JPH04290553A - 金属製触媒担体用素子及びこれを用いた金属製触媒担体の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の排気系に取り
付けられる金属製触媒担体を構成する素子及びこの素子
を用いた金属触媒担体の製造方法に係り、特にコールド
スタート時のエミッション対策用のプリ金属製触媒担体
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の排気系に取り付けられる
金属触媒担体としては、例えば、長尺の金属製平板と長
尺の金属製波板とを交互に積層しながら巻回するものと
、所定長さの金属製平板と所定長さの金属製波板とを交
互に積層するものと、つづら折りされた１枚の金属製波
板の各層間に、金属製平板を介挿するものと、つづら折
りされた１枚の金属製平板の各層間に、金属製波板を介
挿するものと、が知られている。いずれのものも、金属
製平板と金属製波板との当接部を、スポット溶接，レー
ザー溶接，ろう付け等によって固着している。

【０００３】処で、最近、コールドスタート時のエミッ
ション，　特にＣＨの対策が叫ばれる中、例えば、１９
９０年に米国のＳＡＥ発表の第９００５０３号の『Ｒｅ
ｃｅｎｔ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎ　Ｅｌｅｃｔ
ｒｉｃａｌｌｙ　Ｈｅａｔｅｄ　Ｍｅｔａｌ　Ｍｏｎｏ
ｌｉｔｈｓ』（Ｗｉｌｌｉａｍ　Ａ．　Ｗｈｉｔｔｅｎ
ｂｅｒｇｅｒ　ＣａｍｅｔＣｏ．）や特開平２−２２３
６２２号公報等に開示される如く、通常の触媒担体（金
属製，セラミックス製を問わない）の上流側に配したプ
リ金属製触媒担体を電気的に加熱し、始動時の触媒活性
を上げようとする試みが為されいる。

【０００４】特に、金属製触媒担体では、その基材のＦ
ｅ，Ｃｒ，Ａｌ合金が昔よりヒータとして使われていた
こともあり、金属製触媒担体に直接電気を流して昇温さ
せることが可能であり、他のヒータやＰＴＣを用いて加
熱する方式に比べて非常に効率良く実施することが可能
である。図１０はその一例を示すもので、ステンレス鋼
から成るハニカム形状の金属製触媒担体６０の中心部に
電極６１を、外側面に電極６２をそれぞれ形成し、これ
ら電極６１，６２間に通電できるように電源６３、スイ
ッチ６４を備えている。

【０００５】スイッチ６４を入れると、金属製触媒担体
６０自身に通電し、発熱させることができる。斯かる状
況から、金属製触媒担体でプリ触媒担体を構成すること
が要望されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】処が、上述の如き金属
製触媒担体でプリ触媒担体を構成する場合、一定のセル
密度の担体では、中央部の電流密度が大きくなり、均一
に加熱できないという問題がある。而も、電流を通じて
触媒全体を加熱するに当たっては、絶縁の問題がネック
であり、耐久性のある絶縁構造が未だ確率されていない
。

【０００７】即ち、金属製触媒担体を製造するに際し、
金属製平板と金属製波板とは、固着されているため、仮
にウォッシュコートにより絶縁層を形成しても、金属製
平板と金属製波板との固着部を介して電流が短絡したり
、或いは、ウォッシュコートによる絶縁層が熱膨張によ
って破壊して金属製平板と金属製波板とが接触し、この
部位を介して電流が短絡したりする等により、金属製触
媒担体を構成する全ての金属製平板と金属製波板とを電
気的に加熱することができない。而も、金属製平板と金
属製波板との固着部は、加熱時の熱膨張によってウォッ
シュコートの剥離を招くおそれがある。

【０００８】その結果、プリ触媒として十分に機能する
ことができ得ていなかった。そこで、本発明者は、金属
製触媒担体としての機械的強度及び制作性並びに電気的
処理の容易性を鑑みて、つづら折りされた１枚の金属製
平板又は金属製波板を用いることによって、上述した如
き不具合を解消できることを見い出し本発明を完成する
に到った。

