JP2004267933A

JP2004267933A - Catalyst carrier

Info

Publication number: JP2004267933A
Application number: JP2003063432A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Hayashi; 季之林; Katsufumi Inoue; 勝文井上
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-10
Also published as: JP4098648B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a catalytic purification capability by increasing the contact frequency of an exhaust gas with a catalyst and accelerating the catalytic activity. <P>SOLUTION: The catalyst carrier 12 comprises flat sheets 13 and off-set corrugated sheets 14 laminated in layers in such a manner that a large number of carrier cells 15 are formed by using the layered flat sheets 13 and the off-set corrugated sheets 14 as partitions and a catalyst 20 is applied on the inner wall faces of the respective carrier cells 15. Opening holes 13b for communicating the carrier cells 15 with one another and holes 13a to be closed by embedding the catalyst 20 coating are formed in the flat sheets 13. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス中に含まれる有害成分を浄化する触媒コンバータに使用される触媒担体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の触媒担体としては、図９及び図１０に示すような特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
この触媒担体１は、図１０に示すように、平板２と波形状の波板３とを有し、この平板２及び波板３には長孔４がそれぞれ形成されている。そして、平板２及び波板３の一端側を重ね合わせた状態で巻回積層することによって、図９に示すようなハニカム形状の触媒担体１が形成される。具体的には、平板２と波板３との仕切りによって上流から下流へ向けて排気ガスを流す、一定断面積を持つ空洞状の担体セル５が、互いに平行をなすように、多数配列されている。このように形成された触媒担体１の各担体セル５の内壁面に触媒を担持する処理が施されている。
【０００４】
上記した触媒担体１において、排気ガスが担体セル５内を通過し、この通過の際に排気ガス内の有害成分が触媒に接触して浄化される。ここで、ガス流れ方向Ｐの直交方向に隣接する担体セル５間は、長孔４を介して連通しているので、排気ガスが担体セル５からこれに隣接する担体セル５に移動してガス流れが拡散され、排気ガス内の有害成分が触媒と接触する頻度が高められる。このような触媒担体１、長孔４を有さないものに較べて触媒浄化率の向上が図られている。
【０００５】
一方、他の従来の触媒担体６としては、図１１及び図１２に示すような特許文献２に開示されたものがある。この触媒担体６は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、オフセット波板７の仕切りによって多数の担体セル８が形成され、且つ、この担体セル８がガス流れ方向Ｐの直交方向にオフセット状態で配置されている。この触媒担体６は、図１２（ａ）、（ｂ）に示す帯状のオフセット波板７を加工することによって形成される。
【０００６】
図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、オフセット波板７は、多数の台形状の山折れ部７ａ，７ｂが形成されており、この台形状の山折れ部７ａ，７ｂは、ガス流れ方向Ｐの直交方向Ｓに対し一定間隔に配置されていると共に、ガス流れ方向Ｐに沿って連続的で、且つ、山折れ部７ａと山折れ部７ｂとが交互にオフセットした状態で形成されている。そして、このような構成のオフセット波板７をＳ字状に連続的に折り返して重ね合わせることによってハニカム形状の触媒担体６が形成されている。具体的には、オフセット波板７の隣接する山折り部７ａ，７ｂの仕切りによって多数の一定断面積の担体セル８がガス流れ方向Ｐの直交方向Ｓに配列され、且つ、このように配列された担体セル８が山折り部７ａ，７ｂのオフセットによってガス流れ方向Ｐの直交方向にオフセット状態で配置される。また、このように形成された触媒担体６には触媒を担持する処理が施されている。
【０００７】
