JP3334898B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、自動車の排気
ガス浄化手段として排気管の途中に介装されて使用され
る排気ガス浄化装置に関する。更に詳しくは、本発明
は、この種の排気ガス浄化装置における大きな欠点、即
ちエンジン始動時（コールドスタート時）の排気ガスの
低浄化率の問題を大幅に改善することができる加熱手段
を組込んだ排気ガス浄化装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to an exhaust gas purifying apparatus used as an exhaust gas purifying means for an automobile, which is interposed in an exhaust pipe. More specifically, the present invention incorporates a heating means which can greatly improve the major drawback of this type of exhaust gas purification apparatus, namely, the problem of low exhaust gas purification rates at the time of engine start (cold start). It relates to an exhaust gas purification device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の排気ガス浄化装置の主要
な構成要素である触媒担持母体として、コージェライト
などのセラミックス材を用いたセラミックス製のモノリ
スタイプのものと、金属（メタル）製のモノリスタイプ
のものが知られている。特に最近においては、機械的強
度、耐久性、通気抵抗、浄化効率、装置の小型化、など
の観点から金属製モノリスタイプのものが盛んに研究開
発されている。なお、以下の説明においては、説明の便
宜のために後者の金属製モノリスタイプのものを主とし
て説明する。金属製モノリスタイプの排気ガス浄化装置
は、一般に耐熱性の薄肉鋼板からの平板状帯材と前記薄
肉鋼板を波形成形した波板状帯材とを、相互に当接部を
有するように重積し、これを一括渦巻状に巻回積層する
か、あるいは階層状に重積して製作した軸方向に排気ガ
ス通路のための多数の網目状通気孔路（以下、セルとも
いう。）を有するハニカム状積層体（以下、ハニカム体
という。）と、前記ハニカム体を填装し固着するための
両端が開口した筒状の金属製ケースから構成されてい
る。そして、前記ハニカム体と金属製ケースとは、排気
ガス自体の高温度及び排気ガスと浄化用触媒との発熱反
応による高い温度雰囲気下で生起する熱膨張や熱的応力
に耐えるように、また自動車走行時の激しい振動に耐え
得るようにろう接または溶接などにより強固に固着され
る。なお、ハニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯
材の当接部は種々の方法により固着されることはいうま
でもないことである。2. Description of the Related Art Heretofore, as a catalyst supporting base which is a main component of this type of exhaust gas purifying apparatus, a ceramic monolith type using a ceramic material such as cordierite and a metal (metal) type have been used. Monolith type is known. Particularly recently, metal monolith type devices have been actively researched and developed from the viewpoint of mechanical strength, durability, ventilation resistance, purification efficiency, miniaturization of devices, and the like. In the following description, the latter metal monolith type is mainly described for convenience of description. In general, a metal monolith type exhaust gas purifying apparatus stacks a flat strip made of a heat-resistant thin steel sheet and a corrugated strip formed by corrugating the thin steel sheet so as to have an abutting portion. A plurality of mesh-shaped vent passages (hereinafter also referred to as cells) for exhaust gas passages in the axial direction, which are formed by spirally winding and laminating them in a lump or by laminating them in a layered manner. The honeycomb structure includes a honeycomb-shaped laminate (hereinafter, referred to as a honeycomb body) and a cylindrical metal case having both ends opened for loading and fixing the honeycomb body. The honeycomb body and the metal case are designed to withstand thermal expansion and thermal stress generated under a high temperature of the exhaust gas itself and a high temperature atmosphere due to an exothermic reaction between the exhaust gas and the purification catalyst. It is firmly fixed by brazing or welding so that it can endure severe vibration during running. It goes without saying that the contact portions between the flat band material and the corrugated band material constituting the honeycomb body are fixed by various methods.
【０００３】この種の排気ガス浄化装置における大きな
問題は、次の点にある。即ち、エンジン始動時（コール
ドスタート時）において、金属製ハニカム体の壁面に担
持された、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈなどの排気ガス浄化用触媒
が、排気ガスと効率的に触媒反応を起こす最適な温度条
件に達していないことであり、エンジンから排出される
ＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素化合物）などの有
害な物質のほとんどが浄化されずに大気中に放出されて
しまうという点にある。A major problem with this type of exhaust gas purifier is as follows. That is, at the time of starting the engine (at the time of cold start), the optimum temperature at which the exhaust gas purifying catalyst such as Pt, Pd, Rh supported on the wall surface of the metallic honeycomb body efficiently causes a catalytic reaction with the exhaust gas. The condition is not reached, and most of the harmful substances such as CO (carbon monoxide) and HC (hydrocarbon compounds) emitted from the engine are released to the atmosphere without being purified. .
【０００４】前記したエンジン始動時（コールドスター
ト時）の問題点を解決するために種々の提案がなされて
いる。例えば、(i) 実開昭６３−６７６０９号には、セ
ラミックス製モノリスタイプを主触媒担持母体として使
用したコンバータにおいて、該主触媒担持母体の排気ガ
ス上流側の近傍部位に、予めハニカム状に製作したメタ
ル担体にアルミナをコートし、かつ通電可能とされたメ
タルモノリス触媒を配設する方法、(ii) 実開平２−９
４３１６号には、触媒本体の外周部に遠赤外線ヒータを
配設する方式、(iii) 実開平３−１００２２号には、モ
ノリスタイプの触媒の前面（排気ガスの上流側）に加熱
ヒータ、更に該ヒータの前面に排気ガスを整流するため
の整流板を配設する方式、などが提案されている。しか
しながら、これら従来の提案のものは、ヒータ機能を果
たすハニカム体を十分に高く昇温させて触媒反応を効率
的に行なわしめなければならないという要請からみて、
昇温温度が不十分であったり、解決のためにコストアッ
プを強いられたりして充分に満足のいくものではない。[0004] Various proposals have been made to solve the problems at the time of starting the engine (at the time of cold start). For example, (i) Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-67609 discloses that a converter using a ceramic monolith type as a main catalyst supporting matrix is manufactured in advance in a honeycomb shape at a portion near the exhaust gas upstream side of the main catalyst supporting matrix. Coating the coated metal support with alumina and disposing an energizable metal monolith catalyst, (ii) Japanese Utility Model Application
No. 4316 discloses a method in which a far-infrared heater is disposed on the outer peripheral portion of the catalyst body. (Iii) Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-10022 discloses a heater on the front surface (upstream of exhaust gas) of a monolithic catalyst, and There has been proposed a method in which a rectifying plate for rectifying exhaust gas is disposed in front of the heater. However, these conventional proposals are required to raise the temperature of the honeycomb body that performs the heater function sufficiently high to perform the catalytic reaction efficiently.
This is not satisfactory because the temperature for raising the temperature is insufficient or the cost is increased for the solution.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする問題点】本発明は、前記した
従来のハニカム体にみられる問題点を解決すべくなされ
たものである。本発明者らは、コールドスタート時にハ
ニカム体の温度、特にハニカム体の内部全体を均一にか
つ充分に高い温度に昇温させる技術について種々、検討
を加えた。特に、従来技術において説明した実開昭６３
−６７６０９号などに提案されている排気ガス浄化装置
用の通電発熱式ハニカム体の改良について、鋭意、検討
を加えた。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional honeycomb body. The present inventors have made various investigations on a technique for uniformly and sufficiently raising the temperature of the honeycomb body, particularly the entire inside of the honeycomb body at the time of cold start. In particular, Japanese Utility Model Application Laid-Open No.
The present inventors have enthusiastically studied the improvement of a current-carrying-type honeycomb body for an exhaust gas purifying device proposed in, for example, -67609.
【０００６】その結果、本発明者らは、従来技術として
説明した実開昭６３−６７６０９号などに提案されてい
る通電発熱式ハニカム体、即ち耐熱性の薄肉金属板製の
平板状帯材と波板状帯材を当接させるように重積して巻
回タイプのハニカム体を製作し、これに通電するため
に、(i) その中心軸線上に、一方の電極材（これは棒状
の電極材とみられる。以下、中心部電極材という。）を
配設とともに、(ii) 該ハニカム体の外周を保持する外
枠（金属製ケース）を他の電極材（以下、外周部電極材
という。）とした、構造のプレヒータ機能を有する通電
発熱式ハニカム体には、次の欠点があることを見い出し
た。As a result, the inventors of the present invention have proposed a current-carrying-type honeycomb body proposed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-67609 described as a prior art, that is, a flat strip made of a heat-resistant thin metal plate. To manufacture a wound-type honeycomb body by stacking the corrugated strips so as to make contact with each other, (i) one electrode material (this is a rod-shaped material) (Ii) The outer frame (metal case) that holds the outer periphery of the honeycomb body is provided with another electrode material (hereinafter, referred to as an outer peripheral electrode material). The present inventors have found that the energized heat-generating type honeycomb body having a preheater function having the following structure has the following disadvantages.
