JPH0324821Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は自動車等のエンジンその他の原動機の
排出ガス浄化装置に関し、特に自動車エンジン排
気ガス中に含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素
化合物等の有害物質を触媒接触反応によつて除却
処理し、これを浄化するための触媒コンバータ用
触媒ケースの改良に関する。

ここで自動車の触媒コンバータとはエンジンの
燃焼室から排出された排出ガスがその装置の中を
通過する間に排出ガス中に含まれている一酸化炭
素、炭化水素、窒素酸化物等の有害物質の濃度を
減少させることのできる触媒物質を包含している
装置を云い、自動車等の排出ガス規制を契機とし
て種々の構造のものが開発されている。

従来の技術 従来のこの種の自動車用触媒コンバータとして
は反応器内に粒子状触媒を充填する形式のものが
あるが、この方式のものは排出ガスを充填触媒中
に通過させることになるので構造上圧力損失が大
きくなり、不完全燃焼時の煤煙の発生により触媒
中に目づまりを起しやすいという欠点がある。ま
た反応物質の転化率を上げるためには触媒充填容
積を大きくする必要があり、そのため圧力損失が
一層増大する。このように圧力損失が大きくなる
と、エンジンのウオームアツプ特性が低下し、定
常運転に入るまでの時間が長くなるとともに排気
マニホルド内の圧力が高くなつてシリンダー内の
排気作用が充分行なわれなくなり、その結果エン
ジンの出力低下や機関の過熱を引き起す原因とな
つている。更には反応のための空燃比（燃焼室中
に注入される混合気体中の燃料の重量比）が一定
の制限値に規制されるという欠点もあつた。

他の公知触媒コンバータとして、排出ガス通路
を包含した単一の担体触媒を反応器内に装備して
なるものがあるが、この方式のものは装填される
触媒の機械的強度、特に衝撃強度が弱く、装置の
故障の主原因となつている。また装填された触媒
が反応器ケースとの熱膨張率の差や、急激な温度
変化によるそれ自体の熱膨張によつて破損し易
く、また支持金具と触媒との熱膨張率が異なるた
め反応器内で排出ガスの吹き抜けが起るおそれが
ある。更に、この単一担体触媒方式では前記の粒
子状触媒充填方式に比較して触媒の排出ガスとの
単位容量当り接触反応表面積が小さく、従つて、
排出ガスと触媒の接触機会が少ないので排出ガス
の浄化効率が低下するという欠点があつた。

また公知触媒コンバータとして織布状シリカク
ロス触媒を同心円的に複数個ケース内に配置した
ものがあるが、かかる構成はケース内に比較的高
価なシリカクロス触媒を、複数の異なる直径の同
心円直径の円筒状に形成すると共に、それらを正
確に同心円的にケース内に配置しそしてその状態
で長期間維持しなければならないため、複雑な手
間や複雑な附加的装置を要し、またかかる同心円
的触媒はその構造上カートリツジ式着脱可能にす
ることは不能であつた。

また着脱可能なカートリツジ式触媒としてハニ
カム触媒を使用するものが公知である。しかしか
かるハニカム構造は、その構造作業が複雑で費用
がかかるだけでなく、またその構造上高熱排気ガ
スがハニカム触媒層を反応熱により極度に高温に
して、その部分破壊をもたらし、またマフラーの
高温化防止のため触媒カートリツジとケース間に
断熱空間を設けて断熱する等の複雑な構造、およ
び製作費の上昇をもたらし、またその小型化が不
能で実用的でなかつた。

従つて、本考案の目的は上記公知装置の諸欠点
を排除するため、反応器内に着脱可能に嵌挿でき
るように形成された触媒ケース内に、金網状の特
殊支持体に支持された一枚のシート状触媒層を、
形成し、該シートを断面渦巻状にかつ隣接触媒層
間に一定空間を隔てて巻き上げて形成した円筒状
触媒層を、その隣接空間を排出ガスとほぼ平行に
配設することにより、反応器の目づまりを減少し
ながら一方では排出ガスとの接触反応表面積を大
きくすることができ、しかも触媒の衝撃強度を大
幅に増大した改良された触媒コンバータを提供す
ることにある。

本考案の他の目的は触媒コンバータを上記のよ
うに構成することにより、反応器への触媒ケース
の着脱を確実且つ容易にすることにある。

さらに本考案の目的は触媒層を安価にして簡単
な構造の金網側板に挟持保持させた断面渦巻状に
形成するだけで、反応気体を適度に乱流させる粗
面構造を提供し、反応気体の均一分散性を向上さ
せた触媒コンバータを提供することにある。

