JPH04103217U - 触媒コンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの高負荷時はもちろん、低負荷時に
おいても、速やかに触媒の活性化ができるようにする。 【構成】 排気ガス浄化触媒を担持した担体３を有する
触媒コンバータ１において、前記担体３に加熱機能とし
ての発熱体５を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車の排気ガス浄化装置に用いられる触媒コンバータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

自動車の排気系には、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ及びＮＯ_X などを無害なＨ₂ Ｏ 、ＣＯ₂ 及びＮ₂ などに化学変化させるための触媒コンバータが取付けられてい る。 この触媒コンバータは、一般に白金、パラジウム、白金−パラジウムなどの貴 金属触媒を、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）などのセラミックス担体や鉄、ＳＵＳなど の金属担体に担持させたものを、適当な容器内に保持してなるものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

触媒コンバータ中の触媒を活性化させ、排気ガスの浄化という目的を達成する ためには、触媒コンバータの温度管理が重要となる。 例えば、触媒コンバータの取付け位置がエンジンから離れていると、低負荷時 には触媒コンバータに入る排気ガス温度が低く、触媒を活性化させるまでに時間 がかかりすぎるという問題がある。一方、エンジンに近い位置（例えば、排気ポ ート近傍）に触媒コンバータを取付けると、触媒は短時間で活性化されるが、高 負荷時においては過度の熱が加わるために触媒の早期劣化の原因となるという問 題がある。

【０００４】 そこで本考案は、上記問題点を解決し、車体内部における触媒コンバータの取 付け位置にかかわらず、エンジンの高負荷時はもちろん、低負荷時においても、 速やかに触媒コンバータ中の触媒の活性化ができる触媒コンバータを提供するこ とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成する本考案に係る触媒コンバータは、排気ガス浄化触媒を担 持した担体を有する触媒コンバータにおいて、前記担体に加熱機能を備えてなる ことを特徴とする。

【０００６】

【作用】

本考案の触媒コンバータにおいては、排気ガス浄化触媒を担持した担体に、独 自の加熱機能が備えられている。 このためにエンジンから離れた位置に触媒コンバータが取付けられている場合 において、エンジンが低負荷時には、触媒コンバータ中の触媒担体を発熱させる ことにより触媒を活性化させることができる。また、エンジンが高負荷時にも、 この加熱機能によって、触媒をより早期に活性化させることができる。 更に、エンジンが高負荷時で、触媒が十分に活性化されている場合には、触媒 担体の発熱を中断することもできる。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案を実施例に基づいて説明する。

【０００８】 図１には一実施例に係る触媒コンバータを示す。同図に示すように、触媒コン バータ１において、外筒シェル２内部には、加熱機能が備えられたセラミックス 製担体３からなる触媒コンバータ本体４が収納されている。セラミックス製担体 ３は、筒状の厚肉部３ａと、その内部に形成された断面構造が渦巻型、スタック 型又は格子型などの触媒担持部３ｂとからなるものである。

【０００９】 加熱機能は、図２に示すようにセラミックス製担体３の厚肉部３ａの内部又は 外表面に形成された線状の発熱体５と、線状の発熱体５の両端部に形成された電 極６ａ及び６ｂと、そこから導電体を介して接続された電源７とから構成されて いる。なお、８は必要に応じて設けられる遠隔操作可能なスイッチである。 線状の発熱体５は、担持させた触媒が活性化されるようにセラミックス製担体 ３自体を発熱させることができるならば、例えば、図２に示すように厚肉部３ａ の全面に形成してもよいし、また、厚肉部３ａの一部に形成してもよい。

【００１０】 このような加熱機能を備えたセラミックス製担体３は、例えばＰＴＣヒータ技 術を応用し、ニクロム線のような発熱体５を、触媒を担持させた焼成前の担体の 厚肉部３ａに埋設するか又は厚肉部３ａの外表面にプリントした後焼成し、電極 を形成し、電源と接続することにより製造することができる。

