JPH06246169A - 通電発熱式触媒コンバータの触媒担体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、通電発熱式触媒コンバータの触媒
担体に関し、消費電力を低減すると共に、活性化された
触媒によって機関暖機以前における排気ガスを十分に浄
化可能とすることを目的とする。 【構成】 メタル箔全体のうちの第１群のメタル箔５の
各一端部だけが一方の電極２に直接電気的に接続され、
メタル箔全体のうちの第１群のメタル箔５とは異なる第
２群のメタル箔６，７，８の各一端部が少なくとも他方
の電極３に直接電気的に接続され、第１群のメタル箔５
と第２群のメタル箔６，７，８の各他端部は直接電気的
に接合され、第１群のメタル箔５とそれ以外のメタル箔
とは、第１群のメタル箔５と第２群のメタル箔６，７，
８との接合部を除き電気的に絶縁され、この接合部と他
方の電極３との間の合成電気抵抗は、一方の電極２との
間の合成電気抵抗に比較してかなり小さくされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、それ自身を通電発熱さ
せることにより、内燃機関の暖機以前に触媒を活性化さ
せ、その時の排気ガスの浄化を可能にする通電発熱式触
媒コンバータの触媒担体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な通電発熱式触媒コンバータの触
媒担体は、触媒を担持する複数のメタル箔が中心電極か
ら他方の電極となる外筒へ渦状に配置されたものであ
る。このメタル箔は絶縁被覆されているために、両電極
に電圧を印加することで各メタル箔を良好に発熱させる
こができる。

【０００３】この触媒担体は、全てのメタル箔を発熱さ
せるために、消費電力はかなり大きなものとなり、非常
に大型のバッテリを必要とする。この問題を解決するた
めに、特願平３−３３８５５６号には、このような触媒
担体において、積層された各メタル箔の一部の領域を溶
融接合させて半径方向に短絡させ、それ以外の領域を発
熱させることが記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術におい
て、全てのメタル箔がその一部において発熱するため
に、十分に消費電力を低減するためには、かなり大きな
領域を溶融接合させなければならず、発熱可能となる領
域はかなり小さなものとなり、機関暖機以前における排
気ガスを十分に浄化させることができない。

【０００５】従って、本発明の目的は、消費電力を低減
することができると共に、活性化された触媒によって機
関暖機以前における排気ガスを十分に浄化させることが
できる通電発熱式触媒コンバータの触媒担体を提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による通電発熱式
触媒コンバータの触媒担体は、触媒を担持する積層され
た複数のメタル箔を具備し、前記メタル箔全体のうちの
第１群のメタル箔の各一端部だけが一方の電極に直接電
気的に接続され、前記メタル箔全体のうちの前記第１群
のメタル箔とは異なる第２群のメタル箔の各一端部が少
なくとも他方の電極に直接電気的に接続され、前記第１
群のメタル箔と前記第２群のメタル箔の各他端部は直接
電気的に接合され、前記第１群のメタル箔とそれ以外の
メタル箔とは、前記第１群のメタル箔と前記第２群のメ
タル箔との接合部を除き電気的に絶縁され、前記接合部
と前記他方の電極との間の合成電気抵抗は、前記一方の
電極との間の合成電気抵抗に比較してかなり小さくされ
ていることを特徴とする。

【０００７】

【作用】前述の通電発熱式触媒コンバータの触媒担体
は、一方の電極へその一端部を使用して直接電気的に接
続される第１群のメタル箔と他方の電極へその一端部を
使用して直接電気的に接続される第２群のメタル箔とが
各他端部を接合部として直接電気的に接続され、第１群
のメタル箔は第２群のメタル箔を含むそれ以外のメタル
箔に対して前述の接合部を除き電気的に絶縁され、前述
の接合部と他方の電極との間の合成電気抵抗が、一方の
電極との間の合成電気抵抗に比較してかなり小さくされ
ているために、両電極へ電圧を印加すると、第一群のメ
タル箔だけが良好に発熱する。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明による通電発熱式触媒コンバ
ータの触媒担体の第一実施例を示す断面図である。同図
において、１は金属製の外筒、２はプラス電極、３はマ
イナス電極である。プラス電極２は、外筒１に絶縁材４
によって電気的に絶縁されて保持されている。またマイ
ナス電極３は、外筒１のプラス電極２と対向する位置に
電気的及び機械的に接続されている。