この触媒担体６では、排気ガスが触媒担体６中の担体セル８内を通過し、この通過の際に排気ガス内の有害成分が触媒に接触して浄化される。ここで、ガス流れ方向Ｐに沿って隣接された担体セル８間がガス流れ方向Ｐの直交方向Ｓにオフセットされているので、排気ガスが担体セル８からこれに隣接する下流の担体セル８に移動する際にガス流れが拡散され、排気ガス内の有害成分が触媒と接触する頻度が高められる。このようにして、担体セル８がガス流れ方向Ｐの直交方向Ｓにオフセットされていないものに較べて触媒浄化率の向上が図られている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１４３６９３号公報、第１頁、図２
【０００９】
【特許文献２】
特開２００１−９６１７０号公報、第１頁、図１
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示した触媒担体１及び図１１に示した触媒担体６では、共に隣接する担体セル間において排気ガスが流出入して排気ガスの拡散が促進されるため、触媒浄化率の向上が図られるが、いずれの場合にもヒートマスを下げる手段が講じられていない。一般に、触媒担体のヒートマスを下げることが触媒性能向上への鍵となっている。このような理由から、上記した従来の技術では、例え排気ガスの有害成分と触媒との接触頻度が高められても、ヒートマスを下げる対策が講じられていないため、触媒活性が抑制され触媒性能の更なる向上が図られないという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、排気ガスの触媒への接触頻度を高め、且つ、触媒活性を早めることによって触媒浄化率を飛躍的に向上させることができる触媒担体を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、セル形成プレートが積層状態に配置され、セル形成プレートの仕切りによって空洞状の多数の担体セルが形成され、セル形成プレートの表面に触媒がコーティングされた触媒担体において、セル形成プレートには、隣接する担体セル間を連通させる開口孔と触媒の埋設された閉塞用孔とが形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の触媒担体であって、セル形成プレートは平板と波板であり、この平板と波板とが交互に積層されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の触媒担体であって、波板は、ガス流れ方向に沿って配置される担体セルがガス流れ方向の直交方向にオフセット状態に配置されたオフセット波板であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項２又は請求項３記載の触媒担体であって、平板と波板の少なくとも一方に、開口孔と閉塞用孔が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の触媒担体であって、開口孔と閉塞用孔は、平板に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項４又は請求項５記載の触媒担体であって、開口孔と閉塞用孔とは、ガス流れ方向に交互に形成されていることを特徴とする。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、担体セルに流入した排気ガスが開口孔を介して隣接する担体セルに流入することからガス流れが拡散され、排気ガスの触媒への接触頻度が高められる。また、閉塞用孔の部分は、セル形成プレートを構成する金属材料が存在しないため、ヒートマスを下げることができる。その結果、特にエンジン始動時における触媒の早期活性化および触媒性能向上を図ることができる。したがって、この発明によれば、触媒浄化率を飛躍的に向上させることができる。加えて、閉塞用孔や開口孔に金属材料が存在しないため、触媒担体の軽量化を図ることができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明の効果に加え、排気ガスが担体セルからこれに隣接する下流の担体セルに移動する際にガス流れが拡散され、排気ガス内の有害成分が触媒と接触する頻度が高められる。このため、触媒の作用効率を高めることができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、請求項２及び請求項３の発明の効果に加え、排気ガスが担体セルからガス流れ方向の直交方向に隣接する担体セルに開口孔を介して移動することによりガス流れが拡散され、排気ガス内の有害成分が触媒と接触する頻度が高められる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、請求項４の発明と同様の効果が得られる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、請求項４及び請求項５の発明の効果に加え、ガス流れ方向に沿ってガス拡散位置とヒートマスの降下位置が交互に配置されるため、効率的な触媒浄化作用が期待できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る触媒担体の詳細を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００２５】
図１〜図７は本発明の触媒担体を適用した触媒コンバータの実施の形態を示している。なお、図１（ａ）は触媒コンバータ１０を排気ガスの流れ方向に沿って縦に切断した状態を示す断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２はオフセット波板１４の斜視図、図３（ａ）は平板１３の触媒コーティング前の平面図、図３（ｂ）は平板１３の触媒コーティング後の斜視図、図４は担体セル１５を示す要部拡大図、図５は平板１３の開口率を説明する図、図６は平板１３に形成する閉塞用孔１３ａ及び開口孔１３ｂのウォッシュコート粘度と孔径との関係を調べた実験結果を示す図、図７は排気ガスの流れを説明する図である。
