JPH07127443A - Ceramic honeycomb catalytic converter - Google Patents
Ceramic honeycomb catalytic converterInfo
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- JPH07127443A JPH07127443A JP27228693A JP27228693A JPH07127443A JP H07127443 A JPH07127443 A JP H07127443A JP 27228693 A JP27228693 A JP 27228693A JP 27228693 A JP27228693 A JP 27228693A JP H07127443 A JPH07127443 A JP H07127443A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【技術分野】本発明は、セラミックハニカム触媒コンバ
ータに関するものであり、特に、メタルケースと、メタ
ルケース内に収められたセラミックハニカム触媒と、ハ
ニカム触媒外周面およびメタルケース内周面の間に圧縮
状態で配置され、かつ、その圧縮状態からの復元力に由
来する残留面圧によりハニカム触媒をメタルケース内に
保持する把持部材とを具えてなる触媒コンバータに係る
ものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ceramic honeycomb catalytic converter, and more particularly to a metal case, a ceramic honeycomb catalyst housed in the metal case, and a compressed state between a honeycomb catalyst outer peripheral surface and a metal case inner peripheral surface. And a gripping member for holding the honeycomb catalyst in the metal case by the residual surface pressure resulting from the restoring force from the compressed state.
【０００２】[0002]
【背景技術】上述した構成を有するセラミックハニカム
触媒コンバータは、自動車用排ガス浄化システムに広く
使用されており、実開昭56-67314号、同55-130012 号お
よび同62-171614 号各公報等に開示されている。BACKGROUND ART A ceramic honeycomb catalytic converter having the above-described structure is widely used in automobile exhaust gas purification systems, and is disclosed in Japanese Utility Model Publication Nos. 56-67314, 55-130012 and 62-171614. It is disclosed.
【０００３】最近における環境問題関連の排ガス規制強
化に伴い、自動車メーカー各社は触媒活性を高めるため
に排ガス温度の高いエンジン直近への触媒コンバータの
配置、あるいはエンジン排気温度の高温化を指向してい
る。また、CO2 規制および燃費規制等に伴い、高速域で
の燃焼を理論空燃比に近づけると高速時の排気温度上昇
が生じる。さらに、従来は排ガス規制の対象外とされて
いた二輪車への規制適用が進むにつれて、二輪車用内燃
機関においても排ガス浄化システムが搭載されるに至っ
ている。この場合、触媒のキャニング構造には従来以上
に高度の耐熱信頼性が要求されている。その理由の一つ
は、スペース上の制約から二輪車では触媒コンバータが
マフラー内に配置されることが多く、この場合には触媒
コンバータにおけるメタルケースが外気と接していない
ために冷却されにくく、したがってメタルケースおよび
把持部材が極めて高温となるからである。すなわち、従
来のセラミックハニカム触媒コンバータは、セラミック
ハニカム触媒が把持部材の残留面圧により常温時には外
周側から充分な力で保持されていても、高温の排ガスに
よりメタルケースが膨脹して把持部材の保持力が低下
し、ハニカム触媒がエンジン振動等により排ガスの流路
方向に遊動し、ひいてはケースの流路方向端部における
コーン部、リテーナリング及び／又は端面クッション材
等との摩擦によりハニカム触媒が早期に摩耗・破損傾向
を呈する場合がある。With the recent tightening of exhaust gas regulations related to environmental problems, automobile manufacturers are aiming to arrange a catalytic converter in the immediate vicinity of an engine having a high exhaust gas temperature or to raise an engine exhaust temperature in order to enhance catalytic activity. . Also, due to CO 2 regulations and fuel consumption regulations, if the combustion in the high speed range is brought close to the stoichiometric air-fuel ratio, the exhaust temperature rises at high speeds. Furthermore, as regulations have been applied to two-wheeled vehicles that have been exempted from exhaust emission regulations in the past, exhaust gas purification systems have also been installed in two-wheeled vehicle internal combustion engines. In this case, the canning structure of the catalyst is required to have higher heat resistance reliability than ever before. One of the reasons for this is that in most motorcycles, the catalytic converter is placed inside the muffler due to space constraints.In this case, the metal case in the catalytic converter is not in contact with the outside air, so it is difficult to cool it, and therefore the metal This is because the case and the holding member become extremely hot. That is, in the conventional ceramic honeycomb catalyst converter, even if the ceramic honeycomb catalyst is retained with sufficient force from the outer peripheral side at room temperature due to the residual surface pressure of the holding member, the metal case expands due to the high temperature exhaust gas and the holding member is held. The force decreases, the honeycomb catalyst floats in the exhaust gas flow direction due to engine vibration, etc., and the friction with the cone portion, the retainer ring and / or the end surface cushioning material at the end of the case in the flow direction causes the honeycomb catalyst to be early. There is a case where it tends to wear and break.
【０００４】[0004]
【発明の開示】したがって、本発明の課題は、上述した
難点を解消しうる新規な着想に立脚し、セラミックハニ
カム触媒をメタルケース内で長期に亘って安定に保持す
ることのできる触媒コンバータを提案することである。DISCLOSURE OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to propose a catalyst converter which can hold a ceramic honeycomb catalyst stably in a metal case for a long period of time based on a novel idea which can solve the above-mentioned problems. It is to be.
