JPH0719034A - Current-supplying heating type catalyst - Google Patents

Current-supplying heating type catalyst

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JPH0719034A
JPH0719034A JP5149379A JP14937993A JPH0719034A JP H0719034 A JPH0719034 A JP H0719034A JP 5149379 A JP5149379 A JP 5149379A JP 14937993 A JP14937993 A JP 14937993A JP H0719034 A JPH0719034 A JP H0719034A
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JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
upstream
heat
electrically heated
laminated structure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5149379A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masakatsu Sanada
昌克 真田
Koji Yoshizaki
康二 吉▲崎▼
Toru Yoshinaga
融 吉永
Masahiko Watanabe
聖彦 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Nippon Steel Corp
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to US08/201,972 priority patent/US5582805A/en
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

PURPOSE:To heat catalyst partially, and prevent oxidation reaction heat from escaping outside. CONSTITUTION:Current-carrying heating type catalyst 9 composed of a layered structure body of metallic thin plates and metallic corrugated plates in formed of an upstream catalyst 14 and a downstream catalyst 15. The outer peripheral part of the upstream catalyst 14 is connected to an electrode 19, and an electric surrent is supplied to the downstram catalyst 15 from the upstream catalyst 14 through the central part 13 of the layered structure body. At this time, only a heating area 27 positioned in the vicinity of the upstream end surface of the upstream catalyst 14 is partially heated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は通電加熱式触媒に関す
る。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an electrically heated catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】排気ガス中の有害成分を浄化するための
触媒は活性化温度以上にならないと浄化作用を発揮せ
ず、従って機関始動後早期に触媒による浄化作用を開始
させるためには触媒をできるだけ早く活性化温度まで上
昇させる必要がある。そこで触媒を担持した金属製薄板
と金属製波形板の積層構造体を排気通路内に配置し、積
層構造体に電流を流すことにより積層構造体全体を発熱
させて積層構造体により担持された触媒を短時間のうち
に活性化温度まで上昇させるようにした通電加熱式触媒
が公知である(特開平3−246315号公報参照)。
2. Description of the Related Art A catalyst for purifying harmful components in exhaust gas does not exert a purifying action unless it reaches an activation temperature or higher. Therefore, in order to start the purifying action by the catalyst early after the engine is started, the catalyst must be activated. It is necessary to raise to the activation temperature as soon as possible. Therefore, a laminated structure of a metal thin plate and a metal corrugated plate supporting a catalyst is placed in the exhaust passage, and an electric current is passed through the laminated structure to heat the entire laminated structure to thereby generate a catalyst supported by the laminated structure. An electrically heated catalyst is known in which the temperature is raised to the activation temperature within a short time (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-246315).

【0003】ところがこのような積層構造体では積層構
造体の一部の領域の触媒が活性化温度に達して未燃H
C,CO等の酸化反応が開始されるとその酸化反応熱に
よって短時間のうちに積層構造体全体の触媒が活性化温
度に達する。従ってこのような積層構造体において触媒
全体を活性化温度まで短時間のうちに上昇させるには積
層構造体の一部の温度のみを早期に上昇させれば十分で
あり、従って上述の通電加熱式触媒のように積層構造体
全体を発熱させることは電力を無駄に消費するだけで意
味のないことになる。
However, in such a laminated structure, the catalyst in a partial region of the laminated structure reaches the activation temperature and unburned H
When the oxidation reaction of C, CO, etc. is started, the catalyst of the entire laminated structure reaches the activation temperature within a short time due to the heat of the oxidation reaction. Therefore, in such a laminated structure, in order to raise the temperature of the entire catalyst to the activation temperature in a short time, it is sufficient to raise only a part of the temperature of the laminated structure at an early stage. It is meaningless to heat the entire laminated structure like a catalyst because it wastes electric power.

【0004】ところで未燃HC,CO等の酸化反応は触
媒と接触する排気ガス量が多いほど活発となり、それに
伴なって発生する酸化反応熱も大きくなる。従って積層
構造体の一部を発熱せしめることによって触媒全体を早
期に活性化温度まで上昇させるためには流通する排気ガ
ス量が多い積層構造体部分を発熱させることが好ましい
ことになる。この場合、流通する排気ガス量が最も多い
積層構造体部分は排気通路の中央部に位置する積層構造
体の中央部であると考えられる。
By the way, the oxidation reaction of unburned HC, CO, etc. becomes more active as the amount of exhaust gas in contact with the catalyst increases, and the heat of oxidation reaction generated with it increases. Therefore, in order to quickly raise the entire catalyst to the activation temperature by causing a part of the laminated structure to generate heat, it is preferable to generate heat in the part of the laminated structure having a large amount of exhaust gas flowing. In this case, it is considered that the laminated structure portion having the largest amount of exhaust gas flowing therein is the central portion of the laminated structure located in the central portion of the exhaust passage.

【0005】そこで積層構造体の中央部を局所的に発熱
させるために積層構造体の中心部に中心電極を配置し、
この中心電極から積層構造体の中央部に電流を供給して
積層構造体の中央部のみを発熱させるようにした通電加
熱式触媒が公知である(特開昭48−54312号公報
参照)。
Therefore, in order to locally generate heat in the central portion of the laminated structure, a center electrode is arranged in the central portion of the laminated structure,
An electrically heated catalyst is known in which a current is supplied from the central electrode to the central portion of the laminated structure to generate heat only in the central portion of the laminated structure (see Japanese Patent Laid-Open No. 48-54312).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
に中心電極を設けてこの中心電極から積層構造体の中央
部のみを発熱させるようにすると未燃HC,COの酸化
反応が開始されたときに酸化反応熱が中心電極を介して
外部に逃げ、斯くして触媒全体が活性化温度に達するの
に時間を要するという問題がある。
However, when the center electrode is provided in this way and heat is generated only from the center part of the laminated structure from the center electrode, the unburned HC and CO are oxidized when the oxidation reaction is started. There is a problem that the heat of reaction escapes to the outside through the center electrode, and thus it takes time for the entire catalyst to reach the activation temperature.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、機関排気通路内に配置された通電
加熱式触媒において、触媒の外周部から触媒の中心部を
通って再び触媒の外周部に至る電流路を形成し、この電
流路に沿う一部の触媒領域のみを発熱領域とすると共に
残りの触媒領域を実質的に発熱しない非発熱領域として
いる。
In order to solve the above problems, according to the present invention, in an electrically heated catalyst arranged in an engine exhaust passage, the catalyst is passed from the outer peripheral portion of the catalyst through the central portion of the catalyst and then again. A current path reaching the outer peripheral portion of the catalyst is formed, and only a part of the catalyst area along the current path is a heat generating area and the remaining catalyst area is a non-heat generating area that does not substantially generate heat.

【0008】更に本発明によれば上記問題点を解決する
ために、触媒の外周部から触媒の中心部に向けて延びる
絶縁領域を触媒内に形成してこの絶縁領域の周りに電流
路を形成し、絶縁領域に対して上流側に位置する触媒部
分の少くとも一部を発熱領域とすると共に絶縁領域に対
して下流側に位置する触媒部分を実質的に発熱しない非
発熱領域としている。
Further, according to the present invention, in order to solve the above problems, an insulating region extending from the outer peripheral portion of the catalyst toward the central portion of the catalyst is formed in the catalyst, and a current path is formed around this insulating region. However, at least a part of the catalyst portion located upstream of the insulating area is a heat generating area, and the catalyst portion downstream of the insulating area is a non-heat generating area that does not substantially generate heat.

【0009】[0009]

【作用】第1番目の発明では触媒の外周部から供給され
た電流によって発熱すべき触媒領域が局所的に通電加熱
される。第2番目の発明では上流側に位置する触媒部分
が通電加熱され、この触媒部分における酸化反応熱が排
気ガスにより下流側に位置する触媒部分に運ばれて下流
側の触媒部分が加熱される。
According to the first aspect of the invention, the catalyst region, which should generate heat, is locally energized and heated by the current supplied from the outer peripheral portion of the catalyst. In the second aspect of the invention, the catalyst portion located on the upstream side is electrically heated, and the heat of oxidation reaction in this catalyst portion is carried by the exhaust gas to the catalyst portion located on the downstream side to heat the catalyst portion on the downstream side.

【0010】[0010]

【実施例】図1を参照すると、1は機関本体、2は排気
マニホルド、3は触媒コンバータ、4は排気管、5は必
要に応じて設けられる2次空気供給装置を夫々示し、2
次空気供給装置5は機関駆動のエアポンプ6と、排気マ
ニホルド2内に供給すべき2次空気量を制御する制御弁
7から構成される。触媒コンバータ3のケーシング9内
には通電加熱式触媒9が配置され、通電加熱式触媒9下
流のケーシング8内には三元触媒からなる主触媒10が
配置される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is an exhaust manifold, 3 is a catalytic converter, 4 is an exhaust pipe, 5 is a secondary air supply device provided as necessary, and 2 respectively.
The secondary air supply device 5 includes an engine-driven air pump 6 and a control valve 7 that controls the amount of secondary air to be supplied into the exhaust manifold 2. An electrically heated catalyst 9 is arranged in a casing 9 of the catalytic converter 3, and a main catalyst 10 made of a three-way catalyst is arranged in a casing 8 downstream of the electrically heated catalyst 9.

