(57)【要約】【課題】排気ガス等の気流を簡易な構成で制御することができる気流制御装置を提供する。【解決手段】二重管の内管１１の内側で形成される第１気流通路１３と、内管１１と外管１２との間で形成される第２気流通路１４と、第１気流通路１３を開閉する開閉手段１７と、開閉手段１７の上流で第１気流通路１３と第２気流通路１４とを連通する連通手段１６と、開閉手段１６が第１気流通路を開けている場合に第１気流通路１３から第２気流通路１４へ向かう気流を抑制する気流制御手段（１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１６）とを備えることを特徴とする。これにより、開閉手段１７が第１気流通路を開けている場合に、気流が第１気流通路から第２気流通路へ向かわないように抑制ことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二重管の内管の内側で形成される第１気流通路と、
前記二重管の内管と外管との間で形成される第２気流通路と、
前記第１気流通路を開閉する開閉手段と、
前記開閉手段の上流で前記第１気流通路と前記第２気流通路とを連通する連通手段と、
前記開閉手段が前記第１気流通路を開けている場合には前記第１気流通路から前記第２気流通路へ向かう気流を抑制する気流制御手段と、
を備えることを特徴とする気流制御装置。
【請求項２】
前記気流制御手段は、
前記内管が下流に向かうに従って大きくなる拡径部と、
当該拡径部に設けられた連通孔と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の気流制御装置。
【請求項３】
前記気流制御手段は、
前記内管が下流に向かうに従って小さくなる縮径部と、
前記縮径部の下流で前記内管が下流に向かうに従って大きくなる拡径部と、
前記拡径部に設けられた連通孔と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の気流制御装置。
【請求項４】
前記内管は、互いに開口部が対向する、上流側に設けられた第１の内管と下流側に設けられた第２の内管とを有し、
前記気流制御手段は、
前記第１の内管の下流側端部に形成され、その上流側の径及び前記第２の内管の径よりも小さい小径部と、
当該小径部と前記第２の内管とで形成された間隙と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の気流制御装置。
【請求項５】
前記小径部は、径が下流に向かうに従って小さくなっており、
前記第２の内管は、軸方向において前記小径部と重なり合っていることを特徴とする請求項４に記載の気流制御装置。
【請求項６】
前記小径部は、円筒状であり、
前記第２の内管は、軸方向において前記小径部と重なり合っていることを特徴とする請求項４に記載の気流制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の気流制御装置の第２気流通路に触媒を備えたことを特徴とする触媒コンバータ。
【請求項８】
排気ガス通路に複数の触媒コンバータを排気ガスの流れ方向に並設した排気浄化装置であって、
前記複数の触媒コンバータのうち、排気ガスの流れの最下流に位置するものを除く少なくとも一つは請求項７に記載の触媒コンバータであることを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気流を制御する気流制御装置に関し、内燃機関からの排気ガスを浄化する触媒コンバータに適用するのに好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の排気系には図２に示すようにエンジンからの排気ガスを浄化するために触媒コンバータを直列に２つ設けたものがある。そして、上流側の触媒コンバータは主として暖機完了までのスタート時に使用され、下流側の物は暖機後も使用されるメイン触媒コンバータとして機能する。
【０００３】
