採用してもよい。

【００６３】・本実施の形態においては、上記メッシュ
プレート２２，２６と弾性接触するモノリス触媒担体１
４の部分に目詰め部２３，２４を形成した。これに対し
て、上記モノリス触媒担体１４を上記メッシュプレート
２２，２６からの荷重に対して十分な強度を有するよう
に形成するならば、この目詰め部２３，２４は必ずしも
なくともよい。

【００６４】・本実施の形態においては、エキゾースト
マニホールド３とスタートキャタリスト４との間をボー
ルジョイント機構３１を介して接続したが、これは隔壁
によって内部が２分されるパイプを介して接続するよう
にしてもよい。なおこの場合には、上記分離板１１の上
流側端部にメッシュプレートを挟持し、同メッシュプレ
ートが上記隔壁に弾性接触するようにしてもよい。

【００６５】・本実施の形態においては、本発明に係る
触媒コンバータをスタートキャタリスト４に適用した場
合について説明したが、これはメインコンバータ６につ
いても同様に適用することができる。

【００６６】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の発
明では、内燃機関からの燃焼ガスをその流れに乱れが生
じることなく、触媒担体収容部材の内部へと円滑に案内
し、そして同触媒担体収容部材の内部から更に外部へと
円滑に案内することができる。このように燃焼ガスが円
滑に流れることから、同燃焼ガスは触媒担体保持マット
に均一に当たることとなり、同触媒担体保持マットの風
食を抑制することができる。

【００６７】また、モノリス触媒担体を上記触媒担体収
容部材とともにこれをアセンブリ化しておき、その搬送
等に際してもこうしたアセンブリの状態が維持されるよ
うにしておくことで、同モノリス触媒担体を保護するこ
とができる。このようにモノリス触媒担体を保護するこ
とにより、同モノリス触媒担体の隣り合う穴を区画する
壁の厚さを薄くすることができ、同モノリス触媒担体の
熱容量を最小限に抑制することができる。したがって、
触媒コンバータが機能するための所定の温度以上に温め
られるまでの時間を低減することができる。

【００６８】請求項２記載の発明では、分離板と上記モ
ノリス触媒担体との間に弾性体を介装したことで、同位
置での燃焼ガスの２分を確実なものとすることができ
る。これにより、上記機関からの燃焼ガスの流れを促進
し、同機関の性能向上を図ることができる。また、上記
分離板の熱膨張は、上記弾性体の弾性変形によって吸収
されるため、上記モノリス触媒担体の損傷も防止するこ
とができる。

【００６９】請求項３記載の発明では、ラビリンスパッ
キンの形状を利用して上記分離板と上記モノリス触媒担
体との間にクリアランスを設けたことにより、同分離板
が熱膨張して上記モノリス触媒担体を損傷することを防
止することができる。なお、ラビリンスパッキンによ
り、上記分離板と上記モノリス触媒担体との間における
燃焼ガスの２分を確実なものとすることができる。これ
により、上記機関からの燃焼ガスの流れを促進し、同機
関の性能向上を図ることができる。

【００７０】請求項４記載の発明では、上記モノリス触
媒担体の内部に浄化材料を設ける工程に先立ち、目詰め
をした場合には、浄化がなされない位置に無駄な浄化材
料を設けることを防止することができる。

【００７１】また、特に上記分離板と上記モノリス触媒
担体との間に弾性体を介装した場合には、弾性体からの
荷重に対する同モノリス触媒担体の耐摩耗性を向上する
ことができる。

【００７２】請求項５記載の発明では、分離板と隔壁と
の間に弾性体を介装したことで、同位置での燃焼ガスの
２分を確実なものとすることができる。これにより上記
機関からの燃焼ガスの流れを促進し、同機関の性能向上
を図ることができる。また、上記分離板及び上記隔壁の
熱膨張は、弾性体の弾性変形によって吸収されるため、
これら分離板及び隔壁が衝突して異音を発生することを
防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の触媒コンバータの一実施の形態が適用
されるエンジン及び排気系の概要を示す略図。

【図２】同実施の形態が適用されるエキゾーストマニホ
ールド及びスタートキャタリスト等の構造を示す部分断
面図。

【図３】同実施の形態の触媒コンバータの構造を示す断
面図。

【図４】図３の領域Ａの部分に対応した拡大図。

【図５】図３の領域Ｂの部分に対応した拡大図。

【図６】図３の範囲Ｄの部分に対応した拡大図。

【図７】本発明に係る触媒コンバータの他の実施の形態
の一部拡大構造を示す断面図。

【図８】本発明に係る触媒コンバータの他の実施の形態
の一部拡大構造を示す断面図。

【図９】従来の触媒コンバータの構造を示す断面図。

【符号の説明】

２…エンジン、３…エキゾーストマニホールド、４…ス
タートキャタリスト、４ａ…上流側ガイド部材、４ｂ…
触媒担体収容部材、４ｃ…下流側ガイド部材、１１，１
１’，１１”，１５…分離板、１３…触媒担体保持マッ
ト、１４，１４”…モノリス触媒担体、１６…隔壁、２
１，２５…曲部、２２，２２’，２６，２７…メッシュ
プレート、２３，２３”…目詰め部、２３ａ…凹部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｗ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モノリス触媒担体を触媒担体保持マット
   を介して収容する触媒担体収容部材、内燃機関からの燃
   焼ガスを同触媒担体収容部材に案内する上流側ガイド部
   材、及び同触媒担体収容部材からの燃焼ガスを外部へ案
   内する下流側ガイド部材を備えて構成される触媒コンバ
   ータにおいて、 前記上流側ガイド部材及び前記下流側ガイド部材はその
   前記触媒担体収容部材との接合部に外側に折り返された
   曲部を有し、該曲部と前記触媒担体保持マットとが段差
   なく接続されてなることを特徴とする触媒コンバータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の触媒コンバータにおい
   て、 前記上流側ガイド部材及び前記下流側ガイド部材の少な
   くとも一方はその内部が分離板によって２分され、該分
   離板と前記モノリス触媒担体との間には弾性体が介装さ
   れてなることを特徴とする触媒コンバータ。
3. 【請求項３】 請求項１記載の触媒コンバータにおい
   て、 前記上流側ガイド部材及び前記下流側ガイド部材の少な
   くとも一方はその内部が分離板によって２分され、該分
   離板と前記モノリス触媒担体との間にはラビリンスパッ
   キンが形成されてなることを特徴とする触媒コンバー
   タ。
4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の触媒コンバータ
   において、 前記モノリス触媒担体はその前記分離板に対向する位置
   に目詰めが施されてなることを特徴とする触媒コンバー
   タ。
5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載の触媒コ
   ンバータにおいて、 前記分離板によって２分された上流側ガイド部材若しく
   は下流側ガイド部材は隔壁によって内部が２分された排
   気管に接続されるものであり、前記分離板の前記隔壁と
   対向する部位には弾性体が装着されてなることを特徴と
   する触媒コンバータ。