JPS587806B2 - ハイシユツガス ノ シヨクバイジヨウカヨウシヨクバイソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、触媒物質を備えた１体的支持物体がケース内
に弾性的に保持されている、内燃機関の排出ガスの触媒
浄化用触媒装置に関する。

内燃機関、特に自動車の内燃機関の排出ガスの浄化は、
近年一般には再燃焼によって行われた。

この場合、再燃焼を急速に行わせるためには排出ガスが
触媒装置内を通過させられる。

触媒装置は支持物体から去り、支持物体は有害ガス成分
を化学的に変換する触媒物質で被覆されている。

この場合、支持物体はバラ材又は流通溝を備えた単一体
であっても良い。

特に望ましくは、自動車の技術分野では単一支持体を備
えた触媒装置である。

この支持体は気密で耐熱性の板又は鋳物のケース内に支
持されていて、このケースは内燃機関の排出ガス系に接
続される。

支持体をケース内に固定する場合、本発明の課題である
一連の難点がある。

従来の支持体は多孔性のセラミック物質から形成されて
いる。

この物質はその機械的強度は極く限定されている。

従って、支持体を確実に固定するためには支持体に大き
な支持力を与えることは出来なかった。

他方、内燃機関の始動後作用時間を短くするために触媒
装置を内燃機関の直近に設ける必要がある。

しかしながらこの様にすると、内燃機関からの振動が触
媒装置のケースに伝達され、従って支持体の損傷を避け
るためには支持体を弾性的に支持しなくてはならない。

この種の支持は、製造時に生じる支持体の比較的大きな
横断面の許容値並びに支持体と金属ケース間の熱膨張係
数が異ることによる熱膨脹差を吸収するための必要性か
らも考えられた。

ドイツ特許第１４７６５０７号公報並びに米国特許第３
４４１３８１号明細書に記載されている様に、又次の様
な触媒装置も周知である。

即ち、円筒形のケース内に支持体が保持され、ケースと
触媒間のリング状間隙に特に針金を平らにした波形バネ
部材を設け、該バネ部材が触媒をきつく取囲む。

しかしながら、この様な中間部材は必要条件を満さない
。

その理由は触媒内の高温により、針金が赤熱しやすいか
らである。

又、この針金を耐熱材から製造すると、量産用の触媒装
置が非常に高価なものとなる。

従って本発明は、機械的及び熱負荷に耐え、その実施上
簡単でコスト的にも望ましい触媒装置の支持体用弾性支
持を生じることを課題とする。

この課題は本発明により次の様に解決される。

即ち、支持体とケースの間の中間間隙に、支持体の軸方
向全長に亘って支持体を取囲み、予張力を以て配置され
た高耐熱性の弾性材料からなる包囲部材を設ける。

本発明の別の構成では包囲部材をセラミックの繊維材か
ら形成する。

この場合、包囲部材はセラミックからなるマットを１又
は数個所配置していてもよい。

特に推奨される包囲部材はアルミナシリカ系繊維材料か
ら形成する。

この弾性包囲の利点は、特に良好な耐熱性と断熱性とを
伴う点にある。

更にこの包囲部材は、ケース内に流れるガスに対して支
持体とケース間の中間間隙を良好にシールすることであ
る。

又、この材料は価格的に望ましいものであり、従って量
産には特に適当である。

本発明の別の特徴によれば、包囲部材の外周に軸方向に
延びた滑り部材を設け、この滑り部材により、包囲部材
と共に支持体をケース内に軸方向に押込み可能とする。

この場合滑り部材は少くともその一端に、内側に指向し
且つ包囲部材を取囲むカラーを有している。

このカラーは、支持体が軸方向の押圧力を受けその結果
損傷することなく、例えば押圧板の補助で滑り部材に軸
方向の押圧力をかけることが出来る。

滑り部材を設ける替りに、本発明の別の実施例では、包
囲部材の外周を少なくともセグメント状に硬化してもよ
い。

この場合、包囲部材の外皮の硬化層は滑り部材の技術的
課題を解決する。

即ち、この課題は、全周に亘って出来るだけ均等に半径
方向の張力を包囲部材に与え、その結果繊維マットの均
一な圧縮とそれによる支持体の心出しを行う点にある。

更に滑り部材は、包囲された支持体をケース内に挿入す
ることを容易にしていて、この場合、ケース壁の摩擦に
よって生じる包囲部材の損傷を防いでいる。

この種の触媒装置を製造するために、本発明は次の方法
を提案する。

この場合包囲部材を備えた支持体を滑り部材と共に、包
囲部材の外径をケースの内径に縮小する円錐形の案内プ
ッシュ内に挿入し、滑り部材に押圧力を掛けて軸方向に
ケース内に圧入する。

