JPH04501753A - 二重カバー装置付き触媒 - 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】 二重カバー装置付き触媒 この発明は、排気ガスの貫流する少なくとも一つの金属製ハニカム形触媒担体と 、この担体を支持するカバー筒とを備えるようにした、特に自動車のためのカバ ー付き触媒に関する。

金属製触媒担体は、例えば欧州特許出願公開第０２４５７３７号公報から多様な 形で知られている。担体は例えば鋼板から構成されるが又は粉末冶金により製作 される。この種の装置において熱的交番負荷により発生する機械的応力の克服は 、この種の担体の耐久性にとって特に重要である。このことは形状によるか又は 特殊なカバーにより達成できる。欧州特許出願公開第０２１２２４３号公報には 触媒担体のための保持装置が記載され、この装置は触媒担体に対し応力の生じな い線膨張を許す。この装置ではただ一つのカバー筒が設けられ、このカバー筒は 触媒担体を間隔を置いて同心に囲む。、 しかしながら例えば欧州特許出願公開第０２４５７３７号公報に記載の多様な形 の触媒担体の場合には、本来のハニカム体をじかに囲みその構造を維持するカバ ー筒を省略することができない。

この発明の課題は、簡単にかつ経済的に製作でき、例えば１リツトルを超える容 積を有する大形触媒担体に対しても熱的交番負荷に耐えるような、触媒のため・ のカバーを提供することにある。

この課題は、請求項１に記載の特徴を備えたカバー付き触媒により解決される。

安定性の理由のために設けられる内側のカバー筒はほぼ同心に外側カバー筒によ り囲まれる。その際両力バー筒の間の約１〜５ｍｍの間隔が有利である。内側カ バー筒は一方の端部で外側カバー筒の端部と強固に結合され、望ましくは周方向 に溶接される。内側カバー筒の他方の端部は外側カバー筒の内部に自由に突入し 、温度上昇の際に妨げられず線膨張することができる。この種のカバーは下記の すぐれた長所を有する。

まず内側カバーは内圧を支持する必要がないので、−重のカバー筒の場合より非 常に薄（例えば僅か０．１〜１ｍｍの厚さにすることができる。それにより及び 熱絶縁として働く補助的な外側カバーにより、内側カバー筒は速やかに触媒担体 と共に温度上昇し、全体として外側カバーの無い場合より高い温度に到達するこ とができる。このことは触媒担体内部の熱応力を低減する。さらに内側カバー筒 は例えば水しぶきなどの外部の影響にさらされないので、材料選択の点でこれに ついて考慮しな（でもよい。従って実施態様項に記載のように、この種の内側カ バー筒に対し最適なフェライト系材料を用いることができる。更に内側カバー筒 は封止機能を果たさな（てよいので、閉じた板から成る必要はない。孔開き板を 用いることができ、このことは注目すべき重量低減及び材料節約をもたらず、孔 の種類、形及び大きさは広い範囲で可変であり、しかしながら板面が約５０％だ け約１ｃｍの大きさの孔を備えるような板を用いるのが有利である。

請求項２によれば、内側カバー筒が成る軸方向長さを超える限り、これを補助的 に滑りばめで保持することが有効である。それにより振動が抑制され振動による 破損が防止される。

請求項３によれば、この種の滑つばめは例えば外側カバーの環状又は個々の内向 き波形により形成することができる。その際環状の内向き波形は同時に外側カバ ーの安定性を高めかつその音波放射に影響を与え、このことは種々の用途に対し て有利となる。

請求項４に記載の実施態様によれば、外側カバー筒は全装置の封止、他の排気ガ ス系への取り付は及び外部影響からの保護を受け持ち、一方向側カバー筒は形状 安定性及び本来の触媒担体の保持だ５づに役立つ。その際外側カバー筒はオース テナイト系材料から成ることができるので有利である。

