JPS6042177Y2 - モノリス触媒コンバ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はエンジンの排気系に介設されて排気ガス浄化作
用を行うモノリス触媒コンバータに関し、特にケーシン
グ内に複数のモノリス触媒を間隔をあけて直列配置した
モノリス触媒コンバータに関するものである。

（従来の技術） 一般に、上記のように複数の触媒をケーシング内に直列
配置した触媒コンバータにおいては、後段の触媒での酸
化反応を確実に行うために触媒間に二次エアを供給する
ことが行われている。

そして、この二次エアは、後段の触媒での浄化機能を十
分に発揮するためには前段の触媒からの排気ガスと十分
に混合させるとともに、後段の触媒へ均一に流入させる
必要がある。

そのため、従来、このようなモノリス触媒コンバータと
して、実開昭５５−１３５１１５号公報に開示されるよ
うに、前後に排気ガス流入口と流出口とを備えた筒状ケ
ーシング内に、複数のモノリス触媒を所定の間隔を保つ
断面Ｕ字状のスペーサを介してケーシングの軸方向に直
列配置するとともに、上記間隔を横切る方向に二次エア
供給通路を構成する二次エア供給管を配設して、排気ガ
スと二次エアとを良好にミキシングするためのミキシン
グエリアを確保するとともに、このミキシングエリア（
上記間隔）において前段のモノリス触媒からの排気ガス
流に対し径方向全域に二次エアを供給して乱流を起こす
ことにより、排気ガスと二次エアとを良好にミキシング
させて、後段のモノリス触媒へ均一に供給するようにし
たものが提案されている。

（考案が解決しようとする問題点） しかるに、上記従来のものにおいては、モノリス触媒間
を所定間隔に保つためのスペーサを必要とするとともに
、該モノリス触媒間の間隔に二次エアを供給するための
二次エア供給管を必要とするため、部品点数が多く、コ
ストアップの要因となるという問題があった。

この問題を解消するものとして、先に本出願人により出
願された特願昭５６−７６３８号、特開昭５７−１２２
１１２号がある。

このものは、略対称の２枚のプレス成形部材を貼り合わ
せてスペーサと二次エア供給通路の一部とを形成したも
のであって、断面Ｕ字状のスペーサとケーシングとの間
には二次エア供給通路に連通ずる二次エア室が形成され
ているが、該二次エア室のシール性、特にケーシングの
フランジ貼り合せ部のシール性が悪いため、二次エア室
の二次エアが洩れ、二次エア供給装置の制御弁によって
計量された二次エアはこの洩れ分だけモノリス触媒への
流入量が不足し、その結果、モノリス触媒の浄化性能が
低下するという問題がある。

本考案はかかる点を一挙に解決すべくなされたもので、
その目的とするところは、上記のように、モノリス触媒
相互間を所定間隔に保持するスペーサを、二次エアチャ
ンバーを一箇所の全周溶接でシール構成するフランジ部
と、該二次エアチャンバーに連通ずる二次エア供給通路
を構成する半円状の凹条溝部とを備えた２枚のプレス成
形部材を重ね合せて構成して、該スペーサに二次エアチ
ャンバーと二次エア供給通路とを一体形成することによ
り、部品点数を減少させてコストダウンを図るとともに
、ケーシングの貼り合せ部等のシール性を不問にして二
次エアのシールを確実に且つ簡単に行い得るようにする
ことにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を遠戚するため、本考案の解決手段は、前後
に排気ガス流入口と流出口とを備えた筒状ケーシング内
に、複数のモノリス触媒を所定の間隔を保つスペーサを
介してケーシングの軸方向に直列配置するとともに、上
記間隔を横切る方向に二次エア供給通路を設けてなるモ
ノリス触媒コンバータを前提とする。

