JPH09329017A - 電気加熱式触媒装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置長手方向寸法の増大を生じることなく複
数の触媒担体を中心電極を介して直列に接続することが
可能な電気加熱式触媒装置を提供する。 【解決手段】 中空の中心電極３１まわりに形成したメ
タル担体３と棒状中空電極２１まわりに形成したメタル
担体２とを、メタル担体３の中空電極３１の中空部にメ
タル担体２の棒状電極を嵌合、固定することにより一体
に接続する。それぞれの担体製作時には、それぞれ電極
の突出部２１ａ、３１ａを把持、固定することができる
ため、メタル担体の形成が容易になるとともに、中心電
極２１、３１を嵌合することにより装置長手方向寸法を
短縮することが可能となる。

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、詳細には複数のメタル担体を有する電気加熱
式触媒装置の中心電極構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のメタル担体を中心電極を介して直
列に連結した電気加熱式触媒装置の例としては、例えば
特開平５−２０２３７９号公報に記載されたものがあ
る。同公報の電気加熱式触媒装置は、一本の棒状中心電
極の周囲に２つの帯状金属箔を電極軸方向に間隔をあけ
て巻回した構成の２つのメタル担体を備えており、それ
ぞれ帯状金属箔から形成された２つのメタル担体が一本
の中心電極を共有する形になっている。このようにして
形成されたメタル担体は筒状のケーシングに挿入、固定
され、それぞれのメタル担体外周部には通電用電極が接
続される。

【０００３】上記公報の電気加熱式触媒装置では、通電
時には一方の担体外周部の電極は外部電源の陽極に、他
方の担体の外周部の電極は外部電源の陰極にそれぞれ接
続される。このため、通電時には電流は一方の担体外周
部の電極から中心電極に向けて流れ、担体を構成する金
属箔が発熱、昇温する。また、この電流は中心電極から
もう一方の担体に流入し、該もう一方の担体中を中心電
極から外周部の電極に向けて流れる。

【０００４】このように、中心電極を用いて２つのメタ
ル担体を直列に接続することにより、２つのメタル担体
はそれぞれの外周部に配置した電極を介して電源に接続
されることとなり、メタル担体の中心電極を直接外部電
源に接続する導体を用いることなくメタル担体への通電
を行なうことが可能となる。中心電極と外部電源とを接
続する導体は、排気流を横断する形で配置する必要があ
るため、従来この導体により排気抵抗の増加や担体への
排気流の流入の偏り、或いは高熱の排気流による導体自
体の劣化等の問題が生じていたが、上記公報の電気加熱
式触媒装置によれば、中心電極と外部電源とを直接接続
する導体を設ける必要がないため上記のような問題が生
じることを防止することが可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
５−２０２３７９号公報のように、共通の中心電極のま
わりに２つのメタル担体を形成する構成の電気加熱式触
媒装置は、製作上困難が伴う問題がある。触媒装置は、
排気系への配置上その長手方向（排気流方向）の寸法を
できるだけ短くすることが要求される。このため、上記
のように複数の担体を用いる場合には、触媒装置の長手
方向寸法の増大を防止するために、担体相互の間隔をで
きるだけ小さくする必要がある。

【０００６】一方、中心電極まわりに帯状金属箔を巻き
回して担体を形成する場合には十分な巻き締め力を確保
するために中心電極を固定（把持）する必要が生じる
が、複数の担体を共通の中心電極上に狭い間隔で形成し
ようとすると、中心電極を把持するための場所を確保で
きなくなり、金属箔の巻き締めを十分に行なうことがで
きない問題が生じる。

【０００７】この問題を防止するために、例えば、それ
ぞれ個別の中心電極を用いて別々に担体を形成し、その
後それぞれの中心電極を突き合わせ溶接して一体化する
ことも考えられる。しかし、中心電極を互いに溶接する
際にも作業性を確保するためには担体間の間隔はある程
度大きくする必要があり、上記の方法では装置長手方向
長さを十分に小さくすることはできない。

【０００８】また、予め中心電極の一端または両端に把
持スペース部分を設けておき、池家有心電極まわりに担
体を形成後、複数の担体の外側に突出している把持スペ
ース部分を切断するようにすることも考えられる。しか
し、この場合には担体形成後に中心電極の把持スペース
部分を切断する工程が必要となり、製作工数が増加する
問題が生じる。

