KR19980071299A - 내연 기관용 촉매 컨버터 제조 방법 - Google Patents

Abstract

내연 기관에서 배기 가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터는 비팽창성 지지 매트 물질에 의해 감싸인 원주면을 갖는 일체형 세라믹 기판을 포함한다. 금속틀은 상기 매트 물질과 기판에 이웃하며 감싸는 광폭부를 포함한다. 상기 금속틀은 광폭 금속 틀 부분의 외주면에 겹쳐져 고착되는 좁은 부분으로 더욱 구성된다. 광폭 및 좁은 금속 틀 부분은 결합되어 감겨진 기판에 압축력을 가하게 된다.

Description

내연 기관용 촉매 컨버터 제조 방법

본 발명은 배기가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터에 관한 것으로, 특히 모터사이클용 내연 기관의 배기가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터에 관한 것이다.

일반적으로 자동차와 모터사이클의 배기가스는 고온에 견딜 수 있는 세라믹 몸체에 지지된 촉매로 여과된다. 바람직한 촉매 지지 구조는 가스가 흘러 얇은 세라믹 벽체에 의해 되튈 수 있는 크기로 된 복층의 막히지 않은 평행 채널을 포함하는 허니콤 구조이다. 상기 채널은 유입된 미립 물질에 의해 막히지 않고 가스가 자유롭게 통과할 수 있는 소정 구조와 크기를 가질 수 있다. 박막형 세라믹 허니콤 구조를 포함하는 바람직한 구조의 예가 배글리(Bagley)의 미국 특허 No. 3,790,654와 홀렌배크(Hollenbach)의 미국 특허 No. 3,112,184에 기술되어 있다.

세라믹 허니콤 촉매 지지부는 배기가스에 포함된 일산화탄소와 연소되지 않은 탄화수소의 촉매산화, 및 뜨거운 배기가스와의 접촉으로 인해 유발되는 고온에 노출된다. 또한, 자동차 기관이 기동되고, 정지되거나 또는 스로틀을 많이 개방한 상태와 공전 상태사이로 운전될 때, 상기 지지부는 급격한 온도 증감에 견뎌야만 한다. 이러한 작동 상태는 일반적으로 열팽창 계수에 역비례하는 특성과 높은 열충격 저항을 갖는 세라믹 허니콤 촉매 구조를 요한다.

일반적으로 촉매 컨버터를 위한 세라믹 지지부는 알루미늄산, 실리콘산, 지르코늄 실리케이트, 코디어라이트 또는 실리콘 카바이드와 같은 취성 내열성 물질로 제조된다. 전술한 세라믹 물질로 제조된 지지부의 일반적인 허니콤 구조는 매우 작은 기계적 응력으로도 크랙이 생기거나 분쇄를 일으킨다. 취성을 고려하여, 상기 지지부를 위한 촉매 컨버터 하우징 또는 용기 등을 개발하는 많은 노력이 이루어졌다.

예를 들어, 텐 에이크(Ten Eyck)의 미국 특허 No.4,863,700은 금속 하우징과 세라믹 섬유층사이에 형성된 팽창 물질층과 일체를 감싸는 세라믹 섬유의 절연층에 의해 연성 세라믹 일체 촉매가 금속 하우징에 탄성적으로 장착된 촉매 컨버터 시스템을 기술하고 있다.

많은 응용에 있어서, 특히 소형 모터사이클 엔진을 포함하는 것들에서는 촉매 컨버터를 장착하기 위한 공간이 거의 없다. 이러한 문제점을 해소하는 하나의 해결책은 추가로 촉매 컨버터 하우징을 제공하는 것 보다는 현재의 배기 시스템 요소 내부에 촉매 컨버터를 장착하는 것이고; 그러한 위치중 하나가 팽창 챔버와 소음기를 포함하는 고온 가스 챔버 내부이다.

