JPS6032338Y2 - モノリス触媒コンバ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、自動車、とくに乗用車の排気ガス浄化用触媒
コンバータの構造に関するものである。

モノリス触媒コンバータは、基本的には内容物であるモ
ノリス触媒と、該モノリス触媒を内部に保持し前後に排
気ガスの入口部（インレットコーン）と出口部（アウト
レットコーン）が取りつけられる筒状のケーシングと、
モノリス触媒をケーシング内に保持するモノリス触媒と
ケーシングとの間に形成される環状空間部に挿入される
保持部材とから構成される。

このうち問題となるのは保持部材の構成を如何にするか
であるが、つぎに述べる保持部材に要求される性能を全
て完全に満足する触媒コンバータは開発されていないと
いうのが現状である。

触媒コンバータの保持部材に要求される事項は次の通り
である。

（イ）まず、セラミック酸のモノリス触媒と金属性のケ
ーシングとの間には熱膨張率に差があるが、熱による膨
張−収縮が繰返されても、耐久性、信頼性高くモノリス
触媒を保持できるものでなければならない。

（ロ）モノリス触媒の強度が弱にため、モノリス触媒の
損傷を防止しかつ触媒の外面の摩耗を防止する保護機能
を有するものでなければならない。

（ハ）悪路走行時などの衝撃を緩衝する機能を有するも
のでなければならない。

に）熱による膨張−収縮が繰返されても、ケーシング内
の所定位置空間にモノリス触媒を支持できるものでなけ
ればならない。

（ホ）前記膨張率−収縮が繰返された結果、保持部材が
復元不能の変形を生じて排気ガスのバイパス路を形成し
、浄化性能の劣化をきたすようなことがないものでなけ
ればならない。

（へ）軽量、小型化指向に適するものでかつ量産性を有
するものでなければならない。

保持部材としては、従来耐熱性のある無機質繊維や金属
繊維が使用されていたが、前者は弾性保持力に乏しく、
また後者も排気ガスの熱によって長時間のうちには弾持
力低下するという欠点を有し、更に両者はともに保持部
材中を排気ガスが通過するため、浄化率が低いという欠
点を有する。

上記欠点を補うために、例えば特開昭Ｍ−１３７５１７
号公報及び特開昭５１−１０２１５号公報に改良された
触媒コンバータが提案されているが、前者のものはモノ
リス触媒を両端部をフランジ状に直立させた金属製の円
筒体で保持したものであり、また後者は波形状に底形さ
れた金網を保持部材とするものである。

前者のものは両端のフランジ状部によって触媒を保持す
るための保持力が弱く、また触媒が円筒体の保持部材内
に嵌着できるようにすることは因難なため触媒外周を通
る排気ガスを防止できないという欠点を有する。

また、後者のものは金網製であるため、保持部材中を排
気ガスが通り抜けるという欠点を有する。

そのため、両発明とも保持部材の少くとも排気ガス導入
側に特殊な排気ガスシール手段が必要である。

本考案は、上記の諸条件を満足する触媒コンバータを提
供することを目的とするものである。

すなわち、本考案のモノリス触媒コンバータは、モノリ
ス触媒の外周にセラミック繊維等の耐熱性無機繊維緩衝
材を巻きつけ、該モノリス触媒を筒状ケーシングに挿入
したとき該触媒の緩衝材面とケーシング内面との間に形
成される間隙を往復し得る高低の波形を有するステンレ
ス鋼等の耐熱鋼からなる蛇腹状の波形筒状部材を前記触
媒に装着し、該波形筒状部材外周の波形底部にワイヤを
巻きけたものを前記ケーシング内に嵌挿し、該波形部材
の排気ガス入口側の端部全周をケーシングに密接固定し
たことを特徴とする。

本考案において、波形筒状部材はモノリス触媒の保持部
材としての役割をするとともに排気ガスが通り抜けるの
を防止する作用をなし、またモノリス触媒外周の緩衝材
は熱膨張時などに波形筒状部材から触媒に加わる力をや
わらげる作用をする。

以下に、本考案のモノリス触媒コンバータの一実施例を
図面に従って説明する。

第１図および第２図において、１はモノリス触媒であり
、外周面部をセラミックの耐熱性繊維とセメント体で固
めて、強度の大な補強体構成となっている。

モノリス触媒１の形状は円筒形の場合が例示されている
が、これは図示または説明を容易にするためで、円筒形
に限るものでなく、他の形状、たとえば横断面がトラッ
ク形の円筒体に形成されてもよい。

モノリス触媒１の外周面には、ミシンの巻糸様に石英ガ
ラス繊維などの高融点セラミック繊維からなる細線を巻
付けて緩衝材２層を形成し、アルミナセメントなどと共
に固定することにより、耐摩耗性のある強化層が形成さ
れる。

つぎに、断面波形の、ステンレス鋼板などの耐熱性金属
板からなる蛇腹状の波形筒状部材３が、その波形の谷部
を緩衝材２の外周面に弾接させた状態で、緩衝材２を巻
付けたモノリス触媒１の外周面に嵌着される。

波形筒状部材の山部（高部）の外径はケーシングの内径
にはＳ゛等しくしてあり、波形筒状部材３は緩衝材２と
ケーシングとの間の環状空間を埋めてガスが該環状空間
を通って流れるのを阻止し得るようになっている。

波形筒状部材３の谷部（低部）には、その外周側からセ
ラミック繊維などからなる耐熱性のワイヤが巻付けられ
ており、波形筒状部材３は緩衝材２に圧接するように締
付けられている。

