JP2818473B2 - 自動車排ガス浄化用触媒コンバーター装置及び自動車排ガスの浄化方法 - Google Patents
自動車排ガス浄化用触媒コンバーター装置及び自動車排ガスの浄化方法Info
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S55/30—Exhaust treatment
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車排気ガス浄化用触媒コンバーター装
置及び自動車排ガスの浄化方法に関する。
置及び自動車排ガスの浄化方法に関する。
［従来の技術］ 自動車の排ガスを浄化するために用いられる触媒コン
バーターは、触媒が触媒作用を発揮するために所定温度
以上に昇温されることが必要であるので、自動車の始動
時等の未だ触媒が十分に昇温していない場合には触媒を
加熱することが必要となる。
バーターは、触媒が触媒作用を発揮するために所定温度
以上に昇温されることが必要であるので、自動車の始動
時等の未だ触媒が十分に昇温していない場合には触媒を
加熱することが必要となる。
従来、このような触媒を加熱するための提案として、
例えば実開昭63−67609号公報に記載の技術が知られて
いる。この実開昭63−67609号公報には、セラミック製
主モノリス触媒の上流側に近接させてメタル担体にアル
ミナをコートした電気通電可能なメタルモノリス触媒を
配設した触媒コンバーターが開示されている。
例えば実開昭63−67609号公報に記載の技術が知られて
いる。この実開昭63−67609号公報には、セラミック製
主モノリス触媒の上流側に近接させてメタル担体にアル
ミナをコートした電気通電可能なメタルモノリス触媒を
配設した触媒コンバーターが開示されている。
［発明が解決しようする課題］ しかしながら、モノリス触媒等の触媒成分は排気ガス
の上流側より劣化するため、実開昭63−67609号公報記
載の触媒コンバーターにおいては、主モノリス触媒の上
流側に近接させて配設したプレヒーターとしてのメタル
モノリス触媒の触媒成分が最初に劣化し、排ガス低温時
の排気ガス浄化能が低下する。また、メタル担体自体も
腐食する虞れが大きいという問題がある。
の上流側より劣化するため、実開昭63−67609号公報記
載の触媒コンバーターにおいては、主モノリス触媒の上
流側に近接させて配設したプレヒーターとしてのメタル
モノリス触媒の触媒成分が最初に劣化し、排ガス低温時
の排気ガス浄化能が低下する。また、メタル担体自体も
腐食する虞れが大きいという問題がある。
［課題を解決するための手段］ そこで、本発明者は種々検討した結果、排気ガスの低
温時には排気ガスをプレヒーターに通し、排気ガスが所
定以上に昇温した後は直接主触媒に排気ガスを通すよう
にすると、上記欠点を解消できることを見出し、本発明
に到達したものである。
温時には排気ガスをプレヒーターに通し、排気ガスが所
定以上に昇温した後は直接主触媒に排気ガスを通すよう
にすると、上記欠点を解消できることを見出し、本発明
に到達したものである。
即ち、本発明によれば、主モノリス触媒の上流側に、
通電により発熱する材料からなり多数の貫通孔を有する
ハニカム構造体に通電のための少なくとも２つの電極を
設けるとともに、該電極間に抵抗調節機構としてのスリ
ットを設けてなるハニカムヒーターを配設した自動車排
ガスの第一流路とともに、該第一流路と並列にバイパス
の第二流路を形成したことを特徴とする自動車排ガス浄
化用触媒コンバーター装置、および、通電により発熱す
る材料からなり多数の貫通孔を有するハニカム構造体に
通電のための少なくとも２つの電極を設けるとともに、
該電極間に抵抗調節機構としてのスリットを設けてなる
ハニカムヒーターとその下流側に着火触媒を配設した自
動車排ガスの第一流路と、該第一流路と並列に主モノリ
ス触媒を配設した第二流路とから構成されることを特徴
とする自動車排ガス浄化用触媒コンバーター装置、が提
供される。
通電により発熱する材料からなり多数の貫通孔を有する
ハニカム構造体に通電のための少なくとも２つの電極を
設けるとともに、該電極間に抵抗調節機構としてのスリ
ットを設けてなるハニカムヒーターを配設した自動車排
ガスの第一流路とともに、該第一流路と並列にバイパス
の第二流路を形成したことを特徴とする自動車排ガス浄
化用触媒コンバーター装置、および、通電により発熱す
る材料からなり多数の貫通孔を有するハニカム構造体に
通電のための少なくとも２つの電極を設けるとともに、
該電極間に抵抗調節機構としてのスリットを設けてなる
ハニカムヒーターとその下流側に着火触媒を配設した自
動車排ガスの第一流路と、該第一流路と並列に主モノリ
ス触媒を配設した第二流路とから構成されることを特徴
とする自動車排ガス浄化用触媒コンバーター装置、が提
供される。
さらに本発明によれば、主モノリス触媒の上流側に、
通電により発熱する材料からなり多数の貫通孔を有する
ハニカム構造体に通電のための少なくとも２つの電極を
設けるとともに、該電極間に抵抗調節機構としてのスリ
ットを設けてなるハニカムヒーターを配設した第一流路
とともに、該第一流路と並列にバイパスの第二流路を設
け、エンジン始動後排ガス温度が所定温度以下では第一
流路に排ガスを通し、排ガス温度が当該所定温度を超え
た場合に排ガスを第二流路を通るように切り換えるよう
にしたことを特徴とする自動車排ガスの浄化方法、およ
び、通電により発熱する材料からなり多数の貫通孔を有
