JPH04104817A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的１ （産業上の利用分野） 本発明は、一般に自動車の排気ガスの浄化手段として排
気管の途中に介装されて使用される排気ガス浄化用触媒
を担持するための金属製の排気ガス浄化装置に関する。

更に詳しくは、排気ガス浄化においてプレキャタライザ
ー的な機能（メインキャタライザーに対応する機能）を
もたせたり、あるいは排気ガス規制のレベルが低い車両
に好適に使用することができる排気ガス浄化触媒を担持
するための耐熱薄肉金属製の排気ガス浄化装置に関する
ものである。

（従来の技術） 従来、この種の排気ガス浄化装置は、−Ｂに耐熱性の厚
さ００２〜０．１ｍｍの薄肉鋼板の平板状帯材と前記薄
肉鋼板を波付加工した波板状帯材とを、相互に当接部を
有するように重積し、これを−捨湯巻状に巻回積層する
か、あるいは階層状に積層して製作した軸方向に排気ガ
ス通路のための多数の網目状通気孔路（セル）を有する
ハニカム状積層体と、前記巻回タイプのハニカム状積層
体を環装し固着するための両端が開口した筒状の金属ケ
ースから構成されている。

なお、該ハニカム状積層体の壁面に排気ガス浄化用触媒
ｆＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈなど）が担持されることはいうまで
もないことである。

そして、前記したハニカム状積層体と金属ケースとは、
排気ガス自体の高温度及び排気ガスと浄化用触媒との発
熱反応などによる熱膨張や執的応力に酎えるように、ま
た自動車走行時の振動などに１え得るようにろう接など
により強固に固着される。同様に、ハニカム状積層体を
構成する平板状帯材と波板状帯材の当接部も種々の方ｌ
去により固着される。

しか１−ながら、がｊ記したハニカム状積層体を利用し
た排気ガス浄化装置は、セル富度を十分に小さくするこ
とができるため排気ガスと担持された触媒層との接触反
応を十分に行なわせることができるという杓１点を有す
るが、この利、占は接触反ＺＵ、系の温度が最適条件に
維持されているときにはじめて生かされるものである。

周知のように、自動車の使用環境においては、特に自動
車の発車時などにおいてこのような条件が十全に維持さ
れているとはいえず、排気ガスの浄化能をハイレベルに
維持するという観点から問題である。また、前記した構
造の排気ガス浄化装置は、従来のセラミックス系モノリ
シスより高価なものであり、特に排気ガス規制が一般乗
用車より低レベルになろうとしている二輪車に整備しよ
うとするときは経済性が問われているところである。

（発明が解決しようとする問題、屯） 本発明者らは、ｉ１１記した高価なセル構造のハニカム
状積層体を使用した排気ガス浄化装置を補完し、その機
能を十分に発現されるプレキャタライザー的な排気ガス
浄化装置の構造について、あるいは排気ガスの規制レベ
ルが低レベルの車種に対して経済的に優れた排気ガス浄
化装置の構造がどのようなものであるかについて、鋭意
検討を加えた６ その結果、従来の耐１熱性薄肉鋼板の平板状帯材と波板
状帯材とから構成される多数のセル空間を有するハニカ
ム状積層体に代えて、孔の周囲に切り起し部を有する排
気ガス通過孔を多数設けた薄肉金属板製の浄化板を排気
ガス浄化ユニットの構成−単位とし、これを所望の板数
だけ重積するとともに、該浄化板の中心部の穴にパイプ
を挿入して排気ガス浄化ユニットを構成したとき、前記
したプレキャタライザー的な機能に優れ、かつ経済性等
に優れた排気ガス浄化装置が得られることを見出した。

〔発明の構成１ （問題点を解決するための手段） 本発明を概説すれば、本発明は、排気ガス浄化用の触媒
を担持するための排気ガス浄化ユニットと金属製ケーシ
ングから成る排気ガス浄化装置において。

