(57)【要約】      （修正有）【課題】排気エミッションを吸着によって減少させることに由来する難点を解消する触媒コンバータを提供すること。【解決手段】第１の筐体１０、第１の筐体１０に配置される第１のハニカム担体２０、第１の筐体１０に接続される複数の第２の筐体４０、第２の筐体４０にそれぞれ配置される複数の第２のハニカム担体５０を有する。第１のハニカム担体２０は複数の第１の金属シート及び第１の触媒層を有し、第１の金属シートは第１の筐体１０に配置されて複数の第１のチャンネルを形成し、第１の触媒層は第１の金属シート上に形成される。第２のハニカム担体５０の各々は第１のハニカム担体２０のものと同様の構造を有する。第１及び第２の触媒層の材料としては白金、パラジウム及びロジウムが挙げられる。排気ガスは第１及び第２の触媒層で酸化還元反応に付され、高温で焼成されてディーゼルエンジンからの有害成分の排出量を低減することができる。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
第１の筐体と、
複数の第１の金属シート及び第１の触媒層を有する第１のハニカム担体とを備え、前記第１の金属シートは前記第１の筐体に配置され、互いに接続されて前記第１の筐体において複数の第１のチャンネルを形成し、前記第１の触媒層は前記第１の金属シートの表面に形成され、前記第１の触媒層の材料は白金、パラジウム及びロジウムを含有し、
前記第１の筐体に接続された複数の第２の筐体と、
前記第２の筐体にそれぞれ配置された複数の第２のハニカム担体とを備え、前記第２のハニカム担体のそれぞれは
複数の第２の金属シート及び第２の触媒層を有し、前記第２の金属シートは前記第２の筐体に配置され、互いに接続されて当該対応する第２の筐体において複数の第２のチャンネルを形成し、前記第２の触媒層は前記第２の金属シートの表面に形成され、前記第２の触媒層の材料は白金、パラジウム及びロジウムを含有することを特徴とする触媒コンバータ。
【請求項２】
前記第１のハニカム担体のセル密度は前記第２のハニカム担体の各々のセル密度よりも低いことを特徴とする請求項１記載の触媒コンバータ。
【請求項３】
前記第１のハニカム担体のセル密度は200セル〜300セル／ｉｎ２の範囲であり、前記第２のハニカム担体の各々のセル密度は600セル〜800セル／ｉｎ２の範囲であることを特徴とする請求項２記載の触媒コンバータ。
【請求項４】
前記第1の触媒層におけるロジウムの量は前記第1の触媒層における白金又はパラジウムのものよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか１項記載の触媒コンバータ。
【請求項５】
前記第２の触媒層のそれぞれにおけるパラジウムの量は前記第２の触媒層のそれぞれにおける白金又はロジウムのものよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか１項記載の触媒コンバータ。
【請求項６】
前記第１のハニカム担体は前記第１の筐体に配置された第1の中空円筒を有し、前記第１の金属シートは前記第1の中空円筒内に配置され、互いに接続されて前記第1の中空円筒において第１のチャンネル形成し、前記第２のハニカム担体のそれぞれは前記第２の筐体に配置された第2の中空円筒を有し、前記第２のハニカム担体のそれぞれの前記第２の金属シートは当該対応する第2の中空円筒内に配置され、互いに接続されて前記第2の中空円筒のそれぞれにおいて前記第２のチャンネルを形成することを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか１項記載の触媒コンバータ。
【請求項７】
前記第1の筐体は第１の接続管によって前記第2の筐体に接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれか１項記載の触媒コンバータ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、触媒コンバータに関し、特にディーゼルエンジン用の触媒コンバータに係わる。
【背景技術】
【０００２】
