(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に小型エンジンからの排気ガスフロー（２）を清浄化するための金属触媒キャリア本体（１）であって、長手方向軸（１０）と、流体出口表面（４）を形成する両端面（４．１）および外周表面（４．２）とを有し、さらに、長手方向軸（１０）を取囲み流体吸入表面（５）により規定される内部中空領域（３）と、内部の複数の流体フロー経路（６、７）とを有し、前記流体フロー流路（６、７）は、ホイルか、シート（１２、１３）か、エキスパンドメタルか、またはワイヤで形成され、また、前記前記流体フロー流路（６、７）は排気ガスフロー（２）が取込まれるときに触媒キャリア本体（１）内で前記排気ガスフロー（２）が全体として偏向され、長手方向軸（１０）に対して垂直に配向される少なくとも１つのフロー成分を受けるように構成されており、排気ガスフロー（２）の少なくとも１つのフロー部分（６）は、もう一度偏向された後、前記流体出口表面（４）を通じて長手方向軸（１０）の方向の少なくとも１つの成分として排出され、
前記フロー経路（６、７）は、排気ガスフローが流体出口表面（４）から両端面（４．１）の各々においてそれぞれのフロー部分（６）として、流れ出るような構成であることを特徴とする、金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項２】
フロー経路（６、７）は、排気ガスフローが、流体吸入表面（５）を通った後、径方向外向きに流れ、その少なくとも１フロー部分（６）が流体出口表面（４）を通じて端部において軸方向に外側に流れるような構成である、請求項１に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項３】
フロー経路（６、７）は、排気ガスフロー（２）と、軸方向外向きに流れるフロー部分（６）との差から生じる残余排気ガスフロー（７）が流体出口表面（４）から径方向外向きに流れるような構成である、請求項２に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項４】
複数の穴（１４）を備え、前記穴（１４）の端縁に円筒状のカラー（１５）が成形されたホイルまたはシート（１２、１３）を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項５】
ホイルまたはシート（１２、１３）が互いに重ね合わされた関係に配される場合、カラー（１５）がスペーサを形成し、カラー（１５）の端縁は、ホイルまたはシート（１２）と間隔を持って対面し、カラー（１５）は、ホイルまたはシート（１２、１３）が互いに重ね合わされた関係に配されるとき、カラー（１５）の端縁とホイルまたはシート（１３）との間に中間フロー空間（１６）が形成されるような構成である、請求項４に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項６】
前記流体フロー流路は、前記ホイルまたはシート（１２、１３）で形成され、前記ホイルまたはシート（１２、１３）は、
開口部（１８）を有し、ストリップ状の構成であり、間隔の離れた接続位置（１７、１９、２０、２１）においてともに固定して接続され、横方向フロー成分および軸方向フロー成分を備えるフロー流路（１８、２５）を有するハニカム構造のホイルまたはシート（１２、１３）である、請求項１から３のいずれか１項に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項７】
接続位置（１７）はホイルまたはシート（１２）の幅にわたって傾斜して延びる、請求項６に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項８】
接続位置（１７）は、実質的に三角形の構成（２０）または実質的に台形の構成（２１）である、請求項７に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項９】
