JPH01274844A - 触媒反応器用担体 - Google Patents

触媒反応器用担体

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JPH01274844A
JPH01274844A JP1066463A JP6646389A JPH01274844A JP H01274844 A JPH01274844 A JP H01274844A JP 1066463 A JP1066463 A JP 1066463A JP 6646389 A JP6646389 A JP 6646389A JP H01274844 A JPH01274844 A JP H01274844A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は触媒反応器用担体に係り、さらに詳細には排ガ
スが貫流する所定の断面を有し中心軸に対して平行に延
びる流路が設けられている触媒反応器用担体に関するも
のである。
〔従来の技術〕
この種の金属ベルトを巻いて形成した担体は公知である
（ドイツ特許公開公報第３５４３０１１号あるいはドイ
ツ実用新案第８４３８２６０号）。薄い金属ベルトを巻
いて形成したこの担体は、同様に公知のセラミックの担
体に比較して重量がきわめて軽（、かつ同じスペースな
ら反応面積が大きいという利点を有する。特に自動車の
排ガス触媒はエンジンから来ている排気ガスバイブに挿
入されるので、バイブ内で流れプロフィールがバイブ璧
方向へ下降するように形成されることにより貫流するガ
スが触媒のほぼ中央の領域にだけ供給される。これは特
に、通常のように、触媒の断面が排ガスバイブの断面よ
り著しく大きく、従って触媒の使用によって余り大きい
流れ抵抗が生じない場合に言えることである。この場合
には触媒の径方向外側の領域には同じ程度には排ガスが
貫流しない。それによって触媒の中央が「焼き切れ」て
、触媒に内在する変換容量が十分に利用されない。これ
は金属ベルトから形成した触媒だけでなく、セラミンク
触媒にも言えることである。
従って、排ガスパイプの触媒の前段に流れて来る排ガス
を触媒の外側領域へも配分し、できるだけ均一に触媒面
に流れるようにする反跳部材を挿入することが知られて
いる（ドイツ特許公開公報第３５３６３１５号）。しか
し別に反跳部材を組み込むことによって手間と費用が増
大し、これは特に自動車用の触媒をシリーズで形成する
場合には避けなければならないことである。
〔発明が解決しようとする課題〕
従って本発明の課題は、別の部材を組み込まずに、触媒
のすべての領域でできるだけ均一にガスが貫流されるよ
うにすることである。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題を解決するために、本発明によれば冒頭で述
べた種類の担体において、通路の断面すなわち流路直径
が、中心軸からの径方向の距離が増加するにつれて増大
する構成が採用されている。
上記の構成は、触媒内の自由な流れ断面が、高い速度を
有する箇所（排ガスの流れプロフィールによって決定さ
れる）では、流れプロフィールが低い速度を有する箇所
よりも小さく選択しなければならないという知識に基づ
いている。すなわちこの手段によって触媒内の流れ抵抗
は流れプロフィールに所定に適合されて、触媒のすべて
の’ｐＨｂＩを同じ排ガスの流れ速度で貫流するように
されるので、触媒の表面全体を反応に十分に利用するこ
とができる。そのために流れを導く面等を別に設ける必
要はない。従って絹み込みに手間と費用が増大すること
はない。
本発明は種々の方法で実施することができる。
節単にする場合には、流路の自由な断面を巻き軸からの
距離が徐々に増加するように形成することができる。こ
のためには例えば、まず小さな波形プロフィールを有す
るベルトを巻いて内側の芯を形成する。このベルトはも
ちろんよく知られているように平坦なベルトと一緒に巻
き上げることができる。前記の内側の芯の上に、この芯
のベルトの波形の高さよりも大きい高さの波形を有する
