KR100510605B1 - 소형 내연 기관용 촉매변환기 - Google Patents

소형 내연 기관용 촉매변환기 Download PDF

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KR100510605B1
KR100510605B1 KR10-1999-7007138A KR19997007138A KR100510605B1 KR 100510605 B1 KR100510605 B1 KR 100510605B1 KR 19997007138 A KR19997007138 A KR 19997007138A KR 100510605 B1 KR100510605 B1 KR 100510605B1
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에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하
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Abstract

본 발명은 내연 기관, 상세하게는 소형엔진의 배기가스 시스템용 하우징(3)에 있는 촉매 변환기(1)에 관한 것으로, 이 변환기(1)는 촉매 작용 물질을 포함하는 하나 이상의 구조형 시트금속(2)을 가지며, 상기 시트금속은 배기가스가 흐를 수 있는 채널을 가지는 파상형으로 되어 있고, 그리고 하우징(3)에 적어도 일부 위치하여 있다. 본 발명은 시트금속(2)의 구조가 하우징(3)의 단면으로부터 보았을 때 폐쇄된 채널에 의해 구획화된 횡단면적이 하우징(3)의 전체 횡단면적의 적어도 절반을 형성하고, 촉매 변환기(1)는 기껏해야 2층을 가진다. 본 발명은 아울러 내연 기관의 배기가스 시스템에, 상세하게는 소형모터의 소음기에 맞추어진 촉매 변환기 지지몸체의 제조방법에 관련된다. 이 방법은 구조형 시트금속이 적어도 일부 구부러진 장방형 몸체둘레에 비스듬히 감겨지고, 시트금속이 감겨진 장방형 몸체의 적어도 일부는 그다음 몇개의 부분으로 절단되고, 그리고 각 부분은 촉매 변환기 지지몸체를 형성하는 것으로 되어 있다.

Description

소형 내연 기관용 촉매 변환기{HONEYCOMB BODY WITH CROSS-SECTIONAL AREA FRAMED IN THE INTERIOR, PARTICULARLY FOR SMALL-POWER MOTORS}
본 발명은 소형 내연 기관의 배기가스 시스템용 하우징에 있는 촉매 변환기에 관한 것으로, 이 촉매 변환기는 촉매 작용하는 물질이 제공되고, 감겨지며, 배기가스가 흐르는 통로가 형성되고, 하우징에 적어도 부분적으로 인접하는 하나의구조화된 금속시트를 가지고 있다. 본 발명은 또한 내연 기관의 배기가스 시스템용 소음기, 및 내연 기관의 배기가스 시스템, 상세하게는 소형기관의 소음기 내에 배치된 촉매 변환기 캐리어 몸체의 제조방법에 관한 것이다.
내연 기관의 배기가스 시스템용 촉매 변환기는 벌집몸체의 형상으로 되어 있는 것으로 알려져 있다. 벌집몸체들은 서로 적층되거나 비틀려진 시트 금속층으로부터 제조된다. 다른 벌집몸체들은 소결재료 또는 압출재료로 이루어진다. 이들 촉매 변환기들은 배기가스에 남아 있는 변환가스들이 한층 더 확실하게 변환되는 것을 의도한다. 특히 차량에 대해 점진적으로 증가되는 대다수의 배기가스의 엄격한 요구사항으로 인해, 촉매 변환기는 수명을 연장하여 사용될 때조차 거의 완전한 촉매 변환이 일어나도록 설계된다. 촉매 변환기 기술의 개발은 특히 촉매반응 표면적을 최대화하려는 방향으로 이루어진다. 따라서 특히 자체의 횡단면에 다수의 통로를 가지는 벌집몸체들이 이용된다. 표면적의 증가 방법 이외에 촉매 변환기의 길이 및 체적과 함께 횡단면적 역시 증가된다. 그러나 배기가스 시스템의 촉매 변환기용으로 이용되는 공간 역시 클 것을 요구한다. 아울러, 촉매 변환기의 치수가 증가함에 따라 제조방법도 더욱 비경제적이 된다, 아울러, 대형 촉매 변환기와 관련하여, 특별한 설치구성을 필요로 하는 동작상의 기계적 및 열적 변동에 대한 내구성에 대해 특별한 관심을 요한다.이제부터 촉매 변환기의 다양한 설계구조에 대해 설명하겠다. 본 발명을 촉매 변환기의 구성 및 형태의 특징과 관련하여 설명하겠다. GB 2 231 283호는 1층을 가지는 벌집몸체를 개시하고 있다. 이 층은 평면 금속시트와 구조화된 금속시트로 형성되고, 다층 촉매 변환기를 형성하기 위해 나선형으로 되어 있다. 이것은 내부 원통형 자유 횡단면을 가지며, 상기 횡단면의 사이즈는 벌집몸체의 외측 직경에 좌우된다. 서로 위·아래로 지지되어 있는 다수의 형성층은 상기와 같은 형성된 벌집 몸체의 충분한 강도를 보장하려는 것이다. DE 37 15 040호는 비절삭 스탬핑(non-cutting stamping)된 스트립으로 이루어진 다른 촉매 변환기를 개시하고 있다. 이들 스탬핑은 표면적을 증대시키고자 한 것이다. EP 0 473 081호는 모터사이클 배기가스 시스템의 벤딩부(bending part)에 촉매 변환기를 설치한 것을 개시하고 있다. 촉매 변환기로서 천공된 평판이 이용된다. 이 평판은 직선형이거나 원형일 수도 있다. DE 24 36 559호는 내연 기관의 벤딩부에 직접 배치된 촉매 변환기를 개시하고 있다. 벤딩부 자체가 촉매 변환기로서 형성되어 있다. 벤딩부의 내벽을 촉매코팅하는 이외에, 특히 나사형태의 촉매 형상부가 추가로 배치될 수 있다. JP 61 61 940호는 매끈하고 주름진 금속포일로 만들어진 촉매 변환기를 개시하고 있다. 촉매 변환기의 상류측에 배치된 것은 가열될 수 있는 또다른 촉매 변환기가다. 미국특허 제 4 195 063호는 상류측에 추가적으로 배치된 촉매 변환기를 갖춘 메인 촉매 변환기를 개시하고 있다. 이 촉매 변환기는 주로 2메시캐리어 사이에 각각 지지되고 촉매형태로 코팅된 2개의 메시구성품을 포함한다. 상기 촉매 변환기는 벤딩부 내에 배치될 수 있으나 원추형으로 배치될 수도 있다. JP 61 096 120호는 분기형구조의 엔진블록 부근에 설치된 2개의 튜브를 개시하고 있다. 상기 2개 튜브의 내부는 구멍들을 가진다. 상기 2개 튜브 사이에 촉매 작용 층이 배치된다.