【０００９】本発明は斯かる本発明者の知見に基づいて
為されたもので、その目的は、電流の短絡を防止するこ
とを可能とした金属製触媒担体用素子及びこの金属製触
媒担体用素子を用いた金属製触媒担体の製造方法を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１は、つづら折り
された１枚の金属製波板又は金属製平板の各層間に、金
属製平板又は金属製波板を介挿すると共に、各金属製平
板又は金属製波板と上記金属製波板又は金属製平板との
接触部に、ウォッシュコート層を形成可能な耐熱性の絶
縁体を介在させて成るものである。

【００１１】請求項２は、つづら折りされた１枚の金属
製波板又は金属製平板と、上記つづら折りされた１枚の
金属製波板又は金属製平板の各層間に介挿される金属製
平板又は金属製波板を用意すると共に、上記つづら折り
された１枚の金属製平板又は金属製平板に於ける上記金
属製波板又は金属製平板との接触部に耐熱性の絶縁体を
設け、上記つづら折りされた１枚の金属製波板又は金属
製平板の各層間に、上記金属製平板又は金属製波板を介
挿し、触媒化処理を施すものである。

【００１２】請求項３は、つづら折りされた１枚の金属
製波板又は金属製平板の各層間に、金属製平板又は金属
製波板を介挿した後、熱処理を行い、次いで、上記つづ
ら折りされた１枚の金属製平板又は金属製平板に於ける
上記金属製波板又は金属製平板との接触部に絶縁体を介
挿し、ウォッシュコート付けし、触媒化処理を施すもの
である。

【００１３】

【作用】請求項１に於ては、各金属製平板又は金属製波
板と上記金属製波板又は金属製平板との接触部に、介在
するウォッシュコート層を形成可能な耐熱性の絶縁体が
、ウォッシュコート層形成処理時にスペーサとして機能
し、その部位に於て、各金属製平板２と金属製波板１と
の接触部を隔離すると共に、ウォッシュコート層を形成
することができる。

【００１４】請求項２に於ては、つづら折りされた１枚
の金属製波板又は金属製平板の各層間に、金属製平板又
は金属製波板を介挿すると共に、各金属製平板又は金属
製波板と上記金属製波板又は金属製平板との接触部に耐
熱性の絶縁体を介在し、次いで、触媒化処理を施して各
金属製平板又は金属製波板と上記金属製波板又は金属製
平板にウォッシュコート層を形成すると共に、各金属製
平板又は金属製波板と上記金属製波板又は金属製平板と
の接触部にも、ウォッシュコート層を形成可能な耐熱性
の絶縁体を介してウォッシュコート層を形成し、これら
ウォッシュコート層に触媒を担持させる。

【００１５】請求項３に於ては、つづら折りされた１枚
の金属製波板又は金属製平板の各層間に、金属製平板又
は金属製波板を介挿した後、加熱処理を施し、次に、各
金属製平板又は金属製波板と上記金属製波板又は金属製
平板との接触部に絶縁体を介挿し、次いで、ウォッシュ
コート付け及び触媒化処理を施して各金属製平板又は金
属製波板と上記金属製波板又は金属製平板にウォッシュ
コート層を形成すると共に、各金属製平板又は金属製波
板と上記金属製波板又は金属製平板との接触部にも、ウ
ォッシュコート層を形成可能な耐熱性の絶縁体を介して
ウォッシュコート層を形成し、これらウォッシュコート
層に触媒を担持させる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１乃至図３は、請求項１に係る金属製触媒担体
の一例を示すもので、１はつづら折りされた１枚の金属
製波板を表す。このつづら折りされた１枚の金属製波板
１は、例えば、コイル状に巻き付けられている長尺の金
属製平板を任意の方法でつづら折りすると共に波板状に
加工することによって成形されている。そして、このつ
づら折りされた１枚の金属製波板１は、通常の金属製触
媒担体に用いられるものと同様に、Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌ合
金によって構成されている。

