JPH06341314A - 通電加熱式触媒装置 - Google Patents
通電加熱式触媒装置Info
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- JPH06341314A JPH06341314A JP5132067A JP13206793A JPH06341314A JP H06341314 A JPH06341314 A JP H06341314A JP 5132067 A JP5132067 A JP 5132067A JP 13206793 A JP13206793 A JP 13206793A JP H06341314 A JPH06341314 A JP H06341314A
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
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- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ヒータ金属箔の材質の相違あるいは温度変化
にともなう熱応力に対し、触媒担体の耐久性を向上する
ことを目的とする。 【構成】 中心体１０を中心にヒータ箔９と非ヒータ箔
６〜８とを重ねて巻回して形成した触媒担体を外筒３に
収容し、触媒担体に通電して加熱せしめる通電加熱式触
媒装置において、触媒担体の外周部にて、非ヒータ箔６
〜８と外筒３との間に応力緩衝材５を介在させる。
にともなう熱応力に対し、触媒担体の耐久性を向上する
ことを目的とする。 【構成】 中心体１０を中心にヒータ箔９と非ヒータ箔
６〜８とを重ねて巻回して形成した触媒担体を外筒３に
収容し、触媒担体に通電して加熱せしめる通電加熱式触
媒装置において、触媒担体の外周部にて、非ヒータ箔６
〜８と外筒３との間に応力緩衝材５を介在させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は通電加熱式触媒装置に関
する。この種の加熱式触媒装置は、内燃機関の排気通路
の設けられ、排気ガス中に含まれるＣＯ，ＨＣ等の有害
成分を完全燃焼させて排気ガスを浄化する場合におい
て、内燃機関の冷間時に所定温度以上で作用する触媒の
機能を活性化するべく昇温するのに使用される。
する。この種の加熱式触媒装置は、内燃機関の排気通路
の設けられ、排気ガス中に含まれるＣＯ，ＨＣ等の有害
成分を完全燃焼させて排気ガスを浄化する場合におい
て、内燃機関の冷間時に所定温度以上で作用する触媒の
機能を活性化するべく昇温するのに使用される。
【０００２】
【従来の技術】特開昭６２−２７３０５０号公報には、
中心体を中心に複数の金属箔が伸開線状に巻回され、外
筒に収容されかつ外周端が外筒内面に接合された構造の
金属製触媒担体が開示されている。また、特表平３−５
００９１１号公報には、金属箔と絶縁層とを重ねて巻回
して形成した円柱状の触媒担体に通電して加熱せしめる
通電加熱式触媒装置において、絶縁層は触媒担体外周ま
で延び、触媒担体を円筒状ケース内に挿入して触媒担体
の外周をケースに接合せしめるようにした通電加熱式触
媒装置が開示されている。
中心体を中心に複数の金属箔が伸開線状に巻回され、外
筒に収容されかつ外周端が外筒内面に接合された構造の
金属製触媒担体が開示されている。また、特表平３−５
００９１１号公報には、金属箔と絶縁層とを重ねて巻回
して形成した円柱状の触媒担体に通電して加熱せしめる
通電加熱式触媒装置において、絶縁層は触媒担体外周ま
で延び、触媒担体を円筒状ケース内に挿入して触媒担体
の外周をケースに接合せしめるようにした通電加熱式触
媒装置が開示されている。
【０００３】この種の触媒装置では、触媒担体の外周部
にも絶縁層が存在するために、大きな繰り返し熱応力の
かかる触媒担体外周部の絶縁層、および絶縁層と金属箔
との接合部が損傷を受けたり、触媒担体外周部とケース
との間に十分な接合を得ることができないために触媒担
体外周部の耐久性が低下するという問題がある。このよ
うな問題に対応するために、出願人は、先願である特願
平４−９９５９７号にて、金属箔と絶縁層とを重ねて中
心電極のまわりに巻回して形成した触媒担体に通電して
加熱せしめる通電加熱式触媒装置において、金属箔のう
ちの一部の金属箔の長さを他のものより長く形成するこ
とにより、触媒担体の外周部では絶縁層を介さずに金属
箔のみを巻回して金属箔同士を接合せしめ、その触媒担
