JPH06218287A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メタル製モノリスタイプあるいはセラミック
ス製モノリスタイプの触媒担持母体を主要な構成要素と
する排気ガス浄化装置において、エンジン始動時（コー
ルドスタート時）の排気ガスの浄化能力を抵抗加熱によ
る発熱量が大きなヒータ機能を有するメタル製ハニカム
体を装着することにより改善する。 【構成】 金属製ケース内の排気ガス流に対し、上流側
にヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）、下流側にメイ
ンの触媒担持母体（Ｍ）を配設してなる排気ガス浄化装
置において、前記ヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）
を次のように構成する。即ち、電極棒の周囲に薄肉金属
板製の平板状帯材及び／又は波板状帯材から成る浄化エ
レメント（Ｅ）の複数を配設するとともに、各浄化エレ
メント（Ｅ）の間に絶縁体（Ｉ）を配設し、これらを電
極棒を中心に放射状に外延させて製作した放射状タイプ
のハニカム体（１）を、金属製ケース（２）内に固着す
るとともに、該ハニカム体（１）に排気ガスの浄化用触
媒を担持させ、更に外部の電源部に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に自動車の排気ガ
スの浄化手段として排気管の途中に介装される、排気ガ
ス浄化用触媒を担持するための触媒担持母体を主要な構
成要素とする排気ガス浄化装置に関する。更に詳しく
は、本発明は、この種の触媒担持母体を使用した排気ガ
ス浄化装置の大きな欠点、即ちエンジン始動時（コール
ドスタート時）の排気ガスの低浄化率の問題を大幅に改
善することができる加熱手段を組込んだ排気ガス浄化装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の排気ガス浄化装置の主要
な構成部材である触媒担持母体として、コージェライト
などのセラミックス材を用いたセラミックス製のモノリ
スタイプのものと、金属（メタル）製のモノリスタイプ
のものが知られている。特に最近においては、機械的強
度、耐久性、通気抵抗、浄化効率（装置の小型化）など
の側面から金属製モノリスタイプのものが盛んに研究開
発されている。なお、以下の説明においては、説明の便
宜のために後者の金属製モノリスタイプのものを主とし
て説明する。

【０００３】金属製モノリスタイプの排気ガス浄化装置
は、一般に耐熱性の薄肉綱板からの平板状帯材と前記薄
肉鋼板を波形成形した波板状帯材とを、相互に当接部を
有するように重積し、これを一括渦巻状に巻回積層する
か、あるいは階層状に重積して製作した軸方向に排気ガ
ス通路のための多数の網目状通気孔路（以下、セルとも
いう。）を有するハニカム状積層体（以下、ハニカム体
という。）と、前記ハニカム体を填装し固着するための
両端が開口した筒状の金属製ケースから構成されてい
る。そして、前記ハニカム体と金属製ケースとは、排気
ガス自体の高温度及び排気ガスと浄化用触媒との発熱反
応による高い温度雰囲気下で生起する熱膨張や熱的応力
に耐えるように、また自動車走行時の激しい振動に耐え
得るようにろう接または溶接などにより強固に固着され
る。なお、ハニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯
材の当接部は種々の方法により固着されることはいうま
でもないことである。

【０００４】この種の排気ガス浄化装置における起きな
問題は、次の点にある。即ち、エンジン始動時（コール
ドスタート時）において、金属製ハニカム体の壁面に担
持された、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈなどの排気ガス浄化用触媒
が、排気ガスと効率的に触媒反応を起こす最適な温度条
件に達していないことであり、エンジンから排出される
ＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素化合物）などの有
害な物質のほとんどが浄化されずに大気中に放出されて
いしまうという点にある。

【０００５】前記したエンジン始動時（コールドスター
ト時）の問題点を解決するために種々の提案がなされて
いる。例えば、(i) 実開昭６３−６７６０９号には、セ
ラミックス製モノリスタイプを主触媒として使用したコ
ンバータにおいて、該主触媒の排気ガス上流側の近接部
位に、予めハニカム状に製作したメタル担体にアルミナ
をコートし、かつ通電可能とされたメタルモノリス触媒
を配設する方法、(ii) 実開平２−９４３１６号には、
触媒本体の外周部に遠赤外線ヒータを配設する方式、(i
ii) 実開平３−１００２２号には、モノリスタイプの触
媒の前面（排気ガスの上流側）に加熱ヒータ、更に該当
ヒータの前面に排気ガスを整流するための整流板を配設
する方式、などが提案されている。しかしながら、これ
ら従来の提案のものは、ヒータ機能を果たすハニカム体
を十分に高く昇温させて触媒反応を効率的に行なわしめ
なければならないという要請からみて、昇温温度が不十
分であったり、解決のためにコストアップを強いられた
りして十分に満足いくものではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】本発明は、前記した
従来のカニカム体にみられる問題点を解決すべくなされ
たものである。本発明者らは、コールドスタート時にハ
ニカム体の温度、特にハニカム体の内部全体を十分にか
つ急速に高い温度に昇温させる技術について種々、検討
を加えた。特に、従来技術において説明した実開昭６３
−６７６０９号などに提案されているタイプの通電発熱
式排気ガス浄化装置において、主触媒担持母体の前部に
配設されるプレヒータ機能を有するハニカム体の改良に
ついて、鋭意、検討を加えた。

