JPH0410903Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、多層状に順次境を接し、波形を有
し、そして排気ガスが貫通するケーシング内に前
記波形が流路を形成するように配置されていて、
表面に触媒をコーテイングできる、すなわち、触
媒物質の層を形成できる金属板から成る特に内燃
機関における排気ガスを浄化するための触媒反応
器用充填マトリツクスに係わる。

〔従来の技術〕

それぞれが１枚の波形帯状板とその両側を閉鎖
する２枚の平滑帯状板とから成る帯状板を巻き取
つてマトリツクスとした頭書のような充填マトリ
ツクスは公知である（ドイツ国特許出願公開公報
第2733640号）。巻き取られた層間のスリツプを防
止するため、互いに境を接している層に突起及
び／または凹みを形成して互いに係合させる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記した従来の充填マトリツクスの欠点として
は、流路がほぼケーシングの軸方向に延びている
ため、公知のように巻取層間を互いに固定するた
め波形及び平滑板にそれぞれ開口部を設けた場合
でもマトリツクスを貫流する際に排気ガスを半径
方向に均等化することは不可能である。軸方向流
路内では流動抵抗が極めて小さいから、乱流現象
によつて隣接流路内に流入する排気ガスは少な
い。このことは、断面が梯（ラダー）形の波を有
するそれぞれ２枚の波形板を重ねて巻いた構成ま
たは同様の金属帯状板を重ね巻きしたマトリツク
ス構成（ドイツ国特許出願公開公報第2902779号）
についても同様である。反応器への流入に際して
公知のやや放物線に近い形を呈する流動プロフイ
ルが半径方向に均等化しなければ、その結果とし
て、マトリツクスの縁辺域において反応が全く起
こらないか、起こつても不充分である。そこで、
充填マトリツクスの構造長を比較的長く設定しな
ければならない。

本考案の目的は、したがつて、接触面をもつと
有効に活用できるように流動プロフイルの均等化
を促進して構造長を短縮できるようにすることに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案によれば、頭書のような充填マトリツク
スにおいて、それぞれの流路を流れ方向に相前後
し、流れ方向と交差する方向に互いに位置ずれさ
せた複数の波形部分で構成する。このように構成
することにより、ケーシングを貫流する排気ガス
は個々の層において短い流動区間ごとにその方向
変換を強いられることになる。上下の層も同様に
構成されているから、この方向変換は上向きにも
下向きにも行われ、従つて、流動プロフイルの構
成に関連して反応に必要な広い面を有する波形板
を使用しても、公知構成とは異なり、あたかも流
れ均等化のために格子を互い違いに重ねたかのよ
うな均等化効果が得られる。従つて、本考案の構
成では、排気ガスが通過するケーシング内で半径
方向にも乱流効果が高められて流動プロフイルが
均等化し、充填マトリツクスの縁辺域に及ぶか
ら、この縁辺域も反応に関与してマトリツクスの
反応効果が増大する。従つて、本考案の充填マト
リツクスは、公知のマトリツクスのように長い構
成を必要としない。

波形部分を互いに同じ構成の、流れ方向と交差
する方向に広がる波形帯状板として構成し、しか
もそれぞれの帯状板を波長の部分長だけ横方向に
及び／または波形帯状板の幅の部分幅だけ長手方
向に互いに位置をずらして配置することが好まし
い。流れ方向に測定した波形板の幅は少なくとも
いくつかの波形板については差があつてもよく、
波形板が流れ方向と交差する方向の前後端におい
て直接境を接するように構成するか、または一体
的につながつて熱交換器における２つの熱交換触
媒体流動壁間に設けるようないわゆる乱流壁の一
部に相当するように構成することが極めて好まし
い。このような乱流板はロールなどによつて製造
し、所要の凹凸を設けることができる。

このような乱流板を重ね合わせて本考案の効果
を達成するためには波形板の波を、隣接層の
“谷”と境を接する“山”が前記“谷”よりも広
くなるように構成しなければならない。このこと
は波形板がそれぞれ梯形断面の波を有し、この梯
形断面の狭い部分が隣接層にむかつて開口する。
“谷部”を形成するように構成することで極めて
簡単に達成できる。このような倒立梯形断面を有
する板は先ず矩形断面を有する波形板として圧延
形成してから、板を圧縮加工することによつて梯
形断面を得る。このような波形板を巻き取れば、
個々の層の直径に差があるため変形にも差違を生
ずるが、特に梯形断面の波形板を使用する場合に
は少なくとも波の山部がこれと対向する下の層の
波の山部と当接するから巻き取られた層が互いに
嵌合することはない。本考案による波形板または
乱流板を水平に積層して充填マトリツクスを形成
することも可能であることはいうまでもない。こ
のようにして構成された充填マトリツクスは公知
の態様で半田付けまたは溶接した後、触媒でコー
テイングすればよい。