【0011】図2は触媒コンバータ3内に配置された通
電加熱式触媒9の第1実施例を示している。この通電加
熱式触媒9は図3に示されるように抵抗体からなる金属
製薄板11と抵抗体からなる金属製薄板12とを中心軸
線回りで交互に巻設した積層構造体からなる。この積層
構造体は図2からわかるように共通の積層構造体中心部
13と、積層構造体中心部13の上流側において積層構
造体中心部13から半径方向外方に向けてケーシング8
の内周面近傍まで延びる上流側積層構造体14と、積層
構造体中心部13の下流側において積層構造体中心部1
3から半径方向外方に向けてケーシング8の内周面まで
延びる下流側積層体15とにより構成される。これら上
流側積層構造体14および下流側積層構造体15は半径
方向の全長に亘ってほぼ一様な軸方向巾を有するディス
ク状をなしており、上流側積層構造体14と下流側積層
構造体15間には積層構造体中心部13の外周面から外
方に向けて延びるディスク状の絶縁空間16が形成され
る。
FIG. 2 shows a first embodiment of the electrically heated catalyst 9 arranged in the catalytic converter 3. As shown in FIG. 3, the electrically heated catalyst 9 has a laminated structure in which a metal thin plate 11 made of a resistor and a metal thin plate 12 made of a resistor are alternately wound around a central axis. As shown in FIG. 2, this laminated structure has a common laminated structure central portion 13 and a casing 8 extending radially outward from the laminated structure central portion 13 on the upstream side of the laminated structure central portion 13.
Of the upstream laminated structure 14 extending to the vicinity of the inner peripheral surface of the laminated structure, and the laminated structure central part 1 on the downstream side of the laminated structure central part 13.
3 and the downstream side laminated body 15 extending outward in the radial direction to the inner peripheral surface of the casing 8. The upstream-side laminated structure 14 and the downstream-side laminated structure 15 have a disk shape having a substantially uniform axial width over the entire length in the radial direction, and the upstream-side laminated structure 14 and the downstream-side laminated structure. A disk-shaped insulating space 16 extending outward from the outer peripheral surface of the laminated structure central portion 13 is formed between the portions 15.

【0012】上流側積層構造体14の外周部は金属製筒
状体17の内周面上に溶接固定され、この金属製筒状体
17は絶縁体18を介してケーシング3の外方に突出す
る電極19に連結される。一方、下流側積層構造体15
の外周部はケーシング3の内周面に溶接固定される。図
1に示されるように電極19はスイッチ20を介して電
源21のプラス側に接続され、電源21のマイナス側は
ケーシング8に接続される。
The outer peripheral portion of the upstream side laminated structure 14 is welded and fixed to the inner peripheral surface of the metallic cylindrical body 17, and the metallic cylindrical body 17 protrudes to the outside of the casing 3 via the insulator 18. Is connected to the electrode 19. On the other hand, the downstream laminated structure 15
The outer peripheral portion of is fixed to the inner peripheral surface of the casing 3 by welding. As shown in FIG. 1, the electrode 19 is connected to the positive side of the power source 21 via the switch 20, and the negative side of the power source 21 is connected to the casing 8.

【0013】積層構造体中心部13、上流側積層構造体
14および下流側積層構造体15を構成する金属製薄板
11および金属製波形板12の両面は電気絶縁体である
酸化アルミナ層によって覆われており、更にこれら金属
製薄板11および金属製波形板12の両面上には三元触
媒粒子が担持されている。従って積層構造体は触媒の役
目を果しており、従って以下上流側積層構造体14を上
流側触媒と称し、下流側積層構造体15を下流側触媒と
称する。
Both sides of the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 constituting the laminated structure central portion 13, the upstream laminated structure 14 and the downstream laminated structure 15 are covered with an alumina oxide layer which is an electrical insulator. Further, three-way catalyst particles are carried on both surfaces of the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12. Therefore, the laminated structure serves as a catalyst, and hence the upstream laminated structure 14 is referred to as an upstream catalyst and the downstream laminated structure 15 is referred to as a downstream catalyst.

【0014】上述したように金属製薄板11および金属
製波形板12の両面は電気絶縁体からなる酸化アルミナ
層によって覆われているのでスイッチ20をオンにする
と電流が金属製筒状体17から金属製薄板11および金
属製波形板12内を円周方向に流れて積層構造体中心部
13に達し、次いで下流側触媒15を構成する金属製薄
板11および金属製波形板12内を円周方向に流れてケ
ーシング3に達する。このとき前述したように金属製薄
板11および金属製波形板12は抵抗体からなるので積
層構造体全体が発熱することになる。しかしながら本発
明では積層構造体全体を発熱させるのではなく積層構造
体の一部のみを部分的に発熱させるために、図2に示す
第1実施例では上流側触媒14の一部のみを部分的に発
熱させるために特別の処理が施こされており、次にこの
特別の処理について説明する。
As described above, since both surfaces of the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 are covered with the alumina oxide layer made of an electric insulator, when the switch 20 is turned on, a current flows from the metal cylindrical body 17 to the metal. Circularly flows in the thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 to reach the laminated structure central portion 13, and then in the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 that constitute the downstream side catalyst 15 in the circumferential direction. It flows and reaches the casing 3. At this time, as described above, since the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 are made of resistors, the entire laminated structure will generate heat. However, in the present invention, not only the entire laminated structure is heated but only a part of the laminated structure is partially heated. Therefore, in the first embodiment shown in FIG. 2, only a part of the upstream side catalyst 14 is partially heated. Since a special treatment is applied to heat the sheet, the special treatment will be described below.

【0015】即ち、図2においてドットで示される下流
側触媒15の両端面部分22,23は図4(B)に示さ
れるように金属製薄板11の端面部分と金属製波形板1
2の端面部分との相互に接触する部分24が放電加工に
より互いに溶融せしめられる。このように接触部分24
を溶融せしめると酸化アルミナ層が破壊されるために互
いに隣接する金属製薄板11と金属製波形板12とが短
絡し、従って電流はこれら短絡部分を通って下流側触媒
15内を半径方向に流れることになる。この場合、電流
は短絡部分から隣接する短絡部分に流れる間に金属製薄
板11および金属製波形板12内を流れるがこの距離は
短かく、従って下流側触媒15は半径方向に実質的にほ
とんど抵抗のない導通状態となる。従って下流側触媒1
5は実質的に発熱しないことになる。
That is, both end face portions 22 and 23 of the downstream side catalyst 15 shown by dots in FIG. 2 are the end face portions of the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 1 as shown in FIG. 4 (B).
The portions 24 of the two end face portions that contact each other are melted together by electrical discharge machining. Thus, the contact portion 24
Is melted, the alumina oxide layer is destroyed, so that the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 adjacent to each other are short-circuited, so that the electric current flows in the radial direction in the downstream catalyst 15 through these short-circuited portions. It will be. In this case, the current flows in the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 while flowing from the short-circuited portion to the adjacent short-circuited portion, but this distance is short, and therefore the downstream side catalyst 15 is substantially resistant to the radial direction. There is no conduction. Therefore, the downstream catalyst 1
No. 5 does not substantially generate heat.

【0016】一方、図2においてドットで示される上流
側触媒14の外周部の両端面部分25および上流側触媒
14の中央部の両端面部分26も図4(B)に示される
ように互いに接触する部分24が放電加工により互いに
溶融されている。従って上流側触媒14の外周部および
中央部も半径方向に実質的にほとんど抵抗のない導通状
態となり、従って上流側触媒14の外周部および中央部
も実質的に発熱しないことになる。
On the other hand, both end surface portions 25 of the outer peripheral portion of the upstream side catalyst 14 and both end surface portions 26 of the central portion of the upstream side catalyst 14 which are shown by dots in FIG. 2 also contact each other as shown in FIG. 4 (B). The parts 24 to be melted are melted by electric discharge machining. Therefore, the outer peripheral portion and the central portion of the upstream side catalyst 14 are also brought into a conductive state with substantially no resistance in the radial direction, so that the outer peripheral portion and the central portion of the upstream side catalyst 14 do not substantially generate heat.

【0017】これに対して図2および図3において破線
27により囲まれた領域では金属製薄板11および金属
製波形板12を巻設する際に図4において符号28で示
すように金属製薄板11と金属製波形板12の接触部分
のうちの一部分がレーザビームを用いて互いに接合され
る。このようなレーザビームによる接合部分28は図3
にされるように一様に分散して形成される。このように
レーザビームを用いて金属製薄板11と金属製波形板1
2とを互いに接合するとこの接合部分28の酸化アルミ
ナ層が破壊されて金属製薄板11と金属製波形板12と
が導通すると共にこの接合部分28の抵抗値はかなり小
さくなる。そのために接合部分28内を流れる電流量の
方が金属製薄板11および金属製波形板12内を円周方
向に流れる電流量よりもはるかに多くなる。その結果、
接合部分28の抵抗値は小さくても発生するジュール熱
は金属製薄板11および金属製波形板12において発生
するジュール熱よりもはるかに大きくなり、従って上流
側触媒14に電流を流すと接合部分28が発熱すること
になる。
On the other hand, in the region surrounded by the broken line 27 in FIGS. 2 and 3, when the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 are wound, the metal thin plate 11 is denoted by reference numeral 28 in FIG. And a part of the contact portion of the metal corrugated plate 12 is bonded to each other using a laser beam. The joint portion 28 formed by such a laser beam is shown in FIG.
As shown in FIG. In this way, the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 1 are formed by using the laser beam.
When the two are joined to each other, the alumina oxide layer of the joint portion 28 is destroyed, the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 are electrically connected, and the resistance value of the joint portion 28 becomes considerably small. Therefore, the amount of current flowing in the joint portion 28 is much larger than the amount of current flowing in the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 in the circumferential direction. as a result,
Even if the resistance value of the joint portion 28 is small, the Joule heat generated is much larger than the Joule heat generated in the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12. Therefore, when an electric current is passed through the upstream side catalyst 14, the joint portion 28 Will generate heat.

【0018】このように図2に示す積層構造体に電流を
流すと破線27で囲まれた領域のみが発熱することにな
り、残りの領域は実質的に発熱しないことになる。図2
からわかるように発熱領域27は上流側触媒14の上流
側端面からわずかばかり奥まったところに形成されてい
るがこの発熱領域27を上流側触媒14の上流側端面に
形成することもできる。いずれにしても図2に示される
第1実施例ではスイッチ20がオンにされると上流側触
媒14の外周部と中央部を除く上流側端面の中間部分に
位置する発熱領域27がドーナツ状に発熱することにな
る。
As described above, when a current is applied to the laminated structure shown in FIG. 2, only the area surrounded by the broken line 27 generates heat, and the remaining area does not substantially generate heat. Figure 2
As can be seen from the above, the heat generating region 27 is formed slightly behind the upstream end face of the upstream catalyst 14, but the heat generating region 27 can also be formed on the upstream end face of the upstream catalyst 14. In any case, in the first embodiment shown in FIG. 2, when the switch 20 is turned on, the heat generating area 27 located in the intermediate portion of the upstream end surface excluding the outer peripheral portion and the central portion of the upstream catalyst 14 becomes a donut shape. You will get a fever.

