JPH04171214A - 排気浄化用触媒コンバータ - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、自動車用内燃機関等に用いられる排気浄化用
触媒コンバータに関し、特に触媒担持用にそれ自体か加
熱用ヒータとなるメタル担体を用いるものに関する。

〈従来の技術〉 自動車用内燃機関等の排気浄化用触媒コンバータとして
、近年、熱容量や圧力損失の点て有利なメタル担体を用
いるものか考えられている。

一方、触媒コンバータは、良く知られているように、所
定の活性化温度にまで昇温した状態てないと十分な触媒
作用を果たすことができず、従って、内燃機関の冷間始
動直後などには、排気浄化性能が十分なレベルに達する
までにある程度の時間がかかってしまう。

そこで、電熱ヒータを用いて触媒を担持した担体を加熱
することが従来から考えられており、特に上述したメタ
ル担体ではそれ自体が金属板から構成されているので、
その金属板そのものを抵抗体つまり電熱ヒータとして利
用する方法が提案されている。

ここで問題となるのは、耐熱性等の点から一般にメタル
担体に利用されているステンレス系の金属板では、その
抵抗率が非常に小さく、従って、略円柱形に成形された
メタル担体の径方向もしくは長さ方向に通電した場合に
、発熱体として必要な抵抗値を側底確保てきないという
ことである。

このような点を考慮して、特開昭４８−５４３１２号公
報には、平坦な第１の金属板と凹凸の波形に屈曲した第
２の金属板との表面に、それぞれ予め絶縁性セラミック
ス層をコーティングした上で、両者を重ね合わせると共
に巻回して略円柱状に形成したメタル担体が示されてい
る。

このものでは、渦巻状をなす第１の金属板と第２の金属
板とがその全長にわたって互いに絶縁されるため、その
一方、例えば第２の金属板の中心部と外周部とを端子部
として通電することで、抵抗体としての長さをかなり大
きく確保できるようになっている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来の構成では、絶縁性セラミック
ス層を表面にコーティングした第１．第２の金属板を、
そのコーテイング後に湾曲させつつ巻回して略円柱状に
成形しなければならないのて、実際には、その巻回工程
時に絶縁性セラミックス層か多量に剥離してしまい、側
底実用に供することができない。また、絶縁性セラミッ
クス層の剥離によって担体内部での短絡つまり抵抗値の
低下が生じ易い。

本発明は、このような実情に鑑み、メタル担体の抵抗体
としての長さを十分に確保てきるのみならず、製造を容
易化し、あわせてケーシング内におけるメタル担体の保
持構造も簡素化して、メタル担体を用いた触媒コンバー
タの実用化を図ることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明は、 帯状の金属板を所定の間隙を保つように複数回折り返し
てなり、かつその始点と終点とが端子部となる主金属板
と、 この主金属板の表面全体にコーティングされた絶縁層と
、 凹凸の波形に屈曲形成された金属板からなり、かつ上記
絶縁層でコーティングされた主金属板の各間隙にそれぞ
れ挿入されて、主金属板との間に流路を画成する複数枚
の波形スペーサとにより、触媒担持用のメタル担体を構
成する一方、このメタル担体の外周を絶縁性のマットで
覆い、このマットを介して筒状のケーシング内に収容し
て保持させる構成としたものである。

〈作用〉 上記の構成では、メタル担体についてみると、主金属板
が予め所定外形状をなすように折り返して成形してあり
、その表面全体に絶縁層がコーティングされている。そ
して、その各間隙に波形スペーサが挿入されて微細な流
路が画成されているが、この各波形スペーサと主金属板
とは上記絶縁層にて絶縁される。つまり、抵抗体として
の長さを主金属板の全長と等しく確保でき、抵抗値が十
分に大きくなる。また、コーテイング後に強い曲げ変形
を受けることがないので、絶縁層の剥離が防止される。

さらに、ケーシング内におけるメタル担体の保持構造に
ついてみると、メタル担体を絶縁性のマットを介してケ
ーシング内に収容して保持させてあり、ケーシングとメ
タル担体との間の絶縁性か確保されると共に、保持構造
が簡素化される。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は本発明に係る触媒コンバータの全体
構成を示している。

メタル担体１は、断面楕円形の略円柱状をなし、金属製
ケーシング２の内部に収容されている。ケーシング２は
、一端に排気人口３を有すると共に他端に排気出口４を
有し、それぞれ排気管接続用のフランジ３ａ、４ａが設
けられている。また、ケーシング２は、長手方向に沿っ
て２分割された形に予め形成されており、メタル担体１
を収容した上で両側縁のフランジ２ａを互いに溶接する
ことにより一体化されている。

また、メタル担体１は、ケーシング２内に収容されてい
るか、メタル担体１の外周に絶縁性のマット２７を巻付
け、このマット２７を介してケーシング２内に収容して
保持させである。

この絶縁性のマット２７としては、例えば、インクラム
・マット（米国スリーエム社の商品名）と呼ばれる、加
熱膨張剤（バーミキュライト）、セラミックスファイバ
ー及び有機結合剤を主要成分とする加熱膨張性セラミッ
クス材料を用いる。

そして、メタル担体１を楕円の短径方向から挟むように
マイナス側電極７及びプラス側電極８か設けられている
。これらの電極７．８はそれぞれ絶縁性ブツシュ９を介
してケーシング２の取付孔に挿入されている。

次に、第３図を参照して、上記メタル担体ｌについて詳
述する。

このメタル担体１は、１枚の連続した帯状の金属板から
なる主金属板１１と、この主金属板１１に組合わされて
微小な多数の流路を形成する複数枚の波形スペーサ１２
とがら大略構成されている。