他のベルトを同様に平坦なベルトと一緒に巻き付ける。
第２のヘルドの始端は巻く前に固定することができる。
場合によってはこの第２のベルトをジャケットの形状に
巻くことも可能であって、このジャケットを前記芯上に
吸着する。このようにしてそれぞれ波形のプロフィール
あるいはピッチが増加していく多数のベルトを順に巻く
こと、あるいは互いに接合することができるので、波形
によって形成された通路の自由な断面が外側へ向かって
徐々に増大していく担体が得られる。セラミックの担体
の場合には、種々の大きさの貫流流路は適当な押し出し
成形ノズルを選択することによって変化させることがで
きる。従っ°て本発明による担体は、中心において最大
の流れ抵抗を有し、外側のジャケットの領域において最
小の流れ抵抗を有する。同じ高さ（本発明の実施例にお
いてはジャケットの領域の波の高さよりも小さい）の波
形ベルトを巻いて形成する金属の担体に比較して、外側
のジャケットに接触する箇所が少ないという利点が得ら
れるゆというのは、内側の芯に比べて波の山の距離も大
きいからである。このように構成することによって、担
体とジャケットとの熱伝導を少なくすることができ、そ
れによってジャケラ１−を介して熱が逃げるのを少なく
することができる。従って冷間変換（マＩ・リクスの反
応特性という）が改良される。さらに金属の担体はセル
の密度が可変であることによって、同じ波の高さとピッ
チを有する金属ベルトを使用している担体よりもジャケ
ット方向に弾性を有するという効果が得られる。この弾
性は、高温が発生しかつとくに始動工程の駆動において
、応力の発生を少なくすることができる。従ってこの新
しい担体の寿命は従来の担体の寿命よりも長くすること
ができる。
しかしまた、本発明を実施するのに次のような構成を採
用することも可能である。すなわち、まず「増大してい
（」プロフィールを有する、すなわち次の波が前の波よ
り大きなプロフィールとプロフィールピッチを有する連
続した金属ベルトを形成する。このような連続したベル
ト（場合によっては平坦なベルトと一緒に）を従来のよ
うに最も小さいピッチを中にして巻く場合にも、外側領
域よりも中央の領域の方が流れ抵抗の大きい担体が形成
される。この場合にも触媒の面積全体を従来よりも十分
に利用することができる。この種の増大していくプロフ
ィールを有する金属ベルトは、通過するベルト長さに関
連して変化する可動の歯付きドラム台を用いて形成する
ことができる。
〔実施例〕
以下、図面に示す実施例を用いて本発明の詳細な説明す
る。
第１図に側面を概略図示する担体１は４つの波形ベル）
　２．３．４．５を用いて形成されており、波形ベルト
の形状は第２図に示す通りである。この担体１を形成す
るには、まず巻軸７のところから一番小さい凹凸高さｈ
＋を有する金属ベルト２を公知のように平坦なバンド６
と一緒に巻芯１２の直径が半径ｒ、の２倍になるまで螺
旋状に巻いて行く。このようにして形成された円筒状の
巻芯１２の上に、ジャケット１３を嵌着する。このジャ
ケット１３は波の高さｈ２及びピッチｔ、がヘルド２の
波の高さり、ないしピッチＬ２よりも大きい波形ベルト
３と平坦なベルト６から形成されている。この場合に波
形ベルト３の端部を、ベルト３の側縁が巻芯１２の側縁
と整合するように巻芯１２の周面に固定することができ
る。このようにしたら、巻芯１２を回転させることによ
ってベルト３を巻き上げることができ、所定の直径のジ
ャケット１３が形成される。同様にしてジャケット１３
上にさらに他のジャケット１７と１８が嵌着され、この
ジャケット１７と１８はそれぞれ径方向内側のベルトに
比べてより大きい凹凸高さｈ３又はｈ４を有するベルト
４ないし５から形成される。さらに異なる波形を有する
波形ベルトの端縁を巻く前あるいは巻き上げ中に互いに
付着させ、あるいは点で止め付けることができる。この
ようにして担体１が形成され、この担体１の領域１２゜
１３、１７．１８０流路８．９．１０．１１の自由な断
面積は内側から外側へ段階的に拡大されている。従って
このような担体の流れ抵抗は内側から外側へと減少する
