JPH05146686A - 電気的に加熱しうる触媒コンバーター・コアに対するコア員 - Google Patents
電気的に加熱しうる触媒コンバーター・コアに対するコア員Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 排気ガス流中の汚染物を転化して、より環境
に許容しうる排気とするための電気的に加熱しうる複合
触媒コンバーター。 【構成】 （ａ） 予め決められた長さ及び予め決めら
れた巾を有し、但し長さが巾より大きい入れ子でない波
形の薄い金属ホイルストリップ及び（ｂ）該予め決めら
れた巾よりも実質的に狭い巾を有する少くとも１つの平
らな薄い金属ホイルストリップを含んでなり、但し該ホ
イルが電気伝導性の中心棒の回りにら線状に一緒に巻か
れている電気的に加熱しうる触媒コンバーター・コアに
対するコア員。
に許容しうる排気とするための電気的に加熱しうる複合
触媒コンバーター。 【構成】 （ａ） 予め決められた長さ及び予め決めら
れた巾を有し、但し長さが巾より大きい入れ子でない波
形の薄い金属ホイルストリップ及び（ｂ）該予め決めら
れた巾よりも実質的に狭い巾を有する少くとも１つの平
らな薄い金属ホイルストリップを含んでなり、但し該ホ
イルが電気伝導性の中心棒の回りにら線状に一緒に巻か
れている電気的に加熱しうる触媒コンバーター・コアに
対するコア員。
Description
【０００１】本発明は、内燃機関からの排気系に用いる
ための複合触媒コンバーターに関し、更に特に排気ガス
流中の汚染物を転化して、より環境に許容しうる排気と
するための電気的に加熱しうる複合触媒コンバーターに
関する。
ための複合触媒コンバーターに関し、更に特に排気ガス
流中の汚染物を転化して、より環境に許容しうる排気と
するための電気的に加熱しうる複合触媒コンバーターに
関する。
【０００２】触媒コンバーターの目的は、内燃機関排気
中の汚染物質例えば一酸化炭素、未燃焼炭化水素、酸化
窒素などの、二酸化炭素、水、窒素、及び他の無害な気
体への転化を容易にすることである。通常の触媒コンバ
ーターは四角、三角、又は円形の開口を有するセラミッ
ク製のハニカム一体形、真直ぐな開口又は通気室形、触
媒をコーティングしたアルミナビーズ、或いは触媒を表
面に又は表面に支持されて有する、即ち薄い金属製ハニ
カム一体形の場合には典型的には１種又はそれ以上の耐
火性金属酸化物例えば（ガンマ）アルミナ、セリア、ラ
ンタニア、又はこれらの組合せ物及び触媒でウォッシュ
コート（washcoat）されている波形の薄い金属ホイルの
ハニカム一体形を利用する。この触媒は普通貴金属例え
ば白金、パラジウム、ロジウム、ルナニウム、或いはそ
のような金属の１種又はそれ以上の混合物である。触媒
は神戸製鋼の開発したマンガン・６アルミネートであっ
てもよい。この触媒は化学反応を接触し、これによって
汚染物質を無害な副生物に転化し、次いでこれを排気系
から大気へ放出させる。
中の汚染物質例えば一酸化炭素、未燃焼炭化水素、酸化
窒素などの、二酸化炭素、水、窒素、及び他の無害な気
体への転化を容易にすることである。通常の触媒コンバ
ーターは四角、三角、又は円形の開口を有するセラミッ
ク製のハニカム一体形、真直ぐな開口又は通気室形、触
媒をコーティングしたアルミナビーズ、或いは触媒を表
面に又は表面に支持されて有する、即ち薄い金属製ハニ
カム一体形の場合には典型的には１種又はそれ以上の耐
火性金属酸化物例えば（ガンマ）アルミナ、セリア、ラ
ンタニア、又はこれらの組合せ物及び触媒でウォッシュ
コート（washcoat）されている波形の薄い金属ホイルの
ハニカム一体形を利用する。この触媒は普通貴金属例え
ば白金、パラジウム、ロジウム、ルナニウム、或いはそ
のような金属の１種又はそれ以上の混合物である。触媒
は神戸製鋼の開発したマンガン・６アルミネートであっ
てもよい。この触媒は化学反応を接触し、これによって
汚染物質を無害な副生物に転化し、次いでこれを排気系
から大気へ放出させる。
【０００３】しかしながらこの転化は、排気ガスが比較
的冷い初期においては効果的でない。例えば始動時に高
い転化効率を求めるには、排気ガスの接触する触媒及び
コンバーター表面が最低でも例えば一酸化炭素に対して
３９０°Ｆ、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に対して５７
０°Ｆ、及びメタン又は天然ガスに対して１０００°Ｆ
の昇温度でなければならない。さもなければ無害な副生
物への転化が貧弱となり、大気の冷始動時の汚染が高く
なる。排気系が一度その正常な運転温度に達すると、触
媒コンバーターは最適に働くようになる。従って比較的
冷い排気ガスを、始動時に満足できる転化に効果的な熱
い触媒と接触させることが必要である。触媒が表面に担
持されている薄い金属ハニカムは本明細書において後述
するように電気的手段で容易に加熱しうるからこの目的
に特に適している。
的冷い初期においては効果的でない。例えば始動時に高
い転化効率を求めるには、排気ガスの接触する触媒及び
コンバーター表面が最低でも例えば一酸化炭素に対して
３９０°Ｆ、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に対して５７
０°Ｆ、及びメタン又は天然ガスに対して１０００°Ｆ
の昇温度でなければならない。さもなければ無害な副生
物への転化が貧弱となり、大気の冷始動時の汚染が高く
なる。排気系が一度その正常な運転温度に達すると、触
媒コンバーターは最適に働くようになる。従って比較的
冷い排気ガスを、始動時に満足できる転化に効果的な熱
い触媒と接触させることが必要である。触媒が表面に担
持されている薄い金属ハニカムは本明細書において後述
するように電気的手段で容易に加熱しうるからこの目的
に特に適している。
【０００４】金属製一体形の触媒を電気的手段で迅速に
加熱するには多量の電力を電源又は他の電気的エネルギ
ー源例えばバッテリー又は蓄電器、例えばいすず自動車
の開発した「電力貯蔵器」から、所望の触媒温度が達成
されるまで短時間にわたって取出すことが必要である。
自動車において、例えばこの電源は普通１２又は２４ボ
ルトのバッテリーであるが、１０８ボルトの高圧を供給
するバッテリー系も使用できる。蓄電器から高電力を取
出すためには、１つ又はそれ以上の作動しうるソリッド
・ステート・スイッチを並列に連結する、例えば金属酸
化物半導体の電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）
を、該スイッチを作動させるための手段と一緒に用いる
ことが簡便であることが発見された。そのような系は高
電力を短期間取出して、所望の触媒温度を２〜３０秒間
で達成することを可能にする。ここに有用である適当な
電力制御系については、１９９０年９月２４日付けの関
連特許願第５８７,２１９号を参照することができる。
加熱するには多量の電力を電源又は他の電気的エネルギ
ー源例えばバッテリー又は蓄電器、例えばいすず自動車
の開発した「電力貯蔵器」から、所望の触媒温度が達成
されるまで短時間にわたって取出すことが必要である。
自動車において、例えばこの電源は普通１２又は２４ボ
ルトのバッテリーであるが、１０８ボルトの高圧を供給
するバッテリー系も使用できる。蓄電器から高電力を取
出すためには、１つ又はそれ以上の作動しうるソリッド
・ステート・スイッチを並列に連結する、例えば金属酸
化物半導体の電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）
を、該スイッチを作動させるための手段と一緒に用いる
ことが簡便であることが発見された。そのような系は高
電力を短期間取出して、所望の触媒温度を２〜３０秒間
で達成することを可能にする。ここに有用である適当な
電力制御系については、１９９０年９月２４日付けの関
連特許願第５８７,２１９号を参照することができる。
【０００５】今や１９７３年１０月３０日付けのキツナ
ー（Kitzner）による米国特許願第３,７６８,９８２号
を参照しよう。この特許において、中心に位置する電熱
器からの熱は一体形触媒担体を通して伝導により伝熱
し、触媒をその最適な運転温度に加熱する。１９７３年
１０月３０日付けのキツナーによる米国特許第３,７６
８,９８２号を更に参照しよう。これはセラミック製一
体形内の中心の電熱コアを開示する。熱はセラミック製
一体形の開口に含まれる触媒へ伝導によって伝わる。加
熱コアは１つが波形で他が平らな、アルミナで被覆され
且つ触媒を有していてよい金属シートからなる。この金
属コアはそれ自体の電気抵抗により電気的に加熱され
