JPH06327937A - 自動車用発熱式触媒コンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】信頼性ないしは耐久性が高く製作が容易な発熱
式の触媒コンバータを提供する 【構成】触媒が担持された電気抵抗体によるモノリス触
媒担体６の外周に、該触媒担体６に誘導電流を流すため
の加熱コイル７を設け、誘導加熱によって触媒の温度上
昇を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エンジンの排気系に
装備される自動車用発熱式触媒コンバータに関するもの
であり、特にエンジン始動時の温度が低い時の排気ガス
に対策したものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジンの触媒コンバータが実
質的な触媒機能を発揮するには、当該触媒がその活性温
度以上に昇温している必要がある。これに対して、排気
ガス温度が低いエンジンの冷間始動時においても触媒機
能が速やかに発揮するよう、上記触媒を電気ヒータ等に
よって直接若しくは間接的に加熱する手段についての種
々の提案がなされている。

【０００３】第一に、実開昭４９−３６３２４号公報に
は、触媒の上流側端面に近接させて電気ヒータを配置し
てなる触媒コンバータが開示されている。この場合は、
エンジン始動スイッチのオンと同時に上記電気ヒータへ
の通電がなされる。

【０００４】第二に、実開昭４９−１２４４１２号公報
には、モノリス触媒担体自体を炭化珪素によって形成し
てこれを発熱体とし、該触媒担体に直接通電することに
よって触媒を昇温させるようにした触媒コンバータが開
示されている。また、このものでは、触媒の下流に温度
センサが配置されていて、排気ガス温度が所定値以下の
ときに上記触媒担体への通電を行なうように構成されて
いる。

【０００５】第三に、実開昭６３−６７６０９号公報に
は、セラミックス製の主モノリス触媒の上流側に、メタ
ル担体にアルミナをコーティングしてなる通電可能なメ
タルモノリス触媒を配設した触媒コンバータが開示され
ている。このものでは、メタルモノリス触媒の中心軸線
上に通電のための一方の電極を配設することによって、
排気ガス流量の最も多い触媒中心部を積極的に加熱する
ことができるようになされている。

【０００６】第四に、特開平３−２９５１８４号公報に
は、触媒担体を金属粉末の焼結による金属ハニカム担体
によって形成し、該担体を通電によって発熱させること
によって触媒の昇温を図るようにした触媒コンバータが
開示されている。また、このものでは、上記ハニカム担
体にスリットを種々の方向、位置、長さで設けること、
セルの隔壁の厚さを変えること、セル密度を変化させる
こと等によって、当該ハニカム担体の電気抵抗を調整す
るようになされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の電気ヒ
ータを触媒の上流側に配置するものでは、当該ヒータ素
線が触媒から離れることになるため、通電による昇温エ
ネルギーはまず排気ガスの昇温に用いられ、触媒は排気
ガスからの熱伝達によって間接的に昇温されることにな
る。その場合、ヒータによる加熱によって高温になった
排気ガスは低温の排気ガスとの混合によって温度が下が
るため、触媒自体の昇温効率が悪く、そのため、触媒を
所期の温度に上昇させるには膨大な電力が必要になり、
自動車用としては採用が難しい。

【０００８】また、モノリス触媒担体自体に直接通電し
てこれを発熱させるタイプでは、その担体が炭化珪素よ
りなるものであっても、あるいはメタルや粉末冶金法に
よる金属担体であっても、基本的には担体そのものが通
電回路の一部を構成するため、上述のスリット等によっ
て担体自体の抵抗を調整する必要がある。このことは製
造コストアップの要因になる。しかも、フォイルタイプ
のメタル担体では、メタル同士の接合が実際の運転サイ
クル中に剥離する場合があることから、それによって予
め調整されていた抵抗値が変化し、また、焼結等による
担体であっても、クラックの発生等によって当該抵抗値
が変化することから、信頼性を高めるのが難しい。

【０００９】すなわち、上述の如き通電タイプの触媒の
場合は、上記抵抗値の変化等によって局部的な発熱を招
く一方、そのことによって他の部位の電流値が変化す
る。このため、触媒担体各部に温度差を生じ、各部の膨
張量の違いから触媒層の剥落を招き易くなる。さらに、
触媒担体に電極部を形成することも難しいという問題が
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段及びその作用】本発明は、
このような課題に対して、モノリス触媒担体自体を誘導
加熱によって昇温させるようにした誘導加熱型触媒コン
バータを提供し、その解決を図るものである。

