JPH05269389A - 触媒コンバーター用コア - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 コネクター板の間を電気的に並列接続で延び
ている多数の波型の薄い金属ストリップを有する改良さ
れた導電性金属のハニカム体が提供され、このストリッ
プはヒーターストリップとすることができ、またコネク
ター板は別に絶縁される。波型の薄い金属ストリップの
各は平らな中央部分を持つ。前記ストリップの第１のグ
ループはそれらの平らな中間部分で集められ１対の強固
な柱の一方の回りで曲げられ、更に前記ストリップの第
２のグループは集められ前記柱の他方の回りで反対方向
に曲げられる。可撓性織物のセラミック繊維ストリップ
の形式の絶縁手段が、第１及び第２のグループを互いに
絶縁しかつ中心柱から絶縁する。コネクター板はハニカ
ム体の回りの分割された保持用シェルを形成する。コネ
クター板に電池が接続され、これにより、電流は、一方
のコネクター板から波型の薄い金属ストリップを経て他
方のコネクター板に至り、更に電池に戻る。 【効果】 上記ハニカム体は電気加熱可能な触媒コンバ
ーターに利用することができる。
ている多数の波型の薄い金属ストリップを有する改良さ
れた導電性金属のハニカム体が提供され、このストリッ
プはヒーターストリップとすることができ、またコネク
ター板は別に絶縁される。波型の薄い金属ストリップの
各は平らな中央部分を持つ。前記ストリップの第１のグ
ループはそれらの平らな中間部分で集められ１対の強固
な柱の一方の回りで曲げられ、更に前記ストリップの第
２のグループは集められ前記柱の他方の回りで反対方向
に曲げられる。可撓性織物のセラミック繊維ストリップ
の形式の絶縁手段が、第１及び第２のグループを互いに
絶縁しかつ中心柱から絶縁する。コネクター板はハニカ
ム体の回りの分割された保持用シェルを形成する。コネ
クター板に電池が接続され、これにより、電流は、一方
のコネクター板から波型の薄い金属ストリップを経て他
方のコネクター板に至り、更に電池に戻る。 【効果】 上記ハニカム体は電気加熱可能な触媒コンバ
ーターに利用することができる。
Description
【０００１】本発明は触媒コンバーター用のコア及びこ
れを収容している触媒コンバーターに関し、特に機械的
耐久性がありかつ触媒劣化に耐えるハニカムコア又は多
セルラーコアに関する。これら装置は、これを使用する
ために電気加熱なしに種々の触媒反応をさせるように設
計しかつ使用できることが理解されるが、本発明の特別
の実施例においては、コアは電気的に加熱可能である。
電気加熱式でない場合は、電気絶縁及び電力供給と組み
合わせられた要素は、これを装置から無くすことができ
る。しかし、本発明は、便宜上、電気加熱可能な実施例
に関連して説明されるであろう。
れを収容している触媒コンバーターに関し、特に機械的
耐久性がありかつ触媒劣化に耐えるハニカムコア又は多
セルラーコアに関する。これら装置は、これを使用する
ために電気加熱なしに種々の触媒反応をさせるように設
計しかつ使用できることが理解されるが、本発明の特別
の実施例においては、コアは電気的に加熱可能である。
電気加熱式でない場合は、電気絶縁及び電力供給と組み
合わせられた要素は、これを装置から無くすことができ
る。しかし、本発明は、便宜上、電気加熱可能な実施例
に関連して説明されるであろう。
【０００２】
【本発明の背景及び従来技術】内燃機関またはガスター
ビン用の触媒コンバーターの目的は、排気中の汚染物
質、例えば一酸化炭素、未燃焼炭化水素、酸化窒素など
を二酸化炭素、窒素ガス及び水に変換することである。
通常の触媒コンバーターは、正方形又は三角形の真っす
ぐな開口又はセルを有するセラミックのハニカムモノリ
シスを利用し、このモノリシスは、セルの壁に付着され
た触媒；耐熱金属酸化物のビーズ又はペレット、例えば
アルミニウムビーズで被覆された触媒；又は表面上に付
着または支持された触媒を有する例えばフェライト系ス
テンレス鋼の箔又はニッケル合金の波型の薄い金属箔の
ハニカムモノリシスを持つ。触媒は、通常は貴金属、例
えばプラチナ、パラジウム、ロジウム、レテニウム、又
はかかる金属の２種又はそれ以上の合金である。触媒の
活性を促進するために、汚染物質を吸収し脱離させるよ
うにゼオライト被覆が使用される。触媒は化学反応、主
として酸化触媒作用を行い、これにより汚染物質は無害
の副産物に変換され、これは排出システムを経て大気中
に通過する。
ビン用の触媒コンバーターの目的は、排気中の汚染物
質、例えば一酸化炭素、未燃焼炭化水素、酸化窒素など
を二酸化炭素、窒素ガス及び水に変換することである。
通常の触媒コンバーターは、正方形又は三角形の真っす
ぐな開口又はセルを有するセラミックのハニカムモノリ
シスを利用し、このモノリシスは、セルの壁に付着され
た触媒；耐熱金属酸化物のビーズ又はペレット、例えば
アルミニウムビーズで被覆された触媒；又は表面上に付
着または支持された触媒を有する例えばフェライト系ス
テンレス鋼の箔又はニッケル合金の波型の薄い金属箔の
ハニカムモノリシスを持つ。触媒は、通常は貴金属、例
えばプラチナ、パラジウム、ロジウム、レテニウム、又
はかかる金属の２種又はそれ以上の合金である。触媒の
活性を促進するために、汚染物質を吸収し脱離させるよ
うにゼオライト被覆が使用される。触媒は化学反応、主
として酸化触媒作用を行い、これにより汚染物質は無害
の副産物に変換され、これは排出システムを経て大気中
に通過する。
【０００３】しかし、かかる無害の副産物への変換は、
排出ガスが比較的低温であるとき、例えば低温始動の場
合は、始めは効果的ではない。高い変換率と言う結果を
得るるには、ガスが接触するコンバーターの触媒及び表
面は、最低温度、例えば一酸化炭素に対しては１９９℃
（３９０°Ｆ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に対して
は２９９℃（５７０°Ｆ）、更にメタンガス又は天然ガ
スに対しては５３８℃（１０００°Ｆ）かそれ以上でな
ければならない。さもなければ、無害の副産物への変換
は不十分であり、冷間始動時の大気汚染が大きい。排気
システムがその正常運転温度に達すると、触媒コンバー
ターは最適に作動する。従って、比較的低温の排出ガス
に対しては、満足な変換が生ずるように高温の触媒と接
触することが必要である。圧縮着火機関、火花点火機関
及びガスタービンのリアクターに対してはこの要求があ
る。
排出ガスが比較的低温であるとき、例えば低温始動の場
合は、始めは効果的ではない。高い変換率と言う結果を
得るるには、ガスが接触するコンバーターの触媒及び表
面は、最低温度、例えば一酸化炭素に対しては１９９℃
（３９０°Ｆ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に対して
は２９９℃（５７０°Ｆ）、更にメタンガス又は天然ガ
スに対しては５３８℃（１０００°Ｆ）かそれ以上でな
ければならない。さもなければ、無害の副産物への変換
は不十分であり、冷間始動時の大気汚染が大きい。排気
システムがその正常運転温度に達すると、触媒コンバー
ターは最適に作動する。従って、比較的低温の排出ガス
に対しては、満足な変換が生ずるように高温の触媒と接
触することが必要である。圧縮着火機関、火花点火機関
及びガスタービンのリアクターに対してはこの要求があ
る。
【０００４】機関の始動時又はその前に触媒の最初の加
熱を達成するためには、電気的に加熱可能な触媒コンバ
ーター、好ましくは薄い金属のハニカムモノリシスの形
式のものが提供されることが好都合であり、このハニカ
ムモノリシスは、間隔を空けられた平らな薄い金属スト
リップ、真っすぐな波型の薄い金属ストリップ、（例え
ばヘリンボン型又はシェブロン型の）パターンで波型に
された薄い金属ストリップ、又は可変ピッチの波型の薄
い金属ストリップ（ブルコック他の１９８９年３月７日
付け米国特許第４８１０５８８号参照）、あるいはこれ
らの組合せのいずれかであり、好ましくは機関の起動時
及び触媒が少なくも３４３±１７℃（６５０±３０°
Ｆ）に達した後でこれを維持するために、このモノリシ
スは、電源、例えば１２から１０８Ｖの直流電源に接続
される。或いは、機関の始動の数秒前に電力が供給され
る。波型の薄い金属（ステンレス鋼）のモノリシスを収
容している触媒コンバーターが少なくも１９７０年代初
期から知られている（キッツナーの１９７３年１０月３
０日付け米国特許第３７６８９８２号及び第３７７０３
８９号参照）。より近年では、１９８７年１２月８日付
け米国特許第４７１１００９号；ノンメンマン他の１９
８３年５月３日付け米国特許第４３８１５９０号、本願
と共に所有されたウイリアム・エー・ウィットバーガー
の１９９０年１０月３１日付け米国同時係属出願第６０
６１３０号「電気加熱可能な触媒コンバーター」、及び
１９８９年１１月２日付け（優先日１９８８年４月２５
日）国際ＰＣＴ ＷＯ ８９／１０４７０号（ＥＰ ４
２１０８６号）及びＷＯ ８９／１０４７１号（ＥＰ
４１２１０３号）において波型の薄い金属モノリシスが
明らかにされている。上の国際特許の最初の２件は、間
隔を空けられた一連の直列の円盤又は電気絶縁用の中間
層の列を置くことにより、内部抵抗を増加させる方法及
び装置を開示する。別の国際ＰＣＴは、１９９０年４月
９日付け（優先日１９８９年４月２１日）ＷＯ ９０／
１２９５１号であり、これは絶縁板の層の形成による軸
方向抵抗値の増加を狙ったものである。軸方向抵抗値の
改良を目的とする別の参照文献は、ケニアネン他の１９
９１年１０月８日付け米国特許第５０５５２７５号であ
る。しかし、かかる従来の特許の共通の問題は高温振動
試験及び高温サイクル試験として知られる自動車工業の
厳しい耐久試験に耐えることができなかったことであ
る。
熱を達成するためには、電気的に加熱可能な触媒コンバ
ーター、好ましくは薄い金属のハニカムモノリシスの形
式のものが提供されることが好都合であり、このハニカ
ムモノリシスは、間隔を空けられた平らな薄い金属スト
リップ、真っすぐな波型の薄い金属ストリップ、（例え
ばヘリンボン型又はシェブロン型の）パターンで波型に
された薄い金属ストリップ、又は可変ピッチの波型の薄
い金属ストリップ（ブルコック他の１９８９年３月７日
付け米国特許第４８１０５８８号参照）、あるいはこれ
らの組合せのいずれかであり、好ましくは機関の起動時
及び触媒が少なくも３４３±１７℃（６５０±３０°
Ｆ）に達した後でこれを維持するために、このモノリシ
スは、電源、例えば１２から１０８Ｖの直流電源に接続
される。或いは、機関の始動の数秒前に電力が供給され
る。波型の薄い金属（ステンレス鋼）のモノリシスを収
