WO2014109390A1 - 触媒コンバータ - Google Patents

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山本　章
伊藤　聡
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フタバ産業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a catalytic converter for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile.
  • the catalytic converter has a heat insulating structure composed of an outer tube and an inner tube as shown in Patent Document 1, for example, in order to improve the heat retention in the housing tube in which the catalyst carrier is housed.
  • FIG. 6 shows a schematic configuration of a catalytic converter composed of a double tube of an outer tube and an inner tube.
  • the catalytic converter 100 includes a cylindrical catalyst carrier 102 inside a cylindrical catalyst housing tube 101 whose both ends are reduced in diameter. On the outer periphery of the catalyst carrier 102, the catalyst carrier 102 is stably held inside the catalyst housing tube 101. Further, an outer tube 104 having a diameter substantially the same as that of the catalyst housing tube 101 and having a diameter larger than that of the catalyst housing tube 101 is provided outside the catalyst housing tube 101.
  • the catalytic converter 100 shown in FIG. 6 has a structure in which the outer side of the catalyst housing pipe 101 is covered with the outer pipe 104, there is a disadvantage that the entire volume of the converter increases and the occupied space increases. Also, the weight increases.
  • the outer tube covering the inner tube is configured by combining two halves having a semicircular cross section such that the outer tube 104 shown in FIG. 6 is divided into two in the axis X direction.
  • the two halves are joined together with a clamp or the like to form a structure that covers the inner tube. Therefore, there is a problem that the number of parts increases.
  • water or salt water may enter from the gap between the seams, and corrosion may occur.
  • a catalytic converter according to the present invention includes a catalyst carrier that purifies exhaust gas from an internal combustion engine, and a catalyst housing pipe that houses the catalyst carrier, and the catalyst housing pipe includes an exhaust gas inlet, An inlet-side cone-shaped portion whose inner diameter increases as the distance from the inlet increases, a cylindrical portion in which the catalyst carrier is disposed, and an exhaust gas outlet are provided, and the distance from the exhaust gas outlet , And an exit-side cone-shaped portion whose inner diameter increases as the length increases.
  • a cone-shaped inner tube having a smaller diameter than the inlet-side cone-shaped portion is further provided inside the inlet-side cone-shaped portion, and the inlet is located upstream of the catalyst carrier.
  • a double structure of the side cone-shaped portion and the cone-shaped inner tube is formed.
  • the heat retaining property inside the catalyst housing pipe is maintained on the upstream side of the catalyst carrier, and the temperature decrease of the inside of the catalyst housing pipe and the exhaust gas flowing in can be suppressed.
  • the exhaust purification performance of the catalyst carrier can be maintained in a good state.
  • the member for maintaining heat insulation that is, the cone-shaped inner tube
  • the entire outside of the catalyst housing tube is covered with the outer tube.
  • the catalytic converter can be downsized.
  • the cone shape is a cylindrical shape having a circular cross section, and a shape in which the diameter of the circle gradually increases (or decreases) from one end portion to the other end portion of the cylinder.
  • the cone shape can also be referred to as a shape obtained by cutting the top of the cone.
  • the heat insulation structure is formed on the exhaust gas inlet side where it is necessary to keep the temperature of the exhaust gas at a high temperature. Therefore, compared with the conventional structure which covers the whole outer side of a catalyst accommodation pipe
  • tube is also considered.
  • a cone-shaped tubular member is disposed outside the catalyst housing tube, there is a possibility that a corrosion problem may occur in the gap between the welded portions of the cone-shaped tubular member and the catalyst housing tube. Therefore, it is necessary to perform welding over all the contact points between the cone-shaped tubular member and the catalyst housing pipe (that is, the entire circumference of the catalyst housing pipe), which is disadvantageous in terms of manufacturing cost.
  • a member that is, a cone-shaped inner tube for maintaining heat retaining properties is arranged inside the catalyst housing tube where there is little possibility of water or salt water entering.
  • a member for keeping warm it is possible to avoid the problem of corrosion that may occur in the gap between the welded portions.
  • the manufacturing cost can be reduced as compared with a configuration in which a cone-shaped tubular member is disposed outside the catalyst housing tube.
  • a space is provided between the inner peripheral surface of the inlet-side cone-shaped portion and the outer peripheral surface of the cone-shaped inner tube. According to this structure, the heat insulation effect of suppressing the heat inside the catalyst housing pipe from being transmitted to the outside can be obtained.