본 발명에 따른 촉매 변환기의 사용에 특히 바람직한 분야는 소형엔진 분야이다. 소형엔진이라는 용어는 이후 250cc이하의 기통용적을 갖는 엔진을 지칭하는 데 사용된다. 그와 같은 엔진은 특히 잔디깎는 기계, 모터구동 톱, 수송 가능한 동력발생기, 2-휠 및 이와 유사한 것에 사용된다. 모터구동 톱, 잔디깎는 기계 및 기타 정원 장비의 경우, 장치 작동자는 종종 소형엔진의 장시간 동안 배기가스 영역에 직접 서있게 되는데, 그곳은 촉매배기가스 청정화가 특히 중요하게 대두되는 곳이다.DE 38 29 668 역시 소형엔진의 촉매 변환기에 관한 것으로서, 관류방향에 대략 수직으로 연장되는 격벽에 사용된다. EP 0 470 113 역시 촉매 변환기의 구성을 개시하고 있는데, 이 경우 촉매 변환기는 2행정 기관용의 배기가스 소음기의 모든 측면에 이격되어 배치된다. EP 0 049 489는 배기가스 촉매 변환기용 캐리어 매트릭스의 제조방법을 개시하고 있다. 상기 3가지 특허서류에 개시된 특징 역시 본 발명에 전용될 수 있다.
본 발명의 목적은 내연 기관의 배기가스 시스템을 위한 하우징 안에 소형엔진을 위한 촉매 변환기를 제공하는 것으로, 바람직하게는 소수의 작업단계로 제조 가능하고, 극히 소형이며, 그럼에도 불구하고 충분한 촉매 작용 면적을 이용하여 내연 기관의 배기가스 특성에 관해 법률에 규정된 한계값이 준수되도록 하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은 소형 촉매 변환기에 의해 얻어진 공간을 재차 쓸모없게 하지 않는 촉매 변환기용 하우징을 제작하는 데 있다. 본 발명의 또다른 목적은 높은 제조비용을 피하면서 연속적인 생산을 보장하는 소형 촉매 변환기 캐리어 몸체의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적은 청구의 범위 청구항 1에 기재된 특징들을 가지는 촉매 변환기 및 청구의 범위 청구항 28항의 특징을 가지는 제조방법에 의해 달성된다. 그외의 바람직한 구조 및 특징들은 종속 청구항에서 기술된다.
내연 기관, 상세하게는 소형엔진의 배기가스 시스템용 하우징에 있는 촉매 변환기는 촉매 작용 물질이 제공된 하나 이상의 구조화된 금속시트를 가진다. 이 시트는 비틀려지고, 배기가스가 관류할 수 있는 통로를 형성하며, 적어도 일부는 하우징에 인접한다. 이 시트는 하우징의 횡단면을 고려한 구조를 가지고, 폐쇄된 통로에 의해 경계된 횡단면은 하우징의 총 횡단면의 적어도 절반을 차지하며, 이 경우 촉매 변환기는 기껏해야 2개의 층을 갖는다. 촉매 변환기를 최대 2개의 층으로 제한하면 필요한 공간이 작은 극히 소형의 촉매 변환기를 얻을 수 있다. 이를 위해 공간의 이용, 촉매 변환기 통과효과 이외에 충분한 촉매 작용 표면적을 이용하는 시트의 구조화가 필요하다. 최대 2개의 층을 사용하면, 값비싸고 복잡한 구조의 다른 촉매 변환기보다 더 적게 가열되기 때문에 동작온도로의 촉매 변환기의 가열이 용이하다. 아울러, 최대 2층으로의 제한은 촉매 변환기에 유연성을 부여하는 이외에 고도의 안정성 및 형상 유지 특성에도 바람직하다고 증명되었다. 촉매 변환기는 소형엔진 분야에서의 바람직한 이용을 위해 배기가스의 적어도 만족할 만한 촉매변환을 이용한다. 촉매변환의 개선은 경계진 횡단면적이 하우징의 적어도 전체 횡단면의 2/3를 차지할 때 얻어진다. 만약 촉매 작용 물질이 제공된 시트가 비틀려져 서로 마주보도록 구조화된다면, 통로들에 의해 한정된 횡단면적은 촉매 변환기의 중심점 주변 영역에 배치되는 한편, 중심점은 통로를 완전히 갖추지 않은 나머지 영역 안에 배치된다. 이것은 둥글거나, 타원형 또는 다각형인 촉매 변환기의 평탄한 횡단면 영역을 위해 목적한 것이다. 경계진 횡단면이 중심점 주변으로 집중됨으로써, 중심점을 향하고 있는 외측 통로표면이 배기가스에 의해 완전히 작용할 수 있게 된다. 아울러 최대 2층의 구조화는, 형성된 통로에 대한 유동저항이 완전하게 통로화되지 않은 횡단면의 유동저항보다 더 크지 않도록 바람직하게 설계될 수 있다.
촉매 변환기의 한 구현예는 상호 마주보며 배치된 구조가 서로 접촉없이 서로 얽혀져 있는 것이다. 이와 같은 방식에 의해, 자유롭게 남아 있는 표면이 통로와 유사한 구조로 된다. 상호 마주 배치된 구조에 의해서는, 경계진 횡단면이 하우징의 전체 횡단면적의 적어도 3/4을 차지할 수 있다.
경우에 따라 수동으로 작동되어야 하는 소형기구에서는, 구조상 관점에서 작은 치수 및 저중량으로 되는 것이 중요하다. 촉매 변환기가 안정 보강부를 가짐으로써 상기 목적에 기여될 수 있다. 상기 보강부는 촉매 변환기의 탄성을 지나치게 제한하지 않으면서 촉매 변환기의 형상을 유지시킨다. 안정적인 보강은 소형기구를 위한 지지기능에 도움이 되도록 설계될 수도 있다. 그런 구성에 의해, 촉매 변환기가 완전히 상기 소형기구에 통합될 수 있다. 그런 다음에 하우징 및 촉매 변환기는 정역학 및 비틀림강도의 설계시에 참작될 수 있다.
충격 및 진동에 특히 안정적인 촉매 변환기는, 촉매 변환기의 통로를 형성하는 각각의 시트가 보강부에 인접함으로써 만들어진다. 상부측 및 하부측을 갖는 채널형성 시트의 상부측 및 하부측이 보강부에 인접함으로써, 상기 안정성은 더욱 보강될 수 있다. 높은 형상 안정성 및 고도의 탄성을 얻을 수 있는 다른 가능성은, 구조화되지 않은 시트 및 구조화된 시트와 더불어 상기 촉매 변환기의 하나의 층을 구성하는 것이다. 이것은 안정화 보강을 위한 수단과 조합될 수도 있다. 촉매 변환기의 바람직한 실시예는 상부측과 하부측을 가지는 구조화되지 않은 시트를 가지며, 상부측과 하부측에 구조화된 시트가 각각 하나씩 배치된다. 이와 같은 구조는 특히 시트의 주름, 만곡, 지그재그 형상 또는 접힘이다. 시트는 또한 미세구조물 그리고 소형 절개부 또는 개구를 가질 수도 있다. 촉매 작용 표면도 마찬가지로 상기와 같은 방식으로 확대될 수 있다. 층의 구조, 성질 및 형태에 관해서는 특히 EP 0 484 364, WO 93/20339, EP 0 152 560 및 DE 29 611 143 특허서류가 참조된다.
