JPH05237563A - 波形の薄い金属はくストリツプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 強化された縦方向のへりを有する波形の薄い
金属はくストリップを提供する。 【構成】 縦方向のへりのいずれかまたは両者がオーバ
ーフォルディングされて、はくの厚さおよび剛性を増加
して、厳しい熱−震盪スクリーニング試験において不合
格になる傾向に対する抵抗をよりよくされている、改良
された波形の薄いステンレス鋼のストリップが提供され
る。また、内燃機関の排気ラインにおいて使用するため
のコアおよびそのコアを含有する電気的に加熱可能な触
媒のコンバーターが提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、波形の薄い金属はくのストリッ
プ、より詳しくは、強化された縦方向のへりを有する波
形の薄い金属はくのストリップに関する。これらのスト
リップは、とくに内燃機関のための触媒のコンバーター
において使用するための多セルの金属の一体の物体の製
作にことに有用である。

【０００２】触媒のコンバーターの目的は、内燃機関の
排気の中の汚染物質、例えば、一酸化炭素、未燃焼塩化
水素、窒素酸化物などが二酸化炭素、水、窒素および他
の無害のガスに転化するのを促進することである。従来
の触媒のコンバーターは、正方形、三角形、または円
形、直線の貫通孔またはセル、触媒コーティングされた
アルミナビーズを有するセラミックのハネカムの一体の
物体、あるいは波形の薄い金属はくのハネカムの一体の
物体を利用する。これらの一体の物体は、表面上に担持
されるか、あるいは表面により支持された触媒を有する
ことによって特徴づけられ、その表面は、薄い金属のハ
ネカムの一体の物体の場合において、典型的には１また
は２以上の耐火性金属酸化物、例えば、アルミナ（ガン
マ）、セリア、ランチア、またはそれらの組み合わせ、
および触媒で洗浄コーティングされる。触媒は、通常、
貴金属、例えば、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニ
ウム、またはこのような金属の２またはそれ以上の混合
物である。触媒は、また、コウベ・スチール・リミテッ
ド（Ｋｏｂｅ Ｓｔｅｅｌ，Ｌｔｄ．）により開発され
たマンガンヘキサ−アルミネートであることができる。
触媒は汚染物質を無害の副生物に転化する化学反応を触
媒し、次いで副生物は排気システムを通過して大気へ行
く。

【０００３】しかしながら、この転化は、最初に排気ガ
スが比較的冷たいとき、効率的ではない。高い効率を、
例えば、始動のときに、得るためには、排気ガスが接触
するようになる表面は最小の高い温度、例えば、一酸化
炭素について１９９℃（３９０°Ｆ）、揮発性有機化合
物（ＶＯＣ）について２９９℃（５７０°Ｆ）およびメ
タンまたは天然ガスについて５３８℃（１０００°Ｆ）
でなくてはならない。そうでなければ、無害の副生物へ
の転化は劣り、そして冷たい始動時の大気の汚染は高
い。いったん排気システムがその正常の作動温度になる
と、触媒のコンバーターは最適に有効である。それゆ
え、比較的冷たい排気ガスは、触媒を、非常に低い熱的
慣性の、好ましくは、熱い触媒と接触させて、始動時の
満足すべき転化を実施することが必要である。

【０００４】その表面上に触媒を析出させて有する多セ
ルの波形の薄い金属のハネカムの一体の物体は、われわ
れの同時継続出願第０７／６８０，７６３号、１９９１
年４月５日提出、発明の名称「複合触媒のコンバータ
ー」（これを参照することができ、そしてその開示をこ
こに引用によって加える）に記載されている電気的手段
により容易に加熱することができることにおいて、この
目的にことに適合する。この出願は、加熱可能な触媒の
支持体として有用な波形の薄い金属はくのストリップの
前のへりを強化するための別の手段を詳しく開示してい
る。

【０００５】金属の一体の物体の中の触媒を電気的手段
により急速に加熱するためには、大量の電力を電源また
は他の電気エネルギー源、例えば、バッテリーまたはコ
ンデンサー装置、例えば、イスズ・モーターズ・リミッ
テッド（Ｉｓｕｚｕ Ｍｏｔｏｒｓ，Ｌｔｄ．）により
開発された、新しいイスズ「電力貯蔵」装置から、所望
の触媒温度に到達するまで、短時間の間抜き出すことが
必要である。例えば、自動車において、このエネルギー
源は１２〜２４ボルトのバッテリーであるが、１０８ボ
ルト程度に多くまでを供給するバッテリーシステムをこ
こにおいて使用することができる。貯蔵バッテリーシス
テムで高い電力を抜き出すために、並列に接続された１
または２以上の活性化可能なソリッドステートのスイッ
チ、例えば、金属酸化物の半導体の場作用のトランジス
ター（ＭＯＳＦＥＴＳ）を、このような装置を一致して
作動する手段（ゲートドライバー）と一緒に、便利に使
用することができる。このようなシステムは、２〜３０
秒で約３４３℃（６５０°Ｆ）の所望の触媒温度を達成
するために十分な短い時間の間に高い電力負荷の抜き出
しを可能とする。われここにおいて有用な適当なコント
ロールシステムの詳細について、われの同時継続出願第
５８７，２１９号、１９９０年９月２４日提出を参照す
ることができる。