エンジンは、発電機、航空機、自動車、オートバイなど様々な車両のための一般的な近代的な動力装置である。一例として、ディーゼル自動車についてみれば、ディーゼルエンジンは動力源である。ディーゼル燃料はディーゼルエンジンで燃焼され、熱及びガスを生成し、ディーゼル自動車に動力供給する。
【０００３】
ディーゼル燃料の不完全燃焼が発生する場合、一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物及び粒子サイズ2.5μm未満の浮遊粒子状物質が放出される。これらの組成物の排気ガスは、視界不良、大気環境の原因となり、不快臭を生起し、そして人間の呼吸器系への脅威をもたらす。また、排気ガスへ長期にさらされることはアレルギー、喘息及び肺気腫の発生率が増加する。
【０００４】
不完全燃焼によって引き起こされる問題を軽減するために、微粒子フィルターがディーゼルエンジンと排気管との間に設置される。排気ガスの成分は排気ガスの排出を低減するためのフィルターで吸着される。しかしながら、灰塵の多くは一定期間後までフィルター上に蓄積される。蓄積された灰塵が洗浄されない場合は、排気エミッションを遮断して、エンジン効率の低下及びディーゼルエンジンの燃料消費量の増加をもたらす。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
排気エミッションを吸着によって減少させることに由来する欠点を解消するために、本考案は前述の問題を軽減又は回避するための触媒コンバータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案の目的は、排気ガス中の有害成分の排出量を低減するにあたり、４５０℃以上の高温で排気ガスを触媒反応させ、燃焼して、上述の問題を解消せんとする。
【０００７】
本考案は、触媒コンバータを提供するものであり、第１の筐体と、第１の筐体に配置された第１のハニカム担体と、第１の筐体に接続された複数の第２の筐体と、第２の筐体にそれぞれ配置された複数の第２のハニカム担体とを有する。第１のハニカム担体は複数の第１の金属シートと第１の触媒層とを有する。第１の金属シートは第１の筐体に配置され、互いに接続され、第１の筐体における複数の第１のチャンネルを形成し、第１の触媒層は第１の金属シートの表面に形成される。第２のハニカム担体のそれぞれは複数の第２の金属シートと第２の触媒層とを有する。第２の金属シートは対応する第２の筐体に配置され、互いに接続され、対応する第２の筐体内に複数の第２のチャンネルを形成し、第２の触媒層はそれぞれの第２の金属シートの表面に形成される。第１の触媒層と第２の触媒層の材料としては、白金、パラジウム及びロジウムが挙げられる。
【０００８】
触媒コンバータがディーゼルエンジンで使用されるとき、すべての触媒層は排気ガスの酸化還元反応に触媒作用を引き起こさせ、ディーゼルエンジンからの排気ガスに含まれる有害成分の量を低減することができる。
【０００９】
好ましくは、第１のハニカム担体のセル密度は第２のハニカム担体の各々よりも低い。
【００１０】
好ましくは、第１のハニカム担体のセル密度は２００セル／ｉｎ２（平方インチ）〜３００セル／ｉｎ２の範囲であり、第２のハニカム担体の各々のセル密度は６００セル／ｉｎ２〜８００セル／ｉｎ２の範囲である。第１のハニカム担体及び第２のハニカム担体のセル密度によって、第１のハニカム担体は、ディーゼルエンジンに背圧を生成することはなく、したがって排気ガスのエミッションに影響を与えることはない。
【００１１】
好ましくは、第１の触媒層の元素含有量においてロジウムは白金又はパラジウムよりも多く存在する。
【００１２】
好ましくは、第２の触媒層の元素の含有量においてパラジウムはプラチナ又はロジウムよりも多く存在する。
【００１３】
好ましくは、第１の金属シートは基本構造として鉄−クロム−アルミニウム合金箔及びろう材としてニッケル箔を使用し、また第２の金属シートは基本構造として鉄−クロム−アルミニウム合金箔及びろう材としてニッケル箔を使用する。
【００１４】
