JPH0437225Y2

JPH0437225Y2 -

Info

Publication number: JPH0437225Y2
Application number: JP16226386U
Authority: JP
Priority date: 1986-10-24
Filing date: 1986-10-24
Publication date: 1992-09-02
Also published as: JPS6369717U

Description

【考案の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本考案は、触媒ケース内にモノリス触媒を傾斜
させて収納した傾斜型モノリス触媒コンバータの
構造に関する。［従来の技術］自動車の排気系には、排気ガスを浄化するため
の触媒コンバータが設けられる。この触媒コンバ
ータにおいては、通過する排気ガスの流れに対
し、触媒コンバータの圧力損失を低く抑えるため
に、内部に収納されるモノリス触媒を排気ガスの
流れに対し傾斜させた傾斜型モノリス触媒コンバ
ータの構造が知られている。傾斜型モノリス触媒コンバータは、通常第４図
および第５図に示すように構成されており、触媒
ケース１内に、モノリス触媒２がガスの流れ３に
対し傾斜するように設置されている。このように
することにより、モノリス触媒２の入口面積が排
気ガス流れ３の横断面積に対し広くとれ、単にモ
ノリス触媒の入口面が排気ガス流れに直交する場
合に比べ、圧力損失はたとえば約1/10程度に低減
される。しかし上記の構造の触媒コンバータにおいて
は、排気ガスは、その指向性により、通常モノリ
ス触媒２の入口部において排気ガス下流側に位置
する部分Ａの方に部分Ｂよりも多く流入する。そ
のため、モノリス触媒２内を流れる排気ガスの流
量も部分Ａの方が部分Ｂよりも多くなり、排気ガ
スの流速は部分Ａでは他の部分よりも速くなり流
速分布も不均一になる。その結果、モノリス触媒
２のうち排気ガス流量の多い部分では担持された
触媒成分がより多く使用され流量の少ない部分で
は触媒成分がより少なく使用されることになり、
触媒成分が坦体内に均一に担持されている場合、
流量の少ない部分では触媒が無駄になつたり、流
量の多い部分では触媒の劣化が早くなつたりする
という問題を招く。また、排気ガスの通過流速が
速くなる部分Ａ側では、触媒との接触時間が短く
なつて十分な浄化性能が得られないおそれがあ
る。このような問題に対する対策として、第６図に
示すように、モノリス触媒４の排気ガスの流れ下
流側の部分の長さh₁を上流側部分の長さh₂よりも
長くし、通過流速の速くなる下流側部分での排気
ガスと触媒との接触時間を長くするようにした構
造が知られている（実開昭61−123820号公報）。
また、同公報には、排気ガスの流れ下流側の部分
のモノリス触媒のセルの目を上流側部分よりも細
かくする構造も開示されている。［考案が解決しようとする問題点］上記の提案構造により、第４図および第５図に
示した従来構造に比べ触媒のより均一な有効利用
が可能になつた。しかしながら、上記提案構造では、次のような
問題が残されている。つまり、第６図において、長さh₁の部分では排
気ガスの流速が大であるので、この部分の長さを
長くすると圧力損失が増加し、その分傾斜型構造
にした効果が損なわれるという問題がある。ま
た、この部分のセルの目を細かくする方法でも、
圧力損失が相当増加してしまうという同様の問題
を招く。また、一般にモノリス触媒においては、通過す
る排気ガスはモノリス触媒内部で上流側から触媒
と接触し始めるので、上流側程触媒効果は高く下
流側程低い傾向にある。したがつて、第６図のよ
うな構造では、モノリス触媒の長さを長くした部
分において、その内部下流側では目標通りの触媒
効果が得られないおそれがあり、全体として狙い
通りの排気ガス浄化性能が得られないおそれがあ
る。本考案は、上記のような問題点に着目し、圧力
損失の増加を招くことなく、触媒の均一かつ有効
な利用をはかり、かつ目標通りの高い排気ガス浄
化性能を得ることのできる傾斜型モノリス触媒コ
ンバータの構造を提供することを目的とする。［問題点を解決するための手段］この目的に沿う本考案の触媒コンバータは、触
媒ケース内に、排気ガスの流れ方向に対し傾斜さ
せてモノリス触媒を収納した傾斜型モノリス触媒
コンバータにおいて、モノリス触媒の横断面の断
面積を、傾斜されたモノリス触媒の排気ガス入口
部において排気ガス流れの下流側に位置する部分
の断面積を、上流側に位置する部分の断面積より
も大きくしたものから成つている。つまり、第６図に示した従来提案構造がモノリ
ス触媒の長さを排気ガス上流側と下流側とで変え
たのに対し、本考案では、モノリス触媒の長さは
変えられることなく、モノリス触媒の横断面の断
面積が排気ガス上流側と下流側とで積極的に変え
られる。［作用］このような触媒コンバータにおいては、モノリ
ス触媒入口面からモノリス触媒内に流入する排気
ガスの流量に対応して入口部およびモノリス触媒
の横断面断面積が設定される。流量の多い部分で
は断面積が大きく、流量の少ない部分では断面積
