JPH0754644A - Electric heating-type catalyst device - Google Patents

Electric heating-type catalyst device

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Publication number
JPH0754644A
JPH0754644A JP5322831A JP32283193A JPH0754644A JP H0754644 A JPH0754644 A JP H0754644A JP 5322831 A JP5322831 A JP 5322831A JP 32283193 A JP32283193 A JP 32283193A JP H0754644 A JPH0754644 A JP H0754644A
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JP
Japan
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foil
metal
catalyst
catalyst carrier
corrugated
Prior art date
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Pending
Application number
JP5322831A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Fujishiro
修 藤城
Toru Yoshinaga
融 吉▲永▼
Masahiko Watanabe
聖彦 渡辺
Yukihiro Shinohara
幸弘 篠原
Yasuyuki Kawabe
泰之 川辺
Hiroaki Ichikawa
宏明 市川
Koji Yoshizaki
康二 吉▲崎▼
Tetsuo Nagami
哲夫 永見
Toshihiko Ito
猪頭  敏彦
Hiroshi Hirayama
洋 平山
Takaaki Ito
▲隆▼晟 伊藤
Masakatsu Sanada
昌克 真田
Akihiro Izawa
明宏 井沢
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
Application filed by Nippon Soken Inc, Nippon Steel Corp, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Soken Inc
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Publication of JPH0754644A publication Critical patent/JPH0754644A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To contrive decrease in energy consumption by partially heating a catalyst support through a process of providing a partial heating part connected to the catalyst support so as to be partially electrified. CONSTITUTION:A metallic support 15 wherein a short-circuit passage 22 in the radial direction is formed is attached in the position of a first catalyst device 11 of a catalyst device 10, and only the metallic support 15 is connected to the power supply such as a battery. The short-circuit passage 22 is formed on the end surface on the upstream side, and electric resistance of the short-circuit passage 22 is smaller than that of a band-like body for constituting a honeycomb-like column 20, so large current flows to the short-circuit passage 22. Accordingly, the short-circuit passage 22 becomes a live to build a fire even in the relative narrow range, and action of the catalyst is started near there, and the reactive heat heats the other catalyst material, so as to raise the temperature successively, thereby the catalyst is activated. Thereby, warming of the whole of the catalyst device 10 is achieved in a short period by electric power smaller than the conventional one. Accordingly, the whole of the catalyst device 10 quickly and normally purifies exhaust gas after an engine is started, the discharging time of not purified exhaust gas is shortened, and the amount of contaminant is decreased.

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、自動車用等の内燃機関
の排気を浄化するための触媒装置に係り、特に、機関の
始動直後のように触媒の温度が未だ低くて活性化温度に
達していないときに、通電することによって触媒の温度
を上昇させ、速やかに活性化させるようにした電気加熱
式触媒装置の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catalyst device for purifying exhaust gas of an internal combustion engine for automobiles and the like, and particularly to a catalyst device whose temperature is still low and reaches an activation temperature as immediately after starting the engine. The present invention relates to an improvement in an electrically heated catalyst device in which the temperature of the catalyst is raised by energizing the catalyst when it is not in operation, so that the catalyst is quickly activated.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属箔をハニカム状に積層したものを触
媒担体として(金属担体と呼ぶ)、担体の表面を活性ア
ルミナのような物質によって被覆し、その被覆層に白金
その他の貴金属のような触媒物質を担持させることによ
って内燃機関の排気浄化用の触媒を構成したものがあ
る。そして機関の始動時のように触媒の温度が低くて触
媒物質が未だ活性化しておらず触媒が排気の浄化機能を
発揮しない時に、この金属担体そのものに通電して発熱
させることにより、速やかに金属担体の温度を触媒物質
の活性化温度である350°C程度まで上昇させ、機関
の始動後の短時間のうちに排気の浄化機能を高めようと
する試みは従来からなされている。また、従来技術の例
として、薄い金属箔を中心部から外筒に向かって巻き回
して金属担体を形成するものが特開平3−72953号
公報に開示されている。
2. Description of the Related Art A metal foil laminated in a honeycomb shape is used as a catalyst carrier (called a metal carrier), the surface of the carrier is coated with a substance such as activated alumina, and the coating layer is formed of platinum or other noble metal. There is one in which a catalyst for purifying exhaust gas of an internal combustion engine is configured by supporting a catalyst substance. Then, when the temperature of the catalyst is low and the catalyst substance is not yet activated and the catalyst does not perform the exhaust gas purification function, such as when the engine is started, the metal carrier itself is energized to generate heat, so that the metal can be quickly heated. It has been conventionally attempted to raise the temperature of the carrier to about 350 ° C., which is the activation temperature of the catalyst substance, to enhance the exhaust gas purification function within a short time after the engine is started. Further, as an example of a conventional technique, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-72953 discloses that a thin metal foil is wound from a central portion toward an outer cylinder to form a metal carrier.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記公報(特開平3−
72953号公報)に記載された技術では、触媒担体全
体を電気エネルギによって加熱しようとするため、多量
のエネルギが必要であった。本発明は、触媒担体を局部
的に加熱することにより、消費エネルギを低減させるこ
とを課題とするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the technique described in Japanese Patent No. 72953), a large amount of energy is required because the whole catalyst carrier is heated by electric energy. An object of the present invention is to reduce energy consumption by locally heating a catalyst carrier.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】請求項1では、導電材料
より成る触媒担体に通電することにより加熱される電気
加熱式触媒装置において、触媒担体に局部的に通電可能
に接続された局部発熱部を設けたことを特徴とする。請
求項2では、請求項1において、局部発熱部を内燃機関
の排気通路における排気上流側に設けたことを特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, in an electrically heated catalyst device which is heated by energizing a catalyst carrier made of a conductive material, a local heat generating portion connected to the catalyst carrier so as to be locally energizable. Is provided. According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the local heat generating portion is provided on the exhaust gas upstream side in the exhaust passage of the internal combustion engine.

【0005】請求項3では、請求項1において、局部発
熱部を排気流入端部を避けて設けたことを特徴とする。
請求項4では、請求項1において、触媒担体は、絶縁層
を介して金属箔を積層して成る金属触媒担体として、且
つ局部発熱部は、金属箔同士を局部的に通電可能に接合
することにより形成したことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the local heat generating portion is provided so as to avoid the exhaust gas inflow end portion.
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the catalyst carrier is a metal catalyst carrier formed by laminating metal foils via an insulating layer, and the local heat generating part locally joins the metal foils so that they can be electrically conducted. It is characterized by being formed by.

【0006】請求項5では、請求項4において、局部発
熱部は、電極間を連続的に通電可能に接合し、局部的な
電流路として形成したことを特徴とする。請求項6で
は、請求項4において、金属触媒担体が表面に絶縁層を
有する波箔と平箔とから成り、局部発熱部の接合部にお
いて、波箔を平箔状にしたことを特徴とする。
A fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the fourth aspect, the local heat generating portion is formed as a local current path by connecting electrodes so that they can be continuously energized. According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the metal catalyst carrier is composed of a corrugated foil having an insulating layer on the surface thereof and a flat foil, and the corrugated foil is formed into a flat foil shape at the joint of the local heat generating portion. .

【0007】請求項7では、請求項4において、金属触
媒担体が表面に絶縁層を有する波箔と平箔とから成り、
局部発熱部の接合部において、波箔と平箔との間に更に
平箔を重ねたことを特徴とする。請求項8では、請求項
4において、金属触媒担体内部の局部発熱部近傍に内部
空間を形成したことを特徴とする。
According to a seventh aspect, in the fourth aspect, the metal catalyst carrier comprises a corrugated foil having an insulating layer on the surface and a flat foil,
It is characterized in that a flat foil is further stacked between the corrugated foil and the flat foil at the joint portion of the local heat generating portion. An eighth aspect of the present invention is characterized in that, in the fourth aspect, an internal space is formed near the local heat generating portion inside the metal catalyst carrier.

【0008】請求項9では、請求項4において、絶縁層
を介して金属箔を中心電極に接続して巻いて金属触媒担
体を形成すると共に、金属触媒担体をもう一方の電極が
接続された金属ケースに納めたものであって、局部発熱
部を金属触媒担体の軸方向の一部にのみ形成し、且つ金
属触媒担体と金属ケースとの接続を前記軸方向の一部に
制限したことを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the metal foil is connected to the center electrode via an insulating layer and wound to form a metal catalyst carrier, and the metal catalyst carrier is connected to the other electrode. It is housed in a case, and the local heating portion is formed only on a part of the metal catalyst carrier in the axial direction, and the connection between the metal catalyst carrier and the metal case is limited to a part of the axial direction. And

【0009】請求項10では、請求項4において、絶縁
層を介して金属箔を中心電極に接続して巻いて金属触媒
担体を形成すると共に、金属触媒担体をもう一方の電極
が接続された金属ケースに納めたものであって、局部発
熱部を金属触媒担体の軸方向の一部にのみ形成し、且つ
金属箔と中心電極との接続を前記軸方向の一部に制限し
たことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the metal foil is connected to the center electrode via an insulating layer and wound to form a metal catalyst carrier, and the metal catalyst carrier is connected to the other electrode. It is housed in a case, wherein the local heating portion is formed only on a part of the metal catalyst carrier in the axial direction, and the connection between the metal foil and the center electrode is limited to a part of the axial direction. To do.

【0010】請求項11では、請求項10において、中
心電極の電源への接続部から見て、局部発熱部の形成さ
れた前記軸方向の一部よりも下流に電流が流れないよう
に、中心電極の途中にのみ絶縁部を設け、金属箔と中心
電極との接続を前記軸方向の一部に制限したことを特徴
とする。請求項12では、請求項4において、金属製の
波箔と平箔とを組み合わせて接合した組合せ箔の表面に
絶縁層を設け、これを積層して形成された金属触媒担体
であって、組合せ箔同士を局部的に通電可能に接合して
局部発熱部を形成し、且つ組合せ箔における波箔と平箔
との接合位置、または接合面積を任意に変更したことを
特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the tenth aspect of the present invention, when viewed from the connecting portion of the center electrode to the power source, the central portion is formed so that the electric current does not flow downstream from a part of the axial direction where the local heating portion is formed. An insulating part is provided only in the middle of the electrode, and the connection between the metal foil and the center electrode is limited to a part in the axial direction. According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a metal catalyst carrier according to the fourth aspect, wherein a metal foil and a flat foil are combined and bonded to each other, and an insulating layer is provided on a surface of the combination foil, and the insulating layer is laminated. It is characterized in that the foils are locally joined to each other so as to be electrically conductive to form a local heat generating portion, and that the joining position or the joining area between the corrugated foil and the flat foil in the combination foil is arbitrarily changed.

【0011】請求項13では、請求項4において、金属
製の波箔と平箔とを組み合わせて接合した組合せ箔の表
面に絶縁層を設け、これを波箔の外側に巻いて積層する
際、接合手段により最外周から最外周組合箔の波箔の谷
と、最外周組合せ箔に隣接する組合せ箔とを局部的に通
電可能に接合して、局部発熱部を形成したことを特徴と
する。
According to a thirteenth aspect, when an insulating layer is provided on the surface of the combination foil obtained by combining and joining the metallic corrugated foil and the flat foil in the fourth aspect, and when the insulating layer is wound and laminated on the outer side of the corrugated foil, It is characterized in that the valley of the corrugated foil of the outermost peripheral combination foil and the combination foil adjacent to the outermost combination foil are locally joined by the joining means so as to be able to conduct electricity to form the local heat generating portion.

【0012】請求項14では、請求項4において、金属
製の波箔と平箔とを組み合わせて接合した組合せ箔の表
面に絶縁層を設け、これを積層して形成された金属触媒
担体であって、組合せ箔同士を積層方向外側から接合手
段により局部的に通電可能に接合された局部発熱部を形
成する際、予め局部発熱部の位置の組合せ箔の内、波
箔、平箔の何れか一方の積層方向外側の箔を切除したこ
とを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a metal catalyst carrier according to the fourth aspect, wherein an insulating layer is provided on the surface of the combination foil obtained by combining and joining the metallic corrugated foil and the flat foil, and the insulating layer is laminated. When forming a local heat-generating part in which the combination foils are locally joined to each other from the outer side in the stacking direction by a joining means, either a corrugated foil or a flat foil of the combination foil at the position of the local heat-generating part is formed in advance. One of the features is that the outer foil on one side in the stacking direction is cut off.

【0013】請求項15では、請求項4において、局部
発熱部の両側の金属箔に絶縁層を設けたことを特徴とす
る。請求項16では、請求項4において、表面に絶縁層
を有する金属製の波箔と平箔を交互に積層した金属触媒
担体の隣接する合計2枚の波箔と平箔とを局部的に通電
可能に接合して局部発熱部を形成したことを特徴とす
る。
A fifteenth aspect of the present invention is characterized in that, in the fourth aspect, an insulating layer is provided on the metal foils on both sides of the local heat generating portion. In a sixteenth aspect, according to the fourth aspect, a total of two adjacent corrugated foils and flat foils of a metal catalyst carrier in which a metallic corrugated foil having an insulating layer on the surface and a flat foil are alternately laminated are locally energized. It is characterized in that a local heating portion is formed by joining as possible.

【0014】請求項17では、請求項4において、局部
発熱部を点在させ、点在させた金属箔部を内、最も電極
に近い金属箔部を電極と通電可能に接合したことを特徴
とする。請求項18では、請求項4において、局部発熱
部を点在させると共に、金属触媒担体軸方向における局
部発熱部の接合長さを、金属触媒担体における局部発熱
部の形成位置に応じて変更したことを特徴とする。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the local heating portions are scattered, and the metal foil portion among the scattered metal foil portions is closest to the electrode so that the metal foil portion is electrically connected to the electrode. To do. According to claim 18, in claim 4, the local heat generating parts are scattered, and the joint length of the local heat generating parts in the axial direction of the metal catalyst carrier is changed according to the formation position of the local heat generating part on the metal catalyst carrier. Is characterized by.

【0015】請求項19では、請求項4において、金属
箔を波箔と平箔との組合せて接合した組合せ箔とし、局
部発熱部近傍の組合せ箔における波箔と平箔の接合を、
他の金属触媒担体部分における組合せ箔における波箔と
平箔の接合よりも、接合点を減らして柔構造としたこと
を特徴とする。請求項20では、請求項1において、内
燃機関の排気通路における排気流れ方向の触媒担体長さ
に対して局部発熱部を非常に短く形成したことを特徴と
する。
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the metal foil is a combination foil obtained by combining and joining the corrugated foil and the flat foil, and the corrugated foil and the flat foil are joined in the combination foil near the local heat generating portion.
It is characterized in that it has a flexible structure by reducing the number of bonding points as compared with the bonding of the corrugated foil and the flat foil in the combination foil in the other metal catalyst carrier portion. A twentieth aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect, the local heat generating portion is formed to be extremely short with respect to the length of the catalyst carrier in the exhaust gas flow direction in the exhaust passage of the internal combustion engine.

【0016】請求項21では、請求項20において、触
媒担体の排気流れ方向にスリットを設け、該スリットの
局部的に残した担体部分を局部発熱部としたことを特徴
とする。請求項22では、請求項21において、絶縁層
を介して金属箔を積層して成る金属触媒担体であった、
前記スリットを隣の金属箔との非接合部に設けると共
に、前記スリットに前記絶縁層を嵌め込んだことを特徴
とする。
A twenty-first aspect of the present invention is characterized in that, in the twentieth aspect, a slit is provided in the exhaust gas flow direction of the catalyst carrier, and the carrier portion locally left in the slit is used as a local heat generating portion. According to a twenty-second aspect, in the twenty-first aspect, the metal catalyst carrier is formed by laminating metal foils with an insulating layer interposed therebetween.
It is characterized in that the slit is provided in a non-bonding portion with an adjacent metal foil, and the insulating layer is fitted in the slit.

【0017】[0017]

【作用】請求項1では、局部的に通電可能に接続された
局部発熱部に電流が集中し、発熱するため、消費電力が
少なくなる。また、局部的な発熱をするため、熱容量が
減少し、昇温時間が短くなる。請求項2では、請求項1
の作用に加え、排気上流側に局部発熱部があるため、排
気ガスの熱及び流れを利用して、局部発熱部の設けられ
ていない、触媒下流部分も十分加熱される。
According to the first aspect of the present invention, the electric current is concentrated in the local heat generating portion which is locally connected so as to be able to be energized and heat is generated, so that the power consumption is reduced. Further, since the heat is locally generated, the heat capacity is reduced and the temperature rising time is shortened. In claim 2, claim 1
In addition to the above effect, since there is a local heating portion on the upstream side of the exhaust gas, the heat and flow of the exhaust gas are used to sufficiently heat the downstream portion of the catalyst where the local heating portion is not provided.

【0018】請求項3では、請求項1の作用に加え、局
部発熱部は触媒の排気流入端部に設けられているため、
排気ガスを原因とした被毒による加熱性能の低下が少な
い。請求項4では、請求項1の作用に加え、絶縁層を介
して局部的に接合するため、金属箔がズレ難い。請求項
5では、請求項4の作用に加え、電極間を連続的に接合
されるため、電極間における金属箔が更にズレ難い。ま
た、電流路全体が発熱する。
In the third aspect, in addition to the function of the first aspect, the local heat generating portion is provided at the exhaust gas inflow end portion of the catalyst.
Poor heating performance due to poisoning caused by exhaust gas. In the fourth aspect, in addition to the action of the first aspect, the metal foil is locally bonded via the insulating layer, so that the metal foil is not easily displaced. In the fifth aspect, in addition to the effect of the fourth aspect, since the electrodes are continuously joined, it is more difficult for the metal foil between the electrodes to shift. In addition, the entire current path generates heat.

【0019】請求項6では、請求項4の作用に加え、波
箔が平箔状になっているため、接合し易く、局部発熱部
を容易に形成できる。請求項7では、請求項4の作用に
加え、接合部に平箔を重ねたため、接合し易く、局部発
熱部を容易に形成できる。請求項8では、請求項4の作
用に加え、局部発熱部近傍の内部空間が、局部発熱部の
熱膨張を吸収するため、耐久性が向上する。
According to the sixth aspect, in addition to the function of the fourth aspect, since the corrugated foil has a flat foil shape, the corrugated foil is easily joined and the local heat generating portion can be easily formed. In the seventh aspect, in addition to the effect of the fourth aspect, since the flat foil is laid on the joint portion, the joint can be easily performed and the local heat generating portion can be easily formed. In the eighth aspect, in addition to the effect of the fourth aspect, the internal space near the local heat generating portion absorbs the thermal expansion of the local heat generating portion, so that the durability is improved.

【0020】請求項9では、請求項4の作用に加え、電
極が設けられている金属ケースと金属触媒担体との接続
を、局部発熱部が形成されている部分に制限するため、
より局部発熱部に電流が集中しやすい。請求項10で
は、請求項4の作用に加え、中心電極と金属触媒担体と
の接続を、局部発熱部が形成されている部分に制限する
ため、より局部発熱部に電流が集中しやすい。
In addition to the function of the fourth aspect, in the ninth aspect, the connection between the metal case provided with the electrode and the metal catalyst carrier is limited to the portion where the local heating portion is formed.
The current is more likely to concentrate on the local heat generating portion. In the tenth aspect, in addition to the effect of the fourth aspect, since the connection between the center electrode and the metal catalyst carrier is limited to the portion where the local heat generating portion is formed, the current is more likely to be concentrated in the local heat generating portion.

【0021】請求項11では、請求項10の作用に加
え、中心電極の途中を一部のみ絶縁部とするため、絶縁
部より下流の電極には電流は流れず、局部発熱部に電流
が集中し易く、且つ中心電極が金属触媒担体軸方向に長
く残ることになるため、金属箔を中心電極に接続して積
層し易い。請求項12では、請求項4の作用に加え、局
部発熱部を成す組合せ箔は、波箔と平箔を接合して形成
されているため、それらの接合位置、または接合面積を
変更すれば、局部発熱部までの電気抵抗値が変わる。こ
れを利用し、所定の電気抵抗値を持った電気加熱式触媒
装置を得ることが可能である。
In the eleventh aspect, in addition to the function of the tenth aspect, since a part of the center electrode is an insulating part in the middle, no current flows in the electrode downstream of the insulating part, and the current is concentrated in the local heat generating part. In addition, since the center electrode is left long in the axial direction of the metal catalyst carrier, it is easy to connect the metal foil to the center electrode and stack them. In the twelfth aspect, in addition to the action of the fourth aspect, since the combination foil forming the local heat generating portion is formed by joining the corrugated foil and the flat foil, if the joining position or the joining area of them is changed, The electric resistance value up to the local heat generating part changes. By utilizing this, it is possible to obtain an electrically heated catalyst device having a predetermined electric resistance value.

【0022】請求項13では、請求項4の作用に加え、
組合せ箔の波箔側を外側にして巻いているため、最外周
から波箔の谷を狙って、隣接する組合せ箔同士を接合し
易い。請求項14では、請求項4の作用に加え、予め局
部発熱部の位置する組合せ箔の波箔、平箔のうち、積層
方向外側の箔を切除したため、積層方向外側から隣接す
る組合せ箔同士を接合し易い。
In the thirteenth aspect, in addition to the function of the fourth aspect,
Since the corrugated foil side of the combination foil is wound outside, it is easy to join adjacent combination foils aiming at the valley of the corrugated foil from the outermost periphery. In claim 14, in addition to the effect of claim 4, of the corrugated foil and the flat foil of the combination foil in which the local heat generating portion is located in advance, the foil on the outer side in the stacking direction is cut off. Easy to join.

【0023】請求項15では、請求項4の作用に加え、
局部発熱部の両側の金属箔に絶縁部(スリット)を設け
たため、電流が絶縁部により周囲に拡散して流れず、局
部発熱部に集中し、発熱し易い。請求項16では、請求
項4の作用に加え、合計2枚の波箔と平箔とを局部的に
通電可能に接合して局部発熱部を形成したため、波箔と
平箔と波箔の合計3枚を接合するよりも、熱容量は小さ
くなり、昇温時間が短くなる。
In the fifteenth aspect, in addition to the function of the fourth aspect,
Since the insulating portions (slits) are provided on the metal foils on both sides of the local heat generating portion, the current does not diffuse and flow to the surroundings due to the insulating portion, and the current is concentrated on the local heat generating portion and heat is easily generated. According to claim 16, in addition to the function of claim 4, since a total of two corrugated foils and a flat foil are locally joined so as to be able to conduct electricity to form a local heating portion, the total of the corrugated foil, the flat foil and the corrugated foil is formed. The heat capacity becomes smaller and the temperature rise time becomes shorter than when three sheets are joined.

