JP3239755B2

JP3239755B2 - ハニカム体を用いた触媒装置

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Publication number: JP3239755B2
Application number: JP13367796A
Authority: JP
Inventors: 計宏桜井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 2001-12-17
Anticipated expiration: 2016-05-28
Also published as: JPH09317456A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はハニカム体を用いた
触媒装置に関し、特に、金属製のハニカム体を触媒担体
とし、これを金属外筒内に中間筒を介して収容してなる
ハニカム体を用いた触媒装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載された内燃機関から排出され
る排気ガス中にはＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭
素）やＮＯx(窒素酸化物) 等の有害物質が含まれている
ので、内燃機関の排気通路には一般に排気ガスを浄化す
る排気ガス浄化装置としての触媒コンバータが設けられ
ている。ところが、この触媒コンバータに使用される三
元触媒は、触媒の温度が低い時 (不活性状態) には排気
ガス中の有害物質の浄化率が低いことが知られている。
したがって、内燃機関の冷間始動後の触媒が不活性の状
態では排気ガスの浄化が十分に行なえなかった。

【０００３】そこで、触媒担体に金属を使用し、内燃機
関の始動時や触媒が不活性状態の時にこの金属担体に通
電することにより、金属触媒担体自体を発熱させて短時
間に触媒活性化温度（３００〜４００℃）まで上昇させ
るようにした電気加熱式触媒装置が提案されている。電
気加熱式触媒装置は、図１１に示すように、内燃機関の
排気ガス通路に接続された筒状のケーシング（以後外筒
という）１内に、通電することによって発熱する電気加
熱式触媒担体２と主触媒担体３を所定間隔を隔てて直列
に配設して構成されているものである。電気加熱式触媒
担体２には中心電極６が設けられており、この中心電極
６は電極部８Ａを介して外筒１の外部に引き出されてい
る。そして、この電極部８Ａと外筒１の一部に設けられ
た外部電極８Ｂとの間にはバッテリ９とスイッチＳＷが
接続されており、スイッチＳＷがオンされた時に電気加
熱式触媒担体２に通電が行われて発熱する。

【０００４】電気加熱式触媒担体２は、図１２(a) に示
すように、波板状の金属箔４（以後波箔４と言う）と、
平板状の金属箔５（以後平箔５と言う）とを重ね合わせ
てそれぞれの長手方向の端部を中心電極６に接合した
後、波箔４と平箔５とを重ねた状態のまま中心電極６の
周りに巻回し、巻き締めた構造の渦巻状の金属箔積層体
（以後ハニカム体と言う）７として構成している。この
ような波箔４と平箔５には一般に、アルミニウムを含有
する鉄系合金（例えば、２０％Ｃｒ−５％Ａｌ−７５％
Ｆｅ）等の、厚さ５０μｍ程度の箔材を使用すれば良
い。

【０００５】図１２(b) は金属製の波箔４と平箔５で構
成したハニカム体７の一方の端面を示すものである。波
箔４と平箔５とを重ねて中心電極６の周りに巻回した結
果、ハニカム体７には波箔４と平箔５との間の空隙によ
り形成された軸線方向の通路Ｐが中心電極６の周りに渦
巻き状に並んでいる。また、波箔４と平箔５の表面には
排気浄化触媒を担持させてある。従って、図１１のスイ
ッチＳＷをオンしてハニカム体７に通電を行って触媒活
性化温度まで昇温させた状態で、前述の通路Ｐを排気ガ
スが流れることにより、排気中の有害成分が触媒と接触
して排気ガスが浄化される。

【０００６】このように構成された電気加熱式触媒装置
は、排気ガス通路を流れる高温で高速の排気ガスとの接
触、機関稼働中の加熱、機関停止中の冷却の熱サイク
ル、金属製の外筒から外部への熱の放出、及びハニカム
体７と外筒１との熱容量差等により、外筒１とハニカム
体７との間に熱応力が発生し、ハニカム体７に亀裂が生
じ、電気加熱式触媒担体としての機能の低下を招くこと
がある。

【０００７】このような問題は、主触媒担体３が電気加
熱式触媒のハニカム体７と同様の金属製のハニカム体を
触媒担体としたメタル担体で構成されている場合にも発
生し、この場合の対策として、ハニカム体と外筒との間
に撓み部をもつ中間筒を介在させた構成のメタル担体
が、特開平３−１５７１３９号公報に提案されている。
しかしながら、この提案の中間筒は、その上流側端面で
の径方向、周方向へのメタル担体の大きな膨張を緩衝す
ることができず、メタル担体が損傷を受ける恐れが残っ
ていた。

