JPWO2019212030A1 - 触媒担持基材、触媒担持体、排気ガス浄化装置、排気経路部品、触媒担持基材の成形方法及び排気ガス浄化装置の製造・組付け方法 - Google Patents
触媒担持基材、触媒担持体、排気ガス浄化装置、排気経路部品、触媒担持基材の成形方法及び排気ガス浄化装置の製造・組付け方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2019212030A1 JPWO2019212030A1 JP2020517060A JP2020517060A JPWO2019212030A1 JP WO2019212030 A1 JPWO2019212030 A1 JP WO2019212030A1 JP 2020517060 A JP2020517060 A JP 2020517060A JP 2020517060 A JP2020517060 A JP 2020517060A JP WO2019212030 A1 JPWO2019212030 A1 JP WO2019212030A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- catalyst
- gas purification
- exhaust
- purification device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 222
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 153
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 120
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 45
- 238000000465 moulding Methods 0.000 title claims description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 54
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 30
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 30
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 27
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 14
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 5
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 claims 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 claims 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 199
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 20
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003584 silencer Effects 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OMOVVBIIQSXZSZ-UHFFFAOYSA-N [6-(4-acetyloxy-5,9a-dimethyl-2,7-dioxo-4,5a,6,9-tetrahydro-3h-pyrano[3,4-b]oxepin-5-yl)-5-formyloxy-3-(furan-3-yl)-3a-methyl-7-methylidene-1a,2,3,4,5,6-hexahydroindeno[1,7a-b]oxiren-4-yl] 2-hydroxy-3-methylpentanoate Chemical compound CC12C(OC(=O)C(O)C(C)CC)C(OC=O)C(C3(C)C(CC(=O)OC4(C)COC(=O)CC43)OC(C)=O)C(=C)C32OC3CC1C=1C=COC=1 OMOVVBIIQSXZSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/24—Exhaust 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/24—Exhaust 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
