KR100286954B1 - 전기 가열식 촉매 변환기 - Google Patents

전기 가열식 촉매 변환기 Download PDF

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Abstract

내연기관의 배기가스가 흐름방향으로 통과할 수 있는 적어도 하나의 벌집형본체를 갖춘 하우징을 포함하고, 상기 벌집형 본체는 적어도 부분영역(11, 13, 15)에서 전기 전도성을 갖고 가열가능하며 적어도 부분영역에 촉매반응 코팅을 갖도록 구성된, 전기로 가열되는 촉매 변환기에 있어서, 벌집형 본체(10)가 슬롯(16) 및/또는 낮은 전기 전도성 영역에 의해 세분됨으로써, 흐름방향으로 차례로 놓이며 상이한 축방향 길이(LH1, LH2, LH3) 및/또는 상이한 전기저항을 가진 적어도 2개의 전기로 가열가능한 부분영역(11, 13, 15)이 생긴다. 이러한 구성은 양호한 기계적 강도에도 불구하고 상이한 직경 및 전력에 대한 보다 양호한 매칭을 가능하게한다. 또한, 구조적 형태의 표준화가 저온 시동단계에서 유해물질 배출의 최소화를 위한 매우 상이한 경계조건에서도 이루어질 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
전기 가열식 촉매 변환기
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 내연기관의 배기가스가 흐름방향으로 통과할 수 있는 적어도 하나의 벌집형상체를 갖춘 하우징을 포함하고, 상기 벌집형상체는 적어도 부분영역에서 전기 전도성을 갖고 가열가능하며 적어도 부분영역에 촉매 활성 피복물을 갖도록 구성된, 전기 가열식 촉매 변환기에 관한 것이다.
전기 가열식 촉매 변환기는 예컨대 미국 특허 제 5,146,743호에 개시 되어있다. 본 발명의 출발점인 보다 개발된 구조적 형상은 국제 공개 제 92/02714호에 개시되어있다. 또한, 전기 가열식 촉매 변환기에 사용되는 벌집형상체를 균일하게 가열하는 것도 공지되어있다. 이것을 위해 국제 공개 제 92/13635호에는 전류 분배에 영향을 미치기 위해 벌집형상체에서 사용되는 금속 박막에 슬릿 또는 홀을 제공하는 것이 제안되어져 왔다.
전기 가열식 벌집형상체의 공지된 구조는 대부분의 용도에 적합하기는 하지만, 미리주어진 상이한 경계조건에 대해, 기계적으로 안전하고 동시에 전기적 및 열역학적 요구를 충족시키는 표준화된 구조를 제조하는 것은 어렵다.
전기 가열식 촉매 변환기는 최상의 결과를 얻기위해 실제로 각각의 차량타입에 매칭되어야하는 것으로 나타났다. 이 경우, 먼저 가열에 이용될 수 있는 최대 전류세기가 고려되어야하고, 그것에 따라 미리 주어진 공급전압(대개 8 내지 12 볼트)에서 벌집형상체의 전기저항이 맞춰져야한다. 전기로 가열가능한 벌집형상체가 후속하는 전기로 가열불가능한 촉매 변환기 예컨대, 예비 촉매 변환기 또는 주 촉매 변환기 앞에 가급적 밀접하게 배치되어야 하기 때문에, 전기로 가열가능한 벌집형상체의 직경은 이것에 매칭되어야한다. 또한, 이용될 수 있는 가열면적에 대한 가열된 질량이 중요하므로, 상기 비율이 넓은 범위로 변동될 수 있는 것이 바람직하다. 이것은 저항 및 직경이 고정된 공지의 디자인에서는 매우 어렵다. 특히 일정한 경계조건은 축방향으로 매우 짧은 가열가능한 벌집형상체를 요구하지만, 이러한 벌집형상체는 기계적으로 불안정하며 특히 자동차에서 발생하는 진동에 대해 불안정하다.
