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技術 触媒コンバータ

出願人 カルソニックカンセイ株式会社
発明者 中嶋史朗
出願日 2014年11月19日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2014-234553
公開日 2016年5月30日 (4年5ヶ月経過) 公開番号 2016-097332
状態 特許登録済
技術分野 排気の後処理 触媒による排ガス処理 触媒
主要キーワード ディフユーザ 支持マット 弾性保持部材 ハニカム流路 ラスメタル 側結合 円錐筒状 メッシュ材
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年5月30日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

触媒担体が支持される部位の強度を十分に確保できる触媒コンバータを提供すること。

解決手段

筒状のケース15に環状の間隙9を持って触媒担体10が収容される触媒コンバータ1であって、ケース15の内周と触媒担体10の外周との間に介装される支持マット40と、ケース15の径方向に突出して触媒担体10の前後端10A、10Bを摺動自在に支持する前後のキャップ30と、を備える。

概要

背景

特許文献1には、触媒担持するメタル担体触媒担体)と、メタル担体の外周に環状の間隙を持って配置される外筒と、メタル担体を外筒に支持するリング状の弾性保持部材と、を備える触媒コンバータが開示されている。

上記弾性保持部材は、その断面がU字形湾曲したリング状をしており、その外周端が外筒に結合され、その内周端がメタル担体に結合されている。

触媒コンバータの作動時に、メタル担体が径方向熱膨張熱収縮する動きは、弾性保持部材が弾性変形することによって吸収される。

概要

触媒担体が支持される部位の強度を十分に確保できる触媒コンバータを提供すること。筒状のケース15に環状の間隙9を持って触媒担体10が収容される触媒コンバータ1であって、ケース15の内周と触媒担体10の外周との間に介装される支持マット40と、ケース15の径方向に突出して触媒担体10の前後端10A、10Bを摺動自在に支持する前後のキャップ30と、を備える。

目的

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、触媒担体が支持される部位の強度を十分に確保できる触媒コンバータを提供する

効果

実績

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請求項1

筒状のケースに環状の間隙を持って触媒担体が収容される触媒コンバータであって、前記ケースの内周と前記触媒担体の外周との間に介装される支持マットと、前記ケースから径方向に突出して前記触媒担体の前後端摺動自在に支持する前後のキャップと、を備えることを特徴とする触媒コンバータ。

請求項2

請求項1に記載の触媒コンバータであって、前記キャップは前記ケースと一体に形成されることを特徴とする触媒コンバータ。

請求項3

請求項1に記載の触媒コンバータであって、前記触媒担体のまわりに配置される複数の前記キャップを備え、前記キャップは前記ケースから突出する片持ち梁状に形成されることを特徴とする触媒コンバータ。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関排気などを浄化する触媒コンバータに関する。

背景技術

0002

特許文献1には、触媒担持するメタル担体触媒担体)と、メタル担体の外周に環状の間隙を持って配置される外筒と、メタル担体を外筒に支持するリング状の弾性保持部材と、を備える触媒コンバータが開示されている。

0003

上記弾性保持部材は、その断面がU字形湾曲したリング状をしており、その外周端が外筒に結合され、その内周端がメタル担体に結合されている。

0004

触媒コンバータの作動時に、メタル担体が径方向熱膨張熱収縮する動きは、弾性保持部材が弾性変形することによって吸収される。

先行技術

0005

特開平4−235717号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、このような従来の触媒コンバータにあっては、剛性が低い網目構造のメタル担体(ラスメタル担体)が用いられる場合に、メタル担体の弾性保持部材が結合される部位の強度が不足し、メタル担体を外筒内所定位置に支持することができなくなるという問題がある。

0007

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、触媒担体が支持される部位の強度を十分に確保できる触媒コンバータを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明のある態様によれば、筒状のケースに環状の間隙を持って触媒担体が収容される触媒コンバータであって、ケースの内周と触媒担体の外周との間に介装される支持マットと、ケースの径方向に突出して触媒担体の前後端摺動自在に支持する前後のキャップと、を備えたことを特徴とする触媒コンバータが提供される。

