JPH09273418A - 電気加熱式触媒装置 - Google Patents

電気加熱式触媒装置

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JPH09273418A
JPH09273418A JP8125842A JP12584296A JPH09273418A JP H09273418 A JPH09273418 A JP H09273418A JP 8125842 A JP8125842 A JP 8125842A JP 12584296 A JP12584296 A JP 12584296A JP H09273418 A JPH09273418 A JP H09273418A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気加熱式触媒の後退防止用リテーナの保持
部材を外筒に接合する場合に、外筒の熱変形に保持部材
を追従させてその熱歪による変形を抑える。 【解決手段】 波箔と平箔とを重ね合わせた積層金属箔
を螺旋状に巻回して形成した円柱状ハニカム体7を金属
外筒11内に収容し、ハニカム体7に通電して加熱する電
気加熱式触媒装置を、ハニカム体7と複数のセラミック
スバー22と保持部材20とから構成し、保持部材20には保
持部29を設けてセラミックスバー22を受け止め、ハニカ
ム体7の排気ガス下流側の端面を横断するようにすると
共に、保持部材20を外筒11の変形に対して、追従変形可
能に構成する。追従変形可能な構成は保持部材20を円筒
状の金属板12から構成し、この金属板12に切欠部23を設
けることで実現できる。この結果、ハニカム体7のスコ
ーピングの防止、保持部材20の温度分布が均一になり、
保持部材20の耐久性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電気加熱式触媒装置
に関し、特に、金属ハニカム体を触媒担体とし、これに
通電を行って発熱させることによって短時間に触媒活性
温度に昇温可能な電気加熱式触媒装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車両に搭載された内燃機関から排出され
る排気ガス中にはHC(炭化水素)、CO(一酸化炭
素)やNOx(窒素酸化物) 等の有害物質が含まれている
ので、内燃機関の排気通路には一般に排気ガスを浄化す
る排気ガス浄化装置としての触媒コンバータが設けられ
ている。ところが、この触媒コンバータに使用される三
元触媒は、触媒の温度が低い時 (不活性状態) には排気
ガス中の有害物質の浄化率が低いことが知られている。
したがって、内燃機関の冷間始動後の触媒が不活性の状
態では排気ガスの浄化が十分に行なえなかった。
【0003】そこで、触媒担体に金属を使用し、内燃機
関の始動時や触媒が不活性状態の時にこの金属担体に通
電することにより、金属触媒担体自体を発熱させて短時
間に触媒活性化温度(300〜400℃)まで上昇させ
るようにした電気加熱式触媒装置が提案されている。電
気加熱式触媒装置は、図12に示すように、内燃機関の
排気ガス通路に接続された筒状のケーシング1内に、通
電することによって発熱する電気加熱式触媒担体2と主
触媒担体3を所定間隔を隔てて直列に配設して構成され
ているものである。電気加熱式触媒担体2には中心電極
6が設けられており、この中心電極6は電極部8Aを介
してケーシング1の外部に引き出されている。そして、
この電極部8Aとケーシング1の一部に設けられた外部
電極8Bとの間にはバッテリ9とスイッチSWが接続さ
れており、スイッチSWがオンされた時に電気加熱式触
媒担体2に通電が行われて発熱する。
【0004】電気加熱式触媒担体2は、図13(a) に示
すように、波板状の金属箔4(以後波箔4と言う)と、
平板状の金属箔5(以後平箔5と言う)とを重ね合わせ
てそれぞれの長手方向の端部を中心電極6に接合した
後、波箔4と平箔5とを重ねた状態のまま中心電極6の
周りに巻回し、巻き締めた構造の渦巻状の金属箔積層体
(ハニカム体)7として構成している。このような波箔
4と平箔5には一般に、アルミニウムを含有する鉄系合
金(例えば、20%Cr−5%Al−75%Fe)等
の、厚さ50μm程度の箔材を使用すれば良い。
【0005】図13(b) は金属製の波箔4と平箔5で構
成したハニカム体7の一方の端面を示すものである。波
箔4と平箔5とを重ねて中心電極6の周りに巻回した結
果、ハニカム体7には波箔4と平箔5との間の空隙によ
り形成された軸線方向の通路Pが中心電極6の周りに渦
巻き状に並んでいる。また、波箔4と平箔5の表面には
排気浄化触媒を担持させてある。従って、図12のスイ
ッチSWをオンしてハニカム体7に通電を行って触媒活
性化温度まで昇温させた状態で、前述の通路Pを排気ガ
スが流れることにより、排気中の有害成分が触媒と接触
して排気ガスが浄化される。
【0006】このように構成された電気加熱式触媒装置
は、排気ガス通路を流れる高温で高速の排気ガスや、機
関稼働中の加熱、機関停止中の冷却の熱サイクル、及び
機関や車両から伝えられる振動によって、ハニカム体7
の波箔4と平箔5との間に箔ずれ(以後、スコーピング
という)が生じたり、箔の破断等の破損が起こったりし
て、電気加熱式触媒担体としての機能の低下を招くこと
がある。
【0007】そこで、この対策として、絶縁被覆された
支持バー(リテーナ)でハニカム体の排気ガス下流側端
面を接触した状態で支え、リテーナを金属外筒(ケー
ス)に溶接した電気加熱式触媒(特開平5−26938
9号公報参照)が提案されている。また、電気加熱式触
媒装置のハニカム体の内周部と外周部にそれぞれ接合強
