JPH05301047A - 電熱触媒担体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、内燃機関の排気系、特に、自動車
の排気系に装着されるメタル触媒コンバータの電熱触媒
担体に関し、詳しくは、帯板状の金属製ハニカム担体の
長手方向に沿って電流を流して加熱する電熱触媒担体に
関し、金属製ハニカム担体に特殊加工を施すことなく、
セラミック繊維布を利用してコア部の各層間の絶縁部材
と金属製ハニカム担体との剥がれを防止することを目的
とする。 【構成】 絶縁部材を、金属製ハニカム担体５と略同じ
長さのセラミック繊維布６で構成し、金属製ハニカム担
体５の両面上にそれぞれ重ねた両側のセラミック繊維布
６上に、金属製ハニカム担体５と略同じ長さの帯状保持
プレート７をさらにそれぞれ重ねて折り畳んで金属製ハ
ニカム担体５，セラミック繊維布６及び帯状保持プレー
ト７からなる多層コア部８を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気系、特
に、自動車の排気系に装着される金属担体触媒コンバー
タの電熱触媒担体に関し、詳しくは、帯板状の金属製ハ
ニカム担体の長手方向に沿って電流を流して加熱する電
熱触媒担体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関の排気系、例えば、自
動車の排気系には、金属担体触媒コンバータが装着され
ており、この金属担体触媒コンバータにより例えば排気
ガス中のＣＯ成分やＨＣ成分等の未燃焼成分が、排気ガ
スの熱により燃焼して除去されるが、特に冬期等の外気
の温度が低いエンジン運転開始時には排気ガスの温度が
低いことから、金属担体触媒コンバータ内の触媒担体が
暖められずに温度が低く、排気ガス中の未燃焼成分の燃
焼が不充分となる。

【０００３】そこで、エンジン運転開始時に金属担体触
媒コンバータ内の触媒担体を急速に加熱して暖めること
が要求される。例えば、金属担体触媒コンバータにおい
ては、その金属製ハニカム担体に電流を流して抵抗加熱
する電熱触媒担体が公表特許公報平３−５００９１１号
公報に開示されている。

【０００４】図６，図７はこの種の金属担体触媒コンバ
ータの一例を示す。図において、符号２１は金属担体触
媒コンバータを示し、この金属担体触媒コンバータ２１
は、金属製のシェル２２Ａ，２２Ａを最中合わせにして
なる筒状容器２２を有し、筒状容器２２の中央部分内
に、電熱触媒担体２３が収容されている。この電熱触媒
担体２３は、筒状容器２２の内側に配置されてセラミッ
クペーパ等からなる円筒状絶縁材２４により囲まれて保
持されている。

【０００５】電熱触媒担体２３は、帯板状の金属製ハニ
カム担体２５を蛇行状に多段に折り畳んだコア部３０か
らなり、金属製ハニカム担体２５は、金属製の波板２５
Ａと平板２５Ｂを積層して構成されている。

【０００６】そして、金属製ハニカム担体２５の両端に
は、電極２６，２７が設けられ、この電極２６，２７
は、円筒状絶縁材２４及び筒状容器２２を貫通して筒状
容器２２の外に突出し、図示しない電源を介して接続さ
れている。電極２６，２７の外周には、絶縁カラー２６
Ａ，２７Ａがそれぞれ設けられ、シェル２２と電極２
６，２７とを絶縁している。

【０００７】そして、蛇行状に多段に折り畳んだ金属製
ハニカム担体２５の各層の間には、それぞれ絶縁プレー
ト２８からなる絶縁部材が介装されている。絶縁プレー
ト２８は、両電極２６，２７間で、電流を、蛇行状に折
れ畳んだ金属製ハニカム担体２５にその長手方向に沿っ
て蛇行状に流すためのものである。つまり、金属製ハニ
カム担体２５の所定の段の部分と、隣接する他の段の部
分との間の電流短絡を防止するためである。