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Toxicology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
そして、一般には設置が容易な上記集合管とジョイントパイプとマフラーに対して排気ガス浄化装置が配置されている。
そして、これらの触媒担持体101、103は、排気経路に沿う軸方向Yに長い円柱ないし円筒形状を有しており、軸方向Yに貫通する多数の微小な孔部105を備えている。また、これらの孔部105の大きさと数(目の粗さ)は、構造上二次的に変更することが難しい構成になっている。
このうち、特許文献1では湾曲した管路内に円板状の触媒担持体と多孔質フィルタを交互に多数配設した構成の排気ガス浄化装置と、上記円板状の触媒担持体と多孔質フィルタの外周部に円環状の金属リングを外嵌し、隣接する金属リングを蛇腹状部材で接続した構成の排気ガス浄化装置と、が開示されている。
また、上記メタル製ハニカム構造の触媒担持体103は、排気ガスの浄化に使用されていない部分があり、また、重量が重くなり高価となる。また、あまりエンジンに近い位置に設置すると過度の高温に晒されつづけ破損するおそれがある。
しかし、このような製造方法では溶接部分が多くなって、排気ガス浄化装置の生産性が悪くなり、排気ガス浄化装置のコストアップにつながってしまう。一方、半割しない円管状の管路内に触媒担持体を押し込んで設置できれば、上記溶接の手間等は解消されるが、単に触媒担持体を押し込むだけでは姿勢が安定せず、所望の位置に触媒担持体を設置することは困難である。また、触媒担持体と管路との十分な固定が図れない。
また、上記素材として、メッシュ構造のシートを複数枚重ね合わせた後、焼結することによって構成される塑性加工可能な材料を適用できる。この材料は金属線材を必要なメッシュの目の大きさに調整することで多孔質体を構成し、これを焼結することで金属線材のなす接点、交差点で結合を行い、塑性加工においても型崩れせず立体的な構造及び多孔質性が維持できる。またこの材料は焼結によって製作されるため、ロウ付けのロウが溶損する様な高温下での使用に耐えられるものになる。
また、触媒担持基材の先端側の凸形状を、先端に行くに従って徐々に径が縮径する三次元凸形状に形成した場合には、該触媒担持基材に触媒を担持させた触媒担持体を管状部材に挿入する作業が円滑に実行できるようになる。
また、本発明による排気ガス浄化装置によると、上記金属製多孔質構造の板状の素材を三次元形状に成形した触媒担持基材に触媒を担持した触媒担持体を使用したから、低コストでコンパクト、そして配置する場所と個数を問わない触媒担持体を適用することが可能になる。また、上記排気ガスに対する接触面積の拡大によって、触媒担持量を増大させて触媒浄化能力を向上させることが可能になる。
特に、エンジン始動直後などで従来のハニカム構造の触媒担持体が冷えた状態では排気ガス中の有害物質を酸化・還元することができないが、エンジンにより近く、高温になるエキゾーストパイプ内に触媒担持体を設置できるので冷間始動から早く浄化性能が期待できる。
また、上記排気ガス浄化装置は重量が軽くなり安価となる。また、エンジンに近い位置に設置することによって過度の高温に晒されつづけてもロウ付けされた部分がないので破損するおそれがない。
また、排気経路に対して排気ガス浄化装置を、場所を変えて複数組、配置した場合には、上記と同様、触媒担持体が複数組、配置されることになるから、作動が活発になる温度の違う複数の有害物質に対応できるようになり、排気ガスの浄化性能が向上する。
また、上記触媒担持体は酸化・還元する有害物質毎に最適な触媒組成を有するように構成し、酸化・還元する有害物質に対応した最適温度域に分けて設置した場合には、酸化・還元する有害物質の種類に対応した浄化性能に優れた触媒組成と配置とによって排気ガスの一層の浄化性能の向上を図ることができる排気ガス浄化装置が提供できるようになる。
また、エキゾーストパイプに対して第1の排気ガス浄化装置として上記効果を有する本発明の排気ガス浄化装置を設け、集合管やジョイントパイプやマフラーに対して第2の排気ガス浄化装置として既存のハニカム構造の排気ガス浄化装置を設けた場合には、既存のハニカム構造の排気ガス浄化装置が有する触媒浄化性能に本発明の排気ガス浄化装置が有する触媒浄化性能が加わって、排気経路部品が有する触媒浄化性能を向上させることができる。
また、上記中間成形品の周縁部を押し潰して圧縮された後端部を形成する工程と、上記後端部を起して薄肉の接合部を形成して、最終成形品に成形する工程を備えることにより、触媒担持基材を所定の最終形状に成形すると同時に、成形された触媒担持基材の周縁部に薄肉の接合部を形成することが可能になる。
また、成形された触媒担持体は、管状部材に挿入して所定の位置に移動し易い先端側が凸形状に形成されているから、組付け工程で行う触媒担持体の組付け作業も円滑に行われるようになる。
尚、以下の説明では、最初に図1に基づいて本発明の第1の実施の形態による排気経路部品の概略の構成について説明する。次に、図2〜図5及び図8、図9に基づいて本発明の第1の実施の形態による排気ガス浄化装置の概略の構成を説明する。