【０００５】本発明は、メタルケースと、該メタルケー
ス内に収められたセラミックハニカム触媒と、該ハニカ
ム触媒の外周面および前記メタルケースの内周面の間に
圧縮状態で配置され、かつ、その圧縮状態からの復元力
に由来する残留面圧により前記ハニカム触媒を前記メタ
ルケース内に保持する把持部材とを具えてなる触媒コン
バータにおいて、前記把持部材を排ガスの流路方向に固
定する少なくとも１つの固定部材を前記メタルケースに
設けてなることを特徴とする。According to the present invention, a metal case, a ceramic honeycomb catalyst housed in the metal case, and a compressed state are arranged between the outer peripheral surface of the honeycomb catalyst and the inner peripheral surface of the metal case, and In a catalytic converter comprising a holding member for holding the honeycomb catalyst in the metal case by a residual surface pressure derived from a restoring force from a compressed state, at least one fixing unit for holding the holding member in a flow direction of exhaust gas. It is characterized in that a fixing member is provided on the metal case.
【０００６】本発明によれば、ハニカム触媒をメタルケ
ース内に保持する把持部材を、メタルケースに設けた少
なくとも１つの固定部材によって排ガス流路方向に固定
するため、触媒コンバータの高温作動時に把持部材によ
る外周側からの把持力が低下してもセラミックハニカム
触媒はメタルケース内で流路方向に遊動せず、したがっ
てハニカム触媒の早期の摩耗・破損を確実に防止するこ
とが可能となるものである。According to the present invention, since the gripping member for holding the honeycomb catalyst in the metal case is fixed in the exhaust gas flow direction by at least one fixing member provided in the metal case, the gripping member is operated at a high temperature of the catalytic converter. Even if the gripping force from the outer peripheral side due to the ceramic honeycomb catalyst does not move in the flow direction in the metal case, it is possible to reliably prevent early wear and damage of the honeycomb catalyst. .
【０００７】[0007]
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例について一
層詳細に説明する。The present invention will be described below in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings.
【０００８】図１は、例えば乗用車用ガソリン機関の排
気系に搭載される触媒コンバータに本発明を適用した第
１実施例を示すものである。この実施例による触媒コン
バータ10は、例えば中空円筒形状を有するクラムシェル
構造のメタルケース11を具え、内燃機関からの排ガスが
通される多数の流路を内部に形成したセラミックハニカ
ム触媒12をメタルケース11内に収めてなるものである。
クラムシェル構造のメタルケースは、例えば半円断面形
状を呈する一対のハーフシェルを円周方向端部に沿って
相互に突合わせ溶接して形成するのが一般的である。本
発明においては、好適には有機結合剤またはヒル石等の
膨脹材を実質的に含まず、かつ、触媒コンバータの実用
温度範囲内で大きく増減を生じない圧縮特性を有する耐
熱・非熱膨脹性セラミック繊維マットよりなる把持部材
13を、ハニカム触媒12の外周面とメタルケース11の内周
面との間に圧縮状態で配置する。この場合、ハニカム触
媒12は、把持部材13の圧縮状態からの復元力に由来する
残留面圧によってメタルケース11内の所定位置に保持さ
れる。さらに、ハニカム触媒12における流路方向両端部
に相当する位置において、把持部材13を排ガス流路方向
に固定するための固定部材として一対の固定リング14a,
14bをメタルケース11の内周面に溶接し、これらの固定
リング14a, 14bにより把持部材13を流路方向の両側から
緊密に挟持する。把持部材13を固定する固定部材として
の固定リング14a, 14bは、例えば環状に成形してなる金
属ワイヤーネット又は適当な金属材料若しくはセラミッ
ク材料よりなるリングとして構成することができる。な
お、メタルケース11の両端領域はそれぞれコーン部11a,
11bとして形成され、コーン部11a, 11bの端部には排気
管との接続に供するフランジ11c, 11dが設けられてい
る。この場合、固定リング14a, 14bは、コーン部11a, 1
1bの手前側でメタルケース11の内周面に設けられた肩部
11e, 11fに係止する構成とすることができる。FIG. 1 shows a first embodiment in which the present invention is applied to a catalytic converter mounted in an exhaust system of a gasoline engine for passenger cars, for example. The catalytic converter 10 according to this embodiment includes, for example, a metal case 11 having a clamshell structure having a hollow cylindrical shape, and a ceramic honeycomb catalyst 12 having a large number of passages through which exhaust gas from an internal combustion engine is formed. It is contained in 11.
A metal case having a clamshell structure is generally formed by, for example, butt-welding a pair of half shells each having a semicircular cross-sectional shape along their circumferential ends. In the present invention, it is preferable that the heat-resistant and non-heat-expandable ceramics, which are substantially free of an organic binder or an expansive material such as leucite, and have a compression characteristic that does not significantly increase or decrease within the practical temperature range of the catalytic converter. Gripping member made of fiber mat
13 is arranged in a compressed state between the outer peripheral surface of the honeycomb catalyst 12 and the inner peripheral surface of the metal case 11. In this case, the honeycomb catalyst 12 is held at a predetermined position in the metal case 11 by the residual surface pressure resulting from the restoring force of the gripping member 13 from the compressed state. Further, at positions corresponding to both ends of the honeycomb catalyst 12 in the flow path direction, a pair of fixing rings 14a as fixing members for fixing the gripping member 13 in the exhaust gas flow direction.
14b is welded to the inner peripheral surface of the metal case 11, and the holding members 13 are tightly clamped by the fixing rings 14a and 14b from both sides in the flow path direction. The fixing rings 14a and 14b as fixing members for fixing the gripping member 13 can be configured as, for example, a metal wire net formed in an annular shape or a ring made of a suitable metal material or ceramic material. In addition, both end regions of the metal case 11 have cone portions 11a,
Flange 11c, 11d formed as 11b and provided for connection with the exhaust pipe is provided at the ends of the cone portions 11a, 11b. In this case, the fixing rings 14a, 14b are connected to the cone parts 11a, 1
Shoulder provided on the inner peripheral surface of the metal case 11 on the front side of 1b
It can be configured to be locked to 11e and 11f.
