JPS63201310A - マット支持体・基体部分組立体およびそれを備えた触媒コンバータを製造する方法 - Google Patents
マット支持体・基体部分組立体およびそれを備えた触媒コンバータを製造する方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は自動車の触媒コンバータ、一層詳しくは、セラ
ミック基体を膨張性雲母の発泡性防炎マットによって金
属製ハウジング内に装着したモノリスタイプのコンバー
タに関する。
ミック基体を膨張性雲母の発泡性防炎マットによって金
属製ハウジング内に装着したモノリスタイプのコンバー
タに関する。
発明の背景
従来、モノリスタイプのコンバータでは、金属製ハウジ
ング内にセラミック製基体を支えるのに膨張性雲母マッ
ト片を用いていた。このような基体の或るものは横断面
が長円形であり、他に円形もある。いずれにしても、基
体を支える場合のマットの取付密度を制御することが望
ましい。この目的のために、発泡性防炎マットは種々の
所定厚さを有するマット片の素材から選定する。マット
厚さはセラミック基体と金属ハウジングの間に生じると
予想される間隙に従って選ばれる。このようなマット片
の両端に舌片・溝装置を用い、マットを基体のまわりに
巻き付けたときにマット端を相互錠止する。しかしなが
ら、マット端を適正に相互錠止したいならば基体の周寸
法の公差要件も精密であることが要求され、基体の製造
コストも高くなる。
ング内にセラミック製基体を支えるのに膨張性雲母マッ
ト片を用いていた。このような基体の或るものは横断面
が長円形であり、他に円形もある。いずれにしても、基
体を支える場合のマットの取付密度を制御することが望
ましい。この目的のために、発泡性防炎マットは種々の
所定厚さを有するマット片の素材から選定する。マット
厚さはセラミック基体と金属ハウジングの間に生じると
予想される間隙に従って選ばれる。このようなマット片
の両端に舌片・溝装置を用い、マットを基体のまわりに
巻き付けたときにマット端を相互錠止する。しかしなが
ら、マット端を適正に相互錠止したいならば基体の周寸
法の公差要件も精密であることが要求され、基体の製造
コストも高くなる。
このような従来のコンバータでは、基体のまわりに巻き
付けたマット片の端における舌片と溝の位置がずれるこ
とがある。これはマット片を巻き付けた基体の周寸法の
変化から生じる可能性がある。もし基体寸法が公称寸法
から大きい方にずれているならば、マット片の舌片端と
溝端が接近して並ぶことはない。これは自動車の排ガス
がマット片の隔たった端の間を流れてコンバータの触媒
をバイパスしてしまう原因となる。このような流れはマ
ットの端に沿って腐蝕を生じさせる可能性も高める。
付けたマット片の端における舌片と溝の位置がずれるこ
とがある。これはマット片を巻き付けた基体の周寸法の
変化から生じる可能性がある。もし基体寸法が公称寸法
から大きい方にずれているならば、マット片の舌片端と
溝端が接近して並ぶことはない。これは自動車の排ガス
がマット片の隔たった端の間を流れてコンバータの触媒
をバイパスしてしまう原因となる。このような流れはマ
ットの端に沿って腐蝕を生じさせる可能性も高める。
一方、基体寸法が公称寸法から小さい方へずれている場
合には、マット片の舌片端、溝端は互いに重なり合うこ
とになる。これはマットの発泡防炎膨張中にマットの二
重になった厚みでコンバータ・ハウジングを膨らませ、
この膨らんだところで排ガスの触媒まわりのバイパスと
マットの腐蝕の可能性がここでも生じる。この脹らみは
基体にも圧力を加え、それを破壊する可能性がある。
合には、マット片の舌片端、溝端は互いに重なり合うこ
とになる。これはマットの発泡防炎膨張中にマットの二
重になった厚みでコンバータ・ハウジングを膨らませ、
この膨らんだところで排ガスの触媒まわりのバイパスと
マットの腐蝕の可能性がここでも生じる。この脹らみは
基体にも圧力を加え、それを破壊する可能性がある。
寸法の変化する基体を備えた或る種の従来の円形モノリ
スタイプのコンバータでは、マットの密度は円筒形の金
属ハウジングによって制御されている。これは長方形の
薄板金ハウジングの重なり合った端を圧迫あるいは押し
つぶしてマットおよび基体を緊密に囲ませるかあるいは
抱え込ませることによって行なわれる。圧迫作業はハウ
ジングの外周寸法が所望のマット密度を与えるまで続け
られる。次いで、ハウジング端を相互に溶接する。
スタイプのコンバータでは、マットの密度は円筒形の金
属ハウジングによって制御されている。これは長方形の
薄板金ハウジングの重なり合った端を圧迫あるいは押し
つぶしてマットおよび基体を緊密に囲ませるかあるいは
抱え込ませることによって行なわれる。圧迫作業はハウ
ジングの外周寸法が所望のマット密度を与えるまで続け
られる。次いで、ハウジング端を相互に溶接する。
たとえば、米国特許第4.0T0.158号参照。
米国特許第1959.865号は非常に精密な公差に保
たれているハウジング内に取り付け得るようにセラミッ
ク製基体を精密な公差で製作しなくてよいということは
利点であると認めている。しかしながら、この米国特許
では、基体とハウジングの間に高温においてその場で形
成した有機あるいは無機の発泡体を使用することを教示
している。
たれているハウジング内に取り付け得るようにセラミッ
ク製基体を精密な公差で製作しなくてよいということは
利点であると認めている。しかしながら、この米国特許
では、基体とハウジングの間に高温においてその場で形
成した有機あるいは無機の発泡体を使用することを教示
している。
米国特許第4.048.363号はロールの形で供給し