상기 소음기 하우징 내측에 컨버터를 위치시키는데 있어서의 어려움은 소음기 내측의 컨버터가 표준 팽창망을 적절한 열적 조건(＜550℃)으로 유지하기 충분할 정도로 효과적으로 냉각되지 못한다는 것이고; 특히, 절연된 고온 가스 챔버에 넣음으로써 상기 소음기는 컨버터가 대기중으로 열을 효과적으로 방출하는 것을 억제한다는 것이다. 또한, 상기와 같은 응용에서, 고온의 배기가스는 촉매 컨버터를 통과할 뿐만 아니라 컨버터의 하우징의 주위를 흐르게 된다. 따라서, 상기와 같은 응용에서는 촉매 컨버터 하우징 조립체(즉, 고온 가스 챔버내의 정위치에 컨버터를 유지하는 하우징)의 온도가 보통 900℃에 육박하게 된다. 또한, 통상적으로 가스성 연료 및 기름의 농축이 배기가스 흐름에서 발생하며, 농후(rich)한 배기는 컨버터 내부 온도를 1100℃로 극한의 발열을 유발한다. 일반적으로 표준 질석이 깔린 팽창성 매트는 750℃ 이상의 온도에 노출되면 팽창능력을 상실한다. 특히, 팽창성 매트는 상기한 고온에 노출되는 경우 화학적으로 결합된 수분을 상실하게 된다. 상기 화학적으로 결합된 수분이 상실되어 물질의 팽창 특성에 손상을 일으킴으로써 세라믹 촉매 지지부를 유지하는 적당한 장치 압력을 제공하지 못하게 된다. 이는 배기가스 유동 및 차량의 진동으로 인해 발생하는 축력 또는 기타의 힘에 대한 세라믹 촉매의 성능을 떨어뜨린다. 따라서, 상기 팽창성 매트는 내부적으로 장착된 모터사이클용 컨버터에는 적용하기 곤란하다.

1200℃에 이르는 고온에 노출될 수 있는 세라믹 섬유 매트는 팽창성에 대한 대안을 제시한다. 이러한 매트에 의해 발생되는 힘은 촉매 컨버터를 밀봉하는 과정에서 받게 되는 압축으로부터 완전히 강화된다. 그렇기 때문에, 밀봉 형성이 전술한 섬유가 깔린 매트에 대하여 결정적인 요인이 된다.

채워 넣음으로써 고정하는 것이 종래에 사용된 일종의 밀봉 방법이다. 본래, 기판은 매트로 감겨지고, 압출될 때 매트를 압착하는 원뿔꼴의 장치에 넣어진다. 감겨진 기판은 압축콘(cone)에서 컨버터의 틀 기능을 하는 실린더형 튜브속으로 방출된다. 이러한 공정을 수행하는 과정에서, 캔과 기판 사이의 매우 좁은 크기의 간극내에서 효과적으로 유지되어야만 한다; 섬유가 깔린 매트의 허용가능한 간극 용적 밀도(GBD)는 일반적으로 0.55 ± 0.05g/cc 이다. 채워넣기에 의한 고정 방법의 본질적인 문제점은 다음과 같다. (1) 간극이 과도하게 크면, 일반적으로 차량이 작동하는 동안 감겨진 기판이 미끄러지고 기판이 맞물리는 힘이 충분하지 않게 된다. (2) 과도하게 압착된 매트는 매트에 손상을 가져오고 궁극적으로 가스에 의한 부식을 일으킨다.

