JP3405993B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
ハニカム体を触媒担体とし、これに通電を行って発熱さ
せることによって短時間に触媒活性温度に昇温可能な電
気加熱式触媒装置に関する。
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。
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
熱式触媒装置を備えた排気浄化装置が提案されている。
ガス通路に接続された筒状の金属製外筒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を介して金
属外筒1の外部に引き出されている。そして、この電極
部8Aと金属外筒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。
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(ハニカ
ム体)7によって構成されている。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
程度の箔材の箔材が使用される。
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
触媒が担持されている。従って、第29図のスイッチ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ガスが
浄化される。
流れる高温で高速の排ガスや、機関稼働中の加熱、機関
停止中の冷却の熱サイクル、及び機関や車両から伝えら
れる振動によって、電気加熱式触媒装置のハニカム体7
の波箔4と平箔5との間にずれ(以後スコーピングとい
う)が生じたり、箔の破断等の破損が起こったりして、
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。
ピング、箔破断等の破損の発生を防止するため、例え
ば、英国特許第1452982号公報には、第32図に示すよう
に、ハニカム体7の排ガス下流側端面を、これと接触状
態で横断する十字形の金属製バー70で支持し、この金属
製バーの先端部を外筒1に固定するハニカム体の保持構
造が開示されている。
金属触媒担体に適用した場合、ハニカム体7に通電する
と通電電流が金属製バー70にバイパスし、ハニカム体7
の電流路での発熱効率が大幅に低下して、電気加熱式触
媒担体としての機能低下を生ずることが避けられない。
また、金属製バー70と金属外筒1との間に温度差、熱膨
張率差が大きい場合には破損を生じやすいという問題が
ある。
で被覆された1本の支持バーでハニカム体の下流側端面
を接触した状態で支え、この支持バーを外側金属ハウジ
ング(外筒)に溶接した電気加熱式触媒装置も開示され
ている。
ジングとの溶接部が温度差、熱膨張差により破損しやす
いという問題がある。また、支持バーを支えられていな
い部分のハニカム体にスコーピングが発生するという問
題もある。
属製の主触媒担体を配置して排気浄化装置を構成する場
合に、主触媒担体の暖機性を向上させるために電気加熱
式触媒担体と主触媒担体をできるだけ近づけて熱が主触
媒に伝わり易くすると、支持バーを固定する固定ピンが
主触媒担体に接触して電気加熱式触媒がショートしてし
まい、電気加熱式触媒担体の加熱性能に影響が出る恐れ
があった。
問題点を有しており、特に電気加熱式金属触媒担体用の
ハニカム体保持構造として適性があるものとは言い難
い。
持構造のような問題点を有しない電気加熱式金属触媒担
体を提供するものである。
ングを防止すると共に、電気加熱式触媒担体を保持する
構造の重量が極端に増加することなく、また、車両搭載
後の機関稼働中においても支持バーと支持バー保持部材
の熱膨張差によって破壊が生じる恐れがなく、耐久性の
向上した電気加熱式触媒装置を提供することを目的とす
る。
ることなく電気加熱式触媒担体に金属製の主触媒担体を
できるだけ近づけてその暖機性を向上させる排気浄化装
置を提供することを目的とする。
担体と主触媒担体を併設した内燃機関の排気浄化装置に
おいて、前記電気加熱式触媒担体内を流れる排ガスの下
流側における該触媒担体の端面において、複数本の絶縁
性のセラミックスバーを前記触媒担体の端面を横断する
ように配設し、かつ前記セラミックスバーの両端部を前
記電気加熱式触媒担体の外周部近傍で保持して構成した
電気加熱式触媒装置を特徴とする。
分とする材料で構成した絶縁性のセラミックスバーを前
記触媒担体の排気下流側端面の、特にハニカム体中心部
と金属外筒との間のほゞ中央部分を支持するように前記
端面を横断するとともに、前記中心部を中心として対称
位置に複数本配設したものである。
止することができる。
媒担体の外周部近傍で、例えば前記触媒担体内に固定し
たピン或いは金属外筒に固定したリング状保持部材の保
持部で嵌合保持する。これにより、ハニカム体が熱膨張
又は冷却収縮作用を受けて変形しても、前記保持部分だ
けが変形移動するのでセラミックスバーに応力が掛ら
ず、ハニカム体とセラミックスバー間での破壊は生ぜず
電気加熱式触媒担体の耐久性を向上することができる。
との間に弾性材を設けると、弾性材が両者の熱膨張差を
吸収するので破断防止に対しより効果的である。
に凹部又は貫通孔を設けて、この凹部又は貫通孔にピン
を挿入してピンの頭部をセラミックスバー表面より低く
するとともにピンの先端部を電気加熱式触媒担体内で固
定することにより、前記触媒担体の排気下流側端面を前
記セラミックスバーで保持するとともに、主触媒担体
を、その排気上流側端面が前記セラミックスバーの排気
下流側端面に接触する位置に配設することができる。こ
のような構成によりピンの頭部を破損することなく主触
媒担体を急速に昇温することができる。
絶縁状態で隣接する際に、セラミックスバーを保持する
ピンを主触媒担体内に差込んで固定する場合には上記の
効果の他にピンに加わる負荷が減少するのでピンの大き
さを更に小さくすることができ、またピン自体の熱容量
を下げることができるので、主触媒担体の昇温速度を更
に向上することができる。更に、ピンが小さくなった分
だけ車両の重量が減り、コストも削減できる。
の平面図、同図(b)は同図(a)のI−I線における
断面図である。
ーにハニカム体を載置する状態を説明する組立斜視図で
ある。
図、同図(b)は同図(a)の弾性材の構成を示す部分
拡大図、同図(c)は同図(a)のA部の他の実施例を
示す部分断面図である。
構成を示す断面図である。
装置の構成を示す断面図、同図(b)は同図(a)の保
持部材の製造方法を説明するリング状保持部の断面図で
ある。
介してセラミックスバーを取り付ける状態を説明する組
立斜視図である。
構成を示す断面図である。
す平面図、同図(b)は同図(a)のIII−III線におけ
る断面図、同図(c)は同図(a)のリング状保持部材
の斜視図である。
おけるリング状保持部材の構造と、リング状保持部材に
弾性材を介してセラミックスバーを取り付ける状態を説
明する組立斜視図である。