、基体の周囲に相当する長さに切断する積層発泡性防炎
マットを開示している。基体とそのハウジングの間の間
隙寸法と無関係に基体毎にただ1種の厚さの膨張性積層
体を使用する。
、基体の周囲に相当する長さに切断する積層発泡性防炎
マットを開示している。基体とそのハウジングの間の間
隙寸法と無関係に基体毎にただ1種の厚さの膨張性積層
体を使用する。
米国特許第3.861.881号も厳しい寸法公差の必
要性を排除することを探求している。それを行なうべく
、この米国特許は所望の断熱、衝撃遮断の程度に従って
厚みを増すに充分な枚数の薄い紙でつくられる螺旋状に
巻いた層からなる繊維性リングを開示している。このリ
ングは発泡性防炎材料ではなく、特殊な基体には合わな
い。したがって、リングを基体を覆ってプレス嵌めした
とき、その結果化じた同寸法は基体に依存して変化する
。
要性を排除することを探求している。それを行なうべく
、この米国特許は所望の断熱、衝撃遮断の程度に従って
厚みを増すに充分な枚数の薄い紙でつくられる螺旋状に
巻いた層からなる繊維性リングを開示している。このリ
ングは発泡性防炎材料ではなく、特殊な基体には合わな
い。したがって、リングを基体を覆ってプレス嵌めした
とき、その結果化じた同寸法は基体に依存して変化する
。
米国特許第4.239.733号は少なくとも部分的に
発泡性防炎スリーブによって薄板金ハウジング内に支持
された脆いセラミック材料で作った2つの連続配置、触
媒被覆モノリスを有する触媒コンバータを開示している
。
発泡性防炎スリーブによって薄板金ハウジング内に支持
された脆いセラミック材料で作った2つの連続配置、触
媒被覆モノリスを有する触媒コンバータを開示している
。
発明の概要
本発明はマット片ではなくロールの形をした発泡性防炎
マットの素材を意図している。ロールの形態では、マッ
トの厚さはマット片よりも薄くし得る。また、従来技術
で許容されているよりも広い同寸法範囲を持つセラミッ
ク製基体の素材も意図している。したがって、基体のコ
ストを低減することができる。
マットの素材を意図している。ロールの形態では、マッ
トの厚さはマット片よりも薄くし得る。また、従来技術
で許容されているよりも広い同寸法範囲を持つセラミッ
ク製基体の素材も意図している。したがって、基体のコ
ストを低減することができる。
本発明は各基体の同寸法を測定し、発泡性防炎マットの
長さを予め選定してから基体のまわりに巻き付ける方法
を意図している。巻付け層の数は各選んだ基体の同寸法
に依存する。
長さを予め選定してから基体のまわりに巻き付ける方法
を意図している。巻付け層の数は各選んだ基体の同寸法
に依存する。
基体が異常に小さい場合には、より長いマットを選択し
、巻き付けたときに、基体部分組立体により数の多いマ
ット層を持たせて部分組立体の所望の同寸法を得る。し
たがって、巻き付け済みの基体部分組立体を金属製のコ
ンバータ・ハウジング内に設置したときに、枚数の多い
層は基体のより小さい同寸法を自動的に補正することに
なる。
、巻き付けたときに、基体部分組立体により数の多いマ
ット層を持たせて部分組立体の所望の同寸法を得る。し
たがって、巻き付け済みの基体部分組立体を金属製のコ
ンバータ・ハウジング内に設置したときに、枚数の多い
層は基体のより小さい同寸法を自動的に補正することに
なる。
基体が異常に大きい場合には、より短いマットを選び、
巻き付けたときに、基体部分組立体により少ない枚数の
マット層を持たせて部分組立体の所望の同寸法を得る。
巻き付けたときに、基体部分組立体により少ない枚数の
マット層を持たせて部分組立体の所望の同寸法を得る。
したがって、巻き付け済みの基体部分組立体を金属製の
コンバータ・ハウジング内に設置したときに、より枚数
の少ない層が基体のより大きい同寸法を自動的に補正す
る。
コンバータ・ハウジング内に設置したときに、より枚数
の少ない層が基体のより大きい同寸法を自動的に補正す
る。
したがって、本発明の目的はモノリスタイプの触媒コン
バータにおいて発泡性防炎マットのための舌片・溝型結
合を排除し、したがって、これら2つの対応部分(舌片
、溝)の不整合による排ガスのバイパスおよびマット腐
蝕の可能性をなくすことにある。このような不整合によ
って生じる重なりはこのようなバイパスの他の高すぎる
荷重による脆いセラミック・モノリスの亀裂を生じさせ
ていたのである。。
バータにおいて発泡性防炎マットのための舌片・溝型結
合を排除し、したがって、これら2つの対応部分(舌片
、溝)の不整合による排ガスのバイパスおよびマット腐
蝕の可能性をなくすことにある。このような不整合によ
って生じる重なりはこのようなバイパスの他の高すぎる
荷重による脆いセラミック・モノリスの亀裂を生じさせ
ていたのである。。
本発明の別の目的はモノリスタイプの触媒コンバータに
ふいてその同寸法と無関係に発泡性防炎マットの取付密
度を制御する方法にある。
ふいてその同寸法と無関係に発泡性防炎マットの取付密
度を制御する方法にある。
前記目的の利点は各基本に加えられる支え量を制御″し
て最適なマット取付密度を得、それによって、従来の触
媒コンバータのマット取り付け式モノリス、たとえば、
舌片・溝設計物より高い耐久性を得ることができるとい
うことにある。
て最適なマット取付密度を得、それによって、従来の触
媒コンバータのマット取り付け式モノリス、たとえば、
舌片・溝設計物より高い耐久性を得ることができるとい
うことにある。
本発明の別の目的は触媒コンバータの発泡性防炎マット
材料の取付密度を制御し、モノリスタイプの基体の未処
理状態(すなわち、マットを硬化させる前の状態)の保