そして、上記スペーサを、第１プレス戒形部材と第２プ
レス戒形部材とからなるものとし、該第１プレス威形部
材を、内周部から径方向内方に向って延びる半円状の凹
条溝部と、上記内周部から径方向外方に延び一方のモノ
リス触媒の端面を支持する支持部と、該支持部外縁から
軸方向外方に延びるフランジ部とを有するものとする。

また、上記第２プレス成形部材を、内周部から半径方向
内方に向って延び上記第１プレス威形部材の凹条溝部と
で上記二次エア供給通路を構成する半円状の凹条溝部と
、内周部から半径方向外方に延び他方のモノリス触媒の
端面を支持する支持部と、該支持部外縁から軸方向でか
つ上記第１プレス戊形部材のフランジ部の上面に向って
延び該第１プレス戊形部材のフランジ部と共に全周溶接
されるフランジ部とを有するものとする。

そして、両プレス底形部材を重ね合せて上記スペーサを
構成するとともに、該スペーサの内部に二次エアチャン
バーと該二次エアチャンバーに連通ずる二次エア供給通
路とを一体に形成する構成としたものである。

（作 用） 上記の構成により、本考案では、モノリス触媒間にミキ
シングエリアとしての間隔を保つためのスペーサと、該
間隔を横切る二次エア供給通路とが該二次エア供給通路
を構成する半円状の凹条溝部とモノリス触媒の端面を支
持する支持部とを備えた２枚のプレス成形部材によって
一体形成されているもので、部品点数が少なくて済む。

しかも、上記両プレス底形部材のフランジ部を共に全周
溶接することによって、上記二次エア供給通路に連通ず
る二次エアチャンバーがスペーサに一体形成され、該二
次エアチャンバーに二次エア導入管を接続すると、二次
エアが二次エア導入管から上記二次エアチャンバーおよ
び二次エア供給通路を経て上記間隔に供給される。

この場合、上記二次エアチャンバーは１箇所での全周溶
接によって確実にシール溶接されているので、二次エア
に対するシール性が確実となり、ケーシングからのガス
洩れが防止される。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図ないし第３図において、１は筒状のケーシングで
あって、該ケーシング１は、軸方向に上下に分割された
一対のプレス成形よりなるシェル２．２を、該シェル２
，２の外周縁に形成されたフランジ部２ ａ、 ２
ａにて互いに貼り合わせてなり、該ケーシング１の中央
部には上下方向に扁平な断面楕円形状の触媒収納部１ａ
を有するとともに、該触媒収納部１ａの前後両端部には
断面円形状の入口側および出口側排気管接続部１ｂ、ｌ
ｃを有している。

該入口側排気管接続部１ｂの先端には連接リング３を介
して、中心に排気ガス流入口４ａを有する排気管接続用
入口フランジ４が溶接により固着されており、また、出
口側排気管接続部１ｃの後端には同じく連接リング５を
介して、中心に排気ガス流出口６ａを有する排気管接続
用出口フランジ６が溶接により固着されており、該両フ
ランジ４，６にはそれぞれ排気管接続用のスタッドホル
ト７．８が植設されている。

上記ケーシング１の触媒収納部１ａ内には、上流側前段
に還元モノリス触媒９が、下流側後段に酸化モノリス触
媒１０がケーシング１の軸方向に直列配置されていると
ともに、両モノリス触媒９．１０は断面Ｕ字状のスペー
サ１１を介して、両者間にミキシングエリアとしての所
定の間隔Ｓを保つように保持されている。

このモノリス触媒９．１０は共に、セラミック材からな
る楕円柱状の担体に白金等の触媒をコーティングしてな
り、軸方向にハニカム状に貫通する多数の通気孔を有す
るものである。

上記スペーサ１１は、第１および第２の２枚の略対称な
楕円筒形状のプレス戒形部材１２．１３からなる。

該第１プレス成形部材１２は、底部において内周部から
楕円長軸方向に向かって延びる半円状の凹条溝部１２ａ
と、上記内周部先端から半径方向外方に延びて上記酸化
モノリス触媒１０の軸方向前端面を支持する支持部１２
ｂと、該支持部１２ｂ外縁から軸方向後方に延びるフラ
ンジ部１２ｃとを有する。