【０００８】そこで、この改良として、特開平６−７９
１８１号公報に示される排気ガス浄化触媒用メタル担体
が提案されている。この公報の図２には、中間筒２の排
気ガスの流れる方向に上流側と下流側とから交互に撓み
溝２０を設けて、中間筒２の両端部に撓み部２１を形成
し、撓み部２１の上流側端部２２の外周面を外筒３の内
周面にロウ付けにより接合し、撓み部２１の下流側端部
２３の内周面をハニカム体１の外周面にロウ付けにより
接合するものが開示されている。この公報に記載のメタ
ル担体は、中間筒２が交互に片持ち状にハニカム体１と
外筒３に接合されているので、ハニカム体１の膨張、収
縮の動きが妨げられず、熱応力の発生が防止されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−７９１８１号公報に提案のメタル担体は、メタル担
体が主触媒担体のように全長の長いものには非常に効果
を発揮するが、電気加熱式触媒装置のように全長の短い
ものには、その構造上緩衝機能発揮しにくくなるという
問題点があった。即ち、特開平６−７９１８１号公報に
提案の中間筒は、中間筒の緩衝機能を受け持つ自由長が
長ければ緩衝機能を十分に発揮できるが、自由長が短い
と撓み部の変形量が小さくなるために、緩衝機能が十分
に発揮できないのである。従って、特開平６−７９１８
１号公報に提案の中間筒の構造を電気加熱式触媒装置の
ハニカム体と外筒との間に使用してもその緩衝効果は期
待できないことになる。

【００１０】これを図１３を用いて更に詳しく説明す
る。図１３は、特開平６−７９１８１号公報に提案の中
間筒２を、外筒３とハニカム体１との間に模式的に描い
たものである。特開平６−７９１８１号公報に提案の中
間筒２は、中間筒２の上流側端部２２の外筒３との接合
部と、中間筒２の下流側端部２４のハニカム体１との接
合部との間の部分が自由に動けるクッション部となって
いる。そして、このクッション部の長さＦは、ハニカム
体１の全長Ｌが長ければ長い程大きくすることができ
る。この場合には、クッション部は緩衝機能を十分に発
揮できる。一方、電気加熱式触媒装置のように、ハニカ
ム体１の全長Ｌが非常に短い場合は、クッション部の長
さＦも短くなり、クッション部の変形量が小さくなって
緩衝効果が期待できないのである。

【００１１】なお、中間筒２の上流側端部２２の位置を
ハニカム体１の全長Ｌ（幅）を越えて設定することも可
能であるが、外筒３との接合部位置もハニカム体１の全
長Ｌ（幅）を外して設定しなければならず、例えば、ハ
ニカム体１に近接して別のハニカム体を設置したりする
ことができず、スペース上不利となってしまうといった
問題がある。

【００１２】そこで、本発明は、電気加熱式触媒のハニ
カム体のような、全長の短いハニカム体を使用するハニ
カム体を用いた触媒装置に対して、外筒とハニカム体と
の間に発生した半径方向への熱膨張を有効に緩衝するこ
とができる中間筒を備えたハニカム体を用いた触媒装置
を提供することを目的としている。また、本発明の他の
目的は、ハニカム体を構成する平箔と波箔とのずれであ
るスコーピングを防止するための絶縁性のリテーナを備
える電気加熱式触媒装置において、リテーナの保持部材
を別に設けることなく、中間筒の一部で代用することが
できる電気加熱式触媒装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する請求
項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設置され、
波板状の金属箔と平板状の金属箔とを重ね合わせた積層
金属箔を用いて円柱状のハニカム体を形成し、このハニ
カム体を触媒担体として金属外筒内に中間筒を介して収
容してなるハニカム体を用いた触媒装置において、中間
筒を、外側筒と内側筒とを備えた二重筒とし、この二重
筒の外側筒と内側筒は、長尺の耐熱性金属板をその長手
方向に沿ってＵ字状に折り曲げた後に、円筒状に成形し
て形成し、折り曲げる前の金属板には、その両端部から
幅方向に互い違いに切り込みを入れてスリットを所定間
隔で形成しておき、この金属板を折り曲げた時に、スリ
ットとこのスリットを設けることによって形成される金
属片とが互いに対向するようにし、外側筒を金属外筒に
接合し、内側筒をハニカム体に接合したことを特徴とし
ている。

【００１４】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
の発明において、外側筒に形成されたスリットの先端部
が内側筒に回り込むようにスリットを形成すると共に、
内側筒に形成されたスリットの先端部が外側筒に回り込
むようにスリットを形成したことを特徴としている。ま
た、請求項３に記載の発明は、請求項１の発明におい
て、二重筒に形成されたスリットの幅が、これに対向す
る金属片の幅よりも大きくなるように設定したことを特
徴としている。

