JPS6339763B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンジン特に自動車用エンジンの排ガ
ス浄化装置として好適な排気マニホールドリアク
タの改良に関するものである。

〔従来の技術の問題点〕

近年、自動車エンジンの排ガス中の有害成分で
あるHC、CO、NOx等を無害成分に変換して大
気中に排出するため、排気系の途中に触媒コンバ
ータを設け、あるいは従来の排気マニホールドに
代つて排ガス中の有害成分を熱反応によつて除去
する一般のサーマルリアクタと呼ばれているマニ
ホールドリアクタが実用化されている。

周知のように、上記マニホールドリアクタにお
いては、排ガス中の有害未燃成分の再燃焼を活発
に行なわせ浄化効率を良好にならしめるために充
分な保温を行なう必要があり、従来セラミツクフ
アイバー等の非金属質の保温材が使用されてい
た。しかしこの種の非金属質の保温材は一般に機
械的強度に乏しく排ガスとの接触によつて腐蝕さ
れ易いので排ガスの再燃焼室を限界するコアとリ
アクタケーシングとからなる二重殻構造内に保温
材を収容し、同二重殻構造を貫通するエンジンか
らの排ガス導入管および上記コア内で再燃焼した
排ガスを排気管に導く排出管の貫通部には、排ガ
スが二重殻部分内に侵入して保温材を焼損しまた
これを飛散させることを防止するために、シール
リングが設けられている。しかしながら同シール
リングは、上記ケーシング及びコア、さらに排ガ
ス導入管ならびに排出管の自由な熱膨脹及び収縮
を許容しながら充分なシール性を発揮することを
要請される一方、エンジンの振動に伴い上記コア
や導入管、排出管等の周辺部材と衝突して騒音を
発生しないような充分な配慮が必要であり、この
結果構造が極めて複雑となり高価となるだけでな
く、上記無機質保温材の耐熱疲労性に問題があり
耐用寿命の点に不安がある。

また、特開昭49−20516号公報には、密閉円筒
状の外筒内に、渦巻状に形成された内筒主体が配
置されており、排ガスの流入口がその内部に連通
され、内筒主体と外筒との間に形成された外側開
口端が流出口に連通されている構成のマニホール
ドリアクタが記載されているが、該マニホールド
リアクタは、内筒主体による断熱効果を得ること
ができず、しかも、触媒による浄化作用がなく排
ガス浄化効率に劣る不具合があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記従来のマニホールドリアクタの欠
点を解決するために創案されたもので、エンジン
の排ガスを受容して再燃焼させるケーシングの内
面に、適宜の断熱空間を存し金属板を複数層巻回
して形成した断熱保温体を介装してなるものにお
いて、上記断熱保温体の上記ケーシングの内面に
近接した一部の層が上記断熱空間内を排ガスが流
通しない様に形成された非通気性の断熱層として
形成され、残部の層が上記断熱空間内を排ガスが
流通する様に形成された通気性の触媒担持体とし
て形成されていることを特徴とする排気マニホー
ルドリアクタを要旨とするものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、適宜の断熱空間を存し金属板
を複数層巻回して形成した断熱保温体を排気マニ
ホールドリアクタの内面に介装したため、耐振動
性及び耐熱疲労性に秀れ、可動部分がないので、
騒音発生の惧れがなく、構造も極めて簡単となり
製作費を低減し得る効果を奏する。

又、ケーシング内面に近接した一部の層が実用
上全く充分な断熱保温効果を有するとともに、残
部の層に担持された触媒によつて排ガスが有効に
再燃焼される効果を奏する。

〔実施例〕

以下本発明を４気筒エンジンのマニホールドリ
アクタ（以下単にリアクタという）に適用した実
施例を図面について具体的に説明する。

先ず第１図ないし第３図は本発明の第１実施例
を示すものであつて、符号２で総括的に示された
リアクタは、シリンダヘツド１の側方に取付けら
れ、図示しないエンジンからの排ガスはシリンダ
ヘツド１の排気ポートから導入管３を通じて同リ
アクタ内に導入され、リアクタ内で燃焼反応しな
がら排出管４に流れ図示しない排気管に排出され
る。リアクタ２は、全体として円筒状をなし、そ
の長手方向中心線０−０を含む平面に沿つて二分
割された上下のケーシング２′，２″を具え、下方
ケーシング２″には上記シリンダヘツド１にボル
ト等適宜の締付手段によつて固定されるフランジ
５および上記導入管３を内挿する管状部６ならび
に上記排出管４を内挿する管状部７を具えてい
る。上記導入管３および排出管４は好ましくは耐
熱、耐蝕性に富むステンレス材で作られ、ケーシ
ング２′，２″は安価な鋳鉄でもよく、又板材を板
金加工として溶接により組立てゝもよい。

