(57)【要約】【課題】圧力損失の大きな上昇や触媒担体の暖機性の悪化を生じることなく触媒担体の効率的な利用が図られる排気ガス浄化用触媒コンバータを提供する。【解決手段】排気ガス流路を形成すると共に、下流に向かって拡がる拡大部分１ａを有しているケーシング１と、上記拡大部分１ａの下流において上記ケーシング１内に配置される触媒担体２と、少なくとも上記拡大部分１ａの一部に沿ってその内側に設けられ上記ケーシング１との間に内部空間５を画成する内側壁４であって、上記ケーシング１によって形成される上記排気ガス流路の長手軸線Ｘ方向と平行な部分４ｂを有していて、上記拡大部分に沿った部分４ａと上記排気ガス流路の長手軸線Ｘ方向と平行な部分４ｂとに貫通孔６、７が設けられている内側壁４と、を具備する排気ガス浄化用触媒コンバータ１０を提供する。【選択図】      図１
2004332615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス流路を形成すると共に、下流に向かって拡がる拡大部分を有しているケーシングと、
上記拡大部分の下流において上記ケーシング内に配置される触媒担体と、
少なくとも上記拡大部分の一部に沿ってその内側に設けられ上記ケーシングとの間に内部空間を画成する内側壁であって、上記ケーシングによって形成される上記排気ガス流路の長手軸線方向と平行な部分を有していて、上記拡大部分に沿った部分と上記排気ガス流路の長手軸線方向と平行な部分とに貫通孔が設けられている内側壁と、を具備する排気ガス浄化用触媒コンバータ。
【請求項２】
排気ガス流路を形成すると共に、下流に向かって拡がる拡大部分を有しているケーシングと、
上記拡大部分の下流において上記ケーシング内に配置される触媒担体と、
少なくとも上記拡大部分の一部に沿ってその内側に設けられ上記ケーシングとの間に内部空間を画成する内側壁であって、上記排気ガス流路の断面積を縮小するように形成された部分を有していて、上記拡大部分に沿った部分と上記排気ガス流路の断面積を縮小するように形成された部分とに貫通孔が設けられている内側壁と、を具備する排気ガス浄化用触媒コンバータ。
【請求項３】
上記内側壁に設けられた貫通孔は、それぞれが周方向に所定の間隔で複数設けられている、請求項１または２に記載の排気ガス浄化用触媒コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の排気系に配置され、排気ガスを浄化する排気ガス浄化用触媒コンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の排気系には、排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物等を無害化するために触媒コンバータが設けられる。そして、このような触媒コンバータは、ケーシングと、同ケーシング内に配置される触媒（例えば、Ｐｔ、Ｐｄ等）を担持した触媒担体（例えば、Ａｌ２Ｏ３から構成される）とを有しているが、同触媒担体の断面積（すなわち、排気ガス流に対して垂直方向の断面積）は、通常、排気ガスがその触媒担体を通過する時に生じる圧力損失を抑制するために触媒コンバータの前後の排気ガス流路の断面積よりも大きくなっている。このため、通常は上記ケーシングの触媒担体よりも上流側の部分は、流路断面積が下流に行くにしたがって次第に大きくなるコーン状に形成され、上記ケーシングの触媒担体よりも下流側の部分は、流路断面積が下流に行くにしたがって次第に小さくなるコーン状に形成される。
【０００３】
ところで、このような構成の触媒コンバータにおいては、上記触媒担体の断面の中心付近の排気ガス流量が多くなり、触媒担体の外周部分の活用が不充分になるという問題がある。これは、一般的に管内を流れるガスは中心付近の流速が速くなるためであり、また、上記触媒コンバータのケーシングの上流側コーン状部分における排気ガスの流れについても慣性力等から中心付近で流速の速い状態が維持されるためである。
【０００４】