【００１１】すなわち、上記課題を解決する第１の手段
（請求項１に記載の発明）は、触媒が担持された電気抵
抗体によるモノリス触媒担体の外周に、該触媒担体に誘
導電流を流すための加熱コイルが電気絶縁材を介して設
けられてなる誘導加熱型モノリス触媒を備えていること
を特徴とする自動車用発熱式触媒コンバータである。

【００１２】上記触媒としては、γ−アルミナに貴金属
を担持させてなるような三元触媒、ゼオライト等の結晶
質の金属含有シリケートに遷移金属を担持させてなるよ
うなＮＯｘの浄化に適したＮＯｘ浄化用触媒を採用する
ことができ、あるいは酸化触媒や還元触媒であってもよ
い。

【００１３】上記モノリス触媒担体を電気抵抗体によっ
て形成するのは、それ自体に誘導電流を生起させてこれ
を発熱させるためであり、従って、このモノリス触媒担
体としては、メタル担体やセラミックス製の担体のいず
れであってもよい。

【００１４】上記電気絶縁材は、上記モノリス触媒担体
と加熱コイルとの電気的に絶縁するためのものである。
当該電気絶縁材としては種々の絶縁材料を採用すること
ができるが、触媒担体が高熱になることから、耐火性金
属酸化物が好適である。例えば、アルミナ（Ａｌ
₂ Ｏ₃ ）、チタニア（ＴｉＯ₂ ）、シリカ（Ｓｉ
Ｏ₂ ）、ジルコニア（ＺｒＯ₂ ）等を単独で若しくは２
種以上を組合わせて用いることができる。

【００１５】従って、本手段においては、上記加熱コイ
ルへの通電によって作られる磁束によって上記モノリス
触媒担体に電流が誘起され、該触媒担体が発熱する。こ
れにより、上記モノリス触媒担体に担持されている触媒
が加熱されて活性を呈するようになる。

【００１６】よって、上記モノリス触媒担体自体を通電
回路の一部として形成する必要はなく、このため、スリ
ット等による抵抗調整は不要になる。つまり、モノリス
触媒担体に電流を外部から直接通ずる方式では、スリッ
ト等によって部分的に抵抗値を調整した場合、それによ
って他の部位の電流値が変化することになるから、抵抗
調整が難しいが、本手段の場合は、磁束による誘導電流
によって触媒担体を発熱させるから、そのような不具合
がない。

【００１７】そうして、当該モノリス触媒担体がフォイ
ルタイプのメタル担体である場合のメタル同士の接合部
の剥離や、セラミックス製担体あるいは金属粉末の焼結
担体である場合におけるクラックの発生による局部的な
抵抗値の変化は問題にならない。すなわち、クラック等
が発生して当該部位の抵抗値が変化しても、他の部位の
磁束、ひいては電流値が変化するわけではなく、従っ
て、触媒担体各部に大きな温度差を生ずることはない。

【００１８】また、上記モノリス触媒担体では排気ガス
流量が多い中心部の磁束密度が周辺部よりも高くできる
ため、触媒の浄化効率を高める上で有利になる。さら
に、モノリス触媒担体に電流を外部から直接通ずる方式
の場合のように、触媒担体自体に電極部を形成する必要
がなくなる。

【００１９】上記課題を解決する第２の手段（請求項２
に記載の発明）は、上記第１の手段において、上記電気
絶縁材が上記触媒担体の外周面に形成された、該触媒担
体よりも熱伝導性が低い断熱材層で形成されている点に
特徴がある。

【００２０】上記断熱材層は、電気絶縁性を有し且つ熱
伝導性が低い種々の材料によって形成することができる
が、先に説明した耐火性金属酸化物が好適である。その
形成にあたっては、例えば、かかる酸化物をバインダと
共に塗布して焼成する方法、溶射によって固着する方法
などを採用することができる。

【００２１】本手段の場合、上記加熱コイルを触媒担体
に近接させて簡便に且つ効率良く設けることができる。
しかも、上記断熱材層が触媒担体からの放熱を防止する
ため触媒の加熱効率が高くなる。

【００２２】上記課題を解決する第３の手段（請求項３
に記載の発明）は、上記第１の手段において、その触媒
担体がメタル担体によって形成され、その電気絶縁材が
当該メタル担体の外周面にコーティングされたアルミナ
層によって形成されている点に特徴がある。