【００２６】
触媒コンバータ１０は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、排気ガスの流入口１１ａと流出口１１ｂを有するケーシング１１と、このケーシング１１内に内蔵され、触媒２０（図３（ｂ）及び図４参照。）が担持された触媒担体１２とを備えている。触媒担体１２は、セル形成プレートである平板１３とオフセット波板１４とが交互に積層され、平板１３とオフセット波板１４の仕切りによって多数の担体セル１５が形成されている。なお、平板１３とオフセット波板１４とは、拡散接合により一体となっている。多数の担体セル１５は、ガス流れ方向Ｐに沿って配置されているものがガス流れ方向Ｐの直交方向Ｓにオフセット状態で配置されていると共に積層方向Ｔに隣接するもの同士が連通されている。このような構造を有する触媒担体１２の作製手順を説明する。
【００２７】
まず、図３（ａ）に示すような平板１３を用意する。この平板１３は、触媒コーティングによって触媒２０で閉塞される小径の閉塞用孔１３ａと、触媒コーティングによっても閉塞されない大径の開口孔１３ｂとが適所に形成されている。平板１３のガス流れ方向Ｐの開口部分（閉塞用孔１３ａ及び開口孔１３ｂ）とそうでない板部分（金属材料部分）との比率は、図５に示すように、板部分が３０％以上になるように形成されている。つまり、板部分の各寸法をａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉとし、開口部分（閉塞用孔１３ａ及び開口孔１３ｂ）の寸法をｂ、ｄ、ｆ、ｈとし、（ａ＋ｃ＋ｅ＋ｇ＋ｉ）／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ）≧０．３０となるように設定する。
【００２８】
また、触媒２０をコーティングした際に開口部分が閉塞されるか閉塞されないかは、触媒２０のウォッシュコート粘度に依存し、図６に示すような実験結果が得られた。平板１３に形成する閉塞用孔１３ａと開口孔１３ｂの径は、この図６に示す結果を基に設定してある。
【００２９】
オフセット波板１４は、図２に示すように、多数の台形状の山折れ部１４ａ，１４ｂが形成されている。この台形状の山折れ部１４ａ，１４ｂは、図４に示すように、ガス流れ方向Ｐの直交方向Ｓに対し一定間隔に配置されていると共に、ガス流れ方向Ｐに沿って連続的で、且つ、１つ置きに交互に所定寸法ｄだけオフセットした状態で形成されている。そして、このような構成のオフセット波板１４と平板１３を例えばＳ字状に連続的に折り返して積層状態に重ね合わせることによってハニカム形状の触媒担体１２が形成される。このようにして、図４に示すように、積層方向Ｔには平板１３とオフセット波板１４とが交互に配置され、平板１３及びオフセット波板１４の隣接する山折り部１４ａ，１４ｂの仕切りによって多数の担体セル１５が形成される。
【００３０】
このように形成された触媒担体（セル形成プレート）１２の表面には触媒２０をコーティングする処理が施され、この触媒コーティングによって図３（ｂ）に示すように小径の閉塞用孔１３ａが触媒２０によって閉塞される。具体的には、平板１３とオフセット波板１４とでなるセル形成プレートを触媒を含むウォッシュコートに浸漬し、焼成を行うことにより触媒担体１２が作製される。
【００３１】
このような構成の触媒担体１２を備えた触媒コンバータ１０においては、排気ガスが触媒担体１２中の担体セル１５内を通過し、この通過の際に排気ガス内の有害成分が触媒２０に接触して浄化される。ここで、触媒担体１２の担体セル１５は、ガス流れ方向Ｐに沿って配置されているものがガス流れ方向Ｐの直交方向Ｓにオフセットされているので、図７に示すように、排気ガスが担体セル１５からこれに隣接する下流の担体セル１５に移動する際にガス流れが拡散され、排気ガス内の有害成分が触媒と接触する頻度が高められる。また、図４に示すように、担体セル１５に流入した排気ガスが開口孔１４ｂを介して積層方向Ｔに隣接する担体セル１５に流入することからガス流れが拡散され、排気ガスの触媒２０への接触頻度が高められる。そして、平板１３の閉塞用孔１３ａの部分ではヒートマスが下がるため、触媒活性が早まる。以上より、排気ガスの触媒２０への接触頻度を高め、且つ、触媒活性を早めることができるため、触媒浄化率を飛躍的に向上させることができる。
【００３２】
この実施の形態では、閉塞用孔１３ａと開口孔１３ｂとは、ガス流れ方向Ｐに交互に形成されているため、ガス流れ方向Ｐに沿ってガス拡散位置とヒートマスの降下位置が交互に配置されており、効率的な触媒浄化作用が期待できる。
【００３３】
また、この実施の形態では、平板１３のガス流れ方向Ｐの開口部分（閉塞用孔１３ａ及び開口孔１３ｂ）とそうでない金属材料部分との長さの比率は、金属材料部分が３０％以上になるよう設定してあるので、所定の強度を維持しつつ触媒浄化作用の向上を図ることができる。
【００３４】
上記した実施の形態では、セル形成プレートは平板１３とオフセット波板１４であり、この平板１３とオフセット波板１４とが交互に積層されているが、セル形成プレートは積層状態で配置することにより多数の担体セル１５が形成できれば良く、セル形成プレートの種類、形状及び担体の成形方法を問わない。例えば、オフセット波板１４のみを使用して作製しても良い。具体的には、オフセット波板１４をＳ字状に連続的に折り返して重ね合わせることによって触媒担体を形成したり、オフセット波板１４を渦巻き状に巻回積層することによって触媒担体を形成したり、一定長さのオフセット波板１４を階層状に積み重ねることによって触媒担体を形成してもよい。また、上記した実施の形態のようにオフセット波板１４と平板１３とを重ね合わせて形成する場合にも上記した実施の形態で示した以外の積層方法で積層してもよい。
