JPH09271679A - 排気ガス浄化用触媒コンバ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より確実に触媒担体をハウジング内に保持し
触媒担体外周面とハウジング内周面間の間隙より漏れる
排気ガスをより確実に阻止する排気ガス浄化用触媒コン
バ−タを提供する。 【解決手段】 触媒層を担持する触媒担体および触媒担
体の外周面に一体的に固定された外筒とからなる触媒１
０と、触媒１０を収納保持するとともに触媒１０に排気
ガスを通過させるハウジング２０と、からなる排気ガス
浄化用触媒コンバ−タであって、触媒１０の外筒は触媒
担体の排気ガスが流れる方向の両端面より前後にそれぞ
れ突出した突出先端部を有し、この突出先端部の先端が
ハウジング２０の内周面に接触もしくは最も近接しハウ
ジング２０の内周面と外筒の外周面との間に両端がリン
グ状に閉じるか若しくは狭くなった筒状の空間を形成し
ている構成としたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関等の排気
ガスを浄化する排気ガス浄化用触媒コンバ−タに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関等の排気ガス浄化用触媒コンバ
−タは、排気ガスが通過する通路を区画し両端に開口を
有するハウジングと外筒および排気ガスを浄化する触媒
層が担持された触媒担体とからなる触媒とで構成されて
いる。そして外筒で補強された触媒はこのハウジングの
内周面に耐熱性繊維のマツト等の断熱材を介して保持さ
れている。さらに触媒の保持をより確実にしかつハウジ
ング内周面と触媒の外周面を形成する外筒の外周面との
間の空間からの排気ガスの漏れを防ぐため、外筒の両端
部分とハウジングの内周面との間には耐熱金属繊維製の
繊維体を介在させたり、耐熱金属製あるいは耐熱セラミ
ツク製のシートで断熱材を被覆して使用する等の手段が
採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、より確実に
触媒をハウジング内に保持するとともに、触媒外周面と
ハウジング内周面間の間隙より漏れる排気ガスをより確
実に阻止する排気ガス浄化用触媒コンバ−タを提供する
ことを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、種々検討し
た結果、触媒の外筒の両端を触媒担体の両端より突出さ
せ、突出した先端部とハウジングとを係止させることを
思い付き、触媒の外筒の突出した先端部によるハウジン
グ内の固定および排気ガス漏れの防止を図り、本発明を
完成したものである。

【０００５】即ち、本発明の排気ガス浄化用触媒コンバ
−タは、浄化前の排気ガスが導入される導入口と浄化さ
れた排気ガスが排出される導出口とをもつハウジング
と、触媒層を担持する触媒担体および該触媒担体の外周
面に一体的に固定された外筒からなり該ハウジング内に
保持された触媒と、からなる排気ガス浄化用触媒コンバ
−タであって、該触媒の該外筒は該触媒担体の排気ガス
が流れる方向の両端面より前後にそれぞれ突出した突出
先端部を有し、該突出先端部の先端が該ハウジングの内
周面に接触もしくは最も近接し該ハウジングの内周面と
該外筒の外周面との間に両端がリング状に閉じるか若し
くは狭くなった筒状の空間を形成している構成としたこ
とを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の排気ガス浄化用触媒コン
バ−タは、外筒および触媒担体からなる触媒とハウジン
グを具備する。ここで触媒の構成要素である触媒担体と
しては、金属製平板と金属製波板とが交互に巻回されて
なり排気ガスが軸方向に通過する多数の通孔を有するハ
ニカム体を使用することができる。またこのハニカム体
を構成する平板と波板との当接する部分はロウ材等で一
体的に接合されているのが望ましい。そして、多数の通
孔に接するハニカム体の表面には排ガス浄化する触媒金
属が担持されている。

