JP6513824B2 - 触媒コンバーターユニットおよび排気ガス触媒コンバーター - Google Patents

Description

本発明は請求項１の前文に記載の触媒コンバーターユニットに関する。さらに本発明は排気ガス触媒コンバーターに関する。

排気ガス触媒コンバーター用の触媒コンバーターユニットは複数の触媒コンバーターモジュールを備える。各触媒コンバーターモジュールは、排気ガスが貫流する触媒コンバーター本体と、セラミック触媒コンバーター本体用の断面が矩形の金属ケーシングとを備え、ケーシングはキャニングとも呼ばれる。それぞれの触媒コンバーターモジュールのケーシングはそれぞれの触媒コンバーター本体を収容し、触媒コンバーター本体の貫流端部を開放されたままとしておく特定のセクションにおいて触媒コンバーター本体を取り囲み、貫流端部は流入端部を提供し、そして別な貫流端部がそれぞれの触媒コンバーター本体の流出端部を提供する。

実際に知られている触媒コンバーターユニットでは、触媒コンバーターモジュールは、複数の行および列の形態でアレイ状に配置され、直接隣接する触媒コンバーターモジュールは、断面が矩形のその金属ケーシングの領域において、特に溶接によって接合される。特に、触媒コンバーターユニットにおいて触媒コンバーターモジュールを交換しなければならない場合、これらの溶接された接合部は、例えばディスク研削によって除去しなければならず、その結果、隣接する触媒コンバーターモジュールが損傷を受ける可能性がある。したがって、隣接する触媒コンバーターモジュールを溶接によって接合するのは不利である。

したがって、触媒コンバーターモジュールをより容易に交換することができる触媒コンバーター用の触媒コンバーターユニットが必要とされている。この点に鑑みて、本発明は、排気触媒コンバーター用の新規なタイプの触媒コンバーターユニットおよびそのような触媒コンバーターユニットを有する排気触媒コンバーターを創出するという目的に基づく。

この目的は、請求項１に記載の触媒コンバーターユニットによって解決される。本発明によれば、触媒コンバーターモジュールは、サポートグレーティング上に第１の貫流端部を備えて配置され、向かい合って配置される触媒コンバーターモジュールの第２の貫流端部にはカウンターホルダーが配置され、触媒コンバーターモジュールはサポートグレーティングとカウンターホルダーとの間にクランプされる。本発明は、隣接する触媒コンバーターモジュールへの損傷のリスクを伴わずに、問題なく、触媒コンバーターユニットの触媒コンバーターモジュールの簡単な交換を可能にする。

有利なさらなる展開によれば、サポートグレーティングは、互いに平行に延びる複数の第１のサポートブレースと、同様に互いに平行にかつ第１のサポートブレースに対して垂直に延びる複数の第２のサポートブレースとを備え、その上に触媒コンバーターモジュールが配置される。優先的に、シーリング要素は、その上に、直接隣接する触媒コンバーターモジュールが配置される、互いに平行に直線的に延びるサポートグレーティングのサポートブレース間に配置され、これは、隣接する触媒コンバーターモジュールのケーシング間の排気ガス流を防止する。互いに平行に直線的に延びるサポートブレースは、優先的に、それぞれの直接隣接する触媒コンバーターモジュールのための個別の許容誤差オフセットを提供する。触媒コンバーターユニットのこの構成は特に有利である。触媒コンバーターモジュールを通る排気ガスの流れは、サポートグレーティングによって悪影響を受けることはない。シーリング要素は、排気ガスが触媒コンバーター本体を通って流れることを防止する。個々の許容誤差オフセットは、排気ガス触媒コンバーターのケーシング構造体内への触媒コンバーターユニットの特に有利な組み込みを可能にする。