容している触媒コンバーターが少なくも１９７０年代初
期から知られている（キッツナーの１９７３年１０月３
０日付け米国特許第３７６８９８２号及び第３７７０３
８９号参照）。より近年では、１９８７年１２月８日付
け米国特許第４７１１００９号；ノンメンマン他の１９
８３年５月３日付け米国特許第４３８１５９０号、本願
と共に所有されたウイリアム・エー・ウィットバーガー
の１９９０年１０月３１日付け米国同時係属出願第６０
６１３０号「電気加熱可能な触媒コンバーター」、及び
１９８９年１１月２日付け（優先日１９８８年４月２５
日）国際ＰＣＴ ＷＯ ８９／１０４７０号（ＥＰ ４
２１０８６号）及びＷＯ ８９／１０４７１号（ＥＰ
４１２１０３号）において波型の薄い金属モノリシスが
明らかにされている。上の国際特許の最初の２件は、間
隔を空けられた一連の直列の円盤又は電気絶縁用の中間
層の列を置くことにより、内部抵抗を増加させる方法及
び装置を開示する。別の国際ＰＣＴは、１９９０年４月
９日付け（優先日１９８９年４月２１日）ＷＯ ９０／
１２９５１号であり、これは絶縁板の層の形成による軸
方向抵抗値の増加を狙ったものである。軸方向抵抗値の
改良を目的とする別の参照文献は、ケニアネン他の１９
９１年１０月８日付け米国特許第５０５５２７５号であ
る。しかし、かかる従来の特許の共通の問題は高温振動
試験及び高温サイクル試験として知られる自動車工業の
厳しい耐久試験に耐えることができなかったことであ
る。
【０００５】高温振動試験は、運転中の内燃機関からの
排出ガスを装置に通過させながら、排出ガスによる高温
（８００と９５０℃（１４７２と１７４２°Ｆ）との
間）において装置を垂直方向に振動（１００ないし２０
０Ｈｚで内部負荷２８ないし６０Ｇ）させることを含
む。予定時間、例えば５ないし２００時間までに装置が
ずれ又は分離、或いは箔片の先端又は上流端部の折れ重
なりを示すと、その装置は試験に不合格と言われる。通
常、５時間継いた装置は２００時間続くであろう。５時
間は１００Ｈｚにおいて１８０万サイクルに相当する。
排出ガスを装置に通過させながら、排出ガスによる高温
（８００と９５０℃（１４７２と１７４２°Ｆ）との
間）において装置を垂直方向に振動（１００ないし２０
０Ｈｚで内部負荷２８ないし６０Ｇ）させることを含
む。予定時間、例えば５ないし２００時間までに装置が
ずれ又は分離、或いは箔片の先端又は上流端部の折れ重
なりを示すと、その装置は試験に不合格と言われる。通
常、５時間継いた装置は２００時間続くであろう。５時
間は１００Ｈｚにおいて１８０万サイクルに相当する。
【０００６】高温サイクル試験は８００から９５０℃
（１４７２から１７４２°Ｆ）で行われ、３００時間に
亙り各１５から２０分毎に１２０から１５０℃に反復さ
れる。箔ストリップの先端のずれ又は分離は不合格と考
えられる。
（１４７２から１７４２°Ｆ）で行われ、３００時間に
亙り各１５から２０分毎に１２０から１５０℃に反復さ
れる。箔ストリップの先端のずれ又は分離は不合格と考
えられる。
【０００７】以下「高温試験」と呼ばれる高温振動試験
と高温サイクル試験とは合格が非常に困難であり、合格
する装置の提供のための多くの努力は、種々の理由で費
用がかかり過ぎたり効果的でなかったりした。
と高温サイクル試験とは合格が非常に困難であり、合格
する装置の提供のための多くの努力は、種々の理由で費
用がかかり過ぎたり効果的でなかったりした。
【０００８】自動車用でかつ専ら並列接続のヒータース
トリップを備えたＥＨＣの前述の標本は、高温試験にお
ける適切な耐久性を持たず、また低電力定格に対する要
求を満たすに十分な高抵抗を持っていない。純並列回路
構造を用いた適切な設計において到達するための報告さ
れた努力においては、長さ対直径比０.５から１.５、セ
ル密度１５.５から７７.５／ｃｍ2（１００から５００
／ｉｎ2）、個々のストリップヒーターの長さ５０８ｍ
ｍ（２０インチ）を含む広範囲のパタメーターを有し２
個から４個のヒーターストリップに限定された並列回路
を含んだ標本が製作され試験された。
トリップを備えたＥＨＣの前述の標本は、高温試験にお
ける適切な耐久性を持たず、また低電力定格に対する要
求を満たすに十分な高抵抗を持っていない。純並列回路
構造を用いた適切な設計において到達するための報告さ
れた努力においては、長さ対直径比０.５から１.５、セ
ル密度１５.５から７７.５／ｃｍ2（１００から５００
／ｉｎ2）、個々のストリップヒーターの長さ５０８ｍ
ｍ（２０インチ）を含む広範囲のパタメーターを有し２
個から４個のヒーターストリップに限定された並列回路
を含んだ標本が製作され試験された。
【０００９】これらの設計パラメーターにより製作され
た装置は高温試験において不十分であった。すなわち、
（ａ）端子抵抗が低すぎ、従って装置は余りにも大きな
電力を要する。（ｂ）少数の並列ヒーターストリップで
組み立てられた層間の比較的大きな電圧差が多少の層間
アーク放電を起こし、更に、（ｃ）一貫して高温試験を
通過することができない。（ｃ）に関して、約１７７.
８ｍｍ（約７インチ）より長いヒーターストリップを持
ったＥＨＣは、一般に高温振動試験を通らなかった。低
すぎる電気抵抗は次の問題のうちの一方又は両方を起こ
す。（ａ）電池が受け入れ難いほど大きくかつ高価とな
る。（ｂ）高温試験に失敗し易い長いヒーターストリッ
プでＥＨＣを製作しなければならない。
た装置は高温試験において不十分であった。すなわち、
（ａ）端子抵抗が低すぎ、従って装置は余りにも大きな
電力を要する。（ｂ）少数の並列ヒーターストリップで
組み立てられた層間の比較的大きな電圧差が多少の層間
アーク放電を起こし、更に、（ｃ）一貫して高温試験を
通過することができない。（ｃ）に関して、約１７７.
８ｍｍ（約７インチ）より長いヒーターストリップを持
ったＥＨＣは、一般に高温振動試験を通らなかった。低
すぎる電気抵抗は次の問題のうちの一方又は両方を起こ
す。（ａ）電池が受け入れ難いほど大きくかつ高価とな
る。（ｂ）高温試験に失敗し易い長いヒーターストリッ
プでＥＨＣを製作しなければならない。
【００１０】米国特許第４９２８４２５号に説明された
ような従来の構造は、総てのストリップが中央電極から
反対極性の電極として作用する円形のシェルに渦巻き状
に外向きに延びるように接続された波型の薄い金属のヒ
ーターストリップ部材を持っていた。このストリップが
コアのヒーターとして作用する。自動車用については、
端子抵抗は、端子電圧が７.０Ｖのとき電力を２.０ｋＷ
又はそれ以下に制限するに十分な大きさでなければなら
ない。この電力レベルは、総てのヒーターストリップが
かかる構成に望ましい長さ、例えば約１６７.６４ｍｍ
（約６.６インチ）のものでかつ並列に接続されたとき
に有利に達成することができる。
ような従来の構造は、総てのストリップが中央電極から
反対極性の電極として作用する円形のシェルに渦巻き状
に外向きに延びるように接続された波型の薄い金属のヒ
ーターストリップ部材を持っていた。このストリップが
コアのヒーターとして作用する。自動車用については、
端子抵抗は、端子電圧が７.０Ｖのとき電力を２.０ｋＷ
又はそれ以下に制限するに十分な大きさでなければなら
ない。この電力レベルは、総てのヒーターストリップが
かかる構成に望ましい長さ、例えば約１６７.６４ｍｍ
（約６.６インチ）のものでかつ並列に接続されたとき
に有利に達成することができる。
【００１１】さて、中心に置かれた強固な柱の上で個々
のコア要素（以下ヒーターストリップと呼ぶ）のグルー
プを折り、次いで各グループの各面上に絶縁テープを置
いた組立体を渦巻き状に巻くことにより、ハニカムコア
の直径を増加させることなしにヒーターストリップの長
さを増加させてコアの内部抵抗を実質的に増加できるこ
とが見いだされた。本発明のヒーターストリップは、間
隔を空けられた触媒支持面上を排出ガスが流れ得るよう
に重ならずに間隔を空けなければならない。従って、ヒ
ーターストリップは、例えばコーネルソン他の１９９０
年７月１７日付け米国特許第４９４２０２０号に説明さ
れたような間隔を空けた平らなストリップ、又は重なら
ないように波型、例えばヘリンボンパターンとされる。
ヒーターストリップの中央部分は平らでなければならな
い。コア要素、又はヒーターストリップの自由端は分割
された保持用シェルに連結され、一方のシェルセグメン
ト、又はコネクター板は電源の一方の側に接続され、他
方のセグメント又はコネクター板は電源の他方の側に接
続される。保持シェルセグメントはヒーターストリップ
を経て直列に接続される。好ましい実施例においては、
折り重ねられた２組のストリップグループがあり、各グ
ループは中心に置かれた強固な中心柱の回りで曲げられ
る。コッターピン様のＵ字形のピンをこの目的に使用で
きる。各「グループ」は、例えば長さ３３０.２ｍｍ
（１３インチ）の単一の波型の薄い耐熱合金のヒーター
ストリップ、又は積層状の２個、３個、４個、又はそれ
以上の同様なストリップを備えることができる。ストリ
ップは重ならないように好ましくは波型にされ、又はス
トリップは重なりを避けるために実質的に等しい長さの
平らなストリップと波型ストリップとが交互に配置され
る。薄い耐熱合金のヒーターストリップのグループの各
要素の一方の端部は一方の保持用シェルセグメントに電
気的に接続され、薄い耐熱合金のヒーターストリップの
グループの各要素の他方の端部は他方の保持用シェルセ
グメントに電気的に接続される。
のコア要素（以下ヒーターストリップと呼ぶ）のグルー
プを折り、次いで各グループの各面上に絶縁テープを置
いた組立体を渦巻き状に巻くことにより、ハニカムコア
の直径を増加させることなしにヒーターストリップの長
さを増加させてコアの内部抵抗を実質的に増加できるこ
とが見いだされた。本発明のヒーターストリップは、間
隔を空けられた触媒支持面上を排出ガスが流れ得るよう
に重ならずに間隔を空けなければならない。従って、ヒ
ーターストリップは、例えばコーネルソン他の１９９０
年７月１７日付け米国特許第４９４２０２０号に説明さ
れたような間隔を空けた平らなストリップ、又は重なら
ないように波型、例えばヘリンボンパターンとされる。
ヒーターストリップの中央部分は平らでなければならな
い。コア要素、又はヒーターストリップの自由端は分割
された保持用シェルに連結され、一方のシェルセグメン
ト、又はコネクター板は電源の一方の側に接続され、他
方のセグメント又はコネクター板は電源の他方の側に接
続される。保持シェルセグメントはヒーターストリップ
を経て直列に接続される。好ましい実施例においては、
折り重ねられた２組のストリップグループがあり、各グ
ループは中心に置かれた強固な中心柱の回りで曲げられ
