(57)【要約】【課題】排気浄化用担体の保持力を向上できる排気浄化用担体の保持構造を提供すること。【解決手段】略半筒状の一対の分割ケースを接合してなる略筒状のケース１５内に、保持材１３を介して円柱状の担体１１を保持する触媒コンバータ１であって、担体１１は、その外周面に、中心軸Ｘに対して対称となる位置に軸方向に沿って延びる一対の凸部１１５，１１５を有し、ケース１５は、接合部近傍が外方に突出した一対の分割ケースを接合することにより形成され且つ凸部１１５，１１５の幅よりも大きな幅で軸方向に沿って延びる一対の突出部１５５，１５５を有し、一対の突出部１５５，１５５において保持材１３を介して凸部１１５，１１５が挟圧された状態で、担体１１がケース１５内に保持されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略半筒状の一対の分割ケースを接合してなる略筒状のケース内に、保持材を介して柱状の排気浄化用担体を保持する排気浄化用担体の保持構造であって、
前記排気浄化用担体は、その外周面に、中心軸に対して対称となる位置に軸方向に沿って延びる一対の凸部を有し、
前記ケースは、接合部近傍が外方に突出した前記一対の分割ケースを接合することにより形成され且つ前記凸部の幅よりも大きな幅で軸方向に沿って延びる一対の突出部を有し、
当該一対の突出部において前記保持材を介して前記凸部が挟圧された状態で、前記排気浄化用担体が前記ケース内に保持されていることを特徴とする排気浄化用担体の保持構造。
【請求項２】
前記一対の突出部は、前記ケースの軸方向において、前記排気浄化用担体が保持されている部分にのみ設けられていることを特徴とする請求項１記載の排気浄化用担体の保持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化用担体の保持構造に関する。詳しくは、触媒コンバータや排気浄化フィルタに用いられる排気浄化用担体の保持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気系には、排気を浄化するための触媒コンバータや排気浄化フィルタが配置されている。これらの触媒コンバータおよび排気浄化フィルタは、排気浄化用担体と、この排気浄化用担体を収容して保持するケースと、を含んで構成される。
【０００３】
例えば、半筒状の一対の分割ケースを接合してなる筒状のケース内に、保持材を介して、ハニカム構造の排気浄化用担体を保持する触媒コンバータが開示されている。この触媒コンバータでは、排気浄化用担体は保持材で被覆された状態で、ケース内に保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平５−７４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、排気浄化用担体を大型化した場合や、例えばＳｉＣのような密度が大きい材質で排気浄化用担体を形成した場合に、ケース内における排気浄化用担体の保持力が不足するときは、保持力を向上できる保持構造が望まれる。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気浄化用担体の保持力を向上できる排気浄化用担体の保持構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明では、略半筒状の一対の分割ケース（例えば、後述の第１分割ケース１５１，第２分割ケース１５２）を接合してなる略筒状のケース（例えば、後述のケース１５）内に、保持材（例えば、後述の保持材１３）を介して柱状の排気浄化用担体（例えば、後述の担体１１）を保持する排気浄化用担体の保持構造（例えば、後述の触媒コンバータ１）を提供する。この排気浄化用担体の保持構造では、前記排気浄化用担体は、その外周面に、中心軸（例えば、後述の中心軸Ｘ）に対して対称となる位置に軸方向に沿って延びる一対の凸部（例えば、後述の凸部１１５，１１５）を有し、前記ケースは、接合部近傍が外方に突出した前記一対の分割ケースを接合することにより形成され且つ前記凸部の幅よりも大きな幅で軸方向に沿って延びる一対の突出部（例えば、後述の突出部１５５，１５５）を有し、当該一対の突出部において前記保持材を介して前記凸部が挟圧された状態で、前記排気浄化用担体が前記ケース内に保持されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、排気浄化用担体の外周面に、中心軸に対して対称となる位置に軸方向に沿って延びる一対の凸部を設けるとともに、接合部近傍が外方に突出した一対の分割ケースを接合することにより、凸部の幅よりも大きな幅で軸方向に沿って延びる一対の突出部をケースに設けた。また、突出部において、保持材を介して凸部を挟圧した状態で、排気浄化用担体をケース内に保持する構成とした。
これにより、分割ケースを接合することにより形成される突出部において、剛性が高い凸部を強く挟圧した状態で、排気浄化用担体をケース内に保持できる。従って、本発明によれば、従来に比して排気浄化用担体の保持力を向上できる。
