特許 7211860 二層構造の触媒コンバータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-16

(45)【発行日】2023-01-24

(54)【発明の名称】二層構造の触媒コンバータ

(51)【国際特許分類】

   F01N 13/08 20100101AFI20230117BHJP

   F01N 13/14 20100101ALI20230117BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20230117BHJP

【ＦＩ】

F01N13/08 A

F01N13/14

F01N3/28 301V

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019051197

(22)【出願日】2019-03-19

(65)【公開番号】P2020153271

(43)【公開日】2020-09-24

【審査請求日】2021-12-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000004765

【氏名又は名称】マレリ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】久永 徹

(72)【発明者】

【氏名】下野園 均

(72)【発明者】

【氏名】菅谷 大輔

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 智行

【審査官】稲村 正義

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０７５２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－０３０９５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６２－０６３０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９６７４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／００－１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

センサ取付用孔がそれぞれ設けられた外筒と内筒と、フランジを有する二層構造の触媒コンバータであって、
前記センサ取付用孔は、排気ガスの上流側に前記外筒と前記内筒を貫通するように設けられ、
前記外筒のセンサ取付用孔にセンサが保持され、前記内筒のセンサ取付用孔と前記センサとの間には排気ガスが通過可能なクリアランスが形成され、
前記内筒は、シールマットで前記外筒の内面にシールするように固定され、
前記内筒は、前記フランジの排気ガス入口に挿入され、
前記外筒の端部は、前記フランジに固着され、
前記シールマットは、前記センサ取付用孔の位置よりも排気ガスの下流側に配置されると共に、前記内筒に設けられた触媒担体より排気ガスの上流側に配置され、前記内筒と前記外筒の間は密封されていることを特徴とする二層構造の触媒コンバータ。

【請求項2】

請求項１記載の二層構造の触媒コンバータであって、
前記シールマットは、前記内筒と前記外筒間のディフューザ部に設けられていることを特徴とする二層構造の触媒コンバータ。

【請求項3】

請求項１または２記載の二層構造の触媒コンバータであって、
前記内筒と前記外筒の少なくとも一方に前記シールマットを係止してその位置を制限する規制部が設けられていることを特徴とする二層構造の触媒コンバータ。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の二層構造の触媒コンバータであって、
前記内筒の内部に第１の触媒担体と第２の触媒担体がそれぞれ配置され、
前記第１の触媒担体と前記第２の触媒担体の間の前記内筒と前記外筒に第２のセンサ取付用孔がそれぞれ設けられ、
前記内筒と前記外筒の少なくとも一方の前記第２のセンサ取付用孔の下流側に、前記シールマットを係止してその位置を制限する規制部が設けられていることを特徴とする二層構造の触媒コンバータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車の排気経路に設けられる二層構造の触媒コンバータに関する。

【背景技術】

【0002】

この種の排気浄化装置（触媒コンバータ）として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に開示されたものは、内筒と、この内筒の外周に設けられる外筒とを備え、一方の端部と他方の端部でそれぞれ内筒と外筒が周状に溶接され、一方の端部と他方の端部との間に内筒の外周面と外筒の内周面とが離間して空隙が形成され、この空隙が空気層を構成する断熱排気流通管であり、また、筒部に排気浄化体（触媒担体）が収容されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１１３９６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、前記従来の排気浄化装置は、外筒と内筒の二層構造（二重管構造）であるため、外筒と内筒を貫通するセンサ取付用孔を設けた場合、センサ取付用孔部分のガスシール性の確保が難しかった。

【0005】

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、外筒と内筒を貫通したセンサ取付用孔部分のガスシール性を簡単に確保することができ、かつ、向上させることができる二層構造の触媒コンバータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、センサ取付用孔がそれぞれ設けられた外筒と内筒と、フランジを有する二層構造の触媒コンバータであって、前記センサ取付用孔は、排気ガスの上流側に前記外筒と前記内筒を貫通するように設けられ、前記外筒のセンサ取付用孔にセンサが保持され、前記内筒のセンサ取付用孔と前記センサとの間には排気ガスが通過可能なクリアランスが形成され、前記内筒は、シールマットで前記外筒の内面にシールするように固定され、前記内筒は、前記フランジの排気ガス入口に挿入され、前記外筒の端部は、前記フランジに固着され、前記シールマットは、前記センサ取付用孔の位置よりも排気ガスの下流側に配置されると共に、前記内筒に設けられた触媒担体より排気ガスの上流側に配置され、前記内筒と前記外筒の間は密封されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、外筒と内筒との間に介在されるシールマットを、外筒と内筒を貫通したセンサ取付用孔の位置よりも排気ガスの下流側に配置すると共に、内筒に設けられた触媒担体より排気ガスの上流側に配置したことで、センサ取付用孔部分のガスシール性を簡単に確保することができ、かつ、向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１実施形態の二層構造の触媒コンバータを示す部分断面図である。