特にセラミック材よりなるワイヤ４を用いた場合には、
ワイヤ４と緩衝材２との熱膨張差が無く、高温であって
も波形筒状部材３を強固に圧接するので好ましい。

波形筒状部材３およびワイヤ４が取付けられたモノリス
触媒１はケーシング５内に挿入され、波形筒状部材３の
ガス入口側の一端はケーシング５に挟持固定される。

ケーシング５は、中央部の円筒形筒体部５ａと出入口部
のじょうご形部５ｂ。

５ｂとからなり、波形筒状部材３の一端部全周は、円筒
形筒体部５ａとじようご形部５・ｂとの接合部で両者の
間に挾持されている。

波形筒状部材３の他端は固定されない状態となっており
、ケーシング５、波形筒状部材３およびモノリス触媒１
のそれぞれの軸方向への熱膨張差を自由に逃がすように
なっている。

円筒形筒体部５ａ、じょうご形部５ｂ、波形筒状部材３
同志の固定は、第１図に示すようにそれぞれの部材の端
部を重ね合せ、その重ね合せた端部を断面コ字形の環状
リング６で挾みこみかしめて固定することにより遠戚さ
れる。

固定はシール性が良好であればこれに限るものでなく、
部材５ａ、５ｂ、３の端部をビーム溶接することによっ
て行なってもよい。

なお、波形筒状部材３の山、谷部に形成される空間部に
は、必要に応じて、セラミック繊維、セラミック繊維と
ステンレス繊維との混合物、石綿などを充填してもよい
。

これらの充填物は、波形筒状部材３とモノリス触媒１外
周の緩衝材２との間を洩れて通るガスの流れを阻止する
のに役立つ。

上記のように構成されたモノリス触媒の保持構造は、次
のように作用する。

まず、モノリス触媒１とケーシング５との間の熱膨張差
は、半径方向には波形筒状部材３の波の高低の変形で容
易に吸収され、軸方向の差は波形筒状部材３とケーシン
グ５または緩衝材２との間の滑りで吸収される。

したがって、前述の（イ）の要求事項は満足される。

モノリス触媒１外周面にかかる波形筒状部材３からの荷
重に対しても、モノリス触媒１外周面に巻回された緩衝
材２がモノリス触媒１の損傷、摩耗を防止し、モノリス
触媒１を十分に保護する。

したがって、前述の（ロ）の要求事項も満足される。

この緩衝材２は、車輌の悪路走行時などに生じるモノリ
ス触媒１にかかる衝撃を緩衝する機能を果たす。

すなわち、前述の（ハ）の要求事項は自ずから満足され
る。

モノリス触媒１の所定空間位置への保持は、主には波形
筒状部材３によって遠戚されるが、該部材３は、従来の
ワイヤメツシュを充填したような触媒保持部材に生じて
いた熱による膨張収縮の繰返しによる永久変形のための
ガタを生じることがなく、熱による膨張収縮の反復に拘
らず常に弾性変形して伸縮に追従するので、モノリス触
媒１を正規の位置に保持できる。

したがってに）の要求事項も満足される。

波形筒状部材３はモノリス触媒１外周の緩衝材２に弾性
的に圧接されており、かつワイヤ４で半径方向内方に向
けて緊締されているので、熱による膨張伸縮が加わって
も波形筒状部材３の谷部と緩衝材２との間に隙間が生じ
てガスのバイパス路が形成されるようなことはない。

すなわち（ホ）の要求事項も満足される。

また、波形筒状部材３の一端部の全周はケーシング５の
壁に挾持されて密接しているので、従来の構造で常に問
題となっていたケーシングと触媒保持部材間のガスのリ
ーク、すなわち本考案でいえばケーシング５と波形筒状
部材３との間のガスのリークはまったく問題とならない
。

また、量産性に関しては、ケーシング５、波形筒状部材
３の形状はともに単純で、プレス加工が可能であり、量
産向きの構造となっている。

さらに、緩衝材２とケーシング５との間の空間には非常
に薄い、ステンレス鋼製の、波形筒状部材３が存在する
だけであるので、軽量化も同時に遠戚される。

したがって、前述の（へ）の要求事項も満足されている
ことになる。

本考案のモノリス触媒コンバータによるときは、モノリ
ス触媒とケーシング間のガスのバイパス路の形成を阻止
することができ、かつ部材間の熱膨張差を伴なう伸縮の
反復に拘らず、モノリス触媒を損傷することなく正規の
空間位置に支持することができる。

また、併せて、軽量化、量産化も図ることができるとい
う効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のモノリス触媒コンバータの縦断面図、
第２図は第１図の横断面図、である。 図中の記号の意味は次の通りである。 １・・・・・・モノリス触媒、２・・・・・・緩衝材、
３・・・・・・波形筒状部材、４・・・・・・ワイヤ、
５・・・・・・ケーシング、５ａ・・・・・・円筒形筒
体部、５ｂ・・・・・・じょうご形部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. モノリス触媒の外周に無機繊維の耐熱性緩衝材を巻きつ
   け、該モノリス触媒を筒状ケーシングに挿入したとき該
   モノリス触媒の緩衝材面と該ケーシング内面との間に形
   成される間隙を往復し得る高低の波形を有する耐熱鋼よ
   りなる蛇腹状の波形筒状部材を前記モノリス触媒に装着
   し、該波形筒状部材の外周の波形底部にワイヤを巻きつ
   けたものを前記ケーシング内に嵌挿し、該波形部材の排
   気ガス入口側の端部全周をケーシングに密接固定したこ
   とを特徴とするモノリス触媒コンバータ。