【００２３】本手段の場合、メタル担体の外周面にアル
ミナ層が形成されているため、上記加熱コイルのの装着
に関して上記第２の手段と同様の作用が得られるととも
に、上記アルミナ層がメタル担体からの放熱を防止する
断熱層として働くため触媒の加熱効率が高くなり、しか
も耐振性の点でも問題を生じない。

【００２４】上記課題を解決する第４の手段（請求項４
に記載の発明）は、上記第１乃至第３の各手段におい
て、その加熱コイルが上記触媒担体の外周に該加熱コイ
ルを覆う溶射皮膜によって固定されている点に特徴があ
る本手段の場合、触媒コンバータが自動車の運転に伴っ
て振動を受けても、加熱コイルは溶射皮膜によって振動
や外力から保護されるため、該加熱コイルがずれ動いた
り断線したりすることがない。

【００２５】上記課題を解決する第５の手段（請求項５
に記載の発明）は、電気絶縁性のセラミックス製モノリ
ス触媒担体に通電部が設けられ、該通電部に近接して上
記触媒担体に触媒が担持され、該通電部に誘導電流を流
すための加熱コイルが当該触媒担体の外周に設けられて
なる誘導加熱型モノリス触媒を備えていることを特徴と
する自動車用発熱式触媒コンバータである。

【００２６】上記電気絶縁性のセラミックス製モノリス
触媒担体としては、種々のものを適用することができ、
例えばコージェライト製のものが好適である。また、上
記通電部は、種々の電気抵抗材料によって形成すること
ができ、ＣＶＤ法によって通電部を形成する場合には、
セラミックスあるいは金属間化合物を採用することがで
き、セラミックスとしては、炭化タングステン、炭化モ
リブデン及び炭化ケイ素のうちから選ばれた少なくとも
１種の炭化物が好適であり、金属間化合物としては、ケ
イ化タングステン，ケイ化モリブデン，ケイ化タンタル
及びケイ化チタニウムのうちから選ばれた少なくとも１
種のケイ化物が好適である。

【００２７】上記通電部を形成するＣＶＤ法としては、
熱ＣＶＤ法（常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法）、プラズマ
ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法等のい
ずれのＣＶＤ法であってもよいが、熱ＣＶＤ法は次のよ
うな特徴を有しているので、特に好ましい。

【００２８】すなわち、金属又は非金属等の多種類の
基材に対して通電部を形成することができる。予め定
められた多成分合金よりなる通電部を作ることができ
る。ＴｉＣ、ＳｉＣ、ＢＮ等の超硬耐摩耗性、耐蝕性
に優れた通電部を作ることができる。通電部の形成時
間が数μｍ／ｍｉｎ〜数百μｍ／ｍｉｎであって極めて
早い。反応性ガスの回り込みがよいので、比較的低い
圧力下で行なう場合には、細く深い穴の内部にも通電部
を形成することができる。高温で比較的純度の高い通
電部を作ることができるため、内部歪みやピンホールの
少ない通電部を得ることができ、密着性、展延性に優れ
た通電部が得られる。高電圧を用いる必要がない。
装置が簡単で高真空が不要であるから生産性が高い。
公害対策がやり易い。

【００２９】また、熱ＣＶＤ法の中でも減圧ＣＶＤ法
は、反応室を０．１〜１０Ｔｏｒｒに減圧して行なうも
のであって、常圧ＣＶＤ法に比べて次にような特徴を有
している。すなわち、反応性ガス及びキャリアガスの
平均自由行程及び拡散係数が大きくなるため、膜厚及び
比抵抗値分布が大きく向上すると共に反応性ガスの消費
量が減少する。反応室が拡散炉形となり、温度制御が
やり易く且つ装置が簡素化されているため、信頼性及び
処理能力が大幅に向上する。通電部表面への異物の付
着が少ない。

【００３０】熱ＣＶＤ法としては、フッ化物による生成
法（ＷＦ₆ ，ＭｏＦ₆ ）、塩化物による生成法（ＷＣｌ
₆ ，ＭｏＣｌ₆ ）、炭化物による生成法（Ｗ（Ｃ
Ｏ）₆ ，Ｍｏ（ＣＯ）6 ）等が挙げられる。また、ケイ
化物を生成する場合にはＳｉＨ₄ 、炭化物を生成する場
合にはＣ₆ Ｈ₆ をそれぞれ原料ガスに加えればよい。こ
の熱ＣＶＤ法により得られる通電部の薄膜状態は、反応
温度（加工品の温度）及び生成原料ガスの濃度や流量等
により異なり、これらの生成条件を適宜選択することに
より、耐熱性が高くて表面積の大きな通電部を形成する
ことができる。