化層を形成し、排気ガスの流れの下流側の内周部強化層
と外周部強化層に、触媒担体の後退防止用のリテーナと
して絶縁性のセラミックスバーを掛け渡し、このリテー
ナを固定する保持部材を設けて電気加熱式触媒担体のス
コーピングを防止することも考えられる。
【0008】また、別の対策として、図14に示すよう
に、ハニカム体7の外周部近傍の波箔4と平箔5の接触
部、及び、内周部近傍の波箔4と平箔5の接触部を、N
iロー材等で溶接することによって接合し(接合部を黒
丸で示す)、図15(a) に示すように、ハニカム体7の
外周部と内周部にそれぞれ強化部7A,7B(網点を付
して示す)を設けることも考えられる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
5−269389号公報に提案の電気加熱式触媒装置で
は、リテーナは、ハニカム体の中心部を通って横断する
ように設けられており、リテーナのない部分のハニカム
体にスコーピングが発生するという問題があった。ま
た、ハニカム体の内周部と外周部にそれぞれ設けた接合
強化層に絶縁性のセラミックスバーをリテーナとして掛
け渡すようにすると、このリテーナの保持部材を外筒に
対して組付けて両者を溶接等によって接合した場合に、
保持部材と外筒のの隙間が外筒の全周において均一にな
りにくく、保持部材は外筒に対して偏倚した状態になっ
てしまう。従って、保持部材と外筒とが接している部分
と接していない部分ができてしまい、保持部材が排気熱
を外筒に対して均一に伝播できず、温度分布が不均一に
なってしまう。この結果、不均一な温度分布に起因する
熱歪の影響から保持部材が変形する恐れがあり、保持部
材の変形が大きいと、保持部材からリテーナが脱落する
恐れがあった。
【0010】更に、ハニカム体7の外周部と内周部にそ
れぞれ強化部7A,7Bを設けるスコーピング対策で
は、図15(b) に示すように、ハニカム体7の外周強化
部7Aと強化部でない部分との境界部分にスコーピング
(箔ずれ)が生じてしまうという問題点があった。な
お、ハニカム体7の外周部又は内周部に強化部7A,7
Bが設けられていないタイプであっても同様に、ハニカ
ム体7とこのハニカム体7を収容するケース等との境界
部分付近においてはスコーピングが生じる。
【0011】そこで、本発明は、電気加熱式触媒担体の
スコーピングを防止すると共に、電気加熱式触媒の後退
を防止するリテーナを保持する保持部材を外筒に対して
接合する場合には、外筒の内部形状に保持部材の形状を
追従変形させることにより、保持部材と外筒との間の隙
間を均一にして保持部材と外筒との熱伝播を均一化し、
保持部材の熱歪の影響による変形を抑えることによって
リテーナの脱落を防止できる電気加熱式触媒装置を提供
することを目的としている。
【0012】また、本発明の他の目的は、ハニカム体の
局所を結合した場合の機械的な結合強度を利用して、最
も弱い部分のみに前述の絶縁性のリテーナとその保持部
材とを配設することによって、スコーピングを防止しつ
つ、絶縁性のリテーナとその保持部材を必要最小限の数
にすることができ、重量の軽減、コスト削減等を図るこ
とができる電気加熱式触媒装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する請求
項1に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設置され、
波板状の金属箔と平板状の金属箔とを重ね合わせた積層
金属箔を用いて円柱状のハニカム体を形成し、このハニ
カム体を金属外筒内に収容し、このハニカム体に通電を
行って加熱する電気加熱式触媒装置において、ハニカム
体に加えて、複数の絶縁性のリテーナ、及びこの絶縁性
のリテーナの保持部材を設け、絶縁性のリテーナは、ハ
ニカム体の排気ガスの流れに対して下流側の端面に、こ
のハニカム体を横断するように配設し、保持部材は薄板
金属から構成し、絶縁性のリテーナの排気ガスの流れに
対して下流側に配設すると共に、絶縁性のリテーナの両
端部を保持する保持部を設け、更に、保持部材はこの保
持部材を収容する外筒への組付け時に、外筒の内部形状
に追従変形可能に構成したことを特徴としている。
【0014】前記目的を達成する請求項2に記載の発明
は、請求項1に記載の発明において、保持部材を円筒状
の金属筒として形成し、リテーナの保持部はこの金属筒
の外周部の一部を窪ませた部分に形成すると共に、この
金属筒の外周部の一部を切り欠いて金属筒の外周部を不
連続に形成したことを特徴としている。前記目的を達成
する請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明に
おいて、保持部材を円筒状の金属筒として形成し、リテ
ーナの保持部はこの金属筒の外周部の一部を窪ませた部
分に形成すると共に、この金属筒の外周部の一部を少な
くとも2ヵ所切り欠いてこの金属筒の外周部を複数の独
立保持部材に分割したことを特徴としている。
【0015】前記他の目的を達成する請求項4に記載の
発明は、内燃機関の排気通路に設置され、波板状の金属
箔と平板状の金属箔とを重ね合わせた積層金属箔を螺旋
状に巻回して円柱状のハニカム体を形成し、このハニカ
ム体を金属外筒内に収容し、このハニカム体に通電を行
って加熱する電気加熱式触媒装置において、ハニカム体
の波板状の金属箔と平板状の金属箔との接触部を部分的
に接合して複数の発熱接合部を形成し、この複数の発熱
接合部は、ハニカム体の端面側から見た時に、ハニカム
体の外周部から中心部に向かって螺旋形状になるように
各々配置すると共に、ハニカム体に加えて、1つの絶縁
性のリテーナ、及びこの絶縁性のリテーナの保持部材を
