(57)【要約】【課題】、触媒コンバータからの放熱を行いつつ、触媒コンバータの周辺に対して触媒コンバータからの放熱の影響を抑制する、触媒コンバータを提供する。【解決手段】筒状の触媒担体と、触媒担体を収容する筒部を有するケーシングと、触媒担体と筒部との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材と、を含む触媒コンバータであって、筒部は、当該筒部の外側面からの放熱を促進するための１又は複数の、触媒担体が収容される側に窪む凹部を備え、凹部を備える筒部の外側面の表面積は、凹部を備えない場合における筒部の外側面の表面積よりも大きい、ことを特徴とする触媒コンバータ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の触媒担体と、
前記触媒担体を収容する筒部を有するケーシングと、
前記触媒担体と前記筒部との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材と、を含む触媒コンバータであって、
前記筒部は、当該筒部の外側面からの放熱を促進するための１又は複数の、前記触媒担体が収容される側に窪む凹部を備え、
前記凹部を備える前記筒部の外側面の表面積は、前記凹部を備えない場合における前記筒部の外側面の表面積よりも大きい、
ことを特徴とする触媒コンバータ。
【請求項２】
前記凹部を備える前記筒部の外側面の表面積は、前記凹部を備えない場合における前記筒部の外側面の表面積と比較して１．５倍以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータ。
【請求項３】
前記筒部における前記凹部が備えられた部分と前記触媒担体との間に備えられる触媒コンバータ用保持材の密度は０．６５ｇ／ｃｍ３以下である、
ことを特徴とする請求項１又は２いずれかに記載の触媒コンバータ。
【請求項４】
前記凹部は複数備えられており、
複数の前記凹部は、それぞれが離間して、前記筒部に不連続に備えられている、
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項に記載の触媒コンバータ。
【請求項５】
複数の前記凹部は、それぞれが前記筒部に点在して備えられている、
ことを特徴とする請求項４に記載の触媒コンバータ。
【請求項６】
前記凹部は、前記触媒担体の軸方向に沿って前記筒部の一端から他端まで連続して備えられている、
ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか一項に記載の触媒コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒コンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属製の波板と平板とを重ね、これ等を多重に巻回しコア部を形成し、このコア部を、両端にフランジの形成される筒状容器内に収容してなる金属触媒コンバータにおいて、前記筒状容器の内面に、前記コア部に向けて突出する突起を形成したことを特徴とする金属触媒コンバータについて開示がされている。
【０００３】
特許文献２には、楕円形状の外周面に沿って凹状のビードが形成され内部にモノリス型触媒担体を収容した楕円形筒状の収容部と、該収容部の両端からそれぞれ漸次円筒状に縮径して延設されたインレットコーン部及びアウトレットコーン部とからなることを特徴とする触媒コンバータについて開示がされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−５４８１４号公報
【特許文献２】特開２００２―９７９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
触媒コンバータ中に高温の気体（排気ガス等）が流通した場合、触媒コンバータに配置される触媒担体は高温に曝されることとなる。ここで、触媒コンバータから効果的に放熱を行わなければ触媒担体が熱破損等をおこすという問題が生じてしまう。
【０００６】
しかしながら、触媒コンバータから放出される熱によって、例えば、触媒コンバータの周辺に耐熱性の低い材料からなる部品が備えられた場合、当該部品は触媒コンバータから放出される熱によって熱破損等をおこしてしまうという新たな問題が生じてしまう。
【０００７】
よって、触媒コンバータから効果的に放熱を行うものの、触媒コンバータの周辺に対し、触媒コンバータからの放熱による影響を抑制することが必要である。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、触媒コンバータからの放熱を行いつつ、触媒コンバータの周辺に対して触媒コンバータからの放熱の影響を抑制する、触媒コンバータを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る触媒コンバータは、筒状の触媒担体と、前記触媒担体を収容する筒部を有するケーシングと、前記触媒担体と前記筒部との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材と、を含む触媒コンバータであって、前記筒部は、当該筒部の外側面からの放熱を促進するための１又は複数の、前記触媒担体が収容される側に窪む凹部を備え、前記凹部を備える前記筒部の外側面の表面積は、前記凹部を備えない場合における前記筒部の外側面の表面積よりも大きいことを特徴とする。