【０００７】例えば、前記構造の通電発熱式ハニカム体
において、外部の電源部（バッテリなど）に対して、ハ
ニカム体の外周部電極材を＋極、中心部電極材を−極に
接続して通電したとき、（イ）外周部電極材（ハニカム
体が導電性の円筒状金属製ケース内で固着されている場
合、該金属製ケース全体が外周部電極材となる。）の表
面積に対するハニカム体の外周部及びその近傍部位にお
ける平板状帯材と波板状帯材が形成する通電面積の割合
と、（ロ）中心部電極材（例えばＮｉ製丸棒材）の表面
積に対するハニカム体の中心部及び近傍部位における平
板状帯材と波板状帯材が形成する通電面積の割合におい
て、前者（イ）の方が圧倒的に多いことから各セルの壁
を通じて流れる電流密度が後者より極めて少なくなるこ
と、別言すれば通電によりハニカム体の外周部及びその
近傍部位では抵抗加熱により得られる発熱量は、ハニカ
ム体の中心部及びその近傍部位での抵抗加熱により得ら
れる発熱量と比較して小さなものとなる。その結果、プ
レヒータとしてのハニカム体内部の温度が不均一とな
る。[0007] For example, in the energized heating type honeycomb body having the above-described structure, the outer peripheral electrode material of the honeycomb body is connected to the positive electrode and the central electrode material is connected to the negative electrode with respect to an external power source (battery or the like). Then, (a) the honeycomb body with respect to the surface area of the outer peripheral electrode material (when the honeycomb body is fixed in the conductive cylindrical metal case, the entire metal case becomes the outer peripheral electrode material). The ratio of the current-carrying area formed by the flat band material and the corrugated band material in the outer peripheral portion and the vicinity thereof, and (b) the center of the honeycomb body and the surface area of the central electrode material (for example, a Ni round bar) Since the former (a) is overwhelmingly large in the ratio of the current-carrying area formed by the flat strip and the corrugated strip in the vicinity, the current density flowing through the walls of each cell is much lower than the latter. , To put it another way The outer peripheral portion and the calorific value obtained by resistance heating in the vicinity site of the honeycomb body, becomes small as compared with the central portion and the calorific value obtained by the resistance heating at the site near the honeycomb body by. As a result, the temperature inside the honeycomb body as the preheater becomes non-uniform.
【０００８】周知のように、この種のプレヒータ機能を
有する通電発熱式ハニカム体（Ｈ´）は、図９に示され
る態様で排気ガス浄化装置（Ａ）に組込まれて使用され
るものである。図９は、従来の通電発熱式ハニカム体
（Ｈ´）を組込んだ排気ガス浄化装置（Ａ）の一部を省
略した断面図である。図示されるように、排気ガス流方
向（Ｆ）に対し、排気ガスの上流側に通電発熱式ハニカ
ム体（Ｈ´）、下流側にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈなどの排気ガ
スの浄化用触媒を担持したメイン（主）触媒（Ｍ）を金
属製ケース（Ｃ）内に配設して構成されるものである。
そして、該通電発熱式ハニカム体（Ｈ´）の中心部電極
材と外周部電極材は、電極端子や導線(5,6）を介して外
部電源部(4) に接続される。As is well known, this type of energized heat-generating honeycomb body (H ') having a pre-heater function is used by being incorporated in an exhaust gas purifying apparatus (A) in a manner shown in FIG. . FIG. 9 is a cross-sectional view in which a part of an exhaust gas purifying apparatus (A) incorporating a conventional energized and heated honeycomb body (H ′) is omitted. As shown, in the exhaust gas flow direction (F), an energized heat-generating honeycomb body (H ′) is carried upstream of the exhaust gas, and a catalyst for purifying exhaust gas such as Pt, Pd, Rh or the like is carried downstream. The main (main) catalyst (M) is disposed in a metal case (C).
The central electrode material and the outer peripheral electrode material of the energized and heated type honeycomb body (H ') are connected to an external power supply section (4) via electrode terminals and conducting wires (5, 6).
【０００９】しかしながら、前記図９で示される従来タ
イプの排気ガス浄化装置（Ａ）においては、前述したよ
うにプレヒータ機能を有する通電発熱式ハニカム体（Ｈ
´）が、通電によりその内部が均一に加熱昇温されず、
その内部を通過する排気ガスは不均一に加熱されて下流
側の主触媒（Ｍ）に至る。即ち、排気ガスは触媒反応に
とって最適な温度に均一に加熱されずに主触媒（Ｍ）内
に流入してしまい、その結果、十分に満足にいく排気ガ
ス浄化を達成することができない。また、従来の通電発
熱式ハニカム体（Ｈ´）においては、前記した電流密度
の相違から中央部位を適温にすると外周部位が低温とな
るが、これを解消しようとして外周部位を適温にすると
中心部位、特に中心部電極材の近傍部位はオーバヒート
し、極端な場合にはメルトダウン（溶損）してしまいハ
ニカム体（Ｈ´）の耐振耐久性（機械的強度）が大きく
損なわれる。[0009] However, in the conventional exhaust gas purifying apparatus (A) shown in FIG. 9, as described above, an energized heat-generating honeycomb body (H) having a pre-heater function is used.
′), The interior of the material is not uniformly heated and heated by energization,
The exhaust gas passing through the inside is heated unevenly and reaches the downstream main catalyst (M). That is, the exhaust gas flows into the main catalyst (M) without being uniformly heated to the optimum temperature for the catalytic reaction, and as a result, it is not possible to achieve a sufficiently satisfactory exhaust gas purification. Further, in the conventional energized and heated honeycomb body (H ′), the peripheral portion is cooled when the central portion is set to an appropriate temperature due to the difference in the current density described above. In particular, the vicinity of the central electrode material is overheated, and in extreme cases, melts down (melts), and the vibration resistance (mechanical strength) of the honeycomb body (H ′) is greatly impaired.
【００１０】これに対して本発明者らは、状来の通電発
熱式ハニカム体（Ｈ´）においては前記（イ）と（ロ）
で説明したように中心部電極材（棒状のもの）外周部電
極材（金属製ケースを電極材とするため円筒状のもの）
という電極材の配設構成のもとでは重大な欠点を有する
が、ハニカム体の外周面上に所望の間隔をおいて、相対
向する部位に板状の一対の電極板を配設したとき、極め
て良好な結果を得ることを見い出した。即ち、前記した
電極板の配設構成のもとにおいて、ハニカム体の内部は
ほぼ均一に加熱されるため、排気ガス浄化効率、特にコ
ールドスタート時の排気ガスの浄化効率を大幅に改善で
きることを見い出した。On the other hand, the present inventors have considered that the conventional energized and heat-generating type honeycomb body (H ') has the aforementioned (a) and (b).
As described in the above, the central electrode material (rod-shaped) and the outer peripheral electrode material (cylindrical one in order to use a metal case as the electrode material)
Although there is a serious disadvantage under the arrangement of the electrode material that is, at a desired interval on the outer peripheral surface of the honeycomb body, when a pair of plate-like electrode plates are disposed at opposing portions, It has been found that very good results are obtained. That is, under the arrangement of the electrode plates described above, since the inside of the honeycomb body is heated substantially uniformly, it is found that the exhaust gas purification efficiency, particularly the exhaust gas purification efficiency at the time of cold start, can be significantly improved. Was.