するハニカム構造体に通電のための少なくとも２つの電
極を設けるとともに、該電極間に抵抗調節機構としての
スリットを設けてなるハニカムヒーターとその下流側に
着火触媒を配設した自動車排ガスの第一流路と、該第一
流路と並列に主モノリス触媒を配設した第二流路とを設
け、エンジン始動後排ガス温度が所定温度以下では第一
流路に排ガスを通し、排ガス温度が当該所定温度を超え
た場合に排ガスを第二流路を通るように切り換えるよう
にしたことを特徴とする自動車排ガスの浄化方法、が提
供される。
通電により発熱する材料からなり多数の貫通孔を有する
ハニカム構造体に通電のための少なくとも２つの電極を
設けるとともに、該電極間に抵抗調節機構としてのスリ
ットを設けてなるハニカムヒーターを配設した第一流路
とともに、該第一流路と並列にバイパスの第二流路を設
け、エンジン始動後排ガス温度が所定温度以下では第一
流路に排ガスを通し、排ガス温度が当該所定温度を超え
た場合に排ガスを第二流路を通るように切り換えるよう
にしたことを特徴とする自動車排ガスの浄化方法、およ
び、通電により発熱する材料からなり多数の貫通孔を有
するハニカム構造体に通電のための少なくとも２つの電
極を設けるとともに、該電極間に抵抗調節機構としての
スリットを設けてなるハニカムヒーターとその下流側に
着火触媒を配設した自動車排ガスの第一流路と、該第一
流路と並列に主モノリス触媒を配設した第二流路とを設
け、エンジン始動後排ガス温度が所定温度以下では第一
流路に排ガスを通し、排ガス温度が当該所定温度を超え
た場合に排ガスを第二流路を通るように切り換えるよう
にしたことを特徴とする自動車排ガスの浄化方法、が提
供される。
また、本発明のハニカムヒーターにおいては、電極間
に抵抗調節機構を設けたので、発熱性を制御でき、用途
に応じた局所的または全体的な昇温を行なうことが可能
である。
に抵抗調節機構を設けたので、発熱性を制御でき、用途
に応じた局所的または全体的な昇温を行なうことが可能
である。
また、本発明においては、ハニカム構造体を、金属粉
末をハニカム状に成形し焼結させて形成すると好まし
い。
末をハニカム状に成形し焼結させて形成すると好まし
い。
［作用］ 本発明の触媒コンバーター装置では、ハニカムヒータ
ー又は触媒を担持させたヒーター触媒を配設した自動車
排気ガスの第一流路と、第一流路と並列にバイパスの第
二流路を形成したものであり、エンジン始動時の低温排
ガスは第一流路を通過させ、排ガスが所定温度以上とな
った場合にはバイパスの第二流路を通過させるようにし
たものである。
ー又は触媒を担持させたヒーター触媒を配設した自動車
排気ガスの第一流路と、第一流路と並列にバイパスの第
二流路を形成したものであり、エンジン始動時の低温排
ガスは第一流路を通過させ、排ガスが所定温度以上とな
った場合にはバイパスの第二流路を通過させるようにし
たものである。
このように、排ガス流路を排ガス温度により切換える
ことにより、プレヒーターとしてのハニカムヒーターま
たはヒーター触媒には低温時の排ガスのみが通過するこ
とになるため、ハニカムヒーターのメタル担体自体が早
期に腐食したり、ヒーター触媒の触媒が劣化し、排ガス
低温時の排ガス浄化能が低下することを抑えることがで
きる。
ことにより、プレヒーターとしてのハニカムヒーターま
たはヒーター触媒には低温時の排ガスのみが通過するこ
とになるため、ハニカムヒーターのメタル担体自体が早
期に腐食したり、ヒーター触媒の触媒が劣化し、排ガス
低温時の排ガス浄化能が低下することを抑えることがで
きる。
本発明の基体であるハニカム構造体の構成材料として
は、通電により発熱する材料からなるものであれば制限
はなく、金属質でもセラミック質でもよいが、金属質が
機械的強度が高いため好ましい。金属質の場合、例えば
ステンレス鋼やFe−Cr−Al、Fe−Cr、Fe−Al、Fe−Ni、
Ｗ−Co、Ni−Cr等の組成を有する材料からなるものが挙
げられる。上記のうち、Fe−Cr−Al、Fe−Cr、Fe−Alが
耐熱性、耐酸化性、耐食性に優れ、かつ安価で好まし
い。ハニカム構造体は、多孔質であっても非多孔質であ
ってもよいが、触媒を担持する場合には、多孔質のハニ
カム構造体が触媒層との密着性が強く熱膨張差による触
媒の剥離が生ずることが殆どないことから、好ましい。
は、通電により発熱する材料からなるものであれば制限
はなく、金属質でもセラミック質でもよいが、金属質が
機械的強度が高いため好ましい。金属質の場合、例えば
ステンレス鋼やFe−Cr−Al、Fe−Cr、Fe−Al、Fe−Ni、
Ｗ−Co、Ni−Cr等の組成を有する材料からなるものが挙
げられる。上記のうち、Fe−Cr−Al、Fe−Cr、Fe−Alが
耐熱性、耐酸化性、耐食性に優れ、かつ安価で好まし
い。ハニカム構造体は、多孔質であっても非多孔質であ
ってもよいが、触媒を担持する場合には、多孔質のハニ
カム構造体が触媒層との密着性が強く熱膨張差による触
媒の剥離が生ずることが殆どないことから、好ましい。
次に、本発明のハニカム構造体のうち金属質ハニカム
構造体の製造方法の例を説明する。
構造体の製造方法の例を説明する。
まず、所望の組成となるように、例えばFe粉末、Al粉
末、Cr粉末、又はこれらの合金粉末などにより金属粉末
材料を調製する。次いで、このように調製された金属粉
末原料と、メチルセルロース、ポリビニルアルコール等
の有機バインダー、水を混合した後、この混合物を所望
のハニカム形状に押出成形する。
