JPH04284852A - 触媒コンバーター用触媒コア - Google Patents
触媒コンバーター用触媒コアInfo
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- JPH04284852A JPH04284852A JP3293863A JP29386391A JPH04284852A JP H04284852 A JPH04284852 A JP H04284852A JP 3293863 A JP3293863 A JP 3293863A JP 29386391 A JP29386391 A JP 29386391A JP H04284852 A JPH04284852 A JP H04284852A
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- F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
- F01N3/2026—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means directly electrifying the catalyst substrate, i.e. heating the electrically conductive catalyst substrate by joule effect
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- F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】本発明は、電気的に加熱しうる触媒コアに
対する改良された構造に関し、更に特に後述する如き苛
酷な試験法の過程における収縮（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｎ
ｇ）に耐える電気的に加熱しうる触媒コアに関する。
対する改良された構造に関し、更に特に後述する如き苛
酷な試験法の過程における収縮（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｎ
ｇ）に耐える電気的に加熱しうる触媒コアに関する。
【０００２】触媒コンバータの目的はエンジン又はター
ビンの排ガス中の汚染物質例えば一酸化炭素、未燃焼の
炭化水素、窒素酸化物などを二酸化炭素、窒素及び水に
転化することである。通常の触媒コンバータは、四角い
又は円形の直通の開口又は通気孔を有し且つこの通気孔
内に触媒が付着せしめられているセラミック製のハニカ
ム型モノリス（ｍｏｎｌｉｔｈ）、触媒の被覆された耐
火性金属酸化物ビーズ、例えばアルミナビーズ、或いは
触媒が表面上に担持されている波形で薄い金属ホイル例
えばフェライト系ステンレススチールのホイルのモノリ
スを利用する。触媒は普通貴金属例えば白金、パラジウ
ム、ロジウム、ルテニウム、或いはそのような金属の２
つ又はそれ以上の混合物である。触媒は化学反応、主に
酸化反応に接触し、これによって汚染物質を無害な副生
物に転化し、次いでこれを排気系から大気中へ放出され
る。しかしながら排気ガスが比較的冷い場合には、この
転化は最初有効でない。これを高転化速度で有効ならし
めるためには、排気ガスの接触する触媒及びコンバータ
の表面が最小温度、例えば一酸化炭素では３９０°Ｆ、
揮発性有機化合物（ＶＯＣ）では５７０°Ｆ、及びメタ
ン又は天然ガスでは１０００°Ｆでなければならない。 さもなければ、無害な副生物への転化が貧弱となり、冷
始動時の大気汚染が高くなる。一度排気系がその操作温
度になれば、触媒コンバータは最適に有効となる。斯く
して始動時において比較的冷い排気ガスを熱い触媒と接
触させて満足な転化を行うことが必要である。圧縮着火
（ジーゼル）及びスパーク着火の双方のエンジンがこれ
を必要とする。
ビンの排ガス中の汚染物質例えば一酸化炭素、未燃焼の
炭化水素、窒素酸化物などを二酸化炭素、窒素及び水に
転化することである。通常の触媒コンバータは、四角い
又は円形の直通の開口又は通気孔を有し且つこの通気孔
内に触媒が付着せしめられているセラミック製のハニカ
ム型モノリス（ｍｏｎｌｉｔｈ）、触媒の被覆された耐
火性金属酸化物ビーズ、例えばアルミナビーズ、或いは
触媒が表面上に担持されている波形で薄い金属ホイル例
えばフェライト系ステンレススチールのホイルのモノリ
スを利用する。触媒は普通貴金属例えば白金、パラジウ
ム、ロジウム、ルテニウム、或いはそのような金属の２
つ又はそれ以上の混合物である。触媒は化学反応、主に
酸化反応に接触し、これによって汚染物質を無害な副生
物に転化し、次いでこれを排気系から大気中へ放出され
る。しかしながら排気ガスが比較的冷い場合には、この
転化は最初有効でない。これを高転化速度で有効ならし
めるためには、排気ガスの接触する触媒及びコンバータ
の表面が最小温度、例えば一酸化炭素では３９０°Ｆ、
揮発性有機化合物（ＶＯＣ）では５７０°Ｆ、及びメタ
ン又は天然ガスでは１０００°Ｆでなければならない。 さもなければ、無害な副生物への転化が貧弱となり、冷
始動時の大気汚染が高くなる。一度排気系がその操作温
度になれば、触媒コンバータは最適に有効となる。斯く
して始動時において比較的冷い排気ガスを熱い触媒と接
触させて満足な転化を行うことが必要である。圧縮着火
（ジーゼル）及びスパーク着火の双方のエンジンがこれ
を必要とする。
【０００３】エンジンの始動に先立って触媒を最初に加
熱するために、電源例えば１２ボルト又は２４ボルトの
自動車のバッテリーに連結され、そして好ましくは始動
前及び中に電力を供給して触媒の温度を少くとも約６５