ホイルまたはシート（１２、１３）の接続位置（１７、１９、２０、２１）は、接合、のりづけ、または溶接、好ましくは超音波溶接される、請求項６から８のいずれか１項に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項１０】
波状部（２２）を備え、波状部（２２）から突出し、長手方向軸（１０）の方向に実質的に延び、長手方向軸と垂直方向の関係において通過フローの断面を形成する複数の構造物（２３）を有する少なくとも一つのホイルまたはシート（１２）を備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項１１】
構造物（２３）は、規則的に配置され互いに変位された構成にある、請求項１０に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項１２】
複数回にわたって互いに重ね合わされた関係に配され、束状の構造物を形成するエキスパンドメタルを有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項１３】
交互に方向を変えつつ互いに重ね合わされた関係に配され、束状の構造物を形成するワイヤ（２４）を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項１４】
ワイヤ（２４）は、実質的に規則的に互いに重ね合わされた関係に配される、請求項１３に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項１５】
束状の構造物は織り合わされた（interlaced）アセンブリの形をとる、請求項１３または請求項１４に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【請求項１６】
円筒状中空本体の形であり、前記流体吸入表面（５）が中空本体の内側表面で
あり、流体出口表面（４）が、中空本体の少なくとも両端部（４．１）を含む、請求項１から１５のいずれか１項に記載の金属触媒キャリア本体（１）。
【発明の詳細な説明】
この発明は、請求項１の特徴部分に記載する、排気ガスフローを清浄化するための金属触媒キャリア本体に関する。
この種の金属触媒キャリア本体は公知である。原理的に、内燃機関の排気ガスフローを清浄化するために使用される金属触媒キャリア本体は、アクシャル触媒コンバータとラジアル触媒コンバータとで異なっている。
たとえば米国特許第４，８４２，９５４号に記載されるような公知の設計のアクシャル触媒コンバータは、束状のハニカム構造を形成するよう巻込まれた平滑なホイルまたはシートの層および波形のホイルまたはシートの層を交互に有する。これらのアクシャル触媒コンバータは通常、外部ケーシングを有し、ガスは外部ケーシングを通じて軸方向に流れ、最も一般的な設計構成は円筒状で、排気ガスフローは吸入端部から外部ケーシングへと供給され、再び出口端部で排出される。波形のホイルまたはシートの波状部の間に配される個々のフロー流路は、互いに分離され、触媒キャリア本体内に純粋に軸方向のフローができるようになっている。この種の触媒コンバータの有効性を高めるため、ＥＰ０  １５２  ５６０Ｂ１などに記載されるように、フロー流路の長手方向の広がりに関して、波状部によって形成されるフロー流路のいくつかの部分が放射状に変位された関係に配置される、配置によってフロー流路内の乱流を増加させる試みが為されている。束状の層構造のために、排気ガスフローは実際、長手方向では妨害されるが、径方向ではフロー成分は実質的にほとんど存在しない。ハンドソウ、芝刈機などの小型エンジンが適した器具の部材の場合には、アクシャル触媒コンバータ用の空間があるとは限らない。このため、アクシャル触媒コンバータを使用すると、排気ガスラインの大きさのが増加しかねず望ましくない。
