JPS6042178Y2 - 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、実開昭５３−９９１５号公報に開示されるように
、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断面
Ｕ字状の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
通路を構成する二次エア供給管を配設して、排気ガスと
二次エアとを良好にミキシングするためのミキシングエ
リアを確保するとともに、このミキシングエリア（上記
間隔）において前段のモノリス触媒からの排気ガス流に
対し径方向全域に二次エアを供給して乱流を起こすこと
により、排気ガスと二次エアとを良好にミキシングさせ
て、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。

（考案が解決しようとする問題点） しかるに、上記従来のモノリス触媒コンバータにおいて
は、モノリス触媒間を所定間隔に保つためのスペーサを
必要とするとともに、該モノリス触媒間の間隔に二次エ
アを供給するための二次エア供給管を必要とするため、
部品点数が多くなり、コストアップの要因となるという
問題があった。

この問題を解消するものとして、先に本出願人により出
願された特願昭５６−７６３８号、特開昭５７−１２２
１１２−ｑがある。

このものは、略対称の２枚のプレス成形部材を貼り合わ
せてスペーサと二次エア供給通路の一部とを形威したも
のであって、断面Ｕ字状のスペーサの背面とケーシング
との間には二次エア供給通路に連通ずる二次エアチャン
バーが形威されており、該二次エアチャンバーを介して
モノリス触媒間の間隔に二次エアを供給する場合、上記
二次エアチャンバーのシール性、特に筒状ケーシングを
上下半割状のシェルを貼り合せて形威した場合にはその
フランジ部貼り合せ部分でのシール性が悪いため、二次
エアがケーシング外へ洩れ、二次エア供給装置によって
適正に計量された二次エアはこの洩れ分だけモノリス触
媒への流入量が不足し、その結果、モノリス触媒の浄化
性能が低下するという問題がある。

さらに、このシール性の問題を解消するものとして、先
に本出願人により出願された実願昭５６−２３９１４号
、実開昭５７−１３６８１６号がある。

このものは、略対称のプレス成形部材を貼り合せてなる
スペーサの内部に二次エアチャンバーと該二次エアチャ
ンバーに連通ずる二次エア供給通路とを一体に形成した
ものであって、上記二次エアチャンバーに二次エア導入
管を接続する場合、該二次エア導入管を挿通ずるための
、スペーサに設ける嵌合孔とケーシングに設ける嵌合孔
とが、モノリス触媒の加工誤差等によって正規の位置に
合致せず、二次エア導入管のガタッキや破損を生じると
ともに、二次エアチャンバーを形成するためのプレス成
形加工に工数がかかり、その屈曲部の精度が均一になら
ない等の問題がある。

本考案はかかる点を一挙に解決すべくなされたもので、
その目的とするところは、スペーサに二次エア供給通路
を一体形成することにより、部品点数を減少させてコス
トダウンを図るとともに、上記スペーサの外周部を閉鎖
部材によって気密的に閉鎖してその背面に二次エアチャ
ンバーを形成し、該二次エアチャンバーに二次エア導入
管を開口させることにより、二次エア導入管のガタッキ
や破損を生じることなくかつ加工工数もさほどかからず
に、二次エアチャンバーのシール性を確実にして二次エ
ア洩れを防止し得るようにすることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を遠戚するため、本考案の解決手段は、前後
に排気ガス流入口の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断面略Ｕ字
状の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通路
を設けてなる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２枚の略対称のプレス成形部材
を重ね合せて構成するとともに上記二次エア供給通路を
上記スペーサに一体形成する。

さらに、該スペーサの外周部を閉鎖部材で気密的に閉鎖
することによってスペーサの背面に二次エアチャンバー
を形威し、該二次エアチャンバーに、一端において二次
エア供給装置に接続されて二次エア導入管を開口させる
構成としたものである。

（作 用） 上記の構成により、本考案では、モノリス触媒間にミキ
シングエリアとしての間隔を保つためのスペーサと、該
間隔を横切る二次エア供給通路とが２枚の略対称なプレ
ス成形部材によって一体形成されているので、部品点数
が少なくて済む。

