JPH0988566A - 排ガス浄化装置 - Google Patents

排ガス浄化装置

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JPH0988566A
JPH0988566A JP7243224A JP24322495A JPH0988566A JP H0988566 A JPH0988566 A JP H0988566A JP 7243224 A JP7243224 A JP 7243224A JP 24322495 A JP24322495 A JP 24322495A JP H0988566 A JPH0988566 A JP H0988566A
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JP
Japan
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exhaust gas
base body
catalyst
temperature
layer
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JP7243224A
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English (en)
Inventor
Masahiro Hiraishi
雅弘 平石
Shinichi Kuroda
晋一 黒田
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車エンジンの始動時の排ガス浄化触媒を
瞬時に活性温度に加熱すると共に稼働中にも触媒の温度
ムラをなくす。 【解決手段】 孔内に排ガスが流通する非導電性材料製
ハニカム状基体Hの表面に導電性物質製通電層Tを設
け、さらにその上に触媒層Sを設けてなる。電源Eから
電極Pを介して通電層Tに通電し、通電層Tの自己抵抗
発熱により触媒層Sを触媒活性温度にまで昇温する。ハ
ニカム状基体Hに切欠部1を形成したので、基体内の排
ガスの流れは切欠部が障害となって乱流が生じ、排ガス
と触媒との接触時間が長くなり浄化性能が向上する。ま
た、切欠部1を電極P間に形成することにより、回路形
成部2の断面積、即ち電気抵抗の大きさを簡易に調節す
ることができ、さらに回路形成部2を基体中央部、即ち
排ガスの流通量の多い部分とすることにより、熱交換の
激しい中央部を集中して発熱させることができ、基体全
体の温度、ひいては浄化性能の均一化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は触媒式の排ガス浄化装
置に係り、特に自動車等のエンジンの排ガスに好適に適
用される排ガス浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に触媒式排ガス浄化装置は、図3に
示すように、ハニカム基体Hに排ガスが矢印方向に流通
するように構成されている。ハニカム基体Hには、それ
自体がメタル等の導電性物質で形成されている場合には
基体H表面上に白金等の触媒層Sが形成されており(図
4)、また基体Hがセラミックス等の非導電性物質で形
成されている場合には基体Hと触媒層Sとの間に更に導
電性物質からなる通電層Tが形成されている(図5)。
【0003】触媒式の排ガス浄化装置が実質的な機能を
発揮するには、触媒がその活性温度以上に昇温される必
要があるため、例えば自動車等のエンジンの冷間始動時
等においても触媒機能が速やかに発揮されるよう、触媒
を加熱する手段が設けられている。例えば、図3に示す
ような電源装置Eと一対の電極Pにより、メタルハニカ
ム基体H、あるいは基体H上に形成された通電層Tに通
電すると、これらは自己抵抗によって発熱し、これらの
表面に担持された触媒層は活性温度まで昇温される。排
ガス中のCO,NOx,HC等の有害成分は、ハニカム
基体内を通過する間に活性化した触媒層Sによって浄化
される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
排ガス浄化装置は次のような課題を抱えている。例えば
基体の断面が略円形の場合には、排ガスの流れは基体中
央部で速く、周辺部で遅くなるため、基体中央部での熱
交換量が多くなり温度が下がってしまう。よって、触媒
層全体では温度が不均一となり、排ガスの通過位置によ
り浄化性能に差が生じる他、温度が低くなる中央部にお
いては触媒の性能を十分に発揮することができない。
【0005】こうした課題を解決すべく中央部に電極や
通電層を設けたものなど種々の改良がなされているが、
いずれも構成が複雑になり、製作が困難で、しかも電気
抵抗の大きさを調整するには全体的な設計変更を要し、
実際上調整はできない。
【0006】さらにこの装置において浄化性能を向上さ
