JP2006009693A

JP2006009693A - 触媒コンバータ

Info

Publication number: JP2006009693A
Application number: JP2004188406A
Authority: JP
Inventors: Yasuji Hatano; 八州治波多野
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】複雑な排気系のレイアウトに対応でき、断熱材や遮熱板を用いることなく排気ガスの温度低下を防止して触媒による排気ガスの浄化性能を向上できる触媒コンバータの提供。
【解決手段】セラミックス製の触媒担体１と、前記触媒担体１の外周に巻回された保持マット２と、保持マット２の両端部に当接されたディフューザ３、４と、保持マット２とディフューザ３、４との当接部１５をオーバーラップした状態で保持マット２の外周に密着して巻回された第１外筒部８と、第１外筒部８の外周との間に断熱空間Ｏを有した状態で第１外筒部８に巻回された第２外筒部９を備えることとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の排気系に介装される触媒コンバータに関する。

従来、自動車等の排気系に介装される触媒コンバータとしては、セラミックス製の担体に白金系の触媒を担持したセラミック製の触媒担体の技術が公知となっている。
通常、この触媒担体は、その外周に保持マットが巻着されて金属製の外筒に圧入された状態で自動車の排気系に介装される構造になっているが、前記圧入の際に、保持マットが座屈したり触媒担体が亀裂・破損するという問題が発生し易い（図６参照）。
そこで、触媒担体の外周に外筒となる平板を巻回して両端部をクリンプ加工して排気管に接続することにより前記圧入による保持マットの座屈や触媒担体の亀裂・破損を防止する技術が公知になっている（特許文献１参照）。
特開平１１−２１１９号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明にあっては、触媒担体の亀裂・破損は防止できるものの、触媒コンバータが設けられるエンジンルームや車室床下スペースは、近年の車室内の拡大に伴って狭小化する傾向にあり、排気流路が大きく偏芯・偏角するような複雑な排気系のレイアウトにはクリンプ加工では対応できないという問題点があった。

加えて、触媒による排気ガスの浄化性能や、外部への熱害を考慮すると外筒の外周に断熱材や遮熱板を設けた方が望ましいが、前述した触媒コンバータの搭載スペースの関係で断熱材や遮熱板を設けることが困難になりつつあるという問題点があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、複雑な排気系のレイアウトに対応でき、断熱材や遮熱板を用いることなく触媒担体をスムーズに昇温して触媒による排気ガスの浄化性能を向上できる触媒コンバータを提供することである。

本発明の請求項１記載の発明では、セラミックス製の触媒担体と、前記触媒担体の外周に巻回された保持マットと、前記保持マットの両端部に当接されたディフューザと、前記保持マットとディフューザとの当接部をオーバーラップした状態で保持マットの外周に密着して巻回された第１外筒部と、前記第１外筒部の外周との間に断熱空間を有した状態で第１外筒部に巻回された第２外筒部を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の触媒コンバータにおいて、前記第２外筒部に、断熱空間から外側へ突設された凸部を形成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明では、請求項１または２記載の触媒コンバータにおいて、前記第２外筒部を第１外筒部に連続して一体的に形成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明にあっては、セラミックス製の触媒担体と、前記触媒担体の外周に巻回された保持マットと、前記保持マットの両端部に当接されたディフューザと、前記保持マットとディフューザとの当接部をオーバーラップした状態で保持マットの外周に密着して巻回された第１外筒部と、前記第１外筒部の外周との間に断熱空間を有した状態で第１外筒部に巻回された第２外筒部を備えるため、断熱材や遮熱板を用いることなく断熱空間で外部への熱害を防止できると共に、触媒担体をスムーズに昇温して触媒による排気ガスの浄化性能を向上させることができる。

また、ディフューザによって複雑な排気系のレイアウトに対応できる。

また、第１外筒部が保持マットの外周に巻回される上、該保持マットの両端部がディフューザに当接されるため、保持マットを含む触媒担体を外筒内に圧入する場合に比べて保持マットが座屈したり触媒担体が亀裂・破損する虞がない。

さらに、第１外筒部は保持マットとディフューザとの当接部をオーバーラップした状態で保持マットの外周に密着して巻回されるため、該第１外筒部、第２外筒部、両ディフューザ、保持マットを同時に固定できる。

請求項２記載の発明にあっては、前記第２外筒部に、断熱空間から外側へ突設された凸部を形成したため、断熱空間を拡大してより大きな断熱効果を得ることができる。

請求項３記載の発明にあっては、第２外筒部を第１外筒部に連続して一体的に形成したため、第１外筒部を保持マットに巻回した後、続けて第２外筒部を巻回するという連続作業でもって断熱空間を形成できる上、第２外筒部の巻回に伴う力で第１外筒部を保持マットに捲着させて確実に保持させることができる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。

