JPS62294711A - 触媒コンバ−タ - Google Patents

触媒コンバ−タ

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JPS62294711A
JPS62294711A JP13715886A JP13715886A JPS62294711A JP S62294711 A JPS62294711 A JP S62294711A JP 13715886 A JP13715886 A JP 13715886A JP 13715886 A JP13715886 A JP 13715886A JP S62294711 A JPS62294711 A JP S62294711A
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JP
Japan
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elastic support
retainer
catalytic converter
axial
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Pending
Application number
JP13715886A
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English (en)
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Akikazu Kojima
昭和 小島
Shigeru Kamiya
茂 神谷
Toru Hamamoto
浜本 徹
Seiji Kuroda
政治 黒田
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Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPS62294711A publication Critical patent/JPS62294711A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F01N3/2853Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は触媒コンバータに関するものであり、特には一
体型触媒、いわゆるモノリス触媒をコンバータ容器内に
支持する場合の支持構造の改良に関する。
〔従来の技術〕
図を参照しながら従来技術について説明する。
第5図ないし第7図は従来構造の触媒コンバータに関す
るものであり、第5図は触媒コンバータの中心軸に沿う
断面における断面図を示す。
第5図に示すように従来より用いられているモノリス触
媒コンバータの構成は、モノリス触媒3がステンレス等
の金属細線の圧縮成形により得られた周方向弾性支持部
材4、及び軸方向弾性支持部材6によりコンバータ容器
1内において周方向および中心軸方向に弾性支持されて
おり、コンバータ容器1は排気マニホールド2にボルト
により固定されている。7は軸方向弾性支持部材6の半
径方向内側への変形を防ぐために設置されたステンレス
板等を打抜いて形成された薄板輪状のリテーナである。
モノリス触媒3の外周部には熱膨張性のシール部材5が
巻かれ、排気ガスがモノリス外周部を吹き抜けることを
防いでいる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ここで、この様な触媒コンバータを備えた内燃機関を高
回転・高負荷等の苛酷な条件で長時間運転した場合には
、高温・高圧の排気ガスと内P、機関の過大な振動が加
わるために、モノリス触媒が排気ガス下流方向に移動し
て最悪の場合にはモノリス触媒が破損することがある。
これは、本発明者らの実験によれば以下に示す現象のた
めであることが判明した。
軸方向弾性支持部材6が高温の排気ガスのために熱劣化
してその弾性を失う結果、モノリス触媒を弾性支持する
力が消滅し、それに加えてコンバータ容器とモノリス触
媒との間に大きな熱膨張差があるため軸方向弾性支持部
材6とモノリス触媒端面との間にガタを生じる。
また、その様な状態で内燃機関の過大な振動が加わると
モノリス触媒は第5図中において比較′的大きな上下方
向への移動を繰返し、また排気ガスにより下流方向への
力を受ける結果、第5図中下方側の軸方向弾性支持部材
6は次第に押し固められる。
この現象を図示したのが第6図および第7図である。
第6図および第7図は第5図中のA部に対応する部分の
要部拡大断面図であり、第6図は触媒コンバータの使用
開始時における状態を示し、第7図は触媒コンバータの
長期使用後の状態を示す。
触媒コンバータの使用開始時の組付状態において第6図
に示す如く下方のリテーナ7の突出部70とモノリス触
媒下流側端面との間にクリアランスCを設けておいたも
のが、排気ガス下流側の軸方向弾性支持部材6の圧縮に
伴い、第7図に示す様にリテーナ7の突出部70の先端
とモノリス触媒下流側端面とが接触するまでになり、従
ってモノリス触媒3との接触面積の小さい、すなわちモ
ノリス触媒3に加わる単位面積当りの荷重が大きい接触
部分からモノリス触媒3の破損が開始することが原因で
あると判明した。
そして、いったんモノリス触媒に破損が生じるとモノリ
ス触媒3の径方向に加わる振動成分等のために破損は加