【０００７】その結果、本発明者らは、 (i) 従来記述として説明した実開昭６３−６７６０９号
などに提案されているように、予め耐熱性の薄肉金属板
製の平板状帯材と波板状帯材を当接させるように重積し
てハニカム体を製作し、次いでこれにアルミナを被覆処
理してプレヒータとするものに対して（なお、前記従来
技術においてアルミナでコーティングするのは、形成さ
れるコーティング層に排気ガスの浄化用触媒を担持させ
るためであると認められる。）、 (ii) 耐熱性で薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材
からなる浄化エレメント（Ｅ）の所望数を電極棒の周囲
に配設するととも、各浄化エレメント（Ｅ）の間に電気
絶縁体（Ｉ）を配設し、これを該電極棒を中心に巻取
り、各浄化エレメント（Ｅ）と電気絶縁体（Ｉ）を放射
状に外延させて製作した、いわゆる放射状タイプのハニ
カム体をヒータ材に使用したとき、(a) 前記した従来の
巻回タイプのハニカム体、あるいは絶縁体（Ｉ）を使用
しない放射状タイプのハニカム体と比較して、通電時に
十分な電気抵抗が得られること（従って、十分な抵抗加
熱を得ることができること）、(b) 放射状タイプのハニ
カム体が通電加熱されて、該ハニカム体の構成部材に熱
応力が加わるとき、該ハニカム体の各浄化エレメント
（Ｅ）の端部はその外筒である金属製ケースとの当接面
において熱応力を吸収、緩和しやすいため耐久性のある
ヒータ材とすることができること、即ち、各浄化エレメ
ント（Ｅ）の端部は放射状に湾曲し、かつ開放して金属
製ケースの内壁面に当接するため、該当接部に集中する
熱応力に基づく大きな変形力を吸収、緩和しやすくな
り、耐久性のあるヒータ材とすることができること、
(c) 更に、前記放射状タイプのハニカム体にも排気ガス
の浄化能を持たせるために、排気ガスの浄化用触媒、特
にＨＣ（炭化水素化合物）やＣＯ（一酸化炭素）を酸化
する酸化触媒を該ハニカム体の壁面に担持させたとき、
触媒反応であるためにヒータとしての加熱特性が改善さ
れ、これがエンジン始動時（コールドスタート時）の排
気ガス浄化に極めて有効であること、という優れた効果
が発現されることを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。本発明は、前記知見をベースとしたものであり、加
熱特性及び耐久性に優れた通電発熱式のヒータ機能を有
するハニカム体を組込んだ排気ガス浄化装置を提供しよ
うとするものである。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】本発明を概説すれば、
本発明は、金属製ケース（Ｃ）内の排気ガス流の上流側
にヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）、及び下流側に
主触媒担持母体（Ｍ）を配設してなる排気ガスを浄化す
るための排気ガス浄化装置（Ａ）において、前記ヒータ
機能を有するハニカム体（Ｈ）が、 （１）.(i)通電可能な薄肉金属板製の平板状帯材（１
１）と波板状帯材（１２）から成る浄化エレメント
（Ｅ）、あるいは波板状帯材（１２）から成る浄化エレ
メント（Ｅ）の複数を電極棒（３）の周囲に配設すると
ともに、(ii)前記浄化エレメント（Ｅ）の間に絶縁体
（Ｉ）を介在させ、該電極棒（３）を中心に前記浄化エ
レメント（Ｅ）と絶縁体（Ｉ）を巻取り、電極棒（３）
を起点として前記浄化エレメント（Ｅ）と絶縁体（Ｉ）
を放射状に外延させて製作した放射状タイプのハニカム
体（１）を、金属製ケース（２）内に固着したものであ
り、かつ、 （２）. 前記放射状タイプのハニカム体（１）に排気ガ
スの浄化用触媒が担持されたものであり、更に、 （３）. 通電のために外部の電源部に接続されたもので
ある、ことを特徴とする排気ガス浄化装置に関するもの
である。