【０００７】外筒は触媒担体の外周面を補強する部材
で、本発明では触媒担体の補強とともに断熱機能を持つ
空間を区画し、排気ガスが流れる方向の触媒担体の両端
面より前後にそれぞれ突出した突出先端部をもつ。この
外筒はハニカム体を形成する平板や波板より厚く機械的
強度の高いものが好ましい。この外筒の突出先端部は触
媒担体の外周面を保持固定する基体部と同一断面形状を
もつものとすることができる。また、突出先端部は基体
部の断面より先端に向かうに連れて断面が小さくなるロ
ート状とすることができる。また、外筒は基体部と突出
先端部とを同一の鋼板で形成しても、基体部と突出先端
部とを別々に形成し後に一体的に結合してもよい。ま
た、外筒の基体部の一部としてハニカム体の外周面を形
成する外壁部を用いてもよい。

【０００８】ハウジングは、外筒をもつ触媒を収納保持
するとともに触媒担体に排気ガスを通過させる容器であ
る。このため、ハウジングは、外筒より大きい拡大内周
面をもつ中央部と、この中央部の両端より両端側に延
び、外筒より僅かに大きい内周面をもち外筒の先端部の
先端部分が当接あるいは近接する係合部とをもつ。そし
て、このハウジングは、中央部と、この中央部の両端よ
り両端側に延び外筒の突出先端部より僅かに大きい内周
面をもち突出先端部の先端部分が当接あるいは近接する
係合部および導入口あるいは導出口をもつ導入部および
導出部とで構成することができる。

【０００９】ハウジングの係合部を、前記中央部の拡大
内周面と同軸的で拡大内周面より小さく外筒の突出先端
部の外周と嵌合するリング条とすることができる。ま
た、ハウジングの係合部を、外筒のロート状の突出先端
部の先端部分の外周と嵌合するロート状とすることもで
きる。ハウジングは鋼、好ましくは耐熱性の鋼で製造さ
れる。なお、ハウジングは触媒担体の組付けを容易とす
るためあるいはハウジング自体の製造を容易とするため
軸方向に２分割されたりあるいは長さ方向に３分割さ
れ、最終的に一体化してしてもよい。

【００１０】ハウジングの中央部および係合部の内周面
と触媒の外筒の外周面とで両端がリング状に閉じるか若
しくは狭くなった筒状の空間が形成される。この空間は
触媒担体とハウジングとを断熱するためのものである。
この空間には耐熱性の無機繊維のマツト等で構成される
断熱材を配置することができる。また、外筒の突出先端
部とハウジングの係合部との間に空隙がある場合にはこ
の空隙をシールして排気ガスの流入を阻止する耐熱金属
繊維製のシール材とか耐熱シートあるいは箔を使用する
ことができる。

【００１１】

【作用】この排気ガス浄化用触媒コンバ−タでは、主と
して触媒がその外筒の突出先端部でハウジングに支持さ
れている。このため触媒の支持が確実になる。しかし熱
伝導による触媒担体からハウジングへの熱の伝達は外筒
の突出先端部を通って伝導されるため熱伝導は比較的少
なく、触媒担体を断熱的にハウジングに保持できる。

【００１２】また、ハウジング内周面と触媒の外周面と
の間に形成される筒状の空間はその両端が外筒の突出先
端部で閉じられあるいは開口が狭められているため、筒
状空間を通って逃げる排気ガスが少ない。このためこの
空間に断熱材を配置した場合にも断熱材が排気ガスによ
って流出することも少ない。

【００１３】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 （実施例１）本実施例の排気ガス浄化用触媒コンバ−タ
は、その一部断面を図１に示すように、触媒１０および
ハウジング２０から構成され、触媒１０はさらに触媒担
体１１と外筒１５とで構成されている。

【００１４】触媒担体１１は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金
からなる帯状の平板（板厚５０μｍ、幅１２０ｍｍ）
と、この平板を転造法により波付けした波板（波高１．
３ｍｍ、ピッチ２．３５ｍｍ）とを重ねてロール状に巻
回して形成されたもので、軸方向に多数の貫通孔を有
し、その外径は８６ｍｍ、長さ１２０ｍｍの円柱形状で
ある。この触媒担体１１には白金等の触媒金属が担持さ
れている。