この方法は、破損しやすい支持体を一層保護して、ケー
ス内に支持体を弾性支持のを簡単にしかも有効に生じる
。

例えば滑り部材等の附加的部分をなくす場合ケースを予
めロールにかけた長方形板からなる円筒形の板材外筒と
して形成し、外筒を、包囲部材によって取囲んだ支持体
周りに円周方向に予張力を以て巻付けることを推奨する
。

従ってこの場合、前述の実施例とは逆に、包囲された支
持体を触媒装置のケース内に押込めるのではなく、円筒
形の外筒からなるケースが弾性的に保持された支持体と
共に、予めロールにかげられた長方形の板材からプレス
装置内で形成されその際長方形の板材が包囲された支持
体周りに直接巻付けられる。

この場合、附加的な滑り部材と、挿入用の案内装置とが
省略される。

巻付け中にセラミック材の繊維マットからなる包囲材料
が、ケースを形成する長方形の板材の円周方向の両端間
で挾まれるようなことをなくすために、長方形の板材の
この両端はプレスして巻付けた状態で重り合い、次いで
互いに固定される。

本発明の別の特徴によれば、円筒形の板材外筒の端面に
、円錐形の連結材を設け、この連結材は、半径方向内方
に指向した、包囲部材を被覆するカラーを備えることも
可能である。

このカラーは高熱の燃焼ガスに対して包囲部材を遮蔽す
る。

単一体の支持体を長時間問題なく作動させ又ケース内で
軸方向に動かないように保持するのを保証するために、
包囲部材を支持体及び／又はケースと接着によって連結
すると有利である。

この支持体及び／又はケースと包囲部材の接着は、ケー
ス内に支持体を保持するのを実質的に改良する。

即ち、使用時間及び材料とは無関係に個々の部材間の連
結を改良する。

この様にして簡単に生じることの出来る連結は、触媒装
置を長時間使用し、その結果生じる包囲部材の目づまり
が予張力を元に戻す場合、単一体の支持体の軸方向の保
持を確実に保証する。

この接着は次の様にして簡単に実施出来る。

即ち、包囲部材とケースの互いに対向した周面の少なく
とも一方に、耐熱性の接着剤、特に耐火セメントを塗布
する。

又、包囲部材とケース間の接着には、包囲部材を取囲む
ケース外筒を少なくとも約５００℃以上に短時間加熱し
、焼結状の接着を生じるようにすることも出来る。

ケース外筒を約５００℃に加熱することによって、セラ
ミックアルミナシリケート系繊維マットからなる包囲部
材の焼結状の接着によりケースと包囲部材間の充分でし
かも良好な連結が行われる。

図面に示した実施例に従い本発明を詳説する。

図では同一構造部材には同一参照番号を付している。

第１図は触媒装簀の縦断面を示していて、触媒装置はフ
ランジ９，１１により排出ガス管に接続されている。

単一体の支持体１は軸方向叫延びた溝を有していて、支
持体１はケース２内に高耐熱性の弾性包囲部材３により
支持体１の軸方向全長に亘り弾性的に懸架されている。

触媒支持体１を排出ガスが流通する裏、内燃機関の効率
を低下させる圧力損失が生じるので、触媒装置の横断面
は圧力損失が小さ《保たれ、排出ガスを導入する管（こ
こには図示していない）の横断面よりも実質的に大きく
される。

