JP3474357B2 - 電気加熱担体 - Google Patents
電気加熱担体Info
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Description
浄化する際に触媒を担持するために用いられる電気加熱
担体に関する。
通路に浄化触媒を配し、排気中のHC,CO,NOx 等
の有害成分を浄化する技術が知られている。しかし、こ
の排気浄化触媒は、活性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、内燃機関の始動時等、触
媒の温度が低い間は、排気中の上記有害成分が触媒によ
り浄化されず、そのまま大気に放出されるという問題を
生じる。
属を使用し、内燃機関の始動時にこの金属担体に、電流
を流すことにより、金属担体自体を発熱させて、短時間
で触媒活性化温度(300〜400℃)まで上昇させる
ようにした電気加熱式の触媒装置が提案されている。
は、特開平5−179939号公報に開示されたものが
ある。この公報で開示された電気加熱式触媒装置では、
図8に示すように触媒担体aは、表面にそれぞれ絶縁層
を形成した金属製の波箔bと平箔cとを重ねて中心電極
dの周りに巻回して構成した円筒状の金属箔積層体eの
形状とし、この金属箔積層体eの中心部には電極dを、
外周部には電極gをそれぞれ接続して金属箔積層体eに
通電してこの金属箔積層体eを発熱させ、触媒活性化温
度まで昇温させるように構成されている。
部の電極g近傍領域Bの金属箔各層は、通電可能なロウ
材により全面的にロウ付けされ、相互に通電可能に接合
されているが、中間部領域Cの金属箔各層では波箔bと
平箔cは前記金属箔絶縁層により、相互に電気的に絶縁
された部分を形成した状態になっている。
極gを介して通電した場合、電流は相互に電気的に絶縁
された金属箔層に沿って渦巻き状に流れる。この渦巻き
円筒状に形成された金属箔層(発熱部)の体積が比較的
大きいため、小電力の場合には発熱が不十分になり、金
属箔積層体e全体を触媒活性化温度まで上昇させるため
に長時間を要し、触媒活性化の遅れ等の問題を生じる。
て、例えば特願平6−116674号に記載されている
金属箔積層体eの金属層間に接合部を配置し、発熱部
(ヒートスポット)を形成することにより、金属箔積層
体eを短時間で触媒活性化温度まで昇温させる方法があ
る。本発明は、この発明を更に発展させたものである。
担体を形成する際に、金属箔積層体の金属箔間の接合を
局部的接合とし、その局部的接合部の形成を最適化する
ことにより、大電流を流すことなく、すなわち小消費電
力で、触媒活性化温度に到達する面積を拡大し、排ガス
浄化性能の向上を図ることを目的とする。
きい。従って発熱点が均一に存在した場合、担体の温度
は中心部と外周部とでは温度差が生じ、触媒活性化温度
に達する部分に不均一が生じることになる。本発明では
この不均一を解消し、且つ活性化面積を拡大し排ガス浄
化性能の向上を図れる手段を提供することにある。
交互に重ねた波箔と平箔との間に、複数のロウ箔を配し
て接合し、中心電極に円筒状に巻き取って得られる電気
加熱担体であって、電流路の条数を内周部よりも外周部
で多くして、発熱点の分布密度を内周部よりも外周部で
密にしたことを特徴とする電気加熱担体であり、第二の
発明は、外周部のロウ箔長さを内周部よりも短くすると
ともに、内周部のロウ箔幅を外周部よりも大きくするこ
とを特徴とする第一の発明に記載の電気加熱担体であ
る。
に使用できる電源容量は、一般の自動車の場合0.75
kWレベルの小容量のものが多く、このレベルの電源容量
で短時間で効率良く発熱させるためには、発熱部は面状
や線状ではなく、複数の点状配置にせざるを得ない。
積層体の波箔と平箔接合を局所接合として、全体の消費
電力を増加させることなく、発熱点の分布密度を内周部
よりも外周部で密にすることで、外筒を通して大気に逃
げる熱を補完し、触媒活性化領域を従来よりも拡大する
ことにより、排ガスの浄化率を向上させることができ
る。
示す実施例を用いて説明する。この実施例では、金属製
の波箔と平箔を重ねて中心電極(巻取軸)に巻回して円
筒状に形成した金属箔積層体を触媒担体とし、その外周
部にもう一方の電極を接続した電気加熱式触媒装置に本
発明を適用した場合の例を示している。
体、2は触媒担体となる円筒状金属箔積層体、3,4は
円筒状金属箔積層体を形成する帯状の波箔、平箔であ
る。