【００１５】更に、請求項４に記載の発明は、請求項１
から３の何れか１項に記載の発明において、金属製のハ
ニカム体の中心部を、他の部位との絶縁を保った状態で
導電体によって金属外筒の外部に引き出して一方の電極
とし、金属外筒を他方の電極として、これら２つの電極
間に通電を行うことにより、ハニカム体を加熱できるよ
うにして、ハニカム体を用いた触媒装置を電気加熱式触
媒装置としたことを特徴としている。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、折り曲げ部分がハニカム体の排気下流
側端部から突出するように二重筒を形成し、この突出部
分にハニカム体を支持する絶縁性のリテーナを保持させ
たことを特徴としている。請求項６に記載の発明は、請
求項１から５の何れか１項に記載の発明において、折り
曲げ部分に空間を設け、この空間内に耐熱性金属線から
成る補強材を挿通したことを特徴としている。

【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項１から６
の何れか１項に記載の発明において、二重筒の外側筒と
内側筒との間に、耐熱性の緩衝材を挿入したことを特徴
としている。請求項１に記載の発明によれば、中間筒を
耐熱性金属板を折り曲げて二重筒にし、外側筒と内側筒
の両方に排気ガスの流れる方向にスリットを設けたこと
により、中間筒の全長が短くても、外筒とハニカム体と
の間に発生した半径方向への熱膨張を有効に緩衝するこ
とができる。

【００１８】請求項２に記載の発明によれば、外側筒と
内側筒に形成されたスリットの先端部が折り曲げ部を経
由して対向する筒側にまで延長されているので、撓み領
域が大きく、緩衝作用が増す。請求項３に記載の発明に
よれば、スリットの幅が対向する金属片の幅よりも大き
いので、金属片が対向するスリットの中まで移動するこ
とができ、金属片の半径方向への移動量が大きくとれる
ので、ハニカム体の半径方向への熱膨張を更に有効に緩
衝することができる。

【００１９】請求項４に記載の発明によれば、金属製の
ハニカム体の中心部に接続する電極と、金属外筒間に通
電を行うことによってハニカム体を加熱できるようにし
たので、ハニカム体を用いた触媒装置を電気加熱式触媒
装置とすることができる。請求項５に記載の発明によれ
ば、電気加熱式触媒装置においてハニカム体の排気下流
側端部から突出する中間筒の部分にハニカム体を支持す
る絶縁性のリテーナを保持させたので、リテーナ保持部
材が不要となる。

【００２０】請求項６に記載の発明によれば、折り曲げ
部分に設けた空間内に耐熱性金属線から成る補強材を挿
通したので、リテーナから受ける力を補強材で受けるこ
とができるので、リテーナの保持力が向上する。請求項
７に記載の発明によれば、外側筒と内側筒との間に耐熱
性の緩衝材を挿入したので、緩衝材によって確実にハニ
カム体の熱収縮、膨張を吸収できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。な
お、ここではハニカム体を用いた触媒装置の実施例とし
て、電気加熱式触媒装置を例にとって説明し、図１１，
図１２で既に説明した電気加熱式触媒装置に使用される
部材と同じ部材には同じ符号を付して説明する。

【００２２】図１は本発明の第１の実施例の電気加熱式
触媒装置１０の構成を示す組立斜視図、及び、この電気
加熱式触媒装置１０に使用する中間筒４０の作製手順を
説明する説明図を組み合わせた図である。また、図２
(a) は図１の電気加熱式触媒装置１０の組立後の中間筒
４０の取付状態を説明する排気ガスの流れに沿った方向
の断面図であり、図２(b) は図２(a) のＡ−Ａ線におけ
る断面図である。

【００２３】図１に示すように、電気加熱式触媒装置１
０は、金属製の外筒１１の内部に、中間筒４０を介して
図１２で説明した波箔４と平箔５とから構成されるハニ
カム体７が挿入されて構成される。中間筒４０の高さは
ハニカム体７の高さと略等しく形成されている。ハニカ
ム体７の中央部には中心電極６があり、この中心電極６
は図２(a) に示すリード部６Ａによって外筒１１の外周
面に設けられたホルダ８Ｃを貫通する電極部８Ａに接続
されている。電極部８Ａと外筒１１の所定箇所に設けら
れた外部電極８Ｂとの間にはバッテリ９とスイッチＳＷ
が設けられており、スイッチＳＷのオンによってハニカ
ム体７が通電される。