최외측이 구조화된 서로 결합된 3개의 시트로부터 촉매 변환기를 제조하는 것은 촉매 변환기가 상기 외측 시트의 체결력에 의해서만 하우징에 고정될 수 있다는 가능성을 부여한다. 그와 같은 고정작용은 적어도 촉매 변환기의 층의 일부가 가요성을 가질 경우 용이하다. 특히 보강부에 지지된 층의 일부, 특히 하우징의 벽 또는 소형장치 또는 내연 기관인 경우이다.
다른 구현예에 있어, 촉매 변환기를 위한 고도의 안정성을 얻기 위해 상기 촉매 변환기는 제 1 시트 및 제 2 시트를 갖는 하나의 층을 포함한다. 상기 제 1 금속시트는 바람직하게 제 2 금속시트보다 1.5 내지 5, 더 상세하게는 2 내지 4의 팩터만큼 더 두껍다. 20㎛ 내지 100㎛의 금속포일을 사용하는 경우에는, 특히 자동안정 촉매 변환기의 아이디어를 포기할 필요 없이 구조화를 위해 매우 바람직한 보다 얇은 포일을 사용할 수 있다. 따라서 제 1 시트는 구조화되지 않고, 제 2 시트는 구조화되는 것이 바람직하다. 촉매 변환기의 다른 구현예는 평면형 횡단면을 갖는 촉매 변환기를 제시한다. 외부로부터 가해진 힘이 어느 방향으로 촉매 변환기에 작용하는지 알려져 있다면, 그때는 평면형 횡단면과 더불어 그 방향으로 특별한 안정성을 갖는 촉매 변환기가 제작될 수 있다. 촉매 변환기는 또한 외부 힘작용 쪽으로 바람직한 방향을 갖도록 형성될 수 있고, 그 방향에서 촉매 변환기는 탄성적으로 그리고 필요에 따라서는 소성적으로 반응한다. 하중이 과도한 경우에는 작용하는 힘을 수용 및 흡수하기 위해 소성변형되는 촉매 변환기의 정해진 영역에 의해, 촉매 변환기의 파손(파괴)이 방지될 수 있다.
촉매 변환기는 내연 기관에서 통상 떨어져 있는 배기가스 시스템 내에 배치될 수 있다. 그러나 촉매 변환기는 내연 기관의 케이싱 안에 배치된 배기가스 시스템에서도 이용될 수 있다. 상기 2가지 상황을 위해서는 촉매 변환기의 하우징이 배기가스 시스템의 일부일 필요가 있다. 이와 같은 방식으로, 가열 촉매 변환기의 외부로의 열방출을 확실하게 보장할 수 있다. 하우징은 배기가스 시스템의 소음기의 벤딩부 튜브 또는 컴포넌트일 수 있다. 그럼으로써, 어떠한 추가적인 공간을 요구함이 없이 촉매 변환기의 소형설비가 보장된다.본 발명의 다른 특징에 따르면, 포함된 공간의 치밀한 이용을 실현시키기 위해, 내연 기관, 특히 소형엔진의 배기가스 시스템의 소음기는 전술한 촉매 변환기를 수용하기 위한 수단을 가지는 소음기에 의해 이용된다. 상기 수단은 예컨대 촉매 변환기의 제공 및 고정을 용이하게 하는, 특히 상응하게 형성된 하우징이다. 이와 같은 구성은, 하우징으로서의 관형케이싱 및 내연 기관의 하우징 내부공간을 상응하게 형성함으로써 달성될 수 있다. 특히 소형엔진의 경우, 소음기/촉매 변환기의 조합에 의해, 배기가스 시스템은 소형으로 유지될 수 있다.
소음기의 일부가 촉매 변환기를 고정시키는 수단을 가지는 것이 바람직하다. 상기 수단은 치형부, 노치, 횡방향 웨브, 시트 접힘부, 홈 또는 그와 유사한 구조수단일 수 있다. 만약에 치형부 또는 그와 유사한 수단이 사용된다면, 이들은 적어도 마주하여 배치된 시트와 상호 작용한다. 치형부는 시트와 결합하여 전체 촉매 변환기를 고정시킨다.
촉매 변환기의 사용수명 역시 내연 기관의 각 동작모드와 그의 사용면적에 따라 좌우된다. 만약 엔진이 짧은 시간주기 동안 반복적으로 동작된다면, 그리고 엔진이 외부로부터 작용하는 큰 힘을 받는다면, 촉매 변환기의 수명은 감축된다. 따라서 촉매 변환기를 교체 가능하게 사용할 필요가 있다. 소음기의 경우, 촉매 변환기는 예컨대 상부 하우징 및 하부 하우징 내에 배치될 수 있다. 2개 하우징 절반부 중 하나는 가급적 체결력이 촉매 변환기에 가해질 수 있도록 하는 보강부를 가진다. 이 보강부는 소음기의 소음감쇄 구조물의 일부는 물론 소음기의 횡방향 웨브일 수도 있다. 소음기 내에 촉매 변환기를 고정시키는 또 하나의 가능성은 촉매 변환기가 움직일 수 없도록 소음기 내에 촉매 변환기의 적어도 일부분을 끼워넣는 것이다. 소형엔진에 특히 적절한 소음기의 다른 구현예는 적어도 2부분, 즉 상부 하우징과 하부 하우징을 가진다. 격벽은 소음기를 제 1 영역과 제 2 영역으로 분할시킨다. 격벽 및/또는 소음기는 서로 분리된 영역 각각에 촉매 변환기를 고정시키는 수단을 가진다. 이와 같은 방식에 의해서는, 2개의 촉매 변환기를 1개의 소음기에 제공하는 것도 가능하다. 이것은 필수적인 것은 아니다. 경우에 따라서는 단 하나의 촉매 변환기 또는 2개 이상의 촉매 변환기도 가능하다.
본 발명의 다른 아이디어에 따르면, 내연 기관의 배기가스 시스템에, 상세하게는 소형엔진의 소음기에 배치된 촉매 변환기 캐리어 몸체를 제작하기 위한 방법도 제공되며, 상기 방법에서는 구조화된 시트가 적어도 일부 구부러진 길다란 몸체주변에 비스듬하게 감겨져 있고, 그 다음에 시트가 감겨진 긴 몸체의 적어도 일부가 다수의 섹션으로 절취되어 있으며, 각각의 섹션들이 촉매 변환기 캐리어 몸체로 된다.