その上流側の触媒コンバータについては、図９に示した構造の物が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これは、コンバータケースが内管１０１と外管１０２との同軸型二重管構造に構成されており、さらに外管１０２には、その上，下流側部位にコーン部１０２ａ，１０２ｂが形成されおり、さらにその上，下流側に、前後の排気管との接続用のフランジ１０３ａ，１０３ｂが設けられている。内管１０１の下流端は、支持体１０４に支持されており、支持体１０４の外周側は外管１０２に固定されている。そして、内管１０１と外管１０２との間には触媒１０５が設けられている。
【０００４】
また、内管１０１内の通路孔１０６に対応する位置には、軸方向にスライドする円筒体からなるスライド式開閉弁１０７が設けられており、上流側にスライドした場合には通路孔を開き、下流側にスライドした場合には通路孔を閉じるようになっている。また、内管１０１の排気ガス出口側の位置には、回転することにより排気ガス通路を開閉可能な開閉弁１０８が設けられている。そして、開閉弁１０７をスライドさせるアーム１０９と開閉弁１０８を回転させる回転アーム１１０がともにロッド１１１に連結されているので、ロッドの作動により両開閉弁の開閉作動は連動されている。つまり、ロッド１１１が図の下方に押し下げられると、開閉弁１０７が通路孔を閉じるとともに開閉弁１０８が排気ガス通路の出口部を開き、ロッド１１１が上方に上げられたとき、開閉弁１０７は通路孔を開くとともに開閉弁１０８は排気ガス通路の出口を閉じる。
【０００５】
そして、例えば冷間始動時等メイン触媒コンバータの触媒が活性温度に達していない場合は、開閉弁１０７が通路孔を開くとともに開閉弁１０８が排気ガス通路の出口部を閉じ、活性温度に達した後は、開閉弁１０７は通路孔を閉じるとともに開閉弁１０８は排気ガス通路の出口を開くように制御している。
【０００６】
そして、開閉弁１０７が通路孔を開き、開閉弁１０８が出口部を閉じている場合、排気ガスは通路孔１０６を通って触媒１０５内に流入し支持体１０４に円周方向に複数配列された通路孔１０４ａを通りメイン触媒コンバータへと流れていく。すると、触媒１０５はその容量自体が小さいため、その内部を流通する排気ガスの熱によって暖められるとともに、排気ガス通路１１２内に滞留する排気ガスの熱で加熱されるため素早く所定の活性温度まで温度が上昇するので、排気ガスはメイン触媒コンバータの触媒の活性度如何にかかわらず浄化される。
【０００７】
そして、メイン触媒コンバータが活性温度に達すると開閉弁１０７が通路孔を閉じるとともに開閉弁１０８が出口を開くので、排気ガスは、排気ガス通路１１２と支持体１０４に設けられた内管１０１と同径の通路孔１０４ｂを通りメイン触媒コンバータへと流れ、該メイン触媒コンバータで浄化される。
【０００８】
なお、開閉弁１０７を設けているのは、メイン触媒コンバータの触媒が活性温度に達した後にも排気ガスの一部が触媒１０５へ流れてしまい、不要な排気ガスの流れを生じさせ、排気ガスの温度が高いときには触媒１０５の劣化を生じさせるおそれがあるので、かかる弊害を防止するためである。
【０００９】
【特許文献１】
実開平２−６７０２１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、特許文献１に記載の構造においては、開閉弁１０７，１０８と開閉弁を２つ設け、開閉弁１０７をスライドさせるアームと開閉弁１０８を回転させる回転アームがともにロッドに連結されロッドの作動により両開閉弁の開閉作動は連動されている等、構造が複雑化しているため、軽量化の妨げとなり、また製造コストの上昇をも招いている。
【００１１】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成で、排気ガス等の気流を制御することができる気流制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、簡易な構成で排気ガスの流れの切り替えが可能な触媒コンバータを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る気流制御装置は、二重管の内管の内側で形成される第１気流通路と、前記二重管の内管と外管との間で形成される第２気流通路と、前記第１気流通路を開閉する開閉手段と、前記開閉手段の上流で前記第１気流通路と前記第２気流通路とを連通する連通手段と、前記開閉手段が前記第１気流通路を開けている場合には前記第１気流通路から前記第２気流通路へ向かう気流を抑制する気流制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