【００２４】中間筒４０は外側筒４１と内側筒４２から
構成されており、外側筒４１と内側筒４２の間には、図
２(a) に示すように空間４３が設けられている。この中
間筒４０は、図１に示すような長尺の耐熱性金属板４４
を、その中心線Ｆ−Ｆに沿ってＵ字状に折り曲げること
によって作ることができる。この時、折り曲げる前の長
尺の耐熱性金属板４４には、その長手方向に沿った両端
部から幅方向に互い違いに切り込みを入れてスリット４
５を所定間隔で形成しておく。このスリット４５の形成
に際しては、金属板４４を折り曲げた時に、スリット４
５とこれに隣接するスリット４５の間に形成される金属
片４６とが互いに対向するようにする。また、この実施
例では、スリット４５は金属板４４の中心線Ｆ−Ｆを越
えて反対側の端部側まで切り込まれている。

【００２５】このようにスリット４５と金属片４６が形
成された長尺の耐熱性金属板４４を、その中心線Ｆ−Ｆ
に沿ってＵ字状に折り曲げると、図１の右下部に示す断
面Ｕ字状の棒状体４４′が出来上がる。そして、この断
面Ｕ字状の棒状体４４′を、ハニカム体７の外径に等し
い円弧Ｃに沿って折り曲げて円筒状に成形すると、外側
筒４１と内側筒４２とを備えた中間筒４０が形成され
る。断面Ｕ字状の棒状体４４′を折り曲げて円筒状とす
る場合に、棒状体４４′の両端部は接合しても良いが、
近接させるだけで接合しなくても良い。

【００２６】この中間筒４０は、外筒１１とハニカム体
７との間に挿入した状態で、外側筒４１が外筒１１にロ
ー付け等により接合され、内側筒４２がハニカム体７に
ロー付け等により接合されている。図２(a) における４
９は外側筒４１と内側筒４２のロー付け部を示す。この
ように、中間筒４０が外筒１１とハニカム体７との間に
挿入された電気加熱式触媒装置１０では、図２(b) に示
すように、ハニカム体７と外筒１１との間に空間４３が
形成されている。よって、ハニカム体７が熱膨張して径
方向に膨張しても、この膨張が空間４３によって緩衝さ
れる。また、中間筒４０の外側筒４１と内側筒４２の各
金属片４６の間には、間隙ａのスリット４５が設けられ
ている。従って、ハニカム体７が熱変形して周方向に収
縮しても、この収縮をスリット４５によって緩衝するこ
とができる。

【００２７】このように、図１，図２のように構成した
第１の実施例の電気加熱式触媒装置１０では、ハニカム
体７と外筒１１との間に二重筒構成の中間筒４０が配置
されているので、排気ガスの流れ方向の全長が短いハニ
カム体７に対しても、そのケーシングである外筒１１と
ハニカム体７との間に発生した半径方向、或いは周方向
への熱収縮を有効に緩衝することができ、ハニカム体７
の熱収縮による損傷を防止することができる。

【００２８】図３(a) から図３(d) は図１，図２の電気
加熱式触媒装置１０の中間筒４０を作製する長尺の耐熱
性金属板４４のその他の実施例を示すものである。図３
(a) に示す長尺の耐熱性金属板４４ａでは、スリット４
５が金属板４４ａの中心線Ｆ−Ｆを越えて反対側の端部
側まで大きく切り込まれている。この例では、金属板４
４ａをＵ字状に折り曲げた時に、外側筒４１のスリット
４５の先端部が内側筒４２側に回り込んでいると共に、
内側筒４２のスリット４５の先端部が外側筒４１側に回
り込んでいる。この結果、図３(a) に示す長尺の耐熱性
金属板４４ａから作製される中間筒４０は、ハニカム体
７の周方向の収縮に対して緩衝能力が高い。

【００２９】図３(b) に示す長尺の耐熱性金属板４４ｂ
では、切り込みが金属板４４ａの中心線Ｆ−Ｆの手前で
終わっており、スリット４５の長さが短い例である。こ
の例の長尺の耐熱性金属板４４ｂから作製される中間筒
４０は、Ｕ字状に折り曲げた時のばね力が大きいので、
ハニカム体７の径方向の収縮に対して緩衝能力が高い。

【００３０】図３(c) と図３(d) に示す長尺の耐熱性金
属板４４ｃ，４４ｄでは、スリット４５の幅Ｘが、金属
板４４ｃ，４４ｄをＵ字状に折り曲げた時に、これに対
向する金属片４６の幅Ｙよりも大きくなるように、スリ
ット４５が形成されている。これらの実施例では、例え
ば、スリット４５の幅Ｘと金属片４６の幅Ｙの差は、図
１〜図３(b) におけるスリット４５の幅ａの２倍の２ａ
となっている。そして、図３(c) の例では一方側のスリ
ット４５の先端部が、金属板４４ｃの中心線Ｆ−Ｆを越
えて反対側の端部側まで大きく切り込まれており、他方
側のスリット４５の先端部が、金属板４４ｃの中心線Ｆ
−Ｆの手前で終わっている。また、図３(d) の例では両
方側のスリット４５の先端部が、金属板４４ｃの中心線
Ｆ−Ｆの手前で終わっている。