このような問題に対し特許文献１には、上記触媒担体の断面のより広い範囲に排気ガスを分散して流入させるべく、上記ケーシングの上流側コーン状部分内に触媒担体の外周部への流れを作るガイドを設ける構造や、触媒担体内の複数のガス経路の入口部分を折り曲げ、排気ガスを触媒担体の外周部へ導くようにする構造等が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６３−１４０１１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造においては、上記ガイドが流路内に配置されたり、排気ガス流に対して大きな抵抗になる構造が設けられたりするので、触媒コンバータにおける圧力損失が相当増大する可能性があり、その結果としてエンジン性能が低下する恐れがある。また、上記ガイド等に排気ガスの熱が奪われて触媒担体へ流入する排気ガスの温度が低下してしまうため、暖機性の悪化（すなわち、暖機過程において触媒の活性温度への到達が遅れること）も懸念される。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、圧力損失の大きな上昇や触媒担体の暖機性の悪化を生じることなく触媒担体の効率的な利用が図られる排気ガス浄化用触媒コンバータを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された排気ガス浄化用触媒コンバータを提供する。
【０００９】
１番目の発明は、排気ガス流路を形成すると共に、下流に向かって拡がる拡大部分を有しているケーシングと、上記拡大部分の下流において上記ケーシング内に配置される触媒担体と、少なくとも上記拡大部分の一部に沿ってその内側に設けられ上記ケーシングとの間に内部空間を画成する内側壁であって、上記ケーシングによって形成される上記排気ガス流路の長手軸線方向と平行な部分を有していて、上記拡大部分に沿った部分と上記排気ガス流路の長手軸線方向と平行な部分とに貫通孔が設けられている内側壁と、を具備する排気ガス浄化用触媒コンバータを提供する。
【００１０】
１番目の発明のような構成にすると、上記内側壁の上記排気ガス流路の長手軸線方向と平行な部分に設けられた貫通孔においては、排気ガスの流れによる吸い出し効果が生じ上記内部空間から排気ガスが吸い出されることになる。そしてその結果上記内部空間に負圧が生じる。一方、上記内側壁の上記拡大部分に沿った部分に設けられた貫通孔においては上記内部空間の負圧による吸い込み効果が生じ、上記拡大部分内を流れる排気ガスが外側に広げられることになる。これにより、上記触媒担体の断面のより広い範囲に排気ガスを分散して流入させることができ、触媒担体の効率的な利用を図ることができる。本発明によれば、触媒担体の外周部への流れを作るガイドが流路内に配置されたり、排気ガス流に対して大きな抵抗になる構造が設けられたりしないので、圧力損失の大きな上昇や触媒担体の暖機性の悪化を生じることなく触媒担体の効率的な利用を図ることが可能となる。
【００１１】
２番目の発明は、排気ガス流路を形成すると共に、下流に向かって拡がる拡大部分を有しているケーシングと、上記拡大部分の下流において上記ケーシング内に配置される触媒担体と、少なくとも上記拡大部分の一部に沿ってその内側に設けられ上記ケーシングとの間に内部空間を画成する内側壁であって、上記排気ガス流路の断面積を縮小するように形成された部分を有していて、上記拡大部分に沿った部分と上記排気ガス流路の断面積を縮小するように形成された部分とに貫通孔が設けられている内側壁と、を具備する排気ガス浄化用触媒コンバータを提供する。
【００１２】
２番目の発明では、上記内側壁が上記排気ガス流路の断面積を縮小するように形成されているので、その部分において排気ガスの流速が増すことになる。そうすると、上記内側壁の上記排気ガス流路の断面積を縮小するように形成された部分に設けられた貫通孔において生じる吸い出し効果が増大し、それに伴って上記内側壁の上記拡大部分に沿った部分に設けられた貫通孔において生じる吸い込み効果も増大する。その結果、上記拡大部分内を流れる排気ガスを外側に広げる効果が増し、上記触媒担体の断面の更に広い範囲に排気ガスを分散して流入させることができ、触媒担体のより効率的な利用を図ることができる。また、本発明によっても、触媒担体の外周部への流れを作るガイドが流路内に配置されたり、排気ガス流に対して大きな抵抗になる構造が設けられたりしないので、圧力損失の大きな上昇や触媒担体の暖機性の悪化を生じることなく触媒担体の効率的な利用を図ることが可能である。
【００１３】
３番目の発明では１番目または２番目の発明において、上記内側壁に設けられた貫通孔は、それぞれが周方向に所定の間隔で複数設けられている。
本発明によっても１番目または２番目の発明と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照番号を付す。