る。しかしながら伝導による加熱は、始動時における大
気汚染物の問題を解決するには実際上長すぎる（分程度
の）期間を必要とする。
ー（Kitzner）による米国特許願第３,７６８,９８２号
を参照しよう。この特許において、中心に位置する電熱
器からの熱は一体形触媒担体を通して伝導により伝熱
し、触媒をその最適な運転温度に加熱する。１９７３年
１０月３０日付けのキツナーによる米国特許第３,７６
８,９８２号を更に参照しよう。これはセラミック製一
体形内の中心の電熱コアを開示する。熱はセラミック製
一体形の開口に含まれる触媒へ伝導によって伝わる。加
熱コアは１つが波形で他が平らな、アルミナで被覆され
且つ触媒を有していてよい金属シートからなる。この金
属コアはそれ自体の電気抵抗により電気的に加熱され
る。しかしながら伝導による加熱は、始動時における大
気汚染物の問題を解決するには実際上長すぎる（分程度
の）期間を必要とする。
【０００６】ストリップの少くとも１つの表面に（ガン
マ）アルミナのウォッシュユコートとその得られる表面
上に担持された貴金属触媒とを有する連続的波形の薄い
ステンレス鋼ストリップの製造法に関しては、１９８７
年１２月８日付けのコーネリソン（Cornelison）らによ
る米国特許第４,７１１,００９号を参照しうる。この特
許は本明細書に参考文献として引用される。
マ）アルミナのウォッシュユコートとその得られる表面
上に担持された貴金属触媒とを有する連続的波形の薄い
ステンレス鋼ストリップの製造法に関しては、１９８７
年１２月８日付けのコーネリソン（Cornelison）らによ
る米国特許第４,７１１,００９号を参照しうる。この特
許は本明細書に参考文献として引用される。
【０００７】１９８９年１１月２日付けの国際ＰＣＴ第
ＷＯ ８９／１０４７０号及び第ＷＯ ８９／１０４７１
号も参照しうる。これらは自動車に有用である電気伝導
性のハニカム型触媒担持ユニットを開示する。この明細
書にはＳ字に巻かれたコアが示されている。波形の薄い
金属ホイル層間に真ちゅう層は示されていない。０.０
３〜２オームの適当な抵抗を得るために、ハニカム体
を、空隙及び／又は電気絶縁中間層もしくはコーティン
グにより、所望の抵抗を有する少くとも１つの電流路が
得られるように電気的、断面的及び／又は軸的に細分割
する。加熱は同期リレーにより制御される。１つ又はそ
れ以上の電気的に加熱しうる排気管の触媒コンバーター
とは別に、通常のものも開示されている。開示される最
低の抵抗は０.０３オームであり、これは開示される如
き１２ボルトの電気系内に置いた時、種々の電圧降下及
び抵抗を考慮するならば触媒の位置において高々約３０
０アンペアを引出すと予想できる。この電力値（約２７
００ワット）は、電気的に加熱しうる触媒コンバーター
を２〜３０秒以内に効果的且つ迅速に加熱するには低す
ぎることが発見された。例え一体形がこの電力値で迅速
に加熱しえたとしても、触媒はエンジンの始動後にエン
ジンからの初期の冷い排気ガスのために「ライト−オフ
（light off）」温度以下まで急速に冷えてしまうであ
ろう。この冷却効果を相殺するために、普通エンジンの
始動後に２７００ワット以上の電力が必要とされる。い
くつかの自動車において、この低温への冷却がエンジン
の排気ガス放出量の低い期間だけ起こるならば問題でな
く、低電力量で十分であることは特記しなければならな
い。更に一体形の、直列の連結のために複数のディスク
又はユニットへ再分割することは必ずしも必要でない。
ＷＯ ８９／１０４７０号及び第ＷＯ ８９／１０４７１
号も参照しうる。これらは自動車に有用である電気伝導
性のハニカム型触媒担持ユニットを開示する。この明細
書にはＳ字に巻かれたコアが示されている。波形の薄い
金属ホイル層間に真ちゅう層は示されていない。０.０
３〜２オームの適当な抵抗を得るために、ハニカム体
を、空隙及び／又は電気絶縁中間層もしくはコーティン
グにより、所望の抵抗を有する少くとも１つの電流路が
得られるように電気的、断面的及び／又は軸的に細分割
する。加熱は同期リレーにより制御される。１つ又はそ
れ以上の電気的に加熱しうる排気管の触媒コンバーター
とは別に、通常のものも開示されている。開示される最
低の抵抗は０.０３オームであり、これは開示される如
き１２ボルトの電気系内に置いた時、種々の電圧降下及
び抵抗を考慮するならば触媒の位置において高々約３０
０アンペアを引出すと予想できる。この電力値（約２７
００ワット）は、電気的に加熱しうる触媒コンバーター
を２〜３０秒以内に効果的且つ迅速に加熱するには低す
ぎることが発見された。例え一体形がこの電力値で迅速
に加熱しえたとしても、触媒はエンジンの始動後にエン
ジンからの初期の冷い排気ガスのために「ライト−オフ
（light off）」温度以下まで急速に冷えてしまうであ
ろう。この冷却効果を相殺するために、普通エンジンの
始動後に２７００ワット以上の電力が必要とされる。い
くつかの自動車において、この低温への冷却がエンジン
の排気ガス放出量の低い期間だけ起こるならば問題でな
く、低電力量で十分であることは特記しなければならな
い。更に一体形の、直列の連結のために複数のディスク
又はユニットへ再分割することは必ずしも必要でない。
【０００８】以下の記述では、「フェライト様（ferrit
ic）」ステンレス鋼が参照されよう。この合金に適当な
組成は１９８３年１１月８日付けのアゲンズ（Aggens）
らの米国特許第４,４１４,０２３号に記述されている。
器具に有用な特別のフェライト様ステンレス鋼合金はク
ロム２０％、アルミニウム５％、及びセリウム、ランタ
ン、ネオジム、イットリウム、及びプラセオジムから選
択される少くとも１つの希土類金属、或いは２つ又はそ
れ以上の希土類の混合物０.００２〜０.０５％、鉄及び
鋼を構成する不純物残りの％を含む。
ic）」ステンレス鋼が参照されよう。この合金に適当な
組成は１９８３年１１月８日付けのアゲンズ（Aggens）
らの米国特許第４,４１４,０２３号に記述されている。
器具に有用な特別のフェライト様ステンレス鋼合金はク
ロム２０％、アルミニウム５％、及びセリウム、ランタ
ン、ネオジム、イットリウム、及びプラセオジムから選
択される少くとも１つの希土類金属、或いは２つ又はそ
れ以上の希土類の混合物０.００２〜０.０５％、鉄及び
鋼を構成する不純物残りの％を含む。
【０００９】以下の記述では、繊維性セラミックマット
又は絶縁体も参照されよう。ここに有用なセラミック繊
維及びマットの組成及び製造に関しては、１９７４年５
月５日付けのバウマン（Bowman）の米国特別第３,７９
５,５２４号を参照しうる。１つのそのような材料は３
−Ｍから登録商標「インテラム（ＩＮＴＥＲＡＭ）」と
して市販されている。
又は絶縁体も参照されよう。ここに有用なセラミック繊
維及びマットの組成及び製造に関しては、１９７４年５
月５日付けのバウマン（Bowman）の米国特別第３,７９
５,５２４号を参照しうる。１つのそのような材料は３
−Ｍから登録商標「インテラム（ＩＮＴＥＲＡＭ）」と
して市販されている。
【００１０】以下の記述では真ちゅうホイルが参照され
よう。このホイルは厚さ約０.００１″〜約０.００３″
でキャストされる。これは望ましくは２１００〜２３０
０°Ｆの液化温度を有するニッケル７５〜８３％のニッ
ケル−クロム−ホウ素−ケイ素の真ちゅう合金である。
他のニッケルを含む真ちゅう合金は、クロム７〜１４
％、鉄３〜４.５％、ケイ素３.５〜４.５％、ニッケル
残りの％のものであり、約２１００°Ｆ以上の液化温度
を有するものが使用される。合金中のリンは白金を触媒
として用いる場合回避すべきである。そのような合金は
アライド・メトグラス・プロダクツ（Allied Metglas P
roducts,Parsippany,NJ）から市販されている。
よう。このホイルは厚さ約０.００１″〜約０.００３″
でキャストされる。これは望ましくは２１００〜２３０
０°Ｆの液化温度を有するニッケル７５〜８３％のニッ
ケル−クロム−ホウ素−ケイ素の真ちゅう合金である。
他のニッケルを含む真ちゅう合金は、クロム７〜１４
％、鉄３〜４.５％、ケイ素３.５〜４.５％、ニッケル
残りの％のものであり、約２１００°Ｆ以上の液化温度
を有するものが使用される。合金中のリンは白金を触媒
として用いる場合回避すべきである。そのような合金は
アライド・メトグラス・プロダクツ（Allied Metglas P
roducts,Parsippany,NJ）から市販されている。
【００１１】数百万台の自動車が触媒コンバーターを取
付けているが、実質的にすべてが少くともある状態にお