【０００８】しかして、エンジン運転開始時に、電流
は、矢印Ｘで示すように両電極２６，２７間で、蛇行状
に折れ畳んだ金属製ハニカム担体２５をその長手方向に
沿って蛇行状に流れる。この電流の抵抗加熱により、コ
ア部３０が全体的に加熱され、急速に暖められる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の電熱
触媒担体２３にあっては、金属製ハニカム担体２５の所
定の段の部分の、隣接する他の段の部分との間で電流短
絡を防止するため、金属製ハニカム担体２５の各段の部
分の間に絶縁プレート２８をそれぞれ設け、絶縁プレー
ト２８と金属製ハニカム担体２５を高温用接着剤により
接着している。

【００１０】排気ガスの温度の変化により、金属製ハニ
カム担体２５は、その長手方向に熱膨張・熱収縮する
が、金属製ハニカム担体２５の材質と絶縁プレート２８
の材質の相違による熱膨張率の相違で、金属製ハニカム
担体２５と絶縁プレート２８が剥がれ易く、絶縁プレー
ト２８の保持を確保することが困難である。

【００１１】そのため、排気ガスのガス流れにより、絶
縁プレート２８のずれ、抜け落ち等の不具合が発生する
という問題がある。そこで、本出願人により、実願平４
−１６７７３号に示す電熱触媒担体が出願されている。
この電熱触媒担体は、絶縁部材を、セラミック繊維材で
構成し、金属製ハニカム担体のセラミック繊維材側に臨
む面を平板で形成するとともに、この平板に、複数の爪
部がセラミック繊維材側に突起してなるおろし金状部を
形成し、平板のおろし金状部に、セラミック繊維材を係
着させたものである。

【００１２】ところが、上記電熱触媒担体にあっては、
金属製ハニカム担体間にセラミック繊維材を係着させる
ために、金属製ハニカム担体の平板に特殊加工を施して
複数の爪部を形成する必要があり、加工が面倒である。
なお、爪部の形成されていない平板上にセラミック繊維
材を係着させようとしても、排気ガスの流れにより吹き
飛ばされることになり、セラミック繊維材の保持が不確
実である。

【００１３】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、金属製ハニカム担体に特
殊加工を施すことなく、セラミック繊維布を利用してコ
ア部の各層間の絶縁部材と金属製ハニカム担体との剥が
れを防止することができる電熱触媒担体を提供すること
である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
両端にそれぞれ電極を設けた一枚の帯板状の金属製ハニ
カム担体を、絶縁部材を介して長手方向に沿って多段に
折り畳むことにより、金属製ハニカム担体を層状に形成
し、金属製ハニカム担体の両端の電極間で金属製ハニカ
ム担体にその長手方向に沿って電流を流して加熱される
電熱触媒担体において、前記絶縁部材を、金属製ハニカ
ム担体と略同じ長さのセラミック繊維布で構成し、金属
製ハニカム担体の両面上にそれぞれ重ねた両側のセラミ
ック繊維布上に、金属製ハニカム担体と略同じ長さの帯
状保持プレートをさらにそれぞれ重ねて折り畳んで金属
製ハニカム担体，セラミック繊維布及び帯状保持プレー
トからなる多層コア部を形成したことを特徴とする。

【００１５】請求項２記載の発明は、両端にそれぞれ電
極を設けた一枚の帯板状の金属製ハニカム担体を、絶縁
部材を介して長手方向に沿って多段に折り畳むことによ
り、金属製ハニカム担体を層状に形成し、金属製ハニカ
ム担体の両端の電極間で金属製ハニカム担体にその長手
方向に沿って電流を流して加熱される電熱触媒担体にお
いて、前記絶縁部材を、金属製ハニカム担体と略同じ長
さのセラミック繊維布で構成し、金属製ハニカム担体の
両面上にそれぞれ重ねた両側のセラミック繊維布の折り
畳んだ部分の段層における少なくとも１以上の折り畳み
部分に、細長Ｕ字状保持プレートを被せることにより、
前記折り畳部分を外側から挟持して金属製ハニカム担
体，セラミック繊維布及び帯状保持プレートからなる多
層コア部を形成したことを特徴とする。

