JPS636412Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は自動車等のエンジンその他の原動機の
排出ガス浄化装置に関し、特に自動車エンジン排
出ガス中に含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素
化合物等の有害物質を触媒接触反応によつて除却
処理し、これを浄化するための触媒コンバータ用
触媒ケースの改良に関する。

ここで自動車の触媒コンバータとはエンジンの
燃焼室から排出された排出ガスがその装置の中を
通過する間に排出ガス中に含まれている一酸化炭
素、炭化水素、窒素酸化物等の有害物質の濃度を
減少させることのできる触媒物質を包含している
装置を云い、自動車等の排出ガス規制を契機とし
て種々の構造のものが開発されている。

従来の技術 従来のこの種の自動車用触媒コンバータとして
は反応器内に粒子状触媒を充填する形式のものが
あるが、この方式のものは排出ガスを充填触媒中
に通過させることになるので構造上圧力損失が大
きくなり、不完全燃焼時の煤煙の発生により触媒
中に目づまりを起しやすいという欠点がある。ま
た反応物質の転化率を上げるためには触媒充填容
積を大きくする必要があり、そのため圧力損失が
一層増大する。このように圧力損失が大きくなる
と、エンジンのウオームアツプ特性が低下し、定
常運転に入るまでの時間が長くなるとともに排気
マニホルド内の圧力が高くなつてシリンダー内の
排気作用が充分行なわれなくなり、その結果、エ
ンジンの出力低下や機関の過熱を引き起す原因と
なつている。更には反応のための空燃比（燃焼室
中に注入される混合気体中の燃料の重量比）が一
定の制限値に規制されるという欠点もあつた。

他の公知触媒コンバータとして、排出ガス通路
を包含した単一の担体触媒を反応器内に装備して
なるものがあるが、この方式のものは装填される
触媒の機械的強度、特に衝撃強度が弱く、装置の
故障の主原因となつている。また装填された触媒
が反応器ケースとの熱膨張率の差や、急激な温度
変化によるそれ自体の熱膨張によつて破損し易
く、また支持金具と触媒との熱膨張率が異なるた
め反応器内で排出ガスの吹き抜けが起るおそれが
ある。更に、この単一担体触媒方式では前記の粒
子状触媒充填方式に比較して触媒の排出ガスとの
単位容量当り接触反応表面積が小さく、従つて、
排出ガスと触媒の接触機会が少ないので排出ガス
の浄化効率が低下するという欠点があつた。

また公知触媒コンバータとして織布状シリカク
ロス触媒を同心円的に複数個ケース内に配置した
ものがあるが、かかる構成はケース内に比較的高
価なシリカクロス触媒を、複数の異なる直径の同
心円直径の円筒状に形成すると共に、それらを正
確に同心円的にケース内に配置しそしてその状態
で長期間維持しなければならないため、複雑な手
間や複雑な附加的装置を要し、またかかる同心円
的触媒はその構造上カートリツジ式着脱可能にす
ることは不能であつた。

また着脱可能なカートリツジ式触媒としてハニ
カム触媒を使用するものが公知である。しかしか
かるハニカム構造は、その構成作業が複雑で費用
がかかるだけでなく、またその構造上高熱排気ガ
スがハニカム触媒層を反応熱により極度に高温に
して、その部分破壊をもたらし、またマフラーの
高温化防止のため触媒カートリツジとケース間に
断熱空間を設けて断熱する等の複雑な構造、およ
び製作費の上昇をもたらし、またその小型化が不
能で実用的でなかつた。

従つて、本考案の目的は上記公知装置の諸欠点
を排除するため、反応器内に着脱可能に嵌挿でき
るように形成された触媒ケース内に、金網状の特
殊支持体に支持された触媒層を排出ガス流とほぼ
平行に一定の間隔を隔てて相互に平行にかつ複数
層に配設することにより、反応器の目づまりを減
少しながら一方では排出ガスとの接触反応表面積
を大きくすることができ、しかも触媒の衝撃強度
を大幅に増大した改良された触媒コンバータを提
供することにある。

本考案の他の目的は触媒コンバータを上記のよ
うに構成することにより、反応器への触媒ケース
の着脱を確実且つ容易にすることにある。

さらに本考案の目的は触媒層を安価にして簡単
な構造の金網状袋体に挾持保持させるだけで、反
応気体を適度に乱流させる粗面構造を提供し、反
応気体の均一分散性を向上させた触媒コンバータ
を提供することにある。