채워넣기에 의한 고정과 관련된 부가적 문제점은 다음과 같다. (1) 매트 기본 중량에서의 변화성이 채워넣기에 의해 형성된 컨버터의 일부가 상기 허용가능한 GBD 범위를 벗어나도록 하는 10% 이다. (2) 기판 크기의 변화성, 및 (3) 내부에 매트/기판이 위치되는 금속 틀 튜브 크기의 변화성, 공차 합계의 결과는 묵인될 수 있을지라도, 상기한 바와 같은 높은 간극 허용 밀도에서 섬유가 깔린 매트를 채워넣는 것은 효과적이지 못하다. 섬유 손상 때문에 2 방향 탄성이 사라지도록 상기 매트는 완성된 튜브에 삽입되기 이전에, 채워넣는 콘에 과밀 압축되어야만 한다. 또한, 상기 매트에 작용하는 전단력이 채워져 고정된 부분의 상부에 있는 간극으로부터 기판과 틀 사이의 일부분을 유출되도록 하는 것이 관찰되었다. 또한 간극으로부터 매트 일부분이 이렇게 손실되는 것은 기판을 적소에 고정하는 바람직한 압축력보다 낮게 된다.

따라서, 800℃를 초과하는 작동 온도에서도 고온 가스 챔버내에 견고하게 고정되어 유지될 수 있는 촉매 컨버터에 대한 필요성이 상존하게 된다.

본 발명은 내연기관에서 배기 가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터에 관한 것이다. 상기 촉매 컨버터는 비 팽창성 지지 매트 물질에 의해 감싸진 원주면을 갖는 일체형 세라믹 기판을 포함한다. 금속 틀은 상기 매트 물질과 기판을 감싸고 이웃하는 광폭부로 구성된다. 상기 금속 틀은 상기 광폭의 금속 틀 부분의 외측면에 겹쳐 결합되는 좁은 부분으로 더 구성된다. 상기 광폭 및 좁은 금속 틀 부분은 결합되어 감겨진 기판에 압축력을 가하게 된다.

또한, 본 발명은 모터 사이클용 촉매 컨버터를 형성하는 현재의 방법 즉, 채워넣기 고정법에 따른 단점과 문제점을 극복하는 방법에 관한 것이다. 일반적으로, 이러한 촉매 컨버터를 제조하는 방법은 먼저 일체형 세라믹 기판을 비팽창성 지지 매트 물질로 감싸는 것을 포함한다. 그 다음, 감겨진 기판은 대체로 감겨진 기판과 같은 형태인 금속틀 속에 삽입된다; 금속 틀은 광폭 포위부와 좁은 연장 결합부로 이루어진다. 상기 광폭 금속 틀 부분이 매트 물질과 기판을 이웃하며 감싸고 좁은 부분이 상기 광폭 금속 틀 부분의 외주면을 겹쳐지도록 하여 상기 금속틀은 기판 둘레를 압축하며 감싸게 된다. 결국, 압축 응력을 유지하기 위해 좁고 겹쳐진 금속 틀 부분의 내측면은 광폭의 금속 틀 부분에 고착된다.

도 1A와 1B는 본 발명의 일실시예에 따른 촉매 컨버터 장치의 해제 및 체결 상태를 각각 도시한 사시도이고,

도 2는 고온 가스 챔버에 배치된 촉매 컨버터의 단면도이며,

도 3A와 3B는 본 발명에 따른 촉매 컨버터의 크기를 재조절하는 방법의 측단면을 도시한 도면이고,

도 4A와 4B는 본 발명에 따른 촉매 컨버터의 크기를 제조절하는 또 다른 실시예의 측단면을 도시한 도면이며,

도 5A와 5B는 본 발명에 따른 촉매 컨버터 장치의 해제 및 체결상태의 선택 실시예를 각각 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1A와 도 1B는 내연 기관에서 배기 가스를 여과하기 위한 본 발명에 따른 촉매 컨버터(10)를 도시한 두 개의 사시도이다; 도 1A는 해제된 컨버터를 나타내고, 도 1B는 완성되고 체결된 컨버터를 나타낸다. 이제부터 컨버터(10)를 형성하기 위한 방법이 기술된다. 먼저, 일체형 세라믹 기판(12)은 비팽창성 지지 매트 물질(14)로 감겨진다. 그 다음, 감겨진 기판(14)은 대체로 감겨진 기판(14)과 같은 형태인 금속 틀(16)속에 삽입된다. 특히, 금속 틀(16)은 광폭 포위부(18)와 좁은 결합부(20)로 이루어진다. 금속 틀(16)이 상기 기판(12)의 주위를 압축하며 감싸기 때문에 광폭의 금속 틀 부분(18)은 상기 매트 물질(14)과 기판(12)에 이웃하며 감싸게 된다. 좁은 부분(20)은 광폭의 금속 틀 부분(18)의 외주면에 겹쳐지게 된다.