一方、上記第２プレス威形部材１３は、底部において内
周部から楕円長軸方向に向かって延びる半円状の凹条溝
部１３ａと、内周部先端から半径方向外方に延び還元モ
ノリス触媒９の軸方向後端面をスチールメツシュ等の弾
性体１４を介して支持する支持部１３ｂと、該支持部１
３ｂ外縁から軸方向でかつ上記第１プレス戒形部材１２
のフランジ部１２ｃの上面に向って延びるフランジ部１
３ｃとを有する。

そして、両プレス底形部材１２．１３を前後にその底部
にて互いに重ね合せてスペーサ１１が構成されていると
ともに、上記両凹条溝部１２ａ、１３ａによって上記間
隔Ｓをケーシング１の楕円長軸方向に横切る二次エア供
給通路１５がスペーサ１１に一体形成され、また上記両
フランジ部１２ｃ、１３ｃを共に全周溶接することによ
り、両プレス底形部材１２，１３が一体に固着されると
ともに上記二次エア供給通路１５に連通ずる二次エアチ
ャンバー１６がスペーサ１１に一体形成されている。

上記スペーサ１１はその第２プレス戒形部材１３のフラ
ンジ部１３ｃ外周縁をケーシング１の内周面に当接せし
めて例えば栓溶接することによって両モノリス触媒９，
１０相互間に所定間隔Ｓを保持せしめて固定されている
。

さらに、上記二次エア供給通路１５を構成する後流側凹
条溝部１２ａの外周面には上記二次エア供給通路１５と
上記間隔Ｓ内の空間とを連通ずる多数の二次エア噴出孔
１７．１７・・・が穿設されている。

また、上記各プレス戊形部材１２．１３はその底部周縁
および上記凹条溝部１２ｂ、１３ｂ両側縁に一定巾の重
ね合せ部１２ｄ、１３ｄを残して穿孔されて連通口１８
が形成され・ているとともに、上記重ね合せ部１２ｄ、
１３ｄによって径方向内方に向かって垂直に延びる衝立
状バッフル１９が形成されている。

一方、２０はケーシング１におけるシェル２゜２のフラ
ンジ部２ａ、２ｄ貼り合せ面に貫通固着された二次エア
導入管であって、該二次エア導入管２０の一端２０ａは
ケーシング１外に導出され、接続用フランジ２１を介し
て二次エア供給装置（図示せず）に接続されている一方
、他端２０ｂはスペーサ１１の第２プレス戊形部材１３
のフランジ部１３ｃを貫通して上記二次エアチャンバー
１６に開口されており、二次エア導入管２０からの二次
エアを一旦二次エアチャンバー１６に導入したのち、二
次エア供給通路１５を介して二次エア噴出孔１７．１７
・・・から間隔Ｓ内に後方に向って噴出供給するように
構成されている。

尚、２２はコーン形状の圧力部材であって、還元モノリ
ス触媒９の軸方向前端面を軸方向に押圧保持する支持部
２２ａと、該還元モノリス触媒９の軸方向前端面から所
定距離前方に位置して排気ガスの流れを整流する多孔板
よりなるバッフル部２２ｂとを一体形成してなり、例え
ば栓溶接によってケーシング１に固定されている。

また、２３および２４は各々還元モノリス触媒９および
酸化モノリス触媒１０の外周面を弾性保持するように両
モノリス触媒９，１０の外周面とケーシング１の内周面
との間に介装されたスチールメツシュ等の弾性体、２５
はケーシング１の触媒収納部１ａの軸方向後端部におい
て酸化モノリス触媒１０の軸方向後端部をスチールメツ
シュ等の弾性体２６を介して弾性保持する支持部材であ
る。