【００１５】外筒１５は、フェライト系ステンレスから
なり、内径８６ｍｍ、外径８７ｍｍ、長さ１３５ｍｍの
円筒形状を有する。そして、外筒１５は触媒担体１１の
排気ガスが流れる方向の両端面より前後にそれぞれ７．
５ｍｍ突出した突出先端部１６、１７を有する。触媒担
体１１の平板と波板とが当接する部分、および触媒担体
１１の外周面と外筒１５の内周面の当接部分はロウ付け
されて一体的に接合されている。このロウ付けは、ロー
ル状に巻回して形成され巻回を低融点のロウ材によって
外周面を仮止めした触媒担体１１を外筒１５に挿入し、
この状態で、Ｎｉからなるロウ材が分散した分散液中に
浸漬して乾燥し、平板と波板とが当接する部分、および
触媒担体１０の外周面と外筒２０の内周面の当接部分に
ロウ材を塗布し、加熱炉で１２００℃に加熱してなされ
たものである。なお、この後触媒担体１１貫通孔を区画
する壁面に担持層が形成されさらに白金金属等の触媒金
属が担持されて触媒１０が形成される。

【００１６】ハウジング２０は、フェライト系ステンレ
スからなり、中央部２３と、その中央部２３の両端より
両端側に延び突出先端部１６、１７の先端部分が当接あ
るいは近接する係合部２４、２５および導入口２１ある
いは導出口２２をもつ導入部２６および導出部２７とか
らなる。中央部２３は触媒１０の外筒１５より大きい拡
大内周面をもつ。また、係合部２４、２５は外筒１５の
突出先端部１６、１７より僅かに大きい筒状の段部とし
て形成されている。

【００１７】そして、外筒１５の外周面とハウジング２
０の内周面とで区画され両端がリング状に閉じた筒状の
空間３０をもち、ハウジング２０と触媒１０とを断熱し
ている。本実施例の排気ガス浄化用触媒コンバ−タは、
触媒１０の外筒１５の突出先端部１６、１７の先端部分
のみで触媒１０がハウジング２０に保持され、かつ触媒
１０の外周面は空間３０を介してハウジング２０の内周
面と対抗している。このため触媒１０とハウジング２０
とは熱伝導部分が少なく、効果的に断熱されている。ま
た、空間３０は外筒１５の突出先端部１６、１７で閉じ
られているため、排気ガスが空間３０を通って逃げるこ
とがなく、導入口２１より入る排気ガスは全て触媒１０
の触媒担体１１を通り、排気ガスは触媒金属で浄化さ
れ、導出口２２より排出される。 （実施例２）本実施例の排気ガス浄化用触媒コンバ−タ
の一部断面を図２に示す。このコンバ−タは実施例１の
コンバ−タの空間３０に断熱材３５を配置したもので、
その他の構成は実施例１のコンバ−タと同じものであ
る。なお、断熱材３５としてはアルミナ繊維を用いた。

【００１８】本実施例のコンバータは触媒１０とハウジ
ング２０とを断熱する空間３０に断熱材３５が配置され
ているため、実施例１のコンバ−タよりさらに断熱性が
高まり、エンジンの始動初期の排気ガスにより短時間に
触媒１０が昇温し、触媒金属が機能する温度となる。こ
のためエンジンの始動初期の排気ガス浄化に優れたもの
となる。 （実施例３）本実施例の排気ガス浄化用触媒コンバ−タ
は、その一部断面を図３に示すように、触媒４０および
ハウジング５０から構成され、触媒４０はさらに触媒担
体４１と外筒４５とで構成されている。

