JPS599730B2 - 内燃機関用排気ガス触媒変換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関からの排気ガスの処理に関し、更に詳
細には排気ガスを処理してその望ましくない成分を無害
な形態に変換するための触媒変換器に関する。

かトる触媒変換器はエンジンの排気系内に連結されて、
エンジンからの排気ガスを変換器内に保持された触媒物
質のベッドを通過させ、該ベッドにより排気ガス中の一
酸化炭素および未燃焼の炭化水素を酸化させて二酸化炭
素および水を形成させ且つ（または）窒素酸化物を減少
させるものである。

触媒を多孔触媒保持器の内部に保持し、これをハウジン
グ内に収容して、ハウジングの上部と触媒保持器の上部
にて形成される空間に、処理されるべき排気ガスを導入
し、ハウジングの下部と触媒保持器の下部にて形成され
る空間へ該排気ガスを流すことによって、排気ガスが多
孔触媒保持器を通過する様にした触媒変換器は種々提案
されているが、いずれもガスリークの発生に関し耐久性
の問題かりる。

この様な公知の触媒変換器の例として、触媒保持器を、
多孔上部板、多孔下部板、その上流端部でこれら上部板
と下部板とを密封的に閉鎖する垂直板、および同様に下
流側を閉鎖する垂直板で構成したものがある。

この場合、排気ガスを触媒保持器を通過して流れる様に
するために、該上部および下部板をガス流方向に対して
横方向に延長して、その外部のハウジング板のフランジ
間に挟持し、上流側で前記垂直板の下端部をハウジング
に密封接触させ、同様に下流端部では垂直板の上端部を
密封接触させている。

構成上、この様な密封接触で密封状態を達成せざるを得
ないものである（例えば米国特許第３６００１４２号）
。

他の公知の触媒変換器としては、変換器の強度を増強す
るために補強柱又は支持スクツドを用いたものがある（
例えばＴｈｅ Ｇｅｎｅｒａｌ ＭｏｔｏｒｓＥｎｇｉ
ｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｔａｆｆ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃ
ｏｎｖｅｒｔｅｒＨｏｍｆｅｌｄ ， １ ９ ５ ９
）。

然しこの変換器には座金もなくリップ部もない。

従って、スタツド、ハウジング部材上の環状リップ、リ
ップの回りの補強座金を組合せ，これらスタツド、リッ
プ、座金の連接部で連続環状溶接によりこれら部材のす
べてを一緒に固定する構成を示していない。

事実こめ公知の変換器では、補強用座金がないので、ハ
ウジング部材の平らな表面で溶接している。

従って溶接の対象となる厚い基板がない。

即ちこの変換器では、薄いシート状の頂部および底部ｌ
＼ウジング部材の平らな表面上にスタツドを溶接するた
めに起る、変換器をいかに固着し、密封し、充分に溶接
することができるかという問題を全く認識していない。

しかし、触媒変換器は非常に大きな温度変化を受けるた
め、板には「そ月、「撓曲」が生ずるので、これら公知
の構造で密封状態を維持することは実際上できない。

即ち、この様な密封部は使用するにしたがって、板部片
の「そり」、［撓直によって容易に開いてしまい、これ
は触媒を迂回するリークパスとなって大気に有害ガスを
放出し、効果的な排ガス処理の障害となる。