担体におけるセラミックスバーの保持構造例を示す排気
下流側の底面図、同図(b)は同図(a)のIV−IV線に
おける断面図である。
媒担体におけるセラミックスバーの保持構造例を示す排
気下流側の底面図、同図(b)は同図(a)におけるセ
ラミックスバーとリング状保持部材との係止状態を示す
斜視図である。同図(c)は本発明の他の実施例のセラ
ミックスバーとリング状保持部材との係止状態を示す平
面図、同図(d)は同図CのIV−IV線における断面図で
ある。
置例と強化層配置例を示す電気加熱式触媒担体の平面
図、同図(b)は強化層の構造例を示す部分断面正面
図、同図(c)は強化層の部分拡大平面図である。
正面図、同図(b)は本発明の他の実施例の排気浄化装
置の断面正面図である。
である。
流側の底面図、同図(b)は同図(a)のV−V線にお
ける断面図、同図(c)は同図(a)のB部の拡大概要
説明図、同図(d)はセラミックスバーの端部、U字ピ
ンおよび強化層間の固定構造例を示す部分拡大図、同図
(e)図は同図(d)図のVI−VI線における断面図であ
る。
媒担体におけるセラミックスバーの配置例を示す排気下
流側の底面図である。
置の断面正面図である。
触媒装置の組立を説明する組立斜視図である。
である。
面図である。
面図である。
面図である。
図で示す実施例の排気浄化装置に使用するピンの実施例
を示すものである。
面図である。
付状態を説明する組立斜視図、同図(b)は第24図のVI
II−VIII線における部分拡大断面図である。
面図である。
例の排気浄化装置に使用するピンの実施例を示すもので
ある。
用するセラミックスバーとピンの他の実施例を示す組立
斜視図である。
図である。
る部分斜視図、同図(b)は同図(a)が示す形成方法
で巻かれたハニカム体の端面の概要を示す平面図であ
る。
明する部分斜視図、同図(b)は同図(a)が示す形成
方法で形成されたハニカム体の端面の概要を示す平面図
である。
例を示す電気加熱式触媒装置の底面図である。
する。なお、第29図〜第32図で既に説明した排気浄化装
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。
施例の電気加熱式触媒装置10の平面図であり、第1図
(b)は第1図(a)のI−I線における垂直断面図で
あり、第2図は第1図の電気加熱式触媒担体の保持構造
を判り易くするための組立斜視図であり、第3図(a)
は第1図(b)のII−II線における水平断面図である。
装置10Aの金属製外筒1内には第30図で説明した波箔4
と平箔5とから構成したハニカム体7が挿入されてい
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はリード部6Aによって金属外筒1の外周面に
設けられた電極部8Aに接続されている。この実施例で
は、ハニカム体7は、第1図(b)に示すように、下端
面の周辺部が切り取られ、リング状の切欠部14が形成さ
れている。この切欠部14は後述するリング状保持部材20
の取付スペースとなるものである。
スの流れの下流方向に延長されており、この延長部11に
ハニカム体7の絶縁性のリテーナとしてのセラミックス
バー22と、このセラミックスバーを保持するリング状保
持部材20が取り付けられている。リング状保持部材20
は、第2図に示すように、薄い金属で作られた円筒状の
金属筒12から構成されている。金属筒12の外径は金属外
筒1の内径に接する寸法になっている。そして、この金
属筒12の上端部側には、5つの保持部21が形成されてい
る。
リング加工処理されて形成され、金属筒12から内側に突
き出る円筒形状をしている。そして、4つの保持部21の
内の向かい合う2つの保持部21は、その円筒形状が金属
筒12の内部空間を挟んで同軸上で連続するような位置に
形成されている。この対向する2組の保持部21は、第3
図(a)に示すように、金属筒12の中心を通る中心線CL
に対して線対称の位置にある。
の間に、この実施例では、セラミックスバー22が弾性材
23を介して掛け渡されている。このセラミックスバー22
は第2図に示すように円柱状をしており、その中央部に
は所定長さの平面22Aが形成されている。この平面22Aは
ハニカム体7の底面15を載置するためのものである。第
3図(a)に示す2点鎖線がハニカム体7の底面15の位
置を示しており、平面22Aはハニカム体7の底面15を安
定に載置できる長さを備え、かつセラミックスバー22は
ハニカム体7の中心電極と金属外筒との間の略中央部分
を支持する位置に配設される。
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され、こ
の実施例では第2図に示すように円筒状をしている。そ
して、この成型時には、弾性材23が外力を受けない時の
最大径(外径)が保持部21の内径よりも大きく形成さ
れ、最小径(内径)がセラミックスバー22の外径よりも
小さく形成される。また、弾性材23は外力を受けると変
形してその最大径と最小径は変化する。この弾性材23は
セラミックスバー22の両端に最小径が拡大された状態で
嵌め込まれる。そして、両端に弾性材23が嵌め込まれた
セラミックスバー22は、この弾性材23を圧縮させた状態
で対向する保持部21の間に掛け渡される。
間に掛け渡す場合は、まず、セラミックスバー22を保持
部21の間に掛け渡し、この状態でセラミックスバー22の
両端に弾性材23を圧縮させながら嵌め込めば良い。
持部21間にセラミックスバー22が弾性材23を介して掛け
渡されて構成されたリング状保持部材20は、第1図
(b)に示すように、金属外筒1の延長部11側から挿入
され、セラミックスバー22の平面22Aがハニカム体7の
底面15に当接した状態で固定される。この状態で、セラ
ミックスバー22がハニカム体7のスコーピング防止用の
リテーナとして機能し、このセラミックスバーがリング
状保持部材20によって保持される。
12内の先端部に鍔部21Aを形成しておけば、弾性材23が
保持部21から金属筒12の内部に抜け出す恐れがなくな
る。また、この実施例では金属筒12に対向する保持部21
の組を2組形成してそれぞれにセラミックスバー22を弾
性材23を介して掛け渡したが、保持部21の組の数は2
組、即ち、セラミックスバー22の数は2本に限定される
ものではない。
ー22、及び弾性材23を用いた1つの組立体によってハニ
カム体7の保持を達成できるので、 (1)組立体を外筒11に組み込む際の信頼性が確保で
き、製造、組み込み工数も少なくなって電気加熱式触媒
装置の製造コストの低減ができる、 (2)金属筒12にバーリング加工処理によって設けられ
た保持部21は、単なる穴に対して保持面が広いので、セ
ラミックスバー22の脱落や保持部21の磨耗を防止するこ
とができる、 (3)セラミックスバー22が金属外筒1の内側に設けら
れているので、セラミックスバー22の挿入孔から排気ガ
スが外部に漏れることがなく、排気ガス漏れ防止のため
の特別な部材が不要となる、 (4)弾性材23は、温度等による金属筒12の変形、歪に
よるセラミックスバー22への外力を緩和し、その破損を
防止する、 (5)弾性材23は、保持部21の穴の熱膨張を吸収するの