【００１０】
また、前記触媒コンバータは、前記凹部を備える前記筒部の外側面の表面積は、前記凹部を備えない場合における前記筒部の外側面の表面積と比較して１．５倍以上であることとしてもよい。
【００１１】
また、前記触媒コンバータは、前記筒部における前記凹部が備えられた部分と前記触媒担体との間に備えられる触媒コンバータ用保持材の密度は０．６５ｇ／ｃｍ３以下であることとしてもよい。また、前記凹部は複数備えられており、複数の前記凹部は、それぞれが離間して、前記筒部に不連続に備えられていることとしてもよい。また、前記触媒コンバータは、複数の前記凹部は、それぞれが前記筒部に点在して備えられていることとしてもよい。
【００１２】
また、前記触媒コンバータは、前記凹部は、前記触媒担体の軸方向に沿って前記筒部の一端から他端まで連続して備えられていることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、触媒コンバータからの放熱を行いつつ、触媒コンバータの周辺に対して触媒コンバータからの放熱の影響を抑制する、触媒コンバータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る触媒コンバータの平面図である。
【図２Ａ】図１における線２Ａ−２Ａにおける断面を示す断面図である。
【図２Ｂ】図１における線２Ｂ−２Ｂにおける断面を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る触媒コンバータが配置される一例を示す説明図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態に係る触媒コンバータに用いられる触媒コンバータ用保持材の平面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に係る触媒コンバータに用いられる触媒コンバータ用保持材の側面図である。
【図５】触媒コンバータ用保持材が触媒担体の外周面に巻かれて備えられている状態を示す説明図である。
【図６】ケーシングの筒部に、触媒コンバータ用保持材が巻かれた触媒担体を収容する様子を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る触媒コンバータの他の一例の平面図である。
【図８Ａ】図７における線８Ａ−８Ａにおける断面を示す断面図である。
【図８Ｂ】図７における線８Ｂ−８Ｂにおける断面を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る触媒コンバータの他の一例の平面図である。
【図１０Ａ】図９における線１０Ａ−１０Ａにおける断面を示す断面図である。
【図１０Ｂ】図９における線１０Ｂ−１０Ｂにおける断面を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る触媒コンバータの他の一例の平面図である。
【図１２Ａ】図１１における線１２Ａ−１２Ａにおける断面を示す断面図である。
【図１２Ｂ】図１１における線１２Ｂ−１２Ｂにおける断面を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る触媒コンバータの筒部の表面積と表面温度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明を行う。図１は、本発明の実施形態に係る触媒コンバータ１の平面図である。図２Ａは、図１における線２Ａ−２Ａにおける断面を示す断面図である。図２Ｂは、図１における線２Ｂ−２Ｂにおける断面を示す断面図である。
【００１６】
また、図３は、本実施形態に係る触媒コンバータ１が配置される一例を示す説明図である。図３にて示されるように、触媒コンバータ１はケーシング３に備えられたフランジ部３Ｂを介して他の管２０と接続されている。
【００１７】
本実施形態に係る触媒コンバータ１は、筒状の触媒担体２と、触媒担体２を収容する筒部３Ａを有するケーシング３と、触媒担体２と筒部３Ａとの間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４と、を含む触媒コンバータ１であって、筒部３Ａは、当該筒部３Ａの外側面３２からの放熱を促進するための１又は複数の、触媒担体２が収容される側に窪む凹部５を備え、凹部５を備える筒部３Ａの外側面３２の表面積は、凹部５を備えない場合における筒部３Ａの外側面３２の表面積よりも大きいことを特徴とする。