好ましくは、第１のハニカム担体は第１の筐体に配置された第１の中空円筒を有し、第１の金属シートは第１の中空円筒内に配置され、互いに接続されて第１の中空円筒において第１のチャンネルを形成する。第２のハニカム担体のそれぞれは対応する第２の筐体に配置された第２の中空円筒を有し、第２のハニカム担体のそれぞれの第２の金属シートは対応する第２の中空円筒内に配置され、互いに接続されて第２の中空円筒のそれぞれにおいて第２のチャンネルを形成する。
【００１５】
好ましくは、第１の筐体及び第２の筐体は第１の接続管を介して互いに接続される。
【００１６】
好ましくは、第２の筐体の数は第２のハニカム担体の数に対応しており、この数は偶数、例えば２つ、４つ又は６つであるが、しかしながら、これらに限定されるものではない。第２の筐体又は第２のハニカム担体の数はディーゼル自動車の馬力に応じて変更することができる。
【００１７】
本考案の他の目的、利点及び新規な特長は以下の詳細な説明から図面と併せて参照すれば一層明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本考案にしたがう触媒コンバータの概略図である。
【図２】図２は、本考案にしたがう触媒コンバータにおける第１のハニカム担体の概略図である。
【図３】図３は、本考案にしたがう触媒コンバータの斜視図である。
【図４】図４は、ディーゼルエンジン及び排気管に接続された触媒コンバータの概略図である。
【考案を実施するための形態】
【００１９】
以下、本考案にしたがう触媒コンバータをその好ましい実施例について図面を参照して詳述する。
【００２０】
本考案にしたがう触媒コンバータの代表例が図１〜図３に示されている。触媒コンバータ１は、第１の筐体１０と、第１のハニカム担体２０、第１の接続管３０、２つの第２の筐体４０と、２つの第２のハニカム担体５０及び第２の接続管６０を有する。
【００２１】
図１を参照するに、第１の筐体１０は上部開口１１及び上部開口１１に反対側の下部開口を有する。上部開口１１は下部開口に接続される。
【００２２】
図２及び図３を参照するに、第１のハニカム担体２０は第１の筐体１０内に配置され、第１の中空円筒２１と、複数の第１の金属シート２２と、第１の触媒層（図示せず）とを有する。第１の中空円筒２１は第１の筐体１０内に配置され、ステンレス鋼（ＳＵＳ＃４３０）で構成される。第１の金属シート２２は基本構造として鉄−クロム−アルミニウム合金箔及びろう材としてニッケル箔を使用し、第１の中空円筒２１内に配置され、互いに接続されて第１の中空円筒２１内において複数の第１のチャンネル２３を形成する。第１のチャンネル２３は第１の筐体１０の上部開口１１及び下部開口と連通している。第１のハニカム担体２０は３００セル／ｉｎ２（平方インチ）のセル密度を有する。第１の触媒層は、第１の金属シート２２の表面に塗布され、白金、パラジウム及びロジウムから形成され、ロジウムの量は白金又はパラジウムのそれより多い。特に、白金、パラジウム及びロジウムの量の比は２：５：１である。
【００２３】
図１を参照するに、第１の接続管３０は二重出口を有する管であり、入口及び２つの出口を有し、両方の出口は入口と連通している。第１の接続管３０の入口は第１の筐体１０の下部開口に緊密に溶接され、したがって第１の接続管３０は第１のハニカム担体２０の上部開口１１及び第１のチャンネル２３と連通している。
【００２４】
図１を参照するに、第２の筐体４０の一方は第１の接続管３０の出口の一方に緊密に溶接され、第２の筐体４０の他方は第１の接続管３０の他方の出口に緊密に溶接されている。この構成によって、第１の筐体１０は第２の筐体４０の両方と連通する。
【００２５】
図３を参照するに、第２のハニカム担体５０は第２の筐体４０にそれぞれ配置されている。それぞれの第２のハニカム担体５０の構造は図２に示した第１のハニカム担体２０と同様である。即ち、第２のハニカム担体５０の各々は第２の中空円筒、複数の第２の金属シート及び第２の触媒層を有する。第２の中空円筒は第２の筐体４０内にそれぞれ配置されて、両者はステンレス鋼（ＳＵＳ＃４３０）で構成される。同様に、第２の金属シートは、基本構造として鉄−クロム−アルミニウム合金箔及びろう材としてニッケル箔を使用する。第２のハニカム担体５０のそれぞれの第２の金属シートはその対応する第２の中空円筒内に配置され、互いに接続されてその対応する第２の筐体４０における第２のチャンネルを形成する。第２のハニカム担体５０の第２のチャンネルは第１の接続管３０を介して第１の筐体１０内に配置された第１のハニカム担体２０の第１のチャンネル２３と連通する。第２のハニカム担体５０は８００セル／ｉｎ２（平方インチ）のセル密度を有する。