いて許容できない値であると決定される始動時排気ガス
を放出する。始動時前における触媒温度の最適な運転値
までの予想される昇温は、すべてでなくても多くに対し
て指令されるものと予期される。
付けているが、実質的にすべてが少くともある状態にお
いて許容できない値であると決定される始動時排気ガス
を放出する。始動時前における触媒温度の最適な運転値
までの予想される昇温は、すべてでなくても多くに対し
て指令されるものと予期される。
【００１２】金属製の一体形器具は、好適な具体例にお
いて、アコーディオン型に折り重ねた時に或いは中心コ
アの回りにら線形で巻いた時に入れ子にならない（nonn
esting）ような具合に波形にされた長い波形の薄いステ
ンレス鋼ストリップを利用する。それ故にこの波形は、
ストレスを減ずるために丸くした尖端をもつＶ字型の交
点を有する矢筈又は山形であってよく、或いは１９８９
年３月７日付けのブロック（Bullock）及びウィッテン
バーガー（Whittenberger）による米国特許第４,８１
０,５８８号に記述されているような可変ピッチのパタ
ーンによる真すぐのものであってもよい。波形の薄い金
属ストリップの先端（leading edge）は１,０００,００
０容量／容量／時間程度の高い気体空間速度においてめ
くれ上り（rollover）、触媒コンバーターユニットの破
壊を誘発したりする傾向があるが、今回波形の及び平ら
なホイル員から作つた複合ホイル構造体はそれから製造
したコアを破損なしにそのような速度に耐えるようにす
るということが発見された。概述すると本発明は、
（ａ） 予め決められた長さ及び予め決められた巾を有
し、但し長さが巾より大きい入れ子でない波形の薄い金
属ホイルストリップ及び（ｂ） 該予め決められた巾よ
りも実質的に狭い巾を有する少くとも１つの平らな薄い
金属ホイルストリップを含んでなる、電気的に加熱しう
る触媒コンバーターのコアに対するコア員に関する。コ
ア物体を製造するためには、該ホイルを電気伝導性の中
心金属棒の周囲に一緒にら線形で巻きつけ、そのら線形
巻付け物の周囲に保持外殻（Shell）を配置し、これに
電気的に結線する。触媒コンバーターは、適当な電気的
端子を中心棒及び保持具の各に付与することによって作
られ、このユニットを排気管に挿入するのに適した適当
なハウジング中に配置する。但しこのハウジングとコア
の間は絶縁する。
いて、アコーディオン型に折り重ねた時に或いは中心コ
アの回りにら線形で巻いた時に入れ子にならない（nonn
esting）ような具合に波形にされた長い波形の薄いステ
ンレス鋼ストリップを利用する。それ故にこの波形は、
ストレスを減ずるために丸くした尖端をもつＶ字型の交
点を有する矢筈又は山形であってよく、或いは１９８９
年３月７日付けのブロック（Bullock）及びウィッテン
バーガー（Whittenberger）による米国特許第４,８１
０,５８８号に記述されているような可変ピッチのパタ
ーンによる真すぐのものであってもよい。波形の薄い金
属ストリップの先端（leading edge）は１,０００,００
０容量／容量／時間程度の高い気体空間速度においてめ
くれ上り（rollover）、触媒コンバーターユニットの破
壊を誘発したりする傾向があるが、今回波形の及び平ら
なホイル員から作つた複合ホイル構造体はそれから製造
したコアを破損なしにそのような速度に耐えるようにす
るということが発見された。概述すると本発明は、
（ａ） 予め決められた長さ及び予め決められた巾を有
し、但し長さが巾より大きい入れ子でない波形の薄い金
属ホイルストリップ及び（ｂ） 該予め決められた巾よ
りも実質的に狭い巾を有する少くとも１つの平らな薄い
金属ホイルストリップを含んでなる、電気的に加熱しう
る触媒コンバーターのコアに対するコア員に関する。コ
ア物体を製造するためには、該ホイルを電気伝導性の中
心金属棒の周囲に一緒にら線形で巻きつけ、そのら線形
巻付け物の周囲に保持外殻（Shell）を配置し、これに
電気的に結線する。触媒コンバーターは、適当な電気的
端子を中心棒及び保持具の各に付与することによって作
られ、このユニットを排気管に挿入するのに適した適当
なハウジング中に配置する。但しこのハウジングとコア
の間は絶縁する。
【００１３】ここに本発明の好適な具体例を示す添付す
る図面を参照することができる：図１はいくらか膨ませ
た状態、即ちしっかり巻き付けていない状態で中心の電
気伝導性棒にら線状に巻かれたコア要素の端面図であ
る。
る図面を参照することができる：図１はいくらか膨ませ
た状態、即ちしっかり巻き付けていない状態で中心の電
気伝導性棒にら線状に巻かれたコア要素の端面図であ
る。
【００１４】図２は図１に示したコアの側面図である。
【００１５】図３は電圧の適用点及び複合ストリップの
位置を示すコア員の展開図である。図４は円形断面の保
持外殻に収められたしっかりと巻かれたコア体の断面図
を示す。
位置を示すコア員の展開図である。図４は円形断面の保
持外殻に収められたしっかりと巻かれたコア体の断面図
を示す。
【００１６】図５は楕円形断面の保持外殻に収められた
しっかりと巻かれたコア体の断面図を示す。
しっかりと巻かれたコア体の断面図を示す。
【００１７】図６は図１の線Ａ−Ａで示される平面内に
現われるコア員の拡大尺度での部分的断面である。
現われるコア員の拡大尺度での部分的断面である。
【００１８】図７は図１の線Ａ−Ａで示される平面内に
現われるコア員の成分の異なる層を示す拡大尺度での他
の部分的断面である。
現われるコア員の成分の異なる層を示す拡大尺度での他
の部分的断面である。
【００１９】図８は図１の線Ａ−Ａで示される平面内に
現われるコア員の成分の他の層を示す拡大尺度での他の
部分的断面である。
現われるコア員の成分の他の層を示す拡大尺度での他の
部分的断面である。
【００２０】図９及び１０は図１の線Ａ−Ａで示される
平面内に現われるコア員の成分の他の層配置を示す他の
部分的断面をそれぞれ示す。
平面内に現われるコア員の成分の他の層配置を示す他の
部分的断面をそれぞれ示す。
【００２１】図１１は入れ子でない関係を示す隣接した
矢筈波形の薄い金属シートの断面図である。
矢筈波形の薄い金属シートの断面図である。
【００２２】図１２は本発明による電気的に加熱しうる
触媒コンバーターの断面図と系統的に示される付属電気
回路である。
触媒コンバーターの断面図と系統的に示される付属電気
回路である。
【００２３】図１３は内燃機関及び電気的に加熱しうる
触媒コンバーター及び通常の触媒コンバーターを直列に
含む排気系を系統的に示す。
触媒コンバーター及び通常の触媒コンバーターを直列に
含む排気系を系統的に示す。
【００２４】上述したように、問題はら線状に巻かれた
及びアコーディオン的に折り重ねられた波形の薄い金属
ホイル一体形、特に波形に対して高いピッチと巾（例え
ばピッチ０.１〜０.２″、及び巾０.０７〜０.１５″）
を有するものに関して存在する。これは厳しい選別試験
において、ホイルの先端がめくれ上り、時に一体形コア
の合一性を破壊する傾向である。この試験は運転中の内
燃機関からの排気ガスを装置中に通過させつつ、装置
（例えば図１３に示すもの）を高温（７００〜９５０
℃）において垂直方向に振動させる（１００〜２００ヘ
ルツ及び２８〜６０Ｇ）ことを含む。予め決めた時間例
えば５〜２００時間後に装置が延び又は破壊したなら
ば、装置は試験に不合格と言われる。普通試験装置はそ
れが不合格の場合には５時間以内に劣化しよう。
及びアコーディオン的に折り重ねられた波形の薄い金属
ホイル一体形、特に波形に対して高いピッチと巾（例え
ばピッチ０.１〜０.２″、及び巾０.０７〜０.１５″）
を有するものに関して存在する。これは厳しい選別試験
において、ホイルの先端がめくれ上り、時に一体形コア
の合一性を破壊する傾向である。この試験は運転中の内
燃機関からの排気ガスを装置中に通過させつつ、装置
（例えば図１３に示すもの）を高温（７００〜９５０
℃）において垂直方向に振動させる（１００〜２００ヘ
ルツ及び２８〜６０Ｇ）ことを含む。予め決めた時間例
えば５〜２００時間後に装置が延び又は破壊したなら
ば、装置は試験に不合格と言われる。普通試験装置はそ
れが不合格の場合には５時間以内に劣化しよう。
【００２５】今や更に特に図１を参照すると、中心コア
棒１２の回りにら線状にゆるく巻かれた断面でコア要素
が示される。コア要素１０は中心棒１２に溶接又はロウ
付けされている。コア要素は矢筈波形のフェライト様ス
テンレス鋼１４の外側層、平らなフェライト様ステンレ
ス鋼１６の中間層、及び矢筈波形のフェライト様ステン