補強スクツドでは密封も問題である。

即ち薄い変換器ハウジング部材を溶接するに当っては変
換器の固定、密封および充分な溶接が大きな問題となる
。

触媒変換器の基本的機能を考えれば、触媒を迂回するリ
ークの発生は変換器が使用不能、即ち 破損したことを
意味する。

したがって、公知の触媒変換器には、耐久性に欠ける欠
点があった。

本発明は、強固な構造で、触媒を迂回するリーク発生の
可能性がなく、耐久性の高い内燃機関用触媒変換器を得
ることを目的とする。

従って本発明の特徴は、変換器のハウジング部材および
触媒保持器部材を共に固定し密封することを保証するも
のである。

不発明に係るスクツド構成は、排ガスが触媒を迂回して
大気中に逸散するようなリークを防止し、各部材を所定
の位置に固定する。

本発明に係る変換器は排気ガスが７・ウジング内の触媒
保持器内部に収容された触媒を通過して流れ；該ハウジ
ングが頂部および底部ハウジング部材を有し、該両ハウ
ジング部材はそれぞれ皿形部を有し、該両皿形部で前記
触媒保持器を囲い；該両皿形部は円筒形の排気ガス入口
流路および出口流路を形成するための半円筒部を有し、
該入口流路および出口流路は前記触媒保持器の触媒収容
部から軸方向に離されてそれぞれ配置され；前記触媒保
持器の触媒収容部は、触媒を通過する排気ガス路を形成
する多孔部を有し、更に、前記触媒保持器はハウジング
部材の周縁に延在するフランジ部の間に挟まれるフラン
ジ部を有し；前記触媒保持器は頂部および底部保持器部
材によって形成され；該頂部および底部保持器部材は前
記触媒収容部を形成する皿形部をそれぞれ有し、両保持
器部材のうち少なくとも頂部保持器部材には、排気系統
の入口側円筒部材に直接接続され、かつ、その皿形部と
同一の素材により一体に形成された上向凹部がその一端
部に設けられ、該上向凹部は前記触媒収容部から入口流
路に無孔状態で延在し、該上向凹部の一部は、底部ハウ
ジング部材の前記入口半円筒部と重合して軸方向に延在
して、頂部ハウジング部材の入口半円筒部と共に円筒形
の排気ガス入口円筒部を形成し、該入口円筒部において
、頂部ハウジング部材と触媒保持器の両方が排気系統の
前記入口側円筒部材に直接接続されるようになされ；前
記両保持器部材のうち少なくとも底部保持器部材には、
排気系統の出口１１１Ｊ円筒部材に直接接続され、かつ
、その皿形部と同一の素材により一体に形成された下向
凹部がその他端部に設けられ、該下向凹部は前記触媒収
容部から出口流路に無孔状態で延在し、該下向凹部の一
部は、頂部ハウジング部材の前記出口半円筒部と重合し
て軸方向に延在して、底部ハウジング部材の出口半円筒
部と共に円筒形の排気ガス出口円筒部を形成し、該出口
円筒部において底部ハウジング部材と触媒保持器の両方
が排気系統の前記出口側円筒部材に直接接続される様に
なされ；前記頂部及び底部ハウジング部材を構成する前
記入口半円筒部、皿形部及び出口半円筒部は、それぞれ
同一の素材により一体に形成され；頂部及び底部ハウジ
ング部材の周縁部には排気ガス人口縁部と出口縁部とを
除く全周縁にわたり前記ハウジングのフランジ部が一体
に設けられ、また頂部及び底部保持器部材の周縁部には
排気ガス人口縁部と出口縁部とを除く全周縁にわたり前
記触媒保持器のフランジ部が一体に設けられており、前
記両保持器部材の周縁部に設けたフランジ部が前記両ハ
ウジング部材の周縁部に設けたフランジ部によって狭着
されている内燃機関用触媒変換器において；前記頂部お
よび底部保持器部材の間に少くとも１個の支持スタツド
が設けられ、該支持スタツドは前記フランジ部の内側で
略垂直に設けられ、かつ前記頂部および底部ハウジング
部材ならびに前記頂部および底部保持器部材を貫通し；
前記頂部および底部ハウジ゛ング部材は、前記支持スタ
ツドを囲みそれぞれ上向および下向に延長する環状リッ
プ部分を含み；前記支持スタツドは前記環状リップ部分
における連続環状溶接によって該環状リップ部分の回り
に設けられた補強座金により固着され、それによって前
記触媒保持器は前記フランジの内側で前記ハウジングに
固定して該触媒変換器をそこで密封せしめ、排気ガスが
、前記触媒変換器を通過するに際し前記触媒を更に強制
的に通過せしめることを特徴とする。

更に本発明の変換器には、頂部および底部の保持器部材
を貫通し、頂部および底部ハウジング部材の間に設けら
れた複数個の支持スクツドがある。

支持スタツドは、スタツド、リップおよび座金の組合せ
によりハウジング部材に固着されるので、構造の一体性
と変形に対する強い抵抗性を有する変換器かえられる。

従ってこの支持スタツドは変換器の剛性と耐久性の増強
に役立つ。

このことは車輌上の変換器の耐用年数を増加する。

このスタツド、リップおよび座金の組合せは、この支持
スタツドの回９に上方および下方に延びるリップ部分、
このリップ部分の回りに配置され、スタッドと座金の間
に各リップ部分を半径方向に挟持する補強座金とがあり
、このリップ部分で連続環状溶接することによりスタツ
ドを補強座金に固着するもので、それによって触媒保持
器をハウジング部材に固定し、座金の内側とスタツドと
の間で変換器を密封し、排気ガスが触媒を通過するよう
に更に強制するものである。

このスタツド、リップおよび座金の組合せは特に下記の
点から好ましい構成である。

（１）単一の連続環状溶接は、排気ガスを移送する変換
器の内部を完全に密封する（このことは触媒変換器で最
も重要な点である。

）（２）この溶接は外部からできるから、外部から完全
に観察しその一体性が監視できる。

（３）この溶接はリップ部分を除き、頂部および底部ハ
ウジング部材の表面に行うものではなく、又リツプ部も
挟持されているのでその金属部は実際に厚いので完全な
溶接ができる。

もしハウジング部の表面に直接する場合はその金属は薄
いので溶接が板部を貫通してしまう恐れがあり、完全な
溶接が困難でありかつ強度が弱い。

座金は、スタツドへの溶接により変換器のハウジング部
材と保持器部とを固着するための補強の役割のみならず
、溶接により焼き通し（ ｂｕｒｎ− ｔｈｒｏｕｇｈ
）を生じないようにする効果もある。

以下本発明およびその実施方法を図面を参照して詳細に
説明する。

図中、小さな相違点は別として類似する部分には同様な
参照符号を付して示してある。

第４図〜第１２図は排気系統入口側円筒部材６０および
同出口側円筒部材６２に接続される触媒変換器の実施例
を示しこの触媒変換器の好ましい実施例はハウジング１
０を有し、該ハウジング１０は高温の塩およびガスの腐
食性に耐えるように高クローム・ステンレス鋼または被
覆またはめつきした鋼で好ましくは形成される。

このハウシング１０は頂部ハウジング部材１２と底部ハ
ウジング部材１４とからなり、該部材の各々はそれぞれ
皿形部を有し、該皿形部は概ね垂直な側壁部分１６．１
８を有する。

頂部ハウジング部材１２は上流側で入口半円筒部６４（
第６，１２図の左側）を、また、下流側で出口半円筒部
６４（同右側）を備え、頂部ハウジング部材１２の前記
皿形部とこれらの入口半円筒部６４、出口半円筒部６４
は同一の素材により一体に形成されている。

また底部ハウジング部材１４は上流側で入口半円筒部６
６（第６，１２図の左側）を、また、下流側で出口半円
筒部６６（同右側）を有し、底部ハウジング部材１４の
前記皿形部とこれらの入口半円筒部６６、出口半円筒部
６６は同一の素材により一体に形成されている。

さらに、頂部及び底部ハウジング部材１２，１４の周縁
部にはその排気ガス人口縁部と出口縁部とを除く全周縁
にわたり、後述の保持器部材のフランジを狭着するため
のフランジ部２０ ． ２２が一体に設けられている。