【０００９】本発明は上記問題に鑑み、共通の中心電極
上に複数の担体を形成する際に、簡易に装置長手方向寸
法増大を防止することを可能とす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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、それぞれ棒状中心電極を有する複数のメタル触
媒担体を備え、該担体のうち少なくとも一対の担体が中
心電極を介して互いに直列に接続された電気加熱式触媒
装置であって、前記一対の担体のうち一方の担体の棒状
中心電極は中空状に形成され、前記一対の担体のうち他
方の担体の棒状中心電極は前記一方の担体の中心電極の
前記中空部分に嵌合され、互いに嵌合する両方の中心電
極が前記一方の担体の中空棒状中心電極の一端で相互に
溶接、固定されている電気加熱式触媒装置が提供され
る。

【００１１】請求項２に記載の発明によれば、それぞれ
棒状中心電極を有する複数のメタル触媒担体を備え、該
担体のうち少なくとも一対の担体が中心電極を介して互
いに直列に接続された電気加熱式触媒装置であって、前
記一対の担体の棒状中心電極はともに中空状に形成さ
れ、該一対の担体の中心電極は、両方の電極の前記中空
部に嵌合された金属製の棒状連結部材により相互に連結
され、それぞれの中心電極の端部で前記棒状連結部材と
それぞれの中心電極とが溶接、固定されている電気加熱
式触媒装置が提供される。

【００１２】請求項１の発明では、一対のメタル担体は
それぞれ別体に製作される。すなわち、一方の担体は中
空棒状電極まわりに担体を形成し、他方の担体は通常の
棒状電極まわりに担体を形成する。個別に製作された担
体は、一方のメタル担体の中心電極中空部に他方の担体
の棒状電極が挿入、嵌合され、中空電極の端部側で両方
の電極が溶接、固定される。それぞれの中心電極は、電
極を把持するために担体の一方の側に電極が突出するよ
うにしておく。これにより、それぞれの担体形成の際に
中心電極を固定して金属箔を十分に巻き締めることがで
きる。また、それぞれの担体形成後、それぞれの担体か
ら突出した中心電極部分同士を相互に嵌合、固定するこ
とにより担体相互の間隔を最小にしながら複数の担体を
中心電極を介して直列に接続した構成を得ることができ
る。

【００１３】請求項２の発明では、一対のメタル担体は
それぞれ別体に製作される。また、それぞれの担体の中
心電極はともに中空形状とされ、担体の片側に電極を突
出させて把持スペースを確保する。担体形成後、両方の
担体の中空電極を、突出側を互いに突き合わせた状態で
共通の金属製棒状連結部材に挿通し固定することによ
り、担体相互の間隔を最小にしながら複数の担体を中心
電極を介して直列に接続した構成を得ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は本発明の電気加熱式
触媒装置の一実施形態を示す断面図である。図１におい
て１１は電気加熱式触媒装置の全体、２、３はそれぞれ
後述する円筒状金属箔積層体からなる触媒メタル担体、
１０、２０は円筒状金属箔積層体２、３を構成する帯状
の金属製平箔と波箔とを示している。また、２１、３１
はそれぞれメタル担体２、３の中心に設けられ、平箔と
波箔とに通電可能に接続された棒状の中心電極、５はメ
タル担体２、３を収容する円筒状のケーシングである。
本実施形態ではメタル担体２の外周部とケーシング５と
の間には絶縁材が設けられ担体２とケーシング５とを電
気的に絶縁している。また、図１に７で示すのはケーシ
ング５を貫通してメタル担体２の外周部に接続された電
極（プラス極）である。

【００１５】一方、メタル担体３の外周部はケーシング
５に通電可能に接続されており、後述するようにケーシ
ング５がメタル担体３の外周部電極（マイナス極）とし
て機能するようになっている。図１に示すように、本実
施形態ではメタル担体２の中心電極２１は中実の棒状電
極とされているのに対して、メタル担体３の中心電極３
１は中空パイプ状とされており、メタル担体２の中心電
極２１はメタル担体３のパイプ電極３１内に嵌合、固定
されている。

【００１６】図２、図３は、図１のメタル担体２と３と
の構造を説明する図である。図２に示すように、メタル
担体２、３はそれぞれ金属製の平箔１０と波箔２０とを
重ねてそれぞれの箔の長手方向端部を中心電極２１、３
１に接合した後、平箔１０と波箔２０とを重ねた状態の
まま中心電極１の周りに巻回して、平箔１０と波箔２０
をロウ付等により接合して一体に構成される。