速度的に進む。従って、モノリス触媒3の破損を防止す
るためには、前述のモノリス触媒3の下流側端面とリテ
ーナ7の突出部70の先端との接触を防ぐことがモノリ
ス触媒3の破損防止に大きな効果をもたらすものと考え
られる。
本発明は内燃機関を長期間にわたって高負荷・高回転等
の過酷な運転条件で使用した場合においてもモノリス触
媒の破損が生じない支持構造の触媒コンバータを提供す
ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明はこの目的を達成するために、金属細線を圧縮成
形して得られた弾性を有する軸方向弾性支持部材と、該
軸方向弾性支持部材の半径方向内側への変形を防ぐため
に設けられた突出部を有するリテーナとの組合せにおい
て、リテーナの突出部をモノリス触媒の軸方向端面側と
逆方向に向けて配設すると共に、リテーナが軸方向弾性
支持部材と接する側と反対側の端面をモノリス触媒の軸
方向端面に当接させて配設することによりリテーナの突
出部の先端がモノリス触媒の端面に当ることがないよう
にモノリス触媒を中心軸方向に弾性支持したものである
〔実施例〕
以下、本発明の望ましい実施例について説明する。
第1図は本発明の第1実施例の触媒コンバータの中心軸
に沿う断面における要部拡大断面図を示す。
第1実施例においては、モノリス触媒3の端面と軸方向
弾性支持部材6との間にリテーナ7をリテーナ7の突出
部70をモノリス触媒と反対側の方向へ向けて配設して
いる。
この様な構成とすることにより、軸方向弾性支持部材6
が熱劣化して圧縮されてもリテーナ7の突出部70の先
端部がモノリス触媒の端面に当ることはな(、従ってモ
ノリス触媒の破損は生じない。
また、第5図ないし第7図に示す従来の触媒コンバータ
では軸方向弾性支持部材6が高温の排気ガスに直接さら
されるのに対して、本発明の構成ではリテーナ7が排気
ガス流れ方向の上流側に存在するため、軸方向弾性支持
部材6の熱劣化を防止できるという優れた効果がある。
更に、モノリス触媒3からリテーナ7に加えられた力は
リテーナの剛性のために軸方向弾性支持部材6の軸方向
端面の全面で受けられることになるので、軸方向弾性支
持部材6の受圧面積は第5図ないし第7図に示す従来の
触媒コンバータより大きくなる。従って、軸方向弾性支
持部材6の圧縮量は小さくなるので、前述したモノリス
触媒の軸方向への移動量が小さくできるという優れた効
果がある。
また、コンバータ容器1の内面がリテーナ7の突出部7
0の先端部と対向する部分には軸方向弾性支持部材6が
圧縮しきってもコンバータ容器lの内面が突出部70の
先端と接触することがない様にコンバータ容器lの内面
が突出部70の先端部と対向する距離Sを確保するよう
にコンバータ容器1の内面を円周状に削り込んで形成し
た逃げ部10を設けてお(ことが望ましい。
第2図は第2実施例の触媒コンバータについての第1図
に対応する部分における要部拡大断面図を示す。
第2実施例について第1実施例との相違点を中心にして
説明する。
第2実施例は第1実施例のような逃げ部10を設ける代
りにリテーナ7における軸方向弾性支持部材6との当接
面からの突出部の高さhの寸法を低くして、軸方向弾性
支持部材6が圧縮しきった場合においても、リテーナ7
の突出部70の先端とコンバータ容器1の内面どが接触
することのない様な大きさに設定したものである。
第2実施例においては、リテーナ7の突出部70の高さ
があまり低いとりテーナ7によって軸方向弾性支持部材
6が半径方向の内周側に変形するのを防止する効果が薄
れるので、軸方向弾性支持部材6とリテーナ7とは例え
ば部分的な煮付は溶接等の手段により一体化することに
よって軸方向弾性支持部材6の半径方向内側への変形を
防止している。
次に、第1図に示す第1実施例のS、及び第2図に示す
第2実施例のhについて望ましい値の設定について説明
する。
第3図は第1図、第2図中の軸方向弾性支持部材6を高
温に保持した状態で荷重をかけた場合における負荷荷重
に対する軸方向弾性支持部材の嵩密度の変化を示す特性
図である。
第3図に示すように軸方向弾性支持部材の高温状態での
荷重に対する嵩密度(外形寸法に対する見かけ上の密度
)は、負荷荷重の増加に伴って増加し、軸方向弾性支持
部材を形成するステンレス細線等の素材の真の密度ρに
漸近する曲線となる。
一方、実際に軸方向弾性支持部材6に加わる荷重は、排
気ガスがモノリス触媒を中心軸方向に移動させることに
よって、作用する力に、モノリス触媒が中心軸方向に振
動することによって作用する力を加えたものである。
この力をPとすると、軸方向弾性支持部材の軸方向にP
が加わった時の嵩密度ρ、は、軸方向弾性支持部材6の
実際の使用状態における嵩密度の最大値となる。つまり
軸方向弾性支持部材の使用開始時における自由厚さをt
0、嵩密度をρ。とすると軸方向弾性支持部材の厚さt
は、いくら圧縮されてもt=t0X (ρ。/ρ、)以
下にはならないのである。ここで、我々の実験によると
、ρ、は、軸方向弾性支持部材を形成する金属細線の真
の密度ρの1/3程度となることがわかった。
そこで第1図のSとしては、 ρ となる様に、また第2図のhとしては、となる様にする
のが望ましい。なお、実用上ρ。
とじては、1ないし3程度である。
ただし、第2図に示す第2実施例のようにリテーナ7の
突出部高さ70を低くする方法では、リテーナ7による
軸方向弾性支持部材6の変形防止効果が薄れる可能性が
あるため、軸方向弾性支持部材6とリテーナ7とは溶接
