JPS63159612A - ばら物型触媒装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の排気管内に設けられ、触媒床を備
え、この触媒床が、ケーシングの円筒状壁とこの円筒状
壁に対して半径方向に設けられた篩板とによって取り囲
まれ、篩板が、運転による粒状の触媒材料の減少を補償
するために、軸方向に摺動可能である、内燃機関の排気
ガスを浄化するためのばら物型触媒装置に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

この種類の触媒装置の課題は、流動抵抗をできるだけ小
さくすると共に、最小のスペースでできるだけ大きな反
応表面積を提供することである。この場合、反応表面積
は触媒的に活性の表面積であると理解すべきである。多
孔性の固体触媒装置の場合には流動抵抗が大であり、蜂
の巣構造の場合には、所望の流動状態が得られるが、反
応表面積が制限される。ばら物型触媒装置の場合には、
特に粒の内部の反応表面積が大きいときに、粒状触媒材
料の粒の大きさに応じて、提供される反応表面積と流動
抵抗の間の所望の状態が狭いスペースで得られる。特に
ゼオライト材料の場合に内部の反応表面積が大である。

しかし、粒状の触媒材料は、運転中内燃機関の排気ガス
の脈動の作用を受けて、粒が互いに摩損することによっ
て消耗するという欠点がある。従って、触媒作用が完全
に無くなるまでに、材料がかなり減少する。この場合、
その後発生する、個々の粒の大きな自由度によって、前
記減少がますます大きくなる。浄化すべき媒体の流れに
よって摩損物が吹き出されないと、反応表面、特に触媒
充填物の内部の表面が閉塞され、それによって触媒効率
がますます低下する。内燃機関の排気衝撃によって生じ
る振動は、陸上車両の場合走行時のショックによって増
幅される。従って、粒の相対運動を阻止するために、触
媒床の半径方向篩板を弾性的に押圧することによって、
ばら物充填物の減少を補償し、それによって常に同じ密
度の接触の下で触媒粒を保持することが試みられた。

西独国特許出願公開公報第１７６７５３２号は、粒状の
材料からなる触媒充填物の例を示している。

この例の場合には、触媒材料の減少の空間的な考慮がな
されていない。

西独国特許公報第６４４７３４号では、粒状触媒材料用
の補充容器に弾性圧力を加えることによって、触媒床の
変わらぬ充填が得られる。これは、触媒充填物に圧力を
加えるばねがどちらかと言えば触媒装置の高温範囲の外
にあるという利点があるが、このような装置は車両にと
ってスペース上の理由だけで不適切となり、また加えら
れる圧力が補充には充分であるが、粒を変わらぬ密度で
接触させるためには不充分である。

西独国特許出願公開公報第２２４２８８８号は触媒装置
の外側に設けられたばね構造体を示している。このばね
構造体は触媒床を画成する篩仮に対して軸方向に作用す
る。それによって、触媒装置の高温範囲の外にばねを配
置することができるがしかし、これは浄化すべき高温媒
体を半径方向から供給排出する必要がある。更に、迂回
空気を排除するために、熱負荷にさらされるシールを備
えた、押圧力を伝達するためのロンドを通過案内させる
必要がある。更に、このような装置の空間的な大きさの
場合、ロンドを介しての熱伝導はすぐに押圧ばねに達す
る。この提案の場合に与えられるスペース的な条件だけ
によって、このような構造体は車両にはほとんど使用さ
れていない。

西独国特許出願公開公報第２３１０８４３号には、次の
ようなばね付勢装置が記載されている。すなわち、両側
で軸方向に摺動可能な篩板が、触媒床の軸方向中央に設
けられた引っ張りばねによって触媒充填物に対して押し
つけられるばね付勢装置が記載されている。そ軌によっ
て、ケーシング壁を通過させて弾性ロッドを案内させる
必要がなくなる。しかし、この引っ張りばねは排気ガス
流れの熱にさらされている。この熱が触媒装置内で流動
エネルギーの消費によって更に上昇するので、内燃機関
の離れている場合でも、８００℃の温度の排気ガスを冷
却しなければならない。ばね材料は長い時間経つとこの
ような熱負荷に耐えることができなくなり、従ってこの
ような触媒装置は運転で実証されなかった。