【００１７】又、つづら折りされた１枚の金属製波板１
の各層間１Ａには、同様の材料にて成形された金属製平
板２が各別に介挿されている。そして、各金属製平板２
の一側面２Ａには、ウォッシュコート層４を形成可能な
耐熱性の絶縁体３が取り付けられている。この耐熱性の
絶縁体３としては、大きく分けて、例えば、石綿製織物
，石綿製紐状物，石綿製糸状物等の予め形に形成されて
いるものを、各金属製平板２の一側面２Ａの全面又は一
部に接着剤等によって貼り付ける場合と、耐熱性の絶縁
体３を印刷，静電塗装，塗布等によって、各金属製平板
２の一側面２Ａの全面又は一部に形成する場合とがあり
、本実施例では、石綿製糸状物を、各金属製平板２の一
側面２Ａの全面に接着剤によって貼り付けてある。

【００１８】斯して構成された本実施例に係る金属製触
媒担体用素子９に於ては、各金属製平板２と金属製波板
１との接触部１Ｂの一側面に介在するウォッシュコート
層４を形成可能な耐熱性の絶縁体３が、ウォッシュコー
ト層４の形成処理時にスペーサとして機能し、その部位
に於て、金属製平板２と金属製波板１との接触部１Ｂを
隔離すると共に、ウォッシュコート層４を形成すること
ができる。

【００１９】以上の如く、本実施例によれば、つづら折
りされた１枚の金属製波板１の各層間１Ａに、金属製平
板２を介挿すると共に、各金属製平板２と上記金属製波
板１との接触部１Ｂに、ウォッシュコート層４を形成可
能な耐熱性の絶縁体３を介在させて成るものであるから
、つづら折りされた１枚の金属製波板１の相対向する折
り返される部位１ａが、耐熱性の絶縁体３によって確実
に隔離され、つづら折りされた１枚の金属製波板１の一
端から通電した場合に、つづら折りされた１枚の金属製
波板１の相対向する折り返される部位１ａを介して短絡
するおそれがない。又、つづら折りされた１枚の金属製
波板１と各金属製平板２との接触部１Ｂは、ウォッシュ
コート層４を形成可能な耐熱性の絶縁体３を介して当接
しているので、図３に示す如く、ウォッシュコート層４
の形成時に、ウォッシュコート層４がその隙間に充満し
、つづら折りされた１枚の金属製波板１と各金属製平板
２との接触部１Ｂを耐熱性の絶縁体３と共に電気的に絶
縁状態に保持することができる。

【００２０】図４は、請求項１に係る別の実施例を示す
もので、つづら折りされた１枚の金属製平板１０の各層
間１０Ａに、金属製波板１１を介挿すると共に、各金属
製１１と上記金属製平板１０との接触部１０Ｂに、ウォ
ッシュコート層４を形成可能な耐熱性の絶縁体３を介在
させたものである。本実施例に於ても、上記実施例と同
様の作用効果を奏することができる。

【００２１】図５は、請求項２に係る一実施例の工程説
明を示すものである。まず、つづら折りされた１枚の金
属製波板１を用意する。次に、各金属製平板２の一側面
２Ａの全面に、石綿製糸状物から成る耐熱性の絶縁体３
を接着剤によって貼り付ける。次いで、この各金属製平
板２を、つづら折りされた１枚の金属製波板１の各層間
１Ａに、介挿する。

【００２２】此処までが、図１に示す金属製触媒担体用
素子９である。次に、この金属製触媒担体用素子９に、
所定の熱処理加工を施す。これは、金属製触媒担体の製
造方法に於て、機械的強度を高めるために通常行われて
いる手段である。その後、ウォッシュコート付け処理及
び触媒付け処理を行う。