이 방법은 연속 제조 프로세스에 특히 적절한 것으로서, 구조화된 시트는 무단 스트립으로부터 풀려질 수 있다. 길다란 몸체는 튜브 또는 상응하게 긴 사용 가능한 다른 몸체일 수 있다. 큰 촉매 작용 면적을 얻기 위한 특히 높은 공간 이용률을 위해, 상기 몸체는 또 하나의 구조화된 시트가 배치된 중공 내부를 가진다. 촉매 작용면은, 감는 동작 전에 시트 및/또는 몸체가 촉매 작용 층으로 피복됨으로써 또는 절단 동작 후에 절단된 섹션이 촉매 작용 층으로 피복됨으로써 만들어진다. 시트들의 상호 고정 방법에 따라, 상기 시트의 고정은 납땜, 용접, 접착 또는 이와 유사한 수단에 의해 이루어질 수 있으며, 또한 2개 시트 중에서 하나의 시트의 고유 응력에 의해서 촉매 작용 층이 언제 가장 적절하게 제공되는지가 선택된다.
섹션들의 높은 안정성을 얻기 위해, 몸체로서 시트가 사용되고, 상기 시트는 감겨질 시트보다 더 두껍다. 안정성에 관한 바람직한 값은, 상기 보다 두꺼운 시트가 감겨질 시트보다 대략 1배 내지 5배 더 두꺼울 때 얻어진다. 전술한 바와 같이, 상기한 방법에 따라서 촉매 변환기 캐리어 몸체로부터 소형의 촉매 변환기가 저렴하게 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 장점 및 특징들은 첨부된 도면을 참고로 한 다음의 설명에서 예시된다. 부가적인 바람직한 실시예들은 지금까지 공개된 장점들과 하기에서 설명될 장점들의 조합에 의해서 얻어질 수 있다.
도 1은 하우징 내에 있는 구조화된 시트를 보여주고,
도 2는 하우징 내에 있는 또 다른 구조화된 시트를 보여주며,
도 3은 하우징 내에 1과 1/2개의 층으로 된 촉매 변환기를 보여주고,
도 4는 내연 기관의 배기가스 시스템에 있는 다수의 촉매 변환기의 구성을 보여주며,
도 5는 소음기 내에 있는 2개의 촉매 변환기의 구성을 보여주고,
도 6은 1과 1/2개의 층을 가지는 또 하나의 촉매 변환기를 보여주며,
도 7은 1과 1/2개의 층을 가지며 위에 힘이 작용하는 촉매 변환기를 보여주고,
도 8은 배기가스 시스템의 하우징 안에 있는 2개의 촉매 변환기의 다른 구성을 보여주며,
도 9는 촉매 변환기 캐리어 몸체의 제조공정을 보여주고,
도 10은 도 9에 도시한 것과 상응하는 제조공정을 보여주며,
도 11은 또 다른 제조공정을 보여주고,
도 12는 도 11에 도시한 것과 상응하는 제조공정의 구성을 보여주며,
도 13은 또 다른 제조공정을 보여주고,
도 14는 또 다른 제조공정을 보여주며,
도 15는 촉매 변환기의 또 다른 하우징을 보여주고,
도 16은 촉매 변환기의 외측면의 구현예를 보여주며,
도 17은 다른 하우징에 있는 촉매 변환기의 배치 가능성을 보여주고,
도 18은 다시 하우징을 보여준다.
도 1은 금속시트(2)를 가지는 촉매 변환기(1)를 보여준다. 시트(2)는 배기가스 시스템의 하우징(3) 내에 배치되고 촉매 도금부(4)를 가진다. 시트(2)는 구조화되어 있다. 이 구조는 주름형태이다. 이와 같은 구조는, 고유응력 상태에서도 시트(2)가 하우징(3) 내에 배치되도록 한다. 고유응력은 하우징(3) 안에 촉매 변환기(1)를 고정시키기에 충분하다. 시트(2)의 구조화는, 하우징(3)과 협동하여 통로(5)가 형성되도록 선택된다. 통로(5)는 전체 횡단면적의 일부를 둘러싸서 경계진 횡단면이 되게 한다. 하우징(3)의 잔여부(6), 즉 통로에 의해 둘러싸이지 않은 부분은 주름구조에 의해 도시된 총 하우징 횡단면적의 50% 이하이다. 면적 (6)은 명료하게 나타나도록 해칭(hatching) 처리했다.
도 2는 하우징(3) 안에 촉매 변환기(1)를 형성하는 구조화된 시트(2)를 보여준다. 시트(2)는 제 1 주름 크레스트(7)가 마주 배치된 제 1 주름 통(8)에 결합되도록 선택된 주름구조를 가진다. 이는 한편으로는 영역(6)을 추가적으로 감소시키고, 그럼으로써 경계진 횡단면적을 증대시킨다. 다른 한편으로, 제 1 주름 크레스트(7)는 제 2 주름 크레스트(9)와 비접촉 방식으로 얽혀 있다. 따라서, 외부로부터 힘이 작용할 때에는 제 1 주름 크레스트(7)와 제 2 주름 크레스트(9) 사이의 공간이 틈새로서 이용됨으로써, 촉매 변환기(1)는 탄성적으로 반응할 수 있다. 촉매 변환기(1)의 탄성특성은 하우징(3)과 시트(2)의 연결 방식에 의해 영향 받을 수 있다. 예컨대 각각의 제 2 주름통만이 연결위치(10)에 의해 지시된 바와 같이 하우징(3)에 접속되었다면, 촉매 변환기(1)는 고정된 상태로 유지되지만, 그럼에도 불구하고 하우징(3) 내에서는 가동적으로 유지된다. 이 경우, 연결위치(10)는 촉매 변환기(1)의 전체 축방향 길이에 걸쳐 연장될 수도 있지만, 단지 점 형태로 또는 섹션 방식으로만 존재할 수도 있다. 이것은 연결위치(10.1)로 지시되며, 상기 연결위치는 주름통의 양측에 있는 납땜 위치로 존재하고 그 곳에서 촉매 변환기의 축방향으로 연장된다. 이에 반해 연결위치(10.2)는 예컨대 점 용접 또는 길이 용접으로서 간주될 수 있다.