末、Cr粉末、又はこれらの合金粉末などにより金属粉末
材料を調製する。次いで、このように調製された金属粉
末原料と、メチルセルロース、ポリビニルアルコール等
の有機バインダー、水を混合した後、この混合物を所望
のハニカム形状に押出成形する。
次に、押出成形されたハニカム成形体を、非酸化雰囲
気下1000〜1450℃で焼成する。ここで、水素を含む非酸
化雰囲気下において焼成を行なうと、有機バインダーが
Fe等を触媒にして分解除去し、良好な焼結体（ハニカム
構造体）を得ることができ、好ましい。
気下1000〜1450℃で焼成する。ここで、水素を含む非酸
化雰囲気下において焼成を行なうと、有機バインダーが
Fe等を触媒にして分解除去し、良好な焼結体（ハニカム
構造体）を得ることができ、好ましい。
焼成温度が1000℃未満の場合、成形体が焼結せず、焼
成温度が1450℃を超えると得られる焼結体が変形するた
め、好ましくない。
成温度が1450℃を超えると得られる焼結体が変形するた
め、好ましくない。
なお、望ましくは、得られたハニカム構造体の隔壁及
び気孔の表面を耐熱性金属酸化物で被覆する。
び気孔の表面を耐熱性金属酸化物で被覆する。
次に、得られたハニカム構造体について、後述する電
極間に、各種の態様により抵抗調節機構を設ける。
極間に、各種の態様により抵抗調節機構を設ける。
ハニカム構造体に設ける抵抗調節機構としては、例え
ばスリットを種々の方向、位置、長さで設けること、
貫通軸方向の隔壁長さを変化させること、ハニカム
構造体の隔壁の厚さ（壁厚）を変化させるか、または貫
通孔のセル密度を変化させること、およびハニカム構
造体の隔壁にスリットを設けること、等が好ましいもの
として挙げられる。
ばスリットを種々の方向、位置、長さで設けること、
貫通軸方向の隔壁長さを変化させること、ハニカム
構造体の隔壁の厚さ（壁厚）を変化させるか、または貫
通孔のセル密度を変化させること、およびハニカム構
造体の隔壁にスリットを設けること、等が好ましいもの
として挙げられる。
本発明では、抵抗調節機構としてスリットを設ける。
まず、スリットは簡易な方法で高い耐久性と絶縁機能
を示す。また、従来、セラミックの絶縁物や繊維状マッ
トに絶縁機能を持たせていたハニカムヒーターでは、高
温・高振動条件下で飛散脱離し易かったという問題を、
スリットによる抵抗調節機構では克服可能である。さら
に、スリットがハニカム構造体の軸方向に沿って形成す
る場合には、圧力損失が低いという利点を有する。
を示す。また、従来、セラミックの絶縁物や繊維状マッ
トに絶縁機能を持たせていたハニカムヒーターでは、高
温・高振動条件下で飛散脱離し易かったという問題を、
スリットによる抵抗調節機構では克服可能である。さら
に、スリットがハニカム構造体の軸方向に沿って形成す
る場合には、圧力損失が低いという利点を有する。
上記のようにして得られた金属質ハニカム構造体は、
通常その外周部の隔壁または内部に、ろう付け、溶接な
どの手段によって電極を設けることにより、ハニカムヒ
ーターが作製される。
通常その外周部の隔壁または内部に、ろう付け、溶接な
どの手段によって電極を設けることにより、ハニカムヒ
ーターが作製される。
なお、ここでいう電極とは、当該ヒーターに電圧をか
けるための端子の総称を意味し、ヒーター外周部と缶体
を直接接合したものや、アース等の端子を含む。
けるための端子の総称を意味し、ヒーター外周部と缶体
を直接接合したものや、アース等の端子を含む。
この金属質ハニカム構造体はヒーターとして用いる場
合、全体としてその抵抗値が0.001Ω〜0.5Ωの範囲とな
るように形成することが好ましい。
合、全体としてその抵抗値が0.001Ω〜0.5Ωの範囲とな
るように形成することが好ましい。
また、上記の金属質ハニカム構造体の表面にさらに触
媒を担持させることにより、排ガスの浄化反応（酸化反
応熱等）による温度上昇が期待できるため、好ましい。
媒を担持させることにより、排ガスの浄化反応（酸化反
応熱等）による温度上昇が期待できるため、好ましい。
金属質ハニカム構造体の表面に担持する触媒は、大き
な表面積を有する担体に触媒活性物質を担持させたもの
である。ここで、大きな表面積を有する担体としては、
例えばγ−Al2O3系、TiO2系、SiO2−Al2O3系などやペロ
ブスカイト系のものが代表的なものとして挙げられる。
触媒活性物質としては、例えばPt、Pd、Rh等の貴金属、
Cu、Ni、Cr、Co等の卑金属などを挙げることができる。
上記のうち、γ−Al2O3系にPt、Pdを10〜100g/ft3担持
したものが好ましい。
な表面積を有する担体に触媒活性物質を担持させたもの
である。ここで、大きな表面積を有する担体としては、
例えばγ−Al2O3系、TiO2系、SiO2−Al2O3系などやペロ
ブスカイト系のものが代表的なものとして挙げられる。
触媒活性物質としては、例えばPt、Pd、Rh等の貴金属、
Cu、Ni、Cr、Co等の卑金属などを挙げることができる。
上記のうち、γ−Al2O3系にPt、Pdを10〜100g/ft3担持
したものが好ましい。
また、ハニカムヒーターの後方（ガス下流側）に配設
する着火触媒は、上記金属質ハニカム構造体の表面に担
持する触媒と同様なものを用いても良く、又、主モノリ
ス触媒と同様なものを用いても良い。
する着火触媒は、上記金属質ハニカム構造体の表面に担
持する触媒と同様なものを用いても良く、又、主モノリ
ス触媒と同様なものを用いても良い。
本発明におけるハニカム構造体のハニカム形状として