持を改善し、マット腐蝕を減らすことによってコンバー
タの耐久性を改良することにある。
材料の取付密度を制御し、モノリスタイプの基体の未処
理状態(すなわち、マットを硬化させる前の状態)の保
持を改善し、マット腐蝕を減らすことによってコンバー
タの耐久性を改良することにある。
本発明のより特殊な目的はハウジング内に発泡性防炎マ
ットによって取り付けられたモノリスタイプのセラミッ
ク基体を有する触媒コンバータを制御した取付密度をも
って組み立てる方法であって、種々の周寸法を有する素
材からモノリスタイプの基体を選ぶ段階と、この選んだ
モノリスタイプの基体の周寸法を測定する段階と、この
周寸法の測定によって決った長さの発泡性防炎マットを
素材から選ぶ段階と、モノリスタイプの基体のまわりに
前記決った長さのマットを巻き付ける段階と、ハウジン
グ内に巻き付け済みのモノリスタイプの基体をすえ付け
る段階とを包含し、コンバータの作動中に温度が上昇し
たときに前記決った長さのマットがハウジング内で制御
された取付密度を得る方法にある。
ットによって取り付けられたモノリスタイプのセラミッ
ク基体を有する触媒コンバータを制御した取付密度をも
って組み立てる方法であって、種々の周寸法を有する素
材からモノリスタイプの基体を選ぶ段階と、この選んだ
モノリスタイプの基体の周寸法を測定する段階と、この
周寸法の測定によって決った長さの発泡性防炎マットを
素材から選ぶ段階と、モノリスタイプの基体のまわりに
前記決った長さのマットを巻き付ける段階と、ハウジン
グ内に巻き付け済みのモノリスタイプの基体をすえ付け
る段階とを包含し、コンバータの作動中に温度が上昇し
たときに前記決った長さのマットがハウジング内で制御
された取付密度を得る方法にある。
本発明のまた別の目的はモノリスタイプの触媒コンバー
タのためのセラミック基体の周寸法公差の重要性を減ら
し、基体のコストを低減することにある。また、マット
支えの量が制御されるので、輪郭公差すなわち周寸法公
差を高めることによって基体全体のコストを最終組立体
の性能に影響を与えることなく減らすこともできる。
タのためのセラミック基体の周寸法公差の重要性を減ら
し、基体のコストを低減することにある。また、マット
支えの量が制御されるので、輪郭公差すなわち周寸法公
差を高めることによって基体全体のコストを最終組立体
の性能に影響を与えることなく減らすこともできる。
本発明の別の目的は種々の長さの発泡性防炎マットを種
々の寸法のセラミック基体に組み込み、所定寸法の部分
組立体を得てからコンバータ・ハウジングにすえ付ける
作業を自動化することにある。
々の寸法のセラミック基体に組み込み、所定寸法の部分
組立体を得てからコンバータ・ハウジングにすえ付ける
作業を自動化することにある。
この目的の利点は種々の寸法の基体と無関係に所定寸法
を有するマット・基体部分組立体の素材を得ることにあ
る。
を有するマット・基体部分組立体の素材を得ることにあ
る。
本発明の特殊な目的は内燃機関の排ガスを浄化するため
の2つの触媒要素を有する触媒コンバータであって、所
定の周寸法を有する管状金属製シェルと、このシェルに
よって囲まれているがこのシェルとの内面から或る距離
だけ隔たっておりかつシェルの軸線に対してほぼ同軸に
流れを通すように配置してある第1のガス透過性耐火性
触媒要素と、前記シェルによって囲まれているがこのシ
ェルの内面から別の距離だけ隔たっており、前記第1の
触媒要素と連続整合していてそれとの間に連続流を与え
、シェルの軸線に対してほぼ同軸に流れを通すように配
置してある第2のガス透過性セラミック触媒要素と、シ
ェルと前記第1、第2の触媒要素との間のスペースにそ
れぞれ設けた第11第2の層状の発泡性防炎手段とを包
含し、前記第1の発泡性防炎手段が前記第2の発泡性防
炎手段と異なった数の層を有し、それによって、シェル
とそれぞれの触媒要素との間の異なった間隙を補正する
触媒コンバータを提供することにある。
の2つの触媒要素を有する触媒コンバータであって、所
定の周寸法を有する管状金属製シェルと、このシェルに
よって囲まれているがこのシェルとの内面から或る距離
だけ隔たっておりかつシェルの軸線に対してほぼ同軸に
流れを通すように配置してある第1のガス透過性耐火性
触媒要素と、前記シェルによって囲まれているがこのシ
ェルの内面から別の距離だけ隔たっており、前記第1の
触媒要素と連続整合していてそれとの間に連続流を与え
、シェルの軸線に対してほぼ同軸に流れを通すように配
置してある第2のガス透過性セラミック触媒要素と、シ
ェルと前記第1、第2の触媒要素との間のスペースにそ
れぞれ設けた第11第2の層状の発泡性防炎手段とを包
含し、前記第1の発泡性防炎手段が前記第2の発泡性防
炎手段と異なった数の層を有し、それによって、シェル
とそれぞれの触媒要素との間の異なった間隙を補正する
触媒コンバータを提供することにある。
本発明のこれらおよび他の目的、特徴、利点は以下の説
明ふよび図面でさらに明らかとなろう。
明ふよび図面でさらに明らかとなろう。
好ましい実施例の説明
第1図と第3図を参照して、ここには本発明を具体化し
た触媒コンバータが示してあり、これは内燃機関からの
排ガスを浄化するために自動車で使用するためのもので
ある。このコンバータは、通常、一対の触媒被覆式モノ
リス1O112を包含し、これらのモノリスはハマグリ
置型の薄板金属製ハウジング13内に端と端を突き合わ
せて装着してあり、それぞれの内端14.15が互いに
対面している。ハウジング13は一対のシェル部材16
.18からなり、これらのシェル部材は協働してモノリ
スの周面を囲み、さらに、両端にそれぞれ一体形成の煙