【０００９】以下、本発明はの技術的構成及び実施態様
について、図面を参照して説明する。なお、本発明は図
示のものに限定されないことはいうまでもないことであ
る。

【００１０】図１は、本発明の排気ガス浄化装置（Ａ）
の一部を省略した断面図である。図１に示されるよう
に、本発明の排気ガス浄化装置（Ａ）は、ヒータ機能を
有するハニカム体（Ｈ）、主触媒担持母体（Ｍ）及び前
記ハニカム体（Ｈ）と主触媒担持母体（Ｍ）を収容しか
つ固着するための金属製ケース（Ｃ）という三つの主要
な構成要素から構成されるものである。そして、本発明
の排気ガス浄化装置（Ａ）において、ヒータ機能を有す
るハニカム体（Ｈ）と主触媒担持母体（Ｍ）は、排気ガ
ス流（Ｆ）に対し、上流側にハニカム体（Ｈ）、下流側
に主触媒担持母体（Ｍ）が金属製ケース（Ｃ）内に配設
され、固着される。また、前記ヒータ機能を有するハニ
カム体（Ｈ）は、外部の電源部（４）に対し、リード線
（５，６）により接続され電気が供給されるようにされ
ている。

【００１１】なお、本発明において、ヒータ機能を有す
るハニカム体（Ｈ）は、前記したように通電式であるた
め、該ハニカム体（Ｈ）を金属製ケース（Ｃ）内に固着
するに際し、図示されるような絶縁層（ＩＡ）を設けた
り、図示していないが外部の電源部（４）との接続にお
いて、絶縁を考慮しなければならないことはいうまでも
ないことである。以下、排気ガス浄化装置（Ａ）を構成
する前記した三つの主要な構成要素について説明する。

【００１２】まず、本発明のヒータ機能を有するハニカ
ム体（Ｈ）の構成につい説明する。本発明において、使
用されるヒータ機能を有する放射状タイプのハニカム体
（Ｈ）の形状と構造は、図２〜図３に示される。図２
は、該ヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）の正面図で
ある。なお、図２において、１つの浄化エレメント
（Ｅ）が具体的に示され他は省略されているが、これは
図を明確化するためである。図示されるように、本発明
のヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）は、電極棒
（３）を中心に、多数の浄化エレメント（Ｅ）を放射状
に外延させて製作した放射状タイプのハニカム体（１）
を金属製ケース（２）内で固着したものから成り、かつ
外部の電源部（４）にリード線（５，６）を介して接続
したものである。

【００１３】本発明において、ヒータ機能を有するハニ
カム体（Ｈ）への電力供給（通電）はタイマーで時間を
限って行なってもよいし、ハニカム体（Ｈ）を構成する
ハニカム体（１）の所望の部位に取付けたセンサでハニ
カム体（１）の温度や排気ガスを測定してオン−オフさ
せてもよく、何等の制限を受けるものではない。本発明
のヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）は、通電ととも
にハニカム体（１）の大きな電気抵抗が電気エネルギー
を熱エネルギーに変換し、ハニカム体（１）の内部を触
媒反応に好適な高い温度に昇温させることができる。

【００１４】図３は、該ヒータ機能を有するハニカム体
（Ｈ）の隣接する浄化エレメント（Ｅ）の要部拡大断面
図である。後述するように、浄化エレメント（Ｅ）の構
造として種々のものがあるが、本発明の大きな特徴点
は、図３に示されるように隣接する浄化エレメント
（Ｅ）間に絶縁体（Ｉ）を介在させるという技術的構成
を採用している点である。なお、図３には、浄化エレメ
ント（Ｅ）として一対の耐熱性で薄肉金属板製の平板状
帯材（１１）と波板状帯材（１２）からなるものが示さ
れ、かつ該浄化エレメント（Ｅ）の上下に絶縁体（Ｉ）
が介在していることが示されている。また、図示される
ように、両帯材（１１，１２）の当接により、排気ガス
の通路となる多数の網目状通気孔路（セル）（１３）が
自動的に形成される。