【００１６】請求項３記載の発明は、長手方向の両端に
電極をそれぞれ設けた帯板状の金属製ハニカム担体の両
面上に、長手方向の一方端から他方端までに亘って、セ
ラミック繊維布をそれぞれ重ねて折り畳み、金属製ハニ
カム担体の両面上にセラミック繊維布をそれぞれ重ねて
折り畳んだ部分の段層における少なくとも１以上の折り
畳み部分に、細長Ｕ字状保持プレートを外側から挟持し
て被せることを特徴とする。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明においては、多層コア部
の、各層における対向して隣接する金属製ハニカム担体
の両側の部分が、セラミック繊維布を介して絶縁され、
両端の電極間で金属製ハニカム担体にその長手方向に沿
って電流を流して多層コア部が加熱される。

【００１８】金属製ハニカム担体は熱膨張・熱収縮する
が、摩擦力で、セラミック繊維布は、金属製ハニカム担
体の熱膨張・熱収縮に追従して自由に伸縮する。そし
て、金属製ハニカム担体の両面上にそれぞれ重ねた両側
のセラミック繊維布上に、金属製ハニカム担体と略同じ
長さの帯状保持プレートをさらにそれぞれ重ねて折り畳
んであるので、帯状保持プレートによりセラミック繊維
布が金属製ハニカム担体上に押圧され、密着されてい
る。従って、排気ガス流に対して、セラミック繊維布は
金属製ハニカム担体に対して固着状態のままにある。

【００１９】請求項２記載の発明においては、請求項１
記載の発明と同様の作用が生じる。請求項３記載の発明
においては、長手方向の両端に電極をそれぞれ設けた帯
板状の金属製ハニカム担体の両面上に、長手方向の一方
端から他方端までに亘って、セラミック繊維布をそれぞ
れ重ねて折り畳み、金属製ハニカム担体の両面上にセラ
ミック繊維布をそれぞれ重ねて折り畳んだ部分の段層に
おける少なくとも１以上の折り畳み部分に、細長Ｕ字状
保持プレートを外側から挟持して被せる。

【００２０】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。図１ないし図３により本発明の第１実施例に係
わる電熱触媒担体を説明する。

【００２１】図２において、符号１は金属担体触媒コン
バータを示し、この金属担体触媒コンバータ１は、金属
製のシェル２Ａ，２Ａを最中合わせにしてなる筒状容器
２を有し、筒状容器２の中央部分内に図１に示す電熱触
媒担体３が収容されている。この電熱触媒担体３は、筒
状容器２の内側に配置されてセラミックペーパ等からな
る円筒状絶縁材４により囲まれて保持されている。

【００２２】図１，図３において、電熱触媒担体３は、
金属製ハニカム担体５，セラミック繊維布６，６からな
る絶縁部材及び帯状保持プレート７，７で構成される多
層コア部８を有している。即ち、金属製ハニカム担体５
は、金属製の波板５Ａと平板５Ｂを積層して構成され、
セラミック繊維布６は、金属製ハニカム担体５と略同じ
長さに構成されたＳＵＳ板からなり、帯状保持プレート
７は金属製ハニカム担体５と略同じ長さに構成されてお
り、多層コア部８は、一枚の帯板状の金属製ハニカム担
体５の両面上にそれぞれ重ねた両側のセラミック繊維布
６，６上に、帯状保持プレート７，７をさらにそれぞれ
重ねて蛇行状に多段に折り畳んで構成される。平板５Ｂ
に、セラミック繊維布７が係着しており、このセラミッ
ク繊維布７を介して多層コア部８の層間における対向し
て隣接する金属製ハニカム担体５の部分が絶縁されてい
る。

【００２３】そして、金属製ハニカム担体５の両端に
は、電極９，１０が設けられ、この電極９，１０は、円
筒状絶縁材４及び筒状容器２を貫通して筒状容器２の外
に突出して、図示しない電源を介して接続されている。
電極９，１０の外周には、絶縁カラー９Ａ，１０Ａがそ
れぞれ設けられ、シェル２と電極９，１０とを絶縁して
いる。

