JP3337612B2

JP3337612B2 - 電気加熱式触媒装置

Info

Publication number: JP3337612B2
Application number: JP26072696A
Authority: JP
Inventors: 康二吉▲崎▼; 省吾紺谷
Original assignee: Nippon Steel Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 2002-10-21
Anticipated expiration: 2016-10-01
Also published as: JPH09173861A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属箔を積層して
構成した触媒担体を有する電気加熱式触媒装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気通路に排気浄化触媒を設
け、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_X等の有害成分を浄化す
る技術が知られている。しかし、排気浄化触媒は活性化
温度より低い温度では排気浄化能力が著しく低下するた
め、機関始動時等、触媒温度が低い間は機関から排出さ
れた上記有害成分、特にＨＣ、ＣＯ成分が触媒により浄
化されずそのまま大気に放出される問題が生じる。

【０００３】この問題を解決するために、本願出願人は
既に、触媒担体に金属を使用し、機関始動時に担体に局
所的に電流を流すことにより担体を局所的に発熱させて
短時間で触媒温度を活性化温度まで上昇させるようにし
た電気加熱式触媒装置を提案している（特願平７−１３
２０８８号）。図１３は、上記電気加熱式触媒装置の触
媒担体の一部拡大断面図である。

【０００４】図１３に示すように、この触媒担体は平板
状金属箔（平箔）１０と波板状金属箔（波箔）２０とを
交互に積層した金属箔積層体として形成され、金属箔積
層体の積層方向両端部に通電用電極（図示せず）を接続
した構成とされている。また、平箔１０または波箔２０
の表面には絶縁被膜が形成されており、平箔１０と波箔
２０とは上記絶縁被膜の絶縁を破壊して金属箔相互を導
通可能に接合できるロウ材箔１３４１ににより局所的に
接合される。

【０００５】更に、図１３に示すように、波箔２０を挟
んで隣接する２つのロウ材箔（例えば図１３、１３４１
ａと１３４１ｂ、及び１３４１ｃと１３４１ｄ）は金属
箔積層方向から見てその一部のみが重なるように互いに
金属箔に沿ってずらして配置されている。このように、
波箔２０の両側のロウ材箔を一部のみが重なるように配
置することにより、電極間に通電すると電流はロウ材箔
の重なり部分近傍（図１３に斜線で示した部分）の波箔
２０を通って層間を流れることになり、重なり部分近傍
の波箔２０に電流が集中して流れ、この部分の波箔が局
所的に発熱することになる。このように、比較的小さな
局所的発熱部（図１３斜線部分）に電流を集中して流す
ことにより、通電電流を全体として低く抑え、バッテリ
の負担を軽減しながら短時間で局所的発熱部を触媒活性
化温度まで昇温させることが可能となる。局所的発熱部
の温度が触媒活性化温度に到達すると、この部分に担持
された触媒では触媒により排気ガス中のＨＣ、ＣＯ成分
の酸化反応が開始される。また、この反応により発生し
た熱は発熱部周囲に伝播され、発熱部を中心として高温
領域が広がるため、発熱部周囲の触媒も活性化温度に到
達して触媒によるＨＣ、ＣＯ成分の酸化反応が開始され
て反応熱が発生する。このため、上記発熱部は、いわば
触媒反応を開始させる火種として機能することになり、
発熱部に通電後短時間で触媒担体全体が触媒活性化温度
に到達し、担体全体で触媒による酸化反応が開始される
ようになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特願平７−１３２
０８８号で本出願人が提案した電気加熱式触媒装置で
は、波箔の両側のロウ材箔を互いにその一部のみ重なる
ように配置して波箔と平箔とを接合することにより、ロ
ウ材箔の重なり部分に局所的発熱部を形成している。と
ころが、このように重なり部分を設けて局所的発熱部を
形成した場合には必ずしも局所的発熱部の電流路断面積
を充分に小さくすることができない場合が生じる。以
下、図１４を用いてこの問題を説明する。

