JP4302419B2 - Catalytic converter - Google Patents

Catalytic converter Download PDF

Info

Publication number
JP4302419B2
JP4302419B2 JP2003095514A JP2003095514A JP4302419B2 JP 4302419 B2 JP4302419 B2 JP 4302419B2 JP 2003095514 A JP2003095514 A JP 2003095514A JP 2003095514 A JP2003095514 A JP 2003095514A JP 4302419 B2 JP4302419 B2 JP 4302419B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
seal member
casing
catalytic converter
holding seal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2003095514A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004301036A (en
Inventor
義雄 西川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibiden Co Ltd filed Critical Ibiden Co Ltd
Priority to JP2003095514A priority Critical patent/JP4302419B2/en
Publication of JP2004301036A publication Critical patent/JP2004301036A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4302419B2 publication Critical patent/JP4302419B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒コンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、触媒コンバータとしては、ハニカム型の触媒担体を1つのケーシング内に2個収容したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この触媒コンバータでは、上流側の触媒担体と下流側の触媒担体とはそれぞれ個別のセラミックファイバ製の保持シール部材を介して1つのケーシングに収納されており、上流側の触媒担体は下流側の触媒担体に比べて触媒担持量が多くなるように形成されている。これにより、1つの触媒担体を配置した触媒コンバータに比べて少ない触媒担持量で良好な低温立ち上がり特性を得ている。
【0003】
【特許文献1】
特開昭64−7935号公報(第1図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した触媒コンバータでは、上流側の触媒担体と下流側の触媒担体との間には保持シール部材が存在しないため、ここを通過するガスはケーシングと直接接触する。この結果、ケーシングの温度が低いときにはガスはケーシングに熱を奪われるため、ガスにより加熱される触媒担体は触媒活性温度に達しにくくなるおそれがある。また、ガスの温度が高いときには、ケーシングが熱害を受けて変形するおそれもある。
【0005】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、複数の触媒担体を備える触媒コンバータにおいて従来と比べて断熱性を高めることができるものを提供することを目的の一つとする。また、複数の触媒担体を備える触媒コンバータにおいて従来と比べて熱害によるケーシングの変形を抑えることができるものを提供することを目的の一つとする。
【0006】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明は上述の目的の少なくとも一つを達成するために以下の手段を採った。
【0007】
本発明の触媒コンバータは、
中空筒状のケーシングと、
前記ケーシングの軸方向に沿って間隔を空けて配置された複数の触媒担体と、
前記複数の触媒担体の外周を覆うように巻き付けられ前記複数の触媒担体と前記ケーシングとの間に充填された耐熱繊維製の1枚の保持シール部材と
を備えたものである。
【0008】
この触媒コンバータでは、ケーシングの軸方向に沿って間隔を空けて配置された複数の触媒担体の外周を覆うように1枚の保持シール部材が巻き付けられているため、触媒担体と触媒担体との間には保持シール部材が存在しない部分は生じない。この結果、複数の触媒担体をガスが通過していく際にガスが直接ケーシングと接触することがなく、従来と比べてガス通路の断熱性が高まる。これにより、ケーシングの温度が低いときであっても、ガスがケーシングに熱を奪われることがなく、ガスにより加熱される触媒担体も速やかに触媒活性温度に達することができる。また、ガスの温度が高くても、ケーシングがガスによる熱害を受けて変形するおそれもない。
【0009】
本発明の触媒コンバータは、前記保持シール部材の内周面のうち前記複数の触媒担体同士の間隔が空いた部分に前記保持シール部材よりも耐風蝕性の高い保護部を備えていてもよい。保持シール部材の内周面のうち複数の触媒担体同士の間隔が空いた部分には触媒担体を通過するガスが直接当たるが、この部分に耐風蝕性の高い保護部を備えているため、通過するガスによるこの部分の劣化を防止することができる。
【0010】
この態様を採用した本発明の触媒コンバータにおいて、前記保護部は、前記保持シール部材の内周面のうち前記複数の触媒担体同士の間隔が空いた部分のほかその部分に隣接する触媒担体側に入り込むように形成されていてもよい。こうすれば、保持シール部材の内周面のうち複数の触媒担体同士の間隔が空いた部分やその周辺がガスにより劣化するのを防止することができる。このとき、触媒担体側に入り込む部分はケーシングの軸方向に20mm以内とすることが、保持シール部材が触媒担体を保持する保持力を低下させないようにするうえで好ましい。
【0011】
このような保護部は、前記保持シール部材を無機バインダで処理することにより形成されていてもよい。こうすれば、無機バインダにより保持シール部材の内表面が固められて耐風蝕性が高まる。この保護部は、保持シール部材の厚さ方向全体ではなく内表面側のみを無機バインダで処理することにより形成されていてもよい。こうすれば、保持シール部材が複数の触媒担体をケーシング内に保持する際に必要となる面圧が大きく損なわれることがない。なお、保持シール部材が耐熱性の短繊維で作られた不織布の場合には、このように無機バインダで処理して保護部を形成することが好ましい。
【0012】
あるいは、保護部は、保持シール部材とは別体の金属リング又は耐熱クロスであってもよい。こうすれば、保持シール部材の内面は金属リングや耐熱クロスにより保護されるため耐風蝕性が高まる。
【0013】
本発明の触媒コンバータにおいて、前記複数の触媒担体は、前記ケーシングの軸方向に沿って所定の間隔が空くようにスペーサを介して配置されていてもよい。こうすれば、複数の触媒担体を1枚の保持シール部材で巻き付けたあとケーシングへ圧入して触媒コンバータを作製する場合、複数の触媒担体は所定の間隔を保ったままケーシングに圧入される。このスペーサは、複数の触媒担体をガスが流通するのを妨げないように形成されているのが好ましい。例えば、触媒担体のガス通過面の周縁に沿ったリングであってもよいし、そのリングを複数に分割してその分割体のいくつかを触媒担体のガス通過面の周縁に沿ってとびとびに配置してもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態である触媒コンバータ10の構成の概略を示す断面図、図2は両触媒担体18,20とスペーサ30との位置関係を表す斜視図、図3は触媒コンバータ10を組み立てる様子を表す斜視図である。
【0015】
本実施形態の触媒コンバータ10は、図1に示すように、車両排気系のうちエンジンに接続されたエキゾーストマニホルドと排ガス音を低減するマフラとの間に配置されるものであり、排ガス中に含まれる有害成分を大気放出前に無害化するための装置である。この触媒コンバータ10は、SUS409等に代表される耐熱性の高い金属材料で形成された中空筒状のケーシング12と、このケーシング12の上流端に接合されエキゾーストマニホルドと接続するために径を絞った略円錐台状の上流側コーン14と、ケーシング12の下流端に接合され排気管と接続するために径を絞った略円錐台状の下流側コーン16と、ケーシング12内で排ガス上流側に収容された第1触媒担体18と、ケーシング12内で排ガス下流側に収容された第2触媒担体20と、両触媒担体18,20をケーシング12内で保持すると共にケーシング12と両触媒担体18,20との隙間を排ガスが流通するのを防止する1枚の保持シール部材24とを備えている。以下にはこれらの構成のうち、第1触媒担体18、第2触媒担体20及び保持シール部材24について更に説明する。
【0016】
第1触媒担体18は、コージェライトやアルミナ、ムライト、スピネル等に代表される耐熱性の高いセラミック材料を円柱状のハニカムに成形したものであり、排ガス中のHC及びCOの酸化とNOxの還元を同時に行いH2O,CO2及びN2に変換する三元触媒を担持している。この第1触媒担体18は、その全長がケーシングに一つだけ収容する触媒担体の全長の略半分であり、軸方向に多数の貫通孔19を有している。また、この第1触媒担体18は、ケーシング12内の排ガス上流側に配置されている。
【0017】
第2触媒担体20は、コージェライトやアルミナ、ムライト、スピネル等に代表される耐熱性の高いセラミック材料を円柱状のハニカムに成形したものであり、酸素リッチな領域でHC及びCOを酸化すると共にNOxを吸蔵し理論空燃比領域から燃料リッチな領域で放出されたNOxを還元するNOx吸蔵還元触媒を担持している。この第2触媒担体20は、その全長がケーシングに一つだけ収容する触媒担体の全長の略半分であり、軸方向に多数の貫通孔21を有している。また、この第2触媒担体20は、ケーシング12内の排ガス下流側で第1触媒担体18と軸方向に沿って所定の間隔を空けて配置されている。この結果、ケーシング12内には両触媒担体18,19の間にスペースSが形成されている。このスペースSにはスペーサ30が配置されている。スペーサ30は、ステンレス鋼やセラミックに代表される耐熱性・剛性の高い材料を図2に示すように両触媒担体18,20のガス通過面の周縁に沿った円弧状に成形したものであり、その外周に沿ってとびとびに3つ配置されている。
【0018】
保持シール部材24は、セラミックファイバ(アルミナファイバ、アルミナシリカファイバ、シリカファイバなど)、ロックウール、ガラスファイバ等に代表される耐熱性の無機短繊維を不織布に成形したベルト状の部材である。この保持シール部材24は、両触媒担体18,20の外周に巻き付けられてケーシング12に圧入されることにより、両触媒担体18,20とケーシング12との間に充填されている。また、図3に示すように、保持シール部材24を両触媒担体18,20の外周に巻き付けると、互いに突き合わされる一端25と他端26との間に周方向に沿った隙間ができるが、一端25に設けられた凸部分25a,25bと他端26に設けられた凹部分26a,26bとは軸方向(周方向と直交する方向)に隙間を生じさせることなく密着して嵌り合う。
【0019】
保持シール部材24の内部表面のうち第1触媒担体18と第2触媒担体20とが離間して間隔の空いている部分(空隙部表面)A0には、保持シール部材24に無機バインダのスラリーを塗布して乾燥させることにより保護部27が形成されている。この保護部27は、保持シール部材24の無機短繊維を無機バインダで固めることにより空隙部表面A0を保護する。ここで、無機バインダとしては、保持シール部材24の表面を固められるものであればどのようなものでもよいが、例えばシリカゾルや粘度鉱物(モンモリロナイト等)などを使用すればよい。また、必要に応じて焼結させてもよい。本実施形態では、保護部27は、空隙部表面A0のほか、保持シール部材24のうちこの空隙部表面A0に隣接する第1触媒担体側や第2触媒担体側にもケーシング12の軸方向に20mm以下の範囲で入り込むように形成されている。
【0020】