교압 권취 밀봉 방법이 상기 촉매 컨버터를 압축하며 감싸기 위한 방법으로 적당하다. 요약하면, 컨버터의 금속 틀은 상기 금속 틀(16)의 외주를 둘러싸는 금속 케이싱으로 감싸지게 된다. 상기 금속 케이싱은 기판(12)과 매트 물질(14) 둘레의 금속 틀을 압축하며 감싸기 위해 소정 목표 매트 압축에 대해 반대 방향으로 당겨지는 대향 스트랩을 포함한다.

일단, 상기 틀이 매트 물질(14)과 기판(12) 주위를 압축하며 감싸게 되면, 좁은 금속 틀 부분(20)의 내측면은 압축 응력을 유지하기 위해 광폭 금속 틀 부분(18)의 외주면에 고착된다. 허용가능한 고착 방법은 광폭부에 좁은 부분을 용융하는 것을 포함한다.

도 1A과 도 1B를 참조하여 계속 설명하면, 전술한 바와 같이 형성된 촉매 컨버터(10)는 비팽창성 지지 매트 물질(14)로 감싸인 원주면을 갖는 일체형 세라믹 기판(12)을 포함한다. 광폭 권취 금속틀 부분(18)과 좁은 연장 결합 금속 틀 부분(20)으로 이루어진 금속 틀(16)은 매트 물질(14)과 기판(12)을 감싸게 된다. 특히, 광폭 권취 금속 틀 부분(18)은 기판(12)과 매트 물질(14)에 이웃하며 감싸는 반면, 좁은 연장 금속 틀 부분(20)은 상기 광폭 권취 금속 틀 부분(18)의 외주면에 겹쳐져 고착된다. 상기 금속 틀 부분들은 결합되어 감겨진 기판에 압축력을 가하게 된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 광폭 금속 틀 부분(18)은 상기 기판(12)의 길이와 동일하거나 더 큰 폭으로 이루어진다. 또한, 매트 물질(14)은 각 단부에서 기판(14) 외주면의 일부가 덮히지 않은 길이를 갖는다.

이러한 교압 권취 조형 기술과 이렇게 형성된 촉매 컨버터는 채워져 고정된 촉매 컨버터에 비해 많은 잇점을 제공한다. 촉매 컨버터를 측정된 힘으로 교압 권취하는 것은 기판 크기의 변화성 뿐만아니라 매트 기본 중량에서의 불균일성을 보상한다.

도 2는 가스 챔버에 삽입된 촉매 컨버터(10)를 갖는 고온 가스 챔버(22)의 일부를 나타낸다. 종래의 고온 가스 챔버는 확장실과 소음기를 포함하고, 소음기 내부에서 배기 파이프는 배기 파이프보다 큰 단면으로된 챔버 하우징속으로 들어간다. 더 큰 단면은 고온 배기 가스가 확장되도록 하고 소음이 줄어들 수 있는 영역을 제공한다. 측정된 힘으로 기판을 교압 권취하는 전술한 과정은 컨버터가 외경이 변하는 캔을 갖도록 하고, 따라서, 컨버터가 삽입되기 전에 미리 설정된 위치(24)를 통해 고온 가스 챔버속으로 삽입될 수 있는 일정한 제조 크기를 제공하기 위하여 컨버터의 단부의 크기를 재조절하는 것이 필요하다.