【０００９】触媒を担持するメタル箔は一対の波板及び
平板から構成され、積層された時に波板と平板とによっ
て形成される空間を排気ガスが通過するようになってい
る。本実施例の触媒担体は、等しい長さ及び断面積を有
する四枚のメタル箔から構成されている。各メタル箔を
構成する波板及び平板は、アルミナ等で絶縁被覆されて
いる。

【００１０】一枚のメタル箔５は、第１群のメタル箔と
してその一端部がプラス電極２へ直接電気的に接続さ
れ、プラス電極２から反時計方向に渦状に巻かれ、その
他端部が触媒担体の中心部に達している。他の三枚のメ
タル箔６，７，８は、第２群のメタル箔としてその各一
端部がマイナス電極と同電位の外筒１内面に直接電気的
に接続され、前述のメタル箔５の間を通る反時計方向の
渦を形成して各他端部が触媒担体の中心部に達してい
る。メタル箔５，６，７，８の各他端部は中心部におい
て電気的に接合されている。

【００１１】この触媒担体の電気回路図を図２に示す。
各メタル箔５，６，７，８の電気抵抗は等しいために、
中心部とマイナス電極３との間の合成電気抵抗は、プラ
ス電極２との間の電気抵抗の三分の一となっている。こ
のように構成された触媒担体において、機関冷間始動時
等に両電極に電圧を印加すると、第１群のメタル箔５が
良好に発熱し、第２群のメタル箔６，７，８はほとんど
発熱しないために、全メタル箔を発熱させる従来に比較
してこの時の消費電力をかなり低減することができ、そ
れに伴いバッテリを小型化することができる。

【００１２】もちろん、大型のバッテリを使用して全メ
タル箔を発熱させるものに比較して全体の発熱量は小さ
なものとなるが、第１群のメタル箔５は触媒担体の全体
に配置されており、それが発熱してそれに担持された触
媒が活性化することで、冷間始動時における排気ガスの
有害成分を浄化し、この化学反応によって生じる熱によ
って他のメタル箔も加熱されるために、比較的短時間で
触媒担体全体の触媒を活性化させることができる。

【００１３】図３は、本発明による通電発熱式触媒コン
バータの触媒担体の第二実施例を示す断面図である。第
一実施例との違いについてのみ以下に説明する。本実施
例に使用されるプラス電極２’は、外筒１近傍のすぐ内
側に位置し、触媒担体の軸線方向に延在する板状電極
２’ａと、それに電気的及び機械的に接続され、絶縁材
４’を介して外筒１の外部に延在する柱状電極２’ｂと
から構成されている。

【００１４】板状電極２’ａは、図４に示すプラス電極
２’の斜視図のように、一枚の金属板をコの字形に折り
曲げることによって形成され、その内部空間には第１群
の一枚のメタル箔５’が外筒１の円周方向に延在するよ
うにその一端部が挟持され電気的に接続されている。こ
の接続位置は、板状電極２’ａにおける柱状電極２’ｂ
との接続部を避けた位置である。

【００１５】本実施例における触媒担体も絶縁被覆され
た四枚のメタル箔により構成されるが、第１群のメタル
箔５’の長さは、第一実施例に比較してプラス電極２’
が中心部に近づいている分だけ短くされている。第１群
のメタル箔５’に中心部において接続される第２群のメ
タル箔６’，７’，８’は、さらに第１群のメタル箔
５’の最外周部及び板状電極２の外側を通りマイナス電
極３と同電位の外筒１内面に電気的に接続される。