【００３５】
また、上記した実施の形態では、波板は、ガス流れ方向Ｐに配置される担体セル１５がガス流れ方向Ｐの直交方向Ｓにオフセット状態に配置されるオフセット波板１４であるが、オフセットしていない波板であってもよい。但し、オフセット波板１４であれば、上述したように排気ガスの拡散作用が期待できるため、触媒浄化率の向上に有効である。
【００３６】
さらに、上記した実施の形態では、平板１３側に閉塞用孔１３ａと開口孔１３ｂとを形成したが、オフセット波板１４側に形成してもよく、また、平板１３とオフセット波板１４の双方に形成してもよい。また、閉塞用孔１３ａ及び開口孔１３ｂがそれぞれ１種類の孔径であるが、少なくとも一方を２種類以上の孔径に形成してもよい。
【００３７】
また、上記した実施の形態に示した平板１３に形成される閉塞用孔１３ａと開口孔１３ｂとの配列パターンの他に、種々のパターンが考えられ、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような様々な配列パターンを採用することができる。
【００３８】
さらに、閉塞用孔１３ａと開口孔１３ｂの形状は、上述したような円形以外に、各種形状を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態を示す触媒コンバータの断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すオフセット波板の斜視図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態を示す平板の触媒コーティング前の平面図、（ｂ）は平板の触媒コーティング後の斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態における担体セルを示す要部拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態における平板の開口状態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態における平板に形成する閉塞用孔及び開口孔の孔径とウォッシュコート粘度との関係を調べた実験結果を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における排気ガスの流れを示す説明図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明に係る触媒担体に適用できる平板の各変形例を示す平面図である。
【図９】従来例の触媒担体の斜視図である。
【図１０】従来例の触媒担体の作製過程を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は他の従来の触媒コンバータを示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１２】（ａ）は従来の他のオフセット波板の斜視図、（ｂ）は担体セルの要部拡大正面図である。
【符号の説明】
１２触媒担体
１３平板（セル形成プレート）
１３ａ閉塞用孔
１３ｂ開口孔
１４オフセット波板（波板、セル形成プレート）
１５担体セル
２０触媒[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalyst carrier used in a catalytic converter for purifying harmful components contained in exhaust gas of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
As this type of conventional catalyst carrier, there is one disclosed in Patent Document 1 as shown in FIGS.
[0003]
As shown in FIG. 10, the catalyst support 1 has a flat plate 2 and a corrugated corrugated plate 3, and the flat plate 2 and the corrugated plate 3 have long holes 4 respectively. Then, a honeycomb-shaped catalyst carrier 1 as shown in FIG. 9 is formed by winding and laminating one end side of the flat plate 2 and one end of the corrugated plate 3 in an overlapping state. Specifically, a large number of hollow carrier cells 5 having a constant cross-sectional area, which flow exhaust gas from upstream to downstream by the partition between the flat plate 2 and the corrugated plate 3, are arranged in parallel with each other. I have. A treatment for supporting the catalyst is performed on the inner wall surface of each carrier cell 5 of the catalyst carrier 1 thus formed.