さらに有利な別な展開によれば、カウンターホルダーは、互いに平行に延びる複数のカウンターホルダーブレースを備え、カウンターホルダーのカウンターホルダーブレースは、第１の端部において排気ガス触媒コンバーターのケーシング構造体に作用し、そして対向するように配置された第２の端部においてカウンターホルダーブレースと直交するように延びるホールドダウンブレースと相互作用し、ホールドダウンブレースを介してサポートグレーティングとカウンターホルダーとの間で触媒コンバーターモジュールをクランプするために、力を全てのカウンターホルダーブレースに加えることができる。優先的には、触媒コンバーターモジュールをサポートグレーティングとカウンターホルダーとの間にクランプするためのクランピング力は、一方ではホールドダウンブレースに作用すると共に他方では排気ガス触媒コンバーターのケーシング構造体に作用するプッシュダウンを介して加えることができる。触媒コンバーターユニットのこのさらなる展開は特に好ましい。ホールドダウンブレースと相互作用するカウンターホルダーブレースは、サポートグレーティングとカウンターホルダーとの間の触媒コンバーターモジュールの簡単なクランプを可能にする。プッシュダウンにより、触媒コンバーターモジュールをクランプするためのクランピング力は、ホールドダウンブレースに、そしてホールドダウンブレースを介してカウンターホルダーブレースに特に有利に加えることができる。

さらに有利な別の展開によれば、スプリング要素は、排気ガス触媒コンバーターのケーシング構造体上でサポートグレーティングを、かつ／または排気ガス触媒コンバーターのケーシング構造体上でホールドダウンブレースを、かつ／または触媒コンバーターモジュール上でカウンターホルダーブレースを弾性的に支持する。この弾性支持は温度に関連する膨張を相殺するために有利である。

本発明に係る排気ガス触媒コンバーターは請求項１３において規定される。

本発明の好ましいさらなる発展は従属請求項および以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態について、これに限定されることなく、図面を用いてより詳細に説明する。

本発明に係る排気ガス触媒コンバーター用の触媒コンバーターユニットの斜視図である。 プッシュダウンのない状態で図１の触媒コンバーターユニットを示す図である。 ホールドダウンブレースのない状態で図２の装置を示す図である。 触媒コンバーターモジュールが部分的に除去され、カウンターホルダーブレースのない状態で図３の装置を示す図である。 単一の触媒コンバーターモジュールと共に図４の装置を示す図である。 図１の触媒コンバーターユニットのサポートグレーティングを示す図である。 図１の触媒コンバーターユニットのカウンターホルダーブレースを示す図である。 図１の細部XIIIを示す図である。 図１の細部IXを示す図である。

本発明は、船舶または海事用途のための内燃機関の排気ガス触媒コンバーター用の触媒コンバーターユニットおよび排気ガス触媒コンバーターに関する。特に、本発明に係る触媒コンバーターユニットは、船舶用ディーゼルエンジンのＳＣＲ排気ガス触媒コンバーター用のＳＣＲ触媒コンバーターユニットとして設計されている。図１ないし図９は、触媒コンバーターユニットの好ましい例示的な実施形態のさまざまな外観および細部を示す。

本発明に係る触媒コンバーターユニット１０は複数の触媒コンバーターモジュール１１を備え、触媒コンバーターモジュール１１は、互いに直接隣接した列および行の形態でアレイ状に配置されている。各触媒コンバーターモジュール１１は、図示されていないセラミック触媒コンバーター本体を収容する金属ケーシング１２を備える。図示された例示的な実施形態における金属ケーシング１２は矩形断面を有し、これらのケーシング１２は、特定のセクションにおいて外部で矩形触媒コンバーター本体の境界を定める。キャニングとも呼ばれるケーシング１２は、各触媒コンバーターモジュール１１の流入端および流出端の形成に依存して、対向する端部において触媒コンバーター本体を開口状態のままとする。触媒コンバーターユニット１０はサポートグレーティング１３を含む。触媒コンバーターモジュール１１は、第１の貫流端部の領域において、サポートグレーティング１３上で支持される。触媒コンバーターモジュール１１の対向する第２の貫通端部にはカウンターホルダー１４が配置され、触媒コンバーターモジュール１１は、サポートグレーティング１３とカウンターホルダー１４との間にクランプされる。