０°Ｆに昇温し且つ維持する波形で薄い金属ホイルモノ
リスからなる電気的に加熱しうる触媒コンバータが提供
されている。
熱するために、電源例えば１２ボルト又は２４ボルトの
自動車のバッテリーに連結され、そして好ましくは始動
前及び中に電力を供給して触媒の温度を少くとも約６５
０°Ｆに昇温し且つ維持する波形で薄い金属ホイルモノ
リスからなる電気的に加熱しうる触媒コンバータが提供
されている。
【０００４】１９９０年９月２４日付けの関連米国特許
願第５８７，２１９号（及び１９９０年４月１６日付け
のその母体の米国特許願第５２４，２８４号）は、普通
コア（ｃｏｒｅ）の収縮（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｎｇ）に
供される電気的に加熱しうる触媒コンバータを開示し、
そしてコアの運転中の収縮傾向及びその究極的な破壊を
補償する１つの手段を提供している。本発明は収縮傾向
を相殺する異なった手段を提供する。特許願第５８７，
２１９号の開示の多くは本特許願と関係があるから、そ
の開示は本明細書に参考文献として引用される。本発明
は、収縮を防止するためにセラミック製のコアを電気的
に加熱しうる触媒コアと並列で用いる代りに、間膜（ｉ
ｎｔｅｒ−ｌｅａｆ）ロウ付けを利用し、これによって
間膜を収縮又は軸的変位に対して保持する。特許願第５
２４，２８４号及び第５８７，２１９号は本特許願と共
通に保有されている。
願第５８７，２１９号（及び１９９０年４月１６日付け
のその母体の米国特許願第５２４，２８４号）は、普通
コア（ｃｏｒｅ）の収縮（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｎｇ）に
供される電気的に加熱しうる触媒コンバータを開示し、
そしてコアの運転中の収縮傾向及びその究極的な破壊を
補償する１つの手段を提供している。本発明は収縮傾向
を相殺する異なった手段を提供する。特許願第５８７，
２１９号の開示の多くは本特許願と関係があるから、そ
の開示は本明細書に参考文献として引用される。本発明
は、収縮を防止するためにセラミック製のコアを電気的
に加熱しうる触媒コアと並列で用いる代りに、間膜（ｉ
ｎｔｅｒ−ｌｅａｆ）ロウ付けを利用し、これによって
間膜を収縮又は軸的変位に対して保持する。特許願第５
２４，２８４号及び第５８７，２１９号は本特許願と共
通に保有されている。
【０００５】電気的に加熱しうる触媒コアは、波形の薄
い金属ホイルストリップが最初に耐火性金属酸化物コー
ティング例えばアルミナコーティング、及び触媒でウォ
ッシュコート（ｗａｓｈｃｏａｔ）されていないという
ことを除いて、上述の特許願第５８７，２１９号に記述
されている如き普通ら線的に巻かれた、又はＳ形に巻か
れた波形で薄い金属ホイルである。この処理は本発明に
よると後で行われる。波形で薄い金属コアは許容しうる
ために合格しなければならない苛酷な試験に供される。 この試験は走行している内燃機関からの排気ガスが通流
している垂直状態での器具を高温度（それぞれ７００及
び９５０℃）で振動（１００〜２００ヘルツ及び２８〜
６０Ｇ）させることを含む。巻かれたコア器具が予じめ
決められた時間例えば５〜２００時間後にガス流の方向
に収縮し又は壊れたならば、この器具は試験に不合格と
なる。普通不合格ならば、試験器具は５時間以内に悪く
なる。
い金属ホイルストリップが最初に耐火性金属酸化物コー
ティング例えばアルミナコーティング、及び触媒でウォ
ッシュコート（ｗａｓｈｃｏａｔ）されていないという
ことを除いて、上述の特許願第５８７，２１９号に記述
されている如き普通ら線的に巻かれた、又はＳ形に巻か
れた波形で薄い金属ホイルである。この処理は本発明に
よると後で行われる。波形で薄い金属コアは許容しうる
ために合格しなければならない苛酷な試験に供される。 この試験は走行している内燃機関からの排気ガスが通流
している垂直状態での器具を高温度（それぞれ７００及
び９５０℃）で振動（１００〜２００ヘルツ及び２８〜
６０Ｇ）させることを含む。巻かれたコア器具が予じめ
決められた時間例えば５〜２００時間後にガス流の方向
に収縮し又は壊れたならば、この器具は試験に不合格と
なる。普通不合格ならば、試験器具は５時間以内に悪く
なる。
【０００６】従って本発明の本質的な目的は、上記試験
に合格し且つこの結果極端な走行状態で信頼しうること
の判明した器具を提供することである。
に合格し且つこの結果極端な走行状態で信頼しうること
の判明した器具を提供することである。
【０００７】１９７３年１０月３０日付けのキツナー（
ｋｉｔｚｎｅｒ）の米国特許第３，７６８，９８２号を
参照することができる。この特許では、中心に位置する
電熱器からの熱を伝熱によってモノリス触媒担体へ作用
させ、触媒を最適な運転温度に加熱する。また１９９０
年１０月３０日付けのキツナーの米国特許第３，７７０
，３８９号も参照しうる。これはセラミック製モノリス
内の中心の電気的に加熱されるコアを開示している。 熱はセラミック製モノリスの開口に含有される触媒に伝
導される。この加熱コアはアルミナで被覆され且つ触媒
も保持する金属シート、即ち１つは波形で、他は平らな
シートからなる。この金属コアはそれ自体の電気抵抗に
より電気的に加熱される。この伝導による加熱は始動時
における大気汚染の問題を解決するには時間が長くかか
りすぎる。更に本発明の薄い金属コアは波形で薄い金属
シートと交互の関係で平らな薄い金属シートを必要とし
ない。
ｋｉｔｚｎｅｒ）の米国特許第３，７６８，９８２号を
参照することができる。この特許では、中心に位置する
電熱器からの熱を伝熱によってモノリス触媒担体へ作用
させ、触媒を最適な運転温度に加熱する。また１９９０
年１０月３０日付けのキツナーの米国特許第３，７７０