ケーシング２′，２″の内部には、第３図に示す
ように薄肉内筒８の外周にコルゲート板９と、併
せ巻きする平板１０とを多層に捲回して形成され
た中空円筒状の断熱保温体１１が内装される。上
記コルゲート板９と平板１０の巻き始め端は上記
薄肉内筒８上に溶接またはろー接１２によつて固
着され、所定の層数巻いたのち薄肉外筒１３を外
嵌して断熱保温体１１を製作し、次に上記導入管
３および排出管４を貫通させるための孔を穿設す
ると共に上記外筒１３上にスタツドボルト１４を
溶接固着し、同ボルト１４を前記上方ケーシング
２′の壁面に設けた対応するボルト孔に貫装しナ
ツト１５を締付けることによつて、断熱保温体１
１をケーシング内に強固に支持することができ
る。なお上記薄肉外筒１３の代りに、所定層数の
併せ巻きの終了後に平板１０だけを任意の層数巻
いてその終端縁を溶接等によつて固着してもよ
い。

断熱保温体１１の両端開口部は遮板１６によつ
て閉塞され、同遮板とケーシング２′，２″との間
にセラミツクフアイバ等で作られた円盤状の断熱
材１７が介装される。

そして中心よりの数層１８のコルゲート板９平
板１０の少くとも一方に、触媒作用を有する金属
粉体をスプレーコーテイングし、または蒸着ある
いは鍍金すると共に、その外側層１９のコルゲー
ト板及び平板は、触媒を有せずかつその長手方向
の寸法を上記触媒担持層１８より長くして、ケー
シング内に断熱保温体１１を内装したとき遮板１
７と上記触媒担持層１８との間にガス折流室２０
が形成されるようになつている。さらに、排出管
４を収容する断熱保温体１１上の孔が薄肉内筒８
を貫通せず第１層のコルゲート板９部まで達して
いるが、排出管４はその内端が上記触媒担持層１
８と外側層１９との境界に位置するように上記孔
内に嵌装されている。したがつて導入管３から内
筒８内に流入したエンジンの排ガスは、同内筒８
内で再燃焼しながら折流室２０に入り、ついで触
媒担持層１８間を流れる間に触媒の作用により無
害化され排出管４から排気管に流出する。

上述のように構成されたリアクタ２では、断熱
保温体１１が金属薄板のコルゲート板９及び平板
１０を多数層巻いて作られているので、従来のセ
ラミツク又はガラスフアイバ製の保温材を有する
ものと比べ、耐振動性及び耐熱疲労性に秀れ、可
動部分がないので騒音発生の惧れがなく、構造も
極めて簡単となり製作費を低減し得る利点があ
る。

さらに、リアクタ２内のガス温度は通常300℃
〜1000℃程度であるが、この場合の伝熱の殆んど
は輻射伝熱であるため上記のような数層の断熱空
間を具えた断熱保温体１１の断熱性は、通常巻層
数を５〜８層とすることによつて実用上充分であ
る。

また、第４図は本発明の第２実施例を、第５図
は本発明の第３実施例を示すものであり、何れも
上記第１実施例と同様に断熱保温体１１ａ，１１
ｂの中心部に触媒担持層１８を、その外側に触媒
を有しない断熱作用だけを有する外側断熱層１９
を具えている。上記第４図の実施例では、触媒担
持層１８の両端の折流室２０が截頭円錐形に形成
され、また導入管３ａを嵌装すべき孔が内筒８ａ
を貫通しないがその外周の第１層のコルゲート板
まで達し、導入管３ａの内端が触媒担持層１８と
外側層１９との境界に位置するように上記孔内に
嵌装されていると共に、排出管４ａの内端が内筒
８ａを貫通している。したがつてエンジンの排ガ
スは導入管３ａから触媒担持層１８内を流れ、こ
の間にガス中の有害成分は再燃焼すると共に触媒
による作用をうけて少くとも部分的に無害物質に
変換され、ついで内筒８ａ内で再燃焼して排出管
４ａから排出管に排出される。

さらに第５図の実施例では、上記第２実施例に
おける内筒８ａを廃止し代りに中心軸２１を設
け、同中心軸２１の両端をケーシング２′，２″上
に支持すると共に、排出管４ｂの内端を、上記第
１実施例と全く同様に、外側断熱層１９と触媒担
持層１８の境界に位置させたものである。この装
置では、導入管３ｂから導入された排ガスが触媒
担持層１８間を折流して流れる間にその有害成分
は再燃焼すると同時に触媒による転換作用をう
け、大部分無害物質となつて排出管４ｂから排出
される。