【００３１】図４は、図１，図２で説明した中間筒４０
を、図３(c), (d)の長尺の耐熱性金属板４４ｃ，４４ｄ
を使用して作製した時の、図２(b) と同じ部位の断面図
である。この図から分かるように、内側筒４２の金属片
４６に対向する外側筒４１の部位には、金属片４６の幅
Ｙよりも広い幅Ｘのスリット４５が位置している。そし
て、前述のように、スリット４５の幅Ｘは、金属片４６
の幅Ｙの両側に長さａずつ広くなっている。

【００３２】従って、図３(c) ，(d) のように形成され
た長尺の耐熱性金属板４４ｃ，４４ｄを使用して中間筒
４０が作製された場合は、ハニカム体７が膨張すると、
内側筒４２の金属片４６は、外側筒４１のスリット４５
内に入り込む状態まで変形することができる。また、金
属片４６がスリット４５内に入り込んだ場合でも、その
両側には距離ａだけの余裕がある。従って、図３(c) ，
(d) の耐熱性金属板４４ｃ，４４ｄを使用して形成した
中間筒４０が組み込まれた電気加熱式触媒装置１０で
は、外筒１１とハニカム体７との間に発生した半径方
向、或いは周方向への熱膨張に対して余裕をもってこれ
を吸収することができるので、ハニカム体７と外筒１１
の熱収縮に対する緩衝度が大きく、ハニカム体７の損傷
の防止に対して更に有効である。

【００３３】図５(a) は第１の実施例の変形実施例を示
すものであり、図２のＢ部を拡大して示している。この
変形実施例は、電気加熱式触媒装置１０の中間筒４０の
外側筒４１と内側筒４２との間の空間４３に緩衝材４７
が挿入されたものである。緩衝材４７は、例えば、図５
(b) に示すように、細い耐熱性の金属ワイヤ（例えば直
径０．１〜０．５ｍｍ程度の金属ワイヤ）をメリヤス編
みしたものを集合させてプレス型等によって所定密度に
成型したものから構成すれば良い。この緩衝材４７と中
間筒４０の外側筒４１と内側筒４２とは接合されていて
も、接合されていなくても良いこのように、中間筒４０
の外側筒４１と内側筒４２との間の空間４３に緩衝材４
７が挿入されると、確実にハニカム体７の熱収縮、熱膨
張を吸収することができる。また、電気加熱式触媒装置
１０では、中間筒４０がハニカム体７と外筒１１とを電
気的に接続する役割を果たしているので、緩衝材４７は
必ずしも導電体である必要がなく、セラミック繊維等の
非導電体でも良い。このように、中間筒４０に電気の導
通部を受け持ってもらえるので、緩衝材４７の材質選定
の自由度が増す。

【００３４】図６は本発明の第２の実施例の電気加熱式
触媒装置１０′の構成を示すものであり、図６(a) は第
１の実施例の電気加熱式触媒装置１０の図２(a) と同じ
部位の断面図を示しており、図６(b) は図６(a) の中間
筒４０′の構成を説明する部分拡大組立斜視図である。
ここで、第２の実施例の電気加熱式触媒装置１０′の構
成を説明する前に、図１０を用いてハニカム体７をリテ
ーナと保持部材とで保持した構成の従来の電気加熱式触
媒装置１００の一例の構成を説明する。

【００３５】この例の従来の電気加熱式触媒装置１００
においては、図１０(a) ，(b) に示すように、外筒１１
の中にハニカム体７が直接収容されている点を除き、そ
の中心電極６がリード部６Ａを介して外筒１１の側面に
設けられたホルダ８Ｃを介して電極部８Ａに接続されて
いる点は本発明と同じである。一方、従来の電気加熱式
触媒装置１００では、ハニカム体７の排気ガスの流れの
下流側の端面が、絶縁性のリテーナであるセラミックス
バー２２で支持されていた。セラミックスバー２２は断
面が長方形の角柱状をしており、２本のセラミックスバ
ー２２がハニカム体７の排気下流側の端面を横切るよう
に配置されていた。そして、このセラミックスバー２２
は、外筒１１に固着された保持部材２０の収容溝１３に
その両端部が保持されていた。また、２本のセラミック
スバー２２の長さは、２つの収容溝１３間に掛け渡され
た時に、外筒１１の内周面に届かない長さに形成されて
いた。