【０００７】図１４は、図１３の局所的発熱部（図１３
斜線部分）を更に拡大して示した図である。図１４にお
いて、波箔２０の両側のロウ材箔１３４１ｃと１３４１
ｄとにより重なり部分（図１４にＯＬで示す部分）が形
成されている。通電時、電流はこの重なり部分ＯＬに含
まれる波箔を通って中心電極側の平箔１０ａから外周側
の平箔１０ｂに向けて流れることになる。すなわち、重
なり部分に含まれる波箔により局所的発熱部が形成され
ることになる。ところが、図１４の場合には、重なり部
分ＯＬ内でロウ材箔１３４１ｄは波箔２０の一方の側の
１つの波頂部２０Ａと接合され、ロウ材箔１３４１ｃは
波箔２０の他方の側の２つの波頂部２０ａ、２０ｂと接
合されている。この場合には、通電時に電流は、波箔２
０を通って、ロウ材箔１３４１ｃの側の２つの波頂部２
０ａ、２０ｂからロウ材箔１３４１ｄの側の波頂部２０
Ａに向かう２つの経路Ｒ_A、Ｒ_Bと、ロウ材箔１３４１
ｃの側の波頂部２０ｂからロウ材箔１３４１ｄの側の２
０Ａの隣の波頂部２０Ｂに向かう経路Ｒ_Cとの計３つの
並列電流路を通って流れることになる。この並列電流路
の数はロウ材箔の重なり部ＯＬ内に含まれる波箔の両側
の波頂部の数が多くなる程増大する。

【０００８】電流路Ｒ_A、Ｒ_B、Ｒ_Cの抵抗値は同一で
あるため、形成される電流路の数が多くなるほどロウ材
箔の重なり部分を流れる電流は分散されてしまい、発熱
部をを流れる電流の密度は小さくなることになる。この
ため、各電流路Ｒ_A、Ｒ_B、Ｒ_Cの発熱量は相対的に小
さくなり、発熱部の昇温速度を充分に早く設定できない
場合が生じてしまう。

【０００９】また、図１４の場合、局所的発熱部ＯＬ内
に複数の並列電流路が形成されるため、局所的発熱部の
電気抵抗が小さくなり、全体として通電時の電流値が増
大してしまう。このため、上記電気加熱式触媒装置では
全体として通電時の電流値を充分に低減することができ
ず、バッテリの負荷低減効果を充分に得ることができな
い問題が生じるのである。

【００１０】さらに、前述のように局所的発熱部は触媒
反応を開始させる火種としての役割を果たすため、触媒
担体全体として触媒作用を早期に開始させるためには、
担体内に局所的発熱部をできるだけ多く設けることが好
ましい。ところが、図１４のように個々の局所的発熱部
の抵抗を充分に大きくできない場合には、担体内に局所
的発熱部を多数設けると、担体全体としての抵抗値が大
幅に低下してしまい、電気加熱式触媒装置通電時に大電
流が流れてしまうようになる。このため、触媒担体内に
局所的発熱部の数を多くとることができない問題が生じ
る。