【００３１】本手段の場合、上記触媒担体自体には電流
が誘起されず、その上に設けられた通電部に電流が誘起
されて該通電部が発熱することによって、これに近接し
て設けられている触媒が加熱される。従って、触媒担体
全体を昇温させる必要がないから、触媒温度を上昇させ
るための熱効率が高く、大きなバッテリを自動車に搭載
する必要はない。また、触媒担体自体を通電回路の一部
として構成する必要がないから、先に説明した第１の手
段の場合と同様の作用効果が得られる。

【００３２】上記課題を解決する第６の手段（請求項６
に記載の発明）は、上記第５の手段において、その通電
部が上記触媒担体の表面に所定の電気抵抗値を有するよ
う膜状に形成された通電層であり、該通電層の上に上記
触媒よりなる触媒層が形成されている点に特徴がある。

【００３３】本手段の場合、触媒担体の表面上において
通電層と触媒層とが積層されているから、通電層から触
媒層に熱が効率良く伝わり、当該触媒の早期昇温が図れ
ることになる。

【００３４】上記課題を解決する第７の手段（請求項７
に記載の発明）は、上記第５及び第６の各手段におい
て、その通電部が上記触媒担体の一部に形成されている
点に特徴がある。

【００３５】すなわち、エンジン始動時において、未浄
化の排気ガスが多量に排出されることを防止するという
観点からは、必ずしも触媒全体を同時に当該触媒の活性
温度まで昇温させる必要はなく、上記触媒担体における
排気ガス流れ方向の上流部位のみ、あるいは排気ガスが
多量に流れる触媒担体の中心部のみが早期に昇温すれば
足りることがある。本手段は、このような観点から触媒
担体の一部のみに通電部を設けたものであり、よって、
消費電力を少なくして必要なバッテリ容量を小さくする
上で有利になる。

【００３６】上記課題を解決する第８の手段（請求項８
に記載の発明）は、上記第７の手段において、その通電
部が上記触媒担体における排気ガス流れ方向の上流部位
のみに設けられている点に特徴がある。

【００３７】本手段の場合は、上記第７の手段の作用効
果が得られるが、排気ガスの浄化という観点からみた場
合、触媒コンバータの上流部位で早期に昇温した触媒に
よって排気ガスが浄化され、その際の触媒反応発熱で排
気ガスが加熱され、該排気ガスを介して上記触媒コンバ
ータの下流部位の触媒の昇温も図れ、当該下流部位でも
排気ガスの浄化が進行するようになる。

【００３８】上記課題を解決する第９の手段（請求項９
に記載の発明）は、上記第１乃至第６の各手段及び第８
の手段において、その加熱コイルが上記触媒担体におけ
る排気ガス流れ方向の上流部位のみに設けられている点
に特徴があるすなわち、本手段の意図する点は、上記第
８の手段と同様であるが、それを加熱コイルの配設の仕
方という面から解決している。

【００３９】上記課題を解決する第１０の手段（請求項
１０に記載の発明）は、上記第１乃至第９の各手段にお
いて、その誘導加熱型モノリス触媒に近接させてその排
気ガス流れ方向の下流側に、非誘導加熱型のモノリス触
媒が配置されている点に特徴がある。

【００４０】本手段の場合、触媒コンバータの全体でみ
た場合、その上流部位に配置された誘導加熱型モノリス
触媒が早期に昇温することになるから、上記第８の手段
と同様の作用効果が得られる。

【００４１】上記課題を解決する第１１の手段（請求項
１１に記載の発明）は、上記第１乃至第１０の各手段に
おいて、その誘導加熱型モノリス触媒の温度を検出する
温度検出端子と、該温度検出端子によって検出される触
媒温度に基づいて上記加熱コイルの通電を制御する通電
制御手段とを備えている点に特徴がある。

【００４２】本手段の場合、触媒温度が低い必要時のみ
加熱コイルに通電することができるため、電力の浪費が
少なくなってバッテリの小型化が図れるとともに、触媒
の過熱による劣化を防止することができる。

【００４３】

【発明の効果】従って、上記第１の手段（請求項１記載
の発明）によれば、電気抵抗体によるモノリス触媒担体
の外周に、該触媒担体に誘導電流を流すための加熱コイ
ルが電気絶縁材を介して設けられているから、上記モノ
リス触媒担体を通電回路の一部として構成したり、該触
媒担体に電極部を形成する必要がなくなって、触媒コン
バータの製作が容易になるとともに、触媒担体に機械的
な損傷（メタル同士の剥がれ、クラックの発生）を招い
ても、触媒担体各部に大きな温度差を生ずることはな
く、信頼性ないしは耐久性の向上に有利であり、しか
も、排気ガス流量が多い触媒担体の中心部を周辺部より
も高温にすることが容易であるから、排気ガスの浄化効
率を高める上で有利になる。