この発明に基づくカバー装置は、外側カバー筒中に二つの触媒担体を収容しよう とするときに特に有利である。種々の理由から例えば大きい出力クラスの自動車 の主触媒の場合には、例えば約３リツトルの所定の容積を１０〜１５ｃｍの外径 で単一の触媒担体によらないで、軸方向に直列配置された二つ以上の触媒担体に より満たすのが賢明である。一方ではこの種の担体は容易に制作でき、また他方 ではこの種の担体の間の中間室が排気ガスの旋回従って変換速度の向上を可能に する。異なる流路数及び／又は異なる触媒作用の被膜を備え異なる軸方向長さの 担体を用いることも有効である。この発明に基づく構成は請求項８によれば、一 つの外側カバー筒中にニー）の触媒担体を配置する良好な可能性を提供する。図 面により後述するように１再結媒担体の両内側のカバー筒はそれぞれ一方の端部 を外側カバー筒の両端部に取り付けられ、望ましくは溶接される。第１の内側カ バー筒を相応に細くするか又は第２の内側カバー筒を相応に太くすることにより 、両内側カバー筒の自由に線膨張可能な内側端部をはめ合わせることができるの で有利である。それで装置の温度上昇が増すにつれてますます深くはまり合い、 それによりあらゆる運転状態において再結媒担体の確実な保持をもたらすような 滑りばめが得られる。しかしその代わりに又はそれに加えるに、例えば内向き波 形による外側カバー筒と内側カバー筒との間の滑りばめも可能である。

前記の二重カバー装置は、端部で通常の接続片を例えば突出した内側カバー上に 押しはめ外側カバーと溶接することにより、最後に排気ガス系への全触媒装置の 簡単なつなぎ込みを可能とする。

部分図で示したこの発明の複数の実施例が図面に示され、第１図は、二重カバー 装置を備えた二つの触媒担体から成る触媒装置を、第２図は、端部の異なる形状 と内側装置の支持のための外側カバー筒の補助的な内向き波形とを備える図１に 示す触媒装置の変形例を、第３図は、大きい軸方向長さを備えた装置のための２ 部品から成る外側カバーを備えた第１図に示す装置の別の変形例を、第４図は、 一部品から成る触媒にこの発明を適用した例を示す。

第１図は、二つの触媒担体１．２から成る大容積の触媒によりこの発明の原理を 示す。しかしながら第１図の再結媒体のうちの一つを省略し外側カバー筒８を相 応に短縮することにより、例えば第４図に示すような一部品から成る触媒に適用 する場合にもこの発明は有効である。同じことが第２図及び第３図に対しても相 応に成り立つ。

第１図では、触媒装置が第１の金属製ハニカム体１及び第２の金属製ハニカム体 ２を有し、これらのハニカム体は第１の内側カバー筒３又は第２の内側カバー筒 ４により囲まれている。両内側カバー筒３．４は両端部で本来の金属製ハニカム 体１．２を越えて突出する。その際第１の内側カバー筒３の内側の突出端部が細 くなった首部６を有し、この首部が第２の内側カバー筒４の内側首部７の内部へ 突入し、そこで首部７と滑りばめ５を形成する。両ハニカム体１と２の間には混 合室１４が空いたまま残り、この混合室の中では排気ガスは第１の金属製ハニカ ム体１を通過後に改めて混合することができる。第１の内側カバー筒３の外側端 部は環状の外向き波形１３を有し、第２の内側カバー筒４の外側端部が同様に環 状の外向き波形１２を有する。創外向き波形１２．１３を越えて外側カバー筒８ が全装置上に押しはめられ、周方向溶接継手１０．１１により外向き波形１２． １３上に取り付けられている０両内側カバー筒３．４の外側端部は幾分外側カバ ー筒８を越えて突出しているので、（破線で示された）接続片１５を外側カバー 筒に突き当たるまで容易に押しはめることができる。従って自動車の排気ガス系 への接続は問題なく行うことができ、その際場合によっては更に溶接継手１０． １１は、接続片１５と内側カバー筒３又は４と外側カバー筒８との同時結合のた めに利用することができる。付言すれば、第１図は縮尺によっておらずこの装置 の基本的構造だけを示すにすぎない。特に内側カバー筒３．４は外側カバー筒８ より著しく薄くすることができる。更に混合室１４は図に示されているよりは小 さい軸方向長さを有することができる。細くなった首部６の寸法が押しはめられ る首部７に対して、両内側カバー筒３．４の熱による線膨張に対して十分な遊び を許すことだけが重要である。ハニカム体１．２は異なる軸方向長さと単位断面 積当たりの異なる流路数とを有することができる。