본 발명의 목적은 미리 주어진 경계조건에 대한 매칭이 넓은 범위로 가능하면서도 치수가 표준화될 수 있는, 전기 가열식 및 촉매 변환기를 제공하는 것이다. 가열 면적에 대한 가열된 질량의 비율은 조절될 수 있어야하고 가열된 면적과 촉매 작용 면적 사이의 비율은 가변될 수 있어야한다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전기 가열식 촉매 변환기는 하우징, 및 내연 기관의 배기 가스 흐름을 전도시키기 위한 하우징내에 위치된 적어도 하나의 벌집형상체를 포함하며, 이러한 적어도 하나의 벌집형상체는 전류에 의해 가열된 전기 가열 부분 영역에서 적어도 전기 전도되며, 전류는 상기 내연기관의 배기 가스 흐름 방향에 수직으로 흐르며, 적어도 하나의 벌집형상체는 전기 가열 부분 영역 내에 촉매 활성 피복물을 가지며, 주어진 흐름 방향 내에 연속적으로 위치된 적어도 두 개의 전기 가열 부분 영역을 가지며, 이러한 전기 가열 부분 영역의 각각은 축선 길이 변수 및 전기 저항 변수를 가지며, 적어도 하나의 벌집형상체는 적어도 실제적으로 전류에 차단되는 적어도 하나의 다른 부분 영역을 가지며, 적어도 하나의 다른 부분 영역은 서로로부터 전기 가열 부분 영역을 분리시킨다.
벌집형상체의 배치는 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역을 제조하기 위한 방식으로 슬릿 또는 전기 전도가 낮은 영역에 의해 분할된다.
본 발명의 또 다른 특성에 따라, 전류는 소정의 방향을 가지며, 적어도 하나의 벌집형상체는 전류의 방향에 횡단하거나 기울어져 연장하는 그 내부에 형성된 다수의 슬릿을 갖는다.
본 발명은 촉매 변환기에서의 촉매변환이 약 300 내지 450℃의 온도에서 부터 상당한 범위로 일어난다는 사실을 기초로 한다. 따라서, 큰 벌집형상체를 서서히 가열하면, 처음에는 어떤 곳에서도 촉매반응이 일어나지 않는다. 대신에 가열되는 질량이 적은 축 방향으로 매우 짧은 영역만을 신속히 가열하면, 거기서는 촉매반응이 일찍 일어난다. 이것에 대한 전제조건은 상기 영역의 표면이 저온 시동단계 동안 차가운 배기가스의 가열 출력 및 유동량에 비해 너무 넓지 않아야 한다는 것이다. 신속히 가열된 영역에서, 발열반응이 일어난다. 발열반응은 저온 시동단계 동안 배기가스내에 포함된 화학적 에너지를 촉매 변환기의 가열을 위해 활성화시킨다. 신속히 가열되는 영역내에 저장된 전기 에너지 및 이러한 영역에서 변환된 화학 에너지는 배기가스 및 직접 이어지는 촉매 변환기의 부분영역을 가열시키지만, 촉매 변환기의 후속하는 부분영역이 히트 싱크로서 작용하기 때문에, 온도가 가열된 영역의 끝에서부터 다시 떨어진다. 따라서, 가열된 영역 뒤의 짧은 부분 다음에서 온도가 다시 300℃이하로 떨어지므로, 촉매변환이 더이상 일어나지 않는다. 본 발명에 따라 거기에 또다른 가열가능한 부분영역이 제공됨으로써, 온도가 다시 촉매변환에 적합한 범위로 상승한다. 그러나, 제 1 가열 가능한 부분영역은 배기가스를 예컨대 150℃로 부터 450℃로 가열해야하는 반면, 제 2 가열가능한 부분영역은 예컨대 300℃로부터 450℃로 상승시켜야한다. 즉, 제 1 가열 가능한 영역 보다 적은 전력이 필요하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제 2 가열가능한 부분영역은 제 1 가열가능한 부분영역 보다 더 높은 저항을 가져야하며, 이것은 다른 구성에 의해 또는 보다 짧은 축방향 길이에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특성에 따라, 제 1 전기로 가열가능한 부분영역이 제 2 전기로 가열가능한 부분영역의 2내지 4배의 축방향 길이를 갖는 것이 특히 바람직하다. 이것은 두 부분영역에서 그밖의 구성이 동일하면, 제 2 부분영역에서 저항을 2배 내지 4배의 값으로 상승시킨다.
벌집형상체의 기계적 강도를 위해, 전기로 가열가능한 부분영역 사이에 적어도 하나의 적접 가열불가능한 부분영역이 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 부가적인 특성에 따라, 상기 직접 가열불가능한 부분영역의 표면을 촉매변환에 이용하기 위하여, 이러한 부분 영역에 촉매 활성 피복물이 제공될 수 있다. 부분 영역이 직접 가열될 수 없기는 하지만, 이러한 부분영역이 2개의 직접 전기로 가열가능한 부분영역에 의해 가열됨으로써, 부분영역이 촉매변환에 기여한다.
