(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒担体が収納されている金属シェルと、前記金属シェルに接着された断熱材層と、熱膨張性シート層とからなり、
４００℃以下の温度域では前記断熱材層と前記触媒担体とが密着した状態にあり、
４００℃以上の高温域では前記熱膨張性シート層が膨張し、前記金属シェルを押し上げることにより、前記断熱材層と前記触媒担体との間に空間が形成され、この空間に走行風が流れることで前記触媒担体が冷却されることを特徴とする内燃機関用排ガス触媒コンバータシステム。
【請求項２】
金属シェルには伸縮自在な部位又は部品が設けられており、走行中には熱膨張性シート層の膨張によりこの部位又は部品が伸縮することで空間が形成され、エンジン停止時には伸縮していた部位又は部品が元の形状に戻ることで空間がなくなる請求項１記載の内燃機関用排ガス触媒コンバータシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、排ガス温度の高温化に耐える内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関用排ガス触媒コンバータは、内燃機関が排出する排ガス中の有害成分を触媒により酸化する空気浄化機能を有するものであり、自動車等に使用されている。
内燃機関用排ガス触媒コンバータは、触媒を担持した触媒担体を、金属シェル内に収納した構成となっている。
【０００３】
従来の触媒担体は、コージェライト系セラミック等を材料とするセラミック系触媒担体（セラミック担体）が主流だったが、最近ますます排ガス規制が強化される方向にある中で、通気性、耐熱性等に優れるメタル系触媒担体（メタル担体）が急速に採用されつつある。
メタル担体の材料としては、フェライト系耐熱ステンレス等が用いられている。
【０００４】
メタル担体は、箔状の平板とその平板を波状に加工した波板状帯材とを重ねて一体的に巻回されたハニカム体からなるが、素材が金属であるため、その熱伝導性の良さによりハニカム体から金属シェルを介して放熱が生じ易いため、金属シェルとハニカム体の間に断熱材層を介在させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、高速運転、高負荷運転等の過酷な状況下で長時間連続運転すると、セラミック担体の場合耐久性が低下してしまう欠点があった。
メタル担体にあっては、温度差の大きな加熱冷却が繰り返されると、熱膨張、収縮の作用により、スコーピング現象が発生して触媒担体自体が変形し、機能が劣化する等の欠点があった。
また、高速運転、加熱冷却の繰り返しは、担持された触媒自体を熱劣化させ、浄化性能が劣化する等の問題があった。
【０００６】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、排ガス温度の高温化に耐え、浄化機能を保持する内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明における内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムは、触媒担体が収納されている金属シェルと、上記金属シェルに接着された断熱材層と、熱膨張性シート層とにより構成され、４００℃以下の温度域では上記断熱材層と上記触媒担体とが密着した状態にあり、４００℃以上の高温域では上記熱膨張性シート層が膨張し、上記金属シェルを押し上げることにより、上記断熱材層と上記触媒担体との間に空間が形成され、この空間に走行風が流れるものである。
【０００８】
本発明の内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムは、金属シェルには伸縮自在な部位又は部品が設けられており、走行中には熱膨張性シート層の膨張によりこの部位又は部品が伸縮することで空間が形成され、エンジン停止時には伸縮していた部位又は部品が元の形状に戻ることで空間がなくなることが好ましい。
【０００９】
【作用】
本発明の内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムは、内燃機関始動直後は、断熱材層による断熱効果により、触媒担体から金属シェルへの放熱を抑制し、触媒が活性温度域に達成する時間を短縮でき、高速走行、高負荷走行時には、熱膨張性シート層の膨張力を用いて金属シェルを押し上げることにより、触媒担体と断熱材層との間に空間を形成し、この空間に走行風が流れて触媒担体の温度を下げるので、触媒の熱劣化及び触媒担体の変形等を防止することができ、触媒の排ガス浄化機能を常に好適な状態に維持することができる。
【００１０】
【実施例】
実施例１
以下、本発明の実施例１である内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムについて、図面を参照して説明する。図１は実施例１における内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムの低温時の概略断面図であり、図２は実施例１における内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムの高温時の概略断面図である。同一の構成要素には同一の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００１１】