【0024】請求項17では、請求項4の作用に加え、
局部発熱部の内、最も電極に近い金属発熱部を電極と通
電可能に接合したため、局部発熱部と電極とが電気的に
直接短絡した状態となり、局部発熱部と電極間の電気抵
抗値の不確定要素が減り、金属触媒担体全体の電気抵抗
値を所定値に設定し易い。請求項18では、請求項4の
作用に加え、局部発熱部の形成位置により、局部発熱部
の接合長さを変えるため、任意の位置に、任意の発熱量
を持つ局部発熱部を形成することができる。
In the seventeenth aspect, in addition to the function of the fourth aspect,
Among the local heat generating parts, the metal heat generating part closest to the electrode is electrically connected to the electrode, so that the local heat generating part and the electrode are electrically short-circuited, and the electrical resistance value between the local heat generating part and the electrode is The number of determining factors is reduced, and it is easy to set the electric resistance value of the entire metal catalyst carrier to a predetermined value. In the eighteenth aspect, in addition to the effect of the fourth aspect, since the joining length of the local heat generating portion is changed depending on the formation position of the local heat generating portion, the local heat generating portion having an arbitrary heat generation amount is formed at an arbitrary position. You can

【0025】請求項19では、請求項4の作用に加え、
局部発熱部近傍の組合せ箔における波箔と平箔の接合
を、局部発熱部が形成されていない部分より柔構造とし
たため、局部発熱部の熱応力を十分吸収できると共に、
局部発熱部が形成されていない部分の金属箔がズレ難く
なる。請求項20では、請求項1の作用に加え、排気流
れ方向に非常に短く局部発熱部を形成したため、同じ発
熱能力を持つ金属箔部を同じ位置に吐息流れ方向に長く
形成するものに比較して、排気流れに垂直な方向の断面
積が大きく、温度の高い排気ガスとの接触面積が大きく
なり、局部発熱部の昇温時間が短くなる。
In the nineteenth aspect, in addition to the function of the fourth aspect,
Since the joining of the corrugated foil and the flat foil in the combination foil in the vicinity of the local heat generating portion is made to be a softer structure than the portion where the local heat generating portion is not formed, it is possible to sufficiently absorb the thermal stress of the local heat generating portion,
The metal foil in the part where the local heat generating part is not formed is less likely to be displaced. In the twentieth aspect, in addition to the effect of the first aspect, since the local heating portion is formed very short in the exhaust flow direction, the metal foil portion having the same heat generation ability is formed longer at the same position in the exhalation flow direction. As a result, the cross-sectional area in the direction perpendicular to the exhaust flow is large, the contact area with the exhaust gas having a high temperature is large, and the temperature rise time of the local heat generating portion is shortened.

【0026】請求項21では、請求項20の作用に加
え、スリットにより残された部分に電流が集中し局部的
に発熱する。請求項22では、請求項21の作用に加
え、スリットを隣の金属箔との非接合部に設けたため、
金属箔同士の重なり接触する部分に働く応力を避けるこ
とができ、且つスリットに金属箔と共に積層される絶縁
箔を嵌め込んだため、金属触媒担体の強度の低下を少な
くすることができる。
In the twenty-first aspect, in addition to the action of the twentieth aspect, the current is concentrated in the portion left by the slit, and heat is locally generated. In claim 22, in addition to the effect of claim 21, since the slit is provided in the non-joint portion with the adjacent metal foil,
The stress acting on the overlapping and contacting portions of the metal foils can be avoided, and since the insulating foil to be laminated together with the metal foils is fitted in the slits, the reduction in strength of the metal catalyst carrier can be suppressed.

【0027】[0027]

【実施例】図1〜図6に、本発明の第1実施例としての
通電加熱式の触媒装置10と、それに関連する製造工程
や効果等を示す。触媒装置10の全体の概略構成が図4
に示されているように、触媒装置10は大きく分けて直
列に接続された3つの部分からなっている。内燃機関の
排気の流れの方向を矢印によって示しているが、排気の
流れの最も上流側に設けられるものは、例えば100c
c程度の小容量の触媒担体を備える第1の触媒装置11
であって、第1の触媒装置11のすぐ下流側に設けられ
た比較的大きい部分が第2の触媒装置12である。そし
て、第2の触媒装置12の更に下流側に設けられた格段
に容量の大きい部分が、第3の触媒装置13となってい
る。直列に連なって触媒装置10を構成するこれら3つ
の部分は、一連の通路14の中に順次直列に配置されて
いる。また、この触媒装置10の上流側より空気がエア
ポンプ等の空気供給手段100によって供給される。
1 to 6 show an electrically heating type catalyst device 10 as a first embodiment of the present invention, and manufacturing steps and effects related thereto. The overall schematic configuration of the catalyst device 10 is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the catalyst device 10 is roughly divided into three parts connected in series. The direction of the exhaust flow of the internal combustion engine is shown by the arrows, but the one provided at the most upstream side of the exhaust flow is, for example, 100c.
First catalyst device 11 including a catalyst carrier having a small capacity of about c
A relatively large portion provided immediately downstream of the first catalytic device 11 is the second catalytic device 12. The portion having a significantly large capacity, which is provided further downstream of the second catalyst device 12, is the third catalyst device 13. These three parts, which constitute the catalyst device 10 in series, are sequentially arranged in series in the series of passages 14. Air is supplied from the upstream side of the catalyst device 10 by an air supply means 100 such as an air pump.

【0028】第1の触媒装置11は、第1実施例に代表
される本発明の特徴とするところであるから、後に詳細
に説明することとして、その下流側に接続される2つの
触媒装置12及び13について先に説明する。第2の触
媒装置12は、第1の触媒装置11が100cc程度の
容量を有する場合に、およそ200cc程度の容量を有
する。しかし、いずれにしても小容量の触媒装置であっ
て、これらに対して第3の触媒装置13は格段に大きい
容量を有する。第2の触媒装置12と第3の触媒装置1
3は大きさ(容量)の点ではこのように違いがあるが、
いずれもハニカム構造のセラミック製担体や金属担体、
或いはペレット状の担体のように通常使用されている触
媒担体を備えており、電気的な加熱手段等を備えておら
ず、大小に分割されていること以外、とりわけて特徴と
する点を有しない。
Since the first catalytic device 11 is a feature of the present invention represented by the first embodiment, as will be described later in detail, the two catalytic devices 12 and the downstream catalytic devices 12 are connected. 13 will be described first. The second catalyst device 12 has a capacity of about 200 cc when the first catalyst device 11 has a capacity of about 100 cc. However, in any case, the catalyst device has a small capacity, whereas the third catalyst device 13 has a significantly large capacity. Second catalytic device 12 and third catalytic device 1
3 has such a difference in size (capacity),
All of them are honeycomb-shaped ceramic carriers or metal carriers,
Alternatively, it has a commonly used catalyst carrier such as a pellet-shaped carrier, does not have electric heating means, etc., and has no particular feature except that it is divided into large and small. .

【0029】それに対して、第1実施例における第1の
触媒装置11は、例えば100cc程度というように非
常に小さな容量のものであるが、それ自体に通電して加
熱することができるハニカム状の金属担体15を備えて
いる。第1実施例の触媒装置10において、第1の触媒
装置11を構成している完成した金属担体15が図1に
示されている。金属担体15の製造工程においては、ま
ず、例えばステンレス鋼のような耐熱性のある導電性の
平坦な金属箔16を、細長い帯状のシートとして2枚用
意し、その一枚を波形に成形して波形の金属箔17とす
る。そして、図3に示すように平坦な金属箔16と波形
の金属箔17とを各1枚ずつ重ね合わせて、そのときに
接触する波形の金属箔17の山と平坦な金属箔16の対
応箇所との間の少なくとも一部を、スポット溶接その他
の方法によって接合して一体化された帯状体18を形成
する。
On the other hand, the first catalyst device 11 in the first embodiment has a very small capacity, for example, about 100 cc, but it has a honeycomb shape which can be energized and heated. A metal carrier 15 is provided. In the catalytic device 10 of the first embodiment, the completed metal carrier 15 constituting the first catalytic device 11 is shown in FIG. In the process of manufacturing the metal carrier 15, first, two heat-resistant and conductive flat metal foils 16 such as stainless steel are prepared as elongated strip-shaped sheets, and one of them is formed into a corrugated shape. The corrugated metal foil 17 is used. Then, as shown in FIG. 3, the flat metal foil 16 and the corrugated metal foil 17 are superposed one by one, and the corresponding peaks of the corrugated metal foil 17 and the corresponding portions of the flat metal foil 16 are in contact with each other. And at least a part of them are joined by spot welding or other method to form an integrated strip 18.

【0030】次に、帯状体18の表面に酸化被膜等の絶
縁層を形成させたのち、帯状体18の一端を棒状の中心
電極19に取り付けて電気的にも接続し、帯状体18を
中心電極19の周りに渦巻き状に巻き上げ、且つ巻き締
めて、帯状体18がハニカム状の円柱20となるように
成形する。そして、ハニカム状の円柱20を接地電極を
兼ねる外筒21の中に押し込んで固定し、帯状体18の
外周端を外筒21に電気的に接続する。中心電極19と
外筒21は電源に接続され、電流が帯状体18の平坦な
金属箔16と波形の金属箔17を通って流れたときに、
金属箔16及び17自体が発熱して、その表面に施され
た活性アルミナ等の被覆層によって担持されている貴金
属等の触媒物質の温度を上昇させる。
Next, an insulating layer such as an oxide film is formed on the surface of the band-shaped body 18, and one end of the band-shaped body 18 is attached to the rod-shaped center electrode 19 so as to be electrically connected to the center of the band-shaped body 18. It is wound up around the electrode 19 in a spiral shape, and is wound and fastened to form the band-shaped body 18 into a honeycomb-shaped columnar 20. Then, the honeycomb-shaped column 20 is pushed into and fixed to the outer cylinder 21 which also serves as a ground electrode, and the outer peripheral end of the strip 18 is electrically connected to the outer cylinder 21. The center electrode 19 and the outer cylinder 21 are connected to a power source, and when a current flows through the flat metal foil 16 and the corrugated metal foil 17 of the strip 18,
The metal foils 16 and 17 themselves generate heat to raise the temperature of the catalytic substance such as a noble metal carried by the coating layer such as activated alumina provided on the surface thereof.

【0031】以上述べたところまでは、第1の触媒装置
11に使用される金属担体15の構造や製法は、従来か
ら知られているものと略同様であるが、従来技術に対す
る第1実施例の特徴は、渦巻き状に積層された金属箔か
らなるハニカム状の円柱20の端面、それも排気の流れ
に関して上流側の端面に、レーザ溶接、或いは蝋付け等
の方法によって、中心電極19と外筒21との間を直接
に接続する幅の狭い半径方向の短絡路22を十字状に設
けている点にある。
Up to the above, the structure and manufacturing method of the metal carrier 15 used in the first catalyst device 11 are substantially the same as those conventionally known, but the first embodiment with respect to the prior art. Is characterized in that the end face of the honeycomb-shaped cylinder 20 made of metal foil laminated spirally, that is, the end face on the upstream side with respect to the flow of exhaust gas, is laser welded or brazed to the center electrode 19 and the outer surface. The point is that a narrow radial short-circuit path 22 that directly connects to the tube 21 is provided in a cross shape.

【0032】半径方向の短絡路22が形成された金属担
体15を、図4に示す触媒装置10の第1の触媒装置1
1の位置に取り付け、図2に示すように金属担体15だ
けをバッテリー等の電源26へ接続する。また図示しな
い自動車用機関の制御装置によって開閉制御されるスイ
ッチ27が、金属担体15へ電力を供給する回路中に挿
入して設けられる。
The metal carrier 15 on which the radial short circuit 22 is formed is connected to the first catalyst device 1 of the catalyst device 10 shown in FIG.
It is attached to the position 1 and only the metal carrier 15 is connected to a power source 26 such as a battery as shown in FIG. Further, a switch 27, which is controlled to be opened and closed by a control device for an automobile engine (not shown), is provided by being inserted into a circuit for supplying electric power to the metal carrier 15.

【0033】第1実施例の触媒装置10はこのように構
成されているから、内燃機関が始動したとき、直ちにス
イッチ27が閉じられて、金属担体15にバッテリー等
の電源26から通電が行われる。従来の金属担体であれ
ば、ハニカム状の円柱20を構成する帯状体18に均等
に電流が流れて、円柱20の全体が発熱するところであ
るが、第1実施例の金属担体15においては、上流側の
端面に半径方向の短絡路22が形成されており、ハニカ
ム状の円柱20を構成する帯状体18よりも、それに対
して並列の電気回路を構成することになる半径方向の短
絡路22の電気抵抗の方が小さいため、短絡路22には
大きな電流が流れるのに対し、ハニカム状の円柱20の
内部や下流側の部分の帯状体18には、それよりも小さ
な電流が流れる。
Since the catalyst device 10 of the first embodiment is constructed in this way, when the internal combustion engine is started, the switch 27 is immediately closed and the metal carrier 15 is energized from the power source 26 such as a battery. . In the case of the conventional metal carrier, an electric current flows evenly through the strip-shaped body 18 forming the honeycomb-shaped cylinder 20, and the entire cylinder 20 generates heat. However, in the metal carrier 15 of the first embodiment, it is upstream. A radial short-circuit path 22 is formed on the end face on the side of the radial short-circuit path 22 that forms an electric circuit parallel to the strip-shaped body 18 that forms the honeycomb column 20. Since the electric resistance is smaller, a large current flows through the short-circuit path 22, whereas a smaller current flows through the strip-shaped body 18 inside the honeycomb-shaped column 20 or at the downstream side portion.

【0034】大きな電流が集中的に半径方向の短絡路2
2を流れるため、短絡路22は強く加熱され、ハニカム
状の円柱20の上流側端面の中でも特に短絡路22に対
応する狭い十字状の領域だけが急速に温度上昇し、その
付近に担持されている触媒物質は機関が始動されると直
ちに活性化温度に到達するため、機関の排気中に含まれ
ているHCやCO等の成分を酸化させるような反応が、
時間をおかずに開始されることになる。この状況が図5
に示されている。矢印が半径方向の短絡路22による反
応の進行を意味する。半径方向の短絡路22は面積とし
ては狭いが、温度が高くなるため、その付近は火種(或
いはヒートスポット)となって、その付近の触媒反応を
維持するのに役立つ。
A short circuit 2 in the radial direction where a large current is concentrated
2, the short-circuit passage 22 is heated strongly, and only the narrow cross-shaped region corresponding to the short-circuit passage 22 in the upstream end surface of the honeycomb column 20 rapidly rises in temperature and is supported in the vicinity thereof. Since the catalyst substance present reaches the activation temperature as soon as the engine is started, a reaction that oxidizes components such as HC and CO contained in the exhaust gas of the engine,
It will start in no time. This situation is shown in Figure 5.
Is shown in. The arrow indicates the progress of the reaction due to the short-circuit path 22 in the radial direction. The radial short-circuit path 22 has a small area, but since the temperature becomes high, the vicinity thereof becomes a spark (or heat spot), which helps maintain the catalytic reaction in the vicinity thereof.

【0035】また、一般に内燃機関の始動直後には一時
的にHCのような未燃分の汚染物質が多量に排出される
傾向があり、実施例の場合、ファーストアイドル時にお
ける機関のHCの排出量は、実測値として約0.2gで
あった。ガソリンの主要成分であるC6 14又はC8
18等のHCの発熱量はおよそ10000cal/gであ
るから、0.2gのHCが全部第1の触媒装置11内で
酸化反応(燃焼)を起こしたとすると、およそ2000
calの発熱が得られる。
Further, generally, a large amount of unburned pollutants such as HC tends to be temporarily discharged immediately after the start of the internal combustion engine. In the case of the embodiment, the engine HC discharge at the time of first idle The measured amount was about 0.2 g. C 6 H 14 or C 8 H which is the main component of gasoline
Since the calorific value of HC such as 18 is about 10000 cal / g, if 0.2 g of HC all undergoes an oxidation reaction (combustion) in the first catalyst device 11, it will be about 2000.
An exotherm of cal is obtained.

【0036】つまり、ファーストアイドル時のような吸
気側の空燃比がリッチの状態では、排気ガス中に多量の
未燃HCが含まれている。そのような状態で触媒を活性
化させ、2次空気等により十分な酸素を排気中に供給す
ると、未燃HCが触媒により燃焼(酸化)されて発熱す
る。この反応熱や排気の熱により第1の触媒装置11
と、更にそれに続く第2の触媒装置12をも加熱して、
それらの温度を順次に上昇させることになる。
That is, in a state where the air-fuel ratio on the intake side is rich, such as at the time of first idle, the exhaust gas contains a large amount of unburned HC. When the catalyst is activated in such a state and sufficient oxygen is supplied into the exhaust gas by the secondary air or the like, unburned HC is burned (oxidized) by the catalyst to generate heat. Due to the heat of reaction and the heat of exhaust gas, the first catalyst device 11
And further heating the second catalytic device 12 that follows,
These temperatures will be increased sequentially.

【0037】実際に未燃分の燃焼による発熱が全て金属
担体15に吸収されることはないとしても、前述のよう
に、通電によって半径方向の短絡路22や金属担体15
の帯状体18に与えられる熱量や、機関の燃焼室内にお
ける燃料の燃焼熱のうちで排気の熱として外部に持ち出
された熱量も加算されるので、第1の触媒装置11の金
属担体15や、第2の触媒装置12等が、半径方向の短
絡路22付近の火種によって着火(酸化反応)した排気
中の未燃分の発熱によって急速に温度上昇し、早期に活
性化温度に到達することができる。
Even if all the heat generated by the combustion of the unburned material is not actually absorbed by the metal carrier 15, as described above, the radial short-circuit path 22 and the metal carrier 15 are energized.
Since the amount of heat given to the belt-like body 18 and the amount of heat taken out to the outside as the heat of exhaust of the combustion heat of the fuel in the combustion chamber of the engine are added, the metal carrier 15 of the first catalyst device 11 and The temperature of the second catalyst device 12 and the like may rapidly rise due to the heat generation of unburned components in the exhaust gas that have been ignited (oxidation reaction) by the fire species near the short-circuit path 22 in the radial direction, and may reach the activation temperature early. it can.

【0038】本発明においては排気中の未燃分が触媒暖
機用の燃料として好都合に利用されるため、一般に機関
始動直後に多いHC等の汚染物質が比較的小容量で温度
上昇及び活性化の早い第1の触媒装置11及び第2の触
媒装置12において十分に除去される。そして、それに
よって発生した反応熱が更に下流側の容量が大きい第3
の触媒装置13の暖機に役立つことは説明するまでもな
い。
In the present invention, since unburned matter in the exhaust gas is conveniently used as fuel for catalyst warm-up, pollutants such as HC, which are generally large immediately after engine start up, are heated and activated with a relatively small volume. Sufficiently removed in the first catalyst device 11 and the second catalyst device 12, which are fast. The reaction heat generated thereby has a large capacity on the downstream side.
Needless to say, it is useful for warming up the catalyst device 13 of FIG.

【0039】このように、機関始動直後から比較的狭い
領域であっても金属担体15の半径方向の短絡路22が
火種となって、その付近で触媒の作用が開始され、その
反応熱が他の部分の触媒物質を加熱して連鎖的に温度上
昇させて活性化させるため、例えば1kw以下というよ
うな従来よりも小さい電力によって、しかも短時間内に
触媒装置10全体の暖機が達成される。その結果、機関
の始動後速やかに触媒装置10全体が正常な排気浄化作
用を営むようになり、浄化されない排気を排出する時間
が短くなり、排出される汚染物質の量も少なくなる。
As described above, even in a relatively narrow region immediately after the engine is started, the radial short-circuit path 22 of the metal carrier 15 becomes a spark and the action of the catalyst is started in the vicinity thereof, and the reaction heat is In order to activate the catalyst substance in the part of (1) by raising the temperature in a chained manner and activating the catalyst substance, the whole catalyst device 10 can be warmed up with a smaller electric power than 1 kw, which is lower than before. . As a result, the catalyst device 10 as a whole performs a normal exhaust gas purification action immediately after the engine is started, the time for discharging unpurified exhaust gas is shortened, and the amount of pollutants discharged is also small.

【0040】図6は、第1実施例の効果を説明するため
に、所謂LA#4モードに従って内燃機関を運転した場
合における、触媒装置10による処理を経た後のHC排
出量の時間的変化を実測し、車速の変化に対応させて示
したものである。そのHC排出量を示す線図のうち曲線
aは第1実施例によるもので、機関の始動後速やかにH
C排出量が低減していることが判る。曲線bは従来技術
による通電加熱式触媒装置を用いた場合であって、触媒
の暖機が第1実施例の場合よりも遅れる結果、機関始動
直後のHC排出量を低減させることができない。第1実
施例とのHC排出量の差は、図6において斜線を施した
部分に対応する量となる。また、金属担体によって消費
される電力は、前述のように第1実施例の場合よりも遙
に多くなる。しかし、長時間経過した後には、双方のH
C排出量は同程度になる。
FIG. 6 shows the temporal change of the HC emission amount after the processing by the catalyst device 10 when the internal combustion engine is operated in the so-called LA # 4 mode in order to explain the effect of the first embodiment. It is measured and shown in correspondence with changes in vehicle speed. The curve a in the diagram showing the HC emission amount is according to the first embodiment, and the H curve is obtained immediately after the engine is started.
It can be seen that the amount of C emission is decreasing. The curve b is the case where the electric heating type catalyst device according to the prior art is used, and as a result of the catalyst warm-up being delayed as compared with the case of the first embodiment, it is not possible to reduce the HC emission amount immediately after the engine is started. The difference in the HC emission amount from the first embodiment is the amount corresponding to the shaded portion in FIG. Further, the power consumed by the metal carrier is much larger than that in the first embodiment, as described above. However, after a long time, both H
The amount of C emission is about the same.

【0041】次に、図7及び図8に図示した本発明の第
2実施例について説明する。以下に述べる多くの実施例
において、第1実施例の場合と実質的に同様な部分につ
いては同じ参照符号を付して、重複する説明を省略して
いる。第2実施例は、第1実施例よりも更に金属担体1
5を加熱するための消費電力を低減させることを意図し
ており、そのために半径方向の短絡路22の長さを第1
実施例の場合よりも短くして、短絡路22による加熱範
囲を狭くしている。具体的には、積層された金属箔から
なるハニカム状の円柱20の上流側の端面に、第1実施
例と同様に半径方向の短絡路22を形成するのに加え
て、同じ端面の外筒21に沿った部分と中心電極19の
外周に、それぞれ環状の短絡面28及び29をレーザ溶
接、或いは蝋付け等の方法によって形成している。
Next, a second embodiment of the present invention shown in FIGS. 7 and 8 will be described. In many embodiments described below, parts that are substantially the same as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The second embodiment is further provided with a metal carrier 1 than the first embodiment.
5 is intended to reduce the power consumption for heating, for which the radial length of the short circuit path 22 is
The heating range by the short circuit 22 is narrowed by making the length shorter than that of the embodiment. Specifically, in addition to forming the radial short-circuit path 22 on the upstream end surface of the honeycomb-shaped cylinder 20 made of laminated metal foils, as in the first embodiment, the outer cylinder having the same end surface is formed. Ring-shaped short-circuit surfaces 28 and 29 are formed on the portion along 21 and the outer periphery of the center electrode 19 by a method such as laser welding or brazing.

