(57)【要約】【課題】熱歪みによる変形を招くことなく、また、組み立てやすい排気浄化装置を得る。【解決手段】内燃機関の排気流路に介装されると共に、一端が上流側の排気流路に接続され、他端が下流側の排気流路に接続された筒状本体１を備える。筒状本体１内の下流側に触媒４を配置すると共に、筒状本体１内の触媒４よりも上流側に、排気中の未燃ガスを吸着する吸着材８が設けられた吸着流路１０と、吸着流路１０に並列に設けられた主流路１２とを形成する。また、吸着流路１０と主流路１２とを切り換える切換弁１４を設ける。その際、筒状本体１内に筒状本体１よりも外形の小さな流路管６を挿入すると共に、流路管６の外周を筒状本体１の内周に接触させて固定し、かつ、流路管６内に吸着材８を配置して流路管６内を通る吸着流路１０を形成すると共に、流路管６の外周と筒状本体１の内周との間に主流路１２を形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気流路に介装されると共に、一端が上流側の前記排気流路に接続され、他端が下流側の前記排気流路に接続された筒状本体を備え、該筒状本体内の下流側に触媒を配置すると共に、前記筒状本体内の前記触媒よりも上流側に、排気中の未燃ガスを吸着する吸着材が設けられた吸着流路と、該吸着流路に並列に設けられた主流路とを形成し、前記吸着流路と前記主流路とを切り換える切換弁を設けた排気浄化装置において、
前記筒状本体内に前記筒状本体よりも外形の小さな流路管を挿入すると共に、前記流路管の外周を前記筒状本体の内周に接触させて固定し、かつ、前記流路管内に前記吸着材を配置して前記流路管内を通る前記吸着流路を形成すると共に、前記流路管の外周と前記筒状本体の内周との間に前記主流路を形成したことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記筒状本体は円筒状で、前記流路管の端側を半円状に形成して、前記流路管の周方向の一部を前記筒状本体の内周に沿って半円状に密着させたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記流路管の半円状の端側に前記切換弁を配置したことを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記筒状本体の下流側端を縮径して、下流側の前記排気流路に接続する下流側接続部を形成すると共に、前記筒状本体の上流側端に、上流側の前記排気流路に接続する上流側接続部を形成した蓋部材を取り付けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気流路に介装され、触媒の上流側に排気中の未燃ガスを吸着する吸着材が介装された吸着流路と、吸着流路と並列に設けられた主流路とを切り換えることができる排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１にあるように、触媒の上流側の排気管内に配設され、排気中の未燃ガスを吸着する吸着材が設けられた吸着流路と、吸着流路と並列に設けられた主流路とを切換弁により切り換えることができる排気浄化装置が知られている。
【０００３】
この排気浄化装置では、本体を断面形状が半円弧状の上半体と、同様に断面形状が半円弧状の下半体とを突き合わせた最中構造で形成し、この本体内を隔壁により仕切って、一方に吸着材を配置して吸着流路を形成し、他方に主流路を形成している。
【特許文献１】特許第３５８７６７０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、こうした従来のものでは、排気の漏れを防止しながら上半体と下半体とを一体にするため、長手方向に沿って溶接するが、その溶接線が長く、熱歪みにより本体が変形しやすい。例えば、溶接後に触媒と本体との間に隙間等が生じ、熱歪みによる変形で触媒保持性能が確保できない場合があり、不良品の発生を招き、コストの増加を招くという問題があった。
【０００５】
また、本体内を仕切るように隔壁を取り付けなければならず、隔壁の組付性が悪く、作業が繁雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、熱歪みによる変形を招くことなく、また、組み立てやすい排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
内燃機関の排気流路に介装されると共に、一端が上流側の前記排気流路に接続され、他端が下流側の前記排気流路に接続された筒状本体を備え、該筒状本体内の下流側に触媒を配置すると共に、前記筒状本体内の前記触媒よりも上流側に、排気中の未燃ガスを吸着する吸着材が設けられた吸着流路と、該吸着流路に並列に設けられた主流路とを形成し、前記吸着流路と前記主流路とを切り換える切換弁を設けた排気浄化装置において、
前記筒状本体内に前記筒状本体よりも外形の小さな流路管を挿入すると共に、前記流路管の外周を前記筒状本体の内周に接触させて固定し、かつ、前記流路管内に前記吸着材を配置して前記流路管内を通る前記吸着流路を形成すると共に、前記流路管の外周と前記筒状本体の内周との間に前記主流路を形成したことを特徴とする排気浄化装置がそれである。
【０００８】