で、セラミックスバー22が熱によってガタつかない、 (6)弾性材23は、保持部21に圧縮状態で取り付けられ
るので、保持部21に形成する穴の寸法公差を大きくする
ことができ、リング状保持部材20の製造コストを低減で
きる、 (7)弾性材23は、セラミックスバー22を取り付けたリ
ング状保持部材20を金属外筒1内のハニカム体7の下流
側に取り付ける際の、ハニカム体7とセラミックスバー
22との接触面圧を所定内に保つので、組付け公差を吸収
できる、 (8)保持部21に鍔部21Aを形成することにより、弾性
材23が保持部21から抜け出るのを防止することができ
る、という優れた効果を実現することができる。
られる。
10Bの構成を示す断面図であり、第1図の電気加熱式触
媒装置10Aの変形実施例である。
同様に構成された金属筒12の排ガスの流れに対して下流
側の裾部が、金属外筒1の延長部11を越えて延伸された
延長部12Eとして形成されている。そして、この延長部1
2E内に主触媒担体3が、ハニカム体7に隣接する状態で
配設されて主触媒装置30が形成されている。
を配設すると、リング状保持部材20が下流側の主触媒装
置と一体となるので、第1図の電気加熱式触媒装置10A
を主触媒装置と連結する際に必要な溶接箇所をなくすこ
とができる。これによって排気浄化装置としての信頼性
が確保できると共に、コスト低減が図れる。また、主触
媒担体3が、電気加熱されるハニカム体7に近接して配
置されるので、主触媒担体3の暖機性が向上する。
の構成を示す断面図であり、リング状保持部材20を構成
する金属筒12に設けられる保持部24の形状が円筒状では
なく、第6図に示すように樋状をしている。従ってハニ
カム体7の下端面にはリング状の切欠部14は形成されて
いない。これに伴って、保持部24に挿入される弾性材25
も樋状(半割りの円筒状)をしている。また、セラミッ
クスバー26は、排気ガスの流れの下流側が断面視半円状
の曲面26Aとして形成され、上流側が平面26Bに形成され
ている。
材20は、例えば、図5(b)に示すように、第1の実施
例と同様の金属筒12の両端部から等しい位置の外周面を
バーリング加工処理してこの金属筒12から内側に突き出
るような円筒状の保持部21を形成し、この金属筒12をそ
の両端部から等しい距離の部分で両端部に平行な線P−
Pで半割りして2分割することによって形成することが
できる。
の金属筒12の全ての保持部24に樋状の弾性材25を圧縮状
態で取り付け、その後にセラミックスバー26の両端部の
曲面26Aを対向する弾性材25の凹部25A内にそれぞれ押し
込めば、ハニカム体7を保持する組立体が得られる。
部24間にセラミックスバー26が弾性材25を介して掛け渡
された保持部材20は、第5図(a)に示すように、金属
外筒1の延長部11側から挿入され、セラミックスバー26
の平面26Bがハニカム体7の底面15に当接した状態で固
定される。この状態では、セラミックスバー22がハニカ
ム体7のリテーナとして機能し、このセラミックスバー
がリング状保持部材20によって保持される。
1つの金属筒12から2つ作られるので、加工処理の費用
が低減されると共に、使用材料量の低減が図れる。
20の金属筒12に延長部20Eを設け、この延長部20E内に主
触媒担体3を配設しても良い(図示せず)。
Dの構成を示す断面図でありリング状保持部材20を構成
する金属筒12の一端側が、第8図(a)〜第8図(c)
に示すように全周に渡って内側に折り曲げられてフラン
ジ部27が形成されている。そして、このフランジ部27の
4ヵ所に凹部が設けられ樋状の保持部28が形成されてい
る。4つの保持部28のうちの2つずつの保持部28は、そ
の樋状の凹部が金属筒12の内部空間を挟んで同軸上で連
続するように、相対向する位置に形成されている。この
対向する2組の保持部28は、第6図の実施例の保持部24
と同じ位置にある。
この実施例では、保持部28には第6図の実施例と同じ弾
性材25を挿入し、この弾性材には第6図の実施例と同じ
セラミックスバー26を挿入することができる。
(a)〜第8図(c)に示す状態の金属筒12の全ての保
持部28に、樋状の弾性材25が圧縮状態で取り付けられ、
その後にセラミックスバー26の両端部に曲面26Aが弾性
材25の樋状の凹部25A内にそれぞれ押し込まれて、ハニ
カム体7を保持する組立体が得られる。
た保持部28間にセラミックスバー26が弾性材25を介して
掛け渡された保持部材20は、第7図に示すように、金属
外筒1の延長部11側から挿入され、セラミックスバー26
の平面26Bがハニカム体7の底面15に当接した状態で固
定される。この状態では、セラミックスバー22がハニカ
ム体7のリテーナとして機能し、このセラミックスバー
がリング状保持部材20によって保持される。
保持部材20を構成する金属筒12の一端が折り曲げられて
フランジ部27が形成されるので、リング状保持部材20全
体の剛性が向上し、熱変形しにくくなる。そして、フラ
ンジ部27がハニカム体7の外周部近傍を塞ぐので、暖機
特性の悪い外周近傍からの浄化率の少ない排気ガスが下
流側に吹き抜けるのが防止される。
20の金属筒12に延長部20Eを設け、この延長部20E内に主
触媒担体3を配設しても良い(図示なし)。
おけるリング状保持部材20の構造のみを示すものであ
る。この実施例では、金属筒12の上端部がプレス加工処
理によって矩形状に窪まされて保持部29が4ヵ所に形成
されている。各保持部29には3つの側壁29A,29B,29C、
及び底面29Dがある。底面29Dの金属筒12の端部からの距
離は全て同じである。また、側壁29Aが対向する保持部2
9の側壁29B,29C同士はそれぞれ一平面上にあり、側壁29
Aにはそれぞれセラミックスバーの収容溝12が形成され
ている。この実施例では、第1図で示す実施例で使用し
たセラミックスバー22と弾性材23がそのまま使用ができ
る。この場合、各保持部29における側壁29Bと側壁29Cと
の間の距離は、弾性材23の外径よりも小さく形成してお
く必要がある。
ドとしてセラミックスバー22が収容溝13内に挿入され、
この挿入時にはセラミックスバー22の両端に取り間に付
けられた弾性材23は、圧縮された状態で保持部29の側壁
29Bと側壁29Cとの間に押し込められてリング状保持部材
20が組み立てられる。
部29間にセラミックスバー22が弾性材23を介して掛け渡
されたリング状保持部材20は、第1図で示す実施例と同
様に、金属外筒1の延長部11側から挿入され、セラミッ
クスバー22の平面22Bがハニカム体7の底面15に当接し
た状態で固定される。この状態では、セラミックスバー
22がハニカム体7のリテーナとして機能し、このセラミ
ックスバーがリング状保持部材20によって保持される。
で示す実施例の電気加熱式触媒装置10Aと同様の効果を
有する。また、第9図で示す実施例の変形例として、リ
ング状保持部材20の金属筒12に延長部20Eを設け、この
延長部20E内に主触媒担体3を配設しても良い(図示せ
ず)。
発明の他の実施例の電気加熱式触媒装置10E及び10Fを示
す図であり、ハニカム体7の外周部に外周部強化層7oを