次に、図2〜図9、図15及び図20に基づいて現在のハニカム構造の排気ガス浄化装置と本発明の排気ガス浄化装置との相違点を説明し、本発明の排気ガス浄化装置の作用、効果に言及する。
次に、図16〜図19に基づいて本発明の第2の実施の形態による排気ガス浄化装置の構成と、該排気ガス浄化装置において触媒担持体を管状部材の曲線部に組み付ける場合の様子について簡単に説明する。最後に、これら二つの実施の形態と部分的構成を異にする他の実施の形態について簡単に説明する。
(1)排気経路部品の構成(図1参照)
図1では自動二輪車用のエンジンEに接続される排気経路部品19が図示されている。該排気経路部品19は、エンジンEに一端21が接続された後、大きく湾曲して後方に向けて曲線的に延びる複数本のエキゾーストパイプ11と、これらのエキゾーストパイプ11の他端23に接続される集合管13と、ジョイントパイプ14と、該ジョイントパイプ14に対して接続され、排気騒音を低減させるサイレンサーとして機能するマフラー15と、を備えることによって一例として構成されている。
そして、本実施の形態では一例としてエキゾーストパイプ11に対して第1の排気ガス浄化装置として後述する本実施の形態による排気ガス浄化装置1Aを設け、上記集合管13やジョイントパイプ14やマフラー15に対して第2の排気ガス浄化装置として後述するセラミックス製ハニカム構造の触媒担持体101やメタル製ハニカム構造の触媒担持体103を設けた構成の排気経路部品19が図示されている。
本発明の排気ガス浄化装置1は、エンジンEから排出された排気ガスGを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガスG中に含まれる有害物質Cを酸化・還元して浄化する装置である。
そして、本実施の形態による排気ガス浄化装置1Aは、後述する本実施の形態による触媒担持体7と、上記排気経路の一部をなし、上記触媒担持体7を内嵌させる管状部材9と、を具備しており、上記触媒担持体7を上記管状部材9内に挿入し、所定の位置に到達した状態で触媒担持体7と管状部材9を接合することによって構成されている。
そして、本実施の形態では図2に示すように上記複数個の触媒担持体7が、エキゾーストパイプ11の上流側の端部となる一端21に対して一例として設けられている。尚、上記複数個の触媒担持体7は、図8に示すように上記エキゾーストパイプ11の下流側の端部となる他端23に対して設けてもよく、図9に示すように上記エキゾーストパイプ11の一端21と他端23の双方に対して設けることも可能である。
素材4は、一例として複数本の金属製線材を格子状に編むことによって形成されるメッシュ構造のシート3を主要な構成要素として備えている。
そして、このようなメッシュ構造のシート3を複数枚重ね合わせた後、焼結することによって板状の素材4が形成されており、この素材4を触媒担持基材の形状に合わせて打ち抜きやレーザーによってカットしたものが、触媒担持基材の素材4として使用される。
尚、このような素材4としては特開2011−230016号公報で開示されているような排気ガス浄化用の触媒担持体の基材があり、この触媒担持体の基材を素材4として使用することが一例として可能である。
本発明の触媒担持基材5は、エンジンEから排出された排気ガスGを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガスG中に含まれる有害物質Cに接触し、触媒反応を促す部材である。
そして、上記素材4を湾曲させて先端5a側が凸形状及び後端5b側が凹形状となる三次元形状に成形したことを特徴としている。
本発明の触媒担持体7は、エンジンEから排出された排気ガスGを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガスG中に含まれる有害物質Cを酸化・還元して浄化する部材である。
具体的には、上記図7(a)に示す触媒担持基材5に対して有害物質Cを酸化・還元する触媒Bを担持させることによって形成されている。
そしてこの場合、重ね合わせて使用するシート3の目の粗さや枚数を調整することによって、メッシュの目の粗さを変更して酸化・還元する有害物質C毎に最適な触媒担持性能を発揮できるように構成することが可能である。
現在の排気ガス浄化装置としては軸方向Yを貫通する多数の孔部105を有する上述した図20(a)に示すセラミックス製ハニカム構造の触媒担持体101と、図20(b)に示すメタル製ハニカム構造の触媒担持体103と、が多く使用されている。これらの触媒担持体101、103は、軸方向Yに長い円柱状ないし円筒状をしているため、エンジンEに近い湾曲したエキゾーストパイプ11には設置できず、エンジンEから遠い直管状の集合管13やジョイントパイプ14やマフラー15を利用して設けられている。
また、本実施の形態では取付け位置を変えて複数の触媒担持体7が設けられているため、排気ガスG中に含まれる有害物質Cの作動が活発になる温度域が異なっている場合に、それぞれの温度域に対応した位置に振り分けて触媒担持体7を設けることが可能になっている。