【0042】環状の短絡面28及び29が形成されたハ
ニカム状の円柱20の端面部分においては、半径方向の
短絡路22に比べて電気抵抗が小さくなる結果、それら
の部分では殆ど発熱しなくなるので、全体の消費電力を
抑えることができる。このように、半径方向の短絡路2
2のうちで端面の外筒21に沿った部分と、中心電極1
9の外周に近い部分における発熱を抑えても、第1実施
例の場合とあまり変わらない結果が得られる。
At the end face portion of the honeycomb-shaped cylinder 20 in which the annular short-circuit surfaces 28 and 29 are formed, the electric resistance becomes smaller than that of the short-circuit passage 22 in the radial direction, and as a result, almost no heat is generated at those portions. , The overall power consumption can be suppressed. Thus, the radial short circuit 2
Of the end surface along the outer cylinder 21 and the center electrode 1
Even if the heat generation in the portion close to the outer circumference of 9 is suppressed, the result that is not so different from the case of the first embodiment can be obtained.

【0043】それは次のような理由によるものである。
即ち、図8に示すように、金属担体15のハニカム状の
円柱20内における排気の流れ30は、断面上に一様に
分布している訳ではなく、中心電極19と外筒21に近
い部分では流速が殆ど零になるから、流速が最も大きく
なるのは中心電極19と外筒21の間の環状の部分であ
る。従って、それ以外の部分に対して半径方向の短絡路
22による熱を与えても、その熱は金属担体15等の下
流部分を有効に加熱することができない。そこで最も排
気の流れ30の流速が高くなる部分に対して集中的に熱
を与え、その他の部分への熱の供給を抑えるために、半
径方向の短絡路22を、熱が有効に利用され得る領域内
にだけ設けるようにしたものが第2実施例である。な
お、第1実施例及び第2実施例は、いずれも半径方向の
短絡路22を4個設けているが、この数には特に意味が
ないので、適当に増減することができる。
The reason is as follows.
That is, as shown in FIG. 8, the exhaust flow 30 in the honeycomb-shaped column 20 of the metal carrier 15 is not uniformly distributed on the cross section, but a portion close to the center electrode 19 and the outer cylinder 21. Since the flow velocity becomes almost zero, the flow velocity becomes maximum in the annular portion between the center electrode 19 and the outer cylinder 21. Therefore, even if heat is applied to the other portions by the short-circuit path 22 in the radial direction, the heat cannot effectively heat the downstream portion such as the metal carrier 15. Therefore, the heat can be effectively used in the radial short-circuit path 22 in order to intensively apply heat to a portion where the flow velocity of the exhaust gas flow 30 is the highest and suppress the supply of heat to other portions. The second embodiment is provided only in the area. In each of the first embodiment and the second embodiment, four short-circuit paths 22 in the radial direction are provided, but this number has no special meaning, so the number can be appropriately increased or decreased.

【0044】図9は本発明の第3実施例の要部を示すも
ので、この実施例の特徴は、第1実施例及び第2実施例
における半径方向の短絡路22の代わりに、金属箔から
なるハニカム状の円柱20の上流側の端面に、渦巻き形
の短絡路31を形成した点にある。渦巻き形の短絡路3
1の形成方法は、半径方向の短絡路22のそれと同じで
あり、レーザ溶接機における電極の制御パターンを変更
するだけでよい。このように短絡路31を渦巻き形に形
成すると、金属担体15のハニカム状の円柱20の上流
側端面において、火種を万遍なく分布させることがで
き、それによって触媒装置10の活性化を早めることが
できる。また渦巻きを多重のものとしてもよいことは言
うまでもない。
FIG. 9 shows an essential part of the third embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that a metal foil is used in place of the radial short circuit path 22 in the first and second embodiments. The spiral-shaped short-circuit path 31 is formed on the upstream end surface of the honeycomb-shaped cylinder 20 made of. Swirl type short circuit 3
The method of forming No. 1 is the same as that of the radial short-circuit path 22, and only the control pattern of the electrodes in the laser welding machine needs to be changed. When the short-circuit path 31 is formed in a spiral shape in this way, the fire species can be evenly distributed on the upstream end surface of the honeycomb column 20 of the metal carrier 15, thereby accelerating the activation of the catalyst device 10. You can Needless to say, the spiral may be multiple.

【0045】図10は本発明の第4実施例の要部を示す
もので、この実施例の特徴は、第1実施例及び第2実施
例における半径方向の各短絡路22を、途中で切断し
て、回転方向にずらした形にしていることである。それ
によって半径方向の短絡路32と33が形成される。半
径方向の短絡路32と33が相互に直接に接続していな
いので、それらの間隙34では、電流がハニカム状の円
柱20を構成する帯状体18の一部を通って流れる。従
って間隙34の部分では電気抵抗が大きくなるので、間
隙34は半径方向の短絡路32及び33を流れる電流の
量を制限する働きをする。この場合、主要な電流経路
は、短絡路32と33の部分、及び図10においてBの
領域として示す部分の帯状体18であり、発熱もその部
分のみにおいて起こる。そこで、間隙34の大きさを選
択することにより電流量を調節し、半径方向の短絡路3
2及び33とハニカム状の円柱20との接合点にかかる
負荷が過大な値にならないようにして、故障の発生を予
防することができる。
FIG. 10 shows an essential part of the fourth embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that the radial short-circuit paths 22 in the first and second embodiments are cut in the middle. Then, the shape is shifted in the direction of rotation. This forms radial short circuits 32 and 33. Since the radial short-circuit paths 32 and 33 are not directly connected to each other, in their gap 34 the current flows through a part of the strip 18 which forms the honeycomb column 20. Therefore, the electrical resistance increases in the region of the gap 34, and the gap 34 serves to limit the amount of current flowing through the radial short-circuit paths 32 and 33. In this case, the main current paths are the portions of the short-circuit paths 32 and 33 and the strip 18 in the portion shown as the area B in FIG. 10, and heat is also generated only in that portion. Therefore, the amount of current is adjusted by selecting the size of the gap 34, and the short circuit path 3 in the radial direction is adjusted.
It is possible to prevent the occurrence of a failure by preventing the load applied to the joining point between 2 and 33 and the honeycomb-shaped column 20 from becoming an excessive value.

【0046】図11は本発明の第5実施例の要部を示す
もので、この実施例の特徴は、金属箔からなるハニカム
状の円柱20の上流側の端面上に、ランダムに分布する
適当な広さを有する島のような短絡路35を多数設けた
ことにある。このようにすれば、金属担体15を効率的
に加熱することができるし、短絡路35の一部において
ハニカム状の円柱20を構成する帯状体18との接合箇
所が剥がれるようなことがあっても、残ったものは何ら
影響を受けないで火種となり得るので、金属担体15の
一部に損傷が生じても火種を確実に発生させることがで
きるという利点がある。
FIG. 11 shows an essential part of the fifth embodiment of the present invention. The characteristic feature of this embodiment is that it is randomly distributed on the upstream end face of the honeycomb-shaped cylinder 20 made of metal foil. This is because a large number of short-circuit paths 35 such as islands having a wide area are provided. By doing so, the metal carrier 15 can be efficiently heated, and a part where the short-circuit path 35 is joined to the strip-shaped body 18 forming the honeycomb column 20 may be peeled off. However, since the remaining material can be a spark without being affected at all, there is an advantage that the spark can be reliably generated even if a part of the metal carrier 15 is damaged.

【0047】図12の(a)及び(b)に本発明の第6
実施例の要部を示す。この実施例の特徴として、第1実
施例における半径方向の短絡路22に似た形状の短絡路
36は、金属担体15の積層された金属箔からなるハニ
カム状の円柱20の特に下流側の端面に設けられてい
る。このように下流側の端面に設けられた半径方向の短
絡路36は、それに通電されることによって発生した熱
が、矢印の方向の排気の流れに乗って金属担体15自体
を加熱することができず、もっぱら金属担体15自体の
熱伝導作用によって上流側に伝わるだけであるから、第
1実施例乃至第5実施例のように、ハニカム状の円柱2
0の上流側端面に短絡路(火種)22,31,32,3
3,35等を形成する場合に比べて加熱効果は劣るが、
排気中に鉛や燐等が含まれていた場合には、一般に触媒
の上流側が先に被毒を受けて触媒作用を失う傾向がある
ので、被毒を受け難い下流側の端面に短絡路36を設け
て火種とすることにより、鉛や燐等による被毒によって
触媒の上流側の部分が劣化しても、触媒反応が連鎖的に
伝わる作用を維持することができる効果がある。
A sixth embodiment of the present invention is shown in FIGS.
The principal part of an Example is shown. As a feature of this embodiment, the short-circuit path 36 having a shape similar to the radial short-circuit path 22 in the first embodiment is an end face particularly on the downstream side of the honeycomb-shaped columnar 20 made of metal foil on which the metal carrier 15 is laminated. It is provided in. In this way, in the radial short-circuit path 36 provided on the end face on the downstream side, the heat generated by being energized can heat the metal carrier 15 itself by riding on the flow of exhaust gas in the direction of the arrow. However, since the heat is only transmitted to the upstream side by the heat conduction effect of the metal carrier 15 itself, the honeycomb-shaped columnar 2 as in the first to fifth embodiments.
Short circuit (fire type) 22, 31, 32, 3 on the upstream end face of 0
Although the heating effect is inferior to the case of forming 3,35, etc.,
When exhaust gas contains lead, phosphorus, etc., the upstream side of the catalyst generally tends to be poisoned first and loses its catalytic action. By providing the above as a spark, even if the upstream portion of the catalyst is deteriorated due to poisoning by lead, phosphorus or the like, there is an effect that it is possible to maintain the action in which the catalytic reaction is transmitted in a chain.

【0048】同じ考え方を第2実施例乃至第5実施例に
も適用して、それらと同様な形状の短絡路をハニカム状
の円柱20の下流側端面に設けることができることは言
うまでもない。次に図13及び図14に示した第7実施
例について説明する。第1実施例乃至第6実施例におけ
る金属担体15は、いずれも金属箔からなる帯状体18
を中心電極19の周りに渦巻き状に巻き込んで積層する
ことにより、ハニカム状の円柱20を製造するものであ
るが、この例では、円筒形のスリットホルダー37の周
囲に、櫛の歯のように多数のスリット38を形成すると
共に、前述の金属箔からなる帯状体18(図3参照)を
折り畳んで積層された積層体39をスリットホルダー3
7内に装填し、帯状体18の折り返し点をスリット38
に挿入して固定することにより、金属担体40を構成し
ている。
Needless to say, the same idea can be applied to the second to fifth embodiments to provide a short-circuit path having a similar shape to the downstream end face of the honeycomb column 20. Next, a seventh embodiment shown in FIGS. 13 and 14 will be described. The metal carrier 15 in each of the first to sixth embodiments is a strip 18 made of a metal foil.
The honeycomb-shaped cylinder 20 is manufactured by spirally winding and laminating the core electrode 19 around the center electrode 19. In this example, the honeycomb cylinder 20 is formed around the cylindrical slit holder 37 like comb teeth. A plurality of slits 38 are formed, and a laminated body 39, which is formed by folding the belt-shaped body 18 (see FIG. 3) made of the metal foil, is laminated on the slit holder 3
7, and the slit 18 at the turning point of the strip 18.
The metal carrier 40 is formed by inserting the metal carrier 40 into and fixing the metal carrier 40.

【0049】金属担体40は中心電極19のようなもの
を有しないので、折り畳んで積層された積層体39を構
成する帯状体18の両端は、スリットホルダー37の穴
41及び42を通るリード線に接続され、それによって
外部のバッテリーのような電源やスイッチ等に接続され
る。リード線は穴41及び42の中に、例えばセラミッ
ク系の耐熱性接着材によって固定され、それによって同
時に穴41及び42が封緘される。最後にこの担体をケ
ーシングとなる外筒内に挿入する。
Since the metal carrier 40 does not have the central electrode 19 or the like, both ends of the strip-shaped body 18 constituting the laminated body 39 which is folded and laminated are lead wires passing through the holes 41 and 42 of the slit holder 37. It is connected to a power source such as an external battery or a switch. The lead wires are fixed in the holes 41 and 42 by, for example, a ceramic heat-resistant adhesive, so that the holes 41 and 42 are simultaneously sealed. Finally, the carrier is inserted into the outer cylinder that serves as the casing.

【0050】本発明の特徴に対応して、第7実施例の金
属担体40も、折り畳んで積層された積層体39の上流
側端面に、前述のものと同様に放電溶接等の方法によっ
て、図14に示すような3条の短絡路43が設けられ
る。短絡路43は前述の各実施例における短絡路と同じ
く、機関始動時の火種となるもので、その形状や数につ
いては色々な変形が考えられる。また、短絡路43を、
第6実施例と同様に、折り畳んで積層された積層体39
の下流側の端面に設けることができることは言うまでも
ない。
Corresponding to the characteristics of the present invention, the metal carrier 40 of the seventh embodiment is also formed on the upstream end face of the laminated body 39 by folding and stacking it by a method such as discharge welding as described above. Three short-circuit paths 43 as shown in 14 are provided. The short-circuit path 43 is a kind of ignition when the engine is started, like the short-circuit paths in each of the above-described embodiments, and various modifications can be considered regarding the shape and the number thereof. In addition, the short circuit 43
Similar to the sixth embodiment, a laminated body 39 that is folded and laminated
It goes without saying that it can be provided on the end face on the downstream side of.

【0051】以上の実施例においては、いずれも金属担
体15又は40の上流側端面或いは下流側端面におい
て、帯状体18の一部同士を放電溶接等の方法によって
溶着することによって火種となる短絡路を形成したが、
以下に述べる各実施例は、触媒担体とは別の材料からな
る電気ヒーターを、通電されたときにそれが火種となる
ように、触媒担体の端面に付設したものである。
In any of the above examples, the short-circuit path which becomes a fire by welding a part of the strips 18 on the upstream end face or the downstream end face of the metal carrier 15 or 40 by a method such as discharge welding. Formed, but
In each of the examples described below, an electric heater made of a material different from that of the catalyst carrier is attached to the end surface of the catalyst carrier so that it becomes a fire when it is energized.

【0052】まず、図15に示す第8実施例では、セラ
ミック製或いは既述の金属担体15のような金属製のハ
ニカム形の触媒担体44の端面(上流側又は下流側)
に、円形に成形したSiC等の導電性のヒーター45を
付設し、これに通電することによってヒーター45を火
種として、排気中のHCやCO等の可燃分を燃焼させ、
その熱によってハニカム形の触媒担体44を加熱する。
ヒーター45を円形とした理由は、ハニカム形の触媒担
体44の断面のうちで排気が最も多く流れる部分が環状
をなす場合に、ヒーター45の形をそれに合致させるた
めである。
First, in the eighth embodiment shown in FIG. 15, an end face (upstream side or downstream side) of a honeycomb-shaped catalyst carrier 44 made of ceramic or metal such as the metal carrier 15 described above.
In addition, a conductive heater 45 such as SiC formed in a circular shape is attached, and by energizing the heater 45, the heater 45 is used as a fire to burn combustible components such as HC and CO in the exhaust gas.
The heat heats the honeycomb-shaped catalyst carrier 44.
The reason why the heater 45 is circular is that the shape of the heater 45 is made to match with the case where the portion of the honeycomb-shaped catalyst carrier 44 where the most exhaust gas flows has an annular shape.

【0053】第8実施例におけるヒーター45のパター
ンについては、色々なものが考えられるが、第8実施例
の変形として、蛇行状のヒーター46を用いた場合を図
16に示している。この場合は、ハニカム形の触媒担体
44の端面の広い範囲にわたって万遍なく蛇行状のヒー
ター46の熱を与えることができ、ハニカム形の触媒担
体44の全域で排気中の未燃分を反応させることが可能
になる。
Various patterns are conceivable for the heater 45 in the eighth embodiment, but as a modification of the eighth embodiment, a case where a meandering heater 46 is used is shown in FIG. In this case, the heat of the meandering heater 46 can be evenly distributed over a wide range of the end surface of the honeycomb-shaped catalyst carrier 44, and the unburned components in the exhaust gas are reacted in the entire area of the honeycomb-shaped catalyst carrier 44. It will be possible.

【0054】図17〜図19は本発明の第9実施例を示
したものである。内燃機関の排気系統に用いられる酸素
センサ(図示せず)においては、低温時にセンサを加熱
して作動を確実にするために、白金プリント等によるヒ
ーターを設けることがあるが、第9実施例ではこの技術
を応用して、図17に示したように、セラミック製、或
いは表面に絶縁被膜を形成した金属製のハニカム形触媒
担体51の端面に、白金プリント等によって蛇行する形
にプリントヒーター52を形成している。図17におけ
るXVIII の部分を拡大して示したものが図18であっ
て、ハニカム形触媒担体51の穴の大部分はプリントヒ
ーター52によっても塗り潰されないで残っている。白
金プリントをヒーターとして用いる場合には、白金自体
に触媒作用があるため触媒装置全体の排気浄化効率が一
層上昇するという利点がある。
17 to 19 show a ninth embodiment of the present invention. In an oxygen sensor (not shown) used in the exhaust system of an internal combustion engine, a heater such as a platinum print may be provided in order to heat the sensor at low temperature to ensure the operation, but in the ninth embodiment, By applying this technique, as shown in FIG. 17, a print heater 52 is formed in a meandering shape by platinum printing or the like on the end surface of a honeycomb catalyst carrier 51 made of ceramic or metal having an insulating coating formed on the surface. Is forming. FIG. 18 is an enlarged view of the portion of XVIII in FIG. 17, and most of the holes of the honeycomb-shaped catalyst carrier 51 are left unpainted by the print heater 52. When the platinum print is used as a heater, there is an advantage that the exhaust purification efficiency of the entire catalyst device is further increased because platinum itself has a catalytic action.

【0055】プリントヒーター52のパターンは任意で
あるが、図19に第9実施例の変形として二重渦巻き状
のプリントヒーター53を設けた例を示している。これ
らのヒーターはハニカム形触媒担体44或いは51の上
流側端面に設けることができるだけでなく、ヒートショ
ックによる破損や、鉛或いは燐等の被毒を避けるため
に、下流側の端面に設けることもできる。
Although the pattern of the print heater 52 is arbitrary, FIG. 19 shows an example in which a double spiral print heater 53 is provided as a modification of the ninth embodiment. These heaters can be provided not only on the upstream end face of the honeycomb-shaped catalyst carrier 44 or 51, but also on the downstream end face in order to avoid damage due to heat shock and poisoning by lead or phosphorus. .

【0056】図20から図24を参照し、本発明の第1
0の実施例について説明する。図24を参照すると、正
電極104に接合した金属性の薄い波板101と平板1
02とが重ねて巻き込まれ渦巻状の交互の層を形成し、
ハニカム状の金属性触媒担体103が形成される。波板
101および平板102は、例えば20%Cr −5%A
l −75%Fe の組成を有し、板厚50μm 程度の箔材
料である。また、非接合領域の波板101および平板1
02の表面には予め酸化処理により電気的に絶縁被膜の
アルミナ層を形成してある。
20 to 24, the first aspect of the present invention
An example of No. 0 will be described. Referring to FIG. 24, a metallic thin corrugated plate 101 and a flat plate 1 bonded to a positive electrode 104.
02 is overlapped and wound to form a spiral alternate layer,
A honeycomb-shaped metallic catalyst carrier 103 is formed. The corrugated plate 101 and the flat plate 102 are, for example, 20% Cr −5% A.
It is a foil material having a composition of l-75% Fe and a plate thickness of about 50 μm. In addition, the corrugated plate 101 and the flat plate 1 in the non-bonding region
On the surface of 02, an alumina layer which is an electrically insulating film is formed beforehand by an oxidation treatment.

【0057】図20および図23を参照すると、触媒担
体103の中心にはその軸線方向に沿って正電極104
が配置され、この正電極104は触媒担体103に通電
可能に接続される。触媒担体103は金属性の円筒状ケ
ース105内に挿入されて、例えばロー付けによってケ
ース105に固定されており、触媒担体103はケース
105と通電可能とされている。図20に示されるよう
に、ケース105の側面には、負電極106が接続され
ている。図23に示すように、正電極104はケース1
05の軸線方向に延び、L字状に曲げられて、ケース1
05側面を貫通している。正電極104は絶縁材料10
7によってケース105と電気的に絶縁されている。
Referring to FIGS. 20 and 23, the positive electrode 104 is provided at the center of the catalyst carrier 103 along the axial direction thereof.
Is arranged, and the positive electrode 104 is electrically connected to the catalyst carrier 103. The catalyst carrier 103 is inserted into a metallic cylindrical case 105 and fixed to the case 105 by brazing, for example, and the catalyst carrier 103 can be electrically connected to the case 105. As shown in FIG. 20, the negative electrode 106 is connected to the side surface of the case 105. As shown in FIG. 23, the positive electrode 104 is case 1
05 extends in the axial direction and is bent into an L shape to form the case 1
05 It penetrates the side. The positive electrode 104 is the insulating material 10
It is electrically insulated from the case 105 by 7.

【0058】図20から図22を参照すると、ガス流れ
に関して触媒担体の上端部より下流側に入った領域11
0においては、波板101a の谷101aaおよび平板1
02と隣接する波板101b の山101bbとが、例えば
ロー付け、放電溶接、レーザー溶接等によって、排ガス
流れ方向に例えば3mm程度接合され、この接合された領
域110を通って、電流115は近道をし、中心電極か
らケース105へと流れる。
Referring to FIGS. 20 to 22, a region 11 which is located downstream of the upper end of the catalyst carrier with respect to the gas flow.
At 0, valley 101aa of corrugated plate 101a and flat plate 1
02 and the ridge 101bb of the corrugated plate 101b adjacent to each other are joined by, for example, brazing, discharge welding, laser welding or the like in the exhaust gas flow direction by, for example, about 3 mm. Then, it flows from the center electrode to the case 105.

【0059】上述のように形成した触媒担体103に活
性アルミナ等がコーティングされており、触媒成分であ
る貴金属(例えばPt , Pd , Ph 等)が担持されてお
り通電加熱式触媒装置を形成する。図20から図24に
示す通電加熱式触媒装置は内燃機関の排気通路に設置さ
れ、この通電加熱式触媒装置下流の排気通路に主触媒装
置が設置される。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、短時間でハニカム状担体上の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。また、図22に示すように、加熱エネルギ
を有効に使用するためには、排ガス流れに対し、上流部
近くに例えば20個程の排ガス流れ方向に関して数mmの
発熱源があればそこを火種としてHC等の未浄化ガスが
反応熱を発し、触媒全体を急速に加熱でき、電力を大幅
に低減できること、さらに、図25に示すように、本発
明者らの実験によれば、排ガス流れに対し、その発熱部
が上流部にあると、高温下での使用により、発熱部の触
媒がPb , P,S等により被毒し、触媒反応力が低下す
るという問題、及び燃焼室等から排出される金属物によ
り加熱部の電気的ショートによる破壊のおそれがあり、
上流端より例えば1mm程度下流側に加熱部を設ければ、
これらの問題点を解消して触媒性能を十分に引き出せる
ことが判った。
The catalyst carrier 103 formed as described above is coated with activated alumina or the like, and carries a precious metal (for example, Pt, Pd, Ph, etc.) as a catalyst component to form an electrically heated catalyst device. 20 to 24 is installed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the main catalyst device is installed in the exhaust passage downstream of the electrically heated catalyst device. The catalyst cannot exert the exhaust gas purifying action unless it becomes higher than the activation temperature. Therefore, when the engine is cold, electricity is supplied to the electrically heated catalyst device to heat it, and the catalyst on the honeycomb-shaped carrier is heated in a short time to an activation temperature or higher so that harmful components in exhaust gas can be purified. ing. Further, as shown in FIG. 22, in order to effectively use the heating energy, if there are, for example, about 20 heat sources of several mm in the exhaust gas flow direction in the vicinity of the upstream side with respect to the exhaust gas flow, the heat source is used as the ignition source. The unpurified gas such as HC emits heat of reaction and can rapidly heat the entire catalyst, and the electric power can be greatly reduced. Further, as shown in FIG. If the heat generating part is located upstream, the catalyst in the heat generating part will be poisoned by Pb, P, S, etc. due to use at high temperature, and the catalytic reaction power will decrease, and the catalyst will be discharged from the combustion chamber. There is a risk of damage due to electrical shorts in the heating part due to metallic objects
If a heating unit is provided on the downstream side, for example, about 1 mm from the upstream end,
It has been found that these problems can be solved and the catalyst performance can be sufficiently brought out.