【００２４】しかして、電極９，１０間に電圧を印加す
ると、金属製ハニカム担体５の所定の段の部分５Ｃは、
それに隣接する他の段の部分５Ｄと重なっているもの
の、所定の段の部分５Ｃは、他の段の部分５Ｄとセラミ
ック繊維布７により絶縁されており、金属製ハニカム担
体５の所定の段の部分５Ｃは、隣接する他の段の部分５
Ｄとの間で電流短絡が防止されている。従って、電流
は、矢印Ｙで示すように両電極８，９間で、蛇行状に折
れ畳んだ金属製ハニカム担体５をその長手方向に沿って
蛇行状に流れる。この電流の抵抗加熱により、多層コア
部８が全体的に加熱され、急速に暖められる。

【００２５】その結果、冬期等の外気の温度が低いエン
ジン運転開始時、金属担体触媒コンバータ１内の電熱触
媒担体３が急速に加熱されて暖められ、排気ガス中の未
燃焼成分の燃焼を充分に行なうことができる。そして、
排気ガスが高温になると、電極８，９間の電流の供給が
停止される。

【００２６】ここで、金属製ハニカム担体５は熱膨張・
熱収縮するが、セラミック繊維布７は金属製ハニカム担
体５に接着されておらず、セラミック繊維布７は、外力
に対して柔軟に伸縮する固有の性質を持っており、摩擦
力で、金属製ハニカム担体５の熱膨張・熱収縮に追従し
て自由に伸縮する。

【００２７】そして、金属製ハニカム担体５の両面上に
それぞれ重ねた両側のセラミック繊維布６上に、帯状保
持プレート７をさらにそれぞれ重ねて折り畳んであるの
で、帯状保持プレート７によりセラミック繊維布６が金
属製ハニカム担体５上に押圧され、密着されている。従
って、排気ガス流に対して、セラミック繊維布６は平板
に固着状態のままにある。

【００２８】以上の如き構成によれば、排気ガスの温度
の変化により、金属製ハニカム担体５は、その長手方向
に熱膨張・熱収縮するが、金属製ハニカム担体５の両面
上にそれぞれ重ねた両側のセラミック繊維布６上に、金
属製ハニカム担体５と略同じ長さの帯状保持プレート７
をさらにそれぞれ重ねて折り畳んであるので、帯状保持
プレート７によりセラミック繊維布６が金属製ハニカム
担体５上に押圧され、密着されている。従って、折り畳
んだ金属製ハニカム担体５間にセラミック繊維布６を確
実に保持することができ、セラミック繊維布６のずれを
防止することができる。

【００２９】また、金属製ハニカム担体５とセラミック
繊維布６の熱膨張率の相違を問題とする高温用接着剤の
採用を回避し、セラミック繊維布６を金属製ハニカム担
体５に対して機械的に結合して固着を確実にし、金属製
ハニカム担体５に対してセラミック繊維布６のずれや脱
落を防止することができる。

【００３０】さらに、セラミック繊維布６が帯状保持プ
レート７により保護されているので、セラミック繊維布
６の飛散を防止することができる。勿論、多層コア部８
の、各層における対向して隣接する金属製ハニカム担体
５の両側の部分が、セラミック繊維布６を介して絶縁さ
れ、両端の電極９，１０間で金属製ハニカム担体５にそ
の長手方向に沿って電流を流して多層コア部８を加熱で
きる。

【００３１】なお、本実施例においては、帯状保持プレ
ート７は、ＳＵＳ板からなるが、その表面上に熱処理を
施すことにより酸化皮膜を形成し、或いは絶縁塗料を施
すことにより、絶縁をさらに確実にすることもできる。

【００３２】また、多層コア部８の保持のために、その
前後に一対の円筒状セラミックを設けることもできる。
図４は本発明の第２実施例に係わる電熱触媒担体を示
す。

【００３３】図において、符号１１は金属担体触媒コン
バータを示し、この金属担体触媒コンバータ１１は、金
属製のシェル１２Ａ，１２Ａを最中合わせにしてなる筒
状容器１２を有し、筒状容器１２の中央部分内に電熱触
媒担体１３が収容されている。この電熱触媒担体１３
は、筒状容器１２の内側に配置されてセラミックペーパ
等からなる円筒状絶縁材１４により囲まれて保持されて
いる。