従って、本実施の形態ではエンジンEに近いエキゾーストパイプ11に排気ガス浄化装置1を設置することで、エンジンE始動後、温度上昇が早い領域で作動が活発になり、高温域で有害物質Cを酸化・還元することができる。そのため、冷間始動直後からの浄化性能が発揮できる。
次に、図7(a)に示す本実施の形態による触媒担持基材5を成形する場合に実行される本発明の触媒担持基材の成形方法の内容について説明する。
本発明の触媒担持基材の成形方法は、先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の触媒担持基材の成形方法であって、金属製多孔質構造の板状の素材を絞り加工して先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の中間成形品を成形する工程と、上記中間成形品の周縁部を押し潰して圧縮された後端部を形成する工程と、上記後端部を起して薄肉の接合部を形成して、最終成形品に成形する工程と、を備えることによって基本的に構成されている。
中間成形品成形工程は、金属製多孔質構造の円板状の素材4をダイス上に載置し、先端に球面状の押圧部を有するポンチを押し当てることによって先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の中間成形品を成形する。
後端部成形工程は、上記中間成形品をダイス37に載置し、上記中間成形品の周縁部にリング状のポンチを押し当てることによって押し潰して圧縮された後端部を成形する。
尚、必要に応じて押し潰して圧縮された中間成形品の周縁部をトリミングする。
最終成形工程は、上記中間成形品をダイス上に載置し、先端に球面状の押圧部を有し、押圧部の基部に該押圧部の外径よりも大きな外径の段部が形成されたポンチを押し当てることによって後端部を起し薄肉の接合部となる周縁部41を形成する。
本発明の排気ガス浄化装置の製造・組付け方法は、先端5a側が凸形状及び後端5b側が凹形状となる三次元形状の触媒担持基材5を使用した触媒担持体7を備えた排気ガス浄化装置1を製造して、該排気ガス浄化装置1を、エンジンEから排出された排気ガスGの排気経路を構成する管状部材9の所定の位置に組み付ける排気ガス浄化装置1の製造・組付け方法であって触媒担持工程P1と、組付け工程P2と、を備えることによって基本的に構成されている。
以下、排気ガス浄化装置1Aの製造・組付けの流れに沿って、触媒担持工程P1と組付け工程P2の内容を具体的に説明する。
触媒担持工程P1は、上記触媒担持基材5に対して、有害物質Cを酸化・還元する触媒Bを担持させて触媒担持体7を得る工程である。
即ち、上述した触媒担持基材の成形方法によって成形した触媒担持基材5に対して触媒Bを塗布したり、噴霧する、あるいは浸漬することで触媒Bを担持させる。尚、触媒Bを担持させるタイミングは、成形後の触媒担持基材5に対して行う他、成形前の素材4の段階で行うことも可能である。
組付け工程P2は、上述触媒Bを担持させた触媒担持体7を管状部材9に挿入して管状部材9の所定の位置に接合して触媒担持体7を管状部材9に組み付ける工程である。
即ち、本実施の形態では上記触媒担持基材5の先端5a側を始端として触媒担持体7Cを管状部材9の一端21から挿入する。触媒担持体7Cが所定の位置まで挿入されたら挿入を停止し、触媒担持体7Cの周縁部41と、該周縁部41に内壁面9aが接している管状部材9を管状部材9の外方から溶接することによって接合する。
触媒担持体7を管状部材9に挿入して組み付ける場合には、図12及び図13に示す挿入装置55と保持装置57が一例として使用される。
管状部材9は、管状部材9の形状に合わせて配置される載置台59、59上に載置されて支持される。管状部材9の一端21には、該一端21を挟持する保持装置57の構成部材であるクランプ61が配置されている。
クランプ61は、固定クランプ63と可動クランプ65を備えることによって一例として構成されていて、保持装置57のレバースイッチ67を操作することで上記可動クランプ65が前進または後退して上記管状部材9の一端21を挟持して保持したり、その挟持状態を解除し得るように構成されている。
そして、触媒担持体7を管状部材9に挿入して組み付けるときは、上記挿入ヘッド69に触媒担持体7を支持させて挿入ヘッド69を前進させ、触媒担持体7が管状部材9の所定の位置に入るまで挿入する。挿入完了後は、操作スイッチ75を操作して挿入ヘッド69を後退させ、レバースイッチ67を操作して可動クランプ65を後退させてクランプを解除する。そして、触媒担持体7が挿入された管状部材9を上記保持装置57から取り外して上述したように管状部材9と挿入した触媒担持体7とを管状部材9の外方から溶接して接合する。
尚、溶接方法としては、一例としてアーク溶接、抵抗溶接、レーザー溶接等によって行われる。