【００２６】
第２の触媒層は第２の金属シートの表面に塗布され、さらに白金、パラジウム及びロジウムから構成され、パラジウムの量は白金又はロジウムのそれより多い。特に、白金、パラジウム及びロジウムの量の比は１：３５：１である。
【００２７】
図１を参照するに、第２の接続管６０は、二重入口を有する管であり、２つの入口及び１つの出口を有し、出口は入口と連通している。第２の接続管６０の入口は第１の連結管３０の反対側の第２の筐体４０の開口にそれぞれ緊密に溶接され、このため第２の接続管６０は第２の筐体４０、第１の接続管３０及び第１の筐体１０と連通する。
【００２８】
図１、図３及び図４を参照するに、触媒コンバータ１は上部開口１１によってディーゼルエンジン８０に接続され、第２の接続管６０の出口は排気管９０に接続される。ディーゼルエンジン８０が酸素ガスでディーゼル燃料を完全に燃焼するのには不十分に作動しているとき、ディーゼルエンジン８０から排出される排気ガスは上部開口１１を通って第１の筐体１０内に流れ、そして第１のハニカム担体２０の第１のチャンネル２３、第１の連結管３０、第２のハニカム担体５０の第２のチャンネル及び第２の接続パイプ６０を順次、最終的には排気管９０内を通過し、最後は空気中に放散される。
【００２９】
排気ガスが第１のハニカム担体２０の第１のチャンネル２３を通過するとき、より多くのロジウムを含有する第１の触媒層は、一酸化炭素、炭化水素及び窒素酸化物の酸化還元反応に触媒作用を引き起こさせる。ディーゼルエンジン８０から生成された高温状態によって、温度は第１のハニカム担体２０において４５０℃以上に昇温し、これを通過する排気ガスは第１の触媒層で再燃焼して反応され、粒子サイズが小さくされ、燃焼した排気ガスは第１の接続管３０を介して第２の筐体４０内を通過する。
【００３０】
燃焼後の排気ガスが第２のハニカム担体５０の第２のチャンネルを通過することができないオーバーサイズの粒子状物質を未だ含有している場合、オーバーサイズの粒子状物質は第１の連結管３０に滞留し、それらのサイズが所望のサイズに小さくなるまで繰り返し、高温条件下で燃焼される。燃焼した排気ガスが第２のハニカム担体５０の第２のチャンネルを通過するとき、より多くのパラジウムを含有する第２の触媒層は燃焼を促進させ第２のチャンネルにおけるこれらの粒子状物質の完全燃焼をもたらす。
【００３１】
触媒コンバータ１の効果によって、ディーゼルエンジン８０から排出される排気ガスに含まれる有害成分は窒素ガス、酸素ガス、二酸化炭素及び水のような無害な成分に変わり、その後排気管９０から排出される。したがって、大気汚染の問題が解決される。
【００３２】
第１のハニカム担体２０のセル密度は第２のハニカム担体４０のものよりも低いので、背圧は排気ガスの排出を妨げる第１のハニカム担体２０とディーゼルエンジン８０との間の領域において重要なものではない。
【００３３】
本考案の幾つかの特徴及び利点が上記の説明において考案の構造及び特徴の細部と共に記載したが、この開示は単なる例示である。その変更は、特に部品の形状、サイズ及び配置の問題において実用新案登録請求の範囲が表明する用語の広い一般的な意味によって示される全範囲に亘り本考案の原理内で詳細に実行できる。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・触媒コンバータ
１０・・・第１の筐体
２０・・・第１のハニカム担体
３０・・・第１の接続管
４０・・・第２の筐体
５０・・・第２のハニカム担体
６０・・・第２の接続管
１１・・・上部開口
２１・・・第１の中空円筒
２２・・・第１の金属シート
２３・・・第１のチャンネル
８０・・・ディーゼルエンジン
９０・・・排気管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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