【００１１】更に、その際通電発熱式ハニカム体の側に
も排気ガスの浄化能を持たせるために、特にＨＣ（炭化
水素化合物）やＣＯ（一酸化炭素）を酸化する酸化触媒
やＮＯx （窒素酸化物）をも還元することができる酸化
還元触媒を該ハニカム体の壁面に担持させたとき、触媒
反応が発熱反応であるために加熱特性が改善され、これ
がエンジン始動時（コールドスタート時）の排気ガス浄
化に有効であることを見い出した。そして、このような
態様のもとでハニカム体は、プレキャタライザーとして
の用途の他に従来の主触媒（Ｍ）に代替して使用できる
ことも判明した。Further, at this time, in order to provide the exhaust-gas purifying ability also on the side of the honeycomb body, the oxidation catalyst for oxidizing HC (hydrocarbon compound) and CO (carbon monoxide), NOx (nitrogen) When an oxidation-reduction catalyst capable of also reducing oxides) is supported on the wall surface of the honeycomb body, the heating characteristic is improved because the catalytic reaction is an exothermic reaction. It has been found that it is effective for exhaust gas purification. Then, it has been found that the honeycomb body can be used in place of the conventional main catalyst (M) in addition to the use as a precatalyzer under such an aspect.
【００１２】本発明は、前記知見をベースとした通電発
熱式排気ガス浄化装置、特にその主要な構成要素である
通電発熱式で、かつプレキャタライザーもしくは（メイ
ン）主触媒（Ｍ）としての機能を有するハニカム体（以
下、単に通電発熱式触媒という。）を提供しようとする
ものである。The present invention is based on the above-mentioned knowledge, and is based on the above-mentioned findings. The present invention is based on the above-mentioned findings. (Hereinafter simply referred to as a current-carrying catalyst).
【００１３】[0013]
【問題点を解決するための手段】本発明を概説すれば、
本発明は、通電発熱式触媒（Ｈ）または前記通電発熱式
触媒（Ｈ）の後部に配設される主触媒とから成る排気ガ
ス浄化装置において、前記通電発熱式触媒（Ｈ）が、 (i).薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材を相互に当
接するように重積して製作したハニカム体（Ｈ1 ）で構
成され、かつ、 (ii). 前記ハニカム体（Ｈ1 ）が、排気ガスの浄化用触
媒を担持したもので構成されたものであり、更に、 (iii).前記ハニカム体（Ｈ1 ）が、その外周面上におい
て、所望の周長（ｄ）の間隔をおいて設定される相対応
する二つの部位に、前記ハニカム体（Ｈ 1 ）の周長の１
０〜４０％に等しい同一周長（１）の電極板（Ｂ1 ，Ｂ
2 ）を前記ハニカム体（Ｈ 1 ）の全幅（Ｄ）に亘って配
設したもので構成されたものである、ことを特徴とする
排気ガス浄化装置に関するものである。SUMMARY OF THE INVENTION In summary of the present invention,
The present invention, in the exhaust gas purification device comprising a main catalyst disposed in the rear portion of the electric heating catalyst (H) or the electric heating catalyst (H), the electric heating catalyst (H) is, (i A honeycomb body (H 1 ) manufactured by stacking a flat metal strip made of a thin metal plate and a corrugated metal strip so as to abut each other; and (ii) the honeycomb body ( H 1 ) is configured to carry a catalyst for purifying exhaust gas, and (iii) the honeycomb body (H 1 ) has a desired peripheral length (d ) Is set at two corresponding portions set at an interval of 1 mm of the peripheral length of the honeycomb body (H 1 ).
Electrode plate 0-40% equal identical circumferential length (1) (B 1, B
2 ) is disposed over the entire width (D) of the honeycomb body (H 1 ) .
【００１４】以下、本発明の技術的構成及び実施態様に
ついて、図面を参照して説明する。なお、本発明は図示
のものに限定されないことはいうまでもないことであ
る。Hereinafter, a technical configuration and an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It goes without saying that the present invention is not limited to the illustrated one.
【００１５】図１は、本発明の第一実施例のヒータ機能
を有する通電発熱式触媒（Ｈ）の一部を省略した正面図
であり、図２は側面図である。本発明の通電発熱式触媒
（Ｈ）は、前述した図９に示される従来の通電発熱式ハ
ニカム体（Ｈ´）に代替して使用されるものである。即
ち、排気ガス流方向（Ｆ）に対して主触媒（Ｍ）の上流
側に、プレヒータとし配設されて使用されるものであ
る。また、本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）は、場合によ
っては主触媒（Ｍ）に代替してメインキャタライザーと
して使用してもよい。本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）
は、従来の通電発熱式ハニカム体（Ｈ´）と比較して、
次の点で大きく相違するものである。 （ａ）従来の通電発熱式ハニカム体（Ｈ´）は、前述し
たように、かつ図９に示されるように耐熱性の薄肉金属
板製の平板状帯材(1) と波板状帯材(2) を相互に当接す
るように重積し、これを一括渦巻状に巻回して製作した
巻回タイプのハニカム体に、棒状の中心部電極材
（Ｂ1 ）と外周部電極材（Ｂ2 ）（該ハニカム体の金属
製ケース）を配設した構造のものである。なお、前記平
板状帯材(1)と波板状帯材(2) の巻回積層により、図１
に示されるように多数の排気ガスの網目状通気孔路（セ
ル）(3) が自動的に形成される。 （ｂ）これに対して、本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）
は、その電極材の配設構成が全く相違するものである。
これを図１〜図２により詳しく説明する。図１に示され
るように、本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）において電極
材は次のようにして配設される。即ち、該通電発熱式触
媒（Ｈ）を構成するハニカム体（Ｈ1 ）（図１には、巻
回タイプのハニカム体Ｈ1 が示されている。）の外周面
上において、所望の周長（ｄ）の間隔をおいて設定され
る相対向する（二つの）部位に、周長（ｌ）の電極板
（Ｂ1 ，Ｂ2 ）が配設される。例えば、断面形状が円形
で半径ｒの巻回タイプのハニカム体（Ｈ1 ）の場合、各
電極板（Ｂ1 ，Ｂ2 ）の周長（ｌ）は、ｌ＝（πｒ−
ｄ）に設定すればよい。また、図２に示されるようにハ
ニカム体（Ｈ1 ）は幅（排気ガス流方向の厚み）（Ｄ）
を有するものであり、各電極板（Ｂ1 ，Ｂ2 ）の面積略
ｌ×Ｄの板状体のものである。FIG. 1 is a front view of a first embodiment of the present invention, in which a part of a heat-generating catalyst (H) having a heater function is omitted, and FIG. 2 is a side view. The energizing / heating type catalyst (H) of the present invention is used in place of the conventional energizing / heating type honeycomb body (H ′) shown in FIG. That is, the preheater is disposed upstream of the main catalyst (M) with respect to the exhaust gas flow direction (F). Further, the energized heat generating catalyst (H) of the present invention may be used as a main catalyzer instead of the main catalyst (M) in some cases. Heat-generating catalyst of the present invention (H)
Is compared with a conventional energized and heated honeycomb body (H ′),
It differs greatly in the following points. (A) The conventional energized heat-generating honeycomb body (H ') is composed of a heat-resistant thin metal plate-shaped flat strip (1) and a corrugated strip as described above and shown in FIG. (2) are stacked so that they are in contact with each other, and are wound into a spiral shape in a lump. A rod-shaped central electrode material (B 1 ) and a peripheral electrode material (B 2 ) (a metal case of the honeycomb body). In addition, by winding and laminating the flat strip material (1) and the corrugated strip material (2), FIG.
As shown in (1), a large number of exhaust gas reticulated vent channels (cells) (3) are automatically formed. (B) On the other hand, the electrothermal catalyst of the present invention (H)
Are completely different from each other in the arrangement of the electrode materials.
This will be described in more detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the electrode material is provided as follows in the energized heat generating catalyst (H) of the present invention. That is, a desired peripheral length is provided on the outer peripheral surface of the honeycomb body (H 1 ) (the wound type honeycomb body H 1 is shown in FIG. 1) which constitutes the energized heat generating catalyst (H). Electrode plates (B 1 , B 2 ) having a circumferential length (1) are arranged at (two) opposing portions set at intervals of (d). For example, in the case of a winding type honeycomb body (H 1 ) having a circular cross section and a radius r, the circumference (l) of each electrode plate (B 1 , B 2 ) is 1 = (πr−
d) may be set. Further, as shown in FIG. 2, the honeycomb body (H 1 ) has a width (thickness in the exhaust gas flow direction) (D).
And each of the electrode plates (B 1 , B 2 ) has an area of approximately 1 × D.