【0060】図22に示すように、本実施例では、電圧
が印加されると正電極104から接合された波板101
および平板102を通り、渦巻状に電流は流れ、面積が
波板101および平板102より小さくなる領域110
に電流が集中し加熱部を形成する。この領域110から
正電極104よりの波板101および平板102へ電流
は近道をし、同様の作動を繰り返し、負電極106へと
電流は流れる。
As shown in FIG. 22, in this embodiment, when a voltage is applied, the corrugated plate 101 joined from the positive electrode 104.
And a region 110 having an area smaller than that of the corrugated plate 101 and the flat plate 102.
Electric current concentrates on the heating part. The current makes a short cut from this region 110 to the corrugated plate 101 and the flat plate 102 from the positive electrode 104, the same operation is repeated, and the current flows to the negative electrode 106.

【0061】従って、電圧が印加されると領域110が
発熱して、急速に触媒活性化温度に達し、排ガス中の有
害物質の浄化が開始されると、触媒反応熱により領域1
10以外の触媒担体103全てが昇温し、この触媒反応
熱によって主触媒コンバータも加熱できる。以上のよう
に本実施例によれば、機関冷間時であっても、領域11
0を通電加熱することで触媒担体103を即座に触媒活
性温度にまで、昇温でき、これによって排ガスを早期に
浄化することができる。また、電力の大幅な低減、触媒
被毒の防止、さらには、金属担体の場合一般に言えるこ
とであるが、領域110が接合されることで触媒担体1
03が高温の排ガスにさらされても軸方向のズレを生じ
ることがなく、触媒担体103の強度を向上できる。
Therefore, when a voltage is applied to the area 110, the area 110 heats up to reach the catalyst activation temperature rapidly, and when the purification of the harmful substances in the exhaust gas is started, the area 1 is heated by the catalytic reaction heat.
All the catalyst carriers 103 other than 10 are heated, and the heat of the catalytic reaction can heat the main catalytic converter. As described above, according to the present embodiment, even when the engine is cold, the area 11
By electrically heating 0, the temperature of the catalyst carrier 103 can be immediately raised to the catalyst activation temperature, whereby the exhaust gas can be purified early. In addition, a large reduction in electric power, prevention of catalyst poisoning, and generally in the case of a metal carrier, by joining the regions 110, the catalyst carrier 1
Even when 03 is exposed to high-temperature exhaust gas, axial displacement does not occur, and the strength of the catalyst carrier 103 can be improved.

【0062】図26から図39には第10の実施例と異
なる第11〜第19実施例を示す。図26に示される第
11実施例では、発熱する領域110を径方向の一部
(中央部)領域に限定し、消費電力を一層低減せしめた
ものである。通常、領域110に通電加熱が必要なエン
ジン条件は始動直後の排ガス量が少ないときであり、こ
の時には排ガスは主として触媒担体103の径方向にお
ける中間部をドーナツ状に流れる。従ってこのドーナツ
状の部位だけを加熱しても、排気ガスを十分浄化でき
る。
26 to 39 show the 11th to 19th embodiments which are different from the 10th embodiment. In the eleventh embodiment shown in FIG. 26, the heat-generating region 110 is limited to a partial (center) region in the radial direction to further reduce power consumption. Normally, the engine condition that requires electric heating in the region 110 is when the amount of exhaust gas immediately after starting is small, and at this time, the exhaust gas mainly flows in a doughnut-shaped intermediate portion in the radial direction of the catalyst carrier 103. Therefore, exhaust gas can be sufficiently purified by heating only this donut-shaped portion.

【0063】図27および図28に示される第12実施
例は、図26の実施例をさらに発展させ、ドーナツ状の
発熱領域110以外の部位の平板および波板を、例えば
ロー付け等による非局部的な接合で抵抗値を小さくし、
非発熱部111を形成している。これにより非発熱部1
11における発熱がなくなり、一層電力を低減できる。
The twelfth embodiment shown in FIGS. 27 and 28 is a further development of the embodiment shown in FIG. 26, in which the flat plate and the corrugated plate other than the donut-shaped heat generating region 110 are non-localized by, for example, brazing. Resistance value is reduced by effective joining,
The non-heat generating portion 111 is formed. As a result, the non-heating part 1
The heat generation in 11 is eliminated, and the power can be further reduced.

【0064】図29及び図30に第13実施例を示す。
本実施例は、図20〜図28の実施例とは異なり発熱部
110を中心電極104を中心に十字形に形成したもの
である。発熱部110の領域においては、波板101、
平板102の接触部分がロー付、あるいは、溶接等によ
り接合されている。接合の方法としては、溶接の場合に
は、波板101、平板102を巻き回しながらレーザ溶
接、スポット溶接等で、またロー付の場合には、波板1
01、平板102を巻き回す際にバインダをあらかじめ
発熱部110の波板101、平板102に塗付しておき
(できれば、波板101、平板102の接触部、又は、
波板101の、平板102と接触している肩部のみにつ
けるのが望ましい。)巻き回した後ロー材をふりかける
等の方法で、ロー材を接合部につけ熱処理を行う。ま
た、ロー付接合を行う際には、波板101、平板102
の表面の絶縁膜を、ロー付する部分のみあらかじめ削除
しておくことで、ロー付による接合強度を向上させるこ
とができる。
29 and 30 show a thirteenth embodiment.
This embodiment is different from the embodiments of FIGS. 20 to 28 in that the heat generating portion 110 is formed in a cross shape around the center electrode 104. In the area of the heat generating portion 110, the corrugated plate 101,
The contact portion of the flat plate 102 is joined by brazing or welding. As a joining method, in the case of welding, laser welding, spot welding or the like while winding the corrugated sheet 101 and the flat plate 102, and in the case of brazing, the corrugated sheet 1 is used.
01, when the flat plate 102 is wound, a binder is previously applied to the corrugated plate 101 and the flat plate 102 of the heat generating portion 110 (preferably, the corrugated plate 101, the contact portion of the flat plate 102, or
It is desirable to attach it only to the shoulder portion of the corrugated plate 101 that is in contact with the flat plate 102. ) After winding, apply the brazing material to the joint by a method such as sprinkling the brazing material on it and heat-treating it. When performing brazing, the corrugated plate 101 and the flat plate 102 are used.
By removing only the part to be brazed on the surface of the insulating film in advance, the bonding strength by brazing can be improved.

【0065】図31の(a)及び(b)に本発明の第1
4実施例を示す。この実施例の特徴として、第13実施
例における半径方向の短絡路に似た形状の短絡路110
は、波板と平板の積層された金属箔からなるハニカム状
の金属性触媒担体103の特に下流側の端面に設けられ
ている。このように下流側の端面に設けられた半径方向
の短絡路110は、それに通電されることによって発生
した熱が、矢印の方向の排気の流れに乗って波板及び平
板自体を加熱することができず、もっぱら波板及び平板
自体の熱伝導作用によって上流側に伝わるだけであるか
ら、ハニカム状の金属性触媒担体103の上流側端面に
短絡路を形成する場合に比べて加熱効果は劣るが、排気
中に鉛や燐等が含まれていた場合には、一般に触媒の上
流側が先に被毒を受けて触媒作用を失う傾向があるの
で、被毒を受け難い下流側の端面に短絡路110を設け
て火種とすることにより、鉛や燐等による被毒によって
触媒の上流側の部分が劣化しても、触媒反応が連鎖的に
伝わる作用を維持することができる効果がある。
The first aspect of the present invention is shown in FIGS. 31 (a) and 31 (b).
Four examples will be shown. A feature of this embodiment is that the short-circuit path 110 having a shape similar to the radial short-circuit path in the thirteenth embodiment.
Is provided on the end face particularly on the downstream side of the honeycomb-shaped metallic catalyst carrier 103 made of a metal foil in which a corrugated plate and a flat plate are laminated. As described above, in the radial short-circuit path 110 provided on the end face on the downstream side, heat generated by energizing the short-circuit path 110 can heat the corrugated plate and the flat plate itself by riding on the flow of exhaust gas in the direction of the arrow. However, the heating effect is inferior to the case where a short-circuit path is formed on the upstream end face of the honeycomb-shaped metallic catalyst carrier 103, because it is transmitted only to the upstream side by the heat conduction effect of the corrugated plate and the flat plate itself. If the exhaust contains lead, phosphorus, etc., the upstream side of the catalyst generally tends to be poisoned first and lose its catalytic action. By providing 110 as the ignition source, there is an effect that even if the upstream portion of the catalyst is deteriorated due to poisoning by lead, phosphorus or the like, the action of chain-catalyzing the catalytic reaction can be maintained.

【0066】図32及び図33に第15実施例を示す。
本実施例は、触媒担体容量が大きい場合に用いるもの
で、発熱領域10の軸方向(排ガス流れ方向)に数ヵ所
設け、触媒担体3全体を急速に活性化せしめるものであ
る。図34及び図35に第16の実施例を示す。本実施
例は、ハニカムの一部に軸方向のスリット170を入
れ、スリット170の入らない部分110を発熱せしめ
るものである。
A fifteenth embodiment is shown in FIGS. 32 and 33.
This embodiment is used when the capacity of the catalyst carrier is large, and is provided at several places in the axial direction (exhaust gas flow direction) of the heat generation region 10 to rapidly activate the entire catalyst carrier 3. A sixteenth embodiment is shown in FIGS. 34 and 35. In this embodiment, a slit 170 in the axial direction is formed in a part of the honeycomb, and the portion 110 where the slit 170 is not formed is heated.

【0067】図36および図37に第17,18の実施
例をそれぞれ示す。発熱領域110を簡易に形成するた
めに、図36では、領域110における波板101を一
部平板121とし、この部分を例えばレーザー溶接する
ことで領域110の製作を簡易化している。図37で
は、領域110において、少なくとも1枚平板112を
追加し、この部分を例えばレーザー溶接することで領域
110の製作を簡易化している。これら図において11
5は電流を表す。
36 and 37 show the seventeenth and eighteenth embodiments, respectively. In order to easily form the heat generating region 110, in FIG. 36, the corrugated plate 101 in the region 110 is partially made into a flat plate 121, and this part is laser-welded, for example, to simplify the production of the region 110. In FIG. 37, at least one flat plate 112 is added to the region 110, and this part is laser-welded, for example, to simplify the production of the region 110. 11 in these figures
5 represents an electric current.

【0068】図38および図39に第19の実施例を示
す。本実施例は、セラミック担体103の排ガス流れ方
向に関して上流端より下流側に、開口部180以外のセ
ラミック部181に、例えばタングステンの金属線18
5を設け発熱領域を形成している。本実施例は、第11
(図26)、第12(図27)の実施例と同じく、径方
向の一部(中央部)領域に発熱領域を限定し電力低減を
図ったものである。また、本実施例では、セラミック製
のハニカム構造を示したが、通常ペレット触媒と呼ばれ
る粒状触媒であっても同様の効果が得られる。
A nineteenth embodiment is shown in FIGS. 38 and 39. In the present embodiment, the ceramic support 181 other than the opening 180 is provided downstream of the upstream end with respect to the exhaust gas flow direction of the ceramic carrier 103, and the metal wire 18 made of, for example, tungsten.
5 is provided to form a heat generation area. This embodiment is the eleventh
(FIG. 26) As in the twelfth embodiment (FIG. 27), the heat generation region is limited to a partial (center) region in the radial direction to reduce power. In addition, although the ceramic honeycomb structure is shown in this embodiment, the same effect can be obtained even with a granular catalyst which is usually called a pellet catalyst.

【0069】図40は、本発明による通電発熱式触媒コ
ンバータの触媒担体の第20実施例を示す正面図であ
る。図41は図40のA−A断面図であり、左側が排気
上流となっている。これらの図において、201は中心
電極、202は他方の電極となる外筒である。203は
波板及び平板から構成される触媒を担持するメタル箔で
あり、その一組又は複数組が中心電極201から外筒2
02へ渦状に積層されている。メタル箔203はアルミ
ナ等で絶縁被覆されているが、二点鎖線で分割される中
心電極201近傍の第1環状部分231及び外筒202
近傍の第2環状部分232は、比較的広い範囲で放電接
合等により半径方向に短絡されている。一方、両環状部
分231,232の間の第3環状部分233は、図40
及び図41にドットで示す排気上流側端部断面における
四箇所の略矩形の特定部分233aだけが同様に半径方
向に短絡され、それ以外の部分は絶縁被覆により半径方
向の絶縁が維持されている。
FIG. 40 is a front view showing a twentieth embodiment of the catalyst carrier of the electric heating type catalytic converter according to the present invention. 41 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 40, and the left side is the exhaust upstream. In these figures, 201 is a center electrode, and 202 is an outer cylinder which serves as the other electrode. Reference numeral 203 denotes a metal foil carrying a catalyst composed of a corrugated plate and a flat plate, one set or a plurality of sets of which are arranged from the center electrode 201 to the outer cylinder 2.
No. 02 is spirally laminated. The metal foil 203 is insulation-coated with alumina or the like, but the first annular portion 231 and the outer cylinder 202 near the center electrode 201 divided by the two-dot chain line.
The second annular portion 232 in the vicinity is short-circuited in the radial direction by discharge joining or the like in a relatively wide range. On the other hand, the third annular portion 233 between the annular portions 231 and 232 is shown in FIG.
41. In the same manner, only the four substantially rectangular specific portions 233a in the exhaust upstream side end cross-section indicated by dots in FIG. 41 are similarly short-circuited in the radial direction, and the other portions are maintained in the radial insulation by the insulating coating. .

【0070】また、各特定部分233aの排気下流側近
傍には、触媒担体の内部空間233bが形成されてい
る。この内部空間233bは、図41及びそのB−B断
面図である図44に示すように、正面方向に特定部分2
33aとほぼ同等な投影面積を有するものであり、積層
する以前においてメタル箔203に加工される。このよ
うに構成された触媒担体は、機関冷間始動時等に中心電
極201及び他方の電極となる外筒202へ電圧を印加
すると、第3環状部分233において各特定部分233
a以外の部分は半径方向に絶縁されているために、図4
0及び図41に矢印で示すように、電流は特定部分23
3aだけを半径方向に流れ、これらの特定部分233a
の電気抵抗は第1及び第2環状部分231,232に比
較してかなり大きいために、特定部分233aだけが発
熱し、その部分が触媒活性化温度に達する。この時の排
気ガスは、排気上流に位置する特定部分233aによっ
て浄化され、その化学反応熱によって触媒担体の他の部
分も加熱されて比較的短時間で触媒担体全体が活性化温
度に達し、それ以降の排気ガスを良好に浄化させること
ができる。
An internal space 233b of the catalyst carrier is formed in the vicinity of the exhaust gas downstream side of each specific portion 233a. As shown in FIG. 41 and FIG. 44, which is a cross-sectional view taken along the line BB thereof, the internal space 233b has a specific portion 2 in the front direction.
It has a projected area almost equal to that of 33a, and is processed into the metal foil 203 before being laminated. In the catalyst carrier thus configured, when a voltage is applied to the center electrode 201 and the outer cylinder 202 that serves as the other electrode during cold start of the engine or the like, each specific portion 233 in the third annular portion 233.
Since parts other than a are insulated in the radial direction,
0 and as indicated by the arrow in FIG.
3a only in the radial direction, these specific parts 233a
Since the electric resistance of is considerably larger than that of the first and second annular portions 231, 232, only the specific portion 233a generates heat and the portion reaches the catalyst activation temperature. The exhaust gas at this time is purified by the specific portion 233a located upstream of the exhaust gas, the other portion of the catalyst carrier is also heated by the heat of the chemical reaction, and the entire catalyst carrier reaches the activation temperature in a relatively short time. The subsequent exhaust gas can be purified well.

【0071】本実施例において、触媒担体の特定部分2
33aだけを発熱させるために、その消費電力は、触媒
担体全てを発熱させるものに比較してかなり小さなもの
となり、バッテリを小型化することができる。また、こ
の時、特定部分233aだけが熱膨張するが、その触媒
担体軸線方向の伸びは前述の内部空間233bによって
吸収され、他の部分にこの方向の応力が発生することは
防止される。触媒担体における内部応力は、短期間の使
用でメタル箔203に亀裂を発生させる可能性がある。
この亀裂は通電不良等をもたらすために通電発熱式触媒
コンバータにとっては致命的なものとなるが、本実施例
により、このような触媒担体の機械的寿命の低下は改善
される。
In this embodiment, the specific portion 2 of the catalyst carrier is
Since only 33a generates heat, its power consumption becomes considerably smaller than that of all catalyst carriers that generate heat, and the battery can be miniaturized. Further, at this time, only the specific portion 233a thermally expands, but the expansion in the axial direction of the catalyst carrier is absorbed by the above-mentioned internal space 233b, and the stress in this direction is prevented from being generated in other portions. Internal stress in the catalyst carrier can cause the metal foil 203 to crack after a short period of use.
The cracks are fatal to the energization heat generation type catalytic converter because they cause a failure in energization, etc. However, according to the present embodiment, such a decrease in mechanical life of the catalyst carrier is improved.

【0072】図42は、本発明による通電発熱式触媒コ
ンバータの触媒担体の第21実施例を示す正面図であ
る。図43は図42のC−C断面図であり、図41と同
様に左側が排気上流となっている。前述の第20実施例
(図40及び図41)との違いについてのみ以下に説明
する。本実施例における発熱が意図された特定部分23
3a’は、排気上流側端部断面より下流の触媒担体内部
に設けられている。これは、触媒担体の排気上流側端部
は、排気ガス中の有害物質等が付着して劣化しやすいた
めに、第20実施例より若干排気ガス浄化性能は低下す
るが、触媒担体の長期使用を可能にすることにおいて有
利となるためである。
FIG. 42 is a front view showing a twenty-first embodiment of the catalyst carrier of the electric heating type catalytic converter according to the present invention. 43 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 42, and the left side is the exhaust upstream, as in FIG. 41. Only differences from the 20th embodiment (FIGS. 40 and 41) described above will be described below. Specific portion 23 intended to generate heat in this embodiment
3a 'is provided inside the catalyst carrier downstream of the exhaust upstream side cross section. This is because the exhaust gas upstream side end portion of the catalyst carrier is likely to deteriorate due to the adherence of harmful substances and the like in the exhaust gas, so the exhaust gas purification performance is slightly lower than in the twentieth embodiment, but the catalyst carrier is used for a long period of time. This is because it is advantageous in enabling

【0073】また、特定部分233a’の近傍に形成さ
れる内部空間233b’は、図43とそのD−D断面図
である図45及びE−E断面図である図46に示すよう
に、特定部分233a’の下流側だけでなく、その四つ
の側面を取り囲むように形成されている。このように構
成された触媒担体は、前述の実施例と同様に特定部分2
33a’だけを発熱させ、少ない消費電力で機関冷間始
動時における排気ガスを良好に浄化させることができる
と共に、特定部分233a’の熱膨張は、内部空間23
3b’が触媒担体の軸線方向の伸びだけでなく、半径方
向及び周方向の伸びを吸収することができるために、特
定部分233a’以外の部分にいずれの方向の応力も発
生することはなく、前述の実施例に比較してさらに触媒
担体の機械的寿命を改善することができる。
The internal space 233b 'formed in the vicinity of the specific portion 233a' is specified as shown in FIG. 43, the DD sectional view thereof in FIG. 45, and the EE sectional view in FIG. It is formed so as to surround not only the downstream side of the portion 233a ′ but also its four side surfaces. The catalyst carrier thus constructed has the specific portion 2 as in the above-mentioned embodiment.
Only 33a 'can generate heat, and exhaust gas at the time of engine cold start can be satisfactorily purified with a small amount of power consumption, and the thermal expansion of the specific portion 233a' is caused by the internal space 23.
Since 3b ′ can absorb not only the extension of the catalyst carrier in the axial direction but also the extension in the radial direction and the circumferential direction, stress in any direction is not generated in the portion other than the specific portion 233a ′. The mechanical life of the catalyst carrier can be further improved as compared with the above-mentioned embodiments.

【0074】これらの実施例の触媒担体は、第1及び第
2環状部分231,232と、特定部分とにおいて半径
方向に接合されているために、強度的に強いものであ
り、多少の内部空間を設けても、排気ガスにより触媒担
体が下流方向に変形することはない。内部空間の位置及
び形状は、図示した二つの実施例のものに限定されず、
例えば、発熱を意図する特定部分の一つの側面近傍にだ
けに設けられた空間であっても、特定部分のこの方向の
熱膨張を吸収することができ、それにより従来に比較し
て触媒担体に発生する応力は緩和され、その機械的寿命
を改善することができる。
The catalyst carriers of these examples are strong in strength because the first and second annular portions 231 and 232 and the specific portion are joined in the radial direction, and have a small internal space. Even if the above is provided, the catalyst carrier is not deformed in the downstream direction by the exhaust gas. The position and shape of the internal space are not limited to those of the two illustrated embodiments,
For example, even in a space provided only near one side surface of a specific portion intended to generate heat, it is possible to absorb the thermal expansion of the specific portion in this direction, so that the catalyst carrier can be used in comparison with the conventional case. The stress generated can be relieved and its mechanical life can be improved.

【0075】図47に第22実施例のヒータ付触媒の断
面図を示す。中心電極301に平及び波形のメタル箔3
02を巻き回して、外筒303内におさめる。平箔30
2a、波箔302bは、図48に示す様に、積層されて
巻き回されており、接合部304は、外側層の波箔の谷
部と、平箔と、内側層の波箔の山部とが交叉する位置に
設けられている。また、図49に示す様に、平箔302
aは、波箔302bより厚くなっている。以下この実施
例の作動を示す。図50に本実施例のヒータ付触媒の電
気的等価回路を示す。接合部304の抵抗はR、接合部
304間の平及び波箔の抵抗は、rで示す。合成抵抗R
T は、接合部304の数をnとした場合n・R+(n−
1)・rで示され、接合部304で発生する熱量は投入
電力をQとした場合Q・n・R/RT で示される。本実
施例に示される様に、平箔302aを厚くすることによ
り、合成抵抗RT が下るため、投入電力を一定とした場
合、接合部304で発生する熱量を大きくすることがで
きる。また平箔302aを厚くすることで触媒担体の耐
久性も向上する。
FIG. 47 shows a sectional view of the catalyst with heater of the 22nd embodiment. Flat and corrugated metal foil 3 on the center electrode 301
02 is wound and stored in the outer cylinder 303. Flat foil 30
As shown in FIG. 48, the 2a and the corrugated foil 302b are laminated and wound, and the joint portion 304 includes the valley portion of the corrugated foil of the outer layer, the flat foil, and the peak portion of the corrugated foil of the inner layer. It is provided at a position where and intersect. Further, as shown in FIG. 49, the flat foil 302
a is thicker than the corrugated foil 302b. The operation of this embodiment will be described below. FIG. 50 shows an electrically equivalent circuit of the heater-equipped catalyst of this embodiment. The resistance of the joint 304 is indicated by R, and the resistance of the flat and corrugated foil between the joints 304 is indicated by r. Combined resistance R
T is n · R + (n− when the number of joints 304 is n.
1) .r, and the amount of heat generated at the junction 304 is represented by Q.n.R / RT when the input power is Q. As shown in this embodiment, by increasing the thickness of the flat foil 302a, the combined resistance R T decreases, so that the amount of heat generated at the joint 304 can be increased when the input power is constant. Also, by thickening the flat foil 302a, the durability of the catalyst carrier is also improved.