〔発明の目的〕

そこで、本発明の課題は、発生する熱負荷を考慮しない
でかつケーシングの壁にロッド用の穴をあけないで、連
続運転時に、増大する触媒材料の減少に対応して触媒材
料の粒が変わらずに密に接触する、触媒床の粒状材料か
らなる触媒充填物を有する装置を提供することである。

他の課題は自動車に使用できる構造体、すなわち走行時
の振動ショックに耐え、自動車の下側に取りつけること
ができるような空間的大きさを有する構造体を提供する
ことである。

〔発明の構成〕

この課題は、冒頭に述べた種類のばら物型触媒装置にお
いて、流入方向に設けられた可動の篩板が、触媒装置の
外面に設けられた磁石構造体のアーマチュアによって、
触媒床の充填物に押しつけられていることによって解決
される。

〔発明の効果〕

触媒装置の外面に、特に触媒床用ケーシングの外面に永
久磁石を設けたことにより、ケーシング壁に穴をあけて
機械的な部材を通過させることなく、必要な押圧力を可
動の篩仮に加えることができ、迂回空気の流入の危険ま
たは弾性ロッド用通過穴のところでのシールの故障の危
険を回避することができる。

磁石とアーマチュア材料の磁気的な特性は、熱負荷によ
って無効になるかまたは低下することがない。磁石材料
は経済的な条件で供され、そして上記の目的のために磁
気的な特性の著しい低下を生じないで、例えば押圧ばね
の場合には不可能であるような１０００℃以上の温度に
さらすことができる。

上記構造体の触媒床は、ゼオライト状の触媒材料を使用
するときに、その軸方向の長さを比較的に短くすること
ができ、かつ自動車に受は入れられる半径方向寸法とす
ることができる。

従って、流動抵抗は依然として小さい。消耗した触媒充
填物の交換は、出口管と固定の篩板を取り外すことによ
って困難なく行うことができる。従って、触媒作用が低
下したときに触媒装置全体を交換する必要はない。その
際、粒状の触媒材料は予め製作したパックまたはカート
リッジに入れることができる。

〔実施例〕

以下、図に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図に示した触媒装置の場合には、図示していない内
燃機関の排気管に接続された、浄化されていない排気ガ
スのための入口管１と、浄化された排気ガスのための出
口管２との間に、非磁性材料からなる拡大された同軸の
円筒状ケーシング３と、粒状の触媒材料を充填した触媒
床４が設けられている。この触媒床は出口側において、
その周方向に沿ってケーシングの内面に溶接された、穴
あき板５の形をしている篩仮によって閉鎖されている。

入口側には、穴あき板６の形をした軸方向に摺動可能な
篩板が設けられている。この穴あき板は、その外周に沿
って図においてその上側に設けられた強磁性材料からな
る環状アーマチュアすなわち接片７に連結されている。

この環状アーマチユアはケーシング３の内壁に沿って軸
方向に摺動可能である。

環状アーマチュア７は中空シリンダの形をしていてもよ
く、また図に示すように、その案内のためにケーシング
３の内壁に沿って滑動する強磁性板からなる円筒状のス
ライダ８に連結されていてもよい、穴あき板６は触媒床
を入口側で閉鎖する。

環状アーマチユア７の範囲において、ケーシング３の外
側には棒状の複数の永久磁石９が設けられている。この
永久磁石は、ケーシング３の周りに位置する強磁性材料
からなるリング１０．１１によって軸方向に保持されて
いる。このリングは軸方向断面が直角三角形であり、直
角を挟むその一方の辺はケーシング３に押しつけられ、
直角を挟む他方の辺は、締めつけリング１２の脚部によ
って加えられる押圧力を受けて、永久磁石９の端面に押
しつけられている。