体をケース内に挿入して触媒担体の外周をケースに接合
せしめるようにした触媒装置を提案している。
にも絶縁層が存在するために、大きな繰り返し熱応力の
かかる触媒担体外周部の絶縁層、および絶縁層と金属箔
との接合部が損傷を受けたり、触媒担体外周部とケース
との間に十分な接合を得ることができないために触媒担
体外周部の耐久性が低下するという問題がある。このよ
うな問題に対応するために、出願人は、先願である特願
平４−９９５９７号にて、金属箔と絶縁層とを重ねて中
心電極のまわりに巻回して形成した触媒担体に通電して
加熱せしめる通電加熱式触媒装置において、金属箔のう
ちの一部の金属箔の長さを他のものより長く形成するこ
とにより、触媒担体の外周部では絶縁層を介さずに金属
箔のみを巻回して金属箔同士を接合せしめ、その触媒担
体をケース内に挿入して触媒担体の外周をケースに接合
せしめるようにした触媒装置を提案している。
【０００４】これによると、触媒担体外周部には絶縁層
が存在しないため加熱度合が小さく大きな繰り返し熱応
力のかかる触媒担体外周部の耐熱疲労特性を向上させ、
かつ触媒担体外周部全体とケースとを強固に接合するこ
とができる。
が存在しないため加熱度合が小さく大きな繰り返し熱応
力のかかる触媒担体外周部の耐熱疲労特性を向上させ、
かつ触媒担体外周部全体とケースとを強固に接合するこ
とができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特に、
上記の触媒装置では、絶縁層と、金属箔のうちでヒータ
を構成していない非ヒータ箔の端末とが、ハニカム状担
体の中心電極と外筒との間の中間部分で結合されるの
で、ヒータ金属箔の材質の違いから生ずる熱膨張差によ
り部分的に周方向の剪断応力が生じて、絶縁層と非ヒー
タ箔の両者間の剥離が起きやすい、という問題がある。
上記の触媒装置では、絶縁層と、金属箔のうちでヒータ
を構成していない非ヒータ箔の端末とが、ハニカム状担
体の中心電極と外筒との間の中間部分で結合されるの
で、ヒータ金属箔の材質の違いから生ずる熱膨張差によ
り部分的に周方向の剪断応力が生じて、絶縁層と非ヒー
タ箔の両者間の剥離が起きやすい、という問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明によれば、中心体を中心に金属箔を重ねて巻回
して形成した触媒担体を外筒に収容し、触媒担体に通電
して加熱せしめる通電加熱式触媒装置において、前記外
周側金属箔端部以外の金属箔と外筒との間に応力緩衝材
を介在させたことを特徴とする通電加熱式触媒装置が提
供される。
め本発明によれば、中心体を中心に金属箔を重ねて巻回
して形成した触媒担体を外筒に収容し、触媒担体に通電
して加熱せしめる通電加熱式触媒装置において、前記外
周側金属箔端部以外の金属箔と外筒との間に応力緩衝材
を介在させたことを特徴とする通電加熱式触媒装置が提
供される。
【０００７】
【作用】触媒担体の外周部では、低温時と高温時との温
度差により、部分的な半径方向の熱応力を受けるが、本
発明では、触媒担体の外周部にて、非ヒータ箔と外筒と
の間に応力緩衝材を介在させたので、部分的な半径方向
の熱膨張にともなう応力をこの応力緩衝材により吸収す
ることができる。
度差により、部分的な半径方向の熱応力を受けるが、本
発明では、触媒担体の外周部にて、非ヒータ箔と外筒と
の間に応力緩衝材を介在させたので、部分的な半径方向
の熱膨張にともなう応力をこの応力緩衝材により吸収す
ることができる。
【０００８】
【実施例】図１及び図２において、平箔１及び波箔２を
交互に重ねて配置した複数対の金属箔６（１，２）〜９
の各々の一端を棒状の中心電極１０に結合し、この中心
電極１０を中心に渦巻き状に巻回し、このようにして得
られた略ハニカム構造の金属製触媒担体を金属外筒３に
収容した通電加熱式触媒装置が示される。図１では、簡
単のために、平箔１及び波箔２の対から成る４つの金属
箔６〜９が９０度おきに配置され、その中の１本（９）
をヒータ箔とし、他の３本（６〜８）を非ヒータ箔とし
て構成してある。
交互に重ねて配置した複数対の金属箔６（１，２）〜９
の各々の一端を棒状の中心電極１０に結合し、この中心
電極１０を中心に渦巻き状に巻回し、このようにして得
られた略ハニカム構造の金属製触媒担体を金属外筒３に
収容した通電加熱式触媒装置が示される。図１では、簡
単のために、平箔１及び波箔２の対から成る４つの金属
箔６〜９が９０度おきに配置され、その中の１本（９）
