JPH01240718A - 排ガス処理用触媒の加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 本発明は排ガス処理用触媒の加熱装置に関し、特に内燃
機関において、例えばガソリンを燃料とする自動車の排
気装置に関するものである。

口、従来技術 従来、例えば自動車等の内燃機関における排気装置にお
いては、エンジンから排出された排ガスは排出路を通り
、この排出路中に配された触媒によって排ガス中に含ま
れる有害な成分、例えば炭化水素、−酸化炭素及び窒素
酸化物等を処理し、浄化ガスとして排出している。

これを例えば第８図で説明すると、エンジン３１から排
出された排ガスはエキゾースト・マニホールド３４から
フロントチューブ３５を通り、触媒槽３６内の触媒によ
り処理され、マフラ３７を通ってエキゾーストパイプ３
８より排出している。　なお、図中の３０はプロペラ、
３２はトランスミッション、３３はプロペラシャフトで
ある。

このような徘ガス処理システムにおいて用いられる触媒
は三元触媒と呼ばれ、担体粒子に白金−ロジウム等の触
媒を付着したものを用いるベレット型と、ハニカム状に
組まれた担体に触媒を付着させているモノリス型の主に
２つのタイプがある。

そして、触媒はエンジン３１からの排ガスの温度で昇温
され、排ガス転化効率を高めるように設計されている。

　ここで転化効率とは、不完全燃焼物質、例えば炭化水
素や一酸化炭素を完全燃焼物質のＣｏ、　、Ｈ２Ｏ等に
転化（転換）する効率を言う。

しかしながら、第８図の従来例の場合は、触媒槽３６を
エンジン３１から離れた位置に設けていることから、エ
ンジンの始動直後及び低負荷時に温度の上昇が十分に行
われないため、転化効率を十分にする触媒温度を確保で
きず、触媒の排ガス浄化能力を十分に得ることができな
いという問題が生じる。

ハ９発明の目的 本発明の目的は、常に転化効率が良好となるように所望
の触媒温度を設定できる、排ガス処理用触媒の加熱装置
を提供することにある。

二９発明の構成 即ち、本発明は、排ガスの排出路中に配された触媒によ
って前記排ガスを処理するように構成され、前記触媒を
加熱するためのヒータを有する、排ガス処理用触媒の加
熱装置に係るものである。

ホ、実施例 以下、本発明の詳細な説明する。

第１図〜第４図は、ベレット型触媒を用いた実施例を示
すものである。

まず第１図の例においては、既述した第８図の槽３６と
同一位置に触媒槽４を設け、この槽４内に配した触媒２
の内部に、例えばニクロム線５を埋設し、電源端子３に
外部回路から給電することにより、ニクロム線５を発熱
させてヒータとして用いていることが特徴的である。

従って、触媒２の内部より直接的に触媒２を加熱してい
るが、この際に、外部回路からの給電を調整することに
より、常に触媒２を所望の温度に設定することができる
。　この結果、排ガス１による温度上昇を利用しなくと
も、エンジンの始動直後から、或いはエンジンの低負荷
作動時でも触媒２を所定温度に昇温でき、常に安定して
十分な転化効率が得られる。　このため、触媒作用が良
好となり、排ガス中に含まれる有害な成分を常に有効に
処理することができる。

また、排ガス１による温度上昇を利用しない上に、触媒
槽４をエンジンから十分に離して設置できるので、エン
ジンの高負荷作動時において、排ガスが過度に温度上昇
してもこれによる影９（熱害）が緩らげられ、従って触
媒等の耐熱性及び耐久性を良好に維持できる。

また、ここで、本例において、ニクロム線のヒータ５を
有した触媒２を槽４内に設置するに際し、カートリッジ
タイプとして交換可能とすることにより、触媒の設置作
業や交換作業が容易となる。

次に第２図の例について説明すると、この例では、第１
図の例でヒータ５として用いたニクロム線の代わりに、
例えばチタン酸バリウム等のいわゆるＰ　Ｔ　Ｃ（Ｐｏ
ｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉ
ｃｉｅｎｔ）と呼ばれる正温度特性をもつセラミック材
料からなるヒータ６を用い、これに機械的なガス通過孔
８を設けている。　こうしたヒータ６を触媒２の外表面
に接して配し、通過孔８によって排ガス１を触媒２に通
している。

即ち、本例におけるように、触媒２を外表面で周囲から
直接加熱するＰＴＣヒータ６を利用することにより、触
媒２の全体を効率良く加熱し、均一で十分な転化効率を
得ることができる。　しかも、ヒータは耐熱性が良好で
、長寿命であり、組み込み易く、さらにまた、正温度特
性をもつため、過度な昇温を防いで常に目的とする温度
に設定可能となる。　なお、図中の３′は対極板である
。

第３図の例では、上述の第２図の例と同様にＰＴＣヒー
タ７を用いているが、本例の場合には、機械的にガス通
過孔を開けることはせず、セラミックス粉の成形、焼結
等で形成した多孔質体の気孔を利用して排ガス１を触媒
２に通している。

即ち、本実施例の特徴は、上述した如くの多孔質体から
なるＰＴＣヒータ７を用いたことであり、触媒２をその
外面から直接に加熱するに際し、ガス流入面にのみヒー
タ７を配しても触媒２の昇温を有効に行える。　また、
触媒ペレット全体をＰＴＣヒータ７で包み込まなくとも
、触媒２を効率良（所望の温度に昇温することが可能と
なるので、構造や設置作業も簡単となる。