設けた触媒担体にセラミックスバーをリング状保持部材
を介して保持した例を示す。
近い外周層(5層程度)および必要により設けるハニカ
ム体7の中心部の電極6に近い内周層(5層程度)にお
いて、第12図(b),(c)に示すように、強度確保の
ため平箔5と波箔4の接合部45を密に形成して外周部強
化層7oと内周部強化層7iを形成しており、内周部強化層
は中心電極6に、また外周部強化層は金属外筒1に接合
され、結果としてハニカム体7と金属外筒1は一体化さ
れている。
中心部側から外周側に局所接合して螺旋状に形成した電
流路35を示している。
以上の接合強化層7oを形成してこの外周部強化層7oを金
属外筒1に接合し、ハニカム体7の排気下流側の端面に
おいてセラミックスバー31,33をハニカム体の非強化層7
nを横断するように配設し、このセラミックスバーの先
端部を、金属外筒1に接合したリング状固定部材32,34
で固定した場合のものである。
脚の端部に円環部31e,31fを有する十字型のセラミック
スバー31の中心部に形成した孔31oを中心電極6に遊嵌
し、各脚が非強化層7nを横断するように配置し、外周部
強化層7oに位置する4本の脚の先端の円環部31fをリン
グ状保持部材32で支持し、この保持部材を金属外筒1に
接合することにより、ハニカム体7を支持するようにし
ている。リング状保持部材32の1ヶ所に、間隙部32aが
設けられており、熱サイクルによって生ずる応力を開放
している。
a,33bを非強化層7nを横断するように配置し、外周部強
化層7oに位置するセラミックスバーの先端部をリング状
保持部材34で支持し、この保持部材を金属外筒1に接合
することにより、ハニカム体7を支持するようにしてい
る。
の嵌合溝にセラミックスバー33a,33bの先端部を嵌合係
止しており、この2本のセラミックスバーがずれたり抜
け落ちないようにしている。
施例を示し、リング状保持部材36の4ヵ所に、前記部材
36の幅全体にわたり内側に向って凹部37を設け、この凹
部の上端縁に嵌合溝38を設け、この嵌合溝にセラミック
スバー33a,33bの先端部を嵌合係止している。リング状
保持部材36には間隙部36aが設けられている。上記凹部
はセラミックスバーのずれや抜け落ちを確実に防止す
る。
部材36の金属筒39の先端部を絞って絞り部39Cを設ける
とともに、金属筒39を排気下流側を突出させて形成した
延伸部39E内に主触媒担体3を配設した装置を示してい
る。同図(b)は第29図で示す排気浄化装置の電気加熱
式触媒担体2の排気下流側に第11図(c),(d)で示
すリング状保持部材36を配設している。
で前記触媒担体2を支持することができ、また部品数も
減少し、低コスト化を達成することができる。
用いる場合について説明する。
いる場合について説明する。
部強化層7oと内周部強化層7iを設けた電気加熱式触媒担
体2を用い、この触媒担体2の排気下流側にセラミック
スバー41を配設し、このセラミックスバーの両端をピン
42で保持する電気加熱式触媒装置10Gを排気浄化装置に
配設したものである。
(e)で示す。
図(b)は同図(a)のV−V切断面であり、同図
(c)は同図(a)のB部拡大図で、同図(d)は同図
(b)の拡大側面図、同図(e)は同図(d)のVI−VI
線断面図である。
の内周部強化層7iと外周強化層7o間に、ハニカム体7の
非強化層部7nを接触状態で横断する4本のセラミックス
バー41a,41b,41c,41dが十字形に配設されている。これ
らのセラミックスバーの内周強化層7i上に載置された端
部はU字ピン42ai〜42diで係止される。すなわちこれら
U字ピンの頭部はセラミックスバーを嵌合保持し、その
先端部はハニカム体7の内周部強化層7iに差し込まれこ
の内部強化層壁にろう付け接合されることにより、セラ
ミックスバーの一端部はハニカム体7の形状変化を許容
しつゝ金属箔同士のずれを防止する。
された端部は上記と同様にU字ピン42a0〜42d0で係止さ
れる。
の係止部には、セラミックスバーの抜け落ちを防止する
とともに係止をより確実にするため第15図(d),
(e)で拡大して示すように、ながらかな傾斜を有する
係止溝43を形成している。
セラミックスバーの他の配設例を示すものであり、同図
(a)は、ハニカム体7に内周部強化層7iと外周部強化
層7oを形成し、3本のセラミックスバー41e,41f,41gを
内周部強化層7iと外周強化層7o間に、ハニカム体の非強
化層部7nを接触状態で横断するように120度の角度で等
間隔に配設した場合のものである。
周部強化層7oを形成し、2本のセラミックスバー41h,41
iを内周部強化層7iと外周強化層7o間に、ハニカム体の
非強化層7nを概ね接触状態で横断するように180度の角
度で等間隔に配設し、さらに、2本のセラミックスバー
41j,41kを外周部強化層7o間に、ハニカム体の非強化層
部7nを概ね接触状態で横断するように平行にかつセラミ
ックスバー41h,41iを中心に対称に配設した場合のもの
である。
し、2本のセラミックスバー41j,41kを外周部強化層7o
間に、ハニカム体の非強化層7nを概ね接触状態で横断す
るように平行に配設した場合のものである。
し、3本のセラミックスバー41l,41m,41nを外周部強化
層7o間に、ハニカム体の非強化層7nを概ね接触状態で横
断するように三角形状に配設した場合のものである。
を形成し、4脚44a,44b,44c,44dを有し一体に形成され
た十字形のセラミックスバー44の中心部を中心電極6部
に遊嵌(十分な隙間有り)し、4脚がハニカム体の非強
化層部7nを概ね接触状態で横断するように各先端部を配
し、この各先端部をそれぞれハニカム体の外周部強化層
7oにU字ピン45a0〜d0を介して固定した場合のものであ
る。
強化層は、外周部強化層は必要であるが、内周部強化層
は不可欠ではない。
極、ケーシングに接合されたこのハニカム体の強化層間
に配設されたセラミックスバーを介して強固に保持され
る。また、このハニカム体に通電した場合、通電電流が
セラミックスバーにバイパスすることはなく、ハニカム
体の電流路の発熱を阻害することはない。
層で保持され、ハニカム体と接触するが接合等固定はさ
れないので、熱膨張に対して柔軟な保持構造が形成され
るため、熱膨張差によって破損することもない。その結
果、ハニカム体は、排ガスの流れの方向および径方向に
ずれる懸念はなく、金属外筒に確実に保持され、電気加
熱式触媒担体の耐久性を向上することができる。
に電気導入部を設けて電気加熱式触媒装置を構成し、こ
の触媒装置に主触媒装置をセラミックスバーを介して近
接した位置に配設した実施例について説明する。
10Hを有する内燃機関の排気浄化装置60Aの断面正面図で
ある。同図に示すように、排気浄化装置60Aは、電気加
熱式触媒装置10Hと、主触媒装置40Aとから構成されてい
る。電気加熱式触媒装置10Hは、金属製の外筒1の内部
に第30図(a),(b)で説明した波箔4と平箔5とか
ら構成したハニカム体7が挿入されている。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
を貫通して電極部8Aに接続されている。
