JP4225015B2 - 触媒コンバータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気系に設けられる触媒コンバータに関し、とくに熱膨張による、ケーシングの、触媒担体保持力の低下を少なくした触媒コンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開2001−147232号公報
【0003】
内燃機関の排気ガス中の有害成分を除去する触媒コンバータにおいて、特開2001−147232号公報に示されるように、触媒担体外周に保持マットを巻き付けて、ケーシング内に収容する構造は、知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の触媒コンバータの構造では、ケーシングが1重でかつ周方向に連続構造になっているため、ケーシング内面が高温ガスに曝された時にケーシング全厚にわたって高温となり、ケーシングが比較的大きく熱膨張し、ケーシングの、触媒マットを介しての触媒担体保持力が低下し、触媒担体がケーシング内で位置ずれ、脱落などを生じるおそれがある。
本発明の目的は、ケーシングの、保持マットを介しての触媒担体保持力の低下を少なくした触媒コンバータを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) 外周に保持マットを巻いた触媒担体をケーシングに収容した触媒コンバータにおいて、
前記ケーシングは内筒と外筒とを有し、前記内筒と外筒のうち少なくとも内筒は周方向に1箇所隙間を有し、前記外筒は前記内筒に溶着されており、前記内筒は前記外筒より厚さが大であることを特徴とする触媒コンバータ。
(2) 外周に保持マットを巻いた触媒担体をケーシングに収容した触媒コンバータにおいて、
前記ケーシングは内筒と外筒とを有し、前記内筒と外筒のうち少なくとも内筒は周方向に1箇所隙間を有し、前記外筒は前記内筒に溶着されており、前記外筒も周方向に1箇所隙間を有し、前記外筒は周方向両端部で前記内筒に溶着されていることを特徴とする触媒コンバータ。
(3) 前記外筒は周方向に少なくとも1箇所突部を有する請求項1または請求項2記載の触媒コンバータ。
【0006】
上記(1)〜(3)の触媒コンバータでは、ケーシングを内筒、外筒の二重構成とし、少なくとも内筒を周方向に1箇所隙間をもつ構造とし、外筒を内筒に溶着したので、外筒は大気に触れて比較的低温であり熱膨張は比較的小さく、高温排気ガスに曝されて高温になる内筒が熱膨張しようとしても、比較的低温の外筒によって熱膨張変形が抑えられる。この場合、内筒が周方向に熱膨張しても、周方向の隙間の幅が小さくなるだけで、内筒の内径の膨張は抑えられる。その結果、内筒内径と、熱膨張が小さい触媒担体の外周とのスペースの厚さはほとんど変わらず、ケーシングの、保持マットを介しての触媒担体保持力の低下は少ない。
上記(1)の触媒コンバータでは、保持マットを介して触媒担体を保持するのは内筒であるから、内筒の厚さを外筒の厚さより大とすることにって、内筒の剛性を確保し、触媒担体保持力を確保してある。
上記(2)の触媒コンバータでは、外筒も周方向1箇所に隙間を有し、外筒がその周方向両端部で内筒に溶着されているので、触媒コンバータ内外のシールが確保される。
上記(3)の触媒コンバータでは、外筒が周方向に少なくとも1箇所突部を有するので、外筒が径方向に熱膨張せずに周方向に熱膨張しても、その周方向伸びを突部の幅の縮小で吸収できる。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1、図2は、本発明の一実施例の触媒コンバータ1を示している。
本発明の触媒コンバータ1は、内燃機関の排気ガス通路に配置され、触媒担体2と、触媒担体2に巻きつけられた保持マット3と、触媒担体2を保持マット3を介して保持するケーシング4とを、有する。
触媒担体2は、たとえばセラミックからなる、モノリス担体で、多数の微小断面積の排気ガス流路を有する(たとえば、ハニカム状)。触媒担体2は触媒成分を担持しており、内燃機関からの排気ガスが触媒担体2を流れる時、触媒成分に触れ、排気ガス中の有害成分が無害化される。