設け、絶縁性のリテーナは、ハニカム体の排気ガスの流
れに対して下流側の端面に、このハニカム体を横断する
ように配設し、リテーナの配設位置を、ハニカム体の中
心点を挟んで、ハニカム体の最外周に位置する発熱接合
部の反対側の部位としたことを特徴としている。
【0016】請求項1に記載の発明によれば、絶縁性リ
テーナが複数配設されるため、広範囲に渡ってハニカム
体のスコーピングを防止することができる。更に、保持
部材を外筒に対して接合した場合に、外筒の変形に対し
て保持部材が追従して変形するので、保持部材を外筒の
内周面にそって略均一に密着させることができる。この
結果、外筒への熱伝播も均一になり、外筒と保持部材間
の温度分布が均一になって保持部材の熱歪の影響による
変形を抑えることができる。
【0017】請求項2に記載の発明によれば、保持部材
を一部不連続の円筒状の金属筒として形成したので、請
求項1に記載の発明の作用に加えて、外筒への保持部材
の組付けが容易になる。請求項3に記載の発明によれ
ば、保持部材を2つの別体として形成したので、請求項
1に記載の発明の作用に加えて、各保持部材の成型後の
取り出しがし易く、保持部材の製造が容易になる。
【0018】請求項4に記載の発明によれば、ハニカム
体に複数の発熱接合部を、ハニカム体の外周部からハニ
カム体の中心に向かって螺旋形状に形成し、リテーナの
配設位置を、ハニカム体の中心点を挟んで、ハニカム体
の最外周に位置する発熱接合部の反対側の部位としたの
で、リテーナ及び保持部材を必要最小限の数にしてスコ
ーピングを防止することができ、重量軽減、コスト削減
が図れる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。な
お、図12〜図15で既に説明した電気加熱式触媒装置
に使用される部材と同じ部材には同じ符号を付して説明
する。図1(a) は本発明の第1の実施例の電気加熱式触
媒装置10の構成を示す側断面図であり、図1(b) は図
1(a) のB−B線における水平断面図である。
【0020】図1(a) ,(b) に示すように、11は電気
加熱式触媒装置10の金属製の外筒であり、この外筒1
1内に図13で説明した波箔4と平箔5とから構成され
るハニカム体7が挿入されている。ハニカム体7の中央
部には中心電極6があり、この中心電極6はリード部6
Aによって外筒11の外周面に設けられたホルダ8Cを
貫通する電極部8Aに接続されている。電極部8Aと外
筒11の所定箇所に設けられた外部電極8Bとの間には
バッテリ9とスイッチSWが設けられる。波箔4と平箔
5とから構成されるハニカム体7は、図2に示すよう
に、外筒11内に収容される。
【0021】一方、外筒11はハニカム体7の取付部よ
りも排気ガスの流れの下流方向に延長されており、この
延長部11Eにハニカム体7のリテーナとしてのセラミ
ックスバー22と、その保持部材20が取り付けられて
いる。この実施例では、図1(a) ,(b) 及び図2に示す
ように、セラミックスバー22は断面が長方形の角柱状
をしており、2本のセラミックスバー22がハニカム体
7の排気下流側の端面を横切るように配置される。
【0022】保持部材20は、図1(a) ,(b) 及び図2
に示すように、薄い金属で作られた円筒状の金属筒12
から構成されている。金属筒12の外径は外筒11の内
径に接する長さになっている。そして、この金属筒12
の外周面はプレス加工処理によって窪まされて保持部2
9が4ヵ所に形成されている。各保持部29には2つの
側壁29A、29Bがあり、隣接する保持部29の対向
する側壁29A,29Bの組に、1つ置きにセラミック
スバー22を収容する収容溝13が形成されている。対
向する収容溝13は一直線上にあり、その深さと幅は同
一に形成されている。2つの収容溝13にセラミックス
バー22が掛け渡された状態では、2本のセラミックス
バー22は平行になる。2本のセラミックスバー22の
長さは、2つの収容溝13間に掛け渡された時に、外筒
11の内周面に届かない長さに形成される。
【0023】更に、保持部材20の外周部は、2本の平
行なセラミックスバー22の間の領域の一方において切
断されて切欠部23が形成されている。この切欠部23
によって、保持部材20は図1(b) に示す内径D1を大
きくしたり、小さくしたりすることができる。図1(a)
,(b) に示すような電気加熱式触媒装置10を形成す
るためには、図2に示すように、ハニカム体7が先に外
筒11内に収容され、次いで、収容溝13間にセラミッ
クスバー22が掛け渡された保持部材20が、外筒11
の延長部11E側の開口部から外筒11内に挿入され
る。この時、保持部材20の内径は縮められた状態で保
持部材20は容易に外筒11内に挿入される。そして、
セラミックスバー22がハニカム体7の端面に突き当た
った状態で保持部材20の挿入が止められ、この状態で
スポット溶接等によって保持部材20が外筒11内に固
定される。この状態で、セラミックスバー22がハニカ
ム体7のスコーピング防止用のリテーナとして機能し、
このリテーナが保持部材20によって保持される。
【0024】保持部材20を外筒11の内周面に接合す
る時は、保持部材20の切欠部23から最も遠い部位が
まず外筒11の内周面に溶接によって接合され、次いで
保持部材20の両端部に向かって溶接が行われるか、或
いは、保持部材20の切欠部23に最も近い一方の端部
が先ず溶接によって接合され、次いで、保持部材20の
反対側の端部に向かって溶接が進められる。
【0025】以上のように構成された実施例の電気加熱
式触媒装置10では、保持部材20を外筒11の内周面
に接合した場合に、保持部材20の切欠部23の存在に
