JPH02264110A - 一体型ハウジングを有する触媒転化器 - Google Patents

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】 本発明は、自動車の排気ガス系において有用な触媒転化
器に関し、特に、シートメタルハウジングの内側に配置
されている１以上のセラミック板状部材又は基材を有し
、該基材が、触媒か被覆されている多数の縦方向の直通
流（ｓ（ｒａＩｇｂ（−（ｈｒｏｕｇｈ−ｆｌｏｗ）排
気ガス通路を有しているタイプの転化器に関する。

通常、上記記載のタイプの市販されている金属ハウジン
グは、いわゆる［パンケーキ（ｐａｎｃａｋｅ）Ｊ又は
「クラムシェル（ｃｌａｍｓｂｅｌｌ）Ｊ形のもの、即
ち、互いに実質的に同一であり、−緒に溶接されてノ・
ウジングの縦軸を含む面内に配置され、嵌合されている
周囲の側部７ランシを有する、打抜された上部及び下部
のンエルを有するものである。これらは、その中に基材
が配置される内部室を形成するように形づくられている
。触媒転化器ハウジングの他の市販されている形状は、
それぞれの端部に溶接されている別々の端部コーンを有
する、即ち３部品ハウジングである。

本発明の目的は、２部品の「クラムシェル」ハウジング
又は３部品の端部コーンタイプのハウジングに代えて、
一体型の金属管状ハウジングを有する上記記載のタイプ
の転化器及びその製造方法を提供することである。本発
明の転化器によって、少なくとも、従来のタイプのハウ
ジングを有するが、製造するのが本質的により経済的な
構造を有するものに加えて、排気系を設置するために自
動車及びトラックの製造者に原型の転化器装置を直接供
給するのに必要な大きな量、大量生産することができる
ものが提供される。

本発明は、配置・保持リブとして機能する、その中に形
成されている第１の環状のへこみ（ｉｎｄｅｎｔａｔｉ
ｏｎ）を有する開放端金属管状部利を用いること金材ん
でいる。外周に支持マツ１へを有する、触媒が被覆され
たセラミック基材を、管状部材の内側に、支持マットの
最も内側の端縁部が第１の環状リブと接触するように配
置する。その後、第２の環状のへこみを、金属管状部材
内の、支持マットのもう一方の又は最も外側の端縁部に
接触する位置に配置し、基材のための配置・保持リブと
しても機能するようにする。基材を管状部材内に配置し
た後、管状部材の開放端を、放射状に変形させることに
よって一緒に締着さセで、管状部材の端部を閉止し、一
端に導入口開口部を形成し、もう一端に導出口開口部を
形成する。好ましい実施態様においては、上記の手順を
用いて、二つの基材をハウジング内に配置し、一方は、
亜酸化窒素類、−酸化炭素及び炭化水素類を転化せしめ
る３機能触媒で被覆し、もう一方は、−酸化炭素を炭化
水素類に転化させる酸化触媒で被覆する。

本発明の他の特徴及び有利性は、以下の詳細な説明で明
らかになるであろう。

第１図は、本発明の触媒転化器の斜視図である。

第２図は、それから第１図のハウジングを製造すること
かできる、円形の管状部材の末端図である。

第３図は、管状部材が均一な直径及び厚さを有し、滑ら
かな壁部を有していることを示す、第２図の３−３線に
沿った拡大断面図である。

第４図は、リブを有する楕円形に成形した後の第１図の
管状部材の末端図である。

詔５図は、第４図の５−５線に沿った拡大断面図である
。

第６図は、第５図と同様の図であるが、管状部材内に挿
入され、リブに嵌合されている支持マットで被包された
二つの触媒被覆基材を示すものである。

第７図は、第６図と同様の図であるが、基材をその場に
保持するリブの第２の対を示すものである。

第８図は、第７図と同様の図で、第１図の８８面に沿っ
た断面に対応するものであり、そこから転化器ハウジン
グが形成されている、管状部材の締着端部に沿ったリブ
の第２の対を示している。