【0019】図2に示す通電加熱式触媒9は例えば機関
が始動するや否や通電が開始される。通電が開始される
と発熱領域27が発熱して発熱領域27の三元触媒の温
度が短時間のうちに活性化温度まで上昇する。機関始動
後暫らくの間混合気がリッチにされる場合には機関から
多量の未燃HC,COが排出されるが排気ガス中の酸素
濃度は極めて低く、従ってこの場合には三元触媒が活性
化温度に達しても未燃HC,COの酸化作用はほとんど
行われない。従って機関始動後暫らくの間混合気がリッ
チにされる場合には未燃HC,COの酸化作用を開始さ
せるために三元触媒が活性化温度に達するや否や2次空
気供給装置5から2次空気が供給される。
The energization heating type catalyst 9 shown in FIG. 2 is energized as soon as the engine is started. When energization is started, the heat generation region 27 generates heat and the temperature of the three-way catalyst in the heat generation region 27 rises to the activation temperature in a short time. When the air-fuel mixture is made rich for a while after the engine is started, a large amount of unburned HC and CO are discharged from the engine, but the oxygen concentration in the exhaust gas is extremely low. Even when the activation temperature is reached, the unburned HC and CO are hardly oxidized. Therefore, when the air-fuel mixture is made rich for some time after the engine is started, as soon as the three-way catalyst reaches the activation temperature in order to start the oxidation action of unburned HC and CO, the secondary air supply devices 5 to 2 Next air is supplied.

【0020】2次空気が供給されて発熱領域27におい
て未燃HC,COの酸化反応が開始されるとこの未燃H
C,COの酸化反応による酸化反応熱は極めて大きく、
従って未燃HC,COの酸化反応が開始されると排気ガ
スによる加熱作用も手伝って上流側触媒14全体が短時
間のうちに活性化温度に達する。上流側触媒14の温度
が上昇すると上流側触媒14の熱が排気ガスにより運ば
れて下流側触媒15に伝達され、斯くして下流側触媒1
5も温度上昇して活性化温度に達する。従って機関始動
後短時間のうちに上流側触媒14および下流側触媒15
において未燃HC,COの浄化作用が開始されることに
なる。
When the secondary air is supplied to start the oxidation reaction of unburned HC and CO in the heat generation region 27, this unburned H
The heat of oxidation reaction due to the oxidation reaction of C and CO is extremely large,
Therefore, when the oxidation reaction of unburned HC and CO is started, the heating effect of the exhaust gas also assists and the entire upstream side catalyst 14 reaches the activation temperature in a short time. When the temperature of the upstream side catalyst 14 rises, the heat of the upstream side catalyst 14 is carried by the exhaust gas and transferred to the downstream side catalyst 15, thus the downstream side catalyst 1
5 also rises in temperature and reaches the activation temperature. Therefore, the upstream side catalyst 14 and the downstream side catalyst 15 can be arranged within a short time after the engine is started.
At this point, the purification action of unburned HC and CO is started.

【0021】このように上流側触媒14において酸化反
応が開始されると上流側触媒14は酸化反応熱によって
温度上昇を開始するので通電加熱式触媒9への通電が停
止される。次いで暫らくすると主三元触媒10も活性化
温度に達し、主三元触媒10においても未燃HC,CO
の浄化作用が開始される。なお、機関始動直後のファス
トアイドリング運転時は排気ガス量が少なく、このとき
機関から排出される未燃HC,COは通電加熱式触媒9
のみによって十分に浄化しうる。その後車両が走行を開
始する頃には主三元触媒10が活性化温度に達している
のでこのときには主に主三元触媒10において排気ガス
の浄化作用が行われる。
When the oxidation reaction is started in the upstream side catalyst 14 in this way, the temperature of the upstream side catalyst 14 starts to rise due to the heat of the oxidation reaction, so that the energization to the electrically heated catalyst 9 is stopped. Then, after a while, the main three-way catalyst 10 also reaches the activation temperature, and the main three-way catalyst 10 also has unburned HC and CO.
The purification action of is started. Note that the amount of exhaust gas is small during the fast idling operation immediately after the engine is started, and unburned HC and CO discharged from the engine at this time are the electrically heated catalyst 9
It can be purified sufficiently by itself. After that, when the vehicle starts traveling, the main three-way catalyst 10 has reached the activation temperature, so that the main three-way catalyst 10 mainly performs the exhaust gas purification action at this time.

【0022】なお、機関始動直後から混合気がリーン或
いは理論空燃比にされるときには排気ガス中に十分な酸
素が存在するので2次空気供給装置5を設ける必要はな
い。また、機関始動直後から未燃HC,COの酸化作用
を開始させる場合には機関始動前から通電加熱式触媒9
を通電加熱すればよい。ところで未燃HC,COの酸化
反応は未燃HC,COの量の多い領域、即ち通電加熱式
触媒9内を流通する排気ガス量が多い領域で活発に行わ
れる。触媒コンバータ3内においては排気ガスの流通量
は周辺部よりも中央部の方が多く、従って上流側触媒1
4ではその周辺部よりも中央部において未燃HC,CO
の酸化反応が活発が行われる。従って上流側触媒14で
はその周辺部よりも中央部において多くの酸化反応熱が
発生し、この酸化反応熱を外部に逃すことなく下流側触
媒15の加熱に用いることができることが好ましい。本
発明では酸化反応熱の発生量の少ない上流側触媒14の
外周部に電極19が接続されており、従って電極19を
介して外部に逃げる酸化反応熱は極めて少ない。従って
上流側触媒14において発生する酸化反応熱の大部分を
下流側触媒15の加熱のために用いることができ、斯く
して通電加熱式触媒9全体を短時間のうちに活性化温度
まで上昇させることができることになる。また、電極1
9が上流側触媒14に流入する排気ガスの障害とならな
いので上流側触媒14の中央部全体で早期に未燃HC,
COの酸化反応を開始することができる。
When the air-fuel mixture is made lean or at the stoichiometric air-fuel ratio immediately after the engine is started, it is not necessary to provide the secondary air supply device 5 because there is sufficient oxygen in the exhaust gas. Further, when the oxidation action of unburned HC and CO is started immediately after the engine is started, the electric heating type catalyst 9 is started before the engine is started.
Should be heated by energization. By the way, the oxidation reaction of unburned HC and CO is actively performed in a region where the amount of unburned HC and CO is large, that is, in a region where the amount of exhaust gas flowing through the electrically heated catalyst 9 is large. In the catalytic converter 3, the amount of exhaust gas flowing in the central portion is larger than that in the peripheral portion, so that the upstream side catalyst 1
In No. 4, unburned HC and CO in the central part rather than the peripheral part
The oxidation reaction of is activated. Therefore, in the upstream side catalyst 14, a larger amount of heat of oxidation reaction is generated in the central portion than in the peripheral portion thereof, and it is preferable that the heat of the oxidation reaction can be used for heating the downstream side catalyst 15 without being released to the outside. In the present invention, the electrode 19 is connected to the outer peripheral portion of the upstream side catalyst 14 which generates a small amount of heat of oxidation reaction, and therefore the heat of oxidation reaction escaping to the outside via the electrode 19 is extremely small. Therefore, most of the oxidation reaction heat generated in the upstream side catalyst 14 can be used for heating the downstream side catalyst 15, thus raising the whole of the electrically heated catalyst 9 to the activation temperature in a short time. It will be possible. Also, the electrode 1
Since 9 does not hinder the exhaust gas flowing into the upstream side catalyst 14, the unburned HC,
The CO oxidation reaction can be initiated.

【0023】また、通電加熱式触媒9において良好な浄
化作用を行うには通電加熱式触媒9が一定以上の表面積
を有することが必要であり、そのためには通電加熱式触
媒9は一定以上の軸方向長さを有することが必要とな
る。この場合、一定以上の軸方向長さを確保しつつ絶縁
空間16を隔てて通電加熱式触媒9を上流側触媒14と
下流側触媒15に分離すると次のような利点がある。
Further, in order to perform a good purification action in the electrically heated catalyst 9, it is necessary that the electrically heated catalyst 9 has a surface area of a certain value or more. For that purpose, the electrically heated catalyst 9 has a shaft of a certain value or more. It is necessary to have a directional length. In this case, if the electrically heated catalyst 9 is separated into the upstream side catalyst 14 and the downstream side catalyst 15 with the insulating space 16 provided therebetween while ensuring a certain axial length or more, the following advantages can be obtained.

【0024】即ち、まず第1に電力消費量を低減するた
めには通電加熱式触媒9の全体の抵抗値を大きくする必
要があり、本発明におけるように通電加熱式触媒9の一
部を局所的に発熱せしめるようにした場合には発熱せし
められる部分の抵抗値を大きくする必要がある。ところ
でこの場合、図2に示されるように通電加熱式触媒9を
上流側触媒14と下流側触媒15とに分離すると上流側
触媒14の周辺部と中央部以外の発熱領域の軸方向巾は
狭くなり、従って上流側触媒14の発熱領域の抵抗値を
大きくすることができることになる。その結果、通電加
熱式触媒9を通電加熱するために必要な電力の消費量を
低減することができることになる。
That is, first of all, in order to reduce the power consumption, it is necessary to increase the overall resistance value of the electrically heated catalyst 9, and as in the present invention, a part of the electrically heated catalyst 9 is locally removed. In the case where heat is generated, it is necessary to increase the resistance value of the part where heat is generated. By the way, in this case, when the electrically heated catalyst 9 is separated into the upstream catalyst 14 and the downstream catalyst 15 as shown in FIG. 2, the axial width of the heat generating region other than the peripheral portion and the central portion of the upstream catalyst 14 is narrow. Therefore, the resistance value of the heat generation region of the upstream side catalyst 14 can be increased. As a result, it is possible to reduce the amount of power consumption necessary for electrically heating the electrically heated catalyst 9.