が小さくされるので、結局入口流速および内部通
過流速はモノリス触媒全域にわたつて均一化さ
れ、担持された触媒と排気ガスとの接触時間も均
一化される。排気ガスが多く流入しようとする部
分の断面積が大きくされるので、この部分の通過
流速は積極的に低下されて圧力損失が低減され、
モノリス触媒全体としての通気圧力損失の増大は
防止される。また、モノリス触媒内部における排
気ガスと触媒との接触時間が均一化されるので、
モノリス触媒全体にわたつて触媒が均一かつ有効
利用される。さらに、モノリス触媒自体の長さも
長くする必要がないので、モノリス触媒内部にお
ける触媒効果の低下するおそれのある下流側部分
を存在させることもなくなり、上記触媒の有効利
用化と併せて、十分に目標通りの排気ガス浄化性
能が得られる。［実施例］以下に、本考案の望ましい実施例を図面を参照
して説明する。第１図および第２図は、本考案の一実施例に係
る触媒コンバータを示している。図において、１
１は触媒ケースを示しており、触媒ケース１１に
は、排気ガス１２を導入する導入管部１３と排気
ガスを排出する排出管部１４とが、軸線を互に平
行にして設けられている。この触媒ケース１１内
に、排気ガス１２の流れ方向（図の矢印の方向）
に対し傾斜させてモノリス触媒１５が収納されて
いる。モノリス触媒１５は、シール材１６を介し
て触媒ケース１１の内壁面に保持されており、モ
ノリス触媒１５は多数のセルを有する担体に触媒
を担持させたものから成つている。このモノリス
担体は、セラミツク等から構成されてもよく、メ
タル触媒担体であつてもよい。モノリス触媒１５は、全域にわたつて均一な長
さ（厚み）に形成されており、その入口面１５
ａ、出口面１５ｂを、それぞれ排気ガスの流れに
対し傾斜させて設置されている。モノリス触媒１
５の横断面形状あるいは平面形状は、第２図に示
すように、傾斜されたモノリス触媒１５の排気ガ
ス入口部において排気ガス流れの下流側に位置す
る部分Ａの横断面の断面積S₁が、上流側に位置す
る部分Ｂの横断面の断面積S₂よりも大きくなるよ
うに形成されている。したがつて触媒ケース１１
の内面も、このモノリス触媒１５の形状に沿う形
状に形成されている。本実施例では、部分Ａは、
Ｙを中心として半径γ_yの円弧を描くように、部分
Ｂは、Ｘを中心として半径γ_xの円弧を描くように
形成されており、Ａ、Ｂ部分がテーパ状に広がる
中間部分によつて接続されている。この横断面形
状については、たとえば第３図に示すように、い
わゆるなすび形に形成したモノリス触媒２０に構
成してもよい。つまり後述の如く、送られてくる
排気ガスに対し、モノリス触媒の入口面で全面に
わたつて流速が等しくなる形状が最も好ましい。上記のように構成された実施例装置において
は、モノリス触媒１５の入口側における排気ガス
下流側の面積が、排気ガス上流側の面積よりも大
きくされているので、排気ガス下流側の方により
多量の排気ガスが流れてきても、排気ガスは均一
な流速でモノリス触媒１５内に流入される。そし
て、モノリス触媒１５の横断面の断面積にも同様
の大小関係がつけられているので、部分Ａと部分
Ｂの排気ガス通過流速も均一化される。多量に排
気ガスが流入する部分Ａ側について，流速が小さ
くされる結果、圧力損失は小に抑えられる。ま
た、モノリス触媒１５の長さが全域にわたつて同
じ長さでありながら、通過排気ガスと担持された
触媒との接触時間が全域にわたつて均一化され、
全体として触媒が均一にかつ有効に利用される。
その結果、均一なかつ目標通りの触媒効果が発揮
され、局部的な劣化は防止される。また、モノリ
ス触媒１５自身局部的に長くする必要がなく、全
域にわたつて比較的短い長さでよいので、モノリ
ス触媒１５全体としての圧力損失は小に抑えられ
る。以下に、上記実施例装置を用いて行つた試験結
果を示す。（具体的実施例）第１図および第２図に示した装置で、400セ
ル／in²、長さ70mmの担体に、アルミナをコート
し、焼成後、Pt1g、Rh0.1gを担持させて、モノ
リス触媒１５を完成させた。断面形状は小円Ｘの
半径γ_xを30mm、大円Ｙの半径γ_yを60mmとしXY間
の長さを180mmとし、断面積を253.9cm²とした。こ
の触媒１５を、小円Ｘ側が排気ガス上流側、大円
Ｙ側が下流側になるように傾斜させて触媒ケース
１１内に収納した。この触媒コンバータを、エン
ジンベンチで200時間耐久試験した後、排気ガス
浄化性能を測定した。結果を表−１に示す。（比較例）第４図および第５図に示した装置で、上記実施
例と同じ断面積（253.9cm²）、同じ体積をもつモノ
リス触媒を用いて傾斜型モノリス触媒コンバータ
を調整した。横断面における両側の半円の半径
γ_z、γ_z′は50mm、中心Ｚ、Z′間距離は175.4mmで、
モノリス触媒の長さを70mm、セル数は400セル／
in²とした。この担体を上記実施例と同様、アル
ミナをコートし焼成後、Pt1g、Rh0.1gを担持さ
せ、モノリス触媒を製造し、触媒ケース内に傾斜
させて収納した。上記と同様のエンジンベンチ耐
久試験の後、排気ガス浄化性能を測定した。結果
を表−１に示す。