도 3은 하우징(3) 내에 있는 1과 1/2개의 층으로 이루어진 바람직한 촉매 변환기(1)를 보여준다. 1개의 층(11)은 제 1 시트(12) 및 제 2 시트(13)로 형성된다. 상기 제 1 시트(12)는 구조화되지 않는다. 제 2 시트(13)는 구조화된 상태로서 접힘형태를 가진다. 층(11)은 폐쇄된 몸체(14)를 형성하도록 감겨져 있다. 몸체(14)에 배치된 것은 제 3 시트(15)이고, 이와 같은 배열 상태는 구조화된 제 1 시트(12)에서 지지된다. 통로가 형성되지 않는 영역(6)은 제 3 시트(15)에 의해 더욱 축소된다. 그와 동시에, 부가적으로 촉매 작용하는 면이 이용된다. 촉매 변환기(1)의 특별한 탄성 및 강도를 얻기 위해, 구조화되지 않은 제 1 시트(12)는 제 2 시트(13) 및 제 3 시트(15)보다 두껍다. 따라서, 2개의 구조화된 시트(13 및 15)는 하우징(3)에 대한 정적인 대응부분으로서 제 1 시트(12)와 결합된다.
도 4는 배기가스 시스템(17)이 접속된 내연 기관(16)을 보여준다. 배기가스 시스템(17)은 벤딩부(18), 소음기(19) 및 접속파이프(20)를 가진다. 벤딩부(18) 내에서는 제 1 촉매 변환기(21), 제 2 촉매 변환기(22) 및 제 3 촉매 변환기(23)가 각각 실린더로부터 빠져나가는 파이프에 배치되어 있다. 제 1 촉매 변환기(21)는 원추형이고, 제 2 촉매 변환기도 마찬가지다. 그와 달리 제 3 촉매 변환기(23)는 벤딩부를 가지며, 상기 촉매 변환기의 횡단면은 대체로 일정하다. 제 4 촉매 변환기(24)는 접속파이프(20) 내에 배치된다. 상기 촉매 변환기는 그의 축방향 길이에 걸쳐서 변경되지 않는 규칙적인 횡단면을 갖는다. 제 5 촉매 변환기(25) 역시 소음기(19) 내에 배치된다. 촉매 변환기(25)는 그의 하우징(3)에 맞추어지고, 그 반대로 하우징도 제 5 촉매 변환기에 맞추어진다. 이를 위해 소음기(19)는 예컨대 외부로 구부러진 부분(27)과 같은 고정수단(26)을 가진다. 자체 사이즈 때문에 촉매 변환기(25)는 상기 만곡부(27)에 정확하게 맞추어진다. 이와 같은 구성에 의해, 제 5 촉매 변환기(25)는 단지 고유응력만으로 소음기(19) 내에 있는 만곡부(27)와 결합 상태를 유지할 수 있다.
도 5는 다른 소음기(19)를 보여준다. 상기 소음기의 내부는 격벽(28)에 의해 상부영역(29) 및 하부영역(30)으로 분할된다. 소음기(19)를 통과하는 배기가스 흐름(31)을 위한 상부영역(29)과 하부영역(30) 사이의 유동 기술적인 연결은 격벽(28)에 있는 구멍(32)에 의해 보장된다. 소음기(19)는 연결수단(35)에 의해 격벽(28)과 함께 고정될 수 있는 상부 하우징(33) 및 하부 하우징(34)을 가진다. 격벽(28), 상부 하우징(33) 및 하부 하우징(34)은 소음기(19) 내에 있는 상부 촉매 변환기(36) 및 하부 촉매 변환기(37)를 위한 고정수단(26)을 가진다. 고정수단(26)은 예컨대 홈(38), 치형부(39) 또는 횡방향 웨브 또는 바아(40)이다. 이들은 적어도 상부 촉매 변환기(36)와 하부 촉매 변환기(37) 각각의 외부에 배치된 시트와 접촉상태로 있다. 하나 또는 그 이상의 고정수단은, 상부 촉매 변환기(36) 및/또는 하부 촉매 변환기(37)의 단부면(41)의 적어도 일부가 고정목적으로 이용되도록 배치될 수도 있다. 도시된 소음기(19)는 극히 소형이기 때문에 특히 소형엔진에 바람직하게 사용되도록 의도된 것이다. 배기가스 흐름(31)을 위해 제공된 배기가스 접속부(42)는 소음기(19)의 설치 위치에 따라 상이하게 배치될 수 있다. 배기가스 접속부(42.1)는 직선으로 연장되는 배기가스 시스템 내에 연결하기에 적합하고, 배기가스 접속부(42.2)는 측방향으로 소음기(19)에 설치된다. 이는 상부 촉매 변환기(36)로의 방향변경 및/또는 하부 촉매 변환기(37)로부터 배기가스 접속부(42)로의 방향변경이 더이상 이루어지지 않기 때문에, 유동 기술적인 장점을 제공한다.
도 6은 원형 촉매 변환기(1)를 보여준다. 상기 촉매 변환기는 1과 1/2의 층을 포함하는 구조이다. 또한 상기 촉매 변환기는 구조화된 2개의 두꺼운 시트, 즉 내부 시트(43) 및 외부시트(44)를 가진다. 내부시트(43)와 외부시트(44) 사이에는 구조화되지 않은 시트(45)가 배치된다. 내부시트(43) 및 외부시트(44)의 구조로서 주름구조가 채택된다. 2개의 구조화된 시트(43 및 44)의 각각의 주름통과 주름 크레스트가 대략 동일한 간격으로 배치되면, 구조화되지 않은 시트(45)는 작용하는 파워를 수용할 수 있고, 탄성변형에 의해 에너지를 흡수할 수 있다. 아울러, 내부시트(43)는 부가적인 절반구조(46)를 가진다. 상기 절반구조는 기존의 통로(5)를 세분하거나 또는 다른 경우에는 비어 있는 면(6)의 추가 횡단면 영역에 통로를 형성한다. 절반구조(46)는 예컨대 내부시트(43)에 있는 절개부에 의해 형성되며, 이 경우 절단된 재료는 구조물 내에서의 위치에 따라 외부 또는 내부로 향한다. 절반구조(46)를 제공하는 다른 가능성은 예컨대 내부시트(43) 상에 부가의 시트섹션을 배치시키는 것이다. 절반구조 또는 이와 유사한 구조를 사용함으로써, 빈 면(6)을 적게 하고 그럼으로써 경계진 큰 횡단면을 얻기 위해서 촉매 변환기(1)의 큰 면적에 걸쳐 통로가 형성된다.
도 7도 마찬가지로 1과 1/2의 층을 포함하는 촉매 변환기(1)를 보여주며, 상기 층 위에는 외력(47)이 작용한다. 외력(47)은 외부시트(44)의 변형에 의해 촉매 변환기(1)의 동작 중에 수용될 수 있다. 그러나 상기 외력은, 통상적으로 둥근 촉매 변환기(1)를 평탄한 횡단면을 갖는 촉매 변환기(1)로 변환시키기 위해서, 예컨대 제조 프로세스에서 의도적으로 제공될 수 있다. 또한, 촉매 변환기(1)를 하우징 내부에 삽입하기 위해서 외력(47)을 이용할 수도 있다. 하우징 내부에서는 촉매 변환기가 독자적으로 발생되는 자체 응력에 의해서 지지된다.