主金属板１１は、基本的には平坦な帯状の金属板を、一
定の間隙、例えば１〜３ｍｍ程度の幅Ｗの間隙１３を保
つように交互に複数回折り返し、かつ全体としては、前
述した断面楕円形の略円柱状の外形状を呈するように成
形したものである（第４図参照）。そして、この主金属
板１１は、これ単独でもってコーティング処゛理か施さ
れており、絶縁性セラミックス層１４がその表面全体に
形成されている。

また、波形スペーサ１２は、上記間隙１３の輻Ｗから絶
縁性セラミックス層１４の厚さを引いた輻と略等しい高
さの凹凸の波形に屈曲された金属板からなり、これを各
間隙１３に合わせた長さしにそれぞれ切断したものであ
り（第５図参照）、やはり、個々にコーティング処理が
施されていて、絶縁性セラミックス層１５かその表面全
体に形成されている。尚、この波形スペーサ１２の組立
前のコーティング処理は必ずしも必要ではなく、省略す
ることも可能である。

上記主金属板１１及び波形スペーサ１２の母材としては
、薄いステンレス系の金属板、例えば、Ｆｅを主体とし
て、Ｃｒ２Ｏ％、Ａ１５％及び微量のＬａを配合したも
のが用いられる。尚、この材料の抵抗率としては１５０
μΩ・ｃｍ程度である。また、上記絶縁性セラミックス
層１４．１５としては、アルミナ、ジルコニア、アルミ
ナと酸化ランタンの混合物、あるいはアルミナと酸化セ
リウムの混合物などを用いることができる。

そして、上記波形スペーサ１２は、主金属板１１の間隙
１３にそれぞれ挿入されており、両者の組合わせによっ
て、第３図に示すように、微細な流路１６が画成されて
いる。また、両者を組合わせた状態で、更に全体にＰｔ
等の貴金属触媒を担持させたアルミナ等のセラミックス
層（触媒層）　１７がコーティング処理されており、こ
れによって両者か一体に固定保持されている。尚、この
例では、この段階のセラミックス層１７内に触媒金属が
含有されており、触媒層を兼ねたものとなっているが、
このセラミックス層１７とは別に、更にその上に触媒層
をコーティングすることも可能である。

上記のようにして構成されたメタル担体１の主金属板１
１は、その帯状金属板の始点１１ａ及び終点１１ｂ　（
第４図参照）が端子部となり、それぞれ第１図に示すよ
うに電極７，８に導通している。

従って、上記の構成によれば、主金属板１１と波形スペ
ーサ１２との間か絶縁性セラミックス層１４゜１５によ
って確実に絶縁されるので、主金属板１１か中間部で短
絡することがない。つまり、主金属板１１の全長を抵抗
体として利用できることになり、電熱ヒータとして必要
な２．５Ω程度の抵抗値を確保することが可能となる。

また、コーテイング後に強い曲げ変形を受けることがな
いので、絶縁性セラミックス層１４．１５及びセラミッ
クス層（触媒層）１７の剥離のおそれもない。

さらに、ケーシング２内におけるメタル担体１の保持構
造についてみると、メタル担体１の外周に絶縁性のマッ
ト２７を巻付け、このマット２７を介してケーシング２
内に収容して保持させてあり、担体ｌ自体を加熱用ヒー
タとして利用するこの触媒コンバータでのメタル担体１
とケーシング２との間の絶縁を確実にてきると共に、保
持構造も簡素化できる。

特に、絶縁性のマット２７として、加熱膨張性セラミッ
クス材料を用いることにより、排気温度の上昇と共にマ
ット２７が膨張して、保持が確実となり、周方向からの
保持だけで、排気圧力による横ズレのおそれもない。も
ちろん、ガスシール性、耐熱衝撃性及び耐振性等も十分
である。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、主金属板となる１
枚の連続した金属板の全長を抵抗体として利用できるの
で、電熱ヒータとして必要な抵抗値を容易に確保でき、
十分な発熱量が得られる。

特に複数回折り返した主金属板の間隙に波形スペーサを
挿入して微細な流路を画成するようにしたため、主金属
板の表面に絶縁層をコーティングした後に、波形スペー
サを挿入でき、コーテイング後に強い曲げ変形を受ける
ことがないので、絶縁層の剥離のおそれもない。

さらに、ケーシング内におけるメタル担体の保持構造に
ついては、メタル担体の外周を絶縁性のマットで覆い、
このマットを介してケーシング内に収容して保持させて
あり、絶縁性の確保と、保持構造の簡素化とが達成され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す触媒コンバータの縦断
面図（第２図のＩ−Ｉ断面図）、第２図は同上の触媒コ
ンバータの横断面図、第３図はメタル担体の拡大断面図
、第４図は主金属板の形状を示す図、第５図は波形スペ
ーサの形状を示す図である。 ｌ・・・メタル担体　　２・・・ケーシング　　７，８
・・・電極　　１１・・・主金属板　　１２・・・波形
スペーサ１３・・・間隙　　１４．１５・・・絶縁セラ
ミックス層　　１６・・・流路　　１７・・・セラミッ
クス層（触媒層）２７・・・絶縁性のマット

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　帯状の金属板を所定の間隙を保つように複数回折り返
   してなり、かつその始点と終点とが端子部となる主金属
   板と、 この主金属板の表面全体にコーティングされた絶縁層と
   、 凹凸の波形に屈曲形成された金属板からなり、かつ上記
   絶縁層でコーティングされた主金属板の各間隙にそれぞ
   れ挿入されて、主金属板との間に流路を画成する複数枚
   の波形スペーサとにより、触媒担持用のメタル担体を構
   成する一方、 このメタル担体の外周を絶縁性のマットで覆い、このマ
   ットを介して筒状のケーシング内に収容して保持させた
   ことを特徴とする排気浄化用触媒コンバータ。