JPH11504094A - 触媒担持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、触媒コンバーターこれは、触媒材料を支持するよう設計された担持部材から形成されるモノリス（３）と、このモノリス（３）を包囲する金属ケーシング（２，９）とから構成される触媒本体（１）からなる一用の担持装置に関する。ケーシング（２，９）の内幅はモノリス（３）の内幅よりも大きく、これにより、隙間（６，１１）が、ケーシング（２，９）とモノリス（３）の間に形成されている。この隙間（６，１１）は、少なくとも、モノリス（３）周りを円周状に延在するセクション（７，１０）の領域において架橋されており、モノリス（３）は、ケーシング（２，９）に対して前記セクション（７，１０）に沿って取付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 触媒担持装置 本発明は、触媒コンバータ用の担持装置に関する。 内燃機関の排気システムにおける触媒材料の支持に使用される基体としては、 セラミック材料が広く使用されている。しかしながら、近年、金属基体が著しい 増大規模で使用されるに至っている。金属基体の利点は、その作動温度への到達 性能がセラミミック基体の場合よりも速く、従ってその排気ガス清浄機能が始動 後の早い段階で開始される−このことが、最大の本質的特徴である−ことである 。更に、金属基体は、より効率的な熱伝導体であり、従って、より速く加熱され ると同時に局部過熱の危険が減少される。しかも、金属基体は、セラミック基体 よりも高温度に耐用される。 触媒材料を支持する担持部材としては、いわゆる金属モノリスが使用される。 これらは、金属箔−好適には不錆鋼の−からなり、平板形状の金属箔と波形形状 の金属箔とを交互にロール状に巻回することにより、触媒本体内を貫通延在する 流通溝部を形成するように構成されている。箔の厚さは小さく、通常は僅か０． ０５ｍｍ程度である。触媒本体は、また、モノリスに接触するようこのモノリス を包囲するジャケットを形成する金属カバーを含む。このカバーの厚さは、約１ 〜１．６ｍｍに達する。 内燃エンジンの作動中に高温排気ガスがモノリスを流通すると、薄い担持部材 の箔は極めて急速に加熱される。温度は、通常、５００乃至８００℃まで急速に 到達する。ある形式のエンジンでは、温度は、１１００乃至１２００℃の範囲ま で上昇される。エンジンが停止すると、直ちに、触媒本体の温度は周囲温度のレ ベルまで急速に下降される。 繰返し温度変化は、触媒の長期間耐用性に影響する問題を発生する。急速に加 熱されるモノリスの薄い箔は、また同様に急速に膨脹される。包囲ケーシング− これは、モノリスには対接されているが排気には直接接触されておらず、しかも 、より大きな材料厚さを備えている−は、より遅いペースで加熱および膨脹され る。 従って、この加熱の間は、ケーシングがモノリスの膨脹を妨げ、このためかなり の半径方向の圧縮力が発生され、これによりモノリスの変形が招来される。上述 した高温レベルにまで到達すると、金属の強度もまたかなりに減少される−しば しば、室温における強度の約１０％にまで下降される−ので、前記変形が更に悪 化されると共にモノリスの寿命も更に減少される。 エンジンが停止して排気が冷却されると、逆の現象が発生し、すなわち、モノ リスの箔は、厚い包囲ケーシングよりも速い速度で冷却される。この結果、かな りの張力が、モノリスの最外側部分とカバーとの間に発生される。 上記に概述した理由のために、金属モノリスをケーシング内に取付けるに際し ては、かなりの問題が発生される。幾つかの異なる解決策が提案されそして試験 されたが、概して不十分な結果であった。或る程度有用な構造が、例えば、ドイ ツ国の会社 Ｅｍｉｔｅｃ ＧｍｂＨ 等によって開発されているが、しかしな がらこれらは、比較的に複雑で且つ高価である。これら全ての先行技術解決策に 共通する１つの特徴は、前記解決策が、種々の金属箔の層が半田付け手段で連結 されているモノリスに対して、その最外側層を包囲ジャケットに半田付けするよ う適用されていることである。 本発明は、保証問題に対する、簡単、高信頼且つ経済的な解決を提供する。前 記解決は、上述した方法で半田付けした金属モノリスに適用する場合にも、半田 付けではない別の適宜方法で結合したモノリスに適用する場合にも、共に機能さ れる。この取付け装置の特有な特徴は、添付する請求の範囲によって開示される 。 次に、本発明を、添付図面を参照しながら更に詳細に説明する。図において 図１は、触媒本体の縦方向の略断面図であり、 図２は、同じく触媒本体の縦方向の略断面図であって、本発明に係る変更取付 け装置を示し、そして 図３は、本発明に係る取付け装置の部分拡大図である。 図１に、本発明の基本的な設計を示す。触媒本体１は、いわゆるモノリス３を 包囲する金属ケーシング２を有する。そして、前記モノリスは、触媒材料を支持 するよう設計されると共に、螺旋状に巻回された金属箔−これは、平板金属箔４ と波形金属箔とが交互に配置されて、触媒本体１内に貫通延在される流通溝部５ を形成する−からなる担持部材により構成されている。