孔の周囲に切り起し部を有する排気ガス通過孔を設けた
薄肉金属板製の浄化板の所望の枚数を重積するとともに
、該浄化板の中心部の孔にパイプを挿入固定して排気ガ
ス浄化ユニットを構成し、該排気ガス浄化ユニットを金
属ケーシング内に固定したものであることを特徴とする
排気ガス浄化装置に関するものである。

以下、本発明の構成ならびに実施態様について、図面に
基づいて更に詳しく説明する。なお、本発明は図示のも
のに限定されず、これらのものは例示と解すべきである
。

第１図は、本発明の第一実施態様による排気ガス浄化装
置の二部を省略した断面図である。

本発明の排気ガス浄化装置ｆＡｌは、図示されるように
複数枚の浄化板（Ｉｌｌを重積するとともに、その中心
部の穴にパイプ（２）を挿入、固定することによって製
作した浄化ユニット＋１１　を金属製ケーシング（３）
内に固定したものである。

本発明において、排気ガス浄化装置（Ａｌの浄化ユニッ
ト（１＋　を構成する各浄化板ｆ１１．１１．・・・・
Ｉｌｌの中心部位にパイプ（２）を挿入、固定する点に
第一の大きな特徴を有する。前記浄化板（１１，１１，
・・・ｉｌｌとパイプ（２）との結合関係、及びパイプ
（２）の機能が第２図に示されている。

矢線は排気ガスの流れ方向を示している。

パイプ（２）は、各浄化板（１１）の中心部に形成され
た穴、例えば後述する態様で設けられた穴の周囲に切り
起し部を有する排気ガス通過孔を利用して挿入され、固
定される。

第２図に示されるようにパイプ（２）は、その壁面に孔
（２１）を有するものが好ましい。その他、パイプ（２
）の構造、形状としては、次のような種々の態様のもの
が用いられる。

（イ）パイプ（２）が、排気ガス上流側から排気ガス浄
化ユニット（１１の幅方向の一部または全部に及ぶ長さ
のものが使用される。

（ロ）パイプ（２）が、排気ガス下流側の端部を閉塞さ
れたものを使用してもよい。

本発明において、有孔性でかつ端部が閉塞されたパイプ
が使用されるとき、中心部の最大の排気ガス流を他部へ
分散させ、流速分布を増化することができる。これによ
り浄化ユニット内において排気ガスと浄化ユニットの壁
面に担持された排気ガス浄化用触媒（Ｐｔ、　Ｐｄ、　
Ｒｈなど）との接触反応を均一化することができる。な
お、排気ガス流を均一化するという目的だけならば、孔
を有さないパイプを用いても達成されることはいうまで
もないことである。

本発明において、前記した排気ガス流の増化という効果
のほかに、有孔性のパイプの場合、排気ガスの消音に効
果的であるということ、また二次空気の供給通路（外部
から二次空気を供給する手段は〆示せず）としてパイプ
を使用することができることから、排気ガスを完全酸化
させる。申でも効果的である。なお、本発明において浄
化板の孔に挿入、固定されるパイプの数は所望のもので
あり一本に限定されない。

各浄化板＋１１．ｌ］、−１１１の詳細は第３図〜第４
図に示される。第３図は浄化板（１１）の斜視図であり
、第４図は第３図１−１線の断面図である。

本発明は、浄化ユニットｉｌｌを構成する浄化板（Ｉｌ
ｌの構造に第二の特徴を有するものである。第３図〜第
４区に示されるように、本発明の浄化板（１１）は多数
の切り起し部ｆｌｌｂ＋を有する排気ガス通過孔（ｌｌ
ａ）を有するものである。

本発明において、前記切り起し部（ｌｌｂ）の形成は、
浄化ユニット（１）の全表面積を増大させ、ここに多く
の排気ガス浄化用の触媒（Ｐｔ、Ｐｄ。

Ｒｈなど）を担持させるうえで必須のものである。本発
明において、第４図に示される切り起し部１１１ｂ）の
形状は、−例と解すべきであり、その形状に特段の制約
を受けるものではない。例えば第５図に示されるように
切り起し部（ｌｌｂ’　ｊ　を有する排気ガス通過孔ｆ
ｌｌａ’　）を浄化板（ＩＩ’　ｊ　に形成させてもよ
い。なお、これら形状の切り起し部１１ｂ、Ｉｌｂ’　
］　は、バーリング加工等により形成すればよく、その
形成方法に制限はない。