せるためには、排ガスと触媒との接触時間を長くとるた
めに排ガスの流れ方向に長さを延長することになり、装
置の大型化を招いてしまう。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、第1発明に係る排ガス浄化装置では、孔内に排ガス
が流通するハニカム状基体と、この基体上に形成される
触媒層と、からなる排ガス浄化装置において、前記ハニ
カム状基体に切欠部を形成したことを特徴とする。
【0008】基体内の排ガスの流れは切欠部が障害とな
って乱流が生じ、即ち排ガスと触媒との接触時間を長く
とれる上、基体の表面積が増加した分だけ触媒層の形成
面積も増加させることができ、装置の大型化を招くこと
なく浄化性能を向上させることができる。
【0009】この構成において、必要に応じて触媒加熱
手段を設けることが望ましい。これは基体や必要に応じ
て設けられる通電層への通電、或いは別途設けられる自
己抵抗発熱部材等による直接加熱手段や、輻射熱や電磁
誘導加熱等による間接加熱等、その種類を問わない。
【0010】また、第2発明に係る排ガス浄化装置で
は、孔内に排ガスが流通するハニカム状基体と、この基
体上に形成される触媒層と、一対の電極を備え前記触媒
層を触媒活性温度に昇温するための通電加熱手段とから
なる排ガス浄化装置において、前記ハニカム状基体の前
記電極間の位置に切欠部を形成したことを特徴とする。
第2発明において、切欠部は第1発明と同様に装置の浄
化効率を向上させる効果を得ると同時に、この切欠部は
電極間に形成されるため、その切欠面積を調整すること
により、切欠部を形成した残り部分である回路形成部2
(図1参照)の断面積、即ち電気抵抗の大きさを簡易に
調節することができる。さらに回路形成部2が基体中央
部、即ち排ガスの流通量の多い部分となるように切欠部
を形成することにより、熱交換の激しい中央部を集中し
て発熱させることができ、基体全体の温度、ひいては浄
化性能の均一化が図れる。
【0011】この構成において、電極は導電性の基体に
通電するように接続してもよいし、基体全体に通電層を
設けてこれに通電するように接続してもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて説明す
る。
【0013】図2は本発明に係る排ガス浄化装置の一実
施例の概略構成を示す外観図であり、図1はその排ガス
の流れ方向の中央断面図である。図において、Hはハニ
カム状基体、Eは電源、Pは電極、1は切欠部、2は回
路形成部、矢印は排ガスの流れの方向を示す。ハニカム
状基体Eの全表面には、図4や図5に示すように白金等
からなる触媒層Sが担持・形成されている。
【0014】ハニカム状基体Eは、例えば各種メタル等
の導電性物質やセラミックス等の非導電性物質から形成
されるが、望ましくは、例えばコージェライト、アルミ
ナ、活性アルミナ等のセラミックスにて構成する。セラ
ミックスはハニカム状構造の形成が容易で十分な強度が
あり、且つその表面は多孔を有しているため、これに触
媒層Sを形成することにより触媒を担持する面の表面積
を増加させることができ、即ち排ガスと触媒との接触面
積の点で有利である。基体Eの形状は、図では円筒形で
あらわしているが、その他、断面が楕円形、四角形、瓢
箪形など形状を問わず、また排ガス流通方向の長さも浄
化性能に応じて自由に設定される。
【0015】なお、基体Eを非導電性物質から形成した
場合には、図5に示すように基体Eと触媒層Sとの間に
導電性物質からなる通電層Tを設けることが必要であ
る。通電層Tとしては、例えば耐火性の高いシリサイド
(MoSi2 等)、アルミナイド(TiAl)等の金属
間化合物や、ケイ化モリブデン−アルミナサーメット、
ケイ素ニッケルモリブデン合金、ステンレス鋼が適して
いる。通電層3を形成するには、例えばその粉末をラッ
カーなどの溶剤と混合し、更にアセトン,エタノールな
どの有機溶剤に分散させ、その溶液をハニカム状基体E
に流し込んだり或いは塗布し、これを乾燥、焼結させ
る。この方法で得た通電層Tは非常に多孔質となるため
排ガスとの接触面積が増大し、触媒による浄化性能をも
向上させることができる。勿論、上述の形成法及び多孔
形成に限定されるものではない。
【0016】上記通電層Tと電極P(図では円環状)と
の接点には他の材料を接点として別途形成してもよい。
例えば、銀や銀−パラジュウムなどの導電性ペーストを
用いてもよいし、あるいはステンレス鋼粉を塗布・焼結
してもよい。これらの材料は基体端面の抵抗調節材料と
しても使用できる。電極Pは通電層Tと回路を形成でき
ればよく、その設置場所、形状を問わない。
【0017】電源Eからは直流又は直流の矩形波を供給
する。加熱を迅速に行うためには矩形波を用いることが
望ましい。
【0018】このような触媒式排ガス浄化装置では、電
源Eにより電極Pを介してハニカム状基体E上に形成さ