をヒータ箔とし、他の３本（６〜８）を非ヒータ箔とし
て構成してある。
【０００９】各金属箔６〜９は、ヒータ箔であるか非ヒ
ータ箔であるかを問わず、各々平箔１及び波箔２の対か
らなり、各平箔１及び波箔２は、例えば２０％Ｃｒ−５
％Ａｌ−７５％Ｆｅの組成を有し、その板厚はいずれも
約５０μｍである。非ヒータ箔６〜８は、例えば金属箔
に酸化処理を施し、金属箔の表面に酸化皮膜を形成して
絶縁性を得るようにして形成する。また、ヒータ箔９
は、このような絶縁皮膜を形成しないで、しかも、金属
箔の他端、即ち外周端側９ａを、アース極となる金属外
筒３の内面にロー付け等で通電可能に接合し、中心電極
１０と金属外筒３との間で通電することにより、図１の
破線で示すような渦巻き状の加熱ヒータ９を得るように
している。
ータ箔であるかを問わず、各々平箔１及び波箔２の対か
らなり、各平箔１及び波箔２は、例えば２０％Ｃｒ−５
％Ａｌ−７５％Ｆｅの組成を有し、その板厚はいずれも
約５０μｍである。非ヒータ箔６〜８は、例えば金属箔
に酸化処理を施し、金属箔の表面に酸化皮膜を形成して
絶縁性を得るようにして形成する。また、ヒータ箔９
は、このような絶縁皮膜を形成しないで、しかも、金属
箔の他端、即ち外周端側９ａを、アース極となる金属外
筒３の内面にロー付け等で通電可能に接合し、中心電極
１０と金属外筒３との間で通電することにより、図１の
破線で示すような渦巻き状の加熱ヒータ９を得るように
している。
【００１０】図１において、中心電極１０は触媒担体の
中心から延び、詳細には図示していないが、約９０度曲
がって、外筒３に設けられた電極座１１により外側へ出
る。電極座１１はこの中心電極１０を外筒３から絶縁し
ている。図２は図１に示した略ハニカム構造の金属製触
媒担体の非ヒータ箔６（１，２）外周側の端部を示し、
特に、非ヒータ箔６（１，２）と外筒３との接合状態を
示している。非ヒータ箔６の平箔１と波箔２は、前述の
ように、その表面ないし側面に絶縁皮膜を保持している
ので、外筒３の内面に接触していても、互いに絶縁性は
維持される。
中心から延び、詳細には図示していないが、約９０度曲
がって、外筒３に設けられた電極座１１により外側へ出
る。電極座１１はこの中心電極１０を外筒３から絶縁し
ている。図２は図１に示した略ハニカム構造の金属製触
媒担体の非ヒータ箔６（１，２）外周側の端部を示し、
特に、非ヒータ箔６（１，２）と外筒３との接合状態を
示している。非ヒータ箔６の平箔１と波箔２は、前述の
ように、その表面ないし側面に絶縁皮膜を保持している
ので、外筒３の内面に接触していても、互いに絶縁性は
維持される。
【００１１】しかしながら、非ヒータ箔６の平箔１と波
箔２の末端部は、十分な絶縁皮膜を保持しにくく、絶縁
性が良好でないので、外筒３に接地してしまい、ヒータ
になってしまうこともあり得る。また、非ヒータ箔６の
末端部と、隣接する第２層目のヒータ箔又は非ヒータ箔
（図２では、ヒータ箔９）の平箔１と、外筒３との間に
空間部４が形成されている。
箔２の末端部は、十分な絶縁皮膜を保持しにくく、絶縁
性が良好でないので、外筒３に接地してしまい、ヒータ
になってしまうこともあり得る。また、非ヒータ箔６の
末端部と、隣接する第２層目のヒータ箔又は非ヒータ箔
（図２では、ヒータ箔９）の平箔１と、外筒３との間に
空間部４が形成されている。
【００１２】そこで、本実施例では、上記のような空間
部４に、図３に示すように、非ヒータ箔６（平箔１及び
波箔２）の端末１ａ，２ａを絶縁するべく、応力緩衝材
５を設けた。この応力緩衝材５は、図４に詳細に示すよ
うに、断面が略Ｖ字形で、ばね性の金属板５ａの表面
（Ｖ字形の内側）に絶縁層５ｂを被覆したものである。
この応力緩衝材５の略Ｖ字形の一端を折り曲げ、一方非
ヒータ箔６の平箔端末１ａ及び波箔端末２ａを重ねてこ
の折り曲げ部分５ｃに挿入しこの間に挾み込んで絶縁可
能に保持する。
部４に、図３に示すように、非ヒータ箔６（平箔１及び
波箔２）の端末１ａ，２ａを絶縁するべく、応力緩衝材
５を設けた。この応力緩衝材５は、図４に詳細に示すよ
うに、断面が略Ｖ字形で、ばね性の金属板５ａの表面
（Ｖ字形の内側）に絶縁層５ｂを被覆したものである。
この応力緩衝材５の略Ｖ字形の一端を折り曲げ、一方非
ヒータ箔６の平箔端末１ａ及び波箔端末２ａを重ねてこ
の折り曲げ部分５ｃに挿入しこの間に挾み込んで絶縁可
能に保持する。
【００１３】応力緩衝材５の折り曲げ部分５ｃに隣接す
るＶ字形の一側面は外筒３の内面に沿わせかつロー付け