前記筒状本体は円筒状で、前記流路管の端側を半円状に形成して、前記流路管の周方向の一部を前記筒状本体の内周に沿って半円状に密着させた構成としてもよい。その際、前記流路管の半円状の端側に前記切換弁を配置した構成としてもよい。更に、前記筒状本体の下流側端を縮径して、下流側の前記排気流路に接続する下流側接続部を形成すると共に、前記筒状本体の上流側端に、上流側の前記排気流路に接続する上流側接続部を形成した蓋部材を取り付けた構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の排気浄化装置は、筒状本体に流路管を挿入して、筒状本体の内周と流路管の外周とを接触させて固定するので、固定のための溶接等は、スポット溶接でたりるの、熱歪みによる変形を抑制でき、また、筒状本体に挿入することにより組立できるので、組立も容易になるという効果を奏する。
【００１０】
また、流路管の端側を半円状に形成して、筒状本体の内周に沿って半円状に密着させることにより、スポット溶接箇所を複数容易に得られ、固定強度を確保できる。その際、流路管の半円状の端側に切換弁を配置することにより、切換弁の構造を簡単にできる。
【００１１】
更に、筒状本体の下流側を縮径して下流側接続部を形成し、上流側には蓋部材を取り付けることにより、蓋部材を取り付ける際の溶接による熱歪みの影響を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１に示すように、１は筒状本体で、本実施形態では、筒状本体１は軸方向に長い円筒状に形成されている。筒状本体１には一端側から軸方向に沿ってその断面形状がほぼ一定の円形状の大径部１ａが設けられており、他端側はテーパ状に縮径されたテーパ部１ｂが形成され、更にテーパ部１ｂに連接して円筒状の下流側接続部１ｃが形成されている。
【００１４】
筒状本体１は円筒状のパイプの端をスピニング加工等により縮径して下流側接続部１ｃを成形することにより形成できるので、パイプの端を加工する簡単な加工で形成できる。この下流側接続部１ｃには、図示しない下流側の排気流路としての排気管が接続される。大径部１ａはほぼ素材のパイプのままの形状でよい。
【００１５】
筒状本体１の大径部１ａ内には、下流側接続部１ｃ側に、円柱状の三元触媒４が挿入されている。三元触媒４の外周には図示しない緩衝材等を設けてもよい。三元触媒４は、例えばセラミック製の担体に白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属を触媒として担持したもので、排気中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等を酸化反応、あるいは酸化・還元反応により浄化する周知のものである。
【００１６】
筒状本体１の大径部１ａ内には、更に、三元触媒４よりも上流側に、流路管６が挿入されている。流路管６は筒状本体１内に挿入できるように筒状本体１の外形よりも小さく、流路管６は大径部１ａの内径よりも外径が小さな円筒状の直管部６ａを備えている。
【００１７】
図２に示すように、大径部１ａの内周と直管部６ａの外周との間に、排気が通過できる三日月状の隙間が形成されるように、大径部１ａの内径と直管部６ａの外径とが決定されている。
【００１８】
直管部６ａ内には吸着材８が挿入されており、吸着材８は多数の小孔を有するセラミック担体にゼオライトをコーティングしたもの、あるいは、ゼオライトをコーティングしたステンレス鋼の箔状板を巻重ねたもの等、周知のものである。また、ゼオライトに限らず、活性炭からなるものでもよい。吸着材８の外周に図示しない緩衝材等を配置してもよい。
【００１９】
流路管６の一端側には、直管部６ａに連接して、排気の上流側に半円管部６ｂが形成されている。流路管６は、素材としてのパイプにプレス加工等を施して半円管部６ｂを形成しており、直管部６ａはほぼ素材のパイプのままの形状でよい。尚、本実施形態では、１本のパイプをプレス加工等することにより直管部６ａと半円管部６ｂとを形成したが、これに限らず、直管部６ａと半円管部６ｂとを別々に形成して、溶接やロー付け等により一体にして流路管６を形成してもよい。また、本実施形態では、直管部６ａの片側にのみ半円管部６ｂを形成したが、これに限らず、直管部６ａの両側に半円管部６ｂを形成してもよい。
【００２０】
また、半円管部６ｂは、図３に示すように、周方向の一部を筒状本体１の内周に半円状に密着させることができるように、筒状本体１の内径とほぼ同じ外径となるように半円状に形成されている。半円状に形成された外形以外は、円弧以外の弦は直線状に形成されて、半円管部６ｂの外形は、ほぼ半月状に形成されている。半円形状に形成する際、円の半分である必要はなく、素材のパイプから容易に加工できる形状とすればよい。
【００２１】
流路管６に吸着材８を挿入した後、流路管６を筒状本体１の大径部１ａ内に挿入し、図１に示すように、半円管部６ｂの半円状の外周を筒状本体１の内周に密着させ、筒状本体１と流路管６とを溶接等により固定する。溶接はスポット溶接でよく、複数箇所をスポット溶接すれば十分な強度でもって固定できる。半円状の半円管部６ｂとすることにより、容易に複数のスポット溶接箇所を得ることができ、固定強度を確保できる。しかも、長手方向に沿ってもスポット溶接箇所を確保できると共に、周方向に沿ってもスポット溶接箇所を確保でき、この点からも固定強度を確保できる。
【００２２】
流路管６を筒状本体１内に挿入して、内周に密着させることにより、筒状本体１内には流路管６内を排気が流れる吸着流路１０と、筒状本体１の内周と流路管６の外周との間を排気が流れる主流路１２とが並列に形成される。