れた通電層Tに通電しこれを自己抵抗により発熱させ
る。発熱により通電層T上に形成されている触媒層Sが
活性温度以上に昇温され、基体Eのハニカム構造の空間
部を流通する排ガス中のNOx,CO,HC等の有害成
分を白金触媒によりN2 ,CO2 ,H2 O等の無害成分
に変換・浄化する。
【0019】ここで、本発明に係る排ガス浄化装置で
は、ハニカム状基体Eに切欠部1が形成されている。切
欠部1を形成することにより、基体内の排ガスの流れは
切欠部1が障害となって乱流が生じ、排ガスと触媒との
接触時間が長くなり、排ガスを効果的に浄化する。
【0020】切欠部1は、ダイヤモンド砥石等を用いて
形成する。切欠部1の大きさによっては切断加工しても
良い。切欠部1を設ける位置に特に制限はないが、図1
のように円周に設けてガス流通方向の長さが最短になる
ようにしても良いし、図6のように切欠部1を位置を違
えて設けて剛性を高めるようにしても良いし、図7のよ
うに切欠部1を流路方向に複数設けて排ガスの乱流を多
く起こして更に触媒浄化効率を向上させるようにしても
良い。また、切欠部1の形成は、通電層Tの形成前後を
問わない。
【0021】また、図1では第2発明に係る電極P間の
切欠部1を形成している。電極Pは切欠部1を形成した
残りの部分にあたる回路形成部2と通電回路を形成し、
この部分で発熱するため、切欠部1の切欠面積を調整す
ることにより、回路形成部2の断面積、即ち電気抵抗の
大きさを簡易に調節できる。
【0022】さらに回路形成部2が排ガスの流通量の多
い部分(図では基体中央部)となるように切欠部1を形
成している。回路形成部2は、排ガスの流通量の多い基
体中央部に形成されているため、熱交換により温度が下
がりやすい中央部を特に良好に加熱し、また排ガスの流
れが遅く温度が下がりにくい周辺部へは中央部の通電層
の熱が伝導するだけとして直接の加熱を行わない。よっ
て、基体(触媒層)全体として温度が均一になり、排ガ
スの通過箇所により浄化性能に差を生じず、好適に浄化
機能する。
【0023】なお、本発明に係る切欠部は上記目的効果
を達成するものであればその形状・削設位置を問わない
ことは言うまでもない。
【0024】
【発明の効果】本発明に係る排ガス浄化装置は、上述し
たようにハニカム状基体に切欠部を形成したので、基体
内の排ガスの流れは切欠部が障害となって乱流が生じ、
即ち排ガスと触媒との接触時間を長くとれる上、基体の
表面積が増加した分だけ触媒層の形成面積も増加させる
ことができ、装置の大型化を招くことなく浄化性能を向
上させることができる。また、この切欠部を電極間に形
成することにより、その切欠面積の調整によって回路形
成部2の断面積、即ち電気抵抗の大きさを簡易に調節す
ることができる。さらに回路形成部2を基体中央部、即
ち排ガスの流通量の多い部分とすることにより、熱交換
の激しい中央部を集中して発熱させることができ、基体
全体の温度、ひいては浄化性能の均一化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る排ガス浄化装置の一実施例の排ガ
スの流れ方向中央断面図である。
【図2】本発明に係る排ガス浄化装置の一実施例の概略
構成を示す外観図である。
【図3】従来の排ガス浄化装置の構成例を示す図であ
る。
【図4】排ガス浄化装置において触媒層を基体に直接担
持させた状態を示す図である。
【図5】排ガス浄化装置において触媒層を基体に通電層
を介して担持させた状態を示す図である。
【図6】本発明に係る排ガス浄化装置の他の実施例の概
略構成を示す外観図である。
【図7】本発明に係る排ガス浄化装置の他の実施例の概
略構成を示す外観図である。
【符号の説明】
H …ハニカム状基体 P …電極 E …電源 S …触媒層 T …通電層 1 …切欠部 2 …回路形成部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】孔内に排ガスが流通するハニカム状基体
    と、この基体上に形成される触媒層と、からなる排ガス
    浄化装置において、前記ハニカム状基体に切欠部を形成
    し、基体内の排ガスの流れに障害を付与するように構成
    したことを特徴とする排ガス浄化装置。
  2. 【請求項2】孔内に排ガスが流通するハニカム状基体
    と、この基体上に形成される触媒層と、一対の電極を備
    え前記触媒層を触媒活性温度に昇温するための通電加熱
    手段とからなる排ガス浄化装置において、前記ハニカム
    状基体の前記電極間の位置に切欠部を形成したことを特
    徴とする排ガス浄化装置。
JP7243224A 1995-09-21 1995-09-21 排ガス浄化装置 Pending JPH0988566A (ja)

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