【００１７】図３は上記により構成されたメタル担体
２、３の、軸線方向に直角な断面を示す。上記のように
平箔１０と波箔２０とを重ねて中心電極周りに巻回した
結果、メタル担体２、３は、図３に示すように平箔１０
と波箔２０との間の空隙により形成されたハニカム状の
軸線方向通路６が中心電極２、３の周りに渦巻き状に配
列した構成となっている。また、平箔１０、波箔２０の
表面にはアルミナ等のウオッシュコート層が形成されて
おり、このウオッシュコート層に含浸などにより排気浄
化触媒成分が担持されている。このため、触媒装置１１
のケーシング５を内燃機関の排気系に接続して排気をそ
れぞれの担体２、３の軸線方向通路６を通して流すこと
により、排気中の有害成分が触媒によって浄化される。

【００１８】上記のように構成した電気加熱式触媒装置
１１において、メタル担体２の外周部電極７とケーシン
グ５との間に電圧を印加すると、電流は電極７からメタ
ル担体２の平箔１０と波箔２０とを通ってメタル担体２
の中心電極２１に流れ、更に中心電極２１に接続された
中心電極３１からメタル担体３の平箔１０と波箔２０と
を通ってメタル担体３の外周部電極（ケーシング）５に
流れる。このため、メタル担体２、３では電流により平
箔１０と波箔２０とが発熱し担体温度が上昇する。従っ
て、内燃機関の始動時に上記のように電極７とケーシン
グ５との間に電圧を印加することにより、機関始動後短
時間でメタル担体２、３の温度が上昇し、担体２、３に
担持された触媒の活性化温度に到達する。これにより、
メタル担体２、３上では機関始動直後から触媒反応が開
始され、排気中のＨＣ、ＣＯ成分等が浄化される。

【００１９】上記のように、２つのメタル担体２、３を
直列に配置した構成の電気加熱式触媒装置では、排気流
方向の装置寸法の増大を避けるためメタル担体２、３の
間隔を小さく（例えば１０ｍｍ以下程度）に設定する必
要がある。このため、前述したように共通の中心電極上
に２つのメタル担体２、３を形成するようにした場合に
は、中心電極を固定（把持）することができず、金属箔
を十分な巻き締め力で巻回することができない問題が生
じる。本実施形態では、図１に示したように担体３の中
心電極３１を中空状に形成し、電極３１の中空部に担体
２の中心電極２１を嵌合、固定することにより上記問題
を解決している。

【００２０】次に、図４を用いて図１の電気加熱式触媒
装置１１の製作方法について説明する。本実施形態で
は、メタル担体２は中実棒状電極２１まわりに、またメ
タル担体３は中空パイプ状電極３１まわりに、図２に示
したように金属製平箔１０と波箔１０とを巻回すことに
より、それぞれ別個に形成する。この場合、予め中心電
極２１、３１の長さはメタル担体２、３の幅（厚さ）よ
りそれぞれ１０〜２０ｍｍ程度長くしておき、図４に２
１ａ、３１ａで示すようにこの長さ部分が形成後のメタ
ル担体の片側に突出するようにしておく。メタル担体
２、３を形成する際には、それぞれの中心電極の上記突
出部分２１ａ、３１ａを適当な方法で固定（把持）した
状態で金属箔１０、２０を巻回す。このように、本実施
形態では中心電極の固定を容易に行なうことができるた
め、金属箔１０、２０に十分な巻き締め力を与えてメタ
ル担体２、３を形成することが可能となる。

【００２１】次いで、上記により形成したメタル担体
は、図４(A) (B) に示すように、メタル担体２の中心電
極突出部２１をメタル担体３のパイプ状中空電極の突出
部３１内に挿入、嵌合することにより一体に組み付け
る。このため、突出部２１と３１とは互いに重なり合い
嵌合後のメタル担体２、３の間隔はパイプ状中心電極の
突出部３１ａまで短縮される（図４(B) ）。このように
して、メタル担体２、３を互いの中心電極を嵌合して組
み付けた後、中心電極２１と３１とを突出部３１ａと反
対側の端部（図４(B) に３１ｂで示す部分）で溶接し、
一体化する。そして、一体化したメタル担体２、３は図
１に示したようにケーシング５内に挿入、固定しメタル
担体２の外周部電極７が取付けられる。