도 8은 하우징(3) 내부에 상부 촉매 변환기(36) 및 하부 촉매 변환기(37)가 극히 콤팩트하게 배치된 상태를 보여준다. 양 촉매 변환기(36 및 37)는 하우징(3)의 형상에 맞추어 조절되고 배기가스 흐름(31)이 축방향으로 관통하여 흐르게 한다. 배기가스 흐름은 특히 먼저 상부 촉매 변환기(36)를 통해 흐르고 그 다음에 하부 촉매 변환기(37)를 통해 흐르는 방식으로 안내될 수 있다. 따라서, 2개의 촉매 변환기(36 및 37)를 구비한 하우징(3)은 예컨대 소음기 내에서 특별히 공간을 절약하는 방식으로 사용될 수 있다. 아울러, 촉매 변환기(36 및 37)와 마찬가지로 하우징에는 촉매 작용 코팅이 제공될 수 있다. 이와 같은 구성은 특별히 도시된 하우징에 대해서 뿐만 아니라 다른 하우징에 대해서도 적용된다. 또한 상기와 같이 형성된 패킷(48)에 대해서는 다른 적용예도 나타난다. 상기 패킷은 자체의 구조로 인해 장치 및 해체가 용이하기 때문에, 예컨대 내연 기관의 배기가스 시스템에서 대체품으로 적합하다. 배기가스 흐름이 많은 경우에 필요한 촉매 작용 표면은, 상부 촉매변환기(36) 및 하부 촉매 변환기(37)가 배기가스에 의해 연속적으로 관류됨으로써 채워진다. 이와 같은 방식으로, 배기가스 흐름(31)을 세척하기 위해서 다수의 패킷(48)이 나란히 배치될 수도 있다.
도 9는 촉매 변환기 캐리어 몸체의 제조공정을 보여준다. 구조화된 시트(49)는 적어도 부분적으로 구부러진 길다란 몸체(50) 둘레에 비스듬하게 감겨진다. 몸체(50) 및 구조화된 시트(49)는 이 목적을 위해 상대적인 움직임을 수행한다. 상기 상대적인 움직임은, 예컨대 구조화된 시트(49)가 몸체(50)로 이동되는 방식으로, 구부러진 몸체(50)가 회전 및 전진이동 함으로써 달성될 수 있다. 이와 같은 동작은 시트(49) 및 몸체(50)에 있는 화살표로 지시된다. 이 때 구조화된 시트(49)는 몸체(50)와 연결되어 있다. 그 다음에, 그 위에 시트(49)가 감긴 긴 몸체(50)의 적어도 일부분이 다수의 섹션(51)으로 분할된다. 이 때 분리유닛(52)으로서는 레이저가 이용된다. 레이저는 여러 섹션(51)을 몸체(50)로부터 말끔하게 분리할 수 있다. 분리과정은 특히 섹션(51)의 후처리가 없도록 수행될 수 있다. 나중에 완성될 촉매 변환기 몸체로서의 상기 섹션(51)은 그 다음에 촉매 변환기(1)로서 사용될 수 있다. 이 목적을 위해 섹션(51)에는 추후에 촉매 작용 코팅이 제공되거나, 또는 감김동작 중에 이미 몸체(50) 및 시트(49)가 상기 코팅을 갖고 있다.
도 10은 촉매 변환기 캐리어 몸체의 다른 제조방법을 보여준다. 촉매 작용 코팅이 제공된 시트(54)는 무한 로울러(53)로부터 방향변경 로울러(55)로 안내된다. 그 곳으로부터 시트(54)는 제 2 형상 로울러(57)와 결합상태에 있는 제 1 형상 로울러(56)로 보내진다. 제 1 및 제 2 형상 로울러(56, 57)의 플랭크 구조는 시트(54)의 구조를 결정한다. 그 다음에 상기 시트가 중공체(58) 위에 올려진다. 상기 중공체(58)는 마찬가지로 이미 촉매 작용 코팅이 제공된, 내부에 배치된 구조화된 제 2 시트(59)를 갖는다. 중공체(58) 및 제 2 시트(59)는 예컨대 시트(54)를 제공하기 전에, 그 다음에 서로 비스듬하게 감겨지는 기존에 형성된 층으로부터 제조될 수 있다. 감는 동작은 파선(60)으로 지시되어 있다. 그러나 중공체(58)는 제 2 시트(59)가 삽입된 튜브일 수도 있다. 약간 다른 공정에서는, 구조화된 제 2 시트(59)가 섹션(51)의 분리 전에 삽입되지 않고 절단이 이루어진 후에야 비로소 삽입된다.
도 11은 촉매 변환기 캐리어 몸체의 또다른 제조공정을 보여준다. 상기 공정에서도 역시 촉매 작용 코팅이 제공된 시트(54)가 무한 로울러(53)(도시하지 않았음)로부터 중공체(58)에 제공된다. 중공체(58)는 경사져 감긴 층으로부터 제조된다. 감김효과는 감긴 층의 서로 이웃하는 영역 사이의 맞대기 결합부(butt join)(60)에서 볼 수 있다. 특히 감는 동작은 파선으로 지시된 통로(5)가 감김에 의해서도 연속 진행이 중단되지 않도록 실행될 수 있다. 위에 올려질 시트(54)의 통로(5)에도 동일한 내용이 적용된다. 위에 올려질 시트(54)의 경우에는 맞대기 이음(60)이 중공체(58)의 각도에 대해 소정의 각도로 서있음으로써, 상기와 같이 형성되는 촉매 변환기 캐리어 몸체는 특히 안정한 형태로 형성될 수 있다. 맞대기 결합부가 상호 각도관계를 갖는 것의 잇점은, 나중의 촉매 변환기 캐리어 몸체가 축방향으로 연장되는 주변 시임을 전혀 가지지 않는다는 것이다. 오히려 시임에서는 하중이 전체주변에 분배된다. 시트(54)를 제공하는 동작도 또한 중공체(58)의 층이 거의 조여지도록 실행될 수 있다. 시트(54)와 중공체(58)간의 연결은 시트를 제공한 직후에 또는 후속하는 가공단계에서도 납땜에 의해 이루어질 수 있다. 예컨대, 시트(54)를 먼저 접착한 다음에 납땜하는 것도 가능하다. 중공체(58)의 층을 연결하기 위해서도 동일한 내용이 적용된다. 약간 다른 제조공정에서는, 중공체(58)가 재차 도 11에 상응하게 하나의 층으로부터 제조된다. 그러나 이 경우에 층은 일점쇄선으로 지시된 오버랩 영역(61)이 형성되도록 중공체로 형성된다. 오버랩 영역(61)은 중공체(58)를 안정시킨다. 동시에, 상기 오버랩 영역은 연결부를 제조하기 위해 이용될 수도 있다. 이 목적을 위해 한 실시예에서는 오버랩 영역(61)이 접착제를 갖는데, 상기 접착체 상에는 그 다음에 납땜 재료가 올려진다. 올려질 시트(54)도 역시 동일한 방식으로 처리된다. 그 다음에 형성되는, 시트(54)가 올려진 길다란 중공체(58)가 전체적으로 납땜 오븐 내에서 상응하는 온도로 가열됨으로써, 납땜 재료는 오버랩 영역(61)에서 지속적인 연결 상태를 만들어준다. 이 경우 올려진 시트(54)에 대한 중공체(58)의 연결 역시 납땜에 의해서 이루어진다. 그 다음에 비로소 개별 섹션(51)들이 분리된다.
