(57)【要約】【課題】触媒保持部と接続部への応力集中を抑制できる触媒ケースを提供する。【解決手段】触媒ケース１２は、触媒担体１１を保持する筒状の触媒保持部１３と、触媒保持部１３から連続するとともに触媒保持部１３から離間するほど縮径されるテーパ部１４ａ，１４ｂと、テーパ部１４ａ，１４ｂから連続するとともに排気管１７，１８と接続される接続部１５ａ，１５ｂと、を有する。触媒保持部１３及び接続部１５ａ，１５ｂの剛性がテーパ部１４ａ，１４ｂの剛性以上となるように、触媒保持部１３、接続部１５ａ，１５ｂ及びテーパ部１４ａ，１４ｂの各部の断面係数に基づいて各部の板厚が設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒担体を保持する筒状の触媒保持部と、該触媒保持部から連続するとともに前記触媒保持部から離間するほど縮径されるテーパ部と、該テーパ部から連続するとともに排気管と接続される接続部と、を有し、
前記触媒保持部及び前記接続部の剛性が前記テーパ部の剛性以上となるように、前記触媒保持部、前記接続部及び前記テーパ部の各部の断面係数に基づいて各部の板厚が設定される、触媒ケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒コンバータの触媒ケースに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関の排気系に設けられる触媒コンバータが知られている（例えば、特許文献１参照）。触媒コンバータは、略円筒状の触媒ケース内に触媒担体が収容されている。
【０００３】
特許文献１の触媒コンバータの触媒ケースは、触媒担体を保持する筒状の触媒保持部と、触媒保持部の両端部から縮径されるように延出されるテーパ部と、各テーパ部の端部から延出して排気管と接続される接続部とを有する。触媒ケースのテーパ部の板厚は、前記触媒保持部の板厚よりも厚く設定されている。また、テーパ部は、触媒保持部側から接続部側にかけて板厚が漸増させることで応力集中が抑えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１３２０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような触媒ケースでは、接続部に関する応力集中については言及されておらず、改善の余地が残されている。また、相対的に板厚がテーパ部よりも薄くされた触媒保持部に応力が集中する虞がある。
【０００６】
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、その目的は、触媒保持部と接続部への応力集中を抑制できる触媒ケースを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する触媒ケースは、触媒担体を保持する筒状の触媒保持部と、該触媒保持部から連続するとともに前記触媒保持部から離間するほど縮径されるテーパ部と、該テーパ部から連続するとともに排気管と接続される接続部と、を有し、前記触媒保持部及び前記接続部の剛性が前記テーパ部の剛性以上となるように、前記触媒保持部、前記接続部及び前記テーパ部の各部の断面係数に基づいて各部の板厚が設定される。
【０００８】
上記態様によれば、前記触媒保持部、前記接続部及び前記テーパ部の各部の断面係数に基づいて触媒保持部及び接続部の剛性がテーパ部の剛性以上となるように板厚が設定されるため、テーパ部に応力を分散させて触媒保持部と接続部への応力集中を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態における触媒コンバータの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、触媒コンバータの一実施形態について説明する。
図１に示すように、触媒コンバータ１０は、円筒形の触媒担体１１と、その触媒担体１１を内部に収容する触媒ケース１２と、を有する。触媒担体１１は、例えばハニカム構造をなした金属又はセラミクス製の一体構造物の表面に活性アルミナなどをコーティングし、少量の触媒物質（白金、ロジウム、パラジウムなど）を担持したものとなっている。
【００１１】
触媒ケース１２は、前記触媒担体１１を保持する円筒状の触媒保持部１３と、触媒保持部１３の両端に一体に形成されたテーパ部１４ａ，１４ｂと、各テーパ部１４ａ，１４ｂの端部に形成された円筒状の接続部１５ａ，１５ｂとを有する。触媒保持部１３、テーパ部１４ａ，１４ｂ及び接続部１５ａ，１５ｂは、一体形成される。
【００１２】
触媒保持部１３は、触媒担体１１の外周を覆うように巻き付けられた保持マット１６を介して保持している。