さらに、上記スペーサの背面には、該スペーサの外周部
を閉鎖部材で気密的に閉鎖することによって上記二次エ
ア供給通路と連通ずる二次エアチャンバーが形成され、
かつ該二次エアチャンバーに二次エア導入管を開口させ
て、該二次エア導入管からの二次エアを二次エアチャン
バーおよび二次エア供給通路を介して間隔に供給するよ
うにしたので、上記二次エアチャンバーのシールが確実
に行われ、二次エア供給装置によって適正に計量された
二次エアをガス洩れなく間隔に供給することができる。

また、二次エア導入管を挿通ずるための開口が上記閉鎖
部材のみて済むので、孔の位置合せなどが不要で、二次
エア導入管のガタッキや破損を生じることがないととも
に、スペーサの外周部は閉鎖部材で閉鎖するので、該ス
ペーサを構成するプレス成形部材の加工工数がさほどか
からず、加工、製作精度の均一化を高めることができる
ことになる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基つ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、軸方向に前後に３分割され
た筒状の前部ケーシング２とリングプレート状の閉鎖部
材３と筒状の後部ケーシング４とを互いに連接してなり
、上記前部ケーシング２は上下方向に扁平な断面楕円形
状の触媒収納部２ａを有するとともに、該触媒収納部２
ａの前端部には断面円形状の入口側排気管接続部２ｂを
有している。

また、上記後部ケーシング４は上下方向に扁平な断面楕
円形状の触媒収納部４ａを有するとともに、該触媒収納
部４ａの後端部には断面円形状の出口側排気管接続部４
ｂを有している。

そして、上記入口側排気管接続部２ｂの先端には連接リ
ング５を介して、中心に排気ガス流入口６ａを有する排
気管接続用入口フランジ６が溶接により一体に固着され
、また、上記出口側排気管接続部４ｂの後端には同じく
連接リング７を介して、中心に排気ガス流出口８ａを有
する排気管接続用出口フランジ８が溶接により一体に固
着されているとともに、該両フランジ６．８にはそれぞ
れ排気管接続用のスタッドボルト９，１０が植設されて
、ケーシング１の前後に排気管（図示せず）が接続され
る。

上記ケーシング１の触媒収納部２ａ、４ａ内には、上流
側前段に還元モノリス触媒１１が、下流側後段に酸化モ
ノリス触媒１２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１１．１２は断面Ｕ字
状のスペーサ１３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１１，１２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１３は、先端外周縁に外方へ突出する断面
り字状の支持フランジ部１４ａ、１５ａを有する２枚の
略対称な楕円形皿形状のプレス戊形部材１４．１５を前
後にその底部にて互いに重ね合せて形成されており、該
各プレス成形部材１４．１５の支持フランジ部１４ａ、
１５ａの内周面を前後部ケーシング２，４の端部外周面
に当接せしめて後述の閉鎖部材３と共に全周溶接によっ
てケーシング１に一体に固定されているとともに、上記
支持フランジ部１４ａはスチールメツシュ等の弾性体１
６を介して上記還元モノリス触媒１１の軸方向後端面を
弾性保持し、また、上記支持フランジ部１５ａは上記酸
化モノリス触媒１２の軸方向前端面を押圧保持し、よっ
て両モノリス触媒１１．１２相互面を上記所定の間隔Ｓ
に保持するように構成されている。

さらに、上記スペーサ１３を構成する各プレス戊形部材
１４．１５の底部合せ面には相対向して、楕円長軸方向
に延びかつ互いに相反する前後方向に凹陥成形した断面
半円形状の凹条溝部１４ｂ、１５ｂが形成されており、
該両凹条溝部１４ｂ、１５ｂによって上記間隔Ｓをケー
シング１の楕円長軸方向に横切る二次エア供給通路１７
がスペーサ１３に一体形成されているとともに、上記後
流側凹条溝部１５ｂの外周面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・・・が穿設されている。