【００２２】このように、本実施形態ではメタル担体３
の中心電極３１を中空にして、担体３を形成し、その後
別個に形成したメタル担体２の中心電極２１をメタル担
体３の中心電極３１の中空部に嵌合、固定するようにし
たことにより、担体２、３の間隔を増大することなく、
十分な巻き締め力を金属箔に加えて堅固なメタル担体
２、３を形成することが可能となっている。なお、担体
２、３を一体化する際の担体間隔は、本実施形態ではメ
タル担体３の中心電極突出部３１ａ長さにより定まるこ
とになるが、共通の中心電極まわりにメタル担体２、３
を形成する場合とは異なり、メタル担体３の形成時には
メタル担体２に邪魔されることなく電極突出部３１ａを
把持することができるため、突出部３１ａ長さは十分に
短く（例えば１０ｍｍ以下）にすることが可能であるた
め、本実施形態によれば担体２、３の間隔は十分に小さ
くすることが可能である。

【００２３】なお、上記実施形態ではメタル担体２の中
心電極２１は中実の棒状電極としたが、中心電極２１は
中実である必要はなく、例えば図５に示すように中心電
極２１として中心電極３１の内径よりやや小さい外径を
有する中空パイプを使用することも可能である。また、
上記実施形態ではメタル担体３の中心電極３１は両端が
開放されたパイプ状とされているが、例えば図６に示す
ように、担体３の中心電極３１を底部に貫通孔３１ｃを
有する有底円筒状とし、メタル担体２の中心電極２１を
嵌合後に上記貫通孔３１ｃ部分で中心電極２１、３１を
溶接するようにしても良い。このように、中心電極３１
として有底円筒状のものを用いることにより、中心電極
２１を３１に挿入する際に電極３１の底部をストッパと
して機能させ、電極２１を電極３１の底部に突き当てる
ことができる。このため、挿入時に中心電極３１がメタ
ル担体２の金属箔と接触することを防止し、メタル担体
２の金属箔の損傷が生じることを防止できる。

【００２４】図７は、本発明の別の実施形態を示してい
る。本実施形態では、メタル担体２、３の中心電極２
１、３１は、共に同一形状の中空パイプとされる。本実
施形態では、メタル担体２、３をそれぞれ別個に形成
後、メタル担体２、３の中空状電極２１、３１の中空部
に棒状の金属製連結部材７０を嵌合し、中心電極２１、
３１の突出部２１ａ、３１ａと反対側でそれぞれの電極
に溶接、固定することによりメタル担体２と３とを中心
電極２１、３１を解して直列に接合するようにしてい
る。本実施形態においても、それぞれ別個にメタル担体
を形成するため、突出部２１ａ、３１ａの長さを十分に
短くできるので、一体化した後のメタル担体２、３の間
隔を小さく設定でき、触媒装置の長手方向寸法の増大が
生じない。

【００２５】

【発明の効果】上述のように、請求項１及び２の発明に
よれば、装置長手方向の寸法の増大を生じることなく容
易に、複数の担体を中心電極を介して直列に接続するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気加熱式触媒装置の一実施形態を示
す断面図である。

【図２】図１の装置のメタル担体の構造を説明する斜視
図である。

【図３】図１の装置のメタル担体の構造を説明する断面
図である。

【図４】図１の電気加熱式触媒装置の製作法を説明する
図である。

【図５】本発明の別の実施形態を示す断面図である。

【図６】本発明の別の実施形態を示す断面図である。

【図７】本発明の別の実施形態を示す断面図である。

【符号の説明】

２…メタル担体 ３…メタル担体 ５…ケーシング ７…外周部電極 １０…平箔 ２０…波箔 １１…電気加熱式触媒装置 ２１…中心電極 ３１…中心電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ棒状中心電極を有する複数のメ
   タル触媒担体を備え、該担体のうち少なくとも一対の担
   体が中心電極を介して互いに直列に接続された電気加熱
   式触媒装置であって、 前記一対の担体のうち一方の担体の棒状中心電極は中空
   状に形成され、前記一対の担体のうち他方の担体の棒状
   中心電極は前記一方の担体の中心電極の前記中空部分に
   嵌合され、互いに嵌合する両方の中心電極が前記一方の
   担体の中空棒状中心電極の一端で相互に溶接、固定され
   ている電気加熱式触媒装置。
2. 【請求項２】 それぞれ棒状中心電極を有する複数のメ
   タル触媒担体を備え、該担体のうち少なくとも一対の担
   体が中心電極を介して互いに直列に接続された電気加熱
   式触媒装置であって、 前記一対の担体の棒状中心電極はともに中空状に形成さ
   れ、該一対の担体の中心電極は、両方の電極の前記中空
   部に嵌合された金属製の棒状連結部材により相互に連結
   され、それぞれの中心電極の端部で前記棒状連結部材と
   それぞれの中心電極とが溶接、固定されている電気加熱
   式触媒装置。