また、管状部材9の奥深くまで触媒担持体7を移動させる場合には、図14に示すような芯金87を挿入ヘッド81に取り付けた押込み具80を使用する。この押込み具80は、先端に触媒担持体7の凹部7aに嵌まる挿入ヘッド81と、該挿入ヘッド81の基端側に接続される芯金87と、を備えることによって構成されている。
また、芯金87は、複数のリング状の芯金駒83を連結体85によって屈曲可能な状態で数珠様に連結することによって一例として構成されている。
本発明の第2の実施の形態による排気ガス浄化装置1Bは、上述した第1の実施の形態による排気ガス浄化装置1Aにおいて、単一の管状部材9に対して複数設けていた触媒担持体7を1個のみとしたもので、該排気ガス浄化装置1Bを排気経路に対して場所を変えて複数組、配置したものである。
従って、ここでは上記第1の実施の形態と共通の構成については説明を省略し、上述した本実施の形態の特有の構成を中心に説明する。
そして、図16に示すように、エキゾーストパイプ11の上流側、中間部、下流側の3ヶ所に同様の構成の排気ガス浄化装置1Bが3組設けられており、各排気ガス浄化装置1Bに1個ずつ、合計3個の触媒担持体7D、7E、7Fが配置されている。そして、排気ガスG中に含まれる有害物質Cの作動が活発になる温度域が異なっている場合に、ぞれぞれの温度域に対応した位置に振り分けて、異なる触媒特性を有する触媒担持体7を設けることが可能になっている。
本発明の触媒担持基材5、触媒担持体7、排気ガス浄化装置1、排気経路部品19、触媒担持基材の成形方法及び排気ガス浄化装置の製造・組付け方法は、上述した実施の形態のものに限定されず、その発明の要旨内での変更が可能である。
例えば、触媒担持基材5としては、上述した実施の形態で述べたメッシュ構造のシート3を複数枚重ね合わせた構成のものの他、絞り加工ができるものであれば、ポーラス金属やロータス金属等の多孔質金属を円板状に成形したものを使用することも可能である。
また、触媒担持基材5としては、上述した実施の形態で述べた先端を球面状の押圧部とし、該押圧部の後端部を薄肉の接合部とした構成のものの他、先端部と後端部が同じ厚さを有する構成や、先端部の厚さに対して後端部の厚さが漸減するテーパ状を有する構成のものとすることも可能である。
また、触媒担持体7を管状部材7に接合する手段としては、上述した実施の形態で述べた触媒担持体7を管状部材9に溶接する方法の他、触媒担持体7を端部部材やベローズ管に取り付け、これらを管状部材9に挿入した上、端部部材と管状部材9とを溶接等により接合することも可能である。この場合、部品点数は増えるが、取り付けが確実且つ強固にできる。
また、組付け工程において、先端に挿入ヘッドを有し、挿入ヘッドの基端側に複数の芯金駒と、これらを連結する連結体とを有する数珠様の芯金を備えた押込み具を使用した場合の他、押込み具として、フレキシブルチューブを使用するなど他の押込み手段を使用することも可能である。
同様に、排気ガス浄化装置1の数も1組または3組に限らず、2組でもよいし、4組以上設けることも可能である。
また、触媒担持基材5と排気ガス浄化装置1の形状や各部の寸法も適用する管状部材9等の形状や寸法に合わせて適宜変更することが可能である。例えば、管状部材9の中間部分のみに触媒担持体7や排気ガス浄化装置1を配置することも可能である。
また、管状部材9は、一例としてエキゾーストパイプ11を使用した場合を示したが、集合管13や適用する車種に応じて設けられる種々の排気経路に設けられる部品に本発明の排気ガス浄化装置1を設置することも可能である。
また、素材4の形状は円板状のものを使用するが、ここでいう円とは、完全な円に限らず、楕円、長円等その他適用部位の形状に応じた形状のものとすることが可能である。
3 シート
4 素材
4a 変形部
4b 周縁部
5 触媒担持基材
5a 先端
5b 後端
7 触媒担持体
7a 凹部
9 管状部材
9a 内壁面
11 エキゾーストパイプ
13 集合管
14ジョイントパイプ
15 マフラー(サイレンサー)
19 排気経路部品
21 (管状部材の)一端(上流側の端部)
23 (管状部材の)他端(下流側の端部)
40 本体部
41 周縁部(接合部)
44 押圧部
45 段部
46 ロッド部
55 挿入装置
57 保持装置
59 載置台
61 クランプ
63 固定クランプ
65 可動クランプ
67 レバースイッチ
69 挿入ヘッド
71 シリンダーロッド
73 シリンダー本体
75 操作スイッチ
79A 栓溶接(プラグ溶接)
80 押込み具
81 挿入ヘッド
83 芯金駒
85 連結体
87 芯金
101 (セラミックス製ハニカム構造の)触媒担持体
103 (メタル製ハニカム構造の)触媒担持体
105 孔部
P1 触媒担持工程
P2 組付け工程
E エンジン
G 排気ガス
C 有害物質
B 触媒
O ボルト
N ナット
X 径方向
Y 軸方向
Claims (14)
- エンジンから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガス中に含まれる有害物質と接触する触媒担持基材であって、