ハウジング１０内には頂部保持器部材２６と底部保持器
部材２８とから成る傾斜した触媒保持器２４が装着され
ている（傾斜については後述する）。

頂部および底部保持器部材２６．２８は触媒収容部４６
を形成する皿形部をそれぞれ有し、頂部保持器部材２６
の皿形部は、頂部ハウジング部材１２の皿形部から離隔
した頂部多孔部３０を有し、該頂部多孔部は大きさ約１
／１６インチ（約１．６ｘｍ）の複数の規則的に離隔し
た小孔３２′を有する。

同様に、底部保持器部材２８の皿形部は底部ハウジング
部材１４０皿形部から離隔した底部多孔部３４を有し、
該底部多孔部には貫通小孔３６′が形成されている。

開口３２’，３６’は別の形態のものでよい。

例えば、頂部あるいは底部保持器部材を貫通する孔の形
態にしてもよく、アるいは頂部もしくは底部保持器部材
から外方へ突出し入射ガス流の方向に凹んだ（第１図〜
第３図に例示した実症例では３２，３６で示されている
ごとく）突起を形成する槍状開口として形成してもよく
、あるいはまた第４図〜第１１図に示した好ましい実施
例の場合のごとく、板の平面から金属部分を切り裂いて
該部分をプレスして薮列の規則的に−離隔した弧状のよ
ろい窓を形成することにより作られたよろい窓３２’，
３６’として形成してもよくその高さは約０．０６５イ
ンチ（１．６５ｍｍ）、幅約０．１５インチ（３．８１
ｍｍ）および長さ約０．５インチ（１２．７ｉｉｌ）で
、順次の整列したよろい窓間の間隔を約０．２５インチ
（６．３５ｍｍ）とし各列間の間隔を０．１５インチ（
３．８１ｍｍ）とする。

触媒収容部４６は後述するように所望の触媒物質４８で
満たされ、該触媒物質４８はその中に緊包されて触媒ベ
ッドを形成している。

触媒は任意の形態で用いてよいが、好ましくは大きさ約
１／８インチ（３．１７ｍｍ）のペレット状、押出し状
または球形のもので、支持体またはキャリャは有しても
有さなくてもよい。

また触媒は支持体またはキャリャ上に分布させるかある
いはそれに含浸させるのが好ましいが、この支持体また
はキャリャは物質の触媒的活動には寄与してもしなくて
もよい。

触媒としては、任意適宜の酸化または還元用触媒か、あ
るいは酸化も還元もなしうる触媒で８７０℃の作動温度
まで長期間にわたって有効なものを用いるとよい。

触媒ベッドは排気系内の背圧を最小にするように比較的
浅くするのが望ましい。

深さ約２インチ（５０．８ｍｍ）のベッドが適切である
と判明している。

第８図に示したように、触媒物質４８は各弧状よろい窓
３２′間の空間を占めるが、該よろい窓により形成され
た開口によって拘留されそこを通過しないように充分な
大きさとする。

頂部保持器部材２６および底部保持器部材２８の上流側
端部（第６，１２図左側）には、排気系統の入口側円筒
部材６０に直接接続される上向凹部がそれぞれ設けられ
、該上向凹部はそれぞれの皿形部と同一の素材により一
体に形成され（第１２図）、第１２図からも明らかな様
に、この上向凹部には、ガス通過用開口は無く、無孔の
ものである。

頂部保持器部材２６の上向凹部は半円筒部６８と、該半
円筒部６８と皿形部とを継ぐ部分とを有する。

同様に、底部保持器部材２８の上向凹部も半円筒部７０
と、該半円筒部７０と皿形部とを継ぐ部分とを有する。

頂部保持器部材２６および底部保持器部材２８の下流側
端部（第６，１２図右側）Ｉｃは、排気系統の出口側円
筒部材６２に直接接続される下向凹部がそれぞれ設けら
れ、該下向凹部はそれぞれの皿形部と同一の素材により
一体に形成され（第１２図）、第１２図からも明らかな
様に、この下向凹部には、ガス通過用開口は無く、無孔
のものである。

頂部保持器部材２６の下向凹部は半円筒部７２と、該半
円筒部７２と皿形部とを継ぐ部分とを有する。

同様に、底部保持器部材２８の下向凹部も半円筒部７４
と、該半円筒部７４と皿形部とを継ぐ部分とを有する。

前述のごとく頂部ハ・ノジング部材１２は、第１２図に
最も明瞭に示される様に上流側及び下流側において半円
筒部６４をそれぞれ備えている。

−また、底部ハウジング部材１４は、上流側及び下流側
において半円筒部６６をそれぞれ備えている。

第６図（左側）に示される様に、上流側では、両保持器
部材の上向凹部の一部は底部ハウジング部材１４の入口
半円筒部６６と重合して軸方向に延在し、頂部ハウジン
グ部材１２の入口半円筒部６４と共に円筒形の排気ガス
入口円筒部５６を形成する。

したがって、頂部ハウジング部材１２と触媒保持器２４
の両方がその端部において排気系統の入口側円筒部材６
０に溶接部１０６によって直接接続される（第４図およ
び第６図）。

一方、下流側では、第６図の右側に示される様に、両保
持器部材の下向凹部の一部は頂部ハウジング部材１２の
出口半円筒部６４と重合して軸方向に延在し、底部ハウ
ジング部材１４の出口半円筒部６６と共に円筒形の排気
ガス出口円筒部５８を形成する。

したがって、底部ハウジング部材１４と触媒保持器２４
の両方がその端部において排気系統の出口側円筒部材６
２に溶接部１０６によって直接接続される（第４図およ
び第６図）。