【００１６】前記した従来のものと本発明のものとの間
にみられる電極材の配設構成における相違点は、重要な
意義を有するものである。例えば、図１〜図２の態様の
もとで通電する場合、より具体的には外部の電源部(4)
に対して、リード線(5,6) をもってハニカム体（Ｈ1 ）
の一方の外周面上の電極板（Ｂ1 ）を＋極側、他方の外
周面上電極板（Ｂ2）を−極側に接続して（なお、図１
〜図２には各リード線と各電極板の間に電極端子（51,6
1 ）が設けらていることが示されている。）、通電する
場合を考える。このような場合、電極板（Ｂ1 ）→他方
の電極板（Ｂ2 ）に至る各セルの壁（これは、当然のこ
とながら平板状帯材(1) と波板状帯材(2) で構成され
る。）を通じて電気が流れる通電経路において、各通電
経路における単位体積当りの抵抗値がほぼ同じものとな
り（別言すれば、単位体積当りの通電面積が略同じもの
となり）、ハニカム体（Ｈ1 ）の内部は均一に抵抗加熱
されることにとなる。即ち、前記（イ）及び（ロ）で説
明したように従来の電極材の配設構成においての通電時
の欠点は完全に解決されることになる。The difference in the arrangement of the electrode material between the conventional device and the device of the present invention has an important significance. For example, when power is supplied in the manner shown in FIGS. 1 and 2, more specifically, an external power supply unit (4)
To the honeycomb body (H 1 ) with lead wires (5, 6)
The electrode plate (B 1 ) on one outer peripheral surface is connected to the positive electrode side, and the electrode plate (B 2 ) on the other outer peripheral surface is connected to the negative electrode side (see FIG. 1).
2 shows electrode terminals (51, 6) between each lead wire and each electrode plate.
1) is provided. ), Consider the case of energization. In such a case, the wall of each cell from the electrode plate (B 1 ) to the other electrode plate (B 2 ) (this is, of course, a flat strip material (1) and a corrugated strip material (2)) ), The resistance value per unit volume in each energizing path is substantially the same (in other words, the energizing area per unit volume is substantially the same), and the honeycomb body The inside of (H 1 ) is uniformly heated by resistance. That is, as described in the above (a) and (b), the drawback at the time of energization in the conventional arrangement of the electrode material is completely solved.
【００１７】本発明において、二つの電極板（Ｂ1 ，Ｂ
2 ）をハニカム体（Ｈ1 ）の外周面において、所定の距
離（周長ｄ）をおいて配設させることが重要である。も
し、この周長（ｄ）が小さいと、（逆にいうと電極板の
周長ｌが大きいと）、電気は両電極板（Ｂ1 ，Ｂ2 ）の
端部近傍で導通してしまい、効果的な抵抗加熱を得るこ
とかができない。従って、各電極板（Ｂ1 ，Ｂ2 ）の周
長（ｌ）は、十分な抵抗加熱が得られるように設定され
るべきであって、一般的にはハニカム体（Ｈ1 ）の周長
10〜40％の長さに設定される。なお、ハニカム体
（Ｈ1 ）の断面形状として、後述するように円形、レー
ストラック形状（長円形状）、矩形形状、楕円形状など
種々の形状のものがあるため、これら形状に応じて適切
な各電極板（Ｂ1 ，Ｂ2 ）の周長（ｌ）を決めればよ
い。なお、本発明においてハニカム体（Ｈ1 ）のセルに
注目すると、図１（断面円形状のハニカム体）の場合、
対向する上下の電極板（Ｂ1 ，Ｂ2 ）と各電極板
（Ｂ1 ，Ｂ2 ）の端部を結ぶ線とで囲まれるセルと、そ
れ以外のセルに区別されるが、各電極板（Ｂ1 ，Ｂ2 ）
の周長（ｌ）の設定にもよるが、後者のセルも十分に加
熱される。これは、該部分（後者のセルの部分）も通電
経路となること、該部分が小さいことから他の部分から
の熱伝達により十分に加熱されることなどによるもので
ある。また、図２に示されるように、本発明のハニカム
体（Ｈ1 ）は、所望の幅（Ｄ）（排気ガス流方向の厚
み）を有するものである。該ハニカム体（Ｈ1 ）の幅
（Ｄ）は後述するようにハニカム体（Ｈ1 ）が複数に区
分される場合があるが、一般的には 5〜50mmに設定すれ
ばよい。In the present invention, two electrode plates (B 1 , B
It is important that 2 ) is disposed at a predetermined distance (perimeter d) on the outer peripheral surface of the honeycomb body (H 1 ). If the perimeter (d) is small (conversely, if the perimeter l of the electrode plate is large), electricity conducts near the ends of both electrode plates (B 1 , B 2 ), No effective resistance heating can be obtained. Therefore, the circumference (l) of each electrode plate (B 1 , B 2 ) should be set so as to obtain sufficient resistance heating, and generally the circumference of the honeycomb body (H 1 ).
Set to 10-40% length. As the cross-sectional shape of the honeycomb body (H 1 ), there are various shapes such as a circular shape, a race track shape (elliptical shape), a rectangular shape, and an elliptical shape, as described later. The circumference (l) of each electrode plate (B 1 , B 2 ) may be determined. In the present invention, focusing on the cells of the honeycomb body (H 1 ), in the case of FIG. 1 (a honeycomb body having a circular cross section),
A cell surrounded by the upper and lower electrode plates (B 1 , B 2 ) facing each other and a line connecting the end of each electrode plate (B 1 , B 2 ) is distinguished from a cell surrounded by other cells. (B 1 , B 2 )
Depending on the setting of the circumference (l), the latter cell is also sufficiently heated. This is because the portion (the latter cell portion) also serves as an energization path, and because the portion is small, it is sufficiently heated by heat transfer from other portions. As shown in FIG. 2, the honeycomb body (H 1 ) of the present invention has a desired width (D) (thickness in the exhaust gas flow direction). Width of the honeycomb body (H 1) (D) is sometimes honeycomb body as described below (H 1) is divided into a plurality, but generally may be set to 5 to 50 mm.
【００１８】更に、本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）の別
の構成上の大きな特徴点は、通電発熱式触媒（Ｈ）を後
述する主触媒（Ｍ）と組合わせて使用する場合や、ある
いはそれ単独でも使用できるように、後者の側だけでな
く該通電発熱式触媒（Ｈ）自体にも排気ガスの浄化用触
媒を担持させている点にある。なお、本発明の通電発熱
式触媒（Ｈ）は該主触媒（Ｍ）として使用できること
は、前記した通りである。周知のように、排気ガス中の
ＨＣ（炭化水素化合物）やＣＯ（一酸化炭素）は、酸化
触媒（Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｒ，Ｖ，Ｃｕなど）のもとで発熱
反応によりＣＯ2 やＨ2 Ｏに無害化される。また、理論
空燃比近傍で排気ガス中に排出されるＨＣ，ＣＯ及びＮ
Ｏx を同時に浄化する酸化還元（三元）触媒（Ｐｔ−Ｒ
ｈ系，Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ系など）はよく知られているも
のであり、これら排気ガス成分はＣＯ2 やＨ2 Ｏに酸化
されたりＮ2 に還元されたりする。なお、三元触媒系で
も全体的には発熱的に触媒反応が進行する。本発明にお
いて、通電発熱式触媒（Ｈ）の側にも排気ガスの浄化用
触媒を担持する意味は、排気ガス浄化装置（Ａ）全体の
浄化性能を向上させる一方、前記したように触媒反応に
基づく発熱量の有効活用にあり、この発熱量をヒータ特
性の向上に使うという点にある。本発明において、通電
発熱式触媒（Ｈ）の壁面に担持させる触媒として、前記
した触媒反応からわかるように発熱量の大きさからみて
酸化触媒が好ましいが、酸化還元（三元触媒）（a thre
e-way catalyst）であってもよい。なお、これら触媒成
分を担持させる方法は、後述する主触媒（Ｍ）のところ
で説明する。Further, another major feature of the configuration of the energizing and exothermic catalyst (H) of the present invention is that the energizing and exothermic catalyst (H) is used in combination with a main catalyst (M) to be described later. Alternatively, the catalyst for purifying exhaust gas is carried not only on the latter side but also on the energized heat generating catalyst (H) itself so that it can be used alone. It is to be noted that the energized exothermic catalyst (H) of the present invention can be used as the main catalyst (M) as described above. As is well known, HC (hydrocarbon compound) and CO (carbon monoxide) in the exhaust gas generate CO 2 and H 2 by an exothermic reaction under an oxidation catalyst (Pt, Pd, Cr, V, Cu, etc.). Detoxified by O. Further, HC, CO and N discharged into exhaust gas near the stoichiometric air-fuel ratio
A redox (three-way) catalyst (Pt-R) that simultaneously purifies Ox
h-system, Pt-Pd-Rh-system) are well known, and these exhaust gas components are oxidized to CO 2 or H 2 O or reduced to N 2 . In addition, even in the three-way catalyst system, the catalytic reaction proceeds exothermically as a whole. In the present invention, the purpose of supporting the exhaust gas purifying catalyst also on the side of the energizing and exothermic catalyst (H) is to improve the purification performance of the entire exhaust gas purifying apparatus (A), but to improve the catalytic reaction as described above. The heat generation amount is based on the effective use of the heat generation amount, and this heat generation amount is used for improving the heater characteristics. In the present invention, as the catalyst to be supported on the wall surface of the energized exothermic catalyst (H), an oxidation catalyst is preferable in view of the magnitude of the calorific value, as can be seen from the above-mentioned catalytic reaction.
e-way catalyst). The method for supporting these catalyst components will be described with respect to the main catalyst (M) described later.