このような構成にすることで、第１気流通路内の気流は、開閉手段が第１気流通路を閉じている場合、開閉手段の上流に位置する連通手段を通過して第１気流通路から第２気流通路へと向かうが、開閉手段が第１気流通路を開けている場合においては、気流制御手段によって第１気流通路から第２気流通路へ流れることが抑制される。
【００１５】
前記気流制御手段は、前記内管が下流に向かうに従って大きくなる拡径部と、当該拡径部に設けられた連通孔と、を有することが好適である。このように連通孔が下流に向かうに従って大きくなる内管の拡径部に設けてあると、連通孔を通過して第１気流通路から第２気流通路へ向かう気流の方向ベクトルは第１気流通路内を通り下流へ向かう気流の方向ベクトルと鈍角をなすことから、第１気流通路から第２気流通路へ流れ難くなる。そのため、開閉手段が第１気流通路を開けている場合においては、第１気流通路から第２気流通路へ気流が向かわないように抑制することができる。なお、内管は、一体成形により縮径部及び拡径部を有するようにしてもよいし、複数のものを溶接等により接合して形成してもよい。
【００１６】
また、前記気流制御手段は、前記内管が下流に向かうに従って小さくなる縮径部と、前記縮径部の下流で前記内管が下流に向かうに従って大きくなる拡径部と、前記拡径部に設けられた連通孔と、を有することが好適である。内管が下流に向かうに従って小さくなる縮径部を有しているため該縮径部で下流へ向かう気流の流速が増す。また、連通孔が下流に向かうに従って大きくなる内管の拡径部に設けてあるため、連通孔を通過して第１気流通路から第２気流通路へ向かう気流の方向ベクトルは第１気流通路内を通り下流へ向かう気流の方向ベクトルと鈍角をなすことから、気流が第１気流通路から第２気流通路へ流れ難くなるのは上述と同様である。以上のことより、開閉手段が第１気流通路を開けている場合に、より効果的に気流が第１気流通路から第２気流通路へ向かわないように抑制することができる。なお、内管を一体成形により縮径部及び拡径部を有するようにしてもよいし複数のものを溶接等により接合して形成してもよいのは上述と同様である。
【００１７】
また、前記内管は、互いに開口部が対向する、上流側に設けられた第１の内管と下流側に設けられた第２の内管とを有し、前記気流制御手段は、前記第１の内管の下流側端部に形成され、その上流側の径及び前記第２の内管の径よりも小さい小径部と、当該小径部と前記第２の内管とで形成された間隙と、を有することが好適である。このように、内管が、互いに開口部が対向する第１の内管と第２の内管の２部品を有し、第１の内管の下流側端部にその上流側の径より小さい小径部を設けたことにより、該小径部において気流の流速が増す。また、該小径部とその径よりも大きい第２の内管との間隙において、小径部の下流側端部と第２の内管の上流側端部とを通る曲面に直行するベクトルであって、該間隙を通過して第１気流通路から第２気流通路へ向かう気流方向のベクトルは第１気流通路内を通り下流へ向かう気流の方向ベクトルと鈍角をなすことから、気流は第１気流通路から第２気流通路へ流れ難くなる。以上のことより、開閉手段が第１気流通路を開けている場合において、より効果的に気流が第１気流通路から第２気流通路へ向かわないように抑制することができる。また、内管は２部品から構成されているので１部品とするよりは成形容易である。
【００１８】
また、前記小径部は、径が下流に向かうに従って小さくなっており、前記第２の内管は、軸方向において前記小径部と重なり合っていることが好適である。あるいは、前記小径部は、円筒状であり、前記第２の内管は、軸方向において前記小径部と重なり合っていることが好適である。このようにすることで、さらに気流を第１気流通路から第２気流通路へ流れ難くすることができ、開閉手段が第１気流通路を開けている場合において、より効果的に気流が第１気流通路から第２気流通路へ向かわないように抑制することができる。
【００１９】
また、本発明の触媒コンバータにおいては、上述の気流制御装置の第２気流通路に触媒を備えたことを特徴とする。このように構成された触媒コンバータが内燃機関から排出される排気ガスの通路上に配置された場合、排気ガスを、第２気流通路を通して触媒中を通過させるか第１気流通路のみを通して触媒中に通過させないようにするかを切り替えるように制御することができる。