【００１８】
すなわち、本実施形態に係る触媒コンバータ１の特徴とする構成の一つは、ケーシング３の筒部３Ａに１又は複数の凹部５を備えたことにある。そして、当該凹部５は、触媒コンバータ１に高温の気体が流通した際、触媒コンバータ１が高温の状態に置かれないように、触媒コンバータ１から熱を効果的に放出するよう備えられている。さらに、当該凹部５は、触媒コンバータ１の周辺に対して触媒コンバータ１からの放熱の影響を抑制するように、できるだけ触媒コンバータ１の周辺に置かれた機器１１等から触媒コンバータ１の外表面を遠ざけるように触媒担体２が収容される側に窪んで形成されている。
【００１９】
ここで、筒部３Ａの外側面３２とは、ケーシング３の筒部３Ａにおける触媒コンバータ用保持材４が備えられる側と反対側の面のことをいう。したがって筒部３Ａの外側面３２の表面積とは、図１における凹部５が備えられていない部分３０の表面積と、凹部５が備えられた部分３１の表面積（凹部５の側部の面積を含む）と、の総和を表すものである。
【００２０】
触媒コンバータ１には、一方向から他方向に向かって高温の気体（排気ガス等）が流通する。例えば、触媒コンバータ１が自動車において用いられる場合には、触媒コンバータ１に流通する高温の気体は、エンジン等の内燃機関から排出される排気ガスであり、８００℃〜１０００℃程度に達するものである。以下、触媒コンバータ１に流通する高温の気体は内燃機関から排出される排気ガスであることとして説明を行う。
【００２１】
図３にて示されるように触媒コンバータ１の一方に接続された管２０Ａからは内燃機関から排気された排気ガス４０Ａが導入される。そして導入された排気ガス４０Ａは触媒担体２にて浄化され、浄化された排気ガス４０Ｂは触媒コンバータ１の他方から排出される。
【００２２】
ここで、触媒コンバータ１における触媒担体２を流通する排気ガス４０Ａの温度は、上述の様に８００℃〜１０００℃程度に達するものである。触媒コンバータ１に備えられたケーシング３の筒部３Ａの表面温度は、触媒コンバータ１に備えられている触媒コンバータ用保持材４によって導入される排気ガス４０Ａが有する一部の熱が断熱されるものの、約５００℃にまで達する。すなわち、触媒コンバータ１の周辺に置かれる機器１１等は、触媒コンバータ１の表面から放出される熱によって、５００℃近い程度に曝されることとなる。
【００２３】
図３にて示されるように触媒コンバータ１の周辺には他の機器１１等が置かれ、触媒コンバータ１から放出される熱の影響を受けることが少なくない。したがって、触媒コンバータ１の周辺に他の機器１１等が置かれる場合、通常触媒コンバータ１の表面から予め定められた距離を離して当該機器１１等は置かれることとなる。
【００２４】
ところで、触媒コンバータ１が自動車に用いられる場合、触媒コンバータ１の周辺に置かれる他の機器１１等は、軽量化等の要請から樹脂やゴムといった熱に対する影響を受けやすい部材によって構成されることも少なくない。また、自動車の設計上の問題からエンジンルーム内のスペースを有効に利用したいという要請もあり、触媒コンバータ１と他の機器１１等とが近接して置かれることも少なくない。したがって、触媒コンバータ１から放出される熱を低く抑えることが必要とされている。
【００２５】
前述のように本実施形態に係る触媒コンバータ１のケーシング３の表面は、表面積を大きくするために触媒担体２が収容される側に窪む凹部５が備えられている。凹部５を備えるケーシング３の筒部３Ａの外側面３２の表面積は、当該凹部５を備えない場合における筒部３Ａの外側面の表面積と比較して１．５倍以上であり、１０倍以下であることが好適である。
【００２６】
また、凹部５を備えるケーシング３の筒部３Ａの外側面３２の表面積は、当該凹部５を備えない場合における筒部３Ａの外側面の表面積と比較して、好ましくは２．０倍以上であり、さらに好ましくは３．０倍以上である。表面積が増えることによって、放熱の効果はさらに高まることとなる。
【００２７】
また、凹部５を備えるケーシング３の筒部３Ａの外側面３２の表面積は、当該凹部５を備えない場合における筒部３Ａの外側面の表面積と比較して、好ましくは８倍以下であり、さらに好ましくは５倍以下である。なお、凹部５を備えるケーシング３の筒部３Ａの外側面３２の表面積の範囲は、上述した凹部５を備えない場合における筒部３Ａの外側面の表面積と比較した際の上限比及び下限比を任意に組み合わせて決定することができる。
【００２８】
そして、凹部５が、触媒担体２を収容する側に窪むようにケーシング３に備えられることによって、触媒コンバータ１の周辺に置かれた機器１１等に対して、触媒コンバータ１から放出される熱による影響を抑制することとなる。
【００２９】
