JPH0512526B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の排気ガス浄化触媒に用いる
新規なマフラに関する。

内燃機関の排気ガス中に含まれる未燃焼炭化水
素、酸化窒素、炭素等の汚染物を粒状に成形した
触媒と触媒せしめて除去することは公知である。
この触媒は、もし触媒が存在しないならばこれら
汚染物の完全な除去に必要な温度よりも低い温度
で汚染物の還元又は酸化を進行せしめるものであ
る。

このような触媒マフラはフランス特許第
2373677号、第2198536号及び第1299792号及び西
独特許第2310843号に記載されている。

このような触媒マフラを使用する際の問題とし
て、使用継続後に触媒房に空隙が生ずることであ
る。

実際に、時間が経過するとともに、マフラ内の
触媒の容積が減少することは回避できない。そる
主な理由としては、触媒の充填度が低いこと、形
成された触媒粒子の熱収縮、さらには一部の粒子
が脆くて破壊することなどがある。平坦な触媒床
を有し下方向のガス流を用いる触媒マフラ（例え
ば米国のゼネラルモーターズにより開発去れたも
の）は、触媒が自重により圧迫され且つ触媒マフ
ラの下方グリツド方向のガス流があるために上記
の触媒の体積減少の問題は深刻なものではない。

しかしながら、平坦な触媒房のマフラを収容す
る十分な空間のない場合は、例えばフランス特許
第7406395号に記載の如き“ラデイアルフロー”
型と呼ばれる触媒マフラを使用することが必要で
ある。

このラデイアルフロー型のマフラではガスが上
方に流動してゆくマフラの上方部分に空隙が生ず
る。球状又は粒子状の触媒はガス流により宙づり
にされ、その結果触媒粒子の急激な損耗が生じ
る。

米国特許第3594131号には、ガス導入及び排気
室を含み、両端部にそれぞれポートを備える細長
の本体と、該細長の本体内に配置され且つ該ガス
導入室と排気室を分離し、成形粒子型の浄化触媒
を収容するように構成された細長の環状空間とか
らなる内燃機関の排気ガス浄化触媒マフラであつ
て、該空間はつの多孔側壁を含む壁体から画成さ
れ、該壁体の少なくとも１つは該マフラの長手方
向に摺動可能であり、該マフラは更に、該環状空
間の容積を減少せしめるように該摺動可能な壁体
に作用して該触媒を圧縮する手段１３を含む触媒
マフラが記載されている。

この型式のマフラでは触媒が圧縮状態に保持さ
れ、触媒床に空隙が生ずるのが防止される。

しかしながら米国特許第3594131号に記載のマ
フラでは、水平壁上に作用する重力（上記米国特
許の第１図に示す態様）又はスプリングの如き弾
性手段の作用（上記米国特許第２図に示す態様）
によつて触媒粒子の圧縮がなされ、このスプリン
グは高温の排気ガスと触媒するのでその機械的特
性が劣化する傾向がある。

本発明は上記の如き先行技術の欠点を克服する
ことを目的とし、触媒圧縮手段を密着壁（tight
wall）によつてガス導入室から隔離し該密着壁
は該圧縮手段を保護するとともにその交換を容易
にすることを特徴とする触媒マフラを提供するこ
とを目的とする。

本発明の好ましい態様に従うと、上記触媒空間
を画成する多孔側壁の少なくとも１つは該マフラ
内で軸方向に摺動可能であり、該マフラの外部に
設けた（高温状態になるのを回避するため）スプ
リングは、焼結アルミナ、焼結酸化チタン又は酸
化ジルコン等の耐火性セラミツク材料より製作し
た中間部材又はコアを介して該摺動壁を押圧す
る。

本発明のマフラでは、触媒は空隙を生ずること
なく、その体積減少は10〜15％に達する。

この型式のマフラは高温度で作用する粒状の耐
鉛触媒と共に使用すると好適である。実際のとこ
ろ、触媒マフラは排気マニホルドの出口でエンジ
ンの近傍に一般的に設置される。良好な結果を得
るには、触媒マフラはコンパクトであり、且つ激
しい振動に付される触媒をしつかりと保持するも
のでなければならない。

本発明は添付の図面を参照する以下の実施例に
よる記載によつてより明確に理解されるだろう。
この実施例は本発明の１例示にすぎず、本発明の
技術的範囲を何等制限するものではない。