【００２３】以上の如く、本実施例によれば、つづら折
りされた１枚の金属製波板１の各層間１Ａに、耐熱性の
絶縁体３を設けた金属製平板２を介挿した後、触媒化処
理を施すものであるから、つづら折りされた１枚の金属
製波板１の各層間１Ａに、金属製平板２を介挿しても、
各接触部１Ｂには耐熱性の絶縁体３が介在し、両者を当
接させることなく積層することができる。又、つづら折
りされた１枚の金属製波板１と各金属製平板２との接触
部１Ｂは、ウォッシュコート層４を形成可能な耐熱性の
絶縁体３を介して当接しているので、図３に示す如く、
ウォッシュコート層４の形成時に、ウォッシュコート層
４がその隙間に充満し、つづら折りされた１枚の金属製
波板１と各金属製平板２との接触部１Ｂを耐熱性の絶縁
体３と共に電気的に絶縁状態に保持することができる。

【００２４】図６は、請求項２に係る別の実施例の工程
説明を示すものである。まず、つづら折りされると共に
一側面１０ａの全面に石綿製糸状物から成る耐熱性の絶
縁体３を接着剤によって貼り付けた１枚の金属製平板１
０を用意する。次に、各金属製波板１１を、つづら折り
された１枚の金属製平板１０の各層間１０Ａに、介挿す
る。

【００２５】此処までが、図３に示す金属製触媒担体用
素子１９である。次に、この金属製触媒担体用素子１９
に、所定の熱処理加工を施す。これは、金属製触媒担体
の製造方法に於て、機械的強度を高めるために通常行わ
れている手段である。その後、ウォッシュコート付け処
理及び触媒付け処理を行う。

【００２６】本実施例に於ても、上記実施例と同様の効
果を奏することができる。図７は、請求項３に係る一実
施例の工程説明図を示すものである。まず、つづら折り
された１枚の金属製波板１を用意する。次に、つづら折
りされた１枚の金属製波板１の各層間１Ａに、各金属製
平板２を介挿する。次に、この金属製触媒担体用素子２
９に、所定の熱処理加工を施す。これは、金属製触媒担
体の製造方法に於て、機械的強度を高めるために通常行
われている手段である。

【００２７】その後、つづら折りされた１枚の金属製波
板１と各金属製平板２との接触部１Ｂに絶縁体５を介挿
する。そして、ウォッシュコート付け処理及び触媒付け
処理を行う。以上の如く、本実施例によれば、つづら折
りされた１枚の金属製波板１の各層間１Ａに、絶縁体５
を設けた金属製平板２を介挿した後、触媒化処理を施す
ものであるから、つづら折りされた１枚の金属製波板１
の各層間１Ａに、金属製平板２を介挿しても、各接触部
１Ｂには絶縁体５が介在し、両者を当接させることなく
積層することができる。又、つづら折りされた１枚の金
属製波板１と各金属製平板２との接触部１Ｂは、ウォッ
シュコート層４を形成可能な絶縁体５を介して当接して
いるので、ウォッシュコート層４の形成時に、ウォッシ
ュコート層４がその隙間に充満し、つづら折りされた１
枚の金属製波板１と各金属製平板２との接触部１Ｂを絶
縁体５と共に電気的に絶縁状態に保持することができる
。

【００２８】尚、此処で使用する絶縁体５は、図１に用
いた耐熱性の絶縁体３と同様の材質でも良いが、例えば
、ウォッシュコート付け処理後に、加熱処理して分解消
滅する材料であっても良い。その材料としては、木綿，
紙，有機物質製繊維製品等がある。図８は、請求項３に
係る別の実施例の工程説明を示すものである。

【００２９】まず、つづら折りされた１枚の金属製平板
１０を用意する。次に、つづら折りされた１枚の金属製
平板１０の各層間１０Ａに、各金属製波板１１を介挿す
る。次に、この金属製触媒担体用素子３９に、所定の熱
処理加工を施す。これは、金属製触媒担体の製造方法に
於て、機械的強度を高めるために通常行われている手段
である。