なぜならば、一般的に高温物体（ここでは筒表面）と低温流体（ここでは空気）の間の熱のやりとりは、ニュートンの冷却法則式Ｑ＝α（Ｔ１−Ｔ２）Ａ［Ｑ：伝熱量（Ｗ）、α：熱伝達率（Ｗ／（ｍ２・Ｋ））、Ｔ１：高温物体温度（℃）、Ｔ２：低温流体温度（℃）、Ａ：放熱面積（ｍ２）］で示され、伝熱量Ｑが一定の時は放熱面積Ａが大きいほど、熱伝達による放熱量が増え、結果的に高温物体の表面温度を下げることが可能である。この考えをもとに、筒部表面積を増やすことにより、表面温度を下げることが可能となる。また同時に、凹部５においては基本的に空気層となるが、この空間は比較的淀んだ状態となり、静止空気（熱伝導率は低い）に近い断熱層として作用し、表面温度を下げることに寄与している。
【００３０】
また、図３にて示されるように、触媒コンバータ１に凹部５が備えられていない部分３０と、当該周辺に置かれた機器１１と、の距離はｄ１である。これに対し、凹部５が備えられた部分３１と、当該周辺に置かれた機器１１と、の距離は最大ｄ２である。すなわち、当該周辺に置かれた機器１１と触媒コンバータ１の表面との距離は、部分的に距離を凹部５の深さ分遠ざけられていることとなる。
【００３１】
ここで、触媒コンバータ１から放出される熱による温度は、触媒コンバータ１から距離が離れるほど低下することとなるので、結果として触媒コンバータ１の当該周辺に置かれた機器１１に対する触媒コンバータ１から放出される熱による影響は抑制されることとなる。
【００３２】
以下に、本実施形態に係る触媒コンバータ１を構成する、触媒担体２、触媒コンバータ用保持材４、ケーシング３、について詳細に説明を行う。
【００３３】
触媒担体２は、例えば、触媒コンバータ１が自動車の排気ガスの浄化用として用いられる場合、排気ガス中に含まれる未燃焼炭化水素（ＨＣ）や、窒素酸化物（ＮＯｘ）等を浄化するための触媒を担持する。そして、触媒担体２は、例えば、セラミックス製で肉薄のハニカム構造体を有するものであることとしてもよい。
【００３４】
次に、触媒コンバータ用保持材４について説明を行う。触媒コンバータ用保持材４は、触媒担体２とケーシング３との間から排気ガス４０Ａの漏洩を防止、外部からの振動から触媒担体２の保護等をするために用いられるものである。
【００３５】
図４Ａは、本実施形態に係る触媒コンバータ１に用いられる触媒コンバータ用保持材４の平面図である。図４Ｂは、本実施形態に係る触媒コンバータ１に用いられる触媒コンバータ用保持材４の側面図である。
【００３６】
図４Ａ、４Ｂに示すように触媒コンバータ用保持材４は、平板状の触媒コンバータ用保持材４の一端に凸部４１と、他端に凸部４１と嵌合可能な形状の嵌合部４２と、が形成された形状とすることとしてもよい。また、凸部４１及び嵌合部４２の形状は、図示される矩形の他に、三角形や半円形状であってもよい。また、凸部４１及び嵌合部４２の個数も１個には限定されず、２個以上であってもよい。
【００３７】
触媒コンバータ用保持材４は、触媒担体２とケーシング３との間から排気ガス４０Ａの漏洩を防止するために、所定の密度を有することが好ましい。例えば、触媒コンバータ用保持材４の密度は、０．１０〜０．６５ｇ／ｃｍ３とすることとしてもよい。そして、筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間に備えられる触媒コンバータ用保持材４の密度と、筒部３Ａにおける凹部５が備えられていない部分３０と触媒担体２との間に備えられる触媒コンバータ用保持材４の密度と、は異なるものであることとしてもよい。筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間に備えられる触媒コンバータ用保持材４の密度と、筒部３Ａにおける凹部５が備えられていない部分３０と触媒担体２との間に備えられる触媒コンバータ用保持材４の密度と、については後に詳細に説明を行う。また、触媒コンバータ用保持材４は、厚さが一定であることが好ましく、具体的には±２５％以内とすることが好ましい。
【００３８】
また、触媒コンバータ用保持材４は、触媒担体２とケーシング３との間から排気ガス４０Ａの漏洩を防止するために、触媒担体２からの放熱によって形状変化を生じないような耐熱性を有することが好ましい。触媒コンバータ用保持材４は、触媒担体２から放出される５００℃に達する熱に曝されるため、触媒コンバータ用保持材４は、耐熱温度が５００℃以上の材料によって構成されることが好ましい。
【００３９】
例えば、触媒コンバータ用保持材４は、無機繊維によって構成されることとしてもよい。また、触媒コンバータ用保持材４は、セラミックス繊維によって構成されることとしてもよい。また、触媒コンバータ用保持材４は、アルミナ系繊維によって構成されることとしてもよい。また、触媒コンバータ用保持材４は、シリカ系繊維によって構成されることとしてもよい。また、アルミナ系繊維は、アルミナ繊維、ムライト繊維、シリカ−アルミナ繊維からなる群から選択される一または二以上の繊維によって構成されることとしてもよい。また、触媒コンバータ用保持材４は、アルミナ繊維によって構成されることとしてもよい。
【００４０】
