JPH0538314U - Catalyst early activation device - Google Patents

Catalyst early activation device

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JPH0538314U
JPH0538314U JP089311U JP8931191U JPH0538314U JP H0538314 U JPH0538314 U JP H0538314U JP 089311 U JP089311 U JP 089311U JP 8931191 U JP8931191 U JP 8931191U JP H0538314 U JPH0538314 U JP H0538314U
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JP
Japan
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hydrogen
storage alloy
catalyst
hydrogen storage
cylinder
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Application number
JP089311U
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Japanese (ja)
Inventor
英輝 波田
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
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    • Y02E60/14Thermal energy storage

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒータや高周波を用いることなく、水素吸蔵
合金の反応熱によって触媒を早期に活性化でき、また熱
歪の発生を防止できる触媒の早期活性化装置を提供す
る。 【構成】 排気管の内筒3に設けた触媒4の周囲にこの
触媒4を加熱する水素吸蔵合金5を収容する外筒11を
設ける。また、内筒3と外筒11の両端部相互を軸方向
に伸縮自在なベローズ15によって連結する。一方、水
素ボンベから水素配管を介して水素吸蔵合金5に水素を
供給し、この水素吸蔵合金5に水素反応を起こして反応
熱を発生させて前記触媒4を活性化する。水素吸蔵合金
5が水素反応を起こして反応熱が発生すると、内筒3お
よび外筒11が加熱され、熱膨張を起こし、熱膨張率の
違いにより、熱応力が発生するが、ベローズ15が伸縮
して熱膨張を吸収する。
(57) [Abstract] [PROBLEMS] To provide a catalyst early activation device that can activate the catalyst early by the reaction heat of a hydrogen storage alloy without using a heater or high frequency and can prevent the occurrence of thermal strain. [Structure] An outer cylinder 11 for accommodating a hydrogen storage alloy 5 for heating the catalyst 4 is provided around the catalyst 4 provided in the inner cylinder 3 of the exhaust pipe. Further, both ends of the inner cylinder 3 and the outer cylinder 11 are connected to each other by a bellows 15 which is axially expandable and contractible. On the other hand, hydrogen is supplied from the hydrogen cylinder to the hydrogen storage alloy 5 through the hydrogen pipe, and a hydrogen reaction is caused in the hydrogen storage alloy 5 to generate heat of reaction to activate the catalyst 4. When the hydrogen storage alloy 5 undergoes a hydrogen reaction to generate reaction heat, the inner cylinder 3 and the outer cylinder 11 are heated to cause thermal expansion, and thermal stress is generated due to a difference in thermal expansion coefficient, but the bellows 15 expands and contracts. And absorbs thermal expansion.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この考案は、自動車エンジンの排気経路に設けられる触媒を早期に活性化す る触媒の早期活性化装置に関する。 The present invention relates to a catalyst early activation device that early activates a catalyst provided in an exhaust path of an automobile engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

ガソリン・エンジンを燃焼して走行する自動車の排気ガスは、HCとCOの 酸化還元反応を3元触媒によって行うことによってエミッションを低減している 。しかし、3元触媒は高温度域で活性化して触媒としての働きを行うために、冷 間始動時にはその役目を果たさない。 Emissions from exhaust gas from automobiles that burn gasoline engines are reduced by performing a redox reaction of HC and CO with a three-way catalyst. However, since the three-way catalyst is activated in a high temperature range and functions as a catalyst, it does not play its role in cold starting.

【0003】 すなわち、エンジンの停止中は3元触媒は常温であり、触媒としての働きをし ないが、エンジンを始動すると、エンジンから排気される排気ガスによって触媒 が加熱され、約350℃に達すると、触媒がHCとCOの酸化還元反応を行うが 、その温度まで上昇するのに約3分の時間が必要である。That is, when the engine is stopped, the three-way catalyst is at room temperature and does not function as a catalyst. However, when the engine is started, the catalyst is heated by the exhaust gas discharged from the engine, and the temperature reaches about 350 ° C. Then, the catalyst carries out redox reaction of HC and CO, but it takes about 3 minutes to rise to the temperature.

【0004】 したがって、エンジンを始動後、触媒の温度が上昇するまでに多くのHC,C Oが大気中に放出されてしまうという問題があり、触媒の早期活性化が要望され ている。Therefore, there is a problem that a large amount of HC and C 2 O are released into the atmosphere after the engine starts and before the temperature of the catalyst rises, and there is a demand for early activation of the catalyst.

【0005】 触媒を加熱する手段として従来はヒータを用いたり、高周波を用いることが知 られているが、触媒を早期に高温に加熱するためには、約700Aという大電流 が必要となり、実用化が難しい。Conventionally, it has been known to use a heater or a high frequency as a means for heating the catalyst, but in order to heat the catalyst to a high temperature at an early stage, a large current of about 700 A is required, and it is put to practical use. Is difficult.

【0006】 また、最近では、水素ガスと反応性に富む合金として水素吸蔵合金の反応熱を 利用してエンジンの冷却水、オイルあるいは吸気等を加熱する加熱装置が知られ ている。Further, recently, a heating device has been known which heats engine cooling water, oil, intake air, etc. by utilizing reaction heat of a hydrogen storage alloy as an alloy highly reactive with hydrogen gas.

【0007】 この加熱装置は、例えば特開昭63−198714号公報に示すように、水素 吸蔵合金を収容した加熱器と、水素ガスを貯蔵した水素タンクと、この加熱器と 水素タンクとを連通する制御弁を有するガス通路とから構成されている。This heating device, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-198714, connects a heater containing a hydrogen storage alloy, a hydrogen tank storing hydrogen gas, and the heater to the hydrogen tank. And a gas passage having a control valve for controlling.

【0008】 そして、冷寒始動時などにおいてエンジンの排気ガスで水素タンクを加熱する と、水素ガスが放出され、加熱器の内部の水素吸蔵合金が水素ガスを吸蔵して加 熱し、その熱でエンジンの冷却水を加熱するとともに、水素吸蔵合金に吸蔵され た水素ガスを解離させて水素タンク内に戻すヒートポンプシステムである。When the hydrogen tank is heated by the exhaust gas of the engine during cold start or the like, the hydrogen gas is released, and the hydrogen storage alloy inside the heater absorbs the hydrogen gas and heats it. This is a heat pump system that heats the engine cooling water and dissociates the hydrogen gas stored in the hydrogen storage alloy into the hydrogen tank.

【0009】[0009]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

このように水素吸蔵合金の反応熱を利用することにより、電力を使用すること なく、エンジンの冷却水、オイルあるいは吸気等を加熱する加熱装置は公知であ るが、エンジンを始動後、触媒の温度が上昇するまでに多くのHC,COが大気 中に放出されてしまうという問題を解決したものはないのが現状である。 As described above, a heating device for heating engine cooling water, oil, intake air, etc. without using electric power by utilizing the reaction heat of the hydrogen storage alloy is known. At present, no one has solved the problem that a large amount of HC and CO are released into the atmosphere before the temperature rises.

【0010】 この考案は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、 エンジンを始動後、触媒の温度を早期に上昇させ、触媒の活性化を図ることがで きる触媒の早期活性化装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to make it possible to increase the temperature of the catalyst early after starting the engine to activate the catalyst. It is to provide an early activation device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

この考案は、前記目的を達成するために、請求項1は、エンジンの排気経路 に設けられ内部に触媒を収容した内筒と、この内筒を覆うように設けられ内部に 前記触媒を加熱する水素吸蔵合金を収容した外筒との二重構造とし、この外筒の 軸方向両端側に、一端が前記内筒に固定され他端が外筒に固定され、内筒および 外筒の軸方向に伸縮自在なベローズを設け、さらに前記水素吸蔵合金に水素を供 給し、この水素吸蔵合金に水素反応を起こして反応熱を発生させて前記触媒を活 性化する水素ガス供給手段とを備える。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides an inner cylinder, which is provided in an exhaust path of an engine and accommodates a catalyst therein, and an inner cylinder, which is provided so as to cover the inner cylinder and heats the catalyst therein. It has a double structure with an outer cylinder containing a hydrogen storage alloy.One end of the outer cylinder is fixed to the inner cylinder and the other end is fixed to the outer cylinder on both axial sides of the outer cylinder. An expandable bellows is provided in the hydrogen storage alloy, hydrogen is supplied to the hydrogen storage alloy, and hydrogen gas is supplied to the hydrogen storage alloy to activate the catalyst by causing a hydrogen reaction to generate a reaction heat. ..

【0012】 請求項2は、エンジンの排気経路に設けられ内部に触媒を収容した内筒と、こ の内筒を覆うように設けられ内部に前記触媒を加熱する低温活性形と高温活性形 の少なくとも2種類の水素吸蔵合金および水素ガスを収容した外筒との二重構造 とし、この外筒に前記低温活性形の水素吸蔵合金を加熱する電気ヒータを設ける 。さらに、この外筒の軸方向両端側に、一端が前記内筒に固定され他端が外筒に 固定され、内筒および外筒の軸方向に伸縮自在なベローズを備える。According to a second aspect of the present invention, an inner cylinder provided in the exhaust path of the engine and containing the catalyst therein, and a low temperature activated type and a high temperature activated type which are provided to cover the inner cylinder and heat the catalyst inside At least two types of hydrogen storage alloys and an outer cylinder containing hydrogen gas have a double structure, and an electric heater for heating the low-temperature activated hydrogen storage alloy is provided in the outer cylinder. Further, on both axial ends of the outer cylinder, one end is fixed to the inner cylinder and the other end is fixed to the outer cylinder, and bellows that are expandable and contractible in the axial direction of the inner cylinder and the outer cylinder are provided.

【0013】[0013]

【作用】[Action]

請求項1は、エンジンの始動信号等によって水素を水素吸蔵合金に供給する と、水素吸蔵合金は化学変化し、その際に反応熱を発生する。この反応熱によっ て触媒が加熱され、早期に活性化される。また、水素吸蔵合金が発熱すると、内 筒および外筒が熱膨張するが、その膨張をベローズによって吸収し、熱歪を防止 する。 According to the first aspect, when hydrogen is supplied to the hydrogen storage alloy by a start signal of the engine or the like, the hydrogen storage alloy chemically changes and reaction heat is generated at that time. The heat of reaction heats the catalyst and activates it early. When the hydrogen storage alloy generates heat, the inner cylinder and the outer cylinder thermally expand, but the expansion is absorbed by the bellows to prevent thermal strain.

【0014】 請求項2は、エンジンの始動信号等によって電気ヒータに通電すると、電気ヒ ータによって低温活性形の水素吸蔵合金が加熱されて水素反応を起こし、その反 応熱を高温活性形の水素吸蔵合金に伝え、高温活性形の水素吸蔵合金は化学変化 し、その際に反応熱を発生する。この反応熱によって触媒が加熱され、早期に活 性化される。また、高温活性形の水素吸蔵合金が発熱すると、内筒および外筒が 熱膨張するが、その膨張をベローズによって吸収し、熱歪を防止する。According to a second aspect of the present invention, when the electric heater is energized by a start signal of the engine or the like, the electric heater heats the low temperature activated hydrogen storage alloy to cause a hydrogen reaction, and the reaction heat thereof is converted to the high temperature activated type. When transmitted to the hydrogen storage alloy, the high temperature activated hydrogen storage alloy undergoes a chemical change and generates heat of reaction at that time. The heat of reaction heats the catalyst and activates it early. Further, when the high temperature activated hydrogen storage alloy generates heat, the inner cylinder and the outer cylinder thermally expand, but the expansion is absorbed by the bellows to prevent thermal strain.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

以下、この考案の各実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】 図1〜図4は第1の実施例を示し、1は自動車のガソリン・エンジンであり、 2はエンジン1から排気される排気ガスを排出する排気経路としての排気管であ る。排気管2の途中には内筒3が設けられ、この内筒3の内部には3元触媒4が 設けられている。さらに、この内筒3の外側にはZr・Ti・Fe・V・Cr系 の水素吸蔵合金5が設けられている。1 to 4 show a first embodiment, 1 is a gasoline engine of an automobile, and 2 is an exhaust pipe as an exhaust path for discharging exhaust gas exhausted from the engine 1. An inner cylinder 3 is provided in the middle of the exhaust pipe 2, and a three-way catalyst 4 is provided inside the inner cylinder 3. Further, a Zr.Ti.Fe.V.Cr-based hydrogen storage alloy 5 is provided outside the inner cylinder 3.

【0017】 また、6は水素供給手段としての水素ボンベであり、この水素ボンベ6は水素 配管7を介して前記水素吸蔵合金5に連通している。水素配管7の途中には電磁 開閉弁8が設けられ、この電磁開閉弁8は自動車の運転席に設けられるエンジン キー9を介してバッテリー10に電気的に接続されている。Further, 6 is a hydrogen cylinder as a hydrogen supply means, and this hydrogen cylinder 6 communicates with the hydrogen storage alloy 5 through a hydrogen pipe 7. An electromagnetic opening / closing valve 8 is provided in the middle of the hydrogen pipe 7, and the electromagnetic opening / closing valve 8 is electrically connected to the battery 10 via an engine key 9 provided in the driver's seat of the automobile.

【0018】 前記エンジンキー9はOFF,ACC,ON,IGNの端子を有しており、可 動接点9aが前記ON端子9bに接したとき、つまりIGNスイッチがONする 前に電磁開閉弁8に開弁信号が入力されるようになっている。The engine key 9 has terminals for OFF, ACC, ON, and IGN. When the movable contact 9a comes into contact with the ON terminal 9b, that is, before the IGN switch is turned on, A valve opening signal is input.

【0019】 前記内筒3にはこれを覆うように外筒11が設けられ、内筒3と外筒11との 間に環状空間部12が形成されている。この環状空間部12の両端部には開口を 閉塞するためのバックアップリング13が設けられている。An outer cylinder 11 is provided on the inner cylinder 3 so as to cover it, and an annular space 12 is formed between the inner cylinder 3 and the outer cylinder 11. Backup rings 13 for closing the openings are provided at both ends of the annular space 12.

【0020】 このバックアップリング13は金属板で、その表面には水素ガスを透過しにく い材料のコーティング膜が施されている。さらに、バックアップリング13の外 周縁および内周縁には熱膨張率の高い銅材料のガスケット14,14が装着され 、前記内筒3と外筒11との間を密封している。The backup ring 13 is a metal plate, and the surface thereof is coated with a coating film of a material that is difficult to permeate hydrogen gas. Further, gaskets 14 and 14 made of a copper material having a high coefficient of thermal expansion are attached to the outer peripheral edge and the inner peripheral edge of the backup ring 13 to seal between the inner cylinder 3 and the outer cylinder 11.

【0021】 前記バックアップリング13の外側には前記内筒3の外周部の全周に亘ってベ ローズ15が設けられている。このベローズ15の一端部は前記内筒3の外周面 に溶接され、他端部は前記外筒11の内周面に溶接されている。このベローズ1 5は内筒3および外筒11の軸方向に伸縮自在であり、内筒3および外筒11の 熱膨張を吸収するとともに、排気ガス圧の変動による3元触媒4の振動を吸収す る役目をしている。A bellows 15 is provided on the outer side of the backup ring 13 over the entire circumference of the outer peripheral portion of the inner cylinder 3. One end of the bellows 15 is welded to the outer peripheral surface of the inner cylinder 3, and the other end is welded to the inner peripheral surface of the outer cylinder 11. The bellows 15 is expandable / contractible in the axial direction of the inner cylinder 3 and the outer cylinder 11, absorbs thermal expansion of the inner cylinder 3 and the outer cylinder 11, and absorbs vibration of the three-way catalyst 4 due to fluctuation of exhaust gas pressure. Play a role.

【0022】 さらに、前記バックアップリング13とベローズ15との間にはシム15aが 介在されている。このように内筒3の外周には外筒11とバックアップリング1 3によって密封された環状空間部12が形成され、この環状空間部12の内部に は前記水素吸蔵合金5が収容されている。Furthermore, a shim 15 a is interposed between the backup ring 13 and the bellows 15. Thus, the outer space 11 and the annular space 12 sealed by the backup ring 13 are formed on the outer periphery of the inner cylinder 3, and the hydrogen storage alloy 5 is accommodated in the inner space 12.

【0023】 さらに、前記環状空間部12の内部には複数本のパイプ16が貫通して設けら れ、これらパイプ16には透孔16aが穿設されている。そして、このパイプ1 6の基端部が前記水素配管7と接続されている。Further, a plurality of pipes 16 are provided penetrating the inside of the annular space 12, and the pipes 16 are formed with through holes 16 a. The base end of the pipe 16 is connected to the hydrogen pipe 7.

【0024】 次に、前述のように構成された触媒の早期活性化装置の作用について説明する 。まず、エンジンの停止中においては、3元触媒4の温度が図4に示すように、 Taであるとすると、水素吸蔵合金5が水素を吸蔵するのに必要な最低圧力がP aとなる。ここで、エンジン1を始動するためにエンジンキー9を入力し、可動 接点9aがON端子9bに接触すると、電磁開閉弁8が開弁する。Next, the operation of the catalyst early activation device configured as described above will be described. First, when the temperature of the three-way catalyst 4 is Ta as shown in FIG. 4 while the engine is stopped, the minimum pressure required for the hydrogen storage alloy 5 to store hydrogen is Pa. Here, when the engine key 9 is input to start the engine 1 and the movable contact 9a comes into contact with the ON terminal 9b, the electromagnetic opening / closing valve 8 opens.

【0025】 電磁開閉弁8が開弁すると、水素ボンベ6から圧力がPa以上に加圧された水 素ガスが水素配管7を介して環状空間部12の内部の水素吸蔵合金5に供給され る。When the electromagnetic on-off valve 8 is opened, hydrogen gas pressurized from the hydrogen cylinder 6 to Pa or more is supplied to the hydrogen storage alloy 5 inside the annular space 12 via the hydrogen pipe 7. ..

【0026】 水素吸蔵合金5に水素ガスが供給されると、図1に示すように、水素吸蔵合金 5は水素ガスを取り込んで化学変化し、その際に反応熱を発生する。この反応熱 は内筒3を介して3元触媒4が加熱されて触媒が早期に活性化される。When hydrogen gas is supplied to the hydrogen storage alloy 5, as shown in FIG. 1, the hydrogen storage alloy 5 takes in the hydrogen gas and undergoes a chemical change to generate reaction heat. This reaction heat heats the three-way catalyst 4 via the inner cylinder 3 and activates the catalyst early.

【0027】 ここで、水素吸蔵合金5が、Zr・Ti・Fe・V・Cr系の場合、7.6k cal/molH2 であり、3元触媒4が活性化する温度350℃まで上昇する ために必要な熱量30kcalは約20gの合金反応で賄うことができる。Here, when the hydrogen storage alloy 5 is a Zr.Ti.Fe.V.Cr system, it is 7.6 kcal / molH 2 , and the temperature increases up to 350 ° C. at which the three-way catalyst 4 is activated. The required amount of heat of 30 kcal can be covered by an alloy reaction of about 20 g.

【0028】 3元触媒4が活性化し、エンジン1等の暖気が終了して定常運転が可能になる と、図2に示すように、今度はエンジン1から排気される排気ガスの熱によって 触媒温度はTbとなり、水素吸蔵合金5内に吸蔵された水素ガスがPbの圧力に なるまで放出され、水素配管7を介して水素ボンベ6に戻る。When the three-way catalyst 4 is activated and the warm-up of the engine 1 and the like is finished and steady operation becomes possible, this time, as shown in FIG. 2, the heat of the exhaust gas exhausted from the engine 1 causes the catalyst temperature to rise. Becomes Tb, the hydrogen gas stored in the hydrogen storage alloy 5 is released until the pressure reaches Pb, and returns to the hydrogen cylinder 6 through the hydrogen pipe 7.

【0029】 ここで、電磁開閉弁8を閉弁すると、水素ボンベ6の内部には次に水素吸蔵合 金5に反応を行わせるのに十分な圧力を持った水素ガスが貯蔵される。したがっ て、ヒータや高周波を用いることなく、水素吸蔵合金5の反応熱によって3元触 媒4を早期に活性化できる。Here, when the electromagnetic opening / closing valve 8 is closed, hydrogen gas having a pressure sufficient to cause the hydrogen storage alloy 5 to react next is stored in the hydrogen cylinder 6. Therefore, the ternary catalyst 4 can be activated early by the reaction heat of the hydrogen storage alloy 5 without using a heater or a high frequency.

【0030】 また、水素吸蔵合金5が化学変化を起こし、その反応熱によって内筒3および 外筒11が加熱され、熱膨張を起こし、熱膨張率の違いにより、熱応力が発生す るが、内筒3と外筒11とはベローズ15によって連結されているため、ベロー ズ15が伸縮して熱膨張を吸収し、熱歪の発生を防止できる。 図5〜図7は第2の実施例を示すもので、第1の実施例と共通する部分は同一 番号を付して説明を省略する。Further, the hydrogen storage alloy 5 undergoes a chemical change, and the reaction heat thereof heats the inner cylinder 3 and the outer cylinder 11 to cause thermal expansion, which causes thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient. Since the inner cylinder 3 and the outer cylinder 11 are connected by the bellows 15, the bellows 15 expands and contracts to absorb the thermal expansion, and the occurrence of thermal strain can be prevented. 5 to 7 show the second embodiment, and the portions common to the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0031】 3元触媒4を収容する内筒3の外周に設けられた環状空間部12には低温活性 形水素吸蔵合金21と高温活性形水素吸蔵合金22の2種類の水素吸蔵合金が収 容されている。低温活性形水素吸蔵合金21は、Zr・Ti・Fe・V・Cr系 の合金で約10℃で水素反応を起こし、高温活性形水素吸蔵合金22は、Ti・ Fe・Co,Zr系の合金で約70℃で水素反応を起こすように形成されている 。Two types of hydrogen storage alloys, a low temperature activated hydrogen storage alloy 21 and a high temperature activated hydrogen storage alloy 22, are accommodated in the annular space 12 provided on the outer periphery of the inner cylinder 3 that accommodates the three-way catalyst 4. Has been done. The low-temperature activated hydrogen storage alloy 21 is a Zr / Ti / Fe / V / Cr-based alloy that undergoes a hydrogen reaction at about 10 ° C. The high-temperature activated hydrogen storage alloy 22 is a Ti / Fe / Co / Zr-based alloy. It is formed so as to cause a hydrogen reaction at about 70 ° C.

【0032】 前記低温活性形水素吸蔵合金21は、芯部に電気ヒータ23を有したワイヤメ ッシュ24の内部に収容され、略円柱状に形成された合金ブロックで、これら合 金ブロックは帯状板体を湾曲形成したホルダー25によって前記環状空間部12 に支持されている。さらに、この低温活性形水素吸蔵合金21の周囲は高温活性 形吸蔵合金22によって覆われ、さらに、この環状空間部12の内部には水素ガ スが収容されている。The low-temperature activated hydrogen storage alloy 21 is an alloy block which is housed inside a wire mesh 24 having an electric heater 23 in its core and is formed into a substantially columnar shape. These alloy blocks are strip-shaped plate members. Is supported by the annular space 12 by a holder 25 that is curved. Further, the periphery of the low-temperature activated hydrogen storage alloy 21 is covered with the high-temperature activated hydrogen storage alloy 22, and hydrogen gas is accommodated inside the annular space 12.

【0033】 また、前記電気ヒータ23はタイマスイッチ26を介してエンジン1を始動す るためにエンジンキー9に電気的に接続されており、タイマスイッチ26は通電 後20秒でOFFするように設定されている。Further, the electric heater 23 is electrically connected to the engine key 9 for starting the engine 1 via the timer switch 26, and the timer switch 26 is set to be turned off 20 seconds after being energized. Has been done.

【0034】 次に、前述のように構成された触媒の早期活性化装置の作用について説明する 。今、気温が0℃とすると、図7に示すように、低温活性形水素吸蔵合金21と 高温活性形水素吸蔵合金22のいずれも水素反応を起こさないことが分かる。Next, the operation of the catalyst early activation device configured as described above will be described. Now, when the temperature is 0 ° C., it is understood that neither the low temperature activated hydrogen storage alloy 21 nor the high temperature activated hydrogen storage alloy 22 causes a hydrogen reaction, as shown in FIG.

【0035】 ここで、エンジン1を始動するためにエンジンキー9を入力し、可動接点9a がON端子9bに接触すると、タイマスイッチ26がONとなり、電気ヒータ2 3に通電される。Here, when the engine key 9 is input to start the engine 1 and the movable contact 9a comes into contact with the ON terminal 9b, the timer switch 26 is turned ON and the electric heater 23 is energized.

【0036】 そして、電気ヒータ23が発熱して低温活性形水素吸蔵合金21の温度が10 ℃以上になると、反応が始まり、水素ガスの吸蔵とともに反応熱が発生する。低 温活性形水素吸蔵合金21の反応熱はこの周囲を取り囲む高温活性形水素吸蔵合 金22に伝わる(TaからTb)。Then, when the electric heater 23 generates heat and the temperature of the low-temperature activated hydrogen storage alloy 21 becomes 10 ° C. or higher, the reaction starts, and the reaction heat is generated with the storage of hydrogen gas. The heat of reaction of the low temperature activated hydrogen storage alloy 21 is transferred to the high temperature activated hydrogen storage alloy 22 surrounding it (Ta to Tb).

【0037】 高温活性形水素吸蔵合金22は温度がTb´になると、反応を始め、水素ガス の吸蔵とともに反応熱が発生してTc´まで反応が進む。高温活性形水素吸蔵合 金22も低温活性形水素吸蔵合金21と同じ温度なので、その時には低温活性形 水素吸蔵合金21はTcとなり、Pcの圧力の水素ガスを放出して高温活性形水 素吸蔵合金22に水素ガスを供給する。この反応は高温活性形水素吸蔵合金22 の上限、約25atm,190℃まで続き、その間の反応熱によって3元触媒4 が活性化される。When the temperature of the high temperature activated hydrogen storage alloy 22 reaches Tb ′, the reaction starts and reaction heat is generated with the storage of hydrogen gas and the reaction proceeds to Tc ′. Since the high temperature activated hydrogen storage alloy 22 also has the same temperature as the low temperature activated hydrogen storage alloy 21, the low temperature activated hydrogen storage alloy 21 becomes Tc at that time, releasing hydrogen gas at a pressure of Pc to release the high temperature activated hydrogen storage alloy 21. Hydrogen gas is supplied to the alloy 22. This reaction continues up to the upper limit of the high temperature activated hydrogen storage alloy 22 at about 25 atm and 190 ° C., and the heat of reaction during that time activates the three-way catalyst 4.

【0038】 3元触媒4が活性化し、エンジン1等の暖気が終了して定常運転が可能になる と、今度はエンジン1から排気される排気ガスの熱によって触媒温度は上昇し、 低温活性形水素吸蔵合金21と高温活性形水素吸蔵合金22に吸蔵された水素ガ スが環状空間部12の内部に放出される。When the three-way catalyst 4 is activated and warming up of the engine 1 and the like is finished and steady operation becomes possible, this time, the catalyst temperature rises due to the heat of the exhaust gas exhausted from the engine 1, and the low temperature activated type The hydrogen gas stored in the hydrogen storage alloy 21 and the high temperature activated hydrogen storage alloy 22 is released into the annular space 12.

【0039】 また、低温活性形および高温活性形水素吸蔵合金21,22が化学変化を起こ し、その反応熱によって内筒3および外筒11が加熱され、熱膨張を起こし、熱 膨張率の違いにより、熱応力が発生するが、内筒3と外筒11とはベローズ15 によって連結されているため、ベローズ15が伸縮して熱膨張を吸収し、熱歪の 発生を防止できる。 なお、前記実施例においては、低温活性形水素吸蔵合金と高温活性形水素吸蔵 合金の2種類の合金を用いたが、3種類以上の水素吸蔵合金を用いてもよい。Further, the low temperature activated type and high temperature activated type hydrogen storage alloys 21 and 22 undergo a chemical change, and the heat of reaction heats the inner cylinder 3 and the outer cylinder 11 to cause thermal expansion, resulting in a difference in coefficient of thermal expansion. As a result, thermal stress is generated, but since the inner cylinder 3 and the outer cylinder 11 are connected by the bellows 15, the bellows 15 expands and contracts to absorb thermal expansion, and the occurrence of thermal strain can be prevented. Although two types of alloys, a low temperature activated hydrogen storage alloy and a high temperature activated hydrogen storage alloy, were used in the above-mentioned examples, three or more types of hydrogen storage alloys may be used.

【0040】[0040]

【考案の効果】[Effect of the device]

以上説明したように、この考案の請求項1によれば、エンジンの排気経路に 設けた触媒を加熱する水素吸蔵合金を設け、この水素吸蔵合金に水素を供給し、 この水素吸蔵合金に水素反応を起こして反応熱を発生させて前記触媒を活性化す ることにより、ヒータや高周波を用いることなく、水素吸蔵合金の反応熱によっ て触媒を早期に活性化できる。したがって、エンジンを始動後、触媒の温度が上 昇するまでに多くのHC,COが大気中に放出されてしまうという公害問題を解 決することができる。また、水素吸蔵合金が化学変化を起こし、その反応熱によ って内筒および外筒が加熱され、熱膨張を起こし、熱膨張率の違いにより、熱応 力が発生するが、内筒と外筒とはベローズによって連結されているため、ベロー ズが伸縮して熱膨張を吸収し、熱歪の発生を防止できる。 As described above, according to claim 1 of the present invention, a hydrogen storage alloy for heating a catalyst provided in an exhaust path of an engine is provided, hydrogen is supplied to the hydrogen storage alloy, and a hydrogen reaction is performed on the hydrogen storage alloy. By activating the catalyst to generate heat of reaction to activate the catalyst, the catalyst can be activated early by the heat of reaction of the hydrogen storage alloy without using a heater or a high frequency. Therefore, it is possible to solve the pollution problem that a large amount of HC and CO are released into the atmosphere after the engine is started and before the temperature of the catalyst rises. In addition, the hydrogen storage alloy undergoes a chemical change, and the heat of reaction heats the inner and outer cylinders, causing thermal expansion, which causes thermal reaction due to the difference in the coefficient of thermal expansion. Since it is connected to the outer cylinder by a bellows, the bellows expands and contracts to absorb thermal expansion and prevent thermal strain.

【0041】 請求項2によれば、低温活性形および高温活性形水素吸蔵合金の特性が異なる 水素吸蔵合金を用いることにより、小さな消費電力で、触媒を活性化でき、水素 ボンベを設ける必要もなく、構造的に簡単であり、廉価に提供できる。According to the second aspect, by using the hydrogen storage alloy having different characteristics of the low temperature activated type and the high temperature activated type hydrogen storage alloy, the catalyst can be activated with a small power consumption and it is not necessary to provide a hydrogen cylinder. It is structurally simple and can be provided at a low price.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この考案の第1の実施例に係わる触媒の早期活
性化装置における水素ガスの供給時の全体の構成図。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a catalyst early activation device according to a first embodiment of the present invention when hydrogen gas is supplied.

【図2】同実施例の触媒の早期活性化装置における水素
ガスの放出時の全体の構成図。
FIG. 2 is an overall configuration diagram when hydrogen gas is released in the catalyst early activation device of the same embodiment.

【図3】同実施例のケース部分の拡大した縦断側面図。FIG. 3 is an enlarged vertical sectional side view of a case portion of the embodiment.

【図4】同実施例のグラフ図。FIG. 4 is a graph of the example.

【図5】この考案の第2の実施例に係わる触媒の早期活
性化装置における全体の構成図。
FIG. 5 is an overall configuration diagram of a catalyst early activation device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】同実施例のケース部分の拡大した縦断側面図。FIG. 6 is an enlarged vertical sectional side view of a case portion of the embodiment.

【図7】同実施例のグラフ図。FIG. 7 is a graph of the example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3…内筒、4…3元触媒、5…水素吸蔵合金、6…水素
ボンベ、11…外筒、15…ベローズ、21…低温活性
形水素吸蔵合金、22…高温活性形水素吸蔵合金、23
…電気ヒータ。
3 ... Inner cylinder, 4 ... 3-way catalyst, 5 ... Hydrogen storage alloy, 6 ... Hydrogen cylinder, 11 ... Outer cylinder, 15 ... Bellows, 21 ... Low temperature activated hydrogen storage alloy, 22 ... High temperature activated hydrogen storage alloy, 23
… Electric heater.

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 エンジンの排気経路に設けられ内部に触
媒を収容した内筒と、この内筒を覆うように設けられ内
部に前記触媒を加熱する水素吸蔵合金を収容した外筒
と、この外筒の軸方向両端側に設けられ、一端が前記内
筒に固定され他端が外筒に固定され、内筒および外筒の
軸方向に伸縮自在なベローズと、前記水素吸蔵合金に水
素を供給し、この水素吸蔵合金に水素反応を起こして反
応熱を発生させて前記触媒を活性化する水素ガス供給手
段とを具備したことを特徴とする触媒の早期活性化装
置。
1. An inner cylinder provided in an exhaust path of an engine and containing a catalyst therein, an outer cylinder provided so as to cover the inner cylinder and containing a hydrogen storage alloy for heating the catalyst, and an outer cylinder thereof. It is provided on both axial ends of the cylinder, one end is fixed to the inner cylinder and the other end is fixed to the outer cylinder, and the bellows which can be expanded and contracted in the axial direction of the inner cylinder and the outer cylinder and hydrogen are supplied to the hydrogen storage alloy. And a hydrogen gas supplying means for activating the catalyst by causing a hydrogen reaction in the hydrogen storage alloy to generate reaction heat, and an early activation device of the catalyst.
【請求項2】 エンジンの排気経路に設けられ内部に触
媒を収容した内筒と、この内筒を覆うように設けられ内
部に前記触媒を加熱する低温活性形と高温活性形の少な
くとも2種類の水素吸蔵合金および水素ガスを収容した
外筒と、この外筒に設けられ前記低温活性形の水素吸蔵
合金を加熱する電気ヒータと、この外筒の軸方向両端側
に設けられ、一端が前記内筒に固定され他端が外筒に固
定され、内筒および外筒の軸方向に伸縮自在なベローズ
とを具備したことを特徴とする触媒の早期活性化装置。
2. An inner cylinder provided in an exhaust path of an engine and containing a catalyst therein, and at least two types of a low temperature activated type and a high temperature activated type which are provided so as to cover the inner cylinder and heat the catalyst therein. An outer cylinder containing a hydrogen storage alloy and hydrogen gas, an electric heater provided in the outer cylinder for heating the low-temperature activated hydrogen storage alloy, and provided on both axial ends of the outer cylinder, one end of which is the inner portion. An early activation device for a catalyst, comprising: a bellows, which is fixed to a cylinder and the other end of which is fixed to an outer cylinder, and which is capable of expanding and contracting in the axial direction of the inner cylinder and the outer cylinder.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07247832A (en) * 1994-03-14 1995-09-26 Japan Metals & Chem Co Ltd Quick heating device for exhaust emission control
JP2012026447A (en) * 2010-07-22 2012-02-09 J Eberspecher Gmbh & Co Kg Exhaust gas system including reactive heating system
JP2014218986A (en) * 2013-05-10 2014-11-20 株式会社豊田自動織機 Chemical heat storage device

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