【００１９】本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）において、
その主要な構成要素はハニカム体（Ｈ1 ）であるが、該
ハニカム体（Ｈ1 ）を製作するために使用される平板状
帯材(1) としては、通常のメタルモノリスタイプの主触
媒担持母体の製作に使用されている帯材、例えばクロム
鋼（クロム13〜25% ）、Ｆｅ−Ｃｒ 20%−Ａｌ 5% など
の耐熱性のステンレス鋼、あるいはこれに耐酸化性を改
善するために希土類を加えた耐熱性のステンレス鋼など
の厚さ0.04mm〜0.1mm の帯材を使用する。また、波板状
帯材(2) として、前記平板状帯材(1) から所定の略正弦
波もしくは台形波を有するように波付加工ししたものが
使用される。このほか、ハニカム体の高温下の通電性を
考慮してＮｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、Ｎｉ
−Ｃｒ−Ａｌ合金なども使用される。特に、本発明にお
いては、前記したように通電発熱式触媒（Ｈ）を構成す
るハニカム体（Ｈ1 ）の壁面に排気ガス浄化用触媒を担
持させて使用するものであり、該ハニカム体（Ｈ1 ）を
構成する部材、即ち平板状帯材(1) と波板状帯材(2)に
Ａｌを含有させたりあるいはその表面にＡｌ層を設けた
ものを熱処理して、その表面にウィスカー状もしくはマ
ッシュルーム状のアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）層を析出させ
たものが好ましい。前記ウィスカー状などのアルミナ
は、後述するようにＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈなどの排気ガス浄
化用触媒を担持するためのウォッシュコート層を強固に
保持することができるので好ましいものである。なお、
本発明において、通電発熱式触媒（Ｈ）の主要な構成要
素であるハニカム体（Ｈ1 ）は、図に示される巻回タイ
プのものに限定されない。本発明において適用すること
ができるハニカム体（Ｈ1）の構造は、後述する主触媒
（Ｍ）のところで説明する。また、通常、ハニカム体
（Ｈ1 ）は金属製ケース（Ｃ1 ）内で固着、保持される
が、図１〜図２においてはこれら金属製ケース（Ｃ1 ）
が省略されている。しかし、これらケーシング技術は後
述する排気ガス浄化装置（Ａ）に適用される金属製ケー
ス（Ｃ）のケーシング技術と同種のものである。本発明
においては、電極板（Ｂ1 ，Ｂ2 ）にケース（Ｃ1 ）の
機能を持たせられる場合、省略してもよいことはいうま
でもないことである。In the electric heating catalyst (H) of the present invention,
The main component is a honeycomb body (H 1 ), and a flat metal strip (1) used for manufacturing the honeycomb body (H 1 ) is an ordinary metal monolith type main catalyst carrier. In order to improve the oxidation resistance, the strips used in the fabrication of the matrix, for example, heat-resistant stainless steel such as chrome steel (chromium 13-25%), Fe-Cr 20% -Al 5%, etc. Use a 0.04 mm to 0.1 mm thick strip of heat-resistant stainless steel to which rare earth has been added. As the corrugated sheet material (2), a corrugated sheet material having a predetermined substantially sine wave or trapezoidal wave from the flat sheet material (1) is used. In addition, Ni-Cr alloy, Ni-Cr-Fe alloy, Ni
-Cr-Al alloy is also used. In particular, in the present invention, the exhaust gas purifying catalyst is carried on the wall surface of the honeycomb body (H 1 ) constituting the energized heat generating catalyst (H) as described above, and the honeycomb body (H) is used. 1 ) The members constituting the plate-like strip (1) and the corrugated strip (2) are made to contain Al or have an Al layer provided on the surface thereof, and are heat-treated to form a whisker-like surface. Alternatively, it is preferable to deposit a mushroom-like alumina (Al 2 O 3 ) layer. The whisker-like alumina is preferable because it can firmly hold a wash coat layer for supporting an exhaust gas purifying catalyst such as Pt, Pd, and Rh as described later. In addition,
In the present invention, the honeycomb body (H 1 ), which is a main component of the energized heat generating catalyst (H), is not limited to the wound type shown in the figure. The structure of the honeycomb body (H 1 ) that can be applied in the present invention will be described with respect to the main catalyst (M) described later. Also, the honeycomb body (H 1 ) is usually fixed and held in a metal case (C 1 ), but in FIGS. 1 and 2, these metal cases (C 1 ) are used.
Has been omitted. However, these casing technologies are the same as the casing technology of the metal case (C) applied to the exhaust gas purification device (A) described later. In the present invention, when the electrode plate (B 1 , B 2 ) has the function of the case (C 1 ), it goes without saying that it may be omitted.
【００２０】本発明において、前記通電発熱式ハニカム
体（Ｈ）に適用される電極板（Ｂ1 ，Ｂ2 ）としては、
耐熱鋼やニッケルなどのものが使用される。本発明にお
いて、図示されていないが、外部電源部(4) から電極材
（Ｂ1 ，Ｂ2 ）への電力供給は、タイマーで時間を限っ
ておこなってもよいし、あるいはハニカム体の所望の部
位に取付けたセンサー（熱電対など）によりハニカム体
の温度や排気ガス温度を測定して所望の設定値でオン−
オフさせるようにしてもよく、その態様に何等の制限を
受けるものではない。なお、図１〜図２には、電力供給
のオン−オフのスイッチング(7) が示されている。ま
た、外部電源部(4) として直流電源を例示したが、他の
実施例が示すように交流電源であってもよいことは言う
までもないことである。In the present invention, the electrode plates (B 1 , B 2 ) applied to the energized and heated honeycomb body (H) include:
Materials such as heat-resistant steel and nickel are used. In the present invention, although not shown, the power supply from the external power supply unit (4) to the electrode materials (B 1 , B 2 ) may be performed with a timer for a limited time, or the desired power supply of the honeycomb body may be performed. Measure the temperature of the honeycomb body and the exhaust gas temperature with a sensor (thermocouple, etc.) attached to the site and turn on the desired set value.
It may be turned off, and there is no limitation on the mode. FIGS. 1 and 2 show the on / off switching (7) of the power supply. Further, a DC power supply has been exemplified as the external power supply section (4), but it goes without saying that an AC power supply may be used as shown in other embodiments.
【００２１】次に、本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）の第
二実施例を図３で説明する。図３で示される通電発熱式
触媒（Ｈ）の第二実施例において、図１〜図２に示され
る第一実施例のものと大きく相違する点は、該ハニカム
体（Ｈ）の主要な構成要素であるハニカム体（Ｈ1 ）と
して、巻回タイプでかつ断面形状がレーストラック形状
（長円形状）のものを横長に使用しているという点であ
る。Next, a second embodiment of the energizing and exothermic catalyst (H) of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment of the energized heat generating catalyst (H) shown in FIG. 3 is largely different from that of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in the main structure of the honeycomb body (H). As a honeycomb body (H 1 ) as an element, a wound type one having a race track shape (elliptical shape) in cross section is used horizontally long.
【００２２】図４は、本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）の
第三実施例を示すものである。この第三実施例のもの
は、前記第二実施例と基本的には略同様のものである
が、ハニカム体（Ｈ1 ）として巻回タイプでかつ断面形
状がレーストラック形状（長円形状）のものを縦長に使
用している点で、かつ外部電源部(4) が交流電源である
という点で相違している。FIG. 4 shows a third embodiment of the energized heat generating catalyst (H) of the present invention. The third embodiment is basically similar to the second embodiment, except that the honeycomb body (H 1 ) is of a wound type and has a racetrack (elliptical) cross section. In that the external power supply (4) is an AC power supply.