図６から最もよく分かるように、サポートグレーティング１３は、互いに平行に延びる複数の第１のサポートブレース１５ａと、同様に互いに平行にかつ第１のサポートブレース１５ａに対して垂直に延びる複数の第２のサポートブレース１５ｂとを備えており、その上には触媒コンバーターモジュール１１が配置される。その上に直接隣り合う触媒コンバーターモジュール１１が配置される、互いに平行に直線的に延びるサポートグレーティング１３のサポートブレース１５ａおよび１５ｂ間には、各場合に、シーリング要素１６（図９参照）が配置され、これは、排気ガスが、直接隣り合う触媒コンバーターモジュール１１のケーシング１２の間を通って流れるのを防止する。したがって、二つの直接隣り合う触媒コンバーターモジュール１１のケーシング１２の間のギャップ１７が図９に示されており、シーリング要素１６は、排気ガスがこのギャップ１７を通って流れるのを防止し、したがって全ての排気ガス流が触媒コンバーターモジュール１１の触媒コンバーター本体を通って流れることを保証する。図９において認識できるシーリング要素１６はＵ字形状断面ビーム上に配置されるが、これは、図９では、互いに平行に直線的に延びるサポートグレーティング１３のサポートブレース１５ｂ間に配置される。

図９から明らかなように、触媒コンバーターモジュール１１のケーシング１２は、その第１の貫流端部にベントまたはフランジ状のサポートフット１９を有しており、これは、シーリング要素１６上でそれ自体を支持し、あるいはその上に立つ。支持領域を拡大するために、フランジを形成する代わりに、ケーシングの端部において、ケーシングの残部よりも厚みの大きな材料を使用することができる。ここでは、ケーシングの前面において２ｍｍ〜２０ｍｍの幅が有利である。サポートブレース１５ａ，１５ｂと触媒コンバーターモジュール１１の第１の貫流端部との間には、図９において、ギャップ２０が形成されているが、これは、好ましくは、サポートグレーティング１３とカウンターホルダー１４との間での触媒コンバーターモジュール１１のクランピングの結果として見なくなる。

図９から明らかなように、サポートグレーティング１３の個々のサポートブレース１５ａ，１５ｂは、各触媒コンバーターモジュール１１と相互作用する。触媒コンバーターモジュール１１は、直接隣接するサポートブレース１５ａ，１５ｂ間に画定された自由空間においてそのサポートフット１９と係合するが、この中にはシーリング要素１６が配置される。このようにして、互いに平行に延びるサポートブレース１５ａ，１５ｂは、隣接する触媒コンバーターモジュール１１の個々の公差が加算されないように、触媒コンバーターモジュール１１の寸法公差のための個々の許容誤差オフセットを提供する。このため、本発明に係る触媒コンバーターユニット１０は、排気ガスリアクターのケーシング構造体に特に有利に組み込むことができる。

既に説明したように、触媒コンバーターモジュール１１は、サポートグレーティング１３とカウンターホルダー１４との間にクランプされる。カウンターホルダー１４は、互いに平行に延びる複数のカウンターホルダーブレース２１を備える。カウンターホルダーブレース２１のそれぞれは、排気ガス触媒コンバーターのケーシング構造体上で第１の端部２２と作用し、一方、反対側に位置する第２の端部２３において、カウンターホルダーブレース２１と垂直に延びるホールドダウンブレース２４はそれと相互作用する。ホールドダウンブレース２４を介して、クランピング力を、サポートグレーティング１３とカウンターホルダー１４との間で触媒コンバーターモジュール１１をクランプするためにカウンターホルダーブレース２１に加えることができる。このクランピング力によって、カウンターホルダーブレース２３は触媒コンバーターモジュール１１のケーシング１２に対して、したがって最終的に、触媒コンバーターモジュール１１はサポートグレーティング１３に対して押し付けられ、その結果、触媒コンバーターモジュール１１はサポートグレーティング１３とカウンターホルダー１４との間でクランプされる。