【0025】第2に通電加熱式触媒9を通電加熱すると
通電加熱式触媒9とケーシング3との間で大きな熱膨張
差が生じ、この場合通電加熱式触媒9とケーシング3と
の接合部の軸方向長さが長いとこの接合部には軸方向の
向きの大きな剪断力が発生する。ところが図2に示され
るように通電加熱式触媒9を上流側触媒14と下流側触
媒15とに分離するとケーシング3と接合せしめられる
のは下流側触媒15の外周部だけとなり、斯くして通電
加熱式触媒9とケーシング3との接合部の軸方向長さを
短かくすることができる。その結果、下流側触媒15と
ケーシング3との接合部に発生する軸方向の向きの剪断
力が小さくなり、従ってこの接合部が破損するのを回避
することができることになる。
Secondly, when the electrically heated catalyst 9 is electrically heated, a large difference in thermal expansion occurs between the electrically heated catalyst 9 and the casing 3. In this case, the shaft of the joint between the electrically heated catalyst 9 and the casing 3 is made. If the directional length is long, a large axial shearing force is generated at this joint. However, when the electrically heated catalyst 9 is separated into the upstream side catalyst 14 and the downstream side catalyst 15 as shown in FIG. 2, only the outer peripheral portion of the downstream side catalyst 15 can be joined to the casing 3. The axial length of the joint portion between the equation catalyst 9 and the casing 3 can be shortened. As a result, the axial shearing force generated at the joint between the downstream side catalyst 15 and the casing 3 becomes small, and therefore the joint can be prevented from being damaged.

【0026】また、排気ガスは排気通路内を流れる間に
次第に温度低下し、従って上流側触媒14の上流側端面
が排気ガスによって最も温度上昇する。従って上流側触
媒14の上流側端面を発熱させれば他の領域を発熱させ
た場合に比べて最も短い時間で通電加熱式触媒9の一部
を活性化温度まで上昇させることができる。従って図2
に示されるように第1実施例においては上流側触媒14
の上流側端面近傍に発熱領域27を設けるようにしてい
る。なお、この場合、前述したように上流側触媒14の
上流側端面に発熱領域27を形成することもできる。
Further, the temperature of the exhaust gas gradually lowers while flowing through the exhaust passage, so that the temperature of the upstream end surface of the upstream catalyst 14 rises most due to the exhaust gas. Therefore, if the upstream end surface of the upstream catalyst 14 is heated, a part of the electrically heated catalyst 9 can be raised to the activation temperature in the shortest time as compared with the case where the other regions are heated. Therefore, FIG.
In the first embodiment, as shown in FIG.
A heat generating region 27 is provided near the upstream end face of the. In this case, as described above, the heat generating area 27 can be formed on the upstream end surface of the upstream catalyst 14.

【0027】また、金属製薄板11と金属製波形板12
とを中心軸周りに交互に巻設した積層構造体では互いに
隣接する金属製薄板11と金属製波形板12とが互いに
拘束されていないと互いに隣接する金属製薄板11と金
属製波形板12とが軸方向に相対移動してしまい、その
結果望遠鏡の伸縮式内筒のように積層構造体の中央部が
軸方向に突き出してしまう。しかしながら図2に示され
るように第1実施例においては下流側触媒15の両端面
部分22,23および上流側触媒14の周辺部および中
心部の両端面部分25,26において互いに隣接する金
属製薄板14と金属製波形板15とが放電加工により強
固に結合されており、また上流側触媒14の発熱領域2
7においても隣接する金属製薄板11と金属製波形板1
2とが部分的にではあるがレーザビームを用いて互いに
結合されているので積層構造体の中央部が軸方向に突き
出てしまうという危険性はない。
Further, the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12
In a laminated structure in which and are alternately wound around the central axis, if the metal thin plates 11 and the metal corrugated plates 12 adjacent to each other are not constrained to each other, the metal thin plates 11 and the metal corrugated plate 12 adjacent to each other Moves relative to the axial direction, and as a result, the central portion of the laminated structure projects in the axial direction like the telescopic inner tube of the telescope. However, as shown in FIG. 2, in the first embodiment, the metal thin plates which are adjacent to each other at both end face portions 22 and 23 of the downstream side catalyst 15 and both end face portions 25 and 26 of the peripheral portion and the central portion of the upstream side catalyst 14. 14 and the metal corrugated plate 15 are firmly joined by electric discharge machining, and the heat generation area 2 of the upstream side catalyst 14
7 also adjoins the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 1
There is no risk of the central part of the laminated structure protruding in the axial direction, since 2 and 2 are partially connected to each other using a laser beam.

【0028】図5から図33は図2に示す通電加熱式触
媒9に変更を加えた種々の実施例を示しており、次にこ
れらの種々の実施例について順次説明する。なお、図5
から図33に示す各実施例において図2に示す第1実施
例と同様な構成要素は同一の符号で示す。図5に示され
る第2実施例では電極19が金属製筒状体17の外周面
から上流側触媒14の半径方向外方に向けてまっすぐに
延びている。このような電極19を用いると電極19の
熱容量が小さくなり、斯くして電極19を介して外部に
逃げる熱量を低減することができる。
FIGS. 5 to 33 show various examples in which the electrically heated catalyst 9 shown in FIG. 2 is modified, and these various examples will be sequentially described. Note that FIG.
33 to 33, components similar to those in the first embodiment shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals. In the second embodiment shown in FIG. 5, the electrode 19 extends straight from the outer peripheral surface of the metal tubular body 17 toward the radial outside of the upstream catalyst 14. When such an electrode 19 is used, the heat capacity of the electrode 19 becomes small, and thus the amount of heat escaping to the outside via the electrode 19 can be reduced.

【0029】図6に示される第3実施例では上流側触媒
14と下流側触媒15間の断熱空間16の軸方向巾がか
なり大きくされる。このように断熱空間16の軸方向巾
を大きくすると上流側触媒14を通過した排気ガスが絶
縁空間16内を流れる間に半径方向において互いに混合
せしめられ、下流側触媒15に流入する排気ガス量およ
び排気ガス温が均一化される。その結果、下流側触媒1
5は短時間のうちに全体が活性化温度に達し、下流側触
媒15の全体において一様に未燃HC,COの酸化作用
が行われる。
In the third embodiment shown in FIG. 6, the axial width of the heat insulating space 16 between the upstream side catalyst 14 and the downstream side catalyst 15 is made considerably large. When the axial width of the adiabatic space 16 is increased in this way, the exhaust gases that have passed through the upstream catalyst 14 are mixed with each other in the radial direction while flowing through the insulating space 16, and the amount of exhaust gas flowing into the downstream catalyst 15 and The exhaust gas temperature is made uniform. As a result, the downstream catalyst 1
In No. 5, the whole reaches the activation temperature in a short time, and the unburned HC and CO are uniformly oxidized in the whole downstream catalyst 15.

【0030】図7に示される第4実施例では下流側触媒
15が図1に示す主触媒10の役目を果すように下流側
触媒15の軸方向長さが大巾に長くされる。従ってこの
第4実施例では図1に示す主触媒10を別個に設ける必
要がなくなる。図8に示される第5実施例でも図7に示
される第4実施例と同様に下流側触媒15が図1に示す
主触媒10の役目を果すように下流側触媒15の軸方向
長さが大巾に長くされる。しかしながらこの第5実施例
では第4実施例と異なって下流側触媒15の外径がケー
シング8の内径よりも小さく形成され、下流側触媒15
は帯状をなす複数個の応力吸収板30によってケーシン
グ10により支持されている。これらの応力吸収板30
は下流側触媒15の周りに等角度間隔で隣接する応力吸
収板30同志が互いに密着するように配置されており、
各応力吸収板30の上流端が下流側触媒15の外周面の
上流端に溶接固定されると共に各応力吸収板30の下流
端がケーシング8の内周面上に溶接固定される。このよ
うな応力吸収板30を用いると下流側触媒15の温度が
高くなったときに下流側触媒15は半径方向および軸方
向に自由に膨張することができるようになり、斯くして
下流側触媒15内に大きな応力が発生するのを阻止する
ことができる。
In the fourth embodiment shown in FIG. 7, the axial length of the downstream side catalyst 15 is greatly lengthened so that the downstream side catalyst 15 plays the role of the main catalyst 10 shown in FIG. Therefore, in the fourth embodiment, it is not necessary to separately provide the main catalyst 10 shown in FIG. Also in the fifth embodiment shown in FIG. 8, the axial length of the downstream catalyst 15 is set so that the downstream catalyst 15 plays the role of the main catalyst 10 shown in FIG. 1 similarly to the fourth embodiment shown in FIG. It is made very long. However, in the fifth embodiment, unlike the fourth embodiment, the outer diameter of the downstream side catalyst 15 is smaller than the inner diameter of the casing 8, and the downstream side catalyst 15
Is supported by the casing 10 by a plurality of strip-shaped stress absorbing plates 30. These stress absorbing plates 30
Are arranged so that the stress absorbing plates 30 adjacent to each other at equal angular intervals around the downstream side catalyst 15 are in close contact with each other.
The upstream end of each stress absorption plate 30 is welded and fixed to the upstream end of the outer peripheral surface of the downstream side catalyst 15, and the downstream end of each stress absorption plate 30 is welded and fixed to the inner peripheral surface of the casing 8. When such a stress absorbing plate 30 is used, the downstream side catalyst 15 can freely expand in the radial direction and the axial direction when the temperature of the downstream side catalyst 15 becomes high, and thus the downstream side catalyst 15 can be expanded. It is possible to prevent a large stress from being generated in 15.