次に、触媒コンバータ10を組み立てる手順について、図2及び図3に基づいて説明する。まず、図2に示すように、第2触媒担体20のガス通過面の周縁に沿ってほぼ等間隔に3つのスペーサ30を配置し、第1触媒担体18と第2触媒担体20とによりこれらのスペーサ30を挟み込む。続いて、図3に示すように、スペーサ30を挟み込んだ両触媒担体18,20の外周に保持シール部材24を巻き付け、一端25の凸部分25a,25bを他端26の凹部分26a,26bに嵌め込む。すると、一端25の凸部分25a,25bと他端26の凹部分26a,26bとは周方向に沿って隙間が生じるものの、軸方向には隙間が生じず密に接触した状態となる。このとき、凸部分25aと凹部分26aとは第1触媒担体18の外周に位置し、凸部分25bと凹部分26bとは第2触媒担体20の外周に位置している。この状態で一端25と他端26とを1又は数カ所、テープで止めたあと、ケーシング12に圧入する。このとき、両触媒担体18,20の間にはスペーサ30が介在しているため両触媒担体18,20は所定の間隔(スペーサ30の厚さ分の間隔)を保ったままケーシングに圧入される。また、保持シール部材24は径方向に圧縮されてケーシング12に圧入される。したがって、圧入完了後には、両触媒担体18,20とケーシング12との隙間は保持シール部材24で密に充填され、しかも保持シール部材24の凸部分25aと凹部分26aとは軸方向に隙間が生じずに密に接触する。この結果、両触媒担体18,20は保持シール部材24によってケーシング12内に確実に保持されると共に、両触媒担体18,20とケーシング12との隙間はシールされてガスの流通が阻止される。また、両触媒担体18,20の間隔は、圧入前と同様、スペーサ30の厚さ分が確保される。その後、ケーシング12の上流端に上流側コーン14を接合し、ケーシング12の下流端に下流側コーン16を接合することにより、触媒コンバータ10が完成する。
【0021】
次に、本実施形態の触媒コンバータ10の作用について説明する。図1に示すように、エンジンからの排ガスはエキゾーストマニホルドを通ったあと触媒コンバータ10に流入する。触媒コンバータ10に流入した排ガスは、まず第1触媒担体18の貫通孔19を通過する。このとき、排ガスは、三元触媒の酸化作用と還元作用によって排ガス中のCO、HC、NOxがCO2、H2O、N2に変換されて浄化される。続いて、第1触媒担体18を通過したガスは、両触媒担体18,20の間に形成されているスペースSを通過する。このスペースSの周囲も保持シール部材24によって覆われていることから、スペースSの周囲が露出している場合と比べてガス通路の断熱性が高められている。このため、排ガスは殆ど温度が変化することなくスペースSを通過する。その後、排ガスは第2触媒担体20の貫通孔21を通過する。このとき、排ガスは、NOx吸蔵還元触媒の作用によって、酸素リッチな領域ではHC及びCOが酸化されると共にNOxが吸蔵される。また、理論空燃比領域から燃料リッチな領域ではNOx吸蔵還元触媒はNOxを放出して還元する。
【0022】
以上詳述した触媒コンバータ10によれば、両触媒担体18,20を排ガスが通過していく際に排ガスが直接ケーシング12と接触することがなく、従来と比べてガス通路の断熱性が高まる。これにより、エンジン始動時のようにケーシング12や排ガスの温度が低いときであっても、排ガスがケーシング12に熱を奪われることがなく、排ガスにより加熱される両触媒担体18,20も速やかに触媒活性温度に達することができる。一方、排ガスの温度が高いときであっても、ケーシング12が排ガスによる熱害を受けて変形するおそれがない。
【0023】
また、保持シール部材24の内周面のうち空隙部表面A0には耐風蝕性の高い保護部27が形成されているため、スペースSを通過する排ガスが保護部27に直接当たったとしてもそれによってこの空隙部表面A0が劣化することはない。特に、保護部27は空隙部表面A0だけでなくこの空隙部表面A0から隣接する第1触媒担体側や第2触媒担体側に入り込んで形成されているため、保持シール部材24の空隙部表面A0だけでなくその周辺が排ガスにより劣化するのを防止できる。なお、触媒担体側に入り込む部分はケーシング12の軸方向に20mm以内としているため、保持シール部材24は保護部27により面圧が大きく損なわれることはなく両触媒担体18,20を良好に保持することができる。また、保持シール部材24の厚さ方向全体に無機バインダを含浸させるのではなく、表面にのみ無機バインダを塗布して保護部27を形成したため、この点でも保持シール部材24は面圧が大きく損なわれることはなく両触媒担体18,20を良好に保持することができる。
【0024】
更に、両触媒担体18,20の外周を保持シール部材24で巻き付けたあとケーシング12へ圧入する際、両触媒担体18,20の間にはスペーサ30が介在しているため、両触媒担体18,20は所定の間隔を保ったままケーシングに圧入される。このスペーサ30は、両触媒担体18,20の外縁に沿った円弧状に形成されているため、排ガスが両触媒担体18,20を流通するのを妨げることがない。
【0025】
なお、本発明は上述した実施形態に何等限定されるものではなく、種々の形態で実施し得ることはいうまでもない。
【0026】
例えば、上述した実施形態では、保持シール部材24の空隙部表面A0に無機バインダのスラリーを塗布して乾燥させることにより保護部27を形成したが、図3に示すように保持シール部材24とは別体の耐熱性金属材料で作製したリングを保護部28として空隙部表面A0を覆うように配置してもよい。この種のリングとしては、触媒コンバータ10の使用温度に耐えうる耐熱性を有するものであればどのようなものでもよいが、例えばステンレス鋼等で作製したリングなどが挙げられる。あるいは、リング状に巻いた耐熱クロスを保護部28として空隙部表面A0を覆うように配置してもよい。この耐熱クロスとしては、同じく触媒コンバータ10の使用温度に耐えうる耐熱性を有するものであればどのようなものでもよいが、例えばセラミックファイバ(アルミナファイバ、アルミナシリカファイバ、シリカファイバなど)、ロックウール、ガラスファイバに代表される耐熱性の無機繊維の長繊維を織って作製した織布などが挙げられる。いずれにしても、保持シール部材24の空隙部表面A0は保護部2により保護されるため耐風蝕性が高まり、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
【0027】
また、上述した実施形態では、第1触媒担体18に担持される触媒と第2触媒担体20に担持される触媒とを別のものとしたが、両触媒は同じものであってもよい。担持される触媒としては、上述した三元触媒やNOx吸蔵還元触媒のほか、排ガス中のHC及びCOの酸化を行いH2O及びCO2に変換する酸化触媒や、NOxをアンモニアにより浄化するアンモニア吸着脱硝触媒などの中から適宜選択してもよい。
【0028】
更に、上述した実施形態において、第1触媒担体18及び第2触媒担体20のいずれか一方は、低温時に有害成分を吸着し高温時にそれを脱離する有害成分吸着体であってもよい。この種の有害成分吸着体としては、例えば三元触媒や酸化触媒の上流側に配置されるゼオライトなどのHC吸着体が知られている。このHC吸着体は、排ガスが低温のときにはHCを吸着し排ガスが昇温したあと脱離して下流側の三元触媒や酸化触媒へ導くものである。
【0029】
更にまた、上述した実施形態では、ケーシング12に収容する触媒担体の数を2つとしたが、3つ以上であってもよい。触媒担体に担持される触媒としては、既に例示したためここでは説明を省略する。また、どのような触媒を担持した触媒担体をどのように組み合わせるかについては、使用するエンジンや空燃比制御の方法などに応じて適宜決定すればよい。
【0030】
そしてまた、上述した実施形態では、排ガス浄化用の触媒コンバータ10に本発明を適用した例について説明したが、燃料電池の改質装置で使用される触媒コンバータに本発明を適用してもよい。水素(燃料ガス)と酸素(酸化ガス)との電気化学反応により発電する燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、メタノール、ガソリン、都市ガス等に代表される炭化水素系燃料を水蒸気や酸素と反応させることにより改質して水素を取り出しこれを燃料電池へ供給する改質装置を利用する場合がある。そして、この改質装置で炭化水素系燃料を改質する際、その改質に適した触媒が担持されたハニカム触媒担体を収容する触媒コンバータを用意し、気化した炭化水素系燃料と水蒸気あるいは酸素とをその触媒コンバータに通過させることがある。この種の触媒コンバータについても、本発明を適用することが可能である。即ち、ケーシングの軸方向に沿って間隔を空けて配置される複数のハニカム触媒担体の外周を覆うように1枚の保持シール部材を巻き付けることにより、本発明の一実施形態の触媒コンバータとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 触媒コンバータ10の構成の概略を示す断面図である。
【図2】 両触媒担体18,20とスペーサ30との位置関係を表す斜視図である。
【図3】 触媒コンバータ10を組み立てる様子を表す斜視図である。
【図4】 別の触媒コンバータの構成の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
10 触媒コンバータ、12 ケーシング、14 上流側コーン、16 下流側コーン、18 第1触媒担体、19 貫通孔、20 第2触媒担体、21 貫通孔、24 保持シール部材、25 一端、25a 凸部分、26 他端、26a凹部分、27 保護部、28 保護部、30 スペーサ、A0 空隙部表面、S スペース。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalytic converter.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a catalytic converter in which two honeycomb-type catalyst carriers are accommodated in one casing has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this catalytic converter, the upstream catalyst carrier and the downstream catalyst carrier are housed in one casing via individual ceramic fiber holding seal members, and the upstream catalyst carrier is the downstream catalyst carrier. It is formed so that the amount of catalyst supported is larger than that of the carrier. As a result, a good low temperature rise characteristic is obtained with a small amount of catalyst supported compared to a catalytic converter in which one catalyst carrier is arranged.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-64-7935 (FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described catalytic converter, since the holding seal member does not exist between the upstream catalyst carrier and the downstream catalyst carrier, the gas passing therethrough directly contacts the casing. As a result, when the temperature of the casing is low, the gas loses heat to the casing, so that the catalyst carrier heated by the gas may not easily reach the catalyst activation temperature. Further, when the gas temperature is high, the casing may be deformed due to heat damage.
[0005]