ラジアル触媒コンバータは、たとえばＷＯ９６／０９８９３から公知である。触媒キャリア本体を代表する公知のハニカム本体は、互いに向かい合うように保持されるディスクから形成され、その中に排気ガスフローが径方向に通過する流路が形成される。ディスク状構造のこのようなハニカム本体の端部は閉じられている。実際、この種のラジアル触媒コンバータは、その設置長さを減じることを可能にしているが、ハニカム構造により形成される流路を通じての排気ガスフロー用のフロー経路は、その長さの点で限界があり、たとえば、排気ガスフローが触媒コンバータから径方向に排出される場合には、実際に触媒キャリア本体が設置される排気ガスシステムのハウジングの外的寸法がいずれにせよ比較的大きくなる。したがって、この種の触媒コンバータの有効性を高めるためには、より長いフロー経路がまた必要である。しかし、特に小型エンジンに適した器具の部材に関する場合などの簡潔性に対する要求と、径方向のフロー経路をより長くすることとは一貫しない。この点で、内燃機関を備える作動装置および装具に関連しての触媒コンバータの使用は、健康および環境的な観点から重要性を増している問題であることに留意せねばならない。
したがって、この発明の目的は、特に、小型エンジンからの排気ガスフローの清浄化のために適した、構造的に小さな大きさでありながら、高度な簡潔性を持ち、高い清浄能力と清浄効果を持ち、製造が簡単で高価ではなく、ハウジング内の空間のさまざまな条件にうまく適合できる、触媒キャリア本体を提供することである。
この目的は、請求項１の特徴を有する金属触媒キャリア本体により達成される。望ましい発展を従属請求項で規定する。
この発明によると、特に小型のエンジンからの排気ガスフローを清浄化するための金属触媒キャリア本体は、その内部に長手方向軸と複数の流体フロー経路とを有する。この配置では、排気ガスフローが吸い込まれる際に全体として触媒キャリア本体内で大きく偏向されるように流体フロー経路がなっており、流体フロー経路は、触媒キャリア本体の長手方向軸に対して垂直方向に配向される少なくとも１つのフロー成分を受ける。つまり、排気ガスフローは全体として触媒キャリア本体に入る際に偏向されるため、長手方向軸に対して垂直なフロー成分が全体としてそこに与えられる。排気ガスフローの少なくとも１フロー部分は、再び、流体フロー経路の適切な設計構成によって再び偏向され、特に、触媒キャリア本体から少なくともこのフロー部分が長手方向軸の方向に向かう少なくとも１つのフロー成分で流体出口表面から出るようにされる。
排気ガスフローが触媒キャリア本体へと通過するときに垂直フロー成分を受けることによって、すなわち、いわば触媒キャリア本体が少なくともこの領域においてはラジアル触媒コンバータの形をとることによって、そしてまた、適切な構成の流体フロー経路によって排気ガスフローの少なくとも１フロー部分が、長手方向軸の方向に配向された少なくとも１つのフロー成分を有するように再び偏向されることによって、すなわち、この領域内では触媒キャリア本体がアクシャル触媒コンバータとして作用することによって、ラジアル触媒コンバータの利点とアクシャル触媒コンバータの利点とが組合される。したがって、高度な簡潔性と構造的に小さな大きさ、高い清浄化能力および高度な清浄効果を有し、さらにまた製造が高価ではない金属触媒キャリア本体が提供される。これによって、特にまた短期的動作に関係する状況において有効であり、作動装置または装具などの価格またはそれらの寸法を実質的に増加させることなく、エコロジーおよび健康の点での要求の高まりをも満足させる触媒コンバータを、小型のエンジンを装備する作動装置または装具に適合させることが可能である。この発明による触媒キャリア本体はまた、その寸法の点で所定の設備条件に適合させるのが容易である。
好ましい実施例によれば、金属触媒キャリア本体は、長手方向軸を囲み、触媒キャリア本体上の流体吸入表面によって規定される内部中空領域を有する。長手方向軸の周りに配置された中空領域によって排気ガスフローは触媒キャリア本体の内部へと供給され、流体吸入表面を通って触媒キャリア本体内の流体フロー経路へと通過する。流体吸入表面は、特にフロー方向においてほぼじょうご型の構成であり得、すなわち、円錐型に先細りする構成でもあり得、これはラジアル触媒コンバータの場合には均一なフロー配分という点で極めて有利である。