突部分20.21および22.23を有する。シェル部
材16.18のそれぞれの煙突部分20.22は協働し
てハウジングの一端に円筒形の開口24を形成し、また
内部通路25も形成しており、そこからこの内部通路2
5は外方に広がり、この開口をモノリス10の外端26
全体に露出させている。他の煙突部分21、23も協働
してハウジングの反対端に円筒形の開口27を形成し、
内部通路28も形成してあり、そこからこの内部通路2
8は内方に広がってこの開口を他方のモノリス12の外
端29全体に露出させている。さらに、第3図、第4図
を参照して、それぞれのシェル部材16.18は対面フ
ランジ32.33および34.35を有し、これらのフ
ランジは対向した側面に沿って、また、シェル部材両端
間に延びている。フランジ32.33はそれぞれフラン
ジ34.35と協働し、これらの縁に沿って個別の溶接
部36.37によって相互に恒久的に密封溶接されてい
る。この縁溶接に加えて、本発明はローラシーム溶接も
同様に意図している。
た触媒コンバータが示してあり、これは内燃機関からの
排ガスを浄化するために自動車で使用するためのもので
ある。このコンバータは、通常、一対の触媒被覆式モノ
リス1O112を包含し、これらのモノリスはハマグリ
置型の薄板金属製ハウジング13内に端と端を突き合わ
せて装着してあり、それぞれの内端14.15が互いに
対面している。ハウジング13は一対のシェル部材16
.18からなり、これらのシェル部材は協働してモノリ
スの周面を囲み、さらに、両端にそれぞれ一体形成の煙
突部分20.21および22.23を有する。シェル部
材16.18のそれぞれの煙突部分20.22は協働し
てハウジングの一端に円筒形の開口24を形成し、また
内部通路25も形成しており、そこからこの内部通路2
5は外方に広がり、この開口をモノリス10の外端26
全体に露出させている。他の煙突部分21、23も協働
してハウジングの反対端に円筒形の開口27を形成し、
内部通路28も形成してあり、そこからこの内部通路2
8は内方に広がってこの開口を他方のモノリス12の外
端29全体に露出させている。さらに、第3図、第4図
を参照して、それぞれのシェル部材16.18は対面フ
ランジ32.33および34.35を有し、これらのフ
ランジは対向した側面に沿って、また、シェル部材両端
間に延びている。フランジ32.33はそれぞれフラン
ジ34.35と協働し、これらの縁に沿って個別の溶接
部36.37によって相互に恒久的に密封溶接されてい
る。この縁溶接に加えて、本発明はローラシーム溶接も
同様に意図している。
ハウジングの円筒形開口24.27はコネクタ・パイプ
(図示せず)を受は入れるようになっている。これらの
パイプはその周面をハウジング開口の縁に密封固定され
、エンジンの排気系統にコンバータを接続し、排ガスが
第1のモノリス10に入り、他のモノリス12から出る
ようにする。
(図示せず)を受は入れるようになっている。これらの
パイプはその周面をハウジング開口の縁に密封固定され
、エンジンの排気系統にコンバータを接続し、排ガスが
第1のモノリス10に入り、他のモノリス12から出る
ようにする。
モノリス10.12は脆い材料、たとえば、セラミック
で作られており、同一のハニカム横断面42と楕円形周
面43.44を持つように(それぞれ第3図、第4図に
示してあるように)押出し成形される。このような楕円
形は許容スペース高さが非常に限られる車輌床下すえ付
けのために幅に比べて低い輪郭を与える。モノリス10
.12は適当な三方還元または酸化触媒で被覆され、こ
の分野では周知のように還元、酸化プロセスによって、
ハウジング人口として作用する開口24を通って入り、
ハウジング出口として作用する開口27を通って出る排
ガスを浄化するようになっている。
で作られており、同一のハニカム横断面42と楕円形周
面43.44を持つように(それぞれ第3図、第4図に
示してあるように)押出し成形される。このような楕円
形は許容スペース高さが非常に限られる車輌床下すえ付
けのために幅に比べて低い輪郭を与える。モノリス10
.12は適当な三方還元または酸化触媒で被覆され、こ
の分野では周知のように還元、酸化プロセスによって、
ハウジング人口として作用する開口24を通って入り、
ハウジング出口として作用する開口27を通って出る排
ガスを浄化するようになっている。
シェル部材16.18からなるハウジング13は、好ま
しくは、ステンレス鋼板あるいは他の高温・耐腐蝕性金
属板で作られ、セラミック・モノリス10.12よりも
熱膨張率がかなり高い。その結果、ハウジングはコンバ
ータが加熱されたときにモノリスから離れるように膨張
するので、モノリスを支え、密封してその破壊を防ぎ、
その内部を通る排ガスのバイパス減少すなわち内部漏洩
を防ぐ或る種の設備を作らなければならない。
しくは、ステンレス鋼板あるいは他の高温・耐腐蝕性金
属板で作られ、セラミック・モノリス10.12よりも
熱膨張率がかなり高い。その結果、ハウジングはコンバ
ータが加熱されたときにモノリスから離れるように膨張
するので、モノリスを支え、密封してその破壊を防ぎ、
その内部を通る排ガスのバイパス減少すなわち内部漏洩
を防ぐ或る種の設備を作らなければならない。
従来は、モノリスタイプのコンバータは金属製のハウジ
ング74内でセラミック製基体72を支えるのに膨張性
雲母マット片70を使用していた。
ング74内でセラミック製基体72を支えるのに膨張性
雲母マット片70を使用していた。
たとえば、第2図を参照されたい。或る種の基体は横断
面が楕円であったが、他に円形もある。いずれにしても
、基体を支えるマットの取付密度を制御することが望ま
