JPH04104816A - 排気ガス浄化装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、一般に自動車の排気ガスの浄化手段として排
気管の途中に介装されて使用される排気ガス浄化用触媒
を担持するための金属製の排気ガス浄化装置に関する。

更に詳しくは、排気ガス浄化においてプレキャタライザ
ー的な機能（メインキャタライザーに対応する機能）を
もたせたり、あるいは排気ガス規制のレベルが低い車両
に好適に使用することができる排気ガス浄化触媒を担持
するための耐熱薄肉金属製の排気ガス浄化装置に関する
ものである。

（従来の技術） 従来、この種の排気ガス浄化装置は、一般に耐熱性の厚
さ０．０２〜０．１ｍ−の薄肉鋼板の平板状帯材と前記
薄肉鋼板を波付加工した波板状帯材とを、相互に当接部
を有するように重積し、これを−括渦巻状に巻回積層す
るか、あるいは階層状に積層して製作した軸方向に排気
ガス通路のための多数の網目状通気孔路（セル）を有す
るハニカム状積層体と、前記巻回タイプのハニカム状積
層体を環装し固着するための両端が開口した筒状の金属
ケースから構成されている。

なお、該ハニカム状積層体の壁面に排気ガス浄化用触媒
（Ｐｔ、　Ｐｄ、　Ｒｈなど）が担持されることはいう
までもないことである。

そして、前記したハニカム状積層体と金属ケスとは、排
気ガス自体の高温度及び排気ガスと浄化用触媒との発熱
反応などによる熱膨張や熱的応力に耐えるように、また
自動車走行時の振動などに耐え得るようにろう接などに
より強固に固着される。同様に、ハニカム状積層体を構
成する平板状帯材と波板状帯材の当接部も種々の方法に
より固着される。

しかしながら、前記したハニカム状積層体を利用した排
気ガス浄化装置は、セル密度を十分に小さくすることが
できるため排気ガスと担持された触媒層との接触反応を
十分に行なわせることができるという利点を有するが、
この利点、は接触反応系の温度が最適条件に維持されて
いるときにはじめて生かされるものである。周知のよう
に、自動車の使用環境においては、特に自動車の発車時
などにおいてこのような条件が十全に維持されていると
はいえず、排気ガスの浄化能をハイレベルに維持すると
いう観、６．から問題である。また、前記した構造の排
気ガス浄化装置は、従来のセラミックス系モノリシスよ
り高価なものであり、排気ガス規制が一般乗用車より低
レベルになろうとしている二輪車などに対しては経済性
が問われているところである。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者らは、前記した高価なハニカム状積層体を使用
した排気ガス浄化装置を補完し、その機能を十分に発現
させるプレキャタライザ的な排気ガス浄化装置の構造に
ついて、あるいは排気ガスの規制レベルが低レベルの車
種に対して経済的に帰れた排気ガス浄化装置の構造がど
のようなものであるかについて、鋭意検討を加えた。

その結果、従来の耐熱性薄肉鋼板の平板状帯材と波板状
帯材とから構成される多数のセル空間を有するハニカム
状積層体に代えて、孔の周囲に切り起し部を有するす１
気ガス通過孔を多数設けた薄肉金属板製の浄化板を排気
ガス浄化ユニットの構成−ｍ位とし、これを所望の板数
だけ重積して排気ガス浄化ユニットを構成したとき、前
記したプレキャタライザー的な機能に優れ、かつ経済性
に優れた排気ガス浄化装置が得られることを見出した。

〔発明の構成１ （問題７点を解決するための手段） 本発明を概説すれば、本発明は、排気ガス浄化用の触媒
を担持するための排気ガス浄化ユ二ットと金属製ケーシ
ングから成る排気ガス浄化装置において、孔の周囲に切
り起し部を有する排気ガス通過孔を設けた薄肉金属板製
の浄化板を重積して排気ガス浄化ユニットを構成し、該
排気ガス浄化ユニットを金属ケーシング内に固定したも
のであることを特徴とする排気ガス浄化装置に関するも
のである。