は特に限定はされないが、具体的には、例えば６〜1500
セル/In2（0.9〜233セル/cm2）の範囲のセル密度を有す
るように形成することが好ましい。又、隔壁の厚さは50
〜2000μｍの範囲が好ましい。
は特に限定はされないが、具体的には、例えば６〜1500
セル/In2（0.9〜233セル/cm2）の範囲のセル密度を有す
るように形成することが好ましい。又、隔壁の厚さは50
〜2000μｍの範囲が好ましい。
また、上記したようにハニカム構造体は多孔質であっ
ても非多孔質でもよくその気孔率は制限されないが、０
〜50％、好ましくは25％未満の範囲とすることが強度特
性、耐酸化性、耐食性の面から望ましい。また、触媒を
担持する場合には、触媒層との密着性の点から５％以上
の気孔率を有することが好ましい。
ても非多孔質でもよくその気孔率は制限されないが、０
〜50％、好ましくは25％未満の範囲とすることが強度特
性、耐酸化性、耐食性の面から望ましい。また、触媒を
担持する場合には、触媒層との密着性の点から５％以上
の気孔率を有することが好ましい。
尚、本発明においてハニカム構造体とは、隔壁により
仕切られた多数の貫通孔を有する一体構造をいい、例え
ば貫通孔の断面形状（セル形状）は、円形、多角形、コ
ルゲート形等の各種の任意な形状が使用できる。
仕切られた多数の貫通孔を有する一体構造をいい、例え
ば貫通孔の断面形状（セル形状）は、円形、多角形、コ
ルゲート形等の各種の任意な形状が使用できる。
［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて更に詳しく説
明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものでは
ない。
明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものでは
ない。
第１図は本発明の触媒を担持したハニカムヒーターの
一例を示す平面図で、多数の貫通孔12を有するハニカム
構造体10に、抵抗調節機構として複数のスリット11を設
け、かつその外壁に２つの電極13を設置し、ハニカムヒ
ーターとしたものである。
一例を示す平面図で、多数の貫通孔12を有するハニカム
構造体10に、抵抗調節機構として複数のスリット11を設
け、かつその外壁に２つの電極13を設置し、ハニカムヒ
ーターとしたものである。
第２図〜第４図はそれぞれ本発明に係る自動車排ガス
浄化用触媒コンバーター装置の実施例を示す構成説明図
である。
浄化用触媒コンバーター装置の実施例を示す構成説明図
である。
第２図は、主モノリス触媒15の前方に、ハニカムヒー
ター又はこれに触媒を担持したヒーター触媒14を配設し
た第一流路20を設けるとともに、第一流路20と並列にバ
イパスの第二流路16を形成した触媒コンバーター装置を
示す。この装置においては、切換バルブ18により、エン
ジン始動後排ガス温度が所定温度以下、例えば約350℃
までは第一流路20に拝ガスを通してハニカムヒーター又
はヒーター触媒14で低温の排ガスを昇温して主モノリス
触媒15を加熱して本来の触媒活性を素早く発揮させ、一
方、排ガス温度が所定温度、例えば約350℃を超えた場
合には排ガス流路を切り換え、排ガスをハニカムヒータ
ー又はヒーター触媒14を通さないでバイパスの第二流路
16を通るようにして、ハニカムヒーター又はヒーター触
媒14におけるメタル自体の腐食や触媒の劣化を極力抑え
るようにしている。
ター又はこれに触媒を担持したヒーター触媒14を配設し
た第一流路20を設けるとともに、第一流路20と並列にバ
イパスの第二流路16を形成した触媒コンバーター装置を
示す。この装置においては、切換バルブ18により、エン
ジン始動後排ガス温度が所定温度以下、例えば約350℃
までは第一流路20に拝ガスを通してハニカムヒーター又
はヒーター触媒14で低温の排ガスを昇温して主モノリス
触媒15を加熱して本来の触媒活性を素早く発揮させ、一
方、排ガス温度が所定温度、例えば約350℃を超えた場
合には排ガス流路を切り換え、排ガスをハニカムヒータ
ー又はヒーター触媒14を通さないでバイパスの第二流路
16を通るようにして、ハニカムヒーター又はヒーター触
媒14におけるメタル自体の腐食や触媒の劣化を極力抑え
るようにしている。
第３図はハニカムヒーター又はヒーター触媒14の下流
側に近接させて着火用触媒21を設けた例を示している。
側に近接させて着火用触媒21を設けた例を示している。
また、第４図はハニカムヒーター又はヒーター触媒14
の下流側に近接させて着火用触媒21を設け、さらに主モ
ノリス触媒15を排ガスの第二流路16中に設けた例を示し
ている。
の下流側に近接させて着火用触媒21を設け、さらに主モ
ノリス触媒15を排ガスの第二流路16中に設けた例を示し
ている。
次に、具体的な実施結果を説明する。
（実施例） Fe−20Cr−5AlとなるようにFe粉、Fe−Cr粉、Fe−Al
粉を混合した後、押出成形し、H2雰囲気にて焼成するこ
とにより、外径93mmφ、厚さ15mm、セル壁（リブ）厚8m
il、貫通孔数300セル／インチ２（CPI2）のハニカム構
造体を得た。得られたハニカム構造体10に、第１図に示
すように約70mmの長さ（両端のスリット長さは約50mm）
のスリット11を貫通孔12の軸方向に６個所設け、かつス
リット11間のセル数が７個（約10mm）となるように形成
した。
粉を混合した後、押出成形し、H2雰囲気にて焼成するこ