This invention is made | formed in view of such a subject, and makes it one of the objectives to provide what can improve heat insulation compared with the former in the catalytic converter provided with a some catalyst support | carrier. Another object of the present invention is to provide a catalytic converter including a plurality of catalyst carriers that can suppress deformation of the casing due to heat damage as compared with the conventional converter.
[0006]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
The present invention adopts the following means in order to achieve at least one of the above objects.
[0007]
The catalytic converter of the present invention is
A hollow cylindrical casing;
A plurality of catalyst carriers arranged at intervals along the axial direction of the casing;
One holding sealing member made of a heat-resistant fiber is provided so as to cover the outer periphery of the plurality of catalyst carriers and filled between the plurality of catalyst carriers and the casing.
[0008]
In this catalytic converter, since one holding seal member is wound so as to cover the outer circumferences of a plurality of catalyst carriers arranged at intervals along the axial direction of the casing, the catalyst converter is not provided between the catalyst carrier and the catalyst carrier. There is no portion where the holding seal member does not exist. As a result, when the gas passes through the plurality of catalyst carriers, the gas does not directly contact the casing, and the heat insulation of the gas passage is improved as compared with the conventional case. Thereby, even when the temperature of the casing is low, the gas is not deprived of heat by the casing, and the catalyst carrier heated by the gas can quickly reach the catalyst activation temperature. Further, even if the temperature of the gas is high, there is no possibility that the casing is deformed due to heat damage caused by the gas.
[0009]
The catalytic converter of the present invention may be provided with a protective portion having higher wind erosion resistance than the holding seal member in a portion of the inner peripheral surface of the holding seal member where the plurality of catalyst carriers are spaced apart. The gas passing through the catalyst carrier directly hits the portion of the inner peripheral surface of the holding seal member where the spaces between the catalyst carriers are spaced apart. It is possible to prevent the deterioration of this portion due to the gas to be discharged.
[0010]
In the catalytic converter of the present invention adopting this aspect, the protective portion is provided on the catalyst carrier side adjacent to the portion of the inner circumferential surface of the holding seal member, in addition to the portion where the plurality of catalyst carriers are spaced apart from each other. You may form so that it may enter. In this way, it is possible to prevent deterioration of the inner peripheral surface of the holding seal member and the surrounding area where the plurality of catalyst carriers are spaced apart from each other due to the gas. At this time, it is preferable that the portion entering the catalyst carrier side is within 20 mm in the axial direction of the casing so that the holding seal member does not reduce the holding force for holding the catalyst carrier.
[0011]
Such a protection part may be formed by processing the holding seal member with an inorganic binder. If it carries out like this, the inner surface of a holding sealing member will be hardened by an inorganic binder, and wind erosion resistance will increase. This protective part may be formed by treating not the entire thickness direction of the holding seal member but only the inner surface side with an inorganic binder. By so doing, the contact pressure required when the holding seal member holds the plurality of catalyst carriers in the casing is not greatly impaired. In the case where the holding seal member is a non-woven fabric made of heat-resistant short fibers, it is preferable to form a protective part by treating with an inorganic binder in this way.
[0012]
Alternatively, the protective part may be a metal ring or a heat resistant cloth that is separate from the holding seal member. By doing so, the inner surface of the holding seal member is protected by the metal ring or the heat-resistant cloth, so that the wind erosion resistance is enhanced.
[0013]
In the catalytic converter of the present invention, the plurality of catalyst carriers may be arranged via a spacer so that a predetermined interval is provided along the axial direction of the casing. In this case, when a plurality of catalyst carriers are wound around one holding seal member and then press-fitted into the casing to produce a catalytic converter, the plurality of catalyst carriers are press-fitted into the casing while maintaining a predetermined interval. This spacer is preferably formed so as not to prevent the gas from flowing through the plurality of catalyst carriers. For example, the ring may be a ring along the periphery of the gas passage surface of the catalyst carrier, or the ring may be divided into a plurality of parts and several of the divided bodies may be arranged along the periphery of the gas passage surface of the catalyst carrier. May be.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a catalytic converter 10 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a positional relationship between both catalyst carriers 18 and 20 and a spacer 30, and FIG. 3 is a catalytic converter. 10 is a perspective view illustrating a state in which 10 is assembled.
[0015]