る。コッターピン様のＵ字形のピンをこの目的に使用で
きる。各「グループ」は、例えば長さ３３０.２ｍｍ
（１３インチ）の単一の波型の薄い耐熱合金のヒーター
ストリップ、又は積層状の２個、３個、４個、又はそれ
以上の同様なストリップを備えることができる。ストリ
ップは重ならないように好ましくは波型にされ、又はス
トリップは重なりを避けるために実質的に等しい長さの
平らなストリップと波型ストリップとが交互に配置され
る。薄い耐熱合金のヒーターストリップのグループの各
要素の一方の端部は一方の保持用シェルセグメントに電
気的に接続され、薄い耐熱合金のヒーターストリップの
グループの各要素の他方の端部は他方の保持用シェルセ
グメントに電気的に接続される。
【００１２】以下の説明においては、「フェライト系」
ステンレス鋼を引用とする。フェライト系ステンレス鋼
の適切な系統的説述はエーゲンの１９８３年１１月８日
付け米国特許第４４１４０２３号に説明される。これに
有用な特別のフェライト系ステンレス鋼は、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、及びプラセオジムから選定された
少なくも１種の希土類金属或いは２種又はそれ以上のか
かる希土類金属０.００２％から０.０５％、平衡量の鉄
及び不純物としての痕跡量の鋼を含む。これに特に有用
な別の金属は、ヘインズ（Ｈａｙｎｅｓ）２１４合金と
して確定され、これは市場で入手できる。この合金はヘ
ーレンレデル他の１９８７年６月９日付け米国特許第４
６７１９３１号に説明される。この合金は酸化に対する
高度の抵抗を特徴とする。特別な試料は、ニッケル７５
％、クロム１６％、アルミニウム４.５％、鉄３％、イ
ットリウムを除いた１種又はそれ以上の選択的に痕跡量
の希土類金属、炭素０.０５％、及び不純物としての鋼
を含む。フェライト系ステンレス鋼（アレゲニー・ラド
ラム・スチール・コンパニイ（Allegheny Ludlum Steel
Co.)よりアルファＩＶ（Alfa IV）として商業的に入手
可能）及びヘインズ２１４合金は、ＥＨＣのコア用のヒ
ーターストリップの製作に使用できる耐熱、耐酸化金属
の例である。適切な金属は、長期間にわたり９００から
１１００℃の温度に耐えることができる。
ステンレス鋼を引用とする。フェライト系ステンレス鋼
の適切な系統的説述はエーゲンの１９８３年１１月８日
付け米国特許第４４１４０２３号に説明される。これに
有用な特別のフェライト系ステンレス鋼は、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、及びプラセオジムから選定された
少なくも１種の希土類金属或いは２種又はそれ以上のか
かる希土類金属０.００２％から０.０５％、平衡量の鉄
及び不純物としての痕跡量の鋼を含む。これに特に有用
な別の金属は、ヘインズ（Ｈａｙｎｅｓ）２１４合金と
して確定され、これは市場で入手できる。この合金はヘ
ーレンレデル他の１９８７年６月９日付け米国特許第４
６７１９３１号に説明される。この合金は酸化に対する
高度の抵抗を特徴とする。特別な試料は、ニッケル７５
％、クロム１６％、アルミニウム４.５％、鉄３％、イ
ットリウムを除いた１種又はそれ以上の選択的に痕跡量
の希土類金属、炭素０.０５％、及び不純物としての鋼
を含む。フェライト系ステンレス鋼（アレゲニー・ラド
ラム・スチール・コンパニイ（Allegheny Ludlum Steel
Co.)よりアルファＩＶ（Alfa IV）として商業的に入手
可能）及びヘインズ２１４合金は、ＥＨＣのコア用のヒ
ーターストリップの製作に使用できる耐熱、耐酸化金属
の例である。適切な金属は、長期間にわたり９００から
１１００℃の温度に耐えることができる。
【００１３】その他の耐熱、耐酸化金属が知られ、これ
に使用することができる。自動車用には、例えば、金属
箔のヒーターストリップの厚さは０.０３８１から０.０
７６２ｍｍ（０.００１５から０.００３インチ）、好ま
しくは０.０４０６から０.０５０８ｍｍ（０.００１６
から０.００２インチ）の範囲である。
に使用することができる。自動車用には、例えば、金属
箔のヒーターストリップの厚さは０.０３８１から０.０
７６２ｍｍ（０.００１５から０.００３インチ）、好ま
しくは０.０４０６から０.０５０８ｍｍ（０.００１６
から０.００２インチ）の範囲である。
【００１４】以下の説明においては、繊維状セラミック
のマット、布織物、又は絶縁物を引用する。これに有用
なセラミック繊維のテープとマットの説述及び製造に
は、ソウマンの１９７４年３月５日付け米国特許第３７
９５５２４号及びハッチの１９７５年１０月２８日付け
米国特許第３９１６０５７号が参照される。かかる織物
のセラミック繊維物質の１種は、現在は、下に説明され
るストリップのそれぞれのグループの絶縁に有用な「ネ
クステル（ＮＥＸＴＥＬ）」（商品名）３１２ウーブン
テープであり、３Ｍから入手できる。セラミック繊維マ
ットも３Ｍから「インタラム（ＩＮＴＥＲＡＭ）」とし
て入手可能である。
のマット、布織物、又は絶縁物を引用する。これに有用
なセラミック繊維のテープとマットの説述及び製造に
は、ソウマンの１９７４年３月５日付け米国特許第３７
９５５２４号及びハッチの１９７５年１０月２８日付け
米国特許第３９１６０５７号が参照される。かかる織物
のセラミック繊維物質の１種は、現在は、下に説明され
るストリップのそれぞれのグループの絶縁に有用な「ネ
クステル（ＮＥＸＴＥＬ）」（商品名）３１２ウーブン
テープであり、３Ｍから入手できる。セラミック繊維マ
ットも３Ｍから「インタラム（ＩＮＴＥＲＡＭ）」とし
て入手可能である。
【００１５】
【発明の簡単な説明】簡単に説明すれば、本発明は、電
気的に絶縁されたコネクター板間に並列に接続された多
数の重ならない又は間隔を空けられた薄い耐熱、耐酸化
金属のヒーターストリップを有する導電性の薄い耐熱、
耐酸化金属のハネカム体である。前記薄い金属ヒーター
ストリップの積重ねが平らな又は平らにされた中央部分
において集められ、積重ねを２個の等しい部分に分割す
る。平らな又は平らにされた中央部分を有しかつグルー
プの各面が絶縁された一つ又はそれ以上のヒータースト
リップのグループが、２個の中心柱又はピンの間にしっ
かりと保持され全体が中心ピンの回りに同時に渦巻き状
に巻かれ、ピンの一方の側の積重ねの部分は事実上前記
強固な柱の一方の回りに一方の方向に曲がり、積重ねの
他方の部分は他方の前記強固な柱の回りに反対方向に曲
げられる。グループは平らな中央部分により第１及び第
２の部分に分割される。従って、強固な柱はハネカム体
の中央に置かれる。好ましくは３Ｍからネクステルウー
ブンテープとして商業的に入手可能な織物セラミックテ
ープの形式の絶縁手段が第１及び第２の部分の間に設け
られる。この可撓性の織物セラミックテープは、後述さ
れるようにコアとハウジングとの間の絶縁手段１４２
（図４）を形成するために、コネクター板間の間隙を通
り全組立体の回りに巻かれるようにコア本体の外側で延
びるに十分な長さのものである。コネクター板は前記本
体の回りの分割された保持用シェルを定め、薄い金属ヒ
ーターストリップの自由端は例えば鑞付け又は溶接によ
るなどでコネクター板に取り付けられる。個々のコネク
ター板セグメントを電源に電気的に選択的に接続する手
段が設けられ、これにより電流は一方のコネクター板か
ら前記薄い合金ヒーターストリップを経て他方のコネク
ター板に流れ、ヒーターストリップを加熱する。強固な
中心柱またはピンにストリップを溶接することは要求さ
れない。しかし、個々のストリップの中央部分のいかな
る波型もつぶし、又は例えばロールフォーミングにより
各ヒーターストリップの平らな中央部分を形成すること
が望まれる。
気的に絶縁されたコネクター板間に並列に接続された多
数の重ならない又は間隔を空けられた薄い耐熱、耐酸化
金属のヒーターストリップを有する導電性の薄い耐熱、
耐酸化金属のハネカム体である。前記薄い金属ヒーター
ストリップの積重ねが平らな又は平らにされた中央部分
において集められ、積重ねを２個の等しい部分に分割す
る。平らな又は平らにされた中央部分を有しかつグルー
プの各面が絶縁された一つ又はそれ以上のヒータースト
リップのグループが、２個の中心柱又はピンの間にしっ
かりと保持され全体が中心ピンの回りに同時に渦巻き状
に巻かれ、ピンの一方の側の積重ねの部分は事実上前記
強固な柱の一方の回りに一方の方向に曲がり、積重ねの
他方の部分は他方の前記強固な柱の回りに反対方向に曲
げられる。グループは平らな中央部分により第１及び第
２の部分に分割される。従って、強固な柱はハネカム体
の中央に置かれる。好ましくは３Ｍからネクステルウー
ブンテープとして商業的に入手可能な織物セラミックテ
ープの形式の絶縁手段が第１及び第２の部分の間に設け
られる。この可撓性の織物セラミックテープは、後述さ
れるようにコアとハウジングとの間の絶縁手段１４２
（図４）を形成するために、コネクター板間の間隙を通
り全組立体の回りに巻かれるようにコア本体の外側で延
びるに十分な長さのものである。コネクター板は前記本
体の回りの分割された保持用シェルを定め、薄い金属ヒ
ーターストリップの自由端は例えば鑞付け又は溶接によ
るなどでコネクター板に取り付けられる。個々のコネク
ター板セグメントを電源に電気的に選択的に接続する手
段が設けられ、これにより電流は一方のコネクター板か
ら前記薄い合金ヒーターストリップを経て他方のコネク
ター板に流れ、ヒーターストリップを加熱する。強固な
中心柱またはピンにストリップを溶接することは要求さ
れない。しかし、個々のストリップの中央部分のいかな
る波型もつぶし、又は例えばロールフォーミングにより
各ヒーターストリップの平らな中央部分を形成すること
が望まれる。
【００１６】特別な実施例においては、各薄い合金ヒー
ターストリップは上述のようにヘインズ２１４で形成さ
れ、長さ３３０.２ｍｍ（１３インチ）、幅４３.６８８
ｍｍ（１.７２インチ）、厚さ０.０５０８ｍｍ（０.０
０２インチ）で、先端又は上流側の端部を定めているヘ
ム上に１２.７ｍｍ（０.５インチ）折り重ねられる。コ
アは７個の波型ストリップで作られる。各ストリップは
ウオッシュコートで塗布され、か焼された７５％ガンマ
アルミナ／２５％セリカで予備被覆され、その上にプラ
チナ／ロジウム触媒が堆積され、０.１９４オームの抵
抗を持つ。波型の薄い金属ストリップの中央部分は平ら
であり、或いは平らになるようにつぶされ、端部は鑞付
け又は溶接ができるように耐熱金属酸化物被覆が無くさ
れる。波型は振幅が０.５０８から２.２８６ｍｍ（０.
０２から０.０９インチ）、例えば０.６３５ｍｍ（０.