【0031】図9および図10に示される第6実施例で
は上流側触媒14の発熱領域27が上流側触媒14の上
半分の領域内にのみ形成されている。即ち、ケーシング
8内の排気ガスの速度分布はケーシング8上流の排気通
路の形状の影響を受けて例えば図9においてSで示され
るような速度分布となる場合がある。このような場合に
は上流側触媒14全体の温度を活性化温度まで上昇させ
ても大部分の未燃HC,COの酸化反応は上流側触媒1
4に流入する排気ガス量の多い上流側触媒14の上半分
の領域で行われ、従って大部分の酸化反応熱は上流側触
媒14の上半分の領域で発生することになる。このよう
な場合には上流側触媒14の下半分を発熱しても上流側
触媒14の下半分の領域ではほとんど酸化反応熱が発生
しないために上流側触媒14の下半分を発熱させても電
力を消費するだけであまり意味がないことになる。従っ
て図9および図10では電力を有効に利用するために上
流側触媒14内に流入する排気ガス量の多い上流側触媒
14の上半分の領域内のみに発熱領域27を形成してい
る。
In the sixth embodiment shown in FIGS. 9 and 10, the heat generating area 27 of the upstream catalyst 14 is formed only in the upper half area of the upstream catalyst 14. That is, the velocity distribution of the exhaust gas in the casing 8 may be influenced by the shape of the exhaust passage upstream of the casing 8 to have a velocity distribution as shown by S in FIG. 9, for example. In such a case, even if the temperature of the entire upstream side catalyst 14 is raised to the activation temperature, most of the unburned HC and CO oxidation reaction is caused by the upstream side catalyst 1.
4 is carried out in the upper half region of the upstream side catalyst 14 where the amount of exhaust gas flowing into the No. 4 is large, so that most of the heat of oxidation reaction is generated in the upper half region of the upstream side catalyst 14. In such a case, even if the lower half of the upstream side catalyst 14 is heated, almost no heat of oxidation reaction is generated in the lower half region of the upstream side catalyst 14, so that even if the lower half of the upstream side catalyst 14 is heated, the electric power is not generated. It only makes sense to consume. Therefore, in FIGS. 9 and 10, the heat generation region 27 is formed only in the upper half region of the upstream side catalyst 14 where the amount of exhaust gas flowing into the upstream side catalyst 14 is large in order to effectively use the electric power.

【0032】図11に示される第7実施例では下流側触
媒15の軸方向中央領域の金属製薄板11と金属製波形
板12上に排気ガス案内用の多数のルーバ31が形成さ
れている。図12(A)は図11の鎖線で囲まれた領域
Aの拡大図を示しており、図12(B)は図12(A)
の正面図を示している。図12からわかるように領域A
では金属製薄板11および金属製波形板12の一部が下
方に切り起されて各ルーバ31が形状されており、従っ
て領域Aでは排気ガスは各ルーバ31によりその流れ方
向が矢印Xで示すように半径方向外方に偏向せしめられ
る。
In the seventh embodiment shown in FIG. 11, a large number of louvers 31 for guiding exhaust gas are formed on the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 in the axial center region of the downstream side catalyst 15. 12A shows an enlarged view of a region A surrounded by a chain line in FIG. 11, and FIG. 12B shows FIG. 12A.
FIG. As can be seen from FIG. 12, area A
In this case, each louver 31 is formed by cutting and raising a part of the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 downward. Therefore, in the region A, the exhaust gas is flowed by each louver 31 as indicated by the arrow X. Is deflected radially outward.

【0033】一方、図11の鎖線で囲まれた領域Bでは
金属製薄板11および金属製波形板12の一部が図12
(A)および(B)とは逆方向に向けて上方に切り起さ
れており、従って領域Bでは排気ガスの流れ方向が各ル
ーバ31により矢印Yで示すように半径方向内方に偏向
せしめられる。また、これらの各ルーバ31は下流側触
媒15の軸線に関して対称的な形状を有する。従ってこ
の第7実施例では上流側触媒14の発熱領域27におい
て酸化反応熱により昇温された排気ガスが下流側触媒1
5の全体に拡散され、従って下流側触媒15全体を短時
間のうちに活性化温度まで上昇させることができると共
に下流側触媒15全体において未燃HC,COの良好な
酸化反応を行うことができる。
On the other hand, in a region B surrounded by a chain line in FIG. 11, a part of the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 is shown in FIG.
It is cut and raised upward in the direction opposite to (A) and (B), so that in the region B, the exhaust gas flow direction is deflected radially inward by the louvers 31 as shown by the arrow Y. . Further, each of these louvers 31 has a symmetrical shape with respect to the axis of the downstream side catalyst 15. Therefore, in the seventh embodiment, the exhaust gas heated by the heat of the oxidation reaction in the heat generation region 27 of the upstream side catalyst 14 is used as the downstream side catalyst 1.
Therefore, it is possible to raise the temperature of the entire downstream side catalyst 15 to the activation temperature in a short time and to carry out a good oxidation reaction of unburned HC and CO in the entire downstream side catalyst 15. .

【0034】図13に示す第8実施例では発熱領域27
が上流側触媒14の下流側端面近傍に形成され、上流側
触媒14の上流側端面から発熱領域27間の金属製薄板
11および金属製波形板12上には図11に示すルーバ
31と同様な形状の多数のルーバ31が形成されてい
る。なお、この第8実施例では領域Aのルーバ31は排
気ガスの流れ方向が半径方向外方Xに偏向されるように
形成されており、領域Bのルーバ31は排気ガスの流れ
方向が半径方向内方Yに偏向されるように形成されてお
り、各ルーバ31は上流側触媒14の軸線に対して対称
的な形状を有する。従ってこの第8実施例では上流側触
媒14に流入した排気ガスが発熱領域27に集められ、
斯くして排気ガスの加熱作用により発熱領域27の温度
を急速に活性化温度まで上昇することができると共に活
性化温度に達した後は大きな酸化反応熱が発生するので
通電加熱式触媒9全体を短時間のうちに活性化温度まで
上昇させることができる。
In the eighth embodiment shown in FIG. 13, the heat generation area 27
Is formed in the vicinity of the downstream end surface of the upstream catalyst 14, and is formed on the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 between the upstream end surface of the upstream catalyst 14 and the heat generation area 27 in the same manner as the louver 31 shown in FIG. A large number of louvers 31 having a shape are formed. In the eighth embodiment, the louver 31 in the area A is formed so that the exhaust gas flow direction is deflected radially outward X, and the louver 31 in the area B has the exhaust gas flow direction in the radial direction. The louvers 31 are formed so as to be deflected inward Y, and each louver 31 has a symmetrical shape with respect to the axis of the upstream catalyst 14. Therefore, in the eighth embodiment, the exhaust gas flowing into the upstream side catalyst 14 is collected in the heat generation area 27,
Thus, the heating action of the exhaust gas can rapidly raise the temperature of the exothermic region 27 to the activation temperature, and after the activation temperature is reached, a large amount of heat of oxidation reaction is generated. The activation temperature can be raised in a short time.

【0035】図14に示す第9実施例では上流側触媒1
4の軸方向巾が発熱領域27において小さくなるように
断熱空間16の断面形状がくの字形に形成される。この
ようにすると発熱領域27周りの熱容量が小さくなり、
斯くして発熱領域27が活性化温度に達するまでの時間
を短縮することができる。図15に示す第10実施例で
は上流側触媒14の軸方向巾が半径方向外方に向けて次
第に狭くなるように絶縁空間16が斜めに延設される。
このようにすると電極19に向けて逃げる熱の放熱路の
断面積が小さくなるために電極19を介して外部に逃げ
る熱量が少なくなり、斯くして発熱領域27が活性化温
度に達するまでの時間を短縮することができる。
In the ninth embodiment shown in FIG. 14, the upstream catalyst 1
The cross-sectional shape of the heat insulating space 16 is formed in a dogleg shape so that the axial width of 4 becomes smaller in the heat generating region 27. In this way, the heat capacity around the heat generating area 27 becomes small,
Thus, it is possible to shorten the time required for the heat generating region 27 to reach the activation temperature. In the tenth embodiment shown in FIG. 15, the insulating space 16 is obliquely extended so that the axial width of the upstream side catalyst 14 becomes gradually narrower radially outward.
By doing so, the cross-sectional area of the heat radiation path for the heat that escapes toward the electrode 19 becomes small, so the amount of heat that escapes to the outside via the electrode 19 decreases, and thus the time until the heat generating region 27 reaches the activation temperature. Can be shortened.

【0036】図16に示す第11実施例では上流側触媒
14の軸方向巾が半径方向内方に向けて次第に狭くなる
ように絶縁空間16が斜めに延設される。このようにす
ると積層構造体中心部13に向けて逃げる熱の放熱路の
断面積が小さくなるために積層構造体中心部13へ逃げ
る熱量が少なくなり、斯くして発熱領域27が活性化温
度に達するまでの時間を短縮することができる。
In the eleventh embodiment shown in FIG. 16, the insulating space 16 is obliquely provided so that the axial width of the upstream side catalyst 14 becomes gradually narrower inward in the radial direction. In this way, the cross-sectional area of the heat dissipation path for the heat escaping toward the laminated structure central portion 13 is reduced, so the amount of heat escaping to the laminated structure central portion 13 is reduced, and thus the heat generating region 27 reaches the activation temperature. The time to reach can be shortened.

【0037】図17に示す第12実施例では上流側触媒
14の軸方向巾を放熱領域27の中央部から半径方向外
方および半径方向内方の双方に向けて次第に狭くなるよ
うに絶縁空間16の断面形状がくの字形に形成される。
このようにすると電極19を介して外部に逃げる熱量お
よび積層構造体中心部13へ逃げる熱量のいずれもが小
さくなるために発熱領域27が活性化温度に達するまで
の時間を一層短縮することができる。
In the twelfth embodiment shown in FIG. 17, the insulating space 16 is formed so that the axial width of the upstream side catalyst 14 becomes gradually narrower from the central portion of the heat radiating region 27 toward both the radially outer side and the radially inner side. The cross-sectional shape of is formed in a dogleg shape.
In this way, both the amount of heat escaping to the outside via the electrode 19 and the amount of heat escaping to the central portion 13 of the laminated structure are reduced, so that the time until the heat generating region 27 reaches the activation temperature can be further shortened. .

【0038】図18に示す第13実施例では発熱領域2
7の中心部が上流側に突き出すように上流側触媒14の
上流側端面の断面形状が三角形状とされる。前述したよ
うに排気ガスは排気通路内を流れる間に次第に温度低下
し、従って発熱領域27の温度上昇を促進するためには
発熱領域27をできる限り上流に位置せしめた方がよい
ことになる。そこでこの第13実施例では発熱領域27
が形成されている上流側触媒14の上流側端面部分を上
流側に突き出すようにしている。
In the thirteenth embodiment shown in FIG. 18, the heat generation area 2
The upstream end surface of the upstream catalyst 14 has a triangular cross-section so that the central portion of the upstream end 7 protrudes to the upstream side. As described above, the temperature of the exhaust gas gradually decreases while flowing through the exhaust passage, and therefore, in order to promote the temperature rise of the heat generating region 27, it is better to position the heat generating region 27 as upstream as possible. Therefore, in the thirteenth embodiment, the heat generation area 27
The upstream end surface portion of the upstream catalyst 14 in which is formed is projected to the upstream side.