さらなる好ましい実施例によると、排気ガスフローは流体吸入表面を通過した後、内側から径方向外向きに流れ、そして排気ガスフローの少なくとも１フロー部分が流体出口表面を通じて端部において軸方向を外向きに流れる。つまり、流体出口表面は、触媒キャリア本体の端部および触媒キャリア本体の残りの外側表面によって形成される。触媒キャリア本体の内部のフロー経路の構成は、排気ガスフローがまずフロー経路内を径方向に案内されるが、次に触媒キャリア本体内の適切に偏向されたフロー経路によって軸方向に案内され、端部において流体出口表面から出るような態様になっており、この触媒キャリア本体の内部でのフロー経路の構成により、これ以外の場合であったならば純粋なラジアル触媒コンバータについては必要とされるような、触媒キャリア本体の長手方向軸と垂直の、すなわち径方向の比較的大きな寸法を減じることができ、したがって、この発明による触媒キャリア本体の内部のフロー経路の長さが増加させられる。さらに、多くの分岐フロー経路が触媒コンバータの効果を高め、同時に圧力損失も小さくなる。関連するそれぞれの設計構成に依存し、さらに音声減衰特性も良好であろう。
さらなる好ましい実施例によれば、フロー経路は、排気ガスフローが流体出口表面から両端部においてそれぞれのフロー部分として流れ出るようになっている。この実施例では、触媒キャリア本体の内部のフロー経路は、長手方向軸と垂直な方向から長手方向軸の方向にその方向を対応して変化させた後に中央領域から対向する２方向へと流体出口表面の端部へ向けて通る。好ましくは、排気ガスフローは２つの端部で排出され、フロー部分は等しい大きさである。
好ましくは、この発明のさらなる好ましい実施例によれば、触媒キャリア本体に与えられる排気ガスフロー全体と軸方向に排出されるフロー部分とに関しての差から生じる残余排気ガスフローは流体出口表面から径方向に流れ出るように、フロー経路がなっている。したがって、この実施例では、触媒キャリア本体はその内部に、流体出口表面の一端部または両方の端部に供給される所与のフロー部分と、残りの外部流体出口表面へと径方向に与えられる結果としての残余排気ガスフローとに排気ガスフローを分割するフロー経路を有する。
好ましい実施例によると、触媒キャリア本体は、複数の穴を備えるホイルまたはシートを有し、その端縁はカラー状またはじょうご状の構成に成形される。ホイルまたはシート内に多数の穴を作る際には、これらのカラーまたはじょうごは、穴が従来のドリリングまたはボーリングによって形成されるのではなく、実際の穴の領域から取除かれるべきホイルまたはシートの材料が打ち延ばされて、深絞り法に対応した態様で、突出する端縁部分を形成することを確実にする方法によって穴が形成されることで製造される。好ましくは、互いに重ね合わされた関係に配されて束を形成するホイルまたはシートを扱うときには、これらの端縁部分はスペーサを形成し、カラー状の構成でありホイルまたはシートとは反対の方向に面する端縁部分は、ホイルまたはシートが互いに重ね合わされた関係に配されるとき、端縁部分がホイルまたはシートの表面から最も遠くにあるその領域でのみ間隔を規定し、中間のフロー空間は残りの端縁部分とその上に配されるホイルまたはシートとの間に形成されるような形となる。内部から径方向に触媒キャリア本体へ与えられる排気ガスフローは、つまり、少なくともその１フロー部分は、これらの中間フロー空間を通って軸方向へ通過する。
この配置は、排気ガスが触媒キャリア本体を通って流れるとき、より長いフロー経路を提供し、このより長いフロー経路により、ホイルまたはシートの表面上に適切に配される触媒によってより集約的な触媒反応が確実にもたらされる。
さらなる好ましい実施例によると、触媒キャリア本体は、ストリップ状の構成であり、中に開口部が設けられるホイルまたはシートを含む。ホイルまたはシートは、間隔の離れた接続位置にともに固定して接続される。この点で、接続部は、溶接、接合またはロウづけなどの処理によってそれ自体既知の態様において製造できる。ストリップ状の構成の、この種のホイルまたはシートを含む束状のハニカム本体を延ばすと、一方では径方向にのみフロー経路を有し、他方では開口部のために少なくとも軸方向のフロー構成要素を備えるフロー流路を有するハニカム構造が得られる。束を形成するホイルまたはシートは、互いに前後に配置され、前後に配置されたホイルまたはシートを接続する接続位置は、互い違いに変位された関係で配置される。好ましくは、ホイルまたはシートの幅にわたって延びることが好ましい接続位置は、ライン状の構成である。ライン状の構成の接続位置により、特に、実質的に円筒状の中空本体を構成するためこの種の積層ホイルまたはシート束構造が成形されるときに役割を果たす高度な可撓性が与えられる。
