特開 2024-100482 排気浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024100482

(43)【公開日】2024-07-26

(54)【発明の名称】排気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/24 20060101AFI20240719BHJP

   F01N 13/08 20100101ALI20240719BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

F01N3/24 C

F01N13/08 D

F01N3/28 301V

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023004509

(22)【出願日】2023-01-16

(71)【出願人】

【識別番号】391002498

【氏名又は名称】フタバ産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】金澤 太哉

【テーマコード（参考）】

3G004

3G091

【Ｆターム（参考）】

3G004AA01

3G004DA13

3G004EA05

3G091BA07

3G091HA08

3G091HB01

(57)【要約】

【課題】車両の内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置において、流路部材における特に接合部に熱応力を発生させにくくするための技術を提供する。
【解決手段】排気浄化装置は、流路部材と、第１浄化部と、第２浄化部と、を備える。流路部材は、排気の流路を形成する。第１浄化部は、流路に設けられ、排気を浄化する。第２浄化部は、流路における第１浄化部よりも下流側に設けられ、排気を浄化する。流路部材は、第１浄化部と第２浄化部との間に接合部を有する。接合部は、車両に排気浄化装置を取り付けるためのブラケットが外面に接合される部分である。接合部の少なくとも一部は、第１浄化部からの前記排気の排出方向に沿って見て、第１浄化部の下流側の端面と重なる。流路における第１浄化部と接合部との間には、排出方向に沿って見て接合部の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部が形成されている。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置であって、
前記排気の流路を形成する流路部材と、
前記流路に設けられ、前記排気を浄化する第１浄化部と、
前記流路における前記第１浄化部よりも下流側に設けられ、前記排気を浄化する第２浄化部と、
を備え、
前記流路部材は、前記第１浄化部と前記第２浄化部との間に、前記車両に前記排気浄化装置を取り付けるためのブラケットが外面に接合される部分である接合部を有し、
前記接合部の少なくとも一部は、前記第１浄化部からの前記排気の排出方向に沿って見て、前記第１浄化部の下流側の端面と重なり、
前記流路における前記第１浄化部と前記接合部との間には、前記排出方向に沿って見て前記接合部の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部が形成されている、排気浄化装置。

【請求項2】

請求項１に記載の排気浄化装置であって、
前記遮蔽部は、前記第１浄化部の下流側の端面に対向する面である対向面を有し、
前記対向面は、前記流路の下流側へ延びている、排気浄化装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置であって、
前記流路部材は、
前記第１浄化部を内部に収容する収容部と、
前記収容部の下流側に連結され、前記第１浄化部と前記第２浄化部との間の前記流路を形成する連結部と、
を有し、
前記遮蔽部は、前記収容部の下流側の端面から延出した部分である、排気浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両の内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば引用文献１には、車両の内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置が記載されている。引用文献１に記載の排気浄化装置は、排気の流路を形成する流路部材と、当該流路に設けられた酸化触媒及び微粒子捕集フィルタと、を備える。排気は、酸化触媒及び微粒子捕集フィルタを通過することにより浄化される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－２８３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種の排気浄化装置には、当該装置を車両に取り付けるためのブラケットが接合される。排気浄化装置が引用文献１に記載のように排気を浄化する浄化部を複数備える場合、ブラケットは、例えば、流路部材における浄化部同士の間に接合される。

【0005】

しかしながら、流路部材におけるブラケットの接合部が、上流側の浄化部からの排気の排出方向に沿って見て当該浄化部の下流端面と重なる位置に設けられた場合、接合部には、浄化部から排出された排気が直接当たりやすい。このため、排気の熱の影響により、流路部材における特に接合部に熱応力が発生してしまう場合があった。

【0006】

本開示の一局面は、車両の内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置において、流路部材における特に接合部に熱応力を発生させにくくするための技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様は、車両の内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置であって、流路部材と、第１浄化部と、第２浄化部と、を備える。流路部材は、排気の流路を形成する。第１浄化部は、流路に設けられ、排気を浄化する。第２浄化部は、流路における第１浄化部よりも下流側に設けられ、排気を浄化する。流路部材は、第１浄化部と第２浄化部との間に接合部を有する。接合部は、車両に排気浄化装置を取り付けるためのブラケットが外面に接合される部分である。接合部の少なくとも一部は、第１浄化部からの排気の排出方向に沿って見て、第１浄化部の下流側の端面と重なる。流路における第１浄化部と接合部との間には、遮蔽部が形成されている。遮蔽部は、排出方向に沿って見て接合部の少なくとも一部を遮蔽する。このような構成によれば、流路部材における特に接合部に熱応力を発生させにくくすることができる。