，３８９号も参照しうる。これはセラミック製モノリス
内の中心の電気的に加熱されるコアを開示している。 熱はセラミック製モノリスの開口に含有される触媒に伝
導される。この加熱コアはアルミナで被覆され且つ触媒
も保持する金属シート、即ち１つは波形で、他は平らな
シートからなる。この金属コアはそれ自体の電気抵抗に
より電気的に加熱される。この伝導による加熱は始動時
における大気汚染の問題を解決するには時間が長くかか
りすぎる。更に本発明の薄い金属コアは波形で薄い金属
シートと交互の関係で平らな薄い金属シートを必要とし
ない。
【０００８】薄い金属ホイルストリップの波形化法の詳
細については、１９８７年１２月８日付けのコーネリソ
ン（Ｃｏｒｎｅｌｌｉｓｏｎ）らの米国特許第４，７１
１，００９号も参照することができる。表面の耐火性金
属酸化物での被覆は本発明の場合その特許に記述されて
いる如く行われず、或いは触媒の適用もそうである。こ
れらの工程は、得られる表面がロウ付けできないから本
発明の場合行うことができない。しかしながら、それに
教示されている如き矢筈模様又は山形模様での薄い金属
ホイルストリップの波形化は本明細書に適用でき、その
程度まで上述の特許第４，７１１，００９号の開示が本
明細書に参考文献として引用される。耐火性金属酸化物
の被覆及び触媒は本発明の場合コアの形成後に適用され
る。特許第４，７１１，００９号に教示されている如き
ウォッシュコート及び触媒の組成は本発明の方法と関連
する。
細については、１９８７年１２月８日付けのコーネリソ
ン（Ｃｏｒｎｅｌｌｉｓｏｎ）らの米国特許第４，７１
１，００９号も参照することができる。表面の耐火性金
属酸化物での被覆は本発明の場合その特許に記述されて
いる如く行われず、或いは触媒の適用もそうである。こ
れらの工程は、得られる表面がロウ付けできないから本
発明の場合行うことができない。しかしながら、それに
教示されている如き矢筈模様又は山形模様での薄い金属
ホイルストリップの波形化は本明細書に適用でき、その
程度まで上述の特許第４，７１１，００９号の開示が本
明細書に参考文献として引用される。耐火性金属酸化物
の被覆及び触媒は本発明の場合コアの形成後に適用され
る。特許第４，７１１，００９号に教示されている如き
ウォッシュコート及び触媒の組成は本発明の方法と関連
する。
【０００９】更にそれぞれ１９８９年１１月２日付けの
国際ＰＣＴ公開ＷＯ第８９／１０４７１号及びＷＯ第１
０４７０号も参照しうる。これらの特許ではＳ形に巻か
れたコアが開示される。しかしながら波形で薄い金属ホ
イル層間のロウ付けについては教示されていない。
国際ＰＣＴ公開ＷＯ第８９／１０４７１号及びＷＯ第１
０４７０号も参照しうる。これらの特許ではＳ形に巻か
れたコアが開示される。しかしながら波形で薄い金属ホ
イル層間のロウ付けについては教示されていない。
【００１０】次の記述において、「フェライト系」ステ
ンレススチールを参照にする。この合金に対する適当な
組成は１９８３年１１月８日付けのアゲンス（Ａｇｇｅ
ｎｓ）らの米国特許第４，４１４，０２３号に記述され
る。ここに有用な特別なフェライト系ステンレススチー
ルはクロム２０％、アルミニウム５％、及びセリウム、
ランタン、ネオジム、イットリウム及びプラセオジム、
又はこれらの２つ又はそれ以上の混合物から選択される
少くとも１つの希土類金属０．００２〜０．０５、を含
有し、残りは鉄及びスチール製造の不純物である。
ンレススチールを参照にする。この合金に対する適当な
組成は１９８３年１１月８日付けのアゲンス（Ａｇｇｅ
ｎｓ）らの米国特許第４，４１４，０２３号に記述され
る。ここに有用な特別なフェライト系ステンレススチー
ルはクロム２０％、アルミニウム５％、及びセリウム、
ランタン、ネオジム、イットリウム及びプラセオジム、
又はこれらの２つ又はそれ以上の混合物から選択される
少くとも１つの希土類金属０．００２〜０．０５、を含
有し、残りは鉄及びスチール製造の不純物である。
【００１１】以下の記述において、繊維性セラミックマ
ット又は絶縁体も参照されよう。本明細書で有用なセラ
ミック繊維及びマットの組成及び製造に対しては、１９
７４年５月５日付けのボウマン（Ｂｏｗｍａｎ）の米国
特許第３，７９５，５２４号が参照できる。１つのその
ような材料は商品名「インターラム（Ｉｎｔｅｒａｍ）
」として３−Ｍから現在市販されている。
ット又は絶縁体も参照されよう。本明細書で有用なセラ
ミック繊維及びマットの組成及び製造に対しては、１９
７４年５月５日付けのボウマン（Ｂｏｗｍａｎ）の米国
特許第３，７９５，５２４号が参照できる。１つのその
ような材料は商品名「インターラム（Ｉｎｔｅｒａｍ）
」として３−Ｍから現在市販されている。
【００１２】概述すると、本発明は電気的に加熱しうる
触媒コンバータに対する改良された構造である。この構
造は、電気伝導性の中心コアから、薄く狭いロウ付け金
属ストリップと交互の関係で延びている波形の薄い金属
膜（ｌｅａｆ）又はストリップが特色である。薄い狭い
ロウ付け金属ストリップは波形で薄い金属ストリップ又
は膜の端から端へと互い違いに存在し、即ち最初は波形
の薄い金属ストリップの１つのぎりぎりの端に隣って、
次は次の連続する波形の薄い金属ストリップの反対側の
ぎりぎりの端に隣って位置する。続いてこの波形の薄い
金属ストリップ及び薄く狭いロウ付けストリップの組合
せ物をしっかりしたコアへら線的に又はＳ形に巻き、そ
してロウ付け金属の中介する包装を用いてしっかり巻か
れたコアの周囲に保持外殻を配置し、そして全体を、ロ
ウ付け金属を融解するのに十分な温度まで加熱する。同
時に間膜のロウ付けストリップは融解し、組合せ物が硬
直なユニットとなる。この全体のユニットを、水中に分