【００１５】図２により、本発明のヒータ機能を有する
ハニカム体（Ｈ）の加熱特性（ヒータ特性）や耐久性な
どの諸特性について説明する。図示のヒータ機能を有す
るハニカム体（Ｈ）と外部の電源部（４）との接合関係
で通電すると、電気は電源部（４）の＋極からリード線
（５）を通じている電極棒（３）に流れる。その後、隣
接する浄化エレメント（Ｅ）は図３で示されるように相
互に絶縁体（Ｉ）により隔絶されるため、電気は個々の
浄化エレメント（Ｅ）の構成部材（薄肉金属板製の平板
状帯材（１１）と波板状帯材（１２））を通じて金属製
ケース（２）に流れ、リード線（６）により電源部
（４）の−極に至る。

【００１６】これに対して、ヒータ機能を有するハニカ
ム体（Ｈ）を構成するハニカム体（１）が従来のよう
に、薄肉金属板製の平板状帯材（１１）と波板状帯材
（１２）を、(i) 単に電極棒の回りに巻回積層した巻回
タイプのもの、あるいは、(ii) 単に電極棒の回りに放
射状に巻取った放射タイプのもの、である場合、電気は
平板状帯材（１１）と波板状帯材（１２）の当接部を通
じて最短距離を通って金属製ケース（２）に至る。従っ
て、ハニカム体（Ｈ）の内部を十分に高い温度にするた
めに必要な十分な電気抵抗を得ることができない。

【００１７】この点、本発明においては、前記したよう
に各浄化エレメント（Ｅ）が絶縁体（Ｉ）により隔絶さ
れているため、かつ各浄化エレメント（Ｅ）が図２に示
されるように放射状に巻取られているため中心部の電極
材（３）から金属製ケース（２）に至る距離を十分に長
くすることができる。即ち、十分な電気抵抗を確保する
ことができ、十分な抵抗加熱を得ることができる。

【００１８】次に、本発明のヒータ機能を有するハニカ
ム体（Ｈ）の耐久性について説明する。前記したように
本発明のハニカム体（Ｈ）は通電により触媒反応を活性
化するのに十分に高い温度に昇温される。また内熱機関
の不使用時には周囲温度まで冷却される。要するに、ヒ
ータ機能を有するハニカム体（Ｈ）には熱交番負荷がた
えずくりかえされて加えられ、その構成部材に大きな熱
変形力が発生するため、その耐久性を十分に考慮してお
かなければならない。この点、本発明ではヒータ機能を
有するハニカム体（Ｈ）を構成するハニカム体（Ｉ）と
して、放射状タイプのものを使用しているため、通電加
熱により該ハニカム体（１）の構成部材に大きな熱変形
が加わっても該熱変形力を効果的に分散、あるいは吸収
することができる。これは、ハニカム体（１）の各浄化
エレメント（Ｅ）の端部が、放射状に湾曲し、かつ各浄
化エレメント（Ｅ）の構成部材（平板状帯材と波板状帯
材）が開放してその外筒である金属製ケース（２）に当
接するためであり、これにより特に熱変形力が集積する
各浄化エレメント（Ｅ）の端部において該熱変形力は効
果的に吸収緩和される。従って、本発明のヒータ機能を
有するハニカム体（Ｈ）は耐久性に優れたものとなる。

【００１９】更に、本発明のヒータ機能を有するハニカ
ム体（Ｈ）の別の特性上の大きな特徴点は、後述する主
触媒担持母体（Ｍ）の側だけでなく該ヒータ機能を有す
るハニカム体（Ｈ）を構成する放射状タイプのハニカム
体（１）自体にも排気ガスの浄化用触媒を担持させてい
ることからもたらされる。周知のように、排気ガス中の
ＨＣ（炭化水素化合物）やＣＯ（一酸化炭素）は、酸化
触媒（Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｒ，Ｖ，Ｃｕなど）のもとで発熱
反応によりＣＯ₂やＨ₂ Ｏに無害化される。また、理論
空燃比近傍で排気ガス中に排出されるＨＣ，ＣＯ及びＮ
Ｏを同時に浄化する酸化還元（三元）触媒（Ｐｔ−Ｒｈ
系，Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ系など）はよく知られたものであ
り、これら排気ガス成分はＣＯ₂ やＨ₂ Ｏに酸化された
りＮ₂ に還元されたりする。なお、三元触媒系でも全体
的には発熱的に触媒反応が進行する。

【００２０】本発明において、放射状タイプのハニカム
体（１）の側にも排気ガスの浄化用触媒を担持する意味
は、排気ガス浄化装置（Ａ）全体の浄化能を向上させる
一方、前記したように触媒反応に基づく発熱量の有効活
用にあり、この発熱量をヒータ特性の向上に使うという
点にある。本発明において、放射状タイプのハニカム体
（１）の壁面に担持させる触媒として、前記した触媒反
応からわかるように発熱量の大きさからみて酸化触媒が
好ましいが、酸化還元（三元触媒）（a three-way cata
lyst）であってもよい。なお、これら触媒成分を担持さ
せる方法は、後述する主触媒担持母体（Ｍ）のところで
説明する。