第４図は更に他の実施例を示すものである。

即ち、第４図の例では、機械的に開けた多孔９、を有す
る伝熱体（ヒータプレート）１０でペレット２全体を包
み込み、図に示すようにヒータプレート８上にＰＴＣヒ
ータ素子６を設置していることが特徴的である。　従っ
て本例では、ＰＴＣヒータ素子６により、ヒータプレー
ト１０を介して触媒２を間接的に加熱しているが、ヒー
タプレート１０を用いることにより、ＰＴＣヒータ素子
６をコンパクトにでき、かつ効率よく触媒２を所定の温
度に加熱することが可能となる。　なお、図中の１４は
ヒータのリード線を模式的に示すものである。

次に、第５図〜第７図について、モノリス型の触媒を用
いた実施例を説明する。

第５図の例では、ガス通過孔１５のあるハニカム状の触
媒１３の内部に、第１図の例と同様の例えばニクロム線
ヒータ５を設置して、触媒１３を内部から直接的に加熱
している。　従って、触媒１３を所望の所定温度に設定
できると共にガス１との接触も十分となるので、本発明
の目的を達成し、かつ、十分にその作用効果を奏しうる
。

また、本例のようにモノリス型触媒を用いることにより
、全体の大きさはコンパクトとなり、しかも容量の大き
い触媒が可能となるので有利である。　また、触媒の設
置も容易である。　図中の１２は斌媒押え用のクツショ
ンである。

第６図の例においては、上述の第５図の例と同様に、ハ
ニカム状の触媒１３を用いる゛。　ここでは、触媒１３
を第３図の例で用いた多孔質のＰＴＣヒータ７をガス流
入面に設け、これにより外部から直接的に触媒１３を加
熱している。　従って、本例においても、ＰＴＣヒータ
７の特質を生かして、効率良（温度を制御でき、常に触
媒１３を転化効率の良い所望の温度に加熱することが可
能となる。

第７図は、更に他の実施例を示すものである。

この例ではヒータ２１をケース４の周面（即ち、胴まわ
り）に装着している。　即ち、ＰＴＣヒータ素子６を固
定したベルト状のヒータプレート２２を一対分（図面の
手前と後方側）、ケース４の全周に亘って接触せしめて
固定具２５で固定し、かつヒータ素子６へはコンタクト
スプリング２３を介して電源端子２４から給電する。

この例では、ケース４自体を全周から加熱して内部の触
媒１３を間接的に加熱するものであるから、上述したと
同様の作用効果が得られる上に、ヒータの取り付けが簡
単で、ケース自体は従来のものをそのまま使用できると
いう利点がある。　なお、ヒータプレート２２の固定は
、ボルドーナンドの組み合せや或いはバンド等によって
もよい。

以上、本発明を例示したが、上述の例は本発明の技術的
思想に基いて更に変形可能である。

例えば、上述したニクロム線ヒータ等の取付方向、位置
、ヒータの本数等は、触媒の容量及び形状等により種々
変更可能であり、さらに、ＰＴＣヒータ等の配置や構造
等も、例えば棒状、筒状、格子状、面状等、種々変更し
てよい。

また、上述したヒータに用いる材料として、ニケイ素、
ケイ化モリブデン、ランタンクロメイト等のセラミック
を使用してもよい。　触媒の材質や形状等も上述のもの
に限定されない。

また、上述のヒータ及び触媒は、自動車のエンジン以外
の内燃機関或いは火花点火機関等の排ガスの処理にも適
用できる。

へ０発明の作用効果 本発明は上述した如く、排ガスの排出路中に配された触
媒を加熱するためのヒータを有しているので、排ガスに
よる温度上昇を利用しなくとも、常に転化効率の良い所
望の温度に触媒を加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の実施例を示すものであって、 第１図は第１の実施例によるペレット型触媒槽の断面図
、 第２図は第２の実施例によるペレット型触媒槽の断面図
、 第３図は第３の実施例によるペレット型触媒槽の断面図
、 第４図は第４の実施例によるペレット型触媒槽の断面図
、 第５図は第５の実施例によるモノリス型触媒槽の部分断
面図 第６図、第７図は他の二側によるモノリス型触媒槽の各
部分の各断面図 である。 第８図は従来の排気装置を示す概略図である。 なお、図面に示す符号において、 １−−−−−−−−−−−−−−−−−−−・−排ガス
２−＝・−・・−・−−−一−−−−−−・−ベレット
型触媒３．２４−−−−−−一・−−一一一・−・電源
端子４．３６−・−・−−−−−ｍ−−−・−触媒槽５
−一−−−−−−・−・−・・−・−・−ニクロム線ヒ
ータ６．７−・−−−−一・−−−−−−−Ｐ　Ｔ　Ｃ
ヒータ８．９．１５−・−・−・−ガス通過孔１０、２
２−・・−−−ｍ−・−・−・・ヒータプレート１２”
−−−一・−−−−−−−−−−・−−一−−−−−・
・クツション材１３−・−一一一−−−−−−−−・・
−・−・−・・・・−モノリス型触媒２１−・−−一−
−・−・・−−−−一・−・−ヒータ２３−−−−−−
〜−・・−・−−一−−−−−・・コンタクトスプリン
グ３１・−−−−−−・・・・−・−・−一−−−・−
エンジン３２・−・−−−−一−−−−−−−−−−−
−−−−・−トランスミッション３３−−−−−・・−
・−・−・−−一−−・−プロペラシャフト３４・・−
−−一−−−−−−−−−−−−−−エキシ−スト・マ
ニホールド３５・−・−−−−−・・・−−−−一−−
・・−・山−フロントチューブ３７−−−−−〜−・−
・−・・・・−而−マフラ３８−・−・−−−一−−−
−−−−−−−−・−一一一エキシースト・パイプであ
る。 代理人　弁理士　　逢　坂　　宏 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、排ガスの排出路中に配された触媒によって前記排ガ
   スを処理するように構成され、前記触媒を加熱するため
   のヒータを有する、排ガス処理用触媒の加熱装置。