【００２０】
また、本発明に係る排気浄化装置においては、排気ガス通路に複数の触媒コンバータを排気ガスの流れ方向に並設した排気浄化装置であって、前記複数の触媒コンバータのうち、排気ガスの流れの最下流に位置するものを除く少なくとも一つは上述の触媒コンバータであることを特徴とする。かかる構成とすることで、低温始動時等の運転条件にかかわらず、排気ガスを精度よく浄化することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る触媒コンバータの断面図（断面そのものを現したものであり背景図は省略してある。）を示している。また、図２は内燃機関１とその吸排気系の概略図を示したものである。図２において、内燃機関１から排出される排気ガスは上流側に配置された触媒コンバータ２と下流側に位置するメイン触媒コンバータ３を介して図示しないマフラーから大気中へ排出される。また、排気系には後述するように触媒コンバータ２内の排気通路の切り替えを行う開閉弁の回動を制御すべくダイヤフラム４が備えられている。そして、このダイヤフラム４には負圧通路５を介して吸気管から吸気管負圧が導入されるようになっている。また、この負圧通路５の途中には三方切替弁６が設けられてあり、ダイヤフラム４へ吸気管負圧を導入するか否かを制御する。そして、この三方切替弁６は電子制御装置（ＥＣＵ）７からの信号に基づいて作動される。
【００２３】
次に、図１に基づいて第１の実施の形態に係る触媒コンバータ２について詳述する。該触媒コンバータ２は、（ａ）に示すように内管１１と外管１２の二重管構造であり、内管１１の内側に第１排気通路１３を形成し、内管１１と外管１２の間に第２排気通路１４を形成している。そして、第２排気通路１４には触媒１５が第２排気通路１４の円周方向の全体を塞ぐようにして備えられている。
【００２４】
内管１１は、上流側端部に位置する円筒部１１ｂにおいて外管１２の内壁に接しており、この円筒部１１ｂは外管１２に溶接等により固定されている。そして、円筒部１１ｂから下流に向かうに従って径が小さくなる縮径部１１ｃを有し、また、該縮径部１１ｃの下流には円筒部１１ｄを有し、また、該円筒部１１ｄの下流側端部から下流に向かうに従って径が大きくなる拡径部１１ｅを有し、該拡径部１１ｅは触媒１５のやや上流側で円筒部１１ａの上流側端部に接続している。そして、円筒部１１ａは触媒１５の下流側では外管１２に固定されずに下流端は開放されている。なお、この内管１１は、例えばプレス加工により一体成形してもよいし、あるいは例えば拡径部１１ｅより上流側の部分と円筒部１１ａとに分割された物を溶接等で接合して成形してもよい。また、円筒部１１ａは触媒１５に接着等により固定されていてもよい。
【００２５】
外管１２は、触媒１５を接着等により固定している円筒部１２ａと、前記内管１１の円筒部１１ｂと接する円筒部１２ｂと該円筒部１２ｂから下流に向かうに従って径が大きくなる拡径部１２ｃと、円筒部１２ａから下流側へ延びる円筒部１２ｄと該円筒部１２ｄから下流に向かうに従って径が小さくなる縮径部１２ｅと該縮径部１２ｅの下流側端部から下流へ延びる円筒部１２ｆとを有している。そして、前記縮径部１２ｅと円筒部１２ｆの一部１２ｇは後述する開閉弁１７を収納できるように拡張されている。なお、外管１２は、例えばプレス加工により一体成形してもよいし、あるいは例えば円筒部１２ａと拡径部１２ｃ，円筒部１２ｂからなる上流側部分と円筒部１２ｄ，縮径部１２ｅ，円筒部１２ｆからなる下流側部分とに３分割された物を、円筒部１２ａの上流側端部と拡径部１２ｃの下流側端部とを及び円筒部１２ａの下流側端部と円筒部１２ｄの上流側端部とを例えば溶接する等して接合してもよい。
【００２６】
そして、内管１１の拡径部１１ｅには第１排気通路１３と第２排気通路１４とを連通する連通手段としての連通孔１６が円周方向に複数設けられている。
【００２７】