【０００６】米国特許第３，７６８，９８２号（Ｋｉｔ
ｚｎｅｒ、１９７３年１０月３０日）を参照することが
できる。この特許において、中央に位置する電気的ヒー
ターからの熱を一体の物体の触媒支持体を通して伝導さ
せて、触媒を最適な温度に加熱することによって移送す
る。また、米国特許第３，７７０，９８２号（Ｋｉｔｚ
ｎｅｒ、１９７３年１０月３０日）を参照することがで
き、この特許はセラミックの一体の物体内の中央の電気
的に加熱されるコアを開示している。加熱するコアは、
一方の波形のおよび他方の平らの、アルミナでコーティ
ングされそして、また、触媒を有する、金属板から形成
されている。この金属のコアはそれ自身の抵抗により電
気的に加熱される。しかしながら、伝導による加熱は、
始動時の大気の汚染の問題の解決において実際的である
ためには、長すぎる時間（数分）を必要とする。

【０００７】また、その少なくとも１つの表面上にアル
ミナ（ガンマ）の洗浄コーティング、およびその生ずる
表面上に析出した貴金属触媒を有する、連続の波形の薄
いステンレス鋼のストリップの製造法の詳細について、
米国特許第４，７１１，００９号（Ｃｏｒｎｅｌｉｓｏ
ｎ ｅｔ ａｌ．、１９８７年１２月８日）を参照する
ことができる。この特許の開示をここに引用によって加
える。

【０００８】米国特許第４，７１１，００９号に記載さ
れている方法は、この装置において、初期の加熱処理ま
たはアニーリングのステーションの後に、へりのオーバ
ーフォルディング（ｏｖｅｒｆｏｌｄｉｎｇ）のステー
ションを含めることによって変更することができ、ここ
で少なくとも１つのへりをストリップの残部の上に１ま
たは２以上の回数逆にフォルディングして、ストリップ
のへりの長さに沿った厚さを増加させる。好ましい立体
配置において、フォルディングオーバー部分またはヘム
は親のはくに連続的にまたは間欠的にシーム溶接する。
また、オーバーフォルディングはストリップの両者のへ
りに沿って起こさせることができるが、ほとんどの目的
について、アコーディオンのフォルディングされたスト
リップまたは螺旋的に巻かれたストリップの前のへりと
なるもののみはストリップの厚さを増加することによっ
て強化を必要とする。前のへりのより大きい厚さは、ま
た、加熱の移送を増大する。一般に、前のへりのフォル
ディングは、乱流する熱いガスの衝突のためのはためき
を防止する。後のへりにおけるフォルディングは、こと
に熱いサイクルの仕事、とくに、熱震盪試験における、
一体の物体のクラッシュまたはつぶれを防止する。波形
はオーバーフォルディング工程後に実施する。その時点
から、この方法は前述の特許に本質的に記載されている
通りである。従来のコンバーターのために、波形の薄い
金属はくのストリップのアコーディオンのフォルディン
グを使用することができる。電気的に加熱可能な触媒の
コンバーターについて、１系列の層状の細長いストリッ
プを使用する。細長いストリップをアコーディオンのフ
ォルディングにより一体の物体を形成する代わりに、前
以て決定した長さのストリップを連続のストリップから
切断し、そして前述の米国特許出願第６８０，７６３号
に記載されているように中央のコアの回りに螺旋的に巻
きつけることができる。

【０００９】国際ＰＣＰ発行Ｎｏ．ＷＯ８９／１０４７
０号およびＷＯ８９／１０４７１（各々１９８９年１１
月２日提出）を、また、参照することができる。これら
は自動車において有用な、導電性ハネカムの触媒支持ユ
ニットを開示している。

【００１０】出願人が知る限り、１つまたは両者のへり
をオーバーフォルディングすることによって形成され、
強化された前のへりおよび後のへりを有する、波形の薄
い金属はくを開示する参考文献は存在しない。最初に排
気ガスと接触するようになる、波形の薄い金属のストリ
ップのへりは、「前のへり」であると思われる。

【００１１】以下の説明において、「フェライトの」ス
テンレス鋼について言及する。この合金に適当な配合物
は、米国特許第４，４１４，０２３号（Ａｇｇｅｎｓ
ｅｔａｌ．、１９８３年１１月８日）に開示されてい
る。波形の薄い金属のストリップの形成において有用な
特定のフェライトのステンレス鋼の合金は、２０％のク
ロム、５％のアルミニウム、０．００２％〜０．０５％
のセリウム、ランタン、ネオジム、イットリウムおよび
プラセオジムから選択される少なくとも１つの希土類金
属、または２またはそれ以上の希土類金属の混合物、残
部の鉄および鋼を形成する不純物を含有する。