さらに本考案によれば反応器入口部を漏斗状に
形成でき気体の均一分散効果を高め、かつ反応器
自体を小型化できる、触媒コンバータを提供する
にある。

実施例 以下、図面について本考案を説明すれば、第１
および２図に示すように、１は自動車等の排気管
２に接続される触媒コンバータであり、該触媒コ
ンバータは反応器３、該反応器に、相互のフラン
ジ３′，４′を当接してボルト等で着脱自在に取付
けられる蓋部４および反応器３内に嵌挿される触
媒ケース５からなる。

第３図乃至第４図にみられる如く、本考案に係
る触媒ケース５は両端が開口された触媒室６とケ
ース外周壁に固設された突起片７を有し、該突起
片７の先端部には、該触媒ケース５を反応器３に
嵌挿したときに該反応器３のフランジ３′に設け
られた係止溝３′と係合する係止片８が形成され
ている。

触媒ケースの前記突起片７は、ケース５の反応
器内への嵌挿に際し、該ケースを反応器内壁との
間に一定の間隔を隔てて装置するための支持脚で
あり、これによりケース５は突起片７の高さの間
隙をもつて反応器内に固定される（第２図参照）。
尚、この反応器内壁とケース外周の間の間隙７′
は断熱用空間であり、必要に応じて断熱材を装填
してもよい。本考案の渦巻断面円筒状触媒層では
隣接触媒層間の環状かつ断面平行空間により触媒
層の高温化は抑制され断熱材は使用しなくとも差
支えない。また第２図に示すように、触媒ケース
５の後方端部付近は好ましくは反応器３の内周壁
と係合するほぼ相似形の漏斗状に形成し、該反応
器と共に排気管フランジに係止されるように構成
する。これにより触媒ケースは反応器３内に一層
堅固に固定される。

好ましくは、触媒ケースの密嵌手段としておよ
び触媒ケースと反応器との衝突緩衝手段として、
触媒ケース５の端部および突起片７を含む触媒ケ
ース外周に適当なスプリング機構を取り付ける。
触媒ケース端部に取り付けるばね機構は例えばラ
センばね、スプリングワツシヤー１３あるいは金
属金網製のメツシユマウント等が使用される。ま
た、触媒ケース外周に設けられるばね機構として
は第６図に拡大して示すように、突起片７の上端
部に金属金網製メツシユマウント７′を取り付け
た構造でもよく、また第５図に示すように突起片
７自体を板ばね機構に構成してもよいし、尚上記
のスプリング機構は一例であつて、その他の公知
ばね手段を用いることももちろん可能である。

図示する具体例では触媒ケースの断面形状はほ
ほ楕円形であるが、これに限らず円形、四角形そ
の他任意の形状でもよいことはいうまでもない。

第４図、第７図に示すように触媒ケース５の内
部には、対向配置された一対の金網状側板９，９
間に粒状その他の固形触媒１０を充填してなる一
枚のシート状触媒層１０を断面渦状に、隣接触媒
層間に一定の空間を隔てて巻き上げて形成した円
筒状触媒層１０′間の環状空間を排出ガス流とほ
ぼ平行に配設する。この触媒層１０′は第７図に
拡大して示すように、触媒１０を両側から挟持
し、先端、後端を閉鎖した縦長の袋体に形成され
ている。触媒層を挟持する金網袋体のガス流入口
側端部は触媒の洩れを防ぎ、またガス流の圧力損
失を小さくするために好ましくは先端をつぶして
断面Ｖ字形に形成する。また、金網板で囲つた触
媒層の端部を閉鎖するこう子状目皿を触媒ケース
５と蓋４の間に介在させて端部からの触媒の洩れ
を防止してもよい。各々の触媒層の層厚はエンジ
ンの規模、コンバータの大きさ等によつて適宜選
択し、また、金網の網目は充填する粒状触媒が洩
れないようなメツシユのものが使用される。ま
た、触媒層間を流れるガス流が触媒層に侵入する
のを助長するために金網板表面を突起等を有する
粗面に形成してもよい。

第８図乃至９図に示すように一対の対向金網板
間に充填され断面渦巻状に巻かれた円筒状触媒層
１０′は触媒ケース５内において、断面で見れば
ガス流と平行に且つ、ガス流が通過するに必要な
比較的微少な間隙を隔てた複数層を構成すること
になる。