以下、本発明の構成ならびに実施態様について、図面に
基づいて更に詳しく説明する。なお、本発明は図示のも
のに限定されず、これらのものは例示と解すべきである
。

第１図は、本発明の第一実施態様による排気ガス浄化装
置の一部を省略した断面図である。

本発明の排気ガス浄化装置（Ａ＋　は、図示されるよう
に複数枚の浄化板（１１）を重積して製作した浄化ユニ
ット（１）を金属製ケーシング（２）内に固定したもの
である。各浄化板（１１，１１）の詳細は第２図〜第３
図に示される。第２図は浄化板（１１）の斜視図であり
、第３図は第２図１−１線の断面図である。

本発明は、浄化ユニット（１）を構成する浄化板（１１
）の構造に最大の特徴を有するものであり、第２図〜第
３図に示されるように、浄化板（１１）は多数の切り起
し部ｆｌｌｂ＋　を有する排気ガス通過孔（ｌｌａｌを
有するものである６本発明において、前記切り起し部＋
ｌｌｂ＋の形成は、浄化ユニット（１）の全表面積を増
大させ、ここに多くの排気ガス浄化用の触媒（Ｐｔ、　
Ｐｄ、　Ｒｈなど）を担持させるうえで必須のものであ
る。本発明において、第３図に示される切り起し部＋１
１ｂ＋の形状は、−例と解すべきであり、その形状に特
段の制約を受けるものではない。例えば第４図に示され
るように切り起し部ｆｌｌｂ’　ｌ　を有する排気ガス
通過孔１１１ａ’　ｌを浄化板＋　１１’　ｌ　に形成
させてもよい。なお、これら形状の切り起し部ｆｌｌｂ
、ｌｌｂ’　ｊ　は、バーリング加工等により形成すれ
ばよく、その形成方法に制限はない。

浄化板（１１）の構造において、排気ガス系統における
排気ガスの流速分布の相違、即ち中心部が最大流速を有
すること、また排気ガスと浄化ユニット（１）の壁面に
担持される排気ガス浄化用触媒との接触反応の効率性を
考慮して、排気ガス通過孔ｆｌｌｂｌの形成を次の態様
により行なうことか好ましい。

各浄化板（１１）の中心部位より外周部位において排気
ガスの流速抵抗が小さくなるように排気ガス通過孔臼１
ａｌ　を各浄化板（１１）に設ける。これにより、排気
ガスは浄化ユニットｆｌｌ　を均一に通過するようにな
り、排気ガスと担持触媒との十分な接触反応が保証され
る。即ち、浄化ユニット（１）内において均一に接触反
応が進行するため、浄化ユニットｉｌｌ内でのヒートス
ポット（特定部位における異常な高温化。これは不均一
反応に基づくものである。）の発生、及びこれに基づ（
特定部位における熱応力歪の発生が防止され装置の耐久
性が向上する。

例えば、前記した態様で浄化板に排気ガス通過孔を形成
させるには、次のようにして行なえばよい。

（１）浄化板（１２）の中心部位より外周部位にわたり
、同一形状の孔の形成烹度を粗から畜になるように排気
ガス通過孔（１２ａｌの形成と度を傾向させる。この態
様は第５図に示される。

（］Ｉｌ浄化板（１３）の中心部位から外周部位にわた
り、穴の径（穴の面積）が小から大になるように排気ガ
ス通過孔（１３ａｌの径の大きさを傾斜させる。この態
様は第６図に示される。

１ｉｊｉ１図示されていないが、浄化板に複数の形状パ
ターン（例えば扇形、長方形など）を有する孔で、かつ
少なくともその１種類の孔の面積が中心部位から外周部
位にわたり小がら大になる孔を設けるようにしてもよく
、本発明においては孔の形状パターンに特段の制限を受
けない。