【０００９】図２は、上述した第１実施例と同様に、乗
用車用ガソリン機関の排気系に搭載される触媒コンバー
タに本発明を適用した第２実施例を示すものである。こ
の実施例による触媒コンバータ20は、中空円筒形状を有
するメタルケース21を具え、セラミックハニカム触媒22
がメタルケース21内に軸線方向一端側から圧入されてな
る押込み構造とされている。本実施例においても、好適
には耐熱・非熱膨脹性セラミック繊維マットよりなる把
持部材23を、ハニカム触媒22の外周面とメタルケース21
の内周面との間に圧縮状態で配置する。さらに、ハニカ
ム触媒22における一方の流路方向端部に相当する位置で
メタルケース21の内面に把持部材23を流路方向に固定す
るための固定リング24を一体的に固着する。固定リング
24としては、例えば適当な金属材料よりなるリングをメ
タルケース21の内面に溶接することができる。また、ハ
ニカム触媒22における他方の流路方向端部側に位置する
メタルケース21の端部を半径方向内方に向けて僅かに突
出する肩部21ａとして形成し、この肩部21ａにはリテー
ナリング25を介して把持部材23およびハニカム触媒22の
対応する端部をそれぞれ圧接させる。この場合、把持部
材23は、固定リング24および肩部21ａにより流路方向の
両側から緊密に挟持することにより排ガスの流路方向に
固定するものである。なお、メタルケース21には肩部21
ａに隣接してコーン部21ｂが設けられ、コーン部21ｂの
端部には排気管との接続に供するフランジ21ｃが形成さ
れている。さらに、コーン部21ｂが設けられている端部
とは反対側、すなわちハニカム触媒22を圧入する側に位
置するメタルケース21の端部にも排気管26との接続に供
するフランジ21ｄが形成されている。この場合、ハニカ
ム触媒22と固定リング24の軸線方向位置を規制するスペ
ーサリング27を一対のリテーナリング28a, 28bにより挟
持してハニカム触媒22および固定リング24と排気管26と
の間に固定配置するのが望ましい。FIG. 2 shows a second embodiment in which the present invention is applied to a catalytic converter mounted in the exhaust system of a gasoline engine for passenger cars, like the first embodiment described above. A catalytic converter 20 according to this embodiment includes a metal case 21 having a hollow cylindrical shape, and a ceramic honeycomb catalyst 22.
Has a push-in structure in which the metal is pressed into the metal case 21 from one end in the axial direction. Also in this embodiment, the holding member 23 preferably made of a heat-resistant and non-heat-expandable ceramic fiber mat is provided on the outer peripheral surface of the honeycomb catalyst 22 and the metal case 21.
It is placed in a compressed state between the inner peripheral surface and. Further, a fixing ring 24 for fixing the holding member 23 in the flow channel direction is integrally fixed to the inner surface of the metal case 21 at a position corresponding to one flow channel direction end of the honeycomb catalyst 22. Retaining ring
As the ring 24, for example, a ring made of a suitable metal material can be welded to the inner surface of the metal case 21. Further, the end of the metal case 21 located on the other end in the flow path direction of the honeycomb catalyst 22 is formed as a shoulder 21a slightly protruding inward in the radial direction, and a retainer ring is formed on the shoulder 21a. The gripping member 23 and the corresponding ends of the honeycomb catalyst 22 are pressed against each other via 25. In this case, the gripping member 23 is fixed in the exhaust gas flow passage direction by tightly sandwiching it from both sides in the flow passage direction by the fixing ring 24 and the shoulder portion 21a. The metal case 21 has shoulders 21
A cone portion 21b is provided adjacent to "a", and a flange 21c for connection with an exhaust pipe is formed at an end portion of the cone portion 21b. Further, a flange 21d for connection with the exhaust pipe 26 is also formed at the end of the metal case 21 located on the side opposite to the end where the cone portion 21b is provided, that is, on the side where the honeycomb catalyst 22 is press-fitted. There is. In this case, a spacer ring 27 that regulates the axial position of the honeycomb catalyst 22 and the fixed ring 24 is sandwiched by a pair of retainer rings 28a, 28b and fixedly arranged between the honeycomb catalyst 22 and the fixed ring 24 and the exhaust pipe 26. Is desirable.