とにより、外径93mmφ、厚さ15mm、セル壁（リブ）厚8m
il、貫通孔数300セル／インチ２（CPI2）のハニカム構
造体を得た。得られたハニカム構造体10に、第１図に示
すように約70mmの長さ（両端のスリット長さは約50mm）
のスリット11を貫通孔12の軸方向に６個所設け、かつス
リット11間のセル数が７個（約10mm）となるように形成
した。
さらにこのハニカム構造体10にγ−アルミナを被覆コ
ートし、次いで貴金属PtとPdを各々20g/ft3担持し、600
℃で焼結し触媒化した。その後、第１図に示すようにそ
の外壁に２ヶ所電極13をセットし、ヒーター触媒（ハニ
カムヒーター）14とした。
ートし、次いで貴金属PtとPdを各々20g/ft3担持し、600
℃で焼結し触媒化した。その後、第１図に示すようにそ
の外壁に２ヶ所電極13をセットし、ヒーター触媒（ハニ
カムヒーター）14とした。
得られたヒーター触媒14を、第２図に示すように主モ
ノリス触媒である市販三元触媒15の前方（ガス上流側）
の第一流路20内に配設し、また、高温排気ガスＡがヒー
ター触媒14を通過しないようにバイパス流路16を設け、
それらの分岐部17に切換バルブ18を設けた。切換バルブ
18の上流側には温度センサー19を設置し、排気温度が高
温（例えば、350℃）となった場合には切換バルブ18を
作動させて排気ガスがヒーター触媒14へ流れないように
制御した。
ノリス触媒である市販三元触媒15の前方（ガス上流側）
の第一流路20内に配設し、また、高温排気ガスＡがヒー
ター触媒14を通過しないようにバイパス流路16を設け、
それらの分岐部17に切換バルブ18を設けた。切換バルブ
18の上流側には温度センサー19を設置し、排気温度が高
温（例えば、350℃）となった場合には切換バルブ18を
作動させて排気ガスがヒーター触媒14へ流れないように
制御した。
本システムでエンジン始動時の性能を確認するため
に、導入排ガス温度を100℃から420℃まで２分間で定速
昇温し、その後420℃で１分間キープした（ウォームア
ップテスト）。100℃から350℃までは第一流路20のヒー
ター触媒14に導入し、350℃を超えた時点でバルブ18を
切換え、直接主モノリス触媒15に排気ガスを導入し、C
O、HC、NOXの浄化率を測定した。尚、ヒーター触媒14は
12Vのバッテリーで１分間通電し、排ガスが350℃になる
よう通電した。
に、導入排ガス温度を100℃から420℃まで２分間で定速
昇温し、その後420℃で１分間キープした（ウォームア
ップテスト）。100℃から350℃までは第一流路20のヒー
ター触媒14に導入し、350℃を超えた時点でバルブ18を
切換え、直接主モノリス触媒15に排気ガスを導入し、C
O、HC、NOXの浄化率を測定した。尚、ヒーター触媒14は
12Vのバッテリーで１分間通電し、排ガスが350℃になる
よう通電した。
次に耐久試験として、排ガス温度を室温から750℃ま
で上昇させて750℃で10時間保持し、750℃保持の間は60
秒運転、５秒燃料カットのサイクルを繰り返す試験を実
施した。ヒーター触媒14は前記と同様に排ガス温度が35
0℃になるよう１分間通電した。
で上昇させて750℃で10時間保持し、750℃保持の間は60
秒運転、５秒燃料カットのサイクルを繰り返す試験を実
施した。ヒーター触媒14は前記と同様に排ガス温度が35
0℃になるよう１分間通電した。
本耐久試験を10回繰り返した後、前記のウォームアッ
プテストを実施し、CO、HC、NOXの浄化率を測定した。
プテストを実施し、CO、HC、NOXの浄化率を測定した。
尚、比較のため、耐久試験中、バルブ18を切り換え
ず、全排ガスをヒーター触媒14に導入する実験を実施し
た。
ず、全排ガスをヒーター触媒14に導入する実験を実施し
た。
本発明の耐久試験前後の平均浄化率と、比較例の耐久
試験後の平均浄化率を表１に示す。
試験後の平均浄化率を表１に示す。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、排ガス流路を
排ガス温度により切換えるようにし、プレヒーターとし
てのハニカムヒーターまたはヒーター触媒には低温時の
排ガスのみを通過させるようにしたので、ハニカムヒー
ターのメタル担体自体が早期に腐食したり、ヒーター触
媒の触媒が劣化して、排ガス低温時の排ガス浄化能が低
下することを防止することができる。
排ガス温度により切換えるようにし、プレヒーターとし
てのハニカムヒーターまたはヒーター触媒には低温時の
排ガスのみを通過させるようにしたので、ハニカムヒー
ターのメタル担体自体が早期に腐食したり、ヒーター触
媒の触媒が劣化して、排ガス低温時の排ガス浄化能が低
下することを防止することができる。
第１図は本発明の触媒を担持したハニカムヒーターの一
例を示す平面図、第２図〜第４図はそれぞれ本発明に係
る自動車排ガス浄化用触媒コンバーター装置の実施例を
示す構成説明図である。 10……ハニカム構造体、11……スリット、12……貫通
孔、13……電極、14……ハニカムヒーター又はヒーター
触媒、15……主モノリス触媒、16……第二流路、17……
分岐部、18……切換バルブ、19……温度センサー、20…
…第一流路、21……着火用触媒。
例を示す平面図、第２図〜第４図はそれぞれ本発明に係
る自動車排ガス浄化用触媒コンバーター装置の実施例を
示す構成説明図である。 10……ハニカム構造体、11……スリット、12……貫通