【００３６】本発明の第２の実施例の電気加熱式触媒装
置１０′は、セラミックスバー２２によってハニカム体
７の排気下流側の端面を支持するように構成された従来
の電気加熱式触媒装置１００を改良したものであり、こ
の保持部材２０を、中間筒４０で代用することによって
部品点数を減らすようにしたものである。従って、第２
の実施例では、図６(a) ，(b) に示すように、第１の実
施例の中間筒４０が排気下流側に延長されて、延長部４
０Ｅを備えた中間筒４０′が形成されている。この延長
部４０Ｅにおける耐熱性金属板４４の折り曲げ部分ＲＵ
は、ハニカム体７の排気下流側端部から突出する位置に
ある。そして、この中間筒４０′の延長部４０Ｅに、図
６(b) に示すように収容穴４８が、中間筒４０′の外側
筒４１と内側筒４２とを貫通して形成され、この収容穴
４８にハニカム体７を支持するセラミックスバー２２の
両端部が保持されるようになっている。図６(a) におけ
る４９は外側筒４１と内側筒４２のロー付け部を示す。

【００３７】このように、第２の実施例の電気加熱式触
媒装置１０′では、ハニカム体７を排気下流側で支持す
るセラミックスバー２２が、中間筒４０′の延長部４０
Ｅに設けられた収容穴４８に保持されている。従って、
セラミックスバー２２を保持するために従来必要であっ
た保持部材２０が不要となるので、部品点数を減らすこ
とができる。

【００３８】図７は第２の実施例における中間筒４０′
の変形実施例を示すものである。前述の実施例では、耐
熱性金属板４４がハニカム体７の排気下流側端部から突
出する部分の折り曲げ部ＲＵがＵ字状に折り曲げられて
中間筒４０′が形成されていた。一方、この実施例で
は、図７(a) に示すように、耐熱性金属板４４がハニカ
ム体７の排気下流側端部から突出する部分において略Ｊ
字状に折り曲げられて折り曲げ部ＲＪが形成されてい
る。そして、図７(b) に示すように、折り曲げ部分ＲＪ
の終端部分に収容穴４８が、外側筒４１と内側筒４２と
を貫通して形成されている。

【００３９】このように、耐熱性金属板４４が略Ｊ字状
に折り曲げられていると、この折り曲げ部ＲＪへの応力
集中を避けることができる。また、折り曲げ部ＲＪが回
り込んだ部分に収容穴４８が形成されていると、セラミ
ックスバー２２と収容穴４８との引っ掛かり代が大きく
なり、セラミックスバー２２の脱落が起きにくくなる。

【００４０】図８(a) は本発明の第３の実施例の電気加
熱式触媒装置１０″の構成を示すものであり、この第３
の実施例も、セラミックスバー２２によってハニカム体
７の排気下流側の端面を支持するように構成された電気
加熱式触媒装置１０″である。第３の実施例において
も、セラミックスバー２２を中間筒４０″の延長部４０
Ｅに保持させることによって部品点数を減らすようにし
ている。図８(a) における４９は外側筒４１と内側筒４
２のロー付け部を示す。

【００４１】第３の実施例では、ハニカム体７の排気下
流側に延長された耐熱性金属板４４は、図７の実施例と
同様に略Ｊ字状に折り曲げられ、図８(b) に示すよう
に、折り曲げ部ＲＪを持つ中間筒４０″が形成されてい
る。そして、この中間筒４０″の折り曲げ部ＲＪの内部
空間には、１本のワイヤメッシュロープ５０が挿通され
ている。そして、中間筒４０″の延長部４０Ｅに、中間
筒４０″の外側筒４１と内側筒４２とを貫通して設けら
れるセラミックスバー２２の収容穴４８は、図８(c) に
示すように、中間筒４０″の折り曲げ部ＲＪの内部空間
を挿通するワイヤメッシュロープ５０の上端部が露出す
るように形成されている。従って、収容穴４８に挿通さ
れたセラミックスバー２２の端部は、ワイヤメッシュロ
ープ５０の上に載置されるようになっている。

【００４２】このように、第３の実施例の電気加熱式触
媒装置１０″では、ハニカム体７を排気下流側で支持す
るセラミックスバー２２が、中間筒４０″の延長部４０
Ｅに設けられた収容穴４８の中のワイヤメッシュロープ
５０に保持されている。従って、セラミックスバー２２
を保持するために従来必要であった保持部材２０が不要
となるので、部品点数を減らすことができる。また、ワ
イヤメッシュロープ５０の上にセラミックスバー２２が
載置されることにより、セラミックスバー２２の保持に
クッション性を持たせることができ、ハニカム体７の熱
膨張や組み付け交差によるセラミックスバー２２の遊び
やガタが少なくなり、振動等によるセラミックスバー２
２や収容穴４８の破損や磨耗を低減することができる。