等で接合する。Ｖ字形の他側面は隣接する第２層目の金
属箔９の平箔１に沿わせかつロー付け等で固定する。他
の非ヒータ箔７及び８についても非ヒータ箔６の場合と
同様にそれらの末端７ａ及び８ａを応力緩衝材５を介し
て外筒３に絶縁可能に接合する。
るＶ字形の一側面は外筒３の内面に沿わせかつロー付け
等で接合する。Ｖ字形の他側面は隣接する第２層目の金
属箔９の平箔１に沿わせかつロー付け等で固定する。他
の非ヒータ箔７及び８についても非ヒータ箔６の場合と
同様にそれらの末端７ａ及び８ａを応力緩衝材５を介し
て外筒３に絶縁可能に接合する。
【００１４】ヒータ箔９の端部は前述のように直接外筒
３の内面に通電可能に接合するか、或いは図示していな
いが、応力緩衝材６と同様の形状ではあるが絶縁層５ｂ
を有していないものを用い、導通可能に外筒３に接合し
てもよい。なお、平箔１及び波箔２を含む触媒担体には
活性アルミナ等をコーティングし触媒成分である貴金属
（例えばＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈ等）が担持されている。
３の内面に通電可能に接合するか、或いは図示していな
いが、応力緩衝材６と同様の形状ではあるが絶縁層５ｂ
を有していないものを用い、導通可能に外筒３に接合し
てもよい。なお、平箔１及び波箔２を含む触媒担体には
活性アルミナ等をコーティングし触媒成分である貴金属
（例えばＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈ等）が担持されている。
【００１５】図１に示す通電加熱式触媒装置は、排ガス
が外筒３の軸線方向に流れるように内燃機関の排気通路
に配置され、この通電加熱式触媒装置下流の排気通路に
主触媒装置（図示せず）が配置される。触媒は活性化温
度以上にならないと排ガス浄化作用を奏することができ
ない。このため、機関冷間時においては通電加熱式触媒
装置に通電して加熱し、短時間で触媒を活性化温度以上
に昇温せしめて排ガス中の有害成分を浄化せしめるよう
にしている。
が外筒３の軸線方向に流れるように内燃機関の排気通路
に配置され、この通電加熱式触媒装置下流の排気通路に
主触媒装置（図示せず）が配置される。触媒は活性化温
度以上にならないと排ガス浄化作用を奏することができ
ない。このため、機関冷間時においては通電加熱式触媒
装置に通電して加熱し、短時間で触媒を活性化温度以上
に昇温せしめて排ガス中の有害成分を浄化せしめるよう
にしている。
【００１６】中心電極１０とアース電極である外筒３と
の間に電圧を印加せしめると、電流は、図１において矢
印で示すように、ヒータ箔９によって形成された電流路
を渦巻き状に流れ、発熱する。触媒担体は温度変化によ
り、特に半径方向の熱応力を受けるが、半径方向の熱応
力はほとんどが応力緩衝材５に負荷するので、略ハニカ
ム構造の触媒担体の構造上の耐久性には直接影響を与え
ることはない。即ち、略Ｖ字形の応力緩衝材５は常時触
媒担体（第２層の金属層）を内側へ押さえているが、半
径方向の熱応力がかかった時は弾性変形して吸収する。
の間に電圧を印加せしめると、電流は、図１において矢
印で示すように、ヒータ箔９によって形成された電流路
を渦巻き状に流れ、発熱する。触媒担体は温度変化によ
り、特に半径方向の熱応力を受けるが、半径方向の熱応
力はほとんどが応力緩衝材５に負荷するので、略ハニカ
ム構造の触媒担体の構造上の耐久性には直接影響を与え
ることはない。即ち、略Ｖ字形の応力緩衝材５は常時触
媒担体（第２層の金属層）を内側へ押さえているが、半
径方向の熱応力がかかった時は弾性変形して吸収する。
【００１７】なお、ヒータ箔と外筒３は材質がほぼ同種
の金属で形成され、両者間での熱膨張差を出来るだけ小
さくするのが望ましい。応力緩衝材５に形成する絶縁層
５ｂと金属材５ａとの間、あるいは絶縁層５ｂと外筒３
との間の熱膨張差は、絶縁層５ｂの部分がごくわずかな
部分であるので実際上ほとんど問題とはならない。な
お、平箔１と波箔２との間は、全領域にわたって接合し
てもよいし、或いは部分的に接合せしめるようにしても
よい。
の金属で形成され、両者間での熱膨張差を出来るだけ小
さくするのが望ましい。応力緩衝材５に形成する絶縁層
５ｂと金属材５ａとの間、あるいは絶縁層５ｂと外筒３
との間の熱膨張差は、絶縁層５ｂの部分がごくわずかな
部分であるので実際上ほとんど問題とはならない。な
お、平箔１と波箔２との間は、全領域にわたって接合し