【００４４】第２の手段（請求項２に記載の発明）によ
れば、電気絶縁材が断熱材層として設けられているか
ら、加熱コイルの配設及び触媒の昇温の点で有利にな
る。

【００４５】第３の手段（請求項３に記載の発明）によ
れば、触媒担体がメタル担体によって形成され、電気絶
縁材が当該メタル担体の外周面にコーティングされたア
ルミナ層によって形成されているから、アルミナ層によ
って第２の手段と同様の効果が得られる。

【００４６】第４の手段（請求項４に記載の発明）によ
れば、加熱コイルが触媒担体の外周に該加熱コイルを覆
う溶射皮膜によって固定されているから、耐振性ないし
は耐久性の向上に有利になる。

【００４７】第５の手段（請求項５に記載の発明）によ
れば、電気絶縁性のセラミックス製モノリス触媒担体に
通電部が設けられ、該通電部に近接して触媒が設けら
れ、該通電部に誘導電流を流すための加熱コイルが当該
触媒担体の外周に設けられているから、上記第１の手段
と同様の効果が得られるとともに、触媒担体全体を昇温
させる必要がないから、バッテリの大型化を招くことな
く触媒温度を効率良く上昇させることができる。

【００４８】第６の手段（請求項６に記載の発明）によ
れば、通電部が触媒担体の表面に所定の電気抵抗値を有
するよう膜状に形成された通電層であり、該通電層の上
に触媒層が形成されているから、触媒の早期昇温に有利
になる。

【００４９】第７の手段（請求項７に記載の発明）によ
れば、通電部を触媒担体の一部に形成するようにしたか
ら、消費電力を少なくして必要なバッテリ容量を小さく
しながら、触媒温度を上昇させて所期の浄化効率を得る
ことができる。

【００５０】第８の手段（請求項８に記載の発明）によ
れば、通電部が触媒担体における排気ガス流れ方向の上
流部位のみに設けられているから、上記第７の手段と同
様の効果が得られるとともに、触媒コンバータの上流部
位での発熱を利用して下流部位の温度上昇を図ることが
でき排気ガスの浄化効率を高める上で有利になる。

【００５１】第９の手段（請求項９に記載の発明）によ
れば、加熱コイルが触媒担体における排気ガス流れ方向
の上流部位のみに設けられているから、上記第８の手段
と同様の効果が得られる。

【００５２】第１０の手段（請求項１０に記載の発明）
によれば、誘導加熱型モノリス触媒に近接させてその排
気ガス流れ方向の下流側に、非誘導加熱型のモノリス触
媒が配置されているから、上記第８の手段と同様の効果
が得られる。

【００５３】第１１の手段（請求項１１に記載の発明）
によれば、誘導加熱型モノリス触媒の温度を検出する温
度検出端子と、該温度検出端子によって検出される触媒
温度に基づいて上記加熱コイルの通電を制御する通電制
御手段とを備えているから、電力の浪費を防止してバッ
テリの小型化を図る上で有利になるとともに、触媒の過
熱による劣化を防止することができる。

【００５４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００５５】＜実施例１＞図１に示す自動車用の発熱式
触媒コンバータ１において、２は誘導加熱型のハニカム
状モノリス触媒であり、コンバータケース３にシール４
及びクッション５を介して支持されている。シール４
は、排気ガスが上記モノリス触媒２の外側を通って吹き
抜けることを防止するためのものであって、コンバータ
ケース３における排気ガス流れ方向の上流部位に設けら
れている。クッション５は、上記モノリス触媒２をコン
バータケース３に弾性的に支持して、その振動による損
傷を防止するためのものであってワイヤネットによって
形成されており、上記シール４よりも下流側に設けられ
ている。なお、図１において、白抜き矢符は排気ガスの
流れ方向を示す（他の図においても同様である）。

【００５６】上記モノリス触媒２は、触媒が担持された
電気抵抗体によるモノリス触媒担体６の外周に、該触媒
担体に誘導電流を流すための加熱コイル７が電気絶縁及
び断熱のための層８を介して設けられてなる誘導加熱型
触媒である。上記モノリス触媒担体６は、図２に示すよ
うに、金属製平板６ａと金属製波板６ｂとを２枚重ねに
して互いの接触部を接合し、これを渦巻き状に巻上げて
なるフォイルタイプのメタル担体であり、これに触媒が
担持されている。