【0076】図51に第23実施例のヒータ付触媒の断
面図を示す。前述の第22実施例では、接合部304
は、図48に示す様に、内側の波箔302b、平箔30
2a、外側波箔302bの交叉する位置に設けられてい
た。それに対し本実施例では、平箔321と波箔322
の接触する位置に接合部304を設ける様にしている。
以下作動を説明する。第22実施例に比べ箔の接合枚数
が3枚から2枚に減っているため、接合部304の熱容
量が2/3となり、昇温時間をはるかに短くすることが
できる。その結果、触媒担体の昇温速度も速くなり、始
動後HCの浄化開始時期を早くすることが可能となる。
FIG. 51 shows a sectional view of the catalyst with heater of the 23rd embodiment. In the twenty-second embodiment described above, the joint 304
As shown in FIG. 48, the inner corrugated foil 302b and the flat foil 30 are
It was provided at the position where 2a and the outer corrugated foil 302b intersect. On the other hand, in this embodiment, the flat foil 321 and the corrugated foil 322 are used.
The joint portion 304 is provided at the position where the contact is made.
The operation will be described below. Compared with the 22nd embodiment, the number of foils to be joined is reduced from 3 to 2, so that the heat capacity of the joining portion 304 becomes 2/3, and the temperature raising time can be made much shorter. As a result, the rate of temperature rise of the catalyst carrier is also increased, and it is possible to accelerate the purification start time of HC after startup.

【0077】また接合部304での抵抗値も大きくなる
ため、電圧一定制御で、ヒータ付触媒を作動する場合、
接合部304を多くできるという利点もある。図52〜
53に本発明のヒータ付触媒の第24実施例を示す。こ
の実施例では、中心電極301に平及び波形のメタル箔
302を巻き回して、外筒303内に納める際、図52
に示す様に、波箔302aが外側になる様に巻き回す。
完成した担体の正面図を図53に示す。接合部304
は、外層の波箔の谷の部分321cと下層の波箔の山の
部分322cが合った箇所に設けられる。この様に構成
された担体の接合部304の形成方法を図54に示す。
図54において、レーザ溶接機305により、接合部3
04を形成する場合でレーザビーム306により外層の
波箔の谷部分を溶接する。平、波箔302を巻き回し
て、順次、接合部304を形成していく。この様な接合
が可能となるのは接合部304を設ける部分では、波箔
が平箔よりも外側にきているためである。以上本実施例
は、担体内部の平板と波板を接合することで加熱部を形
成する担体において接合部周辺の波板が外側に来る様に
構成することで、接合を容易にする事が可能になる。ま
た、最外周のみは、平板のみとし、外筒303と接合し
た方が、担体の強度は、向上する。
Further, since the resistance value at the joint 304 also becomes large, when the heater-equipped catalyst is operated under the constant voltage control,
There is also an advantage that the number of joints 304 can be increased. 52-
Reference numeral 53 shows a twenty-fourth embodiment of the heater-equipped catalyst of the present invention. In this embodiment, when the flat and corrugated metal foil 302 is wound around the center electrode 301 and stored in the outer cylinder 303, as shown in FIG.
As shown in (3), the corrugated foil 302a is wound so that it is on the outside.
A front view of the completed carrier is shown in FIG. Junction 304
Is provided at a position where the valley portion 321c of the outer corrugated foil and the peak portion 322c of the lower corrugated foil are aligned. FIG. 54 shows a method of forming the joint portion 304 of the carrier thus configured.
In FIG. 54, a laser welder 305 is used to join the joint 3
In the case of forming 04, the valley portion of the corrugated foil of the outer layer is welded by the laser beam 306. The flat and corrugated foil 302 is wound, and the joint portion 304 is sequentially formed. Such joining is possible because the corrugated foil is located outside the flat foil in the portion where the joining portion 304 is provided. As described above, in the present embodiment, the flat plate inside the carrier and the corrugated plate are joined to each other to form the heating part become. Further, the strength of the carrier is improved when only the outermost periphery is made of a flat plate and is joined to the outer cylinder 303.

【0078】図55(a)及び(b)に第25実施例の
ヒータ付触媒の前記接合部の半径方向及び軸方向の配置
を示す断面図である。中心電極301に平、及び波形の
組合せメタル箔を巻き回して外筒303内におさめる。
接合部304−a,304−bはメタル箔を巻き回す際
にレーザ溶接によって接合される。接合部304−aは
触媒担体302の比較的上流側に、接合部304−bは
触媒担体の中央部近傍に設置されている。また接合部3
04−bは、接合部304−aの半径方向に関してほぼ
中間に位置されている。以下作動を示す。中心電極30
1、外筒303間に通電されると接合部304−a,3
04−bは発熱する。排ガス条件がリッチの際は、未燃
ガス成分が多いため接合部304−aを上流側にのみ設
置しておけば、反応熱は十分に担体の下流側に伝わり、
担体全体が短時間で活性化する。それに対し排ガス条件
が理論空燃比に近づくと未燃ガス成分が少くなるため反
応熱が少くなり、熱の拡がりが悪くなる。そこで図55
に示す様に軸方向に接合部304−a,304−bを、
2段に設けることによって、触媒担体全体を活性化しや
すくすることができる。図56に第25実施例の変形例
を示す。この変形例では、中央部の接合部304−bを
上流部の接合部304−aに近接させて設けており、接
合部の数が比較的多い場合は、図55の実施例と同様の
効果を得る事が出来る。
55 (a) and 55 (b) are sectional views showing the radial and axial arrangement of the joints of the catalyst with heater of the twenty-fifth embodiment. A flat and corrugated combination metal foil is wound around the center electrode 301 and stored in the outer cylinder 303.
The joining portions 304-a and 304-b are joined by laser welding when winding the metal foil. The joint 304-a is installed relatively upstream of the catalyst carrier 302, and the joint 304-b is installed near the center of the catalyst carrier 302. Also the joint 3
04-b is located substantially in the middle in the radial direction of the joint 304-a. The operation is shown below. Center electrode 30
1. When electric current is applied between the outer cylinder 303 and the joint portion 304-a, 3
04-b generates heat. When the exhaust gas condition is rich, there are many unburned gas components, so if the joint 304-a is installed only on the upstream side, the reaction heat is sufficiently transmitted to the downstream side of the carrier,
The entire carrier is activated in a short time. On the other hand, when the exhaust gas condition approaches the stoichiometric air-fuel ratio, the unburned gas component decreases and the reaction heat decreases, resulting in poor heat spread. Therefore, FIG.
As shown in, the joints 304-a and 304-b are
By providing two stages, the entire catalyst carrier can be easily activated. FIG. 56 shows a modification of the 25th embodiment. In this modification, the joint portion 304-b at the central portion is provided close to the joint portion 304-a at the upstream portion, and when the number of joint portions is relatively large, the same effect as the embodiment of FIG. 55 is obtained. Can be obtained.

【0079】図57は、第26実施例によるヒータ付触
媒の接合部の半径方向の配置を示した断面図である。中
心電極301に巻き回されたメタル製平、波箔が交互に
積層され外筒3内におさめられている。中心電極30
1、及び外筒303近傍は、両端面が放電加工溶接等に
より、平波箔の接触部が接合された接合領域302−
a,302−bとなっている。内部接合部304の前記
接合領域302−a,302−bの近傍A,Bにおいて
は、内部接合部の端部304−a,304−bをそれぞ
れ接合領域302−a,302−bと導通させるため、
各接合部304をそれぞれ接合領域302−a,302
−bに向けて半径方向に設けてある。以下作動、効果を
説明する。接合部304の端部を接合領域302−a,
302−bに導通させない場合には、ヒータ付触媒の抵
抗は、図58(a)の様になり、接合部304の端部か
ら接合領域302−a,302−bまで平、波箔を通っ
て電流が流れるため、該平、波箔分の抵抗r’,r''が
不確定要素となり、ヒータ付触媒の抵抗RH を管理でき
ない。接合部304の端部を、接合領域302−a,3
02−bに図58(b)の様に導通させると抵抗R
H は、接合部の抵抗Rと接合部間の平、波箔の抵抗rの
みの関数となり、抵抗RH を精度良く管理することがで
きる。
FIG. 57 is a sectional view showing the radial arrangement of the joints of the catalyst with heater according to the 26th embodiment. Metal flat and corrugated foil wound around the center electrode 301 are alternately laminated and housed in the outer cylinder 3. Center electrode 30
1 and the vicinity of the outer cylinder 303, a joint region 302-where both end surfaces are joined to each other by electrical discharge machining welding and the contact portions of the flat wave foil are joined.
a, 302-b. In the vicinity A and B of the joining regions 302-a and 302-b of the inner joining portion 304, the ends 304-a and 304-b of the inner joining portion are electrically connected to the joining regions 302-a and 302-b, respectively. For,
The joint portions 304 are respectively connected to the joint regions 302-a and 302.
It is provided in the radial direction toward -b. The operation and effects will be described below. The end of the joint 304 is joined to the joint region 302-a,
When not conducting to 302-b, the resistance of the catalyst with heater is as shown in FIG. 58 (a), and the resistance from the end of the joint 304 to the joint regions 302-a and 302-b passes through the flat and corrugated foil. Current flows, the resistances r ′ and r ″ of the flat and corrugated foils become uncertain factors, and the resistance R H of the catalyst with heater cannot be controlled. The end portions of the joint portion 304 are connected to the joint regions 302-a, 3
When it is connected to 02-b as shown in FIG.
H becomes a function of only the resistance R of the joint, the flatness between the joints, and the resistance r of the corrugated foil, and the resistance R H can be managed with high accuracy.

【0080】図59〜図61において、本発明の第27
実施例について説明する。メタル箔通電式のヒータ付触
媒は図59に示すような平板401aと波板401bか
ら構成されるヒータ401を表面に絶縁膜を形成させた
のちに図60(a)に示すように中心電極402に巻き
つけながらレーザ溶接412でホットスポットを形成す
る。しかしホットスポットを形成できるのは図60
(b)に示すように波板の山403と波板の谷404が
合う場所だけであり、任意の位置にホットスポットを作
ることはできず、さらに製作性も悪いという問題があっ
た。本実施例では、ヒータの波板にあらかじめ切れ目を
設け、ヒータを巻回する際に切れ目、と合う位置に平板
を接合しておくことで任意の位置にホットスポットを形
成することを可能にするものである。その構成を説明す
ると、図61に示すように、ヒータの波板401bを一
部カットし切れ目405を作る(図61(a))。次
に、ヒータ巻付時に切れ目405と隣り合う内側のヒー
タ部に平板406を接合する(図61(b))。この
後、図61(c)のようにホットスポット407をレー
ザ溶接で切れ目405に形成する。任意の位置にホット
スポットを作ることができ、さらにレーザ412の位置
決めも容易になる。
59 to 61, the twenty-seventh aspect of the present invention is shown.
Examples will be described. In the metal foil energization type catalyst with heater, a heater 401 composed of a flat plate 401a and a corrugated plate 401b as shown in FIG. 59 is formed with an insulating film on its surface, and then a center electrode 402 is formed as shown in FIG. A hot spot is formed by laser welding 412 while wrapping around. However, the hot spot can be formed in FIG.
As shown in (b), there is a problem that hot spots cannot be formed at arbitrary positions only at the locations where the crests 403 of the corrugated sheet and the troughs 404 of the corrugated sheet meet, and the manufacturability is poor. In the present embodiment, it is possible to form a hot spot at an arbitrary position by previously forming a cut on the corrugated plate of the heater and joining a flat plate at a position matching the cut when the heater is wound. It is a thing. The structure will be described. As shown in FIG. 61, the corrugated plate 401b of the heater is partially cut to form a cut 405 (FIG. 61 (a)). Next, the flat plate 406 is joined to the inner heater portion adjacent to the cut 405 when the heater is wound (FIG. 61B). After this, as shown in FIG. 61C, hot spots 407 are formed in the cuts 405 by laser welding. A hot spot can be created at an arbitrary position, and positioning of the laser 412 can be facilitated.

【0081】図62及び図63において、本発明の第2
8実施例について説明する。前述の第27実施例と相違
する点についてのみ説明する。図62に示すようにホッ
トスポットを形成しようとする波板上の頂点424の近
くに切り込み425を入れる。波板426と平板427
はレーザ溶接部428でのみ接合されている。全てのホ
ットスポット予定部を図62のような構造にしてヒータ
を巻きこみながらホットスポットをレーザ溶接で形成す
る。図63(a)に完成時の電流経路の一部を示す。中
心電極に電圧を加えると中心電極から外筒に向かって電
流429が流れる。この時、抵抗値の高いホットスポッ
ト部430で発熱がおこる。図63(b)は、上記のよ
うな切り込み425のない場合の電流経路であり、この
場合は図63(a)の場合と異なり平板と波板を充分に
接合しているため抵抗値が小さくホットスポット部43
1でしか発熱は起こらない。このように、本実施例によ
れば、平板と波板の接合部にもホットスポットを作るこ
とでホットスポットの点数を多くすることができ、触媒
の活性化をしやすくすることができる。
62 and 63, the second embodiment of the present invention
8 examples will be described. Only the points different from the 27th embodiment will be described. As shown in FIG. 62, a notch 425 is made near the apex 424 on the corrugated plate on which a hot spot is to be formed. Corrugated plate 426 and flat plate 427
Are joined only at the laser weld 428. All the hot spots are set to have a structure as shown in FIG. 62, and hot spots are formed by laser welding while winding the heater. FIG. 63A shows a part of the current path at the time of completion. When a voltage is applied to the center electrode, a current 429 flows from the center electrode toward the outer cylinder. At this time, heat is generated in the hot spot portion 430 having a high resistance value. FIG. 63 (b) shows a current path in the case where there is no notch 425 as described above. In this case, unlike the case of FIG. 63 (a), since the flat plate and the corrugated plate are sufficiently joined, the resistance value is small. Hotspot part 43
Only 1 will produce heat. As described above, according to the present embodiment, the number of hot spots can be increased by forming hot spots also at the joint between the flat plate and the corrugated plate, and the catalyst can be easily activated.

【0082】図64〜図70において、本発明の第29
実施例について説明する。図64〜図67を参照する
と、正電極501のまわりに巻きまわされた平板50
5、波板506の領域Bの部分には、多数の抵抗調整穴
507が設けられる。またこれらの調整穴507は、軸
方向の一部の領域(B)、即ち、排気の流れ方向に関
し、上流側と下流側に平板505、波板506の巻き始
めから巻き終りまで設置されている。
64-70, the twenty-ninth aspect of the present invention is shown.
Examples will be described. 64-67, the flat plate 50 wound around the positive electrode 501.
5. A large number of resistance adjusting holes 507 are provided in the area B of the corrugated plate 506. Further, these adjustment holes 507 are installed in a partial region (B) in the axial direction, that is, in the flow direction of exhaust gas, from the winding start to the winding end of the flat plate 505 and the corrugated plate 506 on the upstream side and the downstream side. .

【0083】図65には、正電極501とケース503
との間に直流電圧を印加した場合の簡易な等価回路を示
す。領域Bと領域Aが、並列接続されている。領域Bで
は、調整穴507により、電流路が制限されるので、電
気抵抗値RB が、領域Aの電気抵抗値RA に比べはるか
に高いため、ほとんど発熱しない。一方領域Aでは、電
気抵抗値RA は低くなるため、通電により電流がほとん
ど領域Aを流れ、発熱部となる。通電時の領域A,Bの
発熱量QA ,QB は、QA =V2 /RA ,QB=V2
B となる(QA >QB )。
FIG. 65 shows the positive electrode 501 and the case 503.
A simple equivalent circuit in the case of applying a DC voltage between and is shown. The area B and the area A are connected in parallel. In the region B, the electric current path is limited by the adjustment hole 507, so that the electric resistance value R B is much higher than the electric resistance value R A in the region A, and therefore, almost no heat is generated. On the other hand, in the area A, the electric resistance value R A becomes low, so that almost all the current flows through the area A by energization and becomes a heat generating portion. The heat generation amounts Q A and Q B of the regions A and B during energization are Q A = V 2 / RA and Q B = V 2 /
It becomes R B (Q A > Q B ).

【0084】電圧が印加されると領域Aが発熱して迅速
に触媒活性温度に達し、排ガス中の有害物質を浄化する
ことができる。また領域Aが触媒活性温度に達して排ガ
ス中の有害物質の浄化が開始されると触媒反応熱によっ
て領域A以外の領域も、昇温される。さらに電気式加熱
触媒装置の触媒反応が進行するとこの触媒反応熱によっ
て主触媒コンバータも加熱することができる。
When a voltage is applied, the area A generates heat and quickly reaches the catalyst activation temperature, so that harmful substances in exhaust gas can be purified. Further, when the area A reaches the catalyst activation temperature and purification of harmful substances in the exhaust gas is started, the temperature of the areas other than the area A is also raised by the heat of catalytic reaction. Further, when the catalytic reaction of the electric heating catalytic converter proceeds, the catalytic reaction heat can heat the main catalytic converter.

【0085】以上の様に本実施例によれば、機関冷間時
であっても領域Aを通電加熱することによって領域Aを
触媒活性温度まで即座に昇温することができ、これによ
って排ガスを早期に浄化することができる。また触媒担
体502の一部、すなわち領域Aだけを電気的に加熱す
るために、触媒担体を加熱するために必要な電力量を大
幅に低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, even when the engine is cold, the area A can be immediately heated to the catalyst activation temperature by heating the area A by energization. It can be purified early. Further, since only a part of the catalyst carrier 502, that is, the region A is electrically heated, the amount of electric power required to heat the catalyst carrier can be significantly reduced.

【0086】図68〜図70に加熱領域の異なる、第3
0実施例を示す。第29実施例と異なる点についてのみ
説明する。この実施例では、触媒担体502のうち、正
電極501の近傍の領域C’、外周領域C''において
は、調整穴507が設けられていない。すなわち平板5
05’と波板506’は、図69及び図70の様に形成
され正電極501のまわりを巻き回される。従って領域
C’,C''においては、領域Aの部分の電流密度は、領
域Bと同等であり、発熱することはなく、第29実施例
よりもさらに加熱する領域が少くなり、さらなる省電力
化が達成できる。また第29及び第30実施例では、調
整穴の形状として円形を採用したが、矩形状、スリット
状でも良いことは、明らかである。このように、第29
及び第30実施例では、触媒担体に通電すると部分的に
発熱するため、触媒担体を加熱するのに必要な消費電力
量を低減することができる。
68 to 70, a third heating area is different from the third heating area.
0 Example is shown. Only the points different from the 29th embodiment will be described. In this embodiment, the adjustment hole 507 is not provided in the area C ′ in the vicinity of the positive electrode 501 and the outer peripheral area C ″ of the catalyst carrier 502. That is, flat plate 5
05 'and the corrugated plate 506' are formed as shown in FIGS. 69 and 70 and wound around the positive electrode 501. Therefore, in the regions C ′ and C ″, the current density in the region A is the same as that in the region B, the region does not generate heat, the region to be heated is smaller than that in the 29th embodiment, and the power consumption is further reduced. Can be achieved. Further, in the twenty-ninth and thirtieth embodiments, the shape of the adjusting hole is circular, but it is obvious that it may be rectangular or slit-shaped. Thus, the 29th
And in the thirtieth embodiment, when the catalyst carrier is energized, it partially generates heat, so that it is possible to reduce the amount of power consumption required to heat the catalyst carrier.

【0087】図71及び図72は本発明の第31実施例
を示す。この実施例では、触媒の発熱させたくない部分
の軸方向にスリットを入れることで、電流通路を断ち、
軸方向の一部(上流側)のみを発熱させる構成とするこ
とで、省電力化を達成するものである。即ち、図71に
おいて、中心電極501に何枚か平及び波形のメタル箔
502を巻き回して外筒503内に納める。中心電極5
01は、絶縁材504を介して外に取り出されている。
図72に中心電極501に接合されたメタル箔502を
展開した図を示す。波箔、平箔とも下流側から上流側に
向い軸方向に一部スリット510が設けられる。このよ
うなスリット510はメタル箔(波箔、平箔)を巻回す
る前に形成しておく。
71 and 72 show the 31st embodiment of the present invention. In this embodiment, a slit is formed in the axial direction of a portion of the catalyst which is not desired to generate heat, thereby cutting off the current passage,
Power saving is achieved by making only a part (upstream side) in the axial direction generate heat. That is, in FIG. 71, several flat and corrugated metal foils 502 are wound around the center electrode 501 and housed in the outer cylinder 503. Center electrode 5
01 is taken out through the insulating material 504.
FIG. 72 shows a developed view of the metal foil 502 joined to the center electrode 501. In both the corrugated foil and the flat foil, some slits 510 are provided in the axial direction from the downstream side to the upstream side. Such slits 510 are formed before winding the metal foil (corrugated foil, flat foil).

【0088】以下作動を示す。中心電極501、外筒5
03間に通電されると電流は、図72の矢印Aの様に流
れる。従って主に発熱する部分は電流密度が高い部分す
なわち領域Bで示される上流側の一部である。ヒートマ
スの小さい領域Bに電流が集中して流れるため低い電力
で、触媒の速い昇温を得ることができる。触媒の上流側
が速く活性温度に達すれば、排ガス中の未燃ガス成分を
速く燃焼させることができ、触媒全体は、速く活性温度
に達する。
The operation will be described below. Center electrode 501, outer cylinder 5
When energized during 03, a current flows as shown by arrow A in FIG. Therefore, the part that mainly generates heat is the part where the current density is high, that is, the part on the upstream side indicated by the region B. Since the current concentrates and flows in the region B where the heat mass is small, it is possible to obtain a fast temperature rise of the catalyst with a low electric power. If the upstream side of the catalyst reaches the activation temperature quickly, the unburned gas components in the exhaust gas can be burned quickly, and the entire catalyst quickly reaches the activation temperature.