図１において、実施例１における内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムは触媒担体１、伸縮自在な部位を有する金属シェル２、断熱材層３及び熱膨張性シート層４を主部分として構成され、温度を感知して図２のように金属シェル２が伸び、触媒担体１と断熱材層３との間が開く。
【００１２】
内燃機関始動直後は、図１のように、触媒担体１と断熱材層３とは密着しているため、断熱効果により触媒の活性温度域に短時間で達する。
次に、運転走行により排ガス温度が４００℃以上になると、熱膨張性シート層４が膨張を開始し、金属シェルを押し上げることにより伸縮自在な部位が伸び、図２のように触媒担体１と断熱材層３との間に空間が形成される。この空間に走行風が流れて触媒担体の温度を下げるので、触媒の熱劣化及び触媒担体の変形等を防止することができ、触媒の排ガス浄化機能を常に好適な状態に維持することができる。
また、内燃機関停止後は触媒担体の温度降下に伴い、熱膨張性シート層の膨張特性が低下するのと、金属シェル伸縮部のバネ効果により、図１の状態に戻る。
【００１３】
実施例２
以下、本発明の実施例２である内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムについて、図面を参照して説明する。図３は実施例２における内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムの低温時の概略断面図であり、図４は実施例２における内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムの高温時の概略断面図である。同一の構成要素には同一の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００１４】
図３において、実施例２における内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムは触媒担体１、金属シェル２、断熱材層３を主部分とし、上下金属シェルのフランジ部に熱膨張性シート層４が狭設されており、バネ２１を介在させたボルト２２及びナット２３で上下金属シェルを固定している構造であり、温度を感知して図４のように金属シェル２が押し上げられ、触媒担体１と断熱材層３との間が開く。
【００１５】
内燃機関始動直後は、図３のように、触媒担体１と断熱材層３とは密着しているため、断熱効果により触媒の活性温度域に短時間で達する。
次に、運転走行により排ガス温度が４００℃以上になると、熱膨張性シート層４が膨張を開始し、金属シェルを押し上げることにより、固定用バネ２１が縮み図４のように触媒担体１と断熱材層３との間に空間が形成される。この空間に走行風が流れて触媒担体の温度を下げるので、触媒の熱劣化及び触媒担体の変形等を防止することができ、触媒の排ガス浄化機能を常に好適な状態に維持することができる。
また、内燃機関停止後は触媒担体の温度降下に伴い、熱膨張性シート層の膨張特性が低下するのと、金属シェルの固定用バネの効果により、図３の状態に戻る。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムは、触媒担体が収納されている金属シェルと、上記金属シェルに接着された断熱材層と、熱膨張性シート層とからなり、内燃機関始動直後には、触媒担体に密着した断熱材層の断熱効果により、触媒の活性温度域に短時間で到達でき、触媒担体が４００℃以上の高温になると、熱膨張性シート層が膨張を開始し、金属シェルを押し上げることにより、触媒担体と断熱材層との間に空間が形成され、この空間に走行風が流れて触媒担体の温度を下げるので、触媒の熱劣化及び触媒担体の変形等を防止することができ、触媒の排ガス浄化機能を常に好適な状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムの低温時の概略断面図。
【図２】実施例１の内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムの高温時の概略断面図。
【図３】実施例２の内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムの低温時の概略断面図。
【図４】実施例２の内燃機関用排ガス触媒コンバータシステムの高温時の概略断面図。
【符号の説明】
１    触媒担体
２    金属シェル
３    断熱材層
４    熱膨張性シート層
２１  バネ
２２  ボルト
２３  ナット
【図１】
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【図２】
0003670053.tif 000003
【図３】
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【図４】
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