【００５７】上記電気絶縁・断熱層８は、上記モノリス
触媒担体６の外周面に全周にわたって設けられていて、
図３に示すように、アルミナのコーティングによって形
成されてなる下層８ａと、該下層８ａの上に加熱コイル
７を固定するように形成されたアルミナの溶射による上
層（溶射皮膜）８ｂとによって構成されている。この場
合、下層８ａを形成した後にその上から加熱コイル７を
巻き付け、その上にアルミナを溶射して上層８ｂを形成
することになる。加熱コイル７は上記触媒担体６の略全
長にわたって設けられている。

【００５８】上記コンバータケース３は、その上流端側
と下流端側とがコーン状に形成されており、これにより
排気ガスをモノリス触媒２に全面に広がるように流入さ
せることができるようになっている。

【００５９】また、上記加熱コイル７への通電のため
に、上記コンバータケース３に一対の電極９ａ，９ｂが
固定されていて、両電極９ａ，９ｂにバッテリ１１及び
高周波発生手段１２が接続されている。また、上記通電
の制御のために、上記モノリス触媒２を通過する排気ガ
ス温度（若しくは触媒温度）を検出するための温度検出
端子１３と、該温度検出端子１３によって検出される温
度に基づいてエンジン始動時に排気ガス温度（触媒温
度）が所定値（例えば３００℃）以上になるまで、当該
通電を行なう通電制御手段１４とが設けられている。

【００６０】従って、上記触媒コンバータ１において
は、エンジンの始動と同時に加熱コイル７に通電されて
交番磁界が形成され、該交番磁界内に存する電気抵抗体
としての触媒担体６に電磁誘導作用によって電圧が誘起
されて誘導電流が流れる。そして、この誘導電流によっ
てジュール熱が発生し触媒は触媒担体６を介して加熱さ
れ早期に活性温度になり、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ等を
分解する。そうして、触媒コンバータ１内の排気ガス温
度が３００℃を越えると、上記温度検出端子１３からの
信号により通電制御手段１４が上記通電を断つことにな
る。

【００６１】＜実施例２＞本例は電気絶縁体によって触
媒担体が形成された例であって、図４乃至図６にその要
部のみが示されている。なお、実施例１のものと実質的
に同じ要素には同じ符号を該当図に付し重複説明は避け
る。この点は後述する他の実施例についても同様であ
る。

【００６２】図４に示すように、本例のモノリス触媒１
５の触媒担体１６はコージェライト製のハニカム担体で
ある。そして、図５及び図６に示すように、上記触媒担
体１６の各貫通孔（細孔）１７の内周面には通電層１８
が形成され、該通電層１８の上に触媒層１９が形成され
ている。さらに、触媒担体１６の外周面には加熱コイル
７が巻き付けられ、該加熱コイル７は断熱層２０によっ
て保護されている。

【００６３】上記通電層１８はフッ化物による熱ＣＶＤ
法によって生成されたケイ化モリブデンによって形成さ
れている。原料ガスはＭｏＦ₆ ＋ＳｉＨ₄ とした。ま
た、上記触媒層１９はウォッシュコートによって形成さ
れている。上記断熱層２０はアルミナ層であって実施例
１でいう上層８ｂに相当し、加熱コイル７及び断熱層２
０の設け方は実施例１のそれと同じである。

【００６４】従って、本例の場合、触媒担体１６自体に
は誘導電流が発生せず、その上に設けられた通電層１８
に電流が誘起されて該通電層１８が発熱することによっ
て、その上の触媒層１９の温度が上昇することになる。
よって、触媒担体全体を昇温させる必要がないから、触
媒温度を上昇させるための熱効率が高く、大きなバッテ
リを自動車に搭載する必要はない。

【００６５】＜実施例３＞本例は実施例２の変形例であ
って図７及び図８に示されており、触媒担体１６の外周
面に通電層１８が形成され、該通電層１８の上に触媒層
１９が形成されている。さらに、外周触媒層１９の上か
ら加熱コイル７が巻き付けられ、該加熱コイル７は断熱
層２０によって保護されている。

【００６６】従って、本例の場合、触媒担体１６は、外
周通電層１８の発熱によって外周側からも加熱されるこ
とになる。この場合、触媒担体１６の外周の触媒層１９
は実施例１でいう電気絶縁・断熱層８の下層８ａとして
機能する。