【0008】

本開示の一態様では、遮蔽部は、第１浄化部の下流側の端面に対向する面である対向面を有してもよい。対向面は、流路の下流側へ延びていてもよい。このような構成によれば、遮蔽部により排気の流れが妨げられることを生じにくくすることができる。

【0009】

本開示の一態様では、流路部材は、収容部と、連結部と、を有してもよい。収容部は、第１浄化部を内部に収容する。連結部は、収容部の下流側に連結され、第１浄化部と第２浄化部との間の流路を形成する。遮蔽部は、収容部の下流側の端面から延出した部分であってもよい。このような構成によれば、比較的容易に遮蔽部を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】排気浄化装置の外観図である。

【図2】図１とは異なる角度から見た排気浄化装置の外観図である。

【図3】図２のIII－III断面図である。

【図4】図４Ａは、第１浄化部からの排気の排出方向と垂直な切断面における排気浄化装置の断面図である。図４Ｂは、図４Ａにおいて第１浄化部の図示を省略した排気浄化装置の断面図である。

【図5】図１のＶ－Ｖ断面図である。

【図6】第１浄化部が内部に収容された第１収容部の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図４Ａ及び図４Ｂは断面図であるが、ハッチングが省略されている。

【0012】

［１．構成］
図１及び図２に示す排気浄化装置１は、自動車等の車両に搭載されて用いられる。排気浄化装置１は、車両の内燃機関からの排気を浄化する装置である。図面には、排気の流れ方向が白抜きの矢印で示されている。排気浄化装置１は、流路部材２と、第１浄化部３Ａと、第２浄化部３Ｂと、ブラケット４と、を備える。

【0013】

流路部材２は、内燃機関からの排気の流路を形成する部材である。以下では、排気の流路における上流側及び下流側を、単に上流側及び下流側という。流路部材２は、金属製である。流路部材２は、上流側の第１収容部２１と、下流側の第２収容部２２と、これらを連結する連結部２３と、を有する。

【0014】

図３に示すように、第１収容部２１は、第１浄化部３Ａを内部に収容する筒状の部分である。第２収容部２２は、第２浄化部３Ｂを内部に収容する筒状の部分である。第１浄化部３Ａ及び第２浄化部３Ｂは、排気の流路に設けられている。第２収容部２２が第１収容部２１よりも下流側に配置されていることから、第２浄化部３Ｂは、排気の流路における第１浄化部３Ａよりも下流側に設けられている。

【0015】

第１浄化部３Ａ及び第２浄化部３Ｂは、排気中の環境汚染物質を改質又は捕集し、排気を浄化する。本実施形態の第１浄化部３Ａ及び第２浄化部３Ｂは、触媒である。第１浄化部３Ａ及び第２浄化部３Ｂの内部に担持される触媒成分としては、例えば、白金族元素、希土類元素等が挙げられる。第１浄化部３Ａ及び第２浄化部３Ｂそれぞれの内部に担持される触媒成分は、同一であってもよいし、互いに異なってもよい。

【0016】

また、本実施形態では、第１浄化部３Ａ及び第２浄化部３Ｂは、軸方向に径が一定の円柱状である。第１浄化部３Ａ及び第２浄化部３Ｂの中心軸は、直線状である。第１浄化部３Ａ及び第２浄化部３Ｂの中心軸に垂直な断面の外形は、真円状である。なお、ここでいう真円状とは、厳密な真円状を意味するものではなく、楕円状と区別する意味である。以下同様である。

【0017】

第１収容部２１及び第２収容部２２は、第１浄化部３Ａ及び第２浄化部３Ｂの外形に対応して、軸方向に径が一定の円筒状に形成されている。第１収容部２１及び第２収容部２２の中心軸は、直線状である。第１収容部２１及び第２収容部２２の中心軸に垂直な断面外形は、真円状である。