【0039】図19に示す第14実施例でも図18に示
す第13実施例と同様に発熱領域27が形成されている
上流側触媒14の上流側端面部分が上流側に突き出され
ているが更にこの第14実施例ではケーシング3の中心
を流れる排気ガス流を発熱領域27の方に偏向させて、
即ち排気ガスをできるだけ発熱領域27に集めて発熱領
域27を温度をできるだけ早く上昇させるために円錐状
先端部を有する排気ガスガイドピン32が通電加熱式触
媒9の中心軸線上に取付けられている。
In the fourteenth embodiment shown in FIG. 19 as in the thirteenth embodiment shown in FIG. 18, the upstream end face portion of the upstream catalyst 14 in which the heat generating region 27 is formed is further projected to the upstream side. In the fourteenth embodiment, the exhaust gas flow flowing through the center of the casing 3 is deflected toward the heat generating area 27,
That is, an exhaust gas guide pin 32 having a conical tip portion is attached on the central axis of the electrically heated catalyst 9 in order to collect the exhaust gas in the heat generating region 27 and raise the temperature of the heat generating region 27 as quickly as possible.

【0040】図20に示す第15実施例では発熱領域2
7をできるだけ上流側に位置せしめて温度の高い排気ガ
スが発熱領域27に流入するように上流側触媒14の上
流側端面が上流側に向けて突出した円錐形をなしてい
る。図21に示す第16実施例では通電加熱式触媒9の
上半分の領域のみに上流側触媒14が設けられており、
発熱領域27の中心部が最も上流側に位置するように上
流側触媒14の上流側端面の断面形状が三角形状とされ
る。この第16実施例ではケーシング8内における排気
ガスの速度分布が図21の矢印Sで示される場合のよう
に片寄っている場合でも大部分の排気ガスが発熱領域2
7に流入するように排気ガスの流通量が多い領域に上流
側触媒14が配置されている。
In the fifteenth embodiment shown in FIG. 20, the heat generation area 2
The upstream end face of the upstream catalyst 14 has a conical shape in which the upstream end face of the upstream catalyst 14 projects toward the upstream side so that the exhaust gas having a high temperature flows into the heat generation region 27 by arranging 7 as far upstream as possible. In the sixteenth embodiment shown in FIG. 21, the upstream catalyst 14 is provided only in the upper half region of the electrically heated catalyst 9.
The cross-sectional shape of the upstream end surface of the upstream catalyst 14 is triangular so that the center of the heat generating region 27 is located on the most upstream side. In the sixteenth embodiment, most of the exhaust gas has a heat generation region 2 even if the velocity distribution of the exhaust gas in the casing 8 is offset as shown by the arrow S in FIG.
The upstream-side catalyst 14 is arranged in a region where the flow rate of exhaust gas is large so that the catalyst 14 flows into the upstream side catalyst 7.

【0041】図22に示す第17実施例では発熱領域2
7の中心部が最も下流側に位置するように発熱領域27
周りの上流側触媒14の上流側端面がV字形に凹まされ
ている。このようにすると排気ガスが発熱領域27に集
まるので発熱領域27の温度上昇を促進することができ
る。図23に示す第18実施例では排気ガスを発熱領域
27に集めて発熱領域27の温度上昇を促進するために
上流側触媒14の上流側端面が凹状をなす円錐状に形成
されている。更にこの第18実施例では下流側触媒15
の外周部とケーシング8間の接合部に発生する剪断力を
低下させるために下流側触媒15の周辺部に環状空間1
6aが形成されており、この環状空間16aに面する下
流側触媒15の端面部分22a,23aが放電加工によ
り溶融結合されている。
In the seventeenth embodiment shown in FIG. 22, the heat generation area 2
7 so that the center of 7 is located on the most downstream side.
The upstream end face of the surrounding upstream catalyst 14 is recessed in a V shape. In this way, the exhaust gas collects in the heat generating area 27, so that the temperature rise of the heat generating area 27 can be promoted. In the eighteenth embodiment shown in FIG. 23, the upstream end surface of the upstream catalyst 14 is formed into a concave conical shape in order to collect the exhaust gas in the heat generating area 27 and promote the temperature rise of the heat generating area 27. Further, in this eighteenth embodiment, the downstream side catalyst 15
In order to reduce the shearing force generated at the joint between the outer peripheral portion of the casing and the casing 8, the annular space 1 is provided around the downstream side catalyst 15.
6a is formed, and the end surface portions 22a and 23a of the downstream side catalyst 15 facing the annular space 16a are melt-bonded by electric discharge machining.

【0042】図24に示す第19実施例でも図23に示
す第18実施例と同様に上流側触媒14の上流側端面が
凹状をなす円錐状に形成されているが更にこの第19実
施例では下流側触媒15が図1に示す主触媒10の役目
を果すように下流側触媒15の軸方向長さが大巾に長く
されている。図25はケーシング8がL字形に屈曲して
いる場合に適した通電加熱式触媒9の第20実施例を示
している。この場合には排気ガスが上流側触媒14の全
領域、特に発熱領域27に均一に流入するように上流側
触媒14の上流側端面が通電加熱式触媒9の軸線に対し
て傾斜面とされている。
In the nineteenth embodiment shown in FIG. 24, as in the eighteenth embodiment shown in FIG. 23, the upstream end surface of the upstream catalyst 14 is formed into a concave conical shape. The axial length of the downstream side catalyst 15 is greatly lengthened so that the downstream side catalyst 15 plays the role of the main catalyst 10 shown in FIG. FIG. 25 shows a twentieth embodiment of the electrically heated catalyst 9 which is suitable when the casing 8 is bent in an L shape. In this case, the upstream end surface of the upstream catalyst 14 is inclined with respect to the axis of the electrically heated catalyst 9 so that the exhaust gas uniformly flows into the entire area of the upstream catalyst 14, especially the heat generation area 27. There is.

【0043】図26および図27はケーシング8が一対
の排気ガス流入口33a,33bを具えている場合に適
している通電加熱式触媒9の第21実施例を示してい
る。この第21実施例では各排気ガス流入口33a,3
3bから流入した排気ガスが最も流入する上流側触媒1
4の部分、即ち各排気ガス流入口33a,33bに対面
した上流側触媒14の部分に夫々発熱領域27が形成さ
れている。
FIGS. 26 and 27 show a twenty-first embodiment of the electrically heated catalyst 9 suitable for the case where the casing 8 has a pair of exhaust gas inlets 33a and 33b. In the twenty-first embodiment, each exhaust gas inlet 33a, 3a
The upstream side catalyst 1 into which the exhaust gas flowing in from 3b most flows in
4, a heat generating region 27 is formed in each of the upstream side catalyst 14 facing the exhaust gas inlets 33a and 33b.

【0044】図28は並列配置された一対の触媒コンバ
ータ3a,3bを具えている場合に適した通電加熱式触
媒9の第22実施例を示している。この第22実施例で
は各触媒コンバータ3a,3b内に上流側触媒14と下
流側触媒15からなる通電加熱式触媒9が夫々配置され
ているが各上流側触媒14の金属製筒状体17に対して
共通の電極19が用いられている。
FIG. 28 shows a twenty-second embodiment of an electrically heated catalyst 9 suitable for a case where a pair of catalytic converters 3a and 3b are arranged in parallel. In the twenty-second embodiment, the electrically heated catalyst 9 composed of the upstream catalyst 14 and the downstream catalyst 15 is arranged in each of the catalytic converters 3a and 3b, but the metal tubular body 17 of each upstream catalyst 14 is arranged. On the other hand, a common electrode 19 is used.

【0045】図29から図31に夫々示す各実施例は絶
縁空間16を隔てて上流側触媒14と下流側触媒15が
設けられているという点では図2に示す実施例と基本的
に同じであるが図29から図31に示す各実施例では下
流側触媒15が図1に示す主触媒10の役目を果してお
り、更に金属製薄板11と金属製波形板12との接合方
法が図2に示す実施例とは若干異なっている。
Each of the embodiments shown in FIGS. 29 to 31 is basically the same as the embodiment shown in FIG. 2 in that an upstream side catalyst 14 and a downstream side catalyst 15 are provided with an insulating space 16 therebetween. However, in each of the embodiments shown in FIGS. 29 to 31, the downstream side catalyst 15 functions as the main catalyst 10 shown in FIG. 1, and the joining method of the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 is shown in FIG. It is slightly different from the example shown.

【0046】即ち、図29から図31に示す実施例では
下流側触媒15の金属製薄板11と金属製波形板12は
それらの両側面に酸化アルミナ層からなる電気絶縁層を
形成することなく中心軸周りに交互に巻設されている。
従ってこれらの実施例では下流側触媒15内を電流が半
径方向に流れ、斯くして下流側触媒15は実質的に発熱
しないことになる。また、これらの実施例では下流側触
媒15を構成している金属製薄板11と金属製波形板1
2のドットで示される上流側端面部分はロー付けにより
互いに接合されており、また下流側触媒15のドットで
示される外周面領域41はケーシング8の内周面上にロ
ー付けにより接合されている。更に下流側触媒15と上
流側触媒14とを橋絡する積層構造体中心部13のドッ
トで示される外周部42においても金属製薄板11と金
属製波形板12とがロー付けにより互いに接合されてい
る。
That is, in the embodiment shown in FIG. 29 to FIG. 31, the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 of the downstream side catalyst 15 are centered without forming an electrically insulating layer composed of an alumina oxide layer on both side surfaces thereof. It is wound alternately around the axis.
Therefore, in these embodiments, the electric current flows in the radial direction in the downstream side catalyst 15, so that the downstream side catalyst 15 does not substantially generate heat. Further, in these examples, the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 1 which constitute the downstream side catalyst 15 are formed.
The upstream end surface portion indicated by the dot 2 is joined to each other by brazing, and the outer peripheral surface region 41 indicated by the dot of the downstream catalyst 15 is joined to the inner peripheral surface of the casing 8 by brazing. . Further, the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 are joined to each other by brazing also in the outer peripheral portion 42 indicated by the dot of the laminated structure central portion 13 bridging the downstream side catalyst 15 and the upstream side catalyst 14. There is.