【００４３】図９(a) は図６(a) に示した第２の実施例
の電気加熱式触媒装置１０′の中間筒４０′の外側筒４
１と内側筒４２との間に緩衝材４７を挿入した変形実施
例の構成を示す部分拡大断面図である。また、図９(b)
は図８(a) に示した第３の実施例の電気加熱式触媒装置
１０″の中間筒４０″の外側筒４１と内側筒４２との間
に緩衝材４７を挿入した変形実施例の構成を示す部分拡
大断面図である。緩衝材４７には、図５(b) で説明した
細い耐熱性の金属ワイヤをメリヤス編みしたものを集合
させてプレス型等によって所定密度に成型したものを使
用すれば良い。また、この緩衝材４７と中間筒４０の外
側筒４１と内側筒４２とは接合されていても、接合され
ていなくても良いこのように、中間筒４０の外側筒４１
と内側筒４２との間の空間４３に緩衝材４７が挿入され
ると、確実にハニカム体７の熱収縮、熱膨張を吸収する
ことができる。

【００４４】以上、電気加熱式触媒装置を例にとってハ
ニカム体を用いた触媒装置を説明したが、本発明は電気
加熱式触媒装置以外の、全長の短いハニカム体を金属担
体としたハニカム体を用いた触媒装置にも有効に適用で
きる。また、全長の長いハニカム体を金属担体としたハ
ニカム体を用いた触媒装置に対しては、中間筒の全長を
長く形成するか、或いは、中間筒を複数個使用すること
によって対応することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の発
明によれば、波箔と平箔とからなるハニカム体を金属外
筒内に中間筒を介して収容し、このハニカム体に通電を
行って加熱する電気加熱式触媒装置において、中間筒を
耐熱性金属板を折り曲げて二重筒にし、外側筒と内側筒
の両方に排気ガスの流れる方向にスリットを設けたこと
により、中間筒の全長が短くても、外筒とハニカム体と
の間に発生した半径方向への熱膨張を有効に緩衝するこ
とができるという効果がある。

【００４６】また、本発明の第２の発明によれば、ハニ
カム体を金属外筒内に中間筒を介して収容し、このハニ
カム体をリテーナと保持部材とで保持する電気加熱式触
媒装置において、ハニカム体の排気下流側端部から突出
する中間筒の部分にハニカム体を支持する絶縁性のリテ
ーナを保持させたので、リテーナ保持部材が不要とな
り、部品点数を減らすことができるという効果がある。

【００４７】更に、本発明の第３の発明によれば、ハニ
カム体を金属外筒内に中間筒を介して収容し、このハニ
カム体をリテーナと保持部材とで保持する電気加熱式触
媒装置において、ハニカム体の排気下流側端部から突出
する中間筒の折り曲げ部分に空間を設け、この空間内に
耐熱性金属線から成るクッション性を持つ補強材を挿通
し、この補強材にハニカム体を支持する絶縁性のリテー
ナを保持させたので、リテーナ保持部材が不要となり部
品点数を減らすことができると共に、ハニカム体の変形
や組み付け交差によるリテーナの遊びやガタを少なし
て、リテーナや中間筒の破損や磨耗を低減することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の電気加熱式触媒装置の
構成を示す組立斜視図、及び、中間筒の作製手順を説明
する説明図を組み合わせた図である。

【図２】(a) は図１の電気加熱式触媒装置における中間
筒の取付状態を説明する電気加熱式触媒装置の排気ガス
の流れに沿った方向の断面図、(b) は(a) のＡ−Ａ線に
おける断面図である。

【図３】(a) から(d) は図１の電気加熱式触媒装置の中
間筒を作製する長尺の耐熱性金属板の４つの実施例を示
す、長尺の耐熱性金属板の平面図である。

【図４】図２(a) の中間筒を、図３(c) ，(d) の長尺の
耐熱性金属板を使用して作製した時の図２(b) と同じ部
位の断面図である。

【図５】(a) は第１の実施例の電気加熱式触媒装置の中
間筒の外側筒と内側筒との間に緩衝材を挿入した変形実
施例の構成を示す部分拡大断面図、(b) は(a) の緩衝材
の一例の部分拡大図である。

【図６】(a) は本発明の第２の実施例の電気加熱式触媒
装置の構成を示す排気ガスの流れに沿った方向の断面
図、(b) は(a) の中間筒の構成を説明する部分拡大組立
斜視図である。

【図７】(a) は図６の第２の実施例の電気加熱式触媒装
置における中間筒の別の形状を示す断面図、(b) は(a)
のように折り曲げた中間筒の要部拡大斜視図である。

【図８】(a) は本発明の第３の実施例の電気加熱式触媒
装置の構成を示す排気ガスの流れに沿った方向の断面
図、(b) は(a) の中間筒の構成を説明する部分拡大組立
斜視図、(c) は(a) の要部拡大断面図である。