【図2】上記触媒コンバータの要部の拡大断面図である。

【図3】上記触媒コンバータの要部の他の例を示す拡大断面図である。

【図4】上記触媒コンバータの要部の別の例を示す拡大断面図である。

【図5】上記触媒コンバータの要部の更に別の例を示す拡大断面図である。

【図6】本発明の第２実施形態の二層構造の触媒コンバータを示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0010】

図１は本発明の第１実施形態の二層構造の触媒コンバータを示す部分断面図、図２は同触媒コンバータの要部の拡大断面図である。

【0011】

図１に示すように、二層構造の触媒コンバータ１０は、排気ガスＧの入口側に位置する金属製の入口側フランジ１１と排気ガスＧの出口側に位置する図示しない金属製の出口側フランジとの間に金属製の外筒２０と金属製の内筒３０とを有しており、入口側フランジ１１が例えばエンジンの排気マニホールド側の排気通路等に配置されている。

【0012】

図１、図２に示すように、外筒２０は、上流側端部２１が入口側フランジ１１に溶接Ｅにより固着されると共に、図示しない下流側端部が図示しない出口側フランジに溶接Ｅにより固着されている。また、内筒３０は、上流側端部３１が入口側フランジ１１の排気ガス入口１１ａ内に挿入されて摺動自在に取り付けられていると共に、図示しない下流側端部が図示しない出口側フランジの排気ガス出口内に挿入されて摺動自在に取り付けられている。これらにより、外筒２０と内筒３０との間には空気層（間隙）Ｓが形成された二重管構造になっている。

【0013】

外筒２０の上流側端部２１側及び内筒３０の上流側端部３１側のディフューザ部２２，３２は、小径の円筒状で側面Ｌ次状に形成され、円錐筒状のテーパ部２３，３３を介して大径円筒状のコンテナ部２４，３４に連続している。

【0014】

また、外筒２０と内筒３０のディフューザ部２２，３２には、排気ガスＧの濃度や温度等を検出するセンサ４０を取り付けるためのセンサ取付用孔２５，３５が外筒２０と内筒３０を貫通するように設けられている。

【0015】

さらに、外筒２０と内筒３０の各センサ取付用孔２５，３５とテーパ部２３，３３との間のディフューザ部２２，３２には、内筒３０の内周面に巻き付けるようにシールマット（断熱部材）４１が介在されていて、外筒２０と内筒３０の各ディフューザ部２２，３２間から各コンテナ部２４，３４間側へ排気ガスＧが流れないようにシールされている。この断熱部材としてのシールマット４１は、内筒３０を保持可能な面圧（弾性力）を有し、低熱伝導率のものである。また、シールマット４１は、各センサ取付用孔２５，３５の位置よりも排気ガスＧの下流側に配置されると共に、内筒３０に設けられた後述する触媒担体３８より排気ガスＧの上流側に配置されている。これらにより、内筒３０は、シールマット４１で外筒２０の内面にシールするように固定されていて、図２に示すように、内筒３０のセンサ取付用孔３５より流入した排気ガスＧが外筒２０と内筒３０の各ディフューザ部２２，３２間のシールマット４１よりも下流側の空気層（間隙）Ｓ側に漏れないようになっている。

【0016】

また、図１、図２に示すように、外筒２０のディフューザ部２２のセンサ取付用孔２５とテーパ部２３との間には、シールマット４１を係止してその位置を制限する凹環状の規制部２６が外側へ突出するように設けられている。さらに、内筒３０のコンテナ部３４内には、排気ガスＧを浄化する触媒担体３８が保持マット（保持部材）３９を介して収容されている。

【0017】

尚、外筒２０のセンサ取付用孔２５は筒状になって、センサ４０を保持している。さらに、外筒２０及び内筒３０の図示しない下流側端部側は、ディフューザ部２２，３２から図示しない逆円錐筒状のテーパ部を介して小径円筒状に形成されて図示しない出口側フランジに連結されている。また、外筒２０と内筒３０の各ディフューザ部２２，３２間のシールマット４１より下流側の空気層Ｓは、外筒２０と内筒３０の各コンテナ部２４，３４間まで連通している。

【0018】

以上第１実施形態の二層構造の触媒コンバータ１０によれば、外筒２０のディフューザ部２２と内筒３０のディフューザ部３２との間に介在されるシールマット４１を、外筒２０と内筒３０の各センサ取付用孔２５，３５の位置よりも排気ガスＧの下流側に配置すると共に、内筒３０のコンテナ部３４内に設けられた触媒担体３８より排気ガスＧの上流側に配置したことにより、図２に示すように、内筒３０のセンサ取付用孔３５より流入した排気ガスＧを外筒２０と内筒３０の各ディフューザ部２２，３２間のシールマット４１よりも下流側の空気層Ｓ側に漏れないようにすることができる。これにより、簡単な構造でガスシール性（未浄化ガス漏洩に対するシール性）を確保することができ、かつ、向上させることができ、また、ガスシール位置を減らすことができ、設計自由度を向上させることができる。さらに、外筒２０と内筒３０の各センサ取付用孔２５，３５部分のガスシール性を考慮しなくても良いため、その分、部品点数を少なくするこができる。