この様にして、この実施例においては、入口側において
底部保持器部材２８は該溶接部１０６によって頂部保持
器部材２６に取付られるとともに、排気系統の入口側円
筒部材６０にも接続され、出口側においては、頂部保持
器部材２６は該溶接部１０６によって底部保持器部材２
８に取付られるとともに、排気系統の出口側円筒部材６
２にも接続される。

次に、触媒保持器２４の頂部及び底部保持器部材２６．
２８の周縁部にはその排気ガス人口縁部と出口縁部とを
除く全周縁にわたり前記フランジ２０ ．２２にて狭着
されるべきフランジ部４２，４４が一体に設けられてお
り、両保持器部材２６，２８は無孔側壁部３Ｂ，４０を
それぞれ有し、これはそこから横方向に延びる前記フラ
ンジ部４２，４４へと連続し、該側壁の深さは頂部保持
器部材２６の一端側から他端側へかけて増大し、底部保
持器部材２８の該一端側から該他端側へかけて逆に減少
し、両保持器部材２６ ．２８を互いに組合わせると両
者間に触媒収容部４６を形成するようになっており、該
収容部は第６図および第１１図に示すごとく深さはほぼ
均等であるが両ハウジング部材１２．１４に対して傾斜
して該両ハウジング部材１２．１４と共に流入排気ガス
に対して断面漸次減少形の允満室を与え、これによりか
なり一定の圧力勾配を保証すると共に、逆に流出排気ガ
スに対して断面漸次増大形の充満室を与え、これにより
ほぼ一定の圧力勾配を与えるようになっている。

頂部および底部ハウジング部材１２．１４ならびに頂部
および底部保持器部材２６．２８の前記フランジ部２０
，２２，４２，４４は外方へ突出してこれらの部材にほ
ぼその全周にわたって相互係合可能な表面２ ０’，２
２’，４ ２’， ４ ４’（第１２図）を与える。

第６図、第７図および第１１図に示したように、触媒保
持器２４のフランジ部４２，４４はハウジング１０のフ
ランジ部２０．２２間に４層サンドイツチ構造のフラン
ジ部を形成するように配置され、該サンドインチはほぼ
連続的な外周溶接５０により適宜密封されて内外密封を
行なう。

したがって、両保持器部材２６ ．２８の周縁部に設け
たフランジ部４２．４４が両ハウジング部材の周縁部に
設けたフランジ部２０ ．２２によって狭着される。

触媒保持器２４内の触媒物質はこのようにしてハウジン
グ１０内に保持され、触媒保持器２４の少なくとも両端
における側壁部分３８ ．４０はハウジング１０の側壁
部分１６，１８から内方へ離隔しておシ両者間にそれぞ
れ空間５２．５４（第６図）を形成させている。

前記上向凹部、下向凹部およびフランジ部は、該保持器
２４の多孔部とともにこのようにして、ガス入口に導入
される排気ガスを、触媒保持器２４に収容される触媒４
８を通過せしめる。

好ましい形態においては、排気ガス入口円筒部５６は触
媒変換器の軸方向に対して僅かに上方に変位され、一方
排気ガス出口円筒部５８は僅かに下方に変位されて、ガ
ス流をなめらかにするようになっている。

排気ガス入口円筒部５６と出口円筒部５８間の変位角度
は排気系内における触媒変換器の位置に応じて変えてよ
い。

この構成によりハウジング１０内には第６図および第７
図に示したように排気ガス入口円筒部５６と連通した入
口充満室７６が形成され、これは頂部保持器部材２６の
まわりに延びる空間５２を含む。

同様にハウジング１０内には排気ガス出口円筒部５８と
連通した出口充満室７８が形成され、これは底部保持器
部材２８のまわりに延びる空間５４を含む。

上述した触媒変換器は傾斜した触媒ベッドを有し、これ
は第６図に示したように入口円筒部５６から出口円筒部
５８へかけて上方に傾斜しているので、入口から触媒変
換器へ進入する排気ガスは入口充満室７６から両保持器
部材２６．２８および該部材内に保持された触媒物質４
８を通過して下方へ通過するはずである。

一般に、自動車の乗員室の下部はトランク部の下部に比
べて低く、道路上の障害物との衝突を避けるために、深
さの小さいものが必要とされることを考慮すると、上述
の傾斜した触媒ベッドは深さは比較的浅いが容積は比較
的大きなベッドを与えるため、長さに比して高さが比較
的小さいので、エンジンに比較的近接した排気ガス系内
の位置において自動車上に容易に装着することができる
触媒変換器が形成され、これは通常の排気マフラー位置
に配置させねばならない触媒変換器に比して触媒変換器
の迅速なウオーム・アップを確実ならしめるので効果的
な（排ガス規制の基準を満足し得る）排ガス処理を行な
いうるものである。

傾斜した触媒ベッドおよび排気ガスの下向き流れにより
触媒変換器内には排気ガスの均等な流れ分布が確実に得
られると同時に触媒粒子の流動化や運動も最小限に抑え
られる。

上記においては触媒変換器は排ガスが入口から出口へ向
けて上向きに傾斜した触媒ベッドを下向きに貫流するも
のとして説明されたが、ガス流を逆方向にして排気ガス
が入口から出口へかけて下向きに傾斜するベッドを上向
きに貫流するようにしてもよい。

゛第５図〜第１０図に示したように、頂部ハウジング部
材１２および底部ハウジング部材１４には複数の凹部８
０が形成され、これを開口８２が貫通しており、該凹部
は対応開口８３を有する頂部および底部保持器部材２６
．２８に当接している（第１０図）。