よって保持部材20は外筒11の内周面に倣って全面密
着状態となる。この結果、保持部材20から外筒11へ
の熱伝達が均一に行われ、保持部材20に不均一な温度
分布が発生しない。
【0026】また、リテーナであるセラミックスバー2
2が保持部材20の窪んだ保持部29の収容溝13内に
収容されることにより、セラミックスバー22の引っ掛
かり代が大きくなるので、保持部材20が多少変形して
もセラミックスバー22が脱落する恐れがなくなり、ハ
ニカム体7のスコーピング防止用のリテーナとしての機
能が損なわれない。
【0027】更に、セラミックスバー22の長さは、前
述のように収容溝13を挟んで対向する外筒11の絃長
よりも短く形成されているので、低温時に外筒11とセ
ラミックスバー22との熱収縮差によって、外筒11が
セラミックスバー22を圧縮する恐れが無くなり、セラ
ミックスバー22の圧縮破壊を防止できる。そして、保
持部材20は、その直径公差や周長公差が大きくても、
切欠部23の作用によって外筒11の内周面に倣って変
形し密着するので、製造が容易でコストの削減を図るこ
とができる。
【0028】図3(a) は本発明の第2の実施例の電気加
熱式触媒装置における保持部材20の構成を示す斜視図
であり、図3(b) は第1の実施例の電気加熱式触媒装置
10における図1(b) と同じ部位の断面図である。そし
て、第2の実施例の電気加熱式触媒装置の側断面図は第
1の実施例の電気加熱式触媒装置10の側断面を示す図
1(a) と全く同じになるので、図示を省略する。
【0029】第2の実施例の電気加熱式触媒装置が、第
1の実施例の電気加熱式触媒装置10と異なる点は保持
部材20の形状のみである。従って、第2の実施例の電
気加熱式触媒装置の説明においては、第1の実施例の電
気加熱式触媒装置10と同じ構成部材には同じ符号を付
してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。第
2の実施例の保持部材20は、図3(a) ,(b) に示すよ
うに、図2に示した第1の実施例の保持部材20におい
て、切欠部23に対向する部位が、切欠部23と同様に
切り欠かれて第2の切欠部24が形成されたものであ
る。保持部29の位置及び形状、並びに、各保持部29
に設けられるセラミックスバー22の収容溝13の形状
は第1の実施例と全く同じである。
【0030】第2の実施例における電気加熱式触媒装置
が形成される場合は、第1の実施例同様にハニカム体7
が先に外筒11内に収容され、次いで、収容溝13間に
セラミックスバー22が掛け渡された2つに分割された
保持部材20が、外筒11の延長部11E側の開口部か
ら切欠部23,24の間隔が同じになるように外筒11
内に挿入される。この時、保持部材20の両端部間の距
離が縮められるので、2つの保持部材20は容易に外筒
11内に挿入される。そして、セラミックスバー22が
ハニカム体7の端面に突き当たった状態で保持部材20
の挿入が止められ、この状態でスポット溶接等によって
保持部材20が外筒11内に固定される。この状態で
は、セラミックスバー22がハニカム体7のリテーナと
して機能し、このリテーナが保持部材20によって保持
される。よって、ハニカム体7のスコーピングが防止さ
れる。
【0031】2つの保持部材20が外筒11の内周面に
接合される時は、それぞれの保持部材20の両端部から
最も遠い部位(中央部分)がまず外筒11の内周面に溶
接によって接合され、次いで保持部材20の両端部に向
かって溶接が行われるか、或いは、保持部材20の一方
の端部が先ず溶接によって接合され、次いで、保持部材
20の反対側の端部に向かって溶接が進められる。この
ような接合により、保持部材20は外筒11の内周面に
倣って変形し全面密着状態となるので、隙間が一定とな
り保持部材20から外筒11への熱伝達が均一に行われ
る。
【0032】以上のように構成された第2の実施例の電
気加熱式触媒装置では、保持部材20を外筒11の内周
面に接合された場合に、保持部材20が切欠部23,2
4によって2つに分割されているので、保持部材20は
外筒11の内周面に倣って全面密着している。この結
果、保持部材20から外筒11への熱伝達が均一に行わ
れ、保持部材20に温度分布が発生しない。
【0033】また、保持部材20が多少変形してもリテ
ーナであるセラミックスバー22が脱落する恐れがなく
スコーピングが防止される点、低温時の外筒11とセラ
ミックスバー22との熱収縮差に起因するセラミックス
バー22の圧縮破壊が防止できる点、及び、保持部材2
0はその直径公差や周長公差が大きくても、外筒11の
内周面に倣った密着状態となるので、製造が容易でコス
トの削減を図ることができる点は第1の実施例の電気加
熱式触媒装置10と同じである。
【0034】以上説明した第1の実施例の電気加熱式触
媒装置10は、金属筒状態の保持部材20の内側に保持
部29の部分が窪んだ内型を置き、外側から保持部29
の部分が突出した外型によってプレス加工処理して作る
こともできるが、以下のような連続成型によっても作る
ことができる。図4は、図1,図2で説明した保持部材
20を製作する一実施例の連続成型装置15の概略構成
を説明する説明図である。図4において、30は回転軸
31に取り付けられた内型ロータであり、その直径D2
は図1で説明した保持部材20の内径D1にほぼ等しく
形成されている。そして、内型ロータ30の外周部に
は、図1で説明した保持部材20の保持部29に相当す
る位置に、保持部29の内面側の寸法形状と同じ寸法形
状の凹部32が形成されている。凹部32は内型ロータ
30の外周部と滑らかに接続されている。
【0035】また、この実施例では、内型ロータ30の