図１は本発明の実施例１の触媒コンバータを説明する側断面図であり、図２のＳ１−Ｓ１線における断面図、図２は図１のＳ２−Ｓ２線における断面図、図３は本実施例の触媒コンバータの組立を説明する図、図４は本実施例の外筒となる金属製の板材の斜視図、図５は図４のＳ５−Ｓ５線における断面図である。

先ず、本実施例の触媒コンバータの構成について説明する。
図１、２に示すように、本実施例の触媒コンバータは、セラミック製の触媒担体１（以下、触媒担体１と略す）と、保持マット２と、ディフューザ3,4と、外筒５を主要な構成としている。

前記触媒担体１は、セラミック製で円柱形状に形成される他、軸方向に延設された複数の隔壁１ａと細孔１ｂで構成され、隔壁１ａの表面にはＰｔ、ｒｈ、Ｐｄなどの金属触媒が担持されている。

前記保持マット２は、触媒担体１を保持するためのものあって、セラミック繊維製で円筒状に形成され、触媒担体１の外周に隙間なく巻回されている。

前記ディフューザ3,4は、触媒担体１を排気管6,7に接続するための介装部材であって、排気ガス上流側となるディフューザ３は、排気ガス流路の軸を触媒担体１の軸に一致させた状態で排気管６に接続され、排気ガス下流側となるディフューザ４は、排気ガス流路の軸を触媒担体１の軸に偏角させた状態で排気管７に接続される。

また、前記ディフューザ3,4の基端部3a,4aは、保持マット２が図６に示す従来の外筒に圧入された状態と同様な保持マット２の外径と同一径に形成されており、両者は当接部１５で当接されている。

そして、前記外筒５は、第１外筒部８と第２外筒部９で構成されると共に、第１外筒部８は保持マット２の両端部とディフューザ3,4の基端部3a,4aとの当接部１５をオーバーラップした状態で保持マット２の外周に密着して巻回され、第２外筒部９は、第１外筒部８の外周との間に後述する凸部１１によって拡大された断熱空間Ｏを有して第１外筒部８に巻回されている。

なお、前記第１外筒部８と第２外筒部９の両端部は、ディフューザ3,4の基端部3a,4aの全周に亙って形成される溶接X1,X2（図１参照）で固定される他、第２外筒部９の巻回方向端部は、第２外筒部９の軸方向に沿って形成される溶接Ｘ３（図２参照）で固定されている。
前記溶接Ｘ１〜Ｘ３の方法としては、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接、レーザ溶接等が考えられる。

次に、本実施例の触媒コンバータの組立について説明する。
このような触媒コンバータを製造する場合には、先ず、図３（ａ）に示すように、触媒担体１の外周に、該触媒担体１の外周面の長さと軸方向の長さに一致する形状の保持マット２を巻き付けた後、図３（ｂ）に示すように、該保持マット２の両端部に形成された凸部２ａと凹部２ｂを凹凸結合させて固定する。

続いて、図３（ｃ）に示すように、保持マット２の両端部にディフューザ3,4の基端部3a,4aを当接した状態とし、後述する金属製の板材１０を二重に巻回して外筒５を形成する。

具体的には、図４、５に示すように、前記板材１０は、幅Ｗ１が保持マット２の外周面の長さの約２倍に形成され、高さＨ１は、保持マット２の軸方向の長さよりも幾分長くなるように形成される他、前記幅Ｗ１の１／２に該当する範囲には、プレス加工により図中下方に突設された凸部１１が形成されており、前記凸部１１の開口側の面を端部１２側から保持マット２に密着させた状態で、且つ、ディフューザ3,4の基端部3a,4aにオーバーラップさせた状態で保持マット２を圧縮して二重に巻回することにより、第１外筒部８と第２外筒部９を形成した後、前述した溶接Ｘ１〜Ｘ３で外筒５とディフューザ3,4を固定して触媒コンバータの組立を完了する。
この際、前記第１外筒部８と第２外筒部９が別体である場合に比べて、外筒５の巻回を連続作業で行うことができると共に、溶接Ｘ１〜Ｘ３で第１外筒部８、第２外筒部９、ディフューザ3,4を同時に固定でき、溶接個所を少なくして作業性を向上できる。

また、前記第２外筒部９の巻回に伴う力で第１外筒部８を保持マット２に隙間無く捲着でき、これにより、保持マット２の位置ずれ防止できる上、圧入による固定に比べて保持マット２の座屈や触媒担体１の座屈・亀裂の虞もない。