【００３４】図において、電熱触媒担体１３は、金属製
ハニカム担体１５，セラミック繊維布１６，１６からな
る絶縁部材及び複数の細長Ｕ字状プレート１７で構成さ
れる多層コア部１８を有している。即ち、金属製ハニカ
ム担体１５は、金属製の波板と平板を積層して構成さ
れ、セラミック繊維布１６は、金属製ハニカム担体１５
と略同じ長さに構成され、多層コア部１８は、金属製ハ
ニカム担体１５の両面上にそれぞれ重ねた両側のセラミ
ック繊維布１６，１６の折り畳んだ部分の段層における
すべての折り畳み部分に、ＳＵＳ板からなる細長Ｕ字状
保持プレート１７を被せて、前記折り畳部分を外側から
挟持して金属製ハニカム担体１５，セラミック繊維布１
６及び複数の帯状保持プレート１７から構成される。な
お、多層コア部１８の段層の最外側層の次の層１８Ａに
挿入される細長Ｕ字状保持プレート１７Ａの外側部分が
折り返えされている。

【００３５】そして、セラミック繊維布１７を介して多
層コア部１８の層間における対向して隣接する金属製ハ
ニカム担体１５の部分が絶縁されている。また、金属製
ハニカム担体１５の両端には、電極１９，２０が設けら
れ、この電極１９，２０は、円筒状絶縁材１４及び筒状
容器１２を貫通して筒状容器１２の外に突出して、図示
しない電源を介して接続されている。電極１９，２０の
外周には、絶縁カラー１９Ａ，２０Ａがそれぞれ設けら
れ、シェル１２と電極１９，２０とを絶縁している。

【００３６】第２実施例によれば、第１実施例と同様の
効果を奏する。なお、本実施例においては、金属製ハニ
カム担体１５の両面上にそれぞれ重ねた両側のセラミッ
ク繊維布１６，１６の折り畳んだ部分の段層のすべての
折り畳み部分に、細長Ｕ字状保持プレート１７が被せら
れているが、細長Ｕ字状保持プレート１７は、上記折り
畳んだ部分の段層における少なくとも１以上の折り畳み
部分にあれば足りる。

【００３７】図５は本発明の第２実施例に係わる電熱触
媒担体の製造方法を示す。図において、金属製ハニカム
担体１５の両面上に、長手方向の一方端から他方端まで
に亘って、セラミック繊維布１６，１６をそれぞれ重ね
て折り畳み、金属製ハニカム担体１５の両面上にセラミ
ック繊維布１６，１６をそれぞれ重ねて折り畳んだ部分
の段層におけるすべての折り畳み部分に、細長Ｕ字状保
持プレート１７を前記折り畳み部分に外側から挟持して
被せ、多層コア部１８が形成される。

【００３８】かかる製造方法によれば、金属製ハニカム
担体１５にセラミック繊維布１６，１６を重ねて折り畳
んだ部分を予め造っておき、これに、１枚づつ細長Ｕ字
状保持プレート１７を挟持すれば良いので、細長Ｕ字状
保持プレート１７のセット作業を容易にし、金属製ハニ
カム担体１５の絶縁のための作業を簡単にすることがで
きる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、排気ガスの温度の変化により、金属製ハニ
カム担体は、その長手方向に熱膨張・熱収縮するが、金
属製ハニカム担体の両面上にそれぞれ重ねた両側のセラ
ミック繊維布上に、帯状保持プレートをさらにそれぞれ
重ねて折り畳んであるので、帯状保持プレートによりセ
ラミック繊維布が金属製ハニカム担体上に押圧され、密
着されている。従って、折り畳んだ金属製ハニカム担体
間にセラミック繊維布を確実に保持することができ、セ
ラミック繊維布のずれを防止することができる。

【００４０】また、金属製ハニカム担体とセラミック繊
維布の熱膨張率の相違を問題とする高温用接着剤の採用
を回避し、セラミック繊維布の金属製ハニカム担体に対
して機械的に結合して固着を確実にし、金属製ハニカム
担体に対してセラミック繊維布のずれや脱落を防止する
ことができる。