【００２１】次に、図４〜図７により、本発明のヒータ
機能を有するハニカム体（Ｈ）を構成する放射状タイプ
のハニカム体（１）の製造法について説明する。

【００２２】図４は、中心の電極棒（３）に、通電性、
耐熱性の薄肉金属板製の平板状帯材（１１）と波板状帯
材（１２）とからなる一層構造の浄化エレメント（Ｅ1
〜Ｅn ）を配設するととも、各浄化エレメントの間に絶
縁体（Ｉ1 〜Ｉn ）を配設したものを示している。これ
からハニカム体（Ｉ）を製作するには、電極棒（３）を
中心に巻取ればよいだけである。これにより、図２で示
される放射状構造のハニカム体（１）が製作される。

【００２３】本発明において、前記平板状帯材（１１）
として、通常のメタルモノリスタイプの触媒担持母体の
製作に使用されている帯材、例えばクロム鋼（クロム１
０〜２５％）、Ｆｅ−Ｃｒ２０％−Ａｌ ５％などの耐
熱性のステンレス鋼、あるいはこれに耐酸化性を改善す
るために希土類を加えた耐熱性のステンレス鋼などの厚
さ０．０４mm〜０．１mmの帯材を使用することができ
る。また、波板状帯材（１２）として、前記平板状帯材
から所定の略正弦波もしくは台形波を有するように波付
加工したものが使用される。このほか、ハニカム体の高
温化の通電性を考慮してＮｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−
Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｆｅ合金なども使用され
る。特に、本発明においては、前記したように放射状タ
イプのハニカム体（１）の壁面に排気ガス浄化用触媒を
担持させて使用するので、各帯材（１１，１２）中にＡ
ｌを含有させたりあるいはその表面にＡｌ層を設けたも
のを熱処理して、その表面にウィスカー状もしくはマッ
シュルーム状のアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）層を析出させた
ものが好ましい。前記ウィスカー状などのアルミナは、
後述するようにＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈなどの排気ガス浄化用
触媒を担持するためのウォッシュコート層を強固に保持
することができるので好ましいものである。

【００２４】本発明におい、前記絶縁体（Ｉ）として、
ガラス繊維製シート材、セラミックス製シート材などを
使用すればよい。なお、本発明において絶縁体（Ｉ）は
通電したとき、隣接する浄化エレメント（Ｅ）の間で電
気を流れにくくするという機能を有していればよく、従
って両帯材（１１，１２）の電気伝導体より相対的に小
さな電気伝導体を有するものが使用できる。本発明にお
い、電極棒（３）として、ニッケル棒など通常のものを
使用すればよい。

【００２５】図５は、中心の電極棒（３）に、前記平板
状帯材（１１）と波板状帯材（１２）から多層構造（図
５の場合は二層構造）の浄化エレメント（Ｅ1 〜Ｅn ）
を配設するとともに、各浄化エレメントの間に絶縁体
（Ｉ1 〜Ｉn ）を配設したものを示している。

【００２６】図６は、中心の電極棒（３）に、平板状帯
材（１１）／波板状帯材（１２）／平板状帯材（１１）
の三枚の帯材で構成した各浄化エレメント（Ｅ1 〜Ｅn
）を配設するとともに、各浄化エレメントの間にエレ
メントの間に絶縁体（Ｉ1 〜Ｉn ）を配設したものを示
している。

【００２７】図７は、中心の電極棒（３）に、一枚の波
板状帯材（１２）のみで構成した各浄化エレメント（Ｅ
1 〜Ｅn ）を配設するとともに、浄化エレメントの間に
絶縁体（Ｉ1 〜Ｉn ）を配設したものを示している。な
お、図７の変形例として、巻取り時に一方の波板状帯材
の山部（波の頂部）が他方の帯材の谷部（波の底部）に
落ち込まないように、相互に波の進行角度を偏位させた
波板状帯材（１２）を使用することができる。即ち、ハ
ニカム体の軸方向（排気ガスの流れ方向）と波の頂部の
稜線がなす角度を相互に偏位させることにより前記した
落ち込みが防止され、所定のセル形状とセル密度を有す
るハニカム体（１）が得られる。更に図７の変形例とし
て、図５のように波板状帯材（１２）を多層化して浄化
エレメントＥとしてもよい。