【0047】これまで説明してきた下流側触媒15の構
造と積層構造体中心部13の構造は図29から図31に
示す各実施例において同じであるが上流側触媒14の構
造が各実施例において若干異なる。従って各実施例にお
ける上流側触媒14の構造について順次説明する。第2
3実施例を示す図29を参照するとこの実施例では上流
側触媒14の金属製薄板11と金属製波形板12もそれ
らの両側面に酸化アルミナ層からなる電気絶縁層を形成
することなく中心軸線周りに交互に巻設されており、従
ってこの実施例では上流側触媒14内を電流が半径方向
に流れる。更にこの実施例では上流側触媒14はその周
辺部に大きな軸方向長さを有する巾広部分14aを有
し、この巾広部分14aと積層構造体中心部13との間
に小さな軸方向長さを有する巾狭部分14bを形成して
いる。この巾狭部分14bの金属製薄板11と金属製波
形板12はそれらの両面全体がロー付けにより互いに接
合されており、巾広部分14aの金属製薄板11と金属
製波形板12はドットで示される巾広部分14aの内周
部と下流側端面部分43において互いにロー付けにより
接合されている。更に巾広部分42aのドットで示され
る外周部44は電極19に連結された金属製筒状体17
にロー付けにより接合されている。
The structure of the downstream side catalyst 15 and the structure of the central portion 13 of the laminated structure described above are the same in each of the embodiments shown in FIGS. 29 to 31, but the structure of the upstream side catalyst 14 is in each of the embodiments. Slightly different. Therefore, the structure of the upstream side catalyst 14 in each embodiment will be sequentially described. Second
Referring to FIG. 29 showing the third embodiment, in this embodiment, the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 of the upstream side catalyst 14 also have a central axis without forming an electric insulating layer made of an alumina oxide layer on both side surfaces thereof. The windings are alternately wound around each other, so that in this embodiment, the electric current flows in the radial direction in the upstream side catalyst 14. Further, in this embodiment, the upstream catalyst 14 has a wide portion 14a having a large axial length in its peripheral portion, and a small axial length is provided between the wide portion 14a and the laminated structure central portion 13. To form a narrow portion 14b. The metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 of the narrow portion 14b are joined to each other on both sides by brazing, and the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 of the wide portion 14a are indicated by dots. The inner peripheral portion of the wide portion 14a and the downstream end face portion 43 are joined together by brazing. Further, an outer peripheral portion 44 indicated by a dot of the wide portion 42a is a metal cylindrical body 17 connected to the electrode 19.
It is joined by brazing to.

【0048】この実施例では巾狭部分14bの抵抗値が
他の部分に比べてかなり大きくなっており、従って通電
加熱式触媒9に通電すると巾狭部分14bのみが実質的
に発熱することになる。従ってこの実施例では通電加熱
式触媒9に通電すると上流側触媒14の周辺部と中心部
を除く環状中間部の上流側端面のみが発熱せしめられる
ことになる。
In this embodiment, the resistance value of the narrow portion 14b is considerably larger than that of the other portions. Therefore, when the electrically heated catalyst 9 is energized, only the narrow portion 14b substantially generates heat. . Therefore, in this embodiment, when electricity is supplied to the electrically heated catalyst 9, only the upstream end surface of the annular intermediate portion of the upstream catalyst 14 excluding the peripheral portion and the central portion is caused to generate heat.

【0049】図30に示される第24実施例を参照する
とこの実施例においても上流側触媒14はその周辺部に
形成された巾広部分14aと、巾広部分14aおよび積
層構造体中心部13間に形成された巾狭部分14bとを
有する。また、この実施例においては巾広部分14aの
金属製薄板11と金属製波形板12はドットで示される
上流側端面部分45において互いにロー付けにより接合
されている。なお、このロー付けによる接合は金属製薄
板11および金属製波形板12を中心軸線周りに巻設す
る際にロー付けすべき部分にロー材を塗布しておき、巻
設完了後積層構造体を加熱してロー材を溶融させること
によって行われる。
Referring to the twenty-fourth embodiment shown in FIG. 30, also in this embodiment, the upstream side catalyst 14 is provided between the wide portion 14a formed in the peripheral portion thereof and the wide portion 14a and the central portion 13 of the laminated structure. And a narrow portion 14b formed in. Further, in this embodiment, the metal thin plate 11 of the wide portion 14a and the metal corrugated plate 12 are joined together by brazing at the upstream end face portion 45 shown by a dot. In this connection by brazing, a brazing material is applied to a portion to be brazed when the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 are wound around the central axis, and the laminated structure is formed after the winding is completed. It is performed by heating and melting the brazing material.

【0050】また、この第24実施例では金属製薄板1
1および金属製波形板12を中心軸線周りに巻設する際
に巾狭部分14bを構成する金属製薄板11と金属製波
形板12間には例えば紙のように加熱すると燃焼せしめ
られて金属製薄板11と金属製波形板12間に小さな間
隙を与える部材又は材料が挿入される。このような部材
又は材料を挿入しておくと巻設完了後積層構造体を加熱
したときにこのような部材又は材料が挿入されていた領
域内の金属製薄板11と金属製波形板12の全表面には
電気絶縁層となる酸化被膜が形成され、このような部材
又は材料を挿入しなかった領域の金属製薄板11と金属
製波形板12との接触面上には酸化被膜が形成されない
ことになる。従って図30に示す実施例では巾狭部分1
4bの金属製薄板11と金属製波形板12の全表面に
は、電気絶縁層となる酸化被膜が形成され、巾広部分1
4aおよび積層構造体中心部13の金属製薄板11と金
属製波形板12の接触面には電気絶縁層となる酸化被膜
が形成されないことになる。
In the twenty-fourth embodiment, the metal thin plate 1 is used.
1 and the metal corrugated plate 12 are wound around the central axis, the space between the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 forming the narrow portion 14b is burnt when heated like paper, for example. A member or material that inserts a small gap between the thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 is inserted. If such a member or material is inserted, when the laminated structure is heated after winding is completed, all of the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 in the region where such a member or material was inserted are heated. An oxide film serving as an electrical insulating layer is formed on the surface, and no oxide film is formed on the contact surface between the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 in a region where such a member or material is not inserted. become. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 30, the narrow portion 1
An oxide film serving as an electrical insulating layer is formed on the entire surfaces of the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 of 4b.
4a and the contact surface between the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 in the central portion 13 of the laminated structure are not provided with an oxide film serving as an electrical insulating layer.

【0051】従ってこの実施例では通電加熱式触媒9に
通電すると巾広部分14aは半径方向に電流が流れるた
めに実質的に発熱しないことになる。これに対して巾狭
部分14bでは円周方向にしか電流が流れないためにこ
の巾狭部分14bの抵抗値が他の部分と比べて大巾に大
きくなり、斯くしてこの巾狭部分14bが発熱すること
になる。従ってこの実施例においても通電加熱式触媒9
に通電すると上流側触媒14の周辺部と中心部を除く環
状中間部の上流側端面のみが発熱せしめられることにな
る。
Therefore, in this embodiment, when the electrically heated catalyst 9 is energized, the wide portion 14a does not substantially generate heat because the current flows in the radial direction. On the other hand, since the current flows only in the circumferential direction in the narrow portion 14b, the resistance value of the narrow portion 14b becomes much larger than that of the other portions. You will get a fever. Therefore, also in this embodiment, the electrically heated catalyst 9 is used.
When electricity is applied to the upstream side catalyst, only the upstream end surface of the annular intermediate portion excluding the peripheral portion and the central portion of the upstream side catalyst 14 is made to generate heat.

【0052】図31に示す第25実施例では上流側触媒
14の全体が巾狭に形成される。この実施例では上流側
触媒14の金属製薄板11と金属製波形板12が全体に
亘ってロー付けにより接合されており、従ってこの実施
例では通電加熱式触媒9に通電すると積層構造体中心部
13を除く上流側触媒14全体が発熱せしめられること
になる。図32に第26実施例を示す。この実施例では
共通の積層構造体13の周りに上流側触媒50と下流側
触媒51と、上流側触媒50と下流側触媒51との間に
配置されかつ上流側触媒50および下流側触媒51から
夫々絶縁空間52および53を隔てて配置された中間触
媒54とが形成されており、この中間触媒54に発熱領
域27が形成されている。なお、この実施例においても
ドットで示す領域は放電加工による接合領域を示してお
り、従ってこの実施例においては中間触媒54の発熱領
域27のみが実質的に発熱せしめられることになる。
In the twenty-fifth embodiment shown in FIG. 31, the entire upstream catalyst 14 is formed narrow. In this embodiment, the metal thin plate 11 and the metal corrugated plate 12 of the upstream side catalyst 14 are joined by brazing over the whole. Therefore, in this embodiment, when electricity is applied to the electrically heated catalyst 9, the central portion of the laminated structure is The entire upstream side catalyst 14 except 13 is made to generate heat. FIG. 32 shows the 26th embodiment. In this embodiment, the upstream side catalyst 50, the downstream side catalyst 51, the upstream side catalyst 50 and the downstream side catalyst 51 are arranged around the common laminated structure 13, and the upstream side catalyst 50 and the downstream side catalyst 51 An intermediate catalyst 54 is formed so as to be separated from each other by insulating spaces 52 and 53, and a heat generating region 27 is formed in this intermediate catalyst 54. Note that, in this embodiment as well, the area indicated by a dot indicates a joining area by electric discharge machining, and therefore, in this embodiment, only the heat generating area 27 of the intermediate catalyst 54 is substantially caused to generate heat.