しかしまた、ホイルまたはシートの幅にわたって傾斜をつけて延びる接続位置も可能である。この配置は、ホイルまたはシート束構造が延ばされるときに傾斜をつけて延びるフロー流路を提供する。これらの傾斜をつけて延びるフロー流路は、径方向フロー成分および軸方向フロー成分の両方を有する。
さらなる好ましい実施例によると、ストリップ形のホイルまたはシートの接続位置は、区域的に構成される。ある区域を接続位置が覆う場合には、引き延ばし動作中にホイルまたはシートの束によって伝えられ得る力は、ラインの形しか持たない接続位置の場合よりも大きい。好ましくは、接続位置は、実質的に三角形または台形状の構成である。この構成には、ホイルまたはシートの束が実質的に円筒状の中空本体を形成するため巻込まれたときに、これ以外の場合ならば中空本体の外周表面に生じるであろう湾曲が防止できるという利点がある。
好ましくは、ホイルまたはシートの接続位置は、接合されるか、ロウづけされるか、または好ましくは超音波溶接により溶接される。
さらに好ましい実施例によれば、金属触媒キャリア本体は、波状部を提供し波状部の外へ突出する複数の構造物を有する少なくとも１つのホイルまたはシートを備える。これらの構造物は、実質的に触媒キャリア本体の長手方向軸の方向および長手方向軸と垂直に延び、通過フロー断面を形成する。これによって、触媒キャリア本体の長手方向軸に関して交差する方向およびその長手方向軸の方向の両方のフロー方向が与えられ得る。波状部から対応して突出する構造物を備える波状のホイルまたはシートのこの種の触媒キャリア本体は、また、長手方向フロー要素を備える触媒キャリア本体とも呼ばれる。好ましくは、構造物は、規則的に配置され、触媒キャリア本体の長手方向に延びる波状部に関して変位された関係で配される。これらの構造物は、熱交換器用に使用される乱流セルと同様である。
さらに他の好ましい実施例により、触媒キャリア本体は、多数の互いに重ね合わされた関係に配され束状の構造を形成するエキスパンドメタルから構築される。パックごとの対応でまたは巻込みによって達成可能な、複数のアレイとして互いに重ね合わされた関係でエキスパンドメタルのさまざまな層が配されるという事実により、長手方向軸に垂直な方向およびまた長手方向軸に関して同軸方向にフロー流路を備える束状構造物が提供される。これは特に、エキスパンドメタルが実際に引き伸ばし処理（expansion procedure）を受けた後ではもはや完全に平らではないという既知の事実によって生じる。この結果、エキスパンドメタルの複数の層が重ね合わせて配されるとき、中間空間が形成され、排気ガスフローの少なくとも軸方向のフロー成分を確保するフロー経路が規定される。
またさらに好ましい実施例によれば、金属触媒キャリア本体は、交互に方向を変えて互いに重ね合わされた関係で配され束状の構造物を形成するワイヤを含む。好ましくは、この場合、ワイヤは実質的に規則正しく互いに重ね合わされた関係で配され、規則正しく配置されたフロー流路を備える束状の構造物の形で、リール状または織り合わされた（interlaced）ボール状の触媒キャリア本体が製造される。束状の織り合わされた（interlacing）アレイを構成するためワイヤがしばしば交互に方向を変えて互いに重ね合わされた関係で配されるという事実のため、触媒キャリア本体の内部に、径方向に向けられるかまたは排気ガスフロー用の少なくとも１つの径方向のフロー成分を保証するフロー経路および、軸方向に向けられるかまたは排気ガスフロー用の少なくとも１つの軸方向のフロー成分を保証するフロー経路が製造される。