個々の層が互いに嵌合するのを防止するための
他の方法として、互いに境を接する層を、２つの
隣接層の流路部分の方向が互いにずれるように流
れ方向に対して傾斜させることが好ましい。これ
により、すでに述べたように２つの隣接層の嵌合
を確実に防止する一方、乱流効果を高めて流動プ
ロフイルの均等化を促進する結果ともなる。各層
の流路部分は流れ方向に対して鋭角を形成するよ
うに構成すればよく、隣接する層の流路部分に対
する向きをマトリツクスの流れ方向に関して逆向
きにすればよい。流れ方向と交差する方向に配置
されることとなる前後端にずれのある流路部分を
有する帯状板は対応の板を斜めに圧延またはスタ
ンピングすることによつて製造することができ
る。

〔実施例〕 以下、添付の図面に示す実施例に基づいて本考
案を説明する。

第１，２，３ａ及び３ｂ図に本考案のマトリツ
クスの基本構成を略示した。第１図から明らかな
ように、この実施例の場合、円筒形を有するケー
シング壁１内のどの層においても従来のような通
しの流路は存在せず、流路は流れ方向２に順次配
列されて流れ方向と交差する方向に広がる複数の
波形帯３，４，５，６，７，８などから成り、そ
のうち波形帯３，４，６，７がいずれも同じに構
成されているのに対して、波形帯５及び８は流れ
方向に他の波形帯よりも広い幅を具えている。各
層において、すべての波形帯３〜８は同長である
が、第１図から明らかなように、流れ方向２と交
差する方向に波長ａの1/4ずつ互いにずれている。
従つて、第１及び２図から明らかなように、各流
路形成部分９，９′は流れ方向に同長であるが、
それぞれの垂直壁９ａ，９a′がそれぞれ先行及び
後続の流路形成部分の中央に位置するように互い
にずれている。これらの垂直壁がそれらと一緒に
配置された底壁と共に上向き開口の流路部分を形
成するのに対して、第１流路部分が下向き開口で
あるから、流路形成部分９，９′は流れ方向２だ
けでなく、第３ａ，３ｂ図から明らかなように、
流れ方向と直交する方向にも、即ち、該実施例の
場合ならば半径方向にも接続している。第１図及
び第３ａ，３ｂ図に記入した流れを示す矢印１０
から明らかなように、流路部分９，９′からの流
れはそれぞれ再び軸方向に後続する波形帯にむか
つて２つの部分流に分かれるが、流動抵抗は同じ
であるから、上下の層１１，１２または１３、同
心円形マトリツクスの場合なら半径方向に隣接す
る層１４，１５または１６を流れる部分流として
も分けられる。第３ａ図から明らかなように、そ
れぞれが第１及び２図に示す態様で構成されてい
る個個の層１１，１２，１３を順次重ねることが
できる。また、第３ｂ図に示すように、第１及び
２図に示した基本構造を有する板材を同じ円状の
マトリツクスに構成することもできる。このマト
リツクス構成は第４及び５図にも示した。

本考案のマトリツクスは、矢印２の方向に流入
する流れを極めて簡単に半径方向に均等化できる
ような形状を具える。

従つて、導入管１７から供給される排気ガス
は、略示したような流入プロフイル１８を有する
が、マトリツクスの構成によりケーシング１から
出るまでには均等化された流動プロフイル１９と
なつている。この均等化は比較的迅速に行われる
から、公知態様の反応器では通常なら反応に関与
しないケーシング壁１の縁辺域がこの新規の構成
により変換プロセスに関与できるようになる。従
つてマトリツクス及び反応器を流れ方向２に短か
く構成することができる。

第４図は第１及び２図に略示したような流路を
第４及び５図に示したような個々の層１１，１
２，１３または１４，１５，１６ごとにそれぞれ
連続的な帯状板２０で形成する好ましい実施態様
を示す。第４図（または第５図）に示す個々の帯
状金属板２０は平滑金属板を対応の突起及び凹み
を有するロール対の間に通して、第２図に示した
ような垂直壁を含む第４図の基本形状が得られる
ように加工することで製造することができる。圧
縮加工により帯状板２０の梯形断面形状が得ら
れ、この断面形状は隣接層にむかつて開口してい
る流路部分９，９′の谷部２６が隣接層１１また
は１２側の閉鎖山部２５よりも流れ方向２と交差
する方向に広いという点で有利である。即ち、各
帯状板を互いに嵌合させることなく第４図のよう
に重ねることができるからである。このことは１
枚または２枚の帯状板を第５図のように一緒にら
せん状に巻いて円筒形マトリツクスを形成する場
合も同様である。