【0018】

連結部２３は、第１収容部２１の下流側の端部と第２収容部２２の上流側の端部とを連結する筒状の部分である。連結部２３は、第１収容部２１から第２収容部２２までの排気の流路を形成する。図２及び図４Ａに示すように、連結部２３は、２つの構成部品２３ａ，２３ｂを含んで構成されている。２つの構成部品２３ａ，２３ｂは、板材により形成された断面略Ｃ字状の部品である。つまり、２つの構成部品２３ａ，２３ｂは、所定の方向に延びる溝を形成する。２つの構成部品２３ａ，２３ｂが、断面略Ｃ字状における開口同士を対向させた状態で溶接等により互いに接合されることにより、筒状の連結部２３が形成される。連結部２３は、いわゆるモナカ構造である。モナカ構造は、シェル構造とも称される。

【0019】

図３に戻り、連結部２３は、全体として概ね円筒状である。連結部２３の中心軸は、少なくとも一部が湾曲した形状である。連結部２３の中心軸は、例えば、連結部２３の排気の流れ方向における中央付近で湾曲している。つまり、連結部２３は、例えば、排気の流れ方向における中央付近に、中心軸が湾曲した部分である湾曲部を有する。

【0020】

連結部２３の上流側の端部は、第１収容部２１の下流側の端部が内側に嵌り込む形状に形成されている。本実施形態では、連結部２３の上流側の端部は、中心軸に垂直な断面の外形が真円状である筒状に形成されている。連結部２３の上流側の端部の内径は、第１収容部２１の下流側の端部の外径と略同一である。

【0021】

連結部２３の下流側の端部は、第２収容部２２の上流側の端部が内側に嵌り込む形状に形成されている。本実施形態では、連結部２３の下流側の端部は、中心軸に垂直な断面の外形が真円状である筒状に形成されている。連結部２３の下流側の端部の内径は、第２収容部２２の上流側の端部の外径と略同一である。

【0022】

連結部２３には、上流側の端部に第１収容部２１が挿入され、下流側の端部に第２収容部２２が挿入されている。そして、例えば溶接により、連結部２３と第１収容部２１及び第２収容部２２のそれぞれとが接合されている。

【0023】

図１及び図２に示すように、連結部２３の外面には、ブラケット４が接合されている。ブラケット４は、車両に排気浄化装置１を取り付けるための部材である。ブラケット４は、金属製である。ブラケット４は、本体部４１と、フランジ部４２と、を有する。図２に示すように、本体部４１は、板材により形成された断面略Ｃ字状の部分である。フランジ部４２は、本体部４１の略Ｃ字状の端面から略Ｃ字状の外側へ延出した板状の部分である。ブラケット４は、フランジ部４２が連結部２３の外面に当接された状態で、溶接等により連結部２３に接合されている。以下では、連結部２３におけるブラケット４が外面に接合される部分を、接合部２３１という。

【0024】

図１及び図３に示すように、接合部２３１は、連結部２３の外周壁の一部が平坦になるように、周囲の部分よりも相対的に凹んだ部分である。また、図４Ａ～図５に示すように、接合部２３１は、第１浄化部３Ａからの排気の排出方向Ｈに沿って見て（つまり図４Ａ及び図４Ｂのように見て）、第１浄化部３Ａの下流端面３１と少なくとも一部が重なる位置に形成されている。第１浄化部３Ａの下流端面３１とは、第１浄化部３Ａの下流側の端面である。また、本実施形態の接合部２３１は、連結部２３の排気の流れ方向における中央よりも上流側に形成されている。例えば、連結部２３が排気の流れ方向における中央付近に湾曲部を有する場合、接合部２３１は、当該湾曲部よりも上流側に形成されてもよい。

【0025】

第１浄化部３Ａからの排気の排出方向Ｈは、第１浄化部３Ａの下流端面３１における排気の通過方向とも言い換えられる。以下では、第１浄化部３Ａからの排気の排出方向Ｈを、単に排出方向Ｈという。前述した、排出方向Ｈに沿って見て、接合部２３１の少なくとも一部が第１浄化部３Ａの下流端面３１と重なることとは、排出方向Ｈに平行投影した場合に、接合部２３１の少なくとも一部が第１浄化部３Ａの下流端面３１と重なることを意味する。本実施形態の排出方向Ｈは、第１浄化部３Ａの軸方向と一致する。