본 발명에 따른 촉매 컨버터의 잇점은 금속 틀의 단부의 크기가 다음과 같은 방법으로 재조절될 수 있다는 것이다. 이제부터 전술한 방법으로 형성된 촉매 컨버터(10)의 크기를 재조절하는 두 개의 실시예를 나타낸 도 3A와 도 3B를 참조한다.

이러한 크기 조절이 효과적으로 되기 위하여, 촉매 컨버터(10)는 매트 물질(14)의 단부를 넘어서 연장되는 광폭 권취부(18)로 구성된 금속 틀(16)을 갖는다. 전술한 압축 권취 및 고착 단계에 이어서, 상기 방법은 크기 재조절 수단 삽입, 본 실시예에서의 플러그(26) 크기 재조절, 매트 물질(14)을 넘어서 연장되는 금속 틀에 미리 정해진 크기 제공 및 매트 물질을 넘어서 연장되는 금속 틀을 압축하며 크기 재조절하는 것을 포함한다.

도 3A의 실시예에서, 압축에 의한 크기 재조절은 내경이 점차 감소되며 금속 틀(16)의 단부를 감싸는 외부의 크기 재조절 링(28)의 사용과 관련된다. 상기 외부의 크기 재조절 링(28)은 촉매 컨버터(10)의 길이에 평행하게, 화살표 30으로 표시된 방향으로 미끄러진다. 미끄러지는 순간, 외부의 크기 재조절 링(28)은 금속 틀을 압착하여 크기 재조절 플러그(26)와 접촉되도록 한다; 전술한 고온 가스 챔버속으로 금속틀을 삽입하기 위하여, 금속틀이 미리 정해진 소정 직경으로 압착되도록 플러그와 링이 구성된다. 압착에 의한 크기 재조절이 끝나면 크기 재조절 플러그는제거된다.

도 3B의 실시예에서, 압축에 의한 크기 재조절은 화살표 방향(34)으로 금속 틀(16)의 단부를 압착하여 크기 재조절 플러그(26)에 접촉시키는 크기 재조절 죠(jaw)(32)의 사용과 관련된다; 전술한 바와 같이, 압축에 의한 크기 재조절이 끝나면 크기 재조절 플러그는 제거된다.

도 4A와 도 4B는 컨버터의 단부 크기를 재조절하는 선택적인 방법을 나타낸다. 간략하게, 본 실시예는 선택적인 크기 재조절 수단을 삽입하는 것에 관련되고, 특히, 크기 재조절 플러그(26) 대신 크기 재조절 삽입 링(36)을 사용하는 것에 관련된다. 외부 크기 재조절 링(28) 또는 크기 재조절 죠(32)를 사용하는 전술한 방법과 동일한 방법으로 압축 밀폐는 행해진다; 따라서, 도 4A와 도 4B에서 도 3A와 도 3B의 유사 부분은 동일한 참조 번호가 부여된다. 이전의 실시예에서의 크기 재조절 플러그(26)와는 다르게, 크기 재조절 삽입 링(36)은 아래에 설명된 압축 후에도 제저되지 않는다.

또 다른 실시예에서, 크기 재조절 삽입 링은 금속 틀을 넘어 연장되는 연장부를 예를 들어 콘 형태의 연장부를 포함할 수 있다. 압축 후, 콘 형태로 연장된 상기 삽입 링은 촉매 컨버터에 삽입되어 예를 들어 배기 파이프에 결합될 수 있도록 유지된다.