また、上記各プレス戊形部材１４．１５はその底部周縁
および上記凹条溝部１４ｂ、１５ｂ両側縁に一定巾の重
ね合せ部１４ｃ、１５ｃを残して穿孔されて連通口１９
が形成されているとともに、上記重ね合せ部１４ｃ、１
５ｃによって径方向内方に向かって垂直に延びる衝立状
バッフル２０が形成されている。

さらに、上記スペーサ１３の外周部、すなわち両プレス
成形部材１４．１５の支持フランジ部１４ａ９１５ａ外
周面にはケーシング１の中央部を構成する閉鎖部材３が
全周溶接によって固着されて、該スペーサ１３の外周部
を気密的に閉鎖せしめ、よってスペーサ１３の背面に二
次エア供給通路１７と連通ずる気密状の二次エアチャン
バー２１が形成されている。

一方、２２は一端２２ａにおいて接続用フランジ２３を
介して二次エア供給装置（図示せず）に接続された二次
エア導入管であって、該二次エア導入管２２の他端２２
ｂは、閉鎖部材３に開設した挿通孔２４に嵌挿され溶接
によって固着されて、上記二次エアチャンバー２１に開
口されており、二次エア導入管２２からの二次エアを一
旦二次エアチャンバー２１に導入したのち、二次エア供
給通路１７を介して二次エア噴出孔１８，１８・・・か
ら間隔Ｓ内に後方に向って噴出供給するように構成され
ている。

尚、２５はコーン形状の圧力部材であって、還元モノリ
ス触媒１１の軸方向前端面を軸方向に押圧保持する支持
部２５ａと、該還元モノリス触媒１１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２５ｂ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、２６および２７は各々還元モノリス触媒１１およ
び酸化モノリス触媒１２の外周面を弾性保持するように
両モノリス触媒１１．１２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、
２８はケーシング１の触媒収納部４ａの軸方向後端部に
おいて酸化モノリス触媒１２の軸方向後端面をスチール
メツシュ等の弾性体２９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６の排気ガス流入口６ａ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２５のバッフル部
２５ｂを通過したのち、還元モノリス触媒１１内に流入
して、該触媒１１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２５ｂで整流されて
還元モノリス触媒１１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１１を通過し還元浄化さ
れた排気ガスは、スペーサ１３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１３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２０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通路１
７の存在および二次エア供給通路１７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１２へ均一に流入する。

そして、この酸化モノリス触媒１２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１２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ロフランシ８の排気ガス流出口８ａ
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は
、上記還元モノリス触媒１１と酸化モノリス触媒１２と
の間にミキシングエリアとしての間隔Ｓを保つためのス
ペーサ１３と、該間隔Ｓを楕円長軸方向に横切る二次エ
ア供給通路１７とが２枚の略対称なプレス戊形部材１４
．１５によって一体形成されているため、部品点数が少
なくて済み、コストダウンを図ることができる。

さらに、上記スペーサ１３の背面には、該スペーサ１３
の外周部を閉鎖部材３で全周溶接によって気密的に閉鎖
することによって上記二次エア供給通路１７と連通ずる
二次エアチャンバー２１を形威し、該二次エアチャンバ
ー２１に二次エア導入管２２を開口させて、該二次エア
導入管２２からの二次エアを二次エアチャンバー２１お
よび二次エア供給通路１７を介して間隔Ｓに供給するよ
うにしたので、上記二次エアチャンバー２１のシールが
確実に行われ、二次エア供給装置によって適正に計量さ
れた二次エアをガス洩れなく間隔Ｓに供給することがで
きるため、上記モノリス触媒１２での良好な浄化性能を
確保することができる。

特に、上記実施例の如き巻きじめ型のケーシング１の場
合には、二次エアチャンバー２１のシールを、特別なシ
ールプレートを用いることなく、ケーシング１の一部（
軸方向中央部）を構成する閉鎖部材３によって行うこと
ができる利点を有する。