도 12는 예컨대 도 11에 기술된 촉매 변환기 캐리어 몸체가 제조되는 공정을 보여준다. 아직까지 넓은 시트(54)가 무한 로울러(53)로부터 제 1 형상화 로울러(56) 및 제 2 형상화 로울러(57)까지 이동된다. 형상화 동작 후에 시트(54)는 4개의 개별적인 시트(54.1, 54.2, 54.3 및 54.4)로 절단된다. 상기 절단은 절단 블레이드(63)를 갖는 절단장치(62)에 의해 실행된다. 그곳으로부터, 절단된 시트(54.1 내지 54.4)가 각각의 중공체(58.1 내지 58.4)에 도달한다. 상기 시트가 각각 상기 중공체 상에 감긴다. 중공체(58.1 내지 58.4)의 전방 이송방향은 각각 화살표로 지시된다. 도시된 제조공정은, 중공체(58.1 내지 58.4)가 유사한 방식으로 예비 저장된 스테이션 내에서 마찬가지로 연속으로 제조될 수 있기 때문에 연속적인 가공절차에 적합하다.
도 13도 마찬가지로 촉매 변환기(1)의 제조공정을 보여준다. 구조화된 시트(65) 및 구조화되지 않은 시트(66)는, 정어리 캔 오프너의 경우와 마찬가지로 회전체(64)의 슬롯(67) 내에 삽입된다. 회전체(64)가 회전될 때, 2개의 시트(65, 66)는 층의 형태로 감긴다. 이와 같이 형성된 촉매 변환기(1)의 형상은 회전체(64)의 기하학적 구조에 의해서 좌우된다. 상기와 같이 형성된 촉매 변환기(1)의 내부에 형성되는 공동부는 각각의 요구사항에 상응하게 크게 또는 작게 유지될 수 있다. 상기 공동부 내에는 구조화된 특별한 추가 시트가 제공될 수 있다. 촉매 변환기(1)의 제조공정을 상기와 같은 방식으로 계속해서 진행할 때, 회전체(64)는 촉매 변환기 내에 남아서 자체 재료 두께 때문에 안정화 장치로서의 기능을 한다.
도 14는 촉매 변환기(1)의 다른 제조공정을 보여준다. 촉매 변환기(1)는 구조화된 시트(65)와 구조화되지 않은 시트(66)가 위·아래로 적층됨으로써 제조된다. 이와 같은 방식으로 촉매 변환기(1)는 내부가 경계되지 않고 폐쇄된, 통로가 형성된 면(6)을 갖는 최대 2개의 층(11)을 갖는다. 구조화된 시트 및 구조화되지 않은 시트(65, 66)의 촉매 변환기(1) 위로 돌출하는 단부(68)가 화살표 방향을 따라 구부러짐으로써, 촉매 변환기(1)의 주변에 케이싱이 형성된다. 단부(68)의 휨은 단일 시트를 위해서 뿐만 아니라 하나의 가공 단계에 있는 모든 시트를 위해서도 바람직하게 이루어진다. 단부의 휨은, 시트가 구조화된 시트(65)인지 혹은 구조화되지 않은 시트(66)인지와 무관하다. 이를 위한 바람직한 공정은 구조화된 시트(65) 및 구조화되지 않은 시트(66)를 단부(68)의 접힘없이 우선 한번 적층시키는 것이다. 그 다음에 비로소 단부(68)들이 접혀진다. 접힘은 한가지 방향으로 가능하지만, 반대 방향으로도 가능하다. 이를 위해, 전체 적층체는 회전될 수 있거나 또는 형상화 장치가 외측에서 단부(68)와 결합하여 상기 단부를 굽히게 된다.
도 15는 촉매 변환기(1)를 위한 다른 하우징(3)을 보여준다. 하우징(3)은 소음기 하우징으로서 사용될 수 있다. 상기 하우징은 기본체(69)를 가지며, 하우징(3)의 내부에 배치되어 촉매 변환기(1)의 상응하는 리세스(71)에 결합되어 상기 촉매 변환기를 고정시키도록 형성된, 내향 주름부(70)를 포함한다. 기본체(69)는 각기 만곡단(72)을 가지는 제 1 부분(69.1) 및 제 2 부분(69.2)으로 이루어진다. 단부(72)는 예컨대 용접시임 또는 납땜에 의해 서로 결합될 수 있다. 그 다음에 일체형 기본체(69)가 된다. 다른 경우에는 기본체가 2개의 부분인데, 이 경우에는 단부(68)가 촉매 변환기(1) 내에 결합되는 상호 동작에 의해 서로 지지된다. 촉매 변환기(1)를 관통하는 기체흐름(73)의 유출을 측면에서 커버하고 저지하기 위해서, 기본체(69) 상에는 제 1 커버(74) 및 제 2 커버(75)가 배치된다. 제 1 커버(74)에는, 촉매 변환기(1)의 대응 리세스(71) 내부로 삽입되는 내향 만곡부(76)가 있다. 그럼으로써 촉매 변환기(1)는 측면 고정부를 갖게 된다. 측면에 제공될 커버를 이용한 상기와 같은 하우징(3)의 폐쇄 방법에 의해서는, 베이스 하우징(69)으로 삽입하고 상기 하우징으로부터 빼내는 동작에 의해 촉매 변환기(1)가 교체될 수 있다.
도 16은 촉매 변환기(1)의 외측면(77)의 한 구현예를 보여준다. 상기 외측면(77)이 형상화됨으로써, 도면에 도시되지 않은 하우징 내에서 촉매 변환기(1)의 원치않는 이동이 방지된다. 형상부(78)는 방향성 없이 정렬되거나, 또는 임의의 방향으로 정렬될 수 있다. 어떠한 경우라도, 형상부(78)는 촉매 변환기(1)가 예컨대 진동에 의해 하우징으로부터 천천히 밀려나오지 않도록 해야 한다. 경사진 치형 형상부가 바람직한 것으로 증명되었다. 한편, 상기 형상부는 이동을 저지하는 것과 관련하여 바람직한 방향이 형성되도록 정렬될 수 있다. 예컨대, 상기 바람직한 방향과 반대 방향으로 하우징에 기계적인 스톱 장치를 설치함으로써, 하우징으로부터의 촉매 변환기(1)의 인출은 상기 기계적인 스톱 장치에 의해 경로가 비어진 후에야 비로소 가능하게 된다. 촉매 변환기(1)뿐만 아니라 하우징(3) 또는 소음기(19)도 마찬가지로 전술한 바와 같은 형상을 가질 수 있다.