  • a heat insulating material is provided in the space in the catalytic converter of the present invention. According to this configuration, the heat insulation effect can be further enhanced.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the catalytic converter shown in FIG. It is a perspective view which shows the cone-shaped inner tube with which the catalytic converter shown in FIG. 1 was equipped. It is a figure explaining the manufacturing process of the catalytic converter shown in FIG. It is sectional drawing which shows the modification of the catalytic converter of this invention. It is sectional drawing which shows the structure of the conventional catalytic converter.
  • SYMBOLS 10 Catalytic converter, 11 ... Catalyst accommodating pipe, 11a ... Exhaust gas inlet, 11b ... Exhaust gas outlet, 11c ... Inlet side cone-shaped part, 11d ... Cylindrical part, 11e ... Outlet side cone-shaped part, 12 ... Catalyst carrier, DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Holding mat, 14 ... Cone-shaped inner pipe, 14a ... Exhaust gas inflow port, 14b ... Side surface, 14c ... Cylindrical part, 14d ... Cylindrical part, 15 ... Gap (space), 16 ... Thermal insulation, 40 ... Catalytic converter 41a ...
  • exhaust gas inlet 41b ... exhaust gas outlet, 41c ... first member (inlet-side cone-shaped part), 41d ... second member (cylindrical part), 41e ... third member (exit) Side cone-shaped portion), 42 ... catalyst carrier, 43 ... holding mat, 44 ... cone-shaped inner tube, 45 ... gap (space)
  • FIG. 1 shows a catalytic converter 10 according to the present embodiment.
  • the catalytic converter 10 is an apparatus for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine, which is provided in an automobile.
  • the shape of the catalytic converter 10 in the longitudinal direction is illustrated on the left side of FIG. Moreover, the shape at the time of seeing the catalytic converter 10 from the exhaust-gas outlet 11b side is shown in the right side of FIG.
  • the catalytic converter 10 includes a cylindrical catalyst housing pipe 11 whose both ends are reduced in taper shape, and an outer shape of the catalyst converter pipe 11 is formed by the catalyst housing pipe 11.
  • the catalyst housing pipe 11 has an exhaust gas inlet 11a into which exhaust gas from the internal combustion engine flows at one end in the longitudinal direction.
  • An exhaust gas outlet 11 b through which the exhaust gas that has passed through the inside of the catalyst housing pipe 11 is discharged is provided at the other end in the longitudinal direction of the catalyst housing pipe 11.
  • the catalyst housing tube 11 can be conveniently divided into three parts according to its shape: an inlet-side cone-shaped part 11c, a cylindrical part 11d, and an outlet-side cone-shaped part 11e.
  • the inlet-side cone-like portion 11c is provided with an exhaust gas inlet 11a at an end thereof, and has a tapered shape whose inner diameter increases as the distance from the exhaust gas inlet 11a increases.
  • the cylindrical portion 11d has a cylindrical shape whose inner diameter is substantially constant.
  • the outlet-side cone-shaped portion 11e is provided with an exhaust gas outlet 11b at an end thereof, and has a tapered shape whose inner diameter increases as the distance from the exhaust gas outlet 11b increases.
  • the exhaust gas inlet 11a and the exhaust gas outlet 11b are both configured to be coaxial with the main part of the cylindrical catalyst housing tube 11 and the axis X of the catalyst carrier 12. Yes.
  • the present invention is not limited to such a configuration, and a shape in which at least one of the exhaust gas inlet 11a and the exhaust gas outlet 11b is located on an axis different from the axis of the main part of the catalyst housing pipe 11 is used.
  • the shape may be such that it is located on an axis that intersects the axis of the main part of the catalyst housing tube 11.
  • a substantially cylindrical catalyst carrier 12 including a catalyst component is disposed inside a cylindrical portion 11 d of the catalyst housing tube 11.
  • the catalyst carrier 12 what is necessary is just to select suitably the structure and catalyst component of the conventionally well-known catalyst carrier contained in the general catalyst converter according to the use of the catalyst converter 10, and it does not specifically limit in this invention.
  • the holding mat 13 is not particularly limited in the present invention, and a conventionally known holding mat provided in a general catalytic converter can be applied.
  • FIG. 3 shows the shape of the cone-shaped inner tube 14.