上述のこの発明の実施例による触媒キャリア本体は、触媒キャリア本体の内部の排気ガスフローのフロー経路が所与の構造サイズで長くされる点で、一方ではラジアル触媒コンバータの、そしてまた、アクシャル触媒コンバータの両方の利点を組み合せ、さらに、アクシャル触媒コンバータの場合に必要とされるケーシングとラジアル触媒コンバータの場合に必要とされる端部カバー部材とがもはや必要ではないという利点を享受する。さらに、製造コストが減じられるため、この発明による触媒キャリア本体は特に小型エンジンの排気システム内で使用するのに適している。
この発明によるハニカム本体はまた、多くの異なったフロー経路が存在するので、異なった方向から浸し塗りまたは吹き付け塗りによってコーティングを形成することができる、触媒的に活性のコーティングおよび／または薄め塗膜など特に簡単な態様で提供できることが指摘される。過剰なコーティング材料の除去は、触媒キャリア本体をその長手方向軸に関して回転させることによって、非常に細かく規定された均一な態様などで達成できる。
この発明のさらなる利点および可能な用途を、添付の図面を参照し実施例により以下にさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明による触媒コンバータの原理による、フロー経路を原理的に示す排気ラインハウジング内の配置の図である。
図２ａは、この発明による実施例の原理的な構造の部分断面図である。
図２ｂは、図２ａに示す構造の側面図および部分断面図である。
図３は、ハニカム構造の形の、この発明のさらなる実施例を示す図である。
図４ａは、互いに前後に配置されるストリップ形のホイルまたはシートの間のライン形の接続位置を示す図である。
図４ｂは、互いに前後に配置されるストリップ形のホイルまたはシートの間のライン形の傾斜をつけて配置される接続位置を示す図である。
図４ｃは、互いに前後に配置されるストリップ形のホイルまたはシートの間の区域的接続位置を示す図である。
図４ｄは、互いに前後に配置されるストリップ形のホイルまたはシートの間の三角形の接続位置を示す図である。
図４ｅは、互いに前後に配置されるストリップ形のホイルまたはシートの間の台形状の接続位置を示す図である。
図５は、この発明のさらなる実施例を示す図である。
図６は、この発明のまたさらなる実施例を示す図である。
発明の詳細な説明
図１は、この発明による触媒コンバータの原理上の配置およびフロー経路の図を示す。触媒キャリア本体１は、排気システムハウジング８内に配置され、排気ガスフロー２が、排気ガス導管またはライン１１を通じてキャリア本体１の内部中空領域３へ与えられるようになっている。排気ガスフロー２に対して下流にある内部中空領域３の端部は、閉じられており、排気ガスフロー２は、これが内部中空領域３を通過して流体吸入表面５を通って直接触媒キャリア本体１へ通過するに伴い径方向に偏向される。キャリア本体１内のフロー経路は、排気ガスフロー２がまずさらに径方向に通過し、次にそのフロー部分６がキャリア本体１の端部４．１を通じて実質的に軸方向に排出されるように偏向されるよう配置される。端部４．１および外周表面４．２はともに流体出口表面４を形成する。流体出口表面の端部４．１から排出されない排気ガスフロー２の部分は、残余排気ガスフロー７の形で流体出口表面４．２から径方向に排出される。触媒キャリア本体１は長手方向軸１０を有する。排気ガスフロー２は、長手方向軸１０の方向に排気ガスライン１１によって案内され、触媒キャリア本体１の内部３へ入る。原理的に、もし設置条件から必要であれば、通過フローの方向を反対方向として選択することもでき、この場合には吸入部ではなく出口部において圧力損失が最大となることが留意される。
図２は、この発明による触媒キャリア本体の構造の第１の実施例を示す。この発明による触媒キャリア本体の構造の基本原理は、排気ガスフローが、フロー経路６内で長手方向軸１０に対して垂直方向に内部領域３から適切に偏向された後に流れ、そして、触媒キャリア本体１の長手方向軸１０と同軸関係に方向づけられるフロー経路７を実現するフロー断面が設けられるという点である。