【００３０】その後、つづら折りされた１枚の金属製平
板１０と各金属製波板１１との接触部１０Ｂに絶縁体５
を介挿する。そして、ウォッシュコート付け処理及び触
媒付け処理を行う。本実施例に於ても、上記実施例と同
様の効果を奏することができる。図９は、本発明による
金属製触媒担体１００を、排気系１０２に設置された通
常の触媒担体（金属製，セラミック製を問わない）１０
３の上流側に配する。そして、エンジン１０１の始動時
に金属製触媒担体１００に通電して、加熱すると、短時
間で３００〜５００℃とすることが可能となり、触媒活
性を上げることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１によれば
、つづら折りされた１枚の金属製波板又は金属製平板の
各層間に、金属製平板又は金属製波板を介挿すると共に
、各金属製平板又は金属製波板と上記金属製波板又は金
属製平板との接触部に、ウォッシュコート層を形成可能
な耐熱性の絶縁体を介在させて成るものである、つづら
折りされた１枚の金属製波板又は金属製平板の相対向す
る折り返される部位が、耐熱性の絶縁体によって確実に
隔離され、つづら折りされた１枚の金属製波板又は金属
製平板の一端から通電した場合に、つづら折りされた１
枚の金属製波板又は金属製平板の相対向する折り返され
る部位を介して短絡するおそれがない。又、つづら折り
された１枚の金属製波板又は金属製平板と各金属製平板
又は金属製波板との接触部は、ウォッシュコート層を形
成可能な耐熱性の絶縁体を介して当接しているので、ウ
ォッシュコート層形成時に、ウォッシュコート層がその
隙間に充満し、つづら折りされた１枚の金属製波板又は
金属製平板と各金属製平板又は金属製波板との接触部を
耐熱性の絶縁体と共に電気的に絶縁状態に保持すること
ができる。

【００３２】請求項２によれば、つづら折りされた１枚
の金属製波板又は金属製平板と、上記つづら折りされた
１枚の金属製波板又は金属製平板の各層間に介挿される
金属製平板又は金属製波板を用意すると共に、上記つづ
ら折りされた１枚の金属製平板又は金属製平板に於ける
上記金属製波板又は金属製平板との接触部に耐熱性の絶
縁体を設け、上記つづら折りされた１枚の金属製波板又
は金属製平板の各層間に、上記金属製平板又は金属製波
板を介挿し、触媒化処理を施すものであるから、つづら
折りされた１枚の金属製波板又は金属製平板の各層間に
、金属製平板又は金属製波板を介挿しても、各接触部に
は耐熱性の絶縁体が介在し、両者を当接させることなく
積層することができる。又、つづら折りされた１枚の金
属製波板又は金属製平板と各金属製平板又は金属製波板
との接触部は、ウォッシュコート層を形成可能な耐熱性
の絶縁体を介して当接しているので、ウォッシュコート
層形成時に、ウォッシュコート層がその隙間に充満し、
つづら折りされた１枚の金属製波板又は金属製平板と各
金属製平板又は金属製波板との接触部を耐熱性の絶縁体
と共に電気的に絶縁状態に保持することができる。

【００３３】請求項３によれば、つづら折りされた１枚
の金属製波板又は金属製平板の各層間に、金属製平板又
は金属製波板を介挿した後、熱処理を行い、次いで、上
記つづら折りされた１枚の金属製平板又は金属製平板に
於ける上記金属製波板又は金属製平板との接触部に絶縁
体を介挿し、ウォッシュコート付けし、触媒化処理を施
すものであるから、つづら折りされた１枚の金属製波板
又は金属製平板の各層間に、金属製平板又は金属製波板
を介挿しても、各接触部には耐熱性の絶縁体が介在し、
両者を当接させることなく積層することができる。又、
つづら折りされた１枚の金属製波板又は金属製平板と各
金属製平板又は金属製波板との接触部は、ウォッシュコ
ート層を形成可能な耐熱性の絶縁体を介して当接してい
るので、ウォッシュコート層形成時に、ウォッシュコー
ト層がその隙間に充満し、つづら折りされた１枚の金属
製波板又は金属製平板と各金属製平板又は金属製波板と
の接触部を耐熱性の絶縁体と共に電気的に絶縁状態に保
持することができる。