。従ってこのような担体は、外側領域においても排ガス
を非常に均−Ｇご貴流させることができる。従って担体
の触媒コーティングは均一に利用される。それによって
反応器の効率を向」ニさせることができる。
第３図に概略的に示すよ・うに、始端】５から連続的に
拡大し第２図に示す種々のベルト２〜５と同様に徐々に
凹凸高さり、からり、へ、さらにピッチが増大する波形
の凹凸を有する１つの連続した波形ベルトを使用するこ
とも可能である。このようにしても、同様に平坦なベル
トと共に波形ベルト１４を巻き上げて、種々の自由な断
面の流路８゛ないし１１゛を有する担体が形成される。
このようなベル）１４を４、第４図に示すように始端１
５（第３図）から巻き芯７に巻いて行くと、中心部の流
れ抵抗が外側領域の流れ抵抗よりも大きい担体が得られ
る。第１図から第４図を見るとすぐわかるように、この
種の担体はジャケット１６へ挿入すると、巻いたベルト
１４又はヘルド５（第１図）の一番夕（側の位置の波の
山の部分でだけ接触する。ここではピッチｔ、はベルト
２の内側領域又はべ月利−１４の始端領域におけるより
も大きいので、公知の波形の担体に比較して、担体とジ
ャケット・との接触箇所が少ない、従って担体ｌからジ
ャケット１６への好ましくない熱伝導を減少させること
ができる。ジャケットを介しての冷却が減少される。従
って冷間始動変換（マトリクスの反応特性といわれる）
が改良される。
第５図に概略図示する装置を用いて、例えば第３図の波
形ベルト】４を形成することができる。
この装置は２つの歯付き１′ラム２１と２２から形成さ
れ、これらの歯付きドラムの歯のプロフィールは互いに
合わせられており、かつこのプロフィールの部分が隙間
２５の領域で噛み合う。この隙間の領域２５に平坦な金
属ベルト２０が矢印２６方向で供給され、この平坦な金
属ベルトが歯切りの少な（とも部分的に噛み合っている
歯によって変形されて波形ベルト１４が形成される。こ
の場合に平坦なベルト２０が通過する間に２つの歯付き
ドラム２１と２２の回転軸２３又は２４の距離が連続的
にやや増大するので、それによってベルト１４に形成さ
れる波形の高さｈ′は連続的に減少する。この場合にピ
ッチｔ′は不変である。
しかしこのピッチは波形ベルトを延ばしたり引っ張った
りすることによって増大し、あるいは縮めることによっ
て減少される。従って第３図に示すような、一方向に波
の高さとピッチが増加する波形ベルトを形成することも
可能である。
第６図にはセラミンクからなる円筒状の担体の側面図が
示されており、この担体は公知のように押し出し成形で
形成されている。この場合に押し出しノズルは、担体２
８内で中心軸７′に対して平行に延びる流路２７が半径
が増加するにつれて断面積が増大し、すなわち流路直径
が増加するように形成されている。これは本実施例にお
いては、流路２７の側壁２９をそれぞれ同一の角度αで
傾斜するような半径上に位置させることによって達成さ
れる。流路２７の内側及び外側の仕切り壁３０は、中心
軸に対して同心状に延びる円上に位置する。
第７図に示す楕円形の担体も同様な構造を有し、本実施
例においては流路３３の外側及び内側の仕切り壁３２は
楕円形のカーブ３４上にあり、このカーブはセラミック
の担体３６の同様に楕円形の外側輪郭３５”に対して平
行に延びている。側壁３９は、中心軸７゛から放射状に
延びる直線上に位置している。
第８図によれば、中心軸７．７”の領域で流れ抵抗が大
きくなることにより、同じ大きさの流路断面を有する通
常の担体の流れプロフィール３８に比較して、流れプロ
フィール３７が断面全体にわたって均一化されることが
はっきりと示されている。それによって触媒内部で均一
な温度分布が得られ、それに従って寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
第１図は触媒反応器に使用する異なる波形プロフィール
を有する多数の金属べ月利・を巻いて形成した新しい担
体の概略側面図、第２図は第１図に使用された波形ベル
トの個々のＭ［域のための波形を示す側面図、第３図は