[0004]
In the above-described catalyst carrier 1, the exhaust gas passes through the carrier cell 5, and during this passage, harmful components in the exhaust gas come into contact with the catalyst and are purified. Here, since the carrier cells 5 adjacent to each other in the direction orthogonal to the gas flow direction P communicate with each other through the long holes 4, the exhaust gas moves from the carrier cells 5 to the carrier cells 5 adjacent thereto, and the gas is discharged. The flow is diffused and the frequency of contact of harmful components in the exhaust gas with the catalyst is increased. An improvement in the catalyst purification rate is achieved as compared to a catalyst carrier 1 having no such long holes 4.
[0005]
On the other hand, as another conventional catalyst carrier 6, there is one disclosed in Patent Document 2 as shown in FIGS. As shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), the catalyst carrier 6 has a large number of carrier cells 8 formed by partitions of offset corrugated plates 7, and the carrier cells 8 extend in a direction perpendicular to the gas flow direction P. Are arranged in an offset state. The catalyst carrier 6 is formed by processing a strip-shaped offset corrugated plate 7 shown in FIGS.
[0006]
As shown in FIGS. 12A and 12B, the offset corrugated plate 7 has a large number of trapezoidal ridges 7a and 7b formed therein. They are arranged at regular intervals in the direction S perpendicular to the flow direction P, are formed continuously along the gas flow direction P, and are formed in a state in which the mountain folds 7a and 7b are alternately offset. ing. The honeycomb-shaped catalyst carrier 6 is formed by continuously folding and overlapping the offset corrugated plate 7 having such a configuration in an S-shape. Specifically, a large number of carrier cells 8 having a constant cross-sectional area are arranged in the direction S orthogonal to the gas flow direction P by the partition of the adjacent mountain folds 7a and 7b of the offset corrugated plate 7, and are arranged in this manner. The carrier cell 8 is arranged in an offset state in the direction perpendicular to the gas flow direction P due to the offset of the mountain folds 7a and 7b. The catalyst carrier 6 thus formed is subjected to a treatment for supporting a catalyst.
[0007]
In the catalyst carrier 6, the exhaust gas passes through the inside of the carrier cell 8 in the catalyst carrier 6, and during this passage, harmful components in the exhaust gas come into contact with the catalyst and are purified. Here, since the space between the carrier cells 8 adjacent along the gas flow direction P is offset in the orthogonal direction S of the gas flow direction P, the exhaust gas is transferred from the carrier cell 8 to the downstream carrier cell 8 adjacent thereto. As it travels, the gas flow is diffused, increasing the frequency with which harmful components in the exhaust gas contact the catalyst. In this manner, the catalyst purification rate is improved as compared with the case where the carrier cell 8 is not offset in the direction S orthogonal to the gas flow direction P.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-143693, page 1, FIG.
[0009]
[Patent Document 2]
JP-A-2001-96170, page 1, FIG.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the catalyst carrier 1 shown in FIG. 9 and the catalyst carrier 6 shown in FIG. 11, the exhaust gas flows in and out between the adjacent carrier cells, and the diffusion of the exhaust gas is promoted. However, in each case, no means has been taken to lower the heat mass. Generally, reducing the heat mass of the catalyst carrier is the key to improving the catalyst performance. For this reason, in the above-described conventional technology, even if the frequency of contact between the harmful components of the exhaust gas and the catalyst is increased, no measures are taken to reduce the heat mass. There was a problem that further improvement could not be achieved.
[0011]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problem, and it is possible to increase the frequency of contact of exhaust gas with a catalyst and to significantly improve the catalyst purification rate by accelerating the catalyst activity. An object is to provide a catalyst carrier.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a catalyst carrier in which cell forming plates are arranged in a stacked state, a large number of hollow carrier cells are formed by partitioning the cell forming plates, and the surface of the cell forming plate is coated with a catalyst. The cell forming plate is characterized in that an opening hole for communicating between adjacent carrier cells and a closing hole in which a catalyst is embedded are formed.