好ましい態様の詳細な説明 本発明によれは、触媒転化器１は、一端に導入口５、も
う一端に導出ロアを有する、一体型の管状金属ハウジン
グ３を有している。円周状に囲んでいる幅狭の帯状の支
持マット１１を有する第１の基材９が、ハウジング３の
内側の、ハウジングの導入口５の端部に隣接して配置さ
れている。円周状に囲んでいる幅狭の帯状の支持マット
１５を有する第２の基材１３が、ハウジング３の内側の
、ハウジングの導出ロアの端部に隣接して配置されてお
り、これは基材９とは縦方向に離隔されている。基材９
と１３とは、同一であるかハウジング３よりは小さな断
面積を有しており、その外周面は、ハウジングの内壁か
ら内側に放射方向に均一に離隔されている。支持マット
の端部は、図面に示されているように、基材の端面から
内側に配置されている。支持マットは、市場で入手する
ことのできるガス不透過性のバーミキュライト（ｖｅｒ
ｍｉｃｕｌｉｌｅ）をヘースとした材料で構成されてお
り、加熱によって発泡（ｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｊ）　し
て実質的に膨張する。

基材９及び１３は、ハウジング３の内部を三つの室に細
分している。即ち、導入口５と基材９の導入側との間の
導入室１７、基材９の導出側と基材１３の導入側との間
の中央室１９、及び基材１３の導出側と導出口との間の
導出室２１である。

図示してはいないが、それぞれの基材は多数の縦方向に
伸長した直通流ガス通路（ｓｔｒａｉｇｈｔ−１ｈｒｏ
ｕｇｈ１１０Ｗ　ｇａｓ　ｐａｓｓａｇｅｓ）を有して
おり、それらは適当な触媒で被覆されている事が理解さ
れるべきである。このように、ガスは、導入路５から導
出路７へ、転化器を通って直進流動することができ、基
材９及び１３によって画定された触媒部材内の縦方向の
通路を通って流動する際に処理される。基材９は、亜酸
化窒素類、−酸化炭素及び炭化水素類を窒素、水及び二
酸化炭素に転化する３機能触媒を含んでいてよい。基材
１３は、酸化触媒を含んでいてよく、第２の空気を室１
９に供給して、酸化炭素及び炭化水素類を水及び二酸化
炭素に転化させることかできる。第２の空気導入口及び
導管１９Ａを第８図に概略的に示す。

更に本発明によれば、基材配置・保持手段が、管状ハウ
ジング３の壁部に、中央室１９の向かい合った端部に隣
接して配置されている、環状のリブを形成するへこみの
第１の内側の対２３及び２５の形態で与えられている。

同様の環状のリブを形成するへこみの第２の対２７及び
２９がノ＼ウジング３内に同様に形成されており、それ
ぞれ、リブ２３及び２５と協働して、基材１１及び１３
をそれぞれハウジング内のその場所に配置し、保持して
いる。

好ましくは、へこみの深さは、マット１１及び１５の厚
さの約半分である。これによって、非金属製の支持マッ
トの端部を、転化器内を流れるガスからある程度保護す
ることが可能になり、また、基材を、ハウジングに対し
て（マ・ントの弾性によって）、ハウジングと基Ｉが接
触することなくある程度相対的に移動させることができ
る。へこみ２７は、へこみ２３から、縦方向に、ノ・ウ
ジフグ３内に挿入した時点でマット１１の幅とほぼ同一
であるか又はそれよりも僅かに少ない距離離隔している
。へこみ２９は、へこみ２５から、縦方向に、ハウジン
グ３内に挿入した時点でマｙ　ト１１の幅とほぼ同一で
あるか又はそれよりも僅かに少ない距離離隔している。