図２ａは、互いに関して所与の間隔で配置される２つの隣接したホイルまたはシート１２、１３を示す部分断面図である。ホイルまたはシート１２、１３は、空間的に互いに変位された関係で配置される適切な穴１４を有する。ホイルまたはシート１２、１３内の穴１４は、ホイルまたはシート１２、１３の材料が穴１４の領域内から取除かれるのではなく、ホイルまたはシート１２、１３から突出するカラー１５を構成するよう成形されるような態様で、それ自体既知の処理によって製造される。カラー１５は、穴１４の端縁の周りに実質的に円筒状の部分を形成し、カラー状の端縁部分の隣接するホイルまたはシート１３に面する端部端縁は、関連するそれぞれの製造方法に依存して多かれ少なかれランダムに選択される構成のものであり得る。これはスカラップ状または波形状の端縁を有し、ホイルまたはシートの表面から最も遠い端縁の点はホイルまたはシート１２、１３の間の間隔を形成する。スカラップ状または波形状の上部端縁によって、中間フロー空間１６が、隣接するホイルまたはシート１３と対応する上部端縁との間に形成される。
したがって、円筒状カラー部分を流れる排気ガスフローの部分は、長手方向軸と垂直なフロー方向から長手方向軸に対して同軸的な方向へと、またはその逆へと、偏向され得、その方向を変えられ得る。これによって、触媒キャリア本体１へと通るときに全体として偏向された排気ガスのフローが、少なくともそのフロー部分６については、再びまたは複数回偏向された後は、流体出口表面４．１を通じて長手軸方向へ排出されることが確実となる。図２ｂは、図２ａに示した実施例の側面図をさらに具体的に部分断面図で示す。
図３は、この発明による金属触媒キャリア本体１のさらなる実施例を示す。この種の触媒キャリア本体１の基本要素は、複数のストリップ形のホイルまたはシート１２、１３で形成され、ホイルまたはシート１２、１３は、隣り合わせの関係で配置され、対応する接続位置１７、１９、２０、２１で互いに固定的に接続され、はじめは実質的にブロック状の構成である基本要素が広げられ、または引き離されるときにその結果として平坦な、または区域にわたって広がるハニカム構造要素が得られるようになっている。一方で、ハニカム構造要素の個々のハニカムはフロー流路を表し、他方でストリップ状のシートまたはホイル１２、１３内に設けられ隣接するホイルまたはシートと同じ位置合わせ関係で配置される開口部は、ハニカム構造要素のハニカムにより形成されるフロー流路に対して垂直に延びるフロー流路を形成する。
触媒キャリア本体１を作るため、はじめは平坦なハニカム構造要素をバーの周りに配し、バーの軸が触媒キャリア本体１の長手方向軸１０を形成する。この結果、キャリア本体１の長手方向軸１０から径方向外向きに延び外に向かって幅が大きくなり流体出口表面４．２を通じてキャリア本体１の内側領域３から径方向外側へと残余排気ガスフロー７を運ぶフロー流路が形成される。ハニカム構造はまた、円錐形のまたは先細りするバーの周りに配することもでき、この場合には、ストリップ状のホイルまたはシートおよび／またはホイルの間の接続表面の形は適切にこのような用途のために適合できる。
排気ガスフロー２は、キャリア本体１の長手方向軸１０と同軸関係の方向に排気ガスフロー２のフロー部分６が偏向されるよう、開口部１８を通じて偏向される。ハニカム構造要素の個々のハニカム２５を横方向に相互接続する開口部１８は、長細い実質的に矩形の形である。しかしまた、開口部１８の形は、矩形以外の形でもあり得る。同様に、図２を参照し説明されるように、開口部１８の端縁部分がカラー状の端縁を有することもあり得、その場合、この種のカラー状の端縁は触媒キャリア本体１の長手方向軸１０と同軸関係の方向でのフロー案内効果を向上させるため役立つ。
図４ａは、ストリップ形のホイルまたはシート１２の正面図を示す。ストリップ形のホイルまたはシート１２は、ライン形の接続部１７を有し、接続部においてホイルまたはシート１２は、接合、ロウづけ、好ましくは超音波溶接である溶接などのそれ自体既知の処理によって、隣接するホイルまたはシート１３に固定して接続される。図４ｂに示すように、これらのライン形接続位置は傾斜して配置される。このような状態においては、ホイルの束が引き離されるときに作られるフロー流路２５は、軸方向フロー成分および径方向フロー成分の両方を有する。
図４ｃにおいては、接続部は、矩形の区域的接続位置１９の形をとる。
