JPS6032919A - モノリス触媒コンバ−タ - Google Patents

モノリス触媒コンバ−タ

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JPS6032919A
JPS6032919A JP58141198A JP14119883A JPS6032919A JP S6032919 A JPS6032919 A JP S6032919A JP 58141198 A JP58141198 A JP 58141198A JP 14119883 A JP14119883 A JP 14119883A JP S6032919 A JPS6032919 A JP S6032919A
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JP
Japan
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cooling passage
temperature
monolithic
casing
catalyst
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JP58141198A
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Kenichi Suzuki
謙一 鈴木
Toshio Funayama
舟山　敏雄
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Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Publication date
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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】 技術分野 本発明はモノリス触媒コンバータに関し、更に詳しくは
、モノリス触媒の温度調整が可能なモノリス触媒コンバ
ータに関する。
従来技術と問題点 従来の一般的なモノリス触媒コンバータは、第１図及び
第２図に示すように、排気ガスの取入口２及び排出口３
を有するケーシング１と、該ケーシング１内に断熱シー
ル材４を介して装着されたモノリス触媒５とを備えてお
り、取入口２からケーシング１内に流入した排気ガスの
全てがモノリス触媒５を通過して排出口３から外部に排
出される構成となっている。
このような従来のモノリス触媒コンバータにおいては、
ゲージング１内に導入される排気ガスの流量が大きくな
ってくると触媒温度が触媒反応に適した温度を越えて触
媒が劣化し易くなる温度域に達してしまう問題点が生じ
ていた。
発明の目的 上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、モノリス触媒
の過剰な温度上昇を防止できるモノリス触媒コンバータ
を提供することを目的とする。
発明の概要 上記目的を達成するため、本発明はモノリス触媒の温度
調整が可能なモノリス触媒コンバータを提供する。即ち
、本発明は、排気ガスの取入口及び排出口を存するケー
シングと、該ケーシング内に装着されたモノリス触媒と
、該モノリス触媒に沿って延びる冷却用通路と、該冷却
用通路に設けられ且つ前記ケーシング内の温度が所定値
以上のときに開弁する開閉弁装置とを備えてなるモノリ
ス触媒コンバータを提供する。
実施例 以下、図面第３図ないし第１０図を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。
第３図〜第５図は本発明の第１実施例を示すものである
。これらの図を参照すると、モノリス触媒コンバータは
筒状のケーシング１０を備えており、ケーシング１０は
一端に排気ガス取入口１１を有しており、他端に排気ガ
ス排出口１２を有している。ケーシングｌＯの内部には
外周が断熱シール材１４で包まれたモノリス触媒１３が
装着されている。このモノリス触媒１３により、ケーシ
ング１０の内部はモノリス触媒１３の上流側の室１５と
下流側の室１６とに区画されている。
ケーシング１０にはモノリス触媒１３のほぼ中央部を貫
通して延びるパイプ１７が設けられている。このパイプ
１７の両端はそれぞれケーシング１０の外部に開口して
いる。パイプ１７の一端には外部空気取入口１８が形成
されており、他端には空気排出口１９が形成されており
、パイプ１７の内部は冷却用通路２０を構成している。
空気取入口１８は車両の前進方向（第３図中左方向）に
向けて開口しており、空気排出口１９は車両の後退方向
に向けて開口している。
冷却用通路２０内に最もよく冷えた空気を導入するため
に、パイプ１７の空気取入口１８を車両のラジ、エタの
前側に位置せしめるように構成してもよい。
パイプ１７の内部にはケーシング１ｏ内の温度が所定値
以上のときに開弁する開閉弁装置２１が設けられている