０２５インチ）、ピッチが２.０３２から４.５７２ｍｍ
（０.０８から０.１８インチ）、例えば３.２００ｍｍ
（０.１２６インチ）である。波型の断面形状は三角
形、台形、（好ましくは）頭部が丸められた三角形、波
状、例えばサイン曲線などとすることができる。パター
ンは、望ましくは、薄い合金箔ストリップの縁に垂直な
線に対して傾斜が３°から２０°、例えば１６°の側辺
を有するヘリンボン又はシェブロンである。或いは、装
置を横切る圧力低下を減らすために、波型のパターンは
薄い平らな板で補強された直通の波型、又はバロックの
１９８９年３月７日付け米国特許第４８１０５８８号に
説明されたような直通型の可変ピッチパターンとするこ
とができる。本発明の個々の波型ストリップは、重なり
防止のために費用の増加する薄い平らなストリップによ
る裏張りを必要とせず、又は同様に費用を増加させる中
間リーフの鑞付けを必要としない。しかし、希望するな
らばこの後者の方策を使うことができる。
ターストリップは上述のようにヘインズ２１４で形成さ
れ、長さ３３０.２ｍｍ（１３インチ）、幅４３.６８８
ｍｍ（１.７２インチ）、厚さ０.０５０８ｍｍ（０.０
０２インチ）で、先端又は上流側の端部を定めているヘ
ム上に１２.７ｍｍ（０.５インチ）折り重ねられる。コ
アは７個の波型ストリップで作られる。各ストリップは
ウオッシュコートで塗布され、か焼された７５％ガンマ
アルミナ／２５％セリカで予備被覆され、その上にプラ
チナ／ロジウム触媒が堆積され、０.１９４オームの抵
抗を持つ。波型の薄い金属ストリップの中央部分は平ら
であり、或いは平らになるようにつぶされ、端部は鑞付
け又は溶接ができるように耐熱金属酸化物被覆が無くさ
れる。波型は振幅が０.５０８から２.２８６ｍｍ（０.
０２から０.０９インチ）、例えば０.６３５ｍｍ（０.
０２５インチ）、ピッチが２.０３２から４.５７２ｍｍ
（０.０８から０.１８インチ）、例えば３.２００ｍｍ
（０.１２６インチ）である。波型の断面形状は三角
形、台形、（好ましくは）頭部が丸められた三角形、波
状、例えばサイン曲線などとすることができる。パター
ンは、望ましくは、薄い合金箔ストリップの縁に垂直な
線に対して傾斜が３°から２０°、例えば１６°の側辺
を有するヘリンボン又はシェブロンである。或いは、装
置を横切る圧力低下を減らすために、波型のパターンは
薄い平らな板で補強された直通の波型、又はバロックの
１９８９年３月７日付け米国特許第４８１０５８８号に
説明されたような直通型の可変ピッチパターンとするこ
とができる。本発明の個々の波型ストリップは、重なり
防止のために費用の増加する薄い平らなストリップによ
る裏張りを必要とせず、又は同様に費用を増加させる中
間リーフの鑞付けを必要としない。しかし、希望するな
らばこの後者の方策を使うことができる。
【００１７】強固な中心柱又はピンの好ましい形状は、
半円形の鋼、ニッケル、又はステンレス鋼の２個の脚を
有しかつ一端がアイになった一般にＵ字形、特に大きな
コッターピンの形であることが好ましい。このアイは、
使用時におけるコアのずれに対する安定性を与えるため
に、渦巻き状に巻かれたコアを下流側で横切って延び、
かつ直径が４.７６３から９.５２５ｍｍ（３／１６から
３／８インチ）、例えば７.９３８ｍｍ（５／１６ イ
ンチ）の横断方向のバーを受け入れる寸法にされる。一
般にＵ字形の中心柱又はピンは横断方向のバーに溶接さ
れ、一方、これは下に説明されるように外側金属ハウジ
ング（保持用シェルセグメントではない）に溶接され
る。
半円形の鋼、ニッケル、又はステンレス鋼の２個の脚を
有しかつ一端がアイになった一般にＵ字形、特に大きな
コッターピンの形であることが好ましい。このアイは、
使用時におけるコアのずれに対する安定性を与えるため
に、渦巻き状に巻かれたコアを下流側で横切って延び、
かつ直径が４.７６３から９.５２５ｍｍ（３／１６から
３／８インチ）、例えば７.９３８ｍｍ（５／１６ イ
ンチ）の横断方向のバーを受け入れる寸法にされる。一
般にＵ字形の中心柱又はピンは横断方向のバーに溶接さ
れ、一方、これは下に説明されるように外側金属ハウジ
ング（保持用シェルセグメントではない）に溶接され
る。
【００１８】
【発明の詳細説明】本発明は、その好ましい実施例を示
す付属図面を参照し更に良く理解されるであろう。
す付属図面を参照し更に良く理解されるであろう。
【００１９】上に示されたように、本発明は、電気加熱
が可能な触媒コンバーター（以下ＥＨＣ）用のコアの内
部抵抗を増加させてコアを約３２７℃（約６２０Ｆ°）
から約３６０℃（約６８０Ｆ°）、例えば３４３℃（６
５０Ｆ°）に加熱するに要する電力を減少させる便利な
手段を提供する。好ましい実施例においては、長さが３
３０.２ｍｍ（１３インチ）、幅が４３．６８８ｍｍ
（１.７２インチ）で１２．７ｍｍ（０.５インチ）だけ
先端又は上流のヘム上に折り曲げられた波型で薄い耐
熱、耐酸化合金、例えばニッケル／クロム／アルミニウ
ム／鉄合金のストリップが提供される。中央部分は、例
えば図８に示されたように中心点の各側で約６.３６ｍ
ｍ（０.２５インチ）から約９.６５２ｍｍ（０.３８イ
ンチ）が平坦である。かかる好ましい実施例の各ストリ
ップの抵抗は約０.１９４オームである。これは、スト
リップが中心柱に溶接され更に我々の同時係属出願、コ
ルネリソン他の１９９１年１１月５日付け米国特願７８
７８６１号に説明されたように外側シェルセグメントに
鑞付けされた場合における各ストリップの抵抗の約２倍
である。この場合は、増加した内部抵抗は、一連の平行
に連結された比較的短い波型の薄い金属ストリップの多
数の副回路を置くことにより得られ、これにおいてはス
トリップは外側シェルセグメントと強固な内部中心柱又
は中心柱のセグメントとの間に電気的に接続される。本
発明の例においては、多数の薄い金属ヒーターストリッ
プが、一方の端部は外側保持シェルの一つのセグメント
に連結され、他方の端部は別の外側シェルセグメントに
連結され、ストリップの中央点は平坦であり又は平らに
され、きつく集められ、更に組立体を同時に渦巻き状に
巻く工程中に２個又はそれ以上の強固な中心柱又はピン
の回りに折り曲げられる。中心ピンの一方の側のストリ
ップ部分とピンの他方の側のストリップ部分との間は、
電圧差が層間放電を生ずるに十分な６から８Ｖになりう
るので、この間に絶縁手段、例えば織物セラミック繊維
の布が設けられる。しかし、隣接した他のヒータースト
リップとの間の電圧差は低く、従って耐熱性金属酸化物
皮膜がアークを防ぐに十分な絶縁を与える。排気流に暴
露される薄いヒーターストリップの両面は触媒物質で被
覆される。本発明は、中心柱へのヒーターストリップの
溶接が避けられ従って被覆を薄くできるという、従来の
発明に対する改良である。本発明の装置は非常に耐久性
があり、かつ高温振動試験及び高温サイクル試験に耐え
るであろう。
が可能な触媒コンバーター（以下ＥＨＣ）用のコアの内
部抵抗を増加させてコアを約３２７℃（約６２０Ｆ°）
から約３６０℃（約６８０Ｆ°）、例えば３４３℃（６
５０Ｆ°）に加熱するに要する電力を減少させる便利な
手段を提供する。好ましい実施例においては、長さが３
３０.２ｍｍ（１３インチ）、幅が４３．６８８ｍｍ
（１.７２インチ）で１２．７ｍｍ（０.５インチ）だけ
先端又は上流のヘム上に折り曲げられた波型で薄い耐
熱、耐酸化合金、例えばニッケル／クロム／アルミニウ
ム／鉄合金のストリップが提供される。中央部分は、例
えば図８に示されたように中心点の各側で約６.３６ｍ
ｍ（０.２５インチ）から約９.６５２ｍｍ（０.３８イ
ンチ）が平坦である。かかる好ましい実施例の各ストリ
ップの抵抗は約０.１９４オームである。これは、スト
リップが中心柱に溶接され更に我々の同時係属出願、コ
ルネリソン他の１９９１年１１月５日付け米国特願７８
７８６１号に説明されたように外側シェルセグメントに
鑞付けされた場合における各ストリップの抵抗の約２倍
である。この場合は、増加した内部抵抗は、一連の平行
に連結された比較的短い波型の薄い金属ストリップの多
数の副回路を置くことにより得られ、これにおいてはス
トリップは外側シェルセグメントと強固な内部中心柱又
は中心柱のセグメントとの間に電気的に接続される。本
発明の例においては、多数の薄い金属ヒーターストリッ
プが、一方の端部は外側保持シェルの一つのセグメント
に連結され、他方の端部は別の外側シェルセグメントに
連結され、ストリップの中央点は平坦であり又は平らに
され、きつく集められ、更に組立体を同時に渦巻き状に
巻く工程中に２個又はそれ以上の強固な中心柱又はピン
の回りに折り曲げられる。中心ピンの一方の側のストリ
ップ部分とピンの他方の側のストリップ部分との間は、
電圧差が層間放電を生ずるに十分な６から８Ｖになりう
るので、この間に絶縁手段、例えば織物セラミック繊維
の布が設けられる。しかし、隣接した他のヒータースト
リップとの間の電圧差は低く、従って耐熱性金属酸化物
皮膜がアークを防ぐに十分な絶縁を与える。排気流に暴
露される薄いヒーターストリップの両面は触媒物質で被
覆される。本発明は、中心柱へのヒーターストリップの
溶接が避けられ従って被覆を薄くできるという、従来の
発明に対する改良である。本発明の装置は非常に耐久性
があり、かつ高温振動試験及び高温サイクル試験に耐え
るであろう。
【００２０】本発明の好ましい実施例においては、ヒー
ターストリップは、予め長さに切断された耐熱性金属酸
化物、例えばガンマアルミニウム含有金属酸化物、及び
通常の触媒物質で事前に被覆された波型の耐熱耐酸化性
合金箔、特にニッケル／クロム／アルミニウム／鉄合金
又はアルミニウムを含んだ”スーパー”合金（例えばヘ
インズ２１４）である。波型ストリップは前述の米国特
許第４７１１００９号に記述された方法、ただし前述特
許に記述されたしわよせと折り曲げ段階を除いた方法に
従って形成できる。ヒーターストリップの製造方法にお
いて、ストリップの中央部分を平らにする手段、及びス
トリップ端部を保持シェルセグメントに鑞付け又は溶接
できるようにストリップの端部における酸化物被覆を例
えばワイヤブラッシュ掛けすることにより除去しする手
段を提供する。強固な中心柱又はピンの脚間における溶
接によるなどの個々のストリップの平らにされた中央部
分の取付けは本発明では要求されず、これにより相当な
費用節減が得られる。コネクター板に取り付けられたグ
ループをあるコネクター板毎に絶縁するための可撓性織
物のセラミック布のストリップと箔ストリップとのグル
ープは、強固な中心柱の回りに渦巻き状にきつく巻かれ
る。薄板端部のグループを処与の保持シェルセグメント
に取り付けるための波型ヒーターストリップの自由端の
外側保持シェルセグメントへの取付けは、溶接により、
又は（ニュージャージー州、パーシパニーのアライド・
メトグラス・プロダクツ（Allied Metglas products)よ
り市販のニッケル−クロム−シリコン−ボロン合金５０
／５０Ａ又は８０／８０Ａのような）鑞付け用箔の薄シ
ートの適用により普通に行われる。シェルセグメントは
渦巻き状に巻かれた組立体の回りに適正位置に把持さ
れ、組立体は溶接又は鑞付けにより周囲を一緒に固定さ
れる。
ターストリップは、予め長さに切断された耐熱性金属酸
化物、例えばガンマアルミニウム含有金属酸化物、及び
通常の触媒物質で事前に被覆された波型の耐熱耐酸化性
合金箔、特にニッケル／クロム／アルミニウム／鉄合金
又はアルミニウムを含んだ”スーパー”合金（例えばヘ
インズ２１４）である。波型ストリップは前述の米国特
許第４７１１００９号に記述された方法、ただし前述特
許に記述されたしわよせと折り曲げ段階を除いた方法に
従って形成できる。ヒーターストリップの製造方法にお
いて、ストリップの中央部分を平らにする手段、及びス
トリップ端部を保持シェルセグメントに鑞付け又は溶接
できるようにストリップの端部における酸化物被覆を例
えばワイヤブラッシュ掛けすることにより除去しする手
段を提供する。強固な中心柱又はピンの脚間における溶
接によるなどの個々のストリップの平らにされた中央部
分の取付けは本発明では要求されず、これにより相当な
費用節減が得られる。コネクター板に取り付けられたグ
ループをあるコネクター板毎に絶縁するための可撓性織
物のセラミック布のストリップと箔ストリップとのグル
ープは、強固な中心柱の回りに渦巻き状にきつく巻かれ
る。薄板端部のグループを処与の保持シェルセグメント
に取り付けるための波型ヒーターストリップの自由端の
外側保持シェルセグメントへの取付けは、溶接により、
又は（ニュージャージー州、パーシパニーのアライド・
メトグラス・プロダクツ（Allied Metglas products)よ
り市販のニッケル−クロム−シリコン−ボロン合金５０
／５０Ａ又は８０／８０Ａのような）鑞付け用箔の薄シ
ートの適用により普通に行われる。シェルセグメントは
渦巻き状に巻かれた組立体の回りに適正位置に把持さ
れ、組立体は溶接又は鑞付けにより周囲を一緒に固定さ
れる。
【００２１】事前被覆された薄い金属箔のヒータースト
リップを前述の米国特許第４７１１００９号に従って作
り得ることが本発明の明らかな利点である。これによ
り、好ましくは渦巻きに巻く前にアルミナ又はその他の
耐熱金属酸化物、又は耐熱金属酸化物の混合物を含んだ
ウオッシュコートに浸漬被覆され、これに次いでか焼さ
れた貴金属触媒が別のか焼段階の続く浸漬被覆により塗
布される「事後被覆」が避けられる。「事後被覆」はコ
ア製造中に行い得るが、耐熱金属酸化物と触媒とによる
「事前被覆」が好ましい。ウオッシュコート及びか焼に
より塗布された耐熱金属酸化物、例えば７５％ガンマア
ルミニウム／２５％セリアの薄い、例えば０.０１２７
ｍｍ（０.０００５インチ）から０.０２５４ｍｍ（０.