【００１６】このように構成された触媒担体は、第一実
施例と同様に第１群のメタル箔５’だけを良好に発熱さ
せることができる。さらに、プラス電極２’を外筒１近
傍のすぐ内側に配置したことにより、発熱するメタル箔
５’は排気ガスがあまり通過しない外筒１近傍には配置
されておらず、第一実施例に比較して消費電力に対する
排気ガスの浄化効率を高めることができる。また、従来
技術のように、中心電極を使用し、触媒担体の外筒近傍
を溶融接合して中央部だけを発熱させるものに比較し
て、消費電力を低減させることができると共に、外筒１
の半径方向に延在する柱状電極２’ｂが排気通路の中心
部ではなく、排気ガスがあまり通過しない外筒１近傍ま
でしか延在していないために、排気抵抗の増加を防止す
ることができる。

【００１７】さらに、板状電極２’ａは、所定通電容量
を有するように形成する際に、幅を自由に設定できるこ
とにより、その高さをメタル箔の高さとほぼ等しくする
ことができ、その外側及び内側にメタル箔を積層する際
に大きな隙間が生じることは防止される。また、板状電
極２’ａをメタル箔の積層形状に合わせて湾曲させるこ
とで、前述の隙間はさらに小さいものになる。

【００１８】この第二実施例において、第１群のメタル
箔５’は特に絶縁被覆されなくても同様にそれだけが良
好に発熱することは明らかである。すなわち、第１群の
メタル箔５’と第２群のメタル箔６’，７’，８’と
は、両者の接合部を除き互いに絶縁されていればよい。
但し第１群のメタル箔５’が絶縁被覆され、第２群のメ
タル箔６’，７’，８’が絶縁被覆されない時は、板状
電極２’ａの外表面にも絶縁被覆が必要になる。この
時、第２群のメタル箔６’，７’，８’の板状電極２’
ａの外側に位置する部分は、半径方向に外筒１と短絡す
るために、中心部とマイナス電極３との間の合成電気抵
抗はさらに小さなものとなり、第１群のメタル箔５’だ
けをより良好に発熱させることができる。前述の第一実
施例を含め以下に説明する実施例においても、このよう
な構成は適用可能である。

【００１９】図５、図６、図７、及び図８には、それぞ
れ第三、第四、第五、及び第六実施例が図示されてい
る。これらの実施例において、図を見やすくするため
に、第１群のメタル箔以外のメタル箔は省略されてい
る。図５に示す第三実施例のように、前述の半径方向の
短絡をさらに確実なものとするために、第２群のメタル
箔６’，７’，８’の板状電極２’ａの外側に位置する
部分の側面を溶融接合することも可能である。さらに図
６に示す第四実施例のように、第１群のメタル箔５’を
含み触媒担体の中央部に位置するメタル箔の側面を溶融
接合して、その外側だけをドーナツ状に発熱させること
も可能である。

【００２０】このようなドーナツ状の発熱は、図７に示
す第五実施例のように、第１群のメタル箔５’を中心部
に達しない長さにすることでも達成できる。また、この
実施例において、第３及び第４実施例のような溶融接合
を実施することも可能である。

【００２１】図８は、本発明による通電発熱式触媒コン
バータの触媒担体の第六実施例を示す断面図である。第
二実施例との違いについてのみ以下に説明する。本実施
例において、第１群のメタル箔５”は、渦を形成して中
心部に達したのち、中心部からこの渦の間を通る渦を形
成してその他端部が板状電極２’ａの対向位置に達して
いる。第２群のメタル箔６”，７”，８”の他端部は、
この位置において第１群のメタル箔５”に電気的に接続
されている。

【００２２】この触媒担体は、さらに、板状電極２’ａ
側から第１群のメタル箔５”の間の空間を通りその一端
部が中心部に達する少なくとも一枚のメタル箔９”と、
第１群のメタル箔５”の他端部側からメタル箔５”の間
の空間を通りその一端部が中心部に達する少なくとも一
枚のメタル箔１０”とを有している。これらのメタル箔
９”及び１０”の他端部は、第２群のメタル箔６”，
７”，８”に又は外筒１内面に電気的に接続されてい
る。このように構成された触媒担体も、前述の実施例と
同様に両電極に電圧を印加することで第１群のメタル箔
５”だけを良好に発熱させることができる。この実施例
において、第３実施例のような溶融接合を実施すること
も可能である。