【００１０】図３は、押込み構造のメタルケースを具
え、例えば二輪車用内燃機関における排気系に搭載され
る触媒コンバータに本発明を適用した第３実施例を示す
ものである。この実施例による触媒コンバータ30は、中
空円筒形状を有する押込み構造のメタルケース31と、セ
ラミックハニカム触媒32と、ハニカム触媒32の外周面お
よびメタルケース31の内周面の間に圧縮状態で配置され
た把持部材33と、把持部材33を排ガス流路方向に固定す
るための固定部材34とを具える点で、上述した第２実施
例による触媒コンバータと基本的に同一構成とされてい
る。本実施例においては、触媒コンバータ30におけるメ
タルケース31の一端部に半径方向内方に向けて突出する
鍔35を設け、この鍔35にハニカム触媒32および把持部材
33の各一端を当接させる。ハニカム触媒32および把持部
材33はメタルケース31の他端側からメタルケース31内に
圧入することは言うまでもない。さらに、把持部材33を
固定するための固定リング34は、メタルケース31の当該
他端側で把持部材33に隣接させて固定配置する。この場
合、固定リング34はメタルケース31に対して例えば溶接
により固定するのが望ましい。本例によれば、把持部材
33の排ガス流路方向位置を固定リング34および鍔35によ
って固定することにより、メタルケース31内におけるハ
ニカム触媒32の流路方向への遊動を防止する。FIG. 3 shows a third embodiment in which the present invention is applied to a catalytic converter equipped with a metal case having a push-in structure and mounted in an exhaust system of an internal combustion engine for motorcycles, for example. The catalytic converter 30 according to this embodiment is arranged in a compressed state between a metal case 31 having a hollow cylindrical shape and a pressing structure, a ceramic honeycomb catalyst 32, and an outer peripheral surface of the honeycomb catalyst 32 and an inner peripheral surface of the metal case 31. The catalytic converter has basically the same configuration as that of the catalytic converter according to the second embodiment described above in that the holding member 33 and the fixing member 34 for fixing the holding member 33 in the exhaust gas flow passage direction are provided. In this embodiment, a flange 35 is provided at one end of the metal case 31 of the catalytic converter 30 so as to project inward in the radial direction, and the honeycomb catalyst 32 and the gripping member are provided on the flange 35.
Abutting each one end of 33. It goes without saying that the honeycomb catalyst 32 and the holding member 33 are press-fitted into the metal case 31 from the other end side of the metal case 31. Further, the fixing ring 34 for fixing the gripping member 33 is fixedly arranged adjacent to the gripping member 33 on the other end side of the metal case 31. In this case, the fixing ring 34 is preferably fixed to the metal case 31 by welding, for example. According to this example, the gripping member
By fixing the position of 33 in the exhaust gas flow passage direction by the fixing ring 34 and the collar 35, the honeycomb catalyst 32 in the metal case 31 is prevented from moving in the flow passage direction.
【００１１】図４〜図７は、上述した第３実施例につい
ての種々の変形例に係る触媒コンバータを示すものであ
る。各変形例による触媒コンバータは、第３実施例によ
る触媒コンバータと対比して、メタルケースが押込み構
造のものである点も含めて基本的に同一構成とされてお
り、主たる相違点のみを列記すれば下記のとおりであ
る。なお、説明の便宜のため、同一の参照符号は実質的
に同一の又は機能的に対応する構成要素を表すものと
し、重複記載を省略する。4 to 7 show catalytic converters according to various modifications of the above-mentioned third embodiment. Compared with the catalytic converter according to the third embodiment, the catalytic converter according to each modification has basically the same configuration, including that the metal case has a pushing structure, and only the major differences are listed. For example, Note that, for convenience of description, the same reference numerals represent substantially the same or functionally corresponding components, and duplicate description will be omitted.
【００１２】前述した第３実施例ではメタルケース31の
一端部に設けられた鍔35の内周部をハニカム触媒32の外
周部よりも半径方向内方に位置させてハニカム触媒32の
一端面をも鍔35に当接させているが、図４に示す第１変
形例では鍔35の内周部をハニカム触媒32の外周部よりも
若干半径方向外方に位置させて把持部材33のみを一端面
において鍔35に当接させる。この場合でも、第３実施例
におけると同様、把持部材33の排ガス流路方向位置を固
定リング34および鍔35によって固定することにより、メ
タルケース31内におけるハニカム触媒32の流路方向への
遊動を防止することが可能である。また、図４に示す変
形例によれば、ハニカム触媒32を鍔35に当接させない構
成としたので、ハニカム触媒32における排ガス流通口の
有効断面積が増加し、触媒コンバータ30の実使用時にお
ける圧力損失を低減し得る効果も達成されるものであ
る。In the above-described third embodiment, the inner peripheral portion of the collar 35 provided at one end of the metal case 31 is positioned more radially inward than the outer peripheral portion of the honeycomb catalyst 32 so that one end surface of the honeycomb catalyst 32 is located. Although the flange 35 is also brought into contact with the flange 35, in the first modified example shown in FIG. 4, the inner peripheral portion of the flange 35 is positioned slightly outward in the radial direction from the outer peripheral portion of the honeycomb catalyst 32, and only the gripping member 33 is removed. The end face is brought into contact with the collar 35. Also in this case, as in the third embodiment, by fixing the position of the holding member 33 in the exhaust gas flow passage direction by the fixing ring 34 and the collar 35, the free movement of the honeycomb catalyst 32 in the flow passage direction inside the metal case 31 can be prevented. It is possible to prevent. Further, according to the modified example shown in FIG. 4, since the honeycomb catalyst 32 is not brought into contact with the collar 35, the effective cross-sectional area of the exhaust gas flow port of the honeycomb catalyst 32 increases, and the catalytic converter 30 is actually used. The effect of reducing the pressure loss is also achieved.