磁石９の作用によって、環状アーマチュア７ひいては穴
あき板６は、出口側の方へ摺動する。

この場合、流入するガスの圧力が同様に摺動作用を行う
。

リングｔｏ、ｉｉは特に次のような課題を有する。すな
わち、磁場力を環状アーマチュア７またはそれと共に磁
気的ユニットを形成するスライダ８に伝達し、その際永
久磁石９とケーシング３の間の隙間を磁気的に架橋する
という課題を有する。

永久磁石９は、触媒床４の触媒粒の消耗時の穴あき板６
の最終位置に対応するケーシング３の高さ位置に設けら
れている。締めつけリング１２の開放によって可能であ
る、永久磁石の下方への摺動により、穴あき板６に作用
する磁力を強化することができる。

第２図乃至第５図に示した実施例の場合には、永久磁石
２０が入口管２１の範囲において外筒２３に設けられて
いる。、この外筒は入口管の周りに設けられ、入口管と
共に環状の被覆円板２２に溶接されている。外筒は円錐
状の拡大部２４の後方で、触媒床２６用ケーシング２５
を形成している。ケーシング２５の右側の端部には、フ
ランジ２７が設けられている。このフランジは出口管３
０の円錐状拡大部２９のフランジ２８にボルト止めされ
ている。触媒床２６は出口側において、穴あき板３１の
形をした篩仮によって閉鎖され、入口側において穴あき
板３２の形をした篩仮によって閉鎖されている。両穴あ
き板３１．３２は固定されておらず、軸方向に摺動可能
であるが、その外周はケーシング２５の内面に密接して
いる。篩板３１は、フランジ２７．２８と出口管３０と
のボルト止め部を弛めた後で、触媒床２６の充填または
新充填のために取り外し可能である。篩板は充填された
触媒床２６を閉鎖した後でスペーサ３３によってその位
置に保持される。このスペーサは出口管３０の円錐状拡
大部２９に支持されている。触媒床２６の前まで達して
いる入口管２１と外筒２３との間には、中空シリンダ状
の環状アーマチュア３４が、外筒２３の内壁に沿って滑
動するようにかつ軸方向に摺動可能に設けられている。

非磁性材料からなる外筒２３の外面には、１５個の棒状
永久磁石２０が設けられている。

この永久磁石２０の端面ば出口側において、外筒２３の
周りに設けられこの外筒上を軸方向に摺動可能なリング
３５の孔に挿入されている。

永久磁石２０の入口側の端面ばリング３６の孔に挿入さ
れている。両リング３５．３６は強磁性材料からなり、
同時に磁力を環状アーマチュア３４に導入する働きをす
る。入口側のリング３６はスリーブ状の延長部３７を備
えている。

この延長部は締めつけボルト３８によって外筒２３に固
定可能である。磁石２０の間には、軸方向に向いたテン
シランボルト３９が設けられている。このテンシランボ
ルトは被覆円板２２のアーム状のフランジ３９を通って
摺動可能なリング３５にねじ込まれ、このリングを永久
磁石および固定されたリング３６に押しつけている。

