JP2648281B2 - 流動気体および液体を混合し、渦流化するための、ことに自動車排気の触媒反応のための装置 - Google Patents

流動気体および液体を混合し、渦流化するための、ことに自動車排気の触媒反応のための装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は複数の重畳配置された金属板状構
造体（１）から構成され、これらがそれぞれ渦流形成構
造（２、３）を有する、流動気体および液体を混合し、
渦流化するための、ことに自動車廃ガスの触媒反応のた
めの装置に関するものである。このような装置は、一般
的に流動媒体貫流に際し混合しかつ／もしくは渦流化し
て均質ならしめるために使用される。しかしながら、こ
の装置が自動車排気の触媒反応による浄化のために使用
される場合、これは触媒素子の担体として使用される。
このような触媒反応装置は、一酸化炭素ＣＯ、酸化窒素
ＮＯX あるいは炭化水素燃料残渣Ｃm Ｈn を環境的に比
較的無害の物質に転化するために使用される。このよう
な反応は、適当な温度で行われ、処理されるべき排気に
含有される、例えば一酸化炭素、酸化窒素は、触媒、例
えば上述した装置内の表面に付着させた白金と接触せし
められる。この場合装置は一般的に排気消音器、すなわ
ちマフラーに一体化され、触媒作用を高めるため排気流
動体、一方において装置を横断するに際して、できるだ
けすぐに装置表面に接触するように、他方において装置
温度を一定の範囲に維持するように配慮することが必要
である。この温度範囲の下限に達すると触媒作用を開始
するが、この温度範囲上限では触媒の分解が始まる。
【０００２】プラクチス上公知の装置は、ハニカム構造
を有し、一方が波状、他方が平坦な２枚の板状構造体の
巻回により構成され、あるいはセラミック材料の延伸に
より構成される。このような構成態様でｍｍ2 台の横断
面積と１００ｍｍ台の長さを有する極めて多数の平行配
列樋溝が形成される。しかしながら排気はこの平行導管
中に単に層状をなして流れるだけで、装置の触媒反応作
用は制約がある。さらにこのような装置では、一般的に
装置中央部分では、温度が通常範囲を超えて高くなり過
ぎ、従って触媒はこの部分で分解するに至る。場合によ
っては触媒担体自体が傷害される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの点にかん
がみて、本明細書冒頭で説明した公知装置において、流
動媒体の混合により渦流化させ、触媒と一体化して使用
することにより、触媒作用を向上させ、適当な定常温度
範囲を保持することを比較的簡単に行い得る装置を提供
することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】しかるに上述した目的
は、複数の重畳配置された金属板状構造体から構成さ
れ、これらがそれぞれ渦流形成構造を有する、流動気体
および液体を混合し、渦流化するための、ことに自動車
廃ガスの触媒反応のための装置であって、上記各金属板
状構造体がほぼ同様に構成され、各板状構造体が、
（ａ）流動媒体の主流動方向に対して横方向に延びるよ
うに配列された、本質的に同様の架橋状部分と、これら
の間に配置される、本質的に同様の、架橋状部分にくら
べて幅の狭い樋溝状部分とを有し、第１列の樋溝状部分
の樋溝底部が、第２列の架橋状部分の架橋頂部と同一平
面内に在り、このような配置が交互に配列され、（ｂ）
架橋状部分と樋溝状部分に側面開口が設けられており、
重畳金属板状構造体が架橋状部分に関し、また樋溝状部
分に関し、上から見て同様に、かつ／もしくはずらせて
配列され、仕切り平坦帯条片により両者間が仕切られて
いることを特徴とする装置により達成され得ることが見
出された。なお、流体流動方向で見て平坦仕切り帯条片
の幅は、架橋状部分の長さより短いか、あるいは最大限
でもこれと同寸法である。なお仕切り帯条片に多数の小
孔を穿設することもできる。
【０００５】本発明の範囲内においては、さらに他の実
施態様構成の可能性があることに留意されるべきであ
る。本発明の好ましい実施態様において、板状構造体
は、平坦な流動装置をもたらすようにされているが、同
様に好ましい他の実施態様において、板状構造体は円筒
体を構成するように弯曲せしめられ、直径の異なる筒状
層を有する円筒状流動装置をもたらす。さらに本発明の
範囲に属するものとして細長い板状構造体を螺旋状に巻
回して螺旋状流動装置とすることもできる。
【０００６】流動媒体の緊密な渦流形成は、一方におい
て架橋状部分、樋溝状部分側方開口により、他方におい
て主流動流方向に延びる各隣接両架橋状部分、樋溝状部
分間の間隙により、主流動流に対して横方向に流動する
ことによりもたらされ得る。本発明による重畳板状構造
体により、小さく短い多数の導溝が形成され、これらは