尚、排出ガス圧等による触媒層の湾曲、歪み等
を防ぐために各々の触媒層間の適当箇所にスペー
サ１１を取り付けてもよい。

第２および４図の例では渦巻状の触媒層１０′
は触媒ケース５内壁に固着され、該ケースと一体
的に形成されているが、第９図のように該触媒層
１０′をあらかじめ中子ケース５′に組み入れ、該
中子ケースを触媒ケースの触媒室６内に着脱可能
に装着するように形成してもよい。

上記の如く構成してなる触媒ケース５は触媒コ
ンバータの反応器３内に嵌挿し、後端を反応器内
壁に係合させて固定するとともに突起片７の係止
片８を反応器フランジの係合溝３″に嵌入し、ガ
スケツト１２を介して蓋部４を反応器３に取り付
ける。尚、蓋部４の取り付けに当つては、蓋部フ
ランジ４′またはガスケツト１２により、触媒ケ
ースと反応器の間の耐熱空間７′の入口を閉鎖す
るようにする。触媒ケース（突起片７を含む）の
材質は金属その他の機械的強度および耐熱性を有
する公知材料が使用される。

効 果 以上により、本考案の触媒コンバータによれ
ば、 １ 金網板に挟持され断面渦巻状に成形された筒
状触媒層がガス流方向を軸方向として、断面で
見て一定間隔を隔てて多数配列した触媒層を提
供することになるので反応器を通過する排出ガ
スの圧力損失が従来の触媒充填方式に比較して
し著しく少なくなる。従つて、エンジンの出力
低下をきたさず、また、不完全燃焼による煤煙
が生じても触媒に目づまりが起きにくい。

２ ガス流は多数の隣接触媒層間だけでなく、円
筒形の触媒層内にも流れ、しかも隣接触媒層間
にガス流路があるので粒状触媒の粒径を小さく
することが可能となり、またその結果、排出ガ
スと触媒の単位容量当りの接触反応表面積が増
大しまた上記多数のガス流路により反応熱によ
る触媒層の過熱が防止され均一温度分布が得ら
れ転化率が極めて向上する。

３ 充填する触媒の量により排出ガスの空間速度
を自由に選定できるので、将来の排出ガスの大
気汚染除去規制値にも充分対応させることがで
きる。

４ 触媒自体は金網容器に密に充填された一体円
筒形に形成されているため取扱いが便利であり
また単一の担体触媒に比較して衝撃強度が大巾
に増大され、熱膨張に耐え装置の耐久性が向上
し、破損等のおそれがなくなる。

５ 一体的円筒形触媒は反応器に着脱自在に嵌挿
される触媒ケースに組み込まれており、しかも
ケースの外形および突起片等により、ワンタツ
チで反応器内に確実且つ堅固に装着できるので
触媒取り替え時の作業が極めて簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る触媒コンバータの側面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線横断面図、第３図
は本考案に係る触媒コンバータ用触媒ケースの側
面図。第４図は第３図のＢ−Ｂ線横断面図、第５
図および第６図はばね機構を有する突起片の例を
示す部分縦断面図、第７図は触媒層の部分拡大
図、第８図は第４図のＣ−Ｃ横断面図そして第９
図は第８図の変形透視図を示す。 １……触媒コンバータ、３……反応器、３″…
…係合溝、４……蓋部、５……触媒ケース、７…
…突起片、８……係止片、９……金網側板、１０
……断面渦巻状円筒形触媒、１１……スペーサ
ー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 原動機排出ガス浄化用触媒コンバータの反応
   器３内に着脱可能に嵌挿される触媒ケース５で
   あつて、該触媒ケース５はその両端に排出ガス
   の流入口および流出口を有しその外周表面に、
   反応器３の内周壁と係合し且つ該ケース本体と
   反応器内周壁間に一定の間隔を保持するための
   突起片７を具備するとともに、ケース内部に
   は、対向的に平行配置された一対のシート状金
   網側板９，９間に触媒１０を充填して一枚のシ
   ート状触媒層を形成し、該シート状触媒層を断
   面渦巻状に、隣接触媒層間に一定空間を隔てて
   巻き上げた筒形触媒層１０′を、その隣接空間
   を排出ガス流とほぼ平行に配置したことを特徴
   とする触媒コンバータ用触媒ケース。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項の触媒コンバ
   ータ用触媒ケースにおいて、前記断面渦形円筒
   状触媒層１０′が、触媒ケース５の触媒室６中
   に着脱可能に装置される中子ケース５′内に組
   み込まれていることを特徴とする触媒コンバー
   タ用触媒ケース。