レス鋼１８の内側層（図１に示されている如き時計方向
にら線的に巻かれたコア要素１０を参照）からなる。波
形の薄いフェライト様ステンレス鋼ストリップはコーネ
リソンらの上述した特許第４,７１１,００９号に記述さ
れている方法に従って製造され、この特許に記述されて
いる折り目付けやアコーディオン的折り重ねの工程を通
さずに延伸されたストリップとして回収される。斯くし
て矢筈波形のストリップはガンマ・アルミナのコーティ
ングとその上に貴金属触媒とを有する。コア要素の中心
棒１２への溶接を行うためには、ストリップの１端１５
を平らにし且つ約１／４インチの距離の間ワイヤブラシ
をかけ、ロウ付け物質が良好に付着しないアルミナのコ
ーティングを除去する。同様に、遊離端２０もアルミナ
・コーティングをきれいに除去して保持外殻２２への溶
接又はロウ付けを可能にすべきである（図４）。中心棒
１２は無垢の棒でも、フェライト様ステンレス鋼又はニ
ッケルの閉じた管でもよい。
棒１２の回りにら線状にゆるく巻かれた断面でコア要素
が示される。コア要素１０は中心棒１２に溶接又はロウ
付けされている。コア要素は矢筈波形のフェライト様ス
テンレス鋼１４の外側層、平らなフェライト様ステンレ
ス鋼１６の中間層、及び矢筈波形のフェライト様ステン
レス鋼１８の内側層（図１に示されている如き時計方向
にら線的に巻かれたコア要素１０を参照）からなる。波
形の薄いフェライト様ステンレス鋼ストリップはコーネ
リソンらの上述した特許第４,７１１,００９号に記述さ
れている方法に従って製造され、この特許に記述されて
いる折り目付けやアコーディオン的折り重ねの工程を通
さずに延伸されたストリップとして回収される。斯くし
て矢筈波形のストリップはガンマ・アルミナのコーティ
ングとその上に貴金属触媒とを有する。コア要素の中心
棒１２への溶接を行うためには、ストリップの１端１５
を平らにし且つ約１／４インチの距離の間ワイヤブラシ
をかけ、ロウ付け物質が良好に付着しないアルミナのコ
ーティングを除去する。同様に、遊離端２０もアルミナ
・コーティングをきれいに除去して保持外殻２２への溶
接又はロウ付けを可能にすべきである（図４）。中心棒
１２は無垢の棒でも、フェライト様ステンレス鋼又はニ
ッケルの閉じた管でもよい。
【００２６】波形の薄い金属ストリップ１４又は１８は
巾約１.５〜約３.５″、長さ２４〜３２インチで、１９
８９年６月１３日付けのコーネリソンによる米国特許第
４,８３８,０６７号の図４に示されるように好ましくは
尖端が丸目られ又は尖端が切り取られた３角形の断面の
波形を有する。矢筈又は山形の尖端の切り取られた３角
形のパターンは疲労が始まる金属へのストレスを減ずる
から好適である。矢筈又は山形波形の側面は長さが０.
７５〜１.５″であり、ホイルの端に垂直な線に対して
約３〜約１０度、例えば約５度で存在する。一般にこれ
らの波形は約０.０２″〜約０.２５″の巾及び約０.０
３″〜約０.２５″のピッチ又は波長を有する。非常に
高価である触媒量を減少させ且つ一体形を通る圧力降下
を低下させるために、ピッチ及び巾の範囲がそれぞれ例
えば０.１〜０.２″及び０.０５″〜約０.１″のより大
きい値のものが好適である。
巾約１.５〜約３.５″、長さ２４〜３２インチで、１９
８９年６月１３日付けのコーネリソンによる米国特許第
４,８３８,０６７号の図４に示されるように好ましくは
尖端が丸目られ又は尖端が切り取られた３角形の断面の
波形を有する。矢筈又は山形の尖端の切り取られた３角
形のパターンは疲労が始まる金属へのストレスを減ずる
から好適である。矢筈又は山形波形の側面は長さが０.
７５〜１.５″であり、ホイルの端に垂直な線に対して
約３〜約１０度、例えば約５度で存在する。一般にこれ
らの波形は約０.０２″〜約０.２５″の巾及び約０.０
３″〜約０.２５″のピッチ又は波長を有する。非常に
高価である触媒量を減少させ且つ一体形を通る圧力降下
を低下させるために、ピッチ及び巾の範囲がそれぞれ例
えば０.１〜０.２″及び０.０５″〜約０.１″のより大
きい値のものが好適である。
【００２７】平らなストリップ１６は波形ストリップ１
４及び１８の先端２４（図３）に対して本質的に強化要
素である。このストリップ１６は望ましくはフェライト
様ステンレス鋼から作られ、そして中心棒１２の回りに
一緒に巻き付けるのに適している。ここにストリップ１
６の巾は波形ストリップ１４及び１８の巾よりも狭く、
例えば波形の薄い金属ストリップ１４及び１８の巾の約
１／１０〜約１／３であることが重要である。ストリッ
プ１６は厚さが約０.００１″〜０.００５″である。
４及び１８の先端２４（図３）に対して本質的に強化要
素である。このストリップ１６は望ましくはフェライト
様ステンレス鋼から作られ、そして中心棒１２の回りに
一緒に巻き付けるのに適している。ここにストリップ１
６の巾は波形ストリップ１４及び１８の巾よりも狭く、
例えば波形の薄い金属ストリップ１４及び１８の巾の約
１／１０〜約１／３であることが重要である。ストリッ
プ１６は厚さが約０.００１″〜０.００５″である。
【００２８】軸方向への延び及び／又はめくれに対して
しっかりとら線状に巻かれたコアの安定性は望ましくは
例えば下記の如く使用する真ちゅうホイルをロウ付けす
る或いはコアの少くとも１端を溶融したロウ付け金属中
に浸しそして少量の真ちゅう金属を短い距離だけ、例え
ば約１／８〜１／２インチだけコア中に溶着させる（wi
ck up）ことによって達成される。
しっかりとら線状に巻かれたコアの安定性は望ましくは
例えば下記の如く使用する真ちゅうホイルをロウ付けす
る或いはコアの少くとも１端を溶融したロウ付け金属中
に浸しそして少量の真ちゅう金属を短い距離だけ、例え
ば約１／８〜１／２インチだけコア中に溶着させる（wi
ck up）ことによって達成される。
【００２９】図２は図１のら線的に巻かれたコア要素の
側面図である。これには外側の矢筈波形の薄いステンレ
ス鋼ストリップ１４及び内側の矢筈波形の薄いステンレ
ス鋼ストリップ１８が示されている。ストリップ１４及
び１８の間には、本具体例の場合平らなステンレス鋼の
狭いストリップ１６（点線で表示）が先端２４の一部に
沿って強化要素として付与される。先端２４は排気ガス
が一体形を通流する時に先ずそれと接触する端である。
約１／４インチにわたって除去されたアルミナコーティ
ングを有するコア要素１０の自由端２０も示されてい
る。
側面図である。これには外側の矢筈波形の薄いステンレ
ス鋼ストリップ１４及び内側の矢筈波形の薄いステンレ
ス鋼ストリップ１８が示されている。ストリップ１４及
び１８の間には、本具体例の場合平らなステンレス鋼の
狭いストリップ１６（点線で表示）が先端２４の一部に
沿って強化要素として付与される。先端２４は排気ガス
が一体形を通流する時に先ずそれと接触する端である。
約１／４インチにわたって除去されたアルミナコーティ
ングを有するコア要素１０の自由端２０も示されてい
る。
【００３０】図３はコア要素１０の平面での展開図であ
る。外側の矢筈波形の薄いステンレス鋼ストリップが先
端２４に沿って平らなステンレス鋼強化ストリップと共
に示されている。矢筈波形の側面２６はストリップ１４
の周辺端に垂直な線２８に対して３〜１０度の角度で示
されている。更に系統的な形式で、波形ストリップ１４
の相対する端に正端子３２及び負端子３４を有する電気
回路３０が示されている。約６〜３２インチの長さにわ
たる波形の薄い金属ストリップ１４の抵抗は、コア要素
の電気加熱を可能にする。電気回路３０は１２〜１０８
ボルトの定格のバッテリー３６、スイッチ３８、及び上
述の関連特許願第５８７,２１９号に記述されている如
き電力制御系を含む。正端子３２は中心棒１２に対応
し、また負端子３４は図４において保持外殻に対応す
る。
る。外側の矢筈波形の薄いステンレス鋼ストリップが先
端２４に沿って平らなステンレス鋼強化ストリップと共
に示されている。矢筈波形の側面２６はストリップ１４
の周辺端に垂直な線２８に対して３〜１０度の角度で示
されている。更に系統的な形式で、波形ストリップ１４
の相対する端に正端子３２及び負端子３４を有する電気
回路３０が示されている。約６〜３２インチの長さにわ
たる波形の薄い金属ストリップ１４の抵抗は、コア要素
の電気加熱を可能にする。電気回路３０は１２〜１０８
ボルトの定格のバッテリー３６、スイッチ３８、及び上
述の関連特許願第５８７,２１９号に記述されている如
き電力制御系を含む。正端子３２は中心棒１２に対応
し、また負端子３４は図４において保持外殻に対応す
る。
【００３１】図４は中心棒１２の回りにら線状にしっか
り巻かれ且つステンレス鋼又はニッケル製の保持外殻２