【0053】図33に第27実施例を示す。この実施例
では共通の積層構造体13の周りに絶縁空間60を隔て
て上流側触媒61と下流側触媒62とが形成され、下流
側触媒62に発熱領域27が形成されている。なお、こ
の実施例においてもドットで示す領域は放電加工による
接合領域を示しており、従ってこの実施例においては下
流側触媒62の発熱領域27のみが実質的に発熱せしめ
られることになる。
FIG. 33 shows a twenty-seventh embodiment. In this embodiment, an upstream catalyst 61 and a downstream catalyst 62 are formed around the common laminated structure 13 with an insulating space 60 therebetween, and a heat generating region 27 is formed in the downstream catalyst 62. In this embodiment as well, the area indicated by the dot indicates the joining area by electric discharge machining, and therefore, in this embodiment, only the heat generating area 27 of the downstream side catalyst 62 is substantially heated.

【0054】図32および図33に示されるように発熱
領域27を形成した触媒54,62は通電加熱式触媒9
内において必ずしも最も上流側に配置する必要はないが
第1実施例から第25実施例に示すように通電加熱式触
媒9内において最も上流側に位置する上流側触媒14に
発熱領域27を形成すると発熱領域27で発生した酸化
反応熱が排気ガス流に乗って下流側触媒15に運ばれる
ので下流側触媒15を短時間のうちに活性化温度まで上
昇させることができるという利点がある。
As shown in FIGS. 32 and 33, the catalysts 54 and 62 in which the heat generating region 27 is formed are the electrically heated catalyst 9
It is not always necessary to arrange the heat generating area 27 in the innermost part of the catalyst, but as shown in the first to twenty-fifth embodiments, when the heat generating region 27 is formed in the most upstream catalyst part 14 in the electrically heated catalyst 9. Since the oxidation reaction heat generated in the heat generation region 27 is carried by the exhaust gas flow to the downstream side catalyst 15, there is an advantage that the downstream side catalyst 15 can be raised to the activation temperature in a short time.

【0055】[0055]

【発明の効果】通電加熱式触媒の一部を部分的に発熱さ
せるようにした場合において触媒の中心部に電極を配置
する必要がないので酸化反応熱が電極を介して外部に逃
げるのを抑制することができ、斯くして触媒全体を短時
間のうちに活性化温度まで上昇させることができる。ま
た、触媒を上流側触媒と下流側触媒とにより構成して上
流側触媒を発熱させるようにした場合には上流側触媒で
発生する熱が排気ガスにより下流側触媒に運ばれるので
下流側触媒を早期に活性化温度まで上昇させることがで
きる。
EFFECTS OF THE INVENTION When a part of an electrically heated catalyst is made to partially generate heat, it is not necessary to dispose an electrode in the center of the catalyst, so that heat of oxidation reaction is prevented from escaping to the outside through the electrode. It is possible to raise the temperature of the entire catalyst to the activation temperature in a short time. Further, when the catalyst is composed of the upstream side catalyst and the downstream side catalyst to heat the upstream side catalyst, the heat generated in the upstream side catalyst is transferred to the downstream side catalyst by the exhaust gas, so the downstream side catalyst is The activation temperature can be raised early.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】機関排気通路を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an engine exhaust passage.

【図2】通電加熱式触媒の第1実施例の側面断面図であ
る。
FIG. 2 is a side sectional view of a first embodiment of an electrically heated catalyst.

【図3】図2のIII −III 線に沿ってみた上流側触媒の
断面図である。
3 is a cross-sectional view of the upstream side catalyst taken along the line III-III in FIG.

【図4】金属製薄板と金属製波形板の接合方法を説明す
るための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of joining a metal thin plate and a metal corrugated plate.

【図5】通電加熱式触媒の第2実施例を示す側面断面図
である。
FIG. 5 is a side sectional view showing a second embodiment of the electrically heated catalyst.

【図6】通電加熱式触媒の第3実施例を示す側面断面図
である。
FIG. 6 is a side sectional view showing a third embodiment of an electrically heated catalyst.

【図7】通電加熱式触媒の第4実施例を示す側面断面図
である。
FIG. 7 is a side sectional view showing a fourth embodiment of an electrically heated catalyst.

【図8】通電加熱式触媒の第5実施例を示す側面断面図
である。
FIG. 8 is a side sectional view showing a fifth embodiment of an electrically heated catalyst.

【図9】通電加熱式触媒の第6実施例を示す側面断面図
である。
FIG. 9 is a side sectional view showing a sixth embodiment of an electrically heated catalyst.

【図10】図9のIX−IX線に沿ってみた断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG.

【図11】通電加熱式触媒の第7実施例を示す側面断面
図である。
FIG. 11 is a side sectional view showing a seventh embodiment of an electrically heated catalyst.

【図12】金属製薄板および金属製波形板上に形成され
たルーバを説明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining a louver formed on a metal thin plate and a metal corrugated plate.

【図13】通電加熱式触媒の第8実施例を示す側面断面
図である。
FIG. 13 is a side sectional view showing an eighth embodiment of the electrically heated catalyst.

【図14】通電加熱式触媒の第9実施例を示す側面断面
図である。
FIG. 14 is a side sectional view showing a ninth embodiment of the electrically heated catalyst.

【図15】通電加熱式触媒の第10実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 15 is a side sectional view showing a tenth embodiment of an electrically heated catalyst.

【図16】通電加熱式触媒の第11実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 16 is a side sectional view showing an eleventh embodiment of an electrically heated catalyst.

【図17】通電加熱式触媒の第12実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 17 is a side sectional view showing a twelfth embodiment of the electrically heated catalyst.

【図18】通電加熱式触媒の第13実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 18 is a side sectional view showing a thirteenth embodiment of the electrically heated catalyst.

【図19】通電加熱式触媒の第14実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 19 is a side sectional view showing a fourteenth embodiment of an electrically heated catalyst.

【図20】通電加熱式触媒の第15実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 20 is a side sectional view showing a fifteenth embodiment of an electrically heated catalyst.

【図21】通電加熱式触媒の第16実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 21 is a side sectional view showing a sixteenth embodiment of the electrically heated catalyst.

【図22】通電加熱式触媒の第17実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 22 is a side sectional view showing a seventeenth embodiment of the electrically heated catalyst.

【図23】通電加熱式触媒の第18実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 23 is a side sectional view showing an eighteenth embodiment of the electrically heated catalyst.

【図24】通電加熱式触媒の第19実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 24 is a side sectional view showing a nineteenth embodiment of the electrically heated catalyst.

【図25】通電加熱式触媒の第20実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 25 is a side sectional view showing a twentieth embodiment of an electrically heated catalyst.

【図26】通電加熱式触媒の第21実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 26 is a side sectional view showing a twenty-first embodiment of an electrically heated catalyst.

【図27】図26に示される上流側触媒の正面図であ
る。
27 is a front view of the upstream side catalyst shown in FIG. 26. FIG.

【図28】通電加熱式触媒の第22実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 28 is a side sectional view showing a twenty-second embodiment of the electrically heated catalyst.

【図29】通電加熱式触媒の第23実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 29 is a side sectional view showing a twenty-third embodiment of the electrically heated catalyst.

【図30】通電加熱式触媒の第24実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 30 is a side sectional view showing a twenty-fourth embodiment of an electrically heated catalyst.

【図31】通電加熱式触媒の第25実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 31 is a side sectional view showing a twenty-fifth embodiment of the electrically heated catalyst.

【図32】通電加熱式触媒の第26実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 32 is a side sectional view showing a twenty-sixth embodiment of the electrically heated catalyst.

【図33】通電加熱式触媒の第27実施例を示す側面断
面図である。
FIG. 33 is a side sectional view showing a twenty-seventh embodiment of the electrically heated catalyst.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3…触媒コンバータ 9…通電加熱式触媒 10…主触媒 14,50,61…上流側触媒 15,51,62…下流側触媒 16,16a,52,53,60…絶縁空間 19…電極 3 ... Catalytic converter 9 ... Electric heating type catalyst 10 ... Main catalyst 14, 50, 61 ... Upstream catalyst 15, 51, 62 ... Downstream catalyst 16, 16a, 52, 53, 60 ... Insulation space 19 ... Electrode

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 35/04 321 A 8017−4G F01N 3/20 ZAB H (72)発明者 吉▲崎▼ 康二 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 渡辺 聖彦 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Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location B01J 35/04 321 A 8017-4G F01N 3/20 ZAB H (72) Inventor Yoshiaki saki ▼ Koji Toyota, Aichi Prefecture City, Toyota-Cho, Toyota Automobile Co., Ltd. (72) Inventor, Toru Yoshinaga, 14 Iwatani, Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Stock Company Japan Automotive Parts Research Institute (72) Inventor, Seihiko Watanabe Iwatani, Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi No. 14 Inside Japan Auto Parts Research Institute, Inc.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 機関排気通路内に配置された通電加熱式
触媒において、触媒の外周部から触媒の中心部を通って
再び触媒の外周部に至る電流路を形成し、該電流路に沿
う一部の触媒領域のみを発熱領域とすると共に残りの触
媒領域を実質的に発熱しない非発熱領域とした通電加熱
式触媒。
1. An electric heating type catalyst disposed in an engine exhaust passage, wherein a current path is formed from the outer peripheral portion of the catalyst through the central portion of the catalyst to the outer peripheral portion of the catalyst again, and a current path along the current path is formed. An electrically heated catalyst in which only the catalyst region of a certain portion is a heat generating region and the remaining catalyst region is a non-heat generating region that does not substantially generate heat.
【請求項2】 触媒の外周部から触媒の中心部に向けて
延びる絶縁領域を触媒内に形成して該絶縁領域の周りに
上記電流路を形成し、該絶縁領域に対して上流側に位置
する触媒部分の少くとも一部を発熱領域とすると共に該
絶縁領域に対して下流側に位置する触媒部分を実質的に
発熱しない非発熱領域とした通電加熱式触媒。
2. An insulating region extending from the outer peripheral portion of the catalyst toward the central portion of the catalyst is formed in the catalyst to form the current path around the insulating region, and the insulating region is located upstream of the insulating region. An electrically heated catalyst in which at least a part of the catalyst portion to be heated is a heat generating area and a catalyst portion located downstream of the insulating area is a non-heat generating area that does not substantially generate heat.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012107597A (en) * 2010-11-19 2012-06-07 Toyota Motor Corp Electrically heated catalyst
JP2019157670A (en) * 2018-03-08 2019-09-19 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 Heating unit

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