しい。この目的のために、発泡性防炎マットは種々の厚
さを有するマット片の素材から選ばれた。マット厚さは
セラミック基体72と金属ハウジング740間に生じる
と予想される公称間隙に従って選ばれていた。これらの
マット片の両端84.86には舌片80と溝82の配置
が用いられており、マットを基体のまわりに巻き付けた
ときにマット端を相互錠止する。このような配置はステ
ープル90によって基体にマットを取り付けるのに用い
られる。しかしながら、基体の同寸法の公差要件は、マ
ット端84.86が適正に相互錠止し、モノリスをバイ
パスする排ガスを密封した場合には精密であることを要
求し、したがって、基体のコストが上昇する。
面が楕円であったが、他に円形もある。いずれにしても
、基体を支えるマットの取付密度を制御することが望ま
しい。この目的のために、発泡性防炎マットは種々の厚
さを有するマット片の素材から選ばれた。マット厚さは
セラミック基体72と金属ハウジング740間に生じる
と予想される公称間隙に従って選ばれていた。これらの
マット片の両端84.86には舌片80と溝82の配置
が用いられており、マットを基体のまわりに巻き付けた
ときにマット端を相互錠止する。このような配置はステ
ープル90によって基体にマットを取り付けるのに用い
られる。しかしながら、基体の同寸法の公差要件は、マ
ット端84.86が適正に相互錠止し、モノリスをバイ
パスする排ガスを密封した場合には精密であることを要
求し、したがって、基体のコストが上昇する。
このような従来のコンバータでは、基体のまわりに巻き
付けたマット片の両端にある舌片・溝装置はずれること
がある。このようなずれはマット片70を巻き付ける基
体720周寸法の変化によって生じることがある。基体
寸法が公称寸法から大きい方に離れすぎていると、マッ
ト片の舌片端、溝端は第2図に示すように接近して並ぶ
ことがなく、間隙87が開いてしまう。これは自動車の
排ガスがマット片の離れた端84.86間を流れてコン
バータの触媒をバイパスする可能性を生じさせる。この
流れはマット片の両端に沿って腐蝕を生じさせる可能性
を高める。
付けたマット片の両端にある舌片・溝装置はずれること
がある。このようなずれはマット片70を巻き付ける基
体720周寸法の変化によって生じることがある。基体
寸法が公称寸法から大きい方に離れすぎていると、マッ
ト片の舌片端、溝端は第2図に示すように接近して並ぶ
ことがなく、間隙87が開いてしまう。これは自動車の
排ガスがマット片の離れた端84.86間を流れてコン
バータの触媒をバイパスする可能性を生じさせる。この
流れはマット片の両端に沿って腐蝕を生じさせる可能性
を高める。
一方、基体720周寸法が公称寸法から小さい方へ離れ
すぎていると、マット片の舌片端と溝端が互いに重なり
合うことがある。たとえば、舌片80が溝82を形成し
ているマット部分に重なることがある。これはマットの
二重の厚さのところでマットの発泡膨張中にコンバータ
・ハウジングを膨らませる可能性が高まり、ここで再び
、触媒被覆モノリスまわりの排ガスのバイパスと脹らみ
部でのマットの腐蝕の可能性を生じさせる。脹らみは基
体に大きな圧力を加えて基体を破壊する可能性がある。
すぎていると、マット片の舌片端と溝端が互いに重なり
合うことがある。たとえば、舌片80が溝82を形成し
ているマット部分に重なることがある。これはマットの
二重の厚さのところでマットの発泡膨張中にコンバータ
・ハウジングを膨らませる可能性が高まり、ここで再び
、触媒被覆モノリスまわりの排ガスのバイパスと脹らみ
部でのマットの腐蝕の可能性を生じさせる。脹らみは基
体に大きな圧力を加えて基体を破壊する可能性がある。
処理中の変化による舌片、溝の長手方向の不整合も重な
りを生じさせることがある。本発明はこれら舌片、溝を
まったくなくすことにある。
りを生じさせることがある。本発明はこれら舌片、溝を
まったくなくすことにある。
本発明によれば、モノリス10.12の各々は登録商標
1nteramで知られる、スリーエム社(3MCom
pany)で作られているような弾力性、熱膨張性のあ
る発泡性防炎材料で作った巻き込みスリーブ46.47
によって個別に支持されている。発泡性防炎スリーブ4
6.47は、それぞれのモノリスの円筒面43.44全
体を囲んであり、発泡性防炎スリーブの軸線方向長さは
モノリスとほぼ同じであり、位置合わせしてある。
1nteramで知られる、スリーエム社(3MCom
pany)で作られているような弾力性、熱膨張性のあ
る発泡性防炎材料で作った巻き込みスリーブ46.47
によって個別に支持されている。発泡性防炎スリーブ4
6.47は、それぞれのモノリスの円筒面43.44全
体を囲んであり、発泡性防炎スリーブの軸線方向長さは
モノリスとほぼ同じであり、位置合わせしてある。
このタイプのモノリス支えを使用するために、それぞれ
のハウジング・シェル部材16.18には部分円筒形の
中間部分48.50が形成してあり、これらの中間部分
は第3図および第4図で見て横断面が部分楕円形であり
、互いに協働してその内面で楕円形の面52を構成する
。この面52はそれぞれのモノリスの面43.44に対
応し、それらモノリスから半径方向外方に隔たって発泡
性防炎スリーブ46.47のための円筒形のスペースを
構成する。ハウジングの剛性を高めるとコンバータ加熱
時にこの領域での膨出に抵抗を与えるため、それぞれの
ハウジング部分48.50は軸線方向に隔たり、側方に
延びる一体形成対のリブ54.56を有する。そして、
2つのモノリス間のハウジング剛性を高めるべく、シェ
ル部材16.18にはさらに部分環状のリブ部分58.