【００１１】本発明は上記問題に鑑み、局所的発熱部内
に形成される電流路の数を最小にして発熱部の昇温速度
を増大することを可能にするとともに、担体内に形成す
る局所的発熱部の数を増大させることが可能な電気加熱
式触媒装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、波板状金属箔と平板状金属箔とを第１の金属の
酸化物からなる絶縁層を介して交互に積層して金属箔積
層体を形成し、前記第１の金属より還元作用の大きい第
２の金属を含むロウ材箔を金属箔の層間に局所的に配置
し、該ロウ材箔により波板状金属箔と平板状金属箔とを
前記絶縁層を介して導通可能に接合した触媒担体を有す
る電気加熱式触媒装置において、各波板状金属箔を挟ん
で互いに隣接する位置に配置された２つのロウ材箔は、
該２つのロウ材箔間に挟まれる波板状金属箔中に、該２
つのロウ材箔を結ぶ単一の電流路を形成するように配置
されたことを特徴とする電気加熱式触媒装置が提供され
る。すなわち、請求項１の発明では波板状金属箔の両側
に配置されたロウ材箔は、波板状金属箔中に、単一の電
流路を形成するように配置されている。このため、局所
的発熱部では波板状金属箔中に電流路が複数形成される
ことがなく、常に局所的発熱部の抵抗を大きく維持する
ことが可能となる。請求項２に記載の発明によれば、前
記波板状金属箔を挟んで互いに隣接する２つのロウ材箔
の一方は前記波板状金属箔の一方の側の少なくとも１つ
以上の波頂部を平板状金属箔に接合し、前記２つのロウ
材箔の他方は前記波板状ロウ材箔の他方の側の少なくと
も１つ以上の波頂部を平板状金属箔に接続し、前記一方
の金属箔により平板状金属箔に接合される波頂部のグル
ープと前記他方のロウ材箔により平板状金属箔に接合さ
れる波頂部のグループとは、金属箔積層方向から見て、
重なることなく互いに連続している請求項１に記載の電
気加熱式触媒装置が提供される。すなわち、請求項２の
発明では波板状金属箔の両側に配置された２つのロウ材
箔は、波板状金属箔のそれぞれの側の１つ以上の波頂部
を平板状金属箔に接合する。また、波板状金属箔の一方
の側のロウ材箔により接合される波頂部のグループと他
方の側のロウ材箔により接合される波頂部のグループと
は、金属箔積層方向から見て重なることなく互いに連続
しているため、両方の波頂部のグループ間では、各グル
ープの端部に位置する波頂部の間の波板状金属箔部分を
通じてのみ電流が流れるようになる。このため、波板状
金属箔中には両側の平板状金属箔との接合部間に必ず単
一の電流路が形成されるようになる。この場合、両側の
ロウ材箔により平板状金属箔に接続される波頂部グルー
プが上記の構成になっていれば、両側のロウ材箔自体は
金属箔積層方向から見て互いに重なり部分を有していて
も良く、重なり部分を有さなくても良い。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。以下に説明する各実施形態
は全て、金属製の平箔と波箔とを重ねて中心電極回りに
巻回して円筒状の金属箔積層体からなる触媒担体を形成
し、その外周部にもう一方の電極を接続した形式の電気
加熱式触媒装置に本発明を適用した場合を例にとって説
明している。そこで、それぞれの実施形態の説明に入る
前に、図１から図３を用いて先ず、これらの実施形態に
共通する円筒状積層体構造の電気加熱式触媒装置につい
て説明する。なお、以下に説明する全実施形態におい
て、共通する構成要素には同一の参照符号を付して説明
する。

【００１４】図１は円筒状金属箔積層体構造の電気加熱
式触媒装置の軸線に沿った断面図を示す、図１において
１は電気加熱式触媒装置の全体、２は後述する円筒状金
属箔積層体からなる触媒担体、１０、２０はそれぞれ円
筒状金属箔積層体２を構成する帯状の平箔と波箔とを示
している。また、３は円筒状金属箔積層体の中心に設け
られ、平箔と波箔とに通電可能に接続された棒状の中心
電極（プラス極）、５は金属箔積層体２を収容する円筒
状のケーシングであり、ケーシング５は積層体２の外周
と通電可能に接続され、外部電極（マイナス極）として
の機能を果たしている。従って、中心電極３とケーシン
グ（外部電極）５との間に電圧を印加することにより円
筒状金属箔積層体の平箔１０と波箔２０とに通電するこ
とが可能となっている。

【００１５】図２、図３は、図１の円筒状金属箔積層体
２の構造を説明する図である。図２に示すように、円筒
状金属箔積層体２は平箔１０と波箔２０とを重ねてそれ
ぞれの長手方向端部を中心電極３に接合した後、平箔１
０と波箔２０とを重ねた状態のまま中心電極３の周りに
巻回した構成とされる。図３は上記により構成された円
筒状金属箔積層体２の、図１のIII-III 線に沿った断面
を示す。上記のように平箔１０と波箔２０とを重ねて中
心電極周りに巻回した結果、円筒状積層体２は、図３に
示すように平箔１０と波箔２０との間の空隙により形成
された軸線方向の通路６が中心電極３の周りに渦巻き状
に配列した構成となっている。また、後述のように、平
箔１０と波箔２０との表面には排気浄化触媒が担持され
ており、触媒装置１のケーシング５を内燃機関の排気系
に接続して排気を上記軸線方向通路６を通して流すこと
により、排気中の有害成分が触媒によって浄化される。