엄격한 환경보호 규정을 지키기위해, 신속한 촉매변환이 이루어져야하기 때문에, 제 1 전기로 가열가능한 부분영역은 그것의 축방향 길이, 그것의 전기저항, 그것의 질량 및 그것의 표면에 있어, 미리주어진 공급전압으로, 예컨대 8내지 12볼트로 저온 시동단계 동안 내연기관의 배기가스중에서 3 내지 5초내에 약 450℃로 가열되도록 설계된다. 실시예를 참고로 하기에 보다 상세히 설명되는 바와같이, 본 발명에 따른 구조적 형태는 기계적으로 안정된 구성에도 불구하고 상기 조건을 향상 충족시킨다.
본 발명의 또 다른 특성에 따라, 제 1 전기로 가열가능한 부분영역뒤에 놓인 직접 가열불가능한 부분영역은, 내연기관의 저온 시동단계 동안 상기 부분영역의 축방향 길이에 걸친 온도가 발열반응을 고려해서 450℃의 입구온도에서 약 50 내지 150℃만 떨어지는 축방향 길이, 질량 및 표면을 가져야한다. 이러한 경우에서는 직접 가열불가능한 부분영역이 매우 일찍 촉매반응에 기여함으로써, 저온 시동단계 동안 유해물질의 방출을 줄인다.
제 2 전기로 가열가능한 부분영역은 이러한 영역의 축방향 길이, 전기저항, 질량 및 표면에 있어서, 내연기관의 저온 시동단계 동안 미리 주어진 전압으로 400℃의 입구온도에서 발열반응을 고려해서 50 내지 150℃의 온도상승을 이 부분영역에서 일으키도록 설계되는 것이 바람직하다.
제 2 전기로 가열가능한 부분영역에 촉매 활성 피복물을 갖춘 또 다른 부분 영역이 접속될 수 있으며, 이러한 또 다른 부분 영역 또한 일찍 촉매반응에 기여한다. 기본적으로, 전술한 작용에 상응하는 작용을 하는 또 다른 전기로 가열가능한 부분영역 및 가열불가능한 부분영역이 접속될 수 있다. 전체 벌집형상체, 즉 가열가능한 부분영역 및 가열불가능한 부분영역이 촉매 반응 물질로 피복되는 것이 특히 바람직하다.
원칙적으로, 벌집형상체의 각 부분영역이 차례로 배치된 별도의 벌집형상체로 이루어지는 것이 가능하다.
그러나, 본 발명에 따라, 구조화된 시트층으로 구성되고, 적어도 3개의 축방향으로 차례로 놓인 부분영역, 즉 제 1 전기로 가열가능한 부분영역, 그 다음에 이어지는, 시트층내의 다수의 슬릿에 의해 적어도 한 방향으로 전기적으로 연속적으로 전도되지 않는 직접 가열불가능한 부분영역, 및 그다음에 이어지는 제 2 전기로 가열가능한 부분영역으로 세분된, 단일 벌집형상체로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 배치는 특히 간단하며 저렴하게 제조될 수 있고 기계적으로 매우 안정하다. 선행기술로 공지된 바와는 달리, 여기서는 슬릿이 한 부분영역에서 전류흐름을 완전히 방해하기위해 사용된다.
이러한 슬릿은 전위의 방향에 대해 횡으로 또는 일정각으로 놓이므로, 슬릿들 사이의 시트영역내로 전류가 흐르지 않는다. 공지된 전기 강력식 벌집형상체에서, 예컨대 국제 공개 제 92/02714호에 개시된 바와같이, 전기 가열식 벌집형상체의 공지된 구조적 형상에서는 슬릿이 대략 흐름방향으로 또는 이것에 대해 예각으로 뻗기때문에, 흐름방향에 대해 횡방향으로의 전류흐름이 방해받는다. 그러나, 부분영역의 축방향 안정성은 유지되는데, 그이유는 슬릿이 상기 안정성에 영향을 주지 않기 때문이다. 가열가능한 부분영역은 축방향으로 안정하게 서로 접속되므로, 전기로 가열가능한 부분영역이 축방향으로 매우 짧은 경우에도 벌집형상체가 축방향의 높은 기계적 강도를 갖는다. 축방향 안정성을 위해 흐름방향에 대해 정확히 평행하게 뻗은 슬릿이 가장 바람직하겠지만, 강 시트가 휘어졌을때 특히 파형일때 흐름방향에 대해 약간 경사지게 뻗은 슬릿이 보다 유리하므로, 이러한 형상이 바람직하다.