図５は触媒コンバータ用保持材４が触媒担体２の外周面に巻かれて備えられている状態を示す説明図である。図５に示されるように、触媒コンバータ用保持材４は、触媒コンバータ用保持材４の凸部４１と、嵌合部４２とが嵌合し、触媒担体２の外周面に巻かれて備えられている。
【００４１】
図５にて示されるように、触媒コンバータ用保持材４の一つの面の全部は、触媒担体２の外側面と接していることとしてもよい。触媒コンバータ用保持材４の一つの面（例えば、図４Ｂにおける符号４３にて示される面４３）の全部が、触媒担体２の外側面と接していないとすると、触媒コンバータ用保持材４と触媒担体２との間隙には空気の層ができることとなる。当該空気の層は、触媒担体２から放出される熱を対流させ、触媒コンバータ用保持材４はより高い温度に曝されることとなる。結果、触媒コンバータ１全体の温度は上昇することとなる。
【００４２】
次に、ケーシング３について説明を行う。ケーシング３は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属製のものであることとしてもよい。以下の説明においてケーシング３は金属製のものであるとして説明を行う。
【００４３】
図６は、ケーシング３の筒部３Ａに、触媒コンバータ用保持材４が巻かれた触媒担体２を収容する様子を示す説明図である。なお、図６は、ケーシング３の表面に備えられている凹部５を省略して記載されている。ここで、触媒コンバータ用保持材４の、触媒担体２と接する側と反対側の他の面（例えば、図４Ｂにおける符号４４にて示される面４４）の全部は、ケーシング３の筒部３Ａの内側面と接していることとしてもよい。
【００４４】
触媒コンバータ用保持材４の他の面４４の全部が、筒部３Ａの内側面と接していないとすると、触媒コンバータ用保持材４と筒部３Ａとの間隙には空気の層ができることとなる。当該空気の層は、触媒コンバータ用保持材４から放出される熱を対流させ、筒部３Ａはより高い温度に曝されることとなる。結果、触媒コンバータ１全体の温度は上昇することとなる。
【００４５】
また、図６にて示されるように、ケーシング３は、触媒担体２を収容する筒部３Ａと、排気ガスの供給、排気を行う管と接続されるフランジ部３Ｂと、筒部３Ａとフランジ部３Ｂとを滑らかに繋ぐテーパー部３Ｃと、を含んで構成されている。
【００４６】
ケーシング３の形状は、所定の方法によって形成される。例えば、予め金属製の円筒を用意し、円筒に、予め触媒担体２に触媒コンバータ用保持材４を巻き付けたものを、治具等を用いてケーシング３の筒部３Ａに挿入し、その後金属製の円筒の両端部を絞り加工等を行うことによってテーパー部３Ｃを形成し、さらにフランジ部３Ｂを形成することとしてもよい。そして筒部３Ａの表面に所定の凹部５を形成することによってケーシング３が形成される。
【００４７】
あるいは、ケーシング３をその長手方向に沿って２分割した構成（２つのシェルに分割した構成）とすることができる。上記シェルは、予めテーパー部３Ｃ、フランジ部３Ｂの一部、および凹部５が形成されたものとする。一方のシェル内の所定箇所に触媒コンバータ用保持材４が予め巻かれた触媒担体２を設置した後、他方のシェルを一方のシェルと重ねて溶接することによってケーシング３が形成される。なお、上述の溶接はボルト等を用いて固定する方法に代替可能である。
【００４８】
次に、ケーシング３の筒部３Ａに備えられる凹部５について、以下に詳細に説明を行う。図１にて示されるように、凹部５は、筒部３Ａに複数備えられることが好ましい。そして、複数の凹部５のそれぞれは離間して、筒部３Ａに不連続に備えることが好ましい。
【００４９】
筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４の一部は、筒部３Ａにおける凹部５が備えられていない部分３０と触媒担体２との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４の他の部分よりも、圧縮されて密度が高い状態で備えられる。
【００５０】
密度が高い触媒コンバータ用保持材４の熱伝導率は、密度が低いものと比較して、高いものとなる。したがって筒部３Ａにおいて凹部５が備えられた部分３１は、凹部５が備えられていない部分３０よりも、温度が高い状態となる。さらに、凹部５が備えられた部分３１は、熱源である触媒担体２との距離が近くなるので、触媒担体２から放出される熱の影響を、凹部５が備えられていない部分３０よりも受けやすい状態となる。
【００５１】
ここで、筒部３Ａの外側面３２において複数の凹部５のそれぞれが離間して、不連続に配置されることによって、凹部５が備えられた部分３１（温度の高い部分）は、凹部５が備えられていない部分３０（温度が低い部分）に囲まれて配置されることになる。結果、ケーシング３の筒部３Ａの表面温度は、凹部５が備えられていない部分３０（温度が低い部分）の温度と略同等の温度となり、触媒コンバータ１の周辺に置かれた機器１１に対する触媒コンバータ１から放出される熱による影響を抑制することとなる。