【００１１】 また、本考案の触媒コンバータ本体は、図３に示すように、それ自体が発熱体 から形成された金属製担体１１（図は格子型）の二つの部位に電極１２ａ及び１ ２ｂを形成し、電源１３に接続することにより加熱機能を備えた構造としたもの とすることもできる。なお、１４は必要に応じて設けられる遠隔操作可能なスイ ッチである。

【００１２】 更に、本考案の触媒コンバータ本体は、平面形状が図２に示すものと略同様な シート状のセラミックスヒータにより、触媒担体を包み込むようにして設けた加 熱機能を有するような構造のものにすることもできる。

【００１３】 次に、本考案の触媒コンバータの作動を図１及び図２に基づいて説明する。 触媒コンバータ１がエンジンから離れた位置に設置されエンジンが低負荷時に は、スイッチ８をＯＮ状態にし、電源７からセラミックス製担体３の厚肉部３ａ に埋設した線状発熱体５に通電する。この操作により発熱体５が埋設された担体 ３が発熱し、それにより触媒担持部３ｂが昇温し、そこに担持されている触媒が 活性化される。この活性化触媒の作用により、図１中矢印で示す方向から触媒コ ンバータ１に送られた排気ガス中のＨＣ、ＣＯ及びＮＯ_X などが無害なＨ₂ Ｏ、 ＣＯ₂ 及びＮ₂ などに化学変化される。 そして、エンジンが高負荷時には、高温の排気ガスの作用により、触媒コンバ ータ１自体の温度も十分に高くなる。このために低負荷時におけるような電源７ からの通電は不要となるため、スイッチ８をＯＦＦ状態にして通電を中断するこ とができる。なお、エンジンの高負荷時においても、より早期に触媒を活性化さ せるために通電をすることもできる。

【００１４】 図４には他の実施例に係る触媒コンバータに備えられる触媒コンバータ本体を 概念的に示す。同図に示すように、この触媒コンバータ本体２１は、円筒状の外 形を有すると共にその軸方向に貫通する多数のセル２２ａを有するメタル製の触 媒担体２２と、この触媒担体２２の一部のセル２２ａ内に貫通する複数の線状の 発熱体２３とを有するものであり、各発熱体２３は両端部同士を導電体２４によ り集合されてそれぞれ両側に設けられている電極２５に接続されている。 ここで、触媒担体２２の構造は、軸方向に貫通するセル２２ａを有するもので あれば特に限定されないが、本実施例では、板材と波板材とを合せたものを渦状 に巻いて板材と波板材の凹部との隙間をセル２２ａとし、少なくともセル２２ａ 内の表面に触媒を担持したものを用いている。また、発熱体２３は、通電により 発熱して触媒担体２２を加熱しうるものであればよく、ニクロム線やセラミック スヒータなどを用いることができる。なお、ニクロム線等を用いる場合には、金 属製の触媒担体２２との絶縁のため、その表面にセラミックスや樹脂、触媒等の コーティングによる絶縁層を形成する必要がある。 かかる触媒コンバータ本体２１は上述したように外筒シェル内に収納し、電極 ２５に電源を接続して使用するものであり、その使用方法、作用効果は上記実施 例と同様である。

【００１５】 図５には他の実施例に係る触媒コンバータに備えられる触媒コンバータ本体を 概念的に示す。同図に示すように、この触媒コンバータ本体３１は上述したセラ ミックス製触媒担体３２（図示は格子型を示す）のセル３２ａの一部に、図４に 示すものと同じように発熱体３３を挿入したものである。但し、本実施例では発 熱体３３として用いた電熱線は正負の端子が片側にあるので、各端子を導電体３ ４で並列に集合して電極３５に接続してある。 かかる触媒コンバータ本体３１も上述したように外筒シェル内に収納し、電極 ３５に電源を接続して使用するものであり、その使用方法、作用効果は上述した ものと同様である。