環状アーマチュア３４は出口側において４０のところで
、管４１に支持されている。この管は外筒２３の円錐状
の拡大部２４の中で円錐状に拡大している。管の出口側
の縁４２は穴あき仮３１に縁に接触し、永久磁石２００
作用を受けてこの穴あき板を触媒床２６の充填物に押し
つけている。締めつけボルト３９を弛めた後でリング３
７を摺動させることによって、磁石の軸方向位置を、締
めつけボルト３９の適当な調節により変更させることが
でき、それによって磁石２０の作用を調節することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による触媒装置の概略軸方向断面図、第
２図は本発明による触媒装置の軸方向部分断面図、第３
図は第２図の触媒装置を流れ方向（矢印■方向）から見
た図、第４図は第２図の触媒装置のＩＶ−ＩＶ面に沿っ
た半径方向断面図、第５図は第２図の触媒装置を流れ方
向と反対方向（矢印■方向）から見た図である。 １・・・入口管、　２・・・出口管、　３・・・ケーシ
ング、　４・・・触媒床、　５・・・下側の穴あき板、
　６・・・摺動可能な穴あき板、　７・・・環状アーマ
チュア、８・・・スライダ、　９・・・永久磁石、１０
．１１・・・リング、　　１２・・・締めつけリング、
　２０・・・永久磁石、　２１・・・入口管、　２２・
・・環状の被覆円板、２３・・・外筒、　２４・・・円
錐状拡大部、２５・・・ケーシング、　２６・・・触媒
床、２７．２８・・・フランジ、　２９・・・円錐状拡
大部、　３０・・・出口管、　３１・・・出口側の穴あ
き板、　３２・・・入口側の穴あき板、　３３・・・ス
ペーサ、　　３４・・・環状アーマチュア、　３５・・
・摺動可能なリング、　３６・・・固定されたリング、
　３７・・・スリーブ状の延長部、　３８・・・締めつ
けねじ、　３９・・・被覆円板のアーム、　４０・・・
接触点、　４１・・・管、　４２・・・管の出口側の縁 代理人　弁理士　江　崎　光　好 代理人　弁理士　江　崎　先　史 １ｇ１ １ｚ　ソ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の排気管内に設けられ、触媒床を備え、こ
   の触媒床が、ケーシングの円筒状壁とこの円筒状壁に対
   して半径方向に設けられた篩板とによって取り囲まれ、
   篩板が、運転による粒状の触媒材料の減少を補償するた
   めに、軸方向に摺動可能である、内燃機関の排気ガスを
   浄化するためのばら物型触媒装置において、流入方向に
   設けられた可動の篩板（６、３２）が、触媒装置の外面
   に設けられた磁石構造体（９、２０）のアーマチュア（
   ７、３４）によって、触媒床（４、２６）の充填物に押
   しつけられていることを特徴とするばら物型触媒装置。 ２、アーマチュアが環状アーマチュア（７）であり、こ
   の環状アーマチュアが可動の篩板（６）の縁に載ってい
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載のばら
   物型触媒装置。 ３、環状アーマチュア（７）が、触媒ケーシング（３）
   の内壁に沿って滑動する強磁性材料からなるスライダ（
   ８）に固定されていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項または第２項記載のばら物型触媒装置。 ４、環状アーマチュア（７、３４）が中空シリンダであ
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項または第２
   項記載のばら物型触媒装置。 ５、中空シリンダ状の環状アーマチュア（３４）が、浄
   化すべき排気ガス用の入口管（２１）と、この入口管（
   ２１）の周りに設けられた外筒（２３）との間に設けら
   れていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項また
   は第４項記載のばら物型触媒装置。 ６、磁石（９、２０）が永久磁石であることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一
   つに記載のばら物型触媒装置。 ７、磁石構造体（９、２０）が複数の棒磁石からなり、
   この棒磁石がケーシング（３）または外筒（２３）の周
   りに軸方向に配向されて設けられていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか一
   つに記載のばら物型触媒装置。 ８、磁石（９、２０）の端面がリングに接し、このリン
   グがケーシング（３）または外筒（２３）の周りにあり
   、かつ強磁性鉄からなることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項または第７項記載のばら物型触媒装置。 ９、ケーシング（３）または外筒（２３）が非磁性材料
   からなっていることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項記載のばら物型触媒装置。 １０、磁石構造体（２０）と環状アーマチュア（３４）
   が、浄化すべき排気ガスの流れ方向において、触媒床（
   ３４）のケーシング（２５）の拡大部（２４）の手前に
   設けられ、押しつけ圧力を篩板（３２）の縁に伝達する
   ための漏斗状に拡大した管（４１）が、環状アーマチュ
   ア（３４）と軸方向に摺動可能な入口側の篩板（３２）
   との間に設けられていることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項、第４項および第５項のいずれか一つに記載
   のばら物型触媒装置。