散させた耐火性金属酸化物のウォッシュコート中に浸し
、そしてコーティングを焼いて、金属酸化物、普通少量
のセリアを含む又は含まないガンマアルミナを金属表面
にしっかりと付着させる。次いで貴金属の水溶液から貴
金属触媒を金属酸化物の表面上に沈着させる。続いて温
度を上昇させて貴金属含有化合物を分解し、触媒を表面
上に付着させる。他に触媒を浸漬前のウォッシュコート
ノ水性媒体に溶解してもよい。
触媒コンバータに対する改良された構造である。この構
造は、電気伝導性の中心コアから、薄く狭いロウ付け金
属ストリップと交互の関係で延びている波形の薄い金属
膜（ｌｅａｆ）又はストリップが特色である。薄い狭い
ロウ付け金属ストリップは波形で薄い金属ストリップ又
は膜の端から端へと互い違いに存在し、即ち最初は波形
の薄い金属ストリップの１つのぎりぎりの端に隣って、
次は次の連続する波形の薄い金属ストリップの反対側の
ぎりぎりの端に隣って位置する。続いてこの波形の薄い
金属ストリップ及び薄く狭いロウ付けストリップの組合
せ物をしっかりしたコアへら線的に又はＳ形に巻き、そ
してロウ付け金属の中介する包装を用いてしっかり巻か
れたコアの周囲に保持外殻を配置し、そして全体を、ロ
ウ付け金属を融解するのに十分な温度まで加熱する。同
時に間膜のロウ付けストリップは融解し、組合せ物が硬
直なユニットとなる。この全体のユニットを、水中に分
散させた耐火性金属酸化物のウォッシュコート中に浸し
、そしてコーティングを焼いて、金属酸化物、普通少量
のセリアを含む又は含まないガンマアルミナを金属表面
にしっかりと付着させる。次いで貴金属の水溶液から貴
金属触媒を金属酸化物の表面上に沈着させる。続いて温
度を上昇させて貴金属含有化合物を分解し、触媒を表面
上に付着させる。他に触媒を浸漬前のウォッシュコート
ノ水性媒体に溶解してもよい。
【００１３】使用中、電源普通には１２又は２４ボルト
の自動車のバッテリーを、中心の伝導性棒と外側の保持
殻を横切って連続して、モノリスを約１０〜約３０秒で
最小約６５０°Ｆまで加熱する電力を供給する。１９９
０年４月１６日付けの関連米国特許願第５８７，２１９
号及び第５２４，２８４号に記述されているようなＭＯ
ＳＦＥＴ電力供給系を通すと、１５００〜１２０００ワ
ットの範囲の電力が供給できる。
の自動車のバッテリーを、中心の伝導性棒と外側の保持
殻を横切って連続して、モノリスを約１０〜約３０秒で
最小約６５０°Ｆまで加熱する電力を供給する。１９９
０年４月１６日付けの関連米国特許願第５８７，２１９
号及び第５２４，２８４号に記述されているようなＭＯ
ＳＦＥＴ電力供給系を通すと、１５００〜１２０００ワ
ットの範囲の電力が供給できる。
【００１４】今や得られる触媒的に活性な電気的に加熱
しうるユニットは上に概述した苛酷な試験中の収縮に耐
えるであろう。更に電流は、１つの薄片から次の薄片へ
とロウ付けの箇所を通して流れる代りに、陰極から陽極
への最短距離となる波形の薄い金属ストリップの長さ方
向に沿って主に流れるであろう。
しうるユニットは上に概述した苛酷な試験中の収縮に耐
えるであろう。更に電流は、１つの薄片から次の薄片へ
とロウ付けの箇所を通して流れる代りに、陰極から陽極
への最短距離となる波形の薄い金属ストリップの長さ方
向に沿って主に流れるであろう。
【００１５】本発明は本発明の好適な具体例を示す添付
する図面を参照して、より良く理解されよう。
する図面を参照して、より良く理解されよう。
【００１６】図１は電気的に加熱しうる触媒コアの断面
図であり、これによって波形の薄い金属ホイルストリッ
プと交互の関係で存在する間片ロウ付けストリップを示
し且つ電力をコアに供給するための一般的な結線を示す
。
図であり、これによって波形の薄い金属ホイルストリッ
プと交互の関係で存在する間片ロウ付けストリップを示
し且つ電力をコアに供給するための一般的な結線を示す
。
【００１７】図２は図１の一部分であり、ら線形に巻か
れたコアと連結外殻との間のロウ付けホイル層を示す。
れたコアと連結外殻との間のロウ付けホイル層を示す。
【００１８】図３は図１に示される如くしっかりしたら
線形に巻く以前の、中心の端子にしっかりと固定された
ロウ付けストリップの間片及び波形の薄い金属ホイルス
トリップを示す。
線形に巻く以前の、中心の端子にしっかりと固定された
ロウ付けストリップの間片及び波形の薄い金属ホイルス
トリップを示す。
【００１９】図４は波形の薄い金属ストリップとロウ付
けストリップ間の交互の配置を示し、そして図１及び３
の中心電極に対して直角に位置する横切った中央平面に
関して互い違いの関係にあるロウ付けストリップを示す
。
けストリップ間の交互の配置を示し、そして図１及び３
の中心電極に対して直角に位置する横切った中央平面に
関して互い違いの関係にあるロウ付けストリップを示す
。
【００２０】図５は図１の電気的に加熱しうるコアの側
面図である。
面図である。
【００２１】図６は本発明による完成した電気的に加熱
しうる触媒コンバータの断面図である。
しうる触媒コンバータの断面図である。
【００２２】上述したように本発明は電気的に加熱しう
る触媒コアの構造体及びこれを含むコンバータにある。 このコアは上述した苛酷な試験に収縮なしに耐えること
ができる。
る触媒コアの構造体及びこれを含むコンバータにある。 このコアは上述した苛酷な試験に収縮なしに耐えること
ができる。
【００２３】更に特に図１及び３を参照すると、一般に
１０で示される電気的に加熱しうる触媒コアが断面で示
されている。コア１０は適当な手段によって中心の電極
１４にしっかり固定された一連の波形の薄い金属ストリ
ップからなる。好適な手段はスポット溶接である。他に
及び前述の特許願第５２４，２８４号に示されるように