２にぴつたり収つているコア要素１０及びこのコア要素
１０と同一の層パターンの第２のコア要素１１を示す。
コア要素１０は４２において保持外殻２２に溶接又はロ
ウ付けされ、コア要素１１は４４において保持外殻２２
に溶接又はロウ付けされている。コア要素１１及び１０
の他端はそれぞれ４６及び４８において中心棒１２にロ
ウ付け又は溶接されている。
り巻かれ且つステンレス鋼又はニッケル製の保持外殻２
２にぴつたり収つているコア要素１０及びこのコア要素
１０と同一の層パターンの第２のコア要素１１を示す。
コア要素１０は４２において保持外殻２２に溶接又はロ
ウ付けされ、コア要素１１は４４において保持外殻２２
に溶接又はロウ付けされている。コア要素１１及び１０
の他端はそれぞれ４６及び４８において中心棒１２にロ
ウ付け又は溶接されている。
【００３２】図５はコア要素１０が楕円形の保持外殻５
０に収められている以外図４と同様のものを示す。一端
が５２において平らな中心棒１３に溶接又はロウ付けさ
れ、遊離端は５４において保持外殻に溶接又はロウ付け
されている。
０に収められている以外図４と同様のものを示す。一端
が５２において平らな中心棒１３に溶接又はロウ付けさ
れ、遊離端は５４において保持外殻に溶接又はロウ付け
されている。
【００３３】図６〜１０は波形の薄い金属ストリップ及
び比較的狭い平らな金属ストリップに対する種々の層パ
ターンを示す。平らな金属ストリップは真ちゅう金属又
はステンレス鋼であってよいことをここに記述する。図
６においては、波形層６０、次いで平らなステンレス鋼
層６２、波形層６４、他の波形層６６、平らなステンレ
ス鋼層６８及び波形層７０がすべて隣接した関係で示さ
れている。この配列が言及した順序で必要なだけ繰返さ
れて所望の排気ガスを遮断する面を提供する。他に図６
に例示した基本的な配列を図４又は図５に示されるよう
に保持外殻内に封入してよく、そして他の同様の配列を
図４の保持外殻２２のような保持外殻の外側の周囲に巻
きつけ、全体の組立て品を第２の保持外殻に収め、次い
で最初の配置に適当に電気的に結線してもよい。
び比較的狭い平らな金属ストリップに対する種々の層パ
ターンを示す。平らな金属ストリップは真ちゅう金属又
はステンレス鋼であってよいことをここに記述する。図
６においては、波形層６０、次いで平らなステンレス鋼
層６２、波形層６４、他の波形層６６、平らなステンレ
ス鋼層６８及び波形層７０がすべて隣接した関係で示さ
れている。この配列が言及した順序で必要なだけ繰返さ
れて所望の排気ガスを遮断する面を提供する。他に図６
に例示した基本的な配列を図４又は図５に示されるよう
に保持外殻内に封入してよく、そして他の同様の配列を
図４の保持外殻２２のような保持外殻の外側の周囲に巻
きつけ、全体の組立て品を第２の保持外殻に収め、次い
で最初の配置に適当に電気的に結線してもよい。
【００３４】図７は波形層７２、次いで平らなステンレ
ス鋼層７４、波形層７６及び他の平らなステンレス鋼層
７８をすべて隣接する関係で示している。必要とされる
ガス遮断面を提供するのに必要なだけ多数の上述した層
パターンを言及した順序で付与する。
ス鋼層７４、波形層７６及び他の平らなステンレス鋼層
７８をすべて隣接する関係で示している。必要とされる
ガス遮断面を提供するのに必要なだけ多数の上述した層
パターンを言及した順序で付与する。
【００３５】図８は波形層８０、平らな真ちゅうストリ
ップ層８２、波形層８４及び平らな真ちゅうストリップ
層８６を示す。必要とされるガス遮断面を提供するのに
必要なだけ多数の上述した層パターンを言及した順序で
付与する。真ちゅうストリップが組立て品の一部である
場合、しっかり巻かれたコアは真ちゅう金属を溶融する
十分な温度まで加熱しなければならない。存在するいず
れかの触媒の損傷を避けるために、限られた深さまでの
誘導加熱が望ましい。
ップ層８２、波形層８４及び平らな真ちゅうストリップ
層８６を示す。必要とされるガス遮断面を提供するのに
必要なだけ多数の上述した層パターンを言及した順序で
付与する。真ちゅうストリップが組立て品の一部である
場合、しっかり巻かれたコアは真ちゅう金属を溶融する
十分な温度まで加熱しなければならない。存在するいず
れかの触媒の損傷を避けるために、限られた深さまでの
誘導加熱が望ましい。
【００３６】図９は波形層８８、平らな真ちゅうストリ
ップ９０、波形ストリップ９２、波形ストリップ９４、
平らな真ちゅうストリップ９６及び波形ストリップ９８
を示す。必要とされるガス遮断面を提供するのに必要な
だけ多数の上述した層パターンを言及した順序で付与す
る。
ップ９０、波形ストリップ９２、波形ストリップ９４、
平らな真ちゅうストリップ９６及び波形ストリップ９８
を示す。必要とされるガス遮断面を提供するのに必要な
だけ多数の上述した層パターンを言及した順序で付与す
る。
【００３７】図１０は本発明による他の層配置を示す。
即ち波形層１００、平らな真ちゅうストリップ１０２、
波形ストリップ１０４、平らな金属ストリップ１０６、
波形金属ストリップ１０８、及び平らな真ちゅうストリ
ップをこの順序で付与する。示してはないが、他の配置
は例えば波形層、次いで真ちゅうホイルストリップ、平
らな鋼層、真ちゅうストリップ、１つ又は２つの波形ス
トリップなどを含む。また平らなステンレス鋼ストリッ
プが波形ストリップと隣接関係で存在する場合、真ちゅ
うストリップは例えば波形層、次いで平らな真ちゅうス
トリップ、平らなステンレス鋼ストリップ、平らな真ち
ゅうストリップ、波形ストリップなどのように平らなス
テンレス鋼ストリップのいずれかの面上に介在し、この
全体の順序が再び繰返されていてもよい。
即ち波形層１００、平らな真ちゅうストリップ１０２、
波形ストリップ１０４、平らな金属ストリップ１０６、
波形金属ストリップ１０８、及び平らな真ちゅうストリ
ップをこの順序で付与する。示してはないが、他の配置
は例えば波形層、次いで真ちゅうホイルストリップ、平
らな鋼層、真ちゅうストリップ、１つ又は２つの波形ス
トリップなどを含む。また平らなステンレス鋼ストリッ
プが波形ストリップと隣接関係で存在する場合、真ちゅ
うストリップは例えば波形層、次いで平らな真ちゅうス
トリップ、平らなステンレス鋼ストリップ、平らな真ち
ゅうストリップ、波形ストリップなどのように平らなス
テンレス鋼ストリップのいずれかの面上に介在し、この
全体の順序が再び繰返されていてもよい。
【００３８】先の図６〜１０において、波形ストリップ
は図１の議論と関連して記述した通りである。平らな金
属ストリップは厚さが０.００１″〜０.００５″であり
且つ巾が波形の金属ストリップの巾より狭い平らなステ
ンレス鋼ストリップである。平らな真ちゅうストリップ
は望ましくはアライド・メトグラス・プロダクツから市
販されている如き上述したものである。真ちゅうストリ
ップは望ましくは実際の使用で遭遇すると予想される最
高温度よりも高い液相線又は溶融温度を有すべきであ
る。２１００〜２３００°Ｆは満足しうることが発見さ
れた。
は図１の議論と関連して記述した通りである。平らな金
属ストリップは厚さが０.００１″〜０.００５″であり
且つ巾が波形の金属ストリップの巾より狭い平らなステ
ンレス鋼ストリップである。平らな真ちゅうストリップ
は望ましくはアライド・メトグラス・プロダクツから市
販されている如き上述したものである。真ちゅうストリ
ップは望ましくは実際の使用で遭遇すると予想される最
高温度よりも高い液相線又は溶融温度を有すべきであ
る。２１００〜２３００°Ｆは満足しうることが発見さ
れた。
【００３９】図１１は矢筈波形の薄い金属ホイルの３角
形断面の、隣接層１１６及び１１８間における典型的な
入れ子でない関係を示す。ここに３角形の尖端は金属の
ストレスを減ずるために丸くしてある。図面は谷１１２
及びピーク１１４を示し、これらは前述の米国特許第
４,７１１,００９号に記述されるように薄い平らな金属
ストリップを波形ロール中に通すことによって導入され
る。
形断面の、隣接層１１６及び１１８間における典型的な
入れ子でない関係を示す。ここに３角形の尖端は金属の
ストレスを減ずるために丸くしてある。図面は谷１１２
及びピーク１１４を示し、これらは前述の米国特許第
４,７１１,００９号に記述されるように薄い平らな金属
ストリップを波形ロール中に通すことによって導入され
る。
【００４０】図１２は本発明による及び内燃機関からの
排気管中に挿入するのに適した一般に１１９で示される
完全に組立てられた電気的に加熱しうる触媒コンバータ
ーを軸断面で示す。コンバーターは錐形に広がった端蓋
１２２及び１４４及び標準的な排気管、例えば内径２.