【００２３】図５は、本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）の
第四実施例を示すものである。図１〜図２に示される第
一実施例のものと大きく相違する点は、該ハニカム体
（Ｈ）の主要な構成要素であるハニカム体（Ｈ1 ）とし
て、積層タイプ（具体的な構成は後述する。）でかつ断
面形状が矩形状のものを使用している点である。FIG. 5 shows a fourth embodiment of the catalyst (H) according to the present invention. The major difference from the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is that the honeycomb body (H 1 ), which is a main component of the honeycomb body (H), is a stacked type (specific configuration is as follows). This will be described later), and a rectangular cross section is used.
【００２４】図６は、本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）の
第五実施例を示すものである。この第五実施例のもの
は、前記第四実施例のものと基本的には略同様のもので
あるが、積層タイプのハニカム体（Ｈ1 ）の積層方向の
点で、及び外部電源部(4) が交流電源である点で相違し
ている。FIG. 6 shows a fifth embodiment of the energizing and exothermic catalyst (H) of the present invention. The structure of the fifth embodiment is basically substantially the same as that of the fourth embodiment. However, in the stacking direction of the stacked type honeycomb body (H 1 ), the external power supply unit ( 4) is different in that it is an AC power supply.
【００２５】図７は、本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）の
第六実施例を示すものである。第六実施例は、通電発熱
式ハニカム体（Ｈ）を構成するハニカム体（Ｈ1 ）が二
つのハニカム体（Ｈ1 〜Ｈ2 ）で構成されていることを
示している。なお、図７において矢線Ｆは、排気ガス流
方向を示している。第六実施例において、ハニカム体
（Ｈ1 ）とハニカム体（Ｈ2 ）に対し電気が図示のよう
に電極材Ｂ1 →Ｂ2 →Ｂ3 に流れるように、即ち隣接す
るハニカム体の一方の電極板を共用するように電極材を
配設し、通電経路を長くするようにして十分な抵抗加熱
が得られるようにすることが好ましい。通電発熱式触媒
（Ｈ）を構成するハニカム体（Ｈ1 ）は、過酷な使用条
件（高い温度環境、激しい振動など）のもとで使用され
るため、その構成部材である平板状帯材と波板状帯材と
の当接部はろう接合などにより固着される。この場合、
通電により電気は該当接部を通って最短距離（短絡）を
流れるため十分な抵抗値を得ることができなくなる。従
って、本実施例の態様は好ましいものである。FIG. 7 shows a sixth embodiment of the energizing and exothermic catalyst (H) of the present invention. The sixth embodiment shows that the honeycomb body (H 1 ) constituting the energized and heated honeycomb body (H) is composed of two honeycomb bodies (H 1 to H 2 ). Note that, in FIG. 7, the arrow F indicates the exhaust gas flow direction. In the sixth embodiment, electricity flows to the honeycomb body (H 1 ) and the honeycomb body (H 2 ) through the electrode members B 1 → B 2 → B 3 as shown in the drawing, that is, one of the adjacent honeycomb bodies. It is preferable to dispose the electrode material so as to share the electrode plate, and to lengthen the current path so that sufficient resistance heating can be obtained. The honeycomb body (H 1 ) constituting the energized heat generating catalyst (H) is used under severe use conditions (high temperature environment, severe vibration, etc.). The contact portion with the corrugated sheet material is fixed by brazing or the like. in this case,
Due to the current flow, electricity flows through the shortest distance (short circuit) through the corresponding contact portion, so that a sufficient resistance value cannot be obtained. Therefore, the embodiment of this embodiment is preferable.
【００２６】図８は、本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）の
第七実施例を示すものである。この第七実施例のもの
は、通電発熱式ハニカム体（Ｈ1 ）を構成するハニカム
体（Ｈ1 ）が四つのハニカム体（Ｈ1 〜Ｈ4 ）で構成さ
れていることを示している。図８において、矢線Ｆは、
排気ガス流方向を示している。なお、各ハニカム体（Ｈ
1 〜Ｈ4）は、第六実施例（図７）と同様に、通電経路
が長くなるように通電接続され、十分な抵抗加熱が得ら
れるようにしている。FIG. 8 shows a seventh embodiment of the energized heat generating catalyst (H) of the present invention. This is what the seventh embodiment, shows that the honeycomb body that constitutes the energization heating type honeycomb body (H 1) (H 1) is composed of four honeycomb body (H 1 ~H 4). In FIG. 8, the arrow F is
The direction of exhaust gas flow is shown. In addition, each honeycomb body (H
1 to H 4 ), as in the sixth embodiment (FIG. 7), are energized and connected so as to lengthen the energizing path, so that sufficient resistance heating can be obtained.
【００２７】本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）は、前記し
たように（図９参照）、排気ガス浄化装置（Ａ）の主要
な構成要素である主触媒（Ｍ）の前部に配設されて使用
されるものである。勿論、主触媒（Ｍ）として使用して
もよいことはいうまでもないことである。次に、主触媒
（Ｍ）の構造について、図を参照して説明する。排気ガ
ス浄化装置（Ａ）の主要な構成要素である主触媒（Ｍ）
は、セラミックス製モノリスタイプのものであってもよ
く、あるいは金属（メタル）製モノリスタイプのもので
あってもよい。これらは、常法に従って製作すればよ
く、例えば主触媒担持母体を製作これに排気ガス浄化用
触媒を担持させればよい。以下に金属（メタル）製モノ
リスタイプの該主触媒担持母体の製法を説明する。な
お、前記した通電発熱式触媒（Ｈ）を構成するハニカム
体（Ｈ1 〜Ｈn ）は、以下に説明する態様で製作すれば
よい。As described above (see FIG. 9), the energizing and exothermic catalyst (H) of the present invention is disposed in front of the main catalyst (M) which is a main component of the exhaust gas purification device (A). It has been used. Of course, it goes without saying that it may be used as the main catalyst (M). Next, the structure of the main catalyst (M) will be described with reference to the drawings. Main catalyst (M) which is a main component of the exhaust gas purification device (A)
May be a ceramic monolith type or a metal monolith type. These may be manufactured according to a conventional method. For example, a main catalyst supporting base may be manufactured and an exhaust gas purifying catalyst may be supported thereon. Hereinafter, a method of manufacturing the main catalyst-supporting base of a monolith type made of metal will be described. Note that the honeycomb bodies (H 1 to H n ) constituting the above-described energized heat generating catalyst (H) may be manufactured in the following manner.
【００２８】図１０に示される断面形状が円形の主触媒
（Ｍ）は、耐熱性で薄肉金属板製の平板状帯材(1) と波
板状帯材(2) を相互に当接するように重積し、これを一
括渦巻状に巻回積層して製作される。巻回積層により排
気ガスの通路となる多数の網目状通気孔路（セル）(3)
が自動的に形成される。より具体的には、次のようにし
て製作すればよい。 Ｆｅ−Ｃｒ 20%−Ａｌ 5% −Ｃｅ 0.02%の耐熱鋼の厚さ
0.04mm、幅38mmの薄肉鋼帯からなる平板状帯材をフォー
ミングギアの間を通過させ、ピッチ幅(3.0mm)，波高(1.
4mm) の波板状帯材とする。次いで、前記平板状帯材と
波板状帯材を相互に重積し、スリット入り巻回成形棒の
スリット部にその端部を挿入し、一括巻回積層して、例
えば軸方向に多数の網目状通気孔路（セル密度 300cps
i）を有する外径70mmのメタル製主触媒担持母体とすれ
ばよい。The main catalyst (M) having a circular cross section shown in FIG. 10 is a heat-resistant, thin metal plate made of a flat strip (1) and a corrugated strip (2) so as to abut each other. , And are wound and laminated in a spiral pattern. Numerous reticulated vent paths (cells) that become exhaust gas paths by winding and lamination (3)
Are automatically formed. More specifically, it may be manufactured as follows. Fe-Cr 20% -Al 5% -Ce 0.02% heat resistant steel thickness
A flat strip made of a thin steel strip having a width of 0.04 mm and a width of 38 mm is passed between forming gears, and a pitch width (3.0 mm) and a wave height (1.