【００１２】以下の説明において、繊維のマットまたは
絶縁体を言及することができる。ここにおいて有用なセ
ラミック繊維およびマットの配合物および製作につい
て、米国特許第３，７９５，５２４号（Ｂｏｅｍａｎ、
１９７４年５月５日）を参照することができる。１つの
このような材料は、現在、３−Ｍから登録商標「ＩＮＴ
ＥＲＡＭ」で入手可能である。

【００１３】以下の説明において、ろう付けはくについ
てまた言及する。このはくは約０．００２５〜約０．０
０７６ｃｍ（約０．００１〜約０．００３インチ）に鋳
造および／または圧延する。望ましくは、それは７５％
〜８３％のニッケルと分析され、１１４９〜１２６６℃
（２１００〜２３００°Ｆ）の液体温度をもつ、ニッケ
ル−クロム−ホウ素−ケイ素のろう付け合金である。他
のニッケル含有ろう付け合金は、７〜１４％のクロム、
３〜４．５％の鉄、３．５〜４．５％のケイ素、２〜３
％のホウ素、残部のニッケルを含有し、そして約１１４
９℃（約２１００°Ｆ）の液体温度を有するものを、ま
た、使用することができる。合金の中のリンは、白金を
触媒として使用するとき、回避すべきである。このよう
な合金は、現在、ニュージャージイ州パーシパニイにお
けるアライド・メトグラス・プロダクツ（Ａｌｌｉｅｄ
Ｍｅｔｇｌａｓ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）から入手可能で
ある。

【００１４】極めて多数の自動車は触媒のコンバーター
を有するが、事実上すべては、少なくとも１つの州にお
いて、許容されえないレベルであると決定された始動の
放射に暴露される。始動前の最適な作動レベルに対する
触媒の温度の予測される高さは、すべてではないにして
も、多数の車により支配されることが期待される。

【００１５】金属の一体の物体の装置は、好ましい実施
態様において、アコーディオンのフォルディングのとき
か、あるいは中央のコアの回りに螺旋的に巻かれると
き、ネスチングしないような方法で、波形にされた、強
化されたへりをもつ、細長い薄い金属のストリップを利
用する。したがって、波形はヘリボン（矢はず型）、切
頭ヘリボン（米国特許第４，８３８，０６７号、Ｃｏｒ
ｎｅｌｉｓｏｎ、１９８９年６月１３日の図４に示され
ている）、山形またはシヌソイドの形状であり、応力を
減少するために先端が切頭または丸くされたＶ字形の断
面を有することができる。波形は、可変のピッチに従い
直線であり、例えば、米国特許第４，８１０，５８８号
（ＢｕｌｌｏｃｋおよびＷｈｉｔｔｅｎｂｅｒｇｅｒ、
１９８９年３月７日）に記載されているものであること
ができる。ヘリボンまたは山形のパターン化された波形
の傾斜する側は、ストリップのへりのに対して垂直の線
に対して、３〜１０°、例えば、５°の角度を形成す
る。

【００１６】前のへり、とくに波形の薄い金属はくのス
トリップの前のへりが、１，０００，０００体積／体積
／時間程度の高いガス空間速度において、ロールオーバ
ーしそして触媒のコンバーターユニットの破壊を誘発す
る傾向がある。この問題を克服するために、今回、はく
のストリップのへりを最終のストリップの幅の約５％〜
約４０％の距離でオーバーフォルディングし、これによ
りへりの領域におけるはくの厚さを２倍または４倍する
ことによって、波形の薄いステンレス鋼のはくのストリ
ップの前のへりおよび必要に応じて後のへりを強化する
と、この問題は回避されることが発見された。

【００１７】簡単に述べると、本発明は、少なくとも１
つの縦方向のへりがストリップの中央に向けてストリッ
プの最終の幅の約５％〜約２５％の距離で１８０°でフ
ォルディングされている、少なくとも１つのオーバーフ
ォルディングされたへりを有する、波形の薄いステンレ
ス鋼のはくのストリップである。ストリップをフォルデ
ィングした後、それはネスチングしないパターンで、例
えば、ヘリボンまたは山形、または可変ピッチの直線で
波形にされる。オーバーフォルディングの量は、構成さ
れた厚さで表して、もとの厚さの２〜４倍であることが
できる。通常、ステンレス鋼のはくは約０．００２５〜
約０．０１２７ｃｍ（約０．００１〜約０．００５イン
チ）、例えば、０．００３８ｃｍ（０．００１６イン
チ）の厚さを有する。フェライトのステンレス鋼は本発
明における波形のストリップのために好ましい材料であ
る。