浄化板（１１）の構造において、排気ガス系統における
排気ガスの流速分布の相違、即ち中心部が最大流速を有
すること、また排気ガスと浄化ユニット（１）の壁面に
担持される排気ガス浄化用触媒との接触反応の効率性を
考慮して、排気ガス通過孔＋Ｉｌｂ＋の形成を次の態様
により行なうことが好ましい。

各浄化板Ｆｉｌｌの中心部位より外周部位において排気
ガスの流速抵抗が小さくなるように排気ガス通過孔（ｌ
ｌａｌ　を各浄化板（１１）に設ける。これにより、排
気ガスは浄化ユニット（１）を均一に通過するようにな
り、排気ガスと担持触媒との十分な接触反応が保証され
る。即ち、浄化ユニット（１）内において均一に接触反
応が進行するため、浄化ユニット（１）内でのヒートス
ポット（特定部位における異常な高温化。これは不均一
反応に基づくものである。）の発生、及びこれに基づく
特定部位における熱応力歪の発生が防止され装置の耐久
性が向上する。

例えば、前記した態様で浄化板に排気ガス通過孔を形成
させるには、次のようにして行なえばよい。

（１）浄化板（１２）の中心部位より外周部位にわたり
、同一形状の孔の形成密度を粗から密になるように排気
ガス通過孔ｆ１２ａ）の形成密度を（ψ向させる。この
態様は第６図に示される。

１１）浄化叛白３）の中心部位から外周部位にわたり、
穴の径（穴の面積）が小から犬になるように排気ガスＡ
過孔（１３ａｌの径の大きさを傾斜させる。この態様は
第７図に示される。

１１］）図示されてないが、浄化板；こ複数の形状パタ
ーン（例えば扇形、長方形など）を有する孔で、かつ少
なくともその１種類の孔の面積が中心部から外周部位に
わたり小がら大になる孔を設けるようにしてもよく、本
発明においては孔の形状パターンに特段の制限を受けな
い。

本発明において、浄化ユニット（１）を構成する各浄化
板ｆｌｙ、ＩＩ、　　　ＩＮは、ｉｉ＋述した従来のセ
ル構造のハニカム状積層体を製作するときに使用される
薄肉の１１執性鋼板から製逓すればよい。例λば、Ｆｅ
−Ｃｒ２Ｏ％−１５％の釘ＩＱ性のステンしス鋼、ある
いは史に耐１酸化性を改善するために前記鋼板に希土類
を加えた１Ｔｉｌ執性、酊・Ｊ酸化性のステンレスｗＩ
板などが使用される−０なお、各鋼板にＡＰを含有した
ステンレス鋼を用いると、熱処理により鋼板の表面にウ
ィスカ状のｌ！　２０３が析出し、これが排気ガス浄化
用触媒を強固に担持させるので好ましいものである。

本発明において、１１ｊ記した鋼板として、例λば厚さ
０．１ｍｍ〜２．Ｏｍｍの鋼板にバーリング加工などに
より、穴径］ｎ＋ｍ〜２　ｍｍ、切り起し部の高さ０．
５ｍｍ　−１０ｍｍを有する排気ガス通過孔を形成すれ
ばよい。なお、前記排気ガス通過孔の形成光度は、排気
ガスの流過抵抗が過大になり大きな背圧が生じ内燃機関
の効率を低下させるようなことがない条件のもとで設定
すればよいことはいうまでもない。

本発明においで、浄化ユニッ１−Ｎ）を製作するには、
第１図のように８浄イヒ＋ｆｉｉ１１．−１１がスペー
サ一部ｔｓ＋　により、明疋の浄化ｆｆｉ　ｉ１１＋の
切り起し部ｆｌｌｂ）の頂部と、他の浄イヒ板（１１）
の底面との間に所望のクリアランスが形成されるように
相互に重積するようにすればよい。この間隔の幅は所望
のものでよく、前記スベーサ部＋Ｓ＋は各浄化板（１１
）の縁部に立上がり部を形成したり、あるいは別体のス
ペーサー材を用いてもよい。