As shown in FIG. 1, the catalytic converter 10 of the present embodiment is disposed between an exhaust manifold connected to an engine in a vehicle exhaust system and a muffler that reduces exhaust gas noise, and is included in the exhaust gas. It is a device for detoxifying harmful components before they are released into the atmosphere. The catalytic converter 10 has a hollow cylindrical casing 12 formed of a metal material having high heat resistance typified by SUS409 and the like, and the diameter thereof is reduced in order to be connected to the upstream end of the casing 12 and connected to the exhaust manifold. A substantially truncated cone-shaped upstream cone 14, a substantially truncated cone-shaped downstream cone 16 that is joined to the downstream end of the casing 12 and has a reduced diameter for connection to the exhaust pipe, and the casing 12 accommodates the exhaust gas upstream. The first catalyst carrier 18, the second catalyst carrier 20 accommodated in the casing 12 on the downstream side of the exhaust gas, the catalyst carriers 18, 20 are held in the casing 12, and the casing 12 and the catalyst carriers 18, 20 And one holding seal member 24 for preventing the exhaust gas from flowing through the gap. Below, among these structures, the 1st catalyst carrier 18, the 2nd catalyst carrier 20, and the holding seal member 24 are further demonstrated.
[0016]
The first catalyst carrier 18 is formed by forming a highly heat-resistant ceramic material typified by cordierite, alumina, mullite, spinel or the like into a cylindrical honeycomb, and oxidizes HC and CO in exhaust gas and reduces NOx. Are carried out simultaneously to carry a three-way catalyst for conversion to H 2 O, CO 2 and N 2 . The first catalyst carrier 18 has an overall length that is substantially half of the entire length of the catalyst carrier accommodated in the casing, and has a large number of through holes 19 in the axial direction. The first catalyst carrier 18 is disposed on the exhaust gas upstream side in the casing 12.
[0017]
The second catalyst carrier 20 is formed by forming a highly heat-resistant ceramic material typified by cordierite, alumina, mullite, spinel or the like into a cylindrical honeycomb, and oxidizes HC and CO in an oxygen-rich region. A NOx occlusion reduction catalyst that occludes NOx and reduces NOx released from the stoichiometric air-fuel ratio region in a fuel-rich region is supported. The entire length of the second catalyst carrier 20 is substantially half of the entire length of the catalyst carrier accommodated in the casing, and has a large number of through holes 21 in the axial direction. The second catalyst carrier 20 is arranged at a predetermined interval along the axial direction with the first catalyst carrier 18 on the exhaust gas downstream side in the casing 12. As a result, a space S is formed between the catalyst carriers 18 and 19 in the casing 12. A spacer 30 is disposed in the space S. The spacer 30 is formed of a material having high heat resistance and rigidity typified by stainless steel and ceramic in an arc shape along the peripheral edges of the gas passage surfaces of the catalyst carriers 18 and 20 as shown in FIG. Three are arranged along the outer periphery.
[0018]
The holding seal member 24 is a belt-like member obtained by forming a heat-resistant inorganic short fiber typified by ceramic fiber (alumina fiber, alumina silica fiber, silica fiber, etc.), rock wool, glass fiber or the like into a nonwoven fabric. The holding seal member 24 is wound around the outer circumferences of the catalyst carriers 18 and 20 and press-fitted into the casing 12, thereby filling between the catalyst carriers 18 and 20 and the casing 12. Further, as shown in FIG. 3, when the holding seal member 24 is wound around the outer circumferences of the catalyst carriers 18 and 20, a gap along the circumferential direction is formed between the one end 25 and the other end 26 that face each other. The convex portions 25a, 25b provided at the one end 25 and the concave portions 26a, 26b provided at the other end 26 fit closely together without causing a gap in the axial direction (direction orthogonal to the circumferential direction).
[0019]
In the inner surface of the holding seal member 24, a portion of the first catalyst carrier 18 and the second catalyst carrier 20 that are spaced apart and spaced apart (surface of the gap) A0 is filled with inorganic binder slurry on the holding seal member 24. The protective part 27 is formed by applying and drying. The protection part 27 protects the gap surface A0 by hardening the inorganic short fibers of the holding seal member 24 with an inorganic binder. Here, any inorganic binder may be used as long as the surface of the holding seal member 24 can be hardened. For example, silica sol or a viscous mineral (montmorillonite, etc.) may be used. Moreover, you may sinter as needed. In the present embodiment, the protective portion 27 is provided in the axial direction of the casing 12 on the first catalyst carrier side and the second catalyst carrier side adjacent to the gap surface A0 in the holding seal member 24 in addition to the gap surface A0. It is formed so as to enter within a range of 20 mm or less.
[0020]