保持マット3は、たとえばアルミナ繊維のマットで、触媒担体2の外周に巻かれ、触媒担体2とケーシング4との間の環状スペースに圧縮されて配置され、触媒担体2を保持する。
【0008】
ケーシング4は、金属製、たとえばステンレス製で、内部に、外周に保持マット3を巻いた触媒担体2を収容する。
ケーシング4は内側に外周に保持マット3を巻いた触媒担体2を収容する円筒部と、その上流側に接続され円筒部に近づくほど拡径する拡径部と、円筒部の下流側に接続され円筒部から離れるほど縮径する縮径部と、を有する。円筒部の断面は、望ましくは円形であるが、場合によっては断面が楕円形でもよい。
ケーシング4の円筒部は、内筒5と外筒6とを有し、一部で溶着された2部品構成となっている。外筒6は内筒5の外周に巻かれている。内筒5は外筒6より厚さが大である。組み付け前においては、内筒5は外筒6より大きな剛性を有している。
外筒6は内筒5に溶着部7で溶着されており、溶着部7以外では内筒5に接触しているだけで、内筒5に対してスライド可能である。
【0009】
内筒5と外筒6のうち少なくとも内筒5は周方向に1箇所隙間8を有する。内筒5の隙間8は、触媒コンバータの軸方向に延びるスリットからなる。内筒5の隙間8はケーシング4の円筒部に形成されており、拡径部と縮径部には形成されていない。内筒5の隙間8の縁部では、内筒5は外筒6と溶着されていない。
外筒6も周方向に1箇所隙間9を有する。外筒6の隙間9は、触媒コンバータの軸方向に延びるスリットからなる。外筒6の隙間9はケーシング4の円筒部に形成されており、拡径部と縮径部には形成されていない。外筒6の隙間9は、内藤5の隙間8と、ケーシング4の円筒部の中心を中心として、互いに反対側にある。外筒6は外筒6の周方向両端部で、外筒6のスリットの縁部の全周にわたって、内筒5に溶着されており、この溶着部7はケーシング4の内部を外部からシールしている。
【0010】
たとえば、内筒5が断面C字状の場合、外筒6は断面逆C字状で、内筒5の断面C字状の解放部と、外筒6の断面逆C字状の解放部とを互いに左右反対側にして、外筒6は、外筒6の断面逆C字状の解放部の端部で内筒5に溶接されており、シールされている。内筒5の断面C字状の解放部の縁部では、内筒5は外筒6に溶接されていない。
【0011】
望ましくは、外筒6は、周方向に少なくとも1箇所、半径方向外方に突出する形状の、突部(山状の突起)10を有する。図示例では隙間8の中心と隙間9の中心とを結ぶ直線を対称の中心線にして互いに対称となる位置に、2箇所、突部10が設けられている。外筒6の径方向変形が拘束された条件下で、外筒6が周方向に熱膨張すると、突部10の根元の幅が縮小することにより、凸部10以外の外筒部分の周方向伸長を、吸収することができる。
突部10は、ケーシング4の円筒部に形成されており、拡径部と縮径部には形成されていない。
【0012】
つぎに、本発明の触媒コンバータ1の作用を説明する。
排気ガスが流れる前の常温の状態では、触媒コンバータ1のケーシング4は熱膨張しておらず、ケーシング4と触媒担体2との間の環状スペースは初期の一定厚みを有し、保持マット3の保持力は初期の保持力を維持している。
排気ガスが流れると、触媒コンバータ1も触媒担体2も高温になる。この場合、ケーシング4は、内面が排気ガスに曝される内筒5が、外面が大気に曝される外筒6より高温になる。たとえば、排気ガス温度が約900℃とすると、触媒担体2は約900℃、ケーシング4の内筒5は約800℃、ケーシング4の外筒6は200〜300℃になるといった具合である。
熱膨張量は、セラミック製触媒担体2は金属製のケーシング4に比べてはるかに小さい。触媒コンバータ1が高温になった時に、熱膨張差によってセラミック製触媒担体2と金属製のケーシング4間の環状隙間の間隔が増大して触媒担体保持力が低下することを抑えるためには、触媒コンバータ1の温度が上がった時の、ケーシング4の径方向の熱膨張量を小さく抑えることが必要である。
【0013】