4mm) corrugated strip. Next, the flat band material and the corrugated band material are stacked one on top of the other, their ends are inserted into the slits of a slit-formed wound forming rod, and are collectively wound and laminated. Reticulated vent channel (cell density 300cps
It is sufficient to use a metal main catalyst supporting base having an outer diameter of 70 mm having i).
【００２９】図１１に示される断面形状が円形の主触媒
担持母体は、耐熱性で薄肉金属板製の平板状帯材(1) 波
板状帯材(2) を相互に当接するように階層状に重積して
製作したものである。The main catalyst supporting base having a circular cross section shown in FIG. 11 has a layered structure in which a flat strip (1) made of a heat-resistant thin metal plate and a corrugated strip (2) are brought into contact with each other. It was manufactured by stacking in a shape.
【００３０】図１２に示される断面形状がレーストラッ
ク形状（長円形）の主触媒（Ｍ）は、前記図１０に示さ
れる巻回タイプの変形例であり、巻回成形後に巻回中心
部に大径の空洞が形成されるようにし、次いで該空洞部
を圧潰し、断面形状をレーストラック形状にしたもので
ある。The main catalyst (M) having a race track (elliptical) cross section shown in FIG. 12 is a modified example of the wound type shown in FIG. A large-diameter cavity is formed, and then the cavity is crushed to form a racetrack-shaped cross section.
【００３１】図１３に示される断面形状が円形の主触媒
担持母体は、耐熱性で薄肉金属板製の平板状帯材(1) と
波板状帯材(2) を当接させて浄化エレメント（Ｅ）と
し、該浄化エレメント（Ｅ）の所望の数を固定軸（Ｂ）
を起点として放射状に外延させて製作したものである。The main catalyst supporting base having a circular cross section shown in FIG. 13 is made of a heat-resistant, thin metal plate made of a flat strip (1) and a corrugated strip (2) brought into contact with each other. (E), and the desired number of the purifying elements (E) is fixed shaft (B).
And is radially extended from the starting point.
【００３２】図１４に示される断面形状が円形の主触媒
担持母体は、耐熱性で薄肉金属板製の平板状帯材と波板
状帯材を当接させて浄化エレメント（Ｅ）とし、該浄化
エレメント（Ｅ）を最外面が平板状帯材となるように階
層状に重積するとともに、上下両最外面に設定された二
つの固定点（Ｓ1 ，Ｓ2 ）を中心に各浄化エレメント
（Ｅ）を逆向きに折曲げて、即ち各浄化エメレント
（Ｅ）を略Ｓ字状カーブに変曲させて製作したものであ
る。The main catalyst supporting base having a circular cross section shown in FIG. 14 is made into a purifying element (E) by bringing a flat strip made of a heat-resistant thin metal plate into contact with a corrugated strip. The purifying elements (E) are stacked in layers so that the outermost surface is a flat strip, and each purifying element is centered on two fixed points (S 1 , S 2 ) set on the upper and lower outermost surfaces. (E) is bent in the opposite direction, that is, each purification emergent (E) is bent into a substantially S-shaped curve.
【００３３】以上のようにして製作される各種構造の主
触媒担持母体に、Ｐｔ，Ｐｄ、Ｒｈなどの排気ガス浄化
用触媒を担持させるためには、通常の方法を採用すれば
よい。例えば、まず、前記触媒をハニカム構造の主触媒
担持母体の壁面に担持させるための触媒担持層を形成す
る。これには、活性アルミナ（ｒ−Ａｌ2 Ｏ3 ）粉末と
アルミナゾルを配合したスラリーを塗布し、これを６０
０℃に加熱処理すればよい。次いで、このようにして形
成された触媒担持層にＰｔ，Ｐｄ、Ｒｈ触媒などの触媒
を担持させるためには、含浸処理などの通常の方法を採
用して触媒成分を担持させればよい。以上のようにし
て、主触媒（Ｍ）が製作される。In order to carry a catalyst for purifying exhaust gas such as Pt, Pd, Rh or the like on the main catalyst carrier of various structures manufactured as described above, a usual method may be adopted. For example, first, a catalyst supporting layer for supporting the catalyst on the wall surface of the main catalyst supporting base having a honeycomb structure is formed. To this, a slurry in which activated alumina (r-Al 2 O 3 ) powder and alumina sol were mixed was applied, and this was applied to 60
What is necessary is just to heat-process to 0 degreeC. Next, in order to carry a catalyst such as Pt, Pd, Rh catalyst or the like on the catalyst carrying layer thus formed, a catalyst component may be carried by a usual method such as impregnation. As described above, the main catalyst (M) is manufactured.
【００３４】本発明において、金属製ケース（Ｃ）は前
記ヒータ機能を有する通電発熱式触媒（Ｈ）と主触媒
（Ｍ）を内部に収容し固着するためのものであり、両端
が開口しているものであれば、その形状に何らの制約を
受けるものではない。例えば、図１０〜図１４に示され
る断面形状のもの、あるいは車体下部のスペースに適合
させるために、断面楕円形状や断面略三角形状の金属製
ケース（Ｃ）を用いてもよい。金属製ケース（Ｃ）の素
材として、前記主触媒（Ｍ）と同種の耐熱鋼を用いても
よいし、更に耐熱耐食性に富むものを用いてもよい。ま
た、外側部分の金属材料を内側部分より耐熱耐食性に富
むものとした二重構造のもの、具体的には内側部分にフ
ェライト系ステンレス鋼を、外側部分にオーステナイト
系ステンレス鋼を用いてもよい。In the present invention, the metal case (C) is for accommodating and fixing the energized heat generating catalyst (H) having the heater function and the main catalyst (M) inside, and has both ends open. If it is, there is no restriction on its shape. For example, a metal case (C) having an elliptical cross-section or a substantially triangular cross-section may be used in order to adapt to the cross-sectional shape shown in FIGS. As the material of the metal case (C), the same type of heat-resistant steel as that of the main catalyst (M) may be used, or a material having higher heat-resistant corrosion resistance may be used. Further, a double-layered structure in which the metal material of the outer portion has higher heat resistance and corrosion resistance than the inner portion, specifically, a ferritic stainless steel may be used for the inner portion and an austenitic stainless steel may be used for the outer portion.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）は、排気
ガス浄化装置（Ａ）の主要な構成要素（プレキャタライ
ザー）として金属製ケース（Ｃ）内において主触媒
（Ｍ）の上流側に配設され使用されたり、あるいは主触
媒（Ｍ）として使用されたりするものである。そして、
前記通電発熱式触媒（Ｈ）は、その内部において温度分
布が均一でかつ十分な抵抗加熱が得られるように特殊な
配設方式により電極板を配置しており、更に該触媒
（Ｈ）を構成するハニカム体（Ｈ1 ）の壁面にヒータ特
性を向上させるために排気ガス浄化用触媒を担持させて
いる。従って、本発明においては、排気ガスが該通電発
熱式触媒（Ｈ）において、均一に、かつ主触媒（Ｍ）で
の触媒反応に好適な十分に高い温度に加熱昇温されるた
め、排気ガス処理において特に問題となるコールドスタ
ート時の排気ガス浄化能力を大幅に改善することができ
る。また、通電発熱式触媒（Ｈ）は、それ自体に排気ガ
ス浄化用の触媒を担持しているため、排気ガス浄化装置
（Ａ）全体の浄化性能を向上させることができる。ま
た、本発明の通電発熱式触媒（Ｈ）において、その構成
部材が加熱時に局部的に加熱されることがなく、部材劣
化に伴う耐振耐久性（機械的強度）の低下を防止するこ
とができる。更にまた、該触媒（Ｈ）それ自体がヒータ
となるため、別途にヒータ材を製作し、配設しなくてよ
い。According to the present invention, the energized heat-generating catalyst (H) is used as a main component (precatalyzer) of the exhaust gas purifying device (A) in the metal case (C) on the upstream side of the main catalyst (M). And used as the main catalyst (M). And
The electrode plate is arranged in the electric heating catalyst (H) by a special arrangement so that a uniform temperature distribution and sufficient resistance heating can be obtained inside the catalyst (H). An exhaust gas purifying catalyst is carried on the wall surface of the honeycomb body (H 1 ) to improve the heater characteristics. Therefore, in the present invention, the exhaust gas is heated and heated to a sufficiently high temperature suitable for the catalytic reaction of the main catalyst (M) in the energized heat generating catalyst (H) uniformly. Exhaust gas purification capacity at the time of a cold start, which is particularly problematic in the treatment, can be greatly improved. Further, since the energized heat generating catalyst (H) itself carries a catalyst for purifying exhaust gas, the purification performance of the entire exhaust gas purifying device (A) can be improved. Further, in the energized heat-generating catalyst (H) of the present invention, its constituent members are not locally heated at the time of heating, so that it is possible to prevent a decrease in vibration resistance durability (mechanical strength) due to deterioration of the members. . Furthermore, since the catalyst (H) itself serves as a heater, it is not necessary to separately manufacture and arrange a heater material.