図８から最も明らかなように、直接的に隣接して配置された触媒コンバーターモジュール１１の二つの行または列に沿って延びるカウンターホルダーブレース２１は、これらの直接隣接する行または列の触媒コンバーターモジュール１１上でそれ自身を支持する。単に、外側カウンターホルダーブレース２１は、単行または列の触媒コンバーターモジュール１１上でそれ自身を支持するに過ぎない。

図８から最もよく分かるように、ホールドダウンブレース２４はリセス２５を含み、その中にカウンターホルダーブレース２１がその第２の端部２３の領域において係合する。

ホールドダウンブレース２４を介してカウンターホルダー１４のカウンターホルダーブレース２１に加えられるクランピング力は、図示の実施形態では、ホールドダウンブレース２４の対向する端部に作用する二つのプッシュダウン２６を介して提供される。図８から最も明らかなように、それぞれのプッシュダウン２６は、ホールドダウンブレース２４の端部および触媒コンバーターケーシングのケーシング構造体２７の第２の端部と作用し、ここで、プッシュダウン２６と相互作用するナット２８を介して、ケーシング構造体２７とホールドダウンブレース２４との間の距離を、したがってクランピング力を調整できる。したがって、図示された例示的な実施形態では、クランピング力は、ホールドダウンブレース２４およびカウンターホルダーブレース２１を介して、触媒コンバーターモジュール１１のケーシング１２に加えられ、ここで、クランピング力は、ホールドダウンブレース２４の対向する端部に作用する二つのプッシュダウン２６を介して提供される。

本発明の有利なさらなる展開によれば、サポートグレーティング１３と排気ガス触媒コンバーターの触媒コンバーターケーシングのケーシング構造体との間で作用する図示しないスプリング要素を介して触媒コンバーターユニット１０を弾性的に取り付けること、あるいはこのケーシング構造体上で上記触媒コンバーターユニット１０を支持することが実施される。同様に、カウンターホルダー１４は、ケーシング構造体上で、すなわち図示しないスプリング要素を介して弾性的に支持することができるが、これは、それ自身をホールドダウンブレース２４とケーシング構造体２７との間で支持する。さらに、触媒コンバーターモジュール１１のケーシング１２に対してカウンターホルダーブレース２１を弾性的に支持する、図示していないスプリング要素を設けることが可能である。温度サイクルによって引き起こされる触媒コンバーターユニット１０の形状の変化は、これらのスプリング要素によって相殺することができる。さらに、カウンターホルダーブレース２１とホールドダウンブレース２４との間にスプリング要素を取り付けることができ、これによって、各カウンターホルダーブレース２１およびその下方に位置するケーシング１２の許容誤差を相殺することができる。さらに、例えばバネ鋼から、柔軟な様式で、カウンターホルダーブレースを製造することが可能である。

したがって、本発明に係る触媒コンバーターユニット１０は複数の触媒コンバーターモジュール１１を備え、これは互いに直接隣接して配置された列および行でアレイ状に配置される。触媒コンバーターモジュール１１は、第１の端部を介して、静的サポートグレーティング１３上で、断面が矩形のそのケーシング１２を用いてそれ自身を支持する。対向して配置された触媒コンバーターの側にはカウンターホルダー１４が配置されるが、これは、複数の可動カウンターホルダーブレース２１およびホールドダウンブレース２４を備える。触媒コンバーターモジュール１１は、静的サポートグレーティング１３と可動カウンターホルダー１４との間でクランプされる。