また、内管１１の下流側端部には第１排気通路１３を開閉可能な開閉弁１７が設けられている。開閉弁１７は、開閉弁軸１８に固定されており、この開閉弁軸１８が回転するにしたがい回転するように構成されている。そして、この開閉弁軸１８は外管１２の外側へ延出してＬ字形状に折れ曲がっており、その端部に連結部１９を有し、この連結部１９には長穴が形成されている。そして、ロッド２０が、連結部１９に形成された長穴に挿入されており、ロッド２０が図１のＡ又はＢ方向に移動するにしたがい回転するようになっている。つまり、ロッド２０が図１のＡ方向に移動すると開閉弁軸１８が反時計方向に回転し開閉弁１７が第１排気通路１３を閉じ、ロッド２０がＢ方向に移動すると開閉弁軸１８が時計方向に回転し開閉弁１７が第１排気通路１３を開けるようになっている。
【００２８】
また、前記ロッド２０は、図２に示すダイヤフラム弁４に連結されており、ダイヤフラム弁４の作動によりＡ又はＢ方向に移動する。ダイヤフラム弁４は、負圧通路５を介して導かれる吸気管負圧を利用して作動され、負圧が導入されたときにはロッド２０をＢ方向に移動させ、負圧が遮断されたときにはロッド２０をＡ方向に移動させる。負圧通路５の途中には、ダイヤフラム弁４の作動を制御するための三方切替弁６が設けられている。そして、この切替弁６は、電子制御装置（ＥＣＵ）７からの信号に基づいて作動される。
【００２９】
ＥＣＵ７には、内燃機関１内を流通する冷却水の温度を検出する冷却水温センサ８、メイン触媒コンバータ３の温度を検出する触媒温度センサ９等の検出信号が入力され、これらの信号よりＥＣＵ７は内燃機関１が暖気状態にあるのかメイン触媒コンバータの触媒温度が活性温度に達しているか等を判断し、切替弁６用の作動信号が出力される。
【００３０】
このように構成された触媒コンバータ２において、内燃機関１の冷間始動時等、メイン触媒コンバータ３の触媒が活性温度に達していない時は、ＥＣＵ７からの信号に基づく切替弁６の作動によりダイヤフラム弁４に導入される吸気負圧が遮断され、ロッド２０がＡ方向に移動させられる。この作動により、開閉弁軸１８が反時計方向に回転し、開閉弁１７が第１排気通路１３を閉じる。すると、内燃機関１からの排気ガスは、第１排気通路１３が遮断されているので、連通孔１６から第２排気通路１４に設けられた触媒１５へ流入し、触媒１５中を流れ、第２排気通路１４を通過し下流のメイン触媒コンバータ３へと流入する。
【００３１】
そして、触媒１５はその容量自体が小さいためその内部を流通する排気ガスの熱によって暖められるとともに、第１排気通路１３内に滞留する排気ガスの熱で暖められるため、素早く所定の活性温度まで温度が上昇する。そのため、排気ガスはメイン触媒コンバータ３の触媒の活性度如何にかかわらず浄化されることとなる。
【００３２】
メイン触媒コンバータ３の触媒が活性温度に達した場合は、ＥＣＵ７からの信号に基づく切替弁６の作動によりダイヤフラム弁４に吸気負圧が導入され、ロッド２０がＢ方向に移動させられる。この作動により、開閉弁軸１８が時計方向に回転し、開閉弁１７が第１排気通路を開放する。すると、排気ガスは第１排気通路を通過し下流のメイン触媒コンバータ３へと流入する。そして、メイン触媒コンバータ３の触媒は活性温度に達していることから排気ガスが浄化されることとなる。
【００３３】
ここで、内管１１の連通孔１６の上流側に位置する内管１１の円筒部１１ｄはその内径が入口である円筒部１１ｂの内径よりも小さくなっているため、排気ガスは円筒部１１ｄで流速が増す（図１（ｂ）参照）。また、連通孔１６は拡径部１１ｅに形成されていることから、断面図１において連通孔１６の法線が第１排気通路１３を通過して下流へ向かう排気ガスの流れ方向に対して鈍角となっている。これらのことから、連通孔１６は常に開放されているが、開閉弁１７が開いている場合、円筒部１１ｄを通過した排気ガスは、連通孔１６を通過し難い。そのためその大部分は第１排気通路１３を通過しメイン触媒コンバータ３へと流れていく。
【００３４】
このように、内管１１の一部を縮径部１１ｃ，円筒部１１ｄ，拡径部１１ｅとすること及びその拡径部１１ｅに連通孔１６を形成することで気流制御手段を構成することにより、第２排気通路１４へ排気ガスが流入し難くなる結果、開閉弁１７が開いている場合、触媒１５は高温の排気ガスに直接にはさらされず、かつ外管１２からの放熱もあるので、触媒１５の高温化が防止され、触媒が高温となることに起因する劣化が防止される。
【００３５】