触媒装置を収容するケース２から導管への連結は、従っ
て、排出ガスの導入側及び排出側に円錐形の連結部材８
，１１を形成する。

普通行われている様に触媒装置１とケース２との横断面
は円形であるが、触媒装置の横断面を他の形状、例えば
楕円形又は長方形にしてもよい。

矢印１２は、触媒装置を流通する排出ガスの流れの方向
を示す。

本発明により、高耐熱性で半径方向に予張力を受けてい
る弾性的セラミックの繊維材からなる包囲部材３の外周
には、滑り部材４が設けられ、この滑り部材４は軸方向
に延び、滑り部材間の軸方向の間隙迄完全に埋めるよう
に包囲部材を取囲んでいる。

図示の実施例では外周に均等に配置された４個の滑り部
材が設けられていて、滑り部材はその一端に半径方向内
方に指向したカラー５を有している。

このカラー５は包囲部材３の前面の一部を被覆し、支持
体１をケース２内に圧入する際にかける軸方向の押圧力
受ける支持面として役立つ。

ケース２内に支持体１を圧入する方法が第３図に示され
ている。

この場合、ケース２は円錐形の連結部材８に固定したフ
ランジ９で支台１３上に載置され、ケースの挿入孔の上
方に円錐形の案内プッシュ６が取付けられる。

ケース２内への支持体１の挿入は、包囲部材３を備えた
支持体１を滑り部材４と共に案内プッシュ６内に挿入し
、滑り部材４のカラー５に押付けた抑圧板７により、矢
印１４に対応して軸方向に押圧するとケース２内に触媒
本体が圧入される。

滑り部材４は先ず、包囲部材３の外径をケース２の内径
に縮小する案内プッシュ６の内壁を滑り、次いでケース
２の内壁を滑り、その際、包囲部材には、弾性的包囲部
材を圧縮するための、円周に亘って均等に分配された半
径方向の予張力が生じる。

軸方向の力に非常に敏感な支持体１はこの圧人工程では
半径方向の負荷のみ受けるので、触媒の機能を低下させ
る支持体の破損は生じない。

実験的には、本発明による支持体の弾性保持は、自動車
の排出ガス浄化装置に生じる熱的及び機械的負荷を長期
間に亘って受けても問題はない。

弾性包囲部材用の材料として、セラミック状のアルミナ
シリケート系の繊維からなるマットが用いられるが、こ
のマットは支持体１周りの１個所又は数個所に巻付けら
れる。

この材料は高耐熱性上弾性の他に触媒の機能を有利にす
る断熱性並びに支持体１とケース２間の気密性をも包含
する。

この気密性は排出ガスの一部分を触媒を迂回させて通過
させるようなことはない。

又、滑り部材と円錐形案内プッシュを用いる本発明の支
持体支持が簡単でしかも簡潔であるので、包囲部材用の
比較的安価な材料を共に触媒装置の量産に適している。

第１，２図に示した実施例に対して、第４，５図による
実施例のケース２′は、長方形板材を巻いた円筒形板材
外筒１５からなる。

ケース２′の製作は別に製作されるものではなく次の様
にして行われる。

圧縮性の高耐熱性のセラミック繊維マット３で取囲まれ
た支持体１が予めロールにかけられて開口している長方
形板内に挿入され、次いでプレス装置内で長方形板の両
端を共締めし、包囲部材を備えた支持体１周りに巻付け
られる。

この場合一包囲部材３のセラミック繊維マットは圧縮さ
れるので、マットは支持体１を弾性的に保持する。

長方形板の両端１７は更に引寄せられ、第５図に示され
ている様に両端が重なり合い、従ってプレス中にも繊維
マットの破損が防がれる。

例えば溶接で長方形板の両端を互いに固定した後で円筒
形に形成された板材外筒１５の端面側に連結部材８，１
０が挿着され、溶接によって固定される。

連結部材８，１０は半径方向内方に突出たカラー１６を
有していて、カウー１６は包囲部材３の前面を被覆する
。

このカラーは、触媒装置のケース２を通じて流れる高温
燃焼ガスが包囲部材に直接当らず、そこで、包囲部材の
脱落を生じる繊維材料の硬化及び脆性化を生じるのを防
ぐ。

第４，５図の実施例に示したアルミナシリケート系の繊
維マットを用いた支持体の弾性支持は特に自動車の排出
ガス浄化装置内に生じる高熱及び機械的負荷を長期間に
亘って問題なく受けるものである。

