JPS6042175Y2 - モノリス触媒コンバ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、エンジンの排気系に介設されて排気ガス浄化
作用を行うモノリス触媒コンバータに関し、特にケーシ
ング内に複数のモノリス触媒を間隔をあけて直列配置し
たモノリス触媒コンバータに関するものである。

〔従来の技術） 一般に、上記のように複数の触媒をケーシング内に直列
配置した触媒コンバータにおいては、後段の触媒での酸
化反応を確実に行うために触媒間に二次エアを供給する
ことが行われている。

そして、この二次エアは、後段の触媒での浄化機能を十
分に発揮するためには前段の触媒からの排気ガスと十分
に混合させるとともに、後段の触媒へ均一に流入させる
必要がある。

そのため、従来、このようなモノリス触媒コンバータと
して、前後に排気ガス流入口と流出口とを備えた筒状ケ
ーシング内に、複数のモノリス触媒を所定の間隔を保つ
スペーサを介してケーシングの軸方向に直列配置すると
ともに、上記間隔を横切る方向に二次エア供給ノズルを
配設して、前段のモノリス触媒からの排気ガス流に対し
径方向のほぼ全域に供給し乱流を起こすことにより、排
気ガスと二次エアとを良好に混合させるとともに後段の
モノリス触媒へ均一に供給するようにしたものが提案さ
れている（実開昭５５−１３５１１５号公報参照）。

（考案が解決しようとする問題点） しかるに、上記従来のものにおいては、上記二次エア供
給ノズルを支持する場合、二次エア供給ノズルを片持支
持しているが、熱により該二次エア供給ノズルが垂れ下
るという問題がある。

また、二次エア供給ノズルの両端を固定支持したのでは
熱膨張を吸収できず、熱影響を受けることから、両端部
又は一端部をケーシングに特別に形成した部材で支持す
るようにした拘束緩和構造にすると、構造が複雑となり
、コスト的に高くつくという問題がある。

また、上記従来のモノリス触媒コンバータにおいて、モ
ノリス触媒間を所定の間隔に保つスペーサの内周面が軸
方向になだらかに傾斜するベンチュリ形状であると、モ
ノリス触媒を通過したガス流は層流となりやすいことと
相俟って、前段のモノリス触媒からの排気ガス流は後段
のモノリス触媒へスムーズに流れて、二次エアとのミキ
シングが十分に行われず、その果、後段のモノリス触媒
での浄化機能が十分に発揮できないという問題がある。

本考案はかかる点に鑑みてなされたものであり、上記モ
ノリス触媒間を所定間隔に保つスペーサを利用して、簡
単な構造でもって二次エア供給ノズルの熱膨張に対する
拘束緩和支持を可能とするとともに、前段のモノリス触
媒からの排気ガス流に乱流を生起させて二次エアと良好
にミキシングさせるようにして、後段のモノリス触媒で
の浄化機能を十分に発揮できるようにすることを目的と
する。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本考案の解決手段は、前後
に排気ガス流入口と流出口とを備えた筒状ケーシング内
に、複数のモノリス触媒を所定の間隔を保つスペーサを
介してケーシングの軸方向に直列配置するとともに、上
記間隔を横切る方向に二次エア供給ノズルを設けたモノ
リス触媒コンバータを前提とする。

そして、上記スペーサを、単一の板部材をプレス成形す
ることによって一体成形して、該スペーサに、上記モノ
リス触媒の端面を支持する支持部と、内周面に周方向の
一部を残して半径方向内方に向かって垂直に延びる衝立
状のバッフル部と、該バッフル部が位置する内周面上の
バッフル部非形成部に形成されかつ上記二次エア供給ノ
ズルの先端部と後端部とをその軸方向の移動を許容して
支持する支持孔とを備える構成としたものである。

この場合、上記スペーサを、単一の板部材をプレス成形
することによって一体成形するものにおいては、上記バ
ッフル部をスペーサ内周面の周方向全周に設けると、上
記支持孔の穴開は加工がこのバッフル部の存在により困
難となるので、スペーサの内周面に周方向の一部を残し
てバッフル部を設けるとともに、該バッフル部の位置す
るスペーサ内周面上のバッフル部非形成部に支持孔を設
けている。

（作 用） 上記の構成により、本考案では、前段側のモノリス触媒
を通過し浄化された排気ガスが、スペーサによって保持
された間隔内にほぼ層流状態でもって流入しても、該間
隔において、スペーサの内周面に設けた半径方向内方に
向かって垂直に延びる衝立状のバッフル部によって直ち
に乱されて乱流となり、しかも上記間隔を横切る二次エ
ア供給ノズルの存在および二次エア供給ノズルからの二
次エアの噴出によって乱流化が一層促進されるので、排
気ガスと二次エアが激しく攪拌されて十分かつ均一にミ
キシングされ、しかる後、後段側のモノリス触媒へ均一
に流入することになる。