【００１９】触媒担体４１は実施例１の触媒担体１１と
同じものである。外筒４５は、フェライト系ステンレス
鋼の板厚１．５ｍｍの鋼板からなり、円筒形状の中心部
４６と、中心部４６と連続し先端に向かうにつれ断面積
が小さくなるロート状のロート状突出部４７、４８を有
する。中心部４６は８７ｍｍの内径をもち、その内周面
に触媒担体４１の外周面が当接している。また、ロート
状突出部４７、４８は、５５ｍｍの内径をもつ先端部を
有する。

【００２０】実施例１と同様、触媒担体４１の平板と波
板とが当接する部分、および触媒担体４１の外周面と外
筒４５の内周面の当接部分はロウ付けされて一体的に接
合されており、また、この触媒担体４１の貫通孔を区画
する壁面において、壁面上に形成された担持層に白金等
の触媒金属が担持されている。こうしたロウ付け、およ
び触媒金属の担持は実施例１と同様の方法でなされたも
のである。

【００２１】ハウジング５０は、外筒４５の中心部４６
より大きい内周面をもつ中央部５１と、中央部の両端に
設けられそれぞれ導入口５２および導出口５３に向かっ
て断面積が小さくなるロート状の導入部５４と導出部５
５とをもつ。中央部５１の内径は９９ｍｍ、ロート状の
導入部５４および導出部５５の内径は６６ｍｍとなって
おり、外筒４２のロート状突出部４７、４８の先端部が
この導入部５４および導出部５５の内周面に当接してい
る。

【００２２】そして、外筒４５の外周面とハウジング５
０の内周面とで区画され両端がリング状に狭くなって閉
じた筒状の空間６０をもち、触媒４０とハウジング５０
とを断熱している。本実施例の排気ガス浄化用触媒コン
バータは、触媒４０の外筒４５のロート状突出部４７、
４８の先端部のみで触媒４０がハウジング５０内に保持
され、かつ触媒４０の外周面は空間６０を介してハウジ
ング５０の内周面と対抗している。このため、実施例１
と同様、触媒４０とハウジング５０とは熱伝導部分が少
なく、効果的に断熱されている。また、空間６０は外筒
４５のロート状突出部４７、４８で閉じられているた
め、排気ガスが空間６０を通って逃げることがなく、導
入口５２より入る排気ガスは全て触媒４０の触媒担体４
１を通り、排気ガスは触媒金属で浄化され、導出口５３
より排出される。 （実施例４）本実施例の排気ガス浄化用触媒コンバ−タ
の一部断面を図４に示す。このコンバ−タは実施例３の
コンバータの空間６０に、実施例２の断熱材３５と同じ
材料からなる断熱材６５を配置したもので、外筒４５の
ロート状突出部４７、４８がハウジングの内周面と当接
部分を持たず断熱材６５に囲まれている以外は、実施例
１のコンバータと同じ構成である。

【００２３】本実施例のコンバータは触媒４０とハウジ
ング５０とを断熱する空間に断熱材６５が配置されてお
り、かつ、外筒４５がハウジング５０との当接部分を持
たないため、実施例３のコンバータよりさらに断熱性が
高まる。このため、実施例２と同様、エンジンの始動初
期の排気ガスにより短時間に触媒４０が昇温し、触媒金
属が機能する温度となる。このため、エンジンの始動初
期の排気ガス浄化に優れたものとなる。 （実施例５）本実施例の排気ガス浄化用触媒コンバ−タ
の一部断面を図５に示す。このコンバータは、実施例４
のコンバータにおいて、触媒４０の外筒４５の代わりに
外筒７５を使用したものである。外筒７５は触媒担体４
１の外周面の両端部と嵌合する嵌合部７６、７７と、嵌
合部７６、７７から先端に向かうにつれ断面積が小さく
なるロート状突出部７８、７９とからなる。嵌合部７
６、７７はそれぞれ、排気ガスが通過する方向において
触媒担体４１の外周面の端部より１０ｍｍの長さであ
り、嵌合部７６、７７で触媒担体４１にロウ付けされて
外筒７５と触媒担体４１とが一体的に接合されている。
その他の構成は実施例４のコンバータと同じものであ
る。