이제 본 발명에 따른 촉매 컨버터의 또 다른 실시예를 나타낸 도 5A와 도 5B를 참조한다; 도 5A는 압축되지 않은 것이고, 도 5B는 압축된 것이다. 촉매 컨버터(10)는, 컨버터가 도 4A와 도 4B에 도시되고 고온 배기 가스에 노출되는 매트 물질을 보호하는 매트 보호 링(36)과 구조 및 기능이 유사하며 촉매 컨버터내에 유지되는 크기 재조절 삽입 링(36)을 포함하는 것을 제외하고, 도 1A와 도 1B에 도시된 컨버터와 유사하다. 따라서, 도 5A와 도 5B에서 도 1A와 도 1B의 촉매 컨버터의 유사 부분은 동일한 참조 번호가 부여된다.

본 발명에 사용되기에 적당한 세라믹 허니콤 기판은 미국 특허 No. 3,885,977 또는 미국 특허 No. 재발행 No. 27,747에 기술된 바와 같은 목적을 위해 종래에 사용된 세라믹 물질로 제조될 수 있다. 일반적으로, 허니콤 기판은 금속 틀에 장착하기 이전에 촉매를 포함하는 와시코드(washcoat)로 처리되었다. 일반적으로, 상기 와시코트는 알루미나 또는 마그네시아와 같은 내화산, 그리고 스카나듐, 이트륨 등과 같은 하나 또는 그 이상의 촉매 요소를 포함한다. 바람직하게, 높은 기계적 내구성, 가스 유동에 대한 낮은 저항 및 높은 기하학적 표면 영역을 갖는 압출된 코오디어라이트 세라믹 기판은 상기 기판으로 사용된다. 세라믹 기판에 대한 하나의 중요한 기준은 기계적 내구성이고, 특히 반경 강도이다. 통상적으로, 코디어라이트 허니콤 기판은 허니콤에 현저한 손상이 일어나기 전에 4826.5 kPa (700psi) 이상의 반경 압력에 쉽게 견딜 수 있다.

본 발명에 사용되기 적당한 매트 물질은 성형된 세라믹 섬유 물질, 단순한 비 팽창성 세라믹 물질로 이루어진다. 사용될 수 있는 비 팽창성 세라믹 섬유 물질은 3M사, Minneapolis,MN에 의해 NEXTEL과 SAFFIL 상표로 판매되는 것 또는 Unifrax 사, Niagara Falls, NY에 의해 CC-MAX와 FIBERMAX 상표로 판매되는 것과 같은 세라믹 물질을 포함한다.

금속 틀(16)에 적당한 물질은 염분, 온도 및 부식 등을 견딜 수 있는 모든 물질로 이루어진다; 그러나, SS-409, SS-439급과 더욱 최신인 SS-441을 포함하는 페라이트 스테인레스 스틸이 일반적으로 바람직하다. 물질의 선택은 가스의 형태, 최대 온도 등에 따라 달라진다.

본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 의도하는 사상과 범위를 벗어나지 않고 당업계의 기술을 가진자에 의한 다양한 변경이 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 의한 내연기관에서 배기 가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터는 비 팽창성 지지 매트 물질에 의해 감싸진 원주면을 갖는 일체형 세라믹 기판과, 상기 매트 물질과 기판을 감싸고 이웃하는 광폭부 및 광폭의 금속 틀 부분의 외측면에 겹쳐 결합되는 좁은 부분으로 된 금속틀로 구성되어, 상기 광폭 및 좁은 금속 틀 부분이 압축으로 결합됨으로써 감겨진 기판에 압축력을 가하는 구조이다. 따라서, 전술한 구조를 통하여 기판과 매트 물질 사이의 간극을 적절하게 유지함으로써 차량이 작동하는 동안 감겨진 기판이 미끄러지는 것을 방지할 수 있고, 매트 물질을 적절히 압착함으로써 매트의 손상을 억제하여 배기 가스에 의한 부식을 방지할 수 있다.