第２図及び第３図に示すように、内側カバーと外側カバーとの結合及び装置の端 部の形状に対する種々の可能性が存在する。更にハニカム体を内向き波形により 支えることもできる。第２図は内側カバー筒２３．２４を備える二つの金属製ハ ニカム体２１．２２を示し、これらの内側カバー筒は第１図の場合と同様に細く なった首部２６及び突出する首部２７によりはめ合わされているので、滑りばめ ２５が生じる。この実施例の場合に外側カバー２８は環状の内向き波形２０を有 し、この波形の深さは外側カバー装置と内側カバー装置との間の中間空間２９に 相応する。比較的大きい軸方向長さを有する触媒装置の場合には、この種の内向 き波形２０は軸方向の運動自由度を制限することなくハニカム体２１．２２の振 動を防止することができる。補助的な長所が音波放射の低減により得られる。

第３図は、外側カバー筒が相互に３８ｃで結合された二つの部品３８ａ。

３８ｂから成る触媒装置を示す。結合箇所３８ｃは例えば環状の突き合わせ溶接 継手とすることができるが、しかし両部品３８ａ、３８ｂをはめ合わせて結合す ることもできる。内側カバー筒３３．３４を備える金属製ハニカム体３１．３２ の装置は、第１図及び第２図に示す装置に相応する。この場合には外側カバー筒 ２は、両内側カバー筒３３．３４を支える環状の内向き波形３０ａ、３０ｂを有 する。ここでも両内側カバー筒３１．３２の首部３６．３７が滑りばめ３５によ り相互に滑る。第３図は、更になお二重カバー装置の端部の形状の二つの異なる 可能性を示す。左側では接続片４３を第１の内側カバー筒３３の突出する端部４ ２上に、外側カバー筒３８ａの細くなった端部に突き当たるまで押しはめること ができる。右側では第２の内側カバー筒３４が外側カバー筒３８ｂを越えて突出 していない。しかしながらそこでは接続片４１は外側カバー筒３８ｂの細くなっ た端部４０を越えてはめられこれと結合される。その際溶接が触媒の外層を損な うおそれがないようにすると良い。装置の端部の形状の別の変形例も可能であり 、その場合には一般に外側カバー筒及び接続片が内側カバー筒を完全にかつ封止 して囲むように、配置を選択すべきである。

第４図は、念のために一部品から成る触媒に対するこの発明の実施例を示す。

金属製ハニカム体５１の内側カバー筒５３は一方の端面で外側カバー筒５８に強 固に結合され、その際中間空間５９が両力バー筒の間に設けられている。外側カ バー筒５８の環状の内向き波形５０は内側カバー筒５３の他方の端部を滑りばめ ５５で保持するので、内側カバー筒５３を備えた触媒５１が外側カバー筒５８に 対して自由に線膨張可能である。