본 발명의 부가적인 특성에 따라, 많은 적용예에서 전기로 가열가능한 모든 영역의 축방향 길이의 합이 4 내지 20 mm, 특히 6 내지 16 mm인 것이 바람직하다.
제 1 전기로 가열가능한 부분영역의 축방향 길이는 2 내지 10 mm, 바람직하게는 약 6mm이다.
벌집형상체 배치의 직경은 75 내지 105mm, 바람직하게는 약 90mm 이다.
벌집형상체의 축방향 전체길이는 충분한 기계적 안정성을 얻기위해 12 내지 40mm, 바람직하게는 약 25mm이다.
본 발명은 개별 시트로 구성된 벌집형상체에 의해 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 예컨대 흐름방향으로 커지는 전기 저항을 갖는, 축방향으로 차례로 놓인 부분영역으로 세분된 단일 압출 벌집형상체에 의해서도 구현될 수 있다. 전도성 벌집형상체가 금속 분말, 또는 세라믹 분말 및 금속 분말의 혼합물로 압출에 의해 제조되며, 전기저항은 금속 및 세라믹 분말의 혼합비율에 의해 조절되는 것은 공지되어있다. 이러한 벌집형상체의 개별 영역에서의 저항은 추후의 처리, 예컨대 산화 또는 에칭에 의해서도 조절될 수 있으므로, 상이한 전기저항을 가진 부분영역이 쉽게 제조될 수 있다.
따라서, 압출된 벌집형상체도 3개의 축방향으로 차례로 놓인 부분영역, 즉 제 1 전기로 가열가능한 부분영역, 그다음에 이어지는 낮은 전도성의, 직접 가열불가능한 부분영역, 및 그다음에 이어지는 제 2 전기로 가열가능한 부분영역을 가질 수 있다. 이러한 부분 영역의 작용은 전술한 작용에 상응한다.
본 발명의 부가적인 특성에 따라, 바람직하게는 압출된 벌집형상체의 양호한 전도성 부분영역은 주로 금속재료로 이루어지고, 낮은 전도성 영역은 주로 세라믹 재료 또는 높은 다공성 금속 재료로 이루어진다.
이러한 벌집형상체는 5개의 부분영역으로 이루어지고, 그들중 3개 또는 2개가 전기로 직접 가열될 수 있다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참고로 보다 상세히 설명하면 하기와 같다. 본 발명이 실시예로 설명되기는 하지만 이 실시예에 국한되는 것은 아니다.
[도면에서의 간단한 설명]
제1도는 본 발명에 따른 벌집형상체, 및 바로 그뒤에 배치된 예비촉매변환기를 갖춘 자동차의 배기시스템의 일부의 종단면도이고,
제2도는 축방향으로 펼쳐진 형태로 저온 시동단계에서 가열동안 온도 변동을 나타내는 개략도이며,
제3도는 본 발명에 따른 촉매 변환기의 구성을 나타낸 개략도이고,
제4도는 본 발명에 따른 벌집형상체에 적합한 시트 금속층의 일부를 나타낸 개략도이며,
제5도는 3개의 부분영역을 갖춘 압출된 벌집형상체의 구성을 나타낸 종단면도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 유입 확산기 2,3 : 하우징
6 : 예비 촉매 변환기 10 : 벌집형상체
11, 13, 15, 21, 23 : 전기 가열가능한 영역
12, 14, 22 : 전기 비가열 영역
16 : 슬릿 17 : 시이트 금속층
[발명의 상세한 설명]
제 1도는 자동차 내연기관 배기시스템의 한 섹션, 보다 상세하게는 예비 촉매변환기(6) 바로 전에 적어도 부분영역에서 전기로 가열가능한 벌집형상체(10)의 개략적인 종단면도이다. 배기가스가 유입확산기(1)를 통해 흐름 방향(S)으로 벌집형상체(10)에 이른다. 벌집형상체는 하우징(2)내에 놓여 있다. 상기 하우징(2)에 이어지는 하우징(3)내에는 예비 촉매변환기(6)가 배치되고, 벌집형상체(10)와 예비 촉매변환기(6) 사이에는 폭(A)의 작은 간극(5)이 존재한다. 확산기(4)가 예비 촉매변환기(6)에 이어지고, 확산기(4) 다음에는 도시되지 않은 주 촉매변환기가 놓인다. 벌집형상체(10)는 직경(d)을 가지며 예비 촉매변환기(6)는 직경(D)을 갖는다. 벌집형상체(10)의 축방향 길이(LW) 및 가열가능한 부분영역의 축방향길이(LH1) 및 (LH2)는 제 3도에 축향으로 재차 도시되어있다.