  • the cone-shaped inner tube 14 has an exhaust gas inlet 14a at an end portion on the side having a smaller inner diameter, and has a side surface 14b inclined in a tapered shape. Cylindrical portions 14c and 14d having different diameters are respectively provided on the end portion on the small diameter side and the end portion on the large diameter side of the side surface 14b.
  • the cone-shaped inner tube 14 has a slightly smaller inner diameter than the inlet-side cone-shaped portion 11c of the catalyst housing tube 11, and has a shape substantially similar to the inlet-side cone-shaped portion 11c. However, the inner diameter of the side surface 14b of the cone-shaped inner tube 14 is smaller than the inner diameter of the corresponding portion of the inlet-side cone-shaped portion 11c. Thereby, a gap (space) 15 is formed between the tapered side surface of the inlet-side cone-shaped portion 11 c and the side surface 14 b of the cone-shaped inner tube 14.
  • the cone-shaped inner tube 14 has an outer peripheral surface of the cylindrical portion 14c that is in contact with an inner peripheral surface of the cylindrical portion at the tip of the inlet-side cone-shaped portion 11c, and an outer periphery of the cylindrical portion 14d.
  • the surface is fitted inside the inlet-side cone-shaped portion 11c of the catalyst housing tube 11 so that the surface is in contact with a region adjacent to the inlet-side cone-shaped portion 11c on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 11d.
  • the contact portions between the outer peripheral surfaces of the cylindrical portions 14c and 14d and the inner peripheral surface of the catalyst housing tube 11 are welded and fixed. Note that the welding may be performed as spot welding at a plurality of locations of the cylindrical portion, or may be performed over the entire circumference of the cylindrical portion.
  • the catalytic converter 10 is configured so that the inlet-side cone-shaped portion 11c and the cone-shaped inner tube 14 are doubled on the upstream side of the catalyst carrier 12 (that is, the side where the exhaust gas flows into the catalyst carrier 12). Forming a structure.
  • the catalytic converter 10 of the present embodiment has the above-described configuration, the heat retaining property inside the catalyst housing pipe 11 is maintained on the upstream side of the catalyst carrier 12, and the inside of the catalyst housing pipe 11 and the inflowing exhaust gas Temperature drop can be suppressed. Therefore, the exhaust gas purification performance of the catalyst carrier 12 can be maintained in a good state.
  • a gap 15 is provided between the inner peripheral surface of the inlet-side cone-shaped portion 11 c and the outer peripheral surface of the cone-shaped inner tube 14. Therefore, the heat insulation effect of suppressing the heat inside the catalyst housing tube 11 from being transmitted to the outside is also obtained. Note that the heat insulating effect can be further enhanced by disposing the heat insulating material 16 in the gap 15.
  • the upstream side of the catalyst carrier 12 which is more necessary to have a heat retaining effect, has a double structure. Therefore, compared to the outer tube 104 in the conventional catalytic converter 100, the cone-shaped inner tube 14 can be manufactured with less metal material. As a result, the manufacturing cost is reduced.
  • the material used for the catalyst housing tube 11 and the cone-shaped inner tube 14 is not particularly limited as long as it is a metal material (for example, stainless steel) generally used for a catalyst housing tubular member constituting the catalytic converter. Can be used without any problem. Further, the materials of the catalyst housing tube 11 and the cone-shaped inner tube 14 may be the same or different.
  • FIGS. 4A to 4D show a method of manufacturing the catalytic converter 10 using the spinning process in the order of steps.
  • the diameter of the exhaust gas inlet 11a side of the tubular member, which is the material of the catalyst housing pipe 11, is reduced by spinning to form the inlet-side cone-shaped portion 11c.
  • the cone-shaped inner tube 14 formed by pressing or spinning is fitted into the inlet-side cone-shaped portion 11c of the catalyst housing tube 11 by press-fitting as shown in FIG. 4B.
  • a heat insulating material is provided in the gap 15, for example, a heat-insulating mat is wound around the outer periphery of the cone-shaped inner tube 14, and the cone-shaped inner tube 14 is fitted into the inlet-side cone-shaped portion 11c by press-fitting.
  • the catalyst carrier 12 around which the holding mat 13 is wound is inserted into the catalyst housing tube 11 from the exhaust gas outlet 11 b, and the catalyst carrier 12 is inserted into the cylindrical portion 11 d of the catalyst housing tube 11.
  • the holding mat 13 is disposed.