【0089】図73は本発明の第32実施例を示すもの
である。ヒータ製作時において、平箔1aと波箔1bを
1山毎に接合してスポット溶接点とする(図73(b)
参照)と、半径方向の圧縮力に対し剛性が上がりすぎて
しまいエンジン高負荷時の高温にさらされた時、ヒータ
が膨張すると大きな熱応力が発生しセルのつぶれや平箔
の折れ曲りが起こり得る。また逆に全部の平箔1aと波
箔1bを接合間隔を広くして、例えば5山とびで接合す
る(図73(c)参照)と半径方向の剛性を低くして柔
構造化となり、ヒータが排ガスの圧力で下流側に後退し
てしまい、スコーピング現象が生じるという問題があ
る。
FIG. 73 shows a 32nd embodiment of the present invention. When manufacturing the heater, the flat foil 1a and the corrugated foil 1b are joined to each other one by one to form spot welding points (FIG. 73 (b)).
When the temperature of the engine is increased and the heater is exposed to high temperature, the thermal expansion of the heater causes large thermal stress, which causes crushing of cells and bending of flat foil. obtain. On the contrary, if the flat foils 1a and the corrugated foils 1b are all joined at wide intervals, for example, by joining them in five crests (see FIG. 73 (c)), the rigidity in the radial direction is reduced to form a flexible structure and the heater is There is a problem that the scoping phenomenon occurs due to the exhaust gas pressure retreating to the downstream side.

【0090】そこで、本実施例では、触媒に剛構造部と
柔構造部を設け、柔構造部で熱膨張を吸収することで冷
熱耐久性向上をねらったものである。即ち、図73に示
すように、外筒と中心電極近傍の領域A,Cを1山毎に
スポット接合して(図73(c)参照)剛構造にし(図
73(b)参照)、外筒と中心電極の中間部領域Bを5
山毎にスポット接合して柔構造部にする。高温にさらさ
れた場合、剛構造部A,Cで起こった熱膨張Pを柔構造
部Bで吸収することでセルのつぶれを防止することがで
きまた剛構造部Bにより排ガスの圧力でヒータが下流側
に後退するようなスコーピングを防止することができ
る。
Therefore, in this embodiment, the catalyst is provided with a rigid structure portion and a flexible structure portion, and the flexible structure portion absorbs thermal expansion to improve the cold heat durability. That is, as shown in FIG. 73, the outer cylinder and the regions A and C in the vicinity of the center electrode are spot-bonded for each peak (see FIG. 73 (c)) to form a rigid structure (see FIG. 73 (b)). 5 in the middle area B between the cylinder and the center electrode
Spot-join each mountain to make a flexible structure. When exposed to high temperature, the flexible structure B can absorb the thermal expansion P generated in the rigid structures A and C to prevent the cells from collapsing, and the rigid structure B allows the heater to operate by the pressure of the exhaust gas. It is possible to prevent the scoping which is retracted to the downstream side.

【0091】図74は本発明の第33実施例を示すもの
である。この実施例の基本的構造は図5に示す実施例と
同様である。図5の実施例と共通する個所は共通の符号
で示し、相違する点についてのみ説明する。触媒20に
接触する中心電極19は、短絡路22を形成してある上
流側の端部付近のみ導通部19aとし、その他の部分に
は絶縁層19bを形成して触媒20との間を絶縁する。
同様に、触媒20に接触する外筒21も、短絡路22を
形成してある上流側の端部付近のみを導通部21aと
し、その他の部分には絶縁層21bを形成して触媒20
との間を絶縁する。これにより、局部加熱すべき触媒の
狭い領域にのみ電気を集中して流すことができる。
FIG. 74 shows a 33rd embodiment of the present invention. The basic structure of this embodiment is similar to that of the embodiment shown in FIG. Parts common to the embodiment of FIG. 5 are designated by common reference numerals, and only different points will be described. The center electrode 19 in contact with the catalyst 20 has a conducting portion 19a only near the upstream end where the short circuit 22 is formed, and an insulating layer 19b is formed at the other portion to insulate the catalyst 20 from the catalyst. .
Similarly, in the outer cylinder 21 that contacts the catalyst 20, only the vicinity of the upstream end where the short-circuit path 22 is formed is used as the conductive portion 21a, and the insulating layer 21b is formed in the other portions to form the catalyst 20.
Insulate between and. As a result, electricity can be concentrated and flowed only in a narrow area of the catalyst to be locally heated.

【0092】図75は本発明の第34実施例を示すもの
である。前述の第33実施例と同様、触媒20に接触す
る中心電極19は発熱部22を形成してある領域でのみ
触媒20と導通するように、中心電極19の途中に図7
5(a)に示すように空隔19cを形成し、或いは図7
5(b)に示すように絶縁体19dを差し込んで、電流
路を遮断する。あるいは図75(c)に示すように、中
心電極19の途中に空隔19cを形成して中心電極19
の電流路を遮断すると共に、平箔と波箔とを積層して中
心電極まわりに巻回して成る触媒20の発熱部22の下
流側に半径方向のスリット19eを形成し、触媒20内
部の電流路も上流側のみに限定することにより、電気回
路が短かくなり効率的に発熱できるようになる。
FIG. 75 shows a thirty-fourth embodiment of the present invention. As in the 33rd embodiment described above, the center electrode 19 contacting the catalyst 20 is connected to the catalyst 20 only in the region where the heat generating portion 22 is formed, so that the center electrode 19 is provided in the middle of the center electrode 19.
5 (a), a space 19c is formed, or as shown in FIG.
As shown in FIG. 5 (b), the insulator 19d is inserted to interrupt the current path. Alternatively, as shown in FIG. 75 (c), a space 19c is formed in the middle of the center electrode 19 to form the center electrode 19
The current path inside the catalyst 20 by forming a radial slit 19e on the downstream side of the heat generating portion 22 of the catalyst 20, which is formed by laminating a flat foil and a corrugated foil and winding the foil around the central electrode. By limiting the path only to the upstream side, the electric circuit becomes short and heat can be efficiently generated.

【0093】以上のように、第33及び第34実施例に
おいては、電気回路を狭くあるいは短かくすることによ
り電力の消費を節減することができる。図76は本発明
の第35実施例を示すものである。酸化処理した金属平
箔1aと波箔1bとを重ねて5山おきにスポット接合
(A位置)し、このような組合せ箔を中心電極のまわり
に巻回・積層する構造において、巻回・積層の際の組合
せ箔同士は任意の位置でレーザ接合する。即ち、図示の
組合せ箔ととはB位置において、組合せ箔の波箔
(谷)、平箔と組合せ箔の波箔の山とが接合され、ま
た組合せ箔ととはC位置において、組合せ箔の波
箔(谷)、平箔と組合せ箔の波箔(山)とが接合され
る。
As described above, in the thirty-third and thirty-fourth embodiments, power consumption can be reduced by making the electric circuit narrow or short. FIG. 76 shows a thirty-fifth embodiment of the present invention. In the structure in which the flat metal foil 1a subjected to the oxidation treatment and the corrugated foil 1b are overlapped and spot-bonded at every 5 peaks (position A), and such a combined foil is wound / laminated around the center electrode, In this case, the combined foils are laser-bonded at arbitrary positions. That is, at the B position with the illustrated combination foil, the corrugated foil (valley) of the combination foil, the flat foil and the peaks of the corrugated foil of the combination foil are joined, and with the combination foil at the C position, the combination foil The corrugated foil (valley) and the flat foil and the corrugated foil (peak) of the combination foil are joined.

【0094】この場合において、組合せ箔側から側
へ電流が流れるとすると、中間の組合せ箔においては
C位置に近接するA位置とB位置との間、即ち(イ)の
間隔のみしか、電流が流れず、レーザ接合位置によって
電気抵抗値が変わってしまう。従って、レーザ接合
(B,C位置)の間隔、スポット接合(A位置)の位置
や個数をあらかじめ決めておくことにより、安定した電
気抵抗値を得ることができる。
In this case, if a current flows from the combination foil side to the side, in the intermediate combination foil, the current flows only between the A position and the B position close to the C position, that is, only the interval (a). It does not flow, and the electric resistance value changes depending on the laser bonding position. Therefore, a stable electric resistance value can be obtained by predetermining the distance between laser bonding (positions B and C), the position and number of spot bonding (position A).

【0095】図77は本発明の第36実施例を示すもの
である。この実施例では、平箔1a及び波箔1b、ある
いはこれらの組合せ箔を相互間でレーザ溶接等により軸
方向の発熱部(ホットスポット)22を形成する場合に
おいて、場所に応じてホットスポット22の軸方向の長
さを変更したものである。例えば、図示のように、中心
電極19に近い領域ほどホットスポット22の軸方向の
長さを長くし、逆に金属ケース21に近い領域ほどヒー
トスポット22の軸方向の長さを短かくした。これによ
り触媒の任意の領域において任意の発熱量を持たせるこ
とが出来る。即ち、図78はホットスポットの長さとそ
の抵抗値とを示したものであるが、ホットスポットの長
さが長いほど抵抗値は低くなり、発熱量は大きくなる。
また、図79はホットスポットの発熱量とホットスポッ
トの最適間隔を示したものであるが、発熱量が大きいほ
ど間隔を大きくするようにホットスポットを配置してよ
いことがわかる。
FIG. 77 shows a 36th embodiment of the present invention. In this embodiment, when the flat foil 1a and the corrugated foil 1b, or a combination of these foils are used to form an axial heat generating portion (hot spot) 22 by laser welding or the like, the hot spot 22 is formed depending on the location. The length in the axial direction is changed. For example, as shown in the drawing, the axial length of the hot spot 22 is made longer in the region closer to the center electrode 19, and conversely, the axial length of the heat spot 22 is made shorter in the region closer to the metal case 21. As a result, it is possible to give an arbitrary amount of heat generation in an arbitrary area of the catalyst. That is, FIG. 78 shows the length of the hot spot and its resistance value. The longer the hot spot length, the lower the resistance value and the larger the amount of heat generation.
Further, FIG. 79 shows the heat generation amount of the hot spot and the optimum interval of the hot spots, but it is understood that the hot spots may be arranged so that the larger the heat generation amount, the larger the interval.

【0096】図80(a)及び(b)は本発明の第37
実施例を示すものである。図80(a)の斜線部分で示
すように、発熱部22を触媒上流側端面に略十字形を若
干略S字形に湾曲させて形成したものである。このよう
に発熱部22は任意の形状にすることができる。図80
(c)は第37実施例の変形例であって、発熱部22に
軸方向の寸法が小さくなった個所(即ち、接合長さを短
かくした個所)22aを複数設け、これらの部分では発
熱部22の他の部分よりも積極的に発熱が大きくなるよ
うにする。
80 (a) and 80 (b) show the thirty-seventh aspect of the present invention.
An example is shown. As shown by the hatched portion in FIG. 80 (a), the heat generating portion 22 is formed by slightly bending a substantially cross shape into an approximately S shape on the catalyst upstream end surface. In this way, the heat generating portion 22 can have any shape. Figure 80
(C) is a modified example of the thirty-seventh embodiment, in which the heat generating portion 22 is provided with a plurality of portions 22a having small axial dimensions (that is, portions having a short joint length), and heat is generated in these portions. The heat generation is made to be larger than that of the other portions of the portion 22.

【0097】図81は本発明の第38実施例を示すもの
で、略十字形の発熱部22、即ち電気通路において、幅
を小さくした部分22bを複数設け、これらの個所にて
局部的に発熱が大きくなるようにし、触媒反応が早く起
る場所をつくる。このように、局部的に発熱量の大きい
個所を作ることにより、局部的に触媒反応を早め、高性
能化及び低電力化を図ることができる。
FIG. 81 shows a thirty-eighth embodiment of the present invention in which a plurality of portions 22b having a reduced width are provided in the substantially cruciform heat generating portion 22, that is, the electric passage, and heat is locally generated at these portions. To create a place where the catalytic reaction takes place quickly. In this way, by locally forming a portion having a large calorific value, it is possible to locally accelerate the catalytic reaction and achieve higher performance and lower power consumption.

【0098】図82(a),(b)及び図83は本発明
の第39実施例を示すものである。この実施例では触媒
20の上流側端面に表層加熱部として任意の形状をもっ
た発熱通路22を形成する場合に、発熱部22を非発熱
部より上流側に突起させ、熱の逃げを少なくし発熱部2
2の加熱を促進するものである。このような発熱部22
を形成するには、図83に示すように、金属箔(平箔と
波箔との組合せから成る場合は組合せ箔)に、中心電極
19を中心として巻回する前に、あらかじめ突起部2
2’を設けておき、金属箔を巻回・積層したときにこれ
らの突起部22’が連続的につながって突起した発熱通
路22が形成されるようにするのが望ましい。
82 (a), 82 (b) and 83 show the 39th embodiment of the present invention. In this embodiment, when the heat generating passage 22 having an arbitrary shape is formed on the upstream end surface of the catalyst 20 as the surface layer heating portion, the heat generating portion 22 is projected upstream of the non-heat generating portion to reduce heat escape. Heating part 2
It promotes the heating of 2. Such a heating unit 22
In order to form the protrusions, as shown in FIG. 83, the protrusions 2 are formed in advance on the metal foil (combined foil in the case of combining the flat foil and the corrugated foil) around the center electrode 19.
It is desirable that 2'is provided so that when the metal foil is wound and laminated, these protruding portions 22 'are continuously connected to form a protruding heat generating passage 22.

【0099】図84〜図88は本発明の第40実施例を
示すものである。平箔1a及び波箔1bを積層又は巻回
したヒータ付触媒において複数の組合せ箔の少なくとも
一層の平箔1a、波箔の少なくともいずれか一方(図示
の実施例では波箔1b)の、波箔と平箔とが互いに接触
していない部分Aに、軸方向上流端を数mm残して切除し
た絶縁空間562を設ける(以下、このような空間56
2を設けた部分Aをブリッジ部と称する)と共に、この
空間に嵌まり合うような突出部564をもちかつ表面が
酸化皮膜等で絶縁された補強箔560を波箔1bに当接
させ、積層又は巻回体に挾持させる構造とする。
84 to 88 show the 40th embodiment of the present invention. Corrugated foil of at least one of the flat foil 1a and / or corrugated foil (corrugated foil 1b in the illustrated embodiment) of at least one layer of a plurality of combination foils in a catalyst with a heater in which the flat foil 1a and the corrugated foil 1b are laminated or wound. In the portion A where the flat foil and the flat foil are not in contact with each other, an insulating space 562 is provided by cutting off the axial upstream end by several mm (hereinafter, such a space 56
A portion A provided with 2 is referred to as a bridge portion), and a reinforcing foil 560 having a protruding portion 564 that fits in this space and having a surface insulated with an oxide film or the like is brought into contact with the corrugated foil 1b to be laminated. Alternatively, the structure should be such that it is held by the wound body.

【0100】図86に示すように、中心電極19を中心
として平箔1aと波箔1bとを巻回・積層した積層体の
少なくとも1層、例えば図示の波箔1bの部分と図示の
領域aにおける平箔1aの部分にブリッジ部を形成す
る。図87は図86の領域aを拡大して示したもので、
補強箔560は図示省略してあるが、波箔1bの一層部
分のブリッジ部の電流路断面積を狭くすることと、波箔
一層が一周して重なる部分aの平箔1aの一部のブリッ
ジ部の電流路断面積を狭くすることとで、中心電極(正
極)19から外筒(負極)21へ向かって流れる電流を
ブリッジ部に集中させて発熱させる。電流は必ずブリッ
ジ部を通らないとアース(外筒)21へは流れないよう
に構成される。なお図87における斜線部分は絶縁空間
562を設けた部分、即ち電流路が狭くなった部分であ
る。
As shown in FIG. 86, at least one layer of a laminate obtained by winding and laminating the flat foil 1a and the corrugated foil 1b around the center electrode 19, for example, the corrugated foil 1b shown in the figure and the area a shown in the figure. A bridge portion is formed in the flat foil 1a portion of the above. FIG. 87 is an enlarged view of the area a of FIG. 86.
Although the reinforcing foil 560 is not shown in the figure, the current path cross-sectional area of the bridge portion of one layer of the corrugated foil 1b is narrowed, and the bridge of a part of the flat foil 1a of the portion a where one corrugated foil layer overlaps one another is overlapped. By narrowing the current path cross-sectional area of the portion, the current flowing from the center electrode (positive electrode) 19 to the outer cylinder (negative electrode) 21 is concentrated in the bridge portion to generate heat. The current is configured so as not to flow to the ground (outer cylinder) 21 unless it always passes through the bridge portion. The hatched portion in FIG. 87 is a portion where the insulating space 562 is provided, that is, a portion where the current path is narrowed.

【0101】図88はこのようなブリッジ部を設けてい
ない場合(a)と設けた場合(b)を比較して説明する
ための図である。図88(a)おいて、波箔と平箔の接
合箇所と電流路が絞り込まれてヒータとして発熱するヒ
ートスポットの箇所とが同一であるため、構造耐久上接
合力を確保するために接合面積を大きくとりたい一方、
低電力化のためには電流路断面積を小さくしたい問題が
ある。ヒートスポットの深さtは構造上3.0mm以上必
要になっている。Lは箔の厚さなので2枚分として、 L=100μm=0.1mm、 ヒートスポットの幅Wは巻回した時の圧着力によりバラ
ツキが観察されていて50μm〜200μmの巾があ
る。
FIG. 88 is a diagram for comparing and explaining the case where such a bridge portion is not provided (a) and the case where such a bridge portion is provided (b). In FIG. 88 (a), since the joint portion of the corrugated foil and the flat foil and the portion of the heat spot where the current path is narrowed and generates heat as a heater are the same, the joint area is ensured in order to secure the joint force in terms of structural durability. While I want to take a big
There is a problem to reduce the cross-sectional area of the current path in order to reduce the power consumption. Due to the structure, the depth t of the heat spot is required to be 3.0 mm or more. Since L is the thickness of the foil, two foils are used, L = 100 μm = 0.1 mm, and the width W of the heat spot has a width of 50 μm to 200 μm, which is observed to vary depending on the pressure applied when wound.

【0102】抵抗値Rは次式で表わされ R=Pr(L/W・t)1/N Prは比抵抗(Ωcm)、Nは電流路本数 Wがバラツキを持つことは抵抗Rのバラツキ原因とな
り、均一なヒータ加熱ができないことになる。また、L
が箔の厚みで決まってしまうため抵抗Rを大きくしよう
とすると接合点を半径方向に直列に増やす手段がとられ
るが限界がある。即ち触媒断面積つまり半径に限界があ
る。
The resistance value R is represented by the following equation: R = Pr (L / W · t) 1 / N Pr is the specific resistance (Ωcm), N is the number of current paths W has a variation. As a result, the heater cannot be heated uniformly. Also, L
Since it is determined by the thickness of the foil, if it is attempted to increase the resistance R, there is a limit to the means for increasing the number of junctions in series in the radial direction. That is, there is a limit to the catalyst cross-sectional area or radius.

【0103】tを大きくとると構造耐久上は有利だが低
電力化に逆行してしまう。さらにtを決定している接合
用箔ロウ材の幅精度によって抵抗Rのバラツキを生む恐
れもある。ちなみに1スポットヒータ点の電流路を計算
すると R=0.004×0.01/(0.005〜0.020)×0.3 =0.027〜0.007(Ω) と4倍のバラツキの可能性がある。
If t is large, it is advantageous in terms of structural durability, but it goes against power reduction. Further, there is a possibility that the resistance R may fluctuate depending on the width accuracy of the bonding foil brazing material that determines t. By the way, when the current path at one spot heater point is calculated, R = 0.004 × 0.01 / (0.005-0.020) × 0.3 = 0.027-0.007 (Ω), which is a four-fold variation. There is a possibility of

【0104】図88(b)のように、箔ブリッジ部に電
流路を形成した場合、箔の圧着力の影響を受けないの
で、 R=0.004×0.05/0.005×0.3=0.133(Ω) となって抵抗値も大きくとれて、Wの値のバラツキが箔
の厚みそのものなのでバラツキが小さくなる。
When a current path is formed in the foil bridge portion as shown in FIG. 88 (b), it is not affected by the pressure force of the foil, so R = 0.004 × 0.05 / 0.005 × 0. 3 = 0.133 (Ω), the resistance value can be made large, and the variation in W value is the thickness of the foil itself, so the variation is small.

【0105】図89〜図92は本発明の第41実施例を
示すものである。平箔と波箔との組合せ箔において、平
箔の幅を短かくし上流側に平箔のない部分を設けた組合
せ箔602(図89(a))と、平箔の幅を短かくし下
流側に平箔のない部分を設けた組合せ箔603(図89
(b))とを、図89(c)に示すように、中心電極6
01を中心として交互に接合し巻き回す。その結果、図
90に示すように組合せ箔602と603とは重なる。
レーザ溶接等によりホットスポット607を形成する際
は、図91に示すように、平箔のない部分の組合せ箔
(即ち、波箔)602,603の谷を狙いとして位置6
07にレーザ照射等を行う。これにより、下側ないし内
側に位置する組合せ箔の平箔と接合する。その結果、図
92に示すように、ヒートスポット607は触媒の内部
の上流側と下流側に交互に形成される。なお、ヒートス
ポット607を上流側と中間位置に交互に形成しようと
する場合は、組合せ箔603の平箔の幅をより狭くして
おく必要がある。
89 to 92 show a forty-first embodiment of the present invention. In the combination foil of flat foil and corrugated foil, the width of the flat foil is made short and the combination foil 602 (FIG. 89 (a)) in which a portion without the flat foil is provided on the upstream side, and the width of the flat foil is made short and the downstream side is formed. The combination foil 603 (FIG.
(B)) and the center electrode 6 as shown in FIG. 89 (c).
01 is alternately joined and wound. As a result, the combination foils 602 and 603 overlap as shown in FIG.
When the hot spot 607 is formed by laser welding or the like, as shown in FIG. 91, as shown in FIG. 91, the combination foil (that is, corrugated foil) 602, 603 in the portion without the flat foil is aimed at the position 6.
Laser irradiation or the like is performed on 07. As a result, the flat foil of the combination foil located on the lower side or the inner side is joined. As a result, as shown in FIG. 92, the heat spots 607 are alternately formed on the upstream side and the downstream side inside the catalyst. When the heat spots 607 are to be formed alternately at the upstream side and the intermediate position, it is necessary to make the width of the flat foil of the combination foil 603 narrower.

【0106】図93は本発明の第42実施例を示すもの
である。図94は図93のB部の拡大図でる。触媒の上
記側端面に電流路を形成する場合に、例えば図93のハ
ッチング部Aで示す様な個所の表面に、図93に示すよ
うに、ロウ材611を切れ目のないように波箔612及
び平箔613を覆うように塗布する。その結果、図93
に示すように、バッテリ614から中心電極615を介
して電流616が外筒617に向って流れる。
FIG. 93 shows the 42nd embodiment of the present invention. FIG. 94 is an enlarged view of part B of FIG. 93. When a current path is formed on the side end surface of the catalyst, for example, as shown in FIG. 93, the brazing material 611 and the corrugated foil 612 and the corrugated foil 612 are formed on the surface of the portion indicated by the hatched portion A in FIG. It is applied so as to cover the flat foil 613. As a result, FIG.
As shown in, a current 616 flows from the battery 614 through the center electrode 615 toward the outer cylinder 617.