Next, the procedure for assembling the catalytic converter 10 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2, three spacers 30 are arranged at substantially equal intervals along the periphery of the gas passage surface of the second catalyst carrier 20, and the first catalyst carrier 18 and the second catalyst carrier 20 perform these spacers. The spacer 30 is sandwiched. Subsequently, as shown in FIG. 3, the holding seal member 24 is wound around the outer circumferences of the two catalyst carriers 18 and 20 with the spacer 30 interposed therebetween, and the convex portions 25 a and 25 b at one end 25 are formed on the concave portions 26 a and 26 b at the other end 26. Fit. Then, although the convex part 25a, 25b of the one end 25 and the recessed part 26a, 26b of the other end 26 have a gap along the circumferential direction, there is no gap in the axial direction and they are in close contact. At this time, the convex portion 25 a and the concave portion 26 a are located on the outer periphery of the first catalyst carrier 18, and the convex portion 25 b and the concave portion 26 b are located on the outer periphery of the second catalyst carrier 20. In this state, the one end 25 and the other end 26 are fastened with one or several places with tape, and then press-fitted into the casing 12. At this time, since the spacer 30 is interposed between the catalyst carriers 18 and 20, the catalyst carriers 18 and 20 are press-fitted into the casing while maintaining a predetermined interval (an interval corresponding to the thickness of the spacer 30). . The holding seal member 24 is compressed in the radial direction and is press-fitted into the casing 12. Therefore, after the press-fitting is completed, the gap between the catalyst carriers 18 and 20 and the casing 12 is tightly filled with the holding seal member 24, and the convex portion 25a and the concave portion 26a of the holding seal member 24 have a gap in the axial direction. Contact closely without generating. As a result, the catalyst carriers 18 and 20 are securely held in the casing 12 by the holding seal member 24, and the gap between the catalyst carriers 18 and 20 and the casing 12 is sealed to prevent the gas from flowing. Further, the distance between the catalyst carriers 18 and 20 is ensured by the thickness of the spacer 30 as before the press-fitting. Thereafter, the upstream cone 14 is joined to the upstream end of the casing 12, and the downstream cone 16 is joined to the downstream end of the casing 12, thereby completing the catalytic converter 10.
[0021]
Next, the operation of the catalytic converter 10 of this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the exhaust gas from the engine flows into the catalytic converter 10 after passing through the exhaust manifold. The exhaust gas flowing into the catalytic converter 10 first passes through the through hole 19 of the first catalyst carrier 18. At this time, the exhaust gas is purified by converting CO, HC, NOx in the exhaust gas into CO 2 , H 2 O, N 2 by the oxidation action and reduction action of the three-way catalyst. Subsequently, the gas that has passed through the first catalyst carrier 18 passes through the space S formed between the catalyst carriers 18 and 20. Since the periphery of the space S is also covered with the holding seal member 24, the heat insulation of the gas passage is enhanced as compared with the case where the periphery of the space S is exposed. For this reason, the exhaust gas passes through the space S with almost no change in temperature. Thereafter, the exhaust gas passes through the through hole 21 of the second catalyst carrier 20. At this time, HC and CO are oxidized and NOx is occluded in the oxygen-rich region by the action of the NOx occlusion reduction catalyst. Further, in the fuel rich region from the stoichiometric air fuel ratio region, the NOx storage reduction catalyst releases NOx to reduce.
[0022]
According to the catalytic converter 10 described in detail above, the exhaust gas does not directly contact the casing 12 when the exhaust gas passes through the catalyst carriers 18 and 20, and the heat insulation of the gas passage is improved as compared with the conventional case. Thereby, even when the temperature of the casing 12 and the exhaust gas is low, such as when the engine is started, the exhaust gas is not deprived of heat by the casing 12, and both the catalyst carriers 18 and 20 heated by the exhaust gas can be quickly The catalyst activation temperature can be reached. On the other hand, even when the temperature of the exhaust gas is high, the casing 12 is not likely to be deformed due to heat damage caused by the exhaust gas.
[0023]
Moreover, since the protection part 27 with high wind erosion resistance is formed on the gap surface A0 in the inner peripheral surface of the holding seal member 24, even if the exhaust gas passing through the space S directly hits the protection part 27 Thus, the void surface A0 is not deteriorated. In particular, since the protective portion 27 is formed not only on the gap surface A0 but also on the first catalyst carrier side and the second catalyst carrier side adjacent to the gap surface A0, the gap surface A0 of the holding seal member 24 is formed. In addition, it is possible to prevent the surroundings from being deteriorated by the exhaust gas. Since the portion entering the catalyst carrier side is within 20 mm in the axial direction of the casing 12, the holding seal member 24 does not greatly impair the surface pressure by the protective portion 27 and holds both the catalyst carriers 18 and 20 well. be able to. Further, since the protective portion 27 is formed by applying the inorganic binder only to the surface rather than impregnating the entire thickness direction of the holding seal member 24 with the inorganic binder, the holding seal member 24 also has a large loss in surface pressure. Therefore, both catalyst carriers 18 and 20 can be held well.