【００２３】
また、流路管６の上流側には、切換弁１４が設けられている。切換弁１４は、本実施形態では、バタフライ式の弁体１６を備え、弁体１６は揺動可能に支持されている。弁体１６は大径部１ａに揺動可能に支持しても、あるいは、流路管６に揺動可能に支持してもよい。
【００２４】
弁体１６は図示しないアクチュエータにより揺動され、切換弁１４は、図１に実線で示すように、弁体１６を大径部１ａの突部１８に突き当てて、主流路１２を塞ぐ位置と、図１に二点鎖線で示すように、弁体１６により吸着流路１０を塞ぐ位置との間で弁体１６を揺動できるように構成されている。
【００２５】
更に、大径部１ａの上流側の開口には、蓋部材２０が取り付けられている。蓋部材２０は、大径部１ａの開口内に嵌入可能な筒部２０ａと、筒部２０ａに連接され上流側に向かって縮径されたテーパ部２０ｂと、テーパ部２０ｂに連接された円筒状の上流側接続部２０ｃとを備えている。筒部２０ａが大径部１ａに嵌入されて、全周溶接により漏れ止めされて固定される。上流側接続部２０ｃには、図示しない上流側の排気流路が接続される。
【００２６】
大径部１ａと蓋部材２０との溶接箇所は、三元触媒４から最も離れた上流側の開口にあり、三元触媒４の外側の大径部１ａが溶接熱による熱歪みにより変形するのを抑制できる。また、吸着材８が挿入されている流路管６は、大径部１ａと直管部６ａとがほぼ線接触している状態にあるので、大径部１ａからの熱が直管部６ａに伝わり難く、溶接箇所に比較的近くても、直管部６ａの溶接熱による熱歪みにより変形するのを抑制できる。
【００２７】
次に、前述した本実施形態の排気浄化装置の作動について説明する。
【００２８】
内燃機関の始動時には、排気温度が低く、また、排気中に未燃ガスが多く含まれている。始動時には、図１に実線で示すように、切換弁１４を弁体１６により主流路１２を塞ぐ位置に揺動し、蓋部材２０の上流側接続部２０ｃを介して大径部１ａに流入した始動時の排気は吸着流路１０に流入する。吸着流路１０では、流路管６の半円管部６ｂから直管部６ａ内の吸着材８を通り、吸着材８を通る際に排気中の未燃ガスが吸着される。そして、吸着材８を通った排気は、大径部１ａ内に流入し、三元触媒４を通って、下流側接続部１ｃを介して下流側の排気流路に流出する。
【００２９】
排気温度が上昇し、三元触媒４が活性化したときには、切換弁１４を切り換えて、図１に二点鎖線で示すように、弁体１６により吸着流路１０を塞ぎ、排気を主流路１２に導く。蓋部材２０の上流側接続部２０ｃを介して大径部１ａに流入した排気は、大径部１ａから大径部１ａの内周と流路管６の外周との間の主流路１２を流れ、三元触媒４を通り、排気中の有害成分が三元触媒４による酸化反応あるいは酸化・還元反応により浄化される。三元触媒４を通った排気は下流側接続部１ｃを介して下流側の排気流路に流出する。
【００３０】
また、適宜のタイミングで、吸着流路１０にも排気の一部が流れるように、弁体１６を所定角度揺動して、一部の排気を吸着材８に流入させる。これにより、吸着材８に吸着された未燃ガスが脱離されて、吸着流路１０から大径部１ａ内に流入し、三元触媒４を通って、下流側接続部１ｃを介して下流側の排気流路に流出する。その際、三元触媒４により未燃ガスが燃焼され、排気が浄化される。
【００３１】
前述した如く、流路管６を筒状本体１内に挿入して、筒状本体１の内周と流路管６の外周とを密着させて溶接等により固定するので、熱歪みによる変形を受け難く、三元触媒４と筒状本体１との間に隙間が生じたり、吸着材８と流路管６との間に隙間が生じたりするおそれが少ない。また、流路管６を筒状本体１内に挿入して、固定すればよく、組み立てもしやすい。
【００３２】
また、流路管６の端側に半円状の半円管部６ｂを形成し、流路管６の周方向の一部を筒状本体１の内周に沿って半円状に密着させることにより、切換弁１４の配置が容易になり、強固に固定することができる。
【００３３】
更に、筒状本体１の下流側端を縮径して下流側接続部１ｃを形成すると共に、筒状本体１内に三元触媒４、吸着材８を配置した流路管６を挿入し、筒状本体１の上流側端に上流側接続部２０ｃを形成した蓋部材２０を取り付けることにより、容易に組み立てることができる。
【００３４】
以上本発明はこの様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なる態様で実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態としての排気浄化装置の断面図である。
【図２】図１のＡＡ断面図である。
【図３】図１のＢＢ断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…筒状本体        １ａ…大径部
１ｂ…テーパ部      １ｃ…下流側接続部
４…三元触媒        ６…流路管
６ａ…直管部        ６ｂ…半円管部
８…吸着材          １０…吸着流路
１２…主流路        １４…切換弁
１６…弁体          １８…突部
２０…蓋部材        ２０ａ…筒部
２０ｂ…テーパ部    ２０ｃ…上流側接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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