、中心の電極１４は各線上に過褶曲させた薄い矢筈波形
の金属ストリップを含む各線又は棒の群からできていて
もよい。ストリップの溶接された各線を束にして一緒に
集め、端で溶接して中心の端子１４を形成させる。本発
明及び好適な場合には、ストリップをその中央において
逆折りして等しい長さの２つの部分を作り、そして折っ
た線に沿ってステンレススチール又はニッケルの中心端
子１４に仮付け溶接する。矢筈又は山形模様の波形で薄
い金属ストリップの折り重ねは、１つの部分の波形が隣
る部分の波形内にぴったり入るのを防止する。波形の薄
い金属ストリップは約１．５〜約３．５″の巾であり、
波形模様のつけられたロール間を通すことによって波形
がつけられる。本発明において有用な波形の薄い金属ス
トリップの製造法の詳細については、上述した米国特許
第４，７１１，００９号が参照できる。波形の薄い金属
ストリップは望ましくはステンレススチールであり、好
ましくはフェライト系ステンレススチールであり、その
厚さは約０．００１５〜０．００２５インチ、例えば０
．０１６″である。特に有用なフェライト系ステンレス
スチールはクロム２０％、アルミニウム５％、及びセリ
ウム、ランタン、ネオジム、イットリウム及びプラセオ
ジム、又はこれらの２つ又はそれ以上の混合物から選択
される少くとも１つの希土類金属０．００２〜０．０５
％、を含有し、残りは鉄及びスチール製造の不純物であ
る。本発明に有用である適当なフェライト系ステンレス
スチールについては、１９８３年１１月８日付けのアゲ
ンス（Ａｇｇｅｎｓ）の第４，４１４，０２３号を参照
することができる。
１０で示される電気的に加熱しうる触媒コアが断面で示
されている。コア１０は適当な手段によって中心の電極
１４にしっかり固定された一連の波形の薄い金属ストリ
ップからなる。好適な手段はスポット溶接である。他に
及び前述の特許願第５２４，２８４号に示されるように
、中心の電極１４は各線上に過褶曲させた薄い矢筈波形
の金属ストリップを含む各線又は棒の群からできていて
もよい。ストリップの溶接された各線を束にして一緒に
集め、端で溶接して中心の端子１４を形成させる。本発
明及び好適な場合には、ストリップをその中央において
逆折りして等しい長さの２つの部分を作り、そして折っ
た線に沿ってステンレススチール又はニッケルの中心端
子１４に仮付け溶接する。矢筈又は山形模様の波形で薄
い金属ストリップの折り重ねは、１つの部分の波形が隣
る部分の波形内にぴったり入るのを防止する。波形の薄
い金属ストリップは約１．５〜約３．５″の巾であり、
波形模様のつけられたロール間を通すことによって波形
がつけられる。本発明において有用な波形の薄い金属ス
トリップの製造法の詳細については、上述した米国特許
第４，７１１，００９号が参照できる。波形の薄い金属
ストリップは望ましくはステンレススチールであり、好
ましくはフェライト系ステンレススチールであり、その
厚さは約０．００１５〜０．００２５インチ、例えば０
．０１６″である。特に有用なフェライト系ステンレス
スチールはクロム２０％、アルミニウム５％、及びセリ
ウム、ランタン、ネオジム、イットリウム及びプラセオ
ジム、又はこれらの２つ又はそれ以上の混合物から選択
される少くとも１つの希土類金属０．００２〜０．０５
％、を含有し、残りは鉄及びスチール製造の不純物であ
る。本発明に有用である適当なフェライト系ステンレス
スチールについては、１９８３年１１月８日付けのアゲ
ンス（Ａｇｇｅｎｓ）の第４，４１４，０２３号を参照
することができる。
【００２４】薄いステンレススチールのストリップは、
連続的に、好ましくは矢筈模様又は山形模様で波形がつ
けられ、後で所望の長さに切断される。この波形は約０
．０２〜０．２５″の巾と約０．０３〜約０．２５″の
ピッチ又は波長を有する。山形又は矢筈の波形は望まし
くは薄い金属ストリップの側端に直角な線に対して７〜
１０°の角度及び頂点から頂点までで約０．７５〜約１
．５″のピッチを有する。
連続的に、好ましくは矢筈模様又は山形模様で波形がつ
けられ、後で所望の長さに切断される。この波形は約０
．０２〜０．２５″の巾と約０．０３〜約０．２５″の
ピッチ又は波長を有する。山形又は矢筈の波形は望まし
くは薄い金属ストリップの側端に直角な線に対して７〜
１０°の角度及び頂点から頂点までで約０．７５〜約１
．５″のピッチを有する。
【００２５】波形の薄い金属ストリップを耐火性金属酸
化物及び触媒でコーティングする前に、ストリップを上
述したように中心端子１４にしっかり固定する。巾０．
３７５〜１″のロウ付けストリップ１６は交互に位置し
（図３及び４）、そして互い違いの関係で配置される（
図４）。次いで中心の端子１４をネジリ、波形のホイル
及びロウ付けのホイルストリップを図１に示すようにき
っちりした円筒にら線的に巻きつける。連結管１８とら
線的に巻かれたコアとの間の電気的接触をより良くする
ために望ましくはロウ付けホイルの層２２をコア２０及
び連結管１８の間に介在させる。このロウ付けホイル層
は、波形の薄い金属ストリップ１２の軸の長さに等しい
軸長を有する。管１８は簡便には２つの半分の殻からな
り、これを組立て時に一緒に溶接する。
化物及び触媒でコーティングする前に、ストリップを上
述したように中心端子１４にしっかり固定する。巾０．
３７５〜１″のロウ付けストリップ１６は交互に位置し
（図３及び４）、そして互い違いの関係で配置される（
図４）。次いで中心の端子１４をネジリ、波形のホイル
及びロウ付けのホイルストリップを図１に示すようにき
っちりした円筒にら線的に巻きつける。連結管１８とら
線的に巻かれたコアとの間の電気的接触をより良くする
ために望ましくはロウ付けホイルの層２２をコア２０及
び連結管１８の間に介在させる。このロウ付けホイル層