[0013]
The invention according to claim 2 is the catalyst carrier according to claim 1, wherein the cell forming plate is a flat plate and a corrugated plate, and the flat plate and the corrugated plate are alternately laminated.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the catalyst carrier according to the second aspect, wherein the corrugated plate is an offset wave in which carrier cells arranged along the gas flow direction are arranged in an offset state in a direction orthogonal to the gas flow direction. It is a plate.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the catalyst carrier according to the second or third aspect, wherein an opening and a closing hole are formed in at least one of the flat plate and the corrugated plate.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the catalyst carrier according to the fourth aspect, wherein the opening and the closing hole are formed in a flat plate.
[0017]
The invention according to claim 6 is the catalyst carrier according to claim 4 or 5, wherein the opening holes and the closing holes are formed alternately in the gas flow direction.
[0018]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the exhaust gas flowing into the carrier cell flows into the adjacent carrier cell through the opening, the gas flow is diffused, and the frequency of contact of the exhaust gas with the catalyst is increased. Further, since the metal material constituting the cell forming plate does not exist in the portion of the closing hole, the heat mass can be reduced. As a result, early activation of the catalyst and improvement of the catalyst performance particularly at the time of starting the engine can be achieved. Therefore, according to the present invention, the catalyst purification rate can be dramatically improved. In addition, since no metal material is present in the closing hole or the opening hole, the weight of the catalyst carrier can be reduced.
[0019]
According to the second aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained.
[0020]
According to the invention of claim 3, in addition to the effect of the invention of claim 2, when the exhaust gas moves from the carrier cell to the downstream carrier cell adjacent thereto, the gas flow is diffused, and harmful components in the exhaust gas are diffused. The frequency of contact with the catalyst is increased. For this reason, the operation efficiency of the catalyst can be increased.
[0021]
According to the fourth aspect of the invention, in addition to the effects of the second and third aspects, the exhaust gas moves from the carrier cell to the adjacent carrier cell in the direction orthogonal to the gas flow direction through the opening. The gas stream is diffused and the frequency of contact of harmful components in the exhaust gas with the catalyst is increased.
[0022]
According to the fifth aspect, the same effect as that of the fourth aspect is obtained.
[0023]
According to the sixth aspect of the invention, in addition to the effects of the fourth and fifth aspects, the gas diffusion position and the heat mass descending position are alternately arranged along the gas flow direction, so that efficient catalyst purification is achieved. Action can be expected.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, details of the catalyst carrier according to the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
[0025]
1 to 7 show an embodiment of a catalytic converter to which the catalyst carrier of the present invention is applied. 1A is a cross-sectional view showing a state where the catalytic converter 10 is cut vertically along the flow direction of the exhaust gas, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2 is a perspective view of the offset corrugated plate 14, FIG. 3 (a) is a plan view of the flat plate 13 before catalyst coating, FIG. 3 (b) is a perspective view of the flat plate 13 after catalyst coating, and FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the aperture ratio of the flat plate 13, and FIG. 6 shows an experimental result obtained by examining the relationship between the wash coat viscosity and the hole diameter of the closing holes 13 a and the opening holes 13 b formed in the flat plate 13. FIG. 7 is a diagram for explaining the flow of the exhaust gas.
[0026]
As shown in FIGS. 1A and 1B, the catalytic converter 10 has a casing 11 having an exhaust gas inlet 11a and an outlet 11b, and is built in the casing 11, and has a catalyst 20 (FIG. 3 (b)). ) And FIG. 4). In the catalyst carrier 12, flat plates 13 and offset corrugated plates 14, which are cell forming plates, are alternately laminated, and a large number of carrier cells 15 are formed by partitions of the flat plate 13 and the offset corrugated plates 14. The flat plate 13 and the offset corrugated plate 14 are integrated by diffusion bonding. A large number of the carrier cells 15 are arranged along the gas flow direction P, are arranged in an offset state in a direction S orthogonal to the gas flow direction P, and are adjacent to each other in the stacking direction T. . A procedure for producing the catalyst carrier 12 having such a structure will be described.
[0027]
First, a flat plate 13 as shown in FIG. 3A is prepared. The flat plate 13 has a small-diameter closing hole 13a which is closed by the catalyst 20 by the catalyst coating and a large-diameter opening hole 13b which is not closed by the catalyst coating. As shown in FIG. 5, the ratio of the opening portion (the closing hole 13a and the opening hole 13b) in the gas flow direction P of the flat plate 13 to the other plate portion (metal material portion) is 30% or more as shown in FIG. It is formed as follows. In other words, the dimensions of the plate portion are a, c, e, g, and i, and the dimensions of the opening portions (closing holes 13a and 13b) are b, d, f, and h, and (a + c + e + g + i) / (a + b + c + d + e + f + g + h + i). Set so that ≧ 0.30.