。第５図に示すように、開閉弁装ｆ２１は弁ボート２３
を有する弁ハウジング２２を備えている。弁ハウジング
２２はパイプ１７の内壁に固定されている。弁ボー１−
２３の下流側において、弁ハウジング２２には感温素子
としてのバイメタル２４を支持するための略円筒状の支
持部材２５が設けられている。略円筒状支持部祠２５の
内側には一対の鍔状ストッパ２６．２７が互いに間隔を
開けて配設されており、バイメタル２４ば両ストッパ２
６，２７間に配置され“（いる。
弁ポート２３の上流側にはポール状の弁体２８が配置さ
れている。弁体２８は弁ボート２３内を貫通して延びる
弁ロッド２９の一端に固定されており、バイメタル２４
は弁ロッド２９の他端に固定されていて両端が自由端と
なっている。支持部＋Ａ２５には冷却用空気を通過せし
めるだめの通路３０が形成されている。
上記構成のモノリス触媒コンバータにおいて、モノリス
触媒１３の熱はパイプ１７及び支持部材２５を経てバイ
メタル２４に伝わる。
バイメタル２４の温度が設定温度よりも低いときは、第
５図に示されているように、バイメタル２４は下流側が
凸面になるような形状を保っており、バイメタル２４の
両端は上流側のストッパ２６に当接している。このとき
、弁体２８は弁ハウジング２２のシート部３１に着座し
ていて閉弁状態になっている。従って、外部空気は冷却
用通路２０内を通過できない。
バイメタル２４の温度が設定温度以上になると、バイメ
タル２４のそりが反転してバイメタル２４の上流側が凸
面になるような形状に変化する。これにより、バイメタ
ル２４の両端は下流側のストッパ２７に当接し、弁ロッ
ド２９とバイメタル２４との結合部は上流側に変位する
。このため、弁ロッド２９に固定されている弁体２８は
弁ロッド２９とともに上流側に変位し、シート部３１か
ら離間する。即ち、開閉弁装置２１は開弁状態になり、
外部空気はパイプ１７の空気取入口１８から冷却用通路
２０内に取入れられて弁ボート２３を通り、開閉弁装置
２１及びモノリス触媒１３内の熱を奪って空気排出口１
９から外部に排出される。
バイメタル２４の温度が設定温度よりも下がるとバイメ
タル２４のそりが元に戻って開閉弁装置２１が閉弁状態
になる。
バイメタル２４の設定温度は、モノリス触媒１３が触媒
反応に適した温度域に保たれるような値に設定される。
モノリス触媒１３の温度は一般に排気ガスの流量の増大
に伴って上昇する。従って、モノリス触媒１３の温度は
車両の走行速度の増加に伴って増加する。それ故、車両
の走行速度の増加に応じてモノリス触媒１３の冷却能力
を増大させることが望ましい。この実施例においては、
パイプ１７の空気取入口１８が車両の前進方向に向けて
開口しているため、車両の走行速度の増加に応じて冷却
用通路２０内の外部空気の流速が増大する。従って、車
両の走行速度の増加に応じてモノリス触媒１３の冷却能
力を増大させることができる。
第６図及び第７図は本発明の第２実施例を示すものであ
る。これらの図において、上記第１実施例と同様の構成
要素には同一の参照符号が付されている。
この第２実施例は冷却用媒体として外部空気の代わりに
排気ガスを利用している点が上記第１実施例と異なる。
この第２実施例においては、第１実施例におけるパイプ
１７は省略されている。モノリス触媒の一部のセルから
なる冷却用通路１２０はモノリス触媒１３のほぼ中央に
貫通形成されており、冷却用通路１２０はモノリス触媒
１３の上流側端面に開口する取入口１１８とモノリス触
媒１３の下流側端面に開口する排出口１１９とを有して
いる。
開閉弁装置１２１は、取入口１１８を開閉するための弁
体１２８を有しており、弁体１２８は冷却用通路１２０
を貫通して延びる弁ロッド１２９の一端に固定されてい
る。ケーシング１０の下流側室１６内において、弁ロッ
ド１２９の他端には感温素子としてのバイメタル１２４
が固定されており、バイメタル１２４はケーシング１０
の下流側室１６内に固定された支持部材１２５の一対の
ストッパ１２６．１２７間に配置されζいる。支持部材
１２５には排気ガスを通過せしめるための通路１３０が
形成されている。
この第２実施例においては、モノリス触媒１３内から出
た直後の排気ガスの熱がバイメタル１２４に伝わる。バ
イメタル１２４は設定温度以上になると、上記第１実施
例の場合と、同様に、そりが反転し、これにより、バイ
メタル１２４に連結されている弁体１２８が冷却用通路
１２０を開き、冷却用通路１２０内を排気ガスが流通可
能となる。
冷却用通路１２０が開通状態になると、ケーシング１０
内に取入れられた排気ガスの一部が冷却用通路１２０Ｇ
こバイパスされるため、モノリス触媒１３の１セル中を
流れる排気ガスの流量が減少する。従って、モノリス触
媒１３の各セルに加えられる熱量が低下し、この熱量の
低下に応じてモノリス触媒１３の温度が低下する。
バイメタル１２４の温度が設定温度よりも低くなると、
バイメタル１２４のそりが元に戻り、冷却用通路１２０
が弁体１２８によって閉じられる。