第１図及び第８図から分かるように、向かい合った側部
は、ハウジングのそれぞれの端部において接合されてハ
ウジング端部を閉止している。導入口端部においては、
管状ハウジング３の頂部及び底部が放射方向に一緒に変
形又は押し潰されて、導入口通路５、及び、通路５の向
かい合った側部に一緒に締着された角部３１及び３３を
形成している。締着された角部３１及び３５は、金属の
２倍の厚さを有し、二つの層は、好ましくは一緒に溶接
されて成形され、ノ・ウジングの導入口端部を、形成さ
れている通路５を除いて閉止する閉止手段として機能し
ている。同様に、導出口端部におｌ、％ては、管状／Ｓ
ウジング３の頂部及び底部が放射力向に変形されて、導
出口通路７、及び、通路７の向かい合った側部に一緒に
締着された角部３５及び３７を形成している。角部３５
及び３７の二つの金属層は、好ましくは、−緒に溶接さ
れ、それによって、ハウジングの導出口端部を、通路７
を除いて閉止する閉止手段として機能する。排気ガスマ
フラーにおけるこのタイプの締着端部閉止は、本発明の
譲受人によって所有されている、ＲｏｂｅｒｌＡ　、　
Ｈｅ　ａ　Ｉ　ｈ及びＲｏｎａｌｄ　Ｊ、　Ｍａｒｔｏ
ｉａの１９７２年３月１４日の米国特許第３．６４８．
８０３号に記載されている。

概して、本発明の転化器は、第１図に示すような円形の
断面を有するものか又は楕円形のような他の断面を有す
るものであってよい。ここで示す楕円の断面は、転化器
を自動車の下部の最小の縦空間しか占めないように形成
することかできるので、一般に自動車の排気系に好まし
いものである。

本発明の転化器１を製造する際には、市販の円形の金属
管を用いて、それを向かいあった側部から放射方向に圧
縮して第４図の楕円形の形状を形成することが好都合で
ある。好ましくは、これは、環状のへこみ２３及び２５
を同時に形成して第５図に示す形状のものを形成するダ
イを用いて行う。

外周に支持マット１１及び１５を有する基材９及び１３
は、楕円形にされた／１ウジング３の内側と同等の外周
の楕円形の大きさを有しており、第６図に示すように、
ハウジングの向かい合った開放端中に、マット１１の内
側の端部がへこみ２３に押圧され、マット１５の内側の
端部かへこみ２５に押圧されるまで押し込まれる。

次の段階は、環状のへこみ２７及び２９、並びに、導入
口端閉止部（角部３１及び３３及び導入口通路５を有す
る）及び導出口端閉止部（角部３５及び３７及び導出口
通路７を有する）を形成することである。へこみ２７及
び２９は、第７図に示すように、末端閉止部が形成され
る前にノ＼ウジング３内に形成することができるが、へ
こみ２７及び／又は２９並びに末端閉止部を同時に圧縮
形成することも可能である。これによって、操作が１段
階排除され、また、末端閉止部を締着させる間に脆性の
基材９及び１３の隣接する端部を損傷から保護すること
ができる。ハウジングの端部を締着させる間に、へこみ
２３及び／又は２５並ひに末端閉止部を同時に圧縮する
ためのパンチ（図示せず）上のリブ（又はかかるパンチ
の他の部分）によって、基材に隣接するハウジングの端
部に対する放射方向の支持か与えられ、基材の隣接する
角部を破壊することが防止されることが明らかである。

へこみ２７及び２９は、−緒に又は別々に形成すること
ができる。また、それぞれの末端閉止部４５及び４７と
一緒に、へこみ２７及び２９を、度づつ又は両方とも同
時に形成することも出来る。転化器は対称形であるので
、同一の工具を用いてそれぞれの一方の端部を一度づつ
形成することができるが、所望の操作を行うためには、
ノ＼ウジングの端部を単純に逆転することしか必要とさ
れない。