なお、本実施の形態では、ダイヤフラム弁４に導入される吸気負圧が遮断されると、ロッド２０がＡ方向に移動させられることにより開閉弁１７が第１排気通路１３を閉じ、ダイヤフラム弁４に吸気負圧が導入されると、ロッド２０がＢ方向に移動させられることにより開閉弁１７が第１排気通路１３を開くように構成したが、その逆、つまり、ダイヤフラム弁４に吸気負圧が導入されると、ロッド２０がＢ方向に移動させられることにより開閉弁１７が第１排気通路１３を閉じ、ダイヤフラム弁４に導入される吸気負圧が遮断されると、ロッド２０がＡ方向に移動させられることにより開閉弁１７が第１排気通路１３を開くように構成してもよい。
【００３６】
また、本実施の形態では、ロッド２０及びダイヤフラム弁４を設けて開閉弁軸１８の回動を制御していたが、サーボモータを用いて開閉弁軸１８の回動を直接電気的に制御してもよい。かかる場合は、ＥＣＵ７からの信号に基づいてサーボモータを介して開閉弁１７が制御されることとなる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
本実施の形態に係る触媒コンバータは、第１の実施の形態に係る触媒コンバータの内管１１と連通手段として連通孔とから構成される気流制御手段だけを変更したものであり、その他は同一であるので、同じ構成部品及び構成部分には第１の実施の形態で用いた符号をそのまま用い、その説明は省略する。
【００３８】
図３に示したのが、本実施の形態に係る触媒コンバータの部分断面図である。第１の実施の形態では、内管１１はその円筒部１１ａ，１１ｂ，１１ｄと縮径部１１ｃと拡径部１１ｅは一体で構成されていたが、本実施の形態では、内管１１は、独立した２部品を排気ガス方向に連続的に設けることにより構成されている。つまり、上流側に設けられた第１の内管１１−１と下流側に設けられた第２の内管１１−２とから構成されている。そして、第１の内管１１−１は、図３に示すように、円筒部１１ｂと、該円筒部１１ｂから下流に向かうに従って径が小さくなる縮径部１１ｆを有し、また、該縮径部１１ｆの下流には円筒部１１ｇを有しており、円筒部１１ｂで外管１２の円筒部１２ｂに溶接等により固定されている。また、第２の内管１１−２は、円筒部１１ａのみで構成されており、外管１２の円筒部１２ａに固定された触媒１５に接着等により固定されている。なお、円筒部１１ａと１１ｇとの径は１１ｇの方が小さくなるように形成してある。
【００３９】
そして、この第１の内管１１−１と第２の内管１１−２との間隙２１が第１排気通路１３と第２排気通路１４とを連通する連通手段となる。
【００４０】
かかる構成とすることにより、連通手段としての間隙２１の上流側に位置する第１の内管の円筒部１１ｇはその内径がその上流に位置する円筒部１１ｂの内径よりも小さくなっているため、排気ガスは円筒部１１ｇでその流速が増す。また、円筒部１１ａの上流側端部と１１ｇの下流側端部とを通る曲面に直行するベクトルであって、間隙２１を通過して第１排気通路から第２排気通路へ向かう気流方向のベクトルは、第１排気通路内を通り下流へ向かう排気ガスの方向ベクトルと鈍角をなす。これらのことから、間隙２１は常に開放されているが、開閉弁１７が開いている場合、円筒部１１ｇを通過した排気ガスは、間隙２１を通過し難くなる。そのためその大部分は第１排気通路１３を通過しメイン触媒コンバータ３へと流れていく。
【００４１】
このように、本実施の形態においては、内管１１として、独立した２部品を排気ガスの流れ方向に連続的に設けることにより構成し、その内の１部品である第１の内管１１−１の下流側端部に、第２の内管１１−２である円筒部１１ａの径よりも小さい小径部たる円筒部１１ｇを形成すること及び第１の内管と第２の内管とで連通手段たる間隙２１を形成することで気流制御手段を構成することにより、第２排気通路１４へ排気ガスが流入し難くなる結果、触媒１５は高温の排気ガスにあまりさらされず、かつ外管１２からの放熱もあるので、触媒１５の高温化が防止されて、触媒が高温となることに起因する劣化が防止される。また、内管１１の形状が第１の実施の形態ほど複雑ではないため容易に成形できる。
【００４２】
また、図４に示したように、第２の内管１１−２の円筒部１１ａを、第１の内管１１−１の円筒部１１ｇと軸方向において重なり合うようにすると、上述した図３の構成よりもさらに円筒部１１ｇを通過した排気ガスが、間隙２１を通過し難くなる。そのため、さらに触媒１５が高温となるのを防止することができ、劣化を防止することができる。