本発明において、浄化ユニットＮｌ　を構成する各浄化
板（１１，Ｉｌ、−１１１は、１ｉｉｉ述した従来のセ
ル構造のハニカム状積層体を製作するときに使用される
薄肉の耐熱性鋼板から製造すればよい。例えば、Ｆｅ−
Ｃｒ２Ｏ％−１５％のｌｔ＋１熱性のステンレス鋼、あ
るいは更に耐酸化性を改善するだめに前記鋼板に希土類
を加えた耐熱性、耐酸化性のステンレス鋼板などが使用
される。なお、各鋼板にＡ℃を含有したステンレス鋼を
用いると、熱処理により鋼板の表面にウィスカー状のＡ
ｌ２２０ｓが析出し、これが排気ガス浄化用触媒を強固
に担持させるので好ましいものである。

本発明において、前記した鋼板として、例えば厚さ０．
１ｍｍ〜２．０ｍｍの鋼板にバーリング加工などにより
、穴径１　ｍｍ＝　１０ｍｍ、切り起し部の高さ０．５
ｍｍ　＝　１０＋ａｍを有する排気ガス通過孔を形成す
ればよい。なお、前記排気ガス通過孔の形成密度は、排
気ガスの流過抵抗が過大になり大きな背圧が生じて内燃
機関の効率を低下させるようなことがない条件のもとで
設定すればよいことはいうまでもない。

本発明において、浄化ユニット（１）は、第１図のよう
に各浄化板（１１，・・・Ｉｌｌ　はスペーサー部ｆｓ
）により所定の浄化板（１１）の切り起し部ｆ１．ｌｂ
ｌの頂部と、他の浄化板ｆｉｌｌの底面との間に所望の
クリアランスが形成されるように相互に重積される。こ
の間隔の幅は所望のものでよく、前記スペーサ一部ｆｓ
）は各浄化板（１１）の縁部に立上がり部を形成したり
、あるいは別体のスペーサー材を用いてもよい。

第７図は、本発明の第二実施態様による排気ガス浄化装
置の一部を省略した断面図である。

第１図の第一実施態様のものと大きく相違する点は、浄
化ユニット（１）を浄化板（１１）と浄化板（１１）の
間に有孔板Ｉ　１１’　ｌ　を介装させて構成している
点である。有孔板（１１’　ｌ　としては、パンチング
メタル板、エクスパンデッドメタル板など所望の排気ガ
スが通過する排気ガス通過孔１１１ａ’　）を有するも
のであればいずれでもよい。

前記有孔板（Ｉｆ’　ｌの排気ガス通過孔ｆｌｌａ’は
、排気ガス流を均一流速にするように浄化板（］１）に
対して排気ガス通過孔１１１ａｌを設けたと同じ方式に
より有孔板（１１’　ｌ　に排気ガス通過孔（ｌｌａ’
　ｌを形成すればよい。即ち、同一形状の孔であれば形
成密度を変化させるように、または同一形状の孔でない
場合は開口面積を小から犬に傾斜させるようにして、排
気ガス通過孔ｆｌｅａ’　）を形成すればよい。

また、前記有孔板ｆ　１１’　ｌ　に放射状の溝を形成
した場合、中心部位の速い排気ガス流を外周部位に導き
、排気ガスの流速分布を均一化できること、別言すれば
排気ガスと担持触媒との均な接触反応を行なわしめるこ
とができるため、極めて効果的である。

第７図に示されるように、浄化板（１１）と有孔板＋　
ＩＩ’　ｊ　とは、スペーサ一部＋Ｓ＋　により所定の
間隔をおいて重積されているが、スペーサ部の構成、各
板間の間隔は第１図のものと同様のものである。

本発明において、第１図及び第７図で示され使用しても
よいことはいうまでもないことである。

［発明の効果］ 本発明の排気ガス浄化装置は、従来の平板状帯材と波板
状帯材を重積して製作したセル構造のハニカム状積層体
を浄化ユニットとするものと大きく相違する。

本発明の排気ガス浄化装置は、孔の周囲に切り起し部を
有する排気ガス通過孔の所望数を設けた薄肉耐熱性の鋼
板からなる浄化板を、浄化ユニットの構成要素とするも
のである。即ち、前記した浄化板を相互に重積して、あ
るいは前記した浄化板の間に切り起し部を持たない有孔
板を介装させて浄化ユニットを構成するものである。