【００１６】平箔１０、波箔２０は、本実施形態ではと
もにアルミニウムを含有する鉄系合金等（例えば、２０
％Ｃｒ−５％Ａｌ−７５％Ｆｅ）の金属の、厚さ５０ミ
クロン程度の箔材から構成される。また、以下に説明す
る実施形態では、これら平箔１０、波箔２０のいずれか
一方、又は両方の表面には必要に応じて予め、例えばア
ルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）等の金属酸化物からなる厚さ１ミ
クロン程度の電気的絶縁層が形成されている。このアル
ミナ層は、例えば酸素雰囲気下で上記金属箔を加熱して
金属箔表面に母材中のアルミニウムの酸化被膜を形成す
ることにより容易に得ることができる。また、金属箔上
に触媒を担持させるため、上記絶縁層を形成した箔（以
下「絶縁箔」という）ではアルミナ絶縁層上に、絶縁層
を形成していない金属箔（以下「生箔」という）では金
属箔の母材上に、それぞれ触媒担持用の厚さ３０ミクロ
ン程度のウォッシュコート層を形成し、このウォッシュ
コート層に含浸等により白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ、パラ
ジウムＰｄ等の触媒成分を担持させている。

【００１７】本発明の電気加熱式触媒装置は、機関始動
時に中心電極３と外部電極５との間に電圧を印加して、
触媒を担持する平箔１０と波箔２０とに電流を流し箔１
０、２０の発熱により短時間で触媒を活性化温度（例え
ば３００度Ｃから４００度Ｃ程度）まで昇温する。本発
明ではこのために各層の金属箔を局所的に通電可能に接
合して金属箔積層方向に比較的狭い断面積の電流路を形
成し、上記接合部を通して金属箔積層方向に集中して電
流を流すようにしている。このように、局所的に狭い断
面積の電流路を設けることにより、電流路部分（すなわ
ち発熱部分）の体積が低減されて発熱部の熱容量が低く
なるため、通電により発熱部の急速な温度上昇を得るこ
とができる。また、電流路の断面積を比較的狭く設定す
ることにより、電極間の抵抗をを比較的高く維持できる
ため、通電時の合計電流量を低く抑えたままで電流路を
流れる電流密度を高く設定して電流路単位体積当たりの
発熱量を増加させることが可能となる。

【００１８】以下に説明する本発明の実施形態では、波
箔２０に絶縁箔（表面に絶縁層を形成した金属箔）を、
平箔１０として生箔（表面に絶縁層を形成していない金
属箔）をそれぞれ使用して、この平箔１０と波箔２０と
を中心電極３周りに巻回して図１に示したような円筒状
金属箔積層体を形成するとともに、局所的に波箔２０の
絶縁層の絶縁性を破壊して平箔１０と接合することによ
り中心電極３と外部電極４とを接続する金属箔積層方向
の電流路を形成している。

【００１９】図４は平箔１０と波箔２０とを通電可能に
接合する接合方法を示す図である。本実施形態では、平
箔１０と波箔２０とを重ねて中心電極３周りに巻回す際
に、通電可能な接合部を形成する部分の平箔１０と波箔
２０との間に、波箔２０の絶縁層を形成する金属酸化物
（本実施形態ではＡｌ₂ Ｏ₃ ）より還元性の大きい金属
（例えばジルコニウムＺｒ）を含む所定の幅ｄのロウ材
箔４１を挟んで平箔１０と波箔２０とを巻回し、円筒状
積層体を形成している。このように積層体を形成した
後、積層体全体を加熱することにより、これらの部分に
絶縁層の絶縁性を破壊した接合部が形成される。すなわ
ち、平箔１０と波箔２０との間に介挿されるロウ材箔に
は絶縁層を形成する金属（アルミニウム）より還元性が
高い金属（ジルコニウムＺｒ）が含まれるため、加熱に
よりロウ材が溶融すると、ロウ材中のジルコニウムは絶
縁層のアルミナから酸素を奪い酸化ジルコニウムを形成
する。この形成された酸化ジルコニウムは接合部に分散
するため通電可能な接合部が形成される。