メッシュ構造のシートを複数枚重ね合わせた後、焼結することによって構成される塑性加工可能な金属製多孔質構造の板状の部材を素材として使用し、該素材を湾曲させて先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状に成形したことを特徴とする触媒担持基材。 - 上記触媒担持基材の先端側の凸形状は、先端に行くに従って徐々に径が縮径する三次元凸形状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の触媒担持基材。
- エンジンから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガス中に含まれる有害物質を酸化・還元して浄化する触媒担持体であって、
上記請求項1または2記載の触媒担持基材に対して、有害物質を酸化・還元する触媒を担持させることによって形成されていることを特徴とする触媒担持体。 - エンジンから排出された排気ガスを外部に排出する排気経路の途中に設けられ、排出された排気ガス中に含まれる有害物質を酸化・還元して浄化する排気ガス浄化装置であって、
上記請求項3記載の触媒担持体と、
上記排気経路の一部をなし、上記触媒担持体を内嵌させる管状部材と、を具備し、
上記触媒担持体を上記管状部材内に挿入し、所定の位置に到達した状態で触媒担持体と管状部材を接合することによって構成されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 上記排気ガス浄化装置は、エンジンに近い排気経路の上流位置に存する管状部材であるエキゾーストパイプに対して設けられており、冷間始動時から早く触媒の機能を発揮させるようにしたことを特徴とする請求項4記載の排気ガス浄化装置。
- 上記触媒担持体は、単一の管状部材に対して間隔を空けて複数個、配置されていることを特徴とする請求項4または5記載の排気ガス浄化装置。
- 上記排気ガス浄化装置は、排気経路に対して場所を変えて複数組、配置されていることを特徴とする請求項4〜6いずれかに記載の排気ガス浄化装置。
- 上記触媒担持体は、酸化・還元する有害物質毎に最適な触媒組成を有するように構成されており、上記触媒担持体を複数個、配置する場合には、酸化・還元する有害物質に対応した最適温度域に分けて配置するようにしたことを特徴とする請求項6または7記載の排気ガス浄化装置。
- 上記管状部材と触媒担持基材は、共に金属によって形成されており、上記管状部材の内壁面と接触して接合される触媒担持体の周縁部は径方向に圧縮され、薄肉に押し潰された状態で接合されていることを特徴とする請求項4〜8のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
- エンジンから排出された排気ガスを外部に排出するエキゾーストパイプ、ジョイントパイプ、集合管、マフラーを備えた排気経路部品であって、
上記エキゾーストパイプと集合管とジョイントパイプのいずれか、または複数に請求項4〜9のいずれかに記載の排気ガス浄化装置が設けられていることを特徴とする排気経路部品。 - エンジンから排出された排気ガスを外部に排出するエキゾーストパイプ、集合管、ジョイントパイプ、マフラーを備えた排気経路部品であって、
上記エキゾーストパイプに対して第1の排気ガス浄化装置として上記請求項4〜9のいずれかに記載の排気ガス浄化装置を設け、
上記集合管やジョイントパイプやマフラーに対して第2の排気ガス浄化装置としてセラミックス製ハニカム構造またはメタル製ハニカム構造の触媒担持体を使用した軸方向に長い円柱形状または円筒形状の排気ガス浄化装置を設けたことを特徴とする排気経路部品。 - 先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の触媒担持基材の成形方法であって、
金属製多孔質構造の板状の素材を絞り加工して先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の中間成形品を成形する工程と、上記中間成形品の周縁部を押し潰して圧縮された後端部を形成する工程と、上記後端部を起して薄肉の接合部を形成して、最終成形品に成形する工程と、を備えていることを特徴とする触媒担持基材の成形方法。 - 先端側が凸形状及び後端側が凹形状となる三次元形状の触媒担持基材を使用した触媒担持体を備えた排気ガス浄化装置を製造して、該排気ガス浄化装置を、エンジンから排出された排気ガスの排気経路を構成する管状部材の所定の位置に組み付ける排気ガス浄化装置の製造・組付け方法であって、
上記触媒担持基材に対して、有害物質を酸化・還元する触媒を担持させて触媒担持体を得る触媒担持工程と、