本発明では、ケーシング4が2部品構成で、内筒5、外筒6の二重構成とし、少なくとも内筒5を周方向に1箇所隙間8をもつ構造とし、外筒6を内筒4に隙間8と反対側で溶着したので、外筒6は大気に触れて比較的低温であり熱膨張は比較的小さく、高温排気ガスに曝されて高温になる内筒5が熱膨張しようとしても、熱膨張の小の外筒6によって、内筒4の熱膨張変形が抑えられる。この場合、内筒5が周方向に熱膨張で伸長しても、周方向の隙間8の幅が小さくなるだけで、内筒5の内径の増大は抑えられる。その結果、内筒5内径と、熱膨張が小さい触媒担体2の外周とのスペースの厚さは初期とほとんど変わらず、したがって保持マット3の保持力はほとんど変わらず、ケーシング4の、保持マット3を介しての触媒担体2保持力の低下は少ない。
【0014】
外筒6も周方向1箇所に隙間9を有し、外筒6がその周方向両端部で、すなわち隙間9の縁部で、内筒5に溶着されているので、内・外筒が固定が容易に固定され、かつ、触媒コンバータ1の内外間のシールも確保される。
また、保持マット3を介して触媒担体2を保持するのは内筒5であるから、内筒5の厚さを外筒6の厚さより大とすることにって、内筒6の剛性が確保され、触媒担体保持力が確保される。
【0015】
また、外筒6が周方向に少なくとも1箇所突部10を有するので、外筒6の径方向に熱膨張が拘束されて外筒6が径方向に熱膨張せずに周方向に熱膨張しても、その周方向伸びを突部10の幅の縮小で吸収でき、ケーシング4の径を一定に保つことができる。そして、常に触媒担体2とケーシング4間のギャップを一定に保ち、保持マット3の発生面厚の低下を防ぐ。
【0016】
【発明の効果】
請求項1〜3の触媒コンバータによれば、ケーシングを内筒、外筒の二重構成とし、少なくとも内筒を周方向に1箇所隙間をもつ構造とし、外筒を内筒に溶着したので、内筒が高温排気ガスに曝されて熱膨張しようとしても、比較的低温の外筒によって熱膨張変形が抑えられる。この場合、内筒が周方向に熱膨張しても、周方向の隙間の幅が小さくなるだけで、内筒の内径の膨張は抑えられる。その結果、内筒内径と、触媒担体の外周とのギャップの大きさはほとんど変わらず、ケーシングの、保持マットを介しての触媒担体保持力の低下は少ない。
請求項1の触媒コンバータによれば、内筒の厚さを外筒の厚さより大とすることにって、内筒の剛性を確保でき、触媒担体保持力を確保できる。
請求項2の触媒コンバータによれば、外筒も周方向1箇所に隙間を有し、外筒がその周方向両端部で内筒に溶着されるので、シールが確保される。
請求項3の触媒コンバータによれば、外筒が周方向に少なくとも1箇所突部を有するので、外筒が径方向に熱膨張せずに周方向に熱膨張しても、その周方向伸びを突部の幅の縮小で吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の触媒コンバータのケーシングの横断面図である。
【図2】 図1のA−A線で見た触媒コンバータの縦断面図である。
【符号の説明】
1 触媒コンバータ
2 触媒担体
3 保持マット
4 ケーシング
5 内筒
6 外筒
7 溶着部
8、9 隙間
10 突部
Claims (3)
- 外周に保持マットを巻いた触媒担体をケーシングに収容した触媒コンバータにおいて、
前記ケーシングは内筒と外筒とを有し、前記内筒と外筒のうち少なくとも内筒は周方向に1箇所隙間を有し、前記外筒は前記内筒に溶着されており、前記内筒は前記外筒より厚さが大であることを特徴とする触媒コンバータ。 - 外周に保持マットを巻いた触媒担体をケーシングに収容した触媒コンバータにおいて、
前記ケーシングは内筒と外筒とを有し、前記内筒と外筒のうち少なくとも内筒は周方向に1箇所隙間を有し、前記外筒は前記内筒に溶着されており、前記外筒も周方向に1箇所隙間を有し、前記外筒は周方向両端部で前記内筒に溶着されていることを特徴とする触媒コンバータ。 - 前記外筒は周方向に少なくとも1箇所突部を有する請求項1または請求項2記載の触媒コンバータ。
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