は、波形の薄い金属ストリップ１２の軸の長さに等しい
軸長を有する。管１８は簡便には２つの半分の殻からな
り、これを組立て時に一緒に溶接する。
【００２６】ロウ付けホイルは厚さ約０．００１〜約０
．００３″で巻かれる。これは望ましくは２１００〜２
３００°Ｆの液化温度を有するニッケル７５〜８３％の
ニッケル／クロム／ホウ素／珪素ロウ付け合金である。 白金を触媒金属として用いる場合には、合金中の燐は回
避される。クロム７〜１４％、鉄３〜４．５％、珪素３
．５〜４．５％、ホウ素２〜３％、残りがニッケルであ
り且つ約２１００°Ｆ以上の液化温度を有する他のニッ
ケル含有ロウ付け合金も使用しうる。
．００３″で巻かれる。これは望ましくは２１００〜２
３００°Ｆの液化温度を有するニッケル７５〜８３％の
ニッケル／クロム／ホウ素／珪素ロウ付け合金である。 白金を触媒金属として用いる場合には、合金中の燐は回
避される。クロム７〜１４％、鉄３〜４．５％、珪素３
．５〜４．５％、ホウ素２〜３％、残りがニッケルであ
り且つ約２１００°Ｆ以上の液化温度を有する他のニッ
ケル含有ロウ付け合金も使用しうる。
【００２７】図１及び２のコアを完全に組立てた後、こ
れを、ロウ付けストリップ１６及び２２を波形負に融着
させるのに十分な温度まで加熱する。これは苛酷な高振
動数及び高温での試験中の気体流方向におけるコアの収
縮を防止する効果をもつ。
れを、ロウ付けストリップ１６及び２２を波形負に融着
させるのに十分な温度まで加熱する。これは苛酷な高振
動数及び高温での試験中の気体流方向におけるコアの収
縮を防止する効果をもつ。
【００２８】波形の薄い金属ストリップの表面を被覆す
るために、全体のユニットを耐火性金属酸化物のスラリ
ー、例えばアルミナのスラリー中に浸漬する。次いで外
側の外殻をふきとった後、このユニット（図５）を、コ
ーティングから液体基材（主に水）を除去し且つ表面上
にコーティングを固着させるのに十分な温度、例えば約
１０００°Ｆで焼く。続いてこのユニット（図５）を貴
金属触媒材料の水溶液中に浸す。ガンマアルミナコーテ
ィングの孔性は、水性触媒含有溶液を捕捉し且つ吸収す
る。この触媒で処理したコアを触媒含有化合物の分解温
度まで加熱すると基材上に触媒金属が生成する。触媒と
して有用な貴金属はパラジウム、白金、ロジウム、ルテ
ニウム、及びそのような金属の２つ又はそれ以上の混合
物である。触媒を耐火性金属酸化物のウォッシュコート
表面に適用するのに有用な触媒溶液の詳細については、
米国特許第４，７１１，００９号を参照することができ
る。
るために、全体のユニットを耐火性金属酸化物のスラリ
ー、例えばアルミナのスラリー中に浸漬する。次いで外
側の外殻をふきとった後、このユニット（図５）を、コ
ーティングから液体基材（主に水）を除去し且つ表面上
にコーティングを固着させるのに十分な温度、例えば約
１０００°Ｆで焼く。続いてこのユニット（図５）を貴
金属触媒材料の水溶液中に浸す。ガンマアルミナコーテ
ィングの孔性は、水性触媒含有溶液を捕捉し且つ吸収す
る。この触媒で処理したコアを触媒含有化合物の分解温
度まで加熱すると基材上に触媒金属が生成する。触媒と
して有用な貴金属はパラジウム、白金、ロジウム、ルテ
ニウム、及びそのような金属の２つ又はそれ以上の混合
物である。触媒を耐火性金属酸化物のウォッシュコート
表面に適用するのに有用な触媒溶液の詳細については、
米国特許第４，７１１，００９号を参照することができ
る。
【００２９】この時点で、端子２６は溶接による如く外
側殻１８の外部にしっかり固定される。電源の極の１つ
、例えば自動車のバッテリーの陽極が適当なケーブル線
により、後に端子２６に結線される。電源の対極、例え
ば自動車のバッテリの陰極は適当なケーブル線により、
後に中心の端子１４に結線される。電気的に加熱しうる
触媒コアを迅速に加熱するためには、電源からかなりの
電力を取り出さねばならない。適当な電源系の詳細につ
いては、上述の特許願第５２４，２８４号を参照しうる
。
側殻１８の外部にしっかり固定される。電源の極の１つ
、例えば自動車のバッテリーの陽極が適当なケーブル線
により、後に端子２６に結線される。電源の対極、例え
ば自動車のバッテリの陰極は適当なケーブル線により、
後に中心の端子１４に結線される。電気的に加熱しうる
触媒コアを迅速に加熱するためには、電源からかなりの
電力を取り出さねばならない。適当な電源系の詳細につ
いては、上述の特許願第５２４，２８４号を参照しうる
。
【００３０】図５に示す如き組立て品を完成した時、こ
れを図６に示すような適当なハウジング中に入れる。図
６は一般に５０で示される完成した電気的に加熱しうる
触媒コンバータを示す。これには、直径を図示してない
排気管の直径へ減ずるニップル５８及び６０を含んでア
ダプター・エンドキャップ５４及び５６を有するスチー
ル製、好ましくはステンレススチール製のハウジングが
付与される。ユニット１０（図１〜４を参照）をハウジ
ング５２の内部に配置する。ここにハウジングは簡便に
は継ぎ目で一緒に溶接された半分の殻からなり、後にエ
ンドキャップが溶接される。外側のスチール製結線外殻
は正に荷電されるようになるから、これはハウジング５
２から絶縁されていなければならず、この目的に対して
はハウジング５２とスチール製結線外殻１８との間に柔
軟セラミック製絶縁マットを介在させる。マット６２に
は正の端子２６を取り付けるために穴６４を開け、ハウ
ジング５２へ至らしめるために適当な絶縁手段を付与す
る。更にハウジング５２には穴６６が開いており、これ
にブッシング７６がネジではめこまれ、これが絶縁スリ
ーブ７４及びその中の電極２６を保持する。金属製のキ
ャップ７８は図示してないが陽極ケーブル線を狭みつけ