[0024]
Further, when the outer circumferences of the catalyst carriers 18 and 20 are wound around the holding seal member 24 and then press-fitted into the casing 12, a spacer 30 is interposed between the catalyst carriers 18 and 20; 20 is press-fitted into the casing while maintaining a predetermined interval. Since the spacer 30 is formed in an arc shape along the outer edges of the catalyst carriers 18 and 20, the spacer 30 does not prevent the exhaust gas from flowing through the catalyst carriers 18 and 20.
[0025]
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms.
[0026]
For example, in the above-described embodiment, the protective portion 27 is formed by applying an inorganic binder slurry to the gap surface A0 of the holding seal member 24 and drying it. However, as shown in FIG. A ring made of a separate heat-resistant metal material may be disposed as the protective portion 28 so as to cover the void surface A0. As this type of ring, any ring having heat resistance that can withstand the operating temperature of the catalytic converter 10 may be used. For example, a ring made of stainless steel or the like may be used. Or you may arrange | position so that the space | gap part surface A0 may be covered by using the heat resistant cloth wound in the ring shape as the protection part 28. FIG. Any heat resistant cloth may be used as long as it has heat resistance capable of withstanding the operating temperature of the catalytic converter 10. For example, ceramic fiber (alumina fiber, alumina silica fiber, silica fiber, etc.), rock wool, etc. And a woven fabric produced by weaving long fibers of heat-resistant inorganic fibers typified by glass fibers. In any case, since the air gap surface A0 of the holding seal member 24 is protected by the protection portion 2, the wind erosion resistance is improved, and the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.
[0027]
In the above-described embodiment, the catalyst supported on the first catalyst carrier 18 and the catalyst supported on the second catalyst carrier 20 are different from each other. However, both catalysts may be the same. Supported catalysts include the above-described three-way catalyst and NOx storage reduction catalyst, an oxidation catalyst that oxidizes HC and CO in the exhaust gas and converts them into H 2 O and CO 2 , and ammonia that purifies NOx with ammonia. You may select suitably from adsorption denitration catalysts etc.
[0028]
Furthermore, in the above-described embodiment, one of the first catalyst carrier 18 and the second catalyst carrier 20 may be a harmful component adsorbent that adsorbs harmful components at low temperatures and desorbs them at high temperatures. As this kind of harmful component adsorbent, for example, an HC adsorbent such as zeolite arranged upstream of a three-way catalyst or an oxidation catalyst is known. This HC adsorbent adsorbs HC when the exhaust gas is at a low temperature, desorbs after the exhaust gas is heated, and leads it to a downstream three-way catalyst or oxidation catalyst.
[0029]
Furthermore, in the embodiment described above, the number of catalyst carriers accommodated in the casing 12 is two, but may be three or more. Since the catalyst supported on the catalyst carrier has already been exemplified, the description thereof is omitted here. What kind of catalyst is supported on which catalyst carrier is combined may be appropriately determined according to the engine used, the air-fuel ratio control method, and the like.
[0030]
In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the catalytic converter 10 for purifying exhaust gas has been described. However, the present invention may be applied to a catalytic converter used in a reformer for a fuel cell. In a fuel cell system equipped with a fuel cell that generates electricity through an electrochemical reaction between hydrogen (fuel gas) and oxygen (oxidizing gas), hydrocarbon fuels such as methanol, gasoline, and city gas react with water vapor and oxygen. In some cases, a reforming apparatus that takes out hydrogen by reforming and takes it out and supplies it to the fuel cell may be used. Then, when reforming the hydrocarbon fuel with this reformer, a catalytic converter is prepared that houses a honeycomb catalyst carrier on which a catalyst suitable for the reforming is supported, and the vaporized hydrocarbon fuel and steam or oxygen are prepared. May pass through the catalytic converter. The present invention can also be applied to this type of catalytic converter. That is, the catalytic converter according to one embodiment of the present invention is formed by winding one holding seal member so as to cover the outer periphery of a plurality of honeycomb catalyst carriers arranged at intervals along the axial direction of the casing. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a catalytic converter 10. FIG.
FIG. 2 is a perspective view showing a positional relationship between both catalyst carriers 18 and 20 and a spacer 30. FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing how the catalytic converter 10 is assembled.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of another catalytic converter.
[Explanation of symbols]
10 catalytic converter, 12 casing, 14 upstream cone, 16 downstream cone, 18 first catalyst carrier, 19 through hole, 20 second catalyst carrier, 21 through hole, 24 holding seal member, 25 one end, 25a convex portion, 26 The other end, 26a concave portion, 27 protective part, 28 protective part, 30 spacer, A0 gap surface, S space.