【００２０】図５は、本実施形態の円筒状金属箔積層体
２の排気入口側端面２ｄ上に上記により形成した金属箔
層間の接合部の配置を示している。本実施形態では、各
金属箔層間の通電可能な接合部は、金属箔積層体２の排
気入口側端面２ｄ上に図５に示すように二重の渦巻のパ
ターン５１ａ、５１ｂを描くように配置されている。ま
た、上記接合部は、端面２ｄから積層体軸線方向に所定
の深さにわたって形成されている。この端面からの接合
部の深さは、図４のロウ材箔４１の幅（図４にｄで示
す）により決定され、本実施形態では、この深さは例え
ば０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の範囲とされる。また、図５
において、２ａ、２ｂで示した部分は、それぞれ中心電
極周りと外周部とに形成された、金属箔層間の接合領域
である。接合領域２ａ、２ｂでは平箔１０と波箔２０と
は全面が通電可能に接合されており、この領域では通電
時の抵抗は極めて低くなっている。

【００２１】図６は、図５のVI-VI 線に沿った積層体２
の軸線方向断面図である。図６において、斜線で示す領
域は金属箔相互間が通電可能に接合された部分を示す。
図６から判るように、中心電極３近傍の領域２ａと外周
近傍の領域２ｂでは、波箔と平箔とは数層にわたって全
面的に接合されているが、領域２ａと２ｂとの中間の領
域では、端面２ｄから所定深さのみ（本実施形態では、
例えば０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度）が局所的に接合され、
これらの局所的接合部により上記領域２ａ、２ｂを接続
する渦巻状の小さな断面積の電流路５１ａ、５１ｂ（図
５）が形成されている。

【００２２】なお、中心部及び外周部の接合領域２ａ、
２ｂは、電流路５１ａ、５１ｂと同様にジルコニウムＺ
ｒを含むロウ材箔を用いて接合しても良いが、本実施形
態では、図７に示す方法で接合領域２ａ、２ｂを形成し
ている。すなわち、本実施形態では波箔２０として、絶
縁箔２０ａの長手方向両側に生箔２０ｂ、２０ｃを接続
した構成の複合箔が使用される。この複合波箔は、図７
に示すように生箔２０ｂ側を中心電極３に接合して、平
箔１０（生箔）と重ねた状態で中心電極３周りに巻回さ
れ、金属箔積層体２が形成される。この際、波箔２０の
うち生箔２０ｂ、２０ｃ部分には、ニッケルＮｉを含む
ロウ材を塗布して平箔１０と重ねて巻回す。これによ
り、形成された金属箔積層体２では領域２ａ、２ｃ部分
はニッケル系のロウ材を介してそれぞれ生箔の状態の平
箔と波箔とが接触することになり、この状態で加熱、ロ
ウ付けを行うことにより平箔１０と波箔２０とが絶縁層
を介さずに通電可能に接合される。このように、生箔相
互を直接ロウ付け接合することにより、絶縁箔と生箔と
を、ジルコニウムロウ材箔を用いて絶縁層を介して接合
した場合に較べて高い接合強度を得ることができる。

【００２３】また、本実施形態では電流路５１ａ、５１
ｂ部分は図４に示したように平箔（生箔）１０と波箔
（絶縁箔）２０とをジルコニウムロウ材箔（図４、４
１）のみを介して接合しているが、ニッケルを含むロウ
材箔は生箔と良好な接合性を示すため、ジルコニウムを
含むロウ材箔とニッケルを含むロウ材箔とを重ねた複合
箔を用いて平箔１０と波箔２０とを接合するようにして
もよい。この場合、ニッケルロウ材箔は平箔（生箔）１
０側に、ジルコニウムロウ材箔は波箔（絶縁箔）２０側
に接するように上記複合箔を配置して接合を行う。これ
により、ジルコニウムロウ材箔のみを用いて接合を行っ
た場合に較べて接合強度が向上する利点がある。

【００２４】次に、図８を用いて、本実施形態の電流路
５１ａ、５１ｂの形状の詳細について説明する。図８
は、図５の電流路５１ａのVIIIで示した部分の拡大図で
ある。図８において、８１０ａ〜８１０ｃは積層された
平箔の一部を、８２０ａ、８２０ｂは平箔８１０ａ〜８
１０ｃの間に配置された波箔を示す。また、それぞれの
平箔と波箔との間には、ジルコニウムロウ材箔８４１ａ
〜８４１ｄが介挿されている。ジルコニウムロウ材箔８
４１ａ〜８４１ｄは、それぞれ幅（図８の紙面に直角な
方向、すなわち円筒状金属箔積層体の軸線方向寸法）が
０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の長方形とされている。