本発明の＠記した浄化ユニットを何する排気ガス浄化装
置は、その構造の特殊性がらして次のような優れた効果
を奏するものである。

（伺従来の高価なハニカム状積層体を有するリド気ガス
浄化装置の補完装置として有用である。即ち、従来のハ
ニカム状積層体を有する排気ガス浄化装置の前面部に装
備するこ（ロ） （ハ） とにより、最適な排気ガスと担持触媒との触媒反応の温
度条件の維持、排気ガスの流速分布を均一化する機能に
よるハニカム状積層体内部での均一な接触反応の維持な
どに極めて効果的である。これにより、高い排気ガスの
浄化能が達成されるとともに、不均一反応によるヒート
スポットの発生に基づ（局所部位における熱応力の歪の
発生が防止され、装置の耐久性が改善される。

排気ガスの規制レベルが低レベルである車種、例えば二
輪車等においては、高価な高性能のハニカム状積層体に
かえて本発明の排気ガス浄化装置を単独で使用すること
ができる。二輪車等においては、目下、排気系の白煙対
策、排気ガスの二オイ等が問題になっているが、これが
十分に解決される。

本発明の排気ガス浄化装置は安価に製作されるため、前
２した補完装置や単独使用として受入れやすく、排気ガ
スの浄化対策として極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第一実施態様による排気ガス浄化装
置の一部を省略した断面図である。 第２図は第一態様の浄化板の斜視図であり、第３図は第
２図のＩ−Ｉ線断面図である。第４図は、切り起し部の
他の態様を説明する図である。 第５図は第二態様の浄化板の平面図であり、第６図は第
三態様の浄化板の平面図である。 第７図は、本発明の第二実施態様による排気ガス浄化装
置の一部を省略した断面図である。 Ａ・・・・　・　　　　排気ガス浄化装置１　−　　−
−・浄化ユニット １１．１２，１３　−　浄化板 １１ａ、　１２ａ、　１３ａ　　排気ガス通過孔１１ｂ
−−切り起し部 １１′　　　　　　有孔板 ２　　　−ｍ−金属製ケーシング 第　　１ 図 第　　４ 図 浄化板 図 第　５　図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排気ガス浄化用の触媒を担持するための排気ガス浄
   化ユニットと金属製ケーシングから成る排気ガス浄化装
   置において、孔の周囲に切り起し部を有する排気ガス通
   過孔を設けた薄肉金属板製の浄化板を重積して排気ガス
   浄化ユニットを構成し、該排気ガス浄化ユニットを金属
   ケーシング内に固定したものであることを特徴とする排
   気ガス浄化装置。 ２、浄化板が、浄化板の中心部位より外周部位において
   排気ガスの流過抵抗が小さくなるように排気ガス通過孔
   を設けたものである請求項第１項に記載の排気ガス浄化
   装置。 ３、浄化板が、浄化板の中心部位から外周部位にわたり
   同一形状の孔の形成密度を粗から密になるように排気ガ
   ス通過孔の形成密度を傾斜させて設けたものである請求
   項第１項に記載の排気ガス浄化装置。 ４、浄化板が、複数の形状パターンの孔を有するととも
   に、少なくともその１種類の孔の面積が中心部位から外
   周部位にわたり小から大になる孔を設けたものである請
   求項第１項に記載の排気ガス浄化装置。 ５、浄化板が、浄化板の中心部位から外周部位にわたり
   穴の面積が小から大になるように排気ガス通過孔の面積
   の大きさを傾斜させて設けたものである請求項１に記載
   の排気ガス浄化装置。 ６、孔の周囲に切り起し部を有する排気ガス通過孔が、
   バーリング加工により形成されたものである請求項第１
   項に記載の排気ガス浄化装置。 ７、排気ガス浄化ユニットが、孔の周囲に切り起し部を
   有する排気ガス通過孔を設けた浄化板の間に、孔の周囲
   に切り起し部を有さない有孔板を介在させて構成したも
   のである請求項第１項に記載の排気ガス浄化装置。 ８、排気ガス浄化ユニットの一部に、ハニカム状積層体
   及び／又は階層状積層体を含むものである請求項第１項
   に記載の排気ガス浄化装置。