また、上記二次エア導入管２２を挿通するための開口を
上記閉鎖部材３に設けるだけで済むので、孔の位置合せ
などが不要で、二次エア導入管２２をそのガタッキや破
損を生じることなく確実に固着することができる。

さらに、スペーサ１３の外周部は閉鎖部材３によって閉
鎖されるので、該スペーサ１３を構成するプレス戒形部
材１４．１５の加工工数がさほどかからず、そのためス
ペーサ１３の加工、製作精度の均一化を図ることができ
、精度の向上が図られる。

また、上記二次エア供給通路１７を構成するプレス戊形
部材１４．１５の凹条溝部１４ｂ、１５ｂは、剛性の高
い排気ガス流入口６ａや流出口８ａ部分から距離的に最
も離れた径方向の剛性の弱いケーシング１の軸方向中央
部を横切って配設されているため、ケーシング１および
スペーサ１３自体の剛性が増大する。

このことにより、エンジンの振動や排気脈動によってケ
ーシング１が膜振動するのが抑制され、その結果、ケー
シング１やプレス戊形部材１４．１５にクラックが発生
するのを防止して耐久性の向上を図ることができるとと
もに、モノリス触媒１１．１２の固定保持力が増してモ
ノリス触媒１１．１２の破損防止化を一層図ることがで
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、例えは上記
実施例では、ケーシング１内に前段に還元モノリス触媒
１１を、後段に酸化モノリス触媒１２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。

また、上記実施例では、ケーシング１を、軸方向に前後
に３分割した前部ケーシング２と閉鎖部材３と後部ケー
シング４とで構成した巻きじめ型について述べたが、軸
方向に上下に分割した一対のシェルで構成した貼り合せ
型についても適用できるのは勿論であるが、上述の如く
巻きじめ型の場合には閉鎖部材３を二次エアチャンバー
２１のシールプレートとして兼用できる点で有利である
。

また、スペーサ１３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、考案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、断面略
Ｕ字状のスペーサを、２枚の略対称のプレス戊形部材を
重ね合せて構成するとともに上記二次エア供給通路を上
記スペーサに一体形成する一方、該スペーサの外周部を
閉鎖部材で気密的に閉鎖することによってスペーサの背
面に二次エアチャンバーを形成しく該二次エアチャンバ
ーに二次エア導入管を開口させるものであるので、部品
点数の減少化によりコストダウンを図りつつ、二次エア
に対するシール性を確実に行うことができ、モノリス触
媒の良好な浄化性能を十分に発揮することができる。

しかも、上記二次エア導入管のガタッキや破損を生じる
ことなくその固定を確実なものとすることができるとと
もに、上記プレス戊形部材の加工工数がさほどかからず
、スペーサの加工、製作精度の向上を図ることができる
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、２・・・・・・前部ケーシ
ング、３・・・・・・閉鎖部材、５・・・・・・後部ケ
ーシング、６ａ・・・・・・排気ガス流入口、８ａ・・
・・・・排気ガス流出口、１１・・・・・・還元モノリ
ス触媒、１２・・・・・・酸化モノリス触媒、１３・・
・・・・スペーサ、１４．１５・・・・・・プレス戊形
部材、１４ｂ、１５ｂ・・・・・・凹条溝部、１７・・
・・・・二次エア供給通路、２１・・・・・・二次エア
チャンバー ２２・・・・・・二次エア導入管、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断面略
   Ｕ字状の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
   通路を設けてなるモノリス触媒コンバータにおいて、上
   記スペーサを２枚の略対称のプレス成形部材を重ね合せ
   て構成するとともに上記二次エア供給通路を上記スペー
   サに一体形成する一方、該スペーサの外周部を閉鎖部材
   で気密的に閉鎖することによってスペーサの背面に二次
   エアチャンバーを形成腰該二次エアチャンバーに、一端
   において二次エア供給装置に接続された二次エア導入管
   を開口させたことを特徴とするモノリス触媒コンバータ
   。