【図９】(a) は図６(a) の第２の実施例の電気加熱式触
媒装置の中間筒の外側筒と内側筒との間に緩衝材を挿入
した変形実施例の構成を示す部分拡大断面図、(b) は図
８(a) の第３の実施例の電気加熱式触媒装置の中間筒の
外側筒と内側筒との間に緩衝材を挿入した変形実施例の
構成を示す部分拡大断面図である。

【図１０】(a) はハニカム体をリテーナと保持部材とで
保持した構成の従来の電気加熱式触媒装置の一例の排気
ガスの流れに沿った方向の断面図、(b) は(a) のＤ−Ｄ
線における断面図である。

【図１１】従来の電気加熱式触媒装置の構造例を示す側
断面説明図である。

【図１２】(a) は公知のハニカム体の形成方法を説明す
る説明図、(b) は(a) のようにして巻かれたハニカム体
の一方の端面の概要を示す説明図である。

【図１３】特開平６−７９１８１号公報に提案の中間筒
の機能を模式的に示す説明図である。

【符号の説明】

１…ケーシング（外筒）２…電気加熱式触媒担体３…主触媒担体４…波箔（波板状の金属箔）５…平箔（平板状の金属箔）６…中心電極７…ハニカム体（金属箔積層体）８Ａ…電極部１０…第１の実施例の電気加熱式触媒装置１０′…第２の実施例の電気加熱式触媒装置１０″…第３の実施例の電気加熱式触媒装置１１…外筒１１Ｅ…延長部１２…金属筒１３…収容溝２２…セラミックスバー４０，４０′，４０″…中間筒４０Ｅ…中間筒の延長部４１…外側筒４２…内側筒４３…空間４４…耐熱性金属板４５…スリット４６…緩衝材４８…収容穴５０…ロープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/20 - 3/28 B01D 53/86 B01J 35/02 B21D 47/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気通路に設置され、波板状
の金属箔と平板状の金属箔とを重ね合わせた積層金属箔
を用いて円柱状の金属製のハニカム体を形成し、このハ
ニカム体を触媒担体として金属外筒内に中間筒を介して
収容してなるハニカム体を用いた触媒装置において、前記中間筒を、外側筒と内側筒とを備えた二重筒とし、この二重筒の外側筒と内側筒は、長尺の耐熱性金属板を
その長手方向に沿ってＵ字状に折り曲げた後に、円筒状
に成形して形成し、折り曲げる前の前記金属板には、その両端部から幅方向
に互い違いに切り込みを入れてスリットを所定間隔で形
成しておき、前記金属板を折り曲げた時に、前記スリッ
トとこのスリットを設けることによって形成される金属
片とが互いに対向するようにし、前記外側筒を前記金属外筒に接合し、前記内側筒を前記
ハニカム体に接合したことを特徴とするハニカム体を用
いた触媒装置。
【請求項２】請求項１に記載のハニカム体を用いた触
媒装置において、前記外側筒に形成されたスリットの先端部が前記内側筒
に回り込むように前記スリットを形成すると共に、前記
内側筒に形成されたスリットの先端部が前記外側筒に回
り込むように前記スリットを形成したことを特徴とする
ハニカム体を用いた触媒装置。
【請求項３】請求項１に記載のハニカム体を用いた触
媒装置において、前記二重筒に形成されたスリットの幅が、これに対向す
る前記金属片の幅よりも大きくなるように設定したこと
を特徴とするハニカム体を用いた触媒装置。
【請求項４】請求項１から３の何れか１項に記載のハ
ニカム体を用いた触媒装置において、前記金属製のハニカム体の中心部を、他の部位との絶縁
を保った状態で導電体によって前記金属外筒の外部に引
き出して一方の電極とし、前記金属外筒を他方の電極として、これら２つの電極間に通電を行うことにより、前記ハニ
カム体を加熱できるようにして、前記ハニカム体を用い
た触媒装置を電気加熱式触媒装置としたことを特徴とす
るハニカム体を用いた触媒装置。
【請求項５】請求項４に記載のハニカム体を用いた触
媒装置において、前記折り曲げ部分が前記ハニカム体の排気下流側端部か
ら突出するように前記二重筒を形成し、この突出部分に
前記ハニカム体を支持する絶縁性のリテーナを保持させ
たことを特徴とするハニカム体を用いた触媒装置。
【請求項６】請求項１から５の何れか１項に記載のハ
ニカム体を用いた触媒装置において、前記折り曲げ部分に空間を設け、この空間内に耐熱性金
属線から成る補強材を挿通したことを特徴とするハニカ
ム体を用いた触媒装置。
【請求項７】請求項１から６の何れか１項に記載のハ
ニカム体を用いた触媒装置において、前記二重筒の外側筒と内側筒との間に、耐熱性の緩衝材
を挿入したことを特徴とするハニカム体を用いた触媒装
置。