[0028]
Further, whether the opening is closed or not closed when the catalyst 20 is coated depends on the washcoat viscosity of the catalyst 20, and the experimental result as shown in FIG. 6 was obtained. The diameters of the closing holes 13a and the opening holes 13b formed in the flat plate 13 are set based on the results shown in FIG.
[0029]
As shown in FIG. 2, the offset corrugated plate 14 has a large number of trapezoidal folds 14a and 14b. As shown in FIG. 4, the trapezoidal mountain folds 14a and 14b are arranged at regular intervals in a direction S perpendicular to the gas flow direction P, and are continuous along the gas flow direction P and It is formed in a state where it is alternately offset by a predetermined dimension d alternately. Then, the honeycomb-shaped catalyst carrier 12 is formed by continuously folding the offset corrugated plate 14 and the flat plate 13 having such a configuration into, for example, an S-shape and overlapping them in a stacked state. In this manner, as shown in FIG. 4, the flat plates 13 and the offset corrugated plates 14 are alternately arranged in the laminating direction T, and are divided by the mountain folds 14a and 14b adjacent to the flat plate 13 and the offset corrugated plates 14. A number of carrier cells 15 are formed.
[0030]
The surface of the catalyst carrier (cell forming plate) 12 formed as described above is subjected to a process of coating the catalyst 20, and the catalyst coating forms a small-diameter closing hole 13a as shown in FIG. Blocked by Specifically, the catalyst carrier 12 is produced by immersing a cell forming plate composed of the flat plate 13 and the offset corrugated plate 14 in a wash coat containing a catalyst, followed by firing.
[0031]
In the catalytic converter 10 provided with the catalyst carrier 12 having such a configuration, the exhaust gas passes through the carrier cell 15 in the catalyst carrier 12, and at this time, harmful components in the exhaust gas come into contact with the catalyst 20. Is purified. Here, since the carrier cells 15 of the catalyst carrier 12 that are arranged along the gas flow direction P are offset in the direction S orthogonal to the gas flow direction P, as shown in FIG. When moving from the carrier cell 15 to the downstream carrier cell 15 adjacent thereto, the gas flow is diffused and the frequency of contact of the harmful components in the exhaust gas with the catalyst is increased. Further, as shown in FIG. 4, the exhaust gas flowing into the carrier cell 15 flows into the adjacent carrier cell 15 in the stacking direction T via the opening hole 14b, so that the gas flow is diffused, and the exhaust gas flows to the catalyst 20. Contact frequency is increased. Then, since the heat mass decreases in the portion of the flat plate 13 at the closing hole 13a, the catalytic activity is accelerated. As described above, since the frequency of contact of the exhaust gas with the catalyst 20 can be increased and the catalyst activity can be accelerated, the catalyst purification rate can be drastically improved.
[0032]
In this embodiment, since the closing holes 13a and the opening holes 13b are formed alternately in the gas flow direction P, the gas diffusion position and the heat mass descent position are alternately arranged along the gas flow direction P. Therefore, an efficient catalyst purification action can be expected.
[0033]
Further, in this embodiment, the ratio of the length of the opening portion (closing hole 13a and opening hole 13b) in the gas flow direction P of the flat plate 13 to the length of the metal material portion other than that is 30% or more. Since such a setting is made, the catalyst purification action can be improved while maintaining the predetermined strength.
[0034]
In the above-described embodiment, the cell forming plates are the flat plate 13 and the offset corrugated plate 14, and the flat plate 13 and the offset corrugated plate 14 are alternately laminated. However, the cell forming plates are arranged in a laminated state. It suffices if a large number of carrier cells 15 can be formed, regardless of the type and shape of the cell forming plate and the method of molding the carrier. For example, it may be manufactured using only the offset corrugated plate 14. Specifically, the catalyst carrier is formed by continuously folding the offset corrugated plate 14 in an S-shape and superimposing it, or forming the catalyst carrier by winding and laminating the offset corrugated plate 14 in a spiral shape. Alternatively, the catalyst carrier may be formed by stacking offset corrugated plates 14 of a fixed length in a hierarchical manner. Further, when the offset corrugated plate 14 and the flat plate 13 are formed to overlap each other as in the above-described embodiment, the offset corrugated plate 14 and the flat plate 13 may be stacked by a stacking method other than that described in the above-described embodiment.