００１０インチ）の被覆が、平行に連結された隣接ヒー
ターストリップ間の短絡回路の形成を防ぐ誘電体として
作用する。
リップを前述の米国特許第４７１１００９号に従って作
り得ることが本発明の明らかな利点である。これによ
り、好ましくは渦巻きに巻く前にアルミナ又はその他の
耐熱金属酸化物、又は耐熱金属酸化物の混合物を含んだ
ウオッシュコートに浸漬被覆され、これに次いでか焼さ
れた貴金属触媒が別のか焼段階の続く浸漬被覆により塗
布される「事後被覆」が避けられる。「事後被覆」はコ
ア製造中に行い得るが、耐熱金属酸化物と触媒とによる
「事前被覆」が好ましい。ウオッシュコート及びか焼に
より塗布された耐熱金属酸化物、例えば７５％ガンマア
ルミニウム／２５％セリアの薄い、例えば０.０１２７
ｍｍ（０.０００５インチ）から０.０２５４ｍｍ（０.
００１０インチ）の被覆が、平行に連結された隣接ヒー
ターストリップ間の短絡回路の形成を防ぐ誘電体として
作用する。
【００２２】この点において、特に付属図面を参照する
ことが便利である。図１は渦巻き状に巻く前の本発明の
コアの図式的表現であり、部分１８ａと１８ｂ及び１９
ａと１９ｂよりなる波型のヒーターストリップ１８の相
互関係を示し、これにおいては、各ヒーターストリップ
１８は一般に２８で示された強固な中心柱又はピンの脚
１５と１６との間の間隙１７を通過する。織物のセラミ
ック繊維絶縁ストリップ２０及び２２が波型ストリップ
１８を強固で分岐したピン２８の中心脚１５及び１６か
ら絶縁し、更にアーク発生に十分な電圧差のある隣接部
分１８ａと１８ｂ及び別の隣接部分１９ａと１９ｂから
絶縁する。図１に示されるように、これら４個のストリ
ップからなるグループの各波型ストリップ１８は、一方
の端部が部分円筒板１２、又はコネクター板１２に連結
され、間隙１７を通過し、更に反対側の端部は部分円筒
板１４、又はコネクター板１４に取り付けられる。部分
円筒コネクター板１２と１４とは、それぞれ１８０°よ
り小さく、これにより軸方向に延びている間隙２３及び
２５を作り、織物のセラミックテープ２２及び２２はこ
の間隙を通過する。コネクター板１２と１４とは渦巻き
状に巻かれたコア１０の回りの分割された保持シェルと
して作用し、かつ各コネクター板１２と１４とは互いに
電気的に絶縁される。
ことが便利である。図１は渦巻き状に巻く前の本発明の
コアの図式的表現であり、部分１８ａと１８ｂ及び１９
ａと１９ｂよりなる波型のヒーターストリップ１８の相
互関係を示し、これにおいては、各ヒーターストリップ
１８は一般に２８で示された強固な中心柱又はピンの脚
１５と１６との間の間隙１７を通過する。織物のセラミ
ック繊維絶縁ストリップ２０及び２２が波型ストリップ
１８を強固で分岐したピン２８の中心脚１５及び１６か
ら絶縁し、更にアーク発生に十分な電圧差のある隣接部
分１８ａと１８ｂ及び別の隣接部分１９ａと１９ｂから
絶縁する。図１に示されるように、これら４個のストリ
ップからなるグループの各波型ストリップ１８は、一方
の端部が部分円筒板１２、又はコネクター板１２に連結
され、間隙１７を通過し、更に反対側の端部は部分円筒
板１４、又はコネクター板１４に取り付けられる。部分
円筒コネクター板１２と１４とは、それぞれ１８０°よ
り小さく、これにより軸方向に延びている間隙２３及び
２５を作り、織物のセラミックテープ２２及び２２はこ
の間隙を通過する。コネクター板１２と１４とは渦巻き
状に巻かれたコア１０の回りの分割された保持シェルと
して作用し、かつ各コネクター板１２と１４とは互いに
電気的に絶縁される。
【００２３】図２は、１対の円形の保持用シェルセグメ
ント１２と１４、及び一般に２８で示された強固な分岐
した中心柱又はピン、例えばコッターピン２８を有する
渦巻き状に巻かれたハニカムコア１０の図式的な端面図
である。波型の薄い合金のヒーターストリップ１８は、
平たい部分４０ｃ（図８）が分岐脚１５と１６との間の
間隙１７を通過するようにして、外側シェルセグメン
ト、例えばセグメント１２と他方の外側セグメント１４
との間を延びる。１個ないし４８個のストリップがこの
経路を取ることができる。従って、総てのストリップが
図１−３に示されたような２個の脚を持った中央部材に
おいて間隙１７を通過し、外側シェルセグメント１２と
１４との間に電気的に並列に接続される。織物のセラミ
ック繊維のストリップ２０と２２とは並列に接続された
ストリップの平らな中央部分を強固な中心ピンの脚１５
及び１６から絶縁して短絡を防ぎ、一方、電圧差の比較
的高い隣接した箔部分、例えば部分１８ａと１８ｂ、及
び部分１９ａと１９ｂを絶縁しアークの発生を防ぐ。平
らな中央部分４０ｃ（図８）はストリップの波型部分と
共に両面にその耐熱合金酸化物被覆を保持する。同じコ
ネクター板、例えばコネクター板１２に取り付けられ接
触又は隣接しているストリップ１８は、ストリップ１８
の表面を被覆している耐熱金属酸化物により互いに絶縁
される。隣接ストリップとの接触点における電圧差は非
常に低く、例えば１Ｖ以下であるのでアーク発生は問題
ではない。波型部分の外側端部は溶接又は鑞付けができ
るように、例えばワイヤーブラシ掛けにより耐熱金属酸
化物被覆は除去される。耐熱金属酸化物被覆はマスク又
はマスク剤の使用によりこれを無くすことができる。ヒ
ーターストリップの端部の清浄化を、強固な中心ピン２
８の脚１５及び１６と組み立てる前に行うか、或いは組
立体を渦巻き状に巻いた後でかつコネクター板１２及び
１４又は保持用シェルセグメント１２及び１４に取り付
けるより前に行うかは選択の問題である。図２の矢印Ａ
は、コアの渦巻き状を効果的に巻くための中心柱２８の
反時計方向の回転方向を示す。実際の実施方法において
は、波型ストリップ１８は、図２に明らかに示されるよ
うに幾分か間隔が空くのではなくて、重ならずかつ固く
巻かれる。波型の薄い金属ストリップは、少なくもその
一方の面に、好ましくは両面に耐熱金属酸化物、例えば
ガンマアルミニウム／セリアの被覆を有することが望ま
しく、その上に貴金属触媒、例えばプラチナ／ロジウム
が付着させられる。
ント１２と１４、及び一般に２８で示された強固な分岐
した中心柱又はピン、例えばコッターピン２８を有する
渦巻き状に巻かれたハニカムコア１０の図式的な端面図
である。波型の薄い合金のヒーターストリップ１８は、
平たい部分４０ｃ（図８）が分岐脚１５と１６との間の
間隙１７を通過するようにして、外側シェルセグメン
ト、例えばセグメント１２と他方の外側セグメント１４
との間を延びる。１個ないし４８個のストリップがこの
経路を取ることができる。従って、総てのストリップが
図１−３に示されたような２個の脚を持った中央部材に
おいて間隙１７を通過し、外側シェルセグメント１２と
１４との間に電気的に並列に接続される。織物のセラミ
ック繊維のストリップ２０と２２とは並列に接続された
ストリップの平らな中央部分を強固な中心ピンの脚１５
及び１６から絶縁して短絡を防ぎ、一方、電圧差の比較
的高い隣接した箔部分、例えば部分１８ａと１８ｂ、及
び部分１９ａと１９ｂを絶縁しアークの発生を防ぐ。平
らな中央部分４０ｃ（図８）はストリップの波型部分と
共に両面にその耐熱合金酸化物被覆を保持する。同じコ
ネクター板、例えばコネクター板１２に取り付けられ接
触又は隣接しているストリップ１８は、ストリップ１８
の表面を被覆している耐熱金属酸化物により互いに絶縁
される。隣接ストリップとの接触点における電圧差は非
常に低く、例えば１Ｖ以下であるのでアーク発生は問題
ではない。波型部分の外側端部は溶接又は鑞付けができ
るように、例えばワイヤーブラシ掛けにより耐熱金属酸
化物被覆は除去される。耐熱金属酸化物被覆はマスク又
はマスク剤の使用によりこれを無くすことができる。ヒ
ーターストリップの端部の清浄化を、強固な中心ピン２
８の脚１５及び１６と組み立てる前に行うか、或いは組
立体を渦巻き状に巻いた後でかつコネクター板１２及び
１４又は保持用シェルセグメント１２及び１４に取り付
けるより前に行うかは選択の問題である。図２の矢印Ａ
は、コアの渦巻き状を効果的に巻くための中心柱２８の
反時計方向の回転方向を示す。実際の実施方法において
は、波型ストリップ１８は、図２に明らかに示されるよ
うに幾分か間隔が空くのではなくて、重ならずかつ固く
巻かれる。波型の薄い金属ストリップは、少なくもその
一方の面に、好ましくは両面に耐熱金属酸化物、例えば
ガンマアルミニウム／セリアの被覆を有することが望ま
しく、その上に貴金属触媒、例えばプラチナ／ロジウム
が付着させられる。
【００２４】図３は、一般に２８で示されかつ２個のピ
ン１５と１６とを有する強固な分岐した中心柱又はピン
の下組立体を示す。（渦巻き状に巻かれたコアに関し
て）半径方向に延びているバー３２を滑り嵌めで受け入
れるようにアイ３０が設けられる。ピン２８のアイ３０
をバー３２に溶接したバー３２とピン２８とのＴ型の組
み合わせは、「高温試験」を受けるとき又は実際の使用
時におけるコアのずれに対する抵抗に便利な構造であ
る。バー３４及び３６の端部は図４に示されるようにハ
ウジング１２０内への適合に便利な形状とすることがで
き、また更に図４に示されるようにハウジング１２０の
内側に溶接される。波型の薄い金属ストリップ、例えば
ストリップ１８の端部間の短絡を防止するために、（渦
巻き状に巻かれたコア１０と下流側の端部において接触
している）バー３２には、例えばプラズマスプレイされ
たジルコン酸マグネシウム被覆ストリップ、又はアルミ
ニウム被覆ストリップ、又はチタニア被覆ストリップな
どの耐熱金属酸化物被覆のストリップ３８のような絶縁
ストリップが設けられる。この被覆はバー３２に付着
し、かつ８１５℃から１１５０℃（１５００°から２１
００°Ｆ）の温度に耐えねばならない。これは、バー３
２と接触している波型ストリップの下流側の端部間の短
絡を防ぐに十分である。バー３２、ピン２８、コア１０
の端部によるバー３２の受け、及び例えば端部キャップ
１２２（図４）への溶接１２３の剛性が上述の高温試験
中における劇的なコアのずれを防ぐ。
ン１５と１６とを有する強固な分岐した中心柱又はピン
の下組立体を示す。（渦巻き状に巻かれたコアに関し