제 3도는 벌집형상체(10)를 개략적인 종단면도로 나타내며, 여기서 벌집형상체(10)는 제 1 전기로 가열가능한 부분영역(11), 그 다음에 가열불가능한 부분영역(12), 그 다음에 다시 전기로 가열가능한 부분영역(13), 그 다음에 가열불가능한 부분영역(14) 및 재차 전기로 가열가능한 부분영역(15)을 포함한다. 그러나, 보다 간단한 본 발명에 따른 장치는 적합한 배치의 보다 적은 부분영역으로 이루어질 수 있고, 이 경우 벌집형상체는 가장 전방의 플레이트로서 가열불가능한 부분영역 및 가열가능한 부분영역을 가질 수 있다. 그러나, 가장 전방의 플레이트로는 가열가능한 부분영역이 바람직하다.
제 2도는 전기로 가열가능한 부분영역이 가열되는 저온 시동단계 동안, 벌집형상체(10)에서의 온도상태를 제 3도의 공간분할과 관련해서 나타낸다. 저온 배기가스는 예컨대 150℃의 온도로 부분영역(11)을 흐르고 먼저 300℃로 가열된다. 이 온도에서 발열 촉매반응이 일어나므로, 전기 에너지 및 화학적 에너지에 의한 부가의 가열이 이루어지고 그 결과, 약 500℃까지 온도가 급상승된다. 그 다음의 가열불가능한 부분영역(12)에서 온도가 50℃로 부터 300℃로 떨어지기는 하지만, 촉매변환에 필요한 온도 이상에 놓이므로 전체 부분영역(12)에서 촉매반응이 일어난다. 전기로 가열가능한 부분영역(13)에서 온도가 다시 500℃로 상승하는 반면, 후속하는 가열불가능한 부분영역(14)에서는 다시 약 300℃로 떨어진다. 전기로 가열가능한 부분영역(15)에서 온도가 다시 500℃로 상승하고, 갭(5) 및 그 다음의 예비 촉매변환기(6)에서 다시 300℃로 떨어진다. 이 경우, 촉매변환은 전체 길이(LK)에서 이루어진다. 즉, 제 1 전기로 가열가능한 부분영역(11)의 대략 중심으로부터 예비 촉매변환기내에 까지에서 이루어진다. 전기로 가열가능한 전체 길이(LH)는 가열가능한 부분영역(11,13,15)의 3 길이(LH1), (LH2) 및 (LH3)로 이루어진다. 알 수 있는 바와같이, 벌집형상체의 길이(LW)는 일정한 한계에서 가열가능한 영역의 전체 길이(LH)와 독립적이다. 또한, 촉매변환이 이루어지는 길이(LK)는 가열가능한 영역의 전체 길이(LH) 보다 길다.
제 4도는 제 3 도의 공간적 분할과 관련해서 슬릿(16)을 가진 시트 스트립(17)의 기본적인 구성을 나타낸다. 즉, 벌집형상체(10)가 여기서 참고로 하는 국제 공개 제 92/02714호의 구조적 형상에 따라 제조되기위해서 그것이 얼마나 기울어지는지를 나타낸다. 전압이 시트 스트립(17)의 도시되지않은 단부에 인가되면, 전류가 실제로 부분영역(11,13,15)에만 흐르고 부분영역(12,14)에는 흐르지 않는데, 그 이유는 슬릿이 거기서 전류 흐름을 방해하기 때문이다. 박막(17)은 평형 박막 및 파형 박막일 수 있다. 슬릿(16)이 전체적으로 부분영역(12,14)에서 흐름 방향에 대해 횡으로 전류 흐름을 방해하면, 슬릿(16)의 정확한 형상 및 배치는 중요하지않다.