それぞれの組み倉わさった基材及びマ・ントとハウジン
グとの接合は、それらをノ＼ウジング３内に縦方向に押
し込めることが出来るようなものである。排気系におい
て用いる場合には、マツｈ　１１及び１５を加熱して、
機械的な補助、リブ又は隔壁を必要としないで基材をそ
の場にしっかりと保持することが出来る程度に膨張させ
る。一般に、マットと接合する基材の外周面は、熱膨張
によってそれが基材の外周面に対して放射方向に圧縮さ
れる前においても、マットが基材に沿って縦方向に滑ら
ないようにするように粗面にする。しかしなから、ハウ
シング３の内壁は滑らかであり、加熱か施されてマット
か膨張するまでにマットの外周面とハウジングとの間に
滑りが生じる可能性がある。製造と自動車における実際
の使用との間に予備加熱条件か存在する。この期間中に
転化器が多く取り扱われる。しかしながら、マットとの
７−ウジングとの間の境界面の滑りは、リブ対２３．２
７及び２５．２９によって与えられる保持手段によって
防止される。転化器を実際に使用する間は、これらのへ
こみ又はリブによって、流動ガスに曝されるマットの端
部面積が減少し、しため一つて、マットを腐食から保護
することかできる。同時に、これらは、基材の全断面積
をガス流動及び処理に利用することか出来るように、基
材の外側に放射状に配置されている。リブは、これまで
、「タラムシエル」ハウジングを金属メツシュタイプの
基材支持部材と共に有する転化器において用いられ、転
化器の実際の使用の間に支持部材をその場に保持するこ
とを補助していた。本発明においては、転化器の実際の
使用の間に、熱膨張の結果、支持マットが放射方向に圧
縮されることによって、それらをその場に保持している
。

示されている転化器は、二つの触媒部材を有している。

部材の一つを配置・保持リブの適当な対に沿って取り外
し、転化器か一つの触媒部材しか有さないが、ここに示
す一体型ハウジング及びリブ構造を有するようにするこ
とができる。

転化器は、通路５及び７の中心線を通る縦軸に対して対
称なように示されているが、記載した構造及び方法によ
って、通路の一方又は両方を、縦軸から横方向にずらす
こともできると認められよう。所望の場合には、公知の
タイプの熱シールドを、溶接又は他の方法で転化器ハウ
ジング３に取り付けることもできる。