【００１８】上に示したように、空間的に巻かれそして
アコーディオンのフォルディングされた波形の薄い金属
はくの一体の本体、波形についてことに高いピッチおよ
び振幅値、例えば、０．２５〜５．０８ｃｍ（０．１〜
０．２インチ）および０．１０〜０．３８ｃｍ（０．０
４〜０．１５インチ）の振幅を有するものでは、強度が
制限される。一般に、ピッチは約０．０５〜約０．５１
ｃｍ（約０．０２〜約０．２インチ）の範囲であり、そ
して振幅は０．０５〜約０．６４ｃｍ（約０．０２〜
０．２５インチ）の範囲である。厳しいスクリーニング
試験下に、はくの前へりがロールオーバーし、そして究
極的に一体のコアの一体性を破壊する傾向が存在する。
この試験は、作動する内燃機関からの排気ガスを装置に
通過させて、高温（それぞれ、８５０℃〜９５０℃；１
５６２°Ｆ〜１７４２°Ｆ）において垂直の姿勢で装置
を振動させる（１００〜２００ヘルツおよび２８〜６０
ｇ）させることを包含する。この装置が、前以て決定し
た時間、例えば、５〜２００時間後に、折り重なり、破
壊するか、あるいは「ロールオーバー」または前のへり
の曲げまたは変形を経験する場合、装置はこの試験に不
合格したと言われる。通常、この装置は５時間以内で、
不合格になりつつある場合、不合格となるであろう。

【００１９】本発明は前述の米国特許出願第６８０，７
６３号に記載されている発明に類似するが、ただし別々
のろう付けストリップ（同時巻られそして融合される）
または別々の平らなストリップ（波形のストリップと同
時に巻かれる）を強化手段として使用する代わりに、こ
の場合における強化手段は波形のストリップと一体であ
る、すなわち、それはオーバーフォルディングされたへ
り部分である。この手段は前のスクリーニング試験にお
いて経験する不合格の型に対して前のへり（および、必
要に応じて、後のヘリ）を強化するために、先行技術の
手段と同様に有効であることが発見された。そのうえ、
プロセスラインの中に米国特許第４，７１１，００９号
に記載されているような波形の歯車の前に従来の金属の
オーバーフォルディング手段を組み込むことは、前述の
特許の装置の変更を必要とするが、この変更のコストは
複数のストリップの取り扱いに関係するコストと比較し
て製作の容易さにより償われる。

【００２０】ここで、図面のとくに図１および図２を参
照すると、ヘリボン（矢はず型）の波形の薄いステンレ
ス鋼、好ましくはフェライトのステンレス鋼のストリッ
プ１２の切片１０が示されている。左のへり１４に沿っ
て、ストリップ１２はオーバーフォルディングされてい
るか、あるいはストリップ１２の本体の上に逆にフォル
ディングされて、延長する強化バンド１６を形成してい
る。強化バンド１６はストリップ１２の中央に向かって
内方にフォルディングされており、その距離は一般にも
とのストリップの幅の約５％〜約２５％であり、例え
ば、１０．８０ｃｍ（４．２５インチ）のもとの幅を有
するストリップから１．２７ｃｍ（１／２インチ）のバ
ンドの幅は約１１．７６％であって９．５３ｃｍ（３．
７５インチ）の最終の幅を生ずる。等しい幅の反対のバ
ンド１８が反対の縦方向のへりに沿って設けられている
場合、百分率は９．５３ｃｍ（３．７５インチ）の同一
の最終の幅をもつもとの幅の約２１．０５％である。通
常、オーバーフォルディング後のストリップの最終の幅
は約５．１〜約１５．２４ｃｍ（約２．０〜約６．０イ
ンチ）であろう。ストリップの長さは、螺旋的に巻かれ
たコアまたはフォルディングされたコアについて、約
１．２２〜約１５．２４ｍ（約２〜約２５フィート）で
変化するであろう。

【００２１】電気的に加熱可能な触媒のコンバーターに
おいて使用するための螺旋的に巻かれた触媒のコア部材
を製作するとき、波形のコア要素は１端において導電性
の中央の柱に溶接することが望ましい。こうして、第３
図において、ステンレス鋼、例えば、フェライトのステ
ンレス鋼、またはニッケルから形成された円筒形の中央
の導電性コアの柱２０の回りに、ゆるく螺旋的に巻かれ
た波形のストリップ１０が示されている。ストリップ１
０は柱２０に２２で溶接されている。１または２以上の
１０までのコア要素１０を中央の柱２０に固定すること
ができる。図４に示すように、コア要素１０は中央の柱
２０の回りに緊密に螺旋的に巻かれており、そして鋼、
またはフェライトのステンレス鋼の取り囲む円形の環、
またはニッケルの保持器２４により保持されており、こ
の保持器２４にコア部材１０の反対の端が、また、溶接
されている。（参照、図４）。こうして、電流は電源の
負の極を取り付けることができる外側の保持外殻２４か
ら、電源の正の極が取り付けられている中央の柱２０
に、導電性であり、それ自体抵抗として作用するコア要
素１０を通して流れる。それゆえ、コア要素１０はわれ
われの前述の同時継続出願第５８７，２１９号に示すよ
うに電気的に加熱することができる。