発明の効果

0009

上記態様によれば、触媒担体とケースとの間に生じる熱膨張差は、キャップが触媒担体の前後端に摺接するとともに、キャップが弾性変形することにより吸収される。これにより、触媒担体は、キャップに支持される部位に生じる応力が低減され、キャップに支持される部位の強度を十分に維持して確保することができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の第1実施形態に係る触媒コンバータを示す縦断面図である。
図1のII-II線に沿う触媒コンバータを示す横断面図である。
メタル担体を示す斜視図である。
触媒コンバータの一部を示す斜視図である。
本発明の第2実施形態に係る触媒コンバータを示す縦断面図である。
本発明の第3実施形態に係る触媒コンバータを示す縦断面図である。
図6のVII−VII線に沿う触媒コンバータを示す横断面図である。

実施例

0011

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

0012

<第1実施形態>
図1図4に示すように、触媒コンバータ1は、触媒を担持する触媒担体10と、触媒担体10を収容する筒状のケース15と、を備える。ケース15は、内燃機関の排気管(図示省略)に介装され、排気を触媒担体10内を通過させるようになっている。

0013

図中Oは、ケース15及び触媒担体10の中心線である。なお、「径方向」は触媒担体10の中心線Oを中心とする放射方向を意味し、「軸方向」は中心線Oが延在する方向を意味する。

0014

触媒コンバータ1は、触媒担体10の表面に触媒を担持させる。触媒としては、例えば、白金パラジウムロジウムなどが用いられる。これにより、触媒コンバータ1では、排気中の未燃焼成分窒素酸化物などが、窒素二酸化炭素、水などの無害物質へと酸化還元することが促され、排気が浄化される。

0015

図3に示すように、触媒担体10(ラスメタル担体)は、網目状に形成された網目状金属箔エキスパンドメタル)からなるメッシュ材11と、同じく網目状金属箔を波形形状に加工したメッシュ材12とを重ねて巻回して、略円筒状ハニカム形状に形成される。触媒担体10は、軸方向に延びるハニカム流路6を有し、排気が軸方向に流れるようになっている。

0016

なお、触媒担体10は、上述した構成に限らず、網目を有さない薄板状に形成された金属箔によってハニカム形状に形成されるメタル担体であってもよい。

0017

図1図2に示すように、ケース15は、触媒担体10の外周に環状の間隙9を持って配置される円筒状のケース外筒20と、ケース外筒20の前後の開口端にそれぞれ接続される前後のケース流路筒16と、を備える。ケース外筒20及び各ケース流路筒16は、金属材によって形成される。

0018

前後のケース流路筒16は、互いに同一形状をしている。ケース流路筒16は、排気管に接続される鍔状のフランジ部17と、ケース外筒20の外周に結合される環状の端部19と、フランジ部17と端部19との間で円錐筒状に延びる流路筒部18と、を有する。前のケース流路筒16(ディフユーザ)は、排気管から図1に矢印で示すように導かれる排気を触媒担体10に流入させる入口流路7を形成している。後のケース流路筒16は、触媒担体10から流出する排気を排気管へと矢印で示すように導く出口流路8を形成している。

0019

触媒コンバータ1は、ケース15の内周から触媒担体10の前後端10A、10Bに沿って突出するリング状のキャップ30を備える。前後のキャップ30は、互いに同一形状をしており、金属材をプレス加工することによって断面がL字形をしたリング状に形成される。触媒担体10は、前後のキャップ30の間に挟持されることにより、ケース15の軸方向について所定位置に支持される。

0020

図4に示すように、キャップ30は、ケース外筒20に結合されるケース側連結部32と、触媒担体10の前後端10A、10Bに当接する担体支持部31と、を有する。触媒コンバータ1は、触媒担体10の前後端10A、10Bが担体支持部31に摺接するとともに、担体支持部31が弾性変形することにより、ケース15に対する触媒担体10の熱膨張差が吸収されるようになっている。