제 5도는 제 1 전기로 가열가능한 부분영역(21), 전기로 가열불가능한 부분영역(22) 및 전기로 가열가능한 부분영역(23)을 갖춘 압술 벌집형상체(20)의 구성을 개략적으로 나타낸다. 부분영역(21)은 많은 금속성분을 갖는 반면, 부분영역(22)은 많은 세라믹 성분을 갖는다. 기본적으로 압출된 벌집형상체에서는 흐름방향으로 연속적으로 증가하는 전기 저항이 압출시 금속 및 세라믹의 혼합량 변동에 의해 이루어지며, 이로인해 본 발명에 따른 목적은 매우 바람직한 방식으로 달성될 수 있다.
하기 표는 어떤 방식으로 본 발명에 따른 벌집형상체가 표준화될 수 있는지, 그리고 여러가지 파라메터에 대한 허용범위가 얼마나 넓은 지를 나타낸다. 이 표는 국제 공개 제 92/02714호에 따른 구조적 형상에 대한 것이며, 가로방향으로는 차례로 전력 750W, 1000W, 1500W, 2000W 및 3000W에 대한 디자인을 나타낸다. 세로 방향으로는 차례로 80mm, 90mm 및 100mm의 예비 촉매변환기의 대응하는 직경에 속하는 벌집형상체의 3개의 상이한 직경, 즉 76mm, 86mm, 96mm를 나타낸다.
상기 표에서,
LW는 벌집형상체의 길이,
LH는 가열된 영역의 축방향 총 길이,
m은 질량,
FH는 가열가능한 면적,
V는 부피이다.
또한, 벌집형상체가 서로 감겨진 몇개의 층으로 구성되는지, 그리고 상기 층중 몇개가 파형인지가 나타나있다. 전형적으로, 시트층에는 0.04 내지 0.1mm의 두께를 가지며, 철크롬알루미늄합금으로 이루어진 고온 내식성 시트가 사용된다. 표에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명에 따른 벌집형상체는 750W, 1000W 또는 1500W의 하부 전력범위에 특히 적합하다. 보다 높은 전력에 있어서 표준화는, 전체 벌집형상체가 전기로 가열되고(즉, 부분영역으로 더 이상 세분되지않음) 경우에 따라 그것의 축방향 길이가 확대됨으로써 계속될 수 있다. 그러나, 하부 전력범위에서도 벌집형상체가 표준 직경 및 표준 길이일때 저온 시동단계 동안 가열시간에 대한 바람직한 특성을 얻을 수 있는 가능성이 있다.

Claims (29)

  1. 전기 가열식 촉매 변환기에 있어서, 하우징, 및 내연기관의 배기 가스 흐름을 정해진 흐름 방향으로 전도시키기 위한 상기 하우징 내에 위치된 적어도 하나의 벌집형상체를 포함하며, 상기 적어도 하나의 벌집형상체는 전류에 의해 가열된 전기 가열가능한 부분 영역에서 적어도 전기 전도되며, 상기 전류는 상기 내연기관의 배기 가스 흐름 방향에 수직으로 흐르며, 상기 적어도 하나의 벌집형상체는 전기 가열가능한 부분 영역내에 적어도 촉매 활성 피복물을 가지며, 상기 적어도 하나의 벌집형상체는 상기 정해진 흐름 방향 내에 연속적으로 위치된 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역을 가지며, 상기 전기 가열가능한 부분 영역의 각각은 축선 길이 변수 및 전기 저항 변수를 가지며, 상기 적어도 하나의 변수는 상기 전기 가열가능한 부분 영역내에서 서로 다르며, 상기 적어도 하나의 벌집형상체는 촉매 활성제로 피복된 적어도 하나의 비가열성 부분 영역을 가지며, 적어도 전류가 차단되며, 상기 적어도 하나의 비가열성 부분 영역은 서로로부터 상기 전기 가열가능한 부분 영역을 분리시키는 촉매 변환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비가열성 부분 영역은 상기 전류 방향에 횡단하여 뻗어있는 상기 영역 내부에 형성된 다수의 슬릿을 갖는 촉매 변환기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비가열성 부분 영역은 상기 전류 방향에 경사져 뻗어있는 상기 영역 내부에 형성된 다수의 슬릿을 갖는 촉매변환기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분은 제 1 및 제 2 전기 가열가능한 부분 영역을 포함하고, 상기 제 1 전기 가열가능한 부분 영역은 상기 제 2 전기 가열가능한 부분 영역보다 더 큰 축방향 길이를 갖는 촉매변환기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제 1 전기 가열가능한 부분 영역은 상기 제 2 전기 가열가능한 부분 영역의 2배 내지 4배인 촉매변환기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역은 제 