60が形成してあり、これらのリブ部分はモノリスの内
端14.15の縁からやや半径方向内方へ延びている。
のハウジング・シェル部材16.18には部分円筒形の
中間部分48.50が形成してあり、これらの中間部分
は第3図および第4図で見て横断面が部分楕円形であり
、互いに協働してその内面で楕円形の面52を構成する
。この面52はそれぞれのモノリスの面43.44に対
応し、それらモノリスから半径方向外方に隔たって発泡
性防炎スリーブ46.47のための円筒形のスペースを
構成する。ハウジングの剛性を高めるとコンバータ加熱
時にこの領域での膨出に抵抗を与えるため、それぞれの
ハウジング部分48.50は軸線方向に隔たり、側方に
延びる一体形成対のリブ54.56を有する。そして、
2つのモノリス間のハウジング剛性を高めるべく、シェ
ル部材16.18にはさらに部分環状のリブ部分58.
60が形成してあり、これらのリブ部分はモノリスの内
端14.15の縁からやや半径方向内方へ延びている。
第1図でわかるように長方形横断面を持つことが好まし
い発泡性防炎スリーブ46.47は最初のコンバータ加
熱で膨張してモノリスの緊密な密封、支持を行なうこと
を意図している。
い発泡性防炎スリーブ46.47は最初のコンバータ加
熱で膨張してモノリスの緊密な密封、支持を行なうこと
を意図している。
問題はセラミック製モノリスの周寸法を精密に維持する
供給源についてのコストである。本発明によれば、周寸
法を精密な公差に維持する必要はない。高価で精密公差
のセラミック製モノリスタイプの基体の素材を維持する
代りに、本発明では、供給された種々の寸法の基体と無
関係にコンバータ・ハウジングに合わせた公差、寸法内
にあるマット支持体・基体部分組立体を意図している。
供給源についてのコストである。本発明によれば、周寸
法を精密な公差に維持する必要はない。高価で精密公差
のセラミック製モノリスタイプの基体の素材を維持する
代りに、本発明では、供給された種々の寸法の基体と無
関係にコンバータ・ハウジングに合わせた公差、寸法内
にあるマット支持体・基体部分組立体を意図している。
第7図は本発明の触媒コンバータを製造する方法を概略
的に示している。まず、マット支持体・基体部分組立体
を作るには、14′、15’で示すようにセラミック製
モノリスタイプの基体の素材94を必要とする。基体1
4′はオーバーサイズであってもよい。基体15′はア
ンダーサイズであってもよい。もっとも、これは重要で
はない。
的に示している。まず、マット支持体・基体部分組立体
を作るには、14′、15’で示すようにセラミック製
モノリスタイプの基体の素材94を必要とする。基体1
4′はオーバーサイズであってもよい。基体15′はア
ンダーサイズであってもよい。もっとも、これは重要で
はない。
発泡性防炎マット支持材料のロール96が設けられる。
マット支持材料はスリーエム社(3MCompany)
の市販する5eries Mat 5upport 、
1050±105 g/M”であり、厚さが1.7±
0.26 ff1mであってもよい。マットの厚さは重
要ではないが、充分に薄くて、基体とハウジングとの公
称間隙にマット支持材料の多数の層を使用できるように
なっていなければならない。
の市販する5eries Mat 5upport 、
1050±105 g/M”であり、厚さが1.7±
0.26 ff1mであってもよい。マットの厚さは重
要ではないが、充分に薄くて、基体とハウジングとの公
称間隙にマット支持材料の多数の層を使用できるように
なっていなければならない。
まとめた処理装置が使用され、これは測定装置98、切
断装置100および繰り出し装置102を包含する。
断装置100および繰り出し装置102を包含する。
作動にあたって、基体が選定される。たとえば、オーバ
ーサイズの基体14′が選定される。測定装置98は基
体を回転させてホイール104を通過させ、この基体の
周寸法を測定する。この寸法は切断装置100に信号と
して送られ、この信号はナイフ106を作動させてロー
ル96からの制御された送り出しによって決まる或る長
さのマット108を切断する。
ーサイズの基体14′が選定される。測定装置98は基
体を回転させてホイール104を通過させ、この基体の
周寸法を測定する。この寸法は切断装置100に信号と
して送られ、この信号はナイフ106を作動させてロー
ル96からの制御された送り出しによって決まる或る長
さのマット108を切断する。
マット108はオーバーサイズの基体14′のまわりに
巻き付けられてマット支持体・基体部分組立体110の
スリーブ46を形成する。巻き付け作業の開始時に、好
ましい実施例では、2つのステープラが用いられ、マッ
トを所定位置に保持する(たとえば、各モノリス面付近
で1個所ずつ)。
巻き付けられてマット支持体・基体部分組立体110の
スリーブ46を形成する。巻き付け作業の開始時に、好
ましい実施例では、2つのステープラが用いられ、マッ
トを所定位置に保持する(たとえば、各モノリス面付近
で1個所ずつ)。
マットは好ましい実施例では3つのテープ片、たとえば
、中心に1つ、各モノリス面付近に1つという具合に仕
上る。巻き付け中、巻き付けたマットの縁は先の層と一
致させて置くことになる。このプロセスはアンダーサイ
ズの基体15’でもmり返される。アンダーサイズの基
体15′のまわりにはもっと長いマット112が切断さ
れ巻き付けられる。これはスリーブ47とマット支持体