【００２８】本発明の排気ガス浄化装置（Ａ）の主要な
構成要素である主触媒担持母体（Ｍ）はセラミックス製
モノリスタイプのものであってもよく、あるいは金属
（メタル）製モノリスタイプのものであってもよい。こ
れらは、常法に従って製作すればよく、以下に金属（メ
タル）製モノリスタイプの製法を説明する。

【００２９】本発明のメタル製主触媒担持母体（Ｍ）と
して、図２に示される構造のもの、即ちヒータ機能を有
するハニカム体（Ｈ）を構成する放射状タイプのハニカ
ム体（１）と同種の構造のものを採用することができ
る。この場合、中心部の電極棒（３）は他のものに置換
され、かつ絶縁体（Ｉ）を使用しないことはいうまでも
ないことである。

【００３０】図８は、断面形状が円形で巻回タイプの主
触媒担持母体（Ｍ）を示している。このものは、耐熱性
で薄肉金属板製の平板状帯材（１１）と波板状帯材（１
２）を相互に当接するように重積し、これを一括渦巻状
に巻回積層して製作される。巻回積層により排気ガスの
通路となる多数の網目状通気孔路（セル）（３）が自動
的に形成される。

【００３１】より具体的には、次のようにして製作すれ
ばよい。Ｆｅ−Ｃｒ２０％−Ａｌ ５％−Ｃｅ ０．０
２％の耐熱鋼の厚さ０．０４mm，幅５０mmの薄肉鋼帯か
らなる平板状帯材をフォーミングギアの間を通過させ、
ピッチ幅（１．０mm），波高（０．３mm）の波板状帯材
とする。次いで、前記平板状帯材と波板状帯材を相互に
重積し、スリット入り巻回成形棒のスリット部にその端
部を挿入し、一括巻回積層して、例えば軸方向に多数の
網目状通気孔路（セル密度３００cpsi）を有する外径７
０mmのメタル製主触媒担持母体（Ｍ）とすればよい。

【００３２】図９は、断面形状が円形で積層タイプの主
触媒担持母体（Ｍ）を示している。このものは、耐熱性
で薄肉金属板製の平板状帯材（１１）と波板状帯材（１
２）を相互に当接するように階層状に重積して製作され
る。

【００３３】図１０は、断面形状が円形でＳ字状タイプ
の主触媒担持母体（Ｍ）を示している。このものは、耐
熱性で薄肉金属板製の平板状帯材（１１）と波板状帯材
（１２）を当接させて浄化エレメント（Ｅ）とし、該浄
化エレメント（Ｅ）を最外面が平板状帯材となるように
階層状に重積するとともに、上下最外面に設定された二
つの固定点（Ｓ1 ，Ｓ2 ）を中心に各浄化エレメント
（Ｅ）を逆向きに折曲げて、即ち各浄化エレメント
（Ｅ）を略Ｓ字状カーブに変曲させて製作される。

【００３４】以上のように製作される各種構造の主触媒
担持母体（Ｍ）に、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｒｈなどの排気ガス浄
化用触媒を担持させるためには、通常の方法を採用すれ
ばよい。例えば、まず、前記触媒をハニカム構造の主触
媒担持母体（Ｍ）の壁面に担持させるための触媒担持層
を形成する。これには、活性アルミナ（ｒ−Ａｌ
₂ Ｏ₃ ）粉末とアルミナゾルを配合したスラリーを塗布
し、これを５００℃に加熱処理すればよい。次いで、こ
のようにして形成された触媒担持層に三元触媒などの触
媒を担持させるために、含浸処理などの通常の方法を採
用して触媒成分を担持させればよい。