したがって、上記実施例においては、排気管接続用入口
フランジ４の排気ガス流入口４ａからケーシング１内に
流入した排気ガスは、先ず、圧力部材２２のバッフル部
２２ｂを通過したのち、還元モノリス触媒９内に流入し
て、該触媒９によって還元浄化される。

その際、排気ガスは上記バッフル部２２ｂで整流されて
還元モノリス触媒９へ均一に流入するので、上記還元浄
化性能の向上が図られる。

続いて、上記還元モノリス触媒９を通過し還元浄化され
た排気ガスは、スペーサ１１によって保持されたミキシ
ングエリアとしての間隔Ｓ内にほぼ層流状態でもって流
入するが、該間隔Ｓにおいて、スペーサ１１の内周面に
設けた半径方向内方に向かって垂直に延びる衝立状バッ
フル１９によって直ちに乱されて乱流となり、しかも上
記間隔Ｓを楕円長軸方向に横切る二次エア供給通路１５
の存在および二次エア供給通路１５の二次エア噴出孔１
７，１７・・・からの二次エアの噴出によって乱流化が
一層促進され、その結果、排気ガスと二次エアとが激し
く攪拌されて十分かつ均一にミキシングされ、しかる後
、酸化モノリス触媒１０へ均一に流入する。

そして、この酸化モノリス触媒１０では、上記排気カス
と二次エアとの良好なミキシングおよび酸化モノリス触
媒１０への均一な流入によってその酸化浄化性能が著し
く向上し、排気ガスは良好に酸化浄化される。

しかる後、このように還元および酸化浄化された排気ガ
スは排気管接続用出口フランジ６の排気ガス流出口６ａ
から排出される。

ここにおいて、上記実施例のモノリス触媒コンバータは
、上記還元モノリス触媒９と酸化モノリス触媒１０との
間にミキシングエリアとしての間隔Ｓを保つためのスペ
ーサ１１と、該間隔Ｓを楕円長軸方向に横切る二次エア
供給通路１５とが、該二次エア供給通路１５を構成する
半円状の凹条溝部１２ａ、１３ａとモノリス触媒９，１
０の端面を支持する支持部１２ｂ、１３ｂとを備えた２
枚のプレス戒形部材１２．１３によって一体形成されて
いるため、部品点数が少なくて済み、コストダウンを図
ることができる。

しかも、上記プレス戒形部材１２．１３のフランジ部１
２ｃ、１３ｃを共に全周溶接することによって、上記二
次エア供給通路１５に連通ずる二次エアチャンバー１６
をスペーサ１１に一体形成し、該二次エアチャンバー１
６に二次エア導入管２０を接続して、二次エアを二次エ
ア導入管２０から上記二次エアチャンバー１６および二
次エア供給通路１５を経て間隔７に供給するようにした
ことにより、上記二次エアチャンバー１６が１箇所での
全周溶接によって確実にシール溶接されているので、二
次エアに対するシール性が確実となり、ケーシング１か
らのガス洩れを簡易に防止して、上記モノリス触媒１０
での良好な浄化性能を確保することができる。

また、上記二次エア供給通路１５を構成するプレス戊形
部材１２．１３の凹条溝部１２ａ、１３ａは、剛性の高
い排気ガス流入口４ａや流出ロ６ａ部分から距離的に最
も離れた径方向の剛性の弱いケーシング１の軸方向中央
部を横切って配設されているため、ケーシング１および
スペーサ１１自体の剛性が増大する。

このことにより、エンジンの振動や排気脈動によってケ
ーシング１が膜振動するのが抑制され、その結果、ケー
シング１やプレス威形部材１２．１３にクラックが発生
するのを防止して耐久性の向上を図ることができるとと
もに、モノリス触媒９，１０の固定保持力が増してモノ
リス触媒９，１０の破損防止化を一層図ることができる
。

さらに、上記スペーサ１１をサブアッセンブリした状態
で組込むことができるので、組付作業を簡単に行うこと
ができ、特に上記実施例の如き分割型のケーシング１の
場合には組付性の面で有効である。