  • the exhaust gas outlet 11b side of the tubular member is reduced in diameter by spinning, and the outlet side cone-shaped portion 11e is formed.
  • the catalytic converter 10 is manufactured through the above steps.
  • the manufacturing method of the catalytic converter using the spinning process mentioned above is an example of the method of manufacturing the catalytic converter of the present invention.
  • the present invention is not limited to this production method, and a production method usually used for producing a catalytic converter can be appropriately employed.
  • a production method usually used for producing a catalytic converter can be appropriately employed.
  • press working and the like can be mentioned.
  • the catalyst housing pipe 11 is formed by one tubular member.
  • the catalyst housing pipe 41 has three separate members, a first member 41c, a second member 41d, and a third member 41e. It consists of
  • the first member 41c is a member mainly responsible for a portion corresponding to the inlet-side cone-like portion, and the exhaust gas inlet 41a is provided on the end portion having a small diameter.
  • a cone-shaped inner tube 44 is fitted inside the first member 41c.
  • the same cone-shaped inner tube 44 as the cone-shaped inner tube 14 of the present embodiment can be used.
  • the second member 41d is a member mainly responsible for the portion corresponding to the cylindrical portion, and accommodates the catalyst carrier 42 around which the holding mat 43 is wound.
  • the 3rd member 41e is a member which bears the part mainly corresponded to an exit side cone-shaped part.
  • the third member 41e is provided with an exhaust gas outlet 41b on the end side with a small diameter.
  • the catalytic converter 40 forms a double structure of the first member 41 c and the cone-shaped inner tube 44 on the upstream side of the catalyst carrier 42 (that is, the side where the exhaust gas flows into the catalyst carrier 42). ing.
  • a gap (space) 45 is formed between the tapered inner peripheral surface of the first member 41 c and the tapered inclined side surface of the cone-shaped inner tube 44.
  • the above-described spinning process may be used, or other manufactures such as press working and pipe making.