図１は、本発明の第一実施形態の排気ガス浄化用触媒コンバータ（以下、「触媒コンバータ」と言う）の略示断面図であり、図中の矢印は排気ガスの流通方向を示している。図１に示したように、本実施形態の触媒コンバータ１０は、排気ガス流路を形成するケーシング１と、同ケーシング１の内部に配置される触媒を担持した触媒担体２とを有している。触媒担体２はケーシング１内にシールマット３により固定されている。また、ケーシング１は図１に示したように、触媒担体２が固定された部分の上流側に、下流に向かって拡がる拡大部分１ａを有すると共に、触媒担体２が固定された部分の下流側に、下流に向かって縮小する縮小部分１ｂを有している。
【００１５】
更に、本実施形態の触媒コンバータ１０は、上記拡大部分１ａに沿ってその内側（すなわち、ケーシング１ａ内）に設けられた内側壁４を有している。より詳細にはこの内側壁４は、図１に示したように、上記拡大部分１ａに沿った部分４ａと、上記ケーシング１によって形成される排気ガス流路の長手軸線Ｘの方向に平行な部分４ｂとを有していて、上記ケーシング１との間に内部空間５を画成する。そして、上記内側壁４の部分４ａと部分４ｂにはそれぞれ、複数の貫通孔６及び７が周方向に所定の間隔で設けられている。
【００１６】
以上のような構成の触媒コンバータ１０に排気ガスが流入した場合、上記貫通孔７においては、排気ガスの流れによる吸い出し効果が生じ上記内部空間５の中にある排気ガスが上記貫通孔７を介して吸い出されることになる。これは、一般にガスを流している管に小孔を設けると管内のガスの流れによって小孔の部分に負圧が生じ、管外から管内への吸い込み作用が発生するのと同じ原理である。そして、上述のようにして内部空間５の中にある排気ガスが吸い出されると、結果として上記内部空間５内に負圧が生じる。
【００１７】
一方、上記貫通孔６の付近では、排気ガス流路の断面積が拡大されているため、排気ガス流速は上記貫通孔７付近の排気ガス流速と比べて小さくなる。したがって、上記貫通孔６においては、上記貫通孔７において生じたような吸い出し効果は発生せず、逆に上記貫通孔７において生じた吸い出し効果により内部空間５内に発生した負圧によって排気ガスが上記貫通孔６を介して内部空間５内に吸い込まれることになる。すなわち、上記貫通孔６においては上記内部空間５への吸い込み効果が発生する。
【００１８】
そうすると、排気ガス流路の外周部分で圧力が低くなることになり、上記拡大部分内を流れる排気ガスが外側に広げられることになる。これにより、上記触媒担体２の断面のより広い範囲に排気ガスを分散して流入させることができ、触媒担体２の効率的な利用を図ることができる。また、本実施形態によれば、触媒担体の外周部への流れを作るガイドが流路内に配置されたり、排気ガス流に対して大きな抵抗になる構造が設けられたりしないので、圧力損失の大きな上昇や触媒担体の暖機性の悪化を生じることなく触媒担体の効率的な利用を図ることが可能となる。
【００１９】
次に、本発明の第二実施形態の触媒コンバータ２０について説明する。図２は本発明の第二実施形態の触媒コンバータ２０の略示断面図であり、図中の矢印は排気ガスの流通方向を示している。触媒コンバータ２０の構成は、基本的には第一実施形態の触媒コンバータ１０と同様であり、共通する部分については説明を省略する。触媒コンバータ２０の構成を第一実施形態の触媒コンバータ１０の構成と比較すると、内側壁１４の構成が異なっている。
【００２０】
すなわち、触媒コンバータ２０の内側壁１４は、図２に示したように、拡大部分１ａに沿った部分１４ａと、排気ガス流路の断面積を縮小するように形成された部分１４ｂとを有している。内側壁１４がケーシング１との間に内部空間５を画成するのは、第一実施形態の触媒コンバータ１０の場合と同様である。
そして、上記内側壁１４の上記部分１４ａに貫通孔１６が設けられ、上記部分１４ｂの排気ガス流路の断面積を最小にする部分に貫通孔１７が設けられる。この貫通孔１７が設けられる部分は、上記内側壁４のうちの上記排気ガス流路の長手軸線Ｘの方向に平行な部分でもある。上記貫通孔１６及び１７は周方向に所定の間隔で複数設けられている。
【００２１】
以上のような構成の触媒コンバータ２０に排気ガスが流入した場合、上記内側壁４の上記部分１４ｂが排気ガス流路の断面積を縮小するように形成されているので、その部分において排気ガスの流速が増すことになる。そうすると、上記内側壁４の上記部分１４ｂに設けられた貫通孔１７において生じる吸い出し効果が増大し、それに伴って上記内側壁４の上記部分１４ａに設けられた貫通孔１６において生じる吸い込み効果も増大する。その結果、第一実施形態の触媒コンバータ１０の場合と比べ、上記拡大部分内を流れる排気ガスを外側に広げる効果が増し、上記触媒担体２の断面の更に広い範囲に排気ガスを分散して流入させることが可能となって、触媒担体２のより効率的な利用を図ることができる。また、本実施形態の触媒コンバータ２０においても、触媒担体の外周部への流れを作るガイドが流路内に配置されたり、排気ガス流に対して大きな抵抗になる構造が設けられたりしないので、圧力損失の大きな上昇や触媒担体の暖機性の悪化を生じることなく触媒担体の効率的な利用を図ることが可能である。