0021

ケース側連結部32は、軸方向に延びる円筒状に形成される。ケース側連結部32は、ケース外筒20の内周に溶接またはロー付けによって結合される。

0022

担体支持部31は、径方向に延びるリング状(円盤状)に形成され、触媒担体10の前後端10A、10B(端面)に摺動自在に当接する。

0023

触媒コンバータ1は、ケース15と触媒担体10との間に介装される筒状の支持マット40を備える。支持マット40は、例えばセラミックスまたはグラスウールなどからなる断熱性を有する素材から構成される。触媒担体10は、支持マット40の内周に圧入され、支持マット40の弾性復元力によってケース外筒20に支持される。触媒担体10は、支持マット40に包囲されることにより、ケース15の径方向について所定位置に支持される。

0024

次に、触媒コンバータ1の作用について説明する。

0025

内燃機関の運転時、触媒コンバータ1では、支持マット40がケース外筒20と触媒担体10との間隙9を閉塞しているため、排気の全量が触媒担体10を通過するように導かれ、触媒担体10にて排気が浄化される。

0026

触媒コンバータ1では、排気が浄化される際に生じる熱によって触媒担体10の温度が上昇し、触媒担体10がケース15に対して熱膨張する。このとき、ケース15に対して径方向に生じる触媒担体10の熱膨張差は、支持マット40が伸縮するとともに、触媒担体10の前後端10A、10Bがキャップ30に摺接することにより吸収される。ケース15に対して軸方向に生じる触媒担体10の熱膨張差は、支持マット40が伸縮するとともに、キャップ30が撓む弾性変形をすることにより吸収される。これにより、触媒担体10に生じる応力が小さく抑えられ、網目構造の触媒担体10が損傷することが防止される。

0027

支持マット40は、ケース15と触媒担体10との間を断熱することにより、外気に晒されるケース15により触媒担体10の温度が下がることを抑制して、触媒効率を高める。さらに、支持マット40がケース15から受ける衝撃、振動を吸収することにより、触媒担体10が損傷することが防止される。

0028

次に、第1実施形態の効果について説明する。

0029

本実施形態の触媒コンバータ1は、ケース15の内周と触媒担体10の外周との間に介装される支持マット40と、ケース15の径方向に突出して触媒担体10の前後端10A、10Bを摺動自在に支持する前後のキャップ30と、を備える。

0030

上記構成に基づき、触媒担体10は、ケース15に対して径方向に生じる熱膨張差がその前後端10A、10Bにキャップ30が摺接することにより吸収されるとともに、ケース15に対して軸方向に生じる熱膨張差がキャップ30の弾性変形により吸収される。これにより、触媒担体10のキャップ30に支持される部位に生じる応力が低減され、キャップ30に支持される部位の強度を十分に維持して確保することができる。こうして、触媒コンバータ1では、触媒担体10が損傷することが防止され、支持マット40の面圧が低下しても、触媒担体10が所定位置に支持される。この結果、触媒コンバータ1では、排気の通気抵抗が増えることが防止されるとともに、排気が触媒担体10を迂回して流れることが防止されるため、排気の浄化性能が維持される。

0031

<第2実施形態>
次に、図5を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。以下では、上記第1実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第1実施形態の触媒コンバータ1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

0032

第1実施形態に係る触媒コンバータ1は、キャップ30がケース15と別体で形成される。これに対して、第2実施形態に係る触媒コンバータ100は、キャップ130がケース115と一体的に形成される点が相違する。

0033

ケース115は、触媒担体10の外周に間隙9を持って配置される円筒状のケース外筒20と、ケース外筒20の前後の開口端にそれぞれ接続される前後のケース流路筒116と、を備える。