  • a method may be used.
  • the three members 41c, 41d, and 41e are formed. Thereafter, a member in which the cone-shaped inner tube 44 is fitted and welded in the first member 41c and a member in which the catalyst carrier 42 in which the holding mat 43 is wound in the second member 41d are fitted are manufactured. Thereafter, the three members 41c, 41d, and 41e are joined by welding. In such a manufacturing process, the catalytic converter 40 can be manufactured.

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Abstract

触媒コンバータは、内燃機関からの排ガスを浄化する触媒担体（１２）と、前記触媒担体（１２）を収容する触媒収容管（１１）と、を備える。前記触媒収容管（１１）は、排ガス流入口（１１ａ）が設けられ、該排ガス流入口（１１ａ）からの距離が長くなるにしたがってその内径が増大する入口側コーン状部（１１ｃ）と、内部に前記触媒担体（１２）が配置されている筒状部（１１ｄ）と、排ガス流出口（１１ｂ）が設けられ、該排ガス流出口（１１ｂ）からの距離が長くなるにしたがってその内径が増大する出口側コーン状部（１１ｅ）と、を備える。前記入口側コーン状部（１１ｃ）の内側には、該入口側コーン状部（１１ｃ）よりも径の小さなコーン状内管（１４）がさらに設けられており、前記触媒担体（１２）の上流側において、前記入口側コーン状部（１１ｃ）と前記コーン状内管（１４）との二重構造が形成されている。

Description

触媒コンバータ 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１３年１月１１日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１３－３７１２号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１３－３７１２号の全内容を本国際出願に援用する。
　本発明は、自動車等の内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒コンバータに関する。
　自動車等の内燃機関からの排ガスを浄化するための触媒コンバータは、触媒の排気浄化性能を維持するために高温状態に置かれることが望まれている。そこで、触媒コンバータは、触媒担体が収容されている収容管内の保温性を高めるために、例えば、特許文献１に示すような外管と内管とで構成された断熱構造を有している。
　図６には、外管と内管との二重管で構成された触媒コンバータの概略構成を示す。図６に示すように、触媒コンバータ１００は、両端が縮径された筒状の触媒収容管１０１の内部に、円筒形状の触媒担体１０２を備えている。触媒担体１０２の外周には、触媒収容管１０１の内部に触媒担体１０２を安定して保持する。さらに、触媒収容管１０１の外側には、触媒収容管１０１と略同形状であり、触媒収容管１０１の径より大きな径を有する外管１０４が備えられている。
　図６に示すように、外管１０４と触媒収容管１０１との間に空間が設けられていることにより、触媒収容管１０１内の断熱効果が高まり、収容管内の温度低下が抑えられるとともに、収容管の外側へ熱が伝達されることが抑えられる。
特許第２９５７１６３号公報
　図６に示す触媒コンバータ１００は、触媒収容管１０１の外側を外管１０４で覆う構造を取っているため、コンバータ全体の容積が大きくなり、占有スペースが増大してしまうという欠点がある。また、重量も増大してしまう。
　また、内管を覆う外管を、図６に示す外管１０４を軸Ｘ方向に２つに割ったような断面半円形の２つの半体を組み合わせて構成するという方法もある。この場合、２つの半体をクランプ等で繋ぎ併せて内管を覆う構造を形成することになる。そのため、部品点数が増加してしまうという問題がある。また、内管（触媒収容管１０１）と外管１０４との接触部１００ａ及び１００ｂにおいて、継ぎ目の隙間から水や塩水などが入り込み、腐食が起こる可能性がある。
　本発明の一側面においては、よりコンパクトな構成で腐食の可能性が低減された触媒コンバータを提供することが望ましい。
　本発明にかかる触媒コンバータは、内燃機関からの排ガスを浄化する触媒担体と、前記触媒担体を収容する触媒収容管と、を備え、前記触媒収容管は、排ガス流入口が設けられ、該排ガス流入口からの距離が長くなるにしたがってその内径が増大する入口側コーン状部と、内部に前記触媒担体が配置されている筒状部と、排ガス流出口が設けられ、該排ガス流出口からの距離が長くなるにしたがってその内径が増大する出口側コーン状部と、を備えている。本発明の触媒コンバータにおいて、前記入口側コーン状部の内側には、該入口側コーン状部よりも径の小さなコーン状内管がさらに設けられており、前記触媒担体の上流側において、前記入口側コーン状部と前記コーン状内管との二重構造が形成されている。