【0107】図95〜図98は本発明の第43実施例を
説明するものである。絶縁皮膜が形成された金属製の薄
板、即ち平箔1aと波箔1bとを中心電極19のまわり
に渦巻状に巻回し、これらの薄板を局部的にレーザ溶接
等で接合することにより発熱部22を形成する場合にお
いて、触媒全面を一様に加熱するためには発熱部22を
均等間隔で配置することが必要であるが、触媒中心部か
ら外側へ向って電流径路を構成することから発熱部22
の配置は内側が密に、外側が粗になってしまい全面一様
加熱ができないという問題がある。例えば、平箔1aと
波箔1bとの組合せ3組を中心電極19まわりの等角度
間隔の3ケ所の位置から巻きまわして触媒積層体を形成
する場合において、波箔1bの等山間隔(例えば、5山
間隔)にレーザ接合とすると、図96に示すように電流
cは中心電極19から外筒21に向けて常に最短距離に
ある接合個所を結んで流れようとするため、ホットスポ
ット22は図97に示すように外周側程まばらな配置と
なる。
95 to 98 are for explaining the 43rd embodiment of the present invention. A metal thin plate on which an insulating film is formed, that is, a flat foil 1a and a corrugated foil 1b are spirally wound around a center electrode 19, and these thin plates are locally joined by laser welding or the like to generate a heat. In the case of forming 22, it is necessary to arrange the heat generating portions 22 at equal intervals in order to uniformly heat the entire surface of the catalyst, but heat is generated because the current path is formed from the catalyst central portion to the outside. Part 22
However, the arrangement has a problem that the inside cannot be uniformly heated because the inside is dense and the outside is rough. For example, when three sets of combinations of the flat foil 1a and the corrugated foil 1b are wound around three positions at equal angular intervals around the center electrode 19 to form a catalyst laminate, the corrugated foils 1b are spaced at equal intervals (for example, When laser joining is performed at intervals of 5 peaks, as shown in FIG. 96, the current c always tries to flow from the center electrode 19 to the outer cylinder 21 by connecting the joining points that are at the shortest distance to each other. As shown in FIG. 97, the outer peripheral side is sparser.

【0108】このようにホットスポット22の間隔は外
側程大きいため、図95の各ホットスポット22の丸の
大きさで発熱量を示しているように、外周側程ホットス
ポット22の発熱量も大きくしている。ホットスポット
22の発熱量を変化させる方法としては、図78でも示
したように、発熱部を形成するためのレーザ溶接におけ
る排気ガス流れ方向の溶接長さを変えることで抵抗値を
変え、発熱量を変えることができる。従って、図77で
示した実施例と同様、外側程レーザ溶接部(ホットスポ
ット)の長さを短かくし、抵抗値を高め、抵抗と電流
(Ri2 )で決まる発熱量(電力)を大きくする。
As described above, since the distance between the hot spots 22 is larger toward the outer side, the heat generation amount of the hot spots 22 is larger toward the outer periphery side as shown by the circle size of each hot spot 22 in FIG. is doing. As a method of changing the heat generation amount of the hot spot 22, as shown in FIG. 78, the resistance value is changed by changing the welding length in the exhaust gas flow direction in the laser welding for forming the heat generation portion. Can be changed. Therefore, similar to the embodiment shown in FIG. 77, the length of the laser welded portion (hot spot) is shortened toward the outer side, the resistance value is increased, and the heat generation amount (power) determined by the resistance and the current (Ri 2 ) is increased. .

【0109】図98は上述のようにレーザ接合部を均等
間隔で設けた場合(a)と、レーザ接合部の配置間隔を
可変としてホットスポット22が略均等に配置されるよ
うにした場合(b)とを示す。(a)の場合はホットス
ポット22は略円周方向の間隔aに対し半径方向の間隔
bが外周側程大きくなるが、(b)の場合はa’対b’
をほぼ等しくすることができる。
FIG. 98 shows the case where the laser bonding portions are provided at equal intervals as described above (a) and the case where the hot spots 22 are arranged substantially uniformly by changing the arrangement interval of the laser bonding portions (b). ) And. In the case of (a), the hot spot 22 has a radial interval b that increases toward the outer peripheral side with respect to a substantially circumferential interval a, but in the case of (b), a ′ vs b ′.
Can be approximately equal.

【0110】[0110]

【発明の効果】請求項1によれば、局部的に通電可能に
接続された局部発熱部に電流が集中し、発熱するため、
消費電力が少なくなり、また、局部的な発熱をするた
め、熱容量が減少し、昇温時間が短くなり、熱効率の良
い通電加熱式触媒装置が得られる。
According to the first aspect of the present invention, the current is concentrated in the local heat generating portion which is locally connected so as to be able to conduct electricity, and heat is generated.
Since the power consumption is reduced and heat is locally generated, the heat capacity is reduced, the temperature rising time is shortened, and an electrically heated catalytic device with good thermal efficiency can be obtained.

【0111】請求項2では、更に、排気上流側に局部発
熱部があるため、排気ガスの熱及び流れを利用して触媒
下流部分も十分加熱することができ、触媒全体を一様に
加熱できるという効果がある。請求項3では、局部発熱
部を触媒の排気流入端部に設けたため、排気ガスを原因
とした被毒を防止し、これによる加熱性能の低下を最小
限にできる。
Further, in the second aspect, since the local heat generating portion is provided on the upstream side of the exhaust gas, the downstream portion of the catalyst can be sufficiently heated by utilizing the heat and flow of the exhaust gas, and the entire catalyst can be uniformly heated. There is an effect. According to the third aspect, since the local heat generating portion is provided at the exhaust gas inflow end portion of the catalyst, poisoning caused by the exhaust gas can be prevented and the deterioration of the heating performance due to this can be minimized.

【0112】請求項4では、絶縁層を介して局部的に接
合するため、金属箔がズレ難く、耐久性を向上しうる。
請求項5では、電極間を連続的に接合するため、電極間
における金属箔が更にズレ難く、耐久性を向上できると
共に、電流路全体を発熱し得るという効果がある。
According to the fourth aspect, since the metal foil is locally bonded via the insulating layer, the metal foil is less likely to be displaced and the durability can be improved.
According to the fifth aspect, since the electrodes are continuously joined, the metal foil between the electrodes is more unlikely to shift, the durability can be improved, and the entire current path can generate heat.

【0113】請求項6では、波箔が平箔状になっている
ため、接合し易く、局部発熱部を容易に形成できる。請
求項7では、接合部に平箔を重ねたため、同様に接合し
易く、局部発熱部を容易に形成できる。請求項8では、
局部発熱部近傍の内部空間が、局部発熱部の熱膨張を吸
収するため、耐久性を向上できる。
According to the sixth aspect, since the corrugated foil is in the shape of a flat foil, the corrugated foil can be easily joined and the local heating portion can be easily formed. According to the seventh aspect, since the flat foil is laid on the joining portion, the joining can be performed easily and the local heat generating portion can be easily formed. In claim 8,
Since the internal space near the local heat generating portion absorbs the thermal expansion of the local heat generating portion, the durability can be improved.

【0114】請求項9では、電極を形成する金属ケース
と金属触媒担体との接続を、局部発熱部が形成されてい
る部分に制限しているため、より局部発熱部に電流が集
中しやすく、消費電力を節減できる。請求項10では、
中心電極と金属触媒担体との接続を、局部発熱部が形成
されている部分に制限しているため、より局部発熱部に
電流が集中しやすく、消費電力を節減できる。
In the ninth aspect, since the connection between the metal case forming the electrode and the metal catalyst carrier is limited to the portion where the local heat generating portion is formed, the current is more likely to concentrate on the local heat generating portion, Power consumption can be reduced. In claim 10,
Since the connection between the center electrode and the metal catalyst carrier is limited to the portion where the local heat generating portion is formed, the current is more likely to concentrate on the local heat generating portion, and the power consumption can be saved.

【0115】請求項11では、中心電極の途中を一部の
み絶縁部とするため、絶縁部より下流の電極には電流は
流れず、局部発熱部に電流が集中し易く、消費電力を節
減し得ると共に、中心電極が金属触媒担体軸方向に長く
残ることになるため、金属箔を中心電極に接続して積層
するのが容易となる。請求項12では、局部発熱部を成
す組合せ箔は、波箔と平箔を接合して形成されているた
め、それらの接合位置、または接合面積を変更すれば、
局部発熱部までの電気抵抗値が変わり、所定の電気抵抗
値を持つものを容易に構成できる。
In the eleventh aspect of the present invention, since the middle part of the center electrode is the insulating part only partially, no current flows in the electrode downstream of the insulating part, and the current is likely to concentrate in the local heat generating part, thus reducing power consumption. At the same time, since the center electrode remains long in the axial direction of the metal catalyst carrier, it becomes easy to connect the metal foil to the center electrode and stack them. In claim 12, since the combination foil forming the local heating portion is formed by joining the corrugated foil and the flat foil, if the joining position or the joining area between them is changed,
The electric resistance value up to the local heat generating portion is changed, and the one having a predetermined electric resistance value can be easily configured.

【0116】請求項13では、組合せ箔の波箔側を外側
にして巻いているため、最外周から波箔の谷を狙って、
隣接する組合せ箔同士を接合し易く、製造が容易とな
る。請求項14では、予め局部発熱部の位置する組合せ
箔の波箔、平箔のうち、積層方向外側の箔を切除したた
め、積層方向外側から隣接する組合せ箔同士を接合し易
く、製造が容易となる。
In the thirteenth aspect, since the corrugated foil side of the combination foil is wound outside, aiming at the valley of the corrugated foil from the outermost periphery,
It is easy to join the adjacent combination foils to each other, which facilitates manufacturing. In claim 14, of the corrugated foil and the flat foil of the combination foil in which the local heat generating portion is located in advance, the foil on the outer side in the laminating direction is cut off, so that the adjoining combination foils are easily joined from the outer side in the laminating direction, and the manufacturing is easy. Become.

【0117】請求項15では、局部発熱部の両側の金属
箔に絶縁部(スリット)を設けたため、電流が絶縁部に
より周囲に拡散して流れず、局部発熱部に集中し、発熱
し易く、従って消費電力の低減につながる。請求項16
では、合計2枚の波箔と平箔とを局部的に通電可能に接
合して局部発熱部を形成しているため、熱容量を小さく
し、昇温時間が短くすることができる。
According to the fifteenth aspect, since the insulating portions (slits) are provided on the metal foils on both sides of the local heat generating portion, the current does not diffuse and flow to the surroundings by the insulating portion, and the current is concentrated in the local heat generating portion to easily generate heat. Therefore, it leads to reduction of power consumption. Claim 16
Then, since a total of two corrugated foils and a flat foil are locally joined to each other so as to be able to conduct electricity to form a local heat generating portion, it is possible to reduce the heat capacity and shorten the heating time.

【0118】請求項17では、局部発熱部の内、最も電
極に近い金属発熱部を電極と通電可能に接合したため、
局部発熱部と電極とが電気的に直接短絡した状態とな
り、局部発熱部と電極間の電気抵抗値の不確定要素が減
り、金属触媒担体全体の電気抵抗値を所定値に設定し易
くなる。請求項18では、局部発熱部の形成位置によ
り、局部発熱部の接合長さを変えているため、任意の位
置に、任意の発熱量を持つ局部発熱部を容易に形成する
ことができる。
In the seventeenth aspect, among the local heat generating portions, the metal heat generating portion closest to the electrode is connected to the electrode so as to be electrically conductive.
The local heat generating portion and the electrode are electrically short-circuited electrically, the uncertain factor of the electric resistance value between the local heat generating portion and the electrode is reduced, and it becomes easy to set the electric resistance value of the entire metal catalyst carrier to a predetermined value. In the eighteenth aspect, since the joining length of the local heat generating portion is changed depending on the formation position of the local heat generating portion, the local heat generating portion having an arbitrary heat generation amount can be easily formed at an arbitrary position.

【0119】請求項19では、局部発熱部近傍の組合せ
箔における波箔と平箔の接合を、局部発熱部が形成され
ていない部分より柔構造としているため、局部発熱部の
熱応力を十分吸収できると共に、局部発熱部が形成され
ていない部分の金属箔がズレ難くなり、耐久性が向上す
る。請求項20では、排気流れ方向に非常に短く局部発
熱部を形成しているため、排気流れに垂直な方向の断面
積が大きく、温度の高い排気ガスとの接触面積が大きく
なり、局部発熱部の昇温時間を短くすることができる。
In claim 19, since the joining of the corrugated foil and the flat foil in the combination foil in the vicinity of the local heat generating portion is made to be a flexible structure more than the portion where the local heat generating portion is not formed, the thermal stress of the local heat generating portion is sufficiently absorbed. At the same time, the metal foil in the portion where the local heat generating portion is not formed is less likely to be displaced, and the durability is improved. In the twentieth aspect, since the local heat generating portion is formed very short in the exhaust gas flow direction, the cross-sectional area in the direction perpendicular to the exhaust gas flow is large, and the contact area with the exhaust gas having a high temperature is large. The temperature rising time can be shortened.

【0120】請求項21では、スリットにより残された
部分に電流が集中し局部的に発熱するので、昇温時間が
短かくなり、かつ消費電力を低減することができる。請
求項22では、スリットを隣の金属箔との非接合部に設
けたため、金属箔同士の重なり接触する部分に働く応力
を避けることができ、且つスリットに金属箔と共に積層
される絶縁箔を嵌め込んだため、金属触媒担体の強度の
低下を防止し、耐久性を向上できる。
In the twenty-first aspect, since the current is concentrated in the portion left by the slit and the heat is locally generated, the temperature rising time becomes short and the power consumption can be reduced. In claim 22, since the slit is provided in the non-bonding portion with the adjacent metal foil, stress acting on the overlapping contact portion of the metal foils can be avoided, and the insulating foil laminated with the metal foil can be fitted in the slit. Since it is incorporated, the strength of the metal catalyst carrier can be prevented from lowering and the durability can be improved.

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

【図1】本発明の第1実施例における金属担体を示す斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a metal carrier according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の金属担体の縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the metal carrier of FIG.

【図3】図1の金属担体を製造する工程の一部を示す斜
視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a part of a process of manufacturing the metal carrier of FIG.

【図4】触媒装置全体の構成を概略的に示す縦断面図で
ある。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view schematically showing the configuration of the entire catalyst device.

【図5】第1実施例における金属担体の作動状態を示す
縦断面図である。
FIG. 5 is a vertical sectional view showing an operating state of the metal carrier in the first embodiment.

【図6】第1実施例の効果を示す特性線図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing an effect of the first embodiment.

【図7】第2実施例における金属担体を示す平面図であ
る。
FIG. 7 is a plan view showing a metal carrier according to a second embodiment.

【図8】第2実施例の作動を示す縦断面図である。FIG. 8 is a vertical sectional view showing the operation of the second embodiment.

【図9】第3実施例における金属担体を示す平面図であ
る。
FIG. 9 is a plan view showing a metal carrier according to a third embodiment.

【図10】第4実施例における金属担体を示す平面図で
ある。
FIG. 10 is a plan view showing a metal carrier according to a fourth embodiment.

【図11】第5実施例における金属担体を示す平面図で
ある。
FIG. 11 is a plan view showing a metal carrier according to a fifth embodiment.

【図12】第6実施例を示し、(a)は縦断面図、
(b)は平面図である。
FIG. 12 shows a sixth embodiment, (a) is a longitudinal sectional view,
(B) is a plan view.

【図13】第7実施例における金属担体を製造する工程
を示す斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view showing a process of manufacturing a metal carrier in the seventh embodiment.

【図14】第7実施例における金属担体を示す平面図で
ある。
FIG. 14 is a plan view showing a metal carrier according to a seventh embodiment.

【図15】第8実施例の触媒担体を示す斜視図である。FIG. 15 is a perspective view showing a catalyst carrier of an eighth embodiment.

【図16】第8実施例の触媒担体の変形例を示す斜視図
である。
FIG. 16 is a perspective view showing a modified example of the catalyst carrier of the eighth embodiment.

【図17】第9実施例の触媒担体を示す斜視図である。FIG. 17 is a perspective view showing a catalyst carrier of a ninth embodiment.

【図18】図17の一部を拡大して示す斜視図である。FIG. 18 is a perspective view showing a part of FIG. 17 in an enlarged manner.

【図19】第9実施例の触媒担体の変形例を示す平面図
である。
FIG. 19 is a plan view showing a modified example of the catalyst carrier of the ninth embodiment.

【図20】第10実施例の触媒担体の部分切欠き斜視図
である。
FIG. 20 is a partially cutaway perspective view of a catalyst carrier according to a tenth embodiment.

【図21】図20の装置の局部的接合部における電流の
流れる様子を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing how a current flows at a local junction of the device of FIG. 20.

【図22】図20の装置において、局部的接合部を通っ
て電流が流れる様子を示す図である。
22 is a diagram showing how a current flows through a local junction in the device of FIG. 20. FIG.

【図23】図20の装置の縦断面図である。23 is a vertical cross-sectional view of the device of FIG.

【図24】図20の装置を製作するときの、正電極に接
合した金属性の薄い波板と平板を重ねて巻き込み、渦巻
状の交互の層を形成し、ハニカム状の金属性触媒担体を
形成する様子を示す図である。
24. When manufacturing the device of FIG. 20, a metallic thin corrugated plate joined to a positive electrode and a flat plate are overlapped and rolled up to form spiral spiral alternating layers, and a honeycomb metallic catalyst carrier is formed. It is a figure which shows a mode that it forms.

【図25】通電加熱式触媒装置の、上流端からの距離と
排ガス浄化性能との関係を示すグラフである。
FIG. 25 is a graph showing the relationship between the distance from the upstream end and the exhaust gas purification performance of the electrically heated catalyst device.

【図26】発熱する領域を径方向に関して中央部に限定
した第11実施例の平面図である。
FIG. 26 is a plan view of an eleventh embodiment in which the heat generating area is limited to the central portion in the radial direction.

【図27】触媒担体の径方向における中間部のドーナツ
状発熱領域以外の部位の平板及び波板を非局部的な接合
部で抵抗値を小さくした第12実施例の平面図である。
FIG. 27 is a plan view of a twelfth embodiment in which the resistance value of the flat plate and the corrugated plate in the portion other than the donut-shaped heat generating region in the middle portion in the radial direction of the catalyst carrier is reduced by the non-local joint portion.

【図28】図27の平板及び波板の非局部的な接合部分
の拡大図である。
28 is an enlarged view of a non-local joint portion of the flat plate and the corrugated plate of FIG. 27. FIG.

【図29】発熱する領域を中心電極を中心に十字形に形
成した第13実施例の平面図である。
FIG. 29 is a plan view of a thirteenth embodiment in which a region for generating heat is formed in a cross shape around the center electrode.

【図30】図29のA−Aにおける略断面図である。30 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

【図31】発熱する領域を中心電極を中心に十字形にか
つ触媒担体の下流端に設けた第14実施例を示し、
(a)は縦断面図(b)は平面図である。
FIG. 31 shows a fourteenth embodiment in which a heat generating region is provided in a cross shape around the center electrode and at the downstream end of the catalyst carrier,
(A) is a longitudinal sectional view and (b) is a plan view.

【図32】発熱部を排ガス流れ方向に複数ヵ所設けた第
15実施例の部分切欠き斜視図である。
FIG. 32 is a partially cutaway perspective view of a fifteenth embodiment in which a plurality of heat generating parts are provided in the exhaust gas flow direction.

【図33】図32に示した装置のA−A縦断面図であ
る。
33 is a vertical cross-sectional view taken along the line AA of the device shown in FIG.

【図34】ハニカムの一部に軸方向のスリットを入れ、
残った部分を発熱させるようにした第16実施例の波板
と平板を巻き込むところを示した斜視図である。
[Fig. 34] An axial slit is formed in a part of the honeycomb,
It is the perspective view which showed the corrugated board of 16th Example and the flat plate which were made to heat the remaining part, and were wound.

【図35】図34のようにして作った装置の縦断面図で
ある。
35 is a vertical cross-sectional view of the device made as in FIG. 34.

【図36】波板と平板の局部的接合を容易にするために
波板の一部を平板として前記接合をした第17実施例の
様子を示す図である。
FIG. 36 is a view showing a state of a seventeenth embodiment in which a part of the corrugated plate is a flat plate for the purpose of facilitating local bonding of the corrugated plate and the flat plate;

【図37】波板と平板の局部的接合を容易にするため
に、これら両板の間に少なくとも1枚の平板を追加して
前記接合をした第18実施例の様子を示す図である。
FIG. 37 is a diagram showing a state of an eighteenth embodiment in which at least one flat plate is added between the corrugated plate and the flat plate in order to facilitate the local bonding of the flat plate and the flat plate.

【図38】ハニカム状セラミック担体にタングステン線
発熱体を設けた第19実施例の斜視図である。
FIG. 38 is a perspective view of a nineteenth embodiment in which a tungsten wire heating element is provided on the honeycomb-shaped ceramic carrier.

【図39】図38におけるA−A断面図である。39 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

【図40】第20実施例による通電発熱式触媒コンバー
タの触媒担体の正面図である。
FIG. 40 is a front view of a catalyst carrier of an electric heating type catalytic converter according to a twentieth embodiment.

【図41】図40のA−A断面図である。41 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 40.

【図42】第21実施例による通電発熱式触媒コンバー
タの触媒担体の正面図である。
FIG. 42 is a front view of a catalyst carrier of an electric heating type catalytic converter according to a twenty-first embodiment.

【図43】図42のC−C断面図である。43 is a sectional view taken along line CC of FIG. 42.

【図44】図41のB−B断面図である。44 is a sectional view taken along line BB of FIG. 41.

【図45】図43のD−D断面図である。45 is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 43.

【図46】図43のE−E断面図である。FIG. 46 is a sectional view taken along line EE of FIG. 43.

【図47】第22実施例による通電加熱式触媒の軸方向
の概略断面図である。
[FIG. 47] A schematic cross-sectional view in the axial direction of an electrically heated catalyst according to a twenty-second embodiment.

【図48】図47の実施例の触媒担体の部分正面図であ
る。
48 is a partial front view of the catalyst carrier of the embodiment of FIG. 47. FIG.

【図49】図48の一部を更に拡大して示す図である。FIG. 49 is a view showing a part of FIG. 48 in a further enlarged manner.

【図50】第22実施例による通電発熱式触媒の等価回
路を示す図である。
FIG. 50 is a diagram showing an equivalent circuit of an electric heating type catalyst according to a twenty-second embodiment.

【図51】第23実施例による通電加熱式触媒の部分正
面図である。
FIG. 51 is a partial front view of the electrically heated catalyst according to the 23rd embodiment.

【図52】第24実施例による通電発熱式触媒の形成方
法を示す概略図である。
FIG. 52 is a schematic view showing a method for forming an electrically heated catalyst according to the twenty-fourth embodiment.

【図53】同実施例の通電発熱式触媒の金属箔の接合箇
所を説明する正面図(a)及び部分拡大図(b)であ
る。
FIG. 53 is a front view (a) and a partially enlarged view (b) for explaining a joint portion of the metal foil of the electric heating catalyst of the example.

【図54】同実施例の通電発熱式触媒の金属箔のレーザ
接合状態を示す図である。
FIG. 54 is a view showing a laser-bonded state of metal foils of the electric heating catalyst of the example.

【図55】第25実施例の通電発熱式触媒の正面図
(a)及び軸方向断面図(b)である。
FIG. 55 is a front view (a) and an axial sectional view (b) of an electric heating catalyst of the 25th embodiment.