【００３４】又、請求項３によれば、絶縁体として木綿
等の安価な材料を用いることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２に示す金属製触媒担体用素子の要部を示す
断面図である。

【図２】請求項１に係る金属製触媒担体用素子の一実施
例を示す説明図である。

【図３】図２の要部を示す拡大断面図である。

【図４】請求項１に係る金属製触媒担体用素子の別の実
施例を示す断面図である。

【図５】請求項２に係る金属製触媒担体の製造方法の一
実施例を示す工程説明図である。

【図６】請求項２に係る金属製触媒担体の製造方法の別
の実施例を示す工程説明図である。

【図７】請求項３に係る金属製触媒担体の製造方法の一
実施例を示す工程説明図である。

【図８】請求項３に係る金属製触媒担体の製造方法の別
の実施例を示す工程説明図である。

【図９】本発明による金属製触媒担体を用いた一使用例
を示す説明図である。

【図１０】従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１　　つづら折りされた１枚の金属製波板１Ａ，１０Ａ
　　各層間 １Ｂ，１０Ｂ　　接触部 ２　　金属製平板 ３　　耐熱性の絶縁体 ４　　ウォッシュコート層 ５　　絶縁体 １０　　つづら折りされた１枚の金属製平板１１　　金
属製波板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　つづら折りされた１枚の金属製波板（
   １）又は金属製平板（１０）の各層間（１Ａ又は１０Ａ
   ）に、金属製平板（２）又は金属製波板（１１）を介挿
   すると共に、各金属製平板（２）又は金属製波板（１１
   ）と上記金属製波板（１）又は金属製平板（１０）との
   接触部（１Ｂ，１０Ｂ）に、ウォッシュコート層（４）
   を形成可能な耐熱性の絶縁体（３）を介在させて成るこ
   とを特徴とする金属製触媒担体用素子。
2. 【請求項２】　　つづら折りされた１枚の金属製波板（
   １）又は金属製平板（１０）と、上記つづら折りされた
   １枚の金属製波板（１）又は金属製平板（１０）の各層
   間（１Ａ又は１０Ａ）に介挿される金属製平板（２）又
   は金属製波板（１１）を用意すると共に、上記つづら折
   りされた１枚の金属製平板（１０）又は金属製平板（２
   ）に於ける上記金属製波板（１）又は金属製平板（１０
   ）との接触部（１Ｂ，１０Ｂ）に耐熱性の絶縁体（３）
   を設け、上記つづら折りされた１枚の金属製波板（１）
   又は金属製平板（１０）の各層間（１Ａ又は１０Ａ）に
   、上記金属製平板（２）又は金属製波板（１１）を介挿
   し、触媒化処理を施すことを特徴とする金属製触媒担体
   の製造方法。
3. 【請求項３】　　つづら折りされた１枚の金属製波板（
   １）又は金属製平板（１０）の各層間（１Ａ又は１０Ａ
   ）に、金属製平板（２）又は金属製波板（１１）を介挿
   した後、熱処理を行い、次いで、上記つづら折りされた
   １枚の金属製平板（１０）又は金属製平板（２）に於け
   る上記金属製波板（１）又は金属製平板（１０）との接
   触部（１Ｂ，１０Ｂ）に絶縁体（５）を介挿し、ウォッ
   シュコート付けし、触媒化処理を施すことを特徴とする
   金属製触媒担体の製造方法。