５″の管に取付けるのに適したニップル１２６及び１２
８を有するステンレス鋼又はニッケル製のハウジング１
２０を備えている。ハウジング１２０は、例えば図４に
示すごとき且つ耐火性の金属酸化物で被覆された、例え
ばガンマ・アルミナ／セリアで被覆された波形の薄いフ
ェライト様ステンレス鋼を、図６〜１０に示す且つ排気
ガスの通過する複数の通路を規制する関係の１つで含む
ごとき一体形である単一の一体形１３０を内包する。そ
のような通路は図１２の場合複数の平行線として図的に
示されている。上述したようにこれらの通路は矢筈又は
山形で作られる如く真直ぐ通っていなくても、上述の米
国特許第４,８１０,５８８号を参照して上述したように
真直ぐであってもよい。耐火性金属酸化物コーティング
は非常に薄く、例えば約０.０００５″〜０.００２″で
あり、コーティングをウォッシュコートとして適用し且
つ焼いてステンレス鋼の表面に融着させる。アルミナは
ガンマ形が望ましい。他の耐火性金属酸化物又は酸化物
の混合物、例えばチタニア、チタニア／セリア、チタニ
ア／アルミナ、アルミナ／セリアなどもウォッシュコー
トとして適用しうる。上述したように、波形化、ウォッ
シュコートの適用、及び貴金属触媒のホイルへの適用に
ついては米国特許第４,７１１,００９号を参照すること
ができる。
排気管中に挿入するのに適した一般に１１９で示される
完全に組立てられた電気的に加熱しうる触媒コンバータ
ーを軸断面で示す。コンバーターは錐形に広がった端蓋
１２２及び１４４及び標準的な排気管、例えば内径２.
５″の管に取付けるのに適したニップル１２６及び１２
８を有するステンレス鋼又はニッケル製のハウジング１
２０を備えている。ハウジング１２０は、例えば図４に
示すごとき且つ耐火性の金属酸化物で被覆された、例え
ばガンマ・アルミナ／セリアで被覆された波形の薄いフ
ェライト様ステンレス鋼を、図６〜１０に示す且つ排気
ガスの通過する複数の通路を規制する関係の１つで含む
ごとき一体形である単一の一体形１３０を内包する。そ
のような通路は図１２の場合複数の平行線として図的に
示されている。上述したようにこれらの通路は矢筈又は
山形で作られる如く真直ぐ通っていなくても、上述の米
国特許第４,８１０,５８８号を参照して上述したように
真直ぐであってもよい。耐火性金属酸化物コーティング
は非常に薄く、例えば約０.０００５″〜０.００２″で
あり、コーティングをウォッシュコートとして適用し且
つ焼いてステンレス鋼の表面に融着させる。アルミナは
ガンマ形が望ましい。他の耐火性金属酸化物又は酸化物
の混合物、例えばチタニア、チタニア／セリア、チタニ
ア／アルミナ、アルミナ／セリアなどもウォッシュコー
トとして適用しうる。上述したように、波形化、ウォッ
シュコートの適用、及び貴金属触媒のホイルへの適用に
ついては米国特許第４,７１１,００９号を参照すること
ができる。
【００４１】波形のフェライト様ステンレス鋼ホイルの
ストリップ１３２を予め決めた長さに切断し、上述した
ように層状にし、得られる複合体の一端を中心線１３４
にしっかりとつける。複合体の１つ又はそれ以上、例え
ば、１、２、３つなどのそのような複合体を中心線１３
４にしっかりと取付けることができる。ボタン１３６は
管状の棒を用いる場合にはその開口端を閉じるために中
心棒１３４の端に溶接することができる。無垢の棒を中
心棒１３４として又は図１４に示す如き棒として用いる
ならば、そのようなボタン１３６は必ずしも必要でな
い。次いで複合体ストリップ１３２を、溶接又はロウ付
けをする端の部分のアルミナコーテぃングを除去した後
に溶接又はロウ付けした中心棒１３４の回りにしっかり
とら線状に巻きつける。複合体ストリップ１３２の自由
端からもアルミナコーティングを除去し、次いで全体の
束を真ちゅうホイルのストリップで包み、この束の周囲
に保持外殻１３８を、好ましくは２つの半分にした外殻
として配置する。このうちの１つは電源からのケーブル
を付けるために突き出した適当な端子棒１４０を有す
る。次いで半分の外殻を一緒に継ぎ目溶接する。この組
立て品を溶融温度まで加熱して保持外殻１３８へのロウ
付けを行う。ロウ付け温度が触媒に対して高すぎること
が判明したならば、触媒の適用を延期し、次いでロウ付
け後に浸漬及び低温での焼き付けによって触媒を適用す
る。
ストリップ１３２を予め決めた長さに切断し、上述した
ように層状にし、得られる複合体の一端を中心線１３４
にしっかりとつける。複合体の１つ又はそれ以上、例え
ば、１、２、３つなどのそのような複合体を中心線１３
４にしっかりと取付けることができる。ボタン１３６は
管状の棒を用いる場合にはその開口端を閉じるために中
心棒１３４の端に溶接することができる。無垢の棒を中
心棒１３４として又は図１４に示す如き棒として用いる
ならば、そのようなボタン１３６は必ずしも必要でな
い。次いで複合体ストリップ１３２を、溶接又はロウ付
けをする端の部分のアルミナコーテぃングを除去した後
に溶接又はロウ付けした中心棒１３４の回りにしっかり
とら線状に巻きつける。複合体ストリップ１３２の自由
端からもアルミナコーティングを除去し、次いで全体の
束を真ちゅうホイルのストリップで包み、この束の周囲
に保持外殻１３８を、好ましくは２つの半分にした外殻
として配置する。このうちの１つは電源からのケーブル
を付けるために突き出した適当な端子棒１４０を有す
る。次いで半分の外殻を一緒に継ぎ目溶接する。この組
立て品を溶融温度まで加熱して保持外殻１３８へのロウ
付けを行う。ロウ付け温度が触媒に対して高すぎること
が判明したならば、触媒の適用を延期し、次いでロウ付
け後に浸漬及び低温での焼き付けによって触媒を適用す
る。
【００４２】次いでこの組立て品を、望ましくは厚さ約
１／１６〜１／４インチの絶縁体１４２で包み、ハウジ
ング１２０へ挿入する。適当なセラミックフェルトは１
９７５年１０月２８日付けのハッチ（Hatch）による米
国特許第３,９１６,０５７号に記述されている。端蓋１
２２及び１２４は溶接による如くして取付ける最後のも
のである。端蓋１２４からは絶縁体１４６及びブッシン
グ１４８が突き出ている。
１／１６〜１／４インチの絶縁体１４２で包み、ハウジ
ング１２０へ挿入する。適当なセラミックフェルトは１
９７５年１０月２８日付けのハッチ（Hatch）による米
国特許第３,９１６,０５７号に記述されている。端蓋１
２２及び１２４は溶接による如くして取付ける最後のも
のである。端蓋１２４からは絶縁体１４６及びブッシン
グ１４８が突き出ている。
【００４３】端子棒１４０はハウジング１２０を通して
延び、望ましくはその遠い端にねじが切ってあってナッ
トをはめることができる。ナットは上述したようなスイ
ッチ１５２及び電力切換え手段１５４に通ずる１５０で
図示されるケーブルを保持する。望ましくは棒１４０は
直流又は整流の電源の正極に結線される。電力切換え手
段１５４はバッテリー１５６又は交流器或いはその両方
に結線されて１２〜１０８ボルトの駆動力又は電圧を提
供する。棒１４０には絶縁スリーブ１５８及びブッシン
グ１６０及び図示してないケーブル連結具の固定部とし
ての金属蓋１６２が付与されている。
延び、望ましくはその遠い端にねじが切ってあってナッ
トをはめることができる。ナットは上述したようなスイ
ッチ１５２及び電力切換え手段１５４に通ずる１５０で
図示されるケーブルを保持する。望ましくは棒１４０は
直流又は整流の電源の正極に結線される。電力切換え手
段１５４はバッテリー１５６又は交流器或いはその両方
に結線されて１２〜１０８ボルトの駆動力又は電圧を提
供する。棒１４０には絶縁スリーブ１５８及びブッシン
グ１６０及び図示してないケーブル連結具の固定部とし
ての金属蓋１６２が付与されている。
【００４４】この場合反対の、即ち負の極はハウジング
１２０の内側に各端が溶接され、また１６６で中心棒１
３４に溶接されている横方向に延びる棒１６４によって
ハウジング１２０の外側から結線される。従って電気回
路は中心棒１３４から、ホイル複合体１３２、保持外殻
１３８及び端子１４０を通って完結する。
１２０の内側に各端が溶接され、また１６６で中心棒１
３４に溶接されている横方向に延びる棒１６４によって
ハウジング１２０の外側から結線される。従って電気回
路は中心棒１３４から、ホイル複合体１３２、保持外殻
１３８及び端子１４０を通って完結する。
【００４５】通路の密度は平方インチ当り通路約７５〜
５００、好ましくは約１００〜約２００である。