【００１６】 図４及び図５に示した実施例では触媒担体２２，３２のセル２２ａ，３２ａ内 に発熱体２３，３３を挿入し、各発熱体２３，３３を並列に接続した構造とした が、勿論、直列に接続することもできる。 この例を図６に示すが、発熱体４１は触媒担体４２の複数のセル４２ａを蛇行 状態で貫通するように設けられ、その両端がそれぞれ正負の電極４３ａ，４３ｂ に接続されている。

【００１７】 図４〜図６で示した各実施例のように、触媒担体のセル内に発熱体を挿入した ものは、構造が簡単であり、また、従来の触媒担体をそのまま使用することがで きるので、製造コストが安く、容易に実現可能である。

【００１８】 本考案の触媒コンバータは、排気ガス浄化触媒を担持した担体を有する触媒コ ンバータにおいて、前記担体が加熱機能を備えていることを特徴とするものであ る。 触媒コンバータがエンジンから離れた位置に設置されている場合でエンジンが 低負荷時には、触媒担体の温度が低く触媒は不活性である。本考案の触媒コンバ ータにおいては、このような場合でも加熱機能により触媒担体自体が発熱し、触 媒の活性化温度まで速やかに昇温させることができる。この加熱機能による発熱 で活性化された触媒の作用により、触媒コンバータに送られた排気ガス中のＨＣ 、ＣＯ及びＮＯ_X などが無害なＨ₂ Ｏ、ＣＯ₂ 及びＮ₂ などに化学変化され、大 気汚染を防止することができる。 また、本考案の触媒コンバータにおいては、エンジンが高負荷時のように触媒 担体が十分に加熱され、触媒が活性化されている場合には、加熱機能による担体 の発熱操作を中断することができる。この中断操作により、省エネルギー化が可 能となり、また、触媒担体の過度の発熱を防止し、触媒の早期劣化を防止するこ とができる。 本考案の触媒コンバータは以上のような効果により、エンジンから離れた位置 に触媒コンバータを設置した場合でも、十分な排気ガスの浄化ができる。このた めに触媒の早期活性化を目的としてエンジンの近傍に触媒コンバータを設置した 場合のように、過度の発熱による触媒の早期劣化（耐久性の低下）という問題が 生じることがない。なお、本考案の触媒コンバータは、上述したようにセラミッ クス担体及び金属担体のいずれの型の触媒担体を有する触媒コンバータにも適用 できるものである。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の触媒コンバータは触媒担体が加熱機能を有して おり、必要に応じて触媒担体を速やかに加熱することができるので、車体内部に おける触媒コンバータの取付け位置にかかわらず、エンジンの高負荷時はもちろ ん、低負荷時においても速やかに触媒を活性化できる。したがって、排気ガスの 有害物質が無害化できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係る触媒コンバータの断面図であ
る。

【図２】図１の触媒コンバータ本体の説明図である。

【図３】触媒コンバータ本体の他の実施例を示す斜視図
である。

【図４】他の実施例に係る触媒コンバータを示す説明図
である。

【図５】他の実施例に係る触媒コンバータを示す説明図
である。

【図６】他の実施例に係る触媒コンバータを示す説明図
である。

【符号の説明】 １ 触媒コンバータ ２ 外筒シェル ３ セラミックス製担体 ４ 触媒コンバータ本体 ５ 発熱体 １１ 金属製担体 ２１ 触媒コンバータ本体 ２２ 触媒担体 ２２ａ セル ２３ 発熱体 ３１ 触媒コンバータ本体 ３２ 触媒担体 ３２ａ セル ３３ 発熱体 ４１ 発熱体 ４２ 触媒担体 ４２ａ セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 古賀 一雄 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ガス浄化触媒を担持した担体を有す
   る触媒コンバータにおいて、前記担体が加熱機能を備え
   てなることを特徴とする触媒コンバータ。