【００１３】図５に示す第２変形例においては、触媒コ
ンバータ30におけるメタルケース31の一端部に半径方向
内方に向けて突出する鍔35を設け、この鍔35にセラミッ
クハニカム触媒32および把持部材33の各一端を当接させ
る。また、把持部材33の排ガス流路方向位置を固定する
固定部材としての固定リング34をメタルケース31の他端
側で把持部材33に隣接させて配置し、メタルケース31の
他端にリテーナリング36を溶接して固定リング34を位置
決めする。これにより把持部材33を排ガス流路方向に固
定して、メタルケース31内におけるハニカム触媒32の流
路方向への遊動を防止するものである。この場合、図４
に示す変形例におけると同様、リテーナリング36及び／
又は鍔35の内周部をハニカム触媒32の外周部よりも若干
半径方向外方に位置させても良いことは、言うまでもな
い。In the second modification shown in FIG. 5, a flange 35 protruding inward in the radial direction is provided at one end of a metal case 31 in the catalytic converter 30, and the ceramic honeycomb catalyst 32 and the holding member are provided on the flange 35. Abutting each one end of 33. Further, a fixing ring 34 as a fixing member for fixing the position of the gripping member 33 in the exhaust gas flow path direction is arranged adjacent to the gripping member 33 on the other end side of the metal case 31, and a retainer ring 36 is provided on the other end of the metal case 31. To fix the fixing ring 34. As a result, the gripping member 33 is fixed in the exhaust gas flow passage direction, and the honeycomb catalyst 32 in the metal case 31 is prevented from moving in the flow passage direction. In this case,
As in the modified example shown in FIG.
Alternatively, it goes without saying that the inner peripheral portion of the collar 35 may be located slightly outward of the outer peripheral portion of the honeycomb catalyst 32 in the radial direction.
【００１４】図６に示す第３変形例においても、触媒コ
ンバータ30におけるメタルケース31の一端部に半径方向
内方に向けて突出する鍔35を設けると共に他端にリテー
ナリング36を溶接する。把持部材33の排ガス流路方向位
置を固定するための固定部材を金属ワイヤーネット製固
定リング34a, 34bにより構成し、これらの固定リング34
a, 34bをハニカム触媒32および把持部材33の各一端と鍔
35との間、並びにハニカム触媒32および把持部材33の各
他端とリテーナリング36との間にそれぞれ配置する。そ
して、固定リング34a, 34bをそれぞれ鍔35およびリテー
ナリング36と協動させて把持部材33のみならずハニカム
触媒32をも排ガス流路方向に固定してメタルケース31内
におけるハニカム触媒32の流路方向への遊動を防止する
ものである。Also in the third modification shown in FIG. 6, a flange 35 protruding inward in the radial direction is provided at one end of the metal case 31 of the catalytic converter 30, and a retainer ring 36 is welded at the other end. The fixing member for fixing the position of the gripping member 33 in the exhaust gas flow path direction is composed of metal wire net-made fixing rings 34a and 34b.
Attach a and 34b to one end of each of the honeycomb catalyst 32 and the gripping member 33.
35, and between the other ends of the honeycomb catalyst 32 and the holding member 33 and the retainer ring 36, respectively. Then, the fixing rings 34a, 34b are respectively cooperated with the brim 35 and the retainer ring 36 to fix not only the gripping member 33 but also the honeycomb catalyst 32 in the exhaust gas flow passage direction so that the honeycomb catalyst 32 has a passage in the metal case 31. It is intended to prevent loose movement in the direction.
【００１５】図７に示す第４変形例において、触媒コン
バータ30のメタルケース31は、図３〜図６に示すごとき
鍔35を持たない円筒体よりなるものとする。この場合、
把持部材33を固定するための固定リング34は、メタルケ
ース31の両端で把持部材33に隣接させて固定配置する。
なお、固定リング34はメタルケース31に対して例えば溶
接により固定するのが望ましい。本例によれば、把持部
材33の排ガス流路方向位置を固定リング34によって両端
固定することにより、メタルケース31内におけるハニカ
ム触媒32の流路方向への遊動を防止する。In the fourth modification shown in FIG. 7, the metal case 31 of the catalytic converter 30 is made of a cylindrical body having no flange 35 as shown in FIGS. in this case,
Fixing rings 34 for fixing the gripping member 33 are fixedly arranged adjacent to the gripping member 33 at both ends of the metal case 31.
The fixing ring 34 is preferably fixed to the metal case 31 by welding, for example. According to this example, by fixing both ends of the holding member 33 in the exhaust gas flow passage direction by the fixing rings 34, the honeycomb catalyst 32 in the metal case 31 is prevented from moving in the flow passage direction.
【００１６】図８は、メタルケース31がマフラー40に内
蔵される二輪車用触媒コンバータ30の一例を示すもので
ある。図８において、排ガスの流れ方向は矢印で示すと
おりである。このような構成の触媒コンバータ30におい
ては、前述したとおり、メタルケース31が外気と接して
いないために冷却されにくく、メタルケース31および把
持部材33が極めて高温となり、その結果としてメタルケ
ース31が膨張し、把持部材33の保持力が低下してハニカ
ム触媒32の遊動およびこれに起因する早期の摩耗・破損
を招来する場合がある。FIG. 8 shows an example of a two-wheeled vehicle catalytic converter 30 in which a metal case 31 is built in a muffler 40. In FIG. 8, the flow direction of the exhaust gas is as indicated by the arrow. In the catalytic converter 30 having such a configuration, as described above, since the metal case 31 is not in contact with the outside air, it is difficult to cool, the metal case 31 and the holding member 33 become extremely hot, and as a result, the metal case 31 expands. However, the holding force of the gripping member 33 may be reduced, which may cause the honeycomb catalyst 32 to move and cause early wear and damage due to the floating.