長さが増すにつれて増大する波形プロフィールを有する
波形ベルトを概略図示する側面図、第４図は第３図に示
す金属ベルトを巻いて形成された担体の第１図と同様の
概略側面図、第５図は第３図に示す波形を形成する方法
を示す概略側面図、第６図はセラミックからなる円筒状
の担体の概略側面図、第７図は楕円形の断面を有するセ
ラミックからなる担体の概略側面図、第８図は本発明に
よりもたらされる担体の流れプロフィールと公知の担体
の流れプロフィールとの比較を概略的に示す説明図であ
る。 １・・・担体、　　　２．３．４．５．１４・・・波形
ベルト、６・・・平坦なベルト、　　７・・・中心軸、
８、９．１０．１１・・・流路、　１．２．１３．１７
．１８・−・領域６．１６・・・ジャケット。 Ｆｉｇ、７ ｊ／ Ｆｉｇ、８

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）排ガスが貫流する所定の断面を有し中心軸（７）に
    対して平行に延びる流路（８、９、１０、１１）が設け
    られている触媒反応器用担体において、流路（８、９、
    １０、１１）の断面すなわち流路直径が、中心軸（７）
    からの径方向の距離Ｒが増加するにつれて増大すること
    を特徴とする触媒反応器用担体。 ２）流路（８、９、１０、１１）の断面が段階的に増大
    することを特徴とする請求項第１項に記載の担体。 ３）波形の金属ベルト（２、３、４、５、１４）を巻い
    て形成された、不変の流路断面を有する内側の芯（１２
    ）に、金属ベルト（３）を巻いて形成された少なくとも
    １つの他のジャケット（１３）が嵌着され、このジャケ
    ットの流路断面が芯（１２）の流路断面より大きいこと
    を特徴とする請求項第１項又は第２項に記載の触媒反応
    器用担体。 ４）径方向に互いに隣接している巻き物（１２、１３）
    が波の高さ（ｈ＿１、ｈ＿２）が異なる金属ベルト（２
    、３）から形成されることを特徴とする請求項第１項か
    ら第３項の何れか１項に記載の担体。 ５）径方向に互いに接している巻き物（１２、１３）が
    異なるピッチ（ｔ＿２、ｔ＿３、ｔ＿４、ｔ＿５）を有
    する波形ベルト（２、３、４、５）から形成されること
    を特徴とする請求項第１項から第４項の何れか１項に記
    載の担体。 ６）波形のプロフィールが変化する連続した波形金属ベ
    ルト（１４）を巻いて形成されたことを特徴とする請求
    項第１項に記載の担体。 ７）波形ベルト（１４）の波形のプロフィールが連続的
    に変化し、かつ巻き軸（７）の領域に最も小さい波形プ
    ロフィール（８′）を有する波形ベルトの端部（１５）
    が位置していることを特徴とする請求項第６項に記載の
    担体。 ８）波の高さ（ｈ＿１′）及びピッチが変化することを
    特徴とする請求項第７項に記載の担体。 ９）９０ｍｍの外径を有し、直径が０〜７０ｍｍの領域
    においては１平方インチ当り４００のセルがあり、７０
    〜９０ｍｍの領域においては１平方インチ当り２００の
    セルがあることを特徴とする請求項第３項に記載の担体
    。 １０）セラミックからなることを特徴とする請求項第１
    項に記載の担体。 １１）セラミックの担体に流路（２７、３３）を備えた
    ハニカム構造が設けられ、前記流路の内側及び外側の仕
    切り壁（３０、３２）が外側輪郭（３５、３５′）に対
    して平行あるいはほぼ平行に延びるカーブ上に位置し、
    かつ側壁（２９、３９）が中心軸（７′）を通って径方
    向に延びる直線上に位置することを特徴とする請求項第
    １０項に記載の担体。
JP1066463A 1988-03-22 1989-03-20 触媒反応器用担体 Expired - Lifetime JP2927443B2 (ja)

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