孔、13……電極、14……ハニカムヒーター又はヒーター
触媒、15……主モノリス触媒、16……第二流路、17……
分岐部、18……切換バルブ、19……温度センサー、20…
…第一流路、21……着火用触媒。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−124890（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−54811（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−67609（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−98114（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−135625（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−17227（ＪＰ，Ｕ) 特表 平３−500911（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01N 3/20 - 3/28
Claims (8)
- 【請求項１】主モノリス触媒の上流側に、通電により発
熱する材料からなり多数の貫通孔を有するハニカム構造
体に通電のための少なくとも２つの電極を設けるととも
に、該電極間に抵抗調節機構としてのスリットを設けて
なるハニカムヒーターを配設した自動車排ガスの第一流
路とともに、該第一流路と並列にバイパスの第二流路を
形成したことを特徴とする自動車排ガス浄化用触媒コン
バーター装置。 - 【請求項２】通電により発熱する材料からなり多数の貫
通孔を有するハニカム構造体に通電のための少なくとも
２つの電極を設けるとともに、該電極間に抵抗調節機構
としてのスリットを設けてなるハニカムヒーターとその
下流側に着火触媒を配設した自動車排ガスの第一流路
と、該第一流路と並列に主モノリス触媒を配設した第二
流路とから構成されることを特徴とする自動車排ガス浄
化用触媒コンバーター装置。 - 【請求項３】ハニカム構造体の表面に触媒を担持させた
請求項１または２記載の触媒コンバーター装置。 - 【請求項４】ハニカム構造体が、金属粉末をハニカム状
に成形し焼結させたものである請求項１または２記載の
触媒コンバーター装置。 - 【請求項５】主モノリス触媒の上流側に、通電により発
熱する材料からなり多数の貫通孔を有するハニカム構造
体に通電のための少なくとも２つの電極を設けるととも
に、該電極間に抵抗調節機構としてのスリットを設けて
なるハニカムヒーターを配設した第一流路とともに、該
第一流路と並列にバイパスの第二流路を設け、エンジン
始動後排ガス温度が所定温度以下では第一流路に排ガス
を通し、排ガス温度が当該所定温度を超えた場合に排ガ
スを第二流路を通るように切り換えるようにしたことを
特徴とする自動車排ガスの浄化方法。 - 【請求項６】通電により発熱する材料からなり多数の貫
通孔を有するハニカム構造体に通電のための少なくとも
２つの電極を設けるとともに、該電極間に抵抗調節機構
としてのスリットを設けてなるハニカムヒーターとその
下流側に着火触媒を配設した自動車排ガスの第一流路
と、該第一流路と並列に主モノリス触媒を配設した第二
流路とを設け、エンジン始動後排ガス温度が所定温度以
下では第一流路に排ガスを通し、排ガス温度が当該所定
温度を超えた場合に排ガスを第二流路を通るように切り
換えるようにしたことを特徴とする自動車排ガスの浄化
方法。 - 【請求項７】ハニカム構造体の表面に触媒を担持させた
請求項５または６記載の自動車排ガスの浄化方法。 - 【請求項８】ハニカム構造体が、金属粉末をハニカム状
に成形し焼結させたものである請求項５または６記載の
自動車排ガスの浄化方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2172929A JP2818473B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 自動車排ガス浄化用触媒コンバーター装置及び自動車排ガスの浄化方法 |
| US07/581,987 US5264186A (en) | 1990-06-29 | 1990-09-14 | Catalytic converter for use in controlling automotive exhaust emissions |
| CA002045726A CA2045726C (en) | 1990-06-29 | 1991-06-26 | Resistance adjusting type heater, catalytic converter and method of controlling automotive exhaust emissions |
| AU79417/91A AU654490C (en) | 1990-06-29 | 1991-06-27 | Resistance adjusting type heater, catalytic converter and method of controlling automotive exhaust emissions |
| DE69108998T DE69108998T2 (de) | 1990-06-29 | 1991-07-01 | Katalytischer Konverter mit Widerstand-Heizelement. |