触媒保持部１３と各接続部１５ａ，１５ｂとの間の各テーパ部１４ａ，１４ｂは、触媒保持部１３から各接続部１５ａ，１５ｂにかけて縮径されるテーパ状に形成される。
【００１３】
接続部１５ａ，１５ｂは、触媒保持部１３よりも小径の略円筒状をなし、それぞれテーパ部１４ａ，１４ｂから連続している。
接続部１５ａ，１５ｂの内の一方の接続部１５ａは、排気経路上流側の排気管１７を内側に挿通した状態で排気管１７と溶接により接続される。接続部１５ａ，１５ｂの内の他方の接続部１５ｂは、排気経路下流側の排気管１８を内側に挿通した状態で排気管１８と溶接により接続される。
【００１４】
本実施形態の各テーパ部１４ａ，１４ｂは、接続部１５ａ，１５ｂと接続される排気管１７，１８と同等の剛性であることが好ましい。ここで、テーパ部１４ａ，１４ｂの外径及び内径は、排気管１７，１８の外径よりも大径であるため、排気管１７，１８の板厚ｔ０とテーパ部１４ａ，１４ｂと板厚ｔ１を同じとした場合に、テーパ部１４ａ，１４ｂの断面係数が排気管１７，１８よりも高くなる。すなわち、排気管１７，１８の板厚ｔ０とテーパ部１４ａ，１４ｂと板厚ｔ１を同じとした場合には、テーパ部１４ａ，１４ｂの剛性が排気管１７，１８の剛性よりも高くなる。つまり、テーパ部１４ａ，１４ｂの合成を排気管１７，１８の剛性と同等とすることでテーパ部１４ａ，１４ｂの板厚ｔ１を排気管１７，１８の板厚ｔ０よりも薄くすることができる。具体的には、例えば各排気管１７，１８の外径を４０ｍｍ、内径を３７ｍｍとして板厚ｔ０を１．５ｍｍに設定した場合、その断面係数は約１．６８ｃｍ４である。一方で排気管１７，１８よりも大径のテーパ部１４ａ，１４ｂの或る地点における外径が８０ｍｍである場合に、排気管１７，１８以上の剛性（断面係数）を得るためには、内径を７９．３２ｍｍ、すなわち板厚ｔ１を０．３４ｍｍに設定することで可能となる。つまり、排気管１７，１８の板厚ｔ０よりもテーパ部１４ａ，１４ｂの前述した部位において１．１６ｍｍ程度、薄肉化することが可能となる。なお、各テーパ部１４ａ，１４ｂは、例えばスピニング加工によって所望の位置を所望の厚さに設定することが可能である。このため、例えば、テーパ部１４ａ，１４ｂの厚さを触媒保持部１３側ほど、漸増させたり漸減させたりできる。
【００１５】
一方、排気管１７，１８と溶接により接続される接続部１５ａ，１５ｂは、テーパ部１４ａ，１４ｂの剛性よりも高くなるように板厚ｔ２が設定されている。これにより、応力をテーパ部１４ａ，１４ｂ側に分散することが可能となる。また、溶接を確実に実施することができる。
【００１６】
さらに、触媒保持部１３は、排気管１７，１８同様にテーパ部１４ａ，１４ｂの剛性よりも高くなるように板厚ｔ３が設定されている。応力をテーパ部１４ａ，１４ｂ側に分散することが可能となる。また、触媒担体１１の保持力を確保することができる。
【００１７】
次に、上記のように構成された触媒コンバータ１０の作用を説明する。
本実施形態の触媒コンバータ１０は、排気経路の上流側である排気管１７から流入したＮＯｘ等の有害成分を触媒担体１１により無害化させる。本例の触媒コンバータ１０の触媒ケース１２は、触媒保持部１３及び接続部１５ａ，１５ｂをテーパ部１４ａ，１４ｂの剛性以上となるように各部の板厚ｔ１，ｔ２，ｔ３が設定されている。これにより、接続部１５ａ，１５ｂや触媒保持部１３にかかる応力をテーパ部１４ａ，１４ｂ側に分散し、触媒ケース１２全体に分散することができる。
【００１８】
次に、上記実施形態の効果を以下に記載する。
（１）触媒保持部１３、接続部１５ａ，１５ｂ及びテーパ部１４ａ，１４ｂの各部の断面係数に基づいて触媒保持部１３及び接続部１５ａ，１５ｂの剛性がテーパ部１４ａ，１４ｂの剛性以上となるように板厚が設定されるため、テーパ部１４ａ，１４ｂに応力を分散させて触媒保持部１３と接続部１５ａ，１５ｂへの応力集中を抑制できる。
【００１９】
（２）例えば触媒ケースの各部の板厚を同じとした場合と比較して上記実施形態の触媒ケース１２では、テーパ部１４ａ，１４ｂの厚さを相対的に薄くすることができるため、触媒コンバータの軽量化に寄与できる。
【００２０】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では特に言及していないが、例えば触媒保持部１３と接続部１５ａ，１５ｂとの剛性が同程度となるように各部１３，１５ａ，１５ｂの断面係数に基づいて触媒保持部１３の板厚ｔ３と接続部１５ａ，１５ｂとの板厚ｔ２を設定してもよい。
【００２１】
・触媒担体１１を複数種備える構成を採用してもよい。
【符号の説明】
【００２２】
１１…触媒担体、１２…触媒ケース、１３…触媒保持部、１４ａ，１４ｂ…テーパ部、１５ａ，１５ｂ…接続部、１７，１８…排気管、ｔ０〜ｔ３…板厚。
【図１】
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