以」二説明した特定の特徴において、本発明の精神及び
範囲から逸脱することなく修正を行うことかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の触媒転化器の斜視図；第２図は、そ
れから第１図のハウジングを製造することかできる円形
の管状部材の末端図；第３図は、管状部材が均一な直径
及び厚さを有し、滑らかな壁部を有していることを示す
、第２図の３−３線に沿った拡大断面図； 第４図は、リブを有する楕円形に成形した後の第１図の
管状部材の末端図： 第５図は、第４図の５−５線に沿った拡大断面図： 第６図は、管状部材内に挿入され、リブに据え付けられ
ている支持マ・ントで被包された二つの触媒被覆基材を
示す第５図と同様の図： 第７図は、基材をその場に支持するリブの第２の対を示
す第６図と同様の図であり。 第８図は、第１図の８−８面に沿った断面に対応するも
のであり、そこから転化器ハウジングが形成されている
、管状部材の締着端部に沿ったリブの第２の対を示す第
７図と同様の図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、細長い管状の形状であり、縦方向の軸及び該軸に対
   して横方向に伸長している向かい合った末端部を有し、
   該末端部の一方が転化器のためのガス導入口末端部であ
   り、該末端部のもう一方が転化器のためのガス導出口末
   端部であり、該導入口末端部における該ハウジングの向
   かい合った側部が接合してハウジングの導入口末端部の
   ための導入口末端閉止部を形成しており、該導入口末端
   閉止部が、ガスがハウジング内に流れ込むガス導入通路
   を有しており、該導出口末端部における該ハウジングの
   向かい合った側部が接合してハウジングの導出口末端部
   のための導出口末端閉止部を形成しており、該導出口末
   端閉止部が、ガスがハウジングから流れ出るガス導出通
   路を有しており、該末端閉止部が、シートメタルハウジ
   ングの材料によって形成されており、管状ハウジングの
   向かい合った末端部を、該ガス導入通路及びガス導出通
   路を除いて閉止するようになっている一体型のシートメ
   タルハウジング、及び、ハウジング内におけるガス導入
   通路からガス導出通路へのガス流動路内のガス処理触媒
   手段を有することを特徴とする、自動車の排気系におい
   て用いるタイプの触媒転化器。 ２、該メタルハウジング内に形成されており、該触媒手
   段の向かい合った側部と接合して、該触媒手段をハウジ
   ング内において実質的に固定された縦位置に保持し配置
   する縦方向に離隔しているへこみ（ｉｎｄｅｎｔａｔｉ
   ｏｎ）を有する請求項１記載の触媒転化器。 ３、該触媒手段が、触媒が被覆されている縦方向のガス
   流動通路を有し、管状ハウジングの内部と同一の形状の
   外周面を有するが、ハウジングから内側に離隔している
   セラミックの板状基材と、基材の該外周面の回りに伸長
   しておりそれと接合している内表面及び管状ハウジング
   の内側と接合している外表面を有する環状発泡性（ｉｎ
   ｔｕｍｅｓｃｅｎｔ）支持バンドとを有している請求項
   ２記載の触媒転化器。 ４、該支持バンドが、基材とハウジングとの唯一の支持
   連結であり、該支持バンドと接合して、基材をハウジン
   グ内において縦位置に配置し、該縦位置に基材を保持す
   るために基材配置・保持手段が該管状ハウジング内に形
   成されている請求項３記載の転化器。 ５、該配置・保持手段が該ハウジング内のへこみを含む
   請求項４記載の転化器。 ６、該支持が、基材の長さよりも狭く、支持バンドの端
   部の内側に離隔している端部を有しており、該へこみが
   、支持バンドの最も内側の端部と接合する横方向の環状
   リブを含む請求項５記載の転化器。 ７、該環状リブが、支持バンドの厚さの実質的に１／２
   の深さを有している請求項６記載の転化器。 ８、該配置・保持手段が、該ハウジング内の、支持バン
   ドの向かい合った縦方向の末端部におけるへこみを含む
   請求項５記載の転化器。 ９、該へこみが横方向の環状リブを構成する請求項８記
   載の転化器。 １０、該環状リブが、それぞれ、支持バンドの厚さの実
   質的に１／２の深さを有しており、それによって、支持
   バンドの端部に対する保護をも与えているが、基材と接
   触しておらず、ハウジングと基材との間の横方向の限定
   された相対的移動を可能にしている請求項９記載の転化
   器。 １１、該ハウジング及び触媒手段が横断面において楕円
   形である請求項１記載の転化器。 １２、該触媒手段が、該ハウジングの導入口端部に配置
   されている第１の触媒部材及びハウジングの導出口端部
   に配置されている第２の触媒部材を有しており、該第１
   及び第２の触媒部材が、互いに縦方向に離隔しており、
   ハウジング内における第１及び第２の触媒部材の間の空
   間がハウジング内の中央の室を形成している請求項１記
   載の転化器。 １３、該中央の室中に第２の空気を噴射するための手段
   を有し、該第２の触媒部材が酸化触媒を含んでいる請求
   項１２記載の転化器。 １４、該第１の触媒部材が触媒で被覆されている縦方向
   のガス流動通路及び外周面を有する第１のセラミック板
   状基材を有し、第１の触媒部材が、第１の基材の外周面
   の回りを伸長しそれと接合する内表面、及び、管状ハウ