【０００９】
この場合、前記一対の突出部は、前記ケースの軸方向において、前記排気浄化用担体が保持されている部分にのみ設けられていることが好ましい。
【００１０】
この発明では、ケースの軸方向において、排気浄化用担体が保持されている部分にのみ、突出部を設ける構成とした。
これにより、凸部を覆う保持材の軸方向の上流側端部に、排気が直接流れ込むことを回避できる。このため、かかる上流側端部において、粒子状物質などが堆積したり、保持材が風蝕されるのを抑制でき、排気浄化用担体の保持力の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、排気浄化用担体の保持力を向上できる排気浄化用担体の保持構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】上記実施形態に係る触媒コンバータの製造方法を説明するための図であり、（ａ）は担体の形成に用いるハニカム構造体の横断面図であり、（ｂ）は担体の横断面図であり、（ｃ）は担体の外周面に保持材を被覆したときの横断面図であり、（ｄ）は保持材を介して担体をケース内に収容するときの様子を示す横断面図であり、（ｅ）は分割ケースを接合して完成した触媒コンバータの横断面図である。
【図４】上記実施形態の変形例１に係る触媒コンバータの部分拡大断面図である。
【図５】上記実施形態の変形例２に係る触媒コンバータの部分拡大断面図である。
【図６】上記実施形態の変形例３に係る触媒コンバータの部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る排気浄化用担体の保持構造を適用した触媒コンバータ１の構成を示す斜視図である。図２は、図１に示す触媒コンバータ１の中心軸Ｘに直交するＡ−Ａ線断面図である。触媒コンバータ１は、図示しない内燃機関の排気管９の途中に配置され、この内燃機関から排出される排気を浄化する装置である。
【００１４】
図１に示すように、触媒コンバータ１は、担体１１と、保持材１３と、ケース１５と、を備える。ケース１５の上流側端部には、上流側から下流側に向かって拡径する排気導入コーン１７が接続されており、ケース１５の下流側端部には、上流側から下流側に向かって縮径する排気導出コーン１９が接続されている。
本実施形態の触媒コンバータ１は、担体１１を水平方向に沿って保持する横置き型の触媒コンバータであるが、担体１１を鉛直方向に沿って保持する縦置き型の触媒コンバータであってもよい。
【００１５】
図２に示すように、担体１１は、円柱状のハニカム構造体１１１と、このハニカム構造体１１１の外周を覆うように設けられた外皮１１３と、を備える。ハニカム構造体１１１は、円柱状に限定されず、楕円状であってもよい。
【００１６】
ハニカム構造体１１１は、複数の略正方形状のセルを備える。ハニカム構造体１１１は、それぞれに複数のセルが形成された複数の柱状セグメントの側面同士を互いに接合して円柱状の集合体とすることで形成される。あるいは、押出成形などの一体成形によって形成される。
【００１７】
外皮１１３は、その外周面に、一対の凸部１１５，１１５を有する。これら一対の凸部１１５，１１５は、中心軸Ｘに対して対称となる位置に、軸方向に沿って延びるように設けられている。
【００１８】
図２に示すように、一対の凸部１１５，１１５の高さＨの寸法は、略同一であり、ハニカム構造体１１１の直径の１〜２０％であることが好ましい。また、一対の凸部１１５，１１５の幅Ｗの寸法は、略同一であり、ハニカム構造体１１１の直径の３．５〜３０％であることが好ましい。なお、ハニカム構造体１１１の軸方向に垂直な断面が楕円状である場合には、楕円の短径を基準とする。
また、一対の凸部１１５，１１５の軸方向の長さ寸法は、略同一であり、ハニカム構造体１１１の軸方向の長さの３０〜９０％であることが好ましい。
【００１９】
凸部１１５，１１５の高さＨ、幅Ｗ、および長さの各寸法が、上記の範囲より小さい場合には、凸部１１５，１１５が小さ過ぎる結果、担体１１の保持力の向上効果が得られない。一方、上記の各寸法が、上記の範囲より大きい場合には、凸部１１５，１１５が大き過ぎる結果、担体１１の外周に保持材１３をうまく巻回することができず、触媒コンバータ１の寸法に影響を及ぼし、ひいては排気系のレイアウト上の問題が生ずる。
【００２０】
担体１１を構成するハニカム構造体１１１および外皮１１３は、アルミナ、ムライト、リチウムアルミニウムシリケート、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素、アルミナチタネート（ＡＴ）およびコーディエライトからなる群より選ばれる１種または２種以上の材料で構成されることが好ましい。ハニカム構造体１１１と外皮１１３は、同一の材料から構成されてもよく、異なる材料から構成されてもよい。
【００２１】