添付の図面に示すマフラは細長で管状のケーシ
ング、即ち本体１を有し、該本体１の第１端部に
は導入管４を介してガスを導入する共軸のポート
２が設けらている。本体１の他端部には本体の中
心軸と離間してポート３が設けられ、このポート
３より本体１に取付けた排気管５にマフラよりガ
スが流出する。管４及び５は適当な手段、例えば
熔接によつて本体１に取付けられる。

管４及び５の端部によつてマフラを処理すべき
ガスの流路に接続することが可能である。特に、
マフラは内燃機関の排気管と接続することができ
る。

管状本体１の内側にはガス導入室を構成する内
側多孔グリツド６が設けられる。

この導入室はポート２と直接に連通し、導入ポ
ート２から遠ざかるに従つてその断面積を減少す
る円錐台形側面をマフラ内のガス導入方向に垂直
な面内で示す。

添付の図面で示す実施例に於いては、エクスパ
ンデツドメタル板からなるグリツド６によつて円
錐台形の室７が画成される。このグリツド６はポ
ート２に対応する管４の端部に熔接等によつて固
着する。

本発明のマフラは更にエクスパンデツドメタル
からなる第２、即ち外側グリツド８を備える。第
２グリツド８はグリツド６よりも断面が大であ
り、円錐台形の側面状であり、マフラ内のガス導
入方向に垂直な面内ではポート２から遠ざかるに
従つてその断面は減少して行く。

外側グリツド８によつて画成される円錐台形は
内側グリツド６の円錐台形とほぼ同じ高さであ
る。

グリツド８はその表面の母線がグリツド６のそ
れと平行となるようにグリツド６の外周に配置さ
れる。つまり、グリツド６及び８はほぼ一定の厚
さの環状空間をその間に形成する。

この環状空間はその一端部で無孔性の閉止カツ
プ１１によつて閉止される。カツプ１１はポート
２の位置で内側グリツド６を包囲し、且つ該グリ
ツドの最大直径の断面に対応するグリツド６の端
部に固定されている。他の閉止カツプ１２ａは閉
止された低部１２ａを有し、最小直径の断面位置
で外側グリツド８に取付けられて環状空間９をそ
の端部で閉止している。

外側グリツド８にはその最大直径断面の部分に
対応する端部でリング８ａが取付けられ、このリ
ング８ａは閉止カツプ１１をケーシング即ち本体
１に接続する対応するリング１１ａ上に摺動可能
に載架されている。

外側グリツド８の最小直径断面に相当する端部
に固定されたカツプ１２の底部は、内側グリツド
の最小直径断面に相当する端部に固定されたリン
グ６ａ上に摺動可能に載架されている。

底部１２ａは本体１を貫通するスリーブ１ａ内
でも摺動可能である。

このグリツド１ａのマフラの外側の位置する部
分にはスプリング１３の如き圧縮手段が収容され
圧縮手段１３は密着キヤツプ１４によつて保持さ
れ、焼結アルミナ、焼結酸化チタン又は焼結ジル
コニウムの如きセラミツク等の断熱材料製の中間
円筒形部材又はコア１５を解してカツプ１２の底
部１２ａを押圧している。

更に閉止カツプ１１に固定したプラグ１７によ
つて環状空間９内に触媒を導入することができ
る。この触媒はグリツド６及び８の孔径よりも大
径の粒子又は球状物である。

グリツド８は本体１の内壁とともに回収空間即
ち排気室１０を形成する。この排気室１０は、マ
フラ内のガス導入方向と垂直方向でポート２から
の距離に正比例して増大する断面を有する。

カツプ１１は断熱手段を備えるのが好ましい。
この断熱手段は、例えばマフラ内のガス流の方向
に関してカツプ１１の上流側の本体１の延長部に
よつて形成される密閉（tight）環状室によつて
構成される。

本発明の触媒マフラの作動を説明する。ガスは
管４を介してマフラ内、より詳細には導入室７内
に導入される（ガス流の方向は図中矢印で示す）。
次いでガスは環状空間９に流入し、ここで触媒と
接触する。更にガスは回収空間１０に到達し、管
５より排出される。

触媒床の体積が減少すると、キヤツプ１４とセ
ラミツクコア部材１５を介してカツプ１２ａの底
部に当接するスプリング１３はグリツド８をグリ
ツド６の軸に沿つてマフラの入口方向に押しや
る。