第８図は本発明の第３実施例を示すものである。
図において、上記第１実施例と同様の構成要素には同一
の参照符号が付されている。
この第３実施例においては、冷却用通路２２０はモノリ
ス触媒１３内の排気ガス流れを横切る方向に延びる部分
２２０ａ、２２０ｂを有している。
冷却用通路２２０はパイプ２１７によってモノリス触媒
１３に対し遮断されている。従って、ケーシング１０内
の排気ガスが冷却用通路２２０から外部に漏出すること
ばない。
第１実施例と同様に、冷却用通路２２０はケーシング１
０の外部に開口する空気取入口２１８と空気排出口２１
９とを有している。空気取入口２１８は正圧ベント２３
１により車両の前進方向に向りて開口せしめられている
。また、空気排出口２１９は負圧ヘント２３２により車
両の後退方向に向けて開口せしめられている。
空気取入口２１８及び空気排出口２１９の近傍において
、冷却用通路２２０内にそれぞれ開閉弁装置２２１が設
けられている。開閉弁装置は弁ボー）２２３と、該弁ボ
ー１−２２３を開閉する弁体２２８と、該弁体２２８を
支持する支持部＋）Ｉ２２９とを備えており、支持部材
２２９ばバイメタルにより作られていて感温素子の役割
りを果たしている。
この第３実施例において、モノリス触媒１３の熱はパイ
プ２１７を介してバイメタルからなる支持部材２２９に
伝わる。支持部＋Ａ２２９の高度が設定温度よりも低い
ときは、弁ボート２２３は弁体２２８により閉じられて
いる。従っ−ζ、外部空気は冷却用通路２２０内に導入
されない。
支持部材２２９の温度が設定温度以上になると、バイメ
タルからなる支持部材２２９がそり変形を起こして弁体
２２８が弁ボート２２３を開放せしめる。これにより、
外部空気が空気取入口２１Ｂから冷却用通路２２０内に
導入される。冷却用通路２２０内でモノリス触媒１３の
熱を奪った空気は空気排出口２１９から外部に排出され
る。
この第３実施例においては、弁体２２８がバイメタルか
らなる支持部材２２９の変形量に応じて弁ボート２２３
に対する位置が変化するので、弁ボート２２３の開度は
モノリス触媒１３の温度に応じて關整されることとなる
。即ち、ここでは開閉弁装置２２１はモノリス触媒１３
の温度に応じて冷却用通路２２０内の空気の流Ｍ調整を
行なうことができるものとなっている。
第９図は本発明の第４実施例を示すものである。
図において、上記第１実施例と同様の構成要素には同一
の参照符号が付されている。
ここでは、内部に冷却用通路３２０を有するパイプ３１
７が複数の分岐管部３１７ａを有しており、各分岐管部
３１７ａがモノリス触媒１３内を貫通して延びている。
冷却用通路３２０はケーシング１０の外部に開口する空
気取入口３１８と空気排出口３１９とを有している。空
気取入口３１８は正圧ヘンＩ・３３１により車両の前進
方向に向けて開口せしめられている。また、空気排出口
３１９は負圧ヘント３３２により車両の後退方向に向け
て開口せしめられている。
空気取入口３１８及び空気排出口３１９の近傍において
、冷却用通路３２０内にそれぞれ開閉弁装置が設けられ
ている。開閉弁装置は弁ボート３２３と、該弁ボート３
２３を開閉する弁体３２８と、該弁体３２８を支持する
支持部材３２９とを備えており、支持部材３２９はバイ
メタルにより作られていて感温素子の役割りを果たして
いる。
支持部材２２９はモノリス触媒１３に接触せしめられた
伝熱シール部材３３３に取りイ」けられている。
この第４実施例においてはモノリス触媒１３の熱が伝熱
シール部材３３３を経てバイメタルからなる支持部材３
２９に伝わる。支持部材３２９及び弁体３２８の作用は
上記第３実施例と同様である。
弁ボート３２３が弁体３２８によって閉しられていると
きの冷却用通路３２０内の圧力上昇を防止するために、
パイプ３１７にリークボート３３４が設けられている。
なお、上記第３実施例においても同様のリークボートを
設けることが望ましい。
ケーシング１０内のモノリス触媒１３の温度分布は一般
的に均一ではない。第１０図を参照すると、モノリス触
媒１３の温度分布は、ケーシング１０内の上流側個所で
最も高く、そこから下流側に向かって漸次に低下してい
る。これに対し、上述した実施例によれば、冷却用通路
２０，１２０゜２２０．３２０内を流れる冷却媒体はモ
ノリス触媒１３の上流側個所で最も温度が低く、そこか
らモノリス触媒１３の熱を吸収しつつモノリス触媒１３
の下流側に流れるため、下流側に向かって温度が漸次に
高くなる。このことは、モノリス触媒１３の温度分布が
冷却効果により均一化されることを意味する。
以上実施例につき説明したが、本発明は上記実施例の態
様のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記
載された技術思想の範囲内で種々の変更を加えることが
できる。例えば、モノリス触媒はケーシング内に細分割
して収容してもよく、この場合、各モノリス触媒の分割
体に沿わせて冷却用通路を設けるようにすればよい。
また、冷却用通路を開閉するための開閉弁装置は温度セ