第８図は、本発明の第二実施態様による排気ガス浄化装
置の一部を省略した断面図である。

第１図の第一実施態様のものと大きく相違する点は、浄
化ユニット（１）を浄化板（１１）と浄化板（１１）の
間に有孔板（１１’　ｌを介装させて構成している点で
ある。有孔板（１１’　）としては、パンチングメタル
板、エクスパンデッドメタル根なと所望の排気ガスが通
過する排気ガス通過孔（ｌｌａ’　ｌを有するものであ
ればいずれでもよい。

前記有孔板＋　１１’　）の排気ガス通過孔（ｌｌａ’
）は、排気ガス流を均一流速にするように浄化板（１１
）に対して排気ガス通過孔ｆｌ　ｌａｌ　を設けたと同
じ方法により有孔板ｉ　ＩＩ’　ｌ　に排気ガス通過孔
（ｌｌａ’　ｌ　を形成すればよい。即ち、同一形状の
孔であれば形成密度を変化させるように、また同一形状
の孔でない場合は開口面積を小から大に傾斜させるよう
にして、排気ガス通過孔（ｌｌａ’　）を形成すればよ
い。

また、前記有孔板ｆ　１１’　ｌに放射状の溝を形成し
た場合、中心部位の速い排気ガス流を外周部位に導き、
排気ガスの流速分布を均一化できること、別言すれば排
気ガスと担持触媒との均一な接触反応を行なわしめるこ
とができるため、極めて効果的である。

第８図に示されるように、浄化板（１１）と萄孔板（１
１’　ｌ　とは、スペーサ一部ｆｓ］　により所定の間
隔をおいて重積されているが、スペーサ部の構成、各板
間の間隔は第１図のものと同様のものである。

本発明においては、第１図及び第８図で示さを使用して
もよいことはいうまでもないことである。

［発明の効果］ 本発明の排気ガス浄化装置は、従来の平板状帯材と波板
状帯材を重積して製作したセル構造のハニカム状積層体
を浄化ユニットとするものと太き（相違する。

本発明の排気ガス浄化装置は、孔の周囲に切り起し部を
有する排気ガス通過孔を設けた薄肉耐熱性の鋼板からな
る浄化板の所望の枚数を重積するとともに、該浄化板の
中心部の穴にパイプを挿入、固定して浄化ユニットを構
成するものである。即ち、本発明の浄化ユニットは、前
記した特定形状の穴を有する浄化板を相互に重積したも
のと、前記した浄化板の中心部に挿入、固定されたパイ
プとから構成されるものである。

本発明の前記した浄化ユニットを有する排気ガス浄化装
置は、その構造の特殊性からして次のような優れた効果
を奏するものである：（イ）従来の高価なハニカム状積
層体を有する排気ガス浄化装置の補完装置として有用で
ある。即ち、従来のハニカム状積層体を有する排気ガス
浄化装置の前面部に装備することにより、浄化ユニット
を構成する浄化板とパイプとの共働により、最適な排気
ガスと相持触媒との触媒反応の温度条件の維持、排気ガ
スの流速分布を均一化する機能によるハニカム状積層体
内部での均一な接触反応の維持などに極めて効果的であ
る。

これにより、高い排気ガスの浄化能が達成されるととも
に、不均一反応によるヒートスポットの発生に基づく局
所部位における熱応力の歪の発生が防止され、装置の耐
久性が改善される。また、本発明においては、浄化ユニ
ットを構成するパイプに、外部から二次空気を供給する
ことが可能であり、これにより、排気ガスを完全に酸化
し無害化することができる。