【００５２】
また、図１に示されるように、複数の凹部５は、それぞれがケーシング３の筒部３Ａに点在して備えられていることとしてもよい。このように凹部５を備えることによって、触媒コンバータ１の周辺に置かれた機器１１等に対する触媒コンバータ１から放出される熱による影響を抑制する効果をさらに高めることとなる。
【００５３】
また、筒部３Ａの外側面３２における、凹部５の開口面積の総和は、凹部５が備えられていない部分３０の面積の１／３倍以上、３倍以下であることが好ましい。ここでいう開口面積とは、凹部５の開口部５１の面積をいう。すなわち、開口面積は、図１にて示される触媒コンバータ１の平面図において、矩形に囲まれて記載されている部分の面積をいう。
【００５４】
開口面積が大きいことは、筒部３Ａの外側面３２において、触媒コンバータ１の周辺に置かれる機器１１から離れている面積が大きいことを意味する。すなわち、触媒コンバータ１の周辺に置かれた機器１１等に対する触媒コンバータ１から放出される熱による影響を抑制することとなる。
【００５５】
触媒コンバータ１の周辺に置かれた機器１１等に対する触媒コンバータ１から放出される熱による影響を抑制する効果を高めるために、凹部５の開口面積の総和は、凹部５が備えられていない部分の面積の１／３倍以上、３倍以下であることが好ましく、１／２倍以上、３倍以下であることがより好ましい。さらに、凹部５の開口面積の総和と、凹部５が備えられていない部分の面積と、が同じかそれ以上であることが好ましく、さらに１．５倍以上、３倍以下であることが好ましい。
【００５６】
また、複数の凹部５のそれぞれは、開口面積が小さいことが好ましい。具体的には筒部３Ａの面積は１〜９００ｍｍ３であることが好ましい。より好ましくは１〜６００ｍｍ３であり、さらに好ましくは１〜４００ｍｍ３である。複数の凹部５のそれぞれの開口面積が大きい場合、ケーシング３の表面における均熱性が悪くなるなどの弊害が考えられる。
【００５７】
次に、筒部３Ａに備えられる凹部５と、触媒コンバータ用保持材４と、の関係について説明を行う。本発明の実施形態に係る触媒コンバータ１に備えられる触媒コンバータ用保持材４の密度は、前述のように０．１０〜０．６５ｇ／ｃｍ３とすることとしてもよい。そして、筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間に備えられる触媒コンバータ用保持材４の密度と、筒部３Ａにおける凹部５が備えられていない部分３０と触媒担体２との間に備えられる触媒コンバータ用保持材４の密度と、は異なるものであることとしてもよい。
【００５８】
ここで、ケーシング３の筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間に備えられる触媒コンバータ用保持材４の密度は０．６５ｇ／ｃｍ３以下となるように凹部５の深さを設定する。ケーシング３の筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間に備えられる触媒コンバータ用保持材４の密度が０．６５ｇ／ｃｍ３を超えるように凹部５を深くしすぎると、担体の破損を招く可能性があるためである。
【００５９】
また、ケーシング３の筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間に備えられる触媒コンバータ用保持材４の密度は０．６５ｇ／ｃｍ３以下となるように凹部５の深さを設定することが好ましく、より好ましくは０．６０ｇ／ｃｍ３以下であり、特に好ましくは０．５５ｇ／ｃｍ３以下である。
【００６０】
また、ケーシング３の筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間に備えられる触媒コンバータ用保持材４の密度は０．２０ｇ／ｃｍ３を超える値となるように凹部５の深さを設定することが好ましく、より好ましくは０．２５ｇ／ｃｍ３を超える値であり、特に好ましくは０．３０ｇ／ｃｍ３を超える値である。
【００６１】
また、ケーシング３の筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間に備えられる触媒コンバータ用保持材４の密度範囲は、前述した上限値及び下限値を任意に組み合わせて決定することができる。
【００６２】
また、前述のように、筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４の一部は、筒部３Ａにおける凹部５が備えられていない部分３０と触媒担体２との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４の他の部分よりも、圧縮されて密度が高い状態で備えられる。そして、密度が高い触媒コンバータ用保持材４の熱伝導率は、密度が低いものと比較して、高いものとなる。
【００６３】