サポートグレーティング１４の領域において、触媒コンバーターモジュール１１のケーシング１２は、互いに平行に延びるサポートブレース１５ａ，１５ｂ上でそれ自身を支持し、シーリング要素１６は直接隣接するサポートブレース間に配置される。

触媒コンバーターモジュール１１の全ての二つの直接隣接する行または列に関して、直接隣接する行または列において隣接する触媒コンバーターモジュール１１のケーシング１２の縁部において支持される共通のカウンターホルダーブレース２１が優先的に使用される。この例外は最も外側の触媒コンバーターの行または列であり、この場合、対応するカウンターホルダーブレース２１は、触媒コンバーターモジュール１１の単一の行または列の触媒コンバーターモジュール１１のケーシング上に存在する。

各カウンターホルダーブレース２１は、固定様式で、端部２２を用いて、排気ガス触媒コンバーターのケーシングのケーシング構造体に接続可能であり、一方、共通のホールドダウンブレース２４は、サポートグレーティング１３とカウンターホルダー１４との間で触媒コンバーターモジュール１１を最終的にクランプするために、カウンターホルダーブレース２１の反対側の第２の端部２３に作用する。ここで、クランピング力は、プッシュダウン２６を介してホールドダウンブレース２４に加えることができる。

触媒コンバーターユニット１０の熱膨張は、サポートグレーティング１３および／またはホールドダウンブレース２４および／またはカウンターホルダーブレース２１に作用する、図示しないスプリング要素によって優先的に相殺される。

膨張を相殺するための代替策は、カウンターホルダーブレース２１および好ましくはカウンターホルダー１４のホールドダウンブレース２４を弾性材料から、特にバネ鋼から形成することである。これにより、発生し得る熱膨張を直接吸収し、カウンターホルダー１４によって相殺することができる。

複数のこのような触媒コンバーターユニット１０は、排気触媒コンバーターのケーシング内で使用することができる。

図５および図６から最もよく分かるように、ブレース２９はサポートグレーティング１３のサポートブレース１５ｂと平行に延びており、ブレース２９はサポートグレーティング１３上を危険を伴わずに人が歩くことができることを保証する役割を果たす。これらのブレース２９は、触媒コンバーターモジュール１１を通って流れる排気ガスを妨害しない。

１０ 触媒コンバーターユニット
１１ 触媒コンバーターモジュール
１２ ケーシング
１３ サポートグレーティング
１４ カウンターホルダー
１５ａ サポートブレース
１５ｂ サポートブレース
１６ シーリング要素
１７ ギャップ
１８ セクショナルビーム
１９ サポートフット
２０ ギャップ
２１ カウンターホルダーブレース
２２ 端部
２３ 端部
２４ ホールドダウンブレース
２５ リセス
２６ プッシュダウン
２７ ケーシング構造体
２８ ナット
２９ ブレース

Claims (12)