【００２２】図５は１１９に全体的に示す電気的に加熱
可能な触媒のコンバーターの断面図である。これは１３
０に全体的に示すコア、例えば、第４図に示すものを有
し、そして最適な触媒活性のために所望の温度に急速に
加熱するための適当な電気回路の中に接続されている。
コンバーターはステンレス鋼またはニッケルのハウジン
グ１２０を有し、このハウジング１２０は広がった端キ
ャップ１２２および１２４、およびそれらと一体のニッ
プル１２６および１２８を有し、これらのニップル１２
６および１２８は標準の排気パイプ、例えば、６．３５
ｃｍ（２．５インチ）の内径のパイプを収容することが
できる。ハウジング１２０はそれと電気的に隔離された
単一の一体の物体１３０を含有する。第４図に端面図で
示す一体の物体は適当であり、そして上に示す方法で耐
火性金属酸化物、例えば、ガンマアルミナ／セリアでコ
ーティングされた波形の薄いフェライトのステンレス鋼
から形成することができ、そしてその上に析出された貴
金属触媒を有する。示したように、上の米国特許第４，
７１１，００９号に記載されている方法を便利に使用し
て、洗浄コーティングおよび触媒の適用を達成すること
ができる。一体の本体は排気ガスに対して透過性の複数
のセルを定める。最初に排気ガスに直面するへり１４
（図１）は前のへりと呼ぶが、触媒のコンバーター１３
０の下流の側にへり１５（図１）を後のへりと呼ぶ。こ
のようなセルは図５に複数の平行のラインとして線図的
に示されている。上に示したように、これらのセルはヘ
リボン、切頭のヘリボン、山形またはシヌソイドのパタ
ーンで生成するような直線ではないか、あるいは前述の
米国特許第４，８１０，５８８号に関してに記載されて
いるように直線であることができる。セルの密度は、望
ましくは、約１１．６〜約７７．５セル／ｃｍ²（約７
５〜５００セル／平方インチ）、好ましくは約１５．５
〜約３１．０セル／ｃｍ²（約１００〜約２００セル／
平方インチ）の範囲である。耐火性金属酸化物のコーテ
ィングは非常に薄く、例えば、約０．００１３〜０．０
０５１ｃｍ（約０．０００５〜０．００２インチ）であ
り、これは洗浄コーティングとして適用され、そしてベ
ーキングしてコーティングをステンレス鋼の表面に融合
される。アルミナのガンマ型は好ましい。他の耐火性金
属酸化物、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／セリアなどを洗浄コーティ
ングとして使用することができる。

【００２３】強化したストリップ１０（図１）を前以て
決定した長さ、例えば、１５．２〜９１．４ｃｍ（６〜
３６インチ）に切断し、そして中央の柱１３４に固定す
る。１または２以上のストリップ１０、例えば、１、
２、３、４などを中央の柱１３４に固定することができ
る。ボタン１３６を柱１３４に下流端に溶接して、管状
柱１３４を使用する場合、その開口端を閉じることがで
きる。充実の棒の柱では、このようなボタン１３６は不
必要である。次いで、コア要素のストリップ１０を中央
の柱１３４の回りに緊密に螺旋状に巻きつけ、中央の柱
１３４に、溶接またはろう付けを行う端区域の耐火性金
属酸化物のコーティングを除去した後、それらを溶接ま
たはろう付けする。耐火性金属酸化物のコーティング
を、また、強化したコア要素１０の自由端から除去し
て、保持外殻１３８への溶接を可能とする。次いで、束
全体を前述の型のろう付けのはくのストリップで包装
し、そして保持外殻１３８を束の回りに、好ましくは半
分の外殻として配置し、一方の半分の外殻は、電源１５
６からの１５０に線図的に示すケーブルの１つの極の取
り付けのために、そこから入るターミナル柱１４０を有
する。半分の外殻は一緒にシーム溶接する。次いで、こ
のアセンブリーを、例えば、誘導的に、ニッケルろう付
け合金の融合温度に加熱して、保持外殻１３８を束１３
２に固定する。ろう付け温度が触媒のために高すぎる場
合、ろう付け工程後まで、触媒の適用を延期することが
でき、次いで触媒を浸漬およびより低い温度においてベ
ーキングすることによって適用する。誘導加熱は、ま
た、触媒に対してそれほど有害ではない。次いでこのア
センブリーを望ましくは約０．１６〜約０．６４ｃｍ
（約１／１６〜約１／４インチ）の絶縁体１４２の中に
包装し、そしてハウジング１２０の中に挿入する。適当
なセラミックのフェルトは米国特許第３，９１６，０５
７号（Ｈａｔｃｈ、１９７５年１０月２８日）に記載さ
れている。端キャップ１２２および１２４を、例えば、
溶接により最後に取り付ける。

【００２４】この装置の温度はコアの中に埋め込まれて
いる接合を有する熱電対１９４により感知され、リード
線は絶縁体１４６および端キャップ１２４を通して伸び
るブシュ１４８により端キャップ１２４から絶縁されて
いる。

【００２５】ターミナル柱１４０はハウジング１２０を
通して延び、そして望ましくはその末端にねじ山を有し
てナットを受け入れて、１５０で概略的に示すケーブル
を保持し、このケーブルは前述のスイッチ１５２および
電力スイッチ手段１５４を通してに導かれる。望ましく
は、柱１４０は直流または整流電源の陽極に取り付けら
されている。電力スイッチ手段１５４くちバッテリー１
５６または交流発電機または両者に接続されていて、１
２〜１０８ボルトの駆動力または電圧を提供する。柱１
４０は、絶縁スリーブ１５８およびブシュ１６０、およ
びケーブルのコネクター（図示せず）のためのシートと
して金属キャップ１６２を有する。