外皮１１３は、ハニカム構造体１１１の外周に成形型を設置し、ハニカム構造体１１１と成形型との隙間に、外皮１１３を構成する上記で列挙した材料を充填することで形成される。あるいは、ハニカム構造体１１１と外皮１１３とを同時に押出成形することで形成される。
【００２２】
担体１１には、従来公知の三元触媒、酸化触媒、ＮＯｘ浄化触媒などの各種排気浄化触媒が所定量、担持される。これらの排気浄化触媒が担持された担体１１内を排気が流通することにより、排気中に含まれるＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘなどが浄化される。
【００２３】
排気浄化触媒の担体１１への担持方法は特に限定されず、従来公知のウォッシュコート法などが採用される。具体的には、排気浄化触媒の構成材料を含むスラリーを調製し、このスラリー中に担体１１を浸漬させた後、引き上げて乾燥させることで、担体１１に排気浄化触媒が担持される。
【００２４】
図１に戻って、保持材１３は、担体１１の外周の全部を覆うように、担体１１の外周に巻回されている。保持材１３は、担体１１の軸方向の中央部分にのみ設けられており、担体１１の軸方向の上流側端部と下流側端部には、保持材１３は設けられていない。
この保持材１３は、担体１１の外周面とケース１５の内周面との隙間で圧縮された状態でケース１５内に収容され、これにより、担体１１をケース１５内に保持する。
【００２５】
保持材１３は、ＳＵＳなどの金属線材料、ガラス繊維、アルミナ繊維、カーボン繊維、およびポリアミド繊維などからなる群より選ばれる１種または２種以上の材料から構成される。
【００２６】
なお、保持材１３には、担体１１の外形に沿った折れ線を予め入れておくことが好ましい。これにより、保持材１３を担体１１の外周に巻回する際に、保持材１３を担体１１の外周面にフィットさせることができる。具体的には、担体１１の外周面に設けられた一対の凸部１１５，１１５の形状に対応させて折れ線を入れておくことにより、担体１１の外形に追従して保持材１３を巻回できる。
また、保持材１３を担体１１に巻回する際には、保持材１３の位置ずれを防止するために、保持材１３の軸方向の両端部をテープなどで固定しておくのが好ましい。
【００２７】
図１および図２に示すように、ケース１５は、略半筒状の一対の分割ケースを接合してなる略筒状のケースである。より具体的には、本実施形態のケース１５は、中心軸Ｘを含み、後述する突出部１５５，１５５を通る平面で２分割された第１分割ケース１５１および第２分割ケース１５２を接合することで形成される。
【００２８】
図１に示すように、ケース１５は、凸部１１５，１１５の幅よりも大きな幅で軸方向に沿って延びる一対の突出部１５５，１５５を有する。これら一対の突出部１５５，１５５は、ケース１５の軸方向において、担体１１が保持されている部分にのみ、設けられている。
これら一対の突出部１５５，１５５は、接合部近傍が外方に突出して形成された第１分割ケース１５１および第２分割ケース１５２を接合することにより形成される。
【００２９】
これら一対の突出部１５５，１５５は、担体１１の外周面に形成された一対の凸部１１５，１１５の形状および位置に対応して設けられている。担体１１は、これらの突出部１５５，１５５において、凸部１１５，１１５が保持材１３を介して挟圧された状態で、ケース１５内に保持されている。
【００３０】
ケース１５を構成する第１分割ケース１５１および第２分割ケース１５２は、同一の材料で構成され、具体的には、ＳＵＳやＮｉ−Ｃｒ合金などの材料で構成される。このため、第１分割ケース１５１と第２分割ケース１５２との接合は、溶接により行われている。具体的には、第１分割ケース１５１と第２分割ケース１５２との接合部１５７は、両分割ケースの接合部に設けられたフランジ１５９，１５９同士を突き合わせ溶接することで形成されている。
【００３１】
次に、本実施形態に係る触媒コンバータ１の製造方法について説明する。
先ず、図３の（ａ）に示すように、担体１１の形成に用いるハニカム構造体１１１を準備する。ハニカム構造体１１１は、それぞれに複数のセルが形成された複数の柱状セグメントの側面同士を、互いに接合して円柱状の集合体とすることにより形成する。
【００３２】
次いで、図３の（ｂ）に示すように、ハニカム構造体１１１の外周面を覆い、一対の凸部１１５，１１５を外周に有する外皮１１３が設けられた担体１１を形成する。具体的には、ハニカム構造体１１１の外周に成形型を設置し、ハニカム構造体１１１と成形型との隙間に、外皮１１３を構成する材料を充填することにより形成する。
【００３３】
次いで、図３の（ｃ）に示すように、担体１１の外周面上を覆うように、保持材１３を巻回する。このとき、保持材１３を押圧しながら担体１１の凸部１１５，１１５の形状に追従させて、保持材１３が担体１１の外表面にフィットするように巻回する。
【００３４】