尚、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、そ
の他種々の変形例をも包含するものであり、例えば上記
実施例では、ケーシング１内に前段に還元モノリス触媒
９を、後段に酸化モノリス触媒１０を２箇直列配置した
ものについて述べたが、本考案はその他３個以上のモノ
リス触媒を互いに所定の間隔をあけて直列配置したもの
についても同様に適用できるのは勿論である。

また、上記実施例では、ケーシング１を、軸方向に上下
に分割された一対のシェル２，２で構威した貼り合せ型
としたが、一体に筒状に形成した巻きじめ型としてもよ
いのは言うまでもない。

また、スペーサ１１、その他の各部材の固着手段として
は上記の如き溶接によるほか、各種公知の固着手段が採
用可能である。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案のモノリス触媒コンバータ
によれば、筒状ケーシングの軸方向に直列配置された複
数のモノリス触媒間に所定の間隔を保つためのスペーサ
を、上記間隔を横切る方向に延びる二次エア供給通路を
構成する半円状の凹条溝部と、上記モノリス触媒の端面
を支持する支持部と、互いに全周溶接することによって
二次エアチャンバーを構成するフランジ部とを備えた２
枚のプレス戒形部材を重ね合せて構威し、該スペーサの
内部に二次エアチャンバーと該二次エアチャンバーに連
通ずる二次エア供給通路を一体形成したものであるので
、部品点数の減少化によりコストダウワを図りつつ、二
次エアに対するシール性を確実に行うことができ、モノ
リス触媒の良好な浄化性能を維持することができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を例示するもので、第１図は横断
面図、第２図は第１図の■−■線断面図、第３図は第２
図の■−■線断面図である。 １・・・・・・ケーシング、４ａ・・・・・・排気ガス
流入口、６ａ・・・・・・排気ガス流出口、９・・・・
・・還元モノリス触媒、１０・・・・・・酸化モノリス
触媒、１１・・・・・・スペーサ、１２．１３・・・・
・・プレス戊形部材、１２ａ、１３ａ・・・・・・凹条
溝部、１２ｂ、１３ｂ・・・・・・支持部、１２Ｃ９１
３Ｃ・・・・・・フランジ部、１５・・・・・・二次エ
ア供給通路、１６・・・・・・二次エアチャンバー ２
０・・・・・・二次エア導入管、Ｓ・・・・・・間隔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 前後に排気ガス流入口と流出口とを備えた筒状ケーシン
   グ内に、複数のモノリス触媒を所定の間隔を保つスペー
   サを介してケーシングの軸方向に直列配置するとともに
   、上記間隔を横切る方向に二次エア供給通路を設けてな
   るモノリス触媒コンバータにおいて、上記スペーサは、
   第１プレス威形部材と第２プレス戊形部材とからなり、
   該第１プレス成形部材は内周部から径方向内方に向って
   延ひる半円状の凹条溝部と、上記内周部から径方向外方
   に延び一方のモノリス触媒の端面を支持する支持部と、
   該支持部外縁から軸方向外方に延びるフランジ部とを有
   するとともに、上記第２プレス戊形部材は内周部から半
   径方向内方に向って延び上記第１プレス戊形部材の凹条
   溝部とで上記二次エア供給通路を構成する半円状の凹条
   溝部と、内周部から半径方向外方に延び他方のモノリス
   触媒の端面を支持する支持部と、該支持部外縁から軸方
   向でかつ上記第１プレス戊形部材のフランジ部の上面に
   向って延び該第１プレス戊形部材のフランジ部と共に全
   周溶接されるフランジ部とを有し、両プレス成形部材を
   重ね合せて上記スペーサを構成するとともに、該スペー
   サの内部に二次エアチャンバーと該二次エアチャンバー
   に連通ずる二次エア供給通路とを一体に形成したことを
   特徴とするモノリス触媒コンバータ。