【００３５】本発明において、金属製ケース（Ｃ）は前
記ヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）と主触媒担持母
体（Ｍ）を内部に収容し固着するためのものであり、両
端が開口しているものであれば、その形状に何らの制約
を受けるものではない。金属製ケースの素材として、前
記主触媒担持母体と同種の耐熱鋼を用いてもよいし、耐
熱耐食性に富むものを用いてもよい。また、外側部分の
金属材料を内側部分より耐熱耐食性に富むものとした二
重構造のもの、具体的には内側部分にフェライト系ステ
ンレス鋼を、外側部分にオーステナイト系ステンレス鋼
を用いてもよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明の排気ガス浄化装置は、金属製ケ
ース（Ｃ）内において主触媒担持母体（Ｍ）の上流側
に、通電発熱式でメタル製のヒータ機能を有するハニカ
ム体（Ｈ）を配設したものである。そして、前記ヒータ
機能を有するハニカム体（Ｈ）は、放射状タイプのハニ
カム体（１）を主要な構成要素とする。なお、該放射状
タイプのハニカム体（１）は、電極棒の周囲に薄肉金属
板製の平板状帯材と波板状帯材からなる浄化エレメント
（Ｅ）あるいは波板状帯材からは浄化エレメント（Ｅ）
の複数を配設するとともに、各浄化エレメント（Ｅ）の
間に絶縁体（Ｉ）を配設し、これらを電極棒を中心に放
射状に外延させて製作されるものである。従って、隣接
する各浄化エレメント（Ｅ）は相互に導通せず、かつ放
射状に外延しているため、該浄化エレメント（Ｅ）の外
延の端部に至る間に大きな電気抵抗をうけ、これにより
十分に大きな抵抗発熱を得ることができる。また、この
種のヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）は厳しい熱交
番負荷をうけるため、その構成部材は大きな熱変形力を
受けるが、各浄化エレメント間が放射状に外延している
ことに関連して、効果的にこれらの熱変形力を分散，吸
収することができる。従って、本発明のヒータ機能を有
するハニカム体（Ｈ）は極めて耐久性に優れたものであ
る。更に、本発明においては、種触媒担持母体（Ｍ）の
側だけでなくヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）を構
成する放射状タイプのハニカム体（１）の側にも、排気
ガスの浄化触媒を担持しているため、装置全体の浄化効
率の改善はもとより、触媒反応に基づく発熱量をヒータ
機能の特性向上に役立てることができる。その他、ハニ
カム体（Ｈ）自体がヒータとしての機能を有するため、
別途のヒータ材を配設しなくてもよいこと、また、浄化
エレメント（Ｅ）の構成（例えば平板状帯材と波板状帯
材の使用枚数など）を変えることにより最適な抵抗発熱
量のものに調整することが容易であること、などの利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排気ガス浄化装置（Ａ）の一部を省略
した断面図である。

【図２】本発明の排気ガス浄化装置（Ａ）の主要な構成
要素であるヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）の正面
図である。

【図３】ヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）の構成す
る浄化エレメント（Ｅ）の要部拡大断面図である。

【図４】浄化エレメント（Ｅ）の第一実施態様を説明す
る図である。

【図５】浄化エレメント（Ｅ）の第二実施態様を説明す
る図である。

【図６】浄化エレメント（Ｅ）の第三実施態様を説明す
る図である。

【図７】浄化エレメント（Ｅ）の第四実施態様を説明す
る図である。

【図８】本発明の排気ガス浄化装置（Ａ）の主要な構成
要素である。主触媒担持母体（Ｍ）の第一実施態様の断
面図である。

【図９】本発明の排気ガス浄化装置（Ａ）の主要な構成
要素である。主触媒担持母体（Ｍ）の第二実施態様の断
面図である。

【図１０】本発明の排気ガス浄化装置（Ａ）の主要な構
成要素である。主触媒担持母体（Ｍ）の第三実施態様の
断面図である。

【符号の説明】

Ａ………排気ガス浄化装置 Ｈ………ヒータ機能を有するハニカム体 Ｅ………浄化エレメント Ｉ………絶縁体 Ｍ………主触媒担持母体 Ｆ………排気ガス流 １………ハニカム体 １１………薄肉金属板製の平板状帯材 １２………薄肉金属板製の波板状帯材 １３………網目状通気孔路（セル）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｋ

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製ケース（Ｃ）内の排気ガス流の上
   流側にヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）、及び下流
   側に主触媒担持母体（Ｍ）を配設してなる排気ガスを浄
   化するための排気ガス浄化装置（Ａ）において、前記ヒ
   ータ機能を有するハニカム体（Ｈ）が、 （１）.(i)通電可能な薄肉金属板製の平板状帯材（１
   １）と波板状帯材（１２）から成る浄化エレメント
   （Ｅ）、あるいは波板状帯材（１２）から成る浄化エレ
   メント（Ｅ）の複数を電極棒（３）の周囲に配設すると
   ともに、(ii)前記浄化エレメント（Ｅ）の間に絶縁体
   （Ｉ）を介在させ、該電極棒（３）を中心に前記浄化エ
   レメント（Ｅ）と絶縁体（Ｉ）を巻取り、電極棒（３）
   を起点として前記浄化エレメント（Ｅ）と絶縁体（Ｉ）
   を放射状に外延させて製作した放射状タイプのハニカム
   体（１）を、金属製ケース（２）内に固着したものであ
   り、かつ、 （２）. 前記放射状タイプのハニカム体（１）に排気ガ
   スの浄化用触媒が担持されたものであり、更に、 （３）. 通電のために外部の電源部に接続されたもので
   ある、ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
2. 【請求項２】 浄化エレメント（Ｅ）が、１対の平板状
   帯材（１１）と波板状帯材（１２）で構成されるもので
   ある請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
3. 【請求項３】 浄化エレメント（Ｅ）が、平板状帯材
   （１１）と波板状帯材（１２）を交互に多層に積層した
   もので構成されるものである請求項１に記載の排気ガス
   浄化装置。
4. 【請求項４】 浄化エレメント（Ｅ）が、一枚の波板状
   帯材（１２）で構成されるものである請求項１に記載の
   排気ガス浄化装置。
5. 【請求項５】 浄化エレメント（Ｅ）が、複数の波板状
   帯材（１２）を交互に多層に積層したもので構成される
   ものである請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
6. 【請求項６】 隣接する浄化エレメント（Ｅ）あるいは
   同一浄化エレメント（Ｅ）を構成する波板状帯材（１
   ２）において、ハニカム体（１）の軸方向に対する波形
   の稜線部の角度が相互に異なるものである請求項４また
   は請求項５に記載の排気ガス浄化装置。
7. 【請求項７】 絶縁体（Ｉ）が、セラミックス材または
   ガラス繊維で構成される請求項１に記載の排気ガス浄化
   装置。
8. 【請求項８】 ヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）の
   放射状タイプのハニカム体（Ｈ）が、排気ガス浄化用の
   酸化触媒を担持したものである請求項１に記載の排気ガ
   ス浄化装置。
9. 【請求項９】 ヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）の
   放射状タイプのハニカム体（Ｈ）が、排気ガス浄化用の
   酸化還元触媒を担持したものである請求項１に記載の排
   気ガス浄化装置。
10. 【請求項１０】 ヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）
    の放射状タイプのハニカム体（Ｈ）が、排気ガス浄化用
    の酸化触媒、および主触媒担持母体（Ｍ）が酸化還元触
    媒を担持したものである請求項１に記載の排気ガス浄化
    装置。
11. 【請求項１１】 外部の電源部に対し、電源部の＋極を
    電極棒（３）に、または−極をヒータ機能を有するハニ
    カム体（Ｈ）の金属製ケース（２）に接続したものであ
    る請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
12. 【請求項１２】 主触媒担持母体（Ｍ）が、メタル製モ
    ノリスタイプまたはセラミックス製モノリスタイプのも
    のである請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
13. 【請求項１３】 主触媒担持母体（Ｍ）が、薄肉金属板
    製の平板状帯材（１１）と波板状帯材（１２）を相互に
    当接するように重積して製作したメタル製モノリスタイ
    プのものである請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
14. 【請求項１４】 主触媒担持母体（Ｍ）が、平板状帯材
    （１１）と波板状帯材（１２）とを相互に当接するよう
    に重積し、これを一括渦巻状に巻回積層して製作したも
    のである請求項１３に記載の排気ガス浄化装置。
15. 【請求項１５】 主触媒担持母体（Ｍ）が、平板状帯材
    （１１）と波板状帯材（１２）とを相互に当接するよう
    に階層状に重積して製作したものである請求項１３に記
    載の排気ガス浄化装置。
16. 【請求項１６】 主触媒担持母体（Ｍ）が、平板状帯材
    と波板状帯材（１２）を当接させて浄化エレメント
    （Ｅ）とし、該浄化エレメント（Ｅ）の所望の数を固定
    軸を起点として外延させて放射状ハニカム体としたもの
    である請求項１３に記載の排気ガス浄化装置。
17. 【請求項１７】 主触媒担持母体（Ｍ）が、平板状帯材
    （１１）と波板状帯材（１２）を当接させて浄化エレメ
    ント（Ｅ）とし、該浄化エレメント（Ｅ）を最外面が平
    板状帯材となるように階層状に重積するとともに、上下
    両外面に設定された二つの固定点を中心に各浄化エレメ
    ントを逆向きに折曲げて、Ｓ字状ハニカム体とたもので
    ある請求項１３に記載の排気ガス浄化装置。
18. 【請求項１８】 ヒータ機能を有するハニカム体（Ｈ）
    及び主触媒担持母体（Ｍ）が、金属製ケース（Ｃ）内で
    固着されたものである請求項１に記載の排気ガス浄化装
    置。