外周面に、5個の外型ロータ33,34,35,36,
37が設けられている。これらの外型ロータ33,3
4,35,36,37は、その回転軸が内型ロータ30
から放射状に移動可能に構成されていると共に、内型ロ
ータ30の回転軸31の方向に付勢されており、常に内
型ロータ30の外周部に所定圧力で密着するように構成
されている。そして、これらのロータ33〜37の直径
は、金属板14が変形されて内型ロータ30の凹部32
に金属板14が沿わされた状態で、金属板14の凹部上
を滑らかに回転できるような大きさに形成される。
【0036】これらの外型ロータ33,34,35,3
6,37のうち、外型ロータ33,34,35は成型用
であり、外型ロータ36,37は保持用である。従っ
て、外型ロータ33,34,35は薄い金属板14が挿
入される部位に集中して設けられており、外型ロータ3
6,37は成型された金属板14が内型ロータ30の外
周部から剥がれないように、所定間隔を隔てて設けられ
ている。外型ロータ33,34,35,36,37の
数、及びその配置はこの実施例に限定されるものではな
い。更に、金属板14が挿入される部位の近傍には金属
板14をカットするカッタ38が設けられている。
【0037】以上のように構成された連続成型装置15
では、まず、金属板14の先端部が図1,図2で説明し
た保持部材20の切欠部23の端部の位置に相当する内
型ロータ30の外周部上の位置Tに固定される。そし
て、内型ロータ30の回転によって金属板14は外型ロ
ータ33と内型ロータ30との間に挿入され、回転する
外型ロータ33,34,35間を順次移動し、この移動
の途中で内型ロータ30の外周部に所定圧力で密着する
外型ロータ33,34,35によって内型ロータ30の
外周部の形状に成型される。
【0038】この連続成型装置15に挿入される金属板
14は、図1,図2で説明した保持部材20の全長に達
した時にカッタ38によって切断される。また、連続成
型装置15の内型ロータ30及び外型ロータ33,3
4,35,36,37のロータ幅を長くし、保持部材2
0の幅に切断した金属板14を並列に複数個内型ロータ
30に取り付け、複数の保持部材20を同時に成型して
も良い。
【0039】プレス加工処理によって保持部材20を成
型する場合は、金属筒を予め製造しておき、これの内側
と外側に置く内型と外型の2つの金型が必要であった
が、以上のように構成された連続成型装置15を用いて
保持部材20を成型すれば、外型が不要になり、且つ、
連続成型や一度に複数個の保持部材の成型が可能とな
り、保持部材20の製造コストを削減することができ
る。また、この実施例の連続成型装置15では、外型ロ
ータ33,34,35,36,37が常に金属板14を
挟んで内型ロータ30の外周面に圧接しながら成型でき
るので、正確な成型が行われる。
【0040】図5は、図3で説明した第2の実施例にお
ける保持部材20を製作する一実施例の連続成型装置1
6の概略構成を説明する説明図である。図5において、
40は回転軸41に取り付けられた内型ロータであり、
その直径D3は図3で説明した保持部材20の内径D1
にほぼ等しく形成されている。そして、内型ロータ40
の外周部には、図3で説明した保持部材20の保持部2
9に相当する位置に、保持部29の内面側の寸法形状と
同じ寸法形状の凹部42が形成されている。凹部42は
内型ロータ40の外周部と滑らかに接続されている。
【0041】また、この実施例では、内型ロータ40の
外周面に、6個の外型ロータ43,44,45,46,
47,48が設けられている。これらの外型ロータ43
〜48は、その回転軸が内型ロータ40から放射状に移
動可能に構成されていると共に、内型ロータ40の回転
軸41の方向に付勢されており、常に内型ロータ40の
外周部に所定圧力で密着するように構成されている。そ
して、これらのロータ43〜48の直径は、金属板14
が変形されて内型ロータ40の凹部42に金属板14が
沿わされた状態で、金属板14の凹部上を滑らかに回転
できるような大きさに形成される。
【0042】これらの外型ロータ43〜48のうち、外
型ロータ43〜45は成型用であり、外型ロータ46〜
48は保持用である。従って、外型ロータ43〜45は
薄い金属板14が挿入される部位に集中して設けられて
おり、外型ロータ46〜48は成型された金属板14が
内型ロータ30の外周部から剥がれないように、所定間
隔を隔てて設けられている。外型ロータ43〜48の
数、及びその配置はこの実施例に限定されるものではな
い。更に、金属板14が挿入される部位の近傍には金属
板14をカットするカッタ49が設けられている。
【0043】以上のように構成された連続成型装置16
では、まず、金属板14の先端部が図3で説明した保持
部材20の切欠部23の端部の位置に相当する内型ロー
タ40の外周部上の位置T1に固定される。そして、内
型ロータ40の回転によって金属板14は外型ロータ4
3と内型ロータ40との間に挿入され、回転する外型ロ
ータ43〜45間を順次移動し、この移動の途中で内型
ロータ40の外周部に所定圧力で密着する外型ロータ4
3〜45によって内型ロータ40の外周部の形状に成型
される。
【0044】この連続成型装置16に挿入される金属板
14は、内型ロータ40が半周回転しないうちに図3で
説明した保持部材20の全長に達した時にカッタ49に
よって切断される。そして、内型ロータ40が半周回転
した時点で、内型ロータ40は停止され、新たに金属板
14の先端部が図3で説明した保持部材20の切欠部2
4の端部の位置に相当する内型ロータ40の外周部上の
位置T2に固定され、内型ロータ40が更に半周回転し
て1組の保持部材20が成型される。
【0045】この連続成型装置16においても、内型ロ