【００６７】＜実施例４＞本例は加熱コイルの配設の仕
方に特徴があるものであって、図９にその要部のみが示
されている。すなわち、当該加熱コイル３１はモノリス
触媒２１の上流部位のみ（全長の約１／３程度の範囲）
に設けられ、それに対応して電気絶縁・断熱層８も当該
上流部位にのみ設けられている。

【００６８】従って、本例の場合は、モノリス触媒２１
の上流部位のみが誘導加熱されることになる。そして、
この誘導加熱によって早期に昇温した上流側の触媒によ
って排気ガスが浄化される。その際の触媒反応熱で排気
ガスが加熱されるため、該排気ガスを介してモノリス触
媒２１の下流部位の昇温も図れ、この下流部位でも排気
ガスの浄化が進行するようになる。よって、消費電力を
少なくなるから、その分バッテリ容量を小さくすること
ができる。

【００６９】なお、実施例２のモノリス触媒１５におい
ても、本例のような加熱コイルの配設態様を採用するこ
とができる。

【００７０】＜実施例５＞本例も加熱コイルの配設の仕
方に特徴があるものであって、図１０にその要部のみが
示されている。すなわち、本例の場合は、モノリス触媒
２２の上流側と下流側とにそれぞれ加熱コイル３２，３
３が分けて設けられている。上流側加熱コイル３２は密
に巻かれ、下流側加熱コイル３３は粗に巻かれている。

【００７１】本例の場合は、モノリス触媒２２の下流端
付近でも下流側加熱コイル３３によって誘導加熱される
から、エンジン始動時においてモノリス触媒２２の全体
を排気ガスの浄化に利用する上で有利になる。

【００７２】なお、実施例２のモノリス触媒１５におい
ても、本例のような加熱コイルの配設態様を採用するこ
とができる。

【００７３】＜実施例６＞本例は加熱コイルの巻き方に
特徴があるものであって、図１１にその要部が示されい
る。すなわち、本例のモノリス触媒２３においては、予
め渦巻状になった加熱コイル３４がモノリス触媒担体６
に固定されており、加熱コイル３４は触媒担体に巻き付
けていく必要がないため、その触媒担体６への装着が容
易になる。なお、実施例２のモノリス触媒１５において
も、本例のような加熱コイルの配設態様を採用すること
ができる。

【００７４】＜実施例７＞本例は実施例２とは通電層の
設け方が異なる例であって、図１２にその要部が示され
ている。すなわち、本例の場合、通電層３６がモノリス
触媒２４の上流部位のみ（同図の２点鎖線による斜線領
域）に設けられている点に特徴があり、これに対応して
加熱コイル３５も当該上流部位のみに設けられている。
従って、本例においては、消費電力を少なくしてバッテ
リの大型化を避ける上でより有利になる。

【００７５】＜実施例８＞本例も通電層の設け方に特徴
があるものであって、図１３にその要部が示されてい
る。すなわち、本例のモノリス触媒２５では、通電層３
７が上流側部位ではモノリス触媒担体１６の断面の全域
にわたって設けられ下流側へいくに従ってモノリス触媒
担体６の中心軸線上に収束するようその配設領域が狭く
なっている（同図の２点鎖線による斜線領域）。

【００７６】従って、本例の場合は、モノリス触媒２５
の上流部位ではその断面全域の触媒が誘導加熱される一
方、下流部位でも排気ガス流量の多い中心部は誘導加熱
されることになり、排気ガスの浄化効率を高める上で有
利になる。

【００７７】＜実施例９＞本例は図１４に示し、誘導加
熱型モノリス触媒２６と非誘導加熱型モノリス触媒２７
とを排気ガス流れ方向の上流側と下流側とに接触状態で
並設してなる触媒コンバータに関する。すなわち、上流
側の誘導加熱型モノリス触媒２６は実施例２のモノリス
触媒と同じもの（但し、寸法は短い）であり、下流側の
非誘導加熱型モノリス触媒２７はハニカム状のモノリス
触媒担体に触媒層が設けられてなり通電層及び加熱コイ
ルを備えていないものである。

【００７８】従って、本例の場合は、実施例７と同様の
作用効果が得られるが、１つのモノリス触媒に誘導加熱
部と非誘導加熱部とを形成するのではなく、誘導加熱型
モノリス触媒２６と非誘導加熱型モノリス触媒２７とを
別個に製作してコンバータケース３に組み込めばよいか
ら、製作が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の触媒コンバータの縱断面図