Claims (6)

中空筒状のケーシングと、
前記ケーシングの軸方向に沿って間隔を空けて配置された複数の触媒担体と、
前記複数の触媒担体の外周を覆うように巻き付けられ前記複数の触媒担体と前記ケーシングとの間に充填された耐熱繊維製の1枚の保持シール部材と
前記保持シール部材の内周面のうち前記複数の触媒担体同士の間隔が空いた部分に形成され前記保持シール部材よりも耐風蝕性の高い保護部と、
を備えた触媒コンバータ。
A hollow cylindrical casing;
A plurality of catalyst carriers arranged at intervals along the axial direction of the casing;
One holding seal member made of heat-resistant fiber wound around the outer periphery of the plurality of catalyst carriers and filled between the plurality of catalyst carriers and the casing ;
A protective portion that is formed in a portion of the inner peripheral surface of the holding seal member that is spaced from the plurality of catalyst carriers and has higher erosion resistance than the holding seal member;
With catalytic converter.
前記保護部は、前記保持シール部材の内周面のうち前記複数の触媒担体同士の間隔が空いた部分のほかその部分に隣接する触媒担体側に入り込むように形成されている
請求項に記載の触媒コンバータ。
The protection unit according to claim 1, which is formed so as to enter the other catalyst carrier side which is adjacent to that portion of the interval empty portion among the plurality of catalyst support of the inner circumferential surface of the holding seal member Catalytic converter.
前記保護部は、前記保持シール部材を無機バインダで処理することにより形成されている
請求項1又は2に記載の触媒コンバータ。
The protection unit, the catalytic converter according to claim 1 or 2 is formed by treating the holding seal member in the inorganic binder.
前記保護部は、前記保持シール部材の厚さ方向全体ではなく内表面側のみを無機バインダで処理することにより形成されている
請求項に記載の触媒コンバータ。
4. The catalytic converter according to claim 3 , wherein the protection part is formed by treating not the entire thickness direction of the holding seal member but only the inner surface side with an inorganic binder. 5.
前記保護部は、前記保持シール部材とは別体の金属リング又は耐熱クロスである
請求項1又は2に記載の触媒コンバータ。
The protection unit, the catalytic converter according to claim 1 or 2, wherein the holding seal member is a separate metal ring or refractory cloth.
前記複数の触媒担体は、前記ケーシングの軸方向に沿って所定の間隔が空くようにスペーサを介して配置されている
請求項1〜のいずれかに記載の触媒コンバータ。
The catalytic converter according to any one of claims 1 to 5 , wherein the plurality of catalyst carriers are arranged via a spacer so as to have a predetermined interval along the axial direction of the casing.
JP2003095514A 2003-03-31 2003-03-31 Catalytic converter Expired - Lifetime JP4302419B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003095514A JP4302419B2 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Catalytic converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003095514A JP4302419B2 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Catalytic converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004301036A JP2004301036A (en) 2004-10-28
JP4302419B2 true JP4302419B2 (en) 2009-07-29