る座金となる。電流は８２における如く、中心端子１４
にその中点で及びエンドキャップ５４にその端部で溶接
された横断棒８０を通して中心端子１４に流れる。他に
横断棒８０の一端はエンドキャップを通って延び、バッ
テリーからのケーブル線連結具を取付けるねじがついて
いてもよい。電力の、電気的に加熱しうるユニットへの
通流は適当なスウィッチ手段によって行われる。この適
当なスウィッチ手段に関する詳細は、米国特許願第５２
４，２６４号が参照できる。
れを図６に示すような適当なハウジング中に入れる。図
６は一般に５０で示される完成した電気的に加熱しうる
触媒コンバータを示す。これには、直径を図示してない
排気管の直径へ減ずるニップル５８及び６０を含んでア
ダプター・エンドキャップ５４及び５６を有するスチー
ル製、好ましくはステンレススチール製のハウジングが
付与される。ユニット１０（図１〜４を参照）をハウジ
ング５２の内部に配置する。ここにハウジングは簡便に
は継ぎ目で一緒に溶接された半分の殻からなり、後にエ
ンドキャップが溶接される。外側のスチール製結線外殻
は正に荷電されるようになるから、これはハウジング５
２から絶縁されていなければならず、この目的に対して
はハウジング５２とスチール製結線外殻１８との間に柔
軟セラミック製絶縁マットを介在させる。マット６２に
は正の端子２６を取り付けるために穴６４を開け、ハウ
ジング５２へ至らしめるために適当な絶縁手段を付与す
る。更にハウジング５２には穴６６が開いており、これ
にブッシング７６がネジではめこまれ、これが絶縁スリ
ーブ７４及びその中の電極２６を保持する。金属製のキ
ャップ７８は図示してないが陽極ケーブル線を狭みつけ
る座金となる。電流は８２における如く、中心端子１４
にその中点で及びエンドキャップ５４にその端部で溶接
された横断棒８０を通して中心端子１４に流れる。他に
横断棒８０の一端はエンドキャップを通って延び、バッ
テリーからのケーブル線連結具を取付けるねじがついて
いてもよい。電力の、電気的に加熱しうるユニットへの
通流は適当なスウィッチ手段によって行われる。この適
当なスウィッチ手段に関する詳細は、米国特許願第５２
４，２６４号が参照できる。
【００３１】コア１０の温度は金属製ブッシング５９を
含むハウジング５２を通して延びる熱電対５５によって
感知される。適当な絶縁スリーブ５３及び連結点６１か
らの伝導リード線を公知のように互いに離れて存在させ
る内部管５７はハウジング５２の内側へ延びる。リード
線はコア１０に埋め込まれた連結点６１で終る。
含むハウジング５２を通して延びる熱電対５５によって
感知される。適当な絶縁スリーブ５３及び連結点６１か
らの伝導リード線を公知のように互いに離れて存在させ
る内部管５７はハウジング５２の内側へ延びる。リード
線はコア１０に埋め込まれた連結点６１で終る。
【００３２】斯くしてら線的に又はＳ形に巻かれた波形
の薄い金属ホイルストリップを、苛酷な試験条件下での
収縮に対してしっかり保持するための手段が提供された
。ホイルストリップの長さ方向を通る電流は、さもなけ
れば流れる電流に対して曲りくねった経路が付与される
ことになるから保持される。電流は中心端子における波
形の薄い金属ストリップの一端からハウジング内周へと
好適に流れるであろう。即ち適当なオーム単位での抵抗
が与えられる。波形ホイルの表面上の耐火性金属酸化物
コーティングは高誘電強度を有し、すべての実用上の目
的に対して、ロウ付け金属の位置する区域を除いて隣接
するホイル層間の短絡を防止する。従って上述の特許願
第５２４，２８４号に開示されている如き装置の電気的
統一性及び性能が保持される。
の薄い金属ホイルストリップを、苛酷な試験条件下での
収縮に対してしっかり保持するための手段が提供された
。ホイルストリップの長さ方向を通る電流は、さもなけ
れば流れる電流に対して曲りくねった経路が付与される
ことになるから保持される。電流は中心端子における波
形の薄い金属ストリップの一端からハウジング内周へと
好適に流れるであろう。即ち適当なオーム単位での抵抗
が与えられる。波形ホイルの表面上の耐火性金属酸化物
コーティングは高誘電強度を有し、すべての実用上の目
的に対して、ロウ付け金属の位置する区域を除いて隣接
するホイル層間の短絡を防止する。従って上述の特許願
第５２４，２８４号に開示されている如き装置の電気的
統一性及び性能が保持される。
【図１】電気的に加熱しうる触媒コアの断面図であり、
これによって波形の薄い金属ホイルストリップと交互の
関係で存在する間片ロウ付けストリップを示し且つ電力
をコアに供給するための一般的な結線を示す。
これによって波形の薄い金属ホイルストリップと交互の
関係で存在する間片ロウ付けストリップを示し且つ電力
をコアに供給するための一般的な結線を示す。
【図２】図１の一部分であり、ら線形に巻かれたコアと
連結外殻との間のロウ付けホイル層を示す。
連結外殻との間のロウ付けホイル層を示す。
【図３】図１に示される如くしっかりしたら線形に巻く
以前の、中心の端子にしっかりと固定されたロウ付けス
トリップの間片及び波形の薄い金属ホイルストリップを
示す。
以前の、中心の端子にしっかりと固定されたロウ付けス
トリップの間片及び波形の薄い金属ホイルストリップを
示す。
【図４】波形の薄い金属ストリップとロウ付けストリッ
プ間の交互の配置を示し、そして図１及び３の中心電極
に対して直角に位置する横切った中央平面に関して互い
違いの関係にあるロウ付けストリップを示す。
プ間の交互の配置を示し、そして図１及び３の中心電極
に対して直角に位置する横切った中央平面に関して互い
違いの関係にあるロウ付けストリップを示す。
【図５】図１の電気的に加熱しうるコアの側面図である
。
。
【図６】本発明による完成した電気的に加熱しうる触媒