したがって、触媒コンバータ用保持材４が、凹部５の備えられる位置に基づいて、密度分布を有することは、触媒コンバータ１の周辺に置かれた機器１１等に対する触媒コンバータ１から放出される熱による影響を抑制する効果をさらに高めることとなる。
【００６４】
たとえば、触媒コンバータ用保持材４において、筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４の一部の密度は、筒部３Ａにおける凹部５が備えられていない部分３０と触媒担体２との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４の他の部分の密度と比べて小さいこととしてもよい。
【００６５】
具体的には、触媒コンバータ用保持材４において、筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４の一部の密度は、筒部３Ａにおける凹部５が備えられていない部分３０と触媒担体２との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４の他の部分の密度よりも小さいことが好ましい。
【００６６】
さらに具体的には、触媒コンバータ用保持材４において、筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４の一部の密度は、筒部３Ａにおける凹部５が備えられていない部分３０と触媒担体２との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４の他の部分の密度の、０．３倍以上、１．０倍未満であることとしてもよく、より好ましくは、０．４倍以上、０．９倍以下であることとしてもよく、さらに好ましくは、０．５倍以上、０．８倍以下であることとしてもよい。
【００６７】
あるいは、触媒コンバータ用保持材４は、筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４の一部の密度と、筒部３Ａにおける凹部５が備えられていない部分３０と触媒担体２との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４の他の部分の密度と、が同じとするような密度分布を有することとしてもよい。
【００６８】
このように、筒部３Ａにおける凹部５の備えられる位置に基づいて、触媒コンバータ用保持材４の密度を分布させることによって、触媒コンバータ１表面の温度を低下させることができるため、触媒コンバータ１の周辺に置かれた機器１１等に対する触媒コンバータ１から放出される熱による影響を抑制する効果をさらに高めることとなる。
【００６９】
また、触媒コンバータ用保持材４が、凹部５の深さに基づいて、密度分布を有することもまた、触媒コンバータ１の周辺に置かれた機器１１等に対する触媒コンバータ１から放出される熱による影響を抑制する効果をさらに高めることとなる。
【００７０】
この場合も、触媒コンバータ用保持材４は、筒部３Ａにおける凹部５が備えられた部分３１と触媒担体２との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４の一部の密度と、筒部３Ａにおける凹部５が備えられていない部分３０と触媒担体２との間隙に備えられる触媒コンバータ用保持材４の他の部分の密度と、が同じとするような密度分布を有することとしてもよい。
【００７１】
図１３は、本発明の実施形態に係る触媒コンバータ１の筒部３Ａの表面積比と表面温度との関係を示す図である。具体的には、図１３は、触媒コンバータ１を流通させる排気ガス温度を７００℃（もしくは８５０℃）、触媒コンバータ１の外気温度３０℃、触媒コンバータ１の筒部３Ａの外径１６５ｍｍ、触媒コンバータ１の筒部３Ａの内径１６０ｍｍ、触媒担体２の外径１５０ｍｍ、触媒コンバータ用保持材４（アルミナ繊維によって構成）の密度（凹部５が備えられていない部分の密度）０．３ｇ／ｃｍ３、凹部５は筒部３Ａに図１にて示されるようにそれぞれが離間して不連続に点在して備えられ、凹部５のそれぞれの開口面積は２５ｍｍ２、の条件における、本発明の実施形態に係る触媒コンバータ１の表面積と表面温度との関係を示すシミュレーション結果である。
【００７２】
筒部に凹部５が備えられていない場合（図１３における筒部の表面積比（倍）が１．０の場合）の触媒コンバータ１の筒部３Ａの表面温度は４５０℃（触媒コンバータ１を流通させる排気ガス温度が８５０℃の場合：図１３における■）、３７０℃（触媒コンバータ１を流通させる排気ガス温度が７００℃の場合：図１３における◆）であった。図１３には、触媒コンバータ１の筒部３Ａの表面積が増加するに従い、触媒コンバータ１の筒部３Ａの表面温度は減少することが示されている。
【００７３】