・基体部分組立体114を形成する。
、中心に1つ、各モノリス面付近に1つという具合に仕
上る。巻き付け中、巻き付けたマットの縁は先の層と一
致させて置くことになる。このプロセスはアンダーサイ
ズの基体15’でもmり返される。アンダーサイズの基
体15′のまわりにはもっと長いマット112が切断さ
れ巻き付けられる。これはスリーブ47とマット支持体
・基体部分組立体114を形成する。
素材116は部分組立体110.114からなる。部分
組立体1100周寸法は部分組立体114と同じである
。たとえ部分組立体114が部分組立体110よりも巻
き込み層として巻き付けたもっと長いマットを持ってい
ても同じである。部分組立体114のマット層の数を多
くしてこのアンダーサイズの基体に合わせるのである。
組立体1100周寸法は部分組立体114と同じである
。たとえ部分組立体114が部分組立体110よりも巻
き込み層として巻き付けたもっと長いマットを持ってい
ても同じである。部分組立体114のマット層の数を多
くしてこのアンダーサイズの基体に合わせるのである。
コンバータを第1図の形態に組み立てるとき、素材11
6における110.114のような部分組立体のいずれ
かを選ぶことができる。ハウジングの寸法が一定である
から、マット層の数は基体寸法の相違を補正する。
6における110.114のような部分組立体のいずれ
かを選ぶことができる。ハウジングの寸法が一定である
から、マット層の数は基体寸法の相違を補正する。
こうして組み立てたコンバータが車輌において初めて加
熱された場合、各モノリスの発泡性防炎スリーブ46.
47は膨張し、剛性のあるハウジング部分48.50の
抵抗を受け、剛性ハウジングとそれぞれのモノリスの間
にかなりの制限圧力を加えさせるが、モノリスが破壊す
ることはないし、ハウジングの半径方向剛性が高まって
いるために加熱されたハウジングの膨出を生じさせるこ
ともない。その後、発泡性防炎スリーブ46.47はハ
ウジングとモノリスとの間を入口端で緊密に密閉するに
有効な状態に留まると共に、モノリスの弾力性のある半
径方向支えを与えるに充分な弾力性を保ちかつハウジン
グが熱で膨張するときに相対的な軸線方向位置を保つ。
熱された場合、各モノリスの発泡性防炎スリーブ46.
47は膨張し、剛性のあるハウジング部分48.50の
抵抗を受け、剛性ハウジングとそれぞれのモノリスの間
にかなりの制限圧力を加えさせるが、モノリスが破壊す
ることはないし、ハウジングの半径方向剛性が高まって
いるために加熱されたハウジングの膨出を生じさせるこ
ともない。その後、発泡性防炎スリーブ46.47はハ
ウジングとモノリスとの間を入口端で緊密に密閉するに
有効な状態に留まると共に、モノリスの弾力性のある半
径方向支えを与えるに充分な弾力性を保ちかつハウジン
グが熱で膨張するときに相対的な軸線方向位置を保つ。
本発明の好ましい実施例を説明してきたが、発明の精神
、範囲内で変更が可能であることは明らかであろう。た
とえば、モノリスの楕円形状は、低輪郭のコンバータを
与えると共に、ハウジング内でモノリスが回転するのを
防ぐ。しかしながら、モノリスは他の横断面形状、たと
えば円形に形成してもよい。この場合、発泡性防炎シー
ル・支え配置を変形する。これは発泡性防炎材料が弾力
性のある半径方向、軸線方向の拘束を与えるのに加えて
モノリスの回転を防ぐ非常に有効な手段であることがわ
かっているからである。したがって、上記の好ましい実
施例は発明の例示であり、特許請求の範囲内で変更でき
ると考える。
、範囲内で変更が可能であることは明らかであろう。た
とえば、モノリスの楕円形状は、低輪郭のコンバータを
与えると共に、ハウジング内でモノリスが回転するのを
防ぐ。しかしながら、モノリスは他の横断面形状、たと
えば円形に形成してもよい。この場合、発泡性防炎シー
ル・支え配置を変形する。これは発泡性防炎材料が弾力
性のある半径方向、軸線方向の拘束を与えるのに加えて
モノリスの回転を防ぐ非常に有効な手段であることがわ
かっているからである。したがって、上記の好ましい実
施例は発明の例示であり、特許請求の範囲内で変更でき
ると考える。
第1図は本発明によって装着した2つのセラミック製基
体を有する触媒コンバータの部分断面側面図である。 第2図は本発明によって改良した触媒モノリスタイプの
コンバータ内の従来の発泡性防炎マット支持体を示す部
分破断断片頂面図である。 第3図は第1図の3−3線に沿った横断面図である。 第4図は第1図の4−4線に沿った横断面図である。 第5図は第3図の円5で囲んだ層部分の拡大図である。 第6図は第4図の円6で囲んだ層部分の拡大図である。 第7図は本発明を具体化したモノリスタイプのコンバー
タ製造方法を示す概略図である。 図面にふいて、10.12・・・モノリス、13・・・
ハウジング、14.15・・・内端、14′、15’・
・・セラミック製モノリスタイプの基体、16.18・
・・シェル部材、20.21.22.23・・・煙突部
分、24・・・開口、25・・・内部通路、27・・・
開口、28・・・内部通路、32.33.34.35・
・・フランジ、46.47・・・発泡性防炎スリーブ、
70・・・雲母マット片、72・・・基体、74・・・
ハウジング、87・・・間隙、80・・・舌片、82・
・・溝、90・・・ステーブル、96・・・ローノ吠9
8・・・測定装置、100・・・切断装置、102・・
・繰り出し装置、104・・・ホイール、’106・・