【００４３】
（第３の実施の形態）
本実施の形態に係る触媒コンバータは、第２の実施の形態に係る触媒コンバータの内管１１の第１の内管１１−１のみ変更したものであり、その他は同一であるので、同じ構成部品及び構成部分には第２の実施の形態で用いた符号をそのまま用い、その説明は省略する。
【００４４】
図５に示したのが、本実施の形態に係る触媒コンバータの部分断面図である。第２の実施の形態では、内管１１の第１の内管１１−１は、円筒部１１ｂと、該円筒部１１ｂから下流に向かうに従って径が小さくなる縮径部１１ｆと、該縮径部１１ｆの下流の円筒部１１ｇとから構成されていたが、本実施の形態の第１の内管１１−１は、円筒部１１ｂと、該円筒部１１ｂから下流に向かうに従って径が小さくなる縮径部１１ｈとから構成されている。そして、円筒部１１ｂで外管１２の円筒部１２ｂと溶接等により固定されている。なお、縮径部１１ｈの下流側端部の径は１１ａの径より小さくなるように形成してある。
【００４５】
そして、第２の実施の形態と同様に、第１の内管１１−１と第２の内管１１−２との間隙２２が第１排気通路１３と第２排気通路１４とを連通する連通手段となる。
【００４６】
かかる構成とすることにより、連通手段としての間隙２２の上流側に位置する第１の内管１１−１の縮径部１１ｈの下流側端部は、その内径が上流側の円筒部１１ｂの内径よりも小さくなっているため、排気ガスは円筒部１１ｈでその流速が増す。また、断面図５において円筒部１１ａの上流側端部と１１ｈの下流側端部とを通る曲面に直行するベクトルであって、間隙２２を通過して第１排気通路から第２排気通路へ向かう気流方向のベクトルは、第１排気通路を通り下流へ向かう排気ガスの方向ベクトルと鈍角をなす。これらのことから、間隙２２は常に開放されているが、開閉弁１７が開いている場合、縮径部１１ｈを通過した排気ガスは、間隙２２を通過し難くなる。そのためその大部分は第１排気通路１３を通過しメイン触媒コンバータ３へと流れていく。その結果、触媒１５は高温の排気ガスにあまりさらされず、かつ外管１２からの放熱もあるので、触媒１５の高温化が防止され、劣化が防止される。
【００４７】
また、図６に示したように、第２の内管１１−２の円筒部１１ａを、第１の内管の縮径部１１ｈと軸方向において重なり合うようにすると、上述した図５の構成よりもさらに縮径部１１ｈを通過した排気ガスが、間隙２２を通過し難くなる。そのため、さらに触媒１５の高温化を防止することができ、劣化を防止することができる。
【００４８】
（第４の実施の形態）
本実施の形態に係る触媒コンバータは、第２の実施の形態に係る触媒コンバータの内管１１の第１の内管１１−１，第２の内管１１−２及び第１の内管１１−１と第２の内管１１−２とで形成された連通手段たる間隙２１だけを変更したものであり、その他は同一であるので、同じ構成部品及び構成部分には第２の実施の形態で用いた符号をそのまま用い、その説明は省略する。
【００４９】
図７に示したのが、本実施の形態に係る触媒コンバータの部分断面図である。第２の実施の形態では、第１の内管１１−１は円筒部１１ｂ，１１ｇと縮径部１１ｆとで形成されていたが、本実施の形態の第１の内管１１−１は、外管１２に固定されている円筒部１１ｂから下流に向かうに従って径が小さくなる縮径部１１ｉを有し、またこの縮径部１１ｉの下流の円筒部１１ｊを有し、またこの円筒部１１ｊの下流側端部からほぼ垂直に内側に折れ曲がった部分１１ｋを介してさらに円筒部１１ｊ及び第２の内管１１−２の円筒部１１ａより小径の円筒部１１ｍとから構成されている。また、第２の内管１１−２は、第２の実施の形態では円筒部１１ａのみであったが、本実施の形態では、円筒部１１ａと該円筒部１１ａの上流側端部から外側にほぼ垂直に折れ曲がった部分１１ｎを介してさらに円筒部１１ａより大径の円筒部１１ｐとから構成されている。
【００５０】
そして、本実施の形態においても、第１の内管１１−１と第２の内管１１−２との間隙２３が第１排気通路１３と第２排気通路１４とを連通する連通手段となる。
【００５１】