　上記の構成によれば、触媒担体の上流側において、触媒収容管内部の保温性が維持され、触媒収容管内部及び流入する排ガスの温度低下を抑えることができる。そのため、触媒担体の排気浄化性能を良好な状態に保持することが可能となる。さらに、上記の構成によれば、保温性を維持するための部材（すなわち、コーン状内管）を触媒収容管の内側に配置しているため、触媒収容管の外側全体を外管で覆う従来の構成と比較して触媒コンバータの小型化を図ることができる。ここで、コーン状とは、円形断面を有する筒状であって、当該筒の一方の端部から他方の端部へ向かって円の径が徐々に大きくなる（または小さくなる）形状のことをいう。また、コーン状とは、円錐の頂部を切り取った形状ということもできる。
　また、上記の構成によれば、排ガスの温度を高温状態に保つことが必要な排ガス流入口側に保温構造を形成している。そのため、触媒収容管の外側全体を外管で覆う従来の構成と比較して部品を小さくすることができ、コスト低減の効果も得られる。
　なお、触媒収容管の外周であって排ガス流入口側に、該触媒収容管の径よりも大きな径を有するコーン状の管状部材を配置するという構成も考えられる。しかしながら、触媒収容管の外側にコーン状の管状部材を配置すると、コーン状の管状部材と触媒収容管との溶接箇所の隙間において腐食の問題が発生する可能性がある。そのため、コーン状の管状部材と触媒収容管との接触箇所の全て（すなわち、触媒収容管の全周）にわたって溶接を行う必要が生じ、製造コスト的に不利となる。
　これに対して、本発明の触媒コンバータのような構成では、水や塩水が入り込む可能性の少ない触媒収容管の内側に保温性を維持するための部材（すなわち、コーン状内管）が配置される。そのため、上記のような触媒収容管の外周を保温のための部材で覆った場合に、溶接箇所の隙間において起こり得る腐食の問題を回避できる。これに加え、触媒収容管の外側にコーン状の管状部材を配置する構成と比較して製造コストを低減させることができる。
　本発明の触媒コンバータにおいては、前記入口側コーン状部の内周面と前記コーン状内管の外周面との間に、空間が設けられていることが好ましい。この構成によれば、触媒収容管内部の熱が外側へ伝わることを抑えるという断熱効果が得られる。
　本発明の触媒コンバータにおける前記空間には、断熱材が設けられていることが好ましい。この構成によれば、断熱効果をさらに高めることができる。
本発明の一実施の形態にかかる触媒コンバータの外観を示す平面図である。 図１に示す触媒コンバータのＡ－Ａ線断面図である。 図１に示す触媒コンバータに備えられたコーン状内管を示す斜視図である。 図１に示す触媒コンバータの製造工程を説明する図である。 本発明の触媒コンバータの変形例を示す断面図である。 従来の触媒コンバータの構造を示す断面図である。
　１０…触媒コンバータ、１１…触媒収容管、１１ａ…排ガス流入口、１１ｂ…排ガス流出口、１１ｃ…入口側コーン状部、１１ｄ…筒状部、１１ｅ…出口側コーン状部、１２…触媒担体、１３…保持マット、１４…コーン状内管、１４ａ…排ガス流入口、１４ｂ…側面、１４ｃ…筒状部、１４ｄ…筒状部、１５…隙間（空間）、１６…断熱材、４０…触媒コンバータ、４１…触媒収容管、４１ａ…排ガス流入口、４１ｂ…排ガス流出口、４１ｃ…第１部材（入口側コーン状部）、４１ｄ…第２部材（筒状部）、４１ｅ…第３部材（出口側コーン状部）、４２…触媒担体、４３…保持マット、４４…コーン状内管、４５…隙間（空間）
　以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
　図１には、本実施の形態にかかる触媒コンバータ１０を示す。触媒コンバータ１０は、自動車に備えられ、内燃機関から排出された排ガスを浄化するための装置である。図１の左側には、触媒コンバータ１０の長手方向の形状を図示する。また、図１の右側には、触媒コンバータ１０を排ガス流出口１１ｂ側から見た場合の形状を図示する。
　図１に示すように、触媒コンバータ１０は、両端がテーパ形状に縮径する円筒状の触媒収容管１１を備え、該触媒収容管１１によってその外形が形成されている。触媒収容管１１は、その長手方向の一端部に内燃機関からの排ガスが流入する排ガス流入口１１ａを有している。触媒収容管１１の長手方向の他方の端部には、触媒収容管１１の内部を通過した排ガスが排出される排ガス流出口１１ｂが設けられている。
　触媒収容管１１は、その形状によって、入口側コーン状部１１ｃ、筒状部１１ｄ、及び出口側コーン状部１１ｅという３つの部分に便宜上分けることができる。入口側コーン状部１１ｃは、その端部に排ガス流入口１１ａが設けられており、排ガス流入口１１ａから離れるにしたがってその内径が増大するテーパ形状を有している。筒状部１１ｄは、その内径が略一定の円筒形状を有している。出口側コーン状部１１ｅは、その端部に排ガス流出口１１ｂが設けられており、排ガス流出口１１ｂから離れるにしたがってその内径が増大するテーパ形状を有している。