[0035]
Further, in the above-described embodiment, the corrugated plate is the offset corrugated plate 14 in which the carrier cells 15 arranged in the gas flow direction P are arranged in an offset state in the direction S orthogonal to the gas flow direction P. It may be a corrugated sheet that is not provided. However, the offset corrugated plate 14 is effective in improving the catalyst purification rate because the effect of diffusing exhaust gas can be expected as described above.
[0036]
Further, in the above-described embodiment, the closing holes 13a and the opening holes 13b are formed on the flat plate 13 side, but may be formed on the offset corrugated plate 14 side, or both the flat plate 13 and the offset corrugated plate 14 may be formed. May be formed. Further, although the closing hole 13a and the opening hole 13b each have one kind of hole diameter, at least one of them may be formed with two or more kinds of hole diameters.
[0037]
Further, in addition to the arrangement pattern of the closing holes 13a and the opening holes 13b formed in the flat plate 13 shown in the above-described embodiment, various patterns are conceivable, and FIGS. 8 (a), (b), and ( Various arrangement patterns as shown in c) can be adopted.
[0038]
Further, as the shapes of the closing hole 13a and the opening hole 13b, various shapes other than the circular shape as described above may be adopted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a sectional view of a catalytic converter showing an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 2 is a perspective view of an offset corrugated sheet showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a plan view of a flat plate before a catalyst coating according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a perspective view of the flat plate after the catalyst coating.
FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing a carrier cell according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an opening state of a flat plate in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing experimental results obtained by examining the relationship between the diameters of closing holes and opening holes formed in a flat plate and the washcoat viscosity in the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a flow of exhaust gas in the embodiment of the present invention.
FIGS. 8 (a), (b) and (c) are plan views showing modifications of a flat plate applicable to the catalyst carrier according to the present invention.
FIG. 9 is a perspective view of a conventional catalyst carrier.
FIG. 10 is a perspective view showing a process for producing a catalyst carrier of a conventional example.
FIG. 11A is a cross-sectional view showing another conventional catalytic converter, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line CC of FIG.
FIG. 12A is a perspective view of another conventional offset corrugated sheet, and FIG. 12B is an enlarged front view of a main part of a carrier cell.
[Explanation of symbols]
12 Catalyst carrier 13 Flat plate (cell forming plate)
13a closing hole 13b opening hole 14 offset corrugated plate (corrugated plate, cell forming plate)
15 carrier cell 20 catalyst

Claims

The cell forming plates (13, 14) are arranged in a stacked state, and a large number of hollow carrier cells (15) are formed by partitions of the cell forming plates (13, 14), and the cell forming plates (13, 14) are formed. In a catalyst carrier (12) having a surface coated with a catalyst (20),
The cell forming plates (13, 14) are formed with an opening (13b) for communicating between adjacent carrier cells (15) and a closing hole (13a) in which a catalyst is embedded. (12).

The catalyst carrier (12) according to claim 1, wherein
The catalyst, wherein the cell forming plates (13, 14) include a flat plate (13) and a corrugated plate (14), and the flat plate (13) and the corrugated plate (14) are alternately laminated. Carrier (12).

The catalyst carrier (12) according to claim 2, wherein
The catalyst, wherein the corrugated plate (14) is an offset corrugated plate (14) in which carrier cells (15) arranged along a gas flow direction are arranged in an offset state in a direction orthogonal to the gas flow direction. Carrier (12).

The catalyst carrier (12) according to claim 2 or claim 3,
The catalyst carrier (12), wherein the opening (13b) and the closing hole (13a) are formed in at least one of the flat plate (13) and the corrugated plate (14).

The catalyst carrier (12) according to claim 4, wherein
The catalyst carrier (12), wherein the opening (13b) and the closing hole (13a) are formed in the flat plate (13).

The catalyst carrier (12) according to claim 4 or claim 5,
The catalyst carrier (12), wherein the opening holes (13b) and the closing holes (13a) are alternately formed in a gas flow direction.