ここで提案したケースの構成はケースを形成する円筒形
の板材外筒をケース内に弾性的に支持される支持体と共
に加工する際に破損しやすい支持体を破損させずに容易
且つ敏速に、しかも安価に製造出来るものとしている。

更に、本発明は、圧縮性の繊維マットに所定の予張力を
合目的に正確に与えることが出来、このことは直径を比
較的巾広く許容出来るので単一体の支持体に対しては特
に有利である。

両連結部材８，１０に半径方向内方に向いたカラー１６
を有する第４図に示した実施例の替りに、触媒装置を次
の様にして形成することも可能である。

この種の一方のカラー１６を円筒形板材外筒の一端部に
設け、特に流入側の連結部材１０に設けるか又はカラー
を全く設けない。

又、触媒装置のケースを第１図に示した実施例に類似し
て形成し、その際一方又は両方の連結部材に半径方向内
方に指向したカラーを備え、その半径方向外側の円周縁
を板材外筒に固定することも可能である。

第６図には次の様な触媒装置が示されている。

この場合、ケース２′内に支持体１を改良して保持する
ために、支持体１、包囲部材３及びケース２′の互いに
接触する周面に接着を行う。

この接着は、高耐熱性の接着剤１８、例えば耐火セメン
トを塗布することによって行われる。

接着は、支持体１と包囲部材３又は包囲部材３とケース
２′間の摩擦接合を実質的に高める。

この様にすることによって支持体１をケース２′内へ軸
方向に押込むのに必要な力は大きくなるので、保持位置
から支持体が脱落しにくくなる。

ケース２と包囲部材３間の接着は、特別な接着剤を塗布
することなく、触媒装置のケースを約５００℃の温度に
短時間加熱することによって容易に行われる。

この温度では、アルミナシリケート系の繊維材料からな
る包囲部材を鋼板からなるケース２′に接着する焼結化
が生じる。

包囲部材３と支持体１との間の周面の接着は困難がない
。

その理由は、支持体１はその外周が一般には比較的ざら
ざらしていて、従って、包囲部材３と支持体１間の摩擦
値が比較的大きく、その摩擦値は、包囲部材の半径方向
の予張力と関連して両部材の相対的軸方向の移動を困難
にしている。

これに対して板材からなるケース２′の内面は滑らかで
あるので、小さな力でも両部材の相対的摺動が生じる。

又接着に加えてケースの内面をざらざらにすることによ
って保持機能を更に改良出来る。

又、本発明による弾性的セラミック−繊維一包囲部材に
よって保持されるセラミック本体がそれぞれ単一の繊維
マットで共通のケース内に取巻かれて保持されていると
共に互いに間隔を開けて設けられた円板状の多数の部材
から構成することも考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図はケース内に弾性的に懸架された単一体の支持体
を備えた触媒装置の縦断面図であり、第２図は第１図の
断面■一■を示し、第３図はケース内に支持体を挿入す
る場合の説明図であり、第４図はそのケースが支持体周
りに巻付けられる板材からなる触媒装置の縦断面図であ
り、第５図は第４図の断面Ｖ−■を示し、第６図はケー
ス、支持体及び包囲部材の互いに対向する周面に接着剤
を塗布する場合の第４図に示した縦断面と同様に示した
触媒装置を示す。 １・・・・・・支持体（触媒物質）、２・・・・・・ケ
ース、３・・・・・・包囲部材、４・・・・・・滑り部
材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 触嬢物質を備えた１体的支持体がケース内に弾性的
   に保持されている、内燃機関の排出ガスの触媒浄化用触
   媒装置に於て、支持体１とケース２間の中間間隙に、支
   持体の軸方向全長に亘って支持体を取囲み、半径方向に
   圧縮されて設けられることにより予張力を受け且つ高耐
   熱性の弾性材料からなる包囲部材３が設けられているこ
   とと包囲部材３の外周に、軸方向に延びる滑り部材４が
   設けられ、この滑り部材４により支持体１が包囲部材３
   と基にケース２内に軸方向に挿入可能であることを特徴
   とする触媒装置。 ２ ケース２が予めロールにかげられた長方形板材から
   なる円筒形の板材外筒の形状に形成され、該長方形板材
   が円周方向に予張力を以て、包囲部材で取囲まれた支持
   体１周りに巻き付いていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の触媒装置。