えたハニカム体7、電極部8A、ホルダ8C及び外筒11の構
成の詳細を第18図で示す。
れの下流側(排気下流側)の端面に、このハニカム体7
を横断するように絶縁性のリテーナであるセラミックス
バー45a,45bが配置されている。そして、セラミックス
バー45a,45bは、耐熱金属製のU字状をしたピン47a,47b
の両端部が排気下流側からハニカム体7に差し込まれる
ことによってハニカム体7の排気下流側端面に取り付け
られる。ハニカム体7内に差し込まれたピン45a,45bの
両端部はロウ材等によってハニカム体7に固定すれば良
い。
り付けられるセラミックスバー45a,45bの排気下流側の
端面には、ピン47a,47bを取り付ける位置に凹部46a,46b
が設けられている。この凹部46a,46bの形状は、ピン47
a,47bが第18図に示すようなU字状である場合には円周
面とすれば良い。
示すものであり、この凹部46aの詳細な形状を説明する
ものである。第19図に示すようにセラミックスバー45a
のピン47aの取付位置に設けられる凹部46aの深さL1は、
ピン47aの太さNよりも大きく、この凹部46aにU字状の
ピン47aを掛け渡した時には、ピン47aの排気下流側の湾
曲部がセラミックスバー45aの排気下流側の端面から突
出しないようになっている。
バー45aがピン47aによってハニカム体7の排気下流側端
面に取り付けられた時に、セラミックスバー45aの両端
側の金属筒1との間のスペースに、後述する主触媒装置
40Aの金属外筒48が挿入され得る長さとなっている。
装置40Aの金属外筒48の外径が、電気加熱式触媒装置10H
の金属外筒1の内径に等しく形成されている。そして、
主触媒装置40Aの排気上流側の主触媒担体3の端面から
突出する金属外筒48の高さは、第19図に示すセラミック
スバー45aの高さHよりも低くなるように形成されてい
る。
式触媒装置10Hの金属外筒1の内周面に、主触媒装置40A
の外筒48の外周面が嵌め込まれ、この主触媒装置40Aを
主触媒担体3が電気加熱式触媒装置10Hの排気下流側の
端面に取り付けられたセラミックスバー45a,45bに当接
するまで挿入されると、第17図に示すような排気浄化装
置60Aが構成される。この状態では電気加熱式触媒装置1
0Hのハニカム体7と主触媒装置40Aの主触媒担体3とは
絶縁された状態にある。
触媒装置40Aとから成る排気浄化装置60Aでは、電気加熱
式触媒装置10Hのハニカム体7に、主触媒装置40Aの主触
媒担体3を絶縁させた状態で近接させることができるの
で、主触媒装置40Aの主触媒担体4の暖機性が向上す
る。そして、セラミックスバー45a,45bに作用する排ガ
スの流れ方向の力は、主触媒装置40Aの主触媒担体3が
受け持つので、セラミックスバー45,46をハニカム体7
に取り付けるためのピン47a,47bはセラミックスバー45
a,45bの横ずれを防止するだけで良く、その径を細く形
成することができる。この結果、ピン47a,47bの熱容量
を小さくすることができ、主触媒担体3の暖機性を悪化
させることがない。
形した排気浄化装置60Bの構成を示す断面正面図であ
る。変形実施例の排気浄化装置60Bの構成は、第17図で
示す実施例の排気浄化装置60Aの構成と殆ど同じであ
る。従って、第17図で示す実施例の排気浄化装置60Aと
同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略し、
異なる部分のみを説明する。
金属外筒48の内径が、電気加熱式触媒装置10Iの金属外
筒1の外径に等しく形成されている。そして、電気加熱
式触媒装置10Iの排気下流側のハニカム体7の端面から
突出する金属外筒1の高さは、第19図に示すセラミック
スバー45aの高さHよりも低くなるように形成されてい
る。
式触媒装置10Iの金属外筒1の外周面に、主触媒装置40B
の金属外筒48の内周面が嵌め込まれ、この主触媒装置40
Bの主触媒担体3が電気加熱式触媒10Iの排気下流側の端
面に取り付けられたセラミックスバー45a,45bに当接す
るまで挿入されると、第20図に示すような排気浄化装置
60Bが構成される。この状態では電気加熱式触媒装置10I
のハニカム体7と主触媒装置40Bの主触媒担体3とは絶
縁された状態にある。
媒装置40Bの電気加熱式触媒装置10Iへの取り付け方が異
なるだけで、その他の機能は第17図から第19図で説明し
た実施例の排気浄化装置60Aと同じである。
置60Cの構成を示す側断面図である。
装置60Aでは、セラミックスバー45a,45bがピン47a,47b
によって電気加熱式触媒装置10Hのハニカム体7の排気
下流側の端面に取り付けられていたが、この実施例の排
気浄化装置60Cでは、セラミックスバー49a,49bがピン47
a,47bによって主触媒装置40Cの主触媒担体3の排気上流
側の端面に取り付けられている。かゝる点以外は第17図
の実施例の排気浄化装置10Hと全く同じである。
施例の排気浄化装置60Dの構成を示すものである。第22
図の排気浄化装置60Dでは、主触媒装置40Dの金属外筒48
の内周面が電気加熱式触媒装置10Kの金属外筒1の外周
面に取付けられている。その他の機能は第21図で説明し
た実施例の排気浄化装置60Cと同じである。
排気浄化装置60A,60B,60C,60Dに使用され得るピン47a,4
7bの変形実施例を示すものである。第23図(a)に示す
ピン47では、ピン47のハニカム体7或いは主触媒担体3
への取付部が波状部51aとなっている。同図(b)に示
すピン47では、ピン47の取付部に矢羽根状の突起51bが
設けられている。同図(c)に示すピン47は形状がU字
状ではなく、J字状をしている。そして、ピン47のハニ
カム体7或いは主触媒担体3への取付部の一部には、膨
出された膨出部51cが2箇所に形成されている。同図
(d)に示すピン47は形状がU字状ではなく、L字状を
している。この場合はセラミックスバー45,49に設けら
れる凹部46,50、の形状を矩形の溝とすれば良い。この
例ではピン47のハニカム体7或いは主触媒担体3への取
付部の一部が円錐台状に膨出されて円錐台部51dが形成
されている。以上のピン先端部の形状によって、これら
ピン47がハニカム体7或いは主触媒担体3に差し込まれ
ると抜け難くなり、これらのピンを少いろう付け量で金
属箔に固定することができる。
ピン47の形状はこの4つの例に限定されるものではな
い。
成を示す断面正面図である。この実施例の排気浄化装置
10Eの構成は第17図で示す実施例の排気浄化装置10Hの構
成と殆ど同じであり、異なる点はセラミックスバー52a,
52bの形状とピン54a,54bの形状のみである。この実施例
では、第25図(a)に示すように、ハニカム体7の排気
下流側の端面を横断するように配置されるセラミックス
バー52aには、貫通孔53a,53bが設けられている。また、
ピン54a,54bは棒状の形状を有する。そして、貫通孔53a
の内径はピン54aの外径よりやゝ大きく(ピンの熱膨張
代を含む)形成されており、貫通孔53aにハニカム体内
で固定されたピン54aを嵌め込むと、セラミックスバー5