第６図は本発明の第４実施例を示し、エンジン
の排ガスを垂直下方に流す間に再燃焼もしくは触
媒作用の一方又は双方によりガス中の有害成分を
浄化するもので、しばしばコンバスターと呼称さ
れるが広い意味でマニホールドリアクタに含まれ
るものである。図中２２はシリンダヘツド１の排
気ポートに連通する排ガス集合蓋、２３は胴部、
２４は排気管に連らなる下部蓋である。胴部２３
内に上記第３ないし第５実施例と同様の断熱保温
体１１ｃが収容され、同保温体は中心部に前記同
様の触媒担持層１８を、またその外側部分に外側
断熱層１９を具えている。また集合蓋２２下部蓋
２４と胴部２３との接合部に排ガスが上記外側断
熱層１９に流入することを阻止するために仕切板
２５，２６が介装されている。したがつて、エン
ジンの排ガスは先ず集合蓋２２内に入り、仕切板
２５により案内されて触媒担持層１８を流下する
間に再燃焼すると共に触媒の作用をうけて浄化さ
れ排気管に排出される。断熱保温体１１，１１ａ
〜１１ｃが触媒層１８と外側断熱層１９とを有す
る上記第１〜第４実施例において、外側断熱層１
９は、実用上充分な断熱保温効果を有し、かつ従
来の無機質保温材に勝る前述した種々の効果を奏
するものである。

更に第７図はコルゲート板９の変形としてメタ
ルラス板にコルゲートを付与したものを使用し、
これと平板とを併せ巻きして断熱保温体を製作す
る態様を示したものである。この変形例では、平
板をコルゲートして作つて場合よりも当然接触伝
熱面積が減少するので、断熱性が一層優れ、又上
記触媒担持層１８を設けた場合に排ガスと触媒と
の接触面積が増加すること及び重量軽減が図れる
こと等のメリツトがある。

次に第８図は、上述のようにして構成された断
熱保温体に導入管３，３ａ，３ｂおよび排出管
４，４ａ，４ｂを取付けるための一構造例を示
す。即ち前述のようにして形成された断熱保温体
に上記導入管および排出管用の孔をドリルで穿設
し（この場合空間部に水を充填し氷結させると加
工時の変形が回避できる）、同孔内に予め準備し
たフランジ２９を有する円筒状のスペーサ３０を
嵌合して溶接３１により断熱保温体に固着し、こ
のスペーサ３０内に上記導入管、排出管を内装す
るのがよい。また第９図Ａ，Ｂに示すように、断
熱保温体を構成する各板上の所定位置に予め導入
管、排出管の外径Ｄより小さい径ｄの孔をプレス
加工により穿設しておき各板の捲回作業を終了し
たのち上記直径ｄの孔縁を折曲げて所望の径Ｄを
得るようにしてもよい。

最後に、上記断熱保温体を構成する各板の材質
は、ステンレス鋼やニツケル合金類が好適であ
り、また各板の厚さは0.05〜0.3mm程度が適当で
あるが、保温断熱性、それ自体の触媒効果、剛
性、耐久性等種々の設計フアクタに応じて上記以
外の金属材料、厚さ、形状等を適宜選択し得るも
のである。また前記触媒担持層１８で板材に被覆
する触媒金属又は合金の組成には、昇温時に各金
属酸化物として、排ガス浄化に有効に働く元素、
例えばNi、Cr、Co、Cu、Mn等一般的元素のほ
か、Pt、Ru、Rhその他の貴金属希有元素類も広
く利用しうる。

なお、本発明におけるリアクタでは、断熱保温
層や触媒層の層内の構成板間は、熱変形の自在性
をなるべく大きくするために固着させないのがよ
り好ましいが、必要に応じて例えばNi−Cr−Ｂ
−Si合金のようなろう剤を利用して高温ろう付を
行なつて固着させてもよい。

また断熱保温層の外周とリアクタ外殻間には、
薄層のセラミツクフアイバー体のような非金属を
介在させて、断熱・騒音防止の補助に利用でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明マニホールドリアクタの第１実
施例を示す縦断面図、第２図は第１図の−線
に沿い切截して示した横断面図、第３図は第１図
および第２図中の断熱保温体１１の製造態様を示
す斜視図、第４図は本発明の第２実施例を示す第
２図同様の横断面図、第５図は本発明の第３実施
例を示す第２図同様の横断面図、第６図は本発明
の第４実施例を示す縦断面図、第７図は上記断熱
保温体の更に他の変形例を示す斜視図、第８図は
上記断熱保温体の管孔部加工要領を説明する斜視
図、第９図Ａ及びＢは断熱保温体上の管孔形成要
領を説明する平面図及び断面図である。 ２……マニホールドリアクタ、２′，２″……ケ
ーシング、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ……断
熱保温体、１８……触媒担持層、１９……断熱
層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの排ガスを受容して再燃焼させるケ
   ーシングの内面に、適宜の断熱空間を存し金属板
   を複数層巻回して形成した断熱保温体を介装して
   なるものにおいて、上記断熱保温体の上記ケーシ
   ングの内面に近接した一部の層が上記断熱空間内
   を排ガスが流通しない様に形成された非通気性の
   断熱層として形成され、残部の層が上記断熱空間
   内を排ガスが流通する様に形成された通気性の触
   媒担持体として形成されていることを特徴とする
   排気マニホールドリアクタ。