   ジングの内側と接合する外表面を有する第１の環状発泡
   性支持マットを有しており、該第２の触媒部材が触媒で
   被覆されている縦方向のガス流動通路及び外周面を有す
   る第２のセラミック板状基材を有し、第２の触媒部材が
   、第２の基材の外周面の回りを伸長しそれと接合する内
   表面、及び、管状ハウジングの内側と接合する外表面を
   有する第２の環状発泡性支持マットを有しており、第１
   の配置・保持手段が、該第１の支持マットと接合するた
   めに該管状ハウジング内に形成されて、第１の基材をハ
   ウジング内に縦位置に配置し、第１の基材をかかる縦位
   置に保持しており、第２の配置・保持手段が、該第２の
   支持マットと接合するために該管状ハウジング内に形成
   されて、第２の基材をハウジング内に縦位置に配置し、
   第２の基材をかかる縦位置に保持している請求項１２記
   載の転化器。 １５、該第１の配置・保持手段が、管状ハウジング内に
   形成されて第１の支持マットの内側端部に接合している
   第１の内部横方向環状リブを有しており、該第２の配置
   ・保持手段が、管状ハウジング内に形成されて第２の支
   持マットの内側端部に接合している第１の内部横方向環
   状リブを有している請求項１４記載の転化器。 １６、該第１の配置・保持手段が、管状ハウジング内に
   形成されて第１の支持マットの外側端部に接合している
   第２の内部横方向環状リブを有しており、該第２の配置
   ・保持手段が、管状ハウジング内に形成されて第２の支
   持マットの外側端部に接合している第２の内部横方向環
   状リブを有している請求項１５記載の転化器。 １７、開放端シートメタル管状部材の壁部に第１の横方
   向のリブを形成し、板状型の触媒部材を管状部材の開放
   端部内に挿入し、それを管状部材に対して縦方向に、そ
   の内側の端部が第１の横方向のリブに接触するまで移動
   させ、その後、管状部材の壁部に、第２の横方向のリブ
   を、触媒部材の外側の端部と実質的に接合して、触媒部
   材を第１のリブと接触する縦位置に保持するように形成
   し、管状部材の端部の向かい合った側部を共に圧縮して
   、ガス流動通路を有する２重金属層端部閉止部を形成す
   ることによって管状部材の開放端部をガス流動通路を除
   いて閉止することを含む触媒転化器の製造方法。 １８、該第２の横方向のリブを、実質的に環状になるよ
   うに、管状部材の壁部中にロール形成する請求項１７記
   載の触媒転化器の製造方法。 １９、管状部材の端部の該向かい合った側部を圧縮して
   該端部閉止部を形成し、同時に、管状部材の向かい合っ
   た側部を圧縮して該第２の横方向のリブを形成する請求
   項１７記載の触媒転化器の製造方法。 ２０、伸長した開放端シートメタル管状部材の壁部に第
   １の環状リブを形成し、組み台わさった触媒部材及び支
   持マットを該管状部材の開放端部内に挿入して、支持マ
   ットの内側の端部が第１の環状リブと接合するまでそれ
   を縦方向に移動させ、その後、管状部材の壁部に、第２
   の環状リブを、支持マットの外側の端部と実質的に接合
   するように形成し、管状部材の開放端を、ガス流動通路
   を除いて閉止することを含む、その外周の回りを被包す
   る支持マットを有する板状型の触媒部材を有する触媒転
   化器の製造方法。 ２１、円形の開放端シートメタル管状部材を楕円形に圧
   縮し、同時に、管状部材の壁部において第１の環状楕円
   リブを圧縮成形し、組み合わさった触媒部材及び支持マ
   ットを該管状部材の開放端内に挿入し、支持マットの内
   側の端部が第１の環状リブと接合するまでそれを縦方向
   に移動させ、その後、管状部材の壁部に、第２の環状リ
   ブを、支持マットの外側の端部と実質的に接合するよう
   に形成し、管状部材の端部の向かい合った側部を一緒に
   圧縮することによって、管状部材の開放端を、ガス流動
   通路を除いて閉止して、ガス流動通路を有する２重金属
   層端部閉止部を形成することを含む、その外周の回りを
   被包する支持マットを有する板状型の触媒部材を有する
   触媒転化器の製造方法。 ２２、向かい合った端部において開放されている細長い
   シートメタル管状部材の中央部に一対の第１の環状リブ
   を形成し、組み合わさった触媒部材及び支持マットの一
   方を該管状部材の一方の開放端内に挿入し、その支持マ
   ットの内側の端部が該第１の環状リブの一方と接合する
   までそれを縦方向に移動させ、組み合わさった触媒部材
   及び支持マットのもう一方を該管状部材のもう一方の開
   放端内に挿入し、その支持マットの内側の端部が該第１
   の環状リブのもう一方と接合するまでそれを縦方向に移
   動させ、その後、該管状部材内に、第２のリブの一方が
   該組み合わさった触媒部材及び支持マットの一方の外側
   の端部と実質的に接合して配置され、第２のリブのもう
   一方が該組み合わさった触媒部材及び支持マットのもう
   一方の外側の端部と実質的に接合して配置される一対の
   第２の環状リブを形成し、管状部材の端部の向かい合っ
   た側部を一緒に圧縮して、ガス導入流動通路を有する一
   端の端部閉止部、及び、ガス導出流動通路を有するもう
   一方の端部の端部閉止部を形成することを含む、それぞ
   れがその外周の回りを被包する支持マットを有する二つ
   の板状型の触媒部材を有する触媒転化器の製造方法。