（ロ）排気ガスの規制レベルが低レベルである車種、例
えば二輪車等においては、高価な高性能のセル構造のハ
ニカム状積層体にかλで本発明の排気ガス浄化装置を筆
独で使用することができる。二輪車等においては、目下
、排気系の白煙対策、排気ガスの二オイ等が問題になっ
ているが、これが十分に解決される。特に、浄化ユニッ
トを構成するパイプに外部から二次空気を供給すること
により、炭化水素の排出が多い二輪車系統の内燃機関の
排気ガスを浄化することができる。

（ハ）本発明の排気ガス浄化装置は安価に製作されるた
め、前言己した補完装置や単独使用として受入れやすく
、排気ガスの浄化対策として極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第一実施態様による排気ガス浄化装
置の一部を省略した断面図である。 第２図は、排気ガス浄化ユニットを構成するパイプの機
能を説明する図である。 第３図は第一態様の浄化板の斜視図であり、第４図は第
２図のＩ−Ｉ線断面図である。第５図は、切り起し部の
他の態様を説明する図である。 第６図は第二態様の浄化板の平面図であり、第７図は第
三態様の浄化板の平面図である。 第８図は、本発明の第二実施態様による排気ガス浄化装
置の一部を省略した断面図である。 Ａ・・・・・・・・・・・・・・・排気ガス浄化装置１
・・−・・・・・・・・・・−・−浄化ユニット１１．
１２．１３−・−浄化板 １１ａ、１２ａ、１３ａ−排気ガス通過孔１１ｂ・・・
・　　　切り起し部 １１’　−−・・有孔板 ２　　・・　　−・　・・パイプ １２−・・−八 ３　・・・−−・金属製ケーシング 特許出願人　　１井国際産業　株式会社代　　理 人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排気ガス浄化用の触媒を担持するための排気ガス浄
   化ユニットと金属製ケーシングから成る排気ガス浄化装
   置において、 孔の周囲に切り起し部を有する排気ガス通 過孔を設けた薄肉金属板製の浄化板の所望の枚数を重積
   するとともに、該浄化板の中心部の孔にパイプを挿入固
   定して排気ガス浄化ユニットを構成し、該排気ガス浄化
   ユニットを金属ケーシング内に固定したものであること
   を特徴とする排気ガス浄化装置。 ２、浄化板に複数のパイプを挿入固定したものである請
   求項第１項に記載の排気ガス浄化装置。 ３、パイプが、排気ガス上流側から排気ガス浄化ユニッ
   トの幅方向の一部または全部に及ぶ長さのものである請
   求項第１項または第２項に記載の排気ガス浄化装置。 ４、パイプが、その壁面に穴を有するものである請求項
   第１項または第２項に記載の排気ガス浄化装置。 ５、パイプが、排気ガス下流側の端部を閉塞したもので
   ある請求項第１項または第２項に記載の排気ガス浄化装
   置。 ６、浄化板が、浄化板の中心部位より外周部位において
   排気ガスの流過抵抗が小さくなるように排気ガス通過孔
   を設けたものである請求項第１項に記載の排気ガス浄化
   装置。 ７、浄化板が、浄化板の中心部位から外周部位にわたり
   同一形状の孔の形成密度を粗から密になるように排気ガ
   ス通過孔の形成密度を傾斜させて設けたものである請求
   項第１項に記載の排気ガス浄化装置。 ８、浄化板が、浄化板の中心部位から外周部位にわたり
   穴の面積が小から大になるように排気ガス通過孔の径の
   大きさを傾斜させて設けたものである請求項第１項に記
   載の排気ガス浄化装置。 ９、孔の周囲に切り起し部を有する排気ガス通過孔が、
   バーリング加工により形成されたものである請求項第１
   項に記載の排気ガス浄化装置。 １０、排気ガス浄化ユニットが、孔の周囲に切り起し部
   を有する排気ガス通過孔を設けた浄化板の間に、孔の周
   囲に切り起し部を有さない有孔板を介在させて構成した
   ものである請求項第１項に記載の排気ガス浄化装置。 １１、排気ガス浄化ユニットの一部に、ハニカム状積層
   体及び／又は階層状積層体を含むものである請求項第１
   項に記載の排気ガス浄化装置。