【００２６】反対のまたは負の極は、この場合におい
て、ハウジング１２０の外側から、横方向に延びる棒１
６４により接続され、この棒１６４は各端で端キャップ
１２２の内側に溶接されておりそしてそれに中央の柱１
３４が１６６で溶接されている。こうして、電気回路は
中央の柱１３４から、はくの要素１０を通して、保持外
殻１３８を通して、そしてターミナル１４０ターミナル
完結する。

【００２７】ここにおける触媒のコンバーターは「電気
的に加熱可能」と呼ばれる。これにより示唆されるよう
に、エンジンが始動の前に静止している間に、そして、
必要に応じて、作動の間に温度が設定点より低下したと
きいつでも、電力はコンバーターに供給される。これは
臨界点における、例えば、それぞれの触媒のコンバータ
ー内における（例えば、図６に示すように）低い温度に
対して応答して、必要に応じて電力を再供給する、適当
な温度コントロールにより達成することができる。

【００２８】第６図を参照すると、１７０で全体的に示
しブロックの仮想図で示す、内燃機関の線図的表示が示
されている。この内燃機関は、エンジンブロック１７０
において、それぞれ、排気口１８２、１８４、１８６お
よび１８８から導かれる個々の排気ライン１７４、１７
６、１７８および１８０に接続されたマニホールド１７
２を有する。マニホールド１７２の下流に、全体的に１
９０で示す排気システム、電気的に加熱可能な触媒のコ
ンバーター１９２、例えば、図５により詳細に示すもの
が挿入されている。図６における距離「ａ」は、ほとん
どの目的に対して、約３０．４８ｃｍ（約１２インチ）
より小さい。また、排気ラインの中に、従来の触媒のコ
ンバーター１９４、電気的に加熱可能ではない、が位置
する。マニホールド１７２の下流端は従来の触媒のコン
バーター１９４にその入口端１９６に取り付けられてお
り、そして後ろのパイプはコンバーター１９４からの出
口１９８に取り付けられている。排気パイプ１９０は、
ここにおいて規定する、電気的に加熱可能な触媒のコン
バーター１９２に、その入口２００で入り、そして出口
２０２を通して出る。示すように、電気的に加熱可能な
触媒のコンバーター１９２は従来の触媒のコンバーター
１９４の上流に存在する。電気的に加熱可能な触媒のコ
ンバーターは、また、必要に応じて、従来の触媒のコン
バーターの下流に位置することができる。電気的に加熱
可能ではない従来の触媒のコンバーターは、排気パイプ
の直径に対して端キャップのアダプターをもつ鋼のハウ
ジング、および触媒、触媒コーティングされたアルミナ
ビーズを包含するセラミックの一体の物体、または前述
の米国特許第４，７１１，００９号に記載されているよ
うな触媒支持波形の薄い金属はくの一体の物体からなる
ことができる。

【００２９】エンジンをＶ−８またはＶ−６エンジンに
おけるように２つのマニホールドで構成するとき、２つ
の電気的に加熱可能な触媒のコンバーターを、例えば、
図６に示すのと同一の方法で、排気システムの各々に１
つずつ、使用することができる。

【００３０】作動において、ここに記載する電気的に加
熱可能な触媒のコンバーターは、適当な電気回路におい
て、所望の温度が２〜３０秒で到達するまで、あるいは
冷たい気候の作動の場合において、排気システムが正常
の作動温度に到達するまで、１または２以上のＭＯＳＦ
ＥＴを並列で含有する、常態で開いているスイッチ回路
を閉じることによって接続される。このような時間にお
いて、主な、または普通の触媒のコンバーターは汚染物
質の成分の所望の転化のために最適な温度に達成するの
で、電力の供給は非常により低いエネルギーレベルにお
いて中断またはコントロールすることができる。また、
ＭＯＳＦＥＴスイッチはエンジンの始動後オンに戻して
温度を維持することができ、この温度は、多くの場合に
おいて、初期の冷たい排気ガスの流れの質量束のため
に、追加の電力の不存在で低下するであろう。そのう
え、ＭＯＳＦＥＴスイッチは急速にオンおよびオフにし
て、冷却効果をバランスするためにちょうど正しい量の
電力を提供することができる。ＭＯＳＦＥＴスイッチの
閉鎖は、また、ドライバーに可視の「待機」の光を活性
化しおよび／または、最小の触媒作動温度が前述の普通
の熱電対により感知して到達されるまで、点火スイッチ
を不能とすることができる。

【００３１】こうして、前述の厳しいスクリーニング試
験にかけたとき、「ロールオーバー」の不合格に抵抗す
る、電気的に加熱可能な触媒のコンバーターにおいて使
用するための、改良されたコア要素の構造体が提供され
た。この改良は、へり（両者のへり）を、例えば、１回
または２回ローリングオーバーして、へりを強化しそし
て高い温度および高いガス速度のための「ロールオーバ
ー」の不合格を防止することによって達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるヘリボンの波形のストリップの切
片の上面図であり、左の縦方向のへりに沿ったオーバー
フォルディングした部分、および仮想図で、右の縦方向
のへりに沿った任意のオーバーフォルディングした部分
を示す。