触媒コンバータ１の筒部３Ａにおいて、凹部５を備える筒部３Ａの外側面３２の表面積が、凹部５を備えない場合における筒部３Ａの外側面３２の表面積と比較して３．０倍の場合における触媒コンバータ１の筒部３Ａの表面温度は、３６５℃（触媒コンバータ１を流通させる排気ガス温度が８５０℃の場合：図１３における■）、３０５℃（触媒コンバータ１を流通させる排気ガス温度が７００℃の場合：図１３における◆）であり１００℃近く減少した。また凹部５を備える筒部３Ａの外側面３２の表面積が、凹部５を備えない場合における筒部３Ａの外側面３２の表面積と比較して１．５倍であっても、触媒コンバータ１の筒部３Ａの表面温度が２０℃近くも減少することがわかる。
【００７４】
図７は、本発明の実施形態に係る触媒コンバータ１の他の一例の平面図である。図８Ａは、図７における線８Ａ−８Ａにおける断面を示す断面図である。図８Ｂは、図７における線８Ｂ−８Ｂにおける断面を示す断面図である。本実施形態に係る触媒コンバータ１に備えられた触媒担体２と触媒コンバータ用保持材４は、図１にて示された実施形態に係る触媒コンバータ１のものと同様のものである。
【００７５】
本実施形態に係る触媒コンバータ１のケーシング３には、図７にて示されるように、触媒担体２の軸方向に沿ってケーシング３の筒部３Ａの一端から他端まで連続して凹部５が備えられている。このように凹部５を筒部３Ａに備えることによって、触媒担体２に排気ガスが導入される入口から、排出される出口にわたって全ての領域で放熱をすることができる。
【００７６】
また、図７にて示される触媒コンバータ１は、触媒担体２に触媒コンバータ用保持材４を予め巻き付けたものを、治具を用いて予め凹部５がプレス成型等によって施されたケーシング３の筒部３Ａに挿入して製造されることとしてもよい。すなわちスタッフィング方式を経て製造を行うこととしてもよい。なお、触媒担体２に触媒コンバータ用保持材４を予め巻き付けたものを、治具を用いてケーシング３の筒部３Ａに挿入し、その後凹部５を加工する製造方法によって製造されることとしてもよい。
【００７７】
若しくは、ケーシング３を軸方向に二分割したクラムシェルタイプケースを用意し、それぞれのケースの表面に凹部５をプレス成型等によって形成し、その後触媒担体２に触媒コンバータ用保持材４を予め巻き付けたものを二つのケースに挟みこまれて製造することとしてもよい。すなわちクラムシェル方式を経て製造を行うこととしてもよい。
【００７８】
図９は、本発明の実施形態に係る触媒コンバータ１の他の一例の平面図である。図１０Ａは、図９における線１０Ａ−１０Ａにおける断面を示す断面図である。図１０Ｂは、図９における線１０Ｂ−１０Ｂにおける断面を示す断面図である。
【００７９】
本実施形態に係る触媒コンバータ１に備えられた触媒担体２と触媒コンバータ用保持材４は、図１にて示された実施形態に係る触媒コンバータ１のものと同様のものである。このように、凹部５は筒部３Ａの周方向の全部に備えられることとしてもよい。
【００８０】
図１１は、本発明の実施形態に係る触媒コンバータ１の他の一例の平面図である。図１２Ａは、図１１における線１２Ａ−１２Ａにおける断面を示す断面図である。図１２Ｂは、図１１における線１２Ｂ−１２Ｂにおける断面を示す断面図である。
【００８１】
本実施形態に係る触媒コンバータ１に備えられた触媒担体２と触媒コンバータ用保持材４は、図１にて示された実施形態に係る触媒コンバータ１のものと同様のものである。このように、凹部５は筒部３Ａにらせん状に備えられることとしてもよい。なお、本実施形態に係る触媒コンバータ１に備えられた凹部５は複数存在するが、連続した一の凹部５によって備えることとしてもよい。
【００８２】
また、図９、１１にて示される触媒コンバータ１は、触媒担体２に触媒コンバータ用保持材４を予め巻き付けたものを、治具を用いて予め凹部５がプレス成型等によって施されたケーシング３の筒部３Ａに挿入して製造されることとしてもよい。すなわちスタッフィング方式を経て製造を行うこととしてもよい。
【００８３】
若しくは、ケーシング３を軸方向に二分割したクラムシェルタイプケースを用意し、それぞれのケースの表面に凹部５をプレス成型等によって形成し、その後触媒担体２に触媒コンバータ用保持材４を予め巻き付けたものを二つのケースに挟みこまれて製造することとしてもよい。すなわちクラムシェル方式を経て製造を行うこととしてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１  触媒コンバータ、２  触媒担体、３  ケーシング、３Ａ  筒部、４  触媒コンバータ用保持材、５  凹部、１１  機器、２０、２０Ａ  管、３Ｂ  フランジ部、４０Ａ、４０Ｂ  排気ガス、４１  凸部、４２  嵌合部。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
2012251439.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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