Family

ID=33407828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003095514A Expired - Lifetime JP4302419B2 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Catalytic converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4302419B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008215253A (en) * 2007-03-06 2008-09-18 Asahi Kasei Corp NOx EMISSION CONTROL METHOD AND NOx EMISSION CONTROL DEVICE
KR100885665B1 (en) 2008-07-15 2009-02-25 세종공업 주식회사 Method for manufacturing a catalytic converter
US20130152552A1 (en) * 2010-08-23 2013-06-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust emission control device of internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004301036A (en) 2004-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6623704B1 (en) Apparatus and method for manufacturing a catalytic converter
EP2305980B1 (en) Exhaust gas purification apparatus
JP4652553B2 (en) Catalytic converter and manufacturing method thereof
EP2042698B1 (en) Exhaust treatment device with independant catalyst supports
JP5233499B2 (en) Exhaust gas purification system and exhaust gas purification method
JP2008511795A (en) Exhaust aftertreatment device and manufacturing method thereof
JP2004521256A (en) Method for desulfurizing NOx adsorbent
JP4302419B2 (en) Catalytic converter
JP3845873B2 (en) Ceramic catalytic converter
JP2008175136A (en) Exhaust emission control system
JP2013509523A5 (en)
WO2014192555A1 (en) Chemical heat storage device
US20020168304A1 (en) Devices for managing housing expansion in exhaust emission control devices
JP4652555B2 (en) Catalytic converter, holding sealing material for catalytic converter
JP4369655B2 (en) Exhaust gas purification device and method for manufacturing the same
JP3402132B2 (en) Engine exhaust purification device
JP6160257B2 (en) Exhaust purification device
KR20030018098A (en) metallic substrate of catalytic converter
JP4630721B2 (en) Engine exhaust system
JP2010013944A (en) Exhaust emission control device
JP2004169601A (en) Exhaust emission control device
JP2816447B2 (en) Exhaust gas purification device for motorcycle
JP4453149B2 (en) Exhaust gas purification catalytic converter
JP2002147230A (en) Catalytic converter and manufacturing method thereof
JP2014111913A (en) Exhaust emission control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060203

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090210

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090311

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090421

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090422

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120501

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4302419

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120501

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130501

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140501

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term