このモノリス３は、ケー シング２の内幅よりは僅かに小さい幅−すなわち、直径−を有する。従って、ケ ーシング２とモノリス３との間には、隙間６−そのサイズは、異なる温度範囲内 で変化する−を形成されている。 本発明によれば、ケーシング２には少なくとも１つのバンド状の凹部７が設け られており−図示実施例では、２つのこの種の凹部が示されている−、従って、 モノリス３周りの隙間６は、前記凹部の対向領域では無くされている。ケーシン グ２とモノリス３とは、前記凹部７に沿い、好適には離間間隔８の場所だけを介 して、例えば、半田付けあるいは溶接手段によって連結されている。 モノリス３がその内部を流れる排気ガスで加熱されると、このモノリス３はケ ーシング２よりも速い速度で膨脹されるが、このことは、モノリス３は高温の排 気ガスに積極的に接触され、一方ケーシング２は大きな材料厚さを備えているか らである。しかるに、ここで、前記膨脹は、凹部７領域以外では実質的に妨げら れることなく−凹部領域では、モノリス３の最外側の金属箔４が或る程度変形さ れるが−行われる。従って、モノリス３の表面の大部分には、圧縮力が発生され ことはない。ケーシングとモノリス３が再び冷却されると、モノリス３が再び収 縮され、そして隙間６が再び開かれる。 モノリス３は、凹部７領域で小さな局部変形を課されるだけであって、いずれ へも膨脹および収縮を自由に許容されるので、触媒本体１は、無傷の状態で従来 よりも長く作動され、すなわち、耐用年数を増大されることができる。 最外側箔４の１つまたは幾つかを、全体の箔長さに沿つて箔の直ぐ内側で接続 するのではなく、取付け点８から横方向へ離間された点を介して互いに接続する ことにより、更に別の改善が達成される。モノリス３が冷却されて収縮しても、 取付け点８における張力は、接続点の間で最外側箔４に付与される弾力によって 著しくは大きくならない。 図２および３に、本発明に係る取付け態様の変形例を示す。この変形例では、 排気管９がケーシングとして用いられている。この変形例によれば、モノリス３ はその各端縁部に円周状のカラー１０を有し、このカラーが、当該モノリスの端 縁部から突出して排気管９に取付けられている。これらのカラー１０は、好適に は、図１に示す実施態様におけると同様の方法をもって、モノリス３に対し異な る間隔１２を介して取付けられる。カラー１０は、排気管９とモノリス３の間に 形成される隙間１１を架橋し、これによりモノリスは、加熱および冷却に際して 膨脹および収縮するための比較的自由な空間を付与されると同時に、排気管９の 内部に確実に固定される。 本発明は、図示するおよび上述した実施態様に限定されるものではなく、添付 する請求の範囲内において種々に変形することができる。例えば、隙間６は、ケ ーシング２内に凹部７を形成する代りに、ケーシング２とモノリス３の間に１つ または数個のインサートを導入することにより、無くすることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． モノリス（３）と金属ケーシング（２，９）とからなる触媒本体（１） であって、前記モノリス（３）は触媒材料を支持するよう設計された担持部材か らなり、そしてこの担持部材は平板および波形金属箔（４）の積層体であって、 螺旋状に巻回されることにより触媒本体（１）内を貫通延在する流通溝部（５） を形成する積層体から形成され、一方、前記金属ケーシング（２，９）はその材 料厚が金属箔（４）の材料厚よりも大きく、そしてこのケーシングがモノリス（ ３）を包囲するよう形成される、触媒本体（１）から構成される型式の触媒コン バータ用の担持装置において、 ケーシング（２，９）の内幅はモノリス（３）の内幅よりも大きく、これによ りケーシング（２，９）とモノリス（３）との間に隙間（６，１１）が形成され 、前記隙間（６，１１）は、少なくとも、モノリス（３）周りに円周状に延在さ れているセクション（７，１０）の領域において架橋され、前記モノリス（３） は前記セクション（７，１０）に沿ってケーシング（２）に固定されることを特 徴とする触媒コンバータ用の担持装置。 ２． 隙間（６）は、前記セクション（７）の領域においてケーシング（２） の半径方向凹部を介して架橋されることを特徴とする請求項１記載の装置。 ３． モノリス（３）は、前記セクション（７）の領域において前記モノリス 円周周りの幾つかの点（８）だけを介してケーシング（２）に取付けられること を特徴とする請求項１記載の装置。 ４． モノリス（３）は、各端縁部に円周状のカラー（１０）を形成され、こ のカラーが、モノリス（３）とケーシング（９）との間の隙間（１１）を架橋す ると共に前記ケーシング（９）に取付けられることを特徴とする請求項１記載の 装置。 ５． カラー（１０）は、モノリス（３）に対して、このモノリスの円周に沿 う幾つかの点（１２）だけを介して取付けられることを特徴とする請求項４記載 の装置。