【図２】同例の触媒コンバータの横断面図

【図３】同例のモノリス触媒外周部位の縱断面図

【図４】実施例２の触媒コンバータの横断面図

【図５】同例のモノリス触媒外周部位の拡大された横断
面図

【図６】同例のモノリス触媒外周部位の拡大された縱断
面図

【図７】実施例３のモノリス触媒外周部位の拡大された
横断面図

【図８】同例のモノリス触媒外周部位の拡大された縱断
面図

【図９】実施例４の触媒コンバータの縱断面図

【図１０】実施例５の触媒コンバータの縱断面図

【図１１】実施例６の触媒コンバータの縱断面図

【図１２】実施例７の触媒コンバータの縱断面図

【図１３】実施例８の触媒コンバータの縱断面図

【図１４】実施例９の触媒コンバータの縱断面図

【符号の説明】

１ 触媒コンバータ ２，１５，２１〜２６ 誘導加熱型モノリス触媒 ３ コンバータケース ６，１６ モノリス触媒担体 ７，３１〜３５ 加熱コイル ８ 電気絶縁・断熱層 ８ａ 下層 ８ｂ 上層（溶射皮膜） ９ａ，９ｂ 電極 １１ バッテリ １２ 高周波発生手段 １３ 温度検出端子 １４ 通電制御手段 １８，３６，３７ 通電層 １９ 触媒層 ２０ 断熱層 ２７ 非誘導加熱型モノリス触媒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 勲 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１ 株式 会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 村上 浩 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 田中 哲洋 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 触媒が担持された電気抵抗体によるモノ
   リス触媒担体の外周に、該触媒担体に誘導電流を流すた
   めの加熱コイルが電気絶縁材を介して設けられてなる誘
   導加熱型モノリス触媒を備えていることを特徴とする自
   動車用発熱式触媒コンバータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の自動車用発熱式触媒コ
   ンバータにおいて、上記電気絶縁材が上記触媒担体の外
   周面に形成された、該触媒担体よりも熱伝導性が低い断
   熱材層であるもの。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の自動車用発熱式触媒コ
   ンバータにおいて、上記触媒担体がメタル担体によって
   形成され、上記電気絶縁材が当該メタル担体の外周面に
   コーティングされたアルミナ層によって形成されている
   もの。
4. 【請求項４】 請求項１、請求項２又は請求項３に記載
   の自動車用発熱式触媒コンバータにおいて、上記加熱コ
   イルが上記触媒担体の外周に該加熱コイルを覆う溶射皮
   膜によって固定されているもの。
5. 【請求項５】 電気絶縁性のセラミックス製モノリス触
   媒担体に通電部が設けられ、該通電部に近接して上記触
   媒担体に触媒が担持され、該通電部に誘導電流を流すた
   めの加熱コイルが当該触媒担体の外周に設けられてなる
   誘導加熱型モノリス触媒を備えていることを特徴とする
   自動車用発熱式触媒コンバータ。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の自動車用発熱式触媒コ
   ンバータにおいて、上記通電部が上記触媒担体の表面に
   所定の電気抵抗値を有するよう膜状に形成された通電層
   であり、該通電層の上に上記触媒よりなる触媒層が形成
   されているもの。
7. 【請求項７】 請求項５又は請求項６に記載の自動車用
   発熱式触媒コンバータにおいて、上記通電部が上記触媒
   担体の一部に形成されているもの。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の自動車用発熱式触媒コ
   ンバータにおいて、上記通電部が上記触媒担体における
   排気ガス流れ方向の上流部位のみに設けられているも
   の。
9. 【請求項９】 請求項１乃至請求項６及び請求項８のい
   ずれか一に記載の自動車用発熱式触媒コンバータにおい
   て、上記加熱コイルが上記触媒担体における排気ガス流
   れ方向の上流部位のみに設けられているもの。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９のいずれか一に
    記載の自動車用発熱式触媒コンバータにおいて、上記誘
    導加熱型モノリス触媒に近接させてその排気ガス流れ方
    向の下流側に、非誘導加熱型のモノリス触媒が配置され
    ているもの。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０のいずれか一
    に記載の自動車用発熱式触媒コンバータにおいて、上記
    誘導加熱型モノリス触媒の温度を検出する温度検出端子
    と、該温度検出端子によって検出される触媒温度に基づ
    いて上記加熱コイルの通電を制御する通電制御手段とを
    備えているもの。