Claims (10)

1. 비팽창성 물질로 이루어진 지지 매트 물질로 감싸인 원주면을 갖는 일체형 세라믹 기판;

   상기 매트 물질과 기판을 이웃하며 감싸는 광폭 권취부와 상기 광폭 권취부의 외주면에 겹쳐 고착되는 좁은 연장 결합부로 이루어진 금속틀로 구성되고, 상기 금속틀은 매트 물질과 기판에 압축력을 가하도록 서로 결합된 것을 특징으로 하는 내연 기관에서 배기 가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광폭 금속 틀 부분은 기판의 길이보다 더 크거나 동일한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관에서 배기 가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 매트 물질은 각 단부에서 기판 원주면의 일부가 덮히지 않은 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관에서 배기 가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터.
4. 일체형 세라믹 기판을 비팽창성 지지 매트 물질로 감싸는 단계;

   감겨진 기판과 같은 형태이고, 광폭 권취부와 좁은 연장 결합부로 이루어진 금속 틀 속으로 감겨진 기판을 삽입하는 단계;

   상기 광폭 금속 틀 부분이 기판과 매트 물질을 이웃하며 감싸고 좁은 금속 틀 부분이 상기 광폭 금속 틀 부분의 외주면의 일부에 겹치도록 상기 기판 주위를 금속틀로 압축하며 감싸는 단계;

   압축 응력을 유지하기 위하여 광폭 금속 틀 부분의 외주면에 좁은 금속 틀 부분의 내면을 부착하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 내연 기관에서 배기 가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터 제조 방법.
5. 적어도 하나의 노출된 단부를 갖는 비팽창성 지지 매트 물질로 감싸인 원주면을 갖는 일체형 세라믹 기판;

   상기 매트 물질과 기판에 압축력을 가하도록 서로 결합되는 부분들로, 상기 매트 물질을 넘어 연장되어 이웃하며 감싸는 광폭 권취부와 상기 광폭 금속 틀의 외주면에 겹쳐 고착되는 좁은 연장 결합부로 이루어진 금속틀; 및

   상기 매트 물질의 노출된 단부를 덮고, 매트 물질을 넘어 연장되는 금속 틀의 내면을 감싸는 매트 보호 링 매트로 구성된 것을 특징으로 하는 내연 기관에서 배기 가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 금속 틀의 광폭부는 매트 물질의 각 단부를 넘어 연장되고, 매트 보호 링 매트는 상기 매트 물질을 넘어 연장된 각 금속 틀 부분의 내면을 감싸는 것을 특징으로 하는 내연 기관에서 배기 가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 매트 물질은 각 단부에서 기판 원주면의 일부가 덮히지 않은 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관에서 배기 가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 금속틀 부분은 기판의 길이보다 크거나 또는 동일한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관에서 배기 가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터.
9. 일체형 세라믹 기판을 비팽창성 지지 매트 물질로 감싸는 단계;

   감겨진 기판과 같은 형태이고, 매트 물질의 단부를 넘어 연장된 광폭 권취부와 좁은 연장 결합부로 이루어진 금속 틀 속으로 감겨진 기판을 삽입하는 단계;

   상기 광폭 금속 틀 부분이 기판과 매트 물질을 이웃하며 감싸고 좁은 금속 틀 부분이 상기 광폭 금속 틀 부분의 외주면에 겹치도록 상기 기판 주위를 금속틀로 압축하며 감싸는 단계;

   압축 응력을 유지하기 위하여 광폭 금속 틀 부분의 외주면에 좁은 금속 틀 부분의 내면을 고착하는 단계;

   미리 정해진 크기를 갖고, 매트 물질을 넘어 연장되는 금속 틀을 압축하며 크기를 재조절하는 크기 재조절 수단을 상기 매트 물질을 넘어 연장되는 금속 틀 부분 속으로 삽입하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 내연 기관에서 배기 가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 금속틀의 광폭부는 매트 물질의 각 단부를 넘어 연장되고, 크기 재조절 단계는 제 2 단부에 대해 반복되는 것을 특징으로 하는 내연 기관에서 배기 가스를 여과하기 위한 촉매 컨버터 제조 방법.