すべて平行に延び、また円筒状もしくは螺旋状流動装置
の場合には、これら導溝は板状構造体の主巻回軸線に対
して平行に配置され、流動流方向に対し横方向の配列に
より、側方開口においてすべてが連通される。このよう
な構造により、媒体流動流は装置中において絶えず分断
され、再び合流する。このことは、ハニカム構造を有
し、例えば既に使用されているようなセラミックの押出
しにより形成される装置においてはあり得ないことであ
る。導溝が著しく短い本発明装置においては、装置内に
おける導溝の横断面および流体流速度を考慮することに
よってのみ対処されねばならない層流状態は生起し得な
い。むしろ流動媒体の強い渦流化をもたらす乱流を生
じ、以下のような利点をもたらす。すなわち気体、液体
の装置内への流入後、流体流は極めて迅速に装置の全横
断面において等速度で分岐され、長く連続する導溝を有
する公知装置におけるよりも著しく高い触媒効果を示
す。流体が装置全体において乱流を生起させるからであ
る。これにより、一方において流体に付与される圧力の
ロスが低減され、他方において公知装置において使用さ
れねばならなかったより少ない金属量、公知装置におけ
るよりも少ない熱伝導抵抗をもたらす。これにより触媒
反応に必要な温度が従来よりも迅速に達成される。さら
に本発明装置は、例えば燃焼物質残渣が導溝内に落下し
て再燃焼する場合における局部的過熱に対して高い抵抗
力を示す。本発明における金属導溝壁は、一方において
前述した渦流化作用をもたらし、他方において燃焼残渣
の流体内における迅速な消失をもたらし、触媒に障害を
与える装置の過熱を阻止する。
【０００７】
【実施例】以下において本発明実施態様を例示する図面
を参照してさらに詳細に説明する。
【０００８】図１、５、６および７は、本発明装置にお
いてＡ′タイプおよびＢタイプの２種類の交互に配置さ
れる帯条片から成る板状構造体を説明するものである。
帯条片Ａ、Ｂは、本質的に同様の架橋状部分２を有し、
これは図示の実施態様においては横断面梯形を示し、ま
た本質的に同様の樋溝状部分３を有し、これも図示の実
施態様においては横断面梯形を示す。タイプＡおよびＢ
の帯条片は、流動媒体の流動方向に対して横方向に、列
をなして配置され、しかもタイプＡ帯条片の樋溝状部分
３における樋溝底部４が、タイプＢ帯条片の架橋状部分
２における架橋頂部５と同じ面に在るように交互にずれ
た状態で配列される。板状構造体１は架橋状部分２と樋
溝状部分３において開放側面を有する。図１において
ａ、ｂ、ｃ、ｄにより示される形状の長さは、同じく図
１においてｅ、ｆ、ｇ、ｈにより示される形状の長さと
同じであり、従ってこの形状の形成に折り目なしに行わ
れ得る。図示の実施態様において、架橋状部分２の高さ
と、樋溝状部分３の深さとは同寸法である。本発明板状
構造体１は、架橋状部分２と樋溝状部分３の側方におい
て多数の梯形開口６を有し、隣接する架橋状部分２およ
び樋溝状部分３のこの梯形の長い法の縁辺は、互いに相
接し、この縁辺の中央は互いに一致する。
【０００９】図２において、タイプＡおよびタイプＢの
相接する両帯条片を有する２枚の重畳板状構造体１が示
されている。このタイプＡもしくはＢの帯条片は、この
図２の実施態様においては、同じタイプＡまたはＢの帯
条片上に重畳配置されている。両重畳板状構造体１は、
図２において、架橋状部分２および樋溝状部分３に関
し、上から見て完全に合致して配置されている。上方板
状構造体１の下方板状構造体への嵌入を阻止するため
に、タイプＢの両帯条片間に、ことに平坦な板体から成
る仕切り帯条片７が挿置されている。この実施態様にお
いて、流体流動方向における扁平帯条片７の幅は、架橋
状部分２ないし樋溝状部分３の長さより短い。この扁平
仕切り帯条片７は、下方板状構造体のＢタイプ帯条片に
おける架橋状部分２上に在り、上方板状構造体のＢタイ
プ帯条片における各樋溝状部分３は、仕切り帯条片７上
に在る。仕切り帯条片７も、その上に在る樋溝状部分３
も、流体流動方向Ｆにおいては、下方板状構造体の各架
橋状部分２の間に挿入されているので、重畳両板状構造
体１は、流体流動方向においてその位置がずれることは
ない。図２において流動する気体ないし液体の主流動方
向が矢印Ｆにより示されており、他の矢印で示される流
体流は架橋状部分２および樋溝状部分３の縁辺において
絶えず分割され、また再び合流する。このようにして渦
流が形成される。
【００１０】図３の左方において、図２に示される実施
態様が断面図で示されている。ただし、仕切り帯条片は
図示されておらず、それにより上方の半部のみが図示さ
れている。個々の部分流が矢印で示され、流動媒体は、
その主流動方向において、重畳板状構造体の各隣接両架
橋状部分２あるいは各隣接両樋溝状部分３の間における
間隙により、主流動方向に対し横方向に流れることを説