【0026】

図５に示すように、排気の流路における第１浄化部３Ａと接合部２３１との間には、遮蔽部２１１が形成されている。遮蔽部２１１は、排出方向Ｈに沿って見て、接合部２３１の少なくとも一部を遮蔽する。より詳細には、遮蔽部２１１は、排出方向Ｈに沿って見て、接合部２３１における第１浄化部３Ａの下流端面３１と重なる領域の少なくとも一部を遮蔽する。すなわち、遮蔽部２１１の少なくとも一部は、排出方向Ｈに沿って見て、第１浄化部３Ａ及び接合部２３１の双方と重なっている。

【0027】

遮蔽部２１１は、排気浄化装置１における排気の流路に接する面から、当該流路内へ延出した板状の部分である。具体的には、遮蔽部２１１は、第１収容部２１の下流端面２１ａの一部の範囲から排気の流路内へ延出している。第１収容部２１の下流端面２１ａとは、第１収容部２１の下流側の端面である。また、第１収容部２１の下流端面２１ａの一部の範囲から延出していることとは、より詳細には、第１収容部２１の下流端面２１ａの周方向における一部の範囲から延出していることを意味する。

【0028】

図６に示すように、本実施形態では、第１収容部２１の下流端面２１ａは、真円状の外形を有する環状の面である。そして、遮蔽部２１１は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、下流端面２１ａの周方向における約９０°の範囲から排気の流路内へ延出している。また、遮蔽部２１１は、図５に示すように、第１収容部２１の下流端面２１ａから下流側かつ排気の流路の中心軸に近づく方向へ延出している。つまり、遮蔽部２１１は、第１収容部２１が下流側に部分的に伸長され且つネッキングされた部分である。ネッキングされた部分は、縮径した部分とも言い換えられる。遮蔽部２１１は、第１浄化部３Ａの下流端面３１に対向する対向面２１１ａを有する。対向面２１１ａは、下流側かつ排気の流路の中心軸に近づく方向へ延びている。

【0029】

［２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（２ａ）排気浄化装置１のように、流路部材２における、排出方向Ｈに沿って見て第１浄化部３Ａの下流端面３１と少なくとも一部が重なる部分に、接合部２３１が形成された構成では、第１浄化部３Ａから排出された排気が接合部２３１に直接当たりやすい。接合部２３１に排気が直接当たった場合、接合部２３１は、排気の熱の影響により変形しようとすることがある。しかし、接合部２３１は外面に接合されたブラケット４により変形が拘束されているため、このような場合には接合部２３１に熱応力が発生してしまう。接合部２３１、延いては流路部材２に熱応力が発生した場合、流路部材２の破損に繋がる可能性がある。

【0030】

そこで、本実施形態では、排気の流路における第１浄化部３Ａと接合部２３１との間に遮蔽部２１１が形成されている。遮蔽部２１１は、排出方向Ｈに沿って見て接合部２３１の少なくとも一部を遮蔽する。このような構成によれば、第１浄化部３Ａから排出された排気の一部は、接合部２３１ではなく遮蔽部２１１に当たる。すなわち、遮蔽部２１１によって、第１浄化部３Ａから排出された排気が接合部２３１に直接当たることを抑制することができる。したがって、接合部２３１、延いては流路部材２に熱応力を発生させにくくすることができる。

【0031】

（２ｂ）遮蔽部２１１における対向面２１１ａは、排気の流路の下流側へ延びている。このような構成によれば、遮蔽部２１１により排気の流れが妨げられることを生じにくくすることができる。

【0032】

（２ｃ）遮蔽部２１１は、流路部材２における、第１浄化部３Ａと接合部２３１との間の排気の流路を形成する部分に形成される。したがって、遮蔽部２１１は、第１収容部２１及び連結部２３の少なくとも一方に形成される。ただし、連結部２３は、中心軸の少なくとも一部が湾曲した形状であり、径も一定ではないために、第１収容部２１と比較して成形が難しい。

【0033】

そこで、本実施形態では、遮蔽部２１１は、連結部２３ではなく第１収容部２１に形成されている。このような構成によれば、遮蔽部２１１を連結部２３に形成する場合と比較して、容易に遮蔽部２１１を形成することができる。

【0034】

（２ｄ）特に本実施形態では、遮蔽部２１１は、第１収容部２１の下流端面２１ａから延出した部分である。このような構成によれば、遮蔽部２１１を第１収容部２１の内面に形成する場合と比較して、容易に遮蔽部２１１を形成することができる。