| EP91305926A EP0465183B1 (en) | 1990-06-29 | 1991-07-01 | Catalytic converter with resistance heater |
| AU11533/95A AU680574B2 (en) | 1990-06-29 | 1995-01-31 | Resistance adjusting type heater, catalytic converter and method of controlling automotive exhaust emissions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2172929A JP2818473B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 自動車排ガス浄化用触媒コンバーター装置及び自動車排ガスの浄化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0460108A JPH0460108A (ja) | 1992-02-26 |
| JP2818473B2 true JP2818473B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=15950972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2172929A Expired - Lifetime JP2818473B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 自動車排ガス浄化用触媒コンバーター装置及び自動車排ガスの浄化方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2818473B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5296198A (en) * | 1990-11-09 | 1994-03-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Heater and catalytic converter |
| US5738832A (en) * | 1993-02-15 | 1998-04-14 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying apparatus |
| US5765369A (en) * | 1994-07-27 | 1998-06-16 | Nippondenso Co., Ltd. | Exhaust gas purifying apparatus |
| JP3395442B2 (ja) * | 1994-07-28 | 2003-04-14 | 株式会社デンソー | 排気ガス用切替弁装置 |
| JP3663664B2 (ja) * | 1994-09-09 | 2005-06-22 | 株式会社デンソー | 排気管用開閉装置 |
| JP3562004B2 (ja) * | 1995-02-02 | 2004-09-08 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の触媒浄化装置 |
| JP3575139B2 (ja) * | 1995-11-07 | 2004-10-13 | 日産自動車株式会社 | ディーゼルエンジン用酸化触媒 |
| JPH09192453A (ja) * | 1996-01-19 | 1997-07-29 | Ngk Insulators Ltd | 触媒コンバーター |
| US6105365A (en) * | 1997-04-08 | 2000-08-22 | Engelhard Corporation | Apparatus, method, and system for concentrating adsorbable pollutants and abatement thereof |
| JPH11169668A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-06-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 排ガス浄化装置及びその製造方法 |
| CN1313651C (zh) | 1998-10-14 | 2007-05-02 | Memc电子材料有限公司 | 基本无生长缺陷的外延硅片 |
| DE10042145A1 (de) * | 2000-08-26 | 2002-03-07 | Stihl Maschf Andreas | Abgasschalldämpfer für eine Brennkraftmaschine |
| JP3757894B2 (ja) * | 2002-04-15 | 2006-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置及び内燃機関の排気浄化方法 |
| US20060034722A1 (en) * | 2004-08-10 | 2006-02-16 | Pan-Ting Hsueh | Sintered porous frame and its producing method |