このことにより、後段側のモノリス触媒では、上記排気
ガスと二次エアとの良好なミキシングおよび均一な流入
によってその浄化性能が著しく向上する。

また、両モノリス触媒間の間隔を横切るように配設され
た二次エア供給ノズルは、スペーサに設けた一対の支持
孔に該ノズルの軸方向の移動を許容するよう両持支持さ
れているので、該二次エア供給ノズルが熱膨張しても、
垂れ下りを生ずることなく確実に拘束緩和支持すること
ができる。

しかも、この場合、上記支持孔はモノリス触媒間を所定
間隔に保つスペーサに形成されたものであるので、別途
の複雑な拘束緩和構造を設けることなく、簡単な構造で
拘束緩和支持を行うことができる。

サラに、上記スペーサにおいては、上述の如き乱流生起
作用を行う衝立状パンフル部をスペーサ内周面の周方向
全周に設けずに周方向の一部を残して設け、該バッフル
部の位置する内周面上の上記バッフル部非戒形部に上記
支持孔を設けたことによりスペーサを、単一の板部材を
プレス成形することによって一体成形する際、上記支持
孔の穴開は加工を、上記バッフル部に邪魔されずに容易
に行うことが可能である。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図ないし第３図において、１は筒状のケーシングで
あって、該ケーシング１は、軸方向に上下に分割された
一対のプレス成形よりなるシェル２，２を、該シェル２
，２の外周縁に形成されたフランジ部２ａ、２ａにて互
いに貼り合わせてなり、該ケーシング１の中央部には上
下方向に扁平な断面楕円形状の触媒収納部１ａを有する
とともに、該触媒収納部１ａの前後両端部には断面円形
状の入口側および出口側排気管接続部１ｂ、ｌｂを有し
ている。

該入口側排気管接続部１ｂの先端には連接リング３を介
して、中心に排気ガス流入口４ａを有する排気管接続用
入口フランジ４が溶接により固着されており、また、出
口側排気管接続部１ｃの後端には同じく連接リング５を
介して、中心に排気ガス流出口６ａを有する排気管接続
用出口フランジ６が溶接により固着されており、該両フ
ランジ４，６にはそれぞれ排気管接続用のスタッドボル
ト７．８が植設されている。

上記ケーシング１の触媒収納部１ａ内には、上流側前段
に還元モノリス触媒９が、下流側後段に酸化モノリス触
媒１０がケーシング１の軸方向に直列配置されていると
ともに、両モノリス触媒９．１０はスペーサ１１を介し
て、両者間にミキシングエリアとしての所定の間隔Ｓを
保つように保持されている。

このモノリス触媒９，１０は共に、セラミック材からな
る楕円柱状の担体に白金等の触媒をコーティングしてな
り、軸方向にハニカム状に貫通する多数の通気孔を有す
るものである。

上記スペーサ１１は、単一の板部材をプレス成形するこ
とによって楕円筒形状に一体成形されてなり、前端外周
縁に外方へ突出し還元モノリス触媒９の軸方向後端面を
スチールメツシュ等の弾性体１２を介して弾性支持する
Ｌ字フランジ状の前側支持部１１ａを有するとともに、
後端外周縁に外方へ突出し酸化モノリス触媒１０の軸方
向前端面を押圧支持するＬ字フランジ状の後側支持部１
１ｂを有し、上記両支持部１１ａ、ｌｌｂの外周面をケ
ーシング１の内周面に当接せしめて例えば栓溶接によっ
てケーシング１に固定されているとともに、上記両支持
部１１ａ、１１ｂによって両モノリス触媒９，１０間を
所定間隔Ｓに保持するように設けられている。

さらに、上記スペーサ１１は、その内周面中央に周方向
の一部、すなわち楕円長軸上の部分を残して半径方向内
方に向かって垂直に延びる衝立状のバッフル部１１ｃを
有するとともに、該バッフル部１１ｃが位置する内周面
上のバッフル部非形成部（上記楕円長軸上の部分）には
後述の二次エア供給ノズル１５の先端部１５ａと後端部
１５ｂとをその軸方向の移動を許容して支持する一対の
支持孔１３．１４が形成されている。