【００１７】したがって、触媒コンバータの高温作動条
件下でもハニカム触媒12, 22, 33を安定に保持するに十
分な残留面圧を実現するため、上述したいずれの実施例
および変形例においても、触媒コンバータの実用温度範
囲内で大きく増減を生じない圧縮特性を有する耐熱・非
熱膨張性セラミック繊維からなるセラミック繊維マット
により把持部材13, 23, 33を構成するのが好適である。
本発明において有利に使用し得るセラミック繊維マット
は、有機結合剤またはヒル石等の膨脹材を実質的に含ま
ないアルミナ、ムライト、炭化珪素、窒化珪素およびジ
ルコニアからなる群より選ばれた少なくとも１種からな
り、繊維径が２μm 以上６μm 未満のものである。この
セラミック繊維マットは、その非圧縮時の公称厚さを５
〜30mm、嵩密度を0.05〜0.3 g/cm3 とし、さらに、室温
時に 2 kgf/cm2の初期面圧をかけた後に 1000°C まで
昇温したとき、少なくとも 1 kgf/cm2の面圧を発生する
圧縮特性を有するものとするのが望ましい。この場合、
実質的には、セラミック繊維の高温強度特性およびコス
ト面からムライト繊維が好適である。このような耐熱・
非熱膨張性セラミック繊維マットは、例えば三菱化成
（株）製「マフテック」（商品名）あるいは電気化学工
業（株）製「アルセン」（商品名）として市販されてい
る。なお、把持部材13, 23, 33を排ガス流路方向に最適
状態で固定するために、セラミック繊維マットの排ガス
流路方向への圧縮代は、ハニカム触媒12,22, 33の担体
長さ100 mm当り2 mm以上とするのが好適である。また、
本発明を押込み構造の触媒コンバータに適用する場合に
は、セラミック繊維マットの非圧縮状態での嵩密度は少
なくとも0.2g/cm3とするのが望ましい。これは、セラミ
ック繊維マットの非圧縮状態での嵩密度が0.2g/cm3未満
であればセラミック繊維マットの押込みが困難となる場
合があるからである。Therefore, in order to realize a sufficient residual surface pressure for stably holding the honeycomb catalysts 12, 22, 33 even under the high temperature operating condition of the catalytic converter, in any of the above-mentioned embodiments and modifications, the catalytic converter It is preferable that the gripping members 13, 23, 33 are made of a ceramic fiber mat made of a heat-resistant and non-thermally expandable ceramic fiber having a compression characteristic that does not significantly change within the practical temperature range.
The ceramic fiber mat which can be advantageously used in the present invention is at least one selected from the group consisting of alumina, mullite, silicon carbide, silicon nitride and zirconia which is substantially free of an organic binder or an expansive material such as flint. And has a fiber diameter of 2 μm or more and less than 6 μm. This ceramic fiber mat has a nominal thickness of 5 when uncompressed.
-30 mm, a bulk density of 0.05-0.3 g / cm 3, and an initial surface pressure of 2 kgf / cm 2 at room temperature, and then a temperature of 1000 kg at a surface pressure of at least 1 kgf / cm 2 . It is desirable to have a compression characteristic that generates in this case,
Substantially, mullite fiber is suitable from the viewpoint of high temperature strength characteristics and cost of ceramic fiber. Such heat resistance
The non-thermally expandable ceramic fiber mat is commercially available, for example, as "Muftec" (trade name) manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd. or "Arsen" (trade name) manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. In order to fix the gripping members 13, 23, 33 in the exhaust gas flow direction in the optimum state, the compression margin of the ceramic fiber mat in the exhaust gas flow direction is 100 mm for the carrier length of the honeycomb catalysts 12, 22, 33. It is preferable that the distance is 2 mm or more. Also,
When the present invention is applied to a catalytic converter having an indentation structure, the bulk density of the ceramic fiber mat in the uncompressed state is preferably at least 0.2 g / cm 3 . This is because if the bulk density of the ceramic fiber mat in the uncompressed state is less than 0.2 g / cm 3, it may be difficult to push in the ceramic fiber mat.
【００１８】さらに、上述したいずれの実施例および変
形例においても、固定部材14a, 14b,24, 34, 34a, 34b
は、触媒コンバータ30の実使用時に把持部材13, 23, 33
を排ガス流路方向に固定する機能を発揮し得るものであ
れば必要かつ十分である。すなわち、固定部材を把持部
材の全周に亙って連続的に延在させることは必須条件で
はなく、例えば、固定部材を円周方向に二分割または多
分割した構成としても良い。しかし、把持部材を排ガス
流路方向に最適状態で固定する見地から、固定部材は把
持部材の全周長の 1/2以上、望ましくは 2/3以上に亙っ
て延在させるのが好適である。なお、固定部材は基本的
には任意形状とし得るものであり、例えば、図９に示す
ように耐熱金属材料板を波形状に変形させた固定リング
34として構成しても良い。ここに、図９は、第３実施例
についての更に他の変形例を示すものである。Further, in any of the above-mentioned embodiments and modified examples, the fixing members 14a, 14b, 24, 34, 34a, 34b.
Are gripping members 13, 23, 33 when the catalytic converter 30 is actually used.
It is necessary and sufficient as long as it can exhibit the function of fixing the exhaust gas in the exhaust gas flow path direction. That is, it is not essential that the fixing member continuously extends over the entire circumference of the gripping member, and for example, the fixing member may be divided into two or multiple parts in the circumferential direction. However, from the viewpoint of optimally fixing the gripping member in the exhaust gas flow direction, it is preferable that the fixing member extends over 1/2 or more, preferably 2/3 or more of the entire circumference of the gripping member. is there. The fixing member can basically have any shape. For example, as shown in FIG. 9, a fixing ring obtained by deforming a heat-resistant metal material plate into a wave shape.
It may be configured as 34. FIG. 9 shows still another modification of the third embodiment.