・ナイフ、108・・・マット、110.114・・・
マット支持体・基体部分組立体。
体を有する触媒コンバータの部分断面側面図である。 第2図は本発明によって改良した触媒モノリスタイプの
コンバータ内の従来の発泡性防炎マット支持体を示す部
分破断断片頂面図である。 第3図は第1図の3−3線に沿った横断面図である。 第4図は第1図の4−4線に沿った横断面図である。 第5図は第3図の円5で囲んだ層部分の拡大図である。 第6図は第4図の円6で囲んだ層部分の拡大図である。 第7図は本発明を具体化したモノリスタイプのコンバー
タ製造方法を示す概略図である。 図面にふいて、10.12・・・モノリス、13・・・
ハウジング、14.15・・・内端、14′、15’・
・・セラミック製モノリスタイプの基体、16.18・
・・シェル部材、20.21.22.23・・・煙突部
分、24・・・開口、25・・・内部通路、27・・・
開口、28・・・内部通路、32.33.34.35・
・・フランジ、46.47・・・発泡性防炎スリーブ、
70・・・雲母マット片、72・・・基体、74・・・
ハウジング、87・・・間隙、80・・・舌片、82・
・・溝、90・・・ステーブル、96・・・ローノ吠9
8・・・測定装置、100・・・切断装置、102・・
・繰り出し装置、104・・・ホイール、’106・・
・ナイフ、108・・・マット、110.114・・・
マット支持体・基体部分組立体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、未知であって変化する寸法の脆い基体(14′、1
5′)を一定寸法のモノリスタイプの触媒コンバータ・
ハウジング(13)内にすえ付けるときにこの基体のま
わりの発泡性防炎マット(46、47)の取付密度を制
御する方法において、脆い基体(14′、15′)をラ
ンダムに選択する段階と、この選定した脆い基体のまわ
りに雲母マットの充分に巻き込んだ層を巻き付けて所定
寸法のマット・基体部分組立体 (110、114)を形成し、前記基体寸法における変
化を補正する段階とを包含し、それによって、前記コン
バータ・ハウジング(13)内にすえ付けたときに前記
マットの取付密度を、選定した前記基体の寸法の変化と
は無関係に所定の値に留めることを特徴とする方法。 2、請求項1記載の方法において、前記脆い基体(14
′、15′)がセラミック基体であることを特徴とする
方法。 3、請求項2記載の方法において、ハウジング(13)
内に発泡性防炎マットによって装着されたモノリスタイ
プのセラミック基体(14′、15′)を有する触媒コ
ンバータを制御した取付密度をもって組み立てるべく、
異なった周寸法を有する素材(94)からモノリスタイ
プの基体(14′、15′)を選定する段階と、選定し
た前記モノリスタイプの基体(14′、15′)の周寸
法を測定する段階と、この周寸法の測定によって予め決
められた或る長さの発泡性防炎マット(108、112
)を素材から選定する段階と、前記長さのマット(10
8、112)を前記モノリスタイプの基体(14′、1
5′)のまわりに巻き付ける段階と、前記ハウジング(
13)内に巻き付け済みの前記モノリスタイプの基体(
110、114をすえ付ける段階とを包含し、前記ハウ
ジング(13)の温度がコンバータの作動中に上昇した
ときに前記長さのマット(108、112)が前記ハウ
ジング(13)内の前記制御された取付密度を与えるこ
とを特徴とする方法。 4、内燃機関の排ガスを浄化するための触媒コンバータ
であって、所定の周寸法を有する管状金属製シェル(1
6、18)と、このシェルによって囲まれているがこの
シェルの内面から第1厚さの発泡性防炎材料(46)分
だけ隔たっておりかつ前記シェルの軸線に対してほぼ同
軸に流れを通すように配置してある第1のガス透過性セ
ラミック触媒要素(10)と、前記シェルによって囲ま
れているがこのシェルの内面から第2厚さの発泡性防炎
材料(47)の分だけ隔たっており、前記第1の触媒要
素(10)と連続整合していてそれとの間に連続流を与
え、シェルの軸線に対してほぼ同軸に流れを通すように
配置してある第2のガス透過性セラミック触媒要素(1
2)とを包含し、前記第1、第2の厚さの発泡性防炎材
料(46、47)が請求項1から3のうちいずれか1つ
の項に記載の方法によって形成され、前記第1厚さの発
泡性防炎材料(46)が前記第2厚さの発泡性防炎材料
(47)と異なった数の層で形成してあり、前記シェル
(16、18)とそれぞれの前記触媒要素(10、12
)の間の異なった間隔を補正することを特徴とする触媒
コンバータ。 5、請求項4記載の触媒コンバータにおいて、前記第1
、第2の厚さの発泡性防炎材料(46、47)が同じ厚
さの巻き込みマット層で形成してあることを特徴とする
触媒コンバータ。 6、請求項4記載の触媒コンバータにおいて、前記第1
、第2の厚さの発泡性防炎材料(46、47)の各々が
それぞれの前記触媒要素(10、12)のまわりに巻き
込み状態で巻き付けた発泡性防炎材料のシートによって
形成してあり、前記シートの端がそれぞれの前記触媒要
素 (10、12)の周面(43、44)のまわりで互にオ
フセットされて、前記層状の発泡性防炎材料が前記シェ
ル(16、18)とそれぞれの触媒要素(10)12)
の間隔が均一になるようにしていることを特徴とする触
媒コンバータ。
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