５００、好ましくは約１００〜約２００である。
【００４６】本発明の触媒コンバーターは「電気的に加
熱しうる」として参照される。これはエンジンの始動前
の停止期間の短時間及び必要ならば温度が設定温度以下
に低下するいずれかの期間での運転中、電力を供給する
ということを示唆するものである。これは臨界点での、
例えば必要に応じて電力を再適用する低温に呼応した各
触媒コンバーター内での温度制御によって達成すること
ができる。
熱しうる」として参照される。これはエンジンの始動前
の停止期間の短時間及び必要ならば温度が設定温度以下
に低下するいずれかの期間での運転中、電力を供給する
ということを示唆するものである。これは臨界点での、
例えば必要に応じて電力を再適用する低温に呼応した各
触媒コンバーター内での温度制御によって達成すること
ができる。
【００４７】今や図１３を参照すると、一般に１７０で
示される内燃機関が点線で概略的に示されている。この
内燃機関はその内燃機関１７０の排気口１８２、１８
４、１８６、及び１８８からそれぞれ通じる各シリンダ
ーの排気管１７４、１７６、１７８、及び１８０に連結
されたマニホールド１７２を有する。マニホールド１７
２の下流端において、図１２で更に詳細に示した電気的
に加熱しうる触媒コンバーター１９２が一般に１９０で
示される排気系に挿入される。図１３における距離
「ａ」は多くの目的に対して約１２インチ以下である。
また排気管には電気的に加熱しえない通常の触媒コンバ
ーター１９４も位置する。マニホールド１７２の下流端
には、通常の触媒コンバーター１９４がその入口端で取
付けられ、テール管がコンバーター１９４の出口１９８
に連結される。排気管１９０は本明細書に定義する如き
電気的に加熱しうる触媒コンバーターに入口２００で入
り、出口２０２で出る。図示するように電気的に加熱し
うる触媒コンバーター１９２は、通常の触媒コンバータ
ーの上流にある。通常の触媒コンバーターは排気管直径
への端蓋アダプターを有する鋼製ハウジング及び触媒を
含むセラミック一体形、触媒担持のアルミナビーズ、或
いは上述した米国特許第４,７１１,００９号に記述され
ているような波形の薄い金属ホイル一体形を含んでな
る。
示される内燃機関が点線で概略的に示されている。この
内燃機関はその内燃機関１７０の排気口１８２、１８
４、１８６、及び１８８からそれぞれ通じる各シリンダ
ーの排気管１７４、１７６、１７８、及び１８０に連結
されたマニホールド１７２を有する。マニホールド１７
２の下流端において、図１２で更に詳細に示した電気的
に加熱しうる触媒コンバーター１９２が一般に１９０で
示される排気系に挿入される。図１３における距離
「ａ」は多くの目的に対して約１２インチ以下である。
また排気管には電気的に加熱しえない通常の触媒コンバ
ーター１９４も位置する。マニホールド１７２の下流端
には、通常の触媒コンバーター１９４がその入口端で取
付けられ、テール管がコンバーター１９４の出口１９８
に連結される。排気管１９０は本明細書に定義する如き
電気的に加熱しうる触媒コンバーターに入口２００で入
り、出口２０２で出る。図示するように電気的に加熱し
うる触媒コンバーター１９２は、通常の触媒コンバータ
ーの上流にある。通常の触媒コンバーターは排気管直径
への端蓋アダプターを有する鋼製ハウジング及び触媒を
含むセラミック一体形、触媒担持のアルミナビーズ、或
いは上述した米国特許第４,７１１,００９号に記述され
ているような波形の薄い金属ホイル一体形を含んでな
る。
【００４８】エンジンがＶ−８又はＶ−６エンジンのよ
うに２つのマニホールドで出来ている場合には、各排気
系に対して図１３に示したものと同一の具合に電気的に
加熱しうる触媒コンバーターを１つずつ使用することが
できる。
うに２つのマニホールドで出来ている場合には、各排気
系に対して図１３に示したものと同一の具合に電気的に
加熱しうる触媒コンバーターを１つずつ使用することが
できる。
【００４９】運転において、本明細書に記述する如き電
気的に加熱しうる触媒コンバーターは、所望の温度が２
〜３０秒の期間で達成されるまで或いは冷気運転の場合
には排気系が正常の運転温度に達するまで１つ又はそれ
以上のＭＯＳＦＥＴを並列に含む通常開いているスイッ
チ回路を閉じることにより適当な電気回路に結線され
る。主たる又は通常の触媒コンバーターが汚染成分の所
望の転化に対する最適な温度を達成した時点において、
電力の適用を停止し、或いは非常に低いエネルギー値で
これを制御する。またこれらのＭＯＳＦＥＴスイッチ
は、多くの場合初期の冷排気ガスの物質流のために更に
電力をかけなければ低下するであろう温度を維持するた
めに、エンジン始動後に元へ復帰しうる。更にこれらの
ＭＯＳＦＥＴスイッチは、冷却効果を補償するのに丁度
最適な量の電力を供給するために迅速に開閉することが
できる。またＭＯＳＦＥＴスイッチの閉は運転者に見え
る「待機」の明りを作動させ、及び／又は上述した如く
通常の熱電対で感じる最低の触媒運転温度になるまで始
動スイッチを働かなくすることができる。ＭＯＳＦＥＴ
電力制御系の更なる詳細に対しては、上述した関連特許
願を参照することができる。
気的に加熱しうる触媒コンバーターは、所望の温度が２
〜３０秒の期間で達成されるまで或いは冷気運転の場合
には排気系が正常の運転温度に達するまで１つ又はそれ
以上のＭＯＳＦＥＴを並列に含む通常開いているスイッ
チ回路を閉じることにより適当な電気回路に結線され
る。主たる又は通常の触媒コンバーターが汚染成分の所
望の転化に対する最適な温度を達成した時点において、
電力の適用を停止し、或いは非常に低いエネルギー値で
これを制御する。またこれらのＭＯＳＦＥＴスイッチ
は、多くの場合初期の冷排気ガスの物質流のために更に
電力をかけなければ低下するであろう温度を維持するた
めに、エンジン始動後に元へ復帰しうる。更にこれらの
ＭＯＳＦＥＴスイッチは、冷却効果を補償するのに丁度
最適な量の電力を供給するために迅速に開閉することが
できる。またＭＯＳＦＥＴスイッチの閉は運転者に見え
る「待機」の明りを作動させ、及び／又は上述した如く
通常の熱電対で感じる最低の触媒運転温度になるまで始
動スイッチを働かなくすることができる。ＭＯＳＦＥＴ
電力制御系の更なる詳細に対しては、上述した関連特許
願を参照することができる。
【００５０】斯くして波形の薄い金属及びこの波形の薄
い金属よりも狭い平らな金属の層を含んでなる新規なコ
ア員が特色の改良された電気的に加熱しうる触媒コンバ
ーターが提供される。これらのコンバーターは、波形ス
トリップが高排気ガス速度、高温、及び高振動を含む厳
しい選別試験下にめくれ返る傾向に耐える。
い金属よりも狭い平らな金属の層を含んでなる新規なコ
ア員が特色の改良された電気的に加熱しうる触媒コンバ
ーターが提供される。これらのコンバーターは、波形ス
トリップが高排気ガス速度、高温、及び高振動を含む厳
しい選別試験下にめくれ返る傾向に耐える。
【図１】いくらか膨ませた状態、即ちしっかり巻き付け
ていない状態で中心の電気伝導性棒にら線状に巻かれた
コア要素の端面図であり；
ていない状態で中心の電気伝導性棒にら線状に巻かれた
コア要素の端面図であり；
【図２】図１に示したコアの側面図であり；
【図３】電圧の適用点及び複合ストリップの位置を示す
コア員の展開図であり；
コア員の展開図であり；
【図４】円形断面の保持外殻に収められたしっかりと巻
かれたコア体の断面図を示し；
かれたコア体の断面図を示し；
【図５】楕円形断面の保持外殻に収められたしっかりと
巻かれたコア体の断面図を示し；
巻かれたコア体の断面図を示し；
【図６】図１の線Ａ−Ａで示される平面内に現われるコ
ア員の拡大尺度での部分的断面であり；
ア員の拡大尺度での部分的断面であり；
【図７】図１の線Ａ−Ａで示される平面内に現われるコ
ア員の成分の異なる層を示す拡大尺度での他の部分的断
面であり；
ア員の成分の異なる層を示す拡大尺度での他の部分的断
面であり；
【図８】図１の線Ａ−Ａで示される平面内に現われるコ
ア員の成分の他の層を示す拡大尺度での他の部分的断面
であり；
ア員の成分の他の層を示す拡大尺度での他の部分的断面
であり；
【図９】図１の線Ａ−Ａで示される平面内に現われるコ
ア員の成分の他の層配置を示す他の部分的断面をそれぞ
れ示し；
ア員の成分の他の層配置を示す他の部分的断面をそれぞ
れ示し；
【図１０】図１の線Ａ−Ａで示される平面内に現われる
コア員の成分の他の層配置を示す他の部分的断面をそれ