【0019】

また、外筒２０のディフューザ部２２に、シールマット４１を係止してその位置を制限する凹環状の規制部２６を設けたことで、振動や排圧等によるシールマット４１の位置ズレを防止することができる。さらに、規制部２６の形状は、シールマット４１が嵌り込む凹環状であるため、シールマット４１の形状を簡素化することができ、生産時の歩留まりを向上させることができる。

【0020】

尚、前記第１実施形態によれば、図２に示すように、外筒２０のディフューザ部２２に、シールマット４１を係止してその位置を制限する凹環状の規制部２６を外側へ突出するように設けたが、図３に示すように、外筒２０のディフューザ部２２に断面Ｌ字状の規制部２７を外側へ突出するように設けて、シールマット４１を係止してその位置を制限しても良く、また、図４に示すように、内筒３０のディフューザ部３２に、シールマット４１を係止してその位置を制限する凹環状の規制部３６を内側へ突出するように設けたり、また、図５に示すように、内筒３０のディフューザ部３２に断面Ｌ字状の規制部３７を内側へ突出するように設けて、シールマット４１を係止してその位置を制限しても良い。

【0021】

さらに、前記第１実施形態では、外筒と内筒のいずれか一方にシールマットを係止してその位置を制限する規制部を設けたが、外筒と内筒の双方にシールマットを係止してその位置を制限する規制部をそれぞれ設けても良い。また、凹状やＬ状の形状は、直角でなくても良く、さらに、外側に限らず、内側に突出するように、或いは内側に限らず、外側に突出するように設けても良い。

【0022】

図６は本発明の第２実施形態の二層構造の触媒コンバータを示す部分断面図である。

【0023】

この第２実施形態の二層構造の触媒コンバータ１０′は、第１の触媒担体としてのＴＷＣ（三元触媒）３８の下流側の内筒３０のコンテナ部３４内に、第２の触媒担体としてのガソリン・パティキュレート・フィルタ（ＧＰＦ）、或いは、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ（ＤＰＥ）４８を保持マット（保持部材）４９を介して収容してある点が前記第１実施形態と異なる。

【0024】

また、外筒２０のコンテナ部２４と内筒３０のコンテナ部３４の第１の触媒担体３８と第２の触媒担体４８の間には、排気ガスＧの圧力や温度等を検出する第２のセンサ４２を取り付けるための第２のセンサ取付用孔２５′，３５′が外筒２０と内筒３０を貫通するように設けられている。さらに、外筒２０のコンテナ部２４のセンサ取付用孔２５′の下流側には、シールマット４３を係止してその位置を制限する凹環状の規制部２８が外側へ突出するように設けられている。尚、他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0025】

この第２実施形態の二層構造の触媒コンバータ１０′では、内筒３０の第２のセンサ取付用孔３５′より流入した排気ガスＧを外筒２０と内筒３０の各コンテナ部２４，３４間のシールマット４３よりも下流側の空気層Ｓ側に漏れないようにすることができる。これにより、簡単な構造でガスシール性（未浄化ガス漏洩に対するシール性）を確保することができ、かつ、向上させることができ、さらに、外筒２０と内筒３０の各センサ取付用孔２５′，３５′部分のガスシール性を考慮しなくても良いため、その分、部品点数を少なくするこができる。

【0026】

尚、シールマット４３を係止してその位置を制限する凹環状の規制部２８の形状は、前記第１実施形態と同様に、外側ではなく、内側へ突出するように設けたり、断面Ｌ字状に設けたり、内筒側に設けても良いことは勿論である。

【符号の説明】

【0027】

１０，１０′ 二層構造の触媒コンバータ
１１ 入口側フランジ（フランジ）
１１ａ 排気ガス入口
２０ 外筒
２１ 上流側端部（端部）
２２ ディフューザ部
２４ コンテナ部
２５ センサ取付用孔
２５′ 第２のセンサ取付用孔
２６，２７，２８ 規制部
３０ 内筒
３２ ディフューザ部
３４ コンテナ部
３５ センサ取付用孔
３５′ 第２のセンサ取付用孔
３６，３７ 規制部
３８ 第１の触媒担体（触媒担体）
４８ 第２の触媒担体
４０ センサ
４２ 第２のセンサ
４１，４３ シールマット（断熱部材）
Ｇ 排気ガス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】