等の手段により一体化する必要があり、この一体化の際
にリテーナ7の突出部70が全くないと、両者の位置決
めが困難であるため突出部の高さhは0以上とするのが
望ましい。
第4図は本発明の触媒コンバータと、従来構造の触媒コ
ンバータの各々についてモノリス触媒の沈み込み量を実
測した実験結果を示す特性図である。
モノリス触媒の沈み込む量とは排気ガス下流方向へのモ
ノリス触媒の移動量を測定したものであり、実験は排気
量1300 ccの内燃機関を600Orpmの全負荷
で、連続的に運転して行い、モノリス触媒が沈み込みを
開始した時点以降について、モノリス触媒が時間の経過
と共に沈み込む量の実測結果を示しである。
第4図に示される様に、実線で示す本発明になる構造の
ものでは、その沈み込み星は破線で示す従来構造のもの
に比べて極端に少なくなることが確認できた。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明の触媒コンバータは
軸方向弾性支持部材が高温の排気ガスによって熱劣化す
ることを有効に防止できると共に、軸方向弾性支持部材
の局所的な圧縮を防止できるので、過酷な条件での長期
にわたる使用においてもモノリス触媒の良好な軸方向の
弾性支持を維持できる結果、モノリス触媒の破損をなく
すことができ、長期にわたって良好な排気浄化性能を維
持できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の触媒コンバータの中心軸
に沿う断面における要部拡大断面図を示す。 第2図は第2実施例の触媒コンバータについて第1図に
対応する部分における要部拡大断面図を示す。 第3図は第1図、第2図中の軸方向弾性支持部材6を高
温に保持した状態で荷重をかけた場合における負荷重量
に対する軸方向弾性支持部材の嵩密度の変化を示す特性
図である。 第4図は本発明の触媒コンバータと、従来構造の触媒コ
ンバータの各々についてモノリス触媒の沈み込み量を実
測した実験結果を示す特性図である。 第5図ないし第7図は従来構造の触媒コンバータに関す
るものであり、第5図は触媒コンバータの中心軸に沿う
断面における断面図を示す。 第6図および第7図は第5図中のA部に対応する部分の
要部拡大断面図であり、第6図は触媒コンバータの使用
開始時における状態を示し、第7図は触媒コンバータの
長期使用後の状態を示す。 l・・・コンバータ容器、3・・・モノリス触媒、6・
・・軸方向弾性支持部材、7・・・リテーナ、10・・
・逃げ部、70・・・突出部。 代理人弁理士 岡  部   隆 寸     −I− 其処E啄噌轡恋歇製9碕男剖 Φ′コ区薯蟹(只ルー2−10 第5図 第6図 第7図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)コンバータ容器内にモノリス触媒を収容して内燃
    機関から排出される排気ガスを浄化する触媒コンバータ
    において、突起部を内径側に有する輪状金属板のリテー
    ナについて前記突出部の突出側と反対側の端面を前記モ
    ノリス触媒の軸方向端面に当接させると共に、前記リテ
    ーナの突起部の突出側の端面には金属細線を圧縮成型し
    た輪状の軸方向弾性支持部材の軸方向端面を当接させ、
    更に軸方向弾性支持部材の反対側の軸方向端面に前記コ
    ンバータ容器の内壁を当接させることにより軸方向弾性
    支持部材を中心軸方向に弾性変形させて前記モノリス触
    媒を中心軸方向に弾性支持したことを特徴とする触媒コ
    ンバータ。
  2. (2)前記軸方向弾性支持部材の使用開始時における自
    由厚さをt_0、嵩密度をρ_0、軸方向弾性支持部材
    を形成する金属細線の真の密度をρとすると、 前記リテーナの突出部の先端と前記コンバータ容器の内
    周面との対向距離Sが、 t_0×(1−3×ρ_0/ρ)以上 となるように前記リテーナの突出部の先端に対向するコ
    ンバータ容器の内周面に逃げ部を形成した特許請求の範
    囲第1項記載の触媒コンバータ。
  3. (3)前記軸方向弾性支持部材の使用開始時における自
    由厚さをt_0、嵩密度をρ_0、軸方向弾性支持部材
    を形成する金属細線の真の密度をρとすると、 軸方向弾性支持部材と当接する前記リテーナの当接面か
    らの突出部の高さhを、 3×t_0×ρ_0/ρ以下 とした特許請求の範囲第1項記載の触媒コンバータ。
  4. (4)前記リテーナを前記軸方向弾性支持部材に一体的
    に結合した特許請求の範囲第3項記載の触媒コンバータ
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109196198A (zh) * 2016-05-31 2019-01-11 日立造船株式会社 排气处理装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109196198A (zh) * 2016-05-31 2019-01-11 日立造船株式会社 排气处理装置
EP3467280A4 (en) * 2016-05-31 2019-11-20 Hitachi Zosen Corporation DEVICE FOR TREATING EXHAUST GAS

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