上記触媒を担持させた触媒担持体を管状部材に挿入して管状部材の所定の位置に接合して触媒担持体を管状部材に組み付ける組付け工程と、を備えていることを特徴とする排気ガス浄化装置の製造・組付け方法。 - 上記組付け工程では上記触媒担持体を管状部材に挿入するに際して、先端に挿入ヘッドを有し、該挿入ヘッドの基端側に、複数の芯金駒を連結体によって屈曲可能な状態で数珠様に連結した芯金を備えた押込み具を使用して触媒担持体を挿入するようにしたことを特徴とする請求項13記載の排気ガス浄化装置の製造・組付け方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018087992 | 2018-05-01 | ||
JP2018087992 | 2018-05-01 | ||
PCT/JP2019/017622 WO2019212030A1 (ja) | 2018-05-01 | 2019-04-25 | 触媒担持基材、触媒担持体、排気ガス浄化装置、排気経路部品、触媒担持基材の成形方法及び排気ガス浄化装置の製造・組付け方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2019212030A1 true JPWO2019212030A1 (ja) | 2021-06-10 |
JP7396596B2 JP7396596B2 (ja) | 2023-12-12 |
Family
ID=68385946
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020517060A Active JP7396596B2 (ja) | 2018-05-01 | 2019-04-25 | 触媒担持基材、触媒担持体、排気ガス浄化装置、排気経路部品、触媒担持基材の成形方法及び排気ガス浄化装置の製造・組付け方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7396596B2 (ja) |
WO (1) | WO2019212030A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112594038A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-02 | 江西安天高新材料有限公司 | 一种触媒转化率高的抗菌蜂窝陶瓷转化设备 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114412622B (zh) * | 2022-03-29 | 2022-06-17 | 天津内燃机研究所(天津摩托车技术中心) | 一种车辆尾气净化装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001105034A (ja) * | 1999-10-12 | 2001-04-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | パイプベンダー |
JP2005171823A (ja) * | 2003-12-09 | 2005-06-30 | Mikuni Corp | 触媒担持体及び触媒装置並びにエンジンの排気装置 |
JP2011230016A (ja) * | 2010-04-23 | 2011-11-17 | Nichidai Filter Corp | ガソリンエンジン用排気ガス浄化装置の触媒担持体の基材と触媒担持体の製造方法 |
JP2013238145A (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-28 | Fuji Heavy Ind Ltd | 排気ガス浄化装置 |
JP2017177033A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 三恵技研工業株式会社 | 触媒担体及びその製造方法、並びに排気浄化装置 |
-
2019
- 2019-04-25 WO PCT/JP2019/017622 patent/WO2019212030A1/ja active Application Filing
- 2019-04-25 JP JP2020517060A patent/JP7396596B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001105034A (ja) * | 1999-10-12 | 2001-04-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | パイプベンダー |
JP2005171823A (ja) * | 2003-12-09 | 2005-06-30 | Mikuni Corp | 触媒担持体及び触媒装置並びにエンジンの排気装置 |
JP2011230016A (ja) * | 2010-04-23 | 2011-11-17 | Nichidai Filter Corp | ガソリンエンジン用排気ガス浄化装置の触媒担持体の基材と触媒担持体の製造方法 |
JP2013238145A (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-28 | Fuji Heavy Ind Ltd | 排気ガス浄化装置 |