され、波箔3と平箔4に通電可能な棒状の中心電極(プ
ラス極)、6は円筒状金属箔積層体2を挿入した円筒状
の金属外筒であり、この積層体2を補強するとともに金
属箔積層体2の外周と通電可能に接続され、外部電極
(マイナス極)としても機能する。したがって、中心電
極5と外部電極6(金属外筒)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2に通電できるように
なっている。
ように、波箔3と平箔4との間の空隙により形成された
軸方向の貫通路7が中心電極5の周りに渦巻き状に配列
した構成を有している。波箔3と平箔4の表面には排ガ
ス浄化触媒(図示省略)が担持されており、この触媒装
置の金属外筒(外部電極)6を内燃機関の排気系(図示
省略)に接続して排ガスを前記軸方向の貫通路7を通す
ことにより、この排気ガス中の有毒成分が触媒と反応す
る結果、排気ガスが浄化される。
ニウムを含有する鉄系合金等の金属の厚さ50μm程度
の箔材が用いられており、その表面には、絶縁層として
厚さ1μm程度のアルミナ等の金属酸化物質(図示省
略)が形成されている。
ように、波箔3と平箔4とを重ねてそれぞれの始端を中
心電極5に接合した後、波箔と平箔とを重ねた状態のま
ま中心電極5の周りに巻き回すことで形成される。この
とき、ロウ箔8a,8bを金属箔積層体2の表層近傍の
予め設定された位置に差込み等により配置する。
a,8bによる通電可能な接合部9a,9bの配置列と
径方向に隣接する接合部間の通電路形成例を概念的に示
す。接合部9a,9bは、接合部の波箔3と平箔4との
間に、絶縁層より酸化性の大きい金属(例えば、ジルコ
ニウム−ニッケル合金)からなる厚さ0.05mm×幅
0.5〜5mm×長さ5〜20mmのロウ箔8a,8bによ
り形成され、接合部9aとこれと径方向に隣接する接合
部9bの端部が径方向で重なっており、この重なり部
(重なり幅d)に発熱点hpが形成される。すなわち、
中心部から外周に向かって渦巻き状に形成された金属箔
層について見た場合、電流は平箔から接合部のロウ箔を
通り、波箔を通って径方向に流れ、再び次の接合部のロ
ウ箔を通って隣接する金属箔層の平箔に流れる。
合部が金属箔層毎に、中心部から外周端に向かって周方
向に形成され、通電路10が形成される。この一連の通
電路10を条と定義する。すなわち、図5に示す担体は
2条の通電路をもつことがわかる。図4において、この
通電路の接合部9a,9bの端部が重なる位置において
発熱点hpが順次形成されていく。
れる発熱点hpを金属箔積層体2に分布させ、中心電極
5と外部電極6の間に通電して発熱させる。触媒反応は
発熱反応であるため、発熱部(ヒートスポット)が触媒
活性化温度に達し、反応が起こると発生した熱が周辺に
伝わって新たな反応を引き起こし、活性化領域を拡大し
ていく。したがって、発熱点分布密度は排ガス浄化性能
を決める1つの重要な因子である。
発明は、図5に示す電流路のうち、発熱点の分布密度を
内周部よりも外周部で密にした電気加熱担体である。本
発明の電気加熱担体を実施例である図6に従って詳細に
説明する。尚、実施例とともに従来例を表1および表2
に、従来例の概念図を図7に示す。
径を30.5mmとし、中心電極5の面積は除外し、表層
において排ガスが通過する面積が等しくなる径とした。
すなわち、内周部は担体の半径×0.71倍よりも内側
の領域、外周部は担体の半径×0.71倍よりも外側の
領域とした。
分布密度、排ガス浄化率(比)を示したものである。こ
こで、発熱点分布密度は、単位面積当たりの発熱点の数
であり、各々の発熱点数を面積で除したものである。ま
た、実施例、従来例は、担体の消費電力値一定の条件で
行ったものである。
mm ・内周部及び外周部の面積 28.8cm2
ウ箔8a,8bの長さを12mm、幅を1mmとし、発熱点
hpの長さを4mmとしている。表2に示すように発熱点
分布密度(点/cm2 )は内周部で1.04、外周部で
0.28である。発熱点分布密度が外周部の方が小さい
ことと外筒を通して大気に熱が逃げるために、内周に比
べ外周の温度が上昇せず、触媒活性化面積が拡大されな
いため、排ガス浄化率が小さくなった。この場合の消費
電力値は750Wであった。
電流路10を従来例と同じ2条とし、外周部の電流路1
1を6条とすることで外周部の発熱点を42点(7点/
条)に増加させている。ロウ箔長さ、幅を従来例と同じ
にし、発熱点hpの大きさを同じとした場合でも、排ガ