ンサと、該温度センサの信号に基づいて冷却用通路を開
閉する電磁開閉弁とを備えているものであってもよい。
このような開閉弁装置を用いた場合、モノリス触媒１３
自体の温度若しくはモノリス触媒１３から出た直後の排
気ガス温度を温度センサにより検出し、温度センサから
の信号を単位時間毎にコンピュータに取り入れてモノリ
ス触媒の温度が設定温度以下になりにくいと判断した場
合に電磁開閉弁を開動さゼるように構成することかでき
る。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によるモノリス
触媒コンバータは、排気ガスの取入口及び排出口を有す
るケーシングと、該ケーシング内に装着されたモノリス
触媒と、該モノリス触媒に沿って延びる冷却用通路と、
該冷却用通路に設けられ且つ前記ケーシング内の温度が
所定値以上のときに開弁する開閉弁装置とを備えている
ことを特徴とするものであるから、モノリス触媒の過剰
な温度上昇を防止して触媒反応に適した温度域内に維持
させることができるモノリス触媒コンバークを提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来技術を示すモノリス触媒コンバークの縦断
面図、 第２図は第１図中ｎ−ｎ線に沿った横断面図、第３図は
本発明の第１実施例を示すモノリス触媒コンバータの縦
断面図、 第４図は第１図中ｎ−ｎ線に沿った断面図、第５図は第
３図に示すモノリス触媒コンバータの要部拡大断面図、 第６図は本発明の第２実施例を示すモノリス触媒コンバ
ータの縦断面図、 第７図は第１図中ｎ−ｎ線に沿った断面図、第８図は本
発明の第３実施例を示すモノリス触媒コンバータの縦断
面図、 第９図は本発明の第４実施例を示すモノリス触媒コンバ
ータの縦断面図、 第１０図は本発明の実施例におｋＪるモノリス触媒の温
度分布と冷却用通路内の冷却媒体の温度分布との関係を
示すグラフである。 １（１−−ケーシング、 １ｌ−＝−排気ガス取入口、 １２−排気ガス排出口、 ２０　、１２０　、２２０　、３２０．−−一冷却用通
路、２１−開閉弁装置、 ２４−バイメタル（感温素子）、 ２８．１２８，２２８．３２Ｂ−一弁体、２２９．３２
９−支持部材（感温部材）第１図　第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、　排気ガスの取入口と排出口とを有するケーシング
    と、 前記ケーシング内に装着されたモノリス触媒と、前記モ
    ノリス触媒に沿って延びる冷却用通路と、前記ケーシン
    グ内の温度が所定値より低いときに前記冷却用通路を閉
    じるとともに前記ケーシング内の温度が所定値以上のと
    きに前記冷却用通路を開通せしめる開閉弁装置とを備え
    てなるモノリス触媒コンバータ。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記冷却用通路は
    、前記ケーシングの外部に開口する空気取入口と、前記
    ケーシングの外部に開口する空気排出口とを備えている
    ことを特徴とするモノリス触媒コンハーク。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記空気取入口は
    車両の前進方向に向かって開口しており、前記空気排出
    口は車両の後退方向に向がって開口していることを特徴
    とするモノリス触媒コンバータ。 ４、特許請求の範囲第２項又は第３項において、前記空
    気取入口は車両のラジエタの前側に位置していることを
    特徴とするモノリス触媒コンバータ。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記冷却用通路の
    両端部はそれぞれ前記ケーシングの内部に開口している
    ことを特徴とするモノリス触媒コンバータ。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記冷却用通路は
    モノリス触媒内を排気ガス流の上流側から下流側に向か
    って冷却媒体を流通させるように配置されていることを
    特徴とするモノリス触媒コンバータ。 ７、特許請求の範囲第１項において、前記開閉弁装置は
    モノリス触媒の温度変化に応して変形する感温素子と、
    該感温素子の変形に応じて前記冷却用通路を開閉する弁
    体とを備えていることを特徴とするモノリス触媒コンバ
    ータ。 ８、特許請求の範囲第７項において、前記感温素子はバ
    イメタルであることを特徴とするモノリス触媒コンバー
    ク。 ９、特許請求の範囲第１項において、前記開閉弁装置は
    前記モノリス触媒の温度変化に応じて前記冷却用通路内
    の流量を調整するようになっていることを特徴とするモ
    ノリス触媒コンバータ。
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