【００４１】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様の効果を奏する。請求項３記載の発明に
よれば、金属製ハニカム担体の両面上にセラミック繊維
布をそれぞれ重ねて折り畳んだ部分の段層における少な
くとも１以上の折り畳み部分に、細長Ｕ字状保持プレー
トを前記折り畳み部分に外側から挟持して被せるので、
金属製ハニカム担体にセラミック繊維布を重ねて折り畳
んだ部分を予め造っておき、これに、１枚づつ細長Ｕ字
状保持プレートを挟持すれば良いので、細長Ｕ字状保持
プレートのセット作業を容易にし、金属製ハニカム担体
の絶縁のための作業を簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係わる電熱触媒担体を示
す断面図である。

【図２】同電熱触媒担体を内蔵した金属担体触媒コンバ
ータの側面図である。

【図３】同電熱触媒担体の要部拡大図である。

【図４】本発明の第２実施例に係わる電熱触媒担体を示
す断面図である。

【図５】同電熱触媒担体の製造方法を示す斜視図であ
る。

【図６】従来における電熱触媒担体を示す断面図であ
る。

【図７】同電熱触媒担体を内蔵した金属担体触媒コンバ
ータの側面図である。

【符号の説明】

３ 電熱触媒担体 ５ 金属製ハニカム担体 ６ セラミック繊維布 ７ 帯状保持プレート ８ 多層コア部 ９ 電極 １０ 電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端にそれぞれ電極（９，１０）を設け
   た一枚の帯板状の金属製ハニカム担体（５）を、絶縁部
   材を介して長手方向に沿って多段に折り畳むことによ
   り、金属製ハニカム担体（５）を層状に形成し、金属製
   ハニカム担体（５）の両端の電極間（９，１０）で金属
   製ハニカム担体（５）にその長手方向に沿って電流を流
   して加熱される電熱触媒担体において、 前記絶縁部材を、金属製ハニカム担体（５）と略同じ長
   さのセラミック繊維布（６）で構成し、 金属製ハニカム担体（５）の両面上にそれぞれ重ねた両
   側のセラミック繊維布（６）上に、金属製ハニカム担体
   （５）と略同じ長さの帯状保持プレート（７）をさらに
   それぞれ重ねて折り畳んで金属製ハニカム担体（５），
   セラミック繊維布（６）及び帯状保持プレート（７）か
   らなる多層コア部（８）を形成したことを特徴とする電
   熱触媒担体。
2. 【請求項２】 両端にそれぞれ電極（１９，２０）を設
   けた一枚の帯板状の金属製ハニカム担体（１５）を、絶
   縁部材を介して長手方向に沿って多段に折り畳むことに
   より、金属製ハニカム担体（１５）を層状に形成し、金
   属製ハニカム担体（１５）の両端の電極（１９，２０）
   間で金属製ハニカム担体（１５）にその長手方向に沿っ
   て電流を流して加熱される電熱触媒担体において、 前記絶縁部材を、金属製ハニカム担体（１５）と略同じ
   長さのセラミック繊維布（１６）で構成し、 金属製ハニカム担体（１５）の両面上にそれぞれ重ねた
   両側のセラミック繊維布（１６）の折り畳んだ部分の段
   層における少なくとも１以上の折り畳み部分に、細長Ｕ
   字状保持プレート（１７）を被せることにより、前記折
   り畳部分を外側から挟持して金属製ハニカム担体（１
   ５），セラミック繊維布（１６）及び帯状保持プレート
   （１７）からなる多層コア部（１８）を形成したことを
   特徴とする電熱触媒担体。
3. 【請求項３】 長手方向の両端に電極（１９，２０）を
   それぞれ設けた帯板状の金属製ハニカム担体（１５）の
   両面上に、長手方向の一方端から他方端までに亘って、
   セラミック繊維布（１６）をそれぞれ重ねて折り畳み、 金属製ハニカム担体（１５）の両面上にセラミック繊維
   布（１６）をそれぞれ重ねて折り畳んだ部分の段層にお
   ける少なくとも１以上の折り畳み部分に、細長Ｕ字状保
   持プレート（１７）を外側から挟持して被せることを特
   徴とする電熱触媒担体の製造方法。