1 및 제 2 전기 가열가능한 부분 영역을 포함하며, 상기 제 2 전기 가열가능한 부분 영역은 상기 제 1 전기 가열가능한 부분 영역보다 더 큰 전기저항을 갖는 촉매변환기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제 2 전기 가열가능한 부분 영역은 상기 제 1 전기 가열가능한 부분 영역의 2배 내지 4배의 전기 저항을 갖는 촉매변환기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역은 제 1 및 제 2 전기 가열가능한 부분 영역을 포함하고, 상기 제 1 전기 가열가능한 부분 영역은 축방향 길이, 전기 저항, 및 상기 제 1 전기 가열가능한 부분 영역이 정해진 공급 전압에서 냉각 시동 상태동안 3 내지 15초 내에서 대략 450℃의 배기 가스 스트림 내에서 가열될 수 있는 질량 및 표면적을 갖는 촉매변환기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역은 제 1 및 제 2 전기 가열가능한 부분 영역을 포함하고, 상기 촉매 활성 피복물을 갖는 상기 적어도 하나의 비가열성 부분 영역은 상기 정해진 흐름 방향의 상기 제 1 가열가능한 부분 영역의 하류에 위치되며, 직접 가열되지 않으며, 그리고 축방향 길이, 및 기관의 냉각 시동 상태중에 상기 적어도 하나의 비가열성 부분 영역의 축방향 길이에 걸쳐 상기 적어도 하나의 비가열성 부분 영역내의 발열 반응을 고려하여 450℃ 의 입구 온도에 대해 50 내지 100℃ 만의 온도강하를 초래하는 질량 및 표면적을 갖는 촉매변환기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역은 제 1 및 제 2 전기 가열가능한 부분 영역을 포함하고, 상기 제 2 전기 가열가능한 부분 영역은 축방향 길이, 전기 저항, 및 냉각 시동 상태중에 상기 제 2 전기 가열가능한 부분 영역내의 발열 반응을 고려하여 정해진 공급압과 400℃의 입구 온도에서 50 내지 100℃의 온도 증가가 발생하도록 질량 및 표면적을 갖는 촉매변환기.
  11. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역은 제 1 및 제 2 전기 가열가능한 부분 영역을 포함하고, 전류가 차단되며 상기 촉매 활성 피복물을 갖는 상기 적어도 하나의 비가열성 부분 영역은 두 개의 비가열성 부분 영역을 포함하고 있으며, 상기 영역중의 하나는 상기 정해진 흐름 방향으로 상기 제 1 전기 가열가능한 부분 영역의 하류에 위치되며, 직접 가열되지 않으며, 축방향 길이, 및 냉각 시동 상태중에 축방향 길이에 걸쳐 상기 하나의 비가열성 부분 영역내의 발열 반응을 고려하여 450℃의 입구 온도에 대해 50 내지 100℃의 온도 강하를 초래하도록 질량 및 표면적을 가지며, 상기 영역 중의 다른 하나는 정해진 흐름 방향내에서 상기 제 2 전기 가열가능한 부분 영역의 하류에 위치되는 촉매 변환기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역은 상기 주어진 흐름 방향에서 상기 비가열성 부분 영역의 다른 하나의 하류에 위치된 적어도 제 3 전기 가열가능한 부분 영역을 포함하는 촉매 변환기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 벌집형상체는 구조화된 시이트 금속층으로부터 구성되며, 적어도 3개의 축선 연속 부분 영역으로 분할되며, 상기 축선 연속 부분 영역은 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역중의 제 1 영역, 및 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역중의 제 2 영역을 포함하며, 상기 적어도 하나의 비가열성 부분 영역은 상기 영역이 적어도 한 방향으로 연속적으로 전기 도전되지 않도록 상기 시이트 금속층 내에 형성된 다수의 슬릿을 갖추고 있으며, 직접 가열되지 않는 촉매 변환기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 슬릿은 상기 주어진 흐름 방향으로 뻗어 있으며, 상기 적어도 하나의 비가열성 부분 영역내의 상기 정해진 흐름 방향에 횡단한 전류 흐름을 제한하고 있으나 상기 적어도 하나의 비가열성 부분 영역과 함께 상기 제 1 및 제 2 전기 가열성 부분 영역을 안정하게 축방향로 결합하기 위한 축방향 안정성을 유지하는 촉매 변환기.