支持スタツド８４が触媒保持器２４、触媒４８、触媒保
持器２４内の開口８３およびハウジング１０の凹部８０
の開口８２を貫通している。

スタツド８４の各端には肩部８６が形成され、この上に
両保持器部材２６ ．２８の頂部多孔部および底部多孔
部３０．３４が着座している。

開口８２は頂部および底部ハウジング部材１２．１４か
ら外方へ延びる環状リップ部分８８によって包囲されて
いる。

このリップ部分８８にはそれとスタツド８４との間の嵌
合が比較的緩いものとなるように穴が形成され、スタツ
ド８４に該リップ部分８８を溶接し、次いでこの環状リ
ップ部分８８のまわりの凹部８０内に補強座金９０をは
め込んで連続的な環状溶接部９４（第９図）により固着
せしめると両部材は互いに溶接される。

スタツドと補強座金を使用することによりハウジング１
０と触媒保持器がかなり強化されることになり高い温度
や圧力においても変形に対する高い強度と耐性を有する
構造が得られる。

第２図および第３図に例示した本発明の他の実施例に示
されるように、保持器部材２６，２８の頂部多孔部およ
び底部多孔部３０．３４には所望に応じて剛化リブ９６
を形成してもよい。

しかし高温下での触媒保持器２４の垂みおよび排気ガス
流の阻害は第５図に示したように前記リブを用いずよろ
い窓３２′の数を減少させることによっても低下させう
ろことが判明している。

頂部ハウジング部材１２の上方には頂部カバー９８が設
けられ、これらの間には触媒変換器を熱損失から防ぎ且
つ自動車の下部本体を触媒変換器の熱から保護するため
に例えばセラミック・ウール等の熱絶縁層１００が介装
されている。

同様に、底部ハウジング部材１４の下方にも底部カバー
９９が設けられ、底部ハウジング部材１４と底部カバー
９９の間には触媒変換器底部を介しての熱損失を低下さ
せるために他の熱絶縁層１０１が介装されている。

頂部カバー９８にはＵ字形フランジ１０２が、また底部
カバー９９にはフランジ部９７が設けられ、該Ｕ字形フ
ランジ１０２はハウジング１０の縁密封したフランジ部
２０ ．２２と底部カバー９９のフランジ部９７を蔽っ
てクリンプされ、これによって、頂部および底部カバー
９８ ．９９はハウジング１０に適宜固定されている。

頂部カバー９８はまたその剛性を増すためのリブ１０３
をそなえている。

上述の触媒変換器の製造組立てにおいては、ハウジング
１０の頂部ハウジング部材１２および底部ハウジング部
材１４をほぼ同一の押抜体として形成するが、これは四
部８０とその貫通開口８２とを含めて単一のダイス形成
作業によって作られ得るものである。

両部材はほぼ同一であるから同様なダイスで適宜形成し
てもよく、この場合部品の生産および貯蔵を経済的に行
ないうろことになる。

同様に両保持器部材２６ ．２８も同一ダイスで形成し
てもよく、この場合両保持器部材は組立時に相互交換可
能である。

所望ならば、組立て前にハウジング部材１２．１４の一
方およびそれに近い方の保持器部材とカバー９８．９９
の一方とに、第１２図に示したように、側壁にそれぞれ
穴１０４，１０５，１０７を設け、組立て後にこれらの
穴を介してプローブを通し触媒ベッドの温度またはその
活動を監視しうるようにしてもよい。

本発明の好ましい実症例においては、この点が、これら
の部材が互いに異なる唯一の点である。

次いで４個の部材１２，１４および２６，２８をこれに
スタツド８４を通して組立てて取付装置にセットすると
前記フランジ部の表面２ ０’， ２ ２’，４ ２’
， ４ ４’が衝合して４層サンドインチを形成し、次
いでその外周縁にほぼ連続的な単一の周縁溶接を行なっ
て密封し内外密封を与える。

溶接順序は好ましくは自動的であって、取′付装置上で
これらの部材を横に立ててその周縁を垂直方向に装着し
た電子ビーム溶接機に対向して露出させ、部材をまわす
とほぼ連続的な溶接が形成される。

次に座金９０を定位置に置きリップ部分８８の容接部９
４によりスタツド８４およびリップ部分８８に固着させ
るが、その際電子ビーム溶接作業が好ましい。

次いで排気系統の入口側および出口側円筒部材６０ ．
６２を変換器の人口円筒部５６および出口円筒部５８内
にそれぞれ挿入した後連続的な周縁容接を行ない（１０
６第４図）、入口円筒部５６においては、入口側円筒部
材６０を、頂部ハワジング部材１２、頂部保持器部材２
６、底部保持器部材２８および底部ハウジング部材１４
のそれぞれに対して溶接で直接接続させ（第６図の左端
）、一方出口円筒部５８においては出口側円筒部材６２
を、底部ハウジング部材１４、頂部保持器部材２６、底
部保持器部材２８および頂部ハウジング部材１２のそれ
ぞれに対して溶接で直接接続させる（第６図の右端）。

これにより、頂部保持器部材２６と底部保持器部材２８
とはその全周において連続溶接接続された触媒保持器２
４を構成することになる。

最後に充填穴１０８（第６図、第１２図）を介して触媒
保持器２４の触媒収容部４６内へ触媒物質４８を入れ、
前記充填穴内にねじプッシュ１０９を溶接により固定す
る。

触媒変換器はその中の物質が完全に詰め込まれるように
充填作業時に振動させるのが好ましい。

次にプッシュ内へ着脱自在プラグ１１０をねじ込む構成
とすると、触媒変換器を自動車に装着する場合でも触媒
変換器の底部に該プラグを設けることにより触媒を取替
えることができる。

次にハウジング１０の上下に絶縁層１００，１０１を設
置した後、溶接部５０の周縁および底部カバー９９のフ
ランジ部分９７のまわりに頂部カバー９８のＵ字形フラ
ンジ部１０２をクリンプすればよい。