【００１９】[0019]
【発明の効果】上述したとおり、本発明は、セラミック
ハニカム触媒12, 22, 32をメタルケース11, 21, 31内で
把持する把持部材13, 23, 33を、メタルケース11, 21,
31に設けられた固定部材14a, 14b, 24，34, 34a, 34bに
よって排ガス流路方向に固定する構成としたものであ
る。かかる構成に基づく本発明の効果を検証するため、
図１〜図６に示した本発明の実施例による触媒コンバー
タと、各実施例と実質的に同一構成を有するも本発明に
よる固定部材が設けられていない比較例としての触媒コ
ンバータとを用いて加熱・加振試験を行った。この試験
は、把持部材の圧縮代および面圧、並びに振動加速度お
よび加熱・加振時間を変化させて実施したものである。
そして、加熱・加振試験後における把持部材の異常の有
無および担体把持状況を検査した。その結果は次表に示
すとおりである。As described above, according to the present invention, the holding members 13, 23, 33 for holding the ceramic honeycomb catalysts 12, 22, 32 in the metal cases 11, 21, 31 are replaced by the metal cases 11, 21, 31.
The fixing members 14a, 14b, 24, 34, 34a, 34b provided on the 31 are fixed in the exhaust gas flow path direction. In order to verify the effect of the present invention based on such a configuration,
Using the catalytic converter according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 6 and the catalytic converter as a comparative example having substantially the same configuration as each embodiment but not provided with the fixing member according to the present invention A heating / excitation test was performed. This test was performed by changing the compression margin and surface pressure of the gripping member, the vibration acceleration, and the heating / excitation time.
Then, after the heating / excitation test, the presence or absence of abnormality of the holding member and the state of holding the carrier were inspected. The results are shown in the table below.
【００２０】[0020]
【表１】 [Table 1]
【００２１】以上詳述したところから明らかなとおり、
本発明によれば、セラミックハニカム触媒をメタルケー
ス内で把持する把持部材を固定部材により排ガス流路方
向に固定するため、高温時に把持部材による外周側から
の保持力が低下してもハニカム触媒がメタルケース内で
流路方向に遊動せず、ハニカム触媒の早期の摩耗・破損
を確実に防止することが可能となるものである。As is clear from the above description,
According to the present invention, the holding member for holding the ceramic honeycomb catalyst in the metal case is fixed in the exhaust gas flow channel direction by the fixing member, so that the honeycomb catalyst can be retained even when the holding force from the outer peripheral side by the holding member is reduced at a high temperature. The honeycomb catalyst does not move in the flow path direction, and it is possible to reliably prevent early wear and damage of the honeycomb catalyst.
【００２２】なお、本発明が前述した各種実施例・変形
例のみに限定されるものでなく、その範囲内で種々の態
様をもって実施し得ることは言うまでもない。すなわ
ち、例えば、本発明は、前述したクラムシェル構造また
は押込み構造のメタルケースを有する触媒コンバータ以
外にも、セラミックハニカム触媒の外周面にセラミック
繊維マットを被覆した後、そのセラミック繊維マット上
で耐熱性ステンレス鋼板を円周方向両端部が互いに重な
るよう円筒状に巻締めて変形させ、円周方向の重ね合わ
せ端部を互いに溶接してなる巻締め構造のメタルケース
を有する触媒コンバータに適用することも可能である。
この場合でも、ハニカム触媒をメタルケース内で把持す
る把持部材を固定部材によって排ガス流路方向に固定す
ることにより、前述したと同様の顕著な作用効果を達成
し得ることは勿論である。Needless to say, the present invention is not limited to the above-mentioned various embodiments and modifications, and can be implemented in various modes within the scope thereof. That is, for example, in the present invention, in addition to the above-described catalytic converter having the metal case of the clamshell structure or the indentation structure, after the ceramic fiber mat is coated on the outer peripheral surface of the ceramic honeycomb catalyst, the heat resistance on the ceramic fiber mat is improved. It can also be applied to a catalytic converter having a metal case with a winding structure in which stainless steel plates are cylindrically wound and deformed so that both ends in the circumferential direction overlap each other and the overlapping ends in the circumferential direction are welded to each other. It is possible.
Even in this case, of course, by fixing the holding member for holding the honeycomb catalyst in the metal case in the exhaust gas flow channel direction by the fixing member, the same remarkable effect as described above can be achieved.
【図１】本発明の第１実施例による触媒コンバータを示
す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view showing a catalytic converter according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２実施例による触媒コンバータを示
す縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view showing a catalytic converter according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３実施例による触媒コンバータを示
す縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view showing a catalytic converter according to a third embodiment of the present invention.
【図４】第３実施例の一変形例による触媒コンバータを
示す縦断面図である。FIG. 4 is a vertical sectional view showing a catalytic converter according to a modification of the third embodiment.
【図５】第３実施例の他の変形例による触媒コンバータ
を示す縦断面図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing a catalytic converter according to another modification of the third embodiment.
【図６】第３実施例の更に他の変形例による触媒コンバ
ータを示す縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a catalytic converter according to still another modification of the third embodiment.
【図７】第３実施例の更に他の変形例による触媒コンバ
ータを示す縦断面図である。FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a catalytic converter according to still another modification of the third embodiment.
【図８】触媒コンバータを内蔵した二輪車用マフラーを
示す縦断面図である。FIG. 8 is a vertical cross-sectional view showing a muffler for a two-wheeled vehicle having a built-in catalytic converter.
【図９】第３実施例の更に他の変形例による触媒コンバ
ータを示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing a catalytic converter according to still another modification of the third embodiment.