【表】表−１において、各数値はそれぞれの成分の浄
化率を示す。表−１から明らかなように、本考案
による触媒コンバータでは、大幅に浄化性能が向
上された。［考案の効果］以上説明したように、本考案の触媒コンバータ
によるときは、モノリス触媒の排気ガスの流入
量、通過流量が多くなる部分の断面積を大きく
し、排気ガスの流入量、通過流量が少なくなる部
分の断面積を小さくしたので、モノリス触媒の長
さに大小関係をつけることなく、全域にわたつて
均一な通過流速、および均一な触媒との接触時間
とすることができ、モノリス触媒全体の圧力損失
を小に抑えつつ、触媒を均一かつ有効に利用する
ことができ、触媒寿命とともに排気ガス浄化性能
を向上することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る触媒コンバー
タの縦断面図、第２図は第１図の装置のモノリス
触媒の平面図、第３図は別の実施例に係るモノリ
ス触媒の平面図、第４図は従来の傾斜型モノリス
触媒コンバータの縦断面図、第５図は第４図の装
置のモノリス触媒の平面図、第６図は実開昭61−
123820号公報に開示された触媒コンバータの縦断
面図、である。１１……触媒ケース、１２……排気ガス、１３
……導入管部、１４……排出管部、１５，２０…
…モノリス触媒、１５ａ……入口面、１５ｂ……
出口面、Ａ……排気ガス流れの下流側に位置する
部分、Ｂ……排気ガス流れの上流側に位置する部
分。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

触媒ケース内に、排気ガスの流れ方向に対し傾
斜させてモノリス触媒を収納した傾斜型モノリス
触媒コンバータにおいて、前記モノリス触媒の横
断面の断面積を、傾斜されたモノリス触媒の排気
ガス入口部において排気ガス流れの下流側に位置
する部分の断面積を、上流側に位置する部分の断
面積よりも大きくしたことを特徴とする触媒コン
バータ。