ス浄化率は向上する。このように、外周部において、条
数を増すことにより外周部での発熱点の分布密度を密に
することができる。この場合消費電力値が750Wより
も大きくなってしまう。次に、電気抵抗値、消費電力値
を合わせ込むために外周部の発熱点hp3 を形成する際
にはロウ箔8a,8bの長さを9mm、幅を1mmとし内部
に対し発熱点の周方向寸法(d)を1mmに減じた。また
内周部を中心側から“その1”及び“その2”の領域に
区分し、それぞれの発熱点hp1 、hp2 を形成するた
めのロウ箔8a,8bの幅をそれぞれ1.4mm、1.0
mmとした。
この条件下で発熱点分布密度(点/cm2 )は内周部で
1.04、外周部で1.46を示し、外周部の発熱点分
布密度が内周部よりも大きくなった。本発明の場合、担
体の外筒を通して大気に逃げる熱を補完し、触媒活性化
面積を外周部で拡大することが可能となり、表2に示す
ように、従来例よりも排ガス浄化率を向上できることが
わかった。このように条数を増し、外周部のロウ箔の長
さを内周部より短くすると共に内周部のロウ箔の幅を外
周部より大きくすることにより、全抵抗を一定とした条
件においても外周部の発熱分布密度を大きくできるもの
である。
電力を増加させることなく、触媒活性化領域を従来より
も拡大することができ、排ガス浄化率を向上させること
が可能となった。すなわち、小電力化と浄化性能確保と
の両立が可能になった。
面概要説明図。
の製造方法例を示す概要説明図で波箔と平箔を重ねて中
心電極に巻回している状態を示す立体説明図。
金属積層体)における接合部による通電路と発熱部
(点)形成例を示す径方向断面概念説明図。
金属積層体)におけるロウ箔による通電路を示す径方向
断面説明図。
成例を示す径方向断面説明図。
Claims (2)
- 【請求項1】 波箔と平箔との間に複数のロウ箔を配
し、中心電極に円筒状に巻き取って得られる電気加熱担
体であって、電流路の条数を内周部よりも外周部で多く
して、発熱点の分布密度を内周部よりも外周部で密にし
たことを特徴とする電気加熱担体。 - 【請求項2】 外周部のロウ箔長さを内周部よりも短く
するとともに、内周部のロウ箔幅を外周部よりも大きく
することを特徴とする請求項1記載の電気加熱担体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP09665596A JP3474357B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | 電気加熱担体 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP09665596A JP3474357B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | 電気加熱担体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09276711A JPH09276711A (ja) | 1997-10-28 |
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ID=14170856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP09665596A Expired - Lifetime JP3474357B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | 電気加熱担体 |
Country Status (1)
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008011261A1 (de) * | 2008-02-27 | 2009-09-03 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Wabenkörper mit flexiblen Verbindungsstellen |
-
1996
- 1996-04-18 JP JP09665596A patent/JP3474357B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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