て）半径方向に延びているバー３２を滑り嵌めで受け入
れるようにアイ３０が設けられる。ピン２８のアイ３０
をバー３２に溶接したバー３２とピン２８とのＴ型の組
み合わせは、「高温試験」を受けるとき又は実際の使用
時におけるコアのずれに対する抵抗に便利な構造であ
る。バー３４及び３６の端部は図４に示されるようにハ
ウジング１２０内への適合に便利な形状とすることがで
き、また更に図４に示されるようにハウジング１２０の
内側に溶接される。波型の薄い金属ストリップ、例えば
ストリップ１８の端部間の短絡を防止するために、（渦
巻き状に巻かれたコア１０と下流側の端部において接触
している）バー３２には、例えばプラズマスプレイされ
たジルコン酸マグネシウム被覆ストリップ、又はアルミ
ニウム被覆ストリップ、又はチタニア被覆ストリップな
どの耐熱金属酸化物被覆のストリップ３８のような絶縁
ストリップが設けられる。この被覆はバー３２に付着
し、かつ８１５℃から１１５０℃（１５００°から２１
００°Ｆ）の温度に耐えねばならない。これは、バー３
２と接触している波型ストリップの下流側の端部間の短
絡を防ぐに十分である。バー３２、ピン２８、コア１０
の端部によるバー３２の受け、及び例えば端部キャップ
１２２（図４）への溶接１２３の剛性が上述の高温試験
中における劇的なコアのずれを防ぐ。
【００２５】図４は、コア１３０の下流側の端部に図３
に示されたような支持構造を有しかつ図２に示されたよ
うな本発明のコアを利用して完全に組み立てられたＥＨ
Ｃ１１９の断面図である。コア１３０は図４に図式的に
示される。この組立体は、これを内燃機関の排気管路内
に挿入することができる。コンバーター１１９には、広
げられた端部キャップ１２２と１２４、及びこれと一体
のニップル１２６と１２８を有する例えば＃３０４又は
＃４０９ステンレス鋼、或いは合金のステンレス鋼ハウ
ジング１２０が設けられる。ニップル１２６と１２８と
は、例えば内径６３.５ｍｍ（２.５インチ）の車両の排
気管を受け入れるような寸法にされる。ハウジング１２
０は、例えば図２に示されたような電気的に加熱しうる
触媒コンバーターのコア１３０を収容する。図４のハネ
カムコア１３０は、これと共に軸方に延びている強固な
柱又はピンの脚１６及び絶縁ストリップ２０及び２２と
共に、多数の平行線として図４に図式的に示された一般
に軸方向に延びている多数のセル１３３により形成され
る。ハネカムコア１３０は排気を通すことができ、かつ
上述のように織物セラミックテープのストリップ２０及
び２２を定位置に有する多数の波型の耐熱耐酸化性の薄
い合金箔ヒーターストリップ１８（図１）で形成され
る。波型の薄箔のヒーターストリップ１８の中央部分４
０ｃ（図８）は、強固な中心柱２８の脚１５と１６とに
より絶縁ストリップ２０及び２２と共に把持される。脚
１５及び１６は、コアを渦巻き状にきつく巻くために便
利なように組に形成される。電気端子２８は、プラズマ
塗布の耐熱金属酸化物被覆、例えばマグネシウム／ジル
コニア又はアルミナの被覆２９ａによりハウジング１２
０から絶縁され、かつこれを貫通して延びる。端子３１
もハウジング１２０を貫通して延びるがこれとは絶縁さ
れない。端子２８及び３１の両者はケーブル１５０とス
イッチ１５２とにより適切な電力スイッチ装置１５４
（ダブリュー・エー・ウィッテンバーガーによる１９９
０年４月１６日付け特願５２４２８４号参照）を経て電
源１５６に適切に接続される。図１及び２に示されたよ
うなコア組立体１３０は、望ましくは厚さ１.５８８ｍ
ｍから９.５２５ｍｍ（１／１６インチから３／８イン
チ）のセラミック繊維の可撓性絶縁用織物１４２（ネク
ステル）内に包まれるが、これはコア内部からの織物テ
ープの延長部とすることができ、或いはほぼ同じ厚さの
可撓性のセラミックフェルト（インテラム）に巻かれ、
ハウジング１２０内に差し込まれる。適切なセラミック
フェルトは、ハッチの１９７５年１０月２８日付け米国
特許第３９１６０５７号に説明される。絶縁体１４２は
コア１３０をハウジング１２０から電気的に絶縁する。
ハウジングの半シェル（これはハウジング１２０により
コア１３０を囲む最も有利な方法である）が応用されか
つ絶縁体１４２が定位置にあるときは、半シェルの出会
う領域において、非常に薄い箔部分（図示せず）を絶縁
体１４２の外表面に接着することが望ましい。これは、
絶縁体１４２からのセラミック繊維がハウジング１２０
の半シェルの縁の間に挟まれることを防止するためであ
る。これらの箔部分はこの装置のその他の目的には働か
ない。端部キャップ１２２と１２４とはシーム溶接によ
るなどで取り付けられる最後の部品である。温度感知の
ため、選択的に、コア１３０内にジャンクション１９５
を有する熱電対１９４を置くことができる。熱電対１９
４のリード線は、好ましくはセラミックスリーブの絶縁
体１４６、及び端部キャップ１２４を通って延びている
ブッシュ１４８を通過し、電池１５６からの電流を断続
させる信号を与える。貫通給電端子２８の突き出ている
スタッド２９は、上述のように電池１５６の正極から延
びているケーブル１５０からのケーブルコネクターを保
持するために、１個又は１対のナットを受け入れるよう
にねじが切られることが望ましい。端子２９の２９ｂの
内側の端部はコネクター板１４、又はシェルセグメント
１４に溶接される。例えば１２Ｖ、２４Ｖ又は４８Ｖの
電池の負極は、上述の端子２８と同様な端子３１、又は
接地用ストラップにより電池に接続された車両のシャシ
を通る端子３１に取り付けられる。端子３１の内側の端
部２３は、反対側のコネクター板１２、又はシェルセグ
メント１２に溶接される。
に示されたような支持構造を有しかつ図２に示されたよ
うな本発明のコアを利用して完全に組み立てられたＥＨ
Ｃ１１９の断面図である。コア１３０は図４に図式的に
示される。この組立体は、これを内燃機関の排気管路内
に挿入することができる。コンバーター１１９には、広
げられた端部キャップ１２２と１２４、及びこれと一体
のニップル１２６と１２８を有する例えば＃３０４又は
＃４０９ステンレス鋼、或いは合金のステンレス鋼ハウ
ジング１２０が設けられる。ニップル１２６と１２８と
は、例えば内径６３.５ｍｍ（２.５インチ）の車両の排
気管を受け入れるような寸法にされる。ハウジング１２
０は、例えば図２に示されたような電気的に加熱しうる
触媒コンバーターのコア１３０を収容する。図４のハネ
カムコア１３０は、これと共に軸方に延びている強固な
柱又はピンの脚１６及び絶縁ストリップ２０及び２２と
共に、多数の平行線として図４に図式的に示された一般
に軸方向に延びている多数のセル１３３により形成され
る。ハネカムコア１３０は排気を通すことができ、かつ
上述のように織物セラミックテープのストリップ２０及
び２２を定位置に有する多数の波型の耐熱耐酸化性の薄
い合金箔ヒーターストリップ１８（図１）で形成され
る。波型の薄箔のヒーターストリップ１８の中央部分４
０ｃ（図８）は、強固な中心柱２８の脚１５と１６とに
より絶縁ストリップ２０及び２２と共に把持される。脚
１５及び１６は、コアを渦巻き状にきつく巻くために便
利なように組に形成される。電気端子２８は、プラズマ
塗布の耐熱金属酸化物被覆、例えばマグネシウム／ジル
コニア又はアルミナの被覆２９ａによりハウジング１２
０から絶縁され、かつこれを貫通して延びる。端子３１
もハウジング１２０を貫通して延びるがこれとは絶縁さ
れない。端子２８及び３１の両者はケーブル１５０とス
イッチ１５２とにより適切な電力スイッチ装置１５４
（ダブリュー・エー・ウィッテンバーガーによる１９９
０年４月１６日付け特願５２４２８４号参照）を経て電
源１５６に適切に接続される。図１及び２に示されたよ
うなコア組立体１３０は、望ましくは厚さ１.５８８ｍ
ｍから９.５２５ｍｍ（１／１６インチから３／８イン
チ）のセラミック繊維の可撓性絶縁用織物１４２（ネク
ステル）内に包まれるが、これはコア内部からの織物テ
ープの延長部とすることができ、或いはほぼ同じ厚さの
可撓性のセラミックフェルト（インテラム）に巻かれ、
ハウジング１２０内に差し込まれる。適切なセラミック
フェルトは、ハッチの１９７５年１０月２８日付け米国
特許第３９１６０５７号に説明される。絶縁体１４２は
コア１３０をハウジング１２０から電気的に絶縁する。
ハウジングの半シェル（これはハウジング１２０により
コア１３０を囲む最も有利な方法である）が応用されか
つ絶縁体１４２が定位置にあるときは、半シェルの出会
う領域において、非常に薄い箔部分（図示せず）を絶縁
体１４２の外表面に接着することが望ましい。これは、
絶縁体１４２からのセラミック繊維がハウジング１２０
の半シェルの縁の間に挟まれることを防止するためであ
る。これらの箔部分はこの装置のその他の目的には働か
ない。端部キャップ１２２と１２４とはシーム溶接によ
るなどで取り付けられる最後の部品である。温度感知の
ため、選択的に、コア１３０内にジャンクション１９５
を有する熱電対１９４を置くことができる。熱電対１９
４のリード線は、好ましくはセラミックスリーブの絶縁
体１４６、及び端部キャップ１２４を通って延びている
ブッシュ１４８を通過し、電池１５６からの電流を断続
させる信号を与える。貫通給電端子２８の突き出ている
スタッド２９は、上述のように電池１５６の正極から延
びているケーブル１５０からのケーブルコネクターを保
持するために、１個又は１対のナットを受け入れるよう
にねじが切られることが望ましい。端子２９の２９ｂの
内側の端部はコネクター板１４、又はシェルセグメント
１４に溶接される。例えば１２Ｖ、２４Ｖ又は４８Ｖの
電池の負極は、上述の端子２８と同様な端子３１、又は
接地用ストラップにより電池に接続された車両のシャシ
を通る端子３１に取り付けられる。端子３１の内側の端
部２３は、反対側のコネクター板１２、又はシェルセグ
メント１２に溶接される。
【００２６】コア１３０のセルの密度は、１２.４から
５４.３セル／ｃｍ2（８０から３５０セル／ｉｎ2）、
好ましくは１５.５から２７.９セル／ｃｍ2（１００か
ら１８０セル／ｉｎ2）、特に２４.８セル／ｃｍ2（１