ータ40及び外型ロータ43〜48のロータ幅を長く
し、保持部材20の幅に切断した金属板14を並列に複
数個内型ロータ40に取り付け、複数の保持部材20を
同時に成型しても良い。図5に示した連続成型装置16
では、図4で説明した連続成型装置15と同様に保持部
材20の製造コストを削減と正確な成型が行われる。ま
た、連続成型装置16では、成型された保持部材20の
長さが短いので、連続成型装置16からの保持部材20
の取外しが容易である。さらに、連続成型装置16を図
5に示すように金属板14を内側ロータ40の上側から
挿入し、成型された保持部材20が内側ロータ40の下
側に保持されるようにすれば、保持ローラ46,47を
内型ロータ40の外周面から退避させることによって、
成型された保持部材20は重力によって落下するので、
保持部材20を内型ロータ40から外す作業が不要とな
り、製造コストを更に低減することができる。また、外
型ローラ43〜45によって成型された保持部材20
が、成型後にそのまま落下するようにする場合には、外
型ロータ46〜48は不要である。
【0046】図6は本発明の第3の実施例の電気加熱式
触媒装置10′の構成を示す断面図であり、図6(b) は
図6(a) のC−C線における水平断面図である。そし
て、前述の実施例と同じ構成部材には同じ符号を付して
ある。図6(a) ,(b) に示すように、電気加熱式触媒装
置10′の金属製の外筒11内に収容される波箔4と平
箔5とから構成されるハニカム体7には、その外周部と
内周部にそれぞれ強化部7A,7Bが設けられている。
強化部7A,7Bの構造は、図14で説明した通りであ
る。
【0047】また、第3の実施例では、ハニカム体7の
中心電極6は排気ガスの流れの下流側に突出している。
この中心電極6がリード部6Aによって外筒11の外周
面に設けられたホルダ8Cを貫通する電極部8Aに接続
されている点は前述の実施例と同じである。なお、第3
の実施例では、外部電極8B、バッテリ9、及びスイッ
チSWの図示は省略してある。
【0048】更に、第3の実施例の電気加熱式触媒装置
10′には、図6(b) に示すように、ハニカム体7の強
化部7A,7Bでない部分に、ハニカム体7の螺旋形状
よりも巻数の少ない螺旋形状でハニカム体7の中心電極
6に向かう発熱接合部7Cが形成されている。この発熱
接合部7Cは、図7に示すように、波箔4と平箔5との
接触部の一部分をNiロー材等で部分的に溶接すること
によって接合したものであり、この部分に電流を集中し
て流して発熱させるようにするものである。
【0049】この第3の実施例では、図3で説明したリ
テーナとしてのセラミックスバー22及び保持部材20
と同様のものを使用してハニカム体7を排気ガスの流れ
の下流側から支持するが、セラミックスバー22及び保
持部材20の使用個数はそれぞれ1個ずつであり、その
配設位置は、ハニカム体7の中心電極6を挟んで、ハニ
カム体7の巻終わり側の強化部7Aの開始点Yの反対側
の部位としている。第3の実施例では、ハニカム体7の
巻終わり側の強化部7Aの開始点Yは、図7に示すよう
に、発熱接合部7Cの外周部側の端部となっている。
【0050】セラミックスバー22は前述の実施例と同
様に、ハニカム体7の排気下流側の端面を横切るように
配置すれば良い。このとき、好ましくは、ハニカム体7
の巻終わり側の強化部7Aの開始点Yとハニカム体7の
中心電極6の中心とを結ぶ線上に、直角方向になるよう
に、強化部7Aの開始点Yの反対側にハニカム体7の排
気下流側の端面を横切るように配置すれば良い。
【0051】第3の実施例における電気加熱式触媒装置
10′へのハニカム体7、セラミックスバー22、及
び、保持部材20の取り付け方法は、第2の実施例と同
じである。以上のように構成された第3の実施例の電気
加熱式触媒装置10′では、ハニカム体7の外周部と内
周部に波箔4と平箔5との接触部を接合した強化部7
A,7Bを形成し、セラミックスバー22と保持部材2
0の配設位置を、ハニカム体7の中心点を挟んだハニカ
ム体7の巻終わり側の強化部7Aの開始点Yの反対側の
部位のみとしたので、ハニカム体7のスコーピングが防
止できると共に、セラミックスバー22と保持部材20
の数がそれぞれ1つずつで済み、重量軽減、コスト削減
が図れる。
【0052】なお、このように、セラミックスバー22
と保持部材20の配設位置を、ハニカム体7の中心点を
挟んだハニカム体7の巻終わり側の強化部7Aの開始点
Yの反対側の部位のみとすることができるのは以下の理
由による。 (1)外周強化部7Aに接する発熱接合部7Cは、ロー
材により接合されているのでスコーピング(箔ずれ)に
対して強いために、セラミックスバー22と保持部材2
0による支持がなくてもスコーピングが起こらない。
【0053】(2)他の部位は波箔4と平箔5とをハニ
カム状に巻く時のテンションによる摩擦しかないので、
スコーピングに対して弱いので、セラミックスバー22
と保持部材20による支持が必要である。 (3)排気ガス流れによるコア(ハニカム体)の剪断力
は外周部ほど強い。 (4)(1)〜(3)の理由により、スコーピングは外
周強化部7Aへの発熱接合部7Cの接続点の反対側の外
周強化部との間で発生し易い。
【0054】図8(a) は本発明の第3の実施例の変形実
施例の電気加熱式触媒装置10′の構成を示す図6(b)
と同じ部位の断面図であり、図8(b) は図8(a) のE部
の部分拡大図である。この変形実施例の電気加熱式触媒
装置10′が第3の実施例と異なる点は、ハニカム体7
の外周部と内周部の強化部7A,7Bの間の強化部でな
い部分に、発熱接合部7Cが形成されていない点のみで