2aは主触媒担体3に圧接されることにより容易に抜けな
くなる。
ロウ材等によってハニカム体7に固定される。
大断面を示すものであり、この貫通孔53aとピン54aとの
取り付け関係を説明するものである。第25図(b)に示
すように、ピン54aはセラミックスバー52aのピン54aの
取付位置に穿設された貫通孔53aの中に、セラミックス
バー52aの排気下流側の端面から高さL2だけ浮かせた状
態で嵌め込まれている。ピン54aはこの高さL2だけ残し
て貫通孔53a内に嵌め込まれるため、ピン54aの排気下流
側の先端部がセラミックスバー52aの排気下流側の端面
から突出することはない。
施例の排気浄化装置60Aの構成と同じであるので、第24
図のように組み立てられた実施例の排気浄化装置60Eに
おいても、電気加熱式触媒装置10Lのハニカム体7に、
主触媒装置40Eの主触媒担体3を絶縁させた状態で近接
させることができるので、主触媒装置40Eの主触媒担体
3の暖機性が向上する。そして、セラミックスバー52a,
52bを保持するピン54a,54bが棒状であるので、ピン54a,
54bの熱容量を更に小さくすることができ、主触媒担体
3の暖機性を悪化させることがない。
も、主触媒装置40Eの外筒48の内径が、電気加熱式触媒
装置10Lの金属外筒1の外径に等しく形成され、電気加
熱式触媒装置10Lの金属外筒1の外周面に、主触媒装置4
0Eの金属外筒48の内周面が嵌め込まれた構成とすること
も可能である。
成を示す側断面図である。
ー55a,55bがピン54a,54bによって主触媒装置40Fの主触
媒担体3の排気上流側の端面に取り付けられている。そ
の他の構成は第24図の実施例の排気浄化装置60Eと全く
同じである。
示はしないが、主触媒装置40Fの金属外筒48の内径が、
電気加熱式触媒装置10Mの金属外筒1の外径に等しく形
成され、電気加熱式触媒装置10Mの金属外筒1の外周面
に、主触媒装置40Fの金属外筒48の内周面が嵌め込まれ
た構成とすることも可能である。
排気浄化装置10L,10Mに使用され得るピン54の変形実施
例を示すものである。第27図(a)に示す固定ピン54で
は、ピン54のハニカム体7或いは主触媒担体3への取付
部が波状部55aとなっている。同図(b)に示すピン54
では、ピン54の取付部に矢羽根状の突起55bが設けられ
ている。同図(c)に示すピン54では、ピン54のハニカ
ム体7或いは主触媒担体3への取付部の一部には、膨出
された膨出部55cが2箇所に形成されている。同図
(d)に示すピン54では、ピン54のハニカム体7或いは
主触媒担体3への取付部の一部が円錐台状に膨出されて
円錐台部55dが形成されている。以上のピンの先端部の
形状によって、ピン54がハニカム体7或いは主触媒担体
3に差し込まれると抜け難くなり、これらのピンを少い
ろう付け量で金属箔に固定することができる。
ックスバー57とピン59の更に別の変形実施例を示す組立
斜視図である。この実施例ではセラミックスバー57に設
けられた貫通孔57bの一端側に矩形の穴57aが設けられて
いる。そして、棒状のピン59の一方の端部にはこの矩形
の穴57aに収容され得る横桟59aが設けられており、ピン
59の全体形状がT字状をしている。この構成において
は、矩形の穴57aの深さがピン59の横桟59aの直径よりも
大きく形成する必要があり、ピン59の横桟59aを矩形の
穴57a内に収容した時に、ピン59の横桟59aがセラミック
スバー57の表面から突出しない。
説明したが、ピンの形状はこれらの例に限定されるもの
ではない。
担体の排気下流側端面と主触媒担体の排気上流側端面と
の間隔を1mm〜50mm、好ましくは5mm〜50mmの間隔にする
ことが極めて有効である。
ム体の熱膨張や微小なズレによる接触を防止して電気的
絶縁を確保し、電気加熱式触媒担体を確実に電気加熱す
るためには少くとも1mmの間隔が必要である。間隔を5mm
以上にすると電気加熱式触媒担体と主触媒担体との間で
排ガスの攪拌により、主触媒全体の暖気性が向上する。
た排ガスによる主触媒の暖気性を損なわない間隔を上限
値である。
重ね合わせた積層金属箔を螺旋状に巻回して作られたハ
ニカム体7を収容する電気加熱式触媒装置について説明
を行ったが、ハニカム体7は、積層金属箔を螺旋状に巻
回わさずに形成でき、または積層金属箔をジグザグ状に
折り曲げて円柱状にすることによっても形成でき、これ
らのタイプのハニカム体を収容した電気加熱式触媒装置
についても本発明のセラミックスバーとリング状保持部
材またはピンを有効に適用することができる。
せば、第31図(a),(b)に示すように、波箔4と平
箔5を重ね合せた帯状金属箔体7Aを折り畳み積層して積
層体7Aをつくり、この積層体をスリット61付きスリット
ホルダー60に充填し、前記スリットに帯状体の折り返し
点を挿入固定してハニカム体を形成し、これを金属外筒
に挿入する。電気導入部はスリットホルダーに設けられ
た穴62,63にリード線を通し、このリード線と帯状体7A
の両端を接続し、リード線を外部のバッテリーに接続し
て構成されている。
ニカム体支持材を絶縁性のあるセラミックスバーで形成
することにより、ハニカム体に通電した場合、通電電流
がセラミックスバーにバイパスすることはなく、ハニカ
ム体の電流路の発熱を阻害することはない。
ハニカム体の強化層に固定され、または、金属外筒に接
合されたリング状保持部材によって保持されるだけで、
金属外筒、ハニカム体、電極などに接合されないため、
熱膨張に対して柔軟なハニカム体保持構造を形成し、熱
膨張差によって破損することもない。
に防止し電気加熱式金属触媒担体の耐久性を向上して、
長機関にわたってその機能を安定維持することができ
る。
カム体に形成する強化層は、内周部強化層と外周部強化
層または外周部強化層であるが、この強化層は間欠的に
形成されていてもよい。
の温度域において、耐熱強度、耐熱衝撃性、耐酸化性の
ある材質例えば窒化ケイ素やアルミナを主成分とする酸
化物系のセラミックスで形成することが好ましい。
支持部分は細い棒状体であることが好ましく、複数の棒
状体が一体的に形成されたものでもよい。このセラミッ
クスバーは複数体をバランスよく配置することにより、
ハニカム体のずれをより安定にかつ確実に防止すること
ができる。
強化層側では、内周部強化層にピンを介して固定しても
よいし、中心電極部に接合してもよいが、外周強化層で
の固定は、熱膨張差を吸収する観点からピンを介するこ
とが好ましい。
縁性のないものでもよいが、絶縁性セラミックスバーと
同様に1000℃までの温度域において、耐熱強度、耐酸化
性のある材質、Fe−Cr系ステンレス、Fe−Cr−Al系ステ
ンレス、Fe−Cr−Ni−Al系ステンレス、インコネル等で
形成することが好ましい。
カム体に係止できる形状であればいかなるものでもよ
く、実施例で示すようなU字状、頭部がT字状のものま
たは頭部のないものなど一般的なピン形状で十分に機能
する。このピンの先端部は、ハニカム体の内周部、外周
部に形成した強化層に差し込まれ、ろう付け接合される
が、セラミックスバーとハニカム体との熱膨張差による
破損を防止するという観点からセラミックスバーとピン