かかる構成とすることにより、連通手段としての間隙２３の上流側に位置する第１の内管１１−１の円筒部１１ｍはその内径が上流の円筒部１１ｂの内径よりも小さくなっているため、排気ガスは円筒部１１ｍでその流速が増す。また、断面図７において円筒部１１ｐの上流側端部と１１ｍの下流側端部とを通る曲面に直行するベクトルであって、間隙２３を通過して第１気流通路から第２気流通路へ向かう気流方向のベクトルは、第１排気通路を通り下流へ向かう排気ガスの方向ベクトルと鈍角をなす。これらのことから、間隙２３は常に開放されているが、開閉弁１７が開いている場合、円筒部１１ｍを通過した排気ガスは、間隙２３を通過し難くなる。そのためその大部分は第１排気通路１３を通過しメイン触媒コンバータ３へと流れていく。
【００５２】
このように、本実施の形態においては、内管１１として、独立した２部品を排気ガスの流れ方向に連続的に設けることより構成し、その内の１部品である第１の内管１１−１の下流側端部に、第２の内管１１−２の円筒部１１ａ及び円筒部１１ｐの径よりも小さい小径部たる円筒部１１ｍを形成すること及び第１の内管１１−１と第２の内管１１−２とで連通手段たる間隙２３を形成することで気流制御手段を構成することにより、第２排気通路１４へ排気ガスが流入し難くなる結果、触媒１５は高温の排気ガスにあまりさらされず、かつ外管１２からの放熱もあるので、触媒１５の高温化が防止され、劣化が防止される。また、第２の内管の円筒部１１ｐを設けることにより、内管１１の最小径部である円筒部１１ｍの径が上述した第１乃至第３の実施の形態の最小径よりも大きくすることができるので、メイン触媒コンバータが活性温度に達して排気ガスが第１排気通路のみを通過する場合においても排圧が高くなることに起因する出力の低下を最小限に抑えることができる。
【００５３】
また、図８に示したように、第２の内管の円筒部１１ｐを、第１の内管１１−１の円筒部１１ｍと軸方向において重なり合うようにすると、上述した図７の構成よりもさらに円筒部１１ｍを通過した排気ガスが、間隙２３を通過し難くなる。そのため、さらに触媒１５の高温化を防止することができ、劣化を防止することができる。
【００５４】
なお、第１乃至第４の実施の形態においては、触媒コンバータを例にとり本発明に係る実施の形態を説明したが、第１乃至第４の実施の形態の触媒コンバータから触媒を除くと、第１通路から第２通路へ向かう気流を制御する気流制御装置として種々の用途に使用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る気流制御装置は、第１の通路から第２の通路へ向かう排気ガス等の気流を簡易な構成で制御することができる。
【００５６】
また、該気流制御装置に触媒を備えることにより、簡易な構成で排気ガスの浄化性能の確保と触媒の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、第１の実施の形態に係る触媒コンバータの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ部の拡大断面図である。
【図２】内燃機関とその吸排気系を示したブロック図である。
【図３】第２の実施の形態に係る触媒コンバータの要部断面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る触媒コンバータの他の実施例の要部断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係る触媒コンバータの要部断面図である。
【図６】第３の実施の形態に係る触媒コンバータの他の実施例の要部断面図である。
【図７】第４の実施の形態に係る触媒コンバータの要部断面図である。
【図８】第４の実施の形態に係る触媒コンバータの他の実施例の要部断面図である。
【図９】従来技術に係る触媒コンバータの断面図である。
【符号の説明】
１  内燃機関
２  触媒コンバータ
３  メイン触媒コンバータ
４  ダイヤフラム弁
５  負圧通路
６  三方切替弁
７  ＥＣＵ
８  冷却水温センサ
９  触媒温度センサ
１１  内管
１２  外管
１３  第１排気通路
１４  第２排気通路
１５  触媒
１６  連通孔
１７  開閉弁
１８  開閉弁軸
１９  連結部
２０  ロッド
２１，２２，２３  間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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