1. 複数の触媒コンバーターモジュール（１１）を備えた排気ガス触媒コンバーター用の触媒コンバーターユニット（１０）、特に内燃機関のＳＣＲ排気ガス触媒コンバーター用のＳＣＲ触媒コンバーターユニットであって、各触媒コンバーターモジュール（１１）は、排気ガスがそれを通って流れるセラミック触媒コンバーター本体と、前記セラミック触媒コンバーター本体のための金属ケーシング（１２）と、を備え、それぞれの前記セラミック触媒コンバーター本体は、それぞれの前記金属ケーシング（１２）内に収容されると共に特定のセクションにおいてそれぞれの前記金属ケーシング（１２）によって取り囲まれ、前記触媒コンバーターモジュール（１１）はサポートグレーティング（１３）上に第１の貫流端部を伴って配置され、かつ、前記触媒コンバーターモジュール（１１）の対向する第２の貫流端部にはカウンターホルダー（１４）が配置され、前記触媒コンバーターモジュール（１１）は、前記サポートグレーティング（１３）と前記カウンターホルダー（１４）との間にクランプされ、
   前記サポートグレーティング（１３）は、互いに平行に延びる複数の第１のサポートブレース（１５ａ）と、同様に互いに平行にかつ前記第１のサポートブレース（１）に対して直交するように延びる複数の第２のサポートブレース（１５ｂ）と、を備え、その上に前記触媒コンバーターモジュール（１１）が配置され、
   その上に、直接隣接する触媒コンバーターモジュール（１１）が配置される、互いに平行に直線的に延びる前記サポートグレーティング（１３）のサポートブレース（１５ａ，１５ｂ）の間にはシーリング要素（１６）が配置され、このシーリング要素（１６）は、前記隣接する触媒コンバーターモジュール（１１）の前記ケーシング（１２）間を排気ガスが流れるのを防止することを特徴とする触媒コンバーターユニット。
2. 前記シーリング要素（１６）は、互いに平行に直線的に延びるサポートブレース（１５ａ，１５ｂ）間に配置されたセクショナルビーム（１８）上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバーターユニット。
3. 互いに平行に直線的に延びるサポートブレース（１５ａ，１５ｂ）は、それぞれの直接隣接する触媒コンバーターモジュール（１１）のための前記触媒コンバーターモジュール（１１）に関する個々の許容誤差オフセットを提供することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の触媒コンバーターユニット。
4. スプリング要素が、排気ガス触媒コンバーターのケーシング構造体上で前記サポートグレーティングを弾性的に支持することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の触媒コンバーターユニット。
5. 前記カウンターホルダー（１４）は、互いに平行に延びる複数のカウンターホルダーブレース（２１）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の触媒コンバーターユニット。
6. 前記カウンターホルダー（２０）の前記カウンターホルダーブレース（２１）は、排気ガス触媒コンバーターのケーシング構造体上の第１の端部（２２）において作用し、かつ、対向する第２の端部（２３）において、前記カウンターホルダーブレース（２１）に対して垂直に延在するホールドダウンブレース（２４）と相互作用し、前記ホールドダウンブレース（２４）を介して、前記サポートグレーティング（１３）と前記カウンターホルダー（１４）との間で前記触媒コンバーターモジュール（１１）をクランプするために、前記ホールドダウンブレース（２４）を介して複数のカウンターホルダーブレース（２１）に力を加えることができることを特徴とする請求項５に記載の触媒コンバーターユニット。
7. 直接隣接する触媒コンバーターモジュール（１１）に沿って延在する前記カウンターホルダーブレース（２１）は、各場合に、前記サポートグレーティング（１３）と共に、前記直接隣接する触媒コンバーターモジュール（１１）をクランプすることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の触媒コンバーターユニット。
8. 前記サポートグレーティング（１３）と前記カウンターホルダー（１４）との間で前記触媒コンバーターモジュール（１１）をクランプするためのクランピング力はプッシュダウン（２６）を介して加えることが可能であり、これは、一方では、前記ホールドダウンブレース（２４）に作用し、かつ、他方では、前記排気ガス触媒コンバーターの前記ケーシング構造体（２７）に作用することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の触媒コンバーターユニット。
9. 前記スプリング要素が、前記排気ガス触媒コンバーターのケーシング構造体（２７）上で前記ホールドダウンブレース（２４）を弾性的に支持することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の触媒コンバーターユニット。
10. スプリング要素が、前記触媒コンバーターモジュール（１１）上でまたは前記ホールドダウンブレース（２４）上で前記カウンターホルダーブレース（２１）を弾性的に支持することを特徴とする請求項５ないし請求項９のいずれか１項に記載の触媒コンバーターユニット。
11. 前記カウンターホルダーブレース（２１）は、弾性材料、好ましくはバネ鋼から形成されることを特徴とする請求項５ないし請求項１０のいずれか１項に記載の触媒コンバーターユニット。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の複数の触媒コンバーターユニット（１０）を備えた排気ガス触媒コンバーター。

Images