【００２５】また、本実施形態では、それぞれの波箔
（８２０ａ、８２０ｂ）を挟んで両側に配置されるロウ
材箔は、互いに円筒状金属箔積層体の円周方向にずらし
て配置されており、波箔（８２０ａ、８２０ｂ）の一方
の側のロウ材箔（８４１ｂ、８４１ｄ）により平箔（８
１０ｂ、８１０ｃ）に接合される波箔の波頂部のグルー
プ（例えば、波箔８２０ａ、８２０ｂの波頂部Ａ１、Ａ
２、Ａ３）と、上記波箔（８２０ａ、８２０ｂ）の他方
の側のロウ材箔（８４１ａ、８４１ｃ）により平箔（８
１０ａ、８１０ｂ）に接合される波箔の波頂部のグルー
プ（例えば、波箔８２０ａ、８２０ｂの波頂部Ｂ１、Ｂ
２、Ｂ３）とが、金属箔積層方向（図８に矢印Ｙで示し
た方向）から見て互いに重なっておらず、しかも互いに
連続している。すなわち、波箔８２０ａを例にとると、
波箔８２０の上側の波頂部グループＡ１、Ａ２、Ａ３と
下側の波頂部グループＢ１、Ｂ２、Ｂ３（波頂部Ｂ３は
図示を省略している）とは、Ｙ方向から見て重なってお
らず、かつ各グループの互いに最も近接した波頂部Ａ１
とＢ１とは互いに連続している（すなわち、波頂部Ａ１
とＢ１との間には他の波頂部が存在しない）。この波頂
部の関係は波箔８２０ｂの波頂部Ａ１、Ａ２、Ａ３（波
頂部Ｂ３は図示を省略している）についても全く同様に
成立している。

【００２６】上記のように波箔（８２０ａ、８２０ｂ）
の両側のロウ材箔（８４１ａと８４１ｂ、８４１ｃと８
４１ｄ）を配置することにより、各局所的発熱部の波箔
中に単一の電流路が形成されることになる。例えば、図
８に示すように、波箔８２０ａ両側のロウ材箔（８４１
ａと８４１ｂ）は、波頂部Ａ１と波頂部Ｂ１との間の波
箔部分によって形成される単一の電流Ｒ_Aのみによって
結ばれ、波箔８２０ｂ両側のロウ材箔（８４１ｃと８４
１ｄ）は、波頂部Ａ１と波頂部Ｂ１との間の波箔部分に
よって形成される単一の電流Ｒ_Aのみによって結ばれて
いる。また、図示していない他の波箔においても、両側
のロウ材箔も上記と同様に波箔中の単一の電流路によっ
て結ばれることになる。上述のように、本実施形態によ
れば各局所的発熱部の波箔には単一の電流路のみが形成
され、複数の電流路が並列に形成されることがないた
め、局所的発熱部の電流路断面積を極めて小さく設定す
ることが可能となる。このため、局所的発熱部での電流
密度が大幅に増大し、電流値を増大させることなく短時
間で発熱部の温度を上昇させることが可能となる。