【図56】図45の実施例の変形例を示す軸方向断面図
である。
FIG. 56 is an axial sectional view showing a modification of the embodiment of FIG. 45.

【図57】第26実施例による通電加熱式触媒の正面図
である。
FIG. 57 is a front view of an electrically heated catalyst according to a 26th embodiment.

【図58】(a)及び(b)は触媒担体の発熱部の等価
回路を示す図である。
58 (a) and 58 (b) are diagrams showing an equivalent circuit of a heat generating portion of a catalyst carrier.

【図59】第27実施例を説明する平箔と波箔からなる
組合せ箔の斜視図である。
FIG. 59 is a perspective view of a combination foil composed of flat foil and corrugated foil for explaining the 27th embodiment.

【図60】同実施例の通電発熱式触媒の金属箔のレーザ
接合状態を示す図である。
FIG. 60 is a diagram showing a laser-bonded state of metal foils of the electric heating catalyst of the example.

【図61】第27実施例による通電加熱式触媒の金属箔
の一部を示す図であって、(a)は切れ目を設けた図、
(b)は金属箔を積層する状態を示す図、(c)はレー
ザ接合状態を示す図である。
FIG. 61 is a view showing a part of a metal foil of an electrically heated catalyst according to a twenty-seventh embodiment, (a) showing a cut;
(B) is a figure which shows the state which laminate | stacks a metal foil, (c) is a figure which shows a laser joining state.

【図62】第28実施例による通電発熱式触媒の金属箔
の一部を示す斜視図である。
FIG. 62 is a perspective view showing a part of a metal foil of an electric heating catalyst according to the 28th embodiment.

【図63】同実施例における電流の流れを説明するため
の図であり、(a)は切れ目のない場合、(b)は切れ
目を設けた場合である。
FIG. 63 is a diagram for explaining a current flow in the example, where (a) shows a case without a break and (b) shows a case with a break.

【図64】第29実施例による通電発熱式触媒の軸方向
断面図である。
FIG. 64 is an axial cross-sectional view of an electric heating catalyst according to the 29th embodiment.

【図65】同実施例の通電発熱式触媒の発熱部の等価回
路図である。
FIG. 65 is an equivalent circuit diagram of a heat generating portion of the electric heating catalyst of the example.

【図66】同実施例における平板の斜視図である。FIG. 66 is a perspective view of a flat plate in the example.

【図67】同実施例における波板の斜視図である。FIG. 67 is a perspective view of a corrugated plate in the example.

【図68】第30実施例による通電発熱式触媒の軸方向
断面図である。
FIG. 68 is an axial sectional view of an electric heating catalyst according to the 30th embodiment.

【図69】同実施例における平板の斜視図である。FIG. 69 is a perspective view of a flat plate in the same example.

【図70】同実施例における波板の斜視図である。FIG. 70 is a perspective view of a corrugated plate in the example.

【図71】第31実施例による通電発熱式触媒の軸方向
断面図である。
FIG. 71 is an axial sectional view of an electric heating catalyst according to the 31st embodiment.

【図72】同実施例の通電発熱式触媒の金属箔を展開し
た状態で示す図である。
FIG. 72 is a view showing a state in which the metal foil of the electric heating catalyst of the example is developed.

【図73】第32実施例による通電発熱式触媒の斜視図
(a)、剛構造の金属箔部分(b)、及び柔構造の金属
箔部分(c)を示す。
FIG. 73 shows a perspective view (a), a rigid metal foil portion (b), and a flexible metal foil portion (c) of an electric heating catalyst according to the thirty-second embodiment.

【図74】第33実施例による通電発熱式触媒の軸方向
断面図である。
FIG. 74 is an axial sectional view of an electric heating catalyst according to the 33rd embodiment.

【図75】第34実施例による通電発熱式触媒の軸方向
断面図(a)、中心電極の一部を示す図(b)、及び変
形例の通電発熱式触媒の軸方向断面図(c)である。
FIG. 75 is an axial sectional view (a) of the electric heating type catalyst according to the thirty-fourth embodiment, (b) showing a part of the center electrode, and (c) an axial direction sectional view of the electric heating type catalyst of the modified example. Is.

【図76】第35実施例の通電発熱式触媒の金属箔の接
合形態を示す図である。
FIG. 76 is a view showing a mode of joining metal foils of the electric heating catalyst of the 35th Example.

【図77】第36実施例による通電発熱式触媒の上流端
部の一部を示す部分断面斜視図である。
FIG. 77 is a partial cross-sectional perspective view showing a part of an upstream end portion of an electric heating catalyst according to the 36th embodiment.

【図78】ホットスポットの長さと抵抗値の関係を示す
図である。
FIG. 78 is a diagram showing the relationship between the length of a hot spot and the resistance value.

【図79】ホットスポット発熱量と最適間隔の関係を示
す図である。
FIG. 79 is a diagram showing the relationship between the hot spot heat generation amount and the optimum interval.

【図80】第37実施例による通電発熱式触媒の正面図
(a)及び軸方向断面図(b)、並びに変形例の通電発
熱式触媒の軸方向断面図(c)である。
[FIG. 80] A front view (a) and an axial sectional view (b) of an electric heating catalyst according to a thirty-seventh embodiment, and an axial sectional view (c) of a modified electric catalyst according to a modification.

【図81】第38実施例による通電発熱式触媒の正面図
である。
81 is a front view of an electric heating type catalyst according to the 38th embodiment. FIG.

【図82】第39実施例による通電発熱式触媒の正面図
(a)及び軸方向断面図(b)である。
82 is a front view (a) and an axial cross-sectional view (b) of an electric heating type catalyst according to a 39th embodiment. FIG.

【図83】同実施例における金属箔を展開して示した図
である。
FIG. 83 is a developed view of the metal foil in the example.

【図84】第40実施例による通電発熱式触媒の金属箔
の部分斜視図である。
FIG. 84 is a partial perspective view of a metal foil of an electric heating catalyst according to the 40th embodiment.

【図85】同実施例における金属箔のブリッジ部を三方
向から見た図である。
FIG. 85 is a view of the bridge portion of the metal foil in the same example as seen from three directions.

【図86】同実施例における通電発熱式触媒の平面図で
ある。
FIG. 86 is a plan view of an electric heating type catalyst in the example.

【図87】図86の一部を拡大してブリッジ部を示した
図である。
87 is a diagram showing a bridge portion by enlarging a part of FIG. 86. FIG.

【図88】ブリッジ部を形成していない場合(a)と、
同実施例のようにブリッジ部を形成した場合(b)の効
果を説明するための図である。
88 is a case where no bridge portion is formed (a),
It is a figure for demonstrating the effect of (b) when a bridge part is formed like the same Example.

【図89】第41実施例による通電発熱式触媒の対の金
属箔の一方(a)及び他方(b)を示す平面図、及び金
属箔を巻回する状態を示す図(c)である。
FIG. 89 is a plan view showing one (a) and the other (b) of the metal foil of a pair of the electric heating catalyst according to the forty-first embodiment, and a diagram (c) showing a state of winding the metal foil.

【図90】同実施例による金属箔を巻回する状態を示す
斜視図である。
FIG. 90 is a perspective view showing a state of winding the metal foil according to the example.

【図91】同実施例による金属箔を接合箇所を示す斜視
図である。
FIG. 91 is a perspective view showing a joint portion of the metal foil according to the example.

【図92】同実施例による完成した触媒担体の軸方向の
概略断面図である。
FIG. 92 is a schematic cross-sectional view in the axial direction of the completed catalyst carrier according to the example.

【図93】第42実施例における金属触媒担体の斜視図
である。
FIG. 93 is a perspective view of a metal catalyst carrier according to a forty-second embodiment.

【図94】図93におけるBの部分を拡大してろう付け
接合部を示す。
94 is an enlarged view of portion B in FIG. 93 showing a brazed joint.

【図95】第43実施例における金属触媒担体の正面図
である。
FIG. 95 is a front view of a metal catalyst carrier according to a 43rd embodiment.

【図96】同実施例における金属触媒担体の端面の一部
を示す図である。
FIG. 96 is a view showing a part of an end face of the metal catalyst carrier in the example.

【図97】同実施例における金属触媒担体のホットスポ
ットの配置を示す図である。
FIG. 97 is a view showing an arrangement of hot spots on a metal catalyst carrier in the example.

【図98】金属触媒担体の金属箔を等間隔に接合した場
合のホットスポットの配置(a)及び間隔を可変とした
場合のホットスポットの配置(b)を示す。る。
FIG. 98 shows a hot spot arrangement (a) when the metal foils of the metal catalyst carrier are bonded at equal intervals and a hot spot arrangement (b) when the interval is variable. It

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…触媒装置(全体) 11…第1の触媒装置 15…金属担体 19…中心電極 20…金属箔からなるハニカム状の円柱 21…外筒(接地電極) 22…半径方向の短絡路 25,26…電源 28,29…環状の短絡面 31…渦巻き形の短絡路 32,33…半径方向の短絡路 35…ランダムに分布する短絡路 36…下流側の端面に設けられた半径方向の短絡路 43…短絡路 52,53…プリントヒーター DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Catalyst device (whole) 11 ... 1st catalyst device 15 ... Metal carrier 19 ... Center electrode 20 ... Honeycomb-shaped cylinder 21 consisting of metal foil 21 ... Outer cylinder (ground electrode) 22 ... Radial short circuit path 25, 26 ... Power supply 28, 29 ... Annular short-circuit surface 31 ... Spiral-shaped short-circuit path 32, 33 ... Radial-direction short-circuit path 35 ... Randomly distributed short-circuit path 36 ... Radial-direction short-circuit path 43 provided on the end face on the downstream side ... Short circuit 52,53 ... Print heater

───────────────────────────────────────────────────── 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 (31)優先権主張番号 特願平5−140855 (32)優先日 平5(1993)6月11日 (33)優先権主張国 日本(JP) (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 (72)発明者 篠原 幸弘 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 川辺 泰之 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 市川 宏明 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 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 永見 哲夫 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 猪頭 敏彦 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 (72)発明者 平山 洋 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 伊藤 ▲隆▼晟 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 真田 昌克 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 井沢 明宏 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 the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location B01J 35/04 321 A 8017-4G (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 5-140855 (32) Priority Hihei 5 (1993) June 11 (33) Priority claiming country Japan (JP) (72) Inventor Yoshi ▲ Naga ▼ 14 Iwatani, Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Prefecture Japan Auto Parts Research Institute, Inc. (72) Inventor Yoshihiko Watanabe 14 Iwatani, Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Japan Auto Parts Research Institute, Inc. (72) Inventor Yukihiro Shinohara 14 Iwatani, Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Stocks Japan Auto Parts Research Institute (72) Inventor Yasuyuki Kawabe 14 Iwatani, Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Japan Auto Parts Research Institute, Inc. (72) Inventor Hiroaki Ichikawa Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi 14th Tani Japan Automotive Parts Research Institute, Inc. (72) Inventor Yoshi ▲ Kaki ▼ Koji 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Tetsuo Nagami 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Address: Toyota Motor Corporation (72) Inventor, Toshihiko Inoka, 14 Iwatani, Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Japan Auto Parts Research Institute (72) Inventor, Hiroshi Hirayama 1-cho, Toyota-cho, Aichi Prefecture Toyota Auto Car Co., Ltd. (72) Inventor Ito ▲ Takashi Akira, Toyota City, Aichi Prefecture, 1st Toyota Town, Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor, Masakatsu Sanada, Toyota City, Aichi Prefecture 1 Toyota Town, Toyota Motor Co., Ltd. ( 72) Inventor Akihiro Izawa 14 Iwatani, Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Japan Auto Parts Research Institute, Inc.

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電材料より成る触媒担体に通電するこ
とにより加熱される電気加熱式触媒装置において、触媒
担体に局部的に通電可能に接続された局部発熱部を設け
たことを特徴とする電気加熱式触媒装置。
1. An electric heating type catalyst device which is heated by energizing a catalyst carrier made of a conductive material, wherein the catalyst carrier is provided with a local heat generating portion locally energizable. Heating catalyst device.
【請求項2】 局部発熱部を内燃機関の排気通路におけ
る排気上流側に設けたことを特徴とする請求項1に記載
の電気加熱式触媒装置。
2. The electrically heated catalyst device according to claim 1, wherein the local heat generating portion is provided on the exhaust gas upstream side in the exhaust passage of the internal combustion engine.
【請求項3】 局部発熱部を排気流入端部を避けて設け
たことを特徴とする請求項1に記載の電気加熱式触媒装
置。
3. The electrically heated catalyst device according to claim 1, wherein the local heating portion is provided so as to avoid the exhaust gas inflow end portion.
【請求項4】 触媒担体は、絶縁層を介して金属箔を積
層して成る金属触媒担体として、且つ局部発熱部は、金
属箔同士を局部的に通電可能に接合することにより形成
したことを特徴とする請求項1に記載の電気加熱式触媒
装置。
4. The catalyst carrier is a metal catalyst carrier formed by laminating metal foils with an insulating layer interposed therebetween, and the local heat generating portion is formed by locally bonding the metal foils so that they can be electrically conducted. The electrically heated catalyst device according to claim 1, which is characterized in that.
【請求項5】 局部発熱部は、電極間を連続的に通電可
能に接合し、局部的な電流路として形成したことを特徴
とする請求項4に記載の電気加熱式触媒装置。
5. The electric heating type catalyst device according to claim 4, wherein the local heat generating portion is formed as a local current path by connecting electrodes so that they can be continuously energized.
【請求項6】 金属触媒担体が表面に絶縁層を有する波
箔と平箔とから成り、局部発熱部の接合部において、波
箔を平箔状にしたことを特徴とする請求項4に記載の電
気加熱式触媒装置。
6. The metal catalyst carrier is composed of a corrugated foil having an insulating layer on the surface and a flat foil, and the corrugated foil has a flat foil shape at the joint of the local heat generating portion. Electric heating catalyst device.
【請求項7】 金属触媒担体が表面に絶縁層を有する波
箔と平箔とから成り、局部発熱部の接合部において、波
箔と平箔との間に更に平箔を重ねたことを特徴とする請
求項4に記載の電気加熱式触媒装置。
7. The metal catalyst carrier is composed of a corrugated foil having an insulating layer on the surface and a flat foil, and a flat foil is further stacked between the corrugated foil and the flat foil at the joint of the local heat generating portion. The electrically heated catalyst device according to claim 4.
【請求項8】 金属触媒担体内部の局部発熱部近傍に内
部空間を形成したことを特徴とする請求項4に記載の電
気加熱式触媒装置。
8. The electrically heated catalyst device according to claim 4, wherein an internal space is formed in the vicinity of the local heating portion inside the metal catalyst carrier.
【請求項9】 絶縁層を介して金属箔を中心電極に接続
して巻いて金属触媒担体を形成すると共に、金属触媒担
体をもう一方の電極が接続された金属ケースに納めたも
のであって、局部発熱部を金属触媒担体の軸方向の一部
にのみ形成し、且つ金属触媒担体と金属ケースとの接続
を前記軸方向の一部に制限したことを特徴とする請求項
4に記載の電気加熱式触媒装置。
9. A metal foil is connected to a center electrode via an insulating layer and wound to form a metal catalyst carrier, and the metal catalyst carrier is housed in a metal case to which the other electrode is connected. The local heating portion is formed only on a part of the metal catalyst carrier in the axial direction, and the connection between the metal catalyst carrier and the metal case is limited to a part of the axial direction. Electric heating type catalyst device.
【請求項10】 絶縁層を介して金属箔を中心電極に接
続して巻いて金属触媒担体を形成すると共に、金属触媒
担体をもう一方の電極が接続された金属ケースに納めた
ものであって、局部発熱部を金属触媒担体の軸方向の一
部にのみ形成し、且つ金属箔と中心電極との接続を前記
軸方向の一部に制限したことを特徴とする請求項4に記
載の電気加熱式触媒装置。
10. A metal foil is connected to a center electrode via an insulating layer and wound to form a metal catalyst carrier, and the metal catalyst carrier is housed in a metal case to which the other electrode is connected. The local heating portion is formed only on a part of the metal catalyst carrier in the axial direction, and the connection between the metal foil and the center electrode is limited to a part of the axial direction. Heating catalyst device.
【請求項11】 中心電極の電源への接続部から見て、
局部発熱部の形成された前記軸方向の一部よりも下流に
電流が流れないように、中心電極の途中にのみ絶縁部を
設け、金属箔と中心電極との接続を前記軸方向の一部に
制限したことを特徴とする請求項10に記載の電気加熱
式触媒装置。
11. Viewed from the connection of the center electrode to the power supply,
An insulating part is provided only in the middle of the center electrode so that current does not flow downstream of the part of the axial direction where the local heat generating part is formed, and the connection between the metal foil and the center electrode is part of the axial direction. The electrically heated catalytic device according to claim 10, wherein the electrically heated catalytic device is limited to
【請求項12】 金属製の波箔と平箔とを組み合わせて
接合した組合せ箔の表面に絶縁層を設け、これを積層し
て形成された金属触媒担体であって、組合せ箔同士を局
部的に通電可能に接合して局部発熱部を形成し、且つ組
合せ箔における波箔と平箔との接合位置、または接合面
積を任意に変更したことを特徴とする請求項4に記載の
電気加熱式触媒装置。
12. A metal catalyst carrier formed by providing an insulating layer on a surface of a combination foil, which is obtained by combining and joining a corrugated metal foil and a flat foil, and locally forming the combination foil between the combination foils. 5. The electric heating type according to claim 4, wherein a local heat generating portion is formed by electrically connecting to each other, and a joining position or a joining area between the corrugated foil and the flat foil in the combination foil is arbitrarily changed. Catalytic device.
【請求項13】 金属製の波箔と平箔とを組み合わせて
接合した組合せ箔の表面に絶縁層を設け、これを波箔の
外側に巻いて積層する際、接合手段により最外周から最
外周組合箔の波箔の谷と、最外周組合せ箔に隣接する組
合せ箔とを局部的に通電可能に接合して、局部発熱部を
形成したことを特徴とする請求項4に記載の電気加熱式
触媒装置。
13. An insulating layer is provided on the surface of a combination foil in which a metallic corrugated foil and a flat foil are combined and joined, and when the insulating layer is wound and laminated on the outside of the corrugated foil, the outermost circumference to the outermost circumference are bonded by a bonding means. 5. The electric heating type according to claim 4, wherein a valley of the corrugated foil of the combination foil and a combination foil adjacent to the outermost combination foil are locally joined so as to be able to conduct electricity to form a local heat generating portion. Catalytic device.
【請求項14】 金属製の波箔と平箔とを組み合わせて
接合した組合せ箔の表面に絶縁層を設け、これを積層し
て形成された金属触媒担体であって、組合せ箔同士を積
層方向外側から接合手段により局部的に通電可能に接合
された局部発熱部を形成する際、予め局部発熱部の位置
の組合せ箔の内、波箔、平箔の何れか一方の積層方向外
側の箔を切除したことを特徴とする請求項4に記載の電
気加熱式触媒装置。
14. A metal catalyst carrier formed by providing an insulating layer on the surface of a combination foil, which is formed by combining and joining a corrugated metal foil and a flat foil, and is a metal catalyst carrier formed by laminating the combination foils. When forming a local heat generating portion that is locally energizable by joining means from the outside, of the combination foil at the position of the local heat generating portion, one of the corrugated foil and the flat foil is laminated on the outer side in the laminating direction. The electrically heated catalyst device according to claim 4, which is cut off.
【請求項15】 局部発熱部の両側の金属箔に絶縁層を
設けたことを特徴とする請求項4に記載の電気加熱式触
媒装置。
15. The electrically heated catalyst device according to claim 4, wherein an insulating layer is provided on the metal foil on both sides of the local heat generating portion.
【請求項16】 表面に絶縁層を有する金属製の波箔と
平箔を交互に積層した金属触媒担体の隣接する合計2枚
の波箔と平箔とを局部的に通電可能に接合して局部発熱
部を形成したことを特徴とする請求項4に記載の電気加
熱式触媒装置。
16. A total of two adjacent corrugated foils and flat foils of a metal catalyst carrier in which a metallic corrugated foil having an insulating layer on its surface and a flat foil are alternately laminated are locally energized and joined. The electrically heated catalyst device according to claim 4, wherein a local heating portion is formed.
【請求項17】 局部発熱部を点在させ、点在させた金
属箔部を内、最も電極に近い金属箔部を電極と通電可能
に接合したことを特徴とする請求項4に記載の電気加熱
式触媒装置。
17. The electricity according to claim 4, wherein the local heating portions are scattered, and the scattered metal foil portion is connected to the electrode so that the metal foil portion closest to the electrode can be energized. Heating catalyst device.
【請求項18】 局部発熱部を点在させると共に、金属
触媒担体軸方向における局部発熱部の接合長さを、金属
触媒担体における局部発熱部の形成位置に応じて変更し
たことを特徴とする請求項4に記載の電気加熱式触媒装
置。
18. The local heating portions are scattered, and the joint length of the local heating portions in the axial direction of the metal catalyst carrier is changed according to the formation position of the local heating portions on the metal catalyst carrier. Item 4. The electrically heated catalyst device according to Item 4.
【請求項19】 金属箔を波箔と平箔との組合せて接合
した組合せ箔とし、局部発熱部近傍の組合せ箔における
波箔と平箔の接合を、他の金属触媒担体部分における組
合せ箔における波箔と平箔の接合よりも、接合点を減ら
して柔構造としたことを特徴とする請求項4に記載の電
気加熱式触媒装置。
19. A combination foil in which a corrugated foil and a flat foil are combined and joined together, and the corrugated foil and the flat foil in the combination foil near the local heating portion are joined together in the combination foil in another metal catalyst carrier portion. 5. The electrically heated catalyst device according to claim 4, wherein the number of joints is reduced to form a flexible structure rather than the corrugated foil and the flat foil.
【請求項20】 内燃機関の排気通路における排気流れ
方向の触媒担体長さに対して局部発熱部を非常に短く形
成したことを特徴とする請求項1に記載の電気加熱式触
媒装置。
20. The electrically heated catalyst device according to claim 1, wherein the local heat generating portion is formed to be very short with respect to the length of the catalyst carrier in the exhaust gas flow direction in the exhaust passage of the internal combustion engine.
【請求項21】 触媒担体の排気流れ方向にスリットを
設け、該スリットの局部的に残した担体部分を局部発熱
部としたことを特徴とする請求項20に記載の電気加熱
式触媒装置。
21. The electrically heated catalyst device according to claim 20, wherein a slit is provided in the exhaust gas flow direction of the catalyst carrier, and the carrier part left locally in the slit is used as a local heat generating part.
【請求項22】 絶縁層を介して金属箔を積層して成る
金属触媒担体であって、前記スリットを隣の金属箔との
非接合部に設けると共に、前記スリットに前記絶縁層を
嵌め込んだことを特徴とする請求項21に記載の電気加
熱式触媒装置。
22. A metal catalyst carrier comprising a metal foil laminated via an insulating layer, wherein the slit is provided at a non-joint portion with an adjacent metal foil, and the insulating layer is fitted in the slit. 22. The electrically heated catalyst device according to claim 21, wherein:
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