ある。その他の構成は第3の実施例と全く同じであるの
で、同じ構成部材には同じ符号を付してこの変形実施例
の説明を省略する。この変形実施例においても、セラミ
ックスバー22及び保持部材20の使用個数はそれぞれ
1個ずつであり、その配設位置は、ハニカム体7の中心
電極6を挟んで、ハニカム体7の巻終わり側の強化部7
Aの開始点Yの反対側の部位で同じである。この変形実
施例の効果も第3の実施例と同じである。
【0055】図9(a) は本発明の第4の実施例の電気加
熱式触媒装置10″の構成を示す断面図であり、図9
(b) は図9(a) のF−F線における断面図である。ま
た、図10は図9(b) のG部の部分拡大図である。そし
て、前述の実施例と同じ構成部材には同じ符号を付して
ある。第4の実施例の電気加熱式触媒装置10″では、
図9(a) ,(b) に示すように、電気加熱式触媒装置1
0″の金属製の外筒11内に収容される波箔4と平箔5
とから構成されるハニカム体7の外周部と内周部には、
強化部が設けられていない。一方、第4の実施例では、
金属製の外筒11にロー付けされて接合されるハニカム
体7の巻終わり点Zから中心電極6に向かって、ハニカ
ム体7の螺旋形状よりも巻数の少ない螺旋形状の発熱接
合部7Cが形成されている。この発熱接合部7Cは、図
10に示すように、波箔4と平箔5との接触部の一部分
を、Niロー材等で部分的に溶接することによって接合
したものであり、この部分に電流を集中して流して発熱
させるようにするものである。
【0056】ハニカム体7の中心電極6が排気ガスの流
れの下流側に突出している点、中心電極6がリード部6
Aによって外筒11の外周面に設けられたホルダ8Cを
貫通する電極部8Aに接続されている点、それぞれ1個
ずつのセラミックスバー22及び保持部材20を使用し
てハニカム体7を排気ガスの流れの下流側から支持する
点、は前述の実施例と同じである。また、この実施例で
も、外部電極8B、バッテリ9、及びスイッチSWの図
示は省略してある。
【0057】この第4の実施例では、セラミックスバー
22及び保持部材20の配設位置は、ハニカム体7の中
心電極6を挟んで、ハニカム体7の巻終わり点Zの反対
側の部位である。セラミックスバー22は前述の実施例
と同様に、ハニカム体7の排気下流側の端面を横切るよ
うに配置すれば良い。このとき、セラミックスバー22
は、好ましくは、ハニカム体7の巻終わり点Zとハニカ
ム体7の中心電極6の中心とを結ぶ線上に、直角方向に
なるように配置すれば良い。第4の実施例では、ハニカ
ム体7の巻終わり点Zは、図10に示すように、発熱接
合部7Cの外周部側の端部となっている。
【0058】以上のように構成された第4の実施例の電
気加熱式触媒装置10″では、セラミックスバー22と
保持部材20の配設位置を、ハニカム体7の中心点を挟
んだハニカム体7の巻終わり点Zの反対側の部位のみと
したので、セラミックスバー22と保持部材20の数が
それぞれ1つずつで済み、ハニカム体7のスコーピング
を防止しつつ、重量軽減、コスト削減が図れる。
【0059】図11(a) は本発明の第4の実施例の変形
実施例の構成を示す図9(b) と同じ部位の断面図であ
り、図11(b) は図11(a) のH部の部分拡大図であ
る。この変形実施例の電気加熱式触媒装置10″が第4
の実施例と異なる点は、ハニカム体7に発熱接合部7C
が形成されていない点のみである。その他の構成は第4
の実施例と全く同じであるので、同じ構成部材には同じ
符号を付してこの変形実施例の説明は省略する。従っ
て、この変形実施例においても、セラミックスバー22
及び保持部材20の使用個数はそれぞれ1個ずつであ
り、その配設位置は、ハニカム体7の中心電極6を挟ん
で、ハニカム体7の巻終わり点Zの開始点Yの反対側の
部位で同じである。ハニカム体7の巻終わり点Zの詳細
を図11(b) に示す。この変形実施例の効果も第4の実
施例と同じである。
【0060】なお、以上説明した実施例では、波箔4と
平箔5とを重ね合わせた積層金属箔を螺旋状に巻回して
作られたハニカム体7を収容する電気加熱式触媒装置に
ついて説明を行ったが、ハニカム体7は、波箔4と平箔
5とを重ね合わせた積層金属箔をジグザグ状に折り曲げ
て円柱状にすることによっても形成でき、このタイプの
ハニカム体を収容した電気加熱式触媒装置についても本
発明のリテーナと保持部材を有効に適用することができ
る。
【0061】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電気加熱
式触媒装置によれば、電気加熱式触媒の後退を防止する
リテーナを保持する保持部材を外筒に対して接合する電
気加熱式触媒装置において、絶縁性リテーナが複数個配
設されるために、広範囲に渡ってハニカム体のスコーピ
ングを防止することができる。また、リテーナの保持部
材の外筒への装着時に、外筒の内部形状に対して保持部
材を追従変形させることができるので、保持部材と外筒
との隙間が一定となって熱伝播が均一化され、保持部材
の熱歪の影響による変形が抑えられてリテーナの脱落が
防止される。
【0062】また、ハニカム体の外周部と内周部に波箔
と平箔との接触部を接合した強化部を形成し、リテーナ
の配設位置を、ハニカム体の中心点を挟んで、ハニカム
体の巻終わり側の強化部の開始点の反対側の部位とした
場合には、ハニカム体のスコーピングを防止しつつ、リ
テーナ及び保持部材を必要最小限の数にすることがで
き、重量軽減、コスト削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) は本発明の第1の実施例の電気加熱式触媒
装置の構成を示す断面図、(b)は(a) のB−B線におけ
る断面図である。