とを接合しない。
バーの抜け落ちの懸念がある場合には、セラミックスバ
ーに係合溝を設けて保持の安定化を図ることも有効であ
る。
する場合、この保持部材は金属外筒に接合しやすくする
観点から、金属外筒と溶接あるいはろう付け接合が容易
な材料で形成することが好ましい。
の少なくとも一方には、セラミックスバーの先端部のず
れや抜け落ち等を防止できるように、係合溝を設けた構
造であることが好ましい。このリング状保持部材は、リ
ング状またはこれに準ずる形状のものあるいはセラミッ
クスバー先端部付近のみを支持する形状にして配設す
る。
体を用いた電気加熱式触媒装置を、排気量2000ccのエン
ジンのエキゾーストマニホールド直下に搭載し、排ガス
温度100〜900℃の熱サイクル試験を行い、ハニカム体の
構造耐久性と熱サイクル試験前後で通電加熱試験を実施
した。
電流路を形成する局所接合部や箔破断は認められず、通
電加熱機能を維持し、高い耐久性を得ることができた。
従来例による場合では、100サイクルでハニカム体のず
れと箔破断を生じ、通電加熱機能を失った。
スバーを配置してハニカム体を支持した場合のものであ
る。ここでは、このセラミックスバーは窒化ケイ素系の
セラミックスで形成された断面が1.5〜3mm角のものを、
またリング状保持部材はフェライト系ステンレス鋼製で
厚みが1.5mmのものを用い、リング状保持部材と金属外
筒を溶接で接合した。従来例は、セラミックスバーを配
設しない場合のものである。
mm 平箔(材質はフェライト系ステンレス) 幅:20mm、厚み:0.05mm 外筒(ケーシング) 材質:フェライト系ステンレス 厚み:1.5mm 内径:90mm 産業上の利用可能性 本発明においては、ハニカム体支持部材を絶縁性のあ
るセラミックスバーで形成することにより、ハニカム体
に通電した場合、通電電流がセラミックスバーにバイパ
スすることはなく、ハニカム体の電流路の発熱を阻害す
ることはない。
持され、ハニカム体と接触するがピンを介してハニカム
体の外周層、必要により強化層に保持され、または金属
外筒に接合されたリング状保持部材によって保持されて
おり、金属外筒、ハニカム体、電極と接合されないた
め、熱膨張に対して柔軟なハニカム体保持構造を形成
し、熱膨張差によって破損することもない。
気加熱式触媒担体の耐久性を向上して長期間にわたって
その機能を安定維持することができるので、産業上にお
いてその利用価値は大きい。
Claims (19)
- 【請求項1】金属平箔と金属波箔を重ねつつ円柱状に形
成したハニカム体を触媒担体とし、該触媒担体を金属外
筒に収容し、かつ少なくとも一部に通電路を形成して該
触媒担体内で通電発熱を可能にした電気加熱式触媒担体
を用いた内燃機関の排気浄化装置であって、前記電気加
熱式担体内を流れる排気の下流側における該触媒担体の
端面において、複数本の絶縁性セラミックスバーを前記
触媒担体の端面を横断するように配設すること;及び前
記セラミックスバーの両端部を、前記金属外筒に接合さ
れ、かつ保持部がリング状保持部材の内側に突出した筒
状部材であるリング状保持部材により、前記電気加熱式
触媒担体の外周部近傍で保持すること、以上からなる電
気加熱式触媒担体と主触媒担体とを併設し、前記加熱式
触媒担体の排気下流側端面と、前記主触媒担体の排気上
流側端面との間に、1〜50mmの間隔を設けた内燃機関の
排気浄化装置。 - 【請求項2】金属平箔と金属波箔を重ねつつ円柱状に形
成したハニカム体を触媒担体とし、該触媒担体を金属外
筒に収容し、かつ少なくとも一部に通電路を形成して該
触媒担体内で通電発熱を可能にした電気加熱式触媒担体
を用いた内燃機関の排気浄化装置であって、前記電気加
熱式担体内を流れる排気の下流側における該触媒担体の
端面において、複数本の絶縁性セラミックスバーを前記
触媒担体の端面を横断するように配設すること;及び前
記セラミックスバーの両端部を、前記金属外筒に接合さ
れ、かつ保持部がリング状保持部材の内側に突出した樋
状部材であるリング状保持部材により、前記電気加熱式
触媒担体の外周部近傍で保持すること、以上からなる電
気加熱式触媒担体と主触媒担体とを併設し、前記加熱式
触媒担体の排気下流側端面と、前記主触媒担体の排気上
流側端面との間に、1〜50mmの間隔を設けた内燃機関の
排気浄化装置。 - 【請求項3】金属平箔と金属波箔を重ねつつ円柱状に形
成したハニカム体を触媒担体とし、該触媒担体を金属外
筒に収容し、かつ少なくとも一部に通電路を形成して該
触媒担体内で通電発熱を可能にした電気加熱式触媒担体
を用いた内燃機関の排気浄化装置であって、前記電気加
熱式担体内を流れる排気の下流側における該触媒担体の
端面において、複数本の絶縁性セラミックスバーを前記
触媒担体の端面を横断するように配設すること;及び前
記セラミックスバーの両端部を、前記金属外筒に接合さ
れ、かつリング状保持部材の排気入側端部を全周にわた
って該リング状保持部材の内側に折り曲げてフランジ部
を形成し、該フランジ部を窪ませて樋状の保持部を形成
したリング状保持部材により、前記電気加熱式触媒担体
の外周部近傍で保持すること、以上からなる電気加熱式
触媒担体と主触媒担体とを併設し、前記加熱式触媒担体
の排気下流側端面と、前記主触媒担体の排気上流側端面
との間に、1〜50mmの間隔を設けた内燃機関の排気浄化
装置。 - 【請求項4】前記リング状保持部材の保持部が該リング
状保持部材の内側に突出した筒状部材であり、該筒状部
材に弾性材を設けた請求項1に記載の内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項5】前記リング状保持部材の保持部が該リング
状保持部材の内側に形成した樋状部材であり、かつ該樋
状部材に弾性材を設けた請求項2又は3に記載の内燃機
関の排気浄化装置。 - 【請求項6】前記リング状保持部材の内側に突出した筒
状または樋状の保持部材に、外径が前記保持部材の内径
より大きく、かつ内径が前記セラミックスバーの外径よ
り小さい寸法を有する弾性材を、前記保持部材とセラミ
ックスバーとの間に圧縮状態で設けた請求項1〜3の何
れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項7】前記リング状保持部材の保持部が該リング
状保持部材の内側に突出した樋状部材であり、該樋状部
材の端部にセラミックスバーの抜け出しを防止する鍔部
を設けた請求項2、3、5および6の何れか1項に記載
の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項8】金属平箔と金属波箔を重ねつつ円柱状に形
成したハニカム体を触媒担体とし、該触媒担体を金属外
筒に収容し、かつ少なくとも一部に通電路を形成して該
触媒担体内で通電発熱を可能にした電気加熱式触媒担体
を用いた内燃機関の排気浄化装置であって、前記電気加
熱式担体内を流れる排気の下流側における該触媒担体の
端面において、複数本の絶縁性セラミックスバーを前記
触媒担体の端面を横断するように配設すること;及び前
記セラミックスバーの両端部を、前記金属外筒に接合さ
れ、かつ保持部を嵌合溝としたリング状保持部材によ