一方、１５は上記間隔Ｓの前後方向中央部を楕円長軸方
向に横切るように配設された二次エア供給ノズルであっ
て、該二次エア供給ノズル１５は、ケーシング１におけ
るシェル２，２のフランジ部２ａ、２ａ貼り合せ部から
上記スペーサ１１の一方支持孔１４を挿通し、その先端
部１５ａを他方の支持孔１３に嵌挿することにより、両
支持孔１３．１４に二次エア供給ノズル１５の先端部１
５ａと後端部１５ｂとをその軸方向の移動を許容するよ
う拘束緩和状態に支持せしめて両持支持され、かつ上記
シェル２，２のフランジ部２ａ。

２ａ貼り合せ部において溶接により固定されている。

そして、上記二次エア供給ノズル１５の先端部１５ａは
閉成されているとともに、後端部１５ｂはケーシング１
外へ導出され、接続用フランジ１６を介してエアポンプ
（図示せず）に接続されて、二次エア供給通路１７を構
成している。

さらに、該二次エア供給ノズル１５の外周面後半部には
、上記二次エア供給通路１７と上記間隔Ｓの空間とを連
通ずる多数の二次エア噴出孔１８．１８・・・が穿設さ
れており、よってエアポンプからの二次エアを二次エア
供給通路１７（二次エア供給ノズル１５）を介して二次
エア噴出孔１８．１８・・・から間隔Ｓ内に後方に向か
って噴出供給するように構成されている。

尚、１９はコーン形状の圧力部材であって、還元モノリ
ス触媒９の軸方向前端面を軸方向に押圧保持する支持部
１９ａと、該還元モノリス触媒９の軸方向前端面から所
定距離前方に位置して排気ガスの流れを整流する多孔板
よりなるバッフル部１９ｂとを一体形成してなり、例え
ば栓溶接によってケーシング１に固定されている。

また、２０および２１は各々還元モノリス触媒９および
酸化モノリス触媒１０の外周面を弾性保持するように両
モノリス触媒９，１０の外周面とケーシング１の内周面
との間に介装されたスチールメツシュ等の弾性体、２２
はケーシング１の触媒収納部１ａの軸方向後端部におい
て酸化モノリス触媒１０の軸方向後端面をスチールメツ
シュ等の弾性体２３を介して弾性保持する支持部材であ
る。

したがって、上記実施例においては、排気管接続用入口
フランジ４の排気ガス流入口４ａからケーシング１内に
流入した排気ガスは、先ず、圧力部材１９のバッフル部
１９ｂを通過したのち、還元モノリス触媒９内に流入し
て、該触媒９によって還元浄化される。

その際、排気ガスは上記バッフル部１９ｂで整流されて
還元モノリス触媒９へ均一に流入するので、上記還元浄
化性能の向上が図られる。

続いて、上記還元モノリス触媒９を通過し還元浄化され
た排気ガスは、スペーサ１１によって保持されたミキシ
ングエリアとしての間隔Ｓ内にほぼ層流状態でもって流
入するが、該間隔Ｓにおいて、スペーサ１１の内周面に
設けた半径方向内方に向かって垂直に延びる衝立状バッ
フル部１１ｃによって直ちに乱されて乱流となり、しか
も上記間隔Ｓを楕円長軸方向に横切る二次エア供給ノズ
ル１５の存在および二次エア供給ノズル１５の二次エア
噴出孔１８．１８・・・からの二次エアの噴出によって
乱流化が一層促進され、その結果、排気ガスと二次エア
とが激しく攪拌されて十分かつ均一にミキシングされ、
しかる後、酸化モノリス触媒１０へ均一に流入する。

そして、この酸化モノリス触媒１０では、上記排気ガス
と二次エアとの良好なミキシングおよび酸化モノリス触
媒１０への均一な流入によってその酸化浄化性能が著し
く向上し、排気ガスは良好に酸化浄化される。

しかる後、このように還元および酸化浄化された排気ガ
スは排気管接続用出口フランジ６の排気ガス流出口６ａ
から排出される。

ここにおいて、上記実施例のモノリス触媒コンバータに
おいては、両モノリス触媒９，１０間の間隔Ｓを楕円長
軸方向に横切るように配設された二次エア供給ノズル１
５は、スペーサ１１に設けた一対の支持孔１３．１４に
該ノズル１５の軸方向の移動を許容するよう両持支持さ
れているため、該二次エア供給ノズル１５が熱膨張して
も、垂れ下りを生ずることなく確実に拘束緩和支持する
ことができる。

しかも、この場合、上記支持孔１３．１４はモノリス触
媒９，１０間を所定間隔Ｓに保つスペーサ１１に形成さ
れたものであるので、別途の複雑な拘束緩和構造を設け
ることなく、簡単な構造で拘束緩和支持を行うことがで
きる。