てもよいし、或いは部分的に接合せしめるようにしても
よい。
【００１８】
【発明の効果】本発明では、触媒担体の外周部にて、前
記金属箔と外筒との間に応力緩衝材を介在させたので、
低温時と高温時との温度差により、部分的な半径方向の
熱応力を受けても熱膨張にともなう応力を十分吸収する
ことができ、触媒担体の耐久性を向上させることができ
る。
記金属箔と外筒との間に応力緩衝材を介在させたので、
低温時と高温時との温度差により、部分的な半径方向の
熱応力を受けても熱膨張にともなう応力を十分吸収する
ことができ、触媒担体の耐久性を向上させることができ
る。
【図１】通電加熱式触媒装置の断面図である。
【図２】略ハニカム構造の金属製触媒担体の非ヒータ箔
と外筒との接合状態を示す。
と外筒との接合状態を示す。
【図３】非ヒータ箔と外筒３との間に応力緩衝材を設け
た本発明の実施例を示す。
た本発明の実施例を示す。
【図４】応力緩衝材の詳細図である。
１…平箔 ２…波箔 ３…外筒 ４…空間部 ５…応力緩衝材（５ａ…金属材、５ｂ…絶縁層、５ｃ…
折曲げ部） ６〜８…非ヒータ箔 ９…ヒータ箔 １０…中心電極 １１…電極座
折曲げ部） ６〜８…非ヒータ箔 ９…ヒータ箔 １０…中心電極 １１…電極座
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/28 ＺＡＢ ３１１ Ｍ
Claims (1)
- 【請求項１】 中心体を中心に金属箔を重ねて巻回して
形成した触媒担体を外筒に収容し、触媒担体に通電して
加熱せしめる通電加熱式触媒装置において、前記外周側
金属箔端部以外の金属箔と外筒との間に応力緩衝材を介
在させたことを特徴とする通電加熱式触媒装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5132067A JPH06341314A (ja) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | 通電加熱式触媒装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5132067A JPH06341314A (ja) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | 通電加熱式触媒装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06341314A true JPH06341314A (ja) | 1994-12-13 |
Family
ID=15072746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5132067A Withdrawn JPH06341314A (ja) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | 通電加熱式触媒装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06341314A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004293985A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 一酸化炭素除去ユニット、一酸化炭素除去方法および空気清浄装置 |
| US7063011B2 (en) * | 2001-09-13 | 2006-06-20 | Gallus Ferd. Ruesch Ag | Hot stamping cylinder |
-
1993
- 1993-06-02 JP JP5132067A patent/JPH06341314A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7063011B2 (en) * | 2001-09-13 | 2006-06-20 | Gallus Ferd. Ruesch Ag | Hot stamping cylinder |
| JP2004293985A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 一酸化炭素除去ユニット、一酸化炭素除去方法および空気清浄装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000905 |