り、前記電気加熱式触媒担体の外周部近傍で保持するこ
と、以上からなる電気加熱式触媒担体と主触媒担体とを
併設し、前記加熱式触媒担体の排気下流側端面と、前記
主触媒担体の排気上流側端面との間に、1〜50mmの間隔
を設けた内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項9】金属平箔と金属波箔を重ねつつ円柱状に形
成したハニカム体を触媒担体とし、該触媒担体を金属外
筒に収容し、かつ少なくとも一部に通電路を形成して該
触媒担体内で通電発熱を可能にした電気加熱式触媒担体
を用いた内燃機関の排気浄化装置であって、前記電気加
熱式担体内を流れる排気の下流側における該触媒担体の
端面において、複数本の絶縁性セラミックスバーを前記
触媒担体の端面を横断するように配設すること;及び前
記セラミックスバーの両端部を、前記金属外筒に接合さ
れ、リング状保持部材の幅全体にわたって内側に向かっ
て設けた凹部に前記セラミックスバーを保持する嵌合溝
を設けたリング状保持部材により、前記電気加熱式触媒
担体の外周部近傍で保持すること、以上からなる電気加
熱式触媒担体と主触媒担体とを併設し、前記加熱式触媒
担体の排気下流側端面と、前記主触媒担体の排気上流側
端面との間に、1〜50mmの間隔を設けた内燃機関の排気
浄化装置。 - 【請求項10】前記リング状保持部材の排気下流側端縁
を延伸して主触媒担体の金属外筒とする請求項1〜9の
何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項11】前記電気加熱式触媒担体の外周部の一層
以上を接合して外周強化層を形成し、該外周強化層上に
位置する前記セラミックスバーの両端部を前記リング状
保持部材により保持することによって前記セラミックス
バーを前記触媒担体の非強化層を横断するように配設し
た請求項1〜10の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項12】金属平箔と金属波箔を重ねつつ円柱状に
形成したハニカム体を触媒担体とし、該触媒担体を金属
外筒に収容し、かつ少なくとも一部に通電路を形成して
該触媒担体内で通電発熱を可能にした電気加熱式触媒担
体を用いた内燃機関の排気浄化装置であって、前記電気
加熱式担体内を流れる排気の下流側における該触媒担体
の端面において、複数本の絶縁性セラミックスバーを前
記触媒担体の端面を横断するように配設すること;及び
前記セラミックスバーの両端部を、前記電気加熱式触媒
担体の外周部に一層以上の接合強化層を形成し、該外周
強化層内に固定されたピンにより、前記電気加熱式触媒
担体の外周部近傍で保持すること、以上からなる電気加
熱式触媒担体と主触媒担体とを併設し、前記加熱式触媒
担体の排気下流側端面と、前記主触媒担体の排気上流側
端面との間に、1〜50mmの間隔を設けた内燃機関の排気
浄化装置。 - 【請求項13】金属平箔と金属波箔を重ねつつ円柱状に
形成したハニカム体を触媒担体とし、該触媒担体を金属
外筒に収容し、かつ少なくとも一部に通電路を形成して
該触媒担体内で通電発熱を可能にした電気加熱式触媒担
体を用いた内燃機関の排気浄化装置であって、前記電気
加熱式触媒担体の外周部と内周部に一層以上の接合強化
層を形成し、前記電気加熱式担体内を流れる排気の下流
側における該触媒担体の端面において、前記外周強化層
と内周強化層との間に複数本の絶縁性セラミックスバー
を前記触媒担体の端面を横断するように配設すること;
及び前記セラミックスバーの両端部を、前記各強化層内
に固定されたピンにより、前記電気加熱式触媒担体の外
周部近傍で保持すること、以上からなる電気加熱式触媒
担体と主触媒担体とを併設し、前記加熱式触媒担体の排
気下流側端面と、前記主触媒担体の排気上流側端面との
間に、1〜50mmの間隔を設けた内燃機関の排気浄化装
置。 - 【請求項14】金属平箔と金属波箔を重ねつつ円柱状に
形成したハニカム体を触媒担体とし、該触媒担体を金属
外筒に収容し、かつ少なくとも一部に通電路を形成して
該触媒担体内で通電発熱を可能にした電気加熱式触媒担
体を用いた内燃機関の排気浄化装置であって、前記電気
加熱式担体内を流れる排気の下流側における該触媒担体
の端面において、複数本の絶縁性セラミックスバーを前
記触媒担体の端面を横断するように配設すること;及び
前記セラミックスバーの下流側端面の両端部に凹部また
は貫通孔を設け、該凹部または貫通孔を介してピンを前
記電気加熱式触媒担体内に差込んで、前記ピンの先端部
を該電気加熱式触媒担体内で固定し、前記セラミックス
バーの両端部を前記電気加熱式触媒担体の外周部近傍で
保持すること、以上からなる電気加熱式触媒担体と主触
媒担体とを併設し、かつ前記主触媒担体をその排気上流
側端面が前記セラミックスバーの排気下流側面に接触す
る位置に配設し、前記加熱式触媒担体の排気下流側端面
と、前記主触媒担体の排気上流側端面との間に、1〜50
mmの間隔を設けた内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項15】金属平箔と金属波箔を重ねつつ円柱状に
形成したハニカム体を触媒担体とし、該触媒担体を金属
外筒に収容し、かつ少なくとも一部に通電路を形成して
該触媒担体内で通電発熱を可能にした電気加熱式触媒担
体を用いた内燃機関の排気浄化装置であって、前記電気
加熱式担体内を流れる排気の下流側における該触媒担体
の端面において、複数本の絶縁性セラミックスバーを前
記触媒担体の端面を横断するように配設すること;及び
前記セラミックスバーの排気上流側面の両端部に凹部ま
たは貫通孔を設け、該凹部または貫通孔を介してピンを
前記主触媒担体内に差し込んで前記ピンの先端部を該主
触媒担体内で固定し、前記セラミックスバーの両端部を
前記電気加熱式触媒担体の外周部近傍で保持すること、
以上からなる電気加熱式触媒担体と主触媒担体とを併設
し、かつ前記電気加熱式触媒担体をその排ガス下流側端
面が前記セラミックスバーの排気上流側面に接触する位
置に配設し、前記加熱式触媒担体の排気下流側端面と、
前記主触媒担体の排気上流側端面との間に、1〜50mmの
間隔を設けた内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項16】前記セラミックスバーの凹部に挿入する
ピンがU字型ピンである請求項14または15に記載の内燃
機関の排気浄化装置。 - 【請求項17】前記セラミックスバーの貫通孔に挿入す
るピンが直線状ピンである請求項14または15に記載の内
燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項18】前記電気加熱式触媒担体の金属外筒の内
面が前記主触媒担体の金属外筒の外面に接する状態で配
設された請求項14または15に記載の内燃機関の排気浄化
装置。 - 【請求項19】前記電気加熱式触媒担体の金属外筒の外
面が前記主触媒担体の金属外筒の内面に接する状態で配
設された請求項14または15に記載の内燃機関の排気浄化
装置。
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