コンバータの断面図である。
コンバータの断面図である。
Claims (14)
- 【請求項１】 （ａ）中心の電気伝導性コア、（ｂ）
該中心のコアの回りに巻かれ且つ（１）該中心の電気伝
導性コアにしっかり固定された複数の、実質的に同じ長
さの波形で薄い金属ストリップ及び（２）該波形で薄い
金属ストリップの巾の約１／４〜約１／１０の巾及び該
波形で薄い金属ストリップの長さに実質的に等しい長さ
を有する複数の融解される巾の狭いロウ付けストリップ
、を含むモノリス、但し該ロウ付けストリップは該波形
で薄い金属ストリップと交互の関係で且つ該中心コアの
長軸に対して垂直の中央に位置する平面に関して互い違
いの関係で存在し、また該ロウ付けストリップが隣る波
形で薄い金属ストリップに融着している、及び（ｃ）該
巻かれたモノリスを囲むスチール製の保持外殻、を含ん
でなる電気的に加熱しうる触媒コンバータ用の電気的に
加熱しうるコア。 - 【請求項２】 該スチール製保持外殻から放射的に延
びる電流伝導性結線端子を有する請求項１の電気的に加
熱しうるコア。 - 【請求項３】 該電気伝導性コアに取り付けられた電
気伝導性結線端子を有する請求項１の電気的に加熱しう
るコア。 - 【請求項４】 波形で薄い金属ストリップを中心コア
にその中点でしっかりと固定する請求項１の電気的に加
熱しうるコア。 - 【請求項５】 波形で薄い金属ストリップを中心コア
にスポット溶接する請求項４の電気的に加熱しうるコア
。 - 【請求項６】 波形で薄い金属ストリップがステンレ
ススチールである請求項１の電気的に加熱しうるコア。 - 【請求項７】 ステンレススチールがフェライト系ス
テンレススチールである請求項６の電気的に加熱しうる
コア。 - 【請求項８】 波形で薄い金属ストリップがその少く
とも１つの表面上に耐火性の金属酸化物のコーティング
を有する請求項１の電気的に加熱しうるコア。 - 【請求項９】 耐火性金属酸化物がアルミナである請
求項８の電気的に加熱しうるコア。 - 【請求項１０】 耐火性金属酸化物がガンマアルミナ
である請求項８の電気的に加熱しうるコア。 - 【請求項１１】 薄いロウ付け金属の融解した層をら
線的に巻かれたモノリスと保持外殻との間に配置する請
求項１の電気的に加熱しうるコア。 - 【請求項１２】 貴金属触媒を、波形で薄い金属スト
リップの耐火性金属酸化物表面上に担持させる請求項８
の電気的に加熱しうるコア。 - 【請求項１３】 貴金属が白金、パラジウム、ロジウ
ム、ルテニウム、及びこれらの金属の２つ又はそれ以上
の混合物から選択される請求項１２の電気的に加熱しう
るコア。 - 【請求項１４】 （ａ）ハウジング、（ｂ）排気ガス
導管に連結するのに適したニップルを含む該ハウジング
の各端における閉じぶた、（ｃ）（Ｉ）中心の電気伝導
性コア、（ＩＩ）該中心のコアの回りにら線的に巻かれ
且つ（１）該中心の電気伝導性コアにしっかり固定され
た複数の、実質的に同じ長さの波形で薄い金属ストリッ
プ及び（２）該波形で薄い金属ストリップの巾の約１／
４〜約１／１０の巾及び該波形で薄い金属ストリップの
長さに実質的に等し長さを有する複数の融解される巾の
狭いロウ付けストリップ、を含むモノリス、但し該ロウ
付けストリップは該波形で薄い金属ストリップと交互の
関係で且つ該中心コアの長軸に対して垂直の中央に位置
する平面に関して互い違いの関係で存在し、また該ロウ
付けストリップが隣る波形で薄い金属ストリップに融着
している、（３）該波形で薄い金属ストリップの少くと
も１つの表面上の耐火性金属酸化物コーティング、（４
）該耐火性金属酸化物コーティング上に担持された貴金
属触媒、を含むモノリス、及び（ＩＩＩ）該ら線的に巻
かれたモノリスを囲むスチール製の保持外殻、を含んで
なる電気的に加熱しうるコア；（ｄ）該電気的に加熱し
うるコアを、該ハウジングから電気的に絶縁する手段；
及び（ｅ）電源から該電気的に加熱しうるコアへ電力を
供給する手段、を含んでなる電気的に加熱しうる触媒コ
ンバータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US606130 | 1990-10-31 | ||
| US07/606,130 US5070694A (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Structure for electrically heatable catalytic core |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04284852A true JPH04284852A (ja) | 1992-10-09 |
Family
ID=24426674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3293863A Pending JPH04284852A (ja) | 1990-10-31 | 1991-10-15 | 触媒コンバーター用触媒コア |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5070694A (ja) |
| EP (1) | EP0483705B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04284852A (ja) |
| AT (1) | ATE132230T1 (ja) |
| CA (1) | CA2050733A1 (ja) |
| DE (1) | DE69115848T2 (ja) |
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