0034

ケース流路筒116は、排気管に接続される鍔状のフランジ部117と、ケース外筒20に結合され触媒担体10の前後端10A、10Bに当接するリング状のキャップ130と、フランジ部117とキャップ130との間で円錐筒状に延びる流路筒部118と、を有する。

0035

キャップ130は、ケース外筒20に結合されるケース側連結部132と、触媒担体10の前後端10A、10Bに当接する担体支持部131と、を有する。

0036

担体支持部131は、径方向に延びるリング状(円盤状)に形成され、触媒担体10の前後端10A、10Bに摺動自在に当接する。

0037

ケース側連結部132は、軸方向に延びる円筒状に形成される。ケース側連結部132は、ケース外筒20の外周に溶接またはロー付けによって結合される。

0038

ケース流路筒116の流路筒部118は、担体支持部131の円盤部131Aに連接して形成される。

0039

次に、第2実施形態の効果について説明する。

0040

本実施形態のキャップ130は、ケース115と一体に形成されるため、触媒コンバータ100を構成する部品数が削減され、構造に簡素化が図れる。

0041

本実施形態のキャップ130は、リング状のキャップ130がケース115の触媒担体10に排気を導くケース流路筒116と一体に形成される。

0042

上記構成に基づき、ケース115は、ケース流路筒116の形状が簡素化され、排気を触媒担体10に円滑に導くことと、触媒担体10との熱膨張差を吸収することと、を両立することができる。

0043

<第3実施形態>
次に、図6図7を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と異なる点を中心に説明し、第1実施形態の触媒コンバータ1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

0044

第1実施形態に係る触媒コンバータ1は、触媒担体10のまわりに筒状のキャップ30が設けられる。これに対して、第3実施形態に係る触媒コンバータ200は、触媒担体10の複数(4個)に分割された梁状のキャップ230が設けられる点が相違する。

0045

各キャップ230は、触媒担体10の中心線Oを中心とする放射状に配置され、触媒担体10の周方向について互いに一定の間隔を持つように配置される。

0046

キャップ230は、帯状金属板をプレス加工により断面がL字形になるように折り曲げて形成される。キャップ230は、ケース外筒20に結合されるケース側結合部232と、触媒担体10の前後端10A、10Bに当接する担体支持部231と、を有する。

0047

ケース側結合部232は、軸方向に延びる片状に形成される。ケース側結合部232は、ケース外筒20の内周に溶接またはロー付けによって結合される。

0048

担体支持部231は、径方向に延びる片状に形成され、触媒担体10の前後端10A、10B(端面)に摺動自在に当接する。

0049

ケース15と触媒担体10との間には、支持マット40が介装される。ケース外筒20と触媒担体10との間隙9は、支持マット40によって閉塞される。このため、排気の全量が触媒担体10を通過するように導かれ、排気が浄化される。

0050

次に、第3実施形態の効果について説明する。

0051

本実施形態の触媒コンバータ200は、触媒担体10のまわりに配置される複数のキャップ230を備え、キャップ230はケース15から突出する片持ち梁状に形成される構成とした。

0052

上記構成に基づき、片持ち梁状のキャップ230が撓む弾性変形をすることにより、触媒担体10の熱膨張に追従する追従性を高められる。これにより、触媒担体10の担体支持部231が結合される部位に生じる応力が小さく抑えられ、触媒担体10が損傷することが有効に防止される。

0053

梁状のキャップ230は、第1実施形態に係る筒状のキャップ30に比べて、触媒担体10のハニカム流路6の開口端を覆う面積が小さく抑えられる。これにより、触媒担体10は、キャップ230によって排気の流れが止められる部位が小さくなる。このため、触媒コンバータ200は、排気に与える流路抵抗が低減されるとともに、浄化性能を高められる。

0054

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

0055

1、100、200触媒コンバータ
9間隙
10触媒担体
10A 触媒担体の前端
10B 触媒担体の後端
15、115ケース
30、130、230キャップ
31、131、231担体支持部
32、132、232 ケース側連結部

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