【図２】オーバーフォルディングが不完全である図１に
おいて線２−２により示した平面の中に現れる、ストリ
ップの切片の断面図である。

【図３】多少の膨張した状態の、すなわち、緊密に巻か
れていない、中央の導電性柱の回りに螺旋的に巻かれ
た、図１および図２の波形の強化されたストリップから
形成されたコア要素の端面図である。

【図４】円形の保持外殻の中に囲まれた緊密に巻かれた
コアの本体の断面図を示す。

【図５】線図的示された付随する電気回路をもつ、本発
明によるコア要素を含む電気的に加熱可能な触媒のコン
バーターの断面図である。

【図６】内燃機関および本発明による電気的に加熱可能
な触媒のコンバーターおよび従来の触媒のコンバーター
を縦並び関係で含有する排気システムを線図的および概
略的形態で示す。

【符号の説明】

１０ 切片、コア要素 １２ ストリップ １４ 左のへり １５ へり １６ 「ロールオーバー」または延長する強化バンド １８ 反対のバンド ２０ 導電性コアの柱、中央の柱 ２２ 溶接 ２４ 保持器、外側の保持外殻 １１９ 電気的に加熱可能な触媒のコンバーター １２０ ハウジング １２２ 広がった端キャップ １２４ 広がった端キャップ １２６ ニップル １２８ ニップル １３０ コア １３２ 束 １３４ 中央の柱、管状柱 １３６ ボタン １３８ 保持外殻 １４０ ターミナルの柱 １４２ 絶縁体 １４８ ブシュ １５０ ケーブルの一方の極 １５２ スイッチ １５４ 電力スイッチ手段 １５６ 電源、バッテリー １５８ 絶縁スリーブ １６０ ブシュ １６２ 金属キャップ １６４ 横方向に延びる棒 １６６ 溶接 １７０ 内燃機関、エンジンブロック １７２ マニホールド １７４ 排気ライン １７６ 排気ライン １７８ 排気ライン １８０ 排気ライン １８２ 排気口 １８４ 排気口 １８６ 排気口 １８８ 排気口 １９０ 排気システム １９２ 電気的に加熱可能な触媒のコンバーター １９４ 熱電対、従来の触媒のコンバーター １９５ 接合 １９６ 入口端 １９８ 出口 ２００ 入口 ２０２ 出口

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【手続補正書】

【提出日】平成４年６月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項１０】 金属はフェライトの金属である、請求
項９の波形の薄い金属はくのストリップ。

【請求項１１】 波形は約０．０５〜約０．５１ｃｍ
（約０．０２〜約０．２インチ）のピッチおよび約０．
０５〜０．６４ｃｍ（約０．０５〜約０．２５インチ）
の振幅を有する、請求項１の波形の薄い金属はくのスト
リップ。

【請求項１２】 はくは約０．００２５〜約０．００１
３ｃｍ（約０．００１〜約０．００５インチ）の厚さを
有する、請求項１の波形の薄い金属はくのストリップ。

【請求項１３】 前以て決定した長さおよび前以て決定
した幅を有する波形の薄い金属はくのストリップからな
るコア部材を含み、前記長さは前記幅より大きく、前記
はくは少なくとも１つの縦方向へのへりに沿ってストリ
ップの最終の幅の５％〜２５％の距離でオーバーフオル
ディングされており、前記はくのストリップは導電性の
中央の金属柱の回りに螺旋的に巻かれており、そして前
記コアを緊密に取り囲みかつそれに対して電気的に結合
されている保持外殻を含む、電気的に加熱可能な触媒の
コンバータのためのコア。

【請求項１４】 幾何学的形状は円形である、請求項１
３のコア。

【請求項１５】 前記コアを取り囲みかつ支持するハウ
ジングおよび前記コアを前記ハウジングから電気的に隔
離する絶縁手段をさらに含む、請求項１３のコア。

【請求項１６】 中央の柱を直流電源の１つの極に接続
する手段、保持外殻をハウジングに接続する手段、およ
びハウジングを前記直流電源の反対極に接続する手段を
含む、請求項１５のコア。

【請求項１７】 電源は１２〜１０８ボルトの電圧規格
を有する、請求項１６のコア。

【請求項１９】 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電気的に加熱可能な触媒のコ
ンバーターであって、（１）外側の金属のハウジング、
（２）前記ハウジングの各々端に存在し、内燃機関のた
めの従来の排気システムの中に挿入するために、前記外
側ハウジングの形状に適合させるための手段、（３）前
記ハウジングの内側の壁のための絶縁ライナー、（４）
前記絶縁ライナー内の前記コンバーターのためのコア、
前記コアは前以て決定した長さおよび前以て決定した幅
を有する波形の薄い金属はくのストリップからなるコア
部材を含み、前記長さは前記幅より大きく、前記はくは
少なくとも１つの縦方向のへりに沿ってストリップの最
終の幅の５％〜２５％の幅の距離でオーバーフォルディ
ングされており、前記はくのストリップは導電性の中央
の金属柱の回りに螺旋的に巻かれており、そして前記コ
アを緊密に取り囲みかつそれに対して電気的に結合され
ている保持外殻を含む、（５）前記中央の柱を直流電源
の一方の極に接続する手段、（６）前記ハウジングを前
記直流電源の他方の極に接続する手段、および（７）１
２〜１０８ボルトの定格の直流電源、からなる、電気的
に加熱可能な触媒のコンバーター。