도 17은 다른 하우징(3) 내에 있는 제 1 촉매 변환기(21), 제 2 촉매 변환기(22) 및 제 3 촉매 변환기(23)의 배열 가능성을 보여준다. 하우징(3), 예컨대 소음기(19)는 상부 하우징(33) 및 하부 하우징(34)을 포함한다. 상부 하우징(33)은 서로의 내부로 상호결합하는 폐쇄기구(79)에 의해 하부 하우징(34)과 연결 및 지지된다. 상부 하우징(33) 및 하부 하우징(34)의 벽들의 단부영역(80)들은 각각 일종의 후크(hook)를 형성한다. 상기 후크(81)들은 상부 하우징(33)이 하부 하우징(34) 위로 가압될 때, 상부 하우징(33)의 단부 영역(80)은 내부로 그리고 하부 하우징(34)의 단부 영역(80)은 외부로 프레스되도록 형성된다. 그럼으로써, 상호 마주하도록 배치된 후크(81)들이 서로의 내부로 결합될 수 있게 된다. 하우징(3)의 내부형상은 그곳에 배치될 촉매 변환기(21, 22 및 23)에 대해 상이하게 이용될 수 있다. 단면으로 도시된 제 1 촉매 변환기(21)가 하우징(3) 내에 단독으로 제공되는 한편, 제 2 및 제 3 촉매 변환기(22, 23)의 배열 상태는, 각각의 후크가 형성된 상부 하우징(33) 및 하부 하우징(34)의 몸체 구조가 2개의 촉매 변환기 중에서 각각 하나의 촉매 변환기를 상부영역(29) 및 하부영역(30)에 고정시키기 위해서 어떻게 이용되는가를 보여준다. 그와 달리 제 1 촉매 변환기(21)의 경우에는, 폐쇄기구(79)의 일부가 촉매 변환기(21) 자체 내부에 결합되어 촉매 변환기를 하우징(3) 내에 고정시킨다.
도 18은 재차 하우징(3)을 보여준다. 이 하우징(3)도 마찬가지로 상부 하우징(33) 및 하부 하우징(34)을 가지며, 상기 하우징은 내부에 배치될 촉매 변환기들이 자체의 형상에 의해 고정되도록 형성된다. 따라서, 촉매 변환기 자체는 대체로 4각형으로뿐만 아니라 오목형 또는 볼록형으로도 형성될 수 있다. 다른 형상들, 즉 6각형 또는 다른 다각형 형상은 물론 분기형 또는 다른 복잡한 기하학적 형상도 가능하다.
본 발명은 특히 촉매 변환기 및 상기 촉매 변환기를 형성할 수 있는 촉매 변환기 캐리어 몸체의 제조 방법을 제공하며, 상기 촉매 변환기 캐리어 몸체는 단순하고 콤팩트한 구조임에도 불구하고 배기가스 정화 특성면에서 효율적으로 이용된다. 기술된 촉매 변환기의 바람직한 적용분야는 소형엔진이다.

Claims (36)

  1. 내연 기관(16)의 배기가스 시스템(17)을 위한 하우징(3) 내에 배치된 촉매 변환기(1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37)로서,
    상기 촉매 변환기(1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37)는, 촉매 작용 물질이 제공되고, 감겨져 있으며, 배기가스가 흐르는 통로(5)가 형성되어 있고, 그리고 하우징(3)에 적어도 부분적으로 인접하는 하나 이상의 구조화된 금속 시트(2; 13)를 가지며,
    상기 구조화된 시트(2; 13) 및 상기 하우징(3) 또는 부드럽고 구조화된 시트를 갖는 하나의 층의 시트에 의해서 폐쇄된 통로가 형성되고, 그 결과 하우징(3)의 단면을 통해 볼 때 상기 폐쇄 통로(5)에 의해 경계된 단면적이 하우징(3)의 전체 단면적의 적어도 절반을 차지하며,
    상기 촉매 변환기(1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37)가 최대 2개의 층(11)을 갖도록 구성된 촉매 변환기에 있어서,
    구조화된 시트(49)가 적어도 부분적으로 구부러진 길다란 몸체(50) 둘레에 비스듬하게 감겨 있는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시트(2; 13)는 구조물이 서로 마주보고 배치되도록 감겨지는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 촉매 변환기 (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37)가 안정화 보강부를 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 촉매 변환기(1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37)의 각 통로형성 시트가 보강부에 대항하여 지지되는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 촉매 변환기가 구조화되지 않은 시트(12) 및 구조화된 시트(13)를 갖는 하나의 층(11)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구조화는 주름 구조화, 만곡 구조화 또는 지그재그 구조화인 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 촉매 변환기(1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37)의 층(11)의 적어도 일부분이 가요성을 갖는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 하우징(3)의 표면(70, 76)에 마주보고 배치된 촉매 변환기(1)의 표면(71)은 하우징(3)의 표면(70, 76)에 맞추어 조절되는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 하우징(3)이 배기가스 시스템(17)의 일부가 되고, 분기형 파이프이거나 또는 배기가스 시스템(17)의 소음기(19)의 구성품이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  10. 내연 기관(16)의 배기가스 시스템(17) 내에, 특히 소형엔진의 소음기(19) 내에 배치된 촉매 변환기 캐리어 몸체의 제조방법에 있어서,
    - 상기 구조화된 시트(49)가 적어도 부분적으로 구부러진 길다란 몸체(50) 둘레에 경사지게 감겨지고,
    - 그 다음에 상기 시트(49)가 감겨진 길다란 몸체(50)의 적어도 일부분이 다수의 섹션(51)으로 분할되며,
    - 각각의 섹션(51)이 촉매 변환기 캐리어 몸체가 되는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기 캐리어 몸체의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 몸체(51; 58)는 구조화된 추가 시트(59)가 배치된 중공 공동부를 갖는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기 캐리어 몸체의 제조방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 시트(49; 54; 59) 및/또는 몸체(50, 58)가 감기 동작 전에 촉매 작용층(4)으로 피복되는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기 캐리어 몸체의 제조방법.
  13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 섹션(51)이 촉매 작용층(4)으로 피복되는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기 캐리어 몸체의 제조방법.
  14. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 감겨질 시트(49; 54; 59)보다 더 두꺼운 시트가 몸체(50; 58)로서 사용되는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기 캐리어 몸체의 제조방법.
  15. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 감겨질 시트(49; 54; 59)가 무한시트 스트립(53)으로 감겨지는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기 캐리어 몸체의 제조방법.
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