第６図は基本的には第４図の帯状板２０と同様
の構成であるが、第１図に示したようにそれぞれ
の波形帯状板３，４が軸方向の長さが大きい波形
帯状板５と互い違いに配列された２枚の帯状金属
板２１，２１ａを示す。帯状板２１，２１ａが流
路部分９，９′の壁９ａに対して角度αで、即ち、
流れ方向２に対してそれぞれ反対方向の角度αで
切断されている点が第４図の場合と異なる。角度
αは例えば5°に設定することができる。このよう
に構成された帯状金属板２１，２１ａを第３ａ及
び４図に示すように重ねることにより、第６図下
方に示すような構成の二重層２２が得られる。複
数のこのような二重層を水平に順次重ねるか、ま
たは第３ｂ図及び５図に示すように巻き重ねてマ
トリツクスを形成する。このような構成のマトリ
ツクスでは、２つの互いに隣接する帯状金属板が
互いに嵌合するのを防止するために波形の断面形
状を第４及び５図に示すように梯形にする必要は
ない。帯状金属板２１，２１ａは任意の波形、例
えば第２図に示す波形を有する波形帯状片３，
４，５でもよく、前記波形は正弦波に近い波形で
あつてもよい。隣接する層の個々の流路部分９，
９′を互いに傾斜させることにより、２つの互い
に隣接する層が互いに嵌合するおそれは全くな
い。

第２図では波形帯状板３，４がそれぞれ同じ構
成を具え、波長ａの１／４だけ互いに横方向にず
れている。このずれは１／４ではなく、ａ／３，
ａ／５，ａ／６などであつてもよい。特に第４図
に示すような渦巻き板の一部である場合、互いに
重なり合つた波形帯状板を横断方向に波長の部分
長だけ互いにずらすと共に波形帯状板の幅ｂ（第
２図）の部分長だけ流れ方向２にも互いにずらし
てもよい。このように実施すれば、第４及び５図
に示すような倒立梯形断面を有する波形板でない
場合でも重なり合う板が互いに嵌合するのを防止
できる点で有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は流れ方向が原則として反応器の軸方向
である本考案の円筒形反応器を略示する縦断面
図；第２図は第１図に示した反応器の１つの層に
おける流路の分割を略示する斜視図；第３ａ及び
３ｂ図はそれぞれ層状に重ねた板から成る反応器
（第３ａ図）及び巻き重ねた板から成る反応器
（第３ｂ図）を第１図の反応器の−線におい
て略示する断面図；第４図は本考案に従つて構成
され、重ねられた２層の金属板を示す細部斜視
図；第５図は本考案の金属板を巻いて構成した充
填マトリツクスの部分斜視図；第６図は本考案に
従つて構成し、互いに重ね、その流路部分を流れ
方向に対して角度を形成するように配置した２つ
の金属板層を略示する図である。 図中、１……ケーシング（壁）、２……流れ方
向、３，４，５，６，７，８……波形板、９，
９′……流路部分、１１，１２，１３，１４，１
５，１６……層、１７……導入管、そして２０…
…金属帯状板である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 内燃機関の排気ガス浄化のための触媒反応器
   用マトリツクスであつて、触媒物質にて被覆し
   た表面を有した複数の板状金属帯を具備し、該
   金属帯は複数の層を形成するべくその上下面が
   相互に接触していると共に、波形にプレス成形
   された部分を備え、かつ前記金属帯は排気ガス
   が流通するケーシング内に配置されていて、前
   記波形部分は、その流れの方向に連続している
   が、該方向に対して相互に横方向に変位する流
   通路を形成するように配置されるものにおい
   て、前記流通路は山２５と谷２６とを交互に有
   する波形帯３〜８によつて形成され、該波形帯
   は、流れ方向２に関して横方向に延びる前縁及
   び後縁にて直接に接合され、かつ前記波形帯３
   〜８は、その波長ａに満たない長さ相互にずれ
   ていると共に、コイル状の連続的な波形帯２０
   を構成することを特徴とする内燃機関の排気ガ
   ス浄化のための触媒反応器用マトリツクス。 ２ 実用新案登録請求の範囲１において、波形帯
   ３，４の一部は相互に同一の形態であるが、他
   の部分５，８は同一の波長ではあるが、流通部
   分９，９′に対して流れ２の方向におけるその
   長さが長くなつていることを特徴とする内燃機
   関の排気ガス浄化のための触媒反応器用マトリ
   ツクス。 ３ 実用新案登録請求の範囲１もしくは２に記載
   の考案において、波形帯３〜８の波形状は夫々
   の波形の山２５が、該山２５に近接する層１
   １，１２の近接する谷２５より長くなつている
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化のた
   めの触媒反応器用マトリツクス。 ４ 実用新案登録請求の範囲３に記載の考案にお
   いて、波形帯２０の波形はそれぞれ台形の断面
   形状であり、該台形断面形状における狭い部分
   は、近接する層１１，１２に開放する谷の部分
   をなすことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄
   化のための触媒反応器用マトリツクス。 ５ 実用新案登録請求の範囲１から４のいずれか
   一項に記載の考案において、波形帯３〜８に形
   成される流通部９，９′は、近接した層及び供
   給流れ方向２に対して角度αにて配置されてい
   る内燃機関の排気ガス浄化のための触媒反応器
   用マトリツクス。 ６ 実用新案登録請求の範囲５に記載の考案にお
   いて、流通路部分９，９′は供給流れ方向２に
   対して近接した層２１，２１ａと反対方向に角
   度αにて配置されている内燃機関の排気ガス浄
   化のための触媒反応器用マトリツクス。