| DE102004061400B4 (de) * | 2004-12-21 | 2012-12-20 | Umicore Ag & Co. Kg | Verfahren zur Erzeugung eines Stromes heißer Verbrennungsabgase mit einstellbarer Temperatur, Apparatur zur Durchführung des Verfahrens und Verwendung der Verbrennungsabgase zur gezielten Alterung von Katalysatoren |
| JP4640145B2 (ja) * | 2005-12-06 | 2011-03-02 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化システム |
| WO2012025993A1 (ja) | 2010-08-24 | 2012-03-01 | トヨタ自動車株式会社 | 電気加熱式触媒 |
| JP5387777B2 (ja) * | 2010-08-31 | 2014-01-15 | トヨタ自動車株式会社 | 電気加熱式触媒 |
| CN103068470B (zh) | 2010-09-10 | 2015-01-07 | 丰田自动车株式会社 | 电加热式催化剂 |
| WO2013145988A1 (ja) | 2012-03-29 | 2013-10-03 | 日本碍子株式会社 | 情報表示付き通電加熱式ヒーター及びその情報の使用方法 |
| JP5830001B2 (ja) | 2012-11-16 | 2015-12-09 | 日本碍子株式会社 | ハニカム成形体の支持方法 |
| WO2017086020A1 (ja) * | 2015-11-16 | 2017-05-26 | 日本碍子株式会社 | ハニカム型加熱装置及びその使用方法 |
| US11668215B2 (en) * | 2019-10-25 | 2023-06-06 | ECC TEC MSJ Incorporated | Catalytic converter |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3755204A (en) * | 1970-10-22 | 1973-08-28 | Grace W R & Co | Porous ceramic-exhaust oxidation catalyst |
| US3768982A (en) * | 1971-06-22 | 1973-10-30 | Ford Motor Co | Catalytic converter with electrically preheated catalyst |
| JPS5638260B2 (ja) * | 1971-11-05 | 1981-09-05 | ||
| US3770389A (en) * | 1971-11-11 | 1973-11-06 | Ford Motor Co | Catalytic converter with electrically resistive catalyst support |
| DE2333092A1 (de) * | 1973-06-29 | 1975-01-16 | Volkswagenwerk Ag | Abgasreinigungsanlage |
| DE2352965A1 (de) * | 1973-10-23 | 1975-04-30 | Bosch Gmbh Robert | Anordnung zur abgasentgiftung von brennkraftmaschinen |
| US3956614A (en) * | 1975-04-21 | 1976-05-11 | Universal Oil Products Company | Electric current distribution means for a ceramic type of electrical resistance heater element |
| US4976929A (en) * | 1988-05-20 | 1990-12-11 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Electrically heated catalytic converter |
| JP2931362B2 (ja) * | 1990-04-12 | 1999-08-09 | 日本碍子株式会社 | 抵抗調節型ヒーター及び触媒コンバーター |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP2172929A patent/JP2818473B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-14 US US07/581,987 patent/US5264186A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5264186A (en) | 1993-11-23 |
| JPH0460108A (ja) | 1992-02-26 |
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