【００２７】また、波箔の局所的発熱部を単一の電流路
で形成したことにより、各発熱部の電気抵抗が大きくな
ることから、発熱部の数を多く設定した場合でも触媒担
体全体の抵抗値はあまり低下しない。このため、全体と
しての電流値を増大させることなく局所的発熱部の数を
増加させることが可能となり、触媒反応開始のための火
種の数を増大し短時間で触媒担体全体を昇温することが
可能となる。図１０は、図８の実施形態における波箔の
両側のロウ材箔（８４１ａと８４１ｂ、８４１ｃと８４
１ｄ）の配置を説明する模式図である。図８の実施形態
では、波箔の両側のロウ材箔（８４１ａと８４１ｂ、８
４１ｃと８４１ｄ）は図８、図１０にＯＬで示すよう
に、金属箔積層方向Ｙから見て互いに重なった部分を有
している。しかし、上記説明から明らかなように、本発
明は波箔両側のロウ材箔が金属箔積層方向から見て互い
に全く重なる部分を有さない場合にも適用することがで
きる。図１１は、波箔両側のロウ材箔が金属箔積層方向
から見て全く重なる部分を有さない場合の本発明の実施
形態を示している。図１１において、波箔の両側に配置
されたロウ材箔（８４１ａと８４１ｂ、８４１ｃと８４
１ｄ）は、金属箔積層方向Ｙから見て互いに間隔をあけ
て配置されており、互いに重なりあう部分を有していな
い。しかし、波箔（８２０ａ、８２０ｂ）の一方の側の
ロウ材箔（８４１ｂ、８４１ｄ）により平箔（８１０
ｂ、８１０ｃ）に接合される波箔の波頂部のグループ
（例えば、波箔８２０ａ、８２０ｂの波頂部Ａ１、Ａ
２、Ａ３）と、波箔（８２０ａ、８２０ｂ）の他方の側
のロウ材箔（８４１ａ、８４１ｃ）により平箔（８１０
ａ、８１０ｂ）に接合される波箔の波頂部のグループ
（例えば、波箔８２０ａ、８２０ｂの波頂部Ｂ１、Ｂ
２、Ｂ３）とは、金属箔積層方向（図８に矢印Ｙで示し
た方向）から見て互いに重なっておらず、しかも互いに
連続している。従って、この場合も波箔（８２０ａ、８
２０ｂ）の両側に配置されたロウ材箔（８４１ａと８４
１ｂ、８４１ｃと８４１ｄ）は、それぞれ波頂部Ａ１と
Ｂ１との間の波箔部分を通る単一の電流路のみによって
結ばれることになる。

【００２８】なお、図８、図１１の実施形態では平箔を
挟んで配置されるロウ材箔相互（例えば８４１ｂと８４
１ｃ）も金属箔積層方向Ｙから見て重なりを有している
が、図８、図１１の説明から明らかなように平箔を挟ん
で対向するロウ材箔相互（例えば、図８、図１１の８４
１ｂと８４１ｃ）は必ずしも重なり部分を有している必
要はない。このため、例えば、図９に示すように、平箔
（８１０ｂ）を挟んで対向するロウ材箔（８４１ｂと８
４１ｃ）相互が金属箔積層方向Ｙから見て重なりを有さ
ないように適宜な間隔（図９、Ｇ）をあけて配置するよ
うにしても良い。この場合も、ロウ材箔間の部分Ｇでは
電流は平箔（８１０ｂ）を通ってロウ材箔８４１ｂと８
４１ｃとの間を流れる。このため、図９のようにロウ材
箔を配置することにより、図８、図１１のロウ材箔配置
の場合と同様に、通電時の電流を比較的小さく抑えなが
ら発熱部に電流を集中させて効率的に発熱部温度を上昇
させることが可能となる。図１２は、本発明の別の実施
形態を示す。上述の各実施形態では、波箔両側に配置さ
れたロウ材箔は、それぞれ波箔の２つ以上の波頂部をそ
れぞれの側の平箔に接合していた。しかし、本実施形態
では、波箔両側のロウ材箔がそれぞれ波箔の１つの波頂
部のみをそれぞれの側の平箔に接合するようにしてい
る。

【００２９】すなわち、本実施形態では、図１２に示す
ように波箔８２０ａ、８２０ｂの両側に配置されたロウ
材箔８４１ａと８４１ｂ及び８４１ｃと８４１ｄは、そ
れぞれ波箔の１つの波頂部（Ａ１、Ｂ１）のみを平箔
（８１０ａ、８１０ｂ、８１０ｃ）に接合している。こ
の場合も、波箔の両側のロウ材箔はそれぞれ波頂部Ａ１
と波頂部Ｂ１との間の波箔部分を通る単一の電流路のみ
によって結ばれることになり、複数の電流路が波箔中に
並列に形成されることがない。図１２のように、波箔の
両側のロウ材箔がそれぞれ波箔の単一の波頂部のみを平
箔に接合するようにした場合には、前述の実施形態のよ
うに１つのロウ材箔が２つ以上の波頂部を平箔に接合す
るようにした場合に較べて波箔の耐久性が向上する利点
がある。すなわち、１つのロウ材箔が波箔の２つ以上の
波頂部を平箔に接合している場合には、触媒担体が高温
になると、接合されている波頂部間の波箔部分が熱膨張
するために波箔に熱応力が生じる場合がある。このた
め、機関の運転、停止が繰り返されると、接合された波
頂部間の波箔部分が繰り返し応力により破断する可能性
がある。