次いで、図３の（ｄ）に示すように、保持材１３が外周面に巻回された担体１１を、第１分割ケース１５１と第２分割ケース１５２とで挟み込むことにより、担体１１をケース１５内に収容する。このとき、第１分割ケース１５１と第２分割ケース１５２の接合部近傍に設けられた外方に突出した部分（接合により一対の突出部１５５，１５５を形成する部分）が、担体１１の凸部１１５，１１５の位置となるようにして、両分割ケースの対向するフランジ１５９，１５９同士を突き合わせる。
【００３５】
最後に、図３の（ｅ）に示すように、第１分割ケース１５１と第２分割ケース１５２とを、フランジ１５９，１５９同士を突き合わせ溶接することで、ケース１５を形成する。これにより、一対の突出部１５５，１５５において、保持材１３を介して担体１１の凸部１１５，１１５が強く挟圧された状態で、担体１１がケース１５内に保持された触媒コンバータ１が製造される。
【００３６】
本実施形態に係る触媒コンバータ１によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、担体１１の外周面に、中心軸Ｘに対して対称となる位置に軸方向に沿って延びる一対の凸部１１５，１１５を設けた。また、接合部近傍が外方に突出した一対の第１分割ケース１５１および第２分割ケース１５２を接合することにより、凸部１１５，１１５の幅よりも大きな幅で軸方向に沿って延びる一対の突出部１５５，１５５をケース１５に設けた。さらに、突出部１５５，１５５において、保持材１３を介して凸部１１５，１１５を挟圧した状態で、担体１１をケース１５内に保持する構成とした。
これにより、第１分割ケース１５１および第２分割ケース１５２を接合することにより形成される突出部１５５，１５５において、剛性が高い凸部１１５，１１５を強く挟圧した状態で、担体１１をケース１５内に保持できる。従って、本実施形態によれば、従来に比して担体１１の保持力を向上できる。
【００３７】
また、本実施形態では、ケース１５の軸方向において、担体１１が保持されている部分にのみ、突出部１５５，１５５を設ける構成とした。
これにより、凸部１１５，１１５を覆う保持材１３の軸方向の上流側端部に、排気が直接流れ込むことを回避できる。このため、かかる上流側端部において、排気中の粒子状物質などが堆積したり、保持材１３が風蝕されるのを抑制でき、担体１１の保持力の低下を抑制できる。
【００３８】
［変形例１］
図４は、上記実施形態の変形例１に係る触媒コンバータ２の部分拡大断面図である。図４に示されるように、変形例１に係る触媒コンバータ２は、凸部２１５の形状を、横断面視で略等脚台形状に変更し、それに伴って突出部２５５の形状などを変更した以外は、上記実施形態と同様の構成である。
この変形例１によれば、上記実施形態と同様の効果が奏される。
【００３９】
［変形例２］
図５は、上記実施形態の変形例２に係る触媒コンバータ３の部分拡大断面図である。図５に示されるように、変形例２に係る触媒コンバータ３は、凸部３１５の形状を、横断面視で半円形状に変更し、それに伴って突出部３５５の形状などを変更した以外は、上記実施形態と同様の構成である。
この変形例２によれば、上記実施形態と同様の効果が奏される。
【００４０】
［変形例３］
図６は、上記実施形態の変形例３に係る触媒コンバータ４の部分拡大断面図である。図６に示されるように、変形例３に係る触媒コンバータ４は、第１分割ケース４５１および第２分割ケース４５２の端部を互いにラップさせた状態で接合することにより、突出部４５５を形成した以外は、上記実施形態と同様の構成である。
この変形例３によれば、上記実施形態と同様の効果が奏される他、第１分割ケース４５１および第２分割ケース４５２の端部のラップ度合を調整することにより、凸部４１５の挟圧荷重を調整できるため、担体の保持力を自在に調整できる。また、突出部４５５から外方に延在するフランジが不要であるため、省スペース化が可能である。
【００４１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
上記実施形態では、本発明に係る排気浄化用担体の保持構造を触媒コンバータに適用した例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば排気浄化フィルタとしてのＤＰＦに適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１，２，３，４…触媒コンバータ（排気浄化用担体の保持構造）
１１…担体（排気浄化用担体）
１３…保持材
１５，２５，３５，４５…ケース
１１１…ハニカム構造体
１１３…外皮
１１５，２１５，３１５，４１５…凸部
１５１，２５１，３５１，４５１…第１分割ケース（一対の分割ケース）
１５２，２５２，３５２，４５２…第２分割ケース（一対の分割ケース）
１５５，２５５，３５５，４５５…突出部
【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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