室９の容積は、マフラ内のガス流速度の室９内
の触媒容積に対する割合として定義されるガス流
の空間速度が400000（時）^-1より低く、好ましくは
300000（時）^-1より低くなるように決定されるのが
好ましい。この空間速度はエンジンの１リツトル
のシリンダ能力当少なくとも0.5リツトル容積に
対応する。

本発明の技術的範囲を逸脱することなく多くの
変更が可能である。特に、マフラの断面は必ずし
も円形でなくともよく、自動車内に収容し易いよ
うに多角形、楕円形等でもよい。

更に、閉止カツプ１１の近傍での触媒床の温度
がガスの酸化反応を開始するのに十分なものとな
るように緊密室１６を設けて閉止カツプ１１を断
熱させてもよい。或いは、該カツプの外側表面に
断熱材料の被覆層の如き部材を取付けてもよい。

更に、マフラの外面に熱的な保護を行い、エン
ジンがスタートしたときに触媒床のより急速な温
度上昇が可能としてもよい。

更に、グリツド６及び８の母線は必ずしも平行
である必要はなく、外側グリツドは円錐台形のと
き管状本体の寸法が小さくなる利点があるが、円
筒形であつてもよい。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明の１態様に従う触媒マフラ
の軸方向断面の概略図である。 （主な参照番号）、１：マフラ本体、２，３：
ポート、４：導入管、５：排気管、６：内側グリ
ツド、７：導入室、８：外側グリツド、９：環状
空間、１０：排気室、１１，１２：閉止カツプ、
１２ａ：カツプ１２の底部、１３：触媒圧縮手
段、１４：キヤツプ、１５：セラミツクコア部
材、１６：緊密室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガス導入ポート２とガス排気ポート３とを有
   する細長い本体１と、この本体１の内部をガス導
   入ポート２と連通した内側のガス導入室７とこの
   ガス導入室７を取り囲み且つガス排気ポート３と
   連通した排気室１０とに分離する多数の孔を有す
   る２つの側壁６，８であつて、その少なくとも一
   方８は本体１の長手方向に摺動自在になつている
   側壁６，８と、これら２つの側壁６，８の間に区
   画される環状空間９の内部に収容された粒状の浄
   化触媒と、この浄化触媒を収容した環状空間９の
   容積を減少させるように摺動自在な方の側壁８に
   力を加える圧縮部材１３と有する内燃機関の排気
   ガスを浄化するための触媒マフラにおいて、 ガス導入ポート２とは反対側のガス導入室７の
   端部が気密壁１２ａによつて密封されており、 圧縮部材１３が断熱部材１５を介してこの気密
   壁１２ａから隔てられていることを特徴とする触
   媒マフラ。 ２ 環状空間９を区画する２つの側壁の内側の側
   壁６が截頭円錐形をしており、この截頭円錐形側
   壁６の小径端部に管状当接部材６ａが取付けられ
   ており、他方の側壁８の底部１２の一部１２ａが
   この管状当接部材６ａ上に摺動自在に支持されて
   いる特許請求の範囲第１項に記載の触媒マフラ。 ３ 上記底部１２と反対側の他方の側壁８の端部
   ８ａが、内側の側壁６の外周に設けられたキヤツ
   プ１１の外周壁面上に摺動自在に支持されている
   特許請求の範囲第１項または第２項に記載の触媒
   マフラ。 ４ 圧縮部材１３が、スリーブ１ａの内部に収容
   されており、上記の他方の側壁８の底部１２の一
   部１２ａがこのスリーブ１ａの内部に摺動自在に
   支持されている特許請求の範囲第１〜３のいずれ
   か一項に記載の触媒マフラ。 ５ スリーブ１ａが細長い本体１を貫通してお
   り、圧縮部材１３がこの本体１の外部に配置され
   ており、断熱部材１５が圧縮部材１３と上記の他
   方の側壁８の底部の一部１２ａとの間に配置され
   ている特許請求の範囲第４項に記載の触媒マフ
   ラ。 ６ 断熱部材１５が耐火セラミツク製のコアによ
   つて構成されている特許請求の範囲第１〜５のい
   ずれか一項に記載の触媒マフラ。 ７ 耐火セラミツクが焼結アルミナである特許請
   求の範囲第６項に記載の触媒マフラ。 ８ 耐火セラミツクが焼結酸化チタンである特許
   請求の範囲第６項に記載の触媒マフラ。 ９ 耐火セラミツクが焼結酸化ジルコニウムであ
   る特許請求の範囲第６項に記載の触媒マフラ。