　なお、本実施の形態では、排ガス流入口１１ａ及び排ガス流出口１１ｂはどちらも、円筒形状の触媒収容管１１の主要部及び触媒担体１２の軸Ｘと同軸上になるような形状で構成されている。しかし、本発明はこのような構成には限定されず、排ガス流入口１１ａ及び排ガス流出口１１ｂの少なくとも何れかが、触媒収容管１１の主要部の軸とはずれた軸上に位置するような形状、あるいは、触媒収容管１１の主要部の軸と交差するような軸上に位置するような形状であってもよい。
　続いて、触媒コンバータ１０の内部の構成について、図２を用いて説明する。
　図２に示すように、触媒収容管１１の筒状部１１ｄの内部には、触媒成分を含む略円筒形状の触媒担体１２が配置されている。触媒担体１２については、触媒コンバータ１０の用途に応じて、一般的な触媒コンバータに含まれている従来公知の触媒担体の構成及び触媒成分を適宜選択すればよく、本発明では特に限定はされない。
　触媒担体１２の外周面と触媒収容管１１の内周面との間には、触媒収容管１１の内部に触媒担体１２を安定して保持する。保持マット１３についても、本発明では特に限定されず、一般的な触媒コンバータに設けられている従来公知の保持マットを適用することがで
きる。
　また、図２に示すように、触媒収容管１１の入口側コーン状部１１ｃの内側には、入口側コーン状部１１ｃよりも径の小さなコーン状内管１４が備えられている。図３には、コーン状内管１４の形状を示す。コーン状内管１４は、内径が小さい側の端部に排ガス流入口１４ａを有するとともに、テーパ状に傾斜した側面１４ｂを有している。側面１４ｂの小径側の端部及び大径側の端部と隣接する部分には、互いに径の異なる筒状部１４ｃ及び１４ｄがそれぞれ設けられている。
　コーン状内管１４は、触媒収容管１１の入口側コーン状部１１ｃよりわずかに内径が小さく、かつ、入口側コーン状部１１ｃと略相似の形状を有している。但し、コーン状内管１４の側面１４ｂにおいて、その内径は、入口側コーン状部１１ｃの対応する箇所の内径よりもさらに小さくなっている。これにより、入口側コーン状部１１ｃのテーパ状に傾斜した側面とコーン状内管１４の側面１４ｂとの間に、隙間（空間）１５が形成される。
　図２に示すように、コーン状内管１４は、筒状部１４ｃの外周面が入口側コーン状部１１ｃの先端の筒状部分の内周面と接触し、かつ、筒状部１４ｄの外周面が筒状部１１ｄの内周面における入口側コーン状部１１ｃと隣接する領域と接触するようにして、触媒収容管１１の入口側コーン状部１１ｃの内側に嵌まり込んでいる。筒状部１４ｃ及び１４ｄの外周面と触媒収容管１１の内周面との接触部は、溶接されて固定されている。なお、溶接は、筒状部の複数個所にスポット溶接として施されていてもよいし、筒状部の全周にわたって施されていてもよい。
　上記のような構成により、触媒コンバータ１０は、触媒担体１２の上流側（すなわち、触媒担体１２に対して排ガスが流れ込む側）において、入口側コーン状部１１ｃとコーン状内管１４との二重構造を形成している。
　本実施の形態の触媒コンバータ１０は、上記のような構成を有することにより、触媒担体１２の上流側において、触媒収容管１１内部の保温性が維持され、触媒収容管１１内部及び流入する排ガスの温度低下を抑えることができる。そのため、触媒担体１２の排気浄化性能を良好な状態に保持することが可能となる。
　さらに、本実施の形態の触媒コンバータ１０においては、入口側コーン状部１１ｃの内周面とコーン状内管１４の外周面との間に、隙間１５が設けられている。そのため、触媒収容管１１内部の熱が外側へ伝わることを抑えるという断熱効果も得られる。なお、隙間１５内に断熱材１６を配置することにより、断熱効果をさらに高めることができる。
　また、触媒コンバータ１０のように、触媒収容管１１の内部にコーン状内管１４を設ける構成によれば、図６に示すような触媒収容管１０１の外側を外管１０４で覆う構成と比較して、コンパクトな構成とすることができる。
　さらに、触媒コンバータ１０では、保温効果を持たせることがより必要となる触媒担体１２の上流側のみを二重構造としている。そのため、従来の触媒コンバータ１００における外管１０４と比較して、より少ない金属材料でコーン状内管１４を製造することができる。そのため、製造コストの低減にもつながる。
　触媒収容管１１及びコーン状内管１４に用いられる材料としては、触媒コンバータを構成する触媒収容用の管状部材に一般的に使用される金属材料（例えば、ステンレス）であれば、特に限定されることなく用いることができる。また、触媒収容管１１及びコーン状内管１４の材料は、同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。
　続いて、触媒コンバータ１０を製造する方法について、図４Ａから図４Ｄを参照しながら説明する。
　図４Ａ～図４Ｄでは、スピニング加工を用いて触媒コンバータ１０を製造する方法を各工程順に示す。
　先ず、図４Ａに示すように、触媒収容管１１の材料である管状部材の排ガス流入口１１ａ側をスピニング加工により縮径し、入口側コーン状部１１ｃを成形する。