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの縦方向のへりがストリ
   ップの中央に向けてストリップの最終の幅の約５％〜約
   ２５％の距離でフォルディングされている、オーバーフ
   ォルディングされたへりを有する、波形の薄いステンレ
   ス鋼のはくのストリップ。
2. 【請求項２】 はくはヘリボン、山形、切頭ヘリボン、
   またはシヌソイドのパターンで波形にされている、請求
   項１の波形の薄いステンレス鋼のはくのストリップ。
3. 【請求項３】 はくは１つのへりに沿ってストリップの
   中央に向けてオーバーフォルディングされている、請求
   項１の波形の薄いステンレス鋼のはくのストリップ。
4. 【請求項４】 オーバーフォルディングされたへりは前
   のへりに沿って存在する、請求項３の波形の薄いステン
   レス鋼のはくのストリップ。
5. 【請求項５】 はくのストリップはオーバーフォルディ
   ングされている、請求項１の波形の薄いステンレス鋼の
   はくのストリップ。
6. 【請求項６】 少なくとも１つのその表面上に耐火性金
   属酸化物のコーティング、および前記耐火性金属酸化物
   上に析出された貴金属触媒をさらに含む、請求項１の波
   形の薄いステンレス鋼のはくのストリップ。
7. 【請求項７】 耐火性金属酸化物のコーティングは主要
   な比率のアルミナからなる、請求項の波形の薄いステン
   レス鋼のはくのストリップ。
8. 【請求項８】 アルミナはガンマアルミナである、請求
   項７の波形の薄いステンレス鋼のはくのストリップ。
9. 【請求項９】 ステンレス鋼はフェライトのステンレス
   鋼である、請求項１の波形の薄いステンレス鋼のはくの
   ストリップ。
10. 【請求項１０】 波形は約０．０５〜約０．５１ｃｍ
    （約０．０２〜約０．２インチ）のピッチおよび約０．
    ０５〜０．６４ｃｍ（約０．０５〜約０．２５インチ）
    の振幅を有する、請求項５の波形の薄いステンレス鋼の
    はくのストリップ。
11. 【請求項１１】 はくは約０．００２５〜約０．００１
    ３ｃｍ（約０．００１〜約０．００５インチ）の厚さを
    有する、請求項１の波形の薄いステンレス鋼のはくのス
    トリップ。
12. 【請求項１２】 前以て決定した長さおよび前以て決定
    した幅を有する波形の薄いステンレス鋼のはくのストリ
    ップからなるコア部材を含み、前記長さは前記幅より大
    きく、前記はくのストリップは導電性の中央の金属柱の
    回りに螺旋的に巻かれており、そして前記コアを緊密に
    取り囲みかつそれに対して電気的に結合されている保持
    外殻を含む、電気的に加熱可能な触媒のコンバーターの
    ためのコア。
13. 【請求項１３】 幾何学的形状は円形である、請求項１
    ２のコア。
14. 【請求項１４】 前記コアを取り囲みかつ支持するハウ
    ジングおよび前記コアを前記ハウジングから電気的に隔
    離する絶縁手段をさらに含む、請求項１２のコア。
15. 【請求項１５】 中央の柱を直流電源の１つの極に接続
    する手段、保持外殻をハウジングに接続する手段、およ
    びハウジングを前記直流電源の反対極に接続する手段を
    含む、請求項１４のコア。
16. 【請求項１６】 電源は１２〜１０８ボルトの電圧規格
    を有する、請求項１５のコア。
17. 【請求項１７】 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電気的に加熱可能な触媒のコ
    ンバーターであって、（１）外側の金属のハウジング、
    （２）前記ハウジングの各々端に存在し、内燃機関のた
    めの従来の排気システムの中に挿入するために、前記外
    側ハウジングの形状に適合させるための手段、（３）前
    記ハウジングの内側の壁のための絶縁ライナー、（４）
    前記絶縁ライナー内の前記コンバーターのためのコア、
    前記コアは前以て決定した長さおよび前以て決定した幅
    を有する波形の薄いステンレス鋼のはくのストリップか
    らなるコア部材を含み、前記長さは前記幅より大きく、
    前記はくのストリップは導電性の中央の金属柱の回りに
    螺旋的に巻かれており、そして前記コアを緊密に取り囲
    みかつそれに対して電気的に結合されている保持外殻を
    含む、（５）前記中央の柱を直流電源の一方の極に接続
    する手段、（６）前記ハウジングを前記直流電源の他方
    の極に接続する手段、および（７）１２〜１０８ボルト
    の定格の直流電源、からなる、電気的に加熱可能な触媒
    のコンバーター。