明している。図３右の他の実施態様における、重畳両板
状構造体は、架橋状部分２ならびに隣接両樋溝状部分３
に関して位置をずらして配置されている。この図３右に
おける矢印は、流動する媒体が板状構造体により他の方
向、すなわち主流動方向に対し直交して流動し得ること
を説明している。
【００１１】図４は本発明装置の１実施態様を示すもの
であって、ＡタイプおよびＢタイプの多数の帯条片が、
仕切り帯条片７により螺旋状に巻回配置された板状構造
体１により螺旋状装置がもたらされる。この実施態様
は、自動車用の触媒反応装置にことに適する。この螺旋
状構造により、架橋状部分２に関し、また樋溝状部分３
に関して上から見て同じ配列が、少なくとも連続的に構
成されているのではなく、これらが多かれ少なかれ相互
に対向的に配列されていることが理解され得る。この螺
旋状構造終結部において、仕切り帯条片７は、例えば板
状構造体１の縁辺を若干越えて、この仕切り帯条片７が
例えば溶接点８においてその下方に在る従前の巻回層に
属する部分と溶接し得るようにする配慮が必要である。
このようにして形成された螺旋状装置は高度の安定性を
有する。溶接された仕切り帯条片７は、環状になされ、
一方において板状構造体１が緩解されないように保持す
ると共に、他方において重畳されている帯条片の螺旋方
向もしくは軸線方向における螺旋状層の位置のずれを阻
止する。これにより螺旋状流動装置の機械的負荷、こと
に振動に対して高度の耐性が付与される。
【図面の簡単な説明】
【図１】架橋状部分と樋溝状部分を有する板状構造体の
斜視図である。
【図２】平坦仕切り帯条片を有する２枚の重畳帯条片の
斜視図である。
【図３】２枚の重畳帯条片の断面図である。
【図４】本発明による螺旋状流動装置実施態様の斜視図
である。
【図５】図１における板状構造体を分解して各帯条片を
説明する斜視図である。
【図６】図５による帯条片の説明図である。
【図７】図１ないし図５の重畳帯条片を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ‥‥帯条片 １‥‥板状構造体 ２‥‥架橋状部分 ３‥‥樋溝状部分 ４‥‥樋溝底部 ５‥‥架橋頂部 ６‥‥（梯形）開口 ７‥‥平坦仕切り帯条片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/28 ＺＡＢ ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＢ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の重畳配置された金属板状構造体
    （１）から構成され、これらがそれぞれ渦流形成構造
    （２、３）を有する、流動気体および液体を混合し、渦
    流化するための装置であって、 上記各金属板状構造体がほぼ同様に構成され、各板状構
    造体が、 （ａ）流動媒体の主流動方向に対して横方向に延びるよ
    うに配列された、本質的に同様の架橋状部分（２）と、
    これらの間に配置される、本質的に同様の、架橋状部分
    にくらべて幅の狭い樋溝状部分（３）とを有し、第１列
    の樋溝状部分（３）の樋溝底部（４）が、第２列の架橋
    状部分（２）の架橋頂部（５）と同一平面内に在り、こ
    のような配置が交互に配列され、 （ｂ）架橋状部分（２）と樋溝状部分（３）に側面開口
    （６）が設けられており、重畳金属板状構造体（１）が
    架橋状部分（２）に関し、また樋溝状部分（３）に関
    し、上から見て同様に、かつ／もしくはずらせて配列さ
    れ、仕切り平坦帯条片（７）により両者間が仕切られて
    いることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 複数の金属板状構造体（１）が平坦な流
    動装置に合体されていることを特徴とする請求項（１）
    による装置。
  3. 【請求項３】 複数の金属板状構造体（１）が筒状体を
    成すように弯曲され、それぞれ異なる直径の筒状体とし
    て合体され、円筒状の流動装置に合体されていることを
    特徴とする請求項（１）による装置。
  4. 【請求項４】 長手方向に延びる金属板状構造体が螺旋
    状に巻回され、これにより螺旋状流動装置が形成される
    ことを特徴とする請求項（１）による装置。
JP5223442A 1992-09-08 1993-09-08 流動気体および液体を混合し、渦流化するための、ことに自動車排気の触媒反応のための装置 Expired - Fee Related JP2648281B2 (ja)

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