さらに、上記スペーサ１１においては、上述の如き乱流
生起作用を行う衝立状バッフル部ｌｉｅをスペーサ１１
内周面の周方向全周に設けずに周方向の一部（楕円長軸
上の部分）を残して設け、該バッフル部１１ｃの位置す
る内周面上の上記バッフル部非形成部（楕円長軸上の部
分）に上記支持孔１３．１４を設けたことにより、スペ
ーサ１１を、単一の板部材をプレス成形することによっ
て一体成形する際、前側および後側支持部１１ａ、ｌｌ
ｂとバッフル部１１ｃとを同時に一体成形することがで
きるとともに、上記支持孔１３゜１４の穴開は加工を、
上記バッフル部１１ｃに邪魔されずに容易に行うことが
でき、よって、バッフル部１１ｃの乱流生起機能を十分
に確保しながら、両支持部１１ａ、ｌｌｂ、バッフル部
１１ｃおよび支持孔１３．１４を含むスペーサ１１の製
作加工の簡易化を図り、ひいてはコストダウン化を図る
ことができる。

尚、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、そ
の他種々の変形例をも包含するものであり、例えば、上
記実施例では、ケーシング１内に前段に還元モノリス触
媒９を、後段に酸化モノリス触媒１０を２個直列配置し
たものについて述べたが、本考案はその他３個以上のモ
ノリス触媒を互いに所定の間隔をあけて直列配置したも
のについても同様に適用できるのは勿論である。

さらに、上記実施例では、ケーシング１を、軸方向に上
下に分割された一対のシェル２，２て構成した貼り合せ
型としたが、一体に筒状に形成した巻きじめ型としても
よいのは言うまでもない。

また、スペーサ１１、その他の各部材の固着手段として
は上記の如き溶接によるほか、各種公知の固着手段が採
用可能である。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案のモノリス触媒コンバータ
によれば、筒状ケーシングの軸方向に直列配置された複
数のモノリス触媒間に所定の間隔を保つためのスペーサ
を、単一の板部材をプレス成形することによって一体成
形し、かつ上記モノリス触媒の端面を支持する支持部と
、内周面に周方向の一部を残して半径方向内方に向かっ
て垂直に延びる衝立状のバッフル部と、該バッフル部が
位置する内周面上のバッフル部非形成部に形成され上記
二次エア供給ノズルの先端部と後端部とをその軸方向の
移動を許容して支持する支持孔とを備えたものとしたの
で、二次エア供給ノズルの垂れ下りなどを生じることな
くその拘束緩和支持を簡単な構造でもって確実に行うこ
とができ、コストダウン化および耐久性の向上を図るこ
とができるとともに、前段側のモノリス触媒からの排気
ガス流に乱流を生起せしめて排気ガスと二次エアとのミ
キシングを良好に行うことができ、後段側のモノリス触
媒での浄化性能の向上を図ることができるという効果を
有するものである。

しかも、一体成形したスペーサにおいて上記バッフル部
の乱流発生機能を十分に確保しつつ上記支持孔の穴開は
加工を簡易に行うことができるという利点を併せ有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を例示するもので、第１図は横断
面図、第２図は第１図の■−■線断面図、第３図は第２
図の■−■線断面図である。 １・・・・・・ケーシング、４ａ・・・・・・排気ガス
流入口、６ａ・・・・・・排気ガス流出口、９・・・・
・・還元モノリス触媒、１０・・・・・・酸化モノリス
触媒、１１・・・・・・スペーサ、ｌｌａ・・・・・・
前側支持部、ｌｌｂ・・・・・・後側支持部、１１Ｃ・
・・・・・バッフル部、１３．１４・・・・・・支持孔
、１５・・・・・・二次エア供給ノズル、１５ａ・・・
・・・先端部、１５ｂ・・・・・・後端部、Ｓ・・・・
・・間隔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 前後に排気ガス流入口と流出口とを備えた筒状ケーシン
   グ内に、複数のモノリス触媒を所定の間隔を保つスペー
   サを介してケーシングの軸方向に直列配置するとともに
   、上記間隔を横切る方向に二次エア供給ノズルを設けた
   モノリス触媒コンバータにおいて、上記スペーサを、単
   一の板部材をプレス成形することによって一体成形し、
   該スペーサは、上記モノリス触媒の端面を支持する支持
   部と、内周面に周方向の一部を残して半径方向内方に向
   かって垂直に延びる衝立状のバッフル部と、該バッフル
   部が位置する内周面上のバッフル部非形成部に形成され
   かつ上記二次エア供給ノズルの先端部と後端部とをその
   軸方向の移動を許容して支持する支持孔とを備えている
   ことを特徴とするモノリス触媒コンバータ。