作動について述べると、内燃機関からのガスは入口側円
筒部材６０により入口円筒部５６内および入口充満室７
６内へ運ばれ、ガスは触媒保持器２４の頂部保持器部材
２６を封包した後触媒保持器２４の頂部多孔部３０の開
口３２を介して下方へ流れ、触媒物質４８を貫流しその
中で酸化および（または）還元反応が生じる。

処理されたガスは触媒保持器２４の底部多孔部３４の開
口３６から流出して出口充満室７８内に集められ、次い
で処理ずみガスは出口円筒部５８から出口側円筒部材６
２および排気系の尾管を介して大気中へ排出される。

変換器の高い作動温度、即ち８７０°（ １６００下）
に達すると、変換器を形成する材料は、常温のような低
い温度条件においてよりもずっと弱い力でも必然的に変
形しやすくなる。

従ってハウジングおよび触媒保持器は、触媒床によって
与えられる流れ制限ＩＪ）ら生ずる変換器内のガス圧力
の作用によって外側にふくれようとナる。

し力）しながら上述せる本発明の変換器の構造により、
この問題は殆んど解消される。

即ち保格器２４に対接するハウジング１０内の凹部８０
と、頂部ハウジング部材１２と底部ハウジング部材１４
の間に貫通してのびる支持スタッド８４とを設けること
により、支持スタッド８４は頂部と底部保持器部材の間
の所定の間隔を維持し、頂部と底部ハウジング部材とを
それぞれ対応する保持器部材に対し所定位置に保持する
ように作用するので、触媒保持器の剛性を増し、変形に
対し強い抵抗を示すことになる。

更に、補強座金によりスタンドをハウジングに取り付け
るので、頂部および底部ハウジング部材の中に相互に外
側に比較的移動しにくい点を与えることとなり、ハウジ
ングを外側にふくらませる力に対抗する補強力を与える
。

第１図〜第３図に示した本発明実施例は第４図〜第１２
図に示した実施例と同様ではあるが、底部カバー板およ
び熱絶縁層を有さす触媒保持器内に圧入されたリブ９６
を有し、また、第１〜２図からも明らかな如く、底部保
持器部材の排気ガス入口縁部は頂部保持器部材及び底部
ハウジング部材の排気ガス人口縁部に達しておらず、こ
の実施例では底部保持器部材はその排気ガス人口縁部近
傍において頂部保持器部材と底部ハウジング部材によっ
て狭まれることによって頂部保持器部材に取付られてお
り、同様に、頂部保持器部材の排気ガス出口縁部は底部
保持器部材及び頂部ハウジング部材の排気ガス出口縁部
に達しておらず、この実施例では頂部保持器部材はその
排気ガス出口縁部近傍において底部保持器部材と頂部ハ
ウジング部材によって狭まれることによって底部保持器
部材に取付られ、したがって、第１図の左下部および右
上部において、２層がそれぞれ排気系統の円筒部材に溶
接される。

即ち、排気系統の入口側円筒部材６０に直接接続される
上向凹部は頂部保持器部材２６のみが、また、排気系統
の出口側円筒部材６２に直接接続される下向凹部は底部
保持器部材２８のみが備えている。

そして底部保持器部材のフランジ部の排気ガス人口縁部
も頂部保持器部材および底部ハウジング部材のフランジ
部の排，気ガス人口縁部に達しておらず、頂部保持器部
材のフランジ部の排気ガス出口縁部も底部保持器部材お
よび頂部ハウジング部材のフランジ部の排気ガス出口縁
部に達しておらず、したがって、入口側では頂部保持器
部材のフランジ部のみが、また、出口側では、底部保持
器部材のフランジ部のみが頂部ハウジング部材および底
部ハウジング部材のフランジ部によって狭まれている。

この場合頂部保持器部材および底部保持器部材は排気ガ
ス人口縁部および同出口縁部において互いに連続溶接さ
れることにならないが、この部分において例えガスリー
クが生じたとしても、触媒を迂回するリークにならない
ので問題はない。

その他の点および第４〜１２図実施例の説明で特記した
点以外については第４〜１２図の実施例と同様である。

以下本発明による作用効果を説明する。

本発明によれば、まず第１に、「触媒を迂回するリーク
の可能性がない」。

これは次の構成による、即ち、 （１）特許請求の範囲に記載の如く、少くとも１個の支
持スタツドが頂部および底部保持器部材の間に設けられ
、該スタツドは前記フランジ部の内側にほぼ垂直に設け
られ、かつ前記頂部および底部ハウジング部材並びに頂
部および底部保持器部材を貫通し、更に頂部および底部
ハウジング部材は、前記支持スタツドを囲みそれぞれ上
向および下向に延長する環状リップ部分を含み、前記支
持スタツドは環状リップ部分における連続環状溶接によ
って該環状リップ部の回りに設けられた補強座金により
固着され、それによって前記触媒保持器は前記フランジ
の内側で前記ハウジングに固定して該触媒変換器をそこ
で密封せしめ、排気ガスが、前記触媒変換器を通過する
に際し前記触媒を更に強制的に通過せしめるようになっ
ている。

この利点は特に重要である。

なぜならば、（イ）触媒を迂回するリークが触媒保持器
の回りでおきれば、処理されない有害ガスが大気中に放
散される： （０）触媒を迂回するリークがないので変換器の耐久性
を増大できる。

からである。

第２に本発明の変換器は次の様な問題を解決するもので
ある。

（１） 触媒を内包する触媒保持器をハウジング内に
強固に支持すること、及び （２）ハウジング部材と触媒保持器部材を一緒に固着す
ることにより、構造上の一体性と、高温と圧力により触
媒を迂回するリークを生ずるような可能性のある変形に
強く耐えうる変換器を提供すること。