【００２２】
次に、本発明の第三実施形態の触媒コンバータ３０について説明する。図３は本発明の第三実施形態の触媒コンバータ３０の略示断面図であり、図中の矢印は排気ガスの流通方向を示している。触媒コンバータ３０の構成は、基本的には上述した他の実施形態の触媒コンバータ１０及び２０と同様であるので、共通する部分については説明を省略する。触媒コンバータ３０の構成を上述した他の実施形態の触媒コンバータ１０及び２０の構成と比較すると、内側壁２４の構成が異なっている。
【００２３】
すなわち、触媒コンバータ３０の内側壁２４は、図３に示したように、ケーシング１の拡大部分１ａに沿った部分２４ａと、排気ガス流路の断面積を縮小するように形成された部分２４ｂとを有して構成されるが、その部分２４ｂはケーシング１の上流側の直管状部分内に上記排気ガス流路の長手軸線Ｘの方向に平行に延在する部分を有している。内側壁２４がケーシング１との間に内部空間５を画成するのは、上述の他の実施形態の触媒コンバータ１０及び２０の場合と同様である。
【００２４】
そして、上記内側壁２４の上記部分２４ａには貫通孔２６が設けられ、上記部分２４ｂには排気ガスの流れの方向に離間した位置に貫通孔２７ａ及び２７ｂが設けられる。この貫通孔２７ａ及び２７ｂが設けられる部分は、上記内側壁２４のうちの上記排気ガス流路の長手軸線Ｘの方向に平行な部分でもある。上記貫通孔２６、２７ａ及び２７ｂは周方向に所定の間隔で複数設けられる。
【００２５】
これまでの説明から明らかなように、以上のような構成の触媒コンバータ３０によっても、上述した他の触媒コンバータ１０及び２０の場合とほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。特に、触媒コンバータ３０においては、上記内側壁２４の上記部分２４ｂが排気ガス流路の断面積を縮小するように形成されているのに加え、同部分２４ｂの排気ガス流の方向に離間した二つの位置において貫通孔２７ａ及び２７ｂが設けられているので上記内部空間５に生じる負圧が大きくなり、それに伴って上記内側壁２４の上記部分２４ａに設けられた貫通孔２６において生じる吸い込み効果が増大する。そしてその結果、上述した他の実施形態の触媒コンバータ１０及び２０の場合と比べ、上記拡大部分内を流れる排気ガスを外側に広げる効果が増し、上記触媒担体２の断面のより広い範囲に排気ガスを分散して流入させることが可能となって触媒担体２の更に効率的な利用を図ることができる。
【００２６】
なお、図３に示した例では上記内側壁２４の部分２４ｂにおいて、排気ガス流の方向に離間した二つの位置に貫通孔２７ａ及び２７ｂが設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に多くの位置に貫通孔が設けられてもよい。
また、上述の各実施形態の触媒コンバータ１０、２０、３０の説明において各貫通孔は、周方向に所定の間隔で複数設けられたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、各貫通孔が環状の開口部として設けられてもよい。また、各貫通孔の形状、断面積等は、所望する効果の程度に応じて決定することができる。
【００２７】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、排気ガス浄化用触媒コンバータにおいて、圧力損失の大きな上昇や触媒担体の暖機性の悪化を生じることなく触媒担体の効率的な利用を図ることができるという共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態の排気ガス浄化用触媒コンバータの略示断面図である。
【図２】図２は、本発明の第二実施形態の排気ガス浄化用触媒コンバータの略示断面図である。
【図３】図３は、本発明の第三実施形態の排気ガス浄化用触媒コンバータの略示断面図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０…排気ガス浄化用触媒コンバータ
１…ケーシング
２…触媒担体
４、１４、２４…内側壁
６、１６、２６、７、１７、２７ａ、２７ｂ…貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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