  15. 제13항에 있어서, 상기 슬릿은 상기 주어진 흐름 방향에 서로 대략 예각으로 뻗어있으며, 상기 적어도 하나의 비가열성 부분 영역내의 상기 정해진 흐름 방향에 횡단한 전류 흐름을 제한하고 있으나 상기 적어도 하나의 비가열성 부분 영역과 함께 상기 제 1 및 제 2 전기 가열성 부분 영역을 안정하게 축방향로 결합하기 위한 축방향 안정성을 유지하는 촉매 변환기.
  16. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역은 4 내지 20 mm의 전체 축방향 길이를 갖는 촉매 변환기.
  17. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역은 6 내지 16 mm의 전체 축방향 길이를 갖는 촉매 변환기.
  18. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역은 제 1 및 제 2 전기 가열가능한 부분 영역을 포함하며, 상기 제 1 전기 가열가능한 부분 영역은 2 내지 10 mm의 축방향 길이를 갖는 촉매 변환기.
  19. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역은 제 1 및 제 2 전기 가열가능한 부분 영역을 포함하며, 상기 제 1 전기 가열가능한 부분 영역은 대략 6 mm의 축방향 길이를 갖는 촉매 변환기.
  20. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 벌집형상체는 75 내지 105 mm의 직경을 갖는 촉매 변환기.
  21. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 벌집형상체는 대략 90 mm의 직경을 갖는 촉매 변환기.
  22. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 벌집형상체는 12 내지 40 mm의 전체 축방향 길이를 갖는 촉매 변환기.
  23. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 벌집형상체는 대략 25 mm의 전체 축방향 길이를 갖는 촉매 변환기.
  24. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 벌집형상체는 적어도 3 개의 축방향으로 연속하는 부분 영역을 갖는 압출 성형체이며, 상기 적어도 3개의 부분 영역은 전기 전도된 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역의 제 1 영역, 및 전기 전도된 상기 적어도 두 개의 전기 가열가능한 부분 영역의 제 2 영역을 포함하며, 상기 적어도 하나의 비 가열성 부분 영역은 상기 적어도 두 개의 전기 가열 부분 영역보다 전기적으로 덜 도전되며, 직접적으로 가열되지 않는 촉매 변환기.
  25. 제24항에 있어서, 상기 압출 성형체의 상기 전기 가열가능한 부분 영역은 주로 금속 재료로 형성되며, 상기 압출 성형체의 상기 적어도 하나의 비 가열성 부분 영역은 세라믹 재료 및 고 다공성의 금속 재료로 구성되는 군으로부터 선택되는 재료로부터 주로 형성되는 촉매 변환기.
  26. 제24항에 있어서, 상기 적어도 하나의 벌집형상체는 3개의 전기 가열가능한 부분 영역 및 두 개의 비가열성 부분 영역을 포함하며, 상기 전기 가열가능한 부분 영역 중 각각의 두 영역은 비 가열성 부분 영역에 의해 서로 분리되어 있는 촉매 변환기.
  27. 제25항에 있어서, 상기 적어도 하나의 벌집형상체는 3개의 전기 가열가능한 부분 영역 및 두 개의 비가열성 부분 영역을 포함하며, 상기 전기 가열가능한 부분 영역 중 각각의 두 영역은 비 가열성 부분 영역에 의해 서로 분리되어 있는 촉매 변환기.
  28. 제24항에 있어서, 상기 적어도 하나의 벌집형상체는 두개의 전기 가열가능한 부분 영역 및 3개의 비가열성 부분 영역을 포함하며, 상기 비 가열성 부분 영역 중 각각의 두 영역은 각각의 전기 가열가능한 부분 영역에 의해 서로 분리되는 촉매 변환기.
  29. 제25항에 있어서, 상기 적어도 하나의 벌집형상체는 두개의 전기 가열가능한 부분 영역 및 3 개의 비가열성 부분 영역을 포함하며, 상기 비 가열성 부분의 영역 중의 각각의 두 영역은 각각의 전기 가열가능한 부분 영역에 의해 서로 분리되는 촉매 변환기.
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