【図１】本発明の第一実施例の通電発熱式触媒（Ｈ）の
一部を省略した正面図である。FIG. 1 is a front view of a first embodiment of the present invention, in which a part of a current-carrying catalyst (H) is omitted.
【図２】図１に示される通電発熱式触媒（Ｈ）の側面図
である。FIG. 2 is a side view of the energized heat generating catalyst (H) shown in FIG.
【図３】本発明の第二実施例の通電発熱式触媒（Ｈ）の
一部を省略した正面図である。FIG. 3 is a front view of a second embodiment of the present invention, in which a part of a heat-generating catalyst (H) is omitted.
【図４】本発明の第三実施例の通電発熱式触媒（Ｈ）の
一部を省略した正面図である。FIG. 4 is a front view of a third embodiment of the present invention, in which a part of an energizing and exothermic catalyst (H) is omitted.
【図５】本発明の第四実施例の通電発熱式触媒（Ｈ）の
一部を省略した正面図である。FIG. 5 is a front view of a fourth embodiment of the present invention, in which a part of a heat-generating catalyst (H) is omitted.
【図６】本発明の第五実施例の通電発熱式触媒（Ｈ）の
一部を省略した正面図である。FIG. 6 is a front view of a fifth embodiment of the present invention, in which a part of an energizing heat generating catalyst (H) is omitted.
【図７】本発明の第六実施例の通電発熱式触媒（Ｈ）の
一部を省略した側面図である。FIG. 7 is a side view of a sixth embodiment of the present invention, in which a part of a heat-generating catalyst (H) is omitted.
【図８】本発明の第七実施例の通電発熱式触媒（Ｈ）の
一部を省略した側面図である。FIG. 8 is a side view of a seventh embodiment of the present invention, in which a part of an energized heat generating catalyst (H) is omitted.
【図９】従来の排気ガス浄化装置（Ａ）の一部を省略し
た断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view in which a part of a conventional exhaust gas purification device (A) is omitted.
【図１０】主触媒（Ｍ）の第一実施例の断面図である。FIG. 10 is a sectional view of a first embodiment of a main catalyst (M).
【図１１】主触媒（Ｍ）の第二実施例の断面図である。FIG. 11 is a sectional view of a second embodiment of the main catalyst (M).
【図１２】主触媒（Ｍ）の第三実施例の断面図である。FIG. 12 is a sectional view of a third embodiment of the main catalyst (M).
【図１３】主触媒（Ｍ）の第四実施例の断面図である。FIG. 13 is a sectional view of a fourth embodiment of the main catalyst (M).
【図１４】主触媒（Ｍ）の第五実施例の断面図である。FIG. 14 is a sectional view of a fifth embodiment of the main catalyst (M).
Ｈ………通電発熱式触媒 Ｈ1 ，Ｈn ……ハニカム体 Ａ………排気ガス浄化装置 Ｆ………排気ガスの流れ方向 Ｂ1 ，Ｂ2 ………電極板 Ｃ………排気ガス浄化装置の金属製ケース Ｃ1 ………ハニカム体（Ｈ1 ）の金属製ケース Ｍ………主触媒 １………平板状帯材 ２………波板状帯材 ３………セル（網目状通気孔路） ４………外部電源部 ５，６………リード線 ５１，６１……電極端子H ......... electric heating catalyst H 1, H n ...... honeycomb body A ......... exhaust gas purification device F ......... exhaust gas flow direction B 1, B 2 ......... electrode plate C ......... exhaust gas Metal case C 1 of the purifying device Metal case of the honeycomb body (H 1 ) M Main catalyst 1 Flat band material 2 Corrugated band material 3 Cell ( (Mesh-like vent hole path) 4... External power supply section 5, 6... Lead wires 51, 61.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長尾 朗 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 西田 俊之 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 審査官 繁田 えい子 (56)参考文献 特開 平４−171214（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−250855（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−280086（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−503267（ＪＰ，Ａ) 国際公開89／10470（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 21/00 - 37/36 B01D 53/86 F01N 3/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Akira Nagao, Inventor 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Prefecture Inside of Honda R & D Co., Ltd. (72) Toshiyuki Nishida 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Stock Examiner at Honda R & D Co., Ltd. Eiko Shigeta (56) References JP-A-4-171214 (JP, A) JP-A-4-250855 (JP, A) JP-A-4-28,8686 (JP, A) 6-503267 (JP, A) WO 89/10470 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B01J 21/00-37/36 B01D 53/86 F01N 3/20
Claims (4)
熱式触媒（Ｈ）の後部に配設される主触媒とから成る排
気ガス浄化装置において、前記通電発熱式触媒（Ｈ）
が、 (i).薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材を相互に当
接するように重積して製作したハニカム体（Ｈ1 ）で構
成され、かつ、 (ii). 前記ハニカム体（Ｈ1 ）が、排気ガスの浄化用触
媒を担持したもので構成されたものであり、更に、 (iii).前記ハニカム体（Ｈ1 ）が、その外周面上におい
て、所望の周長（ｄ）の間隔をおいて設定される相対応
する二つの部位に、前記ハニカム体（Ｈ 1 ）の周長の１
０〜４０％に等しい同一周長（１）の電極板（Ｂ1 ，Ｂ
2 ）を前記ハニカム体（Ｈ 1 ）の全幅（Ｄ）に亘って配
設したもので構成されたものである、 ことを特徴とする排気ガス浄化装置。1. A exhaust gas purification device comprising a main catalyst disposed in the rear portion of the electric heating catalyst (H) or the electric heating catalyst (H), the electric heating catalyst (H)
(I) a honeycomb body (H 1 ) manufactured by stacking a flat metal strip made of a thin metal plate and a corrugated metal strip so as to abut each other, and (ii). The honeycomb body (H 1 ) is configured to carry a catalyst for purifying exhaust gas, and (iii) the honeycomb body (H 1 ) has a desired shape on its outer peripheral surface. Two corresponding portions set at an interval of the circumference (d) are provided with one of the circumferences of the honeycomb body (H 1 ).
Electrode plate 0-40% equal identical circumferential length (1) (B 1, B
2 ) is disposed over the entire width (D) of the honeycomb body (H 1 ) .
（Ｈ 1 ）用の金属製ケース（Ｃ1 ）内で固着されたもの
である請求項１に記載の排気ガス浄化装置。2. A honeycomb body (H 1 ) comprising:
(H 1) metal case (C 1) in the exhaust gas purifying apparatus according to claim 1 in which is secured by for.
（Ｈ1 ）または複数のハニカム体（Ｈ1 〜Ｈn ，ｎ≧
２）で構成されたものである請求項１に記載の排気ガス
浄化装置。3. The honeycomb body (H 1 ) is one honeycomb body (H 1 ) or a plurality of honeycomb bodies (H 1 to H n , n ≧ 3).
2. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying apparatus is configured as described in 2 ).
（Ｈ1 〜Ｈn ，ｎ≧２）で構成されるとき、電極板（Ｂ
1 ，Ｂ 2 ）が、隣接する二つのハニカム体において、一
方のハニカム体の外周面に配設された電極板は共用さ
れ、かつ、他方のハニカム体の外周面に配設された電極
板は共用されないように少なくとも一方の電極板が複数
に分割されて配設されたものである請求項３に記載の排
気ガス浄化装置。4. When the honeycomb body (H 1 ) is composed of a plurality of honeycomb bodies (H 1 to H n , n ≧ 2), the electrode plate (B
1 and B 2 ), the two adjacent honeycomb bodies share the electrode plate disposed on the outer peripheral surface of one honeycomb body, and the electrode plate disposed on the outer peripheral surface of the other honeycomb body is At least one electrode plate is multiple so that it is not shared
The exhaust gas purifying apparatus according to claim 3 , wherein the exhaust gas purifying apparatus is divided and disposed.
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