６０セル／ｉｎ2）が都合がよい。
５４.３セル／ｃｍ2（８０から３５０セル／ｉｎ2）、
好ましくは１５.５から２７.９セル／ｃｍ2（１００か
ら１８０セル／ｉｎ2）、特に２４.８セル／ｃｍ2（１
６０セル／ｉｎ2）が都合がよい。
【００２７】この触媒コンバーターは、電気経路なし絶
縁なしでかつ電気加熱を使わずに製作できるが好ましい
実施例は「電気加熱式」である。これは、機関の始動
時、又は機関始動時以前、又は温度が予定設定点以下で
あることを感知したときはいつでも要求に応じてコンバ
ーターに電力を供給できることを示す。
縁なしでかつ電気加熱を使わずに製作できるが好ましい
実施例は「電気加熱式」である。これは、機関の始動
時、又は機関始動時以前、又は温度が予定設定点以下で
あることを感知したときはいつでも要求に応じてコンバ
ーターに電力を供給できることを示す。
【００２８】図５はヒーターストリップ４０の直列／並
列配置を形成する配線図を示す。各ヒーターストリップ
４０は、平たい部分４０ｃにより直列に接続された２個
の波型部分４０ａ及び４０ｂと見ることができる。各ヒ
ーターストリップ４０は並列で溶接又は鑞付けによりコ
ネクター板４３に固定され、これを経て一方の端部の端
子４５に至り、またコネクター板４４に至りこれを経て
他方の端部の端子４６に至る。コネクター板４３及び４
４は、図１、２及び４の保持用シェルセグメント１２及
び１４にそれぞれ対応し、更に端子４５及び４６は図４
の端子２８及び３１にそれぞれ対応する。保持用シェル
セグメント１２及び１４の不完全な円形及びセグメント
１２と１４とをそれぞれ他方から絶縁された状態に保持
する必要から、保持用シェルセグメント、例えば図２の
セグメント１２及び１４は、２カ所において２個に分割
され、又は互いに分離される。
列配置を形成する配線図を示す。各ヒーターストリップ
４０は、平たい部分４０ｃにより直列に接続された２個
の波型部分４０ａ及び４０ｂと見ることができる。各ヒ
ーターストリップ４０は並列で溶接又は鑞付けによりコ
ネクター板４３に固定され、これを経て一方の端部の端
子４５に至り、またコネクター板４４に至りこれを経て
他方の端部の端子４６に至る。コネクター板４３及び４
４は、図１、２及び４の保持用シェルセグメント１２及
び１４にそれぞれ対応し、更に端子４５及び４６は図４
の端子２８及び３１にそれぞれ対応する。保持用シェル
セグメント１２及び１４の不完全な円形及びセグメント
１２と１４とをそれぞれ他方から絶縁された状態に保持
する必要から、保持用シェルセグメント、例えば図２の
セグメント１２及び１４は、２カ所において２個に分割
され、又は互いに分離される。
【００２９】図８に最もよく見られるように、各ヒータ
ーストリップ４０は波型部分４０ａ、平たい部分４０
ｃ、及び第２の波型部分４０ｂを持つ。端部４１と４３
もまた平らであり、耐熱金属酸化物被覆が全く無いよう
にワイヤブラシによるなどで清浄にされる。好ましい実
施例における合金（例えばヘインズ２１４）のヒーター
ストリップ４０（部分４０ａ及び４０ｂを含む）の各の
電気抵抗は０.１９４オームである。各ヒーターストリ
ップは、本質的ではないが好ましくは長さ約３３０.２
ｍｍ（約１３.０インチ）、幅４３.６８８ｍｍ（１.７
２インチ）、厚さ０.０５１ｍｍ（０.００２インチ）
で、先端又は上流側の縁のヘム４５上に１２.７ｍｍ
（０.５インチ）折り返される。好ましい例において
は、波型は振幅が１.０１６から２.２８６ｍｍ（０.０
４から０.０９インチ）、例えば１.２７０ｍｍ（０.０
５０インチ）、ピッチが２.０３２から４.５７２ｍｍ
（０.０８から０.１８インチ）で、先端が例えば３.２
００ｍｍ（０.１２６インチ）切り取られたヘリンボン
にされる。波型の断面形状は、三角形、台形、（好まし
くは）頂点が丸められた三角形、波型、例えばサイン曲
線などとすることができる。パターンは、望ましくは、
波型ストリップの縁に垂直な線と１０°から２０°、例
えば１６°の傾斜を有する側辺を有しかつ望ましくは平
面図において頭部の切られた形状のヘリンボンである。
従って、ヒーターストリップ４０は、コネクター板４３
と４４との間に並列でかつ波型部分４０ａと４０ｂとが
直列に接続される（図５）。
ーストリップ４０は波型部分４０ａ、平たい部分４０
ｃ、及び第２の波型部分４０ｂを持つ。端部４１と４３
もまた平らであり、耐熱金属酸化物被覆が全く無いよう
にワイヤブラシによるなどで清浄にされる。好ましい実
施例における合金（例えばヘインズ２１４）のヒーター
ストリップ４０（部分４０ａ及び４０ｂを含む）の各の
電気抵抗は０.１９４オームである。各ヒーターストリ
ップは、本質的ではないが好ましくは長さ約３３０.２
ｍｍ（約１３.０インチ）、幅４３.６８８ｍｍ（１.７
２インチ）、厚さ０.０５１ｍｍ（０.００２インチ）
で、先端又は上流側の縁のヘム４５上に１２.７ｍｍ
（０.５インチ）折り返される。好ましい例において
は、波型は振幅が１.０１６から２.２８６ｍｍ（０.０
４から０.０９インチ）、例えば１.２７０ｍｍ（０.０
５０インチ）、ピッチが２.０３２から４.５７２ｍｍ
（０.０８から０.１８インチ）で、先端が例えば３.２
００ｍｍ（０.１２６インチ）切り取られたヘリンボン
にされる。波型の断面形状は、三角形、台形、（好まし
くは）頂点が丸められた三角形、波型、例えばサイン曲
線などとすることができる。パターンは、望ましくは、
波型ストリップの縁に垂直な線と１０°から２０°、例
えば１６°の傾斜を有する側辺を有しかつ望ましくは平
面図において頭部の切られた形状のヘリンボンである。
従って、ヒーターストリップ４０は、コネクター板４３
と４４との間に並列でかつ波型部分４０ａと４０ｂとが
直列に接続される（図５）。
【００３０】図１−２、及び５に示されたような４並列
に接続されたヒーターストリップ部分の１グループの代
わりに、図６に示されたような２個のストリップ４０の
２グループ、又は図７に示されたような２個のストリッ
プの３グループとすることができる。１個又は４８個ま
での複数個、好ましくは２から８個のヒーターストリッ
プの平らな部分、例えば図８の平らな部分４０ｃが、絶
縁ストリップ５０、５２と５４（図６）、及び６１、６
３、６５と６７（図７）（図６及び７の両者に２重線で
示される）と共に１組又は複数組の剛構造の支持柱又は
ピン１５と１６の間に集められ、更に基本組立体を形成
するように脚１５と１６の回りに渦巻き状にきつく巻か
れる。分離した保持用シェルセグメント５６、５８及び
６０、並びにシェルセグメント８０、８２、８４及び８
６が、それぞれ図６及び７に示されるようにヒータース
トリップ４０の各グループの両端に設けられる。セグメ
ントはヒーターストリップ４０により総て直列に接続さ
れ、更に上述のように、直列接続の一方の端部は７０に
おいて電圧源の一方の極に接続され、直列接続の他方の
端部は７２において電圧源の他方の極に接続される。図
６における電流の経路は、端子６２からコネクター板又
はシェルセグメント５６を通り、波型ストリップ４０を
経てコネクター板又はシェルセグメント５８に至り、ス
トリップ４０の別グループを経てコネクター板又はシェ
ルセグメント６０に至り、そして端子６４に至る。図７
に示された電流経路は、端子７０からシェルセグメント
８０を通って波型ヒーターストリップ４０に至り、シェ
ルセグメント８２に至り、波型ヒーターストリップ４０
の別の対を経てシェルセグメント８６に至り、ヒーター
ストリップ４０の更に別の対を経てシェルセグメント８
４に至り、そして端子７２に至る。
に接続されたヒーターストリップ部分の１グループの代
わりに、図６に示されたような２個のストリップ４０の
２グループ、又は図７に示されたような２個のストリッ
プの３グループとすることができる。１個又は４８個ま
での複数個、好ましくは２から８個のヒーターストリッ
プの平らな部分、例えば図８の平らな部分４０ｃが、絶
縁ストリップ５０、５２と５４（図６）、及び６１、６
３、６５と６７（図７）（図６及び７の両者に２重線で
示される）と共に１組又は複数組の剛構造の支持柱又は
ピン１５と１６の間に集められ、更に基本組立体を形成
するように脚１５と１６の回りに渦巻き状にきつく巻か
れる。分離した保持用シェルセグメント５６、５８及び
６０、並びにシェルセグメント８０、８２、８４及び８
６が、それぞれ図６及び７に示されるようにヒータース
トリップ４０の各グループの両端に設けられる。セグメ
ントはヒーターストリップ４０により総て直列に接続さ
れ、更に上述のように、直列接続の一方の端部は７０に
おいて電圧源の一方の極に接続され、直列接続の他方の
端部は７２において電圧源の他方の極に接続される。図
６における電流の経路は、端子６２からコネクター板又
はシェルセグメント５６を通り、波型ストリップ４０を
経てコネクター板又はシェルセグメント５８に至り、ス
トリップ４０の別グループを経てコネクター板又はシェ
ルセグメント６０に至り、そして端子６４に至る。図７
に示された電流経路は、端子７０からシェルセグメント
８０を通って波型ヒーターストリップ４０に至り、シェ
ルセグメント８２に至り、波型ヒーターストリップ４０
の別の対を経てシェルセグメント８６に至り、ヒーター
ストリップ４０の更に別の対を経てシェルセグメント８
４に至り、そして端子７２に至る。
【００３１】多くの用途、特に自動車用を含んだ用途
は、１.５から２.０ｋＷのＥＨＣ定格を要求し、称呼端
子電圧７Ｖ（称呼１２Ｖの電気システムの許容電圧降下
後）において、次式より０.０３３から０.０２５オーム
であるべきと計算できる。
は、１.５から２.０ｋＷのＥＨＣ定格を要求し、称呼端
子電圧７Ｖ（称呼１２Ｖの電気システムの許容電圧降下
後）において、次式より０.０３３から０.０２５オーム
であるべきと計算できる。
【００３２】
【数１】Ｒ＝Ｅ2／Ｐ ここに、ＲはＥＨＣの端子抵抗、ＥはＥＨＣ端子に加わ
る電圧、そしてＰは電力消費である。
る電圧、そしてＰは電力消費である。
【００３３】例えばほぼ２０００年、及び２０００年以
降の自動車用ＥＨＣの始動に対しては更に高電圧で同様
に標準化される。例えば、４８Ｖの乗用車及びトラック