JP2017177033A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 三恵技研工業株式会社 | 触媒担体及びその製造方法、並びに排気浄化装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112594038A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-02 | 江西安天高新材料有限公司 | 一种触媒转化率高的抗菌蜂窝陶瓷转化设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019212030A1 (ja) | 2019-11-07 |
JP7396596B2 (ja) | 2023-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2843351B2 (ja) | ガス用フィルタ | |
CN101595283B (zh) | 气体处理装置 | |
JP5199291B2 (ja) | 触媒担体 | |
JPWO2019212030A1 (ja) | 触媒担持基材、触媒担持体、排気ガス浄化装置、排気経路部品、触媒担持基材の成形方法及び排気ガス浄化装置の製造・組付け方法 | |
JPH06320014A (ja) | メタル担体 | |
US7594400B2 (en) | Catalytic oxidation module for a gas turbine engine | |
JP5679645B2 (ja) | 金属触媒担体及びその製造方法 | |
JP4988730B2 (ja) | 排出ガスの処理のための特に円錐形ハニカム体用のフィルタ層、およびフィルタ層を製造するための方法 | |
JP4672661B2 (ja) | 排気ガス処理のためのローラシーム溶接体 | |
TWI700428B (zh) | 觸媒載體及其製造方法暨排氣淨化裝置 | |
US5820835A (en) | Assembly and method for making catalytic converter structure | |
US7383633B2 (en) | Non-cylindrical catalytic-converter carrier element and tool, and method for manufacturing it | |
JP3610406B2 (ja) | 触媒コンバータ | |
JPS5832917A (ja) | モノリス触媒コンバ−タの製造方法 | |
JP2019105189A (ja) | 排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化装置の製造・組付け方法 | |
JP2008064090A (ja) | 排気浄化構成要素用のハウジング | |
JP2016109106A (ja) | 排気ガス浄化装置 | |
WO2022137275A1 (ja) | メタル触媒装置 | |
JP2885830B2 (ja) | 排気ガス浄化用触媒を担持するための金属製担持母体 | |
EP1120163B1 (en) | Method for manufacturing a metallic carrier for a catalytic converter | |
JP5334637B2 (ja) | 排ガス浄化触媒用メタル担体 | |
JP4369655B2 (ja) | 排気ガス浄化装置及びその製造方法 | |
JPH09155202A (ja) | メタル担体およびその製造方法 | |
JP2602391B2 (ja) | 排ガス浄化用メタル担体 | |
JP2024033547A (ja) | 排気ガス浄化装置の製造方法及び排気ガス浄化装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20201021 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201112 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230523 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230719 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231107 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231121 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7396596 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |