JPH0593546U - 電熱触媒担体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 本考案は、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の曲がり部において、電流の
内周側への偏流を防止し、電流分布の不均一を防止する
ことを目的とする。 【構成】 金属製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘの所定
の層の薄板８Ｂの電気抵抗が、曲がり部５Ｘの所定の層
より内層の薄板８Ａの電気抵抗より小さくなるように、
曲がり部５Ｘにおける所定の層の薄板８Ｂの断面積，長
さ及び所定の層より内層の薄板８Ａの断面積，長さを設
定した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、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、メタル触媒コンバ ータが装着されており、このメタル触媒コンバータにより例えば排気ガス中のＣ Ｏ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、メタル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メタル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、メタル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８，図９はこの種の電熱触媒担体を内蔵したメタル触媒コンバータの一例を 示す。 図において、符号２１はメタル触媒コンバータを示し、このメタル触媒コンバ 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２ ２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２５Ａ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２ ２の外に突出し、図示しない電源を介して接続さている。電極２６，２７の外周 には、絶縁カラー２６Ａ，２７Ａがそれぞれ設けられ、シェル２２と電極２６， 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２ ８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】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、従来の電熱触媒担体にあっては、図１０に示すように、金属製ハニ カム担体２５の曲がり部２５Ｘにおいて、電流Ｉが内周側に偏流し、電流分布が 不均一になり、内周側での局部加熱が生じ、加熱による金属製ハニカム担体２５ のセルの溶損が生じるという問題がある。

【００１０】 本考案は、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 製ハニカム担体の曲がり部において、電流の内周側への偏流を防止し、電流分布 の不均一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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

請求項１記載の考案は、両端にそれぞれ電極が設けられ、薄板を積層してなる 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または多重に巻き回すことにより、金属製ハニカム担体を 層状にしてなるコア部を形成し、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コア部を加熱する電熱触媒担体 において、前記金属製ハニカム担体の曲がり部の所定の層の薄板の電気抵抗が、 曲がり部の所定の層より内層の薄板の電気抵抗より小さくなるように、曲がり部 における所定の層の薄板の断面積，長さ及び所定の層より内層の薄板の断面積， 長さを設定したことを特徴とする。

【００１２】 請求項２記載の考案は、両端にそれぞれ電極が設けられ、薄板を積層してなる 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または多重に巻き回すことにより、金属製ハニカム担体を 層状にしてなるコア部を形成し、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コア部を加熱する電熱触媒担体 において、前記金属製ハニカム担体の曲がり部における所定の層の薄板の断面積 を、曲がり部における所定の層より内層の薄板の断面積より大きくしたことを特 徴とする。

【００１３】 請求項３記載の考案は、両端にそれぞれ電極が設けられ、薄板を積層してなる 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または多重に巻き回すことにより、金属製ハニカム担体を 層状にしてなるコア部を形成し、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コア部を加熱する電熱触媒担体 において、前記金属製ハニカム担体の曲がり部の外周側の薄板の電気抵抗が、曲 がり部の内周側の薄板の電気抵抗より小さくなるように、曲がり部における内周 側の薄板の断面積，長さ及び外周側の薄板の断面積，長さを設定したことを特徴 とする。

【００１４】 請求項４記載の考案は、両端にそれぞれ電極が設けられ、薄板を積層してなる 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または多重に巻き回すことにより、金属製ハニカム担体を 層状にしてなるコア部を形成し、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コア部を加熱する電熱触媒担体 において、前記金属製ハニカム担体の曲がり部における外周側の薄板の断面積を 、曲がり部における内周側の薄板の断面積より大きくしたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】

一般に、 電気抵抗＝ρ（抵抗率）×Ｌ（薄板の長さ）／Ａ（薄板の断面積） 発熱量＝電流の２乗×電気抵抗＝電圧の２乗／電気抵抗 で与えられており、これらの式を適用することにより、以下請求項１記載の考案 から請求項４記載の考案までの各作用が生じる。

【００１６】 請求項１記載の考案においては、両端の電極間で金属製ハニカム担体にその長 手方向に沿って蛇行状に電流を流してコア部が加熱されるが、金属製ハニカム担 体の曲がり部の所定の層の薄板の電気抵抗が、曲がり部の所定の層より内層の薄 板の電気抵抗より小さくなるように、曲がり部における所定の層の薄板の断面積 ，長さ及び所定の層より内層の薄板の断面積，長さを設定した。

【００１７】 従って、金属製ハニカム担体の曲がり部の所定の層の薄板の発熱量が、曲がり 部における所定の層より内層の薄板の発熱量より大きくなる。 請求項２記載の考案においては、金属製ハニカム担体の曲がり部における所定 の層の薄板の断面積を、曲がり部における所定の層より内層の薄板の断面積より 大きくしたので、金属製ハニカム担体の曲がり部の所定の層の薄板の電気抵抗が 、曲がり部の所定の層より内層の薄板の電気抵抗より小さくなる。

【００１８】 従って、金属製ハニカム担体の曲がり部の所定の層の薄板の発熱量が、曲がり 部における所定の層より内層の薄板の発熱量より大きくなる。 請求項３及び４記載の考案においても同様の作用が生じる。

【００１９】

【実施例】

以下、図面により本考案の実施例について説明する。 図１ないし図３により本考案の実施例に係わる電熱触媒担体を、自動車の排気 系に適用した場合について説明する。

【００２０】 図において、符号１はメタル触媒コンバータを示し、このメタル触媒コンバー 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製マット４，４により囲まれて 保持されている。

【００２１】 電熱触媒担体３は、一枚の帯板状の金属製ハニカム担体５を蛇行状に多段に折 り畳んでなる楕円形コア部６から構成され、この金属製ハニカム担体５の層間に 、絶縁部材７がそれぞれ層状に配置されている。金属製ハニカム担体５は、最内 層の波板（薄板）８Ａ，中間層の波板（薄板）８Ｂ，最外層の波板（薄板）８Ｃ を有し、これらに対して最内層の平板９Ａ，中間層の平板９Ｂ，最外層の平板９ Ｃを交互に積層して構成される。最内層の波板８Ａ，最外層の波板８Ｃの板厚は 、同一で、最内層の波板８Ａより外側の中間層８Ｂの波板８Ｂの板厚は、前記最 内層の波板８Ａの板厚より厚くなっている。従って、金属製ハニカム担体５の曲 がり部５Ｘにおける中間層の波板８Ｂの断面積は、曲がり部Ｘにおける最内層の 波板８Ａの断面積より大きくなっている。

【００２２】 楕円形コア部６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の波 板８の部分の間に、絶縁部材７が挟持されている。この絶縁部材７を介して楕円 形コア部６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１０，１１が設けられ、この 電極１０，１１は、筒状容器２を貫通して筒状容器２の外に突出し、図示しない 電源を介して接続さている。電極１０，１１の外周には、絶縁カラー１０Ａ，１ １Ａがそれぞれ設けられ、シェル２と電極１０，１１とを絶縁している。

【００２４】 しかして、電極１０，１１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と絶縁部材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５Ｄとの 間で電流短絡が防止されている。従って、電流は、両電極１０，１１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、楕円形コア部６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、メタル触媒コンバ 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 １０，１１間の電流の供給が停止される。

【００２６】 以上の如き構成によれば、金属製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘにおける中間 層の波板８Ｂの断面積を曲がり部５Ｘにおける最内層の波板８Ａの断面積より大 きくしたので、金属製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘの中間層の波板８Ｂの電気 抵抗が、曲がり部５Ｘの最内層の波板８Ａの電気抵抗より小さくなる。

【００２７】 従って、曲がり部５Ｘにおける最内層の波板８Ａの電気抵抗の発熱量を、金属 製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘの中間層の波板８Ｂの発熱量より、小さくする ことができる。

【００２８】 即ち、金属製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘにおける電流の流れの内周側（最 内層の波板８Ａ）への偏りを防ぎ、電流分布を均一にし、局部加熱を防ぎ、加熱 による金属製ハニカム担体５のセルの溶損を防止することができる。

【００２９】 なお、本実施例においては、金属製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘにおける中 間層の波板８Ｂの断面積を、曲がり部５Ｘにおける最内層の波板８Ａの断面積よ り大きくすることにより、金属製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘの中間層の波板 ８Ｂの電気抵抗を、曲がり部５Ｘの最内層の波板８Ａの電気抵抗より小さくして いるが、図４に示すように、金属製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘにおける中間 層の波板８Ｄの長さを、曲がり部５Ｘにおける最内層の波板８Ａの長さより短く することにより、金属製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘの中間層の波板８Ｄの電 気抵抗を、曲がり部５Ｘの最内層の波板８Ａの電気抵抗より小さくすることもで きる。

【００３０】 また、金属製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘの中間層の波板８Ｂの電気抵抗が 、曲がり部５Ｘの最内層の波板８Ａの電気抵抗より小さくなるように、曲がり部 ５Ｘにおける中間層の波板８Ｂ，最内層の波板８Ａの断面積及び長さを適切に設 定することもできる。

【００３１】 さらに、本実施例においては、波板は３層構造になっているが、図５に示すよ うに、波板を５層構造にするとともに、金属製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘに おける所定の層の波板８Ｂ，８Ｅの断面積を、所定の層の波板８Ｂ，８Ｅより内 層の波板８Ａ，８Ｃの断面積より大きくし、これにより、金属製ハニカム担体５ の曲がり部５Ｘの中間層の波板８Ｂ，８Ｅの電気抵抗を、曲がり部５Ｘの所定の 層の波板８Ｂ，８Ｅより内層の波板８Ａ，８Ｃの電気抵抗より小さくすることも できる。

【００３２】 そして、本実施例においては、任意の２つの層における電気抵抗として、曲が り部５Ｘの隣接する層部分に着目し、金属製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘにお ける中間層の波板８Ｂ，最内層の波板８Ａの面積により電気抵抗を設定している が、かかる態様に限定されることなく、曲がり部５Ｘの全体に着目し、金属製ハ ニカム担体５の曲がり部５Ｘの外周側の波板の電気抵抗が、曲がり部５Ｘの内周 側の波板の電気抵抗より小さくなるように、曲がり部５Ｘにおける内周側の波板 と外周側の波板の断面積及び長さの比率を設定することができる。

【００３３】 例えば、図６に示すように、金属製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘにおける外 周側の波板８Ｆ，８Ｆの断面積を曲がり部５Ｘにおける内周側の波板８Ｇの断面 積より大きくし、これにより、金属製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘの外周側の 波板８Ｆ，８Ｆの電気抵抗を、曲がり部５Ｘの内周側の波板８Ｇの電気抵抗より 小さくすることができる。

【００３４】 また、図７に示すように、金属製ハニカム担体３の曲がり部５Ｘにおける外周 側の波板８Ｉ，８Ｉの長さを、曲がり部５Ｘにおける内周側の波板８Ｋの長さよ り短くし、これにより、金属製ハニカム担体５の曲がり部５Ｘの外周側の波板８ Ｉ，８Ｉの電気抵抗を、曲がり部５Ｘの内周側の波板８Ｆの電気抵抗より小さく することができる。

【００３５】 そして、また、本実施例においては、金属製ハニカム担体５を蛇行状に多段に 折り畳むことにより楕円形コア部が形成されるが、金属製ハニカム担体５を巻き 回してなる電熱触媒担体に対しても、本考案を適用することができる。

【００３６】 そして、さらに、本実施例においては、本実施例においては、電熱触媒担体を 、自動車の排気系を例に挙げて説明しているが、本考案を内燃機関に適用するこ とができる。

【００３７】

【考案の効果】

以上説明したように、請求項１記載の考案によれば、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蛇行行状に電流を流してコア部が加熱される が、金属製ハニカム担体の曲がり部の所定の層の薄板の電気抵抗が、曲がり部の 所定の層より内層の薄板の電気抵抗より小さくなるように、曲がり部における所 定の層の薄板の断面積，長さ及び所定の層より内層の薄板の断面積，長さを設定 したので、金属製ハニカム担体の曲がり部の所定の層の薄板の発熱量を、曲がり 部における所定の層より内層の薄板の発熱量より大きくすることができる。

【００３８】 即ち、金属製ハニカム担体の曲がり部における電流の内周側への流れの偏りを 防ぎ、電流分布を均一にし、内周側での局部加熱を防ぎ、加熱による金属製ハニ カム担体のセルの溶損を防止することができる効果を奏する。

【００３９】 請求項２記載の考案によれば、請求項１記載の考案と同様の効果を奏する。 請求項３記載の考案によれば、金属製ハニカム担体の曲がり部の外周側の薄板 の電気抵抗が、曲がり部の内周側の薄板の電気抵抗より小さくなるように、曲が り部における内周側の薄板の断面積，長さ及び外周側の薄板の断面積，長さを設 定したので、金属製ハニカム担体の曲がり部の外周側の薄板の発熱量を、曲がり 部における内周側の薄板の発熱量より大きくできる。

【００４０】 即ち、金属製ハニカム担体の曲がり部における電流の流れの内周側への偏りを 防ぎ、電流分布を均一にし、局部加熱を防ぎ、加熱による金属製ハニカム担体の セルの溶損を防止することができる効果を奏する。

【００４１】 請求項４記載の考案によれば、請求項３記載の考案と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係わる電熱触媒担体の横断面
図である。

【図２】同電熱触媒担体の要部拡大斜視図である。

【図３】本考案の実施例に係る電熱触媒担体を内蔵した
メタル触媒コンバータの縦断面図である。

【図４】同電熱触媒担体の変形例を示す要部拡大斜視図
である。

【図５】同電熱触媒担体の変形例を示す要部拡大斜視図
である。

【図６】同電熱触媒担体の変形例を示す要部拡大斜視図
である。

【図７】同電熱触媒担体の変形例を示す要部拡大斜視図
である。

【図８】従来におけるメタル触媒コンバータを示す横断
面図である。

【図９】同メタル触媒コンバータの側面図である。

【図１０】同メタル触媒コンバータの不具合の説明図で
ある。

【符号の説明】

３ 電熱触媒担体 ５ 金属製ハニカム担体 ５Ｘ 曲がり部 ６ 楕円形コア部 ７ 絶縁部材 ８Ａ 最内層の波板（薄板） ８Ｂ 中間層の波板（薄板） １０ 電極 １１ 電極

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端にそれぞれ電極（１０，１１）が設
   けられ、薄板（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）を積層してなる一枚
   の帯板状の金属製ハニカム担体（５）を、絶縁部材
   （７）を介して長手方向に沿って多段に折り畳むことに
   よりまたは多重に巻き回すことにより、金属製ハニカム
   担体（５）を層状にしてなるコア部（６）を形成し、 金属製ハニカム担体（５）の両端の電極（１０，１１）
   間で金属製ハニカム担体（５）にその長手方向に沿って
   電流を流してコア部（６）を加熱する電熱触媒担体にお
   いて、 前記金属製ハニカム担体（５）の曲がり部（５Ｘ）の所
   定の層の薄板（８Ｂ）の電気抵抗が、曲がり部（５Ｘ）
   の所定の層より内層の薄板（８Ａ）の電気抵抗より小さ
   くなるように、曲がり部（５Ｘ）における所定の層の薄
   板（８Ｂ）の断面積，長さ及び所定の層より内層の薄板
   （８Ａ）の断面積，長さを設定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（１０，１１）が設
   けられ、薄板（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）を積層してなる一枚
   の帯板状の金属製ハニカム担体（５）を、絶縁部材
   （７）を介して長手方向に沿って多段に折り畳むことに
   よりまたは多重に巻き回すことにより、金属製ハニカム
   担体（５）を層状にしてなるコア部（６）を形成し、 金属製ハニカム担体（５）の両端の電極（１０，１１）
   間で金属製ハニカム担体（５）にその長手方向に沿って
   電流を流してコア部（６）を加熱する電熱触媒担体にお
   いて、 前記金属製ハニカム担体（５）の曲がり部（５Ｘ）にお
   ける所定の層の薄板（８Ｂ）の断面積を、曲がり部（５
   Ｘ）における所定の層より内層の薄板（８Ａ）の断面積
   より大きくしたことを特徴とする電熱触媒担体。
3. 【請求項３】 両端にそれぞれ電極（１０，１１）が設
   けられ、薄板（８Ｇ，８Ｆ，８Ｆ）を積層してなる一枚
   の帯板状の金属製ハニカム担体（５）を、絶縁部材
   （７）を介して長手方向に沿って多段に折り畳むことに
   よりまたは多重に巻き回すことにより、金属製ハニカム
   担体（５）を層状にしてなるコア部（６）を形成し、 金属製ハニカム担体（５）の両端の電極（１０，１１）
   間で金属製ハニカム担体（５）にその長手方向に沿って
   電流を流してコア部（６）を加熱する電熱触媒担体にお
   いて、 前記金属製ハニカム担体（５）の曲がり部（５Ｘ）の外
   周側の薄板（８Ｆ，８Ｆ）の電気抵抗が、曲がり部（５
   Ｘ）の内周側の薄板（８Ｇ）の電気抵抗より小さくなる
   ように、曲がり部（５Ｘ）における内周側の薄板（８
   Ｇ）の断面積，長さ及び外周側の薄板（８Ｆ，８Ｆ）の
   断面積，長さを設定したことを特徴とする電熱触媒担
   体。
4. 【請求項４】 両端にそれぞれ電極（１０，１１）が設
   けられ、薄板（８Ｇ，８Ｆ，８Ｆ）を積層してなる一枚
   の帯板状の金属製ハニカム担体（５）を、絶縁部材
   （７）を介して長手方向に沿って多段に折り畳むことに
   よりまたは多重に巻き回すことにより、金属製ハニカム
   担体（５）を層状にしてなるコア部（６）を形成し、 金属製ハニカム担体（５）の両端の電極（１０，１１）
   間で金属製ハニカム担体（５）にその長手方向に沿って
   電流を流してコア部（６）を加熱する電熱触媒担体にお
   いて、 前記金属製ハニカム担体（５）の曲がり部（５Ｘ）にお
   ける外周側の薄板（８Ｆ，８Ｆ）の断面積を、曲がり部
   （５Ｘ）における内周側の薄板（８Ｇ）の断面積より大
   きくしたことを特徴とする電熱触媒担体。