さらに本考案によれば反応器入口部を漏斗状に
形成でき気体の均一分散効果を高め、かつ反応器
自体を小型化できる、触媒コンバータを提供する
にある。

実施例 以下、図面について本考案を説明すれば、第１
および２図に示すように、１は自動車等の排気管
２に接続される触媒コンバータであり、該触媒コ
ンバータは反応器３、該反応器に、相互のフラン
ジ３′，４′を当接してボルト等で着脱自在に取付
けられる蓋部４および反応器３内に嵌挿される触
媒ケース５からなる。

第３図乃至第６図にみられる如く、本考案に係
る触媒ケース５は両端が開口された触媒室６とケ
ース外周壁に固設された突起片７を有し、該突起
片７の先端部には、該触媒ケース５を反応器３に
嵌挿したときに該反応器３のフランジ３′に設け
られた係止溝３″と係合する係止片８が形成され
ている。

触媒ケースの前記突起片７は、ケース５の反応
器内への嵌挿に際し、該ケースを反応器内壁との
間に一定の間隔を隔てて装着するための支持脚で
あり、これによりケース５は突起片７の高さの間
隙をもつて反応器内に固定される（第２，７図参
照）。尚、この反応器内壁とケース外周の間の間
隙７′は断熱用空間であり、必要に応じて断熱材
を装填してもよい。本考案の平行離間型触媒層で
は触媒層間の平行空間により触媒層の高温化は抑
制され断熱材は使用しなくとも差支えない。ま
た、第２図に示すように、前記係止片８が設けら
れた排ガスの流入口側或いは流出口側と相対する
該ケース５の流出口側或いは流入口側の先端部は
反応器３の一端部に挿着され排気管２のフランジ
に係止される構造となつている。更に、該ケース
５の前記先端部付近は反応器３内周壁とほぼ相似
形の漏斗状の形状を有し、且つ両者がその先端部
（即ち、漏斗にたとえればその導管部）において
係合するような構造とすることが望ましい。これ
により触媒ケースは反応器３内に一層堅固に固定
される。

好ましくは、触媒ケースの密嵌手段としておよ
び触媒ケースと反応器との衝突緩衝手段として、
触媒ケース５の端部および突起片７を含む触媒ケ
ース外周に適当なスプリング機構を取り付ける。
触媒ケース端部に取り付けるばね機構は例えばラ
センばね、スプリングワツシヤー１３あるいは金
属金網製のメツシユマウント等が使用される。ま
た、触媒ケース外周に設けられるばね機構として
は、第８図に一部拡大して示すように、突起片７
の端部に金属金網製メツシユマウント７′を取り
付けた構造のものを実施例として採用したがこれ
はばね機構の一例であつて、その他の公知ばね手
段を用いることももちろん可能である。

図示する具体例では触媒ケースの断面形状はほ
ぼ楕円形であるが、これに限らず円形、四角形そ
の他任意の形状でもよいことはいうまでもない。

第４図、第５図に示すように触媒ケース５の内
部には、対向配置された一対の金網状側板９，９
間に粒状その他の固形触媒１０を充填してなる複
数の触媒層１０′が一定の空間を隔てて排出ガス
流とほぼ平行に配設される。この触媒層１０′の
各々は第９図に拡大して示すように、触媒１０を
両側から挾持し、先端、後端を閉鎖した袋体に形
成されている。触媒層を挾持する金網袋体のガス
流入口側端部は触媒の洩れを防ぎ、またガス流の
圧力損失を小さくするために好ましくは先端をつ
ぶして断面Ｖ字形に形成する。また、金網板で囲
つた触媒層の端部を閉鎖するこう子状目皿を触媒
ケース５と蓋４の間に介在させて端部からの触媒
の洩れを防止してもよい。各々の触媒層の層厚は
エンジンの規模、コンバータの大きさ等によつて
適宜選択し、また、金網の網目は充填する粒子触
媒が洩れないようなメツシユのものが使用され
る。また、触媒層間を流れるガス流が触媒層に浸
入するのを助長するために金網板表面を突起等を
有する粗面に形成してもよい。

このように一対の対向金網板間に充填された触
媒層１０′は触媒ケース５内において、ガス流と
平行に且つ、ガス流が通過するに必要な比較的微
少な間隙を隔てた複数層を構成するように配設さ
れる。触媒層の配列は図示例ではたて列である
が、これに限らず横列でもよい。