このことは、特許請求の範囲に記載の如く、本発明の特
徴は頂部および底部保持器部材の間に少くとも１個の支
持スタツドが設けられ、該支持スタツドはフランジ部の
内側で略垂直に設けられ、かつ頂部および底部ハウジン
グ部材ならひに頂部および底部保持器部材を貫通し、頂
部および底部ハウジング部材は、支持スタツドを囲みそ
れぞれ上向および下向に延長する環状リップ部分を含み
、支持スタツドは環状リップ部分における連続環状溶接
によって環状リップ部分の回りに設けられた補強座金に
より固着され、それによって触媒保持器はフランジの内
側でハウジングに固定して触媒変換器をそこで密封せし
めるものであり、この特徴により達成される。

剛性は触媒変換器を自己支戸し、排気システム内に正し
く位置づけするために重要な要件である。

なぜならば変換器の入口部分は車輛フレームに対する機
関ｍ動により運動し、そして変換器の出口部分は車輌の
フレームに直接接続されているからである。

本発明の触媒変換器においては、触媒保持器が溶接によ
り排気ガスシステムの円筒部材の一つに直接接続され、
カリハウジング部材の各々は排気ガスシステムの円筒部
材の一つに直接溶接されていることにより自己支持性が
達成される。

この利点は排気ガスシステムの高い剛性に寄与し、従っ
て自己支持性の触媒変換器自体のよりより高い耐久性に
寄与する。

又触媒保持器がハウジングを補強し、機関と車輌フレー
ム間の相対運動を阻止するので、自己支持性の本発明触
媒変換器の剛性が一層高められる。

即ち頂部および下部ハウジング部材の各々は触媒保持器
の延在部に直接接続可能な延在部を有し、その部分で触
媒変換器は排気ガスシステムの円筒部材に接続されるよ
うになっている。

又触媒保持器の延在部はそのそれぞれの端部で重ね合さ
れハウジング部材のそれぞれの延在部に沿って延長し、
その端部で排気ガスシステムの円筒部材に直接溶接され
ていることにより剛性は一層高められる。

更にスタツド、リップ部分および座金の組合せは、支持
スタツドの回りに上向および下向にのびるリップ部分と
、リップ部分の回りにおかれた補強座金を含み、それに
よってスタツドと座金との間に各リップ部分を半径方向
に挟持し、リップ部分の回りを連続環状溶接することに
よりこれらを結合することにより座金の内側とスタツド
の間で密封を形成し、剛性は一層高められる。

このスタツド、リップ部分および座金の組合せは、特に
望ましい。

なぜならば、（１）単一の連続環状溶接により排ガスが
通る変換器の内部を完全密封する（これは触媒変換器に
おいて最も重要な要件である）；（２にの溶接は外部か
らでき外部から完全に見うる状態であるので、その一体
性を確認できる：（３）又この溶接はリップ部分を除き
頂部および底部ハウジング部材の表面のどの部分にも行
われないし、リップ部分は挟持されているので金属が実
際に大変厚くなって居り、比較時薄いハウジング部材の
表面に直接溶接することによる焼き通しがさけられる。

従ってスタツドは（１）ハウジング部材と触媒保持器の
延在部とフランジ部分と協働して排ガスがガス入口から
入って触媒の中を貫通すること及び（２）触媒変換器で
不可避な温度勾配と急激な温度変化による熱応力に対抗
しうる変換器を提供する。

本発明に係る触媒変換器は、その組立の最終段階におい
て、単に４個の主要部材を組合せるだけで作ることがで
きるので、多くの接続部およびそれに伴う多くの継目を
減少でき、それによって使用時の故障や触媒を迂回する
リークを減少できる。

更に簡単な構造と設計上からの高強度は、鋼材の使用量
を少くできるので、触媒のウオームアップを迅速に行う
ことができ、有効な触媒操作温度に早期に達せしめるこ
とができる。

又簡単な構成なため犬量生産に際して不良品の数を最小
とすることができる。

本発明は特許請求の範囲に記載された触媒変換器に関す
るものであるが、これに関連して実施上本発明は更に次
の特徴の１つ又はそれ以上を有しうるものである。

（１）支持スタツ・ド８４には肩部８６があり、その上
に頂部および底部保持器部材２６ ．２８の多孔部分３
０．３４がおかれ両部材間の所定の空間を維持する。

（２）支持スタツド８４の回りの環状リップ部分８８は
、頂部および底部保持器部材２６．２８のそれぞれに接
する頂部および底部ハウジング部材１２，１４の凹所８
０内に形成され、それによって触媒保持器部材とハウジ
ング部材とを一緒に固定しうるので高温時の変形に対抗
する高い強度の構造かえられる。

（３）底部保持器部材２８はその皿形部から上向凹部７
０へと延在し、この上向凹部は底部ハウジング部材１４
の半円筒部６６と頂部保持器部材２６の上向凹部６８と
の間で係合し、又頂部保持器部材２６はその皿形部から
下向凹部７２へと延在し、この下向凹部は頂部ハウジン
グ部材１２の半円筒部６４と底部保持器部材２８の下向
凹部７４との間で係合し、触媒保持器部材とハウジング
部材とを一緒に固定するのに役立ち、高温時の変形に対
抗する高い強度の構造かえられる。