ぞれ示し；
コア員の成分の他の層配置を示す他の部分的断面をそれ
ぞれ示し；
【図１１】入れ子でない関係を示す隣接した矢筈波形の
薄い金属シートの断面図であり；
薄い金属シートの断面図であり；
【図１２】本発明による電気的に加熱しうる触媒コンバ
ーターの断面図と系統的に示される付属電気回路であ
り；そして
ーターの断面図と系統的に示される付属電気回路であ
り；そして
【図１３】内燃機関及び電気的に加熱しうる触媒コンバ
ーター及び通常の触媒コンバーターを直列に含む排気系
を系統的に示す。
ーター及び通常の触媒コンバーターを直列に含む排気系
を系統的に示す。
【図１４】中心棒の断面図を示す。
Claims (27)
- 【請求項１】 （ａ） 予め決められた長さ及び予め決
められた巾を有し、但し長さが巾より大きい入れ子でな
い波形の薄い金属ホイルストリップ及び（ｂ）該予め決
められた巾よりも実質的に狭い巾を有する少くとも１つ
の平らな薄い金属ホイルストリップを含んでなり、但し
該ホイルが電気伝導性の中心棒の回りにら線状に一緒に
巻かれている電気的に加熱しうる触媒コンバーター・コ
アに対するコア員。 - 【請求項２】 少くとも１つの表面の一部分に耐火性金
属酸化物コーティング及び該耐火性金属酸化物表面に担
持された貴金属触媒を有するホイル（ａ）及び（ｂ）の
少くとも１つを更に含んでなる請求項１のコア員。 - 【請求項３】 耐火性金属酸化物コーティングがアルミ
ナを主割合で含んでなる請求項２のコア員。 - 【請求項４】 アルミナがγ−アルミナである請求項３
のコア員。 - 【請求項５】 平らな薄い金属ホイルストリップがステ
ンレス鋼金属ホイルストリップである請求項１のコア
員。 - 【請求項６】 ステンレス鋼金属ホイルがフェライト様
ステンレス鋼である請求項５のコア員。 - 【請求項７】 平らな薄い金属ホイルが真ちゅう金属ホ
イルである請求項１のコア員。 - 【請求項８】 真ちゅう金属ホイルがニッケル／クロム
／ホウ素の合金である請求項７のコア員。 - 【請求項９】 ステンレス鋼ホイルが矢筈模様、山形、
先端を切った矢筈模様、又は正弦形の波形を有する請求
項１のコア員。 - 【請求項１０】 薄いステンレス鋼が互いに平行で、連
続的な複数の繰返し単位で配列された波形を有し、但し
該繰返し単位の各が波形の頂点から頂点まで複数のピッ
チを含み、繰返し単位の長さが作るべき最小の弦の長さ
より大きくなく、且つ各模様の長さが繰返し単位内で一
定である請求項１のコア員。 - 【請求項１１】 山形が約０.０２″〜約０.２″のピツ
チ及び約０.０２″〜約０.２５″の巾を有し、そして波
形の断面が一般に丸い先端を有する三角形である請求項
１のコア員。 - 【請求項１２】 ホイル（ａ）及び（ｂ）が各０.００
１″〜０.００５″の厚さを有する請求項１のコア員。 - 【請求項１３】 矢筈模様又は山形模様の側部の傾斜が
ホイルの端に垂直な線に対して約３〜約１０度である請
求項７のコア員。 - 【請求項１４】 （ａ） 予め決められた長さ及び予め
決められた巾を有し、但し長さが巾より大きい入れ子で
ない波形の薄い金属ホイルストリップ及び（ｂ） 該予
め決められた巾よりも実質的に狭い巾を有する少くとも
１つの平らな薄い金属ホイルストリップを含んでなり、
但し該ホイルが電気伝導性の中心棒の回りにら線状に巻
かれているコア員を含み且つコアの回りをしっかりと取
り囲む保持外殻を含み、そしてこれが電気的に結線され
ている、電気的に加熱しうる触媒コンバーターのための
コア。 - 【請求項１５】 外殻の幾何的形体が円形である請求項
１４のコア。 - 【請求項１６】 外殻の幾何的形体が楕円形である請求
項１４のコア。 - 【請求項１７】 該外殻の周囲に対して該ハウジングの
幾何的形体の対称中心を通る直交軸の交点から引いた線
が、 ａ） 波形 ｂ） 平らなステンレス鋼ストリップ ｃ） 波形 ｄ） 波形 ｅ） 平らなステンレス鋼ストリップ ｆ） 波形、など の順序で配置された積層を通過する請求項１４のコア。 - 【請求項１８】 積層が ａ） 波形 ｂ） 平らなステンレス鋼ストリップ ｃ） 波形 ｄ） 平らなステンレス鋼ストリップ、など の順序で配置されている請求項１４のコア。
- 【請求項１９】 積層が ａ） 波形 ｂ） 平らな真ちゅうストリップ ｃ） 波形 ｄ） 平らな真ちゅうストリップ、など の順序で配置されている請求項１４のコア。
- 【請求項２０】 積層が ａ） 波形 ｂ） 平らな真ちゅうストリップ ｃ） 波形 ｄ） 波形 ｅ） 平らな真ちゅうストリップ ｆ） 波形、など の順序で配置されている請求項１４のコア。
- 【請求項２１】 積層が ａ） 波形 ｂ） 平らな真ちゅうストリップ ｃ） 波形 ｄ） 平らなステンレス鋼ストリップ ｅ） 波形 ｆ） 平らな真ちゅうストリップ、など の順序で配置されている請求項１４のコア。
- 【請求項２２】 積層が ａ） 波形 ｂ） 平らな真ちゅうストリップ ｃ） 平らなステンレス鋼ストリップ ｄ） 平らな真ちゅうストリップ ｅ） 波形、など の順序で配置されている請求項１４のコア。
- 【請求項２３】 積層が ａ） 波形 ｂ） 平らな真ちゅうストリップ ｃ） 平らなステンレス鋼ストリップ ｄ） 平らな真ちゅうストリップ、など の順序で配置されている請求項１４のコア。
- 【請求項２４】 積層が ａ） 波形 ｂ） 平らな真ちゅうストリップ ｃ） 波形 ｄ） 平らな真ちゅうストリップ ｅ） 平らなステンレス鋼ストリップ ｆ） 平らな真ちゅうストリップ、など の順序で配置されている請求項１４のコア。
- 【請求項２５】 中心棒を直流電源の１つの極に連結す
るための手段を含み、そしてハウジングを該直流電源の
他の極に連結するための手段を含む請求項１４のコア。 - 【請求項２６】 １２〜１０８ボルトの電圧定格を有す
る直流電源を更に含む請求項２５のコア。 - 【請求項２７】 （１） 外側の金属製外殻、（２） 該
外殻の各端における内燃機関の通常の排気系へ挿入する
ための外側金属製外殻の形体に通した手段、（３） 該
外側外殻の内壁に対する絶縁ライナー、（４） 該絶縁
ライナー内の、（ａ） 予め決められた長さ及び予め決
められた巾を有し、但し長さが巾より大きい入れ子でな
い波形の薄い金属ホイルストリップ及び（ｂ） 該予め
決められた巾よりも実質的に狭い巾を有する少くとも１
つの平らな薄い金属ホイルストリップを含んでなり、但
し該ホイルが電気伝導性の中心棒の回りにら線状に巻か
れているコア員を含み且つコアの回りをしっかりと取り
囲む保持外殻を含み、そしてこれが電気的に結線されて
いるコンバーターに対するコア、（５） 該中心棒を直
流電源の１つの極に連結するための手段、（６） 該保
持外殻を直流電源の他の極に連結するための手段、及び
（７）１２〜１０８ボルトの定格の直流電源、を含んで
なる内燃機関から発生する排気ガスを処理して汚染物質
を除去するための電気的に加熱しうる触媒コンバータ
ー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/680,763 US5170624A (en) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | Composite catalytic converter |
| US680763 | 1991-04-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05146686A true JPH05146686A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=24732422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4108461A Pending JPH05146686A (ja) | 1991-04-05 | 1992-04-02 | 電気的に加熱しうる触媒コンバーター・コアに対するコア員 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5170624A (ja) |
| EP (1) | EP0507216A1 (ja) |
| JP (1) | JPH05146686A (ja) |
| CA (1) | CA2059330A1 (ja) |
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