尚、排出ガス圧等による触媒層の彎曲、歪み等
を防ぐために各々の触媒層間の適当個所にスペー
サ１１を取り付けてもよい。

第５図の例では複数の触媒層１０′は触媒ケー
ス５内壁に固着され、該ケースと一体的に形成さ
れているが、第６図のように、触媒層１０′をあ
らかじめ中子ケース５′に組み入れ、該中子ケー
スを触媒ケースの触媒室６内に着脱可能に装着す
るように形成してもよい。

上記の如く構成してなる触媒ケース５は触媒コ
ンバータの反応器３内に嵌挿し、後端を反応器内
壁に係合させて固定するとともに突起片７の係止
片８を反応器フランジの係合溝３″に嵌入し、ガ
スケツト１２を介して蓋部４を反応器３に取り付
ける。尚、蓋部４の取り付けに当つては、蓋部フ
ランジ４′またはガスケツト１２により、触媒ケ
ースと反応器の間の耐熱空間７′の入口を閉鎖す
るようにする。触媒ケース（突起片７を含む）の
材質は金属その他の機械的強度および耐熱性を有
する公知材料が使用される。

効 果 以上により、本考案の触媒コンバータによれ
ば、 １ 金網板に挾持された触媒層が一定間隔を隔て
て多数配列されているので反応器を通過する排
出ガスの圧力損失が従来の触媒充填方式に比較
してし著しく少なくなる。従つて、エンジンの
出力低下をきたさず、また、不完全燃焼による
煤煙が生じても触媒に目づまりが起きにくい。

２ ガス流は多数の触媒層間だけでなく、触媒層
内にも流れ、しかも触媒層間にガス流路がある
ので粒状触媒の粒径を小さくすることが可能と
なり、またその結果、排出ガスと触媒の単位容
量当りの接触反応表面積が増大しまた上記多数
のガス流路により反応熱による触媒層の過熱が
防止され均一温度分布が得られ転化率が極めて
向上する。

３ 充填する触媒の量により排出ガスの空間速度
を自由に選定できるので、将来の排出ガスの大
気汚染除去規制値にも充分対応させることがで
きる。

４ 触媒自体は金網容器に密に充填されているた
め単一の担体触媒に比較して衝撃強度が大巾に
増大され、熱膨張に耐え装置の耐久性が向上
し、破損等のおそれがなくなる。

５ 触媒は反応器に着脱自在に嵌挿される触媒ケ
ースに組み込まれており、しかもケースの外形
および突起片等により、ワンタツチで反応器内
に確実且つ堅固に装着できるので触媒取り替え
時の作業が極めて簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る触媒コンバータの側面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線横断面図、第３図
は本考案に係る触媒コンバータ用触媒ケースの側
面図。第４図は第３図のＢ−Ｂ線横断面図、第５
図は本考案に係る触媒コンバータ用触媒ケースの
斜視図、第６図は他の具体例による触媒ケースの
斜視図、第７図は第１図のＣ−Ｃ線縦断面図、第
８図は、ばね機構を有する突起片の例を示す部分
断面図で、そして第９図は触媒層の部分拡大図で
ある。 １……触媒コンバータ、３……反応器、３″…
…係合溝、４……蓋部、５……触媒ケース、７…
…突起片、８……係止片、９……金網、１０……
触媒、１１……スペーサー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 原動機排出ガス浄化用触媒コンバータの反応
   器３内に着脱可能に嵌挿され、且つその両端に
   排出ガスの流入口及び流出口を有する触媒ケー
   ス５において、当該触媒ケース５はその外周表
   面に、反応器３の内周壁と係合し且つ該ケース
   本体と反応器内周壁間に一定の間隔を保持する
   ための突起片７を有し、該突起片７の一方の先
   端部には、該ケース５を反応器３に嵌挿したと
   きに該反応器３のフランジ３′に設けられた係
   止溝３″と係合する係止片８が形成され、且つ
   該係止片８が設けられた排出ガスの流入口側或
   いは流出口側と相対する該ケース５の流出口側
   或いは流入口側の先端部は反応器３の一端部に
   挿着され、排気管２のフランジに係止される構
   造を具備すると共に、該ケース５の内部に、対
   向的に平行配置された一対の金網状側板９，９
   間に触媒１０を充填してなる触媒層１０′の複
   数個を一定の空間を隔てて排出ガス流とほぼ平
   行に配設したことを特徴とする触媒コンバータ
   用触媒ケース。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項の触媒コンバ
   ータ用触媒ケースにおいて、複数の前記触媒層
   １０′が、触媒ケース５の触媒室６中に着脱可
   能に装着される中子ケース５′内に組み込まれ
   ていることを特徴とする触媒コンバータ用触媒
   ケース。