【００２３】全ての実施例において、メタル箔の枚数
は、理解を容易にするための例として記載したものであ
り、本発明を限定するものではない。例えば、第１群の
メタル箔は複数とすることも可能であり、また絶縁被覆
の省略及び溶融接合等によって、第２群のメタル箔が半
径方向に短絡している場合、一枚の比較的長いメタル箔
であっても、第１及び第２群のメタル箔の接合部とマイ
ナス電極との間の電気抵抗はかなり小さなものになり、
第１群のメタル箔だけを良好に発熱させることができ
る。

【００２４】

【発明の効果】このように、本発明による通電発熱式触
媒コンバータの触媒担体によれば、メタル箔全体のうち
の第１群のメタル箔の各一端部だけが一方の電極に直接
電気的に接続され、メタル箔全体のうちの第１群のメタ
ル箔とは異なる第２群のメタル箔の各一端部が少なくと
も他方の電極に直接電気的に接続され、第１群のメタル
箔と第２群のメタル箔の各他端部は直接電気的に接合さ
れ、第１群のメタル箔とそれ以外のメタル箔とは、第１
群のメタル箔と第２群のメタル箔との接合部を除き電気
的に絶縁され、この接合部と他方の電極との間の合成電
気抵抗は、一方の電極との間の合成電気抵抗に比較して
かなり小さくされているために、機関暖機以前におい
て、両電極へ電圧を印加すると、第一群のメタル箔だけ
が良好に発熱し、メタル箔全体を発熱させるものに比較
して消費電力をかなり低減することができる。さらに、
第１群のメタル箔は、触媒担体の自由な位置に配置する
ことが可能であり、それにより活性化された触媒が機関
暖機以前における排気ガスを十分に浄化させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による通電発熱式触媒コンバータの触媒
担体の第一実施例を示す断面図である。

【図２】図１の触媒担体の電気回路図である。

【図３】本発明による通電発熱式触媒コンバータの触媒
担体の第二実施例を示す断面図である。

【図４】図３の触媒担体に使用されるプラス電極の斜視
図である。

【図５】本発明による通電発熱式触媒コンバータの触媒
担体の第三実施例を示す断面図である。

【図６】本発明による通電発熱式触媒コンバータの触媒
担体の第四実施例を示す断面図である。

【図７】本発明による通電発熱式触媒コンバータの触媒
担体の第五実施例を示す断面図である。

【図８】本発明による通電発熱式触媒コンバータの触媒
担体の第六実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…外筒 ２，２’…プラス電極 ２’ａ…板状電極 ２’ｂ…柱状電極 ３…マイナス電極 ５，５’，５”…第１群のメタル箔 ６，７，８，６’，７’，８’，６”，７”，８”…第
２群のメタル箔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真田 昌克 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 吉永 融 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 篠原 幸弘 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 触媒を担持する積層された複数のメタル
   箔を具備し、前記メタル箔全体のうちの第１群のメタル
   箔の各一端部だけが一方の電極に直接電気的に接続さ
   れ、前記メタル箔全体のうちの前記第１群のメタル箔と
   は異なる第２群のメタル箔の各一端部が少なくとも他方
   の電極に直接電気的に接続され、前記第１群のメタル箔
   と前記第２群のメタル箔の各他端部は直接電気的に接合
   され、前記第１群のメタル箔とそれ以外のメタル箔と
   は、前記第１群のメタル箔と前記第２群のメタル箔との
   接合部を除き電気的に絶縁され、前記接合部と前記他方
   の電極との間の合成電気抵抗は、前記一方の電極との間
   の合成電気抵抗に比較してかなり小さくされていること
   を特徴とする通電発熱式触媒コンバータの触媒担体。