【００３０】一方、図１２の実施形態では、各ロウ材箔
は波箔の１つの波頂部のみを平箔に接合する構成である
ため、運転中波箔が高温になった場合でも接合部近傍の
波箔に熱応力が生じることがない。このため、本実施形
態によれば、上述の各実施形態と同様に、局所的発熱部
の波箔に複数の電流路が形成されることを防止し、しか
も触媒担体の耐久性を向上することが可能となってい
る。なお、図１２では、波箔両側のロウ材箔（８４１ａ
と８４１ｂ、及び８４１ｃと８４１ｄ）が金属箔積層方
向Ｙから見て互いに重なり部分を有する場合を示してい
るが、本実施形態においても、波箔両側のロウ材箔は重
なり部分を有さないように配置しても良いことはいうま
でもない。

【００３１】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、波箔の
両側のロウ材箔を接続する単一の電流路を波箔内に形成
するようにしたことにより、通電電流の増加を防止しつ
つ短時間で触媒の昇温が可能となり、しかも触媒担体内
に形成する局所的発熱部の数を増大させることが可能と
なるという共通の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気加熱式触媒装置の全体構造を示す図であ
る。

【図２】円筒状金属箔積層体の構造を説明する図であ
る。

【図３】図１のIII-III 線に沿った断面図である。

【図４】絶縁箔と生箔との接合方法を説明する図であ
る。

【図５】本発明の一実施形態の電流路の形状を示す図で
ある。

【図６】図５のVI-VI 線に沿った断面図である。

【図７】図５の中心電極近傍と外周の接合領域の形成方
法を説明する図である。

【図８】本発明の一実施形態を示す図である。

【図９】本発明の別の実施形態を示す図である。

【図１０】本発明のロウ材箔の配置の１例を示す図であ
る。

【図１１】本発明の更に別の実施形態を示す図である。

【図１２】本発明の更に別の実施形態を示す図である。

【図１３】従来のロウ材箔と波箔との接合部の配置を示
す図である。

【図１４】図１３の一部拡大図である。

【符号の説明】

１…電気加熱式触媒装置全体２…円筒状金属箔積層体全体３…中心電極５…ケーシング（外部電極）１０…平箔２０…波箔４１…ジルコニウムロウ材箔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−281122（ＪＰ，Ａ) 特開平８−257415（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01J 21/00 - 37/36 B01D 53/86 F01N 3/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】波板状金属箔と平板状金属箔とを第１の
金属の酸化物からなる絶縁層を介して交互に積層して金
属箔積層体を形成し、前記第１の金属より還元作用の大
きい第２の金属を含むロウ材箔を金属箔の層間に局所的
に配置し、該ロウ材箔により波板状金属箔と平板状金属
箔とを前記絶縁層を介して導通可能に接合した触媒担体
を有する電気加熱式触媒装置において、各波板状金属箔を挟んで互いに隣接する位置に配置され
た２つのロウ材箔は、該２つのロウ材箔間に挟まれる波
板状金属箔中に、該２つのロウ材箔を結ぶ単一の電流路
を形成するように配置されたことを特徴とする電気加熱
式触媒装置。
【請求項２】前記波板状金属箔を挟んで互いに隣接す
る２つのロウ材箔の一方は前記波板状金属箔の一方の側
の少なくとも１つ以上の波頂部を平板状金属箔に接合
し、前記２つのロウ材箔の他方は前記波板状ロウ材箔の
他方の側の少なくとも１つ以上の波頂部を平板状金属箔
に接続し、前記一方の金属箔により平板状金属箔に接合
される波頂部のグループと前記他方のロウ材箔により平
板状金属箔に接合される波頂部のグループとは、金属箔
積層方向から見て、重なることなく互いに連続している
請求項１に記載の電気加熱式触媒装置。
【請求項３】前記波板状金属箔を挟んで互いに隣接す
る２つのロウ材箔は、金属箔積層方向から見て互いに重
なる部分を有する請求項２に記載の電気加熱式触媒装
置。
【請求項４】前記波板状金属箔を挟んで互いに隣接す
る２つのロウ材箔は、金属箔積層方向から見て互いに重
なる部分を有さない請求項２に記載の電気加熱式触媒装
置。