次に、本実施例の触媒コンバータの作用・効果について説明する。
このように構成された触媒コンバータは、ディフューザ３にエンジン側の排気管６が溶接（図示せず）で固定され、ディフューザ４にメインマフラ側の排気管７が溶接（図示せず）で固定されることにより、自動車の排気系の途中に介装される。
そして、ディフューザ３から導入された排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、Ｎｏｘは、触媒担体１の細孔１ｂを通過する際に隔壁１ａの触媒と反応してＨ_２Ｏ、ＣＯ_２、Ｎ_２に浄化された後、ディフューザ４から図外のメインマフラ等に排出される。
ここで、前記触媒の反応は一般的に温度が高い程促進され、特にエンジン始動時においては排気ガスの温度が低いこともあり、触媒担体１を断熱して排気ガスの温度低下を防止することが好ましい。

加えて、近年の車室内の拡大化に伴って触媒コンバータの搭載されるエンジンルームや車室床下スペースは狭小化して周辺部材が近接しているため、高温の排気ガスによる外部への熱害を考慮すると触媒コンバータの外筒に遮熱板を取り付けた方が好ましいが、断熱材や遮熱板を取り付けるスペースを確保することが困難になるつつあるという問題があった。

これに対し、本実施例の触媒コンバータは、前述したように、保持マット２とディフューザ3,4との当接部１５をオーバーラップした状態で、且つ、保持マット２を圧縮した状態でその外周に密着して巻回された第１外筒部８と、第１外筒部８の外周との間に断熱空間Ｏを有した状態で第１外筒部８に巻回された第２外筒部９を備えるため、コンパクトな構成で、且つ、断熱材や遮熱板を用いることなく断熱空間Ｏで触媒担体１を断熱して外部への熱害を防止できると共に、触媒担体１をスムーズに昇温して触媒による排気ガスの浄化性能を向上できる。

また、第２外筒部９を第１外筒部８に連続して一体的に形成したため、第１外筒部８を保持マット２に巻回した後、続けて第２外筒部９を巻回するという連続作業でもって断熱空間Ｏを形成できる。

また、第２外筒部９に、断熱空間Ｏから外側へ突設された凸部１１を形成したため、第２外筒９を平坦に形成して断熱空間が形成されるように巻回した場合に比べて断熱空間Ｏを拡大でき、より大きな断熱効果を得ることができる。

また、第２外筒部９の巻回に伴う力で第１外筒部８を保持マット２に隙間無く捲着させることができ、保持マット２の位置ずれを防止できる。

また、ディフューザ3,4によって複雑な排気系のレイアウトに対応でき、狭い搭載スペースでも触媒コンバータを設けることができる。

さらに、第１外筒部８の巻回によって該第１外筒部８、第２外筒部９、両ディフューザ3,4、保持マット２を一体的に固定できる。

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、本実施例の外筒５は第１外筒部８と第２外筒部９が連続して一体的に形成された場合について説明したが、両外筒部8,9を別体で構成しても良い。

また、断熱空間Ｏの形状、形成数については適宜設定できる、例えば、本実施例では金属製の板材１０を二重に巻回して空間Ｏを１箇所形成したが、金属製の板材１０をさらに多重に巻回して断熱空間Ｏの形成数を増やしても良い。

本発明の実施例１の触媒コンバータを示す側断面図であり、図２のＳ１−Ｓ１線における断面図ある。図１のＳ２−Ｓ２線における断面図である。本発明の実施例の触媒コンバータの組立を説明する図である。本実施例の外筒となる金属製の板材の斜視図である。図４のＳ５−Ｓ５線における断面図である。従来の触媒コンバータの組立を説明する図である。

符号の説明

Ｏ断熱空間
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３溶接
１触媒担体
１ａ隔壁
１ｂ細孔
２保持マット
２ａ凹部
２ｂ凸部
３、４ディフューザ
３ａ、４ａ基端部
５外筒
６、７排気管
８第１外筒部
９第２外筒部
１０（金属製の）板材
１１凸部
１２端部
１５当接部

Claims

セラミックス製の触媒担体と、
前記触媒担体の外周に巻回された保持マットと、
前記保持マットの両端部に当接されたディフューザと、
前記保持マットとディフューザとの当接部をオーバーラップした状態で保持マットの外周に密着して巻回された第１外筒部と、
前記第１外筒部の外周との間に断熱空間を有した状態で第１外筒部に巻回された第２外筒部を備えることを特徴とする触媒コンバータ。
請求項１記載の触媒コンバータにおいて、
前記第２外筒部に、断熱空間から外側へ突設された凸部を形成したことを特徴とする触媒コンバータ。
請求項１または２記載の触媒コンバータにおいて、
前記第２外筒部を第１外筒部に連続して一体的に形成したことを特徴とする触媒コンバータ。