【図2】図1の電気加熱式触媒装置を組み立てる工程を
説明する組立斜視図である。
【図3】(a) は本発明の第2の実施例の電気加熱式触媒
装置における保持部材の構成を示す斜視図、(b) は第2
の実施例の電気加熱式触媒装置における図1(b) と同じ
部位の断面図である。
【図4】図1,図2で説明した保持部材を製作する工程
の一例を説明する説明図である。
【図5】図3で説明した保持部材を製作する工程の一例
を説明する説明図である。
【図6】(a) は本発明の第3の実施例の電気加熱式触媒
装置の構成を示す断面図、(b)は(a) のC−C線におけ
る断面図である。
【図7】図6(b) のD部の部分拡大図である。
【図8】(a) は本発明の第3の実施例の変形実施例の構
成を示す図6(b) と同じ部位の断面図、(b) は(a) のE
部の部分拡大図である。
【図9】(a) は本発明の第4の実施例の電気加熱式触媒
装置の構成を示す断面図、(b)は(a) のF−F線におけ
る断面図である。
【図10】図9(b) のG部の部分拡大図である。
【図11】(a) は本発明の第4の実施例の変形実施例の
構成を示す図6(b) と同じ部位の断面図、(b) は(a) の
H部の部分拡大図である。
【図12】従来の電気加熱式触媒装置の構造例を示す側
断面説明図である。
【図13】(a) は公知のハニカム体の形成方法を説明す
る説明図、(b) は(a) のようにして巻かれたハニカム体
の一方の端面の概要を示す説明図である。
【図14】図13(b) に示すハニカム体の外周部と内周
部に強化部を設けた状態を示す部分拡大図である。
【図15】(a) は図13のように外周部と内周部に強化
部を設けたハニカム体の断面図、(b) は(a) のハニカム
体の問題点を説明する説明図である。
【符号の説明】
1…ケーシング 2…電気加熱式触媒担体 3…主触媒担体 4…波箔(波板状の金属箔) 5…平箔(平板状の金属箔) 6…中心電極 7…ハニカム体(金属箔積層体) 7A…外周強化部 7B…内周強化部 7C…発熱接合部 8A…電極部 10…第1の実施例の電気加熱式触媒装置 10′…第2の実施例の電気加熱式触媒装置 10″…第3の実施例の電気加熱式触媒装置 11…外筒 11E…延長部 12…金属筒 13…収容溝 14…金属板 15,16…連続成型装置 20…保持部材 21…保持部 22…セラミックスバー 23,24…切欠部 29…保持部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気通路に設置され、波板状
    の金属箔と平板状の金属箔とを重ね合わせた積層金属箔
    を用いて円柱状のハニカム体を形成し、このハニカム体
    を金属外筒内に収容し、このハニカム体に通電を行って
    加熱する電気加熱式触媒装置において、 前記ハニカム体に加えて、複数の絶縁性のリテーナ、及
    びこの絶縁性のリテーナの保持部材を設け、 前記絶縁性のリテーナは、前記ハニカム体の排気ガスの
    流れに対して下流側の端面に、このハニカム体を横断す
    るように配設し、 前記保持部材は薄板金属から構成し、前記絶縁性のリテ
    ーナの排気ガスの流れに対して下流側に配設すると共
    に、前記絶縁性のリテーナの両端部を保持する保持部を
    設け、更に、前記保持部材はこの保持部材を収容する外
    筒への組付け時に、外筒の内部形状に追従変形可能に構
    成したことを特徴とする電気加熱式触媒装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電気加熱式触媒装置に
    おいて、 前記保持部材を円筒状の金属筒として形成し、前記保持
    部はこの金属筒の外周部の一部を窪ませた部分に形成す
    ると共に、前記金属筒の外周部の一部を切り欠いて、こ
    の金属筒の外周部を不連続に形成したことを特徴とする
    電気加熱式触媒装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の電気加熱式触媒装置に
    おいて、 前記保持部材を円筒状の金属筒として形成し、前記保持
    部はこの金属筒の外周部の一部を窪ませた部分に形成す
    ると共に、前記金属筒の外周部の一部を少なくとも2ヵ
    所切り欠いてこの金属筒の外周部を複数の独立保持部材
    に分割したことを特徴とする電気加熱式触媒装置。
  4. 【請求項4】 内燃機関の排気通路に設置され、波板状
    の金属箔と平板状の金属箔とを重ね合わせた積層金属箔
    を螺旋状に巻回して円柱状のハニカム体を形成し、この
    ハニカム体を金属外筒内に収容し、このハニカム体に通
    電を行って加熱する電気加熱式触媒装置において、 前記ハニカム体の前記波板状の金属箔と平板状の金属箔
    との接触部を部分的に接合して複数の発熱接合部を形成
    し、 この複数の発熱接合部は、前記ハニカム体の端面側から
    見た時に、前記ハニカム体の外周部から中心部に向かっ
    て螺旋形状になるように各々配置すると共に、 前記ハニカム体に加えて、1つの絶縁性のリテーナ、及
    びこの絶縁性のリテーナの保持部材を設け、 前記絶縁性のリテーナは、前記ハニカム体の排気ガスの
    流れに対して下流側の端面に、このハニカム体を横断す
    るように配設し、 前記リテーナの配設位置を、前記ハニカム体の中心点を
    挟んで、前記ハニカム体の最外周に位置する前記発熱接
    合部の反対側の部位としたことを特徴とする電気加熱式
    触媒装置。
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