図４ａに示すような接続位置１７を備える平らな形のハニカム構造要素を巻上げる際に、このような態様で形成される実質的に回転方向に対称な触媒キャリア本体１の外周表面に形成される理想的な円筒状形状からは樽状のずれが生じ、図４ｄに示すように、接続部は、三角形の区域的接続位置２０の形となる。したがって、図３に示すように平らなハニカム構造要素をバーの周りに巻上げるか載置する、または、これを実質的に回転方向に対称な形にする際に、回転方向に対称な形は、外側表面において理想的には実質的に円筒状である。図４ｅに示すように、これらの接続部はまた、区域的接続位置２１の形の台形状構成のものであり得る。
図５は、この発明のさらなる実施例を示す。示される要素は、互いに隣接した関係に配置されるホイルまたはシート１２、１３の層の原理的構造を示す、さらなる実施例の部分を示す。ホイルまたはシートの断面形状は、波形状の構成であり、波状部２２の長手方向には、長手方向に延びる波状部２２に対して構造物として部分２３が横方向に変位され、横向きのフロー開口部が形成される。この種のホイル束が巻上げられるとき、径方向にフローが流れ込む場合には、触媒キャリア本体１の内部３から供給される排気ガスフロー２は、触媒コンバータへ径方向に導入され、そこで再び軸方向へのフロー部分６の形で変えられ、その後触媒キャリア本体１の端部で流体出口表面４．１から排出され得る。対称的に、残余排気ガスフロー７は、径方向に流れ出ることができ、すなわち、流体出口表面２を通じて触媒キャリア本体１の長手方向軸１０に関して横方向に流れ出ることができる。
図６は、円筒状の構成であり相互に重ね合わされた関係にワイヤを重ねて巻上げることによって形成される中空の触媒キャリア本体１の原理を示し、ワイヤは、巻込みの手順の間に巻込みの方向を変える。これによって、端部流体出口表面４．１および内部中空領域３を有するリール状の触媒キャリア本体１が形成される。ワイヤ２４が巻き上げられるときにワイヤ２４の方向を変えることで、この種の触媒キャリア本体の内部に、フロー経路を形成することとなり、このフロー経路は、触媒キャリア本体１の長手方向軸１０に対して垂直方向に、および、長手方向軸１０に対して同軸方向に配向され、したがって、触媒キャリア本体１に与えられる排気ガスフロー２のフロー部分６は、これに入るときに径方向に偏向され、排気ガスフローの少なくとも１フロー部分は、再び偏向された後、端部流体出口表面４．１を通って長手方向軸１０と同軸関係で排出される。
触媒キャリア本体用に使用されるホイルまたはシート、またはこの目的のために用いられるエキスパンドメタルまたはこの目的のために用いられるワイヤ２４は、製造前に触媒として活性の材料で予めコーティングされることが好ましい。
この発明は、異なった設置条件に容易に適合でき、排気ガス中の有害成分を著しく減じることができる、小型エンジンからの排気ガス用の高価でない触媒コンバータを提供する。
参照番号リスト
１  触媒キャリア本体
２  排気ガスフロー
３  内部中空領域
４  流体出口表面
４．１  触媒キャリア本体の端部
４．２  触媒キャリア本体の外周表面
５  流体吸入表面
６  フロー部分、フロー経路
７  残余排気ガスフロー、フロー経路
８  排気ガスシステムハウジング
９  下流端部
１０  触媒キャリア本体の長手方向軸
１１  排気ガスライン
１２  ホイルまたはシート
１３  ホイルまたはシート
１４  穴
１５  カラー
１６  中間フロー空間
１７  接続位置、ライン状接続部
１８  開口部
１９  接続位置、矩形区域的接続位置
２０  接続位置、三角形区域的接続位置
２１  接続位置、台形区域的接続位置
２２  波状部
２３  変位部分、構造物
２４  ワイヤ
２５  ハニカム、フロー流路
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図５】
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【図６】
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