【００２４】本実施例のコンバ−タは、外部への放熱が
少ないため、別途外周部にヒートインシュレータが不要
であり、低コストなコンバータとなる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の排気ガス浄化用触媒コンバ−タ
は、外筒の外周面を囲む空間が断熱層の役割を果たし、
通常の内燃機関の運転時には、触媒担体に作用する熱応
力を軽減し、変形、破損を防止することができる。ま
た、始動初期には優れた暖気特性を有する。また、排ガ
スが外筒外から漏れることなく触媒担体の通孔を通過し
て浄化されるので、排ガスの浄化に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の排気ガス浄化用触媒コンバ
−タを示す一部断面図である。

【図２】本発明の実施例２の排気ガス浄化用触媒コンバ
−タを示す一部断面図である。

【図３】本発明の実施例３の排気ガス浄化用触媒コンバ
−タを示す一部断面図である。

【図４】本発明の実施例４の排気ガス浄化用触媒コンバ
−タを示す一部断面図である。

【図５】本発明の実施例５の排気ガス浄化用触媒コンバ
−タを示す一部断面図である。

【符号の説明】

１０：触媒 １１：触媒担体 １５：外筒 １６、１
７：突出先端部 ２０：ハウジング ２１：導入口 ２２：導出口 ２
３：中央部 ２４、２５：係合部 ２６：導入部 ２
７：導出部 ３０：空間 ３５：断熱材 ４０：触媒 ４１：触媒担体 ４５：外筒 ４６：中心
部 ４７、４８：ロート状突出部 ５０：ハウジング ５１：中央部 ５２：導入口 ５
３：導出口 ５４：導入部 ５５：導出部 ６０：空間 ６５：断熱材 ７５：外筒 ７６、７７：嵌合部 ７８、７９：ロート
状突出部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 浄化前の排気ガスが導入される導入口と
   浄化された排気ガスが排出される導出口とをもつハウジ
   ングと、触媒層を担持する触媒担体および該触媒担体の
   外周面に一体的に固定された外筒とからなる該ハウジン
   グ内に保持された触媒と、からなる排気ガス浄化用触媒
   コンバ−タであって、 該触媒の該外筒は該触媒担体の排気ガスが流れる方向の
   両端面より前後にそれぞれ突出した突出先端部を有し、
   該突出先端部の先端が該ハウジングの内周面に接触もし
   くは最も近接し該ハウジングの内周面と該外筒の外周面
   との間に両端がリング状に閉じるか若しくは狭くなった
   筒状の空間を形成している構成としたことを特徴とする
   排気ガス浄化用触媒コンバ−タ。
2. 【請求項２】 前記ハウジングは、前記触媒の前記外筒
   より大きい拡大内周面をもつ中央部と、該中央部の両端
   より両端側に延び該外筒の該突出先端部より僅かに大き
   い内周面をもち該突出先端部の先端部分が当接あるいは
   近接する係合部および該導入口あるいは該導出口をもつ
   導入部および導出部とからなる請求項１記載の排気ガス
   浄化用触媒コンバ−タ。
3. 【請求項３】 前記突出先端部は該外筒と連続する筒状
   であり、前記係合部は前記拡大内周面と同軸的で前記拡
   大内周面より小さく該突出先端部の外周と嵌合するリン
   グ条である請求項２記載の排気ガス浄化用触媒コンバ−
   タ。
4. 【請求項４】 前記突出先端部は該外筒と連続し先端の
   断面積が小さくなるロート状であり、前記係合部はロー
   ト状の該突出先端部の先端部分の外周と嵌合するロート
   状である請求項２記載の排気ガス浄化用触媒コンバ−
   タ。