　次に、プレス加工またはスピニング加工により成形されたコーン状内管１４を、圧入により、図４Ｂに示すように触媒収容管１１の入口側コーン状部１１ｃの内側に嵌め込む。隙間１５内に断熱材を設ける場合には、例えば、断熱性のマットをコーン状内管１４外周に巻いた上で、コーン状内管１４を圧入により入口側コーン状部１１ｃ内に嵌め込む。そして、コーン状内管１４における傾斜面ではない筒状部分の外周面と触媒収容管１１の内周面との接触部を複数個所のスポット溶接により固定する。なお、この溶接工程は省略することもでき、コーン状内管１４を圧入によって触媒収容管１１内に単に嵌め込むだけでもよい。
　続いて、図４Ｃに示すように、触媒収容管１１内に、排ガス流出口１１ｂから保持マット１３が巻かれた触媒担体１２を挿入し、触媒収容管１１の筒状部１１ｄ内に触媒担体１２及び保持マット１３を配置する。
　最後に、図４Ｄに示すように、管状部材の排ガス流出口１１ｂ側をスピニング加工により縮径し、出口側コーン状部１１ｅを成形する。
　以上の工程により、触媒コンバータ１０は製造される。
　なお、上述したスピニング加工を用いた触媒コンバータの製造方法は、本発明の触媒コンバータを製造する方法の一例である。本発明はこの製造方法に限定はされず、触媒コンバータを製造するために通常用いられる製造方法を適宜採用することができる。触媒コンバータの他の製造方法としては、例えば、プレス加工などが挙げられる。
　続いて、本発明にかかる触媒コンバータの変形例について、図５を用いて説明する。
　本実施形態の触媒コンバータ１０は触媒収容管１１を１つの管状部材で形成している。これに対して、本発明の別の実施態様である図５に示す触媒コンバータ４０は、触媒収容管４１が、第１部材４１ｃ、第２部材４１ｄ、及び第３部材４１ｅという３つの別々の部材で構成されている。
　第１部材４１ｃは、主に入口側コーン状部に相当する部分を担う部材であり、径の小さな端部側に排ガス流入口４１ａが設けられている。第１部材４１ｃの内側には、コーン状内管４４が嵌め込まれている。コーン状内管４４は、本実施の形態のコーン状内管１４と同じものを用いることができる。第２部材４１ｄは、主に筒状部に相当する部分を担う部材であり、内部に保持マット４３が巻かれた触媒担体４２を収容している。第３部材４１ｅは、主に出口側コーン状部に相当する部分を担う部材である。第３部材４１ｅには、径の小さな端部側に排ガス流出口４１ｂが設けられている。
　上記の構成により、触媒コンバータ４０は、触媒担体４２の上流側（すなわち、触媒担体４２に対して排ガスが流れ込む側）において、第１部材４１ｃとコーン状内管４４との二重構造を形成している。そして、第１部材４１ｃのテーパ状に傾斜した内周面とコーン状内管４４のテーパ状に傾斜した側面との間には、隙間（空間）４５が形成されている。
　なお、図５に示す触媒収容管４１を構成する３つの部材４１ｃ、４１ｄ、及び４１ｅを製造する場合には、上述したスピニング加工を用いてもよいし、プレス加工、造管などの他の製造方法を用いてもよい。また、図５に示す触媒コンバータ４０を製造する場合には、先ず、３つの部材４１ｃ、４１ｄ、及び４１ｅを成形する。その後に、第１部材４１ｃ内にコーン状内管４４を嵌め込んで溶接した部材、及び、第２部材４１ｄ内に保持マット４３が巻かれた触媒担体４２を嵌め込んだ部材をそれぞれ製造する。その後、３つの部材４１ｃ、４１ｄ、及び４１ｅをそれぞれ溶接により結合させる。このような製造工程で、触媒コンバータ４０を製造することができる。
　以上、本発明の実施形態の例について説明した。但し、本発明は上述したような実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施し得る。また、異なる実施態様を適宜組み合わせて得られる構成についても、本発明の範疇に含まれる。

Claims (3)

  1. 　内燃機関からの排ガスを浄化する触媒担体と、
    　前記触媒担体を収容する触媒収容管と、を備え、
    　前記触媒収容管は、
    　排ガス流入口が設けられ、該排ガス流入口からの距離が長くなるにしたがってその内径が増大する入口側コーン状部と、
    　内部に前記触媒担体が配置されている筒状部と、
    　排ガス流出口が設けられ、該排ガス流出口からの距離が長くなるにしたがってその内径が増大する出口側コーン状部と、を備え、
    　前記入口側コーン状部の内側には、該入口側コーン状部よりも径の小さなコーン状内管がさらに設けられており、
    　前記触媒担体の上流側において、前記入口側コーン状部と前記コーン状内管との二重構造が形成されていることを特徴とする触媒コンバータ。
  2. 　前記入口側コーン状部の内周面と前記コーン状内管の外周面との間には、空間が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータ。
  3. 　前記空間には、断熱材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の触媒コンバータ。
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