（４）触媒保持器部材は傾斜した触媒保持室間を形成し
、この空間は排ガスの入口から出口へと上向に傾斜し空
間の深さは一様である。

（５）触媒保持器部材の各々は一体の単一素材よりなる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る触媒変換器の一実櫂例の一部断面
側面図（第２図のＩ−Ｉ断面図）、第２図は第１図の縮
小平面図で内部構造を示すために一部切欠いた図、第３
図は第１図の１−１線における断面図、第４図は本発明
に係る触媒変換器の別の好ましい実施例の側面図、第５
図は第４図の平面図で内部構造を示すために一部切欠い
た図、第６図は第５図の■一ｖＩ線における断面図、第
７図は第４図の■一■線における断面図、第８図は第５
図の■一■線における拡大断片的断面図、第９図は第５
図の一部の拡大平面図で内部の溶接の一部を示す図、第
１０図は第９図のＸ−Ｘ線における断面図、第１１図は
第５図のＸＩ−ＸＩ線における拡大断片的側面図、第１
２図は第４図〜第１１図に示した触媒変換器実施例の展
開斜視図である。 主要部分の参照符号の説明、１０・・・・・・ハウジン
グ、１２，１４・・・・・・頂部および底部ハウジング
部材、２４・・・・・・触媒保持器、２６，２８・・・
・・・頂部および底部保持器部材、３０，３４・・・・
・・多孔部、４６・・・・・・触媒収容部、４８・・・
・・・触媒物質、５６・・・・・・排気ガス入口円筒部
、５８・・・・・・排気ガス出口円筒部、６４・・・・
・・頂部ハウジング部材の半円筒部、６６・・・・・・
底部ハウジング部材の半円筒部、６０・・・・・・排気
系統の入口側円筒部材、６２・・・・・・排気系統の出
口側円筒部材、２０，２２・・・・・・ハウジングの７
ランシ部、４２，４４・・・・・・触媒保持器のフラン
ジ部、８４・・・・・・支持スタッド、８８・・・・・
・リップ部分、９０・・・・・・補強座金、９４・・・
・・・環状溶接部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 排気ガスがハウジング内の触媒保持器内部に収容さ
   れた触媒を通過して流ｎ：該ハウジングが頂部および底
   部ハウジング部材を有し、該両ハウジング部材はそれぞ
   れ皿形部を有し、該両皿形部で前記触媒保持器を囲い：
   該両皿形部は円筒形の排気ガス入口流路および出口流路
   を形成するための半円筒部を有し、該入口流路および出
   口流路は前記触媒保持器の触媒収容部から軸方向に離さ
   れてそれぞれ配置され：前記触媒保持器の触媒収容部は
   、触媒を通過する排気ガス路を形成する多孔部を有し、
   更に、前記触媒保持器はハウジング部材の周縁に延在す
   るフランジ部の間に挟まれるフランジ部を有し；前記触
   媒保持器（例えば２４）は頂部および底部保持器部材（
   例えば２６．２８）によって形成され；該頂部および底
   部保持器部材は前記触媒収容部を形成する皿形部をそれ
   ぞれ有し、両保持器部材のうち頂部保持器部材には、排
   気系統の入口側円筒部材に直接接続され、かつ、その皿
   形部と同一の素材により一体に形成された上向凹部がそ
   の一端部に設けられ、該上向凹部は前記触媒収容部から
   入口流路に無孔状態で延在し、該上向凹部の一部は、底
   部ハウジング部材（例えば１４）の前記入口半円筒部（
   例えば６６）と重合して軸方向に延在して、頂部ハウジ
   ング部材（例えば１２）の入口半円筒部（例えば６４）
   と共に円筒形の排気ガス入口円筒部（例えば５６）を形
   成し、該入口円筒部において、頂部ハウジング部材の触
   媒保持器の両方が排気系統の前記入口側円筒部材に直接
   接続されるようになされ；前記両保持器部材のうち底部
   保持器部材には、排気系統の出口側円筒部材に直接接続
   され、かつ、その皿形部と同一の素材により一体に形成
   された下向凹部がその他端部に設けられ、該下向凹部は
   前記触媒収容部から出口流路に無孔状態で延在し、該下
   向凹部の一部は、頂部ハウジング部材（例えば１２）の
   前記出口半円筒部（例えば６４）と重合して軸方向に延
   在して、底部・＼ウジング部材（例えば１４）の出口半
   円筒部（例えば６６）と共に円筒形の排気ガス出口円筒
   部（例えば５８）を形成し、該出口円筒部において底部
   ハウジング部材と触媒保持器の両方が排気系統の前記出
   口側円筒部材に直接接続される様になされ；前記頂部及
   び底部ハウジング部材を構成する前記入口半円筒部、皿
   形部及び出口半円筒部は、それぞれ同一の素材により一
   体に形成され；頂部及び底部ハウジング部材の周縁部に
   は排気ガス人口縁部と出口縁部とを除く全周縁にわた９
   ＠記ハウジングのフランジ部が一体に設けられ、また頂
   部及び底部保持器部材の周縁部には排気ガス人口縁部と
   出口縁部とを除く全周縁にわたり前記触媒保持器のフラ
   ンジ部が一体に設けられており、前記両保持器部材の周
   縁部に設けたフランジ部が前記両ハウジング部材の周縁
   部に設けたフランジ部によって狭着されている内燃機関
   用触媒変換器において； 前記頂部および底部保持器部材の間に少くとも１個の支
   持スタツド（例えば８４）が設けられ、該支持スタツド
   は前記フランジ部の内側で略垂直に設けられ、かつ前記
   頂部および底部ハウジング部材ならびに前記頂部および
   底部保持器部材を貫通し； 前記頂部および底部ハウジング部材は、前記支持スタツ
   ドを囲みそれぞれ上向および下向に延長する環状リップ
   部分（例えば８８）を含み；前記支持スタツドは前記環
   状リップ部分における連続環状溶接（ｆ！Ｉえば９４）
   によって該環状リップ部分の回りに設けられた補強座金
   （例えば９０）により固着され、それによって前記触媒
   保持器は前記フランジの内側で前記ハウジングに固定し
   て該触媒変換器をそこで密封せしめ、排気ガスが、前記
   触媒変換器を通過するに際し前記触媒を更に強制的に通
   過せしめることを特徴とする内燃機関用排気ガス触媒変
   換器。