【0035】

（２ｅ）遮蔽部２１１は、第１収容部２１の下流端面２１ａから下流側かつ排気の流路の中心軸に近づく方向へ延出した板状の部分である。このような構成によれば、第１収容部２１の下流側の端部を連結部２３に挿入する際に、遮蔽部２１１が連結部２３に干渉することを抑制することができる。

【0036】

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

【0037】

（３ａ）上記実施形態では、遮蔽部２１１は、第１収容部２１の下流端面２１ａから下流側へ延出した板状の部分である。しかし、遮蔽部２１１は、必ずしも下流側へ延出していなくてもよく、例えば、排出方向Ｈと垂直に延出していてもよい。言い換えれば、遮蔽部２１１における対向面２１１ａは、必ずしも下流側へ延出していなくてもよく、例えば、排出方向Ｈと垂直に延出していてもよい。

【0038】

（３ｂ）上記実施形態では、遮蔽部２１１は、第１収容部２１の下流端面２１ａから延出した部分であるが、遮蔽部は、必ずしも第１収容部２１の下流端面２１ａから延出した部分でなくてもよい。例えば、遮蔽部は、第１収容部２１の内面から延出した部分であってもよい。

【0039】

（３ｃ）上記実施形態では、遮蔽部２１１は、板状の部分である。しかし、遮蔽部は、板状の部分に限定されず、例えば、第１収容部２１の内面に形成された凸状の部分であってもよい。このように遮蔽部が凸状の部分である構成においても、遮蔽部における第１浄化部３Ａの下流端面３１に対向する対向面が下流側へ延びるように形成されることにより、上記（２ｂ）の効果を得ることができる。

【0040】

（３ｄ）上記実施形態のように、第１浄化部３Ａと接合部２３１との間の排気の流路が第１収容部２１と連結部２３とにより形成される場合、遮蔽部は、必ずしも第１収容部２１に形成されなくてもよい。例えば、遮蔽部は、連結部２３に形成されてもよい。また例えば、第１収容部２１及び連結部２３以外にも、第１浄化部３Ａと接合部２３１との間の排気の流路を形成する部材が存在する場合、この部材に接合部２３１が形成されてもよい。

【0041】

（３ｅ）上記実施形態では、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、排出方向Ｈに沿って見たときに、接合部２３１は、遮蔽部２１１から僅かに露出している。すなわち、上記実施形態の遮蔽部２１１は、排出方向Ｈに沿って見て接合部２３１を完全には遮蔽していない。しかし、遮蔽部は、例えば、排出方向Ｈに沿って見て接合部２３１を完全に遮蔽するように形成されてもよい。排出方向Ｈに沿って見たときに、接合部２３１における遮蔽部により遮蔽される範囲が広いほど、排気が接合部２３１に直接当たることをより抑制することができる。

【0042】

（３ｆ）上記実施形態では、図５に示すように、排気の流れ方向において遮蔽部２１１は接合部２３１と重ならない。しかし、遮蔽部は、例えば、排気の流れ方向において接合部２３１と重なるように形成されてもよい。排気の流れ方向において遮蔽部が接合部２３１と重なる場合、排気が接合部２３１に直接当たることをより抑制することができる。一方で、本実施形態のように遮蔽部が第１収容部２１の下流端面２１ａから延出した部分である場合には、遮蔽部の延出方向に沿った長さが短いほど、遮蔽部を形成しやすくすることができる。

【0043】

（３ｇ）流路部材２の形状は特に限定されない。例えば、第１収容部２１及び第２収容部２２の形状は、第１浄化部３Ａ及び第２浄化部３Ｂの外形に応じて適宜変更されてもよい。また例えば、連結部２３の形状は、車両における第１収容部２１及び第２収容部２２並びに他の排気系部品の配置に応じて適宜変更されてもよい。

【0044】

（３ｈ）上記実施形態では、第１浄化部３Ａ及び第２浄化部３Ｂは、触媒である。しかし、第１浄化部及び第２浄化部は、触媒以外の構成により実現されてもよい。例えば、第１浄化部及び第２浄化部の少なくとも一方が、排気中の特定の成分を吸着することにより排気を浄化する吸着材であってもよい。

【0045】

（３ｉ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

【符号の説明】

【0046】

１…排気浄化装置、２…流路部材、３Ａ…第１浄化部、３Ｂ…第２浄化部、４…ブラケット、２１…第１収容部、２２…第２収容部、２３…連結部、２１１…遮蔽部、２１１ａ…対向面、２３１…接合部、Ｈ…排出方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】