システムが同様に共通にされるであろう。与えられた出
力について、ＥＨＣの設計抵抗値は上式に従って端子電
圧の増加の二乗の関数で増加させることが必要である。
例えば、１.５から２.０ｋＷのＥＨＣ定格は次の表１に
よる抵抗を要するであろう。
降の自動車用ＥＨＣの始動に対しては更に高電圧で同様
に標準化される。例えば、４８Ｖの乗用車及びトラック
システムが同様に共通にされるであろう。与えられた出
力について、ＥＨＣの設計抵抗値は上式に従って端子電
圧の増加の二乗の関数で増加させることが必要である。
例えば、１.５から２.０ｋＷのＥＨＣ定格は次の表１に
よる抵抗を要するであろう。
【００３４】
【表１】 表 １ 各種電圧に要するＥＨＣ端子抵抗 2.0kW 1.5kW システム定格電圧 12 48 96 12 48 96 ＥＨＣ端子電圧 7 43 91 7 43 91 端子抵抗（オーム） .025 .925 4.14 .033 1.23 5.52 １２から４８Ｖ、又はそれ以上の電源について最適の加
熱特性及び電力消費のためのＥＨＣ端子における高抵抗
を形成するように、同様な部品が並列に接続された複数
の並列接続の波型の薄い金属ストリップを有する改良さ
れた選択的な電気加熱可能な触媒コンバーターが提供さ
れた。この装置はまた上述の高温試験の試練に耐え得る
機械的強度も特徴とする。
熱特性及び電力消費のためのＥＨＣ端子における高抵抗
を形成するように、同様な部品が並列に接続された複数
の並列接続の波型の薄い金属ストリップを有する改良さ
れた選択的な電気加熱可能な触媒コンバーターが提供さ
れた。この装置はまた上述の高温試験の試練に耐え得る
機械的強度も特徴とする。
【図１】ヒーターストリップと絶縁体とを中心柱の回り
に渦巻き状に巻く前の本発明のコアの図式的な端面図で
ある。
に渦巻き状に巻く前の本発明のコアの図式的な端面図で
ある。
【図２】渦巻き状捲回を示す本発明のコアの端面図であ
る。明瞭にするために、渦巻き捲回は密に巻かれたよう
には示されずかつ波型部品と絶縁体ストリップとは隣接
している。
る。明瞭にするために、渦巻き捲回は密に巻かれたよう
には示されずかつ波型部品と絶縁体ストリップとは隣接
している。
【図３】アイの中の絶縁された横断方向の保持用バーを
有するコッターピン状の強固な中心柱又はピンの斜視図
である。
有するコッターピン状の強固な中心柱又はピンの斜視図
である。
【図４】中に図２のコアを有する電気加熱式の触媒コン
バーターの断面図であり、電源への取付けを示す。
バーターの断面図であり、電源への取付けを示す。
【図５】波型の薄い合金ストリップ及びコネクター板
（これを経て電力が供給される）の並列配置を示す線図
式かつ図式的な電気回路である。
（これを経て電力が供給される）の並列配置を示す線図
式かつ図式的な電気回路である。
【図６】直列に接続された２グループのヒーターストリ
ップの配列を示す線図式スケッチである。
ップの配列を示す線図式スケッチである。
【図７】直列に接続された３グループのヒーターストリ
ップの配列を示す線図式スケッチである。
ップの配列を示す線図式スケッチである。
【図８】頭部の切られたヘリンボン状のパターンを有し
かつ中央の平らな部分を有する波型の薄い金属ストリッ
プを示す。
かつ中央の平らな部分を有する波型の薄い金属ストリッ
プを示す。
Claims (22)
- 【請求項１】 導電性の薄い金属ハニカム体にして、前
記ハニカム体は電気絶縁されたコネクター板間を電気的
並列接続で延びている渦巻き状に巻かれた複数の波型の
薄い金属ストリップを備え、前記波型の薄い金属ストリ
ップの各は平らな中間部分を有し、前記複数の波型の薄
い金属ストリップはそれらの平らな中間部分を１対の強
固な中心柱の間にして置かれ；前記波型の薄い金属スト
リップの第１のグループは前記柱の一方の回りに曲げら
れ、そして他方のグループは他方の前記柱の回りに反対
方向に曲げられ；前記第１と第２のグループを前記柱か
ら絶縁しかつ互いに絶縁する絶縁手段を備え、前記コネ
クター板は前記ハニカム体の回りの分割された保持用シ
ェルを形成し更にコネクター板は互いに電気的に絶縁さ
れ；そして前記電気絶縁されたコネクター板を直列に電
源に接続しこれにより電流を一方のコネクター板から前
記波型の薄い金属ストリップを経て他方のコネクター板
に流し得る手段を備えたハニカム体。 - 【請求項２】 波型の薄い金属ストリップが耐熱、耐酸
化合金である請求項１に定められた導電性の薄い金属ハ
ニカム体。 - 【請求項３】 合金がステンレス鋼である請求項２に定
められた導電性の薄い金属ハニカム体。 - 【請求項４】 ステンレス鋼がフェライト系ステンレス
鋼である請求項３に定められた導電性の薄い金属ハニカ
ム体。 - 【請求項５】 合金がクロム／ニッケル／アルミニウム
／鉄合金である請求項２に定められた導電性の薄い金属
ハニカム体。 - 【請求項６】 薄い金属ストリップが重ならないように
波型にされた請求項１に定められた導電性の薄い金属ハ
ニカム体。 - 【請求項７】 波型の薄い金属ハニカム体がヘリンボン
パターンに波型にされた請求項６に定められた導電性の
薄い金属ハニカム体。 - 【請求項８】 波型の薄い金属ストリップが直通の重な
らないパターンに波型にされた請求項６に定められた導
電性の薄い金属ハニカム体。 - 【請求項９】 波型が可変ピッチである請求項８に定め
られた導電性の薄い金属ハニカム体。 - 【請求項１０】 波型の薄い金属ストリップが平らな金
属ストリップと交互にされた請求項１に定められた導電
性の薄い金属ハニカム体。 - 【請求項１１】 波型の薄い金属ストリップがその表面
の少なくも一方上に耐熱金属酸化物の被覆を有する請求
項１に定められた導電性の薄い金属ハニカム体。 - 【請求項１２】 波型の薄い金属ストリップがその表面
に触媒を有する請求項１に定められた導電性の薄い金属
ハニカム体。 - 【請求項１３】 触媒が貴金属である請求項１２に定め
られた導電性の薄い金属ハニカム体。 - 【請求項１４】 貴金属がプラチナ、パラジウム、ロジ
ウム、ルテニウム及び２種またはそれ以上のかかる金属
の混合物よりなるグループから選定された請求項１３に
定められた導電性の薄い金属ハニカム体。 - 【請求項１５】 １対の強固な柱がコッターピンの形式
である請求項１に定められた導電性の薄い金属ハニカム
体。 - 【請求項１６】 前記波型の薄い金属ストリップのグル
ープの各が前記柱の各から絶縁された請求項１５に定め
られた導電性の薄い金属ハニカム体。 - 【請求項１７】 １対の強固な中心柱と直角に延びる横
断方向の支持バーを有し、前記バーはこの上に被覆され
かつ波型の薄い金属ストリップの端部と接触している絶
縁被覆を有する請求項１５に定められた導電性の薄い金
属ハニカム体。 - 【請求項１８】 絶縁被覆が耐熱金属酸化物被覆である
請求項１７に定められた導電性の薄い金属ハニカム体。 - 【請求項１９】 被覆がプラズマスプレイ被覆である請
求項１８に定められた導電性の薄い金属ハニカム体。 - 【請求項２０】 耐熱金属酸化物被覆がアルミニウム被
覆である請求項１８に定められた導電性の薄い金属ハニ
カム体。 - 【請求項２１】 波型の薄い金属ストリップがニッケル
／クロム／アルミニウム／鉄合金であり、ストリップは
ヘリンボンパターンに波型にされ、波型の薄い金属スト
リップは両面を耐熱金属酸化物被覆で被覆されかつその
表面上に堆積された貴金属触媒を有し；１対の中心柱は
コッターピンの形式であり、前記コッターピンはアイを
有し；横断方向の支持バーは前記波型の薄い金属ストリ
ップの下流側端部と接触した状態で前記アイを通って延
び、更に前記横断方向のバー上のプラズマスプレイ被覆
が前記バーを前記波型の薄い金属ストリップの端部から
絶縁する請求項１に定められた導電性の薄い金属ハニカ
ム体。 - 【請求項２２】 電気加熱可能な触媒コンバーターにし
て、（１）ハウジング、（２）前記コンバーターを排気
管路内に挿入するためのハウジングの各端の端部キャッ
プアダプター、（３）（ａ）電気絶縁されたコネクター
板の間を電気的に並列で延びている渦巻き状に巻かれた
複数の波型の薄い金属ストリップ、前記波型の薄い金属
ストリップの各は平らな中央部分を有し、前記複数の波
型の薄い金属ストリップはそれらの平らな中央部分を
（ｂ）１対の強固な中心柱の間にして置かれ；前記波型
の薄い金属ストリップの第１のグループは前記柱の一方
の回りで曲げられ更に前記波型の薄い金属ストリップの
別のグループは前記柱の他方の回りで反対方向に曲げら
れ；（ｃ）前記第１と第２のグループをそれぞれ前記柱
との接触及び相互間を電気絶縁する絶縁手段；前記コネ
クター板はハニカム体の回りの分割された保持用シェル
を定めかつコネクター板は波型の薄い金属ストリップを
除いて互いに電気絶縁され；（ｄ）前記ハニカム体の下
流端部を横切って延びかつ波型の薄い金属ストリップの
下流端部と接触しかつ前記ハウジングに溶接された横断
方向のバー、前記バーは前記波型の薄い金属ストリップ
と接触しているその面に耐熱金属酸化物の被覆を有す
る、を備えたハニカム体；（４）ハウジングと前記ハニ
カム体との間の絶縁手段；（５）ハウジングを通って延
び前記コネクター板の一方に固定されかつ電源の一方の
極に取り付けられるようにされた少なくも１個の給電用
貫通端子；（６）電源の他方の極に取り付けられかつ前
記コネクター板の他方に取り付けられる第２の給電用貫
通端子；及び（７）電源を備えた触媒コンバーター。
Applications Claiming Priority (2)
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| US826488 | 1992-01-27 | ||
| US07/826,488 US5232671A (en) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | Core for a catalytic converter |
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