二重カバー装置を備えたこれらの触媒は乗用車の主触媒、特に高い熱的運転負荷 を伴う大きい出力クラスの大容積主触媒に適している。

国際調査報告 ””””””””ＰＣＴ／ＥＰ　［１９１０１１３４国際調査報告 ＰＣＴ／ＥＰ　８９１０１１３４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．排気ガスの貫流する少なくとも一つの第１の金属製ハニカム形触媒担体（１ 、２１、３１）と、この担体を支持する第１の内側カバー筒（３、２３、３３） とを備えるようにした、特に自動車のためのカバー付き触媒において、ａ）第１ の内側カバー筒（３、２３、３３）を間隔を置いてほぼ同心に囲む外側カバー筒 （８、２８、３８ａ，ｂ，ｃ）が設けられ、ｂ）第１の内側カバー筒（３、２３ 、３３）及び外側カバー筒（８、２８、３８）が端部（１１、１３）で相互に強 固に結合され、ｃ）第１の内側カバー筒（３、２３、３３）が自由に線膨張可能 に外側カバー筒（８、２８、３８ａ，ｂ，ｃ）の中に配置されていることを特徴 とするカバー付き触媒。 ２．自由に線膨張可能な内側カバー筒（３、２３、３３）が補助的に滑りばめ（ ５、３０ａ）で保持されていることを特徴とする請求項１記載のカバー付き触媒 。 ３．滑りばめが外側カバー筒（３８ａ）の環状又は個々の内向き波形（３０ａ） により構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のカバー付き触媒。 ４．外側カバー筒（８、２８、３８ａ，ｂ，ｃ）が全装置の保持及び外側保護を 形成しかつ内圧の支持体となり、一方少なくとも一つの内側カバー筒（３、２３ 、３３）が触媒担体（１、２１、３１）の確実な保持だけを形成することを特徴 とする請求項１ないし３の一つに記載のカバー付き触媒。 ５．外側カバー筒（８、２８、３８ａ，ｂ，ｃ）がオーステナイト系材料から成 ることを特徴とする請求項１ないし４の一つに記載のカバー付き触媒。 ６．少なくとも一つの内側カバー筒（３、２３、３３）がフェライト系材料から 成ることを特徴とする請求項１ないし５の一つに記載のカバー付き触媒。 ７．少なくとも一つの内側カバー筒（３、２３、３３）が少なくとも部分域で、 望ましくは端部（６、１１、２６、３６、４２）を除いて孔を開けられているこ とを特徴とする請求項１ないし６の一つに記載のカバー付き触媒。 ８．ａ）外側カバー筒（８、２８、３８ａ，ｂ，ｃ）中にほぼ同心に第２の触媒 担体（２、２２、３２）と、この担体を支持する第２の内側カバー筒（４、２４ 、３４）とが設けられ、 ｂ）第１の内側カバー筒（３、２３、３３）の一方の端部が外側カバー筒（８、 ２８、３８）の一方の端部と強固に結合され、ｃ）第２の内側カバー筒（４、２ ４、３４）の一方の端部が外側カバー筒（８、２８、３８ａ，ｂ，ｃ）の他方の 端部と強固に結合され、ｄ）第１の内側カバー筒（３、２３、３３）と第２の内 側カバー筒（４、２４、３４）との他方の端部（６、７、２６、２７、３６、３ ７）が滑りばめで相互に（５、２５、３５）及び／又は外側カバー筒（２８、３ ８ａ、３８ｂ）の内部（２０、３０ａ、３０ｂ）に保持されていることを特徴と する請求項１ないし７の一つに記載のカバー付き触媒。 ９．第２の内側カバー筒（４、２４、３４）もフェライト系の及び／又は孔を開 けられた板から成ることを特徴とする請求項８記載のカバー付き触媒。 １０．両触媒担体（１、２、２１、２２、３１、３２）が異なる軸方向長さ及び ／又は単位断面積当たりの異なる流路数を有することを特徴とする請求項８又は ９記載のカバー付き触媒。 １１．両触媒担体（１、２、２１、２２、３１、３２）の間には排気ガスの旋回 と線膨張の補償とのための中間室（１４）が設けられ、この中間室が望ましくは 約１〜３ｃｍの軸方向長さを有することを特徴とする請求項８ないし１０の一つ に記載のカバー付き触媒。 １２．両方の内側カバー筒（３、４、２３、２４、３３、３４）の自由に線膨張 可能な両端部（６、７、２６、２７、３６、３７）は、望ましくは第１の内側カ バー筒（３、２３、３３）の端部（６、２６、３６）が細い部分（６）を有し、 冷状態で数ｍｍだけ第２の内側カバー筒（４、２４、３４）の内部へ突入するこ とにより、滑りばめ（５、２５、３５）を介して相互に導かれていることを特徴 とする請求項８ないし１１の一つに記載のカバー付き触媒。 １３．全装置の端部上に接続片（１５、４１、４３）が押しはめられ、望ましく は突き合わせ溶接により外側カバー筒（８、２８、３８）と結合され、その際特 にそれぞれ単一の環状溶接継手（１０、１１）が接続片（１５）と外側カバー筒 （８）と内側カバー筒（３）との結合のために用いられることを特徴とする請求 項１ないし１２の一つに記載のカバー付き触媒。