10, 20, 30 セラミックハニカム触媒コンバータ，１1,
21, 31メタルケ−ス，12, 22, 32 セラミックハニカ
ム触媒，13, 23, 33 把持部材，14a, 14b, 24, 34, 34
a, 34b 固定部材10, 20, 30 Ceramic honeycomb catalytic converter, 11,
21, 31 Metal case, 12, 22, 32 Ceramic honeycomb catalyst, 13, 23, 33 Holding member, 14a, 14b, 24, 34, 34
a, 34b fixing member
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土方 俊彦 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshihiko Hijikata 2-56 Sudamachi, Mizuho-ku, Nagoya, Aichi Prefecture
Claims (14)
められたセラミックハニカム触媒と、該ハニカム触媒の
外周面および前記メタルケースの内周面の間に圧縮状態
で配置され、かつ、その圧縮状態からの復元力に由来す
る残留面圧により前記ハニカム触媒を前記メタルケース
内に保持する把持部材とを具えてなるセラミックハニカ
ム触媒コンバータにおいて、前記把持部材を排ガスの流
路方向に固定する少なくとも１つの固定部材を前記メタ
ルケースに設けてなることを特徴とするセラミックハニ
カム触媒コンバータ。1. A metal case, a ceramic honeycomb catalyst housed in the metal case, and is arranged in a compressed state between an outer peripheral surface of the honeycomb catalyst and an inner peripheral surface of the metal case, and the compressed state thereof. In a ceramic honeycomb catalytic converter comprising a holding member that holds the honeycomb catalyst in the metal case by a residual surface pressure derived from the restoring force from at least one of the holding member fixed in the exhaust gas flow path direction. A ceramic honeycomb catalytic converter characterized in that a fixing member is provided on the metal case.
スの流路方向に圧縮されてなり、その圧縮代はセラミッ
クハニカム担体長さ100 mm当り2 mm以上であることを特
徴とする、第１項記載のセラミックハニカム触媒コンバ
ータ。2. The holding member is compressed by the fixing member in the flow path direction of exhaust gas, and the compression margin is 2 mm or more per 100 mm length of the ceramic honeycomb carrier. The described ceramic honeycomb catalytic converter.
をも固定するものであることを特徴とする、第１項又は
第２項記載のセラミックハニカム触媒コンバータ。3. The ceramic honeycomb catalytic converter according to claim 1, wherein the fixing member also fixes an end surface of the catalyst carrier in the flow path direction.
を特徴とする、第１項〜第３項のいずれか一項に記載の
セラミックハニカム触媒コンバータ。4. The ceramic honeycomb catalytic converter according to any one of claims 1 to 3, wherein the fixing member is made of ceramic.
とする、第１項〜第３項のいずれか一項に記載のセラミ
ックハニカム触媒コンバータ。5. The ceramic honeycomb catalytic converter according to any one of claims 1 to 3, wherein the fixing member is made of metal.
ることを特徴とする、第５項記載のセラミックハニカム
触媒コンバータ。6. The ceramic honeycomb catalytic converter according to claim 5, wherein the fixing member is a metal wire net.
等の膨脹材を実質的に含まず、かつ、触媒コンバータの
実用温度範囲内で大きく増減を生じない圧縮特性を有す
る耐熱・非熱膨脹性セラミック繊維マットよりなること
を特徴とする、第１項〜第６項のいずれか一項に記載の
セラミックハニカム触媒コンバータ。7. The heat-resisting and non-heat-expanding material, wherein the gripping member is substantially free of an organic binder or an expansive material such as leucite, and has a compression characteristic that does not significantly increase or decrease within a practical temperature range of the catalytic converter. The ceramic honeycomb catalytic converter according to any one of items 1 to 6, which is made of a ceramic fiber mat.
とを特徴とする、第１項〜第７項のいずれか一項に記載
のセラミックハニカム触媒コンバータ。8. The ceramic honeycomb catalytic converter according to any one of claims 1 to 7, wherein the metal case has a push-in structure.
とを特徴とする、第１項〜第７項のいずれか一項に記載
のセラミックハニカム触媒コンバータ。9. The ceramic honeycomb catalytic converter according to any one of claims 1 to 7, wherein the metal case has a winding structure.
であることを特徴とする、第１項〜第７項のいずれか一
項に記載のセラミックハニカム触媒コンバータ。10. The ceramic honeycomb catalytic converter according to any one of claims 1 to 7, wherein the metal case has a clamshell structure.
は少なくとも 0.2g/cm3 であることを特徴とする、第８
項記載のセラミックハニカム触媒コンバータ。11. The bulk density of the gripping member in an uncompressed state is at least 0.2 g / cm 3 .
A ceramic honeycomb catalytic converter according to the item.
載されるものであることを特徴とする、第１項〜第１１
項のいずれか一項に記載のセラミックハニカム触媒コン
バータ。12. A vehicle mounted on an exhaust system of an internal combustion engine for a two-wheeled vehicle according to any one of claims 1 to 11.
The ceramic honeycomb catalytic converter according to any one of items.
て搭載されるものであることを特徴とする、第１項〜第
１２項のいずれか一項に記載のセラミックハニカム触媒
コンバータ。13. The ceramic honeycomb catalytic converter according to claim 1, wherein the metal case is housed and mounted inside the muffler.
とも一方において、排ガス流通口の内周がその全周に亙
ってハニカム触媒の外周より大きいことを特徴とする、
第１項〜第１３項のいずれか一項に記載のセラミックハ
ニカム触媒コンバータ。14. At least one of the metal case and the fixing member is characterized in that the inner circumference of the exhaust gas flow port is larger than the outer circumference of the honeycomb catalyst over the entire circumference thereof.
The ceramic honeycomb catalytic converter according to any one of items 1 to 13.
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